CN109545816A - 一种倒装GaN基LED微显示器件及其制作方法 - Google Patents

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闫晓密
黄慧诗
王书宇
郑宝玉
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    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays

Abstract

本发明涉及芯片制作技术领域，具体公开了一种倒装GaN基LED微显示器件，其中，包括衬底和设置在衬底上的多个LED发光单元，每个LED发光单元均包括缓冲层、发光外延层、透明导电层、反射层和电极，缓冲层设置在衬底上，发光外延层设置在缓冲层背离衬底的表面，透明导电层设置在一部分发光外延层背离缓冲层的表面，反射层设置在透明导电层背离发光外延层的表面以及另一部分发光外延层背离缓冲层的表面，电极形成在反射层上，一部分电极能够与透明导电层连接，另一部分电极能够与发光外延层连接。本发明还公开了一种倒装GaN基LED微显示器件的制作方法。本发明提供的倒装GaN基LED微显示器件能够提升LED微显示器件的亮度和稳定性。

Description

一种倒装GaN基LED微显示器件及其制作方法
技术领域
本发明涉及芯片制作技术领域，尤其涉及一种倒装GaN基LED微显示器件及一种倒装GaN基LED微显示器件的制作方法。
背景技术
随着LED芯片工艺技术的日益进步，使得Micro-LED作为像素的LED微显示技术成为可能。LED微显示技术这种自发光微显示技术以其体积小、亮度高、响应速度快、抗干扰能力强等优点而极具市场潜力。
但是随着人们对未显示器件的亮度以及稳定性的要求越来越高，如何提供一种亮度高且稳定性高的LED微显示器件成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种倒装GaN基LED微显示器件及一种倒装GaN基LED微显示器件的制作方法，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种倒装GaN基LED微显示器件，其中，所述倒装GaN基LED微显示器件包括衬底和设置在所述衬底上的多个LED发光单元，每个所述LED发光单元均包括缓冲层、发光外延层、透明导电层、反射层和电极，所述缓冲层设置在所述衬底上，所述发光外延层设置在所述缓冲层背离所述衬底的表面，所述透明导电层设置在一部分所述发光外延层背离所述缓冲层的表面，所述反射层设置在所述透明导电层背离所述发光外延层的表面以及另一部分所述发光外延层背离所述缓冲层的表面，所述电极形成在所述反射层上，一部分所述电极能够与所述透明导电层连接，另一部分所述电极能够与所述发光外延层连接，所述发光外延层发出的光线能够透过所述衬底射出。
优选地，所述倒装GaN基LED微显示器件还包括增透膜，所述增透膜设置在所述衬底背离所述LED发光单元的一侧。
优选地，所述电极包括一个N电极和多个P电极，多个P电极共用一个所述N电极，每个所述LED发光单元上均设置一个P电极，所述P电极与所述透明导电层连接，所述N电极环绕多个所述LED发光单元的外围设置，所述N电极与所述发光外延层连接。
优选地，所述发光外延层包括N-GaN层、量子阱层和P-GaN层，所述N-GaN层设置在所述缓冲层上，所述量子阱层设置在所述N-GaN层和P-GaN层之间，所述P-GaN层与所述透明导电层连接。
优选地，所述反射层包括布拉格反射镜DBR。
优选地，所述衬底包括蓝宝石衬底。
作为本发明的第二个方面，提供一种倒装GaN基LED微显示器件的制作方法，其中，所述倒装GaN基LED微显示器件的制作方法包括：
提供衬底，在所述衬底上生长缓冲层和发光外延层；
在所述发光外延层上制作透明导电层；
在所述透明导电层和所述发光外延层上制作反射层；
蒸镀电极，获得LED发光单元。
优选地，所述倒装GaN基LED微显示器件的制作方法还包括在所述蒸镀电极的步骤后进行的：
在所述衬底背离所述LED发光单元的一侧蒸镀增透膜。
优选地，所述倒装GaN基LED微显示器件的制作方法还包括在所述衬底背离所述LED发光单元的一侧蒸镀增透膜的步骤前进行的：
减薄所述衬底。
优选地，所述提供衬底，在所述衬底上生长缓冲层和发光外延层包括：
提供衬底，在所述衬底上生成缓冲层；
在所述缓冲层上自下而上依次生长N-GaN层、量子肼层和P-GaN层。
本发明提供的倒装GaN基LED微显示器件，整体采用背发光，更有利于发光外延层的出光，且通过设置反射层能够防止漏光，提高了发光效率以及发光亮度，且采用倒装形式能够提升LED微显示器件的稳定性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的倒装GaN基LED微显示器件的剖视结构示意图。
图2为本发明提供的倒装GaN基LED微显示器件中P电极和N电极排列的俯视图。
图3为本发明提供的倒装GaN基LED微显示器件的制作方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种倒装GaN基LED微显示器件，其中，如图1和图2所示，所述倒装GaN基LED微显示器件包括衬底100和设置在所述衬底上的多个LED发光单元200，每个所述LED发光单元200均包括缓冲层210、发光外延层220、透明导电层230、反射层240和电极250，所述缓冲层210设置在所述衬底100上，所述发光外延层220设置在所述缓冲层210背离所述衬底100的表面，所述透明导电层230设置在一部分所述发光外延层220背离所述缓冲层210的表面，所述反射层240设置在所述透明导电层230背离所述发光外延层220的表面以及另一部分所述发光外延层220背离所述缓冲层210的表面，所述电极250形成在所述反射层240上，一部分所述电极250能够与所述透明导电层230连接，另一部分所述电极250能够与所述发光外延层220连接，所述发光外延层220发出的光线能够透过所述衬底100射出。
本发明提供的倒装GaN基LED微显示器件，整体采用背发光，更有利于发光外延层的出光，且通过设置反射层能够防止漏光，提高了发光效率以及发光亮度，且采用倒装形式能够提升LED微显示器件的稳定性。
具体地，为了进一步提供发光亮度，所述倒装GaN基LED微显示器件还包括增透膜300，所述增透膜300设置在所述衬底100背离所述LED发光单元200的一侧。
需要说明的是，所述增透膜300能够有利于出光，且能够减少反射光的强度，从而增加透射光的强度，另外，所述增透膜300采用SiO2和SiN交替生长，使得增透膜300在一定LED发光波段范围穿透率均在98%以上，从而可提高LED显示器件的发光亮度。
具体地，所述电极250包括一个N电极251和多个P电极252，多个P电极252共用一个所述N电极251，每个所述LED发光单元200上均设置一个P电极252，所述P电极252与所述透明导电层230连接，所述N电极251环绕多个所述LED发光单元200的外围设置，所述N电极251与所述发光外延层220连接。
具体地，所述发光外延层220包括N-GaN层221、量子阱层222和P-GaN层223，所述N-GaN层221设置在所述缓冲层210上，所述量子阱层222设置在所述N-GaN层221和P-GaN层223之间，所述P-GaN层223与所述透明导电层230连接。
优选地，所述反射层240包括布拉格反射镜DBR。
需要说明的是，布拉格反射镜DBR，材料SiO2和TiO2交替生长，在LED发光波段反射率≥99%，该结构绝缘性好，还起到很好的隔离作用，可提高LED显示器件的发光亮度和稳定性。
优选地，所述衬底100包括蓝宝石衬底。
作为本发明的第二个方面，提供一种倒装GaN基LED微显示器件的制作方法，其中，如图3所示，所述倒装GaN基LED微显示器件的制作方法包括：
S110、提供衬底，在所述衬底上生长缓冲层和发光外延层；
S120、在所述发光外延层上制作透明导电层；
S130、在所述透明导电层和所述发光外延层上制作反射层；
S140、蒸镀电极，获得LED发光单元。
本发明提供的倒装GaN基LED微显示器件的制作方法，整体采用背发光，更有利于发光外延层的出光，且通过设置反射层能够防止漏光，提高了发光效率以及发光亮度，且采用倒装形式能够提升LED微显示器件的稳定性。
具体地，所述倒装GaN基LED微显示器件的制作方法还包括在所述蒸镀电极的步骤后进行的：
在所述衬底背离所述LED发光单元的一侧蒸镀增透膜。
具体地，所述倒装GaN基LED微显示器件的制作方法还包括在所述衬底背离所述LED发光单元的一侧蒸镀增透膜的步骤前进行的：
减薄所述衬底。
具体地，所述提供衬底，在所述衬底上生长缓冲层和发光外延层包括：
提供衬底，在所述衬底上生成缓冲层；
在所述缓冲层上自下而上依次生长N-GaN层、量子肼层和P-GaN层。
下面结合图1和图2对本发明提供的倒装GaN基LED微显示器件的制作方法进行详细描述。
步骤1：采用GaN基LED外延片生长形成自下而上分布的蓝宝石衬底100、缓冲层210、N-GaN层221、量子肼层222和P-GaN层223；
步骤2：生长完成的LED外延片清洗干净，电极束蒸发透明导电层230，该层为铟锡氧化物ITO，光刻进行图形化，用FeCl3溶液蚀刻ITO做出透明导电层230；再采用电感耦合等离子体刻蚀工艺使得N-GaN层暴露出来；在氮气环境中对ITO进行快速退火；
步骤3：采用磁控溅射的方法在LED外延片表面和ITO上面蒸镀布拉格反射镜DBR，光刻出图形并采用电感耦合等离子体刻蚀工艺把P电极窗口和N电极窗口暴露出来；
步骤4：采用热蒸发方法同时蒸镀P电极和N电极，Cr/Au电极；
步骤5：把LED外延片蓝宝石衬底背面研磨减薄，减薄后晶圆厚度在125um-170um不等；
步骤6：采用磁控溅射的方法在减薄后的LED外延片蓝宝石衬底背面蒸镀增透膜300。
应当理解的是，蓝宝石衬底研磨减薄，在衬底背面蒸镀增透膜300，更加有利于出光。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种倒装GaN基LED微显示器件，其特征在于，所述倒装GaN基LED微显示器件包括衬底和设置在所述衬底上的多个LED发光单元，每个所述LED发光单元均包括缓冲层、发光外延层、透明导电层、反射层和电极，所述缓冲层设置在所述衬底上，所述发光外延层设置在所述缓冲层背离所述衬底的表面，所述透明导电层设置在一部分所述发光外延层背离所述缓冲层的表面，所述反射层设置在所述透明导电层背离所述发光外延层的表面以及另一部分所述发光外延层背离所述缓冲层的表面，所述电极形成在所述反射层上，一部分所述电极能够与所述透明导电层连接，另一部分所述电极能够与所述发光外延层连接，所述发光外延层发出的光线能够透过所述衬底射出。
2.根据权利要求1所述的倒装GaN基LED微显示器件，其特征在于，所述倒装GaN基LED微显示器件还包括增透膜，所述增透膜设置在所述衬底背离所述LED发光单元的一侧。
3.根据权利要求1所述的倒装GaN基LED微显示器件，其特征在于，所述电极包括一个N电极和多个P电极，多个P电极共用一个所述N电极，每个所述LED发光单元上均设置一个P电极，所述P电极与所述透明导电层连接，所述N电极环绕多个所述LED发光单元的外围设置，所述N电极与所述发光外延层连接。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的倒装GaN基LED微显示器件，其特征在于，所述发光外延层包括N-GaN层、量子阱层和P-GaN层，所述N-GaN层设置在所述缓冲层上，所述量子阱层设置在所述N-GaN层和P-GaN层之间，所述P-GaN层与所述透明导电层连接。
5.根据权利要求1所述的倒装GaN基LED微显示器件，其特征在于，所述反射层包括布拉格反射镜DBR。
6.根据权利要求1所述的倒装GaN基LED微显示器件，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石衬底。
7.一种倒装GaN基LED微显示器件的制作方法，其特征在于，所述倒装GaN基LED微显示器件的制作方法包括：
提供衬底，在所述衬底上生长缓冲层和发光外延层；
在所述发光外延层上制作透明导电层；
在所述透明导电层和所述发光外延层上制作反射层；
蒸镀电极，获得LED发光单元。
8.根据权利要求7所述的倒装GaN基LED微显示器件的制作方法，其特征在于，所述倒装GaN基LED微显示器件的制作方法还包括在所述蒸镀电极的步骤后进行的：
在所述衬底背离所述LED发光单元的一侧蒸镀增透膜。
9.根据权利要求8所述的倒装GaN基LED微显示器件的制作方法，其特征在于，所述倒装GaN基LED微显示器件的制作方法还包括在所述衬底背离所述LED发光单元的一侧蒸镀增透膜的步骤前进行的：
减薄所述衬底。
10.根据权利要求7所述的倒装GaN基LED微显示器件的制作方法，其特征在于，所述提供衬底，在所述衬底上生长缓冲层和发光外延层包括：
提供衬底，在所述衬底上生成缓冲层；
在所述缓冲层上自下而上依次生长N-GaN层、量子肼层和P-GaN层。
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