hemt的制作方法-尊龙凯时官方app下载

文档序号:36265674发布日期:2023-12-06 08:39阅读:4来源:国知局
hemt的制作方法
hemt驱动microled一体化背板及其制作方法
技术领域
1.本发明涉及一种
hemt
驱动
microled
一体化背板及其制作方法,属于
microled
领域



背景技术:

2.microled
凭借着其高发光效率

高可靠性

以及优良的响应速度备受关注

对于显示应用而言,相比于目前占据大部分市场份额的液晶显示和
oled
显示而言,
microled
显示在实现高分辨率

高刷新率的
ar、vr
及大尺寸拼接显示屏上具有巨大潜力

3.相比于传统的
pm
驱动(无源选址驱动)式发光而言,
am
驱动(有源选址驱动)式基于由
tft
(薄膜场效应晶体管)与电容组成的像素电路对发光器件进行驱动发光,每个像素都由独立的开关管控制,对于高分辨率及大尺寸显示意义重大,突破了受行数制约的发光模式

同时,藉由对电容的充放电过程可以实现对
tft
阈值电压及迁移率等制备工艺中产生的误差的补偿,使显示面板工作在更稳定的条件下

基于
tft

am
驱动模式早已在液晶显示及
oled
显示中得到验证及应用,然而不同于前两者,
microled
对电流变化敏感:其一,试图通过电流变化对
microled
亮度进行调控时,发光中心波长变化漂移较大;其二,注入电流大小与
microled
灰阶展开呈非线性关系,致使驱动与控制上存在一定困难
。hemt
(高电子迁移率晶体管)基于第三代半导体
gan
材料体系,具有极佳的电子迁移率

开关比等适用于增强显示性能的电学特性,且相比于
tft
器件,
hemt
独有的高压特性可以保证面板的极端条件耐受度及可靠度,优良的高频特性有助于高刷新率显示应用场景

4.如何将
hemt
应用到
microled
,是本领域的一个难点,一直以来,阻碍
microled
产业化的关键在于转移键合技术

目前备受推崇的主流研究方向有二:其一,对加工完成的
led
晶圆与
coms
驱动背板进行处理,而后采取晶圆键合的方式将二者连接,该方法较为高效且操作简易,然而受晶圆尺寸影响不适用于大尺寸显示,且因在同一片外延上集成
rgb
三色
led
较为困难,该方法在实现全彩显示方面较为受限

其二,采用巨量转移方式,分别制备
rgb
三色单色晶圆,而后采取印章及激光转移等方式,配合晶圆级检测及修复系统将
rgb
三色
led
芯片批量转移到背板相应的焊接处进行键合,该方法适用于大尺寸面板及全彩显示,然而操作繁琐且良率及效率都难以保证

此外,二者都受键合工艺影响较大,不同键合工艺将带来不同的电路寄生参数,对高刷新率

高分辨率显示有着难以回避的影响



技术实现要素:

5.为了克服现有技术的不足,本发明提供一种
hemt
驱动
microled
一体化背板及其制作方法,将
hemt

rgb
三色
microled
在外延生长端直接集成,以避免繁杂低效的转移键合步骤带来的寄生参数影响

6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:第一方面,本技术提供一种
hemt
驱动
microled
一体化背板的制作方法,包括以下步骤:
在衬底上生长
hemt
外延结构;在所述
hemt
外延结构上依次层叠生长三种单色
led
外延结构,得到外延片;最底的所述单色
led
外延结构与所述
hemt
外延结构之间生长有第三
u-gan
层,相邻所述单色
led
外延结构之间生长有第四
u-gan
层,每种所述单色
led
外延结构均由下往上包括
n-gan


多量子阱层和
p-gan
层;刻蚀至所述衬底对所述外延片分区;刻蚀后的外延片包括:各暴露出其中一种所述单色
led
外延结构的三个
led
区以及去除所述第三
u-gan
层以上结构的四个
hemt
区;沉积钝化层,刻蚀通孔,再沉积导体,以使三个所述
led
区的
n-gan
层相连且连接至一个
hemt
区,余下三个
hemt
区各与一个所述
led
区的
p-gan
层相连

7.本领域技术人员理解,
u-gan
指非故意掺杂氮化镓,
n-gan
指n型掺杂氮化镓,
p-gan
是指
p
型掺杂氮化镓

8.本技术提供的
hemt
驱动
microled
一体化背板的制作方法有利于保证
hemt
器件性能,使其在整体驱动电路中发挥出高迁移率

小漏电流的特性,有助于高刷新率显示

9.进一步地,所述
hemt
外延结构由下往上依次包括缓冲层

第二
u-gan
层及
al
0.3
ga
0.7n层

10.al
0.3
ga
0.7
n/u-gan
界面会形成二维电子气,能够运动的电子都被束缚在该界面下
u-gan
层顶部的几个纳米左右的区域,电子被束缚在该区域内无法向第三个维度运动,导致它受到的散射强度很小,电子迁移率很好

11.进一步地,所述缓冲层由下往上包括第一
u-gan
层和
al
0.15
ga
0.85n层,所述
al
0.15
ga
0.85n层厚
50nm-60nm。
12.第一
u-gan
层和
al
0.15
ga
0.85n层配合有利于缓解晶格失配,为后续生长多层结构打好基础,有利于提高外延片质量

13.进一步地,所述第二
u-gan
层和所述
al
0.3
ga
0.7n层之间还存在
aln
层,所述
al
0.3
ga
0.7n层厚
15nm-25nm
,所述
aln
层厚
0.5nm-8nm。
14.在
al
0.3
ga
0.7
n/u-gan
界面处插入一层薄的氮化铝,
aln
参与形成异质结,可以提高电子迁移率

15.进一步地,所述第四
u-gan
层的厚度为
500nm-600nm。
16.相邻两层
led
之间拥有相同极性的电流注入,正向易导通,第四
u-gan
层用于隔离相邻的单色
led
外延结构,本技术中将第四
u-gan
层做得更厚,即
500nm-600nm
,使电流注入发生时
led
发光的单色性不受影响

17.进一步地,所述第三
u-gan
层厚
150nm-180nm。
18.本技术中,外延片层结构较多,厚度较大,在优选的实施方式中,
hemt
外延结构由下往上依次包括第一
u-gan

、al
0.15
ga
0.85n层

第二
u-gan

、aln
层和所述
al
0.3
ga
0.7n层,且第四
u-gan
层的厚度为
500nm-600nm
,外延片整体厚度更大

第三
u-gan
层起到隔离
hemt
和最底的
led
的作用,而
hemt
的电流与
led
的电流是分别注入的,极性不同,将第三
u-gan
层做得尽可能薄,即厚度为
150nm-180nm
,有利于在保证隔离作用的同时,尽量减少外延片整体厚度;另外,本技术方法的步骤中分区时需要刻蚀至衬底,为
hemt
设置源极

栅极

漏极时也需要在
hemt
区刻蚀尽第三
u-gan
层,将第三
u-gan
层做得尽可能薄,有利于降低后续工艺难度

19.进一步地,所述刻蚀至所述衬底对所述外延片分区的步骤包括:
在所述外延片表面沉积二氧化硅形成第一硬掩膜;在所述第一硬掩膜上光刻出图形化的第一软掩膜,所述第一软掩膜的覆盖范围为第一预设子像素区域;刻蚀至完全除去所述第一硬掩膜,以在所述第一预设子像素区域暴露出最高的所述单色
led
外延结构的所述
p-gan
层,在其余位置暴露出位于中间的所述单色
led
外延结构的所述
p-gan
层;在所述外延片表面沉积二氧化硅形成第二硬掩膜;在所述第二硬掩膜上光刻出图形化的第二软掩膜,所述第二软掩膜的覆盖范围为第一预设子像素区域和第二预设子像素区域;刻蚀至完全除去所述第二硬掩膜,以在所述第一预设子像素区域暴露出最高的所述单色
led
外延结构的所述
p-gan
层,在所述第二预设子像素区域暴露出位于中间的所述单色
led
外延结构的所述
p-gan
层,在其余位置暴露出最底(以
hemt
外延结构往上的三种单色
led
外延结构依次发红光

绿光

蓝光为例,“最高”即指发蓝光的单色
led
外延结构,“位于中间”即指发绿光的单色
led
外延结构,“最底”即指发红光的单色
led
外延结构)的所述单色
led
外延结构的所述
p-gan
层;在所述外延片表面光刻出图形化的第三软掩膜,所述第三软掩膜的覆盖范围为第一预设子像素区域

第二预设子像素区域

第三预设子像素区域和四个预设驱动区域;刻蚀外延片,以在所述第一预设子像素区域暴露出最高的所述单色
led
外延结构的所述
p-gan
层,在所述第二预设子像素区域暴露出位于中间的所述单色
led
外延结构的所述
p-gan
层,在所述第三预设子像素区域暴露出最底的所述单色
led
外延结构的所述
p-gan
层,在所述预设驱动区域暴露出所述
hemt
外延结构结构的顶面,其余位置深至所述衬底,所述第一预设子像素区域

所述第二预设子像素区域

所述第三预设子像素区域得以独立地成为所述
led
区,所述预设驱动区域得以成为所述
hemt


20.本技术中,外延片层结构较多,厚度较大,若只使用光刻胶,光刻胶的厚度存在工程极限,且光刻胶与
gan
之间的刻蚀选择比不够,刻蚀深度还没达到目标深度的时候,光刻胶就被刻完了

本技术使用硬掩膜和软掩膜配合,且分多次刻蚀,能保证刻蚀完成度,并且可以突破刻蚀选择比不足对刻蚀环节造成的困难

21.更进一步地,所述第一硬掩膜与所述第一软掩膜的厚度比为
5-7
:1,所述第二硬掩膜与所述第二软掩膜的厚度比为
5-7

1。
22.二氧化硅不像光刻胶能通过化学方法轻易与氮化镓分离,在第四
u-gan
层的厚度为
500nm-600nm
的情况下,具体将硬掩膜的厚度设定为
500nm-700nm
,软掩膜的厚度设定为
100nm
,有利于在刻蚀尽二氧化硅时,不会穿透台阶上的
p-gan


23.进一步地,每种所述单色
led
外延结构中,多量子阱层和
p-gan
层之间还生长有电子阻挡层

24.第二方面,本技术提供一种
hemt
驱动
microled
一体化背板,由第一方面所述的方法制作而成

该背板将
hemt
与三色
micro-led
在外延生长端直接集成,避免繁杂低效的转移键合步骤带来的寄生参数影响

25.本发明的有益效果是:本发明所采用的外延层制备顺序有利于保证
hemt
器件性能,使其在整体驱动电路中发挥出高迁移率

小漏电流的特性,有助于高刷新率显示,三色
以上结构的四个
hemt
区2;
s4
:沉积钝化层5,刻蚀通孔,再沉积导体,以使三个
led
区4的
n-gan

41
相连且连接至一个
hemt
区2,余下三个
hemt
区2各与一个
led
区4的
p-gan

44
相连

39.最终得到的
hemt
驱动
microled
一体化背板如图2所示,在衬底1上包括四个
hemt
区2和三个
led
区4,三个
led
区4不等厚(或称为高),最厚的
led
区4具有三种单色
led
外延结构,次厚的
led
区4具有两种单色
led
外延结构,最薄的
led
区4具有一种单色
led
外延结构,三个
led
区4都只有位于自身最上的一种单色
led
外延结构被导通,且自身最上的一种单色
led
外延结构的局部暴露出
n-gan

41。
具体而言,
hemt
包括源极
28、
栅极
27
和漏极
26
(制作源极
28、
栅极
27
和漏极
26
属于现有技术,本技术不讨论具体像素电路设计),三个
led
区4的
n-gan

41
通过阴极导体
51
相连且连接至一个
hemt
区2的源极
28
,余下三个
hemt
区2的源极
28
中,一个通过阳极导体
52
与发红光的
led
区4的
p-gan

44
相连,一个通过阳极导体
52
与发蓝光的
led
区4的
p-gan

44
相连,一个通过阳极导体
52
与发绿光的
led
区4的
p-gan

44
相连,以上三个阳极导体
52
不相连

如此三色
led
共n极并联,通过调节总驱动
hemt
电压可调节整体亮度,调节各支路
hemt
电压可分别对三色
led
实现单独控制

40.本技术实施例所采用的外延层制备顺序有利于保证
hemt
器件性能,使其在整体驱动电路中发挥出高迁移率

小漏电流的特性,有助于高刷新率显示,将
hemt
与三色
led
器件在外延端集成在单一衬底1上,可以回避因复杂的封装和键合工艺造成的寄生参数的影响,可以绕开繁琐的巨量转移及巨量转移后的检测工序

41.在一些实施例中,
hemt
外延结构由下往上依次包括缓冲层

第二
u-gan

23

al
0.3
ga
0.7n层
25。al
0.3
ga
0.7
n/u-gan
界面会形成二维电子气,能够运动的电子都被束缚在该界面下
u-gan
层顶部的几个纳米左右的区域,电子被束缚在该区域内无法向第三个维度运动,导致它受到的散射强度很小,电子迁移率很好

42.如图1所示,缓冲层由下往上包括第一
u-gan

21

al
0.15
ga
0.85n层
22

al
0.15
ga
0.85n层
22

50nm-60nm
(说明书附图仅为了揭示层结构和连接结构,厚度比例及区域大小比例与实际不一定符合)

本发明总共要沉积的层数较多,第一
u-gan

21

al
0.15
ga
0.85n层
22
配合有利于缓解晶格失配,为后续生长多层结构打好基础,有利于提高外延片质量

43.如图1所示,第二
u-gan

23

al
0.3
ga
0.7n层
25
之间还存在
aln

24

al
0.3
ga
0.7n层
25

15nm-25nm

aln

24

0.5nm-8nm。

al
0.3
ga
0.7
n/u-gan
界面处插入一层薄的氮化铝,
aln
参与形成异质结,可以提高电子迁移率

44.相邻两层
led
之间拥有相同极性的电流注入,正向易导通,第四
u-gan

45
用于隔离相邻的单色
led
外延结构,本技术中将第四
u-gan

45
做得更厚,即
500nm-600nm
,使电流注入发生时
led
发光的单色性不受影响,进一步减少漏电

45.结合以上优选的实施方式后,
hemt
外延结构由下往上依次包括第一
u-gan

21、al
0.15
ga
0.85n层
22、
第二
u-gan

23、aln

24

al
0.3
ga
0.7n层
25
,且第四
u-gan

45
的厚度为
500nm-600nm
,外延片整体厚度较大

进一步地,第三
u-gan
层3厚
150nm-180nm
,有利于在保证隔离作用的同时,尽量减少外延片整体厚度

另外,步骤
s3
中需要刻蚀至衬底1,为
hemt
设置源极
28、
栅极
27、
漏极
26
时也需要在
hemt
区2刻蚀尽第三
u-gan
层3,将第三
u-gan
层3做得尽可能薄,有利于降低后续工艺难度

46.参照图3,步骤
s3
的具体步骤包括:
s31
:在外延片表面沉积二氧化硅形成第一硬掩膜
61。
47.s32
:在第一硬掩膜上光刻出图形化的第一软掩膜
62
,第一软掩膜
62
的覆盖范围为第一预设子像素区域

该步骤完成后如图3中按箭头顺序的第二幅所示

48.s33
:刻蚀至完全除去第一硬掩膜,以在第一预设子像素区域暴露出最高的单色
led
外延结构的
p-gan

44
,在其余位置暴露出位于中间的单色
led
外延结构的
p-gan

44。
49.若只使用光刻胶,光刻胶的厚度存在工程极限,且光刻胶与
gan
之间的刻蚀选择比不够,刻蚀深度还没达到目标深度的时候,光刻胶就被刻完了

步骤
s33
中使用硬掩膜和软掩膜配合,能保证刻蚀完成度

该步骤完成后如图3中按箭头顺序的第三幅所示,第一预设子像素区域与其余位置形成一级台阶,基于同样的原理,可形成多级台阶

50.s34
:在外延片表面沉积二氧化硅形成第二硬掩膜

51.s35
:在第二硬掩膜上光刻出图形化的第二软掩膜,第二软掩膜的覆盖范围为第一预设子像素区域和第二预设子像素区域

52.s36
:刻蚀至完全除去第二硬掩膜,以在第一预设子像素区域暴露出最高的单色
led
外延结构的
p-gan

44
,在第二预设子像素区域暴露出位于中间的单色
led
外延结构的
p-gan

44
,在其余位置暴露出最底的单色
led
外延结构的
p-gan

44。
53.该步骤结束后如图3中按箭头顺序的第四幅所示,第一预设子像素区域与第二预设子像素区域形成第一级台阶,第二预设子像素区域与余下位置形成第二级台阶

54.s37
:在外延片表面光刻出图形化的第三软掩膜
63
,第三软掩膜
63
的覆盖范围为第一预设子像素区域

第二预设子像素区域

第三预设子像素区域和四个预设驱动区域

55.s38
:刻蚀外延片,以在第一预设子像素区域暴露出最高的单色
led
外延结构的
p-gan

44
,在第二预设子像素区域暴露出位于中间的单色
led
外延结构的
p-gan

44
,在第三预设子像素区域暴露出最底的单色
led
外延结构的
p-gan

44
,在预设驱动区域暴露出
hemt
外延结构的顶面,其余位置深至衬底1,第一预设子像素区域

第二预设子像素区域

第三预设子像素区域得以独立地成为
led
区4,预设驱动区域得以成为
hemt

2。
56.步骤
s38
完成后,如图3中按箭头顺序的第六幅所示,第一预设子像素区域留下的
led
区4与第二预设子像素区域留下的
led
区4形成第一级台阶,第二预设子像素区域留下的 led
区4与第三预设子像素区域留下的 led
区4形成第二级台阶,第三预设子像素区域留下的 led
区4与预设驱动区域留下的
hemt
区2形成第三级台阶,预设驱动区域留下的
hemt
区2形成与衬底1形成第四级台阶

第四
u-gan

45
为刻蚀出前两个台阶的重要障碍,第三
u-gan
层3仅厚
150nm-180nm
,步骤
s37
中无需再软硬掩膜配合,位于第三预设子像素区域的光刻胶厚度比预设驱动区域的光刻胶厚度大,步骤
s38
可直接刻蚀至衬底
1。
本技术实施例在二氧化硅上用光刻胶做软掩膜做图形化处理,而后刻蚀产生第一级与第二级的台阶,再重复上述过程产生第二级与第三级的台阶,而后使用光刻胶做软掩膜刻蚀
mesa
及分区沟道

刻蚀通孔及图形化
pad
区域,可以突破刻蚀选择比不足对刻蚀环节造成的困难

57.二氧化硅不像光刻胶能通过化学方法轻易与氮化镓分离,在第四
u-gan

45
的厚度为
500nm-600nm
的情况下,具体将硬掩膜的厚度设定为
500nm-700nm
,软掩膜的厚度设定为
100nm
,有利于在刻蚀尽二氧化硅时,不会穿透台阶上的
p-gan

44
(以
hemt
外延结构往上的三种单色
led
外延结构依次发蓝光

绿光

红光为例,即步骤
s33
中不会穿透第一预设子像素区域的红光
p-gan
层,步骤
s36
不会穿透第一预设子像素区域的红光
p-gan
层和第二预设
子像素区域的绿光
p-gan
层)

58.优选地,每种单色
led
外延结构中,多量子阱层
42

p-gan

44
之间还生长有电子阻挡层
43
,有利于避免电子溢流,提高
led
发光效率

59.本发明将
hemt

rgb
三色
led
器件在外延端集成在单一衬底上,通过通孔及电极沉积实现互联,与现有技术中的复杂像素电路具有高度兼容性,而且还可以排除因复杂的封装和键合工艺造成的寄生参数的影响

除此之外,本发明回避繁琐的巨量转移及巨量转移后的检测工序,对突破
micro-led
面板产业化瓶颈有一定意义

60.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”“某些实施方式”“示意性实施方式”“示例”“具体示例”、
或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征

结构

材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中

在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例

而且,描述的具体特征

结构

材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合

61.以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围

当前第1页1  
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
网站地图