CN117790659B - 具有全方位反射镜结构的微显示发光像素及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有全方位反射镜结构的微显示发光像素及其制作方法，涉及半导体技术领域。该微显示发光像素包括：驱动晶圆，驱动晶圆中包括阳极触点；显示模组，显示模组设于驱动晶圆之上，显示模组中包括阳极触点一一对应的像素单元以及围绕在像素单元周围的绝缘层，像素单元至少包括沿远离驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的：全方位反射镜结构层、P型欧姆接触层、化合物半导体层和N型欧姆接触层；其中，全方位反射镜结构层包括沿远离驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的ODR金属层以及ODR介质层，每个像素单元中的ODR金属层、P型欧姆接触层通过阳极连接结构进行连接，且ODR金属层与阳极触点电连接，任一像素单元中的N型欧姆接触层通过共阴极进行连接。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种具有全方位反射镜结构的微显示发光像素及其制作方法。
背景技术
在微显示发光像素的制备流程中，常应用有两种不同的器件键合集成方案。一种是对准键合集成方案，其一般先对化合物半导体晶圆进行像素图像化，再将图像化后的化合物半导体晶圆与驱动晶圆进行金属键合；另一种是非对准键合集成方案，其一般是先将化合物半导体晶圆与驱动晶圆进行金属键合，再对键合集成后的结构进行像素图像化。
相较于对准键合集成方案，非对准键合集成方案的成本、工艺要求更低，并且受对准精度的限制，在像素尺寸小型化上存在优势。在非对准键合集成方案中，由于需要先制备化合物半导体晶圆，再对包括键合层在内的结构进行像素图形化，此种方案下，键合层若引入较为活泼的金属，则容易在像素制备后出现金属迁移、团聚等问题导致器件失效或者反射率降低，非常容易出现迁移、团聚这类异常，导致器件失效，这也就限制了非对准键合集成方案只能选择比较稳定的金属材料，如金（Au）、铂（Pt）这类金属材料，但此类金属反射率普遍偏低，存在吸光现象，导致光提效率的降低。
因此，如何提升微显示发光像素的光提取效率，特别是非对准键合集成方案下的微显示发光像素的光提取效率，亟需提供解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有全方位反射镜结构的微显示发光像素及其制作方法，通过引入全方位反射镜（Omni-Directional Reflector，ODR）结构，提升微显示发光像素的光提取效率，进而提升亮度。
为实现上述发明目的，本发明提出如下技术方案：
一方面，提供一种具有全方位反射镜结构的微显示发光像素，所述微显示发光像素包括：
驱动晶圆，所述驱动晶圆中包括阳极触点；
显示模组，所述显示模组设于所述驱动晶圆之上，所述显示模组中包括所述阳极触点一一对应的像素单元以及围绕在所述像素单元周围的绝缘层，所述像素单元至少包括沿远离所述驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的：全方位反射镜结构层、P型欧姆接触层、化合物半导体层和N型欧姆接触层；
其中，所述全方位反射镜结构层包括沿远离所述驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的ODR金属层以及ODR介质层，每个所述像素单元中的所述ODR金属层、所述P型欧姆接触层通过阳极连接结构进行连接，且所述ODR金属层与所述阳极触点电连接，任一所述像素单元中的所述N型欧姆接触层通过共阴极进行连接。
在一种可能的实现方式中，所述阳极连接结构，包括：
第一连接结构，所述第一连接结构水平贴合于所述P型欧姆接触层的部分上表面；
第二连接结构，所述第二连接结构垂直贴合于所述P型欧姆接触层、所述ODR介质层的侧面，所述第二连接结构的一端与所述第一连接结构的一端相连接，另一端与所述ODR金属层的上表面相连接。
在一种可能的实现方式中，所述绝缘层的顶部与所述N型欧姆接触层的顶部齐平，所述共阴极水平覆盖在所述绝缘层、所述N型欧姆接触层的顶部之上；
或，
所述绝缘层的顶部高于所述N型欧姆接触层的顶部，所述共阴极包括：覆盖在所述绝缘层的顶部之上的第一共阴极部分、覆盖在所述N型欧姆接触层的顶部之上的第二共阴极部分，且所述第一共阴极部分与所述第二共阴极部分相连。
在一种可能的实现方式中，所述显示模组中还包括：设置于所述ODR金属层之下的第一键合层，所述驱动晶圆中还包括：设置于所述驱动晶圆靠近所述显示模组一面的第二键合层，所述第一键合层和所述第二键合层组成键合层；
所述显示模组和所述驱动晶圆通过所述第一键合层、所述第二键合层完成键合集成，且所述第一键合层、所述第二键合层采用导电材料。
在一种可能的实现方式中，所述ODR介质层包括：设置于所述P型欧姆接触层之下的第一ODR介质层，设置于所述驱动晶圆靠近所述显示模组一面的第二ODR介质层，所述ODR金属层与所述第二ODR介质层相连接，且所述ODR金属层与所述阳极触点相连接；
所述显示模组和所述驱动晶圆通过所述第一ODR介质层、第二ODR介质层完成键合集成，且所述第一ODR介质层、所述第二ODR介质层采用不导电材料。
在一种可能的实现方式中，所述ODR介质层中开设有至少一个金属通孔，所述至少一个金属通孔的一端与所述P型欧姆接触层相连接，另一端与所述ODR金属层相连接。
在一种可能的实现方式中，多个所述金属通孔以固定间隔均匀排布在所述ODR介质层中。
在一种可能的实现方式中，所述N型欧姆接触层包括：第一N型欧姆接触层和第二N型欧姆接触层；
所述第一N型欧姆接触层是所述化合物半导体层所裸露出的N型欧姆接触层；
所述第二N型欧姆接触层是另设于所述第一N型欧姆接触层的正上方的N型欧姆接触层。
在一种可能的实现方式中，所述显示模组还包括：金属增强结构；
所述金属增强结构设置于所述共阴极之上，并且投影处于相邻两个所述像素单元的中间。
在一种可能的实现方式中，所述显示模组还包括：微透镜；
所述微透镜设置于所述共阴极之上，并且投影正对所述像素单元。
在一种可能的实现方式中，所述ODR金属层的材料包括如下中的至少一种：
银、铝。
另一方面，提供一种微显示发光像素的制备方法，所述方法用于制备如上述方面所述的微显示发光像素，所述方法包括：
准备驱动晶圆，所述驱动晶圆中包括阳极触点；
在所述驱动晶圆上制备与所述阳极触点一一对应的像素单元，所述像素单元至少包括沿远离所述驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的：全方位反射镜结构层、P型欧姆接触层、化合物半导体层和N型欧姆接触层，所述全方位反射镜结构层包括沿远离所述驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的ODR金属层以及ODR介质层；
构造阳极连接结构，以连接所述像素单元中的所述ODR金属层、所述P型欧姆接触层，且所述ODR金属层与所述阳极触点电连接；
在所述像素单元的周围进行介质沉积，以形成绝缘层；
构造共阴极，以连接任一所述像素单元中的所述N型欧姆接触层。
在一种可能的实现方式中，所述在所述驱动晶圆上制备显示模组，包括：
在预先准备的化合物半导体晶圆的P型欧姆接触面，制备P型欧姆接触层；
将所述全方位反射镜结构层制备在所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆中的至少一个晶圆的表面，并将所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆进行键合集成；
去除所述化合物半导体晶圆的衬底并进行减薄露出第一N型欧姆接触层，所述N型欧姆接触层包括所述第一N型欧姆接触层；
以所述P型欧姆接触层为刻蚀截止层，对所述化合物半导体晶圆进行图形化像素制备，以使得所述化合物半导体层和所述N型欧姆接触层凸起于所述P型欧姆接触层的表面。
在一种可能的实现方式中，所述将所述全方位反射镜结构层制备在所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆中的至少一个晶圆的表面，并将所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆进行键合集成，包括：
在所述化合物半导体晶圆的P型欧姆接触层的表面依次制备垂直堆叠的ODR介质层、ODR金属层；
在所述ODR金属层的表面、所述驱动晶圆的表面分别镀导电材料形成第一键合层、第二键合层；
使用所述第一键合层、所述第二键合层进行所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆的键合集成。
在一种可能的实现方式中，所述将所述全方位反射镜结构层制备在所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆中的至少一个晶圆的表面，并将所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆进行键合集成，包括：
在所述驱动晶圆的表面制备所述ODR金属层以及包覆所述ODR金属层的第二ODR介质层，所述ODR金属层与所述阳极触点相连接；
在所述化合物半导体晶圆的P型欧姆接触面的表面制备第一ODR介质层；
使用所述第一ODR介质层、所述第二ODR介质层进行所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆的键合集成。
在一种可能的实现方式中，所述N型欧姆接触层还包括第二N型欧姆接触层；
在露出第一N型欧姆接触层之后，所述方法还包括：
所述第一N型欧姆接触层的表面制备所述第二N型欧姆接触层。
在一种可能的实现方式中，在制备完成所述ODR介质层之后，所述方法还包括：
在所述ODR介质层中开设至少一个金属通孔。
在一种可能的实现方式中，所述构造阳极连接结构，以连接所述像素单元中的所述ODR金属层、所述P型欧姆接触层，包括：
以所述ODR金属层为刻蚀截止层，对像素单元间的所述P型欧姆接触层、所述ODR介质层进行图形化刻蚀，且刻蚀后每个像素单元中所述P型欧姆接触层、所述ODR介质层对应的表面尺寸大于所述化合物半导体层对应的表面尺寸；
在所述P型欧姆接触层的部分上表面、所述ODR介质层的侧面、所述ODR金属层裸露出的上表面制备导电材料；
以所述驱动晶圆为刻蚀截止层，对所述ODR金属层至所述驱动晶圆的结构进行图形化刻蚀，以将不同像素单元进行隔离，并得到将每个像素单元中的所述ODR金属层、所述P型欧姆接触层进行相连接的阳极连接结构。
在一种可能的实现方式中，所述构造共阴极，以连接任一所述像素单元中的所述N型欧姆接触层，包括：
对所述绝缘层进行平坦化或图形化刻蚀，以裸露出所述像素单元的所述N型欧姆接触层；
在所述N型欧姆接触层的表面、所述绝缘层的表面进行透明导电膜沉积，以形成所述共阴极。
在一种可能的实现方式中，在构造完所述共阴极之后，所述方法还包括：
在所述共阴极的表面制备微透镜，且所述微透镜的投影正对所述像素单元。
在一种可能的实现方式中，在构造完所述共阴极之后，所述方法还包括：
在所述共阴极的表面制备金属增强结构，且所述金属增强结构的投影处于相邻两个所述像素单元的中间。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
每个像素单元至少包括沿远离驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的：全方位反射镜结构层、P型欧姆接触层、化合物半导体层和N型欧姆接触层，全方位反射镜结构层包括沿远离驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的ODR金属层以及ODR介质层，每个像素单元中的ODR金属层、P型欧姆接触层通过阳极连接结构进行连接，且ODR金属层与阳极触点电连接，任一像素单元中的N型欧姆接触层通过共阴极进行连接，通过引入全方位反射镜结构，并设计相应的阳极连接结构、共阴极，提升微显示发光像素的光提取效率，进而提升亮度。
进一步的，在ODR介质层中可开设金属通孔，以实现阳极连接增强。
进一步的，在共阴极上可进一步制备金属增强结构、微透镜，实现亮度提升。
附图说明
图1是本申请实施例中提供的一种微显示发光像素的结构示意图；
图2是本申请实施例中提供的另一种微显示发光像素的结构示意图；
图3是本申请实施例中提供的另一种微显示发光像素的结构示意图；
图4是本申请实施例中提供的一种驱动电路的电路示意图；
图5是本申请实施例中提供的一种具有金属通孔的微显示发光像素的结构示意图；
图6是本申请实施例中提供的一种具有金属增强结构的微显示发光像素的结构示意图；
图7是本申请实施例中提供的另一种具有金属增强结构的微显示发光像素的结构示意图；
图8是本申请实施例中提供的一种具有微透镜的微显示发光像素的结构示意图；
图9是本申请实施例中提供的另一种具有微透镜的微显示发光像素的结构示意图；
图10是本申请实施例中提供的一种微显示发光像素的制备方法的方法流程图；
图11是本申请实施例中提供的一种P型欧姆接触层制备后的化合物半导体晶圆的结构示意图；
图12是本申请实施例中提供的一种全方位反射镜结构层制备后的化合物半导体晶圆的结构示意图；
图13是本申请实施例中提供的一种带有金属通孔的化合物半导体晶圆的结构示意图；
图14是本申请实施例中提供的一种化合物半导体晶圆与驱动晶圆键合集成后的结构示意图；
图15是本申请实施例中提供的另一种化合物半导体晶圆与驱动晶圆键合集成后的结构示意图；
图16是本申请实施例中提供的一种去除衬底后的微显示发光像素的结构示意图；
图17是本申请实施例中提供的一种图形化刻蚀后的微显示发光像素的结构示意图；
图18是本申请实施例中提供的一种表面糙化后的微显示发光像素的结构示意图；
图19是本申请实施例中提供的一种第二N型欧姆接触层制备后的微显示发光像素的结构示意图；
图20是本申请实施例中提供的一种图形化刻蚀后的微显示发光像素的结构示意图；
图21是本申请实施例中提供的一种阳极连接后的微显示发光像素的结构示意图；
图22是本申请实施例中提供的一种像素化完成后的微显示发光像素的结构示意图。
图23是本申请实施例中提供的一种绝缘层制备后的微显示发光像素的结构示意图。
附图标记：
100-驱动晶圆，200-显示模组，10-全方位反射镜结构层，11-ODR金属层，12-ODR介质层，121-第一ODR介质层，122-第二ODR介质层，123-金属通孔，20-P型欧姆接触层，30-化合物半导体层，40-N型欧姆接触层，41-第一N型欧姆接触层，42-第二N型欧姆接触层，50-绝缘层，60-阳极连接结构，61-第一连接结构，62-第二连接结构，70-共阴极，71-第一共阴极部分，72-第二共阴极部分，80-键合层，91-金属增强结构，92-微透镜。
具体实施方式
为使本发明的目的、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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“垂直”、“上”、“下”、“顶”、“侧”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在微显示发光像素中，其发射向顶部、侧面的光部分可以认为是出光面，发射向底部的需要在底部经过反射后才能继续进行光的提取。
一方面，如背景技术中所述，在键合集成方案中，特别是非对准键合集成方案，只能选择比较稳定的金属材料，如Au、Pt这类，但此类金属反射率普遍偏低，存在吸光现象，导致光提效率的降低。另一方面，光从化合物发射到空气中，是从高折射率到低折射率介质，存在全反射现象，以GaN体系为例，有源区产生的光在出射过程中从光密介质GaN(折射率n=2.4)入射到光疏介质空气（折射率n=1）中，其全反射的临界角约为24.5°，也就是说出射光与GaN/空气界面角度大于24.5°的很大一部分光在界面处发生全反射，重新回到化合物中，而这部分回到化合物中的光会再次受到底层反射的影响，再次降低光提取效率。
为了避免上述问题，在本申请实施例中，提出一种通过引入全方位反射镜结构层以及相应的阳极连接结构、共阴极，实现更高的光提取效率的技术方案。首先，对本申请中提出的微显示发光像素的具体结构进行说明。
本申请实施例提供一种微显示发光像素，如图1至图3所示，该微显示发光像素包括：
驱动晶圆100，驱动晶圆100中包括阳极触点；显示模组200，显示模组200设于驱动晶圆100之上，显示模组200中包括阳极触点一一对应的像素单元以及围绕在像素单元周围的绝缘层50，像素单元至少包括沿远离驱动晶圆100的方向依次垂直堆叠的：全方位反射镜结构层10、P型欧姆接触层20、化合物半导体层30和N型欧姆接触层40；其中，全方位反射镜结构层10包括沿远离驱动晶圆100的方向依次垂直堆叠的ODR金属层11以及ODR介质层12，每个像素单元中的ODR金属层11、P型欧姆接触层20通过阳极连接结构60进行连接，且ODR金属层11与阳极触点电连接，任一像素单元中的N型欧姆接触层40通过共阴极70进行连接。
可以理解的是，驱动晶圆100与像素单元可以是一对一关系，也可以是一对多关系，即：驱动晶圆100中可以仅包括1个阳极触点，相应设置有1个与此阳极触点相连接的像素单元，驱动晶圆100中也可以包括多个阳极触点，相应设置有多个与上述阳极触点分别相连接的像素单元。
其中，驱动晶圆100可以是薄膜晶体管（TFT）、低温多晶硅（LTPS）、CMOS集成电路、高迁移率晶体管（HEMT）等一种或多种相结合的有源设计。具体地，驱动晶圆100设有驱动电路，驱动电路设有至少一个阳极触点，示例性的，驱动电路的电路结构如图4所示。需要说明的是，本实施例中的驱动电路为有源驱动，本实施例中展示的电路图仅为简单的示意图。驱动电路可包含主动式、被动式或半被动式的控制电路。驱动电路包括的所有阳极可以是线性排布或者阵列式排布，任一阳极位于驱动晶圆100的中间或者边缘，本实施例对此不做限制。
其中，显示模组200中的绝缘层50可以是SiO2、Si3N4、Al2O3等介质层的一种或多种的叠层，用于实现相邻像素单元之间的隔离绝缘，以避免相邻像素单元的相互干扰。
其中，显示模组200中的每个像素单元均设计有全方位反射镜结构层10，此全方位反射镜结构层10包括：ODR金属层11以及ODR介质层12。其中，ODR介质层12可以是SiO2、Si3N4、Al2O3、Nb2O5、Ti3O5等透明介质层的一种或多种的叠层；ODR金属层11可以是具备高反射率的金属所构成。示例性的，ODR金属层11的材料包括如下中的至少一种：银（Ag）、铝（Al）。
进一步的，显示模组200中的像素单元，通常为晶圆或者从晶圆上切割下的合适大小区域，以晶圆为例，该晶圆是指由两种或两种以上元素以确定的原子配比形成的化合物，并具有确定的禁带宽度和能带结构等半导体性质。其具体可以为晶态无机化合物(如III-V族、II-VI族化合物半导体)和氧化物半导体等，然后在化合物表面制备形成电气接触的层，且在后续堆叠化合物时，可以任意组合。本实施例中，像素单元涉及紫外光、绿光、蓝光AlGaN、InGaN三元材料体系，其衬底材料可以是GaN、Si、SiC、Sapphire等，以及红光、红外等长波，其中红光可以是InGaN三元材料体系或者GaAs衬底的四元AlGaInP红光化合物LED外延。
在一实施例中，当像素单元包括红光化合物外延时，红光化合物外延可以是四元AlGaInP或三元InGaN材料，可基于GaAs、Si、Sapphire、Ga2O3等衬底，以下表1、表2为简略结构示例：
表1
表2
在一实施例中，当像素单元包括蓝光、绿光化合物半导体时，该蓝光、绿光化合物半导体是InGaN三元化合物，可基于Si、Sapphire、Ga2O3等衬底，其结构示例如下表3：
表3
在一种可能的实现方式中，如图1至图3所示，阳极连接结构60，包括：第一连接结构61，第一连接结构61水平贴合于P型欧姆接触层20的部分上表面；第二连接结构62，第二连接结构62垂直贴合于P型欧姆接触层20、ODR介质层12的侧面，第二连接结构62的一端与第一连接结构61的一端相连接，另一端与ODR金属层11的上表面相连接。阳极连接结构60用于实现P型欧姆接触层20和ODR金属层11的连接，进而通过阳极连接结构60、ODR金属层11，将P型欧姆接触层20与驱动晶圆100中的阳极触点完成阳极连接，该阳极连接结构60可以采用导电材料，本申请对采用的导电材料的具体类型不加以限制。
在一种可能的实现方式中，共阴极70的实现方式可以是：如图1、图3所示，绝缘层50的顶部与N型欧姆接触层40的顶部齐平，共阴极70水平覆盖在绝缘层50、N型欧姆接触层40的顶部之上。共阴极70的实现方式也可以是：如图2所示，绝缘层50的顶部高于N型欧姆接触层40的顶部，共阴极70包括：覆盖在绝缘层50的顶部之上的第一共阴极部分71、覆盖在N型欧姆接触层40的顶部之上的第二共阴极部分72，且第一共阴极部分71与第二共阴极部分72相连。其中，共阴极70可以采用透明导电膜，透明导电膜的膜层可以是ITO(Indium TinOxide)薄膜、AZO(Antimony doped Zinc Oxide)薄膜、ATO(Antimony doped Tin Oxide)薄膜、FTO(Fluorine doped Tin Oxide)薄膜中的一种或多种的组合；进一步的，还可以在ITO表面镀薄Al、Au、Ag后退火形成金属掺杂的ITO，以增强共阴极70的电流传输能力。
在一种可能的实现方式中，如图5所示，ODR介质层12中开设有至少一个金属通孔123，至少一个金属通孔123的一端与P型欧姆接触层20相连接，另一端与ODR金属层11相连接。通过在ODR介质层12中开设至少一个金属通孔123，增强ODR介质层12两侧的ODR金属层11和P型欧姆接触层20的电气连接。本申请对金属通孔123所填充金属的材料种类不加以限制。
进一步的，多个金属通孔123以固定间隔均匀排布在ODR介质层12中，通过多个均匀分布的金属通孔123，可以充分保障电气连接，特别是针对非对准键合集成方案下的微显示发光像素。示例性的，在ODR介质层12中开设多个0.5um孔径，0.5um间距的金属通孔123。
在一种可能的实现方式中，如图1至图3所示，N型欧姆接触层40包括：第一N型欧姆接触层41和第二N型欧姆接触层42；第一N型欧姆接触层41是化合物半导体层30所裸露出的N型欧姆接触层；第二N型欧姆接触层42是另设于第一N型欧姆接触层41的正上方的N型欧姆接触层。将化合物半导体层30裸露出的N型欧姆接触层记为第一N型欧姆接触层41，可在第一N型欧姆接触层41的基础上，进一步制备第二N型欧姆接触层42，以增强N型欧姆接触。其中，第二N型欧姆接触层42可以是ITO、ZnO这类的透明导电层，也可以是Au、Ge、Ni、Al、Cr、Ti这类的金属的单层或者叠层。此外，第二N型欧姆接触层42可以是覆盖像素单元的整个表面，也可以是覆盖像素单元的部分区域，本申请对此不加以限制。
在一种可能的实现方式中，如图6、图7所示，显示模组200还包括：金属增强结构91；金属增强结构91设置于共阴极70之上，并且投影处于相邻两个像素单元的中间。通过共阴极70之上的金属增强结构91，可以实现更好的电流扩展，同时增强结构形成的腔体可以约束发光分布并提升亮度。其中，金属增强结构91可以是Ni、Al、Ti、Au这类的金属的单层或者叠层。
在一种可能的实现方式中，如图8、图9所示，显示模组200还包括：微透镜92；微透镜92设置于共阴极70之上，并且投影正对像素单元。显示模组200的顶部可以设置微透镜92，利用微透镜92对像素单元发出的光进行进一步的亮度提升。其中，微透镜92的材料可以是化合物半导体，可以是沉积的如氧化硅、氮化硅等介电质材料。
在本申请中，在像素单元中增设全方位反射镜结构层10的基础上，提供有2种不同的键合集成的具体结构设计思路。
（1）如图1、图2所示，在显示模组200中的化合物半导体晶圆、驱动晶圆100上分别制备单独的键合层，以实现键合集成。
具体的，显示模组200中还包括：设置于ODR金属层11之下的第一键合层，驱动晶圆100中还包括：设置于驱动晶圆100靠近显示模组200一面的第二键合层，第一键合层和第二键合层组成键合层80；显示模组200和驱动晶圆100通过第一键合层、第二键合层完成键合集成，且第一键合层、第二键合层采用导电材料。
在本实现方式中，针对具有全方位反射镜结构层10的显示模组200制备第一键合层，针对驱动晶圆100制备第二键合层，通过第一键合层、第二键合层，显示模组200和驱动晶圆100完成键合集成。
其中，第一键合层、第二键合层可以采用导电材料，主要的材料可以是Ni、Sn组合，Au、Sn组合，Cu、Sn组合，Au、In组合，Au、Au组合，Al、Al组合，Cu、Cu组合，ITO、ITO组合等的一种或几种。进一步的，键合层80与晶圆之间还可以包括黏附层（如Cr、Ti、Ni等）和阻挡耗尽层（如Ni、Pt、Cu等），通过键合层80、黏附层、阻挡耗尽层共同组成键合结构，黏附层用于将键合层80与晶圆之间进行黏附固定，阻挡耗尽层用于阻挡键合层80中金属的扩散，防止侵蚀黏附层导致黏附失效。
（2）如图3所示，利用全方位反射镜结构层10的结构设计，以实现键合集成。
具体的，ODR介质层12包括：设置于P型欧姆接触层20之下的第一ODR介质层，设置于驱动晶圆100靠近显示模组200一面的第二ODR介质层，ODR金属层11与第二ODR介质层相连接，且ODR金属层11与阳极触点相连接；显示模组200和驱动晶圆100通过第一ODR介质层、第二ODR介质层完成键合集成，且第一ODR介质层、第二ODR介质层采用不导电材料。
在本实现方式中，将部分全方位反射镜结构层10制备在驱动晶圆100上，针对驱动晶圆100制备与阳极触点相连接的ODR金属层11、围绕ODR金属层11的第二ODR介质层，针对显示模组200制备第一ODR介质层，通过第一ODR介质层、第二ODR介质层，显示模组200和驱动晶圆100完成键合集成。
其中，第一ODR介质层、第二ODR介质层可以是不导电材料，该不导电材料在作为ODR介质层12的同时，可以兼作为键合层，该不导电材料可以是SiO2、SiO2，Al2O3、Al2O3，SiCN、SiCN等组合的一种或几种，经过表面激活并键合后，显示模组200、驱动晶圆100完成键合集成。
综上所述，本申请实施例所提供的微显示发光像素，每个像素单元至少包括沿远离驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的：全方位反射镜结构层、P型欧姆接触层、化合物半导体层和N型欧姆接触层，全方位反射镜结构层包括沿远离驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的ODR金属层以及ODR介质层，每个像素单元中的ODR金属层、P型欧姆接触层通过阳极连接结构进行连接，且ODR金属层与阳极触点电连接，任一像素单元中的N型欧姆接触层通过共阴极进行连接，通过引入全方位反射镜结构，并设计相应的阳极连接结构、共阴极，提升微显示发光像素的光提取效率，进而提升亮度。
进一步的，在ODR介质层中可开设金属通孔，以实现阳极连接增强。
进一步的，在共阴极上可进一步制备金属增强结构、微透镜，实现亮度提升。
下面，对上述实施例中所述的微显示发光像素的制备方法进行说明，该方法用于制备如上述实施例所述的微显示发光像素。可以理解的是，下述制备方法对应于非对准键合集成方案，上述实施例中所述的微显示发光像素也可以使用对准键合集成方案进行制备，本申请对此不加以限制。
如图10所示，该方法可以包括如下步骤：
S1：准备驱动晶圆，驱动晶圆中包括阳极触点。
具体的，驱动晶圆中包括垂直方向上的阳极触点，阳极触点周围设置有绝缘介质。
S2：在驱动晶圆上制备与阳极触点一一对应的像素单元，像素单元至少包括沿远离驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的：全方位反射镜结构层、P型欧姆接触层、化合物半导体层和N型欧姆接触层，全方位反射镜结构层包括沿远离驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的ODR金属层以及ODR介质层。
其中，S2可以具体包括如下步骤S21至S24：
S21：在预先准备的化合物半导体晶圆的P型欧姆接触面，制备P型欧姆接触层。
具体的，如图11所示，在化合物半导体晶圆的P型欧姆接触面，通过蒸镀、溅射等方式进行镀膜，以在化合物半导体层30之上制备P型欧姆接触层20。示例性的，镀的ITO膜厚70nm，通过N2环境下550℃高温退火形成欧姆接触，P型欧姆接触层的厚度和形成接触的条件可根据需求调整变化。
S22：将全方位反射镜结构层制备在化合物半导体晶圆和驱动晶圆中的至少一个晶圆的表面上，并将化合物半导体晶圆和驱动晶圆进行键合集成。
具体的，在化合物半导体晶圆和驱动晶圆中的至少一个晶圆的表面上进行ODR金属层以及ODR介质层的制备，进而组合成全方位反射镜结构层，后续进行化合物半导体晶圆和驱动晶圆的键合集成。
在一种可能的实现方式中，S22可以具体包括如下步骤S221至S223：
S221：在化合物半导体晶圆的P型欧姆接触层的表面依次制备垂直堆叠的ODR介质层、ODR金属层。
具体的，可通过等离子体气相沉积、原子层沉积（Atomic Layer Deposition，ALD）的方式在P型欧姆接触层的上方制备ODR介质层，可通过蒸镀、溅射等中的任意一种方式在ODR介质层的上方制备ODR金属层。全方位反射镜结构制备完成后的剖面图如图12所示，P型欧姆接触层20之上制备有ODR介质层12、ODR金属层11。
进一步的，在制备完成ODR介质层之后，还可以包括如下步骤：在ODR介质层中开设至少一个金属通孔。通过至少一个金属通孔，增强ODR金属层和P型欧姆接触层的电气连接。具体的，可以使用等离子干法刻蚀等图形化刻蚀方案对ODR介质层进行刻蚀，形成通孔，再对通孔填充金属材料，以完成金属通孔的制备，对应的剖面图如图13所示，ODR介质层12中具有金属通孔123。
S222：在ODR金属层的表面、驱动晶圆的表面分别镀导电材料形成第一键合层、第二键合层。
S223：使用第一键合层、第二键合层进行化合物半导体晶圆和驱动晶圆的键合集成。
键合集成完成后的剖面图如图14所示，驱动晶圆100和全方位反射镜结构层10之间具有键合层80。
在另一种可能的实现方式中，S22可以具体包括如下步骤S224至S226：
S224：在驱动晶圆的表面制备ODR金属层以及包覆ODR金属层的第二ODR介质层，ODR金属层与阳极触点相连接。
具体的，在驱动晶圆的阳极触点上制备图形化的ODR金属层后，再使用SiO2、Si3N4、Al2O3、Nb2O5、Ti3O5等透明介质层的一种或多种的叠层，对ODR金属层进行覆盖，形成第二ODR介质层。
S225：在化合物半导体晶圆的P型欧姆接触面的表面制备第一ODR介质层。
具体的，使用SiO2、Si3N4、Al2O3、Nb2O5、Ti3O5等透明介质层的一种或多种的叠层，对P型欧姆接触面的表面进行填充，形成第一ODR介质层。
S226：使用第一ODR介质层、第二ODR介质层进行化合物半导体晶圆和驱动晶圆的键合集成。
键合集成完成后的剖面图如图15所示，ODR介质层包括第一ODR介质层121、第二ODR介质层122，且ODR金属层11嵌设于第二ODR介质层122中。
S23：去除化合物半导体晶圆的衬底并进行减薄露出第一N型欧姆接触层，N型欧姆接触层包括第一N型欧姆接触层。
具体的，如图16所示，将完成键合集成的化合物半导体晶圆的衬底进行去除，裸露出N型欧姆接触层并记为第一N型欧姆接触层41。
S24：以P型欧姆接触层为刻蚀截止层，对化合物半导体晶圆进行图形化像素制备，以使得化合物半导体层和N型欧姆接触层凸起于P型欧姆接触层的表面。
具体的，如图17所示，通过半导体光刻和刻蚀工艺将化合物半导体进行图形化像素制备，以P型欧姆接触层20为刻蚀截止层，刻蚀完成后，化合物半导体层30和第一N型欧姆接触层41凸起于P型欧姆接触层20的表面。进一步的，如图18所示，对去除衬底后的第一N型欧姆接触层41进行表面糙化，将像素单元与空气之间的界面变成非平面，减少光出射的全反射，进一步提升光提取效率，该糙化可以通过湿法腐蚀或者干法刻蚀形成。
在一种可能的实现方式中，N型欧姆接触层还包括第二N型欧姆接触层；在露出第一N型欧姆接触层之后，还包括如下步骤：在第一N型欧姆接触层的表面制备第二N型欧姆接触层。
具体的，如图19所示，在第一N型欧姆接触层41的表面制备N型欧姆接触作为第二N型欧姆接触层42，该第二N型欧姆接触层42可以是ITO、ZnO这类的透明导电层，也可以是Au、Ge、Ni、Al、Cr、Ti这类的金属的单层或者叠层，该第二N型欧姆接触层42可以是覆盖像素单元的整个表面，也可以是部分区域。
S3：构造阳极连接结构，以连接像素单元中的ODR金属层、P型欧姆接触层，且ODR金属层与阳极触点电连接。
在一种可能的实现方式中，S3可以具体包括如下步骤S31至S33：
S31：以ODR金属层为刻蚀截止层，对像素单元间的P型欧姆接触层、ODR介质层进行图形化刻蚀，且刻蚀后每个像素单元中P型欧姆接触层、ODR介质层对应的表面尺寸大于化合物半导体层对应的表面尺寸。
具体的，如图20所示，通过图形化刻蚀，将像素单元间部分P型欧姆接触层20、ODR介质层12刻穿，裸露出ODR金属层11，P型欧姆接触层20、ODR介质层12对应的表面尺寸相同，且大于化合物半导体层30对应的表面尺寸。
S32：在P型欧姆接触层的部分上表面、ODR介质层的侧面、ODR金属层裸露出的上表面制备导电材料。
具体的，如图21所示，进行P型欧姆接触层20和ODR金属层11之间的连接，并通过ODR金属层11与阳极完成连接，该连接可以采用图形化蒸镀、溅射、电镀金属等方式中的任意一种来制备导电材料实现，图21中示出了两种可能性的阳极连接方式。
S33：以驱动晶圆为刻蚀截止层，对ODR金属层至驱动晶圆的结构进行图形化刻蚀，以将不同像素单元进行隔离，并得到将每个像素单元中的ODR金属层、P型欧姆接触层进行相连接的阳极连接结构。
具体的，如图22所示，通过图形化刻蚀，将阳极连接结构60、ODR金属层11、键合层80一并完成隔离，实现像素化。可以理解的是，若采用上文中所介绍的利用全方位反射镜结构层的结构设计，以实现键合集成的技术方案，则不包括键合层80，此步骤中将阳极连接结构60、ODR金属层11一并完成隔离即可。
S4：在像素单元的周围进行介质沉积，以形成绝缘层。
具体的，如图23所示，通过等离子体沉积、溅射、原子层沉积等中的任意一种方式，进行介质层沉积，该介质层可以是SiO2、Si3N4、Al2O3等介质层的单层或叠层，形成绝缘层50，需要时可以使用化学机械抛光 (Chemical Mechanical Polishing，CMP)对绝缘层50进行表面平坦化处理。
S5：构造共阴极，以连接任一像素单元中的N型欧姆接触层。
在一种可能的实现方式中，S5可以具体包括如下步骤S51至S52：
S51：对绝缘层进行平坦化或图形化刻蚀，以裸露出像素单元的N型欧姆接触层。
S52：在N型欧姆接触层的表面、绝缘层的表面进行透明导电膜沉积，以形成共阴极。
具体的，如图1至图3所示，可通过溅射、蒸镀等方式进行透明导电膜沉积，以形成共阴极70。
在一种可能的实现方式中，在通过S5构造完共阴极之后，还包括如下步骤：在共阴极的表面制备金属增强结构，且金属增强结构的投影处于相邻两个像素单元的中间。
具体的，如图6、图7所示，在共阴极70上制备金属增强结构91进行电流扩展和发光角度及亮度的提升，该金属增强结构91可以通过图形化蒸镀、溅射实现，也可以通过镀膜后刻蚀实现。示例性的，通过Ni、Al、Ti、Au叠层图形化镀膜实现金属增强结构，通过金属增强结构的金属实现更好的电流扩展，同时金属增强结构形成的腔体可以约束发光分布并提升亮度。
在一种可能的实现方式中，在通过S5构造完共阴极之后，还包括如下步骤：在共阴极的表面制备微透镜，且微透镜的投影正对像素单元。
具体的，如图8、图9所示，通过在共阴极70上制备微透镜92实现亮度提升，可利用PSG（磷酸盐玻璃）、BPSG（硼磷硅酸盐玻璃）工艺或采用TEOS（四乙氧基硅烷）、TEPO（磷酸三乙酯）等沉积源制备的无机氧化硅或氮氧化物具有流动性的特征，将沉积的无机透明材料自然生长为微透镜。
可以理解的是，上述金属增强结构和微透镜可进行整合实现，本申请对此并不加以限制。
综上所述，本申请实施例所提供的微显示发光像素的制备方法，通过非对准键合集成方案制备微显示发光像时，引入全方位反射镜结构，以及引入相应的阳极连接结构、共阴极素，在基于非对准键合集成方案，成本、像素尺寸和精度都存在优势的同时，可以提升微显示发光像素的光提取效率，进而提升亮度。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，即可将任意多个实施例进行组合，从而获得应对不同应用场景的需求，均在本申请的保护范围内，在此不再一一赘述。
Claims (19)
1.一种具有全方位反射镜结构的微显示发光像素，其特征在于，所述微显示发光像素包括：
驱动晶圆，所述驱动晶圆中包括阳极触点；
显示模组，所述显示模组设于所述驱动晶圆之上，所述显示模组中包括所述阳极触点一一对应的像素单元以及围绕在所述像素单元周围的绝缘层，所述像素单元至少包括沿远离所述驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的：全方位反射镜结构层、P型欧姆接触层、化合物半导体层和N型欧姆接触层；
其中，所述全方位反射镜结构层包括沿远离所述驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的ODR金属层以及ODR介质层，每个所述像素单元中的所述ODR金属层、所述P型欧姆接触层通过阳极连接结构进行连接，且所述ODR金属层与所述阳极触点电连接，任一所述像素单元中的所述N型欧姆接触层通过共阴极进行连接；
所述阳极连接结构，包括：第一连接结构，所述第一连接结构水平贴合于所述P型欧姆接触层的部分上表面；第二连接结构，所述第二连接结构垂直贴合于所述P型欧姆接触层、所述ODR介质层的侧面，所述第二连接结构的一端与所述第一连接结构的一端相连接，另一端与所述ODR金属层的上表面相连接。
2.根据权利要求1所述的微显示发光像素，其特征在于，
所述绝缘层的顶部与所述N型欧姆接触层的顶部齐平，所述共阴极水平覆盖在所述绝缘层、所述N型欧姆接触层的顶部之上；
或，
所述绝缘层的顶部高于所述N型欧姆接触层的顶部，所述共阴极包括：覆盖在所述绝缘层的顶部之上的第一共阴极部分、覆盖在所述N型欧姆接触层的顶部之上的第二共阴极部分，且所述第一共阴极部分与所述第二共阴极部分相连。
3.根据权利要求1或2所述的微显示发光像素，其特征在于，所述显示模组中还包括：设置于所述ODR金属层之下的第一键合层，所述驱动晶圆中还包括：设置于所述驱动晶圆靠近所述显示模组一面的第二键合层，所述第一键合层和所述第二键合层组成键合层；
所述显示模组和所述驱动晶圆通过所述第一键合层、所述第二键合层完成键合集成，且所述第一键合层、所述第二键合层采用导电材料。
4.根据权利要求1或2所述的微显示发光像素，其特征在于，所述ODR介质层包括：设置于所述P型欧姆接触层之下的第一ODR介质层，设置于所述驱动晶圆靠近所述显示模组一面的第二ODR介质层，所述ODR金属层与所述第二ODR介质层相连接，且所述ODR金属层与所述阳极触点相连接；
所述显示模组和所述驱动晶圆通过所述第一ODR介质层、第二ODR介质层完成键合集成，且所述第一ODR介质层、所述第二ODR介质层采用不导电材料。
5.根据权利要求1或2所述的微显示发光像素，其特征在于，所述ODR介质层中开设有至少一个金属通孔，所述至少一个金属通孔的一端与所述P型欧姆接触层相连接，另一端与所述ODR金属层相连接。
6.根据权利要求5所述的微显示发光像素，其特征在于，
多个所述金属通孔以固定间隔均匀排布在所述ODR介质层中。
7.根据权利要求1或2所述的微显示发光像素，其特征在于，所述N型欧姆接触层包括：第一N型欧姆接触层和第二N型欧姆接触层；
所述第一N型欧姆接触层是所述化合物半导体层所裸露出的N型欧姆接触层；
所述第二N型欧姆接触层是另设于所述第一N型欧姆接触层的正上方的N型欧姆接触层。
8.根据权利要求1或2所述的微显示发光像素，其特征在于，所述显示模组还包括：金属增强结构；
所述金属增强结构设置于所述共阴极之上，并且投影处于相邻两个所述像素单元的中间。
9.根据权利要求1或2所述的微显示发光像素，其特征在于，所述显示模组还包括：微透镜；
所述微透镜设置于所述共阴极之上，并且投影正对所述像素单元。
10.根据权利要求1或2所述的微显示发光像素，其特征在于，所述ODR金属层的材料包括如下中的至少一种：
银、铝。
11.一种微显示发光像素的制备方法，其特征在于，所述方法用于制备如权利要求1至10任一项所述的微显示发光像素，所述方法包括：
准备驱动晶圆，所述驱动晶圆中包括阳极触点；
在所述驱动晶圆上制备与所述阳极触点一一对应的像素单元，所述像素单元至少包括沿远离所述驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的：全方位反射镜结构层、P型欧姆接触层、化合物半导体层和N型欧姆接触层，所述全方位反射镜结构层包括沿远离所述驱动晶圆的方向依次垂直堆叠的ODR金属层以及ODR介质层；
构造阳极连接结构，以连接所述像素单元中的所述ODR金属层、所述P型欧姆接触层，且所述ODR金属层与所述阳极触点电连接；
在所述像素单元的周围进行介质沉积，以形成绝缘层；
构造共阴极，以连接任一所述像素单元中的所述N型欧姆接触层；
其中，所述构造阳极连接结构，以连接所述像素单元中的所述ODR金属层、所述P型欧姆接触层，包括：
以所述ODR金属层为刻蚀截止层，对像素单元间的所述P型欧姆接触层、所述ODR介质层进行图形化刻蚀，且刻蚀后每个像素单元中所述P型欧姆接触层、所述ODR介质层对应的表面尺寸大于所述化合物半导体层对应的表面尺寸；
在所述P型欧姆接触层的部分上表面、所述ODR介质层的侧面、所述ODR金属层裸露出的上表面制备导电材料；
以所述驱动晶圆为刻蚀截止层，对所述ODR金属层至所述驱动晶圆的结构进行图形化刻蚀，以将不同像素单元进行隔离，并得到将每个像素单元中的所述ODR金属层、所述P型欧姆接触层进行相连接的阳极连接结构。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在所述驱动晶圆上制备与所述阳极触点一一对应的像素单元，包括：
在预先准备的化合物半导体晶圆的P型欧姆接触面，制备P型欧姆接触层；
将所述全方位反射镜结构层制备在所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆中的至少一个晶圆的表面，并将所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆进行键合集成；
去除所述化合物半导体晶圆的衬底并进行减薄露出第一N型欧姆接触层，所述N型欧姆接触层包括所述第一N型欧姆接触层；
以所述P型欧姆接触层为刻蚀截止层，对所述化合物半导体晶圆进行图形化像素制备，以使得所述化合物半导体层和所述N型欧姆接触层凸起于所述P型欧姆接触层的表面。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述将所述全方位反射镜结构层制备在所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆中的至少一个晶圆的表面，并将所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆进行键合集成，包括：
在所述化合物半导体晶圆的P型欧姆接触层的表面依次制备垂直堆叠的ODR介质层、ODR金属层；
在所述ODR金属层的表面、所述驱动晶圆的表面分别镀导电材料形成第一键合层、第二键合层；
使用所述第一键合层、所述第二键合层进行所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆的键合集成。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述将所述全方位反射镜结构层制备在所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆中的至少一个晶圆的表面，并将所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆进行键合集成，包括：
在所述驱动晶圆的表面制备所述ODR金属层以及包覆所述ODR金属层的第二ODR介质层，所述ODR金属层与所述阳极触点相连接；
在所述化合物半导体晶圆的P型欧姆接触面的表面制备第一ODR介质层；
使用所述第一ODR介质层、所述第二ODR介质层进行所述化合物半导体晶圆和所述驱动晶圆的键合集成。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述N型欧姆接触层还包括第二N型欧姆接触层；
在露出第一N型欧姆接触层之后，所述方法还包括：
所述第一N型欧姆接触层的表面制备所述第二N型欧姆接触层。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在制备完成所述ODR介质层之后，所述方法还包括：
在所述ODR介质层中开设至少一个金属通孔。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述构造共阴极，以连接任一所述像素单元中的所述N型欧姆接触层，包括：
对所述绝缘层进行平坦化或图形化刻蚀，以裸露出所述像素单元的所述N型欧姆接触层；
在所述N型欧姆接触层的表面、所述绝缘层的表面进行透明导电膜沉积，以形成所述共阴极。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在构造完所述共阴极之后，所述方法还包括：
在所述共阴极的表面制备微透镜，且所述微透镜的投影正对所述像素单元。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在构造完所述共阴极之后，所述方法还包括：
在所述共阴极的表面制备金属增强结构，且所述金属增强结构的投影处于相邻两个所述像素单元的中间。
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