一种紫外LED和探测器同质集成芯片及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113948535A(43)申请公布日2022.01.18(21)申请号202111211399.4H01L33/06(2010.01)(22)申请日2021.10.18H01L33/38(2010.01)H01L33/46(2010.01)(71)申请人中国科学院长春光学精密机械与物理研究所地址130033吉林省长春市经济技术开发区东南湖大路3888号(72)发明人孙晓娟陈雨轩黎大兵蒋科贲建伟石芝铭(74)专利代理机构深圳市科进知识产权代理事务所(普通合伙)44316代理人孟洁(51)Int.Cl.H01L27/144(2006.01)H01L27/15(2006.01)H01L31/0352(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称一种紫外LED和探测器同质集成芯片及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种紫外LED和探测器同质集成芯片及其制备方法，该同质集成芯片，包括：衬底；缓冲层；LED器件，其为圆环状或圆弧状；探测器，位于LED器件内侧；本发明的集成芯片，采用圆环状或圆弧状的LED器件以及位于LED器件内侧的探测器，从方向上提高了LED出光的利用率，在有源区面积一定的情况下提高了LED和探测器侧壁的交互面积，便于探测器收集。本发明的集成芯片，在LED器件外周面设置金属反射层，同质集成芯片中LED器件的光提取效率和电光转换效率大幅提高，探测器接收的入射光通量增大，灵敏度提高，集成芯片的光耗散有效减少，从而达到提高紫外LED和探测器同质集成芯片信号转换效率和传输速度的目的。CN113948535ACN113948535A权利要求书1/2页1.一种紫外LED和探测器同质集成芯片，其特征在于，包括：衬底；缓冲层，其位于所述衬底一侧面；LED器件，其位于所述缓冲层远离所述衬底的侧面，所述LED器件为圆环状或圆弧状；探测器，其位于所述缓冲层远离所述衬底的侧面且位于所述LED器件内侧。2.如权利要求1所述的紫外LED和探测器同质集成芯片，其特征在于，所述LED器件包括依次贴合的第一n型掺杂层、第一多量子阱层和第一p型掺杂层，所述第一多量子阱层在所述第一n型掺杂层上的投影不完全覆盖所述第一n型掺杂层，所述第一n型掺杂层未被所述第一多量子阱层覆盖的表面设有第一n型电极，所述第一p型掺杂层表面设有第一p型电极。3.如权利要求2所述的紫外LED和探测器同质集成芯片，其特征在于，所述探测器包括依次贴合的第二n型掺杂层、第二多量子阱层和第二p型掺杂层，所述第二多量子阱层在所述第二n型掺杂层上的投影不完全覆盖所述第二n型掺杂层，所述第二n型掺杂层未被所述第二多量子阱层覆盖的表面设有第二n型电极，所述第二p型掺杂层表面设有第二p型电极。4.如权利要求3所述的紫外LED和探测器同质集成芯片，其特征在于，所述LED器件的内外周面、所述探测器外周面以及所述LED器件和所述探测器之间均设置有绝缘层。5.如权利要求4所述的紫外LED和探测器同质集成芯片，其特征在于，所述LED器件外周面的绝缘层上设置有金属反射层。6.如权利要求3所述的紫外LED和探测器同质集成芯片，其特征在于，所述缓冲层为AlN/AlGaN超晶格缓冲层；所述第一n型掺杂层、第二n型掺杂层均为n‑AlGaN层；所述第一多量子阱层、第二多量子阱层均为AlGaN多量子阱层；所述第一p型掺杂层、第二p型掺杂层均为p‑AlGaN层；所述第一n型电极、第二n型电极的材料为Ti/Al、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au中的一种；所述第一p型电极、第二p型电极的材料为Ni、Au、Ni/Au中的一种。7.如权利要求4所述的紫外LED和探测器同质集成芯片，其特征在于，所述绝缘层的材料包括SiO2、Si3N4、HfO2中的一种。8.如权利要求5所述的紫外LED和探测器同质集成芯片，其特征在于，所述金属反射层材料为Al、Al/Ti/Au中的一种。9.一种如权利要求1～8任一所述的紫外LED和探测器同质集成芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在衬底上依次生长缓冲层、n型掺杂层、多量子阱层和p型掺杂层；在衬底上制备出与LED器件和探测器相适配的区域，制备得到LED器件的第一n型掺杂层、第一多量子阱层和第一p型掺杂层，探测器的第二n型掺杂层、第二多量子阱层和第二p型掺杂层；分别在LED器件的第一n型掺杂层和探测器的第二n型掺杂层上制备出台面；在第一n型掺杂层上制备第一n型电极，在第二n型掺杂层上制备第二n型电极；在第一p型掺杂层上制备第一p型电极，在第二p型掺杂层上制备第二p型电极。10.如权利要求9所述的紫外LED和探测器同质集成芯片的制备方法，其特征在于，若所述同质集成芯片还包括绝缘层和金属反射层，