[发明专利]氮化镓半导体结构、Micro LED器件及制备方法

说明书

本发明提供一种氮化镓半导体结构、Micro LED器件及制备方法，氮化镓半导体结构包括基底、第二介质层、第一介质层及氮化镓单晶薄膜，第一介质层中具有第一凹槽，氮化镓单晶薄膜中具有第二凹槽，且第一凹槽及第二凹槽相连通。本发明通过剥离法获得氮化镓单晶薄膜，相对于传统异质外延法获得的氮化镓单晶薄膜，具有更高的晶体质量，以及显著降低的缺陷及位错密度；直接采用同质外延法形成分立的Micro LED外延结构，制备工艺简化，可避免芯片分离工艺中对外延结构造成的损伤，使器件性能更优异；可直接在基底中制备驱动电路，从而无需进行巨量转移，简化工艺，以及工艺难度和成本显著降低。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种氮化镓半导体结构、Micro LED器件及制备方法。

背景技术

Micro LED，全称Micro Light Emitting Diode，即微型发光二极管，是一种新兴的显示技术，亦可用于照明、可见光通信、无掩模光刻、光镊等领域。Micro LED具有众多优异特性，与目前广泛使用的LCD、OLED技术相比，Micro LED具有更高的亮度、更强的对比度、更优异的色彩、更快的响应时间、更优的能效与更低的功耗、不易老化、更加耐用等先进优势。从而Micro LED在未来将逐渐取代现有显示技术，拥有巨大的市场与前景。

现有多种技术可制备不同类型的Micro LED，但通常Micro LED是基于氮化镓基(GaN)制备的，即在蓝宝石衬底上通过异质外延形成GaN薄膜，并基于GaN薄膜制造微型GaN基LED阵列，再将其倒装、对准键合、巨量转移至含驱动电路的目标基板。

然而目前的Micro LED制造技术仍面临很多挑战，包括：

首先，GaN薄膜与蓝宝石衬底之间存在晶格失配和热膨胀系数失配的问题，从而造成在蓝宝石衬底上异质外延生长的GaN薄膜应力大，缺陷及位错密度高，严重影响GaN基Micro LED的光学性能。

其次，GaN基Micro LED在进行芯片分离工艺时，不可避免的需要进行等离子体刻蚀工艺，然而Micro LED外延结构在受到等离子体刻蚀时，量子阱的侧壁必然会因等离子体的作用而受到损伤，导致产生非辐射表面复合中心和泄漏电流路径，进而导致Micro LED器件的低外量子效率和显著的漏电流问题。

再者，巨量转移是非常困难且具有挑战性的，每次转移数以万计的Micro LED晶粒，需要极高的对准键合技术，工作量巨大，对设备和工艺技术要求极高，成本高昂。

因此，提供一种氮化镓半导体结构、Micro LED器件及制备方法，实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氮化镓半导体结构、Micro LED器件及制备方法，用于解决现有技术中在制备Micro LED器件中所面临的上述一系列的的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种氮化镓半导体结构的制备方法，包括以下步骤：

提供氮化镓单晶晶片；

对所述氮化镓单晶晶片进行离子注入，于所述氮化镓单晶晶片的预设深度形成缺陷层；

于所述氮化镓单晶晶片的注入面上形成第一介质层；

图形化所述第一介质层，形成贯穿所述第一介质层的第一凹槽；

提供基底；

于所述基底的表面形成第二介质层；

键合所述第一介质层及第二介质层；

进行退火剥离及表面处理，以获得依次叠置氮化镓单晶薄膜、第一介质层、第二介质层及基底的氮化镓半导体结构，其中，所述氮化镓单晶薄膜中具有贯穿所述氮化镓单晶薄膜的第二凹槽，且所述第一凹槽与所述第二凹槽相连通。