氮化镓基垂直结构发光二极管及其制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114530535A(43)申请公布日2022.05.24(21)申请号202210047002.0H01L33/00(2010.01)(22)申请日2022.01.17(71)申请人南昌大学地址330031江西省南昌市红谷滩新区学府大道999号申请人南昌硅基半导体科技有限公司(72)发明人郑畅达舒俊张建立王小兰高江东李丹杨小霞潘拴王立(74)专利代理机构江西省专利事务所36100专利代理师张文(51)Int.Cl.H01L33/20(2010.01)H01L33/12(2010.01)H01L33/38(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称氮化镓基垂直结构发光二极管及其制造方法(57)摘要本发明公开了一种氮化镓基垂直结构发光二极管及其制造方法，从下至上依次包括：支撑基板、键合金属层、P型电极、P型半导体层、量子阱发光层、N型半导体层、缓冲层及N型电极，其中，缓冲层具有贯穿的V型孔洞结构；N型半导体完全填充缓冲层的V型孔洞；N型电极与V型孔洞内的N型半导体接触，形成欧姆接触。在Si衬底上生长具有V型孔洞贯穿的缓冲层，然后生长高掺杂的N型半导体层，并且缓冲层的V型孔洞被N型半导体完全填充，该结构的组合保证了器件良好的N型欧姆接触特性的同时，保留了高强度的缓冲层，可实现具有超薄外延层的氮化镓基垂直结构发光二极管的制造。CN114530535ACN114530535A权利要求书1/1页1.一种氮化镓基垂直结构发光二极管，从下至上依次包括：支撑基板、键合金属层、P型电极、P型半导体层、量子阱发光层、N型半导体层、缓冲层及N型电极；其特征在于：所述缓冲层具有贯穿的V型孔洞结构；N型半导体完全填充缓冲层的V型孔洞；N型电极与V型孔洞内的N型半导体接触，形成欧姆接触。2.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管，其特征在于：所述缓冲层为具有V型孔洞的AlGaN单层或多层结构，其中0.3≤x≤1，厚度为500Å5000Å，V型孔洞的密x(1‑x)~710度为1×10~1×10/cm²。3.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管，其特征在于：所述N型半导体层的材料为掺杂Si元素的AlGaN单层或多层结构，其中0≤x≤0.6，厚度为0.1μm2μm，x(1‑x)~1820Si浓度为1×10/cm³~1×10/cm³。4.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管，其特征在于：所述支撑基板为Si基板。5.一种氮化镓基垂直结构发光二极管的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：A、在衬底上依次生长具有V型孔洞的缓冲层、N型半导体层、量子阱发光层和P型半导体层；B、在所述P型半导体层的表面形成P型电极和键合金属层；C、将具有P型电极和键合金属层的外延片键合至支撑基板上；D、去除衬底；E、蚀刻一定厚度的缓冲层，暴露缓冲层的V型孔洞内的N型半导体层；F、在所述已暴露V型孔洞内的N型半导体层的缓冲层的表面蒸镀欧姆接触金属形成N型电极。6.根据权利要求5所述的氮化镓基垂直结构发光二极管的制造方法，其特征在于：在步骤E中，所述缓冲层被蚀刻的厚度为缓冲层总厚度的0%~80%。2CN114530535A说明书1/4页氮化镓基垂直结构发光二极管及其制造方法技术领域[0001]本发明涉及发光二极管领域，尤其是涉及一种氮化镓基垂直结构发光二极管及其制造方法。背景技术[0002]随着新兴的可穿戴和便携技术的蓬勃发展，微米级尺寸的LED芯片（MicroLED）由于其在显示、可见光通信和生物医学等领域的应用前景，获得了巨大的关注与研究。LED芯片尺寸从现有的mm级别，缩小到百分之一的10μm以下级别即为MicroLED。通过芯片制造和封装工艺形成微型化LED阵列，每个MicroLED为一个发光源，并能够实现控制每个发光像素的寻址，单独驱动发光，形成自发光显示。MicroLED显示具有纳秒(ns)级别高速响应性能，无机材料的稳定特性，高光效，高可靠性，高色纯度和对比度，可透明等优异的性能，这些特性的综合是液晶显示（LCD）和有机LED（OLED）所无法达到的。[0003]MicroLED作为下一代显示技术的首选方案，为了抑制MicroLED侧面出光导致的光损失和相邻像素间的光串扰现象，增加正面出光比例，需要尽可能地减薄器件厚度。垂直结构薄膜芯片，由于没有透明衬底的侧面出光，芯片法向出光更多，为MicroLED首选技术方案之一。当InGaN芯片尺寸进一步缩小至2μm~10μm尺度时，基于通常3~4μm的GaN外延膜厚度的芯片侧壁出光与法向出光的比例急剧增加，导致正面出光比例下降，芯片光串扰大。为解决此问题，显而易见的解决方案是，采用干法ICP或者湿法腐蚀的方法，将LED外延层进