CN219246704U - 一种AlGaN基UV-LED芯片结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于芯片结构技术领域，具体涉及一种AlGaN基UV‑LED芯片结构，包括衬底、AlN层、n型半导体层、量子阱层、p型半导体层、p型帽层，所述衬底上设置有AlN层，所述AlN层上设置有n型半导体层，所述n型半导体层上设置有量子阱层，所述量子阱层上设置有p型半导体层，所述p型半导体层上设置有p型帽层。本实用新型采用镜面全反射芯片结构，将芯片发出的光全部反射至衬底出光面，避免TM模式的影响，可有效的提升芯片的光提取效率；并且本实用新型全反射扩展层的金属面积相比常规结构扩展层的面积大，有利于芯片散热，改善芯片的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于芯片结构技术领域，具体涉及一种AlGaN基UV-LED芯片结构。
背景技术
半导体深紫外发光二极管(LED)作为一种新型的高效固态光源，被广泛的应用于医疗、公共卫生、水体杀菌等领域。与汞灯相比铝镓氮基深紫外发光二极管具有效率高、寿命长、体积小、环境友好等优点，备受研究人员的关注。AlGaN氮化物半导体是一种直接带隙的宽禁带材料，通过调整AlGaN材料中的Al组分，得到3.4 eV到6.1 eV连续调节的宽禁带材料，发光波长覆盖210 nm到360 nm的紫外波段范围，因此是制备深紫外LED的优选材料。而随着材料中Al组分的增加，光子的模式由横电模式（TE）转换为横磁模(TM)，而TM模式的电场方向平行于LED的生长面(c面) ，也就是沿着LED横向射出，因此芯片的一部分光从量子阱的侧壁和贴近芯片的侧壁发出。TM模式使得其入射角增大，由于面内全反射效应(TIR)，大部分光子都在内部被吸收或从侧面射出，将侧壁发出的光有效利用，可提升芯片的光电性能。近年来有许多研究者采用反射电极、采用光子晶体，粗化出光面等方法来提升芯片的亮度，但仍然不能将发光区的光全部提取出来。
发明内容
针对上述现有的半导体深紫外发光二极管不能将发光区的光全部提取出来的技术问题，本实用新型提供了一种AlGaN基UV-LED芯片结构，制备镜面芯片，可有效提升芯片光效，增加扩展电极的面积，改善芯片散热，提升使用寿命。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种AlGaN基UV-LED芯片结构，包括衬底、AlN层、n型半导体层、量子阱层、p型半导体层、p型帽层，所述衬底上设置有AlN层，所述AlN层上设置有n型半导体层，所述n型半导体层上设置有量子阱层，所述量子阱层上设置有p型半导体层，所述p型半导体层上设置有p型帽层。
所述n型半导体层上通过光刻胶做掩膜刻蚀有n型半导体台面，所述n型半导体台面上蒸镀有n型接触电极，所述n型接触电极采用TiAlTiPtAu组合体系。
所述p型半导体层上通过光刻胶做掩膜刻蚀有p型半导体台面，所述p型半导体台面上蒸镀有p型接触电极。
所述p型接触电极采用多层NiAu透明金属体系或ITO透明电极，所述p型接触电极的厚度为5~10nm。
所述AlN层、n型半导体层、量子阱层、p型半导体层、p型帽层、n型接触电极和p型接触电极的外侧面上均生长有钝化层。
所述钝化层采用DBR反射层，所述钝化层的厚度为200nm以上。
所述p型接触电极和n型接触电极上通过金属蒸镀机生长有高反射电极，所述高反射电极的面积小于等于p型接触电极的面积。
所述n型接触电极上的钝化层上设置有焊盘电极孔洞，所述n型接触电极的焊盘电极孔洞上蒸镀有n型焊盘电极。
所述p型接触电极上的钝化层上设置有焊盘电极孔洞，所述p型接触电极的焊盘电极孔洞上蒸镀有p型焊盘电极。
所述高反射电极采用TiAlTiPtAu组合体系，所述高反射电极与焊盘电极孔洞的距离大于5μm。
本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果是：
本实用新型采用镜面全反射芯片结构，将芯片发出的光全部反射至衬底出光面，避免TM模式的影响，可有效的提升芯片的光提取效率；并且本实用新型全反射扩展层的金属面积相比常规结构扩展层的面积大，有利于芯片散热，改善芯片的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本实用新型的发光外延层叠结构示意图；
图2为本实用新型半导体台面的结构示意图；
图3为本实用新型的剖面图；
图4为本实用新型焊盘电极孔洞的结构示意图；
图5为本实用新型高反射电极的结构示意图。
其中：101为衬底，102为 AlN层，103为 n型半导体层，104为量子阱层，105 为p型半导体层，106为 p型帽层，107为钝化层，201为 n型接触电极，202为 p型接触电极，203为高反射电极，204 为n型焊盘电极，205 为p型焊盘电极，200为焊盘电极孔洞。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制；基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在本申请的描述中，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，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；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，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。
在本实施例中，如图1所示，发光外延层叠结构由下往上依次包括衬底101、AlN层102、n型半导体层103、量子阱层104、p型半导体层105、p型帽层106，p型帽层106比较薄和厚度约1~5nm。使用无机溶剂、有机溶剂（例如硫酸/双氧水混合溶液、异丙醇溶液）清洗发光外延层叠结构上的杂质，保证发光外延片的清洁。
如图2所示，在提供的发光外延片表面采用光刻胶做掩膜，用干法刻蚀的方法，刻蚀出n型半导体层103的台面。
如图3所示，采用光刻胶做掩膜，金属蒸镀机在第一半导体台面上蒸镀n型接触电极201；优选的n型接触电极采用TiAlTiPtAu组合体系。在上述的结构基础上，采用光刻胶做掩膜，金属蒸镀机在p型半导体台面上蒸镀p型接触电极202；该p型接触电极202结构为ITO，最佳厚度为5~10nm。在以上结构基础上，生长钝化层107保护芯片避免漏电，钝化层107为氧化硅，厚度为200nm以上。
优选的，钝化层107采用DBR反射层。厚度为200nm以上。该DBR层既能起到钝化的作用，又能同下面金属反射层共同形成全反射的ODR层。
如图3所示，在上述结构基础上，采用光刻和刻蚀的方法，刻蚀掉p型接触电极上的钝化层，露出p型接触电极202，漏出的p型接触电极的面积小于等于p型接触电极202；刻蚀掉n型接触电极201上的钝化层，漏出n型半导体电极，漏出的n型接触电极大小为n型焊盘电极的孔洞200，如图4所示。
在上述结构基础上，采用光刻胶做掩膜，制备高反射电极图形，采用金属蒸镀机生长高反射电极203，优选的金属体系为TiAlTiPtAu。该高反射电极203位于p型接触电极202、切割道和部分n型接触电极201之上。由于p型接触电极202比较薄，该高反射电极203面积小于等于p型接触电极202，起到扩展电流的作用。该高反射电极203将p层、侧壁、n层的散射光全部反射至衬底发光层，起到全反射的效果，提升芯片光功率。该高反射电极203的面积大于焊盘电极孔洞200的大小，距离焊盘电极孔洞200大于5μm以上，如图3所示。高反射电极203基本上将整个芯片全覆盖，形成镜面电极，俯视图如图5所示。
在上述结构基础上，沉积钝化层107保护芯片结构，该钝化层107厚度大于800nm；在该结构基础上光刻和刻蚀的方法制备焊盘电极的孔洞200，在此接触上采用光刻和蒸镀方法，在钝化层107孔洞上蒸镀n型焊盘电极204和p型焊盘电极205；完成芯片的制作。
上面仅对本实用新型的较佳实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种AlGaN基UV-LED芯片结构，其特征在于：包括衬底（101）、AlN层（102）、n型半导体层（103）、量子阱层（104）、p型半导体层（105）、p型帽层（106），所述衬底（101）上设置有AlN层（102），所述AlN层（102）上设置有n型半导体层（103），所述n型半导体层（103）上设置有量子阱层（104），所述量子阱层（104）上设置有p型半导体层（105），所述p型半导体层（105）上设置有p型帽层（106）。
2.根据权利要求1所述的一种AlGaN基UV-LED芯片结构，其特征在于：所述n型半导体层（103）上通过光刻胶做掩膜刻蚀有n型半导体台面，所述n型半导体台面上蒸镀有n型接触电极（201），所述n型接触电极（201）采用TiAlTiPtAu组合体系。
3.根据权利要求2所述的一种AlGaN基UV-LED芯片结构，其特征在于：所述p型半导体层（105）上通过光刻胶做掩膜刻蚀有p型半导体台面，所述p型半导体台面上蒸镀有p型接触电极（202）。
4.根据权利要求3所述的一种AlGaN基UV-LED芯片结构，其特征在于：所述p型接触电极（202）采用多层NiAu透明金属体系或ITO透明电极，所述p型接触电极（202）的厚度为5~10nm。
5.根据权利要求3所述的一种AlGaN基UV-LED芯片结构，其特征在于：所述AlN层（102）、n型半导体层（103）、量子阱层（104）、p型半导体层（105）、p型帽层（106）、n型接触电极（201）和p型接触电极（202）的外侧面上均生长有钝化层（107）。
6.根据权利要求5所述的一种AlGaN基UV-LED芯片结构，其特征在于：所述钝化层（107）采用DBR反射层，所述钝化层（107）的厚度为200nm以上。
7.根据权利要求3所述的一种AlGaN基UV-LED芯片结构，其特征在于：所述p型接触电极（202）和n型接触电极（201）上通过金属蒸镀机生长有高反射电极（203），所述高反射电极（203）的面积小于等于p型接触电极（202）的面积。
8.根据权利要求2所述的一种AlGaN基UV-LED芯片结构，其特征在于：所述n型接触电极（201）上的钝化层（107）上设置有焊盘电极孔洞（200），所述n型接触电极（201）的焊盘电极孔洞（200）上蒸镀有n型焊盘电极（204）。
9.根据权利要求3所述的一种AlGaN基UV-LED芯片结构，其特征在于：所述p型接触电极（202）上的钝化层（107）上设置有焊盘电极孔洞（200），所述p型接触电极（202）的焊盘电极孔洞（200）上蒸镀有p型焊盘电极（205）。
10.根据权利要求7所述的一种AlGaN基UV-LED芯片结构，其特征在于：所述高反射电极（203）采用TiAlTiPtAu组合体系，所述高反射电极（203）与焊盘电极孔洞（200）的距离大于5μm。
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