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CN104900770A - Led芯片及其制作方法、显示装置 - Google Patents

Led芯片及其制作方法、显示装置 Download PDF

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CN104900770A
CN104900770A CN201510351001.5A CN201510351001A CN104900770A CN 104900770 A CN104900770 A CN 104900770A CN 201510351001 A CN201510351001 A CN 201510351001A CN 104900770 A CN104900770 A CN 104900770A
Authority
CN
China
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electrode
substrate
semiconductor layer
led chip
manufacture method
Prior art date
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Pending
Application number
CN201510351001.5A
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English (en)
Inventor
徐亮
肖祖峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foshan Nationstar Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
Foshan Nationstar Semiconductor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Foshan Nationstar Semiconductor Co Ltd filed Critical Foshan Nationstar Semiconductor Co Ltd
Priority to CN201510351001.5A priority Critical patent/CN104900770A/zh
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H—ELECTRICITY
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    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
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    • H—ELECTRICITY
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    • H10H29/14—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00 comprising multiple light-emitting semiconductor components
    • H10H29/142—Two-dimensional arrangements, e.g. asymmetric LED layout

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Abstract

本发明公开了一种LED芯片及其制作方法、显示装置，在多个发光微结构的第一电极和第二电极背离衬底一侧固定一基板，提高了每个LED芯片的强度，进而改善了切割时裂片的情况，提高了产品的良率；另外，本发明提供的LED芯片的连接电极设置于LED芯片的底面，且LED芯片的四周无电极连线结构，因此，采用本发明提供的LED芯片制作显示装置，LED芯片阵列中相邻的LED芯片之间的间隙可以很小，进而能够提高显示装置的分辨率，提高显示装置的显示效果。

Description

LED芯片及其制作方法、显示装置
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，更为具体的说，涉及一种LED芯片及其制作方法、显示装置。
背景技术
LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种利用载流子复合时释放能量形成发光的半导体器件，LED芯片具有耗电低、色度纯、寿命长、体积小、响应时间快、节能环保等诸多优势。近年来，随着对LED芯片研究的不断深入，LED芯片的发光效率得到的极大的提高，目前已经被广泛应用于显示等各个领域。现有在制作LED芯片过程中，经常在切割过程中出现裂片的情况，降低了产品良率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种LED芯片及其制作方法、显示装置，提高了LED芯片的强度，进而改善制作过程中切割时裂片的情况，提高了产品的良率；另外，采用本发明提供的LED芯片的显示装置，其分辨率高，显示效果好。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种LED芯片的制作方法，包括：
提供一衬底；
在所述衬底任意一表面形成多个发光微结构，所述发光微结构包括位于所述衬底表面的第一半导体层，位于所述第一半导体层背离所述衬底一侧的有源层和第一电极，位于所述有源层背离所述衬底一侧的第二半导体层，位于所述第二半导体层背离所述衬底一侧的导电反射膜层，位于所述导电反射膜层背离所述衬底一侧的第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间相互绝缘；
固定一基板于所述多个发光微结构的第一电极和第二电极背离所述衬底一侧；
采用通孔连接方式，在所述基板对应所述第一电极的区域、且背离所述衬底一侧形成第一连接电极，且在所述基板对应所述第二电极的区域、且背离所述衬底一侧形成第二连接电极；
沿所述发光微结构的边缘对所述衬底和基板进行切割，以得到多个LED芯片。
优选的，在形成所述多个发光微结构后，且固定所述基板之前，所述制作方法还包括：
将所述衬底减薄至预设厚度范围；
在所述衬底背离所述发光微结构一侧形成多个拱形透镜结构，每一拱形透镜结构与一发光微结构相对应。
优选的，所述拱形透镜结构为采用硅胶材料，通过热压塑封成型工艺形成的。
优选的，所述拱形透镜结构为半球面透镜结构。
优选的，所述预设厚度范围为100μm～500μm，包括端点值。
优选的，所述发光微结构的形成过程为：
在所述衬底任意一表面形成所述第一半导体层；
在所述第一半导体层背离所述衬底一侧形成所述有源层；
在所述有源层背离所述衬底一侧形成所述第二半导体层；
采用刻蚀工艺将所述第一半导体层背离所述衬底一侧的预设区域裸露；
在所述第二半导体层背离所述衬底一侧形成所述导电反射膜层；
在所述第一半导体层的预设区域、且背离所述衬底一侧形成所述第一电极，且在所述导电反射膜层背离所述衬底一侧形成所述第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间相互绝缘。
优选的，在形成所述第二半导体层后，且刻蚀裸露所述第一半导体层的预设区域前，所述制作方法还包括：
在所述第二半导体层背离所述衬底一侧形成欧姆接触层，其中，所述导电反射膜层位于所述欧姆接触层背离所述衬底一侧。
优选的，所述导电反射膜层为金属反射膜层；其中，在形成所述导电反射膜层后，且形成所述第一电极和第二电极前，所述制作方法还包括：
在所述导电反射膜层背离所述衬底一侧形成金属扩散阻挡层，其中，所述第二电极形成于所述金属扩散阻挡层背离所述衬底一侧。
优选的，在形成所述导电反射膜层后，且形成所述第一电极和第二电极前，所述制作方法还包括：
形成覆盖所述导电反射膜层、且延伸覆盖至所述第一半导体层的预设区域的钝化层；
其中，所述钝化层对应所述预设区域的区域设置有第一开口，以用于形成所述第一电极，以及，所述钝化层对应所述导电反射膜层的区域设置有第二开口，以用于形成所述第二电极。
优选的，采用焊接方式固定所述基板于所述多个发光微结构的第一电极和第二电极背离所述衬底一侧。
优选的，所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底或氮化镓衬底。
优选的，所述第一半导体层和第二半导体层均为氮化镓基半导体层，所述有源层为氮化镓基有源层；
或者，所述第一半导体层和第二半导体层均为砷化镓基半导体层，所述有源层为砷化镓基有源层。
优选的，所述基板为陶瓷基板或硅基板。
优选的，所述第一连接电极和第二连接电极均为焊接点、插针或插孔。
相应的，本发明还提供了一种LED芯片，所述LED芯片采用上述制作方法制作而成。
相应的，本发明还提供了一种显示装置，包括电路基板；
以及，设置于所述电路基板上的LED芯片阵列；
其中，所述LED芯片阵列采用多个上述的LED芯片排列而成。
优选的，所述电路基板为PCB板或铝基板。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供的一种LED芯片及其制作方法、显示装置，包括：提供一衬底；在所述衬底任意一表面形成多个发光微结构，所述发光微结构包括位于所述衬底表面的第一半导体层，位于所述第一半导体层背离所述衬底一侧的有源层和第一电极，位于所述有源层背离所述衬底一侧的第二半导体层，位于所述第二半导体层背离所述衬底一侧的导电反射膜层，位于所述导电反射膜层背离所述衬底一侧的第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间相互绝缘；固定一基板于所述多个发光微结构的第一电极和第二电极背离所述衬底一侧；采用通孔连接方式，在所述基板对应所述第一电极的区域、且背离所述衬底一侧形成第一连接电极，且在所述基板对应所述第二电极的区域、且背离所述衬底一侧形成第二连接电极；沿所述发光微结构的边缘对所述衬底和基板进行切割，以得到多个LED芯片。
由上述内容可知，本发明提供的技术方案，在多个发光微结构的第一电极和第二电极背离衬底一侧固定一基板，提高了每个LED芯片的强度，进而改善了切割时裂片的情况，提高了产品的良率；另外，本发明提供的LED芯片的连接电极设置于LED芯片的底面，且LED芯片的四周无电极连线结构，因此，采用本发明提供的LED芯片制作显示装置，LED芯片阵列中相邻的LED芯片之间的间隙可以很小，进而能够提高显示装置的分辨率，提高显示装置的显示效果。
附图说明
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种LED芯片的制作方法流程图；
图2a至图2e为图1制作方法流程图对应的结构流程图；
图3为本申请实施例提供的一种发光微结构的制作方法的流程图；
图4为本申请实施例提供的一种LED芯片的结构示意图。
具体实施方式
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做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。
正如背景技术所述，现有在制作LED芯片过程中，经常在切割过程中出现裂片的情况，降低了产品良率。
基于此，本申请实施例提供了一种LED芯片的制作方法，提高了LED芯片的强度，进而改善制作过程中切割时裂片的情况，提高了产品的良率。具体参考图1至图4所示，对本申请实施例提供的LED芯片的制作方法进行详细的描述。
结合图1至图2e所示，图1为本申请实施例提供的一种LED芯片的制作方法的流程图，图2a至图2e为图1制作方法流程图对应的结构流程图；其中，制作方法包括：
S1、提供一衬底。
参考图2a所示，本申请实施例提供的衬底100为透光材料衬底，其中，本申请实施例提供的衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底或氮化镓衬底；除上述材质衬底外，在本申请其他实施例中衬底还可以为其他材质，对此本申请不做具体限制。
S2、在衬底任意一表面制作发光微结构。
参考图2b所示，在衬底100任意一表面形成多个发光微结构200，发光微结构200包括位于衬底100表面的第一半导体层201，位于第一半导体层201背离衬底100一侧的有源层202和第一电极205，位于有源层202背离衬底100一侧的第二半导体层203，位于第二半导体层203背离衬底100一侧的导电反射膜层204，位于导电反射膜层204背离衬底100一侧的第二电极206，第一电极205与第二电极206之间相互绝缘。
具体的，参考图3所示，为本申请实施例提供的一种发光微结构的制作方法的流程图，其中，发光微结构的形成过程为：
S21、在衬底任意一表面形成第一半导体层。
S22、在第一半导体层背离衬底一侧形成有源层。
S23、在有源层背离衬底一侧形成第二半导体层。
具体的，本申请实施例提供的第一半导体层和第二半导体层均为氮化镓基半导体层，有源层为氮化镓基有源层；或者，第一半导体层和第二半导体层均为砷化镓基半导体层，有源层为砷化镓基有源层；此外，本申请实施例提供的第一半导体层、第二半导体层和有源层的材质还可以为其他材质，对此本申请不做具体限制。
其中，第一半导体层可以为N型半导体层，则第二半导体层为P型半导体层；或者，第一半导体层为P型半导体层，而第二半导体层为N型半导体层，对于第一半导体层和第二半导体层的导电类型，需要根据实际应用进行设计，对此本申请不做具体限制。
此外，在形成第二半导体层后，且刻蚀裸露第一半导体层的预设区域前，即在步骤S23后，且在步骤S24前，制作方法还包括：
在第二半导体层背离衬底一侧形成欧姆接触层，其中，导电反射膜层位于欧姆接触层背离衬底一侧。
S24、采用刻蚀工艺将第一半导体层背离衬底一侧的预设区域裸露。
预设区域即为形成第一电极的区域，其中，第一电极的面积小于预设区域的面积，避免第一电极与有源层、第二半导体层等叠层接触。本申请实施例提供的刻蚀工艺可以为干法刻蚀工艺，也可以为湿法刻蚀工艺，对此本申请不做具体限制，需要根据实际应用进行选取。
S25、在第二半导体层背离衬底一侧形成导电反射膜层。
导电反射膜层的反射面朝向衬底一侧，以将有源区发出的光反射至衬底出射。其中，导电反射膜层优选为金属反射膜层；其中，在形成导电反射膜层后，且形成第一电极和第二电极前，即在步骤S25后，且在步骤S26前，制作方法还包括：
在导电反射膜层背离衬底一侧形成金属扩散阻挡层，其中，第二电极形成于金属扩散阻挡层背离衬底一侧。
具体的，当导电反射膜层为金属反射膜层时，可以采用沉积工艺制备具有高反射率的金属反射膜层；此外，可以采用磁控溅射方式制备金属扩散阻挡层。
进一步的，在形成导电反射膜层后，且形成第一电极和第二电极前，即在步骤S25后，且在步骤S26前，制作方法还包括：
形成覆盖导电反射膜层、且延伸覆盖至第一半导体层的预设区域的钝化层；
其中，钝化层对应预设区域的区域设置有第一开口，以用于形成第一电极，以及，钝化层对应导电反射膜层的区域设置有第二开口，以用于形成第二电极。
需要说明的是，当制作过程中在导电反射膜层背离衬底一侧制备有金属扩散阻挡层，则本申请实施例提供的钝化层制备于金属扩散阻挡层背离衬底一侧。
S26、在第一半导体层的预设区域、且背离衬底一侧形成第一电极，且在导电反射膜层背离衬底一侧形成第二电极，第一电极与第二电极之间相互绝缘。
S3、固定一基板于多个发光微结构的第一电极和第二电极背离衬底一侧。
参考图2c所示，在多个发光微结构200的第一电极205和第二电极206背离衬底100一侧固定一基板300。其中，为了提高LED芯片的强度和散热性能，基板为采用硬度较高、散热性能较好的材质，本申请实施例提供的基板可以为陶瓷基板或硅基板；此外，在本申请其他实施例中，还可以采用其他材质的基板，对此本申请不做具体限制；另外，本申请实施例对于基板的厚度范围不做具体限制，需要根据实际应用进行具体设计。
具体的，本申请实施例提供的制作方法，可以采用焊接方式固定基板于多个发光微结构的第一电极和第二电极背离衬底一侧。在焊接过程中，可以在基板与电极之间焊点上点助焊剂，以保证焊接质量。
S4、制备连接电极。
参考图2d所示，采用通孔连接方式，在基板300对应第一电极205的区域、且背离衬底100一侧形成第一连接电极401，且在基板300对应第二电极206的区域、且背离衬底100一侧形成第二连接电极402。其中，通孔连接方式即为在基板对应第一电极的区域内形成一导电通孔，而后通过导电通孔的两端分别连接第一电极和第一连接电极，以使第一电极与第一连接电极电连接；同样的，在基板对应第二电极的区域内形成一导电通孔，而后通过导电通孔的两端分别连接第二电极和第二连接电极，以使第二电极与第二连接电极电连接；本申请实施例提供的第一连接电极和第二连接电极可以为焊接点、插针或插孔。
S5、沿发光微结构的边缘对衬底和基板进行切割，以得到多个LED芯片。
参考图2e所示，以发光微结构200的边缘为切割道，对衬底100和基板300进行切割，已得到多个LED芯片。其中，本申请实施例提供的制作方法，可以采用机械或激光切割工艺，对结构进行切割。
进一步的，在形成多个发光微结构后，且固定基板之前，即在步骤S2后，且在步骤S3前，制作方法还包括：
将衬底减薄至预设厚度范围，预设厚度范围为100μm～500μm，包括端点值；
在衬底背离发光微结构一侧形成多个拱形透镜结构，每一拱形透镜结构与一发光微结构相对应。
具体参考图4所示，为本申请实施例提供的一种LED芯片的结构示意图，其中，图4提供的LED芯片以图2e中提供的LED芯片为基础进行说明，其中，在衬底100背离发光微结构200一侧，还设置有拱形透镜结构500。可选的，拱形透镜结构为采用硅胶材料，通过热压塑封成型工艺形成的。进一步的，拱形透镜结构为半球面透镜结构。
其中，本申请实施例对于衬底减薄后的厚度不做具体限制，衬底可以为200μm、400μm等，需要根据实际应用进行具体设计。
由上述内容可知，在制备LED芯片过程中制备拱形透镜结构，避免了后期封装工艺造成的成本提高和良率降低的问题；而且本申请实施例制备的拱形透镜结构，可以使LED芯片出光界面的全反射临界角更大，降低光线的全反射几率，进而增加了LED芯片的取光效率，提高了LED芯片的发光效果。
相应的，本申请实施例还提供了一种LED芯片，LED芯片采用上述实施例提供的制作方法制作而成。
相应的，本发明还提供了一种显示装置，包括电路基板；
以及，设置于电路基板上的LED芯片阵列；
其中，LED芯片阵列采用多个上述实施例提供的LED芯片排列而成。
需要说明的是，本申请实施例对于LED芯片阵列的排列形状不做具体限制，对此需要根据实际应用的需要进行设计。
可选的，本申请实施例提供的电路基板可以为PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板或铝基板。
本申请实施例提供的一种LED芯片及其制作方法、显示装置，包括：提供一衬底；在所述衬底任意一表面形成多个发光微结构，所述发光微结构包括位于所述衬底表面的第一半导体层，位于所述第一半导体层背离所述衬底一侧的有源层和第一电极，位于所述有源层背离所述衬底一侧的第二半导体层，位于所述第二半导体层背离所述衬底一侧的导电反射膜层，位于所述导电反射膜层背离所述衬底一侧的第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间相互绝缘；固定一基板于所述多个发光微结构的第一电极和第二电极背离所述衬底一侧；采用通孔连接方式，在所述基板对应所述第一电极的区域、且背离所述衬底一侧形成第一连接电极，且在所述基板对应所述第二电极的区域、且背离所述衬底一侧形成第二连接电极；沿所述发光微结构的边缘对所述衬底和基板进行切割，以得到多个LED芯片。
由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，在多个发光微结构的第一电极和第二电极背离衬底一侧固定一基板，提高了每个LED芯片的强度，进而改善了切割时裂片的情况，提高了产品的良率；另外，本申请实施例提供的LED芯片的连接电极设置于LED芯片的底面，且LED芯片的四周无电极连线结构，因此，采用本申请实施例提供的LED芯片制作显示装置，LED芯片阵列中相邻的LED芯片之间的间隙可以很小，进而能够提高显示装置的分辨率，提高显示装置的显示效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (17)

1.一种LED芯片的制作方法，其特征在于，包括：
提供一衬底；
在所述衬底任意一表面形成多个发光微结构，所述发光微结构包括位于所述衬底表面的第一半导体层，位于所述第一半导体层背离所述衬底一侧的有源层和第一电极，位于所述有源层背离所述衬底一侧的第二半导体层，位于所述第二半导体层背离所述衬底一侧的导电反射膜层，位于所述导电反射膜层背离所述衬底一侧的第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间相互绝缘；
固定一基板于所述多个发光微结构的第一电极和第二电极背离所述衬底一侧；
采用通孔连接方式，在所述基板对应所述第一电极的区域、且背离所述衬底一侧形成第一连接电极，且在所述基板对应所述第二电极的区域、且背离所述衬底一侧形成第二连接电极；
沿所述发光微结构的边缘对所述衬底和基板进行切割，以得到多个LED芯片。
2.根据权利要求1所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，在形成所述多个发光微结构后，且固定所述基板之前，所述制作方法还包括：
将所述衬底减薄至预设厚度范围；
在所述衬底背离所述发光微结构一侧形成多个拱形透镜结构，每一拱形透镜结构与一发光微结构相对应。
3.根据权利要求2所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述拱形透镜结构为采用硅胶材料，通过热压塑封成型工艺形成的。
4.根据权利要求2所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述拱形透镜结构为半球面透镜结构。
5.根据权利要求2所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述预设厚度范围为100μm～500μm，包括端点值。
6.根据权利要求1所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述发光微结构的形成过程为：
在所述衬底任意一表面形成所述第一半导体层；
在所述第一半导体层背离所述衬底一侧形成所述有源层；
在所述有源层背离所述衬底一侧形成所述第二半导体层；
采用刻蚀工艺将所述第一半导体层背离所述衬底一侧的预设区域裸露；
在所述第二半导体层背离所述衬底一侧形成所述导电反射膜层；
在所述第一半导体层的预设区域、且背离所述衬底一侧形成所述第一电极，且在所述导电反射膜层背离所述衬底一侧形成所述第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间相互绝缘。
7.根据权利要求6所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，在形成所述第二半导体层后，且刻蚀裸露所述第一半导体层的预设区域前，所述制作方法还包括：
在所述第二半导体层背离所述衬底一侧形成欧姆接触层，其中，所述导电反射膜层位于所述欧姆接触层背离所述衬底一侧。
8.根据权利要求6所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述导电反射膜层为金属反射膜层；其中，在形成所述导电反射膜层后，且形成所述第一电极和第二电极前，所述制作方法还包括：
在所述导电反射膜层背离所述衬底一侧形成金属扩散阻挡层，其中，所述第二电极形成于所述金属扩散阻挡层背离所述衬底一侧。
9.根据权利要求6所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，在形成所述导电反射膜层后，且形成所述第一电极和第二电极前，所述制作方法还包括：
形成覆盖所述导电反射膜层、且延伸覆盖至所述第一半导体层的预设区域的钝化层；
其中，所述钝化层对应所述预设区域的区域设置有第一开口，以用于形成所述第一电极，以及，所述钝化层对应所述导电反射膜层的区域设置有第二开口，以用于形成所述第二电极。
10.根据权利要求1所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，采用焊接方式固定所述基板于所述多个发光微结构的第一电极和第二电极背离所述衬底一侧。
11.根据权利要求1所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底或氮化镓衬底。
12.根据权利要求1所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述第一半导体层和第二半导体层均为氮化镓基半导体层，所述有源层为氮化镓基有源层；
或者，所述第一半导体层和第二半导体层均为砷化镓基半导体层，所述有源层为砷化镓基有源层。
13.根据权利要求1所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述基板为陶瓷基板或硅基板。
14.根据权利要求1所述的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述第一连接电极和第二连接电极均为焊接点、插针或插孔。
15.一种LED芯片，其特征在于，所述LED芯片采用权利要求1～14任意一项所述的制作方法制作而成。
16.一种显示装置，其特征在于，包括电路基板；
以及，设置于所述电路基板上的LED芯片阵列；
其中，所述LED芯片阵列采用多个权利要求15所述的LED芯片排列而成。
17.根据权利要求16所述的显示装置，其特征在于，所述电路基板为PCB板或铝基板。
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