[发明专利]一种硅基发光二极管结构及其制备方法

权利要求书

1.一种硅基发光二极管结构，其特征在于：包括硅基衬底，所述硅基衬底通过绝缘填充区域将其分割为N电极区域和P电极区域，N电极区域和P电极区域的所述硅基衬底底面分别设有N焊接电极、P焊接电极；

N电极区域的所述硅基衬底正面由下而上依次设有N-GaN层、量子阱层、P-GaN层和透明导电层，所述透明导电层的上方设有钝化绝缘层，所述钝化绝缘层覆盖所述绝缘填充区域，且所述钝化绝缘层具有分别蚀刻至所述透明导电层和P电极区域的所述硅基衬底的暴露区，所述钝化绝缘层的上方设有P电极传输层，所述P电极传输层延伸并覆盖至P电极区域的所述硅基衬底，且所述P电极传输层通过所述钝化绝缘层上的暴露区分别与所述透明导电层、P电极区域的所述硅基衬底接触连接。

2.如权利要求1所述的硅基发光二极管结构，其特征在于：所述硅基衬底的厚度为10-95µm，所述N-GaN层的厚度为2-4µm，所述量子阱层的厚度为0.1-0.3µm，所述P-GaN层的厚度为0.2-0.4µm。

3.如权利要求2所述的硅基发光二极管结构，其特征在于：所述透明导电层为厚度100-400埃的ITO薄膜或厚度为10埃/50埃的Ni/Au金属薄膜；

所述绝缘填充区域为硅树脂、环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺、苯并环丁烯、聚酰亚胺、SU8胶水的至少之一的绝缘材质填充区，且所述绝缘填充区域的表面与所述硅基衬底的表面齐平；

所述钝化绝缘层包括厚度为15-25埃的Al2O3薄膜以及在所述Al2O3薄膜上生长的厚度为400-600埃的二氧化硅或氮化硅薄膜；

所述N焊接电极、所述P焊接电极和所述P电极传输层均为Cr、Ni、Ti、Pt、Cu、Au的多层金属结构，所述P电极传输层的厚度为0.3-1µm，且所述P电极传输层的最上面一层为黑色金属层。

4.一种如权利要求1所述的硅基发光二极管结构的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、提供一硅基衬底，在所述硅基衬底上依次制备N-GaN层、量子阱层和P-GaN层，得到硅基外延片结构；

S2、在所述P-GaN层上制备欧姆接触层，并对所述欧姆接触层进行光刻、蚀刻加工，然后清洗去除光刻胶，制备出透明导电层；

S3、整面通过光刻做出MESA保留区域的光刻胶图形，然后将非保留区域蚀刻至所述硅基衬底，之后清洗去除光刻胶；

S4、整面通过光刻做出非深蚀刻区域的光刻胶图形，然后对深蚀刻区域的所述硅基衬底进行深蚀刻，之后清洗去除光刻胶；

S5、采用绝缘材料对步骤S4中的深蚀刻区域进行填充，得到绝缘填充区域；

S6、制备一层覆盖所述绝缘填充区域的钝化绝缘层，并通过整面光刻做出不需要暴露电极区域的光刻胶图形，然后将需要暴露电极的区域蚀刻至所述透明导电层，之后清洗去除光刻胶；

S7、整面进行光刻，暴露出需要镀传输金属层的区域，然后通过热蒸镀的方式，沉积一层金属薄膜，之后对光刻胶进行剥离，清洗后得到P电极传输层；

S8、整面通过光刻做出所需异形的光刻胶图形，然后对光刻胶未保护的区域进行深蚀刻，得到异形结构；

S9、对硅基衬底进行减薄处理；

S10、对硅基衬底底面进行光刻，暴露出需要镀P/N焊接电极的区域，然后通过热蒸镀的方式，沉积一层金属薄膜，之后对光刻胶剥离，清洗后得到P焊接电极、N焊接电极，实现焊接电极制备。

5.如权利要求4所述的硅基发光二极管结构的制备方法，其特征在于：步骤S2中，通过Suptter或热蒸镀的方式在硅基外延片的所述P-GaN层上制备ITO薄膜，厚度为100-400埃，然后置于快速退火炉中，在氮气氛围并保持550℃条件下，持续3分钟，使得ITO薄膜形成所述欧姆接触层，之后做出所述欧姆接触层需要保留区域的光刻胶图形，通过湿法腐蚀工艺，去除没有覆盖光刻胶区域的所述欧姆接触层，最后使用有机溶剂将光刻胶清洗去除，得到所述透明导电层。