CN113594198B - 微发光二极管显示器件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微发光二极管显示器件及其制作方法。通过对每个所述微发光二极管单元的四个侧面进行刻蚀处理，以在每个侧面上均形成多个贯穿孔，接着沉积介电材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面，且所述介电材料层具有暴露每个所述微发光二极管单元的所述N型半导体层的开口。接着沉积金属材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面且填满所述贯穿孔，接着对所述金属材料层进行刻蚀处理，以形成相互间隔设置的电引出结构和热引出结构，所述电引出结构与所述N型半导体层电连接，且所述热引出结构围绕所述电引出结构。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种微发光二极管显示器件及其制作方法。
背景技术
最为传统的LCD液晶显示屏的结构中设置有背光层，由于该背光层的存在，LCD屏才会亮起各种色彩。如果背光层的LED芯片做得很小，比如像12.9寸iPad Pro那样，背光层由超过10000枚LED构成，即这种屏幕应用了miniLED技术。如果LED做得更小，小于50μm，做到像素级别的尺寸，那么这种LED被称为microLED。
不过当背光层的每颗LED芯片都对应一个像素时，在发光原理上，一般定义中的microLED屏幕会更靠近OLED屏幕，每个像素也可以算是“自发光”了，但背光并不是有机材料。而且在面板结构上，microLED也做得更简化了。所以microLED屏既不是LCD也不是OLED，这是它有别于miniLED的重要原因。由于更简单的结构，非有机发光材料，以及每个像素都能控制发光与否，microLED几乎集合了LCD与OLED的各种优点，并规避了两者的各种缺点，比如屏幕亮度可以做到很亮，但对比度又可以很高，寿命还可以很长。但由于LED芯片本身尺寸的缩减，带来显示屏幕结构上的显著变化，随之而来的是难度更高的制造工艺以及成本的增加。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种微发光二极管显示器件及其制作方法。
为实现上述目的，本发明提出的一种微发光二极管显示器件的制作方法，包括以下步骤：
步骤（1）：提供第一基底，在所述第一基底上依次生长N型半导体层、有源发光层、P型半导体层和透明导电层。
步骤（2）：接着对所述N型半导体层、有源发光层、P型半导体层和透明导电层进行切割处理，以形成多个微发光二极管单元。
步骤（3）：接着提供第一临时载板，将多个所述微发光二极管单元转移至所述第一临时载板，然后去除所述第一基底。
步骤（4）：接着对每个所述微发光二极管单元的四个侧面进行刻蚀处理，以在每个侧面上均形成多个贯穿孔，接着沉积介电材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面，且所述介电材料层具有暴露每个所述微发光二极管单元的所述N型半导体层的开口。
步骤（5）：接着沉积金属材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面且填满所述贯穿孔，接着对所述金属材料层进行刻蚀处理，以形成相互间隔设置的电引出结构和热引出结构，所述电引出结构与所述N型半导体层电连接，且所述热引出结构围绕所述电引出结构。
步骤（6）：接着提供一阵列基板，在所述陈列基板上形成多个间隔设置的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅电极、栅介质层、半导体有源层、源电极和漏电极。
步骤（7）接着在每个所述薄膜晶体管的一侧形成与所述漏电极电连接的像素电极，并形成与所述像素电极间隔设置的导热通孔。
步骤（8）：将多个所述微发光二极管单元转移至所述阵列基板，使得每个所述微发光二极管单元的所述电引出结构与相应的所述像素电极电连接，且使得每个所述微发光二极管单元的所述热引出结构与相应的所述导热通孔热连接。
作为优选的技术方案，在所述步骤（1）中，所述有源发光层为单量子阱结构、多量子阱结构或量子点发光层，所述透明导电层为氧化锌、氧化铟、氧化铟镓、氧化铟锡中的一种。
作为优选的技术方案，在所述步骤（3）中，在所述第一临时载板上设置一临时粘结层，将多个所述微发光二极管单元粘结至所述临时粘结层，所述临时粘结层为热释放粘结层或紫外光释放粘结层。
作为优选的技术方案，在所述步骤（4）中，利用光刻胶掩膜对每个所述微发光二极管单元的四个侧面进行湿法刻蚀处理或干法刻蚀处理，多个所述贯穿孔平行排列。
作为优选的技术方案，在所述步骤（4）中，所述介电材料层的材料为氧化铝、氧化硅、氮氧化硅、氧化锆、氮化硼、氮化铝、碳化硅、氮化硅中的一种，所述介电材料层通过化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成。
作为优选的技术方案，在所述步骤（5）中，所述金属材料层的材料为铜、铝、银中的一种或多种，所述金属材料层为单层结构或多层层叠结构，所述金属材料层通过磁控溅射、热蒸镀、化学镀、电镀、电子束蒸发中的一种或多种工艺制备形成。
作为优选的技术方案，在所述步骤（7）中，所述像素电极和所述导热通孔的材料相同，所述像素电极和所述导热通孔的材料均为铜或铝。
作为优选的技术方案，本发明提出一种微发光二极管显示器件，其采用上述制作方法形成的。
本发明的有益效果在于：
通过对每个所述微发光二极管单元的四个侧面进行刻蚀处理，以在每个侧面上均形成多个贯穿孔，接着沉积介电材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面，且所述介电材料层具有暴露每个所述微发光二极管单元的所述N型半导体层的开口。接着沉积金属材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面且填满所述贯穿孔，接着对所述金属材料层进行刻蚀处理，以形成相互间隔设置的电引出结构和热引出结构，所述电引出结构与所述N型半导体层电连接，且所述热引出结构围绕所述电引出结构。上述结构的设置中，由于热引出结构嵌入到贯穿孔中，有效提高了散热性能；且由于热引出结构覆盖微发光二极管单元的侧面，进而可以防止光从微发光二极管单元的侧面射出，同时由于相邻贯穿孔之间具有包括N型半导体层、有源发光层、P型半导体层和透明导电层的突出部，进而可以在提高散热性能的同时，增加出光面积，进而确保出光亮度，防止由于散热结构的存在而导致微发光二极管单元边缘处发光效果不佳的问题。
附图说明
图1显示为本发明实施例中在第一基底上依次生长N型半导体层、有源发光层、P型半导体层和透明导电层的结构示意图。
图2显示为本发明实施例中形成多个微发光二极管单元的结构示意图。
图3显示为本发明实施例中将多个所述微发光二极管单元转移至第一临时载板的结构示意图。
图4显示为本发明实施例中形成多个贯穿孔以及形成介电材料层的结构示意图。
图5显示为本发明实施例中形成相互间隔设置的电引出结构和热引出结构的结构示意图。
图6显示为本发明实施例中阵列基板的结构示意图。
图7显示为本发明实施例中将多个所述微发光二极管单元转移至所述阵列基板的结构示意图。
附图标记说明
第一基底100，N型半导体层101，有源发光层102，P型半导体层103，透明导电层104，微发光二极管单元105，贯穿孔106，第一临时载板200，临时粘结层201，陈列基板300，薄膜晶体管301，像素电极302，导热通孔303，电引出结构401，热引出结构402。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
如图1～图7所示，本实施例提供一种微发光二极管显示器件的制作方法，包括以下步骤：
在具体的实施例中，如图1所示，在步骤（1）中，提供第一基底100，在所述第一基底100上依次生长N型半导体层101、有源发光层102、P型半导体层103和透明导电层104。
在具体的实施例中，在所述步骤（1）中，所述有源发光层102为单量子阱结构、多量子阱结构或量子点发光层，所述透明导电层104为氧化锌、氧化铟、氧化铟镓、氧化铟锡中的一种。
在具体的实施例中，所述第一基底100为适合生长半导体层的任何基底，例如可以为氮化镓基底、蓝宝石基底等合适的基底，进而通过外延工艺形成氮化镓等合适的材料作为N型半导体层101和P型半导体层103。同时通过外延工艺生长多量子阱层作为有源发光层102，接着磁控溅射工艺或化学气相沉积工艺形成氧化铟锡作为透明导电层104。
在具体的实施例中，如图2所示，在步骤（2）中，接着对所述N型半导体层101、有源发光层102、P型半导体层103和透明导电层104进行切割处理，以形成多个微发光二极管单元105。
更具体的，通过湿法刻蚀工艺或者干法刻蚀工艺或者机械切割工艺以进行所述切割处理，以形成多个呈矩阵排列的微发光二极管单元105。
在具体的实施例中，如图3所示，在步骤（3）中，接着提供第一临时载板200，将多个所述微发光二极管单元105转移至所述第一临时载板200，然后去除所述第一基底100。
在具体的实施例中，在所述步骤（3）中，在所述第一临时载板200上设置一临时粘结层201，将多个所述微发光二极管单元105粘结至所述临时粘结层201，所述临时粘结层201为热释放粘结层或紫外光释放粘结层。
在具体的实施例中，首先在所述第一临时载板200上涂覆一层粘合剂层，以形成所述临时粘结层201，翻转所述第一基底100，将每个所述微发光二极管单元105的透明导电层104粘合至所述临时粘结层201。
在具体的实施例中，如图4所示，在步骤（4）中，接着对每个所述微发光二极管单元105的四个侧面进行刻蚀处理，以在每个侧面上均形成多个贯穿孔106，接着沉积介电材料层（未图示）以覆盖每个所述微发光二极管单元105的侧壁和上表面，且所述介电材料层具有暴露每个所述微发光二极管单元105的所述N型半导体层101的开口。
在具体的实施例中，在所述步骤（4）中，利用光刻胶掩膜对每个所述微发光二极管单元的四个侧面进行湿法刻蚀处理或干法刻蚀处理，多个所述贯穿孔106平行排列。
在具体的实施例中，在所述步骤（4）中，所述介电材料层的材料为氧化铝、氧化硅、氮氧化硅、氧化锆、氮化硼、氮化铝、碳化硅、氮化硅中的一种，所述介电材料层通过化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成。
在具体的实施例中，利用光刻胶掩膜对每个所述微发光二极管单元的四个侧面进行湿法刻蚀处理以形成平行排列的多个所述贯穿孔106，由于多个所述贯穿孔106的存在，使得相邻的贯穿孔106之间具有包括N型半导体层、有源发光层、P型半导体层和透明导电层的突出部，该突出部的存在可以提高有效的发光面积。
在具体的实施例中，通过PECVD工艺沉积氮化硅作为介电材料层，所述介电材料层的厚度为30-60纳米，更具体的可以为40-50纳米。
在具体的实施例中，如图5所示，在步骤（5）中，接着沉积金属材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面且填满所述贯穿孔106，接着对所述金属材料层进行刻蚀处理，以形成相互间隔设置的电引出结构401和热引出结构402，所述电引出结构401与所述N型半导体层电连接，且所述热引出结构402围绕所述电引出结构401。
在具体的实施例中，在所述步骤（5）中，所述金属材料层的材料为铜、铝、银中的一种或多种，所述金属材料层为单层结构或多层层叠结构，所述金属材料层通过磁控溅射、热蒸镀、化学镀、电镀、电子束蒸发中的一种或多种工艺制备形成。
在更优选的实施例中，所述金属材料层可以为单铜层、单铝层或者是层叠设置的铜层和铝层，进而通过电镀或者是热蒸镀工艺形成。进而通过湿法刻蚀工艺刻蚀所述金属材料层，以形成所述电引出结构401和所述热引出结构402。
在具体的实施例中，如图6所示，在步骤（6）中，接着提供一阵列基板300，在所述陈列基板300上形成多个间隔设置的薄膜晶体管301，所述薄膜晶体管301包括栅电极、栅介质层、半导体有源层、源电极和漏电极。在步骤（7）中，接着在每个所述薄膜晶体管301的一侧形成与所述漏电极电连接的像素电极302，并形成与所述像素电极302间隔设置的导热通孔303。
在具体的实施例中，在所述步骤（7）中，所述像素电极302和所述导热通孔303的材料相同，所述像素电极302和所述导热通孔303的材料均为铜或铝。
在具体的实施例中，可以对所述阵列基板300进行刻蚀处理，以形成暴露漏电极的第一开口和与所述第一开口间隔设置的第二开口，进而在所述第一开口和所述第二开口中同时沉积铜以分别形成所述像素电极302和所述导热通孔303。
在具体的实施例中，如图7所示，在步骤（8）中，将多个所述微发光二极管单元105转移至所述阵列基板300，使得每个所述微发光二极管单元105的所述电引出结构401与相应的所述像素电极302电连接，且使得每个所述微发光二极管单元105的所述热引出结构402与相应的所述导热通孔303热连接。
如图7所示，本发明提出一种微发光二极管显示器件，其采用上述制作方法形成的。
在其他优选的技术方案中，本发明提出的一种微发光二极管显示器件的制作方法，包括以下步骤：
步骤（1）：提供第一基底，在所述第一基底上依次生长N型半导体层、有源发光层、P型半导体层和透明导电层。
步骤（2）：接着对所述N型半导体层、有源发光层、P型半导体层和透明导电层进行切割处理，以形成多个微发光二极管单元。
步骤（3）：接着提供第一临时载板，将多个所述微发光二极管单元转移至所述第一临时载板，然后去除所述第一基底。
步骤（4）：接着对每个所述微发光二极管单元的四个侧面进行刻蚀处理，以在每个侧面上均形成多个贯穿孔，接着沉积介电材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面，且所述介电材料层具有暴露每个所述微发光二极管单元的所述N型半导体层的开口。
步骤（5）：接着沉积金属材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面且填满所述贯穿孔，接着对所述金属材料层进行刻蚀处理，以形成相互间隔设置的电引出结构和热引出结构，所述电引出结构与所述N型半导体层电连接，且所述热引出结构围绕所述电引出结构。
步骤（6）：接着提供一阵列基板，在所述陈列基板上形成多个间隔设置的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅电极、栅介质层、半导体有源层、源电极和漏电极。
步骤（7）接着在每个所述薄膜晶体管的一侧形成与所述漏电极电连接的像素电极，并形成与所述像素电极间隔设置的导热通孔。
步骤（8）：将多个所述微发光二极管单元转移至所述阵列基板，使得每个所述微发光二极管单元的所述电引出结构与相应的所述像素电极电连接，且使得每个所述微发光二极管单元的所述热引出结构与相应的所述导热通孔热连接。
在更优的技术方案中，在所述步骤（1）中，所述有源发光层为单量子阱结构、多量子阱结构或量子点发光层，所述透明导电层为氧化锌、氧化铟、氧化铟镓、氧化铟锡中的一种。
在更优的技术方案中，在所述步骤（3）中，在所述第一临时载板上设置一临时粘结层，将多个所述微发光二极管单元粘结至所述临时粘结层，所述临时粘结层为热释放粘结层或紫外光释放粘结层。
在更优的技术方案中，在所述步骤（4）中，利用光刻胶掩膜对每个所述微发光二极管单元的四个侧面进行湿法刻蚀处理或干法刻蚀处理，多个所述贯穿孔平行排列。
在更优的技术方案中，在所述步骤（4）中，所述介电材料层的材料为氧化铝、氧化硅、氮氧化硅、氧化锆、氮化硼、氮化铝、碳化硅、氮化硅中的一种，所述介电材料层通过化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成。
在更优的技术方案中，在所述步骤（5）中，所述金属材料层的材料为铜、铝、银中的一种或多种，所述金属材料层为单层结构或多层层叠结构，所述金属材料层通过磁控溅射、热蒸镀、化学镀、电镀、电子束蒸发中的一种或多种工艺制备形成。
在更优的技术方案中，在所述步骤（7）中，所述像素电极和所述导热通孔的材料相同，所述像素电极和所述导热通孔的材料均为铜或铝。
在更优的技术方案中，本发明提出一种微发光二极管显示器件，其采用上述制作方法形成的。
本发明的有益效果在于：
通过对每个所述微发光二极管单元的四个侧面进行刻蚀处理，以在每个侧面上均形成多个贯穿孔，接着沉积介电材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面，且所述介电材料层具有暴露每个所述微发光二极管单元的所述N型半导体层的开口。接着沉积金属材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面且填满所述贯穿孔，接着对所述金属材料层进行刻蚀处理，以形成相互间隔设置的电引出结构和热引出结构，所述电引出结构与所述N型半导体层电连接，且所述热引出结构围绕所述电引出结构。上述结构的设置中，由于热引出结构嵌入到贯穿孔中，有效提高了散热性能；且由于热引出结构覆盖微发光二极管单元的侧面，进而可以防止光从微发光二极管单元的侧面射出，同时由于相邻贯穿孔之间具有包括N型半导体层、有源发光层、P型半导体层和透明导电层的突出部，进而可以在提高散热性能的同时，增加出光面积，进而确保出光亮度，防止由于散热结构的存在而导致微发光二极管单元边缘处发光效果不佳的问题。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种微发光二极管显示器件的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)：提供第一基底，在所述第一基底上依次生长N型半导体层、有源发光层、P型半导体层和透明导电层；
步骤(2)：接着对所述N型半导体层、有源发光层、P型半导体层和透明导电层进行切割处理，以形成多个微发光二极管单元；
步骤(3)：接着提供第一临时载板，将多个所述微发光二极管单元转移至所述第一临时载板，然后去除所述第一基底；
步骤(4)：接着对每个所述微发光二极管单元的四个侧面进行刻蚀处理，以在每个侧面上均形成多个贯穿孔，接着沉积介电材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面，且所述介电材料层具有暴露每个所述微发光二极管单元的所述N型半导体层的开口；
步骤(5)：接着沉积金属材料层以覆盖每个所述微发光二极管单元的侧壁和上表面且填满所述贯穿孔，接着对所述金属材料层进行刻蚀处理，以形成相互间隔设置的电引出结构和热引出结构，所述电引出结构与所述N型半导体层电连接，且所述热引出结构围绕所述电引出结构；
步骤(6)：接着提供一阵列基板，在所述阵列基板上形成多个间隔设置的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅电极、栅介质层、半导体有源层、源电极和漏电极；
步骤(7)接着在每个所述薄膜晶体管的一侧形成与所述漏电极电连接的像素电极，并形成与所述像素电极间隔设置的导热通孔；
步骤(8)：将多个所述微发光二极管单元转移至所述阵列基板，使得每个所述微发光二极管单元的所述电引出结构与相应的所述像素电极电连接，且使得每个所述微发光二极管单元的所述热引出结构与相应的所述导热通孔热连接；
其中，在所述步骤(4)中，多个所述贯穿孔平行排列；
其中，在所述步骤(7)中，对所述阵列基板进行刻蚀处理，以形成暴露漏电极的第一开口和与所述第一开口间隔设置的第二开口，进而在所述第一开口和所述第二开口中同时沉积铜或铝以分别形成所述像素电极和所述导热通孔。
2.根据权利要求1所述的微发光二极管显示器件的制作方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述有源发光层为单量子阱结构、多量子阱结构或量子点发光层，所述透明导电层为氧化锌、氧化铟、氧化铟镓、氧化铟锡中的一种。
3.根据权利要求1所述的微发光二极管显示器件的制作方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，在所述第一临时载板上设置一临时粘结层，将多个所述微发光二极管单元粘结至所述临时粘结层，所述临时粘结层为热释放粘结层或紫外光释放粘结层。
4.根据权利要求1所述的微发光二极管显示器件的制作方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，利用光刻胶掩膜对每个所述微发光二极管单元的四个侧面进行湿法刻蚀处理或干法刻蚀处理。
5.根据权利要求4所述的微发光二极管显示器件的制作方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，所述介电材料层的材料为氧化铝、氧化硅、氮氧化硅、氧化锆、氮化硼、氮化铝、碳化硅、氮化硅中的一种，所述介电材料层通过化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成。
6.根据权利要求1所述的微发光二极管显示器件的制作方法，其特征在于：在所述步骤(5)中，所述金属材料层的材料为铜、铝、银中的一种或多种，所述金属材料层为单层结构或多层层叠结构，所述金属材料层通过磁控溅射、热蒸镀、化学镀、电镀、电子束蒸发中的一种或多种工艺制备形成。
7.一种微发光二极管显示器件，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的制作方法形成的。
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