CN109801868A - 芯片转移装置及其制作方法、led芯片转移方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种芯片转移装置及其制作方法、LED芯片转移方法。所述芯片转移装置包括基底以及在基底上叠加设置的至少一层线圈功能层，每层线圈功能层包括多个线圈单元，每个线圈单元包括底层导电线段组、柱状软磁体以及顶层导电线段组，顶层导电线段组和底层导电线段组连接以形成螺旋状结构。多个线圈单元在通电状态时可作为螺线管产生磁性，从而可以同时吸附多个具有磁性表面的芯片，相对于现有技术可以提高芯片转移的效率。本发明领另外提供了所述芯片转移装置的制作方法以及利用所述芯片转移装置的LED芯片转移方法，有利于满足关于LED芯片转移技术的数量庞大、高效率的要求。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备和显示器技术领域，尤其涉及一种芯片转移装置及其制作方法、LED芯片转移方法。
背景技术
微LED(Micro LED)显示器通常包括阵列分布的LED芯片(作为像素点)以及用于控制LED芯片的驱动阵列以及外围电路，其中LED芯片(或晶粒)被贴附在驱动阵列基板上再与对应的驱动元件利用金属线键合等方法进行电气互连。随着微LED技术的发展，超小间距LED显示将毫米级别的LED显示器的像素点微缩至微米级(单个LED微型芯片的尺寸达到0.05～1000微米级)，以得到更高像素解析率的显示效果。
目前常用的LED芯片是在诸如2至6英寸的蓝宝石衬底上通过外延工艺形成，而对应的驱动阵列基板是在另外的半导体衬底上通过半导体工艺形成，这就意味着需要将上百万颗的LED芯片转移到驱动板上对应的位置，才可以让LED芯片与对应的驱动阵列形成电气连接进而实现LED显示。传统固晶工艺采用真空吸附原理吸附单颗芯片并转移到驱动基板上的方法显然已经不能满足本领域关于LED芯片转移技术的数量庞大、高效率的要求。
发明内容
为了提高芯片转移的效率，本发明提供了一种芯片转移装置及其制作方法，另外，为了提高LED芯片大量转移时的效率，满足高像素解析度的LED微显示的要求，本发明另外提供一种LED芯片转移方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种芯片转移装置，用于转移具有磁性表面的芯片，所述芯片转移装置包括基底，所述基底具有一主表面，在所述基底的主表面上叠加设置有至少一层线圈功能层，每层所述线圈功能层包括沿第一方向排布的多个线圈单元；并且，沿远离所述基底主表面的方向，每个所述线圈单元依次包括：
底层导电线段组，所述底层导电线段组包括沿第二方向排布的多个底层导电线段，所述第一方向和所述第二方向平行于所述基底的主表面且相互垂直；柱状软磁体，位于所述底层导电线段组上，所述柱状软磁体的延伸方向平行于所述第二方向；以及顶层导电线段组，位于所述柱状软磁体上，所述顶层导电线段组包括沿所述第二方向排布的多个顶层导电线段，所述多个底层导电线段和所述多个顶层导电线段间隔排布并依次连接而形成螺旋状结构。
可选的，所述芯片转移装置还包括：
介质材料层，设置于所述底层导电线段组与所述顶层导电线段组之间，所述介质材料层中形成有多个金属化孔，所述多个底层导电线段和所述多个顶层导电线段通过所述多个金属化孔依次连接而形成螺旋状结构。
可选的，每个所述线圈单元还包括分别作为所述螺旋状结构两端的第一引出端和第二引出端；所述芯片转移装置还包括第一公共电极线和第二公共电极线，所述第一公共电极线与每个所述线圈单元的第一引出端连接，所述第二公共电极线与每个所述线圈单元的第二引出端连接。
可选的，相邻两层所述线圈功能层通过绝缘材料隔离。
可选的，所述芯片为LED芯片，所述LED芯片包括P电极和N电极，所述磁性表面为所述P电极和/或所述N电极的表面。
可选的，所述底层导电线段和所述顶层导电线段的材料包括所述底层导电线段和所述顶层导电线段的材料包括铁、铜、镍、铬、锌、铝和银金属元素中的至少一种，或者包括导电聚合物和导电氧化物中的至少一种。
可选的，所述底层导电线段和所述顶层导电线段为金属箔。
根据本发明的另一方面，提供了上述芯片转移装置的制作方法，包括提供一基底，所述基底具有一主表面，在所述基底表面叠加形成至少一层线圈功能层，其中，形成每层所述线圈功能层包括：
形成多个底层导电线段组在所述基底上，所述多个底层导电线段组沿第一方向分布，每个所述底层导电线段组包括沿第二方向排布的多个底层导电线段，所述第一方向和所述第二方向平行于所述基底的主表面且相互垂直；形成多个柱状软磁体在所述基底上，每个所述柱状软磁体对应形成于一个所述底层导电线段组上，所述柱状软磁体的延伸方向平行于所述第二方向；以及形成多个顶层导电线段组在所述基底上，每个所述顶层导电线段组对应形成于一个所述柱状软磁体上，所述顶层导电线段组包括沿第二方向排布的多个顶层导电线段，所述多个底层导电线段和所述多个顶层导电线段间隔排布并依次连接而形成螺旋状结构。
可选的，在形成所述多个柱状软磁体后、形成所述多个顶层导电线段组之前，形成每层所述线圈功能层还包括：
形成介质材料层在所述基底上，所述介质材料层覆盖所述底层导电线段组；以及在所述介质材料层中形成多个金属化孔；其中，所述多个底层导电线段和所述多个顶层导电线段通过所述多个金属化孔依次连接而形成螺旋状结构。
根据本发明的再一方面，还提供了一种LED芯片转移方法，利用上述芯片转移装置转移多个LED芯片至驱动阵列基板，所述芯片转移装置包括沿第一方向排布的多个线圈单元，所述驱动阵列基板包括沿所述第一方向排布的多个像素单元区，所述驱动阵列基板包括沿所述第一方向排布的多个像素单元区，其中，相邻两个所述像素单元区之间的距离为像素间距，且相邻两个所述线圈单元之间的距离为所述像素间距的整数倍。
本发明提供的芯片转移装置，包括基底以及在基底上叠加设置的至少一层线圈功能层，每层所述线圈功能层包括沿第一方向排布的多个线圈单元，每个所述线圈单元沿远离所述基底主表面的方向依次包括底层导电线段组、柱状软磁体以及顶层导电线段组，所述顶层导电线段组和所述底层导电线段组连接以形成螺旋状结构。上述多个线圈单元在通电状态时可作为螺线管产生磁性，从而可以作为吸附头同时吸附多个具有磁性表面的芯片，相对于现有技术可以提高芯片转移的效率。
进一步的，所述基底表面可叠加设置有多层所述线圈功能层，相邻的所述线圈功能层之间通过绝缘材料隔离，使得众多的线圈单元在垂直于基底主表面的平面内排布，从而可以通过面吸附方式进一步提高芯片转移装置的单次转移能力和转移速度。
进一步的，每个所述线圈单元还包括分别作为所述螺旋状结构两端的第一引出端和第二引出端，所述芯片转移装置还包括第一公共电极线和第二公共电极线，所述第一公共电极线与每个所述线圈单元的第一引出端连接，所述第二公共电极线与每个所述线圈单元的第二引出端连接。即可以并利用第一公共电极线和第二公共电极线控制并联连接的多个线圈单元，多个线圈单元可产生的磁力相同，使芯片转移过程更加稳定。
本发明提供的芯片转移装置的制作方法，所述基底具有一主表面，在所述基底表面叠加形成至少一层线圈功能层，每层所述线圈功能层的形成方法包括在基底上依次形成底层导电线段组、柱状软磁体以及顶层导电线段组，所述顶层导电线段组和所述底层导电线段组连接形成螺旋状，从而在基底上形成了沿第一方向排布的多个线圈单元，多个线圈单元在通电状态时产生磁性，从而可以作为吸附头一次吸附多个具有磁性表面的芯片，相对于现有技术可以提高芯片转移的效率。
本发明提供的LED芯片转移方法，利用上述芯片转移装置，用于转移多个LED芯片至驱动阵列基板，所述芯片转移装置包括沿第一方向排布的多个线圈单元，所述驱动阵列基板包括沿所述第一方向排布的多个像素单元区，其中，相邻两个所述像素单元区之间的距离为像素间距，且相邻两个所述线圈单元之间的距离为所述像素间距的整数倍。从而可以通过磁力同时或者分批转移具有磁性表面的LED芯片，进而可以将成万颗的LED芯片转移到驱动阵列基板上，有利于满足关于LED芯片转移技术的数量庞大、高效率的要求。
附图说明
图1是本发明实施例的芯片转移装置的剖视图。
图2a是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法在基底上形成多个底层导电线段后的俯视图。
图2b是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法沿图2a中AB方向的剖视图。
图3a是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法在基底上形成多个柱状软磁体后的俯视图。
图3b是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法沿图3a中AB方向的剖视图。
图4a是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法在形成金属化孔后的俯视图。
图4b是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法沿图4a中AB方向的剖视图。
图5a是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法在基底上形成多个顶层导电线段组后的俯视图。
图5b是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法沿图5a中AB方向的剖视图。
附图标记说明：
100-基底；200-线圈功能层210-底层导电线段组；211-底层导电线段；220-柱状软磁体；240-顶层导电线段组；241-顶层导电线段；230-介质材料层；231--金属化孔；201-第一引出端；202-第二引出端；10-第一公共电极线；20；第二公共电极线；101-绝缘材料。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的芯片转移装置及其制作方法、LED芯片转移方法作进一步详细说明。根据下面的说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。应该理解，在以下的描述中，当层、区域、图案或结构被称作在基底、衬底、层、区域和/或图案“上”时，它可以直接位于另一个层或衬底上，和/或还可以存在插入层。类似的，当层被称作在另一个层“下”时，它可以直接位于另一个层下，和/或还可以存在一个或多个插入层。另外，可以基于附图进行关于在各层“上”和“下”的指代。另外，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换，例如可使得本文所述的本发明实施例能够不同于本文所述的或所示的其他顺序来操作。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。图中本发明的实施例的构件若与其他图中的构件相同，虽然在所有图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使实施例的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同构件以相同标号标于每一图中。
图1是本发明实施例的芯片转移装置的剖面图。图5a是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法在基底上形成多个顶层导电线段组后的俯视图。图1可以看作图5a中沿AB方向的剖面。以下参照图1和图5a对本实施例中的芯片转移装置进行描述。
本实施例中的芯片转移装置包括一基底100，所述基,100具有一主表面，在所述基底100的主表面上叠加设置有至少一层线圈功能层200，每层所述线圈功能层200包括沿第一方向D1排布的多个线圈单元(如虚线方框所示)，并且，沿远离所述基底100主表面的方向，每个所述线圈单元依次包括底层导电线段组210、柱状软磁体220以及顶层导电线段组240，其中，所述底层导电线段组210包括沿第二方向D2排布的多个底层导电线段211，所述第一方向D1和所述第二方向D2平行于所述基底100的主表面且相互垂直，所述柱状软磁体220位于所述底层导电线段组210上，所述柱状软磁体220的延伸方向平行于所述第二方向D2，所述顶层导电线段组240位于所述柱状软磁体220上，所述顶层导电线段组240包括沿第二方向D2排布的多个顶层导电线段241，所述多个底层导电线段211和所述多个顶层导电线段241间隔排布并依次连接而形成螺旋状结构。
待转移的芯片(未示出)可以是LED芯片(晶粒)，也可以是其它需要从初始位置转移到目标位置的其他种类的芯片。本发明的芯片转移装置利用同性磁极相斥、异性磁极相吸的原理转移芯片，因此，待转移的芯片优选具有磁性表面。此处磁性表面例如可以通过使芯片的部分表面覆盖磁性材料得到，所述磁性材料可以是铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料或者复合永磁材料，例如AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W)、PtCo或MnAlC等粉料，所述磁性材料例如以一定比例掺杂于有机硅树脂或者环氧树脂中在覆盖在芯片上。但不限于此，在其他实施例中，待转移的芯片上的磁性表面也可以通过对其表面的引脚或者焊盘部件放入磁场中进行磁化处理，直到呈现出磁性得到。可以理解，磁性表面的覆盖范围应不影响芯片本身的功能，并且，磁性表面通常设置在芯片的不与要转移至的目标位置接触的一侧。
本实施例中，所述芯片例如是LED芯片，LED芯片可以发射具有红(R)、绿(G)、蓝(B)颜色的光或者具有紫外线波长的光，紫外线波长的LED光可以再利用荧光材料进行转换成其他可见光范围内的颜色。LED芯片可以是微LED，在此，微LED可表示大约1微米至大约100微米尺寸的LED，但本实施例不局限于此，本实施例中LED芯片也可以包含尺寸比微LED的尺寸大或小的LED芯片。所述LED芯片包括P电极(或者P焊盘，作为正极)和N电极(或者N焊盘，作为负极)，LED芯片的磁性表面例如是所述P电极和/或所述N电极的表面，其中，当所述芯片为正装LED芯片时，P电极和N电极位于芯片的同侧表面，二者均可以具有磁性表面，当所述LED芯片为垂直LED芯片时，P电极和N电极位于芯片的相对的两侧表面，则可根据目标位置的接触要求，仅设置P电极和N电极中的一个具有磁性表面。
上述底层导电线段211和顶层导电线段241的材料可包括铁、铜、镍、铬、锌、铝和银中的至少一种金属元素(可以是纯金属或者合金)，或者包括导电聚合物和导电氧化物中的至少一种。但不限于此，所述底层导电线段211和所述顶层导电线段241也可以是由粘附在基底上的金属箔制成。
本实施例芯片转移装置的每个线圈单元中，所述多个底层导电线段211和所述多个顶层导电线段241可以通过介质材料层230中的金属化孔231依次连接而形成螺旋状结构。具体的，所述芯片转移装置还可包括设置于所述底层导电线段组210与所述顶层导电线段组240之间的介质材料层230，所述介质材料层230中形成有多个金属化孔231，所述多个底层导电线段211和所述多个顶层导电线段241通过所述多个金属化孔231依次连接而形成螺旋状结构。介质材料层230的材料可包括诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氧化钛或氮化钛等无机材料，或者可包括诸如聚酰亚胺、聚酯或亚克力等有机材料，或者可包括上述多种材料的堆叠体。
柱状软磁体220作为线圈单元中的磁芯，柱状软磁体220例如是铁芯，所述柱状软磁体220中也可包括FeNi(Mo)、FeSi、FeAl、FeSiAl、羰基铁或铁氧体等材料。多个柱状软磁体220与上述多个底层导电线段组210可以一一对应，从而每个柱状软磁体220可以设置在对应的底层导电线段组210的正上方。为了提高线圈单元的电磁性能，所述柱状软磁体220的延伸方向与对应的底层导电线段组210中底层导电线段211的排布方向一致，均平行于上述第二方向D2。
上述芯片转移装置中，每层线圈功能层200的多个线圈单元可以作为多个螺线管用于吸附具有磁性表面的芯片，将多个芯片同时从初始位置转移至目标位置，以LED芯片为例，可以利用上述芯片转移装置将多个LED芯片一次或分批转移至对应的测试PCB板或者驱动阵列基板上的对应位置。
利用上述芯片转移装置转移芯片的原理为：多个线圈单元在通电状态下具有磁性，每个线圈单元内磁力线的方向平行于线圈单元的轴线方向(即第二方向D2)，从而可以利用线圈单元的端面靠近芯片的磁性表面，根据电磁感应的右手螺旋定则，线圈单元靠近芯片的端面处的磁性由线圈单元的控制电路输出给线圈单元的电流方向决定；当需要将芯片拾离初始位置时，线圈单元靠近芯片的端面与芯片的磁性表面具有不同的磁极，根据磁铁异性相吸的原理，线圈单元可以通过磁力吸附芯片，进而将芯片拾离初始位置进行转移，当需要将芯片释放到目标位置时，控制电流方向使线圈单元靠近芯片的端面与芯片的磁性表面具有相同的磁极，根据磁铁同性相斥的原理，线圈单元排斥芯片，从而使芯片放置在目标位置。
上述芯片转移装置的每层线圈功能层200中，多个线圈单元可以以并联方式连接至控制电路。具体的，每个所述线圈单元还可将所述螺旋状结构的两端分别作为第一引出端201和第二引出端202；所述芯片转移装置还可包括第一公共电极线10和第二公共电极线20，所述第一公共电极线10与每个所述线圈单元的第一引出端201连接，所述第二公共电极线20与每个所述线圈单元的第二引出端202连接。所述第一公共电极线10和第二公共电极线20分别连接控制电路的正极(负极)和负极(正极)，使得多个线圈单元并联连接在控制电路中。并联方式连接使得每次转移时多个线圈单元的磁力相同，使转移芯片的过程更加稳定。
上述每个线圈单元的第一引出端201和第二引出端202可均设置于对应线圈单元的底层导电线段组210的平面内，也可均设置于对应线圈单元的顶层导电线段组240的平面内，或者，可以分别设置在对应线圈单元的底层导电线段组210和顶层导电线段组240的平面内。相应的，上述第一公共电极线10和第二公共电极线20均可包括设置在底层导电线段组210和/或顶层导电线段组240的平面的部分，以连接上述第一引出端201和第二引出端202。
参照图1，当在基底100上仅设置有一层上述线圈功能层200时，多个线圈单元沿第一方向D1排布作为吸附头以同时转移对应数量的芯片，当到达目标位置时，被释放的芯片沿第一方向D1排布成一行，从而实现了芯片的“线转移”，但本发明不限于此，为了提高转移能力和速度，本实施例的芯片转移装置还可以包括在基底100上设置的大于一层的线圈功能层200，多层线圈功能层200依次叠加在基底100上，并以绝缘材料隔离避免干扰，多层线圈功能层200中的线圈单元在垂直于基底100主表面的平面内排布，从而可以通过面吸附方式吸附更多的具有磁性表面的芯片，从而实现芯片的“面转移”。进一步提高芯片转移装置的单次转移能力和转移速度。多层线圈单元在垂直于第一方向D1和第二方向D2的平面内可以是阵列排布或者非阵列排布。
本实施例还包括一种上述芯片转移装置的制作方法。该制作方法包括提供一基底100，所述基底100具有一主表面，在所述基底100的主表面叠加形成至少一层线圈功能层。
图2a是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法在基底上形成多个底层导电线段后的俯视图。图2b是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法沿图2a中AB方向的剖视图。参照图2a和图2b，本实施例的芯片转移装置的制作方法中，制作每层所述线圈功能层包括如下第一步骤，形成多个底层导电线段组210在所述基底100上，所述多个底层导电线段组210沿第一方向D1排布，每个所述底层导电线段组210包括沿第二方向D2排布的多个底层导电线段211，所述第一方向D1和第二方向D2平行于所述基底100的主表面且相互垂直。
基底100用于在其主表面上形成用于吸附并转移芯片的线圈功能层，基底100可选择刚性材质，具体可以是透明或不透明的，例如，基底100的材质可以是玻璃、陶瓷或聚合物材料。本实施例中基底100例如是板状的长方形的结构，其主表面用于制作线圈功能层，优选是平面。第一方向D1可以是基底100边界即长方形的长边的延伸方向，本实施例的芯片转移装置吸附芯片时，可从基底100的长边延伸的侧面朝向芯片。
为了使线圈功能层与基底100隔离避免干扰，以及在形成不止一层线圈功能层时，为了使上层的线圈功能层与下层的线圈功能层隔离，在执行上述第一步骤之前，优选方案还包括在基底100(或者下层材质)上沉积一层绝缘材料101。
本实施例中，多个底层导电线段组210作为线圈功能层的一部分，用于形成多个线圈单元，在转移芯片时，所述线圈单元作为螺线管在通电状态下产生磁性从而吸附具有磁性表面的芯片。作为例子，在基底100上形成多个底层导电线段组210的方法可以包括以下过程：
形成一底层导电层于基底100上，一种实施方式中，所述底层导电层可以利用物理气相沉积PVD、化学气相沉积CVD、原子层沉积ALD、真空热蒸镀或者离子溅射等工艺在基底100上沉积形成。但不限于此，在另一种实施例方式中，所述底层导电层为金属箔(例如铜箔)，金属箔可以通过黏结材料黏附在基底100的主表面上。黏结材料例如是粘片膜(DieAttach Film，DAF)或干膜(dry film)，黏结材料可包括聚酰亚胺、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯等高分子材料中的至少一种。底层导电层的材料可以包括铁、铜、镍、铬、锌、铝和银等中的至少一种金属元素(可以是纯金属或者合金)，在其他实施例中，底层导电层的材料也可包括导电聚合物和导电氧化物中的至少一种。
接着，利用半导体光刻及蚀刻工艺对所述底层导电层进行图案化从而形成多个底层导电线段组210。所述半导体光刻及蚀刻工艺例如是在基底100的主表面上旋涂一层光刻胶，之后借助掩模版进行曝光显影工艺在光刻胶中形成开口，接着利用具有开口图案的光刻胶为掩模向下刻蚀，然后去除其它区域的底层导电层，具体可以是干法蚀刻、湿法蚀刻或者其组合，其中干法蚀刻(如等离子体刻蚀)的刻蚀气体可以包括HBr、Cl2、SF6、O2、N2、NF3、Ar、He、CF4、CH2F2等工艺气体中的一种或多种，湿法蚀刻的刻蚀液可以包括磷酸或者盐酸等蚀刻剂，无论是干法蚀刻，还是湿法蚀刻，均应该具有能够被调节的蚀刻参数，比如所用的蚀刻液(或刻蚀气体)、蚀刻温度、蚀刻液(或刻蚀气体)浓度、蚀刻压力、电源功率、RF偏置电压、RF偏置功率、蚀刻液(或刻蚀气体)流速以及其他合适的参数，以便得到本实施例所描述的蚀刻工艺后的结构或图形，具体工艺条件可以参照本领域公开的方法进行。下文所描述的有关半导体光刻及蚀刻工艺与上述过程相同或相似。
在执行第一步骤后，多个底层导电线段组210在第一方向D1上分布，并且每个底层导电线段组210包括沿第二方向D2排布的多个底层导电线段211，所述第二方向D2平行于所述基底100的主表面且垂直于第一方向D1，从而线圈单元在吸附芯片时朝向芯片的端面垂直于基底100的主表面，具有磁性表面的芯片从基底100的与主表面垂直的侧面一侧被吸附。
多个底层导电线段组210的位置可以根据工艺能力、线圈单元之间的隔离效果以及待转移芯片的目标位置确定。对于每个底层导电线段组210，多个底层导电线段211相互断开，每个底层导电线段211可以是直线段、折线段或者曲线段形状。多个底层导电线段211的延伸方向可以相同或者不同，整体上看在第二方向D2依次排布。
上述形成线圈功能层的第一步骤中，还可以同时通过刻蚀所述底层导电层形成芯片转移装置的第一公共电极线的至少一部分以及和第二公共电极线的至少一部分。此处第一公共电极线和/或第二公共电极线分别作为线圈单元连接外部控制电信号的两个电极线。相应的，也可以通过第一步骤形成每个线圈单元连接所述第一公共电极线和所述第一公共电极线的引出端。可以理解，所述第一公共电极线和/或第二公共电极线以及每个线段单元的引出端也可以在形成线圈单元的顶层导电层的过程中形成。作为例子，本实施例中，在形成多个底层导电线段组210的步骤中，还形成了连接芯片转移装置的第一公共电极线10，每个底层导电线段组210具有第一引出端201，所述第一公共电极线10与每个底层导电线段组210的第一引出端201连接。
图3a是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法在基底上形成多个柱状软磁体后的俯视图。图3b是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法沿图3a中AB方向的剖视图。参照图3a和图3b，本实施例的芯片转移装置的制作方法中，制作每层所述线圈功能层包括如下第二步骤，形成多个柱状软磁体220在所述基底100上，每个所述柱状软磁体220对应形成于一个所述底层导电线段组210上，所述柱状软磁体220的延伸方向平行于所述第二方向D2。
柱状软磁体220后续用作线圈单元中的磁芯(例如是铁芯)，所述柱状软磁体220中可包括FeNi(Mo)、FeSi、FeAl、FeSiAl、羰基铁或铁氧体等材料。多个柱状软磁体220一一对应地形成在上述多个底层导电线段组210上，所述柱状软磁体220的延伸方向(或者轴向)与对应的底层导电线段组210中底层导电线段211的排布方向一致，均平行于第二方向D2。
作为例子，形成所述多个柱状软磁体220可包括以下过程：首先利用物理气相沉积PVD沉积磁性材料层于完成第一步骤后的基底100上，或者黏结一层磁性材料的薄片于基底100上作为磁性材料层，使磁性材料层覆盖第一步骤形成的多个底层导电线段组210；然后利用半导体光刻及蚀刻工艺对所述磁性材料层进行图案化，以对应于每个底层导电线段组210形成多个柱状软磁体220。对磁性材料层进行图案化的方法与前述对底层导电层进行图案化的方法类似，此处不再赘述。
图4a是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法在形成金属化孔后的俯视图。图4b是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法沿图4a中AB方向的剖视图。参照图4a和图4b，为了提供一种使后续形成的顶层导电线段组与上述底层导电线段组依次连续连接而成螺旋状结构的方法，本实施例的芯片转移装置的制作方法中，在形成多个柱状软磁体220之后，制作每层所述线圈功能层还可包括如下步骤，形成介质材料层230在所述基底100上，所述介质材料层230覆盖底层导电线段组210，以及在所述介质材料层230中形成多个金属化孔231。介质材料层230也可填充于多个底层导电线段组210之间的间隙以及多个柱状软磁体220之间的间隙，以隔离要形成的多个线圈单元，介质材料层230可覆盖于柱状软磁体220上或者与柱状软磁体220齐平。其形成方法例如是化学气相沉积CVD工艺。
多个金属化孔231用于将底层导电线段211端部的电连接引出，以便于制作线圈单元。本实施例中，底层导电线段211中靠近基底100主表面最里侧的一个底层导电线段211的一端连接第一引出端201并与第一公共电极线10连接，其余底层导电线段211的端点与金属化孔231接触并连接。作为例子，形成多个金属化孔231可包括以下过程：首先通过干刻刻蚀工艺在介质材料层230中形成多个通孔，每个通孔贯穿介质材料层230并从远离基底100主表面的一侧暴露出对应的底层导电线段211的端部；然后利用电镀工艺在所述多个通孔中填充导电材料从而形成金属化孔231。覆盖在介质材料层230外部的导电材料可通过诸如刻蚀或化学机械研磨等方法去除。本发明使底层导电线段组和顶层导电线段组连接成螺旋状的方法不限于此，在其他实施例中，也可以通过例如焊接的方法使沿第二方向排布的底层导电线段和后续形成的顶层导电线段依次连接而形成螺旋状结构。
图5a是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法在基底上形成多个顶层导电线段组后的俯视图。图5b是依据本发明实施例的芯片转移装置的制作方法沿图5a中AB方向的剖视图。参照图5a和图5b，本实施例的芯片转移装置的制作方法中，制作每层所述线圈功能层包括如下第三步骤，形成多个顶层导电线段组240在所述基底100上，每个所述顶层导电线段组240对应形成于一个所述柱状软磁体220上，每个所述顶层导电线段组240包括沿第二方向D2排布的多个顶层导电线段241，所述多个底层导电线段211和所述多个顶层导电线段241间隔排布并依次连接而形成螺旋状结构。
本实施例中，多个顶层导电线段组240作为线圈功能层的一部分，每个顶层导电线段组240用于与对应的底层导电线段组210形成一个线圈单元，因而，每个顶层导电线段组240的多个顶层导电线段241与对应的底层导电线段组210的底层导电线段211可以匹配设计，以便于上下连接从而形成螺旋状结构的线圈单元。作为例子，在基底100上形成多个顶层导电线段组240的方法可以包括以下过程：形成顶层导电层于基底100上，所述顶层导电层覆盖基底100上的柱状软磁体220以及多个金属化孔231，然后利用半导体光刻及蚀刻工艺对所述顶层导电层进行图案化从而形成多个顶层导电线段组240，其中，每个所述顶层导电线段组240包括沿第二方向D2排布的多个顶层导电线段241，所述多个底层导电线段211和所述多个顶层导电线段241间隔排布并依次通过对应位置的金属化孔231连接而形成螺旋状结构。制作所述顶层导电层和所述多个顶层导电线段组240的方法可以参照前述制作底层导电层以及底层导电线段组的方法。
本实施例在形成线圈功能层的第三步骤中，还形成了连接芯片转移装置的第二公共电极线20以及每个顶层导电线段组240的第二引出端202，所述第二公共电极线20与每个顶层导电线段组240的第二引出端201连接。所述第二公共电极线20用于连接外部控制电信号，并与上述第一公共电极线10一起作为线圈单元中电流的输入输出端。此外，在形成顶层导电线段组240后，还可以在基底100上沉积绝缘材料101，以避免外部干扰。
利用上述步骤，在基底100上形成了一层线圈功能层200，所述线圈功能层200包括沿所述第一方向D1排布的多个线圈单元(如图5a中虚线框所示)，所述多个线圈单元在通电状态下具有磁性，从而可以利用磁力同时吸附多个具有磁性表面的芯片，相对于现有技术可以提高芯片转移的效率。
可以利用上述制作芯片转移装置的方法，在基底上形成多层线圈功能层200(如图1所示)，以扩充线圈单元的数量，从而提高芯片转移装置的单次转移能力和转移速度。在下层线圈功能层上制作上层线圈功能层的方法与上述步骤相似，也即，可在下层线圈功能层200上依次制作多个底层导电线段组210以及与之对应的多个柱状软磁体220和多个顶层导电线段组240，并使得多个底层导电线段组210和所述多个顶层导电线段组240连接而使线圈单元为螺旋状结构。需要说明的是，为了避免多层线圈功能层之间的影响，每层线圈功能层200的制作方法中，在形成底层导电线段组210之前和/或在形成顶层导电线段组240之后，可沉积一层绝缘材料，以隔离不同层的线圈功能层，避免干扰。
本实施例还包括一种LED芯片转移方法，利用上述芯片转移装置，用于一次转移多个LED芯片至驱动阵列基板。
所述驱动阵列基板例如是用于LED微显示的驱动基板，其中设置了用于驱动微LED的驱动电路(例如包括薄膜晶体管)，另外驱动电路基板的表面内预设有多个像素单元区，用于设置LED芯片并使之与驱动电路连接，以形成LED显示面板。驱动阵列基板上的众多的像素单元区通常为阵列分布，因而在利用本实施例的芯片转移装置转移LED芯片的过程中，可以调节像素单元的方向使线圈单元的排布方向与部分像素单元区的排布方向一致，进而可以通过第一方向上的多个线圈单元同时或分批次将全部芯片转移至驱动阵列基板上对应的像素单元区。
本实施例中，所述芯片转移装置包括沿所述第一方向D1排布的多个线圈单元，所述驱动阵列基板包括沿第一方向D1(即使线圈单元与像素单元区的排列方向对应)排布的多个像素单元区，且相邻两个所述像素单元区的距离为像素间距，相邻两个所述线圈单元之间的距离为所述像素间距的整数倍。此处“整数倍”指的是大于或等于1的整数倍数，即例如相邻两个像素单元区之间的距离(像素间距)是1mm，那么同一方向上相邻两个线圈单元(即吸附头)之间的距离可以是1mm与正整数(1、2、3、...)的乘积，即同一方向上相邻两个线圈单元之间的距离可以是1mm、2mm或3mm等。
本实施例的LED芯片转移方法，利用上述芯片转移装置，其中包括线分布或面分布的线圈单元阵列，通过在每层线圈功能层的每个线圈单元的两个引出端施加电压并形成电流，使每个线圈单元作为螺线管具备磁铁的功能，从而可以通过磁力同时或者分批转移具有磁性表面的LED芯片，进而可以将成万颗的LED芯片转移到驱动阵列基板上，有利于满足关于LED芯片转移技术的数量庞大、高效率的要求。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种芯片转移装置，用于转移具有磁性表面的芯片，其特征在于，所述芯片转移装置包括基底，所述基底具有一主表面，在所述基底的主表面上叠加设置有至少一层线圈功能层，每层所述线圈功能层包括沿第一方向排布的多个线圈单元；并且，沿远离所述基底主表面的方向，每个所述线圈单元依次包括：
底层导电线段组，所述底层导电线段组包括沿第二方向排布的多个底层导电线段，所述第一方向和所述第二方向平行于所述基底的主表面且相互垂直；
柱状软磁体，位于所述底层导电线段组上，所述柱状软磁体的延伸方向平行于所述第二方向；以及
顶层导电线段组，位于所述柱状软磁体上，所述顶层导电线段组包括沿所述第二方向排布的多个顶层导电线段，所述多个底层导电线段和所述多个顶层导电线段间隔排布并依次连接而形成螺旋状结构。
2.如权利要求1所述的芯片转移装置，其特征在于，还包括：
介质材料层，设置于所述底层导电线段组与所述顶层导电线段组之间，所述介质材料层中形成有多个金属化孔，所述多个底层导电线段和所述多个顶层导电线段通过所述多个金属化孔依次连接而形成螺旋状结构。
3.如权利要求1所述的芯片转移装置，其特征在于，每个所述线圈单元还包括分别作为所述螺旋状结构两端的第一引出端和第二引出端；所述芯片转移装置还包括第一公共电极线和第二公共电极线，所述第一公共电极线与每个所述线圈单元的第一引出端连接，所述第二公共电极线与每个所述线圈单元的第二引出端连接。
4.如权利要求1所述的芯片转移装置，其特征在于，相邻两层所述线圈功能层通过绝缘材料隔离。
5.如权利要求1至4任一项所述的芯片转移装置，其特征在于，所述芯片为LED芯片，所述LED芯片包括P电极和N电极，所述磁性表面为所述P电极和/或所述N电极的表面。
6.如权利要求1至4任一项所述的芯片转移装置，其特征在于，所述底层导电线段和所述顶层导电线段的材料包括铁、铜、镍、铬、锌、铝和银金属元素中的至少一种，或者包括导电聚合物和导电氧化物中的至少一种。
7.如权利要求1至4任一项所述的芯片转移装置，其特征在于，所述底层导电线段和所述顶层导电线段为金属箔。
8.一种如权利要求1至7任一项所述的芯片转移装置的制作方法，其特征在于，包括提供一基底，所述基底具有一主表面，在所述基底表面叠加形成至少一层线圈功能层，其中，形成每层所述线圈功能层包括：
形成多个底层导电线段组在所述基底上，所述多个底层导电线段组沿第一方向分布，每个所述底层导电线段组包括沿第二方向排布的多个底层导电线段，所述第一方向和所述第二方向平行于所述基底的主表面且相互垂直；
形成多个柱状软磁体在所述基底上，每个所述柱状软磁体对应形成于一个所述底层导电线段组上，所述柱状软磁体的延伸方向平行于所述第二方向；以及
形成多个顶层导电线段组在所述基底上，每个所述顶层导电线段组对应形成于一个所述柱状软磁体上，所述顶层导电线段组包括沿第二方向排布的多个顶层导电线段，所述多个底层导电线段和所述多个顶层导电线段间隔排布并依次连接而形成螺旋状结构。
9.如权利要求8所述的芯片转移装置的制作方法，其特征在于，在形成所述多个柱状软磁体后、形成所述多个顶层导电线段组之前，形成每层所述线圈功能层还包括：
形成介质材料层在所述基底上，所述介质材料层覆盖所述底层导电线段组；以及
在所述介质材料层中形成多个金属化孔；其中，所述多个底层导电线段和所述多个顶层导电线段通过所述多个金属化孔依次连接而形成螺旋状结构。
10.一种LED芯片转移方法，其特征在于，利用如权利要求1至7任一项所述的芯片转移装置转移多个LED芯片至驱动阵列基板，所述芯片转移装置包括沿第一方向排布的多个线圈单元，所述驱动阵列基板包括沿所述第一方向排布的多个像素单元区，其中，相邻两个所述像素单元区之间的距离为像素间距，且相邻两个所述线圈单元之间的距离为所述像素间距的整数倍。
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