本发明涉及一种垂直结构LED器件的制造方法，属于发光二极管制造技术的领域。
背景技术：
垂直结构LED器件的电极(P极和N极)分别处于器件的两侧，不会挤占器件的发光面积，工作时其电流较均匀地沿纵向流动，因而这种LED器件具有发光面积比大、亮度高、易细微化的优点。除此之外，垂直结构LED器件的电极分别处于器件的两侧，将其细微化(尺寸200μm以内)并组装为micro-LED或mini-LED之类的微LED显示器时，器件的安装对位要求低(仅需对准一个电极)，因而对微LED显示技术的发展具有重要的意义。
与水平结构LED器件不同的是，垂直结构的LED器件在制造时，当完成半导体发光层(一般包含P型层、量子阱、N型层)在外延基底(如蓝宝石基底)上的生长及其上结构(如金属电极)的制作，以在外延基底上形成LED器件之后，为了使LED器件的内侧电极露出，需要将LED器件从外延基底上剥离出来。目前，将LED器件从外延基底上剥离出来的方法，主要是在外延基底的背面照射紫外激光使得半导体发光层的底部发生分解，使得LED器件与外延基底的结合力降低，再将其从外延基底上拉扯出来的。
在现有技术中，上述剥离过程一般需借助紫外降粘胶纸来实现，即先将紫外降粘胶纸粘附在所制成LED器件的外侧，在其底部照射激光之后，通过紫外降粘胶纸将LED器件从外延基底上粘扯出来，最后才在紫外降粘胶纸上照射紫外光，使得紫外降粘胶纸的粘力降低以便于LED器件脱离紫外降粘胶纸。然而，在这种方法中，紫外降粘胶纸上的胶层可能残留在LED器件的外侧而使其受到污染，当受到污染的LED器件组装为微LED显示器时，会导致微LED显示器中对应像素的失效，进而导致微LED显示器的整体报废。
技术实现要素：
本发明的目的为提供一种垂直结构LED器件的制造方法，其LED器件在剥离时不需采用紫外降粘胶纸，因而不存在紫外降粘胶的污染问题。所采用的技术方案如下：
一种垂直结构LED器件的制造方法，其特征为，包括：
步骤一、在外延基底上生长出LED器件的半导体发光层；
步骤二、在半导体发光层的外侧形成具有软磁性的软磁金属层，至少所述软磁金属层与半导体发光层构成LED器件；
步骤三、在外延基底的背面照射紫外激光使得半导体发光层的底部发生分解，同时在LED器件的外侧放置磁铁，利用磁铁与软磁金属层之间的磁吸力，将LED器件从外延基底上吸附出来，得到垂直结构的LED器件。
所述LED器件具体可以为GaP、GaAs、GaN等系列的各种发光波长的无机半导体LED器件，其半导体发光层一般包括P型层(如p-GaN)、量子阱(如InGaN/GaN)和N型层(如n-GaN)，除此之外，还可包括重掺杂P型层、重掺杂N型层等用于改善LED器件性能的膜层(半导体发光层更详细的膜层结构和化学配比可参考LED制造行业的现有技术，在此不展开进行介绍)，在所述步骤一中，一般可采用MOCVD等方法在外延基底(如蓝宝石)上外延生长上述半导体发光层。优选地，还可在半导体发光层的外侧覆盖一层作为第一电极的金属膜层，如覆盖在P型层上的Ni、Ti金属薄膜，以便于改善半导体发光层与步骤二所制作的软磁金属层的接触性。除此之外，半导体发光层的外侧还可覆盖一层较厚的无磁金属层，以用于调节所述软磁金属层在整个LED器件中的膜层位置，使得软磁金属层在整个LED器件中的膜层厚度和位置更加合理(如软磁金属层的厚度不超过LED器件整体厚度的一半且处于偏心的位置)，所述无磁金属层可以为金、银、铜、铝等无磁性(相对磁导率<10)的金属或合金所构成膜层，其可通过蒸镀、磁控溅射、电镀、喷镀等方法设置到第一电极之上。
所述软磁金属层为软磁性金属的膜层，可保证其具有导电性以便于构成LED外侧的导电电极，软磁性金属即具有低矫顽力和高磁导率(相对磁导率>100)的金属，其一般处于退磁状态而无磁场，还可保证各个LED器件相处时不会相互吸引而引起团聚。具体地，所述软磁金属层可以为由铁、镍、锰等磁性金属(如纯铁)及其合金(如硅钢)构成的软磁性金属层，其可通过蒸镀、磁控溅射、喷镀、电镀等方法进行制作。为了保证磁铁对软磁金属层具有足够的磁吸力，且在步骤三中能够用于支撑半导体发光层，避免软磁性金属所覆盖的半导体发光层的破碎，优选所述软磁金属层的厚度为10〜200μm；为了实现厚度10〜200μm的软磁金属层，进一步优选所述软磁金属层采用电镀方法制作而成，具体地，可以将上述外延片浸泡在软磁金属层的电镀液，如铁、镍、锰等磁性金属的电镀液中，并将半导体发光层最外侧的膜层(如P型层)或第一电极作为阴极，在其上生长出所述软磁金属层，采用电镀的方法生长软磁金属层，其生长速度快，容易达到10〜200μm的厚度。为了改善所述LED器件的键合性能，所述软磁金属层上还可进一步设置键合层，所述键合层可以为低熔点金属层(如如铟、锡金属层)或软质的金属层(如金、银金属层)，一般其厚度不超过软磁金属层的一半，其也可通过蒸镀、磁控溅射、喷镀等方法，尤其是电镀的方法设置在软磁金属层之上。
所述磁铁可以为具有硬磁性的硬磁体，如由铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料或者上述材料复合构成的磁铁。在所述磁铁为硬磁体的情况下，在步骤三中，磁铁本身自带的磁场可以使LED器件从外延基底上吸附出来。为了使得所述LED器件从所述磁铁上脱附出来，可将磁铁置于高于其居里温度的条件下使其磁场消失，从而可将LED器件从从所述磁铁上脱附出来。
优选地，所述磁铁为电磁铁。由此，通电使所述磁铁产生磁场而在步骤三中将LED器件从外延基底上吸附出来，而断电则可使LED器件从电磁铁上脱附出来而得到自由的LED器件，其控制起来非常方便。
优选地，为了便于LED器件从磁铁上脱附下来，还可在所述磁铁表面垫设一层无磁性的间隔层，在步骤三中，所述磁铁的磁场透过间隔层，使得LED器件被吸附到间隔层上。由此，最终可通过间隔层与磁铁分开而使LED器件不受磁铁的吸引而从间隔层上脱落下来，得到自由的LED器件。所述间隔层可以为塑料薄板、无磁金属薄板、薄纸片、薄纤维片、薄玻璃片等薄片结构，其厚度可根据磁场的强度进行设置，一般可以设定为0.01〜2.0mm。
由此，在上述垂直结构LED器件的制造方法中，通过在LED器件上设置软磁金属层，并在LED器件的剥离过程中，通过磁铁将LED器件从外延基底上吸附出来，其整个过程不需要采用紫外降粘胶纸，可避免紫外降粘胶的污染问题。
为了使得在步骤三中，LED器件分离之后能够成为多个相互独立的LED器件，所述软磁金属层可采用图形化的方法形成，所述LED器件的制造方法优选为：
在所述步骤一中，在完成半导体发光层的制作之后，在半导体发光层之上涂布光敏树脂并将其图形化为多个裸露出半导体发光层外侧的块状孔；
在所述步骤二中，通过在半导体发光层最外侧(如第一电极)上通电电镀使软磁性金属的电镀膜层生长在光敏树脂的块状孔中，最后剥离掉光敏树脂而留下块状的软磁金属层；
在所述步骤三中，将半导体发光层和软磁金属层从外延基底上剥离出来，在剥离过程中，软磁金属层所覆盖的半导体发光层可以保持完整，而无软磁金属层覆盖的半导体发光层发生破碎(或在后续过程中破碎)，由此形成多个尺寸轮廓由软磁金属层覆盖区域所定义的LED器件。
其中，所述光敏树脂的图形化一般采用黄光方法(包括膜层预固化、掩膜曝光、显影、坚膜等加工步骤)实现，光敏树脂的厚度一般被设置为厚于所述软磁金属层，以形成较平整的软磁金属层形状，或是比软磁金属层稍薄，以形成蘑菇头的软磁金属层形状。光敏树脂在剥离时，按照一般光敏树脂(光刻胶)材料，可通过碱液的浸泡、冲洗来实现。当LED器件包括所述的无磁金属层和键合层时，所述无磁金属层和键合层也可以与软磁金属层一同在所述块状孔中生长，由此，在所述步骤二中，光敏树脂剥离之后留下为包括软磁金属层以及无磁金属层和/或键合层的凸起叠层。
本发明的有益效果在于：
在垂直结构LED器件的制造过程中，先在LED器件上设置软磁金属层，并在LED器件的激光剥离过程中，利用磁铁与软磁金属层之间的磁吸力，将LED器件从外延基底上吸附出来。其剥离过程不需采用紫外降粘胶纸，避免了LED器件与紫外降粘胶纸胶层的接触，也就避免了LED器件受到的污染。采用这种方法制作的LED器件，其用来组装为微LED显示器时，可以有效地减少微LED显示器的像素失效，避免微LED显示器整体报废。
以下通过附图与实施例来对本发明的制造方法做进一步详细的说明。
附图说明
图1为实施例一所采用LED的外形及膜层示意图；
图2为实施例一所采用LED的制造步骤(1)的示意图；
图3为实施例一所采用LED的制造步骤(2)的示意图；
图4为实施例一所采用LED的制造步骤(3)的示意图；
图5为实施例一所采用LED的制造步骤(4)的示意图；
图6为实施例一所采用LED的制造步骤(5)的示意图；
图7为实施例一所采用LED的制造步骤(6)的示意图；
图8为实施例二所采用LED的制造步骤(5)的示意图；
图9为实施例二所采用LED的制造步骤(6)的示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，LED器件10为GaN系蓝光的垂直结构圆形LED器件，其规格直径为0.3mm(0.03〜0.8mm均可)，其膜层由内到外依次为键合层11、软磁金属层12、无磁金属层13、第一电极14和半导体发光层15。其中，键合层11为5μm厚的锡金属层(锡合金层、铟金属或合金层也可)，软磁金属层12为40μm厚的铁镍合金层，无磁金属层13为40μm厚的铜金属层(金、银、铝金属层或合金层也可)、第一电极14为100nm厚的镍薄膜；半导体发光层15的总厚度4μm，其包括N型层(n-GaN)151、多量子阱(MQWs)152和作为LED器件第二电极的P型层(p-GaN)153。
LED器件10的制造方法如下：
(1)、如图2所示，采用MOCVD(金属有机化合物化学气相沉积法)在蓝宝石基底16上依次外延生长N型层151、多量子阱层152和P型层153，形成半导体发光层15，采用磁控溅射在P型层上沉积镍薄膜，形成第一电极14；
(2)、如图3所示，采用狭缝涂布法在第一电极14上涂布100μm厚的光敏树脂涂层17，并采用黄光方法(包括预固化、掩膜曝光、显影、坚膜等工艺步骤)进行图形化，形成系列直径0.3mm的圆孔171，其中，第一电极14在圆孔171的底部裸露，圆孔171的间距为40μm；
(3)、如图4所示，以第一电极14作为阴极，在圆孔171中电镀铜金属层13，控制电镀电流和时间使得铜金属层13的厚度为40μm；继续以第一电极14作为阴极，在圆孔中进一步电镀铁镍合金层12，控制电镀电流和时间使得铁镍合金层12的厚度为40μm；继续以第一电极14作为阴极，在圆孔中进一步电镀锡金属层11，控制电镀电流和时间使得锡金属层11的厚度为5μm；
(4)、如图5所示，采用褪膜液浸泡并冲洗掉光敏树脂涂层17，留下由铜金属层13、铁镍合金层12和锡金属层11叠合而成的系列凸台111(高度约为85μ)；
(5)、如图6所示，将具有硬磁性的钕磁铁18(也可为由铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、其他稀土永磁材料或者上述材料复合构成的磁铁)贴置在蓝宝石基底16的正侧，磁铁18上贴有一层作为间隔层的0.3mm的塑料薄板181(也可为无磁金属薄板、薄纸片、薄纤维片、薄玻璃片等薄片结构)，在蓝宝石基底16的底侧照射紫外激光161使半导体层15底部发生热分解(反应式：2GaN=2Ga+N2)，由此，由于半导体层15底部结合力的消失(或减弱)，LED器件10将在软磁金属层12与磁铁18之间的磁力作用下被吸附到间隔层181上而实现剥离。其中，在凸台111的支撑下，凸台111底部的半导体发光层15保持完整(没有凸台111支撑的半导体发光层15大部分破碎掉，少部分粘结在LED器件的边缘，在后续工序中也会破碎掉)，其与凸台111一起随间隔层181从蓝宝石基底16上剥离下来形成LED器件10，采用稀盐酸清洗掉其半导体发光层15底部分解残留的Ga金属。
(6)、如图7所示，最后撤去磁铁18，使得LED器件10从间隔层181上脱落下来。
在本实施例的其他方案中，软磁金属层12还可改为纯铁或硅钢的镀层，硬磁体26还可改为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、其他稀土永磁材料或者上述材料构成的复合硬磁性材料。在本实施例的其他方案中，LED器件10还可改为GaP、GaAs等其他发光颜色的LED器件(外延基底和半导体发光层的配比需做相应的改变，可参考发光半导体行业的现有技术)。在本实施例的其他方案中，键合层11也可改为金的电镀层，在键合时，金的镀层具有较高的浸润性(假设键合过程为熔焊)而容易形成焊接。
实施例二
如图8所示，在实施例一的基础上，将磁铁18换成电磁铁18'，则构成本发明的实施例二。其中，如图8所示，在步骤(5)中，电磁铁18'通电产生磁场，其磁场对软磁金属层12产生吸力，结合紫外激光161的照射，将LED器件10从外延基底16上剥离出来。如图9所示，在步骤(6)中，电磁铁18'断电而磁场消失，使得LED器件10从间隔层181上脱落下来。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。