一种高亮度MicroLED及其制备方法与流程

本发明属于显示芯片，具体涉及一种高亮度microled及其制备方法。

背景技术：

1、micro led的英文全名是micro light emitting diode，中文称作微发光二极体，也可以写作μled，一般指使用尺寸为1~60um的led发光单元组成显示阵列的技术，其大小相当于人头发丝的1/10，具有无需背光，光电转换效率高，响应时间在ns级等特点，是将led进行薄膜化、微小化和阵列化，使其体积达到大小只有主流led的1%，像素点距离达到由毫米达到微米的一项技术。

2、micro led 底层用正常的cmos集成电路制造工艺制成led显示驱动电路，然后再用mocvd机在集成电路上制作led阵列，从而实现了微型显示屏，也就是所说的led显示屏的缩小版，为oled之后下一代显示技术。

3、micro led显示面板一般会包括多个led像素点（即发光单元），目前micro led都是通过刻蚀掉连续的功能性外延层来得到多个完全隔离的功能性像素点，但像素点侧面发光会存在结构性问题，如由于尺寸效应、侧壁缺陷、光串扰等问题，导致发光亮度远小于理论效果。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种高亮度microled及其制备方法，通过叠加双层或多层发光结构，两外延层之间通过透明键合层键合在一起，在将p电极和n电极分别电连接，实现共阴极结构，使得同一发光单元有两层甚至更多层的发光结构，从而实现亮度的叠加，大幅度提高发光亮度。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高亮度microled，包括驱动基板，驱动基板上设有若干呈矩形阵列设置的发光单元，发光单元包括键合金属层，键合金属层底部与驱动基板相连，键合金属层上方设有第一发光层，第一发光层外壁沉积第一钝化层，第一发光层顶部设有透明键合层，透明键合层上方设有第二发光层，第二发光层外壁沉积第二钝化层，发光单元之间填充流平层，流平层顶部设有n电极层；

4、第一发光层一侧设有p电极连接层，第一发光层底部的面积小于键合金属层顶部，第一钝化层一侧将键合金属层覆盖，另一侧键合金属层部分裸露，p电极连接层下端与键合金属层部分裸露处相连，p电极连接层上端与第二发光层的底部相连，第二发光层一侧设有n电极连接层，n电极连接层顶端与n电极层连接，透明键合层底部的面积小于第一发光层顶部，使第一发光层顶部一侧裸露，n电极连接层下端与第一发光层顶部裸露处相连。

5、优选地，驱动基板是硅基cmos背板或tft场效应管显示基板，驱动基板有连接内部电路的金属触点。

6、优选地，键合金属层是由金属膜或非金属膜复合而成的多层结构，金属膜和非金属膜均为导体，金属膜包括cr、ni、au、ag、sn、ti、pt和pb，非金属膜包括ito膜。

7、优选地，第一发光层和第二发光层均由外延片的外延层蚀刻成型，第一发光层和第二发光层的剖面为梯形。

8、优选地，第一钝化层与第一发光层具有不同的折射率，通过调节倾斜角度使第一发光层形成的光部分全反射到第一发光层内部，第一钝化层材料包括sio2、al2o3、sin或聚酰亚胺、su-8光刻胶及其他可光图案化的聚合物，第二钝化层结构和材料与第一钝化层相同。

9、优选地，流平层为有机黑矩阵光刻胶、彩色滤光光刻胶、聚酰亚胺、挡墙胶、oc胶、su8光刻胶、苯并环丁烯、al、cu、ag、sio2、al2o3、zro2、tio2、si3n4或hfo2中的一种；

10、优选地，透明键合层为透明树脂、sio2、sog旋涂玻璃中的一种。

11、本发明还公开了一种高亮度microled的制备方法，包括以下步骤：

12、s1、通过真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜或真空离子镀膜在外延片的外延层表面镀上多层结构的第一金属层；

13、s2、通过真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜或真空离子镀膜在驱动基板表面镀上第二金属层；

14、s3、通过倒装焊的方式将已镀膜的外延片和驱动基板进行键合，第一金属层和第二金属层键合后得到键合金属层，形成良好的欧姆接触，除去外延片衬底及缓冲层；

15、s4、通过干法或湿法刻蚀，对外延层进行刻蚀，形成台阶结构，构成第一发光层，通过ibe刻蚀键合金属层使其图形化；

16、s5、在第一发光层表面pecvd沉积第一钝化层，并通过ibe进行图形化，使键合金属层的一侧及第一发光层顶部裸露；

17、s6、在第一发光层顶部涂布透明键合层材料，将另一个外延片的外延层与透明键合层键合；

18、s7、除去步骤s6中键合的外延片衬底及缓冲层，然后通过干法或湿法刻蚀，对其外延层进行刻蚀，形成台阶结构，构成第二发光层；

19、s8、在第一钝化层一侧沉积导电材料，制备p电极连接层，连接第二发光层和键合金属层；

20、s9、在第二发光层表面pecvd沉积第二钝化层，并通过ibe进行图形化

21、s10、在发光单元之间填充平坦化材料，并通过光刻法工艺对平坦层进行处理，使其暴露出第二发光层顶面，得到流平层；

22、s11、蚀刻流平层形成n电极孔，n电极孔底部与第一发光层顶部相连，然后于n电极孔中填充导电材料，制备n电极连接层，

23、s12、经光刻、蒸镀或lift-off的方式在流平层上沉积制作n电极层，并完成n电极图形化制备。

24、优选地，外延片包括衬底、缓冲层和外延层，外延层包括p型半导体层、多量子阱层、n型半导体层，衬底为硅基衬底或蓝宝石衬底，当为蓝宝石衬底时，通过激光剥离法去除衬底，当为硅基衬底时，通过物理打磨减薄、深硅刻蚀、湿法化学腐蚀实现衬底去除。

25、优选地，p电极连接层和n电极连接层的导电材料包括ito、cr、ti、pt、au、al、cu、ge或ni。

26、本发明的有益效果：

27、本发明通过叠加双层或多层发光结构，两外延层之间通过透明键合层键合在一起，在将p电极和n电极分别电连接，实现共阴极结构，使得同一发光单元有两层甚至更多层的发光结构，从而实现亮度的叠加，大幅度提高发光亮度。

技术特征：

1.一种高亮度microled，其特征在于，包括驱动基板，所述驱动基板上设有若干呈矩形阵列设置的发光单元，所述发光单元包括键合金属层，所述键合金属层底部与驱动基板相连，所述键合金属层上方设有第一发光层，所述第一发光层外壁沉积第一钝化层，所述第一发光层顶部设有透明键合层，所述透明键合层上方设有第二发光层，所述第二发光层外壁沉积第二钝化层，所述发光单元之间填充流平层，所述流平层顶部设有n电极层；

2.根据权利要求1所述的高亮度microled，其特征在于，所述驱动基板是硅基cmos背板或tft场效应管显示基板，所述驱动基板有连接内部电路的金属触点。

3.根据权利要求1所述的高亮度microled，其特征在于，所述键合金属层是由金属膜或非金属膜复合而成的多层结构，所述金属膜和非金属膜均为导体，所述金属膜包括cr、ni、au、ag、sn、ti、pt和pb，所述非金属膜包括ito膜。

4.根据权利要求1所述的高亮度microled，其特征在于，所述第一发光层和第二发光层均由外延片的外延层蚀刻成型，第一发光层和第二发光层的剖面为梯形。

5.根据权利要求1所述的高亮度microled，其特征在于，所述第一钝化层与第一发光层具有不同的折射率，通过调节倾斜角度使第一发光层形成的光部分全反射到第一发光层内部，所述第一钝化层材料包括sio2、al2o3、sin或聚酰亚胺、su-8光刻胶及其他可光图案化的聚合物，所述第二钝化层结构和材料与第一钝化层相同。

6.根据权利要求1所述的高亮度microled，其特征在于，所述流平层为有机黑矩阵光刻胶、彩色滤光光刻胶、聚酰亚胺、挡墙胶、oc胶、su8光刻胶、苯并环丁烯、al、cu、ag、sio2、al2o3、zro2、tio2、si3n4或hfo2中的一种。

7.根据权利要求1所述的高亮度microled，其特征在于，所述透明键合层为透明树脂、sio2、sog旋涂玻璃中的一种。

8.根据权利要求1-7任一项所述的高亮度microled的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的高亮度microled的制备方法，其特征在于，所述外延片包括衬底、缓冲层和外延层，所述外延层包括p型半导体层、多量子阱层、n型半导体层，所述衬底为硅基衬底或蓝宝石衬底，当为蓝宝石衬底时，通过激光剥离法去除衬底，当为硅基衬底时，通过物理打磨减薄、深硅刻蚀、湿法化学腐蚀实现衬底去除。

10.根据权利要求8所述的高亮度microled的制备方法，其特征在于，所述p电极连接层和n电极连接层的导电材料包括ito、cr、ti、pt、au、al、cu、ge或ni。

技术总结
本发明涉及显示芯片技术领域，公开了一种高亮度MicroLED及其制备方法，高亮度MicroLED包括驱动基板，所述驱动基板上设有若干呈矩形阵列设置的发光单元，所述发光单元包括键合金属层，所述键合金属层底部与驱动基板相连，所述键合金属层上方设有第一发光层，所述第一发光层外壁沉积第一钝化层，所述第一发光层顶部设有透明键合层，所述透明键合层上方设有第二发光层，所述第二发光层外壁沉积第二钝化层，所述发光单元之间填充流平层，所述流平层顶部设有N电极层。本发明通过叠加双层或多层发光结构，使得同一发光单元有两层甚至更多层的发光结构，从而实现亮度的叠加，大幅度提高发光亮度。

技术研发人员：蔡溢,南海,高德寅
受保护的技术使用者：盐城鸿石智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15