[发明专利]一种垂直型氮化镓LED的三色芯片及制备方法

说明书

本发明公开了一种垂直型氮化镓LED的三色芯片，包括：重掺杂氮化镓自支撑衬底的正面依次沉积有n型氮化镓外延层、InGaN/GaN多量子阱有源层和p型氮化镓外延层，重掺杂氮化镓自支撑衬底的背面沉积有背面N‑type接触电极；p型氮化镓外延层的一侧区域覆盖单晶MoSsubgt;2/subgt;形成红光发射区，另一侧区域覆盖钙钛矿量子点薄膜形成绿光发射区域，在红光发射区和绿光发射区的中间区域沉积顶部+P‑type接触电极。本发明同质外延几乎不存在晶格失配等障碍，降低了缺陷密度，提高内量子效率；纵向垂直结构可以提高芯片空间上的使用率，提高Micro LED像素，可以大电流密度工作，降低芯片热效应；利用波长转换实现蓝光向红光、绿光的变换，很好的实现RGB三基色，避免了不同基色芯片的复杂剥离封装。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种垂直型氮化镓LED的三色芯片及制备方法。

背景技术

微尺寸发光二极管(Micro-LED)凭借其自发光、高效率、低功耗、高稳定等特性以及在高分辨率显示器、可穿戴设备等高新显示设备中的潜在应用受到了广泛关注，是未来显示技术的主流趋势和发展方向。

然而，现阶段Micro LED芯片仍存在许多技术瓶颈亟待突破，因大多仍然使用横向器件结构，在分辨率和发光面积、器件尺寸上受到限制，横向电流密度不均匀，会引起不均匀发热，三基色Micro-LED微米化组装也因此受限，很难实现高密度封装。此外，LED芯片大多在蓝宝石、SiC、Si基板上制作，难以避免晶格失配和热失配，GaN外延层位错密度也相对较高，会直接影响到器件的可靠性。

发明内容

本发明实施例提供一种垂直型氮化镓LED的三色芯片，包括：

重掺杂氮化镓自支撑衬底的正面依次沉积有n型氮化镓外延层、InGaN/GaN多量子阱有源层和p型氮化镓外延层，重掺杂氮化镓自支撑衬底的背面沉积有背面N-type接触电极；其中，InGaN/GaN多量子阱有源层和p型氮化镓外延层与n型氮化镓外延层形成凸台；

p型氮化镓外延层的一侧区域覆盖单晶MoS₂形成红光发射区，另一侧区域覆盖钙钛矿量子点薄膜形成绿光发射区域，在红光发射区和绿光发射区的中间区域沉积顶部P-type接触电极。

本发明实施例提供一种垂直型氮化镓LED的三色芯片的制备方法，包括：

在重掺杂氮化镓自支撑衬底上依次外延生长n型氮化镓外延层、InGaN/GaN多量子阱有源层和p型氮化镓外延层；

在p型氮化镓外延层表面旋涂光刻胶，曝光中间区域的光刻胶后洗胶，并刻蚀p型氮化镓外延层表面两侧存在光刻胶的区域形成凸台，以及将刻蚀区域作为隔离区；

在重掺杂氮化镓自支撑衬底的背面蒸镀金属膜，退火，形成N-type接触电极；

在凸台表面旋涂光刻胶，曝光一侧区域后在表面沉积单晶MoS₂去胶后形成红光发射区，旋涂光刻胶曝光另一侧区域后在表面制备钙钛矿量子点薄膜，去胶后将图案部分作为绿光发射区；

在红光发射区和绿光发射区的中间区域旋涂光刻胶，曝光电极图案，蒸镀金属膜，掀金去胶，形成顶部P-type接触电极。

进一步地，重掺杂氮化镓自支撑衬底为n型重掺，厚度为200μm～300μm。

进一步地，n型氮化镓外延层的厚度为10～15μm。

进一步地，lnGaN/GaN多量子阱有源层中lnGaN的厚度为2～5nm，GaN的厚度为5～10nm。

进一步地，p型氮化镓外延层的厚度为200～500nm。

进一步地，P-type接触电极为Ni/Au、Ni/Al、Cr/Au。