一种集成LED结构的晶体管芯片、电路及装置的制作方法

本实用新型涉及电子元件领域，特别涉及一种集成LED结构的晶体管芯片、电路及装置

背景技术：

晶体管(transistor)是一种固体半导体器件，具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。

传统中，要知道晶体管芯片是否处于工作状态，需要通过检测或者在电路中而外添加一个检测元件来进行检测，而外加装检测元件增加组件的连接动作及时间。

技术实现要素：

为此，需要提供一种能够及时知道晶体管的工作状态及减省额假装检测元件的连接动作及时间的集成LED结构的晶体管芯片、电路及装置。

为实现上述目的，发明人提供了一种集成LED结构的晶体管芯片，包括衬底、晶体管结构和LED结构；

所述晶体管结构和LED结构外延成长在衬底上；

所述晶体管结构包括第一极、第二极和第三极，所述晶体管的第二极连接于LED结构的负极。

进一步优化，所述晶体管结构和LED结构通过MOCVD技术外延成长在衬底上。

进一步优化，所述衬底为GaAs衬底。

进一步优化，所述晶体管结构为异质结双极晶体管结构，所述LED结构为四元LED结构。

进一步优化，所述LED结构外延生长在GaAs衬底上，所述晶体管结构外延生长在LED结构上。

进一步优化，所述衬底为GaN衬底。

进一步优化，所述晶体管结构为高电子迁移率晶体管结构，所述LED结构为GaN LED结构。

进一步优化，所述LED结构外延生长在GaN衬底的一侧，所述晶体管结构外延生长在GaN衬底的另一侧。

发明人还提供了另一种方案，一种电路，所述电路包括上述所述的晶体管芯片。

发明人还提供了另一个技术方案，一种装置，所述装置包括上述所述电路。

区别于现有技术，上述技术方案通过晶体管和LED采用同一材料的衬底，晶体管芯片集成LED，通过LED为开关指示，能够通过LED知晓晶体管是否工作，让用户知晓组件的工作状态；同时节省了额外加装LED的连接动作及时间。

附图说明

图1为本实施例所述集成LED结构的晶体管芯片的一种结构示意图；

图2为本实施例所述集成四元LED的异质结双极晶体管芯片的一种结构示意图；

图3为本实施例所述集成GaN LED结构的高电子迁移率晶体管芯片的一种结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实施例中，一种集成LED结构的晶体管芯片，包括衬底、晶体管结构和LED结构；

所述晶体管结构和LED结构外延成长在衬底上；

所述晶体管结构包括第一极、第二极和第三极，所述晶体管的第二极连接于LED结构的负极。

将晶体管结构和LED结构外延生长在同一衬底上，使晶体管结构和LED结构集成在同一个芯片上，LED结构可以作为晶体管结构的指示开关，当晶体管结构工作的时候，通过晶体管结构的电流同时通过LED结构，LED结构发光则表明晶体管结构工作，而当LED结构没有发光，则表明晶体管结构未进行工作。同时由于将LED结构集成在晶体管芯片中，使LED结构和晶体管结构形成一个整体，在电路中加装其他LED来检测晶体管是否工作，节省了额外加装LED器件的连接动作和时间。

本实施例中，所述晶体管结构和LED结构通过MOCVD技术外延成长在衬底上。MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition金属有机化合物化学气相沉淀)技术是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、Ⅵ族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。

请参阅图2，本实施例中，集成四元LED的异质结双极晶体管芯片，所述衬底为GaAs衬底。砷化镓(GaAs)可作半导体材料，其电子迁移率高、介电常数小，能引入深能级杂质、电子有效质量小，能带结构特殊，可作外延片。

其中，所述晶体管结构为异质结双极晶体管结构，所述LED结构为四元LED结构。异质结双极晶体管是将双极晶体管中的发射结做成异质结形成的晶体管，其衬底采用的是GaAs衬底，而四元LED是以AlGaInP四元元素为发光层材料在GaAs基板上磊晶而成，能够发出红、橙、黄光之琥珀色系的光。异质结双极晶体管和四元LED采用相同的GaAs衬底为衬底，能够使LED结构更好地集成在晶体管机构中，且能够更好的工作。

其中，集成四元LED的异质结双极晶体管芯片，先将四元LED结构通过外延生长在GaAs衬底上，四元LED结构包括n-GaAsP渐变层、n-AlGaInP发光层以及P-GaP扩散层，再将异质结双极晶体管结构外延生长在四元LED结构上。

请参阅图3，另一个实施例中，所述衬底为GaN衬底。GaN，即氮化镓，属六角纤锌矿结构。在T＝300K时为，是半导体照明中发光二极管的核心组成部份。GaN是直接带隙的材料，其光跃迁几率比间接带隙的高一个数量级。

其中，所述晶体管结构为高电子迁移率晶体管结构，所述LED结构为GaN LED结构。高电子迁移率晶体管(highmobilitytransistor)利用异质结或调制掺杂结构中二维电子气高迁移率特性的场效应晶体管。其低温、低电场下的电子迁移率比通常高质量的半导体的场效应晶体管高1000倍，可实现高速低噪音工作，其衬底采用的是GaN衬底。GaN LED以GaN为材料在蓝宝石(Sapphire)为衬底所生产的LED，能够发出蓝、绿光。高电子迁移率晶体管和GaN LED采用相同的GaN衬底为衬底，能够使LED结构更好地集成在晶体管机构中，且能够更好的工作。

其中，集成GaN LED结构的高电子迁移率晶体管芯片，通过将GaN LED结构外延生长在GaN衬底的一侧，再将高电子迁移率晶体管外延生长在GaN衬底的另一侧。

另一个实施例中，一种电路，电路中采用上述实施例中的集成LED结构的晶体管芯片，通过晶体管和LED采用同一材料的衬底，晶体管芯片集成LED，通过LED为开关指示，能够通过LED知晓晶体管是否工作，让用户知晓组件的工作状态；同时节省了额外加装LED的连接动作及时间。

另一个实施例中，一种装置，装置采用上述实施例中的电路，通过晶体管和LED采用同一材料的衬底，晶体管芯片集成LED，通过LED为开关指示，能够通过LED知晓晶体管是否工作，让用户知晓组件的工作状态；同时节省了额外加装LED的连接动作及时间。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。