CN110660897A - 一种超高分辨率微显示屏及其制造工艺 - Google Patents
一种超高分辨率微显示屏及其制造工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110660897A CN110660897A CN201911074409.7A CN201911074409A CN110660897A CN 110660897 A CN110660897 A CN 110660897A CN 201911074409 A CN201911074409 A CN 201911074409A CN 110660897 A CN110660897 A CN 110660897A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- led
- solder
- back plate
- type semiconductor
- isolation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 68
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 49
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 42
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000008204 material by function Substances 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000004021 metal welding Methods 0.000 claims 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 229910004541 SiN Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
- H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
- H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
- H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
- H01L25/13—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
- H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
- H01L2221/68372—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used to support a device or wafer when forming electrical connections thereto
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0066—Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Abstract
本发明公开一种超高分辨率微显示屏及其制造工艺，该工艺通过在驱动背板上提前预设隔离柱和导电焊料，通过将驱动背板与LED外延片进行免对位压合，再对LED外延片进行曝光、显影，形成多个LED发光结构，该方法无需对进行精准对位，像素缺陷少；本发明的微显示屏的LED单元嵌入在导电焊料之中，具有较高的焊接粘结力，可提高显示屏的可靠性和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于微显示技术领域，特别涉及一种Micro-LED显示屏及其制造方法。
背景技术
随着VR/AR（虚拟现实/增强现实）产业的迅速发展使得适用于VR/AR的显示芯片迎来了一个高速增长期。有鉴于VR/AR系统目前多以头戴式设备实现，因此适合于这些设备的显示必须是微显示芯片，一般对角线尺寸在1英寸以内，大多是在0.6-0.7英寸。目前的微显示芯片包括了LCOS、Micro-OLED以及Micro-LED三种，然而在面对AR应用时，LCOS和Micro-OLED芯片的亮度还难以达到实际需求，因此适用于AR系统的显示芯片将主要以Micro-LED微显示芯片为主。Micro-LED即LED微缩技术，是指将传统LED阵列化、微缩化后定址巨量转移到电路基板上，形成超小间距LED，将毫米级别的LED长度进一步微缩到微米级，以达到超高像素、超高解析率，理论上能够适应各种尺寸屏幕的技术。
现有技术中Micro-LED微显示的实现方法包括了巨量转移和倒装焊两种技术路线，然而目前巨量转移和倒装焊的良率都非常的低，还无法满足Micro-LED微显示芯片的量产需求。此外，目前的Micro-LED微显示大多采用Si晶元衬底上制备的AM驱动电路，成本也相对居高不下。
CN107799545A公开了一种微显示半导体装置，其需要采用精确地方法将矩阵基板与LED外延基材对位压合，该工艺对于对位精度要求高，因对位导致的像素缺陷较多。
CN108997425A公开了另一种技术路线，即通过逐层沉积的方法，直接将LED功能材料层逐层制作在硅基驱动电路背板上，然后通过蚀刻LED功能材料层，并在蚀刻区填充隔离材料形成多个独立的芯片结构。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种工艺简单、像素缺陷较低的微显示屏的制造工艺。
为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，包括：
提供一驱动背板，在该驱动背板一侧表面的部分区域预留多个窗口，多个窗口之间设有金属垫；
在各所述的窗口位置设置隔离柱，多个所述的隔离柱将所述的驱动背板分隔成多个芯片区；
提供一LED外延片，所述的LED外延片包括衬底和生长在衬底上的多层半导体功能材料；
在多个所述的芯片区设置导电焊料；
将所述的LED外延片与所述的驱动背板进行免对位压合；
去除LED外延片的衬底，对所述的LED外延片进行曝光、显影，使所述的芯片区形成多个LED发光结构。
上述技术方案，进一步优选的，所述的隔离柱选用可耐受CMP以及ICP处理的材料制成。
上述技术方案，进一步优选的，所述的隔离柱的材料是SiO2、SiN、或Cr、Pt中的一种或由以上多种材料组成的多层结构。
上述技术方案，进一步优选的，所述的窗口分为与特征图形对应的特征区以及隔离多个所述的金属垫的隔离区。
上述技术方案，进一步优选的，在多个所述的芯片区设置导电焊料包括：
在所述的隔离柱形成后，在所述的驱动背板上设置一层第一焊料；
采用CMP工艺去除所述的隔离柱顶部的第一焊料。
上述技术方案，进一步优选的，所述的LED外延片上与所述的衬底相对的另一侧表面上设置有第二焊料。
上述技术方案，进一步优选的，所述的导电焊料为金属焊料，所述的免对位压合是将所述的驱动背板与所述的LED外延片在小于等于120摄氏度的条件下压合。
上述技术方案，进一步优选的，对所述的LED外延片进行曝光、显影，使所述的芯片区形成多个LED发光结构包括：
根据所述的驱动背板上的窗口图形进行对位曝光、显影，并在各所述的隔离柱上方形成V型沟槽，所述LED发光结构呈梯形，且所述的LED发光结构的最长边小于相邻两个所述的隔离柱之间的距离。
上述技术方案，进一步优选的，在所述的LED发光结构形成之后，将多个所述的LED发光结构与所述的驱动背板整体加热加压，使部分所述的LED外延结构浸入在所述的焊料内，且所述的LED发光结构的部分N型半导体功能材料低于所述的隔离柱。
上述技术方案，进一步优选的，所述的制造工艺中所述的导电焊料为金属焊料，在所述的整体加热加压过程中，使所述的导电焊料与所述的金属垫完全共晶。
上述技术方案，进一步优选的，所述的制造工艺，在对所述的LED发光结构与所述的驱动背板整体加热加压之前，在所述的LED发光结构上生长一层第一绝缘层；在对所述的LED发光结构与所述的驱动背板整体加热加压之后，在所述的整体加热加压后，通过CMP工艺去除部分N型半导体功能材料。
上述技术方案，进一步优选的，在去除部分所述的半导体功能材料后，设置一层第二绝缘层，然后，对所述的第二绝缘层进行图形化，使N型半导体功能材料裸露，最后形成覆盖所述的N型半导体功能材料出光侧的透明导电膜。
本发明的另一技术方案是：一种超高分辨率微显示屏，包括：
驱动背板，所述的驱动背板上设置有多个金属垫，所述的驱动背板中形成有电路结构，多个所述的金属垫与所述电路结构形成电连接；
多个LED单元，多个所述LED单元位于所述的驱动背板上，且与所述的金属垫形成电连接；
多个隔离柱，设置在所述的驱动背板上，且所述的隔离柱在多个所述的LED单元之间形成分隔；多个所述的隔离柱之间的区域被填充有导电焊料，所述的LED单元至少部分嵌入在所述的导电焊料之中。
上述技术方案，进一步优选的，所述的LED单元具有P型半导体层、发光层、N型半导体层，且所述的N型半导体层的高度低于所述的隔离柱的高度。
上述技术方案，进一步优选的，所述的LED单元的外周侧以及所述的隔离柱的顶部被绝缘层覆盖，所述的N型半导体被一透明导电层覆盖。
上述技术方案，进一步优选的，所述的LED单元的最长边的长度小于等于相邻的两个所述的隔离柱之间的距离。
上述技术方案，进一步优选的，所述的LED单元的N型半导体层的横截面积小于所述的发光层的横截面积小于所述的P型半导体层的横截面积。
上述技术方案，进一步优选的，所述的导电焊料包括设置在所述的金属垫上的第一焊料和生长在所述的LED单元底部的第二焊料。
上述技术方案，进一步优选的，所述的第一焊料和第二焊料均为金属焊料，且所述的第一焊料、第二焊料与所述的金属垫形成共晶体。
本发明与现有技术相比获得如下有益效果：本发明的制造方法可以实现LED免对位焊接，采用现有的成熟工艺方法制造出超高分辨率微显示器，具有工艺难度低、成本低，像素缺陷少的优点。利用本发明的制造工艺生产的微显示屏，其LED单元嵌入在导电焊料之中，因此可形成对LED单元稳定的包裹，提高焊接的粘结力，增加产品的稳定性和可靠性。
附图说明
附图1为本发明的制造工艺的流程图；
附图2-附图14是本发明实施例的微显示屏的制造工艺中所形成的器件的部分结构示意图；
附图14为本发明的微显示屏的部分结构图；
其中：10、驱动背板；11、金属垫；12、Mark区；13、隔离区；20、隔离柱；31、第一焊料；32、第二焊料；4、LED单元；40、LED发光结构；41、N型半导体层；42、发光层；43、P型半导体层；44、衬底；45、LED外延片；51、第一绝缘层；52、第二绝缘层；60、透明导电层。
具体实施方式
为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
本实施例提供了一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，附图1为该工艺的主要流程示意图，图2至14显示了上述制造工艺的过程。图14为最终获得的成品微显示屏的截面图，可以看到通过本发明的制造工艺得到的微显示屏包括驱动背板10、设置在驱动背板10上的多个金属垫11、多个隔离柱20、填充在多个隔离柱20之间的第一焊料31和第二焊料32、镶嵌在导电焊料中的多个LED单元4、绝缘层51/52以及透明导电层60。
根据本发明的实施方案的制造工艺，微显示屏的制造过程如下：
参照图2，提供一硅基驱动背板10，该驱动背板10的内部设置有多个驱动电路结构单元以及多个导电电极等，驱动背板10的上表面部分区域覆盖多个金属垫11，每个驱动电路结构单元至少对应一个所述金属垫，金属垫11与驱动电路以及导电电极导电连接，驱动背板10上其余区域还开设有若干窗口（12/13），这些窗口一部分与特征图形（mark区12）对应、一部分与用于隔离多个金属垫的隔离区13对应。
参照图3，在驱动背板10的mark区和隔离区分别设置隔离柱20，多个隔离柱20将驱动背板10分隔成多个芯片区，隔离柱20的材料可以选用SiO2、SiN、Cr、Pt、等硬度较高的金属，或者可以选择以上几种材料组合的多层结构，隔离柱20的材料需要能够耐受CMP（化学机械抛光Chemical Mechanical Polishing）以及ICP（感应耦合等离子体蚀刻法Inductively Coupled Plasma）处理。Mark区的隔离柱的图形与Mark图形的尺寸完全一致，
参见图4所示，在驱动背板10上设置一层第一焊料31，第一焊料31选取导电焊料，以金属焊料为优选，如Sn、In、Ag等。
参见图5所示，采用CMP工艺去除隔离柱顶部的第一焊料31。
参见图6所示，提供一LED外延片45，该LED外延片45包括衬底44和依次生长在衬底44上的N型半导体层41、发光层42、P型半导体层43以及第二焊料32层，其中N型半导体层的材料为N-GaN，P型半导体层的材料为P-GaN，发光层的材料为MQW，第二焊料32也优先选用金属焊料，特别是优选与第一焊料相同的材料。由于N型半导体层后面的工序中会被部分抛光，因此N型半导体层的厚度应大于P型半导体层的厚度。
参见图7所示，将LED外延片45与驱动背板10进行免对位压合，使P型半导体层43与隔离柱20微接触。压合可在常温下进行，或在120摄氏度以下的加热状态下进行，由于LED外延片45整片压合在驱动背板10上，因此压合过程无需精确瞄准或对位，具有较高的工艺包容度，实施过程简单。
参见图8，去除LED外延片45的衬底44，根据驱动背板10上的mark区进行对位曝光、显影，并采用ICP工艺使LED图形化，在多个隔离柱20的上方形成V型沟槽，使LED外延片被分割成多个梯形的LED发光结构40，LED发光结构包括N型半导体层、发光层和P型半导体层。LED发光结构40完全落在芯片区之内，且LED发光结构40的最长边略小于相邻两个隔离柱之间的距离，即保证LED发光结构40与隔离柱20之间能够存在一个能够让导电焊料进入的间隙。
参见图10，在LED发光结构40上形成第一绝缘层51，第一绝缘层51可以通过PECVD（ 等离子体增强化学的气相沉积法）生长一层SiO2，也可以通过ALD（原子层沉积法）沉积一层Al2O3实现。
参见图11，将多个LED发光结构40与驱动背板10整体进行加热加压，使LED发光结构有部分浸入在导电焊料内，并保证LED发光结构的发光层42的高度低于隔离柱20的高度，以此保证在后续的抛光过程中部分N型半导体层和发光层能够被保留在LED发光结构中。上述加热加压的温度优选的控制在150-300摄氏度，且加热加压过程中应保证导电焊料与金属垫完全共晶，在冷却后导电焊料与金属垫能够形成共晶体，从而对LED发光结构进行有力的支撑。
参见图12，在整体加热加压后，通过CMP去除部分N型半导体功能材料，形成LED单元4。
参见图13，在驱动背板10表面设置第二绝缘层52，同时图形化，使LED单元4的N型半导体层裸露，而N型半导体层以外的区域被第二绝缘层52覆盖。第二绝缘层52可选用与第一绝缘层51相同的膜材料，也可以选择不同的膜材料制作。
参见图14，最后，在第二绝缘层52上形成覆盖N型半导体功能材料层出光侧的透明导电膜60。透明导电膜60的材料可选ITO、ZnO或图形化的金属材料。
图14给出了根据本发明的实施方案的微显示屏的一部分结构示意图，该微显示屏可在二维平面内以阵列形式向两个方向延伸，形成具有一定尺寸的LED微显示屏。参照图14所示，微显示屏包括：
驱动背板10，驱动背板中形成有电路结构、金属电极等，驱动背板10的上表面设置有多个金属垫11，这些金属垫11与所述电路结构形成电连接。
多个隔离柱20，以图形化方法设置在驱动背板上，且多个隔离柱将驱动背板上分成多个区域，两个隔离柱之间形成一个用于放置LED的芯片区。
多个LED单元4，LED单元4包括与第二焊料导电接触的P型半导体层43、设置在P型半导体层43之上的发光层42、设置在发光层42之上的N型半导体层41，各所述LED单元4分别位于驱动背板10上的多个芯片区内，且P型半导体层43与金属垫11形成电连接，P型半导体层43的横截面积大于发光层42的横截面积，发光层42的横截面积大于N型半导体层41的横截面积，形成一个上窄下宽的梯形结构，LED单元的P型半导体层43的尺寸小于等于金属垫11的尺寸，也就是说LED单元的最长边应当小于两个相邻的隔离柱20之间的距离，这使得LED单元与隔离柱之间形成可供焊料进入的间隙。
导电焊料，填充在各芯片区内，并且形成燕尾槽结构，多个LED单元4嵌在导电焊料之中，即导电焊料包裹在LED单元的外侧，以对其进行稳定的支撑，提高了焊接的粘结力，在后续的应用过程中，能够保证LED单元与驱动背板始终接触良好，不会发生掉焊或脱落等问题。
驱动背板10为硅基驱动背板，除此之外，还可以采用Glass材料等。驱动背板10中的电路结构包括驱动电路、控制电路、电极等，参见附图2所示，驱动背板10的表面预先设置多个金属垫11和窗口，窗口部分在wafer bonding前预设多个隔离柱，然后通过将LED外延片整片免对位压合的方式bonding在驱动背板上。
导电焊料包括设置在所述的金属垫11上的第一焊料31和设置在LED单元底部的第二焊料32，优选的，第一焊料31和第二焊料32均为金属焊料，并且最好为同一种焊料。当LED发光结构40形成之后，在对LED发光结构与驱动背板进行整体压合的时候，可以使导电焊料与金属垫在加热情况下完全共晶，这样在导电焊料冷却后会与金属垫形成共晶体，从而使LED单元被金属共晶体包裹，提高焊接的粘结力，在后续的使用或制程工艺中使微显示屏具有更稳定的表现性能。
此外，为保证第二次CMP过程中，LED单元仍能够保留足够的N型半导体功能材料，在对LED发光结构进行整体加热加压时，应保证部分N型半导体层41和全部的发光层42的高度应低于隔离柱20的高度。
LED单元4的外周侧以及隔离柱的顶部被绝缘层覆盖，包括覆盖在LED单元4的周面上的第一绝缘层51和覆盖在隔离柱20的顶部的第二绝缘层52，而N型半导体层41的上表面裸露并与透明导电层60或非透明导电网格层导电接触，该透明导电层60用于连接驱动背板的阴极电极。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (19)
1.一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，其特征在于包括：
提供一驱动背板，在该驱动背板一侧表面的部分区域预留多个窗口，多个窗口之间设有金属垫；
在各所述的窗口位置设置隔离柱，多个所述的隔离柱将所述的驱动背板分隔成多个芯片区；
提供一LED外延片，所述的LED外延片包括衬底和生长在衬底上的多层半导体功能材料；
在多个所述的芯片区设置导电焊料；
将所述的LED外延片与所述的驱动背板进行免对位压合；
去除LED外延片的衬底，对所述的LED外延片进行曝光、显影，使所述的芯片区形成多个LED发光结构。
2.根据权利要求1所述的一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，其特征在于：所述的隔离柱选用可耐受CMP以及ICP处理的材料制成。
3.根据权利要求2所述的一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，其特征在于：所述的隔离柱的材料是SiO2、SiN、或Cr、Pt中的一种或由以上多种材料组成的多层结构。
4.根据权利要求1所述的一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，其特征在于：所述的窗口分为与特征图形对应的特征区以及隔离多个所述的金属垫的隔离区。
5.根据权利要求1所述的一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，其特征在于：在多个所述的芯片区设置导电焊料包括：
在所述的隔离柱形成后，在所述的驱动背板上设置一层第一焊料；
采用CMP工艺去除所述的隔离柱顶部的第一焊料。
6.根据权利要求5所述的一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，其特征在于：所述的LED外延片上与所述的衬底相对的另一侧表面上设置有第二焊料。
7.根据权利要求1所述的一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，其特征在于：所述的导电焊料为金属焊料，所述的免对位压合是将所述的驱动背板与所述的LED外延片在小于等于120摄氏度的条件下压合。
8.根据权利要求1所述的一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，其特征在于：对所述的LED外延片进行曝光、显影，使所述的芯片区形成多个LED发光结构包括：
根据所述的驱动背板上的窗口图形进行对位曝光、显影，并在各所述的隔离柱上方形成V型沟槽，所述LED发光结构呈梯形，且所述的LED发光结构的最长边小于相邻两个所述的隔离柱之间的距离。
9.根据权利要求1所述的一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，其特征在于：在所述的LED发光结构形成之后，将多个所述的LED发光结构与所述的驱动背板整体加热加压，使部分所述的LED外延结构浸入在所述的焊料内，且所述的LED发光结构的部分N型半导体功能材料低于所述的隔离柱。
10.根据权利要求9所述的一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，其特征在于：所述的导电焊料为金属焊料，在所述的整体加热加压过程中，使所述的导电焊料与所述的金属垫完全共晶。
11.根据权利要求9所述的一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，其特征在于：在对所述的LED发光结构与所述的驱动背板整体加热加压之前，在所述的LED发光结构上生长一层第一绝缘层；在对所述的LED发光结构与所述的驱动背板整体加热加压之后，在所述的整体加热加压后，通过CMP工艺去除部分N型半导体功能材料。
12.根据权利要求11所述的一种超高分辨率微显示屏的制造工艺，其特征在于：去除部分所述的半导体功能材料后，设置一层第二绝缘层，然后，对所述的第二绝缘层进行图形化，使N型半导体功能材料裸露，最后形成覆盖所述的N型半导体功能材料出光侧的透明导电膜。
13.一种超高分辨率微显示屏，包括：
驱动背板，所述的驱动背板上设置有多个金属垫，所述的驱动背板中形成有电路结构，多个所述的金属垫与所述电路结构形成电连接；
多个LED单元，多个所述LED单元位于所述的驱动背板上，且与所述的金属垫形成电连接；
多个隔离柱，设置在所述的驱动背板上，且所述的隔离柱在多个所述的LED单元之间形成分隔；其特征在于：多个所述的隔离柱之间的区域被填充有导电焊料，所述的LED单元至少部分嵌入在所述的导电焊料之中。
14.根据权利要求13所述的一种超高分辨率微显示屏，其特征在于：所述的LED单元具有P型半导体层、发光层、N型半导体层，且所述的N型半导体层的高度低于所述的隔离柱的高度。
15.根据权利要求14所述的一种超高分辨率微显示屏，其特征在于：所述的LED单元的外周侧以及所述的隔离柱的顶部被绝缘层覆盖，所述的N型半导体被一透明导电层覆盖。
16.根据权利要求13所述的一种超高分辨率微显示屏，其特征在于：所述的LED单元的最长边的长度小于等于相邻的两个所述的隔离柱之间的距离。
17.根据权利要求16所述的一种超高分辨率微显示屏，其特征在于：所述的LED单元的N型半导体层的横截面积小于所述的发光层的横截面积小于所述的P型半导体层的横截面积。
18.根据权利要求13所述的一种超高分辨率微显示屏，其特征在于：所述的导电焊料包括设置在所述的金属垫上的第一焊料和生长在所述的LED单元底部的第二焊料。
19.根据权利要求18所述的一种超高分辨率微显示屏，其特征在于：所述的第一焊料和第二焊料均为金属焊料，且所述的第一焊料、第二焊料与所述的金属垫形成共晶体。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911074409.7A CN110660897A (zh) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 一种超高分辨率微显示屏及其制造工艺 |
| PCT/CN2019/119419 WO2021088125A1 (zh) | 2019-11-06 | 2019-11-19 | 一种超高分辨率微显示屏及其制造工艺 |
| US17/774,576 US20220392875A1 (en) | 2019-11-06 | 2019-11-19 | Ultra-high-resolution micro-display screen and manufacturing process therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911074409.7A CN110660897A (zh) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 一种超高分辨率微显示屏及其制造工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110660897A true CN110660897A (zh) | 2020-01-07 |
Family
ID=69042993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911074409.7A Pending CN110660897A (zh) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 一种超高分辨率微显示屏及其制造工艺 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220392875A1 (zh) |
| CN (1) | CN110660897A (zh) |
| WO (1) | WO2021088125A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022083271A1 (zh) * | 2020-10-22 | 2022-04-28 | Oppo广东移动通信有限公司 | 显示屏、电子装置和制造方法 |
| WO2024082397A1 (zh) * | 2022-10-21 | 2024-04-25 | 福建兆元光电有限公司 | 一种集成式彩色Micro LED的防串扰结构制造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230282789A1 (en) * | 2022-02-25 | 2023-09-07 | Meta Platforms Technologies, Llc | Microdisplay architecture with light extraction efficiency enhancement |
| CN118676131A (zh) * | 2024-08-23 | 2024-09-20 | 晶能光电股份有限公司 | 一种微显示器件及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108682312A (zh) * | 2018-05-12 | 2018-10-19 | 汕头超声显示器技术有限公司 | 一种led阵列装置的制造方法 |
| US20190179222A1 (en) * | 2017-12-12 | 2019-06-13 | Spy Eye, Llc | Ultra-dense led projector using thinned gallium nitride |
| CN110416247A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-05 | 云谷（固安）科技有限公司 | 一种显示组件、显示面板及显示装置 |
| CN210668417U (zh) * | 2019-11-06 | 2020-06-02 | 苏州市奥视微科技有限公司 | 一种超高分辨率微显示屏 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6698077B2 (en) * | 2000-12-27 | 2004-03-02 | International Business Machines Corporation | Display fabrication using modular active devices |
| US20130050227A1 (en) * | 2011-08-30 | 2013-02-28 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Glass as a substrate material and a final package for mems and ic devices |
| TWI674682B (zh) * | 2016-09-07 | 2019-10-11 | 優顯科技股份有限公司 | 光電半導體裝置及其製造方法 |
| CN109065689B (zh) * | 2018-07-18 | 2023-09-29 | 易美芯光（北京）科技有限公司 | 一种Micro LED封装结构及其制备方法 |
| CN109148676B (zh) * | 2018-08-29 | 2024-08-30 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种高密度微显示led器件及其制作方法 |
| CN114397782B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-03-24 | 惠科股份有限公司 | 背光模组及其形成方法、显示装置 |
| US20230335518A1 (en) * | 2022-04-13 | 2023-10-19 | Meta Platforms Technologies, Llc | Aln-based hybrid bonding |
| CN115101651A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-09-23 | 武汉天马微电子有限公司 | 显示面板和显示装置 |
| CN115377087A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-22 | 上海闻泰信息技术有限公司 | 发光面板、电子设备及发光面板的制备方法 |
| CN115528161A (zh) * | 2022-10-26 | 2022-12-27 | 上海天马微电子有限公司 | 显示面板的制作方法、显示面板及显示装置 |
| CN118039547A (zh) * | 2022-11-07 | 2024-05-14 | 重庆康佳光电科技有限公司 | 缓冲基板组件及巨量转移方法 |
-
2019
- 2019-11-06 CN CN201911074409.7A patent/CN110660897A/zh active Pending
- 2019-11-19 US US17/774,576 patent/US20220392875A1/en active Pending
- 2019-11-19 WO PCT/CN2019/119419 patent/WO2021088125A1/zh active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190179222A1 (en) * | 2017-12-12 | 2019-06-13 | Spy Eye, Llc | Ultra-dense led projector using thinned gallium nitride |
| CN108682312A (zh) * | 2018-05-12 | 2018-10-19 | 汕头超声显示器技术有限公司 | 一种led阵列装置的制造方法 |
| CN110416247A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-05 | 云谷（固安）科技有限公司 | 一种显示组件、显示面板及显示装置 |
| CN210668417U (zh) * | 2019-11-06 | 2020-06-02 | 苏州市奥视微科技有限公司 | 一种超高分辨率微显示屏 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022083271A1 (zh) * | 2020-10-22 | 2022-04-28 | Oppo广东移动通信有限公司 | 显示屏、电子装置和制造方法 |
| WO2024082397A1 (zh) * | 2022-10-21 | 2024-04-25 | 福建兆元光电有限公司 | 一种集成式彩色Micro LED的防串扰结构制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220392875A1 (en) | 2022-12-08 |
| WO2021088125A1 (zh) | 2021-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110660897A (zh) | 一种超高分辨率微显示屏及其制造工艺 | |
| CN112713142B (zh) | 发光显示单元及显示装置 | |
| US10147622B2 (en) | Electric-programmable magnetic module | |
| JP4724222B2 (ja) | 発光装置の製造方法 | |
| JP5652252B2 (ja) | 発光装置、照明装置および表示装置 | |
| JP5995695B2 (ja) | Ｌｅｄ装置の製造方法 | |
| JP5185338B2 (ja) | 発光装置 | |
| JP2017529557A (ja) | シリコン上のカラーｉｌｅｄディスプレイ | |
| CN110311029B (zh) | 一种Micro LED阵列基板及其制作方法 | |
| KR102711807B1 (ko) | 디스플레이 패널 및 이의 제조방법 | |
| CN114899204B (zh) | 微型led器件制备方法、微型led器件以及显示装置 | |
| CN110993756B (zh) | Led芯片及其制作方法 | |
| JP5462217B2 (ja) | 発光装置の製造方法 | |
| CN111129062B (zh) | Led显示模组、led显示屏及制作方法 | |
| KR20200106695A (ko) | Led 어레이 패키지 및 그 제조방법 | |
| CN101488544B (zh) | 发光元件及其制造方法 | |
| US10937929B2 (en) | Semiconductor unit, semiconductor device, light-emitting apparatus, display apparatus, and method of manufacturing semiconductor device | |
| CN210668417U (zh) | 一种超高分辨率微显示屏 | |
| CN212011026U (zh) | 具有悬臂电极的发光元件、具有其的显示面板及显示装置 | |
| JP5462378B2 (ja) | 半導体発光装置、発光装置、半導体発光装置の製造方法 | |
| CN117080339A (zh) | 单色硅基Micro-LED器件结构及其制备方法 | |
| CN214505496U (zh) | 一种微显示装置 | |
| JP6034456B2 (ja) | 半導体発光装置及び発光装置 | |
| JP4756110B2 (ja) | 発光装置の製造方法 | |
| JP5827700B2 (ja) | 半導体発光装置及び発光装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |