TWI815603B - ＲＧＢ ＩｎＧａＮ基ｍｉｃｒｏ ＬＥＤ的製作方法及其製作的組件 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種RGB InGaN基micro LED的製作方法，步驟如下：對外延晶片材料進行外延成長等級拋光等前處理準備；蒸鍍，在外延晶片上沉積形成絕緣及具透光性的外延區隔離層，其中該外延區隔離層是由非結晶質的氧化物、氮化物或碳化物所構成，外延晶片上將至少對應於兩種顏色光元件對應的LED外延區隔離層蝕刻去除，製成複數區塊槽；擇區，分別至少有前述顏色光元件減一的對應的區塊槽底部成長用於調變外延晶格常數的中介層，接著在區塊槽中進行LED外延工序。針對發光組件導入備援修補設計，大幅降低後續修復工序的複雜度及成本，有效地提升良品率。
Description
本發明涉及一種在同一晶片上製作RGB InGaN基micro LED的製作方法，並涉及其製作的組件。
隨著時代的進步，顯示器變得更輕、薄、更省電，顯示器主流技術已從陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)顯示器、LCD，逐漸變成新興的OLED顯示器，而近來各國積極投入的micro LED顯示器具有優越特性與可行性，在國際領導廠商的引領與產業界的積極參與之下，有望成為下一世代的顯示器的主流技術。micro LED技術將一般毫米(10-3m)等級之傳統LED尺寸微縮至100微米(10-6m)以下，是原本LED體積的1%，透過巨量轉移技術，將成長於外延基板(或稱為原生基板或同質基板)之微米等級RGB三色micro LED搬運至顯示基板(或稱為目的基板)上，矩陣排列RGB圖元經由定址控制其暗亮程度而達成全彩化，以形成micro LED顯示器。
micro LED相較於LCD與OLED具有優越的特性，可以先從結構來說明，LCD由於本身非自發光，需要背光模組作為光源，且液晶分子需要偏光片與彩色濾光片的搭配，以作為光偏振控制明亮程度與彩色化之手段，故具有較複雜且厚重之構造；OLED具有圖元自發光特性，可以省去TFT LCD的背光模組，然而其有機發光材料對於濕氣敏感，故需要上下基板形成密封結構以增強其對環境之耐候性；micro LED以無機LED作為圖
元，並無OLED的封裝問題，相較之下，micro LED的組成最簡單，可以做出最輕薄的結構；而傳統LED在TFT LCD顯示器中作為背光源的角色，當演進至micro LED顯示器，micro LED則直接作為發光圖元。再由特性方面來說明，micro LED具有自發光、低功耗、回應時間快、高亮度、超高對比、廣色域、廣視角、超輕薄、使用壽命長與適應各種工作溫度的諸多優異特性，micro LED的技術規格相較於LCD與OLED具有壓倒性的優勢。
前項提到，在外延工序完成後，必須要進行micro LED轉移工序，將數以百萬計微米等級的micro LED轉移至顯示基板，稱為巨量轉移技術；若轉移工序無法有效地在合理時間完成，則無法量產，而在拾取與放置所要求的單次轉移數量與高精密度，並未見於現行的量產技術，因此在開發micro LED顯示器所面臨的第一個關鍵挑戰就是巨量轉移，目標是希望能在合理的時間內將數百萬至數千萬顆微米等級的micro LED由外延基板精確無誤地轉移至顯示基板。開發新穎的轉移技術對現有的LED或LCD產業是陌生且困難的，且轉移技術與外延、修復、設備專利技術皆具有相當之關聯性，某種程度上說，不同轉移技術各自搭配了對應的外延、修復與設備技術，故轉移技術可謂發展micro LED顯示器技術中之關鍵技術。以巨量轉移技術製造微米等級的micro LED，包括巨量轉移及相應的檢測與修復工序其複雜度與挑戰性，既是技術發展的困難本身也是製造成本仍待改善的主因；如果在技術上克服現有障礙，實現將RGB三種LED元件或至少其中兩種元件在同一外延基板上製造，並按照成品需求佈局，將有效的跳脫或減少巨量轉移工序。
在micro LED的顯示器(Displays)製造過程中，需採用紅綠藍
(RGB)三原色發光二極體來構成單元的圖元(pixels)，目前主要的製造技術需混和採用氮化物(Nitrides)系和磷化物(Phosphides)系的發光二極體，才能滿足三原色的需求。不同材料系統發光二極體混用時，不同的發熱及衰減特性直接影響了影像呈現的品質；不同的電氣驅動特性，則直接導致了顯示模組驅動設計上的複雜度。因此，如果在同一材料系統上，實現直接發光RGB(紅綠藍)三原色發光二極體，除了有利於上述問題解決外，也同時因為省去螢光物等色光轉換機制將降低工序複雜度以及轉換所致能效損失，將對micro LED技術的發展有利。氮化銦鎵InxGa1-xN系外延材料是目前製作主流藍光發光二極體的材料系統之一，理論上可通過銦鎵固溶比例調控覆蓋整個可見光發光範圍，氮化銦鎵受益於具有直接能隙(energy gap)特性也預期將有較佳的發光效能，尤其藍光量產技術純熟，因此受到比其他材料系統更多的關注，在製作具有近似控制條件同時效能佳的直接紅綠藍發光二極體(RGB direct LED)深具潛能。然而基板，目前在InxGa1-xN系外延材料的綠光及紅光發光二極體卻面臨技術瓶頸，由於要達到綠光及紅光合適的發光波段時，需增加InxGa1-xN系外延的In含量比例，在外延製造工序上必須以降低外延溫度等方式增加In含量，卻面臨外延品質不符應用規格等阻礙；有鑑於此，法國Soitec公司於2017年宣佈開發出適用於上述目的的基板材料，同一年度發佈使用該基板成功製作的直接綠光發光二極體(direct green LED)，該公司發佈所開發出的基板表面晶格常數最高可以達到0.3205納米(nm)，表面層為應力舒緩的InxGa1-xN層；2018年則發佈了成功製作的直接紅光發光二極體(direct red LED)；該公司所發佈的基板晶格常數最高值仍維持不變為0.3205納米(nm)；該公司的基板開發除了獲得具體成效，然而，該項基板技
術採用複雜繁複的製造工序，製造成本偏高為市場廣泛採納時可能的阻礙。其結果也證明基板晶格常數為成功實現InxGa1-xN直接綠光/紅光發光二極體(direct green/red LED)的關鍵之一，即多數研究均提及的晶格拉張效應(lattice pulling effect)之影響。在外延InxGa1-xN時，當基板或下層晶格常數由GaN端增加移向InN端時，外延層的In含量比例獲得提升；利用此效應也可以在維持相同InxGa1-xN外延層的In含量的同時提高外延溫度來改善外延層結晶品質與發光效能。
因此，本發明人曾經研發了CN201910240892.5《RGB全彩InGaN基LED及其製備方法》，採用2D層狀材料覆蓋基板材料表面作為InxGa1-xN外延的中介層，進行范德華外延(van der Waals Epitaxy)或准范德華外延(Quasi van der Waals Epitaxy)技術應用，使得來自於外延工序中晶格以及熱膨脹不匹配的應力或應變能因此獲得一定程度的舒緩，能在目前可用的基板表面實現高品質的高In含量InxGa1-xN外延，並實現高效能的直接綠光/紅光發光二極體(direct green/red LED)；2D層狀材料最外層採用MoSe2或WSe2時晶格常數可上達0.3283nm或0.3297nm，提供完全匹配於紅光發光範圍的外延層確保外延層品質之外，有機會將外延及組件工序簡化，發光二極體從n極、多層量子井(multiple quantum well，MQW)到p極全由InxGa1-xN外延層構成，也將使得高品質直接綠光/紅光發光二極體得以實現。同時，可以進一步在2D層狀材料表面覆蓋晶格常數精准調整的含Al或In或Ga的氮化物層作為外延的中介層的頂層，除了增進InxGa1-xN外延成核之外，也增加了一項調整外延工序的參數，可以有效調整InxGa1-xN外延工序所需溫度，並使藍綠紅InGaN發光二極體外延工序溫度等參數相同成為可能。
本發明人繼續研究發現，基於前項技術的應用，在減少外延層結構與工序之下，有效減少工序的熱歷程(thermal budget)時，將使依序在同一外延晶片上完成兩種或三種InGaN LED組件之外延工序可行性提高；通過採用成熟的積體電路工序，在一外延晶片上分別擇區進行，包含可能需要的2D及氮化物晶格調變層及外延工序，按照外延工序溫度需求，由高溫者依序向低溫者進行，外延工序均完成後可同時執行共通的剩餘元件所需工序。同樣基於前項技術的應用，在不同元件通過2D及氮化物晶格調變層使得外延工序溫度等參數一致成為可能時，將使同時在同一外延晶片上完成兩種或三種InGaN LED元件之外延工序成為可能；通過採用成熟的積體電路工序，在一外延晶片上分別擇區進行，先完成可能需要的2D及氮化物晶格調變層工序之後，同時執行外延工序與其餘元件所需工序。如此一來，巨量轉移工序將獲得有效的減少。
依據現有micro LED技術實務，在一micro LED組件上，發光元件佔據面積可能遠低於50%，因此平面佈局上將有餘裕容納包含觸控或感測等模組；因此，在同一外延晶片上製作兩種或三種InGaN LED組件可行的前提下，針對發光元件導入動態隨機存取記憶體(DRAM)等慣常使用的備援(Redundancy)修補概念也將成為可行，如此將大幅降低後續修復工序的複雜度及成本，並有效地提升良品率。作法上在每一畫素(pixel)中的RGB擇區中均製造複數的元件，並在控制電路上加入修補電路的設計，於檢測修補階段執行修補。如此將使micro LED製造工藝走向積體電路化成為可能，也將使更有效率整合控制電路元件與觸控或感測等模組工藝成為可能。
現有工藝如圖1所示：分別製作藍綠紅光micro LED晶粒，將
大量的藍綠紅光LED晶粒與外延晶片脫離，經過拾取與放置工序巨量轉移至顯示基板，再進行micro LED晶粒的測試與修復的工序。
1:外延晶片
2:2D材料打底層
3:隔離層
31:區塊槽
41、42、43:中介層
5:外延層
6:電極
7:金屬接墊
8:驅動器與控制電路
9:基板
圖1是現有工藝流程圖；
圖2是本發明實施例一的工藝流程圖；
圖3是本發明實施例二的工藝流程圖；
圖4是本發明的RGB InGaN LED組件示意圖；
圖5是本發明的產品示意圖。
本發明的目的在於提供一種在同一晶片上製作RGB InGaN基micro LED的製作方法，並提供相應的製作組件。
為了達成上述目的，本發明的解決方案是：
一種RGB InGaN基micro LED的製作方法，其特徵在於：用於製作由複數RGB InGaN LED元件構成的micro LED組件，其RGB InGaN LED元件中的複數種顏色光元件在同一片外延晶片上完成元件製作，並按照成品所需的佈局設計分佈，其步驟如下：
第一步，對外延晶片材料進行外延成長等級拋光等前處理準備；
第二步，蒸鍍，在外延晶片上沉積形成絕緣及具透光性的外延區隔離層，其中該外延區隔離層是由非結晶質的氧化物、氮化物或碳化物所構成；
第三步，在上述外延晶片上將至少對應於兩種顏色光元件對應的LED外延區隔離層蝕刻去除，製成複數區塊槽；
第四步，擇區，分別至少有前述顏色光元件減一的對應的區塊槽底部
成長用於調變外延晶格常數的中介層；前述中介層包括至少單一種類的2D材料的一底層，或由複數種類的2D材料構成複合層，或中介層由底層和表層所構成，底層由單一種類的2D材料構成或者由複數種類的2D材料構成複合層，表層披覆在底層上，表層為含Al或Ga或In元素的氮化物所構成；
第五步，在區塊槽中進行LED外延工序。
所述第二步之前，以既有製造工藝，成長2D材料打底層。2D材料打底層包含異質材料接合(heterostructure)層或單層，總厚度範圍在0.5nm到1000nm。2D材料為hBN(六方氮化硼)、graphene以及TMD家族(過渡金屬二硫族化物)等；可以採用既存的工序，包括成長(growth)、沉積(deposition)、轉移(transfer)、塗覆(coating)…等，以及相關必要的前處理與後處理工序。所述2D材料打底層，從外延晶片邊緣有效元件使用範圍之外進行側邊披覆(bevel coating)或背向披覆(backside coating)。
所述第四步，擇區成長的中介層的2D材料，可以採用的工序為一步驟(one step)的成長或沉積工序(如CVD或MOCVD等)或兩步驟(two step)成長，例如先沉積鎢或鉬金屬層再將此層硒(Se)化或硫化。
所述第四步，擇區成長的中介層的氮化物表層，可以採用MOCVD工序或濺鍍(sputter)或分子束外延(MBE)等各種物理或化學氣相沉積，厚度可以控制在20nm左右但不以此為限。
所述第五步，不同顏色光元件的外延工序可以同時進行或依序進行。
所述在同一片外延晶片上完成元件製作的InGaN LED元件尺寸大小為micro LED尺寸範圍。
所述佈局設計中，由RGB InGaN LED組件形成畫素(pixel)，單一畫素中RGB InGaN LED元件佈局可以設計多於一組的RGB InGaN LED元件作為備援(redundancy)，做為修復不良元件以提升良率之用。
所述佈局設計中，由RGB InGaN LED元件形成畫素(pixel)，此佈局設計可以預留足夠區域以匹配顯示器可能配置的觸控元件、感測元件以及各種生物辨識元件所需。
所述第五步之後，先進行外延晶片的脫附再與驅動器以及控制電路等接合，或是直接與製有驅動器以及控制電路等的基板接合並進行外延晶片脫附。
所述第五步之後，直接於同一外延晶片上進行TFT等陣列等可資整合於同一外延晶片的工序；工序完成後，可以先進行外延晶片的脫附再與含有必要機構(驅動器以及控制電路等)的基板接合，或是直接與含有必要機構的基板接合並進行外延晶片脫附。
所述驅動器及控制電路設計包含備援(redundancy)RGB LED元件測試與修復(例如電子熔絲efuse等)機構。
一種RGB InGaN基micro LED組件，由複數RGB InGaN LED元件構成，按照成品所需的佈局設計分佈，RGB InGaN LED元件中的兩種或三種顏色光元件形成在同一片外延晶片上；在外延晶片上形成外延區隔離層，在同一外延區隔離層形成兩種或三種顏色光元件的區塊槽，相應地，分別至少有一種或兩種顏色光元件的區塊槽底部形成用於調變外延晶格常數的中介層，區塊槽中則形成對應顏色光元件的InGaN系材料外延層。
所述中介層由單一種類的2D材料構成，或者由複數種類的
2D材料構成複合層。或者，所述中介層由底層和表層所構成，底層由單一種類的2D材料構成或者由複數種類的2D材料構成複合層，表層披覆在底層上，表層為含Al或Ga或In等元素的氮化物所構成。所述中介層的氮化物表層厚度控制在20nm左右。
所述外延晶片採用藍寶石、矽、碳化矽等晶片或其他適用於InGaN外延工序條件範圍的材質。
所述外延晶片與外延區隔離層之間還具有全面披覆的2D材料打底層，區塊槽的底部止於2D材料打底層。
所述2D材料打底層的厚度範圍在0.5nm到1000nm。
所述2D材料打底層從外延晶片邊緣有效使用範圍之外進行側邊披覆或背向披覆。
所述2D材料為hBN(六方氮化硼)、graphene(石墨烯)以及TMD家族(過渡金屬二硫族化物)等。
所述外延晶片上的外延區隔離層形成三種顏色光元件的區塊槽，三種顏色光元件的區塊槽底部都形成用於調變外延晶格常數用之中介層，藍光組件區塊槽底部的中介層由WS2層和GaN層組成，綠光元件區塊槽底部的中介層由WSe2層和InxGa1-xN層組成，紅光元件區塊槽底部的中介層由WSe2層和InyGa1-yN層組成，其中y>x。
採用上述方案後，本發明通過2D材料及氮化物晶格調變，使得不同顏色光元件外延工序溫度等參數一致，可以實現依序或同時在同一外延晶片上完成兩種或三種InGaN LED組件的外延工序，並完成其餘元件所需工序，巨量轉移工序將獲得有效的減少。針對發光組件導入備援
(Redundancy)修補設計，大幅降低後續修復工序的複雜度及成本，並有效地提升良品率。
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
本發明揭示的一種RGB InGaN基micro LED的製作方法，是用於製作由複數RGB InGaN LED元件構成的micro LED組件，將其RGB InGaN LED三種元件中的兩種或三種顏色光元件在同一片外延晶片上完成元件製作，並按照成品所需的佈局設計分佈。
請參見圖2至圖5所示，本發明以在同一晶片上製作紅綠藍三色LED元件為例，說明本發明的製作工藝。
第一步，對外延晶片1(藍寶石晶片)材料進行外延成長等級拋光，以符合外延成長等級的拋光藍寶石晶片為起始材料，經由適當前處理(含晶片清洗)作為後續製造程式的準備。
所述外延晶片1採用藍寶石、矽、碳化矽等晶片或其他適用於InGaN外延工序條件範圍的材質。
接著，可以根據設計需要增加2D材料打底層2，即，以既有製造工藝成長2D材料打底層2(以hBN為例)。具體是，在外延晶片1表面可以全面性披覆2D材料打底層2，作為後述擇區RGB外延工序中的蝕刻停止層以及擇區2D材料成長的基底以及LED工序完成後元件與外延晶片1脫離的范德華鍵結層。
2D材料打底層2包含異質材料接合(heterostructure)層或單層，總厚度範圍在0.5nm到1000nm。2D材料可以為hBN(六方氮化硼)、
graphene(石墨烯)以及TMD家族(過渡金屬二硫族化物)等；可以採用既存的工序，包括成長(growth)、沉積(deposition)、轉移(transfer)、塗覆(coating)等等，以及相關必要的前處理與後處理工序。並且，外延晶片1表面全面性披覆2D材料打底層2並進行外延元件工序時，可在披覆該2D材料打底層2後，從外延晶片1邊緣有效元件使用範圍之外進行側邊披覆(bevel coating)或背向披覆(backside coating)，以期有效包覆2D材料打底層2側緣以避免元件工序進行中發生局部或全面脫附風險；待元件工序完成後執行側邊蝕刻(bevel etch)去除此保護層，再進行外延晶片脫附；保護層材質可以是氧化物或氮化物。
第二步，蒸鍍，在外延晶片上沉積SiO2作為各顏色光元件的外延區隔離層3。SiO2也可以採用其他具有電氣絕緣性、可見光穿透性及非結晶質的氧化物或氮化物或碳化物代替。
第三步，黃光/蝕刻，在同一片外延晶片1上將各種顏色光元件對應的LED外延區隔離層SiO2去除，蝕刻停止於2D材料打底層2(hBN表面)，製成用於製作三色元件的三組區塊槽31。如果沒有前述2D材料打底層2，則蝕刻停止於外延晶片1上。
第四步，擇區，是指在第三步的n個區塊槽3i中，至少選擇(n-1)個區塊槽31，在區塊槽31底部的2D材料打底層2(hBN表面)上成長中介層，中介層用於調變外延晶格常數。比如，將三種顏色光元件製作在同一晶片上，前述第三步製成三組區塊槽31，那麼第四步的擇區至少有兩組(可以是兩組或三組)區塊槽31在底部成長中介層；如果只將兩種顏色光元件製作在同一晶片上，則外延隔離層3只有兩組區塊槽，那麼至少有一種組件對應的區塊槽31底部成長有用於調變外延晶格常數的中介層。
對於圖2至圖5而言，是將紅綠藍三色LED元件製作在同一晶片上，外延隔離層3有三組區塊槽31，那麼至少有兩種組件對應的區塊槽31底部成長中介層，圖中所示是在三種組件對應的區塊槽31底部都成長有中介層。這裡的中介層可以由單一種類的2D材料構成，或者由複數種類的2D材料構成複合層。或者，中介層由底層和表層所構成，底層由單一種類的2D材料構成或者由複數種類的2D材料構成複合層，表層披覆在底層上，表層為含Al或Ga或In等元素的氮化物所構成。2D材料同樣可以為hBN(六方氮化硼)、graphene(石墨烯)以及TMD家族(過渡金屬二硫族化物)等。如圖2至圖5所示，藍光組件區塊槽31在2D材料打底層2(hBN表面)以化學氣象沉積(chemical vapor deposition,CVD)法外延成長WS2層，然後以分子束外延(molecular beam epitaxy,MBE)成長GaN，由此構件藍光區的中介層41；綠光組件區塊槽31在2D材料打底層2上的中介層42為MBE InxGa1-xN/CVD WSe2，紅光組件區塊槽31在2D材料打底層2上的中介層43為MBE InyGa1-yN/CVD WSe2，其中y>x。
擇區成長的中介層的2D材料，可以採用的工序為一步驟(one step)的成長或沉積工序(如CVD或MOCVD等)或兩步驟(two step)成長，例如先沉積鎢或鉬金屬層再將此層硒(Se)化或硫化。
擇區成長的中介層所採用的含Al或Ga或In等元素的氮化物表層，可以採用MOCVD工序或濺鍍(sputter)或分子束外延(MBE)等各種物理或化學氣相沉積，厚度可以控制在20nm左右但不以此為限。
第五步，基於前述中介層41、42、43的晶格調變作用，使得外延工序溫度等參數一致成為可能，在同一外延晶片1上的區塊槽31中進行
LED外延工序，形成外延層5。在同一片晶片上製作不同顏色光元件的外延工序可以同時進行或依序進行。在同一片外延晶片1上完成元件製作的InGaN LED元件尺寸大小為micro LED尺寸範圍。
藍綠紅InGaN LED外延層5工序完成後，可以繼續施行共同的LED元件完成工序，典型工序包含mesa蝕刻，並製作電極6、隔離層以及金屬接墊7等。然後，如圖2所示，直接與另行製作含有驅動器與控制電路的基板9接合，再將原外延使用的外延晶片1脫附或去除；或者，如圖3所示，先進行外延晶片1的脫附，再與驅動器以及控制電路等接合。基板9可採用含矽基CMOS元件的基板或控制電路或制有TFT的玻璃基板等。進行藍綠紅LED元件測試並利用備援(redundancy)藍綠紅LED元件修復(例如使用電子熔絲efuse等機構修復)。所述驅動器及控制電路設計包含備援(redundancy)RGB LED元件測試與修復(例如電子熔絲efuse等)機構。
這樣，本發明完成micro LED組件製作。其RGB InGaN LED三種元件核心功能結構由氮化物半導體外延層構成，主動發光層材料為InGaN。此方法製作microLED顯示器時可以省去或簡化巨量轉移(mass transfer)工序。
再請參見圖2至圖5所示，本發明製作的一種RGB InGaN基micro LED組件，由複數RGB InGaN LED元件構成，按照成品所需的佈局設計分佈，RGB InGaN LED元件中的三種顏色光元件形成在同一片外延晶片1上；在外延晶片1上蒸鍍形成2D材料打底層2，在2D材料打底層2上沉積形成SiO2外延區隔離層3，在同一外延區隔離層3蝕刻形成三種顏色光元件的區塊槽31，三種顏色光元件的區塊槽31底部分別形成三種用於調變外延晶格常數
的中介層41、42、43，區塊槽31中則再在中介層41、42、43上形成對應三種顏色光元件的InGaN系材料外延層5。
按照成品所需的佈局(layout)設計，由RGB InGaN LED組件形成畫素(pixel)，單一畫素中RGB InGaN LED元件佈局可以設計多於一組的RGB InGaN LED元件作為備援(redundancy)，做為修復不良元件以提升良率之用。此佈局設計可以預留足夠區域以匹配顯示器可能配置的觸控元件、感測元件以及各種生物辨識元件所需。LED元件工序完成後，另一工序選項是直接於同一外延晶片1上進行TFT等陣列等可資整合於同一外延晶片的工序；工序完成後，可以先進行外延晶片的脫附再與含有必要機構(驅動器以及控制電路8等)的基板接合，或是直接與含有必要機構的基板接合並進行外延晶片脫附。
使用本發明方法可以製作各種顯示器或相關元件產品。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並非對本發明的限制。應當指出，本領域的技術人員在閱讀完本說明書後，依本案的設計思路所做的等同變化，均落入本案的保護範圍。
1:外延晶片
2:2D材料打底層
3:隔離層
31:區塊槽
41、42、43:中介層
5:外延層
6:電極
7:金屬接墊
8:驅動器與控制電路
9:基板
Claims (9)
- 一種RGB InGaN基micro LED的製作方法，其特徵在於：用於製作由複數RGB InGaN LED元件構成的micro LED組件，其RGB InGaN LED元件中的複數種顏色光元件在同一片外延晶片上完成元件製作，並按照成品所需的佈局設計分佈，其步驟如下：第一步，對外延晶片材料進行外延成長等級拋光等前處理準備；第二步，蒸鍍，在外延晶片上沉積形成絕緣及具透光性的外延區隔離層，其中該外延區隔離層是由非結晶質的氧化物、氮化物或碳化物所構成；第三步，在上述外延晶片上將至少對應於兩種顏色光元件對應的LED外延區隔離層蝕刻去除，製成複數區塊槽；第四步，擇區，分別至少有前述顏色光元件減一的對應的區塊槽底部成長用於調變外延晶格常數的中介層；中介層由底層和表層所構成，底層由單一種類的2D材料構成或者由複數種類的2D材料構成複合層，表層披覆在底層上，表層為含Al或Ga或In元素的氮化物所構成；第五步，在區塊槽中進行LED外延工序。
- 如請求項1所述的一種RGB InGaN基micro LED的製作方法，其特徵在於：所述第二步之前，以既有製造工藝成長2D材料打底層；優選地，所述2D材料打底層包含異質材料接合層或單層，總厚度範圍在0.5nm到1000nm；優選地，所述2D材料打底層，從外延晶片邊緣有效元件使用範圍之外進行側邊披覆或背向披覆。
- 如請求項1所述的一種RGB InGaN基micro LED的製作方法， 其特徵在於：優選地，所述第四步，擇區成長的前述中介層的2D材料，採用的工序為一步驟的成長或沉積工序或兩步驟成長；優選地，所述第四步，擇區成長的前述中介層的氮化物表層，採用MOCVD工序或濺鍍或分子束外延，厚度可以控制在20nm左右但不以此為限。
- 如請求項1所述的一種RGB InGaN基micro LED的製作方法，其特徵在於：所述第五步，不同顏色光元件的外延工序可以同時進行或依序進行。
- 如請求項1所述的一種RGB InGaN基micro LED的製作方法，其特徵在於：所述佈局設計中，由RGB InGaN LED組件形成畫素，單一前述畫素中RGB InGaN LED元件佈局設計多於一組的RGB InGaN LED元件作為備援；或者，所述佈局設計中，由RGB InGaN LED組件形成畫素，此佈局設計預留足夠區域以匹配顯示器可能配置的觸控元件、感測元件以及各種生物辨識元件所需。
- 如請求項1所述的一種RGB InGaN基micro LED的製作方法，其特徵在於：所述第五步之後，先進行外延晶片的脫附再與驅動器以及控制電路接合，或是直接與製有驅動器以及控制電路等的基板接合並進行外延晶片脫附；或者，所述第五步之後，直接於同一外延晶片上進行TFT等陣列等可資整合於同一外延晶片的工序；工序完成後，先進行外延晶片的脫附再與 含有必要機構的基板接合，或是直接與含有必要機構的基板接合並進行外延晶片脫附。
- 一種RGB InGaN基micro LED組件，其特徵在於；包括複數RGB InGaN LED組件，按照成品所需的佈局設計分佈，其中前述RGB InGaN LED元件中的複數種顏色光元件是形成在同一片外延晶片上；在前述外延晶片上形成有一外延區隔離層，在同一前述外延區隔離層形成兩種或三種顏色光元件的區塊槽，相應地，分別至少有一種或兩種顏色光元件的前述區塊槽底部形成用於調變外延晶格常數的一中介層，前述區塊槽中則形成對應顏色光元件的InGaN系材料外延層，所述中介層由底層和表層所構成，底層由單一種類的2D材料構成或者由複數種類的2D材料構成複合層，表層披覆在底層上，表層為含Al或Ga或In元素的氮化物所構成，所述中介層的氮化物表層厚度控制在20nm左右。
- 如請求項7所述的一種RGB InGaN基micro LED組件，其特徵在於：所述外延晶片與外延區隔離層之間還具有全面披覆的2D材料打底層，區塊槽的底部止於2D材料打底層；優選地，所述2D材料打底層從外延晶片邊緣有效使用範圍之外形成側邊披覆或背向披覆。
- 如請求項7所述的一種RGB InGaN基micro LED組件，其特徵在於：所述外延晶片上的外延區隔離層形成三種顏色光元件的區塊槽，三種顏色光元件的區塊槽底部都形成用於調變外延晶格常數用之中介層，藍光組件區塊槽底部的中介層由WS2層和GaN層組成，綠光元件區塊槽底部 的中介層由WSe2層和InxGa1-xN層組成，紅光元件區塊槽底部的中介層由WSe2層和InyGa1-yN層組成，其中y>x。
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