一种水平外延结构的LED芯片及制备方法与流程

本发明涉及led外延生长，尤其涉及一种水平外延结构的led芯片及其制备方法。

背景技术：

1、传统的led若要形成rgb色域全彩，需要将多颗不同色彩的led芯片进行封装，从而降封装后的多颗led芯片作为一个led发光单元，其中，一个led发光单元至少包括一颗红光led(r)芯片、一颗绿光led(g)芯片和一颗蓝光led(b)芯片，而制备上述三种芯片的外延片也至少需要三种，如图1所示，中心表示rgb全彩芯片，其中三个芯片区域分别来自不同颜色的外延片。

2、现有技术虽然能够快速地形成rgb全彩led芯片，但由于一颗rgb全彩led芯片采用了三种外延片，导致外延成本居高不下，芯片制程需要按至少3种不同的外延定制，每种外延对应的芯片制程不完全一致，造成芯片制程成本较高，同时多颗不同色彩的芯片封装也会带来封装成本，而封装的工艺难度、不良率、成本均比单芯封装更高，而从封装后的芯片结构来说，多颗芯片封装到一起，造成封装成品体积偏大，不利于越来越精细的发展方向，不易形成高分辨率的显示输出。

技术实现思路

1、本发明提供了一种水平外延结构的led芯片及其制备方法，以解决现有技术中外延成本及制程成本高，工艺难度大，不良率高，封装成品体积偏大，导致不易形成高分辨率的显示输出的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种水平外延结构的led芯片，所述led芯片包括：

3、衬底；

4、位于所述衬底上方的外延层；

5、所述外延层包括蓝光外延结构单元、绿光外延结构单元和红光外延结构单元；所述蓝光外延结构单元、绿光外延结构单元和红光外延结构单元均生长在同一所述衬底的上方。

6、作为优选方案，所述蓝光外延结构单元包括第一buffer层、第一p型氮化镓层和第一mqw层；所述第一p型氮化镓层位于所述第一mqw层上方，所述第一mqw层位于所述第一buffer层上方。

7、作为优选方案，所述绿光外延结构单元包括第二buffer层、第二p型氮化镓层和第二mqw层；所述第二p型氮化镓层位于所述第二mqw层上方，所述第二mqw层位于所述第二buffer层上方。

8、作为优选方案，所述红光外延结构单元包括第三buffer层、第三p型氮化镓层和第三mqw层；所述第三p型氮化镓层位于所述第三mqw层上方，所述第三mqw层位于所述第三buffer层上方。

9、作为优选方案，所述衬底为蓝宝石衬底。

10、相应地，本发明还提供一种水平外延结构的led芯片的制备方法，用于制备如上任意一项所述的水平外延结构的led芯片，所述制备方法包括：

11、预制led芯片的衬底；其中，所述衬底上方预设划分有蓝光区域、绿光区域和红光区域；

12、在所述衬底上方进行蓝光外延工艺，并在绿光区域和红光区域进行第一刻蚀；

13、在经过第一刻蚀后的结构上方进行绿光外延工艺，并在蓝光区域和红光区域进行第二刻蚀；

14、在经过第二刻蚀后的结构上方进行红光外延工艺，并在蓝光区域和绿光区域进行第三刻蚀，从而完成水平外延结构的led芯片的制备。

15、作为优选方案，所述在所述衬底上方进行蓝光外延工艺，并在绿光区域和红光区域进行第一刻蚀，具体为：

16、在整个所述衬底上方进行蓝光外延工艺，生长出蓝光外延结构单元；其中，所述蓝光外延结构单元覆盖在整个所述衬底上方；

17、保留生长在蓝光区域的蓝光外延结构单元，对生长在绿光区域和红光区域的蓝光外延结构单元进行第一刻蚀，以使得露出绿光区域和红光区域的衬底。

18、作为优选方案，所述在经过第一刻蚀后的结构上方进行绿光外延工艺，并在蓝光区域和红光区域进行第二刻蚀，具体为：

19、在经过第一刻蚀后的整个结构上方进行绿光外延工艺，生长出绿光外延结构单元；其中，所述绿光外延结构单元覆盖在蓝光区域的蓝光外延结构单元上方以及绿光区域和红光区域的衬底上方；

20、保留生长在绿光区域的绿光外延结构单元，对生长在蓝光区域和红光区域的绿光外延结构单元进行第二刻蚀，以使得露出蓝光区域的蓝光外延结构单元和红光区域的衬底。

21、作为优选方案，所述在经过第二刻蚀后的结构上方进行红光外延工艺，并在蓝光区域和绿光区域进行第三刻蚀，具体为：

22、在经过第二刻蚀后的整个结构上方进行红光外延工艺，生长出红光外延结构单元；其中，所述红光外延结构单元覆盖在蓝光区域的蓝光外延结构单元上方、绿光区域的绿光外延结构单元上方和红光区域的衬底上方；

23、保留生长在红光区域的红光外延结构单元，对生长在蓝光区域和红光区域的红光外延结构单元进行第三刻蚀，以使得露出蓝光区域的蓝光外延结构单元和绿光区域的绿光外延结构单元。

24、相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

25、1、本发明具备成本优势。在led芯片制备中，外延层的衬底成本占据极大的部分，本发明通过将现有至少三片芯片的衬底进行封装的方式，改进为采用一片芯片的衬底上进行外延生长的方式，能够大幅降低外延层的衬底的成本占比；

26、2、本发明具备制程优势。在led芯片制备过程中，需要分别进行至少三种不同的芯片制程，来制备对应至少三种的芯片来封装，而本发明只需要采用一条芯片制程的流程即可完成，即通过在同一片衬底上面连续生长不同发光结构单元，最终在同一片外延基底上根据芯片对不同发光区域的预设计，可以发出rgb全系光色，同时封装时不需要将多颗芯片封装到一起，而是单芯封装，提高了芯片制备的效率，简化了工艺难度，同时也降低了led芯片成品体积；

27、3、本发明具备良品率优势。基于更简单易行的芯片制程以及封装制程，制程损失大幅降低，良率势必占有更大的优势，同时也提高了对led芯片的良品检测的效率。

技术特征：

1.一种水平外延结构的led芯片，其特征在于，所述led芯片包括：

2.如权利要求1所述的一种水平外延结构的led芯片，其特征在于，所述蓝光外延结构单元包括第一buffer层、第一p型氮化镓层和第一mqw层；所述第一p型氮化镓层位于所述第一mqw层上方，所述第一mqw层位于所述第一buffer层上方。

3.如权利要求1所述的一种水平外延结构的led芯片，其特征在于，所述绿光外延结构单元包括第二buffer层、第二p型氮化镓层和第二mqw层；所述第二p型氮化镓层位于所述第二mqw层上方，所述第二mqw层位于所述第二buffer层上方。

4.如权利要求3所述的一种水平外延结构的led芯片，其特征在于，所述红光外延结构单元包括第三buffer层、第三p型氮化镓层和第三mqw层；所述第三p型氮化镓层位于所述第三mqw层上方，所述第三mqw层位于所述第三buffer层上方。

5.如权利要求1-4任意一项所述的一种水平外延结构的led芯片，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底。

6.一种水平外延结构的led芯片的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-5任意一项所述的水平外延结构的led芯片，所述制备方法包括：

7.如权利要求6所述的一种水平外延结构的led芯片的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底上方进行蓝光外延工艺，并在绿光区域和红光区域进行第一刻蚀，具体为：

8.如权利要求7所述的一种水平外延结构的led芯片的制备方法，其特征在于，所述在经过第一刻蚀后的结构上方进行绿光外延工艺，并在蓝光区域和红光区域进行第二刻蚀，具体为：

9.如权利要求8所述的一种水平外延结构的led芯片的制备方法，其特征在于，所述在经过第二刻蚀后的结构上方进行红光外延工艺，并在蓝光区域和绿光区域进行第三刻蚀，具体为：

技术总结
本发明公开了一种水平外延结构的LED芯片及其制备方法，所述LED芯片包括：衬底；位于所述衬底上方的外延层；所述外延层包括蓝光外延结构单元、绿光外延结构单元和红光外延结构单元；所述蓝光外延结构单元、绿光外延结构单元和红光外延结构单元均生长在同一所述衬底的上方。本发明通过将现有至少三片芯片的衬底进行封装的方式，改进为采用一片芯片的衬底上进行外延生长的方式，能够大幅降低外延层的衬底的成本占比，同时采用一条芯片制程的流程即可完成，封装时不需要将多颗芯片封装到一起，而是单芯封装，提高了芯片制备的效率，简化了工艺难度，同时也降低了LED芯片成品体积，提高了对LED芯片的良品率，以及良品检测的效率。

技术研发人员：葛明月,王思维,方士伟
受保护的技术使用者：星钥（珠海）半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15