发光器件制作方法、发光器件以及显示器件与流程

本申请涉及发光器件领域，尤其涉及一种发光器件及其制作方法，以及显示器件。

背景技术：

微发光二极管(microlightemittingdiode，micro-led)发光器件大多采用激光剥离技术去除衬底，但是衬底经过图形化处理后，与氮化镓外延层的接触面为非平面，所以在激光剥离衬底的过程中，由于光的折射导致非平面的接触面接收的激光能量不同，导致衬底剥离后造成外延层受到损伤，以使芯片整体结构受到破坏，芯片制作良率降低。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种发光器件的制作方法，旨在解决现有的发光器件进制作过程中外延层受到损坏的技术问题。

此外，本申请还提供了一种发光器件以及显示器件。

本申请实施例提供一种发光器件制作方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底的表面依次生成牺牲层及图案化层，其中，所述图案化层的表面包括粗糙面；

在所述图案化层的粗糙面上依次生成外延层及电极层，

激光剥离所述衬底并去除所述牺牲层。

其中，所述激光的能量介于衬底的禁带宽度和所述牺牲层的禁带宽度之间，所述衬底的禁带宽度大于所述牺牲层的禁带宽度。

其中，所述衬底为蓝宝石衬底；

所述“在所述衬底的表面生成牺牲层及图案化层”的步骤中，包括，采用三氧化二铝或者氮化铝材料通过气相沉积方法形成基础层后，再通过图案化工艺加工所述基础层形成所述图案化层。

其中，所述“在所述衬底的表面生成牺牲层及图案化层”的步骤中，包括，采用氮化镓或者掺杂型氮化镓材料，通过金属有机化合物气相淀积方法，在所述衬底的表面生成所述牺牲层。

其中，所述牺牲层和所述图案化层厚度为0.5-3um。

其中，通过抛光减薄或干刻蚀的方式去除所述牺牲层。

其中，在“所述图案化层的粗糙面上生成外延层”的步骤中，采用金属有机化合物气相淀积方法，在所述粗糙面上生成所述外延层，所述外延层包括第一半导体层、第二半导体层以及设置于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的有源层，所述第一半导体层和第二半导体层为不同掺杂类型的半导体层。

其中，所述“在所述图案化层的粗糙面上依次生成外延层及电极层”的步骤包括在所述外延层上制作第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第一半导体层电性连接，所述第二电极与所述第二半导体电性连接。

本发明提供一种发光器件，所述发光器件和所述的发光器件的制作方法制成。

本发明还提供一种显示器件，所述显示器件包括外壳、电路板以及数个所述的发光器件，所述发光器件与电路板装设在所述外壳内，数个所述发光器件呈阵列排布并与电路板电连接。

本申请的发光器件在衬底与外延层之间形成牺牲层，牺牲层与外延层材料相同，在激光剥离衬底时牺牲层保护了外延层不被损伤，便于剥离并保持了芯片的结构完整性，尽可能大的提高了芯片良率。

附图说明

图1为本申请实施例的发光器件的制作方法的流程图；

图2-图7为本申请实施例的发光器件的制作方法的每个步骤形成的结构示意图；

图8为本申请实施例的发光器件的结构示意图。

附图标记说明

10-衬底15-牺牲层

16-图案化层161-粗糙面

a-反光面b-外延层

20-第一半导体层22-有源层

24-第二半导体层26a-第一电极

26b-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。

本申请提供一种发光器件制作方法，所述发光器件可以是led芯片和led，用于显示屏等器件。

请参阅图1和图2，本实施例中，所述发光器件制作方法包括：

步骤s1，提供衬底10。本实施例中，所述衬底10为蓝宝石衬底10。发光器件为大面积发光器件，在同一个衬底上可以形成多个阵列排列的芯片，可以理解后续步骤中，同时形成多个芯片的每一个结构，而方法描述中，只对一个芯片形成过程具体描述。本实施例中，所述激光的能量介于衬底的禁带宽度和所述牺牲层的禁带宽度之间，所述衬底的禁带宽度大于所述牺牲层的禁带宽度。

请参阅图3，步骤s2，在所述衬底10的表面依次生成牺牲层15和图案化层16，其中，所述图案化层16的表面包括粗糙面161。所述牺牲层15和所述图案化层16厚度为0.5-3um。本实施例中，通过金属有机化合物气相淀积方法，在所述蓝宝石衬底10的表面生成所述牺牲层15。所述牺牲层15为氮化镓或者掺杂型氮化镓材料形成。本实施例中，所述牺牲层15为n型氮化镓材料制成，在其他实施方式中，在形成牺牲层之前可以形成缓冲层在所述衬底的表面，以更好的生成所述牺牲层。

本实施例中，所述图案化层16通过沉积方式形成。图案化层16可以对后续外延层的成核中心进行晶体定向，保证晶体的质量，进而提高led的发光效率。具体的，采用三氧化二铝或者氮化铝材料通过气相沉积方法形成基础层后，再通过图案化工艺加工所述基础层形成所述图案化层16。即在基础层上形成粗糙面161。具体的，在所述基础层背向所述牺牲层15的表面形成粗糙面161，通过图案化工艺将所述图案化层16的表面粗糙化，形成凹凸不平的纹路，在后续形成外延层时，也会在外延层上形成粗糙面，当光照射到外延层时，会发生反射，进一步提高出光效率。而且图案化处理工艺对图案化层16进行图案处理，方便简单，可靠性高。其中，所述图案化层16具体可以采用薄膜沉积和原子层沉积的方式形成。图案化层16厚度0.5-3um，图案化制备工艺为沉积-黄光-蚀刻(干法蚀刻)，也可以采用其他方法制备图案化层，本实施例的图案化层16为透明，且满足外延层生长的材料，例如外延层材料为gan。

请参阅图4和图5以及图6，步骤s3，在所述图案化层16的粗糙面161上生成外延层b电极层26。所述外延层b包括第一半导体层20、第二半导体层24以及设置于所述第一半导体层20和所述第二半导体层24之间的有源层22。所述图案化层16上再生长外延层b，可以减小外延层20的缺陷，提高晶体质量。第一半导体层20和第二半导体层24为不同掺杂类型的半导体层；例如第一半导体层20为n型半导体层第二半导体层24为p型半导体层，或者第一半导体层20为p型半导体层第二半导体层24为n型半导体层；本实施例中，第一半导体层20为n型氮化镓材料形成，第二半导体层24为p型氮化镓层。所述牺牲层与所述第一半导体层20的材料相同。其他实施例中，外延层a还可以包括缓冲层，缓冲层介于第一半导体层20和图案化层16之间。

请参阅图4，本实施例中，所述外延层采用金属有机化合物气相淀积方法，在所述粗糙面151上生成第一半导体层20。本实施例的第一半导体层20形成于凹凸不平的粗糙面161上，使外延层b与图案化层16接触的表面也形成凹凸不平的表面，其中，所述第一半导体层20与所述粗糙面161连接的表面为反光面a；当光照射到外延层b时，反光面a会发生反射，进一步提高出光效率。

具体的，有源层22包括：至少一层垒层以及至少一层阱层(图未示)。当有源层22仅具有一层垒层以及一层阱层时，阱层位于垒层与外延层之间。当有源层22具有多层所述垒层和/或具有多层所述阱层中时，在垂直于所述衬底10的方向上，所述阱层与所述垒层交替分布。垒层可以为无掺杂的gan层、或是al掺杂的gan层、或是同时掺杂al以及in的gan层。可以通过化学气相沉积工艺形成有源层22的垒层以及阱层。

可选的，本发明实施例中，有源层22具有多层阱层以及垒层，以提高电子与空穴的复合率，提高发光效率。有源层22最上层为垒层。最下层可以为垒层或是阱层。其中，最下层设置在第一半导体层20的表面。

在通过气象沉淀工艺在量子阱发光层上形成p型氮化镓层。可以通过mocvd工艺形成p型半导体层，即p型氮化镓层。其中，所述p型氮化镓层为p型掺杂的gan层。本实施例的芯片为led发光时，n型掺杂的gan层20提供电子，p型氮化镓层24的提供空穴，二者在有源层22复合时，能够辐射可见光。

请参阅图5和图6，进一步的，所述“在所述外延层a上形成电极层”的步骤，包括，在形成有所述外延层b形成金属层，图案化所述金属层形成第一电极26a和第二电极26b。具体的，采用图形曝光及刻蚀或蚀刻技术刻蚀或蚀刻所述金属层以形成镂空图形，即制作所需电极以形成led，即制作p电极和n电极等，此为本领域技术人员所知悉，故在此不再详细描述。

在其它实施方式中，在形成所述外延层b前，该制作方法还包括：在所述粗糙面161上形成u型氮化镓层。然后，形成为n型的氮化镓的外延层。所述外延层位于所述u型氮化镓层表面。所述u型氮化镓层为无掺杂的gan层。无掺杂的u型gan层作为过渡层，辅助外延层b的生长，以保证n型氮化镓生成的外延层b的径向质量，保证led的发光效率。可以采用化学气相沉积工艺形成u型gan层以及外延层b。所述u型gan层的厚度较薄，能够实现较好的辅助外延层b生长的效果。

请参阅图7和图8，步骤s4，激光剥离所述衬底10并去除所述牺牲层15。本实施例中，通过激光剥离蓝宝石衬底10，将蓝宝石衬底10与牺牲层15分离，剥离的过程中，由于光的折射，也只会损伤牺牲层15，但是由于所述衬底10与所述外延层b之间设有牺牲层15和图案化层16而不会涉及到外延层b，进而保证了外延层20的晶体质量，作为发光器件的芯片良率得到提高，返工率及废品率下降，极大地节约了成本。同时所述图案化层16设有粗糙面161，光线进入芯片时，所述粗糙面161发生多向反射，可以提高发光效率。

在其他实施例中，在所述p型氮化镓表面生成介质膜层，其中，所述介质膜层的材料可为sio2、si3n4、或si等，在本实施例中，选用sio2材质。采用图形曝光及刻蚀或蚀刻技术刻蚀或蚀刻所述介质膜层以形成镂空图形，在所述镂空图形中，具有多个镂空处，而且，为避免在刻蚀或蚀刻时损伤所述p型氮化镓表面，通过控制刻蚀或蚀刻条件可使其深度接近但并未到达所述p型氮化镓表面。再有，在所形成的镂空图形中，还可包含用于制作p型焊垫的圆形区域和制作n型焊垫的圆形区域，两者都为非镂空区。在所形成的镂空图形的各镂空处生长不掺杂的gan(u-gan)突起以使所述p-gan层表面粗化，通过控制生长条件可调节所生长的突起的粗细及高度等，在本实施例中，所述突起呈柱状，如此导致所述p-gan层表面呈不平整的微粗糙状态。接着，采用腐蚀法将介质膜层未被镂空处去除，即将残余的sio2薄层去除以形成镂空微结构且粗化的p-gan层。最后，在镂空微结构且粗化的p-gan层表面制作所需电极以形成led，即在圆形区域处制作p电极，在圆形区域处制作n电极等，此为本领域技术人员所知悉，故在此不再详细描述。通过在p-gan层表面形成多个突起使p-gan层表面粗化，极大地降低了量子阱层所产生的光子，到达p-gan层表面壁的入射角落增加，进而能极大地提高所形成的led的出光率，提高led的亮度。

请参阅图8，本申请还提供一种发光器件，本实施例中所述发光器件为micro-led微发光二极管，所述发光器件由上述的发光器件的制作方法制得。具体包括外壳和芯片，所述芯片包括图案化层16、形成于图案化层16上的外延层b，形成于所述外延层b表面的量子阱发光层、p型氮化镓层及金属走线层。所述芯片被收纳于所述外壳内，外壳微透明壳体，用于散光。本申请的发光器件的外延层b完整无缺陷，保证了发光稳定性和透光率。

本申请还提供一种显示器件，如led显示屏，所述显示器件包括外壳、电路板以及数个如上述实施例所述的发光器件。所述发光器件与电路板装设在所述外壳内，数个所述发光器件呈阵列排布并与电路板电连接。

应当理解的是，本申请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申请所附权利要求的保护范围。