一种能够多色块独立发光的垂直结构芯片及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够多色块独立发光的垂直结构芯片及其制造方法。该多色块垂直结构发光芯片其铟镓铝氮薄膜的P型欧姆接触金属层或铟镓铝氮薄膜被分割成不同的区块，不同区块共阳极，每个区块均有单独的互不导通的N型电极金属引线焊盘，能实现每个区块单独电驱动发光。该芯片的不同区块表面制备了不同颜色的荧光粉层，每个荧光粉层的区块在通电发光时，该区块的光是由铟镓铝氮薄膜的电致发光激发荧光粉发光所发出，呈现荧光粉的发光色彩。该芯片含有几个区块就能发出几种颜色的光。本发明专利技术的多色块垂直结构芯片一颗芯片就能发出多种颜色的光，在芯片阶段就实现多色发光，能显著减小彩色显示屏用灯珠的封装体积，使全彩显示屏的点阵密度显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于LED生产
，更具体地说，本专利技术涉一种能够多色块独立发光的垂直结构芯片及其制造方法。
技术介绍
发光二极管（LightEmittingDiod,简称LED）广泛运用于显示、指示和照明领域，是一种重要的电光元器件。LED显示屏可以实现大面积的显示，在较远观看距离的户外显示方面获得了广泛的应用。然而在近距离观看的户内显示方面，受到LED器件体积太大的限制，使得点阵间距太大，导致画面分辨率无法与阴极射线显像管(CRT）显示屏、液晶(LCD）显示屏、等离子体（PDP）显示屏和有机发光二极管(OLED)显示屏相媲美，大大的限制了LED在户内显示屏领域的广泛应用。现有的显示器各有优缺点。CRT显示器的原理是电子束轰击红、绿、蓝三基色荧光粉点阵发光从而实现成像；其优点在于画面分辨率高、反应速度快，色彩还原好，画质不会受观看角度的影响；其缺点在于电子腔膨大笨重、难实现大面积显示、耗电量大、有辐射，荧光粉受电子束轰击光衰大。LCD显示器的原理是当TT液晶通电时它会有序排列，使背光源的光线通过，不通电时液晶排列混乱背光源的光线不能通过，透过液晶的光线经过不同颜色的红、绿、蓝虑光片，从而实现全彩成像；其TT优点在于无辐射、抗干扰能力强；其缺点在于显示色域不够宽，颜色重现不够逼真，可视角度小，动态画面有拖尾。PDP显示器的工作原理是，屏幕上排列着几千个密封的小低压气体室，通过电流激发使其发出肉眼看不见的紫外光，然后紫外光碰击后面玻璃上的红、绿、蓝荧光粉发出肉眼能看到的可见光，以此成像；PDP显示器的优点在于可以实现超大屏幕显示、视角宽、不受电磁干扰、亮度均匀、图像清晰、彩色鲜艳；其缺点在于屏幕容易被静态画面灼伤，荧光粉受紫外光激发光衰大，紫外线泄漏有害人体视力。OLED成像原理是有机LED通电发光，不同位置点阵呈现不同颜色并成像；其优点是发光亮度高、对比度大、节能、视角宽、重量轻、可弯曲折叠；缺点在于寿命短、不能实现大尺寸的显示屏幕、HHTT色彩纯度TTHH不够、蓝光的光衰大于红光和绿光，时间长了会变色。而现有LED显示屏除了存在点阵距离大和看起来更刺眼两个缺点外，其他性能方面均比CRT、LCD、PDP和OLED显示器具有明显优势。现有的LED显示屏点阵距离大的原因在于：LED显示屏是先将红、绿、蓝LED芯片封装在支架里形成灯珠，再由灯珠贴片形成模块，然后由模块拼接成显示屏。红、绿、蓝芯片均有一定的体积大小，需要经过固晶和焊线工艺，因此用于全彩显示的红绿蓝（RGB）灯珠体积较大，将灯珠贴片在线路板上形成显示模块时导致像素点阵间距太大。另外，现有LED全彩显示屏均是采用红光、绿光和蓝光LED芯片封装而成，LED芯片的发光光谱宽度较小，这使得LED显示屏成像比CRT显示器和PDP显示器更刺眼。CRT显示器和PDP显示器不刺眼的原因在于，它们的发光均是波谱较宽的荧光粉发光。如果将LED芯片制作成单芯多色块芯片，则可以减小RGB灯珠LED封装支架的体积，它能使LED显示屏阵列间距变小；同时LED显示屏的发光如果不是发光光谱较窄的LED芯片直接发光，而是LED芯片激发发光光谱较宽的荧光粉发光，则它能使LED显示屏看上去不刺眼。这一单芯多色块LED芯片用于全彩LED显示器,将使LED显示器不但能兼顾CRT、DPD、LCD和OLED显示器的优点，而且能克服现有LED显示器存在的缺点，它能为制作高密度的LED显示器提供技术和元器件保障。
技术实现思路
本专利技术提供一种能够多色块独立发光的垂直结构芯片及其制造方法，本专利技术的制造技术所获得的单颗芯片就能多色块发光的LED芯片，可以减小彩色显示用LED灯珠的封装体积，从而减小LED全彩屏的点阵间距，使其点阵密度显著升高，是一种适用于超高密度全彩显示屏的元器件。传统工艺的全彩显示屏用的RGB灯珠封装时红、绿、蓝三种颜色的芯片需要3次固晶和6次焊线，为了防止芯片之间短路和方便金属电极引线红、绿、蓝芯片之间需要保持一定的距离，这使得封装体积变大，从而在产业链下游制作成显示模组时点阵密度也很大，无法实现超高密度显示；采用本专利技术的单芯多色块垂直结构发光芯片封装成RGB灯珠时，只需要经过1次固晶和3次焊线，不但工艺简单，而且封装体积变小，同时它的发光是波谱较宽的荧光粉发出的，不会象现有的LED显示屏那样刺眼。如果本专利技术的器件用于RGBW四色显示或RGBWY五色显示，则显示屏的点阵密度和色彩表达能力将可以获得更为显著的提高。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种能够多色块独立发光的垂直结构发光二极管芯片，该芯片具有如下结构特征：该垂直结构芯片其铟镓铝氮薄膜的P型欧姆接触金属层或铟镓铝氮薄膜被分割成不同的区块，不同区块共阳极，每个区块均有单独的互不导通的N型电极金属引线焊盘，从而实现每个区块可以单独电驱动发光；在每个可以单独电驱动发光的铟镓铝氮薄膜区块表面除电极焊盘外均覆盖了不同颜色的荧光粉层，使每个区块通电发光时其发出的光是由铟镓铝氮半导体薄膜电致发光的光激发荧光粉光致发光所发出的，呈现荧光粉的发光色彩，其铟镓铝氮薄膜所发出的光被荧光粉的发光所覆盖；该单芯多色块垂直结构发光芯片也可以有一个区块不被荧光粉所覆盖，它发出的光由铟镓铝氮薄膜直接电致发光发出；该单芯多色块垂直结构发光芯片至少含有两个及两个以上的区块，可以发出两种或两种以上颜色的光，含有几个可以独立电驱动的区块就能发出几种不同颜色的光。获得该种能够多色块独立发光的垂直结构芯的制造方法和工艺步骤如下：在衬底上外延生长铟镓铝氮半导体发光薄膜并对其进行P型激活退火处理，然后在外延片表面制备图形化的P型欧姆接触金属发射层、金属阻挡层和邦定压焊金属层，接着将外延片与导电支撑基板压焊在一起并去除外延衬底，实现铟镓铝氮薄膜从外延片到支撑基板的转移，接着使铟镓铝氮薄膜形成图形化阵列并在其表面制备钝化层和N型欧姆接触金属引线焊盘，从而获得垂直结构的晶圆片；在所述晶圆片的焊盘金属上形成光刻胶掩膜层，从而实现对金属焊盘的掩膜，然后在该晶圆片表面旋涂一层粘结剂，将该晶圆片与多色阵列荧光胶片对位压合在一起并对其带压力加热固化粘结剂，实现多色阵列荧光胶片与晶圆片的对位贴合；对晶圆片上的多色荧光胶片和光刻胶层进行机械打磨减薄和平坦化处理，使光刻胶层暴露，并用去胶液选择去除光刻胶层保留多色阵列荧光胶片；以多色块为周期对晶圆片进行划片、清洗和烘干处理，从而获得能够多色块独立发光的垂直结构LED芯片。获得该种能够多色块独立发光的垂直结构芯片的另一种制造方法和工艺步骤如下：在多区块的铟镓铝氮晶圆片上进行光刻，对第一区块铟镓铝氮薄膜的N电极金属焊盘阵列及其他区块阵列实现光刻胶掩膜，仅使第一区块阵列的铟镓铝氮薄膜暴露；在晶圆片上旋涂第一种颜色的荧光粉与硅胶或环氧树脂的混合荧光胶，并离心沉淀荧光粉和脱泡处理，使荧光粉能离心沉淀紧邻铟镓铝氮薄膜表面并去除荧光粉与胶体搅拌所导致的气泡，然后热固化荧光胶；对晶圆片上的第一种颜色的荧光胶和光刻胶进行机械打磨减薄和平坦化处理，使光刻胶暴露，并用去胶液选择去除光刻胶并保留第一种颜色的荧光胶，从而使第一区块的铟镓铝氮薄膜除金属焊盘外全部被等厚的第一种颜色荧光胶区块所覆盖；然后再次在晶圆片上光刻，实现光刻胶的掩膜，除第二区块的铟镓铝氮薄膜外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够多色块独立发光的垂直结构发光二极管（LED）芯片，其特征在于包括：该垂直结构芯片其铟镓铝氮薄膜的P型欧姆接触金属层或铟镓铝氮薄膜被分割成不同的区块，不同区块共阳极，每个区块均有单独的互不导通的N型电极金属引线焊盘，从而实现每个区块可以单独电驱动发光；在每个可以单独电驱动发光的铟镓铝氮薄膜区块表面除电极焊盘外均覆盖了不同颜色的荧光粉层，使每个区块通电发光时其发出的光是由铟镓铝氮半导体薄膜电致发光的光激发荧光粉光致发光所发出的，呈现荧光粉的发光色彩，其铟镓铝氮薄膜所发出的光被荧光粉的发光所覆盖；该单芯多色块垂直结构发光芯片也可以有一个区块不被荧光粉所覆盖，它发出的光由铟镓铝氮薄膜直接电致发光发出；该单芯多色块垂直结构发光芯片至少含有两个及两个以上的区块，可以发出两种或两种以上颜色的光，含有几个可以独立电驱动的区块就能发出几种不同颜色的光。

【技术特征摘要】
1.一种能够多色块独立发光的垂直结构发光二极管（LED）芯片，其特征在于包括：该垂直结构芯片其铟镓铝氮薄膜的P型欧姆接触金属层或铟镓铝氮薄膜被分割成不同的区块，不同区块共阳极，每个区块均有单独的互不导通的N型电极金属引线焊盘，从而实现每个区块可以单独电驱动发光；在每个可以单独电驱动发光的铟镓铝氮薄膜区块表面除电极焊盘外均覆盖了不同颜色的荧光粉层，使每个区块通电发光时其发出的光是由铟镓铝氮半导体薄膜电致发光的光激发荧光粉光致发光所发出的，呈现荧光粉的发光色彩，其铟镓铝氮薄膜所发出的光被荧光粉的发光所覆盖；该单芯多色块垂直结构发光芯片也可以有一个区块不被荧光粉所覆盖，它发出的光由铟镓铝氮薄膜直接电致发光发出；该单芯多色块垂直结构发光芯片至少含有两个及两个以上的区块，可以发出两种或两种以上颜色的光，含有几个可以独立电驱动的区块就能发出几种不同颜色的光。2.一种能够多色块独立发光的垂直结构LED芯片的制造方法，其特征在于包括：在衬底上外延生长铟镓铝氮半导体发光薄膜并对其进行P型激活退火处理，然后在外延片表面制备图形化的P型欧姆接触金属发射层、金属阻挡层和邦定压焊金属层，接着将外延片与导电支撑基板压焊在一起并去除外延衬底，实现铟镓铝氮薄膜从外延片到支撑基板的转移，接着使铟镓铝氮薄膜形成图形化阵列并在其表面制备钝化层和N型欧姆接触金属引线焊盘，从而获得垂直结构的晶圆片；在所述晶圆片的焊盘金属上形成光刻胶掩膜层，从而实现对金属焊盘的掩膜，然后在该晶圆片表面旋涂一层粘结剂，将该晶圆片与多色阵列荧光胶片对位压合在一起并对其带压力加热固化粘结剂，实现多色阵列荧光胶片与晶圆片的对位贴合；对晶圆片上的多色荧光胶片和光刻胶层进行机械打磨减薄和平坦化处理，使光刻胶层暴露，并用去胶液选择去除光刻胶层保留多色阵列荧光胶片；以多色块为周期对晶圆片进行划片、清洗和烘干处理，从而获得能够多色块独立发光的垂直结构LED芯片。3.该种能够多色块独立发光的垂直结构LED芯片的制造方法，也可以是以下方法，其特征在于包括：在多区块的铟镓铝氮晶圆片上进行光刻，对第一区块铟镓铝氮薄膜的N电极金属焊盘阵列及其他区块阵列实现光刻胶掩膜，仅使第一区块阵列的铟镓铝氮薄膜暴露；在晶圆片上旋涂第一种颜色的荧光粉与硅胶或环氧树脂的混合荧光胶，并离心沉淀荧光粉和脱泡处理，使荧光粉能离心沉淀紧邻铟镓铝氮薄膜表面并去除荧光粉与胶体搅拌所导致的气泡，然后热固化荧光胶；对晶圆片上的第一种颜色的荧光胶和光刻胶进行机械打磨减薄和平坦化处理，使光刻胶暴露，并用去胶液选择去除光刻胶并保留第一种颜色的荧光胶，从而使第一区块的铟镓铝氮薄膜除金属焊盘外全部被等厚的第一种颜色荧光胶区块所覆盖；然后再次在晶圆片上光刻，实现光刻胶的掩膜，除第二区块的铟镓铝氮薄膜外其余区域全部被光刻胶所覆盖；然后在晶圆片上旋涂第二种颜色的荧光胶，并离心沉淀荧光粉和脱泡处理，然后热固化荧光胶；对晶圆片上的第二种颜色的荧光胶和光刻胶进行机械打磨减薄和平坦化处理，使光刻胶暴露，并用去胶液选择去除光刻胶并保留第一种和第二种颜色的荧光胶区块，从而使第一区块和第二区块的铟镓铝氮薄膜除金属焊盘外全部被等厚的荧光胶所覆盖；然后重复上述步骤，在其他铟镓铝氮薄膜区块上制备其他颜色的荧光胶区块，需要制备几种颜色的单芯多色块芯片，就需要对其进行几次光刻和机械打磨等工艺处理，最后一种颜色的荧光胶减薄时，需要对其他所有颜色的荧光胶区块进行一次统一的机械打磨减薄，使各种颜色的荧光胶区块获得一致的厚度；以多色块为周期对晶圆片进行划片、清洗和烘干处理，从而获得能够多色块独立发光的垂直结构LED芯片。4.权利要求1所述的多色块发光二极管芯片，其特征在于：该芯片上含有多个可以电注入独立驱动发光的区块，其可以独立驱动发光的区块数量不少于两个，且至少有一个区块的表面有荧光胶块；也可以有一个区块的铟镓铝氮薄膜其表面不覆盖荧光粉及其他任何覆盖物，此区块的铟镓铝氮薄膜可以是暴露的，此时这个区块发出的光仅来自于铟镓铝氮薄膜的电致发光；这个没有覆盖荧光粉的铟镓铝氮薄膜区块，其表面除电极焊盘位置以外，也可以覆盖硅胶或环氧树脂等透可见光的有机透明物；为了获得与有荧光粉区...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊传兵，黄斌斌，熊川，曾繁响，
申请(专利权)人：福建昌达光电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35