CN112582506B - 发光二极管衬底的剥离方法及发光二极管阵列 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光二极管衬底的剥离方法及发光二极管阵列，剥离方法包括：提供衬底，在所述衬底生长牺牲层，在所述牺牲层的表面生长发光二极管器件；提供辅助基板；涂布键合胶至所述辅助基板的周边或者所述衬底的周边；于氮气腔室中，键合所述衬底和所述辅助基板，使得所述衬底、所述辅助基板以及所述键合胶共同限定出的密闭空间内充满氮气；以及激光照射并穿过所述衬底，使所述牺牲层热解，所述衬底和所述发光二极管器件分离。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种发光二极管衬底的剥离方法。
背景技术
随着技术的发展与进步，MicroLED已经展现出了超越OLED的许多优势。例如，MicroLED的LED晶粒更小、寿命更长，并且，MicroLED在模组厚度、功耗、亮度、屏幕响应时间、解析度、显示效果等方面都远超OLED。因此，Micro LED是一项极具竞争力的技术。
近年来，GaN基LED凭借直接带隙、优良的光电特性，在薄膜制备、晶体生长等光电器件制备方面取得了多项重大技术突破。然而，直接生长厚层GaN基底比较困难，所以目前大多以价格低廉的蓝宝石衬底作为异质衬底，在蓝宝石衬底上形成GaN外延层、LED器件。但是，蓝宝石衬底与GaN材料的晶格失配较大，造成GaN外延层中存在高密度的线位错，降低了GaN材料的质量。
此外，蓝宝石衬底的导电及导热性能较差，影响了GaN基LED器件的电学和光学性能。为了获得高质量的LED器件，人们往往采用激光剥离的方式去掉蓝宝石衬底的方法来解决上述的不利影响。由于激光照射时会在剥离界面产生冲击波，而该冲击波会产生GP量级的冲击压强，导致发光二极管器件出现裂纹，导致产品失效，降低产品良率。
发明内容
本发明于提供一种发光二极管衬底的剥离方法和发光二极管器件阵列，以解决现有技术中激光剥离蓝宝石衬底的过程中冲击波导致发光二极管器件出现裂纹，导致产品失效，降低产品良率的问题。
为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种发光二极管衬底的剥离方法，所述剥离方法包括：提供衬底，在所述衬底生长牺牲层，在所述牺牲层的表面生长发光二极管器件；提供辅助基板；涂布键合胶至所述辅助基板的周边或者所述衬底的周边；于氮气腔室中，键合所述衬底和所述辅助基板，使得所述衬底、所述辅助基板以及所述键合胶共同限定出的密闭空间内充满氮气；以及激光照射并穿过所述衬底，使所述牺牲层热解，所述衬底和所述发光二极管器件分离。
作为可选的技术方案，键合所述衬底和所述辅助基板后，所述键合胶粘合所述牺牲层的表面和所述辅助基板的表形成所述密闭空间，所述多个发光二极管器件位于所述密闭空间内面。
作为可选的技术方案，激光照射所述键合胶，所述键合胶从所述辅助基板的表面上移除。
作为可选的技术方案，所述密闭空间内的氮气的气压大于一个大气压。
作为可选的技术方案，所述衬底为蓝宝石衬底。
作为可选的技术方案，所述牺牲层包括氮化系半导体层。
作为可选的技术方案，所述氮化系半导体层包括氮化镓层或氮化铝层。
作为可选的技术方案，所述辅助基板为驱动背板，所述驱动背板包括TFT基板或者印刷电路板。
作为可选的技术方案，所述发光二极管器件包括电极端子，对应于所述电极端子，所述驱动背板上设置接收端子，所述电极端子和所述接收端子电性导通。
本发明还提供一种发光二极管阵列，其包括多个发光二极管器件，其特征在于，所述多个发光二极管器件为通过如权利要求1-9中任意一项所述的剥离方法，从所述衬底上剥离获得。
与现有技术相比，本发明提供的发光二极管衬底的剥离方法及发光二极管阵列，在氮气氛围中键合辅助基板和衬底，使得位于衬底、辅助基板和键合胶之间的密闭空间中充满氮气，在激光照射衬底分离衬底和发光二极管器件的过程中产生的冲击力可被密闭空间中的氮气的反向压力部分抵消，进而可以降低激光剥离过程产生的冲击力对发光二极管器件造成的损伤，提高产品良率。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明一实施例中提供的发光二极管衬底的剥离方法流程图。
图2为本发明一实施例中具有发光二极管器件的衬底的示意图。
图3为本发明一实施例中辅助基板的示意图。
图4为本发明一实施例中键合衬底和辅助基板的示意图。
图5和图6为本发明一实施例中激光剥离衬底的示意图。
图7为本发明一实施例中移除辅助基板上键合胶的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1至图7所示，发光二极管衬底的剥离方法100包括：
步骤101，提供衬底10，在衬底10生长牺牲层11，在牺牲层11的表面生长发光二极管器件12；
步骤102，提供辅助基板20；
步骤103，涂布键合胶30至辅助基板20的周边或者衬底10的周边；
步骤104，于氮气腔室40中，键合衬底10和辅助基板20，衬底10、辅助基板20以及键合胶30共同限定出的密闭空间50内充满氮气；以及
步骤105，激光照射并穿过衬底10，使牺牲层11热解，衬底10和发光二极管器件12分离。
步骤101中，衬底10例如为蓝宝石衬底，牺牲层11包括氮化系半导体层。氮化系半导体层是指在激光照射下可发生分解反应生成氮气的半导体膜层，例如可以是氮化镓层或氮化铝层。
步骤101中，在牺牲层11的表面生长发光二极管器件12，发光二极管器件12包括依次叠置的n型氮化镓层122、有源层123、p型氮化镓层133，以及位于牺牲层111和n型氮化镓层122之间的接触层121。
具体来说，在牺牲层11的表面生长发光二极管器件12可以包括：在氮化镓牺牲层12表面依次生长接触层121、n型氮化镓层122、有源层123、p型氮化镓层124；然后在p型氮化镓层124表面刻蚀隔离槽13直至露出牺牲层12，以形成彼此间隔排布的发光二极管器件12；最后在发光二极管器件12的顶面和侧面上沉积钝化层125，例如氮化硅层，钝化层125用于为发光二极管器件12提供一个密闭的工作环境，将其与周围的酸碱环境、水分子、氧气等隔离开。
另外，发光二极管器件12上还设置电极端子(未图示)，例如阴极端子和阳极端子。
步骤103中，键合胶30涂布在辅助基板20的周边上，但不以此为限。在本发明其他实施例中，键合胶也可以是涂布在衬底的周边，围绕于发光二极管器件的外围。
较佳的，键合胶30围绕辅助基板20上的接收端子21的外围。
步骤104中，键合衬底10和辅助基板20后，固化键合胶30使其稳定固定键合衬底10和辅助基板20，其中，发光二极管器件12位于衬底10、辅助基板20以及键合胶30共同限定出的密闭空间50内；且密封空间50中充满氮气，较佳的，将键合后的衬底10和辅助基板20从氮气腔室40内移出至外界环境中，密封空间50内的气压大于外界环境中的大气压。
其中，控制密封空间50内气压大于外界环境中的大气压，密封空间50内的氮气提供反向作用力，以部分抵消牺牲层热解产生的冲击力，降低了发光二极管器件12分离过程中的损伤概率。
步骤105中，采用激光穿过衬底10，例如蓝宝石衬底，对牺牲层11进行照射使其分解，以将蓝宝石衬底和发光二极管器件12分离。
蓝宝石衬底和牺牲层11对激光具有不同的吸收效率，因此，必然存在某一特定波长的激光，可以穿透衬底10而不对其产生任何影响(即衬底10对于该特定波长的激光来说是透明的)，却可以使牺牲层11发生分解反应，牺牲层11例如氮化系半导体材料的牺牲层可以在该特定波长的激光的照射下分解产生氮气，从而实现蓝宝石衬底和发光二极管器件12之间的分离。
例如，蓝宝石衬底的带隙能量为9.9eV，当牺牲层11的材料为氮化镓时，由于氮化镓的带隙能量为3.39eV，这时可以利用光子能量为5eV(介于蓝宝石衬底和氮化镓之间)、波长为248nm的激光穿过蓝宝石衬底11对氮化镓层进行照射，以使氮化镓层发生分解反应，从而实现对蓝宝石衬底11的剥离。当牺牲层12的材料为氮化镓时，氮化铝的带隙能量是6.1eV，这时可以利用光子能量为6.4eV(介于蓝宝石衬底和氮化镓层之间)、波长为193nm的激光对氮化铝层进行照射，以使氮化铝层发生分解反应，从而实现对蓝宝石衬底11的剥离。
如图7所示，剥离方法100还包括：提供激光设置辅助基板20上的键合胶30，使其与辅助基板20分离。
另外，辅助基板20例如是TFT基板或者印刷电路板。
在一较佳的实施方式中，辅助基板20上设置接收端子21，其与发光二极管器件12的电极端子对应，当发光二极管器件12和衬底10分离后，发光二极管器件12的电极端子可与对应的接收端子21电连接，以进行下步操作。
本发明还提供一种发光二极管阵列，其包括多个发光二极管器件12，其中，发光二极管器件12为通过上述剥离方法100从衬底10上剥离获得。
综上，本发明提供的发光二极管衬底的剥离方法及发光二极管阵列，在氮气氛围中键合辅助基板和衬底，使得位于衬底、辅助基板和键合胶之间的密闭空间中充满氮气，在激光照射衬底分离衬底和发光二极管器件的过程中产生的冲击力可被密闭空间中的氮气的反向压力部分抵消，进而可以降低激光剥离过程产生的冲击力对发光二极管器件造成的损伤，提高产品良率。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。此外，上面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。必需指出的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种发光二极管衬底的剥离方法，其特征在于，所述剥离方法包括：
提供衬底，在所述衬底生长牺牲层，在所述牺牲层的表面生长发光二极管器件；
提供辅助基板；
涂布键合胶至所述辅助基板的周边或者所述衬底的周边；
于氮气腔室中，键合所述衬底和所述辅助基板，使得所述衬底、所述辅助基板以及所述键合胶共同限定出的密闭空间内充满氮气；以及
激光照射并穿过所述衬底，使所述牺牲层热解，所述衬底和所述发光二极管器件分离；
其中，所述密闭空间内的氮气的气压大于外界环境中的大气压。
2.根据权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，键合所述衬底和所述辅助基板后，所述键合胶粘合所述牺牲层的表面和所述辅助基板的表面形成所述密闭空间，所述发光二极管器件位于所述密闭空间内。
3.根据权利要求2所述的剥离方法，其特征在于，当所述衬底和所述发光二极管器件分离后，激光照射所述辅助基板上的所述键合胶，所述键合胶从所述辅助基板的表面上移除。
4.根据权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底。
5.根据权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，所述牺牲层包括氮化系半导体层。
6.根据权利要求5所述的剥离方法，其特征在于，所述氮化系半导体层包括氮化镓层或氮化铝层。
7.根据权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，所述辅助基板为TFT基板或者印刷电路板。
8.根据权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，所述发光二极管器件包括电极端子，对应于所述电极端子，所述辅助基板上设置接收端子，所述电极端子和所述接收端子电性导通。
9.一种发光二极管阵列，其包括多个发光二极管器件，其特征在于，所述多个发光二极管器件为通过如权利要求1-8中任意一项所述的剥离方法，从所述衬底上剥离获得。
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Legal Events
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Application publication date: 20210330 Assignee: Suzhou ronghua Leasing Co.,Ltd. Assignor: Suzhou xinju Semiconductor Co.,Ltd. Contract record no.: X2021320010047 Denomination of invention: Stripping method of LED substrate and LED array Granted publication date: 20211008 License type: Exclusive License Record date: 20211123 |
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Denomination of invention: Stripping method of LED substrate and LED array Effective date of registration: 20211123 Granted publication date: 20211008 Pledgee: Suzhou ronghua Leasing Co.,Ltd. Pledgor: Suzhou xinju Semiconductor Co.,Ltd. Registration number: Y2021320010490 |
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Assignee: Suzhou ronghua Leasing Co.,Ltd. Assignor: Suzhou xinju Semiconductor Co.,Ltd. Contract record no.: X2021320010047 Date of cancellation: 20240105 |
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Granted publication date: 20211008 Pledgee: Suzhou ronghua Leasing Co.,Ltd. Pledgor: Suzhou xinju Semiconductor Co.,Ltd. Registration number: Y2021320010490 |