本发明涉及半导体技术领域。更具体地，涉及一种半导体器件及其制作方法、可穿戴设备。
背景技术：
目前，很多可穿戴设备都具有心率检测功能，以智能手表或智能手环为例，其心率检测的原理是：血液是红色的，会反射红光且吸收绿光，心脏跳动的一瞬相比于心跳间隙，手腕处血液流通量增加，被吸收的绿光更多。基于此，智能手表利用绿色发光二极管(led)发出的绿光照射手腕，然后利用光电二极管感测手腕反射的绿光，通过对绿光的反射量的判断来判断心跳，从而检测心率，再通过显示屏显示心率检测结果。
现有的具有心率检测功能的智能手表的结构为：手表的显示屏在手腕外侧(即手腕正面)，用于显示时间、显示心率检测结果等；而朝向手腕内侧(即手腕背面)设置有包括绿色led和光电二极管的传感单元，用于检测心率。显示屏和传感单元独立制作，之后再组装，这势必会造成集成度差，成本高等不足。
因此，需要提供一种新的半导体器件及其制作方法、可穿戴设备。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种半导体器件及其制作方法、可穿戴设备，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明第一方面提供了一种半导体器件，包括
透明衬底；
形成在所述衬底上的传感单元和显示单元，其中显示单元包括红色发光二极管、第一绿色发光二极管和蓝色发光二极管，所述传感单元包括第二绿色发光二极管以及光电二极管，所述光电二极管被配置为接收来自所述第二绿色发光二极管的光，
其中
所述红色发光二极管包括红色发光层及其阳极和透明阴极；
所述蓝色发光二极管包括蓝色发光层及其阳极和阴极；
所述第一绿色发光二极管和第二绿色发光二极管分别包括绿色发光层及其阳极和阴极。
本发明第一方面提供的半导体器件，可将具有心率检测功能的可穿戴设备等产品中的显示单元中的红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管与传感单元中的绿色发光二极管和光电二极管集成在同一衬底上形成，半导体器件的制作工艺简单、制作效率高且制作成本低，还可使得可穿戴设备等产品更轻薄、集成度更高。
可选地，
第一绿色发光二极管和第二绿色发光二极管的绿色发光层同层同材料设置。
采用此可选方式，可在发光二极管转印工艺中节省一次转印步骤，进一步优化了制作工艺。
可选地，
所述传感单元还包括反射层，设置在第二绿色发光二极管的绿色发光层上方，用于反射第二绿色发光二极管朝向远离衬底方向出射的光。
可选地，
所述传感单元还包括透明电极，设置在所述第二绿色发光二极管的绿色发光层和所述反射层之间，
其中，所述透明电极与所述红色发光二极管的透明阴极同层同材料设置。
采用此可选方式，将传感单元的绿色发光二极管的反射层与显示单元的红色发光二极管的阴极同层同材料形成，能够减少一道掩模工艺，提高生产效率。
可选地，
所述第二绿色发光二极管的阳极和阴极与所述光电二极管的第一电极同层设置，材料为透明材料。
采用此可选方式，可在一次构图工艺中形成传感单元中的绿色发光二极管的阳极和阴极与光电二极管的第一电极，进一步优化了制作工艺。
可选地，
所述光电二极管的第二电极与红色发光二极管的阳极、第一绿色发光二极管的阳极和阴极以及蓝色发光二极管的阳极和阴极同层设置。
采用此可选方式，可在一次构图工艺中形成传感单元中的光电二极管的第二电极与显示单元中的红色发光二极管的阳极、绿色发光二极管的阳极和阴极以及蓝色发光二极管的阳极和阴极，进一步优化了制作工艺。
本发明第二方面提供了一种半导体器件的制作方法，包括
在透明衬底上形成传感单元和显示单元，其中显示单元被形成为包括红色发光二极管、第一绿色发光二极管和蓝色发光二极管，所述传感单元被形成为包括第二绿色发光二极管以及光电二极管，所述光电二极管被配置为接收来自所述第二绿色发光二极管的光，
其中
所述红色发光二极管被形成为包括红色发光层及其阳极和透明阴极；
所述蓝色发光二极管被形成为包括蓝色发光层及其阳极和阴极；
所述第一绿色发光二极管和第二绿色发光二极管被形成为分别包括绿色发光层及其阳极和阴极。
本发明第二方面提供的半导体器件的制作方法，可将具有心率检测功能的可穿戴设备等产品中的显示单元中的红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管与传感单元中的绿色发光二极管和光电二极管集成在同一衬底上形成，半导体器件的制作工艺简单、制作效率高且制作成本低，还可使得可穿戴设备等产品更轻薄、集成度更高。
可选地，所述方法还包括在衬底上形成晶体管结构层，包括
形成所述第一晶体管至第五晶体管的有源区和栅极；
形成所述第一晶体管至第五晶体管的源极、漏极、数据线以及第一金属层、第二金属层和第三金属层。
可选地，所述方法还包括在所述晶体管结构层上形成传感单元和显示单元，包括
形成平坦化层；
在平坦化层中形成通孔，露出第一晶体管至第五晶体管的源极、第一至第三金属层；
同时在第四晶体管的源极、第三金属层和第五晶体管的源极上分别形所述第二绿色发光二极管的阳极、所述第二绿色发光二极管的阴极以及所述光电二极管的第一电极，其中所述第二绿色发光二极管的阳极、阴极和第一电极为透明材料。
采用此可选方式，可在一次构图工艺中形成传感单元中的绿色发光二极管的阳极和阴极与光电二极管的第一电极，进一步优化了制作工艺。
可选地，在所述晶体管结构层上形成传感单元和显示单元还包括
在第一电极上形成pin层；
同时在第一晶体管的源极、第二晶体管的源极、第一金属层、第三晶体管的源极、第二金属层和pin层上分别形所述红色发光二极管的阳极、第一绿色发光二极管的阳极、第一绿色发光二极管的阴极、蓝色发光二极管的阳极、蓝色发光二极管的阴极和光电二极管的第二电极，其中所述红色发光二极管的阳极、第一绿色发光二极管的阳极、第一绿色发光二极管的阴极、蓝色发光二极管的阳极、蓝色发光二极管的阴极和光电二极管的第二电极为不透明材料。
采用此可选方式，可在一次构图工艺中形成传感单元中的光电二极管的第二电极与显示单元中的红色发光二极管的阳极、绿色发光二极管的阳极和阴极以及蓝色发光二极管的阳极和阴极，进一步优化了制作工艺。
可选地，在所述晶体管结构层上形成传感单元和显示单元还包括
形成像素界定层；
在像素界定层中形成通孔，露出所述红色发光二极管的阳极、第一绿色发光二极管的阳极、第一绿色发光二极管的阴极、蓝色发光二极管的阳极、蓝色发光二极管的阴极、第二绿色发光二极管的阳极和第二绿色发光二极管的阴极；
将红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层分别转印到露出的所述红色发光二极管的阳极上、露出的第一绿色发光二极管的阳极和阴极上和第二绿色发光二极管的阳极和阴极上、露出的蓝色发光二极管的阳极和阴极上，其中将所述绿色发光层转印到第一绿色发光二极管的阳极和阴极上和将所述绿色发光层转印到第二绿色发光二极管的阳极和阴极上同时进行；
形成钝化层，覆盖所述发光层。
采用此可选方式，可在发光二极管转印工艺中节省一次转印步骤，进一步优化了制作工艺。
可选地，在所述晶体管结构层上形成传感单元和显示单元还包括
在钝化层中形成通孔，露出所述红色发光层；
在所述红色发光层上形成红色发光二极管的阴极；
在第二绿色发光二极管的绿色发光层对应的钝化层上形成反射层。
可选地，
在所述红色发光层上形成红色发光二极管的阴极和在第二绿色发光二极管的绿色发光层对应的钝化层上形成反射层包括
在钝化层和所述红色发光层上形成红色发光二极管的阴极材料；
在所述阴极材料上形成反射层；
利用半色调掩模进行光刻，去除红色发光二极管的阴极材料上的反射层，保留红色发光二极管的阴极材料从而形成红色发光二极管的阴极。
采用此可选方式，可在一次工艺中同时形成显示单元中的红色发光二极管的上电极与传感单元中的绿色发光二极管的反射层，进一步优化了制作工艺。
本发明第三方面提供了一种可穿戴设备，包括本发明第一方面提供的半导体器件。
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案将具有心率检测功能的可穿戴设备等产品中的显示单元与传感单元集成在同一衬底上形成，半导体器件的制作工艺简单、制作效率高且制作成本低，还可使得可穿戴设备等产品更轻薄、集成度更高。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；
图1-7示出本发明实施例提供的半导体器件的制造方法的工艺示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明的一个实施例提供了一种半导体器件的制作方法，包括：
在透明衬底上形成传感单元10和显示单元20，其中显示单元20被形成为包括红色发光二极管、第一绿色发光二极管和蓝色发光二极管，所述传感单元10被形成为包括第二绿色发光二极管以及光电二极管，所述光电二极管被配置为接收来自所述第二绿色发光二极管的光，
其中
所述红色发光二极管被形成为包括红色发光层及其阳极和透明阴极；
所述蓝色发光二极管被形成为包括蓝色发光层及其阳极和阴极；
所述第一绿色发光二极管和第二绿色发光二极管被形成为分别包括绿色发光层及其阳极和阴极。
本实施例提供的半导体器件的制作方法，可将具有心率检测功能的可穿戴设备等产品中的显示单元20中的红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管与传感单元10中的绿色发光二极管和光电二极管集成在同一衬底上形成，半导体器件的制作工艺简单、制作效率高且制作成本低，还可使得可穿戴设备等产品更轻薄、集成度更高。
作为可穿戴设备等小型化的产品，本发明的方案可以使用微发光二极管(micro-led)来实现，即上面的红色、绿色、蓝色发光二极管为micro-led，制作工艺使用对应的工艺实现。本发明对此不做限定。
在本实施例的一些可选的实现方式中，所述方法还包括在透明衬底上形成晶体管结构层及在所述晶体管结构层上形成传感单元10和显示单元20包括如下子步骤。在本实施例中，晶体管为薄膜晶体管(tft，thinfilmtransistor)。本领域技术人员能够理解，本发明对于晶体管结构层的具体结构不做任何限定，以下仅仅为示例性的。
步骤s1、形成如图1所示的结构，包括：
在衬底100上形成所述第一tft的有源区101和栅极102、第二tft的有源区103和栅极104、第三tft的有源区105和栅极106、第四tft的有源区107和栅极108及第五tft的有源区109和栅极110。
本领域技术人员理解，本发明的tft结构不限于图中所示的顶栅结构，也可以为底栅结构，本发明对此不做限定。
衬底100为透明衬底，可为刚性衬底(例如玻璃)或柔性衬底。
接着，形成所述第一tft的源极111、漏极112、第二tft的源极113、漏极114、第三tft的源极115、漏极116、第四tft的源极117、漏极118、第五tft的源极119、漏极120和数据线(图中未示出)以及第一金属层121、第二金属层122和第三金属层123。
以图1所示的顶栅结构为例，具体形成过程为：通过一次构图工艺，在衬底100上形成第一tft至第五tft的有源区；形成栅极介电层gi51，覆盖所述有源区；通过一次构图工艺，形成第一tft至第五tft的栅极；形成层间介电层ild52，覆盖所述栅极；通过一次构图工艺，形成通孔，贯穿层间介电层ild52和栅极介电层gi51，露出有源区；使用例如金属沉积工艺沉积金属材料，并通过一次构图工艺形成第一tft至第五tft的源极、漏极、数据线以及第一金属层121、第二金属层122和第三金属层123。
步骤s2、形成如图2所示的结构，包括：
形成平坦化层pln53；
在平坦化层pln53中形成通孔，露出第一tft至第五tft的源极、第一至第三金属层。本领域技术人员能够理解，本步骤可以通过一次构图工艺实现，从而节省掩模光刻的次数。本领域技术人员还能够理解的是，技术上，源极和漏极只是命名的差别，二者可以互相替换，其中一个称为源极另一个就称为漏极；
通过一次构图工艺同时在第四tft的源极117、第三金属层123和第五tft的源极119上分别形所述第二绿色发光二极管的阳极124、所述第二绿色发光二极管的阴极125以及所述光电二极管的第一电极126，其中所述第二绿色发光二极管的阳极124、阴极125和第一电极126为透明材料(例如ito)。
在相关技术中，在智能手表的显示屏和传感单元10的制作中，形成显示单元20中的红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管的阴极和阳极时需要进行两次构图工艺，形成光电二极管的上电极和下电极时也需要进行两次构图工艺，形成反射层是还需要进行一次构图工艺。然而本实施例中该步骤可在一次构图工艺中形成传感单元10中的绿色发光二极管的阳极和阴极与光电二极管的第一电极，进一步优化了制作工艺。
步骤s3、在第一电极上形成pin层127，形成如图3所示的结构；
步骤s4、形成如图4所示的结构，包括：
通过一次构图工艺同时在第一tft的源极111、第二tft的源极113、第一金属层121、第三tft的源极115、第二金属层122和pin层127上分别形所述红色发光二极管的阳极128、第一绿色发光二极管的阳极129、第一绿色发光二极管的阴极130、蓝色发光二极管的阳极131、蓝色发光二极管的阴极132和光电二极管的第二电极133，其中所述红色发光二极管的阳极128、第一绿色发光二极管的阳极129、第一绿色发光二极管的阴极130、蓝色发光二极管的阳极131、蓝色发光二极管的阴极132和光电二极管的第二电极133为不透明材料。
在相关技术中，智能手表的显示屏和传感单元10的制作中，形成显示单元20中的红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管的阴极和阳极时需要进行两次构图工艺，形成光电二极管的上电极和下电极时也需要进行两次构图工艺，形成反射层是还需要进行一次构图工艺。然而本实施例中该步骤可在一次构图工艺中形成传感单元10中的光电二极管的第二电极与显示单元20中的红色发光二极管的阳极、绿色发光二极管的阳极和阴极以及蓝色发光二极管的阳极和阴极，进一步优化了制作工艺。
步骤s5、形成像素界定层pdl54，形成如图5所示的结构；
步骤s6、形成如图6所示的结构，包括：
在像素界定层pdl54中形成通孔，露出所述红色发光二极管的阳极128、第一绿色发光二极管的阳极129、第一绿色发光二极管的阴极130、蓝色发光二极管的阳极131、蓝色发光二极管的阴极132、第二绿色发光二极管的阳极124和第二绿色发光二极管的阴极125。本领域技术人员能够理解，本步骤可以通过一次构图工艺实现，从而节省掩模光刻的次数。
将红色发光层134、绿色发光层135和蓝色发光层136分别转印到露出的所述红色发光二极管的阳极上、露出的第一绿色发光二极管的阳极和阴极上和第二绿色发光二极管的阳极和阴极上、露出的蓝色发光二极管的阳极和阴极上，其中将所述绿色发光层转印到第一绿色发光二极管的阳极和阴极上和将所述绿色发光层转印到第二绿色发光二极管的阳极和阴极上同时进行。具体地，在另一基板上形成红色发光层材料阵列、又一基板上形成绿色发光层材料阵列、再一基板上形成蓝色发光层材料阵列，然后分别将红色发光层材料转印到对应的阳极上，将绿色发光层材料转印到第一绿色发光二极管和第二绿色发光二极管的阴极和阳极上，将蓝色发光层材料转印到蓝色发光二极管的阴极和阳极上，进行三次转印，其中由于同时露出了第一绿色发光二极管的阳极和阴极上和第二绿色发光二极管的阳极和阴极，所以绿色发光层材料的转印只需进行一次，节省了工艺。
形成钝化层pvx55，覆盖所述发光层。
步骤s7、制作红色发光二极管的阴极和反射层，包括：
在钝化层pvx55中形成通孔，露出所述红色发光层134；
在所述红色发光层134上形成红色发光二极管的阴极138；
在第二绿色发光二极管的绿色发光层137对应的钝化层pvx55上形成反射层139。
可选地，步骤s7中的在所述红色发光层134上形成红色发光二极管的阴极138及在第二绿色发光二极管的绿色发光层137对应的钝化层pvx55上形成反射层139进一步包括：
在钝化层pvx55和所述红色发光层134上形成红色发光二极管的阴极材料；
在所述阴极材料上形成反射层；
利用半色调掩模进行光刻，去除红色发光二极管的阴极材料上的反射层，保留红色发光二极管的阴极材料从而形成红色发光二极管的阴极。
实际使用时，传感单元10向上出射的光经过透明电极由其上的反射层反射，入射到手腕上的血管处，并经反射被光电二极管接收。
具体地，利用半色调掩模进行光刻包括：
在反射层上形成光刻胶；
利用半色调掩模进行光刻，其中半色调掩模的完全不透光区域对准第二绿色发光二极管的绿色发光层137位置，半透光区域对准所述红色发光层134位置；
进行第一刻蚀，从而留下第二绿色发光二极管的绿色发光层137对应位置的阴极材料、反射层139和其上的第一厚度的光刻胶，并留下红色发光层134对应位置的阴极材料、反射层和其上的第二厚度的光刻胶，其中第一厚度大于第二厚度；
对留下的光刻胶进行灰化，从而去除第二厚度的光刻胶，直到露出所述红色发光层134位置对应的反射层；
进行第二刻蚀，去除所述红色发光层134位置对应的反射层；
去除第二绿色发光二极管的绿色发光层137位置对应的光刻胶，形成如图7所示结构的制作完成的半导体器件。
在相关技术中，智能手表的显示屏和传感单元10的制作中，显示单元20中正装结构的红色发光二极管在转印后，需要再单独制备一层采用透光材料的阴极，而为了实现将传感单元10中的绿色发光二极管发出的绿光反射到手腕上，还需要再制作一层采用不透光材料的反射层，因此制作显示单元20中的红色发光二极管的阴极及传感单元10中的绿色发光二极管的反射层就需要额外增加两道掩膜版工艺。然而采用本发明的上述可选方式，可在一次工艺中同时形成显示单元20中的红色发光二极管的阴极与传感单元10中的绿色发光二极管的反射层，进一步优化了制作工艺。
本发明的另一个实施例提供了一种如图7所示的半导体器件，包括
透明衬底；
形成在所述衬底上的传感单元10和显示单元20，其中显示单元20包括红色发光二极管、第一绿色发光二极管和蓝色发光二极管，所述传感单元10包括第二绿色发光二极管以及光电二极管，所述光电二极管被配置为接收来自所述第二绿色发光二极管的光，
其中
所述红色发光二极管包括红色发光层及其阳极和透明阴极；
所述蓝色发光二极管包括蓝色发光层及其阳极和阴极；
所述第一绿色发光二极管和第二绿色发光二极管分别包括绿色发光层及其阳极和阴极。
本实施例提供的半导体器件，可将具有心率检测功能的可穿戴设备等产品中的显示单元20中的红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管与传感单元10中的绿色发光二极管和光电二极管集成在同一衬底上形成，半导体器件的制作工艺简单、制作效率高且制作成本低，还可使得可穿戴设备等产品更轻薄、集成度更高。
在本实施例的一些可选的实现方式中，
第一绿色发光二极管和第二绿色发光二极管的绿色发光层同层同材料设置。
采用此可选方式，可在发光二极管转印工艺中节省一次转印步骤，进一步优化了制作工艺。
在本实施例的一些可选的实现方式中，
所述传感单元10还包括反射层139，设置在第二绿色发光二极管的绿色发光层上方，用于反射第二绿色发光二极管朝向远离衬底方向出射的光。
在本实施例的一些可选的实现方式中，
所述传感单元10还包括透明电极，设置在所述第二绿色发光二极管的绿色发光层和所述反射层之间，
其中，所述透明电极与所述红色发光二极管的透明阴极同层同材料设置。
采用此可选方式，将传感单元10的绿色发光二极管的反射层与显示单元20的红色发光二极管的阴极同层同材料形成，能够减少一道掩模工艺，提高生产效率。
在本实施例的一些可选的实现方式中，
所述第二绿色发光二极管的阳极124和阴极125与所述光电二极管的第一电极126同层设置，材料为透明材料。需要说明的是，尽管图7中显示第二绿色发光二极管的阳极124和阴极125与光电二极管的第一电极126不在同一高度，但在本发明中同层设置是指工艺步骤中用同一步骤形成，即在同一步骤中形成的层。
采用此实现方式，可在一次构图工艺中形成传感单元10中的绿色发光二极管的阳极和阴极与光电二极管的第一电极，进一步优化了制作工艺。
在本实施例的一些可选的实现方式中，
所述光电二极管的第二电极133与红色发光二极管的阳极128、第一绿色发光二极管的阳极129和阴极130以及蓝色发光二极管的阳极131和阴极132同层设置。
采用此实现方式，可在一次构图工艺中形成传感单元10中的光电二极管的第二电极与显示单元20中的红色发光二极管的阳极、绿色发光二极管的阳极和阴极以及蓝色发光二极管的阳极和阴极，进一步优化了制作工艺。
本发明的另一个实施例提供了一种可穿戴设备，包括上述半导体器件。在可穿戴设备为智能手表时，若衬底100选用例如玻璃的刚性衬底，则传感单元10进行心率检测时对应的是手腕正面的血管；若衬底100选用做成例如手镯形状的柔性衬底，则传感单元10可弯折到手腕背面，由于手腕下部的血管更粗，所以心率检测的准确性更强。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
还需要说明的是，在本发明的描述中，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过程、方法、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过程、方法、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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。