本發(fā)明涉及半導體光電器件領域，特別是一種半導體led顯示組件及其制作方法。

背景技術：

現(xiàn)今，發(fā)光二極管（led），特別是氮化物發(fā)光二極管因其較高的發(fā)光效率，在普通照明領域已取得廣泛的應用。led室內(nèi)外顯示屏技術目前在舞臺、廣告、體育設施等方面已獲得廣泛的應用。目前l(fā)ed的封裝尺寸在毫米級別，像素尺寸較大導致分辨率和畫質(zhì)較差。未來的led顯示技術的發(fā)展的方向為實現(xiàn)超小尺寸的led，以獲得更小的發(fā)光像素尺寸，從而獲得更高的分辨率和畫質(zhì)?；诘锖蜕榛锇雽w發(fā)光二極管的微型發(fā)光二極體顯示（micro-led）或納米級發(fā)光二極管顯示（nano-led）具有高亮度、低功耗、超高分辨率、色彩飽和度高，老化性能優(yōu)越、外延晶圓技術成熟等優(yōu)點，可直接利用目前的成熟量產(chǎn)化的外延磊晶的晶圓技術，具有與oled、qled等下一代半導體顯示器技術抗衡的優(yōu)勢。

傳統(tǒng)的微型led（micro-led）的制作需要將微元件從施體基板上轉(zhuǎn)移到接收基板上，工藝較為復雜繁瑣，且良品率低。傳統(tǒng)微型led一般采用先制作成一顆顆的微型芯片或元件后，再轉(zhuǎn)移并集成至電路板上從而制作成led顯示屏。傳統(tǒng)micro-led因轉(zhuǎn)移和封裝的尺寸和精度問題，制作工藝難以延伸至納米級別的nano-led，導致芯片像素尺寸難以進一步縮小。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服上述技術問題，本發(fā)明的目的在于：提供一種晶圓級的微米-納米級半導體led顯示組件及其制作方法，可直接外延制作不同發(fā)光波長的紅綠藍（rgb）芯粒在同一晶圓片上，不需要預先制作成微型芯片后再轉(zhuǎn)移至接收基板，制作工藝流程方便，且可在晶圓級別控制rgb的任意排列和任意rgb波長組合，具有寬廣的波長和rgb組合調(diào)控性能。

通過制作應力控制層和應力作用層的生長模板，然后，在生長模板上直接外延生長相同組分和厚度的有源層，通過應力控制實現(xiàn)不同發(fā)光波長的rgb芯粒外延在同一晶圓片，可在微米-納米級別控制rgb的排列組合和任意波段組合，使半導體led顯示組件的分辨率達到微米級至納米級的像素級別，可涵蓋micro-led和nano-led的尺寸范圍，從而制作高清、高畫質(zhì)半導體led顯示組件?；蛘撸趥鹘y(tǒng)的半導體led的外延片上通過芯片制作技術制作應力控制層和應力作用層，通過控制有源層的應力獲得可調(diào)控波長的rgb的半導體led顯示組件，實現(xiàn)制作微米級至納米級的像素級別半導體led顯示組件。

根據(jù)本發(fā)明的第一部分：一種晶圓級的微米-納米級半導體led顯示組件，包括：由若干組第一導電型的第二半導體層組成的第一導電型的第一半導體層，有源層，應力控制層，應力作用層，第一隔離層，第二隔離層，第二導電型的第三半導體層，第一導電接觸層，第二導電接觸層，電極以及包括電連接點的集成電路控制板；所述有源層設置有若干組的有源層單元，有源層單元通過側(cè)壁形成第一隔離層進行分隔，所述第一導電型的第二半導體通過側(cè)壁形成第二隔離層進行分隔，并鄰接第二導電接觸層；于所述第一隔離層和第二隔離層的間隙形成應力作用層、應力控制層及第一導電接觸層；所述第一導電接觸層、第二導電接觸層分別與集成電路控制板的電連接點連接。

進一步地，所述第一導電型的第二半導體層的組數(shù)為n組，優(yōu)選3n組，其中n取自然數(shù)且n≥1；所述有源層單元的組數(shù)為n組，優(yōu)選3n組，其中n取自然數(shù)且n≥1；組數(shù)還可根據(jù)需要進行制作；3n組的有源層形成的可調(diào)控波長的紅綠藍（rgb）微米-納米級的半導體led顯示組件，r/g/b的組成可進行任意組合，但不以此為限。

進一步地，所述有源層的量子阱材料為同一組分且厚度相同的多量子阱。

進一步地，所述有源層量子阱的材料為inxga1-xn/gan多量子阱、inxga1-xn/alingan多量子阱或alyga1-yn/alzga1-zn多量子阱，其中0<x,y,z<1，所述的多量子阱的對數(shù)小于20對。

進一步地，所述應力作用層為不同導熱系數(shù)材料或磁致彈性材料，當應力作用層為磁致彈性材料時，應力控制層為磁性材料，在電流注入下可產(chǎn)生可控的磁場，控制應力作用層產(chǎn)生所需的應力，藉由應力作用于有源層控制發(fā)光波長；當所述應力作用層為不同導熱系數(shù)的材料時，應力控制層為熱電阻材料，通過控制注入電流可控制發(fā)熱的功率，產(chǎn)生可控的溫度，溫度范圍為50~500℃，通過調(diào)整不同溫度使不同導熱系數(shù)材料產(chǎn)生可控的應力，從而可調(diào)節(jié)有源層的應力大小，藉由應力作用于有源層控制發(fā)光波長。

進一步地，所述應力控制層和應力作用層用于控制有源層受到不同應力作用，以3n組的有源層單元為例，通過控制第一組、第二組、第三組（共3n組）的應力控制層的輸入電流，調(diào)控應力作用層產(chǎn)生第一應力、第二應力、第三應力，使第一組有源層發(fā)出波長為580~680nm范圍的紅光（r），第二組有源層發(fā)出波長為480~580nm范圍的黃綠光（y/g），第三組有源層發(fā)出波長380~480nm范圍的藍光（b），從而形成晶圓級的可控波長的微米-納米級的半導體led顯示組件，無需制作成一顆顆芯粒后再進行轉(zhuǎn)移、鍵合、集成。

進一步地，所述第一隔離層始于有源層的上表面，終止于第一導電型的第二半導體層的下表面，所述第二隔離層始于有源層的下表面，終止于第一導電型的第二半導體層的下表面，第一隔離層和第二隔離層之間形成間隙，寬度為0.5~5μm。

進一步地，所述第一隔離層，用以隔開相鄰的第一導電型的第二半導體層、應力控制層以及應力作用層。

進一步地，所述第一隔離層、第二隔離層的材料為絕緣氧化物或氮化物，包括sio2或sinx等，所述第一半導體、第二半導體、第三半導體材料為iii-v族或ii-vi族化合物半導體材料。

根據(jù)本發(fā)明的第二部分：一種晶圓級的微米-納米級半導體led顯示組件的制作方法，其包括以下步驟：

步驟（1）：在第一襯底上，外延生長第一導電型的第一半導體層；

步驟（2）：將第一導電型的第一半導體層蝕刻出若干組的第一導電型的第二半導體層，其側(cè)壁沉積第二隔離層；在相鄰的第一導電型的第二半導體層的之間沉積第二隔離層，隔離出若干組的外延預生長區(qū)域；

步驟（3）：在所述第一隔離層和第二隔離層的間隙，沉積應力控制層和應力作用層，作為生長模板；

步驟（4）：在生長模板上外延生長有源層；

步驟（5）：在有源層上依次外延生長第二導電型的第三半導體層和接觸層；

步驟（6）：在接觸層上，鍵合第二襯底，并剝離第一襯底，裸露出第一導電型的第一半導體層、第一隔離層、第二隔離層和應力控制層的下表面；

步驟（7）：在應力控制層上，沉積第一導電接觸層；

步驟（8）：在第一導電型的第二半導體層上，沉積第二導電接觸層；

步驟（9）：將第一導電接觸層與集成電路控制板上的電連接點連接，通過集成電路控制板控制應力控制層的輸入電流，調(diào)控應力作用層產(chǎn)生的應力，使有源層單元發(fā)出不同波段的波長；將第二導電接觸層與集成電路控制板上的電連接點連接，獨立控制有源層單元的發(fā)光；

步驟（10）：去除第二襯底，在接觸層上方沉積電極，從而制作成晶圓級的可調(diào)控波長的微米-納米級半導體led顯示組件。

進一步地，所述應力作用層可以選用不同導熱系數(shù)材料或磁致彈性材料，當應力作用層為磁致彈性材料時，應力控制層為磁性材料，在電流注入下可產(chǎn)生可控的磁場，控制應力作用層產(chǎn)生所需的應力，然后，藉由應力作用于有源層控制發(fā)光波長；當所述應力作用層為不同導熱系數(shù)的材料時，應力控制層為熱電阻材料，通過控制注入電流可控制發(fā)熱的功率，產(chǎn)生可控的溫度，溫度范圍為50~500℃，通過調(diào)整不同溫度使不同導熱系數(shù)材料產(chǎn)生可控的應力，從而可調(diào)節(jié)有源層的應力大小，然后藉由應力作用于有源層控制發(fā)光波長。

根據(jù)本發(fā)明的第三部分：一種晶圓級的微米-納米級半導體led顯示組件的制作方法，其包括以下步驟：

步驟（1）：在第一襯底上依次外延第一導電型的第一半導體層，有源層，第二導電型的第三半導體層以及接觸層；

步驟（2）：在接觸層上方，鍵合第二襯底，并剝離第一襯底；

步驟（3）：從第一導電型的第一半導體層蝕刻至有源層，蝕刻出若干組的有源層，并在側(cè)壁沉積第二隔離層；在第一導電型的第一半導體層蝕刻出若干組的第一導電型的第二半導體，并在其側(cè)壁沉積第一隔離層；

步驟（4）：在第一隔離層和第二隔離層的間隙，沉積應力作用層；

步驟（5）：在應力作用層上，沉積應力控制層；

步驟（6）：在應力控制層上，沉積第一導電接觸層；

步驟（7）：在第一導電型的第二半導體層上，沉積第二導電接觸層；

步驟（8）：將第一導電接觸層與集成電路控制板上的電連接點連接，通過集成電路控制板控制應力控制層的輸入電流，調(diào)控應力作用層產(chǎn)生的應力，使有源層單元發(fā)出不同波段的波長；將第二導電接觸層與集成電路控制板上的電連接點連接，獨立控制有源層單元的發(fā)光；

步驟（9）：去除第二襯底，在接觸層上方沉積電極，制作成晶圓級的可調(diào)控波長的微米-納米級的半導體led顯示組件。

進一步地，所述應力作用層可以選用不同導熱系數(shù)材料或磁致彈性材料，當應力作用層為磁致彈性材料時，應力控制層為磁性材料，在電流注入下可產(chǎn)生可控的磁場，控制應力作用層產(chǎn)生所需的應力，然后，應力作用于有源層控制發(fā)光波長；當所述應力作用層為不同導熱系數(shù)的材料時，應力控制層為熱電阻材料，通過控制注入電流可控制發(fā)熱的功率，產(chǎn)生可控的溫度，溫度范圍為50~500℃，通過調(diào)整不同溫度使不同導熱系數(shù)材料產(chǎn)生可控的應力，從而可調(diào)節(jié)有源層的應力大小，然后藉由應力作用于有源層控制發(fā)光波長。

附圖說明

圖1~圖10為本發(fā)明實施例1的led顯示組件及其制作步驟示意圖。

圖11~圖19本發(fā)明實施例2的led顯示組件及其制作步驟示意圖。

圖中標示說明：101：第一襯底；102：第一導電型的第一半導體層；103：第一導電型的第二半導體層；104：第二隔離層；105：第一隔離層；106：應力控制層；107：應力作用層；108：有源層；109：第二導電型的第三半導體層；110：接觸層；111：第二襯底；112（112a、112b、112c）：第一導電接觸層；113（113a、113b、113c）：第二導電接觸層；114：集成電路控制板；115：透明導電層；116：電極；201：第一襯底；202：第一導電型的第一半導體層；203：有源層；204：第二導電型的第三半導體層；205：接觸層；206：第二襯底；207：第二隔離層；208：第一導電型的第二半導體層；209：第一隔離層；210：應力作用層；211：應力控制層；212（212a、212b、212c）：第一導電接觸層；213（213a、213b、213c）：第二導電接觸層；214：集成電路控制板；215：透明導電層；216：電極。

具體實施方式：

傳統(tǒng)的微型led（micro-led）的制作需要將微元件從施體基板上轉(zhuǎn)移到接收基板上，工藝較為復雜繁瑣，且良品率低。傳統(tǒng)微型led一般采用先制作成一顆顆的微型芯片或元件后，再轉(zhuǎn)移并集成至電路板上從而制作成led顯示屏。本發(fā)明提供的一種晶圓級的微米-納米級半導體led顯示組件及其制作方法。

通過制作應力控制層和應力作用層的生長模板，然后，在生長模板上外延生長相同組分和厚度的有源層，通過應力控制實現(xiàn)不同發(fā)光波長的rgb芯粒外延在同一晶圓片，可在微米-納米尺度級別控制rgb的排列組合和任意波段組合，使led顯示組件的分辨率達到微米級至納米級的像素級別，可涵蓋micro-led和nano-led的尺寸范圍，從而制作高清、高畫質(zhì)半導體led顯示組件。

在傳統(tǒng)的半導體led的外延片上通過芯片制作技術制作應力控制層和應力作用層，通過控制有源層的應力獲得可調(diào)控波段的rgb的半導體led顯示組件，實現(xiàn)制作微米級至納米級的像素級別半導體led顯示組件。

實施例1

如圖1~圖10所示，本實施例提供一種晶圓級的微米-納米級半導體led顯示組件的及其制作方法，包括：

如圖1所示，步驟（1）：在第一襯底101上，外延生長第一導電型的第一半導體層102；

如圖2所示，步驟（2）：將第一導電型的第一半導體層102蝕刻出3n組的第一導電型的第二半導體層103，其兩側(cè)側(cè)壁（但不以此為限，也可以是四周側(cè)壁）沉積6n組的第二隔離層104；3n組的第二半導體層的之間沉積第一隔離層105，隔離出3n組的rgb預生長區(qū)域；

如圖3所示，步驟（3）：在6n組的第二隔離層104和3n組的第一隔離層105之間間隙，依次沉積應力控制層106和應力作用層107，作為生長模板，其中間隙寬度為0.5~5μm，應力作用層可以選用不同導熱系數(shù)材料或磁致彈性材料，當應力作用層選用磁致彈性材料時，應力控制層選用磁性材料，在電流注入下可產(chǎn)生可控的磁場，控制應力作用層產(chǎn)生所需的應力，然后，通過應力作用于有源層控制發(fā)光波長；

如圖4所示，步驟（4）：將沉積應力控制層106和應力作用層107的生長模板，傳進mocvd反應室，采用金屬有機化學氣相外延的生長方法，生長3n組有源層單元的有源層108；所述有源層的量子阱材料為同一組分且厚度相同的多量子阱；所述有源層量子阱的材料為inxga1-xn/gan多量子阱、inxga1-xn/alingan多量子阱或alyga1-yn/alzga1-zn多量子阱，其中0<x,y,z<1，所述的多量子阱的對數(shù)小于20對，優(yōu)選多量子阱的對數(shù)為8對；

如圖5所示，步驟（5）：在有源層108上方，采用mocvd依次外延生長第二導電型的第三半導體層109和接觸層110；

如圖6所示，步驟（6）：在接觸層110上方，鍵合第二襯底111，并剝離第一襯底101，裸露出第一導電型的第一半導體層103、第二隔離層104、第一隔離層105和應力控制層106的下表面；

如圖7所示，步驟（7）：在3n組的應力控制層106的下方，沉積3n組的第一導電接觸層112（112、112b、112c）；

如圖8所示，步驟（8）：在3n組的第二半導體層103下方，沉積3n組的第二導電接觸層113（113a、113b、113c）；

如圖9所示，步驟（9）：第一導電接觸層112（112、112b、112c）分別與集成電路控制板114上的電連接點1、3、5連接，通過集成電路控制板可獨立控制第一組、第二組、第三組（共3n組）的應力控制層的輸入電流，調(diào)控應力作用層分別產(chǎn)生第一應力、第二應力、第三應力，使第一組有源層發(fā)出波長為580~680nm范圍的紅光，第二組有源層發(fā)出波長為480~580nm范圍的黃綠光，第三組有源層發(fā)出波長380~480nm范圍的藍光；第二導電接觸層113（113a、113b、113c）分別與集成電路控制板114上的電連接點2、4、6連接，獨立控制第一組、第二組、第三組（共3n組）有源層的發(fā)光；

如圖10所示，步驟（10）：去除第二襯底，在接觸層110上方沉積透明導電層115和電極116，從而制作成晶圓級的可調(diào)控rgb波長的微米-納米級半導體led顯示組件，從圖10中可知，第一隔離層105始于有源層108的上表面，終止于第一導電型的第二半導體層103的下表面，所述第二隔離層104始于有源層108的下表面，終止于第一導電型的第二半導體層103的下表面，其中第一隔離層105，用以隔開相鄰的第一導電型的第二半導體層103、應力控制層106以及應力作用層107。

實施例2

如圖11~19所示，本實施例提供一種晶圓級的微米-納米級半導體led顯示組件的及其制作方法，包括：

如圖11所示，步驟（1）：采用傳統(tǒng)mocvd的外延方法，在第一襯底201上，依次外延第一導電型的第一半導體層202，有源層203，第二導電型的第三半導體層204以及接觸層205；所述有源層的量子阱材料為同一組分且厚度相同的多量子阱；所述有源層量子阱的材料為inxga1-xn/gan多量子阱、inxga1-xn/alingan多量子阱或alyga1-yn/alzga1-zn多量子阱，其中0<x,y,z<1，所述的多量子阱的對數(shù)小于20對，優(yōu)選多量子阱的對數(shù)為8對；

如圖12所示，步驟（2）：在接觸層205上方，鍵合第二襯底206，并剝離第一襯底；

如圖13所示，步驟（3）：從第一導電型的第一半導體層202，蝕刻至有源層203，從而蝕刻出3n組的有源層單元，并在有源層單元的側(cè)壁沉積第二隔離層207；在第一導電型的第一半導體層202蝕刻出3n組的第一導電型的第二半導體層208，并在其側(cè)壁沉積第一隔離層209；

如圖14所示，步驟（4）：在第一隔離層209和第二隔離層207之間間隙，寬度為0.5~5μm，沉積3n組的應力作用層210，應力作用層選用不同導熱系數(shù)材料或磁致彈性材料；

如圖15所示，步驟（5）：在第二隔離層207和第一隔離層209間隙的3n組的應力作用層210上方，沉積應力控制層211；當應力作用層為磁致彈性材料時，應力控制層為磁性材料，在電流注入下可產(chǎn)生可控的磁場，控制應力作用層產(chǎn)生所需的應力，然后，藉由應力作用于有源層控制發(fā)光波長；當所述應力作用層為不同導熱系數(shù)的材料時，應力控制層為熱電阻材料，通過控制注入電流可控制發(fā)熱的功率，產(chǎn)生可控的溫度，溫度范圍為50~500℃，通過調(diào)整不同溫度使不同導熱系數(shù)材料產(chǎn)生可控的應力，從而可調(diào)節(jié)有源層的應力大小，然后藉由應力作用于有源層控制發(fā)光波長；

如圖16所示，步驟（6）：在3n組應力控制層211下方，沉積3n組的第一導電接觸層212（212a、212b、212c）；

如圖17所示，步驟（7）：在3n組第一導電型的第二半導體層208上方，沉積3n組的第二導電接觸層213（213a、213b、213c）；

如圖18所示，步驟（8）：3n組的第一導電接觸層212（212a、212b、212c）分別與集成電路控制板214上的電連接點1、3、5連接，通過集成電路控制板可獨立控制第一組、第二組、第三組（共3n組）的應力控制層的輸入電流，調(diào)控應力作用層產(chǎn)生第一應力、第二應力、第三應力，使第一組有源層發(fā)出波長為580~680nm范圍的紅光，第二組有源層發(fā)出波長為480~580nm范圍的黃綠光，第三組有源層發(fā)出波長380~480nm范圍的藍光；3n組的第一導電型的第二半導體層208通過第二導電接觸層213（213a、213b、213c）分別與集成電路控制板214上的電連接點2、4、6連接，獨立控制第一組、第二組、第三組（共3n組）的有源層的發(fā)光；

如圖19所示，步驟（9）：去除第二襯底，在接觸層205上方沉積透明導電層215和電極216，制作成晶圓級的可調(diào)控rgb波長的微米-納米級半導體led顯示組件。

以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非用于限定本發(fā)明，本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出各種修飾和變動，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應視權利要求書范圍限定。