发光面板及其制作方法与流程

1.本公开涉及显示技术领域，特别涉及一种发光面板及其制作方法。


背景技术：

2.随着微型投影机和可穿戴设备逐渐进入到现实生产与生活中，微型发光二极管(micro light emitting diode，micro-led)，以及有机发光二极管(organic micro light emitting diode，oled)在显示技术领域的应用越来越广泛。
3.gan基led芯片作为一种新型半导体发光器件，具有体积小、亮度高、寿命长环保等优点。目前，led芯片中的gan外延层主要在异质衬底上外延生长，随后利用半导体光刻等工艺在外延片上引出阴阳电极，并同驱动芯片进行互联，实现独立显示发光。
4.现有技术中，由于gan外延层与异质衬底材料的晶格适配度和热膨胀系数存在差异，导致在led器件中gan外延层会受到不同程度的张应力或者压应力，使得外延片出现可见或者不可见的裂纹、晶圆弯曲等现象。在后续的光刻、cmp（chemical mechanical polishing，化学机械抛光）以及减薄工艺中易产生破片。现有led应力释放技术主要有，在衬底和gan外延层之间添加缓冲层，或者使用图形化衬底等方法。虽然这两种方法能够起到消除部分应力以及提高外延质量的作用，但是gan外延层内部仍然存在着比较大的残余应力，容易造成显示面板发生翘曲，限制led器件的发光效率。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种发光面板及其制作方法，能够释放gan外延层应力，降低外延层翘曲度，提升发光效率。
6.第一方面，本公开实施例提供了一种发光面板，包括衬底、n型gan外延层、发光外延层、第一楔形结构、第二楔形结构、p电极和n电极；所述n型gan外延层和所述发光外延层形成于所述衬底上，所述第一楔形结构贯穿所述发光外延层和所述n型gan外延层，所述第二楔形结构贯穿所述发光外延层和部分所述n型gan外延层；所述p电极位于所述发光外延层上，所述n电极覆盖所述第一楔形结构和所述第二楔形结构。
7.在一些实施例中，还包括第一应力传递层和第二应力传递层；所述第一应力传递层设置在所述n电极上；所述第二应力传递层设置在所述发光外延层上，且所述第二应力传递层开设有p电极通孔，所述p电极形成于所述p电极通孔中。
8.在一些实施例中，所述第一应力传递层的硬度大于所述发光外延层，所述第二应力传递层的硬度小于所述p电极和所述发光外延层。
9.在一些实施例中，所述第一楔形结构为绝缘材料，所述第二楔形结构为金属。
10.在一些实施例中，所述第一楔形结构为al2o3或beo，所述第二楔形结构为cu或au。
11.在一些实施例中，所述发光外延层和所述n型gan外延层总厚度为3-4μm，所述第一楔形结构的高度为3.6-4.6μm，所述第二楔形结构的高度为2.1-3.1μm。
12.第二方面，本公开实施例还提供了一种发光面板的制作方法，包括：在衬底上依次形成n型gan外延层、发光外延层和保护层；利用光刻工艺，形成贯穿保护层、发光外延层和n型gan外延层的第一楔形沟槽；沉积第一填充材料，并刻蚀第一填充材料，形成位于第一楔形沟槽中的第一楔形结构；利用光刻工艺，形成贯穿保护层、发光外延层和部分n型gan外延层的第二楔形沟槽；沉积第二填充材料，并刻蚀第二填充材料和保护层，形成位于第二楔形沟槽中的第二楔形结构；沉积并刻蚀n电极金属，形成覆盖第一楔形结构和第二楔形结构的n电极；沉积形成覆盖在n电极和发光外延层上的绝缘层；在发光面板的发光区域，形成位于发光外延层上的p电极通孔，在p电极通孔中填充p电极金属，形成p电极；在发光面板的电极区域，形成位于n电极上的n电极通孔，在n电极通孔中填充n电极金属，形成n电极的输入端。
13.在一些实施例中，沉积形成覆盖在n电极和发光外延层上的绝缘层的步骤，包括：在发光面板的发光区域，形成覆盖n电极的第一应力传递层；在发光面板的发光区域，形成覆盖发光外延层的第二应力传递层。
14.在一些实施例中，所述第一楔形结构为al2o3或beo，所述第二楔形结构为cu或au。
15.在一些实施例中，还包括：与驱动基板进行键合，并去除衬底。
16.本公开实施例提供的发光面板，包括衬底、n型gan外延层、发光外延层、第一楔形结构、第二楔形结构、p电极和n电极。n型gan外延层和发光外延层形成于衬底上，第一楔形结构贯穿发光外延层和n型gan外延层，第二楔形结构贯穿发光外延层和部分n型gan外延层，p电极位于发光外延层上，n电极覆盖第一楔形结构和第二楔形结构。第一楔形结构和第二楔形结构能够缓解n型gan外延层内部较大的张应力，并起到分割每个发光单元的作用，从而释放n型gan外延层应力，降低外延层翘曲度，提升发光效率。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
18.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本公开实施例提供的一种发光面板的平面示意图；图2为本公开实施例提供的一种发光面板的剖面示意图；图3a至图3i为本公开实施例提供的一种发光面板的制作方法的工艺流程图。
具体实施方式
20.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
21.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.本公开实施例提供的发光面板，通过采用第一楔形结构和第二楔形结构，能够缓解n型gan外延层内部较大的张应力，并起到分割每个发光单元的作用，从而释放n型gan外延层应力，降低外延层翘曲度，提升发光效率。
23.下面结合附图，对本公开实施例提供的发光面板以及发光面板的制备方法进行示例性说明。
24.图1是本公开实施例提供的一种发光面板的平面示意图，图2是本公开实施例提供的一种发光面板的剖面示意图。如图1和图2所示，本公开实施例提供的一种发光面板包括衬底1、缓冲层2、n型gan外延层3、发光外延层4、第一楔形结构51、第二楔形结构52、p电极6和n电极7。缓冲层2、n型gan外延层3和发光外延层4形成于衬底1上，第一楔形结构51贯穿发光外延层4和n型gan外延层3，第二楔形结构52贯穿发光外延层4和部分n型gan外延层3，p电极6位于发光外延层4上，n电极7覆盖第一楔形结构51和第二楔形结构52。
25.本公开实施例提供的发光面板，通过采用第一楔形结构51和第二楔形结构52，能够缓解n型gan外延层3和发光外延层4内部较大的张应力，并起到分割每个发光单元的作用，从而释放n型gan外延层3和发光外延层4的应力，降低外延层翘曲度，提升发光效率。
26.在一些实施例中，发光外延层4和n型gan外延层3总厚度为3-4μm，第一楔形结构51的高度为3.6-4.6μm，第二楔形结构52的高度为2.1-3.1μm。第一楔形结构刻51穿整个发光外延层4和n型gan外延层3，停止在缓冲层2，并在其中填充高热膨胀系数的绝缘材料，在后续退火过程中，向第一楔形结构51两侧gan施加压应力。制作第一楔形结构51和第二楔形结构52时，发光外延层4被刻蚀分割后形成发光单元的台阶（mesa）40。
27.在一些实施例中，第一楔形结构51采用高热膨胀系数的绝缘材料，例如al2o3或beo。al2o3的热膨胀系数可达到7.7
×
10-6
/k，且具有绝缘的特性，al2o3能够对n型gan外延层3产生足够的压应力，有效缓解n型gan外延层3内部较大的张应力。
28.在一些实施例中，第二楔形结构52为金属，例如cu或au。第二楔形结构52并未刻穿整个n型gan外延层3，而是停在n型gan外延层3中间，第二楔形结构52采用热膨胀系数高于gan的金属导电材料，也可缓解n型gan外延层的张应力，并充当相邻两个发光单元的共同阴极电极。
29.在一些实施例中，该显示面板还包括第一应力传递层81和第二应力传递层82。第一应力传递层81设置在n电极7上，第二应力传递层82设置在发光外延层4上，且第二应力传递层82开设有p电极通孔，p电极6形成于p电极通孔中。第一应力传递层81位于台阶40边缘区域，第二应力传递层82位于台阶40中间区域。在发光区域，n电极7位于第一楔形结构51和第二楔形结构52上方，形成所有发光单元的共阴极金属网络，通过共阴极金属网络实现所有发光单元的阴极互联；在电极区域，
保护层9中形成有位于n电极上的n电极通孔，n电极通孔中填充有n电极金属，形成n电极的输入端71。
30.在一些实施例中，第一应力传递层81的硬度大于发光外延层4，第二应力传递层82的硬度小于p电极6和发光外延层4，采用两种不同材料的应力传递层，传递来自键合界面驱动对发光的压应力。由于应力传递层的膜层致密性和硬度存在差异，使台阶40边缘和中间区域受到不同的应力。第一应力传递层81，膜质致密，硬度较大，不吸收压应力，可以直接将应力作用在台阶40边缘及第一楔形结构、第二楔形结构上，并转换为对n型gan外延层3的压应力，以释放n型gan外延层3的张应力。第二应力传递层82，膜质疏松，硬度较小，可以吸收键合（bonding）界面以及p电极6退火膨胀带来压应力，能缓解台阶40中间较大的压应力，提高led器件发光效率。
31.本公开实施例提供的发光面板具有以下技术效果：
①
第一楔形结构和第二楔形结构可以分割n型gan外延层和发光外延层，可以缓解n型gan外延层内部应力及分割发光单元；
②
较深的第一楔形结构利用热膨胀系数差异，实现应力调控，较浅的第二楔形结构里面填充导电材料，作为阴极电极；
③
在第一楔形结构和第二楔形结构上方制作共阴极网络，配合p电极通孔，可以实现每个子发光单位独立发光；
④
发光单元的中间区域（台阶中间区域）和边缘区域（两种楔形结构周边，包含台阶边缘区域）填充两种不同材料的应力传递层，能够传递（第一应力传递层）或吸收（第二应力传递层）来键合界面驱动对发光单元的压应力，进一步释放外延层应力，提高led发光效率。
32.本公开实施例还提供了一种发光面板的制作方法，包括以下步骤：步骤a：在衬底上依次形成n型gan外延层、发光外延层和保护层。
33.如图3a所示，在衬底1上制作缓冲层2，在缓冲层2上依次形成n型gan外延层3、发光外延层4和保护层9。
34.缓冲层（buffer）2的厚度约2-3μm，在较低温度下外延生长，用于减少衬底与后续外延层由于晶格差异带来的应力差。
35.n型gan外延层3的厚度约1.5-2μm。
36.发光外延层4的厚度约1.5-2μm，其中包含多量子阱层、电流拓展层、p型半导体、p欧姆接触层。
37.保护层的厚度约0.5μm，可采用sio2或sin
x
。
38.步骤b：利用光刻工艺，形成贯穿保护层9、发光外延层4和n型gan外延层3的第一楔形沟槽510。
39.如图3b所示，优选采用含氯刻蚀气体，进行化学刻蚀，gan材料刻蚀速率约为300 nm/min，第一楔形沟槽510的刻蚀时间为12-15min，刻蚀深度为3.6-4.6μm，使第一楔形沟槽510停止于缓冲层2上。
40.通过调整刻蚀气体成分占比（recipe），尽量选择含氯刻蚀气体，让化学刻蚀占比更高，降低物理轰击气体占比，会使光阻在底部沉积，这样就可形成上大下小的楔形结构。
41.步骤c：沉积第一填充材料，并刻蚀第一填充材料，形成位于第一楔形沟槽中的第
一楔形结构。
42.如图3c所示，沉积高热膨胀系数的第一填充材料，如al2o3、beo等，刻蚀第一楔形沟槽周边多余的第一填充材料，形成第一楔形结构51。
43.步骤d：利用光刻工艺，形成贯穿保护层、发光外延层和部分n型gan外延层的第二楔形沟槽。
44.如图3d所示，优选采用含氯刻蚀气体，进行化学刻蚀，通过调节刻蚀时间形成第二楔形沟槽520。第二楔形沟槽520的刻蚀时间为7-10min，刻蚀深度为2.1-3.1μm，使第二楔形沟槽520停止于n型gan外延层3中间，同时形成发光单元的台阶40。
45.步骤e：沉积第二填充材料，并刻蚀第二填充材料和保护层，形成位于第二楔形沟槽中的第二楔形结构。
46.如图3e所示，沉积具有导电性的第二填充材料，如cu或au等，刻蚀第二楔形沟槽周边多余的第二填充材料以及发光区域的保护层9，形成第二楔形结构52。
47.步骤f：沉积并刻蚀n电极金属，形成覆盖第一楔形结构和第二楔形结构的n电极。
48.如图3f所示，沉积金属al作为n电极金属，厚度约0.5μm，然后对n电极金属进行刻蚀，形成n电极7，即共阴极金属互联网络。
49.步骤g：沉积形成覆盖在n电极和发光外延层上的绝缘层。
50.如图3g所示，在一些实施例中，本步骤具体包括：在发光面板的发光区域，形成覆盖n电极7的第一应力传递层81。利用光刻工艺，在n电极7上方，也是第一楔形结构51和第二楔形结构52上方，形成第一应力传递层81。第一应力传递层81膜质致密，硬度较大，不吸收压应力，可以直接将应力作用在台阶40边缘及第一楔形结构51、第二楔形结构52上，并转换为对n型gan外延层3的压应力，以释放n型gan外延层3的张应力。
51.在发光面板的发光区域，形成覆盖发光外延层4的第二应力传递层82。利用光刻工艺，在发光外延层4上方形成第二应力传递层82，第二应力传递层82膜质疏松，硬度较小，可以吸收键合界面以及p电极退火膨胀带来压应力，能缓解台阶40中间较大的压应力，提高led器件发光效率。
52.步骤h：在发光面板的发光区域，形成位于发光外延层上的p电极通孔，在p电极通孔中填充p电极金属，形成p电极。
53.如图3h所示，利用光刻工艺，在每个发光单元中形成p电极通孔，然后p电极通孔中填充p电极金属，形成p电极6。
54.步骤i：在发光面板的电极区域，形成位于n电极上的n电极通孔，在n电极通孔中填充n电极金属，形成n电极的输入端。
55.如图3i所示，在电极区域沉积保护层9，与步骤a中的保护层9叠加在一起，利用光刻工艺刻蚀保护层9，形成位于n电极上的n电极通孔，然后在n电极通孔中填充n电极金属，形成n电极的输入端71，用于与驱动基板键合。
56.在一些实施例中，该发光面板的制作方法还包括：步骤j：与驱动基板进行键合，并去除衬底。
57.将发光面板与驱动基板键合在一起，再去除硅衬底，即可制成micro-led器件，该micro-led器件能够降低外延层翘曲度，提升发光效率。
58.本公开提供的发光面板的制作方法，与上述本公开提供的发光面板具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
59.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
60.以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
或beo，所述第二楔形结构为cu或au。10.根据权利要求7所述的发光面板的制作方法，其特征在于，还包括：与驱动基板进行键合，并去除衬底。

技术总结
本公开涉及显示技术领域，特别涉及一种发光面板及其制作方法，能够释放GaN外延层应力，降低外延层翘曲度，提升发光效率。该发光面板包括衬底、N型GaN外延层、发光外延层、第一楔形结构、第二楔形结构、P电极和N电极；所述N型GaN外延层和所述发光外延层形成于所述衬底上，所述第一楔形结构贯穿所述发光外延层和所述N型GaN外延层，所述第二楔形结构贯穿所述发光外延层和部分所述N型GaN外延层；所述P电极位于所述发光外延层上，所述N电极覆盖所述第一楔形结构和所述第二楔形结构。形结构和所述第二楔形结构。形结构和所述第二楔形结构。


技术研发人员：陈良键 张羽 岳大川 蔡世星 林立 李小磊 伍德民
受保护的技术使用者：深圳市奥视微科技有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/7/25