CN114388668B - 微发光二极管及其制备方法、微发光元件和显示器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种微发光二极管及其制备方法、微发光元件和显示器，微发光二极管包括外延层和介质层；外延层包括顺序排列的第一半导体层、有源层和第二半导体层，且具有相对设置的第一表面和第二表面，第一半导体层位于外延层靠近第一表面的一侧；外延层配置有台面，台面暴露出第一半导体层，且朝向第二表面；介质层覆盖第一表面和外延层的至少部分侧壁，且介质层在外延层侧壁的高度H1小于台面的高度。本申请在外延层中的第一表面设置介质层，该介质层可作为应力修复层，在利用激光剥离工艺使基板与微发光二极管分离的过程中，避免外延层出现裂缝等缺陷或者避免利用蚀刻工艺对外延层所造成的粗化损伤进一步扩大，提高微发光二极管的可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及半导体相关技术领域，尤其涉及一种微发光二极管及其制备方法、微发光元件和显示器。
背景技术
微发光二极管具有低功耗、高度亮、超高分辨率与色彩饱和度、响应速度快、寿命长等优点，是目前热门研究的下一代显示技术。巨量转移技术是微发光二极管显示技术中不可或缺的一个环节，其主要是将微发光二极管转移到特定基板上，并组装成二维周期阵列。
激光巨量转移技术是一种较为常用的巨量转移技术，其包括以下过程：
1)微发光二极管的一侧通过胶膜与基板连接，该胶膜可在激光下剥离；
2)微发光二极管的另一侧与具有驱动电路的基底键合；利用激光剥离工艺将基板与微发光二极管分离，并去除胶膜。
微发光二极管包括厚度较薄的外延层，外延层具有一经粗化处理的出光面，微发光二极管靠近出光面侧通过胶膜与基板连接，远离出光面侧与具有驱动电路的基底键合。在微发光二极管与基底键合的过程中，外延层需承受较大的应力，且在基板与微发光二极管分离的过程中上述应力释放，从而易导致外延层出现裂缝等缺陷或者导致出光面中的粗化损伤进一步扩大。在去除胶膜过程中，上述裂缝等缺陷或者粗化损伤会进一步扩大，导致微发光二极管失效。
发明内容
本申请的目的在于提供一种微发光二极管，其在外延层中的第一表面设置介质层，该介质层可作为应力修复层，在利用激光剥离工艺使基板与微发光二极管分离的过程中，避免外延层出现裂缝等缺陷或者避免利用蚀刻工艺对外延层所造成的粗化损伤进一步扩大，提高微发光二极管的可靠性。
另一目的还在于提供一种微发光二极管的制备方法、微发光元件、以及一种显示器。
第一方面，本申请实施例提供了一种微发光二极管，其包括：
外延层，包括顺序排列的第一半导体层、有源层和第二半导体层；外延层具有相对设置的第一表面和第二表面，第一半导体层位于外延层靠近第一表面的一侧；外延层配置有台面，台面暴露出第一半导体层，且朝向第二表面；
介质层，覆盖第一表面和外延层的至少部分侧壁；介质层在外延层侧壁的高度H1小于台面的高度。
在一种可能的实施方案中，介质层在外延层侧壁的高度H1大于等于2μm，且小于等于6μm。
在一种可能的实施方案中，介质层在外延层侧壁的厚度D1为0～2μm。
在一种可能的实施方案中，介质层在第一表面的厚度D2大于等于0.03μm，且小于等于2μm。
在一种可能的实施方案中，介质层的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化铝或者氟化镁。
在一种可能的实施方案中，第一表面的至少部分区域被配置为由规则或不规则图形所形成的粗糙区域，且粗糙区域为移除部分外延层后形成。
在一种可能的实施方案中，第一表面包括粗糙部和平台部，平台部环绕于粗糙部的外围，且粗糙部相对于平台部向第二表面方向凹陷。
在一种可能的实施方案中，该微发光二极管还包括：
第一绝缘层，覆盖第二表面和外延层的至少部分侧壁；
台阶结构，包括由介质层形成的第一台阶和由第一绝缘层形成的第二台阶，在水平方向上第一台阶超出第二台阶，且第一台阶超出第二台阶的宽度等于介质层在外延层侧壁的厚度D1。
在一种可能的实施方案中，该微发光二极管还包括：
第一电极，与第一半导体层电连接；
第二电极，与第二半导体层电连接。
在一种可能的实施方案中，第一电极和第二电极的部分侧壁或者全部侧壁覆盖有第二绝缘层，第二绝缘层的厚度在高度方向上递减。
在一种可能的实施方案中，微发光二极管的最小尺寸为0.5～5μm、5～10μm、10～20μm、20～50μm或50～100μm。
在一种可能的实施方案中，外延层的厚度为1～5μm。
在一种可能的实施方案中，介质层所覆盖的那部分外延层侧壁与竖直面的夹角α1介于0°～45°；或者，介质层所覆盖的那部分外延层侧壁与竖直面的夹角介于-30°～0°。
第二方面，本申请实施例提供了一种微发光二极管的制备方法，其包括：
形成外延层，外延层包括顺序排列的第一半导体层、有源层和第二半导体层；外延层具有相对设置的第一表面和第二表面，第一半导体层位于外延层靠近第一表面的一侧；
自第二表面刻蚀外延层并形成台面，台面暴露出第一半导体层，且朝向第二表面；
形成介质层，介质层覆盖第一表面并自第一表面延伸至外延层的侧壁，介质层在外延层侧壁的高度H1小于台面的高度。
在一种可能的实施方案中，在形成介质层之前，刻蚀外延层并形成台面之后，还包括：
对第一表面的全部区域或者部分区域进行移除工艺、粗化处理或者图案化处理。
第三方面，本申请实施例提供了一种微发光元件，其包括：
基板；
至少一个微发光二极管，设置在基板上；每个微发光二极管均包括：
外延层，包括顺序排列的第一半导体层、有源层和第二半导体层；外延层具有相对设置的第一表面和第二表面，第一半导体层位于外延层靠近第一表面的一侧；外延层配置有台面，台面暴露出第一半导体层，且朝向第二表面；第一表面朝向或者背向基板；
介质层，覆盖第一表面和外延层的至少部分侧壁；介质层在外延层侧壁的高度H1小于台面的高度；
胶膜，位于基板与微发光二极管之间，胶膜的宽度小于外延层的宽度。
在一种可能的实施方案中，基板包括透明衬底，透明衬底包括蓝宝石衬底或者玻璃衬底。
在一种可能的实施方案中，介质层在外延层侧壁的高度H1大于等于2μm，且小于等于6μm；介质层在外延层侧壁的厚度D1为0～2μm；介质层在第一表面的厚度D2大于等于0.03μm，且小于等于2μm。
在一种可能的实施方案中，第一表面的至少部分区域被配置为由规则或不规则图形所形成的粗糙区域，且粗糙区域为移除部分外延层后形成。
第四方面，本申请实施例提供了一种显示器，其包括具有驱动电路的基底、设在基底上的至少一个上述实施例中的微发光二极管，微发光二极管与驱动电路电连接。
与现有技术相比，本申请至少具有如下有益效果：
1)于外延层中的第一表面设置介质层，该介质层可作为应力修复层，在利用激光剥离工艺使基板与微发光二极管分离的过程中，能够避免外延层出现裂缝等缺陷或者避免利用蚀刻工艺对外延层所造成的粗化损伤进一步扩大，并提高微发光二极管的可靠性。
2)该微发光二极管配置有台阶结构，该台阶结构包括第一台阶和第二台阶，其中，第一台阶由介质层形成，第二台阶由第一绝缘层形成，在水平方向上第一台阶超出第二台阶，且第一台阶超出第二台阶的长度等于介质层在外延层侧壁的厚度D1。在去除胶膜过程中，上述台阶结构可用于保护第一绝缘层，避免第一绝缘层、外延层受到损伤，并提高微发光二极管的可靠性。同时，介质层在外延层侧壁的高度需小于台面的高度，介质层在外延层侧壁的厚度相对较薄，在微发光二极管的第二表面通过异方性导电膜(ACF)键合至基板时，可避免异方性导电膜(ACF)鼓起，提高微发光二极管的发光效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为根据本申请实施例示出的一种微发光二极管的仰视图；
图2为根据本申请实施例示出的一种微发光二极管的A-A截面示意图；
图3为根据本申请实施例示出的一种微发光二极管的A-A截面示意图；
图4为根据本申请实施例示出的一种微发光二极管的A-A截面示意图；
图5为根据本申请实施例示出的一种微发光二极管的A-A截面示意图；
图6为根据本申请实施例示出的一种微发光二极管的A-A截面示意图；
图7～图16为根据本申请实施例示出的一种微发光二极管处于不同制备阶段的A-A截面示意图；
图17为根据本申请实施例示出的一种微发光元件的A-A截面示意图；
图18为根据本申请实施例示出的一种微发光元件的A-A截面示意图。
图示说明：
10基板；20胶膜；
100生长衬底；110外延层；110-1粗糙部；110-2平台部；111第一半导体层；112有源层；113第二半导体层；114台面；120第一绝缘层；130第一电极；140第二电极；150第二绝缘层；160保护层；200第一胶膜；300第一基板；400介质层；500第二胶膜；600第二基板；700第三胶膜；800第三基板；900台阶结构；910第一台阶；920第二台阶。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或营业，本申请中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”和“下”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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申请的限制。此外，术语“第一”和“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
根据本申请的一个方面，提供了一种微发光二极管。微发光二极管主要指的是微米级的发光二极管，其最小尺寸，也就是最小宽度和最小长度的范围为0.5～5μm、5～10μm、10～20μm、20～50μm或50～100μm。
参见图1和图2，该微发光二极管包括外延层110，外延层110的厚度优选为1～5μm。外延层110具有相对设置的第一表面和第二表面，且外延层110包括顺序排列的第一半导体层111、有源层112和第二半导体层113，第一半导体层111位于外延层110靠近第一表面的一侧，第二半导体层113位于外延层110靠近第二表面的一侧。第一表面优选为该微发光二极管的出光面，为了提高微发光二极管的出光效率，该第一表面优选为经粗化处理而形成的表面。第二表面用于设置第一电极130和第二电极140。外延层110配置有台面114，台面114暴露出第一半导体层111，且朝向上述第二表面。
介质层400位于第一表面上，并覆盖第一表面和外延层110的至少部分侧壁。由于外延层110的厚度较薄，且第一表面优选为经粗化处理而形成，因此，于第一表面上形成介质层400并使该介质层400作为应力修复层，在后续利用激光剥离工艺使基板与微发光二极管分离的过程中，介质层400能够避免外延层110，尤其是微发光二极管的出光面出现裂缝等缺陷，或者，避免出光面中的粗化损伤进一步扩大，并提高微发光二极管的可靠性。
介质层400在外延层110侧壁的高度H1小于台面114的高度，在微发光二极管的第二表面通过异方性导电膜(ACF)键合至基板时，可避免异方性导电膜(ACF)鼓起，提高微发光二极管的发光效果。
在一种实施方式中，参见图2，介质层400在外延层侧壁的高度H1大于等于2μm，且小于等于6μm。介质层400在外延层侧壁的高度H1大于优选为无限接近于6μm，介质层400在外延层侧壁的高度H1越大，则所需的第一绝缘层120的厚度越薄。
介质层400在外延层侧壁的厚度D1为0～2μm，上述D1优选为小于等于0.8μm。介质层400在外延层侧壁的高度小于台面114的高度，且介质层400在外延层侧壁的厚度相对较薄，在微发光二极管的第二表面通过异方性导电膜(ACF)键合至基板时，可避免异方性导电膜(ACF)鼓起，提高微发光二极管的发光效果。
较佳地，介质层400在第一表面的厚度D2大于等于0.03μm，且小于等于2μm。在本实施例中，介质层400在第一表面的厚度D2优选为0.05μm，且优选为采用原子层沉积法制成。
较佳地，介质层400的材料包括但不限于是氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化铝或者氟化镁。
较佳地，如图2所示，介质层400所覆盖的那部分外延层110侧壁与竖直面平行。或者，如图3所示，介质层400所覆盖的那部分外延层110侧壁与竖直面的夹角α1为0°～45°，此时，介质层400所覆盖的那部分外延层110侧壁自左下角方向倾斜至右上角方向。或者，介质层400所覆盖的那部分外延层侧壁与竖直面的夹角α1介于-30°～0°，此时，介质层400所覆盖的那部分外延层110侧壁自右下角方向倾斜至左上角方向。
在一种实施方式中，参见图2，该微发光二极管还包括第一绝缘层120，第一绝缘层120位于第二表面上，并覆盖第二表面和外延层110的至少部分侧壁。第一绝缘层120优选为覆盖第二表面和外延层110的全部侧壁，介质层400自第一表面延伸至外延层110侧壁处的第一绝缘层120上。
该微发光二极管配置有台阶结构900，台阶结构900包括第一台阶910和第二台阶920，其中，第一台阶910由介质层400形成，第二台阶920由第一绝缘层120形成，在水平方向上第一台阶910超出第二台阶920，且第一台阶910超出第二台阶920的长度等于介质层400在外延层侧壁的厚度D1。第一台阶910超出第二台阶920的长度优选为小于等于0.8μm。在后续去除胶膜过程中，台阶结构900可用于保护第一绝缘层120，避免第一绝缘层120、外延层110受到损伤，并提高微发光二极管的可靠性。
在一种实施方式中，参见图2，该微发光二极管还包括第一电极130和第二电极140，第一电极130和第二电极140均位于第一绝缘层120上，并穿过第一绝缘层120分别与第一半导体层111、第二半导体层113电连接。
具体地，第一绝缘层120包括分设于第一半导体层111、第二半导体层113处的通孔，第一电极130填充与其对应的通孔并与第一半导体层111电连接，第二电极140填充与其对应的通孔并与第二半导体层113电连接。
较佳地，参见图4，第一电极130和第二电极140的部分侧壁或者全部侧壁覆盖有第二绝缘层150，第二绝缘层150的厚度在高度方向上递减。第二绝缘层150的厚度优选为自上而下递减。
较佳地，第一绝缘层120由氧化钛制备而成；或者，第一绝缘层120的材料之一为氧化钛。第一绝缘层120优选为由氧化硅和氧化钛组成的分布式布拉格反射镜。
在一种实施方式中，参见图2～图4，第一表面的整个区域均被配置为由规则或不规则图形所形成的粗糙区域，粗糙区域为移除部分外延层110后形成，其主要是为了提高微发光二极管的出光效率。
作为可替换的实施方式，参见图5，第一表面的部分区域被配置为由规则或不规则图形所形成的粗糙区域，粗糙区域为移除部分外延层110后形成。具体地，第一表面包括粗糙部110-1和平台部110-2，平台部110-2环绕于粗糙部110-1的外围，且粗糙部110-1相对于平台部110-2向第二表面方向凹陷。粗糙部110-1优选为规则或不规则图形。
由于第一绝缘层120的制备材料包括有氧化钛，则利用蚀刻流体对第一表面粗化形成粗糙部110-1时，若第一绝缘层120暴露在蚀刻流体下，蚀刻流体会蚀刻第一绝缘层120中的氧化钛，导致第一绝缘层120失效，影响微发光二极管的出光效率。利用保护层预先覆盖第一表面的部分区域，并使保护层所覆盖的区域在蚀刻流体对第一表面粗化后形成平台部110-2。在该平台部110-2形成过程中，外延层侧壁处的第一绝缘层120未暴露在蚀刻流体下，从而避免第一绝缘层120受到损伤而导致第一绝缘层120失效，提高微发光二极管的可靠性以及出光效率。上述的蚀刻流体可为蚀刻液或蚀刻气体，本实施例中蚀刻流体优选为蚀刻液。
较佳地，参见图6，该微发光二极管还包括保护层160，且保护层160至少覆盖平台部110-2。相应地，介质层400覆盖粗糙部110-1，以及平台部110-2上方的保护层160。保护层160靠近粗糙部110-1的端部优选为与平台部110-2靠近粗糙部110-1的端部对齐。
保护层160由等离子体化学气相沉积法或者原子层沉积法制成，制备材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝的一种或多种。保护层160的厚度优选为10nm～2000nm。
根据本申请的一个方面，提供了一种微发光二极管。该微发光二极管具有与上述实施例中微发光二极管相同的特征，相同特征在这里就不再一一赘述，仅叙述与上述实施例中微发光二极管不同的特征。
该微发光二极管包括外延层110，外延层110的厚度优选为1～5μm。外延层110具有相对设置的第一表面和第二表面，且外延层110包括顺序排列的第一半导体层111、有源层112和第二半导体层113，第一半导体层111位于外延层110靠近第一表面的一侧，第二半导体层113位于外延层110靠近第二表面的一侧。第一表面优选为该微发光二极管的出光面，为了提高微发光二极管的出光效率，该第一表面优选为经粗化处理而形成的表面。第二表面用于设置第一电极130和第二电极140。外延层110配置有台面114，台面114暴露出第一半导体层111，且朝向上述第二表面。
介质层400位于第一表面上，并覆盖第一表面。由于外延层110的厚度较薄，且第一表面优选为经粗化处理而形成，因此，于第一表面上形成介质层400并使该介质层400作为应力修复层，在后续利用激光剥离工艺使基板与微发光二极管分离的过程中，介质层400能够避免外延层110，尤其是微发光二极管的出光面出现裂缝等缺陷，或者，避免出光面中的粗化损伤进一步扩大，并提高微发光二极管的可靠性。
根据本申请的一个方面，提供了一种微发光二极管的制备方法。该制备方法包括以下步骤：
S1、形成外延层110，外延层110包括顺序排列的第一半导体层111、有源层112和第二半导体层113；外延层110具有相对设置的第一表面和第二表面，第一半导体层111位于外延层110靠近第一表面的一侧。
S2、自第二表面刻蚀外延层110并形成台面114，台面114暴露出第一半导体层111，且朝向第二表面。
S3、形成介质层400，介质层400覆盖第一表面并自第一表面延伸至外延层110的侧壁，介质层400在外延层侧壁的高度H1小于台面114的高度。
较佳地，在步骤S3之前，步骤S2之后，还包括：
对第一表面的全部区域或者部分区域进行移除工艺、粗化处理或者图案化处理。
较佳地，在步骤S3之前，步骤S2之后，还包括：
形成第一绝缘层120，第一绝缘层120覆盖第二表面并自第二表面延伸至外延层110的侧壁。
刻蚀第一绝缘层120，并分别形成暴露出第二半导体层113、台面114的通孔。
在与台面114对应的通孔处形成第一电极130；在与第二半导体层113对应的通孔处形成第二电极140。
形成第二绝缘层150，第二绝缘层150覆盖第一绝缘层120中位于第二表面的那部分，并包覆第一电极130和第二电极140。
较佳地，在步骤S3之后，还包括：
刻蚀第二绝缘层150，并暴露出第一电极130和第二电极140。第二绝缘层150刻蚀不足时，第二绝缘层150覆盖第一电极130和第二电极140的部分侧壁或者全部侧壁。
下面以上述实施例中图2～图4所示的微发光二极管的制备方法来具体示例说明。
参见图7，提供一生长衬底100，生长衬底100包括蓝宝石平底衬底或蓝宝石图形化衬底。在生长衬底100上形成外延层110，外延层110包括顺序排列的第一半导体层111、有源层112和第二半导体层113，第一半导体层111位于靠近生长衬底100的一侧，也就是说第一表面位于靠近生长衬底100的一侧。
刻蚀外延层110并形成台面114，台面114暴露出第一半导体层111，且朝向第二表面。
参见图8，于第二表面上形成第一绝缘层120，第一绝缘层120覆盖第二表面并自第二表面延伸至外延层110的侧壁。刻蚀第一绝缘层120，并分别形成暴露出第二半导体层113、台面114的通孔。
在与台面114对应的通孔处形成第一电极130，第一电极130与第一半导体层111电连接。在与第二半导体层113对应的通孔处形成第二电极140，第二电极140与第二半导体层113电连接。
于第一绝缘层120上形成第二绝缘层150，第二绝缘层150覆盖第一绝缘层120中位于第二表面的那部分，并包覆第一电极130和第二电极140。
较佳地，第一绝缘层120和第二绝缘层150均由氧化钛制备而成；或者，第一绝缘层120和第二绝缘层150的材料之一为氧化钛。第一绝缘层120和第二绝缘层150均优选为由氧化硅和氧化钛组成的分布式布拉格反射镜。
参见图9，于第二绝缘层150、以及第一绝缘层120未设置第二绝缘层150的区域上形成第一胶膜200，并将外延层110通过第一胶膜200固定在第一基板300上。移除生长衬底100，并暴露出第一表面。第一胶膜200的制备材料包括聚酰亚胺或者亚克力胶，聚酰亚胺或者亚克力胶能够透过紫外波段的激光，且在紫外波段即可被激光充分分解，保证微发光二极管不受激光损伤。较佳地，聚酰亚胺或者亚克力胶至少部分吸收波长为360nm以下的激光，且对波长为360nm以下的激光的透过率不小于90％。
参见图10，部分移除第一胶膜200，且第一胶膜200的移除高度可控。通过控制第一胶膜200的移除高度可控制后续所形成的介质层400在外延层侧壁的高度，以进一步控制介质层400对外延层侧壁处的绝缘层120的包覆性和保护性。
采用湿法蚀刻法或干法蚀刻法对第一表面进行粗化处理。本实施例中，第一表面的粗化处理过程优选为湿法蚀刻法。
参见图11，于第一表面以及剩余的第一胶膜200上形成介质层400，介质层400自第一表面经外延层侧壁处的第一绝缘层120，延伸至第一胶膜200上。介质层400在外延层110侧壁的高度H1小于台面114的高度。
较佳地，介质层400在外延层侧壁的高度H1大于等于2μm，且小于等于6μm。H1大于优选为无限接近于6μm，H1越大，则第一绝缘层120的厚度越薄。
较佳地，介质层400在外延层侧壁的厚度D1为0～2μm，上述D1优选为小于等于0.8μm。介质层400在第一表面的厚度D2大于等于0.03μm，且小于等于2μm。
较佳地，介质层400的材料包括但不限于是氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化铝或者氟化镁。
较佳地，介质层400所覆盖的那部分外延层110侧壁与竖直面平行。或者，介质层400所覆盖的那部分外延层110侧壁与竖直面的夹角α1为0°～45°，此时，介质层400所覆盖的那部分外延层110侧壁自左下角方向倾斜至右上角方向。或者，介质层400所覆盖的那部分外延层侧壁与竖直面的夹角α1介于-30°～0°，此时，介质层400所覆盖的那部分外延层110侧壁自右下角方向倾斜至左上角方向。
参见图12，于介质层400上形成第二胶膜500，并将外延层110通过第二胶膜500固定在第二基板600上。移除第一基板300，在第一基板300与外延层110分离的过程中，介质层400可作为应力修复层，能够避免外延层110出现裂缝等缺陷，或者避免第一表面中的粗化损伤进一步扩大，并提高微发光二极管的可靠性。第二胶膜500的制备材料包括聚酰亚胺或者亚克力胶，聚酰亚胺或者亚克力胶能够透过紫外波段的激光，且在紫外波段即可被激光充分分解，保证微发光二极管不受激光损伤。较佳地，聚酰亚胺或者亚克力胶至少部分吸收波长为360nm以下的激光，且对波长为360nm以下的激光的透过率不小于90％。
参见图13，部分移除第二胶膜500，剩余的第二胶膜500的宽度小于外延层110的宽度，剩余的第二胶膜500的长度小于外延层110的长度。在第二胶膜500的移除过程中，由于介质层400覆盖外延层100的部分侧壁，则介质层400对外延层侧壁处的第一绝缘层120具有良好的包覆性，能够避免第一绝缘层120、尤其是外延层110受到损伤。
在第二胶膜500的移除过程中，第二表面上方的第二胶膜500也被移除，同时，第二绝缘层150被移除，以露出第一电极130和第二电极140。例如，如图13所示，第二绝缘层150全部被移除。或者，如图14所示，第二绝缘层150刻蚀不足，第二绝缘层150覆盖第一电极130和第二电极140的部分侧壁或者全部侧壁。
参见图15，于第二表面上形成第三胶膜700，并将外延层110通过第三胶膜700固定在第三基板800上，第三胶膜700优选为异方性导电膜(ACF)，第一电极130和第二电极140通过第三胶膜700与第三基板800电连接。移除第二基板600。
由于介质层400在外延层侧壁的高度小于台面114的高度，且介质层400在外延层侧壁的厚度相对较薄，可避免第三胶膜700鼓起，提高微发光二极管的发光效果。
参见图16，移除剩余的第二胶膜500。部分移除第三胶膜700，剩余的第三胶膜700的宽度小于外延层110的宽度，剩余的第三胶膜700的长度小于外延层110的长度。
在上述操作完成后，移除第三基板800即可得到图2～图4中的微发光二极管。
需要说明的是，若制备图5所示的微发光二极管，只需在采用湿法蚀刻法或干法蚀刻法对第一表面进行粗化处理的步骤之前，于部分第一表面上形成保护层160，并在采用湿法蚀刻法或干法蚀刻法对第一表面进行粗化处理的步骤之后，移除保护层160即可。
需要说明的是，若制备图6所示的微发光二极管，只需在采用湿法蚀刻法或干法蚀刻法对第一表面进行粗化处理的步骤之前，于部分第一表面上形成保护层160即可。
根据本申请的一个方面，提供了一种微发光元件。该微发光元件包括基板10以及设置在基板10上的至少一个微发光二极管，该微发光二极管为上述实施例中的微发光二极管。微发光二极管中外延层110的第一表面朝向基板10；或者，微发光二极管中外延层110的第一表面背向基板10。基板10与微发光二极管之间包括有胶膜20，且胶膜20的宽度小于外延层110的宽度。图17和图18仅对图2所示的微发光二极管所组成的微发光元件进行示例说明，图3～图6所示的微发光二极管所组成的微发光元件也在本申请所保护的范围之内。
该微发光二极管包括外延层110，外延层110的厚度优选为1～5μm。外延层110具有相对设置的第一表面和第二表面，且外延层110包括顺序排列的第一半导体层111、有源层112和第二半导体层113，第一半导体层111位于外延层110靠近第一表面的一侧，第二半导体层113位于外延层110靠近第二表面的一侧。第一表面优选为该微发光二极管的出光面，为了提高微发光元件的出光效率，该第一表面优选为经粗化处理而形成的表面。第二表面用于设置第一电极130和第二电极140。外延层110配置有台面114，台面114暴露出第一半导体层111，且朝向上述第二表面。
介质层400位于第一表面上，并覆盖第一表面和外延层110的至少部分侧壁。由于外延层110的厚度较薄，且第一表面优选为经粗化处理而形成，因此，于第一表面上形成介质层400并使该介质层400作为应力修复层，在后续利用激光剥离工艺使基板与微发光二极管分离的过程中，介质层400能够避免外延层110，尤其是微发光二极管的出光面出现裂缝等缺陷，或者，避免出光面中的粗化损伤进一步扩大，并提高微发光二极管以及微发光元件的可靠性。
介质层400在外延层110侧壁的高度H1小于台面114的高度，在微发光二极管的第二表面通过异方性导电膜(ACF)键合至基板时，可避免异方性导电膜(ACF)鼓起，提高微发光二极管以及微发光元件的发光效果。
在一种实施方式中，基板10包括但不限于是蓝宝石衬底、玻璃、硅衬底或者碳化硅衬底。胶膜20的制备材料包括聚酰亚胺或者亚克力胶，聚酰亚胺或者亚克力胶能够透过紫外波段的激光，且在紫外波段即可被激光充分分解，保证微发光二极管不受激光损伤。较佳地，聚酰亚胺或者亚克力胶至少部分吸收波长为360nm以下的激光，且对波长为360nm以下的激光的透过率不小于90％。
当微发光二极管中外延层110的第一表面背向基板10时，胶膜20优选为异方性导电膜(ACF)。
当微发光二极管中外延层110的第一表面朝向基板10时，基板10优选为透明衬底，透明衬底包括但不限于蓝宝石衬底或者玻璃衬底。
在一种实施方式中，介质层400在外延层侧壁的高度H1大于等于2μm，且小于等于6μm。介质层400在外延层侧壁的高度H1大于优选为无限接近于6μm，介质层400在外延层侧壁的高度H1越大，则所需的第一绝缘层120的厚度越薄。
介质层400在外延层侧壁的厚度D1为0～2μm，上述D1优选为小于等于0.8μm。介质层400在外延层侧壁的高度小于台面114的高度，且介质层400在外延层侧壁的厚度相对较薄，在微发光二极管的第二表面通过异方性导电膜(ACF)键合至基板时，可避免异方性导电膜(ACF)鼓起，提高微发光二极管以及微发光元件的发光效果。
较佳地，介质层400在第一表面的厚度D2大于等于0.03μm，且小于等于2μm。在本实施例中，介质层400在第一表面的厚度D2优选为0.05μm，且优选为采用原子层沉积法制成。
较佳地，介质层400的材料包括但不限于是氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化铝或者氟化镁。
较佳地，介质层400所覆盖的那部分外延层110侧壁与竖直面平行。或者，介质层400所覆盖的那部分外延层110侧壁与竖直面的夹角α1为0°～45°，此时，介质层400所覆盖的那部分外延层110侧壁自左下角方向倾斜至右上角方向。或者，介质层400所覆盖的那部分外延层侧壁与竖直面的夹角α1介于-30°～0°，此时，介质层400所覆盖的那部分外延层110侧壁自右下角方向倾斜至左上角方向。
在一种实施方式中，该微发光二极管还包括第一绝缘层120，第一绝缘层120位于第二表面上，并覆盖第二表面和外延层110的至少部分侧壁。第一绝缘层120优选为覆盖第二表面和外延层110的全部侧壁，介质层400自第一表面延伸至外延层110侧壁处的第一绝缘层120上。
该微发光二极管配置有台阶结构900，台阶结构900包括第一台阶910和第二台阶920，其中，第一台阶910由介质层400形成，第二台阶920由第一绝缘层120形成，在水平方向上第一台阶910超出第二台阶920，且第一台阶910超出第二台阶920的长度等于介质层400在外延层侧壁的厚度D1。第一台阶910超出第二台阶920的长度优选为小于等于0.8μm。在后续去除胶膜过程中，台阶结构900可用于保护第一绝缘层120，避免第一绝缘层120、外延层110受到损伤，并提高微发光二极管以及微发光元件的可靠性。
在一种实施方式中，该微发光二极管还包括第一电极130和第二电极140，第一电极130和第二电极140均位于第一绝缘层120上，并穿过第一绝缘层120分别与第一半导体层111、第二半导体层113电连接。
具体地，第一绝缘层120包括分设于第一半导体层111、第二半导体层113处的通孔，第一电极130填充与其对应的通孔并与第一半导体层111电连接，第二电极140填充与其对应的通孔并与第二半导体层113电连接。
较佳地，第一电极130和第二电极140的部分侧壁或者全部侧壁覆盖有第二绝缘层150，第二绝缘层150的厚度在高度方向上递减。第二绝缘层150的厚度优选为自上而下递减。
较佳地，第一绝缘层120由氧化钛制备而成；或者，第一绝缘层120的材料之一为氧化钛。第一绝缘层120优选为由氧化硅和氧化钛组成的分布式布拉格反射镜。
在一种实施方式中，第一表面的整个区域均被配置为由规则或不规则图形所形成的粗糙区域，粗糙区域为移除部分外延层110后形成，其主要是为了提高微发光二极管以及微发光元件的出光效率。
作为可替换的实施方式，第一表面的部分区域被配置为由规则或不规则图形所形成的粗糙区域，粗糙区域为移除部分外延层110后形成。具体地，第一表面包括粗糙部110-1和平台部110-2，平台部110-2环绕于粗糙部110-1的外围，且粗糙部110-1相对于平台部110-2向第二表面方向凹陷。粗糙部110-1优选为规则或不规则图形。
由于第一绝缘层120的制备材料包括有氧化钛，则利用蚀刻流体对第一表面粗化形成粗糙部110-1时，若第一绝缘层120暴露在蚀刻流体下，蚀刻流体会蚀刻第一绝缘层120中的氧化钛，导致第一绝缘层120失效，影响微发光二极管的出光效率。利用保护层预先覆盖第一表面的部分区域，并使保护层所覆盖的区域在蚀刻流体对第一表面粗化后形成平台部110-2。在该平台部110-2形成过程中，外延层侧壁处的第一绝缘层120未暴露在蚀刻流体下，从而避免第一绝缘层120受到损伤而导致第一绝缘层120失效，提高微发光二极管的可靠性以及出光效率。上述的蚀刻流体可为蚀刻液或蚀刻气体，本实施例中蚀刻流体优选为蚀刻液。
较佳地，该微发光二极管还包括保护层160，且保护层160至少覆盖平台部110-2。相应地，介质层400覆盖粗糙部110-1，以及平台部110-2上方的保护层160。保护层160靠近粗糙部110-1的端部优选为与平台部110-2靠近粗糙部110-1的端部对齐。
保护层160由等离子体化学气相沉积法或者原子层沉积法制成，制备材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝的一种或多种。保护层160的厚度优选为10nm～2000nm。
根据本申请的一个方面，提供一种显示器，其包括具有驱动电路的基底，以及设置在基底上的至少一个上述实施例中的微发光二极管，微发光二极管中的第一电极130、第二电极140朝向基底30并分别与驱动电路电连接。微发光二极管的结构与上述实施例中的微发光二极管的结构相同，在这里就不再一一赘述。
由以上的技术方案可知，于外延层110中的第一表面设置介质层400，该介质层400可作为应力修复层，在利用激光剥离工艺使基板与微发光二极管分离的过程中，能够避免外延层110出现裂缝等缺陷或者避免第一表面的粗化损伤进一步扩大，并提高微发光二极管的可靠性。
进一步地，该微发光二极管配置有台阶结构900，该台阶结构900包括第一台阶910和第二台阶920，其中，第一台阶910由介质层400形成，第二台阶920由第一绝缘层120形成，在水平方向上第一台阶910超出第二台阶920，且第一台阶910超出第二台阶920的长度等于介质层400外延层侧壁的厚度D1。在去除胶膜过程中，上述台阶结构可用于保护第一绝缘层120，避免第一绝缘层120、外延层110受到损伤，并提高微发光二极管的可靠性。同时，介质层400在外延层侧壁的高度需小于台面114的高度，介质层400在外延层侧壁的厚度相对较薄，在微发光二极管的第二表面通过胶膜键合至基板时，可避免胶膜鼓起，提高微发光二极管的发光效果。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。
Claims (20)
1.一种微发光二极管，其特征在于，包括：
外延层，包括顺序排列的第一半导体层、有源层和第二半导体层；所述外延层具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一半导体层位于所述外延层靠近第一表面的一侧；所述外延层配置有台面，所述台面暴露出所述第一半导体层，且朝向所述第二表面；
介质层，覆盖所述第一表面和所述外延层的至少部分侧壁；所述介质层在外延层侧壁的高度H1小于所述台面的高度。
2.根据权利要求1所述的微发光二极管，其特征在于，所述介质层在外延层侧壁的高度H1大于等于2μm，且小于等于6μm。
3.根据权利要求1所述的微发光二极管，其特征在于，所述介质层在外延层侧壁的厚度D1为0～2μm。
4.根据权利要求1所述的微发光二极管，其特征在于，所述介质层在第一表面的厚度D2大于等于0.03μm，且小于等于2μm。
5.根据权利要求1所述的微发光二极管，其特征在于，所述介质层的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化铝或者氟化镁。
6.根据权利要求1所述的微发光二极管，其特征在于，所述第一表面的至少部分区域被配置为由规则或不规则图形所形成的粗糙区域，且所述粗糙区域为移除部分外延层后形成。
7.根据权利要求1所述的微发光二极管，其特征在于，所述第一表面包括粗糙部和平台部，所述平台部环绕于所述粗糙部的外围，且所述粗糙部相对于所述平台部向第二表面方向凹陷。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的微发光二极管，其特征在于，还包括：
第一绝缘层，覆盖所述第二表面和所述外延层的至少部分侧壁；
台阶结构，包括由所述介质层形成的第一台阶和由所述第一绝缘层形成的第二台阶，在水平方向上所述第一台阶超出所述第二台阶，且所述第一台阶超出第二台阶的宽度等于所述介质层在外延层侧壁的厚度D1。
9.根据权利要求8所述的微发光二极管，其特征在于，还包括：
第一电极，与第一半导体层电连接；
第二电极，与第二半导体层电连接。
10.根据权利要求9所述的微发光二极管，其特征在于，所述第一电极和第二电极的部分侧壁或者全部侧壁覆盖有第二绝缘层，所述第二绝缘层的厚度在高度方向上递减。
11.根据权利要求1所述的微发光二极管，其特征在于，所述微发光二极管的最小尺寸为0.5～5μm、5～10μm、10～20μm、20～50μm或50～100μm。
12.根据权利要求1所述的微发光二极管，其特征在于，所述外延层的厚度为1～5μm。
13.根据权利要求1所述的微发光二极管，其特征在于，所述介质层所覆盖的那部分外延层侧壁与竖直面的夹角介于0°～45°；或者，所述介质层所覆盖的那部分外延层侧壁与竖直面的夹角介于-30°～0°。
14.一种微发光二极管的制备方法，其特征在于，包括：
形成外延层，所述外延层包括顺序排列的第一半导体层、有源层和第二半导体层；所述外延层具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一半导体层位于所述外延层靠近第一表面的一侧；
自所述第二表面刻蚀所述外延层并形成台面，所述台面暴露出所述第一半导体层，且朝向所述第二表面；
形成介质层，所述介质层覆盖所述第一表面并自所述第一表面延伸至所述外延层的侧壁，所述介质层在外延层侧壁的高度H1小于所述台面的高度。
15.根据权利要求14所述的微发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述形成介质层之前，所述刻蚀外延层并形成台面之后，还包括：
对所述第一表面的全部区域或者部分区域进行移除工艺、粗化处理或者图案化处理。
16.一种微发光元件，其特征在于，包括：
基板；
至少一个微发光二极管，设置在所述基板上；每个所述微发光二极管均包括：
外延层，包括顺序排列的第一半导体层、有源层和第二半导体层；所述外延层具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一半导体层位于所述外延层靠近第一表面的一侧；所述外延层配置有台面，所述台面暴露出所述第一半导体层，且朝向所述第二表面；所述第一表面朝向或者背向所述基板；
介质层，覆盖所述第一表面和所述外延层的至少部分侧壁；所述介质层在外延层侧壁的高度H1小于所述台面的高度；
胶膜，位于所述基板与所述微发光二极管之间，所述胶膜的宽度小于所述外延层的宽度。
17.根据权利要求16所述的微发光元件，其特征在于，所述基板包括透明衬底，所述透明衬底包括蓝宝石衬底或者玻璃衬底。
18.根据权利要求16所述的微发光元件，其特征在于，所述介质层在外延层侧壁的高度H1大于等于2μm，且小于等于6μm；所述介质层在外延层侧壁的厚度D1为0～2μm；所述介质层在第一表面的厚度D2大于等于0.03μm，且小于等于2μm。
19.根据权利要求16所述的微发光元件，其特征在于，所述第一表面的至少部分区域被配置为由规则或不规则图形所形成的粗糙区域，且所述粗糙区域为移除部分外延层后形成。
20.一种显示器，其特征在于，包括具有驱动电路的基底、设在所述基底上的至少一个如权利要求1～13中任一项所述的微发光二极管，所述微发光二极管与所述驱动电路电连接。
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