[發(fā)明專利]一種透明電極結構的Micro-LED陣列及制備方法

有效

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• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112885936B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 郭偉玲;陳佳昕;李夢梅;馮玉霞;郭浩
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: H01L33/38
• 分類號: H01L33/38;H01L33/42;H01L33/36;H01L33/44;H01L27/15
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種透明電極結構的Micro-LED陣列，其特征在于，包括發(fā)光陣列(1)和襯底(2)；發(fā)光陣列(1)包括多個發(fā)光像素單元(11)、像素單元深隔離槽(10)，所述的發(fā)光像素單元(11)包括N型GaN(3)，N型金屬電極(9)，量子阱有源區(qū)(4)，P型GaN(5)，P型金屬電極(8)，透明電極ITO(6)和絕緣層a(7)與絕緣層b(13)；

P型GaN上表面(5)完全被透明電極ITO(6)覆蓋，所述P型金屬電極(8)位于N型GaN上的透明電極上，沒有阻礙光從P型GaN上表面的逸出；

所述透明電極ITO(6)包括三部分：

位于P型GaN上面的部分；

位于臺階(12)側壁的部分，所述部分覆蓋三側側壁，分別為臺階后側(14),臺階左側(15)，臺階前側(16)，并通過絕緣層b(13)與側壁隔離；

位于N型GaN上絕緣層上的部分，用來連接P型金屬電極到透明電極ITO與P型GaN；

所述絕緣層b(13)包括兩部分：

位于臺階(12)側壁的部分，所述部分覆蓋三側側壁，分別為臺階后側(14)，臺階左側(15)，臺階前側(16)，用于隔離N型GaN(3)，量子阱有源區(qū)(4)，和P型GaN(5)與透明電極ITO的接觸；

位于N型GaN(3)與透明電極ITO(6)之間，用于防止透明電極與N型GaN接觸從而發(fā)生短路；

所述絕緣層a(7)包括兩部分：

位于P型金屬電極(8)與N型金屬電極(9)之間，為了防止P型金屬電極在進行像素單元互聯(lián)時與N型金屬電極短接；

位于臺階右側(17)，用于防止側壁漏電。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種透明電極結構的Micro-LED陣列，其特征在于，所述像素單元深隔離槽(10)的尺寸在5μm到10μm之間，發(fā)光像素單元的尺寸在10μm到100μm之間。

3.制備如權利要求1所述的一種透明電極結構的Micro-LED陣列的方法，其特征在于包括以下步驟：

S1.在襯底上依次生長N型GaN(3)，量子阱有源區(qū)(4)，P型GaN(5)，得到外延材料；

S2.刻蝕外延材料至N型GaN(3)，形成臺階(12)；

S3.刻蝕外延材料至襯底，形成像素單元深隔離槽(10)；

S4.在外延材料上制備一層絕緣層，然后旋涂光刻膠，曝光顯影后通過濕法腐蝕將不需要的絕緣層腐蝕掉，留下絕緣層b(13)；

S5.濺射透明電極，然后旋涂光刻膠，曝光顯影后通過濕法腐蝕將不需要的透明電極腐蝕掉，留下透明電極(6)；

S6.旋涂光刻膠，曝光顯影將需要制備N型金屬電極區(qū)域的光刻膠去掉，濕法腐蝕在N型GaN上開出N型金屬電極窗口，制備N型金屬電極(9)，并連接每個發(fā)光像素單元的N型金屬電極；

S7.再次制備絕緣層，然后旋涂光刻膠，曝光顯影后通過濕法腐蝕將不需要的絕緣層腐蝕掉，留下絕緣層a(7)；

S8.將P型金屬電極(8)制備在N型GaN上的透明電極上，并連接每行發(fā)光像素單元的P型金屬電極。

4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟S1中，襯底為硅，藍寶石，碳化硅，氮化鎵中的一種，N型GaN的厚度為2～4μm，量子阱有源區(qū)的厚度200nm～300nm，P型GaN的厚度為70nm～150nm；量子阱有源區(qū)是由InGaN層和GaN層交替循環(huán)組成，N型GaN，量子阱有源區(qū)和P型GaN的制備方法為MOCVD生長。

5.根據(jù)權利要求3所述的方法，所述步驟S5中，透明電極使用銦錫金屬氧化物ITO，ITO折射率處于空氣與外延材料之間。

6.根據(jù)權利要求3所述的方法，所述步驟S4和S7中，絕緣層a(7)和絕緣層b(13)使用SiO₂、SiN_x、聚酰亞胺中的一種，絕緣層的制備方法為等離子體增強型化學氣相沉積法。

7.根據(jù)權利要求3所述的方法，所述步驟S6和S7中，N型金屬電極和P型金屬電極使用Ti/Al/Ti/Au或Ni/Al，制備方法為電子束蒸發(fā)法。