半导体结构及其制作方法与流程
本公开涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体结构及其制作方法。
背景技术：
1、随着科技的发展，半导体器件引起了人们越来越多的关注。其中，发光二极管，简称led，是利用电子与空穴之间的复合辐射出可见光。led广泛应用于照明、背光与显示等领域。
2、在led背光领域中，通常采用蓝光led加上荧光粉形成白光led后作为背光源以应用于显示领域，但是该方法制备的led背光芯片由于发光单元仅为单色，因此芯片具有色域偏低的问题，造成显示器的色彩真实度较低。
3、在led显示领域中，led的发光层通常利用荧光粉或量子点做波长转换实现，如蓝光led搭配红、绿荧光粉，但是该方法制备的led全彩芯片蓝光激发绿光荧光粉效率低下，且绿光荧光粉制作成本较高；在其他现有技术中，led全彩芯片还可以采用剥离键合的方式将红、绿、蓝三种发光单元集成到同一衬底上，但是该制备方法步骤繁琐，成本也较高。
4、为了解决上述问题，可以采用同时发出两种波段波长的led，配合加上红色荧光粉来实现高显色指数的led白色背光或led全彩芯片。但是目前技术难以实现在同一驱动衬底上同时具有两种主发光波长的发光单元。
技术实现思路
1、本公开提供一种半导体结构及其制作方法，一方面，能够实现在同一驱动衬底上同时具有两种主发光波长的两个发光单元，进而实现高显色指数的led白色背光；另一方面，能够实现两个发光单元的独立控制，进而实现led的全彩显示。
2、根据本公开的第一方面，提供一种半导体结构，包括：驱动衬底，第一外延结构，其与所述驱动衬底连接，所述第一外延结构包括第一半导体层、第二半导体层和位于所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的第一发光层，所述第一半导体层和所述第二半导体层的导电类型相反，所述第一半导体层位于所述第一外延结构的靠近所述驱动衬底的一侧；以及第二外延结构，其与所述第一外延结构连接，所述第二外延结构包括第三半导体层、第四半导体层和位于所述第三半导体层与所述第四半导体层之间的第二发光层，所述第三半导体层和所述第四半导体层的导电类型相反，所述第二半导体层和所述第四半导体层的导电类型相同，所述第四半导体层位于所述第二外延结构的靠近所述第一外延结构的一侧，以使所述第四半导体层与所述第二半导体层连接；其中，所述驱动衬底通过金属电极分别与所述第一半导体层、所述第二半导体层、所述第三半导体层和所述第四半导体层连接，以独立地控制所述第一外延结构和所述第二外延结构。
3、可选地，所述半导体结构还包括透明导电层，所述透明导电层位于所述第一外延结构和所述第二外延结构之间。
4、可选地，所述驱动衬底通过金属电极与所述第二半导体层和第四半导体层之一、所述第一半导体层和所述第三半导体层连接。
5、可选地，所述的半导体结构还包括第一通道和第二通道；所述第一通道从所述第一半导体层的表面延伸到所述第二半导体层或所述第四半导体层中，以使所述驱动衬底经由所述第一通道中的第一电极与所述第二半导体层或所述第四半导体层连接；所述第二通道从所述第一半导体层的表面延伸到所述第三半导体层中，以使所述驱动衬底经由所述第二通道中的第二电极与所述第三半导体层连接；并且所述驱动衬底通过第三电极直接与所述第一半导体层连接。
6、可选地，所述第一半导体层的表面以及所述第一通道和所述第二通道的内侧壁表面均设置有绝缘层。
7、可选地，所述第一半导体层与所述绝缘层之间设置有反射镜层。
8、可选地，所述透明导电层的材料包括氧化铟锡。
9、可选地，所述第一外延结构具有第一图形化结构，所述第二外延结构具有与所述第一图形化结构对应的第二图形化结构，所述第一外延结构和所述第二外延结构通过所述第一图形化结构和所述第二图形化结构的嵌合而连接。
10、可选地，所述第二半导体层与所述第四半导体层处于同一水平位置，通过第三通道同时暴露相邻的所述第二半导体层和所述第四半导体层，以使相邻的所述第二半导体层和所述第四半导体层通过第四电极共同连接到所述驱动衬底，所述第一半导体层和所述第三半导体层分别通过第五电极和第六电极连接到所述驱动衬底。
11、可选地，所述第二半导体层与所述第四半导体层不处于同一水平位置，所述第一半导体层通过第七电极连接到所述驱动衬底，所述第二半导体层通过所述第八电极连接到所述驱动衬底，所述第三半导体层通过第九电极连接到所述驱动衬底，所述第四半导体层通过所述第十电极连接到所述驱动衬底。
12、可选地，所述第一外延结构与所述第二外延结构之间设置有钝化层。
13、可选地，所述第一外延结构和所述第二外延结构连接后所形成的整体结构与所述驱动衬底之间设置有保护层。
14、可选地，所述第一半导体层、所述第二半导体层、所述第三半导体层和所述第四半导体层的材料为ⅲ族氮化物材料。
15、可选地，半导体结构还包括
16、第三外延结构，所述第三外延结构具有与所述第二图形化结构对应的第三图形化结构，所述第三外延结构和所述第二外延结构通过所述第二图形化结构和所述第三图形化结构的嵌合而连接。
17、可选地，所述第三外延结构与所述驱动衬底连接，所述第三外延结构包括层叠设置的第五半导体层、第三发光层以及第六半导体层，所述第五半导体层位于所述第三外延结构的靠近所述驱动衬底的一侧，所述第五半导体层和所述第六半导体层的导电类型相反，所述第一发光层、所述第二发光层和所述第三发光层的发光波长均不同。
18、根据本公开的第二方面，提供一种半导体结构的制作方法，包括：
19、提供第一外延结构，其中，所述第一外延结构包括第一半导体层、第二半导体层和位于所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的第一发光层，所述第一半导体层和所述第二半导体层的导电类型相反；
20、提供第二外延结构，使所述第二外延结构连接到所述第一外延结构，其中，所述第二外延结构包括第三半导体层、第四半导体层和位于所述第三半导体层与所述第四半导体层之间的第二发光层，所述第三半导体层和所述第四半导体层的导电类型相反，并且所述第四半导体层与所述第二半导体层的导电类型相同，所述第四半导体层位于所述第二外延结构的靠近所述第一外延结构的一侧，以使所述第四半导体层与所述第二半导体层连接；
21、通过刻蚀选择性地暴露所述第一半导体层、所述第二半导体层、所述第三半导体层和所述第四半导体层；
22、提供驱动衬底，将所述驱动衬底键合至所述第一外延结构远离所述第二外延结构一侧；以及
23、使所述驱动衬底通过金属电极选择性地与所述第一半导体层、所述第二半导体层、所述第三半导体层和所述第四半导体层连接，从而独立地控制所述第一外延结构和所述第二外延结构。
24、可选地，所述使所述第二外延结构连接到所述第一外延结构，包括：
25、使所述第一外延结构和所述第二外延结构通过所述第二半导体层与所述第四半导体层之间的直接键合而连接；或者，
26、所述第一外延结构和所述第二外延结构通过设置在所述第二半导体层与所述第四半导体层之间的透明导电层连接。
27、可选地，所述使所述第二外延结构连接到所述第一外延结构之前，还包括：
28、图形化所述第一外延结构和所述第二外延结构，使得所述第一外延结构具有第一图形化结构，所述第二外延结构具有与所述第一图形化结构对应的第二图形化结构，将所述第一外延结构和所述第二外延结构通过所述第一图形化结构和所述第二图形化结构的嵌合而连接。
29、可选地，提供第一外延结构包括：提供第一衬底，并在所述第一衬底上依次形成所述第一半导体层和第二半导体层；
30、提供第二外延结构包括：提供第二衬底，并在所述第二衬底上依次形成所述第三半导体层和所述第四半导体层；
31、所述使所述第二外延结构连接到所述第一外延结构之后，还包括：去除所述第一衬底和所述第二衬底。
32、所述使所述第一外延结构和所述第二外延结构通过所述第一图形化结构和所述第二图形化结构的嵌合而连接后，还包括：
33、提供第三外延结构；
34、图形化所述第三外延结构，使得所述第三外延结构具有与所述第二图形化结构相对应的第三图形化结构；
35、将所述第三外延结构通过所述第三图形化结构与所述第二图形化结构的嵌合键合至所述第二外延结构。
36、本公开所提供的半导体结构及其制作方法至少包括以下有益效果：
37、通过在驱动衬底上连接第一外延结构并且在第一外延结构上连接第二外延结构，实现了在同一驱动衬底上同时具有两种主发光波长的两个发光单元(第一外延结构和第二外延结构)，进而实现高显色指数的led白色背光，并且两个发光单元同步加工，简化了加工工序，节约了制作成本。
38、通过驱动衬底选择性地连接到第一半导体层、第二半导体层、第三半导体层和第四半导体层，从而可以独立地控制第一外延结构和所述第二外延结构(两个发光单元)，实现两个发光单元的独立发光，进而实现led的全彩显示。
技术特征：
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括透明导电层(7)，所述透明导电层(7)位于所述第一外延结构(1)和所述第二外延结构(2)之间。
3.根据权利要求1或2所述的半导体结构，其特征在于，所述驱动衬底(3)通过金属电极与所述第二半导体层(102)和第四半导体层(202)之一、所述第一半导体层(101)和所述第三半导体层(201)连接。
4.根据权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，还包括第一通道(11)和第二通道(12)；所述第一通道(11)从所述第一半导体层(101)的表面延伸至所述第二半导体层(102)或所述第四半导体层(202)，以使所述驱动衬底(3)经由所述第一通道(11)中的第一电极(401)与所述第二半导体层(102)或所述第四半导体层(202)连接；所述第二通道(12)从所述第一半导体层(101)的表面延伸至所述第三半导体层(201)，以使所述驱动衬底(3)经由所述第二通道(12)中的第二电极(402)与所述第三半导体层(201)连接；并且所述驱动衬底(3)通过第三电极(403)直接与所述第一半导体层连接。
5.根据权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述第一半导体层(101)的表面以及所述第一通道(11)和所述第二通道(12)的内侧壁表面均设置有绝缘层(5)。
6.根据权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，所述第一半导体层(101)与所述绝缘层(5)之间设置有反射镜层(13)。
7.根据权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述透明导电层(7)的材料包括氧化铟锡。
8.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一外延结构(1)具有第一图形化结构，所述第二外延结构(2)具有与所述第一图形化结构对应的第二图形化结构，所述第一外延结构(1)和所述第二外延结构(2)通过所述第一图形化结构和所述第二图形化结构的嵌合而连接。
9.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，所述第二半导体层(102)与所述第四半导体层(202)处于同一水平位置，通过第三通道(17)同时暴露相邻的所述第二半导体层(102)和所述第四半导体层(202)，以使相邻的所述第二半导体层(102)和所述第四半导体层(202)通过第四电极(404)共同连接到所述驱动衬底(3)，所述第一半导体层(101)和所述第三半导体层(201)分别通过第五电极(405)和第六电极(406)连接到所述驱动衬底(3)。
10.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，所述第二半导体层(102)与所述第四半导体层(202)不处于同一水平位置，所述第一半导体层(101)通过第七电极(407)连接到所述驱动衬底(3)，所述第二半导体层(102)通过第八电极(408)连接到所述驱动衬底(3)，所述第三半导体层(201)通过第九电极(409)连接到所述驱动衬底(3)，所述第四半导体层(202)通过第十电极(410)连接到所述驱动衬底(3)。
11.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，所述第一外延结构(1)与所述第二外延结构(2)之间设置有钝化层(16)。
12.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一外延结构(1)和所述第二外延结构(2)连接后所形成的整体结构与所述驱动衬底(3)之间设置有保护层(6)。
13.根据权利要求1或2所述的半导体结构，其特征在于，所述第一半导体层(101)、所述第二半导体层(102)、所述第三半导体层(201)和所述第四半导体层(202)的材料为ⅲ族氮化物材料。
14.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，还包括
15.根据权利要求14所述的半导体结构，其特征在于，
16.一种半导体结构的制作方法，其特征在于，包括：
17.根据权利要求16所述的半导体结构的制作方法，其特征在于，所述使所述第二外延结构(2)连接到所述第一外延结构(1)，包括：
18.根据权利要求16所述的半导体结构的制作方法，其特征在于，所述使所述第二外延结构(2)连接到所述第一外延结构(1)之前，还包括：
19.根据权利要求16所述的半导体结构的制作方法，其特征在于，
20.根据权利要求18所述的半导体结构的制作方法，其特征在于，所述使所述第一外延结构(1)和所述第二外延结构(2)通过所述第一图形化结构和所述第二图形化结构的嵌合而连接后，还包括：
技术总结
本公开涉及一种半导体结构及其制作方法，该半导体结构包括：驱动衬底，与该驱动衬底连接的第一外延结构以及与该第一外延结构连接的第二外延结构，驱动衬底通过金属电极选择性地与第一外延结构的第一半导体层和第二半导体层以及第二外延结构的第三半导体层和第四半导体层连接，以独立地控制所述第一外延结构和所述第二外延结构。一方面，能够实现在同一驱动衬底上同时具有两种主发光波长的两个发光单元，进而实现高显色指数的LED白色背光；另一方面，能够实现两个发光单元的独立控制，进而实现LED的全彩显示。
技术研发人员：张丽旸
受保护的技术使用者：苏州晶湛半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23