專利名稱：：發(fā)光二極管和激光器制作方法及發(fā)光二極管和激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器。特別是涉及一種在單晶硅薄膜石英襯底上外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器的發(fā)光二極管和激光器制作方法及發(fā)光二極管和激光器。
背景技術(shù)：
：目前GaN類的發(fā)光二極管(LED)通常制備在藍(lán)寶石(Al203)(S.Nakamura,T.Mukai，andM.Senoh，Appl.Phys.Lett.，64,1687，1994)或碳化硅(SiC)襯底上(GROUPIIINITRIDELEDWITHSILICONCARBIDESUBSTRATE,Edmond，JohnAdam;Doverspike，KathleenMarie;Kong,Hua-sh翻g;Bergmann，MichaelJohn;美國(guó)專利，20050040426)它們存在襯底價(jià)格比較貴、襯底直徑通常只有2-4英寸、不能和成熟的硅(Si)微電子電路集成等不足之處。硅襯底具有較好的導(dǎo)熱性、較好的導(dǎo)電性、直徑可達(dá)到30厘米等優(yōu)點(diǎn)。用體硅襯底做GaNLED的研究近來也受到人們的關(guān)注(Selectivearead印ositedblueGaN-InGaNmultiple-quantumwelllightemittingdiodes'oversiliconsubstrates,J".W.Yang，A.Lunev，G.Simin，A.Chitnis，M.Shatalov,andM.AsifKhan，APPLIEDPHYSICSLETTERSVOLUME76，NUMBER3，273，2000),其困難在于Si和GaN類材料間的熱失配和晶格失配會(huì)導(dǎo)致用GaN類的薄膜材料的龜裂和無法在其制備高性能的GaNLED;除此之外，體硅襯底在可見光范圍內(nèi)是不透明的，這就要求LED采用頂發(fā)射結(jié)構(gòu)，從GaN有源層發(fā)射出的光子的50%有可能會(huì)被體硅襯底吸收。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種發(fā)光二極管和激光器制作方法及發(fā)光二極管和激光器。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器的制作方法，是將發(fā)光二極管和激光器是直接外延生長(zhǎng)在單晶硅薄膜石英襯底上或外延生長(zhǎng)在沉積有緩沖層的單晶硅薄膜石英襯底上。包括下述步驟(1)將單晶硅片化學(xué)機(jī)械拋光達(dá)到設(shè)定厚度后，在設(shè)定深度內(nèi)，進(jìn)行氫離子注入，在離單晶硅襯底的頂表面設(shè)定深度處形成一個(gè)含氫量的薄層；(2)將單晶硅的拋光表面與拋光的石英襯底鍵合，通過高溫退火過程，在氫含量的薄層處形成分離間隙，使薄層上的注入有氫離子的單晶硅薄膜與襯底分離，與石英襯底鍵合形成單晶硅薄膜石英襯底；(3)對(duì)形成的單晶硅薄膜石英襯底進(jìn)行高溫退火，以加強(qiáng)薄膜的鍵合特性，恢復(fù)氫5注入過程中在單晶硅薄膜中所產(chǎn)生的缺陷；(4)對(duì)單晶硅薄膜石英的單晶硅膜進(jìn)行減薄和表面拋光，形成外延不同種類半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器所需厚度的單晶硅薄膜；(5)對(duì)單晶硅薄膜進(jìn)行劑量為5X1019-5Xl(f/立方厘米的磷離子注入摻雜，之后在70(TC—110(TC高溫活化，形成導(dǎo)電電極；(6)用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積或分組束外延的方法依次外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器的N層、有源發(fā)光層和P層；(7)用濺射、蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)的方法沉積高反射低電阻的金屬層，形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器的頂部電極。在第(1)步所述的設(shè)定深度為100nm—300nm。在第(1)步注入的氫離子劑量為4一6E16/cm2。所述的高溫退火溫度為100—60(TC。在第(4)步所述的不同種類LED和LD包括有以InGaN/GaN多量子阱為有源層的藍(lán)光LED，或以InGaN/GaN多量子阱為有源層的綠光LED，或以InGaN/GaN，InGaAs/GaAs和InGaP/InP多量子阱為有源層的紅光LED,或以InGaN/GaN、InGaAs/GaAs和InGaP/InP多量子阱為有源層的紅外、紅光、綠光、藍(lán)光LD。在第(4)步所述的不同種類半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器所需厚度為當(dāng)外延藍(lán)光半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光器時(shí)的單晶硅膜的厚度為30nm;當(dāng)外延綠、紅光的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光器的單晶硅膜的厚度為50nm—100nm。所述的單晶硅薄膜的晶向?yàn)椤?11〉、〈100〉或<110>晶向。在第(5步)中，還可在單晶薄膜上生長(zhǎng)緩沖層，構(gòu)成沉積有緩沖層的單晶硅薄膜石英(SOQ)襯底。所述的緩沖層為A1N或ZnO或SiC薄膜，或這三種薄膜中的任意兩種或三種的混合。所述制得的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器為于III-V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器，n-vi族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器，V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器，以及有機(jī)高分子和小分子半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器。所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器器件的頂部電極為Pb或Au或Ti或Al或Ag或Mg或Ca的金屬電極。本發(fā)明的采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器的制作方法制作的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，包括有與石英襯底鍵合單晶硅薄膜；加溫活化后形成在石英襯底上的單晶硅電極層；外延生長(zhǎng)在單晶硅電極層上的LED的N層材料；位于LED的N層材料之上的LED的發(fā)光層；位于LED的發(fā)光層之上的LED的P層；形成在P層之上的LED的頂部電極。所述單晶硅薄膜的晶向?yàn)?lt;111〉或<100>或<110>晶向。在所述的單晶硅誘導(dǎo)及電極層和LED的N層材料之間還可形成有緩沖層，而所述的LED的N層材料通過金屬電極702與單晶硅電極層相連。所述的緩沖層701是由A1N或Zn0或SiC構(gòu)成。所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管為III-V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或II-VI族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或有機(jī)高分子和小分子半導(dǎo)體發(fā)光二極管。本發(fā)明的采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器的制作方法制作的半導(dǎo)體激光器，包括有與石英襯底鍵合單晶硅薄膜；加溫活化后形成在石英襯底上的單晶硅電極層；外延生長(zhǎng)在單晶硅電極層上的LD的N層材料；位于LD的N層材料之上的LD的有源層；位于LD的有源層之上的LD的P層；形成在LD的P層之上的LD的頂部電極。所述單晶硅薄膜的晶向?yàn)?lt;111〉或<100>或<110>晶向。在所述的單晶硅誘導(dǎo)及電極層和LD的N層材料之間還可形成有緩沖層，而所述的LD的N層材料通過金屬電極702與單晶硅電極層相連。所述的緩沖層是由A1N或ZnO或SiC構(gòu)成。所述的半導(dǎo)體激光器為III-V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體激光器，或II-VI族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或有機(jī)高分子和小分子半導(dǎo)體激光器。本發(fā)明的發(fā)光二極管和激光器制作方法及發(fā)光二極管和激光器，運(yùn)用石英上單晶硅薄膜具有的晶格應(yīng)變性、晶格有序性、晶向可選擇性、超薄硅薄膜對(duì)可見光的低吸收性、半透半反特性、摻雜硅薄膜的可導(dǎo)電性以及襯底材料的可高溫加工等多項(xiàng)優(yōu)良特性，以其為襯底，在其上外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器器件。用本發(fā)明制備的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器，可與S0Q上形成的高性能單晶硅薄膜晶體管微電子器件和電路，集成于同一襯底上成為光電子集成系統(tǒng)，它可做為并不限于投影顯示和近眼顯示的高密度信息源。用本發(fā)明制備的紅、綠、藍(lán)LED半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器，可制備成照明光源，顯示器光源或顯示器的象素點(diǎn)。本發(fā)明綜合了現(xiàn)己產(chǎn)品化的藍(lán)寶石襯底LED和尚處于研究階段的c-Si襯底LED的優(yōu)點(diǎn)。使用該技術(shù)取代常規(guī)的藍(lán)寶石，可大幅度可降低LED和LD的襯底成本，可實(shí)現(xiàn)和Si集成電路的一體化；和現(xiàn)在尚處于研究狀態(tài)的單晶硅襯底相比，可實(shí)現(xiàn)LED和LD器件的底發(fā)光，可提高LED和LD的發(fā)光效率。圖1是向體單晶硅片的設(shè)定厚度注入氫的示意圖；圖2是體單晶硅片與石英襯底鍵合和氫誘導(dǎo)單晶硅薄膜剝離過程的示意圖；圖3是S0Q襯底單晶硅薄膜表面的化學(xué)機(jī)械拋光示意圖；圖4是不同厚度單晶硅薄膜的吸收譜；圖5是用于外延生長(zhǎng)LED的不同襯底的剖面示意圖其中::a為單晶硅襯底b為藍(lán)寶石襯底c為SQ襯底；圖6:在S0Q上無緩沖層外延LED器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖7:在S0Q上有緩沖層外延LED器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖8:在S0Q上無緩沖層外延LD器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖9:在S0Q上有緩沖層外延LD器件結(jié)構(gòu)示意圖；g巾:101:單晶硅片102:高含氫量的薄層跳單晶硅薄膜104:氫離子注入201:石英襯底202:分離間隙301:拋光薄膜302:表面拋光501:單晶硅襯底502:藍(lán)寶石(A1203晶體)503:S0Q襯底601:LED的N層材料602:發(fā)光層603:LED的P層604:頂部電極701:緩沖層702:金屬電極801:LD的N層材料802:LD的有源層803:LD的P層具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的發(fā)光二極管和激光器制作方法及發(fā)光二極管和激光器做出詳細(xì)說明。本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)和激光器(LD)的制作方法，所述的發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器是直接外延生長(zhǎng)在單晶硅薄膜石英(S0Q)襯底上或外延生長(zhǎng)在沉積有緩沖層的單晶硅薄膜石英(S0Q)襯底上。本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法，具體包括下述步驟(1)將單晶硅片化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)達(dá)到設(shè)定厚度，所述的設(shè)定厚度為lOOnm—300nm,之后在設(shè)定厚度內(nèi)進(jìn)行大劑量氫離子注入，注入的氫離子劑量為4_6E16/era2,在離單晶硅襯底的頂表面設(shè)定厚度處形成一個(gè)高含氫量的薄層；(2)將單晶硅的拋光表面與拋光的石英襯底鍵合，通過高溫退火過程，所述的高溫退火溫度為100—60(TC，在高氫含量的薄層處形成分離間隙，使薄層上的注入有氫離子的單晶硅薄膜與襯底分離，與石英襯底鍵合形成單晶硅薄膜石英襯底；(3)對(duì)形成的單晶硅薄膜石英襯底進(jìn)行高溫退火，以加強(qiáng)薄膜的鍵合特性，恢復(fù)氫注入過程中在單晶硅薄膜中所產(chǎn)生的缺陷；(4)對(duì)單晶硅薄膜石英的單晶硅膜進(jìn)行減薄和表面拋光，形成外延不同種類LED和LD所需厚度的單晶硅薄膜。所述的單晶硅薄膜的晶向?yàn)椤?11〉、〈100>或〈110>晶向。所述的不同種類LED和LD包括有以InGaN/GaN多量子阱為有源層的藍(lán)光LED,或以InGaN/GaN多量子阱為有源層的綠光LED,或以InGaN/GaN，InGaAs/GaAs和InGaP/InP多量子阱為有源層的紅光LED,或以InGaN/GaN、InGaAs/GaAs和InGaP/InP多量子阱為有源層的紅外、紅光、綠光、藍(lán)光LD;所述的不同種類LED所需厚度為當(dāng)外延藍(lán)光LED和LD的單晶硅膜的厚度為30nm;當(dāng)外延綠、紅光的LED和LD的單晶硅膜的厚度為50nm—100nm。(5)對(duì)單晶硅薄膜進(jìn)行劑量為5X1019-5X102'/立方厘米的磷離子注入摻雜，之后在700。C一1100。C高溫活化，形成導(dǎo)電電極；當(dāng)需要將發(fā)光二極管和激光器直接外延生長(zhǎng)在沉積有緩沖層的單晶硅薄膜石英(SOQ)襯底上時(shí)，還可在單晶薄膜上生長(zhǎng)緩沖層，構(gòu)成沉積有緩沖層的單晶硅薄膜石英(SOQ)襯底。所述的緩沖層為AlN或ZnO或SiC薄膜，或這三種薄膜中的任意兩種或三種的混合。(6)用MOCVD(金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積方法)或MBE(分子束外延方法)依次外延生長(zhǎng)LED或LD的N層、有源發(fā)光層和P層；(7)用濺射、蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)的方法沉積高反射低電阻的金屬層，形成LED或LD的頂部電極。(所述的LED和LD器件的頂部電極為Pb或Au或Ti或Al或Ag或Mg或Ca的高電導(dǎo)、高反射金屬電極。上述方法制得的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器為于ni-v族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器，n-vi族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器，V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器，以及有機(jī)高分子和小分子半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器。如圖l所示，外延LED所需的SOQ襯底的制備，可選用晶向?yàn)閧111}的單晶硅片101，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)后，在選擇的深度(100nm—300nm)上進(jìn)行大劑量(4一6E16cm2)的氫離子注入104。這樣，在單晶硅襯底101的頂部100—300nm的單晶硅薄膜103的底部，形成一個(gè)高含氫量的薄層102。如圖2所示，單晶硅薄膜103的表面與拋光的石英襯底201鍵合，之后，通過溫度過程(100—60(TC),高氫含量的薄層102處將因氫的膨暴形成分離間隙202，使單晶硅薄膜103與單晶硅片101分離，單晶硅薄膜103與石英襯底201鍵合形成SOQ襯底。之后，對(duì)形成的SOQ襯底進(jìn)行高溫退火，以加強(qiáng)薄膜的鍵合特性，恢復(fù)氫注入過程中在單晶硅薄膜中所產(chǎn)生的缺陷。如圖3所示，對(duì)單晶硅膜薄膜103進(jìn)行減薄和表面拋光302，形成外延不同種類LED所需厚度的拋光薄膜301，外延藍(lán)光LED的單晶硅膜約為30nm，外延綠、紅光的LED的單晶硅膜約50nm—100nm。如圖4所示，不同厚度的單晶硅薄膜具有不同的可見光吸收光譜，單晶硅薄膜具有較大的折射率n，為半透半反特性，可形成LED的微諧振腔，來增加LED的發(fā)光效率。如圖5所示，是LED外延所采用的不同襯底，{111}晶向的單晶硅襯底501(圖5中的a)，藍(lán)寶石(A1203晶體)502(圖5中的b)和SOQ襯底503(圖5中的c)。其中，單晶硅襯底501價(jià)格便宜，可與硅基的微電子系統(tǒng)進(jìn)行光龜集成，其缺點(diǎn)之一是單晶硅襯底501與外延的LED(GaNetc)應(yīng)力大，使LED薄膜容易龜裂，另外，此應(yīng)力也會(huì)增加LED的缺陷態(tài)密度。缺點(diǎn)之二，單晶硅襯底501(0.55mm)對(duì)于可見光是不透明的，基本上是將進(jìn)入到單晶硅中的可見光全部吸收掉。這樣，光的損失率約占50%，而且，LED要采用頂部發(fā)光結(jié)構(gòu)。目前，成熟的制備技術(shù)是采用藍(lán)寶石襯底502外延LED。但是，襯底的尺寸小(2—4inch)，且價(jià)格昂貴，不能進(jìn)行光電子微電子集成。采用S0Q襯底503，由于單晶硅薄膜很薄(30—100nm)，在高溫過程中，結(jié)構(gòu)的張伸與壓縮受到石英襯底的直接影響，從而改善與LED的應(yīng)力關(guān)系。30nm—50nm的單晶硅薄膜對(duì)于可見光的吸收較小，基本上為半透半反膜，這樣可形成底部發(fā)光的LED結(jié)構(gòu)，并與頂部的高反射金屬電極形成微諧振腔，提高LED的發(fā)光效率。單晶硅本身可做為導(dǎo)電電極，而且可以形成SOQ微電子與LED光電子的集成系統(tǒng)。上述幾種襯底的優(yōu)勢(shì)和不足的比較列于表1中，從中可以看出，SOQ做為L(zhǎng)ED的外延襯底，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。表1:外延生長(zhǎng)LED的不同襯底的性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如圖6所示，本發(fā)明的采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法制作的半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)，包括有與石英襯底201鍵合單晶硅薄膜103;加溫活化后形成在石英襯底201上的單晶硅電極層301;外延生長(zhǎng)在單晶硅電極層301上的LED的N層材料601;位于LED的N層材料601之上的LED的發(fā)光層602;位于LED的發(fā)光層602之上的LED的P層603;形成在LED的P層603之上的LED的頂部電極604。所述LED的底部的單晶硅電極層301與頂部的高反射的頂部電極604形成可提高LED發(fā)光效率的微諧振腔。上述單晶硅薄膜103的晶向?yàn)?lt;111〉或<100>或<110>晶向。如圖7所示，在所述的單晶硅誘導(dǎo)及電極層301和LED的N層材料601之間還可形成有緩沖層701，而所述的LED的N層材料601通過金屬電極702與單晶硅電極層301相連。所述的緩沖層701是由A1N或ZnO或SiC構(gòu)成。上述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管為III-V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或n-vi族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或v族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或有機(jī)高分子和小分子半導(dǎo)體發(fā)光二極管。如圖8所示，本發(fā)明的采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法制作的半導(dǎo)體激光器LD,包括有與石英襯底201鍵合單晶硅薄膜103;加溫活化后形成在石英襯底201上的單晶硅電極層301;外延生長(zhǎng)在單晶硅電極層301上的LD的N層材料801;位于LD的N層材料801之上的LD的有源層802;位于LD的有源層802之上的LD的P層803;形成在LD的P層803之上的LD的頂部電極604。上述單晶硅薄膜103的晶向?yàn)?lt;111>或〈100〉或<110>晶向。如圖9所示，在所述的單晶硅誘導(dǎo)及電極層301和LD的N層材料801之間還可形成有緩沖層701，而所述的LD的N層材料801通過金屬電極702與單晶硅電極層301相連。所述的緩沖層701是由A1N或ZnO或SiC構(gòu)成。上述的半導(dǎo)體激光器為III-V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體激光器，或n-vi族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或v族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或有機(jī)高分子和小分子半導(dǎo)體激光器。上述詳細(xì)說明是有關(guān)本發(fā)明的具體說明，凡未脫離本發(fā)明權(quán)利要求所述的等效實(shí)施或變更，均屬于本發(fā)明的內(nèi)容范圍。權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器的制作方法，其特征在于，是將發(fā)光二極管和激光器是直接外延生長(zhǎng)在單晶硅薄膜石英襯底上或外延生長(zhǎng)在沉積有緩沖層的單晶硅薄膜石英襯底上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法，其特征在于，包括下述步驟(1)將單晶硅片化學(xué)機(jī)械拋光達(dá)到設(shè)定厚度后，在設(shè)定深度內(nèi)，進(jìn)行氫離子注入，在離單晶硅襯底的頂表面設(shè)定深度處形成一個(gè)含氫量的薄層；(2)將單晶硅的拋光表面與拋光的石英襯底鍵合，通過高溫退火過程，在氫含量的薄層處形成分離間隙，使薄層上的注入有氫離子的單晶硅薄膜與襯底分離，與石英襯底鍵合形成單晶硅薄膜石英襯底；(3)對(duì)形成的單晶硅薄膜石英襯底進(jìn)行高溫退火，以加強(qiáng)薄膜的鍵合特性，恢復(fù)氫注入過程中在單晶硅薄膜中所產(chǎn)生的缺陷；(4)對(duì)單晶硅薄膜石英的單晶硅膜進(jìn)行減薄和表面拋光，形成外延不同種類半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器所需厚度的單晶硅薄膜；(5)對(duì)單晶硅薄膜進(jìn)行劑量為5X1019-5Xl(f/立方厘米的磷離子注入摻雜，之后在700'C—110(TC高溫活化，形成導(dǎo)電電極；(6)用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積或分組束外延的方法依次外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器的N層、有源發(fā)光層和P層；(7)用濺射、蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)的方法沉積高反射低電阻的金屬層，形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器的頂部電極。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法，其特征在于，在第(1)步所述的設(shè)定深度為100nm—300nm。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法，其特征在于，在第(1)歩注入的氫離子劑量為4一6E16/cm2。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法，其特征在于，所述的高溫退火溫度為100—60(TC。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法，其特征在于，在第(4)步所述的不同種類LED和LD包括有以IriGaN/GaN多量子阱為有源層的藍(lán)光LED,或以InGaN/GaN多量子阱為有源層的綠光LED,或以InGaN/GaN，InGaAs/GaAs和InGaP/InP多量子阱為有源層的紅光LED,或以InGaN/GaN、InGaAs/GaAs禾UInGaP/InP多量子阱為有源層的紅外、紅光、綠光、藍(lán)光LD。7.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法，其特征在于，在第(4)步所述的不同種類半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器所需厚度為當(dāng)外延藍(lán)光半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光器時(shí)的單晶硅膜的厚度為30nm;當(dāng)外延綠、紅光的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光器的單晶硅膜的厚度為50nm—100nm。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法，其特征在于，所述的單晶硅薄膜的晶向?yàn)?lt;111>、〈100〉或〈110>晶向。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法，其特征在于，在第(5步)中，還可在單晶薄膜上生長(zhǎng)緩沖層，構(gòu)成沉積有緩沖層的單晶硅薄膜石英(SOQ)襯底。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法，其特征在于，所述的緩沖層為A1N或ZnO或SiC薄膜，或這三種薄膜中的任意兩種或三種的混合。11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法，其特征在于，所述制得的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器為于III-V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器，II-VI族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器，V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器，以及有機(jī)高分子和小分子半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器。12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器制作方法，其特征在于，所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和激光器器件的頂部電極為Pb或Au或Ti或Al或Ag或Mg或Ca的金屬電極。13.—種采用權(quán)利要求2所述方法制作的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，包括有與石英襯底(201)鍵合單晶硅薄膜(103);加溫活化后形成在石英襯底(201)上的單晶硅電極層(301);外延生長(zhǎng)在單晶硅電極層(301)上的LED的N層材料(601);位于LED的N層材料(601)之上的LED的發(fā)光層(602);位于LED的發(fā)光層(602)之上的LED的P層(603);形成在P層(603)之上的LED的頂部電極(604)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的采用權(quán)利要求2所述方法制作的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，所述單晶硅薄膜(103)的晶向?yàn)椤?11〉或〈100〉或〈110〉晶向。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的采用權(quán)利要求2所述方法制作的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，在所述的單晶硅誘導(dǎo)及電極層(301)和LED的N層材料(601)之間還可形成有緩沖層(701)，而所述的LED的N層材料(601)通過金屬電極(702)與單晶硅電極層(301)相連。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的采用權(quán)利要求2所述方法制作的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，所述的緩沖層(701)是由A1N或ZnO或SiC構(gòu)成。17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的采用權(quán)利要求2所述方法制作的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管為III-V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或II-VI族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或有機(jī)高分子和小分子半導(dǎo)體發(fā)光二極管。18.—種采用權(quán)利要求2所述方法制作的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，包括有與石英襯底(201)鍵合單晶硅薄膜(103);加溫活化后形成在石英襯底(201)上的單晶硅電極層(301);外延生長(zhǎng)在單晶硅電極層(301)上的LD的N層材料(801);位于LD的N層材料(801)之上的LD的有源層(802);位于LD的有源層(802)之上的LD的P層(803);形成在LD的P層(803)之上的LD的頂部電極(604)。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的采用權(quán)利要求2所述方法制作的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述單晶硅薄膜(103)的晶向?yàn)椤?11〉或〈100〉或〈110〉晶向。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的采用權(quán)利要求2所述方法制作的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，在所述的單晶硅誘導(dǎo)及電極層(301)和LD的N層材料(801)之間還可形成有緩沖層(701)，而所述的LD的N層材料(801)通過金屬電極702與單晶硅電極層(301)相連。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的采用權(quán)利要求2所述方法制作的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述的緩沖層(701)是由A1N或ZnO或SiC構(gòu)成。22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的采用權(quán)利要求2所述方法制作的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述的半導(dǎo)體激光器為III-V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體激光器，或II-VI族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或V族異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子線和量子點(diǎn)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，或有機(jī)高分子和小分子半導(dǎo)體激光器。全文摘要一種發(fā)光二極管和激光器制作方法及發(fā)光二極管和激光器，方法是將發(fā)光二極管和激光器直接外延生長(zhǎng)在單晶硅薄膜石英襯底上或外延生長(zhǎng)在沉積有緩沖層的單晶硅薄膜石英襯底上。半導(dǎo)體發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)有與石英襯底鍵合單晶硅薄膜；形成在石英襯底上的單晶硅電極層；外延生長(zhǎng)在單晶硅電極層上的LED的N層；位于LED的N層上的LED發(fā)光層；位于LED的發(fā)光層上的LED的P層；形成在P層上的LED頂部電極。半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)有與石英襯底鍵合單晶硅薄膜；形成在石英襯底上的單晶硅電極層；外延生長(zhǎng)在單晶硅電極層上的LD的N層；位于LD的N層之上的LD的有源層；位于LD的有源層之上的LD的P層；形成在LD的P層之上的LD的頂部電極。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)LED和LD器件的底發(fā)光，可提高LED和LD的發(fā)光效率。文檔編號(hào)H01L33/00GK101246942SQ20081005248公開日2008年8月20日申請(qǐng)日期2008年3月21日優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日發(fā)明者吳春亞,孟志國(guó),娟李,熊紹珍申請(qǐng)人:南開大學(xué)