CN113745384B - 一种半导体器件、led芯片及其转移方法 - Google Patents

一种半导体器件、led芯片及其转移方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种半导体器件和LED芯片及其转移方法，LED芯片包括电极，通过在该电极背离LED芯片其他膜层的一侧设置凹槽，在LED芯片转移时利用该凹槽保护凹槽内部的键合材料不被刻蚀，从而可以实现只保留腔室区域内的键合材料，以实现LED芯片在转移过程中与基板之间的粘附力一致，继而提高LED芯片的拾取良率。

Description

一种半导体器件、LED芯片及其转移方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种半导体器件、LED芯片及其转移方法。
背景技术
现有显示面板的制造工艺中，在激光剥离时，要保证发光二极管和临时基板之间有足够强的粘附力，在随后的发光二极管拾取工艺中，又要求发光二极管与临时基板之间的粘附力尽量小，这样有利于发光二极管拾取良率的提高。
然而，在临时基板后处理工艺中，仍然存在发光二极管的拾取良率不高的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例致力于提供一种半导体器件和LED芯片及其转移方法，可以提高LED芯片的拾取良率。
根据本发明的一方面，本发明一实施例提供的一种LED芯片，包括：电极；所述电极背离所述LED芯片其他膜层的一侧设置凹槽。
在一实施例中，所述凹槽沿所述LED芯片厚度方向的侧面设置开口。
在一实施例中，所述开口的最小宽度小于所述开口所在的侧面对应的宽度的一半。
在一实施例中，所述开口沿所述LED芯片厚度方向的正投影形状包括如下形状中的任一种：梯形、弧形、方形。
根据本发明的另一方面，本发明一实施例提供的一种半导体器件，包括：基板；设置于所述基板一侧表面的键合层；其中所述键合层内包括键合材料；以及嵌入所述键合层内并与所述基板连接的LED芯片；其中，所述LED芯片包括如上任一项所述的LED芯片，所述LED芯片的所述电极连接所述基板。
在一实施例中，所述键合层沿所述基板和所述键合层层叠方向的厚度小于所述LED芯片沿该层叠方向的厚度。
根据本发明的另一方面，本发明一实施例提供的一种LED芯片转移方法，所述LED芯片包括电极，所述电极背离所述LED芯片其他膜层的一侧设置凹槽，所述转移方法包括：制备或获取基板；在所述基板一侧表面涂布键合层；将所述LED芯片的所述电极所在一侧嵌入所述键合层中并连接所述基板；转移所述LED芯片；以及刻蚀所述键合层。
在一实施例中，所述刻蚀所述键合层包括：通过通入干法刻蚀刻蚀所述键合层。
在一实施例中，所述刻蚀所述键合层包括：通入腐蚀气体刻蚀所述键合层。
在一实施例中，所述凹槽沿所述LED芯片厚度方向的侧面设置开口，所述刻蚀所述键合层包括：将所述腔室区域外部的所述键合层刻蚀掉。
本发明实施例提供的一种半导体器件和LED芯片及其转移方法，LED芯片包括电极，通过在该电极背离LED芯片其他膜层的一侧设置凹槽，在LED芯片转移时利用该凹槽保护凹槽内部的键合材料不被刻蚀，从而可以实现只保留腔室区域内的键合材料，以实现LED芯片在转移过程中与基板之间的粘附力一致，继而提高LED芯片的拾取良率。
附图说明
图1所示为本申请一实施例提供的一种LED芯片转移沿垂直于厚度方向的剖面结构示意图。
图2所示为本申请另一实施例提供的一种LED芯片转移沿垂直于厚度方向的剖面结构示意图。
图3所示为本申请另一实施例提供的一种LED芯片转移沿垂直于厚度方向的剖面结构示意图。
图4所示为本申请一实施例提供的一种半导体器件的结构示意图。
图5所示为本申请一实施例提供的一种LED芯片转移方法的流程图。
具体实施方式
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。
此外，在示例性实施例中，因为相同的参考标记表示具有相同结构的相同部件或相同方法的相同步骤，如果示例性地描述了一实施例，则在其他示例性实施例中仅描述与已描述实施例不同的结构或方法。
在整个说明书及权利要求书中，当一个部件描述为“连接”到另一部件，该一个部件可以“直接连接”到另一部件，或者通过第三部件“电连接”到另一部件。此外，除非明确地进行相反的描述，术语“包括”及其相应术语应仅理解为包括所述部件，而不应该理解为排除任何其他部件。
一般批量转移发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)包括五个工艺：临时键合，激光剥离，临时基板后处理，发光二极管拾取，发光二极管邦定。现有显示面板的制造工艺中，在激光剥离时，要保证发光二极管和临时基板之间有足够强的粘附力，在随后的发光二极管拾取工艺中，又要求发光二极管与临时基板之间的粘附力尽量小，这样有利于发光二极管拾取良率的提高。由此可见，临时基板后处理工艺格外重要，通过后处理来改变发光二极管和临时基板的粘附力，可以开发更高良率的LED批量转移技术。发明人发现，在临时基板后处理工艺中，通常是将实现发光二极管与临时基板之间粘附的材料刻蚀掉，然而由于刻蚀的窗口不均匀，会导致各个LED与临时基板之间的粘附力差距较大，从而导致最终LED的拾取良率不高。为了提升拾取良率，发明人提出如下方案。
图1所示为本申请一实施例提供的一种LED芯片沿垂直于厚度方向的剖面结构示意图。如图1所示，该LED芯片3包括电极30以及其他膜层，其中电极30位于LED芯片3的一侧位置，电极30背离其他膜层的一侧设置凹槽31，即在LED芯片3的电极30侧设置凹槽31。
本申请实施例利用设置于电极30一侧的凹槽31对凹槽31内部的粘附材料形成一个保护空间，即在临时基板后处理工艺中，只有凹槽31外部的粘附材料被刻蚀掉，而凹槽31内部的粘附材料保留下来了，这样既能保证LED芯片与基板之间存在一定的粘附力，同时也能够保证凹槽31内粘附材料的均匀性，从而保证了LED芯片与基板之间的粘附力一致性，从而提高了最终发光二极管的拾取良率。应当理解，本申请实施例中的LED芯片可以是微型LED芯片。可以理解，凹槽31在LED芯片厚度方向上可以不贯穿电极30，也可以贯穿电极30。
本发明实施例提供的一种LED芯片，LED芯片包括电极，通过在该电极背离LED芯片其他膜层的一侧设置凹槽，在LED芯片转移时利用该凹槽保护凹槽内部的键合材料不被刻蚀，从而可以实现只保留腔室区域内的键合材料，以实现LED芯片在转移过程中与基板之间的粘附力一致，继而提高LED芯片的拾取良率。
在一实施例中，如图1所示，凹槽31沿LED芯片3厚度方向的侧面上可以设置开口32。即在电极30沿LED芯片3的厚度方向的侧面上设置开口32，以实现凹槽31通过该开口32与电极30外部连通。通过设置开口32，在后期进行基板1与LED芯片3的剥离时，还可以由开口32对腔室区域31内部的键合材料进一步处理，以顺利实现基板1与LED芯片3之间的剥离操作。在进一步的实施例中，如图1所示，LED芯片3包括并列设置相互靠近的两个电极30，两个电极30上分别设置一个凹槽31，两个凹槽31相对的一面上可以分别设置开口32。通过在两个电极30上都设置凹槽31，可以在保证基板与LED芯片3之间的粘附力的同时避免粘附力集中而带来的剥离难度的提升，而在两个凹槽31相对的一面上分别设置开口32，可以利用两个电极30相互靠近的位置特征为对方提供一定的遮挡效果，即在处理凹槽31外部的键合材料时，能够尽量避免凹槽31内部的键合材料被处理掉，从而保证了基板与LED芯片3之间的粘附强度和均匀性。应当理解，本申请实施例可以根据实际应用场景的需求而选取凹槽31的数量和开口32的数量，凹槽31的数量和开口32的数量可以为1个或多个，只要所选取的凹槽31和开口32的数量能够保证基板与LED芯片3之间的粘附强度和均匀性即可，本申请实施例对于凹槽31和开口32的具体数量不做限定。
在一实施例中，如图1所示，开口32的最小宽度d小于开口32所在的侧面对应的宽度D的一半。若开口32的宽度过大，则在处理键合材料的过程中，凹槽31内部的键合材料会有一部分或者较大一部分被处理掉，甚至全部被处理掉，从而导致基板与LED芯片3之间的粘附力不足，这显然是不利于后续工艺，当然也会降低LED芯片3的拾取良率。因此，本申请实施例将开口32的宽度d设置为小于开口32所在侧面的宽度D(即开口32所在一面的电极30宽度)的一半，在处理键合材料的过程中，可以有效降低对凹槽31内部键合材料的影响程度，从而保证了基板与LED芯片3之间的粘附强度和均匀性。应当理解，本申请实施例可以根据实际应用场景的需求而选取开口32的不同宽度，只要所选取的开口32的宽度能够避免在处理键合材料的过程中对凹槽31内部键合材料的影响即可，本申请实施例对于开口32的具体宽度不做限定。
在一实施例中，凹槽31沿LED芯片3厚度方向的正投影形状可以包括如下形状中的任一种：梯形、弧形、方形。凹槽31内部面积较小，则凹槽31内部所容纳的键合材料较少，导致基板与LED芯片3之间的粘附力不足；若凹槽31上的开口32过大，则在处理键合材料的过程中凹槽31内部键合材料会收到较大影响，导致基板与LED芯片3之间的粘附力不足或者不一致。因此，本申请实施例出于保证凹槽31具有一定内部面积且开口32宽度较小的目的，可以将凹槽31的形状设置为梯形(如图1所示)，该梯形较短的一边位于开口32一侧，这样可以在保证凹槽31内部面积较大的同时保证了开口32的宽度较小，即同时保证了基板与LED芯片3之间的粘附力强度和一致性。出于上述分析，本申请实施例还可以将凹槽31的形状设置为弧形(如图2所示)，该弧形的弧度大于180度，可以在保证凹槽31内部面积较大的同时保证了开口32的宽度较小，即同时保证了基板与LED芯片3之间的粘附力强度和一致性。在满足基板与LED芯片3之间的粘附力强度的前提下，也可以将凹槽31设置为方形(如图3所示)，该方形为宽度较短、长度较长的结构，即在保证开口32的宽度(对应方形的宽度)较小的同时，尽量提高凹槽31内部面积，从而保证基板与LED芯片3之间的粘附力强度和一致性。应当理解，本申请实施例可以根据实际应用场景的需求而选取凹槽31的不同形状，只要所选取的凹槽31的形状能够实现凹槽31的内部面积满足需求且开口32的宽度较小，从而避免在处理键合材料的过程中对凹槽31内部键合材料的影响即可。
图4所示为本申请一实施例提供的一种半导体器件的结构示意图。如图4所示，该半导体器件包括：层叠设置的基板1、键合层2和LED芯片3。键合层2设置于基板1的一侧表面，键合层2内包括键合材料，LED芯片3嵌入键合层2内并与基板1连接，LED芯片3可以包括上述任一实施例所述的LED芯片3，并且LED芯片3的电极30连接基板1。
通常LED芯片3是在蓝宝石上制备完成后，利用基板1与LED芯片3键合后将LED芯片3从蓝宝石上剥离，从而实现LED芯片3的转移。在将LED芯片3从蓝宝石上剥离转移时，需要基板1与LED芯片3之间粘附力足够大，以保证LED芯片3不会脱离基板1，此时，为了确保LED芯片3与基板1之间的粘附强度，在基板1与LED芯片3之间设置键合层2，利用键合层2内的键合材料实现基板1与LED芯片3之间的粘黏。出于提高基板1与LED芯片3之间的粘附力的目的，将LED芯片3嵌入到键合层2内并与基板1连接，保证键合层2内的键合材料充满基板1与LED芯片3之间的空隙，从而保证了基板1与LED芯片3之间的粘附力。在完成了LED芯片3从蓝宝石上剥离并转移后，需要减弱基板1与LED芯片3之间的粘附力(但是不能直接剥离基板1与LED芯片3)，以减小后续将LED芯片3从基板1上剥离时的难度，因而，需要对基板1与LED芯片3之间的键合层2(或者是键合层2内的键合材料)进行处理，由于基板1与LED芯片3之间的空隙比较小，在处理键合层2内的键合材料时，会因为处理速度很难保证一致，而且还需要保留一部分键合材料，这样就会导致各个LED芯片3与基板1之间保留的键合材料的量不同，甚至是同一个LED芯片3与基板1之间的键合材料也不均匀，从而会导致各个LED芯片3与基板1之间的粘附力不一致，这就会影响后续LED芯片3的拾取良率。由于LED芯片3靠近键合层2的一侧包括电极30，也即电极30也会嵌入键合层2内，因此，本申请实施例在电极30底部(即靠近基板1一侧)设置凹槽31，在电极30嵌入键合层2的过程中，键合层2内的键合材料会填充该凹槽31，而且电极30是与基板1连接的，即凹槽31靠近基板1一侧是密封的，在处理键合层2时，凹槽31内部的键合材料是不会由靠近基板1的一侧被处理的，从而可以保证凹槽31内部的键合材料不会或者很少量的被处理掉，即可以将凹槽31外部的键合材料都处理掉，保证基板1与LED芯片3之间的键合材料只存在于凹槽31内部，从而在保证基板1与LED芯片3之间一定的粘附力的同时，还保证了各个LED芯片3与基板1之间的粘附一致性，从而提高了后续LED芯片3的拾取良率。
本发明实施例提供的一种半导体器件，通过在基板一侧表面设置键合层，键合层内包括键合材料，并将LED芯片嵌入键合层内连接基板，以实现LED芯片与基板的键合连接，而且LED芯片靠近键合层一侧包括电极，该电极靠近基板一侧设置凹槽，在LED芯片与基板键合连接时，该凹槽内也填充了键合材料，由于LED芯片与基板连接，在刻蚀时是无法从基板一侧对凹槽内的键合材料进行刻蚀，从而可以实现只保留凹槽内的键合材料，以实现各个LED芯片与基板之间的粘附力一致，继而提高LED芯片的拾取良率。
在一实施例中，键合层2沿基板1和键合层2层叠方向的厚度可以小于LED芯片3沿该层叠方向的厚度。为了保证LED芯片3上的电极30能够与基板1接触，设置键合层2沿基板1和键合层2层叠方向的厚度小于LED芯片3沿该层叠方向的厚度，这样LED芯片3在嵌入键合层2时就可以保证位于LED芯片3一侧的电极30与基板1接触，从而保证凹槽31靠近基板1的一侧与基板1密封连接，避免在处理键合层2的过程中凹槽31内部的键合材料由基板1一侧被处理掉。应当理解，本申请实施例可以根据实际应用场景的需求而选取键合层2的不同厚度，只要所选取的键合层2的厚度能够保证电极30与基板1接触而实现凹槽31的密封即可，本申请实施例对于键合层2的具体厚度不做限定。
在一实施例中，键合层2可以包括如下胶层中的任一种：光刻胶、硅基胶、环氧树脂胶。应当理解，本申请实施例可以根据实际应用场景的需求而选取键合层2的不同材料，只要所选取的键合层2的材料能够保证基板1与LED芯片3之间的粘黏即可。
图5所示为本申请一实施例提供的一种LED芯片转移方法的流程图。LED芯片包括电极，电极背离LED芯片其他膜层的一侧设置凹槽(具体结构如上述实施例所述)，如图5所示，该LED芯片转移方法包括如下步骤：
步骤510：制备或获取基板。
可以制备基板1，也可以直接获取已有的基板1，本申请实施例中的基板1可以是玻璃基板等刚性基板，当然，也可以是其他类型或材质的基板，本申请实施例对此不做限定。
步骤520：在基板一侧表面涂布键合材料。
通过在基板1的一侧表面涂布键合材料，以形成键合层2。
步骤530：将LED芯片的电极所在一侧嵌入键合材料中并连接基板。
将LED芯片3的电极30所在一侧嵌入键合层2中并且电极30接触基板1，以保证电极30与基板1的密封连接。
步骤540：转移LED芯片。
通过键合层2实现基板1与LED芯片3的粘黏后，即可实现LED芯片3的转移。
步骤550：刻蚀键合层。
通过刻蚀键合层2，实现将凹槽31外部的键合材料全部刻蚀掉，从而保证基板1与LED芯片3之间只保凹槽31内部的键合材料，则在保证基板1与LED芯片3之间粘附力强度的同时，保证了各个LED芯片3与基板1之间的粘附力一致性，有利于提高LED芯片3的拾取良率。在一实施例中，刻蚀键合层的具体实现方式可以包括：通过干法刻蚀刻蚀键合材料。在进一步的实施例中，该实现方式可以包括：通入腐蚀气体刻蚀键合材料。在一实施例中，凹槽与基板相邻的一面上设置开口，刻蚀键合层可以包括：将凹槽外部的键合材料刻蚀掉。应当理解，本申请实施例可以根据实际应用场景的需求而选取不同的刻蚀方式，例如湿法刻蚀等，只要所选取的刻蚀方式能够实现凹槽31外部的键合材料的刻蚀即可，本申请实施例对于具体的刻蚀方式不做限定。
本发明实施例提供的一种LED芯片转移方法，通过在基板一侧表面涂布键合材料形成键合层，并将LED芯片的电极所在一侧嵌入键合材料中并连接基板，在LED芯片与基板键合连接时，该凹槽内也填充了键合材料，由于LED芯片与基板连接，在刻蚀时是无法从基板一侧对腔室区域内的键合材料进行刻蚀，从而可以实现只保留凹槽内的键合材料，以实现各个LED芯片与基板之间的粘附力一致，继而提高LED芯片的拾取良率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LED芯片，其特征在于，包括：
电极；所述电极背离所述LED芯片其他膜层的一侧设置凹槽；
所述凹槽沿所述LED芯片厚度方向的侧面设置开口；
所述开口的最小宽度小于所述开口所在的一面的所述电极的宽度的一半。
2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述凹槽沿所述LED芯片厚度方向的正投影形状包括如下形状中的任一种：梯形、弧形、方形。
3.一种半导体器件，其特征在于，包括：
基板；
设置于所述基板一侧表面的键合层；其中所述键合层内包括键合材料；以及
嵌入所述键合层内并与所述基板连接的LED芯片；
其中，所述LED芯片包括如权利要求1至2中任一项所述的LED芯片，所述LED芯片的所述电极连接所述基板。
4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述键合层沿所述基板和所述键合层层叠方向的厚度小于所述LED芯片沿该层叠方向的厚度。
5.一种LED芯片转移方法，其特征在于，所述LED芯片包括电极，所述电极背离所述LED芯片其他膜层的一侧设置凹槽，所述转移方法包括：
制备或获取基板；
在所述基板一侧表面涂布键合层；
将所述LED芯片的所述电极所在一侧嵌入所述键合层中并连接所述基板；
转移所述LED芯片；以及
刻蚀所述键合层。
6.根据权利要求5所述的转移方法，其特征在于，所述刻蚀所述键合层包括：
通过通入干法刻蚀刻蚀所述键合层。
7.根据权利要求6所述的转移方法，其特征在于，所述刻蚀所述键合层包括：
通入腐蚀气体刻蚀所述键合层。
8.根据权利要求5所述的转移方法，其特征在于，所述凹槽沿所述LED芯片厚度方向的侧面设置开口，所述刻蚀所述键合层包括：
将所述凹槽外部的所述键合层刻蚀掉。
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