本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种深紫外led结构及其制作方法。
背景技术
algan基深紫外发光二极管是一种新型的固态紫外光源，相对于传统的紫外汞灯，基紫外具有体积小、重量轻、功耗低、寿命长、环境友好、发光波长连续可调等诸多方面的优点，因此，在紫外相关应用领域获得了广泛关注，并开始渗透到汞灯的一些传统应用领域。
但是，由于高al组分algan基材料中缺陷密度高、多量子阱层区极化效应较强、空穴注入效率低的等问题，以及由于氮化物外延层和空气的反射系数差异较大导致的全反射问题，led(lightemittingdiode，发光二极管)多量子阱层发光层出射的光子被材料再吸收或者形成波导模，最终只有少数的光子能出射到空气中，导致氮化物led外量子效率的降低，即降低了深紫外led结构的发光效率。
有鉴于此，如何解决上述问题，是本领域技术人员关注的重点。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种深紫外led结构，以解决现有技术中深紫外led结构的发光效率较低的问题。
本发明的另一目的在于提供一种深紫外led结构制作方法，以解决现有技术中深紫外led结构的发光效率较低的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种深紫外led结构，所述深紫外led结构包括第一衬底、模板层、缓冲层、n型氮化物层、多量子阱层、电子阻挡层、p型氮化物层以及多个透明导电层，所述第一衬底、所述模板层、所述缓冲层、所述n型氮化物层、所述多量子阱层、所述电子阻挡层、所述p型氮化物层以及所述多个透明导电层逐层面连接，其中，所述多个透明导电层至少包括掺金属或半导体元素的ga2o3层。
进一步地，所述多个透明导电层包括第一掺铜ga2o3层、单质铜层以及第二掺铜ga2o3层，所述p型氮化物层、所述第一掺铜ga2o3层、所述单质铜层以及第二掺铜ga2o3层依次面连接。
进一步地，所述多个透明导电层包括第一掺锌ga2o3层、单质铜层以及第二掺锌ga2o3层，所述p型氮化物层、所述第一掺铜ga2o3层、所述单质铜层以及第二掺铜ga2o3层依次面连接。
进一步地，所述深紫外led结构还包括n电极与p电极，所述n电极与所述n型氮化物层的远离所述缓冲层的一面连接，所述p电极与所述多个透明导电层的远离所述p型氮化物层的一面连接。
进一步地，所述深紫外led结构还包括n电极、p电极、第二衬底以及背金层，所述p电极、所述第二衬底以及所述背金层逐层面连接，所述p电极的远离所述第二衬底的一面与所述透明导电层面连接，所述n电极与所述n型氮化物层的远离所述缓冲层的一面连接。
进一步地，所述深紫外led结构还包括n电极、p电极、基板以及凸点，所述n电极与所述n型氮化物层的远离所述缓冲层的一面连接，所述p电极与所述透明导电层的远离所述p型氮化物层的一面连接，所述凸点位于所述p电极与所述基板、及所述n电极与所述基板之间。
进一步地，所述p型氮化物层包括p型gan层与p型algan层，所述电子阻挡层、所述p型algan层、所述p型gan层以及所述透明导电层逐层面连接。
进一步地，所述电子阻挡层的厚度包括25nm，所述p型algan层的厚度包括75nm，所述p型gan层的厚度包括20nm。
另一方面，本发明实施例还提供了一种深紫外led结构制作方法，所述深紫外led结构制作方法包括：
在衬底上依次外延生长模板层、缓冲层、n型氮化物层以及多量子阱层；
在所述多量子阱层上依次生长电子阻挡层与p型氮化物层；
在所述p型氮化物层上生长多个透明导电层；
利用正装芯片加工工艺或垂直芯片加工工艺或倒装芯片加工工艺制作p电极与n电极。
进一步地，所述在所述p型氮化物层上生长多个透明导电层的步骤包括：
利用磁控溅射设备在所述p型氮化物层上溅射铜与ga2o3，以形成第一掺锌ga2o3层；
在所述第一掺锌ga2o3层上溅射铜，以形成单质铜层；
在所述单质铜层上溅射铜与ga2o3，以形成第二掺锌ga2o3层。
相对现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种深紫外led结构及其制作方法，其中，该深紫外led结构包括第一衬底、模板层、缓冲层、n型氮化物层、多量子阱层、电子阻挡层、p型氮化物层以及多个透明导电层，第一衬底、模板层、缓冲层、n型氮化物层、多量子阱层、电子阻挡层、p型氮化物层以及多个透明导电层逐层面连接，其中，多个透明导电层至少包括掺金属或半导体元素的ga2o3层。一方面，由于ga2o3的禁带宽度为4.9ev，掺金属或者半导体元素后，禁带宽度变大，能够实现出光不吸光，提升深紫外led结构发光效率。另一方面，本实施例提供的透明导电层包括多层，多层透明导电层的发光效率更加优异，实用性更强。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明的实施例提供的正装深紫外led结构。
图2示出了本发明的实施例提供的垂直深紫外led结构。
图3示出了本发明的实施例提供的倒装深紫外led结构。
图4示出了本发明的实施例提供的深紫外led结构制作方法的流程图。
图5示出了本发明的实施例提供的图4中的步骤s103的子步骤的流程图。
图标：100-深紫外led结构；110-第一衬底；120-模板层；130-缓冲层；140-n型氮化物层；150-多量子阱层；151-量子阱层；152-势垒层；160-电子阻挡层；170-p型algan层；180-p型gan层；190-第一掺铜ga2o3层；200-单质铜层；210-第二掺铜ga2o3层；220-p电极；230-n电极；240-第二衬底层；250-背金层；260-凸点；270-基板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1，本发明实施例提供了一种深紫外led结构100，该深紫外led结构100包括第一衬底110、模板层120、缓冲层130、n型氮化物层、多量子阱层150、电子阻挡层160、p型氮化物层以及多个透明导电层，第一衬底110、模板层120、缓冲层130、n型氮化物层、多量子阱层150、电子阻挡层160、p型氮化物层以及多个透明导电层逐层面连接。
具体地，在本实施例中，第一衬底110包括蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底、金属衬底、同质衬底等各种led衬底，本实施例并不做任何限定。
进一步地，在衬底上外延生长模板层120，并且，本实施例采用的生长深紫外led结构100的设备包括高温mocvd(metal-organicchemicalvapordeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)、mbe(molecularbeamepitaxy，分子束外延)、磁控溅射等设备。其中，设备可承受的最低温度不少于1200℃。
需要说明的是，在本实施例中，模板层120包括aln模板层120，当然地，在其它的一些实例中，模板层120也可包括其它材料层，本实施例对此并不做任何限定。
进一步地，在模板层120上外延生长缓冲层130，其中，本实施例采用algan超晶格缓冲层130。并且，本实施例提供的生长缓冲层130的方法为利用三甲基痂(tmga)、三甲基铝(tmal)、硅烷、cp2-mg和氨气作为反应气体，h2为载气，在衬底上先生长薄层的超晶格缓冲层130。
然后在缓冲层130上外延生长n型氮化物层，其中，在本实施例中，n型氮化物层包括n型algan层，当然地，在其它的一些实施例中，n型氮化物层也可以为其它氮化物层，例如形gan层，本实施例对此并不做任何限定，并且，在本实施例中，n型氮化物层的厚度为2.5um。
进一步地，在制作n型氮化物层后，需外延生长多量子阱层150，在本实施例中，多量子阱层150包括algan多量子阱层150有源层。并且，多量子阱层150由5个周期的alxga1-xn/alxga1-xn量子阱层151和势垒层152构成，alxga1-xn量子阱层151和alxga1-xn势垒层152的单层厚度分别为3.5和12.5nm。选择合适的aln和algan层的生长温度约为1100-1200℃，反应压强为7000pa，nh3流量为1000ml/min。对于alxga1-xn多量子阱层150，3种led的tmal(三甲基铝)的流量都保持在160ml/min，而对应270、290、300nm的led，tmga流量分别为50，58，72ml/min。
进一步地，在多量子阱层150制作完成后，需在量子阱上继续生长电子阻挡层160与p型氮化物层。其中，在本实施例中，p型氮化物层包括p型gan层180与p型algan层，其中，电子阻挡层160、p型algan层、p型gan层180以及透明导电层逐层面连接。需要说明的是，本实施例提供的电子阻挡层160可以为n型algan电子阻挡层160，也可以为p型algan电子阻挡层160。电子阻挡层160的厚度包括25nm，p型algan层的厚度包括75nm，p型gan层180的厚度包括20nm。
进一步地，在生长电子阻挡层160与p型氮化物层后，继续生长多个透明导电层，并在生长多个透明层后，进行p电极220与n电极230的制作。
下面做具体说明：
作为本实施例的第一种实现方式，本实施例采用正装芯片加工工艺制作p电极220与n电极230。其中，电子阻挡层160为p型algan电子阻挡层160，并在p型algan电子阻挡层160上依次生长p型algan与p型gan层180，同时生长多层透明导电层。
其中，需要说明的是，在本实施例中，多个透明导电层中至少包括掺金属或半导体元素的ga2o3层。一方面，由于ga2o3的禁带宽度为4.9ev，掺金属或者半导体元素后，禁带宽度变大，能够实现出光不吸光，提升深紫外led结构100发光效率。另一方面，本实施例提供的透明导电层包括多层，多层透明导电层的发光效率更加优异，实用性更强。
例如，多个透明导电层包括第一掺铜ga2o3层190、单质铜层200以及第二掺铜ga2o3层210，其中，使用磁控溅射设备在p型氮化物层上共溅射金属cu以及ga2o3约100nm，从而形成第一掺铜ga2o3层190，然后在第一掺铜ga2o3层190上接着溅射金属cu3nm，在接着使用磁控溅射设备共溅射金属cu以及ga2o3约100nm，从而使p型氮化物层、第一掺铜ga2o3层190、单质铜层200以及第二掺铜ga2o3层210依次面连接。
或者，多个透明导电层包括第一掺锌ga2o3层、单质铜层200以及第二掺锌ga2o3层，其中，使用分子束外延设备在p型氮化物层上生长掺zn的ga2o3薄膜80nm，以形成第一掺锌ga2o3层，接着利用分子束外延设备在第一掺锌ga2o3层上生长zn薄膜5nm，在接着使用分子束外延设备生长掺zn的ga2o3薄膜80nm，从而使p型氮化物层、第一掺锌ga2o3层、单质锌层以及第二掺锌ga2o3层依次面连接。
当然地，在其它的一些实施例中，透明导电层也可以为掺其它金属或半导体或导电性良好的氧化物的ga2o3层，例如掺zn、mg、au、ag等各种金属或si、ge等半导体或ito等导电性好的氧化物的ga2o3层。
进一步地，n电极230与n型氮化物层的远离缓冲层130的一面连接，p电极220与多个透明导电层的远离p型氮化物层的一面连接，从而成正装深紫外led结构100。
作为本实施例的第二种实现方式，本实施例采用垂直芯片加工工艺制作p电极220与n电极230。其中，电子阻挡层160为p型algan电子阻挡层160，并在p型algan电子阻挡层160上依次生长p型algan与p型gan层180，同时生长多层透明导电层。
例如，多个透明导电层包括第一掺铜ga2o3层190、单质铜层200以及第二掺铜ga2o3层210，其中，使用磁控溅射设备在p型氮化物层上共溅射金属cu以及ga2o3约100nm，从而形成第一掺铜ga2o3层190，然后在第一掺铜ga2o3层190上接着溅射金属cu3nm，在接着使用磁控溅射设备共溅射金属cu以及ga2o3约100nm，从而使p型氮化物层、第一掺铜ga2o3层190、单质铜层200以及第二掺铜ga2o3层210依次面连接。
或者，多个透明导电层包括第一掺锌ga2o3层、单质铜层200以及第二掺锌ga2o3层，其中，使用分子束外延设备在p型氮化物层上生长掺zn的ga2o3薄膜80nm，以形成第一掺锌ga2o3层，接着利用分子束外延设备在第一掺锌ga2o3层上生长zn薄膜5nm，在接着使用分子束外延设备生长掺zn的ga2o3薄膜80nm，从而使p型氮化物层、第一掺锌ga2o3层、单质锌层以及第二掺锌ga2o3层依次面连接。
并且，深紫外led结构100还包第二衬底与背金层250，p电极220、第二衬底以及背金层250逐层面连接，p电极220的远离第二衬底的一面与透明导电层面连接，n电极230与n型氮化物层的远离缓冲层130的一面连接，即p电极220还起到键合的作用，从而成正装深紫外led结构100。
作为本实施例的第三种实现方式，本实施例采用倒装芯片加工工艺制作p电极220与n电极230。其中，电子阻挡层160为n型algan电子阻挡层160，并在n型algan电子阻挡层160上依次生长p型algan与p型gan层180，同时生长多层透明导电层。
例如，多个透明导电层包括第一掺铜ga2o3层190、单质铜层200以及第二掺铜ga2o3层210，其中，使用磁控溅射设备在p型氮化物层上共溅射金属cu以及ga2o3约100nm，从而形成第一掺铜ga2o3层190，然后在第一掺铜ga2o3层190上接着溅射金属cu3nm，在接着使用磁控溅射设备共溅射金属cu以及ga2o3约100nm，从而使p型氮化物层、第一掺铜ga2o3层190、单质铜层200以及第二掺铜ga2o3层210依次面连接。
或者，多个透明导电层包括第一掺锌ga2o3层、单质铜层200以及第二掺锌ga2o3层，其中，使用分子束外延设备在p型氮化物层上生长掺zn的ga2o3薄膜80nm，以形成第一掺锌ga2o3层，接着利用分子束外延设备在第一掺锌ga2o3层上生长zn薄膜5nm，在接着使用分子束外延设备生长掺zn的ga2o3薄膜80nm，从而使p型氮化物层、第一掺锌ga2o3层、单质锌层以及第二掺锌ga2o3层依次面连接。
并且，深紫外led结构100还包括基板270与凸点260，n电极230与n型氮化物层的远离缓冲层130的一面连接，p电极220与透明导电层的远离p型氮化物层的一面连接，凸点260位于p电极220与基板270、及n电极230与基板270之间，从而成倒装深紫外led结构100。
第二实施例
请参阅图1，本发明实施例还提供了一种深紫外led结构100制作方法，该深紫外led结构100制作方法包括：
步骤s101，在衬底上依次外延生长模板层120、缓冲层130、n型氮化物层以及多量子阱层150。
步骤s102，在多量子阱层150上依次生长电子阻挡层160与p型氮化物层。
步骤s103，在p型氮化物层上生长多个透明导电层。
其中，步骤s103包括：
子步骤s1031，利用磁控溅射设备在p型氮化物层上溅射铜与ga2o3，以形成第一掺锌ga2o3层。
子步骤s1032，在第一掺锌ga2o3层上溅射铜，以形成单质铜层200。
子步骤s1033，在单质铜层200上溅射铜与ga2o3，以形成第二掺锌ga2o3层。
步骤s104，利用正装芯片加工工艺或垂直芯片加工工艺或倒装芯片加工工艺制作p电极220与n电极230。
综上所述，本发明提供了一种深紫外led结构及其制作方法，其中，该深紫外led结构包括第一衬底、模板层、缓冲层、n型氮化物层、多量子阱层、电子阻挡层、p型氮化物层以及多个透明导电层，第一衬底、模板层、缓冲层、n型氮化物层、多量子阱层、电子阻挡层、p型氮化物层以及多个透明导电层逐层面连接，其中，多个透明导电层至少包括掺金属或半导体元素的ga2o3层。一方面，由于ga2o3的禁带宽度为4.9ev，掺金属或者半导体元素后，禁带宽度变大，能够实现出光不吸光，提升深紫外led结构发光效率。另一方面，本实施例提供的透明导电层包括多层，多层透明导电层的发光效率更加优异，实用性更强。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。