[实用新型]一种单片集成半导体阵列器件

说明书

本实用新型实施例公开了一种单片集成半导体阵列器件，该阵列器件包括衬底及位于衬底上阵列排布的多个集成半导体器件；集成半导体器件包括HEMT及LED；HEMT位于衬底的第一区域，HEMT包括沿远离衬底方向依次层叠设置的沟道层、空间层、势垒层及源极和栅极；LED位于衬底的第二区域，LED包括沿远离衬底方向依次层叠设置的n型层、有源层、p型层及p型电极；n型层的侧壁与沟道层的侧壁接触。本实用新型实施例提供的阵列器件完全基于三族氮化物，阵列中的单个器件为HEMT‑LED集成器件，器件内部无需金属线连接，可以简化器件结构，减少寄生电阻，制备更小尺寸的LED微显示器，实现完全基于三族氮化物的微显示器。

技术领域

本实用新型实施例涉及半导体发光器件技术，尤其涉及一种单片集成半导体阵列器件。

背景技术

GaN基LED具有发光效率高、亮度高和寿命长等优点，被广泛用于照明、汽车灯头和显示背光源等领域。具有微米尺寸的LED继承了传统LED的优点，同时由于尺寸小，可实现高像素、高分辨率，目前被广泛用于LED微显示技术，可见光通讯、AR/VR等领域。基于LED的微显示技术通常需要结合GaN基LED阵列和Si基CMOS晶体管，使得系统复杂，各种元件互连引入的寄生电感、电容和电阻也会使器件的性能降低。GaN基HEMT具有击穿电压高、开关频率高等优点，HEMT中的二维电子气使其具有更好的开关特性。因此，将GaN基LED与GaN基HEMT集成，并形成HEMT-LED阵列，即可实现完全基于三族氮化物的LED微显示阵列，用于实现LED微显示器或可见光通讯。

目前的HEMT-LED集成技术仅限于传统尺寸的单个HEMT-LED集成，主要通过在HEMT上二次外延生长LED或在LED上二次外延生长HEMT实现。在实现的过程中往往存在干法刻蚀，这将导致刻蚀条件难以精确控制，可重复性差，并且刻蚀引起的损伤会降低器件的性能。除此之外，传统方法制备的HEMT-LED器件还存在器件隔离困难、需要额外金属连接的问题，影响器件性能。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种单片集成半导体阵列器件，该阵列用于LED微显示技术时可以简化系统结构，节省空间，可制备更小尺寸的LED微显示器。

第一方面，本实用新型实施例提供一种单片集成半导体阵列器件，包括衬底以及位于所述衬底上阵列排布的多个集成半导体器件；所述集成半导体器件包括高电子迁移率晶体管HEMT以及发光二极管LED；

其中，所述HEMT位于所述衬底的第一区域，所述HEMT包括沿远离所述衬底方向依次层叠设置的沟道层、空间层、势垒层以及设置于所述势垒层上的源极和栅极；

所述LED位于所述衬底的第二区域，所述LED包括沿远离所述衬底方向依次层叠设置的n型层、有源层、p型层以及设置于所述p型层上的p型电极；

所述n型层的侧壁与所述沟道层的侧壁接触；

多条沿列方向排布的扫描线，所述扫描线与所述HEMT的栅极电连接；

多条沿行方向排布的数据线，所述数据线与所述LED的p型电极电连接。