一种垂直型氮化镓LED的三色芯片及制备方法

本发明属于半导体，尤其涉及一种垂直型氮化镓led的三色芯片及制备方法。

背景技术：

1、微尺寸发光二极管(micro-led)凭借其自发光、高效率、低功耗、高稳定等特性以及在高分辨率显示器、可穿戴设备等高新显示设备中的潜在应用受到了广泛关注，是未来显示技术的主流趋势和发展方向。

2、然而，现阶段micro led芯片仍存在许多技术瓶颈亟待突破，因大多仍然使用横向器件结构，在分辨率和发光面积、器件尺寸上受到限制，横向电流密度不均匀，会引起不均匀发热，三基色micro-led微米化组装也因此受限，很难实现高密度封装。此外，led芯片大多在蓝宝石、sic、si基板上制作，难以避免晶格失配和热失配，gan外延层位错密度也相对较高，会直接影响到器件的可靠性。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种垂直型氮化镓led的三色芯片，包括：

2、重掺杂氮化镓自支撑衬底的正面依次沉积有n型氮化镓外延层、ingan/gan多量子阱有源层和p型氮化镓外延层，重掺杂氮化镓自支撑衬底的背面沉积有背面n-type接触电极；其中，ingan/gan多量子阱有源层和p型氮化镓外延层与n型氮化镓外延层形成凸台；

3、p型氮化镓外延层的一侧区域覆盖单晶mos2形成红光发射区，另一侧区域覆盖钙钛矿量子点薄膜形成绿光发射区域，在红光发射区和绿光发射区的中间区域沉积顶部p-type接触电极。

4、本发明实施例提供一种垂直型氮化镓led的三色芯片的制备方法，包括：

5、在重掺杂氮化镓自支撑衬底上依次外延生长n型氮化镓外延层、ingan/gan多量子阱有源层和p型氮化镓外延层；

6、在p型氮化镓外延层表面旋涂光刻胶，曝光中间区域的光刻胶后洗胶，并刻蚀p型氮化镓外延层表面两侧存在光刻胶的区域形成凸台，以及将刻蚀区域作为隔离区；

7、在重掺杂氮化镓自支撑衬底的背面蒸镀金属膜，退火，形成n-type接触电极；

8、在凸台表面旋涂光刻胶，曝光一侧区域后在表面沉积单晶mos2去胶后形成红光发射区，旋涂光刻胶曝光另一侧区域后在表面制备钙钛矿量子点薄膜，去胶后将图案部分作为绿光发射区；

9、在红光发射区和绿光发射区的中间区域旋涂光刻胶，曝光电极图案，蒸镀金属膜，掀金去胶，形成顶部p-type接触电极。

10、进一步地，重掺杂氮化镓自支撑衬底为n型重掺，厚度为200μm～300μm。

11、进一步地，n型氮化镓外延层的厚度为10～15μm。

12、进一步地，lngan/gan多量子阱有源层中lngan的厚度为2～5nm，gan的厚度为5～10nm。

13、进一步地，p型氮化镓外延层的厚度为200～500nm。

14、进一步地，p-type接触电极为ni/au、ni/al、cr/au。

15、进一步地，单晶mos2可替换为cdte、cdse或zns。

16、进一步地，n-type接触电极为ti/al/ni/au、ti/au、ti//ni。

17、进一步地，钙钛矿量子点薄膜可替换为绿色荧光碳量子点薄膜或cdznses/zns合金化量子点薄膜。

18、本申请通过采用以氮化镓重掺杂自支撑单晶衬底为基底的gan-on-gan垂直氮化镓蓝光led结构作为蓝光发射源，激发表层的单晶mos2和钙钛矿量子点薄膜分别发射红光和绿光，其优势是：(1)同质外延几乎不存在晶格失配等障碍，降低了缺陷密度，有助于提高内量子效率；(2)纵向垂直结构可以提高芯片空间上的使用率，降低器件尺寸，提高microled像素，并且可以大电流密度工作，电流垂直流动且分布均匀，降低了芯片热效应；(3)利用波长转换实现蓝光向红光、绿光的变换，能够很好的实现rgb三基色，避免了不同基色芯片的复杂剥离封装。

技术特征：

1.一种垂直型氮化镓led的三色芯片，其特征在于，包括：

2.一种垂直型氮化镓led的三色芯片的制备方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，重掺杂氮化镓自支撑衬底为n型重掺，厚度为200μm～300μm。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，n型氮化镓外延层的厚度为10～15μm。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，lngan/gan多量子阱有源层中lngan的厚度为2～5nm，gan的厚度为5～10nm。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，p型氮化镓外延层的厚度为200～500nm。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，p-type接触电极为ni/au、ni/al、cr/au。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，单晶mos2可替换为cdte、cdse或zns。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，n-type接触电极为ti/al/ni/au、ti/au、ti//ni。

10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，钙钛矿量子点薄膜可替换为绿色荧光碳量子点薄膜或cdznses/zns合金化量子点薄膜。

技术总结
本发明公开了一种垂直型氮化镓LED的三色芯片，包括：重掺杂氮化镓自支撑衬底的正面依次沉积有n型氮化镓外延层、InGaN/GaN多量子阱有源层和p型氮化镓外延层，重掺杂氮化镓自支撑衬底的背面沉积有背面N‑type接触电极；p型氮化镓外延层的一侧区域覆盖单晶MoS<subgt;2</subgt;形成红光发射区，另一侧区域覆盖钙钛矿量子点薄膜形成绿光发射区域，在红光发射区和绿光发射区的中间区域沉积顶部+P‑type接触电极。本发明同质外延几乎不存在晶格失配等障碍，降低了缺陷密度，提高内量子效率；纵向垂直结构可以提高芯片空间上的使用率，提高Micro LED像素，可以大电流密度工作，降低芯片热效应；利用波长转换实现蓝光向红光、绿光的变换，很好的实现RGB三基色，避免了不同基色芯片的复杂剥离封装。

技术研发人员：刘新科,蒋忠伟,林锦沛,杨永凯,贺威,方明,黎晓华,钟泽,黄双武
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12