一种微型LED显示芯片制作方法技术

本发明专利技术属于芯片制造的技术领域，具体涉及一种微型LED显示芯片制作方法，包括在所需的外延片的表面制作P欧姆接触电极，刻蚀形成P发光区并裸露出N型区外延，在裸露的N型区表面制作n型欧姆接触电极，使外延片形成行与行的电性隔离，制作电极柱，在外延片的表面平整涂布液态的环氧树脂，使电极柱稳定地固化在环氧树脂层，在研磨后的环氧树脂层的表面沉淀金属，并利用光刻技术形成所需的电路通路，制作芯片成品。本发明专利技术的制作方法能够获得具有多个发光单元的电性稳定的微型LED显示芯片，其不仅加工效率高，还有效地克服了发光单元之间出现线路短路、断开的现象，并且，发光单元的位置精度高，生产成本低，产品的品质和稳定可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种微型LED显示芯片制作方法
本专利技术属于芯片制造的
，具体涉及一种微型LED显示芯片制作方法。
技术介绍
微型LED是指LED显示技术中的一种微型化技术，其每一个发光单元均可通过控制电路利用点阵寻址原理实现显示器内单个LED发光单元的独立驱动，一般称此种每一个可单独控制的LED发光单元为像素点。在现有技术中，常用的LED显示中的发光单元是独个固定在PCB路板上的发光二极管，在电路板上具有为每一像素提供电力驱动与控制的电路，但是，电路分布所需占用的空间使得显示屏在提高点距方面受到限制，故常规的LED显示芯片其发光单元距在毫米级，主要应用于中远距离的显示，如红绿灯、户外显示屏等，不能满足穿戴式智能手表、智能手机、AR显示等高信息密度的显示要求。同时，专利技术人还发现了现有的LED显示芯片依靠巨量转移技术制作，该制作方法至少存在以下缺陷：1)要把数百万、数千万颗微米级的LED晶粒移动到电路基板上，其放置精度低、正确率低、加工效率低；2)机械手臂运动过程中吸取、转移、放置LED微型颗粒容易导致LED微型颗粒残余或脱落；3)在巨量转移过程中，容易导致芯片在抓取和放置过程中出现开裂，不能保障芯片的品质。因此，亟需一种新型的微型LED显示芯片制作工艺以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种微型LED显示芯片制作方法，其加工效率高，能够有效克服芯片出现线路短路、断开的现象，并且，其发光单元的位置精度高，生产成本低，有效地保障了产品的高品质和高稳定可靠性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种微型LED显示芯片制作方法，包括：S1、选取所需的外延片，预处理所述外延片，采用电子束真空镀膜、光刻和退火的方法在所述外延片的表面制作P欧姆接触电极，其中，所述外延片具有四元外延结构；S2、利用光刻胶或二氧化硅作为掩膜，通过ICP的方法去除四元外延结构表面的p型层及发光量子阱，裸露出n型外延层，通过光刻和ICP操作，可将有掩膜的区域保留下来，作为LED微型显示芯片发光单元的发光区，每一个发光区均具有一个p型电极，此p型电极与p区形成欧姆接触；S3、利用光刻、镀膜、退火工艺在所述n型外延层的两端制作N欧姆接触电极；S4、在所述外延片的表面旋涂光刻胶，通过蚀刻或切割所述外延片使所述外延片形成行与行的电性隔离；S5、使所述P欧姆接触电极和所述N欧姆接触电极形成电极柱，在所述外延片的表面平整涂布液态的环氧树脂，使所述电极柱稳定地固化在环氧树脂层；S6、研磨固化后的所述环氧树脂层，利用光刻技术在研磨后的所述环氧树脂层的表面形成所需的电路通路，制作微型LED显示芯片成品。进一步地，所述S1中包括：S1-1、取一片厚度在预设范围的基于GaAs衬底生长的具有双层反向PN结的LED外延片，采用硫酸、水、双氧水按3:1:1的比例配制混合溶液清洗所述LED外延片的表面，然后对所述LED外延片的表面冲去离子水，并运用氮气吹扫所述外延片的表面；S1-2、采用电子束真空镀膜机在所述LED外延片的表面蒸镀Au/AuBe/Au的金属复合结构，再通过光刻和退火的方法在所述LED外延片的表面制作P欧姆接触电极。进一步地，所述S1-1中还包括：若所述LED外延片的整片厚度的偏差值大于3um，则对所述LED外延片的GaAs衬底表面进行研磨、抛光，使所述LED外延片厚度偏差保持在3um以内，再清洗所述LED外延片的表面。其中，所述LED外延片可以为基于在GaAs衬底上生长有平面式GaAlInP发光层的LED外延片。进一步地，所述S3包括：S3-1、采用磷酸、双氧水按3:1的比例浸泡所述LED外延片后冲水，然后用去胶液去除所述S2中的ICP表面的光刻胶，所述去胶液为丙酮、NMP或光刻胶去胶剂，完成清洗、去胶后，使用丙酮+酒精进行超声清洗，取出并冲去离子水，采用氮气吹干备用；S3-2、利用光刻对版、显影技术在所述LED外延片的表面形成一层光刻胶，并在所述n型外延层的两端形成孔洞；S3-3、利用电子束镀膜技术在已制作好光刻掩膜层的外延表面沉淀N型欧姆接触金属，所述N型欧姆接触金属为Au/AuGeNi/Au复合结构，之后，去除光刻胶，再经退火，在光刻胶孔洞位置形成N型欧姆接触电极。进一步地，所述S4中还包括：采用砂轮切割刀、ICP刻蚀或湿法蚀刻实现行与行之间的切割，切割深度为10-15um，并且，完成切割后，对形成的切割槽进行酸蚀清洗，以去除切割残留物。其中，切割槽经过清洗后能够达到防止侧壁漏电的目的，并且，其不仅可以快速地形成光洁的n-n隔离沟道，有效地提升了工作效率，还降低了ICP刻蚀过程中的Cl2、BCl3等有毒气体的使用，有利于保护环境及员工安全，此外，切割槽的形状可以为V型切口，而其他区域由于光刻胶的保护，将免受酸的损伤。进一步地，所述S5中包括：S5-1、利用光刻、镀膜、蚀刻工艺在P区及N区的欧姆接触电极上制作加厚电极，电极的材料为Cr/Al或Ti/Al复合结构，电极的厚度为5-10um，形成向上延伸、高5-10um的电极柱；S5-2、将所述外延片平整放置于一平整的工作台面，在所述外延片的表面平整涂布液态的环氧树脂，使切割后具有切割槽的和刻蚀后具有ICP刻蚀台阶的所述外延片的表面形成平坦表面；S5-3、调整环氧树脂胶层的厚度，使其胶层表面与所述电极柱顶部接近，通过烘箱加热，对所述环氧树脂层进行固化，使得所述电极柱稳定地固化在环氧树脂层中。其中，采用分制作电极柱后涂布局环氧树脂的方法制作通孔导电材料，既可以有效防止二氧化硅或氮化硅绝缘膜RIE开孔过程中带来的光刻胶污染，也有效地防止了出现污染导致的通孔处铝柱与欧姆接触电极的隐型开路现象。进一步地，所述S6中包括：S6-1、利用研磨或抛光平整磨削的方式对固化后的所述环氧树脂层的表面进行减薄，研磨或抛光时不损伤外延结构且裸露出预埋在所述环氧树脂层中的所述电极柱；S6-2、通过清洗、蒸镀方法在已裸露出所述电极柱的所述环氧树脂层的表面蒸镀金、铝、或铜层，并利用光刻技术在研磨后的所述环氧树脂层的表面形成电路通路；S6-3、设计所需的外形尺寸，切割去除不需要的区域。其中，LED单元的PN结隔离后衬底层、反向NP结、发光层、GaP电流扩展层等仍为一个整体，而不需要任何附加的基板、粘合材料，导电的电极柱稳定于环氧树脂层中，能够显著提升微型LED显示器的可靠性。进一步地，所述S6-3还包括：通过对准、焊线技术使微型LED显示芯片的行、列与外部驱动电路电性联接，使显示芯片周边的金属接触点与外部控制电路端点进行精密对准和实现良好的电性接触。进一步地，所述S5中还包括：在所述环氧树脂中加入色素，所述环氧树脂和所述色素的含量比为50:1～250:1，并且，所述S5中还可以通过在环氧树脂中增加吸光材料，使环氧树脂可以很方便地调色成全透明、半透明的色泽，从而有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型LED显示芯片制作方法，其特征在于，包括：/nS1、选取所需的外延片，预处理所述外延片，采用电子束真空镀膜、光刻和退火的方法在所述外延片的表面制作P欧姆接触电极，其中，所述外延片具有四元外延结构；/nS2、利用光刻胶或二氧化硅作为掩膜，通过ICP的方法去除四元外延结构表面的p型层及发光量子阱，裸露出n型外延层，通过光刻和ICP操作，可将有掩膜的区域保留下来，作为LED微型显示芯片发光单元的发光区，每一个发光区均具有一个p型电极，此p型电极与p区形成欧姆接触；/nS3、利用光刻、镀膜、退火工艺在所述n型外延层的两端制作N欧姆接触电极；/nS4、在所述外延片的表面旋涂光刻胶，通过蚀刻或切割所述外延片使所述外延片形成行与行的电性隔离；/nS5、使所述P欧姆接触电极和所述N欧姆接触电极形成电极柱，在所述外延片的表面平整涂布液态的环氧树脂，使所述电极柱稳定地固化在环氧树脂层；/nS6、研磨固化后的所述环氧树脂层，利用光刻技术在研磨后的所述环氧树脂层的表面形成所需的电路通路，制作微型LED显示芯片成品。/n

【技术特征摘要】
1.一种微型LED显示芯片制作方法，其特征在于，包括：
S1、选取所需的外延片，预处理所述外延片，采用电子束真空镀膜、光刻和退火的方法在所述外延片的表面制作P欧姆接触电极，其中，所述外延片具有四元外延结构；
S2、利用光刻胶或二氧化硅作为掩膜，通过ICP的方法去除四元外延结构表面的p型层及发光量子阱，裸露出n型外延层，通过光刻和ICP操作，可将有掩膜的区域保留下来，作为LED微型显示芯片发光单元的发光区，每一个发光区均具有一个p型电极，此p型电极与p区形成欧姆接触；
S3、利用光刻、镀膜、退火工艺在所述n型外延层的两端制作N欧姆接触电极；
S4、在所述外延片的表面旋涂光刻胶，通过蚀刻或切割所述外延片使所述外延片形成行与行的电性隔离；
S5、使所述P欧姆接触电极和所述N欧姆接触电极形成电极柱，在所述外延片的表面平整涂布液态的环氧树脂，使所述电极柱稳定地固化在环氧树脂层；
S6、研磨固化后的所述环氧树脂层，利用光刻技术在研磨后的所述环氧树脂层的表面形成所需的电路通路，制作微型LED显示芯片成品。


2.如权利要求1所述的微型LED显示芯片制作方法，其特征在于，所述S1中包括：
S1-1、取一片厚度在预设范围的基于GaAs衬底生长的具有双层反向PN结的LED外延片，采用硫酸、水、双氧水按3:1:1的比例配制混合溶液清洗所述LED外延片的表面，然后对所述LED外延片的表面冲去离子水，并运用氮气吹扫所述外延片的表面；
S1-2、采用电子束真空镀膜机在所述LED外延片的表面蒸镀Au/AuBe/Au的金属复合结构，再通过光刻和退火的方法在所述LED外延片的表面制作P欧姆接触电极。


3.如权利要求2所述的微型LED显示芯片制作方法，其特征在于，所述S1-1中还包括：
若所述LED外延片的整片厚度的偏差值大于3um，则对所述LED外延片的GaAs衬底表面进行研磨、抛光，使所述LED外延片厚度偏差保持在3um以内，再清洗所述LED外延片的表面。


4.如权利要求2所述的微型LED显示芯片制作方法，其特征在于，所述S3中包括：
S3-1、采用磷酸、双氧水按3:1的比例浸泡所述LED外延片后冲水，然后用去胶液去除所述S2中的ICP表面的光刻胶，所述去胶液为丙酮、NMP或光刻胶去胶剂，完成清洗、去胶后，使用丙酮+酒精进行超声清洗，取出并冲去离子水，采用氮气吹干备用；
S3-2、利用光刻对版、显影技术在所述LED外延片的表面形成一层光刻胶，并在所述n型外延层的两端形...

【专利技术属性】
技术研发人员：万金平，王立，于天宝，朱志甫，李东，万志群，
申请(专利权)人：江西壹创军融光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36