專利名稱：一種多量子阱tft-led陣列顯示基板及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種LED陣列顯示基板及其制造方法，尤其涉及一種多量子阱 TFT-LED陣列顯示基板及其制造方法。
背景技術：
隨著人們物質文化生活水平的不斷改善，人們對顯示技術的要求也越來越高。顯示技術逐步向著平板化、體積小、重量輕、耗電省等方面發展。液晶顯示器由于具有體積小、 輻射小和功耗低等優點而得到了迅速的發展，成為了當前顯示技術的主流，在不少應用領域內逐步取代了傳統的CRT顯示技術。但是液晶顯示器也存在響應速度相對較慢，色彩還原性能較差等方面的不足。上世紀90年代以來，InGaN為發光材料的GaN基藍光LED器件的制作成功，為LED的迅速普及和推廣開辟可廣闊的道路。隨著紅、綠、藍三基色LED器件的研制成功，紅綠藍三基色光可以混合為白光，白光加現有的彩膜技術就可以實現彩色顯示，這就為LED顯像技術提供了良好的基礎，LED具有發光效率高、顯色性好和節約能源等優點，在目前的大屏幕顯示方面得到了廣泛的應用。目前的LED顯示器主要由單色LED單元拼接而成，具有耗電量少、亮度高、工作電壓低、驅動簡單、壽命長、響應速度快和性能穩定等優點。但目前采用的拼接形式形成的LED顯示器存在分辨率低、色彩均勻性差、體積大等不足，LED顯示器不同拼接部分的協調性和一致性難以保證，制作成本相對較高，大功率器件散熱設計困難，僅適用于大屏幕顯示等問題，限制了拼接LED顯色器的進一步發展。

發明內容
本發明提供了一種多量子阱TFT-LED陣列顯示基板及其制造方法，它制造得到的 LED顯示器分辨率高、體積小、散熱效果良好，能實現真彩和小屏幕顯示，能有效克服了現有拼接LED顯示器和TFT-IXD的不足，并具有其他顯示方式所不具備的優點。本發明提供的一種多量子阱TFT-LED陣列顯示基板，包括襯底，在襯底上方依次為緩沖層，η型GaN層，三基色多量子阱發光層，三基色多量子阱發光層構成白光發光區；在三基色多量子阱發光層上依次為P型GaN層和透明電極層；η型GaN層、三基色多量子阱發光層、P型GaN層和透明電極層共同組成顯示單元，在顯示單元上設有控制區，在顯示單元之間設有引線區；在控制區內設有由電容器下極板和電容器上極板，以及同處于它們之間的絕緣層所構成的電容器；由工作TFT柵極、工作TFT溝道、工作TFT源極、工作TFT漏極以及絕緣層組成的工作TFT ；以及由控制TFT柵極、控制TFT溝道、控制TFT源極和控制TFT漏極以及中間絕緣層組成的控制TFT ；在引線區內設有η型GaN層接地引線，工作TFT源極引線，控制TFT源極引線及控制TFT柵極引線；其中電容器下極板與η型GaN層接觸，η型GaN 層接地弓丨線與電容器下極板連接；電容器上極板分別與工作TFT柵極及控制TFT漏極連接， 工作TFT漏極與透明電極層連接，工作TFT源極與工作TFT源極引線連接，控制TFT源極與控制TFT源極引線連接，控制TFT柵極與控制TFT柵極引線連接；在各層金屬電極和不同層引線之間有絕緣層，在控制區及引線區上有鈍化保護層，在透明電極層設有彩膜基板。
襯底材料可以是藍寶石單晶襯底或SiC單晶襯底。η型半導體層和ρ型半導體層是由不同摻雜濃度的P型或η型GaN外延薄膜組成，其中η型半導體層可摻入Si，p型半導體層可摻入Mg、Si等。三基色多量子阱發光層是由紅、綠、藍(RGB)三種多量子阱構成，藍色量子阱發光層由貧h (In-poor)的InGaN多量子阱層構成，可發出純正的藍光；而綠色量子阱發光層由出富h (In-rich)的InGaN多量子阱層構成，可得到較理想的綠光發射；紅色量子阱由 AlInGaP多量子阱層構成，可發出較理想的紅光。三種三基色的生長順序是可以改變的，每一種顏色的多量子阱層的厚度、材料和生長條件也是可以改變的。同調整各層的厚度，多量子阱層的層數和生長工藝，可實現各層發光性能的最優化。通過三種顏色發光層所發色光的混色，可實現較理想的白光發射。為實現發光層與下一層薄膜之間的晶格匹配，還可選擇在相應發光層生長之前選擇適當的緩沖層(buffer layer),以實現三基色多量子阱發光層與η型層的晶格匹配，如在AlInGaP生長前生長GaAs等緩沖層。如透明電極層為原位生長的ITO或性質類似的透明電極材料。電容器的下極板、上極板，工作TFT柵極、工作TFT漏極、工作TFT源極，控制TFT柵極、控制TFT漏極、控制TFT源極以及各種引線的材料為Mo、Au、Cu、Ag、Ni或Al等金屬中的一種或一種以上組成的合金，或者它們的搭配或組合。絕緣層和鈍化保護層可采用SiOx、 SiNx或SiOxNy等絕緣材料。工作TFT的溝道和控制TFT的溝道層采用非晶硅(a_Si)、多晶硅(poly-Si)或者單晶硅(Si)等半導體材料。彩膜基板包括紅色樹脂、綠色樹脂和藍色樹脂，以及與彩膜相關的其他組件。本發明同時也提供一種多量子阱TFT-LED陣列顯示基板的制造方法，包括以下步驟
步驟一、在襯底上利用MOCVD法依次沉積緩沖層及η型GaN層； 步驟二、在η型GaN層上，采用MOCVD法生長三基色多量子阱發光層； 步驟三、在三基色多量子阱發光層上采用MOCVD法沉積出ρ型GaN層； 步驟四、在P型GaN層上采用MOCVD法沉積透明電極層；
步驟五、在步驟四的基礎上進行光刻和刻蝕，刻蝕深度超過三基色多量子阱發光層，但不得刻穿η型GaN層，被刻蝕的區域形成控制區及引線區，未被刻蝕的區域形成發光區，它們共同組成顯示陣列；
步驟六、在控制區及引線區上采用磁控濺射法沉積出金屬層I，對金屬層I進行光刻和刻蝕，使控制區的金屬層I形層電容器下極板，使引線區的金屬層I形成η型GaN層接地引線；
步驟七、在控制區及引線區上采用PECVD法沉積絕緣層，然后在絕緣層上采用磁控濺射法沉積出金屬層II，對金屬層II進行光刻和刻蝕后，在控制區上的金屬層II分別形成了電容器上極板、與電容器上極板連接的工作TFT柵極以及控制TFT柵極，在引線區上的金屬層II形成了控制TFT柵極引線；
步驟八、在步驟七基礎上，采用PECVD法沉積出絕緣層，再采用PECVD法在絕緣層上沉積出a-Si有源層，并進行光刻和刻蝕，分別形成工作TFT和控制TFT溝道部分。同時，在工作TFT柵極引線末端的上方絕緣層中形成一個尺寸大小適度的過孔，露出工作TFT柵極引線末端的一部分，供下一步驟中控制TFT漏極與工作TFT柵極相連接，以達到通過控制TFT的開關來控制工作TFT開關的目的；
步驟九、在步驟八基礎上，采用磁控濺射法沉積出金屬層III，并對金屬層III進行光刻和刻蝕，控制區上的金屬層III分別形成與透明電極層相連接的工作TFT漏極、工作TFT源極， 以及通過過孔與工作TFT柵極相連接的控制TFT漏極，以及控制TFT源極，在引線區上的
金屬層ΠΙ形成了控制TFT源極引線.
一入 ，
步驟十、采用PECVD法沉積絕緣層，并通過光刻和刻蝕，在工作TFT源極頂部的絕緣層中形成一個過孔，以便工作TFT源極與引線電路連接；采用磁控濺射法沉積出金屬層IV，并進行光刻和刻蝕，形成與工作TFT源極連接的工作TFT源極引線；
步驟十一、采用PECVD法沉積出鈍化保護層，對控制區和引線區電路及相關部分形成保護。進行光刻和刻蝕，形成基板的pad電路部分，以便與外電路連接，同時保持發光區域的完整和清潔。步驟十二、在陣列基板上方覆蓋與陣列基板配套的彩膜基板。其中三基色多量子阱發光層的制備是先在η型GaN層上采用MOCVD法生長貧In 的InGaN藍色量子阱發光層，再生長GaN層，然后生長出富h的InGaN綠色量子阱發光層， 接著生長GaN層，最后長出AlInGaP紅色量子阱發光層。通過調整各層的厚度，多量子阱層的層數和生長工藝，可實現各層發光性能的最優化。通過三種顏色發光層所發色光的混色， 可實現較理想的白光發射。η型GaN層、三基色多量子阱發光層和ρ型GaN層采用MOCVD (金屬有機化合物汽相沉積)工藝，或者采用MBE (分子束外延)方法制備。光刻技術采用半導體技術上采用的通用方法，刻蝕方法采用干刻(如增強等離子刻蝕、反應離子刻蝕等)、濕刻或以上方法的組合。采用磁控濺射或電子束蒸發的方法生長透明電極層、金屬層I、金屬層II、金屬層 ΠΙ和金屬層IV ；采用PECVD (等離子增強化學汽相沉積法)生長絕緣層和鈍化保護層，多晶
硅或單晶硅的有源層需采用與熱處理相結合的比PECVD更復雜的工藝生長。本發明采用MOCVD法在大面積單晶襯底上沉積出同樣具有完整結構的緩沖層及η 型GaN層，并在η型GaN層上通過MOCVD工藝和其他薄膜制備工藝，制備紅、綠、藍三基色多量子阱發光層、P型GaN層及透明電極層，將三基色多量子阱發光層、P型GaN層及透明電極層分隔成顯示陣列。在每個隔離出來的發光陣列單元上通過集成兩個TFT與一個電容器作為該發光單元的控制電路。由于顯示陣列是在大面積單晶襯底上結合半導體工藝制備而成的，因此每個象素發光單元的體積可以比現有的LED大屏幕顯示的單個LED發光單元小很多，跟目前的LCD顯示的象素單元大小相當，能極大的提高顯示的分辨率，從而可大大提高顯示質量。另外，η型GaN層為整塊結構，在η型GaN層上連接金屬引線，在引線區也有金屬引線，從而能大大改善產品的散熱問題。生產工藝與現有半導體工藝兼容，易于大規模產業化的同時，產品性能大幅度提高。本發明中多量子阱TFT-LED陣列顯示基板的工作原理為TFT_LED彩色陣列顯示基板包括一個電容器、一個工作TFT及一個控制TFT ；工作TFT源極通過工作TFT源極引線
6與驅動電源相連接，控制TFT柵極通過控制TFT柵極引線與掃描信號相連接，控制TFT源極通過控制TFT源極引線與數據信號相連接，電容器下基板與LED與η型層連接，并與接地引線相連接；當控制TFT柵極引線有掃描信號時，控制TFT處于開啟狀態，數據信號通過控制 TFT源極傳送到工作TFT柵極，并為電容器充電。假定工作TFT的外驅動電壓恒定，并工作于截止電壓以上的非飽和區，工作TFT漏極電流的大小由工作TFT柵極電壓決定；當控制 TFT柵極引線沒有掃描信號時，控制TFT處于截止狀態，存儲在電容器中的電荷仍能維持工作TFT柵極的電壓并保持恒定，使工作TFT處于開啟狀態，這樣就保證了在整個幀周期中， LED具有恒定的電流通過。這個電路通過控制TFT源極引線上的數據信號電壓改變工作TFT 柵極的電壓，控制流過工作TFT的電流，從而控制了流過LED的電流，達到控制LED發光亮度的目的。由于采用上述的技術方案，與現有技術相比，本發明采用一種全新的思路，采用半導體集成工藝，將發光單元(LED單元)與發光的控制單元(TFT單元)共同集成到同一塊基片上完整的襯底基板上，從而構成顯示陣列基板。根據顯示的需要，每一個發光單元的狀態由與之相對應的控制單元來控制，即每個陣列發光單元的開關狀態和明亮程度(灰度級)可以通過與電路連接的控制單元來調節。為了實現彩色顯示，采用三基色多量子阱發光層，它是由紅、綠、藍(RGB)三種量子阱構成，通過三種顏色混色后實現白光發射。在白色發光的基礎上，通過與彩膜技術相配合，選擇與LED陣列基板對應的彩膜(Color Filter)基板，從而將白光還原成顯示所需要的紅、藍、綠三原色。彩膜基板上的顏色單元分布和透光率要符合彩色顯示對象素單元的要求。在控制單元的配合下，從而實現彩色顯示。這樣制造的 LED顯示器分辨率高、體積小、散熱效果良好，能實現真彩和小屏幕顯示，適用家庭及辦公等環境，能有效克服了現有拼接LED顯示器和TFT-LCD的不足，并具有其他顯示方式所不具備的優點。


圖1為本發明的結構示意圖2為藍寶石Al2O3 (0001)面襯底上外延生長緩沖層和n-GaN層后的截面圖； 圖3為n-GaN層上生長紅、綠、藍三基色多量子阱發光層后的截面圖； 圖4為在紅綠藍三基色多量子阱發光層上生長p-GaN層后的截面圖； 圖5為在p-GaN層上生長透明電極后的截面圖。圖6為在圖5基礎上刻蝕形成控制區及引線區后的平面7為圖6中對應A-A截面的截面圖8為沉積金屬層I后，刻蝕形成電容器下極板和η型GaN層接地引線的平面圖； 圖9為圖8中對應A-A截面的截面圖10為沉積金屬層Π后，刻蝕形成電容器上極板、與電容器上極板連接的工作TFT柵
極和控制TFT柵極，以及在引線區上形成控制TFT柵極引線后的平面圖； 圖11為圖10中對應A-A截面的截面圖12為沉積a-Si有源層，進行光刻和刻蝕，形成工作TFT溝道及控制TFT溝道，并在柵絕緣層上形成工作TFT柵極過孔后的平面圖； 圖13為圖12中對應A-A截面的截面圖； 圖14為圖12中對應B-B截面的截面圖； 圖15為圖12中對應C-C截面的截面圖16為沉積金屬層III，并進行光刻和刻蝕，形成工作TFT的源、漏極、控制TFT的源、漏極和控制TFT源極引線后的平面圖17為圖16的中對應A-A截面的截面圖； 圖18為圖16的中對應B-B截面的截面圖； 圖19為圖16的中對應C-C截面的截面圖20為沉積金屬層IV，進行光刻和刻蝕，形成工作TFT源極引線的平面圖； 圖21為生長鈍化保護層后的平面圖； 圖22為圖21中對應A-A截面的截面圖； 圖23為圖21中對應B-B截面的截面圖； 圖M為圖21中對應C-C截面的截面圖。
附圖標記
1、襯底；
2、緩沖層；
3、η型 GaN 層；
4、三基色多量子阱發光層；
5、ρ型 GaN 層；
6、透明電極層；
7、控制區；
8、引線區；
9、發光區；
10、電容器下極板； IUn電極接地引線；
12、電容器上極板；
13、工作TFT柵極；
14、工作TFT柵極引線；
15、控制TFT柵極；
16、控制TFT柵極引線；
17、工作TFT溝道；
18、控制TFT溝道；
19、控制TFT源極；
20、控制TFT源極引線；
21、控制TFT漏極；
22、工作TFT源極；
23、工作TFT漏極；
24、工作TFT源極引線；
825、絕緣層；
26、鈍化保護層。
具體實施例方式本發明一種多量子阱TFT-LED陣列顯示基板結構如圖M所示在襯底1上方依次為緩沖層2和η型GaN層3，三基色(RGB)多量子阱發光層4，三基色多量子阱發光層構成白光發光區9 ；在三基色多量子阱發光層4上依次為ρ型GaN層5和透明電極層6 ；η型GaN 層3、三基色多量子阱發光層4、ρ型GaN層5和透明電極層6共同組成顯示單元，在顯示單元上設有控制區7，在顯示單元之間設有引線區8 ；在控制區7內有由電容器下極板10和電容器上極板12，以及同處于它們之間的絕緣層25所構成的電容器。由工作TFT柵極13、工作TFT溝道17、工作TFT源極22、工作TFT漏極23以及絕緣層25組成的工作TFT ；以及由控制TFT柵極15、控制TFT溝道18、控制TFT源極19和控制TFT漏極21以及絕緣層25組成的控制TFT;在引線區內有η型GaN層接地引線11，工作TFT源極引線24，控制TFT源極引線20及控制TFT柵極引線16 ；其中電容器下極板10與η型GaN層3良好接觸，η型GaN 層接地引線11為電容器下極板10的延伸；電容器上極板12分別與工作TFT柵極13及控制TFT漏極21連接，工作TFT漏極23與透明電極層6連接，工作TFT源極22與工作TFT 源極引線M連接，控制TFT源極19與控制TFT源極引線20連接，控制TFT柵極15與控制 TFT柵極引線16連接；在各層金屬電極和不同層引線之間有絕緣層25，在控制區7及引線區8上有鈍化保護層沈；在透明電極層6上方覆蓋有配套的彩膜基板。本發明中MOCVD方法的鎵源為TMGa (三甲基鎵)，氮源為NH3 (氨)，銦源為TMh (三甲基銦)，鋁源為TMAl (三甲基鋁)，鎂源為TMMg (三甲基鎂)、硅源為SiH4 (硅烷)。以下是該實施例多量子阱TFT-LED陣列顯示基板的制造方法，它包括以下主要步驟
步驟一、采用大面積的整塊藍寶石單晶作為襯底1，將襯底1放入MOCVD設備中，先通入 H2氣氛下加熱至1100°C烘烤20min ；然后在800°C下通入氮氣對襯底進行100s的氮化處理； 處理后通入NH3 (氨氣)和TMAl (三甲基鋁)、在800°C的條件下在襯底上氣相外延生長厚度為80nm的AlN緩沖層，然后通入TMGa (三甲基鎵)和氨氣在600°C下生長厚度為200nm的 GaN緩沖層；AlN緩沖層、GaN緩沖層共同組成緩沖層2 ；在600°C的條件下摻Si在緩沖層2 上生長厚度為2um的η型GaN層3，如圖2所示；
步驟二、在600°C的條件下在η型GaN層3上生長厚度為IOnm的GaN層緩沖層，在550°C 下生長厚度為3nm的InGaNan=O. 08)的藍色量子阱發光層，再在600°C下生長厚度為IOnm 的GaN層，重復以上步驟5-6次，即形成了多量子阱結構的藍光LED發光層；然后在550°C下生長厚度為3nm的InGaNan=O. 08)的綠色量子阱發光層，接著在600°C下生長厚度為IOnm 的GaN層，重復以上步驟5-6次，即形成了多量子阱結構的綠光LED發光層；繼續生長50nm 的GaAs層作為緩沖層，在800°C生長3nm的AlInGaP紅色量子阱發光層，繼續生長IOnm的 GaAs層，重復以上的后兩個步驟5-6次，最后生長30nm左右的GaN層緩沖層，即形成了多量子阱結構的紅光LED發光層。紅光LED發光層、綠光LED發光層及藍光LED發光層共同組成三基色發光層4，如圖3所示；
步驟三、在650°C的條件下，在三基色三基色多量子阱發光層4上生長厚度為120nm的P型GaN層5，在600°C的條件下退火1小時，并使用H2SO4溶液、H2O2溶液、氫氟酸溶液、鹽酸、NH4OH等結合超聲波清洗技術去除所述LED外延片表面的有機雜質和金屬離子，如圖4 所示；
步驟四、在三基色多量子阱發光層頂部采用磁控濺射法在ρ型GaN層5上沉積出一層厚度為200nm的ITO透明電極層6，如圖5所示；
步驟五、在ITO上涂覆光刻膠，通過曝光和顯影，露出需要刻蝕的控制區7及引線區8， 然后濕刻和干刻相結合方法的進行刻蝕，刻蝕深度既要保證η型GaN層2裸露，但又不能將 η型GaN層2被穿透，被刻蝕后的的區域形成控制區7及引線區8，未被刻蝕的區域則形成發光區，它們共同組成顯示陣列，如圖6、圖7所示；
步驟六、對基板進行清洗后，采用磁控濺射法在控制區7和引線區8沉積金屬層I ；進行清洗后，涂光刻膠，對控制區7及引線區8的金屬層I進行光刻和刻蝕，得到電容器的下極板10及η型GaN層接地引線11，如圖8、圖9所示；
步驟七、對基板進行清洗后，用PECVD法在控制區7及引線區8上生長一層SiNx或SW2 作為絕緣層25 ；然后繼續采用磁控濺射法在絕緣層25上沉積出金屬層II，對金屬層II進行光刻和刻蝕，在控制區上的絕緣層25形成了電容器的介質層，在控制區上的金屬層II分別形成了電容器上極板12、與電容器上極板12連接的工作TFT柵極13和工作TFT柵極引線 14，以及控制TFT柵極15，在引線區8上的金屬層II形成了控制TFT柵極引線16，如圖10、 圖11所示；
步驟八、用PECVD法在上沉積出SiNx或SW2絕緣層25 ；再采用PECVD法在在絕緣層25 上沉積出a-Si有源層，并進行光刻和刻蝕，分別形成工作TFT溝道17及控制TFT溝道18， 在工作TFT柵極13與控制TFT漏極21之間的引線末端的柵絕緣層上形成一個過孔，露出工作TFT柵極引線14末端，如圖12、圖13、圖14及圖15所示；
步驟九、在步驟八的基礎上采用磁控濺射法沉積出金屬層III，對金屬層III進行光刻和刻蝕，在控制區7上的金屬層III分別形成與透明電極層6連接的工作TFT漏極23，工作TFT 源極22，與工作TFT柵極13連接控制TFT漏極21以及控制TFT源極22 ；在引線區8上的
金屬層ΠΙ形成了控制TFT源極引線20，如圖16、圖17、圖18及圖19所示；
步驟十、在基板的控制區7及引線區8上采用PECVD法沉積出絕緣層25，然后在工作 TFT源極22頂部的絕緣層25形成一個過孔；然后在的絕緣層25上采用磁控濺射法沉積出金屬層IV，并對金屬層IV進行光刻和刻蝕，形成與工作TFT源極22連接的工作TFT源極引線24，如圖20所示；
步驟十一、在基板的控制區7及引線區8上采用PECVD法沉積出鈍化保護層沈，如圖 21、圖22、圖23和圖24所示；
步驟十二、在每個發光單元上分別覆蓋紅綠藍彩膜實現了每個像素的紅、綠、藍色LED 全彩顯示。按照上述步驟和工藝，可以得到較好質量的多量子阱TFT-LED陣列顯示基板。本發明以上所述內容，僅給出了實現本發明的一種實施方案，但此方案中的各部分結構的形狀、厚度，以及工藝條件是可以改變的，但這種改變不脫離雙TFT結構來控制 LED發光，并通過多量子阱三基色發光層發射白光并配合彩膜來滿足顯示要求的思想和范疇，對本領域人員自己明了的所有變更應當包含在所述的權利要求范圍內。
權利要求
1.一種多量子阱TFT-LED陣列顯示基板，其特征在于在襯底(1)上方依次為緩沖層(2)，η型GaN層(3)，三基色多量子阱發光層(4)，三基色多量子阱發光層(4)構成白光發光區(9)；在三基色多量子阱發光層(4)上依次為ρ型GaN層(5)和透明電極層(6) ;η型GaN 層(3)、三基色多量子阱發光層(4)、ρ型GaN層(5)和透明電極層(6)共同組成顯示單元，在顯示單元上設有控制區(7)，在顯示單元之間設有引線區(8)；在控制區(7)內設有由電容器下極板(10)和電容器上極板(12)，以及同處于它們之間的絕緣層(25)所構成的電容器； 由工作TFT柵極(13 )、工作TFT溝道(17 )、工作TFT源極(22 )、工作TFT漏極(23 )以及絕緣層(25)組成的工作TFT ；以及由控制TFT柵極(15)、控制TFT溝道(18)、控制TFT源極(19) 和控制TFT漏極(21)以及中間絕緣層(25)組成的控制TFT ；在引線區內設有η型GaN層接地引線(11)，工作TFT源極引線(24)，控制TFT源極引線(20)及控制TFT柵極引線(16)； 其中電容器下極板(10 )與η型GaN層(3 )接觸，η型GaN層接地引線(11)與電容器下極板 (10)連接；電容器上極板(12)分別與工作TFT柵極(13)及控制TFT漏極(21)連接，工作 TFT漏極(23)與透明電極層(6)連接，工作TFT源極(22)與工作TFT源極引線(24)連接， 控制TFT源極(19)與控制TFT源極引線(20)連接，控制TFT柵極(15)與控制TFT柵極引線(16)連接；絕緣層(25)處于各層金屬電極和不同層引線之間，在控制區(7)及引線區(8) 上有鈍化保護層(26 )，在透明電極層(6 )設有彩膜基板。
2.根據權利要求1所述的多量子阱TFT-LED陣列顯示基板，其特征在于襯底(1)材料為藍寶石單晶襯底或SiC單晶襯底。
3.根據權利要求1所述的多量子阱TFT-LED陣列顯示基板，其特征在于η型半導體層(3)和ρ型半導體層(5)是由不同摻雜濃度的ρ型或η型GaN外延薄膜組成，其中η型半導體層摻入Si，ρ型半導體層可摻入Mg或Si。
4.根據權利要求1所述的多量子阱TFT-LED陣列顯示基板，其特征在于三基色多量子阱發光層(4)是由紅、綠、藍三種多量子阱構成。
5.根據權利要求1所述的多量子阱TFT-LED陣列顯示基板，其特征在于透明電極層 (6)為原位生長的ITO或ΙΖ0;電容器下極板(10)、上極板(12)，工作TFT柵極(13)、工作 TFT漏極(23)、工作TFT源極(22)，控制TFT柵極(15)、控制TFT漏極(21)、控制TFT源極 (19)以及各種引線的材料為Mo、Au、Cu、Ag、Ni或Al中的一種或一種以上組成的合金，或者它們的搭配或組合；絕緣層(25)和鈍化保護層(26)采用SiOx、SiNx或SiOxNy絕緣材料制作。
6.根據權利要求1所述的多量子阱TFT-LED陣列顯示基板，其特征在于工作TFT溝道(17)和控制TFT溝道(18)采用非晶硅、多晶硅或者單晶硅。
7.根據權利要求1所述的TFT-LED彩膜陣列顯示基板，其特征在于彩膜基板包括紅色樹脂、綠色樹脂和藍色樹脂組成的顏色單元，彩膜基板位于透明電極層(6)上方。
8.一種多量子阱TFT-LED陣列顯示基板的制作方法，其特征在于步驟一、在襯底(1)基片上利用MOCVD法依次沉積緩沖層(2 )，η型GaN層(3 )；步驟二、在η型GaN層(3 )上，采用MOCVD法生長三基色多量子阱發光層(4);步驟三、在三基色多量子阱發光層(4)上采用MOCVD法沉積出ρ型GaN層(5)；步驟四、在P型GaN層(5 )上采用磁控濺射法沉積透明電極層(6 )；步驟五、在步驟四的基礎上進行光刻和刻蝕，刻蝕深度超過三基色多量子阱發光層(4)，但不得刻穿η型GaN層(3)，被刻蝕的區域形成控制區(7)及引線區(8)，未被刻蝕的區域形成發光區(9)，它們共同組成顯示陣列；步驟六、在控制區(7)及引線區(8)上采用磁控濺射法沉積出金屬層I，對金屬層I進行光刻和刻蝕，使控制區的金屬層I形層電容器下極板(10)，使引線區(8)的金屬層I形成η型GaN層接地引線(11);步驟七、在控制區(7)及引線區(8)上采用PECVD法沉積出絕緣層(25)，然后在絕緣層 (25)上采用磁控濺射法沉積出金屬層II，對金屬層II進行光刻和刻蝕后，在控制區上的金屬層II分別形成了電容器上極板(12)、與電容器上極板(12)連接的工作TFT柵極(13)以及控制TFT柵極(15)，在引線區(8)上的金屬層II形成了控制TFT柵極引線(16);步驟八、在步驟七基礎上，采用PECVD法沉積出絕緣層(25)；再采用PECVD法在在絕緣層(25)上沉積出a-Si有源層，并進行掩膜刻蝕，分別形成工作TFT溝道層(17)及控制TFT 溝道層(18)，在工作TFT柵極引線(14)末端的上方絕緣層中形成一個過孔，露出工作TFT 柵極引線(14)末端的一部分，供下一步驟中控制TFT漏極(21)與工作TFT柵極(13)相連接，以達到通過控制TFT的開關來控制工作TFT開關的目的；步驟九、在步驟八基礎上，采用磁控濺射法沉積出金屬層III，對金屬層III進行光刻和刻蝕，在控制區上的金屬層III分別形成與透明電極層連接的工作TFT漏極(23)，工作TFT源極 (22)，與工作TFT柵極(13)連接的控制TFT漏極(21)，控制TFT源極(19)，通過過孔與工作 TFT柵極(13)相連接的控制TFT漏極(21)以及控制TFT源極(19)，在引線區上的金屬層 III形成了控制TFT源極引線(20 )；步驟十、采用PECVD法沉積出絕緣層(25)，并通過光刻和刻蝕，在工作TFT源極(22)頂部的絕緣層(25)中形成一個過孔，以便工作TFT源極(22)與引線電路連接；采用磁控濺射法沉積出金屬層IV，并進行光刻和刻蝕，形成與工作TFT源極(22)連接的工作TFT源極引線⑶；步驟十一、采用PECVD法沉積出鈍化保護層(26 )，對控制區(7 )和引線區(8 )電路及相關部分形成保護，對鈍化保護層(26)進行光刻和刻蝕，形成基板的pad電路部分，以便與外電路連接，同時保持發光區域的完整和清潔；步驟十二、在透明電極層(6)上方覆蓋與配套的彩膜基板。
9.根據權利要求8所述的多量子阱TFT-LED陣列顯示基板的制作方法，其特征在于 刻蝕的方法采用濕法刻蝕、干法刻蝕相結合的方法。
全文摘要
本發明公開了一種多量子阱TFT-LED陣列顯示基板及其制造方法。采用半導體集成工藝，將雙TFT、三基色多量子阱發光單元共同集成實現白色發光和控制，并與彩膜技術配合來實現TFT-LED的彩色陣列顯示。其特征包括在大面積單晶襯底上沉積出同樣具有完整結構的緩沖層及n型GaN層，并在n型GaN層上通過MOCVD工藝和制備紅、綠、藍三基色多量子阱發光層構成白色發光區、p型GaN層及透明電極層，將包含三基色多量子阱發光層、p型GaN層及透明電極層分隔成顯示陣列。在每個隔離出來的發光陣列單元上通過集成兩個TFT與一個電容器作為該發光單元的控制電路，在基板表面覆蓋紅綠藍三基色彩膜層，以實現彩色的顯示。本發明能一定程度上克服現有LED和LCD顯示的不足，大幅提高顯示質量和顯示效果，且制造方法與現有的半導體工藝相兼容，易于實現產業化。
文檔編號H01L27/15GK102427080SQ20111036750
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者楊利忠, 楊小平, 胡紹璐, 鄧朝勇, 雷遠清 申請人:貴州大學