一种微型发光二极管垂直芯片结构、其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种LED芯片，特别是涉及一种微型发光二极管(micro-LED)垂直芯片结构、其制备方法及应用。

背景技术

随着超高清小间距大屏幕商业显示等应用的发展需求，以及AR(AugmentedReality，增强现实)、VR(Virtual Reality，虚拟现实)、MR(混合现实技术)等新型显示应用的兴起，对LED光源的尺寸微缩化提出了挑战。特别是为了提高显示分辨率，通常要求LED芯片的尺寸小于几十微米，甚至1～5μm。另外，可见光通信的发展也要求LED芯片尺寸向micro尺寸迈进。但由于LED芯片工作需要正、负两个电极，因而制备如此微小尺寸的芯片，鉴于电极尺寸的限制，垂直结构是理想的选择。然而，垂直结构中LED出光面的电极严重影响了LED的发光效率，导致LED亮度损失。虽然LED倒装结构的出光面没有因电极而引起的亮度损失，但因该结构需要在LED同一面/侧制备正、负两个电极，故而限制了LED芯片的尺寸，很难实现小于5μm以下的LED。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微型发光二极管垂直芯片结构、其制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一些实施例提供了一种微型发光二极管垂直芯片结构，其包括外延结构，所述外延结构包括沿设定方向依次设置的第一半导体层、有源区和第二半导体层；其中，所述第一半导体层、第二半导体层分别与第一电极、第二电极配合，所述第一电极分布于第一半导体层周围，并与第一半导体层的侧壁形成电性接触。

在一些实施方式中，所述第一电极环绕第一半导体层设置形成光学挡墙结构。

在一些实施方式中，所述第一半导体层的侧壁处形成有连续环绕设置的重掺杂区，所述重掺杂区与第一电极形成欧姆接触。

本发明的一些实施例还提供了一种制备所述微型发光二极管垂直芯片结构的方法，其包括：

提供用于制作LED芯片的外延结构的步骤，所述外延结构包括沿设定方向依次层叠的第一半导体层、有源区和第二半导体层；

制作与所述外延结构配合的第一电极、第二电极的步骤；

进一步的，其中制作所述第一电极的步骤包括：

在所述第一半导体层的选定区域刻蚀出图形沟道；

至少在所述图形沟道中设置第一金属层，并利用所述第一金属层在第一半导体层侧壁形成第一电极。

在一些实施方式中，制作所述第一电极的步骤还包括：在所述第一半导体层上设置与所述图形沟道对应的掩模，并使所述第一半导体层的选定区域从掩模中暴露出，再对所述选定区域进行重掺杂处理，之后在所述选定区域刻蚀出所述图形沟道，并使所述图形沟道环绕余留的重掺杂区设置。

在一些实施方式中，制作所述第一电极的步骤还包括：在形成所述第一电极后，再次对所述第一半导体层进行减薄处理，直至使所述第一半导体层的顶端高度低于第一电极的顶端高度，从而使所述第一电极形成为环绕第一半导体层设置的光学挡墙结构。

本发明的一些实施例还提供了所述微型发光二极管垂直芯片结构在制备光学组件等产品中的用途。

与现有技术相比，本发明以上实施例提出的微型发光二极管垂直芯片结构之中，通过采用芯片侧壁电极结构，可以避免因电极设置在出光面上而对micro-LED芯片所发光的吸收，增加micro-LED芯片的发光效率，同时还可以起到光反射的作用，从而进一步提高微型发光二极管的光提取效率和亮度，并且还可以减少各micro-LED芯片之间的光串扰，避免色坐标偏移，提高显示色纯度，以及，还可以使micro-LED芯片的尺寸得以进一步缩小，进而能进一步提升微型发光二极管器件的集成度，提高显示分辨率。同时，亦可实现晶圆级阵列芯片，避免巨量转移，简化工艺，节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1中一种微型发光二极管垂直芯片结构的示意图；

图2a是本发明实施例1中一种LED芯片外延结构的示意图；

图2b是在图2a所示外延结构上设置掩模的示意图；

图2c是对图2b中的掩模进行图形化处理的示意图；

图2d是在图2c中的第一半导体层内形成p型重掺杂区的示意图；

图2e是在图2d中的第一半导体层内形成图形沟道的示意图；

图2f是以光刻胶对图2e所示器件的表面进行平面化的示意图；

图2g是在对图2f所示器件进行光刻处理后再在其表面蒸镀金属层的示意图；

图2h是对图2g所示器件进行金属剥离形成第一电极的示意图；

图2i是在图2h所示器件中形成绝缘隔离结构的示意图；

图2j是在图2i所示器件中的衬底上形成第二电极的示意图；

图3是本发明实施例2中一种微型发光二极管垂直芯片结构的示意图；

图4是本发明实施例3中一种微型发光二极管垂直芯片结构的示意图；

图5是本发明实施例4中一种微型发光二极管垂直芯片结构的示意图；

图6是本发明实施例5中一种微型发光二极管垂直芯片结构的示意图；

图7a是本发明实施例5中一种LED芯片外延结构的示意图；

图7b是在图7a所示外延结构上蒸镀用于制作第二电极的金属层的示意图；

图7c是在图7b所示器件的第一半导体层上设置掩模的示意图；

图7d是对图7c中的掩模进行图形化处理的示意图；

图7e是在图7d中的第一半导体层内形成n型重掺杂区的示意图；

图7f是在图7e中的第一半导体层内形成图形沟道的示意图；

图7g是以光刻胶对图7f所示器件的表面进行平面化的示意图；

图7h是在对图7g所示器件进行光刻处理后再在其表面蒸镀用于制作第一电极的金属层的示意图；

图7i是对图7h所示器件进行金属剥离形成第一电极的示意图；

图7j是在图7i所示器件中形成绝缘隔离结构的示意图；

图7k是在图7j所示器件中的衬底上形成第二电极的示意图；

图8是本发明实施例6中一种微型发光二极管垂直芯片结构的示意图；

图9是本发明实施例7中一种微型发光二极管垂直芯片结构的示意图。

具体实施方式

如前所述，由于现有技术的不足，导致业界一直难以克服如下的micro-LED技术瓶颈，即：垂直结构由于电极吸光而导致的亮度损失，需要大幅度提高LED光源的亮度；不同像素点之间的光串扰，严重影响显示的色坐标和色纯度；以及，倒装结构的micro-LED由于芯片尺寸限制，无法进一步提高显示分辨率。

有鉴于此，本案发明人经长期研究和实践，得以提出本发明的技术方案，如下将予以详细的解释说明。

本发明实施例的一个方面提供的一种微型发光二极管垂直芯片结构包括外延结构，所述外延结构包括沿设定方向依次设置的第一半导体层、有源区和第二半导体层；其中，所述第一半导体层、第二半导体层分别与第一电极、第二电极配合，所述第一电极分布于第一半导体层周围，并与第一半导体层的侧壁形成电性接触。

进一步的，所述第一半导体层远离有源区的一侧表面被设置为所述微型发光二极管垂直芯片结构的出光面。

其中，通过将所述第一电极设置于第一半导体层的侧壁，使其既可以与第一半导体层形成良好的电学接触，亦可防止其对出光面的占用，杜绝其对LED所发射光的吸收和阻挡，提高器件发光效率。

其中，所述的设定方向可以是所述外延结构的厚度方向。

在一些实施方式中，所述第一电极环绕第一半导体层设置形成光学挡墙结构。如此，既可以将LED的侧向发光反射，进一步提高微型发光二极管的光提取效率，同时还可以减少各LED芯片之间的光串扰。

较为优选的，所述光学挡墙结构的内环面为镜面结构。

在一些实施方式中，所述第一电极与第一半导体层的侧壁形成欧姆接触。

进一步的，所述第一半导体层的侧壁处形成有连续环绕设置的重掺杂区，所述重掺杂区与第一电极形成欧姆接触。

其中，所述重掺杂区的导电特性与第一半导体层一致，即，可以是p型或n型的。

其中，所述重掺杂区的径向截面形状可以是圆环形、矩形或其它规则或不规则形状，且不限于此。

在一些实施方式中，所述微型发光二极管垂直芯片结构还包括光转换结构，所述光转换结构设置在所述第一半导体层上。

进一步的，所述光转换结构包括覆设在第一半导体层上的量子点光转换材料层。

当然，所述光转换结构还可以采用本领域已知的其它光转换结构，例如由荧光粉、荧光纳米颗粒等形成的薄膜、封装胶层等，但不限于此。

此外，所述光转换结构可以直接覆盖在第一半导体层表面，也可以采用远端光转换(如量子点或荧光粉)块或膜等，且不限于此。其优势是可以实现RGB全彩显示，无需巨量芯片转移，从而有效节约成本。

进一步的，所述第一半导体层与第二半导体层的导电类型不同。例如，所述第一半导体层、第二半导体层中任一者是p型的，另一者是n型的。

在一些实施方式中，所述第一半导体层与有源区之间还设置有载流子阻挡层(如电子或空穴阻挡层)，所述第一电极设置在载流子阻挡层上。

在一些实施方式中，所述第一半导体层为p型层，并且所述第一半导体层与有源区之间还设置有电子阻挡层(EBL)，所述第一电极设置在电子阻挡层上。进一步的，所述电子阻挡层也是p型的。或者，所述第一半导体层为n型层，并且所述第一半导体层与有源区之间还设置有空穴阻挡层，所述第一电极设置在空穴阻挡层上。相应的，所述空穴阻挡层也是n型的。

在一些实施方式中，所述第一半导体层、第二半导体层分别为p型层、n型层，所述第二半导体层与第二电极之间分布有导电衬底，或者，所述第二电极设置在第二半导体层上且与第二半导体层形成欧姆接触。进一步的，所述导电衬底与第二半导体具有相同导电类型。

在一些实施方式中，所述第一半导体层为n型层，所述第一电极设置在有源层上。进一步的，所述第一电极环绕第一半导体层设置。

进一步的，所述第一半导体层、第二半导体层分别为n型层、p型层，所述第二电极设置在第二半导体层上且与第二半导体层形成欧姆接触。

在一些实施方式中，所述有源区包括多量子阱有源区。

在一些实施方式中，所述微型发光二极管垂直芯片结构还包括绝缘隔离结构，所述绝缘隔离结构至少环绕第一半导体层及有源区设置。

进一步的，所述绝缘隔离结构可以由二氧化硅、氧化铝、氮化硅等各类绝缘介质材料形成，也可以由空气等形成，且不限于此。

较为优选的，所述绝缘隔离结构可以采用不透光的绝缘材料形成。

在本发明的以上实施例中，所述外延结构的材质可以选用本领域已知的III-V族半导体材料或其它半导体材料。例如，可以选用GaN、AlN、InN、AlGaN、InGaN、GaAs、AlGaAs、AlGaInP、InP、GaP、InGaAsP等，且不限于此。并且，所述外延结构可以采用本领域已知的金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)、分子束外延(MBE)等外延生长技术生长形成。

进一步的，所述外延结构中还可以包含成核层、缓冲层等本领域已知的其它结构层。

在本发明的以上实施例中，所述第一电极、第二电极可以选用本领域已知的各类导电性能良好的材料形成，例如ITO、Au、Ti、Al、Ag、Cu、Ni、Cr等或其合金，且不限于此。并且，所述第一电极、第二电极可以采用本领域已知的金属溅射(Sputter)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、电子束蒸镀(e-beam)等方式制作形成，且不限于此。

本发明实施例的另一个方面还提供了一种光学组件，其包括多个发光单元，其中至少一个发光单元具有所述的微型发光二极管垂直芯片结构。

在一些实施方式中，所述发光单元的径向尺寸在5μm以下。当然，所述发光单元的径向尺寸也可以大于5μm，例如被调整为数十微米乃至数百微米。但较为优选的可以控制在5μm以下。

在一些实施方式中，所述多个发光单元均具有所述的微型发光二极管垂直芯片结构。

在一些实施方式中，所述多个发光单元是集成设置的，例如以阵列形式设置。

进一步的，所述多个发光单元是在同一外延片上刻蚀加工形成，使得所述光学组件呈现为晶圆级器件。

在一些实施方式中，所述多个发光单元是彼此分立的。

进一步的，所述光学组件可以是应用于显示设备或光通信设备等的各类光学模组，且不限于此。

本发明实施例的另一个方面还提供了一种制备所述微型发光二极管垂直芯片结构的方法，其包括：

提供用于制作LED芯片的外延结构的步骤，所述外延结构包括沿设定方向依次层叠的第一半导体层、有源区和第二半导体层；以及

制作与所述外延结构配合的第一电极、第二电极的步骤；

进一步的，其中制作所述第一电极的步骤包括：

在所述第一半导体层的选定区域刻蚀出图形沟道；

至少在所述图形沟道中设置第一金属层，并利用所述第一金属层在第一半导体层侧壁形成第一电极。

在一些实施方式中，制作所述第一电极的步骤包括：在所述第一半导体层上设置与所述图形沟道对应的掩模，并使所述第一半导体层的选定区域从掩模中暴露出，再对所述选定区域进行重掺杂处理，之后在所述选定区域刻蚀出所述图形沟道，并使所述图形沟道环绕余留的重掺杂区设置。

其中，用于对所述选定区域进行重掺杂处理的方式可以选用本领域已知的离子注入，等离子体处理、热扩散等方式，且不限于此。

依据所述第一半导体层导电类型的不同，所述重掺杂处理可以是p型或n型重掺杂处理。通过使所述图形沟道环绕余留的重掺杂区设置，当在所述图形沟道内制作第一电极时，可以利用所述重掺杂区，使第一电极与第一半导体层形成更好的欧姆接触。

在一些实施方式中，制作所述第一电极的步骤还包括：依照本领域已知的方式，采用金属剥离工艺(metal lift-off technology)来制作形成所述第一电极。

例如，可以通过涂覆光致抗蚀剂/光刻胶、并经过曝光、显影后，在第一半导体层上形成具有所需图形的光致抗蚀剂膜(仅使与第一电极对应的区域暴露出)，并以该光致抗蚀剂膜作为掩模，带胶蒸镀所需的金属，然后在去除该掩膜的同时，把胶膜上的金属一起剥离，进而在第一半导体层上形成第一电极。

或者，也可以先采用金属剥离工艺在所述图形沟道处沉积金属层，而后在制作绝缘隔离结构的过程中，将分布在与绝缘隔离结构对应区域处的金属层刻蚀去除，进而形成第一电极。

在一些实施方式中，所述的制备方法还包括：在所述图形沟道处对第一半导体层和有源区进行刻蚀，直至形成的刻蚀沟槽的槽底到达或进入第二半导体层，进而形成所述绝缘隔离结构。

进一步的，在第一半导体层上对应于刻蚀沟槽的区域直接暴露在外时，可以直接自第一半导体层进行刻蚀，从而形成所述的刻蚀沟槽。而在第一半导体层上对应于刻蚀沟槽的区域上覆盖有用于形成第一电极的金属层时，可以在该区域依次对该金属层、第一半导体层进行刻蚀，从而形成所述的刻蚀沟槽。

进一步的，还可以依照本领域已知的方式，利用光刻工艺及原子层沉积(ALD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或者两者结合等方式在所述刻蚀沟槽内填充二氧化硅、氮化硅、氧化铝等绝缘介质，以形成所述绝缘隔离结构。

进一步的，若采用不透光的绝缘材料形成所述绝缘隔离结构，可以更好的避免各LED芯片之间的光串扰。

在一些实施方式中，所述的制备方法还包括：在形成所述第一电极后，对所述第一半导体层进行减薄处理，直至使所述第一半导体层的顶端高度低于第一电极的顶端高度，从而使所述第一电极形成为环绕第一半导体层设置的光学挡墙结构。

进一步的，可以采用本领域已知的方式，例如光刻及干法或湿法刻蚀等对所述第一半导体层进行减薄处理，且不限于此。

在一些实施方式中，所述的制备方法还包括：在所述第一半导体层上设置光转换结构。所述光转换结构的材质及设置方式如前文所述。

在一些实施方式中，所述第二半导体层是在衬底上生长形成的，而制作所述第二电极的步骤包括：

将所述衬底与第二半导体层分离，之后在所述第二半导体层上制作第二电极；

或者，在所述衬底上制作第二电极。

进一步的，若所述衬底为绝缘衬底或不透光衬底，则可以将所述衬底与第二半导体层分离，之后在所述第二半导体层上制作第二电极。

进一步的，若所述衬底为透光的导电衬底，则可以将所述衬底减薄，之后在所述衬底上制作第二电极。

进一步的，所述第二电极可以与衬底或第二半导体层整面接触，以提高电流注入的均匀性。

其中，所述的衬底可以选用本领域已知的蓝宝石衬底、Si衬底、GaN衬底、SiC衬底、AlN衬底、氧化镓衬底、GaAs衬底、GaP衬底、InP衬底等，且不限于此。

本发明以上实施例提供的微型发光二极管垂直芯片结构制备方法与现有的半导体器件制程兼容，且可实现晶圆级微型发光二极管阵列芯片，较之现有微型发光二极管制备工艺更为简单高效，成本更低、良品率更高，因此具有更好的应用前景。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在如下实施例中，若非特别说明，则使用的各类试剂及各类加工、测试设备均是本领域已知的，并可以从市场途径获取，以及，其中采用的各种加工方法，例如光刻、干法或湿法刻蚀、金属剥离工艺、物理或化学沉积工艺等均可以依据本领域已知的方式实施。

实施例1：请参阅图1所示，本实施例提供的一种微型发光二极管垂直芯片结构包括在n型导电衬底107(如GaN等)上形成的外延结构，所述外延结构包括从下向上依次生长形成的第二半导体层105(如GaN)、有源区103(如In

该微型发光二极管垂直芯片结构在使用时，由有源层产生的光线可以从第一半导体层射出(如图中箭头所示)，因第一电极是环绕第一半导体层设置，故而不会占用有效出光面，从而增加该微型发光二极管垂直芯片结构的发光效率和亮度，并且还可在一定程度上阻挡光线的侧向传播，减少各微型发光二极管垂直芯片结构之间的光串扰。

一种制作所述微型发光二极管垂直芯片结构的方法包括如下步骤：

S1、在导电衬底107上依次外延生长第二半导体层105、有源区103、第三半导体层104、电子阻挡层102和第一半导体层101等，获得LED芯片外延结构，如图2a所示；

S2、如图2b所示，在第一半导体层上设置掩模111(如氧化硅SiO

S3、如图2d所示，采用离子注入方法对第一半导体层的选定区域进行p型重掺杂，形成p型重掺杂区108，以利于在后续制程中使第一电极与第一半导体侧壁形成欧姆接触；

S4、如图2e所示，继续采用光刻、干法或湿法刻蚀等工艺等对第一半导体层的选定区域进行刻蚀，以形成所需的图形沟道113，但在所述图形沟道所环绕的区域内保留部分的p型重掺杂区108；

S5、利用金属剥离工艺在第一半导体层的侧壁形成第一电极106，具体的，如图2f所示，可以先在第一半导体层上涂敷光刻胶112，平面化，并针对选定的区域进行图形化曝光显影，使得图形沟道113露出，再在第一半导体层及芯片表面的其它区域上蒸镀金属层106’(如图2g所示)，剥离形成第一电极(如图2h所示)；

S6、继续采用光刻、干法刻蚀等工艺等对外延结构进行加工，从而在各微型发光二极管垂直芯片结构之间形成绝缘隔离结构109(如图2i所示)，起到隔离和钝化芯片侧壁的作用。该绝缘隔离结构中采用的绝缘介质材料可以是氮化硅、SiO

S7、将导电衬底107减薄，之后采用蒸镀、溅射等方式在导电衬底上形成第二电极110，如图2j所示。进一步的，还可以将所述第二电极110进一步加工为图形化的分立电极。或者，也可以直接在导电衬底上蒸镀或溅射形成具有图形化分立结构的第二电极110。

在本实施例中，也可以通过机械、激光划刻等方式将各微型发光二极管垂直芯片结构分离，使之形成为分立的发光单元。

实施例2：本实施例提供的一种微型发光二极管垂直芯片结构与实施例1基本相同，区别在于：请参阅图3所示，其中第一电极106’的顶端高度高于第一半导体层101’的顶端高度，从而形成环绕第一半导体层设置的光学挡墙结构。优选的，所述光学挡墙结构的内环面可以设置为镜面结构。如此，不仅可以杜绝第一电极占用微型发光二极管正面有效出光面带来的问题，而且还可以利用第一电极起到光反射的作用，从而进一步提高该微型发光二极管垂直芯片结构的光提取效率和亮度，增加正向出光，同时更好的减少乃至消除各微型发光二极管垂直芯片结构之间的光串扰。

本实施例的微型发光二极管垂直芯片结构的制备工艺与实施例1也基本相同，区别在于还包括：

S8、继续采用光刻、干法或湿法刻蚀等工艺等对第一半导体层进行加工，使其减薄(亦即，使其顶端高度降低)，直至使第一电极的顶端与第一半导体层的顶端形成一定的高度差，进而使第一电极形成所述的光学挡墙结构。

实施例3：本实施例提供的一种微型发光二极管垂直芯片结构与实施例2基本相同，且为深紫外光芯片，区别在于：请参阅图4所示，在第一半导体层上还覆设有量子点光转换材料层115。特别是，可以在相邻微型发光二极管垂直芯片结构的第一半导体层上间隔覆设红色、绿色、蓝色量子点光转换材料层，由此实现全彩显示。本实施例的优势至少在于：无需巨量芯片转移，与红、绿、蓝三色微型发光二极管全彩显示技术相比，工艺简化，可以节约成本。

相应的，本实施例的微型发光二极管垂直芯片结构的制备工艺与实施例2也基本相同，区别在于还包括：

S9、在第一半导体层上通过光刻或者喷墨打印、旋涂等方法涂覆红色、绿色或蓝色量子点光转换材料层。

实施例4：本实施例提供的一种微型发光二极管垂直芯片结构与实施例1基本相同，区别在于：请参阅图5所示，第二电极110直接形成在第二半导体层105上。

相应的，本实施例的微型发光二极管垂直芯片结构的制备工艺与实施例1也基本相同，区别在于：

步骤S1中采用的是吸光的衬底(如Si等)；

步骤S7中，是先采用本领域已知的方式将衬底与第二半导体层剥离，之后采用电子束蒸镀(e-beam)、PECVD、磁控溅射(Sputter)等方式在第二半导体层105上形成第二电极。

进一步的，本实施例的制备工艺还可以包括前述实施例2、3中步骤S8、S9的操作。

实施例5：请参阅图6所示，本实施例提供的一种微型发光二极管垂直芯片结构包括外延结构，所述外延结构包括从下向上依次生长形成的第一半导体层205、有源区203、第三半导体层204、电子阻挡层202和第二半导体层201。所述第二半导体层201、第三半导体层204及电子阻挡层202均是p型的，而第一半导体层205是n型的，所述有源区203采用多量子阱有源区(MQW)。所述第二半导体层201、第一半导体层205分别与第二电极206、第一电极210配合，所述第一电极环绕设置于第一半导体层周围，所述第一半导体层的侧壁处形成有n型重掺杂区208，所述n型重掺杂区与第一电极形成欧姆接触。所述第一电极和n型重掺杂区的径向截面可以是圆环形、矩形或其它形状的。所述第一电极、第二电极均可采用金属电极。进一步的，所述第一半导体层至有源区周围还环绕设置有绝缘隔离结构209，所述绝缘隔离结构包括环绕第一半导体层至有源区设置的隔离槽，所述隔离槽的槽底到达或进入第二半导体层，在所述隔离槽内还可填充有二氧化硅等绝缘介质。

该微型发光二极管垂直芯片结构在使用时，由有源层产生的光线可以从第一半导体层射出(如图中箭头所示)，因第一电极是环绕第一半导体层设置，故而不会占用有效出光面，从而增加该微型发光二极管垂直芯片结构的发光效率和亮度，并且还可在一定程度上阻挡光线的侧向传播，减少各微型发光二极管垂直芯片结构之间的光串扰。

一种制作所述微型发光二极管垂直芯片结构的方法包括如下步骤：

S1、在衬底207上依次外延生长第一半导体层205、有源区203、第三半导体层204、电子阻挡层202和第二半导体层201等，获得LED芯片外延结构，如图7a所示；

S2、按照本领域已知的方式，采用电子束蒸镀(e-beam)、PECVD、磁控溅射等方式在衬底207上形成用于制作第二电极206的金属层206’，如图7b所示；

S3、将所述外延结构翻转，并采用本领域已知的方式将衬底207与第一半导体层205剥离，再在第一半导体层上设置掩模211(如二氧化硅SiO

S4、采用离子注入等方式对第一半导体层的选定区域214进行n型重掺杂，形成n型重掺杂区208，如图7e所示，以利于在后续制程中使第一电极与第一半导体侧壁形成欧姆接触；

S5、继续采用光刻、干法或湿法刻蚀等工艺等对第一半导体层的s选定区域进行刻蚀，以形成所需的图形沟道213，但在所述图形沟道所环绕的区域内保留部分的n型重掺杂区208，如图7f所示；

S6、利用金属剥离工艺在第一半导体层的侧壁形成第一电极210，具体的，可以先在第一半导体层上涂敷光刻胶212，平面化，如图7g所示，并针对选定的区域进行图形化曝光显影，使得图形沟道213露出，再在第一半导体层及芯片表面的其它区域上蒸镀金属210’，如图7h所示，剥离形成第一电极，如图7i所示；

S7、采用光刻、刻蚀等工艺等对外延结构进行加工，从而在各微型发光二极管垂直芯片结构之间形成绝缘隔离结构209，起到隔离和钝化芯片侧壁的作用，如图7j所示。该绝缘隔离结构中采用的绝缘介质材料可以是SiO

S8、采用光刻、刻蚀等工艺对金属层206’进行图形化处理，形成第二电极206，如图7k所示。优选的，第二电极206具有反射光特点。

在本实施例中，也可以通过机械、激光划刻等方式将各微型发光二极管垂直芯片结构分离，使之形成为分立的发光单元。

实施例6：本实施例提供的一种微型发光二极管垂直芯片结构与实施例5基本相同，区别在于：请参阅图8所示，其中第一电极210’的顶端高度高于第一半导体层205’的顶端高度，从而形成环绕第一半导体层设置的光学挡墙结构。优选的，所述光学挡墙结构的内环面可以设置为镜面结构。如此，不仅可以杜绝第一电极占用微型发光二极管正面有效出光面带来的光效损失问题，而且还可以利用第一电极起到光反射的作用，从而进一步提高该微型发光二极管垂直芯片结构的光提取效率和亮度，增加正向出光，同时更好的减少乃至消除各微型发光二极管垂直芯片结构之间的光串扰。应用于显示时可以避免色坐标偏移，提高显示色纯度。

本实施例的微型发光二极管垂直芯片结构的制备工艺与实施例5也基本相同，区别在于还包括：

S9、采用光刻、干法或湿法刻蚀等工艺等对第一半导体层进行加工，使其减薄(亦即，使其顶端高度降低)，直至使第一电极的顶端与第一半导体层的顶端形成一定的高度差，进而使第一电极形成所述的光学挡墙结构。

实施例7：本实施例提供的一种微型发光二极管垂直芯片结构与实施例6基本相同，且为深紫外光芯片，区别在于：请参阅图9所示，在第一半导体层上还覆设有量子点光转换材料层215。特别是，可以在相邻微型发光二极管垂直芯片结构的第一半导体层上间隔覆设红色、绿色、蓝色量子点光转换材料层，由此实现全彩显示。本实施例的优势至少在于：无需巨量芯片转移，与红、绿、蓝三色微型发光二极管全彩显示技术相比，可以节约成本。

相应的，本实施例的微型发光二极管垂直芯片结构的制备工艺与实施例2也基本相同，区别在于还包括：

S10、在第一半导体层上通过光刻或者喷墨打印、旋涂等方法涂覆红色、绿色或蓝色量子点光转换材料层。

以上实施例1-7所提供的微型发光二极管垂直芯片结构还可以作为发光单元与相应驱动模块组配形成光学模组，所述光学模组可以应用于显示设备、光通信设备等，且不限于此。所述驱动模块可以选自本领域已知的多种类型的驱动模块，例如CMOS驱动模块等，且不限于此。

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前述要素，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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。