一种有色转换LED芯片及其制备方法与流程

一种有色转换led芯片及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及led制备技术领域，尤其涉及一种有色转换led芯片及其制备方法。


背景技术：

2.随着室内显示应用技术不断提高，目前使用的投影、dlp(digital light processing，数字光处理)、lcd(liquid crystal display，液晶显示器)、pdp(plasma display panel，等离子显示板)等显示应用产品己不能完全满足市场应用需求，led(light emitting diode，发光二极管)全彩显示屏克服了上述产品的众多缺陷，led芯片具有较好的节能效果和较高的亮度，而被用于生产、生活的各个行业，如今已成为户内外大屏幕显示，如指挥中心、户外广告屏、会议中心等场合的首选。
3.为了实现显示屏的全彩显示，需要红色、绿色和蓝色三种mini led芯片，且在cob工艺中，这些芯片均为倒装芯片。由于红光led为四元led，其衬底为不透明gaas，在倒装红光led时，需要将红光晶圆键合到蓝宝石衬底上之后去除gaas衬底，工艺复杂，去除gaas衬底时容易导致红光晶圆发光结构的损坏，导致倒装红光led的生产效率和生产良率较低，从而在小间距或微间距led显示屏中，倒装红光led的成本占了较大的比例。此外，相比于gan(氮化镓)材料，红光的alingap外延层较脆且易碎，在使用过程中经常发生由外延膜起皮引起的器件失效，难以满足实际的应用需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供一种有色转换led芯片及其制备方法，解决现有技术中红光led芯片制备效率和良率较低，导致成本居高不下的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
6.一种有色转换led芯片的制备方法，包括：
7.在透明衬底上依次形成发光结构和电极结构，形成led晶圆；
8.在硅衬底上形成多孔结构层，向所述多孔结构层内填充量子点材料，形成色转换器件；
9.键合所述led晶圆和所述色转换器件，形成色转换组合器件；
10.去除所述色转换组合器件中的硅衬底，形成有色转换led芯片。
11.可选地，所述键合所述led晶圆和所述色转换器件，包括：
12.将所述色转换器件的多孔结构层与所述led晶圆的透明衬底键合。
13.可选地，所述在硅衬底上形成多孔结构层，包括：
14.在所述硅衬底上形成氮化镓层；
15.在所述氮化镓层内制作多个凹孔，形成所述多孔结构层。
16.可选地，所述凹孔为分布于所述多孔结构层外表面的盲孔。
17.可选地，所述键合所述led晶圆和所述色转换器件，包括：
18.将所述色转换器件中多孔结构层的外表面与所述led晶圆的透明衬底键合。
19.可选地，所述去除所述色转换组合器件中的硅衬底，包括：
20.腐蚀所述硅衬底，使所述多孔结构层裸露出来。
21.可选地，所述腐蚀所述硅衬底，包括：
22.以湿法腐蚀工艺腐蚀所述硅衬底。
23.可选地，所述电极结构包括极性相反的两个电极。
24.可选地，所述在透明衬底上依次形成发光结构和电极结构，形成led晶圆，还包括：
25.对所述透明衬底进行减薄。
26.本发明还提供了一种有色转换led芯片，由如上任一项所述的有色转换led芯片的制备方法制得。
27.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
28.本发明提供了一种有色转换led芯片及其制备方法，将led晶圆和色转换器件键合，得以形成具有色转换功能的有色转换led芯片，能够代替现有技术的红光led芯片以应用于led显示屏中；由于不需要进行led晶圆中透明衬底的剥离操作，能够避免led晶圆在剥离衬底时受损，有利于提高有色转换led芯片的制备良率和效率，进而降低有色转换led芯片的生产成本。
29.此外，所保留的透明衬底能够增强有色转换led芯片的结构强度，提高其可靠性，且透明衬底能够扩大有色转换led芯片的光斑，进而增强了发光效果。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
31.图1为本发明提供的一种有色转换led芯片的制备方法的结构示意图；
32.图2为本发明提供的一种有色转换led芯片的制备方法中led晶圆的结构示意图；
33.图3为本发明提供的一种有色转换led芯片的制备方法中色转换结构的结构示意图；
34.图4为本发明提供的一种有色转换led芯片的制备方法中led晶圆和色转换结构键合后的结构示意图；
35.图5为本发明提供的一种有色转换led芯片的制备方法中led晶圆和色转换结构键合并去除硅衬底后的结构示意图；
36.图6为本发明提供的一种有色转换led芯片的结构示意图。
37.上述图中：100、led晶圆；101、透明衬底；102、发光结构；1031、第一电极；1032、第二电极；200、色转换结构；201、硅衬底；202、多孔结构层；203、量子点材料。
具体实施方式
38.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
39.需要理解的是，在本发明的描述中，具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。其中，示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法；虽然流程图将各项操作或步骤处理描述形成一定的顺序，但是其中的许多操作或步骤是能够被并行地、并发地或者同时实施的，且各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作或步骤完成时，对应处理可以被终止，还可以具有未包括在附图中的附加步骤。前面所述的处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
40.本发明使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案；可以理解的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
41.随着室内显示应用技术不断提高，目前使用的投影、dlp(digital light processing，数字光处理)、lcd(liquid crystal display，液晶显示器)、pdp(plasma display panel，等离子显示板)等显示应用产品己不能完全满足市场应用需求。在各方面还存在一些缺陷使其突破不了技术的发展。而led(light emitting diode，发光二极管)全彩显示屏克服了上述产品的众多缺陷，已成为户内外大屏幕显示，如指挥中心、户外广告屏、会议中心等场合的首选。
42.led芯片具有较好的节能效果和较高的亮度，而被用于生产、生活的各个行业。通常，led显示屏通过一定数量的小尺寸显示屏模组无缝拼接成大尺寸的显示屏。其中，小间距显示屏模组的常用制作方法之一为板上芯片(chip on board，简称cob)。在当前利用cob方法制作小间距led显示屏的过程中，所用芯片为倒装mini led芯片。为实现全彩显示，需要红色、绿色、蓝色这三种mini led芯片。然而，现有技术中led芯片通常由氮化镓基材料制成，使用基于氮化镓的芯片制作蓝光led和绿光led属于成熟工艺，其制作及使用简单，但是红光led为四元led，其衬底为不透明gaas，如果希望获得倒装红光led，需要将红光晶圆键合到蓝宝石衬底上之后去除gaas衬底，工艺复杂，尤其是在小间距或微间距led显示屏中，倒装红光芯片的成本占了较大的比例，且此种工艺生产良率低下。此外，相比于gan(氮化镓)材料，红光的alingap外延层较脆且易碎，在使用过程中经常发生由外延膜起皮引起的器件失效，上述过程导致倒装红光led良率低，以及成本高，因而不能满足应用需求。
43.基于现有技术的如上问题，本发明旨在于提供一种有色转换led芯片及其制备方案，以提供一种适用于小间距或微间距led显示屏的可转换颜色的有色转换led芯片而替代现有的led芯片。
44.请结合参考图1至图6，一种有色转换led芯片的制备方法，包括：
45.s1、在透明衬底101上依次形成发光结构102和电极结构，形成led晶圆100。
46.请参考图2，该步骤中，透明衬底101为led晶圆100的生长衬底，具体为蓝宝石衬底或碳化硅衬底。采用透明衬底101，既方便出光，又起到支撑作用。
47.其中，电极结构包括极性相反的两个电极，具体为第一电极1031和第二电极1032。
48.在其中一种可选的实施方式中，该步骤中，在透明衬底101上依次形成发光结构102和电极结构之后，还包括：
49.对透明衬底101进行减薄。
50.通过减薄透明衬底101，能够使最终得到的有色转换led芯片厚度适中。
51.s2、在硅衬底201上形成多孔结构层202，向多孔结构层202内填充量子点材料203，形成色转换器件。
52.请参考图3，该步骤中，在硅衬底201上形成多孔结构层202，具体包括：
53.首先，在硅衬底201上形成氮化镓层；然后，在氮化镓层内制作多个凹孔，形成多孔结构层202。其中，可以通过腐蚀或激光刻蚀等方法实现凹孔的制作。具体地，上述氮化镓层为n型氮化镓，通过电化学腐蚀方式形成多个凹孔。
54.进一步地，凹孔为分布于多孔结构层202外表面的盲孔，使得填充后的量子点材料203能够裸露于多孔结构层202的外表面。为了实现量子点材料203于凹孔的固定，量子点材料203可以采用可固化材料，如光固化或热固化等，将流体的量子点材料203填充于凹孔内，再对量子点材料203进行固化，以确保量子点材料203于凹孔内的固定。
55.本实施例中，利用量子点材料203能够实现光转换；例如，当填充红光量子点材料203时，能够使蓝光转换为红光，从而能够作为红光led芯片使用；当填充当填充绿光量子点材料203时，能够使蓝光转换为绿光，从而作为绿光led芯片使用。
56.s3、键合led晶圆100和色转换器件，形成色转换组合器件。
57.请参考图4，该步骤中，在键合led晶圆100和色转换器件时，将色转换器件的多孔结构层202与led晶圆100的透明衬底101键合；具体地，将色转换器件中多孔结构层202的外表面与led晶圆100的透明衬底101键合，有利于缩短量子点材料203与led晶圆100中发光结构102的距离，从而增强有色转换led芯片的发光效果。
58.s4、去除色转换组合器件中的硅衬底201，形成有色转换led芯片。
59.请参考图5、图6，该步骤中，以腐蚀的方式去除硅衬底201，使多孔结构层202裸露出来。
60.具体地，通过湿法腐蚀工艺腐蚀所述色转换器件的硅衬底201，以达到色转换组合器件厚度适中的效果，能够避免常规方法的激光剥离生长衬底工艺对led晶圆100的破坏作用。
61.经过该步骤所获得的有色转换led芯片，所包含的结构依次为：多孔结构层202、透明衬底101、发光结构102和电极结构。通过保留led晶圆100的生长衬底，能够使有色转换led芯片具有一定的结构强度，还能够扩大所形成的光斑(led芯片的发光角为钝角)，从而有效地增强了有色转换led芯片的发光效果。同时，透明衬底101的保留使得有色转换led芯片具有一定的厚度，但又不至于过厚，才能够在现有条件下实现较为简单的转移以应用于led显示屏。
62.请再次参考图6，基于前述实施例，本发明实施例还提供了一种有色转换led芯片，由如上任一项的有色转换led芯片的制备方法制得。
63.具体地，有色转换led芯片所包含的结构依次为：多孔结构层202、透明衬底101、发光结构102和电极结构。
64.保留led晶圆100的生长衬底，能够使有色转换led芯片具有一定的结构强度，还能够扩大所形成的光斑(led芯片的发光角为钝角)，从而有效地增强了有色转换led芯片的发光效果。同时，透明衬底101的保留使得有色转换led芯片具有一定的厚度，但又不至于过
厚，才能够在现有条件下实现较为简单的转移以应用于led显示屏。
65.基于前述各实施例，本发明将led晶圆100和色转换器件键合，得以形成具有色转换功能的有色转换led芯片，能够代替现有技术的红光led芯片以应用于led显示屏中；由于不需要进行led晶圆100中透明衬底101的剥离操作，能够避免led晶圆100在剥离衬底时受损，有利于提高有色转换led芯片的制备良率和效率，进而降低有色转换led芯片的生产成本。
66.此外，所保留的透明衬底101能够增强有色转换led芯片的结构强度，提高其可靠性，且透明衬底101能够扩大有色转换led芯片的光斑，进而增强了发光效果。
67.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。