制备晶圆级全彩LED显示阵列的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备晶圆级全彩LED显示阵列的方法。该方法包括：步骤A，在衬底上生长GaN材料，制备GaN外延片；步骤B，通过深刻蚀工艺在所述GaN外延片上形成多个独立的LED结构；以及步骤F，对准不同列的LED结构，在蓝宝石衬底背面涂敷不同荧光粉，以形成红、绿、蓝LED芯片，从而形成晶圆级全彩LED显示阵列。本发明专利技术制备晶圆级全彩LED显示阵列的方法由逐列涂覆的荧光粉直接在LED蓝宝石wafer上实现全彩显示，从而实现了晶圆级LED显示阵列的像素尺寸小于500um。

【技术实现步骤摘要】
制备晶圆级全彩LED显示阵列的方法
本专利技术涉及光电器件
，尤其涉及一种制备晶圆级全彩LED显示阵列的方法。
技术介绍
LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，它利用LED发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成大面积显示屏幕，除了具有显著的节能效果外，还具有可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低以及大面积显示等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示领域的主流产品，在信息显示领域得到了广泛应用。LED以往一般用于室内外超大屏幕显示，目前在体育设施、宣传广告、舞台舞美、会议场所等方面都有较多的应用。未来LED显示技术可能会应用于对画质要求较高的专业领域，随着成本的下降逐渐进入普通家用市场。未来主要的发展趋势包括两个方向:更高画质和高清(更大的像素数量和更小的像素尺寸)、更低成本和更优效率。实现高清显示的关键技术是实现超小发光像素，需要更小尺寸的LEDRGB全彩发光单元。图1是现有技术全彩LED显示阵列示意图。图2是现有技术全彩LED显示阵列中的全彩LED封装单元结构图。请参照图1和图2，目前RGB全彩封装单元的尺寸为1mm* 1_，采用的是红、绿、蓝三颗正装LED芯片通过固晶和打线工艺封装到PCB版上，PCB板再通过导电通孔工艺将三种芯片的电极从背面引出，形成一个全彩LED封装单元。此全彩LED封装单元再通过COB (chip on board)封装工艺压焊到COB平板上,通过COB平板上的行列布线形成点阵LED显示屏。在实现本专利技术的过程中， 申请人:发现:由于焊料工艺、固晶机对位精度以及导电通孔孔径的限制，使得LED RGB全彩封装单元尺寸小型化受到限制。直接影响到最终LED屏像素分辨率，从而全彩LED屏的像素尺寸无法减小，最小尺寸只能为Imm左右。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种制备晶圆级全彩LED显示阵列的方法，以减小全彩LED屏的尺寸。( 二 )技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种制备晶圆级全彩LED显示阵列的方法。该方法包括:步骤A，在衬底上生长GaN材料，制备GaN外延片；步骤B，通过深刻蚀工艺在GaN外延片上形成多个独立的LED结构；以及步骤F，对准不同列的LED结构，在蓝宝石衬底背面涂敷不同荧光粉，以形成红、绿、蓝LED芯片，从而形成晶圆级全彩LED显示阵列。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术制备晶圆级全彩LED显示阵列的方法具有以下有益效果:(I)由逐列涂覆的荧光粉直接在LED蓝宝石wafer上实现全彩显示，从而实现了晶圆级LED显示阵列的像素尺寸小于500um ；(2)无需通过COB工艺将一个个封装好的全彩RGB封装单元集成组成阵列，只需涂覆荧光粉即可，大大简化了晶圆级全彩LED显示阵列的制备工艺；(3)红、绿、蓝三种芯片的正负电极引线分别对应显示屏的数据线和控制线，可以通过LED芯片制备工艺过程中的金属化和钝化工艺实现，进一步简化了制备工艺。【附图说明】图1是现有技术全彩LED显示阵列示意图；图2是现有技术全彩LED显示阵列中的全彩LED封装单元结构图；图3是根据本专利技术实施例制备晶圆级全彩LED显示阵列方法的流程图；图4是依照图3所示 方法制备的晶圆级全彩LED显示阵列的示意图；图5-1是图4所示晶圆级全彩LED显示阵列沿AA'截面的剖视图；图5-2是图4所示晶圆级全彩LED显示阵列沿BB'截面的剖视图。[主要元件]:1-蓝宝石衬底； 2-GaN缓冲层； 3_不掺杂GaN层；4-N-GaN ；5_ 多量子井层；6-P-GaN ；7-第一层 SiO2 ； 8-P 电极；9-N 电极；10-第二层SiO2; 11-数据线电极；12-红色荧光粉；13-绿色荧光粉。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术的保护范围。本专利技术制备晶圆级全彩LED显示阵列的方法中，组成LED显示阵列的全彩LED封装单元不是由红、绿和蓝三颗独立芯片组成，而是通过蓝光芯片上分别涂敷红色和绿色荧光粉形成红光芯片和绿光芯片，它们与蓝光芯片共同组成一个全彩RGB封装单元，从而可以减小全彩LED屏的像素尺寸，简化制备工艺。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供了一种制备晶圆级全彩LED显示阵列的方法。图3是根据本专利技术实施例制备晶圆级全彩LED显示阵列方法的流程图。图4是依照图3所示方法制备的晶圆级全彩LED显示阵列的示意图。图5-1是图4所示晶圆级全彩LED显示阵列沿AA'截面的剖视图。图5-2是图4所示晶圆级全彩LED显示阵列沿BB'截面的剖视图。请参阅图3、图4、图5-1、图5-2所示,本实施例包括如下步骤:步骤A:在衬底I上生长GaN材料，制备GaN外延片；本实施例中，衬底I为蓝宝石衬底，但本专利技术并不以此为限，该衬底还可以为SiC、S1、GaN 等。生长GaN材料采用现有技术方法，典型的方法为:采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)的方法，在衬底I上依次生长I μ m的低温GaN缓冲层2、I μ m的不掺杂GaN层3、3μ m的N-GaN层4、150nm的多量子阱发光层5和300nm的P-GaN层6，形成GaN外延片，其中所述衬底I为蓝宝石。步骤B，对GaN外延片进行ICP深刻蚀工艺，在GaN外延片上形成多个独立的LED结构；该步骤B又包括:子步骤BI，在GaN外延片上采用PECVD (等离子增强型化学气相淀积法)淀积SiO2薄膜，作为ICP深刻蚀的掩膜；本子步骤中，PECVD的各项参数为:温度为300°C，功率40?70W，压力500?700mtorr, N20800 ?IOOOsccm, SiH4400 ?600sccm, N2400 ?600sccm,薄膜厚度5000-10000A，时间 13 ?26min ；子步骤B2，在SiO2薄膜上涂敷光刻胶，光刻腐蚀SiO2,露出ICP深刻蚀的跑道位置，跑道将GaN外延片分割成多个独立的LED结构；经由ICP深刻蚀形成的多个独立的LED结构为正方形或长方形，它们在整个基片上按行列整齐排布；子步骤B3，对GaN外延片进行ICP深刻蚀，刻蚀掉跑道中的GaN材料，露出蓝宝石衬底。本子步骤中，ICP深刻蚀的各项参数为:刻蚀气体为Cl2、BCl3、Ar2，其中Cl2流量为30-100sccm, BCl3 流量为 10_20sccm，Ar2 流量为 15_25sccm ;刻蚀功率为 400-700W ;射频功率为100-200W ;刻蚀时间为20?40min ;刻蚀深度7um。步骤C，对多个独立的LED结构进行ICP台面刻蚀，形成多个独立的正装LED芯片(未制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备晶圆级全彩LED显示阵列的方法，其特征在于，包括：步骤A，在衬底上生长GaN材料，制备GaN外延片；步骤B，通过深刻蚀工艺在所述GaN外延片上形成多个独立的LED结构；以及步骤F，对准不同列的LED结构，在蓝宝石衬底背面涂敷不同荧光粉，以形成红、绿、蓝LED芯片，从而形成晶圆级全彩LED显示阵列。

【技术特征摘要】
1.一种制备晶圆级全彩LED显示阵列的方法，其特征在于，包括: 步骤A，在衬底上生长GaN材料，制备GaN外延片； 步骤B，通过深刻蚀工艺在所述GaN外延片上形成多个独立的LED结构；以及步骤F，对准不同列的LED结构，在蓝宝石衬底背面涂敷不同荧光粉，以形成红、绿、蓝LED芯片，从而形成晶圆级全彩LED显示阵列。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤F包括: 子步骤F1，对所述衬底的背面进行减薄抛光； 子步骤F2，在减薄抛光后的衬底背面，对准正面的每列管芯，依次分别涂覆红色荧光粉、涂覆绿色荧光粉和不涂荧光粉，从而形成按列依次排布的所述红、绿、蓝LED管芯。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述子步骤F2具体包括: 在所述衬底背面放置模版，该模版上有一列列镂空列线条，模版与每列管芯对准，每隔两列管芯的距离有一 条镂空列线； 在镂空列线中喷涂红色荧光粉，并通过加热固化所述红色荧光粉； 将所述模板平移到相邻的一列管芯对准，再对镂空列线中喷涂绿色荧光粉，并通过加热固化所述绿色荧光粉。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤F之前还包括: 步骤C，对多个独立的LED结构进行ICP台面刻蚀，形成多个独立的正装LED芯片； 步骤D，制作所述正装LED芯片的P电极和所述晶圆级全彩LED显示阵列的控制线电极； 步骤E，制作所述正装LED芯片的N电极和所述晶圆级全彩LED显示阵列的数据线电极。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括: 子步骤Cl，对多个独立的LED结构进行台面刻蚀，在每个独立的LED结构的一侧位置，形成台面； 子步骤C2，在刻蚀了台面和跑道的GaN外...

【专利技术属性】
技术研发人员：李璟，杨华，薛斌，王国宏，王军喜，李晋闽，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：