[發明專利]一種基于電鍍技術的GaN基垂直結構微腔Micro-LED及其制備方法

在審

• 申請號: 202010613174.0
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111725368A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 汪煉成;高祥;萬榮橋;徐意
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

1.一種基于電鍍技術的GaN基垂直結構微腔Micro-LED，其特征在于，包括有Micro-LED芯片和襯底七，Micro-LED芯片位于襯底七上；Micro-LED芯片由上至下包括有介質膜、n-GaN層、MQW層、p-GaN層和反射鏡電極，其中反射鏡電極與襯底七相接；n-GaN層、MQW層、p-GaN層的寬度相等，反射鏡電極的寬度與襯底七的寬度相等；介質膜的寬度小于n-GaN層，在n-GaN層上的兩側會漏出臺面；反射鏡電極的寬度大于n-GaN層、MQW層、p-GaN層，在反射鏡電極的兩側會漏出臺面，n-GaN層、MQW層、p-GaN層會漏出兩個側壁；在臺面和側壁上有一層鈍化層；在一側的鈍化層上設有歐姆接觸金屬層，歐姆接觸金屬頂部會有部分與n-GaN層漏出的臺面。

2.根據權利要求1所述的基于電鍍技術的GaN基垂直結構微腔Micro-LED，其特征在于，所述的Micro-LED芯片的尺寸為10～1000μm；所述的反射鏡電極為Ni/Ag/Pt/Au，也是金屬電極。

3.一種根據權利要求1或2所述的基于電鍍技術的GaN基垂直結構微腔Micro-LED的制備方法，包括以下步驟：

(1)在襯底一上依次生長u-GaN層、n-GaN層、MQW層和p-GaN層，得到LED外延材料；

(2)在步驟(1)中所述p-GaN層表面制備反射鏡電極；

(3)在步驟(2)所得反射鏡電極面制備襯底七；

(4)去除步驟(3)所得結構的襯底一；

(5)用干法刻蝕去除步驟(4)所得結構的u-GaN層以及部分n-GaN層至設計腔長；

(6)將步驟(5)所得結構刻蝕出芯片臺面2至反射鏡面；

(7)在步驟(6)所得芯片臺面2的上表面，n-GaN層、MQW層、p-GaN的側壁制備鈍化層，在n-GaN層上表面除介質膜位置的兩側也制備鈍化層，制備好的鈍化層的形狀呈直角的Z字型；

(8)在步驟(7)所得結構的一側的鈍化層上制備歐姆接觸金屬，歐姆接觸金屬上部有部分與n-GaN層上表面相接觸；

(9)在步驟(8)所得垂直結構Micro-LED芯片的n-GaN層表面沉積介質膜，經切割后得到GaN基垂直結構Micro-LED芯片。

4.根據權利要求3所述的基于電鍍技術的GaN基垂直結構微腔Micro-LED的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，襯底一為寶石、硅、碳化硅、氮化鎵中的一種，u-GaN層的厚度為4～6μm、n-GaN層的厚度為4～6μm、MQW層厚度為50～500nm和p-GaN層的厚度為50～200nm；MQW層是由InGaN層和GaN層交替循環組成，其中InGaN層厚度為2nm，GaN層厚度為10nm；長u-GaN層、n-GaN層、MQW層和p-GaN層的制備方法為MOCVD生長。

5.根據權利要求3所述的基于電鍍技術的GaN基垂直結構微腔Micro-LED的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，反射鏡電極的制備方法為電子束蒸發法，沉積溫度為110～130℃；反射鏡電極為Ni/Ag/Pt/Au，反射鏡電極的厚度為0.5/200/50/200nm。

6.根據權利要求3所述的基于電鍍技術的GaN基垂直結構微腔Micro-LED的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中和(4)中，襯底七的制備方法為電鍍、鍵合中的一種；其中襯底七的材料為Cu、Ni、Si中的一種，襯底七的厚度為70～100μm；襯底一的去除方法為激光剝離、磨拋、濕法蝕刻中的一種。

7.根據權利要求3所述的基于電鍍技術的GaN基垂直結構微腔Micro-LED的制備方法，所述步驟(5)中，刻蝕后n-GaN層的厚度為50～500nm，設計腔長是指腔長為波長的整數倍。