一种MicroLED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种Micro LED芯片及其制备方法。其中制备方法包括：提供衬底；在衬底一侧依次形成n型氮化镓层、量子阱有源层以及p型氮化镓层；利用电感耦合等离子体ICP刻蚀技术，去除n电极区域的p型氮化镓层和量子阱有源层，露出n电极区域的n型氮化镓层；利用碱性溶液腐蚀部分n电极区域的n型氮化镓层；分别在p型氮化镓层和n型氮化镓层远离衬底的一侧形成p电极和n电极。本发明专利技术实施例的技术方案，可以有效降低ICP刻蚀后n型氮化镓层形貌的粗糙度，提高n电极蒸镀金属与n面的接触性，降低器件的工作电压，同时可去除ICP刻蚀后的损伤层，减轻ICP刻蚀对器件性能带来的不利影响。减轻ICP刻蚀对器件性能带来的不利影响。减轻ICP刻蚀对器件性能带来的不利影响。

【技术实现步骤摘要】
一种Micro LED芯片及其制备方法


[0001]本专利技术实施例涉及半导体发光器件技术，尤其涉及一种Micro LED芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]在LED芯片的应用中，普通LED芯片的应用以照明与显示装置背光模块为主，当前迅猛发展的Mini LED则以户内、户外显示屏等为主要应用方向。但是在许多对尺寸和分辨率要求更高的应用上现有技术并不能满足要求，因此Micro LED技术作为一种全新的显示技术应运而生，其应用概念跟前两者则完全不同，可应用在穿戴式的手表、手机、车用显示装置、VR/AR、电视等领域，被认为是终极的显示技术。
[0003]LED外延片的结构通常由p型氮化镓(p
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GaN)层、多量子阱(MQW)有源层、n型氮化镓(n
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GaN)层、衬底组成。Micro LED的n电极金属是蒸镀在n
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GaN层上，主要作用是提供电子，在电压作用下电子与p
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GaN层提供的空穴在有源层复合产生光子从而发光。
[0004]蒸镀n电极金属的台面通常是通过电感耦合等离子体ICP刻蚀技术由外延片的p
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GaN层、MQW刻蚀至n
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GaN层停止。ICP的作用气体为Cl2和BCl3，经辉光放电产生各种离子，正离子在电场作用下对GaN材料表面进行轰击形成物理溅射，活性离子吸附在GaN材料表面并发生化学反应。在物理轰击和化学反应的共同作用下，用作n电极金属蒸镀的台面被刻蚀出，同时n面的形貌也受二者的共同作用。由于离子轰击具有一定的能量，n面的形貌较为粗糙，粗糙的表面会造成蒸镀在其上的金属与n
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GaN接触性不好，从而造成器件的工作电压升高。由于ICP刻蚀工艺中同时存在化学刻蚀过程和高能离子轰击导致的物理溅射过程，因此容易对GaN材料的晶体质量造成损伤，尤其是对GaN外延层进行深刻蚀时更易造成损伤。另外，LED外延生长过程中出现的位错、薄膜裂纹等缺陷，受到ICP刻蚀过程中热、应力、离子轰击等因素的作用下会产生新的裂纹和凹坑，从而低LED芯片的内量子效率、加速器件老化、缩短LED的工作寿命，严重时甚至直接导致LED芯片失效。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种Micro LED芯片及其制备方法，该制备方法可以有效降低ICP刻蚀后n型氮化镓层形貌的粗糙度，提高n电极蒸镀金属与n面的接触性，降低器件的工作电压，同时可去除ICP刻蚀后的损伤层，减轻ICP刻蚀对器件性能带来的不利影响。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种Micro LED芯片的制备方法，包括：
[0007]提供衬底；
[0008]在所述衬底一侧依次形成n型氮化镓层、量子阱有源层以及p型氮化镓层；
[0009]利用电感耦合等离子体ICP刻蚀技术，去除n电极区域的所述p型氮化镓层和所述量子阱有源层，露出n电极区域的所述n型氮化镓层；
[0010]利用碱性溶液腐蚀部分n电极区域的所述n型氮化镓层；
[0011]分别在所述p型氮化镓层和所述n型氮化镓层远离所述衬底的一侧形成p电极和n
电极。
[0012]可选的，所述利用电感耦合等离子体ICP刻蚀技术，去除n电极区域的所述p型氮化镓层和所述量子阱有源层，露出n电极区域的所述n型氮化镓层包括：
[0013]在所述p型氮化镓层远离所述衬底的一侧形成保护层；
[0014]利用干法刻蚀或湿法腐蚀光刻工艺去除n电极区域的所述保护层；
[0015]将样品放置在ICP刻蚀设备中，采用Cl2和BCl3混合气体刻蚀n电极区域的所述p型氮化镓层和所述量子阱有源层，露出n电极区域的所述n型氮化镓层。
[0016]可选的，所述保护层包括200nm～300nm厚的二氧化硅层。
[0017]可选的，在利用碱性溶液腐蚀部分n电极区域的所述n型氮化镓层之前，还包括：
[0018]去除n电极区域之外的区域的所述保护层。
[0019]可选的，所述利用碱性溶液腐蚀部分n电极区域的所述n型氮化镓层包括：
[0020]量取1mol/L的碱溶液与反应皿中；
[0021]将ICP刻蚀后的样品放入所述反应皿中；
[0022]将所述反应皿放入80℃的水浴锅中维持15min后取出并清洗。
[0023]可选的，所述碱溶液包括KOH溶液或TMAH(四甲基氢氧化铵)溶液。
[0024]可选的，在所述衬底一侧依次形成n型氮化镓层、量子阱有源层以及p型氮化镓层之前，还包括：
[0025]在所述衬底一侧依次形成缓冲层和非掺杂氮化镓层。
[0026]可选的，所述n型氮化镓层位于所述非掺杂氮化镓层远离所述衬底的一侧。
[0027]可选的，所述n型氮化镓层的厚度为1500nm～3000nm，所述量子阱有源层的厚度为250nm～400nm，所述p型氮化镓层的厚度为100nm～300nm。
[0028]第二方面，本专利技术实施例还提供一种Micro LED芯片，所述Micro LED芯片采用上述任一所述的制备方法制备。
[0029]本专利技术实施例提供的Micro LED芯片的制备方法，包括：提供衬底；在衬底一侧依次形成n型氮化镓层、量子阱有源层以及p型氮化镓层；利用电感耦合等离子体ICP刻蚀技术，去除n电极区域的p型氮化镓层和量子阱有源层，露出n电极区域的n型氮化镓层；利用碱性溶液腐蚀部分n电极区域的n型氮化镓层；分别在p型氮化镓层和n型氮化镓层远离衬底的一侧形成p电极和n电极。通过碱性溶液腐蚀ICP刻蚀后的n型氮化镓层，可以有效对ICP刻蚀后的形貌进行优化，有效降低ICP刻蚀后n型氮化镓层形貌的粗糙度，提高n电极蒸镀金属与n面的接触性，降低器件的工作电压，同时可去除ICP刻蚀后的损伤层，减轻ICP刻蚀对器件性能带来的不利影响。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例提供的一种Micro LED芯片的制备方法的流程示意图；
[0031]图2为本专利技术实施例中步骤S120后的结构示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例中步骤S130后的结构示意图；
[0033]图4为本专利技术实施例提供的一种步骤S130的具体步骤流程示意图；
[0034]图5为本专利技术实施例中步骤S131～S133对应的结构示意图；
[0035]图6为本专利技术实施例提供的一种S140后的n型氮化镓表面形貌的显微示意图；
[0036]图7为本专利技术实施例提供的一种步骤S140的具体步骤流程示意图；
[0037]图8为本专利技术实施例提供的另一种Micro LED芯片的制备方法的流程示意图；
[0038]图9为本专利技术实施例中步骤S220后的结构示意图；
[0039]图10为本专利技术实施例提供的一种Micro LED芯片的结构示意图；
[0040]图11为本专利技术实施例提供的另一种Micro LED芯片的结构示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Micro LED芯片的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底一侧依次形成n型氮化镓层、量子阱有源层以及p型氮化镓层；利用电感耦合等离子体ICP刻蚀技术，去除n电极区域的所述p型氮化镓层和所述量子阱有源层，露出n电极区域的所述n型氮化镓层；利用碱性溶液腐蚀部分n电极区域的所述n型氮化镓层；分别在所述p型氮化镓层和所述n型氮化镓层远离所述衬底的一侧形成p电极和n电极。2.根据权利要求1所述的Micro LED芯片的制备方法，其特征在于，所述利用电感耦合等离子体ICP刻蚀技术，去除n电极区域的所述p型氮化镓层和所述量子阱有源层，露出n电极区域的所述n型氮化镓层包括：在所述p型氮化镓层远离所述衬底的一侧形成保护层；利用干法刻蚀或湿法腐蚀工艺去除n电极区域的所述保护层；将样品放置在ICP刻蚀设备中，采用Cl2和BCl3混合气体刻蚀n电极区域的所述p型氮化镓层和所述量子阱有源层，露出n电极区域的所述n型氮化镓层。3.根据权利要求2所述的Micro LED芯片的制备方法，其特征在于，所述保护层包括200nm～300nm厚的二氧化硅层。4.根据权利要求2所述的Micro LED芯片的制备方法，其特征在于，在利用碱性溶液腐蚀部分n电极区域的所述n型氮化镓层之前，还包括：去除n电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘召军，刘时彪，张胡梦圆，宿志浩，刘亚莹，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：