CN212907775U - 一种半导体结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种半导体结构。其包括第一临时衬底；设置于第一临时衬底上的粘接层，粘接层被目标激光照射后分解；粘性溶解层，粘性溶解层设置于粘接层上，直接与粘接层接触，且能够被目标溶剂所溶解；以及芯片主体，粘性溶解层设置于芯片主体的出光侧；当第一临时衬底被目标激光剥离之后，可以通过目标溶剂溶解粘性溶解层，以使粘接层从半导体结构上脱离。在微型发光芯片制作时，能够借助简单的步骤将半导体结构上残留的粘接层完全去除，有利于避免残留的粘接层对微型发光芯片的光造成阻挡，利用提升最终制作的微型发光芯片的出光质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及微型发光芯片领域，尤其涉及一种半导体结构。
背景技术
微型发光二极管(Micro-LED)是新一代的显示技术。与现有的液晶显示相比具有更高的光电效率，更高的亮度，更高的对比度，以及更低的功耗，且还能结合柔性面板实现柔性显示。
现有技术，通过在生长基板上生长出外延层，将外延层转移到基板上进行加工和构造以制造出微型发光二极管芯片，再将微型发光二极管芯片转移至最终的基板上。然而，现有的制造方式在一些情况下会导致微型发光二极管芯片存在着出光效果不理想的问题。
因此，如何保证微型发光二极管芯片的出光质量是亟需解决的问题。
实用新型内容
鉴于上述相关技术的不足，本申请的目的在于提供一种半导体结构，旨在解决现有的微型发光二极管芯片在一些情况下存在着出光效果不理想的问题。
一种半导体结构，包括：
第一临时衬底；
设置于所述第一临时衬底上的粘接层，所述粘接层被目标激光照射后分解；
粘性溶解层，所述粘性溶解层设置于所述粘接层上，直接与所述粘接层接触，且能够被目标溶剂所溶解；
以及芯片主体，所述粘性溶解层设置于所述芯片主体的出光侧。
上述半导体结构，通过在粘接层与芯片主体之间设置有粘性溶解层，该粘性溶解层可以被目标溶剂所溶解，因此，使用上述半导体结构进行微型发光芯片制作时，仅需要使用目标溶剂即可将粘接层完全去除，简单可靠，由于粘接层能够被容易且可靠的去除，因而有利于避免粘接层的残留对微型发光芯片的光阻挡，利于提升最终制作出的微型发光芯片的出光质量。
可选地，所述芯片主体包括：
第一半导体层；
多量子阱发光层，设置于所述第一半导体层上；
第二半导体层，设置于所述多量子阱发光层上；
电流扩散层，设置于所述第二半导体层上，且所述粘性溶解层设于所述电流扩散层上。
可选地，所述芯片主体还包括：
第一电极，设置于所述第一半导体层上，并远离所述粘接层；
第二电极，设置于所述电流扩散层上，并远离所述粘接层，所述电流扩散层的面积大于所述第一半导体层、多量子阱发光层以及第二半导体层的任一者，所述第二电极通过所述电流扩散层与所述第二半导体层实现电连接。
可选的，所述第一临时衬底为蓝宝石衬底，所述粘接层包括苯并环丁烯材料。
可选的，所述粘性溶解层的面积不小于所述芯片主体的出光侧的面积，且所述芯片主体的出光侧完全与所述粘性溶解层接触。
芯片主体的出光侧完全与粘性溶解层解除，进一步避免粘接层的材料与芯片主体的出光侧直接粘附。
可选的，所述粘性溶解层的粘性不小于所述粘接层的粘性。
使用粘性不小于粘接层的材料作为粘性溶解层，避免半导体结构整体的强度下降。
可选的，所述目标溶剂为水，所述粘性溶解层为水溶性材料。
粘性溶解层使用水溶性的材料，只需要使用水即可实现对于粘接层的清除，并且由于在一些生产过程中，本身就需要对微型发光芯片或设置有微型发光芯片的基板进行清洗，通过一般的清洗即可将残留的粘接层去除，更有利于简单可靠的清除残留的粘接层。
可选的，所述粘性溶解层包括水凝胶材料。
可选的，所述粘性溶解层包括水溶性纤维素材料。
可选的，所述水溶性纤维素材料包括羟基纤维素，羧基纤维素，羰基纤维素中的至少一种。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的现有技术中的半导体结构的示意图；
图2为本实用新型实施例提供的半导体结构的一种示意图；
图3为本实用新型实施例提供的半导体结构的另一种示意图；
图4为本实用新型实施例提供的半导体结构的又一示意图；
图5为本实用新型另一可选实施例提供的半导体结构的一种示意图；
图6为本实用新型另一可选实施例提供的半导体结构的另一种示意图；
图7为本实用新型又一可选实施例提供的微型发光芯片制作的流程图；
图8-a为本实用新型又一可选实施例提供的外延基板的结构示意图；
图8-b为图8-a的外延基板上设置粘接溶解层的结构示意图；
图8-c为图8-b转移到第一临时衬底后的结构示意图；
图8-d为图8-c去除生长基板后的结构示意图；
图8-e为图8-d形成电极后的结构示意图；
图8-f为图8-e转移到第二临时衬底后的结构示意图；
图8-g为图8-f将第一临时衬底剥离后的结构示意图；
附图标记说明：
1-第一临时衬底；2-粘接层；3-芯片主体；31-第一半导体层；32-多量子阱发光层；33-第二半导体层；34-电流扩散层；35第一电极；36-第二电极；4-粘接溶解层；5-生长基板；6-临时键合胶；7-第二蓝宝石基板。
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。
现有技术中，微型发光二极管芯片在一些情况下由于制作时覆盖在出光侧的粘接层容易残留并难以被清除干净，制成的微型发光二极管芯片存在着出光效果不理想的问题。
基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
实施例：
为使本实用新型的半导体结构更清楚，请参见图1，为一种现有技术中的半导体结构，其包括：第一临时衬底1、粘接层2以及芯片主体3，粘接层2设置在临时衬底与芯片主体3之间，并直接与第一临时衬底1和芯片主体3接触。使用现有技术的上述半导体结构生产微型发光芯片时，将第一临时衬底1使用激光进行剥离，由于激光的冲击，粘接层2碳化并分解，但同时，粘接层2也十分容易出现残留或去胶不完全的情况。
本实施例提供一种半导体结构，如图2所示，包括：
第一临时衬底1；
设置于第一临时衬底1上的粘接层2，粘接层2被目标激光照射后分解；
粘性溶解层4，粘性溶解层4设置于粘接层2上，直接与粘接层2接触，且能够被目标溶剂所溶解；
以及芯片主体3，粘性溶解层4设置于芯片主体3的出光侧；
粘接层2具有粘性，其用于实现第一临时衬底1与芯片主体3的组合，但应当理解的是，本实施例在粘接层2与芯片主体3之间还设置有粘性溶解层4，需要说明的是，该粘性溶解层4也具备一定的粘性，至少能够保证芯片主体3与粘接层2以及第一临时衬底1之间的粘合稳定，在后续的生产过程中不脱落。
粘接层2可被目标激光所分解，这里的目标激光即指能够将粘接层2分解的激光，粘接层2的材料对特殊波段的激光进行吸收，材料吸收光子能量，从而电子跃迁至激态，最终分解；或者，通过激光的物理冲击，使得粘接层2分解。
其中，当第一临时衬底1被目标激光剥离之后，通过目标溶剂溶解粘性溶解层4，以使得粘接层2从芯片主体上脱离。在例如上述的使用目标激光将第一临时衬底1进行剥离的过程中，粘接层2均有可能产生残留，尤其是通过激光的物理冲击，使得粘接层2分解时，一些材质的粘接层2可能会发生碳化，残留的粘接层2在现有技术中难以去除。而通过粘性溶解，可以使用目标溶剂对其进行溶解，粘接层2附着在粘性溶解层4上，当粘性溶解层4被溶解，粘接层2游离到目标溶剂中，残留的粘接层2被完全去除。可以理解的是，该目标溶剂不与半导体结构中的其他层发生反应或溶解。
可见，使用本实施例的半导体结构进行微型发光芯片的制作，有利于完全去除粘接层2，避免残留，从而使得微型发光芯片的出光不被阻挡，提升出光质量以及最终的显示效果。
还应当说明的是，本实施例中的芯片主体3并不限于如图2中的形状，芯片主体3在生产的不同阶段会发生改变，例如被雕刻为需要的形状。
在一些实施方式中，如图3，芯片主体3包括：
第一半导体层31；
多量子阱发光层32，设置于第一半导体层31上；
第二半导体层33，设置于多量子阱发光层32上，即多量子阱发光层32位于第一半导体层31以及第二半导体层33之间，多量子阱发光层32的光线向第二半导体层33所在一侧发出；
电流扩散层34，设置于第二半导体层33上，且粘性溶解层4设置在该电流扩散层34上；
还应当注意的是，芯片主体3的各部分不被目标溶剂所溶解并且不与目标溶剂发生反应。
本实施例中出光侧即利用该半导体结构形成微型发光器件之后发出光线的一侧，在上述实施方式中，多量子阱发光层32向第二半导体层33以及电流扩散层34的方向发出光线，因而，设置有第二半导体层33以及电流扩散层34的一侧为芯片主体3的出光侧。粘性溶解层4与设置在芯片主体3出光侧的最外层的电流扩散层34相粘接。对于本实施例所应用的半导体结构，粘性溶解层4、粘接层2以及第一临时衬底1设置在芯片主体3的出光侧。
在一些实施方式中，如图4，芯片主体3还包括：
第一电极35，设置于第一半导体层31上，并远离粘接层2的一侧；
第二电极36，设置于电流扩散层34上，并远离粘接层2的一侧，所述电流扩散层34的面积大于第一半导体层31、多量子阱发光层32以及第二半导体层33中的任一者，所述第二电极36通过所述电流扩散层34与所述第二半导体层33实现电连接。
可见，本实施例中的芯片主体3可以被设置为多种需要的结构。最终所制作出的微型发光芯片包括了芯片主体3的各个部分，而半导体结构中的其余部分则可能在后续制作的过程中被去除。
一些实施方式中，第一临时衬底1为蓝宝石衬底，粘接层2包括苯并环丁烯材料，实际生产中也可称BCB胶。特殊波段的激光透过蓝宝石衬底聚焦到苯并环丁烯材料上，苯并环丁烯最终分解，在实际应用中，由于苯并环丁烯对于激光的吸收较差，因而使用苯并环丁烯材料作为粘接层2时，激光剥离的实质是激光通过物理冲击使苯并环丁烯材料碳化而分解，这样会容易出现残胶或去胶不完全的情况。而在本实施例中，通过设置粘性溶解层4，很好的避免了上述残胶或去胶不完全的情况。
在一些实施方式中，粘性溶解层的粘性不小于粘接层的粘性，本实施例中，在粘接层与芯片主体上设置了粘性溶解层，使用粘性不小于粘接层的材料作为粘性溶解层，避免半导体结构整体的强度下降，保证在制作过程中粘性溶解层不会与粘接层发生脱落等情况出现。
在一些实施方式中，可使用水溶性材料形成粘性溶解层4，此时的目标溶剂则是水，这里的水可以是一般的水，也可以是溶解有其他功能的物质但不影响或不太影响粘性溶解层4的溶解性的功能溶液，且功能溶液也不会与半导体结构中的物质产生反应。
作为具体的示例，粘性溶解层4包括水凝胶材料，进一步的示例，可选例如聚乙烯醇、聚乙二醇等材料的水凝胶或其他可溶于水的水凝胶。
还作为一种示例，粘性溶解层4包括水溶性纤维素材料，进一步的示例，可选羟基纤维素，羧基纤维素，羰基纤维素等纤维素中的至少一种，可以是任意一种，也可以是几种，例如包括但不限于羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羰甲基纤维素等。
通过使用水溶性材料形成粘性溶解层4，可以使得目标溶剂可以为水，由于在一些实际的生产应用中，很可能本身就会用到水对微型发光芯片或设置有微型发光芯片的基板进行清洗，因此，在这些应用场景下，不需要额外的对粘接层2的去除步骤，粘接层2的残留部分在后续生产过程中很自然的被清除干净。同时，使用水溶性材料形成粘性溶解层4，水作为目标溶剂，水不容易与半导体结构的各种材料发生难以预料的反应，也不容易对其他生产环节造成影响，因而稳定可靠。
本实施例的半导体结构，包括第一临时衬底，设置于第一临时衬底上的粘接层，设置于粘接层上且直接与粘接层接触的粘性溶解层以及芯片主体，通过设置在粘接层与芯片主体之间的粘性溶解层，使得当第一临时衬底被所述目标激光剥离之后，可以使用目标溶剂很容易的溶解掉粘性溶解层以清除残留的粘接层，使用本实施例的半导体结构进行微型发光芯片的制作有利于避免粘接层的残留对微型发光芯片的光阻挡，因而利于提升最终制作出的微型发光芯片的出光质量。
本实用新型另一可选实施例：
本实施例中，通过一具体的示例对本实用新型的半导体结构作进一步说明。请参见图5，为本实施例中提供的半导体结构的示意图。
半导体结构从下至上依次包括蓝宝石衬底，涂敷于蓝宝石衬底上的BCB胶(即苯并环丁烯材料)，聚乙烯醇水凝胶，ITO(Indium tin oxide，氧化铟锡，简称：ITO)层，P型半导体层，多量子阱发光层以及N型半导体层。本实施例中以第一半导体层为N型半导体层，第二半导体层为P型半导体层，电流扩散层可使用ITO等透明的电流扩散材料作为一具体的示例。还作为示例，N型半导体层可为Mg-GaAs材料，P型半导体层可为Si-AlGalnp材料，即最终制作的微型发光芯片为一种红光微型发光芯片。应当理解的是，只要具有类似的需要去除的粘接层的结构，本实施例的半导体结构还可适用于各种类型的微型发光芯片。
BCB胶可被目标激光照射而分解。在后续分离蓝宝石衬底时，特殊波段的激光透过蓝宝石衬底聚焦到苯并环丁烯材料上，苯并环丁烯最终分解，在实际应用中，由于苯并环丁烯对于激光的吸收较差，因而使用苯并环丁烯材料作为粘接层时，激光剥离的实质是激光通过物理冲击使苯并环丁烯材料碳化而分解。
在另一示例中，参见图6，电流扩散层的面积大于N型半导体层、多量子阱发光层以及P型半导体层的任一者，也就是说，电流扩散层至少有一部分表面是暴露出的。在该示例中，芯片主体还包括N型电极，N型电极设置在N型半导体层上，远离粘接层的一侧；P型电极，P型电极设置在P型半导体层上，同样在远离粘接层的一侧，具体的，P型电极设置在电流扩散层暴露出的表面上。N型电极与P型电极构成微型发光芯片的两极，对于制作出的微型发光芯片，这两极可被贴装到目标基板上。应当理解的是，本示例中的N型电极与P型电极的顶面齐平，但在其他实施方式中，也可以不齐平。
可以理解的是，如图6所示例的半导体结构，也可视为是图5中的半导体结构设置了两个电极后的产物。可见，本实施例中所提供的半导体结构上的芯片主体并不局限于上述的示例，在具体应用时，只要思路与本实用新型一致，一些情况下的其他形状或结构的芯片主体也可适用。
本实用新型又一可选实施例：
为了便于进一步理解本实用新型的半导体结构，本实施例中结合形成上述半导体结构的具体过程，以及使用上述半导体结构而进行微型发光芯片制作的具体过程，对本实用新型的半导体结构继续进行说明：
参加图7，示出微型发光芯片的一部分制作过程；
S701、获取外延基板；
本实施例在结合上一实施例的基础上，同样以制作红光微型发光芯片作为示例，请参见图8-a，为一种制作红光微型发光芯片的外延基板。该外延基板从下至上依次包括生长基板5，电流扩散层34，第二半导体层33，多量子阱发光层32以及第一半导体层31，其中，生长基板5可为GaAs材料，与上一实施例一致，第一半导体层31为N型半导体层，第二半导体层33为P型半导体层，N型半导体层可为Mg-GaAs材料，P型半导体层可为Si-AlGalnp材料。
S702、设置粘性溶解层；
如图8-b，在上述外延基板的电流扩散层34上，设置一层聚乙烯醇水凝胶作为粘性溶解层4。
在其他实施方式中，还可选用水溶性纤维素材料，例如羟基纤维素材料，羧基纤维素材料，羰基纤维素材料等。还在一些实施方式中，粘性溶解层的粘性可设置得较大，例如不小于粘接层的粘性，保证半导体结构的整体强度，在后续的制作过程中不容易发生脱落或变形。
上述实施方式的目标溶剂为水，还在其他实施方式中，使用其他目标溶剂，相应的改用溶于其他目标溶剂的材料作为粘性溶解层4。
S703、转移到第一临时衬底；
如图8-c，设置有粘性溶解层4的外延基板通过粘接层2(本示例中为BCB胶)粘接到第一临时衬底1上，本实施例中以第一蓝宝石基板作为第一临时衬底1。完成此步骤后，可认为已经形成了本实用新型中所示出的半导体结构。
S704、去除生长基板5；
如图8-d，将生长基板5，即将GaAs材料去除。
S705、制作电极；
如图8-e，将电流扩散层34，P型半导体层，多量子阱发光层32以及N型半导体层形成为需要的形状，本实施例中的电流扩散层34的表面积大于N型半导体层、多量子阱发光层32以及P型半导体层的任一者，P型电极设置在电流扩散层34所露出的表面，N型电极设置在N型半导体层表面。此时的结构，可认为已经形成了微型发光芯片的部分，但还并没有从蓝宝石基板上剥离下。
S706、键合至第二临时衬底；
如图8-f，步骤S705中形成的结构与第二蓝宝石基板7相键合，具体的，微型发光芯片的两极部分通过临时键合胶66与第二蓝宝石基板7粘接。
S707、激光剥离第一临时衬底；
如图8-g，使用目标激光透过第一蓝宝石基板照射BCB胶，BCB胶由于目标激光的作用发生分解，第一蓝宝石基板被剥离。
应当说明的是，可认为此时已经完成了微型发光芯片的制作，后续可将微型发光芯片从第二蓝宝石基板7上取下，并可转移到目标基板。
图8-g中，电流扩散层34上还包括粘性溶解层4以及粘性溶解层4上残留的粘接层2。可以理解的是，只需要使用目标溶剂即可将粘性溶解层4以及粘性溶解层4上残留的BCB胶全部从电流扩散层34上去除，即图8-g中a区域会被清除，多量子阱发光层32所发出的光线通过电流扩散层34后，不会有残留的粘接层2的物质对其形成阻挡。并且，在后续的转移或者显示装置的制作过程中，很可能包括清洗的步骤，粘性溶解层4以及粘性溶解层4上残留的BCB胶在后续的清洗步骤中可一并去除，不需要设置额外的步骤进行清理。
可见，本实用新型的半导体结构形成方式简单便捷，不需要复杂的工序；使用本实用新型的半导体结构进行微型发光芯片制作的过程中，也不会增加额外的步骤，或仅增加很少且简单的步骤即可完全去除残留的BCB胶。利用本实用新型的半导体结构能够在激光剥离后实现简单可靠的去胶过程，保证去除残胶的效果，从而提升了最终生产的微型发光芯片的出光质量，提升显示效果。
应当理解的是，本实用新型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实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
第一临时衬底；
设置于所述第一临时衬底上的粘接层，所述粘接层被目标激光照射后分解；
粘性溶解层，所述粘性溶解层设置于所述粘接层上，且能够被目标溶剂所溶解；
以及芯片主体，所述粘性溶解层设置于所述芯片主体的出光侧。
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述芯片主体包括：
第一半导体层；
多量子阱发光层，设置于所述第一半导体层上；
第二半导体层，设置于所述多量子阱发光层上；
电流扩散层，设置于所述第二半导体层上，且所述粘性溶解层设于所述电流扩散层上。
3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述芯片主体还包括：
第一电极，设置于所述第一半导体层上，并远离所述粘接层；
第二电极，设置于所述电流扩散层上，并远离所述粘接层，所述电流扩散层的面积大于所述第一半导体层、多量子阱发光层以及第二半导体层的任一者，所述第二电极通过所述电流扩散层与所述第二半导体层实现电连接。
4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一临时衬底为蓝宝石衬底，所述粘接层包括苯并环丁烯材料。
5.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述粘性溶解层的面积不小于所述芯片主体的出光侧的面积，且所述芯片主体的出光侧完全与所述粘性溶解层接触。
6.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述粘性溶解层的粘性不小于所述粘接层的粘性。
7.如权利要求1-6任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述目标溶剂为水，所述粘性溶解层为水溶性材料。
8.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，所述粘性溶解层包括水凝胶材料。
9.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，所述粘性溶解层包括水溶性纤维素材料。
10.如权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，所述水溶性纤维素材料包括羟基纤维素，羧基纤维素，羰基纤维素中的任一种。
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| CN114122203A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-01 | 东莞市中麒光电技术有限公司 | 一种利用液体表面张力实现芯片转移的方法 |
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