CN114400262A - 氮化镓光电子集成芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氮化镓光电子集成芯片及其制备方法。所述氮化镓光电子集成芯片包括：衬底；能源器件，位于所述衬底表面，用于将自外界环境中接收到的光能转换为电能；LED器件，位于所述衬底表面，所述能源器件用于将所述电能传输至所述LED器件，以驱动所述LED器件向外界发射第一光信号；透明防水层，包覆所述衬底、所述能源器件和所述LED器件。本发明使得所述LED器件实现照明和中继无线光通信功能无需设置额外的外部电路，简化了氮化镓光电子集成芯片的结构，且使得氮化镓光电子集成芯片能够在水、酒精、油等液体环境中正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种氮化镓光电子集成芯片及其制备方法。
背景技术
面向水生动物的可穿戴/植入式光电器件对于水下无线传能和通信有着迫切的需求。尽管电池能够提供可靠的能源供给，但其尺寸、重量和替换性的缺点，限制了其在水下可穿戴光电子信息系统中的应用。通过无线微波传能来为微纳光电子集成芯片提供能源供给的方式，已经广泛应用于陆生动物的光遗传学研究。但是，由于无线电在水中的强烈衰减，通过无线微波传能技术为水下动物的可穿戴光电子芯片传能的技术发展受到限制。另外，现有的光电子芯片由于其结构的限制，无法直接应用于水下等液体环境中。
因此，如何实现光电子芯片在液体环境中的应用，从而扩展光电子芯片的应用领域，是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种氮化镓光电子集成芯片及其制备方法，用于解决现有的光电子芯片无法直接应用于水下等液体环境的问题，以扩展光电子芯片的应用领域。
为了解决上述问题，本发明提供了一种氮化镓光电子集成芯片，包括：
衬底；
能源器件，位于所述衬底表面，用于将自外界环境中接收到的光能转换为电能，所述能源器件包括第一氮化镓外延层，所述第一氮化镓外延层包括沿垂直于所述衬底的顶面的方向依次叠置的第一n-GaN层、第一InGaN/GaN多量子阱层和第一p-GaN层；
LED器件，位于所述衬底表面，所述LED器件包括第二氮化镓外延层，所述第二氮化镓外延层包括沿垂直于所述衬底的顶面的方向依次叠置的第二n-GaN层、第二InGaN/GaN多量子阱层和第二p-GaN层，所述能源器件用于将所述电能传输至所述LED器件，以驱动所述LED器件向外界发射第一光信号；
透明防水层，包覆所述衬底、所述能源器件和所述LED器件。
可选的，所述能源器件还包括位于所述第一n-GaN层表面的第一n-电极和位于所述第一p-GaN层表面的第一p-电极；
所述LED器件包括位于所述第二n-GaN层表面的第二n-电极和位于所述第二p-GaN层表面的第二p-电极，所述第一n-电极电连接所述第二n-电极，所述第一p-电极所述第二p-电极。
可选的，还包括：
钝化层，覆盖所述衬底、所述能源器件和所述LED器件；
第一金属连接线，位于所述钝化层表面，所述第一金属连接线的一端电连接所述第一n-电极、另一端电连接所述第二n-电极；
第二金属连接线，位于所述钝化层表面，所述第二金属连接线的一端电连接所述第一p-电极、另一端电连接所述第二p-电极；
所述透明防水层覆盖所述钝化层、所述衬底、所述第一金属连接线和所述第二金属连接线。
可选的，所述第一n-电极包括第一主干部、以及与所述第一主干部连接的多个第一分支部；
所述第一p-电极包括第二主干部、以及与所述第二主干部连接的多个第二分支部；
在沿垂直于所述衬底的顶面的方向上，所述第一分支部的投影与所述第二分支部的投影交错排布。
可选的，在沿垂直于所述衬底的顶面的方向上，所述第二n-电极的投影呈圆弧形，所述第二p-电极的投影呈圆环形。
可选的，在沿平行于所述衬底的顶面的方向上，所述能源器件与所述LED器件平行排布于所述衬底顶面的相对两端。
可选的，在沿垂直于所述衬底的顶面的方向上，所述能源器件的投影面积大于所述LED器件的投影面积。
可选的，所述透明防水层的材料为SiO2。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种氮化镓光电子集成芯片的制备方法，包括如下步骤：
提供衬底；
形成外延材料堆叠层于所述衬底表面，所述外延材料堆叠层包括沿垂直于所述衬底的顶面的方向依次叠置的n-GaN材料层、InGaN/GaN多量子阱材料层和p-GaN材料层；
图案化所述外延材料堆叠层，形成包括第一n-GaN层、第一InGaN/GaN多量子阱层和第一p-GaN层的第一氮化镓外延层，并同时形成包括第二n-GaN层、第二InGaN/GaN多量子阱层和第二p-GaN层的第二氮化镓外延层；
形成位于所述第一n-GaN层表面的第一n-电极、位于所述第一p-GaN层表面的第一p-电极、位于所述第二n-GaN层表面的第二n-电极和位于所述第二p-GaN层表面的第二p-电极，以形成包括所述第一氮化镓外延层、所述第一n-电极和所述第一p-电极的能源器件，并形成包括所述第二氮化镓外延层、所述第二n-电极和所述第二p-电极的LED器件；
形成覆盖所述能源器件和所述LED器件的钝化层；
于所述钝化层表面形成第一金属连接线和第二金属连接线，所述第一金属连接线的一端电连接所述第一n-电极、另一端电连接所述第二n-电极，所述第二金属连接线的一端电连接所述第一p-电极、另一端电连接所述第二p-电极；
形成包覆所述钝化层、所述衬底、所述第一金属连接线和所述第二金属连接线的透明防水层。
可选的，形成包覆所述钝化层、所述衬底、所述第一金属连接线和所述第二金属连接线的透明防水层的具体步骤包括：
沉积SiO2于所述钝化层、所述衬底、所述第一金属连接线和所述第二金属连接线表面，形成所述透明防水层。
本发明提供的氮化镓光电子集成芯片及其制备方法，通过在所述氮化镓光电子集成芯片中设置能源器件和LED器件，通过能源器件直接将外界环境中的光能转换为电能，从而能够通过所述能源器件转换得到的所述电能直接驱动所述LED器件，使得所述LED器件实现照明和中继无线光通信功能无需设置额外的外部电路，简化了氮化镓光电子集成芯片的结构，缩小了氮化镓光电子集成芯片的尺寸。另外，由于通过设置透明防水层包覆所述衬底、所述能源器件和所述LED器件，从而使得所述氮化镓光电子集成芯片具有防水功能，能够在水、酒精、油等液体环境中正常工作。
附图说明
附图1A是本发明具体实施方式中氮化镓光电子集成芯片中的能源器件与LED器件连接之前的俯视结构示意图；
附图1B是本发明具体实施方式中氮化镓光电子集成芯片中能源器件与LED器件连接之后的俯视结构示意图；
附图1C是本发明具体实施方式中氮化镓光电子集成芯片覆盖透明防水层之后的俯视结构示意图；
附图2A是本发明具体实施方式中能源器件的截面示意图；
附图2B是本发明具体实施方式中LED器件的截面示意图；
附图3是本发明具体实施方式中能源器件与LED器件的连接关系示意图；
附图4是本发明具体实施方式中氮化镓光电子集成芯片的制备方法流程图；
附图5A-5G是本发明具体实施方式在制备氮化镓光电子集成芯片的过程中主要的工艺结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的氮化镓光电子集成芯片及其制备方法的具体实施方式做详细说明。
本具体实施方式提供了一种氮化镓光电子集成芯片，附图1A是本发明具体实施方式中氮化镓光电子集成芯片中的能源器件与LED器件连接之前的俯视结构示意图，附图1B是本发明具体实施方式中氮化镓光电子集成芯片中能源器件与LED器件连接之后的俯视结构示意图，附图1C是本发明具体实施方式中氮化镓光电子集成芯片覆盖透明防水层之后的俯视结构示意图，附图2A是本发明具体实施方式中能源器件的截面示意图，附图2B是本发明具体实施方式中LED器件的截面示意图，附图3是本发明具体实施方式中能源器件与LED器件的连接关系示意图。如图1A-图1C、图2A-图2B和图3所示，所述氮化镓光电子集成芯片，包括：
衬底10；
能源器件11，位于所述衬底10表面，用于将自外界环境中接收到的光能转换为电能，所述能源器件11包括第一氮化镓外延层，所述第一氮化镓外延层包括沿垂直于所述衬底10的顶面的方向依次叠置的第一n-GaN层111、第一InGaN/GaN多量子阱层22和第一p-GaN层112；
LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)器件12，位于所述衬底10表面，所述LED器件12包括第二氮化镓外延层，所述第二氮化镓外延层包括沿垂直于所述衬底10的顶面的方向依次叠置的第二n-GaN层121、第二InGaN/GaN多量子阱层25和第二p-GaN层122，所述能源器件11用于将所述电能传输至所述LED器件12，以驱动所述LED器件12向外界发射第一光信号；
透明防水层16，包覆所述衬底10、所述能源器件11和所述LED器件12。
具体来说，所述衬底10可以是但不限于蓝宝石衬底。所述能源器件11与所述LED器件12共同集成于所述衬底10的顶面(即所述衬底10形成有所述能源器件11和所述LED器件12的表面)。所述能源器件11包括第一氮化镓外延层，且所述第一氮化镓外延层包括沿垂直于所述衬底10的顶面的方向依次叠置的第一n-GaN层111、第一InGaN/GaN多量子阱层22和第一p-GaN层112，因此，所述能源器件11能够利用光伏效应将来自于外界环境中的光能转换为电能。所述能源器件11在产生所述电能之后，能够直接利用所述电能驱动所述LED器件12向外界发射电信号，实现所述LED器件的照明和中继无线光通信功能。本具体实施方式无需设置额外的LED供电电路，也无需设置电能存储电路，在外界环境光照下，通过集成于同一所述衬底10表面的所述能源器件11直接驱动所述LED器件12向外发射所述第一光信号。
同时，由于所述能源器件11具有氮化镓基量子阱二极管结构，因此，所述能源器件11的光发射谱和探测谱存在重叠区域，因此，所述能源器件11能够同时采集外界环境中的光能和第二光信号，并将所述光能转换为所述电能、将所述第二光信号转换为电信息，之后，将所述电能和所述电信息加载至所述LED器件12，驱动所述LED器件点亮、并进行中继无线光通信。
而且，本具体实施方式通过在所述氮化镓光电子集成芯片中设置透明防水层16，且所述透明防水层16至少包覆所述衬底10、所述能源器件11和所述LED器件12，从而使得所述氮化镓光电子集成芯片具有自防水功能，能够工作在酒精、油、水等液体环境中，极大的扩展了所述氮化镓光电子集成芯片的应用领域。
本具体实施方式中所述第一氮化镓外延层的材料可以与所述第二氮化镓外延层的材料相同，从而可以同时形成所述第一氮化镓外延层和所述第二氮化镓外延层，从而简化所述氮化镓光电子集成芯片的制备工艺和制造成本。
可选的，所述能源器件11还包括位于所述第一n-GaN层111表面的第一n-电极113和位于所述第一p-GaN层112表面的第一p-电极114；
所述LED器件12包括位于所述第二n-GaN层121表面的第二n-电极123和位于所述第二p-GaN层122表面的第二p-电极124，所述第一n-电极113电连接所述第二n-电极123，所述第一p-电极114所述第二p-电极124。
具体来说，所述能源器件11包括多个子器件，且多个所述子器件串联连接。以下以所述能源器件11包括两个所述子器件为例进行说明。每个所述子器件均包括所述第一氮化镓外延层、所述第一n-电极113和所述第一p-电极114。两个相邻的所述子器件中，一个所述子器件的所述第一n-电极113与另一个所述子器件的所述第一p-电极114电连接。本具体实施方式通过在所述能源器件11中设置多个结构均相同、且相互串联的所述子器件，能够提高所述能源器件11将外界环境中的光能转换为电能的效率，以确保能够稳定的驱动所述LED器件12。
可选的，所述第一n-电极113包括第一主干部1131、以及与所述第一主干部1131连接的多个第一分支部1132；
所述第一p-电极114包括第二主干部1141、以及与所述第二主干部1141连接的多个第二分支部1142；
在沿垂直于所述衬底10的顶面的方向上，所述第一分支部1132的投影与所述第二分支部1142的投影交错排布。
具体来说，所述能源器件11中的每个所述子器件中的所述第一n-电极113包括一个所述第一主干部1131以及与所述第一主干部1131连接的多个第一分支部1132；每个所述子器件中的所述第一p-电极114均包括第二主干部1141、以及与所述第二主干部1141连接的多个第二分支部1142。本具体实施方式是以所述第一主干部1131为围框状结构、所述第二主干部1141为长条状结构为例进行说明，本领域技术人员还可以根据实际需要设置所述第一主干部1131的形状。本具体实施方式将所述第一n-电极113设置为包括第一主干部1131、以及与所述第一主干部1131连接的多个第一分支部1132，一方面，有助于均匀所述第一n-电极113中的电流分布；另一方面，还有助于缩小所述第一n-电极113的尺寸，从而提高外界光能或者第二光信号的入光面积。在沿垂直于所述衬底10的顶面的方向上，所述第一分支部1132的投影与所述第二分支部1142的投影交错排布，以避免所述第一分支部1132与所述第二分支部1142之间发生信号的串扰。
可选的，所述氮化镓光电子集成芯片还包括：
钝化层13，覆盖所述衬底10、所述能源器件11和所述LED器件12；
第一金属连接线153，位于所述钝化层13表面，所述第一金属连接线153的一端电连接所述第一n-电极113、另一端电连接所述第二n-电极123；
第二金属连接线152，位于所述钝化层13表面，所述第二金属连接线152的一端电连接所述第一p-电极114、另一端电连接所述第二p-电极124；
所述透明防水层16覆盖所述钝化层13、所述衬底10、所述第一金属连接线153和所述第二金属连接线152。
以下以所述能源器件11包括两个所述子器件为例进行说明。举例来说，所述能源器件11包括结构相同的第一子器件和第二子器件，所述第一子器件的所述第一n-电极113与贯穿所述钝化层13的第一通孔连接结构141连接，所述第二子器件的所述第一p-电极114与贯穿所述钝化层13的第二通孔连接结构142连接，位于所述钝化层13表面的第三金属连接线151的一端连接所述第一通孔连接结构141、另一端连接所述第二通孔连接结构142，从而实现所述能源器件11中的两个所述子器件的串联。所述第一子器件的所述第一p-电极114与贯穿所述钝化层13的第三通孔连接结构143连接，所述LED器件11的所述第二p-电极124与贯穿所述钝化层13的第五通孔连接结构145连接，所述第二金属连接线152的一端连接所述第三通孔连接结构143、另一端连接所述第五通孔连接结构145。所述第二子器件的所述第一n-电极113与贯穿所述钝化层13的第四通孔连接结构144连接、所述LED器件11的所述第二n-电极123与贯穿所述钝化层13的第六通孔连接结构146连接，所述第一金属连接线153的一端连接所述第四通孔连接结构144、另一端连接所述第六通孔连接结构146。
为了增大所述LED器件的出光面积，并减小所述LED器件中所述第二n-电极123和第二p-电极124的尺寸，且便于所述LED器件与能源器件直接电连接，可选的，在沿垂直于所述衬底10的顶面的方向上，所述第二n-电极123的投影呈圆弧形，所述第二p-电极124的投影呈圆环形。
可选的，在沿平行于所述衬底10的顶面的方向上，所述能源器件11与所述LED器件12平行排布于所述衬底10顶面的相对两端。
可选的，在沿垂直于所述衬底10的顶面的方向上，所述能源器件11的投影面积大于所述LED器件12的投影面积。
具体来说，所述能源器件11与所述LED器件12平行分布于所述衬底10的顶面的相对两端，避免外界环境入射至所述能源器件11的所述光能和所述第二光信号与所述LED器件12发射的所述第一光信号相互干扰。将所述能源器件11的投影面积大于所述LED器件12的投影面积，以便于向所述LED器件12提供足够的电能，驱动所述LED器件12正常工作。
可选的，所述透明防水层16的材料为SiO2。本领域技术人员也可以根据实际需要选择其他的材料来形成所述透明防水层16，只要不影响外界环境中的光能和第二光信号射入所述能源器件11即可。本具体实施方式中所述的透明是指透光度在90以上。
不仅如此，本具体实施方式还提供了一种氮化镓光电子集成芯片的制备方法。附图4是本发明具体实施方式中氮化镓光电子集成芯片的制备方法流程图，附图5A-5G是本发明具体实施方式在制备氮化镓光电子集成芯片的过程中主要的工艺结构示意图。本具体实施方式制备的氮化镓光电子集成芯片的结构可以参见图1A-图1C、图2A-图2B和图3。如图1A-图1C、图2A-图2B、图3-图4、以及图5A-图5G所示，所述氮化镓光电子集成芯片的制备方法，包括如下步骤：
步骤S41，提供衬底10。其中，所述衬底10可以为但不限于蓝宝石衬底。
步骤S42，形成外延材料堆叠层于所述衬底10表面，所述外延材料堆叠层包括沿垂直于所述衬底10的顶面的方向依次叠置的n-GaN材料层51、InGaN/GaN多量子阱材料层52和p-GaN材料层53，如图5A所示。
具体来说，可以采用金属有机化学气相沉积工艺，在4英寸的图案化的蓝宝石衬底的顶面生长非掺杂的GaN(即u-GaN)材料，形成缓冲材料层50。于所述缓冲材料层50表面生长掺硅的n-GaN材料，形成所述n-GaN材料层51。于所述n-GaN材料层51表面生长InGaN/GaN多量子阱材料，形成所述InGaN/GaN多量子阱材料层52。于所述InGaN/GaN多量子阱材料层52表面生长掺镁的p-GaN材料，形成所述p-GaN材料层53，如图5A所示。
步骤S43，图案化所述外延材料堆叠层，形成包括第一n-GaN层111、第一InGaN/GaN多量子阱层22和第一p-GaN层112的第一氮化镓外延层，并同时形成包括第二n-GaN层121、第二InGaN/GaN多量子阱层25和第二p-GaN层122的第二氮化镓外延层。
具体来说，通过光刻定义台面区域，使用Cl2和BCl3的混合气体作为刻蚀气体，采用感应耦合等离子体刻蚀工艺刻蚀所述外延材料堆叠层，暴露所述n-GaN材料层51的表面，并形成图案化的第一InGaN/GaN多量子阱层22、图案化的第一p-GaN层112、图案化的第二InGaN/GaN多量子阱层25和图案化的第二p-GaN层122，如图5B所示。之后，再次通过光刻工艺定义电隔离区，并通过感应耦合等离子体刻蚀工艺完全去除所述电隔离区内的所述n-GaN材料层51和所述缓冲材料层50，暴露所述衬底10的顶面，如图5C所示，从而形成充分电性隔离的所述第一氮化镓外延层和所述第二氮化镓外延层。
步骤S44，形成位于所述第一n-GaN层111表面的第一n-电极113、位于所述第一p-GaN层112表面的第一p-电极114、位于所述第二n-GaN层表121面的第二n-电极123和位于所述第二p-GaN层122表面的第二p-电极124，以形成包括所述第一氮化镓外延层、所述第一n-电极113和所述第一p-电极114的能源器件11，并形成包括所述第二氮化镓外延层、所述第二n-电极123和所述第二p-电极124的LED器件12，如图5E所示。
具体来说，在形成充分电性隔离的所述第一氮化镓外延层和所述第二氮化镓外延层之后，通过溅射工艺沉积230nm±10nm厚度的透明氧化铟锡(ITO)材料于所述第一p-GaN层112表面和所述第二p-GaN层122表面，然后在530℃±5℃的氮气气氛下快速热退火7分钟，形成第一电流扩展层115和第二电流扩展层125，如图5D所示。通过形成所述第一电流扩展层115，有助于横向扩展所述第一p-电极114中的电流，使得所述第一p-电极114中的电流能够扩展到整个所述第一p-GaN层，从而提高所述能源器件11的光电转换效率和光探测效率。通过形成所述第二电流扩展层125，有助于横向扩展所述第二p-电极124中的电流，使得所述第二p-电极124中的电流能够扩展到整个所述第二p-GaN层，从而提高所述LED器件12的发光效率。之后，采用HCl/FeCl3的混合气体作为刻蚀气体刻蚀所述第一电流扩展层115和部分的所述第一氮化镓外延层、并同时刻蚀所述第二电流扩展层125和部分的所述第二氮化镓外延层，形成台阶状的所述第一n-GaN层111和台阶状的所述第二n-GaN层121。台阶状的所述第一n-GaN层111包括下台面和位于所述下台面上的上台面，所述第一InGaN/GaN多量子阱层22和所述第一p-GaN层112位于所述第一n-GaN层111的上台面。台阶状的所述第二n-GaN层121包括下台面和位于所述下台面上的上台面，所述第二InGaN/GaN多量子阱层25和所述第二p-GaN层122位于所述第二n-GaN层121的上台面。
通过光刻工艺在所述第一n-GaN层111的下台面、所述第二n-GaN层121的下台面、所述第一电流扩展层115的表面和所述第二电流扩展层125的表面定义电极区域，沉积金属电极于所述电极区域，进行金属剥离和快速热退火处理之后，形成位于所述第一n-GaN层111表面的第一n-电极113、位于所述第一p-GaN层112表面的第一p-电极114、位于所述第二n-GaN层表121面的第二n-电极123和位于所述第二p-GaN层122表面的第二p-电极124，如图5E所示。
步骤S45，形成覆盖所述能源器件11和所述LED器件12的钝化层13。
具体来说，可以通过等离子体增强化学气相沉积工艺沉积1000nm厚度的SiO2材料于所述能源器件11、所述LED器件12和所述衬底10表面，形成所述钝化层13。
步骤S46，于所述钝化层13表面形成第一金属连接线153和第二金属连接线152，所述第一金属连接线153的一端电连接所述第一n-电极113、另一端电连接所述第二n-电极123，所述第二金属连接线152的一端电连接所述第一p-电极114、另一端电连接所述第二p-电极124，如图5F所示。
以所述能源器件11包括第一子器件和第二子器件为例，可以采用感应耦合等离子体刻蚀工艺，使用SF6、CHF3和He的混合气体作为刻蚀气体刻蚀所述钝化层，形成暴露所述第一子器件的所述第一n-电极113的第一通孔、暴露所述第二子器件的所述第一p-电极114的第二通孔、暴露所述第一器件的所述第一p-电极114的第三通孔、暴露所述第二器件的所述第一n-电极113的第四通孔、暴露所述第二p-电极124的第五通孔、暴露所述第二n-电极123的第六通孔、以及位于所述钝化层13中的第一金属连接线沟槽、第二金属连接线沟槽和第三金属连接线沟槽。接着，通过电子束蒸发工艺沉积Ni、Al、Ti、Pt、Ti、Pt、Au中的一种或者两种以上的材料，通过金属剥离工艺和快速热退火工艺，形成第一通孔连接结构141、第二通孔连接结构142、第三通孔连接结构143、第四通孔连接结构144、第五通孔连接结构145、第六通孔连接结构146、第三金属连接线151、第一金属线153和第二金属线152，如图5F所示。
步骤S47，形成包覆所述钝化层13、所述衬底10、所述第一金属连接线153和所述第二金属连接线152的透明防水层16，如图5G所示。
可选的，形成包覆所述钝化层13、所述衬底10、所述第一金属连接线153和所述第二金属连接线152的透明防水层16的具体步骤包括：
沉积SiO2于所述钝化层13、所述衬底10、所述第一金属连接线153和所述第二金属连接线152表面，形成所述透明防水层16。
具体来说，自所述衬底10的背面研磨并抛光所述衬底10，使得所述衬底10的厚度在200μm，并通过激光未加工切割芯片。接着，沉积SiO2于所述钝化层13、所述衬底10、所述第一金属连接线153和所述第二金属连接线152表面，形成所述透明防水层16，以保护所述芯片内的金属连接线、通孔连接结构和衬底，实现所述氮化镓光电子集成芯片的放水功能。
本具体实施方式提供的氮化镓光电子集成芯片及其制备方法，通过在所述氮化镓光电子集成芯片中设置能源器件和LED器件，通过能源器件直接将外界环境中的光能转换为电能，从而能够通过所述能源器件转换得到的所述电能直接驱动所述LED器件，使得所述LED器件实现照明和中继无线光通信功能无需设置额外的外部电路，简化了氮化镓光电子集成芯片的结构，缩小了氮化镓光电子集成芯片的尺寸。另外，由于通过设置透明防水层包覆所述衬底、所述能源器件和所述LED器件，从而使得所述氮化镓光电子集成芯片具有防水功能，能够在水、酒精、油等液体环境中正常工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种氮化镓光电子集成芯片，其特征在于，包括：
衬底；
能源器件，位于所述衬底表面，用于将自外界环境中接收到的光能转换为电能，所述能源器件包括第一氮化镓外延层，所述第一氮化镓外延层包括沿垂直于所述衬底的顶面的方向依次叠置的第一n-GaN层、第一InGaN/GaN多量子阱层和第一p-GaN层；
LED器件，位于所述衬底表面，所述LED器件包括第二氮化镓外延层，所述第二氮化镓外延层包括沿垂直于所述衬底的顶面的方向依次叠置的第二n-GaN层、第二InGaN/GaN多量子阱层和第二p-GaN层，所述能源器件用于将所述电能传输至所述LED器件，以驱动所述LED器件向外界发射第一光信号；
透明防水层，包覆所述衬底、所述能源器件和所述LED器件。
2.根据权利要求1所述的氮化镓光电子集成芯片，其特征在于，所述能源器件还包括位于所述第一n-GaN层表面的第一n-电极和位于所述第一p-GaN层表面的第一p-电极；
所述LED器件包括位于所述第二n-GaN层表面的第二n-电极和位于所述第二p-GaN层表面的第二p-电极，所述第一n-电极电连接所述第二n-电极，所述第一p-电极所述第二p-电极。
3.根据权利要求2所述的氮化镓光电子集成芯片，其特征在于，还包括：
钝化层，覆盖所述衬底、所述能源器件和所述LED器件；
第一金属连接线，位于所述钝化层表面，所述第一金属连接线的一端电连接所述第一n-电极、另一端电连接所述第二n-电极；
第二金属连接线，位于所述钝化层表面，所述第二金属连接线的一端电连接所述第一p-电极、另一端电连接所述第二p-电极；
所述透明防水层覆盖所述钝化层、所述衬底、所述第一金属连接线和所述第二金属连接线。
4.根据权利要求2所述的氮化镓光电子集成芯片，其特征在于，所述第一n-电极包括第一主干部、以及与所述第一主干部连接的多个第一分支部；
所述第一p-电极包括第二主干部、以及与所述第二主干部连接的多个第二分支部；
在沿垂直于所述衬底的顶面的方向上，所述第一分支部的投影与所述第二分支部的投影交错排布。
5.根据权利要求2所述的氮化镓光电子集成芯片，其特征在于，在沿垂直于所述衬底的顶面的方向上，所述第二n-电极的投影呈圆弧形，所述第二p-电极的投影呈圆环形。
6.根据权利要求2所述的氮化镓光电子集成芯片，其特征在于，在沿平行于所述衬底的顶面的方向上，所述能源器件与所述LED器件平行排布于所述衬底顶面的相对两端。
7.根据权利要求1所述的氮化镓光电子集成芯片，其特征在于，在沿垂直于所述衬底的顶面的方向上，所述能源器件的投影面积大于所述LED器件的投影面积。
8.根据权利要求1所述的氮化镓光电子集成芯片，其特征在于，所述透明防水层的材料为SiO2。
9.一种氮化镓光电子集成芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供衬底；
形成外延材料堆叠层于所述衬底表面，所述外延材料堆叠层包括沿垂直于所述衬底的顶面的方向依次叠置的n-GaN材料层、InGaN/GaN多量子阱材料层和p-GaN材料层；
图案化所述外延材料堆叠层，形成包括第一n-GaN层、第一InGaN/GaN多量子阱层和第一p-GaN层的第一氮化镓外延层，并同时形成包括第二n-GaN层、第二InGaN/GaN多量子阱层和第二p-GaN层的第二氮化镓外延层；
形成位于所述第一n-GaN层表面的第一n-电极、位于所述第一p-GaN层表面的第一p-电极、位于所述第二n-GaN层表面的第二n-电极和位于所述第二p-GaN层表面的第二p-电极，以形成包括所述第一氮化镓外延层、所述第一n-电极和所述第一p-电极的能源器件，并形成包括所述第二氮化镓外延层、所述第二n-电极和所述第二p-电极的LED器件；
形成覆盖所述能源器件和所述LED器件的钝化层；
于所述钝化层表面形成第一金属连接线和第二金属连接线，所述第一金属连接线的一端电连接所述第一n-电极、另一端电连接所述第二n-电极，所述第二金属连接线的一端电连接所述第一p-电极、另一端电连接所述第二p-电极；
形成包覆所述钝化层、所述衬底、所述第一金属连接线和所述第二金属连接线的透明防水层。
10.根据权利要求9所述的氮化镓光电子集成芯片的制备方法，其特征在于，形成包覆所述钝化层、所述衬底、所述第一金属连接线和所述第二金属连接线的透明防水层的具体步骤包括：
沉积SiO2于所述钝化层、所述衬底、所述第一金属连接线和所述第二金属连接线表面，形成所述透明防水层。
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