本發(fā)明屬于深紫外led器件，具體涉及一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、深紫外led芯片，作為一種新興的半導(dǎo)體光電子器件，其應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋了殺菌消毒、生物醫(yī)療、通信等多個(gè)重要領(lǐng)域。其中，深紫外led芯片的出光效率，是其關(guān)鍵性能指標(biāo)之一，這一點(diǎn)的重要性不言而喻，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到該芯片在實(shí)際應(yīng)用中的效果，以及其在市場上的競爭力。然而，深紫外led芯片在材料特性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，存在一定的局限性，這使得其出光效率往往較低，這一問題在一定程度上，限制了深紫外led芯片的應(yīng)用范圍，以及其發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2、現(xiàn)有技術(shù)主要是通過改進(jìn)量子阱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和芯片的制造工藝來提高光子的輸出效率。例如，通過改變量子阱的形狀、大小和材料組成等參數(shù)，可以調(diào)節(jié)其能帶結(jié)構(gòu)，從而提高光子的產(chǎn)生效率。同時(shí)，通過優(yōu)化芯片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如增加抗反射涂層、改善散熱條件等，可以提高器件的穩(wěn)定性和可靠性。

3、但是現(xiàn)有的技術(shù)在提高光子輸出效率和優(yōu)化芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還存在一些問題。首先，由于光在各種介質(zhì)中的傳播特性，只有一部分光子能夠直接射出，這限制了量子阱的發(fā)光效率。其次，雖然現(xiàn)有的制造工藝可以提高芯片的穩(wěn)定性和可靠性，但在實(shí)際應(yīng)用中，器件的性能仍然受到溫度、濕度等環(huán)境因素的影響。最后，現(xiàn)有的制造工藝復(fù)雜，成本較高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)限制了量子阱發(fā)光效率的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件及其制備方法，通過引入深紫外增透光學(xué)膜，提高了量子阱產(chǎn)生光子直接射出的效率，優(yōu)化了深紫外led芯片散熱能力。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件的制備方法，包括下列步驟：

4、s1、采用磁控濺射在藍(lán)寶石襯底上制備aln模板層；

5、s2、制備hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層；

6、s3、將s2中制備有hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層的藍(lán)寶石襯底浸入ace溶液清洗5min，之后浸入ipa溶液，然后沖水甩干；

7、s4、在hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層上進(jìn)行二次外延生長gan緩沖層；

8、s5、在gan緩沖層上繼續(xù)生長led外延結(jié)構(gòu)，并清洗led外延結(jié)構(gòu)表面；

9、s6、制備mesa臺(tái)面；

10、s7、制備n接觸電極和p接觸電極，在n接觸電極、p接觸電極和led外延結(jié)構(gòu)表面制備鈍化層；

11、s8、在n接觸電極和p接觸電極上方的鈍化層上制備通孔，在通孔上面制備pad電極；

12、s9、使用化學(xué)機(jī)械研磨工藝減薄藍(lán)寶石襯底。

13、所述s2中制備hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層的方法為：采用離子束蒸發(fā)或磁控濺射在aln模板層制備hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層，在aln模板上沉積多層hfo2材料和mgf2材料，先沉積hfo2材料后沉積mgf2材料，最終以hfo2材料終止，共4-8個(gè)周期，形成深紫外增透光學(xué)膜。

14、所述mgf2材料的制備工藝為：腔室真空度在1?e-2pa以下，溫度范圍為?20℃-25℃，鍍率范圍為0.2?nm/s?-0.3nm/s；

15、所述hfo2材料的制備工藝為：腔室真空度在1?e-2pa以下，溫度范圍為20℃-25℃，鍍率范圍為0.3?nm/s?-0.4nm/s。

16、所述hfo2材料和mgf2材料在同一腔室內(nèi)循環(huán)制備，mgf2靶材使用4n以上純度1mm-6mm晶體顆粒，hfo2靶材使用4n以上純度1mm-4mm顆粒。

17、所述s5中生長led外延結(jié)構(gòu)的方法為：在gan緩沖層上依次生長nalgan層、mqw層、palgan層和pgan層。

18、所述s6中制備mesa臺(tái)面的方法為：在led外延結(jié)構(gòu)的一側(cè)，刻蝕led外延結(jié)構(gòu)至nalgan層，形成mesa臺(tái)面。

19、所述p接觸電極生長在pgan層上，所述n接觸電極生長在mesa臺(tái)面上，所述n接觸電極和p接觸電極均采用cr、ni、al、ag、au、ti、sn、rh及pt材料中的一種或者幾種金屬組合而成，所述n接觸電極和p接觸電極生長方法均采用電子束蒸鍍、熱阻蒸發(fā)或?yàn)R射蒸鍍。

20、所述pad電極采用cr、ni、ti、pt、au、sn多種金屬堆疊形成，最上層采用au、sn金屬，為后續(xù)封裝共晶使用。

21、所述s9中的化學(xué)機(jī)械研磨工藝采用研磨、拋光或蝕刻，所述藍(lán)寶石襯底的減薄范圍為10?um?-100?um。

22、一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件，包括藍(lán)寶石襯底、aln模板層、hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層、gan緩沖層、nalgan層、mqw層、palgan層、pgan層、n接觸電極、p接觸電極、pad電極和鈍化層，所述aln模板層生長在藍(lán)寶石襯底上，所述hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層生長在aln模板層上，所述gan緩沖層生長在hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層上，所述nalgan層生長在gan緩沖層上，所述mqw層生長在nalgan層上，所述palgan層生長在mqw層上，所述pgan層生長在palgan層上，在pgan層的一側(cè)刻蝕至nalgan層，形成mesa臺(tái)面，所述n接觸電極生長在mesa臺(tái)面上，所述p接觸電極生長在pgan層上，所述鈍化層生長在n接觸電極和p接觸電極上，所述n接觸電極和p接觸電極上方的鈍化層上制備有通孔，所述pad電極穿過通孔與n接觸電極和p接觸電極連接。

23、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是：

24、本發(fā)明通過在aln模板上沉積多層不同折射率的介質(zhì)材料，形成深紫外增透光學(xué)膜，提高量子阱產(chǎn)生光子直接射出的效率，以提高外延結(jié)構(gòu)aln模板的發(fā)光效率。本發(fā)明的方法不僅可以提高光的提取效率，還可以減少光的損失，從而提高器件的性能。

技術(shù)特征：

1.一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件的制備方法，其特征在于，包括下列步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件的制備方法，其特征在于，所述s2中制備hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層（103）的方法為：采用離子束蒸發(fā)或磁控濺射在aln模板層（102）制備hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層（103），在aln模板上沉積多層hfo2材料和mgf2材料，先沉積hfo2材料后沉積mgf2材料，最終以hfo2材料終止，共4-8個(gè)周期，形成深紫外增透光學(xué)膜。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件的制備方法，其特征在于，所述mgf2材料的制備工藝為：腔室真空度在1?e-2pa以下，溫度范圍為?20℃-25℃，鍍率范圍為0.2?nm/s?-0.3nm/s；

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件的制備方法，其特征在于：所述hfo2材料和mgf2材料在同一腔室內(nèi)循環(huán)制備，mgf2靶材使用4n以上純度1mm-6mm晶體顆粒，hfo2靶材使用4n以上純度1mm-4mm顆粒。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件的制備方法，其特征在于，所述s5中生長led外延結(jié)構(gòu)的方法為：在gan緩沖層（104）上依次生長nalgan層（105）、mqw層（106）、palgan層（107）和pgan層（108）。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件的制備方法，其特征在于，所述s6中制備mesa臺(tái)面的方法為：在led外延結(jié)構(gòu)的一側(cè)，刻蝕led外延結(jié)構(gòu)至nalgan層（105），形成mesa臺(tái)面。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件的制備方法，其特征在于：所述p接觸電極（202）生長在pgan層（108）上，所述n接觸電極（201）生長在mesa臺(tái)面上，所述n接觸電極（201）和p接觸電極（202）均采用cr、ni、al、ag、au、ti、sn、rh及pt材料中的一種或者幾種金屬組合而成，所述n接觸電極（201）和p接觸電極（202）生長方法均采用電子束蒸鍍、熱阻蒸發(fā)或?yàn)R射蒸鍍。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件的制備方法，其特征在于：所述pad電極（203）采用cr、ni、ti、pt、au、sn多種金屬堆疊形成，最上層采用au、sn金屬，為后續(xù)封裝共晶使用。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件的制備方法，其特征在于：所述s9中的化學(xué)機(jī)械研磨工藝采用研磨、拋光或蝕刻，所述藍(lán)寶石襯底（101）的減薄范圍為10um?-100?um。

10.一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外led器件，其特征在于：包括藍(lán)寶石襯底（101）、aln模板層（102）、hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層（103）、gan緩沖層（104）、nalgan層（105）、mqw層（106）、palgan層（107）、pgan層（108）、n接觸電極（201）、p接觸電極（202）、pad電極（203）和鈍化層（301），所述aln模板層（102）生長在藍(lán)寶石襯底（101）上，所述hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層（103）生長在aln模板層（102）上，所述gan緩沖層（104）生長在hfo2-mgf2周期結(jié)構(gòu)層（103）上，所述nalgan層（105）生長在gan緩沖層（104）上，所述mqw層（106）生長在nalgan層（105）上，所述palgan層（107）生長在mqw層（106）上，所述pgan層（108）生長在palgan層（107）上，在pgan層（108）的一側(cè)刻蝕至nalgan層（105），形成mesa臺(tái)面，所述n接觸電極（201）生長在mesa臺(tái)面上，所述p接觸電極（202）生長在pgan層（108）上，所述鈍化層（301）生長在n接觸電極（201）和p接觸電極（202）上，所述n接觸電極（201）和p接觸電極（202）上方的鈍化層（301）上制備有通孔，所述pad電極（203）穿過通孔與n接觸電極（201）和p接觸電極（202）連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于深紫外LED器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種倒裝結(jié)構(gòu)深紫外LED器件及其制備方法，制備方法包括：制備AlN模板層；制備HfO<subgt;2</subgt;?MgF<subgt;2</subgt;周期結(jié)構(gòu)層；生長GaN緩沖層；生長LED外延結(jié)構(gòu)，并清洗LED外延結(jié)構(gòu)表面；制備MESA臺(tái)面；制備n接觸電極和p接觸電極，在n接觸電極、p接觸電極和LED外延結(jié)構(gòu)表面制備鈍化層；在n接觸電極和p接觸電極上方的鈍化層上制備通孔，在通孔上面制備pad電極；使用化學(xué)機(jī)械研磨工藝減薄藍(lán)寶石襯底。本發(fā)明通過在AlN模板上沉積多層不同折射率的介質(zhì)材料，形成深紫外增透光學(xué)膜，提高量子阱產(chǎn)生光子直接射出的效率，以提高外延結(jié)構(gòu)AlN模板的發(fā)光效率。本發(fā)明的方法不僅可以提高光的提取效率，還可以減少光的損失，從而提高器件的性能。

技術(shù)研發(fā)人員：李勇強(qiáng),張曉娜,王充
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山西中科潞安紫外光電科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19