高落差台阶结构的多色LED外延芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高落差台阶结构的多色LED外延芯片，包括衬底层，其特征在于：所述衬底层上形成至少一层的台阶结构，台阶与衬底层表面之间的落差≥5μm，每层台阶之间的落差≥5μm，在含有台阶结构的衬底层上依次生长GaN缓冲层、InGaN多量子阱结构，形成多色LED外延芯片。并公开了其制备方法。本发明专利技术利用紫外曝光、刻蚀等技术制备蓝宝石的高低落差，进MOCVD、MBE炉外延生长时，这种高低落差会造成表面具有较大的温度差，进而调控了不同区域铟镓组分。本方法可有效在同一外延片上获得不同发光波长区域，从而实现双色甚至多色LED芯片，该方法可低成本、高稳定实现全色高清显示芯片。

【技术实现步骤摘要】
高落差台阶结构的多色LED外延芯片及其制备方法
本专利技术涉及一种高落差台阶结构的多色LED外延芯片及其制备方法。
技术介绍
传统的全色LED芯片大多采用在蓝光氮化镓LED器件激发荧光粉、量子点，荧光粉及量子点主要依靠吸收蓝光激发而辐射发光的。专利CN10112172A提出了一种基于氮化镓纳米孔阵列/量子点混合结构的全色micro-LED芯片，然而这种发光显色指数偏低，而相关色温偏高，技术上采用二次或者多次配色方案，使得工艺变得复杂且不可靠，尤其当器件尺寸缩小至百μm以下的micro-LED时，量子点或荧光粉的精准定位会变差，器件良率降低。目前，又有科研人员提出多个micro-LED并行发光来取代上述二次激发辐射其他材料的方案，采用RGB三基色(红、绿、蓝)发光单元按照一定排列方式装配而成，靠控制每组发光单元的亮灭来显示色彩丰富、饱和度高、显示频率高的动态图像。这些独立发光单元均采用MOCVD技术在衬底上分别外延红、绿、蓝三色LED，后进行分割、抓取、焊接等工艺，其工序复杂，且需上万次的分割、抓取造成生长成本急剧增加、生产效率低，最终限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高落差台阶结构的多色LED外延芯片，包括衬底层，其特征在于：所述衬底层上形成至少一层的台阶结构，台阶与衬底层表面之间的落差≥5μm，每层台阶之间的落差≥5μm，在含有台阶结构的衬底层上依次生长GaN缓冲层、InGaN多量子阱结构，形成多色LED外延芯片。/n

【技术特征摘要】
1.一种高落差台阶结构的多色LED外延芯片，包括衬底层，其特征在于：所述衬底层上形成至少一层的台阶结构，台阶与衬底层表面之间的落差≥5μm，每层台阶之间的落差≥5μm，在含有台阶结构的衬底层上依次生长GaN缓冲层、InGaN多量子阱结构，形成多色LED外延芯片。


2.根据权利要求1所述的多色LED外延芯片，其特征在于：所述台阶结构横截面为方形、圆形、椭圆形或多边形，所述台阶结构横截面的面积从50*50～300*300μm2，同一层或不同层的台阶结构在衬底层表面的投影之间的最小距离≥5μm。


3.根据权利要求2所述的多色LED外延芯片，其特征在于：所述GaN缓冲层的厚度为2～3μm，InGaN多量子阱结构包括依次生长的n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱层、电子阻挡层、p型GaN层。


4.根据权利要求3所述的多色LED外延芯片，其特征在于：n型GaN层厚度为2-4μm，InGaN/GaN多量子阱层的周期数为5-10个周期，同一外延芯片内每个周期的InGaN阱宽相同、GaN垒层厚度相同，所述电子阻挡层为AlGaN薄膜层，厚度为100-300nm，P型GaN层厚度为300nm-600nm。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的多色LED外延芯片，其特征在于：所述台阶结构为1-3层。


6.权利要求1-5中任一项所述的多色LED外延芯片的制备方法，为：在衬底层上刻蚀出至少一层的台阶结构，台阶与衬底层表面之间的落差≥5μm，每层台阶之间的落差≥5μm，然后在衬底层上依次生长GaN缓冲层、InGaN多量子阱结构。


7.根据权利要求6所述的多色LED外延芯片的制备方法，其步骤具体为：
步骤1，选择(0001)面蓝宝石作为衬底层，清洗衬底层；
步骤2，采用PECVD法在衬底层上生长一层氧化硅薄膜：
步骤3，在氧化硅薄膜层上旋涂光刻胶，将具有第一层台阶结构的光刻图形结构显影在光刻胶上；
步骤4，利用电子束蒸发技术，在光刻胶上蒸镀一层Ni金属膜作为掩...

【专利技术属性】
技术研发人员：智婷，陶志阔，薛俊俊，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32