CN111863692A - 一种微型发光二极管显示背板的转移方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种微型发光二极管显示背板的转移方法，涉及微型发光二极管领域，本发明通过先将外延片与暂态基板贴合在一起，再分步刻蚀外延层形成微型发光二极管，最后利用两个转移头分步转移微型发光二极管实现其与驱动背板的键合，可以避免刻蚀金属产生的副产物造成微型发光二极管的台阶问题，也可以避免对缓冲层整面刻蚀造成出光面凹坑。
Description
技术领域
本发明属于微型发光二极管领域，具体涉及一种微型发光二极管显示背板的转移方法。
技术背景
微型发光二极管(Micro LED)的外延片可以与涂布粘合层的暂态基板进行贴合，然后通过剥离技术，如激光剥离技术、化学剥离技术等，使外延片的生长基板与外延层进行分离，从而制作垂直型发光二极管。
目前制作垂直型发光二极管的方法有两种，第一种为外延片的生长基板与暂态基板贴合前进行干刻形成图案，但这种方法在进行激光剥离生长基板时容易生成裂纹，会破坏外延片的完整性；第二种为外延片的生长基板与暂态基板在贴合前不进行图案化处理，为了避免Micro LED的移位和脱落，需要采用干刻的方式刻蚀P型掺杂层上的金属层，但是干法刻蚀金属的均一性较差，且生成的副产物饱和蒸气压较低，易包覆在Micro LED的侧壁上使Micro LED出现台阶，使其尺寸与设计值差别较大，降低转移精度。
此外，目前对于外延片的刻蚀一般为直接对位于N型掺杂层上方的缓冲层进行整面刻蚀，N型掺杂层作为出光面会在缓冲层整面性刻蚀时形成一定的损伤，N型掺杂层表面往往会有凹坑的存在，从而大大影响Micro LED的出光效率和亮度均一性。
发明内容
本发明提供一种微型发光二极管显示背板的制造方法，利用与外延片贴合的暂态基板，通过分步刻蚀外延层和分步转移实现微型发光二极管与驱动背板的键合。
本发明的技术方案如下：
本发明公开了一种微型发光二极管显示背板的制造方法，包括以下步骤：
S1：外延片的外延层与暂态基板的粘合层进行真空贴合，外延片从下至上依次包括生长基板、缓冲层和外延层，外延层从下至上依次包括N型掺杂层、发光层以及P型掺杂层，暂态基板包括基板和位于基板上方的粘合层；
S2：先激光剥离生长基板，再刻蚀除去缓冲层；
S3：在外延层的上方依次沉积金属电极材料层、键合材料层和牺牲材料层；
S4：在牺牲材料层上涂布光阻层，曝光显影后对金属电极材料层、键合材料层和牺牲材料层进行湿刻，形成阵列分布的金属电极层、位于金属电极层上方的键合层和位于键合层上方的牺牲层；
S5：对外延层进行分步刻蚀形成阵列分布的微型发光二极管、位于微型发光二极管上方的金属电极层和位于金属电极层上方的键合层；
S6：转移头将微型发光二极管转移至驱动背板的驱动电极上进行键合。
优选地，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11：对外延片和基板进行清洗；
S12：在基板上涂布粘合层形成暂态基板；
S13：外延片的外延层与暂态基板的粘合层在真空下进行贴合。
优选地，所述步骤S5具体包括以下步骤：
S51：对外延层的N型掺杂层和发光层进行干刻；
S52：除去牺牲层上的光阻层；
S53：对牺牲层和外延层的P型掺杂层进行干刻，形成阵列分布的微型发光二极管、位于微型发光二极管上方的金属电极层和位于金属电极层上方的键合层。
优选地，牺牲材料层的刻蚀率小于等于外延层材料的刻蚀率。
优选地，所述步骤S6的转移头包括第一转移头和第二转移头，所述步骤S6具体包括以下步骤：
S61：对粘合层解粘，第一转移头从暂态基板上拾取微型发光二极管后倒置；
S62：第二转移头拾取位于第一转移头上的微型发光二极管；
S63：微型发光二极管转移至驱动背板的驱动电极上进行键合。
优选地，所述第一转移头的转移头尺寸小于微型发光二极管的宽度，第二转移头的转移头尺寸大于微型发光二极管的宽度。
优选地，转移头为静电转移头或粘性转移头。
优选地，金属电极材料层采用与外延片结合力强的金属。
优选地，所述键合材料层的制作材料为低熔点的金属。
优选地，粘合层使用的材料为UV光阻或热解胶或冷解胶。
本发明能够带来以下至少一项有益效果：
本发明可以避免刻蚀金属产生的副产物造成微型发光二极管的台阶问题，也可以避免对缓冲层整面刻蚀造成出光面凹坑。
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是本发明微型发光二极管显示背板的转移方法步骤S1的示意图；
图2是本发明微型发光二极管显示背板的转移方法步骤S2的示意图；
图3是本发明微型发光二极管显示背板的转移方法步骤S3的示意图；
图4是本发明微型发光二极管显示背板的转移方法步骤S4的示意图；
图5是本发明微型发光二极管显示背板的转移方法步骤S5的示意图；
图6是本发明微型发光二极管显示背板的转移方法步骤S61的示意图；
图7是本发明微型发光二极管显示背板的转移方法步骤S62的示意图；
图8是本发明微型发光二极管显示背板的转移方法步骤S63的示意图。
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。
本发明提供一种微型发光二极管显示背板的转移方法，包括以下步骤：
S1：如图1所示，外延片10的外延层13与暂态基板20的粘合层22进行真空贴合。
其中，外延片10从下至上依次包括生长基板11、缓冲层12和外延层13，外延层13从下至上依次包括N型掺杂层13c、发光层13b以及P型掺杂层13a，其中，P型掺杂层13a可以为P-GaN，N型掺杂层13c可以为N-GaN，缓冲层12可以为U-GaN；暂态基板20包括基板21和位于基板21上方的粘合层22。
所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11：对外延片10和基板21进行清洗。
在贴合之前，需要对外延片10和基板21进行清洗。首先，将外延片10放入酸性溶液中浸泡，然后清水洗净继续放入丙酮和异丙醇溶液中浸泡，期间可以使用超声进行辅助清洁。
S12：在基板21上涂布粘合层22形成暂态基板20。
在清洗好的基板21上涂布一层具有一定厚度的粘合层22，粘合层22的使用的材料可以是UV光阻，也可以是热解胶或冷解胶。
S13：外延片10的外延层13与暂态基板20的粘合层22在真空下进行贴合。
贴合完成后进入下一步，需要对生长基板11和缓冲层12进行剥除。
S2：如图2所示，先激光剥离外延片10的生长基板11，再刻蚀除去缓冲层12。
对于缓冲层12的刻蚀，当缓冲层12为U-GaN时，可以采用等离子耦合设备(ICP)对缓冲层12进行整面刻蚀，除掉生长基板11和缓冲层12后，只剩下单独的外延片10贴合在暂态基板20的粘合层22上；
S3：如图3所示，在外延层13的上方依次沉积金属电极材料层30、键合材料层40和牺牲材料层50。
利用成膜技术，可以是物理气相沉积或化学气相沉积等成膜技术，在外延层10的上方依次沉积这三种材料层。其中，金属电极材料层30可以采用与外延片10结合力强的金属，如钛；键合材料层40的制作材料需要使用低熔点的金属，如铟和锡；牺牲材料层50使用的材料其刻蚀率要小于等于外延层10使用材料的的刻蚀率。
S4：如图4所示，在牺牲材料层50上涂布光阻层60，曝光显影后对金属电极材料层30、键合材料层40和牺牲材料层50进行湿刻，形成阵列分布的金属电极层31、位于金属电极层31上方的键合层41和位于键合层41上方的牺牲层51。
刻蚀完成后形成的牺牲层51的图案与微型发光二极管131的目标图案为同一图案。
S5：如图5所示，对外延层13进行分步刻蚀形成阵列分布的微型发光二极管131、位于微型发光二极管131上方的金属电极层31和位于金属电极层31上方的键合层41。
所述步骤S5具体包括以下步骤：
S51：先对外延层13的N型掺杂层13c和发光层13b进行干刻。
S52：再除去牺牲层51上的光阻层60，露出最外层的牺牲层51。
对于光阻层60的去除可以采用湿法刻蚀。
S53：最后对最外层的牺牲层51和外延层13的P型掺杂层13a进行干刻，形成阵列分布的微型发光二极管131、位于微型发光二极管131上方的金属电极层41和位于金属电极层41上方的键合层41。
除去光阻层60后，对外延层13的P型掺杂层13a继续进行干刻，刻蚀过程中，因最外层没有了光阻层60作为保护层，作为最外层的牺牲层51同样也会被刻蚀掉。牺牲层51的刻蚀率需要小于等于外延层13材料GaN的刻蚀率，避免P型掺杂层13a刻蚀完之前牺牲层51刻蚀得太快会对牺牲层51下的键合层41进行刻蚀。
本实施例采用分步刻蚀形成微型发光二极管131的方法，在对外延层13刻蚀完一部分后先去除光阻层60，再继续完成外延层13的刻蚀，相比较于对外延层13一次性刻蚀完成后再剥离掉光阻层60，因微型发光二极管131与粘合层22的粘附力较小，可以避免光阻在剥离过程中微型发光二极管131的移位变动。
S6：转移头将微型发光二极管131转移至驱动背板70的驱动电极71上进行键合。
对于微型发光二极管131的转移，本实施例是利用两个转移头进行分步转移，所述步骤S6具体包括以下步骤：
S61：如图6所示，对粘合层22解粘，第一转移头81从暂态基板20上拾取微型发光二极管131后倒置。
第一转移头81与最外层的键合层41接触间接拾取微型发光二极管131，第一转移头181倒置后，微型发光二极管131的P型掺杂层13a位于最外端。其中，第一转移头81的转移头尺寸要小于微型发光二极管131的宽度，这有利于在拾取过程中实现转移头与微型发光二极管131的精确对位，防止转移过程中发生错位。
S62：如图7所示，第二转移头82拾取位于第一转移头81上的微型发光二极管131。
第二转移头82与P型掺杂层13a接触并从第一转移头81上拾取走微型发光二极管131。其中，第二转移头82的转移头尺寸要大于微型发光二极管131的宽度，因第一转移头81与微型发光二极管131的接触面积小，第二转移头82与微型发光二极管131的接触面积大，有利于第二转移头82从第一转移头81上拾取走微型发光二极管131。
S63：如图8所示，微型发光二极管131转移至驱动背板70的驱动电极71上进行键合。
第二转移头82将微型发光二极管131转移至驱动背板70的驱动电极71上，此时，位于微型发光二极管131底部的键合层41与驱动电极71接触，通过加热加压的方法，实现两者的键合，键合完成后移走第二转移头82。
在本实施例中，所述转移头可以为静电转移头或粘性转移头，也可以是其他转移头，只要能起到转移的效果即可，对于其工作原理不做限定。
本发明通过先将外延片与暂态基板贴合在一起，再分步刻蚀外延层形成微型发光二极管，最后利用两个转移头分步转移微型发光二极管实现其与驱动背板的键合。与现有技术不同的是，本发明可以避免刻蚀金属产生的副产物造成微型发光二极管的台阶问题，也可以避免对缓冲层整面刻蚀造成出光面凹坑。
应当说明的是，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 (10)
1.一种微型发光二极管显示背板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：外延片的外延层与暂态基板的粘合层进行真空贴合，外延片从下至上依次包括生长基板、缓冲层和外延层，外延层从下至上依次包括N型掺杂层、发光层以及P型掺杂层，暂态基板包括基板和位于基板上方的粘合层；
S2：先激光剥离生长基板，再刻蚀除去缓冲层；
S3：在外延层的上方依次沉积金属电极材料层、键合材料层和牺牲材料层；
S4：在牺牲材料层上涂布光阻层，曝光显影后对金属电极材料层、键合材料层和牺牲材料层进行湿刻，形成阵列分布的金属电极层、位于金属电极层上方的键合层和位于键合层上方的牺牲层；
S5：对外延层进行分步刻蚀形成阵列分布的微型发光二极管、位于微型发光二极管上方的金属电极层和位于金属电极层上方的键合层；
S6：转移头将微型发光二极管转移至驱动背板的驱动电极上进行键合。
2.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示背板的制造方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11：对外延片和基板进行清洗；
S12：在基板上涂布粘合层形成暂态基板；
S13：外延片的外延层与暂态基板的粘合层在真空下进行贴合。
3.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示背板的转移方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下步骤：
S51：对外延层的N型掺杂层和发光层进行干刻；
S52：除去牺牲层上的光阻层；
S53：对牺牲层和外延层的P型掺杂层进行干刻，形成阵列分布的微型发光二极管、位于微型发光二极管上方的金属电极层和位于金属电极层上方的键合层。
4.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示背板的转移方法，其特征在于，牺牲材料层的刻蚀率小于等于外延层材料的刻蚀率。
5.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示背板的转移方法，其特征在于，所述步骤S6的转移头包括第一转移头和第二转移头，所述步骤S6具体包括以下步骤：
S61：对粘合层解粘，第一转移头从暂态基板上拾取微型发光二极管后倒置；
S62：第二转移头拾取位于第一转移头上的微型发光二极管；
S63：微型发光二极管转移至驱动背板的驱动电极上进行键合。
6.根据权利要求5所述的微型发光二极管显示背板的转移方法，其特征在于，所述第一转移头的转移头尺寸小于微型发光二极管的宽度，第二转移头的转移头尺寸大于微型发光二极管的宽度。
7.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示背板的转移方法，其特征在于，转移头为静电转移头或粘性转移头。
8.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示背板的转移方法，其特征在于，金属电极材料层采用与外延片结合力强的金属。
9.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示背板的转移方法，其特征在于，所述键合材料层的制作材料为低熔点的金属。
10.根据权利要求1所述的微型发光二极管显示背板的转移方法，其特征在于，粘合层使用的材料为UV光阻或热解胶或冷解胶。
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