一种基于微米LED晶体管显示红绿蓝的器件集成工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种基于微米LED晶体管显示红绿蓝的器件集成工艺。本发明专利技术所集成得到的器件是由图案电解质和晶体生长决定的，而不是传统的刻蚀，所以没有由刻蚀而造成的表面损伤，器件的工作情况会更好，外量子效率会更高，利用此技术，红光LED材料会有更多选择，并不局限于(Al)(In)GaN材料，也可用传统的(Al)(In)GaP材料，此技术方案可以把器件做小，单个器件可以小于1um，并且是完整的红绿蓝光集成方案，利用LED和控制电路的晶圆对晶圆键合的方法，整体结构简单，成本低廉，集成度高并且可以实现200mm与300mm，300mm与300mm等键合，另外通过将选择区域变成多孔结构的工艺，加工红光器件，提高器件发光效率。提高器件发光效率。提高器件发光效率。

A device integration process based on micron led transistor to display red, green and blue

【技术实现步骤摘要】
一种基于微米LED晶体管显示红绿蓝的器件集成工艺


[0001]本专利技术涉及ULED光源
，具体为一种基于微米LED晶体管显示红绿蓝的器件集成工艺。

技术介绍

[0002]uLED光源已经成为越来越重要的研究课题，在未来的AR、VR等设备中，需要高清的真彩显示技术，基于GaN材料的uLED器件被认为是将来最有可能实现超高清显示技术的器件。
[0003]针对基于GaN材料的uLED器件的显示技术，目前最难的部分是RGB(红绿蓝)三色的集成。现在在工业界有几种提案，一，利用蓝光LED做背光板，在此基础上铺垫三种不同的量子点，用蓝光驱动量子点，实现色彩转化，从而发出红绿蓝三色光，二，利用外光路来把从三个单色光显示器发出的光汇合起来，三，把三层单色光利用薄膜转移技术叠合在一起，红光在最下层，绿光在中间，蓝光在最上层，然后加工电极，分别对三层实现控制。
[0004]上述三种方法，第一种方法加工工艺非常复杂，实现难度较大，加工成本较高，并且很难解决三个颜色之间量子点漏光的问题，导致色彩失真。
[0005]第二种方法将期间层面的集成转化成了光路的集成，短期内易于实现，但是，它需要同时有三个单色显示屏的存在，而且需要一个复杂的光路来集成三色光，因而整个光学系统的体积会比较大，重量也会比较大，很难成为长期的解决办法。
[0006]第三种方法，三色层分别转移之后，电极的制作工艺较为复杂，而且红光作为最下层，其本身发光效率就比较低，因而很难将器件做小，从而无法实现高清。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术中所存在的问题，本专利技术公开了一种基于微米LED晶体管显示红绿蓝的器件集成工艺，包括步骤如下：步骤1、选用衬底，在衬底用晶体外延技术生长缓冲层和种子层；步骤2、在种子层上镀掩膜一；步骤3、利用光刻和蚀刻打开蓝绿红三色光矩阵区域，利用选择性晶体外延生长GaN外延层，n型掺杂浓度1E17
‑
1E18/cm3；步骤4、在GaN外延层上镀掩膜二；步骤5、利用化学机械抛光将表面平整化，并将一部分GaN外延层打磨掉，露出平整表面；步骤6、利用选择性晶体外延技术，生长n型GaN层；步骤7、在n型GaN层上镀掩膜三；步骤8、利用光刻和干法蚀刻技术打开蓝光器件区域；步骤9、利用选择性晶体外延技术，生长蓝光LED材料，包括，n型(Al)(In)GaN层，蓝光量子阱和p型(Al)(In)GaN材料；
步骤10、镀膜掩膜三材料，把蓝光器件覆盖保护，化学机械抛光把表面平整化，然后利用光刻和干法蚀刻技术，打开绿光器件区域；步骤11、利用选择性晶体外延技术，生长绿光LED材料，包括，n型(Al)(In)GaN层，绿光量子阱和p型(Al)(In)GaN材料；步骤12、镀膜掩膜三材料，把绿光器件覆盖保护，化学机械抛光把表面平整化，然后利用光刻和干法蚀刻技术，打开红光器件区域；步骤13、利用光电化学反应，把红光区域暴露出的GaN层变成多孔结构；步骤14、利用选择性晶体外延技术，生长红光LED材料，包括，n型(Al)(In)GaN层，红光量子阱和p型(Al)(In)GaN材料；步骤15、镀膜掩膜三材料,利用化学机械抛光将表面平整化；步骤16、利用光刻和蚀刻技术，打开蓝绿红三色器件区域；步骤17、镀金属层，作为镜面反射层和电极层，镀层选用Al、Ti、Ta、Cu等金属材料；步骤18、衬底剥离；步骤19、将LED的电极面与互补金属氧化物半导体控制电路的晶圆进行键合；步骤20、在LED表面镀膜ITO作为共n极，并在后端像素点矩阵上加工制作纳米透镜。
[0008]作为本专利技术的一种优选方案，步骤1中所述衬底为200mm硅基衬底、200mm蓝宝石衬底、300mm硅基衬底、300mm蓝宝石衬底等。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，步骤1中所述缓冲层材料为AlN、AlGaN、GaN等。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，步骤1中所述种子层材料为HfN、NbN、AlN、GaN等。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述掩膜一、掩膜二、掩膜三的材料均为SiO2、SiNx、SiOCN、SiBCN、SiOC等。
[0012]本专利技术的有益效果：本专利技术所集成得到的器件是由图案电解质和晶体生长决定的，而不是传统的刻蚀，所以没有由刻蚀而造成的表面损伤，器件的工作情况会更好，外量子效率会更高，利用此技术，红光LED材料会有更多选择，并不局限于(Al)(In)GaN材料，也可用传统的(Al)(In)GaP材料，此技术方案可以把器件做小，单个器件可以小于1um，并且是完整的红绿蓝光集成方案，利用LED和控制电路的晶圆对晶圆键合的方法，整体结构简单，成本低廉，集成度高并且可以实现200mm与300mm，300mm与300mm等键合，另外通过将选择区域变成多孔结构的工艺，加工红光器件，提高器件发光效率。
附图说明
[0013]图1为本工艺流程图及每一步集成状态示意图。
具体实施方式
[0014]实施例1
[0015]如图1所示，本专利技术所述的一种基于微米LED晶体管显示红绿蓝的器件集成工艺，包括步骤如下：步骤1、选用衬底，衬底为200mm硅基衬底、200mm蓝宝石衬底、300mm硅基衬底、300mm蓝宝石衬底等，在衬底用晶体外延技术生长缓冲层和种子层；其中缓冲层材料为AlN、
AlGaN、GaN等，种子层材料为HfN、NbN、AlN、GaN等；步骤2、在种子层上镀掩膜一，掩膜材料为SiO2、SiNx、SiOCN、SiBCN、SiOC等；步骤3、利用光刻和蚀刻打开蓝绿红三色光矩阵区域，利用选择性晶体外延生长GaN外延层，n型掺杂浓度1E17
‑
1E18/cm3；步骤4、在GaN外延层上镀掩膜二，掩膜材料为SiO2、SiNx、SiOCN、SiBCN、SiOC等；步骤5、利用化学机械抛光将表面平整化，并将一部分GaN外延层打磨掉，露出平整表面；步骤6、利用选择性晶体外延技术，生长n型GaN层；步骤7、在n型GaN层上镀掩膜三，掩膜材料为SiO2、SiNx、SiOCN、SiBCN、SiOC等；步骤8、利用光刻和干法蚀刻技术打开蓝光器件区域；步骤9、利用选择性晶体外延技术，生长蓝光LED材料，包括，n型(Al)(In)GaN层，蓝光量子阱和p型(Al)(In)GaN材料；步骤10、镀膜掩膜三材料，把蓝光器件覆盖保护，化学机械抛光把表面平整化，然后利用光刻和干法蚀刻技术，打开绿光器件区域；步骤11、利用选择性晶体外延技术，生长绿光LED材料，包括，n型(Al)(In)GaN层，绿光量子阱和p型(Al)(In)GaN材料；步骤12、镀膜掩膜三材料，把绿光器件覆盖保护，化学机械抛光把表面平整化，然后利用光刻和干法蚀刻技术，打开红光器件区域；步骤13、利用光电化学反应，把红光区域暴露出的GaN层变成多孔结构；步骤14、利用选择性晶体外延技术，生长红光LED材料，包括，n型(Al)(In)GaN层，红光量子阱和p型(Al)(In)GaN材料；步骤15、镀膜掩膜三材料,利用化学机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微米LED晶体管显示红绿蓝的器件集成工艺，其特征在于，包括步骤如下：步骤1、选用衬底，在衬底用晶体外延技术生长缓冲层和种子层；步骤2、在种子层上镀掩膜一；步骤3、利用光刻和蚀刻打开蓝绿红三色光矩阵区域，利用选择性晶体外延生长GaN外延层，n型掺杂浓度1E17
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1E18/cm3；步骤4、在GaN外延层上镀掩膜二；步骤5、利用化学机械抛光将表面平整化，并将一部分GaN外延层打磨掉，露出平整表面；步骤6、利用选择性晶体外延技术，生长n型GaN层；步骤7、在n型GaN层上镀掩膜三；步骤8、利用光刻和干法蚀刻技术打开蓝光器件区域；步骤9、利用选择性晶体外延技术，生长蓝光LED材料，包括，n型(Al)(In)GaN层，蓝光量子阱和p型(Al)(In)GaN材料；步骤10、镀膜掩膜三材料，把蓝光器件覆盖保护，化学机械抛光把表面平整化，然后利用光刻和干法蚀刻技术，打开绿光器件区域；步骤11、利用选择性晶体外延技术，生长绿光LED材料，包括，n型(Al)(In)GaN层，绿光量子阱和p型(Al)(In)GaN材料；步骤12、镀膜掩膜三材料，把绿光器件覆盖保护，化学机械抛光把表面平整化，然后利用光刻和干法蚀刻技术，打开红光器件区域；步骤13、利用光电化学反应，把红光区域暴露出的GaN层变成多孔结构；步骤14、利用选择性晶体外延技术，生长红光LED材料，包括，n型(Al)(In...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨韬，
申请(专利权)人：杨韬，
类型：发明
国别省市：