[发明专利]一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种红、绿、蓝全彩色平面排列的Micro-LED阵列的制备方法。

背景技术

LED作为一种全固态的主动发光器件，以其诸多的性能优势而广泛应用于照明以及显示屏领域，如功耗低、亮度高、寿命长、性能稳定等。而以LED光源为基础的LED显示屏越来越受到全世界的广泛的关注。全彩色LED显示屏通常由RGB三基色(红、绿、蓝)显示单元按照一定排列方式装配而成，靠控制每组发光单元的亮灭来显示色彩丰富、饱和度高、显示频率高的动态图像。但全彩色的LED显示屏的制作过程很繁琐，通常需在显示面板上嵌入上万颗LED光源，对每颗LED的波长、寿命、效率的一致性要求很高，因而造成其生产成本高、生产效率低，导致最终LED显示屏的可靠性低大大降低。而且LED显示屏的最终尺寸又受到单颗LED发光单元大小尺寸的制约，在近距离观测时色差尤其明显，因此在实现高集成化和高分辨率上存在较大的难度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明目的在于提出一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列的制备方法，采用MOCVD外延技术与芯片刻蚀技术相结合的方式，在同一外延衬底上外延发光单元(包括红光发光单元(630nm)、绿光发光单元(520nm)、蓝光发光单元(450nm)三种)，再利用芯片刻蚀技术形成高集成度的微小二维矩阵，且每个发光单元的尺寸可能在保证器件性能的前提下尽可能缩小，从而有效解决目前LED显示屏中单颗发光单元尺寸较大，无法高度集成装配，导致的屏幕分辨率较低的难题。

本发明为实现以上目的，采用的技术方案如下：

本发明一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列制备方法，其特征在于，全彩色Micro-LED阵列包括导电衬底、发光单元、栅格状隔离结构、金属电极区，发光单元包括红光发光单元(630nm)、绿光发光单元(520nm)、蓝光发光单元(450nm)，所述红、蓝、绿三种发光单元每一种法官单元本身为列式排布，红、蓝、绿三种发光单元列又采用平面交叉间隔排列方式，所述的红光发光单元结构自下而上包括GaAs缓冲层、n型AlGaAs/AlAs的DBR、n型AlGaInP下限制层、多量子阱发光区、p型AlGaInP上限制层、p型GaP电流扩展层。所述的蓝、绿光发光单元结构自下而上包括AlN缓冲层、GaN缓冲层、n型GaN包层、多量子阱发光区、p型AlGaN上限制层、p型GaN接触层。每个发光单元表面覆盖利用电子束蒸镀技术制备的ITO透明电极，作为p侧的欧姆接触电极。所述栅格状隔离结构，为SiO₂或者SiN_x的凸起薄膜形成的栅格结构，每个栅格内均分布一个发光单元，栅格状隔离结构将发光单元的侧面均隔离开来；栅格状隔离结构首先通过PECVD方式在所述导电衬底上沉积厚度为1um～2um的SiO₂或者SiN_x薄膜，再利用干法ICP刻蚀出栅格状隔离结构，栅格底部中裸露出所述导电衬底，作为每个发光单元的外延窗口。所述金属电极区，沿发光单元列的方向，相邻两列发光单元之间均设有金属电极，金属电极利用电子束蒸镀法在SiO₂或者SiN_x凸起薄膜的栅格状隔离结构上蒸镀金属铝(Al)，在相邻两发光单元之间的金属电极用SiO₂钝化层覆盖在除p侧电极引线区域以外的区域以，在边缘的金属电极除电流注入区之外用SiO₂钝化层覆盖。

全彩色平面排列的Micro-LED阵列外延制备方法由以下步骤实现：

(1)选取一种导电衬底，该衬底可以是硅、碳化硅、氮化镓或者砷化镓；

(2)在所述导电衬底上，采用PECVD方法沉积厚度为1um～2um的SiO₂或者SiN_x薄膜；

(3)利用干法ICP刻蚀方法，将所述导电衬底表面沉积的SiO₂或者SiN_x薄膜刻蚀到衬底表面，裸露出生长红光发光单元所需的外延窗口；

(4)严格清洗所述导电衬底后，放入红光MOCVD中，在H₂环境下高温处理衬底表面，去掉表面吸附的水、氧，之后开始生长红光发光单元的外延结构，自下而上分别为GaAs缓冲层、n型AlGaAs/AlAs的DBR、n型AlGaInP下限制层、AlGaInP/GaInP多量子阱发光区、p型AlGaInP上限制层、p型GaP电流扩展层；