[发明专利]深紫外LED芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种深紫外LED芯片及其制备方法，包括：外延结构，所述外延结构包括依次堆叠设置的衬底、N型层、有源发光层、P型层和P型接触层，所述P型层为光反射性的P型层，所述外延结构形成有自所述P型接触层延伸至所述N型层的通孔，所述外延结构还包括覆盖所述通孔侧壁的绝缘介质层和覆盖至少部分所述绝缘介质层的第一导电层，所述第一导电层电连接所述通孔底部的所述N型层；所述外延结构还包括N型电极和P型电极，所述N型电极电连接所述第一导电层，所述P型电极电连接所述P型接触层；基板，所述外延结构设置在所述基板上，且所述衬底背向所述基板。通过采用倒装芯片设计，高反射电极可以进一步提高UVC光的出光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种深紫外LED芯片及其制备方法。

背景技术

紫外光(ultraviolet，UV)是指电磁波谱中波长从10～400nm辐射的总称，属于不可见光范围。紫外光光源在国民经济的很多领域有广泛的应用，一般常见的紫外光按照波长可以区分为三个波段：UVA波段约落在320～400nm，UVB约在290～320nm，UVC波段则是在240～290nm。这其中以UVC波段的深紫外光光源市场潜力最大，可广泛运用于医疗、家电、杀菌、废水处理等领域。由于UVC波段的紫外光波长短，能量高，可以直接破坏微生物机体细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构，造成生长性细胞死亡或再生性细胞死亡，从而达到消毒的目的。

传统上，深紫外光源通常应用了低压汞灯技术，而目前，第三代半导体氮化镓，尤其是基于超高温工艺的高铝组分的氮化镓基UVC LED提供了新一代的深紫外光源技术。与传统紫外光源低压汞灯相比，氮化镓基UVC LED具有许多优点。由于它是一种固态技术，它具有可定制的发射波长，长寿命，低电压操作，即时开/关，抗冲击，易于集成，设计灵活，驱动电路简化。因此，用氮化镓基UVC LED光源代替传统汞灯光源，可充分发挥无汞污染、体积小、耗电低、寿命长等优点，大幅提高使用的方便性，在医疗、杀菌、分析仪器、家电等行业针对具体应用进行定制开发，创造出更多新的应用商机。

UVC LED中的常规P型接触层一般为p-GaN材料，P型层一般为p-AlGaN材料，且芯片设计为p面出光。相比于p-AlGaN，p-GaN的掺杂浓度较高且P型掺杂的离化能较低，可以获得较高的P型载流子浓度，因此采用p-GaN可以大大降低接触电阻，提高器件功效。但是p-GaN对于UVC光的吸收系数较高，大幅降低了LED的出光效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深紫外LED芯片及其制备方法，可以在保持较低P型接触电阻的同时，解决LED的出光效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种深紫外LED芯片，包括：

外延结构，所述外延结构包括依次堆叠设置的衬底、N型层、有源发光层、P型层和P型接触层，所述P型层为光反射性的P型层，所述外延结构形成有自所述P型接触层延伸至所述N型层的通孔，所述外延结构还包括覆盖所述通孔侧壁的绝缘介质层和覆盖至少部分所述绝缘介质层的第一导电层，所述第一导电层电连接所述通孔底部的所述N型层；所述外延结构还包括N型电极和P型电极，所述N型电极电连接所述第一导电层，所述P型电极电连接所述P型接触层；

基板，所述外延结构设置在所述基板上，且所述衬底背向所述基板。

优选的，所述外延结构还包括位于所述衬底和N型层之间的N型接触层，所述通孔延伸至所述N型接触层，所述第一导电层电连接所述通孔底部的所述N型接触层。

优选的，所述外延结构还包括形核层、非掺杂AlN模板层和电子阻挡层，所述形核层和非掺杂AlN模板层位于所述衬底和N型接触层之间，且所述形核层位于所述衬底和非掺杂AlN模板层之间，所述电子阻挡层位于所述有源发光层和P型层之间。