[發明專利]晶圓級的微米-納米級半導體LED顯示屏及其制備方法

有效

• 申請號: 201710111713.9
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106935151B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 鄭錦堅;鄭清團;王星河;康俊勇
• 申請（專利權）人: 鄭清團
• 主分類號: G09F9/33
• 分類號: G09F9/33;H01L27/12;H01L21/77
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

晶圓級的微米?納米級半導體LED顯示屏及其制備方法，涉及半導體光電器件，在第一導電型的第一半導體層蝕刻出3x組微米?納米尺寸的元件，該元件的表面分別與c面、r面和m面存在夾角，控制該三組表面夾角可調控三組有源層In_xGa_1?xN/GaN多量子阱的發光波長為紅綠藍RGB波段的任意波長，可在同一晶圓上制作的RGB任意排列組合及任意波段組合的紅綠藍RGB模塊，通過第一半導體制作接觸電極并與集成電路控制板連接，可獨立控制RGB元件的開關和功率，制作成晶圓級的微米?納米象素分辨率的高清、高畫質的半導體LED顯示屏。

技術領域

本發明涉及半導體光電器件，尤其是涉及一種晶圓級的微米-納米級半導體LED顯示屏及其制備方法。

背景技術

現今，發光二極管(LED)，特別是氮化物發光二極管因其較高的發光效率，在普通照明領域已取得廣泛的應用。LED室內外顯示屏技術目前在舞臺、廣告、體育設施等方面已獲得廣泛的應用。目前LED的封裝尺寸在毫米級別，象素尺寸較大導致分辨率和畫質較差。未來的LED顯示技術的發展的方向為實現超小尺寸的LED，以獲得更小的發光象素尺寸，從而獲得更高的分辨率和畫質。基于氮化物和砷化物半導體發光二極管的微型發光二極體顯示(Micro-LED)或納米級發光二極管顯示(Nano-LED)具有高亮度、低功耗、超高分辨率、色彩飽和度高、老化性能優越、外延晶圓技術成熟等優點，可直接利用目前的成熟量產化的外延磊晶的晶圓技術，具有與OLED、QLED等下一代半導體顯示器技術抗衡的優勢。

傳統的微型LED(Micro-LED)的制作需要將微元件從施體基板上轉移到接收基板上，工藝較為復雜繁瑣，且良品率低。傳統微型LED一般采用先制作成一顆顆的微型芯片或元件后，再轉移并集成至電路板上從而制作成LED顯示屏。傳統Micro-LED因轉移和封裝的尺寸和精度問題，制作工藝難以延伸至納米級別的Nano-LED，導致芯片象素尺寸難以進一步縮小。

中國專利CN105870346A公開一種LED顯示屏的制造方法，包括在基板上形成第一電極；在所述第一電極上形成一功能層；通過納米壓印法在所述功能層的遠離所述第一電極的表面上形成凹槽；在所述凹槽中填充發光溶液形成有機發光層；和在所述有機發光層上形成第二電極。根據該發明的LED顯示屏的制造方法，能夠簡化制作工藝，降低生產成本，并且有效提升產品良率。該發明還提供一種LED顯示屏。

發明內容

本發明的目的是提供晶圓級的微米-納米級半導體LED顯示屏及其制備方法。

所述晶圓級的微米-納米級半導體LED顯示屏包括第一襯底、第一半導體層、第二半導體層、第三半導體層、透明隔離層和透明導電層，所述第二半導體層分別制作3x組不同表面，所述3x組不同表面分別為與c面夾角為α的第一組表面、與r面夾角為β的第二組表面和與m面夾角為γ的第三組表面，所述c面夾角α、r面夾角β和m面夾角γ為：0°<α，β，γ<45°；在第一組表面、第二組表面和第三組表面上分別生長第一多量子阱有源層、第二多量子阱有源層和第三多量子阱有源層，所述多量子阱為In_xGa_1-xN/GaN材料；所述第一多量子阱有源層可通過控制晶面角度α獲得波長為580～680nm的紅光R波段，第二多量子阱有源層可通過控制晶面角度β獲得波長為480～580nm的綠光G波段，第三多量子阱有源層可通過控制晶面角度γ獲得波長為380～480nm的藍光B波段，所述第一多量子阱有源層、第二多量子阱有源層和第三多量子阱有源層通過一次外延生長同時獲得三組不同RGB波段的元件；所述透明隔離層設于第一多量子阱有源層、第二多量子阱有源層和第三多量子阱有源層的側壁；

在剝離第一襯底后的第一半導體層上制作3x組接觸層與控制集成電路板連接，所述集成電路板可獨立控制RGB三組半導體的開關、功率和電流電壓大小，在剝離第二襯底后的第三半導體層通過透明導電層與電極連接。

所述第一半導體層為第一導電型的第一半導體層。