CN113594307A - 一种微型半导体发光器件及其制造方法 - Google Patents

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CN113594307A CN202110705796.0A CN202110705796A CN113594307A CN 113594307 A CN113594307 A CN 113594307A CN 202110705796 A CN202110705796 A CN 202110705796A CN 113594307 A CN113594307 A CN 113594307A
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谭胜友
朱酉良
蒋振宇
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Abstract

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种微型半导体发光器件及其制造方法。该微型半导体发光器件包括：转移衬底；第一功能层，包括顺序连接的第一子部、第二子部和第三子部；第二功能层，包括顺序连接的第四子部、第五子部和第六子部；发光二极管；其中，第一子部与第四子部组成支撑部，二者依次层叠设置在转移衬底的一侧；第二子部与第五子部组成悬空薄壁部，二者依次层叠设置且与转移衬底无接触；第三子部、第六子部以及发光二极管组成悬空发光部且与转移衬底无接触；其中，支撑部的顶部高度小于或等于悬空发光部的底部高度，且悬空薄壁部的顶部高度小于或等于悬空发光部的底部高度。通过上述方式，能够提高悬空发光部转移的成功率。

Description

一种微型半导体发光器件及其制造方法
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种微型半导体发光器件及其制造方法。
背景技术
Micro-LED(微型发光二极管)是新一代显示技术，比现有的OLED技术亮度更高、发光效率更好、功耗更低。Micro-LED的显示原理，是将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化，其尺寸仅在1μm～100μm等级左右。将Micro-LED批量式转移至电路基板上；再利用物理沉积制程完成保护层与上电极，即可进行上基板的封装，完成一结构简单的Micro-LED显示。
目前，Micro-LED的转移效率和转移精度都比较低，因此导致最终制造得到的Micro-LED显示面板的生产周期长且良率低。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种微型半导体发光器件及其制造方法，能够提高微型半导体发光器件的转移良率。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：一种微型半导体发光器件的制造方法，包括：在生长衬底上生长发光外延结构；形成第一功能层，其中，第一功能层至少覆盖发光外延结构背离生长衬底的一侧；在第一功能层背离发光外延结构的一侧形成转移衬底，其中，转移衬底与第一功能层之间局部形成有牺牲层；移除生长衬底，并外露出发光外延结构的一侧；形成第二功能层，其中，第二功能层至少覆盖发光外延结构背离转移衬底的一侧；移除牺牲层，以使发光外延结构、覆盖发光外延结构的第一功能层和覆盖发光外延结构的第二功能层与转移衬底无接触。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：一种微型半导体发光器件，包括：转移衬底；第一功能层，包括顺序连接的第一子部、第二子部和第三子部；第二功能层，包括顺序连接的第四子部、第五子部和第六子部；发光二极管；其中，第一子部与第四子部组成支撑部，二者依次层叠设置在转移衬底的一侧；第二子部与第五子部组成悬空薄壁部，二者依次层叠设置且与转移衬底无接触；第三子部、第六子部以及发光二极管组成悬空发光部且与转移衬底无接触；其中，支撑部的顶部高度小于或等于悬空发光部的底部高度，且悬空薄壁部的顶部高度小于或等于悬空发光部的底部高度。
区别于现有技术的情况，本申请具有以下有益效果：
(1)与二次衬底转移、剥离的方案相比，本申请简化了制造工艺，节省了制造成本；
(2)与制造跟COMS基板互连的公共电极的方案相比，本申请提供了灵活性高的可转移微型半导体发光器件，在第一功能层与转移衬底键合后，第一导电类型电极和第二导电类型电极仍可灵活转移；
(3)本申请的支撑部的顶部高度小于或等于悬空发光部的底部高度，即悬空发光部置于支撑部/转移衬底的外部，在转移时，柔性衬底与悬空发光部的接触面较大，且柔性衬底不与转移衬底接触，提高了悬空发光部转移的成功率；
(4)电极的边缘区域被功能层保护，可避免了在移除牺牲层时对电极的腐蚀，提高微型半导体发光器件的光电性能与可靠性；
(5)功能层上设有开槽以外露出部分电极，且导电类型电极的厚度小于或等于功能层的厚度，保证了功能层的平整度，提高了后续功能层键合/粘附的成功率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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。其中：
图1为本申请微型半导体发光器件第一实施例的结构示意图；
图2为本申请微型半导体发光器件第二实施例的结构示意图；
图3为本申请微型半导体发光器件第三实施例的结构示意图；
图4为图1所示微型半导体发光器件的制造方法的流程示意图；
图5为图2所示微型半导体发光器件的制造方法的流程示意图；
图6为图3所示微型半导体发光器件的制造方法的流程示意图；
具体实施方式
下面便结合附图对本申请若干具体实施例作进一步的详细说明。但以下关于实施例的描述及说明对本申请保护范围不构成任何限制。
应当理解，本申请所使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的，而不是旨在限制本申请。进一步理解，当在本申请中使用术语“包含”、"包括"时，用于表明陈述的特征、整体、步骤、组件、和/或封装件的存在，而不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、组件、封装件、和/或它们的组合、和/或增加、和/或删减的存在。
除另有定义之外，本申请所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。应进一步理解，本申请所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本申请中明确如此定义之外。
本申请发明人在长期研究过程中，发现已有的正装型Micro-LED芯片或倒装型Micro-LED芯片中，GaN基桥结构较难断裂，且断裂易延伸至Micro-LED芯片内部，转移良率低。
为解决现有技术存在的技术问题，本申请提出了一种微型半导体发光器件10，该微型半导体发光器件10的光波可以为UVC、UVB、UVA、紫光、蓝光、绿光、黄光、红光及红外光等。
在一实施例中，本申请提供一种正装型微型半导体发光器件10，其结构如图1所示，该正装型微型半导体发光器件10包括：转移衬底11、第一功能层12、第二功能层13以及发光二极管14。其中，发光二极管14为垂直型Micro-LED。
第一功能层12包括顺序连接的第一子部121、第二子部122和第三子部123。
第二功能层13包括顺序连接的第四子部131、第五子部132和第六子部133。
第一子部121与第四子部131组成支撑部，二者依次层叠设置在转移衬底11的一侧。第二子部122与第五子部132组成悬空薄壁部，二者依次层叠设置且与转移衬底11无接触。第三子部123、第六子部133以及发光二极管14组成悬空发光部17且与转移衬底11无接触。
其中，支撑部的顶部高度小于或等于悬空发光部17的底部高度，且悬空薄壁部的顶部高度小于或等于悬空发光部17的底部高度。
其中，发光二极管14包括第一导电类型电极141、外延层142和第二导电类型电极142，外延层142包括层叠设置的第一半导体层1421、有源层1422以及第二半导体层1423。
第一导电类型电极141设置在第一半导体层1421背离有源层1422一侧，其中，在第一半导体层1421朝向第一导电类型电极141一侧形成有台面结构，并外露出部分第一半导体层1421。
第二导电类型电极142设置在第二半导体层1423背离有源层1422的一侧，其中，在第二半导体层1423朝向第二导电类型电极142一侧形成有台面结构，并外露出部分第二半导体层1423。
第三子部123覆盖第二半导体层1423背离有源层1422的一侧以及第二导电类型电极142背离第二半导体层1423的一侧。第六子部133覆盖第一功能层12背离转移衬底11一侧、外延层142的侧壁、外延层142背离转移衬底11一侧、第一导电类型电极141的边缘区域、以及第二导电类型电极142的边缘区域。其中，第六子部133上设有用于外露出部分第一导电类型电极141的第一开槽和用于外露出部分第二导电类型电极142的第二开槽。
如图4所示，图1所示的微型半导体发光器件10的制造方法包括以下步骤：
S101：提供生长衬底。
具体而言，生长衬底的材料包括但不限于蓝宝石、氮化铝、氮化镓、硅、碳化硅或金属，其表面结构可为平面结构或图案化图结构。
S102：在生长衬底上生长缓冲层。
在本步骤中，可以通过常规的MOCVD工艺或可以借助于诸如物理气相沉积、溅射、氢气相沉积法或原子层沉积工艺，在生长衬底的一侧主表面上生长缓冲层。
缓冲层可用于促进第一半导体层1421的单晶生长。
缓冲层也可作为剥离牺牲层，利用湿法腐蚀、干法蚀刻或者激光剥离可以轻易地实现缓冲层与生长衬底之间的剥离。
S103：在缓冲层背离生长衬底的一侧形成发光外延结构。
具体而言，发光外延结构包括外延层142和第二导电类型电极142，外延层142包括层叠设置的第一半导体层1421、有源层1422以及第二半导体层1423，第二导电类型电极142设置在第二半导体层1423背离有源层1422的一侧，其中，在第二半导体层1423朝向第二导电类型电极142一侧形成有台面结构，并外露出部分第二半导体层1423。
在本步骤中，可以采用金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic ChemicalVapor Deposition，MOCVD)或分子束外延(Molecular beam epitaxy，MBE)方法在缓冲层背离生长衬底的一侧上以外延生长方式依次生长第一半导体层1421、有源层1422以及第二半导体层1423。
第二导电类型电极142143可以采用本领域已知的金属溅射(Sputter)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、电子束蒸镀(e-beam)等方式制造形成，且不限于此。
对第二导电类型电极142143进行图案化处理，图案化处理包括从第二导电类型电极142143远离第二半导体层1423的一侧对第二导电类型电极142143进行图案化，以形成若干个台面结构。可以通过掩膜和蚀刻工艺对第二导电类型电极142143蚀刻，进而形成台面结构。
在本步骤中，可以以掩膜作为蚀刻阻挡层来控制蚀刻深度，进而使得台面结构外围的第二半导体层1423外露。上述蚀刻工艺可以包括干式蚀刻、湿式蚀刻或其组合。
S104：形成覆盖第二半导体层1423背离有源层1422的一侧以及第二导电类型电极142背离第二半导体层1423的一侧的第一功能层12。
S105：在第一功能层12背离外延层142的一侧形成转移衬底11，其中，转移衬底11与第一功能层12之间局部形成有牺牲层。
本步骤中，首先在第一功能层12背离外延层142的一侧局部形成牺牲层，然后在第一功能层12背离外延层142的一侧、牺牲层背离第一功能层12的一侧形成转移衬底11。
可选地，转移衬底11与第一功能层12可通过粘接或键合方式连接。
S106：以缓冲层作为剥离牺牲层，去除缓冲层，以从缓冲层和生长衬底的接触面剥离生长衬底，并外露出第一半导体层1421背离有源层1422的一侧。
在本步骤中，可通过干法蚀刻、湿法蚀刻或其组合的方式将缓冲层去除，进而剥离生长衬底，以外露出第一半导体层1421背离有源层1422的一侧。
S107：对外延层142进行图形化处理，以外露出部分第一功能层12以及第二导电类型电极142。
在本步骤中，可通过干法蚀刻、湿法蚀刻或其组合的方式对外延层142进行图形化处理，以外露出部分第一功能层12以及第二导电类型电极142。可以理解的是，本步骤对外延层142进行图形化处理得到的各个台面结构均可作为独立的发光二极管14单元。
S108：在第一半导体层1421背离有源层1422一侧形成第一导电类型电极141，其中，在第一半导体层1421朝向第一导电类型电极141一侧形成有台面结构，并外露出部分第一半导体层1421。
在本步骤中，第一导电类型电极141可以采用本领域已知的金属溅射(Sputter)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、电子束蒸镀(e-beam)等方式制造形成，且不限于此。
对第一导电类型电极141进行图案化处理，图案化处理包括从第一导电类型电极141远离第一半导体层1421的一侧对第一导电类型电极141进行图案化，以形成若干个台面结构。可以通过掩膜和蚀刻工艺对第一导电类型电极141蚀刻，进而形成台面结构。
在本步骤中，可以以掩膜作为蚀刻阻挡层来控制蚀刻深度，进而使得台面结构外围的第一半导体层1421外露。上述蚀刻工艺可以包括干式蚀刻、湿式蚀刻或其组合。
S109：形成覆盖第一功能层12背离转移衬底11一侧、外延层142的侧壁、外延层142背离转移衬底11一侧、第一导电类型电极141的边缘区域、以及第二导电类型电极142的边缘区域的第二功能层13。
具体而言，第二功能层13上设有用于外露出部分第一导电类型电极141的第一开槽①和用于外露出部分第二导电类型电极142的第二开槽②，便于后续焊接或焊线工艺等，上述第一开槽①、第二开槽②的形状在本申请中不作限定，例如，可以为多边形、圆形、椭圆形等。
S110：移除牺牲层，以使发光二极管14、覆盖发光二极管14的第一功能层12以及覆盖发光二极管14的第二功能层13与转移衬底11无接触。
通过上述方式，即制得图1所示的微型半导体发光器件10。
在一实施例中，本申请正装型微型半导体发光器件10的结构如图2所示，发光二极管14包括第一导电类型电极141、外延层142和第二导电类型电极142，外延层142包括层叠设置的第一半导体层1421、有源层1422以及第二半导体层1423。
第一导电类型电极141设置在第一半导体层1421背离有源层1422一侧，其中，在第一半导体层1421朝向第一导电类型电极141一侧形成有台面结构，并外露出部分第一半导体层1421。
第二导电类型电极142设置在第二半导体层1423背离有源层1422的一侧，其中，在第二半导体层1423朝向第二导电类型电极142一侧形成有台面结构，并外露出部分第二半导体层1423。
发光二极管14还包括：第三导电类型电极143，设置在第二导电类型电极142背离转移衬底11的一侧，第三导电类型电极143与第二导电类型电极142具有相同的掺杂类型；其中，在第二导电类型电极142朝向第三导电类型电极143一侧形成有台面结构，并外露出部分第二导电类型电极142。
第三子部123覆盖第二半导体层1423背离有源层1422的一侧以及第二导电类型电极142背离第二半导体层1423的一侧。
第六子部133覆盖第一功能层12背离转移衬底11一侧、外延层142的侧壁、外延层142背离转移衬底11一侧、第一导电类型电极141的边缘区域、第二导电类型电极142背离转移衬底11一侧、以及第三导电类型电极143的边缘区域。其中，第六子部133上设有用于外露出部分第一导电类型电极141的第一开槽①和用于外露出部分第三导电类型电极143的第三开槽③。
如图5所示，图2所示的微型半导体发光器件10的制造方法包括以下步骤：
S201：提供生长衬底。
具体参考前述步骤S101。
S202：在生长衬底上生长缓冲层。
具体参考前述步骤S102。
S203：在缓冲层背离生长衬底的一侧形成发光外延结构。
具体参考前述步骤S103。
S204：形成覆盖第二半导体层1423背离有源层1422的一侧以及第二导电类型电极142背离第二半导体层1423的一侧的第一功能层12。
具体参考前述步骤S104。
S205：在第一功能层12背离外延层142的一侧形成转移衬底11，其中，转移衬底11与第一功能层12之间局部形成有牺牲层。
具体参考前述步骤S105。
S206：以缓冲层作为剥离牺牲层，去除缓冲层，以从缓冲层和生长衬底的接触面剥离生长衬底，并外露出第一半导体层1421背离有源层1422的一侧。
具体参考前述步骤S106。
S207：对外延层142进行图形化处理，以外露出部分第一功能层12以及第二导电类型电极142。
具体参考前述步骤S107。
S208：在第一半导体层1421背离有源层1422一侧形成第一导电类型电极141，其中，在第一半导体层1421朝向第一导电类型电极141一侧形成有台面结构，并外露出部分第一半导体层1421。
具体参考前述步骤S108。
S209：在第二导电类型电极143背离转移衬底11的一侧形成第三导电类型电极143，第三导电类型电极144与第二导电类型电极143具有相同的掺杂类型，其中，在第二导电类型电极143朝向第三导电类型电极144一侧形成有台面结构，并外露出部分第二导电类型电极143。
在本步骤中，第三导电类型电极144可以采用本领域已知的金属溅射(Sputter)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、电子束蒸镀(e-beam)等方式制造形成，且不限于此。
对第三导电类型电极144进行图案化处理，图案化处理包括从第三导电类型电极144远离第二导电类型电极143的一侧对第三导电类型电极144进行图案化，以形成若干个台面结构。可以通过掩膜和蚀刻工艺对第三导电类型电极144蚀刻，进而形成台面结构。
在本步骤中，可以以掩膜作为蚀刻阻挡层来控制蚀刻深度，进而使得台面结构外围的第二导电类型电极143外露。上述蚀刻工艺可以包括干式蚀刻、湿式蚀刻或其组合。
S210：形成覆盖第一功能层12背离转移衬底11一侧、外延层142的侧壁、外延层142背离转移衬底11一侧、第一导电类型电极141的边缘区域、第二导电类型电极143背离转移衬底11一侧、以及第三导电类型电极144的边缘区域的第二功能层13；
具体而言，第二功能层13上设有用于外露出部分第一导电类型电极141的第一开槽和用于外露出部分第三导电类型电极144的第三开槽③，便于后续焊接或焊线工艺等，上述第三开槽③的形状在本申请中不作限定，例如，可以为多边形、圆形、椭圆形等。
S211：移除牺牲层，以使发光二极管14、覆盖发光二极管14的第一功能层12以及覆盖发光二极管14的第二功能层13与转移衬底11无接触。
通过上述方式，即制得图2所示的微型半导体发光器件10。
在一实施例中，本申请倒装型微型半导体发光器件10的结构如图3所示，该倒装型微型半导体发光器件10包括：转移衬底11、第一功能层12、第二功能层13以及发光二极管14。其中，发光二极管14为垂直型Micro-LED。
第一功能层12包括顺序连接的第一子部121、第二子部122和第三子部123。
第二功能层13包括顺序连接的第四子部131、第五子部132和第六子部133。
第一子部121与第四子部131组成支撑部，二者依次层叠设置在转移衬底11的一侧。第二子部122与第五子部132组成悬空薄壁部，二者依次层叠设置且与转移衬底11无接触。第三子部123、第六子部133以及发光二极管14组成悬空发光部17且与转移衬底11无接触。
其中，支撑部的顶部高度小于或等于悬空发光部17的底部高度，且悬空薄壁部的顶部高度小于或等于悬空发光部17的底部高度。
发光二极管14包括第一导电类型电极141、外延层142和第二导电类型电极143，外延层142包括层叠设置的第一半导体层1421、有源层1422以及第二半导体层1423。
其中，在第一半导体层1421朝向第二半导体层1423一侧形成有台面结构，并外露出部分第一半导体层1421，第一导电类型电极141设置在第一半导体层1421外露的一侧，第二导电类型电极143设置在第二半导体层1423背离有源层1422的一侧。
第三子部123覆盖外延层142朝向转移衬底11的一侧、外延层142的一侧壁、第一导电类型电极141的边缘区域以及第二导电类型电极143的边缘区域，其中，第三子部123上设有用于外露出部分第一导电类型电极141的第四开槽和用于外露出部分第二导电类型电极143的第五开槽。
第六子部133覆盖外延层142背离转移衬底11的一侧、外延层142的另一侧壁。
如图6所示，图3所示的微型半导体发光器件10的制造方法包括以下步骤：
S301：提供生长衬底。
具体而言，生长衬底的材料包括但不限于蓝宝石、氮化铝、氮化镓、硅、碳化硅或金属，其表面结构可为平面结构或图案化图结构。
S302：在生长衬底上生长缓冲层。
具体参考前述步骤S102。
S303：在缓冲层背离生长衬底的一侧形成发光外延结构。
具体而言，发光外延结构包括外延层142、第一导电类型电极141和第二导电类型电极143，外延层142包括层叠设置的第一半导体层1421、有源层1422以及第二半导体层1423，其中，在第一半导体层1421朝向第二半导体层1423一侧形成有台面结构，并外露出部分第一半导体层1421，第一导电类型电极141设置在第一半导体层1421背离生长衬底的一侧，第二导电类型电极143设置在第二半导体层1423背离有源层1422的一侧。
在本步骤中，可以采用金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic ChemicalVapor Deposition，MOCVD)或分子束外延(Molecular beam epitaxy，MBE)方法在缓冲层背离生长衬底的一侧上以外延生长方式依次生长第一半导体层1421、有源层1422以及第二半导体层1423。
第二导电类型电极143143可以采用本领域已知的金属溅射(Sputter)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、电子束蒸镀(e-beam)等方式制造形成，且不限于此。
对第一半导体层1421进行图案化处理，图案化处理包括从第二半导体层1423远离第一半导体层1421的一侧对第二半导体层1423进行图案化，以形成若干个台面结构。可以通过掩膜和蚀刻工艺对第二半导体层1423蚀刻，进而形成台面结构。
在本步骤中，可以以掩膜作为蚀刻阻挡层来控制蚀刻深度，进而使得台面结构外围的第一半导体层1421外露。上述蚀刻工艺可以包括干式蚀刻、湿式蚀刻或其组合。
S304：形成覆盖外延层142背离生长衬底一侧、外延层142侧壁、第一导电类型电极141的边缘区域以及第二导电类型电极143的边缘区域的第一功能层12。
具体而言，第一功能层12上设有用于外露出部分第一导电类型电极141的第四开槽④和用于外露出部分第二导电类型电极143的第五开槽⑤，便于后续焊接或焊线工艺等，上述第四开槽④、第五开槽⑤的形状在本申请中不作限定，例如，可以为多边形、圆形、椭圆形等。
S305：在第一功能层12背离外延层142的一侧形成转移衬底11，其中，转移衬底11与第一功能层12之间局部形成有牺牲层。
本步骤中，首先在第一功能层12背离外延层142的一侧局部形成牺牲层，然后在第一功能层12背离外延层142的一侧、牺牲层背离第一功能层12的一侧形成转移衬底11。
可选地，转移衬底11与第一功能层12可通过粘接或键合方式连接。
S306：以缓冲层作为剥离牺牲层，去除缓冲层，以从缓冲层和生长衬底的接触面剥离生长衬底，并外露出第一半导体层1421背离有源层1422的一侧。
在本步骤中，可通过干法蚀刻、湿法蚀刻或其组合的方式将缓冲层去除，进而剥离生长衬底，以外露出第一半导体层1421背离有源层1422的一侧。
S307：对外延层142进行图形化处理，以外露出部分第一功能层12。
S308：形成覆盖第一功能层12背离转移衬底11一侧、外延层142的侧壁、外延层142背离转移衬底11一侧的第二功能层13。
S309：移除牺牲层，以使发光二极管14、覆盖发光二极管14的第一功能层12以及覆盖发光二极管14的第二功能层13与转移衬底11无接触。
通过上述方式，即制得图3所示的微型半导体发光器件10。
在某些实施例中，第一导电类型电极141、第二导电类型电极143143的厚度小于或等于第三子部123的厚度。
在某些实施例中，第一导电类型电极141、第二导电类型电极143143的厚度小于或等于第六子部133的厚度。
在某些实施例中，悬空薄壁部用于作为切断部而分离支撑部和悬空发光部17，以便将悬空发光部17转移至柔性衬底上，其中，悬空发光部17中的第六子部133可与柔性衬底粘接或键合。
在某些实施例中，悬空薄壁部上设置有折断槽。
在某些实施例中，悬空薄壁部的厚度为0.1μm～10μm，悬空发光部17的宽度为1μm～200μm。
在某些实施例中，第一功能层12和/或第二功能层13的材料包括金属、金属合金、绝缘材料、固化树脂、半导体材料中的至少一种。第一功能层12、第二功能层13可以采用本领域已知的涂布、粘接、键合、金属溅射(Sputter)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、电子束蒸镀(e-beam)等方式制造形成，且不限于此。
在某些实施例中，转移衬底11的材料包括但不限于蓝宝石、氮化铝、氮化镓、硅、碳化硅或金属，其表面结构可为平面结构或图案化图结构。
在某些实施例中，当第一半导体层1421为P型半导体层时，第二半导体层1423可为相异电性的N型半导体层，反之，当第一半导体层1421为N型半导体层，第二半导体层1423可为相异电性的P型半导体层。有源层1422可为中性、P型或N型电性的半导体。施以电流通过发光二极管14时，激发有源层1422发光出光线。
在某些实施例中，第一半导体层1421可以为N型半导体层，其主要作用是提供复合发光的电子，具体可以为掺杂Si、Ge及Sn中至少一种的半导体(例如GaN、AlGaN、InGaN、AlN、GaAs等)。
在某些实施例中，有源层1422为电子-空穴复合区域，可以具有单异质结、双异质结、单量子肼和多量子肼的结构。
在某些实施例中，第二半导体层1423为P型半导体层，其主要作用是提供复合发光的空穴，具体可以为掺杂Mg、Zn、Be、Ca、Sr及Ba中至少一种的半导体(例如GaN、AlGaN、InGaN、AlN、GaAs等)。
在某些实施例中，第一半导体层1421、第二半导体层1423可以为本征半导体层，第一半导体层1421和第二半导体层1423提供电子或空穴的同时，其本身可作为电流扩散层。
在某些实施例中，第一导电类型电极141、第二导电类型电极143143可以选用本领域已知的各类导电性能良好的材料形成，例如ITO、Au、Ti、Al、Ag、Cu、Ni、Cr等或其合金，且不限于此。并且，第一导电类型电极141、第二导电类型电极143143可以采用本领域已知的金属溅射(Sputter)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、电子束蒸镀(e-beam)等方式制造形成，且不限于此。
在某些实施例中，发光二极管14包括设置在第一导电类型电极141与第一半导体层1421之间的第一半导体反射层、设置在第二导电类型电极143与第二半导体层1423之间的第二半导体反射层。
具体而言，第一半导体反射层与第一半导体层1421形成良好的P型欧姆接触，第二半导体反射层与第二半导体层1423形成良好的N型欧姆接触。
第一半导体反射层、第二半导体反射层的材料可以为金属材料或掺杂有金属材料的混合物或化合物，可以为透明材料或不透明材料，例如，第一半导体反射层、第二半导体反射层可以为透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide，TCO)层，例如铟锡氧化物(ITO)层、氧化锌(ZnO)层，也可以为由镍(Ni)、铬(Cr)、钛(Ti)、铝(Al)、银(Ag)、铂(Pt)、金(Au)、锡(Sn)、铟(In)中的任意一种金属或它们中任意两种或以上的合金构成的单层或叠层。
第一半导体反射层、第二半导体反射层可以采用本领域已知的金属溅射(Sputter)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、电子束蒸镀(e-beam)等方式制造形成，且不限于此。
在某些实施例中，发光二极管14包括设置在第一导电类型电极141与第一半导体层1421之间的第一透明电流扩散层、设置在第二导电类型电极143与第二半导体层1423之间的第二透明电流扩散层。
具体而言，第一透明电流扩散层的主要目的是提高第一半导体层1421的电流扩散的均匀性，可以采用电导率大于第一半导体层1421的透明材质(例如ITO)。第二透明电流扩散层的主要目的是提高第二半导体层1423的电流扩散的均匀性，可以采用电导率大于第二半导体层1423的透明材质(例如ITO)。
第一透明电流扩散层、第二透明电流扩散层可以采用本领域已知的金属溅射(Sputter)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、电子束蒸镀(e-beam)等方式制造形成，且不限于此。
在某些实施例中，发光二极管14包括依次层叠设置的第一导电类型电极141、导电衬底、第一半导体层1421、有源层1422、第二半导体层1423、透明电流扩散层、第二导电类型电极143143。
在某些实施例中，转移衬底11的材料可以为蓝宝石、氮化铝、氮化镓、硅、碳化硅或金属中的至少一种。
在某些实施例中，牺牲层的材料可以为半导体材料、绝缘介质材料、金属材料、特定有机易溶解材料中的至少一种。其中，半导体材料可以为Si<111>、无定型Si等。绝缘介质材料可以为如SiO2、SixNy等，金属可以为Ti、Al、Cu等，特定有机易溶解材料可以为固化树脂、光敏SU8等。
区别于现有技术的情况，本申请具有以下有益效果：
(1)与二次衬底转移、剥离的方案相比，本申请简化了制造工艺，节省了制造成本；
(2)与制造跟COMS基板互连的公共电极的方案相比，本申请提供了灵活性高的可转移微型半导体发光器件，在第一功能层与转移衬底键合后，第一导电类型电极和第二导电类型电极仍可灵活转移；
(3)本申请的支撑部的顶部高度小于或等于悬空发光部的底部高度，即悬空发光部置于支撑部/转移衬底的外部，在转移时，柔性衬底与悬空发光部的接触面较大，且柔性衬底不与转移衬底接触，提高了悬空发光部转移的成功率；
(4)电极的边缘区域被功能层保护，可避免了在移除牺牲层时对电极的腐蚀，提高微型半导体发光器件的光电性能与可靠性；
(5)功能层上设有开槽以外露出部分电极，且导电类型电极的厚度小于或等于功能层的厚度，保证了功能层的平整度，提高了后续功能层键合/粘附的成功率。
以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (29)

1.一种微型半导体发光器件的制造方法，其特征在于，包括：
在生长衬底上生长发光外延结构；
形成第一功能层，其中，所述第一功能层至少覆盖所述发光外延结构背离所述生长衬底的一侧；
在所述第一功能层背离所述发光外延结构的一侧形成转移衬底，其中，所述转移衬底与所述第一功能层之间局部形成有牺牲层；
移除所述生长衬底，并外露出所述发光外延结构的一侧；
形成第二功能层，其中，所述第二功能层至少覆盖所述发光外延结构背离所述转移衬底的一侧；
移除所述牺牲层，以使所述发光外延结构、覆盖所述发光外延结构的所述第一功能层和覆盖所述发光外延结构的所述第二功能层与所述转移衬底无接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发光外延结构包括外延层和第二导电类型电极，所述外延层包括层叠设置的第一半导体层、有源层以及第二半导体层，所述第二导电类型电极设置在所述第二半导体层背离所述有源层的一侧，其中，在所述第二半导体层朝向所述第二导电类型电极一侧形成有台面结构，并外露出部分所述第二半导体层；
所述形成第一功能层的步骤包括：形成覆盖所述第二半导体层背离所述有源层的一侧以及所述第二导电类型电极背离所述第二半导体层的一侧的所述第一功能层。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，移除所述生长衬底后外露出所述第一半导体层；
所述形成第二功能层的步骤之前，所述方法还包括：
对所述外延层进行图形化处理，以外露出部分所述第一功能层以及所述第二导电类型电极；
在所述第一半导体层背离所述有源层一侧形成第一导电类型电极，其中，在所述第一半导体层朝向所述第一导电类型电极一侧形成有台面结构，并外露出部分所述第一半导体层。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述形成第二功能层的步骤包括：
形成覆盖所述第一功能层背离所述转移衬底一侧、所述外延层的侧壁、所述外延层背离所述转移衬底一侧、所述第一导电类型电极的边缘区域、以及所述第二导电类型电极的边缘区域的所述第二功能层；
其中，所述第二功能层上设有用于外露出部分所述第一导电类型电极的第一开槽和用于外露出部分所述第二导电类型电极的第二开槽。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述形成第二功能层的步骤之前，所述方法还包括：
在所述第二导电类型电极背离所述转移衬底的一侧形成第三导电类型电极，所述第三导电类型电极与所述第二导电类型电极具有相同的掺杂类型；
其中，在所述第二导电类型电极朝向所述第三导电类型电极一侧形成有台面结构，并外露出部分所述第二导电类型电极。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述形成第二功能层的步骤包括：
形成覆盖所述第一功能层背离所述转移衬底一侧、所述外延层的侧壁、所述外延层背离所述转移衬底一侧、所述第一导电类型电极的边缘区域、所述第二导电类型电极背离所述转移衬底一侧、以及所述第三导电类型电极的边缘区域的所述第二功能层；
其中，所述第二功能层上设有用于外露出部分所述第一导电类型电极的第一开槽和用于外露出部分所述第三导电类型电极的第三开槽。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发光外延结构包括外延层、第一导电类型电极和第二导电类型电极，所述外延层包括层叠设置的第一半导体层、有源层以及第二半导体层，其中，在所述第一半导体层朝向所述第二半导体层一侧形成有台面结构，并外露出部分所述第一半导体层，所述第一导电类型电极设置在所述第一半导体层背离所述生长衬底的一侧，所述第二导电类型电极设置在所述第二半导体层背离所述有源层的一侧；
所述形成第一功能层的步骤包括：形成覆盖所述外延层背离所述生长衬底一侧、所述外延层侧壁、所述第一导电类型电极的边缘区域以及所述第二导电类型电极的边缘区域的所述第一功能层，其中，所述第一功能层上设有用于外露出部分所述第一导电类型电极的第四开槽和用于外露出部分所述第二导电类型电极的第五开槽。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，移除所述生长衬底后外露出所述第一半导体层；
所述形成第二功能层的步骤之前，所述方法还包括：
对所述外延层进行图形化处理，以外露出部分所述第一功能层。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述形成第二功能层的步骤包括：
形成覆盖所述第一功能层背离所述转移衬底一侧、所述外延层的侧壁、所述外延层背离所述转移衬底一侧的所述第二功能层。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在生长衬底上生长发光外延结构的步骤包括：
提供生长衬底；
在所述生长衬底上生长缓冲层；
在所述缓冲层背离所述生长衬底的一侧形成所述发光外延结构；
所述移除所述生长衬底的步骤包括：
以所述缓冲层作为剥离牺牲层，去除所述缓冲层，以从所述缓冲层和所述生长衬底的接触面剥离所述生长衬底。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一功能层背离所述发光外延结构的一侧形成转移衬底，其中，所述转移衬底与所述第一功能层之间局部形成有牺牲层的步骤包括：
在所述第一功能层背离所述外延层的一侧局部形成所述牺牲层；
在所述第一功能层背离所述外延层的一侧、所述牺牲层背离所述第一功能层的一侧形成所述转移衬底。
12.根据权利要求2或7任一项所述的方法，其特征在于，所述发光外延结构还包括：
第一半导体反射层，设置在所述第一导电类型电极与所述第一半导体层之间；
第二半导体反射层，设置在所述第二导电类型电极与所述第二半导体层之间。
13.根据权利要求2或7任一项所述的方法，其特征在于，所述发光外延结构还包括：
第一透明电流扩散层，设置在所述第一导电类型电极与所述第一半导体层之间；
第二透明电流扩散层，设置在所述第二导电类型电极与所述第二半导体层之间。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一功能层和/或所述第二功能层的材料包括金属、金属合金、绝缘材料、固化树脂、半导体材料中的至少一种；
所述牺牲层的材料为半导体材料、绝缘介质材料、金属材料、特定有机易溶解材料中的至少一种；
所述转移衬底的材料为蓝宝石、氮化铝、氮化镓、硅、碳化硅或金属中的至少一种。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述去除所述缓冲层的方式包括湿法腐蚀、干法蚀刻、激光剥离中的至少一种。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述发光外延结构、覆盖所述发光外延结构的所述第一功能层以及覆盖所述发光外延结构的所述第二功能层转移至柔性衬底上。
17.一种微型半导体发光器件，其特征在于，包括：
转移衬底；
第一功能层，包括顺序连接的第一子部、第二子部和第三子部；
第二功能层，包括顺序连接的第四子部、第五子部和第六子部；
发光二极管；
其中，所述第一子部与所述第四子部组成支撑部，二者依次层叠设置在所述转移衬底的一侧；
所述第二子部与所述第五子部组成悬空薄壁部，二者依次层叠设置且与所述转移衬底无接触；
所述第三子部、所述第六子部以及所述发光二极管组成悬空发光部且与所述转移衬底无接触；
其中，所述支撑部的顶部高度小于或等于所述悬空发光部的底部高度，且所述悬空薄壁部的顶部高度小于或等于所述悬空发光部的底部高度。
18.根据权利要求17所述的微型半导体发光器件，其特征在于，所述发光二极管包括第一导电类型电极、外延层和第二导电类型电极，所述外延层包括层叠设置的第一半导体层、有源层以及第二半导体层；
所述第一导电类型电极设置在所述第一半导体层背离所述有源层一侧，其中，在所述第一半导体层朝向所述第一导电类型电极一侧形成有台面结构，并外露出部分所述第一半导体层；
所述第二导电类型电极设置在所述第二半导体层背离所述有源层的一侧，其中，在所述第二半导体层朝向所述第二导电类型电极一侧形成有台面结构，并外露出部分所述第二半导体层。
19.根据权利要求17所述的微型半导体发光器件，其特征在于，
所述第三子部覆盖所述第二半导体层背离所述有源层的一侧以及所述第二导电类型电极背离所述第二半导体层的一侧；
所述第六子部覆盖所述第一功能层背离所述转移衬底一侧、所述外延层的侧壁、所述外延层背离所述转移衬底一侧、所述第一导电类型电极的边缘区域、以及所述第二导电类型电极的边缘区域；
其中，所述第六子部上设有用于外露出部分所述第一导电类型电极的第一开槽和用于外露出部分所述第二导电类型电极的第二开槽。
20.根据权利要求18所述的微型半导体发光器件，其特征在于，所述发光二极管还包括：
第三导电类型电极，设置在所述第二导电类型电极背离所述转移衬底的一侧，所述第三导电类型电极与所述第二导电类型电极具有相同的掺杂类型；
其中，在所述第二导电类型电极朝向所述第三导电类型电极一侧形成有台面结构，并外露出部分所述第二导电类型电极。
21.根据权利要求20所述的微型半导体发光器件，其特征在于，
所述第三子部覆盖所述第二半导体层背离所述有源层的一侧以及所述第二导电类型电极背离所述第二半导体层的一侧；
所述第六子部覆盖所述第一功能层背离所述转移衬底一侧、所述外延层的侧壁、所述外延层背离所述转移衬底一侧、所述第一导电类型电极的边缘区域、所述第二导电类型电极背离所述转移衬底一侧、以及所述第三导电类型电极的边缘区域；
其中，所述第六子部上设有用于外露出部分所述第一导电类型电极的第一开槽和用于外露出部分所述第三导电类型电极的第三开槽。
22.根据权利要求17所述的微型半导体发光器件，其特征在于，所述发光二极管包括第一导电类型电极、外延层和第二导电类型电极，所述外延层包括层叠设置的第一半导体层、有源层以及第二半导体层；
其中，在所述第一半导体层朝向所述第二半导体层一侧形成有台面结构，并外露出部分所述第一半导体层，所述第一导电类型电极设置在所述第一半导体层外露的一侧，所述第二导电类型电极设置在所述第二半导体层背离所述有源层的一侧。
23.根据权利要求22所述的微型半导体发光器件，其特征在于，
所述第三子部覆盖所述外延层朝向所述转移衬底的一侧、所述外延层的一侧壁、所述第一导电类型电极的边缘区域以及所述第二导电类型电极的边缘区域，其中，所述第三子部上设有用于外露出部分所述第一导电类型电极的第四开槽和用于外露出部分所述第二导电类型电极的第五开槽；
所述第六子部覆盖所述外延层背离所述转移衬底的一侧、所述外延层的另一侧壁。
24.根据权利要求19或21所述的微型半导体发光器件，其特征在于，
所述第一导电类型电极和所述第三导电类型电极的厚度均小于或等于所述第六子部的厚度。
25.根据权利要求23所述的微型半导体发光器件，其特征在于，
所述第一导电类型电极和所述第二导电类型电极的厚度均小于或等于所述第三子部的厚度。
26.根据权利要求17所述的微型半导体发光器件，其特征在于，
所述悬空薄壁部用于作为切断部而分离所述支撑部和所述悬空发光部，以便将所述悬空发光部转移至柔性衬底上。
27.根据权利要求26所述的微型半导体发光器件，其特征在于，
所述悬空薄壁部上设置有折断槽。
28.根据权利要求17所述的微型半导体发光器件，其特征在于，
所述悬空薄壁部的厚度为0.1μm～10μm，所述悬空发光部的宽度为1μm～200μm。
29.根据权利要求17所述的微型半导体发光器件，其特征在于，
所述第一功能层和/或所述第二功能层的材料包括金属、金属合金、绝缘材料、固化树脂、半导体材料中的至少一种。
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