[发明专利]金属等离子体激元耦合发光增强硅基LED及其制作方法

权利要求书

1.一种金属等离子体激元耦合发光增强硅基LED制作方法，采用标准CMOS工艺制成，包括下面步骡：

(1)在P型硅衬底上利用离子注入工艺注入N阱；

(2)在N阱上注入尖端角度在75°至90°之间的P⁺楔形结构，形成P⁺N阱发光结，发光区域即在P⁺楔形结构尖端处及其附近；在距P⁺楔形结构尖端200-300nm处注入N⁺楔形结构；

(3)在发光区域上表面利用栅氧化工艺制备第一层SiO₂，其厚度为20-40nm；

(4)在第一层SiO₂上，利用电子束蒸发工艺，制备Ag，其厚度为30-50nm；

(5)将Ag层蚀刻为金属Ag光子晶体结构；

(6)开P电极和N电极孔，制作P电极和N电极。

2.根据权利要求1所述的LED制作方法，其特征在于，第(5)步中，依次包括下列步骤：

(1)在Ag的表面，利用等离子体增强化学气相沉积工艺制备第二层SiO₂，；

(2)在第二层SiO₂的表面，涂覆光刻胶；

(3)光刻光子晶体掩膜板，采用氧等离子体打胶，制备周期为700nm，直径为500nm的正方晶格光子晶体光刻胶掩膜；

(4)以光刻胶为掩膜，利用反应离子刻蚀工艺刻蚀SiO₂；

(5)去除光刻胶，得到SiO₂光子晶体掩膜；

(6)利用SiO₂光子晶体掩膜，把Ag层刻蚀为光子晶体图形；

(7)BOE溶液去除第二层SiO₂。

3.根据权利要求1所述的LED制作方法，其特征在于，步骤(6)中，在N⁺和P⁺上方光刻电极孔，利用电子束蒸发和金属剥离工艺分别制作P电极和N电极。

4.一种金属等离子体激元耦合发光增强硅基LED，采用标准CMOS工艺制成，包括集成在P型硅衬底上的P⁺N阱发光结及P电极和N电极，其特征在于：P⁺和N⁺均为尖端角度在75°至90°之间的楔形结构，在P⁺N阱发光结的上方，先覆盖有一层SiO₂，再在SiO₂表面制作有金属Ag光子晶体结构。

5.根据权利要求4所述的一种金属等离子体激元耦合发光增强硅基LED，其金属Ag光子晶体结构是周期为700nm，直径为500nm的正方形晶格。