CN113782555A - Led芯片光源及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED芯片光源及其制备方法，直接在柔性布线晶圆上形成外延层，再在外延层中形成贯穿的划片槽，划片槽露出柔性布线晶圆并定义出单个的LED芯片，然后在外延层上形成对应于每个LED芯片的电极组。本发明直接在柔性布线晶圆上生长LED芯片的外延层，沿划片槽可将柔性布线晶圆裁剪为预定的形状和尺寸，形成若干包含至少一个芯片区的LED芯片光源，可制备出多种形状和尺寸的LED芯片光源，裁剪后的柔性布线晶圆构成LED芯片光源的柔性基底，如此每个LED芯片光源均具备柔性，容易弯曲和折叠，避免将LED芯片制备好后再转移至柔性电路基板上产生的不良率高、效率低、返修率高及成本高等问题，使利用Mini/Micro LED芯片制备柔性显示屏具备量产可行性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制备技术领域，尤其涉及一种LED芯片光源及其制备方法。
背景技术
目前能够用于量产的柔性显示屏的光源只有OLED(Organic Light-EmittingDiode，有机发光二极管)光源，该光源主要有以下几个缺点：1)亮度低，功率小，屏幕不能做很大；2)光衰大，易烧屏，寿命短；3)投资成本高，价格贵；4)技术门槛高，目前只掌握在三星等少数厂家手里。
另一方面，利用Mini/Micro LED芯片制作显示屏(非柔性显示屏)的概念火爆，但是都很难实现量产，归结原因还是芯片面积太小，要制作一块完整的显示屏需要大量的时间把Mini/Micro LED芯片巨量转移到电路基板上去进行封装。目前芯片巨量转移的效率非常低，且转移位置易偏移，导致不良率高、返修率高及成本高等问题，设备机台能力也达不到要求的精度，基本不具备量产的可行性。若想要利用Mini/Micro LED芯片制备出柔性显示屏，则需要把Mini/Micro LED芯片巨量转移到柔性电路基板上，因柔性电路基板易变形、难固定，做出柔性显示屏更是难上加难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED芯片光源及其制备方法，以解决目前难以利用Mini/Micro LED量产柔性显示屏的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种LED芯片光源的制备方法，包括：
提供柔性布线晶圆，并在所述柔性布线晶圆上形成外延层，所述外延层包括依次设置于所述柔性布线晶圆上的第一半导体层、发光层及第二半导体层；
在所述外延层中形成贯穿的划片槽，所述划片槽露出所述柔性布线晶圆并定义出单个的芯片区；
在所述外延层上形成对应于每个所述芯片区的电极组，每个所述电极组均包括两个电极，所述第一半导体层及所述第二半导体层分别通过一个所述电极与所述柔性布线晶圆电性连接；以及，
沿所述划片槽将所述柔性布线晶圆裁剪为预定的形状和尺寸，以形成若干包含至少一个所述芯片区的LED芯片光源，裁剪后的所述柔性布线晶圆构成所述LED芯片光源的柔性基底。
可选的，所述LED芯片光源包含的所述芯片区的数量相同或不相同。
可选的，所述LED芯片光源的形状相同或不相同。
可选的，所述LED芯片光源的尺寸相同或不相同。
可选的，所述LED芯片光源为正装结构的LED芯片光源。
可选的，在所述外延层中形成贯穿的划片槽的步骤包括：
刻蚀所述外延层以形成若干凹槽，所述凹槽从所述第二半导体层的顶表面延伸至所述第一半导体层中；以及，
沿所述凹槽底部继续向下刻蚀，直至露出所述柔性布线晶圆，形成所述划片槽。
可选的，在所述外延层上形成对应于每个所述芯片区的电极组的步骤包括：
在所述第二半导体层上形成介质保护层，所述介质保护层至少覆盖所述第二半导体层、所述凹槽的内壁及所述划片槽的内壁；
刻蚀所述介质保护层以形成对应于每个电极组的通孔组及对应于每个所述划片槽的开口，每个所述通孔组均包括两个通孔，两个所述通孔均贯穿所述介质保护层并分别露出所述第一半导体层及所述第二半导体层，所述开口贯穿所述介质保护层并露出所述柔性布线晶圆；以及，
在所述介质保护层上形成两个所述电极，每个所述电极填充一个所述通孔并延伸至填充相邻的所述开口。
可选的，所述LED芯片光源为垂直结构的LED芯片光源。
可选的，刻蚀所述外延层直至露出所述柔性布线晶圆，形成所述划片槽。
可选的，在所述柔性布线晶圆上形成所述外延层之前，所述LED芯片光源的制备方法还包括：
在所述柔性布线晶圆的部分表面上形成反射镜层，所述反射镜层将所述第一半导体层与所述柔性布线晶圆电性连接并作为一个所述电极。
可选的，在所述外延层上形成对应于每个所述芯片区的电极组的步骤包括：
在所述第二半导体层上形成介质保护层，所述介质保护层至少覆盖所述第二半导体层及所述划片槽的内壁；
刻蚀所述介质保护层以形成对应于每个电极组的通孔组及对应于每个所述划片槽的开口，每个所述通孔组均包括一个通孔，所述通孔贯穿所述介质保护层并露出所述第二半导体层，所述开口贯穿所述介质保护层并露出所述柔性布线晶圆；以及，
在所述介质保护层上形成另一个所述电极，所述电极填充所述通孔并延伸至填充相邻的所述开口。
可选的，在所述柔性布线晶圆上形成所述外延层之前，还包括：
在所述柔性布线晶圆上形成绝缘层，所述开口贯穿所述绝缘层并露出所述柔性布线晶圆。
可选的，所述绝缘层为氧化铝层、氮化铝层、氧化硅层、氮化硅层及分布式布拉格反射镜层中的一种或多种。
可选的，所述绝缘层的厚度为1nm～10μm。
可选的，形成所述电极组之后，裁剪所述柔性布线晶圆之前，还包括：
弯曲所述柔性布线晶圆，以使所述介质保护层及所述绝缘层以自所述划片槽处断裂。
可选的，所述介质保护层为氧化硅层和/或氮化硅层。
可选的，所述介质保护层的厚度为1nm～10μm。
可选的，在形成所述介质保护层之前，还在所述第二半导体层的部分表面上形成电流扩展层。
可选的，所述电极的材料为钛、铂、金、铝、镍或铬中的一种或多种。
可选的，所述电极的厚度均为500nm～10μm。
可选的，在所述柔性布线晶圆上形成所述外延层之前，还包括：
将所述柔性布线晶圆固定在一支撑晶圆上；以及，
在裁剪所述柔性布线晶圆之前，将所述柔性布线晶圆与所述支撑晶圆分离。
可选的，将所述柔性布线晶圆固定在所述支撑晶圆上的步骤包括：
在所述支撑晶圆上形成一金属层，通过所述金属层将所述柔性布线晶圆固定在所述支撑晶圆上；以及，
通过研磨去除所述支撑晶圆及所述金属层，以将所述柔性布线晶圆与所述支撑晶圆分离。
可选的，所述支撑晶圆的厚度大于或等于250μm。
可选的，所述支撑晶圆为含硅晶圆或蓝宝石晶圆。
可选的，所述柔性布线晶圆的正面具有金属布线层，将所述柔性布线晶圆的背面固定在所述支撑晶圆上，并在所述金属布线层上形成所述外延层。
可选的，所述金属布线层包括若干布线区，每个所述布线区内均具有两条金属线，在所述外延层中形成贯穿的划片槽之后，一个所述芯片区对准一个所述布线区，所述第一半导体层及所述第二半导体层分别与对应的所述布线区的两条金属线电性连接。
可选的，利用金属有机化学气相沉淀工艺在所述柔性布线晶圆上形成所述外延层。
可选的，所述柔性布线晶圆的材料为柔性玻璃、硅胶或环氧树脂或含氧化硅的柔性高分子聚合物。
本发明还提供了一种LED芯片光源，包括：
柔性基底，具有预定的形状和尺寸；
外延层，包括依次设置于所述柔性基底上的第一半导体层、发光层及第二半导体层，所述外延层具有至少一个芯片区；以及，
电极组，与所述芯片区一一对应，包括至少两个电极，所述第一半导体层及所述第二半导体层分别通过一个所述电极与所述柔性基底电性连接。
可选的，所述LED芯片光源为正装结构的LED芯片光源。
可选的，所述外延层内具有凹槽及划片槽，所述凹槽位于所述外延层内，并从所述第二半导体层的顶表面延伸至所述第一半导体层中，所述划片槽从所述凹槽的底部向下延伸至露出所述柔性基底。
可选的，还包括：
介质保护层，至少覆盖所述第二半导体层、所述凹槽的内壁及所述划片槽的内壁；
对应于每个电极组的通孔组，每个所述通孔组均包括两个通孔，两个所述通孔均贯穿所述介质保护层并分别露出所述第一半导体层及所述第二半导体层；
对应于每个所述划片槽的开口，所述开口贯穿所述介质保护层并露出所述柔性基底；以及，
每个所述电极填充一个所述通孔并延伸至填充相邻的所述开口。
可选的，所述LED芯片光源为垂直结构的LED芯片光源。
可选的，所述外延层内具有划片槽，所述划片槽贯穿所述外延层并露出所述柔性基底。
可选的，还包括：
反射镜层，位于所述柔性基底与所述外延层之间，以将所述第一半导体层与所述柔性基底电性连接并作为一个所述电极。
可选的，还包括：
介质保护层，至少覆盖所述第二半导体层及所述划片槽的内壁；
对应于每个电极组的通孔组，每个所述通孔组均包括一个通孔，所述通孔贯穿所述介质保护层并露出所述第二半导体层；
对应于每个所述划片槽的开口，所述开口贯穿所述介质保护层并露出所述柔性基底；以及，
另一个所述电极填充所述通孔并延伸至填充相邻的所述开口。
可选的，所述柔性基底与所述外延层之间还形成有绝缘层，所述开口贯穿所述绝缘层并露出所述柔性基底。
可选的，所述柔性基底的顶面具有金属布线层，所述金属布线层包括至少一个布线区，每个所述布线区内均具有两条金属线，一个所述芯片区对准一个所述布线区，每个所述芯片区的至少一个所述电极与对应的所述布线区的至少一条所述金属线电性连接。
可选的，所述柔性基底的材料为柔性玻璃、硅胶或环氧树脂或含氧化硅的柔性高分子聚合物。
在本发明提供的LED芯片光源及其制备方法中，直接在柔性布线晶圆上形成外延层，再在所述外延层中形成贯穿的划片槽，所述划片槽露出所述柔性布线晶圆并定义出单个的芯片区，然后在所述外延层上形成对应于每个所述芯片区的电极组。本发明直接在所述柔性布线晶圆上生长所述芯片区的外延层，沿所述划片槽可将所述柔性布线晶圆裁剪为预定的形状和尺寸，形成若干包含至少一个所述芯片区的LED芯片光源，可制备出多种形状和尺寸的LED芯片光源，裁剪后的所述柔性布线晶圆构成所述LED芯片光源的柔性基底，如此每个所述LED芯片光源均具备柔性，容易弯曲和折叠，避免将LED芯片制备好后再转移至柔性电路基板上产生的不良率高、效率低、返修率高及成本高等问题，使利用Mini/MicroLED芯片制备柔性显示屏具备量产可行性。
进一步的，本发明提供的LED芯片光源的单位面积亮度比OLED高数倍，并且可以做大尺寸屏，具有光衰极小、不烧屏、寿命长、成本低的优点。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的LED芯片光源的制备方法的流程图；
图2～图11是本发明实施例一提供的LED芯片光源的制备方法相应步骤对应的结构示意图，其中，图3a、图4a、图5a、图6a、图7a、图8a、图9a分别为图3b、图4b、图5b、图6b、图7b、图8b、图9b中的结构沿A-A方向的剖面示意图；
图12a～图21是本发明实施例二提供的LED芯片光源的制备方法相应步骤对应的结构示意图，其中，图12a、图13a、图14a、图15a、图16a、图17a、图18a、图19a分别为图12b、图13b、图14b、图15b、图16b、图17b、图18b、图19b中的结构沿A-A方向的剖面示意图；
其中，附图标记为：
100-支撑晶圆；110-柔性布线晶圆；012-柔性基底；111-布线区；111a-第一金属线；111b-第二金属线；120-绝缘层；200-外延层；201-第一半导体层；202-发光层；203-第二半导体层；200a-凹槽；200b-划片槽；300-电流扩展层；400-介质保护层；400a-第一通孔；400b-第二通孔；400c-开口；500a-第一电极；500b-第二电极；600-反射镜层。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
图10及图11为本实施例提供的LED芯片光源的结构示意图。如图10及图11所示，本实施例中，所述LED芯片光源包括柔性基底012、外延层200及电极组。所述柔性基底012具有预定的形状和尺寸，所述外延层200位于所述柔性基底012上，且所述外延层200包含至少一个芯片区。所述电极组位于所述外延层200上且与所述芯片区一一对应。
本实施例中，所述外延层200中仅包含一个所述芯片区，相应的，所述电极组也具有一个，但并不以此为限；在其他实施例中，所述外延层200还可以包含多个所述芯片区，相应的，所述电极组也可以具有多个，如此一来，所述LED芯片光源可以是任何可能的形状和尺寸，适用范围非常广泛。
进一步地，所述柔性基底012的正面具有金属布线层，所述外延层200位于所述柔性基底012的正面，相当于将所述外延层200形成在所述金属布线层上。所述金属布线层包括至少一个布线区111，每个所述布线区111内均具有两条金属线，一个所述芯片区对准一个所述布线区111，每个所述电极组与对应的所述布线区111的金属线电性连接。
本实施例中，所述布线区111内的两条金属线分别为第一金属线111a和第二金属线111b。
进一步地，所述柔性基底012的材料为柔性玻璃、硅胶或环氧树脂或含氧化硅的柔性高分子聚合物，如此可使所述LED芯片光源均具备柔性，容易弯曲和折叠。
本实施例中，所述LED芯片光源为正装结构的LED芯片光源，所述电极组包括两个电极，分别为第一电极500a和第二电极500b，所述第一电极500a与所述第一金属线111a电性连接，所述第二电极500b与所述第二金属线111b电性连接。
请继续参阅图10，所述外延层200包括由下至上依次设置的第一半导体层201、发光层202和第二半导体层203。本实施例中，所述外延层200中的第一半导体层201为N型半导体层，所述第一半导体层201的材料为N-GaN；所述发光层202为多周期量子阱层(MQWS)，量子阱层的材料为AlN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN中的任意一种或几种的结合；所述第二半导体层203为P型半导体层，所述第二半导体层203的材料为P-GaN。
本实施例中，所述外延层200的总厚度为5μm～10μm。
所述柔性基底012上形成有绝缘层120，所述外延层200位于所述绝缘层120上，所述绝缘层120可以将所述第一半导体层201与所述柔性基底012隔离开。
进一步地，请参阅图6a，所述外延层200内形成有凹槽200a及划片槽200b。其中，所述凹槽200a从所述第二半导体层203的顶面贯穿所述发光层202并延伸至所述第一半导体层201中，所述凹槽200a构成了MESA台阶，所述MESA台阶的上台阶面为所述第二半导体层203，下台阶面为所述第一半导体层201，上台阶面和下台阶面之间连接形成MESA台阶侧面。所述划片槽200b从所述凹槽200a的底部向下延伸至贯穿所述第一半导体层201，并露出所述绝缘层120。
请继续参阅图10，所述第二半导体层203上还形成有电流扩展层300，所述电流扩展层300覆盖所述第二半导体层203的部分表面。
所述电流扩展层300上还形成有介质保护层400，所述介质保护层400共形地覆盖所述电流扩展层300及所述第二半导体层203裸露的表面，并且，所述介质保护层400还延伸至至少覆盖所述凹槽200a及所述划片槽200b的内壁。
请参阅图7a及图8a，所述介质保护层400中形成有对应于每个所述电极组的通孔组及对应于每个所述划片槽200b的开口400c。
本实施例中，所述通孔组具有一个，但不应以此为限。每个所述通孔组均具有两个通孔，分别为第一通孔400a及第二通孔400b，所述第一通孔400a位于所述凹槽200a中，贯穿所述介质保护层400并露出所述第一半导体层201；所述第二通孔400b位于所述第二半导体层203上，贯穿所述介质保护层400并露出所述电流扩展层300。
本实施例中，所述开口400c位于所述划片槽200b中，贯穿所述介质保护层400及所述绝缘层120并露出所述柔性基底012。具体的，所述开口400c至少需要露出所述第一金属线111a或所述第二金属线111b的一部分。
请继续参阅图8a、图10及图11，所述第一电极500a填充所述第一通孔400a，并延伸至填充相邻的所述开口400c(露出所述第一金属线111a的所述开口400c)，并且，所述第一电极500a与所述开口400c露出的第一金属线111a接触，如此，所述第一电极500a可将所述第一半导体层201与所述第一金属线111a电性连接。类似的，所述第二电极500b填充所述第二通孔400b，并延伸至填充相邻的所述开口400c(露出所述第二金属线111b的所述开口400c)，并且，所述第二电极500b与所述开口400c露出的第二金属线111b接触，如此，所述第二电极500b可将所述第二半导体层203与所述第二金属线111b电性连接。
图1为本实施例提供的LED芯片光源的制备方法的流程图。如图1所示，所述LED芯片光源的制备方法包括：
步骤S100：提供柔性布线晶圆，并在所述柔性布线晶圆上形成外延层，所述外延层包括依次设置于所述柔性布线晶圆上的第一半导体层、发光层及第二半导体层；
步骤S200：在所述外延层中形成贯穿的划片槽，所述划片槽露出所述柔性布线晶圆并定义出单个的芯片区；
步骤S300：在所述外延层上形成对应于每个所述芯片区的电极组，每个所述电极组均包括两个电极，所述第一半导体层及所述第二半导体层分别通过一个所述电极与所述柔性布线晶圆电性连接；以及，
步骤S400：沿所述划片槽将所述柔性布线晶圆裁剪为预定的形状和尺寸，以形成若干包含至少一个所述芯片区的LED芯片光源，裁剪后的所述柔性布线晶圆构成所述LED芯片光源的柔性基底。
图2至图11示出了本实施例提供的LED芯片光源的制备方法的相应步骤对应的结构示意图，其中，图3a、图4a、图5a、图6a、图7a、图8a、图9a分别为图3b、图4b、图5b、图6b、图7b、图8b、图9b中的结构沿A-A方向的剖面示意图。接下来，将结合图2-图11对所述LED芯片光源的制备方法进行详细说明。
请参阅图2，执行步骤S100，提供柔性布线晶圆110，所述柔性布线晶圆110根据需要设计了金属布线层(未图示)，本实施例中，所述金属布线层位于所述柔性布线晶圆110的正面，但不应以此为限。进一步地，所述金属布线层上具有若干阵列分布的布线区111，每个所述布线区111将在后续工艺中对应一个芯片区。每个所述布线区111上均具有第一金属线111a和第二金属线111b，所述第一金属线111a和所述第二金属线111b用于分别为对应的芯片区的两个电极转移电荷。
进一步地，所述柔性布线晶圆110采用了柔性材料制备，使得所述柔性布线晶圆110具备柔性，因此，所述柔性材料可以是柔性玻璃、硅胶、环氧树脂或其他柔性高分子聚合物(例如含氧化硅的柔性高分子聚合物)。可选的，所述柔性材料还可以是耐高温的材料，以避免所述柔性布线晶圆110在后续的制备过程中(例如在生成外延层时)被损伤，例如耐高温的柔性玻璃、耐高温的硅胶、耐高温的环氧树脂或其他耐高温的柔性高分子聚合物。
请继续参阅图3a，提供支撑晶圆100，并将所述柔性布线晶圆110固定在所述支撑晶圆100上，由于所述柔性布线晶圆110的正面具有所述金属布线层，所以将所述柔性布线晶圆110的背面固定至所述支撑晶圆100上，以使所述柔性布线晶圆110的正面的所述金属布线层露出。所述支撑晶圆100在后续的制备过程中为所述柔性布线晶圆110提供支撑，因此，所述支撑晶圆100可以是硅晶圆或蓝宝石晶圆等可以提供支撑力的晶圆。
进一步地，所述柔性布线晶圆110通过一金属层固定在所述支撑晶圆100上，所述金属层作为所述柔性布线晶圆110与所述支撑晶圆100之间的粘合层。本实施例中，可以先在所述支撑晶圆100上形成所述金属层，再通过加压的方式将所述柔性布线晶圆110压合至所述金属层上，从而将所述柔性布线晶圆110固定在所述支撑晶圆100上；或者，也可以将金属溶液点涂或涂布在所述支撑晶圆100上，并将所述柔性布线晶圆110置于所述支撑晶圆100上，所述金属溶液凝固之后形成所述金属层，实现所述柔性布线晶圆110与所述支撑晶圆100的固定。
可选的，为了保证所述支撑晶圆100具有良好的支撑性能，本实施例中，所述支撑晶圆100的厚度大于或等于250μm。
请继续参阅图3a，本实施例中，还在所述柔性布线晶圆110的正面形成一绝缘层120，从而减少外延层生长时的位错及缺陷。可选的，所述绝缘层120为氧化铝层、氮化铝层、氧化硅层、氮化硅层及分布式布拉格反射镜层(DBR)中的一种或多种。本实施例中，所述绝缘层120的厚度为1nm～10μm。
请参阅图3a及图3b，接下来，在所述绝缘层120上形成外延层200，所述外延层200包括由下向上依次设置的第一半导体层201、发光层202和第二半导体层203。
形成所述外延层200的方式例如是：利用金属有机化学气相沉淀工艺(MOCVD)在所述绝缘层120上形成所述外延层200，所述外延层200可以是多晶结构或单晶结构。当然，也通过诸如激光辅助分子束外延、氢化物气相外延、蒸镀等任意一种外延技术在所述绝缘层120上制作所述外延层200。
本实施例中，所述外延层200中的第一半导体层201为N型半导体层，位于所述绝缘层120的上方，所述第一半导体层201的材料为N-GaN；所述发光层202位于所述第一半导体层201的上方，所述发光层202为多周期量子阱层(MQWS)，量子阱层的材料为AlN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN中的任意一种或几种的结合；所述第二半导体层203为P型半导体层，位于所述发光层202的上方，所述第二半导体层203的材料为P-GaN。
接下来，请参阅图4a及图4b，执行步骤S200，对所述外延层200进行部分刻蚀以形成凹槽200a，所述凹槽200a贯穿所述第二半导体层203和所述发光层202并延伸至所述第一半导体层201中。所述凹槽200a具有一定的间隔以构成PN台阶。所述PN台阶的上台阶面为所述第二半导体层203，下台阶面为所述第一半导体层201，上台阶面和下台阶面之间连接形成PN台阶侧面。
具体而言，形成所述凹槽200a的步骤包括：通过光刻工艺，制作出发光区MESA图形，利用ICP工艺对所述外延层200进行刻蚀以形成所述凹槽200a，刻蚀的深度需要超过所述发光层202，并暴露出所述第一半导体层201，从侧面来看是蚀刻出平台(MESA)，形成PN台阶。
请参阅图5a及图5b，在所述第二半导体层203上形成电流扩展层300。形成所述电流扩展层300的步骤包括：通过蒸发工艺在所述外延层200的表面全面形成电流扩展材料，然后采用光刻胶制作出掩模，然后用刻蚀工艺、去胶工艺去除部分电流扩展材料以及掩模，所述第二半导体层203上的部分电流扩展材料得以保留，剩余的电流扩展材料构成所述电流扩展层300。
如图5b所示，所述电流扩展层300在垂直于厚度方向上的宽度可以等于或略小于所述第二半导体层203的宽度。本实施例中，所述电流扩展层300的边缘位于所述第二半导体层203的边缘内，但所述电流扩展层300仍可以覆盖大部分的所述第二半导体层203，从而有利于电流的横向扩展。
本实施例中，所述电流扩展层300是透明的膜层，从而不会对出光效率及出光强度造成不良影响，例如，所述电流扩展层300的材料可以是ITO、AZO或NiAu等。
作为可选实施例，在所述第二半导体层203上形成所述电流扩展层300之前，还可以先在所述第二半导体层203上形成电流阻挡层，所述电流阻挡层覆盖部分所述第二半导体层203；然后再在所述电流阻挡层上形成所述电流扩展层300。所述电流阻挡层的材料可以是氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化铝或钙钛型电子陶瓷(ABO3)等。
所述电流阻挡层的形成步骤可以是：通过沉积工艺全面沉积电流阻挡材料，然后采用光刻胶制作出掩模，然后用刻蚀工艺、去胶工艺去除部分电流阻挡材料以及掩模，所述第二半导体层203上的部分电流阻挡材料得以保留，剩余的电流阻挡材料构成所述电流阻挡层。
请参阅图6a及图6b，沿着所述凹槽200a继续向下刻蚀所述第一半导体层201，直至露出所述绝缘层120，形成所述划片槽200b。所述划片槽200b在所述外延层200上横纵交错，并且将所述外延层200完全断开，所述划片槽200b划分出的一个个矩形区域则是单个的所述芯片区，也就是说，所述划片槽200b将每个所述芯片区分离了，因此所述划片槽200b可以定义出一个个单独的所述芯片区，一个所述芯片区与一个所述布线区111对准。
形成所述划片槽200b的步骤包括：通过光刻工艺，制作出图形，利用ICP工艺对所述第一半导体层201进行刻蚀以形成所述划片槽200b，刻蚀的深度需要超过所述第一半导体层201，并暴露出所述绝缘层120。
请参阅图7a及图7b，执行步骤S300，采用诸如等离子体增强化学气相沉积工艺(PECVD)工艺在所述外延层200上全面沉积介质保护层400。此时所述介质保护层400会覆盖所述凹槽200a及所述划片槽200b的内壁并延伸覆盖所述电流扩展层300及暴露的外延层200。所述介质保护层400可以保护所述外延层200的表面，避免所述外延层200长期暴露在空气中受污染而导致芯片失效。
所述介质保护层400可以氧化硅层、氮化硅层或氧化硅层与氮化硅层的叠层结构。本实施例中，所述介质保护层400的厚度为1nm～10μm。
请参阅图8a及图8b，采用诸如ICP工艺刻蚀所述介质保护层400以形成若干通孔组和开口400c，一个所述通孔组对应一个所述芯片区，也即使说，每个所述芯片区内均具有一个所述通孔组；一个所述开口400c对应一个所述划片槽200b，也即使说，每个所述开口400c的位置均与一个所述划片槽200b的位置对应。
具体而言，每个所述通孔组中均包括两个贯穿所述介质保护层400的通孔，分别为第一通孔400a和第二通孔400b。所述第一通孔400a位于所述凹槽200a内，且所述第一通孔400a贯穿所述介质保护层400并露出所述第一半导体层201；所述第二通孔400b位于所述电流扩展层300上方，且所述第二通孔400b贯穿所述介质保护层400并露出所述电流扩展层300。每个所述通孔组中的所述第一通孔400a和所述第二通孔400b分别用于形成对应的所述芯片区的两个电极。
所述开口400c贯穿所述介质保护层400及所述绝缘层120并露出所述柔性布线晶圆110，并且，所述开口400c也是在所述介质保护层400内横纵分布，此时所述开口400c将所述介质保护层400完全断开，相当于所述划片槽200b的作用；也可以理解为，刻蚀所述介质保护层400及所述绝缘层120形成所述开口400c是为了去除所述划片槽200b的位置处的所述介质保护层400及所述绝缘层120，使所述柔性布线晶圆110的表面露出。
请参阅图9a及图9b，分别在所述第一通孔400a和所述第二通孔400b中填充导电材料，所述导电材料填充所述第一通孔400a及所述第二通孔400b并延伸至覆盖所述介质保护层400的部分表面以及相邻的所述开口400c的部分内壁。所述第一通孔400a内的导电材料与所述第一半导体层201以及所述开口400c露出的所述第一金属线111a接触从而实现电性连接，从而构成第一电极500a；所述第二通孔400b内的导电材料与所述电流扩展层300以及所述开口400c露出的所述第二金属线111b接触，并通过所述电流扩展层300与所述第二半导体层203以及所述第二金属线111b实现电性连接，从而构成第二电极500b，第一电极500a和所述第二电极500b分别电性连接至所述第一金属线111a和所述第二金属线111b。每个所述芯片区均具有一个第一电极500a和一个第二电极500b，每个所述芯片区的所述第一电极500a和所述第二电极500b构成该芯片区对应的电极组，并分别作为该芯片区的N型电极和P型电极。
形成所述第一电极500a和所述第二电极500b的步骤可以是：在所述介质保护层400上形成图案化的光刻胶层，盖住不希望具有导电材料的区域；然后全面蒸镀一层导电材料；最后利用去胶工艺去除图案化的光刻胶层以及图案化的光刻胶层上的导电材料，剩余的导电材料形成所述第一电极500a和所述第二电极500b。
本实施例中，所述第一电极500a和所述第二电极500b的材料可以是钛(Ti)、铂(Pt)、铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)及金(Au)中的一种或多种等金属。可选的，所述第一电极500a和所述第二电极500b的厚度为500nm～10μm。
请参阅图10，执行步骤S400，将所述柔性布线晶圆110与所述支撑晶圆100分离。本实施例中，采用研磨工艺去除所述支撑晶圆100及所述金属层，从而将所述柔性布线晶圆110与所述支撑晶圆100分离。
将所述支撑晶圆100分离后，可以弯曲所述柔性布线晶圆110，以使所述介质保护层400及所述绝缘层120自所述划片槽200b处断裂。
进一步地，沿所述划片槽200b的断裂处将所述柔性布线晶圆110裁剪为预定的形状和尺寸，以形成若干包含至少一个所述芯片区的LED芯片光源。如图11所示，所述芯片区内的第一电极500a和第二电极500b分别接触对应的布线区111的第一金属线111a和第二金属线111b，所述第一电极500a与所述第一金属线111a实现电性连接，所述第二电极500b与所述第二金属线111b电性连接。一个所述布线区111与一个所述芯片区对准，所述第一金属线111a为相应的第一电极500a转移电荷，所述第二金属线111b为相应的第二电极500b转移电荷。
本发明可以形成任意形状和尺寸的所述LED芯片光源，适用性广。并且，裁剪后的所述柔性布线晶圆110构成所述LED芯片光源的柔性基底012，如此每个所述LED芯片光源均具备柔性，容易弯曲和折叠，避免将LED芯片光源制备好后再转移至柔性电路基板上产生的不良率高、效率低、返修率高及成本高等问题，使利用Mini/Micro LED芯片制备柔性显示屏具备量产可行性。
实施例二
图20与图21为本实施例提供的LED芯片光源的结构示意图。如图20及图21所示，与实施例一不同的是，本实施例中，所述LED芯片光源为垂直结构的LED芯片光源。
具体而言，所述绝缘层120与所述外延层200之间还形成有反射镜层600，所述反射镜层600覆盖所述绝缘层120的部分表面并贯穿所述绝缘层120与所述柔性基底012接触，具体是与所述柔性基底012中的第一金属线111a接触。所述反射镜层600可以将所述第一半导体层201与所述第一金属线111a直接电性连接，如此一来，所述反射镜层600兼具反射光线及连接金属的作用，也即，本实施例中由所述反射镜层600作为所述第一电极。
请参阅图17a，所述外延层200内具有划片槽200b，所述划片槽200b贯穿所述外延层200并露出所述绝缘层120。
请继续参阅图17a，所述第二半导体层203上还形成有电流扩展层300，所述电流扩展层300覆盖所述第二半导体层203的部分表面。
所述电流扩展层300上还形成有介质保护层400，所述介质保护层400共形地覆盖所述电流扩展层300及所述第二半导体层203裸露的表面，并且，所述介质保护层400还延伸至至少覆盖所述划片槽200b的内壁。
请参阅图17a及图18a，所述介质保护层400中形成有对应于每个所述电极组的通孔组及对应于每个所述划片槽200b的开口400c。
本实施例中，所述通孔组具有一个，但不应以此为限。每个所述通孔组均具有一个通孔，其为第二通孔400b，所述第二通孔400b位于所述第二半导体层203上，贯穿所述介质保护层400并露出所述电流扩展层300。
本实施例中，所述开口400c位于所述划片槽200b中，贯穿所述介质保护层400及所述绝缘层120并露出所述柔性基底012。具体的，所述开口400c至少需要露出所述第二金属线111b的一部分。
请继续参阅图18a、图20及图21，所述第二电极500b填充所述第二通孔400b，并延伸至填充相邻的所述开口400c(露出所述第二金属线111b的所述开口400c)，并且，所述第二电极500b与所述开口400c露出的第二金属线111b接触，如此，所述第二电极500b可将所述第二半导体层203与所述第二金属线111b电性连接。
图12a至图21示出了本实施例提供的LED芯片光源的制备方法的相应步骤对应的结构示意图，其中，图12a、图13a、图14a、图15a、图16a、图17a、图18a、图19a分别为图12b、图13b、图14b、图15b、图16b、图17b、图18b、图19b中的结构沿A-A方向的剖面示意图。接下来，将结合图12a-图21对所述LED芯片光源的制备方法进行详细说明。
请参阅图12a及图12b，将所述柔性布线晶圆110固定在所述支撑晶圆100上，并在所述柔性布线晶圆110上形成所述绝缘层120。应理解，将所述柔性布线晶圆110固定在所述支撑晶圆100上以及形成所述绝缘层120的步骤可以与实施例一相同，在此不再过多赘述。
请继续参阅图12a及图12b，对所述绝缘层120进行图形化，使得所述柔性布线晶圆110的部分表面露出，具体是需要露出所述柔性布线晶圆110的第一金属线111a。
请参阅图13a及图13b，在所述绝缘层120上形成反射镜层600，所述反射镜层600覆盖所述绝缘层120的部分表面并穿过所述绝缘层120与所述第一金属线111a接触，从而实现电性连接。
请参阅图14a及图14b，在所述绝缘层120上形成外延层200，所述外延层200包括由下向上依次设置的第一半导体层201、发光层202和第二半导体层203。
请参阅图15a及图15b，在所述第二半导体层203上形成电流扩展层300。
请参阅图16a及图16b，对所述外延层200进行刻蚀直至露出所述绝缘层120，以形成贯穿所述外延层200的划片槽200b。
请参阅图17a及图17b，在所述外延层200上全面沉积介质保护层400，此时所述介质保护层400会覆盖所述划片槽200b的内壁并延伸覆盖所述电流扩展层300及暴露的外延层200。
请参阅图18a及图18b，刻蚀所述介质保护层400以形成若干通孔组和开口400c，一个所述通孔组均对应一个所述芯片区，也即使说，每个所述芯片区内均具有一个所述通孔组；一个所述开口400c对应一个所述划片槽200b，也即使说，每个所述开口400c的位置均与一个所述划片槽200b的位置对应。
具体而言，每个所述通孔组中均包括一个贯穿所述介质保护层400的通孔，其为第二通孔400b。所述第二通孔400b位于所述电流扩展层300上方，且所述第二通孔400b贯穿所述介质保护层400并露出所述电流扩展层300。所述开口400c贯穿所述介质保护层400及所述绝缘层120并露出所述柔性布线晶圆110，并且，所述开口400c需要露出所述第二金属线111b。
请参阅图19a及图19b，在所述第二通孔400b中填充导电材料，所述导电材料填充所述第二通孔400b并延伸至覆盖所述介质保护层400的部分表面以及相邻的所述开口400c的部分内壁。所述第二通孔400b内的导电材料与所述电流扩展层300以及所述开口400c露出的所述第二金属线111b接触，并通过所述电流扩展层300与所述第二半导体层203以及所述第二金属线111b实现电性连接，从而构成第二电极500b。此时，每个所述芯片区的第二电极500b作为该芯片区的P型电极，而由于所述第一半导体层201通过所述反射镜层600与所述第一金属线111a直接电性连接了，因此每个所述芯片区的所述反射镜层600作为作为该芯片区的N型电极。
请参阅图20及图21，将所述柔性布线晶圆110与所述支撑晶圆100分离，并弯曲所述柔性布线晶圆110以使所述介质保护层400及所述绝缘层120自所述划片槽200b处断裂；再沿所述划片槽200b的断裂处将所述柔性布线晶圆110裁剪为预定的形状和尺寸，即可形成若干包含至少一个所述芯片区的LED芯片光源，裁剪后的所述柔性布线晶圆110构成所述LED芯片光源的柔性基底012。
综上，在本实施例提供的LED芯片光源的制备方法中，直接在柔性布线晶圆上形成外延层，再在所述外延层中形成贯穿的划片槽，所述划片槽露出所述柔性布线晶圆并定义出单个的芯片区，然后在所述外延层上形成对应于每个所述芯片区的电极组。本发明直接在所述柔性布线晶圆上生长所述芯片区的外延层，沿所述划片槽可将所述柔性布线晶圆裁剪为预定的形状和尺寸，形成若干包含至少一个所述芯片区的LED芯片光源，可制备出多种形状和尺寸的LED芯片光源，裁剪后的所述柔性布线晶圆构成所述LED芯片光源的柔性基底，如此每个所述LED芯片光源均具备柔性，容易弯曲和折叠，避免将LED芯片制备好后再转移至柔性电路基板上产生的不良率高、效率低、返修率高及成本高等问题，使利用Mini/Micro LED芯片制备柔性显示屏具备量产可行性。进一步的，本实施例提供的LED芯片光源的单位面积亮度比OLED高数倍，并且可以做大尺寸屏，具有光衰极小、不烧屏、寿命长、成本低的优点
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (39)
1.一种LED芯片光源的制备方法，其特征在于，包括：
提供柔性布线晶圆，并在所述柔性布线晶圆上形成外延层，所述外延层包括依次设置于所述柔性布线晶圆上的第一半导体层、发光层及第二半导体层；
在所述外延层中形成贯穿的划片槽，所述划片槽露出所述柔性布线晶圆并定义出单个的芯片区；
在所述外延层上形成对应于每个所述芯片区的电极组，每个所述电极组均包括两个电极，所述第一半导体层及所述第二半导体层分别通过一个所述电极与所述柔性布线晶圆电性连接；以及，
沿所述划片槽将所述柔性布线晶圆裁剪为预定的形状和尺寸，以形成若干包含至少一个所述芯片区的LED芯片光源，裁剪后的所述柔性布线晶圆构成所述LED芯片光源的柔性基底。
2.如权利要求1所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述LED芯片光源包含的所述芯片区的数量相同或不相同。
3.如权利要求1所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述LED芯片光源的形状相同或不相同。
4.如权利要求1所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述LED芯片光源的尺寸相同或不相同。
5.如权利要求1所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述LED芯片光源为正装结构的LED芯片光源。
6.如权利要求5所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，在所述外延层中形成贯穿的划片槽的步骤包括：
刻蚀所述外延层以形成若干凹槽，所述凹槽从所述第二半导体层的顶表面延伸至所述第一半导体层中；以及，
沿所述凹槽底部继续向下刻蚀，直至露出所述柔性布线晶圆，形成所述划片槽。
7.如权利要求6所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，在所述外延层上形成对应于每个所述芯片区的电极组的步骤包括：
在所述第二半导体层上形成介质保护层，所述介质保护层至少覆盖所述第二半导体层、所述凹槽的内壁及所述划片槽的内壁；
刻蚀所述介质保护层以形成对应于每个电极组的通孔组及对应于每个所述划片槽的开口，每个所述通孔组均包括两个通孔，两个所述通孔均贯穿所述介质保护层并分别露出所述第一半导体层及所述第二半导体层，所述开口贯穿所述介质保护层并露出所述柔性布线晶圆；以及，
在所述介质保护层上形成两个所述电极，每个所述电极填充一个所述通孔并延伸至填充相邻的所述开口。
8.如权利要求1所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述LED芯片光源为垂直结构的LED芯片光源。
9.如权利要求8所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，刻蚀所述外延层直至露出所述柔性布线晶圆，形成所述划片槽。
10.如权利要求8所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，在所述柔性布线晶圆上形成所述外延层之前，所述LED芯片光源的制备方法还包括：
在所述柔性布线晶圆的部分表面上形成反射镜层，所述反射镜层将所述第一半导体层与所述柔性布线晶圆电性连接并作为一个所述电极。
11.如权利要求9所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，在所述外延层上形成对应于每个所述芯片区的电极组的步骤包括：
在所述第二半导体层上形成介质保护层，所述介质保护层至少覆盖所述第二半导体层及所述划片槽的内壁；
刻蚀所述介质保护层以形成对应于每个电极组的通孔组及对应于每个所述划片槽的开口，每个所述通孔组均包括一个通孔，所述通孔贯穿所述介质保护层并露出所述第二半导体层，所述开口贯穿所述介质保护层并露出所述柔性布线晶圆；以及，
在所述介质保护层上形成另一个所述电极，所述电极填充所述通孔并延伸至填充相邻的所述开口。
12.如权利要求7或11所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，在所述柔性布线晶圆上形成所述外延层之前，还包括：
在所述柔性布线晶圆上形成绝缘层，所述开口贯穿所述绝缘层并露出所述柔性布线晶圆。
13.如权利要求12所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述绝缘层为氧化铝层、氮化铝层、氧化硅层、氮化硅层及分布式布拉格反射镜层中的一种或多种。
14.如权利要求12所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述绝缘层的厚度为1nm～10μm。
15.如权利要求12所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，形成所述电极组之后，裁剪所述柔性布线晶圆之前，还包括：
弯曲所述柔性布线晶圆，以使所述介质保护层及所述绝缘层以自所述划片槽处断裂。
16.如权利要求7或11所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述介质保护层为氧化硅层和/或氮化硅层。
17.如权利要求7或11所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述介质保护层的厚度为1nm～10μm。
18.如权利要求7或11所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，在形成所述介质保护层之前，还在所述第二半导体层的部分表面上形成电流扩展层。
19.如权利要求1所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述电极的材料为钛、铂、金、铝、镍或铬中的一种或多种。
20.如权利要求1所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述电极的厚度均为500nm～10μm。
21.如权利要求1所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，在所述柔性布线晶圆上形成所述外延层之前，还包括：
将所述柔性布线晶圆固定在一支撑晶圆上；以及，
在裁剪所述柔性布线晶圆之前，将所述柔性布线晶圆与所述支撑晶圆分离。
22.如权利要求21所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，将所述柔性布线晶圆固定在所述支撑晶圆上的步骤包括：
在所述支撑晶圆上形成一金属层，通过所述金属层将所述柔性布线晶圆固定在所述支撑晶圆上；以及，
通过研磨去除所述支撑晶圆及所述金属层，以将所述柔性布线晶圆与所述支撑晶圆分离。
23.如权利要求21所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述支撑晶圆的厚度大于或等于250μm。
24.如权利要求21所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述支撑晶圆为含硅晶圆或蓝宝石晶圆。
25.如权利要求21所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述柔性布线晶圆的正面具有金属布线层，将所述柔性布线晶圆的背面固定在所述支撑晶圆上，并在所述金属布线层上形成所述外延层。
26.如权利要求25所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述金属布线层包括若干布线区，每个所述布线区内均具有两条金属线，在所述外延层中形成贯穿的划片槽之后，一个所述芯片区对准一个所述布线区，所述第一半导体层及所述第二半导体层分别与对应的所述布线区的两条金属线电性连接。
27.如权利要求1所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，利用金属有机化学气相沉淀工艺在所述柔性布线晶圆上形成所述外延层。
28.如权利要求1或27所述的LED芯片光源的制备方法，其特征在于，所述柔性布线晶圆的材料为柔性玻璃、硅胶或环氧树脂或含氧化硅的柔性高分子聚合物。
29.一种LED芯片光源，其特征在于，包括：
柔性基底，具有预定的形状和尺寸；
外延层，包括依次设置于所述柔性基底上的第一半导体层、发光层及第二半导体层，所述外延层具有至少一个芯片区；以及，
电极组，与所述芯片区一一对应，包括至少两个电极，所述第一半导体层及所述第二半导体层分别通过一个所述电极与所述柔性基底电性连接。
30.如权利要求29所述的LED芯片光源，其特征在于，所述LED芯片光源为正装结构的LED芯片光源。
31.如权利要求30所述的LED芯片光源，其特征在于，所述外延层内具有凹槽及划片槽，所述凹槽位于所述外延层内，并从所述第二半导体层的顶表面延伸至所述第一半导体层中，所述划片槽从所述凹槽的底部向下延伸至露出所述柔性基底。
32.如权利要求31所述的LED芯片光源，其特征在于，还包括：
介质保护层，至少覆盖所述第二半导体层、所述凹槽的内壁及所述划片槽的内壁；
对应于每个电极组的通孔组，每个所述通孔组均包括两个通孔，两个所述通孔均贯穿所述介质保护层并分别露出所述第一半导体层及所述第二半导体层；
对应于每个所述划片槽的开口，所述开口贯穿所述介质保护层并露出所述柔性基底；以及，
每个所述电极填充一个所述通孔并延伸至填充相邻的所述开口。
33.如权利要求29所述的LED芯片光源，其特征在于，所述LED芯片光源为垂直结构的LED芯片光源。
34.如权利要求33所述的LED芯片光源，其特征在于，所述外延层内具有划片槽，所述划片槽贯穿所述外延层并露出所述柔性基底。
35.如权利要求33所述的LED芯片光源，其特征在于，还包括：
反射镜层，位于所述柔性基底与所述外延层之间，以将所述第一半导体层与所述柔性基底电性连接并作为一个所述电极。
36.如权利要求34所述的LED芯片光源，其特征在于，还包括：
介质保护层，至少覆盖所述第二半导体层及所述划片槽的内壁；
对应于每个电极组的通孔组，每个所述通孔组均包括一个通孔，所述通孔贯穿所述介质保护层并露出所述第二半导体层；
对应于每个所述划片槽的开口，所述开口贯穿所述介质保护层并露出所述柔性基底；以及，
另一个所述电极填充所述通孔并延伸至填充相邻的所述开口。
37.如权利要求32或36所述的LED芯片光源，其特征在于，所述柔性基底与所述外延层之间还形成有绝缘层，所述开口贯穿所述绝缘层并露出所述柔性基底。
38.如权利要求32所述的LED芯片光源，其特征在于，所述柔性基底的顶面具有金属布线层，所述金属布线层包括至少一个布线区，每个所述布线区内均具有两条金属线，一个所述芯片区对准一个所述布线区，每个所述芯片区的至少一个所述电极与对应的所述布线区的至少一条所述金属线电性连接。
39.如权利要求29所述的LED芯片光源，其特征在于，所述柔性基底的材料为柔性玻璃、硅胶或环氧树脂或含氧化硅的柔性高分子聚合物。
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