[发明专利]基于MEMS扫描微镜的发射方向可控的蓝光微LED器件及其制备方法

权利要求书

1.一种基于MEMS扫描微镜的发射方向可控的蓝光微LED器件，其特征在于，包括作为载体的蓝宝石衬底氮化物晶片和SOI晶片，所述蓝宝石衬底氮化物晶片包括蓝宝石衬底层和位于所述蓝宝石衬底层上方的顶层氮化物，所述蓝宝石衬底层通过激光剥离技术将其剥离，顶层氮化物和镍/金电极构成阵列式微LED器件，所述SOI晶片顶层设置有MEMS扫描微镜，以微LED器件的正负电极和扫描微镜的正负电极作为键合点，利用阳极键合技术将制备好阵列式微LED器件的蓝宝石衬底氮化物晶片键合在制备好扫描微镜的SOI晶片上；微镜镜面由两根扭转梁固定，镜面下是供微镜活动的空腔，镜面的两侧为垂直梳齿结构，其中梳齿分为固定梳齿和可动梳齿，固定梳齿固定在衬底上，而可动梳齿和镜面为一体，当在可动梳齿和固定梳齿之间加上静电时，可动梳齿就会在静电力的作用下向下运动，带动扭转梁扭转，从而镜面发生扭转，通过扫描微镜控制阵列式微LED器件出射光的照射方向，从而调节微LED器件的空间覆盖范围，可用于可见光通信或照明显示用的可调光源。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS扫描微镜的发射方向可控的蓝光微LED器件，其特征在于，所述蓝光微LED为独立的阵列式LED器件。

3.根据权利要求1所述的基于MEMS扫描微镜的发射方向可控的蓝光微LED器件，其特征在于，所述正电极和负电极均为镍/金电极。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述微LED器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）选取外延生长氮化物层的蓝宝石衬底晶片，其结构从下至上依次包含蓝宝石衬底、缓冲层、N型GaN层、量子阱层和P型GaN层；

步骤（2）在蓝宝石衬底氮化物晶片的顶层氮化物上表面进行光学光刻定义LED发光区域，并进行三五族反应离子刻蚀，暴露出用于制备负电极的LED层中的N型氮化物材料区域；

步骤（3）在蓝宝石衬底氮化物晶片的顶层氮化物上表面进行光学光刻定义整个微LED器件的区域，并进行三五族反应离子刻蚀至蓝宝石衬底，分离出独立的微LED器件；

步骤（4）在蓝宝石衬底氮化物晶片的顶层氮化物上表面进行光学光刻，定义阵列式LED器件的正负电极的图形结构，并采用电子束蒸镀技术沉积镍/金复合金属层；

步骤（5）使用有机试剂丙酮在超声清洗环境中对蒸镀在光刻胶表面的镍/金复合金属层进行剥离，获得阵列式LED器件的正负电极；

步骤（6）在SOI晶片的顶层硅上表面进行电子束光刻，定义MEMS扫描微镜的图形结构；

步骤（7）采用反应离子刻蚀技术，利用图形化的电子束光刻胶层作为掩模，刻蚀SOI晶片的顶层硅，得到MEMS扫描微镜的结构；

步骤（8）在SOI晶片的顶层硅上表面进行光学光刻，定义MEMS扫描微镜的正负电极的图形结构，并采用电子束蒸镀技术沉积铝/金复合金属层；

步骤（9）使用有机试剂丙酮在超声清洗环境中对蒸镀在光刻胶表面的镍/金复合金属层进行剥离，获得MEMS扫描微镜的正负电极；

步骤（10）以微LED器件的正负电极和扫描微镜的正负电极作为键合点，利用阳极键合技术将制备好阵列式微LED器件的蓝宝石衬底氮化物晶片键合在制备好扫描微镜的SOI晶片上；

步骤（11）利用激光剥离技术将蓝宝石衬底剥离；

步骤（12）利用氢氟酸气体刻蚀工艺去除SOI晶片顶层硅下方的二氧化硅牺牲层，释放扫描微镜。

5.根据权利要求4所述的微LED器件的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中通过如下方式定义LED器件正负电极的图形结构：采用电子束蒸镀技术沉积镍/金复合金属层，并使用有机试剂丙酮在超声清洗环境中进行剥离，获得可作为键合点的LED器件正负电极的图形结构。

6.根据权利要求4所述的微LED器件的制备方法，其特征在于，所述步骤（8）和步骤（9）中通过如下方式定义键合点：采用电子束蒸镀技术沉积铝/金复合金属层，并使用有机丙酮在超声清洗环境中进行剥离，获得可作为键合点的MEMS扫描微镜正负电极的图形结构。