微型LED芯片及其制作方法与流程

本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种微型led芯片及其制作方法。

背景技术：

由于发光二极管(lightemittingdiode，led)具有节能、环保，寿命长等优点，在未来几年后，发光二极管有可能取代白炽灯、荧光灯等传统照明灯具，而进入千家万户。微型led芯片是新型的显示技术，具有高亮、低延迟、长寿命、广视角、高对比度的优势，是目前发光二极管的发展方向。目前微型led芯片的制作过程参见图1所示，其包括：

s101：在衬底11上形成多个相互分离的发光二极管的led外延结构12，在各led外延结构上开设用于后续形成n型电极的小孔13。

s102：在衬底11上形成将led外延结构12覆盖的钝化层14，相邻led外延结构12之间的区域也被钝化层14覆盖，相邻led外延结构12之间的区域构成划道。

s103：在衬底11上形成将钝化层14覆盖的光阻层15(一般可采用正光阻进行黄光)。

s104：pv黄光及pv蚀刻，该步骤需要在小孔13内蚀刻出用于形成n型电极的第一凹槽131，以及在钝化层上开设用于形成p型电极的第二凹槽132。

s105：分别在第一凹槽131和第二凹槽132内形成n型电极36和p型电极37。

s106：将制得的微型led芯片从衬底11上剥离。

上述s103中，第一凹槽131为微型led芯片上尺寸最小的孔，其在一定程度上决定微型led芯片的尺寸；由于小孔13内已经填充有钝化层14和光阻层15，在小孔13内开设第一凹槽131工艺实现比较困难，为了实现第一凹槽131的开设只能牺牲微型led芯片尺寸，这也制约了微型led芯片尺寸进一步的小型化。

因此，如何简化微型led芯片的制作工艺，并使得微型led芯片的尺寸可更小型化，是亟需解决的问题。

技术实现要素：

鉴于上述相关技术的不足，本申请的目的在于提供一种微型led芯片及其制作方法，旨在解决相关技术中，如何简化微型led芯片的制作工艺，并使得微型led芯片的尺寸可更小型化的问题。

一种微型led芯片制作方法，包括：

提供生成有多个led外延结构的基板，所述led外延结构与所述基板接触的面为下表面，与所述下表面相对的面为上表面，位于所述上表面和下面表之间的面为侧面，且各所述led外延结构在所述基板上分离设置；

形成将各所述led外延结构的上表面和侧面覆盖的第一绝缘层；

通过光刻工艺，在各所述led外延结构上表面上的第一绝缘层上形成第一凹槽；所述第一凹槽与所述led外延结构的第一半导体层相通，所述第一半导体层靠近所述下表面；

形成将所述第一绝缘层以及所述第一凹槽的侧壁和底部覆盖的第二绝缘层，并将各所述led外延结构远离所述基板的上表面对应的第二绝缘层、相邻所述led外延结构之间的所述第二绝缘层、以及覆盖所述第一凹槽底部的第二绝缘层去除，其他区域的所述第二绝缘层保留；

通过光刻工艺，在各所述led外延结构上表面上的第一绝缘层上形成第二凹槽，所述第二凹槽与所述led外延结构的第二半导体层相通、并纵向贯穿所述第一绝缘层，所述第二半导体层靠近所述上表面；

在所述第一凹槽和第二凹槽内分别形成第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别与所述第一半导体层和第二半导体层电连接，且外露于所述第一绝缘层。

上述微型led芯片制作方法，在基板上形成将各led外延结构的上表面和下表面覆盖的第一绝缘层之后，可通过光刻工艺在各led外延结构上表面上的第一绝缘层上形成第一凹槽和第二凹槽，然后在第一凹槽和第二凹槽分别形成第一电极和第二电极完成微型led芯片的制作；该制作过程工艺更为简化、高效；且第一凹槽可直接通过在第一绝缘层上的相应位置形成，不需要先开孔然后在该孔内填充钝化层和光阻层后再在该孔内蚀刻形成第一凹槽，第一凹槽的形成工艺更为简单和更容易实现，从而可减小第一凹槽的形成对微型led芯片尺寸的限制，更利于微型led芯片小型化。

另外，led外延结构的侧面上具有第一绝缘层和第二绝缘层的双绝缘层结构，且第一凹槽侧壁也覆盖有第二绝缘层，可进一步提升微型led芯片的气密性，进而提升其防护性能。

可选地，本申请所述第一电极和第二电极中的至少一个外露于所述第一绝缘层的部分，将所述led外延结构侧面上的所述第一绝缘层和第二绝缘层至少部分覆盖。这样led外延结构的侧面上也覆盖有电极，可提升微型led芯片的强度，且发射至侧面的光可通过该电极反射回来并集中从下表面或上表面射出，可提升微型led芯片的出光效率。

基于同样的发明构思，本申请还提供一种微型led芯片，所述微型led芯片通过如上所述的微型led芯片制作方法制得。

上述微型led芯片，由于采用了更为简便、高效的微型led芯片制作方法，使得制得的微型led芯片成本更低，且制得的微型led芯片的尺寸可以做得更小，防护性、可靠性更好，良品率更高。

附图说明

图1为现有微型led芯片制作方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的微型led芯片制作方法流程示意图；

图3为本发明另一可选实施例提供的微型led芯片制作方法流程示意图；

图4为本发明另一可选实施例提供的微型led芯片制作过程示意图一；

图5为本发明另一可选实施例提供的微型led芯片制作过程示意图二；

图6为图5制得的微型led芯片结构示意图；

附图标记说明：

1-基板，11-衬底，12、2-led外延结构，3-第一绝缘层，13-小孔，14-钝化层，15-光阻层，131、4-第一凹槽，5-第二绝缘层，132、6-第二凹槽，36-n型电极，37-p型电极，7-第一电极，8-第二电极。

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。

相关技术中，微型led芯片的制作工艺比较复杂，微型led芯片的尺寸受限。

基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。

本实施例所示例的微型led芯片制作方法，在基板上形成将各led外延结构的上表面和下表面覆盖的第一绝缘层之后，可通过光刻工艺，在各led外延结构上表面上的第一绝缘层上形成第一凹槽；然后形成将第一绝缘层以及第一凹槽的侧壁和底部覆盖的第二绝缘层，并将led外延结构远离所述基板的上表面对应的第二绝缘层、相邻led外延结构之间的第二绝缘层、以及覆盖第一凹槽底部的第二绝缘层去除，其他区域的第二绝缘层保留；然后通过光刻工艺在各led外延结构上表面上的第一绝缘层上形成第二凹槽，并在第一凹槽和第二凹槽分别形成第一电极和第二电极完成微型led芯片的制作。该制作过程工艺更为简化、高效；且第一凹槽可直接通过在第一绝缘层上的相应位置形成，不需要先开孔然后在该孔内填充钝化层和光阻层后再在该孔内蚀刻形成第一凹槽，形成第一凹槽的工艺更为简单和更容易实现，从而可减小第一凹槽的形成对微型led芯片尺寸的限制，更利于微型led芯片小型化。另外，led外延结构的侧面上具有第一绝缘层和第二绝缘层的双绝缘层结构，且第一凹槽侧壁也覆盖有第二绝缘层，可进一步提升微型led芯片的气密性，进而提升其防护性能。

为了便于理解，本实施例下面以图2所示的微型led芯片制作方法为示例，进行便于理解性的说明：

请参见图2所示，一种示例的微型led芯片制作方法包括但不限于：

s201：提供生成有多个led外延结构的基板。

本实施例中生成有多个led外延结构的基板可以为生长基板，本实施例中的生长基板的材质为可在生长基板上生长微型led芯片led外延结构的半导体材料，例如，该生长基板的材质可以为但不限于蓝宝石、碳化硅、硅、砷化镓，也可以为其他半导体材料，在此不做限制。本实施例中的基板也可以为生成有多个led外延结构的转移基板或暂态基板，本实施例中对于转移基板或暂态基板的材质也不做限制，例如一种示例中，该转移基板或暂态基板的材质可以采用但不限于玻璃、蓝宝石、石英和硅中的任意一种。

本示例中的基板上的多个led外延结构可以为由基板上形成的一整片led外延片通过蚀刻或切割等方式得到的多个相互分离的led外延结构，得到的一个led外延结构可对应形成一颗微型led芯片。

为了便于理解，本示例中设led外延结构与基板接触的面为下表面，与该下表面相对的面为led外延结构的上表面，位于该上表面和下面表之间的面为led外延结构的侧面，在本实施例中，led外延结构包括但不限于依次层叠设置的第一半导体层、有源层、第二半导体层；其中，第一半导体层靠近下表面，第二半导体层靠近上表面，第一半导体层可以为n型半导体层，第二半导体层为p型半导体层；或，第一半导体层可以为p型半导体层，第二半导体层为n型半导体层；该有源层可以包括量子阱层，还可以包括其他结构。在另一些示例中，可选地，led外延结构还可包括反射层等。

应当理解的是，本实施例中的微型led芯片可以包括但不限于micro-led芯片、mini-led芯片中的至少一种。例如一种示例中，微型led芯片可以为micro-led芯片；在又一种示例中，微型led芯片可以为mini-led芯片。

应当理解的是，本实施例中的微型led芯片可以包括但不限于倒装led芯片、正装led芯片中的至少一种，例如一种示例中，微型led芯片可以为倒装led芯片；在又一中示例中，微型led芯片可以为正装led芯片。

s202：形成将各led外延结构的上表面和侧面覆盖的第一绝缘层。

在本步骤中，形成将各led外延结构外露于基板的各表面都覆盖的第一绝缘层。且第一绝缘层的材质和形成工艺可以灵活选用。本实施例中该第一绝缘层可作为led外延结构微型led芯片的第一钝化层，为led外延结构提供保护。

例如，一些示例中，可以通过但不限于沉积的方式在基板上形成第一绝缘层，例如可以通过但不限于pecvd(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，等离子体增强化学的气相沉积法)、pacvd(plasmaassistedchemicalvapordeposition，离子强化气相沉积)、ald(atomiclayerdeposition，原子层沉积)等方式在基板上形成第一绝缘层。在另一些示例中，也可通过但不限于涂覆等方式在基板上形成第一绝缘层，在此不再赘述。

在本步骤中，所形成的第一绝缘层的材质可以采用各种能作为钝化层的材质，例如可以为但不限于二氧化硅绝缘层、氮化硅绝缘层、三氧化二铝等。

在本步骤中，所形成的第一绝缘层的厚度可以根据具体应用场景以及微型led芯片的尺寸等因素灵活设置。例如一种应用示例中，第一绝缘层的厚度可以设置为但不限于2400埃至12000埃。例如可以设置为2400埃、3000埃、4000埃、5000埃、6000埃、7500埃、8000埃、8500埃、9000埃、11000埃、12000埃等。

s203：通过光刻工艺，在各led外延结构上表面上的第一绝缘层上形成第一凹槽。

本步骤中形成的第一凹槽与led外延结构的第一半导体层相通、并纵向贯穿第一绝缘层，以便后续在第一凹槽内形成与第一半导体层电连接的第一电极。可选地，在一些示例中，通过光刻工艺在各led外延结构上表面上的第一绝缘层上形成第一凹槽后，还可将相邻led外延结构之间的第一绝缘层去除，也即将划道内的第一绝缘层去除，从而使得各相邻led外延结构之间保持分离状态，因此可避免微型led芯片后续剥离转移过程中第一绝缘层产生开裂等情况发生，可提升第一绝缘层对微型led芯片的保护性能，进而提升微型led芯片的可靠性和良品率。在第一半导体区蚀刻时，可对led外延结构上表面上的第一绝缘层以及该第一半导体层共同蚀刻，工艺简单且能提升效率。本实施例中的蚀刻可以通过干法蚀刻，也可通过湿法蚀刻或通过其他蚀刻方式蚀刻，具体可根据灵活选用，本实施例对此不做限定。

s204：形成将第一绝缘层以及第一凹槽的侧壁和底部覆盖的第二绝缘层。

s205：将各led外延结构远离基板的上表面对应的第二绝缘层、相邻led外延结构之间的第二绝缘层、以及覆盖第一凹槽底部的第二绝缘层去除，其他区域的第二绝缘层保留。

也即各led外延结构的侧面以及第一凹槽的侧壁上的第二绝缘层仍保留，从而形成双层钝化层结构。参见图1可知，现有的微型led芯片制作方法所制得的微型led芯片为单层钝化层结构，钝化效果不佳。且由于为单层钝化层结构，形成的电极也只能位于led外延结构的上表面上，不能延伸至led外延结构的侧面，否则容易引起短路；而图1制得的微型led芯片发出的部分光则透过侧面的单层钝化层射出，导致其出光效率低。本申请各led外延结构的侧面以及第一凹槽的侧壁上的第二绝缘层仍保留从而形成双层钝化层结构，可提升微型led芯片的气密性和钝化效果，进而提升其可靠性。

应当理解的是，本实施例中，形成将第一绝缘层以及第一凹槽的侧壁和底部覆盖的第二绝缘层的材质和形成工艺可以灵活选用。本实施例中该第二绝缘层可作为led外延结构微型led芯片的第二钝化层，为led外延结构提供保护。

例如，一些示例中，可以通过但不限于沉积的方式在基板上形成第一绝缘层，例如可以通过但不限于pecvd、pacvd、ald等方式在基板上形成第二绝缘层。

在本步骤中，所形成的第二绝缘层的材质可以采用各种能作为钝化层的材质，例如可以为但不限于二氧化硅绝缘层、氮化硅绝缘层、三氧化二铝等。

在本步骤中，所形成的第二绝缘层的厚度可以根据具体应用场景以及微型led芯片的尺寸等因素灵活设置。例如一种应用示例中，第二绝缘层的厚度可以设置为但不限于100埃至500埃。例如可以设置为100埃、150埃、200埃、250埃、300埃、350埃、400埃、450埃、500埃等。

应当理解的是，本实施例中将各led外延结构上表面对应的第二绝缘层、相邻led外延结构之间的第二绝缘层、以及覆盖第一凹槽底部的第二绝缘层去除的方式可以包括但不限于：以第一绝缘层和位于第一凹槽底部的第一半导体层为阻挡层，将各led外延结构上表面对应的第二绝缘层、相邻led外延结构之间的第二绝缘层、以及覆盖第一凹槽底部的第二绝缘层通过但不限于蚀刻工艺去除。且可选地，对于相邻led外延结构之间的第一绝缘层，也可在相邻led外延结构之间的第二绝缘层去除的过程中，通过但不限于蚀刻工艺将相邻led外延结构之间的第一绝缘层去除。

s206：通过光刻工艺，在各led外延结构上表面上的第一绝缘层上形成第二凹槽，第二凹槽与led外延结构的第二半导体层相通、并纵向贯穿第一绝缘层。

本步骤中形成的第二凹槽与led外延结构的第二半导体层相通、并纵向贯穿第一绝缘层，以便后续在第二凹槽内形成与第二半导体层电连接的第二电极。

s207：在第一凹槽和第二凹槽内分别形成第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别与第一半导体层和第二半导体层电连接，且外露于第一绝缘层。

本实施例中第一电极和第二电极的材质和形状不做限定，例如一种示例中，第一电极和第二电极的材质可包括但不限于cr，ni，al，ti，au，pt，w，pb，rh，sn，cu，ag中的至少一种。第一电极和第二电极可以通过但不限于蒸镀形成，也可采用其他的电极形成工艺形成，本实施例对其具体形成方式不做限制。

可见，本实施例所提供的微型led芯片制作方法的工艺更为简化、高效；且第一凹槽可直接通过在第一绝缘层上的相应位置形成，更利于微型led芯片小型化；制得的微型led芯片各自分离，因此可避免微型led芯片后续剥离转移过程中其第一绝缘层产生开裂等情况发生，可提升第一绝缘层对微型led芯片的保护性能，进而提升微型led芯片的可靠性和良品率。

可选地，在一些应用场景中，为了进一步提升制得的led芯片的可靠性和良品率，在第一凹槽和第二凹槽内分别形成第一电极和第二电极之前，还可包括但不限于：

对位于第一凹槽底部的第一半导体层进行蚀刻处理，使得无损伤的第一半导体层露出与第一凹槽底部，从而使得后续在第一凹槽内形成的第一电极与第一半导体层之间形成有效的电连接。

例如，一些示例中，第一半导体层为n型半导体层时，可以通过但不限于用cl2或bcl3对第一凹槽底部的第一半导体层进行蚀刻，蚀刻时间可为15s至75s，从而露出无损伤gan。

为了便于理解，下面结合图3至图4所示的一种微型led芯片的制作方法为示例进行说明，参见图3和图4所示，其包括但不限于：

s301：获取生成有多个led外延结构2的基板1。

本示例中的基板1形成有一整片led外延结构，通过对其进行蚀刻或切割等方式得到的多个相互分离的led外延结构，得到的一个led外延结构可对应形成一颗微型led芯片。例如，可以选取一设有led外延结构2的基板1，进行iso光刻&蚀刻，蚀刻深度为5um至10um，为外延层深度，目的是蚀刻出相互独立的多个led外延结构。

s302：在基板1上通过沉积的方式形成将各led外延结构2的上表面和侧面覆盖的第一绝缘层3。

在本示例中，第一绝缘层3可为但不限于sio2、sin等绝缘性材料，其做钝化层也成本低廉；在本示例中，第一绝缘层3的沉积厚度2400埃至12000埃均可。例如可以通过但不限于选择pecvd沉积sio2、sin等绝缘性材料形成第一绝缘层3并作为钝化层，沉积厚度为6000埃或8000埃或10000埃。

s303：通过光刻工艺，在各led外延结构2上表面上的第一绝缘层3上形成第一凹槽4，并将相邻led外延结构之间的第一绝缘层3去除。

例如，一种示例中，此步骤做光刻&第一半导体区和划道内的第一绝缘层3蚀刻，此步第一半导体区和该第一半导体区之上的第一绝缘层共同蚀刻，主要第一半导体区作为硬掩模，可以得到第一凹槽4，即mesa台阶，方便后续做第一半导体区的欧姆接触。

s304：形成将第一绝缘层3以及第一凹槽4的侧壁和底部覆盖的第二绝缘层5。

例如，一种示例中，此步可选择但不限于ald沉积al2o3、sio2、sinx形成第二绝缘层，形成的第二绝缘层侧壁覆盖性好，绝缘性好。ald沉积膜质好，沉积厚度可以为300埃、400埃或500埃等。

s305：通过但不限于蚀刻工艺将第二绝缘层5进行部分去除。

在本示例中，第二绝缘层5进行部分去除包括将各led外延结构上表面对应的第二绝缘层5、相邻led外延结构之间的第二绝缘层5、以及覆盖第一凹槽4底部的第二绝缘层5去除，其他区域的第二绝缘层保留。也即各led外延结构的侧面以及第一凹槽的侧壁上的第二绝缘层仍保留，从而形成双层钝化层结构，提升微型led芯片的气密性和钝化效果，进而提升其可靠性。

例如，一种示例中，直接通过蚀刻工艺将各led外延结构上表面对应的第二绝缘层5、相邻led外延结构之间的第二绝缘层5、以及覆盖第一凹槽4底部的第二绝缘层5蚀刻干净，各led外延结构的侧面以及第一凹槽4的侧壁上的第二绝缘5层仍保留。蚀刻后用cl2/bcl3对第一凹槽4底部的第一半导体层进行蚀刻，可蚀刻15s、20s、30s、40s、50s或75s，露出无损伤第一半导体层。

s306：通过光刻工艺，在各led外延结构2上表面上的第一绝缘层3上形成第二凹槽6，第二凹槽6与led外延结构2的第二半导体层相通、并纵向贯穿第一绝缘层3。

也即在本步骤中，执行第二半导体区的光刻&蚀刻得到第二凹槽6，露出第二半导体层&ito，方便做电极，此步可进行湿法蚀刻，成本低廉。

s307：在第一凹槽4和第二凹槽6内分别形成第一电极7和第二电极8，第一电极7和第二电极8分别与第一半导体层和第二半导体层电连接，且外露于第一绝缘层。

例如，本步骤中电极作为bonding用的金属层，得到完整微型led芯片。

s308：将得到的微型led芯片与基板1剥离，剥离方式可以灵活选用，例如可以采用但不限于llo剥离，得到单颗独立的微型led芯片。

通过上述示例的微型led芯片制作方法制得的微型led芯片，各led外延结构的侧面以及第一凹槽的侧壁上形成有双层钝化层结构，微型led芯片的气密性和钝化效果得到的明显的提升。

可选地，由于微型led芯片的led外延结构的侧面以及第一凹槽的侧壁上形成有双层钝化层结构，微型led芯片的气密性和钝化效果得到的明显的提升。形成的第一电极和第二电极中的至少一个外露于第一绝缘层的部分，可将led外延结构侧面上的第一绝缘层和第二绝缘层至少部分覆盖，从而增加侧壁光利用率，改善光型。

例如，一种微信led芯片的制作过程参见图5所示，图5中步骤s401至s406与图3和图4中的步骤s301至s306类似，在此不再赘述。步骤s407中，形成的第一电极7和第二电极8将led外延结构2的侧壁覆盖，例如参见图6所示，此时微型led芯片发出的光射至侧壁的第一电极7或第二电极8后被反射回去，进而从led外延结构2的下表面射出。当微型led芯片为正装led芯片时，则从led外延结构2的上表面射出，因此既能提升微型led芯片的强度，又能提升提出光率。

本实施例提供了一种显示背板该显示背板上设置有多个固晶区，将上述各示例中的微型led芯片转移至固晶区上完成键合，进而得到显示背板。

本实施例还提供了一种显示装置，该显示装置可以采用上述各示例中的微型led芯片制作的显示背板进行显示的电子装置，例如可包括但不限于各种智能移动终端，pc、显示器、电子广告板等，其中该显示装置的显示背板可为但不限于采用上述显示背板的制作方法制得。

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。