红光微型LED器件制备方法、红光微型LED器件以及显示装置与流程

红光微型led器件制备方法、红光微型led器件以及显示装置
技术领域
1.本公开涉及半导体led的技术领域，具体而言，涉及一种红光微型led器件制备方法、红光微型led器件以及显示装置。


背景技术：

2.随着显示技术的不断发展，虚拟现实(virtual reality，vr)和增强现实(augmented reality，ar)技术在不同领域的应用越来越广泛。micro-led显示技术可以在一个芯片上集成高密度的微小尺寸的led阵列，并且每个led都可以作为一个像素点且可被寻址和独立驱动，micro-led还具有体积小、结构简单、厚度薄、亮度高、能耗低等特点，在虚拟现实和增强现实等显示领域具有广泛的应用前景。
3.红光micro-led芯片同蓝光micro-led芯片和绿光micro-led芯片在后续的集成工艺上存在不兼容性。


技术实现要素：

4.为了解决背景技术中提到的技术问题，本公开的方案提供了一种红光微型led器件制备方法、红光微型led器件以及显示装置。
5.根据本公开实施例的一个方面，提供了一种微型led器件制备方法。所述方法包括：提供红光微型led外延片，所述红光微型led外延片自下而上依次包括gaas衬底、欧姆接触层、n型窗口层、n型限制层、有源层、p型限制层、过渡层和p型窗口层；从所述p型窗口层开始对所述红光微型led外延片进行刻蚀直至暴露出所述n型窗口层，得到包括凸台阵列的台面结构；在所述凸台阵列的每个凸台的p型窗口层上设置阳极金属层；在所述n型窗口层的暴露的表面上设置阴极金属层，得到中间结构；在所述中间结构上设置钝化层并在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔，以使所述第一接触孔暴露出部分阴极金属层，所述第二接触孔暴露出部分阳极金属层；在暴露出的所述部分阴极金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块，得到红光微型led芯片阵列；通过所述金属块将所述红光微型led芯片阵列和驱动基板进行键合，获得红光微型led器件，其中所述红光微型led器件不包括所述gaas衬底。
6.进一步地，所述阴极金属层包括第一金属层和增高金属层，在所述n型窗口层的暴露的表面上设置阴极金属层，得到中间结构包括：在所述n型窗口层的暴露的表面上设置第一金属层；在所述第一金属层的围绕所述凸台阵列的最外围部分上设置预设厚度的所述增高金属层，得到中间结构。
7.进一步地，在所述中间结构上设置钝化层并在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔，以使所述第一接触孔暴露出部分阴极金属层，所述第二接触孔暴露出部分阳极金属层包括：在所述增高金属层上、在未设置所述增高金属层的阴极金属层上、在所述阳极金属层上、在所述n型窗口层的暴露的表面上以及在所述凸台阵列暴露出的部分上设置钝化层，并在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔，以使所述第一接触孔暴露出部分
增高金属层，所述第二接触孔暴露出部分阳极金属层。
8.进一步地，在暴露出的所述部分阴极金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块包括：在暴露出的所述部分增高金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块。
9.进一步地，所述红光微型led外延片还包括缓冲层和腐蚀截止层，所述缓冲层位于所述衬底和所述第一欧姆接触层之间，所述腐蚀截止层位于所述缓冲层和所述第一欧姆接触层之间，通过所述金属块将所述红光微型led芯片阵列和驱动基板进行键合，获得红光微型led器件，其中所述红光微型led器件不包括所述gaas衬底包括：去除所述gaas衬底、所述缓冲层和所述腐蚀截止层，或者去除所述gaas衬底和所述缓冲层。
10.进一步地，通过所述金属块将所述红光微型led芯片阵列和驱动基板进行键合，获得红光微型led器件包括：在键合在一起的所述红光微型led芯片阵列和所述驱动基板之间填充用于消光的底填胶。
11.进一步地，所述缓冲层是gaas层、所述腐蚀截止层是algainp层或者gainp层、所述欧姆接触层是gaas层、所述n型窗口层是algainp、所述n型限制层是alinp层、所述有源层是algainp多层量子阱、所述p型限制层是alinp层、所述过渡层是algainp层、所述p型窗口层是gap层。
12.进一步地，从所述p型窗口层开始对所述红光微型led外延片进行刻蚀直至暴露出所述n型窗口层，得到包括凸台阵列的台面结构包括：采用电感耦合等离子体刻蚀方法形成所述台面结构。
13.进一步地，在所述凸台阵列的每个凸台的p型窗口层上设置阳极金属层包括：采用电子束蒸发方法和剥离工艺方法在p型窗口层上沉积阳极金属层；对沉积的所述阳极金属层进行退火处理，以使所述阳极金属层与所述p型窗口层形成欧姆接触。
14.进一步地，在所述n型窗口层的暴露的表面上设置第一金属层包括：采用电子束蒸发方法和剥离工艺方法在n型窗口层的暴露的表面上沉积第一金属层；对沉积的所述第一金属层进行退火处理，以使所述第一金属层与所述n型窗口层形成欧姆接触。
15.进一步地，在所述第一金属层的围绕所述凸台阵列的最外围部分上设置预设厚度的所述增高金属层包括：采用电子束蒸发方法和剥离工艺方法在所述最外围部分上沉积预设厚度的所述增高金属层。
16.进一步地，在所述中间结构上设置钝化层并在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔包括：采用等离子体增强化学的气相沉积法在所述中间结构上沉积钝化层；采用电感耦合等离子体刻蚀方法在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔。
17.进一步地，在暴露出的所述部分增高金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块包括：采用真空热蒸镀方法和剥离工艺方法在暴露出的所述部分增高金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块。
18.根据本公开的另一方面，还提供了一种红光微型led器件。所述红光微型led器件包括红光微型led芯片阵列和驱动基板，其中，所述红光微型led芯片阵列包括台面结构，所述台面结构包括凸台阵列和暴露的n型窗口层，所述凸台阵列中的每个凸台自下而上依次包括欧姆接触层、n型窗口层、n型限制层、有源层、p型限制层、过渡层和p型窗口层，并且所述红光微型led器件还包括：阳极金属层，其设置在所述凸台阵列中的每个凸台的p型窗口层上；阴极金属层，其设置在所述暴露的n型窗口层上；钝化层，其设置在所述阴极金属层和
所述阳极金属层上并且包括第一接触孔和第二接触孔，所述第一接触孔暴露出部分阴极金属层，所述第二接触孔暴露出部分阳极金属层；金属块，其设置在暴露出的所述部分阴极金属层和所述部分阳极金属层上，所述红光微型led芯片阵列和所述驱动基板通过所述金属块键合。
19.进一步地，所述阴极金属层包括第一金属层和增高金属层，所述增高金属层设置在所述第一金属层的围绕所述凸台阵列的最外围部分上。
20.进一步地，所述第一接触孔暴露出部分所述增高金属层，所述第二接触孔暴露出部分所述阳极金属层。
21.进一步地，所述金属块设置在暴露出的所述部分增高金属层和所述部分阳极金属层上。
22.进一步地，在键合在一起的所述红光微型led芯片阵列和所述驱动基板之间填充有用于消光的底填胶。
23.进一步地，所述欧姆接触层是gaas层、所述n型窗口层是algainp、所述n型限制层是alinp层、所述有源层是algainp多层量子阱、所述p型限制层是alinp层、所述过渡层是algainp层、所述p型窗口层是gap层。
24.根据本公开实施例的又一方面，还提供了一种显示装置。所述显示装置包括上述的红光微型led器件。
25.应用本公开的技术方案，可以通过直接利用具有gaas衬底的红光微型led外延片制备形成共n结构的红光微型led芯片阵列，并且该共n结构的红光微型led芯片阵列与驱动基板键合后去掉gaas衬底而形成共n结构的红光微型led器件，因此共n结构的红光微型led芯片阵列在同驱动基板键合过程中，可以与共n结构的蓝光微型led芯片阵列和绿光微型led芯片阵列工艺兼容，另外直接利用具有gaas衬底的红光微型led外延片来制备红光微型led器件，制备而成的红光微型led器件不包括gaas衬底，从而避免了由于gaas衬底对红光的吸光性而造成红光损失。
附图说明
26.通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
27.图1是示出根据本公开的一个实施例的红光微型led器件制备方法的流程图；
28.图2至图13是示出根据本公开的一个实施例的红光微型led器件制备方法的制备工艺流程示意图。
具体实施方式
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
30.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
31.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
32.现在，将参照附图更详细地描述根据本公开的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
33.相关技术中，algainp红光外延为了生长过程中的晶格匹配，均采用gaas作为衬底来生长，但是gaas衬底对红光具有吸光性，因此在制备红光micro-led芯片前需要经过一次外延翻转工艺，将红光外延转移到蓝宝石衬底上再进行后续工艺，然而转移后形成的外延片结构为p在下n在上的结构，对于微显示阵列来说，只能制备共p结构的倒装芯片阵列，而共p结构的倒装芯片阵列一方面会存在显示亮度不均的问题，另一方面，现有的蓝光和绿光的微显示阵列一般是共n的结构，在同cmos驱动集成过程中，共p结构的红光倒装芯片阵列同共n结构的蓝光倒装芯片阵列和绿光倒装芯片阵列存在工艺不兼容的问题。
34.本公开提供一种红光微型led器件制备方法。参照图1至图13，图1是示出根据本公开的一个实施例的红光微型led器件制备方法的流程图；图2至图13是示出根据本公开的一个实施例的红光微型led器件制备方法的制备工艺流程示意图。
35.根据本公开的实施例，红光微型led(micro-led)器件中的红光像素尺寸通常小于或等于200微米。
36.如图1所示，该红光微型led器件制备方法包括以下步骤s101-s107。
37.步骤s101:提供红光微型led外延片，所述红光微型led外延片自下而上依次包括gaas衬底、欧姆接触层、n型窗口层、n型限制层、有源层、p型限制层、过渡层和p型窗口层。
38.步骤s102:从所述p型窗口层开始对所述红光微型led外延片进行刻蚀直至暴露出所述n型窗口层，得到包括凸台阵列的台面结构。
39.步骤s103:在所述凸台阵列的每个凸台的p型窗口层上设置阳极金属层。
40.步骤s104:在所述n型窗口层的暴露的表面上设置阴极金属层，得到中间结构。
41.步骤s105:在所述中间结构上设置钝化层并在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔，以使所述第一接触孔暴露出部分阴极金属层，所述第二接触孔暴露出部分阳极金属层。
42.步骤s106:在暴露出的所述部分阴极金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块，得到红光微型led芯片阵列。
43.步骤s107:通过所述金属块将所述红光微型led芯片阵列和驱动基板进行键合，获得红光微型led器件，其中所述红光微型led器件不包括所述gaas衬底。
44.根据该技术方案，可以通过直接利用具有gaas衬底的红光微型led外延片制备形成共n结构的红光微型led芯片阵列，并且该共n结构的红光微型led芯片阵列与驱动基板键合后去掉gaas衬底而形成共n结构的红光微型led器件，因此共n结构的红光微型led芯片阵列在同驱动基板键合过程中，可以与共n结构的蓝光微型led芯片阵列和绿光微型led芯片阵列工艺兼容，另外直接利用具有gaas衬底的红光微型led外延片来制备红光微型led器件，制备而成的红光微型led器件不包括gaas衬底，从而避免了由于gaas衬底对红光的吸光性而造成红光损失。
45.在步骤s101中，可以提供红光微型led外延片，所述红光微型led外延片自下而上依次包括gaas衬底、欧姆接触层、n型窗口层、n型限制层、有源层、p型限制层、过渡层和p型窗口层。
46.根据本公开的实施例，为了制备红光微型led器件，可以首先获得红光微型led外延片，该红光微型led外延片可以是预先制备好的，也可以在本公开的微型led器件制备方法中制备。
47.参照图2-图13，其中图2示出了根据本公开的一个实施例的红光微型led外延片10的侧视图。如图2所示，所述红光微型led外延片10自下而上依次包括gaas衬底101、欧姆接触层104、n型窗口层105、n型限制层106、有源层107、p型限制层108、过渡层109和p型窗口层110。如图2所示，所述红光微型led外延片10还可以包括缓冲层102和腐蚀截止层103，所述缓冲层102位于所述gaas衬底101和所述欧姆接触层104之间，所述腐蚀截止层103位于所述缓冲层102和所述欧姆接触层104之间。
48.根据本公开的实施例，所述缓冲层102可以是gaas层、所述腐蚀截止层103可以是algainp层或gainp层、所述欧姆接触层104可以是gaas层，所述n型窗口层105可以是algainp层、所述n型限制层106可以是alinp层、所述有源层107可以是algainp多层量子阱、所述p型限制层108可以是alinp层、所述过渡层109可以是algainp层、所述p型窗口层110可以是gap层。
49.在步骤s102中，可以从所述p型窗口层开始对所述红光微型led外延片进行刻蚀直至暴露出所述n型窗口层，得到包括凸台阵列的台面结构。
50.根据本公开的实施例，在获得红光微型led外延片之后，可以对其进行刻蚀来获得包括凸台阵列的台面结构。值得注意的是，根据需求，凸台阵列例如可以包括几十个至几百万个凸台，例如当红光微型led器件用于照明装置时，凸台的数量可以是几十个，当红光微型led器件用于显示装置时，凸台的数量可以是几十万个、甚至几百万个。
51.为了获得上述台面结构，可以从所述p型窗口层开始对所述红光微型led外延片进行刻蚀直至暴露出所述n型窗口层，得到包括凸台阵列的台面结构可以包括：采用电感耦合等离子体刻蚀方法形成所述台面结构。
52.进一步地，参照图2至图13，其中图3示出了对红光微型led外延片刻蚀出的台面结构20的侧视图。具体地，首先可以利用等离子体增强化学气相沉积法(plasma enhanced chemical vapor deposition，pecvd)，在离子体增强化学气相沉积装置中，通入硅烷(sih4)，一氧化二氮(n2o)和氮气(n2)的混合气体，在红光微型led外延片上沉积2um左右厚度的氧化硅层作为硬掩模。然后通过光刻胶光刻出凸台阵列的图形。随后，通过电感耦合等离子体刻蚀(inductively coupled plasma，icp)将光刻得到的图形刻蚀映射到氧化硅层，
其中，使用六氟化硫(sf6)和三氟甲烷(chf3)和氧气(o2)的混合气体在icp刻蚀仪器中干法刻蚀氧化硅层。接着，在使用丙酮去除光刻胶后，继续通过电感耦合等离子体刻蚀装置，使用氯气(cl2)、三氯化硼(bcl3)和氩气(ar)的混合气体把氧化硅层的图形刻蚀映射至露出n型窗口层105的表层，然后使用缓冲氧化物刻蚀液(boe)去除作为硬掩膜的氧化硅层，由此形成如图3所示的台面结构20，该台面结构20包括由多个凸台21构成的凸台阵列。
53.值得注意的是，图3中的凸台阵列所包含的凸台21的数量仅是示意性的，在此不做限制。
54.在步骤s103中，可以在所述凸台阵列的每个凸台的p型窗口层上设置阳极金属层。
55.根据本公开的实施例，可以在每个凸台的p型窗口层上设置阳极金属层。
56.进一步地，在所述凸台阵列的每个凸台的p型窗口层上设置阳极金属层包括：采用电子束蒸发方法和剥离工艺方法在p型窗口层上沉积阳极金属层；对沉积的所述阳极金属层进行退火处理，以使所述阳极金属层与所述p型窗口层形成欧姆接触。
57.参照图2-图13，其中图4示出了在每个凸台21的p型窗口层110上设置的阳极金属层111。具体地，如图4所示，可以利用光刻胶光刻出阳极金属层的图形，然后采用电子束蒸发方法沉积阳极金属层111，即依次沉积au层、auzn层和au层，最后利用丙酮或去胶液采用剥离(lift-off)工艺除去光刻胶以及多余的金属，得到如图4所示的结构。为了使阳极金属层111与p型窗口层110形成更加良好的欧姆接触，需要对阳极金属层进行退火处理，具体地例如在n2环境下，在400℃-500℃的温度下退火5-20min。
58.在步骤s104中，可以在所述n型窗口层的暴露的表面上设置阴极金属层，得到中间结构。
59.根据本公开的实施例，在设置阳极金属层之后，可以设置阴极金属层。
60.进一步地，所述阴极金属层包括第一金属层和增高金属层，在所述n型窗口层的暴露的表面上设置阴极金属层，得到中间结构可以包括：在所述n型窗口层的暴露的表面上设置第一金属层；在所述第一金属层的围绕所述凸台阵列的最外围部分上设置预设厚度的所述增高金属层，得到中间结构。
61.根据本公开的实施例，如果仅在n型窗口层的暴露的表面上设置第一金属层作为阴极金属层，由于阳极金属层设置在凸台上方，因此第一金属层与阳极金属层存在较大的高度差，这不利于后续显示模组的集成，因此可以对第一金属层进行垫高处理，即可以在第一金属层上设置增高金属层。根据该实施例，可以根据实际需要和预先设定设置增高金属层的预设厚度，以使设置后的增高金属层与阳极金属层的高度基本齐平。然而，由于增高金属层的厚度主要取决于阳极金属层和第一金属层之间的高度差，并且该高度差通常大于4um，而厚金属一般很难做到小于5um的线宽，并且第一金属层的位于凸台阵列之间的部分的宽度较小，因此不宜进行垫高处理，由此只对第一金属层的围绕所述凸台阵列的最外围部分进行垫高处理。如此这样既不会影响制作高ppi的阵列，同时也能起到提升阴电极高度的作用。
62.具体地，进一步地，在所述n型窗口层的暴露的表面上设置第一金属层包括：采用电子束蒸发方法和剥离工艺方法在n型窗口层的暴露的表面上沉积第一金属层；对沉积的所述第一金属层进行退火处理，以使所述第一金属层与所述n型窗口层形成欧姆接触。并且在所述第一金属层的围绕所述凸台阵列的最外围部分上设置预设厚度的所述增高金属层
包括：采用电子束蒸发方法和剥离工艺方法在所述最外围部分上沉积预设厚度的所述增高金属层。
63.参照图2-图13，其中图5示出了在n型窗口层105的暴露的表面上设置的第一金属层112的侧视截面图。具体地，如图5所示，可以利用光刻胶光刻出第一金属层的图形，即网格状图形，然后采用电子束蒸发方法沉积第一金属层112，即依次沉积au层、augeni层和au层，最后利用丙酮或去胶液采用剥离(lift-off)工艺除去光刻胶以及多余的金属，得到如图5所示的结构，由此形成的第一金属层112可以呈网格状。为了使第一金属层与n型窗口层的表面形成更加良好的欧姆接触，需要对第一金属层进行退火处理，具体地例如在n2环境下，在300℃-400℃的温度下退火5-20min。
64.参照图2-图13，其中图6示出了在第一金属层112的围绕凸台阵列的最外围部分上设置的增高金属层113的侧视截面图。具体地，如图6所示，可以利用光刻胶光刻出增高金属层的图形，然后采用电子束蒸发方法沉积增高金属层113，即依次沉积ti层、al层、ti层和au层，最后利用丙酮或去胶液采用剥离(lift-off)工艺除去光刻胶以及多余的金属，得到如图6所示的结构。
65.在步骤s105中，可以在所述中间结构上设置钝化层并在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔，以使所述第一接触孔暴露出部分阴极金属层，所述第二接触孔暴露出部分阳极金属层。
66.根据本公开的实施例，可以在步骤s104中获得中间结构上设置钝化层，并且对该钝化层开设接触孔以暴露出用于与金属块进行接触的一部分阴极金属层和一部分阳极金属层。
67.具体地，当在所述第一金属层的围绕所述凸台阵列的最外围部分上设置预设厚度的所述增高金属层时，在所述中间结构上设置钝化层并在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔，以使所述第一接触孔暴露出部分阴极金属层，所述第二接触孔暴露出部分阳极金属层可以包括：在所述增高金属层上、在未设置所述增高金属层的阴极金属层上、在所述阳极金属层上、在所述n型窗口层的暴露的表面上以及在所述凸台阵列暴露出的部分上设置钝化层，并在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔，以使所述第一接触孔暴露出部分增高金属层，所述第二接触孔暴露出部分阳极金属层。
68.进一步地，在所述中间结构上设置钝化层并在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔包括：采用等离子体增强化学的气相沉积法在所述中间结构上沉积钝化层；采用电感耦合等离子体刻蚀方法在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔。
69.参照图2-图13，其中图7示出了在所述中间结构上设置的钝化层114以及在所述钝化层上开设的第一接触孔1141和第二接触孔1142的侧视截面图。如图7所示，可以采用采用等离子体增强化学的气相沉积法(pecvd)在图6的中间结构30上沉积sio2或者si3n4作为钝化层114，沉积完钝化层114后，在钝化层114上涂胶光刻出第一接触孔1141和第二接触孔1142的图形，采用电感耦合等离子体(icp)蚀刻方法通过sf6、chf3和o2的混合气体刻蚀出第一接触孔1141和第二接触孔1142，去除光刻胶后形成如图7所示的结构。
70.在步骤s106中，可以在暴露出的所述部分阴极金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块，得到红光微型led芯片阵列。
71.根据本公开的实施例，为了完成红光微型led芯片阵列的制备，可以在接触孔暴露
出的部分上设置金属块，即实现连接电极的金属块，以便与其它部件键合来实现对应功能。所述金属块的材料可以包括铟，铟的熔点低，尤其适用于较低温的倒装焊，当然还可以包括任意适用的金属。
72.具体地，当在所述第一金属层的围绕所述凸台阵列的最外围部分上设置预设厚度的所述增高金属层时，在暴露出的所述部分阴极金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块包括：在暴露出的所述部分增高金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块。
73.进一步地，在暴露出的所述部分增高金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块包括：采用真空热蒸镀方法和剥离工艺方法在暴露出的所述部分增高金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块。
74.参照图2-图13，其中图8示出了在暴露出的部分增高金属层113和部分阳极金属层111上设置的金属块115的侧视截面图。具体地，如图8所示，可以利用光刻胶光刻出金属块的图形，然后采用真空热蒸镀方法沉积厚度为1-3um的铟金属层，最后利用丙酮或去胶液采用剥离(lift-off)工艺除去光刻胶以及多余的金属，得到如图8所示的包含金属块115的结构，即红光微型led芯片阵列40。所述红光微型led芯片阵列40为共阴极结构并且用于通过倒装与驱动面板键合。
75.在步骤s107中，可以通过所述金属块将所述红光微型led芯片阵列和驱动基板进行键合，获得红光微型led器件，其中所述红光微型led器件不包括所述gaas衬底。
76.根据本公开的实施例，所述红光微型led外延片还包括缓冲层和腐蚀截止层，所述缓冲层位于所述衬底和所述第一欧姆接触层之间，所述腐蚀截止层位于所述缓冲层和所述第一欧姆接触层之间，通过所述金属块将所述红光微型led芯片阵列和驱动基板进行键合，获得红光微型led器件，其中所述红光微型led器件不包括所述gaas衬底包括：去除所述gaas衬底、所述缓冲层和所述腐蚀截止层，或者去除所述gaas衬底和所述缓冲层。
77.进一步地，通过所述金属块将所述红光微型led芯片阵列和驱动基板进行键合，获得红光微型led器件包括：在键合在一起的所述红光微型led芯片阵列和所述驱动基板之间填充用于消光的底填胶。所述底填胶可以是黑胶或任何其它用于消光的胶。
78.在通过金属块将红光微型led芯片阵列与驱动基板键合时，需要将使金属块回流形成金属凸点。参照图2至图13，图9示出了金属块115回流后形成的金属凸点116的侧视截面图。具体地，将图8所示的红光微型led芯片阵列40放入真空回流炉中进行金属块115的回流，真空回流炉先抽真空保证真空状态，再向真空回流炉通入n2和甲酸并升温回流，得到如图9所示的结构。其中，初始真空环境可以避免回流过程中金属氧化而产生高熔点的金属氧化物，甲酸可以还原金属氧化物，而n2可以降低金属氧化。
79.参照图2至图13，其中图10示出了键合在一起的微型led芯片阵列40和驱动基板50的侧视截面图。具体地，可以利用倒装焊机台将微型led芯片阵列40倒装并利用金属凸点116将微型led芯片阵列40与驱动基板50键合，其中，键合的压力和温度可以根据芯片阵列尺寸的大小做相应的调整。
80.参照图2至图13，其中图11示出了在键合在一起的红光微型led芯片阵列40和驱动基板50之间填充诸如黑胶的底填胶117的侧视截面图。具体地，如图11所示，可以利用底填胶117填充键合在一起的红光微型led芯片阵列40和驱动基板50之间的缝隙。如此一方面可以加固红光微型led器件的牢固性，另一方面可以起到防止光串扰的作用。
81.参照图2至图13，其中图12示出了对图11所示的结构去除gaas衬底101和缓冲层102后获得的结构的侧视截面图。具体地，将如图11所示结构浸入氨水和双氧水的混合溶液中去除gaas衬底101，其中在去除gaas衬底101时，位于其下的缓冲层102也被去除，如此获得如图12所示的结构。
82.参照图2至图13，其中图13示出了对图12所示的结构去除腐蚀截止层103后获得的结构的侧视截面图。具体地，采用盐酸和磷酸的混合溶液去除腐蚀截止层103，暴露出欧姆接触层104，如此获得如图13所示的结构。
83.值得注意的是，图12示出了保留腐蚀截止层103的结构，可以在获得图12所示的结构之后，确定红光微型led器件制备完成，因此如图12所示的结构可以作为本公开一个实施例的红光微型led器件。此外，图13示出了去掉腐蚀截止层103的结构，可以在获得图13所示的结构之后，确定红光微型led器件制备完成，因此如图13所示的结构可以作为本公开另一个实施例的红光微型led器件1。
84.本公开还提供了一种红光微型led器件。该红光微型led器件可以通过上述红光微型led器件制备方法制造而成。
85.如图2-图13所示，所述红光微型led器件1包括红光微型led芯片阵列40和驱动基板50，其中，所述红光微型led芯片阵列40包括台面结构20，所述台面结构20包括由多个凸台21构成的凸台阵列和暴露的n型窗口层105，所述凸台阵列中的每个凸台21自下而上依次包括欧姆接触层104、n型窗口层105、n型限制层106、有源层107、p型限制层108、过渡层109和p型窗口层110，并且所述红光微型led器件1还包括：阳极金属层111，其设置在所述凸台阵列中的每个凸台21的p型窗口层110上；阴极金属层，其设置在所述暴露的n型窗口层105上；钝化层114，其设置在所述阴极金属层和所述阳极金属层111上并且包括第一接触孔1141和第二接触孔1142，所述第一接触孔1141暴露出部分阴极金属层，所述第二接触孔1142暴露出部分阳极金属层111；金属块115，其设置在暴露出的所述部分阴极金属层和所述部分阳极金属层111上，所述红光微型led芯片阵列40和所述驱动基板50通过所述金属块115键合。
86.根据本公开的实施例，所述阴极金属层包括第一金属层112和增高金属层113，所述增高金属层113设置在所述第一金属层112的围绕所述凸台阵列的最外围部分上。
87.根据本公开的实施例，所述第一接触孔1141暴露出部分所述增高金属层113，所述第二接触孔1142暴露出部分所述阳极金属层111。
88.根据本公开的实施例，所述金属块115设置在暴露出的所述部分增高金属层113和所述部分阳极金属层111上。
89.根据本公开的实施例，在键合在一起的所述红光微型led芯片阵列40和所述驱动基板50之间填充有底填胶117。
90.根据本公开的实施例，所述欧姆接触层104是gaas层、所述n型窗口层105是algainp、所述n型限制层106是alinp层、所述有源层107是algainp多层量子阱、所述p型限制层108是alinp层、所述过渡层109是algainp层、所述p型窗口层110是gap层。
91.值得注意的是，上述红光微型led器件制备方法中的关于红光微型led器件结构的任何相关描述(包括但不限于技术特征及其作用、解释等)都可以应用于本公开的红光微型led器件。
92.本公开还提供了一种显示装置。该显示装置包括上述红光微型led器件。该显示装置可应用于电子设备，以实现增强现实(augmented reality，ar)、虚拟现实(virtual reality，vr)、扩展现实(extended reality，xr)、混合现实(mixed reality，mr)等技术。例如，该显示装置可以是电子设备的投影部分，例如投影仪、抬头显示(head up display，hud)等；又例如，该显示装置也可以是电子设备的显示部分，例如该电子设备可以包括：智能手机、智能手表、笔记本电脑、平板电脑、行车记录仪、导航仪、头戴式设备等任何具有显示屏的设备。
93.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
94.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本技术的各种实施例中，上述各步骤/过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤/过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。并且，上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
95.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
96.以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种红光微型led器件制备方法，其中，所述方法包括：提供红光微型led外延片，所述红光微型led外延片自下而上依次包括gaas衬底、欧姆接触层、n型窗口层、n型限制层、有源层、p型限制层、过渡层和p型窗口层；从所述p型窗口层开始对所述红光微型led外延片进行刻蚀直至暴露出所述n型窗口层，得到包括凸台阵列的台面结构；在所述凸台阵列的每个凸台的p型窗口层上设置阳极金属层；在所述n型窗口层的暴露的表面上设置阴极金属层，得到中间结构；在所述中间结构上设置钝化层并在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔，以使所述第一接触孔暴露出部分阴极金属层，所述第二接触孔暴露出部分阳极金属层；在暴露出的所述部分阴极金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块，得到红光微型led芯片阵列；通过所述金属块将所述红光微型led芯片阵列和驱动基板进行键合，获得红光微型led器件，其中所述红光微型led器件不包括所述gaas衬底。2.根据权利要求1所述的红光微型led器件制备方法，其中，所述阴极金属层包括第一金属层和增高金属层，在所述n型窗口层的暴露的表面上设置阴极金属层，得到中间结构包括：在所述n型窗口层的暴露的表面上设置第一金属层；在所述第一金属层的围绕所述凸台阵列的最外围部分上设置预设厚度的所述增高金属层，得到中间结构。3.根据权利要求2所述的红光微型led器件制备方法，其中，在所述中间结构上设置钝化层并在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔，以使所述第一接触孔暴露出部分阴极金属层，所述第二接触孔暴露出部分阳极金属层包括：在所述增高金属层上、在未设置所述增高金属层的阴极金属层上、在所述阳极金属层上、在所述n型窗口层的暴露的表面上以及在所述凸台阵列暴露出的部分上设置钝化层，并在所述钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔，以使所述第一接触孔暴露出部分增高金属层，所述第二接触孔暴露出部分阳极金属层，在暴露出的所述部分阴极金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块包括：在暴露出的所述部分增高金属层和所述部分阳极金属层上设置金属块。4.根据权利要求1所述的红光微型led器件制备方法，其中，所述红光微型led外延片还包括缓冲层和腐蚀截止层，所述缓冲层位于所述衬底和所述第一欧姆接触层之间，所述腐蚀截止层位于所述缓冲层和所述第一欧姆接触层之间，通过所述金属块将所述红光微型led芯片阵列和驱动基板进行键合，获得红光微型led器件，其中所述红光微型led器件不包括所述gaas衬底包括：去除所述gaas衬底、所述缓冲层和所述腐蚀截止层，或者去除所述gaas衬底和所述缓冲层。5.根据权利要求1所述的红光微型led器件制备方法，其中，通过所述金属块将所述红光微型led芯片阵列和驱动基板进行键合，获得红光微型led器件包括：在键合在一起的所述红光微型led芯片阵列和所述驱动基板之间填充用于消光的底填胶。
6.根据权利要求4所述的红光微型led器件制备方法，其中，所述缓冲层是gaas层、所述腐蚀截止层是algainp层或者gainp层、所述欧姆接触层是gaas层、所述n型窗口层是algainp、所述n型限制层是alinp层、所述有源层是algainp多层量子阱、所述p型限制层是alinp层、所述过渡层是algainp层、所述p型窗口层是gap层。7.一种红光微型led器件，其中，所述红光微型led器件包括红光微型led芯片阵列和驱动基板，其中，所述红光微型led芯片阵列包括台面结构，所述台面结构包括凸台阵列和暴露的n型窗口层，所述凸台阵列中的每个凸台自下而上依次包括欧姆接触层、n型窗口层、n型限制层、有源层、p型限制层、过渡层和p型窗口层，并且所述红光微型led器件还包括：阳极金属层，其设置在所述凸台阵列中的每个凸台的p型窗口层上；阴极金属层，其设置在所述暴露的n型窗口层上；钝化层，其设置在所述阴极金属层和所述阳极金属层上并且包括第一接触孔和第二接触孔，所述第一接触孔暴露出部分阴极金属层，所述第二接触孔暴露出部分阳极金属层；金属块，其设置在暴露出的所述部分阴极金属层和所述部分阳极金属层上，所述红光微型led芯片阵列和所述驱动基板通过所述金属块键合。8.根据权利要求7所述的红光微型led器件，其中，所述阴极金属层包括第一金属层和增高金属层，所述增高金属层设置在所述第一金属层的围绕所述凸台阵列的最外围部分上。9.根据权利要求8所述的红光微型led器件，其中，所述第一接触孔暴露出部分所述增高金属层，所述第二接触孔暴露出部分所述阳极金属层，所述金属块设置在暴露出的所述部分增高金属层和所述部分阳极金属层上。10.根据权利要求7所述的红光微型led器件，其中，在键合在一起的所述红光微型led芯片阵列和所述驱动基板之间填充有用于消光的底填胶。11.根据权利要求7至10中任一项所述的红光微型led器件，其中，所述欧姆接触层是gaas层、所述n型窗口层是algainp、所述n型限制层是alinp层、所述有源层是algainp多层量子阱、所述p型限制层是alinp层、所述过渡层是algainp层、所述p型窗口层是gap层。12.一种显示装置，其中，所述显示装置包括权利要求7至11中任一项所述的红光微型led器件。

技术总结
本公开提供了一种红光微型LED器件制备方法、红光微型LED器件及显示装置。该方法包括：提供红光微型LED外延片，该外延片包括GaAs衬底；从外延片的P型窗口层开始进行刻蚀直至暴露出外延片的N型窗口层，得到包括凸台阵列的台面结构；在凸台阵列的每个凸台的P型窗口层上设置阳极金属层；在N型窗口层的暴露的表面上设置阴极金属层，得到中间结构；在中间结构上设置钝化层并在钝化层上开设第一接触孔和第二接触孔，以使第一接触孔暴露出部分阴极金属层，第二接触孔暴露出部分阳极金属层；在暴露出的部分阴极金属层和部分阳极金属层上设置金属块，得到红光微型LED芯片阵列；通过该芯片阵列和驱动基板，获得红光微型LED器件。获得红光微型LED器件。获得红光微型LED器件。


技术研发人员：黄青青 毛学
受保护的技术使用者：深圳市思坦科技有限公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/9/5