CN113690263A - 显示基板及显示基板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及半导体技术领域，公开了一种显示基板及显示基板的制备方法，本发明中显示基板包括：衬底；位于所述衬底上的GaN层；位于所述衬底和所述GaN层之间的牺牲层；其中，所述牺牲层具有多个开口，所述GaN层填充满所述开口且与所述衬底相接触，且所述GaN层覆盖所述牺牲层远离所述衬底的表面，所述牺牲层用于吸收激光能量，提高了激光剥离衬底时发光二极管的良率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及半导体技术领域，特别涉及一种显示基板及显示基板的制备方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)是一种半导体固态发光器件，其利用半导体P-N结作为发光材料，可以直接将电能转换为光能。在各种半导体材料中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物半导体由于具有散热好，能够承载大电流，发光强度高，耗电量小，寿命长等优点，使得发光二极管特别是高亮度的蓝光发光二极管和白光二极管在通用照明、景观照明、显示器背光照明、汽车照明中被广泛应用。
在现有技术中，激光剥离衬底是制备发光二极管必要且关键的环节，但是，现有的激光剥离衬底时存在容易造成发光二极管的良率很低的问题。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种显示基板及显示基板的制备方法，提高激光剥离衬底时发光二极管的良率。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种显示基板，包括：衬底；位于所述衬底上的GaN层；位于所述衬底和所述GaN层之间的牺牲层；其中，所述牺牲层具有多个开口，所述GaN层填充满所述开口且与所述衬底相接触，且所述GaN层覆盖所述牺牲层远离所述衬底的表面，所述牺牲层用于吸收激光能量。
另外，所述牺牲层的材料包括氮化硅。氮化硅材料性能稳定，并且能够有效吸收激光能量。
另外，所述牺牲层呈多孔纳米结构。该多孔纳米结构能够有效分散氮气冲击时产生的应力。
另外，所述开口为所述多孔纳米结构的孔隙；所述牺牲层的厚度范围在5纳米～20纳米。该方案可直接利用金属有机化合物化学气相沉淀法在衬底上形成具有多个开口的多孔纳米结构的牺牲层，简化了显示基板的制程。
另外，具有所述多个开口的所述牺牲层呈网状结构，且所述开口为所述网状结构的网孔。该方案由于牺牲层的开口为网状结构的网孔，需将牺牲层刻蚀呈网状结构，得到具有多个开口的牺牲层。因此，在制备氮化硅牺牲层时，可将牺牲层制备较厚。如此，厚度较厚的牺牲层吸收激光能量的能力提升，从而进一步地减少了激光能量对GaN层的分解。
另外，在垂直于所述牺牲层的表面的剖面方向上，所述开口的宽度范围在0.8微米～1.2微米，相邻两个所述开口之间牺牲层的宽度范围在0.2微米～0.7微米；优选地，所述开口的宽度为1微米，相邻两个所述开口之间所述牺牲层的宽度为0.5微米。该方案不会由于开口过小或分布不均匀而无法形成覆盖牺牲层远离衬底表面的GaN层。
另外，所述开口在所述牺牲层远离所述衬底的表面的正投影形状包括圆形、椭圆形、矩形、菱形或三角形。该方案给出了开口形状的多种选择。
另外，所述GaN层包括依次层叠设置的第一GaN层、第二GaN层、量子阱层以及第三GaN层；所述牺牲层位于所述第一GaN层与所述衬底之间。给出了一种GaN层可实施方式。
本发明的实施方式还提供了一种显示基板的制备方法，包括：在衬底上形成牺牲层，其中，所述牺牲层具有多个开口，且所述牺牲层用于吸收激光能量；在所述多个开口暴露出的所述衬底上生长GaN层，所述GaN层填充满所述开口且与所述衬底相接触，且所述GaN层覆盖所述牺牲层远离所述衬底的表面。
另外，所述在衬底上形成牺牲层，包括：在所述衬底上通入甲硅烷和氨气生长形成具有所述多个开口的所述牺牲层；优选地，生长时间在60秒～180秒。该方案将生长时间控制在60秒～180秒，此时，牺牲层表面暴露出衬底的孔隙分布较为均匀，有利于在暴露出的衬底位置处形成覆盖牺牲层远离衬底表面的GaN层。
本发明实施方式提供了一种显示基板，在衬底和GaN层之间设置具有多个开口的牺牲层，GaN层填充满开口且与衬底相接触，且GaN层覆盖牺牲层远离衬底的表面，由于牺牲层覆盖部分衬底表面，因此牺牲层覆盖衬底上与GaN层存在位错的部分区域，如此再在牺牲层的开口暴露出的衬底处生长GaN层，能够降低GaN层与衬底的位错密度；同时，在激光剥离衬底时，牺牲层能够吸收激光能量，从而减少激光能量对GaN层的分解，减少氮气对发光二极管的冲击，降低氮气冲击对发光二极管的损伤；进一步地，牺牲层上的多个开口可以进一步分散氮气冲击时产生的应力，降低氮气冲击对发光二极管的损伤，从而提高了激光剥离衬底时发光二极管的良率。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式的显示基板的剖面示意图；
图2是根据本发明第二实施方式的牺牲层的表面结构示意图；
图3是根据本发明第三实施方式的牺牲层的一种表面结构示意图；
图4是根据本发明第三实施方式的牺牲层的另一种表面结构示意图；
图5是根据本发明第四实施方式的显示基板的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种显示基板，本实施方式中的显示基板的结构示意图如图1所示，包括：衬底1；位于衬底1上的GaN层3，位于衬底1和GaN层3之间的牺牲层2；其中，牺牲层2具有多个开口20，GaN层3填充满开口20且与衬底1相接触，且GaN层3覆盖牺牲层2远离衬底1的表面，牺牲层2用于吸收激光能量。
具体地说，由于微发光二极管(Micro-LED)具有体积小、亮度高、寿命长、分辨率高、耗能低等突出特点，是未来微显示技术的主流发展方向，因此本发明实施方式中以发光二极管为Micro-LED进行说明，在其他实施方式中，发光二极管也可以为OLED(OrganicLight-Emitting Diode)，在此不作具体的限定。
基于GaN发光材料的Micro LED，由于蓝宝石衬底1与GaN层3晶格失配度较低且价格低廉，所以蓝宝石衬底1成为外延生长GaN层3的主流衬底1。但是，蓝宝石衬底1的不导电性、差导热性影响着Micro LED器件的发光效率，基于以上原因及Micro LED显示本身分辨率高、亮度高、对比度高等优势特点，激光剥离蓝宝石是必要且关键的环节，且激光剥离技术更能凸显Micro LED的优势。激光剥离技术利用高能脉冲激光束穿透蓝宝石基板进行均匀扫描，GaN层3大量吸收激光能量分解形成液态镓和氮气，存在氮气冲击Micro LED的现象，造成Micro LED易破碎，激光剥离良率低的问题。
针对于此，本实施方式中在衬底1和GaN层3之间设置具有多个开口20的牺牲层2，GaN层3填充满开口20且与衬底1相接触，且GaN层3覆盖牺牲层2远离衬底1的表面，由于牺牲层2覆盖部分衬底1表面，因此牺牲层2覆盖衬底1上与GaN层3存在位错的部分区域，如此再在牺牲层2的开口20暴露出的衬底1处生长GaN层3，能够降低GaN层3与衬底1的位错密度；同时，在激光剥离衬底1时牺牲层2能够吸收激光能量，从而减少激光能量对GaN层3的分解，减少氮气对发光二极管(Micro LED)的冲击，降低氮气冲击对发光二极管(Micro LED)的损伤；进一步地，牺牲层2上的多个开口20可以进一步分散氮气冲击时产生的应力，降低氮气冲击对发光二极管(Micro LED)的损伤。
本实施方式中衬底1可为蓝宝石衬底1，也可为其他需激光剥离的衬底1。牺牲层2的材料包括氮化硅(Si3N4)，当然，其他可吸收激光能量的材料也在本实施方式的保护范围之内。
值得说明的是，本实施方式中的GaN层3包括：位于衬底1上依次层叠设置的第一GaN层31、第二GaN层32、量子阱层33以及第三GaN层34；牺牲层2位于第一GaN层31与衬底1之间。其中，第一GaN层31可为u-GaN层，第二GaN层32可为n-GaN层，第三GaN层34可为p-GaN层。本实施方式中给出了一种GaN层3的结构样式，可以理解，GaN层3的也可为其他结构样式，本实施方式中不做具体限定。
与现有技术相比，本发明实施方式提供了一种显示基板，在衬底1和GaN层3之间设置具有多个开口20的牺牲层2，GaN层3填充满开口20且与衬底1相接触，且GaN层3覆盖牺牲层2远离衬底1的表面，由于牺牲层2覆盖部分衬底1表面，因此牺牲层2覆盖衬底1上与GaN层3存在位错的部分区域，如此再在牺牲层2的开口20暴露出的衬底1处生长GaN层3，能够降低GaN层3与衬底1的位错密度；同时，在激光剥离衬底1时牺牲层2能够吸收激光能量，从而减少激光能量对GaN层3的分解，减少氮气对发光二极管(Micro LED)的冲击，降低氮气冲击对发光二极管(Micro LED)的损伤；进一步地，牺牲层2上的多个开口20可以进一步分散氮气冲击时产生的应力，降低氮气冲击对发光二极管(Micro LED)的损伤，从而提高了激光剥离衬底1时发光二极管的良率。
本发明的第二实施方式涉及一种显示基板，如图2所示，第二实施方式是对第一实施方式的改进，主要改进之处在于，牺牲层2呈多孔纳米结构。
本实施方式中牺牲层2可为多孔纳米结构，多孔纳米结构的氮化硅牺牲层2是利用金属有机化合物化学气相沉淀法(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)在衬底1上形成的。若牺牲层2的材料包括氮化硅，可在衬底1上通入甲硅烷和氨气形成多孔纳米结构的氮化硅牺牲层2。可知的，多孔纳米结构的氮化硅牺牲层2其结构样式与具有多孔隙的海绵结构类似，当牺牲层2的生长厚度较薄时，厚度较薄的多孔纳米结构的氮化硅牺牲层2表面会形成多个暴露出衬底1的孔隙，此时该多孔纳米结构的孔隙即为开口20。具体地，当牺牲层2的厚度范围在5纳米～20纳米时，多孔纳米结构的氮化硅牺牲层2表面会形成多个暴露出衬底1的孔隙。值得说明的是，多孔纳米结构的氮化硅牺牲层2还具有多个未暴露出衬底1的孔隙，GaN层3覆盖牺牲层2远离衬底1的表面时，还填充氮化硅牺牲层2上多个未暴露出衬底1的孔隙。
从图2中可以看出，利用金属有机化合物化学气相沉淀法生成的多孔纳米结构的孔隙为不规则形状，其排布也不规则。
本实施方式中提供了一种显示基板，可直接利用金属有机化合物化学气相沉淀法在衬底1上形成具有多个开口20的多孔纳米结构的牺牲层2，简化了显示基板的制程。
本发明的第三实施方式涉及一种显示基板，如图3和图4所示，第三实施方式是对第一实施方式的改进，主要改进之处在于，具有多个开口20的牺牲层2呈网状结构，且开口20为网状结构的网孔。
本实施方式中牺牲层2可为多孔纳米结构也可为其他结构。
以牺牲层2为多孔纳米结构进行说明，可利用金属有机化合物化学气相沉淀法在衬底1上通入甲硅烷和氨气形成多孔纳米结构的氮化硅牺牲层2。由于牺牲层2的开口20为网状结构的网孔，需将牺牲层2刻蚀呈网状结构，得到具有多个开口20的牺牲层2。因此，在制备氮化硅牺牲层2时，可将牺牲层2制备较厚。如此，厚度较厚的牺牲层2吸收激光能量的能力提升，从而进一步地减少了激光能量对GaN层3的分解，减少氮气对发光二极管(MicroLED)的冲击，进一步降低了氮气冲击对发光二极管(Micro LED)的损伤。
进一步地，在垂直于牺牲层2的表面的剖面方向上，开口20的宽度范围在0.8微米～1.2微米，相邻两个开口20之间牺牲层2的宽度范围在0.2微米～0.7微米，如此设置，不会由于开口20过小或分布不均匀而无法形成覆盖牺牲层2远离衬底1表面的GaN层3，有利于GaN层3的形成。优选地，开口20的宽度为1微米，相邻两个开口20之间所述牺牲层2的宽度为0.5微米，具有更优异的效果。
值得说明的是，开口20在牺牲层2远离衬底1的表面的正投影的形状包括圆形、椭圆形、矩形、菱形或三角形，本实施方式中图3中开口20形状以矩形示出，图4中开口20形状以菱形示出。值得说明的是，本实施方式中呈网状结构的牺牲层2的网孔为刻蚀牺牲层2所得，由于刻蚀工艺的原因，在实际生产中开口20在牺牲层2剖面上从沿GaN层3到衬底1的方向上呈上宽下窄的形状，例如倒梯形。
与现有技术相比，本发明实施方式中提供了一种显示基板，由于牺牲层2的开口20为网状结构的网孔，需将牺牲层2刻蚀呈网状结构，得到具有多个开口20的牺牲层2，在制备氮化硅牺牲层2时，可将牺牲层2制备较厚。如此，厚度较厚的牺牲层2吸收激光能量的能力提升，从而进一步地减少了激光能量对GaN层3的分解，减少氮气对发光二极管(Micro LED)的冲击，进一步降低了氮气冲击对发光二极管(Micro LED)的损伤，从而进一步提高了激光剥离衬底1时发光二极管的良率。
本发明的第四实施方式涉及一种显示基板的制备方法，本实施方式中的显示基板的制备方法如图5所示，具体包括：
步骤101：提供衬底。
本实施方式中提供的衬底可为蓝宝石衬底。
步骤102：在衬底上形成牺牲层，其中，牺牲层具有多个开口，且牺牲层用于吸收激光能量。
本实施方式中牺牲层用于吸收激光能量，其材料包括：氮化硅。当然，其他可以吸收激光能量的材料也在本实施方式的保护范围之中。
以牺牲层的材料包括氮化硅为例进行说明，在衬底上形成具有多个开口的牺牲层存在两种实现方式。
作为一种实现方式：在衬底上通入甲硅烷和氨气生长形成具有多个开口的牺牲层；优选地，生长时间在60秒～180秒。
具体地说，利用金属有机化合物化学气相沉淀法在衬底上形成具有多个开口的多孔纳米结构的牺牲层，可通过控制在衬底上通入甲硅烷和氨气的时长来得到厚度较薄的氮化硅牺牲层，厚度较薄的多孔纳米结构的氮化硅牺牲层表面会形成多个暴露出衬底的孔隙，此时，多孔纳米结构的孔隙即为开口。本实施方式中将生长时间控制在60秒～180秒，可得到厚度在5纳米～20纳米的牺牲层，此时，牺牲层表面暴露出衬底的孔隙分布较为均匀，有利于在暴露出的衬底位置处形成覆盖牺牲层远离衬底表面的GaN层。
作为另一种实现方式：在衬底上形成牺牲层；刻蚀牺牲层形成多个具有多个开口的牺牲层，具有多个开口的牺牲层呈网状结构，且开口为网状结构的网孔。
具体地说，本实施方式中牺牲层可以为多孔纳米结构也可为其他结构。牺牲层以多孔纳米结构为例进行说明，可利用金属有机化合物化学气相沉淀法在衬底上通入甲硅烷和氨气形成多孔纳米结构的氮化硅牺牲层。由于牺牲层的开口为网状结构的网孔，需将牺牲层刻蚀呈网状结构，得到具有多个开口的牺牲层。在制备氮化硅牺牲层时，可将牺牲层制备较厚。如此，厚度较厚的牺牲层吸收激光能量的能力提升，从而进一步地减少了激光能量对GaN层的分解，减少氮气对发光二极管(Micro LED)的冲击，进一步降低了氮气冲击对发光二极管(Micro LED)的损伤。
步骤103：在多个开口暴露出的衬底上生长GaN层，GaN层填充满开口且与衬底相接触，且GaN层覆盖牺牲层远离衬底的表面。
具体地说，GaN层在未被牺牲层覆盖的衬底表面，即多个开口暴露出衬底表面成核并逐渐合并成GaN层，等同于横向外延过生长。
与现有技术相比，本发明实施方式提供了一种显示基板的制备方法，利用本实施方式的制备方法得到的显示基板，衬底和GaN层之间设置具有多个开口的牺牲层，GaN层填充满开口且与衬底相接触，且GaN层覆盖牺牲层远离衬底的表面，由于牺牲层覆盖部分衬底表面，因此牺牲层覆盖衬底上与GaN层存在位错的部分区域，如此再在牺牲层的开口暴露出的衬底处生长GaN层，能够降低GaN层与衬底的位错密度；同时，在激光剥离衬底时牺牲层能够吸收激光能量，从而减少激光能量对GaN层的分解，减少氮气对发光二极管(Micro LED)的冲击，从而降低氮气冲击对发光二极管(Micro LED)的损伤；进一步地，牺牲层上的多个开口可以进一步分散氮气冲击时产生的应力，进一步降低氮气冲击对发光二极管(MicroLED)的损伤，从而提高了激光剥离衬底时发光二极管的良率。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
可知的，本实施例为与第一实施例、第二实施例和第三实施例相关的方法实施例，本实施例可与第一实施例、第二实施例和第三实施例互相配合实施。第一实施例、第二实施例和第三实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例、第二实施例和第三实施例。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种显示基板，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底上的GaN层；
位于所述衬底和所述GaN层之间的牺牲层；
其中，所述牺牲层具有多个开口，所述GaN层填充满所述开口且与所述衬底相接触，且所述GaN层覆盖所述牺牲层远离所述衬底的表面，所述牺牲层用于吸收激光能量。
2.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述牺牲层的材料包括氮化硅。
3.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述牺牲层呈多孔纳米结构。
4.根据权利要求3所述的显示基板，其特征在于，所述开口为所述多孔纳米结构的孔隙；所述牺牲层的厚度范围在5纳米～20纳米。
5.根据权利要求1或3所述的显示基板，其特征在于，具有所述多个开口的所述牺牲层呈网状结构，且所述开口为所述网状结构的网孔。
6.根据权利要求5所述的显示基板，其特征在于，在垂直于所述牺牲层的表面的剖面方向上，所述开口的宽度范围在0.8微米～1.2微米，相邻两个所述开口之间牺牲层的宽度范围在0.2微米～0.7微米；
优选地，所述开口的宽度为1微米，相邻两个所述开口之间所述牺牲层的宽度为0.5微米。
7.根据权利要求5所述的显示基板，其特征在于，所述开口在所述牺牲层远离所述衬底的表面的正投影形状包括圆形、椭圆形、矩形、菱形或三角形。
8.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述GaN层包括依次层叠设置的第一GaN层、第二GaN层、量子阱层以及第三GaN层；所述牺牲层位于所述第一GaN层与所述衬底之间。
9.一种显示基板的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底上形成牺牲层，其中，所述牺牲层具有多个开口，且所述牺牲层用于吸收激光能量；
在所述多个开口暴露出的所述衬底上生长GaN层，所述GaN层填充满所述开口且与所述衬底相接触，且所述GaN层覆盖所述牺牲层远离所述衬底的表面。
10.根据权利要求9所述的显示基板的制备方法，其特征在于，所述在衬底上形成牺牲层，包括：
在所述衬底上通入甲硅烷和氨气生长形成具有所述多个开口的所述牺牲层；优选地，生长时间在60秒～180秒。
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