CN114284419B - 微型发光二极管显示装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型发光二极管显示装置及其制作方法，该装置包括LED半导体层，所述LED半导体层包括：第一掺杂型半导体层；有源层，形成于所述第一掺杂型半导体层上；第二掺杂型半导体层，形成于所述有源层上；其中，所述LED半导体层形成阵列排布的多个凸台，每个所述凸台分别对应一个LED单元，所述凸台包含离子注入区以及非离子注入区，所述非离子注入区形成LED台面，所述离子注入区围绕所述LED台面，所述凸台具有能够对有源层发出的光进行准直的弧形出光面本发明可以有效提高对LED单元的出射光线的准直效果从而满足对微型发光二极管显示装置高亮度的需求。
Description
技术领域
本发明是属于微显示领域，特别是关于一种微型发光二极管显示装置及其制作方法。
背景技术
微显示领域的显示器件多被用于产生高亮度的微缩显示图像，通过光学系统进行投影从而被观察者感知，投影目标可以是视网膜(虚像)，或者投影幕布(实相)。可应用于AR(增强现实)、HUD(汽车抬头显示)等各个方面。
新兴技术主要是Micro-LED微显示装置，在现有技术中，由于LED发射的光是自发性发射产生的，不具有方向性，具有过大的散射角，容易造成相邻LED之间的光串扰，不利于客户对于微显示装置高亮度的需求。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微型发光二极管显示装置及其制作方法，该发光二极管通过透镜结构设置，可以有效提高对出射光线的准直效果。
为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种微型发光二极管显示装置，包括LED半导体层，所述LED半导体层包括：
第一掺杂型半导体层；
有源层，形成于所述第一掺杂型半导体层上；
第二掺杂型半导体层，形成于所述有源层上；
其中，所述LED半导体层形成阵列排布的多个凸台，每个所述凸台分别对应一个LED单元，
所述凸台包含离子注入区以及非离子注入区，所述非离子注入区形成LED台面，所述离子注入区围绕所述LED台面，所述凸台具有能够对有源层发出的光进行准直的弧形出光面。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，所述凸台由所述的第二掺杂型半导体层形成，每一所述凸台结合所述有源层以及所述第一掺杂型半导体层形成一个LED单元。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，所述凸台由所述的第二掺杂型半导体层和有源层形成，每一所述凸台结合所述第一掺杂型半导体层形成一个LED单元。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，所述凸台由所述的第二掺杂型半导体层、有源层和第一掺杂型半导体层形成，每一所述凸台形成一个LED单元。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，还包括：基板，所述LED半导体层通过键合层设置于所述基板上，所述键合层形成于所述基板与所述第一掺杂型半导体之间；所述基板包括驱动电路以及与所述驱动电路电性连接的多个触点，每一LED单元对应一个触点，所述触点驱动所述LED单元。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，所述触点与每一LED单元的第二掺杂型半导体层电连接，所述触点位于相邻LED单元之间，所述微型发光二极管显示装置还包括电极连接结构，所述触点通过所述电极连接结构与所述LED单元的第二掺杂型半导体层电性连接。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，所述电极连接结构包括：
多个通孔，穿透所述LED半导体层和键合层，每一通孔对应一个所述触点，所述通孔的底部暴露所述触点；
形成在所述第二掺杂型半导体层上的钝化层，所述钝化层上开设有暴露所述LED台面的第一开口以及暴露所述触点的第二开口；
电极层，形成在所述钝化层上，通过所述第一开口与第二掺杂型半导体层电连接并通过所述第二开口与所述触点电连接。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，所有的所述的LED单元共用同一所述的第一掺杂型半导体层。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，所述通孔包括穿透所述LED半导体层并暴露所述键合层表面的第一通孔，
还包括穿透所述键合层并暴露出触点的第二通孔，
所述第一通孔和第二通孔连通并形成阶梯状。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，所述通孔为贯穿所述LED半导体层和键合层的直孔。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，相邻的LED单元之间形成有隔离槽，所述隔离槽穿透所述LED半导体层以及键合层进行电隔离，
每一触点分别位于对应的一LED单元的下方并通过可导电的所述键合层与所述的第一掺杂型半导体层电性连接，
多个LED单元的第二掺杂型半导体层之间通过电极层共电极。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，所述LED台面设置于对应凸台的中心。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，所述凸台的外径D和LED台面的外径d满足：d＜D/2。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，所述离子注入区注入的离子为氢、氦、氮、氧、氟、镁、硅或氩离子。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置中，所述第一掺杂型半导体层为p型半导体层，所述第二掺杂型半导体层为n型半导体层，或
所述第一掺杂型半导体层为n型半导体层，所述第二掺杂型半导体层为p型半导体层。
为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种微型发光二极管显示装置的制作方法，包括：
提供衬底，在所述衬底上形成LED半导体层，所述LED半导层包括依次形成的第二掺杂型半导体层、有源层以及第一掺杂型半导体层；
提供基板，所述基板包括驱动电路以及与所述驱动电路电性连接的多个触点；
在所述基板和/或所述第一掺杂型半导体层上设置键合层；
将所述基板与所述第一掺杂型半导体层通过所述键合层键合；
剥离去除衬底然后执行离子注入操作，在所述LED半导体层中形成隔离材料，隔离材料将所述LED半导体层划分为多个LED台面；
以及
执行刻蚀操作，在LED半导体层形成阵列排布的多个凸台，每个凸台包括一所述的LED台面以及围绕所述LED台面的由所述隔离材料构成的离子注入区，所述凸台具有能够对有源层发出的光进行准直的弧形出光面。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，在LED半导体层形成阵列排布的多个凸台的方法包括：刻蚀第二掺杂型半导体层至有源层表面或其一定的深度，在有源层上形成所述的凸台，每一所述凸台结合所述有源层以及所述第一掺杂型半导体层形成一个LED单元。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，在LED半导体层形成阵列排布的多个凸台的方法包括：刻蚀第二掺杂型半导体层至第一掺杂型半导体层表面或其一定的深度，在第一掺杂型半导体层上形成所述的凸台，每一所述凸台结合所述第一掺杂型半导体层形成一个LED单元。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，在LED半导体层形成阵列排布的多个凸台的方法包括：刻蚀第二掺杂型半导体层至键合层表面，在键合层表面形成所述的凸台，每一所述凸台形成一个LED单元。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，所述触点位于相邻凸台之间，所述制作方法还包括制作电极连接结构，所述触点通过所述电极连接结构与所述凸台的第二掺杂型半导体层电性连接。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，制作所述电极连接结构的方法包括：刻蚀所述LED半导体层和键合层形成阵列分布的多个通孔，每一通孔对应一个所述触点，所述通孔的底部暴露所述触点；在所述第二掺杂型半导体层上形成钝化层，所述钝化层上开设有暴露所述LED台面的第一开口以及暴露所述触点的第二开口；以及在所述钝化层上形成电极层，所述电极层通过所述第一开口与第二掺杂型半导体层电连接并通过所述第二开口与所述触点电连接。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，所有的所述的LED单元共用同一所述的第一掺杂型半导体层。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，在所述LED半导体层和键合层形成阵列分布的多个通孔的方法包括：在相邻的凸台之间通过依次刻蚀有源层和第一掺杂型半导层形成第一通孔；在第一通孔的底部刻蚀键合层形成第二通孔，第二通孔暴露出所述触点，所述第一通孔和第二通孔连通。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，在所述LED半导体层和键合层形成阵列分布的多个通孔的方法包括：在相邻的LED单元之间通过一次刻蚀，分别穿透有源层、第一掺杂型半导层和键合层。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，触点位于对应LED单元的下方并通过可导电的键合层与第一掺杂型半导体层电性连接，所述方法还包括：在相邻的LED单元之间形成隔离槽，所述隔离槽穿透有源层、第一掺杂型半导体层以及键合层进行电隔离，在多个所述LED单元的第二掺杂型半导体层之间制作电极层，该电极层作为公共电极。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，在LED半导体层形成阵列排布的多个凸台的方法包括：在已形成的第二掺杂型半导体层的表面制作前体层，所述前体层形成有与所述凸台形状相匹配的前体；以及蚀刻所述前体层和所述LED半导体层，以将所述前体层的前体的形状从所述前体层转印到所述LED半导体层。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，所述LED台面设置于对应凸台的中心。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，所述凸台的外径D和LED台面的外径d满足：d＜D/2。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，所述离子包括氢、氦、氮、氧、氟、镁、硅或氩离子。
优选的，在上述的微型发光二极管显示装置的制作方法中，所述第一掺杂型半导体层为p型半导体层，所述第二掺杂型半导体层为n型半导体层，或所述第一掺杂型半导体层为n型半导体层，所述第二掺杂型半导体层为p型半导体层。
与现有技术相比，本发明针对每个LED台面刻蚀形成具有对光线进行汇聚的凸台，可以有效提高对出射光线的准直效果，提高微型发光二极管显示装置的显示亮度。
附图说明
图1是根据本发明实施例1的发光二极管的结构示意图(图2中B-B的截面图)；
图2是根据本发明实施例1的发光二极管的俯视图；
图3是根据本发明实施例1的光线出射的示意图；
图4a-图4h是根据本发明实施例1的处于制造过程的不同阶段的例证性发光二极管结构的横截面图(图2中A-A的截面图)；
图5所示是本发明实施例2中通过干法刻蚀图案转印制作微透镜结构的示意图；
图6所示是本发明实施例3中弧形出光面的边缘延伸至第一掺杂型半导体层表面的结构示意图；
图7所示是本发明实施例4中弧形出光面的边缘延伸至键合层表面的结构示意图；
图8所示是本发明实施例5中通孔为阶梯孔的结构示意图；
图9所示是本发明实施例6中第二掺杂型半导体层共电极的结构示意图。
具体实施方式
尽管讨论了具体的配置和布置，但是应理解，这样做仅出于说明的目的。因此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用其他配置和布置。而且，本发明也可以在多种其他应用中采用。在本发明中描述的功能和结构特征可以彼此并以附图中未具体示出的多种方式结合、调整和修改，使得这些组合、调整和修改在本发明的范围内。
通常，可以至少部分地根据上下文的用法来理解术语。例如，本文所使用的术语“一个或多个”至少部分地取决于上下文，可以用于以单数形式描述任何部件、结构或特征，或者可用于以复数形式描述部件、结构或特征的组合。类似地，诸如“一”、“一个”或“该”的术语也可以至少部分地取决于上下文理解为传达单数用法或传达复数用法。另外，术语“基于...”可以理解为不一定旨在传达一组排他的因素，而是至少部分地取决于上下文可以代替地允许存在不一定必须明确描述的附加因素。
应容易理解，本发明中的“在...上”、“在...之上”和“在...上面”的含义应该以最广义的方式解释，使得“在...上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还意味着包括存在两者之间的中间部件或层的“在某物上”，并且“在某物之上”或“在某物上面”不仅意味着“在某物之上”或“在某物上面”的含义，而且也包括不存在两者之间的中间部件或层的“在某物之上”或“在某物上面”的含义(即，直接在某物上)。
此外，为了便于描述，本文中可能使用诸如“在...下面”、“在...之下”、“下部”、“在...之上”、“上部”等空间相对术语来描述一个元件或部件与附图中所示的另一元件或部件的关系。除了在图中描述的方位之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同方位。设备可以以其他方式定向(旋转90°或以其他定向)，并且在本文中使用的空间相对描述语可以被同样地相应地解释。
本文中所使用的术语“层”是指包括具有一定厚度的区域的材料部分。层可以在整个下层或上层结构上延伸，或者可以具有小于下层或上层结构的范围的程度。此外，层可以是均质或不均质连续结构的区域，其厚度小于连续结构的厚度。例如，层可以位于连续结构的顶表面和底表面之间或在其之间的任何一对水平平面之间。层可以水平地、垂直地和/或沿着锥形表面延伸。基板可以是一层，可以在其中包括一个或多个层，和/或可以在其上、之上和/或之下具有一个或多个层。一层可以包括多层。例如，半导体层可以包括一个或多个掺杂或未掺杂的半导体层，并且可以具有相同或不同的材料。
实施例1
如图1和图2所示，本发明第一实施例的一种微型发光二极管显示装置100，采用晶圆级的制作工艺并经切割获得该微型发光二极管显示装置100，每一微型发光二极管显示装置100包括多个可独立工作的多个LED单元110，多个LED单元110阵列排布。
微型发光二极管显示装置100包括LED半导体层，LED半导体层包括第一掺杂型半导体层111、有源层112和第二掺杂型半导体层113。其中，有源层112形成于所述第一掺杂型半导体层111上，第二掺杂型半导体层113形成于所述有源层112上。
LED半导体层上具有阵列排布的多个凸台1131，所述凸台1131包含离子注入区114以及非离子注入区，所述非离子注入区形成LED台面115，离子注入区114围绕LED台面115。
非离子注入区和离子注入区114具有能够对LED单元发出的光进行准直的弧形出光面。
图1所示的实施例中，凸台1131由所述的第二掺杂型半导体层113形成，亦即凸台1131形成于有源层112的表面，每一所述1131结合所述有源层112以及所述第一掺杂型半导体层111形成一个LED单元110。
在一些实施方式中，第一掺杂型半导体层111和第二掺杂型半导体层113可以包括由II-VI材料(诸如ZnSe或ZnO)或III-V氮化物材料(诸如GaN、AlN、InN、InGaN、GaP、AlInGaP、AlGaAs及其合金等)形成的一个或多个层。
在一些实施方式中，第一掺杂型半导体层111可以是p型GaN。在一些实施方式中，可以通过在GaN中掺杂镁(Mg)来形成第一掺杂型半导体层111。在一些实施方式中，第一掺杂型半导体层111可以是p型InGaN。在一些实施方式中，第一掺杂型半导体层111可以是p型AlInGaP。
在一些实施方式中，第一掺杂型半导体层111可以是跨多个LED单元110(例如，如图4f中所示)延伸并形成这些LED单元110的公共阳极的p型半导体层。
在一些实施方式中，第二掺杂型半导体层113可以是n型GaN。在一些实施方式中，第二掺杂型半导体层113可以是n型InGaN。在一些实施方式中，第二掺杂型半导体层113可以是n型AlInGaP。
在一些实施方式中，有源层112采用多重量子阱层(MQW)。
在一些实施方式中，可以通过在第二掺杂类型半导体层113中注入离子来形成离子注入区114。在一些实施方式中，可以通过在第二掺杂类型半导体层114中注入H+、He+、N+、O+、F+、Mg+、Si+或Ar+离子等来形成离子注入区114。在一些实施方式中，第二掺杂型半导体层113可以被注入一种或多种离子以形成离子注入区114。离子注入区114在注入离子后，具有电绝缘的物理特性。
每个所述LED单元110中，第二掺杂型半导体层113具有对出射光线进行汇聚的凸台1131。结合图2，从俯视图上看，每个LED单元110构成一微透镜结构，结合图3所示，通过该微透镜结构，出射光线160在经过离子注入区114的弧形出光面时发生折射，形成汇聚效果。
一实施例中，凸台1131的整个出光面为弧形出光面，弧形出光面的边缘延伸至有源层112顶面。参图4f所示，通过刻蚀第二掺杂型半导体层113，使得弧形出光面的边缘延伸至有源层112的表面。
一实施例中，LED台面115对应的出光面还可以为平面，离子注入区114对应的出光面为弧形出光面，光线在经过该弧形出光面并进行出射时发生折射，形成准直效果，弧形出光面的边缘延伸至有源层112。
在优选的实施例中，LED台面115的轴线垂直于第二掺杂型半导体层113所在平面；LED台面的115的截面可以是圆形，也可以是矩形等其他规则或不规则形状；在一些实施例中，LED台面115设置于LED单元110的中心位置；在一些实施例中，每个LED单元110的LED台面115的截面为圆形。
结合图3所示，为了提高出射光线的汇聚效果，在优选的实施例中，凸台的外径D和LED台面的外径d满足：d＜D/2。
相邻的LED单元之间具有形成于第二掺杂型半导体层113的隔离槽116，于本发明的一实施例中，通过刻蚀工艺形成隔离槽116，隔离槽116将第二掺杂型半导体层113分隔成多个独立的微透镜结构。通过控制刻蚀的深度，使得隔离槽的底部暴露有源层112。
当隔离槽116底部刻蚀至有源层112表面时，有源层112、第一掺杂型半导体层111在多个LED单元之间延伸。
不同LED单元110的第二掺杂型半导体层113通过隔离槽116电隔离，因而每个LED单元110可以具有与其他单元不同的电压电平的阴极。作为所公开的实施方式的结果，形成多个可单独工作的LED单元110，其第一掺杂型半导体层111跨相邻的LED单元水平地延伸，并且其第二掺杂型半导体层113在相邻的LED单元之间电隔离。
微型发光二极管显示装置100进一步还包括基板120以及键合层130，键合层130形成于基板120的表面，LED半导体层中的第一掺杂型半导体层111通过键合层130与基板120键合。
基板120包括驱动电路以及与所述驱动电路电性连接的多个触点121，所述触点121位于相邻LED单元110之间的间隙处且通过电极连接结构与其中一个LED单元110的第二掺杂型半导体层113电性连接。在本发明的一些实施例中，第二掺杂型半导体层113形成每个LED单元110的阴极，因此触点121通过电极连接结构从驱动电路向第二掺杂型半导体层113提供对应每个LED单元110的驱动电压。
基板120是指在其上添加后续材料层的材料。基板本身可以被图案化。添加到基板顶部的材料可以被图案化或可以保持未图案化。在一些实施方式中，基板可以包括半导体材料，诸如硅，碳化硅，氮化镓，锗，砷化镓，磷化铟。在一些实施方式中，基板可以由非导电材料制成，诸如玻璃，塑料或蓝宝石晶片。在一些实施方式中，基板可以具有在其中形成的驱动电路，并且基板可以是CMOS底板或TFT玻璃基板。驱动电路将电信号提供给LED单元以控制亮度。在一些实施方式中，驱动电路可以包括有源矩阵驱动电路，其中，每个单独的LED单元相应于独立的驱动器。在一些实施方式中，驱动电路可以包括无源矩阵驱动电路，其中，多个LED单元以阵列布置并且被连接到由驱动电路驱动的数据线路和扫描线路。
每个LED单元110具有连接到驱动电路的阳极和阴极，例如，驱动电路形成在基板120中(未明确示出驱动电路)。例如，每个LED单元110具有连接到恒压源的阳极并且具有连接到驱动电路的源极/漏极的阴极。换句话说，通过跨各个LED单元110形成连续的第一掺杂型半导体111，多个LED单元110具有由连续的第一掺杂型半导体层111和连续的键合层130形成的公共阳极。
键合层130是形成在基板120上以键合基板120和LED单元110的粘合材料层。在一些实施方式中，键合层130可以为诸如金属或金属合金。在一些实施方式中，键合层130可以包括Au、Sn、Cu等，且不限于此。在一些实施方式中，键合层130可以包括非导电材料，诸如聚酰亚胺(PI)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等，且不限于此。在一些实施方式中，键合层130可以包括光刻胶，诸如SU-8光刻胶等，且不限于此。在一些实施方式中，键合层130可以是氢倍半硅氧烷(HSQ)或二乙烯基硅氧烷-双-苯并环丁烯(DVS-BCB)等，且不限于此。应理解，对键合层130的材料的描述仅是示例性的，而不是限制性的，本领域技术人员可以根据要求进行改变，所有这些改变在本发明的范围内。
在一些实施方式中，跨LED单元延伸的第一掺杂型半导体层111可以相对的薄。通过在各个LED单元110上具有连续的第一掺杂型半导体的薄层，基板120与多个LED单元110之间的键合区域不仅限于第二掺杂型半导体层下方的区域，还延伸至各个LED单元之间的区域。换句话说，通过具有连续的第一掺杂型半导体的薄层，键合层130的面积增大。因此，增强了基板102与多个LED单元110之间的键合强度，并且可以降低LED结构剥离的风险。
每个LED单元110进一步包括形成于所述键合层130和第一掺杂型半导体层111之间的导电层(图未示)。在一些实施例中，导电层采用ITO(氧化铟锡)。
电极连接结构包括多个通孔117，穿透所述LED半导体层和键合层130，每一通孔117对应一个所述触点121，所述通孔117的底部暴露所述触点121。
本实施例中，通孔117为贯穿第二掺杂型半导体层113、有源层111和键合层130的直孔，该直孔具有自键合层130下表面延伸至第二掺杂型半导体层113顶面的垂直侧壁。该实施方式中，通孔117是通过一次刻蚀，依次刻穿第二掺杂型半导体层113、有源层111和键合层130，以暴露出触点121。
电极连接结构还包括形成在所述第二掺杂型半导体层113上的钝化层160，所述钝化层160上开设有暴露LED台面115的第一开口161以及暴露所述触点121的第二开口162。
电极连接结构还包括电极层140，电极层140形成在所述钝化层160上，通过所述第一开口161与第二掺杂型半导体层113电连接并通过所述第二开口162与所述触点121电连接。
在图1中的示例中，第一开口161位于每个LED单元的中心处。应理解，第一开口161、第二开口162和电极层140的位置和设计(诸如形状和尺寸)可以基于具体实施方式偏离图1中所示的示例，并且不限于此。
电极层140可以是透明导电材料，诸如铟锡氧化物(ITO)、Cr、Ti、Pt、Au、Al、Cu、Ge或Ni等，且不限于此。
在一些实施方式中，钝化层160可以包括SiO2、Al2O3、SiN或其他合适的材料以进行隔离和保护。在一些实施方式中，钝化层160可包含聚酰亚胺、SU-8光刻胶或其他可光刻图案化的聚合物。
综上所述，本案中每个触点分别对应连接于一个LED单元的第二掺杂型半导体层113，实现每个LED单元的独立控制。第一掺杂型半导体层111在多个LED单元之间延伸，实现共电极。
在本实施例中是每个LED单元的N极分别被驱动，所有LED单元共P极。在本发明的其他实施例中，也可以是每个LED单元的P极分别被驱动，所有LED单元共N极。
如图4a～图4h所示，根据本发明第一实施方式的微型发光二极管显示装置100的制作方法。
参图4a，提供一LED外延片，包括衬底170和LED半导体层，LED半导体层包括依次形成于衬底170上的第二掺杂型半导体层113、有源层112以及第一掺杂型半导体层111。
衬底170作为外延层的生长载体，其可以采用蓝宝石、碳化硅、硅等。
在第一掺杂型半导体层111的表面制作作为公共电极层的导电层(图未示)。在一些实施例中，导电层采用ITO(氧化铟锡)。
参图4b，提供一基板120，基板120包括驱动电路以及与所述驱动电路电性连接的多个触点121。
参图4c，在基板120和第一掺杂型半导体层111的表面制作键合层130。
参图4d，将LED外延片倒置，并使其通过键合层130与基板120结合，然后剥离去除衬底170。
参图4e，执行离子注入操作以在所述第二掺杂型半导体层113中形成离子注入区114，离子注入区114将第二掺杂型半导体层113划分成多个相互隔离的LED台面，对应每个LED台面，离子注入区114分别围成一沿出光方向延伸的LED台面115。
在一些实施方式中，用大约10keV至大约300keV之间的离子注入功率执行注入操作。在一些实施方式中，可以以大约15keV至大约250keV之间的离子注入功率来执行注入操作。在一些实施方式中，可以以大约20keV至大约200keV之间的离子注入功率来执行注入操作。在一些实施方式中，注入离子包括氢、氦、氮、氧、氟、镁、硅或氩离子。
在一些实施方式中，离子注入区114可以形成在第二掺杂型半导体层113中，其深度不足以穿透有源层112。每个LED台面下方的有源层112、第一掺杂型半导体层111和键合层130可以水平地延伸到相邻的LED台面下方的有源层112、第一掺杂型半导体层111和键合层130。
参图4f，执行蚀刻操作，以去除一部分所述离子注入区114，在相邻的LED台面之间形成隔离槽116。同时刻蚀对应每个LED台面，形成具有对光线进行汇聚的凸台1131。从俯视图上看，在基板上形成阵列的微透镜结构，每个微透镜结构包括环形的离子注入区114，以及被离子注入区114包围在中部的LED台面115。
参图4g，对隔离槽116的底部进一步刻蚀形成通孔117，该通孔117的底部暴露形成在所述基板120上的触点121。
具体地，通孔117的形成方法包括：在隔离槽116的底面，且对应触点的位置，通过一次刻蚀的方式依次刻穿有源层112、第一掺杂型半导体层111和键合层130，以暴露出触点121。
参图4h，在有源层112的表面、第二掺杂型半导体层113的表面、凹槽的侧壁形成钝化层160，在钝化层160对应LED台面115的位置开设有第一开口161，该第一开口161暴露LED台面115的顶面。在对应触点121的位置开设暴露所述触点121的第二开口162。
然后，在钝化层160上、第一开口161内和第二开口162内制作电极层130，使得电极层130连接于所述的触点121和第二掺杂型半导体层113之间形成如图1所示的微型发光二极管显示装置100。
实施例2
在完成如图4e的结构后，微透镜结构的制作还可以使用干法刻蚀图案转印的方式，参图5所示，提供前体层180，该前体层180已经被处理以产生微透镜形状的前体181。前体层180可以使用不同技术来整形，前体层180的材质可以选用任何可以进行干法刻蚀的半导体材料，比如在一实施例中，可以采用与第二掺杂型半导体层113采用相同的材质。在第二掺杂型半导体层113的表面形成所述的前体层180，然后将干式等离子体蚀刻200施加到前体层180，这将前体层180透镜形状的前体181转印到下方的第二掺杂型半导体层113上，从而形成图4f中阵列排布的凸台1131结构。
实施例3
参图6所示，透镜结构可以形成在第一掺杂型半导体层111的表面。具体地，通过刻蚀第二掺杂型半导体层113和有源层112，使得弧形出光面的边缘延伸至第一掺杂型半导体层111的表面。其他结构和制作方法与实施例1相同，不再赘述。
实施例4
参图7所示，透镜结构可以形成在键合层130的表面。具体地，通过刻蚀第二掺杂型半导体层113、有源层112和第一掺杂型半导体层111，使得弧形出光面的边缘延伸至键合层130的表面。其他结构和制作方法与实施例1相同，不再赘述。
实施例5
参图8所示，通孔117还可以为阶梯状，通孔117穿透所述LED半导体层和键合层130，每一通孔117对应一个所述触点121，所述通孔117的底部暴露所述触点121。
本实施例中，通孔117包括穿透所述LED半导体层并暴露所述键合层130表面的第一通孔1171，还包括穿透所述键合层130并暴露出触点的第二通孔1172，所述第一通孔1171和第二通孔1172连通并形成阶梯状。
阶梯状通孔117的制作方法包括：
步骤1：采用蚀刻工艺在LED半导体层上对应触点121的位置形成第一通孔1171，第一通孔1171的底部暴露键合层130，第一通孔1171具有倾斜的侧壁。
步骤2：采用蚀刻工艺在键合层130上对应触点121的位置形成第二通孔1172，第二通孔1172的底部暴露触点121，第二通孔1172具有垂直的侧壁。
其他结构和制作方法与实施例1相同，不再赘述。
实施例6
参图9所示，本实施例中，隔离槽116形成于相邻的相邻的LED单元之间，并暴露出基板120的表面，隔离槽116将不同LED单元110的第二掺杂型半导体层113、有源层112、第一掺杂型半导体层111以及键合层130进行电隔离，因此在基板120上形成多个独立结构的台面结构。触点121位于对应LED单元110的下方并通过可导电的键合层130与第一掺杂型半导体层111电性连接，因此触点121通过键合层130从驱动电路向第一掺杂型半导体层111提供对应每个LED单元110的驱动电压，多个LED单元110的第二掺杂型半导体层113之间通过电极层300连接，电极层300作为公共电极，优选采用ITO(氧化铟锡)。
其他结构和制作方法与实施例1相同，不再赘述。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (25)
1.一种微型发光二极管显示装置，其特征在于，包括LED半导体层，所述LED半导体层包括：
第一掺杂型半导体层；
有源层，形成于所述第一掺杂型半导体层上；
第二掺杂型半导体层，形成于所述有源层上；
其中，所述LED半导体层形成阵列排布的多个凸台，每个所述凸台分别对应一个LED单元，
所述凸台包含离子注入区以及非离子注入区，所述非离子注入区形成LED台面，所述离子注入区围绕所述LED台面，所述凸台中的离子注入区具有能够对有源层发出的光进行准直的弧形出光面，出射光线在经过离子注入区的弧形出光面时发生折射，形成汇聚效果。
2.如权利要求1所述的微型发光二极管显示装置，其特征在于，所述凸台由所述的第二掺杂型半导体层形成，
每一所述凸台结合所述有源层以及所述第一掺杂型半导体层形成一个LED单元。
3.如权利要求1所述的微型发光二极管显示装置，其特征在于，所述凸台由所述的第二掺杂型半导体层和有源层形成，
每一所述凸台结合所述第一掺杂型半导体层形成一个LED单元。
4.如权利要求1所述的微型发光二极管显示装置，其特征在于，所述凸台由所述的第二掺杂型半导体层、有源层和第一掺杂型半导体层形成，
每一所述凸台形成一个LED单元。
5.如权利要求1所述的微型发光二极管显示装置，其特征在于，还包括：基板，所述LED半导体层通过键合层设置于所述基板上，所述键合层形成于所述基板与所述第一掺杂型半导体之间；
所述基板包括驱动电路以及与所述驱动电路电性连接的多个触点，每一LED单元对应一个触点，所述触点驱动所述LED单元。
6.如权利要求5所述的微型发光二极管显示装置，其特征在于，所述触点与每一LED单元的第二掺杂型半导体层电连接，
所述触点位于相邻LED单元之间，所述微型发光二极管显示装置还包括电极连接结构，所述触点通过所述电极连接结构与所述LED单元的第二掺杂型半导体层电性连接。
7.如权利要求6所述的微型发光二极管显示装置，其特征在于，所述电极连接结构包括：
多个通孔，穿透所述LED半导体层和键合层，每一通孔对应一个所述触点，所述通孔的底部暴露所述触点；
形成在所述第二掺杂型半导体层上的钝化层，所述钝化层上开设有暴露所述LED台面的第一开口以及暴露所述触点的第二开口；
电极层，形成在所述钝化层上，通过所述第一开口与第二掺杂型半导体层电连接并通过所述第二开口与所述触点电连接。
8.如权利要求7所述的微型发光二极管显示装置，其特征在于，所述通孔包括穿透所述LED半导体层并暴露所述键合层表面的第一通孔，
还包括穿透所述键合层并暴露出触点的第二通孔，
所述第一通孔和第二通孔连通。
9.如权利要求7所述的微型发光二极管显示装置，其特征在于，所述通孔为贯穿所述LED半导体层和键合层的直孔。
10.如权利要求5所述的微型发光二极管显示装置，其特征在于，相邻的LED单元之间形成有隔离槽，所述隔离槽穿透所述LED半导体层以及键合层进行电隔离，
每一触点分别位于对应的一LED单元的下方并通过可导电的所述键合层与所述的第一掺杂型半导体层电性连接，
多个LED单元的第二掺杂型半导体层之间通过电极层共电极。
11.如权利要求1所述的微型发光二极管显示装置，其特征在于，所述LED台面设置于对应凸台的中心。
12.如权利要求1所述的微型发光二极管显示装置，其特征在于，所述凸台的外径D和LED台面的外径d满足：d＜D/2。
13.如权利要求1所述的微型发光二极管显示装置，其特征在于，所述离子注入区注入的离子为氢、氦、氮、氧、氟、镁、硅或氩离子。
14.一种微型发光二极管显示装置的制作方法，其特征在于，包括：
提供衬底，在所述衬底上形成LED半导体层，所述LED半导层包括依次形成的第二掺杂型半导体层、有源层以及第一掺杂型半导体层；
提供基板，所述基板包括驱动电路以及与所述驱动电路电性连接的多个触点；
在所述基板和/或所述第一掺杂型半导体层上设置键合层；
将所述基板与所述第一掺杂型半导体层通过所述键合层键合；
剥离去除衬底然后执行离子注入操作，在所述LED半导体层中形成隔离材料，隔离材料将所述LED半导体层划分为多个LED台面；
以及
执行刻蚀操作，在LED半导体层形成阵列排布的多个凸台，每个凸台包括一所述的LED台面以及围绕所述LED台面的由所述隔离材料构成的离子注入区，所述凸台中的离子注入区具有能够对有源层发出的光进行准直的弧形出光面，出射光线在经过离子注入区的弧形出光面时发生折射，形成汇聚效果。
15.根据权利要求14所述的微型发光二极管显示装置的制作方法，其特征在于，在LED半导体层形成阵列排布的多个凸台的方法包括：
刻蚀第二掺杂型半导体层至有源层表面或其一定的深度，在有源层上形成所述的凸台，每一所述凸台结合所述有源层以及所述第一掺杂型半导体层形成一个LED单元。
16.根据权利要求14所述的微型发光二极管显示装置的制作方法，其特征在于，在LED半导体层形成阵列排布的多个凸台的方法包括：
刻蚀第二掺杂型半导体层至第一掺杂型半导体层表面或其一定深度，在第一掺杂型半导体层上形成所述的凸台，每一所述凸台结合所述第一掺杂型半导体层形成一个LED单元。
17.根据权利要求14所述的微型发光二极管显示装置的制作方法，其特征在于，在LED半导体层形成阵列排布的多个凸台的方法包括：
刻蚀第二掺杂型半导体层至键合层表面，在键合层表面形成所述的凸台，每一所述凸台形成一个LED单元。
18.根据权利要求14所述的微型发光二极管显示装置的制作方法，其特征在于，所述触点位于相邻凸台之间，
所述制作方法还包括制作电极连接结构，所述触点通过所述电极连接结构与所述凸台的第二掺杂型半导体层电性连接。
19.根据权利要求18所述的微型发光二极管显示装置的制作方法，其特征在于，制作所述电极连接结构的方法包括：
刻蚀所述LED半导体层和键合层形成阵列分布的多个通孔，每一通孔对应一个所述触点，所述通孔的底部暴露所述触点；
在所述第二掺杂型半导体层上形成钝化层，所述钝化层上开设有暴露所述LED台面的第一开口以及暴露所述触点的第二开口；
以及
在所述钝化层上形成电极层，所述电极层通过所述第一开口与第二掺杂型半导体层电连接并通过所述第二开口与所述触点电连接。
20.根据权利要求19所述的微型发光二极管显示装置的制作方法，其特征在于，在所述LED半导体层和键合层形成阵列分布的多个通孔的方法包括：
在相邻的凸台之间通过依次刻蚀有源层和第一掺杂型半导层形成第一通孔；
在第一通孔的底部刻蚀键合层形成第二通孔，第二通孔暴露出所述触点，所述第一通孔和第二通孔连通。
21.根据权利要求19所述的微型发光二极管显示装置的制作方法，其特征在于，在所述LED半导体层和键合层形成阵列分布的多个通孔的方法包括：
在相邻的LED单元之间通过一次刻蚀，分别穿透有源层、第一掺杂型半导层和键合层。
22.根据权利要求14所述的微型发光二极管显示装置的制作方法，其特征在于，触点位于对应LED单元的下方并通过可导电的键合层与第一掺杂型半导体层电性连接，
所述方法还包括：
在相邻的LED单元之间形成隔离槽，所述隔离槽穿透有源层、第一掺杂型半导体层以及键合层进行电隔离，
在多个所述LED单元的第二掺杂型半导体层之间制作电极层，该电极层作为公共电极。
23.根据权利要求14所述的微型发光二极管显示装置的制作方法，其特征在于，在LED半导体层形成阵列排布的多个凸台的方法包括：
在已形成的第二掺杂型半导体层的表面制作前体层，所述前体层形成有与所述凸台形状相匹配的前体；
以及
蚀刻所述前体层和所述LED半导体层，以将所述前体层的前体的形状从所述前体层转印到所述LED半导体层。
24.根据权利要求14所述的微型发光二极管显示装置的制作方法，其特征在于，所述LED台面设置于对应凸台的中心。
25.根据权利要求14所述的微型发光二极管显示装置的制作方法，其特征在于，所述凸台的外径D和LED台面的外径d满足：d＜D/2。
Priority Applications (2)
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