[发明专利]基于氮化镓纳米孔阵列/量子点混合结构的全色微米LED显示芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种全色微米LED显示芯片的制备方法，其步骤包括：

（1）使用MOCVD技术在硅衬底上依次生长一GaN缓冲层，一n型GaN层，一无掺杂的GaN 多量子阱有源层，以及一p型GaN层，形成发出蓝光的GaN LED外延片；

（2）利用PECVD技术在蓝光LED外延片上蒸镀一层介质层；

（3）在介质层表面旋涂一层光刻胶层，并对其进行前烘，利用紫外光刻技术将光刻板上作为像素点的有序的矩形台面阵列图形、矩形台面中分隔相邻亚像素区域的隔离槽结构转移到光刻胶层上，然后显影、后烘；

（4）采用RIE技术，去除经显影去除了大部分光刻胶的区域的少量光刻胶残余层，然后利用PVD工艺蒸镀一层镍掩膜层，再进行剥离，去除光刻胶层及光刻胶层上的镍薄膜层，得到有序矩形台面像素点阵列图形及亚像素点间的隔离槽图形；

（5）采用RIE技术，以镍为掩膜纵向刻蚀介质层，将矩形台面阵列像素结构和亚像素点隔离槽结构转移至介质层；

（6）采用ICP技术，以镍薄膜层为掩膜各向异性刻蚀p型GaN层和量子阱层，将矩形台面阵列像素结构和亚像素点隔离槽结构转移至n型GaN层；

（7）采用湿法腐蚀法，去除矩形台面阵列像素结构和亚像素点隔离槽结构上的镍薄膜层和介质层，形成相互隔离的GaN矩形台面阵列结构，并修复GaN及量子阱侧壁的刻蚀损伤；

（8）在矩形台面阵列像素结构上蒸镀一层ITO层；

（9）在每个像素结构中亚像素点区域的矩形台面结构的ITO层表面生长一层绝缘层，在绝缘层表面生长一层镍薄膜层，将SU8胶和紫外固化胶依次旋涂在镍薄膜层表面；

（10）利用紫外纳米压印技术，使用软模板在紫外固化胶上形成全面积的有序纳米孔阵列；

（11）利用RIE技术，刻蚀紫外固化胶的残余层，然后以紫外固化胶为掩膜，利用RIE技术， SU8层进行刻蚀，将纳米孔阵列结构转移至SU8层；

（12）采用ICP技术刻蚀镍薄膜层，将纳米孔阵列结构转移至镍薄膜层，去除镍薄膜层纳米孔阵列表面的SU8胶；

（13）采用RIE技术刻蚀绝缘层，使镍薄膜层的纳米孔阵列转移至绝缘层；采用ICP技术刻蚀ITO层，将纳米孔阵列结构从绝缘层转移至ITO层；

（14）采用ICP技术，各向异性刻蚀p型氮化镓层、量子阱有源层、n型氮化镓层，形成贯穿ITO层、p型氮化镓层、量子阱有源层，深至n型氮化镓层的纳米孔阵列，将样品放置在无机酸、碱溶液水浴去除刻蚀损伤，然后去除残余的绝缘层；

（15）再次在LED外延片上蒸镀一层介质层；

（16）制备P型电极，重新旋涂一层光刻胶，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上套刻形成p型电极图形；采用RIE技术，以光刻胶为掩膜刻蚀介质层薄膜，将p型电极图形转移至p型GaN层；然后采用PVD工艺蒸镀一层金属作为p型电极；利用湿法腐蚀去掉光刻胶及光刻胶层上的金属层，洗净并烘干样品；最后利用热退火实现金属与p型GaN的欧姆接触；

（17）制备N型电极，采用PVD工艺，在硅衬底背面蒸镀一层金属作为n型电极；然后洗净并烘干样品；最后利用热退火实现金属与硅衬底的欧姆接触；

（18）样品表面重新旋涂一层光刻胶，利用紫外光刻技术使用光刻板在光刻胶上套刻形成隔离槽图形；向样品表面旋涂一层吸光材料，没有光刻胶的区域吸光材料填充进入隔离槽内；然后利用湿法腐蚀去掉光刻胶及其上面的吸光材料，洗净并烘干样品；

（19）在红色和绿色亚像素点区域旋涂一层PMMA聚合物结构，使用高压探针在红色或绿色亚像素区域加上50-100V的高偏压，同时硅衬底背面接地，随后喷涂溶于甲苯溶剂中的红色或绿色量子点，利用静电吸附使量子点进入纳米孔结构中，再用丙酮溶液去除多余的量子点，然后对另一颜色的亚像素区域进行相同的处理，最后使用RIE技术去除表面的PMMA聚合物结构；

（20）使用PECVD在像素单元区域表面覆盖一层SiO₂介质层以保护量子点；

其中全色微米LED显示芯片，其结构自下而上包括：

一硅衬底；

一生长在硅衬底上的GaN缓冲层；

一生长在GaN缓冲层上的n型GaN层；

一生长在n型GaN层上的GaN量子阱有源层；

一生长在量子阱有源层上的p型GaN层；

所述LED显示芯片刻蚀形成贯穿p型GaN层、量子阱有源层，深至n型GaN层的阵列式矩形台面结构，各矩形台面之间相互隔离，每个矩形台面构成一个RGB像素单元，其特征在于：在每个RGB像素单元中，都包含三个矩形的亚像素点区域，分别发出红光、绿光、蓝光，在每个RGB像素单元的矩形亚像素点区域内，刻蚀深至p型GaN层/量子阱有源层/n型GaN层的纳米孔，形成纳米孔阵列，红光/绿光亚像素点区域内的纳米孔阵列中分别填充红光/绿光量子点；

还包括一p型阵列电极，蒸镀在LED显示芯片的p型GaN层上，一n型电极，蒸镀在n型GaN层上；

所述红光和绿光量子点采用50-100V的高偏压静电吸附方式填充到纳米孔阵列结构中。