[發(fā)明專利]制備原位級發(fā)光二極管陣列結構的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310045570.8
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103107249A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設計）人: 楊華;薛斌;謝海忠;盧鵬志;伊曉燕;王軍喜;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L27/15;H01L33/50
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發(fā)明屬于半導體技術領域，涉及一種制備原位級發(fā)光二極管陣列結構的方法。

背景技術

根據(jù)所用半導體材料的不同，發(fā)光二極管的發(fā)射光譜覆蓋了可見光范圍，同時，發(fā)光二極管的發(fā)射光譜為窄帶光譜，譜峰半高寬僅有20nm左右，因此具有較好的色純度和色彩精細度。此外，發(fā)光二極管還具有許多優(yōu)點，例如：低能耗，安全環(huán)保，使用壽命長，響應速度快等。因此，對于照明和顯示領域，發(fā)光二極管是比較理想的光源。

對于顯示器來說，顯示器可顯示的像素越多，畫面就越精細，同樣的屏幕區(qū)域內能顯示的信息也越多。隨著市場對具有高清分辨率的顯示器的需求不斷增長，特別在高端顯示領域，具有高清分辨率的發(fā)光二極管全彩顯示屏具有廣闊的應用前景和研究價值。

目前市場上采用發(fā)光二極管陣列作為顯示面板的產品主要由大量封裝好的表貼式發(fā)光二極管單元構成，每個表貼式發(fā)光二極管單元即是顯示面板中的一個顯示像素，每個單元包含紅綠藍三種波段的發(fā)光二極管，大量的表貼式發(fā)光二極管單元被固定在基板上形成發(fā)光二極管陣列來作為發(fā)光二極管顯示面板，如利亞德光電股份有限公司于2012年提出的發(fā)光二極管平板顯示單元及生產方法(授權公告號CN101783099B)。由于表貼式發(fā)光二極管單元包含發(fā)光二極管、引線框、散熱基片和透明封膠等，同時需要通過球焊技術與電極連接，受到這些因素以及封裝技術和精度的制約，限制了表貼片式發(fā)光二極管單元的間距和大小，很難滿足對顯示精細度要求較高的應用領域。相對應的，可以利用芯片倒裝技術(Flip-chip)，將發(fā)光二極管焊接在基板上組成發(fā)光二極管單元。由于倒裝技術的精度比表貼片封裝技術有了較大提升，可進一步控制發(fā)光二極管單元的尺寸和單元之間的距離，對提升發(fā)光二極管顯示面板的顯示精細度起到了一定促進作用。

如之前所述，采用表貼式發(fā)光二極管制備發(fā)光二極管平板顯示只需將提前封裝好的表貼式發(fā)光二極管固定在基板上即可，而采用芯片倒裝技術的生產工藝則需要將不同光色的發(fā)光二極管一顆一顆按次序焊接在基板上，形成多個發(fā)光二極管單元，再通過大量的發(fā)光二極管單元所構成的發(fā)光二極管陣列作為顯示面板，因此，利用芯片倒裝工藝制備顯示陣列，特別是大面積的顯示陣列時，使得整個工藝繁瑣復雜，生產周期變長，同時對成品率要求過高。隨著技術的進步，外延與芯片工藝在發(fā)光二極管成本中所占的比例相對降低，而封裝步驟由于耗費材料和工藝步驟較多且技術含量較低，其成本難以降低。因此發(fā)光二極管封裝的集成化、小型化是一個發(fā)展的趨勢，目前已有一些發(fā)光二極管的晶圓級封裝方法被公布基本上都是利用某種其它類型的晶圓(如硅片、陶瓷片等)作為基板支撐發(fā)光二極管芯片。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種制備原位級發(fā)光二極管陣列結構的方法，本方法可整合發(fā)光二極管的制備工藝和芯片封裝工藝，利用發(fā)光二極管本身的襯底作為封裝基板，通過有選擇的在發(fā)光二極管表面涂覆熒光粉，制備具有全彩顯示能力的發(fā)光二極管顯示面板，簡化了工藝路徑，降低了全工藝成本。同時，可以通過工藝對發(fā)光二極管的尺寸和間距進行精確控制，滿足各種顯示精細度的需要，因此該技術較目前采用表貼式發(fā)光二極管或者倒裝技術制備發(fā)光二極管平板顯示有著明顯的優(yōu)勢。

為達到上述目的，本發(fā)明提供一種制備原位級發(fā)光二極管陣列結構的方法，其中每個發(fā)光二極管包括以下步驟：

步驟1：在一襯底上利用金屬有機物氣相外延的方法依次生長n型層、有源層和p型層；

步驟2：采用光刻工藝在p型層上面的一側向下刻蝕，刻蝕深度到達n型層的表面，該n型層的一側形成第一臺面，在p型層上面的另一側向下刻蝕，刻蝕深度到達襯底的表面，該襯底的一側形成第二臺面；

步驟3：在第一臺面及第二臺面上向下制備導電通孔，并在導電通孔內填充導電金屬；

步驟4：在靠近第二臺面的n型層、有源層和p型層的端部并覆蓋部分p型層的上表面，制備絕緣層；

步驟5：在絕緣層上制備p電極，該p電極覆蓋絕緣層和部分p型層，并與導電通孔中的導電金屬連接；

步驟6：在第一臺面上的導電通孔上制備n電極，該n電極與導電通孔中的導電金屬連接；

步驟7：將襯底減薄；

步驟8：在減薄后的襯底的背面的兩側分別制備第一背電極和第二背電極，該第一背電極和第二背電極分別通過導電通孔中的導電金屬與p電極和n電極連接，形成發(fā)光二極管；

步驟9：利用熒光粉涂覆工藝，對陣列中的發(fā)光二極管涂覆可以被激發(fā)出不同顏色的熒光粉，并封裝發(fā)光二極管；