[發(fā)明專利]倒裝結構微尺寸光子晶體LED陣列芯片及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811152566.0
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109216399A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 黃華茂;黃程;吳浩城;王洪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L33/14;H01L33/10;H01L33/46;H01L33/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種倒裝結構微尺寸光子晶體LED陣列芯片，其特征在于：包括四個發(fā)光單元、正電極焊盤和負電極焊盤，所述正電極焊盤和負電極焊盤分布在發(fā)光單元的兩側，所述四個發(fā)光單元中相鄰發(fā)光單元的正電極通過金屬連接線依次并聯(lián)連接，其中一端并與正電極焊盤連接，呈2 × 2陣列分布，所述發(fā)光單元的負電極與負電極焊盤連接在一起；從金屬電極至光出射方向，所述發(fā)光單元的有源區(qū)域依次包括介質(zhì)DBR、透明電流擴展層、P型摻雜GaN層、P型摻雜AlGaN層、量子阱層、N型摻雜GaN層、非故意摻雜GaN層、GaN緩沖層和寶石襯底；

所述發(fā)光單元的正電極區(qū)域依次包括介質(zhì)DBR、正電極、透明電流擴展層、P型摻雜GaN層、P型摻雜AlGaN層、量子阱層、N型摻雜GaN層、非故意摻雜GaN層、GaN緩沖層和藍寶石襯底；

所述發(fā)光單元的負電極區(qū)域依次包括介質(zhì)DBR、負電極、N型摻雜GaN層、非故意摻雜GaN層、GaN緩沖層、以及藍寶石襯底。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種倒裝結構微尺寸光子晶體LED陣列芯片，其特征在于：所述金屬連接線與半導體材料之間通過介質(zhì)絕緣層隔離，所述半導體材料包含透明電流擴展層、P型摻雜GaN層、P型摻雜AlGaN層、量子阱層、N型摻雜GaN層；所述發(fā)光單元的負電極覆蓋在N型摻雜GaN層上表面，所述發(fā)光單元的有源區(qū)直徑為30～120μm，分布有光子晶體，所述光子晶體的深度大于有源層的深度，直徑為200～1000nm，除正電極焊盤和負電極焊盤外，整個芯片表面都分布有介質(zhì)DBR。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種倒裝結構微尺寸光子晶體LED陣列芯片，其特征在于：從金屬電極至光出射方向，電極焊盤區(qū)域依次包括金屬電極、N型摻雜GaN層、非故意摻雜GaN層、GaN緩沖層、以及藍寶石襯底。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種倒裝結構微尺寸光子晶體LED陣列芯片，其特征在于：所述發(fā)光單元為圓臺結構，所述發(fā)光單元的正電極呈圓盤狀，分布在圓臺的上表面中心；所述金屬連接線的寬度大于20μm；所述發(fā)光單元的負電極以及負電極焊盤連接在一起呈片狀，且圍繞著圓臺和介質(zhì)絕緣層分布。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種倒裝結構微尺寸光子晶體LED陣列芯片，其特征在于：所述介質(zhì)絕緣層為條形狀，從發(fā)光單元的透明電流擴展層的上表面，沿著圓臺側壁向下延伸至N型摻雜GaN材料的上表面，再沿著相鄰發(fā)光單元的圓臺側壁向上延伸至透明電流擴展層的上表面；所述介質(zhì)絕緣層材料為SiO₂、SiN、SiON中的一種以上，厚度大于500nm，寬度大于金屬連接線的寬度20μm以上，將金屬連接線與半導體材料隔離；所述半導體材料包含透明電流擴展層、P型摻雜GaN層、P型摻雜AlGaN層、量子阱層、N型摻雜GaN層。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種倒裝結構微尺寸光子晶體LED陣列芯片，其特征在于：所述光子晶體的單孔呈倒圓臺型，圓臺的側壁與頂部之間的傾角為65°～85°，圓臺內(nèi)部分布有介質(zhì)薄膜，所述光子晶體為三角晶格、四角晶格或六角晶格。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種倒裝結構微尺寸光子晶體LED陣列芯片，其特征在于：所述介質(zhì)DBR為SiO₂/SiN、SiO₂/Ta₂O₅、SiO₂/HfO₂或SiO₂/ZrO₂，且第一層介質(zhì)為SiO₂薄膜。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種倒裝結構微尺寸光子晶體LED陣列芯片，其特征在于：所述金屬電極構成金屬反射鏡，所述金屬反射鏡包括反射層、阻擋層和保護層，所述反射層與阻擋層接觸連接，所述阻擋層與保護層接觸連接，所述反射層為Ag或Al，所述阻擋層是Ni、Cr或Ti，所述保護層為Au、TiN或TiW，所述金屬反射鏡在發(fā)光單元的中心波長的反射率大于95%。