一种垂直紫外led芯片的制作方法
【专利摘要】本实用新型一种垂直紫外LED芯片，涉及至少有一个电位跃变势垒的专门适用于光发射的半导体器件，包括N型外延层、多量子阱、P型外延层、Ni/Ag金属电流扩展层、DBR层、P电极塞、键合金属Cr层a、键合金属Au层a、键合金属Au层b、键合金属Cr层b、硅片和N电极；本实用新型采用金属电流扩展层Ni/Ag加上DBR代替现有技术中的垂直紫外LED芯片的金属反射层，克服了现有技术中金属反射层对光线的吸收，提高了垂直紫外LED芯片的发光亮度。
【专利说明】
-种垂直紫外LED巧片
技术领域
[0001] 本实用新型的技术方案设及至少有一个电位跃变势垒的专口适用于光发射的半 导体器件，具体地说是一种垂直紫外L邸忍片。
【背景技术】
[0002] 随着LED技术的快速发展，波长范围在350-280nm的紫外L抓的应用范围也越来越 广。紫外L抓相比传统的紫外光源更加节能，寿命更长，并且不含有毒物质。但是和InGaN基 的近紫外Lm)或者蓝光L邸相比，紫外Lm)的量子效率非常的低，另外加上金属反射镜对紫外 波段光线的吸收作用直接导致紫外L邸的输出功率仅为输入功率的5%-8%。
[0003] 现有的倒装及垂直紫外L邸忍片主要是WNi、Ag、Al为主的金属形成金属反射镜作 为L抓忍片上的反射层W达到反射效果，并化、Pt、Au制备金属电极。但是Ni、Ag、Al、C;r、Pt、 Au运些金属对波长在350-280nm的紫外波段有很高的吸收能力，直接影响到紫外L邸忍片的 发光亮度。现有的DBR技术被运用在正装L抓忍片上，通过在正装L抓忍片的背面背锻上DBR 达到反射光线和提高亮度的目的，不同波段的LED忍片使用的DBR的厚度不同。 CN201110212605.3公开了TC0型导电DBR垂直式蓝光L抓忍片及其制作方法，其主要技术方 案是运用导电DBR作为反射镜和TC0作为电流扩展层，存在TC0对于深紫外光线具有很强的 吸收能力，不适合应用于紫外垂直L抓忍片，并且TC0和导电性DBR存在价格昂贵，制备工艺 不稳定的缺陷。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种垂直紫外Lm)忍片，采用金属电流扩 展层Ni/Ag加上DBR代替现有技术中的垂直紫夕比抓忍片的金属反射层，克服了现有技术中 金属反射层对光线的吸收，提高了垂直紫外L邸忍片的发光亮度。
[0005] 本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是:一种垂直紫外Lm)忍片，包括N 型外延层、多量子阱、P型外延层、Ni/Ag金属电流扩展层、DBR层、P电极塞、键合金属化层a、 键合金属Au层a、键合金属Au层b、键合金属化层b、娃片和N电极;上述各层紧接的顺序是:N 型外延层紧接多量子阱层，多量子阱层紧接P型外延层，P型外延层紧接Ni/Ag金属电流扩展 层，Ni/Ag金属电流扩展层紧接D服层，DBR层紧接键合金属Cr层a，键合金属Cr层a紧接键合 金属Au层a，键合金属Au层a紧接键合金属Au层b，键合金属Au层b紧接键合金属化层b，键合 金属Cr层b紧接娃片，P电极塞制备在Ni/Ag金属电流扩展层上又嵌入在D服层中，并且P电极 塞的厚度和D服层的厚度相同，N电极则紧接N型外延层上面中部。
[0006] 上述一种垂直紫外L邸忍片，所述Ni/Ag金属电流扩展层，其中Ni的厚度为自~10瓜 Ag的厚度为说~4.0A。
[0007] 上述一种垂直紫外L抓忍片，所述DBR层，由一层厚度为420日~440姑的Si化，然后 分别交替覆盖4~20层的Ti化和Si化构成，每层Ti化的厚度均为巧8~348A，每层Si化的厚度 均为軒7~閒6A。
[000引上述一种垂直紫外Lm)忍片，所述P电极塞为2~10个，是由化/Al/Ti/Au构成，其 中，Cr厚度为10~巧械、A1厚度为1OOQ~撕?ΟΑ、T i厚度为10说)~撕孤A和Au的厚度随着DBR 层厚度的变化而变化。
[0009] 上述一种垂直紫外L抓忍片，所述键合金属化层a和键合金属灯层b中化的厚度为 10~α卵甚。
[0010] 上述一种垂直紫外Lm)忍片，所述键合金属Au层a和键合金属Au层b中Au的厚度为1 ~姐HId
[0011] 上述一种垂直紫外L抓忍片，所述N电极是由Cr/Al/Ti/Au构成，其中，Cr厚度为 10~100A、A1厚度为1腑〇~撕腑A、Ti厚度为1000~3000A和Au厚度为500日~lOOOOA。
[0012] 上述一种垂直紫外L邸忍片的制备方法步骤如下：
[0013] 第一步，在蓝宝石衬底片子上用M0CVD依次生长N型外延层、多量子阱层和P型外延 层，将生长好的外延片用质量百分比浓度为98 %出S〇4与质量百分比浓度为30 %出化按体积 比= 3:1的混合溶液加热到80°C，浸泡10分钟，然后用去离子水冲洗5分钟，最后用甩干机甩 干20分钟；
[0014] 第二步，在经过第一步处理的蓝宝石衬底片子的P型外延层的表面，用电子束蒸发 台蒸锻一层超薄的金属Ni/Ag，作为电流扩展层，其中Μ的厚度控制在5~lOA.Ag的厚度控 制在1日~40A,要求该金属电流扩展层在下一步的退火后与P型外延层形成欧姆接触；
[0015] 第Ξ步，将第二步得到的Ni/Ag金属电流扩展层用退火炉在化环境下退火，退火溫 度为350°C~400°C，化流速为lOL/min，退火时间为5~10分钟；
[0016] 第四步，在第Ξ步退火后的Ni/Ag金属电流扩展层上制备DBR层，使用的材料是 Si化和Ti化蒸发源，用电子束蒸发的方法先蒸锻一层厚度为420日~姑撕A的Si化，然后将 Ti化和Si化交替蒸发，蒸发4~20周期，每一个蒸发周期中的Ti化的厚度均为278~348A， Si化的厚度均为4Π ~596A，蒸锻时电子束蒸发台参数压力为0.0213化，溫度为300°C;
[0017] 第五步，在第四步制得的D服层上进行涂胶、曝光、显影和坚膜，形成出2~10个P电 极塞图形，然后再用HF腐蚀液刻蚀出2~10个P电极孔，所刻蚀P电极孔的深度刚好为DBR层 的厚度，然后再去胶清洗甩干，最后再进行涂胶、曝光和显影，再用电子束蒸发台依次蒸锻 Cr/Al/Ti/Au作为P电极塞，并且确保所形成的2~10个P电极塞制备在上述Ni/Ag金属电流 扩展层上，P电极塞的厚度和DBR层的厚度相同；
[0018] 第六步，在第五步的蒸锻P电极塞完成之后，用蓝膜将无用的金属剥离，剥离之后 清洗甩干，然后在上述制备好的DBR层上蒸锻键合金属层，另外在和蓝宝石衬底片子同样大 小的娃片或铜片上蒸锻同样厚度的键合金属层，将完成了第一步至第五步工艺并蒸锻键合 金属层的蓝宝石衬底片子和蒸锻有同样厚度键合金属层的同样大小的娃片或铜片在 Bonding机里键合在一起；
[0019] 第屯步，在第六步的Bonding机里键合之后，使用激光剥离技术将蓝宝石衬底片子 的衬底从外延层上剥离下来，再进行涂胶、曝光和显影，再用电子束蒸发台蒸锻N电极，最后 将无用的金属去除，最终完成垂直紫外L邸忍片的制备。
[0020] 上述一种垂直紫外L邸忍片，所设及的原料均由公知途径获得。
[0021] 本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型具有如下突出的实质性 特点和显著进步：
[0022] (1)本实用新型的主要实质性特点在于:DBR层和Ni/Ag金属电流扩展层相结合组 成高反射率反射镜，利用DBR层代替了对紫外光具有吸收作用的金属反射层，直接增加了发 光效率，克服了现有技术中金属反射层对光线的吸收，提高了垂直紫外Lm)忍片的发光亮 度;并且又将2~10个P电极塞蒸锻在金属电流扩展层上，有助于电流的扩展，进一步增加 LH)忍片亮度。
[0023] (2)本实用新型中的P电极塞和N电极都是由Cr/Al/Ti/Au构成，该P电极塞和N电极 都具有反射作用。
[0024] (3)本实用新型的制备工艺简单，生产成本低。
【附图说明】
[0025] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[00%]图1为本实用新型一种垂直紫外L邸忍片的结构示意图。
[0027]图中，1. N型外延层，2.多量子阱，3. P型外延层，4. Ni/Ag金属电流扩展层，5 . DBR 层，6. P电极塞，7.键合金属化层a，8.键合金属Au层a，9.键合金属Au层b，10.键合金属化层 b，ll.娃片，12.N电极。
【具体实施方式】
[00%]图1所示实施例表明，本实用新型一种垂直紫外Lm)忍片的构成包括N型外延层1、 多量子阱2、P型外延层3、Ni/Ag金属电流扩展层4、D服层5、Ξ个P电极塞6、键合金属化层曰7、 键合金属Au层曰8、键合金属Au层b9、键合金属化层blO、娃片11和Ν电极12;上述各层紧接的 顺序是:N型外延层1紧接多量子阱层2，多量子阱层2紧接P型外延层3，P型外延层3紧接M/ Ag金属电流扩展层4，Ni/Ag金属电流扩展层4紧接D服层5，DBR层5紧接键合金属Cr层曰7,键 合金属化层a7紧接键合金属Au层a8,键合金属Au层a8紧接键合金属Au层b9,键合金属Au层 b9紧接键合金属化层blO,键合金属Cr层blO紧接娃片11，Ξ个P电极塞6制备在Ni/Ag金属电 流扩展层4上又嵌入在DBR层5中，并且P电极塞6的厚度和DBR层5的厚度相同，N电极12则紧 接N型外延层1上面中部。
[00巧]实施例1
[0030]本实施例的一种垂直紫外Lm)忍片构成包括N型外延层1、多量子阱2、P型外延层3、 Ni/Ag金属电流扩展层4、D服层5、P电极塞6、键合金属Cr层曰7、键合金属Au层曰8、键合金属Au 层b9、键合金属Cr层blO、娃片11和N电极12;上述各层紧接的顺序是:N型外延层1紧接多量 子阱层2,多量子阱层2紧接P型外延层3，P型外延层3紧接Ni/Ag金属电流扩展层4，Ni/Ag金 属电流扩展层4紧接D服层5，DBR层5紧接键合金属Cr层a7,键合金属化层a7紧接键合金属Au 层曰8，键合金属Au层a8紧接键合金属Au层b9，键合金属Au层b9紧接键合金属化层blO，键合 金属化层blO紧接娃片11，P电极塞6制备在Ni/Ag金属电流扩展层4上又嵌入在DBR层5中，并 且P电极塞6的厚度和D服层5的厚度相同，N电极12则紧接N型外延层1上面中部。其中，Ni/Ag 金属电流扩展层帥的Ni的厚度为日A，Ag的厚度为1日A;DBR层5由一层厚度为4卻Ql的Si〇2,然 后分别交替覆盖4层的Ti化和Si化构成，每层Ti化的厚度均为，每层Si化的厚度均为 477备;P电极塞6为两个，均是由Cr/Al/Ti/Au构成，其中，吐厚度为l〇A、Al厚度为1000A、Ti厚 度为1狐OA和Au的厚度随着D服层5厚度的变化而变化;键合金属化层a7和键合金属Cr层bio 中Cr的厚度为10 A;键合金属Au层曰8和键合金属Au层b9中Au的厚度为1皿;N电极12是由Cr/ Al/Ti/Au构成，其中，Cr厚度为l〇A、Al厚度为l〇〇〇A、Ti厚度为1000A和Au厚度为5000A。
[0031] 实施例2
[0032] 除如图1所示，P电极塞6为Ξ个之外，其他同实施例1。
[0033] 实施例3
[0034] 除Ni/Ag金属电流扩展层4,其中Ni的厚度为巧，Ag的厚度为25A;DBR层5由一层厚度 为4300A的Si化，然后分别交替覆盖12层的Ti化和Si化构成，每层Ti化的厚度均为310A，每 层Si化的厚度均为500A;P电极塞6为六个，均是由化/Al/Ti/Au构成，其中，吐厚度为巧A、A1 厚度为2000A、Ti厚度为2000A和Au的厚度随着DBR层5厚度的变化而变化;键合金属化层曰7 和键合金属Cr层blO中Cr的厚度为日站:键合金属Au层曰8和键合金属Au层b9中Au的厚度为化 m;N电极12是由Cr/Al/Ti/Au构成，其中，Cr厚度为掘A、A1厚度为卻腑A、Ti厚度为撕日加和Au 厚度为巧舰A之外，其他同实施例1。
[0035] 实施例4
[0036] 除Ni/Ag金属电流扩展层4,其中Ni的厚度为l〇A，Ag的厚度为4日A;DBR层5由一层厚 度为4400A的Si化，然后分别交替覆盖20层的Ti化和Si化构成，每层Ti化的厚度均为348A， 每层Si化的厚度均为朗6A;P电极塞6为十个，均是由Cr/Al/Ti/Au构成，其中，化厚度为100A、 A1厚度为3000A、Ti厚度为3000A和Au的厚度随着DBR层5厚度的变化而变化;键合金属化层 曰7和键合金属Cr层blO中Cr的厚度为100A;键合金属Au层曰8和键合金属Au层b9中Au的厚度 为5μπι;Ν电极12是由Cr/Al/Ti/Au构成，其中，打厚度为l〇〇A、Al厚度为300〇A、Ti厚度为 铺撕A和Au厚度为1000始之外，其他同实施例1。
[0037] 上述实施例中所设及的原料均由公知途径获得。
【主权项】
1. 一种垂直紫外LED芯片，其特征在于:包括N型外延层、多量子阱、P型外延层、Ni/Ag金 属电流扩展层、DBR层、P电极塞、键合金属Cr层a、键合金属Au层a、键合金属Au层b、键合金属 Cr层b、硅片和N电极;上述各层紧接的顺序是:N型外延层紧接多量子阱层，多量子阱层紧接 P型外延层，P型外延层紧接Ni/Ag金属电流扩展层，Ni/Ag金属电流扩展层紧接DBR层，DBR层 紧接键合金属Cr层a，键合金属Cr层a紧接键合金属Au层a，键合金属Au层a紧接键合金属Au 层b，键合金属Au层b紧接键合金属Cr层b，键合金属Cr层b紧接娃片，P电极塞制备在Ni/Ag金 属电流扩展层上又嵌入在DBR层中，并且P电极塞的厚度和DBR层的厚度相同，N电极则紧接N 型外延层上面中部。2. 根据权利要求1所述一种垂直紫外LED芯片，其特征在于：所述Ni/Ag金属电流扩展 层，其中Ni的厚度为5~l〇A，Ag的厚度为10~40A。3. 根据权利要求1所述一种垂直紫外LED芯片，其特征在于:所述DBR层，由一层厚度为 4200~4400A的Si02,然后分别交替覆盖4~20层的Ti0 2和Si02构成，每层Ti02的厚度均为 278~348A，每层Si0 2的厚度均为477~596A。4. 根据权利要求1所述一种垂直紫外LED芯片，其特征在于:所述P电极塞为2~10个，是 由Cr/Al/Ti/Au构成，其中，Cr厚度为10~10〇Α、Α1厚度为1000~3000A、Ti厚度为1000~ 3000A和Au的厚度随着DBR层厚度的变化而变化。5. 根据权利要求1所述一种垂直紫外LED芯片，其特征在于:所述键合金属Cr层a和键合 金属Cr层b中Cr的厚度为10~100 A。6. 根据权利要求1所述一种垂直紫外LED芯片，其特征在于:所述键合金属Au层a和键合 金属Au层b中Au的厚度为1~5μηι。7. 根据权利要求1所述一种垂直紫外LED芯片，其特征在于:所述Ν电极是由Cr/Al/Ti/ Au构成，其中，Cr厚度为10~10〇Α、Α1厚度为1000~3000A、Ti厚度为1000~3000A和Au厚度 为5000~10000A。
【文档编号】H01L33/00GK205428984SQ201620254324
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】周朝旭, 张保国, 甄珍珍, 李晓波
【申请人】河北工业大学, 同辉电子科技股份有限公司