CN105895653A - 高压可见光通信led器件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高压可见光通信LED器件及其制作方法，该器件包括沉积于衬底层上的若干个环形芯粒，所述若干个芯粒串联连接，所述芯粒依次包括沉积于衬底上的缓冲层、产生电子的n型层、电子空穴复合的量子阱层、产生空穴的p型层和透明电极，还包括n电极焊点和P电极焊点，所述若干个芯粒串联连接于n电极焊点和P电极焊点两端的电极线路，所述芯粒之间铺垫有二氧化硅，并通过刻蚀技术在二氧化硅上刻出为所述焊点预留的位置。
Description
技术领域
本发明涉及光电器件技术领域，具体涉及一种高压可见光通信LED器件及其制作方法。
背景技术
照明用LED器件问世已有十余载，大功率LED照明器件也有数年的研究和使用，发光器件作为通信信息的载体成为近两年的热门研究课题，但是该技术推广和应用受到了普通的LED器件相应频率的制约，如果采用微型阵列式LED器件又存在照明效果差的问题，也就是说通信用的发光器件还是应用均处于初级阶段，其照明功能也因为发光能力而被限制。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种高压可见光通信LED器件，采用的技术方案如下：
一种高压可见光通信LED器件，包括沉积于衬底层上的若干个环形芯粒，所述若干个芯粒串联连接，所述芯粒依次包括沉积于衬底上的缓冲层、产生电子的n型层、电子空穴复合的量子阱层、产生空穴的p型层和透明电极，还包括n电极焊点和P电极焊点，所述若干个芯粒串联连接于n电极焊点和P电极焊点两端的电极线路，所述芯粒之间铺垫有二氧化硅，并通过刻蚀技术在二氧化硅上刻出为所述焊点预留的位置。
作为优选，所述衬底层为蓝宝石衬底层。
作为优选，本发明包括16个环形芯粒。
将16个芯粒串联连接于PN焊点两端的电极线路，16个该种芯粒组成使得其在照明效果上达到1W。
作为优选，所述透明电极为氧化铟锡透明电极。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明充分利用白光LED具有响应时间短、高速调制特点，采用类高压LED结构设计高压可见光通信LED器件并将其应用于可见光通信领域。环形芯粒为通信基本单元，通过减小芯粒面积，也是减小芯粒体积，用于提升器件响应时间和响应速率。而使用串联方式将芯粒串在一起，虽然增加了整个器件的电阻R，但是同样比例缩小了整个器件的电容C，相比单颗环形芯片，其整体响应频率变化不大，但是其照明效果是单颗芯粒的若干倍，这也是实现高压可见光通信器件的关键设计。同时，本发明将焊点电极沉积在衬底上面的二氧化硅上，减少了电极焊点对照明和通信性能的影响。透明电极能让电流扩散更加均匀。
本发明的另一目的是解决现有的技术，提供一种高压可见光通信LED器件的制作方法，采用的技术方案如下：
一种高压可见光通信LED器件的制作方法，包括以下步骤：
选用MOCVD系统（金属有机化学汽相外延淀积系统），在衬底上生长具有量子阱结构的GaN/InGaN外延片；
利用半导体平面工艺进行制备工作，通过芯片制备刻蚀工艺将外延片分成16个芯粒的分立型芯粒结构；
刻蚀出的分立芯粒的n-GaN层结构；
在分立型芯粒的P型层上制备透明电极；
在分立型芯粒之间铺垫二氧化硅，并通过刻蚀技术在二氧化硅上刻出为所述焊点预留的位置；
在为焊点预留的位置制备n电极焊点和P电极焊点；
将16个芯粒串联连接于p型焊点和n型焊点两端的电极线路。
相邻芯粒间的二氧化硅是为了让电极线路在芯粒间不存在高阶梯情况，导致电极断裂情况，焊点处的二氧化硅则为了踮起焊点，让焊点与芯粒间不存在高阶梯情况，导致电极断裂情况。
作为优选，所述衬底为蓝宝石衬底。
作为优选，所述透明电极为氧化铟锡透明电极。
作为优选，本发明还包括在二氧化硅上覆盖一层二氧化硅保护层。
作为优选，刻蚀分立芯粒的n-GaN层结构先光刻出mesa图形，进而通过ICP刻蚀出n-GaN层结构。
环形芯粒为通信基本单元，通过减小芯粒面积，也是减小芯粒体积，用于提升器件响应时间和响应速率。而使用串联方式将芯粒串在一起，虽然增加了整个器件的电阻R，但是同样比例缩小了整个器件的电容C，相比单颗环形芯片，其整体响应频率变化不大，但是其照明效果是单颗芯粒的若干倍，这也是实现高压可见光通信器件的关键设计。同时，本发明将焊点电极沉积在衬底上面的二氧化硅上，减少了电极焊点对照明和通信性能的影响。
附图说明
图1是本发明的器件相邻芯粒结构剖面示意图；
图2是本发明的器件16芯粒分立制备图；
图3是本发明的器件mesa工艺制备图；
图4是本发明的器件氧化铟锡透明电极制备图；
图5是本发明的器件二氧化硅设计制备图；
图6是本发明的器件电极制备图；
图7是覆盖二氧化硅保护层之后进行刻蚀得到的透明电极的光刻板图形；
图8是采用实施例的方法制造得到的器件示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例：
如图1所示，一种高压可见光通信LED器件，包括沉积于衬底层1上的若干个环形芯粒，所述若干个芯粒串联连接，所述芯粒依次包括沉积于衬底上的缓冲层2、产生电子的n型层3、电子空穴复合的量子阱层4、产生空穴的p型层5和透明电极6，还包括n电极焊点7和P电极焊点8，所述若干个芯粒串联连接于n电极焊点7和P电极焊点8两端的电极线路9，所述芯粒之间铺垫有二氧化硅10，并通过刻蚀技术在二氧化硅10上刻出为所述焊点预留的位置。
所述衬底层为蓝宝石衬底层。
本实施例包括16个环形芯粒。
将16个芯粒串联连接于PN焊点两端的电极线路，16个该种芯粒组成使得其在照明效果上达到1W。
所述透明电极为氧化铟锡透明电极。
本实施例还提供一种高压可见光通信LED器件的制作方法，包括以下步骤：
选用MOCVD系统（金属有机化学汽相外延淀积系统），在衬底上生长具有量子阱结构的GaN/InGaN外延片；
利用半导体平面工艺进行制备工作，通过芯片制备刻蚀工艺将外延片分成16个芯粒的分立型芯粒结构，如图2所示，标号11为一个独立的芯粒；
刻蚀出的分立芯粒的n-GaN层结构；
在分立型芯粒的P型层上制备透明电极，如图4所示，图中标号13为透明电极结构；
在分立型芯粒之间铺垫二氧化硅，如图5所示，标号14为铺垫的二氧化硅，并通过刻蚀技术在二氧化硅上刻出为所述焊点预留的位置，相邻芯粒间的二氧化硅是为了让电极线路在芯粒间不存在高阶梯情况，导致电极断裂情况，焊点处的二氧化硅则为了踮起焊点，让焊点与芯粒间不存在高阶梯情况，导致电极断裂情况，这样才能得到图6标号15的金属电极线路和焊点；
在为焊点预留的位置制备n电极焊点和P电极焊点；
将16个芯粒串联连接于p型焊点和n型焊点两端的电极线路。
所述衬底为蓝宝石衬底。
所述透明电极为氧化铟锡透明电极。
作为优选，本发明还包括在二氧化硅上覆盖一层二氧化硅保护层，覆盖二氧化硅之后进行刻蚀出电极的光刻板图形如图7所示，图中标号16为覆盖二氧化硅保护层之后进行刻蚀得到的电极的光刻板图形。
刻蚀分立芯粒的n-GaN层结构先光刻出mesa图形，进而通过ICP刻蚀出n-GaN层结构，如图3所示。
通过本实施例的方法制作完毕得到的器件如图8所示。
Claims (6)
1.一种高压可见光通信LED器件，其特征在于，包括沉积于衬底层上的若干个环形芯粒，所述若干个芯粒串联连接，所述芯粒依次包括沉积于衬底上的缓冲层、产生电子的n型层、电子空穴复合的量子阱层、产生空穴的p型层和透明电极，还包括n电极焊点和P电极焊点，所述若干个芯粒串联连接于n电极焊点和P电极焊点两端的电极线路，所述芯粒之间铺垫有二氧化硅，并通过刻蚀技术在二氧化硅上刻出为所述焊点预留的位置。
2.根据权利要求1所述的高压可见光通信LED器件，其特征在于，包括16个环形芯粒。
3.根据权利要求1所述的高压可见光通信LED器件，其特征在于，所述透明电极为氧化铟锡透明电极。
4.一种高压可见光通信LED器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
选用MOCVD系统（金属有机化学汽相外延淀积系统），在衬底上生长具有量子阱结构的GaN/InGaN外延片；
利用半导体平面工艺进行制备工作，通过芯片制备刻蚀工艺将外延片分成16个芯粒的分立型芯粒结构；
刻蚀出的分立芯粒的n-GaN层结构；
在分立型芯粒的P型层上制备透明电极；
在分立型芯粒之间铺垫二氧化硅，并通过刻蚀技术在二氧化硅上刻出为所述焊点预留的位置；
在为焊点预留的位置制备n电极焊点和P电极焊点；
将16个芯粒串联连接于p型焊点和n型焊点两端的电极线路。
5.根据权利要求4所述的高压可见光通信LED器件的制作方法，其特征在于，还包括在二氧化硅上覆盖一层二氧化硅保护层。
6.根据权利要求4所述的高压可见光通信LED器件的制作方法，其特征在于，所述透明电极为氧化铟锡透明电极。
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