CN114267763B - 紫外发光二极管及发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种紫外发光二极管，其包括衬底、外延结构、第一接触电极和第二接触电极，外延结构位于衬底的上表面，并包括依次层叠的第一半导体层、发光层和第二半导体层，第一凹槽是自第二半导体层贯穿至第一半导体层，第二凹槽是自第一半导体层向衬底延伸，第一半导体层于第二凹槽处具有第一侧壁，第一接触电极至少覆盖部分第一侧壁，第二接触电极位于外延结构上，并电连接第二半导体层，其中，第一半导体层中掺杂有Al，从紫外发光二极管的上方朝向外延结构俯视，第一凹槽的面积占外延结构的面积的20％‑70％，第二凹槽位于第一凹槽的内部。借此设置，既可以提升紫外发光二极管的出光效率，还可降低整体操作电压。

Description

紫外发光二极管及发光装置
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种紫外发光二极管及发光装置。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)为半导体发光元件，通常是由如GaN、GaAs、GaP、GaAsP等半导体制成，其核心是具有发光特性的PN结，在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区，进入对方区域的少数载流子一部分与多数载流子复合而发光。LED具有发光强度大、效率高、体积小、使用寿命长等优点，被认为是当前最具有潜力的光源之一。近年来，紫外光LED特别是深紫外光LED的巨大的应用价值引起了人们的高度关注，成为了新的研究热点。
紫外发光二极管(UV Light Emitting Diode，UV-LED)是一种能够直接将电能转化为紫外光线的固态的半导体器件。随着技术的发展，紫外发光二极管在生物医疗、防伪鉴定、净化(水、空气等)领域、计算机数据存储和军事等方面有着广阔的市场应用前景。近年来，随着人门对于饮用水，日常杀菌及消毒等需求日益扩增，深紫外LED的应用逐渐成为研讨热点。为了使深紫外LED消毒效能提升，各竞争厂家无不透过各种手段，目的尽可能将光从深紫外LED中提取出来，来实现深紫外LED的最大发光效率。
目前的深紫外LED存在操作电压较高等方面的困扰。具体来说，由于深紫外LED的外延层中掺杂有高浓度的Al组分,使得N端外延层不易形成欧姆接触,且其本身的材料特性又使得电流在外延层中的横向传播能力不佳，因此，整体操作电压较高。
此外，为了达成最大发光效率的目标，制程上需要引入各种能将光从元件中提取出来的工艺。而传统能提升光取出效率方法，例如：在LED结构上堆叠高反射层或是镀膜DBR结构，亦或于侧壁、表面等地方进行各种粗化工艺，亦或对基板图形化工艺(PSS)等方案。这些传统提升光取出效率的方式，应用在以轴向发光为主的LED中确实能有优秀的表现；然而，这些方法在应用于以侧向发光为主的深紫外LED中，提升光取出的效能则是大打折扣
因此，如何有效提升以侧向发光为主的深紫外LED的出光效果以及降低操作电压已然成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明提供一种紫外发光二极管，其包括衬底、外延结构、第一接触电极和第二接触电极。
外延结构位于衬底的上表面，并包括依次层叠的第一半导体层、发光层和第二半导体层。第一凹槽是自第二半导体层贯穿至第一半导体层，第二凹槽是自第一半导体层向衬底延伸。第一半导体层于第二凹槽处具有第一侧壁。第一接触电极至少覆盖部分第一侧壁，以电连接第一半导体层。第二接触电极位于外延结构上，并电连接第二半导体层。其中，第一半导体层中掺杂有Al，从紫外发光二极管的上方朝向外延结构俯视，第一凹槽的面积占外延结构的面积的20％-70％，第二凹槽位于第一凹槽的内部。
在一实施例中，所述第一侧壁具有倾斜角度，所述倾斜角度小于等于60°。
在一实施例中，所述第一侧壁具有倾斜长度，所述倾斜长度大于0.3μm且小于15μm。
在一实施例中，所述紫外发光二极管还包括第一金属结构，覆盖所述第一接触电极。
在一实施例中，所述第一金属结构的材料选自Cr、Al、Ti、Ni、Rh、Pt或Au中的一种或多种。
在一实施例中，所述第一接触电极具有第三凹槽，所述第三凹槽是自所述第一接触电极的上表面向所述衬底延伸，所述第一金属结构位于所述第三凹槽内。
在一实施例中，所述第三凹槽在所述第一表面上的投影位于所述第二凹槽在所述第一表面上的投影的内部。
在一实施例中，所述第一凹槽的深度范围是0.2μm-1.5μm，所述第二凹槽的深度范围是0.5μm-8μm，所述第三凹槽的深度范围是0.5μm-8μm。
在一实施例中，所述第一接触电极还覆盖所述第二凹槽的槽底和所述第一半导体层的上表面。
在一实施例中，所述第一金属结构还覆盖未被所述第一接触电极覆盖到的第一侧壁和所述第二凹槽的槽底。
在一实施例中，所述紫外发光二极管还包括高反射层，所述高反射层至少覆盖部分的未被所述第一接触电极覆盖到的第一侧壁，所述第一金属结构覆盖所述高反射层。
在一实施例中，所述高反射层完全覆盖未被所述第一接触电极覆盖到的第一侧壁以及所述第二凹槽的槽底。
在一实施例中，从所述紫外发光二极管的上方朝向所述外延结构俯视，部分所述第二凹槽是位于所述第一接触电极的指状电极内。
在一实施例中，位于所述指状电极处的第二凹槽的最大孔径的范围是1-35μm，位于所述指状电极处的第二凹槽的最小孔径大于等于0.5μm。
在一实施例中，从所述紫外发光二极管的上方朝向所述外延结构俯视，所述第一接触电极环绕于所述发光层，位于所述紫外发光二极管边缘处的部分第二凹槽与所述第一接触电极重叠。
在一实施例中，从所述紫外发光二极管的上方朝向所述外延结构俯视，相邻二个所述第二凹槽的槽中心间距的范围是5-80μm。
在一实施例中，所述紫外发光二极管的发光波长范围是200nm-420nm。
在一实施例中，所述紫外发光二极管是倒装结构的发光二极管，从所述紫外发光二极管的上方朝向所述外延结构俯视，所述第一接触电极的面积占所述外延结构的面积的3％-40％。
在一实施例中，从所述紫外发光二极管的上方朝向所述外延结构俯视，所述第二半导体层包夹部分的第二凹槽。
本发明还提供一种发光装置，其采用如上任意所述的紫外发光二极管。
本发明的一个优势在于提供一种紫外发光二极管及发光装置，通过第一接触电极覆盖第一半导体层的第一侧壁的设置，使得电流分流横向注入第一半导体层中，加强电流在第一半导体层内的横向传播，降低操作电压；同时借助第一接触电极深入第二凹槽的设置，让第一接触电极更多的反射发光层发出的光线，将更多的光反射至外部，进而提升紫外发光二极管的出光效率。
本发明的另一个优势在于提供一种发光二极管及发光装置，通过第一凹槽的面积占外延结构的面积的20％-70％的设置，更多的露出第一半导体层，保证紫外发光二极管中n型欧姆接触的面积，使得第二凹槽的倾斜角度可以做到更大，让第一接触电极更多的覆盖到第一半导体层，进一步降低操作电压。
本发明的另一个优势在于提供一种发光二极管及发光装置，通过在第一接触电极上方镀第一金属结构的设置，既可利用第一金属结构的高反射率特性，将更多的光反射至外部，进一步提升紫外发光二极管的出光效率；还可保护下方的第一接触电极，避免第一接触电极于后续制程中受到损伤。
本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书等内容中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
图1是本发明一实施例提供的紫外发光二极管的俯视结构示意图；
图2是沿图1的截取线A-A截取的纵向剖面示意图；
图3至图8是本发明一实施例提供的紫外发光二极管在制造过程中各阶段的俯视结构示意图；
图9是本发明另一实施例提供的紫外发光二极管的俯视结构示意图；
图10是本发明另一实施例提供的紫外发光二极管的俯视结构示意图；
图11是本发明又一实施例提供的第二凹槽处的结构示意图；
图12是本发明又一实施例提供的第二凹槽处的结构示意图；
图13是本发明又一实施例提供的第二凹槽处的结构示意图；
附图标记：
1、2、3-紫外发光二极管；10-衬底；101-第一表面；12-外延结构；121-第一半导体层；1211-第一侧壁；122-发光层；123-第二半导体层；14-第一凹槽；16-第二凹槽；18-第三凹槽；21-第一接触电极；212-指状电极；22-第二接触电极；23-第一金属结构；24-高反射层；30-绝缘层；301-第一开口；302-第二开口；31-第一焊盘；32-第二焊盘；α-倾斜角度；L-倾斜长度；H1-第一凹槽的深度；H2-第二凹槽的深度；H3-第三凹槽的深度。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，皆为“至少包含”的意思。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1和图2，图1是本发明一实施例提供的紫外发光二极管1的俯视结构示意图，图2是沿图1的截取线A-A截取的纵向剖面示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的一实施例提供一种紫外发光二极管1。如图中所示，紫外发光二极管1包括衬底10、外延结构12、第一接触电极21和第二接触电极22。
外延结构12是设置在衬底10上。衬底10可为透明性衬底或者半透明衬底，其中透明性衬底或者半透明衬底可以允许发光层122辐射出的光穿过衬底10到达衬底10的远离外延结构12的一侧，例如衬底10可以是蓝宝石平片衬底、蓝宝石图形化衬底、硅衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底、玻璃衬底中的任意一种。
在一些实施例中，可以采用组合式的图形化衬底10，该衬底10的图形为一系列的凸起结构，该凸起结构可以为一层或者多层结构，包含至少一层折射率低于衬底10的折射率的光萃取层，该光萃取层的厚度大于该凸起结构的高度的一半，更利于紫外发光二极管1的出光效率。优选地，该凸起结构呈炮弹状结构，光萃取层的材料可以为折射率优选小于1.6，例如可以选用二氧化硅等。在一些实施例中，衬底10可以进行减薄或者移除形成薄膜型的芯片。
外延结构12设置在衬底10的第一表面101上，即外延结构12位于衬底10的上表面。外延结构12包括由下至上依次层叠的第一半导体层121、发光层122、第二半导体层123、第一凹槽14以及第二凹槽16。
第一半导体层121形成于衬底10上，作为在衬底10上生长的层，可以是掺杂了n型杂质，例如Si的氮化镓类半导体层。在本实施例中，第一半导体层121中掺杂有Al，以利于紫外发光二极管1发出紫外光线。在一些实施例中，在第一半导体层121与衬底10之间设置还可缓冲层。在其他实施例中，第一半导体层121还可以通过粘结层与衬底10进行连结。
发光层122与可以为量子阱结构(Quantum Well，简称QW)。在一些实施例中，发光层122也可以为多重量子阱结构(Multiple Quantum Well，简称MQW)，其中多重量子阱结构包括以重复的方式交替设置的多个量子阱层(Well)和多个量子阻障层(Barrier)。此外，发光层122内的阱层的组成以及厚度决定生成的光的波长。特别是，通过调节阱层的组成可以提供生成紫外线、蓝色光、绿色光等不同色光的发光层122。在本实施例中，紫外发光二极管1的发光波长范围是200nm-420nm，即发光层122的发光波长范围是200nm-420nm。
第二半导体层123可以是掺杂了p型杂质，例如Mg的氮化镓类半导体层。虽然第一半导体层121和第二半导体层123分别可以是单层结构，但本案不限于此，第一半导体层121和第二半导体层123也可以是多重层结构，还可以包括超晶格层。此外，在其他实施例中，在第一半导体层121是掺杂了p型杂质的情况下，第二半导体层123可以是掺杂n型杂质，即第一半导体层121为P型半导体层，第二半导体层123为N型半导体层。
第一凹槽14是自第二半导体层123贯穿至第一半导体层121，以露出第一半导体层121。较佳的，第一凹槽14是自第二半导体层123的上表面向下贯穿至第一半导体的表面，且形成的第一凹槽14的侧壁呈倾斜状。
第二凹槽16是自第一半导体层121向衬底10延伸。换言之，第二凹槽16是形成于第一半导体层121的内部，且第二凹槽16可以是由第一半导体层121的上表面向下延伸适当距离，而不贯穿至衬底10的第一表面101；第二凹槽16还可以是由第一半导体层121向下延伸至衬底10的第一表面101，即完整贯穿第一半导体层121。从紫外发光二极管1的上方朝向外延结构12俯视，即如图1所示，第二凹槽16位于第一凹槽14的内部。
第一半导体层121于第二凹槽16处的侧壁为第一侧壁1211。第一侧壁1211呈倾斜状，即第一侧壁1211具有倾斜角度α和倾斜长度L。较佳的，倾斜角度α小于等于60°，倾斜长度L大于0.3μm且小于15μm；更佳的，倾斜角度α的范围是25-40°。需要注意的是，若是倾斜角度α过小，会相应的减少第一半导体层121露出的平面区域，导致第一接触电极21存在脱落(peeling)的风险，同时可能导致正向电压升高或者不稳定的风险(第一半导体层121的平面区域是较佳的欧姆接触区域)。在本实施例中，第一侧壁1211为直线段的倾斜形状，不过本专利不限于此，第一侧壁1211也可呈台阶式等形式的倾斜形状，可进一步增加第一接触电极21与第一侧壁1211的接触面积，提升电流分流侧向注入第一半导体层121的效果。以第一侧壁1211呈台阶状倾斜为例，倾斜长度L是指第一侧壁1211最下方的端点到第一侧壁1211最上方的端点之间的连线的长度，倾斜角度α是指该连线与衬底10之间形成的夹角的角度。其它形状的倾斜长度L与倾斜角度α的计算方法可参考上述举例。
第一接触电极21至少覆盖部分的第一侧壁1211，以电连接第一半导体层121，第一接触电极21还可覆盖至第一半导体层121的部分平面区域(第一半导体层121的上表面)和第二凹槽16的槽底(即第一接触电极21完全覆盖第一侧壁1211)，与第一半导体层121之间形成欧姆接触。特别是由于第一接触电极21覆盖住第一半导体层121的第一侧壁1211，在导电过程中，电流会从第一接触电极21与第一侧壁1211接触的部分充分注入于第一半导体层121内。换言之，通过第一接触电极21覆盖第一侧壁1211的设置，可达到电流分流侧向注入第一半导体层121的效果，加强电流在第一半导体层121内的横向传播，降低操作电压。此外，因存在波导效应，现有的发光二极管的光会在发光层122和衬底10之间形成震荡反射，使得光线在半导体层中被吸收，而本专利借助第一接触电极21深入第二凹槽16的设置，将波导效应阻断于第二凹槽16处，让第一接触电极21更多的反射发光层122发出的光线，将更多的光反射至外部，进而提升紫外发光二极管1的出光效率。
第二接触电极22位于外延结构12上，并电连接第二半导体层123。具体来说，第二接触电极22是设置在第二半导体层123的上方，与第二半导体层123之间形成欧姆接触。第一接触电极21与第二接触电极22的材料可包括Cr、Pt、Au、Ni、Ti、Al中的一种或多种，但本公开实施例并非以此为限。
进一步的，从紫外发光二极管1的上方朝向外延结构12俯视，即如图1所示，第一凹槽14的面积占外延结构12的面积的20％-70％，保证紫外发光二极管1中第一半导体层121与第一接触电极21的接触面积(紫外发光二极管1需要较大的n型欧姆接触面积)，使得第二凹槽16的侧壁(即第一半导体层121的第一侧壁1211)的倾斜角度α可以做到更大，让第一接触电极21更多的覆盖到第一半导体层121，提升电流分流侧向注入第一半导体层121的效果，进一步降低操作电压。较佳的，第一接触电极21与第一半导体层121的重叠面积占外延结构12的面积的10％-50％，进一步保证紫外发光二极管1中第一半导体层121与第一接触电极21的接触面积。
在一实施例中，如图1和图2所示，紫外发光二极管1还可包括第一金属结构23、绝缘层30、第一焊盘31以及第二焊盘32。
第一金属结构23覆盖第一接触电极21，且覆盖至第一半导体层121的平面区域。具体来说，第一接触电极21具有第三凹槽18，第三凹槽18是自第一接触电极21的上表面向衬底10延伸，即第三凹槽18开设在第一接触电极21内，第一金属结构23位于第三凹槽18内。第三凹槽18在第一表面101上的投影位于第二凹槽16在第一表面101上的投影的内部，即从紫外发光二极管1的上方朝向外延结构12俯视，第三凹槽18位于第二凹槽16的内部。
第一金属结构23的材料可包括Cr、Al、Ti、Ni、Rh、Pt或Au中的一种或多种。优选的，第一金属结构23为多层结构，其先接触于第一接触电极21的层结构为Cr、Ni或Ti金属层，作为粘附层，加强连接；接着再形成Al、Rh、Pt或Au金属层，作为反射层，以将发光层122发出的光线反射至衬底10，提升紫外发光二极管1的出光效率。同时，借由第一金属结构23还可保护其下方的第一接触电极21，避免第一接触电极21于后续制程中受到损伤。
进一步说明，第一凹槽14的深度H1范围可以是0.2μm-1.5μm；第二凹槽16的深度H2范围可以是0.5μm-8μm；第三凹槽18的深度H3范围可以是0.5μm-8μm。
绝缘层30覆盖衬底10、外延结构12、第一金属结构23以及第二接触电极22，起到绝缘保护的效果。绝缘层30具有第一开口301和第二开口302，第一开口301和第二开口302分别用于露出第一金属结构23和第二接触电极22。
绝缘层30根据涉及的位置具有不同的功效，例如覆盖外延结构12侧壁，可防止因导电材料泄露而电连通第一半导体层121和第二半导体层123，减少紫外发光二极管1的短路异常，但本公开实施例并非以此为限。绝缘层30的材料包含非导电材料。非导电材料优选地为无机材料或是介电材料。无机材料可以包含硅胶(Silicone)。介电材料包含氧化铝(AlO)、氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、氧化钛(TiOx)、或氟化镁(MgFx)可以是电绝缘材料。例如，绝缘层30可以是二氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化钽、氧化铌、钛酸钡或者其组合，其组合例如可以是两种材料重复堆叠形成的布拉格反射镜(DBR)。
第一焊盘31和第二焊盘32设置在绝缘层30上，并分别通过第一开口301和第二开口302电连接至第一金属结构23和第二接触电极22。第一焊盘31和第二焊盘32可在同一工艺中利用相同材料一并形成，因此可具有相同的层构造。
在一较佳实施例中，从紫外发光二极管1的上方朝向外延结构12俯视，即如图1所示，部分的第二凹槽16是位于第一接触电极21的指状电极212内，形成分段式分布，起到阻挡电流的作用。也就是说，因将第二凹槽16处的外延结构12挖除，故电流在此位置将被限制无横向注入能力，也就视为提升电流扩散能力工艺，起到类似阻挡电流的效果。
位于指状电极212处的第二凹槽16的最大孔径的范围是1-35μm，以兼顾发光层122的面积，保证发光面积；位于指状电极212处的第二凹槽16的最小孔径大于等于0.5μm，以兼顾紫外发光二极管1的电特性性能和加工机器的精度能力。进一步的，由于第一半导体层121与第二凹槽16处的第一侧壁1211呈倾斜状，故第二凹槽16的上端孔径是其最大孔径，第二凹槽16的下端孔径是其最小孔径。相邻二个第二凹槽16的槽中心间距的范围是5-80μm。特别是，由于不同位置的第二凹槽16具有不同大小的孔径，因此，具有不同大小的孔径的第二凹槽16的间距可以是不同的，举例来说，若第二凹槽16的孔径处于0.5-10μm之间，则相邻二个第二凹槽16的间距会较小；若第二凹槽16的孔径处于20-50μm之间，则相邻二个第二凹槽16的间距则会相对比较大。较佳的，位于指状电极212处的相邻二个第二凹槽16的槽中心间距的范围是5-30μm。
在一较佳实施例中，从紫外发光二极管1的上方朝向外延结构12俯视，即如图1所示，第一接触电极21是环绕于发光层122。位于紫外发光二极管1边缘处的部分第二凹槽16与第一接触电极21重叠。具体来说，边缘处的第二凹槽16是朝向芯片内部延伸至超过第一接触电极21的外边缘，使得环绕于发光层122的第一接触电极21可覆盖到第二凹槽16的部分侧壁，有利于提升紫外发光二极管1的出光性能。此外，由于第一接触电极21是环绕型设置的，即做边缘环绕于发光层122，故可增加第一接触电极21与第一半导体层121的接触面积，有利于降低操作电压。
在一实施例中，从紫外发光二极管1的上方朝向外延结构12俯视，即如图1所示，第二半导体层123的形状呈“E”型，第二半导体层123包夹部分的第二凹槽16。特别是，第二半导体层123会包夹位于指状电极212处的第二凹槽16。借助第二凹槽16形成于第二半导体层123之间的方式，可让设置在此第二凹槽16处的第一接触电极21更多的将光线反射至衬底10，提升紫外发光二极管1的出光性能。
在一实施例中，紫外发光二极管1是倒装结构的紫外发光二极管1，借助于倒装结构，第一接触电极21与第一半导体层121的接触面积可以做的更大，进而有利于将第一侧壁1211做的更倾斜。较佳的，从紫外发光二极管1的上方朝向外延结构12俯视，第一接触电极21的面积占外延结构12的面积的3％-40％。
请参阅图3至图8，图3至图8是本发明一实施例提供的紫外发光二极管1在制造过程中各阶段的俯视结构示意图。图3至图8中各图的阴影填充部分为当前图对应的制程相较于上一图对应的制程多出的结构。
首先，参照图3，在衬底10上形成包括第一半导体层121、发光层122以及第二半导体层123的外延结构12。接着，由第二半导体层123向第一半导体层121蚀刻，直至蚀刻至露出第一半导体层121，形成第一凹槽14。以此图3为例，第一凹槽14的面积是对应于填充左倾斜线的区域的面积，外延结构12的面积是对应于填充左倾斜线的区域和填充右倾斜线的区域的面积之和。
其次，参照图4，进行ISA制程，选择性地去除第一半导体层121的边缘部分和中间部分，露出衬底10，形成第二凹槽16。
接着，参照图5，在第一半导体层121上和第二凹槽16内形成第一接触电极21，在第二半导体层123上形成第二接触电极22。借助第一接触电极21覆盖住第一半导体层121的第一侧壁1211，在导电过程中，电流会从第一接触电极21与第一侧壁1211接触的部分充分注入于第一半导体层121内。也就是通过第一接触电极21覆盖第一侧壁1211的设置，可达到电流分流侧向注入第一半导体层121的效果，加强电流在第一半导体层121内的横向传播，降低操作电压。
后续，参照图6，在第一接触电极21上形成第一金属结构23，既可以借助第一金属结构23反射发光层122发出的光线，提升出光性能，还可保护其下方的第一接触电极21，避免第一接触电极21于后续制程中受到损伤。
再是，参照图7，在衬底10、外延结构12、第一金属结构23以及第二接触电极22上形成绝缘层30。绝缘层30开设有第一开口301和第二开口302，第一开口301和第二开口302分别用于露出第一金属结构23和第二接触电极22，以便于后续焊盘的电性设置。绝缘层30主要起到隔绝电性与保护内部元件的作用。
最后，参照图8，在绝缘层30上形成第一焊盘31和第二焊盘32，第一焊盘31通过第一开口301电连接至第一金属结构23，第二焊盘32通过第二开口302电连接至第二接触电极22。
请参阅图9，图9是本发明另一实施例提供的紫外发光二极管2的俯视结构示意图。相较于图1所示的紫外发光二极管1而言，在本实施例中，第二凹槽16是凸出于第一接触电极21的指状电极212，可让第二凹槽16做的更为倾斜，提升电流分流横向注入第一半导体层121的效果以及反光性能。此外，在其它实施例中，位于紫外发光二极管1外缘处的第二凹槽16可继续向紫外发光二极管1的中心延伸，即外缘处的第二凹槽16凸出于第一接触电极21的环绕于发光层122的边缘。也就是说，第二凹槽16凸出于第一接触电极21的概念不限定于指状电极212处，也可包括环绕于发光层122的第一接触电极21处。
请参阅图10，图10是本发明另一实施例提供的紫外发光二极管3的俯视结构示意图。相较于图1所示的紫外发光二极管1而言，在本实施例中，第一接触电极21采用非环绕型设计，避免第一接触电极21遮挡住发光层122，有利于发光层122的光取出。同时，为避免第一接触电极21的面积较小而出现的电压升高问题，可增加第一接触电极21的指状电极212数量以及宽度等方式，来降低操作电压。
请参阅图11，图11是本发明又一实施例提供的第二凹槽16处的结构示意图。相较于图1所示的第二凹槽16处的结构，在本实施例中，第一接触电极21是覆盖部分的第一侧壁1211，第一金属结构23则是覆盖未被第一接触电极21覆盖到的第一侧壁1211和第二凹槽16的槽底。借助于第一金属结构23覆盖第一侧壁1211的方式，可进一步提升反射光线的能力，提升紫外发光二极管1的出光性能。
请参阅图12，图12是本发明又一实施例提供的第二凹槽16处的结构示意图。相较于图1所示的第二凹槽16处的结构，在本实施例中，紫外发光二极管1还包括高反射层24。第一接触电极21是覆盖部分的第一侧壁1211，高反射层24是覆盖部分的未被第一接触电极21覆盖到的第一侧壁1211，第一金属结构23覆盖高反射层24、第一接触电极21和剩余的第一侧壁1211。其中，高反射层24既可以是高反射金属材料，如Al、Ag等，也可以是非金属材料结构，如DBR结构等。借助于第一金属结构23覆盖第一侧壁1211、高反射层24覆盖第一侧壁1211的方式，可进一步提升反射光线的能力，提升紫外发光二极管1的出光性能。
请参阅图13，图13是本发明又一实施例提供的第二凹槽16处的结构示意图。相较于图12所示的第二凹槽16处的结构，在本实施例中，高反射层24是完全覆盖未被第一接触电极21覆盖到的第一侧壁1211和第二凹槽16的槽底，第一金属结构23则覆盖高反射层24和第一接触电极21，以进一步提升反射光线的能力，提升紫外发光二极管1的出光性能。
补充说明的是，在其它实施例中，第一连接电极可未覆盖第一侧壁1211，而是仅位于第一半导体层121的上方；第一金属结构23是填充于第二凹槽16内，覆盖第一侧壁1211，通过第一金属结构23也可实现横向电流分流注入的效果，并提升反光能力。
本发明还提供一种发光装置，该发光装置采用上述任意实施例提供的紫外发光二极管1、2、3，其具体结构与技术效果不再赘述。
综上所述，本发明的一个优势在于提供一种紫外发光二极管1、2、3及发光装置，通过第一接触电极21覆盖第一半导体层121的第一侧壁1211的设置，使得电流分流横向注入第一半导体层121中，加强电流在第一半导体层121内的横向传播，降低操作电压；同时借助第一接触电极21深入第二凹槽16的设置，让第一接触电极21更多的反射发光层122发出的光线，将更多的光反射至外部，进而提升紫外发光二极管1、2、3的出光效率。
本发明的另一个优势在于提供一种发光二极管及发光装置，通过第一接触电极21与第一半导体层121的重叠面积占外延结构12的面积的20％-50％的设置，保证紫外发光二极管1、2、3中n型欧姆接触的面积，使得第二凹槽16的倾斜角度α可以做到更大，让第一接触电极21更多的覆盖到第一半导体层121，进一步降低操作电压。
本发明的另一个优势在于提供一种发光二极管及发光装置，通过在第一接触电极21上方镀第一金属结构23的设置，既可利用第一金属结构23的高反射率特性，将更多的光反射至外部，进一步提升紫外发光二极管1、2、3的出光效率；还可保护下方的第一接触电极21，避免第一接触电极21于后续制程中受到损伤。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (20)

1.一种紫外发光二极管，其特征在于：所述紫外发光二极管包括：
衬底，具有第一表面；
外延结构，位于所述衬底的第一表面上，并包括第一半导体层、发光层、第二半导体层、第一凹槽与第二凹槽，所述第一半导体层、所述发光层和所述第二半导体层依次层叠在所述衬底的第一表面上，所述第一凹槽是自所述第二半导体层贯穿至所述第一半导体层，所述第二凹槽是自所述第一半导体层向所述衬底延伸，所述第一半导体层于所述第二凹槽处具有第一侧壁；
第一接触电极，至少覆盖部分所述第一侧壁，并电连接所述第一半导体层；
第二接触电极，位于所述外延结构上，并电连接所述第二半导体层；
其中，所述第一半导体层中掺杂有Al，从所述紫外发光二极管的上方朝向所述外延结构俯视，所述第一凹槽的面积占所述外延结构的面积的20％-70％，所述第二凹槽位于所述第一凹槽的内部。
2.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述第一侧壁具有倾斜角度，所述倾斜角度小于等于60°。
3.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述第一侧壁具有倾斜长度，所述倾斜长度大于0.3μm且小于15μm。
4.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述紫外发光二极管还包括第一金属结构，覆盖所述第一接触电极。
5.根据权利要求4所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述第一金属结构的材料选自Cr、Al、Ti、Ni、Rh、Pt或Au中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述第一接触电极具有第三凹槽，所述第三凹槽是自所述第一接触电极的上表面向所述衬底延伸，所述第一金属结构位于所述第三凹槽内。
7.根据权利要求6所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述第三凹槽在所述第一表面上的投影位于所述第二凹槽在所述第一表面上的投影的内部。
8.根据权利要求6所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述第一凹槽的深度范围是0.2μm-1.5μm，所述第二凹槽的深度范围是0.5μm-8μm，所述第三凹槽的深度范围是0.5μm-8μm。
9.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述第一接触电极还覆盖所述第二凹槽的槽底和所述第一半导体层的上表面。
10.根据权利要求4所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述第一金属结构还覆盖未被所述第一接触电极覆盖到的第一侧壁和所述第二凹槽的槽底。
11.根据权利要求4所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述紫外发光二极管还包括高反射层，所述高反射层至少覆盖部分的未被所述第一接触电极覆盖到的第一侧壁，所述第一金属结构覆盖所述高反射层。
12.根据权利要求11所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述高反射层完全覆盖未被所述第一接触电极覆盖到的第一侧壁以及所述第二凹槽的槽底。
13.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于：从所述紫外发光二极管的上方朝向所述外延结构俯视，部分所述第二凹槽是位于所述第一接触电极的指状电极内。
14.根据权利要求13所述的紫外发光二极管，其特征在于：位于所述指状电极处的第二凹槽的最大孔径的范围是1-35μm，位于所述指状电极处的第二凹槽的最小孔径大于等于0.5μm。
15.根据权利要求13所述的紫外发光二极管，其特征在于：从所述紫外发光二极管的上方朝向所述外延结构俯视，所述第一接触电极环绕于所述发光层，位于所述紫外发光二极管边缘处的部分第二凹槽与所述第一接触电极重叠。
16.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于：从所述紫外发光二极管的上方朝向所述外延结构俯视，相邻二个所述第二凹槽的槽中心间距的范围是5-80μm。
17.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述紫外发光二极管的发光波长范围是200nm-420nm。
18.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于：所述紫外发光二极管是倒装结构的发光二极管，从所述紫外发光二极管的上方朝向所述外延结构俯视，所述第一接触电极的面积占所述外延结构的面积的3％-40％。
19.根据权利要求1或18所述的紫外发光二极管，其特征在于：从所述紫外发光二极管的上方朝向所述外延结构俯视，所述第二半导体层包夹部分的第二凹槽。
20.一种发光装置，其特征在于：采用如权利要求1-19中任一项所述的紫外发光二极管。
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