[发明专利]一种微米级发光二极管芯片及制备方法

说明书

本发明提供一种微米级二极管芯片，包括：第一台面，第二台面，氮化镓层，n‑GaN层，应力释放层，多量子阱发光层，p‑GaN层，第一电极，第二电极，绝缘层，所述第一台面与第二台面尺寸不同。本发明避免原有LED输出光功率小，热膨胀率和晶格常数同GaN失配大的技术问题，实现了在同一块芯片上集成了通信，照明，探测等多种功能的同时，光提取效率高的技术效果。

技术领域

本发明涉及半导体光电器件领域，具体涉及多功能芯片及其制备。

背景技术

近现代照明领域进行了四代更迭，LED逐渐登上舞台。LED拥有节能、寿命长、环保、坚固性强、可控耐用等优点，自其被发明以来，在照明、显示、光通信等很多方面得到了应用。其中，应用于照明领域，需要器件高功率的特性，常使用大面积LED；GaN基LED通过改变量子阱的组分可以发蓝光和绿光，GaAs基LED可以发红光，通过整合三色LED可以使其实现全彩色显示，在led表面覆盖荧光粉或量子点等光转换材料也可以实现红绿蓝三色光的混合；在可见光通信领域，micro-LED由于其出色的带宽性能受到重视。本发明提供一种设计方法，可以在同一块LED器件上提高LED的功能性，使其具有照明、显示、可见光通信等等多种功能。

现有技术一为专利公开号为107482031A的中国专利申请，其技术方案如图1所示。其公开了一种GaN基微米级LED阵列的制备方法。大面积蒸镀金属电极，抑制光从正面发射，相互独立的阵列单元可以作为收发端，配合外部电路设计，收集外界震动和光源的能量，分别实现器件背发光，作超高速MIMO系统和能量采集功能。现有技术一的缺点在于，Si的带隙小，容易吸收量子阱发光，降低光提取效率，此外，其响应电流及探测灵敏度较低。

现有技术二为专利公开号为105897337A的中国专利申请，其技术方案如图2所示，其公开了一种基于微米LED阵列的可见光通信系统及其建立方法。结合LED制备和可见光通信系统，制备的微米LED阵列具有高光电调制带宽，可并行通信，具有高通信速度，同时具备微显示和照明功能。现有技术二的缺点在于，微米LED的输出光功率相对比较小，限制了微米LED的通信距离和实用性；其通过干法刻蚀将外延片从p型层刻蚀到n型层，由于刻蚀会使侧壁面积增大，侧壁缺陷增多，而这种缺陷俘获运输中的载流子，从而造成器件的内量子效率降低。

发明内容

为克服现有技术的不足，避免原有LED响应电流及探测灵敏度较低、通信距离较近的技术问题，提出一种多功能，响应电流大，探测敏感度高的微米芯片。

一种微米级发光二极管芯片，包括：

第一台面，第二台面，通信系统接收端；

所述第一台面为照明光源，所述第二台面为通信系统发射端，所述微米级发光二极管芯片背面为所述通信系统接收端；

所述第一台面包括自下而上设置的第一应力释放层，第一多量子阱发光层，第一p-GaN层，第一电流扩展层ITO；所述第二台面包括自下而上设置的第二应力释放层，第二多量子阱发光层，第二p-GaN层，第二电流扩展层ITO；

第一绝缘层包覆第一台面，第二绝缘层包覆第二台面；所述第一台面及所述第二台面下，自下而上设有非故意掺杂氮化镓层及n-GaN层；

所述第一台面与所述第二台面中，所述第一台面尺寸较大，所述第一台面台面尺寸为100微米*100微米～1毫米*1毫米；所述第二台面尺寸较小，所述第二台面尺寸为3微米*3微米～250微米*250微米。

优选的，采用沉积微米尺寸的电流扩展层ITO限制微米级发光二极管芯片发光面积的方法制备第二台面。

一种微米级发光二极管芯片的制备方法，包括：步骤1：通过曝光及刻蚀获得台面区域，所述台面区域包括第一台面；步骤2：在所述台面区域采用沉积微米尺寸的电流扩展层ITO限制发光二极管发光面积的方法获得第二台面；步骤3：曝光定义隔离区域及电极区域。