半导体结构的制备方法及显示设备与流程

本技术涉及半导体器件的制造，具体而言，涉及一种半导体结构的制备方法及显示设备。

背景技术：

1、微显示技术已作为ar（增强现实）、vr（虚拟现实）、近眼显示和车载显示等新兴领域的核心支撑。目前，该技术已经迎来了规模化应用与技术迭代的关键阶段。microled微显示芯片凭借自发光、高对比度、宽色域、响应速度快及环境适应性强等优势，逐步成为下一代高性能微显示的主流技术方案。但在全彩化特别是单片全彩化显示实现路径上，现有技术仍存在难以突破的行业共性难题，成为制约microled微显示芯片向高集成、小型化、低成本方向发展的主要障碍。

2、当前主流的microled全彩实现方案，多依赖多色微显示器件（发光器件）的独立制备与后续光学整合，需搭配精密光学组件完成多色光的耦合与输出，不仅导致显示系统结构复杂、组装精度要求严苛，还大幅推高了制造成本，难以满足微显示器件极致微型化与超高分辨率的发展需求。与此同时，单片集成方案虽被视为简化结构、提升性能的最优解，但现有量子点色转换、多层异质外延堆叠等技术路线，普遍存在材料兼容性差、工艺窗口窄、光电性能衰减、量产良率难以保障等缺陷，无法兼顾全彩显示效果与规模化制造的双重要求。

技术实现思路

1、为了克服上述技术背景中所提及的技术问题，本技术提供一种半导体结构的制备方法及显示设备，用于解决上述技术问题。

2、本技术的第一方面，提供一种半导体结构的制备方法，所述方法包括：

3、提供一基板，其中，所述基板包括层叠设置的衬底、缓冲层及掩膜层，所述掩膜层开设有暴露所述缓冲层的多个掩膜开口；

4、在各个所述掩膜开口所在的位置区域形成位于所述基板上的第一导电类型半导体结构；

5、依次在形成不同颜色发光器件的第一导电类型半导体结构远离所述基板的一侧制作量子阱生长辅助层和量子阱层；

6、在完成所有第一导电类型半导体结构上所述量子阱生长辅助层和所述量子阱层的制作后，在所有量子阱层远离所述基板的一侧同步制作第二导电类型半导体结构，由层叠设置的所述第一导电类型半导体结构、所述量子阱生长辅助层、所述量子阱层及所述第二导电类型半导体结构形成发光器件；

7、其中，在发光颜色不同的发光器件中，各所述量子阱生长辅助层的铟含量不同，各所述量子阱层的铟含量不同。

8、在一种可能的实现方式中，所述提供一基板的步骤包括：

9、提供一衬底；

10、在所述衬底上制作一缓冲层；

11、在所述缓冲层上制作一掩膜层，并对所述掩膜层进行图案化处理，形成多个将所述缓冲层露出的掩膜开口。

12、在一种可能的实现方式中，所述在各个所述掩膜开口所在的位置区域形成位于所述基板上的第一导电类型半导体结构的步骤，包括：

13、在各个所述掩膜开口位置处外延生长出种子结构，其中，所述种子结构填充所述掩膜开口并在所述掩膜层远离所述基板一侧形成锥体结构；

14、采用第一导电类型材料以所述种子结构为基础外延生长出多个相互间隔的第一锥体，其中，所述种子结构在所述基板上的正投影位于所述第一锥体在所述基板上的正投影内；

15、对所述第一锥体进行去顶处理，得到位于所述基板上的第一导电类型半导体结构。

16、在一种可能的实现方式中，所述对所述第一锥体进行去顶处理，得到位于所述基板上的第一导电类型半导体结构的步骤，包括：

17、采用外延生长和/或表面沉积的方式制作至少位于所述第一锥体四周的保护层，其中，在垂直于所述基板所在平面的方向，所述保护层的厚度低于所述第一锥体的厚度且高于所述种子结构的厚度；

18、以相邻所述第一锥体之间的保护层远离所述基板的一侧作为截止面，对所述第一锥体进行去顶处理，得到位于所述基板上的第一导电类型半导体结构。

19、在一种可能的实现方式中，所述发光器件包括不同发光颜色的第一发光器件、第二发光器件及第三发光器件，所述依次在形成不同颜色发光器件的第一导电类型半导体结构远离所述基板的一侧制作量子阱生长辅助层和量子阱层的步骤，包括：

20、在所述第一导电类型半导体结构和所述保护层远离所述基板的一侧制作第一阻挡层，并对所述第一阻挡层进行图案化处形成第一窗口，其中，所述第一窗口只将用于形成所述第一发光器件的第一导电类型半导体结构露出；

21、在所述第一窗口露出的所述第一导电类型半导体结构上依次制作第一量子阱生长辅助层和第一量子阱层；

22、在所述第一量子阱层和所述第一阻挡层远离所述基板的一侧制作第二阻挡层，并对所述第一阻挡层和所述第二阻挡层进行图案化处形成第二窗口，其中，所述第二窗口只将用于形成所述第二发光器件的第一导电类型半导体结构露出；

23、在所述第二窗口露出的所述第一导电类型半导体结构上依次制作第二量子阱生长辅助层和第二量子阱层；

24、在所述第二量子阱层和所述第二阻挡层远离所述基板的一侧制作第三阻挡层，并对所述第一阻挡层、所述第二阻挡层和所述第三阻挡层进行图案化处形成第三窗口，其中，所述第三窗口只将用于形成所述第三发光器件的第一导电类型半导体结构露出；

25、在所述第三窗口露出的所述第一导电类型半导体结构上依次制作第三量子阱生长辅助层和第三量子阱层。

26、在一种可能的实现方式中，所述在完成所有第一导电类型半导体结构上所述量子阱生长辅助层和所述量子阱层的制作后，在所有量子阱层远离所述基板的一侧同步制作第二导电类型半导体结构的步骤，包括：

27、去除所述第一阻挡层、所述第二阻挡层及所述第三阻挡层；

28、在所述第一量子阱层、所述第二量子阱层及所述第三量子阱层远离所述基板的一侧同步制作所述第二导电类型半导体结构；

29、其中，由层叠的所述第一导电类型半导体结构、所述第一量子阱生长辅助层、所述第一量子阱层和所述第二导电类型半导体结构形成所述第一发光器件，由层叠的所述第一导电类型半导体结构、所述第二量子阱生长辅助层、所述第二量子阱层和所述第二导电类型半导体结构形成所述第二发光器件，由层叠的所述第一导电类型半导体结构、所述第三量子阱生长辅助层、所述第三量子阱层和所述第二导电类型半导体结构形成所述第三发光器件。

30、在一种可能的实现方式中，在发光颜色不同的发光器件中，所述在所述第一窗口露出的所述第一导电类型半导体结构上依次制作第一量子阱生长辅助层和第一量子阱层的步骤，包括：

31、通过调控外延生长的第一生长参数在所述第一窗口露出的所述第一导电类型半导体结构上依次制作第一量子阱生长辅助层和第一量子阱层；

32、所述在所述第二窗口露出的所述第一导电类型半导体结构上依次制作第二量子阱生长辅助层和第二量子阱层的步骤，包括：

33、通过调控外延生长的第二生长参数在所述第二窗口露出的所述第一导电类型半导体结构上依次制作第二量子阱生长辅助层和第二量子阱层；

34、所述在所述第三窗口露出的所述第一导电类型半导体结构上依次制作第三量子阱生长辅助层和第三量子阱层的步骤，包括：

35、通过调控外延生长的第三生长参数在在所述第三窗口露出的所述第一导电类型半导体结构上依次制作第三量子阱生长辅助层和第三量子阱层；

36、其中，所述第一生长参数、所述第二生长参数及第三生长参数不同。

37、在一种可能的实现方式中，所述第一发光器件、所述第二发光器件及所述第三发光器件的发射光波长依次减小；

38、所述第一生长参数包括制作所述第一量子阱生长辅助层时的第一生长温度，以及制作所述第一量子阱层时的第二生长温度；

39、所述第二生长参数包括制作所述第二量子阱生长辅助层时的第三生长温度，以及制作所述第二量子阱层时的第四生长温度；

40、所述第三生长参数包括制作所述第三量子阱生长辅助层时的第五生长温度，以及制作所述第三量子阱层时的第六生长温度；

41、其中，所述第一生长温度、所述第三生长温度及所述第五生长温度依次增大，所述第二生长温度、所述第四生长温度及所述第六生长温度依次增大。

42、在一种可能的实现方式中，所述第一生长参数还包括制作所述第一量子阱生长辅助层时通入v/iii族前驱体的第一比例，和制作所述第一量子阱层时通入v/iii族前驱体的第二比例；

43、所述第二生长参数还包括制作所述第二量子阱生长辅助层时通入v/iii族前驱体的第三比例，和制作所述第二量子阱层时通入v/iii族前驱体的第四比例；

44、所述第三生长参数还包括制作所述第三量子阱生长辅助层时通入v/iii族前驱体的第五比例，和制作所述第三量子阱层时通入v/iii族前驱体的第六比例；

45、所述第一比例、所述第三比例及所述第五比例依次减小，所述第二比例、所述第四比例及所述第六比例依次减小。

46、在一种可能的实现方式中，所述在完成所有第一导电类型半导体结构上所述量子阱生长辅助层和所述量子阱层的制作后，在所有量子阱层远离所述基板的一侧同步制作第二导电类型半导体结构的步骤，包括：

47、在完成所有第一导电类型半导体结构上所述量子阱生长辅助层和所述量子阱层的制作后，在所有量子阱层远离所述基板的一侧同步制作电子阻挡层和第二导电类型半导体结构，所述电子阻挡层位于所述量子阱层和所述第二导电类型半导体结构之间；

48、在发光颜色不同的发光器件中，各个所述电子阻挡层的厚度相同，且各个所述第二导电类型半导体结构的厚度也相同。

49、在一种可能的实现方式中，在完成所有第一导电类型半导体结构上所述量子阱生长辅助层和所述量子阱层的制作后，在所有量子阱层远离所述基板的一侧同步制作第二导电类型半导体结构的步骤之后，所述方法还包括：

50、采用湿法刻蚀的方式去除所述保护层。

51、本技术的第二方面，还提供一种显示设备，所述显示设备包括第一方面中任意一种可能实现方式提供的制备方法所制备的半导体结构。

52、本技术提供的一种半导体结构的制备方法及显示设备。在半导体结构的制备方法中，对不同发光颜色发光器件的共同的功能层（第一导电类型半导体结构和第二导电类型半导体结构）通过同一制程工艺同步制作完成，对不同发光颜色发光器件的不同的功能层（量子阱生长辅助层和量子阱层）分别制作而成，如此可以在基板上实现多色发光器件的制备。无需借助光学组件即可以完成多色光的耦合和输出，可以简化显示系统结构，降低成本。另外，上述方式通过选区生长方式在同一基板上制备不同颜色的发光器件，可以通过量子阱生长辅助层中的铟含量调控量子阱层的铟含量，对不同颜色发光器件的发光波长进行精准调控，可以提高多色发光器件的制备效率。选区生长方式相对于刻蚀制备方式，能减小对发光器件的损伤，提高制备良率，上述制备方法可以实现规模化制造并得到能全彩显示的半导体结构。