CN116613186B - 同时具备照明及显示功能的集成电路结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时具备照明及显示功能的集成电路结构，所述集成电路结构包括位于同一衬底材料上的第一区域和第二区域；所述第一区域中设置有大功率的照明LED单元；所述第二区域中设置有用于投影显示的以矩阵方式排布的多个Micro‑LED像素单元；所述集成电路结构还包括位于照明LED单元周围的光隔离结构，所述光隔离结构的面向照明LED单元的一侧设置有反射薄膜；所述照明LED单元和所述Micro‑LED像素单元均为多层堆叠的复合半导体结构；且所述多层堆叠的复合半导体结构中相同的材料层在同一步半导体刻蚀工艺中形成。

Description

同时具备照明及显示功能的集成电路结构

技术领域

本发明涉及LED显示技术领域，尤其涉及一种同时具备照明及显示功能的集成电路结构。

背景技术

基于Micro-LED或Micro-OLED的微显示技术是指以自发光的微米量级的LED或OLED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。由于微显示芯片尺寸小、集成度高和自发光等特点，在显示的亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有更大的优势。因此利用Micro-LED芯片来制造投影设备具有更为显著的优势。

在目前的应用场景中，经常遇到同时需要设备进行照明并同时进行图像显示的情况。例如，带有图像显示功能的灯具装置，或者带有指示功能的街道照明系统；又或者具有方向指引功能的车灯系统。现有技术中，为了同时实现照明和投影两部分功能，通常需要两套系统完成上述工作。即一套照明系统用来进行场景照明，另一套投影系统实现图像显示。在实际工作中则需要两套系统相互配合，在亮度调节，图像显示，光线角度等多个方面相匹配才能达到预期效果。这种方式大大增加了系统的复杂程度，也增加了调试成本。

由此可见，现有技术中需要一种具有高度集成化的同时具备照明及显示功能的半导体集成电路结构，从而达到利用一颗芯片同时完成照明及显示功能。

发明内容

本发明所要实现的技术目的在于提供一种具有高度集成化的同时具备照明及显示功能的半导体集成电路结构，具体而言，即在同一衬底上，通过调整半导体工艺制程，同时制作出具有照明功能的大功率发光LED及实现画面显示的Micro-LED阵列。

基于上述技术目的，本发明提供一种同时具备照明及显示功能的集成电路结构，所述集成电路结构包括位于同一衬底材料上的第一区域和第二区域；

所述第一区域中设置有大功率的照明LED单元；

所述第二区域中设置有用于投影显示的以矩阵方式排布的多个Micro-LED像素单元；

所述集成电路结构还包括位于照明LED单元周围的光隔离结构，所述光隔离结构的面向照明LED单元的一侧设置有反射薄膜；

所述照明LED单元和所述Micro-LED像素单元均为多层堆叠的复合半导体结构；且所述多层堆叠的复合半导体结构中相同的材料层在同一步半导体刻蚀工艺中形成。

在一个实施例中，所述照明LED单元的多层堆叠的复合半导体结构包括：在衬底材料上叠加金属键合层，在所述金属键合层上方叠加第一P型半导体层，在所述第一P型半导体层的上方叠加第一多量子阱层，在所述第一多量子阱层的上方叠加第一N型半导体层；

在所述第一N型半导体层上方沉积第一绝缘层，所述第一绝缘层包覆所述金属键合层、第一P型半导体层、第一多量子阱层和第一N型半导体层，并且所述第一绝缘层在与第一N型半导体层接触面上设置开口，通过所述开口暴露第一N型半导体层；在所述第一绝缘层上布置第一透明电极层，所述第一透明电极层填充所述开口，并且所述第一透明电极层与位于衬底上的电极触点形成导电连接。

在一个实施例中，所述照明LED单元的多层堆叠的复合半导体结构包括：在衬底材料上生成的金属键合层，在所述金属键合层上方叠加第一N型半导体层，所述第一N型半导体层的上方叠加第一多量子阱层，在所述第一多量子阱层的上方叠加第一P型半导体层；所述第一P型半导体层上方叠加第一蓝宝石层；使用第一绝缘层包覆所述金属键合层、第一N型半导体层、第一多量子阱层、第一型半导体层和第一蓝宝石层；所述第一P型半导体层具有凸出部，所述凸出部通过电连接件与衬底材料的第一电极触点形成导电连接。

在一个实施例中，Micro-LED像素单元的多层堆叠的复合半导体结构包括：在衬底材料上叠加键合层，在所述键合层上叠加阻挡层，在所述阻挡层上叠加反射层；在所述反射层上叠加透明公共电极层，在所述透明公共电极层上方叠加第二P型半导体层，所述第二P型半导体层的上方叠加第二多量子阱层，在所述第二多量子阱层的上方叠加第二N型半导体层；在所述第二N型半导体层上方叠加第二绝缘层，所述第二绝缘层包覆所述键合层、阻挡层、反射层、透明公共电极层、第二P型半导体层、第二多量子阱层和第二N型半导体层，并且所述第二绝缘层在与第二N型半导体层的接触面上设置开口，通过所述开口暴露第二N型半导体层，在所述第二绝缘层上布置第二透明电极层，所述第二透明电极层填充所述开口，并且所述第二透明电极层与位于衬底上的电极触点形成导电连接。

在一个实施例中，所述多个Micro-LED像素单元包括蓝光像素单元、绿光像素单元和红光像素单元中的至少一个；

所述绿光像素单元的多层堆叠的复合半导体结构包括：在所述第二透明电极层上方叠加蓝宝石层，在所述蓝宝石层上方叠加绿光量子点材料层。

在一个实施例中，所述红光像素单元的多层堆叠的复合半导体结构包括：在所述第二透明电极层上方叠加蓝宝石层，在所述蓝宝石层上方叠加红光量子点材料层。

在一个实施例中，所述照明LED单元与Micro-LED像素单元采用共用阴极方式设置，即位于第一区域的照明LED单元环绕第二区域的Micro-LED像素单元，在二者之间形成阴极环，从而提高芯片利用面积，增大元件发光尺寸。

在一个实施例中，所述衬底材料上还设置有驱动电路单元，所述驱动电路单元中设置有用于驱动照明LED单元发光及Micro-LED像素单元进行显示的驱动电路。

在一个实施例中，所述光隔离结构采用二氧化硅材料，所述光隔离结构的高度通过调节半导体工艺中光刻胶涂覆厚度及CVD沉积厚度控制。

在一个实施例中，所述反射薄膜采用金、银、铝、铜、钛、聚酰亚胺中的任意一种。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

本发明中，通过使用同一衬底材料形成具有照明功能的大功率LED及具有投影显示功能的Micro-LED像素阵列，使得该集成电路结构同时具有照明功能和投影显示功能。该集成电路结构通过衬底上形成的驱动电路能够实现整体系统的高度集成化。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的集成电路结构的结构示意图；

图2是本发明的集成电路结构的剖面结构示意图；

图3是本发明的第一实施例的照明LED单元及Micro-LED像素单元结构示意图；

图4是本发明的第一实施例的照明LED单元及Micro-LED像素单元结构示意图；

图5是本发明的第二实施例的照明LED单元及Micro-LED像素单元结构示意图；

图6是本发明的第三实施例的照明LED单元及Micro-LED像素单元结构示意图；

图7是本发明的第四实施例的照明LED单元及Micro-LED像素单元结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

在进行下面的详细描述之前，阐述贯穿本发明使用的某些单词和短语的定义可能是必要的。术语“耦接”“连接”及其派生词指两个或多个元件之间的任何直接或间接通信或者连接，而无论那些元件是否彼此物理接触。术语“传输”、“接收”和“通信”及其派生词涵盖直接和间接通信。术语“包括”和“包含”及其派生词是指包括但不限于。术语“或”是包含性的，意思是和/或。短语“与……相关联”及其派生词是指包括、包括在……内、互连、包含、包含在……内、连接或与……连接、耦接或与……耦接、与……通信、配合、交织、并列、接近、绑定或与……绑定、具有、具有属性、具有关系或与……有关系等。术语“控制器”是指控制至少一个操作的任何设备、系统或其一部分。这种控制器可以用硬件、或者硬件和软件和/或固件的组合来实施。与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式的或分布式的，无论是本地的还是远程的。短语“至少一个”，当与项目列表一起使用时，意指可以使用所列项目中的一个或多个的不同组合，并且可能只需要列表中的一个项目。例如，“A、B、C中的至少一个”包括以下组合中的任意一个：A、B、C、A和B、A和C、B和C、A和B和C。

本发明中对于电阻、电容或电感的第一端和第二端的描述仅为了区分该器件的两个连接端，以便于描述该器件与其他器件的连接关系，其并不特定地指定电阻、电容或电感在实际情况下的某一端。本领域技术人员应当知晓在实际电路构建时，电阻、电容或电感在实际器件中的任何一端均可定义为第一端，同时当第一端被定义时，器件的另一端自动被定为第二端。

本发明中对各种部件或元素进行描述时，所使用的“第一”、“第二”、“第三”……的描述方式仅为了区分各个部件，仅为了表达各个部件之间互不相同的关系。上述所使用的描述方式本身不包含任何对部件之间关联的隐含意义。例如，当仅出现“第一”和“第三”的描述时，不意味着二者之间还存在“第二”，这里对“第一”和“第三”的描述仅意味着存在两个不同的独立部件。

本发明中所使用的术语“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。

贯穿本发明中提供的其他特定单词和短语的定义。本领域普通技术人员应该理解，在许多情况下，即使不是大多数情况下，这种定义也适用于这样定义的单词和短语的先前和将来使用。

在本发明中，模块的应用组合以及子模块的划分层级仅用于说明，在不脱离本公开的范围内，模块的应用组合以及子模块的划分层级可以具有不同的方式。

实施例1

如图1所示的本发明的同时具备照明及显示功能的集成电路结构包括设置于同一衬底材料上的第一区域1和第二区域2，所述第一区域1中设置有大功率的照明LED单元100，所述第二区域2中设置有用于投影显示的以矩阵方式排布的多个Micro-LED像素单元200。同时在所述衬底材料上还设置有驱动电路单元3，所述驱动电路单元3中设置有用于驱动照明LED单元100发光及Micro-LED像素单元200进行显示的驱动电路。如图2所示，所述集成电路结构还包括位于照明LED单元100周围的光隔离结构4，所述光隔离结构的面向照明LED单元100的一侧设置有反射薄膜5。在所述第一区域1中的照明LED单元100的上方设置有第一透镜组件6，所述第一透镜组件6用于对照明LED单元100发射的光线进行约束。在所述第二区域2中的多个Micro-LED像素单元200的上方设置有第二透镜组件7，所述第二透镜组件7用于对多个Micro-LED像素单元200发射的光线进行约束。

本实施例中，所述照明LED单元100与Micro-LED像素单元200可采用共用阴极方式设置，即位于第一区域1的照明LED单元100环绕第二区域2的Micro-LED像素单元200，在二者之间形成阴极环，从而提高芯片利用面积，增大元件发光尺寸。

本实施例中，所述衬底材料可以多种半导体材料，诸如蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓、锗、砷化镓、磷化铟等。所述衬底材料可以具有在其中形成的驱动电路。需要强调的是本发明中的衬底材料是指在其之上使用各种半导体制程外延生成各种半导体层结构的承载衬底，其并不是指在半导体封装工艺中用于承载不用半导体芯片的封装基板。换而言之，本发明的特点之一即在于能够在同一衬底上，通过调整半导体制程工艺，同时外延生成大功率的照明LED单元100和Micro-LED像素阵列，并通过位于同一衬底上的驱动电路对其进行驱动，以达到提高系统集成度的目的。

本实施例中，所述驱动电路单元3中设置有用于驱动Micro-LED像素阵列的驱动电路，包括但不限于行列扫描电路、白平衡电路、伽马校正电路以及时序电路等。所述驱动电路单元3中设置有用于驱动照明LED单元100的驱动电路，例如基于DALI调光协议的控制电路，例如包括数字滤波电路、基准电流生成电路等。

本实施例中，所述光隔离结构4可采用二氧化硅材料，所述光隔离结构4的高度可以通过调节半导体工艺中光刻胶涂覆厚度及CVD沉积厚度控制。所述反射薄膜5采用金、银、铝、铜、钛、聚酰亚胺中的任意一种或多种的组合，使其在可见光波段具有最高的发射率。

本实施例中，如图3所示，所述照明LED单元100为多层堆叠的复合半导体结构，其包括：在衬底材料上生成的金属键合层101，所述金属键合层101采用如Au、Sn、In、Cu等导电金属材料。在所述金属键合层101上方叠加第一P型半导体层102，所述第一P型半导体层102的上方叠加第一多量子阱层103，在所述第一多量子阱层103的上方叠加第一N型半导体层104。在所述第一N型半导体层104上方沉积第一绝缘层105，所述第一绝缘层105包覆所述金属键合层101、第一P型半导体层102、第一多量子阱层103和第一N型半导体层104，并且所述第一绝缘层105在与第一N型半导体层104接触面上设置开口，通过所述开口暴露第一N型半导体层104。在所述第一绝缘层105上布置第一透明电极层106，所述第一透明电极层106填充所述开口，并且所述第一透明电极层106与位于衬底上的第二电极触点108形成导电连接。同时，所述金属键合层101与位于衬底上的第一电极触点107形成导电连接。所述第一电极触点107即构成照明LED单元100的阳极电极，所述第二电极触点108即构成照明LED单元100的阴极电极。在所述照明LED单元100的外部覆盖有荧光材料层109。

本实施例中，所述第一P型半导体层102和第一N型半导体层104可采用如基于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)的一个或多个层。本实施例中，第一P型半导体层102为P型氮化镓材料，第一N型半导体层104为N型氮化镓。即本实施例中的所述照明LED单元100所发出的光波长位于可见光的蓝光波段。

本实施例中，所述第一绝缘层105为透明材料，可以通过原子层沉积或蒸镀的方式形成，其所使用的材料可以包括SiO2，Si3N4，ALD材料等。

本实施例中，所述荧光材料层109为黄色荧光材料，其在本实施例的蓝光的激发下生成白光，从而用于照明。所述黄色荧光材料可使用如钇铝石榴石荧光粉等荧光材料。

本实施例中，如图3所示，所述多个Micro-LED像素单元200同样为多层堆叠的复合半导体结构，其包括：在衬底材料上生成的键合层201，所述键合层201可以选择性的为金属键合层或非金属键合层，可以包括Au、Sn、In、Cu或Ti等金属材料，或者诸如聚酰亚胺（PI）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）或SU-8光刻胶等非金属材料。在所述键合层201上叠加阻挡层202，所述阻挡层202可采用透明材料如二氧化硅形成。在所述阻挡层202上叠加反射层203，所述反射层203可以采用金、银、铝、铜、钛、聚酰亚胺中的任意一种或多种的组合，使其在可见光波段具有最高的发射率。在所述反射层203上叠加透明公共电极层204，所述透明公共电极层204采用ITO材料。可选择的，所述透明公共电极层204不需要在每一个像素单元处均设置为与衬底上的电极导电连接，而可以选择，在Micro-LED像素单元200阵列的边缘处设置为所有像素的透明公共电极层204形成导电连接，并连接公共电压（COM电压）。从而形成对全部像素单元而言，其均具有相同的公共电极电压。

在所述透明公共电极层204上方叠加第二P型半导体层205，所述第二P型半导体层205的上方叠加第二多量子阱层206，在所述第二多量子阱层206的上方叠加第二N型半导体层207。在所述第二N型半导体层207上方沉积第二绝缘层208，所述第二绝缘层208包覆所述键合层201、阻挡层202、反射层203、透明公共电极层204、第二P型半导体层205、第二多量子阱层206和第二N型半导体层207，并且所述第二绝缘层208在与第二N型半导体层207的接触面上设置开口，通过所述开口暴露第二N型半导体层207。在所述第二绝缘层208上布置第二透明电极层209，所述第二透明电极层209填充所述开口，并且所述第二透明电极层209与位于衬底上的第三电极触点210形成导电连接。

本实施例中，第二P型半导体层205和第二N型半导体层207可采用如基于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)的一个或多个层。本实施例中，第二P型半导体层205为P型氮化镓材料，第二N型半导体层207为N型氮化镓。即上述Micro-LED像素单元200所发出的光波长位于可见光的蓝光波段。

如图4所示，本实施例中另一变形为：所述荧光材料层109同时覆盖所述Micro-LED像素单元200，从而使Micro-LED像素单元200所显示的蓝光图像转变为白光图像。

本实施例中，为了简化半导体制程工艺，所述照明LED单元100各个与Micro-LED像素单元200相同材料层在同一步半导体刻蚀工艺中形成。

实施例2

本实施例中的集成电路结构同样采用如图1和2中所示的结构，即包括设置于同一衬底材料上的第一区域1和第二区域2，所述第一区域1中设置有大功率的照明LED单元100，所述第二区域2中设置有用于投影显示的以矩阵方式排布的多个Micro-LED像素单元200。同时在所述衬底材料上还设置有驱动电路单元3，所述驱动电路单元3中设置有用于驱动照明LED单元100发光及Micro-LED像素单元200进行显示的驱动电路。如图2所示，所述集成电路结构还包括位于照明LED单元100周围的光隔离结构4，所述光隔离结构的面向照明LED单元100的一侧设置有反射薄膜5。在所述第一区域1中的照明LED单元100的上方设置有第一透镜组件6，所述第一透镜组件6用于对照明LED单元100发射的光线进行约束。在所述第二区域2中的多个Micro-LED像素单元200的上方设置有第二透镜组件7，所述第二透镜组件7用于对多个Micro-LED像素单元200发射的光线进行约束。

本实施例中，所述照明LED单元100与Micro-LED像素单元200可采用共用阴极方式设置，即位于第一区域1的照明LED单元100环绕第二区域2的Micro-LED像素单元200，在二者之间形成阴极环，从而提高芯片利用面积，增大元件发光尺寸。

本实施例中，所述衬底材料可以多种半导体材料，诸如蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓、锗、砷化镓、磷化铟等。所述衬底材料可以具有在其中形成的驱动电路。

本实施例中，所述驱动电路单元3中设置有用于驱动Micro-LED像素阵列的驱动电路，包括但不限于行列扫描电路、白平衡电路、伽马校正电路以及时序电路等。所述驱动电路单元3中设置有用于驱动照明LED单元100的驱动电路，例如基于DALI调光协议的控制电路，例如包括数字滤波电路、基准电流生成电路等。

本实施例中，所述光隔离结构4可采用二氧化硅材料，所述光隔离结构4的高度可以通过调节半导体工艺中光刻胶涂覆厚度及CVD沉积厚度控制。所述反射薄膜5采用金、银、铝、铜、钛、聚酰亚胺中的任意一种或多种的组合，使其在可见光波段具有最高的发射率。

本实施例中，如图5所示，所述照明LED单元100为多层堆叠的复合半导体结构，其包括：其包括：在衬底材料上生成的金属键合层101，所述金属键合层101采用如Au、Sn、In、Cu等导电金属材料。在所述金属键合层101上方叠加第一N型半导体层102，所述第一N型半导体层102的上方叠加第一多量子阱层103，在所述第一多量子阱层103的上方叠加第一P型半导体层104。所述第一P型半导体层104上方为第一蓝宝石层105。使用第一绝缘层106包覆所述金属键合层101、第一N型半导体层102、第一多量子阱层103、第一P型半导体层104和第一蓝宝石层105。

本实施例中，所述照明LED单元100为采用倒装工艺键合至衬底材料上，即根据上述结构，在实施半导体工艺时，是在第一蓝宝石层105上顺序外延第一P型半导体层104、第一多量子阱层103和第一N型半导体层102，并在第一N型半导体层102形成金属层，然后将多层结构颠倒令第一N型半导体层102上形成金属层与衬底材料上的金属键合层101进行金属键合，从而形成最终的金属键合层101。

所述第一P型半导体层104具有凸出部，所述凸出部通过电连接件107与衬底材料的第一电极触点108形成导电连接，所述第一N型半导体层102通过金属键合层101与衬底材料的第二电极触点109形成导电连接，所述第一电极触点108即构成照明LED单元100的阳极电极，所述第二电极触点109即构成照明LED单元100的阴极电极。

在所述第一绝缘层106上叠加第二蓝宝石层110，在所述第二蓝宝石层110外部使用荧光材料层111覆盖。

本实施例中，所述第一N型半导体层102和第一P型半导体层104可采用如基于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)的一个或多个层。本实施例中，第一N型半导体层102为N型氮化镓材料，第一P型半导体层104为P型氮化镓。即本实施例中的所述照明LED单元100所发出的光波长位于可见光的蓝光波段。

本实施例中，所述第一绝缘层106为透明材料，可以通过原子层沉积或蒸镀的方式形成，其所使用的材料可以包括SiO2，Si3N4，ALD材料等。

本实施例中，所述荧光材料层111为黄色荧光材料，其在本实施例的蓝光的激发下生成白光，从而用于照明。所述黄色荧光材料可使用如钇铝石榴石荧光粉等荧光材料。

本实施例中，如图5所示，所述多个Micro-LED像素单元200同样为多层堆叠的复合半导体结构，其包括：在衬底材料上生成的键合层201，所述键合层201可以选择性的为金属键合层或非金属键合层，可以包括Au、Sn、In、Cu或Ti等金属材料，或者诸如聚酰亚胺（PI）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）或SU-8光刻胶等非金属材料。在所述键合层201上叠加阻挡层202，所述阻挡层202可采用透明材料如二氧化硅形成。在所述阻挡层202上叠加反射层203，所述反射层203可以采用金、银、铝、铜、钛、聚酰亚胺中的任意一种或多种的组合，使其在可见光波段具有最高的发射率。在所述反射层203上叠加透明公共电极层204，所述透明公共电极层204采用ITO材料。可选择的，所述透明公共电极层204不需要在每一个像素单元处均设置为与衬底上的电极导电连接，而可以选择，在Micro-LED像素单元200阵列的边缘处设置为所有像素的透明公共电极层204形成导电连接，并连接公共电压（COM电压）。从而形成对全部像素单元而言，其均具有相同的公共电极电压。

在所述透明公共电极层204上方叠加第二P型半导体层205，所述第二P型半导体层205的上方叠加第二多量子阱层206，在所述第二多量子阱层206的上方叠加第二N型半导体层207。在所述第二N型半导体层207上方沉积第二绝缘层208，所述第二绝缘层208包覆所述键合层201、阻挡层202、反射层203、透明公共电极层204、第二P型半导体层205、第二多量子阱层206和第二N型半导体层207，并且所述第二绝缘层208在与第二N型半导体层207的接触面上设置开口，通过所述开口暴露第二N型半导体层207。在所述第二绝缘层208上布置第二透明电极层209，所述第二透明电极层209填充所述开口，并且所述第二透明电极层209与位于衬底上的第三电极触点210形成导电连接。

本实施例中，在所述第二透明电极层209上方叠加蓝宝石层211，并进一步的在所述蓝宝石层211上方叠加绿光量子点材料层212。

本实施例中，第二P型半导体层205和第二N型半导体层207可采用如基于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)的一个或多个层。本实施例中，第二P型半导体层205为P型氮化镓材料，第二N型半导体层207为N型氮化镓。

本实施例中，所述绿光量子点材料212即受激发光的半导体纳米晶粒，在本实施例中蓝光激发下，其受激产生绿光。

本实施例中，为了简化半导体制程工艺，所述照明LED单元100各个与Micro-LED像素单元200相同材料层在同一步半导体刻蚀工艺中形成。

实施例3

本实施例中的集成电路结构同样采用如图1和2中所示的结构。即包括设置于同一衬底材料上的第一区域1和第二区域2，所述第一区域1中设置有大功率的照明LED单元100，所述第二区域2中设置有用于投影显示的以矩阵方式排布的多个Micro-LED像素单元200。同时在所述衬底材料上还设置有驱动电路单元3，所述驱动电路单元3中设置有用于驱动照明LED单元100发光及Micro-LED像素单元200进行显示的驱动电路。如图2所示，所述集成电路结构还包括位于照明LED单元100周围的光隔离结构4，所述光隔离结构的面向照明LED单元100的一侧设置有反射薄膜5。在所述第一区域1中的照明LED单元100的上方设置有第一透镜组件6，所述第一透镜组件6用于对照明LED单元100发射的光线进行约束。在所述第二区域2中的多个Micro-LED像素单元200的上方设置有第二透镜组件7，所述第二透镜组件7用于对多个Micro-LED像素单元200发射的光线进行约束。

本实施例中的照明LED单元100结构采用于与实施例1中所记载的相同的LED半导体结构。但是可选的，本实施例中也可以选择如实施例2中所记载的LED半导体结构。

区别于实施例1或2，本实施例的多个Micro-LED像素单元200分为蓝光像素单元200B、绿光像素单元200G和红光像素单元200R。

所述蓝光像素单元200B与实施例1中的Micro-LED像素单元200具有相同结构。所述绿光像素单元200G与实施例2中的Micro-LED像素单元200具有相同结构。本实施例中的红光像素单元200R的结构包括：在衬底材料上生成的键合层201，所述键合层201可以选择性的为金属键合层或非金属键合层，可以包括Au、Sn、In、Cu或Ti等金属材料，或者诸如聚酰亚胺（PI）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）或SU-8光刻胶等非金属材料。在所述键合层201上叠加阻挡层202，所述阻挡层202可采用透明材料如二氧化硅形成。在所述阻挡层202上叠加反射层203，所述反射层203可以采用金、银、铝、铜、钛、聚酰亚胺中的任意一种或多种的组合，使其在可见光波段具有最高的发射率。在所述反射层203上叠加透明公共电极层204，所述透明公共电极层204采用ITO材料。可选择的，所述透明公共电极层204不需要在每一个像素单元处均设置为与衬底上的电极导电连接，而可以选择，在Micro-LED像素单元200阵列的边缘处设置为所有像素的透明公共电极层204形成导电连接，并连接公共电压（COM电压）。从而形成对全部像素单元而言，其均具有相同的公共电极电压。

在所述透明公共电极层204上方叠加第二P型半导体层205，所述第二P型半导体层205的上方叠加第二多量子阱层206，在所述第二多量子阱层206的上方叠加第二N型半导体层207。在所述第二N型半导体层207上方沉积第二绝缘层208，所述第二绝缘层208包覆所述键合层201、阻挡层202、反射层203、透明公共电极层204、第二P型半导体层205、第二多量子阱层206和第二N型半导体层207，并且所述第二绝缘层208在与第二N型半导体层207的接触面上设置开口，通过所述开口暴露第二N型半导体层207。在所述第二绝缘层208上布置第二透明电极层209，所述第二透明电极层209填充所述开口，并且所述第二透明电极层209与位于衬底上的第三电极触点210形成导电连接。

本实施例中，在所述第二透明电极层209上方叠加蓝宝石层211，并进一步的在所述蓝宝石层211上方叠加红光量子点材料层213。

所述红光量子点材料213即受激发光的半导体纳米晶粒，在本实施例中蓝光激发下，其受激产生红光。

本实施例中，为了简化半导体制程工艺，所述照明LED单元100各个与Micro-LED像素单元200相同材料层在同一步半导体刻蚀工艺中形成。

实施例4

本实施例中的集成电路结构同样采用如图1和2中所示的结构。即包括设置于同一衬底材料上的第一区域1和第二区域2，所述第一区域1中设置有大功率的照明LED单元100，所述第二区域2中设置有用于投影显示的以矩阵方式排布的多个Micro-LED像素单元200。同时在所述衬底材料上还设置有驱动电路单元3，所述驱动电路单元3中设置有用于驱动照明LED单元100发光及Micro-LED像素单元200进行显示的驱动电路。如图2所示，所述集成电路结构还包括位于照明LED单元100周围的光隔离结构4，所述光隔离结构的面向照明LED单元100的一侧设置有反射薄膜5。在所述第一区域1中的照明LED单元100的上方设置有第一透镜组件6，所述第一透镜组件6用于对照明LED单元100发射的光线进行约束。在所述第二区域2中的多个Micro-LED像素单元200的上方设置有第二透镜组件7，所述第二透镜组件7用于对多个Micro-LED像素单元200发射的光线进行约束。

本实施例中的照明LED单元100结构采用于与实施例1中所记载的相同的LED半导体结构。但是可选的，本实施例中也可以选择如实施例2中所记载的LED半导体结构。

区别于实施例1或2，本实施例的多个Micro-LED像素单元200分为蓝光像素单元200B、绿光像素单元200G。

所述蓝光像素单元200B与实施例1中的Micro-LED像素单元200具有相同结构。所述绿光像素单元200G与实施例2中的Micro-LED像素单元200具有相同结构。

以上所述，仅为本发明的具体实施案例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本发明所述的技术规范内，对本发明的修改或替换，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种同时具备照明及显示功能的集成电路结构，其特征在于，所述集成电路结构包括位于同一衬底材料上的第一区域和第二区域；所述衬底材料是指在其之上使用各种半导体制程外延生成各种半导体层结构的承载衬底；

所述第一区域中设置有大功率的照明LED单元；

所述第二区域中设置有用于投影显示的以矩阵方式排布的多个Micro-LED像素单元；

所述集成电路结构还包括位于照明LED单元周围的光隔离结构，所述光隔离结构的面向照明LED单元的一侧设置有反射薄膜；

所述照明LED单元和所述Micro-LED像素单元均为多层堆叠的复合半导体结构；且所述多层堆叠的复合半导体结构中相同的材料层在同一步半导体刻蚀工艺中形成；

所述照明LED单元的多层堆叠的复合半导体结构包括：在衬底材料上生成的金属键合层，在所述金属键合层上方叠加第一N型半导体层，所述第一N型半导体层的上方叠加第一多量子阱层，在所述第一多量子阱层的上方叠加第一P型半导体层；所述第一P型半导体层上方叠加第一蓝宝石层；使用第一绝缘层包覆所述金属键合层、第一N型半导体层、第一多量子阱层、第一型半导体层和第一蓝宝石层；所述第一P型半导体层具有凸出部，所述凸出部通过电连接件与衬底材料的第一电极触点形成导电连接；

Micro-LED像素单元的多层堆叠的复合半导体结构包括：在衬底材料上叠加键合层，在所述键合层上叠加阻挡层，在所述阻挡层上叠加反射层；在所述反射层上叠加透明公共电极层，在所述透明公共电极层上方叠加第二P型半导体层，所述第二P型半导体层的上方叠加第二多量子阱层，在所述第二多量子阱层的上方叠加第二N型半导体层；在所述第二N型半导体层上方叠加第二绝缘层，所述第二绝缘层包覆所述键合层、阻挡层、反射层、透明公共电极层、第二P型半导体层、第二多量子阱层和第二N型半导体层，并且所述第二绝缘层在与第二N型半导体层的接触面上设置开口，通过所述开口暴露第二N型半导体层，在所述第二绝缘层上布置第二透明电极层，所述第二透明电极层填充所述开口，并且所述第二透明电极层与位于衬底上的电极触点形成导电连接。

2.根据权利要求1所述的集成电路结构，其特征在于，所述多个Micro-LED像素单元包括蓝光像素单元、绿光像素单元和红光像素单元中的至少一个；

所述绿光像素单元的多层堆叠的复合半导体结构包括：在所述第二透明电极层上方叠加蓝宝石层，在所述蓝宝石层上方叠加绿光量子点材料层。

3.根据权利要求2所述的集成电路结构，其特征在于，所述红光像素单元的多层堆叠的复合半导体结构包括：在所述第二透明电极层上方叠加蓝宝石层，在所述蓝宝石层上方叠加红光量子点材料层。

4.根据权利要求1-3之一所述的集成电路结构，其特征在于，所述照明LED单元与Micro-LED像素单元采用共用阴极方式设置，即位于第一区域的照明LED单元环绕第二区域的Micro-LED像素单元，在二者之间形成阴极环，从而提高芯片利用面积，增大元件发光尺寸。

5.根据权利要求4所述的集成电路结构，其特征在于，所述衬底材料上还设置有驱动电路单元，所述驱动电路单元中设置有用于驱动照明LED单元发光及Micro-LED像素单元进行显示的驱动电路。

6.根据权利要求5所述的集成电路结构，其特征在于，所述光隔离结构采用二氧化硅材料，所述光隔离结构的高度通过调节半导体工艺中光刻胶涂覆厚度及CVD沉积厚度控制。

7.根据权利要求6所述的集成电路结构，其特征在于，所述反射薄膜采用金、银、铝、铜、钛、聚酰亚胺中的任意一种。