本實(shí)用新型涉及微型LED顯示器，具體涉及基于氮化物L(fēng)ED陣列的無(wú)間隙微顯示器和倒裝芯片。

背景技術(shù)：

如今，基于第三族氮化物材料的微型尺寸LED陣列已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)上的廣泛關(guān)注。μLED陣列可以應(yīng)用于自發(fā)光的微型顯示器、單片高壓AC-LED和可以用于光遺傳學(xué)神經(jīng)調(diào)節(jié)的光源。特別是，μLED陣列微顯示器的有源驅(qū)動(dòng)已經(jīng)可以通過集成到硅互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的襯底上進(jìn)行應(yīng)用了?；诘谌宓铴蘈ED陣列具有很多潛能，高亮度，高對(duì)比度，高分辨率，可靠性高，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，可以在嚴(yán)酷的環(huán)境以及明亮的白天環(huán)境下運(yùn)行。甚至可以比得過許多傳統(tǒng)的基于微顯示器技術(shù)的液晶顯示器(LCD)OLED，數(shù)字光處理技術(shù)(DLP)以及激光束控制技術(shù)(LBS)。然而，先前報(bào)道μLED陣列微型顯示器是基于非平面結(jié)構(gòu)的，由等離子蝕刻工藝形成一系列臺(tái)面的組成，通過在之間蝕刻的物理間隙從而得到相鄰像素之間的間隔?；冖蟮铴蘈ED陣列的非平面構(gòu)造可能會(huì)導(dǎo)致μLED陣列微型顯示器的性能較差。干法蝕刻工藝通常是為了臺(tái)面隔離從而創(chuàng)建形成一些溝槽或者間隙，為高的微顯示器分辨率減少μLED陣列的間距尺寸的努力提出限制并且引入的表面損傷，為高輸出帶來(lái)困難。此外，光的散射/從相鄰的像素的臺(tái)面?zhèn)缺诘姆瓷鋾?huì)降低微型顯示器的對(duì)比度和分辨率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種基于氮化物L(fēng)ED陣列的無(wú)間隙微顯示器，防止光傳播到相鄰像素產(chǎn)生串?dāng)_，改善氮化物μLED陣列微型顯示器的對(duì)比度和分辨率。本實(shí)用新型還提供了一種基于該無(wú)間隙微顯示器的倒裝芯片。

上述目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于氮化物L(fēng)ED陣列的無(wú)間隙微顯示器，包括基底和設(shè)置在基底上呈陣列排布的多個(gè)μLED單元，每個(gè)μLED單元包括由近及遠(yuǎn)依次設(shè)置在基底上的N型層、發(fā)射層和P型層，呈陣列排布的相鄰μLED單元之間設(shè)有離子隔離柵；所述離子隔離柵的深度到達(dá)N型層底端。

進(jìn)一步地，所述離子隔離柵的高度為0.01～1.5μm，厚度為0.1～10μm。

進(jìn)一步地，所述離子隔離柵通過光刻并注入離子形成。

進(jìn)一步地，所述離子包括H⁺、He⁺、N⁺、F⁺、Mg⁺、Ar⁺、Zn⁺、O⁺、Ti⁺、Fe⁺、Cr⁺、Mn⁺、Co⁺。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射層為第三族氮化物量子阱結(jié)構(gòu)或異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射層的材料包括下述一種或多種的組合：In_xGa_1-xN/In_x’Ga_1-x’N，其中，x與x’不相等；GaN/AlGN；Al_xGa_1-xN/Al_x’Ga_1-x’N，其中，x與x’不相等；In_xAl_yGa_1-x-yN/In_x’Al_y’Ga_1-x’-y’N，其中，x與x’不相等，y與y’不相等；GaN/In_xAl_yGa_1-x-yN。

進(jìn)一步地，所述基底包括透明基板、沉積在透明基板上的第三族氮化物緩沖層和第三族氮化物緩沖層另一側(cè)的N型層；每個(gè)μLED單元的N型層與基底的N型層連接。

進(jìn)一步地，所述基底的N型層上設(shè)有作為各μLED單元公共陰極的N型接觸端；各μLED單元的P型層上設(shè)有獨(dú)立的陽(yáng)極P型接觸端。

一種倒裝芯片，包括有源矩陣Si-CMOS集成電路背板和如上所述的基于氮化物L(fēng)ED陣列的無(wú)間隙微顯示器，所述無(wú)間隙微顯示器通過使用共晶接合金屬焊盤或焊凸倒裝接合在所述Si-CMOS集成電路背板上。

進(jìn)一步地，所述金屬包括錫、金、銀、銦中的一種或多種。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型提供的基于氮化物L(fēng)ED陣列的無(wú)間隙微顯示器通過離子隔離柵將各個(gè)μLED單元隔離，不會(huì)導(dǎo)致μLED陣列中相鄰像素之間的相互干擾而產(chǎn)生串?dāng)_現(xiàn)象，進(jìn)而可以提高氮化物μLED陣列微型顯示器的對(duì)比度和分辨率，還能實(shí)現(xiàn)更少的表面損傷和更高的收益。

附圖說明

圖1是基于氮化物L(fēng)ED陣列的無(wú)間隙微顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是倒裝芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、基底；2、μLED單元；3、N型層；4、發(fā)射層；5、P型層；6、離子隔離柵；7、透明基板；8、第三族氮化物緩沖層；9、N型層；10、N型接觸端；11、P型接觸端；12、Si-CMOS集成電路背板；13、共晶接合金屬焊盤或焊凸；14、CMOS接觸端。

具體實(shí)施方式

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

如圖1所示的一種基于氮化物L(fēng)ED陣列的無(wú)間隙微顯示器，包括基底1和設(shè)置在基底1上呈陣列排布的多個(gè)μLED單元2，每個(gè)μLED單元2包括由近及遠(yuǎn)依次設(shè)置在基底1上的N型層3、發(fā)射層4和P型層5，呈陣列排布的相鄰μLED單元2之間設(shè)有離子隔離柵6；所述離子隔離柵6的深度到達(dá)N型層3底端。離子隔離柵的離子種類可以為H+,He+,N+,F+,Mg+,Ar+,Zn+,O+,Ti+,Fe+,Cr+,Mn+,Co+。

離子隔離柵通過光刻并注入離子形成，定義和圖案化μLEDs的陣列，因此每個(gè)μLED單元的周圍都是用注入離子的小邊緣區(qū)域來(lái)隔離的。離子隔離柵的深度應(yīng)達(dá)到N型層 (0.01～1.5μm)，離子隔離柵的寬度可以是0.1～10μm。每個(gè)孤立的μLED單元可以作為微型顯示器的一個(gè)像素?cái)?shù)組。像素的尺寸為1～100μm，這取決于微顯示器的分辨率，并且μLED陣列的間距范圍為1.1μm～110μm。微顯示器的分辨率和面積是由這些像素確定。例如，640×480像素的微顯示器，其面積可達(dá)到0.96×0.72mm²～70.4×52.8mm²。這些像素(μLED單元)共享一個(gè)公共陰極(N型接觸端10)，但有獨(dú)立可控的陽(yáng)極(P型接觸端11)。

所述發(fā)射層為第三族氮化物量子阱結(jié)構(gòu)或異質(zhì)結(jié)構(gòu)，材料包括下述一種或多種的組合：In_xGa_1-xN/In_x’Ga_1-x’N，其中，x與x’不相等(0≤x≤0.4,x<x’)；GaN/AlGN；Al_xGa_1-xN/Al_x’Ga_1-x’N，其中，x與x’不相等(0≤x≤0.4,x<x’)；In_xAl_yGa_1-x-yN/In_x’Al_y’Ga_1-x’-y’N，其中，x與x’不相等(0≤x≤0.2,x<x’)，y與y’不相等(0≤y≤0.2,y<y’)；GaN/In_xAl_yGa_1-x-yN。該段括號(hào)中x、y的取值范圍僅僅是一部分實(shí)例，x、y取值并不局限于該范圍。

基底1包括透明基板7、沉積在透明基板7上的第三族氮化物緩沖層8和第三族氮化物緩沖層8另一側(cè)的N型層9；每個(gè)μLED單元2的N型層3與基底1的N型層9連接?；?的N型層上設(shè)有作為各μLED單元2公共陰極的N型接觸端10；各μLED單元2的P型層5上設(shè)有獨(dú)立的陽(yáng)極P型接觸端11。

為了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并驅(qū)動(dòng)每個(gè)單獨(dú)的μLED，通過使用共晶接合金屬焊盤或焊凸倒裝接合，μLED陣列可以被集成到一個(gè)有源矩陣驅(qū)動(dòng)Si-CMOS集成電路(IC)背板上。通過倒裝芯片技術(shù)，數(shù)千甚至數(shù)百萬(wàn)的μLED和CMOS矩陣驅(qū)動(dòng)之間可以建立聯(lián)系?？梢哉辰拥慕饘賹?shí)例包含但不僅限于錫、金、銀、銦或其合金。倒裝芯片示意圖如圖2所示，包括Si-CMOS集成電路背板12和上述的基于氮化物L(fēng)ED陣列的無(wú)間隙微顯示器，所述無(wú)間隙微顯示器通過使用共晶接合金屬焊盤或焊凸13倒裝接合在所述Si-CMOS集成電路背板12上。14為Si-CMOS接觸端。

本實(shí)用新型提出的平面μLED陣列結(jié)構(gòu)能有效隔離相鄰像素的GaN基底裝置，離子注入隔離的阻值可能高達(dá)10¹⁰～10¹²Ω。GaN的光學(xué)性質(zhì)也將在離子注入后改變。因此，甚至光子能量小于GaN帶隙的光也能被吸收。圍繞在每個(gè)μLED單元周圍的離子隔離柵能將μLED陣列中的相鄰像素之間進(jìn)行電子隔離，作為一個(gè)不透明的壁壘，防止光傳播到相鄰像素從而產(chǎn)生串?dāng)_現(xiàn)象。這種結(jié)構(gòu)將最終改善氮化物μLED陣列微型顯示器的對(duì)比度和分辨率，還能實(shí)現(xiàn)更少的表面損傷和更高的收益。

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(duì)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。