CN114050210B - 发光二极管芯片及其制备方法、显示装置 - Google Patents

发光二极管芯片及其制备方法、显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种发光二极管芯片及其制备方法、显示装置。所述发光二极管芯片包括至少一个发光二极管。发光二极管包括外延结构。外延结构包括：层叠设置的N型半导体叠层、发光层和P型半导体层。N型半导体叠层包括：层叠设置的第一层N型半导体层、本征半导体层和第二层N型半导体层。其中，第一层N型半导体层位于第二层N型半导体层背离发光层的一侧。第一层N型半导体层包括：具有若干孔洞的N型半导体基底，以及填充于孔洞内的若干散射微粒。上述发光二极管芯片及其制备方法、显示装置可以提高单个发光二极管芯片的出光均匀性及出光效率，以提升显示装置的显示效果。

Description

发光二极管芯片及其制备方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种发光二极管芯片及其制备方法、显示装置。
背景技术
微型发光二极管(Micro-LED)和迷你发光二极管(Mini-LED)是将传统的LED进行了微小化处理。例如，Micro-LED的尺寸介于1μm-100μm，Mini-LED芯片的尺寸介于50μm-200μm。
目前，Micro-LED和Mini-LED因具有体积小、分辨率高、对比度高以及功耗低等优势，在微显示领域中具有广阔的应用。然而，由于Micro-LED和Mini-LED的尺寸较小，在将Micro-LED或Mini-LED作为像素点出光的情况下，容易出现单个像素点出光均匀性差且发光亮度较低的问题，从而导致显示装置出现屏幕亮度整体偏低或者局部像素点显示亮度不均匀的问题。
因此，如何提高单个发光二极管芯片的出光均匀性及出光效率，是亟需解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种发光二极管芯片及其制备方法、显示装置，旨在解决如何提高单个发光二极管芯片的出光均匀性及出光效率，以提升显示装置的显示效果的问题。
本申请实施例提供一种发光二极管芯片，包括：至少一个发光二极管。发光二极管包括：外延结构。外延结构包括：层叠设置的N型半导体叠层、发光层和P型半导体层。N型半导体叠层包括：层叠设置的第一层N型半导体层、本征半导体层和第二层N型半导体层。其中，第一层N型半导体层位于第二层N型半导体层背离发光层的一侧。第一层N型半导体层包括：具有若干孔洞的N型半导体基底，以及填充于孔洞内的若干散射微粒。
上述发光二极管芯片中，第一层N型半导体层位于第二层N型半导体层背离发光层的一侧，可以使得发光二极管从N型半导体叠层一侧传输的光波在穿过第一层N型半导体层后再出射。由于第一层N型半导体层中具有若干孔洞、以及填充于孔洞内的若干散射微粒，因此可以利用多个散射微粒对光波进行散射，从而有效提升单个发光二极管的出光均匀性和出光效率。
基于此，本申请实施例在发光层的出光侧设置N型半导体叠层，可以利用第二层N型半导体层向发光层提供载流子，以满足发光层发光的需求；并且，利用第一层N型半导体层对发光层出射的光波进行匀光处理，以提升单个发光二极管的出光均匀性和出光效率。同时，本征半导体层位于第一层N型半导体层和第二层N型半导体层之间，可以有效隔离第一层N型半导体层和第二层N型半导体层。
上述发光二极管芯片结构简单，能够具有较好的出光均匀性和出光效率，以利于提升发光二极管芯片所在显示装置的显示效果。
此外，N型半导体叠层中的第一层N型半导体层和第二层N型半导体层，可以采用相同的本征半导体材料分别进行掺杂来获得，有利于简化发光二极管芯片的制备工艺，以提高生产效率。
可选的，若干孔洞均匀分布，且孔洞的轴线垂直于N型半导体基底。如此，不仅方便于制备，也有利于进一步提升第一层N型半导体层的匀光效果。
可选的，沿第一层N型半导体层的厚度方向，孔洞贯穿N型半导体基底。如此，有利于在孔洞内填充较多的散射微粒。
可选的，散射微粒包括：氧化硅微粒、氧化锌微粒或氧化铝微粒中的至少一种。散射微粒选用具有良好光学性能的氧化物微粒，可以确保散射微粒的匀光效果。
可选的，第一层N型半导体层还包括微粒载体。微粒载体填充于孔洞内，且散射微粒掺杂于微粒载体内。微粒载体例如为环氧树脂或透明硅胶。
如此，本申请实施例可以先将散射微粒掺杂于微粒载体内，再将该微粒载体旋涂注入孔洞内，以简化第一层N型半导体层的制备工艺。
可选的，第一层N型半导体层和第二层N型半导体层包括：N型氮化镓层。本征半导体层包括：本征氮化镓层。
可选的，发光层部分覆盖第二层N型半导体层，P型半导体层覆盖发光层。发光二极管还包括：第一反射电极和第二反射电极。第一反射电极位于第二层N型半导体层的背离本征半导体层的一侧，且与第二层N型半导体层连接。第二反射电极位于P型半导体层的背离发光层的一侧，且与P型半导体层连接。
可选的，发光二极管还包括：电流扩展层。电流扩展层位于P型半导体层和第二反射电极之间，且分别连接P型半导体层和第二反射电极。
可选的，发光二极管还包括：绝缘层。绝缘层覆盖电流扩展层、P型半导体层、发光层及第二层N型半导体层的裸露表面，且具有第一开口和第二开口。其中，第一开口暴露出第二层N型半导体层的部分表面，第一反射电极位于第一开口内并与第二层N型半导体层连接；第二开口暴露出电流扩展层的部分表面，第二反射电极位于第二开口内并与电流扩展层连接。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供一种发光二极管芯片的制备方法，包括以下步骤。
提供生长衬底，在生长衬底上生长外延材料层。外延材料层包括：沿远离生长衬底的方向依次生长的第一层本征半导体材料层、第一层N型半导体材料层、第二层本征半导体材料层、第二层N型半导体材料层、发光材料层和P型半导体材料层。
将第二层N型半导体材料层、发光材料层和P型半导体材料层图形化，形成第二层N型半导体层、发光层和P型半导体层。
将P型半导体层、发光层、第二层N型半导体层、第二层本征半导体材料层、第一层N型半导体材料层、以及第一层本征半导体材料层，从生长衬底上转移至转移衬底上。
去除第一层本征半导体材料层，并抛光第一层N型半导体材料层。
在抛光后的第一层N型半导体材料层中形成若干孔洞。
在孔洞内填充若干散射微粒。
将第二层本征半导体材料层、以及填充散射微粒后的第一层N型半导体材料层图形化，形成本征半导体层和第一层N型半导体层。
上述发光二极管芯片的制备方法，用于制备前述一些实施例中的发光二极管芯片。前述发光二极管芯片所能实现的技术效果，该制备方法也均能实现，此处不再详述。
可选的，若干孔洞采用电化学刻蚀工艺形成。
可选的，在孔洞内填充若干散射微粒，包括如下步骤。
将若干散射微粒混合至有机溶剂中，并将混合有散射微粒的有机溶剂注入孔洞内，然后去除有机溶剂。
或，将若干散射微粒混合至环氧树脂中，并将混合有散射微粒的环氧树脂旋涂注入孔洞内，然后固化环氧树脂。
或，将若干散射微粒混合至透明硅胶中，并将混合有散射微粒的透明硅胶旋涂注入孔洞内，然后固化透明硅胶。
可选的，在将P型半导体层、发光层、第二层N型半导体层、第二层本征半导体材料层、第一层N型半导体材料层、以及第一层本征半导体材料层，从生长衬底上转移至转移衬底上之前，所述制备方法还包括：在第二层N型半导体层的背离第二层本征半导体材料层的一侧形成第一反射电极，在P型半导体层的背离发光层的一侧形成第二反射电极，以使第一反射电极与第二层N型半导体层连接，第二反射电极与P型半导体层连接。
相应的，将P型半导体层、发光层、第二层N型半导体层、第二层本征半导体材料层、第一层N型半导体材料层、以及第一层本征半导体材料层，从生长衬底上转移至转移衬底上，包括：将第一反射电极和第二反射电极键合至转移衬底上；剥离生长衬底。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供一种显示装置，包括：驱动电路，以及与驱动电路连接的发光单元。其中，发光单元包括如上一些实施例中所述的发光二极管芯片。前述发光二极管芯片所能实现的技术效果，该显示装置也均能实现，此处不再详述。
附图说明
图1为一实施例提供的一种发光二极管的剖面示意图；
图2为一实施例提供的另一种发光二极管的剖面示意图；
图3为一实施例提供的又一种发光二极管的剖面示意图；
图4为一实施例提供的一种发光二极管芯片的制备方法的流程图；
图5为一实施例提供的另一种发光二极管芯片的制备方法的流程图；
图6为一实施例提供的步骤S100所得结构的示意图；
图7为一实施例提供的步骤S110所得结构的示意图；
图8为一实施例提供的步骤S200所得结构的示意图；
图9为一实施例提供的步骤S210所得结构的示意图；
图10为一实施例提供的步骤S220所得结构的示意图；
图11为一实施例提供的步骤S301所得结构的示意图；
图12为一实施例提供的步骤S302所得结构的示意图；
图13为一实施例提供的步骤S400所得结构的示意图；
图14为一实施例提供的步骤S500所得结构的示意图；
图15为一实施例提供的步骤S600所得结构的示意图；
图16为一实施例提供的步骤S700所得结构的示意图。
附图标记说明：
1-外延结构；11-第一层N型半导体层；110-N型半导体基底；
112-散射微粒；H-孔洞；113-微粒载体；12-本征半导体层；
13-第二层N型半导体层；14-发光层；15-P型半导体层；
2-电流扩展层；31-第一反射电极；32-第二反射电极；
4-绝缘层；K1-第一开口；K2-第二开口；101-生长衬底；
102-转移衬底；10-外延材料层；010-第一层本征半导体材料层；
011-第一层N型半导体材料层；012-第二层本征半导体材料层；
013-第二层N型半导体材料层；014-发光材料层；
015-P型半导体层材料层；20-电流扩展材料层。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
微型发光二极管(Micro-LED)和迷你发光二极管(Mini-LED)具有体积小、分辨率高、对比度高以及功耗低等优势，在微显示领域中具有广阔的应用。
目前，基于GaN材料的发光二极管已经商业化生产，但是对于Mini-LED制备过程中使用的磊晶工艺仍有较大提升空间。与有机电致发光二极管(Organic Light-EmittingDiode，简称OLED)显示装置相比，Mini-LED的尺寸极小，容易在将Mini-LED作为像素点出光的情况下出现单个像素点出光均匀性差且发光亮度较低的问题，从而导致Mini-LED显示装置出现屏幕亮度整体偏低或者局部像素点显示亮度不均匀的问题。
因此，如何提高单个发光二极管芯片的出光均匀性及出光效率，是亟需解决的问题。
基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
请参阅图1，本申请实施例提供一种发光二极管芯片，包括至少一个发光二极管。发光二极管包括：外延结构1。外延结构1包括：层叠设置的N型半导体叠层、发光层14和P型半导体层15。
N型半导体叠层包括：层叠设置的第一层N型半导体层11、本征半导体层12和第二层N型半导体层13。其中，第一层N型半导体层11位于第二层N型半导体层13背离发光层14的一侧。第一层N型半导体层11包括：具有若干孔洞H的N型半导体基底110，以及填充于孔洞H内的若干散射微粒112。
此处，外延结构1可以采用磊晶工艺外延生长于生长衬底上。生长衬底例如为蓝宝石衬底或氮化镓衬底，但并不仅限于此。
可选的，第一层N型半导体层11和第二层N型半导体层13为N型氮化镓层。本征半导体层12为本征氮化镓层。发光层14为多量子阱(Multiple Quantum Well，简称MQW)。P型半导体层15为P型氮化镓层。
本申请实施例中，第一层N型半导体层11位于第二层N型半导体层13背离发光层14的一侧，可以使得发光二极管从N型半导体叠层一侧传输的光波在穿过第一层N型半导体层11后再出射。由于第一层N型半导体层11中具有若干孔洞H、以及填充于孔洞H内的若干散射微粒112，因此可以利用多个散射微粒112对光波进行散射，从而有效提升单个发光二极管的出光均匀性和出光效率。
基于此，本申请实施例在发光层14的出光侧设置N型半导体叠层，可以利用第二层N型半导体层13向发光层14提供载流子，以满足发光层14发光的需求；并且，利用第一层N型半导体层11对发光层14出射的光波进行匀光处理，以提升单个发光二极管的出光均匀性和出光效率。同时，本征半导体层12位于第一层N型半导体层11和第二层N型半导体层13之间，可以有效隔离第一层N型半导体层11和第二层N型半导体层13。
此外，N型半导体叠层中的第一层N型半导体层11和第二层N型半导体层13，可以采用相同的本征半导体材料分别进行掺杂来获得，从而有利于简化发光二极管芯片的制备工艺，以提高生产效率。
请参阅图1和图2，在一些实施例中，第一层N型半导体层11中的若干孔洞H均匀分布，且各孔洞H的轴线垂直于N型半导体基底110。这样不仅方便于制备，也有利于进一步提升第一层N型半导体层11的匀光效果。
此处，孔洞H的形状和尺寸，可以根据实际需求选择设置。
可选的，请参阅图1，沿第一层N型半导体层11的厚度方向，孔洞H贯穿N型半导体基底110。也即，沿第一层N型半导体层11的厚度方向，孔洞H的深度等于N型半导体基底110厚度。如此，有利于在孔洞H内填充较多的散射微粒112。
孔洞H的深度并不仅限于此。例如，请参阅图2，沿第一层N型半导体层11的厚度方向，孔洞H的深度小于N型半导体基底110厚度。
此外，上述实施例中，散射微粒112用于对光波进行散射，散射微粒112为纳米级微粒，散射微粒112可以选用具有良好光学性能的材料制备获得，以确保其具有良好的匀光效果。示例的，散射微粒112为氧化物微粒，例如为氧化硅微粒、氧化锌微粒或氧化铝微粒中的至少一种。
可以理解的是，在一些实施例中，如图1和图2中所示，第一层N型半导体层11的孔洞H内可以仅填充有散射微粒112。例如，本申请实施例可以将若干散射微粒112混合至有机溶剂中，并将混合有散射微粒112的有机溶剂注入孔洞H内，然后去除有机溶剂，仅保留散射微粒112于孔洞H内。有机溶剂例如为甲醇、乙醇、丙酮、甲苯或己烷，如此便于通过蒸发或挥发的方式去除。
此外，在另一些实施例中，请参阅图3，第一层N型半导体层11还包括微粒载体113。微粒载体113填充于孔洞H内，且散射微粒112掺杂于微粒载体113内。
此处，可选的，微粒载体113为环氧树脂或透明硅胶。
如此，本申请实施例可以先将散射微粒112掺杂于微粒载体113内，再将该微粒载体113旋涂注入孔洞H内，以简化第一层N型半导体层11的制备工艺。
需要补充的是，在发光二极管中，P型半导体层15、发光层14和第二层N型半导体层13通常图形化为台面结构(MESA)。例如，第二层N型半导体层13的背离本征半导体层12的表面呈台阶状。发光层14部分覆盖第二层N型半导体层13，即覆盖第二层N型半导体层13的上台阶面。P型半导体层15覆盖发光层14，且P型半导体层15和发光层14在第二层N型半导体层13上的正投影重叠。
请参阅图1～图3，发光二极管还包括：第一反射电极31和第二反射电极32。第一反射电极31位于第二层N型半导体层13的背离本征半导体层12的一侧，且与第二层N型半导体层13连接。第二反射电极32位于P型半导体层15的背离发光层14的一侧，且与P型半导体层15连接。
此处，第一反射电极31和第二反射电极32位于P型半导体层15所在的一侧，可以对发光层14出射向P型半导体层15的光波进行反射，以提高发光二极管的出光效率。
可选的，第一反射电极31和第二反射电极32采用具有良好导电率和良好光反射率的金属制成，例如银、金、铟或锡等。
可以理解的是，请继续参阅图1～图3，发光二极管还包括：电流扩展层2。电流扩展层2位于P型半导体层15和第二反射电极32之间，且分别连接P型半导体层15和第二反射电极32。也即，第二反射电极32通过电流扩展层2与P型半导体层15连接。
可选的，电流扩展层2采用可见光透过率高且导电能力强的透明导电材料制备形成。透明导电材料例如为氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化铟(InO)、铟(In)掺杂氧化锌(ZnO)、铝(Al)掺杂氧化锌(ZnO)、或镓(Ga)掺杂氧化锌(ZnO)等。
在一个示例中，电流扩展层2为ITO层。电流扩展层2具有较高的导电率以及较高的可见光透过率，能够有效提高发光层14的出光效率。
需要补充的是，请继续参阅图1～图3，发光二极管还包括：绝缘层4。绝缘层4覆盖电流扩展层2、P型半导体层15、发光层14及第二层N型半导体层13的裸露表面，且具有第一开口K1和第二开口K2。其中，第一开口K1暴露出第二层N型半导体层13的部分表面，第一反射电极31位于第一开口K1内并与第二层N型半导体层13连接。第二开口K2暴露出电流扩展层2的部分表面，第二反射电极32位于第二开口K2内并与电流扩展层2连接。
此处，绝缘层4可以为单层结构或叠层结构。
在一个示例中，绝缘层4包括：沿远离电流扩展层2的方向依次设置的分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflection，简称DBR)和钝化层。钝化层例如为氧化硅层或氮化硅层。如此可以利用DBR有效提升发光二极管的出光效率，并利用钝化层绝缘保护发光二极管。
本申请实施例提供的发光二极管芯片在进行出光效果的测试之后，例如采用对光波变化敏感的光敏材料，以使发光二极管芯片出射的光波照射至该光敏材料上，这样光敏材料中被大能量光波照射的区域会有相对应的损失。在针对多个相同尺寸的发光二极管芯片进行同等电流点亮的测试之后，传统的发光二极管芯片对应的光敏材料容易出现两个比较明显的暗点，然而本申请实施例提供的发光二极管芯片对应的光敏材料整体变化均匀，证明本申请实施例提供的单个发光二极管芯片具有优良的出光均匀性及出光效率。根据测试效果，相较于相同尺寸的传统发光二极管芯片，本申请实施例提供的单个发光二极管芯片的出光强度可以增大3％～9％。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供一种发光二极管芯片的制备方法，用于制备上述一些实施例中的发光二极管。
请参阅图4，发光二极管芯片的制备方法包括以下步骤。
S100，提供生长衬底，在生长衬底上生长外延材料层。
外延材料层包括：沿远离生长衬底的方向依次生长的第一层本征半导体材料层、第一层N型半导体材料层、第二层本征半导体材料层、第二层N型半导体材料层、发光材料层和P型半导体材料层。
此处，生长衬底例如为蓝宝石衬底或氮化镓衬底，但并不仅限于此。
可选的，第一层N型半导体材料层和第二层N型半导体材料层为N型氮化镓材料层。本征半导体材料层为本征氮化镓材料层。发光材料层为多量子阱(Multiple QuantumWell，简称MQW)材料层。P型半导体材料层为P型氮化镓材料层。
S200，将第二层N型半导体材料层、发光材料层和P型半导体材料层图形化，形成第二层N型半导体层、发光层和P型半导体层。
此处，第二层N型半导体层、发光层和P型半导体层构成发光二极管的台面结构。
S300，将P型半导体层、发光层、第二层N型半导体层、第二层本征半导体材料层、第一层N型半导体材料层、以及第一层本征半导体材料层，从生长衬底上转移至转移衬底上。
此处，转移衬底可以为临时衬底，也可以为永久衬底。
S400，去除第一层本征半导体材料层，并抛光第一层N型半导体材料层。
S500，在抛光后的第一层N型半导体材料层中形成若干孔洞。
可选的，若干孔洞采用电化学刻蚀工艺形成。
可选的，若干孔洞均匀分布，且各孔洞的轴线垂直于抛光后的第一层N型半导体材料层。
此外，孔洞的形状和尺寸，可以根据实际需求选择设置。
可选的，沿抛光后的第一层N型半导体材料层的厚度方向，孔洞的深度小于或等于抛光后的第一层N型半导体材料层的厚度。
S600，在孔洞内填充若干散射微粒。
可选的，在孔洞内填充若干散射微粒，具体有以下三种实施方式。
第一种实施方式，将若干散射微粒混合至有机溶剂中，并将混合有散射微粒的有机溶剂注入孔洞内，然后去除有机溶剂。
此处，有机溶剂例如为甲醇、乙醇、丙酮、甲苯或己烷，以便于通过蒸发或挥发的方式去除。如此，抛光后的第一层N型半导体材料层的孔洞内仅填充有散射微粒。
第二种实施方式，将若干散射微粒混合至环氧树脂中，并将混合有散射微粒的环氧树脂旋涂注入孔洞内，然后固化环氧树脂。
第三种实施方式，将若干散射微粒混合至透明硅胶中，并将混合有散射微粒的透明硅胶旋涂注入孔洞内，然后固化透明硅胶。
通过第二种实施方式或第三种实施方式制备的所得结构中，抛光后的第一层N型半导体材料层的孔洞内还填充有微粒载体，散射微粒掺杂于微粒载体中。
此外，散射微粒用于对光波进行散射，散射微粒为纳米级微粒，散射微粒可以选用具有良好光学性能的材料制备获得，以确保其具有良好的匀光效果。可选的，散射微粒为氧化物微粒，例如为氧化硅微粒、氧化锌微粒或氧化铝微粒中的至少一种。
S700，将第二层本征半导体材料层、以及填充散射微粒后的第一层N型半导体材料层图形化，形成本征半导体层和第一层N型半导体层。
上述发光二极管芯片的制备方法，用于制备前述一些实施例中的发光二极管芯片。前述发光二极管芯片所能实现的技术效果，该制备方法也均能实现，此处不再详述。
在一些实施例中，请参阅图5，在执行S300之前，发光二极管的制备方法还包括如下步骤。
S220，在第二层N型半导体层的背离第二层本征半导体材料层的一侧形成第一反射电极，在P型半导体层的背离发光层的一侧形成第二反射电极，以使第一反射电极与第二层N型半导体层连接，第二反射电极与P型半导体层连接。
此处，第一反射电极和第二反射电极位于P型半导体层所在的一侧，可以对发光层出射向P型半导体层的光波进行反射，以提高发光二极管的出光效率。
可选的，第一反射电极和第二反射电极采用具有良好导电率和良好光反射率的金属制成，例如银、金、铟或锡等。
相应的，步骤S300包括如下步骤。
S301，将第一反射电极和第二反射电极键合至转移衬底上。
此处，转移衬底例如为永久衬底。
在一个示例中，转移衬底为发光二极管的驱动背板。转移衬底上设置有用于与第一反射电极对应键合的第一驱动电极，以及与第二反射电极对应键合的第二驱动电极。
按照反射电极和驱动电极的材料，第一反射电极与第一驱动电极的键合，以及第二反射电极与第二驱动电极的键合，可以为银-铟键合、银-锡键合、金-金键合、铟-铟键合、金-银键合或铟-锡键合中的一种。
S302，剥离生长衬底。
此处，生长衬底可以采用激光剥离工艺剥离。
需要补充的是，在一些示例中，在执行步骤S200之前，发光二极管芯片的制备方法还包括如下步骤。
S110，形成覆盖P型半导体层材料层的电流扩展材料层。
此处，电流扩展材料层为透明导电材料层。透明导电材料层的材料例如为氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化铟(InO)、铟(In)掺杂氧化锌(ZnO)、铝(Al)掺杂氧化锌(ZnO)、或镓(Ga)掺杂氧化锌(ZnO)等。
相应的，S200还包括：将电流扩展材料层图形化，形成电流扩展层。
在一些示例中，在执行步骤S220之前，发光二极管芯片的制备方法还包括如下步骤。
S210，形成覆盖电流扩展层、P型半导体层、发光层及第二层N型半导体层的裸露表面的绝缘材料层，并将绝缘材料层图形化，形成具有第一开口和第二开口的绝缘层。其中，第一开口暴露出第二层N型半导体层的部分表面，第二开口暴露出电流扩展层的部分表面。
此处，绝缘层可以为单层结构或叠层结构。
相应的，步骤S220包括，在第一开口内形成第一反射电极，在第二开口内形成第二反射电极，以使第一反射电极与第二层N型半导体层连接，第二反射电极与电流扩展层连接。
为了更清楚的说明本申请实施例中发光二极管芯片的制备方法，以下以图3中所示的发光二极管芯片为例进行详述。
S100，如图6中所示，提供生长衬底101，在生长衬底101上生长外延材料层10。外延材料层10包括：沿远离生长衬底101的方向依次生长的第一层本征半导体材料层010、第一层N型半导体材料层011、第二层本征半导体材料层012、第二层N型半导体材料层013、发光材料层014和P型半导体材料层015。
此处，生长衬底101为蓝宝石衬底。外延材料层10采用磊晶工艺生产形成。其中，第一层N型半导体材料层011和第二层N型半导体材料层013为N型氮化镓材料层，N型氮化镓材料层的掺杂浓度大于或等于4E18/cm3。第一层本征半导体材料层010和第二层本征半导体材料层012为本征氮化镓材料层。发光材料层014为多量子阱(Multiple Quantum Well，简称MQW)材料层。P型半导体材料层015为P型氮化镓材料层。
S110，如图7中所示，形成覆盖P型半导体层材料层015的电流扩展材料层20。
此处，电流扩展材料层20为ITO材料层。
S200，如图8中所示，将第二层N型半导体材料层013、发光材料层014、P型半导体材料层015和电流扩展材料层20图形化，形成第二层N型半导体层13、发光层14、P型半导体层15和电流扩展层2。
此处，图形化工艺可以采用电感耦合等离子体(Inductively Couple PlasmaEtch，简称ICP)刻蚀实现。P型半导体层15、发光层14和第二层N型半导体层13构成台面结构(MESA)。电流扩展层2部分覆盖P型半导体层15。
S210，如图9中所示，形成覆盖电流扩展层2、P型半导体层15、发光层14及第二层N型半导体层13的裸露表面的绝缘材料层，并将绝缘材料层图形化，形成具有第一开口K1和第二开口K2的绝缘层4。其中，第一开口K1暴露出第二层N型半导体层13的部分表面，第二开口K2暴露出电流扩展层2的部分表面。
可选的，绝缘层4包括：沿远离电流扩展层2的方向依次设置的分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflection，简称DBR)和钝化层。钝化层例如为氧化硅层或氮化硅层。
S220，如图10中所示，在第一开口K1内形成第一反射电极31，在第二开口K2内形成第二反射电极32，以使第一反射电极31与第二层N型半导体层13连接，第二反射电极32与电流扩展层2连接。
S301，如图11中所示，将第一反射电极31和第二反射电极32键合至转移衬底102上，以将绝缘层4、电流扩展层2、P型半导体层15、发光层14、第二层N型半导体层13、第二层本征半导体材料层012、第一层N型半导体材料层011、第一层本征半导体材料层010以及生长衬底101转移至转移衬底102上。
此处，转移衬底102为发光二极管的驱动背板。转移衬底102上设置有用于与第一反射电极31对应键合的第一驱动电极，以及与第二反射电极32对应键合的第二驱动电极。
按照反射电极和驱动电极的材料，第一反射电极31与第一驱动电极的键合，以及第二反射电极32与第二驱动电极的键合，可以为银-铟键合、银-锡键合、金-金键合、铟-铟键合、金-银键合或铟-锡键合中的一种。
S302，如图12中所示，剥离生长衬底101。
此处，生长衬底101采用激光剥离工艺剥离，例如准分子激光面剥离工艺，可以具有较高的剥离良率。可选的，激光波长为194nm；个剥离面的最大面积为500μm×500μm。
S400，如图13中所示，去除第一层本征半导体材料层010，并抛光第一层N型半导体材料层011。
此处，第一层本征半导体材料层010可以通过干法刻蚀去除，例如采用ICP刻蚀设备完成。并且，第一层N型半导体材料层011的抛光，也可以通过第一层本征半导体材料层010的去除工艺同步实现。也即，刻蚀去除厚度大于第一层本征半导体材料层010的材料。
S500，如图14中所示，在抛光后的第一层N型半导体材料层011中形成若干孔洞H。
此处，孔洞H为纳米级孔洞，可以采用电化学刻蚀工艺形成。
可选的，形成孔洞H的电化学刻蚀溶液为醋酸、盐酸或草酸等酸性溶液中的至少一种。
可选的，形成孔洞H的电化学刻蚀所需的电压范围为10V～40V，例如为10V、15V、20V、25V、30V、35V或40V。
可选的，孔洞H为柱形孔，孔洞H的孔径的取值范围为：200埃～5000埃。孔洞H的深度的取值范围为：20000埃～40000埃。
S600，如图15中所示，在孔洞H内填充若干散射微粒112。
可选的，将若干散射微粒112混合至微粒载体(透明硅胶)113中，并采用匀胶工艺将混合有散射微粒112的微粒载体113旋涂注入孔洞H内，然后固化微粒载体113。
S700，如图16中所示，将第二层本征半导体材料层012、以及填充散射微粒112后的第一层N型半导体材料层011图形化，形成本征半导体层12和第一层N型半导体层11。
需要补充的是，在执行步骤S700之后，可以根据实际需求对所得结构进行芯片后端工艺，例如切割，以获得多个独立的发光二极管芯片。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供一种显示装置，包括：驱动电路，以及与驱动电路连接的发光单元。其中，发光单元包括如上一些实施例中所述的发光二极管芯片。
可选的，显示装置为发光二极管显示面板或发光二极管背板。
前述发光二极管芯片所能实现的技术效果，本申请实施例中的显示装置也均能实现，此处不再详述。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管芯片，其特征在于，包括：至少一个发光二极管；所述发光二极管包括：外延结构；所述外延结构包括：层叠设置的N型半导体叠层、发光层和P型半导体层；所述N型半导体叠层包括：层叠设置的第一层N型半导体层、本征半导体层和第二层N型半导体层；
其中，所述第一层N型半导体层位于所述第二层N型半导体层背离所述发光层的一侧；所述第一层N型半导体层包括：具有若干孔洞的N型半导体基底，以及填充于所述孔洞内的若干散射微粒。
2.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，若干所述孔洞均匀分布，且所述孔洞的轴线垂直于所述N型半导体基底。
3.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，沿所述第一层N型半导体层的厚度方向，所述孔洞贯穿所述N型半导体基底。
4.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述散射微粒包括：氧化硅微粒、氧化锌微粒或氧化铝微粒中的至少一种。
5.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一层N型半导体层，还包括：微粒载体；所述微粒载体填充于所述孔洞内，且所述散射微粒掺杂于所述微粒载体内。
6.一种发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，包括：
提供生长衬底，在所述生长衬底上生长外延材料层；所述外延材料层包括：沿远离所述生长衬底的方向依次生长的第一层本征半导体材料层、第一层N型半导体材料层、第二层本征半导体材料层、第二层N型半导体材料层、发光材料层和P型半导体材料层；
将所述第二层N型半导体材料层、所述发光材料层和所述P型半导体材料层图形化，形成第二层N型半导体层、发光层和P型半导体层；
将所述P型半导体层、所述发光层、所述第二层N型半导体层、所述第二层本征半导体材料层、所述第一层N型半导体材料层、以及所述第一层本征半导体材料层，从所述生长衬底上转移至转移衬底上；
去除所述第一层本征半导体材料层，并抛光所述第一层N型半导体材料层；
在抛光后的所述第一层N型半导体材料层中形成若干孔洞；
在所述孔洞内填充若干散射微粒；
将所述第二层本征半导体材料层、以及填充所述散射微粒后的所述第一层N型半导体材料层图形化，形成本征半导体层和第一层N型半导体层。
7.如权利要求6所述的发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，若干所述孔洞采用电化学刻蚀工艺形成。
8.如权利要求6所述的发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述在所述孔洞内填充若干散射微粒，包括：
将若干所述散射微粒混合至有机溶剂中，并将混合有所述散射微粒的有机溶剂注入所述孔洞内，然后去除所述有机溶剂；
或，将若干所述散射微粒混合至环氧树脂中，并将混合有所述散射微粒的环氧树脂旋涂注入所述孔洞内，然后固化所述环氧树脂；
或，将若干所述散射微粒混合至透明硅胶中，并将混合有所述散射微粒的透明硅胶旋涂注入所述孔洞内，然后固化所述透明硅胶。
9.如权利要求6～8中任一项所述的发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，
在将所述P型半导体层、所述发光层、所述第二层N型半导体层、所述第二层本征半导体材料层、所述第一层N型半导体材料层、以及所述第一层本征半导体材料层，从所述生长衬底上转移至转移衬底上之前，所述制备方法还包括：
在所述第二层N型半导体层的背离所述第二层本征半导体材料层的一侧形成第一反射电极，在所述P型半导体层的背离所述发光层的一侧形成第二反射电极，以使所述第一反射电极与所述第二层N型半导体层连接，所述第二反射电极与所述P型半导体层连接；
所述将所述P型半导体层、所述发光层、所述第二层N型半导体层、所述第二层本征半导体材料层、所述第一层N型半导体材料层、以及所述第一层本征半导体材料层，从所述生长衬底上转移至转移衬底上，包括：
将所述第一反射电极和所述第二反射电极键合至所述转移衬底上；
剥离所述生长衬底。
10.一种显示装置，其特征在于，包括：驱动电路，以及与所述驱动电路连接的发光单元；其中，所述发光单元包括如权利要求1～5中任一项所述的发光二极管芯片。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114551693A (zh) * 2022-02-21 2022-05-27 东莞市中麒光电技术有限公司 量子点高效填充方法、光色转换结构及发光芯片
CN114664997A (zh) * 2022-03-14 2022-06-24 Tcl华星光电技术有限公司 发光二极管、发光基板以及显示装置
CN116682912B (zh) * 2023-06-21 2024-05-28 惠科股份有限公司 发光芯片、显示面板、发光组件及其制作方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101459209A (zh) * 2007-12-14 2009-06-17 台达电子工业股份有限公司 发光二极管装置及其制造方法
CN104051587A (zh) * 2014-06-19 2014-09-17 中国科学院半导体研究所 表面等离激元增强GaN基纳米孔LED的制备方法
WO2016208993A1 (ko) * 2015-06-23 2016-12-29 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 이를 포함하는 표시장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0722054D0 (en) * 2007-11-09 2007-12-19 Photonstar Led Ltd LED with enhanced light extraction
TWI370560B (en) * 2007-12-14 2012-08-11 Delta Electronics Inc Light-emitting diode device and manufacturing method thereof
US11189757B2 (en) * 2019-12-12 2021-11-30 Lumileds Llc Light emitting diodes with reflective sidewalls comprising porous particles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101459209A (zh) * 2007-12-14 2009-06-17 台达电子工业股份有限公司 发光二极管装置及其制造方法
CN104051587A (zh) * 2014-06-19 2014-09-17 中国科学院半导体研究所 表面等离激元增强GaN基纳米孔LED的制备方法
WO2016208993A1 (ko) * 2015-06-23 2016-12-29 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 이를 포함하는 표시장치

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