[发明专利]深紫外LED芯片及其制造方法

说明书

本申请公开了一种深紫外LED芯片及其制造方法，该深紫外LED芯片包括：外延结构，具有相对的第一表面和第二表面，外延结构包括P型半导体层、N型半导体层以及P型半导体层与N型半导体层所夹的多量子阱层，P型半导体层暴露于外延结构的第一表面；多个接触孔，自外延结构的第一表面向第二表面延伸，多个接触孔的底部位于P型半导体层中；以及多个金属纳米层，位于相应接触孔中，金属纳米层与P型半导体层接触。该深紫外LED芯片在接近量子阱层的P型半导体层中设计多个接触孔，并在其中制备金属纳米层实现局域表面等离子激元效应，同时利用P型硅纳米层提供空穴，提升深紫外LED芯片的内量子效率。

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及一种深紫外LED芯片及其制造方法。

背景技术

在深紫外LED芯片(Light-Emitting Diode，发光二极管)中，为了与P型半导体层获得较好的欧姆接触效果以及更高的空穴浓度，需要在P型半导体层上再生长一层p-GaN层，然而，p-GaN层会吸收大量的深紫外光，严重影响深紫外LED芯片的发光量。

因此，需要研发深紫外LED芯片及其制造方法，希望在P型半导体层获得较高的空穴浓度同时，提高深紫外LED芯片的内量子效率，进而提高紫外LED芯片的发光量。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种深紫外LED芯片及其制造方法，在接近量子阱层的P型半导体层中设计多个接触孔，并在其中制备金属纳米层实现局域表面等离子激元效应，同时利用P型硅纳米层提供空穴，利用以上两个技术方案来提升深紫外LED芯片的内量子效率。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种深紫外LED芯片，包括：外延结构，具有相对的第一表面和第二表面，所述外延结构包括P型半导体层、N型半导体层以及所述P型半导体层与所述N型半导体层所夹的多量子阱层，所述P型半导体层暴露于所述外延结构的第一表面；多个接触孔，自所述外延结构的第一表面向第二表面延伸，各所述接触孔的底部位于所述P型半导体层中；以及多个金属纳米层，位于相应的所述接触孔中，所述金属纳米层与所述P型半导体层接触。

可选地，所述多量子阱层中的载流子借助局域表面等离激元模式共振发光。

可选地，各所述接触孔的底部与所述多量子阱层顶部之间的距离在10nm～50nm之间。

可选地，所述多个接触孔呈均匀的三方阵列分布或四方阵列分布。

可选地，各所述接触孔的特征尺寸在数十纳米到数微米的范围之间。

可选地，各所述金属纳米层是由金属纳米颗粒组成的，所述金属纳米颗粒的尺寸在数十纳米到数百纳米的范围之间。

可选地，所述金属纳米颗粒的材料包括：金、银、铝中的至少一种。

可选地，所述金属纳米颗粒的表面被介质层包裹。

可选地，所述介质层的材料包括：SiO₂、SiN_X、TiO₂、Al₂O₃中的至少一种。

可选地，还包括多个P型的硅纳米层，位于相应的所述接触孔中，所述硅纳米层覆盖所述金属纳米层，并与所述P型半导体层接触。

可选地，各所述硅纳米层是由硅纳米颗粒组成的，所述硅纳米颗粒的尺寸在数十纳米到数百纳米范围之间，所述硅纳米层的厚度范围在数纳米至数十纳米之间。

可选地，还包括反射镜层，所述反射镜层覆盖所述P型半导体层与各所述硅纳米层。

可选地，还包括金属阻挡层，所述金属阻挡层覆盖所述反射镜层。