[發明專利]一種全彩有源尋址Micro-LED芯片結構及其制作方法

有效

• 申請號: 202010813127.0
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN112117356B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 楊旭;李金釵;李書平;康俊勇
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01L33/38
• 分類號: H01L33/38;H01L27/15;H01L33/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;林燕玲

本發明涉及一種全彩有源尋址Micro?LED芯片結構及其制作方法，包括具有驅動電路陣列的支撐襯底、位于支撐襯底上的堆疊層，以及貫穿堆疊層與驅動電路陣列連接的互聯電極，其中堆疊層從下至上包括有襯底金屬鍵合層、多色發光外延層上下表面覆蓋有透明導電層的多層夾心結構、介質填充層、濾光層、鈍化層，互聯電極包括連接第一外延層的p型面與驅動像素的陣列電極、連接第二外延層p型面與驅動像素的貫穿陣列電極、連接第三外延層p型面與驅動像素的貫穿陣列電極、貫穿堆疊層分別與多色發光外延層n型面連接的共用電極。本發明技術方案可制造出高分辨率且高效的全彩驅動融合Micro?LED芯片。

技術領域

本發明涉及半導體光電子器件技術領域，特別是一種全彩有源尋址Micro-LED芯片結構及其制作方法。

背景技術

作為一種主動發光顯示技術，Micro-LED其每個紅色、綠色以及藍色子發光像素均是一個獨立可調光源。Micro-LED不僅具有類似于有機發光二極管(OLED)的高對比度、高速度和寬視角，而且可以提供更寬色域、更高亮度、更低功耗、更長使用壽命、更強耐用性與環境穩定性。此外，Micro-LED能夠集成傳感器和電子線路構成薄膜顯示器，嵌入在如指紋識別、手勢控制等傳感系統中。因此，Micro-LED顯示技術在可穿戴設備、增強現實、智能手機、電視等各種消費應用領域具有廣闊應用前景。

當前，僅通過外延生長技術，在同一襯底上一步生長出能夠發射紅色、綠色、藍色高效Micro-LED仍面臨較大困難，基于微納結構的外延生長及加工技術、轉移打印技術(即巨量轉移技術)、色轉換技術成為實現全彩Micro-LED的主要技術發展方向。然而，隨著Micro-LED芯片尺寸的進一步縮小，芯片陣列的排列或對準的精度與速度及其進而影響到的芯片良率與產量使上述技術的成熟產業化面臨著重要挑戰。

為避免芯片陣列在水平方向上排列或對準的實現技術能力制約，晶圓鍵合技術由于可實現在單一襯底垂直方向上集成多種功能薄膜，即將紅、綠、藍(RGB)三種不同外延層形成垂直堆疊陣列，使其成為Micro-LED全彩化一種優選方案，能夠應用于需高亮度與高分辨率的微顯示應用場景，如虛擬現實、增強現實、微投影、平視顯示器等。Geum等人在學術期刊Nanoscale(《納米尺度》)第11卷、第23139-23148頁發表了一種垂直堆疊型全彩Micro-LED制造方法，包括將RGB三種外延層通過二氧化硅/氮化硅(SiO₂/SiN_x)分布式布拉格反射鏡(DBR)分別晶圓鍵合在已預制備完成CMOS驅動電路陣列的支撐襯底上，DBR層即作為晶圓鍵合層也作為濾光層，在鍵合界面反射或透射所設計的發光波長；通過半導體制造工藝形成發光像素陣列；最后制造引線將每個單色發光像素與驅動電路陣列互聯。

上述制造方法使發光像素無需通過轉移打印或色轉換即可實現高分辨率全彩Micro-LED芯片陣列。但是，該方法制造出的芯片陣列引線結構較復雜，每個發光像素需6根引線，引線密度增加會造成芯片寄生電阻與電容增大，大量功耗將損失在引線上，降低芯片效率。此外，大量的引線會占用更多的芯片發光區域，發光面積比例受限進而制約顯示分辨率的提升。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的垂直堆疊型全彩Micro-LED芯片電極引線數量多，從而導致芯片效率不良的缺陷，提出一種全彩有源尋址Micro-LED芯片結構及其制作方法。

本發明采用如下技術方案：