CN116960240A - 一种带有布线的集成led芯片的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体器件制备技术领域，具体涉及一种带有布线的集成LED芯片的制备方法，解决了如何制备获得一种带有布线的集成LED芯片的技术问题，该方法包括：在第一衬底正面制备阵列分布的LED芯片单元，在LED芯片单元正面沉积第一金属层，在第二衬底正面沉积第二金属层，第一金属层与第二金属层热压键合形成键合金属层，去除第一衬底，在键合金属层形成列向间隔分布的第二电极，在第二衬底背面沉积第二绝缘层、第三金属层，在第三金属层中形成行向间隔分布的第一电极，第二绝缘层用于防止第一电极与第二电极产生导通。

Description

一种带有布线的集成LED芯片的制备方法

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种带有布线的集成LED芯片的制备方法。

背景技术

目前，显示屏使用的发光单元主要为：直插式LED灯珠、SMD贴片式LED灯珠、MIP封装灯珠或COB封装灯珠等，从结构上看，这些发光单元的本质都是单颗或多颗分立器件在不同封装结构中的具体应用。

但在分立器件制备过程中，受到各种工艺的制约，例如：分立器件厚度加工、外形尺寸的切割工艺效率低且精确性差，导致产品良率无法获得进一步提升。

现有技术中，提供了一种LED垂直芯片的制作方法，申请号为201510778998.2，该方法实现了集成LED芯片制备，可以解决分立器件存在的产品良率低的技术问题，但采用该方法制备的电极为分立电极，这种电极结构与外部驱动电路连接时，需要另外布线，使用极其不便，并且，另外布线大大增加了后续工艺难度。

因此，亟需研发一种带有布线的集成LED芯片的制备方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种带有布线的集成LED芯片的制备方法，通过该方法制备获得的集成LED芯片，无需另外布线，可方便与外部电路或外部驱动单元连接。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带有布线的集成LED芯片的制备方法，其特征在于，该方法包括：

S1、提供第一衬底；

S2、在所述第一衬底正面制备阵列分布的LED芯片单元；

LED芯片单元包括自下而上依次分布的外延层、电流扩展层、第一绝缘层，所述外延层包括自下而上依次分布的第一半导体层、发光层、第二半导体层；

S3、在LED芯片单元的正面制备列向间隔分布的第二电极，包括：

在所述第一绝缘层上方沉积金属镀膜，所述金属镀膜包括第一金属层，所述金属镀膜覆盖于包含所述LED芯片单元正面的整面；

提供第二衬底，并在所述第二衬底正面覆盖第二金属层；

将所述第一金属层、第二金属层热压键合，形成键合金属层，在所述键合金属层形成列向间隔分布的第二电极；

S4、在LED芯片单元的背面制备行向间隔分布的第一电极，包括：

在所述第二衬底背面依次沉积第二绝缘层、第三金属层，所述第二绝缘层覆盖于包含所述LED芯片背面的整面，所述第三金属层覆盖于包含所述第二绝缘层表面的整面，在所述第三金属层中形成行向间隔分布的第一电极。

其进一步特征在于，

所述第一金属层的材质为NiSn、Au、AuSn、InSn、InAu或NiIn，但不限于NiSn、Au、AuSn、InSn、InAu或NiIn。

可选的，所述第二金属层的材质与所述第一金属层的材质相同。

可选的，所述第三金属层的材质为NiSn、Au、AuSn、InSn、InAu或NiIn，但不限于NiSn、Au、AuSn、InSn、InAu或NiIn。

可选的，所述金属镀膜还包括反射层、阻挡层，所述反射层、阻挡层、第一金属层自下而上依次分布。

可选的，所述反射层为DBR反射层（即分布布拉格反射镜）。

可选的，所述反射层为Ni/Ag/Au金属反射层或ITO/Ag/Tiw混合型ODR反射层。

可选的，所述阻挡层的材质为Ti或Pt，但不限于Ti或Pt。

可选的，步骤S2包括：

S21、在所述第一衬底上方蒸镀导电材料，形成电流扩展层，所述电流扩展层覆盖于包含所述第二半导体层表面的整面；

S22、采用光刻刻蚀工艺，依次刻蚀所述电流扩展层、外延层，形成阵列分布的LED芯片单元；

S23、在所述LED芯片单元上方生长第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖于包含所述电流扩展层正面的整面；

S24、对所述第一绝缘层局部区域进行刻蚀，使所述电流扩展层的需要接触位置暴露，形成所述LED芯片单元。

可选的，步骤S22，采用光刻刻蚀工艺，刻蚀所述电流扩展层，包括：在所述电流扩展层的表面覆盖第一光刻胶；

基于第一掩膜版，对所述第一光刻胶进行光刻；

采用等离子干法刻蚀或化学药液湿法刻蚀方式，对所述电流扩展层进行刻蚀，形成阵列分布的凸台；

清洗去除所述第一光刻胶。

可选的，采用光刻刻蚀工艺，蚀刻所述外延层，包括：在包含所述凸台表面的整面旋涂覆盖第二光刻胶；

基于第二掩膜版，对所述第二光刻胶进行光刻，使所述第二半导体层的正面待刻蚀区域暴露；

采用等离子刻蚀方法对所述第二半导体层的待刻蚀区域、发光层及第一半导体层的局部区域进行刻蚀，形成阵列分布的锥台，锥台即所述LED芯片单元；

清洗去除第二光刻胶；

可选的，步骤S3中，在所述键合金属层形成列向间隔分布的第二电极，包括：S31、依次去除第一衬底、第一半导体层背面局部区域，使所述第一绝缘层背面、剩余第一半导体层背面暴露；

S32、对第一绝缘层局部区域进行蚀刻，直至所述键合金属层表面暴露，暴露的键合金属层包括待刻蚀区、连接区；

S33、对所述待刻蚀区进行蚀刻，直至所述第二衬底背面暴露，从而形成列向间隔分布的第二电极。

可选的，步骤S4包括：在所述第二衬底背面依次沉积形成第二绝缘层、第三金属层，所述第二绝缘层覆盖于包含所述LED芯片背面的整面，所述第三金属层覆盖于包含所述第二绝缘层表面的整面；

在所述第三金属层中形成行向间隔分布的第一电极。

可选的，步骤S4包括：采用等离子体增强化学的气相沉积法，在LED芯片单元的背面整面沉积第二绝缘层；

采用光刻刻蚀工艺，对所述第二绝缘层的局部区域进行图形化刻蚀，使连接层的表面暴露。

可选的，步骤S4中，采用剥离工艺，在所述第三金属层中形成行向间隔分布的所述第一电极，包括：S421、在包含剩余第二绝缘层表面的整面覆盖第五光刻胶并进行图形化刻蚀，使剩余第二绝缘层表面局部区域暴露；

S422、在包含所述第五光刻胶表面的整面沉积第三金属层；

S423、对所述第三金属层进行剥离处理，形成行向间隔分布的第一电极。

采用本发明上述结构可以达到如下有益效果：

本申请通过包含步骤S1~S4的制备方法，制备获得了一种带有布线的集成LED芯片，布线为通过步骤S3、步骤S4制备获得的第一电极、第二电极，第一电极、第二电极分别位于集成LED芯片的正面、背面，这种电极结构设计，无需额外设置布线，只需在第一电极、第二电极边缘设置焊线连接外部驱动单元即可，方便了各个LED芯片单元与外部电路或外部驱动单元连接。

另外，本申请带有布线的集成LED芯片中，若干LED芯片单元的同类型半导体层可共用同一电极，电极制备过程中，只需将整面键合金属层按行间距分割、将整面第三金属层按列间距分割即可，大大降低了制备难度、简化了制备工艺。

附图说明

图1为本发明带有布线的集成LED芯片的制备方法流程图；

图2为在第一衬底上制备外延层、电流扩展层后的剖视结构示意图；

图3为在第一衬底上制备凸台后的剖视结构示意图；

图4为在第一衬底上制备LED芯片单元后的剖视结构示意图；

图5为在第一衬底上形成第一绝缘层并对第一绝缘层刻蚀后的剖视结构示意图；

图6为在第一绝缘层及LED芯片单元表面蒸镀第一金属层后主视的剖视结构示意图；

图7为第一金属层与第二金属层对应键合的剖视结构示意图；

图8为第一金属层与第二金属层键合形成键合金属层后的剖视结构示意图；

图9为将第一衬底去除后的剖视结构示意图；

图10为将第一半导体层背面局部区域去除后的剖视结构示意图；

图11为在第二衬底上形成列向排布的第二电极后的俯视结构示意图；

图12为图11中A-A向主视的剖视结构示意图；

图13为在第二衬底上覆盖第三金属层后的俯视结构示意图；

图14为在第二衬底上形成行向排布的第一电极后的俯视结构示意图；

图15为图14中B-B向主视的剖视结构示意图；

图16为本发明集成LED芯片的实物效果图。

附图标记：第一电极1、第一芯片连接部101、第一焊线连接部102、LED芯片单元10；

第二电极2、第二芯片连接部201、第二焊线连接部202；

第一衬底3、第一金属层301、反射层302、阻挡层303；

外延层4、第一半导体层401、发光层402、第二半导体层403；

电流扩展层5、第一绝缘层6、第二绝缘层7；

第二衬底8、第二金属层801、键合金属层a、第三金属层901。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

针对现有技术中存在的采用现有LED垂直芯片制备方法制备获得的分立电极，需要额外布线与外部电路或外部驱动单元（例如PM驱动的IC芯片）连接，使用极其不便，并且另外布线增加了后续工艺难度的技术问题，以下提供了一种带有布线的集成LED芯片的制备工艺方法。

参考图1，具体工艺步骤包括：

S1、提供第一衬底3；

本实施例中，不对第一衬底3的材质做具体限定，第一衬底3优选蓝宝石衬底、SiC衬底、GaAS衬底或Si衬底。

需要说明的是，当第一衬底3为蓝宝石衬底，后续采用激光玻璃方式对该蓝宝石衬底进行剥离时，若蓝宝石衬底表面粗糙度较高，则易对激光光束造成散光或反光影响，导致GaN不同区域吸收激光能量不一致，因此，在蓝宝石衬底正面沉积第一半导体层401前，先对蓝宝石衬底的正面进行镜面抛光处理，从而为后续第一衬底3剥离工艺做准备。

S2、在第一衬底3正面制备阵列分布的LED芯片单元10，LED芯片单元10包括自下而上依次分布的外延层4、电流扩展层5、第一绝缘层6，外延层4包括自下而上依次分布的第一半导体层401、发光层402、第二半导体层403。

LED芯片单元的具体制备步骤包括：S21、在第二半导体层403的上表面进行导电材料蒸镀，形成电流扩展层5，参考图2；

S22、依次刻蚀电流扩展层5、外延层4，形成阵列分布的LED芯片单元10，首先，采用光刻刻蚀工艺（例如ICP工艺）对电流扩展层5进行处理，包括，S221、在电流扩展层5的表面覆盖第一光刻胶；

S222、基于第一掩膜版，对第一光刻胶进行曝光、显影；

S223、采用等离子干法刻蚀或化学药液湿法刻蚀方式，对电流扩展层5进行刻蚀，形成阵列分布的凸台；

S224、清洗去除第一光刻胶，参考图3。

采用光刻刻蚀工艺蚀刻外延层，具体地：S2251、在凸台表面以及第二半导体层403正面等，即整面旋涂覆盖第二光刻胶；

S2252、基于第二掩膜版，对第二光刻胶进行曝光、显影，使第二半导体层403正面待刻蚀区域暴露；

S2253、采用等离子刻蚀方法对第二半导体层403的待刻蚀区域、其下方的发光层402及一定厚度的第一半导体层401进行刻蚀，形成阵列分布的锥台，锥台即LED芯片单元10；

S2254、清洗去除第二光刻胶，参考图4。

S23、采用等离子体增强化学的气相沉积法（即PECVD），在LED芯片单元10正面、剩余第一半导体层401正面等，即整面沉积第一绝缘层6；本实施例中，对第一绝缘层6的材质不做具体限定，可选的，第一绝缘层6为SiO₂薄膜或SiN_X薄膜，具有绝缘作用。

需要说明的是，在另一实施例中，还可采用化学气相沉积法（即CVD/ALD）沉积薄膜作为第一绝缘层6，此时，第一绝缘层6的材质为Al₂O₃ 或AlN，同样具有绝缘作用。

S24、采用光刻刻蚀工艺，对第一绝缘层6局部区域进行刻蚀，使电流扩展层5的需要接触位置暴露出来，形成LED芯片单元；

具体地：S241、在第一绝缘层6的表面旋涂一层第三光刻胶；

S242、基于第三掩膜版，对第三光刻胶进行曝光、显影，使第一绝缘层6的待刻蚀区域暴露；

S243、采用等离子干法腐蚀或化学药液湿法腐蚀方式，将第一绝缘层6的待刻蚀区域腐蚀掉，使电流扩展层5的需要接触位置暴露出来；

S244、清洗去除第三光刻胶，参考图5。

S3、在LED芯片单元的正面制备第二电极2，包括：

通过电子枪，在剩余第一绝缘层6正面等，即整面依次蒸镀反射层302、阻挡层303、第一金属层301，参考图6；

反射层材质优选Ni/Ag/Au金属反射层或ITO/Ag/Tiw混合型反射层，反射层302具有光反射作用，有利于提升发光效率。

阻挡层303的材质优选Ti或Pt等高熔点金属，目的是防止金属层之间产生扩散。

本实施例中，对第一金属层301的材质不做具体限定，第一金属层301的材质优选NiSn、Au、AuSn、InSn、InAu、NiIn中的任意一种。

提供第二衬底8，第二衬底8为不透明材质，本实施例中优选Si，并在第二衬底8正面蒸镀第二金属层801，第二金属层801的材质与第一金属层301的材质相同，用于制作第一电极1。第一金属层301、第二金属层801材质相同有利于后续进行热压键合。

将第一衬底3上的第一金属层301与第二衬底8上的第二金属层801进行热压键合，形成键合金属层，参考图7、图8。

在键合金属层形成列向间隔分布的第二电极2，包括：S31、依次去除第一衬底3、第一半导体层401背面区域：首先，剥离去除第一衬底3，参考图9。

本实施中，LED芯片单元为蓝光芯片或绿光芯片，第一衬底3选用蓝宝石衬底，则采用激光剥离的方式将蓝宝石衬底去除：第一半导体层401为N-GaN层，剥离时，在激光光束作用下，GaN分解为Ga、N₂，使蓝宝石衬底与N-GaN层快速分离。蓝宝石衬底为透明材质且易产生光串扰现象，本实施例中，将蓝宝石衬底剥离，有利于提高发光效率、克服透明衬底反光的串扰。

需要说明的是，在另一实施例中，如果LED芯片单元为蓝光芯片或绿光芯片，第一衬底3选用硅基衬底，硅基衬底易产生光吸收现象，导致LED芯片单元的出光效率偏低，因此，可采用化学刻蚀方式将硅基衬底去除；如果LED芯片单元为红光芯片，第一衬底3选用GaAS衬底，GaAS衬底易吸收光线，导致LED芯片单元的出光效率偏低，可采用化学刻蚀方式将GaAS衬底去除。

然后，采用光刻刻蚀工艺，对第一半导体层401背面区域进行蚀刻，包括：S311、在包含第一半导体层401背面的整面旋涂一层第四光刻胶；

S312、基于第四掩膜版，对第四光刻胶进行曝光、显影，使第一半导体层401的待刻蚀区域暴露；

S313、采用等离子干法腐蚀或化学药液湿法腐蚀方式，将第一半导体层401的待刻蚀区域腐蚀掉，使第一绝缘层6背面、剩余第一半导体层401背面暴露出来；

S314、清洗去除第四光刻胶，参考图10。

S32、同理，采用光刻刻蚀工艺，对第一绝缘层6进行图形化刻蚀（即进行曝光、显影），使键合金属层背面暴露出来，暴露的键合金属层包括待刻蚀区、连接区，连接区即第一焊线连接部102；

S33、同理，采用光刻刻蚀工艺，对待刻蚀区进行图形化刻蚀，使第二衬底8的背面暴露出来，从而形成列向间隔分布的条形第二电极2，参考图11、图12。

S4、在LED芯片单元10的背面制备行向间隔分布的第一电极1，包括：

S41、采用等离子体增强化学的气相沉积法（即PECVD），在包含剩余的第一绝缘层6表面的整面沉积第二绝缘层7；

采用光刻刻蚀工艺，对第二绝缘层8局部区域进行图形化刻蚀，使连接层表面暴露；

S42、采用剥离工艺，在第三金属层901中形成行向间隔分布的第一电极1，参考图14、图15，包括：S421、在包含第二绝缘层7表面的整面旋涂第五光刻胶并进行图形化刻蚀；

S422、在第五光刻胶表面以及暴露的剩余第二绝缘层表面局部区域等，即在包含第五光刻胶表面的整面沉积第三金属层901，参考图13；

S423、对第三金属层901进行剥离处理，形成行向间隔分布的第一电极1；

S424、清洗去除残余的第五光刻胶。

本实施例中，对第三金属层901的材质不做具体限定，第三金属层901的材质优选NiSn（即镍锡合金）、Au（即金）、AuSn（即金锡合金）、InSn（即铟锡合金）、InAu（即金铟合金）、NiIn（即镍铟合金）中的任意一种。

采用本申请工艺方法制成的带有布线的集成LED芯片中，LED芯片单元尺寸范围为10μm~100μm，集成的LED芯片单元数量可根据加工工艺的发展逐渐增加集成度，例如现阶段1mm*1mm的集成芯片内，LED芯片单元数量为：15*16，即1mm*1mm的集成芯片内设置有15行、16列LED芯片单元，见图16，工艺良率提升后，同面积的集成芯片中集成的LED芯片单元数量可进一步提升。

采用上述制备工艺获得的带有布线的集成LED芯片具体结构如下：

集成LED芯片包括第二衬底、以阵列结构分布于第二衬底的若干LED芯片单元10、分布于LED芯片单元10正面的第一电极1、分布于LED芯片单元10背面的第二电极2，第一电极1为N型金属电极，第二电极2为P型金属电极，第一电极1与第二电极2之间设置有第二绝缘层7，第二绝缘层7用于防止第一电极1与第二电极2导通。

每个LED芯片单元包括依次分布的外延层4、电流扩展层5、第一绝缘层6。其中，外延层4包括自下而上依次分布的第一半导体层401、发光层402、第二半导体层403，第一半导体层401为N 型半导体层，第二半导体层403为P型半导体层，发光层402为量子阱层。

本实施例中，对N 型半导体层、P型半导体层、第一绝缘层6、电流扩展层5、第二绝缘层7、N型金属电极、P型金属电极的材质不做具体限定，N型半导体层的材质优选N-GaN，P型半导体层的材质优选P-GaN；第一绝缘层6的材质优选SiO₂薄膜或SiN_X薄膜；电流扩展层5的材质优选纳米铟锡金属氧化物、NiAu或Ag；第二绝缘层7材质优选SiO₂、SiNx、AlO₃或AlN。

第一电极1、第二电极2的布置结构为：第一电极1位于同一行LED芯片单元背面，用于实现同一行LED芯片单元的第一半导体层401串联，第二电极2位于同一列LED芯片单元正面、通过电流扩展层5与第二半导体层403电连接，实现同一列LED芯片单元的第二半导体层403串联。

为便于行向LED芯片通过相应的第一电极1、焊线与外部电路或驱动IC连接，列向LED芯片通过相应的第二电极2、焊线与外部电路或驱动IC连接，本实施例中，将第一电极1、第二电极2设置为以下结构：第一电极1包括第一芯片连接部101、第一焊线连接部102，其一端沿LED芯片单元10行向延伸，凸出于该行LED芯片单元10的区域为第一焊线连接部102，位于该行LED芯片单元10下方的区域为第一芯片连接部101；第二电极2包括第二芯片连接部201、第二焊线连接部202，其一端沿LED芯片单元列向延伸，凸出于该列LED芯片单元的区域为第二焊线连接部202，位于该列LED芯片单元下方的区域为第二芯片连接部201，第一芯片连接部101、第二芯片连接部201分别用于连接相应的行向LED芯片阵列、列向LED芯片阵列，第一焊线连接部102、第二焊线连接部202分别用于连接焊线。

本实施例中，相邻两行第一电极1的第一焊线连接部102交错分布，各列第二电极2的第二焊线连接部201交错分布。以第一电极1为例，交错分布即其中一行第一电极1的第一焊线连接部102位于该行LED芯片单元的一侧，相邻的另一行第一电极1的第一焊线连接部102位于该行LED芯片单元的另一侧。

现有技术中当芯片集成度过高时，焊盘数量增多，焊盘以及焊盘间距偏小，会给后续焊线工艺带来一定困难度，例如不利于焊线与焊盘的精确焊接，而本申请中交错分布的方式，使得LED芯片单元单侧的焊盘数量减少，这有利于扩大焊盘（即第一焊线连接部、第二焊线连接部）的面积，从而在不减少芯片有效面积的同时扩大了焊接电极的尺寸，焊接电极尺寸的扩大进一步方便了焊线的焊接，有利于确保焊线与第一电极、第二电极精确、稳固连接。

另外，本申请的第一电极沿行向延伸、设置有凸出于相应行LED芯片单元的第一焊线连接部，第二电极沿列向延伸、设置有凸出于相应列LED芯片单元的第二焊线连接部，见图16，第一焊线连接部、第二焊线连接部的设置，使得焊线从该行LED芯片单元或该列LED芯片单元一侧边缘引出即可，无需从每个LED芯片单元顶端分别引出，从而方便了中部的LED芯片单元与外部的驱动单元连接。

需要说明的是，在另一实施例中，也可采用第一焊线连接部102同向分布和/或第二焊线连接部202同向分布的分布结构，同向分布即各行第一电极1的第一焊线连接部102位于该行LED芯片单元的同侧，和/或各列第二电极2的第二焊线连接部202位于该列LED芯片芯片的同侧，但这种结构不利于焊盘尺寸的扩大。实际应用中，可根据焊线与外部电路或驱动IC连接的具体位置对第一焊线连接部102、第二焊线连接部202的方位进行调整，例如，各行第一电极1的第一焊线连接部102同向分布，相邻两列第二电极2的第二焊线连接部202交错分布。

为确保单个LED芯片单元发出的光线能够发射出去，本案中，在第一电极1设置了透光区域101，透光区域101与单个LED芯片单元的发光面一一对应。

本案中集成LED芯片的工作原理为：集成LED芯片工作时，驱动电压通过第一电极传递至同一行LED芯片单元的第一半导体层、通过第二电极传递至同一列LED芯片单元的第二半导体层，从而实现了单个LED芯片单元逐个控制，例如，设定集成LED芯片中各LED芯片单元10的位置坐标为（X1，Y1）、（X2，Y2）……（Xn，Yn），其中，n为整数，第一焊线连接部102包括P1、P2……Pm，分别对应LED阵列中的第一行、第二行……第m行，第二焊线连接部202包括K1、K2……Km，分别对应LED阵列中的第一列、第二列……第m列，其中，m为整数，当P1、K1导通时，则控制其对应的第一行、第一列中位置（X1，Y1）的LED芯片单元10点亮。

将上述带有布线的集成LED芯片应用于显示装置，该显示装置包括LED显示面板，LED显示面板包括基板、阵列分布于基板的集成LED芯片、驱动单元，该集成LED芯片为采用上述制备工艺方法制成的带有布线的集成LED芯片，驱动单元可采用PM驱动，PM驱动的IC芯片的驱动电流可达mA级别。

现阶段，中型显示屏（尺寸约为10寸~50寸）、大型显示屏（尺寸约为50寸~100寸）和超大显示屏（尺寸约为100寸以上）中，通用的驱动方式为PM驱动。PM驱动主要包括IC芯片驱动，一个PM驱动的驱动单元通常包含一个正极IC芯片和一个负极IC芯片，发光单元（例如LED芯片或LED芯片的封装结构）通过基板（即PCB板）中的线路（线路通常为纵、横分布结构）与IC芯片连接，但现有的LED垂直芯片的电极为分立电极，无法直接与PM驱动的IC芯片连接（存在连接结构极其复杂等问题），只能利用CMOS驱动进行驱动控制，受LED垂直芯片分立电极结构及CMOS驱动的应用限制：CMOS驱动的驱动电流为μA级别，而中型显示屏、大型显示屏和超大型显示屏中LED芯片的驱动电流需求为mA级别，因此，这种分立电极结构的LED垂直芯片，仅适合应用于VR、AR、MR等尺寸小于1寸的微型显示屏（PPI值大约1000，甚至到几万）中，适用范围受限。

而本申请带有布线的集成LED芯片中，阵列分布LED芯片单元通过行向的第一电极、列向的第二电极集成在同一片集成LED芯片中，第一电极与第二电极作为布线，方便了与外部驱动单元连接，并且，其无需为每个LED芯片单元分别设置驱动单元，行向的第一电极通过焊线与横向分布的连接线连接，即可实现同一行LED芯片单元与驱动单元的正极或负极（例如正极IC芯片）的连接，列向的第二电极通过焊线与纵向分布的连接线连接，即可实现同一列的LED芯片单元与驱动单元的负极或正极（例如负极IC芯片）连接，可见，本申请将第一电极、第二电极设置为行向、列向分布结构，可与PM驱动的IC芯片连接结构匹配，从而满足了现有PM驱动的IC芯片连接要求。

因此，本申请集成LED芯片不受电极结构及驱动单元限制，能够应用PM驱动，并且可以配合光学系统使用在中型显示屏、大型显示屏或超大显示屏中。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有布线的集成LED芯片的制备方法，其特征在于，该方法包括：S1、提供第一衬底（3）；

S2、在所述第一衬底（3）正面制备阵列分布的LED芯片单元（10）；

LED芯片单元（10）包括自下而上依次分布的外延层（4）、电流扩展层（5）、第一绝缘层（6），所述外延层包括自下而上依次分布的第一半导体层（401）、发光层（402）、第二半导体层（403）；

S3、在LED芯片单元（10）的正面制备列向间隔分布的第二电极（2），包括：

在所述第一绝缘层（6）上方设置金属镀膜，所述金属镀膜包括第一金属层（301），所述金属镀膜覆盖于包含所述LED芯片单元（10）正面的整面；

提供第二衬底（8），并在所述第二衬底（8）正面沉积第二金属层（801）；

将所述第一金属层（301）、第二金属层（801）热压键合，形成键合金属层，在所述键合金属层形成列向间隔分布的第二电极（2）；

S4、在LED芯片单元（10）的背面制备行向间隔分布的第一电极（1）。

2.根据权利要求1所述的带有布线的集成LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤S2包括：

S21、在所述第一衬底（3）上方蒸镀导电材料，形成电流扩展层（5），所述电流扩展层（5）覆盖于包含所述第二半导体层（403）表面的整面；

S22、依次刻蚀所述电流扩展层（5）、外延层，形成阵列分布的LED芯片单元（10）；

S23、在所述LED芯片单元（10）上方生长第一绝缘层（6），所述第一绝缘层（6）覆盖于包含所述电流扩展层（5）正面的整面；

S24、对所述第一绝缘层（6）局部区域进行刻蚀，使所述电流扩展层（5）的需要接触位置暴露，形成所述LED芯片单元（10）。

3.根据权利要求2所述的带有布线的集成LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤S22，采用光刻刻蚀工艺，刻蚀所述电流扩展层（5），包括：在所述电流扩展层（5）的表面覆盖第一光刻胶；

基于第一掩膜版，对所述第一光刻胶进行光刻；

采用等离子干法刻蚀或化学药液湿法刻蚀方式，对所述电流扩展层（5）进行刻蚀，形成阵列分布的凸台；

清洗去除所述第一光刻胶。

4.根据权利要求3所述的带有布线的集成LED芯片的制备方法，其特征在于，采用光刻刻蚀工艺，蚀刻所述外延层，包括：在包含所述凸台表面的整面旋涂覆盖第二光刻胶；

基于第二掩膜版，对所述第二光刻胶进行光刻，使所述第二半导体层（403）的正面待刻蚀区域暴露；

采用等离子刻蚀方法对所述第二半导体层（403）的待刻蚀区域、发光层（402）及第一半导体层（401）的局部区域进行刻蚀，形成阵列分布的锥台，锥台即所述LED芯片单元（10）；

清洗去除第二光刻胶。

5.根据权利要求1~4任一项所述的带有布线的集成LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤S3中，在所述键合金属层形成列向间隔分布的第二电极（2），包括：S31、依次去除第一衬底（3）、第一半导体层（401）背面局部区域，使所述第一绝缘层（6）背面、剩余第一半导体层（401）背面暴露；

S32、对第一绝缘层（6）局部区域进行蚀刻，直至所述键合金属层表面暴露，暴露的键合金属层包括待刻蚀区、连接区；

S33、对所述待刻蚀区进行蚀刻，直至所述第二衬底（8）背面暴露，从而形成列向间隔分布的第二电极（2）。

6.根据权利要求1所述的带有布线的集成LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤S4包括：在所述第二衬底（8）背面依次形成第二绝缘层（7）、第三金属层，所述第二绝缘层（7）覆盖于包含所述LED芯片背面的整面，所述第三金属层（901）覆盖于包含所述第二绝缘层（7）表面的整面；

在所述第三金属层（901）中形成行向间隔分布的第一电极（1）。

7.根据权利要求6所述的带有布线的集成LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤S4包括：采用等离子体增强化学的气相沉积法，在LED芯片单元（10）的背面整面沉积第二绝缘层（7）；

采用光刻刻蚀工艺，对所述第二绝缘层（7）的局部区域进行图形化刻蚀，使连接层的表面暴露。

8.根据权利要求6或7所述的带有布线的集成LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤S4中，采用剥离工艺，在所述第三金属层（901）中形成行向间隔分布的所述第一电极（1），包括：S421、在包含剩余第二绝缘层（7）表面的整面覆盖第五光刻胶并进行图形化刻蚀，使剩余第二绝缘层（7）表面局部区域暴露；

S422、在包含所述第五光刻胶表面的整面沉积第三金属层（901）；

S423、对所述第三金属层（901）进行剥离处理，形成行向间隔分布的第一电极（1）。

9.根据权利要求1所述的带有布线的集成LED芯片的制备方法，其特征在于，所述金属镀膜还包括反射层（302）、阻挡层（303），所述反射层（302）、阻挡层（303）、第一金属层（301）自下而上依次分布。

10.根据权利要求9所述的带有布线的集成LED芯片的制备方法，其特征在于，所述反射层（302）为Ni/Ag/Au金属反射层、ITO/Ag/Tiw混合型反射层、ODR反射层或DBR反射层；所述阻挡层（303）的材质为Ti或Pt。