CN114709319A - 色转换结构制作方法、色转换结构、晶粒制作方法及晶粒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种色转换结构制作方法，在往多孔结构的孔洞中填充量子点获得填充有量子点的多孔结构之后，蚀刻多孔结构形成间隙设置的多个色转换区域，然后再在蚀刻后的多孔结构上覆盖包覆色转换区域的保护层，实现提前将各个色转换区域保护起来，在后续需要制作成包含有色转换区域的晶粒时，可以沿色转换区域之间的间隙切割色转换结构，能够避免因为切割导致的量子点裸露，而影响最终发光效果。同时，本发明还提供一种采用该制作方法制成的色转换结构、晶粒制作方法及晶粒。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种色转换结构制作方法、色转换结构、晶粒制作方法及晶粒。
背景技术
量子点(quantum dot，简称QD)材料由于其优异的光电特性，具有色纯度高、发光颜色可调和荧光量子产率高等特点，目前，量子点材料的显示应用主要是基于其色转换特性，通常，用紫外光或蓝光作为激发源，将绿光、红光量子点作为转换层材料获得所需的绿光或红光，从而可以实现全彩显示。
目前，利用量子点制成的色转换结构，一般是将整个色转换结构整体键合在设有多个发光芯片的晶圆的出光侧进行使用。然而，当需要制成包含有色转换结构的单颗晶粒时，需要切割色转换结构和晶圆。在切割色转换结构的过程中，会面临量子点保护的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够避免制成的色转换结构因为切割导致量子点裸露的色转换结构制作方法，采用该制作方法制成的色转换结构、晶粒制作方法及晶粒。
为实现上述目的，本发明提供了一种色转换结构制作方法，包括：
提供具有多个孔洞的多孔结构；
往所述多孔结构的孔洞中填充量子点，获得填充有量子点的多孔结构；
蚀刻填充有量子点的多孔结构，形成间隙设置的多个色转换区域，所述色转换区域包含有量子点；
在蚀刻后的多孔结构上覆盖包覆所述多个色转换区域的保护层。
在一些实施例中，所述多孔结构包括第一层和设于所述第一层上的第二层，所述第二层具有所述多个孔洞；所述蚀刻填充有量子点的多孔结构，形成间隙设置的多个色转换区域，包括：蚀刻所述第二层，形成间隙设置的通过所述第一层连接的多个色转换区域；所述在蚀刻后的多孔结构上覆盖包覆所述多个色转换区域的保护层，包括：在蚀刻后的第二层覆盖包覆所述多个色转换区域及所述色转换区域之间的间隙的保护层。
在一些实施例中，所述往所述多孔结构的孔洞中填充量子点，获得填充有量子点的多孔结构，包括：往所述多孔结构的孔洞中注入量子点溶液；固化注入所述多孔结构的孔洞中的量子点溶液，获得填充有量子点的多孔结构。
在一些实施例中，在往所述多孔结构的孔洞中注入量子点溶液之前，还包括：对所述多孔结构进行干燥处理；和/或清理所述多孔结构的表面上和/或所述孔洞内的污渍。
在一些实施例中，所述对所述多孔结构进行干燥处理包括：将所述多孔结构在真空环境下烘烤预设时长，烘干所述多孔结构中的水汽。
在一些实施例中，所述清理所述多孔结构的表面上和/或所述孔洞内的污渍包括：将所述多孔结构置于等离子体环境中预设时长，通过等离子体清理所述多孔结构的表面上和所述孔洞内的污渍。
为实现上述目的，本发明还提供了一种色转换结构，用于设置在发光芯片的出光面，以将所述发光芯片发出的光转换为目标光色，所述色转换结构采用如上所述的制作方法制成。
为实现上述目的，本发明还提供了一种晶粒制作方法，包括：
采用如上所述的制作方法制成色转换结构；
提供晶圆，所述晶圆包括衬底和芯片结构层；
切割所述晶圆，将所述芯片结构层分割为多个发光芯片；
剥离所述晶圆的衬底；
将所述色转换结构覆有保护层的一侧与剥离所述衬底后的晶圆的出光面键合，制成包含有色转换结构的发光组件；
沿所述色转换结构的色转换区域之间的间隙切割所述发光组件，获得包含有至少一个所述色转换区域和发光芯片的晶粒。
在一些实施例中，所述衬底和芯片结构层之间具有U-GaN层；所述切割所述晶圆，将所述芯片结构层分割为多个发光芯片，包括：切割所述晶圆，将所述芯片结构层分割为通过所述U-GaN层连接的多个发光芯片；所述将所述色转换结构覆有保护层的一侧与剥离所述衬底后的晶圆的出光面键合，包括：利用键合胶将所述色转换结构覆有保护层的一侧与剥离所述衬底后的晶圆的U-GaN层键合。
为实现上述目的，本发明还提供了一种晶粒，所述晶粒采用如上所述的制作方法制成。
与现有技术相比，本发明在往多孔结构的孔洞中填充量子点获得填充有量子点的多孔结构之后，蚀刻多孔结构形成间隙设置的多个色转换区域，然后再在蚀刻后的多孔结构上覆盖包覆色转换区域的保护层，实现提前将各个色转换区域保护起来，在后续需要制作成包含有色转换区域的晶粒时，可以沿色转换区域之间的间隙切割色转换结构，能够避免因为切割导致的量子点裸露，而影响最终发光效果。
附图说明
图1至图11为本发明一实施例晶粒制作方法的过程示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的内容、构造特征、所实现目的及效果，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下，结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明：
请参阅图1至图11，本发明一实施例提供的晶粒制作方法，包括色转换结构制作步骤、发光芯片制作步骤及键合切割步骤，其中，色转换结构制作步骤包括以下步骤S11至步骤S14，发光芯片制作步骤包括以下步骤S21至步骤S23，键合切割步骤包括以下步骤S31至步骤S33，即是，该实施例的晶粒制制作方法包括以下步骤S11-S14、S21-S23及S31-S33。
色转换结构制作步骤：
S11，提供具有多个孔洞的多孔结构1，如图1所示，其中，图1中(a)为多孔结构1的俯视图，(b)为多孔结构1的侧视图。
其中，多孔结构1可以是片状结构件，例如两层结构，包括第一层11和设于第一层11上的第二层12，第二层12具有多个孔洞。其中，第一层11可以例如为蓝宝石衬底，第二层12可以例如为GaN外延层等，孔洞可以是通孔。
多孔结构1也可以是单层结构，例如，具有多个孔洞的蓝宝石衬底，多个孔洞可以是盲孔。
S12，往多孔结构1的孔洞中填充量子点，获得填充有量子点的多孔结构1’，如图2所示，其中，图2中(a)为填充量子点后多孔结构1’的俯视图，(b)为填充量子点后多孔结构1’的侧视图。填充量子点之后，多孔结构1’变为均匀的墨色。
量子点可以是将发光芯片发出的光线转换为红光的量子点，可以是将发光芯片发出的光线转换为绿光的量子点等。
可以是往多孔结构1的孔洞中注入含有量子点的量子点溶液，然后固化注入多孔结构1的孔洞中的量子点溶液，从而获得填充有量子点的多孔结构1’。
可以是将多孔结构1浸入装有量子点溶液的容器中，使多孔结构1中的孔洞全部浸没在量子点溶液中；然后使容器离心转动产生朝向多孔结构1的孔洞开口的离心力，借由离心力使容器中的量子点溶液朝孔洞流动注入孔洞中。
可以是在多孔结构1暴露出孔洞的表面布置量子点溶液，然后将布置了量子点溶液的多孔结构1置于旋涂机中，通过旋涂工艺使量子点溶液均匀扩散铺展至多孔结构1的孔洞中。
还可以是在多孔结构1暴露出孔洞的表面布置量子点溶液，然后将多孔结构1放入真空腔体，然后抽真空至预设真空度(如小于-100kPa)并保持该预设真空度第四时长(如5-15分钟)，使量子点溶液慢慢渗入孔洞中。
可以是将注入有量子点溶液的多孔结构1’在真空环境下以第一温度(如80℃-100℃)烘烤第一时长(如10分钟-15分钟)，烘干多孔结构1’中量子点溶液的溶剂，从而实现固化量子点溶液。
在往多孔结构1的孔洞中注入量子点溶液的一些实施例中，在注入量子点溶液之前，还对多孔结构1作预处理，包括对多孔结构1进行干燥处理和/或清理多孔结构1的表面上和/或孔洞内的污渍。
可以是将多孔结构1在真空环境下以第二温度(如80℃-100℃)烘烤第二时长(如13分钟-17分钟)，实现烘干多孔结构1中的水汽，同时，真空烘烤还可以抽走孔洞中的气体，有助于后续步骤中量子点溶液注入孔洞。
可以是将多孔结构1置于等离子体环境中第三时长(如10分钟-15分钟)，通过等离子体清理多孔结构1的表面上和孔洞内的污渍，使得后续步骤中量子点溶液能够更好地注入孔洞中。等离子体可以为通过氩气和氧气产生，氩气和氧气的体积比例可以为Ar:O2＝50:10-10:10，在多孔结构1采用相对惰性的材料时，例如，氮化镓，采用Ar/O2可以对多孔结构1的表面进行活化。
S13，蚀刻填充有量子点的多孔结构1’，形成间隙设置的多个色转换区域2，色转换区域2包含有量子点，如图3所示，其中，图3中(a)为蚀刻后的多孔结构1”的俯视图，(b)为蚀刻后的多孔结构1”的侧视图。
可以是采用ICP(inductively coupled plasma，电感耦合等离子体)刻蚀技术蚀刻填充有量子点的多孔结构1’，形成间隙设置的多个色转换区域2。
在一些多孔结构1包括第一层11和设于第一层11上的第二层12，第二层12具有多个孔洞的实施例中，采用ICP刻蚀技术蚀刻第二层12，形成间隙设置的通过第一层11连接的多个色转换区域2。
S14，在蚀刻后的多孔结构1”上覆盖包覆多个色转换区域2的保护层3，获得色转换结构，如图4所示，其中，图4中(a)为色转换结构的俯视图，(b)为色转换结构的侧视图。
可以使用ALD(Atomic layer deposition)沉积氧化铝保护层3，氧化铝保护层3的厚度可以例如为100纳米-300纳米，通过氧化铝保护层3保护孔洞中的量子点。
在一些多孔结构1包括第一层11和设于第一层11上的第二层12，第二层12具有多个孔洞，蚀刻第二层12形成间隙设置的通过第一层11连接的多个色转换区域2的实施例中，在蚀刻后的第二层12覆盖包覆多个色转换区域2及色转换区域2之间的间隙的保护层。
发光芯片制作步骤：
S21，提供晶圆4，晶圆4包括依次设置的衬底41、U-GaN层42以及芯片结构层43，如图5所示，其中，图5中(a)为晶圆4的俯视图，(b)为晶圆4的侧视图。
其中，芯片结构层43可以是对应于制成倒装芯片的结构。在一些实施例中，芯片结构层43可以是包括依次层叠在U-GaN层42的N型外延层、发光层、P型外延层等，其中，N型外延层、P型外延层可以是分别制作有N型电极、P型电极，也可以是还未制作N型电极、P型电极。
S22，切割晶圆4，将芯片结构层43分割为通过U-GaN层42连接的多个发光芯片5，如图6所示。
可以是仅切割芯片结构层43，不切割U-GaN层42及衬底41，此时，切割深度为等于或接近于发光芯片5的厚度。也可以是不仅切割芯片结构层43，还切割U-GaN层42，但不切断U-GaN层42，以可以通过U-GaN层42连接多个发光芯片5，此时，切割深度大于发光芯片5的厚度但不超过发光芯片5的厚度与U-GaN层42的厚度之和。
在一些实施例中，发光芯片5的厚度为6微米-8微米，U-GaN层42的厚度为3微米-4微米。
S23，剥离晶圆4的衬底41。
可以是采用具有粘胶层62的支撑板61，通过粘胶层62将支撑板61与多个发光芯片5远离U-GaN层42的一面键合，如图7所示；然后，剥离晶圆4的衬底41，剥离衬底41后剩余的结构如图8所示。在剥离衬底41之前，先采用具有粘胶层62的支撑板61与发光芯片5键合，可以防止在剥离衬底41的过程中发光芯片5散落。
可以是采用激光剥离技术等剥离晶圆4的衬底41，例如，使用240纳米-360纳米的激光照射U-GaN层42与衬底41的界面处(U-GaN层42与衬底41之间还具有缓冲层，激光剥离时激光的能量作用于缓冲层)，将衬底41与U-GaN层42分离开，从而将衬底41从晶圆4上剥离。
在上述实施例的步骤S22中，切割晶圆4时，不切割或不切透U-GaN层42，实现通过U-GaN层42连接切割获得的多个发光芯片5，在后续步骤S31中利用键合胶7将色转换结构覆有保护层3的一侧与剥离衬底41后的晶圆4的U-GaN层42键合时，由于U-GaN层42间隔在键合胶7与粘胶层62之间，可以避免键合胶7与粘胶层62从发光芯片5之间的间隙接触到而导致键合胶7与粘胶层62粘合，导致粘胶层62无法撕除。
当然，在一些实施例中，在步骤S22中，切割晶圆4时，也可以是切透U-GaN层42，此时，通过衬底41连接多个发光芯片5。
键合切割步骤：
S31，利用键合胶7将色转换结构覆有保护层3的一侧与剥离衬底41后的晶圆4的U-GaN层42键合，制成包含有色转换结构的发光组件，如图9所示。
S32，去除支撑板61、粘胶层62，并从色转换结构不具有孔洞的一侧对色转换结构进行减薄，获得的结构如图10所示。
在制作色转换结构的多孔结构1包括有第一层11和具有孔洞的第二层12(如图1所示)的一些实施例中，将第二层12由原本例如600微米-850微米的厚度减薄至例如80微米-100微米的厚度，以减小所制成的晶粒的厚度。
S33，沿色转换结构的色转换区域2之间的间隙，如图11中所示的切割线L切割发光组件，获得包含有一个色转换区域2和一个发光芯片5的晶粒。
在图11所示实施例中，获得的每一晶粒仅包括有一个色转换区域2和一个发光芯片5，在一些实施例中，也可以是一晶粒包括有两个色转换区域2和两个发光芯片5，还可以是一晶粒包括有三个色转换区域2和三个发光芯片5等。
综上，本发明在往多孔结构1的孔洞中填充量子点获得填充有量子点的多孔结构1’之后，蚀刻多孔结构1’形成间隙设置的多个色转换区域2，然后再在蚀刻后的多孔结构1”上覆盖包覆色转换区域2的保护层3，实现提前将各个色转换区域2保护起来，在后续需要制作成包含有色转换区域2的晶粒时，可以沿色转换区域2之间的间隙切割色转换结构，能够避免因为切割导致的量子点裸露，而影响最终发光效果。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，均属于本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种色转换结构制作方法，其特征在于，包括：
提供具有多个孔洞的多孔结构；
往所述多孔结构的孔洞中填充量子点，获得填充有量子点的多孔结构；
蚀刻填充有量子点的多孔结构，形成间隙设置的多个色转换区域，所述色转换区域包含有量子点；
在蚀刻后的多孔结构上覆盖包覆所述多个色转换区域的保护层。
2.如权利要求1所述的色转换结构制作方法，其特征在于，所述多孔结构包括第一层和设于所述第一层上的第二层，所述第二层具有所述多个孔洞；
所述蚀刻填充有量子点的多孔结构，形成间隙设置的多个色转换区域，包括：
蚀刻所述第二层，形成间隙设置的通过所述第一层连接的多个色转换区域；
所述在蚀刻后的多孔结构上覆盖包覆所述多个色转换区域的保护层，包括：
在蚀刻后的第二层覆盖包覆所述多个色转换区域及所述色转换区域之间的间隙的保护层。
3.如权利要求1或2所述的色转换结构制作方法，其特征在于，所述往所述多孔结构的孔洞中填充量子点，获得填充有量子点的多孔结构，包括：
往所述多孔结构的孔洞中注入量子点溶液；
固化注入所述多孔结构的孔洞中的量子点溶液，获得填充有量子点的多孔结构。
4.如权利要求3所述的色转换结构制作方法，其特征在于，在往所述多孔结构的孔洞中注入量子点溶液之前，还包括：
对所述多孔结构进行干燥处理；和/或
清理所述多孔结构的表面上和/或所述孔洞内的污渍。
5.如权利要求4所述的色转换结构制作方法，其特征在于，所述对所述多孔结构进行干燥处理包括：
将所述多孔结构在真空环境下烘烤预设时长，烘干所述多孔结构中的水汽。
6.如权利要求4所述的色转换结构制作方法，其特征在于，所述清理所述多孔结构的表面上和/或所述孔洞内的污渍包括：
将所述多孔结构置于等离子体环境中预设时长，通过等离子体清理所述多孔结构的表面上和所述孔洞内的污渍。
7.一种色转换结构，用于设置在发光芯片的出光面，以将所述发光芯片发出的光转换为目标光色，其特征在于，所述色转换结构采用如权利要求1至6任一项所述的制作方法制成。
8.一种晶粒制作方法，其特征在于，包括：
采用如权利要求1至6任一项所述的制作方法制成色转换结构；
提供晶圆，所述晶圆包括衬底和芯片结构层；
切割所述晶圆，将所述芯片结构层分割为多个发光芯片；
剥离所述晶圆的衬底；
将所述色转换结构覆有保护层的一侧与剥离所述衬底后的晶圆的出光面键合，制成包含有色转换结构的发光组件；
沿所述色转换结构的色转换区域之间的间隙切割所述发光组件，获得包含有至少一个所述色转换区域和发光芯片的晶粒。
9.如权利要求8所述的晶粒制作方法，其特征在于，所述衬底和芯片结构层之间具有U-GaN层；
所述切割所述晶圆，将所述芯片结构层分割为多个发光芯片，包括：
切割所述晶圆，将所述芯片结构层分割为通过所述U-GaN层连接的多个发光芯片；
所述将所述色转换结构覆有保护层的一侧与剥离所述衬底后的晶圆的出光面键合，包括：
利用键合胶将所述色转换结构覆有保护层的一侧与剥离所述衬底后的晶圆的U-GaN层键合。
10.一种晶粒，其特征在于，所述晶粒采用如权利要求8或9所述的制作方法制成。
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