一种蓝宝石衬底不剥离的Micro-LED微型显示器件及其制备方法与流程

一种蓝宝石衬底不剥离的micro-led微型显示器件及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及半导体器件技术领域，具体为一种蓝宝石衬底不剥离的micro-led微型显示器件及其制备方法。


背景技术：

2.micro-led显示技术是指以自然发光的微米量级的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，与lcd、oled相比在亮度和分辨率、对比度、能耗、使用寿命、相应速度和热稳定性等方面具有更大的优势。
3.micro-led显示器件的制备目前主要有两种方式：1.巨量转移技术；2.倒装键合技术+彩色化技术；前者led转移效率高、可以选择性的转移不同颜色led实现reg彩色显示，但是不适用于高分辨率的微型显示器件；后者是目前高分辨率微型器件使用的主流方案，通常使用蓝光led的p电极与驱动基板倒装焊接，led另一侧的蓝宝石剥离，之后制备色转化层(qd-layer等)最后贴附cf实现彩色化，但是此种方法也存在如下缺点：
①
现有倒装焊方案需将芯片切割成单独的panel尺寸，单独倒装焊，倒装焊效率低下；
②
现有方案led衬底蓝宝石剥离工艺不稳定易损伤led功能层造成像素点导致显示均一性差；
③
色转换膜(量子点膜等)在小panel上制备，成膜效率低下、成膜工艺不易控制、批次产品的均一性差。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种蓝宝石衬底不剥离的micro-led微型显示器件及其制备方法，解决了上述背景技术中提出的现有的micro-led显示器件的制备方法存在的效率低下、均一性差的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
8.一种蓝宝石衬底不剥离的micro-led微型显示器件制备方法，包括：
9.首先在蓝宝石晶圆上制备密度led微像素阵列，p型氮化镓外延层靠近蓝宝石衬底，多层量子阱层在p型氮化镓外延层上生长，n型氮化镓外延层生长在多量子阱上，n极的导电电极外延生长在蓝宝石衬底上方两侧边缘；
10.在生长完毕led的蓝宝石晶圆上涂布色转换层，在色转换层固化后在其上方制备彩色滤光层实现rgb色彩显示；
11.将蓝宝石衬底打磨，待减薄完毕，光刻光阻后刻蚀蓝宝石至p型氮化镓层和n极的导电电极；
12.沉积p电极金属及n电极金属,并图形化形成p电极及n电极的引线；
13.将蓝宝石晶圆进行分切，切割出n个小面板；
14.led与驱动背板进行倒装键合并灌封后完成led显示器件芯片的制备。
15.优选地,所述在生长完毕led的蓝宝石晶圆上涂布色转换层，其涂布方式为：spin/slit的方式。
16.优选地,所述在色转换层固化方法还可替换为：在固化后沉积钝化层保护色转换层。
17.优选地,所述色转换层还可以为图形化的rgb色转换层。
18.优选地,所述图形化形成p电极及n电极的引线，还可以采用lift-off工艺。
19.本发明还提供一种蓝宝石衬底不剥离的micro-led微型显示器件，基于如前所述的一种蓝宝石衬底不剥离的micro-led微型显示器件制备方法制成。
20.(三)有益效果
21.本发明提供了一种蓝宝石衬底不剥离的micro-led微型显示器件及其制备方法。具备以下有益效果：
22.通过本发明技术方案减少了led剥离的步骤，制备工艺难度减低，避免蓝宝石剥离对led膜层的破坏，提高了显示均一性，避免了led分切，色转换膜及彩色滤光层的制备直接在led蓝宝石衬底晶圆上制备，蓝宝石刻蚀后沉积金属并图形化与驱动背板在此处进行倒装键合，提高了生产效率及工艺稳定性，优化了显示效果。
附图说明
23.图1为本发明提供的一种蓝宝石衬底不剥离的micro-led微型显示器件及其制备方法流程图；
24.图2为采用本发明制备方法制备的led显示器件的像素阵列结构示意图；
25.图3为采用本发明制备方法制备的第一类彩色led像素阵列结构示意图；
26.图4为采用本发明制备方法制备的第二类彩色led像素阵列结构示意图；
27.图5为采用本发明制备方法制备的第三类彩色led像素阵列结构示意图；
28.图6为采用本发明制备方法制备的刻蚀蓝宝石露p型氮化镓层的彩色led像素阵列结构示意图；
29.图7为采用本发明制备方法制备的做出p电极的彩色led像素阵列结构示意图；
30.图8为采用本发明制备方法制备的完整的彩色micro-led器件结构示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
32.如图1所示，本发明实施例提供一种蓝宝石衬底不剥离的micro-led微型显示器件及其制备方法，包括：
33.s1首先在蓝宝石晶圆上制备密度led微像素阵列，p型氮化镓外延层靠近蓝宝石衬底，多层量子阱层在p型氮化镓外延层上生长，n型氮化镓外延层生长在多量子阱上，n极的导电电极外延生长在蓝宝石衬底上方两侧边缘；
34.图2为采用本发明制备方法制备的led显示器件的像素阵列结构示意图；
35.s2在生长完毕led的蓝宝石晶圆上涂布色转换层，在色转换层固化后在其上方制
备彩色滤光层实现rgb色彩显示；
36.图3为采用本发明制备方法制备的第一类彩色led像素阵列结构示意图；
37.图4为采用本发明制备方法制备的第二类彩色led像素阵列结构示意图；
38.图5为采用本发明制备方法制备的第三类彩色led像素阵列结构示意图；
39.s3将蓝宝石衬底打磨，待减薄完毕，光刻光阻后刻蚀蓝宝石至p型氮化镓层和n极的导电电极；
40.图6为采用本发明制备方法制备的刻蚀蓝宝石露p型氮化镓层的彩色led像素阵列结构示意图；
41.s4沉积p电极金属及n电极金属,并图形化形成p电极及n电极的引线；
42.图7为采用本发明制备方法制备的做出p电极的彩色led像素阵列结构示意图；
43.s5将蓝宝石晶圆进行分切，切割出n个小面板；
44.s6 led与驱动背板进行倒装键合并灌封后完成led显示器件芯片的制备。
45.优选地,所述在生长完毕led的蓝宝石晶圆上涂布色转换层，其涂布方式为：spin/slit的方式。
46.所述spin/slit的方式为狭缝旋转式涂布，此种涂布方式采用狭缝涂布头给料，基板旋转；所述涂料供应选用注射式帮浦。
47.优选地,所述在色转换层固化方法还可替换为：在固化后沉积钝化层保护色转换层。
48.优选地,所述色转换层还可以为图形化的rgb色转换层。
49.优选地,所述图形化形成p电极及n电极的引线，还可以采用lift-off工艺。
50.所述lift-off工艺，即揭开一剥离工艺，是一种集成电路工艺，可以用来省略刻蚀步骤。
51.本发明实施例还提供一种蓝宝石衬底不剥离的micro-led微型显示器件，基于如前所述的一种蓝宝石衬底不剥离的micro-led微型显示器件制备方法制成，图8显示了采用本发明制备方法制备的完整的彩色micro-led器件结构示意图。
52.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。