[发明专利]倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：包括四个发光单元、正电极焊盘和负电极焊盘，所述正电极焊盘和负电极焊盘分布在发光单元的两侧，所述四个发光单元中相邻发光单元的正电极通过金属连接线依次并联连接，其中一端并与正电极焊盘连接，呈2 × 2阵列分布，所述发光单元的负电极与负电极焊盘连接在一起；从金属电极至光出射方向，所述发光单元的有源区域依次包括介质DBR、透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层和宝石衬底；

所述发光单元的正电极区域依次包括介质DBR、正电极、透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层和蓝宝石衬底；

所述发光单元的负电极区域依次包括介质DBR、负电极、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层、以及蓝宝石衬底。

2.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：所述金属连接线与半导体材料之间通过介质绝缘层隔离，所述半导体材料包含透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层；所述发光单元的负电极覆盖在N型掺杂GaN层上表面，所述发光单元的有源区直径为30～120μm，分布有光子晶体，所述光子晶体的深度大于有源层的深度，直径为200～1000nm，除正电极焊盘和负电极焊盘外，整个芯片表面都分布有介质DBR。

3.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：从金属电极至光出射方向，电极焊盘区域依次包括金属电极、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层、以及蓝宝石衬底。

4.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：所述发光单元为圆台结构，所述发光单元的正电极呈圆盘状，分布在圆台的上表面中心；所述金属连接线的宽度大于20μm；所述发光单元的负电极以及负电极焊盘连接在一起呈片状，且围绕着圆台和介质绝缘层分布。

5.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：所述介质绝缘层为条形状，从发光单元的透明电流扩展层的上表面，沿着圆台侧壁向下延伸至N型掺杂GaN材料的上表面，再沿着相邻发光单元的圆台侧壁向上延伸至透明电流扩展层的上表面；所述介质绝缘层材料为SiO₂、SiN、SiON中的一种以上，厚度大于500nm，宽度大于金属连接线的宽度20μm以上，将金属连接线与半导体材料隔离；所述半导体材料包含透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层。

6.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：所述光子晶体的单孔呈倒圆台型，圆台的侧壁与顶部之间的倾角为65°～85°，圆台内部分布有介质薄膜，所述光子晶体为三角晶格、四角晶格或六角晶格。

7.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：所述介质DBR为SiO₂/SiN、SiO₂/Ta₂O₅、SiO₂/HfO₂或SiO₂/ZrO₂，且第一层介质为SiO₂薄膜。

8.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：所述金属电极构成金属反射镜，所述金属反射镜包括反射层、阻挡层和保护层，所述反射层与阻挡层接触连接，所述阻挡层与保护层接触连接，所述反射层为Ag或Al，所述阻挡层是Ni、Cr或Ti，所述保护层为Au、TiN或TiW，所述金属反射镜在发光单元的中心波长的反射率大于95%。