CN215118846U - 可巨量转移的微元件及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了可巨量转移的微元件及显示装置，包括所述发光结构包括通过沟槽相互隔离的若干个LED芯粒，且各所述LED芯粒包括外延叠层、链条层、绝缘保护层、第一电极及第二电极；各所述LED芯粒通过所述键合层嵌入所述沟槽，使所述LED芯粒倒挂悬空于所述支撑基板的上方；且所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面；所述链条层层叠于所述台面，并延伸至对应LED芯粒两侧的沟槽；所述绝缘保护层覆盖各所述LED芯粒及其对应的链条层，且分别裸露各所述LED芯粒所对应的台面和凹槽的部分表面。

Description

可巨量转移的微元件及显示装置

技术领域

本实用新型涉及发光二极管领域，尤其涉及一种可巨量转移的微元件及显示装置。

背景技术

微元件技术是指在衬底上以高密度集成的微小尺寸的元件阵列。目前，微间距发光二极管(Micro LED)技术逐渐成为研究热门，工业界期待有高品质的微元件产品进入市场。高品质微间距发光二极管产品会对市场上已有的诸如LCD/OLED的传统显示产品产生深刻影响。

在制造微元件的过程中，首先在施体基板上形成微元件，接着将微元件转移到接收基板上。接收基板例如是显示屏。在制造微元件过程中的一个困难在于：如何将微元件从施体基板上转移到接收基板上。为了实现微元件的巨量转移，目前很多厂商通过微印章转移技术，利用范德华力将微元件转移到电路板上，所以能够被转移的微元件结构至关重要。该结构关键点在与微元件处于悬空状态，与支撑衬底脱离，微元件通过锚锭结构与衬底进行绑定；然后通过机械力拉断链条实现微元件的巨量转移。

目前提出的大多数结构采用绝缘保护层当做芯片的链条层。然而，如果链条层在生长衬底去除之前制作，为了保证绝缘保护层能完全保护LED芯粒侧壁，绝缘保护层的蚀刻区域会大于芯片尺寸，致使LED芯粒外围会残留一圈绝缘保护层层，如说明书附图1、图2所示。残留的绝缘保护层在后续转移过程中，可能会破裂从而污染转移头影响转移效果。因此，为了去除LED芯粒周围残留的绝缘保护层，大都会选择在去除生长衬底后再做链条层，并通过干法蚀刻等技术，将LED芯粒外围残留绝缘保护层去除。然而，本发明人在试验过程中发现：去除生长衬底后再做光刻制程，其制程难度较大，比如对位点模糊，导致转移过程中对位偏等问题。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种可巨量转移的微元件及显示装置，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可巨量转移的微元件及显示装置，以解决现有技术中LED芯粒周围残留绝缘保护层所引发的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种可巨量转移的微元件，包括：

支撑基板及设置于所述支撑基板表面的键合层；

发光结构，所述发光结构包括通过沟槽相互隔离的若干个LED芯粒；且各所述LED芯粒通过所述键合层嵌入所述沟槽，使所述LED芯粒倒挂悬空于所述支撑基板的上方；

其中，各所述LED芯粒包括外延叠层、链条层、绝缘保护层、第一电极及第二电极；且所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层，且所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面；所述第一方向垂直于所述支撑基板，并由所述外延叠层指向所述支撑基板；

所述链条层层叠于所述台面，并延伸至对应LED芯粒两侧的沟槽，且所述链条层包括绝缘材料；

所述绝缘保护层覆盖各所述LED芯粒及其对应的链条层，且分别裸露各所述LED芯粒所对应的台面和凹槽的部分表面；

所述第一电极层叠于所述凹槽的裸露部；

所述第二电极层叠于所述台面的裸露部。

优选地，所述沟槽包括交叉形成的水平沟槽和垂直沟槽，且所述链条层延伸至对应LED芯粒两侧的水平沟槽或垂直沟槽。

优选地，在各所述LED芯粒的台面设置有透明导电层，且所述链条层层叠于所述透明导电层背离所述台面的一侧表面，并延伸至对应LED芯粒两侧的沟槽。

优选地，在激光照射的条件下，所述链条层的分解难度小于所述绝缘保护层的分解难度。

优选地，所述链条层包括氮化硅、氧化钛中的一种或多种。

优选地，所述绝缘保护层包括氧化硅、氧化铝中的一种或多种。

优选地，位于所述台面表面的链条层的截面面积为S，所述台面的表面积为A，则A/100≤S≤A/50。

优选地，所述牺牲层包括SiO₂、SiN、Al₂O₃中的一种或多种。

优选地，所述键合层包括金属或硅胶或紫外胶或树脂。

本实用新型还提供了一种显示装置，通过对上述的微元件进行巨量转移而获得，其中，以所述链条层的裸露部作为链条，并通过转移设备定位后拉断所述链条，从而实现所述LED芯粒的巨量转移。

经由上述的技术方案可知，本实用新型提供的可巨量转移的微元件，包括所述发光结构包括通过沟槽相互隔离的若干个LED芯粒，且各所述LED芯粒包括外延叠层、链条层、绝缘保护层、第一电极及第二电极；各所述LED芯粒通过所述键合层嵌入所述沟槽，使所述LED芯粒倒挂悬空于所述支撑基板的上方；且所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面；所述链条层层叠于所述台面，并延伸至对应LED芯粒两侧的沟槽；所述绝缘保护层覆盖各所述LED芯粒及其对应的链条层，且分别裸露各所述LED芯粒所对应的台面和凹槽的部分表面。基于上述结构，在后续的转移工艺时，以所述链条层的裸露部作为链条，并通过转移设备定位后拉断所述链条，即可实现LED芯粒的转移；同时还可避免LED芯粒外围残留的绝缘保护层在后续转移过程中，可能会破裂从而污染转移头影响转移效果的问题。

进一步地，通过设置：在各所述LED芯粒的台面设置有透明导电层，且所述链条层层叠于所述透明导电层背离所述台面的一侧表面，并延伸至对应LED芯粒两侧的沟槽；在实现LED芯粒的电流扩展的同时，避免在后续的转移工艺时通过转移设备定位后拉断链条对透明导电层及第二型半导体层造成破坏。

然后，位于所述台面表面的链条层的截面面积为S，所述台面的表面积为A，则A/100≤S≤A/50；在有效保证转移工艺时通过转移设备定位后可拉断链条的同时，进一步保证LED芯粒的出光面积。

进一步地，通过设置：在激光照射的条件下，所述链条层的分解难度小于所述绝缘保护层的分解难度，利用所述链条层和所述绝缘保护层在剥离时的分解难易，在制作过程中即可简单、便捷地剥离所述生长衬底裸露位于所述水平沟槽处的链条层，并同时剥离位于所述沟槽处的绝缘保护层，使承接至所述绝缘保护层表面的牺牲层部分裸露；从而，使LED芯粒外围无残留的绝缘保护层。

本实用新型还提供一种显示装置，通过对上述的微元件进行巨量转移而获得，其中，以所述链条层的裸露部作为链条，并通过转移设备定位后拉断所述链条，从而实现所述LED芯粒的巨量转移；其结构简单、便于操作与实现。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中采用绝缘保护层作为LED芯粒转移过程的链条的结构示意图；

图2为现有技术中采用绝缘保护层作为LED芯粒转移过程的链条的结构俯视图；

图3本实用新型实施例所提供的可巨量转移的微元件的结构示意图；

图4.1至图4.17为本实用新型实施例所提供的可用于微转移的微元件的制作方法所对应的结构示意图；

图中符号说明：L、LED芯粒，L1、凹槽，L2、台面，L3、沟槽，L4、外延阵列，1、生长衬底，2、第一型半导体层，3、有源区，4、第二型半导体层，5、透明导电层，6、链条层，7、绝缘保护层，8、第二电极，9、第一电极，10、牺牲层，10.1、悬空区域，11、键合层，12、支撑基板。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清晰，下面结合附图对本实用新型的内容作进一步说明。本实用新型不局限于该具体实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图3所示，一种可巨量转移的微元件，包括：

支撑基板12及设置于支撑基板12表面的键合层11；

发光结构，发光结构包括通过沟槽L3相互隔离的若干个LED芯粒L；且各LED芯粒L通过键合层11嵌入沟槽L3，使LED芯粒L倒挂悬空于支撑基板12的上方；

其中，各LED芯粒L包括外延叠层、链条层6、绝缘保护层7、第一电极9及第二电极8；且外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层2、有源区3以及第二型半导体层4，且外延叠层的局部区域蚀刻至部分的第一型半导体层2形成凹槽L1及台面L2；第一方向垂直于支撑基板12，并由外延叠层指向支撑基板12；

链条层6层叠于台面L2，并延伸至对应LED芯粒L两侧的沟槽L3，且链条层6包括绝缘材料；

绝缘保护层7覆盖各LED芯粒L及其对应的链条层6，且分别裸露各LED芯粒L所对应的台面L2和凹槽L1的部分表面；

第一电极9层叠于凹槽L1的裸露部；

第二电极8层叠于台面L2的裸露部。

需要说明的是，本实施例中不限定支撑基板12以及发光结构的具体材料构成，亦不限定外延叠层的具体结构，只要是现有技术中第一电极9、第二电极8呈水平结构的任意形式的LED芯粒L即可；也即第一型半导体层2、有源区3、第二型半导体层4的具体材料类型在本实施例中也可以不受限制，例如，第一型半导体层可以是但不限于N-GaN层，相应地，第二型半导体层可以是但不限于P-GaN层。

本实施例中，沟槽L3包括交叉形成的水平沟槽和垂直沟槽，且链条层6延伸至对应LED芯粒L两侧的水平沟槽或垂直沟槽。

本实施例中，在各LED芯粒L的台面L2设置有透明导电层5，且链条层6层叠于透明导电层5背离台面L2的一侧表面，并延伸至对应LED芯粒L两侧的沟槽L3。

本实施例中，在激光照射的条件下，链条层6的分解难度小于绝缘保护层7的分解难度。

本实施例中，链条层6包括氮化硅、氧化钛中的一种或多种。

本实施例中，绝缘保护层7包括氧化硅、氧化铝中的一种或多种。

本实施例中，位于台面L2表面的链条层6的截面面积为S，台面L2的表面积为A，则A/100≤S≤A/50。

本实施例中，牺牲层10包括SiO₂、SiN、Al₂O₃中的一种或多种。

本实施例中，键合层11包括金属或硅胶或紫外胶或树脂。

本实施例还提供了一种可巨量转移的微元件的制作方法，制作方法包括如下步骤：

S01、如图4.1所示，提供一生长衬底1；

S02、如图4.2所示，生长外延叠层，外延叠层包括生长衬底1表面依次堆叠的第一型半导体层2、有源层和第二型半导体层4；

S03、如图4.3所示，通过蚀刻外延叠层，使部分第一型半导体层2裸露，从而形成若干个凹槽L1及台面L2，凹槽L1与台面L2相对设置；

S04、如图4.4所示，在各台面L2的表面沉积形成透明导电层5；

S05、如图4.5所示，通过蚀刻部分外延叠层产生若干个沟槽L3，从而形成若干个间隔排布的外延阵列L4；沟槽L3包括交叉形成的水平沟槽L3和垂直沟槽L3；

S06、如图4.6及图4.7所示，在各外延阵列L4所对应的透明导电层5的表面沉积形成链条层6，且链条层6延伸至对应外延阵列L4两侧的水平沟槽L3；链条层6包括绝缘材料；

其中，图4.6示意了步骤S06所对应的结构示意图，图4.7示意了步骤S06所对应的结构俯视图；

S07、如图4.8及图4.9所示，制作绝缘保护层7，绝缘保护层7层叠于各沟槽L3及外延阵列L4的表面，并覆盖链条层6，且分别裸露各外延阵列L4所对应的台面L2和凹槽L1的部分表面；

其中，图4.8示意了步骤S07所对应的结构示意图，图4.9示意了步骤S07所对应的结构俯视图；

S08、如图4.10所示，分别在各凹槽L1的裸露部及台面L2的裸露部制作第一电极9和第二电极8，进而获得相互隔离的若干个LED芯粒L；

S09、如图4.11所示，制作一牺牲层10，牺牲层10沉积于各LED芯粒L的表面及各沟槽L3的侧壁；

S10、如图4.12所示，制作一键合层11，键合层11覆盖牺牲层10，并嵌入各沟槽L3与绝缘保护层7形成连接；

S11、如图4.13所示，提供一支撑基板12，将各LED芯粒键合至支撑基板12；

S12、如图4.14及图4.15所示，剥离生长衬底1裸露位于水平沟槽L3处的链条层6，并同时剥离位于沟槽L3处的绝缘保护层7，使承接至绝缘保护层7表面的牺牲层10部分裸露；

其中，图4.14示意了步骤S12所对应的结构示意图，图4.15示意了步骤S12所对应的结构俯视图；

S13、如图4.16及图4.17所示，将经上述步骤完成后的微元件放置于腐蚀溶液内，通过腐蚀溶液对牺牲层10进行蚀刻去除形成悬空区域10.1，从而使LED芯粒L倒挂悬空于支撑基板12的上方。

其中，图4.16示意了步骤S13所对应的结构示意图，图4.17示意了步骤S13所对应的结构俯视图。

本实施例中，步骤S13还包括先减薄链条层6的厚度后再通过腐蚀溶液对牺牲层10进行蚀刻去除。

本实施例中，在激光照射的条件下，链条层6的分解难度小于绝缘保护层7的分解难度，从而在步骤S10的剥离生长衬底1裸露位于水平沟槽L3处的链条层6时，可同时剥离位于沟槽L3处的绝缘保护层7，使承接至绝缘保护层7表面的牺牲层10部分裸露。

本实施例中，位于台面L2表面的链条层6的截面面积为S，台面L2的表面积为A，则A/100≤S≤A/50。

本实施例中，牺牲层10包括SiO₂、SiN、Al₂O₃中的一种或多种。

本实施例还提供了一种转移方法，用于实现上述任一项的微元件的巨量转移，转移方法包括：以链条层6的裸露部作为链条，并通过转移设备定位后拉断链条，从而实现LED芯粒L的巨量转移。

本实施例还提供了一种显示装置，其采用上述的转移方法制作形成。

经由上述的技术方案可知，本实施例提供的可巨量转移的微元件，包括发光结构包括通过沟槽L3相互隔离的若干个LED芯粒L，且各LED芯粒L包括外延叠层、链条层6、绝缘保护层7、第一电极9及第二电极8；各LED芯粒L通过键合层11嵌入沟槽L3，使LED芯粒L倒挂悬空于支撑基板12的上方；且外延叠层的局部区域蚀刻至部分的第一型半导体层2形成凹槽L1及台面L2；链条层6层叠于台面L2，并延伸至对应LED芯粒L两侧的沟槽L3；绝缘保护层7覆盖各LED芯粒L及其对应的链条层6，且分别裸露各LED芯粒L所对应的台面L2和凹槽L1的部分表面。基于上述结构，在后续的转移工艺时，以链条层6的裸露部作为链条，并通过转移设备定位后拉断链条，即可实现LED芯粒L的转移；同时还可避免LED芯粒L外围残留的绝缘保护层7在后续转移过程中，可能会破裂从而污染转移头影响转移效果的问题。

进一步地，通过设置：在各LED芯粒L的台面L2设置有透明导电层5，且链条层6层叠于透明导电层5背离台面L2的一侧表面，并延伸至对应LED芯粒L两侧的沟槽L3；在实现LED芯粒L的电流扩展的同时，避免在后续的转移工艺时通过转移设备定位后拉断链条对透明导电层5及第二型半导体层4造成破坏。

然后，位于台面L2表面的链条层6的截面面积为S，台面L2的表面积为A，则A/100≤S≤A/50；在有效保证转移工艺时通过转移设备定位后可拉断链条的同时，进一步保证LED芯粒L的出光面积。

本实施例还提供一种基于上述微元件结构的制作方法，在实现上述技术效果的同时，其操作简单，易于实现。

进一步地，通过设置：在激光照射的条件下，链条层6的分解难度小于绝缘保护层7的分解难度，利用链条层6和绝缘保护层7在剥离时的分解难易，在制作过程中即可简单、便捷地剥离生长衬底1裸露位于水平沟槽L3处的链条层6，并同时剥离位于沟槽L3处的绝缘保护层7，使承接至绝缘保护层7表面的牺牲层10部分裸露；从而，使LED芯粒L外围无残留的绝缘保护层7。

再者，步骤S13还包括先减薄链条层6的厚度后再通过腐蚀溶液对牺牲层10进行蚀刻去除；可进一步地确保转移工艺时通过转移设备定位后可轻易拉断链条，不会对LED芯粒L造成破坏。

本实施例还提供一种显示装置，采用上述转移方法形成，其结构简单、便于操作与实现。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种可巨量转移的微元件，其特征在于，包括：

支撑基板及设置于所述支撑基板表面的键合层；

发光结构，所述发光结构包括通过沟槽相互隔离的若干个LED芯粒；且各所述LED芯粒通过所述键合层嵌入所述沟槽，使所述LED芯粒倒挂悬空于所述支撑基板的上方；

其中，各所述LED芯粒包括外延叠层、链条层、绝缘保护层、第一电极及第二电极；且所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层，且所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面；所述第一方向垂直于所述支撑基板，并由所述外延叠层指向所述支撑基板；

所述链条层层叠于所述台面，并延伸至对应LED芯粒两侧的沟槽，且所述链条层包括绝缘材料；

所述绝缘保护层覆盖各所述LED芯粒及其对应的链条层，且分别裸露各所述LED芯粒所对应的台面和凹槽的部分表面；

所述第一电极层叠于所述凹槽的裸露部；

所述第二电极层叠于所述台面的裸露部。

2.根据权利要求1所述的可巨量转移的微元件，其特征在于，所述沟槽包括交叉形成的水平沟槽和垂直沟槽，且所述链条层延伸至对应LED芯粒两侧的水平沟槽或垂直沟槽。

3.根据权利要求1所述的可巨量转移的微元件，其特征在于，在各所述LED芯粒的台面设置有透明导电层，且所述链条层层叠于所述透明导电层背离所述台面的一侧表面，并延伸至对应LED芯粒两侧的沟槽。

4.根据权利要求1所述的可巨量转移的微元件，其特征在于，在激光照射的条件下，所述链条层的分解难度小于所述绝缘保护层的分解难度。

5.根据权利要求4所述的可巨量转移的微元件，其特征在于，所述链条层包括氮化硅、氧化钛中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的可巨量转移的微元件，其特征在于，所述绝缘保护层包括氧化硅、氧化铝中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的可巨量转移的微元件，其特征在于，位于所述台面表面的链条层的截面面积为S，所述台面的表面积为A，则A/100≤S≤A/50。

8.根据权利要求1所述的可巨量转移的微元件，其特征在于，所述键合层包括金属或硅胶或紫外胶或树脂。

9.一种显示装置，其特征在于，通过对权利要求1-8任一项所述的微元件进行巨量转移而获得，其中，以所述链条层的裸露部作为链条，并通过转移设备定位后拉断所述链条，从而实现所述LED芯粒的巨量转移。

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