CN112736175B - 微led芯片、生长基板、显示面板以及微led芯片的转移方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种微LED芯片、生长基板、显示面板以及微LED芯片的转移方法，所述微LED芯片包括：第一掺杂外延层，包括第一区域和第二区域；发光层，至少覆盖部分所述第一区域；第二掺杂外延层，覆盖所述发光层远离所述第一掺杂外延层一侧表面；第一电极，设置于所述第二区域，且与所述发光层处于同侧；第二电极，设置于所述第二掺杂外延层远离所述发光层一侧，且所述第一电极和所述第二电极在所述第一掺杂外延层上的正投影不重合；其中，所述第一电极和所述第二电极在所述微LED芯片的厚度方向上具有高度差，所述高度差大于0.5微米且小于3微米。通过上述方式，本申请能够在激光剥离后使微LED芯片不全部陷入键合层中，易于转移。

Description

微LED芯片、生长基板、显示面板以及微LED芯片的转移方法
技术领域
本申请涉及显示技术领域，特别是涉及一种微LED芯片、生长基板、显示面板以及微LED芯片的转移方法。
背景技术
微LED(Light Emitting Diode，发光二极管)芯片显示技术具有高亮度、高响应速度、低功耗、长寿命等优点，成为人们追求新一代显示技术的研究热点。
目前，在微LED显示面板制备过程中，激光剥离和批量转移是十分重要的两道工艺。批量转移的具体过程为：利用转移头将多个微LED芯片进行转移。
现有技术中存在微LED芯片在转移过程中不容易被拾取的问题。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种微LED芯片、生长基板、显示面板以及微LED芯片的转移方法，能够在激光剥离后使微LED芯片不全部陷入键合层中，易于转移。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种微LED芯片，所述微LED芯片包括：第一掺杂外延层，包括第一区域和第二区域；发光层，至少覆盖部分所述第一区域；第二掺杂外延层，覆盖所述发光层远离所述第一掺杂外延层一侧表面；第一电极，设置于所述第二区域，且与所述发光层处于同侧；第二电极，设置于所述第二掺杂外延层远离所述发光层一侧，且所述第一电极和所述第二电极在所述第一掺杂外延层上的正投影不重合；其中，所述第一电极和所述第二电极在所述微LED芯片的厚度方向上具有高度差，所述高度差大于0.5微米且小于3微米。
其中，所述第一电极与所述第二电极的厚度相同。该设计方式可以使得第一电极和第二电极同时形成，简化制备工艺。
其中，在沿所述第一掺杂外延层至所述第二电极方向上，所述第二电极截面为倒梯形，和/或，所述第一电极截面为倒梯形。上述倒梯形的设计方式可以降低拾取时键合层对微LED芯片的粘附力，提高转移效率。
其中，所述第一电极凸出于所述第二电极，且在沿所述第一掺杂外延层至所述第二电极方向上，所述第一电极凸出所述第二电极的部分的截面为倒梯形。上述倒梯形的设计方式可以降低拾取时键合层对微LED芯片的粘附力，提高转移效率。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种生长基板，所述生长基板包括：透明衬底；上述任一实施例中所述的多个微LED芯片，且所述微LED芯片的所述第一掺杂外延层靠近所述透明衬底设置。
为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种显示面板，所述显示面板包括：驱动基板，所述驱动基板一侧设置有多个阵列排布的焊料柱；多个上述任一实施例中所述的微LED芯片，所述微LED芯片的所述第一电极和所述第二电极分别与对应位置处的焊料柱电连接，且所述第一电极和所述第二电极对应位置处的所述焊料柱之间具有所述高度差。
为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种微LED芯片的转移方法，所述转移方法包括：提供生长基板，其中，所述生长基板包括透明衬底和位于所述透明衬底上的多个微LED芯片；所述微LED芯片包括：第一掺杂外延层，位于所述透明衬底上，且包括第一区域和第二区域；发光层，至少覆盖部分所述第一区域；第二掺杂外延层，覆盖所述发光层远离所述第一掺杂外延层一侧表面；所述第一电极设置于所述第二区域，且与所述发光层处于同侧；所述第二电极设置于所述第二掺杂外延层远离所述发光层一侧，且所述第一电极和所述第二电极在所述第一掺杂外延层上的正投影不重合，所述第一电极和所述第二电极之间在所述微LED芯片的厚度方向上具有高度差，所述高度差大于0.5微米且小于3微米；将所述生长基板中设置有多个微LED芯片一侧嵌入临时基板的键合层中，所述微LED芯片位于同一侧的第一电极和第二电极中凸出的一个电极的凸出部分位于所述键合层中，另一个电极的至少部分位于所述键合层外部；激光从所述生长基板的透明衬底一侧进行照射，以使得所述透明衬底与所述第一掺杂外延层分离；撤去所述透明衬底；将所述微LED芯片转移。
其中，所述将所述生长基板中设置有多个所述微LED芯片一侧嵌入临时基板的键合层中，包括：将所述生长基板靠近所述键合层，直至所述键合层靠近所述生长基板一侧的表面与所述另一个电极背离所述透明衬底一侧表面齐平。该设计方式可以在保证生长基板中的微LED芯片被键合层固定的前提下，降低下压生长基板所需的压力，降低生长基板被压坏的概率。
其中，所述提供生长基板包括：在所述第一掺杂外延层的第二区域以及所述第二掺杂外延层背离所述发光层一侧同时分别形成所述第一电极和所述第二电极，且所述第一电极和所述第二电极的厚度相同。该设计方式可以使得第一电极和第二电极同时形成。
其中，所述转移方法还包括：对所述第一电极和所述第二电极进行蚀刻处理，以使得在沿所述第一掺杂外延层至所述第二电极方向上，所述第一电极的截面为倒梯形；和/或，对所述第二电极进行蚀刻处理，以使得在沿所述第一掺杂外延层至所述第二电极方向上，所述第二电极的截面为倒梯形。上述倒梯形的设计方式可以降低拾取时键合层对微LED芯片的粘附力，提高转移效率。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的微LED芯片为横向型LED芯片，且其位于同侧的第一电极和第二电极之间具有高度差，高度差大于0.5微米且小于3微米。在激光剥离时，将生长有该微LED芯片的生长基板压合到键合层中时，由于高度差的存在，较为靠近键合层的电极先压入键合层中，当较为远离键合层的电极接触到键合层时，生长基板受到处于不同平面上的第一电极和第二电极处反馈的胶层阻力，这两个胶层阻力会产生一个使微LED芯片旋转的力矩；而由于先压入键合层中的电极已经被胶层固定，所以微LED芯片旋转的阻力很大，该旋转阻力会阻止微LED芯片继续往胶层中压进，因此最终微LED芯片有部分位于键合层外部；后续利用拾取转移头转移微LED芯片时，拾取阻力较小，易于转移，且转移效率高。此外，在激光剥离时，上述数值范围内的高度差可以保证生长基板中的微LED芯片被键合层固定的前提下，降低下压生长基板所需的压力，降低生长基板被压坏的概率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。其中：
图1为本申请微LED芯片一实施方式的结构示意图；
图2为本申请微LED芯片另一实施方式的结构示意图；
图3为本申请微LED芯片另一实施方式的结构示意图；
图4为本申请生长基板一实施方式的结构示意图；
图5为本申请显示面板一实施方式的结构示意图；
图6为本申请显示面板另一实施方式的结构示意图；
图7为本申请微LED芯片的转移方法一实施方式的流程示意图；
图8为图7中步骤S101-步骤S105对应的一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的发明人在长期研究过程中发现，激光剥离的具体过程为：首先将带有透明衬底的多个微LED芯片完全压合入键合层中，以使得多个微LED芯片被键合层固定；然后激光从透明衬底一侧进行照射，以使得多个微LED芯片与透明衬底分离。由于激光剥离时LED芯片完全陷入键合层中，后续转移头拾取LED芯片较为困难，且移取时较为费力。
基于此，本申请提供的实施例的微LED芯片有部分位于键合层外部；后续利用拾取转移头转移微LED芯片时，拾取阻力较小，易于转移，且转移效率高。
请参阅图1，图1为本申请微LED芯片一实施方式的结构示意图，该微LED芯片10为横向型LED芯片，可以发红光、绿光、蓝光、紫光等，包括第一掺杂外延层100、发光层102、第二掺杂外延层104、第一电极106和第二电极108。
具体地，第一掺杂外延层100包括第一区域(未标示)和第二区域(未标示)，发光层102至少覆盖部分第一区域，第二掺杂外延层104覆盖发光层102远离第一掺杂外延层100一侧表面，且不覆盖第一掺杂外延层100的第二区域。第一电极106设置于第二区域，且与发光层102处于同侧；第二电极108设置于第二掺杂外延层104远离发光层102一侧，且第一电极106和第二电极108在第一掺杂外延层100上的正投影不重合；其中，第一电极106和第二电极108在所述微LED芯片10的厚度方向上具有高度差Δh，高度差Δh大于0.5微米且小于3微米，例如，1微米、2微米等，可进一步有效降低生长基板被压坏的概率。需要说明的是，上述高度差范围的设定是综合考虑键合工艺和拾取工艺后的结果。若高度差范围大于3微米，则会使得第一电极106和第二电极108的制备工艺较为复杂，同时会造成原料的浪费；且在将微LED芯片10的电极压入键合层中时所需压力较大，可能会导致生长基板或临时基板被压坏；另外，在激光剥离掉生长基板的透明衬底后，从键合层中拾取微LED芯片10时，受到键合层的阻力较大，降低拾取效率。
在激光剥离时，将生长有该微LED芯片10的生长基板压合到键合层中时，由于高度差Δh的存在，较为靠近键合层的电极先压入键合层中，当较为远离键合层的电极接触到键合层时，生长基板受到处于不同平面上的第一电极106和第二电极108处反馈的胶层阻力，这两个胶层阻力会产生一个使微LED芯片10旋转的力矩；而由于先压入键合层中的电极已经被胶层固定，所以微LED芯片10旋转的阻力很大，该旋转阻力会阻止微LED芯片10继续往胶层中压进，因此最终微LED芯片10有部分位于键合层外部；后续利用拾取转移头转移微LED芯片10时，拾取阻力较小，易于转移，且转移效率高。
上述实施例中的第一掺杂外延层100可以为N型掺杂外延层，对应的第一电极106可以为N电极，第二掺杂外延层104可以为P型掺杂外延层，第二电极108可以为P电极。或者，上述实施例中的第一掺杂外延层100可以为P型掺杂外延层，对应的第一电极106可以为P电极，第二掺杂外延层104可以为N型掺杂外延层，第二电极108可以为N电极。上述P电极、N电极可以为Cr、Pt、Au等常见金属，上述第一掺杂外延层100、第二掺杂外延层104的材质可以为GaAs、GaN、GaP等。
在一个实施方式中，如图1所示，第二电极108凸出于第一电极106，且第一电极106与第二电极108的厚度相同。该设计方式中第一电极106和第二电极108可以同时形成，且第一电极106和第二电极108之间的高度差Δh可由第二掺杂外延层104提供，或者由第二掺杂外延层104和发光层102提供。
优选地，如图2所示，图2为本申请微LED芯片另一实施方式的结构示意图。在沿第一掺杂外延层100a至第二电极108a方向上，第二电极108a截面为倒梯形，和/或，第一电极106a的截面为倒梯形。此时，第一电极106a和/或第二电极108a可以为圆台状等。在激光剥离后，拾取转移头将微LED芯片10a从键合层中移除时，上述倒梯形的设计方式可以降低拾取时键合层对微LED芯片10a粘附力，提高转移效率。
在又一个实施方式中，如图3所示，图3为本申请微LED芯片另一实施方式的结构示意图。第一电极106b凸出于第二电极108b，且在沿第一掺杂外延层100b至第二电极108b方向上，第一电极106b凸出第二电极108b的部分的截面为倒梯形。在激光剥离时，生长有该微LED芯片10b的生长基板压合到键合层中时，可以仅第一电极106b凸出第二电极108b的部分位于键合层中，后续拾取转移头拾取微LED芯片10b时所受到的键合层的阻力较小；且由于第一电极106b凸出第二电极108b的部分截面为倒梯形，从而可以进一步降低拾取时微LED芯片10b时所受到的键合层的阻力，提高转移效率。此外，在本实施例中，上述倒梯形的侧壁1060b与水平面之间的夹角在30°-50°之间，例如，35°、40°、45°等。该角度范围是综合考虑有利于键合工艺和有利于拾取工艺后的结果。
请参阅图4，图4为本申请生长基板一实施方式的结构示意图。该生长基板20包括透明衬底200以及多个微LED芯片10。该透明衬底200可以为蓝宝石氧化铝衬底、硅衬底、碳化硅衬底等，上述多个微LED芯片10的结构可参见上述任一实施例，在此不再赘述，上述微LED芯片10的第一掺杂外延层100靠近透明衬底200设置，例如，第一掺杂外延层100可以直接与透明衬底200接触。
请参阅图5，图5为本申请显示面板一实施方式的结构示意图，该显示面板30包括驱动基板300和多个上述任一实施例中的微LED芯片10。其中，驱动基板300一侧设置有多个阵列排布的焊料柱302，焊料柱302的材质可以为铟、锡等，该驱动基板300上可设置有LED驱动电路等。微LED芯片10的第一电极106和第二电极108分别与对应位置处的焊料柱302电连接，且第一电极106和第二电极108对应位置处的焊料柱302之间具有高度差Δh。
在一个实施方式中，如图6所示，图6为本申请显示面板另一实施方式的结构示意图。在沿第一掺杂外延层100a至第二电极108a方向上，当第二电极108a凸出于第一电极106a，且第二电极108a的截面为倒梯形，和/或，第一电极106a的截面为倒梯形时，如图6所示，当第一电极106a和第二电极108a的截面为倒梯形时，截面为倒梯形的电极对应的焊料柱302a设置有与倒梯形匹配的凹陷(未标示)，焊料柱302a可以包覆全部或者部分截面为倒梯形的电极，从而降低电极与对应的焊料柱302a之间发生断路的概率。如图3所示，当第一电极106b凸出于第二电极108b，且第一电极106b凸出第二电极108b的部分的截面为倒梯形时，与第一电极106b对应的焊料柱也可采用上述设计方式，本申请在此不再赘述。
请参阅图7-图8，图7为本申请微LED芯片的转移方法一实施方式的流程示意图，图8为图7中步骤S101-步骤S105对应的一实施方式的结构示意图，该转移方法包括：
S101：提供生长基板20。
具体的，如图8a所示，生长基板20的结构可参见上述任一实施例，在此不再赘述。
在一个应用场景中，当微LED芯片10的结构如图8a中所示时，上述步骤S101包括：在透明衬底200一侧依次形成第一掺杂外延层100、发光层102、第二掺杂外延层104，且发光层102和第二掺杂外延层104仅覆盖第一掺杂外延层100的第一区域；在第一掺杂外延层100的第二区域以及第二掺杂外延层104背离发光层102一侧同时分别形成第一电极106和第二电极108，且第一电极106和第二电极108的厚度相同，上述形成的微LED芯片10中第二电极108凸出于第一电极106。当微LED芯片10b的结构如图3中所示时，即第一电极106b凸出于第二电极108b时，第一电极106b和第二电极108b需要分步加工形成。
进一步，在上述形成第一电极106和第二电极108之后，本申请所提供的转移方法还包括：对第一电极106和第二电极108进行蚀刻处理，以使得在沿第一掺杂外延层100至第二电极108方向上，第一电极106的截面为倒梯形；和/或，对第二电极108进行蚀刻处理，以使得在沿第一掺杂外延层100至第二电极108方向上，第二电极108的截面为倒梯形。具体蚀刻的过程可以为首先利用光刻胶将除需要蚀刻的电极之外的其他部分进行保护，然后将整体逐步放入溶液中进行腐蚀，先进入溶液的部分腐蚀时间越长，腐蚀越多，从而形成倒梯形。
S102：将生长基板20中设置有多个微LED芯片10一侧嵌入临时基板42的键合层40中，微LED芯片10位于同一侧的第一电极106和第二电极108中凸出的一个电极(例如，图8b中第二电极108)的凸出部分位于键合层40中，另一个电极(例如，图8b中第一电极106)的至少部分位于键合层40外部。
具体地，如图8b所示，上述键合层40的材质可以为聚丙烯酸酯、硅氧烷等，上述键合层40可附着于临时基板42上。
在一个应用场景中，如图8b所示，上述步骤S102的实现过程可以包括：将生长基板20靠近键合层40，直至键合层40靠近生长基板20一侧的表面与另一个电极(例如，图8b中第一电极106)背离透明衬底200一侧表面齐平，此时另一个电极(例如，图8b中第一电极106)除了与键合层40接触的一侧表面外，其他部分均位于键合层40外侧。该设计方式可以在保证生长基板20中的微LED芯片10被键合层40固定的前提下，降低下压生长基板20所需的压力，降低生长基板20被压坏的概率。
S103：激光从生长基板20的透明衬底200一侧进行照射，以使得透明衬底200与第一掺杂外延层100分离。
具体地，如图8c所示，激光可由激光器发出，例如，固体激光器，准分子激光器等。第一掺杂外延层100在激光的作用下分解，从而实现与透明衬底200分离。
S104：撤去透明衬底200。
具体地，如图8d所示。
S105：将微LED芯片10转移。
具体地，如图8e所示，利用拾取转移头44将微LED芯片10转移，该拾取转移头44可以为静电转移头、真空转移头、磁性转移头、粘性转移头等。由于微LED芯片10的上部分从键合层40中露出，因此上述拾取转移头44容易拾取微LED芯片10。
此外，在本实施例中，为了进一步降低拾取转移头44将微LED芯片10从键合层40中转移的阻力，在上述步骤S104之前，本申请所提供的转移方法还包括：加热使键合层40的粘性降低。例如，与键合层40接触的临时基板42为电加热板，通过加热临时基板42达到加热键合层40的目的。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种微LED芯片，其特征在于，所述微LED芯片包括：
第一掺杂外延层，包括第一区域和第二区域；
发光层，至少覆盖部分所述第一区域；
第二掺杂外延层，覆盖所述发光层远离所述第一掺杂外延层一侧表面；
第一电极，设置于所述第二区域，且与所述发光层处于同侧；
第二电极，设置于所述第二掺杂外延层远离所述发光层一侧，且所述第一电极和所述第二电极在所述第一掺杂外延层上的正投影不重合；
其中，所述第一电极和所述第二电极在所述微LED芯片的厚度方向上具有高度差，所述高度差大于1微米且小于3微米；
其中，所述第一电极凸出于所述第二电极，且在沿所述第一掺杂外延层至所述第二电极方向上，所述第一电极凸出所述第二电极的部分的截面为倒梯形。
2.根据权利要求1所述的微LED芯片，其特征在于，
所述第一电极与所述第二电极的厚度相同。
3.根据权利要求2所述的微LED芯片，其特征在于，
在沿所述第一掺杂外延层至所述第二电极方向上，所述第二电极截面为倒梯形，和/或，所述第一电极的截面为倒梯形。
4.一种生长基板，其特征在于，所述生长基板包括：
透明衬底；
权利要求1-3中任一项的多个微LED芯片，且所述微LED芯片的所述第一掺杂外延层靠近所述透明衬底设置。
5.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括：
驱动基板，所述驱动基板一侧设置有多个阵列排布的焊料柱；
多个权利要求1-3中任一项的微LED芯片，所述微LED芯片的所述第一电极和所述第二电极分别与对应位置处的焊料柱电连接，且所述第一电极和所述第二电极对应位置处的所述焊料柱之间具有所述高度差。
6.一种微LED芯片的转移方法，其特征在于，所述转移方法包括：
提供生长基板，其中，所述生长基板包括透明衬底和位于所述透明衬底上的多个微LED芯片；所述微LED芯片包括：第一掺杂外延层，位于所述透明衬底上，且包括第一区域和第二区域；发光层，至少覆盖部分所述第一区域；第二掺杂外延层，覆盖所述发光层远离所述第一掺杂外延层一侧表面；第一电极设置于所述第二区域，且与所述发光层处于同侧；第二电极设置于所述第二掺杂外延层远离所述发光层一侧，且所述第一电极和所述第二电极在所述第一掺杂外延层上的正投影不重合，所述第一电极和所述第二电极之间在所述微LED芯片的厚度方向上具有高度差，所述高度差大于1微米且小于3微米；所述第一电极凸出于所述第二电极，且在沿所述第一掺杂外延层至所述第二电极方向上，所述第一电极凸出所述第二电极的部分的截面为倒梯形；
将所述生长基板中设置有多个微LED芯片一侧嵌入临时基板的键合层中，所述微LED芯片位于同一侧的第一电极和第二电极中凸出的一个电极的凸出部分位于所述键合层中，另一个电极的至少部分位于所述键合层外部；
激光从所述生长基板的透明衬底一侧进行照射，以使得所述透明衬底与所述第一掺杂外延层分离；
撤去所述透明衬底；
将所述微LED芯片转移。
7.根据权利要求6所述的转移方法，其特征在于，所述将所述生长基板中设置有多个所述微LED芯片一侧嵌入临时基板的键合层中，包括：
将所述生长基板靠近所述键合层，直至所述键合层靠近所述生长基板一侧的表面与所述另一个电极背离所述透明衬底一侧表面齐平。
8.根据权利要求6所述的转移方法，其特征在于，所述提供生长基板包括：
在所述第一掺杂外延层的第二区域以及所述第二掺杂外延层背离所述发光层一侧同时分别形成所述第一电极和所述第二电极，且所述第一电极和所述第二电极的厚度相同。
9.根据权利要求8所述的转移方法，其特征在于，所述转移方法还包括：
对所述第一电极和所述第二电极进行蚀刻处理，以使得在沿所述第一掺杂外延层至所述第二电极方向上，所述第一电极的截面为倒梯形；和/或，
对所述第二电极进行蚀刻处理，以使得在沿所述第一掺杂外延层至所述第二电极方向上，所述第二电极的截面为倒梯形。
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