一种全彩Micro-LED芯片及其制备方法与流程

一种全彩micro-led芯片及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种全彩micro-led芯片及其制备方法。


背景技术：

2.继led、oled等显示技术之后、micro-led已经成为新一代的显示技术，以为其具有高色域、高对比度、高分辨率、高刷新率、低功耗等诸多优点可以被应用于更多的领域。
3.现有技术中的micro-led芯片均为单色发光二极管、例如红光发光二极管、绿光发光二极管、蓝光发光二极管；现有的micro-led制作的显示屏，每个像素内依次在同一平面内水平排列一个红光发光二极管、一个绿光发光二极管、一个蓝光发光二极管；当显示屏显示白色时，侧面观看显示屏，会有红光芯片一侧的颜色偏红，绿光芯片一侧的颜色偏绿的色差问题，这是由于红绿蓝三色的芯片水平排列，中间绿光芯片对旁边红光和绿光芯片侧光的阻挡造成，且点间距越小的显示屏该问题越严重，且由于红绿蓝三色的芯片水平排列，导致现有显示屏可视角度不佳。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的是提供一种全彩micro-led芯片及其制备方法，以至少解决上述现有技术当中的不足。
5.本发明一方面提供以下技术方案，一种全彩micro-led芯片，包括：第一布拉格反射镜；依次层叠在所述第一布拉格反射镜上表面的衬底、蓝光外延层、第一电流扩展层、第一刻蚀截至层、第二布拉格反射镜、第一键合层、第二刻蚀截至层、第二电流扩展层、绿光外延层、第三布拉格反射镜、第二键合层、第三刻蚀截至层、第三电流扩展层、红光外延层、第四布拉格反射镜以及焊盘层；其中，所述焊盘层通过导电通孔组分别与所述蓝光外延层、所述绿光外延层、所述红光外延层连接，所述焊盘层通过蓝光p型导电通孔与所述第一刻蚀截至层连接，所述焊盘层通过绿光p型导电通孔与所述第二刻蚀截至层连接，所述焊盘层通过红光p型导电通孔与所述第三刻蚀截至层连接。
6.与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在蓝光外延层与绿光外延层之间设置第二布拉格反射镜，在绿光外延层与红光外延层之间设置第三布拉格反射镜，最后在红光外延层的上表面设置第四布拉格反射镜，并且衬底设置在第一布拉格反射镜上，并且蓝光外延层、绿光外延层以及红光外延层是垂直排列的，通过上述设置，在micro-led芯片上增加多个布拉格反射镜，使得micro-led芯片封装的显示屏正面与侧面显色一致，无侧面偏绿或偏红的色差问题，并且利用上述micro-led芯片封装的显示屏可视角度更大。
7.进一步的，所述蓝光外延层包括蓝光n型半导体、蓝光量子阱层以及蓝光p型半导体，所述蓝光n型半导体设于所述衬底上，所述蓝光量子阱层以及所述蓝光p型半导体依次设于所述蓝光n型半导体上。
8.进一步的，所述绿光外延层包括绿光p型半导体、绿光量子阱层以及绿光n型半导体，所述绿光p型半导体设于所述第二电流扩展层上，所述绿光量子阱层以及所述绿光n型半导体依次设于所述绿光p型半导体上。
9.进一步的，所述红光外延层包括红光p型半导体、红光量子阱层以及红光n型半导体，所述红光p型半导体设于所述第三电流扩展层上，所述红光量子阱层以及所述红光n型半导体依次设于所述红光p型半导体上。
10.进一步的，所述焊盘层包括第一焊盘、第二焊盘、第三焊盘以及第四焊盘，所述第一焊盘、所述第二焊盘、所述第三焊盘以及所述第四焊盘排布于所述第四布拉格反射镜上。
11.进一步的，所述导电通孔组包括蓝光n型导电通孔、绿光n型导电通孔以及红光n型导电通孔，所述第一焊盘通过所述蓝光n型导电通孔、所述绿光n型导电通孔、所述红光n型导电通孔分别与所述蓝光外延层、所述绿光外延层、所述红光外延层连接，所述第二焊盘通过所述蓝光p型导电通孔与所述第一刻蚀截至层连接，所述第三焊盘通过所述绿光p型导电通孔与所述第二刻蚀截至层连接，所述第四焊盘通过所述红光p型导电通孔与所述第三刻蚀截至层连接。
12.进一步的，所述第一焊盘、所述第二焊盘、所述第三焊盘以及所述第四焊盘均由cr、al、alcu、ni、ti、pt、au中一种或多种制成。
13.进一步的，所述第一刻蚀截至层、所述第二刻蚀截至层以及第三刻蚀截至层均由cr、al、alcu、ni、ti、pt、au、aube、auge中一种或多种制成。
14.进一步的，所述第一电流扩展层、所述第二电流扩展层以及所述第三电流扩展层均由氧化铟锡制成。
15.另一方面，本发明提供一种全彩micro-led芯片的制备方法，所述方法包括：步骤一：提供第一衬底，在其上依次制备蓝光外延层、第一电流扩展层以及第一刻蚀截至层；提供第二衬底，在其上依次制备绿光外延层、第二电流扩展层以及第二刻蚀截至层；提供第三衬底，在其上依次制备红光外延层、第三电流扩展层以及第三刻蚀截至层；步骤二：在所述第一刻蚀截至层、所述第一电流扩展层以及所述蓝光外延层的表面制备第二布拉格反射镜；步骤三：将所述第二刻蚀截至层、所述第二电流扩展层以及所述绿光外延层键合至所述第二布拉格反射镜上，并除去所述第二衬底，暴露出所述绿光外延层，在所述绿光外延层上制备第三布拉格反射镜；步骤四：将所述第三刻蚀截至层、所述第三电流扩展层以及所述红光外延层键合至所述第三布拉格反射镜上，并除去所述第三衬底，暴露出所述红光外延层，在所述红光外延层上制备第四布拉格反射镜，以得到半成品全彩micro-led芯片；步骤五：在所述半成品全彩micro-led芯片上刻蚀出蓝光n型导电通孔、绿光n型导电通孔、红光n型导电通孔、蓝光p型导电通孔、绿光p型导电通孔以及红光p型导电通孔；步骤六：制备焊盘层，所述焊盘层包括第一焊盘、第二焊盘、第三焊盘以及第四焊盘，所述第一焊盘通过所述蓝光n型导电通孔、所述绿光n型导电通孔、所述红光n型导电通
孔分别与所述蓝光外延层、所述绿光外延层、所述红光外延层连接，所述第二焊盘通过所述蓝光p型导电通孔与所述第一刻蚀截至层连接，所述第三焊盘通过所述绿光p型导电通孔与所述第二刻蚀截至层连接，所述第四焊盘通过所述红光p型导电通孔与所述第三刻蚀截至层连接；步骤七：在所述第一衬底远离所述蓝光外延层的一面制备第一布拉格反射镜，以得到全彩micro-led芯片。
附图说明
16.图1为本发明第一实施例中全彩micro-led芯片的俯视图；图2为图1中a-a处剖面图；图3为本发明第一实施例中，第一布拉格反射镜、第二布拉格反射镜、第三布拉格反射镜以及第四布拉格反射镜的反射率光谱图；图4为本发明第二实施例中全彩micro-led芯片的制备流程图。
17.主要元件符号说明：第一布拉格反射镜10衬底11蓝光外延层20蓝光n型半导体21蓝光量子阱层22蓝光p型半导体23第一电流扩展层201第一刻蚀截至层202第二布拉格反射镜203第一键合层204第二刻蚀截至层205第二电流扩展层206绿光外延层30绿光p型半导体31绿光量子阱层32绿光n型半导体33第三布拉格反射镜301第二键合层302第三刻蚀截至层303第三电流扩展层304红光外延层40红光p型半导体41红光量子阱层42红光n型半导体43第四布拉格反射镜50焊盘层60第一焊盘61导电通孔组610蓝光n型导电通孔611绿光n型导电通孔612红光n型导电通孔613第二焊盘62蓝光p型导电通孔621第三焊盘63绿光p型导电通孔631第四焊盘64红光p型导电通孔641
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如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
18.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
19.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
20.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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
21.实施例一请参阅图1至图2，所示为本发明第一实施例中的全彩micro-led芯片，包括第一布拉格反射镜10。
22.所述第一布拉格反射镜10的上表面依次层叠有衬底11、蓝光外延层20、第一电流扩展层201、第一刻蚀截至层202、第二布拉格反射镜203、第一键合层204、第二刻蚀截至层205、第二电流扩展层206、绿光外延层30、第三布拉格反射镜301、第二键合层302、第三刻蚀截至层303、第三电流扩展层304、红光外延层40、第四布拉格反射镜50以及焊盘层60，所述焊盘层60通过导电通孔组610分别与所述蓝光外延层20、所述绿光外延层30、所述红光外延层40连接，所述焊盘层60通过蓝光p型导电通孔621与所述第一刻蚀截至层202连接，所述焊盘层60通过绿光p型导电通孔631与所述第二刻蚀截至层205连接，所述焊盘层60通过红光p型导电通孔641与所述第三刻蚀截至层303连接。
23.需要解释的是，第一布拉格反射镜10在本实施例中，对400-500nm的蓝光的光反射率介于40%-80%之间，第二布拉格反射镜203对400-500nm的蓝光的光反射率大于99%，对500-600nm的绿光的光反射率介于40%-80%之间，第三布拉格反射镜301对500-600nm的绿光的光反射率大于99%，对600-700nm的红光的光反射率介于40%-80%之间，第四布拉格反射镜50对600-700nm的红光的光反射率大于99%，在具体实施的时，第一布拉格反射镜10能够增强蓝光外延层20的侧面出光，第二布拉格反射镜203能够全反射蓝光外延层20发出的光，避免绿光外延层30及红光外延层40对蓝光的吸收，并能够透过部分绿光和红光，满足正面配色，还能够反射部分绿光，增强绿光外延层30的侧面出光，第三布拉格反射镜301能够全反射绿光外延层30发出的光，避免红光外延层40对绿光的吸收，并能够透过部分红光，满足正面配色，还能够反射部分红光，增强红光外延层40的侧面出光，通过增强蓝光外延层20、绿光外延层30以及红光外延层40的侧面出光，使得利用该micro-led芯片封装的显示屏正面与侧面显色一致，无侧面偏绿或偏红的色差问题，且能够增强该micro-led芯片封装成显示屏的可视角度，并且在本实施例中，蓝光外延层20、绿光外延层30以及红光外延层40是垂直排列的，能够有效提升利用该micro-led芯片封装的显示屏的可视角度。其中第一布拉格反射镜10、第二布拉格反射镜203、第三布拉格反射镜301以及第四布拉格反射镜50的反射率光谱，如图3所示。
24.请参阅图2，在本实施例中，所述蓝光外延层20包括蓝光n型半导体21、蓝光量子阱层22以及蓝光p型半导体23，所述蓝光n型半导体21设于所述衬底11上，所述蓝光量子阱层22以及所述蓝光p型半导体23依次设于所述蓝光n型半导体21上，在本实施例中，蓝光n型半导体21为掺有si杂质的gan，蓝光量子阱层22为多组ingan/gan组成，蓝光p型半导体23为掺
有mg杂质的gan。
25.请参阅图2，在本实施例中，所述绿光外延层30包括绿光p型半导体31、绿光量子阱层32以及绿光n型半导体33，所述绿光p型半导体31设于所述第二电流扩展层206上，所述绿光量子阱层32以及所述绿光n型半导体33依次设于所述绿光p型半导体31上，在本实施例中，绿光p型半导体31为掺有mg杂质的gan，绿光量子阱层32为多组gan/ingan组成，绿光n型半导体33为掺有si杂质的gan。
26.请参阅图2，在本实施例中，所述红光外延层40包括红光p型半导体41、红光量子阱层42以及红光n型半导体43，所述红光p型半导体41设于所述第三电流扩展层304上，所述红光量子阱层42以及所述红光n型半导体43依次设于所述红光p型半导体41上，在本实施例中，所述红光p型半导体41为掺有mg杂质的algainp，红光量子阱层42为多组gainp/algainp组成，红光n型半导体43为掺有si杂质的algainp。
27.请参阅图2，在本实施例中，所述焊盘层60包括第一焊盘61、第二焊盘62、第三焊盘63以及第四焊盘64，所述第一焊盘61、所述第二焊盘62、所述第三焊盘63以及所述第四焊盘64排布于所述第四布拉格反射镜50上。在具体实施时，第一焊盘61、第二焊盘62、第三焊盘63以及第四焊盘64均由cr、al、alcu、ni、ti、pt、au中一种或多种组成。
28.请参阅图2，在本实施例中，所述导电通孔组610包括蓝光n型导电通孔611、绿光n型导电通孔612以及红光n型导电通孔613，所述第一焊盘61通过所述蓝光n型导电通孔611、所述绿光n型导电通孔612、所述红光n型导电通孔613分别与所述蓝光外延层20、所述绿光外延层30、所述红光外延层40连接，在具体实施时，第一焊盘61通过蓝光n型导电通孔611与蓝光n型半导体21连接，第一焊盘61通过绿光n型导电通孔612与绿光n型半导体连接，第一焊盘61通过红光n型导电通孔613与红光n型半导体43连接。
29.请参阅图2，在本实施例中，所述第二焊盘62通过所述蓝光p型导电通孔621与所述第一刻蚀截至层202连接，所述第三焊盘63通过所述绿光p型导电通孔631与所述第二刻蚀截至层205连接，所述第四焊盘64通过所述红光p型导电通孔641与第三刻蚀截至层303连接。
30.值得说明的是，在本实施例中，第一电流扩展层201、第二电流扩展层206、第三电流扩展层304均为氧化铟锡制成，使得第一电流扩展层201与蓝光p型半导体23形成欧姆接触，第二电流扩展层206与绿光p型半导体31欧姆接触，第三电流扩展层304与红光p型半导体41欧姆接触。
31.需要解释的是，在本实施例中，第一刻蚀截至层202、第二刻蚀截至层205以及第三刻蚀截至层303均由cr、al、alcu、ni、ti、pt、au、aube、auge中一种或多种组成，第一刻蚀截至层202能够起到在刻蚀蓝光p型导电通孔621时的截至作用，还能够起到与第一电流扩展层201形成欧姆接触的作用，第二刻蚀截至层205能够起到在刻蚀绿光p型导电通孔631时的截至作用，还能够起到与第二电流扩展层206形成欧姆接触的作用，第三刻蚀截至层303能够起到在刻蚀红光p型导电通孔641时的截至作用，还能够起到与第三电流扩展层304形成欧姆接触的作用。
32.实施例二请参阅图4，所示为本发明第二实施例中的全彩micro-led芯片的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一：提供第一衬底，在其上依次制备蓝光外延层20、第一电流扩展层201以及第一刻蚀截至层202；提供第二衬底，在其上依次制备绿光外延层30、第二电流扩展层206以及第二刻蚀截至层205；提供第三衬底，在其上依次制备红光外延层40、第三电流扩展层304以及第三刻蚀截至层303；步骤二：在所述第一刻蚀截至层202、所述第一电流扩展层201以及所述蓝光外延层20的表面制备第二布拉格反射镜203；步骤三：将所述第二刻蚀截至层205、所述第二电流扩展层206以及所述绿光外延层30键合至所述第二布拉格反射镜203上，并除去所述第二衬底，暴露出所述绿光外延层30，在所述绿光外延层30上制备第三布拉格反射镜301；步骤四：将所述第三刻蚀截至层303、所述第三电流扩展层304以及所述红光外延层40键合至所述第三布拉格反射镜301上，并除去所述第三衬底，暴露出所述红光外延层40，在所述红光外延层40上制备第四布拉格反射镜50，以得到半成品全彩micro-led芯片；步骤五：在所述半成品全彩micro-led芯片上刻蚀出蓝光n型导电通孔611、绿光n型导电通孔612、红光n型导电通孔613、蓝光p型导电通孔621、绿光p型导电通孔631以及红光p型导电通孔641；步骤六：制备焊盘层60，所述焊盘层包括第一焊盘61、第二焊盘62、第三焊盘63以及第四焊盘64，所述第一焊盘61通过所述蓝光n型导电通孔611、所述绿光n型导电通孔612、所述红光n型导电通孔613分别与所述蓝光外延层20、所述绿光外延层30、所述红光外延层40连接，所述第二焊盘62通过所述蓝光p型导电通孔621与所述第一刻蚀截至层202连接，所述第三焊盘63通过所述绿光p型导电通孔631与所述第二刻蚀截至层205连接，所述第四焊盘64通过所述红光p型导电通孔641与所述第三刻蚀截至层303连接；具体的，第一焊盘61通过蓝光n型导电通孔611与蓝光n型半导体21连接，第一焊盘61通过绿光n型导电通孔612与绿光n型半导体连接，第一焊盘61通过红光n型导电通孔613与红光n型半导体43连接。
33.步骤七：在所述第一衬底远离所述蓝光外延层20的一面制备第一布拉格反射镜10，以得到全彩micro-led芯片。
34.综上，本发明上述实施例当中的全彩micro-led芯片及其制备方法，通过在蓝光外延层20与绿光外延层30之间设置第二布拉格反射镜203，在绿光外延层30与红光外延层40之间设置第三布拉格反射镜301，最后在红光外延层40的上表面设置第四布拉格反射镜50，并且衬底11设置在第一布拉格反射镜10上，并且蓝光外延层20、绿光外延层30以及红光外延层40是垂直排列的，通过上述设置，在micro-led芯片上增加多个布拉格反射镜，使得micro-led芯片封装的显示屏正面与侧面显色一致，无侧面偏绿或偏红的色差问题，并且利用上述micro-led芯片封装的显示屏可视角度更大。
35.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何
的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
36.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本发明专利范围的限制。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。