CN111048496A - 倒装led红光器件结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种倒装LED红光器件结构及其制备方法，结构包括：倒装蓝光LED芯片和位于所述倒装蓝光LED芯片上的红光OLED结构。其中，倒装蓝光LED芯片结构包括：蓝宝石衬底上依次生长缓冲层、N‑GaN层、多量子阱发光层、P‑GaN层；红光OLED结构包括：在倒装蓝光LED芯片背面依次生长空穴传输层、掺杂红光掺杂剂的电子传输层、不掺杂掺杂剂的电子传输层和外层保护层。制备方法包括：制备倒装蓝光LED芯片；制备红光OLED结构；倒装LED红光器件倒装焊到电路板上。本发明采用倒装蓝光LED光致红光OLED发光的方法实现器件制备，该器件制备工艺简单，可以有效解决倒装红光LED器件制备工艺复杂、成品率低、成本高等问题。
Description
技术领域
本申请涉及光电技术领域，尤其涉及一种倒装LED红光器件结构及其制备方法。
背景技术
LED被称为第四代光源，具有节能、环保、寿命长特点，被广泛应用于LED显示屏、交通信号灯、室内照明、灯饰等多个领域。目前，制备蓝光GaN基LED的工艺已非常成熟，在此基础上，通过蓝光LED+黄色荧光粉制备所得的白光LED得到了广泛地应用，并逐步取代传统照明光源。不仅在照明领域，LED在显示领域也得到了飞速的发展。小间距LED显示、micro-LED显示的出现满足了逐步提高的显示像素需求，并且小间距LED显示屏具有高亮度、高对比度、响应速度快、可拼接、低功耗等优势，将在大尺寸高清显示屏等领域得到广泛的应用。
目前，LED高清显示屏的制备方法是将红、绿、蓝LED倒装芯片通过倒装焊接到显示基板上，每个像素点由红、绿、蓝三颗LED倒装芯片组成，将像素点排列成点阵结构，可以单独驱动并分别调节红、绿、蓝倒装芯片的亮度。倒装结构芯片相比于正装、垂直结构芯片，电极无需打线，可有效减少封装面积、减少芯片尺寸、提高显示像素，故倒装结构LED芯片有利于高清显示屏的制备。
蓝、绿光LED芯片通常在蓝宝石衬底上生长GaN基结构，衬底材料不导电，制备倒装结构芯片的工艺成熟、简单；而红光LED芯片一般在GaAs衬底上生长AlGaInP基结构，衬底材料导电，若要制备出倒装结构的红光芯片，需要先将GaAs衬底剥离，再粘结一层不导电衬底，从而制备出同面电极的倒装结构。制备倒装红光LED芯片的工艺复杂、工艺周期长、成品率低、成本高，故需要一种新型倒装LED红光器件的制备方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供了一种倒装LED红光器件结构及其制备方法，采用倒装蓝光LED光致红光OLED发光的方法实现器件制备。该器件制备工艺简单，可以有效解决倒装红光LED器件制备工艺复杂、成品率低、成本高等问题。
(二)技术方案
本发明提供了一种倒装LED红光器件结构及其制备方法。
该结构包括倒装蓝光LED芯片和位于倒装蓝光LED芯片上的红光OLED结构。
进一步的，倒装蓝光LED芯片结构包括：蓝宝石衬底及其上的外延结构，该外延结构包括依次形成的缓冲层、N-GaN层、多量子阱发光层和P-GaN层。
进一步的，该倒装蓝光LED芯片的外延结构台面刻蚀有P-GaN台面和N-GaN台面，该P-GaN台面上依次形成欧姆接触层和反射镜层，该反射镜层上连接P电极，该N-GaN台面上连接N电极。
进一步的，倒装蓝光LED芯片结构还包括绝缘层，介于P电极和N电极之间。
进一步的，红光OLED结构包括：在倒装蓝光LED芯片背面依次生长的空穴传输层、红光掺杂的电子传输层、不掺杂掺杂剂的电子传输层和保护层。
进一步的，倒装蓝光LED芯片由电源驱动发出蓝光，该蓝光作为激发光使红光OLED结构光致发光出红光。
制备方法包括以下步骤：
制备倒装蓝光LED芯片；
制备红光OLED结构；
倒装LED红光器件倒装焊到电路板上。
进一步的，制备倒装蓝光LED芯片包括：
在蓝宝石衬底上生长外延结构，形成GaN外延片；
对GaN外延片进行ICP刻蚀；
制备钝化层和PN电极；
倒装蓝光LED芯片减薄。
进一步的，制备红光OLED结构包括：
在减薄后的倒装蓝光LED芯片背面生长红光OLED结构；
将制备好的倒装LED红光器件切割成芯片大小。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明提供的一种倒装LED红光器件结构及其制备方法，相比于制备传统倒装红光LED芯片，无需要对红光LED芯片进行衬底转移，大大简化了工艺步骤、缩短了工艺周期、降低了成本、提高了成品率。
附图说明
图1是本发明实施例倒装蓝光LED芯片结构示意图；
图2是本发明实施例倒装LED红光器件结构示意图。
图中：
倒装蓝光LED芯片1
蓝宝石衬底1-1 GaN缓冲层1-2 N-GaN层1-3
多量子阱发光层1-4 P-GaN层1-5
红光OLED结构2
空穴传输层2-1 红光掺杂的电子传输层2-2
不掺杂掺杂剂的电子传输层2-3 保护层2-4
倒装LED红光器件3
透明导电层4 反射层5 绝缘保护层6
P电极7 N电极8
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明所提及的位置，例如“之上”、“上”、“上方”、“之下”、“下”或“下方”，可指所述两组件直接接触，或可指所述两组件非直接接触。
请参照图1和图2，本发明一实施例提供了一种倒装LED红光器件结构，该器件包括倒装蓝光LED芯片1和位于该倒装蓝光LED芯片1上的红光OLED结构2。
一些实施例中，倒装蓝光LED芯片1结构包括：蓝宝石衬底1-1及其上的外延结构，该外延结构包括依次形成的GaN缓冲层1-2、N-GaN层1-3、多量子阱发光层1-4和P-GaN层1-5。
一些实施例中，倒装蓝光LED芯片1的外延结构台面刻蚀有P-GaN台面和N-GaN台面，该P-GaN台面上依次形成欧姆接触层和反射镜层，该反射镜层上连接P电极7，该N-GaN台面上连接N电极8。
一些实施例中，倒装蓝光LED芯片1结构还包括绝缘保护层6，介于P电极7和N电极8之间。
一些实施例中，红光OLED结构2包括：在倒装蓝光LED芯片1背面依次生长的空穴传输层2-1、红光掺杂的电子传输层2-2、不掺杂掺杂剂的电子传输层2-3和外层保护层2-4。
一些实施例中，倒装蓝光LED芯片1由电源驱动发出蓝光，该蓝光作为激发光使红光OLED结构2光致发光出红光。
本发明另一实施例提供了一种倒装LED红光器件结构的制备方法，包括以下步骤：
制备倒装蓝光LED芯片1；
制备红光OLED结构2；
倒装LED红光器件倒装焊到电路板上。
其中，本实施例中，制备倒装蓝光LED芯片1包括：
首先，在蓝宝石衬底上生长外延结构，形成GaN外延片；
具体实施方式可以为：
在蓝宝石衬底1-1上采用MOCVD生长LED外延结构。依次生长1μm的GaN缓冲层1-2、3μm的N-GaN层1-3、150nm的多量子阱发光层1-4、300nm的P-GaN层1-5，形成GaN外延片。
其次，对GaN外延片进行ICP刻蚀，以形成明显独立的LED基本结构；
具体实施方式可以为：
对GaN外延片进行ICP深刻蚀。采用PECVD淀积SiO2薄膜作为ICP深刻蚀的掩膜，在SiO2薄膜上涂敷光刻胶，光刻腐蚀SiO2，露出ICP深刻蚀的跑道位置，跑道将GaN外延片分割成多个独立的LED结构；对GaN外延片进行ICP深刻蚀，刻蚀掉深刻蚀跑道处的GaN材料，露出蓝宝石衬底。
对GaN外延片进行台面刻蚀。采用ICP刻蚀每个独立的LED结构的一侧位置，刻蚀掉一侧的P-GaN层1-5和多量子阱发光层1-4以及部分N-GaN层1-3，刻蚀深度有1μm，形成台面结构。
制作P台面欧姆接触层和反射镜层。通过溅射方法在P台面上沉积300nm的透明导电层4作为欧姆接触层和300nm的反射镜层5。
接着，制备钝化层和PN电极，以形成完整的LED芯片结构；
具体实施方式可以为：
制备PN电极、SiO2钝化层及加厚电极。通过光刻、蒸镀方法分别在P-GaN和N-GaN台面上蒸镀1.5μm的P电极和3μm的N电极；采用PECVD沉积SiO2绝缘层6，对LED结构起到侧壁保护作用并能隔离P、N电极，并在P、N电极处开出窗口，制备加厚的P电极7和N电极8。
最后，倒装蓝光LED芯片减薄，以达到减少封装面积和芯片尺寸，以及提高显示像素的目的；
具体实施方式可以为：
将片子减薄到100μm。
本实施例中，制备红光OLED结构2包括：
首先，在减薄后的倒装蓝光LED芯片背面生长红光OLED结构；
具体实施方式可以为：
在蓝宝石面依次形成红光OLED的各功能层。通过蒸镀或涂覆的方法依次生长
的NPB空穴传输层2-1、
的有1％红光掺杂的Alq3电子传输层2-2、
的不掺杂的Alq3电子传输层2-3。
涂敷保护层2-4对红光OLED有机层进行保护。
然后，将制备好的倒装LED红光器件切割成芯片大小；
具体实施方式可以为：
通过激光划片裂片，形成一个个倒装LED红光器件。将切割好的倒装LED红光器件分别倒装焊到电路板上，电源驱动倒装蓝光LED芯片1发出蓝光，将蓝光作为激发光源，光泵浦红光OLED结构2发出红光。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种倒装LED红光器件结构，其特征在于，所述结构包括倒装蓝光LED芯片和位于所述倒装蓝光LED芯片上的红光OLED结构。
2.根据权利要求1所述的倒装LED红光器件结构，其特征在于，所述倒装蓝光LED芯片结构包括：蓝宝石衬底及其上的外延结构，所述外延结构包括依次形成的缓冲层、N-GaN层、多量子阱发光层和P-GaN层。
3.根据权利要求2所述的倒装LED红光器件结构，其特征在于，所述倒装蓝光LED芯片的外延结构台面刻蚀有P-GaN台面和N-GaN台面，所述P-GaN台面上依次形成欧姆接触层和反射镜层，所述反射镜层连接P电极，所述N-GaN台面连接N电极。
4.根据权利要求3所述的倒装LED红光器件结构，其特征在于，所述倒装蓝光LED芯片结构还包括绝缘层，介于所述P电极和N电极之间。
5.根据权利要求1所述的倒装LED红光器件结构，其特征在于，所述红光OLED结构包括：在所述倒装蓝光LED芯片背面依次生长的空穴传输层、红光掺杂的电子传输层、不掺杂掺杂剂的电子传输层和保护层。
6.根据权利要求1或5所述的倒装LED红光器件结构，其特征在于，所述倒装蓝光LED芯片由电源驱动发出蓝光，所述蓝光作为激发光使红光OLED结构光致发光出红光。
7.一种倒装LED红光器件结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
制备倒装蓝光LED芯片；
制备红光OLED结构；
倒装LED红光器件倒装焊到电路板上。
8.根据权利要求7所述的倒装LED红光器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备倒装蓝光LED芯片包括：
在蓝宝石衬底上生长外延结构，形成GaN外延片；
对所述GaN外延片进行ICP刻蚀；
制备钝化层和PN电极；
倒装蓝光LED芯片减薄。
9.根据权利要求7所述的倒装LED红光器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备红光OLED结构包括：
在所述减薄后的倒装蓝光LED芯片背面生长红光OLED结构；
将制备好的倒装LED红光器件切割成芯片大小。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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