[发明专利]一种直接发光型微显示阵列器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体照明领域，具体涉及一种直接发光型微显示阵列器件及其制备方法。

技术背景

随着人们物质文化生活水平的不断改善，人们对显示技术的要求也越来越高。发光二极管（LED）具有全固体、发光效率高等优点，均开始应用于显示与照明领域。用于固体照明的半导体材料主要是III-V族的化合物，其中以GaN系和AlGaInP系材料为基础的高亮度固体照明器件还具有体积小、寿命长、功率低等优点。LED在全色彩显示显像器件方面得到了广泛的应用，显示技术的发展也因此兴起。发明专利200720093946.2中给出了AlGaInP-LED微显示器件的制造方法，通过ICP技术刻蚀上下隔离槽实现LED发光层和透光层的分割，但存在的诸多缺点使其尚未应用到实际工业生产领域。随着半导体工艺技术日益发展，离子注入已经成为器件隔离的主要方法，本发明利用这一技术实现了LED独立芯片之间的隔离。

显示阵列器件制备的关键技术在于器件的隔离，实现隔离可通过干法刻蚀台面或者离子注入实现。目前，器件的隔离主要通过干法刻蚀来实现，然而通过干法刻蚀的台面结构会带来一些问题：如台阶过深会导致爬坡金属容易断裂；若缓冲层绝缘性能差会引起漏电。同时III-V材料所特有的自发极化、压电极化等物理效应，对器件界面特性非常敏感，因此限制了常规ICP等工艺在高密度显示阵列制备的应用。与干法刻蚀相比，离子注入可以实现平面化结构，且有利于实现高密度的显示阵列。离子注入已广泛应用于HEMT器件，且大量报道表明离子注入工艺可以获得很好的隔离，因此有利于实现高密度显示阵列，从而得到高像素的显示器件，同时也避免了干法刻蚀所带来的漏电问题。

发明内容

为解决干法刻蚀实现隔离所带来的缺点和不足，本发明提出离子注入实现一种直接发光型微显示阵列器件制备的方法，不仅避免了漏电问题，简化了制备工艺，节约了成本，提高了器件的可靠性，同时可以实现更高密度的显示阵列器件。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明一种直接发光型微显示阵列，其特征在于包括外延片、半导体矩阵单元、半导体矩阵隔离区、n型导电层、发光层、p型导电层、n电极、p电极、隔离保护层、阳极线、阴极线；在外延片上采用干法刻蚀方法，刻蚀部分至n型导电层，形成多个矩阵单元，在刻蚀露出的n型导电层上注入离子，直至外延片衬底，形成高阻区，得到半导体矩阵隔离区，半导体矩阵单元的n型导电层上设置n电极，各个n电极相连构成阴极线，在p型导电层上上进行光刻或刻蚀，获得空穴型导电通孔，在p型导电层通孔外设置隔离保护层，矩阵单元的p型导电层上设置p电极，各个p电极相连构成阳极线。

所述矩阵单元结构包括n型导电层、发光层、p型导电层。

所述半导体矩阵隔离区介于n型导电层与衬底之间，同时介于n电极和矩阵单元之间。

所述n电极位于矩阵单元和矩阵隔离区之间，p电极位于矩阵单元内。

所述阳极线和阴极线的在空间上交叉的区域为显示像素。

一种直接发光型微显示阵列的制备方法包括如下步骤：

1）清洗外延片；

2）干法刻蚀部分外延片至n型导电层，形成多个半导体矩阵单元；

3）在刻蚀露出的n型导电层上注入离子，直至衬底，形成高阻区，获得半导体矩阵隔离区；

4）在n型导电层上淀积金属，形成n电极，各个n电极相连构成阴极线；

5）在整个外延片上用PECVD淀积隔离保护层；

6）光刻或干法刻蚀p型导电层，获得p型导电层通孔，最大不超过矩阵单元最上方p型导电层的面积；

7）在获得的p型导电层上淀积金属，形成p电极。各个p电极相连构成阳极线；

优选地，所述矩阵隔离区的电阻最低达到10¹¹Ω。

优选地，所述隔离保护层的材料是SiO2或SiNx或聚酰亚胺等绝缘导电层，最优选择SiO2。

优选地，所述阳极线和阴极线分布于两端交错设置焊点。

本发明具有如下优点：

1）本发明采用离子注入的方法实现了隔离，避免了干法刻蚀实现隔离带来的漏电问题。实现了平面型隔离结构，取代了传统的台面隔离。减少了干法刻蚀的步骤，降低了成本，提高了工艺的稳定性和器件的可靠性，实现了高密度显示阵列集成，大大提高了显示阵列的像素。

2）本发明阳极线和阴极线两端焊点的布置方法，减少了淀积金属工艺过程中产生的电极拥挤问题，节约了空间，易于实现高密度显示阵列。