CN111952332B - 微显示器件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微显示器件的制造方法，通过在外延片衬底和芯片衬底上进行一定深度的刻蚀，将刻蚀沟壑中填充一定具有弹性的弹性胶体，使衬底变为可拉伸衬底，从而解决两个不同衬底材料高温键合中出现的热应力和热膨胀量不同的问题。
Description
技术领域
本发明属于微显示技术领域，特别涉及一种微显示屏及其制造方法。
背景技术
微显示器件包括Micro-OLED以及Micro-LED以及Mini-LED等，在LED产品的制程中需要将LED外延片与驱动芯片键合起来，实现驱动芯片与LED器件的联通。当LED外延片上有多个LED器件时，驱动芯片衬底上有多个驱动芯片需要与LED器件一一对应并通过高温键合实现互联，参见图1。目前LED外延片在蓝宝石衬底上制作技术较成熟，驱动芯片在硅基衬底上制作较成熟，蓝宝石和硅的热导率、热膨胀系数及热失配率不同，当两个衬底在使用高温bonding工艺过程中会出现因热导率、热膨胀系数及热失配率不同而带来的热应力及热膨胀量不同的问题，最终导致键合时对位错位，如下表。
| 蓝宝石Al2O3 | 硅Si | |
| 热导率（W.cm-1.K-1） | 0.3 | 1.3 |
| 线性膨胀系数（10-6.K-1） | Aa=7.3，αc=8.1 | 2.6 |
| 热失配率（%） | 30.3 | 53.49 |
当两个衬底的热导率、热膨胀系数及热失配率相差越大，最终导致的问题越严重，现实技术中，如附图2所示，因蓝宝石的热膨胀系数大于硅，驱动芯片衬底会受到LED外延片的张应力，LED外延片受到驱动芯片衬底的压应力，两个衬底又同时因受高温而存在热应力。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供高温键合时变形更小、更容易对位的微显示器件。
为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：一种微显示器件的制造方法，包括
提供一外延片衬底，所述的外延片衬底上形成有若干第一器件；
提供一芯片衬底，所述的芯片衬底上形成有若干第二器件；
将所述的外延片衬底与所述的芯片衬底键合，使若干所述的第一器件与第二器件对位键合，其特征在于：
所述的外延片衬底和所述的芯片衬底在键合前分别经过加弹处理，所述的加弹处理通过在衬底上刻蚀形成若干能够产生弹性变形的开口，然后再在所述的衬底上附加弹性胶体。
上述技术方案进一步优选地，在经过加弹处理后，所述的外延片衬底在其所在的平面内具有第一弹性变形量，所述的芯片衬底在其所在的平面内具有第二弹性变形量。
优选的，所述的外延片衬底为蓝宝石衬底，所述的芯片衬底为硅基衬底。
优选的，所述的外延片衬底还可以为GaAs、GaP、Si、SiC、Zno或MgO衬底，所述的芯片衬底为GaAs、GaP、Si、SiC、Zno或MgO衬底。
优选的，所述的弹性胶体选自聚酰亚胺、环氧树脂或PDMS中的一种。
优选的，所述的加弹处理包括如下步骤：在所述的衬底的正面刻蚀若干沟壑，将所述的弹性胶体填充在所述的沟壑内，拉伸所述的衬底，使所述的沟壑底部未被刻蚀掉的衬底断开，所述的衬底形成多个相互独立的块，多个所述的块之间通过所述的弹性胶体粘连，多个块之间的缺口形成所述的开口。
优选的，所述的加弹处理包括如下步骤：在所述的衬底的背面刻蚀若干沟壑，将所述的弹性胶体涂附在所述的衬底的背面以及填充在若干所述的沟壑内，拉伸所述的衬底，使所述的沟壑底部未被刻蚀掉的衬底断开，所述的衬底形成多个相互独立的块，多个所述的块之间通过所述的弹性胶体粘连，多个块之间的缺口形成所述的开口。
优选的，所述的加弹处理包括如下步骤：在所述的衬底的背面涂附弹性胶体，在所述的衬底的正面刻蚀若干穿透所述的衬底的沟壑，所述的衬底形成多个相互独立的块，多个块之间的缺口形成所述的开口。
优选的，所述的微显示器件的制造方法，还包括在所述的外延片衬底与所述的芯片衬底键合后。
本发明还提供另一种微显示器件的制造方法，包括下述步骤：
提供一外延片衬底，在所述的外延片衬底上涂布一层第一弹性胶体，在所述的第一弹性胶体上形成若干第一器件；
提供一芯片衬底，在所述的芯片衬底上涂布一层第二弹性胶体，在所述的第二弹性胶体上形成若干第二器件；
将所述的外延片衬底与所述的芯片衬底键合，使若干所述的第一器件与第二器件对位键合；
剥离所述的外延片衬底和所述的芯片衬底。
优选的，所述的第一弹性胶体和第二弹性胶体的材料选自聚酰亚胺、环氧树脂或PDMS中的一种。
本发明与现有技术相比获得如下有益效果：通过在LED外延片和芯片衬底上进行一定深度的刻蚀，将刻蚀沟壑中填充具有弹性的有机胶，使LED外延片和芯片衬底变为可拉伸衬底的方案，达到了匹配另一衬底在高温绑定中因热导率、热膨胀系数及热失配率带来的热应力和热膨胀系数的效果。
附图说明
附图1为现有技术中显示器件的结构示意图；
附图2显示了现有技术中显示器件在高温键合时变形的示意图；
附图3为本发明的实施例1中外延片衬底或芯片衬底加弹处理的示意图；
附图4为本发明的实施例2中外延片衬底或芯片衬底加弹处理的示意图；
附图5为本发明的实施例3中外延片衬底或芯片衬底加弹处理的示意图；
附图6为本发明的实施例4中外延片衬底或芯片衬底加弹处理的示意图；
其中：10、衬底；11、器件；12、弹性胶体；13、开口；14、块。
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微显示器件的制造方法，能够适于Micro-LED、Mini-LED以及等显示屏的制造。通常，微显示器件一般由外延片衬底和芯片衬底经键合形成，外延片衬底经过图形化等手段形成有阵列排布的多个LED单元，而芯片衬底上相应的制作有驱动电路以驱动多个所述的LED单元显示外部输入的画面。该微显示器件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显示屏。
一般来说微显示器件的制造方法，均包括下述步骤：
1.提供一外延片衬底，该外延片衬底上形成有若干第一器件，第一器件为LED发光器件；
2.提供一芯片衬底，所述的芯片衬底上形成有若干第二器件，第二器件为驱动芯片；
3.将所述的外延片衬底与所述的芯片衬底键合，使若干所述的第一器件与第二器件对位键合；
4.在所述的外延片衬底与所述的芯片衬底键合后，剥离所述的外延片衬底和芯片衬底。可技术人员可以根据具体设计需求，选择剥离衬底，或不剥离衬底。进一步的剥离手段可以采用激光剥离、物理抛光等方法去除衬底。
而为了减小第3步中，高温条件下键合过程中，外延片衬底和芯片衬底的变形，减小第一器件与第二器件键合的难度，所述的外延片衬底和所述的芯片衬底在键合前分别经过加弹处理，所述的加弹处理是通过在外延片衬底或芯片衬底上刻蚀形成若干能够产生弹性变形的开口，然后再在所述的衬底上附加弹性胶体，由于附加的弹性胶体能够在高温下和常温下产生变形，借助该变形能够调节衬底上开口的大小，从而使外延片衬底和芯片衬底具有大致相同的热膨胀系数，也就是说外延片衬底和芯片衬底在高温键合时能够以大致相同的比例进行膨胀，恢复到常温时也以相同的比例缩小。该膨胀系数可以通过开口的数量、大小、形状以及弹性胶体的材料、填充饱和度等进行调节。弹性胶体的弹性收缩率可弥补两个衬底因热失配及膨胀系数的不同导致的键合错位的现象。
经过加弹处理后，外延片衬底在其所在的平面内具有第一弹性变形量，芯片衬底在其所在的平面内具有第二弹性变形量。通常，用作Micro-LED的外延片衬底多选用蓝宝石衬底，而芯片衬底为硅基衬底，由于蓝宝石衬底与硅基衬底的热膨胀系数不同，为使外延片衬底和芯片衬底键合后仍能够保持大致相同的尺寸，经过处理的外延片衬底和芯片衬底将会发生弹性变形，根据bonding温度的不同，弹性变形量的大小也会不一样。由于外延片衬底和芯片衬底在高温键合时同步发生弹性变形，因此能够保证外延片衬底和芯片衬底上的第一器件、第二器件的引脚对位焊接，避免出现像素坏点，从而提高显示屏的量产良率。
在一些实施例中，外延片衬底还可以选择GaAs、GaP、Si、SiC、Zno或MgO衬底，芯片衬底选择GaAs、GaP、Si、SiC、Zno或MgO衬底。外延片衬底与芯片衬底有热失配且热膨胀系数不同。
所述的弹性胶体选自弹性有机胶，聚酰亚胺、环氧树脂或PDMS等，具有透明、弹性优良、耐高温等优点。相应的弹性胶体可通过涂布、浸没等方式附加在衬底上。
在本发明中，说明书通过4个实施例共给出了4种加弹处理的方法，外延片衬底和芯片衬底可以采用任何一种方法进行处理，在每一个微显示的制造方法当中，外延片衬底和芯片衬底的加弹处理方法可以相同，也可以不相同。下面用衬底指代外延片衬底或芯片衬底中的任意一个。衬底10上键合面的一侧称为正面，与正面相反的另一侧为背面，器件11生长在衬底的正面。
图3为本发明的实施例1，其给出了加弹处理的方法：首先，在衬底10的正面刻蚀若干垂直于衬底所在平面的沟壑，这些沟壑几乎刻蚀到衬底的背面；然后，再将所述的弹性胶体12填充在所述的沟壑内；最后，拉伸所述的衬底，使所述的沟壑底部未被刻蚀掉的衬底断开。所述的衬底10形成多个相互独立的块14，多个所述的块之间通过所述的弹性胶体粘连，多个块之间的缺口形成所述的开口13。
图4为本发明的实施例2，该实施例中，所述的加弹处理包括如下步骤：首先，在衬底10的背面刻蚀若干沟壑；然后，将所述的弹性胶体12涂附在所述的衬底的背面以及填充在若干所述的沟壑内；最后，拉伸所述的衬底，使所述的沟壑底部未被刻蚀掉的衬底断开，所述的衬底形成多个相互独立的块14，多个所述的块14之间通过所述的弹性胶体12粘连，多个块之间的缺口形成所述的开口13。
图5为本发明的实施例3，该实施例中，所述的加弹处理包括如下步骤：首先，在所述的衬底10的背面涂附弹性胶体12，然后在衬底的正面刻蚀若干穿透所述的衬底的沟壑，使所述的衬底被切割成多个相互独立的块14，多个块之间的缺口形成所述的开口13。
图6为本发明的实施例4 ，在该实施例中，在衬底10的正面涂布一层弹性胶体12，并在弹性胶体12上形成若干器件11。通过该方法获得外延片衬底和芯片衬底后，再将二者键合，使外延片衬底和芯片衬底上的器件对位键合，再用激光剥离外延片衬底。优选的，在外延片衬底上涂布的第一弹性胶体，在芯片衬底上涂布第二弹性胶体，第一弹性胶体与第二弹性胶体不同，且第一弹性胶体与第二弹性胶体分别选自聚酰亚胺、环氧树脂或PDMS中的任意一种。
将衬底经上述不同的加弹处理之后，再将两芯片对位键合，待冷却后，就能够获得平整、无变形、翘曲的芯片组件。
综上所述，本发明通过在外延片衬底和芯片衬底上进行一定深度的刻蚀，将刻蚀沟壑中填充一定具有弹性的有机胶，使衬底变为可拉伸衬底，从而解决两个不同衬底材料高温键合中出现的热应力和热膨胀量不同的问题。
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 (6)
1.一种微显示器件的制造方法，包括
提供一外延片衬底，所述的外延片衬底上形成有若干第一器件；
提供一芯片衬底，所述的芯片衬底上形成有若干第二器件；
将所述的外延片衬底与所述的芯片衬底键合，使若干所述的第一器件与第二器件对位键合，其特征在于：
所述的外延片衬底和所述的芯片衬底在键合前分别经过加弹处理，所述的加弹处理通过在衬底上刻蚀形成若干能够产生弹性变形的开口，然后再在所述的衬底上附加弹性胶体；
所述的加弹处理包括如下步骤：在所述的衬底的正面刻蚀若干沟壑，将所述的弹性胶体填充在所述的沟壑内，拉伸所述的衬底，使所述的沟壑底部未被刻蚀掉的衬底断开，所述的衬底形成多个相互独立的块，多个所述的块之间通过所述的弹性胶体粘连，多个块之间的缺口形成所述的开口；或者，
所述的加弹处理包括如下步骤：在所述的衬底的背面刻蚀若干沟壑，将所述的弹性胶体涂附在所述的衬底的背面以及填充在若干所述的沟壑内，拉伸所述的衬底，使所述的沟壑底部未被刻蚀掉的衬底断开，所述的衬底形成多个相互独立的块，多个所述的块之间通过所述的弹性胶体粘连，多个块之间的缺口形成所述的开口。
2.根据权利要求1所述的微显示器件的制造方法，其特征在于：经过加弹处理后，所述的外延片衬底在其所在的平面内具有第一弹性变形量，所述的芯片衬底在其所在的平面内具有第二弹性变形量。
3.根据权利要求2所述的微显示器件的制造方法，其特征在于：所述的外延片衬底为蓝宝石衬底，所述的芯片衬底为硅基衬底。
4.根据权利要求2所述的微显示器件的制造方法，其特征在于：所述的外延片衬底为GaAs、GaP、Si、SiC、Zno或MgO衬底，所述的芯片衬底为GaAs、GaP、Si、SiC、Zno或MgO衬底。
5.根据权利要求1所述的微显示器件的制造方法，其特征在于：所述的弹性胶体选自聚酰亚胺、环氧树脂或PDMS中的一种。
6.根据权利要求1所述的微显示器件的制造方法，其特征在于：还包括在所述的外延片衬底与所述的芯片衬底键合后，剥离所述的外延片衬底和芯片衬底。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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