垂直结构LED芯片及其制备方法、发光器件以及显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种垂直结构LED芯片及其制备方法、发光器件以及显示装置，由于在制备垂直结构LED芯片中形成多不连续圆孔的电流阻挡层，通过在制备芯片的步骤中在电流阻挡层设置有分布均匀且密集的小孔布满整个芯片底部，当芯片工作时电流会被强制扩散到芯片整面再从小孔中通过，改善芯片整体的电流分布而提高亮度；使得相同发光面积下，使用此垂直结构LED芯片的发光器件具有更高的发光通量。片的发光器件具有更高的发光通量。片的发光器件具有更高的发光通量。

【技术实现步骤摘要】
垂直结构LED芯片及其制备方法、发光器件以及显示装置


[0001]本专利技术涉及半导体器件领域，特别是涉及一种垂直结构LED芯片及其制备方法、发光器件以及显示装置。

技术介绍

[0002]传统LED芯片主要通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)的方法在蓝宝石衬底上制备得到。但由于蓝宝石的电导率较低，基本上为绝缘体，所以必须进行台面蚀刻(MESA)外延层表面形成台面结构，但台面结构会带来以下缺点。
[0003]从原理上水平结构LED芯片电流只能通过横向扩展，在台面处极易产生电流拥堵效应(Current Crowding Effect)，电流拥堵效应会导致严重的电流分布不均，分布不均不仅会导致发光不均，光输出功率下降，进而导致电光转换效率降低，还会导致局部区域电流密度过大，导致产生过多的焦耳热，从而加速器件老化，并引起LED寿命下降等问题。对于小功率LED，电流热效应尚可通过各种散热手段缓解，但对于大电流驱动的大功率LED芯片，水平结构的电流拥堵效应将会更加严重，会造成水平结构LED芯片低下的电光转换效率。

技术实现思路

[0004]基于此，为了进一步改善电流分布，减少电流拥堵效应并提高LED芯片的发光通量，有必要提供一种垂直结构LED芯片及其制备方法、发光器件以及显示装置。
[0005]本专利技术提供一种垂直结构LED芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S10：在待键合衬底上依次形成层叠设置的第一氮化镓材料层、多量子阱材料层以及第二氮化镓材料层，自所述第二氮化镓材料层按照预设绝缘柱位置进行刻蚀至第一氮化镓材料层；
[0007]S20：在所述第二氮化镓材料层上依次形成金属反射材料层以及电流阻挡材料层，刻蚀预设绝缘柱位置的金属反射材料层以及电流阻挡材料层，在电流阻挡材料层上不连续地刻蚀多个圆孔至露出所述金属反射材料层，制备金属反射层以及电流阻挡层；
[0008]S30：在所述电流阻挡层上形成金属保护材料层，刻蚀预设绝缘柱位置的金属保护材料层，形成包绕所述金属反射层以及所述电流阻挡层的金属保护层；
[0009]S40：在预设绝缘柱位置填充绝缘柱材料，制备绝缘柱，并在所述金属保护层以及所述绝缘柱上形成绝缘材料层；
[0010]S50：自所述绝缘材料层按照预设第一电极柱位置进行刻蚀至第一氮化镓材料层，在预设第一电极柱位置填充第一电极柱材料，制备第一电极柱以及绝缘层，并在所述绝缘层以及所述第一电极柱上形成第一电极材料层，制备第一电极层；
[0011]S60：去除所述待键合衬底；
[0012]S70：去除所述第一氮化镓材料层上预设第一氮化镓层位置外的第一氮化镓材料，去除所述多量子阱材料层上预设多量子阱层位置外的多量子阱材料以及去除所述第二氮化镓材料层上预设第二氮化镓层位置外的第二氮化镓材料，制备第一氮化镓层、多量子阱
层和第二氮化镓层，其中所述第一氮化镓层、所述多量子阱层以及所述第二氮化镓层的宽度相同，且大于所述金属反射层的宽度同时小于所述金属保护层的宽度；
[0013]S80：在所述金属保护层远离所述绝缘层的一侧上形成第二电极。
[0014]在其中一个实施例中，在步骤S10中，在所述待键合衬底上形成第一氮化镓材料层之前还包括：
[0015]在所述待键合衬底上形成缓冲层；
[0016]所述第一氮化镓材料层形成在所述缓冲层之上。
[0017]在其中一个实施例中，在步骤S50之后且在步骤S60之前还包括：
[0018]在所述第一电极层上依次形成阻挡层以及键合层，提供具有粘结层的衬底，将所述键合层以及所述粘结层进行键合。
[0019]在其中一个实施例中，在所述金属保护层远离所述绝缘层的一侧上形成第二电极包括如下步骤：
[0020]在所述第一氮化镓层以及所述金属保护层上形成钝化层；
[0021]在所述钝化层上刻蚀预设第二电极位置，将第二电极材料填充至预设第二电极位置，形成所述第二电极，所述第二电极与所述金属保护层接触。
[0022]在其中一个实施例中，在步骤S60之后以及步骤S70之前，还包括对第一氮化镓材料层表面进行粗糙化处理的步骤。
[0023]在其中一个实施例中，在电流阻挡材料层上不连续地刻蚀多个半径为3μm～10μm的圆孔。
[0024]在其中一个实施例中，在电流阻挡材料层上不连续地刻蚀的多个圆孔中，相邻的两个圆孔圆心间的距离为15μm～50μm。
[0025]进一步地，本专利技术还提供一种垂直结构LED芯片，按照上述的制备方法制得的。
[0026]本专利技术还更进一步地提供一种发光器件，包含如上述的垂直结构LED芯片。
[0027]本专利技术提供一种显示装置，包括：线路板以及如上述的发光器件，所述发光器件通过所述垂直结构LED芯片的所述第一电极和所述第二电极与所述线路板电连接。
[0028]通过在制备芯片的方法，尤其通过在形成电流阻挡层中设置有分布均匀且密集的小孔，当LED芯片工作时电流首先通过第二电极导入金属保护层，由于金属保护层与金属反射层之间增加了电流阻挡层，电流会强制扩散到金属保护层整面再从电流阻挡层的开孔中向金属反射层通过，使芯片整体的电流分布均匀各区域均处于较优状态，从而改善芯片发光均匀性提高亮度；使得相同发光面积下，使用此垂直结构LED芯片的发光器件具有更高的发光通量。
附图说明
[0029]图1为本专利技术提供的垂直结构LED芯片的剖面图；
[0030]图2为本专利技术提供的垂直结构LED芯片电流阻挡层处的俯视图；
[0031]图3为本专利技术提供的显示装置；
[0032]图4为对比例1提供的LED芯片结构；
[0033]附图标号说明如下：
[0034]垂直结构LED芯片：10，第一氮化镓层：101，多量子阱层：102，第二氮化镓层：103，
金属反射层：104，电流阻挡层：105，金属保护层：106，绝缘结构：107，绝缘柱：107a，绝缘层：107b，第一电极：108，第一电极柱：108a，第一电极层：108b，第二电极：109，衬底：110，粘结层：111，键合层：112，阻挡层：113，钝化层：114，显示装置：20，发光器件：201，线路板：301。
具体实施方式
[0035]本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
[0036]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直结构LED芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S10：在待键合衬底上依次形成层叠设置的第一氮化镓材料层、多量子阱材料层以及第二氮化镓材料层，自所述第二氮化镓材料层按照预设绝缘柱位置进行刻蚀至第一氮化镓材料层；S20：在所述第二氮化镓材料层上依次形成金属反射材料层以及电流阻挡材料层，刻蚀预设绝缘柱位置的金属反射材料层以及电流阻挡材料层，在电流阻挡材料层上不连续地刻蚀多个圆孔至露出所述金属反射材料层，制备金属反射层以及电流阻挡层；S30：在所述电流阻挡层上形成金属保护材料层，刻蚀预设绝缘柱位置的金属保护材料层，形成包绕所述金属反射层以及所述电流阻挡层的金属保护层；S40：在预设绝缘柱位置填充绝缘柱材料，制备绝缘柱，并在所述金属保护层以及所述绝缘柱上形成绝缘材料层；S50：自所述绝缘材料层按照预设第一电极柱位置进行刻蚀至第一氮化镓材料层，在预设第一电极柱位置填充第一电极柱材料，制备第一电极柱以及绝缘层，并在所述绝缘层以及所述第一电极柱上形成第一电极材料层，制备第一电极层；S60：去除所述待键合衬底；S70：去除所述第一氮化镓材料层上预设第一氮化镓层位置外的第一氮化镓材料，去除所述多量子阱材料层上预设多量子阱层位置外的多量子阱材料以及去除所述第二氮化镓材料层上预设第二氮化镓层位置外的第二氮化镓材料，制备第一氮化镓层、多量子阱层和第二氮化镓层，其中所述第一氮化镓层、所述多量子阱层以及所述第二氮化镓层的宽度相同，且大于所述金属反射层的宽度同时小于所述金属保护层的宽度；S80：在所述金属保护层远离所述绝缘层的一侧上形成第二电极。2.如权利要求1所述的垂直结构LED芯片的制备方法，其特征在于，在步骤S10中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，
申请(专利权)人：广州市众拓光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：