微LED器件及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种微LED器件及其制作方法，采用等离子体直接刻蚀外延片制作微米级的LED元件，无需转移LED元件，其中无需剥离衬底，而是直接在衬底内部开孔，形成通孔，作为负极的金属背板穿过通孔直接与外延片接触。而在制作衬底内的通孔时，采用纵向多次隐形切割和激光划片结合的方法，制作通孔，方法简单，操作方便。本发明专利技术设计了位于透明上盖板外周的金属触点作为正极，直接接通正、负极，可以实现点控LED元件的发光，从而无需在微米级的小尺寸LED元件进行打线及转移操作。

Micro LED devices and their fabrication methods

The present invention provides a micro LED device and manufacturing method thereof, using LED plasma etching wafer production element micron level, without transferring the LED element, which without stripping the substrate, but directly on the substrate inside the hole, forming a hole, as the metal backboard electrode passes through a through hole in direct contact with the epitaxial wafer. When making the through hole in the substrate, the method of combining the longitudinal stealth cutting and laser cutting is used to make the through hole. The method is simple and the operation is convenient. The design of metal contacts located on the periphery of the transparent upper cover is used as the positive pole to directly connect the positive and negative electrodes, so as to realize the light emission of the point controlled LED components, so that there is no need to line up and transfer the micron sized LED elements.

【技术实现步骤摘要】
微LED器件及其制作方法
本专利技术属于微LED器件领域，尤其涉及一种采用外延级焊接方式制作微LED器件及其制作方法。
技术介绍
目前的GaN芯片制造流程是先在外延片上罩出芯粒图形，然后再蚀刻镀出电极等。最后分裂出一个个单独的芯粒，以供使用。工艺流程长且复杂，随着工序的增多，相对异常风险也有增加。目前常用显示器常为LCD显示器，更具优势的是OLED显示器，但其像素点距离均在毫米级别，无法实现微米级。而MicroLED可以将显示器的像素点距离降低至微米级。MicroLED显示器，即LED微缩化和矩阵化技术。指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列。MicroLED具有高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点，并且具自发光无需背光源的特性，更具节能、机构简易、体积小、薄型等优势。目前常用的MicroLED显示器的制程包括三大类：（1）芯片级焊接，即将LED直接进行切割成微米等级的MicroLEDchip(含磊晶薄膜和基板)，利用SMT技术或COB技术，将微米等级的MicroLEDchip一颗一颗键接于显示基板上。（2）外延级焊接，即在LED的磊晶薄膜层上用感应耦合等离子离子蚀刻(ICP)，直接形成微米等级的Micro-LED磊晶薄膜结构，此结构之固定间距即为显示像素所需的间距，再将LED晶圆(含磊晶层和基板)直接键接于驱动电路基板上，最后使用物理或化学机制剥离基板，仅剩4~5微米Micro-LED磊晶薄膜结构于驱动电路基板上形成显示像素。（3）薄膜转移，即使用物理或化学机制剥离LED基板，以一暂时基板承载LED磊晶薄膜层，再利用感应耦合等离子离子蚀刻，形成微米等级的Micro-LED磊晶薄膜结构；或者，先利用感应耦合等离子离子蚀刻，形成微米等级的Micro-LED磊晶薄膜结构，再使用物理或化学机制剥离LED基板，以一暂时基板承载LED磊晶薄膜结构。最后，根据驱动电路基板上所需的显示划素点间距，利用具有选择性的转移治具，将MicroLED磊晶薄膜结构进行批量转移，键接于驱动电路基板上形成显示像素。
技术实现思路
本专利技术在其一方面公开了微LED器件，至少包括一衬底、间隔排列于衬底上的复数个LED元件，所述LED元件至少包括依次层叠的外延片和透明导电层，其特征在于：所述复数个LED元件共用一个衬底；所述衬底内部与LED元件对应位置具有复数个贯穿衬底的通孔；所述衬底的背面还具有金属背板，所述金属背板具有复数个与通孔对应的凸起，所述凸起插入通孔内并与外延片电性导通；所述LED表面还置有一透明盖板，所述透明盖板包括透明上盖板、复数个导电垫块、复数个金属触点和复数个导电线，所述导电垫块位于透明上盖板下表面并与LED元件位置对应，所述金属触点位于透明上盖板下表面的外周，所述导电线连接导电垫块和金属触点；所述透明盖板和金属背板接入电源后，将电流注入LED元件内，使LED元件发射一定波长的光并穿过透明盖板发射。所述外延片为P-I-N结构，至少包括依次层叠的N型层、发光层和P型层。所述通孔的深度大于或等于所述衬底的厚度。所述金属触点、导电线、导电垫块、LED元件、凸起的数目相同。所述金属背板为一体结构，所述复数个LED元件共用一个金属背板。所述金属背板由复数个电性隔离的子金属背板组成，所述每个子金属背板与一个LED元件对应；所述金属触点、导电线、导电垫块、LED元件、子金属背板、凸起的数目相同。所述金属背板的结构为金或铬或铂或钛或镍单层结构或者任意几种形成的多层结构。所述金属触点的结构为金或铬或铂或钛或镍单层结构或者任意几种形成的多层结构。所述导电垫块、导电线、透明导电层材料相同，均为氧化铟锡或氧化锌或铟锌氧化物。所述透明上盖板的材料为玻璃或者蓝宝石。所述LED元件的宽度为80~100微米。本专利技术在另一方面，还提供了制作上述微LED器件的制作方法，具体包括以下步骤：S1、提供一衬底；S2、于所述衬底上沉积外延片；S3、于所述外延片表面镀制透明导电层；S4、由所述透明导电层的顶部刻蚀至外延片底部，形成复数个间隔排列的LED元件，每一LED元件包括依次层叠的外延层和透明导电层；S5、减薄所述衬底；S6、于所述衬底内部采用激光于靠近LED元件一侧的衬底内部纵向进行多次隐形切割，形成与LED元件位置对应的改质柱；S7、采用激光在所述衬底背面表面与改质柱对应位置进行划片，在所述衬底内形成贯穿衬底的通孔；S8、对所述通孔的侧壁进行干法刻蚀，使通孔的侧壁平滑；S9、在所述衬底背面镀制金属背板；S10、提供一透明盖板，所述透明盖板包括透明上盖板、复数个导电垫块、复数个金属触点和复数个导电线，所述导电垫块位于透明上盖板下表面并与LED元件位置对应，所述金属触点位于透明上盖板下表面的外周，所述导电线连接导电垫块和金属触点；S11、将所述透明盖板置于LED元件表面，经键合后通过退火熔合使所述盖板与LED元件紧密结合，所述透明盖板和金属背板接入电源后，将电流注入LED元件内，使LED元件发射一定波长的光并穿过透明盖板发射。优选的，所述步骤S4中的刻蚀方法为等离子体刻蚀。优选的，所述步骤S6中采用激光由LED元件的底部向衬底背面纵向进行3次隐形切割。优选的，所述导电垫块与透明导电层退火熔合的温度范围为400~600℃。本专利技术提供一种采用外延级焊接方式制作微LED器件的方法，采用等离子体直接刻蚀外延片制作微米级的LED元件，无需转移LED元件，其中无需剥离衬底，而是直接在衬底内部开孔，形成通孔，作为负极的金属背板穿过通孔直接与外延片电性接触。而在制作衬底内的通孔时，采用纵向多次隐形切割和激光划片结合的方法，制作通孔，方法简单，操作方便。本专利技术设计了位于透明上盖板外周的金属触点作为正极，直接接通正、负极，可以实现点控LED元件的发光，从而无需在微米级的小尺寸LED元件进行打线及转移操作。该微LED器件中，每一个进行触点对应一个LED元件和一个子金属背板，因此，相当于LED元件并联结构，可以单独控制单个LED元件的发光。附图说明图1为本专利技术之实施例一之微LED器件侧视结构示意图。图2为本专利技术之实施例一之微LED器件俯视结构示意图。图3为本专利技术之实施例一之透明盖板仰视结构示意图。图4为本专利技术之实施例一之微LED器件仰视结构示意图。图5为本专利技术之实施例一之微LED器件制作方法流程示意图。图6为本专利技术之实施例二之微LED器件侧视结构示意图。具体实施方式在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。实施例1参看附图1，本专利技术在其一方面公开了微LED器件，至少包括一衬底10、间隔排列于衬底10上的复数个LED元件，复数个LED元件共用一个衬底10，并周期性排列于衬底10上（如图2所示），衬底10内部与LED元件对应位置具有复数个贯穿衬底的通孔12，衬底10的背面还具有金属背板40，金属背板40具有复数个与通孔12对应的凸起41，凸起41插入通孔12内并与外延片20电性导通，LED元件表面还置有一透明盖板50。衬底10材料可以为蓝宝石、碳化硅、硅等，可以为图形化衬底，也可以为平片衬底，本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
微LED器件，至少包括一衬底、间隔排列于衬底上的复数个LED元件，所述LED元件至少包括依次层叠的外延片和透明导电层，其特征在于：所述复数个LED元件共用一个衬底；所述衬底内部与LED元件对应位置具有复数个贯穿衬底的通孔；所述衬底的背面还具有金属背板，所述金属背板具有复数个与通孔对应的凸起，所述凸起插入通孔内并与外延片电性导通；所述LED表面还置有一透明盖板，所述透明盖板包括透明上盖板、复数个导电垫块、复数个金属触点和复数个导电线，所述导电垫块位于透明上盖板下表面并与LED元件位置对应，所述金属触点位于透明上盖板下表面的外周，所述导电线连接导电垫块和金属触点；所述透明盖板和金属背板接入电源后，将电流注入LED元件内，使LED元件发射一定波长的光并穿过透明盖板发射。

【技术特征摘要】
1.微LED器件，至少包括一衬底、间隔排列于衬底上的复数个LED元件，所述LED元件至少包括依次层叠的外延片和透明导电层，其特征在于：所述复数个LED元件共用一个衬底；所述衬底内部与LED元件对应位置具有复数个贯穿衬底的通孔；所述衬底的背面还具有金属背板，所述金属背板具有复数个与通孔对应的凸起，所述凸起插入通孔内并与外延片电性导通；所述LED表面还置有一透明盖板，所述透明盖板包括透明上盖板、复数个导电垫块、复数个金属触点和复数个导电线，所述导电垫块位于透明上盖板下表面并与LED元件位置对应，所述金属触点位于透明上盖板下表面的外周，所述导电线连接导电垫块和金属触点；所述透明盖板和金属背板接入电源后，将电流注入LED元件内，使LED元件发射一定波长的光并穿过透明盖板发射。2.根据权利要求1所述的微LED器件，其特征在于：所述外延片为P-I-N结构，至少包括依次层叠的N型层、发光层和P型层。3.根据权利要求1所述的微LED器件，其特征在于：所述通孔的深度大于或等于所述衬底的厚度。4.根据权利要求1所述的微LED器件，其特征在于：所述金属触点、导电线、导电垫块、LED元件、凸起的数目相同。5.根据权利要求1所述的微LED器件，其特征在于：所述金属背板为一体结构，所述复数个LED元件共用一个金属背板。6.根据权利要求1所述的微LED器件，其特征在于：所述金属背板由复数个电性隔离的子金属背板组成，所述每个子金属背板与一个LED元件对应。7.根据权利要求6所述的微LED器件，其特征在于：所述金属触点、导电线、导电垫块、LED元件、子金属背板、凸起的数目相同。8.根据权利要求1所述的微LED器件，其特征在于：所述金属背板为金或铬或铂或钛或镍单层结构或者任意几种形成的多层结构。9.根据权利要求1所述的微LED器件，其特征在于：所述金属触点为金或铬或铂或钛或镍单层结构或者任意几种形成的多层结构。10.根据权利要求1所述的微LED器件，其特征在于：所述导电垫块、导...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡家豪，郑烨，陈文志，钟丹丹，刘晶，邱智中，张家宏，
申请(专利权)人：安徽三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34