[发明专利]一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法

说明书

本发明专利公开了一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法。随着AlInGaN发光二极管Al组分的提高，波长也会逐渐降低，同时TE模出光占主导的出光方式转变成TM模出光占主导。为了提高TM模的出光效率，本发明在刻蚀好的N型电极区和边缘电极区，首先生长钝化层，然后在钝化层区域刻蚀倒梯形结构的反射金属区。倒梯形结构区域蒸镀对紫外光有强反射效率的金属，量子阱中产生的TM光能够经过强反射金属层反射出来，极大地提升了TM模出光效率，从而提高了整个紫外AlInGaN发光二极管的发光强度。

技术领域

本发明涉及一种发光二极管制作方法，具体涉及一种紫外发光二极管提升TM模出光效率的方法。

背景技术

自然界的紫外光有很强的使用价值，比如说UVA波段的紫外固化功能，UVB波段的紫外医疗功能，UVC波段的紫外杀菌功能。然而自然界的紫外光比较难收集利用，并且因为大气层的吸收，地球上UVC波段几乎不存在。所以，为了更好地利用紫外光的价值，紫外发光二极管的研发和生产最近成了半导体领域的热门。

紫外发光二极管是指波长100nm到365nm之间的发光二极管，在固化、杀菌消毒、医疗、生化检测和保密通讯等领域有重大应用价值。与汞灯紫外光源相比，基于氮化铝镓(AlInGaN)材料的深紫外发光二极管具备坚固、节能、寿命长、无汞环保等优点，正逐步渗入汞灯的传统应用领域。同时，深紫外发光二极管的独特优势又激发了许多新的消费类电子产品应用，如白色家电的消毒模块、便携式水净化系统、手机消毒器等，从而展现出广阔的市场前景，成为全球研究热点。

目前紫外发光二极管主要采用AlInGaN作为主要生长材料，利用CVD外延生长方法生长出所需要的发光结构。最基本的结构包含AlInGaN缓冲层，AlInGaN非掺层，n型AlInGaN层，AlInGaN量子阱层，AlInGaN电子阻挡层，以及P型AlInGaN层。随着波长变短，AlInGaN量子阱层的Al组分越高。但是随着AlInGaN量子阱层Al组分的逐渐变高，由TE模主导的出光模式变成了由TM模主导。而由于TM模紫外光在材料内部会形成强烈的吸收，不被提取出来，导致紫外光的出光效率急剧下降。

目前AlInGaN发光二极管的发光效率较低，20milx20mil的芯片在100mA驱动电流下发光亮度约10mW，发光效率低导致杀菌效率也偏低，极大地限制了紫外光的使用场景。

基于以上原因，本发明提供了一种提升TM光反射的方法，提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率，目的是使TM方向的光能够得到充分的反射，并很好地提取出来，提升AlInGaN发光二极管的性能。

发明内容

本发明的目的在于克服传统AlInGaN量子阱中发出的紫外光TM模出光效率差的问题，采用倒梯形紫外光高反射率金属层对AlInGaN量子阱中发出的紫外光进行反射提取，极大地提高TM模出光效率。

本发明通过以下方式实现：

一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法，包括如下步骤：

(1)在衬底上生长AlInGaN发光二极管外延结构，所述外延结构包括依次生长的：非掺杂的AlInGaN层，N型掺杂的AlInGaN层，AlInGaN量子阱层，AlInGaN电子阻挡层，P型掺杂的AlInGaN层；

(2)使用步骤(1)中生长的外延片进行芯片制作，对芯片边缘和中心的N电极区域刻蚀；

(3)对边缘和中心的N电极区域进行钝化层生长；

(4)钝化层刻蚀，刻蚀成倒梯形，芯片侧壁区域留出N电极蒸镀区和反射金属蒸镀区；

(5)对边缘和中心的N电极区域进行N电极蒸镀，随后继续进行紫外光反射金属层蒸镀；

(6)最后蒸镀P电极，N电极和P电极之间用钝化层做电流隔离层。