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申请/专利权人：华南理工大学

摘要：本发明公开了倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片及其制备方法。本发明的LED阵列芯片，四个发光单元并联，正电极金属连接线与半导体材料之间由介质绝缘层隔离，负电极直接覆盖在半导体材料上表面；发光单元的有源区域具有周期分布的光子晶体，光子晶体的深度超过有源层的深度；除电极焊盘外，整个芯片表面都分布有介质DBR；金属电极构成金属反射镜。本发明的制备方法，采用先制备欧姆接触层和电极、后刻蚀光子晶体的方案，无需平坦化等传统工艺流程；采用较厚的条状介质绝缘层隔离电极与半导体材料，较薄的介质掩膜层与胶掩膜层共同刻蚀的方案，有利于DBR的沉积以及光子模式的快速逸出；本发明的工艺流程简单、可靠。

主权项：1.一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：包括四个发光单元、正电极焊盘和负电极焊盘，所述正电极焊盘和负电极焊盘分布在发光单元的两侧，所述四个发光单元中相邻发光单元的正电极通过金属连接线依次并联连接，其中一端并与正电极焊盘连接，呈2×2阵列分布，所述发光单元的负电极与负电极焊盘连接在一起；从金属电极至光出射方向，所述发光单元的有源区域依次包括介质DBR、透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层和宝石衬底；所述发光单元的正电极区域依次包括介质DBR、正电极、透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层和蓝宝石衬底；所述发光单元的负电极区域依次包括介质DBR、负电极、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层、以及蓝宝石衬底；所述介质DBR为SiO2SiN、SiO2Ta2O5、SiO2HfO2或SiO2ZrO2，且第一层介质为SiO2薄膜；从金属电极至光出射方向，电极焊盘区域依次包括金属电极、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层、以及蓝宝石衬底；所述倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片由如下步骤制得：步骤1、使用金属氧化物气相沉积法制备GaN基LED外延片，所述GaN基LED外延片的结构依次包括蓝宝石衬底、GaN缓冲层、非故意掺杂GaN层、N型掺杂GaN层、量子阱层、P型掺杂AlGaN层和P型掺杂GaN层；步骤2、使用电子束蒸发在GaN基LED外延片上沉积透明电流扩展层，经快速退火形成欧姆接触，再使用紫外光刻和湿法腐蚀，形成只在发光单元的有源区域分布的透明电流扩展层圆盘；步骤3、使用感应耦合等离子体刻蚀，暴露N型掺杂GaN层，形成发光单元的圆台结构；步骤4、使用等离子体增强化学气相沉积制备介质绝缘层，再使用紫外光刻和湿法腐蚀，形成条状的介质绝缘层；条状的介质绝缘层从发光单元的圆台上的透明电流扩展层的上表面，沿着圆台侧壁向下延伸至N型掺杂GaN材料的上表面，再沿着相邻发光单元的圆台侧壁向上延伸至透明电流扩展层的上表面；步骤5、使用负胶剥离和电子束蒸发，在发光单元的圆台上制备圆盘状的正电极，在发光单元的N型掺杂GaN材料上制备片状的负电极，在电极焊盘区域制备方形的正电极焊盘和负电极焊盘，并制备正电极之间、正电极与正电极焊盘之间的金属连接线；金属连接线分布在条状的介质绝缘层上；步骤6、使用等离子体增强化学气相沉积制备介质掩膜层，接着使用电子束光刻胶在介质掩膜层上制备胶掩膜层，再使用电子束曝光机对准，并在发光单元的有源区域进行周期图案的曝光，经显影、定影后在电子束光刻胶上形成周期分布的空气孔；然后使用等离子体去胶机去除空气孔底部残留的电子束光刻胶，再使用感应耦合等离子体刻蚀将电子束光刻胶上的周期图案转移到介质掩膜层；步骤7、使用感应耦合等离子体刻蚀，依次将周期图案从介质掩膜层转移到透明电流扩展层和GaN半导体材料层；所述GaN半导体材料包含P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层；GaN半导体材料的刻蚀深度超过量子阱的深度50nm以上；步骤8、使用光学镀膜设备在GaN基LED外延片上制备介质DBR；步骤9、使用紫外光刻和湿法腐蚀，在电极焊盘区域暴露金属电极。

全文数据：倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片及其制备方法技术领域本发明涉及光子晶体LED芯片领域，具体涉及一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片及其制备方法。背景技术可见光通信兼顾照明和通信两种功能，成为LED（发光二极管）在超越照明领域的一个重要突破点。在可见光通信中，发光器件的调制带宽是影响通信容量的重要因素。LED的调制带宽主要受RC常数和载流子复合速率的影响。为了降低RC常数以提升RC带宽，可采用微尺寸芯片；为了提高载流子复合速率以提升载流子限制带宽，可采用谐振腔、表面等离激元和光子晶体技术。微尺寸芯片既具有较小的电容，又具有较高的饱和电流密度，可有效地提高调制带宽。但是，单个的微尺寸LED的有源区面积较小，输出光功率较小，信噪比较差，不利于可见光通信。光子晶体LED通过禁带效应增强中心波长的光子局域态密度，提高载流子复合速率从而提升载流子限制带宽。光子晶体的制备一般采用“制备光子晶体à表面平坦化à干法刻蚀暴露半导体材料à制备欧姆接触层à制备电极”的工艺流程。这个工艺流程引入了三个技术难点。难点1是表面平坦化：在具有光子晶体的LED外延片上旋涂SOG（匀胶玻璃）或BCB等填充材料使得外延片表面平坦化，由于填充材料是液态，旋转涂敷后容易沿着图案化的外延片表面上下起伏，因此较难实现平坦化。难点2是干法刻蚀暴露半导体材料：填充材料分布在光子晶体的表面，以及光子晶体之间的空隙，在进行干法刻蚀时，既要使得光子晶体表面的填充材料完全被去除，又要尽量使得光子晶体之间的空隙中的填充材料与半导体材料表面齐平，因此需要精细的控制。难点3是制备欧姆接触层：在光子晶体的表面制备欧姆接触层时，欧姆接触层与半导体材料的接触面积较小，因此欧姆接触性能较差。发明内容有鉴于此，为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片及其制备方法，该芯片由四个发光单元并联而成，发光单元的有源区域具有光子晶体，芯片表面制备介质DBR（分布布拉格反射镜）和金属反射镜形成倒装结构。为实现上述目的，本发明的技术方案如下。一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，包括四个发光单元、正电极焊盘和负电极焊盘，所述正电极焊盘和负电极焊盘分布在发光单元的两侧，所述四个发光单元中相邻发光单元的正电极通过金属连接线依次并联连接，其中一端并与正电极焊盘连接，呈2×2阵列分布，所述发光单元的负电极与负电极焊盘连接在一起；从金属电极至光出射方向，所述发光单元的有源区域依次包括介质DBR、透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层和宝石衬底；所述发光单元的正电极区域依次包括介质DBR、正电极、透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层和蓝宝石衬底；所述发光单元的负电极区域依次包括介质DBR、负电极、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层、以及蓝宝石衬底。进一步的，所述金属连接线与半导体材料之间通过介质绝缘层隔离，所述半导体材料包含透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层；所述发光单元的负电极覆盖在N型掺杂GaN层上表面，所述发光单元的有源区直径为30～120μm，分布有光子晶体，所述光子晶体的深度大于有源层的深度，直径为200～1000nm，除正电极焊盘和负电极焊盘外，整个芯片表面都分布有介质DBR（分布布拉格反射镜）。进一步的，所述发光单元为圆台结构，所述发光单元的正电极呈圆盘状，分布在圆台的上表面中心；所述金属连接线的宽度大于20μm；所述发光单元的负电极以及负电极焊盘连接在一起呈片状，且围绕着圆台和介质绝缘层分布。进一步的，所述介质绝缘层为条形状，从发光单元的透明电流扩展层的上表面，沿着圆台侧壁向下延伸至N型掺杂GaN材料的上表面，再沿着相邻发光单元的圆台侧壁向上延伸至透明电流扩展层的上表面；所述介质绝缘层材料为SiO2、SiN、SiON中的一种以上，厚度大于500nm，宽度大于金属连接线的宽度20μm以上，将金属连接线与半导体材料隔离；所述半导体材料包含透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层。进一步的，所述光子晶体的单孔呈倒圆台型，圆台的侧壁与顶部之间的倾角为65°～85°，圆台内部分布有介质薄膜，所述光子晶体为三角晶格、四角晶格或六角晶格。进一步的，所述介质DBR为SiO2SiN、SiO2Ta2O5、SiO2HfO2或SiO2ZrO2，且第一层介质为SiO2薄膜。进一步的，所述金属电极构成金属反射镜，所述金属反射镜包括反射层、阻挡层和保护层，所述反射层与阻挡层接触连接，所述阻挡层与保护层接触连接，所述反射层为Ag或Al，所述阻挡层是Ni、Cr或Ti，所述保护层为Au、TiN或TiW，所述金属反射镜在发光单元的中心波长的反射率大于95%。一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片的制备方法，包括以下步骤：步骤1、使用金属氧化物气相沉积法制备GaN基LED外延片，所述GaN基LED外延片的结构依次包括蓝宝石衬底、GaN缓冲层、非故意掺杂GaN层、N型掺杂GaN层、量子阱层、P型掺杂AlGaN层和P型掺杂GaN层。步骤2、使用电子束蒸发在GaN基LED外延片上沉积透明电流扩展层，经快速退火形成欧姆接触，再使用紫外光刻和湿法腐蚀，形成只在发光单元的有源区域分布的透明电流扩展层圆盘；所述快速退火工艺的退火温度是500~650℃，升温速率是5~15℃sec，气氛是氮气和氧气的混合气，退火时间是60~300sec。步骤3、使用感应耦合等离子体刻蚀，暴露N型掺杂GaN层，形成发光单元的圆台结构。步骤4、使用等离子体增强化学气相沉积制备介质绝缘层，再使用紫外光刻和湿法腐蚀，形成条状的介质绝缘层。条状的介质绝缘层从发光单元的圆台上的透明电流扩展层的上表面，沿着圆台侧壁向下延伸至N型掺杂GaN材料的上表面，再沿着相邻发光单元的圆台侧壁向上延伸至透明电流扩展层的上表面。步骤5、使用负胶剥离和电子束蒸发，在发光单元的圆台上制备圆盘状的正电极，在发光单元的N型掺杂GaN材料上制备片状的负电极，在电极焊盘区域制备方形的正电极焊盘和负电极焊盘，并制备正电极之间、正电极与正电极焊盘之间的金属连接线；金属连接线分布在条状的介质绝缘层上。步骤6、使用等离子体增强化学气相沉积制备介质掩膜层，接着使用电子束光刻胶在介质掩膜层上制备胶掩膜层，再使用电子束曝光机对准，并在发光单元的有源区域进行周期图案的曝光，经显影、定影后在电子束光刻胶上形成周期分布的空气孔；然后使用等离子体去胶机去除空气孔底部残留的电子束光刻胶，再使用感应耦合等离子体刻蚀将电子束光刻胶上的周期图案转移到介质掩膜层。步骤7、使用感应耦合等离子体刻蚀，依次将周期图案从介质掩膜层转移到透明电流扩展层和GaN半导体材料层；所述GaN半导体材料包含P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层；GaN半导体材料的刻蚀深度超过量子阱的深度50nm以上。步骤8、使用光学镀膜设备在GaN基LED外延片上制备介质DBR。步骤9、使用紫外光刻和湿法腐蚀，在电极焊盘区域暴露金属电极。与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：（1）本发明制备的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，一方面，采用并联的微尺寸发光单元，在保持原来调制带宽的基础上，进一步提升了输出光功率；另一方面，在微尺寸发光单元上制备光子晶体，提高载流子复合速率，同时提升发光效率和调制带宽，有利于提高可见光通信速率和通信容量。（2）本发明制备的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，采用“制备欧姆接触层à制备条状的介质绝缘层à制备电极à制备介质掩膜层à旋涂胶掩膜层à电子束对准曝光à刻蚀光子晶体à制备介质DBR”的工艺流程，避免了一般制备工艺流程中表面平坦化难、干法刻蚀精细控制难、欧姆接触性能差的三个缺点，工艺更加简单、可靠。（3）本发明采用条状介质隔离层与介质掩膜层相结合的双层介质薄膜方案，避免单层介质薄膜方案中既要求隔离层较厚又要求掩膜层较薄的矛盾。为了在金属线与半导体材料之间形成良好的隔离，需要使用较厚的介质隔离层。若采用层状的介质隔离层，该介质层还覆盖了发光单元的有源区域，成为有源区域的掩膜层；在有源区域刻蚀光子晶体时，该掩膜层需要被刻蚀掉，因此较厚的介质隔离层要求电子束光刻胶足够厚或者光刻胶介质层的刻蚀选择比足够大，从而给电子束曝光工艺或者光子晶体刻蚀工艺造成很大的困难。若采用条状的介质隔离层，该隔离层仅分布在金属电极和半导体材料之间，然后再沉积一层较薄的介质层作为掩膜层用于光子晶体的刻蚀，该介质掩膜层的厚度可根据光刻胶介质掩膜层、介质掩膜层透明电流扩展层、介质掩膜层GaN材料的刻蚀选择比进行优化，不受介质隔离层的厚度的限制。（4）本发明采用介质掩膜层和胶掩膜层组成的双层复合掩膜，刻蚀得到的空气孔侧壁的倾角约为65°-85°，有利于DBR的沉积，并且有利于光子模式的快速逸出。而介质单层掩膜刻蚀得到的空气孔侧壁的倾角过小，不利于DBR的沉积；胶单层掩膜刻蚀得到的空气孔侧壁的倾角过大，不利于实现具有较小的占空比的光子晶体的制备。附图说明图1a为具体实施例中倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片的俯视图示意图；图1b为具体实施例中倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片在截线AA’处的横截面示意图；图2a为实施例1的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片制备过程中制备欧姆接触层以及发光单元的圆台结构后的俯视图示意图；图2b为实施例1的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片制备过程中制备条状的介质绝缘层后的俯视图示意图；图2c为实施例1的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片制备过程中制备金属电极后的俯视图示意图；图2d为实施例1的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片制备过程中制备介质掩膜层后的俯视图示意图；图2e为实施例1的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片制备过程中制备光子晶体后的俯视图示意图；图2f为实施例1的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片制备过程中制备介质DBR且开槽暴露电极焊盘后的俯视图示意图；图3a为实施例1的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片制备过程中制备欧姆接触层以及发光单元的圆台结构后的横截面示意图；图3b为实施例1的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片制备过程中制备条状的介质绝缘层后的横截面示意图；图3c为实施例1的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片制备过程中制备金属电极后的横截面示意图；图3d为实施例1的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片制备过程中制备介质掩膜层后的横截面示意图；图3e为实施例1的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片制备过程中制备光子晶体后的横截面示意图；图3f为实施例1的倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片制备过程中制备介质DBR且开槽暴露电极焊盘后的横截面示意图。图片中包括：1蓝宝石衬底；2GaN缓冲层；3非故意掺杂GaN层；4N型掺杂GaN层；5量子阱层；6P型掺杂AlGaN层；7P型掺杂GaN层；8透明电流扩展层；9介质绝缘层；10正电极；101正电极焊盘；11负电极；111负电极焊盘；12金属连接线；13钝化层沉积后的介质掩膜层；131光子晶体刻蚀后的介质掩膜层；132DBR沉积后的介质掩膜层；14光子晶体；15芯片表面的介质DBR；151光子晶体孔内的介质薄膜；16电极焊盘上的开槽；81发光单元的圆台结构。具体实施方式以下结合附图对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。如图1a和图1b所示为本发明具体实施例中的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，GaN基LED阵列芯片由四个发光单元、一个正电极焊盘101和一个负电极焊盘111组成；四个发光单元呈2×2阵列分布，相邻发光单元的正电极10通过金属线12连接实现并联，金属连接线12与半导体材料ITO8之间由条状的SiO2介质绝缘层9隔离；负电极11直接覆盖在半导体材料ITO8上面；正电极焊盘分布在发光单元阵列的右侧，负电极焊盘分布在发光单元阵列的左侧。发光单元的有源区域具有周期分布的光子晶体14；芯片表面分布有10对SiO2Ta2O5构成的介质DBR15，反射率是99.3%；正电极10、负电极11、金属连接线12、正电极焊盘101、负电极焊盘111都是金属反射镜，结构形式是AgNiTiW，反射率是96%。从反射镜至光出射方向，发光单元的有源区域依次包括介质DBR15、透明电流扩展层ITO8、P型掺杂GaN层7、P型掺杂AlGaN层6、量子阱层5、N型掺杂GaN层4、非故意掺杂GaN层3、GaN缓冲层2、以及蓝宝石衬底1；在发光单元的正电极区域，介质DBR15和透明电流扩展层ITO8之间还有金属反射正电极10；在发光单元的负电极区域，依次包括介质DBR15、金属负电极11、N型掺杂GaN层4、非故意掺杂GaN层3、GaN缓冲层2、以及蓝宝石衬底1。从金属电极至光出射方向，电极焊盘区域依次包括金属正电极焊盘101和负电极焊盘111、N型掺杂GaN层4、非故意掺杂GaN层3、GaN缓冲层2、以及蓝宝石衬底1。发光单元呈圆台结构，圆台MESA81的直径是100μm。发光单元的正电极10呈圆盘状，直径是30μm，分布在圆台的上表面中心；相邻发光单元的正电极10通过金属线12依次连接，并与正电极焊盘101连接；金属线的宽度是20μm。发光单元的负电极11覆盖在半导体材料ITO的表面，所有发光单元的负电极11以及负电极焊盘111连接在一起成片状，且围绕着圆台8和条状介质绝缘层9分布。条状的SiO2介质绝缘层9，厚度是1000nm，宽度是40μm，从发光单元的圆台81上的透明电流扩展层ITO8的上表面，沿着圆台81侧壁向下延伸至N型掺杂GaN材料4的上表面，再沿着相邻发光单元的圆台81侧壁向上延伸至透明电流扩展层ITO8的上表面。三角晶格分布的光子晶体的单孔14呈倒圆台型，直径是350nm；圆台的深度是520nm；圆台的侧壁与顶部之间的倾角为75.8°；圆台内部分布有介质薄膜151。由于光子晶体的孔径较小，在相同时间内，圆台内部沉积的薄膜厚度与芯片表面沉积的薄膜厚度不相同，且容易横向生长导致单孔封闭，故介质薄膜151虽然仍是SiO2和Ta2O5两种材料交替生长形成，但每种材料的厚度与介质DBR15不相同。实施例1，所述倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片的制备步骤如下。（1）使用金属氧化物气相沉积法制备GaN基LED外延片，GaN基LED外延片的结构依次包括蓝宝石衬底1、GaN缓冲层2、非故意掺杂GaN层3、N型掺杂GaN层4、量子阱层5、P型掺杂AlGaN层6和P型掺杂GaN层7。（2）使用电子束蒸发在GaN基LED外延片上沉积透明电流扩展层ITO8，厚度为100nm，在N2200sccm、O235sccm的混合气氛下快速退火3min形成欧姆接触，再使用紫外光刻和湿法腐蚀，在常温下使用ITO腐蚀液浸泡15min，形成只在发光单元的有源区域分布的ITO圆盘8，圆盘直径98μm。（3）使用感应耦合等离子体刻蚀，刻蚀时间7min，刻蚀深度1.2μm，暴露N型掺杂GaN层4，形成发光单元的圆台MESA结构81，MESA直径是100μm。如图2a和3a所示。（4）使用等离子体增强化学气相沉积制备SiO2介质绝缘层，在350℃下沉积1000nm。再使用紫外光刻和湿法腐蚀，形成条状的SiO2介质绝缘层9；条状的介质绝缘层9宽度是40μm，长度是40μm，从发光单元的圆台MESA81延伸至相邻发光单元的圆台MESA81。如图2b和3b所示。（5）使用负胶剥离和电子束蒸发AgNiTiW，三层金属薄膜的厚度分别1501450nm，在发光单元的圆台MESA81制备圆盘状的正电极10，电极直径是30μm；在发光单元的N型掺杂GaN材料4上制备负电极11；在电极焊盘区域制备方形的正电极焊盘101和负电极焊盘111，焊盘面积为120×360μm2；并制备金属连接线12，宽度为20μm；金属连接线12分布在条状的SiO2介质绝缘层9上，从发光单元的圆台MESA81延伸至相邻发光单元的圆台MESA81。如图2c和3c所示。（6）使用等离子体增强化学气相沉积制备SiO2介质掩膜层13，在350℃下沉积200nm，如图2d和3d所示。接着使用电子束光刻胶在SiO2介质掩膜层13上制备胶掩膜层，胶厚度300nm；再使用电子束曝光机对准，并在发光单元的有源区域进行光子晶体图案的曝光，加速电压20KV，剂量1.4Cm2，经显影35sec、定影30sec后在电子束光刻胶上形成周期分布的空气孔；然后使用等离子体去胶机在O2气氛下处理，O2流量50sccm，射频功率50W，处理时间10sec，去除空气孔底部残留的电子束光刻胶；再使用感应耦合等离子体刻蚀将电子束光刻胶上的周期图案转移到介质掩膜层13，下电极射频功率100W，等离子体射频功率400W，CHF350sccm，Ar100sccm，时间4min30sec。（7）使用感应耦合等离子体刻蚀，将周期图案从介质掩膜层13转移到透明电流扩展层ITO8，下电极射频功率150W，等离子体射频功率500W，BCl330sccm，Ar60sccm，时间1min。再使用感应耦合等离子体刻蚀，将周期图案转移到半导体材料GaN，下电极射频功率500W，等离子体射频功率365W，Cl290sccm，BCl310sccm，时间2min40sec，GaN材料的刻蚀深度600nm。此时，200nm厚的SiO2介质掩膜层13被减薄成70nm的SiO2介质掩膜层131。如图2e和3e所示。（8）使用光学镀膜设备在GaN基LED外延片上制备10对SiO2Ta2O5构成的介质DBR15。此时，70nm厚的SiO2介质掩膜层14上沉积DBR后形成SiO2介质掩膜层132。（9）使用紫外光刻和湿法腐蚀，在电极焊盘区域开槽16暴露金属电极101和111。如图2f和3f所示。

权利要求：1.一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：包括四个发光单元、正电极焊盘和负电极焊盘，所述正电极焊盘和负电极焊盘分布在发光单元的两侧，所述四个发光单元中相邻发光单元的正电极通过金属连接线依次并联连接，其中一端并与正电极焊盘连接，呈2×2阵列分布，所述发光单元的负电极与负电极焊盘连接在一起；从金属电极至光出射方向，所述发光单元的有源区域依次包括介质DBR、透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层和宝石衬底；所述发光单元的正电极区域依次包括介质DBR、正电极、透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层和蓝宝石衬底；所述发光单元的负电极区域依次包括介质DBR、负电极、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层、以及蓝宝石衬底。2.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：所述金属连接线与半导体材料之间通过介质绝缘层隔离，所述半导体材料包含透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层；所述发光单元的负电极覆盖在N型掺杂GaN层上表面，所述发光单元的有源区直径为30～120μm，分布有光子晶体，所述光子晶体的深度大于有源层的深度，直径为200～1000nm，除正电极焊盘和负电极焊盘外，整个芯片表面都分布有介质DBR。3.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：从金属电极至光出射方向，电极焊盘区域依次包括金属电极、N型掺杂GaN层、非故意掺杂GaN层、GaN缓冲层、以及蓝宝石衬底。4.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：所述发光单元为圆台结构，所述发光单元的正电极呈圆盘状，分布在圆台的上表面中心；所述金属连接线的宽度大于20μm；所述发光单元的负电极以及负电极焊盘连接在一起呈片状，且围绕着圆台和介质绝缘层分布。5.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：所述介质绝缘层为条形状，从发光单元的透明电流扩展层的上表面，沿着圆台侧壁向下延伸至N型掺杂GaN材料的上表面，再沿着相邻发光单元的圆台侧壁向上延伸至透明电流扩展层的上表面；所述介质绝缘层材料为SiO2、SiN、SiON中的一种以上，厚度大于500nm，宽度大于金属连接线的宽度20μm以上，将金属连接线与半导体材料隔离；所述半导体材料包含透明电流扩展层、P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层。6.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：所述光子晶体的单孔呈倒圆台型，圆台的侧壁与顶部之间的倾角为65°～85°，圆台内部分布有介质薄膜，所述光子晶体为三角晶格、四角晶格或六角晶格。7.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：所述介质DBR为SiO2SiN、SiO2Ta2O5、SiO2HfO2或SiO2ZrO2，且第一层介质为SiO2薄膜。8.根据权利要求1所述的一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片，其特征在于：所述金属电极构成金属反射镜，所述金属反射镜包括反射层、阻挡层和保护层，所述反射层与阻挡层接触连接，所述阻挡层与保护层接触连接，所述反射层为Ag或Al，所述阻挡层是Ni、Cr或Ti，所述保护层为Au、TiN或TiW，所述金属反射镜在发光单元的中心波长的反射率大于95%。9.一种倒装结构微尺寸光子晶体LED阵列芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、使用金属氧化物气相沉积法制备GaN基LED外延片，所述GaN基LED外延片的结构依次包括蓝宝石衬底、GaN缓冲层、非故意掺杂GaN层、N型掺杂GaN层、量子阱层、P型掺杂AlGaN层和P型掺杂GaN层；步骤2、使用电子束蒸发在GaN基LED外延片上沉积透明电流扩展层，经快速退火形成欧姆接触，再使用紫外光刻和湿法腐蚀，形成只在发光单元的有源区域分布的透明电流扩展层圆盘；步骤3、使用感应耦合等离子体刻蚀，暴露N型掺杂GaN层，形成发光单元的圆台结构；步骤4、使用等离子体增强化学气相沉积制备介质绝缘层，再使用紫外光刻和湿法腐蚀，形成条状的介质绝缘层；条状的介质绝缘层从发光单元的圆台上的透明电流扩展层的上表面，沿着圆台侧壁向下延伸至N型掺杂GaN材料的上表面，再沿着相邻发光单元的圆台侧壁向上延伸至透明电流扩展层的上表面；步骤5、使用负胶剥离和电子束蒸发，在发光单元的圆台上制备圆盘状的正电极，在发光单元的N型掺杂GaN材料上制备片状的负电极，在电极焊盘区域制备方形的正电极焊盘和负电极焊盘，并制备正电极之间、正电极与正电极焊盘之间的金属连接线；金属连接线分布在条状的介质绝缘层上；步骤6、使用等离子体增强化学气相沉积制备介质掩膜层，接着使用电子束光刻胶在介质掩膜层上制备胶掩膜层，再使用电子束曝光机对准，并在发光单元的有源区域进行周期图案的曝光，经显影、定影后在电子束光刻胶上形成周期分布的空气孔；然后使用等离子体去胶机去除空气孔底部残留的电子束光刻胶，再使用感应耦合等离子体刻蚀将电子束光刻胶上的周期图案转移到介质掩膜层；步骤7、使用感应耦合等离子体刻蚀，依次将周期图案从介质掩膜层转移到透明电流扩展层和GaN半导体材料层；所述GaN半导体材料包含P型掺杂GaN层、P型掺杂AlGaN层、量子阱层、N型掺杂GaN层；GaN半导体材料的刻蚀深度超过量子阱的深度50nm以上；步骤8、使用光学镀膜设备在GaN基LED外延片上制备介质DBR；步骤9、使用紫外光刻和湿法腐蚀，在电极焊盘区域暴露金属电极。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述快速退火工艺的退火温度是500~650℃，升温速率是5~15℃sec，气氛是氮气和氧气的混合气，退火时间是60~300sec。

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