深紫外阵列互联micro-LED及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种深紫外阵列互联micro

【技术实现步骤摘要】
深紫外阵列互联micro
‑
LED及其制备方法


[0001]本专利技术涉及属于LED元器件
，特别涉及一种用于高速、高带宽日盲区空间通讯的深紫外阵列互联micro
‑
LED及其制备方法。

技术介绍

[0002]相比红外和可见光波段，大气层中臭氧对200
‑
280nm之间的深紫外光具有强烈的吸收作用，被称作日盲区，因此该波段光线辐射在海平面附近几乎衰减为零。
[0003]选择深紫外光源用于日盲通信信号传输过程中，信号在传输过程中受到大气背景干扰相比可见光和红外光小的多。另外，紫外日盲通信以非视距方式工作，具有高保密性、抗干扰能力强、高信噪比、无需跟踪瞄准等优势。AlGaN基紫外微型发光二极管(DUV micro
‑
LED)是作为日盲通信的理想光源，其高注入电流密度有助于获得超过100MHz的调制带宽。但是，传统的DUV micro
‑
LED相比大尺寸LED结构存在光输出功率小、光电转化效率低下的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述不足，本专利技术的目的在于，提供一种深紫外阵列互联micro
‑
LED及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案是：
[0006]一种深紫外阵列互联micro
‑
LED，其包括成核层、缓冲层、N型掺杂层、多量子阱有源区、电子阻挡层、P型掺杂层、N型接触电极、P型接触电极、钝化层、P型焊盘和N型焊盘，所述成核层、缓冲层和N型掺杂层依次相叠置，所述N型掺杂层上分布有多量子阱有源区和N型接触电极，所述电子阻挡层、刻蚀后的P型掺杂层、P型接触电极、钝化层依次叠置在多量子阱有源区上，所述P型焊盘与钝化层相接触，所述N型焊盘与N型接触电极相接触。
[0007]一种深紫外阵列互联micro
‑
LED的制备方法，其包括以下步骤：
[0008](1)选取半导体LED外延片，所述半导体LED外延片包括依次相叠置的衬底、成核层、缓冲层、N型掺杂层、多量子阱有源区、电子阻挡层和P型掺杂层，对所述半导体LED外延片进行预处理，使得表面洁净；
[0009](2)根据预先设计的曝光版图相应在P型掺杂层的上表面旋涂光刻胶，经曝光机曝光、显影后，利用等离子体刻蚀所述半导体LED外延片至N型掺杂层的上表面，暴露出部分N型掺杂层的上表面，刻蚀后在惰性气体氛围中热退火以消除N型掺杂层界面的刻蚀损伤，保留下来的P型掺杂层的表面形成微台面；
[0010](3)在暴露出的N型掺杂层的上表面旋涂负性光刻胶，曝光出N型欧姆接触合金窗口，显影后进行沉积金属，去除光刻胶后经热退火形成N型欧姆接触金属；
[0011](4)在所述微台面的表面旋涂负性光刻胶，在所述微台面上曝光出P型欧姆接触合金窗口，显影后沉积金属，去除光刻胶后经热退火，在微台面的部分表面形成P型欧姆接触金属，获得半成品；
[0012](5)对半成品进行沉积绝缘层；
[0013](6)在P型欧姆接触金属和N型欧姆接触金属之上的绝缘层上旋涂正性光刻胶，去除P型欧姆接触金属以及N型欧姆接触金属上的绝缘层，并沉积金属，分别形成P型焊盘和N型焊盘，从而形成芯片；
[0014](7)通过倒装工艺将芯片焊接在基板上；
[0015](8)剥离衬底，制得深紫外阵列互联micro
‑
LED。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，所述半导体LED外延片为III族氮化物半导体外延片。
[0017]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤(2)中，若形成多个微台面且呈二维阵列分布，则在制备微栅P型欧姆接触电极和N型欧姆接触金属之后，并在沉积绝缘层之前，需要对多个微台面进行切割；在整个微台面的表面旋涂正性光刻胶，作为掩膜，使得相邻微台面之间刻蚀出深凹槽，作为切割道，进行切割分离成单独的微台面单元，每一个单独的微台面单元形成一个芯片单元。相比单颗DUV micro
‑
LED结构，阵列互联LED(micro
‑
LED)结构能够充分利用注入电流，消除电流拥挤现象，增加电流注入效率，从而提高内量子效率。同时，阵列互联后可有效降低对紫外具有强烈吸收作用的p型GaN层及p型电极金属的损耗，最终提高光提取效率。另外，互联阵列随驱动电流增加表现恒压特性，而不同于单颗或者串联形式电压随驱动电流增加，有助于进一步提高最终的光电转换效率。
[0018]作为本专利技术的一种优选方案，所述微台面的长和宽尺寸为1μm～50μm。
[0019]作为本专利技术的一种优选方案，相邻微台面之间的间距为40～60μm。
[0020]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤(2)中的惰性气体为氮气。
[0021]作为本专利技术的一种优选方案，所述N型欧姆接触金属包括第一Ti层、第二Al层、第三Ti层和第四Au层，所述第一Ti层、第二Al层、第三Ti层和第四Au层的厚度分别为30～40nm、60～90nm、30～40nm、60～100nm，其中第一Ti层和第二Al层的厚度比例在为1：2～3，所述第一Ti层、第二Al层、第三Ti层和第四Au层在在900～950℃的氮气氛围中形成，形成时间为60～90秒。
[0022]作为本专利技术的一种优选方案，所述P型欧姆接触金属包括第一Ni层和第二Au层，所述第一Ni层和第二Au层的厚度分别为50～100nm、100～200nm，所述第一Ni层和第二Au层在450～550℃的氧气或空气中进行，时间约为90～240秒。
[0023]作为本专利技术的一种优选方案，所述P型焊盘和N型焊盘均包括第一Al层、第二Ti层、第三Au层和第四Sn层。目的是提高光提取效率，同时并联其下方的微米台面阵列，形成互联，降低刻蚀台面的尺寸可以最大程度的降低P型掺杂层对有源区发射紫外光的吸收，更能提高日盲通信中的调制带宽和速率。
[0024]本专利技术的有益效果为：本专利技术采用微米台面降低了紫外光在LED结构中的吸收损耗，覆盖在微米台面阵列上方的金属增强了紫外光线的在电极处的反射，以使大部分的出射光从倒装结构的背面出射，从而大幅度提高了该深紫外LED结构中紫外光的光提取效率，降低了电极的发热，同时微米台面提高了有源区中载流子的注入密度，提高日盲通讯中的调制带宽和传输速率，高亮度则有助于提高信号传输过程中的信噪比和抗干扰能力，以及延长了传输距离。本专利技术深紫外阵列互联micro
‑
LED的制备方法灵活性强，兼容现有半导体工艺，有利于改善器件性能，实现批量生产。
[0025]下面结合附图与实施例，对本专利技术进一步说明。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1中AlGaN基LED结构外延片结构示意图。
[0027]图2为本专利技术实施例1中圆柱形微米台面制备后的示意图，其中，(a)为俯视图，(b)为侧视图。
[0028]图3为本专利技术实施例1中制备N型和P型欧姆接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深紫外阵列互联micro
‑
LED，其特征在于，其包括成核层、缓冲层、N型掺杂层、多量子阱有源区、电子阻挡层、P型掺杂层、N型接触电极、P型接触电极、钝化层、P型焊盘和N型焊盘，所述成核层、缓冲层和N型掺杂层依次相叠置，所述N型掺杂层上分布有多量子阱有源区和N型接触电极，所述电子阻挡层、刻蚀后的P型掺杂层、P型接触电极、钝化层依次叠置在多量子阱有源区上，所述P型焊盘与钝化层相接触，所述N型焊盘与N型接触电极相接触。2.一种深紫外阵列互联micro
‑
LED的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)选取半导体LED外延片，所述半导体LED外延片包括依次相叠置的衬底、成核层、缓冲层、N型掺杂层、多量子阱有源区、电子阻挡层和P型掺杂层，对所述半导体LED外延片进行预处理，使得表面洁净；(2)根据预先设计的曝光版图相应在P型掺杂层的上表面旋涂光刻胶，经曝光机曝光、显影后，利用等离子体刻蚀所述半导体LED外延片至N型掺杂层的上表面，暴露出部分N型掺杂层的上表面，刻蚀后在惰性气体氛围中热退火以消除N型掺杂层界面的刻蚀损伤，保留下来的P型掺杂层的表面形成微台面；(3)在暴露出的N型掺杂层的上表面旋涂负性光刻胶，曝光出N型欧姆接触合金窗口，显影后进行沉积金属，去除光刻胶后经热退火形成N型欧姆接触金属；(4)在所述微台面的表面旋涂负性光刻胶，在所述微台面上曝光出P型欧姆接触合金窗口，显影后沉积金属，去除光刻胶后经热退火，在微台面的部分表面形成P型欧姆接触金属，获得半成品；(5)对半成品进行沉积绝缘层；(6)在P型欧姆接触金属和N型欧姆接触金属之上的绝缘层上旋涂正性光刻胶，去除P型欧姆接触金属以及N型欧姆接触金属上的绝缘层，并沉积金属，分别形成P型焊盘和N型焊盘，从而形成芯片；(7)通过倒装工艺将芯片焊接在基板上；(8)剥离衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新强，李铎，袁冶，刘上锋，康俊杰，罗巍，李泰，万文婷，
申请(专利权)人：中紫半导体科技东莞有限公司，
类型：发明
国别省市：