[实用新型]一种集成发光Micro LED芯片

说明书

一种集成发光Micro LED芯片，属于半导体光电技术领域，在衬底的上方依次设置缓冲层、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、第一、第二蓝光电致发光结构层和绿光电致发光结构层，在第一、第二蓝光电致发光结构层和绿光电致发光结构层表面分别设置P型电极；在第二蓝光电致发光结构层的透明导电层上设置红光光致发光转换层。本实用新型达到了将GaN基蓝光和绿光电致发光与红光光致发光技术集成，制作成红、绿、蓝三基色Micro LED发光单元，并且将红、绿、蓝三基色发光单元横向间隔地淀积于n型掺杂GaN层之上，并通过n型掺杂GaN层连接的效果。

技术领域

本实用新型属于半导体光电技术领域，特别是集成发光Micro LED芯片的生产技术领域。

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。

另一方面，目前的红、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生长InGaN材料来完成，而红光LED则是在砷化镓衬底上外延生长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。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、方便生产的具有红、绿、蓝三基色的集成发光Micro LED芯片。

本实用新型技术方案是：在衬底的上方依次设置缓冲层、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、第一蓝光电致发光结构层、第二蓝光电致发光结构层和绿光电致发光结构层，在所述第一蓝光电致发光结构层、第二蓝光电致发光结构层和绿光电致发光结构层表面分别设置P型电极；其特征在于：所述第一蓝光电致发光结构层、第二蓝光电致发光结构层和绿光电致发光结构层横向间隔地分布在绝缘介质掩膜层之间；所述第一蓝光电致发光结构层和所述第二蓝光电致发光结构层自下而上均包括：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；所述绿光电致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；在所述第二蓝光电致发光结构层的透明导电层上设置红光光致发光转换层。

以上红光光致发光转换层用于将所述第二蓝光电致发光结构层发出的蓝光转换为红光。

本实用新型以上简单的结构使第一蓝光电致发光结构层、第二蓝光电致发光结构层和绿光电致发光结构层横向间隔地淀积于n型掺杂GaN层之上，并通过n型掺杂GaN层连接，再通过红光光致发光转换层将第二蓝光电致发光结构层发出的蓝光转换为红光。本实用新型将GaN基蓝光和绿光电致发光与红光光致发光技术集成，制作成红、绿、蓝三基色Micro LED发光单元，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，改善了器件在工作时三基色的热匹配，降低了三基色的温漂，改善了显示器在长时间工作时的颜色一致性，提升了Micro LED显示器的可靠性。同时由于传统红光Micro LED芯片采用材质较脆的GaAs衬底，在制作Micro LED过程中良率偏低，用衬底材质更硬的GaN材料体系激发光转换材料产生红光，可以简化制程、提升良率；红光微芯片的边沿效应要比蓝绿光严重，因此红光Micro LED效率也极低，采用蓝光激发转换材料产生红光的方式可以改善红光的发光效率。另外，本实用新型通过微芯片级别的红、绿、蓝三基色单元像素的集成，也提高了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。