TWI852561B - 全無機上轉換顯示器 - Google Patents

Abstract

一種全無機上轉換顯示器，包括具依序堆疊的共電極、基板、緩衝層、吸收層、覆蓋層與露出覆蓋層接觸區的鈍化層、連接接觸區的電極及連接電極的焊料凸塊的PD陣列及LED陣列。LED陣列具基板、發光晶粒、共電極、鈍化層及焊料凸塊。各發光晶粒具依序形成於基板且彼此連接的第一層、發光層、第二層及像素電極。LED陣列的共電極設於第一層並圍繞發光層，其鈍化層覆蓋發光晶粒與共電極並露出像素電極與共電極端緣，其焊料凸塊連接像素電極。PD陣列基板與各第一層及各接觸區與各第二層所含導電型載子彼此相反，且PD陣列與LED陣列的焊料凸塊經覆晶鍵合。

Description

全無機上轉換顯示器

本發明是有關於一種升頻裝置(up-converter)，特別是指一種全無機上轉換顯示器。

眾所周知的上轉換元件(也稱為升頻裝置)一般可被分為以下四種：無機光電二極體結合無機發光二極體(PD-LED)、無機光電二極體結合有機發光二極體(PD-OLED)、有機光電二極體結合有機發光二極體(OPD-OLED)，及膠體量子點(colloidal quantum dot，CQD)。

採用III-V族無機化合物半導體製作上轉換元件的方式有兩種，一者是在磊晶階段便將LED與PD的膜層結構直接磊晶成長(direct epitaxial growth)在同一基板上，另一者是將LED磊晶片與PD磊晶片進行熔融接合(wafer fusion)，使LED與PD兩種磊晶片鍵合在一起，再進行後續的元件製程。前者將LED膜層結構與PD膜層結構直接磊晶成長在同一基板上，需特別考慮到材料晶格 匹配度(lattice match)的選擇、材料組成比例與能隙的關係等問題。後者的晶片熔融與鍵合則需要選擇適當的溫度、壓力、與氣體，將LED磊晶片與PD磊晶片鍵合在一起，其溫度與壓力的不當都會造成晶片的破裂或界面缺陷的產生。因此，目前能夠製作上轉換元件的晶片熔融鍵合尺寸也只有1mm×1mm，且所製作出的上轉換元件的良率偏低，光電轉換效率也低，並僅停留在實驗室階段，難以達到量產的規模。

現今製作上轉換顯示器都以全有機上轉換元件或含有膠體量子點的全有機上轉換元件為主流。因為有機上轉換元件或OLED具有垂直電流流通趨勢，所以全有機上轉換元件可以直接以大面積製作成無像素(pixelless)的顯示器。然而，這樣的顯示器發光波段大都侷限在綠光或少數的紅光，能夠照射的光源也都侷限於1000nm以下的紅外光雷射光，其光電轉換效率也幾乎在10%以下。此外，目前最高的光對光頻率也只有20kHz。更重要的是這樣的顯示器，其發光成像幾乎都只有將紅外光雷射穿過黑色膠片的英文字母孔徑，很難做為實際場域的應用。雖然使用全有機上轉換元件或PD-OLED的混合上轉換元件，其對晶格匹配的要求遠沒有無機半導體嚴格。然而，由於有機層具有大的橫向擴散電流、漏電流以及不利的界面層，仍然存在有紅外到可見光之上轉換效率低，及需要使用高偏壓等問題。

基於上轉換元件對於後端的應用甚廣，如，夜間顯示器、生醫影像與病理化驗等。因此，相關業者無不尋求上轉換元件的改良以擴增其用途。儘管與有機的上轉換元件相比，全無機的PD-LED具有優異的光電特性，如申請人於中華民國第TWI684801證書號發明專利案所公開的光轉換元件。然而，如同前面所提到的，全無機上轉換元件的製程中的諸多瓶頸，它們仍然逐漸地被放棄。

經上述說明可知，解決全無機上轉換元件因晶格不匹配度(lattice mismatch)所致的問題以及降低驅動電壓並提升光對光的頻率響應，是本案所屬技術領域中的相關技術人員有待突破的課題。

因此，本發明的目的，即在提供一種能解決全無機上轉換元件因晶格不匹配度所致的問題以降低驅動電壓並提升光對光的頻率響應的全無機上轉換顯示器。

於是，本發明之全無機上轉換顯示器，包括一光電二極體陣列，及一發光二極體陣列。

該光電二極體陣列包括一含有第一導電型載子的基板、一形成於該基板的一第一表面上的緩衝層(buffer layer)、一形成於該緩衝層上的吸收層(absorption layer)、一形成於該吸收層上的覆蓋層(cap layer)、一形成於該覆蓋層上並裸露出該覆蓋層的 一接觸區陣列的圖案化鈍化層、一連接該基板的共電極、一電極陣列，及一焊料凸塊(solder bumps)陣列。該光電二極體陣列的共電極呈現該第一導電型的電性。該覆蓋層的各接觸區含有相反於該第一導電型的第二導電型載子。該光電二極體陣列的各電極連接各自所對應的接觸區並呈現該第二導電型的電性。該光電二極體陣列的各焊料凸塊連接各自所對應的電極。

該發光二極體陣列包括一基板、一發光晶粒陣列、一共電極、一圖案化鈍化層，及一焊料凸塊陣列。各發光晶粒具有一形成於該基板之上並含有第一導電型載子的第一層、一形成於各自所對應的第一層之上並含有第二導電型載子的第二層、一夾置於各自所對應的第一層與第二層間的發光層，及一呈現該第二導電型電性並電性連接各自所對應的第二層的像素電極，且該等發光晶粒的第一層彼此連接。該發光二極體陣列的共電極呈現該第一導電型電性，且設置於各發光晶粒的第一層上以圍繞各自所對應的發光層。該發光二極體陣列的圖案化鈍化層覆蓋該發光晶粒陣列與該共電極，並裸露出各像素電極與該共電極的一端緣。該發光二極體陣列的各焊料凸塊連接各自所對應的像素電極。在本發明中，該光電二極體陣列的各焊料凸塊是經覆晶鍵合至該發光二極體陣列的各焊料凸塊上。

本發明的功效在於：該光電二極體陣列與發光二極體陣 列因形成在各自的基板上而不受晶格匹配度的影響，且該光電二極體陣列的各焊料凸塊經由覆晶鍵合技術與該發光二極體陣列的各焊料凸塊進行結合，能解決因晶格匹配所致的問題。此外，該光電二極體陣列與發光二極體陣列兩者同為無機半導體材料，能降低驅動電壓並提升光對光的頻率響應。

2:光電二極體

21:基板

211:第一表面

212:第二表面

22:緩衝層

23:吸收層

24:覆蓋層

241:接觸區

25:圖案化鈍化層

26:共電極

27:電極

28:焊料凸塊

3:發光二極體

31:基板

32:發光晶粒

320:緩衝層

321:第一層

322:第二層

323:發光層

324:像素電極

325:電流擴散層

33:共電極

34:圖案化鈍化層

35:焊料凸塊

4:SWIR無機的MicroPD陣列

41:n⁺-InP(100)基板

411:上表面

412:下表面

42:膜層結構

421:未摻雜的InP緩衝層

422:未摻雜的In_0.53Ga_0.47As吸收層

423:未摻雜的InP覆蓋層

4231:p⁺-InP接觸區

43:SiNx鈍化層

430:通孔

44:P-金屬

45:N-金屬

46:In凸塊

5:以AlGaInP為主的MicroLED陣列

51:c面藍寶石轉移基板

510:SiOx薄膜

511:表面

52:第一膜層結構

521:p-GaAs歐姆接觸層

522:p-AlGaInP電子包覆層

523:p-AlInP電子包覆層

524:AlInP/AlGaInP多量子井

525:n-AlInP電洞包覆層

526:n-GaP歐姆接觸層

53:圖案化ITO層

54:圖案化Ni層

55:圖案化SiO2層

550:通孔

56:像素陽極

57:共陰極

58:圖案化Al₂O₃鈍化層

580:通孔

59:In凸塊

6:以GaInN為主的MicroLED陣列

61:c面圖案化藍寶石基板

62:第二膜層結構

621:未摻雜的GaN緩衝層

622:n⁺-GaN接觸層

623:In_1-xGa_xN/AlGaN的多量子井

624:p-AlGaN限制層

625:p-GaN覆蓋層

63:圖案化ITO層

64:圖案化Ni層

65:圖案化SiO2層

650:通孔

66:像素陽極

67:共陰極

68:圖案化Al₂O₃鈍化層

680:通孔

69:In凸塊

7:可見光成像系統

71:IR雷射光裝置

72:黑色遮罩

73:IR透鏡

74:電源供應器

75:相機

76:鎢絲燈泡

8:另一可見光成像系統

9:夜間照相機

90:紅外影像

91:鏡頭

911:IR聚焦透鏡

912:可見光聚焦透鏡

913:CMOS場效電晶體影像感測器

a:相機光軸

D:全無機上轉換顯示器

X:光軸方向

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一正視示意圖，說明本發明的全無機上轉換顯示器的一實施例；圖2是一正視示意圖，說明本發明的全無機上轉換顯示器的一具體例的一短波紅外(SWIR)無機的微型光電二極體陣列(以下稱MicroPD陣列)的膜層結構；圖3是一正視示意圖，說明本發明該具體例的一以AlGaInP為主的微型發光二極體陣列(以下稱MicroLED陣列)的膜層結構；圖4是一正視示意圖，說明本發明該具體例的一以GaInN為主的MicroLED陣列的膜層結構；圖5是一場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)截面影像，說明本發明該具體例的SWIR無機的MicroPD陣列的In凸塊經覆晶鍵 合至該以GaInN為主的MicroLED陣列的In凸塊的顯微影像；圖6是一彩色影像，圖6(a)至圖6(g)分別說明經1550nm的雷射光照射所激發的512×512的全無機上轉換顯示器的紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紫色與黃綠色(以下稱UV-A)的影像；圖7a是一光電流(photocurrent)與光響應度(photoresponsivity)對輸入雷射光功率關係圖，說明以1550nm的輸入雷射光功率激發到紅色、橙色與黃色的512×512的全無機上轉換顯示器，其分別偏壓在9V、9V與8V；圖7b是一光電流與光響應度對輸入雷射光功率關係圖，說明以1550nm的輸入雷射光功率激發到綠色、藍色、紫色與UV-A的512×512的全無機上轉換顯示器，其分別偏壓於4V、6V、5V與5V；圖8a是一輸出功率、外部量子效率(external quantum efficiency)與電源效率(power-to-power efficiency)對輸入雷射光功率的關係圖，說明以1550nm的輸入雷射光功率激發到紅色、橙色與黃色的512×512的全無機上轉換顯示器，其分別偏壓在9V、9V與8V；圖8b是一輸出功率、外部量子效率與電源效率對輸入雷射光功率的關係圖，說明以1550nm的輸入雷射光功率激發到綠色、藍色、紫色與UV-A的512×512的全無機上轉換顯示器，其分別 偏壓於4V、6V、5V與5V；圖9是一經量測的頻率響應；圖10是一可見光成像系統的示意圖；圖11是一黑色遮罩的一成形孔徑的圖樣；圖12是經圖10的可見光成像系統所取得的紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紫色與UV-A之512×512的全無機上轉換顯示器分別偏壓在9V、9V、8V、4V、6V、5V與5V的清大校徽的影像；圖13是經圖10的可見光成像系統所取得的紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紫色與UV-A之512×512的全無機上轉換顯示器分別偏壓在9V、9V、8V、4V、6V、5V與5V的熊貓的影像；圖14是經圖10的可見光成像系統所取得的紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紫色與UV-A之512×512的全無機上轉換顯示器分別偏壓在9V、9V、8V、4V、6V、5V與5V的豹的影像；圖15是經圖10的可見光成像系統所取得的紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紫色與UV-A之512×512的全無機上轉換顯示器分別偏壓在9V、9V、8V、4V、6V、5V與5V的NTHU的影像；圖16是經圖10的可見光成像系統所取得的紅色、橙色、黃色、 綠色、藍色、紫色與UV-A之512×512的全無機上轉換顯示器分別偏壓在9V、9V、8V、4V、6V、5V與5V的ODEL的影像；圖17是一示意圖，說明本發明的全無機上轉換顯示器應用於一夜間照相機；圖18是另一可見光成像系統的示意圖；及圖19是彩色影像，圖19(a)至(h)分別說明經圖18的可見光成像系統所取得的原始、紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紫色及UV-A之512×512的全無機上轉換顯示器的鎢絲影像，其分別偏壓於0V、9V、9V、8V、4V、6V、5V與5V。

參閱圖1，本發明之全無機上轉換顯示器D的一實施例，包括一光電二極體2陣列，及一發光二極體3陣列。

該光電二極體2陣列包括一含有第一導電型載子的基板21、一形成於該基板21的一第一表面211上的緩衝層22、一形成於該緩衝層22上的吸收層23、一形成於該吸收層23上的覆蓋層24、一形成於該覆蓋層24上並裸露出該覆蓋層24的一接觸區241陣列的圖案化鈍化層25、一連接該基板21的共電極26、一電極27陣列，及一焊料凸塊28陣列。該光電二極體2陣列的共電極26呈現該第一 導電型的電性。該覆蓋層24的各接觸區241含有相反於該第一導電型的第二導電型載子。該光電二極體2陣列的各電極27連接各自所對應的接觸區241，並呈現該第二導電型的電性。該光電二極體2陣列的各焊料凸塊28連接各自所對應的電極27。在本發明該實施例中，該光電二極體2陣列的共電極26是形成於該基板21的一相反於該第一表面211的第二表面212上。

適用於本發明該實施例的光電二極體2可以是以IV族半導體材料為主或以III-V族半導體材料所構成的累崩光電二極體(avalanche photodiode，APD)或p-i-n光電二極體(positive-intrinsic-negative photodiode，p-i-n PD)。

該發光二極體3陣列包括一基板31、一發光晶粒32陣列、一共電極33、一圖案化鈍化層34，及一焊料凸塊35陣列。各發光晶粒32具有一形成於該基板31上的緩衝層320、一形成於該緩衝層320上並含有第一導電型載子的第一層321、一形成於各自所對應的第一層321之上並含有第二導電型載子的第二層322、一夾置於各自所對應的第一層321與第二層322間的發光層323，及一呈現該第二導電型電性並電性連接各自所對應的第二層322的像素電極324，且該等發光晶粒32的第一層321是彼此連接。該發光二極體3陣列的共電極33是呈現該第一導電型電性，且設置於各發光晶粒32的第一層321上以圍繞各自所對應的發光層323。該發光二極體 3陣列的圖案化鈍化層34是覆蓋該發光晶粒32陣列與該共電極33，並裸露出各像素電極324與該共電極33的一端緣。該發光二極體3陣列的各焊料凸塊35是連接各自所對應的像素電極324。在本發明該實施例中，該光電二極體2陣列的各焊料凸塊28是經覆晶鍵合至該發光二極體3陣列的各焊料凸塊35上。

較佳地，各發光晶粒32還具有一電流擴散層325。各發光晶粒32的電流擴散層325是夾置於各自所對應的像素電極324與第二層322間。適用於本發明該實施例的各焊料凸塊28、35是一選自由下列所構成的群組的金屬材料所製成：銦(In)、金(Au)、錫(Sn)、金銦合金、金錫合金、銦錫合金、金銦錫合金、錫鉛合金、金鍺合金，及金矽(Si)合金。

在本發明該實施例中，該光電二極體2陣列的基板21所含有的第一導電型載子是N型載子，該光電二極體2陣列的覆蓋層24的各接觸區241所含有的第二導電型載子是P型載子，該光電二極體2陣列的共電極26是一共陰極，且該光電二極體2陣列的各電極27是一陽極；該發光晶粒32陣列的第一層321所含有的第一導電型載子是N型載子，該發光晶粒32陣列的第二層322所含有的第二導電型載子是P型載子，該發光二極體3陣列的共電極33是一共陰極，且各發光晶粒32的像素電極324是一像素陽極。

本發明該光電二極體2陣列是一毫微米型光電二極體陣 列、一次毫微米型光電二極體陣列，或一微型光電二極體陣列；本發明該發光二極體3陣列是一毫微米型發光二極體陣列、一次毫微米型發光二極體陣列，或一微型發光二極體陣列。在本發明該實施例中，該光電二極體2陣列與該發光二極體3陣列分別是以該微型光電二極體陣列與該微型發光二極體陣列為例做說明，但不限於此。

本發明根據該實施例提供一具體例，在本發明該具體例的全無機上轉換顯示器D中，是以512×512像素為例做說明；也就是說，本發明該具體例是以512×512的MicroPD(p-i-n平面型的MicroPD)陣列的各陽極上的焊料凸塊覆晶鍵合至512×512的平台型(mesa-type)的MicroLED陣列的各像素陽極上的焊料凸塊為例做說明，它具有15μm的像素尺寸與21μm的間距，且解析度能達到1210的PPI值。具體來說，本發明該具體例是在製作出複數512×512的全無機上轉換顯示器後以各自進行其電性分析與後端應用。因此，所製作的512×512的全無機上轉換顯示器包括複數短波紅外(以下稱SWIR)無機(InGaAs/InP)的MicroPD陣列4(請見圖2，僅顯示單一個SWIR無機的MicroPD陣列4)、複數以AlGaInP為主的MicroLED陣列5(見圖3，僅顯示單一個以AlGaInP為主的MicroLED陣列5)，及複數以GaInN為主的MicroLED陣列6(見圖4，僅顯示單一個以GaInN為主的MicroLED陣列6)；其中，一部分的各SWIR無機的MicroPD陣列 4的一陽極陣列上的焊料凸塊是各自對應地覆晶鍵合至各自所對應的以AlGaInP為主的MicroLED陣列5的一陽極陣列上的焊料凸塊，且剩餘部分的各SWIR無機的MicroPD陣列4的一陽極陣列上的焊料凸塊是各自對應地覆晶鍵合至各自所對應的以GaInN為主的MicroLED陣列6的一陽極陣列上的焊料凸塊。本發明該具體例的各512×512的全無機上轉換顯示器的具體製法，是詳細說明如下。

<各SWIR無機的MicroPD陣列4的製程>

首先，各SWIR無機的MicroPD陣列4的一膜層結構42是經有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)在一經S摻雜的n⁺-InP(100)基板41的一上表面411上依序磊晶成長一0.5μm之未摻雜的InP緩衝層421、一3μm之未摻雜的In_0.53Ga_0.47As吸收層(absorption layer)422，與一1μm之未摻雜的InP覆蓋層(cap layer)423。所設計之厚度為3μm的未摻雜的In_0.53Ga_0.47As吸收層422是預期具有更高的光電流，從而具有更高的光響應性。

接著，採用電漿輔助化學氣相沉積法(PECVD)在300℃和20W的電漿功率的條件下於各自對應的未摻雜的InP覆蓋層423上沉積一300nm的SiNx介電層，以做為後續在實施快速熱擴散(以下簡稱RTD)時的一遮罩使用，並在最終做為各SWIR無機的MicroPD陣列4的一SiNx鈍化層43。對於各SWIR無機的 MicroPD(p-i-n平面型的MicroPD)陣列4的一p型接觸區的製作來說，其依序包括(一)實施一窗口陣列製程、(二)實施一Zn的驅入製程，及(三)實施一濕蝕刻製程，並詳細說明如下。此處須先說明的是，各300nm的SiNx鈍化層43是分兩階段成膜，且每階段的成膜厚度均為150nm。

各SWIR無機的MicroPD陣列4的窗口陣列製程是將完成第一階段的SiNx鈍化層43後的n⁺-InP(100)基板41依序浸泡於丙酮/異丙醇(以下簡稱ACE/IPA)溶液中5分鐘、以去離子水清洗3分鐘，並以氮氣槍乾燥。接著，於各第一階段所完成的SiNx鈍化層43上依序沉積一第一SiO2層(圖未示)、通過微影製程於各第一SiO2層上形成一第一圖案化負型光阻層(圖未示)以局部裸露出各第一SiO2層、以反應式離子蝕刻法(RIE)移除裸露於各第一圖案化負型光阻層外的第一SiO2層且移除其下方的SiNx鈍化層43，及剝離各第一圖案化負型光阻層，從而於各自所對應的第一SiO2層與該150nm的SiNx鈍化層43定義出一裸露出各自所對應的未摻雜的InP覆蓋層423的窗口陣列，各窗口直徑為15μm，且相鄰窗口間距為21μm。

在各SWIR無機的MicroPD陣列4的Zn驅入製程中，是先使形成有各窗口陣列的各n⁺-InP(100)基板41依序浸泡於ACE/IPA溶液中5分鐘、以去離子水清洗3分鐘，並以氮氣槍吹乾。 此外，於複數藍寶石晶圓(圖未示)上各自塗佈一鋅磷摻質塗層(Zinc phosphorus dopant coating，以下簡稱ZPDC)以作為一Zn摻質源(dopant source)，使塗佈有各ZPDC的藍寶石晶圓各自成為一源晶圓(source wafer)後，將各源晶圓放置於一加熱板上(200℃)加熱3分鐘；其中，該ZPDC是一含有Zn與P之摻質的有機溶劑混合物。然後，將各源晶圓面向各自所對應的n⁺-InP(100)基板41的第一SiO2層，使各ZPDC與各自所對應的第一SiO2層面對面地靠近並放在一接近密閉的石墨治具(圖未示)中，以內含有氮氣的快速退火(RTA)爐加熱(升溫速率20℃/sec，540℃實施30秒)來實施RTD，使各ZPDC中的鋅蒸氣揮發而朝向各自所對應的第一SiO2層的各窗口擴散至各自所對應的未摻雜的InP覆蓋層423內，以成為各SWIR無機的MicroPD陣列4的一p⁺-InP接觸區4231陣列，從而完成各自所對應的Zn驅入製程；其中，各p⁺-InP接觸區4231的電洞濃度約為5×10¹⁸cm^-3。

各SWIR無機的MicroPD陣列4的濕蝕刻製程是將形成有各p⁺-InP接觸區4231的各n⁺-InP(100)基板41依序浸泡於緩衝氧化蝕刻劑(BOE)中20秒以蝕刻掉各自所對應的第一SiO2層、以去離子水清洗3分鐘，並以氮氣槍吹乾。

在完成各SWIR無機的MicroPD陣列4的p型接觸區的製作後，是實施一P-金屬的沉積。詳細來說，各P-金屬的沉積是先通 過PECVD在各SWIR無機的MicroPD陣列4的SiNx鈍化層43與p⁺-InP接觸區4231上沉積一1μm的第二SiO2層(圖未示)以作為一絕緣層；接著，以微影製程於各第二SiO2層上形成一第二圖案化負型光阻層(圖未示)使部份第二SiO2層裸露於各自所對應的第二圖案化負型光阻層外，再以乾蝕刻法移除裸露於各自所對應的第二圖案化負型光阻層外的第二SiO2層及其第二SiO2層下方的SiNx鈍化層43，從而於各第二SiO2層與SiNx鈍化層43定義出直徑為3.5μm並裸露出各p⁺-InP接觸區4231且用於設置銦焊料凸塊的一通孔430陣列；後續，以熱蒸鍍法在各第二負型光阻層上與各p⁺-InP接觸區4231上沉積一15nm/120nm的Cr/AuZn多層膜以作為各SWIR無機的MicroPD陣列4的一P-金屬(也就是，陽極)44；最後，將形成有各15nm/120nm的Cr/AuZn多層膜的各n⁺-InP(100)基板41浸泡於丙酮中直到披覆於各第二負型光阻層上的15nm/120nm的Cr/AuZn多層膜剝離後，並以BOE移除各自所對應的第二SiO2層且依序浸泡於ACE/IPA溶液中5分鐘、以去離子水清洗3分鐘、以氮氣槍吹乾，並以120℃的紫外光-臭氧烘乾30分鐘，從而完成各SWIR無機的MicroPD陣列4的P-金屬的沉積。

在完成各SWIR無機的MicroPD陣列4的P-金屬的沉積後，是實施一N-金屬的沉積。詳細來說，各N-金屬的沉積是先通過PECVD在各SWIR無機的MicroPD陣列4的n⁺-InP(100)基板41 的一下表面412上沉積一1μm的第三SiO2層(圖未示)；接著，以微影製程於各第三SiO2層上形成一第三圖案化負型光阻層(圖未示)使部份第三SiO2層裸露於各自所對應的第三圖案化負型光阻層外，再以乾蝕刻法移除裸露於各自所對應的第三圖案化負型光阻層外的第三SiO2層，從而於各第三SiO2層定義出局部裸露出各n⁺-InP(100)基板41的下表面412的一通孔；後續，以熱蒸鍍法在各第三圖案化負型光阻層上與各n⁺-InP(100)基板41的下表面412上沉積一20nm/100nm/160nm的Au/AuGe/Au多層膜以作為SWIR無機的MicroPD陣列4的一N-金屬45(也就是，共陰極)；最後，將形成有各20nm/100nm/160nm的Au/AuGe/Au多層膜的各n+-InP(100)基板41浸泡於丙酮中直到各第三圖案化負型層上的20nm/100nm/160nm的Au/AuGe/Au多層膜剝離後，再以BOE蝕刻劑移除各自所對應的第三SiO2層，並依序浸泡於ACE/IPA溶液中5分鐘、以去離子水清洗3分鐘、以氮氣槍吹乾，並以120℃的紫外光-臭氧烘乾30分鐘，從而完成各SWIR無機的MicroPD陣列4的N-金屬的沉積。

在完成各P-金屬與各N-金屬的沉積後，將形成有各15nm/120nm的Cr/AuZn多層膜(P-金屬44)與各20nm/100nm/160nm的Au/AuGe/Au多層膜(N-金屬45)的各n⁺-InP(100)基板41設置於N2環境中以400℃退火60秒。在實施完各SWIR無機 的MicroPD陣列4的P-金屬與N-金屬的退火後，以PECVD於各第一階段的SiNx鈍化層43上沉積各自所對應的第二階段的SiNx鈍化層43；之後，經微影製程於各第二階段的SiNx鈍化層43上形成一第四圖案化負型光阻層(圖未示)使部分第二階段的SiNx鈍化層43局部裸露於該各第四圖案化負型光阻層外，並經RIE移除局部裸露於各第四圖案化負型光阻層外第二階段的SiNx鈍化層43，從而於各自所對應的第二階段的SiNx鈍化層43定義出各SWIR無機的MicroPD陣列4側的該通孔430陣列，以使各自所對應的P-金屬44裸露於外，並移除各自所對應的第四圖案化負型光阻層。前述各SWIR無機的MicroPD陣列4側的各通孔430是用以在後續製程中設置各自所對應的一In凸塊(bump)46。

<各MicroLED陣列的製程>

各512×512平台型MicroLED陣列的製造過程是被分為兩個部分，一部分是該等以AlGaInP為主的MicroLED陣列5，另一部份是該等以GaInN為主的MicroLED陣列6。

再參閱圖3，就各以AlGaInP為主的MicroLED陣列5而言，一4英寸的第一膜層結構52首先是經MOCVD磊晶成長在一p-GaAs基板(圖未示)的一表面上。詳細來說，以n面朝上的各第一膜層結構52從下到上依序為一0.4μm的InGaP阻擋層(圖未示)、一0.2μm的p-GaAs歐姆接觸層521、一2μm的p-AlGaInP電子包覆 層522、一0.5μm的p-AlInP電子包覆層523、一0.41μm且五對的AlInP/AlGaInP多量子井(MQW)524、一0.55μm的n-AlInP電洞包覆層525與一1.5μm的n-GaP歐姆接觸層526。在各AlInP/AlGaInP多量子井(MQW)524的(Al_xGa_1-x)_0.52In_0.48P井中的成分x於紅光、橙光與黃光發射時，分別為0.2、0.3與0.4。然後，在各n-GaP歐姆接觸層526的一上表面及複數c面藍寶石轉移基板51的一表面511各自沉積一SiOx薄膜510，使各n-GaP歐姆接觸層526上的SiOx薄膜510面向各自所對應之c面藍寶石轉移基板51的SiOx薄膜510，並在370℃與13500kg的條件下經晶圓鍵合(wafer bonding)90分鐘，從而將各自所對應的第一膜層結構52轉移到各自所對應的c面藍寶石轉移基板51的表面511上(如圖3所示)。接著，使用濕蝕刻劑(NH₄OH：H₂O₂)去除各自所對應的p-GaAs基板以暴露各自所對應的InGaP阻擋層。然後，以混合酸蝕刻劑(HCl：H₃PO₄)去除各自所對應的InGaP阻擋層。後續，在200℃的氮氣環境下退火15分鐘以消除晶圓鍵合過程中所產生的應力。隨後，採用化學機械平坦化(CMP)製程來提高經轉移後的各第一膜層結構52的平整度，以實現p面朝上的第一膜層結構52。

再參閱圖4，就各以GaInN為主的MicroLED陣列6來說，一4英寸的第二膜層結構62是通過MOCVD各自磊晶成長在一c面圖案化藍寶石基板61上。各第二膜層結構62從底部到頂部包括一 0.5μm之未摻雜的GaN緩衝層621、一2.5μm的n⁺-GaN(~1×10¹⁹cm^-3)接觸層622、一0.315μm且五對的In_1-xGa_xN/AlGaN的多量子井(MQW)623、一30nm的p-AlGaN限制層(confinement layer，p~8×10¹⁶cm^-3)624，與一0.1μm的p-GaN覆蓋層(p~3×10¹⁷cm^-3)625。在各第二膜層結構62的In_1-xGa_xN/AlGaN的多量子井(MQW)623的In_1-xGa_xN井中的成分x於綠光、藍光、紫光與UV-A光發射下，分別為0.25、0.15、0.11與0.08。

接著，將轉移有各第一膜層結構52的各c面藍寶石轉移基板51與形成有各第二膜層結構62的各c面圖案化藍寶石基板61依序浸泡於ACE/IPA溶液中5分鐘，以去離子水清洗3分鐘，並以氮氣槍吹乾。

各512×512平台型的MicroLED陣列的像素製程，是詳細說明如下，其依序包括一步驟(1)、一步驟(2)、一步驟(3)、一步驟(4)，及一步驟(5)。

該步驟(1)是各以AlGaInP為主的MicroLED陣列5與各以GaInN為主的MicroLED陣列6的像素是通過一光刻對準器(SUSS-MJB4)所定義。首先，通過射頻濺鍍法(r.f.sputtering)將一70nm的圖案化氧化銦錫(ITO)層53、63沉積到各第一膜層結構(以AlGaInP為主)52的p-GaAs歐姆接觸層521頂部與各第二膜層結構(以GaInN為主)62的p-GaN覆蓋層625頂部，以成為各自所對 應的一歐姆接觸層(ohmic contact layer)。接著，經電子束蒸鍍法(electron beam evaporation)沉積一80nm的圖案化Ni層54、64於各自所對應的圖案化ITO層53、63上並局部裸露出各自所對應的p-GaAs歐姆接觸層521與各自所對應的p-GaN覆蓋層625，以做為後續在實施電感耦合電漿反應式離子刻蝕(ICP-RIE)時的一硬遮罩(hard mask)。

該步驟(2)是以各圖案化Ni層54、64各自做為各第一膜層結構(以AlGaInP為主)52與各第二膜層結構(以GaInN為主)62的硬遮罩，經ICP-RIE自各自所對應的p-GaAs歐姆接觸層521與各自所對應的p-GaN覆蓋層625朝向各自所對應的c面藍寶石轉移基板51與各自所對應的c面圖案化藍寶石基板61蝕刻至各自所對應的n-GaP歐姆接觸層526與各自所對應的n⁺-GaN接觸層622，從而形成各自所對應的一平台。更具體地來說，各以AlGaInP為主的MicroLED陣列5的ICP-RIE條件為50W的偏壓功率、5sccm的Cl₂流量、4sccm的BCl₃流量、200W的ICP功率、0.8Pa的工作壓力、20℃的環境溫度，與260秒的蝕刻時間。此外，各以GaInN為主的MicroLED陣列6的ICP-RIE的條件為10W的偏壓功率、50sccm的Cl₂流量、200W的ICP功率、0.5Pa的工作壓力、20℃的環境溫度，與8分鐘的蝕刻時間。前述ICP-RIE的條件所估計的蝕刻速率約為7.5nm/秒。

該步驟(3)是以PECVD在各平台頂部(也就是各圖案化Ni層54、64上)沉積一1μm的圖案化SiO2層55、65，以在各平台頂部定義出供銦焊料凸塊設置且直徑為3.5μm的一MicroLED陣列側的通孔550、650陣列，並裸露出各平台底部(也就是，裸露出各n-GaP歐姆接觸層526與各n⁺-GaN接觸層622)。

該步驟(4)是為了使電流均勻流動並降低各以AlGaInP為主的MicroLED陣列5與各以GaInN為主的MicroLED陣列6的各像素上的串聯電阻(series resistance)，將各MicroLED陣列5、6的n電極設計為分別配置於各n-GaP歐姆接觸層526上與各n⁺-GaN接觸層622上的網格狀圖案(也就是，共陰極)。對於各以AlGaInP為主的MicroLED陣列5來說，經熱蒸鍍法分別將一p-電極(120nm的AuBe)與一n-電極(20nm/130nm/150nm的Au/AuGeNi/Au)沉積在各自所對應的平台頂部上(也就是，各p-GaAs歐姆接觸層521上的圖案化Ni層54上)的通孔550內與各自所對應的n-GaP歐姆接觸層526上，以分別做為各自的一像素陽極56陣列與一共陰極(common cathode)57。然後，在400℃的氮氣環境中退火30秒。而對於各以GaInN為主的MicroLED陣列6來說，各自所對應的一像素陽極66陣列(30/120/40/60nm的Ti/Al/Ti/Au)與一共陰極67(30/120/40/60nm的Ti/Al/Ti/Au)是直接沉積在各自所對應的平台頂部上(也就是，各p-GaN覆蓋層625上的圖案化 Ni層64上)的通孔650陣列內與各自所對應的n⁺-GaN接觸層622上。然後，在550℃的氮氣環境中退火300秒。

該步驟(5)是為了減少ICP-RIE損傷所引起的漏電流(leakage current)，其通過電漿輔助原子層沉積法(PE-ALD)在各以AlGaInP為主的MicroLED陣列5及各以GaInN為主的MicroLED陣列6上沉積一300nm的圖案化Al₂O₃鈍化層58、68，各圖案化Al₂O₃鈍化層58、68是定義出裸露出各自所對應的像素陽極56、66陣列的一通孔580、680陣列，並裸露出各自所對應的共陰極57、67的一端緣，從而完成各MicroLED陣列的製程。

<各MicroPD陣列覆晶鍵合至各自所對應的MicroLED陣列的製程>

各512×512的全無機上轉換顯示器是以各SWIR無機的MicroPD陣列4的各P-金屬44面向各自所對應的以AlGaInP為主的MicroLED陣列5的各像素陽極56與各以GaInN為主的MicroLED陣列6的各像素陽極66。此處需補充說明的是，為方便外部接點連接，各以AlGaInP為主的MicroLED陣列5與各以GaInN為主的MicroLED陣列6是經雷射切割成複數尺寸為18mm×18mm的小單元，且各SWIR無機的MicroPD陣列4則是經雷射切割成複數尺寸為10mm×10mm的小單元。在雷射切割完各SWIR無機的MicroPD陣列4、各以AlGaInP為主的MicroPD陣列 5與各以GaInN為主的MicroLED陣列6後，是經電子束蒸鍍法將4μm的一In層沉積到各MicroPD陣列側的各通孔430內、各以AlGaInP為主的MicroLED陣列5的各通孔580內與各以GaInN為主的MicroLED陣列6的各通孔680內，以接觸各自所對應的各P-金屬44與各自所對應的各像素陽極56、66，從而各自成為各SWIR無機的MicroPD陣列4的In凸塊46陣列與各以AlGaInP為主的MicroLED陣列5與各以GaInN為主的MicroLED陣列6的一In凸塊59、69陣列。然後，對各In凸塊46、59、69實施回流製程(reflow process)。根據一菊花鏈(daisy chain)設計的測試，各In凸塊46、59、69具有一平均電阻約為67mΩ。

經上段說明可知，在實施覆晶鍵合製程(flip-chip bonding process)時，是將該等小單元的SWIR無機的MicroPD陣列4各自對應地覆晶鍵合至各小單元的以AlGaInP為主的MicroLED陣列5與各小單元的以GaInN為主的MicroLED陣列6，於此合先敘明。

本發明該具體例的各512×512的全無機上轉換顯示器是使用一型號為SET FC150的鍵合機經由執行覆晶鍵合製程所完成，其貼裝精度(placement accuracy)為±0.5μm，鍵合後精度(post-bond accuracy)為±1μm。詳細來說，本發明該具體例在執行各覆晶鍵合製程時，所使用的增力速率與升溫速率分別為0.25 kg/s與8.3℃/s。在各覆晶鍵合製程的一浸潤階段(soak segment)所使用的力與溫度分別為245N與80℃，且力與溫度的過程持續時間均為200秒。

由圖5所顯示的FE-SEM截面影像可知，其中一SWIR無機的MicroPD陣列4經覆晶鍵合到其中一以GaInN為主的MicroLED陣列6後，位於該其中一SWIR無機的MicroPD陣列底部的各In凸塊是精準地鍵合至該其中一以GaInN為主的MicroLED陣列頂部的各In凸塊。

在覆晶鍵合後，各512×512的全無機上轉換顯示器的像素良率可以經由一image J影像處理軟體來分析，其通常是用於分析全亮影像，並計算出有多少像素或區域需要被點亮。圖6(a)至圖6(g)分別顯示有經1550nm的雷射光照射所激發的512×512的全無機上轉換顯示器的紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紫色與UV-A的影像。經由該image J影像處理軟體分析該等512×512的全無機上轉換顯示器的彩色影像的可操作性分別為99.8%、93.5%、90.4%、95.0%、95.0%、95.5%與92.7%；也就是說，經覆晶鍵合後總計262144(或512×512)像素所對應的存活像素分別為261620、245105、236978、249037、249037、250348、243007。

圖7a顯示有光電流與光響應度對輸入雷射光功率關係圖，其說明了以1550nm的輸入雷射光功率激發到紅色、橙色與黃 色的512×512的全無機上轉換顯示器，其分別偏壓在9V、9V與8V。在高達35mW的輸入雷射光功率下，紅色、橙色與黃色的512×512的全無機上轉換顯示器的光電流幾乎保持不變並線性增加至29.3mA，且相應的光響應度可達0.83A/W。

圖7b顯示有光電流與光響應度對輸入雷射光功率的關係圖，其說明了以1550nm的輸入雷射光功率激發到綠色、藍色、紫色與UV-A的512×512的全無機上轉換顯示器，其分別偏壓於4V、6V、5V與5V。由圖7b顯示可知，綠色、藍色、紫色與UV-A的512×512的全無機上轉換顯示器在高達35mW輸入雷射光功率下，其光電流是分別線性地增加到29.0mA、25.4mA、30.0mA與31.5mA，且相應的光響應度分別是0.83A/W、0.73A/W、0.86A/W與0.90A/W。

圖8a顯示有輸出功率、外部量子效率與電源效率對輸入雷射光功率的關係圖，其說明了以1550nm的輸入雷射光功率激發到紅色、橙色與黃色512×512的全無機上轉換顯示器，其分別偏壓於9V、9V與8V。由圖8a顯示可知，輸出功率幾乎隨著輸入雷射光功率線性增加，其紅色、橙色與黃色的512×512的全無機上轉換顯示器的輸出功率分別達到1.50mW、1.46mW與0.76mW，相應的電源效率分別為4.3%、4.2%與2.22%(W/W)，且相應的最大量子效率分別為1.8%、1.68%與0.85%。

圖8b顯示有輸出功率、外部量子效率與電源效率對輸入雷射光功率的關係圖，其說明了以1550nm輸入雷射光功率激發到綠色、藍色、紫色與UV-A的512×512的全無機上轉換顯示器，其分別偏壓於4V、6V、5V與5V。由圖8b顯示可知，輸出功率幾乎隨著輸入雷射光功率線性增加，其綠色、藍色、紫色和UV-A的512×512的全無機上轉換顯示器的輸出功率分別達到6.25、8.01、6.31與1.93mW，相應的電源效率分別為18%、23.5%、18%與6.22%(W/W)，且相應的最大量子效率分別為6.7%、8.7%、6.9%與1.5%。

經圖7至圖8的詳細說明可知，與以AlGaInP為主的全無機上轉換顯示器(紅色、橙色、黃色)相比，以GaInN為主的全無機上轉換顯示器(綠色、藍色、紫色)始終具有更高的光電流、光響應度、輸出功率與電源效率。

本發明該具體例的各512×512的全無機上轉換顯示器的光到光頻率響應(light-to-light frequency response)是由一網絡分析儀(Agilent E5062A，300kHz至3GHz)來測量。該網絡分析儀提供一正弦掃頻信號(sine sweep frequency signal)，然後將其與一直流偏壓(DC bias)連接到的一EA-DFB模組[購自深圳銳力光電科技有限公司(Realphoton Co.,LTD)]。然後，該EA-DFB模組會產生一上面有信號的1550nm的雷射光，當各512× 512的全無機上轉換顯示器的各SWIR無機的MicroPD陣列4接收到該雷射光時，則帶有信號的光電流就會流到各自所對應的以AlGaInP為主的MicroLED陣列5與各以GaInN為主的MicroLED陣列6，從而驅動各自所對應的MicroLED陣列5、6。自各MicroLED陣列5、6所發射的光是由一O/E光電二極體(Graviton 850nm SPA-3 2GHz)收集。最後，該O/E光電二極體檢測到的信號是被傳輸到該網絡分析儀並計算各512×512的全無機上轉換顯示器的整體響應。

圖9顯示有經測量的光到光頻率響應，其是在7-dBm(5.01-mW)1550nm的輸入雷射光功率激發到分別偏壓在9V、9V、8V、4V、6V、5V與5V的紅色、橙色、黃色、綠色、藍色與紫色的512×512的全無機上轉換顯示器上。由圖10所示可知，紅色、橙色、黃色、綠色、藍色與紫色的512×512的全無機上轉換顯示器分別在13.2MHz、12.6MHz、11.4MHz、1.0MHz、3.8MHz與4.8MHz處顯示3dB的頻率響應。對各SWIR無機MicroPD陣列4在1550nm的輸入雷射光功率(1mW)且10V的逆向偏壓所測得的頻率響應及各MicroLED陣列5、6在1550nm的輸入雷射光功率且在3mA的順向電流所測得的頻率響應(圖未示)，圖9所顯示的頻率響應分析結果說明了，各512×512的全無機上轉換顯示器的3dB頻率響應是由具有較低3dB頻率響應的 MicroLED陣列來主導，而不是由MicroPD陣列主導。

與分別以980nm及940nm的雷射光照射的傳統的全有機上轉換裝置得到的10V、240kHz與10kHz相比(即，N.Li等人於Adv.Funct.Mater.31,2100565(2021)所發表的Organic up-conversion imager with dual electronic and optical readouts for shortwave infrared light detection，及J.F.Huang等人於Adv.Mater.32,1906027(2020)所發表的A high-performance solution-processed organic photodetector for near-infrared sensing)，本發明該具體例的各512×512的全無機上轉換顯示器的MHz級的3dB頻率響應，一直是上轉換裝置的最高記錄。此處需說明的是，上轉換裝置的許多後端應用都需要具備有快速的響應速度，即能夠準確地檢測可見光中快速變化的紅外信號。

本發明該具體例也為後端應用(顯示器)提供以下應用與結果。

參閱圖10，顯示有一可見光成像系統7。該可見光成像系統7沿一光軸方向X依序包括彼此間隔設置的一IR雷射光裝置71、一黑色遮罩72、一IR透鏡73、各512×512的全無機上轉換顯示器、一電性連接至各512×512的全無機上轉換顯示器的電源供應器74，及一相機75；其中，該電源供應器74是向512×512的全無機上轉換顯示器的該SWIR無機的MicroPD陣列4、該以AlGaInP 為主的MicroLED陣列5與該以GaInN為主的MicroLED陣列6提供一偏壓。詳細來說，自該IR雷射光裝置71所放射的一IR雷射光(1550nm)是沿該光軸方向X依序行經該黑色遮罩72的一成形孔徑(shaped aperture，也就是如圖11所示的清大校徽、熊貓、豹、NTHU與ODEL等圖樣)與該IR透鏡73，行經該黑色遮罩72的成形孔徑(前述圖樣)後的IR場景(IR scene)是經由該IR透鏡73被准直成一均勻的光束以朝向各512×512的全無機上轉換顯示器的各SWIR無機的MicroPD陣列4照射，使各SWIR無機的MicroPD陣列4產生一光電流後經其In凸塊46流至各自所對應的MicroLED陣列5、6的In凸塊59、69，從而令各自所對應的MicroLED陣列5、6顯示出一與該黑色遮罩72的成像孔徑(前述圖樣)相同且清晰的可見光(紅色、橙色、黃色綠色、藍色，紫色與UV-A)影像，最後由該相機75的一鏡頭來成像。

參閱圖12、圖13、圖14、圖15、圖16，分別顯示有自該等512×512的全無機上轉換顯示器(紅色、橙色、黃色綠色、藍色，紫色與UV-A)所成像的清晰彩色影像。由此可知，本發明該具體例的該等512×512的全無機上轉換顯示器的解析度清晰，其優越性足以滿足多數的後端應用，如，夜間照相機或攝影機、夜視鏡、或波長轉換器(wavelength converter)。以本發明該實施例的全無機上轉換顯示器D應用於一如圖17所示的夜間照相機9舉例來說，該 夜間照相機9的一鏡頭91沿一相機光軸a依序包括一IR聚焦透鏡911、本發明該實施例的全無機上轉換顯示器D、一可見光聚焦透鏡912，及一互補式金氧半(以下稱CMOS)場效電晶體影像感測器913。當位在該鏡頭91外的一紅外影像90沿該相機光軸a朝該鏡頭91照射時，該紅外影像90能經由該IR聚焦透鏡911聚焦後朝向該全無機上轉換顯示器D輸入該光電二極體2陣列以產生一光電流後流至該發光二極體3陣列，從而令該發光二極體3陣列顯示出一與該紅外影像90相同且清晰的可見光影像(圖未示)，令該可見光影像經由該可見光聚焦透鏡912聚焦後，最後由該該CMOS場效電晶體影像感測器913來成像。

有鑑於本發明該具體例之各SWIR無機的MicroPD陣列4的未摻雜的In_0.53Ga_0.47As吸收層422在室溫環境下的能隙為0.74eV(或截止波長為1670nm)。此意味著各未摻雜的In_0.53Ga_0.47As吸收層422可以吸收1670nm以下的光波長(如，1550nm)。發明人推測各未摻雜的In_0.53Ga_0.47As吸收層422應該也能吸收更短波長的可見光。因此，本發明也提供另一種可見光成像系統8(請見圖18)，其大致上是相同於該可見光成像系統7，不同處是在於，該另一可見光成像系統8省略掉該黑色遮罩72，並以一鎢絲燈泡76來取代該IR雷射光裝置71。

圖19顯示有自該另一可見光成像系統8的相機75所成像 的彩色影像。顯示於圖19(a)至圖19(h)的影像，分別是原始、紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紫色及UV-A的512×512的全無機上轉換顯示器所放射的鎢絲影像，其分別偏壓於0V、9V、9V、8V、4V、6V、5V及5V。

經本發明上述詳細說明可知，經由覆晶鍵合技術使各SWIR無機的MicroPD陣列4結合至各自所對應的以AlGaInP為主的MicroLED陣列5與各自所對應的以GaInN為主的MicroLED陣列6以構成各512×512的全無機上轉換顯示器，其最低的驅動電壓只有4V，且具有MHz級的3dB的光到光頻率響應。除此之外，該等512×512的全無機上轉換顯示器的光電流、光響應度、光輸出功率與電源效率最高分別可達31.5mA、0.9A/W、8.01mW與23.5%(W/W)。

綜上所述，本發明之全無機上轉換顯示器的光電二極體2陣列與發光二極體3陣列因形成在各自的基板21、31上而不受晶格匹配度的影響，且該光電二極體2陣列的各焊料凸塊28經由覆晶鍵合技術與該發光二極體3陣列的各焊料凸塊35進行結合，能解決因晶格匹配所致的問題，且該光電二極體2陣列與發光二極體3陣列兩者同為無機半導體材料，具有驅動電壓低、MHz級的3dB的光到光頻率響應與優異的光電流、光響應度、光輸出功率及電源效率，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

2:光電二極體

21:基板

211:第一表面

212:第二表面

22:緩衝層

23:吸收層

24:覆蓋層

241:接觸區

25:圖案化鈍化層

26:共電極

27:電極

28:焊料凸塊

3:發光二極體

31:基板

32:發光晶粒

320:緩衝層

321:第一層

322:第二層

323:發光層

324:像素電極

325:電流擴散層

33:共電極

34:圖案化鈍化層

35:焊料凸塊

D:全無機上轉換顯示器

Claims (7)

1. 一種全無機上轉換顯示器，包含： 一光電二極體陣列，包括一含有第一導電型載子的基板、一形成於該基板的一第一表面上的緩衝層、一形成於該緩衝層上的吸收層、一形成於該吸收層上的覆蓋層、一形成於該覆蓋層上並裸露出該覆蓋層的一接觸區陣列的圖案化鈍化層、一連接該基板的共電極、一電極陣列，及一焊料凸塊陣列，該共電極呈現該第一導電型的電性，該覆蓋層的各接觸區含有相反於該第一導電型的第二導電型載子，各電極連接各自所對應的接觸區並呈現該第二導電型的電性，各焊料凸塊連接各自所對應的電極；及 一發光二極體陣列，包括一基板、一發光晶粒陣列、一共電極、一圖案化鈍化層，及一焊料凸塊陣列，各發光晶粒具有一形成於該基板之上並含有第一導電型載子的第一層、一形成於各自所對應的第一層之上並含有第二導電型載子的第二層、一夾置於各自所對應的第一層與第二層間的發光層，及一呈現該第二導電型電性並電性連接各自所對應的第二層的像素電極，且該等發光晶粒的第一層彼此連接，該共電極呈現該第一導電型電性且設置於各發光晶粒的第一層上以圍繞各自所對應的發光層，該圖案化鈍化層覆蓋該發光晶粒陣列與該共電極並裸露出各像素電極與該共電極的一端緣，各焊料凸塊連接各自所對應的像素電極； 其中，該光電二極體陣列的各焊料凸塊是經覆晶鍵合至該發光二極體陣列的各焊料凸塊上。
2. 如請求項1所述的全無機上轉換顯示器，其中，該光電二極體陣列的共電極是形成於該基板的一相反於該第一表面的第二表面上。
3. 如請求項1所述的全無機上轉換顯示器，其中，各發光晶粒還具有一電流擴散層，各發光晶粒的電流擴散層是夾置於各自所對應的像素電極與第二層間。
4. 如請求項1所述的全無機上轉換顯示器，其中，該光電二極體陣列的基板所含有的第一導電型載子是N型載子，該光電二極體陣列的覆蓋層的各接觸區所含有的第二導電型載子是P型載子，該光電二極體陣列的共電極是一共陰極，且該光電二極體陣列的各電極是一陽極。
5. 如請求項1所述的全無機上轉換顯示器，其中，該發光晶粒陣列的第一層所含有的第一導電型載子是N型載子，該發光晶粒陣列的第二層所含有的第二導電型載子是P型載子，該發光二極體陣列的共電極是一共陰極，且各發光晶粒的像素電極是一像素陽極。
6. 如請求項1所述的全無機上轉換顯示器，其中，各焊料凸塊是一選自由下列所構成的群組的金屬材料所製成：銦、金、錫、金銦合金、金錫合金、銦錫合金、金銦錫合金、錫鉛合金、金鍺合金，及金矽合金。
7. 如請求項1所述的全無機上轉換顯示器，其中，該光電二極體陣列是一毫微米型光電二極體陣列、一次毫微米型光電二極體陣列，或一微型光電二極體陣列，該發光二極體陣列是一毫微米型發光二極體陣列、一次毫微米型發光二極體陣列，或一微型發光二極體陣列。