[发明专利]一种集成结构Micro-LED显示器及其制备方法

说明书

本发明公开一种集成结构Micro‑LED显示器及其制备方法。包括Micro‑LED芯片阵列，芯片包括p‑Si衬底、Micro‑LED主体、两个晶体管和电容；Micro‑LED主体为台阶结构，从下到上包括：键合金属层、TiO₂/SiO₂DBR、ITO层、Mg掺杂p‑GaN层、Mg掺杂p‑AlGaN电子阻挡层、InGaN/GaN多量子阱层、InGaN/GaN超晶格应力释放层、表面粗化的Si掺杂n‑GaN层，其中Mg掺杂p‑GaN层上表面为台阶面，主体通过键合金属层与衬底相连。该结构无需Micro‑LED的大量转移即可实现有源驱动，改善了GaN外延层的晶体质量，提高了Micro‑LED的光电性能。

技术领域

本发明属于半导体器件领域，具体涉及一种集成结构Micro-LED显示器及其制备方法。

背景技术

目前，氮化镓基二极管主要应用于照明和显示器。在显示器领域，与基于LCD或OLED的主流技术相比，Micro-LED具有更高的发光效率、更高的对比度和更高的能效。由于Micro-LED具有这些优势，它可被应用于可穿戴设备、抬头显示、高分辨率显示屏，具有广泛的应用前景。

Micro-LED的驱动方式主要有两种：有源驱动(AM)和无源驱动(PM)。有源驱动中，一个Micro-LED驱动电路至少需要两个晶体管和一个电容，其结构较无源驱动结构更复杂。但相较于无源驱动，有源驱动具有驱动能力更强、亮度均匀性和对比度更好、独立可控性和分辨率更高等诸多优势。因此，配合以有源驱动和Micro-LED阵列是生产制造高分辨率显示器的一大发展趋势。

目前制造高分率显示器的方法有：(1)先制备Micro-LED，然后将其转移到晶体管驱动矩阵上。这种方法由于转移的Micro-LED数目庞大，因此良率和成本一直是限制其发展的瓶颈。(2)直接在Si衬底上直接集成制造Micro-LED和晶体管电路。这种方法由于GaN和Si衬底存在较大的热失配和晶格失配，因此外延层晶体质量低，影响LED的光电性能。

发明内容

为了解决现有技术的上述不足，本发明提出一种集成结构Micro-LED显示器及其制备方法。该结构无需Micro-LED的大量转移即可实现有源驱动，同时改善了GaN外延层的晶体质量，提高了Micro-LED的光电性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种集成结构Micro-LED显示器，包括Micro-LED芯片阵列，所述Micro-LED芯片包括p-Si衬底、Micro-LED主体、第一金属场效应晶体管、第二金属场效应晶体管和电容；其中：

所述Micro-LED主体从下到上依次包括：键合金属层、TiO₂/SiO₂ DBR、ITO层、Mg掺杂p-GaN层、Mg掺杂p-AlGaN电子阻挡层、InGaN/GaN多量子阱层(InGaN/GaN MQWs)、InGaN/GaN超晶格应力释放层(InGaN/GaN SRL)、表面粗化的Si掺杂n-GaN层；

所述Micro-LED主体为具有一个台阶面的台阶结构，所述台阶面为所述Mg掺杂p-GaN层的上表面；

所述Micro-LED主体还包括n电极和p电极，所述n电极连接于表面粗化的n-GaN表面；所述p电极连接于台阶面；

所述Micro-LED主体通过所述键合金属层与所述p-Si衬底连接；

所述第一金属场效应晶体管、所述第二金属场效应晶体管和所述电容设置于所述p-Si衬底上，控制所述Micro-LED主体。

按上述方案，所述Micro-LED主体、所述第二金属场效应晶体管和所述第一金属场效应晶体管在所述p-Si衬底上按顺序排布，其中所述电容设于所述第二金属场效应晶体管的栅极旁边。