紫外线发射装置及其形成方法制造方法及图纸

本申请案涉及一种紫外线发射装置及其形成方法。本发明专利技术的实施例包含紫外发光二极管(UVLED)，所述UVLED包含具有安置在n型区域与p型区域之间的有源层的半导体结构。所述有源层发射紫外线辐射。所述UVLED安置在支架上。反射层安置在环绕所述UVLED的所述支架的表面上。

【技术实现步骤摘要】
紫外线发射装置及其形成方法
本专利技术涉及发光装置领域。
技术介绍
相关技术描述包含(Al，Ga，In)—N及其合金的III族氮化物材料的带隙从InN(0.7eV)的非常窄的间隙延伸到AlN(6.2eV)的非常宽的间隙，使得III族氮化物材料非常适合于光电子应用，例如从近红外线延伸到深紫外线的广泛光谱范围内的发光二极管(LED)、激光二极管、光学调制器及检测器。可使用有源层中的InGaN获得可见光LED及激光器，而紫外线LED(UVLED)及激光器需要较大的AlGaN带隙。预期发现发射波长在230到350nm范围内的UVLED的各种各样的应用，其中大多数是基于UV辐射与生物材料之间的相互作用。典型应用包含表面灭菌、空气消毒、水消毒、医疗装置及生物化学，用于超高密度光学记录的光源、白光照明、荧光分析、感测及零排放汽车。来自此类UVLED的提取效率通常是不合需要地低。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供一种装置，所述装置包括：发光二极管(UVLED)，其包括半导体结构，所述半导体结构包括安置在n型区域与p型区域之间的有源层，其中所述有源层发射紫外线辐射；支架，其中所述UVLED安置在所述支架上；以及反射层，其安置在环绕所述UVLED的所述支架的表面上。另一方面，本专利技术提供一种方法，所述装置包括：将第一及第二电气垫安置在支架上；安置上覆于所述第一及第二电气垫的第一部分的反射层；图案化所述反射层以形成暴露所述第一及第二电气垫的第二部分的开口；以及将发光二极管(UVLED)电及物理地连接到所述第一及第二电气垫，所述发光二极管包括半导体结构，所述半导体结构包括安置在n型区域与p型区域之间的有源层，其中所述有源层发射紫外线辐射。附图说明图1是两个封装的紫外线发射装置(UVLED)的横截面图。图2是倒装芯片UVLED中的多个像素的平面图。图3是UVLED中的一个像素的横截面图。图4说明大面积UVLED中的辐射功率的吸收。图5说明小面积UVLED中的辐射功率的提取。图6是图1中所说明的装置中的一者的俯视图。图7、8、9、10及11说明形成图1中所说明的装置的一种方法。图12说明包含与接合垫及支架接触的反射层的封装UVLED。图13、14及15说明上面可安装有封装装置的三个结构。具体实施方式虽然本文所描述的装置是III族氮化物装置，但是由例如其它III-V族材料、II-VI族材料、Si的其它材料形成的装置在本专利技术的实施例的范围内。本文描述的装置可经配置以发射可见的UVA(340nm与400nm之间的峰值波长)、UVB(290nm与340nm之间的峰值波长)或UVC(210nm及290nm之间的峰值波长)辐射。由本文描述的UVLED发射的辐射功率为节约语言可被描述为“光”。本专利技术的实施例针对用于增加从UVLED的提取效率的结构及技术。图1说明根据本专利技术的实施例的安置在支架上的UVLED。在图1的结构中，两个UVLED1附接到支架40。下文在伴随图2及3的文本中详细描述合适的UVLED的一个实例。支架40可为高度导热的(例如，在一些实施例中具有至少170W/mK的热导率)、高度电绝缘的及机械刚性的(例如，具有匹配或接近UVLED1的热膨胀系数)任何合适的材料。用于支架40的合适材料的实例包含(但不限于)陶瓷、金刚石、AlN、氧化铍、硅或导电材料(例如硅、金属、合金，Al或Cu)，只要导电材料适当地涂覆有绝缘层，例如氧化硅、氮化硅或氧化铝，或任何其它合适的材料。在一些实施例中，电路及/或其它结构(例如瞬态电压抑制电路、驱动器电路或任何其它合适的电路)可安置在支架40内，或者安装在支架40的表面上，使得电路或其它结构在必要时电连接到UVLED1。导电垫42形成在支架的顶部表面上。UVLED1通过垫42电及物理连接到支架40。每个UVLED1提供至少两个电隔离垫42，一个耦合到UVLED1的n型区域，且一个耦合到UVLED1的p型区域。垫42可为(例如)适于接合UVLED1的任何材料，其包含(例如)金、银、锡-银-铜(SAC)或金-锡(AuSn)。垫42可通过包含(例如)电镀的任何合适的技术形成在支架40的表面上。UVLED1的触点(下文描述)通过互连件46连接到垫42，互连件46可为任何合适的材料，例如焊料或金。UVLED1可通过任何合适的技术连接到垫42，所述技术包含(例如)金-金互连、焊接或焊剂辅助的共晶回流焊技术。环绕UVLED1的支架40上的区涂覆有反射层44。反射层44是对由UVLED1发射的辐射功率具有高度反射性的材料。反射层44可为任何合适的材料，其包含(例如)金属、铝、多层金属堆栈、合金或安置在透明材料(例如抗紫外线硅酮)中的反射性颗粒，例如聚四氟乙烯(PTFE，其商品名称可通称为)或氧化铝。在一些实施例中，反射层44反射波长在250nm与350nm之间的辐射功率的至少70％；并且在一些实施例中，反射层44反射波长在250nm与350nm之间的辐射功率的至少85％。例如铝的金属反射层44可通过(例如)电镀、电子束沉积或蒸发来形成。反射层44可为金属堆栈。例如，可在金属反射层44之前形成促进金属反射层44粘附到下伏表面(例如，支架40的表面及/或垫42的表面)的一或多个层。此类粘合层的实例包含镍、钛或其合金。合适的金属堆栈的一个实例是与下伏表面直接接触而安置的100nm的Ti，然后是500nm的Al。金属堆栈可通过任何合适的技术形成。在一个实施例中，金属堆栈可通过电子束沉积形成，并且图案可通过所属领域中已知的光阻剥离工艺形成。作为安置在透明材料中的反射性颗粒的反射层44可通过(例如)点胶、模制、钢网漏印、丝网印刷或任何其它合适的技术形成。反射性颗粒可为Al2O3、聚四氟乙烯(PTFE)或Al，其安置在硅胶或任何其它合适的材料(其为低折射率、抗紫外线，并且对于例如250nm与350nm之间的光是透明的)中。在一些实施例中，透明材料是电绝缘的。在一些实施例中，颗粒与透明材料之间的折射率差引起入射在反射层44上的光的散射。例如，市售的UV适合的硅胶(例如SchottUV-200)可具有不超过1.42的折射率。Al2O3颗粒可具有1.8的折射率。1.42与1.8之间的差异可引起合适的散射。颗粒可为微米尺寸或纳米尺寸。反射层44可改进从图1所说明的装置的光萃取率。光学元件(例如透镜46)安置在UVLED1上方。尽管图1中说明圆顶透镜，但可使用任何合适的光学件，例如菲涅尔(Fresnel)透镜、其它透镜或其它光学件。在一些实施例中，透镜46是固体材料。透镜46可为(例如)旋转对称、椭圆形、圆形，正方形、矩形、三角形或任何其它合适的形状。圆顶透镜可具有半球形、椭圆形或抛物线形状。透镜46由对UVLED1发射的波长的紫外线辐射透明，并能够承受紫外线辐射而不会降解的材料形成。例如，在一些实施例中，当光学件的典型高度约为UVLED1的宽度的2倍时，光学件可由透射至少85％的280nm的紫外线辐射的材料形成。在暴露于280nm的紫外线辐射1000小时之后，材料的透明度可能降低不超过1％。在一些实施例中，透镜46由可模制的材料形成，例如熔融硅石、玻璃、可从五十铃玻璃公司(IsuzuGlass,Inc.)购得的IHUUV透射玻璃、以及抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：发光二极管(UVLED)，其包括半导体结构，所述半导体结构包括安置在n型区域与p型区域之间的有源层，其中所述有源层发射紫外线辐射；支架，其中所述UVLED安置在所述支架上；以及反射层，其安置在环绕所述UVLED的所述支架的表面上。

【技术特征摘要】
2016.07.01 US 15/200,9911.一种装置，其包括：发光二极管(UVLED)，其包括半导体结构，所述半导体结构包括安置在n型区域与p型区域之间的有源层，其中所述有源层发射紫外线辐射；支架，其中所述UVLED安置在所述支架上；以及反射层，其安置在环绕所述UVLED的所述支架的表面上。2.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括安置在所述UVLED上方的透镜。3.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括电连接垫，其中所述UVLED附接到所述电连接垫，并且所述反射层安置在所述电连接垫的部分上方。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述反射层包括铝，并且所述电连接垫包括金。5.根据权利要求3所述的装置，其中所述反射层包括安置在透明材料中的颗粒，并且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘赛锦，王小宁，廖翊韬，道格拉斯·A·柯林斯，
申请(专利权)人：紫岳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US