[发明专利]紫外发光二极管及其制造方法

说明书

公开了一种紫外发光二极管及其制造方法，包括：外延层，包括第一半导体层、多量子阱层以及第二半导体层；位于所述第二半导体层表面的透明导电薄膜；位于所述透明导电薄膜表面的反射镜层，其中，所述透明导电薄膜为具有导电性能的宽禁带介质薄膜。本申请的紫外发光二极管及其制造方法中，采用宽禁带材料代替ITO等材料，并通过电击穿工艺使宽禁带材料与P型半导体层形成欧姆接触，从而在实现紫外发光二极管良好的欧姆接触性能的同时具有高紫外透射率。

技术领域

本发明涉及半导体芯片技术领域，特别涉及一种紫外发光二极管及其制造方法。

背景技术

紫外LED(发光二极管)具有体积小、能效高、坚固耐用、环保，电压低、寿命长等突出优点，取代汞灯等传统紫外光源已经是大势所趋，在消毒杀菌(200-280nm深紫外UVC波段)、农业及医疗(220-320nm中紫外UVB波段)、紫外固化、保密通讯、数据存储(320-400nm近紫外UVA波段)等领域具有广泛的应用前景。通过空气传播的病原微生物，例如流行性感冒病毒(流感)、鼻病毒(普通感冒)和更加危险的病原体(冠状病毒等)，是导致许多疾病的原因。深紫外线能够穿透空气和水杀死其中的细菌，且深紫外LED具有小型化的特点，能够被安装在暖通空调的过滤系统、自来水出水口、加湿器水箱以及小型便携式消费装置内，具有十分广泛的应用场景。

蓝绿光发光二极管技术已基本成熟，但紫外尤其是深紫外发光二极管技术还需要持续改善。首先其外延质量不够理想，缺陷密度高导致内量子效率较低；其次P型欧姆接触和透明导电层存在技术瓶颈，导致电光转化效率偏低；第三，随着量子阱中Al组份增加，深紫外LED出光以TM(Transverse Magnetic)横磁模式(平行于发光面)为主，TM光很难进入发光面的逃离锥出射到LED器件外，TM光提取效率仅为TE(Transverse electrical)横电模式光提取效率的十分之一；这些问题严重制约深紫外发光二极管性能的提升。高Al组份AlGaN的Mg激活能较高，难以得到高空穴浓度的p-AlGaN层，因此多采用增加一层p-GaN作为欧姆接触层，然而p-GaN对深紫外光有高吸收性，最终会影响光的提取。常见的方法是在p-GaN/p-AlGaN层上采用NiAu、NiAl、Rh、ITO/Al等作为接触层及反射层，但如前所述其欧姆接触性能、反射及透射效果均不理想。宽禁带介质如Ga₂O₃(4.8eV)，AlN(6.2eV)等材料，在紫外至深紫外波段均具有较高的透射率(大于80％)，如果能够利用该类材料制备导电能力良好的薄膜，将会是一种理想的紫外和深紫外光电器件透明导电薄膜。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种紫外发光二极管及其制造方法，采用宽禁带材料代替ITO等透明导电材料，并通过电击穿工艺使宽禁带材料与P型半导体层形成欧姆接触，从而在实现紫外发光二极管良好的欧姆接触性能的同时具有高紫外透射率。

根据本发明的一方面，提供一种紫外发光二极管，包括：外延层，包括第一半导体层、多量子阱层以及第二半导体层；位于所述第二半导体层表面的透明导电薄膜；位于所述透明导电薄膜表面的反射镜层，其中，所述透明导电薄膜为具有导电性能的宽禁带介质薄膜。

优选地，所述透明导电薄膜为介电击穿后的所述宽禁带介质薄膜。

优选地，所述宽禁带介质薄膜的材料包括Ga₂O₃、Yb₂O₃、La₂O₃、HfO₂、BN、SiN、ZrO₂、AlN、MgO、Al₂O₃、SiO₂中的任一种。

优选地，所述宽禁带介质薄膜在紫外波段的透过率满足：50％≤透过率＜100％。

优选地，所述宽禁带介质薄膜的接触电阻率为10^-6Ω·cm²～10^-3Ω·cm²。