CN114038953A - 一种微发光二极管显示器及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微发光二极管显示器及制作方法，且所述微发光二极管显示器的制作方法至少包括：提供半导体外延层；将所述半导体外延层转移到暂时基板上，且所述暂时基板和所述半导体外延层通过透明胶材层键合；蚀刻所述半导体外延层，并在所述半导体外延层上沉积电极，形成微发光二极管；将所述微发光二极管和所述透明胶材层转移至显示基板上，且所述电极电性连接所述显示基板，所述透明胶材层位于所述微发光二极管相对于所述显示基板的一侧；图案化所述透明胶材层，以形成微透镜于所述微发光二极管上。通过本发明提供的一种微发光二极管显示器的制作方法，可提高显示面板的亮度。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，特别涉及一种微发光二极管显示器及制作方法。
背景技术
微发光二极管(包括Mini LED和Micro LED)显示器是新一代显示技术，相较于液晶显示器而言，具有亮度更高、发光效率更好和功耗更低的优点。
在微发光二极管显示面板的制备过程中，需采用刻蚀的方法去除暂时基板和微发光二极管之间的胶材层。其中，胶材层在去除时，需要通过干法蚀刻技术来完成，会对芯片的出光面造成一定的损伤，但若不去除胶材层，由于胶材层自身具有一定的吸光性，会影响芯片的亮度。
因此，如何消除胶材层对芯片亮度的影响是亟需解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种微发光二极管显示器及制作方法，旨在解决胶材层对芯片亮度的影响。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种微发光二极管的制造方法，包括：
提供半导体外延层；
将所述半导体外延层转移到暂时基板上，且所述暂时基板和所述半导体外延层通过透明胶材层键合；
蚀刻所述半导体外延层，并在所述半导体外延层上沉积电极，形成微发光二极管；
将所述微发光二极管和所述透明胶材层转移至显示基板上，且所述电极电性连接所述显示基板，所述透明胶材层位于所述微发光二极管相对于所述显示基板的一侧；以及
图案化所述透明胶材层，以形成微透镜于所述微发光二极管上。
上述的微发关二极管的制造方法，通过将透明胶材层蚀刻成微透镜，避免移除透明胶材层造成的外延损伤，且同时提高显示器的显示效果。
可选地，所述半导体外延层为红光外延。
可选地，将所述半导体外延层转移到暂时基板上的步骤包括：
在所述半导体外延层上形成第一透明胶材层；
在所述暂时基板上形成第二透明胶材层；
通过所述第一透明胶材层和所述第二透明胶材层将所述半导体外延层和所述暂时基板粘接。
可选地，在生长基板上生长所述半导体外延层，当所述半导体外延层与所述暂时基板键合后，移除所述生长基板。
可选地，移出所述生长基板的步骤包括：采用氨水、双氧水以及水配制成的腐蚀液对所述生长基板进行刻蚀，以移除生长基板。
可选地，将所述微发光二极管和所述透明胶材层转移至显示基板上的步骤包括：通过对位键合机台，将所述微发光二极管键合到所述显示基板上。
可选地，所述微发光二极管和所述显示基板通过键合金属层键合，且所述键合金属层的材料为金锡合金或金铟合金。
可选地，在将微发光二极管转移至所述显示基板上后，所述微发光二极管显示器的制作方法还包括将所述暂时基板剥离。
可选地，图案化所述透明胶材层的步骤包括：
在所述透明胶材层上形成图案化光阻层；
以所述图案化光阻层为掩膜，蚀刻所述透明胶材层；
其中，所述图案化光阻层包括圆形光阻层和环状光阻层，所述圆形光阻层位于中心，所述环状光阻层环绕所述圆形光阻层。
可选地，多个环状光阻层同心设置，且由内而外，所述环状光阻层的宽度逐渐减小。
基于同样的发明构思，本申请还提供一种微发光二极管显示器，包括：
显示基板；
多个微发光二极管，设置在所述显示基板上；以及
微透镜，设置在所述微发光二极管上，且所述透镜由透明胶材层蚀刻而成。
上述的微发光二极管，可避免移除透明胶材层造成的外延损伤，且同时提高显示器的显示效果，以及提高制造过程中的良率。
可选地，所述微透镜包括凸部和环形结构，所述环形结构环绕所述凸部。
可选地，所述凸部和所述环形结构在半导体外延层上的投影覆盖发光层。
可选地，所述凸部呈半球体设置，且所述环形结构和所述凸部同心设置。
可选地，所述微透镜呈菲涅尔的形貌设置，以实现聚光功能，进一步提高微发光二极管的亮度。
可选地，所述透明胶材层的材料为双苯环丁烯胶材，以实现芯片的转移，同时作为微透镜的原料，避免了移出透明胶材的步骤，进而避免对芯片的出光面的损伤。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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。
图1为本发明中一种微发光二极管显示器的制作方法流程图。
图2为本发明中一种半导体外延层结构图。
图3为本发明中在半导体外延层上生长透明胶材层的结构示意图。
图4为本发明中在暂时基板上生长透明胶材层的结构示意图。
图5为本发明中将半导体外延层转移至暂时基板的结构示意图。
图6为本发明中移除生长基板的结构示意图。
图7为本发明中第一凹部的结构示意图。
图8为本发明中第二凹部和第三凹部的结构示意图。
图9为本发明中钝化层的结构示意图。
图10为本发明中钝化层的开口的结构示意图。
图11为本发明中第一电极和第二电极的结构示意图。
图12为本发明中将微发光二极管转移至显示基板的示意图。
图13为本发明中移除暂时基板的示意图。
图14为本发明中光阻层的示意图。
图15为本发明中光阻层的俯视结构示意图。
图16为本发明中在微发光二极管上形成微透镜的结构示意图。
图17为本发明中微透镜为菲涅尔微透镜的形貌的掩膜形貌。
图18为本发明中微发光二极管显示器的结构示意图。
附图标记说明：
10生长基板；100a红色微发光二极管；100b绿色微发光二极管；100c蓝色微发光二极管；11半导体外延层；111第一半导体层；112发光层；113第二半导体层；114第一凹部；115第二凹部；116第三凹部；12第一透明胶材层；20暂时基板；21第二透明胶材层；22透明胶材层；23钝化层；231第一开口231；232第二开口232；233第一欧姆接触层；234第二欧姆接触层；235第一电极；236第二电极；237第一键合金属层；238第二键合金属层；30显示基板；301基底；302电路层，303平坦化层，304保护层，305保护基板；31光阻层；311圆形光阻层；312环状光阻层；32微透镜；321基底；322凸部；323环形结构。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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组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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图11以及图15所示，微发光二极管显示器可包括显示基板30以及设置在显示基板30上的多个微发光二极管，显示基板30上设置有驱动电路，用驱动微发光二极管工作。多个微发光二极管电性连接于驱动电路，且多个微发光二极管在显示基板30上呈矩阵排列，形成微发光二极管显示器的显示区域。在制造微发光微二极管显示器时，可将微发光二极管转移至显示基板30上，之后将暂时基板20以及暂时基板20和微发光二极管之间的胶材层去除，在去除胶材层时，可能会导致微发光二极管损伤。
基于此，本申请希望提供一种微发光二极管显示器及其制造方法，可避免微发光微二极管损伤，且可提高微发光二极管的亮度。
请参阅图1所示，本发明提供的微发光二极管显示器的制造方法包括以下步骤：
S1：提供一生长基板，并在生长基板上形成半导体外延层。
S2：将半导体外延层转移至暂时基板上。
S3：蚀刻半导体外延层，并在半导体外延层上沉积电极，形成微发光二极管。
S4：将微发光二极管转移至显示基板上。
S5：蚀刻微发光二极管上的透明胶材层，以形成微透镜于微发光二极管上。
请参阅图1至图2所示，在本发明一实施例中，在步骤S1中，半导体外延层11为红光外延，生长基板10的材料例如为砷化镓(GaAs)基板。在其他实施例中，当半导体外延层11为蓝光外延或绿光外延时，生长基板10可以为硅(Si)、碳化硅(SiC)、蓝宝石(Al2O3)等半导体基板材料，例如可以直接在蓝宝石衬底上生长，并在蓝宝石衬底上直接形成微发光二极管，并转移至显示基板上。
请参阅图1至图2所示，在本发明一实施例中，在步骤S1中，半导体外延层11可以包括依次生长的第一半导体层111、发光层112和第二半导体层113，即发光层112位于第一半导体层111上，第二半导体层113位于发光层112上。在本实施例中，第一半导体层111可以是掺有第一杂质的N型半导体层，或者是掺有第二杂质的P型半导体层，相对应的第二半导体层113可以是掺有第二杂质的P型半导体层，或者是掺有第一杂质的N型半导体层。第一杂质例如为施主杂质，第二杂质例如为受主杂质，根据所使用的半导体材料，第一杂质和第二杂质可以为不同的元素。在本实施例中，第一半导体层111和第二半导体层113可以为铝镓铟磷，第一杂质可以为硅(Si)或碲(Te)元素，第二杂质可以为镁(Mg)或锌(Zn)元素。在其他实施例中，第一半导体层111和第二半导体层113还可以是其他合适的材料形成。
请再参阅图2，在本发明一实施例中，发光层112是本征半导体层或低掺杂半导体层，发光层112掺杂浓度较相邻的同种掺杂类型的半导体层的更低，同时发光层112可以是量子阱发光层。在本实施例中，半导体外延层11例如发出红光，发光层112的材料为磷砷化镓(GaAsP)。在其他实施例中，发光层112可例如为发出不同光色波段的量子阱，发光层112的材料可选铟氮化镓(InGaN)、硒化锌(ZnSe)、铟氮化镓/氮化镓(InGaN/GaN)、铟氮化镓/氮化镓(InGaN/GaN)、磷化镓(GaP)、铝磷化镓(AlGaP)、铝砷化镓(AlGaAs)、磷化镓(GaP)等材料中的一种或多种。
请再参阅图1、图3和图4所示，在本发明一实施例中，步骤S2包括在半导体外延层11和/或暂时基板20上形成透明胶材层22。在本实施例中，透明胶材层22包括第一透明胶材层12和第二透明胶材层21，第一透明胶材层12位于半导体外延层11上，第二透明胶材层21位于暂时基板20上。其中，暂时基板20例如为蓝宝石基板。在形成第一透明胶材层12和第二透明胶材层21后，通过绑定机台将半导体外延层11和暂时基板20键合，且半导体外延层11和暂时基板20通过第一透明胶材层12和第二透明胶材层21粘接在一起。在本实施例中，如图5所示，第一透明胶材层12和第二透明胶材层21粘接在一起，形成一定厚度的透明胶材层22。在其他实施例中，可以仅在半导体外延层11上或者暂时基板20上形成一定厚度的透明胶材层22，并通过绑定机台将半导体外延层11和暂时基板20键合，且通过透明胶材层22粘合半导体外延层11和暂时基板20。其中，透明胶材层22的厚度例如为1～5倍的第二半导体层113厚度，具体例如为1～2倍的第二半导体层113厚度。透明胶材层22例如为双苯环丁烯(Benzo-Cyclo-Butene，BCB)胶材或其他透明胶材。在半导体外延层11和暂时基板20粘合后，还可以通过湿法蚀刻的方式将生长基板10移除。在本实施例中，如图5至图6所示，例如可以通过采用氨水、双氧水(H2O2)以及水(H2O)配制成的腐蚀液对生长基板10进行刻蚀，以移除生长基板。
请参阅图1以及图7至图10所示，在本发明一实施例中，将半导体外延层11转移至暂时基板20后，执行步骤S3，蚀刻半导体外延层11，并在半导体外延层11上沉积电极，形成微发光二极管。
具体的，请参阅图7所示，在本发明一实施例中，形成所述微发光二极管的过程包括在半导体外延层11一侧形成第一凹部114，第一凹部114的底部与第二半导体层113接触，且第一凹部114的底部与透明胶材层22具有一定的距离。在本实施例中，例如可以采用台面(MESA)蚀刻，以移除部分第一半导体层111、发光层112以及第二半导体层113，进而形成第一凹部114。
请参阅图7至图8所示，在本发明一实施例中，在形成第一凹部114后，在第一凹部114的一侧形成第二凹部115，在相对于第一凹部114的一侧形成第三凹部116。且第二凹部115和第三凹部116深度相同，第二凹部115和第二凹部115的底部与透明胶材层22接触。在本实施例中，例如可以采用台面(MESA)蚀，以刻移除部分第一半导体层111、发光层112以及第二半导体层113，进而形成第二凹部115和第三凹部116，其中第二凹部115和第三凹部116用于区分相邻的微发光二极管。
请参阅图8至图9所示，在本发明一实施例中，在形成第二凹部115和第三凹部116后，沉积钝化层23在第一半导体层111上，且钝化层23覆盖第一半导体层111、第一凹部114、第二凹部115以及第三凹部116。在一实施例中，钝化层23例如可以是氧化硅、氮化硅或磷硅玻璃等材料。在一些实施例中，钝化层23可作为保护层或封装体。
请参阅图10至图11所示，在本发明一实施例中，在形成钝化层23后，在钝化层23上形成第一开口231和第二开口232。其中，第一开口231位于第一半导体层111上，第二开口232位于第一凹部114的底壁上。并在第一开口231内沉积金属，以形成第一欧姆接触层233，以及在第二开口232内沉积金属，以形成第二欧姆接触层234。且第一欧姆接触层233的掺杂类型与第一半导体层111相同，例如为N型金属，第二欧姆接触层234的掺杂类型与第二半导体层113相同，例如为P型金属。掺杂的第一欧姆接触层233和第二欧姆接触层234可与电极和半导体层形成良好的欧姆接触。
请参阅图11所示，在本发明一实施例中，在形成第一欧姆接触层233和第二欧姆接触层234后，可以通过蒸镀和/或溅射技术，分别在第一半导体层111上沉积第一电极235，在第一凹部114内沉积第二电极236，且第一电极235和第二电极236等高。第一电极235与第一欧姆接触层233接触，在本实施例中，第一电极235为N型电极，且第一电极235的材料例如为锗和/或铜。第二电极236与第二欧姆接触层234接触，在本实施例中，第二电极236为P型电极，且第二电极236的材料例如为铍和/或铜。
请参阅图10至图11所示，在本发明一实施例中，在形成微发光二极管后，将微发光二极管以及位于暂时基板20和微发光二极管之间的透明胶材层22转移至显示基板30上。在本实施例中，显示基板30内设置有微发光二极管的驱动电路，在显示基板30表面设置有与驱动电路电性连接的接触点。在进行微发光二极管转移时，例如可以采用对位键合机台，将微发光二极管键合到显示基板30上。且可以通过键合金属层将微发光二极管键合到显示基板30上，键合金属层设置在电极和接触点之间，将微发光二极管和驱动电路电性连接，且键合金属层的材料例如为金锡合金(AuSn)或金铟合金(AuIn)。在本实施例中，键合金属层例如包括设置在第一电极235与显示基板30之间的第一键合金属层237，以及设置在第二电极236与显示基板30之间的第二键合金属层238。如图12至图13所示，在将微发光二极管与显示基板30键合后，可以通过激光剥离(Laser Lift Off，LLO)技术将暂时基板20剥离。
请参阅图1以及图12至图16示，在本发明一实施例中，在将微发光二极管转移至显示基板30后，在微发光二极管相对于显示面板的一侧，半导体外延层11上设置有透明胶材层22。此时，执行步骤S5，图案化透明胶材层22，以形成微透镜32于微发光二极管上。在本实施例中，微透镜32包括基底321以及设置在基底321中部的凸部322以及环绕凸部322的多个环形结构323，多个环形结构323之间以及凸部322与环形结构323之间形成间隙。
具体的，请参阅图14至图16所示，在本发明一实施例中，在透明胶材层22上形成图案化光阻层31。具体包括在透明胶材层22相对于微发光二极管的一侧涂覆光刻胶，并采用干蚀刻的方法去除需要形成的间隙上方的光刻胶，使涂覆的光刻胶图案化，以形成图案化的光阻层31，图案化的光阻层31用于定义环绕凸部322的多个环形结构323的位置。在本实施例中，光阻层31的中部设置有多个环形开口313，多个环形开口313将光阻层31分割，在光阻层31的中部形成圆形光阻层311，以及环绕圆形光阻层311的多个环状光阻层312。多个环状光阻层312套设在一起，且与圆形光阻层311同心设置。在一些实施例中，由内而外，环状光阻层312的宽度逐渐减小。
请参阅图14至图16所示，在本发明一实施例中，在形成图案化的光阻层31后，以图案化的光阻层31为掩膜，采用感应耦合等离子蚀刻的方法，蚀刻透明胶材层22，以形成微透镜32。微透镜32包括基底321、以及设置在基底321上的凸部322和环形结构323，且凸部322和环形结构323在半导体外延层11上的投影完全覆盖发光层112。在本实施例中，凸部322呈半球体设置，环状结构323与凸部322同心设置。值得说明的是，本发明并不限定环状结构323的具体形状，环状结构323可实现聚光效果即可。环状结构323的顶部可以例如呈圆形设置，也可以呈尖锐的三角形设置。
请参阅图14至图17所示，在本发明一具体实施例中，形成的微透镜32例如呈菲涅尔透镜的形貌。将透明胶材层22刻蚀出菲涅尔微透镜32的形貌的主要方法为：采用光刻机直接对需要形成菲涅尔透镜形貌的透明胶材层22上的光阻层31进行衍射曝光，形成菲涅尔波带片图样的图案化光阻层31，其中，光罩板上单个的菲涅尔波带片图样如图17所示。采用如图17所示的光阻层31为掩膜对透明胶材层22进行蚀刻，以在微发光二极管上形成呈菲涅尔透镜的形貌的微透镜32。
请参阅图18所示，在本发明一实施例中，微发光二极管显示器包括显示基板30以及设置在显示基板30上的多个微发光二极管，且所述微发光二极管上设置有微透镜32。显示基板30例如为薄膜晶体管阵列基板，例如包括基底以及设置在基底300上的电路层301，电路层301中具有多个薄膜晶体管，用于驱动微发光二极管。在本实施例中，显示基板30上例如设置有多个红色微发光二极管100a、绿色微发光二极管100b以及蓝色微发光二极管100c，每个微发光二极管为一个子像素，红色微发光二极管100a可形成一个红色子像素，绿色微发光二极管100b可形成一个绿色子像素，蓝色微发光二极管100c可形成一个蓝色子像素，且依次排列的红色微发光二极管100a、绿色微发光二极管100b以及蓝色微发光二极管电100c组成一个像素。在红色微发光二极管100a上方设置有如图15所示的微透镜，在绿色微发光二极管100b和蓝色微发光二极管100c可不设置微透镜32。
请参阅图18所示，在本发明一实施例中，在一个像素内，且在微发光二极管上以及相邻的微发光二极管之间，可通过曝光和显影工艺形成平坦化层303。在平坦化层303上还可以设置保护层304，保护层304设置在相邻像素之间以及像素上方。在保护层304上还可以设置保护基板305，保护基板305与保护层304键合形成密闭空腔，以保护内部的微发光二极管。
综上所示，本发明提供的一种微发光二极管显示器及其制造方法，在生长基板上生长半导体外延层，并通过在暂时基板和/或半导体外延层上形成透明胶材层，将半导体外延层粘合到暂时基板上，在暂时基板上蚀刻半导体外延层，并在半导体外延层上沉积电极，进而形成微发光二极管，再将微发光二极管以及透明胶材层转移至显示基板上，并将微发光二极管相对于显示基板一侧的透明胶材层蚀刻成微透镜，进而形成微发光二极管显示器。本发明提供的微发光二极管显示器及其制造方法，通过将粘合暂时基板和微发光二极管的透明胶材层蚀刻成微透镜，可避免移除透明胶材层是造成半导体外延层的损伤，同时形成的微透镜可提高显示效果。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种微发光二极管显示器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供半导体外延层；
将所述半导体外延层转移到暂时基板上，且所述暂时基板和所述半导体外延层通过透明胶材层键合；
蚀刻所述半导体外延层，并在所述半导体外延层上沉积电极，形成微发光二极管；
将所述微发光二极管和所述透明胶材层转移至显示基板上，且所述电极电性连接所述显示基板，所述透明胶材层位于所述微发光二极管相对于所述显示基板的一侧；以及
图案化所述透明胶材层，以形成微透镜于所述微发光二极管上。
2.如权利要求1所述的微发光二极管显示器的制作方法，其特征在于，所述半导体外延层为红光外延。
3.如权利要求1所述的微发光二极管显示器的制作方法，其特征在于，将所述半导体外延层转移到暂时基板上的步骤包括：
在所述半导体外延层上形成第一透明胶材层；
在所述暂时基板上形成第二透明胶材层；
通过所述第一透明胶材层和所述第二透明胶材层将所述半导体外延层和所述暂时基板粘接。
4.如权利要求1所述的微发光二极管显示器的制作方法，其特征在于，在将微发光二极管转移至所述显示基板上后，所述微发光二极管显示器的制作方法还包括将所述暂时基板剥离。
5.如权利要求1所述的微发光二极管显示器的制作方法，其特征在于，图案化所述透明胶材层的步骤包括：
在所述透明胶材层上形成图案化光阻层；
以所述图案化光阻层为掩膜，蚀刻所述透明胶材层；
其中，所述图案化光阻层包括圆形光阻层和环状光阻层，所述圆形光阻层位于中心，所述环状光阻层环绕所述圆形光阻层。
6.如权利要求5所述的微发光二极管显示器的制作方法，其特征在于，多个环状光阻层同心设置，且由内而外，所述环状光阻层的宽度逐渐减小。
7.一种微发光二极管显示器，其特征在于，包括：
显示基板；
多个微发光二极管，设置在所述显示基板上；以及
微透镜，设置在所述微发光二极管上，且所述透镜由透明胶材层蚀刻而成。
8.如权利要求7所述的微发光二极管显示器，其特征在于，所述微透镜包括凸部和环形结构，所述环形结构环绕所述凸部。
9.如权利要求8所述的微发光二极管显示器，其特征在于，所述凸部呈半球体设置，且所述环形结构和所述凸部同心设置。
10.如权利要求7所述的微发光二极管显示器，其特征在于，所述微透镜呈菲涅尔透镜的形貌设置。
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Legal Events
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| 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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