[發明專利]一種直接發光型微顯示陣列器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201210297385.3
• 申請日: 2012-08-20
• 公開（公告）號: CN102820315A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 郭偉玲;丁艷;朱彥旭;劉建朋
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L33/62;H01L33/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本發明屬于半導體照明領域，具體涉及一種直接發光型微顯示陣列器件及其制備方法。

技術背景

隨著人們物質文化生活水平的不斷改善，人們對顯示技術的要求也越來越高。發光二極管（LED）具有全固體、發光效率高等優點，均開始應用于顯示與照明領域。用于固體照明的半導體材料主要是III-V族的化合物，其中以GaN系和AlGaInP系材料為基礎的高亮度固體照明器件還具有體積小、壽命長、功率低等優點。LED在全色彩顯示顯像器件方面得到了廣泛的應用，顯示技術的發展也因此興起。發明專利200720093946.2中給出了AlGaInP-LED微顯示器件的制造方法，通過ICP技術刻蝕上下隔離槽實現LED發光層和透光層的分割，但存在的諸多缺點使其尚未應用到實際工業生產領域。隨著半導體工藝技術日益發展，離子注入已經成為器件隔離的主要方法，本發明利用這一技術實現了LED獨立芯片之間的隔離。

顯示陣列器件制備的關鍵技術在于器件的隔離，實現隔離可通過干法刻蝕臺面或者離子注入實現。目前，器件的隔離主要通過干法刻蝕來實現，然而通過干法刻蝕的臺面結構會帶來一些問題：如臺階過深會導致爬坡金屬容易斷裂；若緩沖層絕緣性能差會引起漏電。同時III-V材料所特有的自發極化、壓電極化等物理效應，對器件界面特性非常敏感，因此限制了常規ICP等工藝在高密度顯示陣列制備的應用。與干法刻蝕相比，離子注入可以實現平面化結構，且有利于實現高密度的顯示陣列。離子注入已廣泛應用于HEMT器件，且大量報道表明離子注入工藝可以獲得很好的隔離，因此有利于實現高密度顯示陣列，從而得到高像素的顯示器件，同時也避免了干法刻蝕所帶來的漏電問題。

發明內容

為解決干法刻蝕實現隔離所帶來的缺點和不足，本發明提出離子注入實現一種直接發光型微顯示陣列器件制備的方法，不僅避免了漏電問題，簡化了制備工藝，節約了成本，提高了器件的可靠性，同時可以實現更高密度的顯示陣列器件。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

本發明一種直接發光型微顯示陣列，其特征在于包括外延片、半導體矩陣單元、半導體矩陣隔離區、n型導電層、發光層、p型導電層、n電極、p電極、隔離保護層、陽極線、陰極線；在外延片上采用干法刻蝕方法，刻蝕部分至n型導電層，形成多個矩陣單元，在刻蝕露出的n型導電層上注入離子，直至外延片襯底，形成高阻區，得到半導體矩陣隔離區，半導體矩陣單元的n型導電層上設置n電極，各個n電極相連構成陰極線，在p型導電層上上進行光刻或刻蝕，獲得空穴型導電通孔，在p型導電層通孔外設置隔離保護層，矩陣單元的p型導電層上設置p電極，各個p電極相連構成陽極線。

所述矩陣單元結構包括n型導電層、發光層、p型導電層。

所述半導體矩陣隔離區介于n型導電層與襯底之間，同時介于n電極和矩陣單元之間。

所述n電極位于矩陣單元和矩陣隔離區之間，p電極位于矩陣單元內。

所述陽極線和陰極線的在空間上交叉的區域為顯示像素。

一種直接發光型微顯示陣列的制備方法包括如下步驟：

1）清洗外延片；

2）干法刻蝕部分外延片至n型導電層，形成多個半導體矩陣單元；

3）在刻蝕露出的n型導電層上注入離子，直至襯底，形成高阻區，獲得半導體矩陣隔離區；

4）在n型導電層上淀積金屬，形成n電極，各個n電極相連構成陰極線；

5）在整個外延片上用PECVD淀積隔離保護層；

6）光刻或干法刻蝕p型導電層，獲得p型導電層通孔，最大不超過矩陣單元最上方p型導電層的面積；

7）在獲得的p型導電層上淀積金屬，形成p電極。各個p電極相連構成陽極線；

優選地，所述矩陣隔離區的電阻最低達到10¹¹Ω。

優選地，所述隔離保護層的材料是SiO2或SiNx或聚酰亞胺等絕緣導電層，最優選擇SiO2。

優選地，所述陽極線和陰極線分布于兩端交錯設置焊點。

本發明具有如下優點：

1）本發明采用離子注入的方法實現了隔離，避免了干法刻蝕實現隔離帶來的漏電問題。實現了平面型隔離結構，取代了傳統的臺面隔離。減少了干法刻蝕的步驟，降低了成本，提高了工藝的穩定性和器件的可靠性，實現了高密度顯示陣列集成，大大提高了顯示陣列的像素。

2）本發明陽極線和陰極線兩端焊點的布置方法，減少了淀積金屬工藝過程中產生的電極擁擠問題，節約了空間，易于實現高密度顯示陣列。