CN114566515A - 微型发光二极管显示芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施方式提供一种微型发光二极管显示芯片及其制备方法。微型发光二极管显示芯片包括：第一基板包括驱动电路和与驱动电路电性连接的多个第一触点；LED半导体层，包括层叠设置的第一掺杂型半导体层、有源层和第二掺杂型半导体层，LED半导体层划分为多个LED单元；多个绝缘件，设置于第一基板上，对应第一触点且具有暴露第一触点的开孔；键合层，位于第一基板和LED半导体层之间，包括与第一掺杂型半导体层电性连接的键合主体部和位于开孔的键合垫，绝缘件使键合垫与键合主体部绝缘，LED单元的第二掺杂型半导体层经键合垫与第一触点电性连接。通过设置绝缘件和键合垫位于开孔内，使键合垫与键合主体部、第一触点与键合主体部相绝缘，降低短接风险。
Description
技术领域
本说明书涉及显示技术领域，具体涉及一种微型发光二极管显示芯片及其制备方法。
背景技术
发光二极管(light-emitting diode，LED)作为一种可发光器件，被广泛应用在照明、显示等领域。随着技术的发展，微型发光二极管得到广泛关注。微型发光二极管将传统的发光二极管结构轻薄化、微小化、阵列化，微型发光二极管形成的发光器件具有高亮度、高像素密度、低功耗、长寿命等优势。
微型发光二极管显示器具有形成单个像素元件的微型发光二极管阵列。像素可以是显示屏上的微小照明区域，可以由许多像素构成图像。换句话说，像素可以是小的离散元素，它们一起构成显示器上的图像。像素通常以二维(2D)矩阵排列，并使用点、正方形、矩形或其他形状表示。像素可以是显示器或数字图像的基本单元，并具有几何坐标。
现有技术中的Micro-LED显示器的通常的制作流程是：首先形成Micro-LED单个器件或者阵列，然后将Micro-LED器件或者阵列批量转移至电路基板(例如，TFT板或COMS板等)上，最后进行封装。然而，由于Micro-LED尺寸小，定位精度要求高，如何高效率、高成品率的将Micro-LED芯片批量转移到电路基板上，成为将Micro-LED应用于微型显示技术领域急需突破的技术瓶颈。
发明内容
有鉴于此，本说明书多个实施方式致力于提供一种微型发光二极管显示芯片及其制备方法，有利于提高良率，进一步扩大微型发光二极管显示芯片在微显示领域的产品应用。
本说明书实施方式提供一种微型发光二极管显示芯片，包括：第一基板，包括驱动电路和与所述驱动电路电性连接的多个第一触点；设置于所述第一基板上的LED半导体层，包括层叠设置的第一掺杂型半导体层、有源层和第二掺杂型半导体层，所述LED半导体层被划分为多个可被独立驱动的LED单元，所述多个LED单元阵列排布，所述第一触点位于相邻的所述LED单元之间；多个绝缘件，设置于所述第一基板上并对应所述第一触点设置，且所述绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔；位于所述第一基板和所述LED半导体层之间的键合层，包括与所述第一掺杂型半导体层电性连接的键合主体部和位于所述开孔内的键合垫，所述绝缘件使所述键合垫与所述键合主体部相互绝缘，所述键合垫与所述第一触点电性连接；所述LED单元对应的第二掺杂型半导体层经所述键合垫与所述第一触点电性连接使每一所述LED单元能够被独立驱动。
本说明书实施方式提供一种微型发光二极管显示芯片制备方法，包括：提供第一基板，所述第一基板包括驱动电路和与所述驱动电路电性连接的多个第一触点；在所述第一基板上对应所述第一触点设置绝缘件，且所述绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔；提供第二基板，所述第二基板上设置有LED半导体层；将所述第一基板与所述LED半导体层进行键合，在所述第一基板与所述LED半导体层之间形成键合层；所述绝缘件被包覆于所述键合层内；去除所述第二基板；将所述LED半导体层加工形成阵列排布的多个LED单元，且使相邻的所述LED单元能够独立的被驱动；蚀刻除去位于多个选定区域的键合层，从而暴露所述绝缘件，所述键合层留存于所述绝缘件的所述开孔中的部分形成键合垫，所述键合垫与所述第一触点电性连接；所述第一触点位于相邻的所述LED单元之间，各所述LED单元经所述键合垫与所述第一触点电性连接使每一所述LED单元能够被独立驱动。
本说明书实施方式，通过形成对应第一触点设置的绝缘件，绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔，键合垫位于绝缘件的开孔内，从而通过绝缘件将第一触点和键合主体部隔开，并且绝缘件使键合垫与键合主体部相互绝缘，有利于LED单元短接问题的解决。此外，由于设置了绝缘件，保留了开孔内的键合垫，绝缘件对应位置的键合层可以厚度相较于未设置绝缘件厚度降低，在形成能够被独立驱动的LED单元时可以减少键合层的去除厚度，降低工艺难度，同时可以降低由于键合层去除工艺中造成的短接风险，有利于良率的提升。
附图说明
图1所示为一实施方式提供的微型发光二极管显示芯片的剖视结构示意图。
图2所示为一实施方式提供的第一基板和绝缘件的俯视结构示意图。
图3所示为一实施方式提供的第一基板和绝缘件的剖视结构示意图。
图4所示为一实施方式提供的第一基板和绝缘件的剖视结构示意图。
图5所示为一实施方式提供的微型发光二极管显示芯片的俯视结构示意图。
图6所示为一实施方式提供的微型发光二极管显示芯片的剖视结构示意图。
图7所示为一实施方式提供的微型发光二极管显示芯片的剖视结构示意图。
图8所示为一实施方式提供的微型发光二极管显示芯片的剖视结构示意图。
图9所示为一实施方式提供的微型发光二极管显示芯片的剖视结构示意图。
图10所示为一实施方式提供的微型发光二极管显示芯片的剖视结构示意图。
图11a-11f所示为一实施方式提供的微型发光二极管显示芯片制备方法中处于不同制备阶段的结构示意图。
图12a-12e所示为一实施方式提供的微型发光二极管显示芯片制备方法中处于不同制备阶段的结构示意图。
图13a-13e所示为一实施方式提供的微型发光二极管显示芯片制备方法中处于不同制备阶段的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书保护的范围。
本说明书中的“在...上”的含义应该以最广义的方式解释，使得“在...上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还意味着包括存在两者之间的中间部件或层的“在某物上”。
本说明书中所使用的术语“层”是指包括具有一定厚度的区域的材料部分。层可以在整个下层或上层结构上延伸，或者可以具有小于下层或上层结构的范围的程度。此外，层可以是均质或不均质连续结构的区域，其厚度小于连续结构的厚度。例如，层可以位于连续结构的顶表面和底表面之间或在其之间的任何一对水平平面之间。层可以水平地、垂直地和/或沿着锥形表面延伸。层可以包括多层。例如，半导体层可以包括一个或多个掺杂或未掺杂的半导体层，并且可以具有相同或不同的材料。
本说明书中使用的术语“微型”发光二极管显示芯片是指根据本说明书的实施方式的某些结构的描述性尺寸。本说明书中使用的术语“微型”旨在表示0.1至100μm的规模。然而，应明白，本说明书实施方式不一定限于此，并且实施方式的某些方面可以适用于更大的以及可能更小的尺寸规模。
正如背景技术中提到的，在形成微型发光二极管显示芯片的过程中存在器件不良的问题。申请人经过仔细研究发现，产生此技术问题的原因在于，在制备微型发光二极管显示芯片过程中需要在包括驱动电路的第一基板与设置在第二基板上的LED半导体层键合后形成多个LED单元，并使得LED单元与第一基板上的第一触点电性连接，从而实现LED单元的驱动。为了实现第一基板和LED半导体层的键合，可以在LED半导体层或者第一基板至少一者中设置键合材料层，例如键合金属，第一基板与LED半导体层键合形成键合层。键合层包括键合金属，键合层具有导电性，且键合层为连续结构，键合层覆盖了第一触点，因此为了实现LED单元的驱动至少需要将覆盖第一触点的键合层去除。由于材料特性和尺寸限制，键合层不易去除。键合层去除过程中容易产生去不尽或过度去除的问题，去不尽的情况下会造成LED单元的短接，无法正常发光，而过度去除会对第一基板造成损伤。即使是精确控制工艺参数，也存在键合层去除过程中飞溅、残留等问题，造成LED单元短接，影响微型发光二极管显示芯片的制备良率。
本说明书实施方式，提供了一种微型发光二极管显示芯片。微型发光二极管显示芯片可以包括：第一基板，包括驱动电路和与所述驱动电路电性连接的多个第一触点；设置于所述第一基板上的LED半导体层，包括层叠设置的第一掺杂型半导体层、有源层和第二掺杂型半导体层，所述LED半导体层被划分为多个可被独立驱动的LED单元，所述多个LED单元阵列排布，所述第一触点位于相邻的所述LED单元之间；多个绝缘件，设置于所述第一基板上并对应所述第一触点设置，且所述绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔；位于所述第一基板和所述LED半导体层之间的键合层，包括与所述第一掺杂型半导体层电性连接的键合主体部和位于所述开孔内的键合垫，所述绝缘件使所述键合垫与所述键合主体部相互绝缘，所述键合垫与所述第一触点电性连接；所述LED单元对应的第二掺杂型半导体层经所述键合垫与所述第一触点电性连接使每一所述LED单元能够被独立驱动。
在一些实施方式中，第一基板可以是互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor,CMOS)基板、可以是薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)基板、可以是硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)基板。第一基板可以包括半导体材料。例如，硅、碳化硅、氮化镓、锗、砷化镓、磷化铟。第一基板可以包括非导电材料。例如，玻璃、蓝宝石。第一基板可以包括驱动电路，驱动电路可以用于驱动LED单元。驱动电路可以为有源矩阵驱动电路，或者可以为无源矩阵驱动电路。第一基板可以包括多个第一触点，多个第一触点与驱动电路电性连接。一个第一触点可以与一个LED单元连接，用于实现各LED单元的独立驱动。第一触点可以至少部分外露于基板表面，有利于LED单元和第一触点的电性连接。以第一基板为薄膜晶体管基板为例，第一基板可以包括：形成在衬底上的栅极，形成在栅极背对衬底一侧的栅极绝缘层，形成在栅极绝缘层背对栅极一侧的有源层，形成在有源层以及栅极绝缘层表面的层间绝缘层，层间绝缘层上开设有源极通孔、漏极通孔，源极、漏极由有源层靠近通孔的上表面分别经源极通孔、漏极通孔延伸至层间绝缘层表面，设于源极、漏极、以及层间绝缘层上的平坦化层，设于平坦化层上并与源极或漏极电性连接的第一触点。多个第一触点分别用于与LED单元的电极层电性连接。例如，第一触点可以与LED单元的阴极电性连接，用于为LED单元提供阴极电压。
请参阅图1-图3。为了便于描述微型发光二极管显示芯片结构，图1所示为一实施方式提供的微型发光二极管显示芯片剖视结构示意图；图2、图3所示为一实施方式提供的微型发光二极管显示芯片中第一基板和绝缘件的结构示意图。图3为对应图2中沿线A-A＇的剖视结构示意图。
请参阅图1。在一些实施方式中，微型发光二极管显示芯片包括LED半导体层400，LED半导体层400位于第一基板100上。LED半导体层400可以位于第一基板100设置有第一触点110的一侧。LED半导体层400可以包括层叠设置的第一掺杂型半导体层411、有源层412和第二掺杂型半导体层413。第一掺杂型半导体层可以为P型半导体层，相应地，第二掺杂型半导体结构可以为N型半导体层。N型半导体层或者P型半导体层可以包括Ⅱ-Ⅵ族材料。例如，硒化锌(ZnSe)。N型半导体层或者P型半导体层可以包括Ⅲ-Ⅴ氮族化合物材料。例如，氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)或氮化铝铟镓(AlInGaN)。第一掺杂型半导体层与第二掺杂型半导体层可以包括不同的掺杂物。例如，N型半导体层可以包括硅或锗等掺杂物。P型半导体层可以包括镁或碳等掺杂物。N型半导体层与P型半导体层层以为单层结构、可以包括多层结构。有源层可以包括量子阱(quantumwell,QW)材料，可以为单层量子阱发光材料、可以包括多重量子阱(multiple quantumwell,MQW)发光材料、或者包括量子阱材料和势垒材料交替层叠形成的结构。第一掺杂型半导体层411靠近第一基板100，有源层412位于第一掺杂型半导体层411和第二掺杂型半导体层413之间。LED半导体层400可以被划分为多个可被独立驱动的LED单元410，如图1示出了三个LED单元。多个LED单元阵列排布，第一触点可以位于相邻的所述LED单元之间，一个LED单元可以与一个第一触点电性连接，用于实现各LED单元的独立驱动。LED半导体层被划分为多个可被独立驱动的LED单元，可以理解，各LED单元分别包括LED半导体层部分区域的第一掺杂型半导体层、有源层和第二掺杂型半导体层。多个LED单元之间可以通过至少部分厚度的第一掺杂型半导体层连接，或者可以通过第一掺杂型半导体层、至少部分厚度的有源层连接。多个LED单元之间可以间隔设置，多个LED单元的第一掺杂型半导体层、有源层和第二掺杂型半导体层可以相互间隔设置。多个LED单元的至少第二掺杂型半导体层间隔设置，从而使得多个LED单元可以电隔离，可以满足LED单元被独立驱动的需求。第一触点可以位于相邻的LED单元之间，LED半导体层可以暴露出各第一触点。LED单元可以与相邻的第一触点电性连接，一个LED单元可以对应一个第一触点并通过第一触点被独立驱动。
请参阅图1-图3。在一些实施方式中，微型发光二极管显示芯片包括多个绝缘件210，绝缘件210设置于第一基板100上。绝缘件可以位于第一基板表面。绝缘件的材料可以为绝缘材料。绝缘件的材料为金属氧化物，或有机材料中的至少一种。金属氧化物或者有机材料具有出色的绝缘性能，同时便于图形化，降低形成绝缘件的工艺难度。具体的，绝缘件的材料可以为二氧化硅、氮化硅、氧化铝、二氧化锆、二氧化钛中的至少一种。绝缘件的材料可以为聚酰亚胺，SU-8光刻胶，苯并环丁烯(BCB)中的至少一种。绝缘件210对应第一触点110设置，且绝缘件210具有暴露对应的第一触点110的开孔。可以是一个第一触点110对应一个绝缘件210，且第一触点110通过绝缘件210中设置的开孔暴露出来，从而与LED单元电性连接。第一基板100上可以形成间隔设置的多个绝缘件，能够减少绝缘件的设置区域，有利于微型发光二极管显示芯片的轻薄化和降低LED单元的短接风险。绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔，相应的，绝缘件可以为中空结构，从而形成具有开孔的绝缘件，绝缘件的开孔暴露出第一触点，由于LED单元和第一触点电性连接，便于实现LED单元的驱动。
请参阅图1。在一些实施方式中，微型发光二极管显示芯片可以包括键合层310，键合层310可以位于第一基板100和LED半导体层400。键合层的材料可以包括金属。键合层的材料可以是铝(Al)、铜(Cu)、铂(Pt)、铬(Cr)、钛(Ti)、锗(Ge)、镍(Ni)、金(Au)、锡(Sn)等金属材料中至少一种。键合层310可以包括键合主体部311和键合垫312。键合主体部311可以与第一掺杂型半导体层411电性连接，键合垫312位于开孔内。键合垫312与键合主体部311相互绝缘，可以是键合垫312与键合主体部311通过绝缘件210空间上隔开，从而实现相互绝缘。键合主体部311和键合垫312材料可以相同。键合垫312与第一触点110电性连接；LED单元对应的第二掺杂型半导体层经键合垫与所述第一触点电性连接，使每一LED单元能够被独立驱动。LED单元上可以设置有电极层，电极层与第二掺杂型半导体层和键合垫电性连接，实现LED单元对应的第二掺杂型半导体经键合垫与所述第一触点电性连接。
本说明书实施方式提供的微型发光二极管显示芯片，通过设置绝缘件，绝缘件对应第一触点，从而能够利用绝缘件将第一触点与键合主体部隔开，绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔，键合垫位于开孔内，从而能够满足第一触点和LED单元的电性连接的同时将键合垫和键合主体部隔开，有利于LED单元短接问题的解决。并且，由于设置了键合垫，可以提高LED单元和第一触点电性连接的稳定性。此外，由于设置了绝缘件，绝缘件对应第一触点设置有开孔，可以理解，在制备微型发光二极管显示芯片工艺中，可以仅去除覆盖在绝缘件上的键合层材料，实现键合垫和键合主体部的相互绝缘，绝缘件相较于未设置绝缘件的区域凸出于第一基板表面，从而利用绝缘件降低了需要被去除的键合层的厚度，可以降低键合层去除工艺难度。绝缘件和键合垫的存在，可以起到保护第一触点的效果，有利于微型发光二极管显示芯片良率的提升。
请参阅图2和图3。在一些实施方式中，绝缘件210对应第一触点110设置，且绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔，可以是第一触点110位于绝缘件210在第一基板100上的正投影的外轮廓内，绝缘件可以将第一触点和键合主体部隔开，可以避免LED单元的短接。第一触点可以至少部分上表面外露于第一基板，绝缘件的开孔暴露绝缘件对应的第一触点。第一触点外露于第一基板表面部分位于绝缘件210在第一基板100上的正投影的外轮廓内，则可以实现第一触点和键合主体部的相互绝缘。
请参阅图3和图4。在一些实施方式中，绝缘件210具有暴露对应的第一触点110的开孔，可以是第一触点110至少部分位于绝缘件210在第一基板100上的正投影的内轮廓内，从而能够通过键合垫实现第一触点和LED单元的电性连接。第一触点可以位于绝缘件在第一基板上的正投影的内轮廓内，有利于提高第一触点和键合垫的接触面积，提高电性连接稳定性。第一触点110可以至少部分位于绝缘件210在第一基板100上的正投影的内轮廓内，且位于绝缘件210在第一基板100上的正投影的外轮廓内。可以理解，在第一触点至少部分外露于基板表面的情况下，可以是至少外露于基板表面的第一触点位于绝缘件210在第一基板100上的正投影的外轮廓内。从而在满足第一触点和LED单元之间电性连接需求的同时解决LED单元短接问题。
请参阅图5-图7。图6为对应图5中沿线B-B＇的剖视结构示意图；图7为对应图5中沿线A-A＇的剖视结构示意图。为了解释的目的，用虚线示出了电极层600和钝化层510下方的结构。在一些实施方式中，微型发光二极管显示芯片可以包括：钝化层510，设置于第二掺杂型半导体层413上，具有对应键合垫312的第一开孔和对应第二掺杂型半导体层413的第二开孔；电极层600，设置于钝化层510上，通过第一开孔和第二开孔与各LED单元的键合垫312和第二掺杂型半导体层413电性连接。钝化层510位于第二掺杂型半导体层413上，钝化层可以位于第二掺杂型半导体层413表面。钝化层510可以位于第二掺杂型半导体层413上，且延伸至绝缘件210背对第一基板100一侧表面。钝化层可以由绝缘材料制备。钝化层材料可以为二氧化硅、氮化硅、氧化铝等材料中的至少一种。钝化层材料可以与绝缘件材料相同，或者可以不同。钝化层510延伸至绝缘件210背对第一基板100一侧表面，钝化层510可以与绝缘件210背对第一基板100一侧表面接触，钝化层510可以覆盖绝缘件210。钝化层510具有对应第二掺杂型半导体层413的第二开孔，钝化层510暴露出各LED单元的第二杂型半导体层413背对第一基板100一侧表面的至少部分区域，用于实现电极层600和第二掺杂型半导体层413的电性连接；钝化层510具有对应键合垫312的第一开孔，电极层600可以与键合垫312直接接触实现电性连接。
在一些实施方式中，电极层的材料可以为透明导电材料。例如，氧化铟锡(ITO)。微型发光二极管显示芯片中LED单元的出光方向可以为沿着LED半导体层靠近电极层的方向，透明导电材料有利于出光效率的提高。键合层的材料可以为金属。例如，铝(Al)、铜(Cu)、铂(Pt)、铬(Cr)、钛(Ti)、锗(Ge)、镍(Ni)等。键合主体部的材料和键合垫的材料可以相同。钝化层和绝缘件可以使得电极层和键合主体部隔开，电极层和键合主体部空间上隔离、没有直接接触，从而相互绝缘。键合垫可以降低电极层沿垂直于第一基板靠近LED半导体层方向的延伸厚度，可以提高电极的连续性，降低电极层和第一触点实现电性连接的高度差，有利于提高电性连接的稳定性。
请参阅图5-图7。在一些实施方式中，电极层600可以包括多个间隔设置的电极结构610，多个LED单元的电极结构610间隔设置，各电极结构与LED单元对应。对应多个LED单元的键合主体部311可以一体设置，与多个LED单元的第一掺杂型半导体层411电性连接的键合主体部311之间可以相互连接，有利于降低驱动难度。可以理解，键合主体部311可以作为LED单元中与第一掺杂型半导体层411连接的电极。一个LED单元可以对应部分区域的键合主体部311和一个电极结构610。
在一些实施方式中，第一基板100还包括与驱动电路电性连接的第二触点，LED单元对应的第一掺杂型半导体层411经键合主体部311与第二触点电性连接。多个LED单元的键合主体部311可以相互连接，或者至少部分LED单元的键合主体部311可以相互连接。LED单元通过第一触点和第二触点与驱动电路电性连接，实现LED单元的驱动。
请参阅图1和图8。在一些实施方式中，绝缘件210高度小于或等于键合主体部311高度。有利于在制备过程中形成平整的表面，便于LED半导体层的制备。键合垫高度可以等于绝缘件高度，绝缘件高度可以小于键合主体部高度。第一基板具有靠近绝缘件一侧的第一表面，绝缘件210高度可以是沿着垂直于第一基板的第一表面方向绝缘件的尺寸，键合主体部311高度可以是沿着垂直于第一基板的第一表面方向键合主体部的尺寸。本说明书实施方式中高度或厚度可以指沿着垂直于第一基板的第一表面方向的尺寸。
请参阅图1和图8。在一些实施方式中，键合垫312高度小于或等于绝缘件210高度。相应的，键合垫312可以位于绝缘件210设有的开孔内，有利于利用绝缘件210实现键合垫312与键合主体部311相互绝缘。键合垫312高度可以是沿着垂直于第一基板的第一表面方向的键合垫的尺寸。
可以理解，键合垫312可以高度小于或等于键合主体部311高度。键合垫312高度可以等于绝缘件110高度，键合垫312高度可以等于键合主体部311高度。
请参阅图9。在一些实施方式中，LED半导体层包括与各LED单元一一对应的台阶结构4131，多个LED单元的台阶结构间隔设置，钝化层510包覆台阶结构的周向。为了便于理解，图8中虚线框中示意出台阶结构4131。台阶结构间隔设置，可以满足多个LED单元被独立驱动的需求。钝化层包覆台阶结构的周向可以保护LED半导体层和实现第二掺杂型半导体层和电极层的电性连接。
在一些实施方式中，台阶结构4131高度可以大于或等于第二掺杂型半导体层413厚度，从而多个LED单元的第二掺杂型半导体层413间隔设置。LED单元的台阶结构可以至少通过第一掺杂型半导体层411连接。台阶结构4131可以包括第二掺杂型半导体层413；或者，台阶结构4131可以包括第二掺杂型半导体层413和至少部分厚度的有源层412；或者，台阶结构4131可以包括第二掺杂型半导体层413、有源层412和部分厚度的第一掺杂型半导体层411。台阶结构高度大于或等于第二掺杂型半导体层厚度，可以使得多个LED单元之间电隔离，从而满足LED单元被独立驱动的需求。台阶结构高度可以小于LED半导体层厚度，可以增加LED半导体层和键合层之间的接触面积，可以提高LED单元的稳定性，降低脱落风险。台阶结构高度可以为台阶结构沿着垂直于第一基板的第一表面方向的尺寸。第二掺杂型半导体层厚度可以为第二掺杂型半导体层沿着垂直于第一基板的第一表面方向的尺寸。
请参阅图10。在一些实施方式中，微型发光二极管显示芯片可以包括位于相邻LED单元之间的离子注入阻隔材料710，离子注入阻隔材料用于电隔离相邻的LED单元。离子注入阻隔材料可以包括H+、He+、N+、O+、F+、Mg+、Si+或Ar+等离子中的一种或者多种。离子注入阻隔材料710高度大于或等于所述第二掺杂型半导体层413厚度。离子注入阻隔材料710高度可以小于LED半导体层厚度。离子注入阻隔材料高度可以理解为沿垂直于第一基板的第一表面方向，具有离子注入阻隔材料的高度范围。离子注入阻隔材料710高度可以与第二掺杂型半导体层413厚度相同；离子注入阻隔材料710高度可以与第二掺杂型半导体层413厚度和至少部分厚度的有源层412厚度之和相同；或者离子注入阻隔材料710高度可以与第二掺杂型半导体层413厚度、有源层412厚度和部分厚度的第一掺杂型半导体层411厚度之和相同。离子注入阻隔材料将相邻LED单元隔开，从而使得相邻的LED单元电隔离，形成多个阵列排布的LED单元，实现满足LED单元可被独立的需求。
在一些实施方式中，对应多个LED单元的第一掺杂型半导体层一体连接。多个LED单元可以分别具有位于LED半导体层的台阶结构；或者，多个LED单元之间可以具有离子注入阻隔材料。多个LED单元的第一掺杂型半导体层一体连接，可以是通过部分厚度的第一掺杂型半导体层一体连接；可以是通过第一掺杂型半导体层、至少部分厚度有源层一体连接。一体连接可以提高LED单元和相邻膜层的粘附性，同时有利于LED半导体层的保护。
在一些实施方式中，绝缘件210为中空的柱体。例如，绝缘件可以为中空的圆柱，绝缘件可以为中空的棱柱。绝缘件背离第一基板一侧表面在第一基板上的正投影可以与绝缘件靠近第一基板一侧表面重叠。便于工艺制备，有利于降低相邻膜层之间的间隙，提高稳定性。绝缘件在第一基板上的正投影可以为圆环，可以为矩形环，可以为多边形环。优选的，绝缘件在第一基板上的正投影为圆环形状，可以使得键合层在键合过程中更好浸润包覆该绝缘件。
在一些实施方式中，提供了一种微型发光二极管显示芯片制备方法。微型发光二极管显示芯片制备方法可以包括以下步骤。
步骤S110：提供第一基板，所述第一基板包括驱动电路和与所述驱动电路电性连接的多个第一触点。
请参阅图11a。在一些实施方式中，可以在第一基板100中形成驱动电路和第一触点110，第一触点与驱动电路电性连接。第一触点可以至少部分外露于第一基板表面。例如，第一触点的靠近绝缘件一侧表面可以至少部分外露于第一基板表面。第一基板可以为玻璃基板、蓝宝石基板。驱动电路可以为有源矩阵驱动电路，或者可以为无源矩阵驱动电路。
步骤S120：在所述第一基板上对应所述第一触点设置绝缘件，且所述绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔。
请参阅图11b。在一些实施方式中，可以采用沉积工艺在第一基板100表面形成绝缘件210。沉积工艺可以是化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺。绝缘件的材料可以为二氧化硅、氮化硅、氧化铝中的至少一种。
在一些实施方式中，在第一基板上对应第一触点设置绝缘件，且绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔步骤中，可以包括：在第一基板表面沉积绝缘层，绝缘层连续延伸且覆盖各第一触点；刻蚀绝缘层的部分区域至暴露出第一基板以形成与各第一触点一一对应的绝缘件；其中，绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔。具体的，可以先沉积形成连续的绝缘层，再刻蚀去除绝缘层对应第一触点的区域，并且刻蚀绝缘层形成多个间隔设置的绝缘件，从而形成对应第一触点设置绝缘件，且绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔。
在一些实施方式中，可以通过掩膜在第一基板表面沉积对应第一触点设置有开孔的绝缘件。掩膜具有开口区和非开口区，开口区可以使得绝缘件的材料透过开口被刻蚀掉，非开口区的对应的材料则保留在第一基板上。可以理解，掩膜非开口区可以至少对应第一基板的第一触点，从而形成设有开孔的绝缘件。
请参阅图11c。在一些实施方式中，还可以第一基板100上设置键合金属320，键合金属320可以覆盖绝缘件110和第一基板100。键合金属可以与第一基板表面和绝缘件背离第一基板的表面接触。键合金属材料可以为Au、Sn、Cr、Ti、Pt、Al、Cu、Ge、Ni中至少一者。键合金属可以通过沉积、蒸镀、磁控溅射、热蒸镀、化学镀、电镀、电子束蒸发中的一种或多种工艺制备形成。
在一些实施方式中，键合金属320厚度大于或者等于绝缘件210厚度。在一些实施方式中，沿着垂直于第一基板的第一表面方向，键合金属厚度与绝缘件高度之比可以为1.5-2。有利于第一基板和LED半导体层进行键合后形成平坦的键合层。键合金属厚度可以大于绝缘件高度，从而第一基板与LED半导体层键合时，绝缘件高度不会影响键合效果，同时可以增大接触面积，有利于增大结合力。键合金属厚度可以为沿垂直于第一基板的第一表面方向键合金属的尺寸。绝缘件高度可以为沿垂直于第一基板的第一表面方向绝缘件的尺寸。在一些实施方式中，沿着垂直于第一基板的第一表面方向，键合金属厚度为100纳米-100微米。优选的，键合金属厚度为500纳米-1微米。
步骤S130：提供第二基板，所述第二基板上设置有LED半导体层。
请参阅图11d。在一些实施方式中，第二基板材料可以包括砷化镓、蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓、锗等材料中的一种或者多种。可以在第二基板810上设置LED半导体层400，LED半导体层400可以包括层叠设置的第一掺杂型半导体层411、有源层412和第二掺杂型半导体层413，第二掺杂型半导体层413靠近第二基板810。可以采用蒸镀工艺形成LED半导体层400。
在一些实施方式中，还可以在LED半导体层400上设置键合金属320，键合金属可以覆盖LED半导体层。键合金属材料可以为Cr、Ti、Pt、Al、Cu、Ge、Ni中至少一者。键合金属可以通过沉积、蒸镀、磁控溅射、热蒸镀、化学镀、电镀、电子束蒸发中的一种或多种工艺制备形成。可以在LED半导体层上和第一基板上设置键合金属。LED半导体层上和第一基板上设置的键合金属材料可以相同，或者可以不同。
步骤S140：将所述第一基板与所述LED半导体层进行键合，在所述第一基板与所述LED半导体层之间形成键合层；所述绝缘件被包覆于所述键合层内。
请参阅图11e。在一些实施方式中，第一基板和/或LED半导体层上可以设置有键合金属，第一基板和LED半导体层进行键合后，键合金属形成键合层310，键合层310覆盖第一基板100和绝缘件110，并填充于绝缘件110的开孔中。在第一基板上设置键合金属时，键合金属和绝缘件之间可以具有高度差，可以通过第一基板和LED半导体层进行键合消除高度差。键合层可以为连续延伸的结构，可以具有平坦的表面。
步骤S150：去除所述第二基板。
请参阅图11e、图11f。在一些实施方式中，可以采用激光剥离、机械剥离、刻蚀等方法中的一种或者多种进行第二基板810的去除。可以在键合后将第二基板810去除。去除第二基板后可以对第二掺杂型半导体层413进行薄化处理。薄化处理可以采用干法蚀刻或湿法蚀刻操作或化学机械抛光操作中的一种或者多种方式。薄化处理后的LED半导体层400的厚度可以为0.3微米-5微米，或者可以为0.4微米-4微米，或者可以为0.5微米-3微米。LED半导体层厚度可以为沿垂直于第一基板的第一表面方向LED半导体层的尺寸。
步骤S160：将所述LED半导体层加工形成阵列排布的多个LED单元，且使相邻的所述LED单元能够独立的被驱动。
请参阅图11f、图12a。在一些实施方式中，可以刻蚀LED半导体层400的至少部分厚度的部分区域形成台阶结构4131，用于形成阵列排布的多个LED单元。可以至少刻蚀去除部分区域的第二掺杂型半导体层413。使得多个LED单元的第二掺杂型半导体层间隔设置，以满足相邻的所述LED单元能够独立的被驱动的需求。或者可以刻蚀去除部分区域的第二掺杂型半导体层413和至少部分厚度的有源层412。或者可以刻蚀去除部分区域的第二掺杂型半导体层413、有源层412和部分厚度的第一掺杂型半导体层411。部分区域内未被刻蚀去除的LED半导体层厚度可以为0.05微米至1微米之间；或者可以为0.05微米至0.7微米；或者可以为0.05微米至0.5微米。可以采用干法刻蚀或者湿法刻蚀去除部分区域至少部分厚度的LED半导体层。部分区域内未被刻蚀去除的LED半导体层厚度可以连接多个LED单元，有利于降低膜层剥离风险。
请参阅图11f、图13a。在一些实施方式中，在LED半导体层的至少部分厚度的部分区域离子注入阻隔材料710。LED半导体层的至少部分厚度的部分区域离子注入阻隔材料，未被离子注入阻隔材料的LED半导体层可以用于形成LED单元。可以采用离子注入工艺。离子注入阻隔材料可以是H+、He+、N+、O+、F+、Mg+、Si+或Ar+等离子中的一种或者多种。可以在第二掺杂型半导体层中离子注入隔离材料。使得多个LED单元的第二掺杂型半导体层间隔设置，以满足相邻的所述LED单元能够独立的被驱动的需求。或者可以在第二掺杂型半导体层和至少部分厚度的有源层中离子注入隔离材料；或者可以在第二掺杂型半导体层、有源层和部分厚度的第一掺杂型半导体层中离子注入隔离材料，离子注入隔离材料区域的LED半导体层具有绝缘特性，未被离子注入的LED半导体层用于形成LED单元，LED半导体层可以划分为多个能够被独立驱动的LED单元。
步骤S170：蚀刻除去位于多个选定区域的键合层，从而暴露所述绝缘件，所述键合层留存于所述绝缘件的所述开孔中的部分形成键合垫，所述键合垫与所述第一触点电性性连接。
请参阅图12b或图13b。在一些实施方式中，选定区域可以包括覆盖绝缘件和开孔的区域。可以刻蚀去除绝缘件210表面的键合层310和对应开孔的至少部分厚度的键合层310，从而将绝缘件从键合层中暴露出来。键合层留存于绝缘件的开孔中的部分形成键合垫312。键合垫高度可以小于或等于所述开孔的深度。
在一些实施方式中，在形成台阶结构或者离子注入隔离材料后的LED半导体层覆盖绝缘件的情况下，可以去除覆盖绝缘件和开孔的LED半导体层形成LED单元。然后再去除选定区域的键合层，形成键合垫。绝缘件之外的键合层形成键合主体部。
步骤S180：所述第一触点位于相邻的所述LED单元之间，各所述LED单元经所述键合垫与所述第一触点电性连接使每一所述LED单元能够被独立驱动。
请参阅图12c与图12d，或参阅图13c与图13d。在一些实施方式中，可以在LED单元上设置钝化层510；在钝化层510对应键合垫312设置贯穿钝化层510的第一开孔以及对应第二掺杂型半导体413层设置贯穿钝化层510的第二开孔。钝化层材料可以包括二氧化硅、氧化铝、氮化硅、聚酰亚胺、SU-8光刻胶或其他可光敏材料。可以采用沉积工艺形成钝化层。钝化层可以连续延伸，在LED单元具有台阶结构的情况下，钝化层可以包覆LED单元周向面；在LED半导体层的部分区域离子注入隔离材料的情况下，钝化层覆盖LED单元和离子注入隔离材料所在区域。可以采用刻蚀工艺形成第一开孔和第二开孔。可以去除钝化层覆盖键合垫的区域，以形成第一开孔，可以去除钝化层覆盖第二掺杂型半导体层的至少部分区域，以形成第二开孔。
在一些实施方式中，可以在LED单元上设置电极层；其中电极层与第二掺杂型半导体层和键合垫电性连接。以使得各LED单元经键合垫与第一触点电性连接。从而使每一所述LED单元能够被独立驱动。
请参阅图12e或图13e。在一些实施方式中，可以在LED单元上设置电极层之前，在LED单元上设置钝化层，并在所述钝化层510对应所述键合垫设置贯穿所述钝化层510的第一开孔以及对应所述第二掺杂型半导体413层设置贯穿所述钝化层510的第二开孔。可以在所述钝化层510上设置电极层600；其中电极层通过第一开孔和第二开孔与和键合垫312和第二掺杂型半导体层413电性连接。实现LED单元经键合垫312与第一触点110电性连接。电极层可以包括导电材料。例如，ITO、Cr、Ti、Pt、Au、Al、Cu、Ge或Ni中的一者或者多者。电极层可以通过沉积或蒸镀形成。在一些实施方式中，电极层600可以包括多个间隔设置的电极结构610，电极结构对应LED单元设置。可以采用掩膜形成多个间隔设置的电极结构。
在一些实施方式中，第一基板还包括与驱动电路电性连接的第二触点，LED单元对应的第一掺杂型半导体层经键合主体部与第二触点电性连接。
本说明书实施方式提供的微型发光二极管显示芯片制备方法，通过在第一基板上设置绝缘件，在去除覆盖绝缘件的键合层时绝缘件可以起到保护第一基板的作用；并且由于绝缘件的存在，可以无需完全去除开孔内的键合层，能够降低电极层在垂直于第一基板上表面方向的延伸高度，有利于提高电性连接的稳定性。由于绝缘件的设置，可以减少去除键合层的厚度，有利于工艺难度的降低，和防止去除过程中键合层材料飞溅、除不尽等问题造成的LED单元短接，同时绝缘件可以起到第一触点和键合主体部、键合主体部与键合垫的绝缘效果，有利于避免LED单元的短接，有利于制备良率提升。此外，本申请实施方式中，多个LED单元一体成型，有利于微型发光二极管显示芯片制备难度的降低和制备良率的提升，有利于提高微型发光二极管显示芯片在微显示领域的产品中的应用。
本说明书中的多个实施方式本身均着重于强调与其他实施方式不同的部分，各实施方式之间可以相互对照解释。所属领域技术人员基于一般的技术常识对本说明书中的多个实施方式的任意组合均涵盖于本说明书的揭示范围内。
以上实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本说明书中的部分实施方式而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本说明书的公开范围之内。
Claims (19)
1.一种微型发光二极管显示芯片，其特征在于，包括：
第一基板，包括驱动电路和与所述驱动电路电性连接的多个第一触点；
设置于所述第一基板上的LED半导体层，包括层叠设置的第一掺杂型半导体层、有源层和第二掺杂型半导体层，所述LED半导体层被划分为多个可被独立驱动的LED单元，所述多个LED单元阵列排布，所述第一触点位于相邻的所述LED单元之间；
多个绝缘件，设置于所述第一基板上并对应所述第一触点设置，且所述绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔；
位于所述第一基板和所述LED半导体层之间的键合层，包括与所述第一掺杂型半导体层电性连接的键合主体部和位于所述开孔内的键合垫，所述绝缘件使所述键合垫与所述键合主体部相互绝缘，所述键合垫与所述第一触点电性连接；所述LED单元对应的第二掺杂型半导体层经所述键合垫与所述第一触点电性连接使每一所述LED单元能够被独立驱动。
2.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示芯片，其特征在于，所述绝缘件高度小于或等于所述键合主体部高度。
3.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示芯片，其特征在于，所述键合垫高度小于或等于所述绝缘件的高度。
4.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示芯片，其特征在于，所述绝缘件的材料为金属氧化物或者有机材料中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示芯片，其特征在于，还包括：
钝化层，设置于所述第二掺杂型半导体层上，具有对应所述键合垫的第一开孔和对应所述第二掺杂型半导体层的第二开孔；
电极层，设置于所述钝化层上，通过所述第一开孔和所述第二开孔与各所述LED单元的所述键合垫和所述第二掺杂型半导体层电性连接。
6.根据权利要求5所述的微型发光二极管显示芯片，其特征在于，
所述LED半导体层包括与各所述LED单元一一对应的台阶结构，多个所述LED单元的所述台阶结构间隔设置，所述钝化层包覆所述台阶结构的周向。
7.根据权利要求6所述的微型发光二极管显示芯片，其特征在于，所述台阶结构高度大于或等于所述第二掺杂型半导体层厚度。
8.根据权利要求5所述的微型发光二极管显示芯片，其特征在于，还包括：位于相邻所述LED单元之间的离子注入阻隔材料，所述离子注入阻隔材料用于电隔离相邻的所述LED单元。
9.根据权利要求8所述的微型发光二极管显示芯片，其特征在于，所述离子注入阻隔材料高度大于或等于所述第二掺杂型半导体层厚度。
10.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示芯片，其特征在于，所述第一基板还包括与所述驱动电路电性连接的第二触点，所述LED单元对应的第一掺杂型半导体层经所述键合主体部与所述第二触点电性连接。
11.根据权利要求5所述的微型发光二极管显示芯片，其特征在于，对应多个所述LED单元的所述第一掺杂型半导体层一体连接。
12.根据权利要求5所述的微型发光二极管显示芯片，其特征在于，所述电极层包括多个间隔设置的电极结构，多个所述LED单元的所述电极结构间隔设置，对应多个所述LED单元的所述键合主体部一体设置。
13.一种微型发光二极管显示芯片制备方法，其特征在于，包括：
提供第一基板，所述第一基板包括驱动电路和与所述驱动电路电性连接的多个第一触点；
在所述第一基板上对应所述第一触点设置绝缘件，且所述绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔；
提供第二基板，所述第二基板上设置有LED半导体层；
将所述第一基板与所述LED半导体层进行键合，在所述第一基板与所述LED半导体层之间形成键合层；所述绝缘件被包覆于所述键合层内；
去除所述第二基板；
将所述LED半导体层加工形成阵列排布的多个LED单元，且使相邻的所述LED单元能够独立的被驱动；
蚀刻除去位于多个选定区域的键合层，从而暴露所述绝缘件，所述键合层留存于所述绝缘件的所述开孔中的部分形成键合垫，所述键合垫与所述第一触点电性连接；
所述第一触点位于相邻的所述LED单元之间，各所述LED单元经所述键合垫与所述第一触点电性连接使每一所述LED单元能够被独立驱动。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述LED半导体层加工形成阵列排布的多个LED单元，且使相邻的所述LED单元能够独立的被驱动步骤中，包括：
刻蚀所述LED半导体层的至少部分厚度的部分区域；其中所述LED半导体层包括层叠设置的第一掺杂型半导体层、有源层和第二掺杂型半导体层，所述第一掺杂型半导体层靠近所述第一基板；刻蚀后的所述LED半导体层被划分为多个阵列排布的所述LED单元，相邻的所述LED单元能够独立的被驱动。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述LED半导体层加工形成阵列排布的多个LED单元，且使相邻的所述LED单元能够独立的被驱动步骤中，包括：
在所述LED半导体层的至少部分厚度的部分区域离子注入阻隔材料；其中所述LED半导体层包括层叠设置的第一掺杂型半导体层、有源层和第二掺杂型半导体层，所述第一掺杂型半导体层靠近所述第一基板；刻蚀后的所述LED半导体层被划分为多个阵列排布的所述LED单元，相邻的所述LED单元能够独立的被驱动。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一触点位于相邻的所述LED单元之间，将各所述LED单元经所述键合垫与所述第一触点电性连接使每一LED单元能够被独立驱动步骤中，包括：
在所述LED单元上设置电极层；其中所述电极层与所述第二掺杂型半导体层和所述键合垫电性连接。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述在所述LED单元上设置电极层之前，还包括：
在所述LED单元上设置钝化层；
在所述钝化层对应所述键合垫设置贯穿所述钝化层的第一开孔以及对应所述第二掺杂型半导体层设置贯穿所述钝化层的第二开孔。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述第一基板上对应所述第一触点设置绝缘件，且所述绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔步骤中包括：
在所述第一基板表面沉积绝缘层，所述绝缘层连续延伸且覆盖各所述第一触点；
刻蚀所述绝缘层的部分区域至暴露出所述第一基板以形成与各所述第一触点一一对应的绝缘件；其中，所述绝缘件具有暴露对应的第一触点的开孔。
19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述第一基板与所述LED半导体层进行键合的步骤中，包括：
在所述第一基板上和/或所述LED半导体层上设置键合金属；
将所述第一基板与所述LED半导体层进行键合，在所述第一基板与所述LED半导体层之间形成键合层；所述绝缘件被包覆于所述键合层内。
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| CN117096171A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-11-21 | 深圳市思坦科技有限公司 | 微型显示器件及其制备方法以及微型显示装置 |
| WO2024103962A1 (zh) * | 2022-11-16 | 2024-05-23 | 镭昱光电科技(苏州)有限公司 | 微显示器件及制备方法 |
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