CN110838502B - 发光二极管芯片及制作和转移方法、显示装置及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发光二极管芯片及制作和转移方法、显示装置及制作方法，通过在衬底上形成若干个呈阵列分布的凹槽，各相邻所述凹槽形成凸起台面，并在各凹槽底面及凸起台面生长芯粒，从而使芯粒形成上下错位，进而能较为简单地实现所述凹槽及凸起台面的芯粒的分离，使所述凹槽的芯粒保留在所述衬底上，所述凸起台面的芯粒转移至所述转移基板上发光二极管芯片的巨量转移；同时，该发光二极管芯片的结构，能同时满足不同色系的发光二极管的巨量转移；最后，通过各凹槽的侧壁设置保护胶，能进一步使位于凹槽底面的芯粒在巨量转移过程中不被损坏，从而提高产品的良率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种发光二极管芯片及制作和转移方法、显示装置及其制作方法。
背景技术
Micro-LED发展成未来显示技术的热点之一，但其技术难点多且技术复杂，特别是其关键技术：巨量转移技术。随着技术的发展，巨量转移技术发展至今已经出了不少技术分支，如静电吸附、镭射激光烧触等。
传统巨量转移微型LED的方法是通过基板接合(Wafer Bonding)将微型元件自转移基板转移至接收基板。转移方法的其中一种实施方法为直接转移，也就是直接将微型元件阵列自转移基板接合至接收基板，之后再将转移基板移除。另一种实施方法为“间接转移”。此方法包含两次接合/剥离的步骤。在间接转移中，转置头可将位于中间承载基板上的部分微型元件阵列拾起，然后再将微型元件阵列接合至接收基板，接着再把转置头移除。
但现有技术中的直接转移或间接转移的巨量转移技术，工艺复杂且成本较高。
有鉴于此，本发明人专门设计了一种发光二极管芯片及制作和转移方法、显示装置及制作方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光二极管芯片及制作和转移方法、显示装置及制作方法，以解决现有技术中直接转移或间接转移的巨量转移技术的工艺复杂且成本较高的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种发光二极管芯片，包括：
衬底，所述衬底表面设有若干个呈阵列分布的凹槽，各相邻所述凹槽形成凸起台面，所述凸起台面的表面设有一分离层；
若干个分别位于凹槽底面及凸起台面的芯粒，各所述芯粒包括沿所述衬底表面依次堆叠的第一型导电层、有源层和第二型导电层，层叠于所述第一型导电层局部区域的第一电极，及层叠于所述第二型导电层表面的第二电极。
优选地，还包括与所述凸起台面的芯粒表面黏结的粘附膜层。
优选地，各所述凹槽的侧壁为斜侧壁。
优选地，所述各所述凹槽的侧壁倾斜角度为45°。
优选地，各所述凹槽的侧壁黏附有保护胶。
优选地，所述保护胶的上表面低于所述凸起台面的上表面。
优选地，所述分离层包括激光剥离层或腐蚀截止层。
本发明还提供一种发光二极管芯片的制作方法，用于制作上述发光二极管芯片，包括：
步骤S1、提供一衬底，并在衬底表面通过压印工艺，形成若干个呈阵列分布且具有斜侧壁的凹槽，各相邻所述凹槽形成凸起台面；
步骤S2、在各所述凸起台面的表面生长一分离层；
步骤S3、生长发光外延结构，所述发光外延结构包括沿所述衬底表面依次堆叠的第一型导电层、有源层和第二型导电层；
步骤S4、在所述第一型导电层的局部区域制作第一电极，及在所述第二型导电层的表面制作第二电极；
步骤S5、蚀刻各所述凹槽的斜侧壁，形成切割道，使各所述凹槽底面及凸起台面分别形成若干独立的芯粒，各所述芯粒包括所述沿所述衬底表面依次堆叠的第一型导电层、有源层和第二型导电层，所述层叠于所述第一型导电层局部区域的第一电极，及所述层叠于所述第二型导电层表面的第二电极；
步骤S6、在所述切割道黏附保护胶，且所述保护胶的上表面低于所述凸起台面的上表面；
步骤S7、在所述凸起台面的芯粒表面黏结一粘附膜层。
优选地，所述在所述凸起台面的表面生长一分离层，具体包括：在所述凸起台面的表面生长一激光剥离层或腐蚀截止层。
本发明还提供一种发光二极管芯片的转移方法，用于实现上述的发光二极管芯片的巨量转移，所述发光二极管芯片的转移方法包括：首先，将所述凸起台面的芯粒通过所述粘附膜层与转移基板结合；其次通过剥离所述分离层，使所述凸起台面的芯粒通过所述粘附膜层转移至所述转移基板上。
优选地，所述分离层包括激光剥离层，所述发光二极管芯片的转移方法具体包括：首先，将所述凸起台面的芯粒通过所述粘附膜层与转移基板结合；其次，通过激光照射各所述激光剥离层，剥离各所述凸起台面的芯粒，使所述凸起台面的芯粒通过所述粘附膜层转移至所述转移基板上，所述凹槽的芯粒保留在所述衬底上，进而实现位于所述凹槽及凸起台面的芯粒的分离。
或，所述分离层包括腐蚀截止层，所述发光二极管芯片的转移方法具体包括：首先，将所述凸起台面的芯粒通过所述粘附膜层与转移基板结合；其次，将所述发光二极管芯片放置于腐蚀溶液内，通过腐蚀溶液对腐蚀截止层的腐蚀，剥离各所述凸起台面的芯粒，使所述凸起台面的芯粒通过所述粘附膜层转移至所述转移基板上，所述凹槽的芯粒保留在所述衬底上，进而实现位于所述凹槽及凸起台面的芯粒的分离。
本发明还提供一种显示装置制作方法，采用上面任意一项所述的发光二极管芯片的制作和转移方法实现巨量转移。
本发明还提供一种显示装置，采用上面所述的显示装置制作方法制作形成。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的发光二极管芯片，通过在衬底上形成若干个呈阵列分布的凹槽，各相邻所述凹槽形成凸起台面，并在各凹槽底面及凸起台面生长芯粒，从而使芯粒形成上下错位，进而能较为简单地实现所述凹槽及凸起台面的芯粒的分离，使所述凹槽的芯粒保留在所述衬底上，所述凸起台面的芯粒转移至所述转移基板上发光二极管芯片的巨量转移；同时，该发光二极管芯片的结构，能同时满足不同色系的发光二极管的巨量转移；最后，通过各凹槽的侧壁设置保护胶，能进一步使位于凹槽底面的芯粒在巨量转移过程中不被损坏，从而提高产品的良率。
本发明还提供了发光二极管芯片的制作和转移方法，通过在衬底上形成若干个呈阵列分布的凹槽，各相邻所述凹槽形成凸起台面，并在各凹槽底面及凸起台面生长芯粒，从而使所述凹槽底面及凸起台面的芯粒形成上下错位；并通过单次的激光剥离或腐蚀溶液腐蚀所述凸起台面的分离层，即可实现所述凹槽及凸起台面的芯粒的分离；该制作和转移方法操作简单，易于实现，成本较低，无需吸嘴等复杂器具及工艺就可通过现有常规粘附工艺实现巨量微型LED的转移；同时，转移过程中的转移基板可以重复利用。
本发明还提供一种显示装置制作方法，其中巨量转移过程采用上述的制作和转移方法，能够相对于现有技术简化工艺，减少成本。
本发明还提供一种显示装置，采用上述显示装置制作方法形成，同样能够简化工艺，减少成本。
附图说明
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的发光二极管芯片的结构示意图；
图2为本申请提供的芯粒的结构示意图；
图3-图9为本申请实施例1和实施例2所示的发光二极管芯粒的制作方法步骤所对应的结构示意图；
图10-图11为本申请实施例1所示的发光二极管芯粒的转移方法步骤所对应的结构示意图；
图10、图12为本申请实施例2所示的发光二极管芯粒的转移方法步骤所对应的结构示意图；
图13为本申请实施例所示的发光二极管芯粒的巨量转移后所对应的结构示意图；
图中符号说明：1、衬底，1-1、凹槽，1-2、凸起台面，2、分离层，3、发光外延结构，3-1、第一型导电层，3-2、有源层，3-3、第二型导电层，4、第一电极，5、第二电极，6、切割道，7、保护胶，8、粘附膜层，9、激光照射，10、腐蚀溶液。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清晰，下面结合附图对本发明的内容作进一步说明。本发明不局限于该具体实施例。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。
实施例1
本实施例提供了一种发光二极管芯片，如图1所示，包括：
衬底1，衬底1为蓝宝石衬底，衬底1表面设有若干个呈阵列分布的凹槽1-1，各相邻凹槽1-1形成凸起台面1-2，凸起台面1-2的表面设有一分离层2；
若干个分别位于凹槽1-1底面及凸起台面1-2的芯粒，各芯粒包括沿衬底1表面依次堆叠的第一型导电层3-1、有源层3-2和第二型导电层3-3，层叠于第一型导电层3-1局部区域的第一电极4，及层叠于第二型导电层3-3表面的第二电极5。
还包括与凸起台面1-2的芯粒表面黏结的粘附膜层8。
各凹槽1-1的侧壁为斜侧壁。
各凹槽1-1的侧壁倾斜角度为45°。
各凹槽1-1的侧壁黏附有保护胶7。
保护胶7的上表面低于凸起台面1-2的上表面。
分离层2包括激光剥离层。
本实施例提供了还提供一种发光二极管芯片的制作方法，用于制作上述发光二极管芯片，如图3-图9所示，包括：
步骤S1、提供一衬底1，衬底1为蓝宝石衬底，并在衬底1表面通过压印工艺，形成若干个呈阵列分布且具有斜侧壁的凹槽1-1，各相邻凹槽1-1形成凸起台面1-2；
步骤S2、在各凸起台面1-2的表面生长一分离层2，分离层2包括激光剥离层；
步骤S3、生长发光外延结构3，发光外延结构3包括沿衬底1表面依次堆叠的第一型导电层3-1、有源层3-2和第二型导电层3-3；
步骤S4、在第一型导电层3-1的局部区域制作第一电极4，及在第二型导电层3-3的表面制作第二电极5；
步骤S5、蚀刻各凹槽1-1的斜侧壁，形成切割道6，使各凹槽1-1底面及凸起台面1-2分别形成若干独立的芯粒，各芯粒包括沿衬底1表面依次堆叠的第一型导电层3-1、有源层3-2和第二型导电层3-3，层叠于第一型导电层3-1局部区域的第一电极4，及层叠于第二型导电层3-3表面的第二电极5；
步骤S6、在切割道6黏附保护胶7，且保护胶7的上表面低于凸起台面1-2的上表面；
步骤S7、在凸起台面1-2的芯粒表面黏结一粘附膜层8。
本实施例还提供一种发光二极管芯片的转移方法，用于实现上述的发光二极管芯片的巨量转移，分离层2包括激光剥离层，如图10-11所示，发光二极管芯片的转移方法具体包括：首先，将凸起台面1-2的芯粒通过粘附膜层8与转移基板结合；其次，通过激光照射9各激光剥离层，剥离各凸起台面1-2的芯粒，如图13所示，使凸起台面1-2的芯粒通过粘附膜层8转移至转移基板上，凹槽1-1的芯粒保留在衬底1上，进而实现位于凹槽1-1及凸起台面1-2的芯粒的分离。
经由上述的技术方案可知，本实施例提供的发光二极管芯片，为蓝绿光发光二极管芯片，其通过在衬底1上形成若干个呈阵列分布的凹槽1-1，各相邻凹槽1-1形成凸起台面1-2，并在各凹槽1-1底面及凸起台面1-2生长芯粒，从而使芯粒形成上下错位，进而能较为简单地实现凹槽1-1及凸起台面1-2的芯粒的分离，使凹槽1-1的芯粒保留在衬底1上，凸起台面1-2的芯粒转移至转移基板上发光二极管芯片的巨量转移；同时，通过各凹槽1-1的侧壁设置保护胶7，能进一步使位于凹槽1-1底面的芯粒在巨量转移过程中不被损坏，从而提高产品的良率。
本实施例还提供了发光二极管芯片的制作和转移方法，其为蓝绿光发光二极管芯片的制作和转移方法，通过在衬底1上形成若干个呈阵列分布的凹槽1-1，各相邻凹槽1-1形成凸起台面1-2，并在各凹槽1-1底面及凸起台面1-2生长芯粒，从而使凹槽1-1底面及凸起台面1-2的芯粒形成上下错位；并通过单次的激光剥离凸起台面1-2的分离层2，即可实现凹槽1-1及凸起台面1-2的芯粒的分离；该制作和转移方法操作简单，易于实现，成本较低，无需吸嘴等复杂器具及工艺就可通过现有常规粘附工艺实现巨量微型LED的转移；同时，转移过程中的转移基板可以重复利用。
实施例2
本实施例提供了一种发光二极管芯片，如图1所示，包括：
衬底1，衬底1为砷化镓衬底，衬底1表面设有若干个呈阵列分布的凹槽1-1，各相邻凹槽1-1形成凸起台面1-2，凸起台面1-2的表面设有一分离层2；
若干个分别位于凹槽1-1底面及凸起台面1-2的芯粒，各芯粒包括沿衬底1表面依次堆叠的第一型导电层3-1、有源层3-2和第二型导电层3-3，层叠于第一型导电层3-1局部区域的第一电极4，及层叠于第二型导电层3-3表面的第二电极5。
还包括与凸起台面1-2的芯粒表面黏结的粘附膜层8。
各凹槽1-1的侧壁为斜侧壁。
各凹槽1-1的侧壁倾斜角度为45°。
各凹槽1-1的侧壁黏附有保护胶7。
保护胶7的上表面低于凸起台面1-2的上表面。
分离层2包括腐蚀截止层。
本实施例还提供一种发光二极管芯片的制作方法，用于制作上述发光二极管芯片，如图3-图9所示，包括：
步骤S1、提供一衬底1，衬底1为砷化镓衬底并在衬底1表面通过压印工艺，形成若干个呈阵列分布且具有斜侧壁的凹槽1-1，各相邻凹槽1-1形成凸起台面1-2；
步骤S2、在各凸起台面1-2的表面生长一分离层2，分离层2包括腐蚀截止层；
步骤S3、生长发光外延结构3，发光外延结构3包括沿衬底1表面依次堆叠的第一型导电层3-1、有源层3-2和第二型导电层3-3；
步骤S4、在第一型导电层3-1的局部区域制作第一电极4，及在第二型导电层3-3的表面制作第二电极5；
步骤S5、蚀刻各凹槽1-1的斜侧壁，形成切割道6，使各凹槽1-1底面及凸起台面1-2分别形成若干独立的芯粒，各芯粒包括沿衬底1表面依次堆叠的第一型导电层3-1、有源层3-2和第二型导电层3-3，层叠于第一型导电层3-1局部区域的第一电极4，及层叠于第二型导电层3-3表面的第二电极5；
步骤S6、在切割道6黏附保护胶7，且保护胶7的上表面低于凸起台面1-2的上表面；
步骤S7、在凸起台面1-2的芯粒表面黏结一粘附膜层8。
本实施例还提供一种发光二极管芯片的转移方法，用于实现上述的发光二极管芯片的巨量转移，分离层2包括腐蚀截止层，如图10、图12所示，发光二极管芯片的转移方法具体包括：首先，将凸起台面1-2的芯粒通过粘附膜层8与转移基板结合；其次，将发光二极管芯片放置于腐蚀溶液10内，通过腐蚀溶液10对腐蚀截止层的腐蚀，剥离各凸起台面1-2的芯粒，如图13所示，使凸起台面1-2的芯粒通过粘附膜层8转移至转移基板上，凹槽1-1的芯粒保留在衬底1上，进而实现位于凹槽1-1及凸起台面1-2的芯粒的分离。
本实施例还提供一种显示装置制作方法，采用上面任意一项的发光二极管芯片的制作和转移方法实现巨量转移。
本实施例还提供一种显示装置，采用上面的显示装置制作方法制作形成。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的发光二极管芯片，为红黄光发光二极管芯片，其通过在衬底1上形成若干个呈阵列分布的凹槽1-1，各相邻凹槽1-1形成凸起台面1-2，并在各凹槽1-1底面及凸起台面1-2生长芯粒，从而使芯粒形成上下错位，进而能较为简单地实现凹槽1-1及凸起台面1-2的芯粒的分离，使凹槽1-1的芯粒保留在衬底1上，凸起台面1-2的芯粒转移至转移基板上发光二极管芯片的巨量转移；同时，通过各凹槽1-1的侧壁设置保护胶7，能进一步使位于凹槽1-1底面的芯粒在巨量转移过程中不被损坏，从而提高产品的良率。
本实施例还提供了发光二极管芯片的制作和转移方法，其为红黄光发光二极管芯片的制作和转移方法，通过在衬底1上形成若干个呈阵列分布的凹槽1-1，各相邻凹槽1-1形成凸起台面1-2，并在各凹槽1-1底面及凸起台面1-2生长芯粒，从而使凹槽1-1底面及凸起台面1-2的芯粒形成上下错位；并通过腐蚀溶液10腐蚀凸起台面1-2的分离层2，即可实现凹槽1-1及凸起台面1-2的芯粒的分离；该制作和转移方法操作简单，易于实现，成本较低，无需吸嘴等复杂器具及工艺就可通过现有常规粘附工艺实现巨量微型LED的转移；同时，转移过程中的转移基板可以重复利用。
通过上述实施例，本发明还提供一种显示装置制作方法，其所需要的各色系发光二极管芯片的巨量转移过程采用上述对应的制作和转移方法，能够相对于现有技术简化工艺，减少成本。
本发明还提供一种显示装置，采用上述显示装置制作方法形成，同样能够简化工艺，减少成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (13)
1.一种发光二极管芯片的制作及转移方法，其特征在于，所述发光二极管芯片的制作方法包括：
步骤S1、提供一衬底，并在衬底表面通过压印工艺，形成若干个呈阵列分布且具有斜侧壁的凹槽，各相邻所述凹槽形成凸起台面；
步骤S2、在各所述凸起台面的表面生长一分离层；
步骤S3、生长发光外延结构，所述发光外延结构包括沿所述衬底表面依次堆叠的第一型导电层、有源层和第二型导电层；
步骤S4、在所述第一型导电层的局部区域制作第一电极，及在所述第二型导电层的表面制作第二电极；
步骤S5、蚀刻各所述凹槽的斜侧壁，形成切割道，使各所述凹槽底面及凸起台面分别形成若干独立的芯粒，各所述芯粒包括所述沿所述衬底表面依次堆叠的第一型导电层、有源层和第二型导电层，层叠于所述第一型导电层局部区域的第一电极，及层叠于所述第二型导电层表面的第二电极；
步骤S6、在所述切割道黏附保护胶，且所述保护胶的上表面低于所述凸起台面的上表面；
步骤S7、在所述凸起台面的芯粒表面黏结一粘附膜层；
则，所述发光二极管芯片的转移方法包括：首先，将所述凸起台面的芯粒通过所述粘附膜层与转移基板结合；其次，通过剥离所述分离层，使所述凸起台面的芯粒通过所述粘附膜层转移至所述转移基板上。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制作及转移方法，其特征在于，在所述凸起台面的表面生长所述分离层，具体包括：在所述凸起台面的表面生长一激光剥离层或腐蚀截止层。
3.根据权利要求2所述的发光二极管芯片的制作及转移方法，其特征在于，所述分离层包括激光剥离层，所述发光二极管芯片的转移方法具体包括：首先，将所述凸起台面的芯粒通过所述粘附膜层与转移基板结合；其次，通过激光照射各所述激光剥离层，剥离各所述凸起台面的芯粒，使所述凸起台面的芯粒通过所述粘附膜层转移至所述转移基板上，所述凹槽的芯粒保留在所述衬底上。
4.根据权利要求2所述的发光二极管芯片的制作及转移方法，其特征在于，所述分离层包括腐蚀截止层，所述发光二极管芯片的转移方法具体包括：首先，将所述凸起台面的芯粒通过所述粘附膜层与转移基板结合；其次，将所述发光二极管芯片放置于腐蚀溶液内，通过腐蚀溶液对腐蚀截止层的腐蚀，剥离各所述凸起台面的芯粒，使所述凸起台面的芯粒通过所述粘附膜层转移至所述转移基板上，所述凹槽的芯粒保留在所述衬底上。
5.一种显示装置的制作方法，其特征在于，采用权利要求1-4任意一项所述的发光二极管芯片的转移方法实现巨量转移。
6.一种显示装置，其特征在于，采用权利要求5所述的显示装置的制作方法制作形成。
7.一种发光二极管芯片，采用权利要求1至4任一项所述的发光二极管芯片的制作方法而制作形成，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底表面设有若干个呈阵列分布的凹槽，各相邻所述凹槽形成凸起台面，所述凸起台面的表面设有一分离层；
若干个分别位于凹槽底面及凸起台面的芯粒，各所述芯粒包括沿所述衬底表面依次堆叠的第一型导电层、有源层和第二型导电层，层叠于所述第一型导电层局部区域的第一电极，及层叠于所述第二型导电层表面的第二电极。
8.根据权利要求7所述的发光二极管芯片，其特征在于，还包括与所述凸起台面的芯粒表面黏结的粘附膜层。
9.根据权利要求7所述的发光二极管芯片，其特征在于，各所述凹槽的侧壁为斜侧壁。
10.根据权利要求7所述的发光二极管芯片，其特征在于，各所述凹槽的侧壁倾斜角度为45°。
11.根据权利要求7或8或9或10所述的发光二极管芯片，其特征在于，各所述凹槽的侧壁黏附有保护胶。
12.根据权利要求11所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述保护胶的上表面低于所述凸起台面的上表面。
13.根据权利要求7所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述分离层包括激光剥离层或腐蚀截止层。
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