一种增强光输出功率的深紫外LED芯片及其制造方法

本发明涉及半导体发光器件领域，具体涉及一种增强光输出功率的深紫外led芯片及其制造方法。

背景技术：

1、近年来，由于高铝组分algan基半导体器件在节能、环保、便携性方面的巨大优势，以及在杀菌、安全通信等方面的重要应用，特别是对新冠病毒的灭活作用，高铝组分algan基的二极管及晶体管的研究备受关注。

2、目前，在algan基的深紫外led芯片(light-emitting diode，发光二极管)中，由于其低出光波段的特殊性，其光无法透过或者反射，光提取效率极低，以致光电转换效率不高而影响其应用。

3、相关技术中，相关的欧姆接触材料常采用ito透明导电膜或niau电极，虽然ito透明导电膜或niau电极能与深紫外led芯片中p型gan或algan层形成较好的欧姆接触，但ito透明导电膜或niau电极对于深紫外光具有极高的吸收损耗，严重影响深紫外光的提取效率。

4、而且algan基的深紫外led中，p面的电导率很小，电流更容易聚集在电极附近，形成电流聚集效应，导致局部发热量过大，影响半导体器件的应用性能。

技术实现思路

1、本申请提供一种增强光输出功率的深紫外led芯片及其制造方法，可以解决相关技术中ito透明导电膜或niau电极吸收深紫外光导致深紫外光的提取效率低以及电流聚集效应导致局部发热量大的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种增强光输出功率的深紫外led芯片，所述深紫外led芯片包括：

3、外延层，所述外延层包括依次叠层设置的缓冲层、n型半导体层、量子阱层、和p型半导体层，所述p型半导体层为p-algan层或p-gan层；

4、n型欧姆接触层，所述n型欧姆接触层覆盖所述n型半导体层，与所述n型半导体层形成欧姆接触；

5、反射电流阻挡层，所述反射电流阻挡层部分覆盖所述p型半导体层；

6、p型欧姆接触层，所述p型欧姆接触层覆盖所述反射电流阻挡层，且与所述p型半导体层形成欧姆接触；

7、绝缘层，所述绝缘层分别覆盖所述n型欧姆接触层和p型欧姆接触层；

8、金属焊盘层，所述金属焊盘层覆盖所述绝缘层，以分别连接所述n型欧姆接触层和p型欧姆接触层。

9、结合第一方面，在一种实施方式中，所述p型欧姆接触层对所述反射电流阻挡层进行全覆盖。

10、结合第一方面，在一种实施方式中，所述反射电流阻挡层的占空比为10％-90％。

11、结合第一方面，在一种实施方式中，所述反射电流阻挡层包括铝、铑、氧化物或不同氧化物进行周期性堆叠形成的组合膜层中的一种或多种，所述氧化物包括二氧化硅、五氧化三钛、氧化铪中的一种或多种。

12、结合第一方面，在一种实施方式中，所述反射电流阻挡层为条状、圆型、方形图案中的任意一种。

13、结合第一方面，在一种实施方式中，所述反射电流阻挡层为条状图案时，其宽度d为1um≤d≤50um；所述反射电流阻挡层为圆形图案时，其半径r为2um≤r≤25um；所述反射电流阻挡层为方形图案时，其宽度d为1um≤d≤50um。

14、结合第一方面，在一种实施方式中，所述外延层还包括位于所述缓冲层和所述n型半导体层之间的氮化物异质结构层。

15、结合第一方面，在一种实施方式中，所述深紫外led芯片还包括金属加厚层，所述金属加厚层位于所述p型欧姆接触层和所述绝缘层之间，和/或位于所述n型欧姆接触层和所述绝缘层之间。

16、第二方面，本申请实施例提供一种增强光输出功率的深紫外led芯片的制造方法，包括以下步骤：

17、在衬底上形成外延层，所述外延层包括在所述衬底上依次叠层设置的缓冲层、n型半导体层、量子阱层、和p型半导体层；

18、刻蚀所述外延层的部分区域以露出所述n型半导体层；

19、制作n型欧姆接触层，所述n型欧姆接触层覆盖位于刻蚀区域的所述n型半导体层，与所述n型半导体层形成欧姆接触；

20、在非刻蚀区沉积形成反射电流阻挡层，所述反射电流阻挡层部分覆盖所述p型半导体层；

21、制作p型欧姆接触层，所述p型欧姆接触层覆盖所述反射电流阻挡层，且与所述p型半导体层形成欧姆接触；

22、制作绝缘层，所述绝缘层分别覆盖所述n型欧姆接触层和p型欧姆接触层；

23、制作金属焊盘层，所述金属焊盘层覆盖所述绝缘层，以分别连接所述n型欧姆接触层和p型欧姆接触层。

24、结合第二方面，在一种实施方式中，所述在非刻蚀区沉积形成反射电流阻挡层，所述反射电流阻挡层部分覆盖所述p型半导体层包括：

25、对所述p型半导体层进行光刻，以在所述p型半导体层表面形成具有不同图案的光刻胶掩膜层；

26、在所述光刻胶掩膜层上沉积反射电流阻挡层；

27、去除部分所述光刻胶掩膜层，以形成不同形状或不同占空比的反射电流阻挡层。

28、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

29、本申请提供一种增强光输出功率的深紫外led芯片，在p型欧姆接触层与p型半导体层之间设置有反射电流阻挡层，且反射电流阻挡层对p型半导体层部分覆盖，一方面，部分覆盖的形式保持p型欧姆接触层与p型半导体层之间仍能形成良好的欧姆接触，从而保证其电性能，在此基础上，反射电流阻挡层将光进行反射，大幅增加出光效果，显著降低p型欧姆接触层对深紫外光的吸收效果，有效提升光提取效率，从而提高深紫外led芯片的光输出功率；另一方面，反射电流阻挡层与p型半导体层无法形成欧姆接触，迫使聚集的电流横向扩散，进一步促使电流扩展，减少因电流积聚效应而造成的局部发热量过大，从而提升深紫外led芯片的光功率以及可靠性。

技术特征：

1.一种增强光输出功率的深紫外led芯片，其特征在于，所述深紫外led芯片包括：

2.如权利要求1所述的增强光输出功率的深紫外led芯片，其特征在于，所述p型欧姆接触层(5)对所述反射电流阻挡层(4)进行全覆盖。

3.如权利要求1所述的增强光输出功率的深紫外led芯片，其特征在于，所述反射电流阻挡层(4)的占空比为10％-90％。

4.如权利要求1所述的增强光输出功率的深紫外led芯片，其特征在于，所述反射电流阻挡层(4)包括铝、铑、氧化物或不同氧化物进行周期性堆叠形成的组合膜层中的一种或多种，所述氧化物包括二氧化硅、五氧化三钛、氧化铪中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的增强光输出功率的深紫外led芯片，其特征在于，所述反射电流阻挡层(4)为条状、圆型、方形图案中的任意一种。

6.如权利要求5所述的增强光输出功率的深紫外led芯片，其特征在于，所述反射电流阻挡层(4)为条状图案时，其宽度d为1um≤d≤50um；所述反射电流阻挡层(4)为圆形图案时，其半径r为2um≤r≤25um；所述反射电流阻挡层(4)为方形图案时，其宽度d为1um≤d≤50um。

7.如权利要求1所述的增强光输出功率的深紫外led芯片，其特征在于，所述外延层(2)还包括位于所述缓冲层(21)和所述n型半导体层(22)之间的氮化物异质结构层。

8.如权利要求1所述的增强光输出功率的深紫外led芯片，其特征在于，所述深紫外led芯片还包括金属加厚层(6)，所述金属加厚层(6)位于所述p型欧姆接触层(5)和所述绝缘层(7)之间，和/或位于所述n型欧姆接触层(3)和所述绝缘层(7)之间。

9.一种增强光输出功率的深紫外led芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的增强光输出功率的深紫外led芯片的制造方法，其特征在于，所述在非刻蚀区沉积形成反射电流阻挡层(4)，所述反射电流阻挡层(4)部分覆盖所述p型半导体层(24)包括：

技术总结
本申请涉及一种增强光输出功率的深紫外LED芯片，包括：外延层，外延层包括缓冲层、N型半导体层、量子阱层、和P型半导体层；N型欧姆接触层，N型欧姆接触层覆盖N型半导体层，与N型半导体层形成欧姆接触；反射电流阻挡层，反射电流阻挡层部分覆盖P型半导体层；P型欧姆接触层，P型欧姆接触层覆盖反射电流阻挡层，且与P型半导体层形成欧姆接触；绝缘层；金属焊盘层。本申请提供的深紫外LED芯片设置有反射电流阻挡层，且反射电流阻挡层对P型半导体层是部分覆盖，反射电流阻挡层将光进行反射，大幅增加出光效果，有效提升光提取效率，从而提高光输出功率；同时反射电流阻挡层与P型半导体层无法形成欧姆接触，促使电流扩展，减少电流积聚效应。

技术研发人员：周圣军,吕振兴,廖喆夫,蒋晶晶
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17