微型LED器件、制备方法及发光装置与流程

本发明涉及led，具体而言，涉及一种微型led器件、制备方法及发光装置。

背景技术：

1、micro-led(微型led)显示技术是将传统的led结构进行微缩化和阵列化并采用cmos或tft制作驱动电路，来实现对每一个像素点的定址控制和单独驱动的显示技术。其中键合作为micro-led显示技术的重要技术环节，对产品的性能起着重要作用。对于实现更高ppi像素的产品，采用wafer bonding的技术方案是目前采用较多的一种，wafer bonding技术也有多种方案，每种方式都各有优劣，但也同样面临一些技术上的难题。

2、目前micro-led采用wafer bonding方案比较常见的是蓝宝石衬底或硅基衬底的gan晶圆通过加热加压的方式与硅基驱动电路进行wafer bonding，然后再进行像素结构的制作加工，共同点是bonding之后需要对衬底进行去除或剥离，这个过程对wafer bonding的结合力要求严苛，并且由于在bonding之后再进行像素结构的制作加工，对产品的良率控制也同样是极大挑战。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种微型led器件、制备方法及发光装置，以解决相关技术中微观led晶圆在键合后需要进行衬底的剥离，导致对键合的结合力要求严苛，存在剥离风险，并且在键合后再进行像素结构加工时产品良率难以控制的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种微型led器件，该微型led器件包括：

3、光芯片，所述光芯片包括gan衬底、像素结构，所述像素结构位于所述gan衬底上且所述像素结构中与所述gan衬底接触的外延层与所述gan衬底同质；

4、驱动芯片，所述驱动芯片包括驱动电路层；

5、所述像素结构与所述驱动电路层间设置有钝化层，且所述钝化层中设有多个第一连接电极实现所述像素结构与所述驱动电路层的电性连接。

6、进一步的，像素结构包括多个外延层和电极连接层，多个所述外延层分别为缓冲层、第一gan层、多量子阱层、第二gan层，其中所述缓冲层为与所述gan衬底接触的外延层，所述电极连接层设于所述第二gan层上。

7、进一步的，gan衬底上设置有第一导体层，所述驱动电路层的负极连接有第二连接电极，所述第二连接电极上设置有第二导体层，所述第一导体层和所述第二导体层用于提供所述光芯片的负极和所述驱动芯片的负极的导通基础。

8、进一步的，微型led器件还包括侧壁反射层，所述侧壁反射层设于所述钝化层内并至少部分覆盖所述像素结构的侧向出光范围。

9、进一步的，侧壁反射层为反射金属层。

10、进一步的，钝化层包括第一钝化层和第二钝化层，所述第一钝化层和所述第二钝化层的材料相同，所述第一钝化层覆盖在所述像素结构上，所述第二钝化层覆盖在所述驱动电路层上；

11、所述第一连接电极部分位于所述第一钝化层内，部分位于所述第二钝化层内。

12、进一步的，第一连接电极和所述第二连接电极均为铜电极；

13、所述第一钝化层覆盖在所述侧壁反射层上，所述侧壁反射层覆盖所述像素结构的非正向出光范围；

14、所述第一钝化层采用氧化硅、氮化硅或氧化铝中的任意一种或多种制成；

15、所述第一导体层和所述第二导体层均为导电金属层；

16、所述电极连接层包括电流扩散层和电极金属层，所述电流扩散层设于所述第二gan层上。

17、根据本技术的另一方面，提供一种微型led器件的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

18、制备光芯片，包括提供一光芯片外延，所述光芯片外延包括gan衬底；

19、在所述光芯片外延上加工所述像素结构以及覆盖所述像素结构的第一钝化层，所述像素结构中与所述gan衬底接触的外延层与所述gan衬底同质；

20、对所述第一钝化层进行加工并露出所述像素结构的电极连接层；

21、在所述电极连接层上形成第一电极；

22、将驱动芯片与所述光芯片键合，所述驱动芯片包括驱动电路层、第二电极和第二钝化层，所述第二电极与所述驱动电路层连接；

23、所述键合包括将所述第一电极和所述第二电极键合以形成第一连接电极，将所述第一钝化层和所述第二钝化层键合以形成钝化层。

24、进一步的，光芯片外延包括设置在所述gan衬底上设置的多个外延层，多个所述外延层包括依次层叠的缓冲层、第一gan层、多量子阱层、第二gan层；

25、在所述光芯片外延上加工所述像素结构的过程中包括：

26、对所述外延层进行mesa工艺；

27、在所述第二gan层上形成电极连接层。

28、进一步的，在所述第二gan层上形成电极连接层的过程中包括：

29、在所述第二gan层上形成电流扩散层；

30、在所述电流扩散层上形成电极金属层；

31、在所述电极金属层上形成种子层；

32、在所述电极连接层上形成第一电极的过程中包括；

33、采用铜电镀工艺在所述种子层上形成第一电极。

34、进一步的，在形成所述第一钝化层的过程中包括：

35、在所述第一gan层上首次沉积绝缘材料并形成覆盖所述第一gan层和电极连接层的绝缘膜层；

36、在所述绝缘膜上光刻沉积侧壁反射层，所述侧壁反射层至少覆盖所述像素结构的侧向出光范围；

37、再次沉积绝缘材料，并形成覆盖所述侧壁反射层的绝缘膜层。

38、进一步的，在将驱动芯片与所述光芯片键合之前，对所述光芯片和所述驱动芯片进行预处理，以去除所述第一电极和所述第二电极表面的氧化层并提高表面亲水性，提高键合强度；

39、将驱动芯片与所述光芯片键合的过程中包括：

40、将所述光芯片和所述驱动芯片相对布置，并使所述第一电极和所述第二电极接触，所述第一钝化层和所述第二钝化层接触；

41、在设定温度内施加一定压力并保持一定时间；

42、在退火炉中经过一定时间退火完成第一电极-第二电极、第一钝化层-第二钝化之间的混合键合。

43、进一步的，制备方法还包括：

44、对键合后的微型led中所述驱动芯片的负极和外围区域进行刻蚀，将所述驱动芯片上与所述驱动电路层的负极连接的第二连接电极以及驱动芯片上的外围i/o焊盘刻开；

45、在所述gan衬底和所述第二连接电极上分别沉积第一导体层和第二导体层，以提供所述驱动芯片和所述光芯片的负极之间的导通基础。

46、进一步的，制备方法还包括：

47、将沉积所述第一导体层和所述第二导体层后的结构进行切割，得到微型led器件。

48、根据本技术的另一方面，提供一种发光装置，包括上述的微型led器件。

49、在本发明实施例中一方面达到了采用gan衬底的光芯片，在键合后gan衬底直接作为微型led的一部分，无需衬底的剥离或去除，从而实现了消除因采用硅基或蓝宝石衬底导致在键合后需要进行衬底剥离而带来的风险，降低了制作工艺要求，提高了产品的良率的技术效果，进而解决了相关技术中微观led晶圆在键合后需要进行衬底的剥离，导致对键合的结合力要求严苛，存在剥离风险的问题；并且，由于像素结构中与gan衬底接触的外延层与gan衬底同质，能够在无需衬底剥离的同时减少晶格失配带来的缺陷；

50、另一方面，由于gan衬底具有透光性、高硬度和导电性的优点，因此在键合后能够直接进行导电层的沉积，以用于与驱动芯片的负极连接，而无需额外再沉积过渡至外围的ito，进一步地简化了微观led的生产工艺；并且，gan衬底的折射率与像素结构接近，能够有效地降低光串扰的影响，提高发光质量；

51、又一方面，由于在光芯片和驱动芯片键合之前对光芯片进行像素结构的加工，相较于在键合之后再加工像素结构而言能够有效地监测器件制备良率，从而解决了相关技术中器件良率难以控制的问题。