【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于深紫外led器件，具体涉及一种深紫外led器件及其制备方法。
技术介绍
1、多年以来，经过专业人士的不断研发努力，目前深紫外led器件从上游外延材料生长到芯片制造再到封装应用，均已有了突破性进展。但深紫外led产品仍然面临很多问题和技术，还有待改善。目前深紫外led器件的光电转换效率还处于一个较低的水平。深紫外led器件光电转换效率低主要是受限于内量子效率和外量子效率的影响。通过优化外延结构和制备工艺，目前深紫外led器件的内量子效率已超过50％，但外量子效率小于20％。导致该现象的因素，除了外延相关的因素以外，芯片及封装端对光的提取效率也起到关键作用。从芯片制备方面，现常规深紫外led器件采用倒装结构，发光面为蓝宝石衬底面，可以出光的面包括有5个方向界面，包括衬底的4个截面和1个衬底的上表面。对于 algan 基 uvc-led，随着 al 组分的增加和波长的减小，tm 模极化增加和te 模极化减少，也就意味着tm模式发光强度在超过 te 模式的发光强度。现在很多业内人士，通过优化蓝宝石衬底厚底及侧壁粗超度，光提取有较为明显的提升。也有研究机构通过在衬底表面制备增透结构，如图形阵列结构、增透膜等，来提高垂直方向的出光。但即使采用以上方法，器件的外量子效率仍然有40%以上的光未完全提取。所以，对于深紫外led器件的光提取一直是一项较为重要且关键的工作，任重道远。
2、封装方面，由于深紫外光源的特殊性，采用传统的有机封装材料，在长时间的在外光照射下很容易出现开裂、发黄等现象，从而影响器件的性能及使用寿命。
技术实现思路
1、针对上述目前封装方式，光在多界面的全反射损失和有围坝支架传播影响光提取的技术问题，本专利技术提供了一种深紫外led器件及其制备方法，提升传统led芯片的光提取效率，进而提升电光转换效率。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种深紫外led器件的制备方法，包括下列步骤：
4、s1、制备深紫外led芯片；
5、s2、制备第二透明材料基板结构，所述第二透明材料基板结构包括第二透明基板、金属焊接层和开槽结构，通过光刻和金属镀膜工艺，按芯片尺寸在第二透明基板上制备金属焊接层，在金属焊接层表面按芯片尺寸进行开槽，形成开槽结构；
6、s3、将s1中得到的深紫外led芯片嵌入第二透明材料基板结构内，对深紫外led芯片进行封装，完成深紫外led器件的制备。
7、所述s1中制备深紫外led芯片的方法为：
8、s1.1、在晶圆的衬底下表面由上至下依次制备第一透明基板、缓冲层、n型algan层、量子阱、p型algan层和p型gan帽层，得到led外延片结构；
9、s1.2、采用光刻、金属蒸镀、快速退火、湿法工艺、干法刻蚀、钝化层沉积和湿法清洗工艺，在led外延片结构上依次制备p电极、n电极、连接电极、钝化层、p焊盘电极和n焊盘电极，所述p焊盘电极和n焊盘电极采用au/sn叠层或ausn合金层，制备出多芯整列的晶圆；
10、s1.3、通过减薄、抛光工艺将晶圆的衬底减薄至100μm -500μm，采用激光隐形切割工艺，将晶圆按芯片尺寸进行切割，形成单元独立的深紫外led芯片。
11、所述p焊盘电极和n焊盘电极均采用ausnausnausnau叠层，所述p焊盘电极和n焊盘电极的厚度均大于3μm。
12、所述s2中制备金属焊接层的方法为：采用负胶光刻工艺、金属蒸镀、清洗工艺，制备出金属焊接层，所述金属焊接层为ausnausnausnau叠层，所述金属焊接层的厚度大于3μm。
13、所述s2中在金属焊接层表面按芯片尺寸进行开槽的方法为：在金属焊接层内，采用光刻工艺及湿法腐蚀工艺，使用氧化硅和掩膜胶作为掩体，制备出所需图形区域，该图形区域为掩体未遮挡区域，在未遮挡区域进行飞秒激光改质，改质深度与led芯片厚度相同，然后采用naoh溶液对改质区域进行湿法腐蚀，腐蚀后深度比深紫外led芯片厚度大2μm -10μm，最后将掩膜去除。
14、所述s3中深紫外led芯片嵌入第二透明材料基板结构内的方法为：
15、s3.1、在第二透明材料基板结构的开槽结构内制备透明连接层；
16、s3.2、将深紫外led芯片的电极面朝上，放置在第二透明材料基板结构的开槽结构内，固化透明连接层，进而固定深紫外led芯片；
17、s3.3、将第二透明基板按设计尺寸进行切割，所述设计尺寸大于金属焊接层尺寸。
18、所述s3.2中固定深紫外led芯片的方法为：在第二透明基板的开槽结构内填充透明连接材料，填充高度为开槽结构深度的1/5-1/3；将深紫外led芯片电极面朝上，放置在第二透明基板的开槽结构内，进行按压，表现出填充透明连接材料溢出现象，形成透明连接层，然后进行烘烤，烘烤温度为80℃-200℃，直至透明连接层固化，从而将深紫外led芯片固定在开槽结构内。
19、所述s3中对深紫外led芯片进行封装的方法为：将嵌入第二透明材料基板结构内的深紫外led芯片电极朝下，放置于要封装的基板或支架之上，深紫外led芯片的p焊盘电极、n焊盘电极分别对应基板或支架的正极焊盘、负极焊盘，金属焊接层对应基板或支架的焊接区域，然后采用高温共晶方式，将深紫外led芯片焊接在基板或支架上，焊接温度为280℃-350℃。
20、一种深紫外led器件，包括深紫外led芯片、第二透明材料基板结构，所述深紫外led芯片电极朝上固定在第二透明材料基板结构内；所述第二透明材料基板结构包括第二透明基板、金属焊接层和开槽结构，所述金属焊接层蒸镀在第二透明基板上，所述金属焊接层上开设有开槽结构，所述深紫外led芯片以电极面朝上固定在开槽结构内，所述深紫外led芯片通过透明连接层与开槽结构固定连接。
21、所述深紫外led芯片包括第一透明基板、缓冲层、n型algan层、量子阱、p型algan层、p型gan帽层、p电极、n电极、连接电极、钝化层、p焊盘电极和n焊盘电极，所述缓冲层生长在第一透明基板的下表面，所述n型algan层生长在缓冲层的下表面，所述量子阱生长在n型algan层下表面的一侧，所述p型algan层生长在量子阱的下表面，所述p型gan帽层生长在p型algan层的下表面，所述p电极生长在p型gan帽层的下表面，所述n电极生长在n型alg本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种深紫外LED器件的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
2.根据权利要求1所述的一种深紫外LED器件的制备方法，其特征在于，所述S1中制备深紫外LED芯片的方法为：
3.根据权利要求2所述的一种深紫外LED器件的制备方法，其特征在于：所述p焊盘电极（111）和n焊盘电极（112）均采用AuSnAuSnAuSnAu叠层，所述p焊盘电极（111）和n焊盘电极（112）的厚度均大于3μm。
4.根据权利要求1所述的一种深紫外LED器件的制备方法，其特征在于，所述S2中制备金属焊接层（202）的方法为：采用负胶光刻工艺、金属蒸镀、清洗工艺，制备出金属焊接层（202），所述金属焊接层（202）为AuSnAuSnAuSnAu叠层，所述金属焊接层（202）的厚度大于3μm。
5.根据权利要求1所述的一种深紫外LED器件的制备方法，其特征在于，所述S2中在金属焊接层（202）表面按芯片尺寸进行开槽的方法为：在金属焊接层（202）内，采用光刻工艺及湿法腐蚀工艺，使用氧化硅和掩膜胶作为掩体，制备出所需图形区域，该图形区域为掩体未遮挡区域，在未遮
6.根据权利要求1所述的一种深紫外LED器件的制备方法，其特征在于，所述S3中深紫外LED芯片嵌入第二透明材料基板结构内的方法为：
7.根据权利要求6所述的一种深紫外LED器件的制备方法，其特征在于，所述S3.2中固定深紫外LED芯片的方法为：在第二透明基板（201）的开槽结构（203）内填充透明连接材料，填充高度为开槽结构（203）深度的1/5-1/3；将深紫外LED芯片电极面朝上，放置在第二透明基板（201）的开槽结构（203）内，进行按压，表现出填充透明连接材料溢出现象，形成透明连接层（301），然后进行烘烤，烘烤温度为80℃-200℃，直至透明连接层（301）固化，从而将深紫外LED芯片固定在开槽结构（203）内。
8.根据权利要求2所述的一种深紫外LED器件的制备方法，其特征在于，所述S3中对深紫外LED芯片进行封装的方法为：将嵌入第二透明材料基板结构内的深紫外LED芯片电极朝下，放置于要封装的基板或支架之上，深紫外LED芯片的p焊盘电极（111）、n焊盘电极（112）分别对应基板或支架的正极焊盘（401）、负极焊盘（402），金属焊接层（202）对应基板或支架的焊接区域（403），然后采用高温共晶方式，将深紫外LED芯片焊接在基板或支架上，焊接温度为280℃-350℃。
9.一种深紫外LED器件，其特征在于：包括深紫外LED芯片、第二透明材料基板结构，所述深紫外LED芯片电极朝上固定在第二透明材料基板结构内；所述第二透明材料基板结构包括第二透明基板（201）、金属焊接层（202）和开槽结构（203），所述金属焊接层（202）蒸镀在第二透明基板（201）上，所述金属焊接层（202）上开设有开槽结构（203），所述深紫外LED芯片以电极面朝上固定在开槽结构（203）内，所述深紫外LED芯片通过透明连接层（301）与开槽结构（203）固定连接。
10.根据权利要求9所述的一种深紫外LED器件，其特征在于：所述深紫外LED芯片包括第一透明基板（101）、缓冲层（102）、n型AlGaN层（103）、量子阱（104）、p型AlGaN层（105）、P型GaN帽层（106）、p电极（107）、n电极（108）、连接电极（109）、钝化层（110）、p焊盘电极（111）和n焊盘电极（112），所述缓冲层（102）生长在第一透明基板（101）的下表面，所述n型AlGaN层（103）生长在缓冲层（102）的下表面，所述量子阱（104）生长在n型AlGaN层（103）下表面的一侧，所述p型AlGaN层（105）生长在量子阱（104）的下表面，所述P型GaN帽层（106）生长在p型AlGaN层（105）的下表面，所述p电极（107）生长在P型GaN帽层（106）的下表面，所述n电极（108）生长在n型AlGaN层（103）下表面的另一侧，所述钝化层（110）覆盖在p电极（107）和n电极（108）的外侧面，所述p电极（107）和n电极（108）的下表面均与连接电极（109）连接，所述p电极（107）通过连接电极（109）与p焊盘电极（111）连接，所述n电极（108）通过连接电极（109）与n焊盘电极（112）连接。
...【技术特征摘要】
1.一种深紫外led器件的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
2.根据权利要求1所述的一种深紫外led器件的制备方法，其特征在于，所述s1中制备深紫外led芯片的方法为：
3.根据权利要求2所述的一种深紫外led器件的制备方法，其特征在于：所述p焊盘电极（111）和n焊盘电极（112）均采用ausnausnausnau叠层，所述p焊盘电极（111）和n焊盘电极（112）的厚度均大于3μm。
4.根据权利要求1所述的一种深紫外led器件的制备方法，其特征在于，所述s2中制备金属焊接层（202）的方法为：采用负胶光刻工艺、金属蒸镀、清洗工艺，制备出金属焊接层（202），所述金属焊接层（202）为ausnausnausnau叠层，所述金属焊接层（202）的厚度大于3μm。
5.根据权利要求1所述的一种深紫外led器件的制备方法，其特征在于，所述s2中在金属焊接层（202）表面按芯片尺寸进行开槽的方法为：在金属焊接层（202）内，采用光刻工艺及湿法腐蚀工艺，使用氧化硅和掩膜胶作为掩体，制备出所需图形区域，该图形区域为掩体未遮挡区域，在未遮挡区域进行飞秒激光改质，改质深度与led芯片厚度相同，然后采用naoh溶液对改质区域进行湿法腐蚀，腐蚀后深度比深紫外led芯片厚度大2μm -10μm，最后将掩膜去除。
6.根据权利要求1所述的一种深紫外led器件的制备方法，其特征在于，所述s3中深紫外led芯片嵌入第二透明材料基板结构内的方法为：
7.根据权利要求6所述的一种深紫外led器件的制备方法，其特征在于，所述s3.2中固定深紫外led芯片的方法为：在第二透明基板（201）的开槽结构（203）内填充透明连接材料，填充高度为开槽结构（203）深度的1/5-1/3；将深紫外led芯片电极面朝上，放置在第二透明基板（201）的开槽结构（203）内，进行按压，表现出填充透明连接材料溢出现象，形成透明连接层（301），然后进行烘烤，烘烤温度为80℃-200℃，直至透明连接层（301）固化，从而将深紫外led芯片固定在开槽结构（203）内。
8.根据权利要求2所述的一种深紫外led器件的制备方法，其特征在于，所述s3中对深紫外led芯片进行封装的...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，李超，李晋闽，
申请(专利权)人：山西中科潞安紫外光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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