[发明专利]一种超高分辨率Micro-LED显示器件及其金属薄膜键合方法

说明书

本发明提供了一种超高分辨率Micro‑LED显示器件及其金属薄膜键合方法，Micro‑LED显示器件的驱动背板和Micro‑LED芯片阵列采用金属薄膜键合方法进行互联，所述Micro‑LED芯片阵列采用高阻GaN作为隔断和刻蚀保护层；所述Micro‑LED显示器件1个像素对应N个Micro‑LED发光阵列或Nano‑LED发光阵列，N大于或等于1。应用本技术方案可实现简化制备工艺流程，可以减少刻蚀工艺中可能会产生的边缘效应和尺寸效应。

技术领域

本发明涉及半导体发光器件制造技术领域，特别是一种超高分辨率Micro-LED显示器件及其金属薄膜键合方法。

背景技术

LED具有高亮度、高光效、长寿命、高对比度，以及纳秒级的响应时间等优势。同时，LED采用半导体加工工艺进行制备，并且与IC工艺兼容，具有极高的器件加工精度和稳定性，有望实现超高解析度，便于与触觉、听觉、嗅觉等传感器集成，实现高精度空间定位和触觉感知、使更具真实感的AR、VR成为可能。超高分辨率Micro-LED发光显示指具有纳米级像素的极高分辨率的LED显示技术。随着显示终端对显示信息量和功能集成度要求越来越高，超高分辨率Micro-LED发光显示是显示技术发展的必然趋势。然而，超高分辨率Micro-LED发光显示存在诸多科学技术问题，亟需全新的应对策略和变革性技术来解决。

当发光显示像素尺寸低至微米甚至纳米级别，其电极的引出具有巨大的挑战，是超高分辨率Micro-LED发光显示要解决的关键技术难题之一，传统LED显示阵列是采用光刻和刻蚀手段来定义像素，像素与像素之间凹凸不平，且与CMOS的对位键合不均问题更是难以解决。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超高分辨率Micro-LED显示器件及其金属薄膜键合方法，简化了制备工艺流程，可以减少刻蚀工艺中可能会产生的边缘效应和尺寸效应。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种超高分辨率Micro-LED显示器件，Micro-LED显示器件的驱动背板和Micro-LED芯片阵列采用金属薄膜键合方法进行互联，所述Micro-LED芯片阵列采用高阻GaN作为隔断和刻蚀保护层；所述Micro-LED显示器件1个像素对应N个Micro-LED发光阵列或Nano-LED发光阵列，N大于或等于1。

在一较佳的实施例中，所述高阻GaN包括采用选择性高能离子、电子、激光注入方法形成的高缺陷密度GaN和未激活的掺杂GaN。

在一较佳的实施例中，所述金属薄膜为In、Sn、Cu、Ag、Au、Pt、Ti材料中的一种或多种混合形成的合金、共晶和多层薄膜阵列。

本发明还提供了一种超高分辨率Micro-LED显示器件及其金属薄膜键合方法，采用了上述的一种超高分辨率Micro-LED显示器件，包括以下步骤：

步骤S11：在Micro-LED外延片表面沉积一层离子注入保护层，采用紫外光刻、电子束光刻、变参量光刻或纳米压印在离子注入保护层上形成光刻胶阵列，并以光刻胶作为保护，去除暴露的离子注入保护层，形成离子注入保护层阵列；

步骤S12：采用离子注入方法，通过多种注入能量控制注入深度和横向扩散程度，依次破坏没有保护层的LED结构，包括P型GaN层和多量子阱层，使离子注入区域失去发光能力，去除离子注入保护层阵列，形成超高分辨率Micro-LED发光阵列；

步骤S13：在步骤S12得到的超高分辨率Micro-LED发光阵列表面沉积一层P型GaN金属接触薄膜；

步骤S14：在CMOS驱动背板上旋涂光刻胶并曝光显影形成和步骤S13得到的超高分辨率Micro-LED发光阵列一一对应的图案，接着沉积一层键合金属薄膜，通过光刻胶剥离形成图案化的键合金属薄膜阵列，最后通过热回流工艺形成键合层金属凸点阵列；