CN113555479A - 倒装深紫外led及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种倒装深紫外LED，包括：衬底、n型外延层、量子阱层和p型外延层、粗化种层、粗化结构、盖片层、反射层以及p型欧姆接触和n型欧姆接触。本发明中，在所述n型外延层、所述量子阱层和所述p型外延层的侧壁上生长多晶的粗化种层，并且在所述粗化种层上继续生长表面粗糙的粗化结构，可以增加量子阱层侧面的出光角度，减少倒装深紫外LED侧面光的全反射，并且在所述反射层的作用下，通过所述粗化种层和所述粗化结构透出的光可以完全反射至所述盖片层并出光，从而提高器件整体的出光效率。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种倒装深紫外LED及其制备方法。
背景技术
紫外光按照波长可以区分为三个波段：UVA 波段约落在320~400 nm，UVB 约在290~320 nm，UVC波段则是在240~290 nm。这其中以UVC波段的深紫外光光源市场潜力最大，可广泛运用于医疗、家电、杀菌、废水处理等领域。深紫外波段的紫外光波长短能量高，直接破坏微生物机体细胞中的DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子结构，造成生长性细胞死亡或再生性细胞死亡，从而达到消毒的目的。
当前传统紫外光源主要是以低压汞灯为主，汞灯制作工艺简单缺点也同样明显，即有毒有害，环境污染，需要高压供电，不适合于频繁开关操作。尤其是国际禁用汞的《水俣公约》在2013年签署，规定自2020年起在发光灯源中禁用汞材料，大幅提高了业界对基于AlGaN(氮化铝镓)材料的深紫外固态光源的需求。
深紫外LED具有许多优点，具有可定制的发射波长，长寿命，低电压操作，即时开/关，抗冲击，易于集成，设计灵活，驱动电路简化。因此，用深紫外LED光源代替传统汞灯，可充分发挥无汞污染、体积小、耗电低、寿命长等优点，大幅提高使用的方便性，在医疗、杀菌、分析仪器、家电等行业针对具体应用进行定制开发，创造出更多新的应用商机。因此研发深紫外LED器件，无论在战略意义上，还是在市场价值上，都具有难以估量的巨大价值。
深紫外LED与目前广泛应用的蓝光LED有许多不同的特性，比如，常用的蓝光LED欧姆接触及反射金属Ag等在深紫外LED上不适用，且深紫外LED的波长短，传统的蓝光LED里使用的有机封装材料已经不适用，所以目前深紫外LED正处于技术发展期，还存在一些难以突破的问题。
另一方面，由于波长的减小，AlGaN材料中铝组分提高，造成材料内较大的负晶体分裂场，进而形成价带简并能带重新排列，使得量子阱的发光偏振模式从TE模式向TM模式转变，当发光在芯片内部到达表面时，极易产生全反射回到芯片内部，反射回来的光会转化为内部热能，这不仅影响了器件的整体出光效率，而且导致器件自身产生大量的热损耗。因此，如何改善表面特征，增加紫外光的出光角度，是目前深紫外LED其中一个重要研究方向。倒装型LED结构中，光线主要从衬底方向发出，由于衬底可以方便的进行减薄粗化，而且可以采用图形化衬底增加界面散射，故成为了深紫外LED的主要器件结构。但是器件的侧面，特别是临近量子阱有源区的侧面，全反射的情况依然比较严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种倒装深紫外LED及其制备方法，以解决深紫外LED侧面光的全反射较为严重的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种倒装深紫外LED，包括：
衬底，所述衬底上形成有依次堆叠的n型外延层、量子阱层和p型外延层；
粗化种层，所述粗化种层覆盖所述n型外延层、所述量子阱层和所述p型外延层和部分所述衬底的侧壁；
粗化结构，所述粗化结构覆盖所述粗化种层；
p型欧姆接触，所述p型欧姆接触覆盖所述p型外延层表面；
n型欧姆接触，所述n型欧姆接触贯穿所述p型外延层和所述量子阱层并与所述n型外延层电连接；
盖片层；以及
反射层，所述反射层与所述盖片层构成一容置空间，所述衬底、所述粗化种层、所述粗化结构、所述p型欧姆接触和所述n型欧姆接触位于所述容置空间内。
可选的，在所述倒装深紫外LED中，所述倒装深紫外LED还包括：绝缘层，所述绝缘层位于所述n型欧姆接触与所述p型外延层、所述量子阱层和所述n型外延层之间。
可选的，在所述倒装深紫外LED中，利用ALD或者PVD工艺形成所述粗化种层。
可选的，在所述倒装深紫外LED中，所述粗化种层的厚度为5nm~200nm。
可选的，在所述倒装深紫外LED中，利用MOCVD工艺形成所述粗化结构。
可选的，在所述倒装深紫外LED中，所述粗化结构的厚度为200nm~1000nm。
可选的，在所述倒装深紫外LED中，所述倒装深紫外LED还包括：外壳，所述外壳覆盖所述反射层。
可选的，在所述倒装深紫外LED中，所述外壳的材质包括：陶瓷。
可选的，在所述倒装深紫外LED中，所述反射层的材质为铝；所述盖片层的材质为蓝宝石或者石英石。
基于同一发明构思，本发明还提供一种倒装深紫外LED的制备方法，包括：
提供一衬底，所述衬底上形成有依次堆叠的n型外延层、量子阱层和p型外延层；
刻蚀所述p型外延层、所述量子阱层、所述n型外延层和部分厚度的衬底以形成沟槽；
形成粗化种层，所述粗化种层覆盖所述沟槽的底壁和侧壁；
形成粗化结构，所述粗化结构覆盖所述粗化种层；
形成p型欧姆接触，所述p型欧姆接触覆盖所述p型外延层表面；
形成n型欧姆接触，所述n型欧姆接触贯穿所述p型外延层和所述量子阱层并与所述n型外延层电连接；以及
形成盖片层和反射层，所述反射层与所述盖片层构成一容置空间，所述衬底、所述粗化种层、所述粗化结构、所述p型欧姆接触和所述n型欧姆接触位于所述容置空间内。
在本发明中，倒装深紫外LED包括：依次堆叠的衬底、n型外延层、量子阱层和p型外延层、覆盖所述n型外延层和所述量子阱层和所述p型外延层的侧壁的粗化种层、覆盖所述粗化种层的粗化结构、p型欧姆接触和n型欧姆接触以及盖片层和反射层。进一步的，倒装深紫外LED的制备方法包括：提供一衬底，在衬底上依次堆叠n型外延层、量子阱层和p型外延层；形成粗化种层；形成粗化结构；形成p型欧姆接触和n型欧姆接触以及形成反射层和盖片层。在所述n型外延层、所述量子阱层和所述p型外延层的侧壁上生长多晶的粗化种层，并且在所述粗化种层上继续生长表面粗糙的粗化结构，可以增加量子阱层侧面出来的光的折射，避免倒装深紫外LED侧面光的全反射。通过所述粗化种层和所述粗化结构折射出来的光在所述反射层的作用下，可以完全从所述盖片层侧出光，从而提高器件整体的出光效率，同时也可以避免全反射引起的热损耗，提高器件良率。
附图说明
图1-图7是本发明实施例的制备倒装深紫外LED的各步骤中的半导体结构示意图；
图8（a）是原子力显微镜测量的所述粗化种层表面示意图；
图8（b）是所述粗化种层上的粗化结构的表面扫描电子显微镜照片；
其中，附图标记说明如下：
100-衬底，110-n型外延层，120-量子阱层，130-p型外延层，140-掩膜层，150-粗化种层，160-粗化结构，170-p型欧姆接触，180-n型欧姆接触，190-绝缘层，200-沟槽，210-反射层，220-盖片层，230-真空环境，240-外壳，250-隔离层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的倒装深紫外LED及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
发明人研究发现，传统倒装LED在衬底方向的出光角度可以比较容易加以改善，可以采取蓝宝石减薄粗化，以及采用图形化蓝宝石衬底的方法。但是芯片的侧面由于缺乏合适的工艺手段，难以对出光加以改善。因此本发明从这个角度出发，针对深紫外波段提出一种新颖的倒装深紫外LED的制备方法。。
本发明提供一种倒装深紫外LED的制备方法，包括：
S01：提供一衬底，所述衬底上形成有依次堆叠的n型外延层、量子阱层和p型外延层；
S02：刻蚀所述p型外延层、所述量子阱层、所述n型外延层和部分厚度的衬底以形成沟槽；
S03：形成粗化种层，所述粗化种层覆盖所述沟槽的底壁和侧壁；
S04：形成粗化结构，所述粗化结构覆盖所述粗化种层；
S05：形成p型欧姆接触，所述p型欧姆接触覆盖所述p型外延层表面；
S06：形成n型欧姆接触，所述n型欧姆接触贯穿所述p型外延层和所述量子阱层并与所述n型外延层电连接；以及
S07：形成盖片层和反射层，所述反射层与所述盖片层构成一容置空间，所述衬底、所述粗化种层、所述粗化结构、所述p型欧姆接触和所述n型欧姆接触位于所述容置空间内。
具体的，请参考图1-图7，图1-图7是本发明实施例的制备倒装深紫外LED的各步骤中的半导体结构示意图。
首先，如图1所示，提供一衬底100，所述衬底100上形成有依次堆叠的n型外延层110、量子阱层120和p型外延层130。具体的，所述衬底100选用图形化蓝宝石衬底（PSS），所述衬底100的厚度可以为200μm~1000μm；所述n型外延层110包含AlN模板层，n型AlGaN层，以及可能的AlGaN/AlN超晶格结构，所述n型外延层110的厚度可以为2000nm~5000nm；所述量子阱层120为不同铝组分AlGaN交替的多层膜层，所述量子阱层120的厚度为50nm~200nm；所述p型外延层130包含p型AlGaN层，以及p型GaN帽层，所述p型外延层130的厚度可以为200nm~500nm。所述n型外延层110、量子阱层120和p型外延层130可以采用 MOCVD/MBE分子束外延等生长方法依次形成。本实施例中，图形化的蓝宝石衬底100一方面可以有效减少所述n型外延层110的位错密度，从而减小所述量子阱层120的非辐射复合，减小反向漏电流，提高倒装LED的寿命；另一方面所述量子阱层120发出的光，经所述n型外延层110和蓝宝石衬底100之间的界面图形散射，改变了全反射光的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率。
进一步的，如图1所示，在所述p型外延层130上形成掩膜层140，所述掩膜层140的材质可以是SiO2，也可以是SiNx。
接着，如图2所示，对所述掩膜层140进行光刻以及刻蚀加工得到图形化的掩膜层，利用所述图形化的掩膜层对所述p型外延层130、所述量子阱层120 、所述n型外延层110和部分厚度的衬底100进行刻蚀以形成沟槽200。本实施例可以采用等离子干法刻蚀工艺刻蚀所述p型外延层130、所述量子阱层120 和所述n型外延层110和部分厚度的衬底100。
进一步的，如图3所示，形成粗化种层150，所述粗化种层覆盖所述沟槽200的底壁和侧壁，即所述粗化种层150覆盖所述n型外延层110、所述量子阱层120、所述p型外延层130和部分所述衬底100的侧壁。具体的，利用ALD工艺或者PVD工艺形成所述粗化种层150，所述粗化种层150的材质为AlN，所述粗化种层150的厚度可以为5nm~200 nm，通过ALD工艺或者PVD工艺生长的所述粗化种层150是多晶结构，这为后续在所述粗化种层150上可以生长得到的不定向的粗化结构160提供了条件。
接着，如图4所示，形成粗化结构160，所述粗化结构160覆盖所述粗化种层150。具体的，利用MOCVD工艺形成所述粗化结构160，所述粗化结构160的材质包括但不限于AlN，AlGaN，所述粗化结构160的厚度可以是200nm~1000nm。图8（a）展示了原子力显微镜测量得到的PVD沉积的粗化种层表面图片，图8（b）展示了在粗化种层上继续生长500nm粗化AlN的表面扫描电子显微镜（SEM）照片，可以看出，利用多晶的粗化种层150生长不定晶向的所述粗化结构160，可以增加所述粗化结构160的表面粗糙度，改变了侧面全反射光的出射角，即避免倒装深紫外LED侧面光的全反射，增加量子阱层120侧面出来的光的折射，提高倒装深紫外LED的侧面出光效率。
在本实施例中，在形成所述粗化结构160之后，还需要去除所述p型外延层130表面的所述粗化结构160，所述粗化种层150，以及剩余的掩膜层140。利用掩膜层材料140同氮化物半导体材料之间不同的物化特性，可以利用湿法刻蚀工艺溶解所述掩膜层材料140，连带去除掉其上方的粗化结构160和所述粗化种层150。而在所述沟槽200侧壁和底壁，由于不存在的所述掩膜层材料140，所以该位置的粗化种层150和所述粗化结构160得以保留。
进一步的，如图6所示，形成p型欧姆接触170，所述p型欧姆接触170覆盖所述p型外延层130表面的大部分区域。所述p型欧姆接触170选用不透明的金属或金属合金材质，可以强化对量子阱发出的紫外光的反射，使深紫外光从所述衬底100侧发出。
进一步的，形成所述p型欧姆接触170之后以及在形成n型欧姆接触180之前，制备倒装深紫外LED的方法还包括：形成绝缘层190。具体的，参考图6，即倒装LED的剖视图，首先在所述p型外延层130上未覆盖欧姆接触170的区域，利用光刻和刻蚀工艺，去除所述区域的p型外延层130、所述量子阱层120 并停留在所述n型外延层110中以得到多个开口，然后通过CVD工艺沉积形成绝缘层190，所述绝缘层190覆盖所述p型欧姆接触170以及若干开口的底壁和侧壁，最后再去除所述开口底壁的绝缘层190，保留所述开口侧壁上的绝缘层190，所述绝缘层190的厚度为100nm~2000nm。
接着，如图6所示，形成n型欧姆接触180，所述n型欧姆接触180贯穿所述p型外延层130和所述量子阱层120并与所述n型外延层110电连接。具体的，在侧壁上形成有所述绝缘层190的开口中填充所述n型欧姆接触180，通过所述绝缘层190，所述n型欧姆接触180与所述p型外延层130和所述量子阱层120保持绝缘，避免了漏电的情况，提高了器件良率。
较佳的，在形成所述n型欧姆接触180之后，还会对所述衬底100进行减薄的操作。
进一步的，如图7所示，形成反射层210和盖片层220，所述反射层210与所述盖片层220构成一容置空间230，所述反射层210和所述盖片层220之间的容置空间230的气压状态可以为真空状态，或者填充惰性气体如氮气、氩气等。所述衬底100、所述粗化种层150、所述粗化结构160、所述p型欧姆接触170和所述n型欧姆接触180位于所述容置空间230内。具体的，前述步骤形成的半导体结构整体倒装于所述容置空间内，也就是说所述衬底100在容置空间230内位于顶部而所述p型欧姆接触170位于底部。所述反射层210的厚度为100nm~1000nm，所述反射层210的材质可以选用铝；所述盖片层220的材质可以选用蓝宝石或者石英石等等，所述盖片层220的厚度可以为100μm~1000μm。铝制的反射层210对深紫外波段的光波的反射效率非常高，提高了器件的出光效率，并且所述反射层210和所述盖片层220之间的容置空间230设置为真空环境或者惰性气体填充环境，可以提高器件的稳定性和可靠性。通过所述粗化种层150和所述粗化结构160，增加侧面折射出来的光可以完全反射至所述盖片层220侧，从而使得侧面出光最终都转变为从所述衬底100和所述盖片层220侧出光，从而提高器件整体的出光效率。
较佳的，还可以在所述p型欧姆接触170底部（与所述衬底100背离的表面）形成隔离层250，避免了底部的n型欧姆接触180和p型欧姆接触170短路的情况。
最后，如图7所示，形成外壳240，所述外壳240覆盖所述反射层210。具体的，所述外壳240与所述隔离层250底部接触位置的材质可以包括陶瓷，远离所述隔离层250的所述外壳240的材质可以包括为常见的金属材料。所述p型欧姆接触170和所述n型欧姆接触180分别从所述隔离层250和所述外壳240中电性引出，并固定在所述外壳240的背部表面的焊接点端。
基于同一发明构思，本发明还提供一种倒装深紫外LED，如图7所示，所述倒装深紫外LED包括：衬底100、依次堆叠在所述衬底100上的n型外延层110、量子阱层120和p型外延层130、覆盖所述n型外延层110和所述量子阱层120、所述p型外延层130和部分所述衬底100侧壁的粗化种层150、覆盖所述粗化种层150的粗化结构160、覆盖所述p型外延层130表面的p型欧姆接触170、贯穿所述p型外延层130、所述量子阱层120并与所述n型外延层110电连接的n型欧姆接触180以及反射层210和盖片层220，其中，所述反射层210和所述盖片层220将所述n型外延层110和所述量子阱层120、所述p型外延层130、所述粗化种层150、以及所述粗化结构160封闭起来构成一容置空间230。
较佳的，所述倒装深紫外LED还包括：绝缘层190，所述绝缘层190位于所述n型欧姆接触180与所述p型外延层130、所述量子阱层120和所述n型外延层110之间。进一步的，所述倒装深紫外LED还包括：外壳240，所述外壳240覆盖所述反射层210。
进一步的，所述倒装深紫外LED还包括：隔离层250，所述隔离层250形成于所述n型欧姆接触180和所述外壳240之间用于电气绝缘。
综上，本发明提供一种倒装深紫外LED包括：依次堆叠的衬底、n型外延层、量子阱层和p型外延层、覆盖所述n型外延层和所述量子阱层和所述p型外延层的侧壁的粗化种层、覆盖所述粗化种层的粗化结构、p型欧姆接触和n型欧姆接触以及盖片层和反射层。进一步的，本发明还提供一种倒装深紫外LED的制备方法，包括：提供一衬底，在衬底上依次堆叠n型外延层、量子阱层和p型外延层；形成粗化种层；形成粗化结构；形成p型欧姆接触和n型欧姆接触以及形成反射层和盖片层。本发明中，在所述n型外延层和所述量子阱层和所述p型外延层的侧壁上生长多晶的粗化种层，并且在所述粗化种层上继续生长不定向的表面粗糙的粗化结构，可以增加LED侧面的出光角度，减少侧面对深紫外光的全反射。倒装深紫外LED中，所述粗化种层和所述粗化结构折射出来的光在所述反射层的作用下可以完全从所述盖片层侧出光，从而增加了器件整体的出光效率；降低了器件自身的热损耗。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种倒装深紫外LED，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底上形成有依次堆叠的n型外延层、量子阱层和p型外延层；
粗化种层，所述粗化种层覆盖所述n型外延层、所述量子阱层和所述p型外延层和部分所述衬底的侧壁；
粗化结构，所述粗化结构覆盖所述粗化种层；
p型欧姆接触，所述p型欧姆接触覆盖所述p型外延层表面；
n型欧姆接触，所述n型欧姆接触贯穿所述p型外延层和所述量子阱层并与所述n型外延层电连接；
盖片层；以及
反射层，所述反射层与所述盖片层构成一容置空间，所述衬底、所述粗化种层、所述粗化结构、所述p型欧姆接触和所述n型欧姆接触位于所述容置空间内。
2.根据权利要求1所述的倒装深紫外LED，其特征在于，所述倒装深紫外LED还包括：绝缘层，所述绝缘层位于所述n型欧姆接触与所述p型外延层、所述量子阱层和所述n型外延层之间。
3.根据权利要求1所述的倒装深紫外LED，其特征在于，利用ALD或者PVD工艺形成所述粗化种层。
4.根据权利要求3所述的倒装深紫外LED，其特征在于，所述粗化种层的厚度为5nm~200nm。
5.根据权利要求1所述的倒装深紫外LED，其特征在于，利用MOCVD工艺形成所述粗化结构。
6.根据权利要求5所述的倒装深紫外LED，其特征在于，所述粗化结构的厚度为200nm~1000nm。
7.根据权利要求1所述的倒装深紫外LED，其特征在于，所述倒装深紫外LED还包括：外壳，所述外壳覆盖所述反射层。
8.根据权利要求1所述的倒装深紫外LED，其特征在于，所述外壳的材质包括：陶瓷。
9.根据权利要求1所述的倒装深紫外LED，其特征在于，所述反射层的材质为铝；所述盖片层的材质为蓝宝石或者石英石。
10.一种倒装深紫外LED的制备方法，其特征在于，包括：
提供一衬底，所述衬底上形成有依次堆叠的n型外延层、量子阱层和p型外延层；
刻蚀所述p型外延层、所述量子阱层、所述n型外延层和部分厚度的衬底以形成沟槽；
形成粗化种层，所述粗化种层覆盖所述沟槽的底壁和侧壁；
形成粗化结构，所述粗化结构覆盖所述粗化种层；
形成p型欧姆接触，所述p型欧姆接触覆盖所述p型外延层表面；
形成n型欧姆接触，所述n型欧姆接触贯穿所述p型外延层和所述量子阱层并与所述n型外延层电连接；以及
形成盖片层和反射层，所述反射层与所述盖片层构成一容置空间，所述衬底、所述粗化种层、所述粗化结构、所述p型欧姆接触和所述n型欧姆接触位于所述容置空间内。
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003036707A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 照明装置とその製造方法 |
| US20080054289A1 (en) * | 2006-09-04 | 2008-03-06 | Huga Optotech Inc. | Light emitting device and methods for forming the same |
| CN102983233A (zh) * | 2012-11-05 | 2013-03-20 | 江苏威纳德照明科技有限公司 | 氮化镓基发光二极管的制造方法 |
| CN103594569A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-19 | 溧阳市江大技术转移中心有限公司 | 具有粗化透明电极的倒装发光二极管的制造方法 |
| CN103594594A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-19 | 溧阳市江大技术转移中心有限公司 | 具有粗化透明电极的倒装发光二极管 |
| CN103594593A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-19 | 溧阳市江大技术转移中心有限公司 | 具有粗化透明电极的倒装发光二极管的制造方法 |
| JP2014093318A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-19 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 半導体素子およびその製造方法 |
| CN106816511A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-06-09 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管的芯片及其制作方法 |
| CN107195743A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-22 | 广东工业大学 | 一种紫外led倒装芯片 |
| CN107507896A (zh) * | 2017-09-25 | 2017-12-22 | 广东工业大学 | 一种紫外led光源倒装结构 |
| CN211907434U (zh) * | 2020-04-23 | 2020-11-10 | 厦门市光弘电子有限公司 | 深紫外led流体杀菌模组 |
| CN112420903A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-02-26 | 山东元旭光电股份有限公司 | 一种发光器件的封装结构 |
| CN112968100A (zh) * | 2020-08-14 | 2021-06-15 | 重庆康佳光电技术研究院有限公司 | 一种发光器件、制备方法及电子设备 |
-
2021
- 2021-07-26 CN CN202110841199.0A patent/CN113555479B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003036707A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 照明装置とその製造方法 |
| US20080054289A1 (en) * | 2006-09-04 | 2008-03-06 | Huga Optotech Inc. | Light emitting device and methods for forming the same |
| JP2014093318A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-19 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 半導体素子およびその製造方法 |
| CN102983233A (zh) * | 2012-11-05 | 2013-03-20 | 江苏威纳德照明科技有限公司 | 氮化镓基发光二极管的制造方法 |
| CN103594569A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-19 | 溧阳市江大技术转移中心有限公司 | 具有粗化透明电极的倒装发光二极管的制造方法 |
| CN103594593A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-19 | 溧阳市江大技术转移中心有限公司 | 具有粗化透明电极的倒装发光二极管的制造方法 |
| CN103594594A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-19 | 溧阳市江大技术转移中心有限公司 | 具有粗化透明电极的倒装发光二极管 |
| CN106816511A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-06-09 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管的芯片及其制作方法 |
| CN107195743A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-22 | 广东工业大学 | 一种紫外led倒装芯片 |
| CN107507896A (zh) * | 2017-09-25 | 2017-12-22 | 广东工业大学 | 一种紫外led光源倒装结构 |
| CN211907434U (zh) * | 2020-04-23 | 2020-11-10 | 厦门市光弘电子有限公司 | 深紫外led流体杀菌模组 |
| CN112968100A (zh) * | 2020-08-14 | 2021-06-15 | 重庆康佳光电技术研究院有限公司 | 一种发光器件、制备方法及电子设备 |
| CN112420903A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-02-26 | 山东元旭光电股份有限公司 | 一种发光器件的封装结构 |
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| Publication number | Publication date |
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