一种应用于光通信系统中的三电极技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于光通信系统中的三电极

【技术实现步骤摘要】
一种应用于光通信系统中的三电极LED芯片的制备方法


[0001]本专利技术属于半导体
，特别是涉及一种应用于光通信系统中的三电极
LED
芯片的制备方法
。

技术介绍

[0002]无线光通信是利用人类肉眼感知不到的快速亮暗闪烁来传输信息的技术
。
该技术具有保密性强
、
频带宽，通信容量大，抗电磁干扰能力强等优点
。
光通信一般包括三个过程，分别为电信号转换为光信号
、
光信号通过自由空间传输
、
光信号转换电信号
。
目前在光通信系统中的第一个过程，即电信号转换为光信号的过程中，需要额外的发射端驱动电路来给
LED
信号发射端负载通讯信号
。
发射端驱动主要有两种方法，分别是采用外接混频电路和集成电力电子功率器件
。
[0003]第一种方法，是采用分离的外部偏置树
(Bias
‑
Tee)
系统实现对
LED
的开关和调制，从而实现信号的发送
。Bias
‑
Tee
系统是一个将交流通讯信号和直流驱动电流耦合的系统
。
通过叠加的原理，把交流通讯信号和直流驱动电流负载到
LED
上，使得
LED
既能工作，也可以发送光通讯信号
。
但是这种系统具有较大的体积，不仅仅限制了光通信系统的集成度，复杂的线路系统还会引起带宽的损失
、
增加了光电通信系统的复杂性和搭建成本
。
[0004]第二种方法是把晶体管，如
HEMT
，即高电子迁移率晶体管，或
MOSFET
，即金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管，与
LED
进行串联，通过把交流电压信号加载到晶体管的栅极或者基极上，来使得流入
LED
的电流就有高频的交流通讯信号
。
但是集成晶体管和
LED
需要在
LED
外延层结构的基础上再次设计特殊的外延层，这种方案工艺流程复杂，制备难度大，成本高，增加了片上集成光通信芯片制备的复杂度和搭建成本
。
更重要的是，在高频的工作环境下，晶体管的发热效应很大，造成能耗增加，且调制频率也会受到晶体管的制备水平而限制
。
因此，光通信领域亟需一种能解决光通信带宽低
、
成本高
、
系统复杂等问题的，给光源施加调制信号的新方式
。

技术实现思路

[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种应用于光通信系统中的三电极
LED
芯片的制备方法，包括：
[0006]生长
LED
外延结构，获得外延片；基于所述外延片制作获得第一电极
、
第二电极
、
第三电极；
[0007]沉积金属，互连所述第一电极
、
第二电极
、
第三电极，获得三电极
LED
单片集成芯片
。
[0008]优选地，所述外延结构包括薄膜
、
纳米柱
、
纳米线
。
[0009]优选地，所述外延片从下到上依次包括衬底
、
缓冲层
、N
型半导体材料
、
多量子阱层和
P
型半导体材料
。
[0010]优选地，所述衬底采用蓝宝石
、Si、SiC、AlN、GaN
或石英玻璃的外延衬底的任意一
种；
[0011]所述缓冲层
、N
型半导体材料
、
多量子阱层材料
、P
型半导体材料采用
GaN、AlN、InN
及其三元合金材料或者四元合金材料，
GaAs、AlAs、InAs
及其三元合金材料或者四元合金材料或
GaP、AlP、InP
及其三元合金材料或者四元合金材料的任意一种
。
[0012]优选地，基于所述外延片制作获得所述第一电极
、
第二电极的过程包括，利用光刻和干法刻蚀工艺刻蚀所述外延片的
P
型半导体材料
、
多量子阱层和
N
型半导体材料，使所述
N
型半导体材料暴露表面；
[0013]基于光刻
、
蒸镀
、
退火工艺，对暴露出来的
N
型半导体表面制作获得第一电极，对
P
型半导体表面制作获得第二电极
。
[0014]优选地，基于所述外延片制作获得所述第三电极的过程包括，
[0015]采用氧化物沉积设备沉积获得高介电常数的介质层；
[0016]基于光刻和蒸镀工艺，在所述高介电常数的介质层上面制作获得第三电极
。
[0017]优选地，所述第三电极不仅可以在
LED
刻蚀台面之上，也可以制备在刻蚀台面侧壁上，以获得更好电流注入效果
。
[0018]优选地，所述第三电极制备在
N
型半导体材料上，用于达到和制备在
P
型半导体材料上的技术方案相同的技术效果
。
[0019]优选地，所述第一电极采用
Ti/Al/Ti/Au
多金属
、Ti/Au
多金属
、Ti/Al/Ni/Au
多金属
、Cr/Au
多金属或者
Cr/Al/Ti/Au
多金属的任意一种；
[0020]所述第二电极采用
Ni/Au
多金属
、Ti/Au
多金属
、ITO
导电层或
Cr/Au
多金属的任意一种；
[0021]所述第三电极为导电接触层，所述导电接触层至少包括
Ni/Au
多金属
、Ti/Au
多金属
、ITO
导电层
、Cr/Au
多金属
。
[0022]优选地，沉积金属，互连所述第一电极
、
第二电极
、
第三电极，获得三电极
LED
单片集成芯片的过程包括，
[0023]采用氧化物沉积设备沉积获得绝缘层；
[0024]基于光刻
、
干法刻蚀
、
湿法腐蚀工艺，对绝缘层进行刻蚀，暴露出所述第一电极和所述第二电极的焊盘窗口和介质层；
[0025]基于光刻和蒸镀工艺，通过高介电常数的介质层上面制作链接电极来沉积金属互连电极，获得三电极
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种应用于光通信系统中的三电极
LED
芯片的制备方法，其特征在于，包括：生长
LED
外延结构，获得外延片；基于所述外延片制作获得第一电极
、
第二电极
、
第三电极；沉积金属，互连所述第一电极
、
第二电极
、
第三电极，获得三电极
LED
单片集成芯片
。2.
根据权利要求1所述的应用于光通信系统中的三电极
LED
芯片的制备方法，其特征在于，所述外延结构包括薄膜
、
纳米柱
、
纳米线
。3.
根据权利要求1所述的应用于光通信系统中的三电极
LED
芯片的制备方法，其特征在于，所述外延片从下到上依次包括衬底
、
缓冲层
、N
型半导体材料
、
多量子阱层和
P
型半导体材料
。4.
根据权利要求3所述的应用于光通信系统中的三电极
LED
芯片的制备方法，其特征在于，所述衬底采用蓝宝石
、Si、SiC、AlN、GaN
或石英玻璃的外延衬底的任意一种；所述缓冲层
、N
型半导体材料
、
多量子阱层材料
、P
型半导体材料采用
GaN、AlN、InN
及其三元合金材料或者四元合金材料，
GaAs、AlAs、InAs
及其三元合金材料或者四元合金材料或
GaP、AlP、InP
及其三元合金材料或者四元合金材料的任意一种
。5.
根据权利要求1所述的应用于光通信系统中的三电极
LED
芯片的制备方法，其特征在于，基于所述外延片制作获得所述第一电极
、
第二电极的过程包括，利用光刻和干法刻蚀工艺刻蚀所述外延片的
P
型半导体材料
、
多量子阱层和
N
型半导体材料，使所述
N
型半导体材料暴露表面；基于光刻
、
蒸镀
、
退火工艺，对暴露出来的
N
型半导体表面制作获得第一电极，对
P
型半导体表面制作获得第二电极
。6.
根据权利要求1所述的应用于光通...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海定，余华斌，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：