一种GaAs衬底mini-LED芯片及制作方法技术

本发明专利技术涉及半导体LED技术领域，具体涉及一种GaAs衬底mini

【技术实现步骤摘要】
一种GaAs衬底mini
‑
LED芯片及制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体LED
，具体涉及一种GaAs衬底mini
‑
LED芯片及制作方法。

技术介绍

[0002]Mini LED也就是迷你发光二极管。与普通LED显示屏相比，Mini LED的显示屏单位面积密度更高、光源单位尺寸更小，因而可以带来更高的亮度和可控的色域。mini LED芯片结构都是将P电极和N电极设置在外延层同一侧，以便下游厂商直接进行封装，出光面通常设置在衬底一侧。AlGaInP 红光LED外延生长时通常采用GaAs作为生长衬底，GaAs衬底作为出光面会大量吸收有源层发射出的光，在制作mini LED时常用的处理方法是将外延片和不吸光的蓝宝石衬底键合，然后利用化学溶液腐蚀去除GaAs生长衬底，利用蓝宝石衬底代替GaAs衬底作为出光面。这种处理方法虽然可以使有源区发出的光成功的出射到芯片外部，但是新衬底的键合和原衬底的去除过程较为繁琐，延长了芯片的制作流程，会使芯片的生产成本增加，蓝宝石衬底键合和GaAs衬底去除过程中会损失外延层，对芯片良率造成较大的影响。

技术实现思路

[0003]基于此，本专利技术对mini
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LED芯片进行了重新设计，通过对GaAs衬底和外延层挖孔，将P电极和N电极同时设置在GaAs衬底背面一侧，将出光面设置在背离衬底一侧，从而不需要进行衬底置换即可实现光出射到芯片外部。由于在制作mini
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LED过程中不需要将外延片与其他衬底键合然后将GaAs衬底去除，极大的简化了芯片制作流程，提高了产品良率，降低了生产成本。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面是提供一种GaAs衬底mini
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LED芯片，包括由下至上依次设置的绝缘层、GaAs衬底层、N型半导体层、量子阱层和P型半导体层；所述绝缘层远离所述GaAs衬底层一侧的表面设置有N电极和P电极；所述绝缘层远离所述GaAs衬底层一侧的表面设置有贯穿所述绝缘层、所述GaAs衬底层、所述N型半导体层和所述量子阱层的通孔，所述通孔内填充金属材料使得所述P电极和所述P型半导体层电连接；所述N电极与所述绝缘层接触位置的绝缘材料去除使得所述N电极与所述GaAs衬底层电连接；所述mini
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LED芯片在背离所述GaAs衬底层一侧出光。
[0005]本专利技术进一步的技术方案中，所述GaAs衬底层和所述N型半导体层之间还设置有N
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DBR层；所述绝缘层远离所述GaAs衬底层一侧的表面设置有贯穿所述绝缘层、所述GaAs衬底层、所述N
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DBR层、所述N型半导体层和所述量子阱层的通孔，所述通孔内填充金属材料使得所述P电极和所述P型半导体层电连接。
[0006]本专利技术进一步的技术方案中，所述P型半导体层远离所述GaAs衬底层一侧的表面还设置有GaP粗化层，所述GaP粗化层远离所述GaAs衬底层一侧的表面为粗糙面。
[0007]本专利技术进一步的技术方案中，所述GaP粗化层的厚度为2～3μm，所述GaP粗化层的粗化深度为0.5～1.5μm。
[0008]本专利技术进一步的技术方案中，所述N
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DBR层由15～30对AlAs/AlGaAl交替生长组成，总厚度为1.5μm～2.5μm。
[0009]本专利技术进一步的技术方案中，所述量子阱层由非掺杂的AlGaInP组成，厚度为250nm～350nm。
[0010]本专利技术进一步的技术方案中，所述绝缘层由厚度1.5μm～2.5μm的SiO2组成。
[0011]一种GaAs衬底mini
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LED芯片的制作方法，包括以下步骤：S1、提供一GaAs衬底，依次外延生长N
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DBR层、N型半导体层、量子阱层、P型半导体层和GaP层；S2、通过碘酸溶液对GaP层表面进行粗化处理得到GaP粗化层；S3、在外延层背离GaAs衬底一侧的表面蒸镀SiO2，然后将GaAs衬底厚度进行减薄得到GaAs衬底层；S4、在衬底的背面制作掩膜图形，利用化学溶液将衬底蚀刻出孔洞；S5、通过ICP顺着衬底的孔洞继续蚀刻外延层，直至露出P型半导体层停止得到通孔；S6、去除衬底背面的掩膜图形和外延层表面的SiO2；S7、在衬底背面蒸镀SiO2绝缘层，通孔也被SiO2填满；S8、在绝缘层表面制作掩膜图形，蚀刻掉N电极下方和孔洞内的SiO2，孔洞侧壁保留有SiO2；S9、同时蒸镀制作P电极和N电极所需的金属材料，制作P电极和N电极；S10、将外延片分割制成mini
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LED芯片。
[0012]本专利技术进一步的技术方案中，S1所述GaAs衬底层的厚度为300μm～400μm；S3中减薄后GaAs衬底层的厚度为110μm～210μm。
[0013]本专利技术进一步的技术方案中，所述通孔的直径为20μm～30μm。
[0014]本专利技术与现有技术相比，具有的有益效果是：本专利技术对mini
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LED芯片进行了重新设计，通过对GaAs衬底和外延层挖孔，将P电极和N电极同时设置在GaAs衬底背面一侧，通过将出光面设置在背离衬底一侧，设置N
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DBR层和GaP粗化层增加出光，不需要进行衬底置换即可实现光出射到芯片外部。由于在制作mini
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LED过程中不需要将外延片与其他衬底键合然后将GaAs衬底去除，极大的简化了芯片制作流程，将制备过程中良率由75.81%提高至84.32%，显著提高了产品良率，所得mini
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LED芯片的性能与现有工艺持平，降低了生产成本。
附图说明
[0015]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1 为本申请实施例所提供的一种GaAs衬底mini
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LED芯片结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的另一种GaAs衬底mini
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LED芯片结构示意图；附图标记：GaAs衬底层1、N
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DBR层2、N型半导体层3、量子阱层4、P型半导体层5、GaP粗化层6、绝缘层7、P电极8、N电极9、通孔10。
具体实施方式
[0016]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0017]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaAs衬底mini
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LED芯片，其特征在于，包括由下至上依次设置的绝缘层、GaAs衬底层、N型半导体层、量子阱层和P型半导体层；所述绝缘层远离所述GaAs衬底层一侧的表面设置有N电极和P电极；所述绝缘层远离所述GaAs衬底层一侧的表面设置有贯穿所述绝缘层、所述GaAs衬底层、所述N型半导体层和所述量子阱层的通孔，所述通孔内填充金属材料使得所述P电极和所述P型半导体层电连接；所述N电极与所述绝缘层接触位置的绝缘材料去除使得所述N电极与所述GaAs衬底层电连接；所述mini
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LED芯片在背离所述GaAs衬底层一侧出光。2.根据权利要求1所述一种GaAs衬底mini
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LED芯片，其特征在于，所述GaAs衬底层和所述N型半导体层之间还设置有N
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DBR层；所述绝缘层远离所述GaAs衬底层一侧的表面设置有贯穿所述绝缘层、所述GaAs衬底层、所述N
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DBR层、所述N型半导体层和所述量子阱层的通孔，所述通孔内填充金属材料使得所述P电极和所述P型半导体层电连接。3.根据权利要求1或2所述一种GaAs衬底mini
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LED芯片，其特征在于，所述P型半导体层远离所述GaAs衬底层一侧的表面还设置有GaP粗化层，所述GaP粗化层远离所述GaAs衬底层一侧的表面为粗糙面。4.根据权利要求3所述一种GaAs衬底mini
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LED芯片，其特征在于，所述GaP粗化层的厚度为2～3μm，所述GaP粗化层的粗化深度为0.5～1.5μm。5.根据权利要求2所述一种GaAs衬底mini
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LED芯片，其特征在于，所述N
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DBR层由15～30对AlAs/AlGaAl交替生长组成，总厚度为1.5μm～2.5μm。6.根据权利要求1所述一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王克来，徐培强，熊珊，潘彬，王向武，
申请(专利权)人：南昌凯捷半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：