一種垂直紫外led芯片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型一種垂直紫外LED芯片，涉及至少有一個(gè)電位躍變勢壘的專門適用于光發(fā)射的半導(dǎo)體器件，包括N型外延層、多量子阱、P型外延層、Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層、DBR層、P電極塞、鍵合金屬Cr層a、鍵合金屬Au層a、鍵合金屬Au層b、鍵合金屬Cr層b、硅片和N電極；本實(shí)用新型采用金屬電流擴(kuò)展層Ni/Ag加上DBR代替現(xiàn)有技術(shù)中的垂直紫外LED芯片的金屬反射層，克服了現(xiàn)有技術(shù)中金屬反射層對光線的吸收，提高了垂直紫外LED芯片的發(fā)光亮度。
【專利說明】
-種垂直紫外LED巧片
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案設(shè)及至少有一個(gè)電位躍變勢壘的?？谶m用于光發(fā)射的半 導(dǎo)體器件，具體地說是一種垂直紫外L邸忍片。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著LED技術(shù)的快速發(fā)展，波長范圍在350-280nm的紫外L抓的應(yīng)用范圍也越來越 廣。紫外L抓相比傳統(tǒng)的紫外光源更加節(jié)能，壽命更長，并且不含有毒物質(zhì)。但是和InGaN基 的近紫外Lm)或者藍(lán)光L邸相比，紫外Lm)的量子效率非常的低，另外加上金屬反射鏡對紫外 波段光線的吸收作用直接導(dǎo)致紫外L邸的輸出功率僅為輸入功率的5%-8%。
[0003] 現(xiàn)有的倒裝及垂直紫外L邸忍片主要是WNi、Ag、Al為主的金屬形成金屬反射鏡作 為L抓忍片上的反射層W達(dá)到反射效果，并化、Pt、Au制備金屬電極。但是Ni、Ag、Al、C;r、Pt、 Au運(yùn)些金屬對波長在350-280nm的紫外波段有很高的吸收能力，直接影響到紫外L邸忍片的 發(fā)光亮度。現(xiàn)有的DBR技術(shù)被運(yùn)用在正裝L抓忍片上，通過在正裝L抓忍片的背面背鍛上DBR 達(dá)到反射光線和提高亮度的目的，不同波段的LED忍片使用的DBR的厚度不同。 CN201110212605.3公開了TC0型導(dǎo)電DBR垂直式藍(lán)光L抓忍片及其制作方法，其主要技術(shù)方 案是運(yùn)用導(dǎo)電DBR作為反射鏡和TC0作為電流擴(kuò)展層，存在TC0對于深紫外光線具有很強(qiáng)的 吸收能力，不適合應(yīng)用于紫外垂直L抓忍片，并且TC0和導(dǎo)電性DBR存在價(jià)格昂貴，制備工藝 不穩(wěn)定的缺陷。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種垂直紫外Lm)忍片，采用金屬電流擴(kuò) 展層Ni/Ag加上DBR代替現(xiàn)有技術(shù)中的垂直紫夕比抓忍片的金屬反射層，克服了現(xiàn)有技術(shù)中 金屬反射層對光線的吸收，提高了垂直紫外L邸忍片的發(fā)光亮度。
[0005] 本實(shí)用新型解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種垂直紫外Lm)忍片，包括N 型外延層、多量子阱、P型外延層、Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層、DBR層、P電極塞、鍵合金屬化層a、 鍵合金屬Au層a、鍵合金屬Au層b、鍵合金屬化層b、娃片和N電極;上述各層緊接的順序是:N 型外延層緊接多量子阱層，多量子阱層緊接P型外延層，P型外延層緊接Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展 層，Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層緊接D服層，DBR層緊接鍵合金屬Cr層a，鍵合金屬Cr層a緊接鍵合 金屬Au層a，鍵合金屬Au層a緊接鍵合金屬Au層b，鍵合金屬Au層b緊接鍵合金屬化層b，鍵合 金屬Cr層b緊接娃片，P電極塞制備在Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層上又嵌入在D服層中，并且P電極 塞的厚度和D服層的厚度相同，N電極則緊接N型外延層上面中部。
[0006] 上述一種垂直紫外L邸忍片，所述Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層，其中Ni的厚度為自~10瓜 Ag的厚度為說~4.0A。
[0007] 上述一種垂直紫外L抓忍片，所述DBR層，由一層厚度為420日~440姑的Si化，然后 分別交替覆蓋4~20層的Ti化和Si化構(gòu)成，每層Ti化的厚度均為巧8~348A，每層Si化的厚度 均為軒7~閒6A。
[000引上述一種垂直紫外Lm)忍片，所述P電極塞為2~10個(gè)，是由化/Al/Ti/Au構(gòu)成，其 中，Cr厚度為10~巧械、A1厚度為1OOQ~撕?ΟΑ、T i厚度為10說)~撕孤A和Au的厚度隨著DBR 層厚度的變化而變化。
[0009] 上述一種垂直紫外L抓忍片，所述鍵合金屬化層a和鍵合金屬燈層b中化的厚度為 10~α卵甚。
[0010] 上述一種垂直紫外Lm)忍片，所述鍵合金屬Au層a和鍵合金屬Au層b中Au的厚度為1 ~姐HId
[0011] 上述一種垂直紫外L抓忍片，所述N電極是由Cr/Al/Ti/Au構(gòu)成，其中，Cr厚度為 10~100A、A1厚度為1腑〇~撕腑A、Ti厚度為1000~3000A和Au厚度為500日~lOOOOA。
[0012] 上述一種垂直紫外L邸忍片的制備方法步驟如下：
[0013] 第一步，在藍(lán)寶石襯底片子上用M0CVD依次生長N型外延層、多量子阱層和P型外延 層，將生長好的外延片用質(zhì)量百分比濃度為98 %出S〇4與質(zhì)量百分比濃度為30 %出化按體積 比= 3:1的混合溶液加熱到80°C，浸泡10分鐘，然后用去離子水沖洗5分鐘，最后用甩干機(jī)甩 干20分鐘；
[0014] 第二步，在經(jīng)過第一步處理的藍(lán)寶石襯底片子的P型外延層的表面，用電子束蒸發(fā) 臺(tái)蒸鍛一層超薄的金屬Ni/Ag，作為電流擴(kuò)展層，其中Μ的厚度控制在5~lOA.Ag的厚度控 制在1日~40A,要求該金屬電流擴(kuò)展層在下一步的退火后與P型外延層形成歐姆接觸；
[0015] 第Ξ步，將第二步得到的Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層用退火爐在化環(huán)境下退火，退火溫 度為350°C~400°C，化流速為lOL/min，退火時(shí)間為5~10分鐘；
[0016] 第四步，在第Ξ步退火后的Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層上制備DBR層，使用的材料是 Si化和Ti化蒸發(fā)源，用電子束蒸發(fā)的方法先蒸鍛一層厚度為420日~姑撕A的Si化，然后將 Ti化和Si化交替蒸發(fā)，蒸發(fā)4~20周期，每一個(gè)蒸發(fā)周期中的Ti化的厚度均為278~348A， Si化的厚度均為4Π ~596A，蒸鍛時(shí)電子束蒸發(fā)臺(tái)參數(shù)壓力為0.0213化，溫度為300°C;
[0017] 第五步，在第四步制得的D服層上進(jìn)行涂膠、曝光、顯影和堅(jiān)膜，形成出2~10個(gè)P電 極塞圖形，然后再用HF腐蝕液刻蝕出2~10個(gè)P電極孔，所刻蝕P電極孔的深度剛好為DBR層 的厚度，然后再去膠清洗甩干，最后再進(jìn)行涂膠、曝光和顯影，再用電子束蒸發(fā)臺(tái)依次蒸鍛 Cr/Al/Ti/Au作為P電極塞，并且確保所形成的2~10個(gè)P電極塞制備在上述Ni/Ag金屬電流 擴(kuò)展層上，P電極塞的厚度和DBR層的厚度相同；
[0018] 第六步，在第五步的蒸鍛P電極塞完成之后，用藍(lán)膜將無用的金屬剝離，剝離之后 清洗甩干，然后在上述制備好的DBR層上蒸鍛鍵合金屬層，另外在和藍(lán)寶石襯底片子同樣大 小的娃片或銅片上蒸鍛同樣厚度的鍵合金屬層，將完成了第一步至第五步工藝并蒸鍛鍵合 金屬層的藍(lán)寶石襯底片子和蒸鍛有同樣厚度鍵合金屬層的同樣大小的娃片或銅片在 Bonding機(jī)里鍵合在一起；
[0019] 第屯步，在第六步的Bonding機(jī)里鍵合之后，使用激光剝離技術(shù)將藍(lán)寶石襯底片子 的襯底從外延層上剝離下來，再進(jìn)行涂膠、曝光和顯影，再用電子束蒸發(fā)臺(tái)蒸鍛N電極，最后 將無用的金屬去除，最終完成垂直紫外L邸忍片的制備。
[0020] 上述一種垂直紫外L邸忍片，所設(shè)及的原料均由公知途徑獲得。
[0021] 本實(shí)用新型的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下突出的實(shí)質(zhì)性 特點(diǎn)和顯著進(jìn)步：
[0022] (1)本實(shí)用新型的主要實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)在于:DBR層和Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層相結(jié)合組 成高反射率反射鏡，利用DBR層代替了對紫外光具有吸收作用的金屬反射層，直接增加了發(fā) 光效率，克服了現(xiàn)有技術(shù)中金屬反射層對光線的吸收，提高了垂直紫外Lm)忍片的發(fā)光亮 度;并且又將2~10個(gè)P電極塞蒸鍛在金屬電流擴(kuò)展層上，有助于電流的擴(kuò)展，進(jìn)一步增加 LH)忍片亮度。
[0023] (2)本實(shí)用新型中的P電極塞和N電極都是由Cr/Al/Ti/Au構(gòu)成，該P(yáng)電極塞和N電極 都具有反射作用。
[0024] (3)本實(shí)用新型的制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低。
【附圖說明】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[00%]圖1為本實(shí)用新型一種垂直紫外L邸忍片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中，1. N型外延層，2.多量子阱，3. P型外延層，4. Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層，5 . DBR 層，6. P電極塞，7.鍵合金屬化層a，8.鍵合金屬Au層a，9.鍵合金屬Au層b，10.鍵合金屬化層 b，ll.娃片，12.N電極。
【具體實(shí)施方式】
[00%]圖1所示實(shí)施例表明，本實(shí)用新型一種垂直紫外Lm)忍片的構(gòu)成包括N型外延層1、 多量子阱2、P型外延層3、Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層4、D服層5、Ξ個(gè)P電極塞6、鍵合金屬化層曰7、 鍵合金屬Au層曰8、鍵合金屬Au層b9、鍵合金屬化層blO、娃片11和Ν電極12;上述各層緊接的 順序是:N型外延層1緊接多量子阱層2，多量子阱層2緊接P型外延層3，P型外延層3緊接M/ Ag金屬電流擴(kuò)展層4，Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層4緊接D服層5，DBR層5緊接鍵合金屬Cr層曰7,鍵 合金屬化層a7緊接鍵合金屬Au層a8,鍵合金屬Au層a8緊接鍵合金屬Au層b9,鍵合金屬Au層 b9緊接鍵合金屬化層blO,鍵合金屬Cr層blO緊接娃片11，Ξ個(gè)P電極塞6制備在Ni/Ag金屬電 流擴(kuò)展層4上又嵌入在DBR層5中，并且P電極塞6的厚度和DBR層5的厚度相同，N電極12則緊 接N型外延層1上面中部。
[00巧]實(shí)施例1
[0030]本實(shí)施例的一種垂直紫外Lm)忍片構(gòu)成包括N型外延層1、多量子阱2、P型外延層3、 Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層4、D服層5、P電極塞6、鍵合金屬Cr層曰7、鍵合金屬Au層曰8、鍵合金屬Au 層b9、鍵合金屬Cr層blO、娃片11和N電極12;上述各層緊接的順序是:N型外延層1緊接多量 子阱層2,多量子阱層2緊接P型外延層3，P型外延層3緊接Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層4，Ni/Ag金 屬電流擴(kuò)展層4緊接D服層5，DBR層5緊接鍵合金屬Cr層a7,鍵合金屬化層a7緊接鍵合金屬Au 層曰8，鍵合金屬Au層a8緊接鍵合金屬Au層b9，鍵合金屬Au層b9緊接鍵合金屬化層blO，鍵合 金屬化層blO緊接娃片11，P電極塞6制備在Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層4上又嵌入在DBR層5中，并 且P電極塞6的厚度和D服層5的厚度相同，N電極12則緊接N型外延層1上面中部。其中，Ni/Ag 金屬電流擴(kuò)展層帥的Ni的厚度為日A，Ag的厚度為1日A;DBR層5由一層厚度為4卻Ql的Si〇2,然 后分別交替覆蓋4層的Ti化和Si化構(gòu)成，每層Ti化的厚度均為，每層Si化的厚度均為 477備;P電極塞6為兩個(gè)，均是由Cr/Al/Ti/Au構(gòu)成，其中，吐厚度為l〇A、Al厚度為1000A、Ti厚 度為1狐OA和Au的厚度隨著D服層5厚度的變化而變化;鍵合金屬化層a7和鍵合金屬Cr層bio 中Cr的厚度為10 A;鍵合金屬Au層曰8和鍵合金屬Au層b9中Au的厚度為1皿;N電極12是由Cr/ Al/Ti/Au構(gòu)成，其中，Cr厚度為l〇A、Al厚度為l〇〇〇A、Ti厚度為1000A和Au厚度為5000A。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 除如圖1所示，P電極塞6為Ξ個(gè)之外，其他同實(shí)施例1。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 除Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層4,其中Ni的厚度為巧，Ag的厚度為25A;DBR層5由一層厚度 為4300A的Si化，然后分別交替覆蓋12層的Ti化和Si化構(gòu)成，每層Ti化的厚度均為310A，每 層Si化的厚度均為500A;P電極塞6為六個(gè)，均是由化/Al/Ti/Au構(gòu)成，其中，吐厚度為巧A、A1 厚度為2000A、Ti厚度為2000A和Au的厚度隨著DBR層5厚度的變化而變化;鍵合金屬化層曰7 和鍵合金屬Cr層blO中Cr的厚度為日站:鍵合金屬Au層曰8和鍵合金屬Au層b9中Au的厚度為化 m;N電極12是由Cr/Al/Ti/Au構(gòu)成，其中，Cr厚度為掘A、A1厚度為卻腑A、Ti厚度為撕日加和Au 厚度為巧艦A之外，其他同實(shí)施例1。
[0035] 實(shí)施例4
[0036] 除Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層4,其中Ni的厚度為l〇A，Ag的厚度為4日A;DBR層5由一層厚 度為4400A的Si化，然后分別交替覆蓋20層的Ti化和Si化構(gòu)成，每層Ti化的厚度均為348A， 每層Si化的厚度均為朗6A;P電極塞6為十個(gè)，均是由Cr/Al/Ti/Au構(gòu)成，其中，化厚度為100A、 A1厚度為3000A、Ti厚度為3000A和Au的厚度隨著DBR層5厚度的變化而變化;鍵合金屬化層 曰7和鍵合金屬Cr層blO中Cr的厚度為100A;鍵合金屬Au層曰8和鍵合金屬Au層b9中Au的厚度 為5μπι;Ν電極12是由Cr/Al/Ti/Au構(gòu)成，其中，打厚度為l〇〇A、Al厚度為300〇A、Ti厚度為 鋪撕A和Au厚度為1000始之外，其他同實(shí)施例1。
[0037] 上述實(shí)施例中所設(shè)及的原料均由公知途徑獲得。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種垂直紫外LED芯片，其特征在于:包括N型外延層、多量子阱、P型外延層、Ni/Ag金 屬電流擴(kuò)展層、DBR層、P電極塞、鍵合金屬Cr層a、鍵合金屬Au層a、鍵合金屬Au層b、鍵合金屬 Cr層b、硅片和N電極;上述各層緊接的順序是:N型外延層緊接多量子阱層，多量子阱層緊接 P型外延層，P型外延層緊接Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層，Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展層緊接DBR層，DBR層 緊接鍵合金屬Cr層a，鍵合金屬Cr層a緊接鍵合金屬Au層a，鍵合金屬Au層a緊接鍵合金屬Au 層b，鍵合金屬Au層b緊接鍵合金屬Cr層b，鍵合金屬Cr層b緊接娃片，P電極塞制備在Ni/Ag金 屬電流擴(kuò)展層上又嵌入在DBR層中，并且P電極塞的厚度和DBR層的厚度相同，N電極則緊接N 型外延層上面中部。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種垂直紫外LED芯片，其特征在于：所述Ni/Ag金屬電流擴(kuò)展 層，其中Ni的厚度為5~l〇A，Ag的厚度為10~40A。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種垂直紫外LED芯片，其特征在于:所述DBR層，由一層厚度為 4200~4400A的Si02,然后分別交替覆蓋4~20層的Ti0 2和Si02構(gòu)成，每層Ti02的厚度均為 278~348A，每層Si0 2的厚度均為477~596A。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種垂直紫外LED芯片，其特征在于:所述P電極塞為2~10個(gè)，是 由Cr/Al/Ti/Au構(gòu)成，其中，Cr厚度為10~10〇Α、Α1厚度為1000~3000A、Ti厚度為1000~ 3000A和Au的厚度隨著DBR層厚度的變化而變化。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種垂直紫外LED芯片，其特征在于:所述鍵合金屬Cr層a和鍵合 金屬Cr層b中Cr的厚度為10~100 A。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種垂直紫外LED芯片，其特征在于:所述鍵合金屬Au層a和鍵合 金屬Au層b中Au的厚度為1~5μηι。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種垂直紫外LED芯片，其特征在于:所述Ν電極是由Cr/Al/Ti/ Au構(gòu)成，其中，Cr厚度為10~10〇Α、Α1厚度為1000~3000A、Ti厚度為1000~3000A和Au厚度 為5000~10000A。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK205428984SQ201620254324
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】周朝旭, 張保國, 甄珍珍, 李曉波
【申請人】河北工業(yè)大學(xué), 同輝電子科技股份有限公司