[发明专利]一种多波长发光二极管晶圆片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多波长发光二极管晶圆片及其制备方法，由衬底、第一半导体层和第二半导体层所组成；其中：第一半导体层形成于所述衬底上，所述第一半导体层的表面制备有两个或两个以上的不同晶面,所述不同晶面相对于衬底平面的夹角具有不同倾斜角。本发明的优点在于：通过在第一半导体层上预先刻蚀制备第一晶面和第二晶面，分别利用第一晶面和第二晶面的倾斜角来调配有源层的厚度，从而可以有选择性的根据后续Micro LED显示屏的芯粒尺寸、芯粒间距和波长分布相对应在同一晶圆片上制备出所需的多种发光波长的发光二极管，切割成为具有不同峰值波长的Micro LED芯粒，以此为基础进行的Micro LED巨量转移，可以实现更高的转移效率。

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种多波长发光二极管晶圆片及其制备方法。

背景技术

经过近20年的快速发展，发光二极管已经在传统的白光照明领域逐渐替代荧光灯成为首选的照明光源，同时也是户外大尺寸显示屏的首选解决方案。将发光二极管进行微缩化以形成Micro LED（微发光二极管），从而能够替代现有的液晶显示技术，应用于室内大屏电视、手机显示屏、可穿戴设备显示屏等应用领域是目前发光二极管行业的一项重要发展趋势。与传统的液晶显示屏相比，Micro LED具有高发光效率、低功耗、广色域、高可靠性等诸多优势，若是能够克服目前存在的技术难题和成本壁垒，将带来下一个显示技术的革命。目前国内外各大企业已在进行Micro LED技术的布局，包括苹果、三星等国际巨头也在积极进行Micro LED技术的研发。

目前Micro LED对于不同尺寸和解析度要求的显示屏，使用不同的转移方案。其中对于小尺寸、较高解析度显示屏的Micro LED转移使用晶片黏结的方式，即将Micro LED的芯粒在芯片制备阶段便与目标基板上的连接电极相对应，从而可以将晶圆片使用晶片黏结的方式连接至目标基板上。但目前主流技术中,单一晶圆片只能实现单一发光波长,使单一晶圆片的晶片黏结的方式难以实现全彩化显示，若要将红、绿、蓝三种波长的晶圆片分别在目标基板上进行晶片黏结的Micro LED转移,又会大大增加晶圆片的耗用成本。因此若能在同一晶圆片上实现多种发光波长的Micro LED芯粒，将有机会实现一次晶圆片的晶片黏结即完成全彩化显示的Micro LED转移。

对于大尺寸、较低解析度显示屏的Micro LED转移使用Pick and Place的巨量转移方式，即将Micro LED的芯粒通过转印头提取，并在对应的目标基板上放下，以此重复多次从而实现巨量的Micro LED芯粒的转移。由于显示屏的像素点数目非常庞大，特别是为了达到更加清晰细腻的显示效果，目前电视显示屏的解析度已经普及为4K，以一台75寸4K高清电视来说，其对应的Micro LED芯粒数量约为2500万个，从而完成所需的巨量转移需要耗费大量的时间，同时为了满足全彩化的显示需求，需要将红绿蓝三种颜色的Micro LED芯粒分别进行转移，以Micro LED领域著名的X-celeprint公司提出的Pick and Place巨量转移技术解决方案来说，一台75寸4K高清电视至少需要31天才能完成其中的巨量转移工作，其转移效率难以满足工业化量产。因此若能在同一晶圆片上制备出多种发光波长的MicroLED芯粒，便能在转印头提取芯粒时一次性提取所需的多种波长的芯粒，从而节约转移时间。

无论对于晶片黏合转移还是Pick and Place转移，转移效率都是极其重要的技术指标，而在同一晶圆片上制备出多种发光波长的发光二极管芯粒，都可以显著改善其转移效率，从而能够有效的推进Micro LED显示技术的量产进程。

发明内容

本发明提供了一种多波长发光二极管晶圆片及其制备方法，在第一半导体层上预先刻蚀制备出两个或两个以上的不同晶面，这些不同晶面的差异在于其相对于衬底平面的倾斜角不同，从而可以利用不同倾斜角晶面上的各向异性的晶体生长速率差异，来调配后续生长的有源层厚度，进而实现在同一晶圆片上制备出多种波长的发光二极管，能够有效提高后续Micro LED巨量转移的转移效率。