[发明专利]垂直结构深紫外LED芯片及其制作方法

说明书

本发明公开了一种垂直结构深紫外LED结构及其制作方法。所述垂直结构深紫外LED结构包括外延层，该外延层包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层等；该外延层具有相背对的第一、第二面，该第二面远离该第一导电半导体层设置，该第二面上还开设有至少一个第二沟槽，第二沟槽的槽底面分布在该外延层的第一面上，第二沟槽的槽底面上覆盖有保护层，同时第二沟槽内还填充有应力匹配材料。本发明可以有效防止或消除在去外延衬底时因外延层应力过大导致外延层脱落等问题，同时还可以显著改善深紫外LED器件水平方向的出光，提升光提取效率，并且还有助于有效降低器件侧壁漏电的风险，大幅提升器件生产良率及改善器件可靠性。

技术领域

本发明涉及一种LED芯片的制作方法，具体涉及一种垂直结构深紫外LED芯片及其制作方法，属于半导体光电器件领域。

背景技术

III-V族氮化物半导体被称为第三代半导体材料，具有禁带宽度大、化学稳定性好、抗辐照性强等优点，其禁带宽度涵盖从深紫外、整个可见光、到近红外范围，可用于制作半导体发光器件，如发光二极管、激光器和超辐射发光二极管等。基于III-V族氮化物的深紫外发光二极管具有节能环保、制作简单、体积小、重量轻、寿命长等优点，在杀菌消毒、水体净化、紫外光固化、植物光照以及珠宝鉴定等方面具有广阔的市场应用前景。

深紫外LED一直存在取光效率低下的问题，其中的一个重要原因在于，深紫外LED的外延结构一般采用蓝宝石或者硅材料做衬底、AlN作为缓冲层生长形成，其内部材料尤其是硅衬底及AlN缓冲层对深紫外波段的光吸收非常严重。垂直结构的深紫外LED可以去除衬底及缓冲层，从而大幅减少衬底及缓冲层对光的吸收，提高取光效率。但是，因衬底、缓冲层及深紫外LED外延结构的材料之间存在非常大的晶格失配及热失配，外延生长后内部会累积非常大的应力，在去除衬底的过程中，外延生长累积的应力会释放，释放过程的应力会导致外延薄膜支撑不住，进而脱落。另外，对于AlGaN基深紫外LED来说，随着Al组分增加，其发光波段越来越短，水平方向发光的占比大幅提高，导致水平方向发射的光也存在取光难度大的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种垂直结构深紫外LED芯片及其制作方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明的一个方面提供了一种垂直结构深紫外LED芯片，其包括外延层，所述外延层包括依次层叠设置的第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层，所述第一导电半导体层与第一电极电连接，所述第二导电半导体层与第二电极电连接；

进一步的，所述外延层具有相背对的第一面和第二面，所述第二面远离所述第一导电半导体层设置，所述第二面上还开设有至少一个第二沟槽，所述第二沟槽的槽底面分布在所述外延层内或所述第一面上，至少在所述第二沟槽的槽底面上覆盖有保护层，同时所述第二沟槽内还填充有应力匹配材料。

更进一步的，所述第二沟槽的内壁上还形成有第二绝缘层、第二反射层等，所述第二绝缘层连续覆盖第二沟槽内壁、保护层和第二导电半导体层，所述第二反射层连续覆盖第二绝缘层，并且所述第二反射层经键合阻挡层、键合层等与键合衬底连接。

本发明的另一个方面提供了一种垂直结构深紫外LED芯片的制作方法，包括：包括在外延衬底上生长形成外延层的步骤和制作与所述外延层配合的第一电极、第二电极的步骤，所述外延层包括依次层叠设置的第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层，所述第一导电半导体层与第一电极电连接，所述第二导电半导体层与第二电极电连接；

进一步的，所述的制作方法还包括：

在所述外延层的第二面上开设至少一个第二沟槽，并使所述第二沟槽的槽底面分布在所述外延层内部或所述外延层的第一面上，所述第二面远离所述第一导电半导体层设置，并且所述第一面与第二面相背对；以及

至少在所述第二沟槽的槽底面上覆盖保护层，并在所述第二沟槽内填充应力匹配材料。