[发明专利]一种半导体发光器件及其制作方法

说明书

一种半导体发光器件及其制作方法，属于半导体光电技术领域，在衬底的一侧依次外延生长缓冲层、非故意掺杂GaN层和n型掺杂GaN层，再通过三次沉积绝缘介质掩膜层，间隙地刻蚀出蓝光、绿光和红光发光结构层区域，并在各区域内制作发光结构层，达到了将无机GaN基蓝光和绿光LED与有机红光OLED技术集成，将红、绿、蓝三基色发光单元横向淀积于n型掺杂GaN层之上，并通过n型掺杂GaN层连接的效果。本发明改善了GaN基蓝绿光LED与GaAs基红光LED材料体系难以兼容的问题，提高了Micro LED全彩显示技术中巨量转移的效率，降低了终端产品制作的复杂度。

技术领域

本发明属于半导体光电技术领域，特别是半导体发光器件的生产技术。

背景技术

Micro LED作为下一代显示技术，具有广阔的市场前景，在业界得到广泛关注。由于Micro LED全彩显示需要在一块屏幕上集成高密度微小尺寸的红、绿、蓝三基色LED芯片阵列，因此红、绿、蓝三基色LED芯片的分次巨量转移技术成为制约其发展的主要技术瓶颈。如果能将红、绿、蓝三基色LED芯片制作成芯片级别的集成发光单元，则可以提高巨量转移的效率，降低终端产品制作的复杂度。对于红、绿、蓝三基色LED芯片，一般蓝光和绿光LED是在蓝宝石衬底上外延InGaN材料来完成，而红光LED则是在砷化镓衬底上外延AlInGaP材料来完成，由于这两种材料体系之间存在较大的晶格失配和热失配，因此基本上很难在同一材料基板上同时完成蓝光、绿光和红光的LED芯片结构。

另一方面，由于OLED主要是有机高分子材料，而蓝光波长短，能量相对较高，容易引起有机材料的衰变，导致蓝光OLED材料稳定性差，寿命短。蓝光寿命问题是其无法回避的一个短板，成为OLED技术中的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、方便生产的具有红、绿、蓝三基色Micro LED发光单元的半导体发光器件。

本发明技术方案是：在衬底上顺序设置缓冲层、非故意掺杂GaN层和n型掺杂GaN层，在n型掺杂GaN层上分别设置n型电极、绝缘介质掩膜层、蓝光LED发光结构层、绿光LED发光结构层和红光OLED发光结构层，在所述蓝光LED发光结构层、绿光LED发光结构层和红光OLED发光结构层表面分别设置p型电极；特点是：所述蓝光LED发光结构层、绿光LED发光结构层和红光OLED发光结构层间隔地分布在绝缘介质掩膜层之间；所述蓝光LED发光结构层自下而上包括：InGaN/GaN蓝光多量子阱有源层、电子阻挡层、p型掺杂GaN层和透明导电层；所述绿光LED发光结构层自下而上包括：InGaN/GaN绿光多量子阱有源层、电子阻挡层、p型掺杂GaN层和透明导电层；所述红光OLED发光结构层自下而上包括：第一透明导电层、电子传输层、红光有机发光层、空穴传输层和第二透明导电层。

以上简单的结构使蓝光LED发光结构层、绿光LED发光结构层和红光OLED发光结构层横向淀积于所述n型掺杂GaN层之上，并通过n型掺杂GaN层连接，将无机GaN基蓝光和绿光LED与有机红光OLED技术集成，制作成红、绿、蓝三基色Micro LED发光单元，充分利用无机GaN基LED和有机OLED各自的发光性能优势，改善GaN基蓝绿光LED与GaAs基红光LED材料体系难以兼容的问题，并通过芯片级别的红、绿、蓝三基色单元像素的集成，提高Micro LED全彩显示技术中巨量转移的效率，降低终端产品制作的复杂度。

进一步地，所述蓝光LED发光结构层的宽度为1～100μm；所述绿光LED发光结构层的宽度为1～100μm；所述红光OLED发光结构层的宽度为1～100μm。可以通过改变蓝光LED发光结构层、绿光LED发光结构层和红光OLED发光结构层各自的宽度来控制半导体发光器件的光谱配比与分布。

本发明的另一目的是提出上述半导体发光器件的制作方法。

即：先在衬底的同侧依次外延生长缓冲层、非故意掺杂GaN层和n型掺杂GaN层；然后还包括以下步骤：