一种用于双向通信的集成器件及其制备方法与流程

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种用于双向通信的集成器件及其制备方法。

背景技术：

近年来，可见光通信技术由于其频谱资源不受限制，保密性好，可与基础照明设施集成等优点，已成为通信领域的一大研究热点。

由于微型发光二极管(micro-led)具有尺寸微小，响应速度快，电流密度高，工作寿命长和低功耗的特点，在显示领域取得了不错的成就。而它在可见光通信领域用于光发射和光探测，同样具有很大的应用潜力，非常适合用于光子集成芯片，但需要额外的高频开关器件来进行驱动。而由于gan具有大禁带宽度、高电子迁移率、高击穿场强等优点，gan基hemt成为新一代功率器件研究的热点。

本申请的发明人在长期研发过程中，发现现有技术难以生产出在同一衬底上集成有gan基hemt、光发射器与光探测器功能于一体的集成器件。

技术实现要素：

基于此，本申请提供一种用于双向通信的集成器件及其制备方法，能够结合micro-led和gan基hemt的优势，开发出高集成度、高效、可靠的半导体集成器件。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种用于双向通信的集成器件的制备方法，该方法包括：提供第一衬底、第二衬底以及第三衬底；在第一衬底形成第一micro-led芯片，并在第一衬底上形成用于放置第二micro-led芯片的第一预留区域和用于放置gan基hemt的第二预留区域，在第二衬底形成第二micro-led芯片，以及在第三衬底上形成gan基hemt；去除第二衬底并将第二micro-led芯片转移至第一预留区域，去除第三衬底并将gan基hemt转移至第二预留区域；建立第一micro-led芯片与gan基hemt的电连接；其中，第一micro-led芯片的发光区域内的任意一发光点的中心发光波长小于第二micro-led芯片的发光区域内的任意一发光点的中心发光波长。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种用于双向通信的集成器件，集成器件包括：第一衬底；第一micro-led芯片，设置在第一衬底上；第二micro-led芯片，设置在第一衬底的第一预留区域上；gan基hemt，设置在第一衬底的第二预留区域上，第一micro-led芯片与gan基hemt电连接；其中，第一micro-led芯片的发光区域内的任意一发光点的中心发光波长小于第二micro-led芯片的发光区域内的任意一发光点的中心发光波长。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请发明人发现micro-led芯片兼具光发射与光探测的功能，进而将两个不同的micro-led芯片以及一个gan基hemt集成到同一衬底上，以制备得到可用于双向通信的集成器件，能够结合micro-led和gan基hemt的优势，开发出高集成度、高效、可靠的半导体集成器件，其应用场景更广泛。此外，由于本申请的制备方法是在不同的衬底上分别生长第一micro-led芯片、第二micro-led芯片以及gan基hemt，而非在同一衬底上同时生长两个不同的micro-led芯片以及一个gan基hemt，有效避免整个器件的生长流程过于复杂，且能防止由于micro-led芯片或gan基hemt在生长过程中出现损坏而导致的整个器件失效。进一步地，集成器件可以大大简化封装复杂度，减少寄生元件；通过减少连接线，可以大大降低寄生电阻和电容，进一步提高其效率和响应时间。此外，本申请通过控制光发射器和光探测器的有源发光层的任意一发光点的中心发光波长，可以有效减缓micro-led的斯托克斯位移效应，使光探测器获得更高的响应度，通信性能更好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请用于双向通信的集成器件的制备方法一实施例的流程示意图；

图2是图1中步骤s2的一实施例的流程示意图；

图3是图1中步骤s2的另一实施例的流程示意图；

图4是图1中步骤s2的又一实施例的流程示意图；

图5是图1中步骤s3的一实施例的流程示意图；

图6是图1中步骤s2的再一实施例的流程示意图；

图7是图1中步骤s3的另一实施例的流程示意图；

图8是图1中步骤s4的一实施例的流程示意图；

图9是用于双向通信的集成器件的俯视结构示意图；

图10是对应于图3中步骤s218的结构示意图；

图11是对应于图2和图3所述方法的结构示意图；

图12是对应于图4和图5所述方法的结构示意图；

图13是对应于图6所述方法的结构示意图；

图14是对应于图7和图6所述方法的结构示意图；

图15是用于双向通信的集成器件的局部结构示意图；

图16是用于双向通信的集成器件的另一局部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提出一种用于双向通信的集成器件的制备方法，参阅图1以及图11-14，该方法包括：

s1：提供第一衬底100、第二衬底200以及第三衬底300。

其中，第一衬底100的材料可以为蓝宝石、si、gan、sic或其他适当材料，优选的，第一衬底100的材料可以为蓝宝石。第二衬底200的材料可以为si。第三衬底300的材料可以为si。

s2：在第一衬底100形成第一micro-led芯片110，并在第一衬底100上形成用于放置第二micro-led芯片120的第一预留区域101和用于放置gan基hemt130的第二预留区域102，在第二衬底200形成第二micro-led芯片120，以及在第三衬底300上形成gan基hemt130。

具体地，利用半导体标准工艺在选定第一衬底100、第二衬底200以及第三衬底300上分别制备第一micro-led芯片110、第二micro-led芯片120以及gan基高电子迁移率晶体管130(highelectronmobilitytransistor，hemt)。

双向通信通常需要两套光发射器和光探测器，其中，第一micro-led芯片110作为集成器件10中的光发射器，第二micro-led芯片120作为集成器件10中的光探测器，gan基hemt130作为集成器件10中控制光发射器(即第一micro-led芯片110)通断的高频开关。

其中，第一衬底100作为共用衬底，第一衬底100上的第一预留区域101与第二预留区域102间隔设置。

s3：去除第二衬底200并将第二micro-led芯片120转移至第一预留区域101，去除第三衬底300并将gan基hemt130转移至第二预留区域102。

去除第二衬底200和第三衬底300的具体过程可以根据第二衬底200和第三衬底300的材料确定，例如在第二衬底200和第三衬底300均为si衬底时，可以利用湿法刻蚀的方式腐蚀si衬底，其中，湿法刻蚀使用的刻蚀剂可以为koh溶液。

进一步地，可以利用转移打印技术将剥离后的第二micro-led芯片120转移至第一预留区域101，并将剥离后的gan基hemt130转移至第二预留区域102。

其中，转移打印技术是使用精确的拾取和放置方式，将从原衬底上移除后的单个薄膜器件转移到另外一个衬底上。

具体而言，转移打印技术的执行部分可以为弹性印章(图未示出)，具体为聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，pdms)弹性印章，pdms作为一种相对结构稳定、强度较高的弹性体，是制作弹性印章的理想材料。常见的转移打印技术需要使用一个弹性印章将制备好的第二micro-led芯片120或gan基hemt130分别从原有衬底转移到弹性印章上，然后再转移到另一衬底上。例如，在本实施例中，将第二micro-led芯片120、gan基hemt130转移至第一衬底100上。

s4：建立第一micro-led芯片110与gan基hemt130的电连接。

在转移结束后，通过建立第一micro-led芯片110与gan基hemt130之间的电连接以产生新的半导体集成器件。

需要说明的是，本申请发明人在长期研发过程中发现，如果集成器件10内的光发射器(即第一micro-led芯片110)与光探测器(即第二micro-led芯片120)均采用相同的有源发光层，根据micro-led的斯托克斯位移效应，光探测器所探测到的光谱不在其最佳吸收波长上，进而影响光探测器的响应度。为提高光探测器的响应度，本申请中第一micro-led芯片110的发光区域内的任意一发光点的中心发光波长小于第二micro-led芯片120的发光区域内的任意一发光点的中心发光波长。本申请通过控制光发射器和光探测器的有源发光层的任意一发光点的中心发光波长，可以有效减缓micro-led的斯托克斯位移效应，使光探测器获得更高的响应度，通信性能更好。

区别于现有技术的情况，本申请发明人发现micro-led芯片兼具光发射与光探测的功能，进而将两个不同的micro-led芯片110、120以及一个gan基hemt130集成到同一衬底上，以制备得到可用于双向通信的集成器件10，能够结合micro-led110、120和gan基hemt130的优势，开发出高集成度、高效、可靠的半导体集成器件，其应用场景更广泛。此外，由于本申请的制备方法是在不同的衬底上分别生长第一micro-led芯片110、第二micro-led芯片120以及gan基hemt130，而非在同一衬底上同时生长两个不同的micro-led芯片110、120以及一个gan基hemt130，有效避免整个器件的生长流程过于复杂，且能防止由于micro-led芯片或gan基hemt130在生长过程中出现损坏而导致的整个器件失效。进一步地，集成器件10可以大大简化封装复杂度，减少寄生元件；通过减少连接线，可以大大降低寄生电阻和电容，进一步提高其效率和响应时间。此外，本申请通过控制光发射器和光探测器的有源发光层的任意一发光点的中心发光波长，可以有效减缓micro-led的斯托克斯位移效应，使光探测器获得更高的响应度，通信性能更好。

参阅图2和图11，在一实施例中，步骤s2包括：

s211：在第一衬底100的一侧形成第一缓冲层111。

第一缓冲层111的材料可以为gan。在本步骤中，可以通过常规的金属有机化合物化学气相沉淀(metal-organicchemicalvapordeposition，mocvd)工艺或可以借助于诸如物理气相沉积、溅射、氢气相沉积法或原子层沉积工艺，在第一衬底100的一侧生长第一缓冲层111。

s212：在第一缓冲层111远离第一衬底100的一侧形成第一发光外延层112。

第一发光外延层112包括依次层叠设置于第一缓冲层111的一侧上的第一导电类型半导体层1121、第一有源发光层1122以及第二导电类型半导体层1123。

具体而言，采用mocvd、分子束外延(molecularbeamepitaxy，mbe)等方法依次生长第一导电类型半导体层1121、第一有源发光层1122以及第二导电类型半导体层1123。

其中，第一导电类型半导体层1121为n型gan层，具体可以为掺杂si、ge及sn中至少一种的gan层。第一有源发光层1122可以为单层量子阱(sqw)或多层量子阱(mqw)。第二导电类型半导体层1123为p型gan层，具体可以为掺杂mg、zn、be、ca、sr及ba中至少一种的gan层。

s213：在第二导电类型半导体层1123远离第一有源发光层1122的一侧形成第一电流扩散层113。

具体而言，使用磁控溅射方法在第二导电类型半导体层1123远离第一有源发光层1122的一侧生长第一电流扩散层113。第一电流扩散层113可以采用透明导电材料，比如氧化铟锡(ito)。在其他实施例中，第一电流扩散层113可以为包括镍(ni)、金(au)、或其他适当金属的金属透明薄层。

s214：对第一电流扩散层113、第二导电类型半导体层1123以及第一有源发光层1122进行图案化，以形成部分外露第一导电类型半导体层1121的第一台面结构114。

具体而言，应用蚀刻工艺来移除部分第一电流扩散层113、第二导电类型半导体层1123以及第一有源发光层1122，以形成部分外露第一导电类型半导体层1121的第一台面结构114。

其中，上述蚀刻工艺可以包括干法蚀刻、湿法蚀刻或其组合。蚀刻工艺可以包括各个蚀刻步骤，每一步都被设计使用特定的蚀刻剂以有效移除相应的第一电流扩散层113、第二导电类型半导体层1123以及第一有源发光层1122。

例如，可以在第一micro-led芯片110的表面涂覆一层光刻胶，并通过曝光显影技术定义出第一台面结构114。采用湿法刻蚀工艺将无光刻胶区域的第一电流扩散层113刻蚀至第二导电类型半导体层1123表面，湿法刻蚀使用的刻蚀剂可以为浓盐酸/浓硝酸混合溶液(其中，浓盐酸与浓硝酸的体积比为4:1)。采用电感耦合等离子体(inductivelycoupledplasma，icp)干法刻蚀的方法将无光刻胶区域刻蚀至第一导电类型半导体层1121表面，刻蚀气体可以为bcl3、ar。

s215：在第一导电类型半导体层1121由第一台面结构114外露的部分上形成第一导电类型电极115，其中第一导电类型电极115与第一导电类型半导体层1121电连接。

其中，对应于n型gan层，第一导电类型电极115为n型电极。具体而言，可以将cr/al/ti/au金属中的一种或几种制作于第一导电类型半导体层1121的外露部分表面而形成第一导电类型电极115，因此第一导电类型电极115为n型电极，第一导电类型电极115与所述第一导电类型半导体层1121电连接，例如在本实施例中，第一导电类型电极115与第一导电类型半导体层1121通过直接接触的方式形成电连接。

s216：在第一电流扩散层113远离第二导电类型半导体层1123的一侧形成第二导电类型电极116，其中第二导电类型电极116与第一电流扩散层113电连接。

其中，对应于p型gan层，第二导电类型电极116为p型电极。具体而言，可以将ti/au金属制作于第一电流扩散层113远离第二导电类型半导体层1123的一侧而形成第二导电类型电极116，因此第二导电类型电极116为p型电极，第二导电类型电极116与第一电流扩散层113电连接。

具体地，可以在第一导电类型半导体层1121由第一台面结构114外露的部分、第一电流扩散层113远离第二导电类型半导体层1123的一侧上涂覆光刻胶，并通过曝光显影分别定义出第一导电类型电极115和第二导电类型电极116区域，蒸镀或溅射对应的金属层，去除残余光刻胶，以形成第一导电类型电极115和第二导电类型电极116。

参阅图3以及图10-11，在一实施例中，步骤s2还包括：

s217：对第一导电类型半导体层1121以及第一缓冲层111进行图案化，以形成部分外露第一衬底100的第二台面结构117。

s218：在第一衬底100由第二台面结构117外露的部分上形成第一预留区域101和第二预留区域102。

具体而言，去除残余光刻胶后，重新涂覆光刻胶并曝光显影，在已有的第一台面结构114上再次定义出第二台面结构117。采用icp干法刻蚀的方法将无光刻胶区域刻蚀至第一衬底100表面。

进一步地，步骤s2还包括：去除残余光刻胶，并使用热退火方式使第一电流扩散层113与第二导电类型半导体层1123形成欧姆接触。

需要说明的是，步骤s215、s216、s217的先后顺序并无限制。

参阅图4以及图12，在一实施例中，步骤s2包括：

s221：在第二衬底200的一侧形成第二缓冲层121。

第二缓冲层121的材料可以为aln、algan、gan中的任意一种或组合。在本步骤中，可以通过常规的mocvd工艺或可以借助于诸如物理气相沉积、溅射、氢气相沉积法或原子层沉积工艺，在第二衬底200的一侧上生长第二缓冲层121。

s222：在第二缓冲层121远离第二衬底200的一侧形成第二发光外延层122。

第二发光外延层122包括依次层叠设置于第二缓冲层121的一侧上的第三导电类型半导体层1221、第二有源发光层1222以及第四导电类型半导体层1223。

具体而言，采用mocvd、mbe等方法依次生长第三导电类型半导体层1221、第二有源发光层1222以及第四导电类型半导体层1223。

其中，第二衬底200的厚度为300-800微米，第二缓冲层121的厚度为0.5-5微米，第三导电类型半导体层1221的厚度为0.1-5微米，第二有源发光层1222的厚度为0.01-0.5微米，第四导电类型半导体层1223的厚度为0.05-0.5微米。优选的，第二衬底200的厚度为600微米，第二缓冲层121的厚度为1.2微米，第三导电类型半导体层1221的厚度为1微米，第二有源发光层1222的厚度为0.1微米，第四导电类型半导体层1223的厚度为0.15微米。

其中，第三导电类型半导体层1221为n型gan层，具体可以为掺杂si、ge及sn中至少一种的gan层。第二有源发光层1222可以为单层量子阱或多层量子阱。第四导电类型半导体层1223为p型gan层，具体可以为掺杂mg、zn、be、ca、sr及ba中至少一种的gan层。

s223：在第四导电类型半导体层1223远离第二有源发光层1222的一侧形成第二电流扩散层123。

具体而言，使用磁控溅射方法在第四导电类型半导体层1223远离第二有源发光层1222的一侧生长第二电流扩散层123。第二电流扩散层123可以采用透明导电材料，比如氧化铟锡。在其他实施例中，第二电流扩散层123可以为包括镍、金、或其他适当金属的金属透明薄层。

s224：对第二电流扩散层123、第四导电类型半导体层1223以及第二有源发光层1222进行图案化，以形成部分外露第三导电类型半导体层1221的第三台面结构124。

具体而言，应用蚀刻工艺来移除部分第二电流扩散层123、第四导电类型半导体层1223以及第二有源发光层1222，以形成部分外露第三导电类型半导体层1221的第三台面结构124。

其中，上述蚀刻工艺可以包括干法蚀刻、湿法蚀刻或其组合。蚀刻工艺可以包括各个蚀刻步骤，每一步都被设计使用特定的蚀刻剂以有效移除相应的第二电流扩散层123、第四导电类型半导体层1223以及第二有源发光层1222。

例如，可以在第二micro-led芯片120的表面涂覆一层光刻胶，并通过曝光显影技术定义出第三台面结构124。采用湿法刻蚀工艺将无光刻胶区域的第二电流扩散层123刻蚀至第三导电类型半导体层1221表面，其中，湿法刻蚀使用的刻蚀剂为浓盐酸/浓硝酸混合溶液(其中，浓盐酸与浓硝酸的体积比为4:1)。采用icp干法刻蚀的方法将无光刻胶区域刻蚀至第四导电类型半导体层1223表面。

s225：在第三导电类型半导体层1221由第三台面结构124外露的部分上形成第三导电类型电极125，其中第三导电类型电极125与第三导电类型半导体层1221电连接。

其中，对应于n型gan层，第三导电类型电极125为n型电极。具体而言，可以将cr/al/ti/au金属中的一种或几种制作于第三导电类型半导体层1221的外露部分表面而形成第三导电类型电极125，因此第三导电类型电极125为n型电极，第三导电类型电极125与所述第三导电类型半导体层1221电连接，例如在本实施例中，第三导电类型电极125与第三导电类型半导体层1221通过直接接触的方式形成电连接。

s226：在第二电流扩散层123远离第四导电类型半导体层1223的一侧形成第四导电类型电极126，其中第四导电类型电极126与第二电流扩散层123电连接。

其中，对应于p型gan层，第四导电类型电极126为p型电极。具体而言，可以将ti/au金属制作于第二电流扩散层123远离第四导电类型半导体层1223的一侧而形成第四导电类型电极126，因此第四导电类型电极126为p型电极，第四导电类型电极126与第二电流扩散层123电连接，第二电流扩散层123与第四导电类型半导体层1223电连接。

具体地，可以在第三导电类型半导体层1221由第三台面结构124外露的部分、第二电流扩散层123远离第四导电类型半导体层1223的一侧上涂覆光刻胶，并通过曝光显影分别定义出第三导电类型电极125和第四导电类型电极126的区域，蒸镀或溅射对应的金属层，以形成第三导电类型电极125和第四导电类型电极126。

参阅图5、图12以及图16，在一实施例中，步骤s3：

s321：在第二micro-led芯片120的部分表面形成sio2钝化层140。

具体地，利用等离子增强化学气相沉积(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，pecvd)在第二micro-led芯片120的部分表面沉积sio2钝化层140，以定义出第四台面结构和转移连接锚。

s322：对未覆盖有sio2钝化层140的第二缓冲层121以及第二发光外延层122进行图案化，以形成部分外露第二衬底200的第四台面结构(图未示出)和转移连接锚(图未示出)。

具体而言，应用蚀刻工艺来移除部分第二缓冲层121以及第二发光外延层122，以形成部分外露第二衬底200的第四台面结构和转移连接锚。

其中，上述蚀刻工艺可以包括干法蚀刻、湿法蚀刻或其组合。蚀刻工艺可以包括各个蚀刻步骤，每一步都被设计使用特定的蚀刻剂以有效移除相应的第二缓冲层121以及第三导电类型半导体层1221。

例如，采用icp干法刻蚀的方法将未覆盖有sio2钝化层140的区域刻蚀至第二衬底200表面。

s323：去除第二衬底200和sio2钝化层140。

利用湿法刻蚀的方式腐蚀第二衬底200，实现第二micro-led芯片120与第二衬底200的剥离，例如，使用质量分数为60％的koh水溶液腐蚀si衬底。再通过感应耦合式等离子体刻蚀机，利用chf3气体对残余sio2钝化层140进行刻蚀，再采用boe溶液进行湿法刻蚀，以完全去除残余的sio2钝化层140，即得到待转移的第二micro-led芯片120。

s324：通过粘附材料键合第二micro-led芯片120的第二缓冲层121和第一衬底100。

上述步骤s324中，粘附材料为紫外固化胶。第一衬底100与第二micro-led芯片120的第二缓冲层121之间通过紫外固化胶键合，并采用紫外光照射以固化紫外固化胶，形成第一固化层150。优选的，紫外光的波长为365nm。

参阅图6和图13，在一实施例中，步骤s2包括：

s231：在第三衬底300的一侧形成高阻gan缓冲层131。

s232：在高阻gan缓冲层131远离第三衬底300的一侧形成gan沟道层132。

s233：在gan沟道层132远离高阻gan缓冲层131的一侧形成algan势垒层133。

具体而言，可以选用采用mocvd在在第三衬底300的一侧依次生长高阻gan缓冲层131、gan沟道层132以及algan势垒层133。其中，第三衬底300的厚度为800-1200微米，gan高阻缓冲层的厚度为1-10微米，gan沟道层132的厚度为50-150纳米，algan势垒层133的厚度为10-50纳米。优选的，第三衬底300的厚度为1000微米，gan高阻缓冲层的厚度为4微米，gan沟道层132的厚度为100纳米，algan势垒层133的厚度为30纳米。

参阅图7和图14，在一实施例中，步骤s3包括：

s331：去除第三衬底300。

利用湿法刻蚀的方式腐蚀第三衬底300，实现gan基hemt130与第三衬底300的剥离，例如，使用质量分数为60％的koh水溶液腐蚀si衬底。

s332：通过粘附材料键合gan基hemt130的高阻gan缓冲层131和第一衬底100。

上述步骤s332中，粘附材料为紫外固化胶。第一衬底100与gan基hemt130的高阻gan缓冲层131之间通过紫外固化胶键合，并采用紫外光照射以固化紫外固化胶，形成第二固化层160。优选的，紫外光的波长为365nm。

参阅图8和图14，在一实施例中，步骤s4包括：

s41：在algan势垒层133远离gan沟道层132的一侧形成sio2钝化层140。

在本实施例中，sio2钝化层140作为电绝缘层，利用pecvd工艺在algan势垒层133远离gan沟道层132的一侧沉积sio2钝化层140。

s42：根据源电极134、漏电极135以及栅电极136的位置及形状，在sio2钝化层140开设贯通孔。

具体而言，在sio2钝化层140表面涂覆一层光刻胶，使用紫外光刻机曝光，根据源电极134、漏电极135以及栅电极136的位置及形状，使用0.5％naoh溶液显影，从而定义出源电极134、漏电极135以及栅电极136区域。

通过icp干法刻蚀和溶液湿法刻蚀结合的方式，实现sio2钝化层140开设贯通孔。例如，采用chf3气体进行icp干法刻蚀，再利用boe溶液进行湿法刻蚀，以在sio2钝化层140开设贯通孔。

s43：在sio2钝化层140的贯通孔区域分别沉积源电极134、漏电极135以及栅电极136，其中，第一导电类型电极115和漏电极135电连接。

具体而言，利用磁控溅射等技术，在上述贯通孔区域沉积源电极134、漏电极135以及栅电极136，其中，第一导电类型电极115和漏电极135电连接，以实现集成器件10中第一micro-led芯片110与gan基hemt130之间的电连接。

其中，源电极134、漏电极135和栅电极136的材料为ti、al、ni、au、ag、pt、tinx中的至少一种。

上述实施例中，光刻胶可以选取s1818光刻胶，s1818光刻胶作为刻蚀掩膜使用。此外，可以使用丙酮溶液去除残余光刻胶。

参阅图9-10以及图15-16，本申请还提出了一种用于双向通信的集成器件10，该用于双向通信的集成器件10可以通过上述实施例的制备方法制备得到。

该用于双向通信的集成器件10包括：第一衬底100、第一micro-led芯片110、第二micro-led芯片120以及gan基hemt130。第一micro-led芯片110设置在第一衬底100上，第二micro-led芯片120设置在第一衬底100的第一预留区域101上，gan基hemt130设置在第一衬底100的第二预留区域102上，第一micro-led芯片110与gan基hemt130电连接。

其中，第一micro-led芯片110作为集成器件10中的光发射器，第二micro-led芯片120作为集成器件10中的光探测器，gan基hemt130作为集成器件10中控制光发射器(即第一micro-led芯片110)通断的高频开关。

本申请中第一micro-led芯片110的发光区域内的任意一发光点的中心发光波长小于第二micro-led芯片120的发光区域内的任意一发光点的中心发光波长。本申请通过控制光发射器和光探测器的有源发光层的任意一发光点的中心发光波长，可以有效减缓micro-led的斯托克斯位移效应，使光探测器获得更高的响应度，通信性能更好。

区别于现有技术的情况，本申请用于双向通信的集成器件10将两个不同的micro-led芯片110、120以及一个gan基hemt130集成到同一衬底上，以制备得到可用于双向通信的集成器件10，能够结合micro-led110、120和gan基hemt130的优势，开发出高集成度、高效、可靠的半导体集成器件，其应用场景更广泛。进一步地，集成器件10可以大大简化封装复杂度，减少寄生元件；通过减少连接线，可以大大降低寄生电阻和电容，进一步提高其效率和响应时间。

进一步地，第二micro-led芯片120与第一衬底100之间设置有第一固化层150，gan基hemt130与第一衬底100之间设置有第二固化层160。

在一实施例中，第一micro-led芯片110包括：第一缓冲层111、第一发光外延层112、第一电流扩散层113、第一导电类型电极115以及第二导电类型电极116。

第一缓冲层111设置在第一衬底100上，第一发光外延层112设置在第一缓冲层111远离第一衬底100的一侧，第一发光外延层112包括依次层叠设置于第一缓冲层111的一侧上的第一导电类型半导体层1121、第一有源发光层1122以及第二导电类型半导体层1123。第一电流扩散层113设置在第二导电类型半导体层1123远离第一有源发光层1122的一侧，其中第一发光外延层112的至少部分发光区域至少包括：部分外露第一导电类型半导体层1121的第一台面结构114。第一导电类型电极115设置在第一导电类型半导体层1121由第一台面结构114外露的部分上，其中第一导电类型电极115与第一导电类型半导体层1121电连接。第二导电类型电极116设置在第一电流扩散层113远离第二导电类型半导体层1123的一侧，其中第二导电类型电极116与第一电流扩散层113电连接。

具体而言，第一缓冲层111的材料可以为gan。第一导电类型半导体层1121为n型gan层，具体可以为掺杂si、ge及sn中至少一种的gan层。第一有源发光层1122可以为单层量子阱(sqw)或多层量子阱(mqw)。第二导电类型半导体层1123为p型gan层，具体可以为掺杂mg、zn、be、ca、sr及ba中至少一种的gan层。

第一缓冲层111的厚度为1-5微米，第一导电类型半导体层1121的厚度为1-4微米，第一有源发光层1122的厚度为0.05-0.5微米，第二导电类型半导体层1123的厚度为0.1-1微米。优选地，第一缓冲层111的厚度为3微米，第一导电类型半导体层1121的厚度为2微米，第一有源发光层1122的厚度为0.17微米，第二导电类型半导体层1123的厚度为0.5微米。

进一步地，对应于n型gan层，第一导电类型电极115为n型电极。具体而言，可以将cr/al/ti/au金属中的一种或几种金属制作于第一导电类型半导体层1121的外露部分表面而形成第一导电类型电极115，因此第一导电类型电极115为n型电极，第一导电类型电极115与所述第一导电类型半导体层1121电连接，例如在本实施例中，第一导电类型电极115与第一导电类型半导体层1121通过直接接触的方式形成电连接。

对应于p型gan层，第二导电类型电极116为p型电极。具体而言，可以将ti/au金属制作于第一电流扩散层113远离第二导电类型半导体层1123的一侧而形成第二导电类型电极116，因此第二导电类型电极116为p型电极，第二导电类型电极116与第一电流扩散层113电连接。

第一电流扩散层113可以采用透明导电材料，比如氧化铟锡。在其他实施例中，第一电流扩散层113可以为包括镍、金、或其他适当金属的金属透明薄层。

在一实施例中，第一发光外延层112的至少部分发光区域还包括：部分外露第一衬底100的第二台面结构117。第一预留区域101和第二预留区域102位于第二台面结构117上。

在一实施例中，第二micro-led芯片120包括：第二缓冲层121、第二发光外延层122、第二电流扩散层123、第三导电类型电极125以及第四导电类型电极126。

第二缓冲层121设置在第一衬底100上，第二发光外延层122设置在第二缓冲层121远离第二衬底200的一侧，第二发光外延层122包括依次层叠设置于第二缓冲层121的一侧上的第三导电类型半导体层1221、第二有源发光层1222以及第四导电类型半导体层1223。第二电流扩散层123设置在第四导电类型半导体层1223远离第二有源发光层1222的一侧，其中第二发光外延层122的至少部分发光区域至少包括：部分外露第三导电类型半导体层1221的第三台面结构124。第三导电类型电极125设置在第三导电类型半导体层1221由第三台面结构124外露的部分上，其中第三导电类型电极125与第三导电类型半导体层1221电连接。第四导电类型电极126设置在第二电流扩散层123远离第四导电类型半导体层1223的一侧，其中第四导电类型电极126与第二电流扩散层123电连接，第二电流扩散层123与第四导电类型半导体层1223电连接。

具体而言，第二缓冲层121的材料可以为aln、algan、gan中的任意一种或组合。第三导电类型半导体层1221为n型gan层，具体可以为掺杂si、ge及sn中至少一种的gan层。第二有源发光层1222可以为单层量子阱(sqw)或多层量子阱(mqw)。第四导电类型半导体层1223为p型gan层，具体可以为掺杂mg、zn、be、ca、sr及ba中至少一种的gan层。

第二电流扩散层123可以采用透明导电材料，比如氧化铟锡(ito)。在其他实施例中，第二电流扩散层123可以为包括镍、金、或其他适当金属的金属透明薄层。

第二衬底200的厚度为300-800微米，第二缓冲层121的厚度为0.5-5微米，第三导电类型半导体层1221的厚度为0.1-5微米，第二有源发光层1222的厚度为0.01-0.5微米，第四导电类型半导体层1223的厚度为0.05-0.5微米。优选的，第二衬底200的厚度为600微米，第二缓冲层121的厚度为1.2微米，第三导电类型半导体层1221的厚度为1微米，第二有源发光层1222的厚度为0.1微米，第四导电类型半导体层1223的厚度为0.15微米。

进一步地，对应于n型gan层，第三导电类型电极125为n型电极。具体而言，可以将cr/al/ti/au金属中的一种或几种金属制作于第三导电类型半导体层1221的外露部分表面而形成第三导电类型电极125，因此第三导电类型电极125为n型电极，第三导电类型电极125与所述第三导电类型半导体层1221电连接，例如在本实施例中，第三导电类型电极125与第三导电类型半导体层1221通过直接接触的方式形成电连接。

对应于p型gan层，第四导电类型电极126为p型电极。具体而言，可以将ti/au金属制作于第二电流扩散层123远离第四导电类型半导体层1223的一侧而形成第四导电类型电极126，因此第四导电类型电极126为p型电极，第四导电类型电极126与第二电流扩散层123电连接，第二电流扩散层123与第四导电类型半导体层1223电连接。

需要说明的是，本申请发明人在长期研发过程中发现，如果集成器件10内的光发射器(即第一micro-led芯片110)与光探测器(即第二micro-led芯片120)均采用相同的有源发光层，根据micro-led的斯托克斯位移效应，光探测器所探测到的光谱不在其最佳吸收波长上，进而影响光探测器的响应度。为提高光探测器的响应度，本申请中第一micro-led芯片110的发光区域内的任意一发光点的中心发光波长小于第二micro-led芯片120的发光区域内的任意一发光点的中心发光波长，本申请通过控制光发射器和光探测器的有源发光层的任意一发光点的中心发光波长，可以有效减缓micro-led的斯托克斯位移效应，使光探测器获得更高的响应度，通信性能更好。

在一实施例中，gan基hemt130包括：高阻gan缓冲层131、gan沟道层132以及algan势垒层133。高阻gan缓冲层131设置在第三衬底300的一侧，gan沟道层132设置在高阻gan缓冲层131远离第三衬底300的一侧，algan势垒层133设置在gan沟道层132远离高阻gan缓冲层131的一侧。

在一实施例中，gan基hemt130还包括：源电极134、漏电极135以及栅电极136，源电极134、漏电极135以及栅电极136间隔分布在algan势垒层133远离gan沟道层132的一侧，其中，第一导电类型电极115和漏电极135电连接。

其中，源电极134、漏电极135以及栅电极136的材料为ti、al、ni、au、ag、pt、tinx中的至少一种。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。