CN112713227B - 一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法。随着AlInGaN发光二极管Al组分的提高，波长也会逐渐降低，同时TE模出光占主导的出光方式转变成TM模出光占主导。为了提高TM模的出光效率，本发明在刻蚀好的N型电极区和边缘电极区，首先生长钝化层，然后在钝化层区域刻蚀倒梯形结构的反射金属区。倒梯形结构区域蒸镀对紫外光有强反射效率的金属，量子阱中产生的TM光能够经过强反射金属层反射出来，极大地提升了TM模出光效率，从而提高了整个紫外AlInGaN发光二极管的发光强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管制作方法，具体涉及一种紫外发光二极管提升TM模出光效率的方法。
背景技术
自然界的紫外光有很强的使用价值，比如说UVA波段的紫外固化功能，UVB波段的紫外医疗功能，UVC波段的紫外杀菌功能。然而自然界的紫外光比较难收集利用，并且因为大气层的吸收，地球上UVC波段几乎不存在。所以，为了更好地利用紫外光的价值，紫外发光二极管的研发和生产最近成了半导体领域的热门。
紫外发光二极管是指波长100nm到365nm之间的发光二极管，在固化、杀菌消毒、医疗、生化检测和保密通讯等领域有重大应用价值。与汞灯紫外光源相比，基于氮化铝镓(AlInGaN)材料的深紫外发光二极管具备坚固、节能、寿命长、无汞环保等优点，正逐步渗入汞灯的传统应用领域。同时，深紫外发光二极管的独特优势又激发了许多新的消费类电子产品应用，如白色家电的消毒模块、便携式水净化系统、手机消毒器等，从而展现出广阔的市场前景，成为全球研究热点。
目前紫外发光二极管主要采用AlInGaN作为主要生长材料，利用CVD外延生长方法生长出所需要的发光结构。最基本的结构包含AlInGaN缓冲层，AlInGaN非掺层，n型AlInGaN层，AlInGaN量子阱层，AlInGaN电子阻挡层，以及P型AlInGaN层。随着波长变短，AlInGaN量子阱层的Al组分越高。但是随着AlInGaN量子阱层Al组分的逐渐变高，由TE模主导的出光模式变成了由TM模主导。而由于TM模紫外光在材料内部会形成强烈的吸收，不被提取出来，导致紫外光的出光效率急剧下降。
目前AlInGaN发光二极管的发光效率较低，20milx20mil的芯片在100mA驱动电流下发光亮度约10mW，发光效率低导致杀菌效率也偏低，极大地限制了紫外光的使用场景。
基于以上原因，本发明提供了一种提升TM光反射的方法，提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率，目的是使TM方向的光能够得到充分的反射，并很好地提取出来，提升AlInGaN发光二极管的性能。
发明内容
本发明的目的在于克服传统AlInGaN量子阱中发出的紫外光TM模出光效率差的问题，采用倒梯形紫外光高反射率金属层对AlInGaN量子阱中发出的紫外光进行反射提取，极大地提高TM模出光效率。
本发明通过以下方式实现：
一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法，包括如下步骤：
(1)在衬底上生长AlInGaN发光二极管外延结构，所述外延结构包括依次生长的：非掺杂的AlInGaN层，N型掺杂的AlInGaN层，AlInGaN量子阱层，AlInGaN电子阻挡层，P型掺杂的AlInGaN层；
(2)使用步骤(1)中生长的外延片进行芯片制作，对芯片边缘和中心的N电极区域刻蚀；
(3)对边缘和中心的N电极区域进行钝化层生长；
(4)钝化层刻蚀，刻蚀成倒梯形，芯片侧壁区域留出N电极蒸镀区和反射金属蒸镀区；
(5)对边缘和中心的N电极区域进行N电极蒸镀，随后继续进行紫外光反射金属层蒸镀；
(6)最后蒸镀P电极，N电极和P电极之间用钝化层做电流隔离层。
优选地：为了避免紫外光吸收，AlInGaN量子阱层的发光层Al组分要低于非掺杂的AlInGaN层，N型掺杂的AlInGaN层，AlInGaN电子阻挡层的Al组分；
优选地：边缘和中心的N电极同时存在的目的是为了更好地形成N型区电流扩展，同时也是为了蒸镀完反射层之后，能使所有方向的TM模出光都能反射到芯片正面。N电极的形状不限于规则的矩形条状，可以是波纹状，锯齿状等形状。同时中心N电极可以是单条也可以是多条。N电极蒸镀Ti，Au，Al，Ni，Cr，Pt等合金，形成良好的欧姆接触，N电极的厚度要小于电极的刻蚀位置到AlInGaN量子阱层的高度；
优选地：N电极的刻蚀深度要高于量子阱、电子阻挡层以及P型层的总和，并深入到N型区域200～100nm的区域，N电极区域的宽度为1～100μm；
优选地：N电极的钝化层采用SiO2，SixN，LiF等。钝化层的厚度跟刻蚀深度一样或是更高；
优选地：通过刻蚀的横纵选择比，钝化层刻蚀成倒梯形反射层蒸镀区，倒梯形的倒梯形角度可调。预留在倒梯形反射层蒸镀区到芯片侧壁的钝化层最小宽度为200nm～50μm，形成良好的电流隔绝区；
优选地：倒梯形的反射金属层采用Al、Pt、Mg、Rh等紫外光高反射率金属及其化合物，反射金属层的厚度要超过AlInGaN量子阱层区域，使所有在AlInGaN量子阱层产生的紫外光都能通过倒梯形的金属反射层反射至衬底面出光；这种倒梯形的反射结构，能够有效提高紫外光提取效率，因为紫外光反射出来后就不会在材料体内TM方向上持续传播，从而不被材料吸收。
优选地：P电极的欧姆接触层金属采用Ti，Au，Al，Ni，Cr，Pt等合金，为了减少电极接触层对紫外光的吸收，P接触电极合金层的厚度尽量降低，P接触电极合金层的厚度<20nm。P接触电极合金层之后采用Al、Pt、Mg、Rh金属或其合金加厚，厚度为50～1000nm，形成很好的紫外光反射作用；
优选地：为了使紫外光能从衬底面出光，衬底采用高禁带宽度的材料或者把衬底剥离去除。
本发明具有以下突出优点：
(1)突破了传统单纯改善内量子效率的方式来提升紫外出光效率，更加有效简单；
(2)倒梯形的反射金属层采用Al、Pt、Mg、Rh等紫外光高反射率金属及其化合物，反射金属层的厚度超过AlInGaN量子阱层区域，使所有在AlInGaN量子阱层产生的紫外光都能通过倒梯形的金属反射层反射至衬底面出光；这种倒梯形的反射结构，能够有效提高紫外光提取效率，因为紫外光反射出来后就不会在材料体内TM方向上持续传播，从而不被材料吸收；
(3)条件简单，易于工业化生产。
附图说明
为进一步说明本发明的内容，以下结合结构示意图及实例对本发明作一详细的描述，现对结构示意图进行简要说明。
图1方法摘要示意图
图2紫外AlInGaN发光二极管结构
201：衬底材料；
202：非掺杂AlInGaN层；
203：N型掺杂AlInGaN层；
204：AlInGaN量子阱层；
205：AlInGaN电子阻挡层；
206：P型掺杂AlInGaN层。
图3边缘N电极平面示意图
301：芯片中心区域；
302：边缘N电极区域。
图4中心N电极平面示意图
401：边缘N电极区域；
402：中心N电极区域；
403：中心非电极区域。
图5倒梯形紫外反射金属层平面示意图
501：边缘电极钝化层；
502：芯片侧壁钝化层；
503：边缘电极区倒梯形紫外反射金属层；
504：中心电极区倒梯形紫外反射金属层。
图6 N电极区钝化层生长的截面示意图
601：衬底材料；
602：非掺杂的AlInGaN层；
603：N型AlInGaN层；
604：N型AlInGaN层；
605：AlInGaN量子阱层；
606：AlInGaN电子阻挡层；
607：P型AlInGaN接触层；
608：中心N电极区域钝化层；
609：边缘N电极区域钝化层。
图7 N电极区倒梯形反射金属层截面示意图
701：衬底材料；
702：非掺杂的AlInGaN层；
703：N型AlInGaN层；
704：N型AlInGaN层；
705：AlInGaN量子阱层；
706：AlInGaN电子阻挡层；
707：P型AlInGaN接触层；
708：中心N电极区域钝化层；
709：边缘N电极区域钝化层；
710：中心N电极区域倒梯形反射金属层；
711：边缘N电极区域倒梯形反射金属层；
712：N电极金属层；
713：P电极金属层。
图8倒装芯片示意图
801：衬底材料；
802：非掺杂的AlInGaN层；
803：N型AlInGaN层；
804：N型AlInGaN层；
805：AlInGaN量子阱层；
806：AlInGaN电子阻挡层；
807：P型AlInGaN接触层；
808：中心N电极区域钝化层；
809：边缘N电极区域钝化层；
810：中心N电极区域倒梯形反射金属层；
811：边缘N电极区域倒梯形反射金属层；
812：N电极金属层；
813：P电极金属层；
814：合金点；
815：基座。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
实施例一：
一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法：
(1)参见图2，将蓝宝石图形衬底201放入高温MOCVD设备中，通入氢气，高温1100℃烘烤，清洗衬底表面的氧化物和杂质；
(2)高温生长非掺的AlN层202，AlN层的厚度控制在3μm；
(3)此非掺杂的AlN层上继续生长一层N型Al0.6Ga0.4N层203，此N型Al0.6Ga0.4N层的厚度为2μm；生长N型AlGaN层203的目的是为了形成很好的N型欧姆接触，此处Al组分越低越好，但是Al组分越低，对紫外的吸收越强，经实验当Al组分为60％效果较佳；参见附图6-8，此处还可再继续生长一层N型层604/704/804；
(4)将温度调至生长量子阱的温度，生长Al0.25In0.01Ga0.74N/Al0.5In0.01Ga0.49N多量子阱204/605/705/805的结构，周期厚度为14nm(其中Al0.25In0.01Ga0.74N为量子阱层，阱宽为2nm，Al0.5In0.01Ga0.49N为量子垒层，垒宽为12nm)，其周期数为6，此处周期数越多，发光层越多，亮度越高，但是周期数过多会限制空穴的注入和，同时也会提高整个结构的电阻率和降低材料的质量；
(5)在已生长好的多量子阱的结构上生长一层40nm厚的Al0.60In0.01Ga0.39N电子阻挡层205/606/706/806；阻挡层的Al组分要比量子垒中的Al组分高；
(6)随后继续生长一层具有高空穴浓度和低紫外线吸收率的P型Al0.40In0.01Ga0.59N接触层206/707/807，P型接触层的厚度为150nm；P型AlGaN的作用是为了形成很好的P型欧姆接触，此处Al组分越低越好，但是Al组分越低，对紫外的吸收越强，需要设置适当的组分比；
(7)生长的外延片进行表面清洗，进行芯片制作，芯片大小为500μm×500μm。边缘N电极刻蚀，参见图3、图4，边缘N电极302/401的宽度为20μm，刻蚀深度为500nm。中心区域的电极402为3长条形，长条形的宽度为50μm，长度为300μm，刻蚀深度为500nm；此处电极的刻蚀深度要到N掺杂的AlGaN层203/603；
(8)在中心N电极和边缘N电极区域蒸镀SiO2钝化层608/609；
(9)对SiO2钝化层进行倒梯形刻蚀，中心区域N电极倒梯形的顶部长边为46μm，芯片侧壁区域留2μm的钝化层708/808不刻蚀。底部短边为40μm，芯片侧壁区域留5μm的钝化层不刻蚀。边缘区域N电极倒梯形的顶部长边为16μm，芯片侧壁区域留2μm的钝化层709/809不刻蚀。底部短边为10μm，芯片侧壁区域留5μm的钝化层不刻蚀；此处留一定宽度的钝化层作用是为了不让电极和反射层金属导通，导致漏电；
(10)在中心区域N电极倒梯形的底部以及边缘区域N电极倒梯形的底部，蒸镀Ti/Au作为N电极层712/812，厚度分别为100nm/100nm，形成良好的欧姆接触；
(11)在Ti/Au层712上继续蒸镀Al金属作为紫外光反射层710/810、711/811，蒸镀的厚度为300nm，完全能够反射量子阱发射出来的紫外光；此处反射金属层的厚度要超过AlInGaN量子阱层区域，使所有在AlInGaN量子阱层产生的紫外光都能通过倒梯形的金属反射层反射至衬底面出光；这种倒梯形的反射结构，能够有效提高紫外光提取效率，因为紫外光反射出来后就不会在材料体内TM方向上持续传播，从而不被材料吸收；
(12)在此基础上，蒸镀Ni/Au合金作为P型电极层713/813，厚度分别为1nm/10nm，形成良好的P型欧姆接触，继续蒸镀Al金属500nm，以形成很好的P型区紫外光反射；
(13)制作倒装芯片，所述N电极Ti/Au层712/812通过金属紫外光反射层710/810与合金点814电连接，进而与基座815电连接，所述P型电极层713/813通过合金点814与基座815电连接，TM模紫外光经过衬底面形成良好的出光；
(14)芯片大小为500μm×500μm的情况下，通入100mA电流，波长为275nm，亮度为30mW。
具体实施例二：
一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法：
(1)蓝宝石图形衬底放入高温MOCVD设备中，通入氢气，高温1100℃烘烤，清洗衬底表面的氧化物和杂质；
(2)高温生长非掺的Al0.98Ga0.02N层，Al0.98Ga0.02N层的厚度控制在3μm；
(3)此非掺杂的Al0.98Ga0.02N层上继续生长一层N型Al0.8Ga0.2N层，此N型Al0.8Ga0.2N层的厚度为2μm；
(4)将温度调至生长量子阱的温度，生长Al0.35In0.01Ga0.64N/Al0.5In0.01Ga0.49N多量子阱的结构，周期厚度为15nm(其中阱宽为4nm，垒宽为11nm)，其周期数为5；
(5)在已生长好的多量子阱的结构上生长一层50nm厚的Al0.60In0.01Ga0.39N电子阻挡层；
(6)随后再继续生长一层具有高空穴浓度和低紫外线吸收率的P型Al0.45In0.01Ga0.54N接触层，P型接触层的厚度为100nm；
(7)生长的外延片进行表面清洗，进行芯片制作，芯片大小为500μm×500μm。边缘N电极刻蚀，边缘N电极的宽度为30μm，刻蚀深度为800nm。中心区域的电极为4长条形，长条形的宽度为40μm，长度为300μm，刻蚀深度为800nm；
(8)在中心N电极和边缘N电极区域蒸镀SiO2钝化层；
(9)对SiO2钝化层进行倒梯形刻蚀，中心区域N电极倒梯形的顶部长边为34μm，芯片侧壁区域留3μm的钝化层不刻蚀。底部短边为20μm，芯片侧壁区域留10μm的钝化层不刻蚀。边缘区域N电极倒梯形的顶部长边为26μm，芯片侧壁区域留2μm的钝化层不刻蚀。底部短边为10μm，芯片侧壁区域留10μm的钝化层不刻蚀；
(10)在中心区域N电极倒梯形的底部以及边缘区域N电极倒梯形的底部，进行N电极蒸镀Ti/Au，厚度分别为100nm/200nm，形成良好的欧姆接触；
(11)继续蒸镀Rh金属作为紫光反射层，蒸镀的厚度为500nm，完全能够反射量子阱发射出来的紫外光；
(12)在此基础上，蒸镀Ni/Au合金作为P型电极，厚度分别为1nm/10nm，形成良好的P型欧姆接触，继续蒸镀Rh金属500nm，以形成很好的P型区紫外光反射；
(13)此芯片制成倒装芯片，TM模紫外光经过衬底面形成良好的出光；
(14)芯片大小为500μm×500μm的情况下，通入100mA电流，波长为265nm，亮度为30mW。
具体实施例三：
一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法：
(1)蓝宝石图形衬底放入高温MOCVD设备中，通入氢气，高温1100℃烘烤，清洗衬底表面的氧化物和杂质；
(2)高温生长非掺的AlN层，AlN层的厚度控制在5μm；
(3)此非掺杂的AlN层上继续生长一层N型Al0.8Ga0.2N层，此N型Al0.8Ga0.2N层的厚度为2μm。再继续生长一层N型Al0.5Ga0.5N层，此N型Al0.5Ga0.5N层的厚度为1μm；
(4)将温度调至生长量子阱的温度，生长Al0.30In0.01Ga0.69N/Al0.55In0.01Ga0.44N多量子阱的结构，周期厚度为10nm(其中阱宽为1nm，垒宽为9nm)，其周期数为10；
(5)在已生长好的多量子阱的结构上生长一层50nm厚的Al0.70In0.01Ga0.29N电子阻挡层；
(6)随后继续生长一层具有高空穴浓度和低紫外线吸收率的P型Al0.42In0.01Ga0.57N接触层，P型接触层的厚度为250nm；
(7)生长的外延片进行表面清洗，进行芯片制作，芯片大小为500μm×500μm。边缘N电极刻蚀，边缘N电极的宽度为30μm，刻蚀深度为800nm。中心区域的电极为5长条形，长条形的宽度为30μm，长度为300μm，刻蚀深度为800nm；
(8)在中心N电极和边缘N电极区域蒸镀SiO2钝化层；
(9)对SiO2钝化层进行倒梯形刻蚀，中心区域N电极倒梯形的顶部长边为26μm，芯片侧壁区域留2μm的钝化层不刻蚀。底部短边为16μm，芯片侧壁区域留7μm的钝化层不刻蚀。边缘区域N电极倒梯形的顶部长边为26μm，芯片侧壁区域留2μm的钝化层不刻蚀。底部短边为16μm，芯片侧壁区域留7μm的钝化层不刻蚀；
(10)在中心区域N电极倒梯形的底部以及边缘区域N电极倒梯形的底部，进行N电极蒸镀Ti/Au，厚度分别为50nm/250nm，形成良好的欧姆接触；
(11)继续蒸镀Al金属作为紫光反射层，蒸镀的厚度为500nm，完全能够反射量子阱发射出来的紫外光；
(12)在此基础上，蒸镀Ni/Pt合金作为P型电极，厚度分别为2nm/5nm，形成良好的P型欧姆接触，继续蒸镀Al金属500nm，以形成很好的P型区紫外光反射；
(13)此芯片制成倒装芯片，TM模紫外光经过衬底面形成良好的出光；
(14)芯片大小为500μm×500μm的情况下，通入100mA电流，波长为270nm，亮度为35mW。
具体实施例四：
一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法：
(1)蓝宝石图形衬底放入高温MOCVD设备中，通入氢气，高温1100℃烘烤，清洗衬底表面的氧化物和杂质；
(2)高温生长非掺的AlN层，AlN层的厚度控制在5μm；
(3)此非掺杂的AlN层上继续生长一层N型Al0.8Ga0.2N层，此N型Al0.8Ga0.2N层的厚度为2μm。再继续生长一层N型Al0.5Ga0.5N层，此N型Al0.5Ga0.5N层的厚度为1μm；
(4)将温度调至生长量子阱的温度，生长Al0.30In0.01Ga0.69N/Al0.55In0.01Ga0.44N多量子阱的结构，周期厚度为10nm(其中阱宽为1nm，垒宽为9nm)，其周期数为10；
(5)在已生长好的多量子阱的结构上生长一层50nm厚的Al0.70In0.01Ga0.29N电子阻挡层；
(6)随后在继续生长一层具有高空穴浓度和低紫外线吸收率的P型Al0.42In0.01Ga0.57N接触层，P型接触层的厚度为250nm；
(7)生长的外延片进行表面清洗，进行芯片制作，芯片大小为1000μm×1000μm。边缘N电极刻蚀，边缘N电极的宽度为20μm，刻蚀深度为800nm。中心区域的电极为10长条形，长条形的宽度为40μm，长度为700μm，刻蚀深度为800nm；
(8)在中心N电极和边缘N电极区域蒸镀SiO2钝化层；
(9)对SiO2钝化层进行倒梯形刻蚀，中心区域N电极倒梯形的顶部长边为38μm，芯片侧壁区域留1μm的钝化层不刻蚀。底部短边为20μm，芯片侧壁区域留10μm的钝化层不刻蚀。边缘区域N电极倒梯形的顶部长边为18μm，芯片侧壁区域留1μm的钝化层不刻蚀。底部短边为10μm，芯片侧壁区域留5μm的钝化层不刻蚀；
(10)在中心区域N电极倒梯形的底部以及边缘区域N电极倒梯形的底部，进行N电极蒸镀Ti/Au，厚度分别为50nm/300nm，形成良好的欧姆接触；
(11)继续蒸镀Al金属作为紫光反射层，蒸镀的厚度为450nm，完全能够反射量子阱发射出来的紫外光；
(12)在此基础上，蒸镀Ni/Pt合金作为P型电极，厚度分别为2nm/5nm，形成良好的P型欧姆接触，继续蒸镀Al金属500nm，以形成很好的P型区紫外光反射；
(13)此芯片制成倒装芯片，TM模紫外光经过衬底面形成良好的出光；
(14)芯片大小为1000μm×1000μm的情况下，通入350mA电流，波长为270nm，亮度为100mW。
具体实施例五：
一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法：
(1)蓝宝石图形衬底放入高温MOCVD设备中，通入氢气，高温1100℃烘烤，清洗衬底表面的氧化物和杂质；
(2)高温生长非掺的AlN层，AlN层的厚度控制在5μm；
(3)此非掺杂的AlN层上继续生长一层N型Al0.8Ga0.2N层，此N型Al0.8Ga0.2N层的厚度为2μm。再继续生长一层N型Al0.5Ga0.5N层，此N型Al0.5Ga0.5N层的厚度为1μm；
(4)将温度调至生长量子阱的温度，生长Al0.30In0.01Ga0.69N/Al0.55In0.01Ga0.44N多量子阱的结构，周期厚度为10nm(其中阱宽为1nm，垒宽为9nm)，其周期数为10；
(5)在已生长好的多量子阱的结构上生长一层50nm厚的Al0.70In0.01Ga0.29N电子阻挡层；
(6)随后在继续生长一层具有高空穴浓度和低紫外线吸收率的P型Al0.42In0.01Ga0.57N接触层，P型接触层的厚度为250nm；
(7)生长的外延片进行表面清洗，进行芯片制作，芯片大小为1000μm×1000μm。边缘N电极刻蚀，边缘N电极的宽度为20μm，刻蚀深度为800nm。中心区域的电极为10长条形，长条形的宽度为40μm，长度为700μm，刻蚀深度为800nm；
(8)在中心N电极和边缘N电极区域蒸镀SiO2钝化层；
(9)对SiO2钝化层进行倒梯形刻蚀，中心区域N电极倒梯形的顶部长边为38μm，芯片侧壁区域留1μm的钝化层不刻蚀。底部短边为20μm，芯片侧壁区域留10μm的钝化层不刻蚀。边缘区域N电极倒梯形的顶部长边为18μm，芯片侧壁区域留1μm的钝化层不刻蚀。底部短边为10μm，芯片侧壁区域留5μm的钝化层不刻蚀；
(10)在中心区域N电极倒梯形的底部以及边缘区域N电极倒梯形的底部，进行N电极蒸镀Ti/Au，厚度分别为50nm/300nm，形成良好的欧姆接触；
(11)继续蒸镀Mg金属作为紫光反射层，蒸镀的厚度为450nm，完全能够反射量子阱发射出来的紫外光；
(12)在此基础上，蒸镀Ni/Pt合金作为P型电极，厚度分别为2nm/5nm，形成良好的P型欧姆接触，继续蒸镀Mg金属500nm，以形成很好的P型区紫外光反射；
(13)此芯片制成倒装芯片，TM模紫外光经过衬底面形成良好的出光；
(14)芯片大小为1000μm×1000μm的情况下，通入350mA电流，波长为270nm，亮度为100mW。
具体实施例六：
一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法：
(1)蓝宝石图形衬底放入高温MOCVD设备中，通入氢气，高温1100℃烘烤，清洗衬底表面的氧化物和杂质；
(2)高温生长非掺的AlN层，AlN层的厚度控制在5μm；
(3)此非掺杂的AlN层上继续生长一层N型Al0.8Ga0.2N层，此N型Al0.8Ga0.2N层的厚度为2μm。再继续生长一层N型Al0.5Ga0.5N层，此N型Al0.5Ga0.5N层的厚度为1μm；
(4)将温度调至生长量子阱的温度，生长Al0.30In0.01Ga0.69N/Al0.55In0.01Ga0.44N多量子阱的结构，周期厚度为10nm(其中阱宽为1nm，垒宽为9nm)，其周期数为10；
(5)在已生长好的多量子阱的结构上生长一层50nm厚的Al0.70In0.01Ga0.29N电子阻挡层；
(6)随后在继续生长一层具有高空穴浓度和低紫外线吸收率的P型Al0.42In0.01Ga0.57N接触层，P型接触层的厚度为250nm；
(7)生长的外延片进行表面清洗，进行芯片制作，芯片大小为1000μm×1000μm。边缘N电极刻蚀，边缘N电极的宽度为20μm，刻蚀深度为1000nm。中心区域的电极为20长条形，长条形的宽度为20μm，长度为700μm，刻蚀深度为1000nm；
(8)在中心N电极和边缘N电极区域蒸镀SiO2钝化层；
(9)对SiO2钝化层进行倒梯形刻蚀，中心区域N电极倒梯形的顶部长边为18μm，芯片侧壁区域留1μm的钝化层不刻蚀。底部短边为10μm，芯片侧壁区域留5μm的钝化层不刻蚀。边缘区域N电极倒梯形的顶部长边为18μm，芯片侧壁区域留1μm的钝化层不刻蚀。底部短边为10μm，芯片侧壁区域留5μm的钝化层不刻蚀；
(10)在中心区域N电极倒梯形的底部以及边缘区域N电极倒梯形的底部，进行N电极蒸镀Ti/Au，厚度分别为100nm/300nm，形成良好的欧姆接触；
(11)继续蒸镀Al/Rh合金作为紫光反射层，蒸镀的厚度为600nm，完全能够反射量子阱发射出来的紫外光；
(12)在此基础上，蒸镀Ni/Pt合金作为P型电极，厚度分别为2nm/5nm，形成良好的P型欧姆接触，继续蒸镀Al/Rh金属1000nm，以形成很好的P型区紫外光反射；
(13)此芯片制成倒装芯片，TM模紫外光经过衬底面形成良好的出光；
(14)芯片大小为1000μm×1000μm的情况下，通入350mA电流，波长为270nm，亮度为120mW。
具体实施例七：
参见附图8，一种倒装芯片，结构如下：
801：衬底材料；
802：非掺杂的AlInGaN层；
803：N型AlInGaN层；
804：N型AlInGaN层；
805：AlInGaN量子阱层；
806：AlInGaN电子阻挡层；
807：P型AlInGaN接触层；
808：中心N电极区域钝化层；
809：边缘N电极区域钝化层；
810：中心N电极区域倒梯形反射金属层；
811：边缘N电极区域倒梯形反射金属层；
812：N电极金属层；
813：P电极金属层；
814：合金点；
815：基座；
各层结构的性质、参数参见实施例一～六中对各层结构性质、参数的描述。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (7)
1.一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)在衬底上生长AlInGaN发光二极管外延结构，所述外延结构包括依次生长的：非掺杂的AlInGaN层，N型掺杂的AlInGaN层，AlInGaN量子阱层，AlInGaN电子阻挡层，P型掺杂的AlInGaN层；
(2)使用步骤(1)中生长的外延结构进行芯片制作，对芯片边缘和中心的N电极区域刻蚀；
(3)对边缘和中心的N电极区域进行钝化层生长；
(4)钝化层刻蚀，刻蚀成倒梯形，芯片侧壁区域留出N电极蒸镀区和反射金属蒸镀区；
(5)对边缘和中心的N电极区域进行N电极蒸镀，随后继续进行紫外光反射金属层蒸镀；
(6)蒸镀P电极，N电极和P电极之间用钝化层做电流隔离层；
所述AlInGaN量子阱层的发光层Al组分低于非掺杂的AlInGaN层、N型掺杂的AlInGaN层以及AlInGaN电子阻挡层的Al组分；
所述芯片边缘和中心的N电极的形状为规则的矩形条状，或者为波纹状、锯齿状，同时中心N电极是单条或者多条，N电极蒸镀Ti，Au，Al，Ni，Cr，Pt或其合金，形成欧姆接触，N电极的厚度小于电极的刻蚀位置到AlInGaN量子阱层的高度；
N电极的刻蚀深度大于量子阱、电子阻挡层以及P型层厚度的总和，并深入到N型区域200～100nm的区域，N电极区域的宽度为1～100μm。
2.根据权利要求1所述的一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法，其特征在于：N电极的钝化层采用SiO2、SixN或LiF，钝化层的厚度与刻蚀深度一样或者更厚。
3.根据权利要求1所述的一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法，其特征在于：通过刻蚀的横纵选择比，钝化层刻蚀成倒梯形反射层蒸镀区，倒梯形角度可调，预留在倒梯形反射层蒸镀区到芯片侧壁的钝化层最小宽度为200nm～50μm，形成电流隔绝区。
4.根据权利要求1所述的一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法，其特征在于：倒梯形的反射金属层采用紫外光高反射率金属Al、Pt、Mg、Rh及其化合物，反射金属层的厚度超过AlInGaN量子阱层区域，使所有在AlInGaN量子阱层产生的紫外光都能通过倒梯形的金属反射层反射至衬底面出光。
5.根据权利要求1所述的一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法，其特征在于：P电极的欧姆接触层金属采用Ti，Au，Al，Ni，Cr，Pt金属或其合金，厚度<20nm，P电极的欧姆接触层之后采用Al、Pt、Mg、Rh金属或其合金加厚，厚度为50～1000nm。
6.根据权利要求1所述的一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法，其特征在于：衬底采用高禁带宽度的材料或者把衬底剥离去除。
7.根据权利要求1所述的一种提高紫外AlInGaN发光二极管TM模出光效率的方法，其特征在于：还包括步骤(7)：制作倒装芯片，所述N电极通过金属紫外光反射层与合金点电连接，进而与基座电连接，所述P电极通过合金点与基座电连接，TM模紫外光经过衬底面形成出光。
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