[发明专利]一种全色堆栈式外延的Micro-LED阵列制备方法

说明书

一种全色堆栈式外延的Micro‑LED阵列制备方法，属于半导体技术领域。堆栈式红、蓝、绿三色发光单元以三列为一周期，其外延结构自下而上在同一导电衬底上堆栈式外延红、绿、蓝三种发光单元作为发光单元，之后再利用掩膜和湿法刻蚀技术制成红、蓝、绿三种发光单元。所述微隔离结构，利用沉积、掩膜、刻蚀技术在所述导电衬底上制备SiO₂或者SiN_x栅格状微隔离结构，栅格中裸露出所述导电衬底，作为发光单元的外延窗口。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种红、绿、蓝全色堆栈式外延的Micro-LED阵列的制备方法。

背景技术

全彩色LED显示屏通常由RGB三基色(红、绿、蓝)发光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。而如果采用MOCVD技术在衬底上分别外延红、蓝、绿三色LED，其工序也十分复杂，需要多次取出、清洗、再外延，对操作过程中的污染物控制要求十分严格，最终也导致成品率下降。

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色堆栈式外延的Micro-LED阵列的制备方法，采用MOCVD外延技术与刻蚀技术相结合的方式，在同一外延衬底上外延红光发光单元(630nm)、绿光发光单元(520nm)、蓝光发光单元(450nm)三种发光单元，再利用芯片ICP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：

本发明公开了一种全色堆栈式外延的Micro-LED阵列的制备方法，所述的全色堆栈式外延的Micro-LED阵列包括一导电衬底、堆栈式红、蓝、绿三色发光单元、微隔离结构、p侧电极引线区、电流注入区；所述微隔离结构，利用沉积、掩膜、刻蚀技术在所述导电衬底上制备厚度为1um～2um的SiO₂或者SiNx栅格状微隔离结构，栅格中裸露出所述导电衬底，作为发光单元的外延窗口；在在每一个外延窗口沉积一个堆栈式红、蓝、绿三色发光单元，以三列为一周期，每一列的堆栈式红、蓝、绿三色发光单元是一样的，堆栈式红、蓝、绿三色发光单元外延结构自下而上包括AlN缓冲层、GaN缓冲层、n型GaN包层、InGaN/GaN蓝光多量子阱发光区、InGaN/GaN绿光多量子阱发光区、GaN保护层、GaAs缓冲层、n型AlGaAs/AlAs的DBR、n型AlGaInP下限制层、红光AlGaInP/AlGaInP多量子阱发光区、p型AlGaInP上限制层、p型GaP电流扩展层；然后第一列直接在其覆盖红光窄带滤光片，只让红光波段光谱通过，从而形成红光发光单元(630nm)；第二列利用掩膜和湿法刻蚀技术，刻蚀到InGaN/GaN蓝光多量子阱发光区后再依次重新生长p型AlGaN上限制层和p型GaN接触层，从而形成蓝光发光单元(450nm)；第三列利用掩膜和湿法刻蚀技术，刻蚀到InGaN/GaN绿光多量子阱发光区后再依次重新生长p型AlGaN上限制层和p型GaN接触层，再在表面制备蓝光光学屏蔽层以滤除蓝光波段光谱，而让绿光波段光谱通过，从而形成绿光发光单元(550nm)；p侧电极引线区域和电流注入区，采用电子束蒸镀技术在列排布微隔离结构表面制备金属铝(Al)，除p侧电极引线区和电流注入区外再利用SiO₂钝化层掩盖其他区域，其中p侧电极引线区域位于每个发光单元右侧，电流注入区位于微型LED阵列最外侧，并与每列的p侧电极引线区域相连。