一种多彩微型发光二极管及显示装置的制作方法

1.本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种多彩微型发光二极管及显示装置。


背景技术：

2.继led、oled等显示技术之后，micro-led已经成为新一代的显示技术，以其具有高色域、高对比度、高分辨率、低功耗等诸多优点可以被应用于更多的领域。
3.现有技术中的micro-led芯片均为单色发光二极管，例如红光发光二极管、绿光发光二极管、蓝光发光二极管；并且，现有的micro-led制作的显示屏，每个像素内依次在同一平面内水平排列一个红光发光二极管、一个绿光发光二极管、一个蓝光发光二极管来实现多彩或全彩显示。然而，上述结构在led显示屏制程过程中，存在制程困难、性能差的问题。
4.因此，如何提高多彩显示的micro-led芯片制程困难、性能差的问题是本领域技术人员亟待解决的技术难题之一。


技术实现要素：

5.为解决上述背景技术中至少一个问题，本发明一实施例提供一种多彩微型发光二极管，所述多彩微型发光二极管至少包括基底、下部电极层、若干发光外延结构、若干透明导电层、若干连接层、上部电极层。
6.下部电极层位于所述基底上；若干发光外延结构层叠于所述下部电极层上；若干所述发光外延结构为红光外延结构、绿光外延结构、蓝光外延结构中的至少两种；所述发光外延结构的至少部分区域包含有离子布植区；每一发光外延结构上均层叠有所述透明导电层，且所述透明导电层与所述发光外延结构电连接；所述连接层键合于相邻所述发光外延结构之间；所述上部电极层位于至少一所述透明导电层上。
7.本发明一实施例还提供一种多彩微型发光二极管，所述多彩微型发光二极管包括基底，以及依次层叠在所述基底上的下部电极层、第一外延结构、第一透明导电层、第一连接层、第二外延结构、第二透明导电层、第二连接层、第三外延结构、第三透明导电层、钝化层；所述第一外延结构、第二外延结构、第三外延结构分别发出不同色光且至少部分区域包含有离子布植区；以及上部电极层，上部电极层包括第一电极、第二电极、第三电极；所述第一电极设置于所述钝化层上且与所述第一透明导电层电连接；所述第二电极设置于所述钝化层上且与所述第二透明导电层电连接；所述第三电极设置于所述钝化层上且于所述第三透明导电层电连接；
8.从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构俯视，所述发光外延结构的出光面具有遮光部和未与所述遮光部重叠的发光部，所述遮光部为所述离子布植区在所述发光外延结构表面的水平投影区域；其中，不同种类所述发光外延结构的发光部在所述多彩微型发光二极管上的投影不重叠或重叠距离小于等于0.5微米。
9.本发明还提供一种显示装置，所述显示装置采用如上任一实施例所述的多彩微型
发光二极管。
10.本发明上述实施例通过层叠发光外延结构和设置离子布植区的方式来实现多彩显示，不仅能够简化工艺过程、提升制作良率，还能增强亮度的同时提高多彩发光性能。
11.本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
13.图1是本发明提供的实施例一中多彩微型发光二极管的结构示意图；
14.图2是本发明提供的实施例一中发光外延结构的结构示意图；
15.图3是本发明提供的实施例二中多彩微型发光二极管的结构示意图；
16.图4是本发明提供的实施例二中多彩微型发光二极管的线路连接示意图；
17.图5～图11是本发明提供的实施例二中多彩微型发光二极管的制程示意图。
18.附图标记：
19.10-基底；20-下部电极层；30-发光外延结构；30a-第一半导体层；30b-有源层；30c-第二半导体层；31-第一外延结构；32-第二外延结构；33-第三外延结构；40-透明导电层；41-第一透明导电层；42-第二透明导电层；43-第三透明导电层；50-连接层；51-第一连接层；52-第二连接层；60-上部电极层；61-第一电极；62-第二电极；63-第三电极；70-钝化层；a-离子布植区；s-出光面；s1-遮光部；s2-出光部；l-第一距离。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
21.鉴于现有的micro-led制作的显示屏主要是每个像素内依次在同一平面内水平排列一个红光发光二极管、一个绿光发光二极管、一个蓝光发光二极管来实现多彩或全彩显示，其存在工艺过程复杂、转移量大、转移难度大、量产良率偏低等问题。此外，各发光二极管尺寸占比较大，若采用上述排列方式使得各发光二极管之间间隔偏小，容易产生混色，从而导致显示屏的性能较差。
22.为解决上述至少一个问题，本发明提供一种多彩微型发光二极管，所述多彩微型发光二极管至少包括基底10、下部电极层20、若干发光外延结构30、若干透明导电层40、若干连接层50、上部电极层60。
23.下部电极层20位于所述基底10上；若干发光外延结构30层叠于所述下部电极层20上；若干所述发光外延结构30为红光外延结构、绿光外延结构、蓝光外延结构中的至少两种；所述发光外延结构30的至少部分区域包含有离子布植区a；每一发光外延结构30上均层叠有所述透明导电层40，且所述透明导电层40与所述发光外延结构30电连接；所述连接层
50键合于相邻所述发光外延结构30之间；所述上部电极层60位于至少一所述透明导电层40上。
24.通过上述层叠发光外延结构30以形成垂直结构且设置离子布植区a的方式实现多彩显示，避免多色光互相串扰的问题。不仅能够简化工艺过程、提升制作良率，还能增强亮度、提高发光性能。
25.在一实施例中，所述发光外延结构30具有相对的出光面s和非出光面，包括由所述非出光面向所述出光面s依次层叠的第一半导体层30a、有源层30b和第二半导体层30c；所述离子布植区a至少涵盖部分所述有源层30b。通过该设置不仅能够有效避免像素内的多彩色光相互串扰，提高对比度，还能抑制多彩色光反向射出，提高亮度。
26.在一实施例中，从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构30俯视，所述发光外延结构30的出光面s具有遮光部s1和未与所述遮光部重叠的发光部s2，所述遮光部s1为所述离子布植区在所述发光外延结构表面的水平投影面；其中，在所述多彩微型发光二极管上投影相邻的种类不同发光外延结构的发光部s2之间具有第一距离l，所述第一距离l介于
±
0.5微米之间。
27.通过上述设置，保证不同种类之间的发光外延结构30在垂直方向上具有1微米的对位容忍度，从而有效保证相邻不同种类的发光外延结构30之间保证足够发光亮度的同时不会出现漏光现象。
28.在一实施例中，从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构30俯视，所述发光外延结构30的出光面s具有遮光部s1和未与所述遮光部s1重叠的发光部s2，所述遮光部s1为所述离子布植区a在所述发光外延结构30表面的水平投影区域；其中，不同种类所述发光外延结构30的发光部s2在所述多彩微型发光二极管上的投影不重叠或重叠距离小于等于0.5微米。通过上述设置，可以保证不同种类的发光外延结构30的发光部s2不会出现色光干扰现象或漏光现象。
29.在一实施例中，各所述发光外延结构30的离子布植区a的离子浓度相同或不同，以起到破坏量子阱的作用即可。
30.在一实施例中，所述离子布植区的离子为氢、氦、氮中的一种或多种。
31.在一实施例中，所述离子布植区的离子的原子量小于氮的原子量，以保证离子布植的穿射较深后再扩散，有利于制程。
32.在一实施例中，所述离子布植区a是以预定植入角度通过离子布植工艺向所述发光外延结构30注入离子而形成的，所述预定植入角度与垂直面的夹角介于0
°
～10
°
之间。
33.在一实施例中，所述发光外延结构30的厚度范围介于0～2微米之间，以起到有效的发光作用。
34.在一实施例中，所述连接层50的厚度范围介于0～2微米之间，以保证相邻发光外延结构30之间起到良好的连接作用。
35.在一实施例中，所述连接层50为透明绝缘胶，以保证连接层50具有良好的连接性能和透明绝缘性。
36.在一实施例中，所述多彩微型发光二极管的最大尺寸小于等于10微米，使得多彩微型发光二极管制成的显示屏像素点不再受限于芯片尺寸及芯片工艺的影响。
37.在一实施例中，所述多彩微型发光二极管的最大尺寸小于等于5微米，以使得多彩
微型发光二极管制成的显示屏容置更多的发光二极管，显著提升显示屏分辨率。
38.在一实施例中，所述多彩微型发光二极管还包括钝化层70，所述钝化层70覆盖至少部分所述透明导电层40表面；所述钝化层70上开设有至少一通孔，所述上部电极层60通过所述通孔与所述透明导电层40电连接。通过上述对钝化层70的设置不仅可有效防止水汽进入多彩微型发光二极管，降低漏电的风险，还能反射回钝化层70上的光，避免光损失。
39.在一实施例中，若干所述发光外延结构30包括由所述基底10向上依次层叠的第一外延结构31、第二外延结构32、第三外延结构33，以实现微型发光二极管的全彩显示。其中，所述第一外延结构31为红光外延结构，所述第二外延结构32为绿光外延结构，所述第三外延结构33为蓝光外延结构；或，所述第一外延结构31为红光外延结构，所述第二外延结构32为蓝光外延结构，所述第三外延结构33为绿光外延结构；或，所述第一外延结构31为绿光外延结构，所述第二外延结构32为红光外延结构，所述第三外延结构33为蓝光外延结构；或，所述第一外延结构31为绿光外延结构，所述第二外延结构32为蓝光外延结构，所述第三外延结构33为红光外延结构；或，所述第一外延结构31为蓝光外延结构，所述第二外延结构32为绿光外延结构，所述第三外延结构33为红光外延结构；或，所述第一外延结构31为蓝光外延结构，所述第二外延结构32为红光外延结构，所述第三外延结构33为绿光外延结构。通过上述6种发光外延结构的顺序排列组合，有助于同一生产批次的多彩微型发光二极管寻找到良率最佳的排列顺序进行生产，进而提升整个多彩微型发光二极管的制作良率。
40.在一实施例中，若干所述透明导电层40包括第一透明导电层41、第二透明导电层42、第三透明导电层43；所述第一透明导电层41层叠在所述第一外延结构31上，且与所述第一外延结构31电连接；所述第二透明导电层42层叠在所述第二外延结构32上，且与所述第二外延结构32电连接；所述第三透明导电层43层叠在所述第三外延结构33上，且与所述第三外延结构33电连接。通过该设计，使得透明导电层40与发光外延结构30之间具有良好的欧姆接触。
41.在一实施例中，若干连接层50包括第一连接层51和第二连接层52；所述第一连接层51设置在所述第一透明导电层41与所述第二外延结构32之间；所述第二连接层52设置在所述第二透明导电层42与所述第三外延结构33之间，以便于透明导电层40与发光外延结构30的键合。
42.在一实施例中，上部电极层60包括第一电极61、第二电极62、第三电极63；所述第一电极61设置于所述第一透明导电层41上且与所述第一透明导电层41电连接；所述第二电极62设置于所述第二透明导电层42上且与所述第二透明导电层42电连接；所述第三电极63设置于所述第三透明导电层43上且于所述第三透明导电层43电连接。通过上述设计，以使得三基色光实现电路导通的同时可以各自独立控制。
43.在一实施例中，所述第一外延结构31、第二外延结构32、第三外延结构33的出光面s均具有遮光部s1和未与所述遮光部s1重叠的发光部s2，所述遮光部s1为所述离子布植区a在所述发光外延结构30表面的水平投影区域；从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构30俯视，所述第一外延结构31的发光部s2、所述第二外延结构32的发光部s2、所述第三外延结构33的发光部s3在所述多彩微型发光二极管的水平面上并排布置，以有效实现不同色光的发出，避免各个发光外延结构30堆叠而存在光激光现象，进一步提升色光的解析度。
44.本发明一实施例还提供一种多彩微型发光二极管，所述多彩微型发光二极管包括基底10，以及依次层叠在所述基底10上的下部电极层20、第一外延结构31、第一透明导电层41、第一连接层51、第二外延结构32、第二透明导电层42、第二连接层52、第三外延结构33、第三透明导电层43、钝化层70；所述第一外延结构31、第二外延结构32、第三外延结构33分别发出不同色光且至少部分区域包含有离子布植区a；以及上部电极层60，上部电极层60包括第一电极61、第二电极62、第三电极63；所述第一电极61设置于所述钝化层70上且与所述第一透明导电层41电连接；所述第二电极62设置于所述钝化层70上且与所述第二透明导电层42电连接；所述第三电极63设置于所述钝化层70上且于所述第三透明导电层43电连接；从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构30俯视，所述发光外延结构30的出光面s具有遮光部s1和未与所述遮光部s1重叠的发光部s2，所述遮光部s1为所述离子布植区a在所述发光外延结构030表面的水平投影区域；其中，不同种类所述发光外延结构30的发光部s2在所述多彩微型发光二极管上的投影不重叠或重叠距离小于等于0.5微米。
45.通过上述对多彩微型发光二极管的设计可以有效实现微型发光二极管的全彩显示，避免色光之间相互干扰的问题，不仅能够提高亮度和制作良率，还能实现各个色光之间的独立控制，有效提升整个微型发光二极管的性能。
46.本发明还提供一种显示装置，采用如上任一实施例所述的多彩微型发光二极管，以有效提高显示装置的性能。
47.以下将结合本发明实施例中的附图，通过多种具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
48.实施例一
49.请参阅图1，图1为本发明提供的一实施例中发光二极管的结构示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的一实施例提出一种多彩微型发光二极管，其至少可包括基底10、下部电极层20、若干发光外延结构30、若干透明导电层40、若干连接层50、上部电极层60。
50.下部电极层20位于所述基底10上。其中，基底10可以是tft工艺、cmos工艺的硅、玻璃或pcb等线路基板，还可以是其他具有工作电路的线路基板，以驱动该些发光外延结构30。
51.若干发光外延结构30层叠于所述下部电极层20上；若干所述发光外延结构30为第一外延结构31、第二外延结构32、第三外延结构33中的至少两种。其中，请参阅图2，发光外延结构30具有相对的出光面s和非出光面，至少包括由所述非出光面向所述出光面s依次层叠的第一半导体层30a、有源层30b及第二半导体层30c。作为示例，第一半导体层30a与第二半导体层30c的导电类型不同，可以是n型或者p型。有源层30b可发生辐射复合，具体可以为量子阱结构(quantum well，简称qw)，通过调节阱层的组成可以提供生成红光、蓝光、绿光等不同色光。本实施例中，将有源层30b生成红光的发光外延结构30定义为红光外延结构，将有源层30b生成蓝光的发光外延结构30定义为蓝光外延结构，将有源层30b生成绿光的发光外延结构30定义为绿光外延结构。较佳地，所述发光外延结构30的厚度范围介于0～2微米之间。
52.应当说明的是，层叠于所述下部电极层20上的若干发光外延结构30可以包括由单个或多个红光外延结构、蓝光外延结构、绿光外延结构共同组成的全彩色光，也可以包括由
单个或多个红光外延结构、蓝光外延结构、绿光外延结构中的至少两种组成的多彩色光，具体根据实际需求进行设置即可，在此不做限定。
53.每一发光外延结构30上均层叠有所述透明导电层40，且所述透明导电层40与所述发光外延结构30电连接。具体地，透明导电层40包括透明导电氧化物以起到导电作用。透明导电氧化物包括氧化铟锡(ito)，氧化铟(ino)、氧化锡(sno)、氧化镉锡(cto)、氧化锑锡(ato)、氧化铝锌(azo)、氧化锌锡(zto)、镓掺杂氧化锌(gzo)、钨掺杂氧化铟(iwo)、氧化锌(zno)或铟氧化锌(izo)或其他透明导电材料。当然，本发明并不限制于上述材料，其他形式的透明导电材料均在本发明的保护范围之内。
54.所述连接层50键合于相邻所述发光外延结构30之间，以起到键合作用。其中，连接层50为透明绝缘胶。具体而言，其材料可以为苯并环丁烯或双酚芴环氧丙烯酸酯附加物与丙二醇甲醚醋酸酯的混合物，或γ-丁内酯,乙酸-1-甲氧基-2-丙基酯或者聚酰胺酸中的一种或多种的组合。本实施例优选连接层50可以是pi胶。较佳地，所述连接层50的厚度范围介于0～2微米之间。更较佳地，所述连接层50的厚度范围介于0～1微米之间。
55.上部电极层60位于至少一所述透明导电层40上，以便于与透明导电层40形成电连接。通过上部电极层60和下部电极层20的设置可以实现发光外延结构30与外接线路的电流通，从而控制若干发光外延结构30实现发光。其中，上部电极层60、下部电极层20的材料包括透明导电材料或金属材料，其中透明导电材料包括透明导电氧化物，其中金属材料包括au，pt，gealni，ti，beau，geau，al或znau或其他金属及金属合金。
56.值得说明的是，上部电极层60可以形成独立控制的多个电极端，下部电极层20可以形成共同连接的一个电极端。具体例如，上部电极层60可以根据发光外延结构30的色光形成独立控制的多个阳极电极端，下部电极层20可以形成一个共用的阴极电极端；或，上部电极层60可以根据发光外延结构30的色光形成独立控制的多个阴极电极端，下部电极层20可以形成一个共用的阳极电极端。具体可根据实际需求进行线路连接，在此不做限定。
57.通过上述多色的发光外延结构层叠的方式形成垂直结构可有效实现微型二极管的多彩显示，然而，该多彩微型二极管还存在不同色光之间由于层叠而存在不同色光间相互干扰的问题，进而易产生混光现象。另外，上述多彩显示的垂直结构中，由于不同色光之间由于波长不同会存在较短波范围的色光激发其他更长波长范围的色光的问题，即光激光现象。为解决上述问题之一，本实施例中，所述发光外延结构30的至少部分区域包含有离子布植区a；其中，离子布植区a至少涵盖部分有源层30b，以破坏有源层30b的发光，从而起到该区域遮光的目的，避免该区域的发光会激发上方其他种类的发光外延结构30，从而造成光激光或混光的现象。
58.进一步地，所述离子布植区a是以预定植入角度通过离子布植工艺向所述发光外延结构30注入离子而形成的，所述预定植入角度与垂直面的夹角介于0
°
～10
°
之间。也就是说，预定植入角度可以是由左上向右下植入，也可以是由右上向左下植入，在此不做限定。本实施例优选预定植入角度为7
°
。
59.再者，各所述发光外延结构30的离子布植区a的离子浓度可以相同或不同，具体根据实际需求进行设置，在此不做限定。较佳地，所述离子布植区的离子为氢、氦、氮中的一种或多种。更佳地，所述离子布植区的离子的原子量小于氮的原子量，例如氢或氦，以便于制程的同时，使得离子布植穿越量子阱后再扩散，从而破坏部分有源层30b的发光。
60.在一些优选的实施例中，从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构30俯视，所述发光外延结构30的出光面s具有遮光部s1和未与所述遮光部s1重叠的发光部s2，所述遮光部s1为所述离子布植区a在所述发光外延结构30表面的水平投影面。如图11所示，图11为本实施例提供的多彩微型发光二极管剖视图及俯视投影图，其中，在所述多彩微型发光二极管上投影相邻的种类不同发光外延结构30的发光部s2之间具有第一距离l，所述第一距离l介于
±
0.5微米之间。
61.通过上述对投影相邻的种类不同发光外延结构30的发光部s2的距离进行设置，使得不同种类之间的发光外延结构30在垂直方向上具有1微米的对位容忍度，以避免光激光和像素内多彩色光相互串扰的问题，更有效提高整个多彩微型发光二极管的对比度和亮度。此外，本领域技术人员可以借用例如set等对位键合机实现发光部s2之间
±
0.5微米的对位差距。
62.在一些可替代的实施例中，从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构30俯视，所述发光外延结构的出光面s具有遮光部s1和未与所述遮光部s1重叠的发光部s2，所述遮光部s1为所述离子布植区a在所述发光外延结构30表面的水平投影区域；其中，不同种类所述发光外延结构30的发光部s2在所述多彩微型发光二极管上的投影不重叠或重叠距离小于等于0.5微米。
63.通过上述对不同种类的发光外延结构30的发光部s2位置进行限定，使得各发光部s2之间不重叠，进而有效避免不同种类的发光外延结构30之间存在光激光现象，保证各个色光之间不会出现相互干扰的问题。此外，不同种类的发光外延结构的发光部s2即使存在重叠，其重叠距离也应小于等于0.5微米，以给离子布植区a的布植留有重叠余量的同时，不会出现漏光现象。
64.这里应当说明的是，上述实施例提及的遮光部s1不仅仅可以理解为离子布植区a在所述发光外延结构30表面的水平投影区域，还应包含由于离子布植区a的布植而导致其出光面s无法出光的实际遮光区域。相对地，发光部s2理解为不与所述遮光部s1重叠的实际发光区域。
65.在其他优选的实施例中，所述多彩微型发光二极管还包括钝化层70，所述钝化层70覆盖至少部分所述透明导电层40表面；所述钝化层70上开设有至少一通孔，所述上部电极层60通过所述通孔与所述透明导电层40电连接。
66.其中，钝化层70材料包含非导电材料。非导电材料优选地为无机材料或是介电材料。无机材料可以包含硅胶。介电材料包含氧化铝、氮化硅、氧化硅、氧化钛、或氟化镁等电绝缘材料。例如，钝化层70可以是二氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化钽、氧化铌、钛酸钡或者其组合，其组合例如可以是两种不同折射率的材料重复堆叠形成的布拉格反射镜。
67.通过上述对钝化层70的设置不仅可有效防止水汽进入多彩微型发光二极管，降低漏电的风险，还能反射回钝化层70上的光，避免光损失。同时，钝化层70还可以延伸覆盖至发光外延结构30的侧壁，以防止因导电材料泄露而电连通上部电极层60，减少微型发光二极管的断路异常可能性，本实施例并不以此为限。
68.相较于传统单个发光二极管水平排列而导致显示装置的点间距受限于芯片尺寸影响，本发明实施例提供的多彩微型发光二极管采用垂直结构布设多个发光外延结构30，能够在有限的显示装置中更有效地提高亮度、提升显示屏幕的分辨率。进一步地，所述多彩
微型发光二极管的最大尺寸小于等于10微米，更优选地，所述多彩微型发光二极管的最大尺寸小于等于5微米。
69.除本实施例上述所述的多彩微型发光二极管结构特征外，本领域技术人员可以在该实施例的基础上，增加其它微型发光二极管的结构特征，以达到相应的目的。
70.实施例二
71.请参照图3，本实施例提供的一种多彩微型发光二极管至少包括基底10，以及依次层叠在所述基底10上的下部电极层20、第一外延结构31、第一透明导电层41、第一连接层51、第二外延结构32、第二透明导电层42、第二连接层52、第三外延结构33、第三透明导电层43、钝化层70；所述第一外延结构31、第二外延结构32、第三外延结构33分别发出不同色光且至少部分区域包含有离子布植区a；以及上部电极层60，上部电极层60包括第一电极61、第二电极62、第三电极63；所述第一电极61设置于所述钝化层70上且与所述第一透明导电层41电连接；所述第二电极62设置于所述钝化层70上且与所述第二透明导电层42电连接；所述第三电极63设置于所述钝化层70上且于所述第三透明导电层43电连接；从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构30俯视，所述发光外延结构30的出光面s具有遮光部s1和未与所述遮光部s1重叠的发光部s2，所述遮光部s2为所述离子布植区在所述发光外延结构30表面的水平投影区域；其中，不同种类所述发光外延结构30的发光部s2在所述多彩微型发光二极管上的投影不重叠或重叠距离小于等于0.5微米。
72.与实施例一相比，实施例二通过对第一外延结构31、第二外延结构32、第三外延结构33的堆叠设计从而有效实现红、蓝、绿三色光全彩显示。其中，各层结构的具体功能、作用及实施方式可参照实施例一所示，在此不再赘述。
73.此外，传统的全彩微型发光二极管的rgb三色光必须严格按照红色外延结构、绿色外延结构、蓝色外延结构的顺序进行堆叠才能实现不同波段的色光进行发光，这就极大限制了全彩微型发光二极管的排列组合方式。并且，由于微型发光二极管各个叠层之间因制程影响容易存在不同的曲翘程度，特别是在同一生产批次中，各个叠层的不同曲翘程度以及发光外延结构的不同排列顺序会造成整个微型二极管的良率并不一致，这也就限制了传统的全彩微型发光二极管由于仅存在上述一种排列组合方式而易造成该排列组合方式下的良率不佳的问题。
74.对此，本实施例通过对发光外延结构30设计离子布植区a的结构直接阻挡部分区域发光的方式来使得全彩微型发光二极管的rgb顺序不需要严格按照红、绿、蓝固定排列，可以极大拓宽了全彩微型发光二极管的排列组合方式。
75.具体而言，所述第一外延结构31、第二外延结构32、第三外延结构33实现红、蓝、绿三色光全彩显示的排列堆叠方式可以是包括以下6种组合：所述第一外延结构31为红光外延结构，所述第二外延结构32为绿光外延结构，所述第三外延结构33为蓝光外延结构；或，所述第一外延结构31为红光外延结构，所述第二外延结构32为蓝光外延结构，所述第三外延结构33为绿光外延结构；或，所述第一外延结构31为绿光外延结构，所述第二外延结构32为红光外延结构，所述第三外延结构33为蓝光外延结构；或，所述第一外延结构31为绿光外延结构，所述第二外延结构32为蓝光外延结构，所述第三外延结构33为红光外延结构；或，所述第一外延结构31为蓝光外延结构，所述第二外延结构32为绿光外延结构，所述第三外延结构33为红光外延结构；或，所述第一外延结构31为蓝光外延结构，所述第二外延结构32
为红光外延结构，所述第三外延结构33为绿光外延结构。
76.通过上述6种排列方式，有助于同一生产批次的多彩微型发光二极管寻找到良率最佳的排列顺序进行生产，进而提升整个多彩微型发光二极管的制作良率。
77.较佳地，如图11所示，从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构30俯视，所述第一外延结构31的发光部s2、所述第二外延结构32的发光部s2、所述第三外延结构33的发光部s2在所述多彩微型发光二极管的水平面上并排布置，从而实现整个多彩微型发光二极管的出光侧表面的有效利用，提升解析度和亮度。
78.应当说明的是，各个发光外延结构30的发光部s2的排布方式并不局限于附图所示，具体可以根据实际需求选择其他排布方式。较佳地，其排布方式以各个发光部s2的出光面积尽可能布满多彩微型发光二极管在远离所述基底10的出光侧表面为标准进行设计，以实现多个色光的最大化面积的出光。
79.值得说明的是，请参阅图4，本实施例中第一电极61、第二电极62、第三电极63可以各自独立形成三个p型电极控制端或n型电极控制端，以便于分别实现发光；下部电极层20则可以形成一个共用的n型电极控制端或p型电极控制端。
80.本实施例提供的多彩微型发光二极管将第一外延结构31、第二外延结构32、第三外延结构33通过垂直堆叠的方式实现全彩发光，并且可根据实际需要通过控制第一电极61、第二电极62、第三电极63以实现红、绿、蓝三基色单色控制及其混色控制。其具体结构的作用、功能和实施方式可以参照实施例一所示，在此不再赘述。
81.进一步地，请参阅图5～图11，图5～图11为本发明一实施例提供的多彩微型发光二极管的制程示意图，下面结合多彩微型发光二极管的制作方法作详细说明，所述多彩微型发光二极管的制作方法包括以下步骤：
82.步骤s1，请参阅图5，提供一基板，并于所述基板上制备下部电极层20，再将去除临时衬底的第一外延结构31键合在所述下部电极层20上。其中，第一外延结构31的部分区域已通过离子布植制程得到离子布植区a。
83.步骤s2，请参阅图6，于所述第一外延结构31上沉积第一透明导电层41。
84.步骤s3，请参阅图7，将去除临时衬底的第二外延结构32通过第一连接层51键合在所述第一透明导电层41上。其中，第二外延结构32的部分区域已通过离子布植制程得到离子布植区a。
85.步骤s4，请参阅图8，于所述第二外延结构32上沉积第二透明导电层42。
86.步骤s5，请参阅图9，将去除临时衬底的第三外延结构33通过第二连接层52键合在所述第二透明导电层42上。其中，第三外延结构33的部分区域已通过离子布植制程得到离子布植区a。
87.步骤s6，请参阅图10，于所述第三外延结构33上沉积第三透明导电层43。
88.步骤s7，请参阅图11，通过刻蚀工艺由第三透明导电层43向下刻蚀至暴露出部分第一透明导电层41以形成第一台面，由第三透明导电层43表面向下刻蚀至暴露出部分第二透明导电层42以形成第二台面。
89.步骤s8，请继续参阅图3，于所述第三透明导电层43上沉积钝化层70，所述钝化层70延伸覆盖至第一台面和第二台面，并于钝化层70上制备上部电极层60。其中，上部电极层60包括第一电极61、第二电极62、第三电极63。第一电极61设置在位于第一台面的钝化层70
上并与第一透明导电层41电连接。第二电极62设置在位于第二台面的钝化层70上并与第二透明导电层42电连接。第三电极63设置在位于第三透明导电层43上的钝化层70上并与第三透明导电层43电连接。此外，上部电极层60与透明导电层40之间可以通过在钝化层70上开设通孔的方式实现电连接。
90.需要说明的是，本发明附图1至图11仅示出了单个微型发光二极管，本领域技术人员应当可以理解的是，微型发光二极管并不限于1个，具体可以在大面积的基板上设置多个微型发光二极管。
91.实施例三
92.本实施例还提供一种显示装置，该显示装置采用如上述任意实施例或者实施例中的优选方案及其组合中的多彩微型发光二极管结构，且利用该多彩微型发光二极管提供的多彩色光进行相应的显示或者照明或者其它光学设备、ar产品的使用，以提高整个显示装置的性能。
93.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种多彩微型发光二极管，其特征在于，所述多彩微型发光二极管包括：基底；下部电极层，位于所述基底上；若干发光外延结构，层叠于所述下部电极层上；若干所述发光外延结构为红光外延结构、绿光外延结构、蓝光外延结构中的至少两种；所述发光外延结构的至少部分区域包含有离子布植区；若干透明导电层，每一发光外延结构上均层叠有所述透明导电层，且所述透明导电层与所述发光外延结构电连接；若干连接层，所述连接层键合于相邻所述发光外延结构之间；上部电极层，位于至少一所述透明导电层上。2.根据权利要求1所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：所述发光外延结构具有相对的出光面和非出光面，包括由所述非出光面向所述出光面依次层叠的第一半导体层、有源层和第二半导体层；所述离子布植区至少涵盖部分所述有源层。3.根据权利要求2所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构俯视，所述发光外延结构的出光面具有遮光部和未与所述遮光部重叠的发光部，所述遮光部为所述离子布植区在所述发光外延结构表面的水平投影面；其中，在所述多彩微型发光二极管上投影相邻的种类不同发光外延结构的发光部之间具有第一距离，所述第一距离介于
±
0.5微米之间。4.根据权利要求1所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构俯视，所述发光外延结构的出光面具有遮光部和未与所述遮光部重叠的发光部，所述遮光部为所述离子布植区在所述发光外延结构表面的水平投影区域；其中，不同种类所述发光外延结构的发光部在所述多彩微型发光二极管上的投影不重叠或重叠距离小于等于0.5微米。5.根据权利要求1所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：各所述发光外延结构的离子布植区的离子浓度相同或不同。6.根据权利要求1所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：所述离子布植区的离子为氢、氦、氮中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：所述离子布植区的离子的原子量小于氮的原子量。8.根据权利要求1所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：所述离子布植区是以预定植入角度通过离子布植工艺向所述发光外延结构注入离子而形成的，所述预定植入角度与垂直面的夹角介于0
°
～10
°
之间。9.根据权利要求1所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：所述发光外延结构的厚度范围介于0～2微米之间。10.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述连接层的厚度范围介于0～2微米之间。11.根据权利要求1所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：所述连接层为透明绝缘
胶。12.根据权利要求1所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：所述多彩微型发光二极管的最大尺寸小于等于10微米。13.根据权利要求1所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：所述多彩微型发光二极管的最大尺寸小于等于5微米。14.根据权利要求1所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：所述多彩微型发光二极管还包括钝化层，所述钝化层覆盖至少部分所述透明导电层表面；所述钝化层上开设有至少一通孔，所述上部电极层通过所述通孔与所述透明导电层电连接。15.根据权利要求1～14任一项所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：若干所述发光外延结构包括第一外延结构、第二外延结构、第三外延结构；其中，所述第一外延结构为红光外延结构，所述第二外延结构为绿光外延结构，所述第三外延结构为蓝光外延结构；或，所述第一外延结构为红光外延结构，所述第二外延结构为蓝光外延结构，所述第三外延结构为绿光外延结构；或，所述第一外延结构为绿光外延结构，所述第二外延结构为红光外延结构，所述第三外延结构为蓝光外延结构；或，所述第一外延结构为绿光外延结构，所述第二外延结构为蓝光外延结构，所述第三外延结构为红光外延结构；或，所述第一外延结构为蓝光外延结构，所述第二外延结构为绿光外延结构，所述第三外延结构为红光外延结构；或，所述第一外延结构为蓝光外延结构，所述第二外延结构为红光外延结构，所述第三外延结构为绿光外延结构。16.根据权利要求15所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：若干所述透明导电层包括第一透明导电层、第二透明导电层、第三透明导电层；所述第一透明导电层层叠在所述第一外延结构上，且与所述第一外延结构电连接；所述第二透明导电层层叠在所述第二外延结构上，且与所述第二外延结构电连接；所述第三透明导电层层叠在所述第三外延结构上，且与所述第三外延结构电连接。17.根据权利要求16所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：若干连接层包括第一连接层和第二连接层；所述第一连接层设置在所述第一透明导电层与所述第二外延结构之间；所述第二连接层设置在所述第二透明导电层与所述第三外延结构之间。18.根据权利要求16所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：上部电极层包括第一电极、第二电极、第三电极；所述第一电极设置于所述第一透明导电层上且与所述第一透明导电层电连接；所述第二电极设置于所述第二透明导电层上且与所述第二透明导电层电连接；所述第三电极设置于所述第三透明导电层上且于所述第三透明导电层电连接。19.根据权利要求15所述的多彩微型发光二极管，其特征在于：所述第一外延结构、第二外延结构、第三外延结构的出光面均具有遮光部和未与所述遮光部重叠的发光部，所述遮光部为所述离子布植区在所述发光外延结构表面的水平投影区域；从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构俯视，所述第一外延结构的发光部、所述第二外延结构的发光部、所述第三外延结构的发光部在所述多彩微型发光二极管的水平面上并排布置。20.一种多彩微型发光二极管，其特征在于：所述多彩微型发光二极管包括基底，以及依次层叠在所述基底上的下部电极层、第一外延结构、第一透明导电层、第一连接层、第二外延结构、第二透明导电层、第二连接层、第三外延结构、第三透明导电层、钝化层；所
述第一外延结构、第二外延结构、第三外延结构分别发出不同色光且至少部分区域包含有离子布植区；以及上部电极层，上部电极层包括第一电极、第二电极、第三电极；所述第一电极设置于所述钝化层上且与所述第一透明导电层电连接；所述第二电极设置于所述钝化层上且与所述第二透明导电层电连接；所述第三电极设置于所述钝化层上且于所述第三透明导电层电连接；从所述多彩微型发光二极管的上方朝向所述发光外延结构俯视，所述发光外延结构的出光面具有遮光部和未与所述遮光部重叠的发光部，所述遮光部为所述离子布植区在所述发光外延结构表面的水平投影区域；其中，不同种类所述发光外延结构的发光部在所述多彩微型发光二极管上的投影不重叠或重叠距离小于等于0.5微米。21.一种显示装置，其特征在于：采用如权利要求1～19任一项所述的多彩微型发光二极管，或采用如权利要求20所述的多彩微型发光二极管。

技术总结
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种多彩微型发光二极管及显示装置。所述多彩微型发光二极管包括：基底；位于所述基底上的下部电极层；层叠于所述下部电极层上的若干发光外延结构；若干所述发光外延结构为红光外延结构、绿光外延结构、蓝光外延结构中的至少两种；发光外延结构的至少部分区域包含有离子布植区；若干透明导电层，每一发光外延结构上均层叠有所述透明导电层，且所述透明导电层与所述发光外延结构电连接；键合于相邻所述发光外延结构之间的若干连接层；位于至少一所述透明导电层上的上部电极层。通过上述设置方式可有效实现多彩显示，不仅能够简化工艺过程、提升制作良率，还能增强亮度的同时提高多彩发光性能。能。能。


技术研发人员：王彦钦 陈劲华 郭桓卲 彭钰仁
受保护的技术使用者：泉州三安半导体科技有限公司
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/9/22