CN116344724A - 一种微型发光元件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微型发光元件及其制备方法，本发明提供的微型发光元件，包括基板及位于所述基板表面的若干个LED芯片；其中，所述基板具有若干个间隔分布的电极连接部件；所述LED芯片包括垂直结构LED芯片；所述垂直结构LED芯片横卧于所述基板表面，且所述垂直结构LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件连接。同时，通过遮挡其余出光面，使光只通过一个面出射，实现了良好的发光形貌，呈朗伯分布。另外，基板表面的若干个LED芯片可以在芯片制作过程中通过晶圆级键合，实现若干个LED芯片的集成，避免了传统混光过程中的多次巨量转移，实现全彩化，并且可以突破现有芯片技术的尺寸限制，使得发光单元做得更小。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种微型发光元件及其制备方法。
背景技术
微元件技术是指在基板上以高密度集成的微小尺寸的元件阵列。目前，微间距发光二极管(Mini/Micro-LED)技术逐渐成为研究热门，工业界期待有高品质的微元件产品进入市场。高品质微间距发光二极管产品会对市场上已有的诸如LCD/OLED的传统显示产品产生深刻影响。
随着显示行业的发展，对面板功耗和显示效果要求越来严苛。相对于OLED和液晶显示，LED直接显示可以在保证寿命和响应速度的前提下，有效提升显示亮度和降低功耗，但是LED直接显示面临着微缩化的极限，尽管业界投入大量资源开发Mini/Micro-LED芯片，但是受制于设备能力及芯片设计的物理极限，使得微缩化芯片，尤其是MICRO芯片的量产依旧较困难。
现有的微型芯片技术与传统的芯片技术设计思路基本一致，大都将水平结构的LED芯片键合至基板，所作出的芯片为5面出光(含1个正面、4个侧面)，而实际采用的取光方向与外延叠层方向垂直，即采用正面出光。然而，如图1所示，随着芯片微缩化，侧面出光在出光中占据的比例急剧增加，由于其没有被有效利用，将直接影响芯片的出光形貌。另外，传统微型芯片受限于双电极结构在制作中会存在牺牲部分发光区，同时受限于电极排布，芯片尺寸的缩小面临着着电极短路的风险，如此在微型发光元件的制作过程中面临着极大的挑战。
有鉴于此，本发明人专门设计了一种微型发光元件及其制备方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微型发光元件及其制备方法，以解决微型发光元件的制作工艺复杂、尺寸微缩化受限的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种微型发光元件，包括基板及位于所述基板表面的若干个LED芯片；其中，所述基板具有若干个间隔分布的电极连接部件；所述LED芯片包括垂直结构LED芯片；所述垂直结构LED芯片横卧于所述基板表面，且所述垂直结构LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件连接。
优选地，所述垂直结构LED芯片背离所述基板的一侧表面为出光面，在所述LED芯片的非出光面处设有反射镜。
优选地，所述反射镜与所述LED芯片的非出光面绝缘接触。
优选地，所述反射镜包括DBR结构、ODR结构。
优选地，各所述电极连接部件并排于所述基板的表面。
优选地，所述垂直结构LED芯片包括红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片；且，所述红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片通过并排横卧于所述基板表面的方式，以形成具有红、绿、蓝三基色的发光单元。
优选地，相邻的两LED芯片之间相互间隔。
优选地，相邻的两LED芯片之间通过绝缘材料层键合形成一体。
优选地，所述微型发光元件包括Mini-LED芯片或Micro-LED芯片。
优选地，所述垂直结构LED芯片包括依次层叠于电极基板表面的第二型半导体层、有源区及第一型半导体层以及第一电极。
本发明还提供了一种微型发光元件的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S01、提供一生长衬底；
S02、在所述生长衬底表面生长外延叠层，所述外延叠层包括依次生长的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；
S03、沿所述外延叠层表面刻蚀至所述生长衬底表面，以形成通过沟道相互间隔排布的若干个外延单元；
S04、提供一电极基板，且所述电极基板在外延叠层表面通过键合工艺与所述外延叠层形成一体；
S05、剥离所述生长衬底，使所述第一型半导体层裸露；
S06、在所述第一型半导体层的裸露面制作形成第一电极；
S07、通过切割形成若干个垂直结构LED芯片，其中，所述电极基板作为所述垂直结构LED芯片的第二电极；
S08、提供一基板，所述基板具有若干个间隔分布的电极连接部件；
S09、将所述垂直结构LED芯片横卧于所述基板表面，且所述垂直结构LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件连接；
S10、重复步骤S09，使所述基板上具有若干个垂直结构LED芯片，且相邻两个垂直结构LED芯片之间相互间隔。
优选地，所述垂直结构LED芯片背离所述基板的一侧表面为出光面；且，在所述LED芯片的非出光面处设有反射镜。
优选地，通过所述制备方法分别获得红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片；且，所述红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片通过并排横卧于所述基板表面的方式，以形成具有红、绿、蓝三基色的发光单元。
本发明还提供了另一种微型发光元件的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S01、提供一生长衬底；
S02、在所述生长衬底表面生长外延叠层，所述外延叠层包括依次生长的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；
S03、沿所述外延叠层表面刻蚀至所述生长衬底表面，以形成通过沟道相互间隔排布的若干个外延单元；
S04、提供一电极基板，且所述电极基板在外延叠层表面通过键合工艺与所述外延叠层形成一体；
S05、剥离所述生长衬底，使所述第一型半导体层裸露；
S06、在所述第一型半导体层的裸露面制作形成第一电极；
S07、重复步骤S01至S06，分别获得具有红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片的晶圆；
S08、将所述具有红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片的晶圆的电极通过绝缘材料层键合形成一体；
S09、通过切割工艺，形成若干个具有红、绿、蓝三基色的发光单元；其中，所述电极基板作为所述垂直结构LED芯片的第二电极；
S10、提供一基板，所述基板具有若干个间隔分布的电极连接部件；
S11、将所述发光单元横卧于所述基板表面，且所述红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件连接。
优选地，所述垂直结构LED芯片背离所述基板的一侧表面为出光面；且，在所述LED芯片的非出光面处设有反射镜。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的微型发光元件，包括基板及位于所述基板表面的若干个LED芯片；其中，所述基板具有若干个间隔分布的电极连接部件；所述LED芯片包括垂直结构LED芯片；所述垂直结构LED芯片横卧于所述基板表面，且所述垂直结构LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件连接。通过垂直结构LED芯片，使所述微型发光元件具有高光效、良好散热能力、高可靠性及最大化的发光面积的优点；同时，可以突破现有芯片技术的尺寸限制，使得LED发光单元做得更小。
进一步地，所述垂直结构LED芯片背离所述基板的一侧表面为出光面，在所述LED芯片的非出光面处设有反射镜；从而实现了LED芯片的发光形貌呈朗伯分布，使LED芯片具有良好的发光形貌。
其次，所述垂直结构LED芯片包括红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片；且，所述红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片通过并排横卧于所述基板表面的方式，以形成具有红、绿、蓝三基色的发光单元。进一步地，相邻的两LED芯片之间通过绝缘键合材料形成一体。基于上述结构，在实现了Mini-LED芯片或Micro-LED芯片的显示效果的同时，可在LED的晶圆端键合形成发光单元，实现若干个LED芯片的集成及其全彩化，避免了传统混光过程中的多次巨量转移。
本发明还提供了一种微元件结构的制作方法，其相邻的两LED芯片之间相互间隔，在实现上述技术效果的同时，其操作简单，易于实现。
本发明还提供了另一种微元件结构的制作方法，相邻的两LED芯片之间通过绝缘键合材料形成一体，可在LED的晶圆端键合形成发光单元，如此避免了繁杂的巨量转移工艺；在实现上述技术效果的同时，其操作简单，易于实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中微型LED芯片的发光形貌；
图2为本发明实施例1所提供的微型发光元件的结构示意图；
图3.1至图3.10为本发明实施例1所提供的微型发光元件的制备方法所对应的结构示意图；
图4为本发明实施例2提供的微型发光元件的结构示意图；；
图5.1至图5.12为本发明实施例2所提供的微型发光元件的制备方法所对应的结构示意图；
图中符号说明：
1、生长衬底；2、第一型半导体层；3、有源区；4、第二型半导体层；5、反射镜；6、电极基板；7、第一电极；8、绝缘材料层；10、沟道；11、基板；12、电极连接部件；L1、L2、L3……Ln：LED芯片。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清晰，下面结合附图对本发明的内容作进一步说明。本发明不局限于该具体实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图2所示，一种微型发光元件，包括基板11及位于所述基板11表面的若干个LED芯片(L1、L2、L3……Ln)；其中，所述基板11具有若干个间隔分布的电极连接部件12；所述LED芯片包括垂直结构LED芯片；所述垂直结构LED芯片横卧于所述基板11表面，且所述垂直结构LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件12连接。
需要强调的是，本发明实施例中，为了突显本发明的技术发明点，图3仅示意了微发光器件中的6个LED芯片，在实际使用过程中，基板11表面含有成千上万个LED芯片，具体视情况而定，本申请对此并不做限定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述垂直结构LED芯片背离所述基板11的一侧表面为出光面，在所述LED芯片的非出光面处设有反射镜5。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述反射镜5包括DBR结构、ODR结构以及金属反射镜中的至少一种。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，当所述反射镜5为导电型材料时，在所述LED芯片的非出光面处还设有钝化层，以防止所述LED芯片短路。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述钝化层包括SiO2、SiC、AlN、SiONx、SiNx中的一种或多种。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，各所述电极连接部件12并排于所述基板11的表面。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述垂直结构LED芯片包括红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片(分别为L1、L2、L3)；且，所述红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片通过并排横卧于所述基板11表面的方式，以形成具有红、绿、蓝三基色的发光单元。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，相邻的两LED芯片之间相互间隔。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述微型发光元件包括Mini-LED芯片或Micro-LED芯片。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述垂直结构LED芯片包括依次层叠于电极基板6表面的第二型半导体层4、有源区3及第一型半导体层2以及第一电极7。
其中，第二型半导体层4、有源区3及第一型半导体层2为通过MOCVD或其它的生长方式获得的半导体垒晶叠层，该半导体垒晶叠层为能够提供常规的如紫外、蓝、绿、黄、红、红外光等辐射的半导体材料，具体的可以是200～950nm的材料，如常见的氮化物，具体的，如氮化镓基半导体垒晶叠层，氮化镓基垒晶叠层常见有掺杂铝、铟等元素，主要提供200～550nm波段的辐射；或者常见的铝镓铟磷基或铝镓砷基半导体垒晶叠层，主要提供550～950nm波段的辐射。半导体垒晶叠层主要包括第二型半导体层4、有源区3以及第一型半导体层2。第一型半导体层2和第二型半导体层4可分别通过n型掺杂或P型掺杂以实现至少分别提供电子或空穴的材料层。n型半导体层可以掺杂有诸如Si、Ge、或者Sn的n型掺杂物，P型掺杂半导体层可以掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、Sr、或者Ba的P型掺杂物。第二型半导体层4、有源区3以及第一型半导体层2具体可以是铝镓铟氮、氮化镓、铝镓氮、铝铟磷、铝镓铟磷或砷化镓或铝镓砷等材料制作形成。第二型半导体层4以及第一型半导体层2包括提供电子或空穴的覆盖层，以及可以包括其它层材料如电流扩展层、窗口层或欧姆接触层等，根据掺杂浓度或组分含量不同进行设置为不同的多层。有源区3为提供电子和空穴复合提供光辐射的区域，根据发光波长的不同可选择不同的材料，有源区3可以是单量子阱或多量子阱的周期性结构。通过调整有源区3中半导体材料的组成比，以期望辐射出不同波长的光。
所述第一电极7与第二电极分别设置于LED芯片的正面、背面，且所述第一电极7与第二电极优选为与半导体外延材料之间形成良好的欧姆接触的金属材料。
本实施例还提供了另一种微型发光元件的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S01、如图3.1所示，提供一生长衬底1；
需要说明的是，生长衬底1的类型在本实施例的微型发光元件不受限制，例如，衬底可以是但不限于蓝宝石衬底、硅衬底、GaAs衬底等。
S02、如图3.2所示，在所述生长衬底1表面生长外延叠层，所述外延叠层包括依次生长的第一型半导体层2、有源区3以及第二型半导体层4；
其中，第二型半导体层4、有源区3及第一型半导体层2为通过MOCVD或其它的生长方式获得的半导体垒晶叠层，该半导体垒晶叠层为能够提供常规的如紫外、蓝、绿、黄、红、红外光等辐射的半导体材料，具体的可以是200～950nm的材料，如常见的氮化物，具体的，如氮化镓基半导体垒晶叠层，氮化镓基垒晶叠层常见有掺杂铝、铟等元素，主要提供200～550nm波段的辐射；或者常见的铝镓铟磷基或铝镓砷基半导体垒晶叠层，主要提供550～950nm波段的辐射。半导体垒晶叠层主要包括第二型半导体层4、有源区3以及第一型半导体层2。第一型半导体层2和第二型半导体层4可分别通过n型掺杂或P型掺杂以实现至少分别提供电子或空穴的材料层。n型半导体层可以掺杂有诸如Si、Ge、或者Sn的n型掺杂物，P型掺杂半导体层可以掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、Sr、或者Ba的P型掺杂物。第二型半导体层4、有源区3以及第一型半导体层2具体可以是铝镓铟氮、氮化镓、铝镓氮、铝铟磷、铝镓铟磷或砷化镓或铝镓砷等材料制作形成。第二型半导体层4以及第一型半导体层2包括提供电子或空穴的覆盖层，以及可以包括其它层材料如电流扩展层、窗口层或欧姆接触层等，根据掺杂浓度或组分含量不同进行设置为不同的多层。有源区3为提供电子和空穴复合提供光辐射的区域，根据发光波长的不同可选择不同的材料，有源区3可以是单量子阱或多量子阱的周期性结构。通过调整有源区3中半导体材料的组成比，以期望辐射出不同波长的光。
S03、如图3.3所示，沿所述外延叠层表面刻蚀至所述生长衬底1表面，以形成通过沟道10相互间隔排布的若干个外延单元；
在本申请的一个实施例中，对外延叠层的进行深蚀刻至裸露生长衬底1表面，形成通过沟道10相互间隔排布的若干个外延单元；包括：利用电感耦合等离子体(ICP)工艺，刻蚀气体包括：Cl2、Ar和O2。但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
需要强调的是，本步骤中，为了突显本发明的技术发明点，图中仅示意了通过沟道10相互间隔排布的2个外延单元；在实际使用过程中，生长衬底1表面含有成千上万个外延单元，具体视情况而定，本申请对此并不做限定。
S04、如图3.4所示，将所述外延单元的一侧面定义为出光面，并在非出光面的侧面制作反射镜5；
S05、如图3.5所示，提供一电极基板6，且所述电极基板6在外延叠层表面通过键合工艺与所述外延叠层形成一体；
S06、如图3.6所示，剥离所述生长衬底1，使所述第一型半导体层2裸露；
S07、如图3.7所示，在所述第一型半导体层2的裸露面制作形成第一电极7；
S08、如图3.8所示，通过切割形成若干个独立的垂直结构LED芯片，其中，所述电极基板6作为所述垂直结构LED芯片的第二电极；
S09、如图3.9所示，提供一基板11，所述基板11具有若干个间隔分布的电极连接部件12；
S10、如图3.10所示，将所述垂直结构LED芯片横卧于所述基板11表面，且所述垂直结构LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件12连接；
S11、重复步骤S10，使所述基板11上具有若干个垂直结构LED芯片，且相邻两个垂直结构LED芯片之间相互间隔。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，通过所述制备方法分别获得红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片；且，所述红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片(如图1所示的L1、L2、L3)通过并排横卧于所述基板11表面的方式，以形成具有红、绿、蓝三基色的发光单元。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的微型发光元件，包括基板11及位于所述基板11表面的若干个LED芯片；其中，所述基板11具有若干个间隔分布的电极连接部件12；所述LED芯片包括垂直结构LED芯片；所述垂直结构LED芯片横卧于所述基板11表面，且所述垂直结构LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件12连接。通过垂直结构LED芯片，使所述微型发光元件具有高光效、良好散热能力、高可靠性及最大化的发光面积的优点；同时，可以突破现有芯片技术的尺寸限制，使得LED发光单元做得更小。
进一步地，所述垂直结构LED芯片背离所述基板11的一侧表面为出光面，在所述LED芯片的非出光面处设有反射镜5；从而实现了LED芯片的发光形貌呈朗伯分布，使LED芯片具有良好的发光形貌。
其次，所述垂直结构LED芯片包括红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片；且，所述红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片通过并排横卧于所述基板11表面的方式，以形成具有红、绿、蓝三基色的发光单元。从而实现了Mini-LED芯片或Micro-LED芯片的显示效果。
本发明还提供了一种微元件结构的制作方法，其相邻的两LED芯片之间相互间隔，在实现上述技术效果的同时，其操作简单，易于实现。
实施例2
如图4所示，本实施例与实施例1相比所存在的区别仅在于：在本实施例所提供的微型发光元件中，相邻的两LED芯片之间通过绝缘材料层8形成一体。
本发明实施例还提供了该微型发光元件的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S01、如图5.1所示，提供一生长衬底1；
需要说明的是，生长衬底1的类型在本实施例的微型发光元件不受限制，例如，衬底可以是但不限于蓝宝石衬底、硅衬底、GaAs衬底等。
S02、如图5.2所示，在所述生长衬底1表面生长外延叠层，所述外延叠层包括依次生长的第一型半导体层2、有源区3以及第二型半导体层4；
其中，第二型半导体层4、有源区3及第一型半导体层2为通过MOCVD或其它的生长方式获得的半导体垒晶叠层，该半导体垒晶叠层为能够提供常规的如紫外、蓝、绿、黄、红、红外光等辐射的半导体材料，具体的可以是200～950nm的材料，如常见的氮化物，具体的，如氮化镓基半导体垒晶叠层，氮化镓基垒晶叠层常见有掺杂铝、铟等元素，主要提供200～550nm波段的辐射；或者常见的铝镓铟磷基或铝镓砷基半导体垒晶叠层，主要提供550～950nm波段的辐射。半导体垒晶叠层主要包括第二型半导体层4、有源区3以及第一型半导体层2。第一型半导体层2和第二型半导体层4可分别通过n型掺杂或P型掺杂以实现至少分别提供电子或空穴的材料层。n型半导体层可以掺杂有诸如Si、Ge、或者Sn的n型掺杂物，P型掺杂半导体层可以掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、Sr、或者Ba的P型掺杂物。第二型半导体层4、有源区3以及第一型半导体层2具体可以是铝镓铟氮、氮化镓、铝镓氮、铝铟磷、铝镓铟磷或砷化镓或铝镓砷等材料制作形成。第二型半导体层4以及第一型半导体层2包括提供电子或空穴的覆盖层，以及可以包括其它层材料如电流扩展层、窗口层或欧姆接触层等，根据掺杂浓度或组分含量不同进行设置为不同的多层。有源区3为提供电子和空穴复合提供光辐射的区域，根据发光波长的不同可选择不同的材料，有源区3可以是单量子阱或多量子阱的周期性结构。通过调整有源区3中半导体材料的组成比，以期望辐射出不同波长的光。
S03、如图5.3所示，沿所述外延叠层表面刻蚀至所述生长衬底1表面，以形成通过沟道10相互间隔排布的若干个外延单元；
在本申请的一个实施例中，对外延叠层的进行深蚀刻至裸露生长衬底1表面，形成通过沟道10相互间隔排布的若干个外延单元；包括：利用电感耦合等离子体(ICP)工艺，刻蚀气体包括：Cl2、Ar和O2。但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
需要强调的是，本步骤中，为了突显本发明的技术发明点，图中仅示意了通过沟道10相互间隔排布的2个外延单元；在实际使用过程中，生长衬底1表面含有成千上万个外延单元，具体视情况而定，本申请对此并不做限定。
S04、如图5.4所示，将所述外延单元的一侧面定义为出光面，并在非出光面的侧面制作反射镜5；
S05、如图5.5所示，提供一电极基板6，且所述电极基板6在外延叠层表面通过键合工艺与所述外延叠层形成一体；
S06、如图5.6所示，剥离所述生长衬底1，使所述第一型半导体层2裸露；
S07、如图5.7所示，在所述第一型半导体层2的裸露面制作形成第一电极7；
S08、重复步骤S01至S07，分别获得具有红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片的晶圆，如图5.8所示，；
需要强调的是，通过所述生长衬底1与外延叠层的搭配以实现预期波长的LED芯片。
其中，第二型半导体层4、有源区3及第一型半导体层2为通过MOCVD或其它的生长方式获得的半导体垒晶叠层，该半导体垒晶叠层为能够提供常规的如紫外、蓝、绿、黄、红、红外光等辐射的半导体材料，具体的可以是200～950nm的材料，如常见的氮化物，具体的，如氮化镓基半导体垒晶叠层，氮化镓基垒晶叠层常见有掺杂铝、铟等元素，主要提供200～550nm波段的辐射；或者常见的铝镓铟磷基或铝镓砷基半导体垒晶叠层，主要提供550～950nm波段的辐射。半导体垒晶叠层主要包括第二型半导体层4、有源区3以及第一型半导体层2。第一型半导体层2和第二型半导体层4可分别通过n型掺杂或P型掺杂以实现至少分别提供电子或空穴的材料层。n型半导体层可以掺杂有诸如Si、Ge、或者Sn的n型掺杂物，P型掺杂半导体层可以掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、Sr、或者Ba的P型掺杂物。第二型半导体层4、有源区3以及第一型半导体层2具体可以是铝镓铟氮、氮化镓、铝镓氮、铝铟磷、铝镓铟磷或砷化镓或铝镓砷等材料制作形成。第二型半导体层4以及第一型半导体层2包括提供电子或空穴的覆盖层，以及可以包括其它层材料如电流扩展层、窗口层或欧姆接触层等，根据掺杂浓度或组分含量不同进行设置为不同的多层。有源区3为提供电子和空穴复合提供光辐射的区域，根据发光波长的不同可选择不同的材料，有源区3可以是单量子阱或多量子阱的周期性结构。通过调整有源区3中半导体材料的组成比，以期望辐射出不同波长的光。
S09、如图5.9所示，将所述具有红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片的晶圆的电极通过绝缘材料层8键合形成一体；
本实施例中，所述绝缘材料层8包括但不限于二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅。
S10、如图5.10所示，通过切割工艺，形成若干个具有红、绿、蓝三基色的发光单元，其中，所述电极基板作为所述垂直结构LED芯片的第二电极；
S11、如图5.11所示，提供一基板11，所述基板11具有若干个间隔分布的电极连接部件12；
S12、如图5.12所示，将所述发光单元横卧于所述基板11表面，且所述红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件12连接。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的微型发光元件，包括基板11及位于所述基板11表面的若干个LED芯片；其中，所述基板11具有若干个间隔分布的电极连接部件12；所述LED芯片包括垂直结构LED芯片；所述垂直结构LED芯片横卧于所述基板11表面，且所述垂直结构LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件12连接。通过垂直结构LED芯片，使所述微型发光元件具有高光效、良好散热能力、高可靠性及最大化的发光面积的优点；同时，可以突破现有芯片技术的尺寸限制，使得LED发光单元做得更小。
进一步地，所述垂直结构LED芯片背离所述基板11的一侧表面为出光面，在所述LED芯片的非出光面处设有反射镜5；从而实现了LED芯片的发光形貌呈朗伯分布，使LED芯片具有良好的发光形貌。
其次，所述垂直结构LED芯片包括红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片；且，所述红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片通过并排横卧于所述基板11表面的方式，以形成具有红、绿、蓝三基色的发光单元。进一步地，相邻的两LED芯片之间通过绝缘键合材料形成一体。基于上述结构，在实现了Mini-LED芯片或Micro-LED芯片的显示效果的同时，可在LED的晶圆端键合形成发光单元，实现若干个LED芯片的集成及其全彩化，避免了传统混光过程中的多次巨量转移。
本发明还提供一种微元件结构的制作方法，相邻的两LED芯片之间通过绝缘键合材料形成一体，可在LED的晶圆端键合形成发光单元，如此避免了繁杂的巨量转移工艺；在实现上述技术效果的同时，其操作简单，易于实现。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (14)
1.一种微型发光元件，其特征在于，包括基板及位于所述基板表面的若干个LED芯片；其中，所述基板具有若干个间隔分布的电极连接部件；所述LED芯片包括垂直结构LED芯片；所述垂直结构LED芯片横卧于所述基板表面，且所述垂直结构LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件连接。
2.根据权利要求1所述的微型发光元件，其特征在于，所述垂直结构LED芯片背离所述基板的一侧表面为出光面，在所述LED芯片的非出光面处设有反射镜。
3.根据权利要求2所述的微型发光元件，其特征在于，所述反射镜包括DBR结构、ODR结构。
4.根据权利要求1所述的微型发光元件，其特征在于，各所述电极连接部件并排于所述基板的表面。
5.根据权利要求4所述的微型发光元件，其特征在于，所述垂直结构LED芯片包括红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片；且，所述红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片通过并排横卧于所述基板表面的方式，以形成具有红、绿、蓝三基色的发光单元。
6.根据权利要求1至5任一项所述的微型发光元件，其特征在于，相邻的两LED芯片之间相互间隔。
7.根据权利要求1至5任一项的微型发光元件，其特征在于，相邻的两LED芯片之间通过绝缘材料层键合形成一体。
8.根据权利要求1至5任一项的微型发光元件，其特征在于，所述微型发光元件包括Mini-LED芯片或Micro-LED芯片。
9.根据权利要求1或2所述的微型发光元件，其特征在于，所述垂直结构LED芯片包括依次层叠于电极基板表面的第二型半导体层、有源区及第一型半导体层以及第一电极。
10.一种微型发光元件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S01、提供一生长衬底；
S02、在所述生长衬底表面生长外延叠层，所述外延叠层包括依次生长的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；
S03、沿所述外延叠层表面刻蚀至所述生长衬底表面，以形成通过沟道相互间隔排布的若干个外延单元；
S04、提供一电极基板，且所述电极基板在外延叠层表面通过键合工艺与所述外延叠层形成一体；
S05、剥离所述生长衬底，使所述第一型半导体层裸露；
S06、在所述第一型半导体层的裸露面制作形成第一电极；
S07、通过切割形成若干个垂直结构LED芯片，其中，所述电极基板作为所述垂直结构LED芯片的第二电极；
S08、提供一基板，所述基板具有若干个间隔分布的电极连接部件；
S09、将所述垂直结构LED芯片横卧于所述基板表面，且所述垂直结构LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件连接；
S10、重复步骤S09，使所述基板上具有若干个垂直结构LED芯片，且相邻两个垂直结构LED芯片之间相互间隔。
11.根据权利要求10所述的微型发光元件的制备方法，其特征在于，所述垂直结构LED芯片背离所述基板的一侧表面为出光面；且，在所述LED芯片的非出光面处设有反射镜。
12.根据权利要求10所述的微型发光元件的制备方法，其特征在于，通过所述制备方法依次获得红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片；且，所述红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片通过并排横卧于所述基板表面的方式，以形成具有红、绿、蓝三基色的发光单元。
13.一种微型发光元件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S01、提供一生长衬底；
S02、在所述生长衬底表面生长外延叠层，所述外延叠层包括依次生长的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；
S03、沿所述外延叠层表面刻蚀至所述生长衬底表面，以形成通过沟道相互间隔排布的若干个外延单元；
S04、提供一电极基板，且所述电极基板在外延叠层表面通过键合工艺与所述外延叠层形成一体；
S05、剥离所述生长衬底，使所述第一型半导体层裸露；
S06、在所述第一型半导体层的裸露面制作形成第一电极；
S07、重复步骤S01至S06，分别获得具有红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片的晶圆；
S08、将所述具有红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片的晶圆的电极通过绝缘材料层键合形成一体；
S09、通过切割工艺，形成若干个具有红、绿、蓝三基色的发光单元，其中，所述电极基板作为所述垂直结构LED芯片的第二电极；
S10、提供一基板，所述基板具有若干个间隔分布的电极连接部件；S11、将所述发光单元横卧于所述基板表面，且所述红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片的两极性电极分别与所述电极连接部件连接。
14.根据权利要求13所述的微型发光元件的制备方法，其特征在于，所述垂直结构LED芯片背离所述基板的一侧表面为出光面；且，在所述LED芯片的非出光面处设有反射镜。
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| CN202310195073.XA CN116344724A (zh) | 2023-03-03 | 2023-03-03 | 一种微型发光元件及其制备方法 |
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