[发明专利]紫外发光二极管器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子器件技术领域，尤其涉及一种紫外发光二极管器件的制备方法。

背景技术

紫外发光二极管器件，因其在激发白光、生化探测、杀菌消毒、净化环境、聚合物固化以及短距离安全通讯等诸多领域的巨大潜在应用价值而备受关注。与传统紫外光源汞灯相比，AlGaN基紫外发光二极管器件有寿命长、工作电压低、波长可调、环保、方向性好、迅速切换、耐震耐潮、轻便灵活等优点，随着研究工作的深入，将成为未来新型紫外应用的主流光源。然而，由于高品质AlGaN材料外延生长困难，晶体质量较低，与GaN基蓝光发光二极管相比，目前紫外发光二极管器件的发光效率较低，成为阻碍其广泛应用的瓶颈。

参考文献1(Applied Physics Letters102，211110(2013))报道了采用等离激元技术，可以有效提高紫外发光二极管器件的发光效率。图1为参考文献1为现有技术中紫外发光二极管器件制备方法的流程图。如图1所示：在其器件制备流程中，核心步骤C是刻蚀pn结台面上的p型GaN和p型AlGaN，形成图形化凹坑，使有源区位于金属的等离激元耦合范围之内。由于金属距离有源区的距离越小，等离激元的耦合效果越好，所以图形化凹坑的底部应尽量接近有源区，即凹坑需要有足够的深度。

然而，如果采用参考文献1所报道的干法刻蚀工艺制备凹坑，会面临很大挑战。首先，为了增强等离激元耦合效果，希望凹坑底部接近有源区，另一方面，如果凹坑底部越接近有源区，干法刻蚀过程中就越容易刻蚀到有源区，造成有源区的损伤，从而降低了紫外发光二极管器件的内量子效率，同时影响器件可靠性，缩短使用寿命。由于等离子体干法刻蚀有一定的损伤深度，该工艺对有源区的损伤是很难避免的。其次，干法刻蚀的刻蚀速度不易控制，造成片上刻蚀深度不均匀以及等离激元的耦合效果不均匀，片上器件出光效率均匀性差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种紫外发光二极管器件的制备方法。

(二)技术方案

本发明紫外发光二极管器件的制备方法包括：步骤A：在基底201上生长紫外发光二极管外延结构，该紫外发光二极管外延结构自下而上包括：AlN缓冲层202、n型AlGaN层203、AlGaN有源区204、AlGaN电子阻挡层205、p型AlGaN层206；步骤B：从p型AlGaN层206顶部开始，在预设区域进行刻蚀，刻蚀深度至n型AlGaN层203，从而在刻蚀区域形成n型AlGaN电极接触表面208，在刻蚀区域之外的p型AlGaN层206上方形成pn结台面结构207；步骤C：在pn结台面结构207和n型AlGaN电极接触表面208的表面沉积介质层209，并在pn结台面结构207上方形成贯穿介质层209的通孔210，其中，该介质层的材料为In_xGa_1-xN材料不易在其上生长的材料，其中0≤x≤1；步骤D：在pn结台面结构207上，利用介质层209做选区二次外延的掩膜，在通孔210中生长p型电极接触层211，该p型电极接触层211的材料为In_xGa_1-xN，其中0≤x≤1；步骤E：去除全部的介质层209；步骤F：在n型AlGaN电极接触表面208上定义出n型电极图形，在该n型电极图形的区域形成n型接触电极212；步骤G：在p型电极接触层211表面定义出p型电极图形，在该p型电极图形的区域形成p型接触电极213；步骤H：在器件上表面沉积电绝缘层214，在该电绝缘层214中，n型接触电极212和p型接触电极213上方，经刻蚀分别形成电极窗口区215；以及步骤I：在电极窗口区215形成包含多金属层的电极层216，其中，AlGaN电子阻挡层205和p型AlGaN层206的总厚度小于该电极层最底层金属层的金属材料的等离激元耦合距离，完成紫外发光二极管器件的制备。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明紫外发光二极管器件的制备方法通过AlGaN电子阻挡层(205)和p型AlGaN层(206)的总厚度小于该电极层最底层金属层的金属材料的等离激元耦合距离的方式有效精确控制有源区到金属等离激元的距离，消除了工艺工程中对有源区造成损伤的风险，提高了紫外发光二极管器件发光效率。

附图说明

图1为参考文献1为现有技术中紫外发光二极管器件制备方法的流程图；

图2为根据本发明实施例紫外发光二极管器件制备方法的流程图；