[發明專利]深紫外陣列互聯micro-LED及其制備方法

有效

• 申請號: 202111173181.4
• 申請日: 2021-10-08
• 公開（公告）號: CN113903762B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 王新強;李鐸;袁冶;劉上鋒;康俊杰;羅巍;李泰
• 申請（專利權）人: 松山湖材料實驗室
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L33/20;H01L33/40;H01L33/00
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 劉嘉偉

本發明公開了一種深紫外陣列互聯micro?LED及其制備方法，本發明采用微米臺面降低了紫外光在LED結構中的吸收損耗，覆蓋在微米臺面陣列上方的金屬增強了紫外光線的在電極處的反射，以使大部分的出射光從倒裝結構的背面出射，從而大幅度提高了該深紫外LED結構中紫外光的光提取效率，降低了電極的發熱，同時微米臺面提高了有源區中載流子的注入密度，提高日盲通訊中的調制帶寬和傳輸速率，高亮度則有助于提高信號傳輸過程中的信噪比和抗干擾能力，以及延長了傳輸距離。本發明深紫外陣列互聯micro?LED的制備方法靈活性強，兼容現有半導體工藝，有利于改善器件性能，實現批量生產。

技術領域

本發明涉及屬于LED元器件技術領域，特別涉及一種用于高速、高帶寬日盲區空間通訊的深紫外陣列互聯micro-LED及其制備方法。

背景技術

相比紅外和可見光波段，大氣層中臭氧對200-280nm之間的深紫外光具有強烈的吸收作用，被稱作日盲區，因此該波段光線輻射在海平面附近幾乎衰減為零。

選擇深紫外光源用于日盲通信信號傳輸過程中，信號在傳輸過程中受到大氣背景干擾相比可見光和紅外光小的多。另外，紫外日盲通信以非視距方式工作，具有高保密性、抗干擾能力強、高信噪比、無需跟蹤瞄準等優勢。AlGaN基紫外微型發光二極管(DUV micro-LED)是作為日盲通信的理想光源，其高注入電流密度有助于獲得超過100MHz的調制帶寬。但是，傳統的DUV micro-LED相比大尺寸LED結構存在光輸出功率小、光電轉化效率低下的問題。

發明內容

針對上述不足，本發明的目的在于，提供一種深紫外陣列互聯micro-LED及其制備方法。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案是：

一種深紫外陣列互聯micro-LED，其包括成核層、緩沖層、N型摻雜層、多量子阱有源區、電子阻擋層、P型摻雜層、N型接觸電極、P型接觸電極、鈍化層、P型焊盤和N型焊盤，所述成核層、緩沖層和N型摻雜層依次相疊置，所述N型摻雜層上分布有多量子阱有源區和N型接觸電極，所述電子阻擋層、刻蝕后的P型摻雜層、P型接觸電極、鈍化層依次疊置在多量子阱有源區上，所述P型焊盤與鈍化層相接觸，所述N型焊盤與N型接觸電極相接觸。

一種深紫外陣列互聯micro-LED的制備方法，其包括以下步驟：

(1)選取半導體LED外延片，所述半導體LED外延片包括依次相疊置的襯底、成核層、緩沖層、N型摻雜層、多量子阱有源區、電子阻擋層和P型摻雜層，對所述半導體LED外延片進行預處理，使得表面潔凈；

(2)根據預先設計的曝光版圖相應在P型摻雜層的上表面旋涂光刻膠，經曝光機曝光、顯影后，利用等離子體刻蝕所述半導體LED外延片至N型摻雜層的上表面，暴露出部分N型摻雜層的上表面，刻蝕后在惰性氣體氛圍中熱退火以消除N型摻雜層界面的刻蝕損傷，保留下來的P型摻雜層的表面形成微臺面；

(3)在暴露出的N型摻雜層的上表面旋涂負性光刻膠，曝光出N型歐姆接觸合金窗口，顯影后進行沉積金屬，去除光刻膠后經熱退火形成N型歐姆接觸金屬；

(4)在所述微臺面的表面旋涂負性光刻膠，在所述微臺面上曝光出P型歐姆接觸合金窗口，顯影后沉積金屬，去除光刻膠后經熱退火，在微臺面的部分表面形成P型歐姆接觸金屬，獲得半成品；

(5)對半成品進行沉積絕緣層；

(6)在P型歐姆接觸金屬和N型歐姆接觸金屬之上的絕緣層上旋涂正性光刻膠，去除P型歐姆接觸金屬以及N型歐姆接觸金屬上的絕緣層，并沉積金屬，分別形成P型焊盤和N型焊盤，從而形成芯片；

(7)通過倒裝工藝將芯片焊接在基板上；

(8)剝離襯底，制得深紫外陣列互聯micro-LED。