[發明專利]利用柔性納米柱貼膜制備高分辨納米像元顯示陣列的方法

在審

• 申請號: 202210092568.5
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114420686A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 張釗榮;徐宇航;申宜林;張洋;鄭凱文;陶濤;許非凡;余俊馳;劉斌
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H01L33/08;H01L33/32;H01L33/38;H01L33/00;B82Y30/00
• 代理公司: 江蘇斐多律師事務所 32332
• 代理人: 張佳妮

本發明公開了一種利用柔性納米柱貼膜制備高分辨納米像元顯示陣列的方法，在襯底上外延并刻蝕GaN基LED納米柱，將納米柱轉移到柔性臨時襯底并去除原有襯底至N型GaN層，得到柔性納米柱貼膜，將柔性納米柱貼膜的N型GaN層表面與驅動電路基板通過In電極進行倒裝鍵合，再去除柔性臨時襯底，得到高分辨納米像元顯示陣列。本發明利用了柔性納米柱貼膜方法實現巨量的納米像元轉移，通過高密度納米陣列規避了巨量轉移中的對準對位問題，在無需光刻對準的情況下，實現以單個In電極分別控制若干個GaN納米柱發光，達成亞微米級分辨率的目標。

技術領域

本發明涉及一種利用柔性納米柱貼膜制備高分辨納米像元顯示陣列的方法。

背景技術

自Micro-LED顯示技術興起以來，人們一直努力在該領域中實現更小像元、更高分辨率的目標；隨著物聯網、5G以及人工智能等新興產業的出現，原本僅具有顯示功能、單一的顯示器也在逐步向便攜式、可穿戴式、超高分辨率近眼式的設備發展。為了令顯示設備屏幕上的光場更接近真實世界中的光場以達到屏幕對象與真實對象近似相同的目標，超低級別的像素尺寸是被迫切需要的。近年來，基于GaN的微米LED由于先進的制造工藝和低位錯密度、低應變、可調發射顏色、高光提取效率的潛在優點，被認為是實現超高分辨率顯示的理想候選材料。但由于傳質、金屬鍵合和像素級集成等制造工藝的限制，通過傳統的技術路線難以將像素尺寸減小到亞微米水平；同時傳統的巨量轉移工藝還存在著對位困難、發光信號串擾、器件良率低等難點。因此，高分辨顯示一直是顯示領域的技術瓶頸。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用柔性納米柱貼膜制備高分辨納米像元顯示陣列的方法，可制得高分辨率的納米像元顯示陣列。

本發明采用的技術方案為：一種利用柔性納米柱貼膜制備高分辨納米像元顯示陣列的方法，在襯底上外延并刻蝕GaN基LED納米柱，填充介質膜使納米柱電學隔離，在納米柱頂部P型GaN層制備電極使納米柱共P電極并聯，將納米柱轉移到柔性臨時襯底并去除原有襯底至納米柱底部，得到柔性納米柱貼膜，將柔性納米柱貼膜的N型GaN層表面與驅動電路基板通過In電極進行倒裝鍵合，得到高分辨納米像元顯示陣列。

優選的，具體步驟為：

(1)清洗Si襯底；

(2)在襯底上進行GaN基LED結構的生長；

(3)在GaN基LED結構上刻蝕出深至N型GaN層的納米柱陣列；

(4)在納米柱間填充介質膜，實現納米柱的電學隔離；

(5)刻蝕納米柱頂部的介質膜，使納米柱的P型GaN層露出；

(6)在納米柱頂端蒸鍍金屬電極或ITO透明電極，使得納米柱共P電極并聯；

(7)在金屬電極上旋涂柔性薄膜，形成柔性臨時襯底；

(8)去除原Si襯底；

(9)去除納米柱的底部至N型GaN層，使納米柱底部互相分離，且納米柱仍保留部分N型GaN層，得到柔性納米柱貼膜；

(10)將柔性納米柱貼膜的N層GaN面與帶有In電極的驅動電路基板進行倒裝鍵合，令每個In電極可以與數個納米柱相接觸，得到高分辨納米像元顯示陣列。

優選的，步驟(2)中GaN基LED結構自下而上包括GaN緩沖層、N型GaN層，InGaN/GaN量子阱層以及P型GaN層。

優選的，還包括步驟(11)：當P電極為金屬薄膜時，去除柔性臨時襯底。

優選的，步驟(3)中采用干法刻蝕，刻蝕條件為：Cl₂/BCl₃氣體：48/6，氣壓1-10mtorr，功率30/200。