專利名稱：一種具有dbr高反射結構的紫外發光二極管及其制備方法
技術領域：
本發明屬于半導體技術領域，特別是具有共振高反射膜的紫外發光二極管及其制備方法。
背景技術：
II1-V族化合物半導體材料作為第三代半導體材料的杰出代表，具有很多優良的特性，尤其是在光學應用方面，由Ga、Al、In、N組成的合金{Ga(Al，In)N}可以覆蓋整個可見光區和近紫外光區。而且纖鑄礦結構的III族氮化物都是直接帶隙，非常適合于光電子器件的應用。特別是在紫外光區，AlGaN基多量子阱的紫外LED已顯示出巨大的優勢，成為目前紫外光電器件研制的熱點之一。然而，隨著LED發光波長的變短，GaN基LED有源層中Al組分越來越高，高質量AlGaN材料的制備具有很大難度，AlGaN材料造成UV-LED的外量子效率和光功率都很低，成為了 UV-LED發展的瓶頸，是當前急需解決的問題。AlGaN基多量子阱UV-LED器件具有廣闊的應用前景。紫外光在絲網印刷、聚合物固化、環境保護、空氣與水凈化、醫療與生物醫學、白光照明以及軍事探測、空間保密通信等領域都有重大應用價值。由于ρ型AlGaN層難以形成良好的歐姆接觸，提供良好的空穴注入效率，因此在P型層一側多采用P-GaN層制作ρ型歐姆接觸，以提高P型層的空穴注入效率。但由于P-GaN層對紫外光(200nm-365nm)的強吸收和較低的反射率，使量子阱向ρ型層一側輻射的光被P-GaN層吸收，從而不能被提取出來，造成較低的光提取效率和光輻射功率損失嚴重。雖然銀反射鏡對藍光的反射率達到90%以上，但是對200nm-365nm波段的紫外光的反射率較低(< 10% )。未被提取的光大部分被吸收轉換成熱量，使器件溫度上升，嚴重影響器件的可靠性。
發明內容
本發明所要解決的問題是紫外發光二極管背面出光結構中出光效率低的問題，并且具有優化紫外發光二極管的輸出波形和光場分布的效果。為此本發明提出了一種具有DBR高反射結構的紫外發光二極管裝置及其制作方法，該紫外發光二極管可制作成倒裝結構、倒裝薄膜或垂直結構，通過將部分P-GaN冒層刻蝕掉，并制作具有高反射率的分布式布拉格反射(DBR)多層膜結構來提高發光二極管的光提取效率。本發明提出的具有DBR高反射結構的紫外發光二極管裝置，其依次包括:襯底
(11)、AlN成核層(12)、η型AlGaN勢壘層(13)、有源區(14)、ρ型AlGaN勢壘層(15)和ρ型GaN冒層(16);其中，所述ρ型AlGaN勢壘層(15)上制作有DBR高反射結構(19)，用于將光反射后從器件底部發射出去。本發明提出的具有DBR反射結構的紫外發光二極管裝置的制作方法，其包括:步驟1、生長外延結構，所述外延結構按照自下而上順序包括低溫AlN成核層(121)、高溫AlN模板層(122)、η型AlGaN勢壘層(13)、有源區(14)、高Al組分ρ型AlGaN勢壘層(151)、低Al組分ρ型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層(152)、P型GaN冒層(16)；步驟2、從頂部的部分ρ型GaN冒層(16)刻蝕至η型AlGaN勢壘層(13)，形成η型AlGaN臺面；步驟3、在未被刻蝕的P型GaN冒層(16)上光刻形成窗口區，并采用氯基ICP工藝刻蝕所述窗口區至低Al組分ρ型AlGaN勢魚層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢魚層
(152)的表面或表面以下,形成反射窗口，并且保留一部分ρ型GaN冒層(16)未被刻蝕；步驟4、在所述反射窗口區交替生長一定厚度的兩種高、低折射率材料，構成DBR聞反射結構(19)；步驟5、在所述η型AlGaN臺面上制作η型歐姆接觸電極(17)；步驟6、在所述保留的一部分ρ型GaN冒層(16)上制作P型電極，完成所述紫外發光二極管裝置的制作。本發明提出的具有DBR反射結構的紫外發光二極管裝置的制作方法，其包括:步驟1、生長外延結構，所述外延結構按照自下而上順序包括低溫AlN成核層(121)、高溫AlN模板層(122)、η型AlGaN勢壘層(13)、有源區(14)、高Al組分ρ型AlGaN勢壘層(151)、低Al組分ρ型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層(152)、P型GaN冒層(16)；步驟2、從頂部的部分ρ型GaN冒層(16)刻蝕至η型AlGaN勢魚層(13),形成η型AlGaN臺面；步驟3、在所述η型AlGaN臺面上制作η型歐姆接觸電極(17)；步驟4、在未被刻蝕的ρ型GaN冒層(16)的一部分上制作P型電極；步驟5、在未制作ρ型電極的ρ型GaN冒層(16)上光刻形成窗口區，并采用氯基ICP工藝刻蝕所述窗口區至低Al組分P型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層(152)的表面或表面以下，形成反射窗口，并且保留一部分ρ型GaN冒層(16)未被刻蝕；步驟6、在所述反射窗口區交替生長一定厚度的兩種高、低折射率材料，構成DBR高反射結構(19)，完成所述紫外發光二極管裝置的制作。本發明公開的上述紫外發光二極管裝置及其制作方法，利用分布式布拉格反射(DBR)多層膜堆疊的周期結構，對紫外發光二極管(UV-LED)有源區輻射電磁波的中心波長有共振加強作用，對波長具有選擇性，可起到優化LED輻射波形以及光場分布的作用，實現紫外發光二極管的寬度窄、強度高、準直性好的光輸出；本發明還通過設計有源區的位置，優選在UV-LED輻射中心波長的反節點位置，可誘導有源區中的載流子輻射復合，提高有源區的輻射復合效率，提高內量子效率，進而達到提高UV-LED總的輻射效率的目的。同時，在未刻蝕的P-GaN層上制作ρ型歐姆接觸電極，使器件既具有良好的歐姆接觸性能，又具有較高的紫外反射率，從而保證紫外發光二極管的較好的電學性能的條件下，提高發光二極管的光提取效率。
圖1為本發明優選實施例中紫外發光二極管的截面結構示意圖2為本發明優選實施例中紫外發光二極管外延結構示意圖；圖3為本發明優選實施例中紫外發光二極管電極的第一種制作方法流程圖；圖4為本發明優選實施例中紫外發光二極管電極的第二種制作方法流程圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。本發明公開了一種具有DBR高反射結構的紫外發光二極管及其制備方法。圖1示出了本發 明優選實施例中具有DBR高反射結構的AlGaN基紫外發光二極管的截面和俯視結構示意圖。如圖1所示，所述AlGaN基紫外發光二極管包括:襯底11，該襯底11的材料為藍寶石、SiC或AlN;AlN成核層12，其采用金屬有機化合物氣相沉積(MOCVD)的方法生長在襯底11上，AlN成核層12分為兩層。第一層是低溫成核層121,其生長溫度550°C -650°C,優選為600°C，厚度為20-100nm，優選為50nm ;第二層是高溫模板層122，其生長溫度為IlOO0C -1250°C，優選為1200°C，其厚度為500_5000nm，優選為1200nm ;其中，所述低溫成核層121生長在所述襯底11上，而高溫模板層122生長在所述低溫成核層121上；η型AlGaN勢壘層13，其采用MOCVD法生長在所述AlN成核層12的高溫模板層122上，其厚度為1-5 μ m,優選為3 μ m ;具有一個或多個量子阱的有源區14，其采用MOCVD法生長在所述η型AlGaN層13上，其材料為AlxGahNAlyGanN,其中O彡x < y彡1，單層量子阱和量子壘的厚度分別是l-6nm/7-20nm，優選3nm/10nm，包含1-10個量子阱，優選為5 ;所述有源區14中的一個或多個量子阱用于提供能量以激發該紫外發光二極管裝置的輻射輸出。ρ型AlGaN勢壘層15，其采用MOCVD法生長在所述有源區14上，所述ρ型AlGaN勢壘層15分為兩層，第一層為高Al組分ρ型AlGaN層151，其制作在有源區14的頂部，第二層為低Al組分ρ型AlGaN層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN層152，其制作在高Al組分P型AlGaN層151的頂部；ρ型AlGaN勢壘層15的Al組分含量均高于有源區14中勢阱AlGaN的Al組分含量，總厚度要求大于0.5λ，最好在40-1000nm之間，優選為70nm，λ為所述紫外發光二極管輻射的中心波長；ρ型GaN冒層16，其采用MOCVD法生長在ρ型AlGaN勢壘層15的低Al組分ρ型AlGaN層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN層152上，其材料為GaN，其厚度為100nm-4000nm，優選為 200nm，其空穴濃度為 5 X 1017cnT3-1019cnT3，優選為 8 X IO18CnT3 ；η型歐姆接觸電極17，其采用真空蒸發或者濺射的方式制作在η型AlGaN勢壘層13上。其中，在制作η型歐姆接觸電極17前，需要通過臺面工藝從ρ型GaN冒層正面選擇臺面區域刻蝕到η型AlGaN勢壘層13中，并將所述η型歐姆接觸電極17制作在所刻蝕出的η型AlGaN勢魚層臺面上；要求刻蝕后的η型AlGaN勢魚層臺面低于η型AlGaN勢魚層13頂部/有源區14的底部100nm-4000nm，優選800nm，并要求η型歐姆接觸電極17與臺面刻蝕形成的側壁中間保持一段距離，通常為5-100 μ m，優選15 μ m ;所述η型歐姆接觸電極17 選用金屬制成，可以為 Ti/Al/Ti/Au，Ti/Al/Pt/Au，V/Al/V/Au，Ti/Al/Ni/Au 中的一種，厚度為200-600nm，退火條件為:退火溫度450°C _950°C，退火時間20s_120s，空氣或N2氣氛；優選地，其厚度為200nm/600nm/200nm/1000nm，退火條件為800°C，60s ；ρ型歐姆接觸層18，其采用蒸發或者濺射的方式制作在ρ型GaN冒層16上。所述P型歐姆接觸層18選用金屬制成，可以為Ni/Ag，Ni/Au中的一種，厚度為5-20nm/5-40nm，退火條件為退火溫度400°C -600°C，退火時間20-120S，空氣或N2氣氛；優選的Ni/Au，其厚度為50nm/100nm,退火條件為550°C,60s ；DBR高反射結構19，其采用蒸發或者濺射的方式制作在反射窗口區的低Al組分ρ型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層152上。具體為:在制作所述DBR高反射結構19時，首先對ρ型GaN冒層16的部分區域進行刻蝕，得到任意形狀的ρ型AlGaN勢壘層15反射窗口區域，然后在該區域制作DBR高反射結構19。所述DBR高反射結構19為高、低折射率材料交替生長而成的多層膜結構，其采用的材料體系為Hf02/Si02、Zr02/Si02和Y203/Si02中的一種，但并不僅限于以上幾種材料組合，每層材料的厚度為0.25 λ ;其可以為3-20對周期結構，其制作在低Al組分ρ型AlGaN層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN層152表面或其中。為了得到更好的反射效果，所述DBR高反射結構19在低Al組分ρ型AlGaN層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN層152表面或其中制作時，第一層和最后一層材料為所選兩種材料中的高折射率材料；如對于5個周期、材料選用Hf02/Si02的DBR高反射結構，在波長為200-360nm的電磁波輻射范圍內，HfO2為高折射率材料，SiO2為低折射率材料，則該 DBR 高反射結構的具體設計如下:HfO2/Si02/Hf02/Si02/Hf02/Si02/Hf02/Si02/Hf02/Si02/Hf02，每層材料的厚度均為0.25 λ。同時，DBR高反射結構19的底部與有源區14的頂部距離為大于等于0.5 λ的任意距離。為了達到對有源區14中載流子輻射復合的更好激勵效果，優選DBR高反射結構19的底部與有源區14的頂部距離約等于0.5 λ的整數倍，最好使得有源區14處于所述紫外發光二極管共振電磁波的反節點處，優選地，所述DBR高反射結構19的底部與有源區14的頂部距離為0.5 λ和I λ。據此，要求在刻蝕窗口區時，窗口區的底部可以在低Al組分ρ型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層152的表面或其中，以滿足DBR高反射結構19的底部/窗口區的底部與有源區14的頂部距離約等于0.5 λ的整數倍。所述紫外發光二極管中被ρ型GaN冒層吸收的光線經過所述DBR高反射結構19反射后，由底部發出，極大的提高了出射光的功率和效率。圖2示出了本發明中優選實施例中AlGaN基DBR高反射紫外發光二極管的外延結構示意圖。如圖2所示,所述外延結構包括:襯底11、Α1Ν成核層12、η型AlGaN勢魚層13、有源區14、ρ型AlGaN勢壘層15和ρ型GaN冒層16。本發明還公開了一種具有DBR高反射結構的AlGaN基紫外發光二極管的制作方法。圖3示出了本發明一優選實施例中所述AlGaN基高反射紫外發光二極管(UV-LED)裝置在制作過程中結構變化流程圖。如圖3所示，所述AlGaN基高反射紫外發光二極管(UV-LED)裝置的制作方法，包括以下步驟:步驟Α、生長外延結構。在襯底11上，利用MOCVD工藝，按照自下而上的順序生長低溫AlN成核層121、高溫AlN模板層122、η型AlGaN勢壘層13、有源區14、高Al組分ρ型AlGaN勢壘層151、低Al組分ρ型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層152、ρ型GaN冒層16，完成所述紫外發光二極管裝置外延結構的制作，所述外延結構如圖2所示；其中，所述襯底11為藍寶石襯底。步驟B、制作DBR高反射結構19。(BI)采用ICP或者RIE工藝從頂部將P型GaN冒層16兩邊的部分刻蝕至η型AlGaN勢壘層13中，形成η型AlGaN臺面；其中，所刻蝕后的η型AlGaN臺面低于η型AlGaN勢壘層13頂部/有源區14的底部100nm-4000nm，優選800nm ；(B2)在未被刻蝕的ρ型GaN冒層16上光刻任意形狀的反射窗口區，再米用氯基ICP工藝刻蝕反射窗口區至低Al組分ρ型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層152的表面或表面以下，形成任意形狀的反射窗口，并滿足所述反射窗口的底部與有源區14頂部的距離為0.5 λ的整數倍；其中所述反射窗口在未被刻蝕的ρ型GaN冒層16上的相對位置和窗口形狀可任意選擇，并需要保留一部分P型GaN冒層16仍未被刻蝕，以便于后期在保留的P型GaN冒層16頂部制作ρ型電極；(Β3)在所述反射窗口采用蒸發鍍膜、濺射鍍膜的方式交替生長0.25 λ厚度的兩種高低折射率材料組合的多層膜，構成四分之一波長DBR高反射結構19 ;為了得到更好的反射效果，優選DBR高反射結構19的第一層和最后一層材料為所選兩種材料中的高折射率材料，如5個周期的Hf02/Si02DBR高反射結構，在紫外有源區輻射的200-360nm波長范圍內，HfO2的折射率大于SiO2的折射率，則該DBR高反射結構具體為:Hf02/Si02/Hf02/Si02/Hf02/Si 02/Hf02/Si 02/Hf02/Si 02/Hf02。步驟C、制作電極:(Cl)在所述η型AlGaN臺面上光刻出η型電極的圖形，采用電子束蒸發工藝，在電極圖形區蒸發η型歐姆接觸金屬，形成η型歐姆接觸電極17 ;所述η型歐姆接觸電極17與臺面刻蝕形成的側壁中間保持一段距離，通常為5-100 μ m，優選15 μ m ;(C2)在未被刻蝕的ρ型GaN冒層16頂部光刻出ρ型電極的圖形,米用電子束蒸發工藝，在電極圖形區蒸發P型歐姆接觸金屬層18，形成ρ型電極。圖4示出了本發明另一優選實施例中所述AlGaN基高反射紫外發光二極管(UV-LED)裝置在制作過程中的結構變化流程圖。步驟A、生長外延結構。在襯底11上，利用MOCVD工藝，按照自下而上的順序生長低溫AlN成核層121、高溫AlN模板層122、η型AlGaN勢壘層13、有源區14、高Al組分ρ型AlGaN勢壘層151、低Al組分ρ型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層152、ρ型GaN冒層16，完成所述紫外發光二極管裝置外延結構的制作，所述外延結構如圖2所示；其中，所述襯底11為藍寶石襯底。步驟B、制作電極，具體包括:(BI)采用ICP或者RIE工藝從頂部將P型GaN冒層16兩邊的部分刻蝕至η型AlGaN勢壘層13中，形成η型AlGaN臺面；其中，所刻蝕后的η型AlGaN臺面低于η型AlGaN勢壘層13頂部/有源區14的底部100nm-4000nm，優選800nm ；(B2)在所述η型AlGaN臺面上光刻出η型電極的圖形，采用電子束蒸發工藝，在電極圖形區蒸發η型歐姆接觸金屬，形成η型歐姆接觸電極17 ;所述η型歐姆接觸電極17與臺面刻蝕形成的側壁中間保持一段距離，通常為5-100 μ m，優選15μπι ;
(B3)在未被刻蝕的ρ型GaN冒層16上光刻出ρ型電極的圖形,米用電子束蒸發工藝，在電極圖形區蒸發P型歐姆接觸金屬層18，形成ρ型電極；其中所述ρ型電極的圖形在未被刻蝕的P型GaN冒層16上的相對位置和窗口形狀可任意選擇，并需要保留一部分ρ型GaN冒層16仍未制作ρ型電極，以便于后期在保留的P型GaN冒層16頂部刻蝕至低Al組分P型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層152的表面或表面以下，制作DBR高反射結構19 ；。步驟C、制作DBR高反射結構19。(Cl)在所保留的一部分P型GaN冒層16上采用氯基ICP工藝刻蝕反射窗口區至低Al組分ρ型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層152的表面或表面以下，形成反射窗口，并滿足所述反射窗口的底部與有源區14頂部的距離為0.5 λ的整數倍;(C2)在所述反射窗口采用蒸發鍍膜、濺射鍍膜的方式交替生長0.25 λ厚度的兩種高低折射率材料組合的多層膜，構成四分之一波長DBR高反射結構19 ;為了得到更好的反射效果，優選DBR高反射結構19的第一層和最后一層材料為所選兩種材料中的高折射率材料，如5個周期的Hf02/Si02DBR高反射結構，在紫外有源區輻射的200-360nm波長范圍內，HfO2的折射率大于SiO2的折射率，則該DBR高反射結構具體為:Hf02/Si02/Hf02/Si02/Hf02/Si 02/Hf02/Si 02/Hf02/Si 02/Hf02。所述的紫外發光二極管為AlxGa1J基的材料，其中OS I ;所述ρ型AlGaN勢壘層15的Al組分含量均高于有源區14量子阱結構中勢阱AlGaN的Al組分含量。所述具有一個或多個量子阱的有源區14位于所述紫外發光二極管共振電磁波的反節點處，因為在此處所述有源區14的輻射復合效率通常可以用于最好地激勵所述紫外
發光二極管裝置。所述DBR高反射結構19可以包含3_20對的交替材料對，即其周期可以為3_20，并且具有使得每一層表現出期望的紫外發光二極管裝置輸出的四分之一波長厚度；其中，上述對各種材料和工藝的厚度描述涉及到紫外發光二極管輻射的中心波長(λ )，在計算厚度時，要求考慮所涉及的材料體系在對應中心波長(λ)區的折射率。例如，紫外發光二極管輻射的中心波長(λ)在真空中為300nm，假設材料的折射率系數為3，則
0.5 λ描述的材料厚度為50nm( = 0.5*300/3)；上述所述具有中心波長(λ)輻射的AlGaN基高反射紫外發光二極管裝置，其在空氣中發射的紫外光中心波長在200-365nm之間，優選為280nm。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種具有DBR高反射結構的紫外發光二極管裝置，該裝置依次包括:襯底(11)、A1N成核層(12)、η型AlGaN勢壘層(13)、有源區(14)、ρ型AlGaN勢壘層(15)和ρ型GaN冒層(16);其中，所述ρ型AlGaN勢壘層(15)上制作有DBR高反射結構(19)，用于將光反射后從器件底部發射出去。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，襯底(11)的材料為藍寶石、SiC或Α1Ν。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述紫外發光二極管裝置的基材料為AlxGa1^N,其中 O ≤ X ≤ I。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述有源區(14)具有至少一個量子阱結構，其提供能量以激發該紫外發光二極管裝置的輻射輸出。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，AlN成核層(12)分為兩層，第一層是生長溫度在550°C _750°C之間的低溫成核層(121)，厚度為20_100nm，第二層是生長溫度在IlOO0C _1250°C之間的高溫模板層(122)，厚度為500_5000nm。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，P型AlGaN勢壘層(15)分為兩層，第一層為高Al組分ρ型AlGaN層(151)，厚度為5_500nm，其制作在有源區(14)的頂部，第二層為低Al組分ρ型AlGaN層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN層(152)，厚度為5_200nm，其制作在高Al組分ρ型AlGaN層(151)的頂部。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，P型AlGaN勢壘層(15)的Al組分含量均高于有源區(14)量子阱結構中勢阱AlGaN的Al組分含量。
8.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，高Al組分ρ型AlGaN層(151)和低Al組分P型AlGaN層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN層(152)的總厚度大于0.5 λ，λ為所述紫外發光二極管裝置輻射的中心波長。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述高Al組分ρ型AlGaN層(151)和低Al組分P型AlGaN層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN層(152)的總厚度在40_1000nm之間。
10.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述DBR高反射結構(19)是通過對P型GaN冒層(16)進行刻蝕得到反射窗口區，進而在所述反射窗口區制作而成的，且所述反射窗口區的底部位于低Al組分ρ型AlGaN層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN層(152)表面或其中。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述反射窗口區的底部與所述有源區(14)頂部的距離滿足大于等于0.5λ，λ為所述紫外發光二極管裝置輻射的中心波長。
12.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述反射窗口區的底部與有源區頂部的距離為0.5 λ的整數倍，且使得所述有源區(14)位于該紫外發光二極管裝置中心波長的反節點位置。
13.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，DBR高反射結構(19)采用蒸發鍍膜或濺射鍍膜的方式制作。
14.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述DBR高反射結構(19)為兩種高、低折射率材料交替生長而成的多層膜結構。
15.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述兩種高、低折射率材料的厚度均為0.25 λ, λ為所述紫外發光二極管裝置輻射的中心波長。
16.如權利要求14所述的裝置，其特征在于，所述DBR高反射結構采用的材料體系為Hf02/Si02、Zr02/Si02 和 Y203/Si02 之一。
17.如權利要求14所述的裝置，其特征在于，所述DBR高反射結構的交替生長的周期為3-20。
18.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述紫外發光二極管裝置所發射的紫外光中心波長在200-365nm之間。
19.一種具有DBR反射結構的紫外發光二極管裝置的制作方法，其包括: 步驟1、生長外延結構，所述外延結構按照自下而上順序包括低溫AlN成核層(121)、高溫AlN模板層(122)、η型AlGaN勢壘層(13)、有源區(14)、高Al組分ρ型AlGaN勢壘層(151)、低Al組分ρ型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層(152)、ρ型GaN 冒層(16)； 步驟2、從頂部的部分ρ型GaN冒層(16)刻蝕至η型AlGaN勢壘層(13)，形成η型AlGaN臺面； 步驟3、在未被刻蝕的ρ型GaN冒層(16)上光刻形成窗口區，并采用氯基ICP工藝刻蝕所述窗口區至低Al組分ρ型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層(152)的表面或表面以下，形成反射窗口，并且保留一部分P型GaN冒層(16)未被刻蝕； 步驟4、在所述反射窗口區交替生長一定厚度的兩種高、低折射率材料，構成DBR高反射結構(19)； 步驟5、在所述η型AlGaN臺面上制作η型歐姆接觸電極(17)； 步驟6、在所述保留的一部分ρ型GaN冒層(16)上制作ρ型電極，完成所述紫外發光二極管裝置的制作。
20.一種具有DBR反射結構的紫外發光二極管裝置的制作方法，其包括: 步驟1、生長外延結構，所述外延結構按照自下而上順序包括低溫AlN成核層(121)、高溫AlN模板層(122)、η型AlGaN勢壘層(13)、有源區(14)、高Al組分ρ型AlGaN勢壘層(151)、低Al組分ρ型AlGaN勢壘層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢壘層(152)、ρ型GaN 冒層(16)； 步驟2、從頂部的部分ρ型GaN冒層(16)刻蝕至η型AlGaN勢壘層(13)，形成η型AlGaN臺面； 步驟3、在所述η型AlGaN臺面上制作η型歐姆接觸電極(17)； 步驟4、在未被刻蝕的ρ型GaN冒層(16)的一部分上制作P型電極；步驟5、在未制作ρ型電極的ρ型GaN冒層(16)上光刻形成窗口區，并采用氯基ICP工藝刻蝕所述窗口區至低Al組分ρ型AlGaN勢魚層或Al組分漸變減小的ρ型AlGaN勢魚層(152)的表面或表面以下,形成反射窗口，并且保留一部分ρ型GaN冒層(16)未被刻蝕；步驟6、在所述反射窗口區交替生長一定厚度的兩種高、低折射率材料，構成DBR高反射結構(19)，完成所述紫外發光二極管裝置的制作。
21.如權利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述η型AlGaN臺面低于所述η型AlGaN勢壘層(13)頂部或有源區(14)的底部100nm-4000nm。
22.如權利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述DBR高反射結構的第一層材料和最后一層材料均為所述兩種高低折射率材料中的高折射率材料。
全文摘要
本發明公開了一種AlGaN基DBR高反射紫外發光二極管及制作方法。該紫外發光二極管依次包括襯底、AlN成核層、n型AlGaN勢壘層、有源區、p型AlGaN勢壘層和p型GaN冒層；其中，所述p型AlGaN勢壘層上制作有DBR高反射結構。本發明提出的紫外發光二極管中被p型GaN冒層吸收的光線經過所述DBR高反射結構反射后，由底部發出，極大的提高了出射光的功率和效率。本發明提出的上述其外發光二極管器件及其制作方法工藝簡單，重復性好，可靠性高，可用于空氣/水凈化，醫療，生物醫學，白光照明以及空間通信等領域。
文檔編號H01L33/00GK103199164SQ20131011814
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月7日 優先權日2013年4月7日
發明者曾建平, 閆建昌, 王軍喜, 叢培沛, 孫莉莉, 董鵬, 李晉閩 申請人:中國科學院半導體研究所