具有蚀刻停止层的III族氮化物多波长LED阵列的制作方法

本公开的实施例总体上涉及发光二极管(led)器件阵列及其制造方法。更特别地，实施例涉及在晶片上包括iii族氮化物层的发光二极管器件阵列，其提供包括隧道结的microled。

背景技术：

1、发光二极管(led)是一种半导体光源，当电流流过它时，其发射可见光。led组合了p型半导体与n型半导体。led通常使用iii族化合物半导体。iii族化合物半导体在比使用其他半导体的器件更高的温度下提供稳定的操作。iii族化合物通常形成在由蓝宝石或碳化硅(sic)形成的衬底上。

2、各种新兴的显示器应用(其包括可穿戴设备、头戴式显示器和大面积显示器)需要由高密度microled(μled或uled)阵列组成的小型化芯片，其横向尺寸低至小于100μm×100μm。microled(uled)的直径或宽度通常具有约50μm或更小的尺寸，其用于通过紧密排列包含红色、蓝色和绿色波长的microled来制造彩色显示器。一般地，两种方法已经被用于组装由各个microled管芯构成的显示器。第一种是拾取和放置方法，其包括拾取每个单独的蓝色、绿色和红色波长microled并且然后将所述每个单独的蓝色、绿色和红色波长microled对准并附接到背板上，接着将背板电连接到驱动器集成电路。由于每个microled的小尺寸，这种组装顺序是慢的，并且容易产生制造误差。此外，随着管芯尺寸的减小以满足显示器不断增加的分辨率要求，越来越多数量的管芯必须在每次拾取和放置操作被转移以填充(populate)所需尺寸的显示器。

3、替代地，为避免复杂的拾取和放置传质工艺，已提出各种单片制作方法来实现microled显示器。提供提供单片制作方法的led器件和制造led器件的方法将是合期望的。

技术实现思路

1、本公开的实施例针对led阵列和制造led阵列的方法。在第一实施例中，发光二极管(led)阵列包括：第一台面，该第一台面包括顶表面、至少一个第一led、和第一led上的第一隧道结，所述至少一个第一led包含第一p型层、第一n型层和第一颜色有源区域，第一台面的顶表面包括第一隧道结上的第二n型层，第二n型层包括至少一个al摩尔分数＞10％的n型iii族氮化物层和至少一个al摩尔分数＜10％的n型iii族氮化物层；相邻台面，其包括顶表面、第一led、第二led，该第二led包含第二n型层、第二p型层和第二颜色有源区域；相邻台面的第二led上的第二隧道结，以及相邻台面的第二隧道结上的第三n型层；分隔第一台面和相邻台面的第一沟槽；以及在第一台面的第二n型层上和相邻台面的顶表面上的阳极接触。在一些实施例中，led阵列还包括tft驱动器，该tft驱动器包括驱动晶体管、电容器和选择晶体管，该驱动晶体管具有第二电极和连接到vdd线的第一电极，该电容器连接到驱动晶体管的第二电极和连接到选择晶体管的第一电极，该选择晶体管具有第一电极和第二电极，该选择晶体管的第二电极连接到数据线，其中选择晶体管被配置为由选择线控制，其中驱动晶体管的第二电极连接到阳极接触之一。

2、在第二实施例中，修改第一实施例，使得相邻台面的顶表面包括第三n型层。

3、在第三实施例中，第一实施例还包括：在相邻台面的n型层上的第三颜色有源区域，并且相邻台面包括包含第三p型层的顶表面；第三台面，其包括第一led、第二led、第二隧道结、和第二隧道结上的第三n型层；分隔相邻台面和第三台面的第二沟槽；阴极金属化，其在第一沟槽中并且与相邻台面的第一颜色有源区域和第二颜色有源区域电接触；在第二沟槽中并与第三台面的第一颜色有源区域和第二颜色有源区域电接触的阴极金属化，以及第一沟槽中与相邻台面的第一颜色有源区域、第二颜色有源区域和第三颜色有源区域电接触的阴极金属化；和在第三台面的第三n型层上的阳极接触。

4、在第四实施例中，第三实施例包括以下特征：相邻台面的第三p型层为非蚀刻p型层。在第五实施例中，修改第三或第四实施例，其中第一颜色有源区域是蓝色有源区域，并且第二颜色有源区域是绿色有源区域。在第六实施例中，修改第三或第四实施例，其中第一颜色有源区域是蓝色有源区域，第二颜色有源区域是绿色有源区域，并且第三颜色有源区域是红色有源区域。

5、在第七实施例中，修改第一至第六实施例中的任一实施例，使得第一p型层、第二p型层、第一n型层和第二n型层包括iii族氮化物材料。在第八实施例中，第七实施例包括以下特征：iii族氮化物材料包括gan。在第九实施例中，第三至第六实施例中的任一实施例包括以下特征：第一p型层、第二p型层、第三p型层、第一n型层、第一n型层、第二n型层和第三n型层包括iii族氮化物材料。在第十实施例中，第九实施例使得iii族氮化物材料包括gan。

6、在第十一实施例中，第一至第十实施例中的任一实施例包括以下特征：第一台面具有侧壁并且相邻台面具有侧壁，并且第一台面侧壁和相邻台面侧壁与其上形成台面的衬底的顶表面形成在从60度至小于90度的范围内的角度。

7、在第十二实施例中，第一至第十一实施例中的任一实施例包括以下特征：al摩尔分数＞10％的n型iii族氮化物层具有分子式alxga1-xn，其中x在从0.20至0.25的范围内。

8、本公开的另一方面涉及一种电子系统，并且在第十三实施例中，电子系统包括第一至第十二实施例中的任一实施例的led阵列和配置为向一个或多个阳极接触提供独立电压的驱动器电路。在第十四实施例中，第十三实施例包括这样的特征，其中电子系统选自由基于led的灯具、发光条带、发光片、光学显示器、和microled显示器组成的组。

9、另一方面涉及一种制造led阵列的方法。在第十五实施例中，一种方法包括：形成第一台面，该第一台面包括顶表面、至少一个第一led、和第一led上的第一隧道结，所述至少一个第一led包含第一p型层、第一n型层和第一颜色有源区域，该顶表面包括第一隧道结上的第二n型层；形成相邻台面，该相邻台面包括第一led、第二led，该第二led包含第二n型层、第二p型层和第二颜色有源区域，该第二n型层包括至少一个al摩尔分数＞10％的n型iii族氮化物层和至少一个al摩尔分数＜10％的n型iii族氮化物层；在相邻台面的第二led上形成第二隧道结，并在相邻台面p型层的第二隧道结上形成第三n型层；形成分隔第一台面和相邻台面的第一沟槽；以及在第一台面的第二n型层上和相邻台面的第三n型层上形成阳极接触。

10、在第十六实施例中，第十五实施例还包括形成包含第三n型的相邻台面的顶表面。在第十七实施例中，第十五或第十六实施例还包括在相邻台面的n型层上形成第三颜色有源区域，并且相邻台面包括包含第三p型层的顶表面；形成第三台面，该第三台面包括顶表面、第一led、第二led、第二隧道结，并且包括第二隧道结上的第三n型层，以及第三颜色有源区域，第三台面的顶表面包括第三n型层；形成分隔相邻台面和第三台面的第二沟槽；在第一沟槽中形成阴极金属化，其与相邻台面的第一颜色有源区域和第二颜色有源区域电接触；在第二沟槽中形成与第三台面的第一颜色有源区域和第二颜色有源区域电接触的阴极金属化，并在第一沟槽中形成与第二相邻台面的第一颜色有源区域、第二颜色有源区域和第三颜色有源区域电接触的n型金属化，以及在第一沟槽中形成与第三颜色有源区域电接触的阴极金属化；以及在第三台面的第三n型层上形成阳极接触。在一些实施例中，该方法还包括形成tft驱动器，该tft驱动器包括驱动晶体管、电容器和选择晶体管，该驱动晶体管具有第二电极和连接到vdd线的第一电极，该电容器连接到驱动晶体管的第二电极和连接到选择晶体管的第一电极，该选择晶体管具有第一电极和第二电极，该选择晶体管的第二电极连接到数据线，其中所述选择晶体管被配置为由选择线控制，其中所述驱动晶体管的第二电极连接到所述阳极接触之一。

11、在第十八实施例中，第十七实施例使得其中第一led、第二led和第三led中的每一个均包含外延沉积的iii族氮化物材料。在第十九实施例中，第一led、第二led和第三led形成在衬底上。在第二十实施例中，第十九实施例使得通过蚀刻沟槽形成第一台面、相邻台面和第三台面来形成第一沟槽和第二沟槽。