CN114188458B - 一种发光二极管的制作方法及发光二极管 - Google Patents

一种发光二极管的制作方法及发光二极管 Download PDF

Info

Publication number
CN114188458B
CN114188458B CN202111473250.3A CN202111473250A CN114188458B CN 114188458 B CN114188458 B CN 114188458B CN 202111473250 A CN202111473250 A CN 202111473250A CN 114188458 B CN114188458 B CN 114188458B
Authority
CN
China
Prior art keywords
passivation layer
emitting diode
layer
epitaxial structure
semiconductor epitaxial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111473250.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114188458A (zh
Inventor
苟先华
张彬彬
肖峰
张涛
苏财钰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Kangjia Photoelectric Technology Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Chongqing Kangjia Photoelectric Technology Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Kangjia Photoelectric Technology Research Institute Co Ltd filed Critical Chongqing Kangjia Photoelectric Technology Research Institute Co Ltd
Priority to CN202111473250.3A priority Critical patent/CN114188458B/zh
Publication of CN114188458A publication Critical patent/CN114188458A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114188458B publication Critical patent/CN114188458B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0025—Processes relating to coatings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种发光二极管的制作方法及发光二极管，且发光二极管的制作方法至少包括：提供一衬底；在所述衬底上形成半导体外延结构；在所述半导体外延结构上形成钝化层，且所述钝化层包括重复性层叠设置的氧化硅薄膜和氧化钛薄膜；以及在所述钝化层上形成电极，且所述电极与所述半导体外延结构电性连接。通过本发明提供的一种发光二极管的制作方法及发光二极管，可提高发光二极管的性能。

Description

一种发光二极管的制作方法及发光二极管
技术领域
本发明属于半导体制作技术领域，特别涉及一种发光二极管的制作方法及发光二极管。
背景技术
在发光二极管制程中，常使用氧化硅或氮化硅等绝缘层作为刻蚀掩膜层、电流阻挡层、钝化层或介质隔离层等，在发光二极管中根据具体结构进行选择氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)等绝缘层。
在发光二极管制作过程中，常采用等离子体气相沉积(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition，PECVD)来制备氧化硅或氮化硅膜层。在使用微波或者高频电场时，会产生高能量离子。高能量离子轰击到发光二极管上，造成发光二极管产生损伤，影响发光二极管的性能。
因此，如何防止沉积绝缘层时对发光二极管的损伤是亟需解决的问题。
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的制作方法及发光二极管，旨在解决在沉积绝缘物质时对发光二极管损伤的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种发光二极管的制作方法，其至少包括：
提供一衬底；
在所述衬底上形成半导体外延结构；
在所述半导体外延结构上形成钝化层，且所述钝化层包括重复性层叠设置的氧化硅薄膜和氧化钛薄膜；以及
在所述钝化层上形成电极，且所述电极与所述半导体外延结构电性连接。
可选地，所述氧化硅薄膜的形成方法包括：将所述半导体外延结构浸泡在第一溶液中，以生成所述氧化硅薄膜。
上述钝化层的制作方法，通过溶液沉积方式，在半导体外延结构上形成钝化层，在形成过程中，不产生高活性的氢自由基，可减少高活性的氢自由基对半导体外延结构的损伤，提高制备的半导体器件的性能。
可选地，述第一溶液包括硅源和氟离子消耗剂。
可选地，所述硅源为氟硅酸铵或氯硅酸铵中的一种或组合。
可选地，所述氟离子消耗剂为硼酸或铝中的一种或组合。
可选地，所述氧化钛薄膜的形成方法包括：将带有所述氧化硅薄膜的所述半导体外延结构浸泡在第二溶液中，以生成所述氧化钛薄膜。
上述第一溶液和第二溶液中加入氟离子消耗剂，可以与硅源或钛源水解产出的氟离子反应，以促进氧化硅或氧化钛的析出，沉积具有一定厚度的氧化硅薄膜或氧化钛薄膜。
可选地，所述第二溶液包括钛源，且所述钛源为氟钛酸铵或氯钛酸铵中的一种或组合。
上述钝化层的制作方法，通过控制溶液中的物质和反应条件，可控制钝化层的厚度，工艺简单，且不需要复杂的设备或仪器，节约成本。
可选地，重复生长所述氧化硅薄膜和所述氧化钛薄膜的步骤包括：在生长每一层薄膜前，将所述半导体外延结构放入清洗液中清洗。
上述通过形成每一层薄膜前，对半导体外延结构进行清洗，去除表面残留溶液，以防止反应溶液的污染，提高沉积复合薄膜的质量。
可选地，所述钝化层形成后进行高温退火，且所述高温退火包括以下步骤：
将带有所述钝化层的所述衬底放入反应室内；以及
将所述钝化层退火。
上述钝化层通过真空高温退火，可得到高致密以及高反射率的钝化层，一方面减少制备钝化层的过程中对半导体外延结构的损伤，另一方面，提高半导体外延结构的发光亮度。
基于同样的发明构思，本申请还提供一种发光二极管，包括：
衬底；
半导体外延结构，设置在所述衬底上；
钝化层，设置在所述半导体外延结构上，且所述钝化层包括重复性层叠设置的氧化硅薄膜和氧化钛薄膜；以及
电极，设置在所述钝化层上，且与所述半导体外延结构电性连接。
上述的发光二极管中，钝化层同样采用溶液沉积的方式制备，减少对发光二极管的损伤，提高发光二极管的制作良率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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。
图1为一实施例中第一图案化光阻层结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为一实施例中台面结构示意图。
图4为一实施例中第二图案化光阻层结构示意图。
图5为一实施例中沟槽结构示意图。
图6为一实施例中透明导电层的结构示意图。
图7为一实施例中第三图案化光阻层结构示意图。
图8为一实施例中钝化层结构示意图。
图9为一实施例中钝化层结构形成示意图。
图10为一实施例中钝化层组成示意图。
图11为一实施例中第四图案化光阻层结构示意图。
图12为一实施例中导电通道示意图。
图13为一实施例中发光二极管示意图。
图14为一实施例中第五图案化光阻层结构示意图。
图15为一实施例中微型发光二极管显示器的示意图。
附图标记说明：
100发光二极管；100a红色微型发光二极管；100b绿色微型发光二极管；100c蓝色微型发光二极管；10衬底；11半导体外延结构；111第一半导体层；112发光层；113第二半导体层；114台阶；115沟槽；116透明导电层；117钝化层；101第一钝化层；102第二钝化层；103第三钝化层；104第四钝化层；105第五钝化层；106第六钝化层；107第七钝化层；108第八钝化层；118第一导电通道；119第二导电通道；120电极；121第一电极；122第二电极；12第一图案化光阻层；201开口；13第二图案化光阻层；14第三图案化光阻层；15第四图案化光阻层；16第五图案化光阻层；21第一溶液；22第二溶液；23清洗液；20基板；210基底；202电路层；203平坦化层；204保护层；205保护基板。
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。
在本说明书的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本方案的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图13所示，在本发明一实施例中，可在衬底10上形成多个发光二极管100，例如在衬底10上沉积半导体外延结构11，并经过曝光显影、蚀刻以及沉积金属等步骤形成发光二极管100。发光二极管显示面板具有寿命长、对比度高、响应速度快、色彩丰富、高亮度和低功耗等优点。例如可应用于手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、手机、车载装置、虚拟现实装置或其他电子装置中。
请参阅图13所示，在本发明一实施例中，发光二极管100包括衬底10、半导体外延结构11、透明导电层116、钝化层117以及电极120，且钝化层117设置在透明导电层116上。钝化层117包括氧化硅、氧化钛或氮化硅等绝缘材料中的一种或几种组合。其中，在制备氧化硅或氮化硅膜层时，若采用等离子体气相沉积方法，使用的硅源通常为硅烷(SiH4)或四乙氧基甲硅烷((C2H5O)4Si)，硅烷或四乙氧基甲硅烷在微波或者高频电场下会分解产生高活性的氢自由基(H-)，氢自由基会与半导体器件中的物质反应，例如与发光二极管100中的透明导电层116发生反应。且透明导电层116的主要成分为氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)，高活性的氢自由基将透明导电层116的氧化锡(SnO2)或者氧化铟(In2O3)还原，生成锡的低价态化合物，如单质锡(Sn)或氧化亚锡(SnO)，以及铟的低价态化合物，如单质铟(In)或一氧化铟(InO)，降低透明导电层116的透明度，进而导致发光二极管100的出光效率降低，影响发光二极管100的性能。因此，钝化层117的形成方式会影响透明导电层116的质量，从而影响发光二极管100的性能。
基于此，本申请希望提供一种发光二极管的制作方法及发光二极管，可制备高质量的钝化层，且有效避免对发光二极管的损伤，并提高发光二极管的性能。
请参阅图1和图13所示，在本发明一实施例中，衬底10的材料包括硅、硅锗、碳化硅、蓝宝石、磷化铟、砷化镓、砷化铟或者其它III/V化合物形成的半导体材料，还包括这些半导体构成的叠层结构等，或者为绝缘体上硅，绝缘体上层叠硅、绝缘体上层叠锗化硅、绝缘体上锗化硅以及绝缘体上锗等。衬底10的材料可根据形成的发光二极管100的种类以及衬底10上的半导体外延结构11确定，在一些实施例中，发光二极管100为发出蓝光或绿光的发光二极管时，半导体外延结构11的材料例如为氮化镓(GaN)或铟氮化镓(InGaN)，衬底10的材料例如可以设置为蓝宝石(Al2O3)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)及硅(Si)等。在其他实施例中，发光二极管100为发出红光或黄光的发光二极管时，半导体外延结构11的材料例如是磷化镓(GaP)、铝砷化镓(AlGaAs)或铝镓铟磷(AlGaInP)等材料中的一种或多种组合，衬底10的材料例如可以为磷化镓(GaP)或砷化镓(GaAs)等。
请参阅图1和图13所示，在本发明一实施例中，可同时在衬底10上形成多个同一类型的发光二极管100，本实施例以独立的一个发光二极管100为例进行阐述。在衬底10上设置半导体外延结构11，其中，半导体外延结构11可以包括依次设置的第一半导体层111、发光层112和第二半导体层113，即第一半导体层111设置在衬底10上，发光层112位于第一半导体层111上，第二半导体层113位于发光层112上。在本实施例中，第一半导体层111可以是掺有第一杂质的N型半导体层，或者是掺有第二杂质的P型半导体层，相对应的第二半导体层113可以是掺有第二杂质的P型半导体层，或者是掺有第一杂质的N型半导体层。第一杂质例如为施主杂质，第二杂质例如为受主杂质，根据所使用的半导体材料，第一杂质和第二杂质可以为不同的元素。在本实施例中，第一半导体层111和第二半导体层113可以为氮化镓，即第一半导体层111为N型氮化镓，第二半导体层113为P型氮化镓，其中，第一半导体层111的厚度例如为3～5μm，第二半导体层113的厚度例如为1～2μm，且第一杂质可以为硅(Si)或碲(Te)元素等，第二杂质可以为镁(Mg)或锌(Zn)元素等。在其他实施例中，第一半导体层111和第二半导体层113还可以是其他合适的材料形成。
请参阅图1所示，在本发明一实施例中，发光层112是本征半导体层或低掺杂半导体层，发光层112掺杂浓度较相邻的同种掺杂类型的半导体层的更低，同时发光层112可以是量子阱发光层。发光层112例如发出蓝光或绿光，发光层112的材料为铟氮化镓(InGaN)，且发光层112的厚度例如为1～2μm。在其他实施例中，发光层112可例如为发出不同光色波段的量子阱，发光层112的材料可选硒化锌(ZnSe)、磷化镓(GaP)、铝磷化镓(AlGaP)、铟氮化镓/氮化镓(InGaN/GaN)或铝砷化镓(AlGaAs)等材料中的一种或多种，以构成不同光源的发光二极管。
请参阅图1至图3所示，在本发明一实施例中，形成半导体外延结构11后，蚀刻半导体外延结构11形成台阶114，以构成台面(MESA)结构，且台阶114暴露第一半导体层111。具体的，例如在半导体外延结构11上形成台阶114，台阶114的底部与第一半导体层111接触，且与衬底10具有预设距离。在本实施例中，可在第二半导体层113上形成第一图案化光阻层12，本步骤中的第一图案化光阻层12覆盖第二半导体层113，且第一图案化光阻层12上设置有开口201，用于定义台阶114的位置。在本实施例中，开口201呈矩形设置。在其他实施例中，开口201可呈圆形、多边形等其他形状。在形成第一图案化光阻层12后，以第一图案化光阻层12为掩膜，干法蚀刻第二半导体层113、发光层112以及部分第一半导体层111，形成台阶114，且蚀刻气体例如为三氯化硼(BCl3)或氯气(Cl2)等。在形成台阶114后，移除第一图案化光阻层12。
请参阅图1至图14所示，在本实施例中，图案化光阻层的形成方法为首先涂覆光刻胶，并采用碱性溶液湿法去除或采用干法的灰化工艺(ashing)去除需要开口上方的光刻胶，使涂覆的光刻胶图案化，形成图案化的光阻层。且光阻层的材料可以为正性光刻胶，也可以负性光刻胶，可根据制作过程进行选择。
请参阅图4至图5所示，在本发明一实施例中，形成台阶114后，在发光二极管的外侧形成沟槽115，沟槽115与衬底10接触，即沟槽115环绕每个发光二极管设置，以隔离相邻的发光二极管。具体的，可在第二半导体层113上及台阶114上形成第二图案化光阻层13，用于定义沟槽115的位置。在形成第二图案化光阻层13后，以第二图案化光阻层13为掩膜，干法蚀刻半导体外延结构11至衬底10，形成沟槽115，在形成沟槽115后，移除第二图案化光阻层13。通过设置沟槽115，可在发光二极管制作完成后，进行切割，分割成单个发光二极管，以利于后期的封装或转移。
请参阅图6至图7所示，在本发明一实施例中，形成沟槽115后，在第二半导体层113上形成透明导电层116，透明导电层116位于台阶114的一侧。且透明导电层116可通过在第二半导体层113上溅射一层氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)形成，且氧化铟锡的厚度例如为20～200nm。具体的，在氧化铟锡上形成第三图案化光阻层14，用于定义透明导电层116的位置。在形成第三图案化光阻层14后，以第三图案化光阻层14为掩膜，例如采用湿法蚀刻氧化铟锡，形成透明导电层116，进而移除第三图案化光阻层14。本发明并不限制透明导电层116的形状，例如可设置为圆形、矩形或圆角矩形等形状，在本实施例中，透明导电层116呈圆角矩形设置。通过设置透明导电层116，以定位后续电极的位置，且与电极之间形成良好的欧姆接触。
请参阅图8至图10所示，在本发明一实施例中，形成透明导电层116后，在透明导电层116和半导体外延结构11上形成钝化层117，即形成的钝化层117覆盖台阶114的底部和侧壁、钝化层沟槽115的底部和侧壁、透明导电层116、第二半导体层113以及第一半导体层111。且钝化层117例如为氧化硅、氧化钛或氮化硅等中的一种或多种材料的复合薄膜。在本实施例中，钝化层117可通过溶液沉积制备，且以沉积二氧化硅和二氧化钛复合薄膜制备钝化层117为例进行阐述。在其他实施例中，钝化层117也可以为其他结构，例如钝化层117为氧化硅和氮化硅的复合薄膜等。
请参阅图8至图10所示，在本发明一实施例中，在形成透明导电层116后，先形成第一钝化层101。首先，对衬底10及其上设置的半导体外延结构11进行清洗，然后，将清洗后的衬底10浸入到第一溶液21中，在例如为20～60℃温度下浸泡例如为1～100min，以生成第一钝化层101。且第一溶液21例如为含硅溶液，第一溶液21包括硅源和氟离子消耗剂。本发明并不限制硅源和氟离子消耗剂的种类，硅源例如包括氟硅酸铵((NH4)2SiF6)或氯硅酸铵((NH4)2SiCl6)等含硅物质中的一种或组合，氟离子消耗剂例如包括硼酸(H3BO3)或铝等与氢氟酸反应的物质。在本实施例中，以氟硅酸铵和硼酸为例进行阐述，且氟硅酸铵的浓度例如为0.1～10mol/L，具体例如为2mol/L、3mol/L、5mol/L、7mol/L、8mol/L或9mol/L等，硼酸的浓度例如为0.1～10mol/L，具体例如为2mol/L、3mol/L、4mol/L、6mol/L、7mol/L或8mol/L等。通过将衬底10浸泡在第一溶液21中，因衬底10的表面有图形化结构且包括多种材料，氧化硅可在衬底10上的半导体外延结构11及透明导电层116上直接沉积得到第一钝化层101。且沉积的第一钝化层101例如为二氧化硅薄膜，第一钝化层101的厚度例如为20～200nm。在不同实施例中，可通过控制第一溶液21的浓度、反应温度和反应时间，控制第一钝化层101的厚度。在其他实施例中，也可通过其他硅源和氟离子消耗剂沉积第一钝化层101。在本实施例中，在第一溶液21中，可通过以下反应获得二氧化硅薄膜，反应的反应式为：
Figure GDA0004146971600000101
Figure GDA0004146971600000102
在第一溶液21中，氟硅酸铵在溶液中水解分解出六氟合硅络离子([SiF6]2-)离子，[SiF6]2-离子与水反应生成稳定的含硅络合物[SiF6-n(OH)n]2-和氢氟酸，而[SiF6-n(OH)n]2-含硅络合物不稳定，易分解生成二氧化硅、水和游离的氟离子，从而在衬底10表面沉积，形成二氧化硅薄膜。为获得具有一定厚度的二氧化硅薄膜，需要更多的含硅络合物[SiF6-n(OH)n]2-，需要[SiF6]2-离子不断与水反应进行，因此要确保生成的氢氟酸被消耗掉反应。此时，第一溶液21中的氟离子消耗剂与氢氟酸反应，如反应式所示，硼酸与氢氟酸反应，生成BF4-离子、水以及水合氢离子，不断消耗反应体系中的氢氟酸，促使[SiF6]2-离子与水的反应不断向右进行，生成更多的[SiF6-n(OH)n]2-含硅络合物，从而在半导体外延结构11和透明导电层116的表面沉积出一定厚度的二氧化硅薄膜。通过溶液沉积法沉积钝化层117，不需要复杂的仪器和设备，在烧杯或反应槽中即可进行，能够节约成本。且通过控制第一溶液21的浓度、反应温度和反应时间，以控制第一钝化层101的厚度，制作过程的可控性较高，不需要复杂的参数调整，操作简单，节约人力物力。
请参阅图8至图9所示，在本发明一实施例中，在第一钝化层101形成后，首先，将带有第一钝化层101的衬底10放置于清洗液23进行清洗，清洗液23例如为去离子水或醇溶液等，具体例如为乙醇或异丙醇等溶液。然后，将清洗后的带有第一钝化层101的衬底10浸入到第二溶液22中，在例如为20～60℃温度下浸泡例如为1～100min，以生成第二钝化层102，且第二钝化层102覆盖第一钝化层101。其中，第二溶液22例如为含钛溶液，包括钛源和氟离子消耗剂。本发明并不限制硅源和氟离子消耗剂的种类，钛源例如包括氟钛酸铵((NH4)2TiF6)或氯钛酸铵((NH4)2TiCl6)等含钛物质中的一种或组合，氟离子消耗剂例如包括硼酸(H3BO3)或铝等与氢氟酸反应的物质。在本实施例中，以氟钛酸铵和硼酸为例进行阐述，且氟钛酸铵的浓度例如为0.1～10mol/L，具体例如为2mol/L、3mol/L、5mol/L、7mol/L、8mol/L或9mol/L等，硼酸的浓度例如为0.1～10mol/L，具体例如为2mol/L、3mol/L、4mol/L、6mol/L、7mol/L或8mol/L等。通过第一次浸泡，在衬底10的表面形成第一钝化层101，第一钝化层101未经过处理，表面暴露有二氧化硅晶粒，为第二钝化层102的沉积提供条件。在本实施例中，第二钝化层102例如为二氧化钛薄膜，且第二钝化层102的厚度例如为20～200nm。在其他实施例中，也可通过其他钛源和氟离子消耗剂沉积第二钝化层102。在本实施例中，第一钝化层101在第二溶液22中，通过以下反应获得二氧化钛薄膜，反应的反应式为：
Figure GDA0004146971600000121
Figure GDA0004146971600000122
在第二溶液22中，氟钛酸铵在溶液中水解分解出六氟合钛络离子([TiF6]2-)离子，[TiF6]2-离子与水反应生成稳定的含钛络合物[SiT6-n(OH)n]2-和氢氟酸，而[TiF6-n(OH)n]2-含钛络合物不稳定，易分解生成二氧化钛、水和游离的氟离子，从而在第一钝化层101表面沉积出二氧化钛薄膜。为获得具有一定厚度的二氧化钛薄膜，需要更多的含钛络合物[SiT6-n(OH)n]2-，需要使[TiF6]2-离子与水的反应不断向右进行，因此要确保生成的氢氟酸被消耗掉反应。此时，第二溶液22中的氟离子消耗剂与氢氟酸反应，如反应式所示，硼酸与氢氟酸反应，生成BF4-离子、水以及水合氢离子，不断消耗反应体系中的氢氟酸，促使[TiF6]2-离子与水的反应不断向右进行，生成更多的[TiF6-n(OH)n]2-含钛络合物，从而在第一钝化层101表面沉积出一定厚度的二氧化钛薄膜。通过控制第二溶液22的浓度、反应温度和反应时间，控制第二钝化层102的厚度。从上述反应式可以看出，通过溶液沉积法制备第一钝化层101和第二钝化层102时，反应体系中不含高活性的氢自由基(H-)，从而减少了等离子体气相沉积法制备钝化层时，沉积过程中对透明导电层116的损伤，提高发光二极管的性能。
请参阅图8至图10所示，在本发明一实施例中，在第一钝化层101和第二钝化层102沉积完成后，可将衬底10重复放置于新的第一溶液21和第二溶液22中，进行多次沉积，生成周期性层叠设置的二氧化硅和二氧化钛的多层复合薄膜，且在每次更换沉积溶液前，对上一沉积完成后的衬底10进行清洗，以去除表面残留溶液，以防止反应溶液被污染，提高沉积复合薄膜的质量。在本实施例中，例如分别在第一溶液21和第二溶液22中进行四次沉积，形成的钝化层117包括四层二氧化硅层和四层二氧化钛层，即钝化层117包括依次设置在半导体外延结构11及透明导电层116上的第一钝化层101、第二钝化层102、第三钝化层103、第四钝化层104、第五钝化层105、第六钝化层106、第七钝化层107和第八钝化层108。其中，第一钝化层101为氧化硅层，第二钝化层102为氧化钛层，且氧化硅层和氧化钛层交错排列，最终形成的钝化层117的厚度例如为1.5μm。在其他实施例中，钝化层117在第一溶液和第二溶液中浸泡的次数可进行灵活选择，即本发明不限制钝化层117中氧化硅和氧化钛的层数，且钝化层117的厚度也可根据具体的半导体器件进行灵活选择，钝化层117的厚度例如为1～5μm。在钝化层117形成后，对钝化层117进行真空高温退火程序，以提高钝化层117的致密性。在本实施例中，将带有钝化层117的衬底10放入反应室中，且反应室的压力例如为10～100Pa，反应室的温度例如为200～500℃下，对钝化层117进行退火，且退火时间例如为10～120min，以得到高致密性及高反射性的钝化层117。其中，退火温度、真空度以及退火时间，影响二氧化硅和二氧化钛的结晶性，通过控制退火温度、真空度以及退火时间，提高二氧化硅和二氧化钛的结晶性，以降低钝化层117的表面粗糙度，减少发光层112的光损失，提高发光二极管的亮度。通过多次溶液浸泡制备钝化层117，既可防止对透明导电层116的损伤，也可提高发光二极管的亮度。同时，该方法简单，过程易控制，不需要复杂的仪器和设备，能够有效降低制作成本。且本发明中的钝化层制备方法，可用来制备刻蚀掩膜层、电流阻挡层或介质隔离层等，并不限制于本实施例中的钝化层。且钝化层的制作方法也可以应用于其他半导体器件中，例如为变容二极管、定压二极管、双极型晶体管、场效应晶体管、存储器、晶闸管或绝缘栅双极晶体管等。
请参阅图11至图12所示，在本发明一实施例中，在形成钝化层117后，在钝化层117上形成第四图案化光阻层15，以定位导电通道的位置。在形成第四图案化光阻层15后，以第四图案化光阻层15为掩膜，蚀刻钝化层117，在透明导电层116上形成与透明导电层116连通的第一导电通道118。在台阶114上形成与第一半导体层111连通的第二导电通道119。其中，第一导电通道118和第二导电通道119可呈任意形状，例如呈圆柱、四棱柱或其他形状的柱状设置。在本实施例中，例如可以采用干法蚀刻，且蚀刻气体例如为四氟甲烷(CF4)、氧气(O2)或氩气(Ar)中的一种或几种。在形成第一导电通道118和第二导电通道119后，可移除第四图案化光阻层15。
请参阅图13至图14所示，在本发明一实施例中，在形成导电通道后，在导电通道内形成电极120，电极120包括第一电极121和第二电极122。其中，第一电极121形成于第一导电通道118内，且与透明导电层116电性连接，第二电极122形成于第二导电通道119内，且与第一半导体层111接触连接。具体地，在形成导电通道后，在钝化层117上形成第五图案化光阻层16，第五图案化光阻层16暴露出第一导电通道118和第二导电通道119，通过蒸镀或溅射等方式形成金属电极。其中，第一电极121和第二电极122的厚度为1～4um，且第一电极121和第二电极122的材料例如为金(Au)的合金制成。在本实施例中，第一电极121例如为P型电极，且材料例如为Ni/Al/Ni/Au，第二电极122例如为N型电极，材料例如为Ni/Au。
请参阅图15所示，在本发明一实施例中，在电极120形成后，将同一衬底10上的发光二极管进行切割，分割成单个倒装微型发光二极管。将不同类型的倒装微型发光二极管按规律排列，通过巨量转移，将倒装微型发光二极管转移到显示基板20上，去除衬底并进行密封以形成微型发光二极管显示器。
请参阅图15所示，在本发明一实施例中，将微型发光二极管100转移的方法有多种，根据转移过程中的作用力或具体的转移方式，可包括范德华力派，静电力派，磁力派，激光转印派，流体自组装派和卷对卷转印派。在本实施例中，使用范德华力转移微型发光二极管100，转移结构例如为弹性印章，且弹性印章的材料例如为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。可通过弹性印章拾取微型发光二极管100，并将其转移至显示基板20上，且在拾取微型发光二极管100的过程中，弹性印章保持一个较高的速度，此时弹性印章与器件之间的吸附力较大。将微型发光二极管100放置到显示基板20的过程中，弹性印章保持一个较低的转移速度，此时弹性印章与器件之间的吸附力较小。且在使用弹性印章转移微型发光二极管100时，可调节弹性印章的温度以确保转移的效果，例如在拾取以及转移微型发光二极管100的过程中，采用一个较低的温度，以保证弹性印章与器件之间的吸附力较大，在放置微型发光二极管100的过程中，采用一个较高的温度，以保证弹性印章与器件之间的吸附力较小。
请参阅图15所示，在本发明一实施例中，微型发光二极管显示器包括显示基板20以及设置在显示基板20上的多个微型发光二极管100。显示基板20例如为薄膜晶体管阵列基板，显示基板20例如包括基底210以及设置在基底210上的电路层202，电路层202中具有多个薄膜晶体管，用于驱动微型发光二极管100。在本实施例中，显示基板20上例如设置有多个红色微型发光二极管100a、绿色微型发光二极管100b以及蓝色微型发光二极管100c，每个微型发光二极管100为一个子像素，红色微型发光二极管100a可形成一个红色子像素，绿色微型发光二极管100b可形成一个绿色子像素，蓝色微型发光二极管100c可形成一个蓝色子像素，且依次排列的红色微型发光二极管100a、绿色微型发光二极管100b以及蓝色微型发光二极管100c组成一个像素。在一个像素内，且在微型发光二极管100上以及相邻的微型发光二极管100之间，可设置平坦化层203。在平坦化层203上还可以设置保护层204，保护层204设置在相邻像素之间以及像素上方。在保护层204上还可以设置保护基板205，保护基板205与保护层204键合形成密闭空腔，以保护内部的微型发光二极管100。
综上所示，本发明提供的一种发光二极管的制作方法及发光二极管，制备过程可控度高，且不需要复杂的工艺过程和设备，能够有效降低制作成本。且能检索对半导体器件的损伤，获得质量的发光二极管，以提高发光二极管的性能。
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 (8)

1.一种发光二极管的制作方法，其特征在于，包括：
提供一衬底；
在所述衬底上形成半导体外延结构；
将所述半导体外延结构浸泡到溶液中，以溶液沉积的方式在所述半导体外延结构上形成钝化层，且所述钝化层包括重复性层叠设置的氧化硅薄膜和氧化钛薄膜；以及
在所述钝化层上形成电极，且所述电极与所述半导体外延结构电性连接；
其中，所述钝化层的形成步骤包括：
将所述半导体外延结构浸泡在第一溶液中，以生成所述氧化硅薄膜；以及
将带有所述氧化硅薄膜的所述半导体外延结构浸泡在第二溶液中，以生成所述氧化钛薄膜。
2.如权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，所述第一溶液包括硅源和氟离子消耗剂。
3.如权利要求2所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，所述硅源为氟硅酸铵或氯硅酸铵中的一种或组合。
4.如权利要求2所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，所述氟离子消耗剂为硼酸或铝中的一种或组合。
5.如权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，所述第二溶液包括钛源，且所述钛源为氟钛酸铵或氯钛酸铵中的一种或组合。
6.如权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，重复生长所述氧化硅薄膜和所述氧化钛薄膜的步骤包括：在生长每一层薄膜前，将所述半导体外延结构放入清洗液中清洗。
7.如权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，所述钝化层形成后进行高温退火，且所述高温退火包括以下步骤：
将带有所述钝化层的所述衬底放入反应室内；以及
将所述钝化层退火。
8.一种根据权利要求1-7任意一项所述的发光二极管的制作方法制作的发光二极管，其特征在于，包括：
衬底；
半导体外延结构，设置在所述衬底上；
钝化层，设置在所述半导体外延结构上，且所述钝化层包括重复性层叠设置的氧化硅薄膜和氧化钛薄膜；以及
电极，设置在所述钝化层上，且与所述半导体外延结构电性连接。
CN202111473250.3A 2021-12-02 2021-12-02 一种发光二极管的制作方法及发光二极管 Active CN114188458B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111473250.3A CN114188458B (zh) 2021-12-02 2021-12-02 一种发光二极管的制作方法及发光二极管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111473250.3A CN114188458B (zh) 2021-12-02 2021-12-02 一种发光二极管的制作方法及发光二极管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114188458A CN114188458A (zh) 2022-03-15
CN114188458B true CN114188458B (zh) 2023-05-02

Family

ID=80603391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111473250.3A Active CN114188458B (zh) 2021-12-02 2021-12-02 一种发光二极管的制作方法及发光二极管

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114188458B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7696089B1 (en) * 2004-05-11 2010-04-13 Johnson Research & Development Co., Inc. Passivated thin film and method of producing same
CN104362240A (zh) * 2014-10-31 2015-02-18 广东德力光电有限公司 一种LED芯片的Al2O3/SiON钝化层结构及其生长方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0198273A (ja) * 1987-10-12 1989-04-17 Sanyo Electric Co Ltd 発光ダイオードの処理方法
JP2817590B2 (ja) * 1993-09-24 1998-10-30 信越半導体株式会社 発光素子の製造方法
JP2014096539A (ja) * 2012-11-12 2014-05-22 Tokuyama Corp 紫外発光素子、および発光構造体
CN104701434A (zh) * 2015-02-13 2015-06-10 西安神光皓瑞光电科技有限公司 一种倒装led芯片制备方法
WO2021119906A1 (zh) * 2019-12-16 2021-06-24 厦门三安光电有限公司 一种发光二极管
CN213878131U (zh) * 2020-12-30 2021-08-03 深圳市辰中科技有限公司 一种发光二极管芯片及其应用的背板、显示面板
CN113659051B (zh) * 2021-07-16 2023-08-01 厦门三安光电有限公司 一种倒装半导体发光元件、半导体发光器件及显示装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7696089B1 (en) * 2004-05-11 2010-04-13 Johnson Research & Development Co., Inc. Passivated thin film and method of producing same
CN104362240A (zh) * 2014-10-31 2015-02-18 广东德力光电有限公司 一种LED芯片的Al2O3/SiON钝化层结构及其生长方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114188458A (zh) 2022-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11251223B2 (en) Array substrate, method of manufacturing the same, and display device
CN112768571B (zh) 一种微型发光二极管结构的制造方法
CN113302755A (zh) 发光二极管和包括发光二极管的显示装置
US11139339B2 (en) Array substrate, method of manufacturing the same, and display device
WO2021052498A1 (zh) 一种半导体外延结构及其应用与制造方法
CN114188458B (zh) 一种发光二极管的制作方法及发光二极管
CN109216395A (zh) 发光结构、发光晶体管及其制造方法
CN116995172A (zh) 一种绿光led芯片及其制备方法
CN102881785A (zh) 一种发光二极管芯片及其制作方法
TW202143505A (zh) 發光二極體前驅物
CN213327795U (zh) 一种半导体外延结构及其应用
CN113345990B (zh) 垂直结构的发光二极管芯片及其制备方法
CN113284999B (zh) 发光二极管芯片及其制备方法
US20240030397A1 (en) Optoelectronic semiconductor component and production method
JP7296482B2 (ja) 発光ダイオード及びその製造方法
CN113809213A (zh) 降低电压的发光二极管芯片及其制备方法
CN107611079B (zh) 一种垂直结构发光二极管芯片阵列及其制作方法
CN116207190A (zh) 一种AlN薄膜保护硅衬底Micro-LED阵列键合转移的方法
JP2023548144A (ja) 発光ダイオード装置
JP2022543821A (ja) Ｌｅｄアレイおよびｌｅｄアレイを形成する方法
CN116705929A (zh) 发光二极管外延结构及其应用与制作方法
KR20020080012A (ko) 질화갈륨계 화합물 반도체소자의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant