[发明专利]一种Micro-LED阵列及其制备方法

说明书

本发明公开一种Micro‑LED阵列及其制备方法，涉及LED封装领域，主要包括硅基板、金属基板以及位于硅基板、金属基板之间的多个相同的发光芯片；发光芯片由下向上依次设置金属触点、p型氮化镓层、多量子阱层和n型氮化镓层；硅基板上设置有布线，金属触点通过布线与硅基板电气互联，金属基板设置在n型氮化镓层上；金属触点作为发光芯片的p电极；金属基板作为发光芯片的n电极；当硅基板通电后，电流从金属触点流向金属基板，实现Micro‑LED阵列的发光。本发明公开的Micro‑LED阵列及其制备方法，能够实现Micro‑LED阵列的无金线封装。

技术领域

本发明涉及LED封装领域，特别是涉及一种Micro-LED阵列及其制备方法。

背景技术

焊线是LED封装工艺流程中非常重要的一环，焊线所使用的四大基材是金、银、铜、铝，而金线由于具有电导率大、耐腐蚀、韧性好和抗氧化等优点，是良好的选择。金线键合在LED封装中起到一个导线连接的作用，将芯片表面电极和基板连接起来，实现LED电气互联。

Micro-LED技术，即LED微缩化和矩阵化技术，指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列。Micro-LED阵列其实就是LED微缩之后的阵列化，尺寸在100um以下。Micro-LED因为不仅有着LED能够自发光、尺寸小、重量轻、亮度高、寿命更长、功耗更低、响应时间更快以及可控性更强的优点的所有优势，还有着明显的高分辨率以及便携性等特点而受到关注和研究，但其芯片尺寸小于100um，要实现商业化还面临着很多方面的挑战，比如巨量转移技术、全彩色化显示、磊晶技术、键合技术等。虽然Micro-LED不仅继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度以及反应时间快等优点，并且具备自发光无需背光源的特性，更具节能、机构简易、体积小、薄型等优势，但是由于Micro-LED的芯片过于微小，一般小于100um，使用一般的金线键合方式难度非常大。

普通的GaN基LED封装结构主要有正装、倒装和垂直结构三种。正装结构制作简单，工艺成熟，有源区发出的光经由P型GaN区和透明电极出射。但因为正装结构LED的p、n电极在同一侧，电流横向流过n-GaN层，所以存在电流拥挤的问题；其次由于蓝宝石衬底导热性差，会造成散热效率低的问题；并且金线键合是正装结构不可缺少的工艺。倒装结构是在传统正装LED芯片封装的基础上，将LED芯片倒置并与制有金属凸点的硅基板焊在一起，相比于正装封装工艺，减少了金线键合工艺，去除了导线架、打线步骤，使得封装体积缩小，并进一步改善了散热效率，但仍存在电流拥挤的问题。而垂直结构p电极和n电极分别分布在LED结构的上顶面和下底面，电流从p电极垂直流向n电极，可以有效解决散热和电流拥挤的问题，但不能避免金线键合工艺，不适用于Micro-LED阵列。此外，现有的晶圆级单片混合集成技术，单片处理方式不适用于大阵列，耗费时间，并且在键合过程中单片进行集成对对准工艺要求很高，因此也不适用于Micro-LED阵列。

市场主流采用的Micro-LED阵列多采用正装结构。采用正装结构，一方面会因为电流横向流过n-GaN层，存在电流拥挤的问题；另一方面，由于通常使用的Micro-LED都为蓝宝石衬底(Al₂O₃)，而蓝宝石衬底硬度很高、热导率和电导率低，在大电流情况下会严重影响器件的散热。最重要的是对于尺寸小于100um以下的Micro-LED来讲，由于Micro-LED阵列中的单个芯片非常微小，而Micro-LED阵列中单个芯片均为正装结构，因此对Micro-LED阵列中的单个芯片进行金线键合非常困难，金线键合工艺很难完成。

发明内容

本发明的目的是提供一种Micro-LED阵列及其制备方法，能够实现Micro-LED阵列的无金线封装。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种Micro-LED阵列，包括硅基板、金属基板以及位于所述硅基板、所述金属基板之间的多个相同的发光芯片；