CN114649455B - Led芯片的制备方法、led芯片以及显示面板 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种LED芯片的制备方法、LED芯片以及显示面板,该LED芯片的制备方法包括:提供N型层;在N型层上形成有源层,并在有源层上形成第一通孔;在有源层远离N型层的一侧形成P型层,并在P型层上开设第二通孔,第一通孔与第二通孔连通。该LED芯片的制备方法中,对组成该LED芯片的多个膜层中的部分膜层分别设置通孔,能够避免出现加工失误现象。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域,尤其涉及一种LED芯片的制备方法、LED芯片以及显示面板。
背景技术
目前,LED(Light Emitting Diode,发光二极管)芯片由于亮度高,发光效率好,功耗低、寿命长等特点,受到广泛的关注。作为一种新型的显示技术,MicroLED(MicroLightEmitting Diode)芯片或者NanoLED(NanoLight Emitting Diode)芯片具有自发光、高效、长寿命、超高分辨率等诸多优点,自诞生之日起,人们就对它寄予厚望,被誉为次时代显示技术。
相关技术中,LED芯片具有多个膜层,其中,对多个膜层进行层叠设置,并对该层叠设置的结构进行深挖孔操作,以给发光材料预留填充位。但是直接对该结构进行深挖孔的操作,可能会存在加工失误,例如膜层滑位、甚至出现膜层没有穿透的现象。
发明内容
本申请实施例提供一种LED芯片的制备方法、LED芯片以及显示面板,该LED芯片的制备方法中,对组成该LED芯片的多个膜层中的部分膜层分别形成通孔,以避免出现加工失误现象。
本申请实施例提供一种LED芯片的制备方法,包括:
提供N型层;
在所述N型层上形成有源层,并在所述有源层上形成第一通孔;
在所述有源层远离所述N型层的一侧形成P型层,并在所述P型层上开设第二通孔,所述第一通孔与所述第二通孔连通。
在一些实施例中,所述N型层包括第一子N型层以及第二子N型层,所述第二子N型层设置在所述第一子N型层上,所述提供N型层之后,还包括:
在所述第二子N型层上形成第三通孔,其中,所述第一通孔、所述第二通孔以及所述第三通孔连通。
在一些实施例中,所述第一子N型层的厚度为0毫米至5毫米。
在一些实施例中,所述在所述第二子N型层上形成第三通孔,包括:
在所述第二子N型层远离所述第一子N型层的一侧形成图案化的掩膜层;
以所述图案化的掩膜层为掩膜刻蚀所述第二子N型层,使得所述第二子N型层上形成所述第三通孔。
在一些实施例中,所述第一通孔或者所述第二通孔为直孔。
在一些实施例中,所述第一通孔的中轴线与所述第二通孔的中轴线重合。
在一些实施例中,在所述N型层至所述P型层方向上,所述第一通孔的横截面积与所述第二通孔的横截面积相等。
在一些实施例中,所述将所述P型层设置在所述有源层远离所述N型层的一侧,所述第一通孔与所述第二通孔连通之后,还包括:
在所述P型层远离所述N型层的一侧形成电流扩展层;
在所述电流扩展层上开设第四通孔,所述第四通孔与所述第二通孔连通。
本申请实施例还提供一种LED芯片,包括:
N型层;
有源层,所述有源层设置在所述N型层上方,所述有源层开设有第一通孔;
P型层,所述P型层设置在所述有源层远离所述N型层的一侧,所述P型层开设有第二通孔,所述第一通孔与所述第二通孔连通。
本申请实施例还提供一种显示面板,包括:
上述LED芯片;
显示基板,所述LED芯片与所述显示基板连接,所述显示基板能够提供电信号,以驱动所述LED芯片。
本申请实施例提供的LED芯片的制备方法、LED芯片以及显示面板,先对形成在N型层上的有源层上开设第一通孔,在对形成在有源层上的P型层开设第二通孔,第一通孔与第二通孔连通。可以理解的是,在LED芯片的制备方法中,逐层对有源层以及P型层开设通孔,再使得多个通孔连通,可以避免现有技术中出现的膜层滑位、膜层未被穿透的问题,提高了LED芯片的良品率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的LED芯片的第一种结构示意图。
图2为本申请实施提供的LED芯片的制备方法流程示意图。
图3为本申请实施提供的LED芯片的第一种工艺流程示意图。
图4为本申请实施例提供的LED芯片的第二种工艺流程图。
图5为本申请实施例提供的LED芯片的第三种工艺流程图。
图6为本申请实施例提供的LED芯片的第二种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
目前,LED(Light Emitting Diode,发光二极管)芯片由于亮度高,发光效率好,功耗低、寿命长等特点,受到广泛的关注。作为一种新型的显示技术,MicroLED(MicroLightEmitting Diode)芯片或者NanoLED(NanoLight Emitting Diode)芯片具有自发光、高效、长寿命、超高分辨率等诸多优点,自诞生之日起,人们就对它寄予厚望,被誉为次时代显示技术。
相关技术中,LED芯片具有多个膜层,其中,对多个膜层进行层叠设置,并对该层叠设置的结构进行深挖孔操作,以给发光材料预留填充位。但是直接对该结构进行深挖孔的操作,可能会存在加工失误,例如膜层滑位、甚至出现膜层没有穿透的现象。
本申请实施例提供一种LED芯片的制备方法、LED芯片以及显示面板,该LED芯片的制备方法中,对组成该LED芯片的多个膜层中的部分膜层分别进行挖孔操作,以避免出现加工失误现象。以下结合附图进行具体的说明。
请参阅图1、图2以及图3,图1为本申请实施例提供的LED芯片的第一种结构示意图,图2为本申请实施提供的LED芯片的制备方法流程示意图,图3为本申请实施提供的LED芯片的第一种工艺流程示意图。
本申请提供一种LED芯片100的制备方法,包括:
步骤10、提供N型层110。其中,该N型层110是指有N型半导体组成的晶片。
步骤20、在该N型层110上设置有源层120,并在所述有源层120上形成第一通孔121。其中,有源层120的材料是具有P-N异质结构的材料。可以理解的是,该有源层120的第一通孔121的形成方式可以是该有源层120设置在N型层110后,再在有源层120上进行刻蚀形成第一通孔121。
其中,在该N型层110上设置有源层120的方式可以是化学沉积、物理沉积或者溅射等手段。
可选的,在有源层120上形成图案化的掩膜层;以图案化的掩膜层为掩膜刻蚀有源层120,以使得有源层120上形成第一通孔121。可以理解的是,该掩膜层上设置有空白区域,该空白区域与有源层120的第一通孔121所在的位置对应。以图案化的掩膜层为掩膜,对从空白区域显露的有源层120进行刻蚀,以形成第一通孔121。
步骤30、在有源层120远离该N型层110的一侧形成P型层130,并在该P型层130上开设第二通孔131,所述第一通孔121与所述第二通孔131连通。其中,该P型层130是指有P型半导体组成的晶片。
其中,在该有源层120上设置P型层130的方式可以是化学沉积、物理沉积或者溅射等手段。
可选的,在P型层130上形成图案化的掩膜层;以图案化的掩膜层为掩膜刻蚀P型层130,以使得P型层130上形成第二通孔131。可以理解的是,该掩膜层上设置有空白区域,该空白区域与P型层130的第二通孔131所在的位置对应。以图案化的掩膜层为掩膜,对从空白区域显露的P型层130进行刻蚀,以形成第二通孔131。可以理解的是,在对P型层130进行刻蚀时,可以顺势对有源层120再进行一次刻蚀,以保证第一通孔121与第二通孔131的连通。
其中,在正向偏压作用下,N型层110中的电子向有源层120进行扩散,P型层130中的空穴也向有源层120进行扩散,进入有源层120的电子和空穴由于异质结势垒的作用,而被封闭在有源层120内,就形成了粒子数反转分布。这些在有源层120内粒子数反转分布的电子,经跃迁与空穴复合时,将产生自发辐射光。
其中,该第一通孔121或者第二通孔131中可以填充发光材料,该发光材料可以为荧光材料、量子点材料或透明材料等,对于尺寸较小的NanoLED,发光材料可以为纳米尺寸的量子点材料,对于尺寸较大的MicroLED,发光材料可以为微米尺寸的荧光材料。当然,也可以将荧光材料制备成纳米尺寸,以用于NanoLED的制备。
可选的,该N型层110的材质可以为n-GaN,该有源层120的材质可以为InGaN/GaN蓝光多量子肼,该P型层130的材质可以为p-GaN,以形成能发出蓝光的LED芯片100。
当该N型层110、有源层120以及P型层130的材料形成蓝色LED芯片100时,第一种情况、该第一通孔121或者第二通孔131中可以填充透明材料,以得到蓝色光线;第二情况,该第一通孔121或者第二通孔131中可以填充红色发光材料,以得到蓝光和红光的复配光线;第三种情况,该第一通孔121或者第二通孔131中可以填充绿色发光材料,以得到蓝光和绿光的复配光线。
可以理解的是,该第一通孔121与对应的第二通孔131组成的通孔组合的数量可以是一个或者多个。可选的,当第一通孔121与对应的第二通孔131组成的通孔组合的数量为多个时,一部分通孔组合中可以填充透明材料,例如氮化硅或者二氧化硅透明材料,一部分通孔组合中可以填充红色发光材料,例如红光量子点材料,还有一部分通孔组合中可以填充绿色发光材料,例如绿光量子点材料,通过填充透明材料、红色发光材料以及绿色发光材料即可以实现RGB全彩化显示。
值得说明的是,该LED芯片100发出蓝光仅仅是本申请的其中一个实施例,可以理解的是,该N型层110、有源层120或者P型层130的材料不同,发出的光线的颜色也不相同,本申请并没有对LED芯片100发出的光线的颜色做限制。
本申请实施例提供的LED芯片100的制备方法、LED芯片100以及显示面板,先对形成在N型层110上的有源层120上开设第一通孔121,在对形成在有源层120上的P型层130开设第二通孔131,第一通孔121与第二通孔131连通。可以理解的是,在LED芯片100的制备方法中,逐层对有源层120以及P型层130开设通孔,使得多个通孔连通,可以避免现有技术中出现的膜层滑位、膜层未被穿透的问题,提高了LED芯片100的良品率。
在一些实施例中,请继续参阅图1,该第一通孔121或者第二通孔131为直孔。可以理解的是,当该第一通孔121或者第二通孔131为直孔时,相对于斜孔,发光材料填充的效果更好,有利于提升LED芯片100的良品率。
在一些实施例中,请继续参阅图1,第一通孔121的中轴线与第二通孔131的中轴线重合。可以理解的是,该第一通孔121的中轴线与第二通孔131的中轴线重合时,第一通孔121与第二通孔131的重合面积大,更有利于发光材料的填充。
其中,请继续参阅图1,该第一通孔121的横截面与第二通孔131的横截面积可以相等,也就是说,该有源层120以及P型层130可以共用同一掩膜层,可以提高生产效率,进一步节约成本。
在一些实施例中,请参阅图4,图4为本申请实施例提供的LED芯片的第二种工艺流程图。该N型层110包括第一子N型层111以及第二子N型层112,该第二子N型层112设置在第一子N型层111上,在提供N型层110这一步骤之后,该LED芯片100的制备方法还包括:在第二子N型层112上形成第三通孔1121,该第三通孔1121、第一通孔121与第二通孔131连通。
可选的,该第一子N型层111的厚度可以是0毫米至5毫米。当第一子N型层111的厚度为0毫米时,可以理解的是,该N型层110没有第一子N型层111,该N型层110为第二子N型层112,在N型层110上形成第三通孔1121,再在N型层110上设置有源层120以及P型层130,使得第一通孔121、第二通孔131以及第三通孔1121连通。当第一子N型层111的厚度为2毫米时,对N型层110的加工方式具有两种情况:一种是直接对N型层110进行刻蚀,直至刻蚀至N型层110内部;另一种是对第二子N型层112进行刻蚀出第三通孔1121,再将第二子N型层112设置在第一子N型层111上。
在一些实施例中,在第二子N型层112上形成第三通孔1121这一步骤,包括:在第二子N型层112远离第一子N型层111的一侧形成图案化的掩膜层;以图案化的掩膜层为掩膜刻蚀第二子N型层112,以使得第二子N型层112上形成第三通孔1121。可以理解的是,该掩膜层上设置有空白区域,该空白区域与第三通孔1121所在的位置对应。以图案化的掩膜层为掩膜,对从空白区域显露的第二子N型层112进行刻蚀,以形成第三通孔1121。
在一些实施例中,该第三通孔1121为直孔。可以理解的是,当该第三通孔1121为直孔时,相对于斜孔,发光材料填充的效果更好,有利于提升LED芯片100的良品率。
在一些实施例中,第一通孔121的中轴线与第三通孔1121的中轴线重合。可以理解的是,该第一通孔121的中轴线与第三通孔1121的中轴线重合时,第一通孔121与第三通孔1121的重合面积大,更有利于发光材料的填充。
其中,该第一通孔121的横截面与第三通孔1121的横截面积可以相等,也就是说,该N型层110、有源层120、P型层130可以共用同一掩膜层,可以提高生产效率,进一步节约成本。
在一些实施例中,请参阅图5,图5为本申请实施例提供的LED芯片的第三种工艺流程图。将P型层130设置在有源层120远离该N型层110的一侧,第一通孔121与第二通孔131连通之后,还包括:在P型层130远离N型层110的一侧形成电流扩展层140,在电流扩展层140上设置第四通孔141,该第四通孔141与第二通孔131连通。其中,电流扩展层140能够提高P型层130与外接电极之间的电流扩展均匀性,降低内阻损耗。
可选的,在电流扩展层140上形成图案化的掩膜层;以图案化的掩膜层为掩膜刻蚀电流扩展层140,以使得电流扩展层140上形成第四通孔141。可以理解的是,该掩膜层上设置有空白区域,该空白区域与电流扩展层140的第四通孔141所在的位置对应。以图案化的掩膜层为掩膜,对从空白区域显露的电流扩展层140进行刻蚀,以形成第四通孔141。
在一些实施例中,该第四通孔141为直孔。可以理解的是,当该第四通孔141为直孔时,相对于斜孔,发光材料填充的效果更好,有利于提升LED芯片100的良品率。
在一些实施例中,第二通孔131的中轴线与第四通孔141的中轴线重合。可以理解的是,该第二通孔131的中轴线与第四通孔141的中轴线重合时,第一通孔121与第二通孔131的重合面积大,更有利于发光材料的填充。
其中,该第二通孔131的横截面与第四通孔141的横截面积可以相等,也就是说,该N型层110、有源层120、P型层130可以共用同一掩膜层,可以提高生产效率,进一步节约成本。
在一些实施例中,请参阅图3以及图6,图6为本申请实施例提供的LED芯片的第二种结构示意图。该LED芯片100的制备方法可以是以下步骤。
(1)提供衬底。
(2)在衬底上形成N型层110,并在N型层110上形成图案化的掩模层,以图案化的掩模层为掩模刻蚀N型层110,以得到具有第一子N型层111以及设置在第一子N型层111上具有多个第三通孔1121的第二子N型层112。
步骤1、在N型层110远离衬底的一侧形成有源层120,并在有源层120上形成图案化的掩模层,以图案化的掩模层为掩模刻蚀有源层120,以得到具有多个第一通孔121的有源层120,再将该具有第一通孔121的有源层120设置在N型层110远离该衬底的一侧,并使得每一第一通孔121与一个第三通孔1121连通。
步骤2、在有源层120远离衬底的一侧形成P型层130,并在P型层130上形成图案化的掩模层,以图案化的掩模层为掩模刻蚀有源层120,以得到具有多个第二通孔131的有源层120,再将该具有第二通孔131的P型层130设置在有源层120远离该衬底的一侧,并使得每一第二通孔131与一个第一通孔121连通。
步骤3、在P型层130远离所述衬底的一侧形成电流扩展层140,并在电流扩展层140上形成图案化的掩膜层,以图案化的掩膜层为掩膜刻蚀该电流扩展层140,以得到具有多个第四通孔141的电流扩展层140,再将该具有第四通孔141的电流扩展层140设置在P型层130远离该衬底的一侧,并使得每一第四通孔141与一个第二通孔131连通。其中,各个连通的第一通孔121、第二通孔131、第三通孔1121以及第四通孔141之间形成LED柱。
步骤4、将部分LED柱看做一个LED集合,多个LED集合之间的连通的第一通孔121、第二通孔131、第三通孔1121以及第四通孔141中填充绝缘材料170。
步骤5、将每一LED集合之中的多个LED柱之间填充量子点材料180或者透明材料190。例如,量子点材料180为红色发光材料、绿色发光材料。
步骤6、提供金属层150,并将金属层150设置在电流扩展层140上,该金属层150能够封闭所有第四通孔141。
步骤7、提供导电基板160,将导电基板160与金属层150键合。
步骤8、去除衬底,以露出N型层110。
步骤9、在第一子N型层111与绝缘材料170对应的位置形成间隔槽,间隔槽使得多个LED集合对应的第一子N型层111互不电连接。
步骤10、提供多个N电极122,每一N电极122与一个LED集合连接。
本申请还提供一种LED芯片100,该LED芯片100有上述LED芯片100的制备方法制备而成。该LED芯片100包括N型层110、有源层120以及P型层130,该有源层120设置在N型层110的上方,该有源层120开设有第一通孔121,该P型层130设置在该有源层120远离该N型层110的一侧,该P型层130开设有第二通孔131,该第一通孔121与第二通孔131连通。
其中,该N型层110是指有N型半导体组成的晶片。有源层120的材料是具有P-N异质结构的材料。该P型层130是指有P型半导体组成的晶片。其中,在正向偏压作用下,N型层110中的电子向有源层120进行扩散,P型层130中的空穴也向有源层120进行扩散,进入有源层120的电子和空穴由于异质结势垒的作用,而被封闭在有源层120内,就形成了粒子数反转分布。这些在有源层120内粒子数反转分布的电子,经跃迁与空穴复合时,将产生自发辐射光。
其中,该第一通孔121或者第二通孔131可以用于填充发光材料,该发光材料可以为荧光材料、量子点材料180或透明材料等,对于尺寸较小的NanoLED,发光材料可以为纳米尺寸的量子点材料180,对于尺寸较大的MicroLED,发光材料可以为微米尺寸的荧光材料。当然,也可以将荧光材料制备成纳米尺寸,以用于NanoLED的制备。可选的,该N型层110的材质可以为n-GaN,该有源层120的材质可以为InGaN/GaN蓝光多量子肼,该P型层130的材质可以为p-GaN,以形成能发出蓝光的LED芯片100。
当该N型层110、有源层120以及P型层130的材料形成蓝色LED芯片100时,第一种情况、该第一通孔121或者第二通孔131中可以填充透明材料,以得到蓝色光线;第二情况,该第一通孔121或者第二通孔131中可以填充红色发光材料,以得到蓝光和红光的复配光线;第三种情况,该第一通孔121或者第二通孔131中可以填充绿色发光材料,以得到蓝光和绿光的复配光线。
可以理解的是,该第一通孔121与对应的第二通孔131组成的通孔组合的数量可以是一个或者多个。可选的,当第一通孔121与对应的第二通孔131组成的通孔组合的数量为多个时,一部分通孔组合中可以填充透明材料,例如氮化硅或者二氧化硅透明材料,一部分通孔组合中可以填充红色发光材料,例如红光量子点材料,还有一部分通孔组合中可以填充绿色发光材料,例如绿光量子点材料。
值得说明的是,该LED芯片100发出蓝光仅仅是本申请的其中一个实施例,可以理解的是,该N型层110、有源层120或者P型层130的材料不同,发出的光线的颜色也不相同,本申请并没有对LED芯片100发出的光线的颜色做限制。
在一些实施例中,该N型层110包括第一子N型层111以及设置在第一子N型层111上的第二子N型层112,所述第二子N型层112上设置有第三通孔1121,第三通孔1121与第一通孔121连通。可选的,该第一子N型层111的厚度可以是0毫米至5毫米。
在一些实施例中,该LED芯片100还包括电流扩展层140,该电流扩展层140设置在P型层130远离N型层110的一侧,该电流扩展层140具有第四通孔141,该第四通孔141与第二通孔131连通。
本申请实施例还提供一种显示面板,该显示面板包括上述LED芯片100以及显示基板,该LED芯片100与显示基板连接,该显示基板能够为LED芯片100提供电信号,以驱动LED芯片100。
本申请实施例提供的LED芯片100的制备方法、LED芯片100以及显示面板,先对形成在N型层110上的有源层120上开设第一通孔121,在对形成在有源层120上的P型层130开设第二通孔131,第一通孔121与第二通孔131连通。可以理解的是,在LED芯片100的制备方法中,逐层对有源层120以及P型层130开设通孔,使得多个通孔连通,可以避免现有技术中出现的膜层滑位、膜层未被穿透的问题,提高了LED芯片100的良品率。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请的描述中,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一个或者更多个特征。
以上对本申请实施例提供的LED芯片的制备方法、LED芯片以及显示面板进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请。同时,对于本领域的技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (5)
1.一种LED芯片的制备方法,其特征在于,包括:
提供N型层,所述N型层包括第一子N型层以及第二子N型层,所述第二子N型层设置在所述第一子N型层上;
在所述第二子N型层远离所述第一子N型层的一侧形成图案化的掩膜层;
以所述图案化的掩膜层为掩膜刻蚀所述第二子N型层,使得所述第二子N型层上形成第三通孔;
在所述N型层上形成有源层,并在所述有源层上形成第一通孔;
在所述有源层远离所述N型层的一侧形成P型层,并在所述P型层上开设第二通孔;
在所述P型层远离所述N型层的一侧形成电流扩展层;
在所述电流扩展层上开设第四通孔;
其中,所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔以及所述第四通孔连通。
2.根据权利要求1所述的LED芯片的制备方法,其特征在于,所述第一子N型层的厚度为0毫米至5毫米。
3.根据权利要求1或2所述的LED芯片的制备方法,其特征在于,所述第一通孔或者所述第二通孔为直孔。
4.根据权利要求1或2所述的LED芯片的制备方法,其特征在于,所述第一通孔的中轴线与所述第二通孔的中轴线重合。
5.根据权利要求4所述的LED芯片的制备方法,其特征在于,在所述N型层至所述P型层方向上,所述第一通孔的横截面积与所述第二通孔的横截面积相等。
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