[发明专利]一种微型发光元件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种微型发光元件及其制作方法，利用临时衬底对砷化镓、磷化镓、磷化铟衬底制作的微型发光元件的外延结构进行转移，去除外延生长衬底后，再进行后续的微型发光元件的制备工艺，相对于传统的外延结构制备芯片结构的工艺，能够有效避免湿法腐蚀去除生长衬底时对外延侧面的腐蚀。

本申请是于2018年05月04日提交的中国专利申请(申请号为CN201810420831.2，发明名称为一种微型发光元件及其制作方法）的分案申请。

技术领域

本发明属于半导体制造领域，具体涉及一种微型发光元件及其制作方法。

背景技术

微型发光元件，即(Micro LED，又称μ-LED)，除了具有OLED自发光、厚度薄、质量轻、视角大、响应时间短、发光效率高等特性外，更容易实现高PPI（像素密度）、体积小、易于携带、功耗低等优异特性，LED产业已经有很多单位致力于元件的开发应用。Micro LED因为尺寸小，在制备过程中，结构容易受到破坏，而影响最终产品良率。如专利技术CN201710763086 .7所记载，现有的砷化镓、磷化镓、磷化铟等衬底的水平版外延结构制备Micro LED过程中，在电极制作完成后去除外延生长衬底的方法是湿法腐蚀。然而该湿法腐蚀工艺在移除衬底时，GaAs欧姆接触层111非常薄且脆弱（通常为100nm以内）化学试剂会接触到外延N型层侧的欧姆接触材料，从而导致N电极脱离，制备良率下降。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种微型发光元件的制备方法，替代传统的制备工艺，能够有效避免现有的砷化镓、磷化镓等衬底的外延结构在Micro LED制备过程中去除外延生长衬底时对外延侧的欧姆接触材料的腐蚀，能够有效提升Micro LED芯片制备工艺的整

本发明一种微型发光元件的制备方法包括以下步骤：（1）提供一生长衬底，由下至上包括第一半导体层、发光层以及第二半导体层的发光外延叠层；（2）将发光外延叠层转移到临时衬底上，去除生长衬底；（3）单元化所述发光外延叠层形成一系列微发光单元，在每个微发光单元的同侧形成第一电极和第二电极；第一电极、第二电极分别与第一半导体层、第二半导体层电性连接；（4）提供一支撑衬底，将微发光二极管转移至支撑衬底，用激光剥离和或磨削的方式去除蓝宝石衬底，所述的生长衬底为砷化镓或磷化镓。

优选地，步骤（2）所述的外延叠层通过键合第二半导体层侧和临时衬底实现转移。

优选地，所述去除生长衬底的方式为湿法蚀刻。

优选地，所述临时衬底是玻璃、蓝宝石、氮化硅等。

本发明的具体制备方法如下：

（一）提供LED外延结构，制作微发光元件

提供外延结构，其一般可包括生长衬底和其上外延叠层。其中生长衬底的选取包括砷化镓、磷化镓或磷酸铟，其表面结构可为平面结构或图案化图结构，外延叠层从下到上包括第一半导体层、有源层、第二半导体层。

（二）转移衬底，准备一临时衬底，该临时衬底为蓝宝石、氮化铝、玻璃或氮化硅等，通过键合工艺将第二半导体层转移到临时衬底上，键合完成后，通过湿法蚀刻将生长衬底去除，若该衬底为蓝宝石，该临时衬底表面附着一层氮化镓。优选在该转移衬底步骤之前，在第二半导体层侧的外表面生长一层第一保护层，第一保护层优选为介电层或绝缘层，如采用SiN_x或者SiO₂。

（三）单元化所述发光外延叠层形成一系列微发光单元

在所述外延结构的上表面上定义切割道区和第一电极区，所述外延叠层被所述切割道区划分为一系列微单元，每个微单元具有至少一个第一电极区，蚀刻所述外延叠层的第一电极区的第一半导体层、有源层至第二半导体层，裸露出第二半导体层的部分表面；优选先采用干法蚀刻。

在第一半导体层和第二半导体层表面分别制作第一电极和第二电极。