MicroLED阵列结构及其制备方法与流程

micro led阵列结构及其制备方法
技术领域
1.本技术涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种micro led阵列结构及其制备方法。


背景技术：

2.micro led即微型发光二极管，是指高密度集成的led阵列，阵列中的led像素点距离在10微米量级，每一个led像素都能自发光。将10微米尺度的led芯片连接到驱动基板上，从而实现对每个芯片放光亮度的精确控制，进而实现图像显示。
3.光串扰在led显示中是普遍存在的现象，因此产生了很多消除光串扰的方法，比如盖消光板等，但是该方式无法很好的适用于结构更加精细的micro led。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种micro led阵列结构及其制备方法，通过设置于相邻的两个micro led像素单元之间的黑胶，可以有效改善光串扰问题，提升micro led的对比度。
5.第一方面，本技术实施例提供一种micro led阵列结构，micro led阵列结构包括：衬底、设置于衬底上的micro led像素单元阵列；micro led像素单元阵列包括多个micro led像素单元；相邻的两个micro led像素单元之间设置有钝化层和黑胶。
6.在本技术较佳的实施方式中，上述micro led像素单元包括：衬底上自下而上依次设置的外延层和电极层；外延层自下而上依次包括：n型氮化镓层、发光层、p型氮化镓层；电极层自下而上依次包括：导电层、第一金属层和第二金属层；黑胶的填充深度从第二金属层一直到达发光层，以遮挡发光层在水平方向的出光。
7.在本技术较佳的实施方式中，上述黑胶的填充深度跨越第二金属层、第一金属层、导电层、p型氮化镓层、发光层，直到覆盖于n型氮化镓层上。
8.在本技术较佳的实施方式中，上述导电层为ito铟锡金属氧化物层；第一金属层为ti/al/ti/au电极；第二金属层为铟金属层。
9.在本技术较佳的实施方式中，上述黑胶为耐高温高光密度黑色光刻胶。
10.第二方面，本技术实施例还提供一种micro led阵列结构的制备方法，方法包括：在衬底上形成初始micro led阵列；其中，初始micro led阵列包括多个初始micro led像素单元；相邻的两个初始micro led像素单元之间设置有钝化层；初始micro led像素单元自下而上依次包括外延层及形成于外延层上的导电层、第一金属层；在初始micro led阵列上覆盖黑胶层，以使相邻的每两个初始micro led像素单元之间的钝化层中设置有黑胶；在黑胶层上设置第一金属接触窗口；通过第一金属接触窗口，设置与第一金属层接触的第二金属层，得到micro led阵列结构。
11.在本技术较佳的实施方式中，上述在衬底上形成初始micro led阵列的步骤，包括：在外延片上形成sio2掩模层；外延片包括衬底和设置于衬底上的外延层；在sio2掩模层上形成初始led像素结构；在初始led像素结构上设置导电层和第一金属层，得到led像素结
构；在led像素结构上形成钝化层，并在钝化层上形成第二金属接触窗口，得到初始micro led阵列。
12.在本技术较佳的实施方式中，上述在外延片上形成sio2掩模层的步骤之前，还包括：在衬底上形成外延层，得到外延片。
13.第三方面，本技术实施例还提供一种micro led模组，该micro led模组包括：如第一方面所述的micro led阵列结构。
14.第四方面，本技术实施例还提供一种显示装置，显示装置包括如第三方面所述的micro led模组。
15.本技术实施例提供的一种micro led阵列结构及其制备方法中，micro led阵列结构包括：衬底、设置于衬底上的micro led像素单元阵列；micro led像素单元阵列包括多个micro led像素单元；相邻的两个micro led像素单元之间设置有钝化层和黑胶。本技术实施例通过设置于相邻的两个micro led像素单元之间的黑胶，可以有效改善光串扰问题，提升micro led的对比度，从而改善micro led模组的显示效果；并且，由于钝化层是透明的，micro led像素单元的发光层发射出的光通过钝化层能够更好地从模组中发射出去，在改善光串扰的情况下，还能够提高发光效率。因此，本技术实施例提供的micro led阵列结构，通过设置于相邻的两个micro led像素单元之间的钝化层和黑胶，既能够改善光串扰，又能够提高发光效率。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例提供的一种micro led阵列结构的示意图；
18.图2为本技术实施例提供的一种micro led阵列结构中micro led像素单元的示意图；
19.图3为本技术实施例提供的一种通过黑胶进行消光的示意图；
20.图4为本技术实施例提供的一种有无钝化层的结构对比图；
21.图5为本技术实施例提供的一种micro led阵列结构的制备方法的流程图；
22.图6为本技术实施例提供的一种初始micro led阵列的示意图；
23.图7为本技术实施例提供的另一种micro led阵列结构的示意图；
24.图8为本技术实施例提供的一种micro led阵列结构的制备方法中初始micro led阵列的制备方法的流程图。
具体实施方式
25.下面将结合实施例对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
26.相关技术中，针对led显示中的光串扰问题通常采用盖消光板的方式解决，但是该方式无法很好的适用于结构更加精细的micro led。目前针对micro led并没有有效的预防光串扰问题的解决方案。
27.基于此，本技术实施例提供一种micro led阵列结构及其制备方法，通过设置于相邻的两个micro led像素单元之间的黑胶，可以有效改善光串扰问题，提升micro led的对比度，从而改善micro led模组的显示效果；并且，由于钝化层是透明的，micro led像素单元的发光层发射出的光通过钝化层能够更好地从模组中发射出去，在改善光串扰的情况下，还能够提高发光效率。因此，本技术实施例提供的micro led阵列结构，通过设置于相邻的两个micro led像素单元之间的钝化层和黑胶，既能够改善光串扰，又能够提高发光效率。
28.为便于对本实施例进行理解，首先对本技术实施例所公开的一种micro led阵列结构进行详细介绍。
29.图1为本技术实施例提供的一种micro led阵列结构的示意图，该micro led阵列结构包括：衬底1、设置于衬底上的micro led像素单元阵列2；micro led像素单元阵列2包括多个micro led像素单元21；相邻的两个micro led像素单元21之间设置有钝化层3和黑胶4。
30.这里，黑胶的种类可以根据需要进行设置，例如可以采用正性光阻或负性光阻。对于纵向深度与横向宽度比值较大的情况，采用正性光阻可以降低曝光量，降低加工工序所需要的周期时间tact time，从而提高生产效率，降低生产成本。
31.由于光芯片工作过程会发热，最高温可达到100度，因此，本技术实施例中可以采用耐高温黑色光刻胶，以提高温度耐受度；另一方面，高光密度黑色光刻胶可以用来吸收光线，减少不必要的反射光，提升物理抗性，因此，本实施例中还提供一种优选的黑胶材料，即耐高温高光密度黑色光刻胶，相比普通钝化层有更好的消光性，而且也有很好的绝缘性，免于结构损坏。通过在两两micro led像素单元之间的钝化层中填充黑胶，可以很好地遮挡量子阱qw发光层，有效改善光串扰问题。
32.参见图2所示，上述micro led像素单元21包括：衬底1上自下而上依次设置的外延层211和电极层212；外延层211自下而上依次包括：n型氮化镓层2111、发光层2112、p型氮化镓层2113；电极层212自下而上依次包括：导电层2121、第一金属层2122和第二金属层2123；黑胶4的填充深度从第二金属层2123一直到达发光层2112，以遮挡发光层2112在水平方向的出光。
33.为了进一步提高黑胶的遮挡效果，更好地缓解防串扰问题，上述黑胶的填充深度还可以跨越第二金属层、第一金属层、导电层、p型氮化镓层、发光层，直到覆盖于n型氮化镓层上。
34.需要说明的是，上述外延层211自下而上依次包括：n型氮化镓层2111、发光层2112、p型氮化镓层2113，其中，n型氮化镓层2111、发光层2112、p型氮化镓层2113可以不是直接接触的层，比如，在一些实施例中，在n型氮化镓层2111和发光层2112之间还可以设置电子传输层2114；在发光层2112和p型氮化镓层2113之间还可以设置空穴传输层2115。
35.在本技术实施例中，上述导电层2121为ito铟锡金属氧化物层；第一金属层为ti/al/ti/au电极；第二金属层为铟金属层。上述ito纳米铟锡金属氧化物层的厚度为100nm；
ti/al/ti/au电极中各元素层的厚度分别为20nm、150nm、20nm、50nm。
36.由图3所示的通过黑胶进行消光的示意图可知，右侧钝化层内部未填充黑胶时，相邻像素单元中的发光层向四周发出光线时，会产生光串扰现象；而左侧钝化层中填充有黑胶，通过钝化层中的黑胶可以有效地阻挡光线向侧面发射，从而避免相邻像素单元中的发光层发出的光线的光串扰问题，提升micro led的对比度。另外，参见图4，左侧示出的是相邻的两个micro led像素单元之间同时设置钝化层和黑胶的情况，右侧示出的是相邻的两个micro led像素单元之间仅设置黑胶的情况，左右对比可以看出，钝化层的存在可以使中黑胶的填充量变少，而钝化层是透明的，发光层发射出的光通过钝化层能够更好地从模组中发射出去，而没有钝化层仅有黑胶时，发光层的光较难发射出去，因此，本技术实施例中提供的左侧的结构，既能够通过改善光串扰改善micro led模组的显示效果，又能够提高micro led模组的发光效率。
37.基于上述结构实施例，本技术实施例还提供一种micro led阵列结构的制备方法，参见图5所示，该方法包括以下步骤：
38.步骤s402，在衬底上形成初始micro led阵列；其中，初始micro led阵列包括多个初始micro led像素单元；相邻的两个初始micro led像素单元之间设置有钝化层；初始micro led像素单元自下而上依次包括外延层及形成于外延层上的导电层、第一金属层。
39.参见图6所示，在衬底51上形成的初始micro led像素单元阵列52包括多个初始micro led像素单元521；相邻的两个初始micro led像素单元521之间设置有钝化层53；初始micro led像素单元521包括外延层5211及形成于外延层5211上的导电层5212、第一金属层5213。
40.步骤s404，在初始micro led阵列上覆盖黑胶层，以使相邻的每两个初始micro led像素单元之间的钝化层中设置有黑胶；上述黑胶层的厚度为1.2um。在优选方式中，还可以对黑胶层进行软烤处理。
41.步骤s406，在黑胶层上设置第一金属接触窗口；优选方式中，还可以对填充于钝化层中的黑胶进行硬烤处理完成固化。
42.在一些实施例中，可以通过刻蚀或显影的方式，在黑胶层上设置第一金属接触窗口。
43.步骤s408，通过第一金属接触窗口，设置与第一金属层接触的第二金属层，得到micro led阵列结构。参见图7所示，在钝化层53中充满了黑胶54，在第一金属层5213上形成了第二金属层5214。
44.本技术实施例提供的micro led阵列结构的制备方法中，在衬底上形成初始micro led像素单元阵列后，使用匀涂或者喷涂方式在像素单元阵列上覆盖一层1.2um厚黑胶，使黑胶在发光层间隙充分填充并遮挡住量子阱发光层，再进行软烤，然后使用光刻方式，使黑胶漏出金属接触窗口，进而硬烤处理完成黑胶固化，最后在金属接触窗口中蒸镀金属构成电极层，本实施例中，在led芯片制程过程中加入消光工艺，具有更好更充分的消光性以及适配性。
45.本技术实施例中，上述在衬底上形成初始micro led阵列的步骤，具体包括以下步骤，参见图8所示：
46.步骤s702，在外延片上形成sio2掩模层；外延片包括衬底和设置于衬底上的外延
层。
47.上述外延片可以有两种获取方式，一种是直接购买成品外延片，另一种方式是在衬底上形成外延层，得到外延片，也就是制备一个外延片。如前述外延片包括衬底及在衬底上从下到上依次生长的n型氮化镓层、电子传输层(可选)、发光层、空穴传输层(可选)和p型氮化镓层。
48.步骤s704，在sio2掩模层上形成初始led像素结构；具体实施时，可以在sio2掩模层上形成led阵列；通过干湿法刻蚀及正胶光刻法显影出初始led像素结构；其中，采用的曝光剂量为130mj/cm2，初始led像素结构为刻蚀后得到的按照相同像素间隔排列的多个led像素。
49.步骤s706，在初始led像素结构上设置导电层和第一金属层，得到led像素结构；可以通过两次溅射工艺来完成导电层和第一金属层的设置。
50.步骤s708，在led像素结构上形成钝化层，并在钝化层上形成第二金属接触窗口，得到初始micro led阵列。
51.通过cvd在led像素结构上形成钝化层，并在钝化层上刻蚀出第二金属接触窗口，得到初始micro led阵列。
52.该钝化层是在像素间隔中像素上方(如第一金属层的上方)形成的一层膜，并沿侧壁长出一点，会遮挡部分led像素，上方的膜厚为600nm，侧壁上的膜厚小于600nm，因此，钝化层并不会完全填充像素间隔，形成类u型结构；后续需要在led像素上方的钝化层上刻蚀出金属接触窗口，钝化层可以看作是在每个像素间隔中覆盖的一层u型钝化膜。
53.本技术实施例提供的micro led阵列结构的制备方法中，在micro led芯片制程中集成了消光工艺，在外延上刻蚀出预设光芯片结构，依次溅射，蒸镀上导电层和第一金属层后，使用cvd(chemical vapor deposition，化学气相沉积)技术沉积出钝化层，而后通过曝光显影刻蚀方法，实现像素化处理特殊黑胶，使黑胶充分填充在发光结构间距，遮挡着qw发光层，继而填充第二金属层，倒装键合成器件。
54.基于上述micro led阵列结构实施例，本技术实施例还提供一种micro led模组，该micro led模组包括：如前所述的micro led阵列结构。
55.本技术实施例提供的micro led模组，其实现原理及产生的技术效果和前述micro led阵列结构实施例相同，为简要描述，micro led模组的实施例部分未提及之处，可参考前述micro led阵列结构实施例中相应内容。
56.基于上述模组实施例，本技术实施例还提供一种显示装置，该显示装置包括前述的micro led模组。这里的显示装置可以是电视、可穿戴装置等用于显示的设备。
57.本技术实施例提供的显示装置，其实现原理及产生的技术效果和前述micro led阵列结构实施例相同，为简要描述，显示装置的实施例部分未提及之处，可参考前述micro led阵列结构实施例中相应内容。
58.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
59.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本技术的具体实施方式，用以说明本技术的技术方案，而非对其限制，本技术的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。