一种LED发光器件及其制备方法、辐照处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种LED发光器件及其制备方法、辐照处理装置，涉及半导体器件制备技术领域，包括在衬底上依次生长外延结构层并制备电极，以形成LED芯片；采用辐照源对LED芯片进行辐照处理，辐照能量范围在0～50MeV之间，辐照剂量范围在0～200Mrad‑Si；对辐照处理后的LED芯片进行封装，得到LED发光器件。通过在未对LED芯片进行整体封装的阶段，对LED芯片进行辐照处理，能够提高LED发光器件中P型接触层的载流子浓度，提高LED发光器件的空穴载流子注入效率并降低工作电压，由于辐照能够打断局部化学键，化学势引起的价带变化能够使得有源区内非辐射复合中心数量减少，从而提高LED发光器件的辐射复合效率，进而使得采用这种方法制备的LED发光器件的发光效率得到提升。

A LED light-emitting device and its preparation method and irradiation treatment device

【技术实现步骤摘要】
一种LED发光器件及其制备方法、辐照处理装置
本专利技术涉及半导体器件制备
，具体而言，涉及一种LED发光器件及其制备方法、辐照处理装置。
技术介绍
衡量LED器件优劣的最重要的性能指标之一是LED器件的发光效率，发光效率可以进一步用外量子效率和电光转换效率来评估。LED器件的外量子效率主要受载流子注入效率、辐射复合效率以及光提取效率等因素影响，它的大小可以用于直接衡量器件将注入电子/空穴载流子转换为有效出射光子的能力。而LED器件的电光转换效率除了正比于器件的外量子效率，还与出射光子能量以及工作电压有关，它的大小用于衡量器件将电能转换为光能的效率。以GaN基LED器件为例，外量子效率在大电流注入下容易发生骤降(EfficiencyDroop)问题，使LED器件电光转换性能下降,导致LED器件出现效率骤降的潜在因素包括器件量子阱有源区内缺陷相关的非辐射复合、俄歇复合、载流子解局域化、空穴注入效率限制或载流子泄漏等，对GaN基蓝光LED而言，外量子效率普遍在60％～80％，对绿光和紫外光LED而言，器件发光效率比蓝光LED更低，尤其是近紫外LED，外量子效率普遍在30％～50％，深紫外LED的外量子效率普遍在10％以下。当前，人们通常从降低LED器件的外延生长材料的质量、优化设计量子阱有源区、电子阻挡层和p型接触层、二次配光光学设计以及优化封装结构等方面进行改进以提高器件的发光效率。然而，现有方法对绿光和紫外光LED器件的发光效率提升存在较大的技术难度，而对蓝光LED器件的发光效率提升的效果也较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种LED发光器件及其制备方法、辐照处理装置，能够提高LED器件的空穴注入效率、降低工作电压和量子阱有源区非辐射复合，提高LED器件的发光效率。本专利技术的实施例是这样实现的：本专利技术实施例的一方面，提供一种LED发光器件的制备方法，包括：在衬底上依次生长外延结构层并制备电极，以形成LED芯片；采用辐照源对LED芯片进行辐照处理，辐照能量范围在0～50MeV之间，辐照剂量范围在0～200Mrad-Si；对辐照处理后的LED芯片进行封装，得到LED发光器件。在本专利技术实施例的制备方法的一种实施方式中，可选的，采用辐照源对LED芯片进行辐照处理还包括：辐照环境温度范围在-55℃～150℃之间，辐照环境气压小于10-5torr。在本专利技术实施例的制备方法的一种实施方式中，可选的，采用辐照源对LED芯片进行辐照处理之前，制备方法还包括：对LED芯片进行前段封装。在本专利技术实施例的制备方法的一种实施方式中，可选的，对LED芯片进行前段封装包括：将LED芯片固定在承载基底上并进行电极连接。在本专利技术实施例的制备方法的一种实施方式中，可选的，将LED芯片固定在承载基底上并进行电极连接包括：通过固晶连接层将LED芯片固定在承载基底上；其中，承载基底包括晶圆衬底、导热基底、柔性基底以及复合材料基底的一种。在本专利技术实施例的制备方法的一种实施方式中，可选的，采用辐照源对LED芯片进行辐照处理之前，制备方法还包括：在LED芯片与辐照源之间设置掩膜层。在本专利技术实施例的制备方法的一种实施方式中，可选的，采用辐照源对LED芯片进行辐照处理还包括：辐照源为电子束、X射线、γ射线、硅离子、质子、中子、α粒子中的一种。在本专利技术实施例的制备方法的一种实施方式中，可选的，对辐照处理后的LED芯片进行封装包括：在LED芯片出光侧设置增透膜，对LED芯片灌胶密封。本专利技术实施例的另一方面，提供一种LED发光器件，采用前述任一项的制备方法制得。本专利技术实施例的再一方面，提供一种辐照处理装置，用于对LED芯片进行辐照处理，包括真空腔体，以及位于真空腔体内的辐照源，辐照源对LED芯片进行辐照改性，辐照源的辐照能量范围在0～50MeV之间，辐照剂量范围在0～200Mrad-Si。本专利技术实施例的有益效果包括：本专利技术实施例提供了一种LED发光器件及其制备方法、辐照处理装置，制备方法，包括在衬底上依次生长外延结构层并制备电极，以形成LED芯片；采用辐照源对LED芯片进行辐照处理，辐照能量范围在0～50MeV之间，辐照剂量范围在0～200Mrad-Si；对辐照处理后的LED芯片进行封装，得到LED发光器件。通过在形成LED芯片且未对LED芯片进行整体封装的阶段，对LED芯片进行辐照处理，能够提高LED发光器件中P型接触层的载流子浓度，提高LED发光器件的空穴载流子注入效率并降低工作电压，由于辐照能够打断局部化学键，化学势引起的价带变化能够使得有源区内非辐射复合中心数量减少，从而提高LED发光器件的辐射复合效率，进而使得采用这种方法制备的LED发光器件的发光效率得到提升。本专利技术实施例提供的一种辐照处理装置，用于对LED芯片进行辐照处理，包括真空腔体，以及位于真空腔体内的辐照源，辐照源对LED芯片进行辐照改性，辐照源的辐照能量范围在0～50MeV之间，辐照剂量范围在0～200Mrad-Si，LED芯片在辐照处理装置中进行辐照处理，真空腔体能够提供LED芯片在辐照处理过程中封闭的真空反应空间，而辐照源的具体设定提供了辐照改性的基本要求，保证了辐照处理对LED芯片的辐照改性效果，提高了LED发光器件的发光效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种LED发光器件的制备方法的流程图之一；图2为本专利技术实施例提供的一种LED芯片的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种辐照处理装置的结构示意图之一；图4为本专利技术实施例提供的蓝光LED外量子效率曲线变化图；图5为本专利技术实施例提供的一种辐照处理装置的结构示意图之二；图6为本专利技术实施例提供的一种LED发光器件的制备方法的流程图之二；图7为本专利技术实施例提供的一种LED发光器件的制备方法的流程图之三；图8为本专利技术实施例提供的一种LED芯片的前段封装结构图之一；图9为本专利技术实施例提供的一种LED发光器件的制备方法的流程图之四；图10为本专利技术实施例提供的一种LED芯片的前段封装结构图之二；图11为本专利技术实施例提供的一种LED发光器件的制备方法的流程图之五；图12为本专利技术实施例提供的一种辐照处理装置的结构示意图之三；图13为本专利技术实施例提供的一种LED发光器件的制备方法的流程图之六；图14为本专利技术实施例提供的一种倒装结构的LED发光器件的层级结构图；图15为本专利技术实施例提供的一种垂直结构的LED发光器件的层级结构图。图标：10-衬底；20-外延结构层；30-电极；40-辐照源；50-真空腔体；60-承载基底；70-固晶连接层；80-掩膜层；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED发光器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：/n在衬底上依次生长外延结构层并制备电极，以形成LED芯片；/n采用辐照源对所述LED芯片进行辐照处理，辐照能量范围在0～50MeV之间，辐照剂量范围在0～200Mrad-Si；/n对辐照处理后的LED芯片进行封装，得到LED发光器件。/n

【技术特征摘要】
1.一种LED发光器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在衬底上依次生长外延结构层并制备电极，以形成LED芯片；
采用辐照源对所述LED芯片进行辐照处理，辐照能量范围在0～50MeV之间，辐照剂量范围在0～200Mrad-Si；
对辐照处理后的LED芯片进行封装，得到LED发光器件。


2.根据权利要求1所述的LED发光器件的制备方法，其特征在于，所述采用辐照源对所述LED芯片进行辐照处理还包括：辐照环境温度范围在-55℃～150℃之间，辐照环境气压小于10-5torr。


3.根据权利要求2所述的LED发光器件的制备方法，其特征在于，所述采用辐射源对所述LED芯片进行辐照处理之前，所述方法还包括：
对所述LED芯片进行前段封装。


4.根据权利要求3所述的LED发光器件的制备方法，其特征在于，所述对所述LED芯片进行前段封装包括：
将所述LED芯片固定在承载基底上并进行电极连接。


5.根据权利要求4所述的LED发光器件的制备方法，其特征在于，所述将所述LED芯片固定在承载基底上并进行电极连接包括：
通过固晶连接层将所述LED芯片固定在承载...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁炀，王君君，陈志涛，曾昭烩，李祈昕，李叶林，董斌，
申请(专利权)人：广东省半导体产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44