[发明专利]基于复合转移衬底的垂直结构深紫外LED器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于复合转移衬底的垂直结构深紫外LED器件及其制备方法，包括自上到下依次AlN层、深紫外外延结构、反光镜层、过渡金属层及导电衬底，其中，深紫外外延结构包括第一深紫外外延结构及第二深紫外外延结构，反光镜层包括第一反光镜层及第二反光镜层，该LED器件及其制备方法能够有效的解决金属过渡层制作成本高、粘附性差及剥离过程中易出现断裂的问题，同时有效的解决了转移后AlN层去除的技术难题。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种基于复合转移衬底的垂直结构深紫外LED器件及其制备方法。

背景技术

经过10多年研究和发展，280nm以下的深紫外LED外量子效率已超过5％，对应发光功率大于5mW，寿命达5 000h。功率的提升推动应用领域的发展，深紫外线LED的用途涉及食品安全，医疗，国防等领域。

目前的研究进展及存在的问题是1.功率低：深紫外LED外量子效率已超过5％，但与蓝光的60％相比仍然很低，其原因包括：模板材料质量缺陷，多层结构中深紫外光的全内反射损失，以及P型电极的吸收导致光提取效率差，目前光萃取效率只有6％，须取得对p型欧姆接触的突破，减少对高吸光p-GaN的依赖；粗化出光面。2.散热性差，外量子效率低致使大部分电能转化为热能，因此散热问题很关键。从芯片和封装方面看，倒装深紫外LED和垂直结构深紫外LED，可制作高功率深紫外LED。

相比水平结构深紫外LED，垂直结构在技术上具有出光面积大、功率高，电流扩散面积较大且均匀，金属导电衬底散热性能比蓝宝石好等技术优势，可以在很大程度上解决目前深紫外LED光提取效率差，散热性差的关键问题。但是垂直结构深紫外LED在技术上面临诸多问题，包括高反射率的反光镜层材料的选择，激光剥离蓝宝石衬底的能量选择，目前转移衬底的金属过渡层成本高、粘附性差、剥离过程中易从金属层断裂，转移后的AlN层的去除等技术难点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于复合转移衬底的垂直结构深紫外LED器件及其制备方法，该LED器件及其制备方法能够有效的解决金属过渡层制作成本高、粘附性差及剥离过程中易出现断裂的问题，同时有效的解决了转移后AlN层去除的技术难题。

为达到上述目的，本发明所述的基于复合转移衬底的垂直结构深紫外LED器件自上到下依次包括AlN层、深紫外外延结构、反光镜层、过渡金属层及导电衬底，其中，深紫外外延结构包括第一深紫外外延结构及第二深紫外外延结构，反光镜层包括第一反光镜层及第二反光镜层，其中，第一反光镜层及第二反光镜层均位于过渡金属层上，且第一反光镜层与第二反光镜层之间有第一间隙，第一深紫外外延结构位于第一反光镜层上，第一深紫外外延结构的上表面与AlN层的底面相接触，第二深紫外外延结构位于第二反光镜层上，且第二深紫外外延结构的上表面与AlN层的底面相接触，且第一深紫外外延结构与第二深紫外外延结构之间有第二间隙，且第一间隙与第二间隙相连通形成刻蚀走道，AlN层的中部断开，且AlN层上断开的位置正对第二间隙，第一N面电极的下端自上到下穿过AlN层与第一深紫外外延结构的上表面相接触，第二N面电极的下端自上到下穿过AlN层与第二深紫外外延结构的上表面相接触。

还包括第一外延结构保护层、第二外延结构保护层及第三外延结构保护层，其中，第一外延结构保护层位于刻蚀走道内，第一外延结构保护层的一侧覆盖于第一深紫外外延结构一侧的侧面及底面上，第一外延结构保护层的另一侧覆盖于第二深紫外外延结构一侧的侧面及底面上，第一外延结构保护层的中部覆盖于AlN层的底部上，AlN层上断开的位置正对第一外延结构保护层的中部；

第二外延结构保护层覆盖于AlN层的底部和第一深紫外外延结构另一侧的侧面及底面上，第三外延结构保护层覆盖于AlN层的底部和第二深紫外外延结构另一侧的侧面及底面上。