一种深紫外正装结构的LED芯片的制作方法

本专利涉及半导体外延结构与芯片器件领域，具体来说是一种具有正装结构的深紫外led芯片。

背景技术：

现有技术中深紫外外延结构，包括衬底上依次形成氮化铝模板层、aln/algan超晶格应力缓冲层、n型铝镓氮层、多量子阱结构层、电子阻挡层和p型空穴传导层。基于此外延结构，深紫外芯片器件大多使用倒装结构，从透明衬底面出光或者键合新衬底。此倒装芯片结构由于p型gan对深紫外光具有很强的吸收，同时由于光从背面透出的过程中，由于深紫外led外延片中内部接触层材料以及外延层结构相互之间的光吸收现象而导致发光效率低、亮度差，并且此倒装结构一般需要5次光刻或以上，工艺步骤多且复杂，制造成本过高。

技术实现要素：

本专利正是基于现有技术的上述需求而提出的，本专利要解决的技术问题包括提供一种深紫外正装结构芯片及一种深紫外正装结构芯片的制造方法，以使得制造工艺步骤减少，降低制造成本。

为了解决上次技述技术问题，本专利提供的技术方案包括：

一种深紫外正装结构的led芯片，其特征在于，包括：外延层结构，所述外延层结构包括pn结，所述pn结的顶部设置有p型algan层、量子阱层以及n型algan层；电极，所述电极包括n电极、p电极，所述n电极与所述n型algan层直接连接；gan层，设置在所述p型algan层的上表面，所述p电极设置在所述gan层的上表面，gan层的图案形状与所述p电极图案的形状匹配；ito层，所述ito层设置在所述p型algan层的上表面，位于所述gan层的周围。

优选地，所述gan层的截面面积为所述p电极图案截面面积的120％-150％。

优选地，所述深紫外正装led芯片的上表面还包括钝化层。

优选地，所述钝化层采用sio2层。

本专利在p-gan层留出易于欧姆接触的p电极图形，同时刻蚀出易于出光的p-algan层面，使阱层电子空穴复合后主要从正面与侧面出光，避开了p-gan层对紫外光的强吸收现象。

附图说明

图1是本专利具体实施方式一个实施例中一种深紫外正装芯片的结构图。

具体实施方式

本专利所描述的技术方案包括各种具体的实施例，以及在各种具体实施例上所进行的修改。在本具体实施方式中，对这些技术方案通过结合附图的方式进行示例性的阐述，以使得本专利的发明构思、技术特征、技术特征的效果等，通过对这些具体实施方式的描述变得更加明显。但是需要指出的是，本专利的保护范围显然不应当仅限于这些实施例所描述的内容，而是可以通过在本专利发明构思下的多种方式来实施。

在本具体实施方式的描述中，需要注意以下一些阅读参考，以便于能够准确理解本具体实施方式中文字所表达的含义：

首先，对于本专利的附图中，相同或者相对应的元件\要素等，将以相同的附图标记来表示。因此对于此前已经出现过的附图标记或者是元件\要素等的名称，在之后可能不会再重复解释。并且，在本具体实施方式中，可如果使用了术语“第一”、“第二”等词汇来修饰各种元件或要素，那么在非特指的情况下“第一”、“第二”并不代表着顺序，而是仅仅区分这些元件或要素彼此不同而已。此外，除非上下文清楚地另有指示，否则单数形式“一个”、“一”和“该/所述”也不仅仅指代单数还指代复数形式。

更进一步地，包含或包括，应当理解为开放式的描述，其并不排斥在已经描述的组件的基础上还存在其它的组件；而且，当层、区域或组件被称为“形成在”、“设置在”另一层、区域或组件“上”时，该层、区域或组件可以直接地或间接地形成在所述另一层、区域或组件上，与之相似的，当使用相连、连接等类似术语来表述两个元件之间的关系时，在没有特别限定的情况下，既可以是直接相连也可以是间接相连。术语“和/或”连接的两个要素之间可以是和的关系，也可以是或的关系。

另外，为了说明本专利的技术方案，本专利的附图中所描述的要素的尺寸并不代表实际要素的尺寸比例关系，在本专利中出于便于表达的考虑会被放大或者缩小。

本发明旨在提供一种深紫外正装结构芯片，其结构如图1所示。所述深紫外正装结构芯片包括：

外延层结构，在本具体实施方式中，所述外延层结构包括：衬底1，aln模板层2，aln/algansls层3、n型algan层4、mqw(量子阱)层5、p型algan层6。

所述衬底形成在所述外延层的底部，用于承载led芯片的各层结构，所述衬底包括蓝宝石衬底、si衬底以及sic衬底等。

在所述衬底上依次形成有aln模板层，aln/algansls层，这些层用来改善衬底的应力特性，从而便于在衬底上生长相应的pn结结构。

所述p型algan层6、mqw(量子阱)层5、n型algan层4构成pn结，在通电的情况下发射深紫外光线。其中所述n型algan与n电极7直接相连。

在深紫外发光二极管的p极，也就是正极，其通电的情况与n极不同，因为p极需要做欧姆接触，以保证电流的均匀和稳定，因此在本具体实施方式中所述p型algan层6上方还形成gan层8以及ito层9，所述gan层容易实现欧姆接触，而所述ito层即为欧姆接触层。在现有技术中，由于gan层实际上对紫外光有很强的吸收作用，也就是说，在传统的正装的构思下，如果将led芯片做成正装，在深紫外发光波长下，其发射的光线由于gan层的吸收作用因此会极大地造成出光损失，但是gan层由于需要其做欧姆接触，因此又不能去除，故而正装的深紫外led芯片出光效率会很低。

为了解决上述技术问题，在本具体实施方式中，所述gan层的位置和图案与正极，即p极10的位置相对应，位于p极的正下方，而所述gan层的周围设置ito层。这样，p极通过gan层与ito层9来电连接的方式并没有改变，但是由于gan层仅仅位于所述p极下方，因此其面积相对现有技术大大减小，对于光线的吸收作用也大大减小，从而提高了正装led芯片的出光效率。

进一步优选地，为了便于正极与gan层以及ito层之间的连通顺序以及便于制造的原因，所述gan层中，每个与正极接触的单元，其形状与所述正极的截面图案形状相同，但面积为所述正极截面图案面积的120％-150％。

进一步优选地，在本具体实施方式中，所述深紫外正装结构的led芯片的上表面还包括钝化层11，所述钝化层封装和保护所述led芯片。所述钝化层优选采用sio2层。

在本实施例中，各层均可以通过光刻与icp技术，在p-gan层留出易于欧姆接触的p电极图形，同时刻蚀出易于出光的p-algan层面，使阱层电子空穴复合后主要从正面与侧面出光，避开了p-gan层对紫外光的强吸收现象，以及倒装结构从衬底面出光过程中外延层结构相互之间的光吸收现象，提高深紫外led芯片的外量子效率，有效改善欧姆接触；同时制备过程仅需要4次或者最多5次光刻，工艺步骤少，大大降低了工程制造成本。

以上仅仅是本专利优选的技术方案而已，凡是在本专利的发明构思下对本专利进行的修改均应当纳入到本专利的保护范围之内。

技术特征：

1.一种深紫外正装结构的led芯片，其特征在于，包括：

外延层结构，所述外延层结构包括pn结，所述pn结的顶部设置有p型algan层、量子阱层以及n型algan层；

电极，所述电极包括n电极、p电极，所述n电极与所述n型algan层直接连接；

gan层，设置在所述p型algan层的上表面，所述p电极设置在所述gan层的上表面，gan层的图案形状与所述p电极图案的形状匹配；

ito层，所述ito层设置在所述p型algan层的上表面，位于所述gan层的周围。

2.根据权利要求1所述的一种深紫外正装结构的led芯片，其特征在于，所述gan层的截面面积为所述p电极图案截面面积的120％-150％。

3.根据权利要求1或2所述的一种深紫外正装结构的led芯片，其特征在于，所述深紫外正装led芯片的上表面还包括钝化层。

4.根据权利要求3所述的一种深紫外正装结构的led芯片，其特征在于，所述钝化层采用sio2层。

技术总结
本专利涉及一种深紫外正装结构的LED芯片，包括：外延层结构，所述外延层结构包括PN结，所述PN结的顶部设置有P型AlGaN层、量子阱层以及N型AlGaN层；电极，所述电极包括N电极、P电极，所述N电极与所述N型AlGaN层直接连接；GaN层，设置在所述P型AlGaN层的上表面，所述P电极设置在所述GaN层的上表面，GaN层的图案形状与所述P电极图案的形状匹配；ITO层，所述ITO层设置在所述P型AlGaN层的上表面，位于所述GaN层的周围。在p‑GaN层留出易于欧姆接触的P电极图形，同时刻蚀出易于出光的p‑AlGaN层面，使肼层电子空穴复合后主要从正面与侧面出光，避开了p‑GaN层对紫外光的强吸收现象。

技术研发人员：张晓娜;崔志勇;张向鹏;李勇强
受保护的技术使用者：山西中科潞安紫外光电科技有限公司
技术研发日：2020.06.09
技术公布日：2021.08.24