微型LED芯片、微型LED器件及其制备方法与流程

本公开的实施例涉及半导体，具体地，涉及一种微型led芯片、微型led器件、微型led芯片的制备方法以及微型led器件的制备方法。

背景技术：

1、近年来，微型led因其自发光、高效率、低功耗和高稳定性等特点被广泛认为是“终极显示技术”，在可穿戴电子设备、户外显示和ar/vr头盔等领域具有广阔的应用前景。目前，大部分微型led器件采用基于蓝宝石衬底的水平结构，即p电极和n电极位于微型led芯片的同一侧。

2、这种水平结构有助于倒装键合和集成到背板上，但是同时也存在许多的限制。例如，电流在芯片内部横向流动的不均匀距离会导致电流拥挤效应，随着电流增加，这种效应会进一步加剧，从而降低器件局部区域的载流子浓度，并减少注入有源区时产生的电子-空穴对的辐射复合速率，最终影响器件的发光性能。

3、因此，研究和开发基于垂直结构的微型led具有重要意义。

技术实现思路

1、本文中描述的实施例提供了一种微型led芯片、微型led器件、微型led芯片的制备方法以及微型led器件的制备方法，旨在提供一种垂直结构的微型led实现方案。

2、本公开实施例的第一方面，提供了一种微型led芯片，包括衬底、外延层、电流扩散层、第一电极以及第二电极；

3、所述外延层设置在所述衬底上，且在远离所述衬底的方向所述外延层依次包括：第一氮化镓层、量子阱层、第二氮化镓层；所述电流扩散层设置在所述第二氮化镓层背离所述衬底的表面；

4、所述第一电极沉积在所述衬底背离所述外延层的表面，所述第二电极沉积在所述电流扩散层背离所述外延层的表面；

5、其中，所述衬底为与所述第一氮化镓层同质的衬底。

6、可选地，所述第一氮化镓层、所述量子阱层、所述第二氮化镓层的宽度相同，所述衬底与所述外延层的宽度相同，所述第一氮化镓层、所述量子阱层、所述第二氮化镓层的长度相同，所述衬底与所述外延层的长度相同，以使所述衬底以及所述外延层形成无台阶或无侧壁的台面。

7、可选地，所述第一氮化镓层为n型氮化镓层，所述第二氮化镓层为p型氮化镓层。

8、可选地，所述微型led芯片包括多个发光单元构成的发光单元阵列，相邻的两个所述发光单元的电流扩散层相互隔离，相连的两个所述发光单元的第二电极相互隔离。

9、可选地，还包括电子阻挡层，设置于所述量子阱层以及所述第二氮化镓层之间。

10、本公开实施例的第二方面，提供了一种微型led器件，包括多个根据上述任一种所述的微型led芯片以及驱动基板；

11、其中，所述微型led芯片设置于所述驱动基板上，且通过键合层实现所述第二电极与所述驱动基板的第三电极键合，通过导线实现所述第一电极与所述驱动基板的第四电极电连接。

12、可选地，所述微型led芯片包括多个发光单元构成的发光单元阵列，所述键合层包括与所述多个发光单元一一对应的键合块，所述通过键合层实现所述第二电极与所述驱动基板的第三电极键合，包括：

13、每一所述发光单元通过对应键合块与该发光单元一一对应的第三电极键合，实现与所述驱动基板中对应的驱动电路的电连接。

14、可选地，所述键合块为类球状的金属结构。

15、本公开实施例的第三方面，提供了一种微型led芯片的制备方法，包括：

16、提供衬底；

17、在远离所述衬底的方向上依次生长：与所述衬底同质的第一氮化镓层、量子阱层、第二氮化镓层，得到外延层；

18、在所述第二氮化镓层背离所述衬底的表面设置电流扩散层；

19、在所述衬底背离所述外延层的表面沉积第一电极；

20、在所述电流扩散层背离所述外延层的表面沉积第二电极。

21、本公开实施例的第四方面，提供了一种微型led器件的制备方法，包括：

22、提供根据上述任一种所述的微型led芯片的制备方法制备的微型led芯片；

23、在所述第二电极表面沉积键合层；

24、将所述微型led芯片倒置，使得驱动基板通过所述键合层实现第二电极与驱动基板的第三电极键合；

25、通过导线实现所述第一电极与所述驱动基板的第四电极电连接。

26、本申请所提供的微型led芯片，采用了氮化镓衬底的垂直结构，相比于水平结构使用异质衬底，采用同质衬底具有更好的电流纵向扩散性能，有效缓解了n电极上的电流拥堵效应，并提高了像素的发光均匀性。与常用的蓝宝石衬底相比，氮化镓衬底具有良好的导电和导热性能，因此可以解决由于蓝宝石衬底导致的散热不足等问题。氮化镓衬底作为同质外延结构与材料之间的晶格失配较小，可以有效降低异质衬底引起的高缺陷密度，从而提高外延晶体的质量。此外，使用氮化镓衬底的垂直倒装结构无需进行转移、键合、减薄或者抛光衬底等工艺步骤，避免对器件有源区造成的损伤，并且无需刻蚀台面结构，因此可以大大简化工艺流程，降低操作难度。

27、此外，本申请还提供了一种具有上述技术效果的微型led器件、微型led芯片的制备方法以及微型led器件的制备方法。

技术特征：

1.一种微型led芯片，其特征在于，包括衬底、外延层、电流扩散层、第一电极以及第二电极；

2.根据权利要求1所述的微型led芯片，其特征在于，所述第一氮化镓层、所述量子阱层、所述第二氮化镓层的宽度相同，所述衬底与所述外延层的宽度相同，所述第一氮化镓层、所述量子阱层、所述第二氮化镓层的长度相同，所述衬底与所述外延层的长度相同，以使所述衬底以及所述外延层形成无台阶或无侧壁的台面。

3.根据权利要求1所述的微型led芯片，其特征在于，所述第一氮化镓层为n型氮化镓层，所述第二氮化镓层为p型氮化镓层。

4.根据权利要求1所述的微型led芯片，其特征在于，所述微型led芯片包括多个发光单元构成的发光单元阵列，相邻的两个所述发光单元的电流扩散层相互隔离，相连的两个所述发光单元的第二电极相互隔离。

5.根据权利要求1至4任一项所述的微型led芯片，其特征在于，还包括电子阻挡层，设置于所述量子阱层以及所述第二氮化镓层之间。

6.一种微型led器件，其特征在于，包括多个根据权利要求1至5任一项所述的微型led芯片以及驱动基板；

7.根据权利要求6所述的微型led器件，其特征在于，所述微型led芯片包括多个发光单元构成的发光单元阵列，所述键合层包括与所述多个发光单元一一对应的键合块，所述通过键合层实现所述第二电极与所述驱动基板的第三电极键合，包括：

8.根据权利要求7所述的微型led器件，其特征在于，所述键合块为类球状的金属结构。

9.一种微型led芯片的制备方法，其特征在于，包括：

10.一种微型led器件的制备方法，其特征在于，包括：

技术总结
本公开的实施例提供一种微型LED芯片、微型LED器件、微型LED芯片的制备方法以及微型LED器件的制备方法，该微型LED芯片包括衬底、外延层、电流扩散层、第一电极以及第二电极；外延层设置在所述衬底上，且在远离所述衬底的方向所述外延层依次包括：第一氮化镓层、量子阱层、第二氮化镓层；所述电流扩散层设置在所述第二氮化镓层背离所述衬底的表面；第一电极沉积在所述衬底背离所述外延层的表面，第二电极沉积在所述电流扩散层背离所述外延层的表面；其中，所述衬底为与所述第一氮化镓层同质的衬底。本申请采用了同质衬底，具有更好的电流纵向扩散性能，有效缓解了n电极上的电流拥堵效应，并提高了像素的发光均匀性。

技术研发人员：吴涛,李子纯,刘弈镈
受保护的技术使用者：深圳市思坦科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17