CN108649046A - 半导体发光微显示器件及其制造方法以及衬底剥离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开半导体发光微显示器件，其外延结构由N‑GaN、有源层至P‑GaN横截面的宽度逐渐增大，透光导电层位于N‑GaN表面上，连接电极位于P‑GaN表面上，像素电极位于连接电极表面上，导电胶连接于透光导电层与像素电极之间。本发明还公开半导体发光微显示器件制造方法。本发明还公开衬底剥离方法。外延结构由N‑GaN、有源层至P‑GaN横截面的宽度逐渐增大，使得外延结构的N‑GaN与衬底的接触面积较小，减小激光剥离阈值，提升激光剥离良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光技术领域，尤其是指半导体发光微显示器件及其制造方法以及衬底剥离方法。
背景技术
LED背光源的显示技术已广泛运用于各行各业，现有LED主要用于中大尺寸显示屏上。以55英寸4K电视为例，像素长宽约为200μm，而直下式背光的主流规格为3030(3mm X3mm)，远远大于像素的尺寸，无法成为像素的点光源，只能以面光源搭配液晶与彩色滤光片的方式，实现高画质全彩效果。
液晶显示会消耗大部分的光：光从离开背光模块，经过TFT、液晶、偏光片、彩色滤光片，到进入人眼，损失的光超过九成，大多数的光都在显示机壳体中消耗掉了，光的利用率极差，加上液晶漏光导致对比也被牺牲。在穿戴式近眼显示和投影显示领域，希望采用物理面积更小、集成度更高、分辨率更高的显示器，尤其是全彩显示微发光二极管显示器。
现有技术中，大多数发光二极管显示器像素间距为100微米以上，作为背光源尺寸远大于像素的尺寸无法成为点光源。现有LED全彩显示的工艺过程为在采用LED作为面光源搭配液晶及滤光片实现，分辨率较低、对比度较差、能耗较高。
而且，常见的蓝宝石衬底剥离工艺如下：GaN在激光照射下吸收能量分解为Ga和N2，从而使蓝宝石与GaN层分离，在分离的瞬间基于大能量的激光剥离会形成应力释放造成外延层机械破碎，产生微缺陷，同时一部分激光照射到量子阱区域，进而影响量子阱区域晶格质量，造成光学性能下降，影响良率。
发明内容
本发明提供半导体发光微显示器件，包括多个外延结构，所述外延结构包括依次层叠设置的N-GaN、有源层及P-GaN，所述外延结构由N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大；
透光导电层，所述透光导电层位于所述N-GaN表面上，与所述N-GaN电连接；
连接电极，所述连接电极位于所述P-GaN表面上，与所述P-GaN电连接；
像素电极，所述像素电极位于所述连接电极表面上，与所述连接电极电连接；
导电胶，所述导电胶连接于所述透光导电层与所述像素电极之间。
外延结构由N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，在生产半导体发光微显示器件时，外延结构的N-GaN与衬底的接触面积较小，减小剥离阈值，提升剥离良率。同时，导电胶连接透光导电层与像素电极，可以节约成本。
进一步，所述外延结构设置为包括倒梯形或倒锥形。
进一步，所述外延结构之间填充有非导电胶。
进一步，所述透光导电层表面形成红色量子点、绿色量子点及蓝色量子点三色量子点薄膜。
进一步，还包括驱动电路，所述驱动电路键合于所述像素电极表面，与所述外延结构电连接。
半导体发光微显示器件制造方法，包括以下步骤：
一，提供外延芯片，所述外延芯片包括衬底、N-GaN、有源层及P-GaN；
二，在所述P-GaN表面沉积绝缘保护层；
三，在所述绝缘保护层表面涂覆负性光刻胶，刻蚀开槽至所述P-GaN表面；
四，进一步刻蚀至所述衬底表面，且刻蚀使得由所述N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，形成多个外延结构，并将所述负性光刻胶及绝缘保护层刻蚀去除；
五，在所述P-GaN上形成连接电极；
六，将所述连接电极键合至像素电极；
七，剥离所述衬底；
八，在所述N-GaN表面形成透光导电层，所述透光导电层与所述像素电极之间形成导电胶。
刻蚀使得由N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，减小N-GaN与衬底接触面积，减小激光剥离阈值，提升激光剥离良率。
进一步，在剥离所述衬底之前，在所述衬底表面形成三维光子晶体。
进一步，在所述P-GaN上形成连接电极后，减薄所述衬底；在剥离所述衬底之前，在所述衬底表面通过形成三维光子晶体。
进一步，通过纳米压印在所述衬底表面形成三维光子晶体。
形成三维光子晶体后，对衬底进行转移剥离, 光子晶体具有波长选择的功能，可以有选择地使某个波段的光通过而阻止其它波长的光通过其中，通过控制光子晶体结构可以减小能力损失，减小剥离阈值，避免剥离时外延破碎，提升剥离良率。
进一步，采用RIE或ICP技术将光子晶体图形转移至石英母板，其次，采用热固化软模版复型技术将光子晶体图案从石英母板转移至软模版，然后，采用功能材料纳米压印技术将光子晶体图案从软模版转移至弹性凝胶，在保持压力的状态下，弹性凝胶固化成型，带有预先设计的纳米量级光子晶体图案制备至高弹性凝胶层，固定光子晶体的晶格位置，将粘弹性聚合物填充在晶格中即可得到具有光子晶体结构的单层弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层，最后，通过逐层压印的方法产生堆叠的结构即形成所述三维光子晶体，将所述三维光子晶体键合至减薄后所述衬底表面。
进一步，在所述P-GaN上形成连接电极后，减薄所述衬底。
进一步，在步骤八中，所述外延结构之间注入非导电胶。
进一步，在步骤八中，将所述像素电极键合至驱动电路，所述驱动电路与所述外延结构电连接。
进一步，还包括步骤九，在所述透光导电层表面涂覆负性光刻胶，在所述负性光刻胶上形成开槽，在所述开槽中沉积量子点薄膜，通过三次光刻分别形成R、G、B三色量子点薄膜。
进一步，步骤二中，所述绝缘保护层包括SiO2薄膜体系或Si3N4薄膜体系；所述绝缘保护层的厚度为300-500纳米。
进一步，步骤三中，对所述负性光刻胶进行匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影步骤形成正面图形，所述负性光刻胶的厚度7-15微米，倒角约30度-60度，坚膜温度120-150℃，坚膜时间20-60分钟，坚膜后所述负性光刻胶与所述P-GaN的干法蚀刻选择比小于1，选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻开槽区域。
进一步，步骤四中，采用ICP刻蚀，所述ICP刻蚀的腔体压力4-100毫托，Cl2与BCl3体积比大于9:1，Cl2流量50-200sccm，BCl3流量 5-20sccm，上电极功率300-1500W，下电极功率10-300W，采用ICP-OES分析Ga原子浓度及Al原子浓度，当Ga原子浓度急剧下降，Al原子浓度急剧上升时，根据终点检测方法，冗余推迟0-300s后，采集工艺终点自动停止刻蚀，所述N-GaN、有源层至P-GaN已刻蚀完，刻蚀至衬底，超声去胶、选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻绝缘保护层形成倒梯形或倒锥形外延结构。
进一步，步骤五中，所述连接电极包括Cr、Al、Ag、Ti、Pt、AuSn、Au中的一种，连接电极厚度1-2.5微米，Al或Ag作为反射金属层，表面蒸镀Au；所述衬底减薄至30-150微米。
进一步，步骤六中，所述像素电极包括Si、Cu、W、Mo中的一种，所述键合采用Au-Au、Au-In、In-In、Ag-In、Ag-Sn、In-Sn中的一种。
进一步，步骤七中，激光剥离所述衬底，激光剥离方式为逐行扫描，单外延结构剥离。
进一步，步骤一中，所述衬底包括蓝宝石衬底。
衬底剥离方法，包括以下步骤：
一，提供外延芯片，所述外延芯片包括衬底、N-GaN、有源层及P-GaN；
二，在所述P-GaN表面沉积绝缘保护层；
三，在所述绝缘保护层表面涂覆负性光刻胶，刻蚀开槽至所述P-GaN表面；
四，进一步刻蚀至所述衬底表面，且刻蚀使得由所述N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，并将所述负性光刻胶及绝缘保护层刻蚀去除；
五，剥离所述衬底。
刻蚀使得由N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，减小N-GaN与衬底接触面积，减小剥离阈值，提升剥离良率。
进一步，在剥离所述衬底之前，在所述衬底表面形成三维光子晶体。
进一步，在剥离所述衬底之前，减薄所述衬底；减薄之后在所述衬底表面通过形成三维光子晶体。
进一步，通过纳米压印在所述衬底表面形成三维光子晶体。
形成三维光子晶体后对衬底进行转移剥离, 光子晶体具有波长选择的功能，可以有选择地使某个波段的光通过而阻止其它波长的光通过其中，通过控制光子晶体结构可以减小能力损失，减小剥离阈值，避免剥离时外延破碎，提升剥离良率。
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进一步，在剥离所述衬底之前，减薄所述衬底。
进一步，所述衬底减薄至30-150微米。
进一步，步骤二中，所述绝缘保护层包括SiO2薄膜体系或Si3N4薄膜体系；所述绝缘保护层的厚度为300-500纳米。
进一步，步骤三中，对所述负性光刻胶进行匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影步骤形成正面图形，所述负性光刻胶的厚度7-15微米，倒角约30度-60度，坚膜温度120-150℃，坚膜时间20-60分钟，坚膜后所述负性光刻胶与所述P-GaN的干法蚀刻选择比小于1，选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻开槽区域。
进一步，步骤四中，所述ICP刻蚀的腔体压力4-100毫托，Cl2与BCl3体积比大于9:1，Cl2流量50-200sccm，BCl3流量 5-20sccm，上电极功率300-1500W，下电极功率10-300W，采用ICP-OES分析Ga原子浓度及Al原子浓度，当Ga原子浓度急剧下降，Al原子浓度急剧上升时，根据终点检测方法，冗余推迟0-300s后，采集工艺终点自动停止刻蚀，所述N-GaN、有源层至P-GaN已刻蚀完，刻蚀至衬底，超声去胶、选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻绝缘保护层形成倒梯形或倒锥形。
进一步，步骤一中，所述衬底包括蓝宝石衬底。
进一步，激光剥离所述衬底，激光波长为248nm或192nm。
附图说明
图1是实施例的结构示意图；
图2A-2M是实施例的步骤流程示意图。
标号说明
外延芯片1 衬底11
外延结构10 N-GaN12
有源层13 P-GaN14
绝缘保护层2 负性光刻胶31、32
开槽321 连接电极4
像素电极5 光子晶体6
透光导电层7 导电胶8
三色量子点薄膜9 驱动电路20。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例一
请参阅图2A-2M所述，半导体发光微显示器件制造方法，包括以下步骤：
一，如图2A所示，提供外延芯片1，外延芯片1包括衬底11、N-GaN12、有源层13及P-GaN14，衬底11包括蓝宝石衬底。
二，如图2B所示，在P-GaN14表面沉积绝缘保护层2。采用丙酮、异丙醇、去胶液超声清洗去除表面沾污，甩干后表面沉积绝缘保护层2。绝缘保护层2包括SiO2薄膜体系或Si3N4薄膜体系。绝缘保护层2的厚度为300-500纳米。
三，如图2C所示，在绝缘保护层2表面涂覆负性光刻胶31，增强粘附性，负性光刻胶31为HMDS（六甲基二硅氮烷），刻蚀开槽至P-GaN14表面。对负性光刻胶31进行匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影步骤形成正面图形，负性光刻胶31的厚度7-15微米，倒角约30度-60度，坚膜温度120-150℃，坚膜时间20-60分钟，坚膜后负性光刻胶31与P-GaN14的干法蚀刻选择比小于1，选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻开槽区域，便于后续ICP深刻蚀。
四，如图2D所示，采用ICP刻蚀至衬底11表面，且刻蚀使得由N-GaN12、有源层13至P-GaN14横截面的宽度逐渐增大，形成多个外延结构10，可以为倒梯形或倒锥形外延结构10，并将负性光刻胶31及绝缘保护层2刻蚀去除。ICP刻蚀的腔体压力4-100毫托，Cl2与BCl3体积比大于9:1，Cl2流量50-200sccm，BCl3流量 5-20sccm，上电极功率300-1500W，下电极功率10-300W，采用ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪)分析Ga原子浓度及Al原子浓度，当Ga原子浓度急剧下降，Al原子浓度急剧上升时，根据终点检测方法，冗余推迟0-300s后，采集工艺终点自动停止刻蚀，所述N-GaN、有源层至P-GaN已刻蚀完，刻蚀至衬底，超声去胶、选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻绝缘保护层形成倒梯形或倒锥形倒外延结构10。
五，如图2E所示，在P-GaN14上形成连接电极4，连接电极4包括Cr、Al、Ag、Ti、Pt、AuSn、Au中的一种，连接电极4厚度1-2.5微米，Al或Ag作为反射金属层，表面蒸镀Au。减薄衬底11，可以减薄至30-150微米。
六，如图2F所示，将连接电极4键合至像素电极5。像素电极5包括Si、Cu、W、Mo中的一种，键合采用Au-Au、Au-In、In-In、Ag-In、Ag-Sn、In-Sn中的一种。
七，如图2G所示，在衬底11表面通过纳米压印形成三维光子晶体6。光子晶体6阵列为圆柱形、六边型等规则形状，光子晶体6尺寸约10nm-1um。采用RIE（反应离子刻蚀）或ICP技术将光子晶体图形转移至石英母板，其次，采用热固化软模版复型技术将光子晶体图案从石英母板转移至软模版，然后，采用功能材料纳米压印技术将光子晶体图案从软模版转移至弹性凝胶，在保持压力的状态下，弹性凝胶固化成型，带有预先设计的纳米量级光子晶体图案制备至高弹性凝胶层，固定光子晶体的晶格位置，将粘弹性聚合物填充在晶格中即可得到具有光子晶体结构的单层弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层，最后，通过逐层压印的方法产生堆叠的结构即形成所述三维光子晶体6，将三维光子晶体6键合至减薄后衬底11表面，可以采用加热或者紫外线进行键合。
八，如图2H所示，激光剥离衬底11。激光波长为248nm或192nm，激光剥离方式为逐行扫描，单个外延结构10剥离。
九，如图2I及2J所示，将像素电极5键合至驱动电路20，在外延结构10之间注入非导电胶作为绝缘，可以采用环氧树脂胶或丙烯酸树脂胶，驱动电路20与外延结构10电连接。在N-GaN12表面用电子束或磁控溅射方法蒸镀透光导电层7，透光导电层与所述像素电极之间注入异方导电胶8。
十，如图2K-2M所示，在透光导电层7表面涂覆负性光刻胶32，在负性光刻胶32上通过匀胶、前烘、曝光、前烘、显影形成开槽321，在开槽321中沉积量子点薄膜，对量子点薄膜进行交联处理，再超声剥离负性光刻胶，通过三次光刻分别形成R、G、B三色量子点薄膜9，如图1所示，形成全彩化彩膜。如图2K，形成红色量子点薄膜，如图2L，形成绿色量子点薄膜，如图2M，形成蓝色量子点薄膜。
刻蚀使得由N-GaN12、有源层13至P-GaN14横截面的宽度逐渐增大，减小N-GaN12与衬底11接触面积，减小激光剥离阈值，提升激光剥离良率。减薄衬底11，并采用纳米压印技术形成三维光子晶体5后采用激光剥离技术，对衬底11进行转移剥离,光子晶体5具有波长选择的功能，可以有选择地使某个波段的光通过而阻止其它波长的光通过其中，通过控制光子晶体结构可以减小激光能力损失，减小激光剥离阈值，避免激光剥离时外延破碎提升激光剥离良率。
请参阅图1所述，半导体发光微显示器件，包括多个外延结构10、透光导电层7、连接电极4、像素电极5、驱动电路20及导电胶8，外延结构10包括依次层叠设置的N-GaN12、有源层13及P-GaN14，外延结构10由N-GaN12、有源层13至P-GaN14横截面的宽度逐渐增大，可以设置为包括倒梯形或倒锥形。
透光导电层7位于N-GaN12表面上，透光导电层7与N-GaN12电连接。连接电极4位于P-GaN14表面上，连接电极4与P-GaN14电连接。像素电极5位于连接电极4表面上，像素电极5与连接电极4电连接。导电胶8连接于透光导电层7与像素电极5之间。驱动电路20键合于像素电极5表面，驱动电路20与外延结构10电连接。
外延结构10由N-GaN12、有源层13至P-GaN14横截面的宽度逐渐增大，在生产半导体发光微显示器件时，外延结构10的N-GaN12与衬底11的接触面积较小，减小激光剥离阈值，提升激光剥离良率。同时，导电胶8连接透光导电层7与像素电极5，可以节约成本。
外延结构10之间可以填充有非导电胶。透光导电层7表面形成红色量子点、绿色量子点及蓝色量子点三色量子点薄膜9，形成全彩化彩膜。
本发明还公开衬底剥离方法，包括以下步骤：
一，如图2A所示，提供外延芯片1，外延芯片1包括衬底11、N-GaN12、有源层13及P-GaN14，衬底11包括蓝宝石衬底。
二，如图2B所示，在P-GaN14表面沉积绝缘保护层2。采用丙酮、异丙醇、去胶液超声清洗去除表面沾污，甩干后表面沉积绝缘保护层2。绝缘保护层2包括SiO2薄膜体系或Si3N4薄膜体系。绝缘保护层2的厚度为300-500纳米。
三，如图2C所示，在绝缘保护层2表面涂覆负性光刻胶31，增强粘附性，负性光刻胶31为HMDS（六甲基二硅氮烷），刻蚀开槽至P-GaN14表面。对负性光刻胶31进行匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影步骤形成正面图形，负性光刻胶31的厚度7-15微米，倒角约30度-60度，坚膜温度120-150℃，坚膜时间20-60分钟，坚膜后负性光刻胶31与P-GaN14的干法蚀刻选择比小于1，选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻开槽区域，便于后续ICP深刻蚀。
四，如图2D所示，采用ICP刻蚀至衬底11表面，且刻蚀使得由N-GaN12、有源层13至P-GaN14横截面的宽度逐渐增大，可以为倒梯形或倒锥形，并将负性光刻胶31及绝缘保护层2刻蚀去除。ICP刻蚀的腔体压力4-100毫托，Cl2与BCl3体积比大于9:1，Cl2流量50-200sccm，BCl3流量 5-20sccm，上电极功率300-1500W，下电极功率10-300W，采用ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪)分析Ga原子浓度及Al原子浓度，当Ga原子浓度急剧下降，Al原子浓度急剧上升时，根据终点检测方法，冗余推迟0-300s后，采集工艺终点自动停止刻蚀，所述N-GaN、有源层至P-GaN已刻蚀完，刻蚀至衬底，超声去胶、选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻绝缘保护层形成倒梯形或倒锥形。
五，减薄衬底11，可以减薄至30-150微米。
六，如图2G所示，在衬底11表面通过纳米压印形成三维光子晶体6。光子晶体6阵列为圆柱形、六边型等规则形状，光子晶体6尺寸约10nm-1um。采用RIE（反应离子刻蚀）或ICP技术将光子晶体图形转移至石英母板，其次，采用热固化软模版复型技术将光子晶体图案从石英母板转移至软模版，然后，采用功能材料纳米压印技术将光子晶体图案从软模版转移至弹性凝胶，在保持压力的状态下，弹性凝胶固化成型，带有预先设计的纳米量级光子晶体图案制备至高弹性凝胶层，固定光子晶体的晶格位置，将粘弹性聚合物填充在晶格中即可得到具有光子晶体结构的单层弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层，最后，通过逐层压印的方法产生堆叠的结构即形成所述三维光子晶体6，将三维光子晶体6键合至减薄后衬底11表面，可以采用加热或者紫外线进行键合。
七，如图2H所示，激光剥离衬底11，激光波长可以为248nm或192nm。
刻蚀使得由N-GaN12、有源层13至P-GaN14横截面的宽度逐渐增大，减小N-GaN12与衬底11接触面积，减小激光剥离阈值，提升激光剥离良率。减薄衬底11，并采用纳米压印技术形成三维光子晶体5后采用激光剥离技术，对衬底11进行转移剥离, 光子晶体5具有波长选择的功能，可以有选择地使某个波段的光通过而阻止其它波长的光通过其中，通过控制光子晶体结构可以减小激光能力损失，减小激光剥离阈值，避免激光剥离时外延破碎提升激光剥离良率。
实施例二
请参阅图2A-2M所述，半导体发光微显示器件制造方法，包括以下步骤：
一，如图2A所示，提供外延芯片1，外延芯片1包括衬底11、N-GaN12、有源层13及P-GaN14，衬底11包括蓝宝石衬底。
二，如图2B所示，在P-GaN14表面沉积绝缘保护层2。采用丙酮、异丙醇、去胶液超声清洗去除表面沾污，甩干后表面沉积绝缘保护层2。绝缘保护层2包括SiO2薄膜体系或Si3N4薄膜体系。绝缘保护层2的厚度为300-500纳米。
三，如图2C所示，在绝缘保护层2表面涂覆负性光刻胶31，增强粘附性，负性光刻胶31为HMDS（六甲基二硅氮烷），刻蚀开槽至P-GaN14表面。对负性光刻胶31进行匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影步骤形成正面图形，负性光刻胶31的厚度7-15微米，倒角约30度-60度，坚膜温度120-150℃，坚膜时间20-60分钟，坚膜后负性光刻胶31与P-GaN14的干法蚀刻选择比小于1，选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻开槽区域，便于后续ICP深刻蚀。
四，如图2D所示，采用ICP刻蚀至衬底11表面，且刻蚀使得由N-GaN12、有源层13至P-GaN14横截面的宽度逐渐增大，形成多个外延结构10，可以为倒梯形或倒锥形外延结构10，并将负性光刻胶31及绝缘保护层2刻蚀去除。ICP刻蚀的腔体压力4-100毫托，Cl2与BCl3体积比大于9:1，Cl2流量50-200sccm，BCl3流量 5-20sccm，上电极功率300-1500W，下电极功率10-300W，采用ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪)分析Ga原子浓度及Al原子浓度，当Ga原子浓度急剧下降，Al原子浓度急剧上升时，根据终点检测方法，冗余推迟0-300s后，采集工艺终点自动停止刻蚀，所述N-GaN、有源层至P-GaN已刻蚀完，刻蚀至衬底，超声去胶、选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻绝缘保护层形成倒梯形或倒锥形倒外延结构10。
五，如图2E所示，在P-GaN14上形成连接电极4，连接电极4包括Cr、Al、Ag、Ti、Pt、AuSn、Au中的一种，连接电极4厚度1-2.5微米，Al或Ag作为反射金属层，表面蒸镀Au。
六，如图2F所示，将连接电极4键合至像素电极5。像素电极5包括Si、Cu、W、Mo中的一种，键合采用Au-Au、Au-In、In-In、Ag-In、Ag-Sn、In-Sn中的一种。
七，如图2G所示，在衬底11表面通过纳米压印形成三维光子晶体6。光子晶体6阵列为圆柱形、六边型等规则形状，光子晶体6尺寸约10nm-1um。采用RIE（反应离子刻蚀）或ICP技术将光子晶体图形转移至石英母板，其次，采用热固化软模版复型技术将光子晶体图案从石英母板转移至软模版，然后，采用功能材料纳米压印技术将光子晶体图案从软模版转移至弹性凝胶，在保持压力的状态下，弹性凝胶固化成型，带有预先设计的纳米量级光子晶体图案制备至高弹性凝胶层，固定光子晶体的晶格位置，将粘弹性聚合物填充在晶格中即可得到具有光子晶体结构的单层弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层，最后，通过逐层压印的方法产生堆叠的结构即形成所述三维光子晶体6，将三维光子晶体6键合至减薄后衬底11表面，可以采用加热或者紫外线进行键合。
八，如图2H所示，激光剥离衬底11。激光波长为248nm或192nm，激光剥离方式为逐行扫描，单个外延结构10剥离。
九，如图2I及2J所示，将像素电极5键合至驱动电路20，在外延结构10之间注入非导电胶作为绝缘，可以采用环氧树脂胶或丙烯酸树脂胶，驱动电路20与外延结构10电连接。在N-GaN12表面用电子束或磁控溅射方法蒸镀透光导电层7，透光导电层与所述像素电极之间注入异方导电胶8。
十，如图2K-2M所示，在透光导电层7表面涂覆负性光刻胶32，在负性光刻胶32上通过匀胶、前烘、曝光、前烘、显影形成开槽321，在开槽321中沉积量子点薄膜，对量子点薄膜进行交联处理，再超声剥离负性光刻胶，通过三次光刻分别形成R、G、B三色量子点薄膜9，如图1所示，形成全彩化彩膜。如图2K，形成红色量子点薄膜，如图2L，形成绿色量子点薄膜，如图2M，形成蓝色量子点薄膜。
衬底剥离方法，包括以下步骤：
一，如图2A所示，提供外延芯片1，外延芯片1包括衬底11、N-GaN12、有源层13及P-GaN14，衬底11包括蓝宝石衬底。
二，如图2B所示，在P-GaN14表面沉积绝缘保护层2。采用丙酮、异丙醇、去胶液超声清洗去除表面沾污，甩干后表面沉积绝缘保护层2。绝缘保护层2包括SiO2薄膜体系或Si3N4薄膜体系。绝缘保护层2的厚度为300-500纳米。
三，如图2C所示，在绝缘保护层2表面涂覆负性光刻胶31，增强粘附性，负性光刻胶31为HMDS（六甲基二硅氮烷），刻蚀开槽至P-GaN14表面。对负性光刻胶31进行匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影步骤形成正面图形，负性光刻胶31的厚度7-15微米，倒角约30度-60度，坚膜温度120-150℃，坚膜时间20-60分钟，坚膜后负性光刻胶31与P-GaN14的干法蚀刻选择比小于1，选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻开槽区域，便于后续ICP深刻蚀。
四，如图2D所示，采用ICP刻蚀至衬底11表面，且刻蚀使得由N-GaN12、有源层13至P-GaN14横截面的宽度逐渐增大，可以为倒梯形或倒锥形，并将负性光刻胶31及绝缘保护层2刻蚀去除。ICP刻蚀的腔体压力4-100毫托，Cl2与BCl3体积比大于9:1，Cl2流量50-200sccm，BCl3流量 5-20sccm，上电极功率300-1500W，下电极功率10-300W，采用ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪)分析Ga原子浓度及Al原子浓度，当Ga原子浓度急剧下降，Al原子浓度急剧上升时，根据终点检测方法，冗余推迟0-300s后，采集工艺终点自动停止刻蚀，所述N-GaN、有源层至P-GaN已刻蚀完，刻蚀至衬底，超声去胶、选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻绝缘保护层形成倒梯形或倒锥形。
五，如图2G所示，在衬底11表面通过纳米压印形成三维光子晶体6。光子晶体6阵列为圆柱形、六边型等规则形状，光子晶体6尺寸约10nm-1um。采用RIE（反应离子刻蚀）或ICP技术将光子晶体图形转移至石英母板，其次，采用热固化软模版复型技术将光子晶体图案从石英母板转移至软模版，然后，采用功能材料纳米压印技术将光子晶体图案从软模版转移至弹性凝胶，在保持压力的状态下，弹性凝胶固化成型，带有预先设计的纳米量级光子晶体图案制备至高弹性凝胶层，固定光子晶体的晶格位置，将粘弹性聚合物填充在晶格中即可得到具有光子晶体结构的单层弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层，最后，通过逐层压印的方法产生堆叠的结构即形成所述三维光子晶体6，将三维光子晶体6键合至减薄后衬底11表面，可以采用加热或者紫外线进行键合。
六，如图2H所示，激光剥离衬底11，激光波长可以为248nm或192nm。
实施例三
请参阅图2A-2M所述，半导体发光微显示器件制造方法，包括以下步骤：
一，如图2A所示，提供外延芯片1，外延芯片1包括衬底11、N-GaN12、有源层13及P-GaN14，衬底11包括蓝宝石衬底。
二，如图2B所示，在P-GaN14表面沉积绝缘保护层2。采用丙酮、异丙醇、去胶液超声清洗去除表面沾污，甩干后表面沉积绝缘保护层2。绝缘保护层2包括SiO2薄膜体系或Si3N4薄膜体系。绝缘保护层2的厚度为300-500纳米。
三，如图2C所示，在绝缘保护层2表面涂覆负性光刻胶31，增强粘附性，负性光刻胶31为HMDS（六甲基二硅氮烷），刻蚀开槽至P-GaN14表面。对负性光刻胶31进行匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影步骤形成正面图形，负性光刻胶31的厚度7-15微米，倒角约30度-60度，坚膜温度120-150℃，坚膜时间20-60分钟，坚膜后负性光刻胶31与P-GaN14的干法蚀刻选择比小于1，选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻开槽区域，便于后续ICP深刻蚀。
四，如图2D所示，采用ICP刻蚀至衬底11表面，且刻蚀使得由N-GaN12、有源层13至P-GaN14横截面的宽度逐渐增大，形成多个外延结构10，可以为倒梯形或倒锥形外延结构10，并将负性光刻胶31及绝缘保护层2刻蚀去除。ICP刻蚀的腔体压力4-100毫托，Cl2与BCl3体积比大于9:1，Cl2流量50-200sccm，BCl3流量 5-20sccm，上电极功率300-1500W，下电极功率10-300W，采用ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪)分析Ga原子浓度及Al原子浓度，当Ga原子浓度急剧下降，Al原子浓度急剧上升时，根据终点检测方法，冗余推迟0-300s后，采集工艺终点自动停止刻蚀，所述N-GaN、有源层至P-GaN已刻蚀完，刻蚀至衬底，超声去胶、选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻绝缘保护层形成倒梯形或倒锥形倒外延结构10。
五，如图2E所示，在P-GaN14上形成连接电极4，连接电极4包括Cr、Al、Ag、Ti、Pt、AuSn、Au中的一种，连接电极4厚度1-2.5微米，Al或Ag作为反射金属层，表面蒸镀Au。
六，减薄衬底11，可以减薄至30-150微米。
七，如图2F所示，将连接电极4键合至像素电极5。像素电极5包括Si、Cu、W、Mo中的一种，键合采用Au-Au、Au-In、In-In、Ag-In、Ag-Sn、In-Sn中的一种。
八，如图2H所示，激光剥离衬底11。激光波长为248nm或192nm，激光剥离方式为逐行扫描，单个外延结构10剥离。
九，如图2I及2J所示，将像素电极5键合至驱动电路20，在外延结构10之间注入非导电胶作为绝缘，可以采用环氧树脂胶或丙烯酸树脂胶，驱动电路20与外延结构10电连接。在N-GaN12表面用电子束或磁控溅射方法蒸镀透光导电层7，透光导电层与所述像素电极之间注入异方导电胶8。
十，如图2K-2M所示，在透光导电层7表面涂覆负性光刻胶32，在负性光刻胶32上通过匀胶、前烘、曝光、前烘、显影形成开槽321，在开槽321中沉积量子点薄膜，对量子点薄膜进行交联处理，再超声剥离负性光刻胶，通过三次光刻分别形成R、G、B三色量子点薄膜9，如图1所示，形成全彩化彩膜。如图2K，形成红色量子点薄膜，如图2L，形成绿色量子点薄膜，如图2M，形成蓝色量子点薄膜。
衬底剥离方法，包括以下步骤：
一，如图2A所示，提供外延芯片1，外延芯片1包括衬底11、N-GaN12、有源层13及P-GaN14，衬底11包括蓝宝石衬底。
二，如图2B所示，在P-GaN14表面沉积绝缘保护层2。采用丙酮、异丙醇、去胶液超声清洗去除表面沾污，甩干后表面沉积绝缘保护层2。绝缘保护层2包括SiO2薄膜体系或Si3N4薄膜体系。绝缘保护层2的厚度为300-500纳米。
三，如图2C所示，在绝缘保护层2表面涂覆负性光刻胶31，增强粘附性，负性光刻胶31为HMDS（六甲基二硅氮烷），刻蚀开槽至P-GaN14表面。对负性光刻胶31进行匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影步骤形成正面图形，负性光刻胶31的厚度7-15微米，倒角约30度-60度，坚膜温度120-150℃，坚膜时间20-60分钟，坚膜后负性光刻胶31与P-GaN14的干法蚀刻选择比小于1，选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻开槽区域，便于后续ICP深刻蚀。
四，如图2D所示，采用ICP刻蚀至衬底11表面，且刻蚀使得由N-GaN12、有源层13至P-GaN14横截面的宽度逐渐增大，可以为倒梯形或倒锥形，并将负性光刻胶31及绝缘保护层2刻蚀去除。ICP刻蚀的腔体压力4-100毫托，Cl2与BCl3体积比大于9:1，Cl2流量50-200sccm，BCl3流量 5-20sccm，上电极功率300-1500W，下电极功率10-300W，采用ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪)分析Ga原子浓度及Al原子浓度，当Ga原子浓度急剧下降，Al原子浓度急剧上升时，根据终点检测方法，冗余推迟0-300s后，采集工艺终点自动停止刻蚀，所述N-GaN、有源层至P-GaN已刻蚀完，刻蚀至衬底，超声去胶、选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻绝缘保护层形成倒梯形或倒锥形。
五，减薄衬底11，可以减薄至30-150微米。
六，如图2H所示，激光剥离衬底11，激光波长可以为248nm或192nm。
以上所述仅为本发明的实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (29)
1.半导体发光微显示器件，其特征在于：包括多个外延结构，所述外延结构包括依次层叠设置的N-GaN、有源层及P-GaN，所述外延结构由N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大；
透光导电层，所述透光导电层位于所述N-GaN表面上，与所述N-GaN电连接；
连接电极，所述连接电极位于所述P-GaN表面上，与所述P-GaN电连接；
像素电极，所述像素电极位于所述连接电极表面上，与所述连接电极电连接；
导电胶，所述导电胶连接于所述透光导电层与所述像素电极之间。
2.如权利要求1所述的半导体发光微显示器件，其特征在于：所述外延结构设置为包括倒梯形或倒锥形。
3.如权利要求1所述的半导体发光微显示器件，其特征在于：所述外延结构之间填充有非导电胶。
4.如权利要求1所述的半导体发光微显示器件，其特征在于：所述透光导电层表面形成红色量子点、绿色量子点及蓝色量子点三色量子点薄膜。
5.如权利要求1所述的半导体发光微显示器件，其特征在于：还包括驱动电路，所述驱动电路键合于所述像素电极表面，与所述外延结构电连接。
6.半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
一，提供外延芯片，所述外延芯片包括衬底、N-GaN、有源层及P-GaN；
二，在所述P-GaN表面沉积绝缘保护层；
三，在所述绝缘保护层表面涂覆负性光刻胶，刻蚀开槽至所述P-GaN表面；
四，进一步刻蚀至所述衬底表面，且刻蚀使得由所述N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，形成多个外延结构，并将所述负性光刻胶及绝缘保护层刻蚀去除；
五，在所述P-GaN上形成连接电极；
六，将所述连接电极键合至像素电极；
七，剥离所述衬底；
八，在所述N-GaN表面形成透光导电层，所述透光导电层与所述像素电极之间形成导电胶。
7.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：在剥离所述衬底之前，在所述衬底表面形成三维光子晶体。
8.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：在所述P-GaN上形成连接电极后，减薄所述衬底；在剥离所述衬底之前，在所述衬底表面通过形成三维光子晶体。
9.如权利要求7或8所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：通过纳米压印在所述衬底表面形成三维光子晶体。
10.如权利要求9所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：采用RIE或ICP技术将光子晶体图形转移至石英母板，其次，采用热固化软模版复型技术将光子晶体图案从石英母板转移至软模版，然后，采用功能材料纳米压印技术将光子晶体图案从软模版转移至弹性凝胶，在保持压力的状态下，弹性凝胶固化成型，带有预先设计的纳米量级光子晶体图案制备至高弹性凝胶层，固定光子晶体的晶格位置，将粘弹性聚合物填充在晶格中即可得到具有光子晶体结构的单层弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层，最后，通过逐层压印的方法产生堆叠的结构即形成所述三维光子晶体，将所述三维光子晶体键合至减薄后所述衬底表面。
11.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：在所述P-GaN上形成连接电极后，减薄所述衬底。
12.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：在步骤八中，所述外延结构之间注入非导电胶。
13.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：在步骤八中，将所述像素电极键合至驱动电路，所述驱动电路与所述外延结构电连接。
14.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：还包括步骤九，在所述透光导电层表面涂覆负性光刻胶，在所述负性光刻胶上形成开槽，在所述开槽中沉积量子点薄膜，通过三次光刻分别形成R、G、B三色量子点薄膜。
15.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：步骤二中，所述绝缘保护层包括SiO2薄膜体系或Si3N4薄膜体系；所述绝缘保护层的厚度为300-500纳米。
16.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：步骤三中，对所述负性光刻胶进行匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影步骤形成正面图形，所述负性光刻胶的厚度7-15微米，倒角约30度-60度，坚膜温度120-150℃，坚膜时间20-60分钟，坚膜后所述负性光刻胶与所述P-GaN的干法蚀刻选择比小于1，选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻开槽区域。
17.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：步骤四中，采用ICP刻蚀，所述ICP刻蚀的腔体压力4-100毫托，Cl2与BCl3体积比大于9:1，Cl2流量50-200sccm，BCl3流量 5-20sccm，上电极功率300-1500W，下电极功率10-300W，采用ICP-OES分析Ga原子浓度及Al原子浓度，当Ga原子浓度急剧下降，Al原子浓度急剧上升时，根据终点检测方法，冗余推迟0-300s后，采集工艺终点自动停止刻蚀，所述N-GaN、有源层至P-GaN已刻蚀完，刻蚀至衬底，超声去胶、选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻绝缘保护层形成倒梯形或倒锥形外延结构。
18.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：步骤五中，所述连接电极包括Cr、Al、Ag、Ti、Pt、AuSn、Au中的一种，连接电极厚度1-2.5微米，Al或Ag作为反射金属层，表面蒸镀Au；所述衬底减薄至30-150微米。
19.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：步骤六中，所述像素电极包括Si、Cu、W、Mo中的一种，所述键合采用Au-Au、Au-In、In-In、Ag-In、Ag-Sn、In-Sn中的一种。
20.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：步骤七中，激光剥离所述衬底，激光剥离方式为逐行扫描，单外延结构剥离。
21.衬底剥离方法，其特征在于：包括以下步骤：
一，提供外延芯片，所述外延芯片包括衬底、N-GaN、有源层及P-GaN；
二，在所述P-GaN表面沉积绝缘保护层；
三，在所述绝缘保护层表面涂覆负性光刻胶，刻蚀开槽至所述P-GaN表面；
四，进一步刻蚀至所述衬底表面，且刻蚀使得由所述N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，并将所述负性光刻胶及绝缘保护层刻蚀去除；
五，剥离所述衬底。
22.如权利要求20所述的衬底剥离方法，其特征在于：在剥离所述衬底之前，在所述衬底表面形成三维光子晶体。
23.如权利要求20所述的衬底剥离方法，其特征在于：在剥离所述衬底之前，减薄所述衬底；减薄之后在所述衬底表面通过形成三维光子晶体。
24.如权利要求21或22所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：通过纳米压印在所述衬底表面形成三维光子晶体。
25.如权利要求20所述的衬底剥离方法，其特征在于：在剥离所述衬底之前，减薄所述衬底。
26.如权利要求22或24所述的衬底剥离方法，其特征在于：所述衬底减薄至30-150微米。
27.如权利要求20所述的衬底剥离方法，其特征在于：步骤二中，所述绝缘保护层包括SiO2薄膜体系或Si3N4薄膜体系；所述绝缘保护层的厚度为300-500纳米。
28.如权利要求20所述的衬底剥离方法，其特征在于：步骤三中，对所述负性光刻胶进行匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影步骤形成正面图形，所述负性光刻胶的厚度7-15微米，倒角约30度-60度，坚膜温度120-150℃，坚膜时间20-60分钟，坚膜后所述负性光刻胶与所述P-GaN的干法蚀刻选择比小于1，选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻开槽区域。
29.如权利要求20所述的衬底剥离方法，其特征在于：步骤四中，所述ICP刻蚀的腔体压力4-100毫托，Cl2与BCl3体积比大于9:1，Cl2流量50-200sccm，BCl3流量 5-20sccm，上电极功率300-1500W，下电极功率10-300W，采用ICP-OES分析Ga原子浓度及Al原子浓度，当Ga原子浓度急剧下降，Al原子浓度急剧上升时，根据终点检测方法，冗余推迟0-300s后，采集工艺终点自动停止刻蚀，所述N-GaN、有源层至P-GaN已刻蚀完，刻蚀至衬底，超声去胶、选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻绝缘保护层形成倒梯形或倒锥形。
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