[發明專利]流體組裝的微米級器件模組及其制造方法

有效

• 申請號: 202110034154.2
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112786767B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 周玉剛;賈先韜;許朝軍;張榮
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L33/62
• 分類號: H01L33/62;H01L33/36;H01L25/075
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發明公開了一種流體組裝的微米級器件模組及其制造方法。所述流體組裝的微米級器件模組包括支撐基板和微米級器件，所述微米級器件包括微米級功能芯片和中介基板，所述微米級功能芯片包括外延結構、第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極分別背對設置在所述外延結構的兩側，且所述第一電極與所述中介基板電連接；當通過流體組裝方式使所述微米級器件與支撐基板結合時，所述微米級器件的第二電極直接與所述電路布線層電連接，第一電極經所述中介基板與所述電路布線層電連接。本發明縮小了微米級芯片尺寸、大幅度降低了大規模微米級器件模組的成本，且可通過預選測試挑選微米級功能芯片和微米級器件，大幅度提升大規模微米級器件模組的良率。

技術領域

本發明特別涉及一種流體組裝的微米級器件模組及其制造方法，屬于半導體技術領域。

背景技術

Micro-LED技術是將發光二極管(LED)芯片微縮化與陣列化的技術，指的是在一個芯片上集成高密度微小尺寸的LED陣列。Micro-LED顯示技術指的是將Micro-LED作為發光單元，通過巨量轉移與/或鍵合技術制作Micro-LED陣列并將其與驅動電路集合，實現對Micro-LED 單獨定址、點亮的目標，從而實現單色或藍、綠、紅(RGB)三色發光，形成高分辨率顯示屏。與其他顯示技術相比，Micro-LED顯示技術有明顯的優勢，首先理論上LED的功耗很低，約為OLED的50％，LCD的10％；此外Micro-LED的解析度可以超過1500PPI，并且亮度極高，比OLED高30倍；Micro-LED還擁有響應速度快、工作壽命長、對比度高、色彩飽和度高、可視角度寬以及無需背光源，可以自發光等優點，Micro-LED因其獨特的優異性能被認為是繼LCD與OLED之后下一代的新型顯示技術。

然而，Micro LED要實現量產，還需要攻克一些技術瓶頸，其中關鍵的技術難點是巨量轉移的良率和效率不高，并且Micro-LED的生產成本遠高于它的競爭者LCD與OLED。

目前巨量轉移的主要路線分為精準抓取，自組裝，選擇性釋放和轉印技術。精準抓取技術按轉移時使用的媒介不同分為靜電力、電磁力以及范德華力。自組裝路線中有流體自組裝。選擇性釋放的代表技術為激光輔助選擇性釋放。

巨量轉移關鍵的技術指標是良率和轉移速度，以靜電力或電磁力作媒介的精準抓取技術與激光輔助選擇性釋放可以實現精確捕獲，優點是精細化程度高，并且支持實時檢測與修復，但轉移速度相對較低，以范德華力作媒介的精準抓取技術與轉印技術適用于大面積轉移Micro- LED，生產速度快但不利于后續的檢測與修復。此外，上述方法在巨量轉移過程中單次被轉移的陣列器件在晶圓上制造出來后的相對位置關系是不變的，由于晶圓上存在均勻性和良率問題，因此需要檢測與修復的器件很多，限制了轉移速度。

例如，CN107833525A中公開了一種流體自組裝工藝，對于大量的芯片，其轉換需要的總時間大幅度降低，并且芯片混合打亂后組合在基板上的行列位置上，可以在混合前測試去除不良芯片，大幅度降低返修成本，因此是一種極具潛力的技術。為了進一步降低micro-LED顯示的成本使其能與現有其他顯示競爭，一般認為micro-LED的有源區需要做到3-5微米直徑或邊長，從而在單片外延上制作更多的micro-LED單元器件。CN107833525A公開的流體組裝技術將芯片的兩個電極設置在同一側，由于電極自身需要有一定的大小，兩個電極之間要留出一定的距離以免短路，因此單元芯片直徑仍然在15微米以上，達不到5微米或以下水平。此外，流體自組裝中的芯片通常會采用襯底剝離工藝，僅保留厚度典型值為3～6微米的外延層，如果功能芯片直徑與其厚度接近，則功能芯片會過于容易翻滾，通過凸起嵌入基板上的井中的機會會大幅度下降，不利于組裝實現。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種流體組裝的微米級器件模組及其制造方法，以克服現有技術中的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：