一种红光倒装Micro-LED芯片及其制造方法技术

本发明专利技术属于Micro

【技术实现步骤摘要】
一种红光倒装Micro
‑
LED芯片及其制造方法


[0001]本专利技术属于Micro
‑
LED芯片
，更具体地，涉及一种红光倒装Micro
‑
LED芯片及其制造方法。

技术介绍

[0002]基于AlGaInP基红光薄膜微型发光二极管(Micro
‑
LED)和InGaN基蓝/绿光薄膜Micro
‑
LED的全彩化显示器具有分辨率高、亮度高、寿命长、广色域、工作温度范围宽、抗干扰能力强、响应速度快和功耗低等优点，受到了国内外产业界和学术界科研工作者的高度重视。而在Micro
‑
LED全彩显示器中，红绿蓝三色Micro
‑
LED芯片通常采用倒装芯片结构。传统红光AlGaInP基薄膜Micro
‑
LED芯片的P电极及N电极间距很大，难以形成倒装结构。而且在红光AlGaInP基薄膜Micro
‑
LED芯片中，从有源区发射的光子会从GaAs欧姆接触层出射，但是GaAs欧姆接触层对红光光子有很强的吸收作用，导致红光AlGaInP基薄膜倒装Micro
‑
LED芯片光提取效率低。因此，如何设计合理的红光AlGaInP基倒装Micro
‑
LED芯片结构并且减少GaAs欧姆接触层对红光的吸收，是目前的技术难点。

技术实现思路

[0003]本专利技术通过提供一种红光倒装Micro
‑
LED芯片及其制造方法，解决现有技术中红光AlGaInP基薄膜Micro
‑
LED芯片的P电极及N电极间距很大导致难以形成倒装结构、红光AlGaInP基薄膜倒装Micro
‑
LED芯片光提取效率低的问题。
[0004]本专利技术提供一种红光倒装Micro
‑
LED芯片的制造方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1、在准确晶格匹配的GaAs衬底层上生长AlGaInP基外延结构，所述AlGaInP基外延结构由下而上包括：n
‑
InGaP蚀刻阻挡层、重掺杂n
‑
GaAs欧姆接触层、n
‑
AlGaInP层、GaInP/AlGaInP多量子阱层、p
‑
AlGaInP层、p
‑
GaP层及重掺杂p
‑
GaP接触层；
[0006]步骤2、对所述AlGaInP基外延结构进行刻蚀，形成直达所述重掺杂n
‑
GaAs欧姆接触层的N型通孔；
[0007]步骤3、在所述重掺杂p
‑
GaP接触层上沉积第一层P电极；
[0008]步骤4、在所述第一层P电极的表面、所述AlGaInP基外延结构的侧壁以及所述N型通孔的侧壁均沉积绝缘层；
[0009]步骤5、在所述N型通孔中沉积第一层N电极；
[0010]步骤6、沉积钝化层，对所述钝化层进行刻蚀形成N电极互连孔与P电极接触孔；
[0011]步骤7、蒸镀第二层电极；将所述第二层电极分隔为第二层N电极和第二层P电极，所述第一层N电极和所述第二层N电极通过所述N电极互连孔互相连接；
[0012]步骤8、蚀刻所述GaAs衬底层和所述n
‑
InGaP蚀刻阻挡层；
[0013]步骤9、对所述重掺杂n
‑
GaAs欧姆接触层进行选择性刻蚀，形成n
‑
GaAs点接触阵列；所述n
‑
GaAs点接触阵列包含的n
‑
GaAs点接触的数量、形状、尺寸均与所述N型通孔相同。
[0014]优选的，所述步骤3中的所述第一层P电极为AuZn/Ag/TiW/Pt/Ti/Pt/Ti/Pt/Ti金
属堆栈层；所述AuZn/Ag/TiW/Pt/Ti/Pt/Ti/Pt/Ti金属堆栈层的总厚度为3.6～4μm。
[0015]优选的，所述重掺杂n
‑
GaAs欧姆接触层的掺杂浓度为1
×
10
19
～1
×
10
20
cm
‑3。
[0016]优选的，所述步骤4中的所述绝缘层由12对TiO2/SiO2组成，每层TiO2的厚度为100～150nm，每层SiO2的厚度为50～100nm。
[0017]优选的，所述步骤5中的所述第一层N电极为AuGe/Ni/Au金属层；所述步骤6中的所述钝化层的材料为SiO2或SiN
x
；所述步骤7中的所述第二层电极为Cr/Pt/Au金属层。
[0018]优选的，所述步骤9中，所述n
‑
GaAs点接触阵列中包含的n
‑
GaAs点接触的数量为4～9个。
[0019]优选的，所述步骤9中，所述n
‑
GaAs点接触阵列中单个n
‑
GaAs点接触的形状为圆形，半径为1～6μm。
[0020]优选的，单个所述n
‑
GaAs点接触的半径为1μm，得到的红光倒装Micro
‑
LED芯片的光提取效率为55％。
[0021]优选的，所述n
‑
InGaP蚀刻阻挡层的厚度为60～100nm，所述重掺杂n
‑
GaAs欧姆接触层的厚度为300～400nm，所述n
‑
AlGaInP层的厚度为1～1.5μm，所述GaInP/AlGaInP多量子阱层的厚度为0.5～0.7μm，所述p
‑
AlGaInP层的厚度为0.7～0.9μm，所述p
‑
GaP层的厚度为4.5～5μm，所述重掺杂p
‑
GaP接触层的厚度为5～10nm。
[0022]另一方面，本专利技术提供一种红光倒装Micro
‑
LED芯片，采用上述的红光倒装Micro
‑
LED芯片的其制造方法得到。
[0023]本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0024]在本专利技术中，对重掺杂n
‑
GaAs欧姆接触层进行选择性刻蚀，形成与N型通孔对应的n
‑
GaAs点接触阵列，能够有效减少GaAs层对红光光子的吸收，显著提升AlGaInP基红光倒装Micro
‑
LED芯片的光提取效率。现有红光倒装芯片通常采用在重掺杂p
‑
GaP接触层的表面沉积ITO透明导电电极，在ITO透明导电电极的另一侧沉积金属堆栈形成P电极的设计，会导致形成的P电极很厚，工艺难度大，且芯片的电流拓展性能也不好。针对上述问题，本专利技术采用通孔式双层电极，解决了传统AlGaInP基红光Micro
‑
LED芯片的p电极及n电极间距很大难以形成倒装结构的问题，且能够提高芯片的电流拓展本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红光倒装Micro
‑
LED芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在准确晶格匹配的GaAs衬底层上生长AlGaInP基外延结构，所述AlGaInP基外延结构由下而上包括：n
‑
InGaP蚀刻阻挡层、重掺杂n
‑
GaAs欧姆接触层、n
‑
AlGaInP层、GaInP/AlGaInP多量子阱层、p
‑
AlGaInP层、p
‑
GaP层及重掺杂p
‑
GaP接触层；步骤2、对所述AlGaInP基外延结构进行刻蚀，形成直达所述重掺杂n
‑
GaAs欧姆接触层的N型通孔；步骤3、在所述重掺杂p
‑
GaP接触层上沉积第一层P电极；步骤4、在所述第一层P电极的表面、所述AlGaInP基外延结构的侧壁以及所述N型通孔的侧壁均沉积绝缘层；步骤5、在所述N型通孔中沉积第一层N电极；步骤6、沉积钝化层，对所述钝化层进行刻蚀形成N电极互连孔与P电极接触孔；步骤7、蒸镀第二层电极；将所述第二层电极分隔为第二层N电极和第二层P电极，所述第一层N电极和所述第二层N电极通过所述N电极互连孔互相连接；步骤8、蚀刻所述GaAs衬底层和所述n
‑
InGaP蚀刻阻挡层；步骤9、对所述重掺杂n
‑
GaAs欧姆接触层进行选择性刻蚀，形成n
‑
GaAs点接触阵列；所述n
‑
GaAs点接触阵列包含的n
‑
GaAs点接触的数量、形状、尺寸均与所述N型通孔相同。2.根据权利要求1所述的红光倒装Micro
‑
LED芯片的制造方法，其特征在于，所述步骤3中的所述第一层P电极为AuZn/Ag/TiW/Pt/Ti/Pt/Ti/Pt/Ti金属堆栈层；所述AuZn/Ag/TiW/Pt/Ti/Pt/Ti/Pt/Ti金属堆栈层的总厚度为3.6～4μm。3.根据权利要求1所述的红光倒装Micro
‑
LED芯片的制造方法，其特征在于，所述重掺杂n
‑
GaAs欧姆接触层的掺杂浓度为1
×
10
19
～1
×
10
20
cm
‑3。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周圣军，施浪，孙月昌，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：