[发明专利]用于制作光发射二极管或光接收二极管的方法

说明书

本发明提供了用于制作光发射二极管或光接收二极管(102)的方法，包括：在第一衬底(104)上制作具有相反掺杂的第一半导体层和第二半导体层以及第三本征半导体层；刻蚀沟槽，所述沟槽围绕第二层和第三层以及第一层的第一部分的剩余部分(126、128、130)；在沟槽中制作覆盖所述剩余部分的侧壁的电介质间隔体(132)；进行刻蚀，使沟槽延伸到第一衬底；横向刻蚀电介质间隔体的一部分，暴露第一层的第二部分的接触表面(136)；在沟槽中制作与第一层的第二部分的接触表面以及第一层的第二部分的侧面接触的第一电极。

技术领域

本发明涉及光发射二极管或发光二极管(称为LED或尺寸为几微米或几十微米的micro-LED或μLED)领域，以及光接收二极管或光电二极管领域。本发明特别适用于通过LED照明的设备、包括LED矩阵的发光电子设备(如屏幕、投影仪、汽车头灯或图像墙(imagewall))领域、以及包括光电二极管矩阵的光接收电子设备或微电子设备(如图像传感器)领域。本发明特别涉及由GaN/InGaN半导体叠层生产LED矩阵或μLED矩阵，用于制作显示屏或矩阵照明。

背景技术

二极管的制作(例如在形成像素矩阵的光电二极管矩阵或LED矩阵的生产中)通常基于实施所谓的平面技术中所常用的标准微电子方法，并且在此期间，通过沉积步骤和随后的光刻步骤以及接下来的刻蚀步骤来制作二极管的每个元件。利用该类型方法，二极管材料的每个图案的制作都需要实施至少三个不同的步骤。此外，制作的每个图案必须与先前制作的图案一致。最后，每个图案的清晰度必须考虑相关设备的性能，既要关注可实现的尺寸也要关注相对于先前图案的对准性能。

此外，为了在标准微电子技术下获得足够的性能，制作的元件的平坦化是必要的，以控制在这些元件上实施的光刻步骤，这是因为光刻步骤所能达到的分辨率与在其上实施该光刻的地形直接相关，光刻隔离设备中所使用的具有非常大孔径的光学透镜的景深随着分辨率的增加而减小。

文献FR3042913A1描述了一种用于自动对准生产LED矩阵或μLED矩阵的方法。在该方法中，以自动对准的方式制作像素，也就是说，通过单个光刻层来物理分离各种LED，同时产生LED的台面结构。所制作的沟槽还使得仅通过与LED的n掺杂部分或p掺杂部分的侧面接触，就可以在LED的n掺杂部分或p掺杂部分中的一个上实现电接触。像素之间的这些光学隔离沟槽被刻蚀到形成LED的p-n结的半导体的生长衬底，然后用形成反射金属电极的材料填充，这使得能够适当地将像素彼此光学隔离，这是因为由像素发射的光随后被直接提取到该像素下方，并且在半导体中不被引导到相邻像素(串扰现象)。因此，这种像素矩阵结构对像素提供了最佳的光学对比度和良好的光学清晰度。

然而，从电学的观点来看，优选的是，位于衬底上的n掺杂部分或p掺杂部分的半导体和提供光学隔离的电极之间的电接触不发生在该部分的侧面上，而是例如发生在与衬底平行的表面上，这是因为与生长表面平行的晶面具有更好的电学特性。这使得能够获得更好的电响应，也就是说，对于相同的工作电压，可以获得更高的电流，因此，在光发射二极管的情况下，对于注入的相同电功率，可以发射更大量的光。另一方面，在与衬底平行的表面上制作电接触涉及不将半导体刻蚀到衬底，以便在沟槽底部保留一部分，这使像素之间的光学隔离退化，也就是说，增加了像素之间的串扰。这在文献“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，必须在像素的光学隔离和获得的电响应之间达成折中。