micro led器件及其制造方法
技术领域
1.本发明属于led器件技术领域，具体地说，本发明涉及一种micro led器件及其制造方法。
背景技术：2.微发光二极管(micro led)是新一代显示技术，具有自发光显示特性，相较于现有的有机发光二极管(organic light-emittingdiode，oled)技术，micro led显示装置具有亮度及稳定性更高、发光效率更好、功耗更低、响应时间更快等一系列的优点。micro led显示装置的显示原理是将led结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化，其尺寸仅在1～10um等级左右；然后通过单片集成或巨量转移等方法形成显示器。但是在通过巨量转移或者单片集成制作显示器的过程中，在将led芯片与驱动基板进行对位的过程中提出了较高的对位要求，从而影响了整个行业的发展进度，同时提高了产业化过程中的生产成本。
技术实现要素：3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种micro led器件，目的是降低对准精度需求。
4.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：micro led器件，包括第一衬底、设置于所述第一衬底上的驱动电极、与驱动电极为键合电连接的第一电极、第二衬底以及设置于第二衬底和第一电极之间的半导体功能层，第一衬底上布置多个安装有驱动电极的第一位置，各个第一位置处至少设置一个驱动电极。
5.所述各个第一位置处设置至少两个驱动电极时，相邻两个驱动电极之间的距离小于驱动电极的长度。
6.所述第一衬底与所述第二衬底之间设置填料层，所述第一位置设置多个，相邻两个第一位置之间布置有填料层。
7.所述第二衬底上布置多个安装有所述驱动电极的第二位置，各个第二位置处至少设置一个驱动电极，各个第二位置分别位于相邻的两个所述第一位置之间，第二位置位于所述填料层下方，且第一电极的长度为驱动电极的长度及相邻两个驱动电极的间距之和的整数倍。
8.所述第一衬底上设置阳极过孔，所述驱动电极设置于阳极过孔处的表面上。
9.所述半导体功能层包括第一半导体层和设置于所述第一电极上的第二半导体层，第一半导体层位于第二半导体层和所述第二衬底之间，第二半导体层包括p型半导体以及量子阱层，第一半导体层包含n型半导体以及buffer层，buffer层与第一衬底连接。
10.所述第二半导体层隔断形成阵列，所述第一半导体层彼此互联形成共阴极，第一半导体层的表面沉积金属形成第二电极，第二电极位于相邻两个第二半导体层之间。
11.所述第一半导体层与所述第二半导体层由ii-vi族材料形成。
12.本发明还提供了一种micro led器件的制造方法，包括步骤：
13.s1、提供一第一衬底；
14.s2、在第一衬底表面沉积金属，形成第一电极；
15.s3、提供一led外延片，通过黄光及刻蚀工艺定义led阵列；
16.s4、在led外延片上制作第一电极和第二电极；
17.s5、将led外延片上的第一电极与第一衬底上的驱动电极对准后进行键合，并在第一衬底与第二衬底之间制作填料层。
18.所述填料层的材质为无机材料，则在所述步骤s5中，先在第一衬底与第二衬底之间制作填料层，然后在第一电极与第一衬底上的驱动电极对准后进行键合。
19.本发明的micro led器件，通过同一像素驱动电极采用多组驱动电极以完成降低对准精度需求，提高产品质量，降低制造成本；而且采用等间距驱动阳极，当键合对准后，再确定给予同第一电极键合的驱动阳极供电信号，进一步降低对准精度需求，降低制造成本的技术目的。
附图说明
20.本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
21.图1是第一驱动衬底完成驱动电极制作后截面图；
22.图2是第二衬底完成led阵列制作后截面图；
23.图3是micro led结构中间位置对准键合截面图；
24.图4是led功能层偏左对准键合截面图；
25.图5是led功能层偏右对准键合截面图；
26.图6是第一衬底完成等间距驱动电极制作后截面图；
27.图7是等间距驱动电极micro led结构对准键合截面图；
28.图中标记为：1、第一衬底；2、阳极过孔；201、第一阳极过孔；202、第二阳极过孔；203、第三阳极过孔；204、第四阳极过孔；205、第五阳极过孔；3、驱动电极；301、第一驱动电极；302、第二驱动电极；303、第三驱动电极；304、第四驱动电极；305、第五驱动电极；4、半导体功能层；401、第一半导体层；402、第二半导体层；5、第一电极；6、第二电极；7、第二衬底；8、填料层。
具体实施方式
29.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
30.需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。
31.如图6和图7所示，本发明提供了一种micro led器件，包括第一衬底1、设置于第一衬底1上的驱动电极3、与驱动电极为键合电连接的第一电极5、第二衬底7以及设置于第二衬底7和第一电极5之间的半导体功能层4，第一衬底1上布置多个安装有驱动电极3的第一位置，各个第一位置处至少设置一个驱动电极3，处于第一位置处的所有驱动电极3为沿第
一衬底1的长度方向依次布置。
32.具体地说，如图1至图7所示，第一衬底1可以是cmos衬底或tft玻璃衬底，第一衬底1内部形成有阳极过孔2，阳极过孔2贯穿连接到第一衬底11的表面，在阳极过孔2表面沉积制作驱动电极3，通过驱动电极3可以向半导体功能层4提供驱动电流信号，当然，在其他实施例中，也可以通过半导体功能层4将外界的光强信号转换成电信号通过驱动电极3反馈给阳极过孔2。
33.如图1所示，第一衬底1设置多组阳极过孔，每组阳极过孔分别位于一个第一位置处，每组阳极过孔包含多个阳极过孔2。在本实施例中，每组阳极过孔包含5个阳极过孔2，5个阳极过孔2分别为第一阳极过孔201、第二阳极过孔202、第三阳极过孔203、第四阳极过孔204和第五阳极过孔205，同一组的所有阳极过孔为沿第一衬底1的长度方向依次布置。
34.各个第一位置处设置至少两个驱动电极3时，相邻两个驱动电极之间的距离小于驱动电极的长度，驱动电极的长度方向与第一衬底1和第一电极5的长度方向相平行。
35.如图1所示，在本实施例中，各个第一位置处设置一个5个驱动电极，5个驱动电极分别为第一驱动电极301、第二驱动电极302、第三驱动电极303、第四驱动电极304和第五驱动电极305，第一驱动电极301、第二驱动电极302、第三驱动电极303、第四驱动电极304和第五驱动电极305为沿第一衬底1的长度方向依次布置。第一驱动电极301位于第一阳极过孔201处，第二驱动电极302位于第二阳极过孔202处，第三驱动电极303位于第三阳极过孔203处，第四驱动电极304位于第四阳极过孔204处，第五驱动电极305位于第五阳极过孔205处。
36.如图3所示，驱动电极3与第一电极5进行键合电连接，不仅可以提供可靠的机械连接，同时也可以保证驱动电极3通过第一电极5向半导体功能层4提供电信号以控制半导体功能层4的亮度。
37.驱动电极3与第一电极5的材料可以是al(铝)、au(金)、sn(锡)、in(铟)、cu(铜)、ti(钛)及它们的合金，或其他合适的材料。应理解，驱动电极3与第一电极5的材料的描述仅是示例性而非限制性的。
38.如图3至图5所示，半导体功能层4包括第一半导体层401和设置于第一电极5上的第二半导体层402，第一半导体层401位于第二半导体层402和第二衬底7之间，第二半导体层402包括p型半导体以及量子阱层，第一半导体层401包含n型半导体以及buffer层，buffer层与第一衬底1连接。
39.如图2至图5所示，半导体功能层4设置多个，且半导体功能层4为沿第二衬底7的长度方向依次布置，第二衬底7的长度方向与第一衬底1的长度方向相平行。因此，第二半导体层402设置多个，所有第二半导体层402为沿第二衬底7的长度方向依次布置且为等距分布，第二半导体层402隔断形成阵列，所有第一半导体层401彼此互联形成共阴极，各个第一半导体层401的表面沉积金属形成一个第二电极6，各个第二电极6位于每相邻的两个第二半导体层402之间。
40.作为优选的，第一半导体层401与第二半导体层402由ii-vi族材料形成，诸如znse(硒化锌)或zno(氧化锌)，或iii-v族氮化物材料，诸如gan(氮化镓)、aln(氮化铝)、inn(氮化铟)、ingan(氮化铟镓)、gap(磷化镓)、alingap(磷化铝铟镓)，algaas(砷化铝镓)及其合金组成。
41.如图3至图5所示，在半导体功能层4的侧壁沉积钝化层对半导体功能层在刻蚀过
程中产生的损伤进行修复，同时在第一衬底1与第二衬底7之间的空隙中填充填料，形成填料层8，填料层8的材质可以是有机材料或无机非导电材料及其组合构成。
42.如图3至图5所示，第一衬底1与第二衬底7之间设置填料层8，第一位置设置多个，所有第一位置为沿第一衬底1的长度方向依次布置且为等距分布，每相邻的两个第一位置之间布置有一个填料层8。
43.如图6和图7所示，作为变形实施方案，第二衬底7上布置多个安装有驱动电极3的第二位置，第二位置与第一位置相邻，各个第二位置处至少设置一个驱动电极3，各个第二位置分别位于每相邻的两个第一位置之间，第二位置位于填料层8下方，且第一电极5的长度为驱动电极3的长度及相邻两个驱动电极3的间距之和的整数倍，这样在降低对位精度到接近不需要对位精度的同时，可以进一步保证同第一电极5进行键合的驱动电极的数量差异较小，提高导电一致性。第二位置处的相邻两个驱动电极3之间的间距与第一位置处的相邻两个驱动电极3之间的间距大小相同，也即所有驱动电极3为沿第一衬底1的长度方向依次布置且为等距分布，第一电极5与位于第一位置处的驱动电极3键合电连接，第一电极5和驱动电机3的长度方向与第一衬底1的长度方向相平行。
44.本发明还提供了一种micro led器件的制造方法，包括如下的步骤：
45.s1、提供一第一衬底1；
46.s2、在第一衬底1表面沉积金属，形成第一电极5；
47.s3、提供一led外延片，通过黄光及刻蚀工艺定义led阵列；
48.s4、在led外延片上制作第一电极5和第二电极6；
49.s5、将led外延片上的第一电极5与第一衬底1上的驱动电极对准后进行键合，并在第一衬底1与第二衬底7之间制作填料层8。
50.在上述步骤s1中，第一衬底1可以是cmos衬底或tft玻璃衬底，第一衬底1内部形成有阳极过孔2，其中阳极过孔2包括一组阳极过孔(即包含多个阳极过孔)，在实施例中，展示有5个。也就是阳极过孔2包括：第一阳极过孔201、第二阳极过孔202、第三阳极过孔203、第四阳极过孔204和第五阳极过孔205。
51.在上述步骤s2中，在第一衬底1表面沉积金属可以是cr、pt、au或in，再通过光刻及刻蚀工艺在第一阳极过孔201、第二阳极过孔202、第三阳极过孔203、第四阳极过孔204和第五阳极过孔205处的表面上分别形成第一驱动电极301、第二驱动电极302、第三驱动电极303、第四驱动电极304和第五驱动电极305。驱动电极尺寸可以大于或等于阳极过孔的尺寸，以提供更好的导电能力，同时形成对钨孔的保护。也可以通过剥离工艺在第一衬底1的表面上形成驱动电极，即在不需要沉积金属的位置形成光阻后进行金属沉积，再通过去胶工艺将光阻及其表面的金属去掉，从而在各个阳极过孔2处的表面上形成一个驱动电极3。
52.在上述步骤s2中，在第一衬底1表面沉积金属是cr时，沉积金属cr的厚度为20nm。在第一衬底1表面沉积金属是pt时，沉积金属pt的厚度为50nm。在第一衬底1表面沉积金属是au时，沉积金属au的厚度为1000nm。在第一衬底1表面沉积金属是in时，沉积金属in的厚度为50nm。
53.在上述步骤s3中，提供一个led外延片，led外延片包括第二衬底7和设置于第二衬底7上的外延材料层。对led外延片进行处理，通过黄光及刻蚀工艺定义led阵列，在第二衬底7上形成半导体功能层4，半导体功能层4包括第一半导体层401和第二半导体层402，其中
led阵列中每个单元表面的尺寸与驱动电极3的尺寸相同。
54.在上述步骤s3中，在对led外延片进行刻蚀的过程中，在led外延片上的刻蚀深度与刻蚀后形成的第二半导体层402的厚度大小相同，刻蚀深度贯穿第二半导体层402，而不贯穿第一半导体层401，优先预留第一半导体层401的厚度为0.1-1.3um，确保形成led像素阵列的同时，第一半导体层401依然可以进行横向导电，提供共阴极的导电功能。
55.上述步骤s4包括：
56.s401、通过ald或pecvd在第二半导体层402表面及侧壁沉积厚度为500nm的al2o3、sin或sio2后再通过光刻、干刻工艺形成钝化层，并使外延片上分别形成第一电极5与第二电极6的位置处暴露以形成导电电极；
57.s402、采用e-gun蒸发台工艺或溅射pvd工艺结合光刻工艺在外延片上分别形成第一电极5和第二电极6的位置处沉积导电材料分别形成第一电极5和第二电极6，导电材料为ito、au、ag、al、cu、ni、cr、ti、pt、in金属中的一种或多种组合而成，导电材料优先采用ito、cr、pt、au或in，取得较好粘附性的同时也提供较好的键合效果；当然，第一电极5与第二电极6可以是不同结构构成。
58.在上述步骤s402中，沉积的导电材料为ito时，沉积ito的厚度为20nm。
59.在上述步骤s402中，沉积的导电材料为cr时，沉积cr的厚度为20nm。
60.在上述步骤s402中，沉积的导电材料为pt时，沉积pt的厚度为50nm。
61.在上述步骤s402中，沉积的导电材料为au时，沉积au的厚度为1000nm。
62.在上述步骤s402中，沉积的导电材料为in时，沉积in的厚度为50nm。
63.在上述步骤s5中，将led外延片翻转后将第一电极5与第一衬底1上的驱动电极3对准后进行键合，使得驱动电极3可以通过第一电极5对半导体功能层提供电流信号；在本实施例中，由于在第一位置处的驱动电极3设置有多个，当键合工艺过程中对位偏离时候，如图4所示，当外延片向左偏离，仅第一驱动电极301同第一电极5相接触时候关闭同组右侧四个驱动电极第二驱动电极302、第三驱动电极303、第四驱动电极304、第五驱动电极305，则可以保证驱动电极通过第一电极5对半导体功能层的正常驱动工作；如图5所示，当外延片向右偏离，仅第五驱动电极305同第一电极5相接触时候，关闭同组左侧四个驱动电极：第一驱动电极301、第二驱动电极302、第三驱动电极303、第四驱动电极304，则可以保证驱动电极通过第一电极55对半导体功能层的正常驱动工作。通过将驱动电极设置为一组多个组成的方式，降低了对对位精度的需求，进一步，将两组驱动电极之间的距离设置小于驱动电极的长度，可以保证始终有驱动电极与第一电极5接触，则可以达到取消对对位精度存在要求的技术效果。
64.在上述步骤s5中，完成第一电极5与驱动电极的键合连接后，在第一衬底1与第二衬底7之间制作填料层8。通过采用有机填充材料注入到第一衬底1与第二衬底7之间的空隙，再对有机填充材料进行固化，形成填料层8，从而完成器件的制作。
65.填料层8的材质若为无机材料，则在步骤s5中，先在第一衬底1与第二衬底7之间制作填料层8，通过pecvd或ald结合光刻工艺制作填料层8，然后在第一电极5与第一衬底1上的驱动电极对准后进行键合。
66.若第二衬底7为不透明基板，则需要将第二衬底7进行剥离，作为变形实施方案，本发明的micro led器件的制造方法还包括如下的步骤：
67.s6、将第二衬底7进行剥离，然后再贴合盖板玻璃进行保护，完成器件的制作。
68.作为另一变形实施方案，若第二衬底7为透明基板，则直接减薄至所需要厚度即可，本发明的micro led器件的制造方法还包括如下的步骤：
69.s6、将第二衬底7进行减薄处理，使第二衬底7的厚度达到设定值，完成器件的制作。
70.以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.micro led器件，包括第一衬底，其特征在于，还包括设置于所述第一衬底上的驱动电极、与驱动电极为键合电连接的第一电极、第二衬底以及设置于第二衬底和第一电极之间的半导体功能层，第一衬底上布置多个安装有驱动电极的第一位置，各个第一位置处至少设置一个驱动电极。2.根据权利要求1所述的micro led器件，其特征在于，所述各个第一位置处设置至少两个驱动电极时，相邻两个驱动电极之间的距离小于驱动电极的长度。3.根据权利要求1或2所述的micro led器件，其特征在于，所述第一衬底与所述第二衬底之间设置填料层，所述第一位置设置多个，相邻两个第一位置之间布置有填料层。4.根据权利要求3所述的micro led器件，其特征在于，所述第二衬底上布置多个安装有所述驱动电极的第二位置，各个第二位置处至少设置一个驱动电极，各个第二位置分别位于相邻的两个所述第一位置之间，第二位置位于所述填料层下方，且第一电极的长度为驱动电极的长度及相邻两个驱动电极的间距之和的整数倍。5.根据权利要求1至4任一所述的micro led器件，其特征在于，所述第一衬底上设置阳极过孔，所述驱动电极设置于阳极过孔处的表面上。6.根据权利要求1至5任一所述的micro led器件，其特征在于，所述半导体功能层包括第一半导体层和设置于所述第一电极上的第二半导体层，第一半导体层位于第二半导体层和所述第二衬底之间，第二半导体层包括p型半导体以及量子阱层，第一半导体层包含n型半导体以及buffer层，buffer层与第一衬底连接。7.根据权利要求6所述的micro led器件，其特征在于，所述第二半导体层隔断形成阵列，所述第一半导体层彼此互联形成共阴极，第一半导体层的表面沉积金属形成第二电极，第二电极位于相邻两个第二半导体层之间。8.根据权利要求6所述的micro led器件，其特征在于，所述第一半导体层与所述第二半导体层由ii-vi族材料形成。9.权利要求1至8任一所述的micro led器件的制造方法，其特征在于，包括步骤：s1、提供一第一衬底；s2、在第一衬底表面沉积金属，形成第一电极；s3、提供一led外延片，通过黄光及刻蚀工艺定义led阵列；s4、在led外延片上制作第一电极和第二电极；s5、将led外延片上的第一电极与第一衬底上的驱动电极对准后进行键合，并在第一衬底与第二衬底之间制作填料层。10.根据权利要求9所述的micro led器件的制造方法，其特征在于，所述填料层的材质为无机材料，则在所述步骤s5中，先在第一衬底与第二衬底之间制作填料层，然后在第一电极与第一衬底上的驱动电极对准后进行键合。
技术总结本发明公开了一种Micro LED器件，包括第一衬底、设置于所述第一衬底上的驱动电极、与驱动电极为键合电连接的第一电极、第二衬底以及设置于第二衬底和第一电极之间的半导体功能层，第一衬底上布置多个安装有驱动电极的第一位置，各个第一位置处至少设置一个驱动电极。本发明的Micro LED器件，通过同一像素驱动电极采用多组驱动电极以完成降低对准精度需求，提高产品质量，降低制造成本。本发明还公开了一种Micro LED器件的制造方法。LED器件的制造方法。LED器件的制造方法。
技术研发人员：王仕伟 冯璐阳 刘成元 郑本陪 倪俊 刘胜芳 赵铮涛
受保护的技术使用者：安徽熙泰智能科技有限公司
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
