[发明专利]GaN基微米级LED阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN基微米级LED阵列，其特征在于，该LED阵列包括m×m个LED阵列单元、覆盖在所述m×m个LED阵列单元上方的隔离层（3）、设置在隔离层（3）上的n-电极引线区（8），每个所述LED阵列单元包括n×n独立的LED器件和一个设置在隔离层（3）上的p-电极引线区（4），LED阵列单元中的n×n个LED器件的正极相连并与p-电极引线区（4）连接，所述m×m个LED阵列单元分别作为收发端；所述LED器件包括从下至上依次设置的n-GaN层（1）、InGaN/GaN多量子阱层（5）、p-GaN层（6）、p-电极（7）和设置在n-GaN层（1）上位于InGaN/GaN多量子阱层（5）一侧的n-电极（2），所有LED器件的n-电极（2）连为一体；所述隔离层（3）将LED器件的n-电极（2）和p-电极（7）隔离开，所述p-电极（7）上侧中心部分从隔离层（3）的缺口中露出，并与p-电极引线区（4）相连，所述n-电极引线区（8）穿过隔离层（3）与n-电极（2）相连，能实现所述GaN基微米级LED阵列背发光。

2.根据权利要求1所述的GaN基微米级LED阵列，其特征在于，所述隔离层（3）为SiO₂层。

3.根据权利要求1或2所述的GaN基微米级LED阵列，其特征在于，所述p-电极（7）和n-电极（2）均为Ni/Au电极，即沉积的金属材料为Ni/Au。

4.一种制备权利要求1、2或3所述GaN基微米级LED阵列的背后加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）在硅基氮化物晶圆背后对硅衬底层进行减薄抛光；

2）在硅基氮化物晶圆上表面均匀涂上一层光刻胶，采用曝光技术在光刻胶层上定义出n-GaN层（1）上的台阶区域，所述n-GaN层（1）台阶区域包括下台面和上台面；

3）采用反应离子束刻蚀n-GaN层（1）台阶区域，得到阶梯状台面的LED器件结构；

4）去除残余光刻胶，得到阶梯状台面、位于上台面的p-GaN层（6）、InGaN/GaN多量子阱（5）、和n-GaN层（1）；

5）在硅基氮化物晶圆上表面均匀涂上一层光刻胶，光刻定义出位于上台面的LED器件的p-电极（7）窗口区域、位于下台面的LED器件的n-电极（2）窗口区域，然后在所述p-电极（7）窗口区域与n-电极（2）窗口区域分别蒸镀Ni/Au，实现p-电极（7）与n-电极（2），去除残余光刻胶后，即得到LED器件；

6）在LED器件上方生长材质为SiO₂的隔离层（3）；

7）在隔离层（3）上表面均匀涂上一层光刻胶，采用曝光技术在光刻胶层上定义p-电极（7）、n-电极（2）和隔离槽的腐蚀区域；

8）采用湿法刻蚀去除所述步骤7）中定义的腐蚀区域上的SiO₂，然后去除残余光刻胶；

9）在晶圆上表面旋涂一层光刻胶，用光刻定义出p-电极引线区（4）和n-电极引线区（8），在p-电极（7）蒸镀金作为p-电极引线区（4），同时在n-电极引线区（8）窗口上镀上同样厚度的金属层，去除残余光刻胶后，将晶圆放入快速退火炉中进行退火，使p-电极（7）和n-电极（2）形成欧姆接触；

10）在晶圆上表面旋涂一层光刻胶，用光刻定义隔离槽和与隔离槽相连的n-GaN支撑臂结构，用反应离子刻蚀将隔离槽刻蚀至硅衬底；

11）在硅基氮化物晶圆顶层涂胶保护，在硅基氮化物晶圆的硅衬底层下表面旋涂一层光刻胶层，利用背后对准技术，光刻定义出覆盖所有LED阵列单元的背后刻蚀窗口；

12）将晶圆的外延缓冲层作为刻蚀阻挡层，利用背后深硅刻蚀技术，通过背后刻蚀窗口将所述硅衬底层贯穿刻蚀至外延缓冲层的下表面；

13）采用氮化物背后减薄刻蚀技术，从下往上对外延缓冲层和n-GaN层（1）进行氮化物减薄处理；

14）去除残余光刻胶，使用机械外力断开支撑臂结构，将GaN基微米级LED阵列转移至外部衬底。

5.根据权利要求4所述的制备GaN基微米级LED阵列的背后加工方法，其特征在于，所述步骤5）中的蒸镀Ni/Au，采用剥离工艺和温度控制在500℃的氮气氛围退火技术实现。

6.根据权利要求4或5所述的制备GaN基微米级LED阵列的背后加工方法，其特征在于，所述步骤13）中的氮化物背后减薄刻蚀技术为离子束轰击技术或反应离子束刻蚀技术。