彩色Microled的制作方法

彩色microled
技术领域
1.本发明涉及一种彩色microled设计制造领域，具体涉及一种彩色microled。


背景技术：

2.microled显示技术是指以自发光的微米量级的led为发光像素单元，将其组装到驱动面板上形成高密度led阵列的显示技术。由于micro led芯片尺寸小、集成度高和自发光等特点, 在显示方面与 lcd、oled相比在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有更大的优势。
3.随着microled市场的兴起，microled技术得到了广泛的研究。其中，microled发光芯片与驱动芯片相结合的工艺难点是阻碍其商业化的主要问题。现有的microled发光芯片与驱动芯片相结合的工艺包括stamp巨量转移、激光转移、静电转移、电磁转移、流体自组装等。上述技术方案都存在单工步良率低、时间长的问题。
4.目前，在小尺寸头戴式ar/vr上所需的显示尺寸较小，大约≤0.5寸，采用wafer to wafer键合方案具有良率高、时间短的优势。但是wafer to wafer方案中，彩色化一直没有很好的解决方案，严重限制了该技术的实际应用。
5.因而，需要对wafer to wafer方案进行进一步的改进，实现microled的彩色化方案。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于针对背景技术中所述的microled采用wafer to wafer方案，无法实现彩色化的问题，提供一种能解决前述问题的彩色microled。
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种彩色microled，其包括衬底层、驱动芯片、第一发光层、第一透明绝缘层、金属接触电极和第二发光层，多个驱动芯片设置在衬底层上，第一发光层设置在驱动芯片的上方，且第一发光层中的第一发光芯片与衬底层上对应的驱动芯片相连接，第一透明绝缘层设置在第一发光层上方，第二发光层设置在第一透明绝缘层的上方，且第二发光层中的第二发光芯片通过金属接触电极与衬底层上对应的驱动芯片连接，所述第一发光层内的第一发光芯片与第二发光层内的第二发光芯片背对背设置。
8.作为上述的彩色microled的进一步改进，所述的驱动芯片嵌入式设置在衬底层的上侧面上，且驱动芯片的上表面与第一发光芯片或金属接触电极相接触且电连接。
9.作为上述的彩色microled的进一步改进，所述的第一发光层包括第一透明绝缘层、第二透明绝缘层和第一发光芯片，第一发光芯片嵌入式设置在第一透明绝缘层的下侧面上，且第一发光芯片的底面与驱动芯片相接触，且电连接，在第一透明绝缘层内位于第一发光芯片的上方设有第一凹槽，第一凹槽的底部与第一发光芯片的上表面相对应，所述的第二透明绝缘层设置在第一透明绝缘层的上方，且第二透明绝缘层上设有与第一凹槽对应的凸起，凸起的形状与第一凹槽的形状相对应。
10.作为上述的彩色microled的进一步改进，所述的第二发光层包括第三透明绝缘层、第四透明绝缘层和第二发光芯片，第二发光芯片嵌入式设置在第四透明绝缘层的上侧面上，第二发光芯片的上表面通过导线与金属接触电极的上端部电连接，在第四透明绝缘层内位于第二发光芯片的下方设有第二凹槽，第二凹槽的底部与第二发光芯片的下表面相对应，所述的第三透明绝缘层设置在第四透明绝缘层的下方，且第三透明绝缘层上设有与第二凹槽对应的凸起，凸起的形状与第二凹槽的形状相对应。
11.作为上述的彩色microled的进一步改进，所述的第一发光芯片和第二发光芯片均为圆台形，且第一发光芯片的直径较大的一侧圆形面向下设置，第二发光芯片的直径较小的一侧圆形面向下设置。
12.作为上述的彩色microled的进一步改进，所述的金属接触电极包括第一金属接触电极和第二金属接触电极，第一金属接触电极设置在第一发光层内，第二金属接触电极穿过第二发光层与第一金属接触电极键合。
13.作为上述的彩色microled的进一步改进，所述的第一金属接触电极和第二金属接触电极均为圆台形，第一金属接触电极的直径较大的一侧圆形面向下设置，且第一接触电极直径较大的一侧圆形面与驱动芯片的上表面大小相适应，第二金属接触电极的直径较小的一侧圆形面向下设置，且第二金属接触电极的直径较小的一侧圆形面与第一金属电极直径较小的一侧圆形面大小相适应，二者相接触，且电连接，第二金属接触电极的上端部延伸至第二发光层的上表面上方，并通过导线与第二发光芯片电连接。
14.作为上述的彩色microled的进一步改进，所述的第二发光层上还设有第三发光层，第三发光层的第三发光芯片通过金属接触电极与驱动芯片电连接。通过设置第三发光层，可以使第三发光层与第一发光层和第二发光层的光相结合，在三个发光层上以rgb三原色组合，使microled能够发出彩色光。
15.本发明具有积极的效果：1）本发明的彩色microled，设计了第一发光芯片和第二发光芯片两种发光芯片，两种发光芯片发出两种不同颜色的光，颜色通常选择三原色中的其中两种，通过色光的混合产生出彩色效果，为了使microled发出的色光范围更完整，还可以设置第三发光层，使三原色完整显示；2）本发明的彩色microled，采用背靠背键合技术，能使microled的彩色化的工艺简化，便于实施。
附图说明
16.图1为本发明的彩色microled的截面结构示意图。
17.图2为本发明的彩色microled的生产工艺流程图。
18.图中，衬底层1，驱动芯片2，第一发光层3，第一透明绝缘层31，第二透明绝缘层32，第一发光芯片33，金属接触电极4，第一金属接触电极41，第二金属接触电极42，第二发光层5，第三透明绝缘层51，第四透明绝缘层52，第二发光芯片53。
具体实施方式
19.下面通过实施例对本发明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，都属于本发明保护的范
围。
20.如图1所示，一种彩色microled，其包括衬底层、驱动芯片、第一发光层、金属接触电极和第二发光层。
21.衬底层为0.725mm的si层。
22.多个驱动芯片以一定的间距嵌入式分布设置在衬底层的上侧面上，且驱动芯片的上表面与第一发光芯片或金属接触电极相接触且电连接。因为驱动芯片的位置要与第一发光芯片和金属接触电极的位置相对应，而金属接触电极的位置还要与第二发光芯片的位置相对应，所以必须要合理控制驱动芯片之间的间距。
23.第一发光层设置在驱动芯片的上方，且第一发光层中的第一发光芯片与衬底层上对应的驱动芯片相连接。第一发光层包括第一透明绝缘层、第二透明绝缘层和第一发光芯片，第一发光芯片嵌入式设置在第一透明绝缘层的下侧面上，且第一发光芯片的底面与驱动芯片相接触，且电连接，在第一透明绝缘层内位于第一发光芯片的上方设有第一凹槽，第一凹槽的底部与第一发光芯片的上表面相对应，所述的第二透明绝缘层设置在第一透明绝缘层的上方，且第二透明绝缘层上设有与第一凹槽对应的凸起，凸起的形状与第一凹槽的形状相对应。
24.第二发光层设置在第一透明绝缘层的上方，且第二发光层中的第二发光芯片通过金属接触电极与衬底层上对应的驱动芯片连接。第二发光层包括第三透明绝缘层、第四透明绝缘层和第二发光芯片，第二发光芯片嵌入式设置在第四透明绝缘层的上侧面上，第二发光芯片的上表面通过导线与金属接触电极的上端部电连接，在第四透明绝缘层内位于第二发光芯片的下方设有第二凹槽，第二凹槽的底部与第二发光芯片的下表面相对应，所述的第三透明绝缘层设置在第四透明绝缘层的下方，且第三透明绝缘层上设有与第二凹槽对应的凸起，凸起的形状与第二凹槽的形状相对应。
25.第一发光芯片和第二发光芯片均为圆台形，且第一发光芯片的直径较大的一侧圆形面向下设置，第二发光芯片的直径较小的一侧圆形面向下设置，即第一发光芯片和第二发光芯片背对背设置。
26.上述方案中虽然记载了第一发光芯片和第二发光芯片均为圆台形，但是根据实际设计需要可以对第一发光芯片和第二发光芯片的具体形状进行设置，使其符合具体的工艺设计要求。
27.金属接触电极包括第一金属接触电极和第二金属接触电极，第一金属接触电极设置在第一发光层内，第二金属接触电极穿过第二发光层与第一金属接触电极键合。第一金属接触电极和第二金属接触电极均为圆台形，第一金属接触电极的直径较大的一侧圆形面向下设置，且第一接触电极直径较大的一侧圆形面与驱动芯片的上表面大小相适应，第二金属接触电极的直径较小的一侧圆形面向下设置，且第二金属接触电极的直径较小的一侧圆形面与第一金属电极直径较小的一侧圆形面大小相适应，二者相接触，且电连接，第二金属接触电极的上端部延伸至第二发光层的上表面上方，并通过导线与第二发光芯片电连接。上述方案中虽然记载了第一金属接触电极和第二金属接触电极均为圆台形，但是根据实际设计需要可以对第一金属接触电极和第二金属接触电极的具体形状进行设置，使其符合具体的工艺设计要求。
28.虽然上述的实施方案中只设置了第一发光层和第二发光层，但是为了实现rgb三
原色的完整结合，在所述的第二发光层上的上方还可以设置第四透明绝缘层，在第四透明绝缘层上再设置第三发光层，第三发光层的第三发光芯片通过金属接触电极与驱动芯片电连接。通过设置第三发光层，可以使第三发光层与第一发光层和第二发光层的光相结合，在三个发光层上以rgb三原色组合，使microled能够发出完整的rgb彩色光。
29.如图2所示，本发明的彩色microled的生产工艺过程如下：s1制备外延层，外延层包括1.3mm的si层、缓冲层（buffer layer-al(ga)n-1650nm）和n层（n layer-gan-1500nm）；s2在衬底层上制备第一发光层，在第一发光层内设有第一发光芯片和第一金属接触电极；s3将驱动芯片嵌入式设置在衬底层上，然后将驱动芯片与第一发光层bonding，在bonding时，驱动芯片与第一发光层内的第一发光芯片及第一金属接触电极对应接触，且电连接；s4去除第一发光层的衬底层，包括1.3mm的si层和缓冲层（buffer layer-al(ga)n-1650nm），保留n层作为第二透明绝缘层；s5按图2所示制备第二发光层，将s4加工后的芯片整体翻转180
°
，使第一发光层转为向上的方向，然后将制备的第二发光层与第一发光层背对背进行bonding，在bonding时，第二发光层bonding在第一发光层上方，且第一金属接触电极和第一发光芯片的位置位于第二发光层的第二发光芯片中间的位置；s6去除第二发光层上的衬底层；s7采用深孔刻蚀、电镀、cmp工艺在第二发光层内的第二发光芯片之间形成第二金属接触电极，使第二金属接触电极与第一发光层内的第一金属接触电极键合，并使第二金属接触电极的上端通过导线与第二发光芯片电连接。
30.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。