一种Mini LED芯片及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种Mini LED芯片及制造方法，包括依次堆叠而成的GaN基底、P型接触面及电流稳定层、P型电流注入层、P型焊接结合界面金属层、缓冲绝缘层、应力释放层、绝缘全光谱反射层、N型焊接结合界面金属层、N型电流注入层以及N型接触面及电流稳定层；本发明专利技术通过P型接触面及电流稳定层、P型电流注入层、缓冲绝缘层、应力释放层、N型电流注入层以及N型接触面及电流稳定层这些特殊功能层的使用，从而解决了耐电流问题、绝缘层应力问题、绝缘层粘附问题和焊盘与锡膏的粘附力问题，使得该Mini LED芯片的可靠性及各类性能具有优秀表现的同时，可以保证Mini LED芯片的生产效率和生产良率。

A mini LED chip and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种MiniLED芯片及制造方法
本专利技术涉及半导体电子
，特别涉及一种MiniLED芯片及制造方法。
技术介绍
MiniLED芯片一般指边长在100～200um之间的LED芯片，因其小型化的特点其应用领域及制造技术与传统LED芯片有较大差别。MiniLED一般用于超高分辨率的户外大屏幕、电影屏幕及高端LCD显示器的直下式背光，上述3种应用场景都是一般LED不能实现的。然而，现有MiniLED芯片因为尺寸小、结构复杂以及对焊接、耐温、耐电流等等可靠性方面有极高要求，因此存在制造困难、工艺较为复杂且良率不高等问题，其中，良率不高的原因包括但不限于绝缘层可靠性不足，绝缘层应力偏大，金属耐电流强度不足，金属焊盘与锡膏或异向导电胶结合的粘附力不足。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种MiniLED芯片及制造方法，以兼顾MiniLED芯片的性能和生产。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种MiniLED芯片，包括GaN基底、P型接触面及电流稳定层、P型电流注入层、P型焊接结合界面金属层、缓冲绝缘层、应力释放层、绝缘全光谱反射层、N型焊接结合界面金属层、N型电流注入层以及N型接触面及电流稳定层；所述GaN基底的一侧依次叠放有所述P型接触面及所述电流稳定层和所述P型电流注入层，所述GaN基底的另一侧依次叠放有所述N型接触面及电流稳定层和所述N型电流注入层；所述缓冲绝缘层依次覆盖于所述GaN基底的一侧、所述N型电流注入层以及所述GaN基底的另一侧，所述缓冲绝缘层在所述N型焊接结合界面金属层所在的一侧上包裹所述N型焊接结合界面金属层的底端且高于所述GaN基底所在的平面；所述应力释放层覆盖于所述缓冲绝缘层上，所述绝缘全光谱反射层覆盖于所述应力释放层上；所述P型焊接结合界面金属层依次穿过所述绝缘全光谱反射层、所述应力释放层和所述缓冲绝缘层且与所述P型电流注入层连接，所述N型焊接结合界面金属层依次穿过所述绝缘全光谱反射层、所述应力释放层和所述缓冲绝缘层且与所述N型电流注入层连接。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一种技术方案为：一种MiniLED芯片的制造方法，包括以下步骤：S1、通过光刻设施进行图形转移，使用蒸镀方式同时在GaN基底上制作P型接触面及电流稳定层和N型接触面及电流稳定层；S2、通过光刻设施进行图形转移，使用蒸镀方式同时在所述P型接触面及电流稳定层上制作P型电流注入层和在所述N型接触面及电流稳定层上制作N型电流注入层；S3、通过镀膜设备制作覆盖于所述GaN基底的一侧、所述N型电流注入层以及所述GaN基底的另一侧的缓冲绝缘层，通过光刻设施进行图形转移，使用化学腐蚀方式进行图形腐蚀；S4、通过镀膜设备在所述缓冲绝缘层上制作应力释放层，通过光刻设施进行图形转移，使用化学腐蚀方式或ICP刻蚀方式进行图形腐蚀；S5、通过镀膜设备在所述应力释放层上制作绝缘全光谱反射层，通过光刻设施进行图形转移，使用化学腐蚀方式或ICP刻蚀方式进行图形腐蚀；S6、通过光刻设施进行图形转移，使用蒸镀方式同时在所述P型电流注入层制作P型焊接结合界面金属层和在所述N型电流注入层制作N型焊接结合界面金属层，所述P型焊接结合界面金属层依次穿过所述绝缘全光谱反射层、所述应力释放层和所述缓冲绝缘层后堆叠在所述P型电流注入层上，所述N型焊接结合界面金属层依次穿过所述绝缘全光谱反射层、所述应力释放层和所述缓冲绝缘层后堆叠在所述N型电流注入层。本专利技术的有益效果在于：一种MiniLED芯片及制造方法，通过P型接触面及电流稳定层、P型电流注入层、缓冲绝缘层、应力释放层、N型电流注入层以及N型接触面及电流稳定层这些特殊功能层的使用，从而解决了耐电流问题、绝缘层应力问题、绝缘层粘附问题和焊盘与锡膏的粘附力问题，使得该MiniLED芯片的可靠性、电流扩展性、耐过驱能力、耐高温能力、耐环境腐蚀能力等均照其他方法有明显提升，其亮度和出光效率较高，其在使用端焊接方便，并且其制造过程可靠性高，工艺窗口稳定，成本适当，即可以保证MiniLED芯片的可靠性及各类性能有优秀的表现，同时可以保证MiniLED芯片的生产效率和生产良率。附图说明图1为本专利技术实施例的一种MiniLED芯片的结构示意图。标号说明：1、衬底层；2、N型氮化镓；3、多层量子阱；4、P型氮化镓；5、电流扩展层；6、P型接触面及电流稳定层；7、P型电流注入层；8、P型焊接结合界面金属层；9、缓冲绝缘层；10、应力释放层；11、绝缘全光谱反射层；12、N型焊接结合界面金属层；13、N型电流注入层；14、N型接触面及电流稳定层。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。请参照图1，一种MiniLED芯片，包括GaN基底、P型接触面及电流稳定层、P型电流注入层、P型焊接结合界面金属层、缓冲绝缘层、应力释放层、绝缘全光谱反射层、N型焊接结合界面金属层、N型电流注入层以及N型接触面及电流稳定层；所述GaN基底的一侧依次叠放有所述P型接触面及所述电流稳定层和所述P型电流注入层，所述GaN基底的另一侧依次叠放有所述N型接触面及电流稳定层和所述N型电流注入层；所述缓冲绝缘层依次覆盖于所述GaN基底的一侧、所述N型电流注入层以及所述GaN基底的另一侧，所述缓冲绝缘层在所述N型焊接结合界面金属层所在的一侧上包裹所述N型焊接结合界面金属层的底端且高于所述GaN基底所在的平面；所述应力释放层覆盖于所述缓冲绝缘层上，所述绝缘全光谱反射层覆盖于所述应力释放层上；所述P型焊接结合界面金属层依次穿过所述绝缘全光谱反射层、所述应力释放层和所述缓冲绝缘层且与所述P型电流注入层连接，所述N型焊接结合界面金属层依次穿过所述绝缘全光谱反射层、所述应力释放层和所述缓冲绝缘层且与所述N型电流注入层连接。从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：通过P型接触面及电流稳定层、P型电流注入层、缓冲绝缘层、应力释放层、N型电流注入层以及N型接触面及电流稳定层这些特殊功能层的使用，从而解决了耐电流问题、绝缘层应力问题、绝缘层粘附问题和焊盘与锡膏的粘附力问题，使得该MiniLED芯片的可靠性、电流扩展性、耐过驱能力、耐高温能力、耐环境腐蚀能力等均照其他方法有明显提升，其亮度和出光效率较高，其在使用端焊接方便，并且其制造过程可靠性高，工艺窗口稳定，成本适当，即可以保证MiniLED芯片的可靠性及各类性能有优秀的表现，同时可以保证MiniLED芯片的生产效率和生产良率。进一步地，所述GaN基底包括衬底层、N型氮化镓层、多层量子阱层、P型氮化镓层和电流扩展层；所述N型氮化镓位于所述衬底层的中间区域，所述N型氮化镓的一侧依次叠放有所述多层量子阱层、所述P型氮化镓层和所述电流扩展层，所述P型接触面及电流稳定层位于所述电流扩展层上，所述N型接触面及电流稳定层位于所述N型氮化镓的另一侧；...

【技术保护点】
1.一种Mini LED芯片，其特征在于：包括GaN基底、P型接触面及电流稳定层、P型电流注入层、P型焊接结合界面金属层、缓冲绝缘层、应力释放层、绝缘全光谱反射层、N型焊接结合界面金属层、N型电流注入层以及N型接触面及电流稳定层；/n所述GaN基底的一侧依次叠放有所述P型接触面及所述电流稳定层和所述P型电流注入层，所述GaN基底的另一侧依次叠放有所述N型接触面及电流稳定层和所述N型电流注入层；/n所述缓冲绝缘层依次覆盖于所述GaN基底的一侧、所述N型电流注入层以及所述GaN基底的另一侧，所述缓冲绝缘层在所述N型焊接结合界面金属层所在的一侧上包裹所述N型焊接结合界面金属层的底端且高于所述GaN基底所在的平面；/n所述应力释放层覆盖于所述缓冲绝缘层上，所述绝缘全光谱反射层覆盖于所述应力释放层上；/n所述P型焊接结合界面金属层依次穿过所述绝缘全光谱反射层、所述应力释放层和所述缓冲绝缘层且与所述P型电流注入层连接，所述N型焊接结合界面金属层依次穿过所述绝缘全光谱反射层、所述应力释放层和所述缓冲绝缘层且与所述N型电流注入层连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种MiniLED芯片，其特征在于：包括GaN基底、P型接触面及电流稳定层、P型电流注入层、P型焊接结合界面金属层、缓冲绝缘层、应力释放层、绝缘全光谱反射层、N型焊接结合界面金属层、N型电流注入层以及N型接触面及电流稳定层；
所述GaN基底的一侧依次叠放有所述P型接触面及所述电流稳定层和所述P型电流注入层，所述GaN基底的另一侧依次叠放有所述N型接触面及电流稳定层和所述N型电流注入层；
所述缓冲绝缘层依次覆盖于所述GaN基底的一侧、所述N型电流注入层以及所述GaN基底的另一侧，所述缓冲绝缘层在所述N型焊接结合界面金属层所在的一侧上包裹所述N型焊接结合界面金属层的底端且高于所述GaN基底所在的平面；
所述应力释放层覆盖于所述缓冲绝缘层上，所述绝缘全光谱反射层覆盖于所述应力释放层上；
所述P型焊接结合界面金属层依次穿过所述绝缘全光谱反射层、所述应力释放层和所述缓冲绝缘层且与所述P型电流注入层连接，所述N型焊接结合界面金属层依次穿过所述绝缘全光谱反射层、所述应力释放层和所述缓冲绝缘层且与所述N型电流注入层连接。


2.根据权利要求1所述的一种MiniLED芯片，其特征在于：所述GaN基底包括衬底层、N型氮化镓层、多层量子阱层、P型氮化镓层和电流扩展层；
所述N型氮化镓位于所述衬底层的中间区域，所述N型氮化镓的一侧依次叠放有所述多层量子阱层、所述P型氮化镓层和所述电流扩展层，所述P型接触面及电流稳定层位于所述电流扩展层上，所述N型接触面及电流稳定层位于所述N型氮化镓的另一侧；
所述缓冲绝缘层依次覆盖于所述衬底层的一侧、所述电流扩展层、所述N型氮化镓上所述多层量子阱层与所述N型接触面及电流稳定层的之间的间隙、所述N型电流注入层以及所述衬底层的另一侧，所述缓冲绝缘层在所述P型焊接结合界面金属层所在的一侧上与所述P型电流注入层齐平，所述缓冲绝缘层在所述N型焊接结合界面金属层所在的一侧上包裹所述N型焊接结合界面金属层的底端且高于所述电流扩展层所在的平面。


3.根据权利要求1所述的一种MiniLED芯片，其特征在于：所述P型焊接结合界面金属层和所述N型焊接结合界面金属层为由Ni、Cr、Al、Ti、Pt和Au组成的合金。


4.根据权利要求3所述的一种MiniLED芯片，其特征在于，所述P型焊接结合界面金属层和所述N型焊接结合界面金属层包括依次堆叠2～3nm的Cr、1500～2000nm的Al、200～500nm的Ti、10～30nm的Pt、200～500nm的Au以及40～100nm的Ni。


5.根据权利要求1所述的一种MiniLED芯片，其特征在于：所述绝缘全光谱反射层包括至少两种透明金属氧化物交叠而成，所述透明金属氧化物为氧化硅或氧化钛，所述绝缘全光谱反射层交叠的厚度为3-7um，层数为10～100层，每层厚度为30-300nm。

【专利技术属性】
技术研发人员：张帆，
申请(专利权)人：福建兆元光电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35