[發明專利]用于制作光發射二極管或光接收二極管的方法

在審

• 申請號: 202011165024.4
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112736165A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: L·杜普來;H·富尼耶;F·亨利
• 申請（專利權）人: 法國原子能源和替代能源委員會
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/44;H01L31/0216;H01L31/18;H01L27/146;H01L27/15
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 王艷波;林軍

本發明提供了用于制作光發射二極管或光接收二極管(102)的方法，包括：在第一襯底(104)上制作具有相反摻雜的第一半導體層和第二半導體層以及第三本征半導體層；刻蝕溝槽，所述溝槽圍繞第二層和第三層以及第一層的第一部分的剩余部分(126、128、130)；在溝槽中制作覆蓋所述剩余部分的側壁的電介質間隔體(132)；進行刻蝕，使溝槽延伸到第一襯底；橫向刻蝕電介質間隔體的一部分，暴露第一層的第二部分的接觸表面(136)；在溝槽中制作與第一層的第二部分的接觸表面以及第一層的第二部分的側面接觸的第一電極。

技術領域

本發明涉及光發射二極管或發光二極管(稱為LED或尺寸為幾微米或幾十微米的micro-LED或μLED)領域，以及光接收二極管或光電二極管領域。本發明特別適用于通過LED照明的設備、包括LED矩陣的發光電子設備(如屏幕、投影儀、汽車頭燈或圖像墻(imagewall))領域、以及包括光電二極管矩陣的光接收電子設備或微電子設備(如圖像傳感器)領域。本發明特別涉及由GaN/InGaN半導體疊層生產LED矩陣或μLED矩陣，用于制作顯示屏或矩陣照明。

背景技術

二極管的制作(例如在形成像素矩陣的光電二極管矩陣或LED矩陣的生產中)通常基于實施所謂的平面技術中所常用的標準微電子方法，并且在此期間，通過沉積步驟和隨后的光刻步驟以及接下來的刻蝕步驟來制作二極管的每個元件。利用該類型方法，二極管材料的每個圖案的制作都需要實施至少三個不同的步驟。此外，制作的每個圖案必須與先前制作的圖案一致。最后，每個圖案的清晰度必須考慮相關設備的性能，既要關注可實現的尺寸也要關注相對于先前圖案的對準性能。

此外，為了在標準微電子技術下獲得足夠的性能，制作的元件的平坦化是必要的，以控制在這些元件上實施的光刻步驟，這是因為光刻步驟所能達到的分辨率與在其上實施該光刻的地形直接相關，光刻隔離設備中所使用的具有非常大孔徑的光學透鏡的景深隨著分辨率的增加而減小。

文獻FR3042913A1描述了一種用于自動對準生產LED矩陣或μLED矩陣的方法。在該方法中，以自動對準的方式制作像素，也就是說，通過單個光刻層來物理分離各種LED，同時產生LED的臺面結構。所制作的溝槽還使得僅通過與LED的n摻雜部分或p摻雜部分的側面接觸，就可以在LED的n摻雜部分或p摻雜部分中的一個上實現電接觸。像素之間的這些光學隔離溝槽被刻蝕到形成LED的p-n結的半導體的生長襯底，然后用形成反射金屬電極的材料填充，這使得能夠適當地將像素彼此光學隔離，這是因為由像素發射的光隨后被直接提取到該像素下方，并且在半導體中不被引導到相鄰像素(串擾現象)。因此，這種像素矩陣結構對像素提供了最佳的光學對比度和良好的光學清晰度。

然而，從電學的觀點來看，優選的是，位于襯底上的n摻雜部分或p摻雜部分的半導體和提供光學隔離的電極之間的電接觸不發生在該部分的側面上，而是例如發生在與襯底平行的表面上，這是因為與生長表面平行的晶面具有更好的電學特性。這使得能夠獲得更好的電響應，也就是說，對于相同的工作電壓，可以獲得更高的電流，因此，在光發射二極管的情況下，對于注入的相同電功率，可以發射更大量的光。另一方面，在與襯底平行的表面上制作電接觸涉及不將半導體刻蝕到襯底，以便在溝槽底部保留一部分，這使像素之間的光學隔離退化，也就是說，增加了像素之間的串擾。這在文獻“Processing andcharacterization of high resolution GaN/InGaN LED arrays at 10micron pitchfor micro display applications”(L.Dupréet al,Proc.SPIE 10104,Gallium NitrideMaterials and Devices XII,1010422,2017)中有所描述。

因此，必須在像素的光學隔離和獲得的電響應之間達成折中。