[發明專利]一種micro?LED的制備方法

在審

• 申請號: 201710349492.9
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107195734A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 田朋飛;劉冉;鄭立榮
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 陸飛,陸尤

技術領域

本發明屬于半導體光電子技術領域，具體涉及一種高效率micro-LED的制備方法。

背景技術

GaN基micro-LED具備尺寸小、可支持電流密度高、光電調制帶寬高、陣列制備和發光效率高的優勢，適用于微顯示、可見光通信、生物醫學、高分辨顯微鏡成像和熒光壽命測試等領域。

傳統的微顯示產品技術主要包括液晶顯示（LCD）、有機發光顯示（OLED）、數字光處理（Digital light processing）和激光光束轉向（Laser beam steering）技術，但是在環境強光、高溫等極端的環境中，比如太陽強光下和高溫沙漠環境中，基于這些技術的產品就會出現亮度低、效率低、可靠性差的特點。而基于氮化鎵（GaN）半導體材料制備的micro-LED微顯示彌補了這些缺點，具有高亮度和高可靠性的優勢。

傳統的固態照明商用LED的調制帶寬在5MHz左右，嚴重限制了LED的可見光通信速度；micro-LED的調制帶寬可達1GHz，并且可以使用micro-LED陣列進行并行通信，大大提高了通信速率?；趍icro-LED的可見光通信具備對人體無輻射、帶寬高和通信速率高的特點，還可以用于水下通信，紫外micro-LED還可以用于非視距高速通信和局域組網。

本發明提出一種高效率micro-LED的制備方法，進一步提高了micro-LED的效率，尤其可以降低陣列驅動micro-LED的功耗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種micro-LED的制備方法，以進一步提高micro-LED的效率，降低驅動micro-LED的功耗。

本發明提供的高效率micro-LED的制備方法，具體步驟依次為：

（1）在氮化鎵（GaN）基LED外延片上刻蝕micro-LED臺面陣列；

（2）沉積p型電極，退火形成p型歐姆接觸；

（3）沉積絕緣層，并在將要制備電極的位置刻蝕開孔；

（4）沉積n型電極，退火形成n型歐姆接觸；

（5）沉積n型和p型互連電極；

（6）襯底剝離、襯底轉移和表面粗化。

步驟（1）中，所述氮化鎵基LED外延片用MOCVD或者MBE方法生長制備，外延片生長襯底為藍寶石襯底，或者硅襯底，或者同質GaN襯底，可以為極性面、或者半極性面、或者非極性面的LED外延片，根據應用需求選擇氮化鎵基LED外延片的發光波長，波長范圍從深紫外250nm到紅光650nm；

使用光刻技術形成圖形，并使用等離子體刻蝕技術刻蝕micro-LED陣列臺面，micro-LED的尺寸大小從1微米到100微米。

步驟（2）中，所述沉積p型電極采用熱蒸發、電子束蒸發或者磁控濺射技術。

步驟（3）中，所述絕緣層材料為二氧化硅、氮化硅或者三氧化二鋁，作為電極互連，刻蝕開孔使用等離子體刻蝕或者濕法腐蝕方法。

步驟（4）中，所述沉積n型電極采用熱蒸發、電子束蒸發或者磁控濺射技術。

步驟（5）中，所述沉積n型和p型互連電極是采用熱蒸發、電子束蒸發或者磁控濺射技術。

步驟（6）中，所述襯底剝離是采用激光剝離去掉原始藍寶石襯底，或者用機械減薄或者濕法腐蝕技術去掉原始硅襯底；所述襯底轉移是將氮化鎵外延層結構轉移到CMOS驅動芯片上，或者轉移到高熱導率硅或者銅襯底上，外延層和新轉移襯底之間通過金屬鍵合或者范德瓦耳斯力鍵合；所述表面粗化，采用濕法腐蝕粗化或者干法刻蝕粗化技術，以提高micro-LED的出光效率。

本發明中，Micro-LED發光可以從藍寶石襯底或者GaN同質襯底端提取，或者從p型歐姆接觸端提取，或者通過轉移襯底后從n-GaN端提取。

在實際應用中，根據對micro-LED的需求，上述步驟的先后順序會有所調整。

本發明制備的micro-LED，可進一步提高micro-LED的效率，尤其可以降低陣列驅動micro-LED的功耗。

附圖說明

圖1為本發明中提供的micro-LED的臺面刻蝕的示意圖。

圖2為本發明中提供的micro-LED 的p型歐姆接觸制備的示意圖。

圖3為本發明中提供的micro-LED的臺面刻蝕和n型歐姆接觸制備的示意圖。

圖4為本發明中提供的micro-LED的絕緣層沉積和開孔的示意圖。

圖5為本發明中提供的p型電極沉積和襯底粗化的示意圖。