一种微型发光元件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种微型发光元件及其制作方法，利用导电基板搭配绝缘隔离，形成针孔电极的支撑柱子，用共电极并联的方式。用模块化金属牺牲层做测试电极，实现微型发光元件的巨量全测。微型发光元件包括：外延叠层，依次包含第一类型半导体层、有源层、第二类型半导体层，其具有相对的第一表面和第二表面；第一电极，形成于所述外延叠层的第二表面之上，与所述第一类型半导体层连接；第二电极，形成于所述外延叠层的第二表面之上，与所述第二类型半导体层连接；所述第一电极和第二电极表面上分别设有第一连接区。所述第一连接区可从表面形貌或外观颜色上区别于所在电极的其他区域。

A micro luminous element and its making method

The invention discloses a miniature luminous element and a manufacturing method thereof. A pinhole electrode supporting pillar is formed by using a conductive substrate with insulation and isolation, and the common electrode is connected in parallel. The modular metal sacrificial layer is used as the test electrode to achieve the huge total measurement of the micro luminous elements. The micro light emitting element comprises an epitaxial stack, in turn comprising a first type semiconductor layer, an active layer, and a second type semiconductor layer having a relative first surface and a second surface; a first electrode, formed on a second surface of the epitaxial stack, is connected to the first type semiconductor layer; and a second electrode, formed. Above the second surface of the epitaxial stacking, the second type semiconductor layer is connected with the first electrode and the second electrode surface are respectively provided with the first connecting region. The first connection area can be distinguished from the other area of the electrode in terms of surface appearance or appearance color.

【技术实现步骤摘要】
一种微型发光元件及其制作方法
本专利技术属于半导体制造领域，具体涉及一种微型发光元件及其制作方法。
技术介绍
微型LED(MicroLED，又称μ-LED)，除了具有OLED自发光、厚度薄、质量轻、视角大、响应时间短、发光效率高等特性外，更容易实现高PPI（像素密度）、体积小、易于携带、功耗低等优异特性，LED产业已经有很多单位致力于元件的开发应用。由于LED芯片很小，电极比探针还小，如何实现全测已经成为一个很重要的难点。目前主要就是牺牲部分芯片实现抽测。为了实现巨量转移，芯片采用悬空式制作，对应的就需要悬空搭桥测试，但是容易出现断桥，或者掉电极(peeling)等问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种微型发光二极管，其至少在一个电极上设置连接区用于金属联线，达到微型LED(MicroLED)全测目的。本专利技术的第一个技术方案为：微型发光二极管芯片，包括：外延叠层，依次包含第一类型半导体层、有源层、第二类型半导体层，其具有相对的第一表面和第二表面；第一电极，形成于所述外延叠层的第二表面之上，与所述第一类型半导体层连接；第二电极，形成于所述外延叠层的第二表面之上，与所述第二类型半导体层连接；所述第一电极设有第一连接区。优选地，所述第一电极和第二电极用于制作金属连线，以形成测试电极。优选地，所述第一电极以电极中心由内到外划分为第一区域、第二区域和第三区域，所述三个区域可以从表面形貌或外观颜色上进行区分。优选地，所述第一区域为测试区，用于连接测试电极。优选地，所述第一、第二区域的形状为多边形、圆形或者半圆形。优选地，所述微型发光二极管芯片的厚度为20μm以内。优选地，所述微型发光二极管芯片的尺寸为100μm×100μm以内。优选地，所述第一电极与第二电极的总面积不小于所述芯片面积的40%。本专利技术的第二个技术方案为：微型发光元件，包括：微型发光二极管芯片、支撑结构和导电支撑基板，所述微型发光二极管芯片包括：发光外延叠层及位于同侧的第一电极和第二电极，所述支撑结构同时连接所述第一电极的下表面连和支撑基板的上表面，使得所述芯片处于待拾取状态，其特征在于：所述支撑结构从下至上包含：粘接层、导电层和绝缘层，其中所述导电层之靠近芯片的一端具有导电柱状结构，与所述第一电极接触。优选地，在第一电极设置导电的接触支撑柱，使所述芯片第二表面呈部分悬空，处于待拾取状态。优选地，在第一电极设置导电支撑柱子以电极中心由内到外划分为第一区域、第二区域，第一区域为金属连接层，采用金属材料，第二区域为绝缘保护层，采用绝缘材料。优选地，支撑柱的绝缘保护层包住导电柱的侧壁。优先地，导电通孔的图形为多边形或者圆形或者半圆形。优选地，所述第二连接区的面积占所在电极的总面积的5%以下。本专利技术还提供微型发光二极管阵列，其包括：前述任意一种微型发光二极管芯片。前述任意一种微型发光二极管芯片可应用于显示装置。本专利技术的第三个技术方案为：微型发光元件的制作方法，包括步骤：（1）提供一生长衬底，在其上形成发光外延叠层；（2）单元化所述发光外延叠层形成一系列微发光单元，在每个微发光单元的同侧形成第一电极和第二电极；（3）在所述微发光单元的表面上形成上绝缘材料层，露出第一电极、第二电极；（4）在所述绝缘材料上形成金属牺牲层，裸露出第一电极的表面，所述牺牲层与所述第二电极接触；（5）在所述牺牲层上形成绝缘保护层，裸露出第一电极的部分表面，在所述第一电极上形成一导电通孔；（6）在所述绝缘保护层上形成导电层，其填充所述导电通孔，形成导电柱，与所述第一电极接触；（7）将所述导电层通过导电粘接层与一导电基板粘结；（8）去除生长衬底；（9）蚀刻部分外延层和绝缘材料层，露出金属牺牲层；（10）通入测试电流，其中测试电源的一端与所述金属牺牲层接触，另一端与所述导电支撑基板接触，进行模块化测试；（11）去除牺牲层，形成带有针孔电极的支撑结构，使所述微发光单元处于待拾取状态。优选地，所述步骤（3）中形成的第一连接区用于制作连接金属，以将第一电极和第二电极引至芯片以外区域形成测试电极。优选地，所述步骤（4）中形成的金属牺牲层与所述第二电极相连。其特征在于：所述牺牲层的材料相同，选择TiW、Al、Cu、Ni和Ti一种或者其任意组合。在一些实施例中，完在（4）步骤后，进行下面步骤：设计单次需要测试的微发光二极管模块，去除中间隔离位置的金属牺牲层。去除方式保护湿法或者干法的方式。优选地，所述步骤（5）中形成绝缘保护层，裸露出第一电极的部分表面，在所述第一电极上形成一导电通孔；其特征在于导电通孔的图形为多边形、圆形或者半圆形。优选地，所述步骤（6）在所述绝缘保护层上形成导电层，其填充所述导电通孔，形成导电柱，与所述第一电极接触。优选地，所述步骤（7）将所述导电层通过导电粘接层与一导电基板粘结；导电基板包括Si基板，或者带有垂直金属连线的基板。优选地，所述步骤（8）去除生长衬底，可通过多种方法来实现移除，包括激光剥离(LLO)、磨削或者蚀刻，具体取决于生长衬底111的材料选择。优选地，所述步骤（9）蚀刻部分外延层和绝缘材料层，露出金属牺牲层。在一些实施例中，所述步骤（4），设计单次需要测试的微发光二极管模块，去除中间隔离位置的金属牺牲层。不仅仅限制在步骤（4），也可以在步骤（9）之后实施。优选地，所述步骤（10）通入测试电流，其中测试电源的一端与所述金属牺牲层接触，另一端与所述导电支撑基板接触，进行模块化测试。优选地，所述步骤（11）的支撑结构包括针孔电极和针孔电极外的绝缘材料。优选地，所述微型发光二极管的制作方法还包括步骤（11）：去除牺牲层，通过导电支撑柱与所述外延叠层的第一电极连接，使得所述微型发光二极管处于待拾取状态。本专利技术所述微型发光二极管器件藉由芯片设计可针对微型LED(MicroLED)进行全测，同时不影响后续巨量转移工艺。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1是目前常规的微型发光二极管的结构示意图。图2是已有常规的微型发光二极管采用的搭金属桥结构图。图3是根据本专利技术实施的一种微型发光二极管的结构示意图，其中（a）为微型发光二极管芯片的下表面图案，（b）为待拾取微型发光二极管芯片的侧面剖视图。图4~图14为根据本专利技术实施的制作微型发光二极管器件的过程示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。具体实施例图3之（a）为第一个较佳实施例的微型发光二极管芯片的下表面图案，微型发光二极管包括：外延叠层，依次包含第一类型半导体层、有源层、第二类型半导体层，其具有相对的第一表面和第二表面；第一电极，形成于所述外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.微型发光元件，包括：微型发光二极管芯片、支撑结构和导电支撑基板，所述微型发光二极管芯片包括：发光外延叠层及位于同侧的第一电极和第二电极，所述支撑结构同时连接所述第一电极的下表面连和支撑基板的上表面，使得所述芯片处于待拾取状态，其特征在于：所述支撑结构从下至上包含：粘接层、导电层和绝缘层，其中所述导电层之靠近芯片的一端具有柱状结构，与所述第一电极接触。

【技术特征摘要】
1.微型发光元件，包括：微型发光二极管芯片、支撑结构和导电支撑基板，所述微型发光二极管芯片包括：发光外延叠层及位于同侧的第一电极和第二电极，所述支撑结构同时连接所述第一电极的下表面连和支撑基板的上表面，使得所述芯片处于待拾取状态，其特征在于：所述支撑结构从下至上包含：粘接层、导电层和绝缘层，其中所述导电层之靠近芯片的一端具有柱状结构，与所述第一电极接触。2.微型发光二极管芯片，包括：发光外延叠层及位于同侧的第一电极和第二电极，其中所述第一电极以电极中心由内到外划分为第一区域、第二区域和第三区域，所述三个区域从表面形貌或外观颜色上进行区分。3.根据权利要求2所述的微型发光二极管芯片，其特征在于：所述第一区域为测试区，用于连接测试电极。4.根据权利要求2所述的微型发光二极管芯片，其特征在于：所述第一区域和第二区域为支撑区，其中第一区域用于连接测试电极。5.根据权利要求2所述的微型发光二极管芯片，其特征在于：所述第一电极与第二电极的总面积不小于所述芯片面积的40%。6.根据权利要求2所述的微型发光二极管芯片，其特征在于：所述第一区域的形状为多边形或者圆形或者半圆形。7.根据权利要求2所述的微型发光二极管芯片，其特征在于：所述第二区域的形状与第一区域的图形具有同心对应关系。8.根据权利要求1所述的微型发光元件，其特征在于：所述柱状结构包括：针孔电极和针孔电极外的绝缘材料。9.根据权利要求1所述的微型发光元件，其特征在于：所述微型发光二极管芯片的厚度为20μm以内。10.根据权利要求1所述的微型发光元件，其特征在于：所述微型发光二极管芯片的尺寸为100μm×100μm以内。11.根据权利要求1所述的微型发光元件，其特征在于：在第一电极上设置导电支撑柱，使所述芯片第二表面呈部分悬空，处于待拾取状态。12.微型发光二极管阵列，其特征在于：包含一系列前述权利要求1-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟志白，李佳恩，郑锦坚，吴政，徐宸科，康俊勇，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35