內(nèi)嵌入式照明通信雙功能led器件及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件，包括一個外圍LED芯粒和嵌于所述外圍LED芯粒內(nèi)部的2N個通信型發(fā)光芯粒，所述2N個通信型發(fā)光芯粒在外圍LED芯粒內(nèi)部呈N×2陣列排列，還包括外圍LED芯粒和2N個通信型發(fā)光芯粒共用的p型焊點、通信型發(fā)光芯粒的n型焊點和外圍LED芯粒的n型焊點，所述外圍LED芯粒和通信型發(fā)光芯粒均沉積于襯底上，所述2N個通信型發(fā)光芯粒通過串聯(lián)方式連接。
【專利說明】
內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件及其制作方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及可見光通信領域，具體涉及一種內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件及其制作方法。
【背景技術】
[0002]照明用LED器件問世已有十余載，大功率LED照明器件也有數(shù)年的研究和使用，發(fā)光器件作為通信信息的載體成為近兩年的熱門研究課題，但是該技術推廣和應用受到了普通的LED器件相應頻率的制約，如果采用微米級LED器件雖然相應頻率上去了，但存在照明效果差的問題，也就是說現(xiàn)在的通信用的發(fā)光器件還是應用均處于初級階段，實際應用因為發(fā)光能力而被限制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件，采用的技術方案如下:
一種內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件，包括一個外圍LED芯粒和嵌于所述外圍LED芯粒內(nèi)部的2N個通信型發(fā)光芯粒，所述2N個通信型發(fā)光芯粒在外圍LED芯粒內(nèi)部呈NX 2陣列排列，還包括外圍LED芯粒和2N個通信型發(fā)光芯粒共用的P型焊點、通信型發(fā)光芯粒的η型焊點和外圍LED芯粒的η型焊點，所述外圍LED芯粒和通信型發(fā)光芯粒均沉積于襯底上，所述2Ν個通信型發(fā)光芯粒通過串聯(lián)方式連接。
[0004]通信型發(fā)光芯粒為通信基本單元，通過減小其面積，也是減小芯粒體積，從而提升器件響應時間和響應速率。而使用串聯(lián)方式將2Ν個芯粒串在一起，雖然增加了整個器件的電阻R，但是以同樣比例縮小了整個器件的電容C，相比單顆芯粒的結構，器件整體響應頻率變化不大，但是其照明效果是單顆的2Ν倍，這也是實現(xiàn)功率型可見光通信器件的關鍵設計，而外圍的外圍LED芯粒則作為器件照明主要來源。
[0005]本發(fā)明通過在外圍LED芯粒內(nèi)嵌入照明通信雙功能LED器件，充分利用了LED具有響應時間短、高速調(diào)制特點，滿足普通照明使用要求，又能滿足通信的要求。
[0006]外圍的外圍LED芯粒采用本領域普通的外圍LED芯粒即可。
[0007]作為優(yōu)選，所述通信型發(fā)光芯粒包括依次沉積在襯底上的緩沖層、η型半導體層、發(fā)光層、P型半導體層和透明電極，將2Ν個芯粒串聯(lián)連接于P型焊點和通信型發(fā)光芯粒的η型焊點兩端的電極線路。
[0008]作為優(yōu)選，所述通信型發(fā)光芯粒間、通信型發(fā)光芯粒與外圍LED芯粒間鋪墊有二氧化硅，并通過刻蝕技術在二氧化硅上刻出為所述焊點預留的位置。
[0009]所述二氧化硅使電極線路在芯粒間連接和踮起電極焊點于襯底上。
[0010]相鄰芯粒間的是為了讓電極線在芯粒間不存在高階梯情況，導致電極斷裂，焊點處的二氧化硅則可以踮起焊點，讓焊點與芯粒間不存在高階梯情況，導致電極斷裂。
[0011]作為優(yōu)選，本發(fā)明包括8個通信型發(fā)光芯粒，所述芯粒為環(huán)形結構的芯粒。
[0012]采用環(huán)形結構Chip芯粒使得發(fā)光層的電子空穴復合均勻，達到高復合率，以便達到器件高速和寬頻帶技術效果，9個(一個外圍LED芯粒和8個通信型發(fā)光芯粒)芯粒組成使得其在照明效果上達到1W。
[0013]作為優(yōu)選，所述襯底為藍寶石襯底。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果:
(I)器件采用環(huán)形結構芯粒，增加芯片的有效發(fā)光面，提升響應速率。
[0015](2)采用8顆芯粒串聯(lián)的通信型晶粒外圍設計一個方形框型普通外圍LED芯粒，它們在同一襯底上彌補了單顆通信型光電器件照明能力不足
(3)采用公用電極焊點，減少了焊點占用率，而將焊點沉積在襯底上面的二氧化硅上，減少電極焊點對照明和通信性能的影響。
[0016]本發(fā)明的另一目的是解決現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件的制作方法，包括以下步驟:
選用MOCVD系統(tǒng)，在導電型襯底上生長具有量子阱結構的GaN/InGaN外延片；
利用半導體平面工藝進行制備工作，通過芯片制備刻蝕工藝將外延片形成以下結構:2N個通信型發(fā)光芯粒在外圍LED芯粒內(nèi)部呈N X 2陣列排列；
通過mesa刻蝕形成每個通信型發(fā)光芯粒和外圍LED芯粒的η型半導體層；
在每個通信型發(fā)光芯粒和外圍LED芯粒的P型層上沉積透明電極層；
在通信型發(fā)光芯粒間、通信型發(fā)光芯粒和外圍LED芯粒間沉積二氧化硅層，并在二氧化硅層上預留焊點位置，通過刻蝕技術在二氧化硅層上刻出；
制備2N個通信型發(fā)光芯粒共用的P型焊點、通信型發(fā)光芯粒的η型焊點和外圍LED芯粒的η型焊點；
將2Ν個芯粒串聯(lián)連接于P型焊點和通信型發(fā)光芯粒的η型焊點兩端的電極線路。
[0017]作為優(yōu)選，本發(fā)明中，Ν=4，所述芯粒為環(huán)形結構的芯粒。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果:
(1)器件采用環(huán)形結構芯粒，增加芯片的有效發(fā)光面，提升響應速率；
(2)采用8顆芯粒串聯(lián)的通信型晶粒外圍設計一個方形框型普通外圍LED芯粒，它們在同一襯底上彌補了單顆通信型光電器件照明能力不足；
(3)采用公用電極焊點，減少了焊點占用率，而將焊點沉積在襯底上面的二氧化硅上，減少電極焊點對照明和通信性能的影響。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的器件示意圖；
圖2是通信型相鄰晶粒的剖面結構圖；
圖3是本發(fā)明的器件照明晶粒和8個光通信晶粒分立制備圖；
圖4是本發(fā)明的器件mesa工藝制備圖；
圖5是本發(fā)明的器件透明電極制備圖；
圖6是本發(fā)明的器件二氧化硅設計制備圖；
圖7是本發(fā)明的器件電極制備圖；
圖8是本發(fā)明的器件二氧化硅保護層制備圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。
[0021 ] 實施例:
如圖1和圖2所示，一種內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件，包括一個外圍LED芯粒和嵌于所述外圍LED芯粒內(nèi)部的2N個通信型發(fā)光芯粒，所述2N個通信型發(fā)光芯粒在外圍LED芯粒內(nèi)部呈NX2陣列排列，還包括外圍LED芯粒和2N個通信型發(fā)光芯粒共用的P型焊點26、通信型發(fā)光芯粒的η型焊點25和外圍LED芯粒的η型焊點27，所述外圍LED芯粒和通信型發(fā)光芯粒均沉積于襯底上，所述2Ν個通信型發(fā)光芯粒通過串聯(lián)方式連接。
[0022]所述通信型發(fā)光芯粒包括依次沉積在襯底I上的緩沖層2、η型半導體層3、發(fā)光層
4、ρ型半導體層5和透明電極6，將2Ν個芯粒串聯(lián)連接于P型焊點26和通信型發(fā)光芯粒的η型焊點27兩端的電極線路9。
[0023]所述芯粒間鋪墊有二氧化硅10，并通過刻蝕技術在二氧化硅10上刻出為所述焊點預留的位置。
[0024]所述二氧化硅使電極線路在芯粒間連接和踮起電極焊點于襯底上。
[0025]本實施例包括8個通信型發(fā)光芯粒，所述芯粒為環(huán)形結構的芯粒。
[0026]如圖3至圖8所示，一種內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件的制作方法，包括以下步驟:
選用MOCVD系統(tǒng)，在導電型襯底上生長具有量子阱結構的GaN/InGaN外延片；
利用半導體平面工藝進行制備工作，通過芯片制備刻蝕工藝將外延片形成以下結構:2N個通信型發(fā)光芯粒在外圍LED芯粒內(nèi)部呈N X 2陣列排列，如圖3所示；
通過mesa刻蝕形成每個通信型發(fā)光芯粒和外圍LED芯粒的η型半導體層，如圖4所示，圖中標號14、15分別為外圍LED芯粒和通信型芯粒的mesa圖樣；
在每個通信型發(fā)光芯粒和外圍LED芯粒的P型層上沉積透明電極層，如圖5所示，圖中16和17分別為外圍LED芯粒和通信型芯粒的的透明電極結構；
在通信型發(fā)光芯粒間、通信型發(fā)光芯粒和外圍LED芯粒間沉積二氧化硅層，并在二氧化硅層上預留焊點位置，通過刻蝕技術在二氧化硅層上刻出，如圖6所示，圖中標號18、19分別是為串聯(lián)電極和焊點沉積二氧化硅層；
制備2N個通信型發(fā)光芯粒共用的P型焊點、通信型發(fā)光芯粒的η型焊點和外圍LED芯粒的η型焊點；
將2Ν個芯粒串聯(lián)連接于P型焊點和通信型發(fā)光芯粒的η型焊點兩端的電極線路，圖7所示20、21、22、23是外圍LED芯粒和通信晶粒的P和η電極走向；
覆蓋一層二氧化硅保護層，如圖8所示24為覆蓋二氧化硅之后進行刻蝕出電極的光刻板圖形，所有工序完成之后得到如圖1所示的器件圖。
【主權項】
1.一種內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件，其特征在于，一種內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件，包括一個外圍LED芯粒和嵌于所述外圍LED芯粒內(nèi)部的2N個通信型發(fā)光芯粒，所述2N個通信型發(fā)光芯粒在外圍LED芯粒內(nèi)部呈NX 2陣列排列，還包括外圍LED芯粒和2N個通信型發(fā)光芯粒共用的P型焊點、通信型發(fā)光芯粒的η型焊點和外圍LED芯粒的η型焊點，所述外圍LED芯粒和通信型發(fā)光芯粒均沉積于襯底上，所述2Ν個通信型發(fā)光芯粒通過串聯(lián)方式連接。2.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件，其特征在于，所述通信型發(fā)光芯粒包括依次沉積在襯底上的緩沖層、η型半導體層、發(fā)光層、P型半導體層和透明電極，將2Ν個芯粒串聯(lián)連接于P型焊點和通信型發(fā)光芯粒的η型焊點兩端的電極線路。3.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件，其特征在于，所述通信型發(fā)光芯粒間、通信型發(fā)光芯粒與外圍LED芯粒間鋪墊有二氧化硅，并通過刻蝕技術在二氧化硅上刻出為所述焊點預留的位置。4.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件，其特征在于，包括8個通信型發(fā)光芯粒，所述芯粒為環(huán)形結構的芯粒。5.—種內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 選用MOCVD系統(tǒng)，在導電型襯底上生長具有量子阱結構的GaN/InGaN外延片； 利用半導體平面工藝進行制備工作，通過芯片制備刻蝕工藝將外延片形成以下結構:2N個通信型發(fā)光芯粒在外圍LED芯粒內(nèi)部呈N X 2陣列排列； 通過mesa刻蝕形成每個通信型發(fā)光芯粒和外圍LED芯粒的η型半導體層； 在每個通信型發(fā)光芯粒和外圍LED芯粒的P型層上沉積透明電極層； 在通信型發(fā)光芯粒間、通信型發(fā)光芯粒和外圍LED芯粒間沉積二氧化硅層，并在二氧化硅層上預留焊點位置，通過刻蝕技術在二氧化硅層上刻出； 制備2N個通信型發(fā)光芯粒共用的P型焊點、通信型發(fā)光芯粒的η型焊點和外圍LED芯粒的η型焊點； 將2Ν個芯粒串聯(lián)連接于P型焊點和通信型發(fā)光芯粒的η型焊點兩端的電極線路。6.根據(jù)權利要求5所述的內(nèi)嵌入式照明通信雙功能LED器件的制作方法，其特征在于，N=4 ο
【文檔編號】H01L33/32GK105895654SQ201610320742
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】孫慧卿, 黃鴻勇, 黃涌, 張柱定, 黃晶, 孫杰, 楊晛, 衣新燕, 郭志友
【申請人】華南師范大學