CN103107250B - 晶圆级发光二极管阵列结构的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种晶圆级发光二极管阵列结构的制备方法，包括以下步骤：步骤1：取一外延片；步骤2：在外延片上制备发光二极管单元模组，形成发光二极管阵列，该发光二极管单元模组包括多个发光二极管；步骤3：在发光二极管单元模组中的发光二极管上涂覆荧光粉，通过发光二极管激发荧光粉产生不同波长的光达到对该发光二极管的输出光色进行调整；步骤4：取一基板；步骤5：将制备有发光二极管阵列的外延片依次固定在基板上，并与基板形成电性连接，完成结构的制备。本方法可整合发光二极管的制备工艺和芯片封装工艺，具有简化工艺路径，降低工艺成本。可以通过工艺对发光二极管的尺寸和间距进行精确控制。

Description

晶圆级发光二极管阵列结构的制备方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种晶圆级发光二极管阵列结构的制备方法。

背景技术

根据所用半导体材料的不同，发光二极管的发射光谱覆盖了可见光范围，同时，发光二极管的发射光谱为窄带光谱，谱峰半高宽仅有20nm左右，因此具有较好的色纯度和色彩精细度。此外，发光二极管还具有许多优点，例如：低能耗，安全环保，使用寿命长，响应速度快等。因此，对于照明和显示领域，发光二极管是比较理想的光源。

对于显示器来说，显示器可显示的像素越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多。随着市场对具有高清分辨率的显示器的需求不断增长，特别在高端显示领域，具有高清分辨率的发光二极管全彩显示屏具有广阔的应用前景和研究价值。

目前市场上采用发光二极管阵列作为显示面板的产品主要由大量封装好的表贴式发光二极管单元构成，每个表贴式发光二极管单元即是显示面板中的一个显示像素，每个单元包含红绿蓝三种波段的发光二极管，大量的表贴式发光二极管单元被固定在基板上形成发光二极管阵列来作为发光二极管显示面板，如利亚德光电股份有限公司于2012年提出的发光二极管平板显示单元及生产方法(授权公告号CN101783099B)。由于表贴式发光二极管单元包含发光二极管、引线框、散热基片和透明封胶等，同时需要通过球焊技术与电极连接，受到这些因素以及封装技术和精度的制约，限制了表贴片式发光二极管单元的间距和大小，很难满足对显示精细度要求较高的应用领域。相对应的，可以利用芯片倒装技术(Flip-chip)，将发光二极管焊接在基板上组成发光二极管单元。由于倒装技术的精度比表贴片封装技术有了较大提升，可进一步控制发光二极管单元的尺寸和单元之间的距离，对提升发光二极管显示面板的显示精细度起到了一定促进作用。

如之前所述，采用表贴式发光二极管制备发光二极管平板显示只需将提前封装好的表贴式发光二极管固定在基板上即可，而采用芯片倒装技术的生产工艺则需要将不同光色的发光二极管一颗一颗按次序焊接在基板上，形成多个发光二极管单元，再通过大量的发光二极管单元所构成的发光二极管阵列作为显示面板，因此，利用芯片倒装工艺制备显示阵列，特别是大面积的显示阵列时，使得整个工艺繁琐复杂，生产周期变长，同时对成品率要求过高。随着技术的进步，外延与芯片工艺在发光二极管成本中所占的比例相对降低，而封装步骤由于耗费材料和工艺步骤较多且技术含量较低，其成本难以降低。因此发光二极管封装的集成化、小型化是一个发展的趋势，目前已有一些发光二极管的晶圆级封装方法被公布基本上都是利用某种其它类型的晶圆(如硅片、陶瓷片等)作为基板支撑发光二极管芯片

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种晶圆级发光二极管阵列的制备方法。本方法可整合发光二极管的制备工艺和芯片封装工艺，具有简化工艺路径，降低工艺成本。可以通过工艺对发光二极管的尺寸和间距进行精确控制。

为达到上述目的，本发明提供一种晶圆级发光二极管阵列结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取一外延片；

步骤2：在外延片上制备发光二极管单元模组，形成发光二极管阵列，该发光二极管单元模组包括多个发光二极管；

步骤3：在发光二极管单元模组中的发光二极管上涂覆荧光粉，通过发光二极管激发荧光粉产生不同波长的光达到对该发光二极管的输出光色进行调整；

步骤4：取一基板；

步骤5：将制备有发光二极管阵列的外延片依次固定在基板上，并与基板形成电性连接，完成结构的制备。

本发明的有益效果是：利用了发光二极管的生长衬底作为基座，利用荧光粉改变发光二极管的输出光色，简化了目前常见的将不同光色的发光二极管封装在同一基板上以达到全彩显示的传统方式。可以根据应用领域的需求对发光二极管阵列的尺寸和阵列中发光二极管单元模组的大小和间距进行调整和控制，满足各种显示精度的要求，简单易操作，成品率高，可以大大简化生产工艺，降低生产成本，特别适合高分辨率发光二极管主动发光显示系统。

附图说明

为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明，其中：

图1为本发明的制备流程图；

图2为发光二极管阵列结构示意图；

图3为发光二极管阵列与倒装基板倒装后的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，本发明提供一种晶圆级发光二极管阵列结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取一外延片10，该外延片材料可以是III-V族半导体材料，例如GaAs，GaN等。外延材料可以通过气相外延生长或金属有机化合物化学气相沉淀技术获得。以GaN材料为例，外延材料可以生长在蓝宝石，碳化硅或硅衬底上，也可以在GaN自支撑衬底上完成外延片的生长。该外延片包含n型层、有源层和p型层。

步骤2：在外延片10上制备发光二极管单元模组11(参阅图2)，形成发光二极管阵列100，该发光二极管单元模组11包括多个发光二极管111；该发光二极管单元模组11中每一组发光二极管111的数量为三个或该发光二极管单元模组11中每一组发光二极管111的数量大于三个。根据观看距离的远近和显示面积的大小，综合确定发光二极管单元模组11和发光二极管111的尺寸以及间距。

步骤3：在发光二极管单元模组中的发光二极管111上涂覆荧光粉，通过发光二极管111激发荧光粉产生不同波长的光达到对该发光二极管111的输出光色进行调整；当发光二极管单元模组11中的发光二极管111的数量为三个时，分别涂覆可以被激发出红光、绿光和蓝光的荧光粉，形成红绿蓝三基色发光二极管单元；当发光二极管单元模组11中的发光二极管111的数量为多个时，可根据需要对涂覆在发光二极管111上的荧光粉种类进行任意的搭配组合。荧光粉可以通过点胶、定位喷涂、丝网印刷等技术均匀涂覆在发光二极管111上，完成荧光粉涂覆后，可对发光二极管单元模组11封装光学元件，起到保护和二次配光的作用，其中光学元件为树脂、硅胶或玻璃，或及其组合。

步骤4：取一基板20；该基板20的正面制作有电路和金属通孔，电路与金属通孔连接，导入基板20的背面，以便根据驱动电路的要求进行电极再分布设计。

步骤5：将制备有发光二极管阵列100的外延片10依次固定在基板20上，并与基板20形成电性连接，完成结构的制备(参阅图3)。以上步骤完成后，可以利用激光剥离技术将外延片10的生长衬底剥离，形成发光二极管薄膜结构。此时，基板20上固定有大量包含发光二极管阵列100的外延片10，形成以发光二极管作为像素的显示面板。

以上实例仅供说明本发明只用，而非对本发明的限制，本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变化；因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。

Claims (3)

1.一种晶圆级发光二极管阵列结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取一外延片；

步骤2：在外延片上制备发光二极管单元模组，形成发光二极管阵列，该发光二极管单元模组包括多个发光二极管，该发光二极管单元模组中每一组发光二极管的数量为三个或三个以上；

步骤3：在发光二极管单元模组中的发光二极管上涂覆荧光粉，通过发光二极管激发荧光粉产生不同波长的光达到对该发光二极管的输出光色进行调整；

步骤4：取一基板；

步骤5：将制备有发光二极管阵列的外延片依次固定在基板上，并与基板形成电性连接，完成结构的制备。

2.根据权利要求1所述的晶圆级发光二极管阵列结构的制备方法，其中当发光二极管单元模组中的发光二极管的数量为三个时，分别涂覆被激发出红光、绿光和蓝光的荧光粉。

3.根据权利要求1所述的晶圆级发光二极管阵列结构的制备方法，其中当发光二极管单元模组中的发光二极管的数量为多个时，根据需要对涂覆在发光二极管上的荧光粉种类进行任意的搭配组合。