一种倒装LED芯片及显示面板的制作方法

一种倒装led芯片及显示面板
技术领域
1.本实用新型涉及led(light-emitting diode，发光二极管)技术领域，尤其涉及一种倒装led芯片及显示面板。


背景技术：

2.作为一种发光器件，led能够高效率地将电能转换为光能，可以显著降低能量转换过程中的损失，节能环保。同时，led还有响应速度快、寿命长等优点，由于这些优越的性能，目前led已经在照明、显示等领域得到了非常广泛的应用，尤其是在显示领域中，led不断地更新迭代，现在即将进入mini-led(迷你led)时代，未来还有micro-led(微led)时代、oled(organic light-emitting diode，有机发光二极管)时代等。
3.不过，目前led芯片的出光效率不高，导致基于led芯片制备得到的显示面板显示效果欠佳。因此，如何提升led芯片的出光效率是亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.鉴于上述相关技术的不足，本技术的目的在于提供一种倒装led芯片及显示面板，旨在解决led芯片出光效率低的问题。
5.本技术提供一种倒装led芯片，包括：
6.外延层，包括依次设置的n型半导体层、有源层与p型半导体层；
7.设于外延层远离n型半导体层一侧的欧姆接触层；
8.与n型半导体层电连接的n电极；以及
9.通过欧姆接触层与p型半导体层电连接的p电极；
10.其中，欧姆接触层包括两层透明导电层以及夹在两透明导电层之间的金属反射层，金属反射层被配置为阻止外延层发出的光从p电极所在的一侧射出。
11.上述倒装led芯片中，在p电极与p型半导体层之间设置有欧姆接触层，利用欧姆接触层可以实现p电极与p型半导体层之间的欧姆接触，提升倒装led芯片将电能转换为光能的效率。同时，由于欧姆接触层包括两层透明导电层与一层夹在透明导电层间的金属反射层，利用透明导电层可以实现电流横向扩散，提升外延层出光的均匀性；夹设在两层透明导电层之间的金属反射层不仅电阻率低，可提升欧姆接触效果，而且因为其对外延层发出的光具有反射作用，可以阻止外延层的光从电极设置面一侧射出，减少了光从电极设置面所在的一侧射出造成的损耗，提升了倒装led芯片的出光效率。
12.可选地，透明导电层包括ito层。
13.上述倒装led芯片中设置了ito层作为透明导电层，ito层具有硬度高、电子传导率高、光学吸收系数低等优点，能够提升倒装led芯片的内量子效率与外量子效率。
14.可选地，金属反射层包括au层、ag层、al层以及ti层中的至少一个。
15.上述倒装led芯片中金属反射层包括au层、ag层、al层以及ti层中的至少一个，这些层结构电阻率低，且反射性能优秀，可以在提升p电极与p型半导体层间欧姆接触效果，提
升外延层内量子效率的同时，减少光的无谓损耗，提升倒装led芯片的外量子效率。
16.可选地，倒装led芯片还包括钝化层，钝化层包覆外延层的侧面，并覆盖外延层的电极设置面上除电极设置区以外的区域，电极设置面为外延层上电极所在一侧的表面。
17.上述倒装led芯片中设置有钝化层，钝化层包覆了外延层的侧面以及电极设置面上的部分区域，钝化层可以隔绝外部水氧对外延层的侵蚀，提升外延层的可靠性，同时，钝化层还能对外延层与外部进行电气隔离，增强倒装led芯片的品质。
18.可选地，钝化层包括氧化硅层。
19.可选地，钝化层还包括氧化铝层，氧化铝层包覆在氧化硅层外部。
20.上述倒装led芯片的钝化层中除了包括氧化硅层以外，还包括包覆氧化硅层的氧化铝层，利用氧化铝层与氧化硅层形成了实现了双重钝化，提升了钝化效果。
21.可选地，钝化层位于外延层侧面的部分的外表面具有多个凹凸的粗化结构。
22.上述倒装led芯片中，位于外延层侧面的钝化层的外表面设置有多个凹凸的粗化结构，利用粗化结构可以降低外延层内光发生全反射的概率，提升外延层的外量子效率与倒装led芯片的出光效率。
23.可选地，倒装led芯片还包括衬底层，衬底层设置于外延层远离欧姆接触层的一侧。
24.可选地，衬底层与外延层的界面具有凹凸图案。
25.上述倒装led芯片的衬底与外延层的界面上具有凹凸图案，这样可以减少外延层中的位错密度，提升外延层的晶体质量，同时，凹凸图案也可减少外延层中光的全反射概率，进而提高倒装led芯片的电气特性及光学特性。
26.基于同样的发明构思，本技术还提供一种显示面板，包括：
27.具有驱动电路的驱动背板，以及设置在驱动背板上并与驱动电路电连接的多颗发光芯片，其中，多颗发光芯片中的至少部分为上述任一项的倒装led芯片。
28.上述显示面板中所包含的倒装led芯片，在p电极与p型半导体层之间设置有欧姆接触层，利用欧姆接触层可以实现p电极与p型半导体层之间的欧姆接触，提升倒装led芯片将电能转换为光能的效率。同时，由于欧姆接触层包括两层透明导电层与一层夹在透明导电层间的金属反射层，利用透明导电层可以实现电流横向扩散，提升外延层出光的均匀性；夹设在两层透明导电层之间的金属反射层不仅电阻率低，可提升欧姆接触效果，而且因为其对外延层发出的光具有反射作用，可以阻止外延层的光从电极设置面一侧射出，减少了光从电极设置面所在的一侧射出造成的损耗，提升了倒装led芯片的出光效率，增强了显示面板的显示效果。
附图说明
29.图1为相关示例中提供的一种倒装micro-led芯片的结构示意图；
30.图2为本实用新型一可选实施例中提供的第一种倒装led芯片的结构示意图；
31.图3为图2中欧姆接触层的一种结构示意图；
32.图4为本实用新型一可选实施例中提供的第二种倒装led芯片的结构示意图；
33.图5为本实用新型一可选实施例中提供的第三种倒装led芯片的结构示意图；
34.图6为本实用新型一可选实施例中提供的第四种倒装led芯片的结构示意图；
35.图7为本实用新型一可选实施例中提供的第五种倒装led芯片的结构示意图；
36.图8为本实用新型一可选实施例中提供的第六种倒装led芯片的结构示意图；
37.图9为本实用新型一可选实施例中提供的显示面板的一种结构示意图；
38.图10为本实用新型另一可选实施例中提供的倒装led芯片的制备流程示意图；
39.图11为为本实用新型另一可选实施例中提供的倒装led芯片的制程示意图。
40.附图标记说明：
41.10-倒装micro-led芯片；11-外延层；12-ito层；13-钝化膜；14-芯片电极；15-衬底；20-倒装led芯片；21-n型半导体层；210-n型台面；22-有源层；23-p型半导体层；230-p型台面；24-n电极；25-p电极；26-欧姆接触层；261-透明导电层；262-金属反射层；27-钝化层；271-sio2(氧化硅)层271；272-al2o3(氧化铝)层272；28-衬底层；280-凹凸图案；40-倒装led芯片；50-倒装led芯片；60-倒装led芯片；70-倒装led芯片；80-倒装led芯片；9-显示面板；91-驱动背板；92-发光芯片；110-倒装led芯片；111-蓝宝石衬底；112-外延层；1121-n型gan层；1122-有源层；1123-p型gan层；113-欧姆接触层；1131-第一ito层；1132-金属反射层；1133-第二ito层；114-sio2钝化层；115-p电极；116-n电极。
具体实施方式
42.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术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技术的公开内容理解的更加透彻全面。
43.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技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术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，不是旨在于限制本技术。
44.micro-led显示技术是指以自发光的微米量级的led为发光像素单元，将其组装到驱动背板上形成高密度led阵列的显示技术。由于micro-led芯片尺寸小、集成度高和自发光等特点，在显示方面与lcd(liquid crystal display，液晶显示器)、oled相比在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有更大的优势。micro-led按照结构分类包含正装结构芯片，倒装结构芯片及垂直结构芯片等几类结构，倒装结构的micro-led芯片具有可靠性高，成本低，热阻小，光效高，易小尺寸，大功率化等优点。请结合图1示出的一种倒装micro-led芯片的结构示意图：
45.倒装micro-led芯片10包括外延层11，ito层12，钝化膜13，芯片电极14以及衬底15。其中ito层12为倒装micro-led芯片10的欧姆接触层，驱动电流由芯片电极14引入芯粒，通过ito层12扩散分布至芯粒表面。倒装micro-led芯片10的主出光面为与芯片电极14所在面相对的一面，在这种情况下，芯片电极14吸光会导致倒装micro-led芯片10的发光损失。同时，诸如sio2(氧化硅)、al2o3(氧化铝)等钝化膜13为高透过率材料，外延层11发出的光穿过钝化膜13后从芯片电极14所在的一侧溢出，从而造成大量的光损耗，导致倒装micro-led芯片10的出光效率不高的问题。
46.基于此，本技术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。
47.本技术一可选实施例：
48.本实施例首先提供一种倒装led芯片，请参见图2示出的该倒装led芯片20的一种结构示意图：
49.倒装led芯片20包括外延层与电极，其中，外延层中包括依次设置的n型半导体层21、有源层22以及p型半导体层23，n型半导体层21被配置为与n电极24电连接，而p型半导体层23则被配置为与p电极25电连接，n型半导体层21在电流的激发下向有源层22中提供电子，而p型半导体层23在电流的激发下向有源层22中提供空穴，电子与空穴在有源层22中复合，同时辐射出光子，实现外延层的出光。可以理解的是，外延层中包含的层结构并不限于上述三层，例如，在本实施例的其他一些示例中，外延层中还可以包括设置在n型半导体层21远离有源层22一侧的缓冲层，缓冲层用于降低n型半导体层21与生长衬底之间的晶格差异，降低应力，提升外延层晶体质量。另一些示例中，外延层可以包括设置在有源层22与p型半导体层23之间的电子阻挡层，其用于避免电子从有源层22中溢出至p型半导体层23，提升了有源层22中电子与空穴的复合概率，增加了外延层的内量子效率。还有一些示例中，外延层中也还可以包括本征层、布拉格反射层等层结构。
50.在本实施例中，n电极24设置在n型半导体层21朝向有源层22的一侧，而p电极25设置在p型半导体层23远离有源层22的一侧。在本实施例中，外延层经过刻蚀形成有n型台面210与p型台面230，n电极24、p电极25分别设置在n型台面210、p型台面230上。n电极24与p电极25的朝向相同，二者均设置在外延层的同一侧，这里将外延层上设有电极的一个表面称为“电极设置面”，由于倒装led芯片20为倒装结构，所以，外延层的主出光面为与电极设置面相对的一个面。
51.本实施例中提供的倒装led芯片20还包括欧姆接触层26，欧姆接触层26设置在p型台面230上，介于p电极25与p型半导体层23之间，被配置为实现p电极25与p型半导体层23之间的欧姆接触。欧姆接触层26包括两层透明导电层261与夹在两透明导电层261之间的金属反射层262，请参见图3示出的该欧姆接触层26的结构示意图，从图3中可以看出，金属反射层262与两层透明导电层261形成了“三明治”结构，透明导电层261把金属反射层262夹在中间。为了便于介绍，这里将两透明导电层261中更靠近外延层的一个记为“第一透明导电层”，将另一个记为“第二透明导电层”。
52.透明导电层261可以为具有透明导电性的氧化物、氮化物、氟化物膜层，例如，in2o3(氧化铟)层、sno2(二氧化锡)层、zno(氧化锌)层、cdo(氧化镉)层、tin(氮化钛)层、izo(氧化铟锌)层、gzo(氧化锌镓)层、azo(铝掺杂的氧化锌)层，除此以外，还可以是sno2:f(氟掺杂的二氧化锡)层、tio2:ta(钽掺杂的二氧化钛)层。或者，透明导电层261也可以是混合氧化物层，例如in2o
3-zno(氧化铟-氧化锌)层、cdin2o4(氧化镉铟)层、cdsno4(氧化镉锡)层、zn2sno4(氧化锌锡)层中的至少一种。
53.在本实施例的一些示例中，第一透明导电层与第二透明导电层的材质可以相同，也可以不同，例如，在一种示例中，二者均为ito层。另外一些示例中，第一透明导电层可以为ito层，而第二透明导电层可以为izo层。
54.金属反射层262可以包括au层、ag层、al层以及ti层中的至少一个，一些示例中，金属反射层262是单金属材质的层结构，另一些示例中，金属反射层262可以为复合层结构，由au层、ag层、al层、ti层中的两个或两个以上的层结构层叠形成。可以理解的是，这些金属层
结构不仅具有良好的反射性能，而且电阻率低，可以降低p电极25与p型半导体层23之间的电阻，提升二者间的欧姆接触性能。
55.应当明白的是，金属反射层262设置在p型台面230上，其可以阻止外延层的光线从p型台面230上射出，这极大地减少了从电极设置面一侧射出的光的比例，提升了主出光面与外延层侧面的出光效率，根据实验，在设置该复合层结构的欧姆接触层26后，倒装led芯片顶面与侧面的出光效率至少增加10％。
56.在本实施例的一些示例中，倒装led芯片还包括钝化层，请参见图4示出的另一种倒装led芯片40的结构示意图：倒装led芯片40同样包括依次层叠的n型半导体层21、有源层22、p型半导体层23、欧姆接触层26，其中，n型半导体层21、有源层22、p型半导体层23属于外延层，在外延层上形成有n型台面210与p型台面230，欧姆接触层26设置在p型台面230上，同样设置在p型台面230上的还有p电极25，其通过欧姆接触层26与p型半导体层23电连接。n电极24设置在n型台面210上，与n型半导体层21电连接。另外，在外延层与欧姆接触层26以外，还设置有钝化层27，钝化层27包覆外延层的侧面与电极设置面，并且欧姆接触层26也被钝化层27覆盖。不过，n电极24与p电极25会从钝化层27上外露出来，换言之，尽管钝化层27覆盖了电极设置面，并并不会覆盖电极设置面上的电极设置区。
57.钝化层27具有良好的绝缘性，其可以实现外延层、欧姆接触层26与外部的电气隔离，同时，因为钝化层27也具有防水性，因此其可以对外部水汽进行阻隔，以维护外延层的可靠性。
58.在本实施例的一些示例中，钝化层27包括sio2层，其可以通过蒸镀、溅射、ald(原子层沉积)等方式中的任意一种设置。在本实施例的一些示例中，钝化层27也可以为al2o3层、aln(氮化铝)层、alon(氮氧化铝)层、alf3(三氟化铝)层中的任意一种。在本实施例的一些示例中，钝化层27可以为单层结构，另外一些示例中，钝化层27可以为复合层结构，例如，其可以同时包括sio2层与al2o3层，如图5所示，由于al2o3层的防水性能优于sio2层的防水性能，所以，在图5示出的倒装led芯片50当中，sio2层271比al2o3层272更靠近外延层，也即al2o3层272为外层，而sio2层271为内层，通过sio2层271比al2o3层272的配合可以实现对外延层的双重保护，有利于提升倒装led芯片50的电气性能与寿命。当然，本领域技术人员可以理解的是，在其他一些示例中，复合层结构的钝化层27也可以由其他材质的层构成，或者是在同时包括al2o3层与sio2层时将sio2层设置在外层，将al2o3层设置在内层。
59.在本实施例的一些示例中，为了提升倒装led芯片的光提取效率，可以在钝化层27的外表面设置多个凹凸的粗化结构，请参见图6所示，在倒装led芯片60中，覆盖在外延层侧面的钝化层27的外表面设置有多个凹凸的粗化结构270，粗化结构270可以通过对钝化层27表面进行粗化处理形成，例如可以通过对钝化层27表面进行干法刻蚀或湿法刻蚀形成。可以理解的是，在倒装led芯片60的纵剖面中，凹凸的粗化结构270可以如图6中一样呈锯齿状，也可以为方波状，或者是多段曲线构成的波浪状。粗化结构270改变了钝化层27与空气之间的临界面的形态，使得外延层内出射的光线可以以不同的入射角射向临界面，减少了光线发生全反射的概率，进一步提升了倒装led芯片60的光提取效率。在本实施例中，因为需要尽量减少从电极设置面侧的出射的光线，因此，对于钝化层27覆盖在电极设置面上的区域，可以不用在对应区域的外表面设置粗化结构270。
60.在本实施例的一些示例中，倒装led芯片中还包括衬底层28，如图7，倒装led芯片
70中衬底层28位于n型半导体层21远离有源层22的一侧，一些示例中，其可以为外延层的生长衬底，例如，当n型半导体层21为n型gan(氮化镓)层时，衬底层28可以为蓝宝石衬底、硅衬底、gan衬底中的任意一种。可选地，衬底层28与n型半导体层21可以不直接接触，例如在衬底层28与n型半导体层21之间还可以设置有缓冲层等层结构。在本实施例的一些示例中，衬底层28朝向外延层的表面平坦，如图7所示，还有一些示例中，衬底层28朝向外延层的表面经历过图案化处理，在该表面上形成有凹凸图案280，如图8所示的倒装led芯片80的结构示意图，这些凹凸图案280可以在外延层生长过程中减少外延层中的位错，提升外延层的晶体质量。毫无疑义的是，其他一些示例中衬底层28也可以不是外延层的生长衬底，例如，外延层可以在其生长衬底上生长完成后再被转移至衬底层28上。
61.在本实施例中，前述倒装led芯片可以不限于mini-led、micro-led或者是oled中的任意一种。在一些示例中，倒装led芯片发出的光可以为三原色中的至少一种。
62.本实施例还提供一种显示面板，如图9所示，该显示面板9中包括驱动背板91以及多颗发光芯片92，在驱动背板91上设置有驱动电路，而多颗发光芯片92的芯片电极与驱动电路电连接，可以在驱动电路的驱动下发光。在本实施例中，发光芯片92中的至少部分可以为前述任意一种示例中提供的倒装led芯片。
63.本实施例提供的倒装led芯片与显示面板，由于倒装led芯片中在外延层的欧姆接触层中设置了金属反射层，利用金属反射层对光的反射能力，减少了电极设置面一侧的漏光，提升了倒装led芯片顶面与侧面的出光效率，增强了显示面板的显示效果。
64.本技术另一可选实施例：
65.本实施例将结合倒装led芯片的制备流程来进一步对前述倒装led芯片的结构进行阐述，请参见图10与图11，图10示出的该倒装led芯片110的一种制备流程示意图，而图11示出的则是该倒装led芯片110的制程示意图：
66.s1002：提供一带生长衬底的外延层。
67.请参见图11的(a)，在蓝宝石衬底111上生长有外延层112，该外延层112中从下至上依次包括n型gan层1121、有源层1122以及p型gan层1123。对于外延层112可能包含的其他层结构，图11中并未示出。
68.s1004：在外延层远离生长衬底的一面的部分区域形成欧姆接触层。
69.请参见图11中的(b)，可以在外延层112远离生长衬底111的表面上形成欧姆接触层113，欧姆接触层113仅覆盖外延层112远离生长衬底111的表面的部分区域。在本实施例中，欧姆接触层113自下而上依次包括第一ito层1131、金属反射层1132以及第二ito层1133。可以理解的是，欧姆接触层113中的各层结构可以分别通过蒸镀、溅射、pvd(physical vapor deposition，物理气相沉积)、cvd(chemical vapor deposition，化学气相沉积)、ald等工艺中的任意一种形成。在一些示例中，形成欧姆接触层113时，也可以先让欧姆接触层113覆盖外延层112的整个电极设置面，随后再通过刻蚀等方式去除多余的部分；或者是先在外延层112的电极设置面不需要被欧姆接触层113覆盖的区域形成掩膜版，然后在掩膜版的遮挡下形成欧姆接触层113，最后再去除掩膜版以及覆盖在掩膜版上的欧姆接触层113。
70.在本实施例中，金属反射层1132可以为单材质金属形成的单层金属层，而在其他一些示例中，金属反射层1132也可以由两个或多个材质不同的金属层共同形成。
71.s1006：对外延层进行台面刻蚀与沟道刻蚀。
72.形成欧姆接触层113后，可以对外延层112进行刻蚀，对外延层112的刻蚀包括两个方面：一方面是自电极设置面一侧起对未被欧姆接触层113覆盖的外延层112进行刻蚀，至n型gan层1121外露，从而在外延层112上形成n型台面与p型台面，如图11中的(c)所示，其中欧姆接触层113位于p型台面上。另一方面是自电极设置面一侧起对未被欧姆接触层113覆盖的外延层112进行刻蚀，至蓝宝石衬底111外露，如图11中的(d)所示。
73.s1008：形成包覆外延层与欧姆接触层的钝化层。
74.随后，可以在片源(如图11中的(d)所示的中间产品)上形成钝化层，如图11中的(e)，钝化层为sio2钝化层114，sio2钝化层114位于蓝宝石衬底111设有外延层112的一面，其与蓝宝石衬底111一起对外延层112以及欧姆接触层113形成了全包裹。sio2钝化层114可以通过蒸镀、溅射、pvd、cvd、ald等工艺中的任意一种形成。
75.s1010：对钝化层进行刻蚀，以外露电极设置区。
76.在图11的(e)中，sio2钝化层114包覆了外延层112的侧面以及电极设置面，为了便于后续设置与外延层112中半导体层电连接的芯片电极，所以需要对sio2钝化层114进行图案化处理，例如通过刻蚀使得欧姆接触层113上的p电极设置区以及n型台面上的n电极设置区从sio2钝化层114下外露，如图11中的(f)所示。
77.s1012：在电极设置区中形成芯片电极，制得倒装led芯片。
78.在电极设置区外露以后，可以通过蒸镀、沉积等方式在两个电极设置区中设置芯片电极，如图11中的(g)所示，在p型台面上设置与欧姆接触层113接触的p电极115，在n型台面上设置与n型gan层1121电连接的n电极116。
79.至此，倒装led芯片110基本制备完成，一些示例中，在倒装led芯片110形成以后，可以剥离掉蓝宝石衬底111，另一些示例中，可以让蓝宝石衬底111留在倒装led芯片110中，这样蓝宝石衬底111还可以对外延层112进行保护。
80.本实施例提供的倒装led芯片，在p型gan层与p电极之间设置了电阻率低、反射性能优异的欧姆接触层，利用该欧姆接触层在增大外延层内量子效率的同时，减少倒装led芯片底面的出光，增加led芯片顶面与侧面的出光，提升了倒装led芯片的发光亮度，发光亮度可提升10％。
81.应当理解的是，本实用新型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实用新型所附权利要求的保护范围。