一种堆叠式全彩Micro-LED芯片及其制备方法与流程

一种堆叠式全彩micro-led芯片及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种堆叠式全彩micro-led芯片及其制备方法。


背景技术：

2.micro-led显示具有高亮度、高显示密度、响应时间短等众多优点，是继lcd、oled之后的新一代显示技术。近几年来，micro-led也是显示技术领域炙手可热的研究方向。现有的micro-led显示屏主要基于cob和cog技术，其制备的技术方案主要是基于巨量转移技术，即通过机械方式将rgb三种发光单元平铺到驱动面板上。
3.然而这种平铺的像素点之间需要保持较大的间隔，以留出足够的空间给驱动线路和焊盘，这样就会造成显示密度难以进一步提升，由于像素点尺寸越小，芯片发光效率也越低、对焊接的精度要求也越高，因此micro-led的像素尺寸通常不能做的太小。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种堆叠式全彩micro-led芯片及其制备方法，旨在解决现有技术中将rgb三种发光单元平铺到驱动面板上需要预留驱动线路与焊盘，导致像素点内发光单元之间间隔较大、显示密度难以提高的技术问题。
5.本发明的第一方面在于提供一种垂直堆叠式全彩micro-led芯片，所述芯片包括透明基板，以及依次层叠于所述透明基板上的第一芯片单元、第一钝化保护层、第一透明粘合层、第二芯片单元、第二钝化保护层、第二透明粘合层、第三芯片单元、第三钝化保护层与透明封装层；其中，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元均包括层叠设置的n型半导体层、多量子阱层、p型半导体层、电流扩展层以及焊盘层，所述焊盘层包括层叠于所述n型半导体层上的n型焊盘，以及层叠于所述电流扩展层上的p型焊盘。
6.根据上述技术方案的一方面，所述第一芯片单元包括层叠设置的第一n型半导体层、第一多量子阱层、第一p型半导体层、第一电流扩展层以及第一焊盘层，所述第一焊盘层包括层叠于所述第一n型半导体层上的第一n型焊盘，以及层叠于所述第一电流扩展层上的第一p型焊盘；所述第二芯片单元包括层叠设置的第二n型半导体层、第二多量子阱层、第二p型半导体层、第二电流扩展层以及第二焊盘层，所述第二焊盘层包括层叠于所述第二n型半导体层上的第二n型焊盘，以及层叠于所述第二电流扩展层上的第二p型焊盘；所述第三芯片单元包括层叠设置的第三n型半导体层、第三多量子阱层、第三p型半导体层、第三电流扩展层以及第三焊盘层，所述第三焊盘层包括层叠于所述第三n型半导体层上的第三n型焊盘，以及层叠于所述第三电流扩展层上的第三p型焊盘。
7.根据上述技术方案的一方面，所述第一钝化保护层形成于所述第一芯片单元的外表面且露出所述第一n型焊盘与所述第一p型焊盘；
所述第一n型半导体层非完全交叠于所述透明基板上，至少露出部分的所述透明基板，所述第一透明粘合层设于所述透明基板、所述第一p型焊盘、所述第一钝化保护层与所述第二n型半导体层之间。
8.根据上述技术方案的一方面，所述第二钝化保护层形成于所述第二芯片单元的外表面且露出所述第二n型焊盘与所述第二p型焊盘；所述第二n型半导体层完全交叠于所述第一透明粘合层上，所述第二透明粘合层设于所述第二钝化保护层与所述第三n型半导体层之间且露出所述第二p型焊盘。
9.根据上述技术方案的一方面，所述第三钝化保护层形成于所述第三芯片单元的外表面且露出所述第三n型焊盘与所述第三p型焊盘；所述第三n型半导体层完全交叠于所述第二透明粘合层上，所述透明封装层设于所述第三钝化保护层的外表面且露出所述第三p型焊盘。
10.根据上述技术方案的一方面，所述第一钝化保护层、所述第二钝化保护层与所述第三钝化保护层均由al2o3或sio2制成；所述第一钝化保护层、所述第二钝化保护层与所述第三钝化保护层的厚度均不小于100nm。
11.根据上述技术方案的一方面，所述第一透明粘合层与所述第二透明粘合层均由uv光固胶、环氧树脂、硅胶中的任一种制成；所述透明封装层由环氧树脂、硅胶、al2o3、sio2中的任一种制成。
12.根据上述技术方案的一方面，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元分别为红光芯片单元、绿光芯片单元与蓝光芯片单元；或者，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元分别为蓝光芯片单元、绿光芯片单元与红光芯片单元。
13.本发明的第二方面在于提供一种垂直堆叠式全彩micro-led芯片的制备方法，所述制备方法包括：提供rgb三原色外延片，分别在外延片上制作电流扩展层与焊盘层，得到芯片单元，并在所述芯片单元上制作钝化保护层，且露出所述焊盘层；所述芯片单元包括第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元；将所述第一芯片单元转移至第一临时基板上并剥离第一衬底，将剥离所述第一衬底后的第一芯片单元转移至透明基板上并去除所述第一临时基板；在所述第一芯片单元以及部分的透明基板上涂覆第一透明粘合层，将带有第二临时基板的第二芯片单元贴合于所述第一透明粘合层上，待所述第一透明粘合层固化去除所述第二临时基板；在所述第二芯片单元上涂覆第二透明粘合层，将带有第三临时基板的第三芯片单元贴合于所述第二透明粘合层上，待所述第二透明粘合层固化去除所述第三临时基板；在所述第三芯片单元上制作透明封装层，得到垂直堆叠式micro-led芯片。
14.根据上述技术方案的一方面，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元分别为红光芯片单元、绿光芯片单元与蓝光芯片单元；或者，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元分别为蓝光芯片单元、绿光芯片单元与红光芯片单元。
15.与现有技术相比，采用本发明所示的堆叠式全彩micro-led芯片及其制备方法，有益效果在于：通过设置一透明基板，透明基板上层叠设有与rgb三原色对应的第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元，第一芯片单元设于透明基板之上，在第一芯片单元与第二芯片单元之间设置第一钝化保护层与第一透明粘合层，能够将第二芯片单元稳固于第一芯片单元之上，在第二芯片单元与第三芯片单元之间设置第二钝化保护层与第二透明粘合层，能够将第三芯片单元稳固与第二芯片单元之上，通过设置第一钝化保护层、第一透明粘合层、第二钝化保护层、第二透明粘合层，能够有效的将第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元连接在一起，并且在第三芯片单元的表面设置第三钝化保护层与透明封装层，能够进一步提升远离透明基板一端的稳固性，从而有效提升该芯片的稳固性，保证了与rgb三原色对应的第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元在透明基板上相互垂直堆叠，从而能够有效提升多个芯片排列时的像素密度。
附图说明
16.本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：图1为本发明一实施例当中所示堆叠式全彩micro-led芯片的结构示意图；图2为本发明一实施例当中所示堆叠式全彩micro-led芯片俯视示意图；图3为本发明一实施例当中所示第一芯片单元的俯视示意图；图4为本发明一实施例当中所示第二芯片单元的俯视示意图；图5为本发明一实施例当中所示第三芯片单元的俯视示意图；图6为本发明一实施例当中所示堆叠式全彩micro-led芯片制备方法的流程示意图。
17.附图符号说明：10-透明基板；20-第一芯片单元；201-第一n型半导体层；202-第一多量子阱层；203-第一p型半导体层；204-第一电流扩展层；211-第一n型焊盘；212-第一p型焊盘；22-第一钝化保护层；23-第一透明粘合层；30-第二芯片单元；301-第二n型半导体层；302-第二多量子阱层；303-第二p型半导体层；304-第二电流扩展层；311-第二n型焊盘；312-第二p型焊盘；32-第二钝化保护层；33-第二透明粘合层；40-第三芯片单元；401-第三n型半导体层；402-第三多量子阱层；403-第三p型半导体层；404-第三电流扩展层；411-第三n型焊盘；412-第三p型焊盘；42-第三钝化保护层；50-透明封装层。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
19.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接
到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
21.本发明的第一方面提供了一种垂直堆叠式全彩micro-led芯片，所述芯片包括透明基板，以及依次层叠于所述透明基板上的第一芯片单元、第一钝化保护层、第一透明粘合层、第二芯片单元、第二钝化保护层、第二透明粘合层、第三芯片单元、第三钝化保护层与透明封装层；其中，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元均包括层叠设置的n型半导体层、多量子阱层、p型半导体层、电流扩展层以及焊盘层，所述焊盘层包括层叠于所述n型半导体层上的n型焊盘，以及层叠于所述电流扩展层上的p型焊盘。
22.与现有技术相比，采用本发明所示的垂直堆叠式全彩micro-led芯片，有益效果在于：通过设置一透明基板，透明基板上层叠设有与rgb三原色对应的第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元，第一芯片单元设于透明基板之上，在第一芯片单元与第二芯片单元之间设置第一钝化保护层与第一透明粘合层，能够将第二芯片单元稳固于第一芯片单元之上，在第二芯片单元与第三芯片单元之间设置第二钝化保护层与第二透明粘合层，能够将第三芯片单元稳固与第二芯片单元之上，通过设置第一钝化保护层、第一透明粘合层、第二钝化保护层、第二透明粘合层，能够有效的将第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元连接在一起，并且在第三芯片单元的表面设置第三钝化保护层与透明封装层，能够进一步提升远离透明基板一端的稳固性，从而有效提升该芯片的稳固性，保证了与rgb三原色对应的第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元在透明基板上相互垂直堆叠，从而能够有效提升多个芯片排列时的像素密度。
23.其中，透明基板例如玻璃、蓝宝石、亚克力等透明硬质料，其既能有效保证芯片的结构强度，又能保证芯片的出光效果。
24.其中，焊盘层包括n型焊盘与p型焊盘，n型焊盘层叠于n型半导体层之上，p型焊盘层叠于p型半导体层或p型半导体层之上的电流扩展层之上。焊盘层为cr、ti、pt、au、ag、al、aube等材料中的任意一种制成的单层结构或任意多种制成的叠层结构。
25.进一步的，所述第一芯片单元包括层叠设置的第一n型半导体层、第一多量子阱层、第一p型半导体层、第一电流扩展层以及第一焊盘层，所述第一焊盘层包括层叠于所述第一n型半导体层上的第一n型焊盘，以及层叠于所述第一电流扩展层上的第一p型焊盘；所述第二芯片单元包括层叠设置的第二n型半导体层、第二多量子阱层、第二p型半导体层、第二电流扩展层以及第二焊盘层，所述第二焊盘层包括层叠于所述第二n型半导体层上的第二n型焊盘，以及层叠于所述第二电流扩展层上的第二p型焊盘；所述第三芯片单元包括层叠设置的第三n型半导体层、第三多量子阱层、第三p型半导体层、第三电流扩展层以及第三焊盘层，所述第三焊盘层包括层叠于所述第三n型半导体层上的第三n型焊盘，以及层叠于所述第三电流扩展层上的第三p型焊盘。
26.进一步的，所述第一钝化保护层形成于所述第一芯片单元的外表面且露出所述第一n型焊盘与所述第一p型焊盘；所述第一n型半导体层非完全交叠于所述透明基板上，至少露出部分的所述透明基板，所述第一透明粘合层设于所述透明基板、所述第一p型焊盘、所述第一钝化保护层与所述第二n型半导体层之间。
27.进一步的，所述第二钝化保护层形成于所述第二芯片单元的外表面且露出所述第二n型焊盘与所述第二p型焊盘；所述第二n型半导体层完全交叠于所述第一透明粘合层上，所述第二透明粘合层设于所述第二钝化保护层与所述第三n型半导体层之间且露出所述第二p型焊盘。
28.进一步的，所述第三钝化保护层形成于所述第三芯片单元的外表面且露出所述第三n型焊盘与所述第三p型焊盘；所述第三n型半导体层完全交叠于所述第二透明粘合层上，所述透明封装层设于所述第三钝化保护层的外表面且露出所述第三p型焊盘。
29.进一步的，所述第一钝化保护层、所述第二钝化保护层与所述第三钝化保护层均由al2o3或sio2制成；所述第一钝化保护层、所述第二钝化保护层与所述第三钝化保护层的厚度均不小于100nm。
30.进一步的，所述第一透明粘合层与所述第二透明粘合层均由uv光固胶、环氧树脂、硅胶中的任一种制成；所述透明封装层由环氧树脂、硅胶、al2o3、sio2中的任一种制成。
31.进一步的，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元分别为红光芯片单元、绿光芯片单元与蓝光芯片单元；或者，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元分别为蓝光芯片单元、绿光芯片单元与红光芯片单元。
32.请参阅图6，本发明的另一方面提供了一种垂直堆叠式全彩micro-led芯片的制备方法，所述制备方法包括：提供rgb三原色外延片，分别在外延片上制作电流扩展层与焊盘层，得到芯片单元，并在所述芯片单元上制作钝化保护层，且露出所述焊盘层；所述芯片单元包括第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元；将所述第一芯片单元转移至第一临时基板上并剥离第一衬底，将剥离所述第一衬底后的第一芯片单元转移至透明基板上并去除所述第一临时基板；在所述第一芯片单元以及部分的透明基板上涂覆第一透明粘合层，将带有第二临时基板的第二芯片单元贴合于所述第一透明粘合层上，待所述第一透明粘合层固化去除所述第二临时基板；在所述第二芯片单元上涂覆第二透明粘合层，将带有第三临时基板的第三芯片单元贴合于所述第二透明粘合层上，待所述第二透明粘合层固化去除所述第三临时基板；在所述第三芯片单元上制作透明封装层，得到垂直堆叠式micro-led芯片。
33.其中，第一透明粘合层与第二透明粘合层的厚度均为1μm-2μm，并且粘合层厚度计算方式为第一芯片单元p型半导体上的第一钝化层表面到第二芯片单元n型半导体底部的
距离，或者是第二芯片单元p型半导体上的第二钝化层表面到第三芯片单元n型半导体底部的距离。透明封装层厚度为300nm至1000nm之间。uv光固胶与环氧树脂的固化条件均为：在波长为250nm-365nm、能量为400mj/cm
2-800mj/cm2的紫外光下，照射10s-40s即可完全固化。
34.同样的，采用本发明所示的垂直堆叠式全彩micro-led芯片的制备方法，有益效果在于：在制备该芯片时，通过设置一透明基板，在透明基板上层叠设置与rgb三原色对应的第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元，第一芯片单元设于透明基板之上，在第一芯片单元与第二芯片单元之间设置第一钝化保护层与第一透明粘合层，能够将第二芯片单元稳固于第一芯片单元之上，在第二芯片单元与第三芯片单元之间设置第二钝化保护层与第二透明粘合层，能够将第三芯片单元稳固与第二芯片单元之上，通过设置第一钝化保护层、第一透明粘合层、第二钝化保护层、第二透明粘合层，能够有效的将第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元连接在一起，并且在第三芯片单元的表面设置第三钝化保护层与透明封装层，能够进一步提升远离透明基板一端的稳固性，从而有效提升该芯片的稳固性，保证了与rgb三原色对应的第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元在透明基板上相互垂直堆叠，从而能够有效提升多个芯片排列时的像素密度。
35.其中，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元分别为红光芯片单元、绿光芯片单元与蓝光芯片单元；或者，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元分别为蓝光芯片单元、绿光芯片单元与红光芯片单元。
36.实施例一请参阅图1-5，本发明的第一实施例提供了一种垂直堆叠式全彩micro-led芯片，本实施例当中所示的芯片，包括：透明基板10；以及依次层叠于所述透明基板10上的第一芯片单元20、第一钝化保护层22、第一透明粘合层23、第二芯片单元30、第二钝化保护层32、第二透明粘合层33、第三芯片单元40、第三钝化保护层42与透明封装层50。
37.其中，透明基板10采用玻璃材料制成，在玻璃上依次层叠设有第一芯片单元20、第二芯片单元30与第三芯片单元40。
38.在本实施例当中，每一芯片单元均包括层叠设置的n型半导体层、多量子阱层、p型半导体层、电流扩展层以及焊盘层，而焊盘层包括层叠于n型半导体层上的n型焊盘，以及层叠于电流扩展层上的p型焊盘。
39.具体而言，所述第一芯片单元20包括层叠设置的第一n型半导体层201、第一多量子阱层202、第一p型半导体层203、第一电流扩展层204以及第一焊盘层，所述第一焊盘层包括层叠于所述第一n型半导体层201上的第一n型焊盘211，以及层叠于所述第一电流扩展层204上的第一p型焊盘212；所述第二芯片单元30包括层叠设置的第二n型半导体层301、第二多量子阱层302、第二p型半导体层303、第二电流扩展层304以及第二焊盘层，所述第二焊盘层包括层叠于所述第二n型半导体层301上的第二n型焊盘311，以及层叠于所述第二电流扩展层304上的第二p型焊盘312；
所述第三芯片单元40包括层叠设置的第三n型半导体层401、第三多量子阱层402、第三p型半导体层403、第三电流扩展层404以及第三焊盘层，所述第三焊盘层包括层叠于所述第三n型半导体层401上的第三n型焊盘411，以及层叠于所述第三电流扩展层404上的第三p型焊盘412。
40.在本实施例当中，第一芯片单元20、第二芯片单元30与第三芯片单元40按照正装工艺制作，第一芯片单元20为红光芯片单元、第二芯片单元30为绿光芯片单元，第三芯片单元40为蓝光芯片单元，与rgb三原色对应的第一芯片单元20、第二芯片单元30与第三芯片单元40依次层叠于透明基板10之上。
41.为了保证第一芯片单元20与第二芯片单元30之间的稳固性，在第一芯片单元20即红光芯片单元的表面设有第一钝化保护层22，第一钝化保护层22露出设于第一芯片单元20表面的第一焊盘层，包括设于第一n型半导体层201的第一n型焊盘211与第一p型焊盘212，在第一钝化保护层22、第一p型焊盘212上设置第一透明粘合层23，以通过第一透明粘合层23将第一芯片单元20与第二芯片单元30的第二n型半导体层301连接；并且第一芯片单元20中各功能层非完全交叠于透明基板10之上，第一芯片单元20层叠于透明基板10之上时，至少露出部分的透明基板10，第一透明粘合层23还与透明基板10接触，从而使第二芯片单元30中的第二n型半导体层301与至少部分的透明基板10连接，有效增加第二芯片单元30与第一芯片单元20、透明基板10之间的稳固性。
42.同样的，为了提升为了保证第二芯片单元30与第三芯片单元40之间的稳固性，在第二芯片单元30即绿光芯片单元的表面设有第二钝化保护层32，第二钝化保护层32露出设于第二芯片单元30表面的第二焊盘层，包括设于第二n型半导体层301的第二n型焊盘311与第二p型焊盘312，在第二钝化保护层32上设置第二透明粘合层33，以通过第二透明粘合层33将第二芯片单元30与第三芯片单元40的第三n型半导体层401连接，有效增加第二芯片单元30与第三芯片单元40之间的稳固性。
43.在本实施例当中，所述第一钝化保护层22、所述第二钝化保护层32与所述第三钝化保护层42均由al2o3或sio2制成；所述第一钝化保护层22、所述第二钝化保护层32与所述第三钝化保护层42的厚度均为120nm。
44.在本实施例当中，所述第一透明粘合层23与所述第二透明粘合层33均由uv光固胶制成，而所述透明封装层50由环氧树脂制成。
45.另一方面，请参阅图6，本实施例当中所示的垂直堆叠式全彩micro-led芯片，采用如下制备方法进行制备，包括步骤s1-s5：第一透明粘合层23、第二透明粘合层33的厚度均在1至2微米（粘合层厚度计算方式为第一芯片单元20p型半导体上的第一钝化层表面到第二芯片单元30n型半导体底部的距离，或者是第二芯片单元30p型半导体上的第二钝化层表面到第三芯片单元40n型半导体底部的距离），透明封装层50的厚度为300nm至1000nm之间。uv光固胶的固化条件为：在波长为250nm至365nm、能量为400mj/cm2至800mj/cm2的紫外光下，照射10s至40s，即可完全固化。
46.步骤s1，提供rgb三原色外延片，分别在外延片上制作电流扩展层与焊盘层，得到芯片单元，并在所述芯片单元上制作钝化保护层，且露出所述焊盘层；所述芯片单元包括第一芯片单元20、第二芯片单元30与第三芯片单元40。
47.其中，第一芯片单元20为红光芯片单元，第二芯片单元30为绿光芯片单元，第三芯片单元40为蓝光芯片单元。
48.示例而言，在红光外延片上制作第一电流扩展层204与第一焊盘层，第一焊盘层包括设于第一n型半导体层201上的第一n型焊盘211，以及设于第一p型半导体层203上的第二p型焊盘312，得到第一芯片单元20，在第一芯片单元20的表面制作第一钝化保护层22，并使第一钝化保护层22露出第一n型焊盘211与第一p型焊盘212。
49.步骤s2，将所述第一芯片单元20转移至第一临时基板上并剥离第一衬底，将剥离所述第一衬底后的第一芯片单元20转移至透明基板10上并去除所述第一临时基板。
50.步骤s3，在所述第一芯片单元20以及部分的透明基板10上涂覆第一透明粘合层23，将带有第二临时基板的第二芯片单元30贴合于所述第一透明粘合层23上，待所述第一透明粘合层23固化去除所述第二临时基板。
51.其中，第一透明粘合层23的厚度为1.5μm，且该厚度计算方式为第一芯片单元20中p型半导体层上的第一钝化层表面至第二芯片单元30n型半导体层底部表面的距离。
52.步骤s4，在所述第二芯片单元30上涂覆第二透明粘合层33，将带有第三临时基板的第三芯片单元40贴合于所述第二透明粘合层33上，待所述第二透明粘合层33固化去除所述第三临时基板。
53.其中，第二透明粘合层33的厚度为1.5μm，且该厚度计算方式为第二芯片单元30中p型半导体层上的第二钝化层表面至第三芯片单元40n型半导体层底部表面的距离。
54.其中，第一临时基板、第二临时基板与第三临时基板均是用于承载各自对应的芯片单元的载体，用于支撑与转移芯片单元，从而将芯片单元转移至对应的目标基板上。
55.步骤s5，在所述第三芯片单元40上制作透明封装层50，得到垂直堆叠式micro-led芯片。
56.其中，透明封装层50的厚度为500nm。
57.在本实施例当中，所述第一透明粘合层23与所述第二透明粘合层33均由uv光固胶制成，在波长为250nm至365nm、能量为400mj/cm2至800mj/cm2的紫外光下，对其照射20s即可固化；而所述透明封装层50由环氧树脂制成，在波长为250nm至365nm、能量为400mj/cm2至800mj/cm2的紫外光下，对其照射30s即可固化。
58.采用本实施例当中所示的制备方法制备的垂直堆叠式全彩micro-led芯片，有益效果在于：通过设置一透明基板10，透明基板10上层叠设有与rgb三原色对应的第一芯片单元20、第二芯片单元30与第三芯片单元40，第一芯片单元20设于透明基板10之上，在第一芯片单元20与第二芯片单元30之间设置第一钝化保护层22与第一透明粘合层23，能够将第二芯片单元30稳固于第一芯片单元20之上，在第二芯片单元30与第三芯片单元40之间设置第二钝化保护层32与第二透明粘合层33，能够将第三芯片单元40稳固与第二芯片单元30之上，通过设置第一钝化保护层22、第一透明粘合层23、第二钝化保护层32、第二透明粘合层33，能够有效的将第一芯片单元20、第二芯片单元30与第三芯片单元40连接在一起，并且在第三芯片单元40的表面设置第三钝化保护层42与透明封装层50，能够进一步提升远离透明基板10一端的稳固性，从而有效提升该芯片的稳固性，保证了与rgb三原色对应的第一芯片单元20、第二芯片单元30与第三芯片单元40在透明基板10上相互垂直堆叠，从而能够有效
提升多个芯片排列时的像素密度。
59.实施例二本发明的第二实施例提供了一种垂直堆叠式全彩micro-led芯片，本实施例当中所示的垂直堆叠式全彩micro-led芯片与第一实施例当中所示的垂直堆叠式全彩micro-led芯片的结构基本相似，不同之处在于：在本实施例当中，所述第一芯片单元20完全交叠于所述透明基板10，未暴露出所述透明基板10，第一透明粘合层23与透明基板10无接触。
60.实施例三本发明的第三实施例提供了一种垂直堆叠式全彩micro-led芯片，本实施例当中所示的垂直堆叠式全彩micro-led芯片与第一实施例当中所示的垂直堆叠式全彩micro-led芯片的结构基本相似，不同之处在于：在本实施例当中，所述第二芯片单元30非完全交叠于所述第一透明粘合层23，暴露出第一透明粘合层23，设于第二芯片单元30与第三芯片单元40之间的第二透明粘合层33将第二p型焊盘312覆盖并与第一透明粘合层23连接。
61.实施例四本发明的第四实施例提供了一种垂直堆叠式全彩micro-led芯片，本实施例当中所示的垂直堆叠式全彩micro-led芯片与第一实施例当中所示的垂直堆叠式全彩micro-led芯片的结构基本相似，不同之处在于：在本实施例当中，所述透明基板10、所述第一芯片单元20、所述第二芯片单元30与所述第三芯片单元40的至少一端完全齐平。
62.具体而言，所述透明基板10、所述第一芯片单元20、所述第二芯片单元30与所述第三芯片单元40在p型焊盘一侧完全齐平。
63.需要说明的是，在本发明中，本发明所示的垂直rgb发光单元作为一个像素，可以实现全彩显示。其全彩显示的原理可以概括为：第一芯片单元20产生的红光需要穿透第二芯片单元30和第三芯片单元40，第二芯片单元30产生的绿光需要穿透第三芯片单元40，最终与第三芯片单元40产生的蓝光进行混光，通过分别调节rgb三色光的亮度或者发光时间来得到任意其他颜色的可见光。如果芯片单元的垂直相对位置发生改变，该芯片单元的部分光会直接出射，另一部分光经过上层芯片单元出射，两部分出射光的亮度会不同，这会导致最终呈现的颜色不准确，产生色偏问题，因此，采用本发明第一实施例当中所示与rgb三原色对应的第一芯片单元20、第二芯片单元30与第三芯片单元40在透明基板10上相互垂直堆叠，能够有效提升多个芯片排列时的像素密度，从而保证发出光的颜色更为准确，不会产生色差问题。
64.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
65.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员
来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种垂直堆叠式全彩micro-led芯片，其特征在于，所述芯片包括透明基板，以及依次层叠于所述透明基板上的第一芯片单元、第一钝化保护层、第一透明粘合层、第二芯片单元、第二钝化保护层、第二透明粘合层、第三芯片单元、第三钝化保护层与透明封装层；其中，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元均包括层叠设置的n型半导体层、多量子阱层、p型半导体层、电流扩展层以及焊盘层，所述焊盘层包括层叠于所述n型半导体层上的n型焊盘，以及层叠于所述电流扩展层上的p型焊盘；所述第一芯片单元包括层叠设置的第一n型半导体层、第一多量子阱层、第一p型半导体层、第一电流扩展层以及第一焊盘层，所述第一焊盘层包括层叠于所述第一n型半导体层上的第一n型焊盘，以及层叠于所述第一电流扩展层上的第一p型焊盘；所述第二芯片单元包括层叠设置的第二n型半导体层、第二多量子阱层、第二p型半导体层、第二电流扩展层以及第二焊盘层，所述第二焊盘层包括层叠于所述第二n型半导体层上的第二n型焊盘，以及层叠于所述第二电流扩展层上的第二p型焊盘；所述第三芯片单元包括层叠设置的第三n型半导体层、第三多量子阱层、第三p型半导体层、第三电流扩展层以及第三焊盘层，所述第三焊盘层包括层叠于所述第三n型半导体层上的第三n型焊盘，以及层叠于所述第三电流扩展层上的第三p型焊盘。2.根据权利要求1所述的垂直堆叠式全彩micro-led芯片，其特征在于，所述第一钝化保护层形成于所述第一芯片单元的外表面且露出所述第一n型焊盘与所述第一p型焊盘；所述第一n型半导体层非完全交叠于所述透明基板上，至少露出部分的所述透明基板，所述第一透明粘合层设于所述透明基板、所述第一p型焊盘、所述第一钝化保护层与所述第二n型半导体层之间。3.根据权利要求1所述的垂直堆叠式全彩micro-led芯片，其特征在于，所述第二钝化保护层形成于所述第二芯片单元的外表面且露出所述第二n型焊盘与所述第二p型焊盘；所述第二n型半导体层完全交叠于所述第一透明粘合层上，所述第二透明粘合层设于所述第二钝化保护层与所述第三n型半导体层之间且露出所述第二p型焊盘。4.根据权利要求1所述的垂直堆叠式全彩micro-led芯片，其特征在于，所述第三钝化保护层形成于所述第三芯片单元的外表面且露出所述第三n型焊盘与所述第三p型焊盘；所述第三n型半导体层完全交叠于所述第二透明粘合层上，所述透明封装层设于所述第三钝化保护层的外表面且露出所述第三p型焊盘。5.根据权利要求1所述的垂直堆叠式全彩micro-led芯片，其特征在于，所述第一钝化保护层、所述第二钝化保护层与所述第三钝化保护层均由al2o3或sio2制成；所述第一钝化保护层、所述第二钝化保护层与所述第三钝化保护层的厚度均不小于100nm。6.根据权利要求5所述的垂直堆叠式全彩micro-led芯片，其特征在于，所述第一透明粘合层与所述第二透明粘合层均由uv光固胶、环氧树脂、硅胶中的任一种制成；所述透明封装层由环氧树脂、硅胶、al2o3、sio2中的任一种制成。7.根据权利要求1-6任一项所述的垂直堆叠式全彩micro-led芯片，其特征在于，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元分别为红光芯片单元、绿光芯片单元与蓝光芯片单元；或者，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元分别为蓝光芯片单
元、绿光芯片单元与红光芯片单元。8.一种垂直堆叠式全彩micro-led芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供rgb三原色外延片，分别在外延片上制作电流扩展层与焊盘层，得到芯片单元，并在所述芯片单元上制作钝化保护层，且露出所述焊盘层；所述芯片单元包括第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元；将所述第一芯片单元转移至第一临时基板上并剥离第一衬底，将剥离所述第一衬底后的第一芯片单元转移至透明基板上并去除所述第一临时基板；在所述第一芯片单元以及部分的透明基板上涂覆第一透明粘合层，将带有第二临时基板的第二芯片单元贴合于所述第一透明粘合层上，待所述第一透明粘合层固化去除所述第二临时基板；在所述第二芯片单元上涂覆第二透明粘合层，将带有第三临时基板的第三芯片单元贴合于所述第二透明粘合层上，待所述第二透明粘合层固化去除所述第三临时基板；在所述第三芯片单元上制作透明封装层，得到垂直堆叠式micro-led芯片。9.根据权利要求8所述的垂直堆叠式全彩micro-led芯片的制备方法，其特征在于，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元分别为红光芯片单元、绿光芯片单元与蓝光芯片单元；或者，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元与所述第三芯片单元分别为蓝光芯片单元、绿光芯片单元与红光芯片单元。

技术总结
本发明公开了一种堆叠式全彩Micro-LED芯片及其制备方法，涉及半导体器件技术领域，该芯片包括透明基板，以及依次层叠于透明基板上的第一芯片单元、第一钝化保护层、第一透明粘合层、第二芯片单元、第二钝化保护层、第二透明粘合层、第三芯片单元、第三钝化保护层与透明封装层；其中，第一芯片单元、第二芯片单元与第三芯片单元均包括层叠设置的N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、电流扩展层以及焊盘层，焊盘层包括层叠于N型半导体层上的N型焊盘，以及层叠于电流扩展层上的P型焊盘。解决了现有技术中将RGB三种发光单元平铺到驱动面板上需要预留驱动线路与焊盘，导致像素点内发光单元之间间隔较大、显示密度难以提高的技术问题。题。题。


技术研发人员：茹浩 张星星 林潇雄 胡加辉 金从龙
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：2023.08.16
技术公布日：2023/9/13