半导体发光微显示器件及其制造方法以及衬底剥离方法技术

本发明专利技术公开半导体发光微显示器件，其外延结构由N‑GaN、有源层至P‑GaN横截面的宽度逐渐增大，透光导电层位于N‑GaN表面上，连接电极位于P‑GaN表面上，像素电极位于连接电极表面上，导电胶连接于透光导电层与像素电极之间。本发明专利技术还公开半导体发光微显示器件制造方法。本发明专利技术还公开衬底剥离方法。外延结构由N‑GaN、有源层至P‑GaN横截面的宽度逐渐增大，使得外延结构的N‑GaN与衬底的接触面积较小，减小激光剥离阈值，提升激光剥离良率。

Semiconductor light-emitting micro display device and manufacturing method thereof and substrate peeling method

The invention discloses a semiconductor luminous micro-display device, whose epitaxial structure increases gradually from N_GaN, active layer to P_GaN cross-section width, the light transmission conductive layer is located on N_GaN surface, the connecting electrode is located on P_GaN surface, the pixel electrode is located on the connecting electrode surface, the conductive adhesive is connected to the light transmission conductive layer and the pixel electrode. Between. The invention also discloses a manufacturing method of a semiconductor light-emitting micro display device. The invention also discloses a substrate stripping method. The width of the cross section from N_GaN and active layer to P_GaN increases gradually, which makes the contact area between N_GaN and substrate smaller, decreases the laser peeling threshold and improves the laser peeling yield.

【技术实现步骤摘要】
半导体发光微显示器件及其制造方法以及衬底剥离方法
本专利技术涉及半导体发光
，尤其是指半导体发光微显示器件及其制造方法以及衬底剥离方法。
技术介绍
LED背光源的显示技术已广泛运用于各行各业，现有LED主要用于中大尺寸显示屏上。以55英寸4K电视为例，像素长宽约为200μm，而直下式背光的主流规格为3030(3mmX3mm)，远远大于像素的尺寸，无法成为像素的点光源，只能以面光源搭配液晶与彩色滤光片的方式，实现高画质全彩效果。液晶显示会消耗大部分的光：光从离开背光模块，经过TFT、液晶、偏光片、彩色滤光片，到进入人眼，损失的光超过九成，大多数的光都在显示机壳体中消耗掉了，光的利用率极差，加上液晶漏光导致对比也被牺牲。在穿戴式近眼显示和投影显示领域，希望采用物理面积更小、集成度更高、分辨率更高的显示器，尤其是全彩显示微发光二极管显示器。现有技术中，大多数发光二极管显示器像素间距为100微米以上，作为背光源尺寸远大于像素的尺寸无法成为点光源。现有LED全彩显示的工艺过程为在采用LED作为面光源搭配液晶及滤光片实现，分辨率较低、对比度较差、能耗较高。而且，常见的蓝宝石衬底剥离工艺如下：GaN在激光照射下吸收能量分解为Ga和N2，从而使蓝宝石与GaN层分离，在分离的瞬间基于大能量的激光剥离会形成应力释放造成外延层机械破碎，产生微缺陷，同时一部分激光照射到量子阱区域，进而影响量子阱区域晶格质量，造成光学性能下降，影响良率。
技术实现思路
本专利技术提供半导体发光微显示器件，包括多个外延结构，所述外延结构包括依次层叠设置的N-GaN、有源层及P-GaN，所述外延结构由N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大；透光导电层，所述透光导电层位于所述N-GaN表面上，与所述N-GaN电连接；连接电极，所述连接电极位于所述P-GaN表面上，与所述P-GaN电连接；像素电极，所述像素电极位于所述连接电极表面上，与所述连接电极电连接；导电胶，所述导电胶连接于所述透光导电层与所述像素电极之间。外延结构由N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，在生产半导体发光微显示器件时，外延结构的N-GaN与衬底的接触面积较小，减小剥离阈值，提升剥离良率。同时，导电胶连接透光导电层与像素电极，可以节约成本。进一步，所述外延结构设置为包括倒梯形或倒锥形。进一步，所述外延结构之间填充有非导电胶。进一步，所述透光导电层表面形成红色量子点、绿色量子点及蓝色量子点三色量子点薄膜。进一步，还包括驱动电路，所述驱动电路键合于所述像素电极表面，与所述外延结构电连接。半导体发光微显示器件制造方法，包括以下步骤：一，提供外延芯片，所述外延芯片包括衬底、N-GaN、有源层及P-GaN；二，在所述P-GaN表面沉积绝缘保护层；三，在所述绝缘保护层表面涂覆负性光刻胶，刻蚀开槽至所述P-GaN表面；四，进一步刻蚀至所述衬底表面，且刻蚀使得由所述N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，形成多个外延结构，并将所述负性光刻胶及绝缘保护层刻蚀去除；五，在所述P-GaN上形成连接电极；六，将所述连接电极键合至像素电极；七，剥离所述衬底；八，在所述N-GaN表面形成透光导电层，所述透光导电层与所述像素电极之间形成导电胶。刻蚀使得由N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，减小N-GaN与衬底接触面积，减小激光剥离阈值，提升激光剥离良率。进一步，在剥离所述衬底之前，在所述衬底表面形成三维光子晶体。进一步，在所述P-GaN上形成连接电极后，减薄所述衬底；在剥离所述衬底之前，在所述衬底表面通过形成三维光子晶体。进一步，通过纳米压印在所述衬底表面形成三维光子晶体。形成三维光子晶体后，对衬底进行转移剥离,光子晶体具有波长选择的功能，可以有选择地使某个波段的光通过而阻止其它波长的光通过其中，通过控制光子晶体结构可以减小能力损失，减小剥离阈值，避免剥离时外延破碎，提升剥离良率。进一步，采用RIE或ICP技术将光子晶体图形转移至石英母板，其次，采用热固化软模版复型技术将光子晶体图案从石英母板转移至软模版，然后，采用功能材料纳米压印技术将光子晶体图案从软模版转移至弹性凝胶，在保持压力的状态下，弹性凝胶固化成型，带有预先设计的纳米量级光子晶体图案制备至高弹性凝胶层，固定光子晶体的晶格位置，将粘弹性聚合物填充在晶格中即可得到具有光子晶体结构的单层弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层，最后，通过逐层压印的方法产生堆叠的结构即形成所述三维光子晶体，将所述三维光子晶体键合至减薄后所述衬底表面。进一步，在所述P-GaN上形成连接电极后，减薄所述衬底。进一步，在步骤八中，所述外延结构之间注入非导电胶。进一步，在步骤八中，将所述像素电极键合至驱动电路，所述驱动电路与所述外延结构电连接。进一步，还包括步骤九，在所述透光导电层表面涂覆负性光刻胶，在所述负性光刻胶上形成开槽，在所述开槽中沉积量子点薄膜，通过三次光刻分别形成R、G、B三色量子点薄膜。进一步，步骤二中，所述绝缘保护层包括SiO2薄膜体系或Si3N4薄膜体系；所述绝缘保护层的厚度为300-500纳米。进一步，步骤三中，对所述负性光刻胶进行匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影步骤形成正面图形，所述负性光刻胶的厚度7-15微米，倒角约30度-60度，坚膜温度120-150℃，坚膜时间20-60分钟，坚膜后所述负性光刻胶与所述P-GaN的干法蚀刻选择比小于1，选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻开槽区域。进一步，步骤四中，采用ICP刻蚀，所述ICP刻蚀的腔体压力4-100毫托，Cl2与BCl3体积比大于9:1，Cl2流量50-200sccm，BCl3流量5-20sccm，上电极功率300-1500W，下电极功率10-300W，采用ICP-OES分析Ga原子浓度及Al原子浓度，当Ga原子浓度急剧下降，Al原子浓度急剧上升时，根据终点检测方法，冗余推迟0-300s后，采集工艺终点自动停止刻蚀，所述N-GaN、有源层至P-GaN已刻蚀完，刻蚀至衬底，超声去胶、选取氢氟酸与水、氟化氨混合液蚀刻绝缘保护层形成倒梯形或倒锥形外延结构。进一步，步骤五中，所述连接电极包括Cr、Al、Ag、Ti、Pt、AuSn、Au中的一种，连接电极厚度1-2.5微米，Al或Ag作为反射金属层，表面蒸镀Au；所述衬底减薄至30-150微米。进一步，步骤六中，所述像素电极包括Si、Cu、W、Mo中的一种，所述键合采用Au-Au、Au-In、In-In、Ag-In、Ag-Sn、In-Sn中的一种。进一步，步骤七中，激光剥离所述衬底，激光剥离方式为逐行扫描，单外延结构剥离。进一步，步骤一中，所述衬底包括蓝宝石衬底。衬底剥离方法，包括以下步骤：一，提供外延芯片，所述外延芯片包括衬底、N-GaN、有源层及P-GaN；二，在所述P-GaN表面沉积绝缘保护层；三，在所述绝缘保护层表面涂覆负性光刻胶，刻蚀开槽至所述P-GaN表面；四，进一步刻蚀至所述衬底表面，且刻蚀使得由所述N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，并将所述负性光刻胶及绝缘保护层刻蚀去除；五，剥离所述衬底。刻蚀使得由N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，减小N-GaN与衬底接触面积，减小剥离阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.半导体发光微显示器件，其特征在于：包括多个外延结构，所述外延结构包括依次层叠设置的N‑GaN、有源层及P‑GaN，所述外延结构由N‑GaN、有源层至P‑GaN横截面的宽度逐渐增大；透光导电层，所述透光导电层位于所述N‑GaN表面上，与所述N‑GaN电连接；连接电极，所述连接电极位于所述P‑GaN表面上，与所述P‑GaN电连接；像素电极，所述像素电极位于所述连接电极表面上，与所述连接电极电连接；导电胶，所述导电胶连接于所述透光导电层与所述像素电极之间。

【技术特征摘要】
1.半导体发光微显示器件，其特征在于：包括多个外延结构，所述外延结构包括依次层叠设置的N-GaN、有源层及P-GaN，所述外延结构由N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大；透光导电层，所述透光导电层位于所述N-GaN表面上，与所述N-GaN电连接；连接电极，所述连接电极位于所述P-GaN表面上，与所述P-GaN电连接；像素电极，所述像素电极位于所述连接电极表面上，与所述连接电极电连接；导电胶，所述导电胶连接于所述透光导电层与所述像素电极之间。2.如权利要求1所述的半导体发光微显示器件，其特征在于：所述外延结构设置为包括倒梯形或倒锥形。3.如权利要求1所述的半导体发光微显示器件，其特征在于：所述外延结构之间填充有非导电胶。4.如权利要求1所述的半导体发光微显示器件，其特征在于：所述透光导电层表面形成红色量子点、绿色量子点及蓝色量子点三色量子点薄膜。5.如权利要求1所述的半导体发光微显示器件，其特征在于：还包括驱动电路，所述驱动电路键合于所述像素电极表面，与所述外延结构电连接。6.半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：包括以下步骤：一，提供外延芯片，所述外延芯片包括衬底、N-GaN、有源层及P-GaN；二，在所述P-GaN表面沉积绝缘保护层；三，在所述绝缘保护层表面涂覆负性光刻胶，刻蚀开槽至所述P-GaN表面；四，进一步刻蚀至所述衬底表面，且刻蚀使得由所述N-GaN、有源层至P-GaN横截面的宽度逐渐增大，形成多个外延结构，并将所述负性光刻胶及绝缘保护层刻蚀去除；五，在所述P-GaN上形成连接电极；六，将所述连接电极键合至像素电极；七，剥离所述衬底；八，在所述N-GaN表面形成透光导电层，所述透光导电层与所述像素电极之间形成导电胶。7.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：在剥离所述衬底之前，在所述衬底表面形成三维光子晶体。8.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：在所述P-GaN上形成连接电极后，减薄所述衬底；在剥离所述衬底之前，在所述衬底表面通过形成三维光子晶体。9.如权利要求7或8所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：通过纳米压印在所述衬底表面形成三维光子晶体。10.如权利要求9所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：采用RIE或ICP技术将光子晶体图形转移至石英母板，其次，采用热固化软模版复型技术将光子晶体图案从石英母板转移至软模版，然后，采用功能材料纳米压印技术将光子晶体图案从软模版转移至弹性凝胶，在保持压力的状态下，弹性凝胶固化成型，带有预先设计的纳米量级光子晶体图案制备至高弹性凝胶层，固定光子晶体的晶格位置，将粘弹性聚合物填充在晶格中即可得到具有光子晶体结构的单层弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层，最后，通过逐层压印的方法产生堆叠的结构即形成所述三维光子晶体，将所述三维光子晶体键合至减薄后所述衬底表面。11.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：在所述P-GaN上形成连接电极后，减薄所述衬底。12.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：在步骤八中，所述外延结构之间注入非导电胶。13.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：在步骤八中，将所述像素电极键合至驱动电路，所述驱动电路与所述外延结构电连接。14.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：还包括步骤九，在所述透光导电层表面涂覆负性光刻胶，在所述负性光刻胶上形成开槽，在所述开槽中沉积量子点薄膜，通过三次光刻分别形成R、G、B三色量子点薄膜。15.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：步骤二中，所述绝缘保护层包括SiO2薄膜体系或Si3N4薄膜体系；所述绝缘保护层的厚度为300-500纳米。16.如权利要求6所述的半导体发光微显示器件制造方法，其特征在于：步骤三中，对所述负性光刻胶进行匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影步骤形成正面图形，所述负性光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，彭绍文，蔡和勋，邓群雄，柯志杰，
申请(专利权)人：厦门乾照光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35