CN114068757A - 一种基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件及其制备方法。本发明在AlGaN/GaN异质结基板上通过选区外延生长制备微型发光二极管microLED，并与AlGaN/GaN界面的二维电子气原位形成电连接。本发明中，micro‑LED采用自下而上方法制备，从根本上消除了侧壁损伤，能够有效提高器件性能。同时，由于集成了microLED和紫外光电探测器，使得本发明的单片集成器件具有发射信号和接收信号的双重功能，可以作为光通信中的收发单元和光互连单元。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电技术领域，特别涉及一种基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件及其制备方法。
背景技术
由于具有高亮度、小尺寸、低能耗和优良的色彩饱度，氮化镓基微型发光二极管（microLED）已经被广泛研究用于制备高分辨显示设备的像素点，并已逐步商业化。同时，由于microLED具有高频率响应，也被用作高速可见光通信领域的发射端。无论是制备用于显示的像素单元还是用于通信的发射器单元，目前的microLED在器件制备和应用方面都存在一定的局限性。
在器件制备方面，目前的microLED大多采用从上而下制备方案，即采用干法刻蚀进行发光区域的台面隔离。然而，等离子刻蚀会造成刻蚀侧壁的表面损伤，形成大量的非辐射复合位点，从而降低器件的发光效率。随着microLED尺寸的逐渐减小，刻蚀侧壁在器件表面所占的比例越来越大，刻蚀损伤对器件发光效率的影响越来越大。传统的消除刻蚀损伤的方法有热处理和薄膜钝化，但是都只能缓解缺陷的影响，不能从根本上消除。因此，一种从下至上的选区生长的方法应运而生，在选定的区域直接外延生长microLED单元，避免了干法刻蚀工艺，完全消除了器件侧壁损伤。
在应用方面，用于显示像素和通信发射器的microLED大多采用分立器件的形式与驱动电路实现引线键合。然而，随着现代社会对高性能智能无线终端的进一步追求，显示屏和可见光信号发射器往往被赋予收发两用的功能，以此实现智能显示设备的探测功能或通信系统中发射端和接收端的信息双向传输。目前的方案是将发光单元与探测单元封装集成在同一个系统中，但是对于小尺寸的像素单元和通信单元，封装集成已无法满足工艺要求，单片集成成为新的替代技术。
发明内容
为了突破目前microLED在器件制备和应用方面的局限性，在消除micro-LED侧壁缺陷的同时实现microLED与光电探测器的单片集成，本发明的目的在于提供一种基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件及其制备方法。本发明中，基于AlGaN/GaN异质结的紫外光电三极管不仅能够作为microLED的驱动晶体管，还可以探测紫外光信号，产生的光电流进而影响microLED的发射信号；本发明中采用自下而上的方法制备micro-LED，避免了干法刻蚀工艺，从根本上消除了侧壁损伤，能够有效提高器件性能；同时，由于集成了microLED和紫外光电探测器，使得本发明的单片集成器件具有发射信号和接收信号的双重功能，可以作为光通信中的收发单元和光互连单元。
本发明中，光电探测器的结构是基于AlGaN/GaN异质结制备的高迁移率晶体管（HEMT）。这样，microLED在选区生长的过程中可以与AlGaN/GaN异质结界面的二维电子气（2DEG）实现原位电学互连，基于HEMT结构的光电探测器可以作为microLED的驱动晶体管，也可以探测紫外光信号实现集成器件的发射和接收两用的功能。本发明的目的通过以下技术方案实现。
本发明提供一种基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件，其采用AlGaN/GaN异质结为基板，选区生长微型发光二极管microLED，microLED的n-GaN层与AlGaN/GaN界面的二维电子气2DEG原位形成电连接；源极金属与AlGaN/GaN异质结之间形成欧姆接触，阳极金属和microLED上表面之间形成欧姆接触，透明薄层金属栅极沉积在AlGaN/GaN异质结表面，并作为紫外光敏感区域。
本发明还提供一种基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件的制备方法，主要分为两部分，首先是步骤（1）-（4）的选区生长，然后是步骤（5）-（10）的器件制备，具体包括以下步骤：
（1）首先，在AlGaN/GaN异质结晶圆表面采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）生长一层SiO2掩模层；
（2）在步骤（1）所得的晶圆表面，通过紫外光刻定义出microLED的生长区域，然后通过反应等离子刻蚀（RIE）去除生长区域的SiO2掩模层，随后继续采用感应耦合等离子体（ICP）刻蚀设备刻蚀AlGaN/GaN异质结，暴露出AlGaN/GaN异质结界面的2DEG；
（3）对步骤（2）所得的晶圆进行去胶处理，然后将所述晶圆放到金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备腔室中，在定义的生长区域二次外延生长microLED结构；
（4）将步骤（3）所得的晶圆置于HF酸溶液中浸泡，去除SiO2掩模层，获得microLED结构与AlGaN/GaN集成的混合结构；
（5）在步骤（4）所得的晶圆表面，通过紫外光刻定义出集成器件区域，然后采用ICP刻蚀进行集成器件的台面隔离刻蚀，最后将晶圆去胶、清洗、吹干；
（6）在步骤（5）所得的晶圆表面，通过紫外光刻定义出紫外光电晶体管的源极区域，并采用电子束蒸发工艺沉积源极金属，金属剥离后，采用快速热退火处理形成源极金属与AlGaN/GaN异质结的欧姆接触；
（7）在步骤（6）所得的晶圆表面，采用PECVD生长一层SiO2绝缘层；
（8）在步骤（7）所得的晶圆表面，通过紫外光刻在microLED台面上定义出阳极金属区域，并采用市售的缓冲氧化刻蚀剂（BOE溶液，49% HN4F:40% HF体积比6:1）腐蚀去除该区域的SiO2层，随后采用电子束蒸发工艺沉积阳极金属，金属剥离后，采用快速热退火处理形成阳极金属与p-GaN的欧姆接触；
（9）在步骤（8）所得的晶圆表面，通过紫外光刻在AlGaN/GaN沟道区域定义出紫外光电晶体管的栅极区域和部分源极区域，并采用BOE溶液腐蚀去除该区域的SiO2层，随后采用电子束蒸发工艺沉积透明薄层栅极金属并剥离；
（10）在步骤（9）所得的晶圆表面，通过紫外光刻定义出集成器件的源极、栅极和阳极区域，采用电子束蒸发工艺沉积厚金属引线电极，完成器件制备。
上述步骤（1）中，AlGaN/GaN异质结为6-inch Si基AlGaN/GaN异质结；AlGaN/GaN异质结的主体结构包括100-300 nm非掺杂GaN沟道层和15-25 nm Al0.2Ga0.8N势垒层，SiO2掩模层的厚度是100~500 nm。
上述步骤（2）中，定义的microLED生长区域为特征尺寸为20~100 μm的方形或圆形区域。
上述步骤（2）中，AlGaN/GaN异质结刻蚀的深度是50~200 nm。
上述步骤（3）中，microLED的结构从下至上依次包括：100~500 nm 的n-GaN层，Si掺杂浓度1 E18~5E18 cm-3，生长温度990~1050℃；In0.12Ga0.88N/GaN多量子阱层，3~5周期，In0.12Ga0.88N厚度为3~5 nm，生长温度700~800℃，GaN厚度为8~12nm，生长温度800~900℃，Si掺杂浓度1 E17~3E17 cm-3；30~50nm 的p-Al0.1Ga0.9N层，生长温度900~1000℃，Mg掺杂浓度1E19~5E19 cm-3；50~100 nm p-GaN层，生长温度880~980℃，Mg掺杂浓度1E19~5E19 cm-3。
上述步骤（4）中，HF酸溶液为市售的质量浓度为40%的HF溶液，浸泡时间为30~60分钟。
上述步骤（5）中，台面刻蚀的深度为50~200 nm。
上述步骤（6）中，源极的金属与microLED距离为10-50 μm，源极的金属结构为Ti（20-30 nm）/Al（120-200 nm）/Ni（50-100 nm）/Au（50-200 nm），退火条件为氮气气氛，800~900℃，热处理30~60 秒。
上述步骤（7）中，SiO2绝缘层的厚度为100~500 nm。
上述步骤（8）中，阳极金属区域的特征尺寸与microLED区域的特征尺寸小2~6 μm；
上述步骤（8）中，阳极金属结构为Ni（3-7 nm）/Au（3~7 nm）。退火条件为氧气气氛下，550~650℃，退火3-5 分钟。
上述步骤（9）中，栅极长度为5~20μm，栅极金属结构为Ni（5-10 nm）/Au（5~10 nm）。
上述步骤（10）中，引线金属电极结构为Cr（20-50nm）/Pt（50-100nm）/Au（200-500nm）。
本发明的原理如下：
本发明的基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件，采用制备HEMT的AlGaN/GaN异质结为基板，选区生长基于InGaN/GaN异质结的microLED。microLED的n-GaN层与AlGaN/GaN界面的2DEG原位形成电连接，因此HEMT器件可以用于驱动micro-LED发光。在AlGaN/GaN异质结表面沉积透明薄层金属栅极，并以此作为紫外光敏感区域，在栅电极驱动micro-LED发光的同时可以感测紫外光信号。不同的紫外光信号使基于HEMT的光电三极管产生不同的光电流，对应不同的micro-LED发射信号，从而实现集成的双向收发功能。相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
1. 采用选区生长自下而上制备microLED器件，器件避免了干法刻蚀工艺，从根本上消除了器件的侧壁损伤，能够有效提高器件性能。
2. 以AlGaN/GaN异质结为基板，microLED与HEMT器件形成原位互连，实现了microLED与其驱动晶体管的单片集成。
3. 采用透明薄膜金属作为栅极金属，使得HEMT器件具有紫外光电探测能力，不仅实现了microLED与其驱动晶体管的单片集成，而且实现了microLED与紫外光电三极管单片集成。使得集成器件可以将紫外输入信号时能转化为电信号和microLED的可见光输出信号，从而实现器件的双向信号传输。
附图说明
图1为本发明的实施例的Si衬底上AlGaN/GaN异质结晶圆表面生长SiO2掩模层后的结构示意图（为简化结构，示意图中外延层只显示AlGaN和GaN两层结构）。
图2为本发明的实施例的AlGaN/GaN异质结经过光刻和刻蚀后的结构示意图。
图3为本发明的实施例的选区生长了microLED的晶圆结构示意图。
图4为本发明的实施例的去除SiO2掩模层后的晶圆结构示意图。
图5 为本发明的实施例的集成器件台面经过隔离刻蚀后的结构示意图。
图6为本发明的实施例的在AlGaN/GaN异质结上制备了欧姆接触源极后的结构示意图。
图7为本发明的实施例的晶圆表面生长了SiO2钝化层的结构示意图。
图8为本发明的实施例的在p-GaN表面制备了欧姆接触阳极的结构示意图。
图9为本发明的实施例的在AlGaN/GaN异质结上制备了透明金属薄膜栅极的结构示意图。
图10为本发明的实施例的基于AlGaN/GaN异质结的光电三极管驱动microLED在暗场下和紫外光照下的转移曲线。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中，采用商用的6-inch Si基AlGaN/GaN异质结作为光电三极管的沟道材料并作为microLED选区生长的衬底。
实施例1
一种基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件的制备方法，具体实施步骤如下：
（1）在6-inch AlGaN/GaN异质结晶圆表面采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）生长一层500 nm SiO2掩模层，如图1所示；
（2）在步骤（1）所述的晶圆表面，通过紫外光刻定义出20×20 μm的方形microLED的生长区域，然后通过反应等离子刻蚀（RIE）去除生长区域的SiO2掩模层，随后继续采用感应耦合等离子体（ICP）刻蚀设备刻蚀AlGaN/GaN异质结，刻蚀深度为100 nm，如图2所示；
（3）对步骤（2）所述的晶圆进行去胶处理，然后将所述晶圆放到金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备腔室中，在定义的生长区域二次外延生长microLED结构，microLED的结构从下至上依次包括：300 nm 的n-GaN层，Si掺杂浓度5E18 cm-3，生长温度990℃；In0.12Ga0.88N/GaN多量子阱层，5周期，In0.12Ga0.88N厚度为5 nm，生长温度780℃，GaN厚度为10 nm，生长温度860℃，Si掺杂浓度1 E17；40nm 的p-Al0.1Ga0.9N层，生长温度950℃，Mg掺杂浓度1E19cm-3；70 nm p-GaN层，生长温度950℃，Mg掺杂浓度1E19 cm-3，如图3所示；
（4）将步骤（3）所述的晶圆置于40% HF酸溶液中浸泡45分钟，去除SiO2掩模层，如图4所示；
（5）在步骤（4）所述的晶圆表面，通过紫外光刻定义出集成器件区域，然后采用ICP刻蚀进行集成器件的台面隔离刻蚀，刻蚀深度为100 nm，最后将晶圆去胶、清洗、吹干，如图5所示；
（6）在步骤（5）所述的晶圆表面，通过紫外光刻定义出紫外光电晶体管的源极区域，并采用电子束蒸发工艺沉积源极金属，阳极金属与microLED的距离为40 μm，金属结构为Ti（20 nm）/Al（120nm）/Ni（50nm）/Au（100 nm）；金属剥离后，采用快速热退火处理形成源极金属与AlGaN/GaN异质结的欧姆接触，退火条件为氮气气氛，850℃，热处理30 秒，如图6所示；
（7）在步骤（6）所述的晶圆表面，采用PECVD生长一层300 nm厚的SiO2绝缘层，如图7所示；
（8）在步骤（7）所述的晶圆表面，通过紫外光刻在20×20 μm的方形microLED台面上定义出15×15 μm的方形阳极金属区域，并采用BOE溶液腐蚀去除该区域的SiO2层，随后采用电子束蒸发工艺沉积阳极金属，金属结构为Ni（5 nm）/Au（6 nm） 金属剥离后，采用快速热退火处理形成阳极金属与p-GaN的欧姆接触，退火条件为氧气气氛，570℃，热处理3分钟，如图8所示；
（9）在步骤（8）所述的晶圆表面，通过紫外光刻在AlGaN/GaN沟道区域定义出紫外光电晶体管的栅极区域和部分源极区域，并采用BOE溶液腐蚀去除该区域的SiO2层，随后采用电子束蒸发工艺沉积栅极金属并剥离，栅极长度为10 μm，金属结构为Ni（6nm）/Au（10nm），如图9所示；
（10）在步骤（9）所述的晶圆表面，通过紫外光刻定义出集成器件的源极、栅极和阳极区域，采用电子束蒸发工艺沉积加厚金属引线电极，完成器件制备，引线电极的结构为Cr（50nm）/Pt（80nm）/Au（300nm）。
本实施例制备的基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件由于采用AlGaN/GaN异质结基板选区生长制备microLED单元，从根本上消除了microLED的侧壁损伤，器件的内量子效率提升30%以上。同时microLED单元与AlGaN/GaN异质结原位形成电学互连，使得利用AlGaN/GaN异质结制备的HEMT器件可以作为microLED的驱动晶体管。另外，采用透明薄膜金属电极作为HEMT的栅电极，可以实现HEMT对紫外光的高效响应，从而使得集成器件同时具有信号发射和信号接收的功能。相比于传统的封装集成工艺，集成器件的尺寸缩小50%，功率密度增大35%。对本实施例制备的单片集成器件进行电学和光学测试，一定强度365nm紫外光照下，器件的阈值电压负向偏移，导通电流增加，图10所示。这说明光电三极管不仅可以驱动microLED还可以作为紫外光信号接收端口。
实施例2
一种基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件的制备方法，具体实施步骤如下：
（1）在6-inch AlGaN/GaN异质结晶圆表面采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）生长一层400 nm SiO2掩模层；
（2）在步骤（1）所述的晶圆表面，通过紫外光刻定义出20×20 μm的方形microLED的生长区域，然后通过反应等离子刻蚀（RIE）去除生长区域的SiO2掩模层，随后继续采用感应耦合等离子体（ICP）刻蚀设备刻蚀AlGaN/GaN异质结，刻蚀深度为100 nm；
（3）对步骤（2）所述的晶圆进行去胶处理，然后将所述晶圆放到金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备腔室中，在定义的生长区域二次外延生长microLED结构，microLED的结构从下至上依次包括：200 nm 的n-GaN层，Si掺杂浓度5E18 cm-3，生长温度1000℃；In0.12Ga0.88N/GaN多量子阱层，5周期，In0.12Ga0.88N厚度为3 nm，生长温度780℃，GaN厚度为10 nm，生长温度860℃，Si掺杂浓度1 E17；40nm 的p-Al0.1Ga0.9N层，生长温度950℃，Mg掺杂浓度1E19cm-3；60 nm p-GaN层，生长温度950℃，Mg掺杂浓度1E19 cm-3；
（4）将步骤（3）所述的晶圆置 40% HF酸溶液中浸泡45分钟，去除SiO2掩模层；
（5）在步骤（4）所述的晶圆表面，通过紫外光刻定义出集成器件区域，然后采用ICP刻蚀进行集成器件的台面隔离刻蚀，刻蚀深度为100 nm，最后将晶圆去胶、清洗、吹干；
（6）在步骤（5）所述的晶圆表面，通过紫外光刻定义出紫外光电晶体管的源极区域，并采用电子束蒸发工艺沉积源极金属，阳极金属与microLED的距离为40 μm，金属结构为Ti（20 nm）/Al（120nm）/Ni（50nm）/Au（100 nm）；金属剥离后，采用快速热退火处理形成源极金属与AlGaN/GaN异质结的欧姆接触，退火条件为氮气气氛，850℃，热处理30 秒；
（7）在步骤（6）所述的晶圆表面，采用PECVD生长一层300 nm厚的SiO2绝缘层；
（8）在步骤（7）所述的晶圆表面，通过紫外光刻在20×20 μm的方形microLED台面上定义出15×15 μm的方形阳极金属区域，并采用BOE溶液腐蚀去除该区域的SiO2层，随后采用电子束蒸发工艺沉积阳极金属，金属结构为Ni（5 nm）/Au（6 nm） 金属剥离后，采用快速热退火处理形成阳极金属与p-GaN的欧姆接触，退火条件为氧气气氛，570℃，热处理3分钟；
（9）在步骤（8）所述的晶圆表面，通过紫外光刻在AlGaN/GaN沟道区域定义出紫外光电晶体管的栅极区域和部分源极区域，并采用BOE溶液腐蚀去除该区域的SiO2层，随后采用电子束蒸发工艺沉积栅极金属并剥离，栅极长度为10 μm，金属结构为Ni（6nm）/Au（10nm）；
（10）在步骤（9）所述的晶圆表面，通过紫外光刻定义出集成器件的源极、栅极和阳极区域，采用电子束蒸发工艺沉积加厚金属引线电极，完成器件制备，引线电极的结构为Cr（50nm）/Pt（80nm）/Au（300nm）。
本实施例制备的基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件所具有的性能特点与实施例1类似，在此不再赘述。
实施例3
一种基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件的制备方法，具体实施步骤如下：
（1）在6-inch AlGaN/GaN异质结晶圆表面采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）生长一层300 nm SiO2掩模层；
（2）在步骤（1）所述的晶圆表面，通过紫外光刻定义出20×20 μm的方形microLED的生长区域，然后通过反应等离子刻蚀（RIE）去除生长区域的SiO2掩模层，随后继续采用感应耦合等离子体（ICP）刻蚀设备刻蚀AlGaN/GaN异质结，刻蚀深度为50 nm；
（3）对步骤（2）所述的晶圆进行去胶处理，然后将所述晶圆放到金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备腔室中，在定义的生长区域二次外延生长microLED结构，microLED的结构从下至上依次包括：100 nm 的n-GaN层，Si掺杂浓度5E18 cm-3，生长温度1050℃；In0.12Ga0.88N/GaN多量子阱层，5周期，In0.12Ga0.88N厚度为3 nm，生长温度780℃，GaN厚度为10 nm，生长温度860℃，Si掺杂浓度1 E17；40nm 的p-Al0.1Ga0.9N层，生长温度950℃，Mg掺杂浓度1E19cm-3；60 nm p-GaN层，生长温度950℃，Mg掺杂浓度1E19 cm-3；
（4）将步骤（3）所述的晶圆置于 40% HF酸溶液中浸泡45分钟，去除SiO2掩模层；
（5）在步骤（4）所述的晶圆表面，通过紫外光刻定义出集成器件区域，然后采用ICP刻蚀进行集成器件的台面隔离刻蚀，刻蚀深度为100 nm，最后将晶圆去胶、清洗、吹干；
（6）在步骤（5）所述的晶圆表面，通过紫外光刻定义出紫外光电晶体管的源极区域，并采用电子束蒸发工艺沉积源极金属，阳极金属与microLED的距离为40 μm，金属结构为Ti（20 nm）/Al（120nm）/Ni（50nm）/Au（100 nm）；金属剥离后，采用快速热退火处理形成源极金属与AlGaN/GaN异质结的欧姆接触，退火条件为氮气气氛，850℃，热处理30 秒；
（7）在步骤（6）所述的晶圆表面，采用PECVD生长一层300 nm厚的SiO2绝缘层；
（8）在步骤（7）所述的晶圆表面，通过紫外光刻在20×20 μm的方形microLED台面上定义出15×15 μm的方形阳极金属区域，并采用BOE溶液腐蚀去除该区域的SiO2层，随后采用电子束蒸发工艺沉积阳极金属，金属结构为Ni（5 nm）/Au（6 nm） 金属剥离后，采用快速热退火处理形成阳极金属与p-GaN的欧姆接触，退火条件为氧气气氛，570℃，热处理3分钟；
（9）在步骤（8）所述的晶圆表面，通过紫外光刻在AlGaN/GaN沟道区域定义出紫外光电晶体管的栅极区域和部分源极区域，并采用BOE溶液腐蚀去除该区域的SiO2层，随后采用电子束蒸发工艺沉积栅极金属并剥离，栅极长度为10 μm，金属结构为Ni（6nm）/Au（10nm）；
（10）在步骤（9）所述的晶圆表面，通过紫外光刻定义出集成器件的源极、栅极和阳极区域，采用电子束蒸发工艺沉积加厚金属引线电极，完成器件制备，引线电极的结构为Cr（50nm）/Pt（80nm）/Au（300nm）。
本实施例制备的基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件所具有的性能特点与实施例1类似，在此不再赘述。
本发明采用上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件，其特征在于，其采用AlGaN/GaN异质结为基板，选区生长微型发光二极管microLED，microLED的n-GaN层与AlGaN/GaN界面的二维电子气2DEG原位形成电连接；源极金属与AlGaN/GaN异质结之间形成欧姆接触，阳极金属和microLED上表面之间形成欧姆接触，透明薄层金属栅极沉积在AlGaN/GaN异质结表面，并作为紫外光敏感区域。
2.一种根据权利要求1所述的基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）首先，在 AlGaN/GaN异质结晶圆表面采用等离子增强化学气相沉积PECVD生长一层SiO2掩模层；
（2）在步骤（1）所得的晶圆表面，通过紫外光刻定义出microLED的生长区域，然后通过反应等离子刻蚀RIE去除生长区域的SiO2掩模层，随后继续采用感应耦合等离子体ICP刻蚀设备刻蚀AlGaN/GaN异质结，暴露出AlGaN/GaN异质结界面的二维电子气2DEG；
（3）对步骤（2）所得的晶圆进行去胶处理，然后将晶圆放到金属有机化学气相沉积MOCVD设备腔室中，在定义的生长区域二次外延生长microLED结构；
（4）将步骤（3）所得的晶圆置于HF酸溶液中浸泡，去除SiO2掩模层，获得microLED结构与AlGaN/GaN集成的混合结构；
（5）在步骤（4）所得的晶圆表面，通过紫外光刻定义出集成器件区域，然后采用ICP刻蚀进行集成器件的台面隔离刻蚀，最后将晶圆去胶、清洗、吹干；
（6）在步骤（5）所得的晶圆表面，通过紫外光刻定义出紫外光电晶体管的源极区域，并采用电子束蒸发工艺沉积源极金属，金属剥离后，采用快速热退火处理形成源极金属与AlGaN/GaN异质结的欧姆接触；
（7）在步骤（6）所得的晶圆表面，采用PECVD生长一层SiO2绝缘层；
（8）在步骤（7）所得的晶圆表面，通过紫外光刻在microLED台面上定义出阳极金属区域，并腐蚀去除该区域的SiO2层，随后采用电子束蒸发工艺沉积阳极金属，金属剥离后，采用快速热退火处理形成阳极金属与p-GaN的欧姆接触；
（9）在步骤（8）所得的晶圆表面，通过紫外光刻在AlGaN/GaN沟道区域定义出紫外光电晶体管的栅极区域和部分源极区域，并腐蚀去除该区域的SiO2层，随后采用电子束蒸发工艺沉积透明薄层栅极金属并剥离；
（10）在步骤（9）所得的晶圆表面，通过紫外光刻定义出集成器件的源极、栅极和阳极区域，采用电子束蒸发工艺沉积加厚金属引线电极，完成器件制备。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，AlGaN/GaN异质结为6-inch Si基AlGaN/GaN异质结；AlGaN/GaN异质结的主体结构包括100-300 nm非掺杂GaN沟道层和15-25 nm Al0.2Ga0.8N势垒层；SiO2掩模层的厚度是100~500 nm。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，定义的microLED生长区域为特征尺寸为20~100 μm的方形或圆形区域。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，microLED的结构从下至上依次包括：100~500 nm 的n-GaN层，Si掺杂浓度1 E18~5E18 cm-3，生长温度990~1050℃；In0.12Ga0.88N/GaN多量子阱层，3~5周期，In0.12Ga0.88N厚度为3~5 nm，生长温度700~800℃，GaN厚度为8~12nm，生长温度800~900℃，Si掺杂浓度1 E17~3E17 cm-3；30~50nm 的p-Al0.1Ga0.9N层，生长温度900~1000℃，Mg掺杂浓度1E19~5E19 cm-3；50~100 nm p-GaN层，生长温度880~980℃，Mg掺杂浓度1E19~5E19 cm-3。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，HF酸溶液为市售的质量浓度为40%的HF溶液，浸泡时间为30~60分钟；步骤（8）和（9）中，采用BOE溶液腐蚀去除SiO2层。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，源极的金属与microLED距离为10-50 μm，源极的金属结构为Ti/Al/Ni/Au，其中Ti的厚度为20-30nm，Al的厚度为120-200 nm，Ni的厚度为50-100 nm，Au的厚度为50-200 nm；退火条件为氮气气氛，800~900℃，热处理30~60 秒。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（8）中，阳极金属区域的特征尺寸比microLED区域的特征尺寸小2~6 μm；阳极金属结构为Ni/Au其中Ni的厚度为3-7 nm，Au的厚度为3~7 nm，退火条件为氧气气氛下，550~650℃，退火3-5 分钟。
9. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（9）中，栅极长度为5~20μm，栅极金属结构为Ni/Au，其中Ni的厚度为5-10 nm，Au的厚度为5~10 nm。
10.一种根据权利要求2-9之一所述的制备方法制得的基于氮化镓微型发光二极管和光电三极管的单片集成器件。
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