CN111725363A - 一种微型发光二极管背板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微型发光二极管背板及其制造方法，包括如下步骤：对位于微型发光二极管的至少部分上表面的氧化镓层去除并形成粗糙化表面。本发明微型发光二极管的上表面和侧壁形成氧化镓层，去除位于微型发光二极管的至少部分表面上的氧化镓层，增加了出光率；至少位于微型发光二极管的侧壁上的氧化镓层不存在易剥落，能够起到较佳的侧壁保护作用，减小侧壁漏电流，提高发光效率；本发明对微型发光二极管的侧壁形貌无要求，工艺简单，能够同时达到侧壁保护、出光面粗糙化的目的。
Description
技术领域
本发明属于微型发光二极管的技术领域，尤其涉及一种微型发光二极管背板及其制造方法。
背景技术
微型发光二极管器件(Mirco-LED)越来越多地被认为是现有光源的替代技术。例如，在标牌、交通信号灯、汽车尾灯、移动电子显示器和电视中都有Mirco-LED的应用。与传统光源相比，Mirco-LED能提高转换效率，使用寿命长，发射光谱可变以及能制成各种形状。
现有Mirco-LED提供性能的方法为减小非辐射复合，使辐射复合占主导以及提高LED的出光率来提高LED的发光效率。为减小侧壁漏电流，通常会对Mirco-LED的侧壁进行保护，一般会镀有机或无机薄膜或者使用金属掺杂改变导电性，从而减小侧壁的漏电流。在改善出光效率时，会通过设计封装结构等提到出光率。
常用的侧壁保护有沉积无机绝缘层例如SiO2、SiN、MgO和Gd2O3等，它们与GaN之间存在较高的界面陷阱密度，并不能较好的解决边缘漏电流问题。通过有机膜的侧壁保护方案，有机膜存在与GaN侧壁结合力不好,容易剥落、产生裂缝。还有一些通过掺杂方式，例如通过金属等材料对侧壁掺杂去改变GaN侧壁特性，此工艺方法繁杂。
对于垂直的LED器件，上述侧壁加工工艺都较复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增加出光率和保护微型二极管层侧壁的微型发光二极管背板及其制造方法。
本发明提供一种微型发光二极管背板的制造方法，包括如下步骤：
S1：在生长衬底上依序沉积外延材料层和金属材料层，外延材料层的材料为氮化镓；
S2：首先生长衬底朝下翻转使得金属材料层位于下方，然后暂态基板通过粘合层与金属材料层粘合连接；
S3：转移走生长衬底；
S4：对外延材料层和金属层进行刻蚀形成阵列分布的微型发光二极管和位于微型发光二极管下方的下接触电极；
S5：对微型发光二极管的上的氮化镓材料层进行氧化使得在每个微型发光二极管的上表面和各个侧壁形成氧化镓层；S6：对位于微型发光二极管的至少部分上表面的氧化镓层去除并形成粗糙化表面；
S7：首先转移微型发光二极管和下接触电极至具有键合金属层的背板上，使得下接触电极与键合金属层对位键合；最后在粗糙化表面形成沉积上接触电极。
优选地，步骤S6中，粗糙化表面位于微型发光二极管的部分上表面或者全部上表面上，上接触电极的全部下表面位于粗糙化表面上，上接触电极的底部面积不大于粗糙化表面的表面面积。
优选地，步骤S6中，粗糙化表面位于微型发光二极管的上表面上且延伸至微型发光二极管的部分侧壁上，上接触电极的全部下表面位于粗糙化表面上且位于微型发光二极管的上表面上，上接触电极的底部面积不大于微型发光二极的上表面的面积。
优选地，步骤S5形成氧化镓层的具体方法为：将沉积金属镓层后的暂态基板浸在酸溶液、或碱溶液或水溶液中，并辅以外加的电压和紫外光照，形成氧化镓层。
优选地，步骤S5形成氧化镓层的具体方法为：高温高氧环境下进行氧化产生氧化镓层。
优选地，步骤S5形成氧化镓层的具体方法为：氧气等离子体处理形成氧化镓层。
优选地，步骤S5在形成氧化镓层后，在氧化镓层上沉积氧化镓并形成加厚的氧化镓层。
本发明还提供一种微型发光二极管背板，其包括背板、位于所述背板上且阵列分别的多个键合金属层、与对应键合金属层键合连接的下接触电极以及所述下接触电极上的微型发光二极管，还包括覆盖在所述微型发光二极管的至少部分上表面上的粗糙化表面、覆盖在所述微型发光二极管的其余表面的氧化镓层以及位于粗糙化表面上的上接触电极。
优选地，所述粗糙化表面位于微型发光二极管的部分上表面或者全部上表面上，上接触电极的全部下表面位于粗糙化表面上，上接触电极的底部面积不大于粗糙化表面的表面面积。
优选地，所述粗糙化表面位于微型发光二极管的上表面上且延伸至微型发光二极管的部分侧壁上，上接触电极的全部下表面位于粗糙化表面上且位于微型发光二极管的上表面上，上接触电极的底部面积不大于微型发光二极的上表面的面积。
本发明微型发光二极管的上表面和侧壁形成氧化镓层，去除位于微型发光二极管的至少部分表面上的氧化镓层，增加了出光率；至少位于微型发光二极管的侧壁上的氧化镓层不存在易剥落，能够起到较佳的侧壁保护作用，减小侧壁漏电流，提高发光效率；本发明对微型发光二极管的侧壁形貌无要求，工艺简单，能够同时达到侧壁保护、出光面粗糙化的目的。
附图说明
图1为本发明微型发光二极管背板的制造步骤之一的结构示意图；
图2为本发明微型发光二极管背板的制造步骤之二的结构示意图；
图3为本发明微型发光二极管背板的制造步骤之三的结构示意图；
图4为本发明微型发光二极管背板的制造步骤之四的结构示意图；
图5为本发明微型发光二极管背板的制造步骤之五的结构示意图；
图6为本发明微型发光二极管背板的制造步骤之六的结构示意图；
图7为本发明微型发光二极管背板的制造步骤之七的结构示意图；
图8为本发明微型发光二极管背板的制造步骤之六的第一实施例的结构示意图；
图9为本发明微型发光二极管背板的制造步骤之六的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本发明揭示一种微型发光二极管背板的制造方法，本实施例以垂直型微型发光二极管为例，包括如下步骤：
S1：如图1所示，在生长衬底10上依序沉积外延材料层11和金属材料层12。
其中，外延材料层11的材料为GaN，即氮化镓。
S2：如图2所示，首先生长衬底10朝下翻转使得金属材料层12位于下方，然后暂态基板20通过粘合层21与金属材料层12粘合连接；
S3：如图3所示，转移走生长衬底10；
S4：如图4所示，对外延材料层11和金属层12进行刻蚀形成阵列分布的微型发光二极管111和位于微型发光二极管111下方的下接触电极121，微型发光二极管111的材料为GaN。
S5：如图5所示，对微型发光二极管111的氮化镓材料层进行氧化使得在每个微型发光二极管111的上表面和各个侧壁形成氧化镓层31。
S6：如图6所示，对位于微型发光二极管111的至少部分上表面的氧化镓层31去除并形成粗糙化表面32；
S7：如图7所示，首先转移微型发光二极管111和下接触电极121至具有键合金属层41的背板40上，使得下接触电极121与键合金属层41对位键合；最后在粗糙化表面32形成沉积上接触电极42。
通过上述步骤S1至S7形成微型发光二极管背板。
对于步骤S6形成粗糙化表面32在微型发光二极管111上的位置具有如下两个实施例。
第一实施例，如图8所示，粗糙化表面32位于微型发光二极管111的部分上表面或者全部上表面上，上接触电极42的全部下表面位于粗糙化表面32上，上接触电极42的底部面积不大于粗糙化表面32的表面面积。
第二实施例，如图9所示，粗糙化表面32位于微型发光二极管111的上表面上且延伸至微型发光二极管111的部分侧壁上，上接触电极42的全部下表面位于粗糙化表面32上且位于微型发光二极管111的上表面上，上接触电极42的底部面积不大于微型发光二极管111的上表面的面积。
其中，步骤S5形成氧化镓层31具有如下三个实施例。
第一实施例，常温下使用光电化学使得金属镓层氧化，可以通过将沉积金属镓层后的暂态基板20浸在酸溶液、或碱溶液或水溶液中，并辅以外加的电压和紫外光照，形成氧化镓层31，其化学式如下：
2GaN+6h++6OH-→Ga2O3+3H2O+N2↑。
第二实施例，高温高氧环境下进行氧化，高温能够促使N原子脱离，Ga原子与O原子发生反应产生氧化镓层31。
第二实施例，氧气等离子体处理形成氧化镓层31。
在通过以上某一种方法使氮化镓材料层氧化形成氧化镓层31后，还可以选择在氮化镓材料层氧化后形成的氧化镓层31上再沉积氧化镓并形成加厚的氧化镓层，这样达到加厚的目的，当然可以包括这个步骤，也可以不包括这个步骤。
本发明还提供一种微型发光二极管背板，如图7所示，其包括背板40、位于背板40上且阵列分别的多个键合金属层41、与对应键合金属层41键合连接的下接触电极121、位于下接触电极121上的微型发光二极管111、覆盖在微型发光二极管111的至少部分上表面上的粗糙化表面32、覆盖在微型发光二极管111的其余表面的氧化镓层31以及位于粗糙化表面32上的上接触电极42
其中，当粗糙化表面32位于微型发光二极管111的部分上表面上时，氧化镓层31位于微型发光二极管111的其余上表面上和侧壁上；当粗糙化表面32位于微型发光二极管111的上表面和部分侧壁上时，氧化镓层31位于微型发光二极管111的其余侧壁上，也就是说，粗糙化表面32微型发光二极管111和氧化镓层31覆盖微型发光二极管111的上表面和所有侧壁。
氧化镓层31覆盖在微型发光二极管111的侧壁上可以保护微型发光二极管111的侧壁，减小侧壁的漏电流；粗糙化表面32位于微型发光二极管111的至少部分上表面，能够有效的增加微型发光二极管111的上表面的出光效率，从而提升了微型发光二极管111的发光效率。
本发明微型发光二极管的上表面和侧壁形成氧化镓层，去除位于微型发光二极管的至少部分表面上的氧化镓层，增加了出光率；至少位于微型发光二极管的侧壁上的氧化镓层不存在易剥落，能够起到较佳的侧壁保护作用，减小侧壁漏电流，提高发光效率；本发明对微型发光二极管的侧壁形貌无要求，工艺简单，能够同时达到侧壁保护、出光面粗糙化的目的。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种微型发光二极管背板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在生长衬底上依序沉积外延材料层和金属材料层，其中外延材料层的材料为氮化镓；
S2：首先生长衬底朝下翻转使得金属材料层位于下方，然后暂态基板通过粘合层与金属材料层粘合连接；
S3：转移走生长衬底；
S4：对外延材料层和金属层进行刻蚀形成阵列分布的微型发光二极管和位于微型发光二极管下方的下接触电极；
S5：对微型发光二极管的的氮化镓材料层进行氧化使得在每个微型发光二极管的上表面和各个侧壁形成氧化镓层；
S6：对位于微型发光二极管的至少部分上表面的氧化镓层去除并形成粗糙化表面；
S7：首先转移微型发光二极管和下接触电极至具有键合金属层的背板上，使得下接触电极与键合金属层对位键合；最后在粗糙化表面形成沉积上接触电极。
2.根据权利要求1所述的种微型发光二极管背板的制造方法，其特征在于，步骤S6中，粗糙化表面位于微型发光二极管的部分上表面或者全部上表面上，上接触电极的全部下表面位于粗糙化表面上，上接触电极的底部面积不大于粗糙化表面的表面面积。
3.根据权利要求1所述的种微型发光二极管背板的制造方法，其特征在于，步骤S6中，粗糙化表面位于微型发光二极管的上表面上且延伸至微型发光二极管的部分侧壁上，上接触电极的全部下表面位于粗糙化表面上且位于微型发光二极管的上表面上，上接触电极的底部面积不大于微型发光二极的上表面的面积。
4.根据权利要求1所述的种微型发光二极管背板的制造方法，其特征在于，步骤S5形成氧化镓层的具体方法为：将沉积金属镓层后的暂态基板浸在酸溶液、或碱溶液或水溶液中，并辅以外加的电压和紫外光照，形成氧化镓层。
5.根据权利要求1所述的种微型发光二极管背板的制造方法，其特征在于，步骤S5形成氧化镓层的具体方法为：高温高氧环境下进行氧化产生氧化镓层。
6.根据权利要求1所述的种微型发光二极管背板的制造方法，其特征在于，步骤S5形成氧化镓层的具体方法为：氧气等离子体处理形成氧化镓层。
7.根据权利要求1所述的种微型发光二极管背板的制造方法，其特征在于，步骤S5在形成氧化镓层后，在氧化镓层上沉积氧化镓并形成加厚的氧化镓层。
8.一种微型发光二极管背板，其包括背板、位于所述背板上且阵列分别的多个键合金属层、与对应键合金属层键合连接的下接触电极以及所述下接触电极上的微型发光二极管，其特征在于，还包括覆盖在所述微型发光二极管的至少部分上表面上的粗糙化表面、覆盖在所述微型发光二极管的其余表面的氧化镓层以及位于粗糙化表面上的上接触电极。
9.根据权利要求8所述的微型发光二极管背板，其特征在于，所述粗糙化表面位于微型发光二极管的部分上表面或者全部上表面上，上接触电极的全部下表面位于粗糙化表面上，上接触电极的底部面积不大于粗糙化表面的表面面积。
10.根据权利要求8所述的微型发光二极管背板，其特征在于，所述粗糙化表面位于微型发光二极管的上表面上且延伸至微型发光二极管的部分侧壁上，上接触电极的全部下表面位于粗糙化表面上且位于微型发光二极管的上表面上，上接触电极的底部面积不大于微型发光二极的上表面的面积。
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