技术领域
[0001] 本申请属于微显示技术领域，具体涉及一种微显示器件及其制备方法。
相关背景技术
[0002] MicroLED显示器件是一种新型的显示技术，具有微米级尺寸的LED像素，并且具有自发光、高亮度和对比度、快速刷新率和响应时间、高耐久性和长寿命等优势。它有望提供更高分辨率、更细腻的图像显示、更丰富的色彩饱和度，以及适用于各种应用领域的出色显示效果。虽然面临挑战，但MicroLED技术的不断进步将推动其应用范围的扩大，并成为未来显示技术的重要发展方向。
[0003] 目前，在MicroLED显示器件的结构中，光在穿过N型半导体层出射的过程中会发生吸收和衰减，光学损耗较大，在一定程度上降低整个器件的发光效率。
具体实施方式
[0066] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0067] 在本申请的描述中，需要理解的是，需要特别说明，在本申请的描述中，术语“在…上”、“在…之上”、“在…上面”、“在…上方”的含义应该以最广义的方式解释，意味着包含这些术语的描述解释为“部件可以以直接接触的方式设置在另一部件上，也可以在部件与部件之间存在中间部件或层”。
[0068] 此外，为了便于描述，本申请还可能使用诸如“在…下”、“在…下方”、“在…之下”、“在…上”、“在…之上”、“在…上方”、“下部”、“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)，并且在本申请中使用的空间相对描述语可以被同样地相应地解释。
[0069] 本申请中所使用的术语“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，或者可以在下层或上层结构的局部范围延伸。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。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。
[0070] 本申请的描述中，使用的“微”、“微型”LED、“微型”装置是指根据本申请的实施方式的某些装置或结构的描述性尺寸。本文中使用的术语“微型”装置或结构旨在表示110纳米至110微米的规模。然而，应明白，本发明的实施方式不一定限于此，并且实施方式的某些方面可以适用于更大的以及可能更小的尺寸规模。
[0071] 在目前的微显示器件结构中，通常P型半导体层更靠近驱动基板，有源层发出的光通过N型半导体层出射。N型半导体层的厚度远大于P型半导体层的厚度，通常N型半导体层的厚度是P型半导体层的厚度的2‑60倍。有源层发出的光通过N型半导体层出射的光程路径远大于有源层发出的光通过P型半导体层出射的光程路径，因此N型半导体层对有源层发出的光的吸收较大，造成光学损耗较大，降低了微显示器件的发光效率。
[0072] 有鉴于此，本申请实施例提供一种微显示器件，用以解决上述技术问题的至少一者。
[0073] 本申请的微显示器件使用MicroLED(Micro light emitting diode，微型发光二极管结构)，微型发光二极管的尺寸缩小到110纳米至110微米。在MicroLED中，MicroLED阵列高度集成，阵列中的MicroLED的LED单元的距离进一步缩小至5微米量级。MicroLED的显示方式是将5微米尺寸甚至更小尺寸的MicroLED连接到驱动基板上，实现对每个MicroLED发光亮度的精确控制。本申请实施例的制备方法，适用于MicroLED结构，实现在微小尺寸MicroLED显示器件的制备。
[0074] 请参阅图1，该微显示器件主要包括：驱动基板100、键合层200、多个LED单元300和透明电极层400。
[0075] 其中，驱动基板100是实现该微显示器件高质量图像显示的关键组成部分，其主要起到电力供应、信号输入、像素控制以及时序控制等重要作用。具体而言，驱动基板100为微显示器件提供所需的电力供应，它通常连接到电源或电源管理电路，将电能传输到每个LED单元300以实现发光。驱动基板100还负责接收和处理来自外部设备的信号输入，例如视频信号、图像数据等。这些输入信号经过处理和解码后，会被传输到相应的LED单元300，控制其亮度和颜色。并且，驱动基板100负责将接收到的信号转化为LED单元300的控制信号。通过对控制信号的调节，驱动基板100可以精确地控制每个像素(即LED单元300)的亮度和颜色，实现高质量的图像显示。除此之外，驱动基板100还负责提供时序控制信号，用于同步和协调不同LED单元300之间的工作。通过精确的时序控制，驱动基板100可以确保LED单元300按照正确的顺序和时间点发光，从而避免图像的扭曲和闪烁等问题。
[0076] 在本申请实施例中，驱动基板100设有公共电极110和阵列排布的多个驱动电极120，公共电极110为该微显示器件中所有LED单元300提供共享的电位，驱动电极120用于独立地激活和控制微显示器件中的每个LED单元300。每个LED单元300都有相对应驱动电极
120，用于向其提供电流或电压信号，以控制像素的亮度和颜色。公共电极110和驱动电极
120的组合使得微显示器件能够实现独立像素控制和整体电位的统一，从而实现高质量的图像显示。它们在MicroLED技术中起到关键的作用，确保每个LED单元300正常工作，并提供清晰、准确的图像表现。
[0077] 键合层200是用于连接LED单元300和驱动基板100的层，它起到将LED单元300和驱动电极120之间建立电气、信号以及物理连接的作用。键合层200与驱动基板100连接，键合层200包括间隔设置且阵列排布的多个键合单元210，一个键合单元210对应于一个LED单元300。
[0078] LED单元300设置于键合层200上，多个LED单元300可以呈现阵列布置。LED单元300与键合单元210沿着驱动基板100的厚度方向X相对设置，也就是说，沿着厚度方向X，一个LED单元300与对应的一个键合单元210对齐设置，从而LED单元300能够通过对应的键合单元与驱动电极120电性连接。其中，引入厚度方向X目的是为了更清楚的说明本申请的微显示器件中，各层或者各单元之间的相对位置关系，可以理解的是，该厚度方向X属于基于部件间相对位置的相对的方向，而非绝对的方位。
[0079] LED单元300包括层叠设置的N型半导体层310、有源层320和P型半导体层330，N型半导体层310通过对应的键合单元210与对应的驱动电极120电性连接，有源层320连接于N型半导体层310背离键合单元210的一侧，P型半导体层330连接于有源层320背离N型半导体层310的一侧。
[0080] 其中，N型半导体层310是一种掺杂了N型杂质(例如硅)的材料层，P型半导体层330是一种掺入了P型杂质(例如镁)的材料层。
[0081] 其中，N型半导体层310通过对应的键合单元210与对应的驱动电极120电性连接，从而LED单元300可以通过对应的驱动电极120进行独立的驱动。
[0082] 透明电极层400属于透明导电材料形成的导电层，透明电极层400覆盖于LED单元300上，将相邻LED单元300的P型半导体层330电性连接到一起，并且透明电极层400还用于电性连接P型半导体层330和公共电极110，从而形成完整的供电和控制回路。一般的，透明电极层400可以采用透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide，简称TCO)。TCO是一种用于透明电极的材料，它可以在微显示器件的电极中提供电导通路，并允许光线通过。常见的透明导电氧化物材料包括氧化锡(SnO2)和氧化铟锡(ITO，Indium Tin Oxide)。它们具有高透明度和较低的电阻，能够提供良好的导电性和光传输性能，使得微显示器件能够呈现高质量的图像，并具备触控能力。
[0083] 可以理解的是，在该微显示器件的结构中，LED单元300的N型半导体层310更靠近驱动基板100，且与驱动电极120电性连接；P型半导体层330更远离驱动基板100，且设置于有源层320背离N型半导体层310以及驱动基板100的一侧，并与公共电极110电性连接，形成P型半导体层330朝外的共阳极结构。N型半导体层310相对于P型半导体层330更靠近驱动基板100，使得位于N型半导体层310和P型半导体层330之间的有源层320发出的光线通过P型半导体层330向外出射。相较于通过N型半导体层310出射的微显示器件而言，本申请实施例的微显示器直接通过P型半导体层330出射的光的光程路径更短，能够大幅减少吸收衰减，从而降低光学损耗，提升微显示器件的发光效率。
[0084] 在一些实施例中，LED单元300、键合单元210与驱动电极120一一对应，且沿着厚度方向X相对设置。换句话说，沿着厚度方向X，LED单元300、键合单元210与驱动电极120一一对准设置，从而，在结构上驱动电极120位于LED单元300的下方，避免了驱动电极120占用相邻LED单元300之间的空间，从而可以减小相邻LED单元300之间的间距，有利于进一步提高像素密度，提升显示效果。
[0085] 在一些实施例中，请再次参阅图1，该微显示器件还包括第一欧姆接触层500，第一欧姆接触层500包括彼此间隔且阵列排布的多个第一欧姆接触单元510，第一欧姆接触单元510设置于对应的LED单元300的P型半导体层330表面，且电性连接于P型半导体层330和透明电极层400之间。因本申请中有源层320发出的光通过P型半导体层330出射，因此，第一欧姆接触层500优选透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide，简称TCO)，比如氧化锡(SnO2)、氧化铟锡(ITO，Indium Tin Oxide)或者氧化锌(ZnO)。
[0086] 进一步的，该微显示器件还包括第二欧姆接触层600，第二欧姆接触层600包括彼此间隔且阵列排布的多个第二欧姆接触单元610，第二欧姆接触单元610设置于对应的LED单元300的N型半导体层310表面，电性连接于N型半导体层310和对应的键合单元210之间。第二欧姆接触层600可以采用金属、合金或者透明导电氧化物。
[0087] 第一欧姆接触层500、第二欧姆接触层600的目的是降低接触电阻，这些材料具有良好的导电性能，并且能够与半导体材料形成稳定的欧姆接触。
[0088] 请再次参阅图1所示，在一些实施例中，该微显示器件还包括钝化层700，钝化层700至少覆盖LED单元300的侧壁。其中，钝化层700是指在LED单元300侧壁覆盖的一层保护性材料，钝化层700的主要目的是保护LED单元300免受外部环境的损害，同时提供更好的光学性能。具体而言，钝化层700可以防止LED单元300受到氧化、湿气、灰尘、腐蚀物和其他环境污染物的侵害，这有助于延长MicroLED微显示器件的寿命，并确保其稳定性和可靠性。钝化层700主要可以隔绝水汽、减少LED单元300的侧壁缺陷以及电绝缘。钝化层700可以采用包括聚合物、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)等材料制作而成。
[0089] 进一步的，请参阅图11，在一些实施例中，钝化层700具有沿厚度方向X贯穿设置的多个第一开口710；第一开口710与LED单元300沿厚度方向X相对设置，透明电极层400可以通过填充第一开口710实现与LED单元300的P型半导体层330或者第一欧姆接触单元510电性接触。
[0090] 进一步的，在一些实施例中，钝化层700具有沿着厚度方向X贯穿设置的第二开口区域720，第二开口区域720用于使至少部分的公共电极110露出钝化层700，从而方便于透明电极层400与公共电极110电性接触。
[0091] 在一些实施例中，LED单元300的尺寸为0.1～5微米，相邻两个LED单元300之间的间距为1～10微米。保证了像素密度，提升显示效果。
[0092] 在一些实施例中，N型半导体层310的厚度与P型半导体层330的厚度比的范围是2‑60，在该厚度比范围内，N型半导体层310的电子和P型半导体层330的空穴更容易到达有源层320，参与发光，提高发光效率。
[0093] 具体的，在一些实施例中，N型半导体层310的厚度为400～3000nm，所述P型半导体层330的厚度为50～150nm。
[0094] 在一些实施例中，该微显示器件还包括挡光结构(图中未予示出)，挡光结构设置于相邻LED单元300之间，用于防止相邻LED单元300的串扰。具体的，挡光结构可以为光学黑胶(Optical Black)或者金属，通过吸收光线、物理隔离减少光的传播和干扰，从而降低串扰的可能性。
[0095] 相应的，本申请实施例还提供一种微显示器件的制备方法，包括：
[0096] 提供驱动基板100，驱动基板100设有公共电极110和多个驱动电极120；
[0097] 提供LED外延层820，将LED外延层820通过键合层200连接到驱动基板100，刻蚀LED外延层820和键合层200，以形成多个LED单元300和多个键合单元210；其中，键合单元210位于LED单元与驱动基板100之间，LED单元300包括层叠设置的N型半导体层310、有源层320和P型半导体层330，N型半导体层310通过对应的键合单元210与对应的驱动电极120电性连接；
[0098] 形成透明电极层400，透明电极层400覆盖于LED单元300上，将相邻LED单元300的P型半导体层330电性连接到一起，且透明电极层400与公共电极110电性连接使LED单元300能够被对应的驱动电极120独立的驱动。
[0099] 该制备方法能够形成共阳极结构的微显示器件，并形成N型半导体层310相对于P型半导体层330更靠近驱动基板100的结构，使得位于N型半导体层310和P型半导体层330之间的有源层320发出的光线能够通过P型半导体层330向外出射，能够大幅减少出射光的光程路径，减少光的吸收衰减，降低光学损耗，从而能够提升微显示器件的发光效率。
[0100] 具体的，提供LED外延层820以及将LED外延层820通过键合层200连接到驱动基板100的步骤包括：
[0101] 提供LED外延片800，LED外延片800是制造微显示器件的关键组成部分之一，它是在晶体生长过程中形成的一种多层半导体结构。LED外延片800的制备过程是通过在单晶衬底上进行化学气相沉积(CVD)或分子束外延(MBE)等方法来生长半导体材料。这些生长过程是在高温和真空环境下进行的，以在单晶衬底上沉积出高质量、精确控制的半导体薄层。请参阅图2，LED外延片800包括衬底810和LED外延层820，通常在衬底810与LED外延层820之间还具有缓冲层等其他功能层，在此不再赘述。LED外延层820的N型半导体层310与衬底810靠近，P型半导体层330远离衬底810的一侧，有源层320设置于N型半导体层310和P型半导体层330之间。
[0102] 提供转接晶圆900，转接晶圆900(Handle Wafer或者Carrier)通常是指在半导体制造过程中用来作为临时键合载体的特殊晶圆。请一并参阅图3和图4，将LED外延片800临时键合至转接晶圆900上使LED外延层820的P型半导体层330与转接晶圆900临时键合。具体而言，临时键合可以通过Dielectric(介质层)键合或者Adhesive(粘接剂)键合。可以有效地将器件固定在转接晶圆900上，并提供机械支撑和稳定性。
[0103] 请参阅图5，去除衬底810，并露出LED外延层820的N型半导体层310。
[0104] 请参阅图7，通过键合层200将驱动基板100键合至LED外延层820远离转接晶圆900的一侧，以使键合层200能够电性连接N型半导体层310与驱动电极120；
[0105] 请参阅图8，去除转接晶圆900。
[0106] 可以理解的是，在上述步骤中，可以通过如沉积介质层(SiO2/SiN)薄膜调整应力等多种方式降低外延晶圆翘曲后进行键合，并通过一次外延转移工艺，减小外延翘曲对键合影响提高键合质量。
[0107] 进一步的，请再次参阅图2，在一些实施例中，在将LED外延片800临时键合至转接晶圆900上之前包括：
[0108] 在LED外延层820远离衬底810的一侧形成第一欧姆接触层500，且第一欧姆接触层500与LED外延层820的P型半导体层330连接；
[0109] 请一并结合图4，然后将转接晶圆900临时键合至LED外延层820远离衬底810的一侧，使转接晶圆900通过临时键合层910与第一欧姆接触层500连接；
[0110] 请一并结合图8，在去除转接晶圆900时一并去除临时键合层910。
[0111] 进一步的，请一并结合图9，在刻蚀LED外延层820时，一并刻蚀第一欧姆接触层500，形成彼此间隔的多个第一欧姆接触单元510；请再次参阅图1，形成透明电极层400，使第一欧姆接触单元510电性连接于P型半导体层330和透明电极层400之间。
[0112] 在上述实施例中，通过在制备时加入第一欧姆接触层500的制备步骤，可以在最终的微显示器件中形成多个第一欧姆接触单元510，从而能够通过第一欧姆接触单元510提升P型半导体层330、透明电极层400以及公共电极110之间的电连接性能，降低电阻，有利于提升光转化效率，提升显示效果。
[0113] 进一步的，请再次参阅图6，在一些实施例中，去除衬底810并暴露出LED外延层820的N型半导体层310之后还包括：
[0114] 在LED外延层820远离转接晶圆900的一侧(即LED外延层820的N型半导体层310表面上)形成第二欧姆接触层600，且第二欧姆接触层600与N型半导体层310连接；
[0115] 请一并结合图7，通过键合层200将LED外延层820键合至驱动基板100上，使键合层200连接在驱动基板100和第二欧姆接触层600之间。
[0116] 进一步的，在一些实施例中，在LED外延层820的N型半导体层310上形成第二欧姆接触层600后，且在将LED外延层820键合至驱动基板100上之前，进行退火热处理。需要说明的是，本申请的制备步骤采用一次外延转移工艺，而不是直接与驱动基板键合，从而可以在将LED外延层820通过键合层200与驱动基板100键合之前，可以进行退火热处理工艺，可以通过高温退火形成良好的欧姆接触拓宽工艺选择窗口，降低LED单元300的像素电阻。
[0117] 具体的，退火热处理的退火温度可以高于LED外延层820与驱动基板100的键合温度。另外，退火热处理的退火温度可以高于驱动基板100的失效温度。
[0118] 进一步的，请参阅图10，在一些实施例中，刻蚀LED外延层820后，刻蚀第二欧姆接触层600和键合层200，形成彼此间隔的多个第二欧姆接触单元610和多个键合单元210，第二欧姆接触单元610电性连接于N型半导体层310和键合单元210之间。具体的，可以通过IBE(Ion Beam Etching离子束刻蚀)第二欧姆接触层600和键合层200，形成多个第二欧姆接触单元610和多个键合单元210。
[0119] 进一步的，在一些实施例中，依次刻蚀LED外延层820和键合层200，使LED单元300、键合单元210与驱动电极120一一对应，且沿着厚度方向X相对设置。从而，驱动电极120位于LED单元300的下方，有利于进一步减小像素间距，提高器件像素密度，提升显示效果。
[0120] 请一并参阅图11，在一些实施例中，该制备方法还包括：
[0121] 在刻蚀LED外延层820和键合层200之后，形成透明电极层400之前，形成钝化层700的步骤；以及，刻蚀钝化层700，使钝化层700至少覆盖LED单元300的侧壁暴露对应LED单元300的P型半导体层330。
[0122] 进一步的，在一些实施例中，刻蚀钝化层700，形成第一开口710和第二开口720，第一开口710和第二开口区域720分别沿厚度方向X贯穿钝化层700；第一开口710与LED单元300沿厚度方向X相对设置，透明电极层400通过第一开口710与LED单元300)的P型半导体层
330电性连接；第二开口区域720用于使至少部分的公共电极110露出钝化层700。通过分别形成第一开口710和第二开口区域720，为透明电极层400分别与LED单元300以及公共电极
110的接触空间，用以形成供电回路。
[0123] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0124] 以上对本申请实施例所提供的微显示器件及其制备方法进行了详细介绍，并应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。
