[發明專利]一種RGB-LED芯片及其制造方法和應用

有效

• 申請號: 202011563286.6
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112510029B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 劉舸;李元元
• 申請（專利權）人: 惠州學院
• 主分類號: H01L25/075
• 分類號: H01L25/075;H01L33/00;H01L27/15
• 代理公司: 廣東創合知識產權代理有限公司 44690
• 代理人: 韓淑英

本發明屬于半導體發光件技術領域。一種RGB?LED芯片，包括R芯片、B芯片和G芯片；R芯片包括由上至下設置的第一絕緣層、第一電極、紅光外延片、第二電極和襯底；B芯片包括由上至下設置的第二絕緣層、第二電極、藍光外延片和第一電極；G芯片包括由上至下設置的第二絕緣層、第二電極、綠光外延片和第一電極；各芯片中的第一電極極性相同，第一電極與第二電極極性相反；第一絕緣層和第二絕緣層均圖形化有電極窗口，第一絕緣層圖形化有與B芯片、G芯片對應的焊接區域，B芯片和G芯片焊接于焊接區域，與R芯片形成共陽極結構或共陰極結構。本發明芯片中的RGB三色芯片垂直布局，降低了器件組裝難度，適用于大規模化生產應用。

技術領域

本發明屬于半導體發光件技術領域，具體涉及一種RGB-LED芯片及其制造方法和應用。

背景技術

Micro LED是當前顯示技術發展的一個重要方向，其中Micro LED的組合技術一種是該領域研究的難點和重點。當前在量子點QLED領域發展迅速，使用量子點材料作為光轉換功能層可以實現Micro LED在顯示領域的應用，但該方法還面臨著量子點材料固有的不穩定壽命低遮光難以及受水氧影響大等問題，因此申請人充分考慮了不同顏色LED的亮度差異以及組合封裝中的空間位置特性，通過優化器件結構，設計了一種新穎的無機MicroLED器件單元。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種RGB-LED芯片，該RGB-LED芯片中的RGB三色芯片垂直布局，呈共陽極或共陰極的疊層結構，降低了器件組裝難度，適用于大規模化生產應用。

本發明的技術方案如下：

一種RGB-LED芯片，包括R芯片、B芯片和G芯片；所述R芯片包括由上至下依次設置的第一絕緣層、第一電極、紅光外延片、第二電極和襯底；所述B芯片包括由上至下依次設置的第二絕緣層、第二電極、藍光外延片和第一電極；所述G芯片包括由上至下依次設置的第二絕緣層、第二電極、綠光外延片和第一電極；各芯片中的所述第一電極極性相同，所述第一電極與所述第二電極極性相反；所述第一絕緣層和所述第二絕緣層均圖形化有電極窗口，所述電極窗口內蒸鍍有第一金屬薄膜；所述第一絕緣層圖形化有與所述B芯片、所述G芯片對應的焊接區域，所述B芯片和所述G芯片焊接于所述焊接區域，與所述R芯片形成共陽極結構或共陰極結構。

進一步的，所述R芯片、B芯片和G芯片的面積比為3-5:1:1。B芯片和G芯片的面積大小和圖形形狀可以根據不同亮度要求和成本因素進行相應的調整，從而實現RGB-LED芯片亮度一致。

一種所述的RGB-LED芯片的制造方法，包括以下步驟：

S1.通過MOCVD在襯底材料上生長紅、綠、藍三色外延片，所述紅光外延片的襯底材料為導電襯底；

S2.在所述綠光外延片和所述藍光外延片表面蒸鍍陽極材料，剝離襯底后在藍、綠色光外延片另一表面蒸鍍陰極材料；在陽極或陰極表面蒸鍍第二絕緣層，所述第二絕緣層表面通過光刻工藝圖形化，刻蝕出電極窗口，所述電極窗口蒸鍍第一金屬薄膜；未蒸鍍所述第二絕緣層的電極表面設有焊料作為第一焊接區，制得G芯片和B芯片；

S3.在所述紅光外延片表面蒸鍍第一電極材料，所述第一電極與表面設置有所述第一焊接區的電極極性相同；所述導電襯底與所述紅光外延片間蒸鍍第二電極材料，所述第一電極與所述第二電極極性相反；在第一電極表面蒸鍍第一絕緣層；所述第一絕緣層表面通過光刻工藝圖形化，形成與第一焊接區對應的第二焊接區，并刻蝕出電極窗口；所述第二焊接區蒸鍍第二金屬薄膜，所述電極窗口蒸鍍第一金屬薄膜，制得R芯片；

S4.把所述G芯片和所述B芯片轉移至所述R芯片上，所述第一焊接區與所述第二焊接區通過共晶焊工藝固接，即得具有共陽極或共陰極結構的RGB-LED芯片。

進一步的，所述襯底材料包括硅或藍寶石。

進一步的，步驟S2中，所述陽極材料為ITO/Ag/Ti/Ni/Au薄膜，所述陰極材料為透明電極材料。