[发明专利]深紫外发光二极管及其制造方法

说明书

公开了一种深紫外发光二极管及其制造方法，深紫外发光二极管包括外延层，外延层包括第一半导体层、多量子阱层以及第二半导体层，其中，外延层中包括第一台阶，第一台阶的一个台阶面为第二半导体层的表面，第一台阶的侧壁为多量子阱层和第二半导体层的侧壁，第一台阶的另一个台阶面为第一半导体层的表面；第一欧姆接触层，与第一半导体层接触；第二欧姆接触层，与第二半导体层接触。本申请通过在深紫外发光二极管的外延层中形成阵列分布的第一台阶，并在第一台阶的侧壁形成粗化表面，增加深紫外发光二极管的侧壁面积比例，从而提高深紫外发光二极管的光提取效率。

技术领域

本发明涉及半导体芯片技术领域，特别涉及一种深紫外发光二极管及其制造方法。

背景技术

近年来深紫外LED(发光二极管)应用呈现爆发式增长。深紫外线对于各种病菌具有广谱杀菌效果。通过空气传播的病原微生物，例如流行性感冒病毒(流感)、鼻病毒(普通感冒)和更加危险的病原体(冠状病毒等)，是导致许多疾病的原因。深紫外线不仅可以直接杀死物体表面细菌，还能够穿透空气和水杀死其中的细菌，具有十分广泛的应用场景。

但深紫外LED产品还面临严重的问题，相关技术还需要显著改善。目前深紫外LED产品量子效率很低，一般不超过10％，和蓝绿光LED产品相比差距较大，其原因主要有以下几点：首先深紫外LED外延质量不够理想，缺陷密度高导致内量子效率较低；其次采用P-GaN作为欧姆接触，存在严重的深紫外光吸收现象；第三，随着量子阱中Al组份增加，深紫外LED出光以TM-Transverse Magnetic横磁模式(平行于发光面)为主，TM光很难进入发光面的逃离锥出射到LED器件外，TM光提取效率仅为TE-Transverse electrical横电模式光提取效率的十分之一。这些问题严重制约深紫外LED芯片性能的提升。若能够改善深紫外LED产品TM以及TE模式出光效率，就可以提升深紫外LED性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种深紫外发光二极管及其制造方法，通过在深紫外发光二极管的外延层中形成阵列分布的第一台阶，以及在第一台阶的侧壁形成粗化表面，增加深紫外发光二极管的侧壁面积比例，从而提高深紫外发光二极管的光提取效率。

根据本发明的一方面，提供一种深紫外发光二极管，包括：外延层，包括第一半导体层、多量子阱层以及第二半导体层，其中，所述外延层中包括第一台阶，所述第一台阶的一个台阶面为所述第二半导体层的表面，所述第一台阶的侧壁为所述多量子阱层和所述第二半导体层的侧壁，所述第一台阶的另一个台阶面为所述第一半导体层的表面；第一欧姆接触层，与所述第一半导体层接触；第二欧姆接触层，与所述第二半导体层接触。

可选地，所述第一台阶的侧壁为粗化表面。

可选地，所述第一台阶的侧壁形成有凹凸结构。

可选地，所述凹凸结构为凸起结构或者凹陷结构。

可选地，所述凸起结构或所述凹陷结构的形状为三角形、圆形、梯形或具有凸起或凹陷特征的规则图案中的任意一种或几种。

可选地，所述第一台阶包括多个，多个所述第一台阶呈阵列式均匀分布。

可选地，所述第一台阶包括所述多量子阱层和所述第二半导体层组成的凸台，多个所述凸台相互分隔。

可选地，所述第一台阶包括贯穿所述多量子阱层和所述第二半导体层的通孔，多个所述通孔相互分隔。

可选地，所述凸台的形状为圆台、正多边形棱台或其他多边形棱台中的任意一种。

可选地，所述通孔的形状为圆台、正多边形棱台或其他多边形棱台中的任意一种。

可选地，所述第一台阶的侧壁倾角为30°～60°。

可选地，所述多量子阱层的面积占所述衬底面积的50％～85％。