[发明专利]制备原位级发光二极管阵列结构的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种制备原位级发光二极管阵列结构的方法。

背景技术

根据所用半导体材料的不同，发光二极管的发射光谱覆盖了可见光范围，同时，发光二极管的发射光谱为窄带光谱，谱峰半高宽仅有20nm左右，因此具有较好的色纯度和色彩精细度。此外，发光二极管还具有许多优点，例如：低能耗，安全环保，使用寿命长，响应速度快等。因此，对于照明和显示领域，发光二极管是比较理想的光源。

对于显示器来说，显示器可显示的像素越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多。随着市场对具有高清分辨率的显示器的需求不断增长，特别在高端显示领域，具有高清分辨率的发光二极管全彩显示屏具有广阔的应用前景和研究价值。

目前市场上采用发光二极管阵列作为显示面板的产品主要由大量封装好的表贴式发光二极管单元构成，每个表贴式发光二极管单元即是显示面板中的一个显示像素，每个单元包含红绿蓝三种波段的发光二极管，大量的表贴式发光二极管单元被固定在基板上形成发光二极管阵列来作为发光二极管显示面板，如利亚德光电股份有限公司于2012年提出的发光二极管平板显示单元及生产方法(授权公告号CN101783099B)。由于表贴式发光二极管单元包含发光二极管、引线框、散热基片和透明封胶等，同时需要通过球焊技术与电极连接，受到这些因素以及封装技术和精度的制约，限制了表贴片式发光二极管单元的间距和大小，很难满足对显示精细度要求较高的应用领域。相对应的，可以利用芯片倒装技术(Flip-chip)，将发光二极管焊接在基板上组成发光二极管单元。由于倒装技术的精度比表贴片封装技术有了较大提升，可进一步控制发光二极管单元的尺寸和单元之间的距离，对提升发光二极管显示面板的显示精细度起到了一定促进作用。

如之前所述，采用表贴式发光二极管制备发光二极管平板显示只需将提前封装好的表贴式发光二极管固定在基板上即可，而采用芯片倒装技术的生产工艺则需要将不同光色的发光二极管一颗一颗按次序焊接在基板上，形成多个发光二极管单元，再通过大量的发光二极管单元所构成的发光二极管阵列作为显示面板，因此，利用芯片倒装工艺制备显示阵列，特别是大面积的显示阵列时，使得整个工艺繁琐复杂，生产周期变长，同时对成品率要求过高。随着技术的进步，外延与芯片工艺在发光二极管成本中所占的比例相对降低，而封装步骤由于耗费材料和工艺步骤较多且技术含量较低，其成本难以降低。因此发光二极管封装的集成化、小型化是一个发展的趋势，目前已有一些发光二极管的晶圆级封装方法被公布基本上都是利用某种其它类型的晶圆(如硅片、陶瓷片等)作为基板支撑发光二极管芯片。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种制备原位级发光二极管阵列结构的方法，本方法可整合发光二极管的制备工艺和芯片封装工艺，利用发光二极管本身的衬底作为封装基板，通过有选择的在发光二极管表面涂覆荧光粉，制备具有全彩显示能力的发光二极管显示面板，简化了工艺路径，降低了全工艺成本。同时，可以通过工艺对发光二极管的尺寸和间距进行精确控制，满足各种显示精细度的需要，因此该技术较目前采用表贴式发光二极管或者倒装技术制备发光二极管平板显示有着明显的优势。

为达到上述目的，本发明提供一种制备原位级发光二极管阵列结构的方法，其中每个发光二极管包括以下步骤：

步骤1：在一衬底上利用金属有机物气相外延的方法依次生长n型层、有源层和p型层；

步骤2：采用光刻工艺在p型层上面的一侧向下刻蚀，刻蚀深度到达n型层的表面，该n型层的一侧形成第一台面，在p型层上面的另一侧向下刻蚀，刻蚀深度到达衬底的表面，该衬底的一侧形成第二台面；

步骤3：在第一台面及第二台面上向下制备导电通孔，并在导电通孔内填充导电金属；

步骤4：在靠近第二台面的n型层、有源层和p型层的端部并覆盖部分p型层的上表面，制备绝缘层；

步骤5：在绝缘层上制备p电极，该p电极覆盖绝缘层和部分p型层，并与导电通孔中的导电金属连接；

步骤6：在第一台面上的导电通孔上制备n电极，该n电极与导电通孔中的导电金属连接；

步骤7：将衬底减薄；

步骤8：在减薄后的衬底的背面的两侧分别制备第一背电极和第二背电极，该第一背电极和第二背电极分别通过导电通孔中的导电金属与p电极和n电极连接，形成发光二极管；

步骤9：利用荧光粉涂覆工艺，对阵列中的发光二极管涂覆可以被激发出不同颜色的荧光粉，并封装发光二极管；