CN106531867A - 一种能够多色块独立发光的垂直结构芯片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够多色块独立发光的垂直结构芯片及其制造方法。该多色块垂直结构发光芯片其铟镓铝氮薄膜的P型欧姆接触金属层或铟镓铝氮薄膜被分割成不同的区块，不同区块共阳极，每个区块均有单独的互不导通的N型电极金属引线焊盘，能实现每个区块单独电驱动发光。该芯片的不同区块表面制备了不同颜色的荧光粉层，每个荧光粉层的区块在通电发光时，该区块的光是由铟镓铝氮薄膜的电致发光激发荧光粉发光所发出，呈现荧光粉的发光色彩。该芯片含有几个区块就能发出几种颜色的光。本发明的多色块垂直结构芯片一颗芯片就能发出多种颜色的光，在芯片阶段就实现多色发光，能显著减小彩色显示屏用灯珠的封装体积，使全彩显示屏的点阵密度显著提高。

Description

一种能够多色块独立发光的垂直结构芯片及其制造方法
技术领域
本发明属于LED生产技术领域，更具体地说，本发明涉一种能够多色块独立发光的垂直结构芯片及其制造方法。
背景技术
发光二极管（Light Emitting Diod,简称LED）广泛运用于显示、指示和照明领域，是一种重要的电光元器件。LED显示屏可以实现大面积的显示，在较远观看距离的户外显示方面获得了广泛的应用。然而在近距离观看的户内显示方面，受到LED器件体积太大的限制，使得点阵间距太大，导致画面分辨率无法与阴极射线显像管(CRT）显示屏、液晶(LCD）显示屏、等离子体（PDP）显示屏和有机发光二极管(OLED)显示屏相媲美，大大的限制了LED在户内显示屏领域的广泛应用。
现有的显示器各有优缺点。CRT显示器的原理是电子束轰击红、绿、蓝三基色荧光粉点阵发光从而实现成像；其优点在于画面分辨率高、反应速度快，色彩还原好，画质不会受观看角度的影响；其缺点在于电子腔膨大笨重、难实现大面积显示、耗电量大、有辐射，荧光粉受电子束轰击光衰大。LCD显示器的原理是当TT液晶通电时它会有序排列，使背光源的光线通过，不通电时液晶排列混乱背光源的光线不能通过，透过液晶的光线经过不同颜色的红、绿、蓝虑光片，从而实现全彩成像；其TT优点在于无辐射、抗干扰能力强；其缺点在于显示色域不够宽，颜色重现不够逼真，可视角度小，动态画面有拖尾。PDP显示器的工作原理是，屏幕上排列着几千个密封的小低压气体室，通过电流激发使其发出肉眼看不见的紫外光，然后紫外光碰击后面玻璃上的红、绿、蓝荧光粉发出肉眼能看到的可见光，以此成像；PDP显示器的优点在于可以实现超大屏幕显示、视角宽、不受电磁干扰、亮度均匀、图像清晰、彩色鲜艳；其缺点在于屏幕容易被静态画面灼伤，荧光粉受紫外光激发光衰大，紫外线泄漏有害人体视力。OLED成像原理是有机LED通电发光，不同位置点阵呈现不同颜色并成像；其优点是发光亮度高、对比度大、节能、视角宽、重量轻、可弯曲折叠；缺点在于寿命短、不能实现大尺寸的显示屏幕、HHTT色彩纯度TTHH不够、蓝光的光衰大于红光和绿光，时间长了会变色。而现有LED显示屏除了存在点阵距离大和看起来更刺眼两个缺点外，其他性能方面均比CRT、LCD、PDP和OLED显示器具有明显优势。
现有的LED显示屏点阵距离大的原因在于：LED显示屏是先将红、绿、蓝LED芯片封装在支架里形成灯珠，再由灯珠贴片形成模块，然后由模块拼接成显示屏。红、绿、蓝芯片均有一定的体积大小，需要经过固晶和焊线工艺，因此用于全彩显示的红绿蓝（RGB）灯珠体积较大，将灯珠贴片在线路板上形成显示模块时导致像素点阵间距太大。另外，现有LED全彩显示屏均是采用红光、绿光和蓝光LED芯片封装而成，LED芯片的发光光谱宽度较小，这使得LED显示屏成像比CRT显示器和PDP显示器更刺眼。CRT显示器和PDP显示器不刺眼的原因在于，它们的发光均是波谱较宽的荧光粉发光。
如果将LED芯片制作成单芯多色块芯片，则可以减小RGB灯珠LED封装支架的体积，它能使LED显示屏阵列间距变小；同时LED显示屏的发光如果不是发光光谱较窄的LED芯片直接发光，而是LED芯片激发发光光谱较宽的荧光粉发光，则它能使LED显示屏看上去不刺眼。这一单芯多色块LED芯片用于全彩LED显示器,将使LED显示器不但能兼顾CRT、DPD、LCD和OLED显示器的优点，而且能克服现有LED显示器存在的缺点，它能为制作高密度的LED显示器提供技术和元器件保障。
发明内容
本发明提供一种能够多色块独立发光的垂直结构芯片及其制造方法，本发明的制造技术所获得的单颗芯片就能多色块发光的LED芯片，可以减小彩色显示用LED灯珠的封装体积，从而减小LED全彩屏的点阵间距，使其点阵密度显著升高，是一种适用于超高密度全彩显示屏的元器件。传统工艺的全彩显示屏用的RGB灯珠封装时红、绿、蓝三种颜色的芯片需要3次固晶和6次焊线，为了防止芯片之间短路和方便金属电极引线红、绿、蓝芯片之间需要保持一定的距离，这使得封装体积变大，从而在产业链下游制作成显示模组时点阵密度也很大，无法实现超高密度显示；采用本发明的单芯多色块垂直结构发光芯片封装成RGB灯珠时，只需要经过1次固晶和3次焊线，不但工艺简单，而且封装体积变小，同时它的发光是波谱较宽的荧光粉发出的，不会象现有的LED显示屏那样刺眼。如果本发明的器件用于RGBW四色显示或RGBWY五色显示，则显示屏的点阵密度和色彩表达能力将可以获得更为显著的提高。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够多色块独立发光的垂直结构发光二极管芯片，该芯片具有如下结构特征：该垂直结构芯片其铟镓铝氮薄膜的P型欧姆接触金属层或铟镓铝氮薄膜被分割成不同的区块，不同区块共阳极，每个区块均有单独的互不导通的N型电极金属引线焊盘，从而实现每个区块可以单独电驱动发光；在每个可以单独电驱动发光的铟镓铝氮薄膜区块表面除电极焊盘外均覆盖了不同颜色的荧光粉层，使每个区块通电发光时其发出的光是由铟镓铝氮半导体薄膜电致发光的光激发荧光粉光致发光所发出的，呈现荧光粉的发光色彩，其铟镓铝氮薄膜所发出的光被荧光粉的发光所覆盖；该单芯多色块垂直结构发光芯片也可以有一个区块不被荧光粉所覆盖，它发出的光由铟镓铝氮薄膜直接电致发光发出；该单芯多色块垂直结构发光芯片至少含有两个及两个以上的区块，可以发出两种或两种以上颜色的光，含有几个可以独立电驱动的区块就能发出几种不同颜色的光。
获得该种能够多色块独立发光的垂直结构芯的制造方法和工艺步骤如下：在衬底上外延生长铟镓铝氮半导体发光薄膜并对其进行P型激活退火处理，然后在外延片表面制备图形化的P型欧姆接触金属发射层、金属阻挡层和邦定压焊金属层，接着将外延片与导电支撑基板压焊在一起并去除外延衬底，实现铟镓铝氮薄膜从外延片到支撑基板的转移，接着使铟镓铝氮薄膜形成图形化阵列并在其表面制备钝化层和N型欧姆接触金属引线焊盘，从而获得垂直结构的晶圆片；在所述晶圆片的焊盘金属上形成光刻胶掩膜层，从而实现对金属焊盘的掩膜，然后在该晶圆片表面旋涂一层粘结剂，将该晶圆片与多色阵列荧光胶片对位压合在一起并对其带压力加热固化粘结剂，实现多色阵列荧光胶片与晶圆片的对位贴合；对晶圆片上的多色荧光胶片和光刻胶层进行机械打磨减薄和平坦化处理，使光刻胶层暴露，并用去胶液选择去除光刻胶层保留多色阵列荧光胶片；以多色块为周期对晶圆片进行划片、清洗和烘干处理，从而获得能够多色块独立发光的垂直结构LED芯片。
获得该种能够多色块独立发光的垂直结构芯片的另一种制造方法和工艺步骤如下：在多区块的铟镓铝氮晶圆片上进行光刻，对第一区块铟镓铝氮薄膜的N电极金属焊盘阵列及其他区块阵列实现光刻胶掩膜，仅使第一区块阵列的铟镓铝氮薄膜暴露；在晶圆片上旋涂第一种颜色的荧光粉与硅胶或环氧树脂的混合荧光胶，并离心沉淀荧光粉和脱泡处理，使荧光粉能离心沉淀紧邻铟镓铝氮薄膜表面并去除荧光粉与胶体搅拌所导致的气泡，然后热固化荧光胶；对晶圆片上的第一种颜色的荧光胶和光刻胶进行机械打磨减薄和平坦化处理，使光刻胶暴露，并用去胶液选择去除光刻胶并保留第一种颜色的荧光胶，从而使第一区块的铟镓铝氮薄膜除金属焊盘外全部被等厚的第一种颜色荧光胶区块所覆盖；然后再次在晶圆片上光刻，实现光刻胶的掩膜，除第二区块的铟镓铝氮薄膜外其余区域全部被光刻胶所覆盖；然后在晶圆片上旋涂第二种颜色的荧光胶，并离心沉淀荧光粉和脱泡处理，然后热固化荧光胶；对晶圆片上的第二种颜色的荧光胶和光刻胶进行机械打磨减薄和平坦化处理，使光刻胶暴露，并用去胶液选择去除光刻胶并保留第一种和第二种颜色的荧光胶区块，从而使第一区块和第二区块的铟镓铝氮薄膜除金属焊盘外全部被等厚的荧光胶所覆盖；然后重复上述步骤，在其他铟镓铝氮薄膜区块上制备其他颜色的荧光胶区块，需要制备几种颜色的单芯多色块芯片，就需要对其进行几次光刻和机械打磨等工艺处理。最后一种颜色的荧光胶减薄时，需要对其他所有颜色的荧光胶区块进行一次统一的机械打磨减薄，使各种颜色的荧光胶区块获得一致的厚度；以多色块为周期对晶圆片进行划片、清洗和烘干处理，从而获得能够多色块独立发光的垂直结构LED芯片。
优选地：所述单芯多色块发光二极管芯片，其含有多个可以电注入独立驱动发光的区块，其可以独立驱动发光的区块数量不少于两个，且至少有一个区块的表面有荧光胶块；也可以有一个区块的铟镓铝氮薄膜其表面不覆盖荧光粉及其他任何覆盖物，此区块的铟镓铝氮薄膜可以是暴露的，此时这个区块发出的光仅来自于铟镓铝氮薄膜的电致发光；这个没有覆盖荧光粉的铟镓铝氮薄膜区块，其表面除电极焊盘位置以外，也可以覆盖硅胶或环氧树脂等透可见光的有机透明物；为了获得与有荧光粉区块相一致的光传播特性，在无荧光粉的区块上所覆盖的硅胶或环氧树脂可以是搅拌了二氧化硅粉末等常见散射剂的硅胶或环氧树脂，其旋涂、离心沉淀和脱泡、热固化、机械打磨减薄和平坦化等工艺与有荧光粉的区块的工艺相一致；在制备能发出红绿蓝紫（RGBV）或红绿蓝白紫(RGBWV)或红绿蓝黄白紫（RGBWYV）光的单芯多色块芯片时，由于需要该芯片有一个区块能够发出波长短光子能量大的紫外光，则晶圆片需要用紫外光晶圆片，此时发紫外光的区块由铟镓铝氮薄膜直接发出，其余区块的光由紫外光激发荧光粉发出，此时直接发紫外光的区块其台面除焊盘位置外应该覆盖抗紫外黄化的硅胶或用抗紫外的硅胶粘结无极玻璃覆盖台面，其余区块的荧光胶所用的硅胶需是能抗紫外的硅胶，且最终平坦化处理后所有区块的台面高度是一致的；其中直接发紫外光的那个区块也可以不覆盖任何物质。
优选地：所述的不同颜色的荧光粉区块，它可以是荧光粉与硅胶或环氧树脂的混合物区块，也可以是采用磁控溅射、电子束蒸发等真空镀膜工艺沉积在不同区块上的无机荧光薄膜，也可以是用硅胶或环氧树脂粘结在铟镓铝氮薄膜上的不同颜色的荧光粉陶瓷片。
优选地：所述不同区块的荧光粉，如果各个区块的荧光粉是由有机硅胶或环氧树脂混合荧光粉制备而成的，则其厚度大于5微米小于300微米。
优选地：所述不同颜色的荧光胶区块，当荧光胶区块的厚度大于10微米时，此时为了防止相邻区块不同颜色荧光粉相互激发和不同颜色光线相互横向传播，可以在不同色块之间用不透光的反光胶隔离，避免不同色块之间相互串光；当用反光胶做隔离区时，其制备工艺与荧光胶一样需经过光刻、旋涂、离心沉淀和脱泡处理、固化及机械打磨减薄等工艺实现；隔离材料也可以是预先成形的不透光的有机或无机材料的阵列框架与晶圆片对位压合实现，也可以是预先成形的金属框阵列与晶圆片对位压合实现，还可以是光刻、电镀和机械打磨减薄平坦相结合的方法所获得的隔离区。
优选地：所述的有几个区块就能发出几种颜色的光，当芯片制备成三个区块时，则该分立器件发出三种不同颜色的光，分别为红、绿、蓝三基色，此时为单芯三色块芯片；当制备成四个区块时，该分立器件发出的四种颜色的光分别为红、绿、蓝三基色和白色共四种光，此时为单芯四色块芯片；也可以制备成两种颜色的芯片，此时为单芯两色块芯片；该芯片制备了几个区块，就是单芯几色块芯片，每个区块均能发出与其他区块不同颜色的光；当单芯多色块芯片有一个区块的发光为白光时，此时铟镓铝氮薄膜的发光不能完全被荧光粉的发光所覆盖，必须有一部分的光由荧光粉散射出台面，并且此时的荧光粉除了黄色荧光粉外还可以含有了绿色和红色荧光粉，此时的白光由铟镓铝氮薄膜发的光与荧光粉发的光共同混合成视觉感受上的白光。
优选地:所述铟镓铝氮薄膜区块，其底部也即P型层一侧可以只含有一个P型欧姆接触金属反射层区块，此时铟镓铝氮薄膜台面相应的仅有一个N电极；该铟镓铝氮薄膜区块的底部也可以只含有多个P型欧姆接触金属反射层区块，此时含有几个P型欧姆接触金属区块就应该在铟镓铝氮薄膜区块上设置几个N电极，一个N电极对应一个P型欧姆接触区块；为了含有多区块P型欧姆接触金属的铟镓铝氮薄膜能够实现每个区块的独立发光，P型欧姆接触金属块之间的距离不能小于2微米。
优选地:所述多色阵列荧光粉胶片，其每一种颜色的荧光粉台面的大小形状与可以独立电驱动发光的铟镓铝氮薄膜的大小形状一致；在不同颜色的区块之间可以设置不透光的隔离区，隔离区的材料可以是反光胶也可以是金属；每一个色块的的荧光胶块单元必须空出电极引线焊盘的位置，以方便荧光胶片与晶圆片的对位贴合；多色荧光胶片的制备方法可以是在一个平板上经过多次光刻、旋涂荧光胶、离心沉淀和脱泡处理、热固化和机械打磨减薄、选择去除光刻胶等工艺实现的，也可以是不同颜色的单元区块横向粘结实现的，但它必须整个胶片的大小与晶圆片的大小相当；该多色荧光胶片的厚度范围为10-500微米，阵列图形的二维排布应该与晶圆片上的铟镓铝氮薄膜区块的二维排布相对应。
本发明的能够多色块独立发光的垂直结构芯片可以使得下游技术的灯珠封装体积显著减小，封装工艺极大简化，而且多种颜色的光是发光波谱宽的荧光粉发出的，从而将该器件用于超高密度LED显示屏，不但能使其成像的点阵密度提高，而且使其观看起来不刺眼，画质和色彩效果不会受观看角度的影响。
附图说明
图1是本发明提供的一种典型的垂直结构单芯多色块LED芯片的结构示意图。101为芯片的导电支撑基板；102为铟镓铝氮半导体发光薄膜（第一色块），第一种颜色的光由该色块发出；103为第一色块的N电极引线焊盘；104为第色块的N电极焊盘；105是第二色块的荧光胶层，该色块的发光由被其覆盖的铟镓铝氮薄膜电致发光的光激发荧光粉的光致发光发出，呈现荧光粉的发光色彩；106为第三色块的N电极；107为第三色块的荧光胶层，该色块的发光也是由被其覆盖的铟镓铝氮半导体薄膜发出的光激发荧光粉发出；108为第四色块的N电极焊盘；109为第四色块的荧光胶层，该色块的发光也是由被其覆盖的铟镓铝氮半导体薄膜发出的光激发荧光粉发出。
图2A至图2O是本发明的实施例1实现本发明的过程示意图。
图3A至图3E是本发明的实施例2实现本发明的过程示意图。
图4是本发明的实施例3所获得的单芯多色块芯片的示意图。
图5是本发明的实施例4所获得的单芯多色块芯片的示意图。
图6是本发明的实施例5的多色块发光芯片在构建荧光粉区块前的结构示意图。
图7是本发明的实施例6的多色块发光芯片在构建荧光粉区块前的结构示意图。
图8是本发明的实施例7所获得的单芯多色块芯片的示意图。
图9是本发明的实施例8所获得的单芯多色块芯片的示意图。
具体实施方式
实施例1
图2给出了本发明制备垂直结构的单芯多色块发光芯片的实施步骤图。
首先，如图2A所示，用金属有机气相外延（MOCVD）方法在外延衬底201上沉积铟镓铝氮半导体发光薄膜202，并对外延片进行退火以激活外延薄膜的P型层，并对其进行真空蒸发P型欧姆接触反射金属层前的清洗和甩干处理。在该外延衬底上外延薄膜的方法和技术是已公开的技术，外延衬底201可以是蓝宝石衬底、碳化硅衬底、砷化镓衬底或硅衬底，也可以是已公开的图形衬底和复合衬底。
然后，如图2B所示，在铟镓铝氮半导体发光薄膜202上真空蒸发P型欧姆接触金属反射层203，并对金属层203进行光刻和腐蚀工艺处理，使其形成一块一块的阵列图形。一般地，该金属欧姆接触层为“镍/银”金属叠层，通常与铟镓铝氮薄膜接触界面上的第一层金属层为镍层，其厚度在1-20埃范围内，第二金属层银的厚度在100-5000埃范围内；该金属欧姆接触层203也可以是“镍/银/镍/银”金属叠层，此时第一镍金属层的厚度仍然在1-20埃范围内（最常用厚度为单原子层厚度），第二金属镍层的厚度为3-100埃范围内（最常用厚度为10埃），该镍层的作用在于防止金属进行合金时，金属银发生球聚影响其反射率和欧姆接触性能，第一银层和第二银层的厚度在100-10000埃范围内（最常用厚度为1000埃）。欧姆接触的合金工艺可以安排在203欧姆接触金属层光刻腐蚀图形化之前，也可以安排在203欧姆接触金属层光刻腐蚀之后；欧姆接触合金层的合金气氛为氮气和氧气的混合气体（最常用为氮气与氧气的比例为4：1），合金温度在200-600℃范围内。
然后，如图2C所示，在外延片上真空蒸发或磁控溅射204金属层，该金属层包括金属阻挡和金属焊接层，204是一个叠层结构的金属层。金属叠层204的阻挡层通常为磁控溅射的钛钨（TiW）合金层，其厚度在0.2-5微米范围内；也可以是“TiW合金/Ti”的叠层，通常钛层的厚度在10-500纳米范围内；也可以是“TiW/Ti/TiW”的叠层结构，中间的Ti层是为了防止TiW合金层厚度太厚导致应力过大，使得阻挡层及欧姆接触金属层与外延薄膜脱层，此时Ti层的厚度范围为10-500纳米，TiW合金层的厚度范围为0.2-5微米；也可以是Ti/Au的叠层结构，也可以是Cr/Pt的金属叠层结构，也可以是Ti/Au/Pt或Ti/Cr/Pt的叠层结构，也可以是这些叠层的周期结构，每个子层金属的厚度范围为10-5000纳米，叠层的周期为1-20个周期。204所包含的金属焊接层通常为金锡合金、银锡合金、金铟合金、银铟合金、单质铟金属或单质锡金属，也可以是这些金属的叠层结构，金属焊接层的厚度范围为0.5-5微米；有时为了工艺的稳定性及基板的耐储存性，防止焊接金属层被氧化，可以在焊接金属层表面蒸镀一层金属Au层，该层的厚度范围为10-1000埃(最常用为100埃）。
然后，如图2D所示，将外延片与导电的支撑基板206压焊绑定在一起。206为导电基板，通常为高导电率的硅片，也可以是高导电率的锗片或砷化镓片，也可以是硅铝合金片，还可以是钛钨合金片或铜钨合金片，最常用的是单晶硅片；导电基板的厚度范围为100-2000微米。205为支撑基板的阻挡层和焊接金属层，其具体要求和特征与204一致。207为导电基板的背镀金属层，当含有金锡合金或银锡等合金时，其叠层结构和要求与204和205一致；它也可以仅为金属Pt层或金属Au层或Pt/Au叠层或Cr/Pt/Au叠层，每个子层的厚度范围为50-10000埃。将外延片与支撑基板绑定在一起的方法为已公开的外延片绑定工艺(WaferBonding)。
在完成外延片与支撑基板的绑定压焊工艺后，将外延衬底201去除，从而实现铟镓铝氮薄膜202从外延片到支撑基板的转移，此时压焊金属层已经成为互熔的金属层208，如图2E所示。如果外延衬底是蓝宝石衬底或碳化硅衬底，则其去除工艺为已公开的激光剥离(Laser Lift off)工艺；如果外延衬底为硅衬底或砷化镓衬底，则其去除工艺为常见的湿法选择腐蚀工艺。
图2F是实现铟镓铝氮薄膜202从外延衬底转移到支撑基板后，将其外延膜202朝上放置的示意图，此时的铟镓铝氮薄膜薄膜氮极性面朝外。根据LED芯片尺寸大小的不同，决定是否对其表面进行粗化处，如果芯片区块的尺度小于150Í150μmPP2PP则其表面不进行粗化处理，如果区块面积大于150Í150μmPP2PP则可以对其表面进行粗化处理。粗化处理的目的是提高LED芯片的光提取效率，粗化处理的方法为湿法粗化，湿法粗化处理的溶液为氢氧化钾或氢氧化钠或四甲基氢氧化铵溶液，粗化溶液的浓度根据铟镓铝氮薄膜的位错密度不同而不同，粗化溶液的摩尔浓度范围为0.1-5摩尔每升。当不对铟镓铝氮薄膜粗化处理时，应该对其表面进行刻蚀处理，刻蚀处理的目的是去除界面高阻层以利于获得低电压的LED芯片，刻蚀处理可以对整个薄膜进行刻蚀处理，也可以仅在N电极焊盘的位置进行刻蚀处理，刻蚀处理的光刻掩膜工艺、干法和湿法刻蚀工艺、去胶工艺和清洗工艺及电极蒸镀前的表面处理工艺均为已公开的技术。
在完成粗化处理后，将铟镓铝氮薄膜刻蚀成独立的区块阵列，并蒸镀N电极焊盘金属，如图2G和图2H所示。铟镓铝氮薄膜刻蚀成独立的区块阵列工艺步骤，可以安排在粗化处理或刻蚀高阻层之前，也可以安排在粗化和刻蚀高阻层之后，刻蚀成独立区块可以用湿法腐蚀的方法，也可以用反应离子刻蚀的干刻方法，当使用湿法腐蚀的方法时，湿法腐蚀液为磷酸溶液或碱性溶液。每块铟镓铝氮薄膜的大小可以与图2B中的203金属欧姆接触发射金属层的大小相当，只需要保证套刻误差，使金属反光层被铟镓铝氮薄膜横向包裹3微米以上即可，图2G即属于此种情况，图中209为一个铟镓铝氮薄膜区块，其横向尺度大小与金属反射欧姆接触层的大小相当，图中210为N型欧姆接触焊盘金属层。在图2H中，铟镓铝氮薄膜211包裹了四个区块的金属发射欧姆接金属区块，也即每块铟镓铝氮薄膜块211的N电极一侧含有四个N电极金属焊盘212，P电极一侧含有四块P电极欧姆接触金属反射层203，图2I将芯片的每个构造要素拉开示意的表达了每块铟镓铝氮薄膜块的两侧分别有四个N电极焊盘和四个P电极金属块。一个铟镓铝氮区块包含四个电极区块，当每个区块单独点亮时，由于P型层的欧姆接触区块是相互独立的，P型氮化镓薄膜的横向电阻很大，因此可以实现四个区块单独点亮，这种芯片结构的有益效果在于可以提高芯片台面的利用率，从而相同面积的外延片可以产出更多的LED芯片，同时可以使得单芯多色块芯片的面积变得更小。
在完成芯片台面的分割工艺后，接着如图2J所示，在晶圆片的N电极焊盘上制备光刻胶柱体（以图2G的晶圆片为例陈述本发明的工艺步骤，图2H的晶圆片也同样适合下述方法和步骤）。图2J中的213为光刻胶柱体，其直径小于N电极焊盘210至少5微米，其厚度介于10-200微米。该光刻胶柱体的形成方法为光刻胶光刻或干膜光刻形成，也可以是能与硅胶或环氧树脂选择去除的有机或无机柱体用胶黏剂与焊盘210胶粘在一起。
接下来的工艺步骤为将多色荧光胶片与晶圆片贴合，图2K为多色荧光胶片示意图，图2L是将多色荧光胶片与晶圆片对位贴合的示意图。
图2K的多色荧光胶片是经反复光刻、旋涂不同颜色荧光胶、旋涂高反射胶和打磨平坦工艺实现的。214是高反胶，其作用在于可以使不同区块的荧光粉发光及铟镓铝氮薄膜发光仅限于区块内部，不会将光线传播到临近区块。215为第一种颜色的荧光粉区块，216为第二种颜色的荧光粉区块，217为第三种颜色的荧光粉区块，218为第四种颜色的荧光粉区块。有时，为了使单芯多色块芯片有一种颜色能呈现铟镓铝氮薄膜的电致发光颜色，其中有一个区块的荧光粉区块可以用透明硅胶或环氧树脂替代。该多色荧光胶片的厚度为10-200微米，若为荧光粉区块，则该区块为荧光粉与硅胶或环氧树脂的混合区块，在制备多色荧光粉区块过程中需采用沉淀脱泡工艺使荧光粉处于密实状态。
图2L中多色荧光胶片与晶圆片对位贴合前，须在晶圆片或多色荧光胶片上旋涂一层粘合剂，通常该粘合剂为环氧树脂或硅胶，一般的其成分需与荧光胶片的胶成分相同，一般在保持压力状态下进行胶合和加温固化。
图2M是完成胶合后的示意图，胶柱的厚度与多色荧光胶片的厚度可以一致，也可以不一致，胶柱的厚度也可以小于多色荧光胶片的厚度。
在完成胶合后，然后对荧光胶片及光刻胶柱体进行机械打磨减薄并使其平坦化，多色胶片减薄平坦后其厚度范围为5-180微米，然后选择去除胶柱213后的多色晶圆片示意图如图2N所示。
最后对晶圆片进行切割后的示意图如图2O所示，该芯片含有四个区块，能实现四种颜色的发光，该芯片的四个区块共P电极（P型欧姆接触层四个区块与焊接金属层及基板是相互导通的），四个N电极相互独立，因此该芯片封装时只需要经过一次固晶和4次焊线就可以实现四种颜色的灯珠封装。该单芯四色块芯片，不但减少了下游产业技术的封装技术环节，而且四种颜色相互紧邻而且不串光，使得封装体积大为减小，为超高密度显示屏的实现提供了器件保障。该单芯四色块芯片，如果四色全为荧光粉区块发光，则荧光粉对光线的散射作用使得不同观察角度所看到的色彩是一致的，同时其发光全为波谱比LED芯片波谱宽的荧光粉发出，因此观看这种器件制造的显示屏时人不会感觉刺眼，这使LED超高密度显示屏的性能可以获得显著提升。
本发明如果要实现单芯两色块芯片、单芯三色块芯片或单芯五色块芯片及单芯更多色块芯片，只要改变多色胶片的阵列排布，并相应的分区域切割就可实现，四色块芯片和五色及更多色块芯片能为更高色彩分辨率的LED显示屏提供器件保障，能解决现有技术颜色越多灯珠封装体积越大的矛盾。
实施例2
图3A至图3E给出了本发明制备垂直结构的单芯多色块LED芯片的另一实施方法步骤图。
首先在垂直结构晶圆片上形成如图3A所示的光刻胶图形，其中有一块铟镓铝氮区块304除电极焊盘305被光刻胶柱306覆盖外它的其余区域暴露，光刻胶层307覆盖其余铟镓铝氮薄膜区块，图中302是晶圆片的支撑基板，301是基板背面金属，303是压焊共熔后的金属层。图中各构造要素的具体要求与实施例1中的相应要求一致。
然后在晶圆片上旋涂并沉淀荧光胶层，并对其进行机械打磨减薄抛光平坦化处理，如图3B所示，308是平坦化后的第一色块的荧光粉区块。去除光刻胶后的示意图如图3C所示。然后重复上述光刻和荧光胶旋涂沉淀工艺，形成图3D所示的第二种颜色的荧光粉区块309和第三种颜色的荧光粉区块310，另一个区块不旋涂荧光粉，使该区块能发出铟镓铝氮薄膜的电发光本色。最后将其切割成包含四个区块的单芯四色块芯片，如图3E所示，这样就获得了本发明的单芯四色块芯片。
如果要实现单芯两色块芯片（比如蓝红两色块芯片），则只需在蓝光晶圆片上的一个铟镓铝氮区块上形成红色荧光粉区块，并使红色荧光粉区块足够厚以至于当其底部的铟镓铝氮薄膜电驱动点亮时该区块仅能呈现红色的光，另一区块可以不覆盖任何胶体和粉体使其发出铟镓铝氮薄膜的电发光其本色蓝光。相应的，应用此工艺方法经过多次光刻和荧光胶旋涂及平坦工艺，也可以实现单芯三色、单芯五色和单芯更多色块芯片。
实施例3
图4是本发明另一实施例所获得的单芯三色块芯片示意图。首先在晶圆片上进行第一次光刻工艺，使一个区块的铟镓铝氮薄膜区块暴露，然后对其进行荧光胶旋涂和离心沉淀及脱泡处理，并经过热固化和后继机械打磨减薄平坦化处理，并选择去除一次光刻胶，从而获得第一种色块403。然后进行二次光刻，并旋涂和固化第二种颜色的荧光粉，经机械打磨减薄和平坦化并在选择去除光刻胶后，在第二区块上形成第二种色块406。第三种颜色的光由铟镓铝氮薄膜405电发光时发出其本色蓝光。图中401为芯片的支撑基板，402、404和407分别为三种不同发光色块的N电极焊盘。在完成三种色块制作后，将其以三个不同色块为一个单元进行划片切割，就获得了本发明的一种单芯三色块芯片。
该单芯三色块芯片在排列方式上呈直线排列，它的有益效果在于在产业下游封装成LED灯珠并将其组装成显示屏模组时，每个区块均需要做电极引线工艺，一焊焊点分别设置在402、404和407三个N电极焊盘上，二焊焊点分别设置在封装支架或直接设置在显示模组PCB板上，这样在空间尺度上有利于每个三色像素的点阵距离横竖相等呈正方形排列，也即这种结构形式的芯片在产业链后继环节形成显示屏时，易于获得成像密度更高的三基色全彩显示屏。
实施例4
图5是一种单芯三色块芯片，更一般的它为红绿蓝（RGB）三基色芯片，红光R由荧光粉区块508发出，绿光G由荧光粉区块509发出，蓝光B由铟镓铝氮薄膜区块502发出。该单芯三色块芯片的总体横向尺度在横竖两个方向是相等的，也即它总体上是一个正方形。图中501是导电基板；503和504是铟镓铝氮薄膜区块；505、506和507分别是三个区块的N电极焊盘，三个N电极焊盘全部设置在芯片台面的同一侧，这样设置的有益效果在于：一方面可以提高下游封装时的电极引线工艺的生产效率，另一方面电极引线不会挡住芯片台面的发光。该实施例的工艺制备过程与实施例2是基本一致的，也是在晶圆片上进行两次光刻工艺，然后依次经过两次荧光胶旋涂、沉淀脱泡、热固化和机械打磨减薄平坦化，并选择去除光刻胶，从而实现两个区块的铟镓铝氮薄膜被两种不同发光颜色的荧光胶所覆盖，另一个铟镓铝氮薄膜区块上不覆盖荧光粉。
实施例5
图6是实施例5的单芯三色块芯片制备荧光粉覆盖层区块前的蓝光芯片状态图，601为芯片导电支撑基板，602、604和606分别为三个区块的铟镓铝氮薄膜，603、605和607分别为三个区块的N电极。该芯片后继制备不同颜色荧光粉色块的方法和工艺步骤与前面实施例2是基本一致的。
该芯片的三个区块是呈环形排列的，且三个区块的面积大小不一致。这样的有益效果在于：人眼对不同颜色的光敏感程度不同，也即相同光子数的光，会因为波长不同使人感受到亮度的不同，从而可以根据不同色块的视见函数设置区块面积大小；另一方面，三个区块方环形排列，可以使其发光时，给人眼的感受是它的发光点的中心位置不变；同时这种对称环形结构排列，有益于铟镓铝氮薄膜的应力释放和均衡对称，从而提高器件的可靠性。
实施例6
图7是实施例6的单芯三色块芯片制备荧光粉覆盖层前的蓝光芯片状态图，701为芯片导电支撑基板，702为铟镓铝氮半导体发光薄膜，703、704和705分别为三个区块的N电极。该芯片的区块为隐形区块，也即铟镓铝氮薄膜是不分割区块的，但铟镓铝氮薄膜底部的P电极欧姆接触金属层是分区块排列的，这样设置的有益效果在于可以节约芯片分割铟镓铝氮薄膜所浪费的空间，从而有益于减小芯片尺度，提高产出率以及产业下游显示屏的像素密度。一般地单芯三色块芯片的尺度大小为100-1000微米左右，当设置隐形区块后省去了铟镓铝氮薄膜的套刻空间，可以减少芯片尺度为40微米左右，对于小的单芯多色芯片而言其有益于显示密度大幅度的提升。
实施例7
图8是实施例7的单芯四色块芯片示意图，801为芯片导电支撑基板，802为基板背金属层，803为邦定压焊共熔金属层，804为铟镓铝氮半导体发光薄膜，805为一个区块的N电极焊盘，806、807、808和809分别为四个不同颜色的荧光粉区块。该芯片的铟镓铝氮薄膜区块也为隐形区块，也即铟镓铝氮薄膜是不分割区块，但铟镓铝氮薄膜底部的P电极欧姆接触金属层是分区块排列的，同时四个区块的电极焊盘设置在芯片的四个角附近，这样设置的有益效果在于可以避免后继封装电极引线的挡光，从而提高光线向外传播的特性和光功率。
实施例8
图9是实施例8的单芯四色块芯片示意图，901为芯片导电支撑基板，902为基板背金属层，903为邦定压焊共熔金属层，904为铟镓铝氮半导体发光薄膜，905为一个区块的N电极焊盘，906为各色块的隔离反光胶，907、908、909和910分别为四个不同颜色的荧光粉区块。该芯片的铟镓铝氮薄膜区块也为隐形区块；同时设置了不同区块之间的隔离反光胶，从而使得不同区块之间不会串光；同时四个区块的电极焊盘设置在芯片的四个角附近。这样设置的有益效果在于不但可以避免后继封装电极引线的挡光，从而提高光线向外传播的特性和光功率，并且能减少封装体积，同时还能防止不同区块之间的串光，从而能为高品质的超高密度显示屏提供器件保障。
给出以上描述，只旨在说明和描述的目的。它们并非穷尽性的，或是将本发明限于所公开的形式。因此，对于本领域技术人员来说许多修改和变形是显而易见的。所以，上述公开并非旨在限制本发明。本发明的范围由其所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种能够多色块独立发光的垂直结构发光二极管（LED）芯片，其特征在于包括：
该垂直结构芯片其铟镓铝氮薄膜的P型欧姆接触金属层或铟镓铝氮薄膜被分割成不同的区块，不同区块共阳极，每个区块均有单独的互不导通的N型电极金属引线焊盘，从而实现每个区块可以单独电驱动发光；
在每个可以单独电驱动发光的铟镓铝氮薄膜区块表面除电极焊盘外均覆盖了不同颜色的荧光粉层，使每个区块通电发光时其发出的光是由铟镓铝氮半导体薄膜电致发光的光激发荧光粉光致发光所发出的，呈现荧光粉的发光色彩，其铟镓铝氮薄膜所发出的光被荧光粉的发光所覆盖；
该单芯多色块垂直结构发光芯片也可以有一个区块不被荧光粉所覆盖，它发出的光由铟镓铝氮薄膜直接电致发光发出；
该单芯多色块垂直结构发光芯片至少含有两个及两个以上的区块，可以发出两种或两种以上颜色的光，含有几个可以独立电驱动的区块就能发出几种不同颜色的光。
2.一种能够多色块独立发光的垂直结构LED芯片的制造方法，其特征在于包括：
在衬底上外延生长铟镓铝氮半导体发光薄膜并对其进行P型激活退火处理，然后在外延片表面制备图形化的P型欧姆接触金属发射层、金属阻挡层和邦定压焊金属层，接着将外延片与导电支撑基板压焊在一起并去除外延衬底，实现铟镓铝氮薄膜从外延片到支撑基板的转移，接着使铟镓铝氮薄膜形成图形化阵列并在其表面制备钝化层和N型欧姆接触金属引线焊盘，从而获得垂直结构的晶圆片；
在所述晶圆片的焊盘金属上形成光刻胶掩膜层，从而实现对金属焊盘的掩膜，然后在该晶圆片表面旋涂一层粘结剂，将该晶圆片与多色阵列荧光胶片对位压合在一起并对其带压力加热固化粘结剂，实现多色阵列荧光胶片与晶圆片的对位贴合；
对晶圆片上的多色荧光胶片和光刻胶层进行机械打磨减薄和平坦化处理，使光刻胶层暴露，并用去胶液选择去除光刻胶层保留多色阵列荧光胶片；
以多色块为周期对晶圆片进行划片、清洗和烘干处理，从而获得能够多色块独立发光的垂直结构LED芯片。
3.该种能够多色块独立发光的垂直结构LED芯片的制造方法，也可以是以下方法，其特征在于包括：
在多区块的铟镓铝氮晶圆片上进行光刻，对第一区块铟镓铝氮薄膜的N电极金属焊盘阵列及其他区块阵列实现光刻胶掩膜，仅使第一区块阵列的铟镓铝氮薄膜暴露；
在晶圆片上旋涂第一种颜色的荧光粉与硅胶或环氧树脂的混合荧光胶，并离心沉淀荧光粉和脱泡处理，使荧光粉能离心沉淀紧邻铟镓铝氮薄膜表面并去除荧光粉与胶体搅拌所导致的气泡，然后热固化荧光胶；
对晶圆片上的第一种颜色的荧光胶和光刻胶进行机械打磨减薄和平坦化处理，使光刻胶暴露，并用去胶液选择去除光刻胶并保留第一种颜色的荧光胶，从而使第一区块的铟镓铝氮薄膜除金属焊盘外全部被等厚的第一种颜色荧光胶区块所覆盖；
然后再次在晶圆片上光刻，实现光刻胶的掩膜，除第二区块的铟镓铝氮薄膜外其余区域全部被光刻胶所覆盖；
然后在晶圆片上旋涂第二种颜色的荧光胶，并离心沉淀荧光粉和脱泡处理，然后热固化荧光胶；
对晶圆片上的第二种颜色的荧光胶和光刻胶进行机械打磨减薄和平坦化处理，使光刻胶暴露，并用去胶液选择去除光刻胶并保留第一种和第二种颜色的荧光胶区块，从而使第一区块和第二区块的铟镓铝氮薄膜除金属焊盘外全部被等厚的荧光胶所覆盖；
然后重复上述步骤，在其他铟镓铝氮薄膜区块上制备其他颜色的荧光胶区块，需要制备几种颜色的单芯多色块芯片，就需要对其进行几次光刻和机械打磨等工艺处理，最后一种颜色的荧光胶减薄时，需要对其他所有颜色的荧光胶区块进行一次统一的机械打磨减薄，使各种颜色的荧光胶区块获得一致的厚度；
以多色块为周期对晶圆片进行划片、清洗和烘干处理，从而获得能够多色块独立发光的垂直结构LED芯片。
4.权利要求1所述的多色块发光二极管芯片，其特征在于：
该芯片上含有多个可以电注入独立驱动发光的区块，其可以独立驱动发光的区块数量不少于两个，且至少有一个区块的表面有荧光胶块；
也可以有一个区块的铟镓铝氮薄膜其表面不覆盖荧光粉及其他任何覆盖物，此区块的铟镓铝氮薄膜可以是暴露的，此时这个区块发出的光仅来自于铟镓铝氮薄膜的电致发光；
这个没有覆盖荧光粉的铟镓铝氮薄膜区块，其表面除电极焊盘位置以外，也可以覆盖硅胶或环氧树脂等透可见光的有机透明物；为了获得与有荧光粉区块相一致的光传播特性，在无荧光粉的区块上所覆盖的硅胶或环氧树脂可以是搅拌了二氧化硅粉末等常见散射剂的硅胶或环氧树脂，其旋涂、离心沉淀和脱泡、热固化、机械打磨减薄和平坦化等工艺与有荧光粉的区块的工艺相一致；
在制备能发出红绿蓝紫（RGBV）或红绿蓝白紫(RGBWV)或红绿蓝黄白紫（RGBWYV）光的单芯多色块芯片时，由于需要该芯片有一个区块能够发出波长短光子能量大的紫外光，则晶圆片需要用紫外光晶圆片，此时发紫外光的区块由铟镓铝氮薄膜直接发出，其余区块的光由紫外光激发荧光粉发出，此时直接发紫外光的区块其台面除焊盘位置外应该覆盖抗紫外黄化的硅胶或用抗紫外的硅胶粘结无极玻璃覆盖台面，其余区块的荧光胶所用的硅胶需是能抗紫外的硅胶，且最终平坦化处理后所有区块的台面高度是一致的；其中直接发紫外光的那个区块也可以不覆盖任何物质。
5.权利要求1所述的不同颜色的荧光粉区块，其特征在于：这些不同颜色的荧光粉区块可以是荧光粉与硅胶或环氧树脂的混合物区块，也可以是采用磁控溅射、电子束蒸发等真空镀膜工艺沉积在不同区块上的无机荧光薄膜，也可以是用硅胶或环氧树脂粘结在铟镓铝氮薄膜上的不同颜色的荧光粉陶瓷片。
6.权利要求1所述的不同区块的荧光粉，其特征在于：如果各个区块的荧光粉是由有机硅胶或环氧树脂混合荧光粉制备而成的，则其厚度范围为5-300微米。
7.权利要求1所述的不同颜色的荧光胶区块，其特征在于：
当荧光胶区块的厚度大于10微米时，此时为了防止相邻区块不同颜色荧光粉相互激发和不同颜色光线相互横向传播，可以在不同颜色区块之间用不透光的反光胶隔离，避免不同颜色区块之间相互串光；
当用反光胶做隔离区时，其制备工艺与荧光胶一样需经过光刻、旋涂、离心沉淀和脱泡处理、固化及机械打磨减薄等工艺实现；
隔离材料也可以是预先成形的不透光的有机或无机材料的阵列框架与晶圆片对位压合实现，也可以是预先成形的金属框阵列与晶圆片对位压合实现，还可以是光刻、电镀和机械打磨减薄平坦相结合的方法所获得的隔离区。
8.权利要求1所述的有几个区块就能发出几种颜色的光，其特征在于：
当芯片制备成三个区块时，则该分立器件发出三种不同颜色的光，分别为红、绿、蓝三基色，此时为单芯三色块芯片；
当制备成四个区块时，该分立器件发出的四种颜色的光分别为红、绿、蓝三基色和白色共四种光，此时为单芯四色块芯片；
也可以制备成两种颜色的芯片，此时为单芯两色块芯片；
该芯片制备了几个区块，就是单芯几色块芯片，每个区块均能发出与其他区块不同颜色的光；
当单芯多色块芯片有一个区块的发光为白光时，此时铟镓铝氮薄膜的发光不能完全被荧光粉的发光所覆盖，必须有一部分的光由荧光粉散射出台面，并且此时的荧光粉除了黄色荧光粉外还可以含有了绿色和红色荧光粉，此时的白光由铟镓铝氮薄膜发的光与荧光粉发的光共同混合成视觉感受上的白光。
9.权利要求1所述的铟镓铝氮薄膜区块，其特征在于：
该铟镓铝氮薄膜区块的底部也即P型层一侧可以只含有一个P型欧姆接触金属反射层区块，此时铟镓铝氮薄膜台面相应的仅有一个N电极；
该铟镓铝氮薄膜区块的底部也可以含有多个P型欧姆接触金属反射层区块，此时含有几个P型欧姆接触金属区块就应该在铟镓铝氮薄膜区块上设置几个N电极，一个N电极对应一个P型欧姆接触区块；
为了含有多区块P型欧姆接触金属的铟镓铝氮薄膜能够实现每个区块的独立发光，P型欧姆接触金属块之间的距离不能小于2微米。
10.权利要求2所述的多色阵列荧光胶片，其特征在于：
该多色阵列荧光胶片，其每一种颜色的荧光粉台面的大小形状与可以独立电驱动发光的铟镓铝氮薄膜的大小形状一致；
在不同颜色的区块之间可以设置不透光的隔离区，隔离区的材料可以是反光胶也可以是金属；
每一个颜色区块的荧光胶块单元必须空出电极引线焊盘的位置，以方便荧光胶片与晶圆片的对位贴合；
多色荧光胶片的制备方法可以是在一个平板上经过多次光刻、旋涂荧光胶、离心沉淀和脱泡处理、热固化和机械打磨减薄、选择去除光刻胶等工艺实现的，也可以是不同颜色的单元区块横向粘结实现的，但它必须整个胶片的大小与晶圆片的大小相当；
该多色荧光胶片的厚度范围为10-500微米，阵列图形的二维排布应该与晶圆片上的铟镓铝氮薄膜区块的二维排布相对应。
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107068839A (zh) * 2017-02-16 2017-08-18 安徽芯瑞达科技股份有限公司 一种微小化多色发光csp芯片制作方法
CN107482103A (zh) * 2017-08-18 2017-12-15 上海应用技术大学 一种芯片级封装的倒装led白光芯片的制备方法
CN107474832A (zh) * 2017-08-16 2017-12-15 苏州轻光材料科技有限公司 一种黄光量子点的制备方法
CN107894679A (zh) * 2017-12-29 2018-04-10 西安智盛锐芯半导体科技有限公司 背光模组及液晶显示装置
CN107894693A (zh) * 2017-12-20 2018-04-10 苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司 一种大尺寸芯片曝光方法
CN107946423A (zh) * 2017-12-20 2018-04-20 西安智盛锐芯半导体科技有限公司 基于GaN材料的RGBW四色LED芯片及其制备方法
CN107946417A (zh) * 2017-11-29 2018-04-20 北京工业大学 一种全色微型led阵列垂直外延制备方法
CN109119429A (zh) * 2018-08-29 2019-01-01 京东方科技集团股份有限公司 发光二极管及其制造方法、发光二极管显示面板
CN111048653A (zh) * 2019-12-26 2020-04-21 深圳市大柏光电子科技有限公司 一种提高led灯珠亮度和产出可用率的工艺
WO2020083389A1 (zh) * 2018-10-26 2020-04-30 深圳Tcl新技术有限公司 一种液晶显示背光模组
CN111490038A (zh) * 2019-01-25 2020-08-04 蚌埠三颐半导体有限公司 Led封装的制备方法和led封装
CN111660592A (zh) * 2020-06-09 2020-09-15 福建天电光电有限公司 一种基于刮胶设备制作固体荧光膜片的工艺
WO2021168596A1 (zh) * 2020-02-24 2021-09-02 张胜翔 一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组
CN113437136A (zh) * 2021-06-28 2021-09-24 深圳市时代速信科技有限公司 一种半导体器件及其制备方法
CN113924660A (zh) * 2019-01-25 2022-01-11 亮锐有限责任公司 制造波长转换像素阵列结构的方法
CN114383921A (zh) * 2020-10-19 2022-04-22 北京龙迈达斯科技开发有限公司 一种组织芯片及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007251193A (ja) * 2007-05-11 2007-09-27 Seiwa Electric Mfg Co Ltd 発光ダイオード及びそれを用いた表示装置
CN102347431A (zh) * 2010-08-05 2012-02-08 展晶科技(深圳)有限公司 半导体发光二极管组件
WO2014017126A1 (ja) * 2012-07-27 2014-01-30 株式会社ブイ・テクノロジー 半導体発光装置
CN104659187A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 晶能光电（江西）有限公司 一种垂直结构的白光led芯片及其制造方法
CN104979452A (zh) * 2014-04-08 2015-10-14 刘胜 在晶圆上制造和封装发光二极管芯片的工艺方法
CN105206642A (zh) * 2015-10-13 2015-12-30 南京大学 一种超高密度led显示器件及其制造方法
CN105355749A (zh) * 2015-11-30 2016-02-24 广东德力光电有限公司 一种全彩氮化镓基led芯片结构
CN209016086U (zh) * 2016-12-21 2019-06-21 福建昌达光电有限公司 一种单芯多色块发光的垂直结构二极管芯片

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007251193A (ja) * 2007-05-11 2007-09-27 Seiwa Electric Mfg Co Ltd 発光ダイオード及びそれを用いた表示装置
CN102347431A (zh) * 2010-08-05 2012-02-08 展晶科技(深圳)有限公司 半导体发光二极管组件
WO2014017126A1 (ja) * 2012-07-27 2014-01-30 株式会社ブイ・テクノロジー 半導体発光装置
TW201405870A (zh) * 2012-07-27 2014-02-01 V Technology Co Ltd 半導體發光裝置
CN104659187A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 晶能光电（江西）有限公司 一种垂直结构的白光led芯片及其制造方法
CN104979452A (zh) * 2014-04-08 2015-10-14 刘胜 在晶圆上制造和封装发光二极管芯片的工艺方法
CN105206642A (zh) * 2015-10-13 2015-12-30 南京大学 一种超高密度led显示器件及其制造方法
CN105355749A (zh) * 2015-11-30 2016-02-24 广东德力光电有限公司 一种全彩氮化镓基led芯片结构
CN209016086U (zh) * 2016-12-21 2019-06-21 福建昌达光电有限公司 一种单芯多色块发光的垂直结构二极管芯片

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107068839A (zh) * 2017-02-16 2017-08-18 安徽芯瑞达科技股份有限公司 一种微小化多色发光csp芯片制作方法
CN107474832B (zh) * 2017-08-16 2020-07-21 苏州轻光材料科技有限公司 一种黄光量子点的制备方法
CN107474832A (zh) * 2017-08-16 2017-12-15 苏州轻光材料科技有限公司 一种黄光量子点的制备方法
CN107482103A (zh) * 2017-08-18 2017-12-15 上海应用技术大学 一种芯片级封装的倒装led白光芯片的制备方法
CN107946417A (zh) * 2017-11-29 2018-04-20 北京工业大学 一种全色微型led阵列垂直外延制备方法
CN107946417B (zh) * 2017-11-29 2019-09-03 北京工业大学 一种全色微型led阵列垂直外延制备方法
CN107894693A (zh) * 2017-12-20 2018-04-10 苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司 一种大尺寸芯片曝光方法
CN107946423A (zh) * 2017-12-20 2018-04-20 西安智盛锐芯半导体科技有限公司 基于GaN材料的RGBW四色LED芯片及其制备方法
CN107894679A (zh) * 2017-12-29 2018-04-10 西安智盛锐芯半导体科技有限公司 背光模组及液晶显示装置
CN109119429A (zh) * 2018-08-29 2019-01-01 京东方科技集团股份有限公司 发光二极管及其制造方法、发光二极管显示面板
CN109119429B (zh) * 2018-08-29 2020-08-14 京东方科技集团股份有限公司 发光二极管及其制造方法、发光二极管显示面板
WO2020083389A1 (zh) * 2018-10-26 2020-04-30 深圳Tcl新技术有限公司 一种液晶显示背光模组
CN111103723A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 深圳Tcl新技术有限公司 一种液晶显示背光模组
CN111490038A (zh) * 2019-01-25 2020-08-04 蚌埠三颐半导体有限公司 Led封装的制备方法和led封装
CN113924660A (zh) * 2019-01-25 2022-01-11 亮锐有限责任公司 制造波长转换像素阵列结构的方法
CN111490038B (zh) * 2019-01-25 2022-04-05 蚌埠三颐半导体有限公司 Led封装的制备方法和led封装
CN111048653A (zh) * 2019-12-26 2020-04-21 深圳市大柏光电子科技有限公司 一种提高led灯珠亮度和产出可用率的工艺
WO2021168596A1 (zh) * 2020-02-24 2021-09-02 张胜翔 一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组
CN111660592A (zh) * 2020-06-09 2020-09-15 福建天电光电有限公司 一种基于刮胶设备制作固体荧光膜片的工艺
CN114383921A (zh) * 2020-10-19 2022-04-22 北京龙迈达斯科技开发有限公司 一种组织芯片及其制备方法
CN114383921B (zh) * 2020-10-19 2023-11-21 北京龙迈达斯科技开发有限公司 一种组织芯片及其制备方法
CN113437136A (zh) * 2021-06-28 2021-09-24 深圳市时代速信科技有限公司 一种半导体器件及其制备方法

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