一种改进型集成式的制作方法-尊龙凯时官方app下载

文档序号:36405572发布日期:2023-12-16 11:49阅读:8来源:国知局

一种改进型集成式led芯片结构及制作方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域,具体涉及一种改进型集成式
led
芯片结构及制作方法



背景技术:

2.人们生活已离不开电子屏,不断地要求更高的分辨率

更高的对比度

更绚丽的屏幕画面,以求接近真实的视觉体验

屏幕技术约每隔
6-8
年升级一代,目前已到“超高清”视觉时代,
2019
年3月我国工业和信息化部主导联合印发

超高清视频产业发展行动计划

,统筹我国超高清视频产业发展,并预计将带动相关配套产业链规模超4万亿,其中作为显示设备技术的
mini/micro led
有望率先发力“超高清”市场

3.mini led
其芯片尺寸通常介于
80-200um
之间,作为下一代显示技术的
mini led
技术,近两年已突破技术瓶颈,得到迅猛发展,已逐渐进入到户内高端显示

会议一体机

车载照明等领域
。micro led
是指芯片尺寸比
mini led
更小的
led
芯片,其尺寸通常小于
50um
,被认为是最有可能取代
oled
,成为下一代
led
显示技术,相比于
mini led
,由于其尺寸小,其间距可以做到
p0.4
以下,广泛应用于具有要求更高亮度

超高解析度和更高色彩饱和度的设备与场所

虽然
micro led
相较于
mini led
有诸多优点,但其仍有诸多技术难题需要解决,其中最主要的是制作成本

测试及返修问题

为了解决
micro led
芯片上述问题,当前,一种新的小尺寸
led
显示技术诞生,即
mip

micro
芯片通过封装的形式转移至封装体,形成一个单一的像素),其优势就是也可以把像素做的很小,并解决了
micro led
无法测试的痛点
。mip
技术,通常通过转移的方式把红

绿

蓝单色
micro led
芯片转移到基板上,然后封胶,切割,形成一个单独的封装体,通常,红

绿

蓝单色芯片采用水平排列或叠层排列的方式,如采用水平方式,整个像素点占用面积比较大,影响显示效果;如采用垂直方式,制作工艺复杂,且芯片之间需要隔离,可能出现隔离问题,导致产品可靠性失效

4.为解决上述问题,公司之前研发了一种集成式
led
芯片结构及制作方法,即蓝光或者绿光的
micro
芯片直接生长于生长衬底之上,其它两色
micro led
芯片通过转移的方式转移至生长衬底之上,如此,很好的解决了上述存在的问题

5.随着不断的研发和技术的改进,公司在原有基础上再次提供了一种改进型集成式
led
芯片结构及制作方法,以进一步提升产品可靠性及减小像素点的面积



技术实现要素:

6.本发明的目的在于提供一种改进型集成式
led
芯片结构及制作方法,以进一步提升产品可靠性及减小像素点的面积

7.为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种改进型集成式
led
芯片结构,包括:生长衬底;位于所述生长衬底之上设有层状外延结构,其包括外延结构一和外延结构二,且
二者之间以绝缘层进行隔离;所述外延结构一和外延结构二从下至上均包括负极性层

量子阱发光层和正极性层;位于所述外延结构一和外延结构二的正极性层之上设有透明导电层;位于所述外延结构一的正极性层及负极性层

外延结构二的正极性层及负极性层

透明导电层和生长衬底之上设有第一绝缘层;位于所述第一绝缘层

透明导电层

外延结构一的负极性层和外延结构二的负极性层之上设有第一扩展电极;位于所述第一绝缘层

第一扩展电极

透明导电层

外延结构一的负极性层和外延结构二的负极性层之上设有反射绝缘层;位于所述第一绝缘层

反射绝缘层和第一扩展电极之上设有第二扩展电极;位于所述第二扩展电极之上设有
micro led
芯片;位于所述
micro led
芯片

反射绝缘层

第二扩展电极和第一绝缘层之上设有第二绝缘层;位于所述第二绝缘层和第二扩展电极之上设有焊线电极

8.优选地一种方案,所述生长衬底为蓝宝石衬底,其厚度为
80-200um。
9.优选地一种方案,所述外延结构一和外延结构二分别为蓝光外延结构和绿光外延结构,并通过量子阱发光层中元素掺杂浓度,控制外延结构一和外延结构二分别发出不同颜色光

10.优选地一种方案,所述透明导电层材料为
ito
或者
izo
,厚度
50-200nm。
11.优选地一种方案,所述第一绝缘层为无机材料或有机材料制成,其厚度为
50-200nm
;且从所述第一绝缘层的顶面贯穿至外延结构一和外延结构二的正极性层之上的透明导电层以及外延结构一和外延结构二的负极性层上设有第一绝缘层窗口,使透明导电层

外延结构一和外延结构二的负极性层部分显露;所述第一绝缘层窗口的形状为圆形

椭圆形

方形或菱形中的一种,其孔径大小从底面至顶面逐渐增大

12.优选地一种方案,所述第一扩展电极包括负极性扩展电极和正极性扩展电极,其中正极性扩展电极和透明导电层通过第一绝缘层窗口互联,负极性扩展电极和外延结构一及外延结构二的负极性层通过第一绝缘层窗口互联

13.优选地一种方案,所述反射绝缘层为
dbr
反射结构,其厚度为
1-5um。
14.优选地一种方案,从所述反射绝缘层的顶面贯穿至第一扩展电极的表面处设有反射绝缘层窗口,其形状为圆形

椭圆形

方形或菱形中的一种

15.优选地一种方案,所述第二扩展电极分为四个区域,即为区域一

区域二

区域三和区域四,其中区域一

区域二和区域四的第二扩展电极通过反射绝缘层窗口与第一扩展电极互联;区域三的第二扩展电极其一部分附着在反射绝缘层上,一部分附着于第一绝缘层上

16.优选地一种方案,所述第一扩展电极

第二扩展电极其从下至上均依次包括欧姆接触粘结层

反射层

阻挡层和粘结层;所述欧姆接触粘结层由金属材料或其他叠层材料制成,其厚度为
2-10nm

所述反射层位于欧姆接触粘结层之上,由金属材料或其他叠层材料制成,其厚度为
10-200nm
;所述阻挡层位于反射层之上,由金属材料或其他叠层材料制成,其厚度为
50-200nm
;所述粘结层位于阻挡层之上,由金属材料或其他合金材料制成,其厚度为
50-200nm。
17.优选地一种方案,所述
micro led
芯片为红光
micro led
芯片,并采用共晶键合的方式通过芯片焊线电极与第二扩展电极互联

18.优选地一种方案,所述第二绝缘层为有机绝缘材料或无机绝缘材料制成;从所述第二绝缘层的顶面贯穿至第二扩展电极的表面处设有第二绝缘层窗口,其形状为圆形

椭圆形

方形或菱形中的一种

19.优选地一种方案,所述焊线电极通过第二绝缘层窗口和第二扩展电极互联

20.优选地一种方案,所述焊线电极从下至上依次包括粘结层

反射层

阻挡层和键合层;所述粘结层由金属材料或其他叠层材料制成,其厚度为
2-10nm
;所述反射层位于粘结层之上,由金属材料或其他叠层材料制成,其厚度为
10-200nm
;所述阻挡层位于反射层之上,由金属材料或其他叠层材料制成,其厚度为
50-500nm
;所述键合层位于阻挡层之上,由金属材料或其他合金制成,其厚度为
0.1-20um。
21.另外本技术还提出一种改进型集成式
led
芯片的制作方法,包括如下步骤:
s1
,提供一生长衬底;
s2
,在该生长衬底之上制作层状外延结构,即外延结构一和外延结构二,两层外延结构之间以绝缘层隔离;
s3
,通过光刻

刻蚀

去胶的方式,去除外延结构二的部分正极性层和量子阱发光层,暴露出外延结构二的负极性层;
s4
,继续通过光刻

刻蚀

去胶的方式,去除外延结构二的部分正极性层

量子阱发光层

负极性层,暴露出外延结构一的正极性层;
s5
,通过光刻

刻蚀

去胶的方式,去除外延结构一的部分正极性层

量子阱发光层,暴露出外延结构一的负极性层;
s6
,继续通过光刻

刻蚀

去胶的方式,去除外延结构一的部分负极性层,暴露出生长衬底;
s7
,通过沉积

光刻

蚀刻

去胶的方式,在外延结构一及外延结构二的正极性层之上制作透明导电层;
s8
,通过沉积

光刻

蚀刻

去胶的方式,在透明导电层

外延结构一及外延结构二的正极性层

外延结构一及外延结构二的负极性层和生长衬底之上制作第一绝缘层,并制作第一绝缘层窗口,暴露出透明导电层

外延结构一及外延结构二的负极性层;
s9
,通过光刻

蒸镀

去胶的方式,在第一绝缘层

外延结构一及外延结构二的负极性层和透明导电层之上制作第一扩展电极,并将其通过第一绝缘层窗口和透明导电层


延结构一及外延结构二的负极性层互联;
s10
,通过沉积的方式,在第一绝缘层

第一扩展电极

透明导电层

外延结构一及外延结构二的负极性层之上制作反射绝缘层,然后再通过光刻

刻蚀

去胶的方式,去除部分第一扩展电极及第一绝缘层之上的反射绝缘层,制作反射绝缘层窗口;
s11
,通过光刻

蒸镀

去胶的方式,在反射绝缘层

第一绝缘层

第一扩展电极之上制作第二扩展电极,并将其通过反射绝缘层窗口和第一扩展电极互联;
s12
,通过转移的方式,把
micro led
芯片转移至第二扩展电极之上,再采用共晶键合的方式通过芯片焊线电极使
micro led
芯片和第二扩展电极互联;
s13
,通过沉积的方式,在第二扩展电极
、micro led
芯片

反射绝缘层

第一绝缘层之上制作第二绝缘层,然后再通过光刻

刻蚀

去胶的方式,去除部分第二扩展电极之上的第二绝缘层,制作第二绝缘层窗口;
s14
,通过光刻

蒸镀

去胶的方式,在第二绝缘层

第二绝缘层窗口处的第二扩展电极之上制作焊线电极;
s15
,研磨

切割,形成单个的改进型集成式
led
芯片结构

22.由于上述技术方案的运用,本技术与现有技术相比的有益效果在于:本技术提供的一种改进型集成式
led
芯片结构及制作方法,通过对芯片结构的重新设计和布局以及提供相应的制作工艺

方法,由原先的单层外延结构和两次转移的加工工艺变为采用双层外延结构和单次转移的加工工艺,降低转移带来的可靠性风险,提升产品可靠性;由于一次转移,两个光源分别来自于原生衬底,尺寸精度更易于控制,可以进一步缩小产品尺寸;进一步的提升了产品的可靠性,提高了生产效率,增强企业的核心竞争力

附图说明
23.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图

24.图1为本发明的一种改进型集成式
led
芯片结构的结构示意图;图2为本发明的一种改进型集成式
led
芯片的制作方法的流程图;图3为本发明的制作方法中步骤
s1
的芯片结构示意图;图4为本发明的制作方法中步骤
s2
的芯片结构示意图;图5为本发明的制作方法中步骤
s3
的芯片结构示意图;图6为本发明的制作方法中步骤
s4
的芯片结构示意图;图7为本发明的制作方法中步骤
s5
的芯片结构示意图;图8为本发明的制作方法中步骤
s6
的芯片结构示意图;图9为本发明的制作方法中步骤
s7
的芯片结构示意图;图
10
为本发明的制作方法中步骤
s8
的芯片结构示意图;图
11
为本发明的制作方法中步骤
s9
的芯片结构示意图;图
12
为本发明的制作方法中步骤
s10
的芯片结构示意图;

13
为本发明的制作方法中步骤
s11
的芯片结构示意图;图
14
为本发明的制作方法中步骤
s12
的芯片结构示意图;图
15
为本发明的制作方法中步骤
s13
的芯片结构示意图;图
16
为本发明的制作方法中步骤
s14
的芯片结构示意图;其中,
1、
生长衬底;
2、
层状外延结构;
2-1、
外延结构一;
2-2、
绝缘层;
2-3、
外延结构二;
3、
透明导电层;
4、
第一绝缘层;
4-1、
第一绝缘层窗口;
5、
第一扩展电极;
6、
反射绝缘层;
6-1、
反射绝缘层窗口;
7、
第二扩展电极;
8、micro led
芯片;
8-1、
芯片焊线电极;
9、
第二绝缘层;
9-1、
第二绝缘层窗口;
10、
焊线电极

具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案,下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚

完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例,而不是全部的实施例

基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本技术保护的范围

26.需要说明的是,本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序

应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本技术的实施例

此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程

方法

系统

产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程

方法

产品或设备固有的其它步骤或单元

27.在本技术中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系

这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例,并非用于限定所指示的装置

元件或组成部分必须具有特定方位,或以特定方位进行构造和操作

28.并且,上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外,还可能用于表示其他含义,例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系

对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义

29.此外,术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解

例如,可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置

元件或组成部分之间内部的连通

对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义

30.需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术

31.实施例一附图1为本发明所述的一种改进型集成式
led
芯片结构,包括:生长衬底1;所述生长衬底1为蓝宝石衬底,其厚度为
80-200um
,优选的厚度为
100-180um
,进一步更优选的厚度
120-150um
;位于所述生长衬底1之上设有层状外延结构2,其包括外延结构一
2-1
和外延结构
10nm
;所述反射层位于欧姆接触粘结层之上,由
al、ag、pt
等金属材料或其他叠层材料制成,其厚度为
10-200nm
;所述阻挡层位于反射层之上,由
pt、ti、ni、w、zr
等金属材料或其他叠层材料制成,其厚度为
50-200nm
;所述粘结层位于阻挡层之上,由
ti、ni、cr
金属材料或其他合金材料制成,其厚度为
50-200nm
;位于所述第二扩展电极7之上设有
micro led
芯片8;所述
micro led
芯片8为红光
micro led
芯片,并采用共晶键合的方式通过芯片焊线电极
8-1
与第二扩展电极7互联;该
micro led
芯片8负极和区域四的第二扩展电极7互联,
micro led
芯片8的正极和区域三的第二扩展电极7互联;位于所述
micro led
芯片
8、
反射绝缘层
6、
第二扩展电极7和第一绝缘层4之上设有第二绝缘层9;所述第二绝缘层9要求具有良好的绝缘性能,为有机绝缘材料或无机绝缘材料制成,如
sio2、tio2、bcb
等;从所述第二绝缘层9的顶面贯穿至第二扩展电极7的表面处设有第二绝缘层窗口
9-1
,其形状为圆形

椭圆形

方形或菱形中的一种,其底面尺寸要求小于其对应的第二扩展电极7和第一扩展电极5的尺寸,二者之间宽度为
2-20um
,优选的宽度为
4-15um
,进一步更优选的宽度为
6-10um
,且其孔径大小要求从底面至顶面逐渐增加;位于所述第二绝缘层9和第二扩展电极7之上设有焊线电极
10
;所述焊线电极
10
通过第二绝缘层窗口
9-1
和第二扩展电极7互联;所述焊线电极
10
要求具有良好的导电及导热性能,其从下至上依次包括粘结层

反射层

阻挡层和键合层;所述粘结层由
ti、ni、cr
等金属材料或其他叠层材料制成,其厚度为
2-10nm
;所述反射层位于粘结层之上,由
al、ag、pt
等金属材料或其他叠层材料制成,其厚度为
10-200nm
;所述阻挡层位于反射层之上,由
pt、ti、ni、w、zr
等金属材料或其他叠层材料制成,其厚度为
50-500nm
;所述键合层位于阻挡层之上,由
au、ag、sn、in、cu
等金属材料或其他合金制成,其厚度为
0.1-20um。
32.实施例二附图
2-16
为本发明提出的一种改进型集成式
led
芯片的制作方法,包括如下步骤:
s1
,提供一生长衬底1,生长衬底1为蓝宝石材料;
s2
,在该生长衬底1之上制作层状外延结构2,即外延结构一
2-1
为蓝光外延结构和外延结构二
2-3
为绿光外延结构,两层外延结构之间以绝缘层
2-2
隔离;
s3
,通过光刻

刻蚀

去胶的方式,去除外延结构二
2-3
的部分正极性层和量子阱发光层,暴露出外延结构二
2-3
的负极性层;
s4
,继续通过光刻

刻蚀

去胶的方式,去除外延结构二
2-3
的部分正极性层

量子阱发光层

负极性层,暴露出外延结构一
2-1
的正极性层;
s5
,通过光刻

刻蚀

去胶的方式,去除外延结构二
2-3
的部分正极性层

量子阱发光层

负极性层,去除外延结构一
2-1
的部分正极性层

量子阱发光层

暴露出外延结构一
2-1
的负极性层;
s6
,继续通过光刻

刻蚀

去胶的方式,去除外延结构二
2-3
的部分正极性层

量子阱发光层

负极性层,去除外延结构一
2-1
的部分正极性层

量子阱发光层

负极性层,暴露出生长衬底1;
s7
,通过沉积

光刻

蚀刻

去胶的方式,在外延结构一
2-1
及外延结构二
2-3
的正极性层之上制作透明导电层3;
s8
,通过沉积

光刻

蚀刻

去胶的方式,在透明导电层
3、
外延结构一
2-1
及外延结构二
2-3
的正极性层

外延结构一
2-1
及外延结构二
2-3
的负极性层和生长衬底1之上制作第一绝缘层4,然后制作第一绝缘层窗口
4-1
,暴露出透明导电层
3、
外延结构一
2-1
及外延结构二
2-3
的负极性层;
s9
,通过光刻

蒸镀

去胶的方式,在第一绝缘层
4、
外延结构一
2-1
及外延结构二
2-3
的负极性层和透明导电层3之上制作第一扩展电极5,并将其通过第一绝缘层窗口
4-1
和透明导电层
3、
外延结构一
2-1
及外延结构二
2-3
的负极性层互联;
s10
,通过沉积的方式,在第一绝缘层
4、
第一扩展电极
5、
透明导电层
3、
外延结构一
2-1
及外延结构二
2-3
的负极性层之上制作反射绝缘层
2-2
,然后再通过光刻

刻蚀

去胶的方式,去除部分第一扩展电极5及第一绝缘层4之上的反射绝缘层
2-2
,制作反射绝缘层窗口
6-1

s11
,通过光刻

蒸镀

去胶的方式,在反射绝缘层
6、
第一绝缘层
4、
第一扩展电极5之上制作第二扩展电极7,并将其通过反射绝缘层窗口
6-1
和第一扩展电极5互联;
s12
,通过转移的方式,把
micro led
芯片8转移至第二扩展电极7之上,再采用共晶键合的方式通过芯片焊线电极
8-1
使
micro led
芯片8和第二扩展电极7互联;
s13
,通过沉积的方式,在第二扩展电极
7、micro led
芯片
8、
反射绝缘层
6、
第一绝缘层4之上制作第二绝缘层9,然后再通过光刻

刻蚀

去胶的方式,去除部分第二扩展电极7之上的第二绝缘层9,制作第二绝缘层窗口
9-1

s14
,通过光刻

蒸镀

去胶的方式,在第二绝缘层
9、
第二绝缘层窗口
9-1
处的第二扩展电极7之上制作焊线电极
10

s15
,研磨

切割,形成单个的改进型集成式
led
芯片结构

33.本技术通过对芯片结构的重新设计和布局以及提供相应的制作工艺

方法,由原先的单层外延结构和两次转移的加工工艺变为采用双层外延结构和单次转移的加工工艺,降低转移带来的可靠性风险,提升产品可靠性;由于一次转移,两个光源分别来自于原生衬底,尺寸精度更易于控制,可以进一步缩小产品尺寸;进一步的提升了产品的可靠性,提高了生产效率,增强企业的核心竞争力

34.最后应说明的是,以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改

等同替换

改进等,均应包含在本发明的保护范围之内

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