基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器制造技術

本發明專利技術公開了基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，包括基底和設置在基底上呈陣列排布的多個μLED單元，每個μLED單元包括由近及遠依次設置在基底上的N型層、發射層和P型層，呈陣列排布的相鄰μLED單元之間設有離子隔離柵；所述離子隔離柵的深度到達N型層底端。本發明專利技術提供的基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器通過離子隔離柵將各個μLED單元隔離，不會導致μLED陣列中相鄰像素之間的相互干擾而產生串擾現象，進而可提高氮化物μLED陣列微型顯示器的對比度和分辨率，還能實現更少的表面損傷和更高的收益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微型LED顯示器，具體涉及一種基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器。
技術介紹
如今，基于第三族氮化物材料的微型尺寸LED陣列已經引起了學術界和工業上的廣泛關注。μLED陣列可以應用于自發光的微型顯示器、單片高壓AC-LED和可以用于光遺傳學神經調節的光源。特別是，μLED陣列微顯示器的有源驅動已經可以通過集成到硅互補型金屬氧化物半導體(CMOS)的襯底上進行應用了。基于第三族氮化物μLED陣列具有很多潛能，高亮度，高對比度，高分辨率，可靠性高，壽命長，結構緊湊，可以在嚴酷的環境以及明亮的白天環境下運行。甚至可以比得過許多傳統的基于微顯示器技術的液晶顯示器(LCD)OLED，數字光處理技術(DLP)以及激光束控制技術(LBS)。然而，先前報道μLED陣列微型顯示器是基于非平面結構的，由等離子蝕刻工藝形成一系列臺面的組成，通過在之間蝕刻的物理間隙從而得到相鄰像素之間的間隔。基于Ⅲ氮化物μLED陣列的非平面構造可能會導致μLED陣列微型顯示器的性能較差。干法蝕刻工藝通常是為了臺面隔離從而創建形成一些溝槽或者間隙，為高的微顯示器分辨率減少μLED陣列的間距尺寸的努力提出限制并且引入的表面損傷，為高輸出帶來困難。此外，光的散射/從相鄰的像素的臺面側壁的反射會降低微型顯示器的對比度和分辨率。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術提供了一種基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，防止光傳播到相鄰像素產生串擾，改善氮化物μLED陣列微型顯示器的對比度和分辨率。上述目的是通過如下技術方案實現的：一種基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，包括基底和設置在基底上呈陣列排布的多個μLED單元，每個μLED單元包括由近及遠依次設置在基底上的N型層、發射層和P型層，呈陣列排布的相鄰μLED單元之間設有離子隔離柵；所述離子隔離柵的深度到達N型層底端。進一步地，所述離子隔離柵的高度為0.01～1.5μm，厚度為0.1～10μm。進一步地，所述離子隔離柵通過光刻并注入離子形成。進一步地，所述離子包括H+、He+、N+、F+、Mg+、Ar+、Zn+、O+、Ti+、Fe+、Cr+、Mn+、Co+。進一步地，所述發射層為第三族氮化物量子阱結構或異質結構。進一步地，所述發射層的材料包括下述一種或多種的組合：InxGa1-xN/Inx’Ga1-x’N，其中，
x與x’不相等；GaN/AlGN；AlxGa1-xN/Alx’Ga1-x’N，其中，x與x’不相等；InxAlyGa1-x-yN/Inx’Aly’Ga1-x’-y’N，其中，x與x’不相等，y與y’不相等；GaN/InxAlyGa1-x-yN。進一步地，所述基底包括透明基板、沉積在透明基板上的第三族氮化物緩沖層和第三族氮化物緩沖層另一側的N型層；每個μLED單元的N型層與基底的N型層連接。進一步地，所述基底的N型層上設有作為各μLED單元公共陰極的N型接觸端；各μLED單元的P型層上設有獨立的陽極P型接觸端。一種倒裝芯片，包括有源矩陣Si-CMOS集成電路背板和如上所述的基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，所述無間隙微顯示器通過使用共晶接合金屬焊盤或焊凸倒裝接合在所述Si-CMOS集成電路背板上。進一步地，所述金屬包括錫、金、銀、銦中的一種或多種。本專利技術的有益效果：本專利技術提供的基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器通過離子隔離柵將各個μLED單元隔離，不會導致μLED陣列中相鄰像素之間的相互干擾而產生串擾現象，進而可以提高氮化物μLED陣列微型顯示器的對比度和分辨率，還能實現更少的表面損傷和更高的收益。附圖說明圖1是基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器的結構示意圖；圖2是倒裝芯片的結構示意圖。其中，1、基底；2、μLED單元；3、N型層；4、發射層；5、P型層；6、離子隔離柵；7、透明基板；8、第三族氮化物緩沖層；9、N型層；10、N型接觸端；11、P型接觸端；12、Si-CMOS集成電路背板；13、共晶接合金屬焊盤或焊凸；14、CMOS接觸端。具體實施方式下面結合具體實施例詳細說明本專利技術的技術方案。如圖1所示的一種基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，包括基底1和設置在基底1上呈陣列排布的多個μLED單元2，每個μLED單元2包括由近及遠依次設置在基底1上的N型層3、發射層4和P型層5，呈陣列排布的相鄰μLED單元2之間設有離子隔離柵6；所述離子隔離柵6的深度到達N型層3底端。離子隔離柵的離子種類可以為H+,He+,N+,F+,Mg+,Ar+,Zn+,O+,Ti+,Fe+,Cr+,Mn+,Co+。離子隔離柵通過光刻并注入離子形成，定義和圖案化μLEDs的陣列，因此每個μLED單元的周圍都是用注入離子的小邊緣區域來隔離的。離子隔離柵的深度應達到N型層(0.01～1.5μm)，離子隔離柵的寬度可以是0.1～10μm。每個孤立的μLED單元可以作為微型顯示器的一個像素數組。像素的尺寸為1～100μm，這取決于微顯示器的分辨率，并且μLED陣
列的間距范圍為1.1μm～110μm。微顯示器的分辨率和面積是由這些像素確定。例如，640×480像素的微顯示器，其面積可達到0.96×0.72mm2～70.4×52.8mm2。這些像素(μLED單元)共享一個公共陰極(N型接觸端10)，但有獨立可控的陽極(P型接觸端11)。所述發射層為第三族氮化物量子阱結構或異質結構，材料包括下述一種或多種的組合：InxGa1-xN/Inx’Ga1-x’N，其中，x與x’不相等(0≤x≤0.4,x<x’)；GaN/AlGN；AlxGa1-xN/Alx’Ga1-x’N，其中，x與x’不相等(0≤x≤0.4,x<x’)；InxAlyGa1-x-yN/Inx’Aly’Ga1-x’-y’N，其中，x與x’不相等(0≤x≤0.2,x<x’)，y與y’不相等(0≤y≤0.2,y<y’)；GaN/InxAlyGa1-x-yN。該段括號中x、y的取值范圍僅僅是一部分實例，x、y取值并不局限于該范圍。基底1包括透明基板7、沉積在透明基板7上的第三族氮化物緩沖層8和第三族氮化物緩沖層8另一側的N型層9；每個μLED單元2的N型層3與基底1的N型層9連接。基底1的N型層上設有作為各μLED單元2公共陰極的N型接觸端10；各μLED單元2的P型層5上設有獨立的陽極P型接觸端11。為了存儲數據并驅動每個單獨的μLED，通過使用共晶接合金屬焊盤或焊凸倒裝接合，μLED陣列可以被集成到一個有源矩陣驅動Si-CMOS集成電路(IC)背板上。通過倒裝芯片技術，數千甚至數百萬的μLED和CMOS矩陣驅動之間可以建立聯系。可以粘接的金屬實例包含但不僅限于錫、金、銀、銦或其合金。倒裝芯片示意圖如圖2所示，包括Si-CMOS集成電路背板12和上述的基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，所述無間隙微顯示器通過使用共晶接合金屬焊盤或焊凸13倒裝接合在所述Si-CMOS集成電路背板12上。14為Si-CMOS接觸端。本專利技術提出的平面μLED陣列結構能有效隔離相鄰像素的GaN基底裝置，離子注入隔離的阻值可能高達1010～1012Ω。GaN的光學性質也將在離子注入后改變。因此，甚至光子本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，包括基底和設置在基底上呈陣列排布的多個μLED單元，每個μLED單元包括由近及遠依次設置在基底上的N型層、發射層和P型層，其特征在于：呈陣列排布的相鄰μLED單元之間設有離子隔離柵；所述離子隔離柵的深度到達N型層底端。

【技術特征摘要】
1.一種基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，包括基底和設置在基底上呈陣列排布的多個μLED單元，每個μLED單元包括由近及遠依次設置在基底上的N型層、發射層和P型層，其特征在于：呈陣列排布的相鄰μLED單元之間設有離子隔離柵；所述離子隔離柵的深度到達N型層底端。2.根據權利要求1所述的基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，其特征在于：所述離子隔離柵的高度為0.01～1.5μm，厚度為0.1～10μm。3.根據權利要求1或2所述的基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，其特征在于：所述離子隔離柵通過光刻并注入離子形成。4.根據權利要求3所述的基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，其特征在于：所述離子包括H+、He+、N+、F+、Mg+、Ar+、Zn+、O+、Ti+、Fe+、Cr+、Mn+、Co+。5.根據權利要求1或2所述的基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，其特征在于：所述發射層為第三族氮化物量子阱結構或異質結構。6.根據權利要求5所述的基于氮化物LED陣列的無間隙微顯示器，其特征在于，所述發射層的材料包括下述一種或多種的組合：InxGa1-xN/Inx’Ga1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張希娟，張思易，
申請(專利權)人：上海君萬微電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31