CN115863326B - 微型发光二极管显示器件及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了微型发光二极管显示器件及制备方法，微型发光二极管显示器件包括：基板，基板具有触点；反射格栅层，反射格栅层具有阵列排布的多组凹槽；导电键合层，导电键合层位于基板与反射格栅层之间；绝缘层，绝缘层覆盖反射格栅层表面和凹槽侧壁；多个LED单元，LED单元位于凹槽内；触点上设有通孔，触点通过通孔与LED单元电性连接，以使LED单元单独被驱动。本申请通过选区外延制备LED单元，可以有效避免干法刻蚀或离子注入带来的LED单元侧壁损伤，同时更易实小尺寸台面，提高器件发光效率；同时，由于反射格栅层位于LED单元之间，还避免相邻像LED单元之间的光串扰，提高了显示器件的出光效率。

Description

微型发光二极管显示器件及制备方法

技术领域

本发明属于Micro-LED制造技术领域，具体涉及一种微型发光二极管显示器件及制备方法。

背景技术

微型发光二极管显示器件又称Micro-LED，因其每一个LED单元都能自发光而被广泛应用于近眼头戴式显示器和大面积自发光显示器中。相对于传统显示器件，Micro-LED具有高分辨率、高对比度、发光效率高和工作寿命长等优点，但随Micro-LED尺寸减小，其峰值外量子效率降低。外量子效率下降的主要原因是因为LED单元在制作过程中采用的干法刻蚀或离子注入会带来侧壁损伤，随LED单元尺寸的减小，其表面体积比增加，侧壁损伤对器件的发光效率影响也逐渐增加，同时相邻的LED单元之间还会存在光串扰现象，随着LED单元的进一步缩小，这个问题也变得更加严重。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种微型发光二极管显示器件，通过在反射格栅层之间外延生长LED单元以提高器件发光效率；本发明的另一目的在于提供上述微型发光二极管显示器件的制备方法。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明提供一种微型发光二极管显示器件，包括：

基板，所述基板包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点；

反射格栅层，位于所述基板上；所述反射格栅层具有阵列排布的多个凹槽，所述触点位于相邻的所述凹槽之间；

导电键合层，位于所述基板和所述反射格栅层之间；

绝缘层，所述绝缘层覆盖于所述反射格栅层的一表面上以及所述凹槽的侧壁上使所述反射格栅层与所述导电键合层之间绝缘；

多个LED单元，所述LED单元位于所述凹槽内，所述LED单元与所述导电键合层电性连接；所述触点上设有贯穿所述反射格栅层、所述绝缘层和所述导电键合层的通孔，所述触点通过所述通孔与对应的所述LED单元电性连接，以使所述LED单元单独被驱动。

在一些实施例中，还包括：

钝化层和电极层，所述钝化层覆盖所述反射格栅层的另一表面上以及所述通孔的内壁使所述电极层与所述反射格栅层、所述绝缘层和所述导电键合层电性隔离，所述钝化层上对应所述LED单元和所述触点的位置设置第一开孔和第二开孔；所述电极层通过所述第一开孔和所述第二开孔分别与对应的所述LED单元和所述触点电性连接。

在一些实施例中，还包括：

阻挡层，所述阻挡层位于所述反射格栅层和所述绝缘层之间，以阻挡所述反射格栅层的材料迁移扩散至LED单元中。

在一些实施例中，所述通孔贯穿所述阻挡层，所述钝化层覆盖所述阻挡层靠近所述通孔的一侧。

在一些实施例中，所述LED单元通过选择性外延生长的方式形成于所述凹槽内，所述LED单元包括第一掺杂型半导体层、第二掺杂型半导体层和位于两者之间的有源层。

在一些实施例中，所述LED单元之间的间距为1~10μm；所述LED单元的尺寸为1~10μm。

在一些实施例中，所述反射格栅层的厚度与所述LED单元的厚度比为（0.9~1.1）:1。

在一些实施例中，所述反射格栅层（12）的厚度为720~1650nm；所述LED单元的厚度为800~1500nm。

在一些实施例中，所述绝缘层的厚度为20~40nm；所述阻挡层的厚度为2~5nm；所述第一掺杂型半导体层的厚度为100~200nm；所述第二掺杂型半导体层的厚度为600~1000nm；所述有源层的厚度为100~300nm。

在一些实施例中，所述反射格栅层的材料选自Ag、Al、Au中的至少一种。

在一些实施例中，所述阻挡层的材料选自Ni、TiW、Pt、Cu中的至少一种。

在一些实施例中，所述绝缘层的材料选自SiN_x、SiO₂中的至少一种；所述第一掺杂型半导体层为n型半导体层，所述第二掺杂型半导体层为p型半导体层。

在一些实施例中，所述基板是硅基CMOS驱动板或薄膜场效应管驱动板。

在一些实施例中，本申请还提供微型发光二极管显示器件的制备方法，包括：

提供基板，所述基板包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点；

提供衬底，在所述衬底上形成种子层；

在所述种子层上形成反射格栅层，对所述反射格栅层进行图案化，以使所述反射格栅层具有阵列排布且暴露所述种子层的多个凹槽，所述触点位于相邻的所述凹槽之间；

形成绝缘层，所述绝缘层覆盖于所述反射格栅层的一表面上以及所述凹槽的侧壁上；

形成多个LED单元，所述LED单元形成于对应的所述凹槽内；

将所述基板和所述衬底通过导电键合层进行键合，并移除所述衬底和所述种子层；

形成多个通孔，所述通孔贯穿所述反射格栅层、所述绝缘层和所述导电键合层并暴露对应的所述触点，所述触点通过所述通孔与所述LED单元电性连接，以使所述LED单元单独被驱动。

在一些实施例中，所述触点通过所述通孔与所述LED单元电性连接，以使所述LED单元单独被驱动的步骤，进一步包括：

形成钝化层和电极层，所述钝化层覆盖所述反射格栅层的另一表面上以及所述通孔内壁使所述电极层与所述反射格栅层、所述绝缘层和所述导电键合层电性隔离；

在所述钝化层上对应所述LED单元和所述触点的位置设置第一开孔和第二开孔；所述电极层通过所述第一开孔和所述第二开孔分别与所述LED单元和所述触点电性连接。

在一些实施例中，提供绝缘层的步骤之前，还包括：

提供阻挡层，所述阻挡层位于所述反射格栅层和所述绝缘层之间。

在一些实施例中，所述LED单元通过选择性外延生长的方式形成于所述凹槽内，所述LED单元包括第一掺杂型半导体层、第二掺杂型半导体层和位于两者之间的有源层。

在一些实施例中，所述反射格栅层的材料选自Ag、Al、Au中的至少一种；和/或，

所述阻挡层的材料选自Ni、TiW、Pt、Cu中的至少一种；和/或，

所述绝缘层的材料选自SiN_x、SiO₂中的至少一种；和/或，

所述种子层的材料选自GaN、AlGaN、AlN、InN、InGaN、GaP、AlInGaP、AlGaAs中的至少一种；和/或，

所述第一掺杂型半导体层为n型半导体层，所述第二掺杂型半导体层为p型半导体层。

在一些实施例中，形成通孔的步骤，包括：

依次对所述反射格栅层、所述绝缘层和所述导电键合层进行刻蚀形成所述通孔；其中，所述反射格栅层和所述导电键合层采用等离子刻蚀或离子束刻蚀；所述绝缘层采用反应离子刻蚀。

有益效果：与现有技术相比，本申请的微型发光二极管显示器件，包括：基板，基板包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点；反射格栅层，位于基板上；反射格栅层具有阵列排布的多个凹槽，触点位于相邻的凹槽之间；导电键合层，位于基板和反射格栅层之间；绝缘层，绝缘层覆盖于反射格栅层的一表面上以及凹槽的侧壁上使反射格栅层与导电键合层之间绝缘；多个LED单元，LED单元位于凹槽内，LED单元与导电键合层电性连接；触点上设有贯穿反射格栅层、绝缘层和导电键合层的通孔，触点通过通孔与对应的LED单元电性连接，以使LED单元单独被驱动。本申请的LED单元由反射格栅层完全隔离，当LED单元转移到基板的过程中或转移后，完全隔离的LED单元之间被反射格栅层填充为二维平面，不易从基板脱落；同时，由于反射格栅层位于LED单元之间，还避免相邻像LED单元之间的光串扰，提高了显示器件的出光效率。

本发明的微型发光二极管显示器件的制备方法，包括：提供基板，基板包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点；提供衬底，在衬底上形成种子层；在种子层上形成反射格栅层，对反射格栅层进行图案化，以使反射格栅层具有阵列排布且暴露种子层的多个凹槽，触点位于相邻的凹槽之间；形成绝缘层，绝缘层覆盖于反射格栅层的一表面上以及凹槽的侧壁上；形成多个LED单元，LED单元形成于对应的凹槽内；将基板和衬底通过导电键合层进行键合，并移除衬底和种子层；形成多个通孔，通孔贯穿反射格栅层、绝缘层和导电键合层并暴露对应的触点，触点通过通孔与LED单元电性连接，以使LED单元单独被驱动。本申请在种子层上通过选择性外延的方式形成LED单元，避免了通过刻蚀或离子注入制备LED单元而造成的对LED单元的损伤，更易实现小尺寸台面，提高器件发光效率；同时，通过制备反射格栅层使得LED单元可以被完全隔离，既可以保证外延生长工艺的实现，又可以避免相邻LED单元之间的光串扰，提高器件的发光性能。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1示出了本申请的一种微型发光二极管显示器件的截面示意图；

图2示出了本申请的另一种微型发光二极管显示器件的截面示意图；

图3示出了本申请的基板结构示意图；

图4示出了本申请的衬底结构示意图；

图5示出了本申请的一种微型发光二极管显示器件中形成反射格栅层后的截面示意图；

图6示出了本申请的一种微型发光二极管显示器件中对反射格栅层进行图案化后的截面示意图；

图7示出了本申请的一种微型发光二极管显示器件中形成绝缘层的截面示意图；

图8示出了本申请的一种微型发光二极管显示器件中形成LED单元的截面示意图；

图9示出了本申请的一种微型发光二极管显示器件中形成导电键合层的截面示意图；

图10示出了本申请的一种微型发光二极管显示器件中衬底和基板键合后截面示意图；

图11示出了本申请的一种微型发光二极管显示器件中移除衬底和种子层的示意图；

图12示出了本申请的一种微型发光二极管显示器件中形成通孔的截面示意图；

图13示出了本申请的一种微型发光二极管显示器件中形成钝化层并开孔的截面示意图；

图14示出了本申请的一种微型发光二极管显示器件中形成电极层的截面示意图；

图15示出了本申请的另一种微型发光二极管显示器件中形成阻挡层的截面示意图；

图16示出了本申请的另一种微型发光二极管显示器件中形成LED单元的截面示意图；

图17示出了本申请的另一种微型发光二极管显示器件中衬底和基板键合后截面示意图；

图18示出了本申请的另一种微型发光二极管显示器件中移除衬底和种子层的示意图；

图19示出了本申请的另一种微型发光二极管显示器件中形成通孔的截面示意图；

图20示出了本申请的另一种微型发光二极管显示器件中形成钝化层并开孔的截面示意图；

图21示出了本申请的另一种微型发光二极管显示器件形成电极层的截面示意；

附图标记，10-基板，11-导电键合层，12-反射格栅层，13-绝缘层，14-LED单元，15-通孔，16-电极层，17-钝化层，18-阻挡层，20-衬底，21-种子层，101-触点，121-凹槽，141-第一掺杂型半导体层，142-第二掺杂型半导体层，143-有源层，100-第一微型发光二极管显示器件，171-第一开孔，172-第二开孔，200-第二微型发光二极管显示器件。

具体实施方式

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清楚、完整地描述。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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动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。

本发明的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，本发明中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

通常，可以至少部分地根据上本发明的用法来理解术语。例如，本发明所使用的术语“一个或多个”至少部分地取决于上本发明，可以用于以单数形式描述任何部件、结构或特征，或者可用于以复数形式描述部件、结构或特征的组合。类似地，诸如“一”、“一个”或“该”的术语也可以至少部分地取决于上本发明理解为传达单数用法或传达复数用法。另外，术语“基于…”可以理解为不一定旨在传达一组排他的因素，而是至少部分地取决于上本发明可以代替地允许存在不一定必须明确描述的附加因素。

应容易理解，本发明中的“在…上”、“在…之上”和“在…上面”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”，并且“在某物之上”或“在某物上面”不仅意味着“在某物之上”或“在某物上面”的含义，而且也包括不存在两者之间的中间部件或层的“在某物之上”或“在某物上面”的含义。

此外，为了便于描述，本发明中可能使用诸如“在…下面”、“在…之下”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语来描述一个元件或部件与附图中所示的另一元件或部件的关系。除了在图中描述的方位之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同方位。设备可以以其他方式定向旋转90°或以其他定向，并且在本发明中使用的空间相对描述语可以被同样地相应地解释。

本发明中所使用的术语“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。基板可以是一层，可以在其中包括一个或多个层，和/或可以在其上、之上和/或之下具有一个或多个层。一层可以包括多层。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。

本发明的显示器件使用微型发光二极管（Micro-LED）结构，在Micro-LED中，Micro-LED阵列高度集成，阵列中的Micro-LED的像素点的距离进一步缩小至5微米量级。Micro-LED的显示方式是将5微米尺寸甚至更小尺寸的Micro-LED芯片连接到驱动面板上，实现对每个Micro-LED芯片放光亮度的精确控制。本发明的制造方法，适用于Micro-LED结构，实现在微小尺寸显示器件的制备。

在一些实施例中，本发明中使用的术语基板是指在其上添加后续材料层的材料。基板本身可以被图案化。添加到基板顶部的材料可以被图案化或可以保持未图案化。基板例如可以是但不限于包括CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）背板或TFT玻璃基板的显示基板。

在一些实施例中，本发明中的LED单元的结构可以是共阴极的或者共阳极的或者各自独立的。

参见图1，提供了一种微型发光二极管显示器件，具体为第一微型发光二极管显示器件100，其由下至上包括基板10、导电键合层11，绝缘层13、反射格栅层12、多个LED单元14；基板10包括多个触点101；导电键合层11位于基板10上，导电键合层11与基板10连接；反射格栅层12位于导电键合层11远离基板10的一侧，反射格栅层12具有阵列排布的多个凹槽121，触点101位于相邻的凹槽121之间；绝缘层13覆盖于反射格栅层12的一表面上以及凹槽121的侧壁上使反射格栅层12与导电键合层11之间绝缘；LED单元14位于凹槽121内，LED单元14与导电键合层11电性连接；触点101上设有贯穿反射格栅层12、绝缘层13和导电键合层11的通孔15，触点101通过通孔15与LED单元14电性连接，以使LED单元14单独被驱动。

在一些实施例中，由于凹槽121的设置，使得反射格栅层12具有栅格结构，栅格结构能够用于生长LED单元14并使得每一个凹槽121中独立形成单独的LED单元14，LED单元14在栅格结构下被完全隔离，当LED单元14转移的过程中或转移之后，被完全隔离的LED单元14由反射格栅层12填充为二维平面，使得LED单元不易从基板10脱落；同时，由于反射格栅层12位于LED单元14之间，还避免相邻像LED单元14之间的光串扰，提高了显示器件的出光效率。

在一些实施例中，基板10可以是由诸如硅、碳化硅、氮化镓、锗、砷化镓、磷化铟等半导体材料制作形成，或者，基板10也可以由诸如玻璃、塑料或蓝宝石晶片等非导电材料制成。进一步地，基板10包含驱动电路，并且基板10可以是硅基CMOS驱动板或薄膜场效应管驱动板等，驱动电路用于将电信号提供给LED单元104以控制亮度。

在一些实施例中，导电键合层11可以是形成在基板10上或LED单元14上以键合基板和LED单元14的粘合层，导电键合层11的材料可以是导电材料，诸如金属或金属合金等，优选的，导电键合层11的材料可以是Au、Sn、In、Cu或Ti等。

在一些实施例中，反射格栅层12是用于外延生长LED单元14并同时防止LED单元14之间光串扰的多功能层结构，反射格栅层12的材料选自Ag、Al、Au中的至少一种；反射格栅层12需要具有同时满足耐高温以及高反射率的效果，这是因无论在键合或者外延形成LED单元14的过程都是在一个相对较高的温度下进行，所以需要确保反射格栅层12的材料可以满足这些制备工艺的要求。

在一些实施例中，反射格栅层12的厚度为720~1650nm；例如，反射格栅层12的厚度可以是720nm、800nm、900nm、1000nm、1100nm、1200nm、1300nm、1400nm、1500nm、1650nm中的任意一值或任意两值之间的范围。

在一些实施例中，为了防止反射格栅层12与导电键合层11的短路以及反射格栅层与LED单元14的短路，需要设置绝缘层13，绝缘层13的材料选自SiN_x、SiO₂中的至少一种；绝缘层13一方面将反射格栅层12与导电键合层11进行隔离，另一方面将反射格栅层12与LED单元14进行隔离，起到绝缘的效果。

在一些实施例中，绝缘层13的厚度为20~40nm；例如，绝缘层13的厚度为20nm、25nm、30nm、35nm、40nm中的任意一值或任意两值之间的范围。

在一些实施例中，进一步参见图2，发光器件还进一步包括电极层16和钝化层17，电极层16位于LED单元14远离导电键合层11的一侧，电极层16通过通孔15与触点101连接，以使LED单元14单独被驱动；钝化层17覆盖反射格栅层12的另一表面上以及通孔15的内壁使电极层16与反射格栅层12、绝缘层13和导电键合层11电性隔离，钝化层17上对应LED单元14和触点101的位置设置第一开孔171和第二开孔172；电极层16通过第一开孔171和第二开孔172分别与对应的LED单元14和触点101电性连接。

在一些实施例中，参见图7，绝缘层13覆盖于反射格栅层12的一表面，这里的一表面为图7中反射格栅层12的上表面；参见图13，钝化层17覆盖反射格栅层12的另一表面，这里的另一表面为图13中反射格栅层12经过翻转后的上表面，因此，绝缘层13覆盖的反射格栅层12的表面与钝化层17覆盖的反射格栅层12的表面是相对设置的两个不同的表面。

在一些实施例中，电极层16主要起到电性连接的作用，可以理解的时，LED单元14与触点101的电性连接由电极层16完成。电极层16的材质可以为透明导电材料，诸如铟锡氧化物(ITO)或氧化锌(ZnO)等，或者，电极层16的材质可以为Cr、Ti、Pt、Au、Al、Cu、Ge或Ni等。

在一些实施例中，钝化层17主要起到保护LED单元14和绝缘的作用，钝化层17覆盖通孔15的内壁具体是指：在通孔15内钝化层17需要完全覆盖反射格栅层12、导电键合层11和绝缘层13，以防止电极层16与反射格栅层12、导电键合层11之间的短路。钝化层17的材料可以采用是SiO₂、Al₂O₃、SiN或其他合适的材料等，钝化层17的材料还可以是聚酰亚胺、SU-8光刻胶或其他可光图案化的聚合物等。

在一些实施例中，进一步参见图1，LED单元14通过选择性外延生长的方式形成，LED单元14包括第一掺杂型半导体层141、第二掺杂型半导体层142和位于两者之间的有源层143。其中，LED单元14在形成过程中是完全填充于凹槽121内的，以保证LED单元14与绝缘层13之间完全接触并没有空隙，这样可以防止导电键合层11形成过程中对LED单元14造成的短路。

在一些实施例中，以上多个LED单元14中的多个表示两个及两个以上的数量。

在一些实施例中，有源层143被布置在第一掺杂型半导体层141与第二掺杂型半导体层142之间并提供光。有源层114是将从第一掺杂型半导体层141以及第二掺杂型半导体层142分别提供的电子和空穴重新结合并且输出特定波长的光的层，并且该有源层可以具有单量子阱结构或多量子阱(MQW)结构以及阱层和势垒层交替层叠。

在一些实施例中，LED单元14的材质为基于IIVI材料(诸如ZnSe或ZnO)或IIIV氮化物材料(诸如GaN、AlN、InN、InGaN、GaP、AlInGaP、AlGaAs及其合金)的一个或多个层。

在一些实施例中，第一掺杂型半导体层141为n型半导体层，第二掺杂型半导体层142为p型半导体层；例如，第一掺杂型半导体层141可以是n型GaN、n型InGaN、n型AlInGaP等；第二掺杂型半导体层142可以是p型GaN、p型InGaN或p型AlInGaP等。

在一些实施例中，相邻的LED单元14之间的间距为1~10μm；例如，LED单元14之间的间距为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm中的任意一值或任意两值之间的范围。

在一些实施例中，反射格栅层12的厚度与LED单元14的厚度比为（0.9~1.1）:1。例如，反射格栅层12的厚度与LED单元14的厚度比为0.9:1、1.0:1或1.1:1。当满足上述的比例关系时，可以保证LED单元14制备形成的稳定性，也可以保证反射格栅层12对LED单元14出光的反射效果。

在一些实施例中，LED单元14的尺寸为1~10μm；例如，LED单元14的尺寸为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm中的任意一值或任意两值之间的范围。

在一些实施例中，LED单元14的厚度为800~1500nm，例如，ED单元14的厚度可以是800nm、900nm、1000nm、1100nm、1200nm、1300nm、1400nm、1500nm中的任意一值或任意两值之间的范围。

进一步地，LED单元14中，第一掺杂型半导体层141的厚度为100~200nm；例如，第一掺杂型半导体层141的厚度为100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm中的任意一值或任意两值之间的范围。

进一步地，LED单元14中，第二掺杂型半导体层142的厚为600~1000nm；例如，第二掺杂型半导体层142的厚度为600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm、1000nm中的任意一值或任意两值之间的范围。

进一步地，LED单元14中，有源层143的厚度为100~300nm；例如，有源层143的厚度为100nm、150nm、200nm、250nm、300nm中的任意一值或任意两值之间的范围。

在一些实施例中，参见图2，提供另一种结构的微型发光器件，为第二微型发光器件200，其具体结构与图1的第一微型发光器件100相似，不同之处在于，第二微型发光器件200还进一步包括阻挡层18，阻挡层18位于反射格栅层12和绝缘层13之间；通孔15贯穿阻挡层18，钝化层17覆盖阻挡层18靠近通孔15的一侧，以使电极层16与阻挡层18之间相互隔离。

在一些实施例中，设置阻挡层18的目的是防止反射格栅层12的材料迁移至LED单元14中以造成LED单元14失效。阻挡层18的材料选自Ni、TiW、Pt、Cu中的至少一种；阻挡层18的厚度为2~5nm，优选为3~4nm。

在一些实施例中，本申请还提供了一种微型发光器件的制备方法，包括：

提供基板10，基板10包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点101；

提供衬底20，在衬底20上形成种子层21；

在种子层21上形成反射格栅层12，对反射格栅层12进行图案化，以使反射格栅层12具有阵列排布且暴露种子层21的多个凹槽121，触点101位于相邻的凹槽121之间；

形成绝缘层13，绝缘层13覆盖于反射格栅层12的一表面上以及凹槽121的侧壁上；

形成多个LED单元14，LED单元14形成于对应的凹槽121内；

将基板10和衬底20通过导电键合层11进行键合，并移除衬底20和种子层21；

形成多个通孔15，通孔15贯穿反射格栅层12、绝缘层13和导电键合层11并暴露对应的触点101，触点101通过通孔15与LED单元14电性连接，以使LED单元14单独被驱动。

在一些实施例中，触点101通过通孔15与LED单元14电性连接，以使LED单元14单独被驱动的步骤，进一步包括：

形成钝化层17和电极层16，钝化层17覆盖反射格栅层12的另一表面上以及通孔15内壁使电极层16与反射格栅层12、绝缘层13和导电键合层11电性隔离；

在钝化层17上对应LED单元14和触点101的位置设置第一开孔171和第二开孔172；电极层16通过第一开孔171和第二开孔172分别与第二掺杂型半导体层142和触点101电性连接。

在一些实施例中，提供绝缘层13的步骤之前，还包括：提供阻挡层18，阻挡层18位于反射格栅层12和绝缘层13之间。

在一些实施例中，LED单元14通过选择性外延生长的方式形成，外延生长具体是指按照晶向生长一层单晶层的技术，为了实现LED单元14的外延，需要在衬底20上先制备一层种子层21，种子层21用于LED单元14的外延。

在一些实施例中，种子层21可以为单层结构或者多层结构。种子层21的材料选自GaN、AlGaN、AlN、InN、InGaN、GaP、AlInGaP、AlGaAs中的至少一种。进一步地，本申请的选择性外延生长为同质外延，即种子层21的材料与所形成的LED单元14的材料对应一致。

在一些实施例中，种子层21通过外延的方式形成于衬底20上，为了保证种子层21外延生长的均匀性，外延的方式包括金属有机物气相沉积法（MOCVD），分子束外延法（MBE），氢化物气相外延法（HVPE）等方式，其中，金属有机物气相沉积法（MOCVD）是在气相外延生长的基础上的一种新型气相外延生长技术。以种子层为GaN为例，在采用MOCVD法制备单晶的工艺中，通常以三甲基镓作为镓源，氨气作为氮源，并用氢气和氮气的混合气体作为载气，将反应物载入反应腔内，加热到一定温度下使其发生反应，能够在衬底上生成GaN的分子团，在衬底表面上吸附、成核、生长，最终形成一层GaN单晶层。

在一些实施例中，为了实现LED单元14的制备，需要在种子层21上制备反射格栅层12，以保证LED单元14的外延生长和隔离；本申请的制备方法中，通过在种子层21上沉积反射格栅层12，并对反射格栅层12图案化以得到格栅结构，同时使得反射格栅层12中具有多个阵列排布的凹槽121，然后将表面形成有格栅结构的种子层21通过选择性外延生长来制备LED单元14，例如将表面形成有格栅结构的种子层21放入金属有机物气相沉积的设备中。此时，得到的LED单元14已经被反射格栅层12完全隔离；此外，选择反射格栅层12作为掩膜的另一个目的是反射格栅层12还可以防止隔离的LED单元14之间的光串扰。本申请的LED单元的隔离没有引入刻蚀或离子注入等工艺，通过选择性外延直接得到LED单元，避免刻蚀或离子注入过程中对LED单元的损伤，特别适用于尺寸更小的Micro-LED结构的制备，更易实现小尺寸台面，提高器件发光效率。

在一些实施例中，以MOCVD为例，选择性外延生长的工艺具体包括：反应温度为700~1100℃，压强为400 mbar，反应时间为10~20 min，V/III比为900；在以上的工艺条件下分别外延第一掺杂型半导体层141如n-GaN、有源层143如MQW和第二掺杂型半导体层142如p-GaN，以得到LED单元14。同时，选区外延过程中通过调节格栅结构及外延条件，可以获得半极性面的LED单元，这是由GaN晶体结构决定，极性面存在较强的极化电场，而半极性面极化电场小。当极化电场更小时，电子空穴波函数重叠程度增加，能获得更高的内量子效率，从而器件发光效率增加。

在一些实施例中，在反射格栅层12、绝缘层13和导电键合层11对应触点101的位置形成通孔15的步骤，包括：

依次对反射格栅层12、绝缘层13和导电键合层11进行刻蚀形成通孔15；其中，反射格栅层12和导电键合层11采用等离子刻蚀或离子束刻蚀；绝缘层13采用反应离子刻蚀。

图3至图14示出了第一微型发光器件100制备过程中不同阶段的横截面图。

参见图3和图4，分别提供基板10和衬底20，基板10中形成驱动电路，并且驱动电路与触点101连接；衬底20上通过外延形成由种子层21，种子层21为GaN。

参见图5和图6，先在种子层21上通过沉积、电子束蒸镀或溅射的方式形成反射格栅层12，反射格栅层12采用Ag，然后通过光刻的方式对反射格栅层12进行图形化处理，以使反射格栅层12具有暴露种子层21的凹槽121，凹槽121用于形成LED单元14；图形化后的反射格栅层12包括顶面和与顶面连接的侧面。

参见图7，在反射格栅层12上通过蒸镀或沉积形成绝缘层13，绝缘层13完全覆盖在反射格栅层12的顶面和侧面，并暴露出凹槽121内的种子层21；绝缘层13采用SiN_x。

参见图8，将图7的结构置于MOCVD设备中进行外延，使得凹槽121内形成有LED单元14，且LED单元14完全填充于凹槽121内；其中，LED单元14由下至上依次为第一掺杂半导体层141、有源层143和第二掺杂半导体层142。第一掺杂半导体层141为n-GaN，第二掺杂半导体层142为p-GaN。

参见图9和图10，分别在基板10和图8所得的结构上通过沉积形成导电键合层11，优选的键合为Cu-Sn、Au-Cu或Cu-Cu的金属键合。将基板10和衬底20对应的导电键合层11贴合后可以形成一整层结构，其中导电键合层11融合后整体作为一层。在一些其它的实施例中，可以仅在基板10或仅在图8所得的结构上形成导电键合层11后再进行键合。

参见图11，将种子层21和衬底20进行移除，移除方法包括但不限于激光剥离、干法刻蚀、湿法刻蚀、机械抛光等。

参见图12，分别对反射格栅层12、绝缘层13以及导电键合层11进行刻蚀，以形成通孔15并暴露触点101，其中，反射格栅层12和导电键合层11采用等离子或离子束（ICP/IBE）刻蚀，绝缘层13可用反应离子（RIE）进行刻蚀。

参见图13，在形成通孔15后，进一步形成钝化层17，钝化层分别覆盖LED单元14、部分反射格栅层12、触点101以及覆盖反射格栅层12、绝缘层13以及导电键合层11靠近通孔15的一侧；然后在钝化层17对应LED单元14和触点101的位置设置第一开孔171和第二开孔172。

参见图14，在图13所得结构的基础上形成电极层16，电极层16通过第一开孔171和第二开孔172分别与第二掺杂型半导体层142和触点101电性连接，得到图1所示的第一微型发光二极管显示器件100。

图15至图21示出了第二微型发光光二极管显示器件200制备过程中不同阶段的横截面图。

其中，第二微型发光器件200中，从提供衬底20、基板10到对反射格栅层12图案化的步骤与第一微型发光器件100一致，具体过程参见图3-6。

参见图15，在形成图案化的反射格栅层12后，先在反射格栅层12的表面形成阻挡层18，然后再在阻挡层18的表面形成绝缘层；其中，在反射格栅层12上通过蒸镀或沉积形成阻挡层18，阻挡层18完全覆盖在反射格栅层12的顶面和侧面；在阻挡层18上通过蒸镀或沉积形成绝缘层13，绝缘层13完全覆盖在阻挡层18的顶面和侧面，最后分别去除部分阻挡层18和部分绝缘层13以暴露出凹槽121内的种子层21。阻挡层18采用Ni。

参见图16，将图15所得的结构至于MOCVD设备中进行外延，使得凹槽121内形成有LED单元14；其中，LED单元14由下至上依次为第一掺杂半导体层141、有源层143和第二掺杂半导体层142。

参见图17，将基板10和衬底20键合，其中导电键合层11融合后整体作为一层。在一些其它的实施例中，可以仅在基板10或仅在图8所得的结构上形成导电键合层11后再进行键合。

参见图18，将种子层21和衬底20进行移除，移除方法包括但不限于激光剥离、干法刻蚀、湿法刻蚀、机械抛光等。

参见图19，分别对反射格栅层12、阻挡层18，绝缘层13以及导电键合层11进行刻蚀，以形成通孔15并暴露触点101，其中，反射格栅层12和导电键合层11采用等离子或离子束（ICP/IBE）刻蚀，阻挡层18和绝缘层13可用反应离子（RIE）进行刻蚀。

参见图20，在形成通孔15后，进一步形成钝化层17，钝化层分别覆盖LED单元14、部分反射格栅层12、触点101以及覆盖反射格栅层12、绝缘层13以及导电键合层11靠近通孔15的一侧；然后在钝化层17对应LED单元14和触点101的位置设置第一开孔171和第二开孔172。

参见图21，在图20所得结构的基础上形成电极层16，电极层16通过第一开孔171和第二开孔172分别与第二掺杂型半导体层142和触点101电性连接，得到图2所示的微型发光器件。

本申请反射格栅层12同时充当格栅结构和反射结构，LED单元14通过格栅结构可以外延生长并被完全隔离，当LED单元14转移到基板10的过程中或转移后，完全隔离的LED单元14之间被反射格栅层12填充为二维平面，不易从基板10脱落；同时，由于反射格栅层12位于LED单元14之间，由于反射格栅层12的高反射率还进一步避免相邻像LED单元14之间的光串扰，提高了显示器件的出光效率。本申请在种子层21上通过选择性外延的方式形成LED单元14，避免了通过刻蚀或离子注入制备LED单元14而造成的对LED单元14的损伤，同时更易实现小尺寸台面，提高器件发光效率。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本发明进行了详细介绍，本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (12)

1.微型发光二极管显示器件，其特征在于，包括：

基板（10），所述基板（10）包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点（101）；

反射格栅层（12），位于所述基板（10）上；所述反射格栅层（12）具有阵列排布的多个凹槽（121），所述触点（101）位于相邻的所述凹槽（121）之间；

导电键合层（11），位于所述基板（10）和所述反射格栅层（12）之间；

绝缘层（13），所述绝缘层（13）覆盖于所述反射格栅层（12）的一表面上以及所述凹槽（121）的侧壁上使所述反射格栅层（12）与所述导电键合层（11）之间绝缘；

多个LED单元（14），所述LED单元（14）位于所述凹槽（121）内，所述LED单元（14）与所述导电键合层（11）电性连接；所述触点（101）上设有贯穿所述反射格栅层（12）、所述绝缘层（13）和所述导电键合层（11）的通孔（15），所述触点（101）通过所述通孔（15）与对应的所述LED单元（14）电性连接，以使所述LED单元（14）单独被驱动；

阻挡层（18），所述阻挡层（18）位于所述反射格栅层（12）和所述绝缘层（13）之间；

所述反射格栅层（12）的材料选自Ag、Al、Au中的至少一种；

所述阻挡层（18）的材料选自Ni、TiW、Pt、Cu中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器件，其特征在于，还包括：

钝化层（17）和电极层（16），所述钝化层（17）覆盖所述反射格栅层（12）的另一表面上以及所述通孔（15）的内壁使所述电极层（16）与所述反射格栅层（12）、所述绝缘层（13）和所述导电键合层（11）电性隔离，所述钝化层（17）上对应所述LED单元（14）和所述触点（101）的位置设置第一开孔（171）和第二开孔（172）；所述电极层（16）通过所述第一开孔（171）和所述第二开孔（172）分别与对应的所述LED单元（14）和所述触点（101）电性连接。

3.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器件，其特征在于，所述LED单元（14）通过选择性外延生长的方式形成于所述凹槽（121）内，所述LED单元（14）包括第一掺杂型半导体层（141）、第二掺杂型半导体层（142）和位于两者之间的有源层（143）。

4.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器件，其特征在于，所述LED单元（14）之间的间距为1~10μm；所述LED单元（14）的尺寸为1~10μm。

5.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器件，其特征在于，所述反射格栅层（12）的厚度与所述LED单元（14）的厚度比为（0.9~1.1）:1。

6.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器件，其特征在于，所述反射格栅层（12）的厚度为720~1650nm；所述LED单元（14）的厚度为800~1500nm。

7.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示器件，其特征在于，所述基板（10）是硅基CMOS驱动板或薄膜场效应管驱动板。

8.微型发光二极管显示器件的制备方法，其特征在于，包括：

提供基板（10），所述基板（10）包括驱动电路以及与驱动电路电性连接的多个触点（101）；

提供衬底（20），在所述衬底（20）上形成种子层（21）；

在所述种子层（21）上形成反射格栅层（12），对所述反射格栅层（12）进行图案化，以使所述反射格栅层（12）具有阵列排布且暴露所述种子层（21）的多个凹槽（121），所述触点（101）位于相邻的所述凹槽（121）之间；

形成绝缘层（13），所述绝缘层（13）覆盖于所述反射格栅层（12）的一表面上以及所述凹槽（121）的侧壁上；

形成多个LED单元（14），所述LED单元（14）形成于对应的所述凹槽（121）内；

将所述基板（10）和所述衬底（20）通过导电键合层（11）进行键合，并移除所述衬底（20）和所述种子层（21）；

形成多个通孔（15），所述通孔（15）贯穿所述反射格栅层（12）、所述绝缘层（13）和所述导电键合层（11）并暴露对应的所述触点（101），所述触点（101）通过所述通孔（15）与所述LED单元（14）电性连接，以使所述LED单元（14）单独被驱动；

形成绝缘层（13）的步骤之前，还包括：形成阻挡层（18），所述阻挡层（18）位于所述反射格栅层（12）和所述绝缘层（13）之间；

所述反射格栅层（12）的材料选自Ag、Al、Au中的至少一种；

所述阻挡层（18）的材料选自Ni、TiW、Pt、Cu中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的微型发光二极管显示器件的制备方法，其特征在于，所述触点（101）通过所述通孔（15）与所述LED单元（14）电性连接，以使所述LED单元（14）单独被驱动的步骤，进一步包括：

形成钝化层（17）和电极层（16），所述钝化层（17）覆盖所述反射格栅层（12）的另一表面上以及所述通孔（15）内壁使所述电极层（16）与所述反射格栅层（12）、所述绝缘层（13）和所述导电键合层（11）电性隔离；

在所述钝化层（17）上对应所述LED单元（14）和所述触点（101）的位置设置第一开孔（171）和第二开孔（172）；所述电极层（16）通过所述第一开孔（171）和所述第二开孔（172）分别与所述LED单元（14）和所述触点（101）电性连接。

10.根据权利要求8所述的微型发光二极管显示器件的制备方法，其特征在于，所述LED单元（14）通过选择性外延生长的方式形成于所述凹槽（121）内，所述LED单元（14）包括第一掺杂型半导体层（141）、第二掺杂型半导体层（142）和位于两者之间的有源层（143）。

11.根据权利要求8所述的微型发光二极管显示器件的制备方法，其特征在于，所述LED单元（14）之间的间距为1~10μm；所述LED单元（14）的尺寸为1~10μm。

12.根据权利要求8所述的微型发光二极管显示器件的制备方法，其特征在于，形成通孔（15）的步骤，包括：

依次对所述反射格栅层（12）、所述绝缘层（13）和所述导电键合层（11）进行刻蚀形成所述通孔（15）；其中，所述反射格栅层（12）和所述导电键合层（11）采用等离子刻蚀或离子束刻蚀；所述绝缘层（13）采用反应离子刻蚀。

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