[發明專利]一種帶有單片集成驅動電路的μLED顯示芯片

有效

• 申請號: 202010535463.3
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111834388B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 孫捷;郭太良;吳朝興;黃忠航;張永愛;周雄圖;嚴群
• 申請（專利權）人: 福州大學;閩都創新實驗室
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L25/16;G09F9/33;G09G3/32
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 錢莉;蔡學俊

1.一種帶有單片集成驅動電路的μLED顯示芯片，其特征在于：包括外延晶圓材料結構、集成器件結構和金屬電極層、透明電極層，所述集成器件結構制備于外延晶圓材料結構之上；所述外延晶圓材料結構包括：從下至上依次排列的襯底、位于所述襯底上的緩沖層，生長于所述緩沖層上的外延層，所述的外延層從下至上包括第一摻雜半導體層、第二摻雜半導體層、第三摻雜半導體層、發光層、第四摻雜半導體層；所述透明電極層生長在所述第四摻雜半導體層上；所述集成器件結構，包括在同一片襯底上單片集成的μLED像素結構及驅動電路，所述驅動電路與μLED像素結構實現片上互連；還包括沉積在半導體表面起絕緣作用的沉積絕緣層；所述金屬電極層包括從第一、第二、第三摻雜半導體層的不同位置引出的若干金屬接觸電極，以及從第四摻雜半導體層引出的透明接觸電極和在其上制備的金屬接觸電極，用以使所述集成器件結構與外電路連接以及集成器件結構內部互連；

所述第一摻雜半導體層、第二摻雜半導體層、第三摻雜半導體層、第四摻雜半導體層分別為n型、p型、n型、p型；或者所述的第一摻雜半導體層、第二摻雜半導體層、第三摻雜半導體層、第四摻雜半導體層分別為p型、n型、p型、n型；

所述第一摻雜半導體層、第二摻雜半導體層、第三摻雜半導體層、第四摻雜半導體層每層的厚度為單原子層至2?μm；

所述的第一至第四摻雜半導體層的構成材料包括GaN、GaAs、InP、SiC、ZnO、Si、ZnSe以及二維原子層材料；所述的發光層包括多量子阱有源層及用以提高載流子復合效率的附屬結構，包括空穴阻擋層或者電子阻擋層；

所述驅動電路包括兩個晶體管和一個電容；所述晶體管采用的是雙極型晶體管npn型或pnp型，用以對μLED像素起到控制和調節作用；所述電容采用的是金屬-絕緣體-金屬式的平板電容器，用以對μLED像素起到亮度補償作用。

2.一種基于權利要求1所述的一種帶有單片集成驅動電路的μLED顯示芯片的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1：選擇一種與外延層晶格失配度在0%-10%之間的襯底，在襯底上依次生長緩沖層、第一摻雜半導體層、第二摻雜半導體層、第三摻雜半導體層、發光層、第四摻雜半導體層；

步驟S2：利用物理或化學氣相沉積法生長起絕緣作用的絕緣薄膜，所述絕緣薄膜包括氧化硅、氧化鋁、氮化硅、氧化鉿；

步驟S3：沉積透明電極層，所述透明電極層包括氧化銦錫、氧化鋅、金屬納米線網絡；

步驟S4：采用多層套刻工藝，對步驟S1、S2、S3中的材料進行圖形化，對電極歐姆接觸進行退火，最終得到μLED顯示芯片。

3.根據權利要求2所述的一種帶有單片集成驅動電路的μLED顯示芯片的制備方法，其特征在于：所述步驟S4具體包括以下步驟：

步驟S41：使用干法或濕法刻蝕法制備半導體臺面；

步驟S42：采用干法刻蝕或濕法化學腐蝕法制備起隔離作用的深溝槽，直至刻蝕到緩沖層；

步驟S43：對絕緣薄膜采用干法刻蝕、濕法化學腐蝕、或剝離光刻法進行圖形化；

步驟S44：進行金屬化，即用物理氣相沉積法制備金屬，并用快速熱退火工藝形成歐姆接觸電極；其中，制備的片上電容的絕緣層上方的金屬電極的邊緣要比照絕緣層的邊緣有少許內縮用以避免短路或漏電。