本實(shí)用新型涉及LED微顯示，具體涉及一種LED微顯示陣列倒裝芯片。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(LED)是一種高效節(jié)能、綠色環(huán)保、壽命長的固態(tài)半導(dǎo)體器件，目前在交通指示、戶內(nèi)外全色顯示、液晶電視背光源、照明等方面有著廣泛的應(yīng)用。而基于LED陣列的微型顯示技術(shù)，是在一個(gè)芯片上集成高密度微小尺寸的超高亮度發(fā)光二極管二維陣列，并采用硅基cmos電路對其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的顯示技術(shù)，該微顯示系統(tǒng)相比于現(xiàn)有技術(shù)的OLED、LCoS微顯示系統(tǒng)，具有高亮度高對比度、牢固、響應(yīng)快、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

超高亮度GaN-LED微顯示器是一種主動(dòng)發(fā)光的單色顯示器件，結(jié)構(gòu)緊湊、清晰度高、對比度高、壽命長，其亮度達(dá)10000cd/m²以上，可以在-50～200℃溫度范圍內(nèi)正常工作。將這種顯示器件放置在眼鏡、頭盔、掌心等地方，通過一個(gè)透鏡系統(tǒng)可以直接觀察所顯示的虛擬圖像和數(shù)據(jù)。

對于此類微顯示器件，提高其分辨率最有的手段就是通過減小單個(gè)像素的尺寸來增加單位面積上集成的像素?cái)?shù)目。但是如此高密度的LED像素陣列發(fā)光層的光經(jīng)過n-GaN及藍(lán)寶石襯底發(fā)射出來，很容易出現(xiàn)像素間光的干擾以及光斑的擴(kuò)大。這是由于GaN的折射率(2～3)與藍(lán)寶石折射率(1.77)相差較大，光經(jīng)過GaN進(jìn)入低折射率的藍(lán)寶石上會(huì)發(fā)散。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種LED微顯示陣列倒裝芯片。

上述目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種LED微顯示陣列倒裝芯片，包括襯底、陣列蝕刻在襯底上的多個(gè)凹槽、填充在凹槽中的透明薄膜層和設(shè)于襯底上的LED微像素陣列，各LED微像素和凹槽一一對應(yīng)；所述透明薄膜層的折射率>2.3，對藍(lán)光或綠光的透過率>97％；各LED微像素包括依次沉積在襯底上的N型GaN層、多量子阱層和P型GaN層；各LED微像素的N型GaN層連為一體形成共陰極，其上沉積有N電極金屬接觸層；各LED微像素的P型GaN層作為獨(dú)立的陽極，其上沉積有P電極金屬接觸層；其中，P型GaN層和P電極金屬接觸層之間還設(shè)有一反射層。LED微像素的P型GaN層上沉積一反射層，當(dāng)部分光向下到達(dá)反射層，被反射回來，最終通過藍(lán)寶石射出，減少像素單元之間的干擾。

進(jìn)一步地，N型GaN層與襯底之間還設(shè)有緩沖層和非摻雜GaN層。

進(jìn)一步地，N電極金屬接觸層和P電極金屬接觸層包含多層金屬層，最外層采用Au和Sn材料或Ag和Sn材料或In材料。

進(jìn)一步地，所述凹槽為直徑5～25μm的凹形半球，單個(gè)LED微像素的尺寸為5～25μm。

進(jìn)一步地，各LED微像素間距為6～35μm。

進(jìn)一步地，所述襯底為藍(lán)寶石。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型提供的LED微顯示陣列倒裝芯片通過在襯底上沉積高折射率透明薄膜層材料，實(shí)現(xiàn)了發(fā)光層光源的更好匯聚，解決了光進(jìn)入低折射率藍(lán)寶石襯底后會(huì)發(fā)散的問題，減少了像素單元之間出光的干擾，提升了LED微顯示陣列的分辨率。

附圖說明

圖1是LED微顯示陣列倒裝芯片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖案化陣列處理后的藍(lán)寶石襯底結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a是沉積高折射率透明薄膜層材料后藍(lán)寶石襯底剖面圖；

圖3b是沉積高折射率透明薄膜層材料后藍(lán)寶石襯底剖面圖；

圖3c是沉積高折射率透明薄膜層材料后藍(lán)寶石襯底俯視圖；

圖4是襯底上沉積GaN基外延層后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是LED微顯示陣列倒裝芯片結(jié)構(gòu)示意圖(加熒光膠)；

其中，100、藍(lán)寶石襯底；101、凹槽；110、透明薄膜層；121、緩沖層、非摻雜GaN層和N型GaN層；122、多量子阱層；123、P型GaN層；124、反射層；130、P電極金屬接觸層；140、N電極金屬接觸層；150、絕緣層；160、熒光膠層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。

如圖1所示的一種LED微顯示陣列倒裝芯片，包括藍(lán)寶石襯底100、陣列蝕刻在藍(lán)寶石襯底100上的多個(gè)凹槽101、填充在凹槽101中的透明薄膜層110和沉積在藍(lán)寶石襯底100上的LED微像素陣列。

如圖2所示，凹槽101為半球形凹槽，直徑5～25μm，等間距陣列分布在襯底100上。透明薄膜層110填充在該凹槽101中，該透明薄膜層110折射率>2.3，對藍(lán)光或綠光透過率>97％。

如圖1和5所示，各LED微像素和凹槽101一一對應(yīng)，相互之間設(shè)有SiOx或SiNx絕緣層150。單個(gè)LED微像素尺寸為5～25μm，包括依次沉積在襯底上的N型GaN層121、多量子阱層122、P型GaN層123和P型GaN層上沉積的P電極金屬接觸層130，P型GaN層123和P電極金屬接觸層130之間還設(shè)有一反射層124，各LED微像素陣列的N型GaN層連為一體，形成一個(gè)共陰極，其上沉積有N電極金屬接觸層140。N電極金屬接觸層140和P電極金屬接觸層130采用Cr、Pt、Au、Ni、Ag、Sn、In材料中的一種或多種。LED微像素的P型GaN層上沉積一反射層，當(dāng)部分光向下到達(dá)反射層，被反射回來，最終通過藍(lán)寶石射出，減少像素單元之間的干擾。

圖1和圖5中，P電極金屬接觸層130的高度與共陰極的N電極金屬接觸層140的高度差小于1μm。各LED微像素間距為6～35μm。若產(chǎn)品需要實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射，可在藍(lán)寶石襯底100上涂敷一層一定厚度的熒光膠，形成熒光膠層160。

其中，N型GaN層121還包括緩沖層、非摻雜GaN層。

其中，N電極金屬接觸層140和P電極金屬接觸層130最外層采用Au/Sn材料時(shí)，工藝上采用蒸鍍方式實(shí)現(xiàn)，可分成兩種情況：一是直接蒸鍍成Au和Sn的合金層；二是分層蒸鍍，先蒸鍍Au層，然后蒸鍍Sn層。采用Ag/Sn材料時(shí)，工藝同采用Au/Sn材料。

LED像素陣列可以為(320-1920)×(180-1080)。

制備工藝：

步驟S1，在拋光后的襯底上涂敷一層光刻膠，此處選擇正膠，并進(jìn)行前烘烤處理；

步驟S2，使用選擇性透光光刻板對襯底進(jìn)行曝光，并進(jìn)行顯影處理；然后用ICP蝕刻方式對襯底進(jìn)行圖案化陣列處理，將襯底表面蝕刻出直徑5～25μm的凹形半球，如圖2所示；

步驟S3，然后再在經(jīng)過ICP蝕刻的襯底上沉積一層或多層透明薄膜，該單層或多層膜折射率>2.3，對藍(lán)光或綠光的透過率>97％，厚度為凹形半球的半徑，如圖3a～3c所示；

步驟S4，在上述圖案化處理后的襯底上沉積GaN基外延層，外延層包括緩沖層、非摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層及反射層，如圖4所示；

步驟S5，在LED外延層上涂覆一層光刻膠，此處選擇正膠，并進(jìn)行前烘烤處理，然后使用對應(yīng)的光刻板進(jìn)行曝光、顯影，最后ICP蝕刻至N型GaN層121形成LED微像素陣列；該LED微像素陣列，單顆像素尺寸為5～25μm，像素間距為6～35μm；此處ICP蝕刻工藝與步驟S2襯底圖案化處理采用的ICP蝕刻工藝不同；

步驟S6，本實(shí)施例中，在LED微像素陣列上沉積生長一層SiO₂絕緣層后，再涂敷一層光刻膠，此處采用正光刻膠，進(jìn)行曝光、顯影，再用化學(xué)濕法蝕刻，使得各LED微像素裸露出P型GaN層(沉積有反射層)作為獨(dú)立的陽極，使得共陰極區(qū)裸露出N型GaN層；

步驟S7，在LED微像素陣列上涂敷負(fù)光刻膠，進(jìn)行曝光、顯影后，最后蒸鍍P電極、N電極金屬接觸層，該實(shí)施例的P電極、N電極金屬層均包括Cr/Pt/Au金屬層(分層蒸鍍)和最外層In層。

P電極、N電極金屬層Cr/Pt/Au金屬層和最外層In層可分成兩道光刻工藝實(shí)現(xiàn)金屬層的蒸鍍。

N電極金屬接觸層與P電極金屬接觸層可分開進(jìn)行金屬沉積。

進(jìn)一步地，為了便于使用，LED微顯示倒裝芯片藍(lán)寶石襯底經(jīng)過減薄處理，減薄處理后的LED微顯示倒裝芯片厚度在50～120μm范圍內(nèi)。

本實(shí)用新型提供的LED微顯示陣列倒裝芯片可直接作為單色芯片應(yīng)用到微顯示器上，也可以在藍(lán)寶石襯底上涂覆一層熒光膠和加濾光片實(shí)現(xiàn)LED微顯示器的多彩化。

本實(shí)用新型提供的LED微顯示陣列倒裝芯片通過在襯底上沉積高折射率透明薄膜層材料，實(shí)現(xiàn)了發(fā)光層光源的更好匯聚，解決了光進(jìn)入低折射率藍(lán)寶石襯底后會(huì)發(fā)散的問題，減少了像素單元之間出光的干擾，提升了LED微顯示陣列的分辨率。

上述實(shí)施例的作用在于說明本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍。