GaN基微型LED阵列器件的制备方法及阵列器件技术

本发明专利技术涉及一种GaN基微型LED阵列器件的制备方法，该方法在LED阵列器件的外延结构上生长一层ITO薄膜，然后采用掩膜对外延结构非像素点区域的ITO薄膜进行湿法刻蚀，保留像素点区域的ITO薄膜作为像素点P电极的欧姆接触层。

【技术实现步骤摘要】
GaN基微型LED阵列器件的制备方法及阵列器件
本专利技术涉及半导体制作
，更具体地，涉及一种GaN基微型LED阵列器件的制备方法及阵列器件。
技术介绍
GaN基微型LED（micro-LED）阵列器件是一种将微小尺寸的发光像素单元密集排布在同一芯片上的发光二极管阵列，具有每一点像素点都能定址控制及单点驱动发光的特性。该器件除具有LED器件固有的发光亮度高、寿命长、能耗低、超高解析度与色彩饱和度、超省电、效率较高等能够在极端环境下工作的优点外，作为一种微型阵列器件，还具有响应时间短、调制带宽高等特点。在微显示以及通信领域具有很广阔的应用前景。微型LED阵列器件根据驱动电路的不同可以分为两类，第一类是无源寻址，即LED阵列器件的p电极和n电极相互隔离开，通过行列扫描线的方式进行寻址驱动。第二类是有源寻址型，一个像素阵列共用N电极，p电极相互独立。通过倒装焊接的方式将LED阵列器件与CMOS驱动基板焊接到一起，每一个微LED像素点都有对应的CMOS进行驱动。目前关于硅基晶体管的集成电路发展已经相对成熟。提高微型LED阵列器件显示分辨率最重要的途径就是降低单个像素点的大小。普通LED制备工艺由于LED尺寸较大，容许误差范围就相对比较大。对于micro-LED，一微米的误差就可能导致像素点不能正常工作，降低显示分辨率、降低使用寿命、以及发光效率等情况。普通LED工艺大多使用Ni/Au作为LED的P电极的欧姆接触层，但是Ni/Au在进行湿法刻蚀时其侧蚀较严重，从而难以控制侧蚀宽度。对于micro-LED工艺来讲要想降低单个像素尺寸这部分的侧蚀是一定要避免的。专利
技术实现思路
本专利技术为解决以上现有技术的难题，提供了一种GaN基微型LED阵列器件的制备方法，该方法使用ITO薄膜代替Ni/Au作为像素点P电极的欧姆接触层，使得在进行湿法刻蚀时能够严格控制侧蚀，在不影响器件性能的条件下能够极大地缩小单个像素点尺寸，提高微型LED阵列器件的显示分辨率。为实现以上专利技术目的，采用的技术方案是：一种GaN基微型LED阵列器件的制备方法，在LED阵列器件的外延结构上生长一层ITO薄膜，然后采用掩膜对外延结构非像素点区域的ITO薄膜进行湿法刻蚀，保留像素点区域的ITO薄膜作为像素点P电极的欧姆接触层。优选地，所述外延结构包括蓝宝石衬底上依次外延生长的u-GaN缓冲层、n-GaN层、InGaN/GaN量子阱有源层和InGaN基接触层；所述制备方法具体包括以下步骤：S1.在InGaN基接触层上外延生长一层ITO薄膜；S2.采用掩膜对外延结构非像素点区域的ITO薄膜进行湿法刻蚀，保留像素点区域的ITO薄膜作为像素点P电极的欧姆接触层和步骤S3干法刻蚀中像素点区域的保护层；S3.对进行湿法刻蚀刻蚀掉ITO薄膜的非像素点区域进行感应耦合等离子体干法刻蚀，并刻蚀到n-GaN层；S4.在像素点区域的ITO薄膜上沉积反射层金属；S5.然后在n-GaN层上沉积金属，形成GaN基微型LED阵列器件的共N电极；S6.在外延结构表面上生长钝化层，并通过掩膜对像素点区域和共N电极进行开窗口；S7.在像素点区域和共N电极开窗口后沉积金属，形成UBM层。优选地，所述反射层金属为铬、铝、镍、金、铬中的一种金属或两种以上金属的混合。优选地，所述在n-GaN层上沉积的金属为铬、钯、金中的一种金属或两种以上金属的混合。优选地，所述UBM层沉积的金属为铬、金中的一种金属或两种金属的混合。优选地，所述n-GaN层上沉积的金属具有吸光能力。优选地，所述钝化层为SiO2钝化层。同时，本专利技术还提供了一种阵列器件，该阵列器件采用以上方法制备而成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的制备方法使用ITO薄膜代替Ni/Au作为像素点P电极的欧姆接触层，使得在进行湿法刻蚀时能够严格控制侧蚀，在不影响器件性能的条件下能够极大地缩小单个像素点尺寸，提高微型LED阵列器件的显示分辨率。附图说明图1为蓝宝石沉底GaN基LED外延结构的示意图。图2为蓝宝石沉底GaN基LED外延结构上生长一层ITO薄膜的示意图。图3为实例中蓝宝石沉底GaN基LED外延结构生长一层ITO薄膜结构后，对ITO薄膜进行湿法刻蚀，但像素点区域保留ITO薄膜的示意图。图4为实例中蓝宝石沉底GaN基LED外延结构生长一层ITO薄膜结构后，采用掩膜对表面进行mesa图案化后的结构示意图。图5为实施例在mesa图案化后的结构上生长金属反射层的结构示意图。图6为实施例中在n-GaN层生长N电极的结构示意图。图7为实施例中整面生长SiO2钝化层后开窗口的结构示意图。图8为实施例中沉积UBM金属层的结构示意图。图9为实施例中micro-LED显示结构俯视示意图以及其中单个像素点的截面示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步的阐述。附图标记说明图1~图9中，301-蓝宝石衬底；302-u-GaN缓冲层；303-n-GaN层；304-InGaN/GaN量子阱有源层；305-p-GaN层；306-InGaN基接触层；307-ITO薄膜欧姆接触层；401-金属反射层；501-N电极金属层；601-SiO2钝化层；701-UBM金属层。实施例1如图1所示，LED阵列器件的外延结构包括蓝宝石衬底上依次外延生长的u-GaN缓冲层、n-GaN层、InGaN/GaN量子阱有源层和InGaN基接触层。本专利技术提供的方法的专利技术点在于在LED阵列器件的外延结构上生长一层ITO薄膜，然后采用掩膜对外延结构非像素点区域的ITO薄膜进行湿法刻蚀，保留像素点区域的ITO薄膜作为像素点P电极的欧姆接触层。其具体的制备过程如下：S1.如图2所示，在InGaN基接触层上外延生长一层ITO薄膜；S2.如图3所示，采用掩膜对外延结构非像素点区域的ITO薄膜进行湿法刻蚀，保留像素点区域的ITO薄膜作为像素点P电极的欧姆接触层和步骤S3干法刻蚀中像素点区域的保护层；S3.如图4所示，对进行湿法刻蚀刻蚀掉ITO薄膜的非像素点区域进行感应耦合等离子体干法刻蚀，并刻蚀到n-GaN层，即mesa图案化；S4.如图5所示，在像素点区域的ITO薄膜上沉积反射层金属；S5.如图6所示，然后在n-GaN层上沉积金属，形成GaN基微型LED阵列器件的共N电极；S6.如图7所示，在外延结构表面上生长钝化层，并通过掩膜对像素点区域和共N电极进行开窗口；S7.如图8所示，在像素点区域和共N电极开窗口后沉积金属，形成UBM层。图9为micro-LED显示结构的俯视图以及其中单个像素点截面图。在具体的实施过程中，可根据实际情况对反射层金属的厚度及材料作出相应调整。本实施例中，所述反射层金属为铬、铝、镍、金、铬中的一种金属或两种以上金属的混合。在具体的实施过程中，为了避免像素点互相之间光串扰可对n-GaN层上沉积的金属的厚度做出相应的调整。共N电极沉积的金属优先选择吸光效果好的金属或者沉积金属后选择其它吸光性较好的金属或者非金属材料。本实施例中，所述在n-GaN层上沉积的金属为铬、钯、金中的一种金属或两种以上金属的混合。在具体的实施过程中，所述UBM层沉积的金属为铬、金中的一种金属或两种金属的混合。沉积金属形成UBM层，有利于实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GaN基微型LED阵列器件的制备方法，其特征在于：在LED阵列器件的外延结构上生长一层ITO薄膜，然后采用掩膜对外延结构非像素点区域的ITO薄膜进行湿法刻蚀，保留像素点区域的ITO薄膜作为像素点P电极的欧姆接触层。

【技术特征摘要】
1.一种GaN基微型LED阵列器件的制备方法，其特征在于：在LED阵列器件的外延结构上生长一层ITO薄膜，然后采用掩膜对外延结构非像素点区域的ITO薄膜进行湿法刻蚀，保留像素点区域的ITO薄膜作为像素点P电极的欧姆接触层。2.根据权利要求1所述的GaN基微型LED阵列器件的制备方法，其特征在于：所述外延结构包括蓝宝石衬底上依次外延生长的u-GaN缓冲层、n-GaN层、InGaN/GaN量子阱有源层和InGaN基接触层；所述制备方法具体包括以下步骤：S1.在InGaN基接触层上外延生长一层ITO薄膜；S2.采用掩膜对外延结构非像素点区域的ITO薄膜进行湿法刻蚀，保留像素点区域的ITO薄膜作为像素点P电极的欧姆接触层和步骤S3干法刻蚀中像素点区域的保护层；S3.对进行湿法刻蚀刻蚀掉ITO薄膜的非像素点区域进行感应耦合等离子体干法刻蚀，并刻蚀到n-GaN层；S4.在像素点区域的ITO薄膜上沉积反射层金属；S5.然后在n-GaN层上沉积金属，形成GaN基微型LED阵列...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立林，张向英，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44