CN107994047A - 一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种全彩色平面排列的Micro‑LED阵列制备方法，属于半导体技术领域。所述的全彩色Micro‑LED阵列包括导电衬底、红光发光单元、绿光发光单元、蓝光发光单元、栅格状隔离结构、金属电极区。所述红、蓝、绿三种发光单元为平面交叉排列方式。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SiNx薄膜，再利用干法ICP刻蚀出栅格状隔离结构，栅格中裸露出导电衬底，作为发光单元的外延窗口。所述金属电极区，主要利用电子束蒸镀技术在列排布的SiO2或者SiNx薄膜上制备金属铝(Al)，再用SiO2钝化层覆盖在除p侧电极引线区域以及电流注入区之外的金属Al电极上。
Description
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SiNx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SiNx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SiNx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SiNx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SiNx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；
(5)取出外延片之后，在所有的红光发光单元表面沉积SiO2钝化层，用以保护红光外延结构，再利用干法ICP刻蚀出蓝光发光单元的外延窗口；
(6)严格清洗步骤(5)所得导电衬底后，放入蓝绿光MOCVD中，在H2环境下高温处理衬底表面，去掉表面吸附的水、氧，之后开始生长延蓝光发光单元的外延结构，自下而上分别为AlN缓冲层、GaN缓冲层、n型GaN包层、InGaN/GaN多量子阱发光区、p型AlGaN上限制层、p型GaN欧姆接触层；
(7)取出外延片之后，在所有的蓝光发光单元表面沉积SiO2钝化层，以保护蓝光外延结构，再利用干法ICP刻蚀出绿光发光单元的外延窗口；
(8)严格清洗衬底后，放入蓝绿光MOCVD中，在H2环境下高温处理衬底表面，去掉表面吸附的水、氧，之后开始生长延绿光发光单元的外延结构，自下而上分别为AlN缓冲层、GaN缓冲层、n型GaN包层、InGaN/GaN多量子阱发光区、p型AlGaN上限制层、p型GaN欧姆接触层；
(9)取出外延片，利用干法ICP刻蚀，去除红光发光单元和蓝光发光单元表面沉积的SiO2钝化层；
(10)在外延片表面利用电子束蒸镀制备ITO透明电极，作为p型欧姆接触电极。
(11)利用湿法刻蚀去除栅格状隔离结构表面的ITO透明电极，保留发光单元表面的ITO透明电极；
(12)利用电子束蒸镀方法在列排布隔离结构表面制备金属铝(Al)，作为金属电极区；
(13)利用PECVD方法在金属铝(Al)上沉积SiO2钝化层，利用干法ICP刻蚀，露出p侧电极引线区域以及电流注入区。
本发明的有益效果是：
本发明提供的制备方法中，采用MOCVD外延技术与芯片沉积、刻蚀技术相结合的方式，实现在同一导电衬底上外延红、绿、蓝三种发光单元作为发光单元，之后利用芯片刻蚀技术形成高集成度的微小二维矩阵，最终得到全彩色Micro-LED阵列，且每个发光单元的尺寸可以在保证器件性能的前提下尽可能缩小，同时缩小每个发光单元之间的间距，从而能最大程度提高Micro-LED阵列显示屏的分辨率。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的全彩色Micro-LED阵列的俯视结构示意图。
图2是本发明一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列的制备方法的流程图。
图3为实施例在导电衬底上利用PECVD技术沉积一层SiO2或者SiNx薄膜的结构示意图后。
图4为实施例在利用干法ICP刻蚀技术在图3的SiO2或者SiNx薄膜刻蚀出红光发光单元外延窗口的示意图。
图5实施例中利用MOCVD技术在图3刻蚀的红光外延窗口中外延红光发光单元的结构示意图。
图6为实施例中利用PECVD技术在红光发光单元外延层表面沉积SiO2钝化层，再利用干法ICP刻蚀，得到蓝光发光单元外延窗口的结构示意图。
图7为实施例中利用MOCVD技术在图5刻蚀的蓝光外延窗口中外延蓝光发光单元的结构示意图。
图8为实施例中利用PECVD技术在蓝光发光单元外延层表面沉积SiO2钝化层，再利用干法ICP刻蚀，得到绿光发光单元外延窗口的结构示意图。
图9为实施例中利用MOCVD技术在图7刻蚀的绿光外延窗口中外延绿光发光单元的结构示意图。
图10为实施例中利用干法ICP刻蚀，去除红、蓝发光单元外延层表面的SiO2钝化层，再利用电子束蒸镀技术，在红、绿、蓝发光单元外延层表面制备ITO透明电极的结构示意图。
图11为实施例中利用湿法刻蚀技术去掉栅格状隔离结构表面的ITO透明电极，再在列排布的栅格状隔离结构表面利用电子束蒸镀制备金属铝(Al)，作为金属电极区，并利用SiO2钝化层覆盖除p侧电极引线区和电流注入区之外的其他区域的结构示意图。
其中，附图标记为：
1：导电衬底
2：栅格状隔离结构
3：红色Micro-LED发光单元
4：绿色Micro-LED发光单元
5：蓝色Micro-LED发光单元
6：金属电极区
7：p侧电极引线区电极
8：电流注入区电极
9：SiO2或者SiNx薄膜
10：GaAs低温缓冲层
11：GaAs高温缓冲层
12：n型Al0.6Ga0.4As/AlAs的DBR结构
13：(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层
14：(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P/(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P多量子阱有源区
15：p型(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上限制层
16：p型GaP电流扩展层
17：SiO2钝化层
18：AlN高温缓冲层
19：GaN低温缓冲层
20：GaN高温缓冲层
21：n型GaN包层
22：Inx5Ga1-x5N/GaN蓝光量子阱有源区
23：p型Alx6Ga1-x6N上限制层
24：p型GaN欧姆接触层
25：Inx7Ga1-x7N/GaN绿光量子阱有源区
26：p型Alx8Ga1-x8N上限制层
27：ITO透明电极
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1描述根据本发明实施例提供的一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列结构。其包括：一导电衬底1、在所述导电衬底1上制备的栅格状隔离结构2、在所述栅格状隔离结构2上有若干按照列排布的金属电极区6以及在所述栅格状隔离结构2之间有若干按照列交叉排布的红色Micro-LED发光单元3、蓝色Micro-LED发光单元4、绿色Micro-LED发光单元5。
其中，所述导电衬底1的材料可为硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)或者砷化镓(GaAs)。
栅格状隔离结构2采用PECVD技术沉积在所述导电衬底1上，其制备材料为绝缘材料，且易于沉积和剥离，可以为SiO2或者SiNx薄膜。
金属电极区6设置在所述栅格状隔离结构2上，更进一步地，设置在列排布的栅格状隔离结构上，其制备材料为导电良好的材料，在本实施例中为金属铝(Al)，其包括p侧电极引线区电极7以及电流注入区电极8。
红色Micro-LED发光单元3、蓝色Micro-LED发光单元4、绿色Micro-LED发光单元5通过MOCVD技术外延生长在所述栅格状隔离结构2之间的栅格内。
本发明还提供一种制作上述全彩色平面排列Micro-LED阵列结构的方法，请参阅图2，包括以下步骤：
步骤1：提供一导电衬底1，该衬底的材料可为硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)或者砷化镓(GaAs)，用去离子水反复冲洗10次之后，放置于盐酸、双氧水的混合溶液中(HCl:H2O2:H2O＝7:1:1)，加热至80℃，并维持5分钟。取出所述导电衬底，用去离子水反复冲洗10次，放置于硫酸、双氧水的混合溶液中(H2SO4:H2O2:H2O＝4:1:1)加热至80℃，并维持5分钟。取出所述导电衬底，用去离子水反复冲洗10次。再利用兆声清洗技术，清洗所述导电衬底10分钟后，最后取出衬底，并甩干。
步骤2：将所述导电衬底按照步骤1清洗之后，放入PECVD设备的反应腔室，沉积SiO2或者SiNx薄膜9(如图3～图11所示)，厚度为1um～2um。其中沉积SiO2薄膜的反应温度设置为300℃，反应气源为N20，流量为1000～1500sccm；沉积SiNx薄膜的反应温度设置为250℃，反应气源为NH3，流量为10～50sccm。
步骤3：如图4所示，将步骤2所述的在所述导电衬底1表面沉积的SiO2或者SiNx薄膜9，采用掩膜进行干法ICP刻蚀出红光发光单元的外延窗口，保留其他区域的SiO2或者SiNx薄膜9，红光外延窗口宽度L1可以在保证红光发光单元性能的前提下，尽可能缩小。清洗完毕之后，将所述导电衬底1放置于红光MOCVD机台中，逐层生长红光发光单元结构3，如图5所示。首先在1000℃～1200℃的H2气氛里高温清洁所述导电衬底1表面20min～40min，并通入AsH3，去除表面水、氧杂质；将反应温度降低至520℃～580℃，在红光窗口区域生长厚度为100nm～150nm的GaAs低温缓冲层10；将反应温度升至720℃～780℃，在所述GaAs低温缓冲层10上继续在生长厚度为100nm～150nm的GaAs高温缓冲层11。其中，GaAs缓冲层(包括低温缓冲层10和高温缓冲层11)的n型掺杂源是SiH4，掺杂浓度为(1～5)E18个原子/cm3；在所述高温GaAs缓冲层11上继续生长n型Al0.6Ga0.4As/AlAs的DBR结构12，以提高红光出光效率；在所述n型Al0.6Ga0.4As/AlAs的DBR结构12基础之上继续生长500nm～1000nm的n型(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层13,其n型掺杂源是SiH4，掺杂浓度为(5～8)E17个原子/cm3，且x1＝0.7，y1＝0.5；在所述n型(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层13上继续生长(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P/(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P多量子阱有源区14，多量子阱的周期数为5～20对，其中，阱层(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P的x2＝0.1，y2＝0.9，不掺杂，垒层(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P的x3＝0.5，y3＝0.5，不掺杂；在所述(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P/(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P多量子阱有源区14上继续生长厚度为500nm～1000nm的p型(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上限制层15,其p型掺杂源为Cp2Mg，掺杂浓度为(5～8)E18个原子/cm3，且x4＝0.7，y4＝0.5；将反应温度升至750℃～820℃，在所述p型(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上限制层15上继续生长厚度为3umm～10um的p型GaP电流扩展层16，其p型掺杂源为Cp2Mg，掺杂浓度为(1～2)E19个原子/cm3。随后，将反应温度降至500℃～700℃退火10min～30min后，再降至室温，完成红光发光单元3结构的生长。
如图6所示，将上述得到红光发光单元3的外延片从MOCVD机台取出，在所有红光发光单元表面利用PECVD技术沉积一层SiO2钝化层17，并采用掩膜进行干法ICP刻蚀出蓝光发光单元的外延窗口，保留其他区域的SiO2或者SiNx薄膜9。蓝光外延窗口宽度L2可以在保证蓝光发光单元性能的前提下，尽可能缩小。红光发光单元3与蓝光发光单元4之间的隔离结构的宽度L3＝10um～100um。
如图7所示，将上述刻蚀出蓝光发光单元外延窗口的外延片放置于蓝绿光MOCVD机台中，逐层生长绿光发光单元结构4。首先在1000℃～1200℃的H2气氛里高温清洁上述外延片表面20min～40min，并通入NH3，去除表面水、氧杂质；保持该反应温度，生长厚度为100nm～200nm的AlN高温缓冲层18；将反应温度降低至500℃～600℃，在AlN高温缓冲层18上继续生长厚度为10nm～30nm的GaN低温缓冲层19，再将温度升至1000℃～1200℃，生长1000nm～2000nm的GaN高温缓冲层20，不掺杂；在所述GaN高温缓冲层20上继续生长厚度为1000nm～2000nm的n型GaN包层21，其n型掺杂源为SiH4，掺杂浓度为(1～2)E18个原子/cm3；在所述n型GaN包层21上继续生长5～20对Inx5Ga1-x5N/GaN蓝光量子阱有源区22，其中Inx5Ga1-x5N量子阱层厚度2nm～6nm，反应温度降低至700℃～800℃，且x5＝0.15～0.18，不掺杂。GaN量子垒层厚度为10nm～20nm，反应温度800℃～900℃，其n型掺杂源为SiH4，掺杂浓度为(1～2)E18个原子/cm3；在所述Inx5Ga1-x5N/GaN蓝光量子阱有源区22继续生长厚度为50nm～150nm的p型Alx6Ga1-x6N上限制层23，反应温度升至900℃～1050℃，其p型掺杂源为Cp2Mg，掺杂浓度为(1～2)E18个原子/cm3，x6＝0.2～0.4；在所述p型Alx6Ga1-x6N上限制层23上继续生长厚度为50nm～100nm的p型GaN欧姆接触层24，其p型掺杂源为Cp2Mg，掺杂浓度为(1～2)E19个原子/cm3；随后，将反应温度降低至700℃～850℃退火15min～30min后，再降至室温，完成蓝光发光单元4结构的生长。
如图8所示，将上述得到红光发光单元3和蓝光发光单元4的外延片从MOCVD机台取出，在所有蓝光发光单元表面利用PECVD技术沉积一层SiO2钝化层17，并采用掩膜进行干法ICP刻蚀出绿光发光单元的外延窗口，保留其他区域的SiO2或者SiNx薄膜9。绿光外延窗口宽度L4可以在保证绿光发光单元性能的前提下，尽可能缩小。而蓝光发光单元4与红光发光单元3之间的隔离结构的宽度L5＝10um～100um，绿光发光单元5与下个周期的红光发光单元3之间的隔离结构的宽度L6＝10um～100um。
如图9所示，将上述刻蚀出绿光发光单元外延窗口的外延片放置于蓝绿光MOCVD机台中，逐层生长绿光发光单元结构5。首先在1000℃～1200℃的H2气氛里进行高温清洁上述外延片表面20min～40min，并通入NH3，去除表面水、氧杂质；保持该反应温度，生长厚度为100nm～200nm的AlN高温缓冲层18；将反应温度降低至500℃～600℃，在AlN高温缓冲层18继续生长厚度为10nm～30nm的GaN低温缓冲层19，再将温度升至1000℃～1200℃，继续生长1000nm～2000nm的GaN高温缓冲层20，不掺杂；在所述GaN高温缓冲层20上继续生长厚度为1000nm～2000nm的n型GaN包层21，n型掺杂源为SiH4，掺杂浓度为(1～2)E18个原子/cm3；在所述n型GaN包层21之上继续生长5～20对Inx7Ga1-x7N/GaN绿光量子阱有源区25，其中Inx7Ga1-x7N量子阱层厚度2nm～6nm，反应温度降低至600℃～700℃，且x7＝0.20～0.40，不掺杂。GaN量子垒层厚度为10nm～20nm，反应温度800℃～900℃，n型掺杂源为SiH4，掺杂浓度为(1～2)E18个原子/cm3；在所述Inx7Ga1-x7N/GaN量子阱有源区25上继续生长厚度为50nm～150nm的p型Alx8Ga1-x8N上限制层26，反应温度升至900℃～1050℃，p型掺杂源为Cp2Mg，掺杂浓度为(1～2)E18个原子/cm3，x8＝0.2～0.4；在所述p型Alx8Ga1-x8N上限制层26上继续生长厚度为50nm～100nm的p型GaN欧姆接触层24，p型掺杂源为Cp2Mg，掺杂浓度为(1～2)E19个原子/cm3；随后，将反应温度降低至700℃～850℃退火15min～30min后，再降至室温，完成绿光发光单元结构5的生长。
步骤4：将上述得到的红光发光单元3、蓝光发光单元4和绿光发光单元5的外延片从MOCVD机台取出，利用干法ICP刻蚀，去除掉红光发光单元3和蓝光发光单元4表面的SiO2钝化层17。
步骤5：采用电子束蒸镀技术在外延片表面制备厚度为100nm～300nm的ITO透明电极，作为欧姆接触电极。随后，利用湿法刻蚀去除栅格状隔离结构表面的ITO透明电极，分别形成红光发光单元ITO透明电极27，蓝光发光单元ITO透明电极27，绿光发光单元ITO透明电极27，如图10所示。
步骤6：采用电子束蒸镀技术在所有列排布的隔离结构表面制备厚度为300nm～500nm、宽度为3um～10um的金属铝(Al)作为金属电极区。利用PECVD和干法ICP刻蚀，将所述列排布的隔离结构表面其他区域的金属铝SiO2钝化层覆盖，只露出p侧电极引线区域以及电流注入区，如图11所示。最终得到全彩色平面排列的Micro-LED阵列。
蓝、绿光多量子阱发光区在步骤6和8中，绿光发光单元的InGaN量子阱中的In含量高于蓝光发光单元InGaN量子阱中的In含量；
根据本发明实施例的一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列100，采用MOCVD外延技术与芯片沉积、刻蚀技术相结合，首先利用芯片沉积、刻蚀技术在衬底表面形成微小二维矩阵的栅格状隔离结构，再在同一外延衬底上外延成交叉排列的分布方式的红、绿、蓝三种发光单元，最终得到全彩色平面排列的Micro-LED阵列，且每个发光单元的尺寸可以在保证器件性能的前提下尽可能缩小，同时缩小每个发光单元之间的间距，从而能最大程度提高Micro-LED阵列显示屏的分辨率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一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、绿光发光单元、蓝光发光单元，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，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SiNx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SiO2或者SiNx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SiNx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。
2.按照权利要求1所述的一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列制备方法，其特征在于，相邻两个发光单元之间的间距为10um～100um。
3.按照权利要求1所述的一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列制备方法，其特征在于，衬底是硅、碳化硅、氮化镓或者砷化镓。
4.按照权利要求1所述的一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列制备方法，其特征在于，SiO2或者SiNx薄膜厚度为1um～2um。
5.按照权利要求1所述的一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列制备方法，其特征在于，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。
6.按照权利要求1所述的一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列制备方法，其特征在于，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。
7.按照权利要求1所述的一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)选取一种导电衬底；
(2)在所述导电衬底上，采用PECVD方法沉积SiO2或者SiNx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SiNx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；
(5)取出外延片之后，在所有的红光发光单元表面沉积SiO2钝化层，用以保护红光外延结构，再利用干法ICP刻蚀出蓝光发光单元的外延窗口；
(6)严格清洗步骤(5)所得导电衬底后，放入蓝绿光MOCVD中，在H2环境下高温处理衬底表面，去掉表面吸附的水、氧，之后开始生长延蓝光发光单元的外延结构，自下而上分别为AlN缓冲层、GaN缓冲层、n型GaN包层、InGaN/GaN多量子阱发光区、p型AlGaN上限制层、p型GaN欧姆接触层；
(7)取出外延片之后，在所有的蓝光发光单元表面沉积SiO2钝化层，以保护蓝光外延结构，再利用干法ICP刻蚀出绿光发光单元的外延窗口；
(8)严格清洗衬底后，放入蓝绿光MOCVD中，在H2环境下高温处理衬底表面，去掉表面吸附的水、氧，之后开始生长延绿光发光单元的外延结构，自下而上分别为AlN缓冲层、GaN缓冲层、n型GaN包层、InGaN/GaN多量子阱发光区、p型AlGaN上限制层、p型GaN欧姆接触层；
(9)取出外延片，利用干法ICP刻蚀，去除红光发光单元和蓝光发光单元表面沉积的SiO2钝化层；
(10)在外延片表面利用电子束蒸镀制备ITO透明电极，作为p型欧姆接触电极。
(11)利用湿法刻蚀去除栅格状隔离结构表面的ITO透明电极，保留发光单元表面的ITO透明电极；
(12)利用电子束蒸镀方法在列排布隔离结构表面制备金属铝(Al)，作为金属电极区；
(13)利用PECVD方法在金属铝(Al)上沉积SiO2钝化层，利用干法ICP刻蚀，露出p侧电极引线区域以及电流注入区。
8.按照权利要求7的方法，其特征在于，蓝、绿光多量子阱发光区在步骤(6)和(8)中，绿光发光单元的InGaN量子阱中的In含量高于蓝光发光单元InGaN量子阱中的In含量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180504 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |