[发明专利]发光二极管阵列芯片结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子元件及其制备方法，尤其是一种发光二极管阵列芯片结构及其制备方法。

背景技术

目前，LED发光技术作为一种全固态的主动发光方法，具有发光效率高、响应速度快、寿命长、工作电压低、环保等优点，广泛应用于照明、显示等领域。

由于LED的发光特点，决定了LED阵列芯片实现困难。目前公开的专利和论文都集中在利用一块衬底上制作多个LED发光单元，通过外围驱动电路实现发光，即通过驱动电路实现阵列显示系统。这类方法的缺点是不能实现真彩发光，即只能实现不同区域发白光或者单色光。由于每个LED发光单元可能具有不同电学性能和光学性能，因此发光的协调性、一致性较差，工艺复杂。现有专利和文献对LED阵列芯片制作工艺的报道很少。

如果通过荧光粉方式实现白光或单色光，最大问题只能发白光或某种单色光，且存在发光效率不高，显色指数低，色温较高，衰减特性不好等问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种发光二极管阵列芯片结构及其制备方法，它性能稳定、体积小、散热效果良好，能实现整体真彩显示，不同矩阵区域组合实现发白光或某种单色光，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：发光二极管阵列芯片结构，包括衬底，在衬底上设有缓冲层，在缓冲层的顶面设有n型层，在缓冲层与n型层之间设有线状平行排列的n型层引线，在n型层上设有与n型层引线位置对应的凸起，该凸起向两侧延伸；在n型层的顶面设有RGB发光层，在RGB发光层、n型层及缓冲层之间设有与n型层引线对应的隔离层Ⅰ，每个隔离层Ⅰ均与对应的n型层引线接触；在RGB发光层的顶面上设有p型层，在p型层的顶面上设有透明电机层，在透明电机层的顶面上设有p型层引线，在p型层与透明电机层之间设有与p型层引线位置对应的隔离层Ⅱ，隔离层Ⅱ与p型层引线接触，在隔离层Ⅱ的顶面设有覆盖了透明电极层，但是露出了p型层引线的钝化保护层。

衬底的材料为蓝宝石单晶衬底或SiC单晶。

所述的n型层中掺入Si，p型层中掺入Mg或Zn。

所述的n型层引线和p型层引线的材料为Mo、Au、Cu、Ag、Ni或Al中的一种或几种的搭配与组合，或者它们的合金，或者金属与合金的搭配与组合。

隔离层、和钝化层采用SiOx、SiNx或SiOxNy绝缘材料制作；透明电极层为原位生长的ITO或IZO。

RGB发光层包括红光区、绿光区及蓝光区，红光区、绿光区及蓝光区呈列条状交替分布，且每一条发光区都对应的向下覆盖一条n型层引线。

发光二极管阵列芯片的制造方法，

步骤一，在衬底的顶面采用MOCVD法沉积缓冲层，并在缓冲层的顶面采用磁控溅射法沉积n型层引线层；

步骤二、在步骤一的基础上对n型层引线层进行光刻和刻蚀，刻蚀深度至缓冲层表面，形成列条状平行排列的n型层引线；

步骤三、在步骤二的基础在缓冲层的顶面采用MOCVD法沉积n型层；

步骤四、在步骤三的基础上在n型层的顶面采用MOCVD法沉积出RGB发光层；

步骤五、在步骤四的基础上从顶部进行光刻和刻蚀，刻蚀深度超过n型层，但不得刻穿缓冲层，形成行条状的n型层和RGB发光层的隔离层沟道，再采用PECVD法沉积绝缘材料，使该隔离层沟道内形成行条状的n型层和RGB发光层的隔离层Ⅰ；

步骤六、在步骤五的基础上采用MOCVD法在RGB发光层的顶面沉积出p型层；然后采用磁控溅射法在p型层的顶面沉积出透明电极层；

步骤七、在步骤六的基础上采用磁控溅射法在透明电极层的顶面沉积出p型层引线层，并对p型层引线层进行光刻和刻蚀，使其形成条状平行排列的p型层引线；

步骤八、在步骤七的基础上从顶部进行光刻和刻蚀，刻蚀深度至蓝光区表面，形成行条状的p型层的隔离层沟道，再采用PECVD法沉积绝缘材料，使p型层的隔离层沟道内形成行条状的隔离层Ⅱ，隔离层Ⅱ与p型层引线接触；

步骤九、在步骤八的基础上采用PECVD法在透明电极层的顶面沉积钝化保护层；

步骤十、在步骤九的基础上对钝化保护层进行光刻和刻蚀，露出n型层引线和p型层引线。