本发明涉半导体,尤其是指一种多层微显示芯片及其制备方法。
背景技术:
1、在led显示领域,微显示技术近年来得以广泛发展,尤其是mi cro-led显示技术,其具有高效率、低功耗、高集和高稳定性等优点,被认为是最有前途的下一代新型显示与发光器件之一。mi cro-led显示技术现已经广泛应用于近眼显示终端产品上,包括虚拟现实(vr)、增强现实(ar)、混合现实(mr)等。现有的微显示芯片的显示区域通常布置有呈阵列排布的多个像素单元,为了进一步缩小微显示芯片的水平尺寸并提高像素密度,现有技术中可以将芯片设置成垂直堆叠的多层结构,每层均设置有发光的像素单元,这种多层结构中,相邻两层之间一般需通过键合层键合,并使得上层的像素单元通过键合层和下层的阳极连接件连接,以通过阳极连接件实现像素单元和驱动晶圆阳极的联通,但是现有结构中,相邻两层中的键合层和阳极连接件之间易产生间隙,导致两者接触不良而影响电气传输,无法满足使用需求。
技术实现思路
1、为此,本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中键合层和阳极连接件之间易发生接触不良而影响电气传输的缺陷。
2、为解决上述技术问题,本发明提供了一种多层微显示芯片,包括,驱动晶圆,所述驱动晶圆上设置有阳极触点;
3、至少两层像素层,全部所述像素层在所述驱动晶圆上沿z方向依次堆叠设置,每个所述像素层中至少设置有一个子像素,每个所述子像素靠近所述驱动晶圆的一侧均设置有键合金属件,上层像素层中所述子像素的键合金属件由穿过下方像素层的阳极连接件电连接至对应的阳极触点,上层像素层中所述子像素的键合金属件具有用于和所述阳极连接件相接触的第一接触面,所述第一接触面为非平坦表面,所述第一接触面嵌入所述阳极连接件所在的像素层中并与所述阳极连接件相接触,或者所述阳极连接件嵌入所述第一接触面中。
4、在本发明的一个实施方案中,相邻两个像素层的交界面上开设有与所述阳极连接件相对应的阳极孔,所述阳极孔内填充有阳极连接件,所述阳极孔内填充的阳极连接件的顶面低于所述交界面而形成凹陷部,所述第一接触面上形成有嵌入凸起,像素层中子像素的所述嵌入凸起嵌入下方相邻像素层的对应阳极孔的凹陷部中而与所述阳极连接件电接触;或者,
5、所述阳极孔内填充的阳极连接件的顶面高于所述交界面而形成凸起部,所述第一接触面上形成有嵌入凹陷,像素层中子像素的所述嵌入凹陷与下方相邻像素层的对应阳极连接件的所述凸起部相嵌合。
6、在本发明的一个实施方案中,所述凹陷部的高度为10nm~300nm,所述凸起部的高度为10nm~300nm。
7、在本发明的一个实施方案中,包括至少三层所述像素层,第三层及以上的像素层中所述子像素的键合金属件由下方多个沿z方向依次连接的阳极连接件电连接至对应的阳极触点,沿z方向依次连接的各个阳极连接件分别位于不同的所述像素层中,沿z方向依次连接的阳极连接件中的相邻两个所述阳极连接件之间直接接触;或者,相邻两个所述阳极连接件之间设置有导电金属件。
8、在本发明的一个实施方案中,所述阳极孔内壁相对于驱动晶圆顶面的倾斜角度为90°~120°。
9、在本发明的一个实施方案中,所述驱动晶圆上还设置有阴极触点,每个所述像素层均包括绝缘本体,所述像素层中的子像素均包覆于所述绝缘本体内部,每个所述子像素的外部均包覆有绝缘钝化层,子像素的所述键合金属件位于所述绝缘钝化层内部,所述绝缘钝化层的上部具有开口,所述绝缘钝化层的外部包覆有共阴极层,所述子像素通过所述开口和所述共阴极层电连接,所述共阴极层用于和所述阴极触点电连接。
10、在本发明的一个实施方案中,所述子像素均包括沿z方向依次设置的p型半导体层、有源层和n型半导体层,所述p型半导体层靠近所述驱动晶圆的一侧均设置有所述键合金属件,所述n型半导层通过所述开口和所述共阴极层电连接。
11、在本发明的一个实施方案中,相邻两个像素层的交界面上开设有阴极孔,所述阴极孔中填充有阴极连接件,所述阴极连接件均与阴极触点电连接,上层像素层中的共阴极层均通过下方像素层中的阴极连接件和阴极触点电连接。
12、在本发明的一个实施方案中,每个所述像素层的绝缘本体的顶面和该层子像素顶部的共阴极层之间的间距不小于100nm。
13、在本发明的一个实施方案中,所述子像素呈梯形或圆柱形。
14、在本发明的一个实施方案中,同一像素层中每个所述子像素的出光颜色相同,相邻两个像素层中子像素的出光颜色不同。
15、在本发明的一个实施方案中,各个像素层中子像素的出光颜色均相同。
16、在本发明的一个实施方案中,多层微显示芯片还包括色转件,所述色转件位于一像素层中,所述色转件所在像素层下方的相邻像素层中设置有激发像素,所述色转件位于激发像素的出光路径上。
17、在本发明的一个实施方案中,位于顶层的像素层的上部连接有至少一个透镜,每个所述子像素和所述透镜一一对应,或者,多个所述子像素对应一个透镜。
18、本发明还公开了一种多层微显示芯片的制备方法,包括,
19、步骤m1、制备驱动晶圆,所述驱动晶圆上设置有阳极触点;
20、步骤m2、在所述驱动晶圆上沿z方向依次堆叠设置至少两层像素层,每个所述像素层中至少设置有一个子像素,每个所述子像素靠近所述驱动晶圆的一侧均设置有键合金属件,上层像素层中所述子像素的键合金属件由穿过下方像素层的阳极连接件电连接至对应的阳极触点,上层像素层中所述子像素的键合金属件具有用于和所述阳极连接件相接触的第一接触面,所述第一接触面为非平坦表面,所述第一接触面嵌入所述阳极连接件所在的像素层中并与所述阳极连接件相接触,或者所述阳极连接件嵌入所述第一接触面中。
21、在本发明的一个实施方案中,所述像素层在制备时,需在相邻两个像素层的交界面上开设与所述阳极连接件相对应的阳极孔,并在所述阳极孔内填充阳极连接件,所述阳极孔内填充的阳极连接件的顶面低于所述交界面而形成凹陷部,所述第一接触面上形成有嵌入凸起,使得像素层中子像素的所述嵌入凸起嵌入下方相邻像素层的对应阳极孔的凹陷部中而与所述阳极连接件电接触;或者,
22、使得所述阳极孔内填充的阳极连接件的顶面高于所述交界面而形成凸起部,所述第一接触面上形成有嵌入凹陷,像素层中子像素的所述嵌入凹陷与下方相邻像素层的对应阳极连接件的所述凸起部相嵌合。
23、在本发明的一个实施方案中,在步骤m2之后,还在位于顶层的像素层的上部连接至少一个透镜,使得每个所述子像素和所述透镜一一对应,或者,多个所述子像素对应一个透镜。
24、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
25、本发明所述的多层微显示芯片及其制备方法,通过相互嵌合的方式,使得键合金属件和阳极连接件充分接触,从而有效保证了阳极电流传输的可靠性;也有效保证了键合金属件和阳极连接件的连接强度。
1.一种多层微显示芯片,其特征在于:包括,
2.根据权利要求1所述的多层微显示芯片,其特征在于:相邻两个像素层的交界面上开设有与所述阳极连接件相对应的阳极孔,所述阳极孔内填充有阳极连接件,所述阳极孔内填充的阳极连接件的顶面低于所述交界面而形成凹陷部,所述第一接触面上形成有嵌入凸起,像素层中子像素的所述嵌入凸起嵌入下方相邻像素层的对应阳极孔的凹陷部中而与所述阳极连接件电接触;或者,
3.根据权利要求2所述的多层微显示芯片,其特征在于:所述凹陷部的高度为10nm~300nm,所述凸起部的高度为10nm~300nm。
4.根据权利要求2所述的多层微显示芯片,其特征在于:包括至少三层所述像素层,第三层及以上的像素层中所述子像素的键合金属件由下方多个沿z方向依次连接的阳极连接件电连接至对应的阳极触点,沿z方向依次连接的各个阳极连接件分别位于不同的所述像素层中,沿z方向依次连接的阳极连接件中的相邻两个所述阳极连接件之间直接接触;或者,相邻两个所述阳极连接件之间设置有导电金属件。
5.根据权利要求2所述的多层微显示芯片,其特征在于:所述阳极孔内壁相对于驱动晶圆顶面的倾斜角度为90°~120°。
6.根据权利要求1所述的多层微显示芯片,其特征在于:所述驱动晶圆上还设置有阴极触点,每个所述像素层均包括绝缘本体,所述像素层中的子像素均包覆于所述绝缘本体内部,每个所述子像素的外部均包覆有绝缘钝化层,子像素的所述键合金属件位于所述绝缘钝化层内部,所述绝缘钝化层的上部具有开口,所述绝缘钝化层的外部包覆有共阴极层,所述子像素通过所述开口和所述共阴极层电连接,所述共阴极层用于和所述阴极触点电连接。
7.根据权利要求6所述的多层微显示芯片,其特征在于:所述子像素均包括沿z方向依次设置的p型半导体层、有源层和n型半导体层,所述p型半导体层靠近所述驱动晶圆的一侧均设置有所述键合金属件,所述n型半导层通过所述开口和所述共阴极层电连接。
8.根据权利要求6所述的多层微显示芯片,其特征在于:相邻两个像素层的交界面上开设有阴极孔,所述阴极孔中填充有阴极连接件,所述阴极连接件均与阴极触点电连接,上层像素层中的共阴极层均通过下方像素层中的阴极连接件和阴极触点电连接。
9.根据权利要求6所述的多层微显示芯片,其特征在于:每个所述像素层的绝缘本体的顶面和该层子像素顶部的共阴极层之间的间距不小于100nm。
10.根据权利要求1所述的多层微显示芯片,其特征在于:所述子像素呈梯形或圆柱形。
11.根据权利要求1所述的多层微显示芯片,其特征在于:同一像素层中每个所述子像素的出光颜色相同,相邻两个像素层中子像素的出光颜色不同。
12.根据权利要求1所述的多层微显示芯片,其特征在于:各个像素层中子像素的出光颜色均相同。
13.根据权利要求1所述的多层微显示芯片,其特征在于:包括色转件,所述色转件位于一像素层中,所述色转件所在像素层下方的相邻像素层中设置有激发像素,所述色转件位于激发像素的出光路径上。
14.根据权利要求1所述的多层微显示芯片,其特征在于:位于顶层的像素层的上部连接有至少一个透镜,每个所述子像素和所述透镜一一对应,或者,多个所述子像素对应一个透镜。
15.如权利要求1-14任一项所述的多层微显示芯片的制备方法,其特征在于:包括,
16.如权利要求15所述的制备方法,其特征在于:所述像素层在制备时,需在相邻两个像素层的交界面上开设与所述阳极连接件相对应的阳极孔,并在所述阳极孔内填充阳极连接件,所述阳极孔内填充的阳极连接件的顶面低于所述交界面而形成凹陷部,所述第一接触面上形成有嵌入凸起,使得像素层中子像素的所述嵌入凸起嵌入下方相邻像素层的对应阳极孔的凹陷部中而与所述阳极连接件电接触;或者,
17.如权利要求15所述的制备方法,其特征在于:在步骤m2之后,还在位于顶层的像素层的上部连接至少一个透镜,使得每个所述子像素和所述透镜一一对应,或者,多个所述子像素对应一个透镜。
