倒装LED芯片的制备方法、倒装LED芯片以及显示设备与流程

倒装led芯片的制备方法、倒装led芯片以及显示设备
技术领域
1.本发明涉及微纳器件制造技术领域，尤其是涉及一种倒装led芯片的制备方法、倒装led芯片以及显示设备。


背景技术：

2.键合是芯片制备工艺中经常用到的一种工艺，在倒装结构及垂直结构芯片制备工艺中都有涉及。通过键合工艺可将芯片转移至具有更佳性能(如导电、散热等)的基板上，从而实现器件性能的提升。键合一般是在一定的温度与压力共同作用下，通过键合金属之间的原子相互扩散达到彼此粘结的目的，从而最终实现芯片与基板之间的电气链接。
3.传统的倒装工艺都是球状金属或柱状金属与平面结构的金属进行结合，通过一定的焊接条件如温度，压力，时间等实现焊接，但是键合的可靠性还有存在一些问题，典型的例如倒装led芯片漏电。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种可以解决上述问题的倒装led芯片的制备方法。
5.此外，还有必要提供一种上述倒装led芯片的制备方法制得的倒装led芯片以及包括该倒装led芯片的显示设备。
6.一种倒装led芯片的制备方法，包括如下步骤：
7.提供或制备第一芯片半成品，所述第一芯片半成品上设有发光区和非发光区，所述发光区包括依次层叠的第一基层、第一n型层、第一发光层和第一p型层，所述非发光区包括第二基层和第二n型层，所述第一基层和所述第二基层共同组成基层，所述第一n型层与所述第二n型层接触，且所述第一n型层不与所述第一发光层接触；
8.在所述第一芯片半成品上形成第一保护层，接着在所述第一保护层上开孔使得所述第一p型层和所述第二n型层暴露出来，得到第二半成品；
9.在所述第二半成品上形成导电层，接着将除所述第一p型层和所述第二n型层之外区域的所述导电层去除，得到第三半成品，所述第一p型层上对应的部分所述导电层形成第一导电层，所述第二n型层上对应的部分所述导电层形成第二导电层；以及
10.在所述第一导电层上设置第一电极，在所述第二导电层上设置第二电极，得到所述倒装led芯片。
11.在一个实施例中，所述在所述第一导电层上设置第一电极，在所述第二导电层上设置第二电极，得到所述倒装led芯片的操作为：
12.在所述第三半成品上形成第二保护层，接着在所述第二保护层上开孔使得所述第一导电层和所述第二导电层暴露出来，得到第四半成品；
13.在所述第一导电层上设置第一电极，在所述第二导电层上设置第二电极，得到所述倒装led芯片。
14.在一个实施例中，所述第一导电层和所述第一p型层之间还设有电流扩散层；
15.所述第一导电层和所述第二导电层的材料均为ti、al、au、pt或ni；
16.所述第一电极和所述第二电极的材料包括铟或锡。
17.在一个实施例中，所述第一芯片半成品通过如下操作制备得到：
18.提供外延片，所述外延片包括依次层叠的基层、n型层、发光层和p型层；
19.对所述外延片进行刻蚀，使得所述外延片上形成所述发光区和所述非发光区。
20.在一个实施例中，还包括在得到所述倒装led芯片之后的如下操作：
21.提供键合基板，所述键合基板包括对应所述第一电极的第一键合金属层以及对应所述第二电极的第二键合金属层；
22.将所述倒装led芯片和所述键合基板键合到一起，使得所述第一电极和所述第一键合金属层固定连接，所述第二电极和所述第二键合金属层固定连接。
23.在一个实施例中，所述第一键合金属层靠近所述第一电极的一端设有粗化结构。
24.在一个实施例中，所述粗化结构包括间隔设置的多条凸楞，所述凸楞的截面呈梯形，且所述梯形的底面与所述第一键合金属层直接接触。
25.在一个实施例中，所述第一键合金属层上的所述粗化结构通过如下操作制备得到：
26.在所述第一键合金属层上形成第三保护层，接着在所述第三保护层上按照预设图案开孔，使得所述第一键合金属层上暴露出所述预设图案，接着在所述第一键合金属层和所述第三保护层上沉积第二金属层，最后将所述第三保护层以及部分所述第二金属层去除，保留下来的形成所述预设图案并且设置在所述第一键合金属层上的部分所述第二金属层即为所述粗化结构。
27.一种倒装led芯片，通过上述的倒装led芯片的制备方法制备得到。
28.一种显示设备，包括上述的倒装led芯片。
29.这种倒装led芯片的制备方法在通过在第一芯片半成品上形成第一保护层，第一保护层可以对第一n型层、第一发光层和第一p型层的侧壁形成保护，从而有效避免后续金属沉积及剥离工艺带来的潜在金属残留等导致的漏电风险。这些残留可能是光刻胶，黏附在侧壁的金属物等，一旦有残留就会影响器件的性能，最终体现在可靠性上表现较差甚至失效，在此阶段的第一保护层可以大大降低上述问题带来的潜在风险。
30.与传统的倒装led芯片的制备方法相比，这种倒装led芯片的制备方法可以大幅度的降低制得的倒装led芯片的漏电风险。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.其中：
33.图1为一实施方式的倒装led芯片的制备方法的流程图。
34.图2为如图1所示的倒装led芯片的制备方法的原理图。
35.图3为一实施方式的键合基板的结构示意图。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.结合图1和图2，本发明公开了一实施方式的倒装led芯片的制备方法，包括如下步骤：
38.s10、提供或制备第一芯片半成品100。
39.结合附图，第一芯片半成品100上设有发光区102和非发光区104，发光区102包括依次层叠的第一基层110、第一n型层130、第一发光层150和第一p型层170，非发光区104包括第二基层120和第二n型层140，第一基层110和第二基层120共同组成基层，第一n型层130与第二n型层140接触，且第一n型层130不与第一发光层150接触。
40.发光区102可以为圆形、方形等不同形状。
41.一般来说，第一芯片半成品100可以通过如下操作制备得到：提供外延片，外延片包括依次层叠的基层、n型层、发光层和p型层，对外延片进行刻蚀，使得外延片上形成发光区102和非发光区104。
42.具体来说，对应非发光层104区域的发光层和p型层会被蚀刻去除，仅保留基层和部分n型层，保留下来的基层为第二基层120，保留下来的部分n型层为第二n型层140。对应发光层102区域的基层、n型层、发光层和p型层则全部保留，分别形成第一基层110、第一n型层130、第一发光层150和第一p型层170。
43.基层可以为蓝宝石衬底、硅衬底和碳化硅衬底。
44.n型层、发光层和p型层均可以为本领域常规材料。
45.s20、在第一芯片半成品100上形成第一保护层220，接着在第一保护层220上开孔使得第一p型层170和第二n型层140暴露出来，得到第二半成品100’。
46.在第一保护层220上开孔的操作可以选择光刻开孔工艺。
47.第一保护层220的材料可以为氧化硅、氮化硅或氧化铝等。
48.通过设置第一保护层220，可以对第一n型层130、第一发光层150和第一p型层170的侧壁形成保护，从而有效避免后续金属沉积及剥离工艺带来的潜在金属残留等导致的漏电风险。
49.s30、在第二半成品100’上形成导电层，接着将除第一p型层170和第二n型层140之外区域的导电层去除，得到第三半成品100”，第一p型层170上对应的部分导电层形成第一导电层190，第二n型层140上对应的部分导电层形成第二导电层160。
50.本实施方式中，将除第一p型层170和第二n型层140之外区域的导电层去除的操作可以采用常规工艺。具体来说，可以在光刻沉积薄膜后，通过使用化学药水进行浸泡一定时间进行剥离去除。
51.本实施方式中，导电层为通过蒸镀导电金属形成。导电层的材料可以为ti、al、au、pt、ni等。
52.也就是说，第一导电层190和第二导电层160的材料可以为ti、al、au、pt、ni等。
53.优选的，本实施方式中，第一导电层190和第一p型层170之间还设有电流扩散层。
54.电流扩散层主要作用使电流在p-gan上能够均匀扩散，通过蒸镀多层金属或半导体氧化物形成电流导通，电流扩散层层包括不限于ti、al、au、pt、ni等，半导体氧化物包括不限于ito、zno等。
55.由于n-gan的电阻相对p-gan小很多，所以一般不用在n-gan上沉积电流扩散层。然后通过光刻的方式，用电子束或者磁控溅射来沉积这一层薄膜，然后剥离，快速退火，形成良好的欧姆接触。
56.s40、在第一导电层190上设置第一电极260，在第二导电层160上设置第二电极280，得到所需要的倒装led芯片200。
57.第一电极260和第二电极280的材料包括铟、锡等可以回流形成金属球的金属。
58.本实施方式中，s40还包括回流步骤，以将第一电极260和第二电极280形成适合倒装工艺的球状。
59.优选的，本实施方式中，s40为：
60.在第三半成品100”上形成第二保护层250，接着在第二保护层250上开孔使得第一导电层190和第二导电层160暴露出来，得到第四半成品100
”’
；
61.在第一导电层190上设置第一电极240，在第二导电层160上设置第二电极260，得到所需要的倒装led芯片。
62.在第二保护层250上开孔的操作可以选择常规的光刻开孔工艺。
63.第二保护层250的材料可以为氧化硅、氮化硅或氧化铝等。
64.在第三半成品100”上形成第二保护层250，降低了倒装过程中第一保护层220可能破裂带来的风险。
65.优选的，结合图3，本实施方式中，倒装led芯片的制备方法还包括在得到倒装led芯片200之后的如下操作：
66.提供键合基板300，键合基板300包括本体320以及均设置在本体320上的对应第一电极240的第一键合金属层340以及对应第二电极260的第二键合金属层360；
67.将倒装led芯片200和键合基板300键合到一起，使得第一电极240和第一键合金属层340固定连接，第二电极260和第二键合金属层360固定连接。
68.优选的，第一键合金属层340靠近第一电极240的一端设有粗化结构350。
69.更优选的，粗化结构350包括间隔设置的多条凸楞。粗化结构350包括间隔，可以提高键合时，粗化结构350作为第一键合金属层340的接触面的稳定性，避免键合时出现滑动、错位等问题。
70.具体来说，凸楞的截面可以为三角形、矩形、圆形、椭圆形等结构。
71.结合附图，本实施方式中，凸楞的截面呈梯形，且梯形的底面与第一键合金属层340直接接触。凸楞的截面呈梯形，使得粗化结构350的结构稳定性较好，还可以提高键合后金属间焊接的牢固程度。
72.特别的，本实施方式中，凸楞为等腰梯形，且相邻的两条凸楞之间的间距相同。这样的设置，使得粗化结构350的整体稳定性更好。
73.具体来说，第一键合金属层340上的粗化结构350通过如下操作制备得到：
74.在第一键合金属层340上形成第三保护层，接着在第三保护层上按照预设图案开孔，使得第一键合金属层340上暴露出预设图案，接着在第一键合金属层340和第三保护层
上沉积第二金属层，最后将第三保护层以及部分第二金属层去除，保留下来的形成预设图案并且设置在第一键合金属层340上的部分第二金属层即为粗化结构350。
75.结合的粗化结构350制备工艺，凸楞的截面呈梯形，也使得粗化结构350的制备难度降低。
76.第三保护层的材料可以为氧化硅、氮化硅或氧化铝等。
77.这种倒装led芯片的制备方法通过设置第一保护层220，可以对第一n型层130、第一发光层150和第一p型层170的侧壁形成保护，从而有效避免后续金属沉积及剥离工艺带来的潜在金属残留等导致的漏电风险。这些残留可能是光刻胶，黏附在侧壁的金属物等，一旦有残留就会影响器件的性能，最终体现在可靠性上表现较差甚至失效，在此阶段的第一保护层220可以大大降低上述问题带来的潜在风险。
78.与传统的倒装led芯片的制备方法相比，这种倒装led芯片的制备方法可以大幅度的降低制得的倒装led芯片的漏电风险。
79.此外，在第三半成品100”上形成第二保护层250，降低了倒装过程中第一保护层220可能破裂带来的风险。
80.此外，第一键合金属层340上的粗化结构350，可以增加键合时金属间焊接的牢固程度，从而提升倒装的可靠性。
81.这种倒装led芯片的制备方法通过第一保护层220和第二保护层250隔绝保护，有效降低倒装led芯片制备过程和倒装焊过程导致的漏电，而第一键合金属层340上的粗化结构350使得电极的焊接强度得到提升，减缓bonding时的压力冲击，减少bonding的内在应力，改善了金属间化合物的生长结构，增强焊接可靠性，使得整个倒装的良率会有明显改善。
82.此外，本发明还公开了一种通过上述的倒装led芯片的制备方法制备得到的倒装led芯片。
83.这种倒装led芯片的制备方法制备得到的倒装led芯片，通过第一保护层220和第二保护层250隔绝保护，有效降低倒装led芯片制备过程和倒装焊过程导致的漏电，而第一键合金属层340上的粗化结构350使得电极的焊接强度得到提升，减缓bonding时的压力冲击，减少bonding的内在应力，改善了金属间化合物的生长结构，增强焊接可靠性，使得最终得到的倒装led芯片的性能更加稳定，寿命更长。
84.此外，本发明还公开了一种包括上述的倒装led芯片的显示设备。
85.这种倒装led芯片，通过第一保护层220和第二保护层250隔绝保护，有效降低倒装led芯片制备过程和倒装焊过程导致的漏电，而第一键合金属层340上的粗化结构350使得电极的焊接强度得到提升，减缓bonding时的压力冲击，减少bonding的内在应力，改善了金属间化合物的生长结构，增强焊接可靠性，使得最终得到的倒装led芯片的性能更加稳定，寿命更长。
86.包括这种倒装led芯片的显示设备，在使用时也具有性能更加稳定，寿命更长等优点。
87.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。