CN107146835A - 一种微led器件阵列单元的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微LED器件阵列单元的制作方法以及利用微LED器件阵列单元制造显示屏的方法。该微LED器件阵列单元的制作方法，包括：制作微LED台面阵列；在每个微LED台面上分别制作p、n电极，并在p、n电极上覆盖阻挡层及金属层，形成微LED器件阵列；切割微LED器件阵列，形成多个微LED器件阵列单元。微LED器件阵列单元解决了微LED因其尺寸太小而引起的抓取、移动、安放等精确的机械操作困难。
Description
技术领域
本发明属于半导体光电技术领域，特别是微LED器件阵列单元的制作方法。
背景技术
相比传统的被动发光液晶显示技术，主动发光显示技术具有更高的能效，更高的对比度，更广的色域。目前主动发光的柔性OLED显示技术已经出现在手机、电视屏等产品中，表现出了优异的色彩性能，但是OLED在能效和寿命方面还与LED有较大的差距。高效长寿命的微LED显示阵列作为另一种主动发光的显示技术已成为新技术开发的一大热点。但是目前高分辨率的微LED显示屏制造工艺要比OLED显示屏复杂、困难得多。一块显示屏往往需要数百万乃至上千万的微LED芯片进行排列组装，尤其是要对尺寸只有微米量级的LED的精确抓取、移位、安放较困难，造成生产成本过高。这是目前微LED显示屏实现产品应用遇到的主要障碍。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种微LED器件阵列单元的制作方法，用于解决微LED因其尺寸太小而引起的抓取、移动、安放等精确的机械操作困难。
(二)技术方案
本发明提供一种微LED器件阵列单元的制作方法，包括：
制作微LED台面阵列；
在每个微LED台面上分别制作p、n电极，并在p、n电极上覆盖阻挡层及金属层，形成微LED器件阵列；
切割微LED器件阵列，形成多个微LED器件阵列单元。
其中，所述制作微LED台面阵列，包括：
选取蓝宝石衬底；
在蓝宝石衬底上沉积各材料层形成GaN基LED外延片；
光刻GaN基LED外延片，刻蚀至蓝宝石衬底，形成微LED台面阵列。
其中，所述GaN基LED外延片包括蓝光波段和/或绿光波段，蓝光波段波长范围为430nm～490nm，绿光波段波长范围为520nm～580nm。
其中，微LED台面的排列周期均为5μm至200μm。
其中，微LED器件阵列单元的尺寸为400μm至20000μm，每个微LED器件阵列单元包含若干个周期排列的微LED台面。
本发明的另一方面提供一种利用微LED器件阵列单元制造显示屏的方法，其中，该方法包括：
提供一屏幕电路基板，该屏幕电路基板上的每个像素点都有p焊接凸点和n焊接凸点；
将微LED器件阵列单元整体焊接到该屏幕电路基板上，微LED器件阵列单元的p电极与驱动电路板上的p焊接凸点焊接，微LED器件阵列单元的n电极与驱动电路板上的n焊接凸点焊接；
分离LED器件阵列与GaN基LED外延片，完成显示屏制造。
其中，所述屏幕电路基板的像素排列周期是微LED器件阵列排列周期的整数倍。
其中，所述将微LED器件阵列单元整体焊接到该屏幕电路基板上采用倒装焊工艺。
其中，所述分离LED器件阵列与GaN基外延片采用激光剥离工艺。
(三)有益效果
本发明的微LED器件阵列单元的制作方法，具有的积极效果在于：
本发明通过切割微LED器件阵列，形成多个微LED器件阵列单元，本方法解决了微LED因其尺寸太小而引起的抓取、移动、安放等精确的机械操作困难。
附图说明
图1是微LED台面阵列的横截面示意图；
图2是微LED器件阵列的横截面示意图；
图3是微LED器件阵列单元的横截面示意图；
图4是微LED器件阵列单元与屏幕电路基板进行焊接后的示意图；
图5是对焊接后的微LED进行激光剥离后的示意图。
附图标记：
100—蓝宝石衬底；
201—微LED台面；
1000—微LED台面阵列；
200—微LED器件；
2000—微LED器件阵列；
10—n焊接凸点；
20—p焊接凸点；
30—p电极；
40—n电极；
300—屏幕电路基板；
3000—微LED器件阵列单元；
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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供的微LED器件阵列单元的制作方法，包括：制作微LED台面阵列；在每个微LED台面上分别制作p、n电极，并在p、n电极上覆盖阻挡层及金属层，形成微LED器件阵列；切割微LED器件阵列，形成多个微LED器件阵列单元。
选取蓝宝石衬底；在蓝宝石衬底上沉积各材料层形成GaN基LED外延片；光刻GaN基LED外延片，刻蚀至蓝宝石衬底，形成微LED台面阵列。
其中，GaN基LED外延片包括蓝光波段和/或绿光波段，蓝光波段波长范围为430nm～490nm，绿光波段波长范围为520nm～580nm。
其中，微LED台面的排列周期均为5μm至200μm。
其中，微LED器件阵列单元的尺寸为400μm至20000μm，每个微LED器件阵列单元包含若干个周期排列的微LED台面。
本发明的另一方面提供一种微LED器件阵列单元制造显示屏的方法，其中，该方法包括：
提供一屏幕电路基板，该屏幕电路基板上的每个像素点都有p焊接凸点和n焊接凸点；
将微LED器件阵列单元整体焊接到该屏幕电路基板上，微LED器件阵列单元的p电极与驱动电路板上的p焊接凸点焊接，微LED器件阵列单元的n电极与驱动电路板上的n焊接凸点焊接；
分离LED器件阵列与GaN基外延片，完成显示屏制造。
其中，所述将微LED器件阵列单元整体焊接到该屏幕电路基板上采用倒装焊工艺。
其中，所述分离LED器件阵列与GaN基外延片采用激光剥离工艺。
其中，所述屏幕电路基板的像素排列周期是微LED器件阵列排列周期的整数倍。
图1是微LED台面阵列的横截面示意图，参照图1，选取蓝宝石衬底100；在蓝宝石衬底上沉积各材料层形成GaN基LED外延片；光刻GaN基LED外延片，刻蚀至蓝宝石衬底，形成微LED台面阵列1000，微LED台面阵列1000包括多个微LED台面201。微LED台面阵列1000的排列周期在5至200μm之间。
图2是微LED器件阵列的横截面示意图，参照图2，在上述微LED台面阵列1000上利用常规半导体工艺制作p电极30和n电极40，p电极30和n电极40电极上表面覆盖有防止金属互扩散的阻挡材料及焊接材料，从而形成由微LED器件200周期排列的微LED器件阵列2000。
图3是微LED器件阵列单元的横截面示意图，参照图3，将上述微LED器件阵列2000切割成易于机械手抓取的微LED器件阵列单元3000，尺寸是400μm至20000μm之间，每个微LED器件阵列单元3000包含若干个微LED器件200。
图4是微LED器件阵列单元与屏幕电路基板进行焊接后的示意图，参照图4，选取屏幕电路基板300，屏幕电路基板300的像素排列周期设计成刚好是上述微LED器件阵列2000上微LED器件200排列周期的整数倍；用机械手抓取小型微LED器件阵列3000，通过移位、旋转等精确定位到屏幕电路基板300上方，使部分微LED器件200对准像素p焊点20和n焊点10；通过倒装焊工艺将上述小型微LED器件阵列300整体焊接到屏幕电路基板300上。
图5是对焊接后的微LED进行激光剥离后的示意图，参照图5，通过激光剥离工艺分离已经做好焊接的微LED器件200与蓝宝石衬底100，从而实现蓝光微LED器件200在屏幕电路基板300上的精确转移。
移动到屏幕电路基板300下一个没有进行过焊接的区域，重复对小型微LED器件阵列3000和屏幕电路基板300进行对位、焊接、激光剥离，如此重复，直到小型微LED器件阵列3000上剩余的微LED器件200全部被转移到屏幕电路基板300上，然后换取新的小型微LED器件阵列3000继续进行微LED器件200往屏幕电路基板300上的转移，周而复始，直到屏幕电路基板300上所有的像素点都焊接上微LED器件200。
实施例
GaN基LED外延片包括蓝光波段和/或绿光波段，蓝光波段波长范围为430nm～490nm，绿光波段波长范围为520nm～580nm。本实施例为GaN基蓝光LED外延片。
选取蓝宝石衬底100；在蓝宝石衬底上沉积各材料层形成GaN基蓝光LED外延片；光刻GaN基蓝光LED外延片，刻蚀至蓝宝石衬底，形成GaN基蓝光微LED台面阵列1000，GaN基蓝光微LED台面阵列1000包括多个GaN基蓝光微LED台面201。GaN基蓝光微LED台面阵列1000的排列周期纵向、横向周期分别为20μm×20μm。
在上述GaN基蓝光微LED台面阵列201上的每个台面上依次制作NiAg金属的pn电极层及5对TiW隔离层，AuSn焊接金属层，从而形成微LED器件阵列2000；
将上述微LED器件阵列切割成易于机械手抓取的微LED阵列单元3000，阵列大小1mm×1mm，因此每个阵列含有50×50个微LED。
选取像素周期是100μm的屏幕电路基板300，每个像素点上对应一个蓝光LED的n焊接凸点10和p焊接凸点20，通过机械手精确抓取一个小型微LED器件阵列3000，精确定位到屏幕电路基板300需要焊接的位置之上，通过倒装焊工艺将上述小型微LED器件阵列3000整体焊接到屏幕电路基板300上，因此一个小型微LED器件阵列3000一次需要焊接10×10个微LED器件200。
通过激光剥离工艺分离焊接好的微LED器件200与蓝宝石衬底100，从而实现蓝光微LED器件200在屏幕电路基板300上的精确定位与焊接。
分离下来的小型微LED器件阵列3000可继续进行倒装焊和激光剥离，直到所有的微LED器件200被转移到屏幕电路基板300上。换取一个新的小型微LED器件阵列3000继续进行倒装焊和激光剥离，直到整个屏幕电路基板的蓝光像素点都焊接上了微LED器件200。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种微LED器件阵列单元的制作方法，包括：
制作微LED台面阵列；
在每个微LED台面上分别制作p、n电极，并在p、n电极上覆盖阻挡层及金属层，形成微LED器件阵列；
切割微LED器件阵列，形成多个微LED器件阵列单元。
2.根据权利要求1所述的微LED器件阵列单元的制作方法，其中，所述制作微LED台面阵列，包括：
选取蓝宝石衬底；
在蓝宝石衬底上沉积各材料层形成GaN基LED外延片；
光刻GaN基LED外延片，刻蚀至蓝宝石衬底，形成微LED台面阵列。
3.根据权利要求2所述的微LED器件阵列单元的制作方法，其中，所述GaN基LED外延片包括蓝光波段和/或绿光波段，蓝光波段波长范围为430nm～490nm，绿光波段波长范围为520nm～580nm。
4.根据权利要求1所述的微LED器件阵列单元的制作方法，其中，微LED台面的排列周期均为5μm至200μm。
5.根据权利要求1所述的微LED器件阵列单元的制作方法，其中，微LED器件阵列单元的尺寸为400μm至20000μm，每个微LED器件阵列单元包含若干个周期排列的微LED台面。
6.一种利用权利要求1至5中任一项所述的微LED器件阵列单元制造显示屏的方法，其中，该方法包括：
提供一屏幕电路基板，该屏幕电路基板上的每个像素点都有p焊接凸点和n焊接凸点；
将微LED器件阵列单元整体焊接到该屏幕电路基板上，微LED器件阵列单元的p电极与驱动电路板上的p焊接凸点焊接，微LED器件阵列单元的n电极与驱动电路板上的n焊接凸点焊接；
分离LED器件阵列与GaN基LED外延片，完成显示屏制造。
7.根据权利要求6所述的制造显示屏的方法，其中，所述屏幕电路基板的像素排列周期是微LED器件阵列排列周期的整数倍。
8.根据权利要求6所述的制造显示屏的方法，其中，所述将微LED器件阵列单元整体焊接到该屏幕电路基板上采用倒装焊工艺。
9.根据权利要求6所述的制造显示屏的方法，其中，所述分离LED器件阵列与GaN基外延片采用激光剥离工艺。
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