CN111344873A - 一种micro LED芯片制程方法及micro LED外延片 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种micro LED芯片制程方法及micro LED外延片，所述方法包括：在生长基底上每颗micro LED芯片的生长区域涂布光阻剂；在所述生长区域的边界生长磊晶隔绝墙；将所述生长基底上的所述光阻剂去除，留下所述磊晶隔绝墙；在所述生长区域内生长第一半导体层、发光层、第二半导体层，得到micro LED磊晶；按照所述磊晶隔绝墙对所述生长基底进行切割，得到至少两颗micro LED磊晶。通过本申请中对芯片的生长区域之间设置磊晶隔绝墙并按照磊晶隔绝墙进行切割，避免直接对生长完成的外延片切割导致原子断键的产生，提高了电子电洞复合效率。

Description

一种micro LED芯片制程方法及micro LED外延片
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种micro LED芯片制程方法及microLED外延片。
背景技术
目前制作micro LED需要使用MOCVD设备得到磊晶完成的外延片，再用光阻剂确定所需要的micro LED芯片尺寸后，在外延片每颗芯片的位置上做正负电极，再将外延片切割成一颗颗芯片。然而这种制作方式，切割后的芯片会在磊晶层四周产生原子断键(学名称为悬浮键，dangling bond)，原子断键的部分会捕捉电子与电洞，使电子电洞复合效率下降，芯片尺寸越小，此现象越严重。
因此，现有技术有待改进。
发明内容
本申请要解决的技术问题是，提供一种micro LED芯片制程方法及micro LED外延片，避免直接对生长完成的外延片切割导致原子断键的产生，提高了电子电洞复合效率。
第一方面，本申请实施例提供了一种micro LED芯片制程方法，所述方法包括：
在生长基底上每颗micro LED芯片的生长区域涂布光阻剂；
在所述生长区域的边界生长磊晶隔绝墙；
将所述生长基底上的所述光阻剂去除，留下所述磊晶隔绝墙；
在所述生长区域内生长第一半导体层、发光层、第二半导体层，得到micro LED磊晶；
按照所述磊晶隔绝墙对所述生长基底进行切割，得到至少两颗micro LED磊晶。
可选地，所述在所述生长区域内生长第一半导体层、发光层、第二半导体层，得到micro LED磊晶，包括：
将所述生长基底放入MOCVD机台生长非掺杂半导体层和第一半导体层；
将靠近所述磊晶隔绝墙预设范围内的所述第一半导体层变薄；
在所述生长基底上依次生长所述第一半导体层、所述发光层、所述第二半导体层、所述第一欧姆金属层和所述第二欧姆金属层。
可选地，所述在所述生长区域内生长第一半导体层、发光层、第二半导体层，得到micro LED磊晶，包括：
将所述生长基底放入MOCVD机台生长第一半导体层；
将靠近所述磊晶隔绝墙预设范围内的所述第一半导体层变薄；
在所述生长基底上依次生长所述第一半导体层、所述发光层、所述第二半导体层、所述第一欧姆金属层和所述第二欧姆金属层。
可选地，在所述生长区域内生长第一半导体层、发光层、第二半导体层，得到microLED磊晶之后，按照所述磊晶隔绝墙对所述生长基底进行切割，得到至少两颗micro LED磊晶之前，包括：
将所述生长基底的背面减薄和抛光。
可选地，所述磊晶隔绝墙的高度大于或等于所述磊晶层总高度。
可选地，所述生长基底为蓝宝石。
第二方面，本申请实施例提供了一种micro LED外延片，所述micro LED外延片通过上述的方法生长，micro LED外延片包括：
生长基底；
磊晶隔绝墙，所述磊晶隔绝墙排布于所述生长基底，形成至少一个micro LED芯片生长区域；
micro LED芯片结构，所述micro LED磊晶结构依次包括第一半导体层、发光层和第二半导体层。
可选地，所述micro LED芯片结构还包括：至少一层金属层。
可选地，其特征在于，所述micro LED芯片结构还包括：非掺杂半导体层，所述非掺杂半导体层生长于所述生长基底与所述第一半导体层之间。
与现有技术相比，本申请实施例具有以下优点：
根据本申请实施方式提供的方法，在生长基底上每颗micro LED芯片的生长区域涂布光阻剂；在所述生长区域的边界生长磊晶隔绝墙；将所述生长基底上的所述光阻剂去除，留下所述磊晶隔绝墙；在所述生长区域内生长第一半导体层、发光层、第二半导体层，得到micro LED磊晶；按照所述磊晶隔绝墙对所述生长基底进行切割，得到至少两颗microLED磊晶。通过本申请中对芯片的生长区域之间设置磊晶隔绝墙并按照磊晶隔绝墙进行切割，避免直接对生长完成的外延片切割导致原子断键的产生，提高了电子电洞复合效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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。
图1为本申请实施例中一种micro LED芯片外延生长方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
发明人经过研究发现，现有的micro LED制作方式为：首先在外延片上生长microLED芯片的结构，得到磊晶完成的外延片。再用光阻剂定义所需要的micro LED芯片尺寸后，将磊晶完成切割成一颗颗芯片。这种micro LED芯片制作方法在切割后会在芯片的磊晶层四周产生原子断键，进而导致电子电洞复合效率下降。芯片尺寸越小，此现象越严重。
为了解决上述问题，在本申请实施例中，通过在芯片的生长区域与生长区域之间设置磊晶隔绝墙，并按照磊晶隔绝墙进行切割，避免直接对生长完成的外延片切割导致原子断键的产生，提高了电子电洞复合效率。
下面结合附图，详细说明本申请的各种非限制性实施方式。
本申请实施例提供了一种micro LED芯片制程方法，如图1所示，所述方法包括：
S1、在生长基底上每颗micro LED芯片的生长区域涂布光阻剂。
在本申请实施例中，在一个micro LED芯片生长区域上可以生长一个micro LED芯片结构，micro LED芯片结构包括micro LED磊晶和正负电极，micro LED磊晶包括第一半导体层、发光层、第二半导体层，micro LED芯片结构生长完成后，将生长基底以及micro LED芯片结构切割得到多个micro LED芯片。
在本申请实施例中，光阻剂是一种工业制程上的常用的光敏材料，在生长基底上涂布光阻剂，然后通过光刻的方式在生长基底上刻画出多个生长边界，形成多个生长区域，即刻画完成后每个生长区域被光阻剂覆盖，被覆盖的光阻剂的面积与micro LED芯片的尺寸大小相等，而每颗LED生长区域的周围为光刻凹槽(即没有涂布光阻剂的地方)，后续的磊晶隔绝墙就设置于这些凹槽中，使磊晶隔绝墙可以延生长区域的边界生长，从而将每个生长区域之间进行隔离。
在本申请实施例中，所要制作的micro LED芯片可以为任意形状，例如：方形、圆形、长方形等，生长区域与所要制作的micro LED芯片的形状对应，则所述生长区域可以为任意形状。
在本申请实施例中，生长基底可以是蓝宝石。
S2、在所述生长区域的边界生长磊晶隔绝墙。
在本申请实施例中，在生长基底上涂布光阻剂，然后通过光刻的方式刻画出生长基底上每颗LED的生长区域，即生长基底上每颗LED的生长区域涂布有光阻剂，而每颗LED生长区域的周围为光刻凹槽(即没有涂布光阻剂的地方)。后续的磊晶隔绝墙就设置于这些凹槽中。
在本申请实施例中，磊晶隔绝墙将生长区域之间隔绝。磊晶隔绝墙可以是SiO2、SiOx或者SiNx，磊晶隔绝墙还可以是耐高温的氧化物或者氮化物，其中，磊晶隔绝墙选择的材料能承受的温度大于1200℃。另外，磊晶隔绝墙的高度大于或等于所述磊晶层总高度，这样磊晶隔绝墙可以将生长基底上生长的micro LED芯片结构完全隔绝，避免切割时原子断键的产生。
S3、将所述生长基底上的所述光阻剂去除，留下所述磊晶隔绝墙。
将光阻剂去除以便在设有磊晶隔绝墙的生长基底上生长micro LED芯片结构。
S4、在所述生长区域内生长第一半导体层、发光层、第二半导体层，得到micro LED磊晶。
在本申请实施例的一种可选方式中，步骤S4包括：
S411、将所述生长基底放入MOCVD机台生长非掺杂半导体层和第一半导体层。
S412、将靠近所述磊晶隔绝墙预设范围内的所述第一半导体层变薄。
由于在MOCVD机台中生长会造成第一半导体层中靠近磊晶隔绝墙的部分偏厚，第一半导体层中间的部分偏薄，所以使用黄光微影制程及干蚀刻的方法把靠近磊晶隔绝墙的第一半导体层厚度变薄。
S413、在所述生长基底上依次生长所述第一半导体层、所述发光层、所述第二半导体层、所述第一欧姆金属层和所述第二欧姆金属层。
在本申请实施例中，步骤S412中已生长了一部分第一半导体层，并对第一半导体层的厚度进行了预处理。在步骤S413中，在步骤S412中处理后的生长基底放入MOCVD机台中先继续生长第第一半导体层，第一半导体层生长完成后，在MOCVD机台中依次生长所述发光层、所述第二半导体层、所述第一欧姆金属层和所述第二欧姆金属层。
在本申请实施例中，所述第非掺杂半导体层为undoping GaN(非掺杂氮化镓层)；所述第一半导体层为n-GaN(N型掺杂氮化镓层)；所述第二半导体层为p-GaN(P型掺杂氮化镓层)；所述第一欧姆金属层为N-pad(与N型掺杂氮化镓层连接的电极)；所述第二欧姆金属层为P-pad(与P型掺杂氮化镓层连接的电极)。
通过上述步骤可以得到SMT型LED芯片、Flip chip型LED芯片和Thin film flipchip型LED芯片。
在本申请实施例的另一种可选方式中，步骤S4包括：
S421、将所述生长基底放入MOCVD机台生长第一半导体层。
S422、将靠近所述磊晶隔绝墙预设范围内的所述第一半导体层变薄。
由于在MOCVD机台中生长会造成第一半导体层中靠近磊晶隔绝墙的部分偏厚，第一半导体层中间的部分偏薄，所以使用黄光微影制程及干蚀刻的方法把靠近磊晶隔绝墙的第一半导体层厚度变薄。
S423、在所述生长基底上依次生长所述第一半导体层、所述发光层、所述第二半导体层、所述第一欧姆金属层和所述第二欧姆金属层。
在本申请实施例中，步骤S422中已生长了一部分第一半导体层，并对第一半导体层的厚度进行了预处理。在步骤S423中，在步骤S422中处理后的生长基底放入MOCVD机台中先继续生长第一半导体层，第一半导体层生长完成后，在MOCVD机台中依次生长所述发光层、所述第二半导体层、所述第一欧姆金属层和所述第二欧姆金属层。
在本申请实施例中，所述第一半导体层为p-GaN；所述第二半导体层为n-GaN；所述第一欧姆金属层为N-pad；所述第二欧姆金属层为P-pad。
通过上述步骤可以得到Vertical型LED芯片。
S5、按照所述磊晶隔绝墙对所述生长基底进行切割，得到至少两颗micro LED磊晶。
在本申请实施例中，按照所述磊晶隔绝墙对所述生长基底进行切割之前，将所述生长基底的背面减薄和抛光。
通过本申请中在生长基底上所要生长的micro LED芯片之间设置磊晶隔绝墙对micro LED芯片进行隔绝，避免了传统芯片制程中切割micro LED芯片导致在磊晶层四周产生原子断键的问题，同时，还可降低生长基底翘曲从而提升了磊晶层和发光层波长的均匀性。
本申请实施例提供了一种micro LED外延片，所述micro LED外延片通过上述的方法生长，micro LED外延片包括：
生长基底；
磊晶隔绝墙，所述磊晶隔绝墙排布于所述生长基底，形成至少一个micro LED芯片生长区域；
micro LED芯片结构，所述micro LED芯片结构包括micro LED磊晶结构，其中，micro LED磊晶结构依次包括第一半导体层、发光层和第二半导体层。
在本申请实施例的一种可选方式中，所述micro LED芯片结构还包括：至少一层金属层。
在本申请实施例的一种可选方式中，所述micro LED芯片结构还包括：非掺杂半导体层，所述非掺杂半导体层生长于所述生长基底与所述第一半导体层之间。
通过本申请中在生长基底上所要生长的micro LED芯片之间设置磊晶隔绝墙对micro LED芯片进行隔绝，避免了传统芯片制程中切割micro LED芯片导致在磊晶层四周产生原子断键的问题，同时，还可降低生长基底翘曲从而提升了磊晶层和发光层波长的均匀性。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种micro LED芯片制程方法，其特征在于，所述方法包括：
在生长基底上每颗micro LED芯片的生长区域涂布光阻剂；
在所述生长区域的边界生长磊晶隔绝墙；
将所述生长基底上的所述光阻剂去除，留下所述磊晶隔绝墙；
在所述生长区域内生长第一半导体层、发光层、第二半导体层，得到micro LED磊晶；
按照所述磊晶隔绝墙对所述生长基底进行切割，得到至少两颗micro LED磊晶。
2.根据权利要求1所述的micro LED芯片制程方法，其特征在于，所述在所述生长区域内生长第一半导体层、发光层、第二半导体层，得到micro LED磊晶，包括：
将所述生长基底放入MOCVD机台生长非掺杂半导体层和第一半导体层；
将靠近所述磊晶隔绝墙预设范围内的所述第一半导体层变薄；
在所述生长基底上继续依次生长所述发光层、所述第二半导体层、所述第一欧姆金属层和所述第二欧姆金属层。
3.根据权利要求1所述的micro LED芯片制程方法，其特征在于，所述在所述生长区域内生长第一半导体层、发光层、第二半导体层，得到micro LED磊晶，包括：
将所述生长基底放入MOCVD机台生长第一半导体层；
将靠近所述磊晶隔绝墙预设范围内的所述第一半导体层变薄；
在所述生长基底上继续依次生长所述发光层、所述第二半导体层、所述第一欧姆金属层和所述第二欧姆金属层。
4.根据权利要求1所述的micro LED芯片制程方法，其特征在于，在所述生长区域内生长第一半导体层、发光层、第二半导体层，得到micro LED磊晶之后，按照所述磊晶隔绝墙对所述生长基底进行切割，得到至少两颗micro LED磊晶之前，包括：
将所述生长基底的背面减薄和抛光。
5.根据权利要求1所述的micro LED芯片制程方法，其特征在于，所述磊晶隔绝墙的高度大于或等于所述磊晶层总高度。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的micro LED芯片制程方法，其特征在于，所述生长基底为蓝宝石。
7.一种micro LED外延片，其特征在于，所述micro LED外延片通过权利要求1至6任一项所述的方法生长，micro LED外延片包括：
生长基底；
磊晶隔绝墙，所述磊晶隔绝墙排布于所述生长基底，形成至少两个micro LED芯片生长区域；
micro LED芯片结构，所述micro LED芯片结构包括micro LED磊晶结构，其中，microLED磊晶结构依次包括第一半导体层、发光层和第二半导体层。
8.根据权利要求7所述的micro LED外延片，其特征在于，所述micro LED芯片结构还包括：至少一层金属层。
9.根据权利要求7所述的micro LED外延片，其特征在于，所述micro LED芯片结构还包括：非掺杂半导体层，所述非掺杂半导体层生长于所述生长基底与所述第一半导体层之间。
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