CN111987034A - 一种微型发光二极管转移方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种微型发光二极管转移方法，涉及微型发光二极管领域，本发明公开一种微型发光二极管转移方法，在外延层上同时形成微型发光二极管和对位标记，并将两者同步转移至接受基板，利用对位标记的对位作用，可将接受基板上的整面键合金属层在转移微型发光二极管过后进行图形化定义形成键合区，保证形成的接受基板上微型发光二极管一直处于键合区的中间位置不会偏移，且本发明工艺简单，转移方便。
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转移方法。
背景技术
微型发光二极管(Micro LED)作为新一代显示技术，比现有的OLED技术具有亮度更高、发光效率更好以及功耗更低的优点。Micro LED显示的原理是先将LED结构进行薄膜化、微小化和阵列化，Micro LED的尺寸仅在1-20μm等级左右；之后要将Micro LED批量式转移至电路基板上，电路基板可以为硬性或软性的透明/不透明基板；然后利用沉积制程完成保护层与上电极的制作，最后可进行上基板的封装。
目前，Micro LED技术的最大难点为巨量转移过程，巨量转移就是将大量的1-20μm的LED器件转移至背板上。通常的巨量转移方法是将大量的Micro LED利用吸头吸取转移至背板，与背板上的键合区进行对位键合。由于Micro LED的尺寸较小，在吸取和放置至背板的过程中都会出现偏移，最终会导致Micro LED在背板上偏移出金属键合区。
发明内容
本发明提供一种微型发光二极管转移方法，通过对位标记的对位作用帮助微型发光二极管在接受基板上重新定义键合区，避免了微型发光二极管偏移出键合区。
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转移方法，包括以下步骤：
S1：提供一包括生长基板、外延层和第一金属材料层的外延片；
S2：第一金属材料层与暂态基板的粘合层进行贴合；
S3：首先剥离生长基板，然后在外延层上沉积第二金属材料层；
S4：在第二金属材料层上涂布第一光阻，并对第一光阻进行图案化；
S5：首先，对第二金属材料层、外延层和第一金属材料层进行刻蚀，形成阵列分布的微型发光二极管、位于微型发光二极管附近对位标记、均位于微型发光二极管和对位标记上的第二金属层以及均位于微型发光二极管和对位标记下的第一金属层，刻蚀完成后去除第一光阻；
S6：转移头吸取第二金属层转移至接受基板的第三金属材料层上进行键合，其中在吸取第二金属层时同时带微型发光二极管、对位标记和第一金属层一起转移；
S7：在接受基板上涂布第二光阻，利用对位标记进行光罩对位，曝光显影后对第三金属材料层进行刻蚀形成位于微型发光二极管和对位标记底部的键合区，刻蚀完成后去除第二光阻。
优选地，只转移部分微型发光二极管和部分对位标记至接受基板，剩余的微型发光二极管和对位标记按照步骤S6和步骤S7重复转移至多个接受基板。
优选地，对位标记由多组对位标记单元构成，位标记单元的组数与接受微型发光二极管的接受基板的个数相同。
优选地，每组对位标记单元只包含一个具有左右对称形状的子对位标记，或者包含多个对形状无定义的子对位标记。
优选地，所述外延层包括层叠设置的第一半导体层、发光层以及第二半导体层。
优选地，所述第一金属材料层包括层叠设置的第一欧姆接触层、第一黏合层、第一电极层以及第一键合层。
优选地，所述第一欧姆接触层与外延层形成欧姆接触。
优选地，所述第二金属材料层包括层叠设置的第二欧姆接触层和透明电极层。
优选地，所述第三金属材料层包括第二黏合层、第二电极层以及第二键合层。
优选地，所述键合区的面积大于微型发光二极管的底部面积
本发明能够带来以下至少一项有益效果：
本发明公开一种微型发光二极管转移方法，在外延层上同时形成微型发光二极管和对位标记，并将两者同步转移至接受基板，利用对位标记的对位作用，可将接受基板上的整面键合金属层在转移微型发光二极管过后进行图形化定义形成键合区，保证形成的接受基板上微型发光二极管一直处于键合区的中间位置不会偏移，且本发明工艺简单，转移方便。
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1a是本发明微型发光二极管转移方法步骤S1的示意图；
图1b是本发明第一金属材料层的示意图；
图2是本发明微型发光二极管转移方法步骤S2的示意图；
图3a是本发明微型发光二极管转移方法步骤S3的示意图；
图3b是本发明第二金属材料层的示意图；
图4a是本发明微型发光二极管转移方法步骤S4的侧视图；
图4b是本发明微型发光二极管转移方法步骤S4的俯视图；
图5a是本发明微型发光二极管转移方法步骤S5完成后的侧视图；
图5b是本发明微型发光二极管转移方法步骤S5完成后的俯视图；
图6是本发明微型发光二极管转移方法步骤S6的示意图；
图7a是本发明微型发光二极管转移方法步骤S7对第二光阻图案化后的侧视图；
图7b是本发明微型发光二极管转移方法步骤S7对第二光阻图案化后的俯视图；
图8a是本发明微型发光二极管转移方法步骤S6转移部分微型发光二极管30和部分对位标记时的侧视图；
图8b是本发明微型发光二极管转移方法步骤S6转移部分微型发光二极管30和部分对位标记时的俯视图。
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转移方法，包括以下步骤：
S1：如图1a所示，提供一包括生长基板11、外延层12和第一金属材料层13的外延片。
其中，生长基板11可以是玻璃或蓝宝石等材质，在生长基板11上生长的外延层12包括层叠设置的第一半导体层、发光层以及第二半导体层(图未示)，优选的，第一半导体层为P型掺杂层，发光层为量子阱层，第二半导体层为N型掺杂层。
如图1b所示，所述第一金属材料层13包括层叠设置的第一欧姆接触层131、第一黏合层132、第一电极层133以及第一键合层134，其中，所述第一欧姆接触层131与外延层12接触形成欧姆接触，第一欧姆接触层131可以是Ni、Au等金属；第一黏合层132使用可以使其他金属层之间附着更紧密的金属，如金属Ti；第一电极层133后续作为微型发光二极管30的电极，可以是金属Cu；第一键合层134作为后续与接受基板50上的第三金属材料层51进行键合的膜层，可以是金属Sn等。
S2：如图2所示，第一金属材料层13与暂态基板20的粘合层21进行贴合。
提供一包括粘合层21的暂态基板20，利用暂态基板20上的粘合层21与第一金属材料层13的第一键合层134进行贴合。
具体地，暂态基板20可以是透明玻璃，粘合层21可以是可解黏的UV胶，或是热敏胶等。
S3：如图3a所示，先剥离生长基板11，再在外延层12上沉积第二金属材料层14。
具体地，在此步骤中可以通过激光剥离或化学剥离的方法去除生长基板11，露出外延层12，之后就可以在外延层12上沉积生长第二金属材料层14。
其中，第二金属材料层14可以是单层的透明电极层，也可以是双层结构，如图3b所示，双层结构的第二金属材料层14包括层叠设置的第二欧姆接触层141和透明电极层142，例如，第二欧姆接触层141的制作材料可以为金属Ni，透明电极层142的制作材料可以为ITO。
S4：如图4a所示，在第二金属材料层14上涂布第一光阻15，并对第一光阻15进行图案化。
如图4b所示，对第一光阻15曝光显影后形成的图形包括后续需要制作的微型发光二极管图形151和对位标记图形152。
S5：如图5a和图5b所示，对第二金属材料层14、外延层12和第一金属材料层13进行刻蚀，形成阵列分布的微型发光二极管30、位于微型发光二极管30附近的对位标记40、均位于微型发光二极管30和对位标记40上的第二金属层140以及均位于微型发光二极管30和对位标记40下的第一金属层130，刻蚀完成后去除第一光阻15。
形成的微型发光二极管30和对位标记40在结构上相同，都包括位于上下层的第二金属层140和第一金属层130，以及位于中间的半导体结构。
S6：如图6所示，转移头60吸取第二金属层140并转移至接受基板50的第三金属材料层51上，使得第一金属层130和对应的第三金属材料层51进行键合，其中在吸取第二金属层140时同时带微型发光二极管30、对位标记40和第一金属层130一起转移。
在转移头60吸取微型发光二极管30和对位标记40之前，还需要对位于微型发光二极管30和对位标记40底部粘合的粘合层21通过UV光照或加热等方式进行解黏，利于后续转移头60的吸取。
其中，接受基板50可以是柔性材料，也可以是玻璃等材料；接受基板50上设有整面铺设的第三金属材料层51，第三金属材料层51由多层金属构成，包括第二黏合层511、第二电极层512以及第二键合层513，其中，第二黏合层511的制作材料可以是Ti或Mo等金属，第二电极层512的制作材料可以是Cu或Al等金属，第二键合层513的制作材料可以是Sn或In等金属。
当微型发光二极管30和对位标记40转移至第三金属材料层51上之后，可以对第一金属层130和第三金属材料层51进行加热键合。
S7：在接受基板50上涂布第二光阻52，利用对位标记40进行光罩对位，曝光显影后对第三金属材料层51进行刻蚀形成位于微型发光二极管30和对位标记40底部的键合区511，刻蚀完成后去除第二光阻52。
因为微型发光二极管30和对位标记40在上一步骤中是同步转移的，所以两者相对位置固定，在这一步骤中，可以直接利用对位标记40作为光罩的对位mark来对第二光阻52进行曝光显影。
如图7a和图7b所示，曝光显影后只剩下位于微型发光二极管30和对位标记40上方的第二光阻52，在后续对第三金属材料层51的刻蚀中，这一部分光阻作为微型发光二极管30和对位标记40的刻蚀阻挡层起到避免被刻蚀的作用。
对第三金属材料层51刻蚀后，剩下的第三金属材料层51形成键合区511，所述键合区511的面积要大于微型发光二极管30的底部面积。因为键合区511的形成是在转移微型发光二极管30的步骤之后，所以完全不会出现微型发光二极管30偏移出键合区的问题。
需要说明的是，本发明除了可以将制作好的微型发光二极管30全部转移至一个接受基板50之外，也可以是将制作好的微型发光二极管30分批次转移至不同的接受基板50进行键合。
当分批次转移微型发光二极管30至不同的接受基板50时，如图8a和图8b所示，步骤S6在使用转移头60转移时只从暂态基板20上转移部分微型发光二极管30和部分对位标记40至接受基板50，剩余的微型发光二极管30和对位标记40按照步骤S6和步骤S7重复转移至多个接受基板50。
此外，为了能够在转移步骤中同步转移微型发光二极管30和对位标记40至同一个接受基板50，形成的对位标记40也需要由多组对位标记单元41构成，对位标记单元41的组数与接受微型发光二极管30的接受基板50的个数相同，在转移微型发光二极管30时，每组对位标记单元41和微型发光二极管30一起转移，用于作为后续接受基板50上的对位记号。
具体地，每组对位标记单元41可以有多种形式，可以是只包含一个具有左右对称形状的子对位标记411，如十字形状；也可以是包含多个对形状无定义的子对位标记411，多个子对位标记411呈左右对称分布，能够起到对位作用。
本发明公开一种微型发光二极管转移方法，在外延层上同时形成微型发光二极管和对位标记，并将两者同步转移至接受基板，利用对位标记的对位作用，可将接受基板上的整面键合金属层在转移微型发光二极管过后进行图形化定义形成键合区，保证形成的接受基板上微型发光二极管一直处于键合区的中间位置不会偏移。
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转移方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：提供一包括生长基板、外延层和第一金属材料层的外延片；
S2：第一金属材料层与暂态基板的粘合层进行贴合；
S3：首先剥离生长基板，然后在外延层上沉积第二金属材料层；
S4：在第二金属材料层上涂布第一光阻，并对第一光阻进行图案化；
S5：首先，对第二金属材料层、外延层和第一金属材料层进行刻蚀，形成阵列分布的微型发光二极管、位于微型发光二极管附近对位标记、均位于微型发光二极管和对位标记上的第二金属层以及均位于微型发光二极管和对位标记下的第一金属层，刻蚀完成后去除第一光阻；
S6：转移头吸取第二金属层转移至接受基板的第三金属材料层上进行键合，其中在吸取第二金属层时同时带微型发光二极管、对位标记和第一金属层一起转移；
S7：在接受基板上涂布第二光阻，利用对位标记进行光罩对位，曝光显影后对第三金属材料层进行刻蚀形成位于微型发光二极管和对位标记底部的键合区，刻蚀完成后去除第二光阻。
2.根据权利要求1所述的微型发光二极管转移方法，其特征在于，只转移部分微型发光二极管和部分对位标记至接受基板，剩余的微型发光二极管和对位标记按照步骤S6和步骤S7重复转移至多个接受基板。
3.根据权利要求1或2所述的微型发光二极管转移方法，其特征在于，对位标记由多组对位标记单元构成，位标记单元的组数与接受微型发光二极管的接受基板的个数相同。
4.根据权利要求3所述的微型发光二极管转移方法，其特征在于，每组对位标记单元只包含一个具有左右对称形状的子对位标记，或者包含多个对形状无定义的子对位标记。
5.根据权利要求1所述的微型发光二极管转移方法，其特征在于，所述外延层包括层叠设置的第一半导体层、发光层以及第二半导体层。
6.根据权利要求1所述的微型发光二极管转移方法，其特征在于，所述第一金属材料层包括层叠设置的第一欧姆接触层、第一黏合层、第一电极层以及第一键合层。
7.根据权利要求6所述的微型发光二极管转移方法，其特征在于，所述第一欧姆接触层与外延层形成欧姆接触。
8.根据权利要求1所述的微型发光二极管转移方法，其特征在于，所述第二金属材料层包括层叠设置的第二欧姆接触层和透明电极层。
9.根据权利要求1所述的微型发光二极管转移方法，其特征在于，所述第三金属材料层包括第二黏合层、第二电极层以及第二键合层。
10.根据权利要求1所述的微型发光二极管转移方法，其特征在于，所述键合区的面积大于微型发光二极管的底部面积。
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