CN109817767B - 一种微型器件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种微型器件及其制作方法，在形成该微型器件的外延层之前，先形成牺牲层并且对牺牲层进行图形化的处理。制作方法包括：S1、衬底上形成图形化的牺牲层；S2、所述牺牲层上形成外延层，一部分所述外延层形成在牺牲层上，其余所述外延层形成在缓冲层上；S3、移除牺牲层以及位于牺牲层上的外延层；S4、所述外延层上形成图形化的金属层，形成LED；S5、转移位于衬底上的LED，形成微型器件。本发明通过外延生长的图形化，使外延直接形成分离的结构，减小或避免了应力的集中。

Description

一种微型器件及其制作方法

技术领域

本发明属于发光显示的技术领域，具体涉及一种微型器件及其制作方法。

技术背景

垂直型结构LED通常制作方法是在生长衬底上直接进行外延生长，形成外延层，经过临时键合，并完成激光剥离，使外延结构与生长衬底分离，然后进行分割，最终形成单颗LED，再经过转移到驱动电路上形成显示面板或照明器件。其中，使用干法刻蚀来形成LED的分割，但目前问题是由于外延本身的翘曲，导致激光剥离后因为应力的释放会产生外延层的断裂。

由于激光剥离的方法难度较高，且良率较低，主要需要解决外延应力释放导致的断裂问题，并且在刻蚀工艺中侧壁的粗糙度的控制等工艺难度大，会产生LED漏电问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种微型器件及其制作方法，通过外延生长的图形化，使外延直接形成分离的结构，减小或避免了应力的集中。

本发明提供的技术方案如下：

一种微型器件的制作方法，包括如下步骤：

S1、衬底上形成平坦化的缓冲层；

S2、所述缓冲层上形成图形化的牺牲层，所述牺牲层包括多个阵列排布的镂空区域；

S3、所述牺牲层上形成外延层，所述外延层包括第一外延层和第二外延层，所述第一外延层形成在镂空区域，所述第二外延层形成在牺牲层上；

S4、移除所述牺牲层以及位于牺牲层上的第二外延层；

S5、所述第一外延层上形成第一金属层，所述第一外延层和第一金属层组成LED；

S6、转移所述LED并形成微型器件。

优选地，所述第一外延层和第二外延层互不连接。

优选地，所述第一外延层和第二外延层的厚度相同，所述牺牲层的厚度大于第一外延层的厚度。

一种微型器件的制作方法，包括如下步骤：

S1、衬底上形成图形化的牺牲层，所述牺牲层包括多个阵列排布的镂空区域；

S2、所述牺牲层上形成缓冲层，所述缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层，所述第一缓冲层形成在镂空区域，所述第二缓冲层形成在牺牲层上；

S3、所述缓冲层上形成外延层，所述外延层包括第一外延层和第二外延层，所述第一外延层形成在镂空区域内且形成在第一缓冲层上，所述第二外延层位于牺牲层上且形成在第二缓冲层上；

S4、移除所述牺牲层以及位于牺牲层上的第二缓冲层和第二外延层；

S5、所述第一外延层上形成第一金属层，所述第一外延层和第一金属层组成LED；

S6、转移所述LED并形成微型器件。

优选地，所述第一缓冲层和第二缓冲层互不连接，所述第一外延层和第二外延层互不连接。

优选地，所述第一缓冲层和第二缓冲层的厚度相同，所述第一外延层和第二外延层的厚度相同，所述牺牲层的厚度大于第一缓冲层和第一外延层的总厚度。

优选地，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：

S51、所述第一外延层上覆盖一层平坦化的光阻，图形化所述光阻，去除所述第一外延层上的光阻，形成光阻层；

S52、所述第一外延层上形成第一金属层，一部分所述第一金属层形成在第一外延层上，其余所述第一金属层形成在光阻层上；

S53、移除所述光阻层以及位于光阻层上的第一金属层，所述衬底上形成多个所述LED。

优选地，所述光阻层的厚度大于第一外延层和第一金属层的总厚度。

优选地，所述步骤S6进一步包括：

S61、提供一涂布有一层粘合层的暂态基板，所述暂态基板通过粘合层与金属层粘合；

S62、解离所述衬底与缓冲层，移除所述缓冲层，多个LED形成在所述暂态基板上；

S63、解粘所述粘合层，吸取所述LED至具有金属层的接收基板，所述接收基板的金属层与所述LED的金属层键合，形成微型器件；

其中，所述粘合层是UV胶或冷解胶，采用UV光照射或者降温至解胶温度使所述粘合层解粘。

一种微型器件，所述微型器件包括衬底、缓冲层、外延层以及金属层，所述微型器件由上述制作方法制成。

与现有技术相比，本发明的微型器件及其制作方法，在激光剥离时不会因为过大应力的释放导致外延层断裂的问题，大大提升了工艺的良率。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明予以进一步说明。

图1-图16所示为本发明微型器件的制作流程图。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

下面以具体实施例详细介绍本发明的技术方案。

实施例1

本实施例提供一种微型器件，在形成该微型器件的外延层之前，先形成牺牲层并且对牺牲层进行图形化的处理。

具体地，本发明微型器件的制作方法，如图1至图16所示。

该制作方法至少包括以下步骤：

S1、如图1所示，在衬底100上形成一层平坦化的缓冲层110；

S2、如图2至图4所示，在缓冲层110上形成图形化的牺牲层200；

S3、如图5所示，在牺牲层200上形成外延层120，外延层120包括第一外延层121和第二外延层122；

S4、如图6所示，移除牺牲层200以及第二外延层122，保留缓冲层110上的第一外延层121；

S5、如图7至图9所示，在第一外延层121上形成第一金属层140，且第一外延层121和位于其上的第一金属层140组成LED；

S6、如图10至图16所示，转移位于衬底100上的LED并形成微型器件。

其中，衬底100可以是透明的蓝宝石，牺牲层200使用溅射或者气相沉积的方式形成，牺牲层200的材料可以是SiNx、SiO2或者两种材料的组合。

具体的，步骤S2进一步包括：

S21、如图2所示，在缓冲层110覆盖一层平坦化的绝缘膜2000；

S22、如图3和图4所示，刻蚀绝缘膜2000，从而在缓冲层110上形成图形化的牺牲层200。

其中，对于牺牲层200的图形化，先在绝缘膜2000上覆盖一层光阻(图未示)，采用曝光的方式对光阻进行图形化，从而形成光阻层(图未示)，然后再利用干法或者湿法进行刻蚀，使绝缘膜2000形成图形化的牺牲层200。在进行刻蚀时，仅针对绝缘膜2000进行刻蚀，不会刻蚀位于绝缘膜2000下的缓冲层110。

如图4所示，通过刻蚀从而形成的图形化的牺牲层200包括多个镂空区域201和非镂空区域202，镂空区域201的形状是圆形、四方形、六边形或八边形等形状，镂空区域201的形状与最终形成的LED的图形形状相对应。为了便于制造，多个镂空区域201的形状可以相同也可以不同。优选地，多个镂空区域201阵列排布，非镂空区域202为一个整体。

进一步地，如图5所示，外延层200包括形成在牺牲层200的镂空区域201上的第一外延层121，以及同时形成在牺牲层200的非镂空区域202上的第二外延层122，第一外延层121是多个独立的部分。第一外延层121位于缓冲层110上方且与缓冲层110相接触，第二外延层122位于牺牲层200上方且与第一外延层121互不连接，第一外延层121和第二外延层122相互断开，形成断差结构。

具体地，外延层120的第一外延层121和第二外延层122均包括第一半导体层、量子阱层以及第二半导体。其中，由于绝缘膜2000预先被刻蚀得到图形化的牺牲层200，具有镂空区域201和非镂空区域202，因此，在牺牲层200上形成外延层120时，外延层120会在牺牲层200的镂空区域201与非镂空区域202交接处的侧壁处发生断裂，形成了第一外延层121和第二外延层122。即在形成外延层120时，牺牲层200的结构直接对外延层120进行了图形化处理，因此不需要对外延层120再次进行刻蚀等步骤。

其中，第一外延层121和第二外延层122的厚度相同，牺牲层200的厚度要大于外延层120的厚度。优选地，牺牲层200的厚度在3um～7um。

进一步地，步骤S4具体为：用化学腐蚀液对牺牲层200进行腐蚀，移除牺牲层200，使位于牺牲层200上的第二外延层122脱落，从而保留位于缓冲层110上的第一外延层121。由此，如图6所示，在衬底100上留下了已经图形化的第一外延层121。此外，对于脱落的第二外延层122，也可以通过收集转移等常规步骤，形成新的微型器件，并且可以达到相同的效果。

具体的，步骤S5进一步包括：

S51、如图7所示，第一外延层121上形成一平坦化的光阻(图未示)，光阻覆盖第一外延层121并保证光阻表面平坦；使用光刻工艺将第一外延层121上光阻去除并形成图形化的光阻层130，从而使第一外延层121裸露。

S52、如图8所示，在第一外延层121上形成第一金属层140，第一金属层140的一部分形成在第一外延层121上，第一金属层140的其余部分形成在光阻层130上。

S53、如图9所示，移除光阻层130和位于光阻层130上的第一金属层140，第一外延层121和位于其上的第一金属层140组成LED，衬底100上形成多个LED。

其中，第一金属层140包括欧姆接触层、反光层及键合层。欧姆接触层的材料可以是氧化铟锡、镍/金等，反光层的材料可以是铝、银等，键合层的材料可以是锡、铟等。优选地，第一金属层140的键合层材料与接收基板上的电极金属材料相对应。

优选地，光阻层130的厚度大于第一外延层121和第一金属层140的总厚度。

进一步地，步骤S53还包括：使用光阻剥离液对光阻层130进行去除，使形成在光阻层130上的第一金属层140脱落，从而保留形成在第一外延层121上的第一金属层140；

具体地，步骤S6进一步包括：

S61、如图10和图11所示，提供一暂态基板300，暂态基板300的下表面涂布一层粘合层310，暂态基板300通过粘合层310与衬底100上的第一金属层140进行粘合。优选地，粘合可以采用真空压合或者机械压合的方式。

S62、如图12和图13所示，解离衬底100与缓冲层110，并移除缓冲层110，从而在暂态基板300上留下多个独立的图形化的LED。优选地，采用激光剥离的方式解离衬底100与缓冲层110，进行激光剥离时，缓冲层110及衬底100的界面保持平整；采用干法刻蚀的方法移除缓冲层110。

S63、如图14和图15所示，解粘粘合层310，使用静电吸头400吸取多个由第一金属层140和第一外延层121组成的LED到接收基板500上，接收基板500具有第二金属层510，第二金属层510与第一金属层140进行键合，形成微型器件。优选地，静电吸头400具有电极410，将静电吸头400的电极410对准暂态基板300上的每个LED，电极410吸取LED后，将LED转移到接收基板500上。

具体地，静电吸头400的电极410将吸取的LED放置在接收基板500上，利用接收基板500的第二金属层510与LED的第一金属层140进行键合，并将LED固定在接收基板500的驱动电路上，从而形成微型器件。

其中，粘合层310由UV胶或冷解胶等可以解粘的材料构成，采用UV光照射或者降温至冷解胶的解胶温度等解粘方法对粘合层310进行解粘。

在本实施例中，通过先对牺牲层进行图形化，使外延直接形成分离的结构，减小或避免了应力的集中，省去了对外延层的刻蚀工艺，降低了制造成本。

实施例2

本实施例提供一种微型器件，缓冲层形成在牺牲层和外延层之间，外延层形成在缓冲层上，在形成该微型器件的外延层之前，先形成牺牲层并且对牺牲层进行图形化的处理。

具体地，本发明微型器件的制作方法至少包括以下步骤：

S1、在衬底100上形成图形化的牺牲层200；

S2、在图形化的牺牲层200上形成缓冲层110，缓冲层110包括第一缓冲层和第二缓冲层；

S3、在缓冲层110上形成外延层120，外延层120包括第一外延层121和第二外延层122；

S4、移除牺牲层200、第二缓冲层以及第二外延层122，保留第一缓冲层以及第一外延层121；

S5、在第一外延层121上形成第一金属层140，且第一外延层121和位于其上的第一金属层140组成LED；

S6、转移位于衬底100上的LED并形成微型器件。

其中，衬底100可以是透明的蓝宝石，牺牲层200使用溅射或者气相沉积的方式形成，牺牲层200的材料可以是SiNx、SiO2或者两种材料的组合，外延层120包括第一半导体层、量子阱层以及第二半导体。

具体的，步骤S1进一步包括：

S21、在衬底100上覆盖一层平坦化的绝缘膜2000；

S22、刻蚀绝缘膜2000，从而在衬底100上形成图形化的牺牲层200。

其中，对于牺牲层200的图形化，先在绝缘膜2000上覆盖一层光阻(图未示)，采用曝光的方式对光阻进行图形化，从而形成光阻层(图未示)，然后再利用干法或者湿法进行刻蚀，使绝缘膜2000形成图形化的牺牲层200。

其中，牺牲层200包括多个镂空区域201和非镂空区域202，镂空区域201的形状是圆形、四方形、六边形或八边形等形状，镂空区域201的形状与最终形成的LED的图形形状相对应。为了便于制造，多个镂空区域201的形状可以相同也可以不同。优选地，多个镂空区域201阵列排布，非镂空区域202为一个整体。

进一步地，缓冲层110包括第一缓冲层和第二缓冲层，第一缓冲层形成在牺牲层200的镂空区域201且与衬底100直接接触，第二缓冲层形成在牺牲层200的非镂空区域202，第二缓冲层与第一缓冲层互不连接且相互断开，呈断差结构。外延层120形成在缓冲层110上，外延层包括第一外延层121和第二外延层122，第一外延层121形成在牺牲层200的镂空区域201且位于第一缓冲层的上方，第二外延层122形成在牺牲层200的非镂空区域202且位于第二缓冲层的上方，第一外延层121与第二外延层122也互不连接且相互断开，呈断差结构。第一缓冲层和位于第一缓冲层上的第一外延层121是多个独立的部分。

由于牺牲层200具有镂空区域201和非镂空区域202，因此，在牺牲层200上形成缓冲层110和外延层120时，缓冲层110和外延层120均会在牺牲层200的镂空区域201与非镂空区域202交接处的侧壁处发生断裂，形成第一缓冲层和第二缓冲层以及第一外延层121和第二外延层122。即在形成缓冲层110和外延层120时，牺牲层200的结构直接对缓冲层110和外延层120进行了图形化处理，因此不需要对缓冲层110或外延层120再次进行刻蚀等步骤。

其中，第一缓冲层和第二缓冲层的厚度相同，第一外延层121和第二外延层122的厚度相同，牺牲层200的厚度要大于缓冲层110和外延层120的总厚度。

进一步地，步骤S4具体为：用化学腐蚀液对牺牲层200进行腐蚀，移除牺牲层200，使位于牺牲层200上的第二缓冲层和第二外延层122脱落，从而保留位于衬底100上的第一缓冲层以及第一外延层121。此外，对于脱落的第二外延层122，也可以通过收集转移等常规步骤，形成新的微型器件，并且可以达到相同的效果。

具体的，步骤S5进一步包括：

S51、第一外延层121上形成一平坦化的光阻，光阻覆盖第一外延层121并保证光阻表面平坦；使用光刻工艺将第一外延层121上光阻去除并形成图形化的光阻层130，从而使第一外延层121裸露。

S52、在第一外延层121上形成第一金属层140，第一金属层140的一部分形成在第一外延层121上，第一金属层140的其余部分形成在光阻层130上。

S53、移除光阻层130和位于光阻层130上的第一金属层140，第一外延层121和位于其上的第一金属层140组成LED，衬底100上形成多个LED。

其中，第一金属层140包括欧姆接触层、反光层及键合层。欧姆接触层的材料可以是氧化铟锡、镍/金等，反光层的材料可以是铝、银等，键合层的材料可以是锡、铟等。优选地，第一金属层140的键合层材料与接收基板上的电极金属材料相对应。

优选地，光阻层130的厚度大于第一缓冲层、第一外延层121和第一金属层140的总厚度。

进一步地，步骤S53还包括：使用光阻剥离液对光阻层130进行去除，使形成在光阻层130上的第一金属层140脱落，从而保留形成在第一外延层121上的第一金属层140；

具体地，步骤S6进一步包括：

S61、提供一暂态基板300，暂态基板300的下表面涂布一层粘合层310，暂态基板300通过粘合层310与衬底100上的第一金属层140进行粘合。优选地，粘合可以采用真空压合或者机械压合的方式。

S62、解离衬底100与第一缓冲层，并移除第一缓冲层，从而在暂态基板300上留下多个独立的图形化的LED。优选地，采用激光剥离的方式解离衬底100与第一缓冲层，进行激光剥离时，第一缓冲层及衬底100的界面保持平整；采用干法刻蚀的方法移除第一缓冲层。

S63、解粘粘合层310，使用静电吸头400吸取多个由第一金属层140和第一外延层121组成的LED到接收基板500上，接收基板500具有第二金属层510，第二金属层510与第一金属层140进行键合，形成微型器件。优选地，静电吸头400具有电极410，将静电吸头400的电极410对准暂态基板300上的每个LED，电极410吸取LED后，将LED转移到接收基板500上。

具体地，静电吸头400的电极410将吸取的LED放置在接收基板500上，利用接收基板500的第二金属层510与LED的第一金属层140进行键合，并将LED固定在接收基板500的驱动电路上，从而形成微型器件。

其中，粘合层310由UV胶或冷解胶等可以解粘的材料构成，采用UV光照射或者降温至冷解胶的解胶温度等解粘方法对粘合层310进行解粘。

在本实施例中，缓冲层形成在牺牲层和外延层之间，由于牺牲层的图形化结构，不需要对缓冲层进行刻蚀，节省了刻蚀步骤，降低了生产成本。

本发明提供一种微型器件及其制作方法，通过外延生长的图形化，使外延直接形成分离的结构，减小或避免了应力的集中，在激光剥离时不会因为过大应力的释放导致外延层断裂的问题，大大提升了工艺的良率，解决了激光剥离过程导致的外延断裂的问题，且不要单独的进行LED的切割工艺。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在本发明的技术构思范围内，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些改进、润饰和等同变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种微型器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、衬底上形成平坦化的缓冲层；

S2、在所述缓冲层上形成绝缘膜，对绝缘膜刻蚀形成具有多个阵列排布的镂空区域的牺牲层；

S3、在所述牺牲层上形成包括第一外延层和与第一外延层构成断差结构的第二外延层的外延层，所述第一外延层形成在镂空区域内，所述第二外延层形成在牺牲层上；所述第一外延层和第二外延层互不连接；所述第一外延层和第二外延层的厚度相同，所述牺牲层的厚度大于第一外延层的厚度；

S4、移除所述牺牲层以及位于牺牲层上的第二外延层；

S5、在所述第一外延层上形成第一金属层，所述第一外延层和第一金属层组成LED；

S6、转移所述LED并形成微型器件；

所述步骤S5进一步包括：

S51、在所述第一外延层上覆盖一层平坦化的光阻，图形化所述光阻，去除所述第一外延层上的光阻，形成光阻层；

S52、在所述第一外延层上形成第一金属层，一部分所述第一金属层形成在第一外延层上，其余所述第一金属层形成在光阻层上；

S53、移除所述光阻层以及位于光阻层上的第一金属层，所述衬底上形成多个所述LED；

所述步骤S6进一步包括：

S61、提供一涂布有一层粘合层的暂态基板，所述暂态基板通过粘合层与第一金属层粘合；

S62、解离所述衬底与缓冲层，移除所述缓冲层，多个LED形成在所述暂态基板上；

S63、解粘所述粘合层，吸取所述LED至具有第二金属层的接收基板，所述接收基板的第二金属层与所述LED的第一金属层键合，形成微型器件；

其中，所述粘合层是UV胶或冷解胶，采用UV光照射或者降温至解胶温度使所述粘合层解粘。

2.一种微型器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在衬底上形成绝缘膜，对绝缘膜刻蚀形成具有多个阵列排布的镂空区域的牺牲层；S2、在所述牺牲层上形成包括第一缓冲层和第二缓冲层的缓冲层，所述第一缓冲层形成在镂空区域内，所述第二缓冲层形成在牺牲层上；

S3、所述缓冲层上形成包括第一外延层和与第一外延层构成断差结构的第二外延层的外延层，所述第一外延层形成在镂空区域内且形成在第一缓冲层上，所述第二外延层位于牺牲层上且形成在第二缓冲层上；所述第一缓冲层和第二缓冲层互不连接，所述第一外延层和第二外延层互不连接；所述第一缓冲层和第二缓冲层的厚度相同，所述第一外延层和第二外延层的厚度相同，所述牺牲层的厚度大于第一缓冲层和第一外延层的总厚度；

S4、移除所述牺牲层以及位于牺牲层上的第二缓冲层和第二外延层；

S5、在所述第一外延层上形成第一金属层，所述第一外延层和第一金属层组成LED；

S6、转移所述LED并形成微型器件；

所述步骤S5进一步包括：

S51、在所述第一外延层上覆盖一层平坦化的光阻，图形化所述光阻，去除所述第一外延层上的光阻，形成光阻层；

S52、在所述第一外延层上形成第一金属层，一部分所述第一金属层形成在第一外延层上，其余所述第一金属层形成在光阻层上；

S53、移除所述光阻层以及位于光阻层上的第一金属层，所述衬底上形成多个所述LED；

所述步骤S6进一步包括：

S61、提供一涂布有一层粘合层的暂态基板，所述暂态基板通过粘合层与第一金属层粘合；

S62、解离所述衬底与缓冲层，移除所述缓冲层，多个LED形成在所述暂态基板上；

S63、解粘所述粘合层，吸取所述LED至具有第二金属层的接收基板，所述接收基板的第二金属层与所述LED的第一金属层键合，形成微型器件；

其中，所述粘合层是UV胶或冷解胶，采用UV光照射或者降温至解胶温度使所述粘合层解粘。

3.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，所述光阻层的厚度大于第一外延层和第一金属层的总厚度。

4.一种微型器件，所述微型器件包括基板、位于基板上的第二金属层、位于第二金属层上的第一金属层以及位于第一金属层上的外延层，其特征在于，所述微型器件由权利要求1-3任一项所述的制作方法制成。

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