具有全方位反射镜结构的微显示发光像素及其制作方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种具有全方位反射镜结构的微显示发光像素及其制作方法。

背景技术：

1、在微显示发光像素的制备流程中，常应用有两种不同的器件键合集成方案。一种是对准键合集成方案，其一般先对化合物半导体晶圆进行像素图像化，再将图像化后的化合物半导体晶圆与驱动晶圆进行金属键合；另一种是非对准键合集成方案，其一般是先将化合物半导体晶圆与驱动晶圆进行金属键合，再对键合集成后的结构进行像素图像化。

2、相较于对准键合集成方案，非对准键合集成方案的成本、工艺要求更低，并且受对准精度的限制，在像素尺寸小型化上存在优势。在非对准键合集成方案中，由于需要先制备化合物半导体晶圆，再对包括键合层在内的结构进行像素图形化，此种方案下，键合层若引入较为活泼的金属，则容易在像素制备后出现金属迁移、团聚等问题导致器件失效或者反射率降低，非常容易出现迁移、团聚这类异常，导致器件失效，这也就限制了非对准键合集成方案只能选择比较稳定的金属材料，如金（au）、铂（pt）这类金属材料，但此类金属反射率普遍偏低，存在吸光现象，导致光提效率的降低。

3、因此，如何提升微显示发光像素的光提取效率，特别是非对准键合集成方案下的微显示发光像素的光提取效率，亟需提供解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有全方位反射镜结构的微显示发光像素及其制作方法，通过引入全方位反射镜（omni-directional reflector，odr）结构，提升微显示发光像素的光提取效率，进而提升亮度。

2、为实现上述发明目的，本发明提出如下技术方案：

3、一方面，提供一种具有全方位反射镜结构的微显示发光像素，所述微显示发光像素包括：

4、驱动晶圆，所述驱动晶圆中包括阳极触点；

5、显示模组，所述显示模组设于所述驱动晶圆之上，所述显示模组中包括所述阳极触点一一对应的像素单元以及围绕在所述像素单元周围的绝缘层，所述像素单元至少包括沿远离所述驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的：全方位反射镜结构层、p型欧姆接触层、化合物半导体层和n型欧姆接触层；

6、其中，所述全方位反射镜结构层包括沿远离所述驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的odr金属层以及odr介质层，每个所述像素单元中的所述odr金属层、所述p型欧姆接触层通过阳极连接结构进行连接，且所述odr金属层与所述阳极触点电连接，任一所述像素单元中的所述n型欧姆接触层通过共阴极进行连接。

7、在一种可能的实现方式中，所述阳极连接结构，包括：

8、第一连接结构，所述第一连接结构水平贴合于所述p型欧姆接触层的部分上表面；

9、第二连接结构，所述第二连接结构垂直贴合于所述p型欧姆接触层、所述odr介质层的侧面，所述第二连接结构的一端与所述第一连接结构的一端相连接，另一端与所述odr金属层的上表面相连接。

10、在一种可能的实现方式中，所述绝缘层的顶部与所述n型欧姆接触层的顶部齐平，所述共阴极水平覆盖在所述绝缘层、所述n型欧姆接触层的顶部之上；

11、或，

12、所述绝缘层的顶部高于所述n型欧姆接触层的顶部，所述共阴极包括：覆盖在所述绝缘层的顶部之上的第一共阴极部分、覆盖在所述n型欧姆接触层的顶部之上的第二共阴极部分，且所述第一共阴极部分与所述第二共阴极部分相连。

13、在一种可能的实现方式中，所述显示模组中还包括：设置于所述odr金属层之下的第一键合层，所述驱动晶圆中还包括：设置于所述驱动晶圆靠近所述显示模组一面的第二键合层，所述第一键合层和所述第二键合层组成键合层；

14、所述显示模组和所述驱动晶圆通过所述第一键合层、所述第二键合层完成键合集成，且所述第一键合层、所述第二键合层采用导电材料。

15、在一种可能的实现方式中，所述odr介质层包括：设置于所述p型欧姆接触层之下的第一odr介质层，设置于所述驱动晶圆靠近所述显示模组一面的第二odr介质层，所述odr金属层与所述第二odr介质层相连接，且所述odr金属层与所述阳极触点相连接；

16、所述显示模组和所述驱动晶圆通过所述第一odr介质层、第二odr介质层完成键合集成，且所述第一odr介质层、所述第二odr介质层采用不导电材料。

17、在一种可能的实现方式中，所述odr介质层中开设有至少一个金属通孔，所述至少一个金属通孔的一端与所述p型欧姆接触层相连接，另一端与所述odr金属层相连接。

18、在一种可能的实现方式中，多个所述金属通孔以固定间隔均匀排布在所述odr介质层中。

19、在一种可能的实现方式中，所述n型欧姆接触层包括：第一n型欧姆接触层和第二n型欧姆接触层；

20、所述第一n型欧姆接触层是所述化合物半导体层所裸露出的n型欧姆接触层；

21、所述第二n型欧姆接触层是另设于所述第一n型欧姆接触层的正上方的n型欧姆接触层。

22、在一种可能的实现方式中，所述显示模组还包括：金属增强结构；

23、所述金属增强结构设置于所述共阴极之上，并且投影处于相邻两个所述像素单元的中间。

24、在一种可能的实现方式中，所述显示模组还包括：微透镜；

25、所述微透镜设置于所述共阴极之上，并且投影正对所述像素单元。

26、在一种可能的实现方式中，所述odr金属层的材料包括如下中的至少一种：

27、银、铝。

28、另一方面，提供一种微显示发光像素的制备方法，所述方法用于制备如上述方面所述的微显示发光像素，所述方法包括：

29、准备驱动晶圆，所述驱动晶圆中包括阳极触点；

30、在所述驱动晶圆上制备与所述阳极触点一一对应的像素单元，所述像素单元至少包括沿远离所述驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的：全方位反射镜结构层、p型欧姆接触层、化合物半导体层和n型欧姆接触层，所述全方位反射镜结构层包括沿远离所述驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的odr金属层以及odr介质层；

31、构造阳极连接结构，以连接所述像素单元中的所述odr金属层、所述p型欧姆接触层，且所述odr金属层与所述阳极触点电连接；

32、在所述像素单元的周围进行介质沉积，以形成绝缘层；

33、构造共阴极，以连接任一所述像素单元中的所述n型欧姆接触层。

34、在一种可能的实现方式中，所述在所述驱动晶圆上制备显示模组，包括：

35、在预先准备的化合物半导体晶圆的p型欧姆接触面，制备p型欧姆接触层；

36、将所述全方位反射镜结构层制备在所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆中的至少一个晶圆的表面，并将所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆进行键合集成；

37、去除所述化合物半导体晶圆的衬底并进行减薄露出第一n型欧姆接触层，所述n型欧姆接触层包括所述第一n型欧姆接触层；

38、以所述p型欧姆接触层为刻蚀截止层，对所述化合物半导体晶圆进行图形化像素制备，以使得所述化合物半导体层和所述n型欧姆接触层凸起于所述p型欧姆接触层的表面。

39、在一种可能的实现方式中，所述将所述全方位反射镜结构层制备在所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆中的至少一个晶圆的表面，并将所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆进行键合集成，包括：

40、在所述化合物半导体晶圆的p型欧姆接触层的表面依次制备垂直堆叠的odr介质层、odr金属层；

41、在所述odr金属层的表面、所述驱动晶圆的表面分别镀导电材料形成第一键合层、第二键合层；

42、使用所述第一键合层、所述第二键合层进行所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆的键合集成。

43、在一种可能的实现方式中，所述将所述全方位反射镜结构层制备在所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆中的至少一个晶圆的表面，并将所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆进行键合集成，包括：

44、在所述驱动晶圆的表面制备所述odr金属层以及包覆所述odr金属层的第二odr介质层，所述odr金属层与所述阳极触点相连接；

45、在所述化合物半导体晶圆的p型欧姆接触面的表面制备第一odr介质层；

46、使用所述第一odr介质层、所述第二odr介质层进行所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆的键合集成。

47、在一种可能的实现方式中，所述n型欧姆接触层还包括第二n型欧姆接触层；

48、在露出第一n型欧姆接触层之后，所述方法还包括：

49、所述第一n型欧姆接触层的表面制备所述第二n型欧姆接触层。

50、在一种可能的实现方式中，在制备完成所述odr介质层之后，所述方法还包括：

51、在所述odr介质层中开设至少一个金属通孔。

52、在一种可能的实现方式中，所述构造阳极连接结构，以连接所述像素单元中的所述odr金属层、所述p型欧姆接触层，包括：

53、以所述odr金属层为刻蚀截止层，对像素单元间的所述p型欧姆接触层、所述odr介质层进行图形化刻蚀，且刻蚀后每个像素单元中所述p型欧姆接触层、所述odr介质层对应的表面尺寸大于所述化合物半导体层对应的表面尺寸；

54、在所述p型欧姆接触层的部分上表面、所述odr介质层的侧面、所述odr金属层裸露出的上表面制备导电材料；

55、以所述驱动晶圆为刻蚀截止层，对所述odr金属层至所述驱动晶圆的结构进行图形化刻蚀，以将不同像素单元进行隔离，并得到将每个像素单元中的所述odr金属层、所述p型欧姆接触层进行相连接的阳极连接结构。

56、在一种可能的实现方式中，所述构造共阴极，以连接任一所述像素单元中的所述n型欧姆接触层，包括：

57、对所述绝缘层进行平坦化或图形化刻蚀，以裸露出所述像素单元的所述n型欧姆接触层；

58、在所述n型欧姆接触层的表面、所述绝缘层的表面进行透明导电膜沉积，以形成所述共阴极。

59、在一种可能的实现方式中，在构造完所述共阴极之后，所述方法还包括：

60、在所述共阴极的表面制备微透镜，且所述微透镜的投影正对所述像素单元。

61、在一种可能的实现方式中，在构造完所述共阴极之后，所述方法还包括：

62、在所述共阴极的表面制备金属增强结构，且所述金属增强结构的投影处于相邻两个所述像素单元的中间。

63、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

64、每个像素单元至少包括沿远离驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的：全方位反射镜结构层、p型欧姆接触层、化合物半导体层和n型欧姆接触层，全方位反射镜结构层包括沿远离驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的odr金属层以及odr介质层，每个像素单元中的odr金属层、p型欧姆接触层通过阳极连接结构进行连接，且odr金属层与阳极触点电连接，任一像素单元中的n型欧姆接触层通过共阴极进行连接，通过引入全方位反射镜结构，并设计相应的阳极连接结构、共阴极，提升微显示发光像素的光提取效率，进而提升亮度。

65、进一步的，在odr介质层中可开设金属通孔，以实现阳极连接增强。

66、进一步的，在共阴极上可进一步制备金属增强结构、微透镜，实现亮度提升。