申请/专利权人：海迪科(南通)光电科技有限公司

申请日：2017-12-28

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN108346675B

主分类号：H01L27/15

分类号：H01L27/15

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2018.08.24#实质审查的生效;2018.07.31#公开

摘要：本发明涉及一种发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件及其制备方法，所述发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件包括若干个密集排布的发光像素单元，所述发光像素单元设置在衬底上；在同一衬底上还设置有控制同一衬底上发光像素单元发光的控制单元。本发明的优点在于：本发明发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件，将发光像素单元和控制单元设置在同一衬底上，与控制单元与发光单元通过bonding结合方式相比，大大降低了工艺精准要求；同时，该结构的设置也能适用于尺寸较小的二极管芯片，特别是微米量级的二极管芯片，从而可提高显示器件的分辨率，进而能够延长发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件的使用寿命。

主权项：1.一种发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：（1）在衬底上覆盖一层垫氧化层；（2）在垫氧化层上方覆盖一层氮化硅层；（3）在氮化硅层覆盖一层二氧化硅层；（4）采用干法或湿法刻蚀法选择性刻蚀去除掉部分二氧化硅层、氮化硅层与垫氧化层，得到衬底的部分洁净表面；（5）在衬底的部分洁净表面进行高温LED或LD发光单元的外延生长；（6）将生长完毕的LED或LD外延层采用光刻胶保护；（7）通过干法或湿法刻蚀，将多余的GaN外延层、二氧化硅层、部分氮化硅层去除；（8）进一步用湿法刻蚀将剩余的氮化硅层和垫氧化层去除，并得到衬底剩余的干净表面；（9）去除LED或LD外延层光刻胶；（10）在衬底所露出的洁净表面上进行控制单元的低温工艺生长。

全文数据：发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件及其制备方法技术领域[0001]本发明属于显示技术领域，特别涉及一种发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件及其制备方法。背景技术[0002]发光二极管LED因具有高效，节能，尺寸小，寿命长等优点而备受瞩目，目前已在显示领域广泛应用，如室外大面积LED阵列显示屏、小面积0LED超薄柔性显示屏，micro-LED阵列显示器件也被视为0LED显示屏之后又一具轻薄及省电优势的显示技术。[0003]半导体激光二极管LD是一种用来构建光通信系统的与光纤配套使用的激光器，因其体积小、结构简单、效率高、能直接调制的特点，它能直接作为光通信用光源，也可以作为激光器、放大器的栗浦源，在激光工程研宄领域有着十分重要的地位。同样，由于其小的发光点和敏锐的光谱其高显色性），其在显示领域也有着广泛应用。[0004]然而不管何种显示技术，都存在各色子像素寿命不一造成的长期使用后显色不准甚至影响使用寿命的问题。[0005]如0LED，其发光层主要由红色荧光材料、绿光材料以及蓝光磷材料三者发光混合，其中一种材料的寿命衰减，就会让整颗0LED像素点失效，但是目前有机发光蓝光磷材料的寿命太短，如何克服此问题，成为从业者必须面对的挑战。0LED在能效和寿命方面还与LED有较大的差距，但目前高分辨率的微LED显示屏制造工艺要比0LED显示屏复杂、困难得多。一块显示屏往往需要数百万乃至上千万的微LED芯片进行排列组装，尤其是对尺寸只有微米量级的LED和与之匹配的控制单元的精确对准、安放等问题，而目前发光二极管LED阵列器件中控制单元与发光单元通过bonding结合方式，这种方式对工艺精准要求高，大大增加了工艺难度。同时LED微芯片的尺寸仍然较大，造成显示屏高分辨率不易实现，如何克服这些问题，成为从业者必须面对的挑战。发明内容[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种发光二极管led或激光二极管LD阵列器件及其制备方法，能够降低发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件的工艺难度，且能够提高发光二极管LH或激光二极管LD阵列器件的寿命及分辨率。[0007]为解决上述技术问题，本发明的技术方案为:一种发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件，其创新点在于:所述发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件包括若干个密集排布的发光像素单兀，所述发光像素单兀设置在衬底上;在同一衬底上还设置有控制同一衬底上发光像素单元发光的控制单元。[0008]进一步地，所述发光像素单元由与各发光像素单元--对应的独立控制单元控制。[0009]进一步地，所述独立控制单元包括存储器和开关。[0010]进一步地，所述发光像素单元由设置在若干个密集排布发光像素单元四周的行与列控制单元控制，且两行控制单元的正负极相反，两列控制单元的正负极相反。[0011]进一步地，所述发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件中的发光像素单元最小边的长度彡O.lMi，相邻两发光像素单元间距彡0.3mi。[0012]进一步地，所述发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件中的发光像素单元是由单像素点或多像素点构成的。[0013]进一步地，所述衬底选用蓝宝石、碳化硅、硅、氧化锌、氮化镓或氮化铝中的任一种。[0014]一种上述的发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件的制备方法，其创新点在于：所述制备方法包括如下步骤：1在衬底上覆盖一层垫氧化层；2在垫氧化层上方覆盖一层氮化硅层；3在氮化硅层覆盖一层二氧化硅层；4采用干法或湿法刻蚀法选择性刻蚀去除掉部分二氧化硅层、氮化硅层与垫氧化层，得到衬底的部分洁净表面；5在衬底的部分洁净表面进行高温LED或LD发光单元的外延生长；6将生长完毕的LH或LD外延层采用光刻胶保护；7通过干法或湿法刻蚀，将多余的GaN外延层、二氧化硅层、部分氮化硅层去除；8进一步用湿法刻蚀将剩余的氮化硅层和垫氧化层去除，并得到衬底剩余的干净表面；9去除LED或LD外延层光刻胶；10在衬底所露出的洁净表面上进行控制单元的低温工艺生长。[0015]本发明的优点在于：1本发明发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件，将发光像素单元和控制单元设置在同一衬底上，与控制单元与发光单元通过bonding结合方式相比，大大降低了工艺精准要求；同时，该结构的设置也能适用于尺寸较小的二极管芯片，特别是微米量级的二极管芯片，从而可提高显示器件的分辨率，进而能够延长发光二极管Lm或激光二极管LD阵列器件的使用寿命；2本发明发光二极管LH或激光二极管LD阵列器件，控制单元与发光像素单元采用两种形式控制，增加了发光像素单元控制的可选性；3本发明发光二极管LH或激光二极管LD阵列器件，其中，将发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件中的发光像素单元最小边长度多O.lum，相邻两发光像素单元间距〇.3um，使得显示阵列器件缩微能力大大增强，有利于获得高分辨显示器件的同时，甚至可以制成UV或X射线光阵列显示器；4本发明发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件的制备方法，其中，在衬底上先覆盖垫氧化层，一方面有利于缓解衬底与氮化硅之间的应力失配，从而提高上方材料的晶体质量;另一方面，有利于后期的干法或湿法刻蚀提供对衬底的保护，同时有利于后期对衬底深层清洗，得到高质量与高清洁度的衬底。附图说明[0016]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。[0017]图1为实施例中发光二极管LH或激光二极管LD阵列器件第一种结构的示意图。[0018]图2为实施例中发光二极管LH或激光二极管LD阵列器件第二种结构的示意图。[0019]图3〜图12为实施例中发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件的制备流程示意图。具体实施方式[0020]下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。实施例[0021]本实施例发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件，有多种结构，第一种结构，如图1所示，包括若干个呈矩形阵列排布的发光像素单元1，发光像素单元1由呈蜂眼状密集排布的9个子发光像素点组成，其中每个子像素点尺寸为1mil，相邻两发光像素单元1间距为0•3wii，且发光像素单元1设置在硅衬底5上;在同一硅衬底5上还设置有控制同一硅衬底5上发光像素单元1发光的控制单元2,且发光像素单元1由与各发光像素单元1一一对应的独立控制单元2控制，控制单元2包括电源正极21、电源负极22、开关单元23和能输出01的Flash存储器24,电源正极21和电源负极22设置在发光像素单元1的两端，存储器24与发光像素单元1横向固定，且存储器24位于电源负极22设置，电源正、负极与存储器之间通过开关单元23联接。[0022]第二种结构，如图2所示，包括若干个呈矩形阵列排布的发光像素单元3，发光像素单元3由呈蜂眼状密集排布的9个子发光像素点组成，其中每个子像素点尺寸为1mil，相邻两发光像素单元3间距为0•3mi，且发光像素单元3设置在硅衬底5上;在同一硅衬底5上还设置有控制同一硅衬底上发光像素单元3发光的控制单元4，且发光像素单元3由设置在若干个密集排布发光像素单元3四周的行与列控制单元4控制，控制单元4包括对称设置的行列开关正极41和行列开关负极42。[0023]本实施例中，以第一种结构为例，该结构发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件的制备方法，具体包括如下步骤：1如图3所示，在硅衬底5上覆盖一层厚度为5A〜20nm的垫氧化层6;2如图4所示，在垫氧化层6上方覆盖一层厚度为lnm〜3um的氮化硅层7;3如图5所示，在氮化硅层7覆盖一层厚度为lnm〜3um的二氧化硅层S;4如图6所示，采用干法或湿法刻蚀法选择性刻蚀去除掉部分二氧化硅层8、氮化硅层7与垫氧化层6,得到衬底的部分洁净表面；5如图7所示，在硅衬底5的部分洁净表面进行高温Lm或LD发光单元的外延生长，形成外延层9;⑹如图8所示，将生长完毕的LED或LD外延层9采用光刻胶10保护；7如图9所示，通过干法或湿法刻蚀，将多余的GaN外延层9、二氧化硅层8、部分氮化硅层7去除；8如图10所示，进一步用湿法刻蚀将剩余的氮化硅层7和垫氧化层6去除，并得到硅衬底5剩余的干净表面；9如图11所示，去除LH或LD外延层光刻胶10，构成发光像素单元1;10如图12所示，在硅衬底5所露出的洁净表面上进行控制单元2的低温工艺生长。[0024]实施例中发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件，将发光像素单元和控制单元设置在同一衬底上，与控制单元与发光单元通过bonding结合方式相比，大大降低了工艺精准要求；同时，该结构的设置也能适用于尺寸较小的二极管芯片，特别是微米量级的二极管芯片，从而可提高显示器件的分辨率，进而能够延长发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件的使用寿命;同时，实施过程中，控制发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件中的发光像素单元最小边长度多O.lwn，相邻两发光像素单元间距多0.3um，使得显示阵列器件缩微能力大大增强，有利于获得高分辨显示器件的同时，甚至可以制成UV或X射线光阵列显示器。[0025]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

权利要求：1.一种发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件，其特征在于:所述发光二极管WD或激光二极管LD阵列器件包括若干个密集排布的发光像素单元，所述发光像素单元设置在衬底上;在同一衬底上还设置有控制同一衬底上发光像素单元发光的控制单元。2.根据权利要求1所述的发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件，其特征在于:所述发光像素单元由与各发光像素单元一一对应的独立控制单元控制。3.根据权利要求2所述的发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件，其特征在于:所述独立控制单元包括存储器和开关。4.根据权利要求1所述的发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件，其特征在于:所述发光像素单元由设置在若干个密集排布发光像素单元四周的行与列控制单元控制，且两行控制单元的正负极相反，两列控制单元的正负极相反。5.根据权利要求1所述的发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件，其特征在于:所述发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件中的发光像素单元最小边的长度多O.lMi，相邻两发光像素单元间距彡0.3M1。6.根据权利要求1所述的发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件，其特征在于:所述发光二极管LH或激光二极管LD阵列器件中的发光像素单元是由单像素点或多像素点构成的。7.根据权利要求1所述的发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件，其特征在于:所述衬底选用蓝宝石、碳化硅、硅、氧化锌、氮化镓或氮化铝中的任一种。8.—种权利要求1所述的发光二极管LED或激光二极管LD阵列器件的制备方法，其特征在于:所述制备方法包括如下步骤：1在衬底上覆盖一层垫氧化层；2在垫氧化层上方覆盖一层氮化硅层；3在氮化娃层覆盖一层二氧化桂层；4采用干法或湿法刻蚀法选择性刻蚀去除掉部分二氧化硅层、氮化硅层与垫氧化层，得到衬底的部分洁净表面；5在衬底的部分洁净表面进行高温LED或LD发光单元的外延生长；⑹将生长完毕的LED或LD外延层采用光刻胶保护；7通过干法或湿法刻蚀，将多余的GaN外延层、二氧化硅层、部分氮化硅层去除；8进一步用湿法刻蚀将剩余的氮化硅层和垫氧化层去除，并得到衬底剩余的干净表面；⑼去除LED或LD外延层光刻胶；10在衬底所露出的洁净表面上进行控制单元的低温工艺生长。

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