[发明专利]发光二极管和激光器制作方法及发光二极管和激光器

权利要求书

1.一种半导体发光二极管的制作方法，其特征在于，将发光二极管直接外延生长在单晶硅薄膜石英衬底上或外延生长在沉积有缓冲层的单晶硅薄膜石英衬底上。

2.根据权利要求1所述的半导体发光二极管制作方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)在石英衬底上形成100nm-300nm单晶硅薄膜；

(2)对形成的单晶硅薄膜石英衬底进行100-600℃高温退火，以加强薄膜的键合特性，消除单晶硅薄膜中的缺陷；

(3)对石英衬底上的单晶硅膜进行减薄和表面抛光，形成外延不同种类半导体发光二极管所需厚度的单晶硅薄膜；

(4)对单晶硅薄膜进行剂量为5×10¹⁹-5×10²¹/立方厘米的磷离子注入掺杂，之后在700℃-1100℃高温活化，形成导电电极；

(5)用金属有机化合物化学气相沉积或分子束外延的方法依次外延生长半导体发光二极管的N层、有源发光层和P层；

(6)用溅射、蒸发或电子束蒸发的方法沉积高反射低电阻的金属层，形成半导体发光二极管的顶部电极。

3.根据权利要求2所述的半导体发光二极管制作方法，其特征在于，在第(3)步所述的不同种类半导体发光二极管所需厚度为：当外延蓝光半导体发光二极管时的单晶硅膜的厚度为30nm；当外延绿、红光的半导体发光二极管的单晶硅膜的厚度为50nm-100nm。

4.根据权利要求1或2所述的半导体发光二极管制作方法，其特征在于，所述的单晶硅薄膜的晶向为<111>、<100>或<110>晶向。

5.根据权利要求2所述的半导体发光二极管制作方法，其特征在于，在第(5)步中，还可在单晶薄膜上生长缓冲层，构成沉积有缓冲层的单晶硅薄膜石英(SOQ)衬底。

6.根据权利要求5所述的半导体发光二极管制作方法，其特征在于，所述的缓冲层为AlN或ZnO或SiC薄膜，或三种薄膜中的任意两种或三种的混合。

7.根据权利要求1或2所述的半导体发光二极管制作方法，其特征在于，所述制得的半导体发光二极管为于III-V族异质结、量子阱、量子线和量子点半导体发光二极管，II-VI族异质结、量子阱、量子线和量子点半导体发光二极管，IV族异质结、量子阱、量子线和量子点半导体发光二极管，以及有机高分子和小分子半导体发光二极管。

8.根据权利要求1或2所述的半导体发光二极管制作方法，其特征在于，所述的半导体发光二极管的顶部电极为Pb或Au或Ti或Al或Ag或Mg或Ca的金属电极。

9.一种采用权利要求2所述方法制作的半导体发光二极管(LED)，其特征在于，包括有与石英衬底(201)键合单晶硅薄膜(103)；加温活化后形成在石英衬底(201)上的单晶硅电极层(301)；外延生长在单晶硅电极层(301)上的LED的N层材料(601)；位于LED的N层材料(601)之上的LED的发光层(602)；位于LED的发光层(602)之上的LED的P层(603)；形成在P层(603)之上的LED的顶部电极(604)。

10.根据权利要求9所述的采用权利要求2所述方法制作的半导体发光二极管，其特征在于，在所述的单晶硅诱导及电极层(301)和LED的N层材料(601)之间还可形成有缓冲层(701)，而所述的LED的N层材料(601)通过金属电极(702)与单晶硅电极层(301)相连。

11.一种半导体激光器的制作方法，其特征在于，将激光器直接外延生长在单晶硅薄膜石英衬底上或外延生长在沉积有缓冲层的单晶硅薄膜石英衬底上。