用于制造自然发射矩阵的方法与流程

1.本发明涉及彩色微屏的一般领域。
2.本发明涉及一种用于制造自然发射矩阵，特别是rgb矩阵的方法。
3.本发明还涉及一种自然发射矩阵，并且特别地涉及一种rgb矩阵。
4.本发明应用于许多工业领域，并且特别地应用于基于间距小于10μm 的微型led的彩色微屏领域。


背景技术：

5.彩色微屏包括蓝色、绿色和红色像素(rgb像素)。
6.蓝色和绿色像素可以由氮化物材料制成，而红色像素可以由磷化物材料制成。为了在同一衬底上组合这三种类型的像素，通常使用所谓的“选择和放置(pick and place)”技术。然而，在像素小于10μm的微屏的情况下，这种技术不能再使用，这是因为不仅存在对准问题，而且在这种规模上实施这样的技术需要时间。
7.另一个解决方案在于用量子点(qd)或纳米磷光体来转换颜色。然而，控制这些材料在小像素上的沉积是困难的，并且它们对流动的阻力不够强大。
8.因此，能够在相同的衬底上用相同族的材料自然地获得三个rgb像素是至关重要的。为此，ingan是最有前途的材料。事实上，根据其铟浓度，这种材料理论上可以覆盖整个可见光谱。基于ingan的蓝色微型led 已经显示出比它们的有机同系物高得多的高亮度。为了发射绿光，led的量子阱(qw)必须包含至少25％的铟，而为了发射红光，必须具有至少 35％的铟。不幸的是，由于inn在gan中的低混溶性，而且由于gan上 ingan有源区生长中固有的高压缩应力，超过20％in的ingan材料的质量下降。
9.因此，能够降低基于gan/ingan的结构中的总应力是必要的。
10.为了解决这个问题，已经设想了几种解决方案。
11.第一种解决方案在于形成纳米结构，比如纳米线或棱锥，以便能够通过自由边缘释放应力。轴向纳米线的生长可以通过分子束外延(mbe)来实现。在实践中，mbe生长中使用的低生长温度导致低内量子效率(iqe)。棱锥使得有可能弯曲位错。特别地，完整的棱锥具有有利于掺入in以及降低有源区的内部电场的半极性平面。对于截顶棱锥，截顶面允许量子阱在 c平面上生长，与沿着完整棱锥的半极性平面的发射相比，这导致更均匀的发射。可替代地，也可以在纤锌矿结构的c面以外的平面上以平面方式进行生长，比如在半极性平面上生长，这更有利于掺入in。
12.另一种解决方案在于通过使用晶格参数更接近量子阱的ingan合金的晶格参数的衬底或伪衬底来减小led结构的有源区中的应力。因此，即使采用平面配置，也可以增加ingan中in的结合程度。已经表明，当衬底的晶格参数增加时，与具有相同in浓度的应力层相比，内部电场降低，并且量子阱的发射向红色偏移[1]。所获得的ingan弛豫层使得通过金属有机气相外延(movpe)生长iii-n异质结构成为可能。然而，目前，据所知，允许这种示范的唯一衬底是来自soitec的通过smart cut
tm
技术获得的 inganos伪衬底。
[0013]
用于降低基于gan/ingan的led结构中的总应力的另一种解决方案在于使gan层多孔化。在参考文献[2]中，最初制备了包括被非有意掺杂 gan(nid gan)层和n+掺杂gan层覆盖的蓝宝石衬底的叠层。掺杂gan 层起到阳极的作用，而铂格栅起到阴极的作用。电化学多孔化在草酸溶液 (0.2m)中通过施加15v的电压30分钟，然后在koh溶液(0.06m) 中在9v下紫外辐射30分钟来实施。由此获得的多孔化的gan层使得可以生长具有多量子阱(mqw)的led结构，其由n+gan层、五个 gan/ingan量子阱(qw)和p gan接触层组成。应力的极大弛豫导致更好的电学和光学性质，特别是关于光致发光(pl)方面。
[0014]
然而，led的gan层的结晶质量取决于孔的直径和多孔化gan层的孔隙率，以及所寻求的厚度。因此，有必要在每种情况下找到合适的参数，这使得该方法的工业实施变得复杂。
[0015]
从gan/ingan衬底制造弛豫外延ingan层和在ingan台面上制造弛豫外延ingan层是通过使用电化学阳极化的多孔化方法实现的。多孔化步骤通过各种转移在整个晶片上实施[3、4]。


技术实现要素：

[0016]
本发明的一个目的是提出一种方法，该方法至少部分地弥补了现有技术的缺点，并且使得可以获得至少部分弛豫或者甚至完全弛豫的 gan/ingan结构，以便制造自然发射矩阵，特别是具有红绿蓝像素的rgb (红绿蓝)矩阵。
[0017]
为此，本发明提出了一种用于制造自然发射矩阵的方法，该方法包括以下步骤：
[0018]
a)提供基础结构，该基础结构依次包括衬底、非有意掺杂(nid)gan 层、x值在0％-8％范围内选择的掺杂in(x)gan层和非有意掺杂in(x)gan 的外延再生长层，
[0019]
b1)在基础结构中构造第一台面，该第一台面包括nid gan层的一部分、掺杂in(x)gan层和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层，
[0020]
b2)在基础结构中构造第二台面，该第二台面包括掺杂in(x)gan层的一部分和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层，第一台面与第二台面电绝缘，
[0021]
c)使第二台面的掺杂in(x)gan层电化学多孔化，
[0022]
d1)在第一台面的非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层上沉积第一叠层，由此获得以第一波长(例如蓝色)发射的第一led结构，
[0023]
d2)在第二台面的非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层上沉积第二叠层，由此获得以第二波长(例如红色)发射的第二led结构。
[0024]
本发明与现有技术的根本区别在于使用包括多个具有不同弛豫水平的台面的基础结构(所谓的图案化衬底)来制造自然发射矩阵。在这些台面上外延生长一个或多个叠层时，由此获得具有各种波长的led结构。
[0025]
该方法通过特定的电寻址导致台面的选择性多孔化。不得被多孔化的台面通过蚀刻直到非掺杂层而被电绝缘。
[0026]
连续的多孔化和外延步骤导致获得几个发射波长。
[0027]
有利地，该方法还包括步骤b3)，在该步骤中，在基础结构中构造第三台面，以及步骤d3)，在该步骤中，在第三台面的非有意掺杂in(x)gan 的外延再生长层上沉积第三叠层，由此获得以第三波长(例如绿色)发射的第三led结构。
[0028]
有利地，第一led结构发射蓝光，第二led结构发射红光，并且第三led结构发射绿光，由此形成rgb矩阵。
[0029]
根据第一有利变型实施例，第三台面包括nid gan层的一部分、掺杂 in(x)gan层和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层。
[0030]
根据该第一变型，有利地，步骤b3)与步骤b1)同时实施，和/或步骤 d3)与步骤d2)同时实施。
[0031]
有利地，步骤d3)与步骤d2)同时实施：在第二平台和第三平台上沉积相同的叠层。生长参数是相同的，但是得到的led结构是不同的，这是因为每层的in浓度将根据台面的应力状态而变化。
[0032]
有利地，根据这个第一变型：
[0033]-在步骤c)与步骤d1)之间，在第二台面和第三台面上沉积由sio2或sin制成的第一掩模，在步骤d1)之后移除第一掩模，以及
[0034]-在步骤d1)与步骤d2)和d3)之间，在第一台面上沉积由sio2或 sin制成的第二掩模，在步骤d2)和d3)之后移除第二掩模。
[0035]
根据第二有利的变型实施例，第三台面包括掺杂in(x)gan层的一部分和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层，由此第三台面与第二台面电绝缘，并且该方法包括附加步骤c’)，在该步骤期间，使第三台面的掺杂 in(x)gan层电化学多孔化。
[0036]
根据该第二变型，有利地，步骤d1)、d2)和d3)同时实施。在整个结构中，特别是在量子阱中，in的结合根据致密外延再生长层的弛豫程度而变化。层越弛豫，发射波长增加得越多。因此，通过在三个台面上沉积相同的叠层，获得了以各种波长发射的几个led结构，第一、第二和第三结构有利地适于分别发射蓝光、红色和绿色。
[0037]
步骤c)和c’)可以同时或相继实施。
[0038]
有利的是，nid gan层具有在100nm至4μm之间的厚度，和/或掺杂 in(x)gan层具有在100nm至800nm之间的厚度，和/或非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层具有在10nm至200nm之间的厚度。
[0039]
该方法具有许多优点：
[0040]-实现起来很简单，
[0041]-与n掺杂层的多孔化相关联的台面构造提供了柔顺效应，
[0042]-与具有相同in浓度的应力层相比，它导致应力的部分或完全弛豫，并降低压电极化，
[0043]-它允许所谓的“自下而上”的方法来制造μled和μ显示器：在台面像素化之后实现光学结构(n，pq，p)的生长，而不管像素的尺寸如何，并且使得可以避免“拾取和放置”方法中的对准问题；此外，用于蚀刻像素的方法对微型led的功效没有影响，这使得可以产生测微像素，
[0044]-获得rgb矩阵所需的外延数量的限制：最多2个外延而不是3个，
[0045]-对于蓝色像素可以使用常规的蓝色led结构，并且对于绿色像素和红色像素可以使用适用于红色的全ingan led结构(由于红色led结构的多孔化台面的适合的弛豫程度)，这使得可以最大化蓝色和红色的eqe，
[0046]-通过用于控制发射波长的合适的多孔化步骤精确调节台面的弛豫，
[0047]-该方法不需要用于能够使掺杂层多孔化的转移步骤。
[0048]
本发明还涉及一种自然发射基质，该自然发射基质包括：
[0049]-基础结构，该基础结构依次包括衬底、nid gan层、x为0％至8％的掺杂in(x)gan层和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层，
[0050]-在基础结构中形成的第一台面，该第一台面包括gan(nid)层的一部分、掺杂in(x)gan层和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层，第一台面由以第一波长(例如蓝色)发射的第一led结构覆盖，
[0051]-在结构中形成的第二台面，该第二台面包括掺杂in(x)gan层的一部分和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层，第二台面的掺杂in(x)gan层被多孔化，第二台面由以第二波长(例如红色)发射的第二led结构覆盖。
[0052]
有利的是，该矩阵包括在基础结构中形成并由以第三波长(例如绿色) 发射的第三led结构覆盖的第三台面。
[0053]
根据有利的第一变型，第三台面包括nid gan层的一部分、掺杂in(x)gan层和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层。
[0054]
根据这个第一变型，有利地，第三led结构与第二led结构同时形成。
[0055]
根据有利的第二变型实施例，第三台面包括掺杂in(x)gan层的一部分和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层，第三台面的掺杂in(x)gan层被多孔化。
[0056]
根据这个第二变型，有利地，第一led结构、第二led结构和第三 led结构同时形成。
[0057]
本发明的其他特征和优点将从以下描述的剩余部分中显现出来。
[0058]
不言而喻，这个附加描述仅仅是为了说明本发明的目的而给出的，并且在任何情况下都不应该被解释为对这个目的的限制。
附图说明
[0059]
参考附图，通过阅读仅以指示方式而非限制性方式给出的示例性实施例的描述，将最好地理解本发明，在附图中：
[0060]
图1a至图1j示意性地以横截面示出了根据本发明的第一特定变型实施例的用于制造rgb矩阵的方法的各个步骤。
[0061]
图2示意性地以横截面示出了根据本发明的特定实施例的led结构。
[0062]
图3示意性地以横截面示出了根据本发明的另一个特定实施例的led 结构。
[0063]
图4示意性地以横截面示出了根据本发明的另一个特定实施例的led 结构。
[0064]
图5a至图5f示意性地以横截面示出了根据本发明的第二特定变型实施例的用于制造rgb矩阵的方法的各个步骤。
[0065]
图6a和图6b示意性地三维地示出了根据第二变型实施例的特定实施方式的蚀刻一系列台面的步骤。
[0066]
图7示意性地以平面图示出了根据第二变型实施例的特定实施方式的一系列台面的电互连。
[0067]
图8示意性地以横截面示出了根据本发明的另一个特定实施例的led 结构。
[0068]
为了使附图更加清晰，附图中所示的各种零件不一定按照统一的比例示出。
[0069]
各种可能性(变型和实施例)必须理解为不相互排斥，并且可以相互组合。
[0070]
此外，在以下描述中，取决于定向的术语，诸如“顶部”、“底部”等在理解该结构如图所示定向的情况下适用。
具体实施方式
[0071]
尽管决不是限制性的，但是本发明特别适用于制造多光谱器件，例如以简化的方式制造各种颜色的led，或者多色微屏(“微显示器”)。
[0072]
在下文中，将更特别地描述用于制造rgb类型(即，具有三种不同发射波长)的自然发射矩阵的方法，但是该方法可以应用于具有至少两种不同发射波长的任何矩阵。
[0073]
参考附图，现在将描述用于制造rgb矩阵的方法。这种方法可以根据几个不同的实施例来实现。特别地，它可以根据第一变型实施例(如图 1a-图1j所示)和第二变型实施例(如图5a-图5f所示)来实施。这些方法实现以下步骤：
[0074]
a)提供基础结构10，该基础结构10依次包括衬底11、nid gan层12、掺杂in(x)gan层13和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层14(图1a和图5a)，
[0075]
b)实施用于在基础结构10中分别构造第一系列台面s1、第二系列台面s2和第三系列台面s3的步骤b1)、b2)和b3)(图1b至图1c和图5b)，
[0076]
c)使至少一系列台面的掺杂in(x)gan层13电化学多孔化(图1d和图5c至图5d)，
[0077]
d)在第一系列台面s1、第二系列台面s2和第三系列台面s3的非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层14上沉积一个或多个叠层100或110、 200、300，由此分别获得第一系列蓝色led、第二系列红色led和第三系列绿色led(图1e至图1j以及图5e至图5f)。
[0078]
旨在形成led的一个或多个叠层有利地形成在系列台面上，以获得各种颜色的系列led。每个系列台面包括至少一个台面，优选地包括几个台面。
[0079]
用于该方法的这两个不同实施例的基础结构10包括并且优选包括(图1a和图5a)：
[0080]-衬底11，
[0081]-nid gan层12，
[0082]-x值在0％至8％的范围内选择的掺杂in(x)gan层13，
[0083]-x值在0％至8％的范围内选择的非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层。
[0084]
衬底11例如由蓝宝石或硅制成。它的厚度例如在300μm至1mm之间。
[0085]
gan层12为非有意掺杂(nid)层。它的厚度例如在100nm至6μm之间。
[0086]
掺杂in(x)gan层13具有在0％至8％之间的in x比例。因此，它可以为gan层或ingan层。例如，它是3
×
10
18
cm-3
至1.5
×
10
19
cm-3
，优选6
ꢀ×
10
18
cm-3
至1.5
×
10
19
cm-3的n掺杂的层。这个层可以被多孔化。它的厚度优选在100nm至1μm之间，例如在800nm至1μm之间。
[0087]
in(x)gan的外延再生长层是非有意掺杂的层14。它具有在0％与8％之间的in x比例。因此，它可以为gan层或ingan层。它的厚度例如在 10nm至200nm之间。
[0088]
在步骤b1)、b2)和b3)期间，在基础结构10中分别构造第一系列台面s1、第二系列台面s2和第三系列台面s3。为了清楚起见，在横截面图中每个系列只显示了一个台面。
[0089]
台面，也称为高地，为浮雕元素。它们例如通过蚀刻一个连续层或几个重叠的连续层来获得，以便仅留下这个层或这些层的一定数量的“浮雕”。蚀刻通常是等离子体蚀刻(或干蚀刻)，例如基于氯化气体cl2或sicl4。台面可以例如通过光刻形成在基础结构10中。浮雕
使得可以定义像素。
[0090]
优选地，台面的侧面垂直于这个叠层。
[0091]
台面可以具有正方形、圆形或六边形形状。台面的尺寸范围例如为500 nm至500μm。
[0092]
两个连续台面之间的间隔(“间距”)范围例如为从50nm至20μm。
[0093]
在步骤b1)中，在基础结构10中构造第一系列台面s1，第一系列s1 中的台面包括nid gan层12的一部分、掺杂in(x)gan层13和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层14，由此第一系列s1中的台面各自电绝缘(图 1b、图5b)，
[0094]
步骤b1)通过蚀刻直到nid gan层12，导致第一系列台面s1的电绝缘。这些台面在电化学多孔化步骤(步骤c))中不会被多孔化。
[0095]
在步骤b2)中，在基础结构10中构造第二系列的台面s2，第二系列中的台面包括掺杂in(x)gan层的一部分13和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层14，由此第二系列s2中的台面彼此电互连(图1c、图5b)。
[0096]
步骤b2)导致通过蚀刻直到掺杂in(x)gan层13形成电互连的第二系列台面s2。通过这种蚀刻形成的所有台面都通过掺杂层电连接。这些台面将在电化学多孔化步骤(步骤c))中被多孔化。
[0097]
在步骤c)期间，至少使由掺杂层互连的第二系列台面s2中的台面选择性地多孔化。
[0098]
这个步骤按照以下子步骤实施：
[0099]-将基础结构10的掺杂in(x)gan层13的导电层和反电极电连接到电压或电流发生器，
[0100]-将基础结构10和反电极浸入电解液中，
[0101]-在掺杂in(x)gan层13与反电极之间施加电压或电流，以便使电连接到发生器的台面的掺杂in(x)gan层13多孔化。
[0102]
在阳极氧化步骤中，掺杂层13起到工作电极(we)的作用。
[0103]
反电极由贵金属和化学惰性导电材料(比如举例而言，金属，比如铂) 制成(以避免来自这个电极的离子污染槽)。
[0104]
电极浸入电解质中，电解质也称为电解槽或电解溶液。电解质可以是酸性的或碱性的。电解质例如为草酸。它也可以是koh、hf、hno3、 nano3、h2so4或它们的混合物之一。可以使用例如草酸和nano3的混合物。
[0105]
施加在掺杂层13与反电极之间的电压可以在1至100v的范围内。例如，施加该电压几秒至几小时的时间。当施加的电势下不再有任何电流时，多孔化完成。此时，整个层13被多孔化，电化学反应停止。
[0106]
电化学阳极化步骤可以在紫外(uv)光下实施。该方法还可以包括不添加紫外辐射的第一电化学阳极化和添加紫外辐射的第二电化学阳极化。
[0107]
有利的是，多孔化发生在电连接在一起的台面的掺杂in(x)gan层13 的整个体积中。
[0108]
在多孔化步骤结束时，掺杂in(x)gan层13的孔隙率至少为10％。它优选在25％至60％的范围内。
[0109]
孔的最大尺寸(高度)可以从几纳米到几微米变化。最小尺寸(直径) 可以从几纳米变化到大约100纳米，特别是30nm至70nm。
[0110]
获得的多孔化(孔隙度和孔大小)取决于台面的掺杂in(x)gan层13 的掺杂以及方法的参数(施加的电压、持续时间、电解质的性质和浓度、化学后处理或退火)。改变多孔化使得可以控制弛豫程度，从而控制再外延层中in的结合程度。此外，降低应力状态降低了ingan层中in的表面偏析效应。随后，在外延的再生长期间，根据所施加的温度，多孔化(特别是孔大小)可以变化。
[0111]
在步骤d)期间，在台面的外延再生长层14上再外延一个或多个叠层 100或110、200、300，由此形成led结构，有利地为红色、绿色、蓝色 led结构。
[0112]
可以根据一种或多种外延方法获得在步骤d)中沉积的一个或多个叠层，以便获得发射各种波长(有利地分别为蓝色、红色和绿色)的第一、第二和第三led结构。
[0113]
现在将更详细地描述该方法的两个变型实施例：
[0114]-实施多孔化步骤(只有一系列台面被多孔化)和两个连续的外延步骤的第一变型(图1a至图1j)，
[0115]-实施两个系列台面的多孔化和单个外延步骤的第二种变型(图5a 至图5f)。
[0116]
现在将更详细地描述第一变型实施例。
[0117]
这个变型的步骤b3)包括构造第三系列的台面s3，第三系列s3中的台面包括nid gan层12的一部分、掺杂in(x)gan层13和非有意掺杂 in(x)gan的外延再生长层14，由此第三系列s3中的台面各自电绝缘(图 1b)。
[0118]
步骤b3)导致第三系列台面的电绝缘。这些台面在电化学多孔化步骤 (步骤c))中不会被多孔化。
[0119]
有利地，步骤b1)和步骤b3)同时实施。
[0120]
如前所述实施步骤c)。
[0121]
在步骤c)结束时，根据该第一变型实施例，获得伪衬底，该伪衬底包括(图1d)：
[0122]-多孔化的台面(第二系列台面s2)，该多孔化的台面包括多孔化层 13和准备用于红色外延的弛豫致密外延再生长层14，
[0123]-非多孔化的台面(第一系列台面s1和第三系列台面s3)，该非多孔化的台面包括非多孔化掺杂层13和准备用于蓝色外延和绿色外延的非弛豫致密外延再生长层14。
[0124]
有利的是，多孔化台面的最终晶格参数α的数量级(在环境温度下一一通常为20℃)为：3.205-3.210埃。这样的晶格参数使得可以在红色led 的ingan量子阱中获得x
in
＝40％。对应于这样的红色led结构的外延参数在诸如第三系列s3中非弛豫台面的非弛豫台面上给出了对应于绿色发射的x
in
＝25％数量级的结合。因此，可以实施单个外延步骤来形成绿色和红色led。
[0125]
有利地，根据这个第一变型实施例，外延再生长分两步实现，即有两个外延再生长：
[0126]-用于第一系列台面s1的一次外延再生长(图1f)，
[0127]-用于第二系列台面s2和第三系列台面s3的单次外延再生长(图1i )。
[0128]
作为说明，根据这个第一变型实施例，步骤d)包括以下子步骤：
[0129]-在多孔化的第二系列台面s2上和第三系列台面s3上沉积第一掩模 21，第一掩模
21例如由sio2或sin制成，厚度例如在100nm至1μm之间(图1e)，
[0130]-在第一系列台面s1上实施第一叠层100的外延，由此获得第一系列蓝色led(图1f)，
[0131]-优选利用湿法化学，例如对于sio2掩模利用氢氟酸(hf)溶液移除第一掩模21(图1g)，
[0132]-在第一系列台面s1上沉积例如由sio2或sin制成的第二掩模22(图 1h)，
[0133]-在多孔化的第二系列台面s2上和第三系列台面s3上的同一个叠层(200、300)上以单个步骤实施外延，由此分别形成第二系列红色led和第三系列绿色led(图1i)，
[0134]-优选使用湿法化学，例如对于sio2掩模使用氢氟酸(hf)溶液移除第二掩模22(图1j)。
[0135]
可以根据以下子步骤来制造掩模：例如基于诸如chf3或sf6的氟化气体的全晶片掩模的沉积、光刻和等离子体蚀刻。
[0136]
为了在第一系列台面s1上获得蓝色led，可以使用各种叠层100或 110。
[0137]
对于gan类型(x＝0％)的基础结构10，将可以选择例如再外延叠层100，其从外延再生长层连续地包括(图2)：
[0138]-具有例如小于1μm的厚度的gan：si层(“缓冲层”)101，
[0139]-由20
×
in0.15gan/gan
0.85
(厚度2.8nm/10nm)形成的ingan/gan 层102.
[0140]-例如厚度为10nm的非有意掺杂gan 103间隔层，
[0141]-由多个量子阱(mqw)形成的有源区104，由5
×
in
0.15
ga
0.85
n/gan (厚度2.5nm/10nm)形成，
[0142]-例如30nm厚的非有意掺杂gan 105间隔层，
[0143]-厚度为15nm的algan：mg 106层，
[0144]-p掺杂gan层107(200nm)，
[0145]-p++掺杂gan层108(20nm)。
[0146]
对于ingan型(0％＜x≤8％)的基础结构10，例如可以从外延再生长层中选择依次包括以下部分的再外延叠层110(图3)：
[0147]-由15
×
ingan/gan(厚度22nm/1.8nm)形成或者由n掺杂ingan 的单个缓冲层形成的n掺杂ingan层111，
[0148]-由多个量子阱(mqw)形成的有源区112，由5
×
in
0.15
ga
0.85
n/ingan (厚度2.5nm/6nm)形成，
[0149]-nid(ga，in)n层113，
[0150]-p掺杂algan层114，
[0151]-p掺杂gan层115(125nm)，
[0152]-p++掺杂gan层116(25nm)。
[0153]
对于使得可以同时形成第二系列红色led和第三系列绿色led的单次外延再生长，例如将选择既适合于在弛豫ingan上外延又适合于红色发射的全ingan led叠层200，以便对于相同的生长参数在s2上获得红色发射，在s3上获得绿色发射。通过作用于台面的多孔化程度，并因此作用于弛豫程度，对于相同的led外延方法，可以获得不同的波长。led 结构的各层中in的比例实际上将根据台面的应力状态自动变化，这将导致第二系列s2的红色发
射和第三系列s3的绿色发射。
[0154]
因此，台面s2的晶格参数必须在的数量级，而台面s3 的晶格参数必须与gan的晶格参数在同一数量级(受应力或不受应力，即)。
[0155]
再外延叠层200适于第二系列台面中的led的红色发射，并且将导致第三系列台面中的led的绿色发射。沉积的叠层200包括例如来自外延再生长层的以下部分(图4)：
[0156]-x在3％至6％之间的in(x)gan层201，
[0157]-由15
×
ingan/gan(厚度22nm/1.8nm)形成的或者由n掺杂ingan 的单个缓冲层形成的n掺杂ingan层202，
[0158]-由多个量子阱(mqw)形成的有源区203，由5
×
in
0.40
ga
0.60
n/ingan (厚度2.5nm/6nm)形成，
[0159]-nid(ga，in)n层204，
[0160]-p掺杂(al，ga)n层205，
[0161]-p掺杂ingan层206(125nm)，
[0162]-p++掺杂ingan层207(25nm)。
[0163]
这个叠层200导致ingan阱中绿色的x
in
＝25％，红色的x
in
＝40％。
[0164]
如果绿色led和红色led不是同时制造的，那么出于热预算的原因，绿色led有利地在红色led之前制造。
[0165]
现在将更详细地描述第二变型实施例。
[0166]
这个变型的步骤b3)包括构造第三系列台面s3，该第三系列台面s3 包括掺杂in(x)gan层13的一部分和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层 14，由此第三系列s3中的台面电互连在一起(图5b)。
[0167]
步骤b3)通过蚀刻直到掺杂in(x)gan层13，导致形成一系列电互连的台面s3。通过这个蚀刻步骤形成的所有台面通过掺杂层13电连接。
[0168]
有利的是，实施步骤b1)(图6a)，然后同时实施步骤b2)和b3)(图 6b和图5b)。可替代地，可以颠倒步骤的顺序：b2)和b3)，然后是b1)。
[0169]
在步骤c)中，用于红色发射的第二系列台面s2被多孔化。例如，将选择将在时间t1期间应用的电势e1，以获得孔隙度p1和弛豫r1(图5c)。
[0170]
根据这个变型实施例的方法包括附加步骤c’)。在步骤c’)期间，用于绿色发射的第三系列台面s3被多孔化。例如，对于孔隙度p2和弛豫度r2，将选择电势e2，其将被施加时间t2(图5d)。
[0171]
多孔化p1和p2非常不同，p1＞＞p2。有利地，将选择不同于25％至 50％的两个多孔化度。
[0172]
在步骤c)和c’)中，旨在用于蓝色发射的第一系列台面s1没有被多孔化。
[0173]
步骤c)和c’)可以同时或连续实施。
[0174]
第二系列台面s2和第三系列台面s3彼此电绝缘，每个系列具有由掺杂in(x)gan层形成的其特有的互连网络(图7)。
[0175]
有利的是，在第一次外延再生长之后，每个台面的最终晶格参数为：对于蓝色(非多孔化台面的情况)为3.184埃，对于绿色为3.202埃并且对于红色为3.238埃。
[0176]
有利的是，在生长led之前，通过选择性电介质实现中间空间的掩蔽(图5e)。
[0177]
例如，可以根据以下子步骤获得生长掩模：通过pecvd(共形沉积)沉积例如大致80nm的sin电介质层(“衬里”)，通过自对准方法(不借助光刻步骤)打开台面的顶部：散布可以为光刻树脂的聚合物，在o2等离子体中进行全晶片减薄以露出台面的顶部，同时在台面之间的沟槽中留下树脂，然后在氟化等离子体中蚀刻sin以露出台面的顶部，最后移除树脂。
[0178]
最后，在三个系列台面s1、s2、s3上外延同样的叠层(图5f)。非常有利的是，根据该方法的这个第二变型实施例，这种外延生长在单个步骤中实施，即，实施同一个外延方法以在三个系列台面上同时沉积叠层。台面的各种孔隙率和弛豫度使得可以获得三种led颜色。在整个结构中，特别是在量子阱中，in的结合根据台面的致密层的弛豫程度而变化。层越弛豫，发射波长增加得越多。
[0179]
例如，将选择完全ingan外延方法来形成步骤300，从而导致适于第二系列台面s2上的红色的led结构。这种相同的方法将导致在第一系列台面s1上的蓝色发射和在第三系列台面s3上的绿色发射。
[0180]
沉积的叠层300从基础结构10的非有意掺杂ingan的外延再生长层13开始依次包括(图8)：
[0181]-x的范围从10％至20％(例如15％)的in(x)gan层301，
[0182]-350nm的n掺杂ingan层302，其由15
×
in
o.15
ga
0.75
n/gan形成(厚度22nm/1.8nm)，
[0183]-由多个量子阱(mqw)形成的有源区303，其由5
×
in
0.40
ga
0.60
n/in
0.15
ga
0.85
n形成(厚度2.3nm/5、7、11nm)，
[0184]-nidin
0.03
ga
0.97
n层304(10nm)，
[0185]-(al，ga)n：mg层305(20nm)，
[0186]-掺杂镁的inyga
1-y
n层306，其中y＝10-15％(125nm)，
[0187]-p++掺杂inyga
1-y
n层307(25nm)。
[0188]
在该方法结束时，获得在至少两种不同波长发射的自然发射矩阵。
[0189]
下文将更详细地描述发射至少三种不同波长的自然发射矩阵(优选rgb矩阵)。rgb矩阵包括例如：
[0190]-基础结构10，该基础结构10依次包括衬底11、nidgan层12、x为0％至8％的掺杂in(x)gan层13和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层14.
[0191]-在基础结构中形成的第一系列台面s1，该第一系列台面s1包括nidgan层12的一部分、掺杂in(x)gan层13和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层14，第一系列台面s1被第一系列蓝色led覆盖，
[0192]-在基础结构10中形成的第二系列台面s2，该第二系列台面s2包括掺杂in(x)gan层13的一部分和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层14，掺杂in(x)gan层13的一部分被多孔化，第一系列台面s2被第二系列红色led覆盖，
[0193]-在基础结构10中形成并被第三系列绿色led覆盖的第三系列台面s3。
[0194]
根据图1j所示的第一变型实施例，第三系列s3中的台面包括nidgan层12的一部分、掺杂in(x)gan层13和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层14。第三led300和第二led200有利地通过外延同时形成。
[0195]
根据图5f所示的第二变型实施例，第三系列s3中的台面包括掺杂 in(x)gan层13的一部分和非有意掺杂in(x)gan的外延再生长层14。第三系列台面s3中的掺杂in(x)gan层13被多孔化。第一系列led、第二系列led200和第三系列led300有利地通过外延同时形成。
[0196]
参考文献
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[1]even等人，《生长在弛豫ingan伪衬底上的全ingan异质结构中增强的in结合”(“enhanced in incorporation in full ingan heterostructure grownon relaxed ingan pseudo-substrate”)，应用物理快报(appl.phys.lett.)，110， 262103(2017)。
[0198]
[2]jang等人，“在通过组合电化学和光电化学蚀刻制备的多孔gan模板上生长的gan薄膜和gan/ingan发光二极管的电学和结构性质”(“electricaland structural properties of gan films and gan/ingan light-emitting diodesgrown on porous gan templates fabricated by combined electrochemical andphotoelectrochemical etching”)，合金与化合物杂志(journal of alloys andcompounds)，589(2014)507-512。
[0199]
[3]欧洲专利3 840 065 a1。
[0200]
[4]欧洲专利3 840 016 a1。