[發明專利]一種Micro-LED芯片結構和制備方法

有效

• 申請號: 202110401429.1
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113130528B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 吳俊;王鳴昕
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L33/00;H01L33/38;H01L33/62
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 任志艷

本發明涉及LED制造技術領域，尤其涉及一種Micro?LED芯片結構和制備方法，一種Micro?LED芯片結構包括Micro?LED發光點陣、驅動模塊、電源模塊、通信模塊和時序控制模塊，所述Micro?LED發光點陣、驅動模塊、電源模塊、通信模塊和時序控制模塊均位于同一襯底上。本發明在避免了轉移和鍵合的情況下，完成了Micro?Led芯片的制備，過程簡單、成本低廉。

技術領域

本發明涉及LED制造技術領域，尤其涉及一種Micro-LED芯片結構和制備方法。

背景技術

Micro-LED相比現有的發光器件或者顯示及發光技術有絕對優勢的性能，能夠避免OLED發光器件的材料退化和燒屏問題，同時具有超高的發光效率，常規的OLED顯示器亮度不超過2000nits，Micro-LED在顯示亮度可以達到約10⁷nits。基于以上特點，Micro-LED可用于次世代的電流型顯示器發光元件，或者用于光通信。

利用Micro-LED極小的尺寸和極高的發光效率，可做出5000ppi以上分辨率的發光點陣。此時芯片上發光點陣的數量超過百萬規模。發光點陣需要與驅動電路連接在一起才能工作，由于Micro-LED發光點陣制造工藝與驅動電路制造工藝差別較大，一般有兩種方式可以實現Micro-LED發光點陣和驅動電路的結合。

一種方式是采用巨量轉移的技術，該技術將Micro-LED發光點陣和驅動電路分開制備，完成后，將Micro-LED發光點陣從藍寶石或者其他襯底上取下，再放到驅動電路背板上做連接，巨量轉移技術難度大，良率低。第二種方式是集成技術，將Micro-LED發光點陣和驅動電路在同一塊襯底上制備，規避了巨量轉移和鍵合的工藝。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種Micro-LED芯片結構和制備方法，使Micro-LED發光點陣與驅動電路能夠在同一塊襯底上制備，規避巨量轉移和鍵合的工藝，并實現芯片的正常功能。

本發明的一種Micro-LED芯片結構，包括Miro-LED發光點陣、驅動模塊、電源模塊、通信模塊和時序控制模塊

所述驅動模塊通過信號線與Micro-LED發光點陣連接，用于給Micro-LED發光點陣提供驅動信號；所述時序控制模塊與驅動模塊連接，用于提供時鐘信號，并協調驅動模塊中各電路的時序配合。所述通訊模塊與驅動模塊連接，用于傳遞外部無線發射裝置發送的圖像信號到驅動模塊。所述電源模塊與Miro-LED發光點陣、驅動模塊、通信模塊、以及時序控制模塊連接，用于給各模塊供電。

電源模塊包括電源線、以及與外部電源連接的有線連接器，有線連接器與電源線連接，通過電源線給Micro-LED發光點陣、驅動模塊、通信模塊、以及時序控制模塊供電，電源線的結構為閉合的線狀結構，Micro-LED發光點陣、驅動模塊、通信模塊、以及時序控制模塊均位于電源線閉合狀線形結構內；電源線閉合狀線形結構為環形。

進一步的，電源模塊還包括電池模塊，電池模塊與電源線連接，且位于電源線閉合狀線形結構內。電源模塊可采用兩種供電模式供電。

本發明的一種Micro-LED芯片制備方法，包括如下步驟：

步驟1，在襯底上外延生長出U-GaN層、量子阱發光層和P-GaN層；所述襯底是Al₂O₃襯底或硅襯底。

步驟2，對量子阱發光層和P-GaN層進行曝光、顯影和蝕刻，露出N-GaN層，形成臺階結構；

步驟3，在露出的N-GaN層上制作第一金屬電極；第一金屬電極與量子阱發光層之間、以及和P-GaN層之間存在間隔；

步驟4，對第一金屬電極和P-GaN層進行曝光、顯影和蝕刻，直至U-GaN層，形成相互獨立的Micro-LED點，，且每個Miro-LED點對應的第一金屬電極的形狀為閉合的線狀結構；如環形、正方形等；