[发明专利]衬底转移外延生长的HEMT与LED的单片集成方法及器件

权利要求书

1.衬底转移外延生长的HEMT与LED的单片集成方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用MOCVD技术，在Si衬底上外延生长HEMT全结构；

(2)通过光刻、显影，在选择区域使用ICP刻蚀，直至刻蚀掉预设深度的AlN/GaN缓冲层；

(3)利用MOCVD技术，在步骤(2)所刻蚀的LED区外延生长n-GaN层，使其与HEMT区的AlGaN/GaN异质结沟道相接触；

(4)通过光刻、电子束蒸发的方法，在HEMT区沉积源电极，并在指定温度下退火，形成欧姆接触；

(5)在步骤(2)所划分的HEMT、LED区再次进行光刻与ICP刻蚀，使器件与器件隔离；

(6)通过光刻、电子束蒸发的方法，在步骤(5)所制备的源电极附近制备肖特基栅电极；

(7)在步骤(6)所得的芯片表面利用PECVD的方法沉积SiO2钝化层；

(8)将步骤(7)制备好的Si基外延片与键合Si衬底通过金属键合的方式键合在一起，然后通过机械磨削减薄和化学腐蚀的方式去除外延Si衬底，并通过ICP干法刻蚀的方式，暴露出LED区的n-GaN层；

(9)对步骤(8)衬底转移暴露的n-GaN上外延生长LED区的多量子阱层和p-GaN层；

(10)对步骤(9)所制得的芯片进行光刻、ICP处理，暴露出HEMT器件的源、栅电极，采用PECVD的方法生长SiO2钝化层；

(11)对步骤(10)的基础上重复进行光刻、ICP刻蚀步骤，暴露出源、栅电极；

(12)采用光刻、电子束蒸发的方法蒸镀HEMT结构的源、栅引出电极，制备LED区的P电极，并进行退火处理。

2.根据权利要求1所述衬底转移外延生长的HEMT与LED的单片集成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述HEMT全结构包括在Si衬底上依次设置的2μm的AlN/GaN缓冲层、40-80nm的AlGaN背势垒层、60-120nm的GaN沟道层、20-30nm的AlGaN势垒层；所述AlGaN背势垒层的Al组分浓度为0.1-0.2，AlGaN势垒层的Al组分浓度为0.2-0.3。

3.根据权利要求1所述衬底转移外延生长的HEMT与LED的单片集成方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(9)中，所述LED区，其外延结构包括在SiO2钝化层上依次设置的1.5-2μm的n-GaN层、100-200nm的多量子阱层、150-200nm的p-GaN层。

4.根据权利要求1所述衬底转移外延生长的HEMT与LED的单片集成方法，其特征在于，步骤(7)中，所述SiO2钝化层厚度为100-200nm。

5.根据权利要求1所述衬底转移外延生长的HEMT与LED的单片集成方法，其特征在于，步骤(8)中，所述金属键合是利用Au/Sn合金进行，键合温度为250-300℃，键合压力为4000-5000mbar，键合时间为30-60min。

6.根据权利要求1所述衬底转移外延生长的HEMT与LED的单片集成方法，其特征在于，步骤(10)和步骤(11)中，所述ICP刻蚀是对HEMT区的源极和栅极的部分分别进行第一、二次开孔刻蚀；在第一、二次开孔刻蚀中间，使用PECVD生长SiO2钝化层对HEMT器件进行保护，SiO2钝化层厚度为0.5μm。

7.根据权利要求1所述衬底转移外延生长的HEMT与LED的单片集成方法，其特征在于，步骤(12)中，所述LED区的P电极的金属层依次为1-5nm的Ni，50-100nm的Ag，20-50nm的Cr，100-200nm的Pt。