一種可擴展型無源尋址led微顯示器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件的結(jié)構(gòu)和制備技術(shù)方案，所述的LED微顯示器件包括LED微型像素陣列和無源尋址型硅基驅(qū)動基板。在LED陣列中實現(xiàn)行LED像素點的n電極互連，在硅基基板上實現(xiàn)列LED像素點的P電極互連。然后通過倒裝焊接的方式實現(xiàn)LED陣列和硅基基板的鍵合。另外，通過在LED像素點的透明電極上涂覆全波段可見光二次輻射材料，使用紅綠藍對位分布式像素點濾色片覆蓋，或使用單色二次輻射材料對位分布式涂覆；通過行列掃描尋址供電微LED像素點，獲得藍紫光輻射，激發(fā)二次輻射材料，獲得全波段可見光，通過濾色片獲得三原色，或者通過直接激發(fā)單色二次輻射材料獲得，從而達到微顯示的目的。這種方法制備出的微顯示器件能夠達到微型、低壓低電流驅(qū)動、彩色顯示、壽命長等優(yōu)點。
【專利說明】
一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及平板顯示的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件。
【背景技術(shù)】
[0002]顯示技術(shù)是人類現(xiàn)代化進程中必不可少的一個陪伴者，它是一種將一定的電子文件通過特定的傳輸設(shè)備顯示到屏幕上再反射到人眼的顯示工具。其經(jīng)歷了電子槍顯示、液晶顯示、等離子顯示、OLED顯示、LED顯示等過程演變，同時也是從有效顯示面積低、耗能、不安全向著輕便、有效面積大、節(jié)能和環(huán)保的形態(tài)進化。
[0003]目前現(xiàn)有的LED微型顯示主要分為無源尋址型和有源尋址型兩種。
[0004]無源尋址是通過ICP刻蝕深溝道至藍寶石襯底層，將行與行之間的像素點進行隔離，然后通過行列金屬條的方式對像素點的n、p電極進行互連。這種方式最大的工藝難點在于傾斜深溝道的刻蝕和列金屬條的互連，深溝道的寬度過寬會造成行像素點分布稀松，影響分辨率;若深溝道寬度過窄，則很難刻蝕出傾斜度很大的斜坡，這樣可能會導(dǎo)致列互連金屬在深溝道處的斷裂，影響器件的可靠性。而且，盡管可以采用Si02作為介電絕緣層，但是行列之間依然存在很大的串擾。
[0005]有源尋址是將每一個LED微像素點與CMOS驅(qū)動晶體管通過倒裝焊接的方式進行連接，從而實現(xiàn)對每一個像素點的單獨控制。但是CMOS有源尋址驅(qū)動基板工藝過程異常復(fù)雜，且成本較高，很難制備成大尺寸陣列。
[0006]因此，需要開發(fā)出新的技術(shù)來實現(xiàn)低成本、大尺寸的LED微顯示器的制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件，該可擴展型無源尋址LED微顯示器件通過倒裝的方式實現(xiàn)LED微像素陣列和無源驅(qū)動硅基板的鍵合。而且，LED微像素陣列可以按照模塊進行擴展，實現(xiàn)大尺寸的微顯示器件。
[0008]本發(fā)明使用能夠激發(fā)二次輻射材料的LED外延片作為一次輻射基體。于藍紫色波段LED外延片的P型半導(dǎo)體層上制備出相互間電隔離的行列式分布像素點，并在像素點上制作出凸焊點，通過倒裝焊接的方式與外部驅(qū)動電路連通;然后剝離LED外延片的襯底，于N型半導(dǎo)體層上制備出網(wǎng)狀分布的透明電極，其行列式排布對應(yīng)P型層上的像素點的行列式分布位置，并制備出金屬電極與外部電路連通;然后在其透明電極上涂覆全波段可見光二次輻射材料，使用紅綠藍對位分布式像素點濾色片覆蓋，或使用單色二次輻射材料對位分布式涂覆;通過被動尋址供電P型像素點和被動尋址供電N型對位區(qū)域，獲得藍紫光輻射，激發(fā)二次輻射材料，獲得全波段可見光，通過濾色片獲得三原色，或者直接激發(fā)單色二次輻射材料獲得。從而達到微顯示的目的。這種方法制備出的微顯示器件能夠達到微型、低壓低電流驅(qū)動、彩色顯示、壽命長等優(yōu)點。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案是:一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件，包括LED微像素陣列和無源尋址型硅基驅(qū)動基板，所述LED微像素陣列和無源尋址型硅基驅(qū)動基板通過倒裝焊接的方式實現(xiàn)鍵合，其中，
所述同一行的LED微像素陣列的η電極連接到同一條總線上，所述總線連接到兩端的公用電極，行與行之間通過深溝道隔離開，所有P電極相互獨立，并在LED微像素點上表面制作P歐姆接觸電極和金屬焊墊；
所述的無源驅(qū)動硅基板包括列互連的金屬電極，并在與LED微像素點陣列對應(yīng)的地方制備金屬凸焊點。
[0010]進一步的，所述的LED微像素陣列依次為藍寶石襯底、緩沖層、n-GaN層、GaN基多量子講層、P-GaN層，透明電極層和Si02鈍化層，在LED微像素陣列的Si02鈍化層上開窗口并制備金屬焊墊，并在LED像素的P電極和η電極區(qū)域沉積Cr/Pd/Au作為歐姆接觸電極。
[0011 ]進一步的，行與行之間深溝道刻蝕到絕緣的藍寶石襯底，深度在4?Sum。
[0012]進一步的，所述的LED陣列可以作為一個模塊進行擴展。
[0013]進一步的，LED微像素陣列的公用η電極為雙側(cè)電極。
[0014]進一步的，無源尋址型驅(qū)動硅基基板的倒裝焊點為Sn或者In，通過回流方式形成焊球。
[0015]進一步的，所述的GaN基LED外延片的發(fā)光波段在100nm-480nm范圍內(nèi)，生長襯底可以是藍寶石、硅、SiC、GaN、AlN等;所述的行列式分布像素點至少為兩行兩列4個像素點；所述的像素點的形狀可以是任意可重復(fù)形狀，優(yōu)先選擇圓形;所述的P歐姆接觸電極可以是單層金屬，可以是多層皇積，也可以是合金層，包含反射層。
[0016]進一步的，所述的LED微陣列的透明電極材料可以是Ζη0、ΙΤ0、石墨烯或透過率大于零的金屬或?qū)щ姳∧げ牧?優(yōu)先選擇石墨烯，單層優(yōu)先;所述的網(wǎng)狀透明電極，由納米碳管、Ag納米線等紡織在透明電極薄膜上，優(yōu)先選擇將Ag納米線按照經(jīng)瑋紡織在石墨烯上，單根線直徑小于500nm;所述的金屬電極可以是單層金屬，可以是多層皇積，可以是合金層。
[0017]進一步的，使用激光剝離技術(shù)去除藍寶石襯底層，然后通過掩膜制備透明電極層。在透明電極上涂覆全波段二次輻射材料，覆蓋三原色濾色片，或直接涂覆三原色單色二次輻射材料。
[0018]進一步的，所述的二次輻射材料可以是同種材料，可以是多種材料混合，可以是量子點材料，可以是全可見光波段材料，可以是單色波段材料。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是:
1、在芯片上進行行互連，在Si基板上進行列互連，然后將芯片和基板倒裝焊接，從而實現(xiàn)像素點的行列互連。這樣做一是將非平面上的列互連轉(zhuǎn)換成平面上的列互連，不需要通過深溝道的的傾斜刻蝕來保證列互連的穩(wěn)定性，二是將行列進行空間上的隔離，將少了行列之間的串擾。
[0020]2、外延片的價格很高，不易制備大尺寸的陣列芯片。但是硅片的價格便宜，而且這種基板制備工藝簡單，可以使用6英寸、8英寸甚至12英寸的硅片制備大尺寸的基板。而陣列芯片可以作為一個模塊進行擴展。例如一個10*10陣列的芯片，通過2*2的基板進行擴展，就可以將分辨率提高到20*20。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明LED微像素陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明無源尋址硅基基板示意圖。
[0023]圖3是本發(fā)明可擴展的無源尋址硅基基板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4是本發(fā)明最終結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制;為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸;對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關(guān)系僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。
[0026]選擇生長性能均勻的藍紫色波段LED外延片，具有藍寶石襯底、n-GaN層1、GaN基多量子阱層2、p_GaN層3，并在LED像素的p-GaN層上形成ZnO或ITO薄膜，厚度在200nm-500nm。然后使用光刻膠涂覆，厚度在2um-3um間。通過光刻、ICP刻蝕等步驟形成像素點，像素點為圓柱形，直徑為10um，間距為5um，高度為10um-20um，呈行列式排布，本實例中使用4行10列作為示意。如圖1所示。然后在P電極區(qū)蒸鍍Cr/Ag/Pd/Au混合金屬層，厚度為20/200/40/200nm，其中Cr/Pd/Au作為電極，Ag層起反射作用。在η電極區(qū)域沉積Cr/Pd/Au作為歐姆接觸電極
然后制備倒裝焊接凸焊點，使用化學電鍍方式進行金屬填充，首先填充Cu層，通過控制電鍍參數(shù)，獲得8-15um的Cu(Ill)厚金屬層，然后電鍍填充金錫合金2-5um厚。然后去除光刻膠，再涂覆光刻膠保護好像素點上的金屬柱4，去除其他區(qū)域的金屬層。并且通過PECVD沉積S12作為鈍化層5保護和隔離像素點上的金屬柱。將金屬柱4與驅(qū)動電路板6綁定，形成被動尋址供電驅(qū)動。最終結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。
[0027]在透明電極層7上涂覆二次輻射材料層8，獲得可見光全波段光譜。對于如何獲得三原色像素點，則使用濾色片9取得。對應(yīng)每一個p-GaN層3上的像素點位上，在二次輻射層8上放置至少包含紅綠藍3個單元像素點10、11、12的可見光選擇通過點。其他地方為可見光不通過區(qū)。然后使用共晶焊接，將電連接點與相應(yīng)的驅(qū)動線路板連接起來。外面使用透明或不透明的絕緣保護膠13覆蓋，露出像素點發(fā)光區(qū)10、11、12。整個微顯示器件制備完成。如圖3示意。其通過對n-GaN層上的透明導(dǎo)電電極導(dǎo)通形成n-GaN層的被動尋址供電。通過對P-GaN層上的像素點的被動尋址供電最終形成微顯示的被動尋址點亮。通過被動尋址控制P電極可以更精確的驅(qū)動像素點，從而達到單個像素點亮度準確、像素點相互間不會串擾，通過被動尋址控制η電極可以防止整面供電時部分區(qū)域的失效。
[0028]本發(fā)明通過利用LED外延片的結(jié)構(gòu)，制造出被動尋址與被動尋址配合工作的微顯示器件，擴大了LED的應(yīng)用范圍，該技術(shù)將為近眼顯示技術(shù)的發(fā)展做出貢獻。
[0029]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件，包括LED微像素陣列和無源尋址型硅基驅(qū)動基板，所述LED微像素陣列和無源尋址型硅基驅(qū)動基板通過倒裝焊接的方式實現(xiàn)鍵合，其特征在于， 所述同一行的LED微像素陣列的η電極連接到同一條總線上，所述總線連接到兩端的公用電極，行與行之間通過深溝道隔離開，所有P電極相互獨立，并在LED微像素點上表面制作P歐姆接觸電極和金屬焊墊； 所述的無源驅(qū)動硅基板包括列互連的金屬電極，并在與LED微像素點陣列對應(yīng)的地方制備金屬凸焊點。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件，其特征在于:所述的LED微像素陣列依次為藍寶石襯底、緩沖層、n-GaN層、GaN基多量子阱層、p-GaN層，透明電極層和S12鈍化層，在LED微像素陣列的S12鈍化層上開窗口并制備金屬焊墊，并在LED像素的P電極和η電極區(qū)域沉積Cr/Pd/Au作為歐姆接觸電極。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件，其特征在于:行與行之間深溝道刻蝕到絕緣的藍寶石襯底，深度在4?Sum。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件，其特征在于:所述的LED陣列可以作為一個模塊進行擴展。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件，其特征在于:LED微像素陣列的公用η電極為雙側(cè)電極。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件，其特征在于:無源尋址型驅(qū)動硅基基板的倒裝焊點為Sn或者In，通過回流方式形成焊球。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件，其特征在于:所述的GaN基LED外延片的發(fā)光波段在100nm-480nm范圍內(nèi)，生長襯底可以是藍寶石、硅、SiC、GaN、AlN等;所述的行列式分布像素點至少為兩行兩列4個像素點;所述的像素點的形狀可以是任意可重復(fù)形狀，優(yōu)先選擇圓形;所述的P歐姆接觸電極可以是單層金屬，可以是多層皇積，也可以是合金層，包含反射層。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件，其特征在于:所述的LED微陣列的透明電極材料可以是ZnO、ITO、石墨稀或透過率大于零的金屬或?qū)щ姳∧げ牧?優(yōu)先選擇石墨烯，單層優(yōu)先;所述的網(wǎng)狀透明電極，由納米碳管、Ag納米線等紡織在透明電極薄膜上，優(yōu)先選擇將Ag納米線按照經(jīng)瑋紡織在石墨稀上，單根線直徑小于500nm;所述的金屬電極可以是單層金屬，可以是多層皇積，可以是合金層。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件，其特征在于:在透明電極上涂覆全波段二次輻射材料，覆蓋三原色濾色片，或直接涂覆三原色單色二次輻射材料。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種可擴展型無源尋址LED微顯示器件，其特征在于:所述的二次輻射材料可以是同種材料，可以是多種材料混合，可以是量子點材料，可以是全可見光波段材料，可以是單色波段材料。
【文檔編號】H01L33/38GK105914200SQ201610263299
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】滕東東, 王鋼, 劉立林, 楊浩, 吳明洋
【申請人】中山大學