[發(fā)明專利]micro-LED芯片的襯底剝離與鍵合方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310340456.1
• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116314540A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周圣軍;孫月昌;施浪
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵

本發(fā)明公開了一種micro?LED芯片的襯底剝離與鍵合方法。針對micro?LED芯片的轉(zhuǎn)移，本發(fā)明通過在micro?LED芯片襯底上刻出一系列溝槽，通過溝槽注入BOE刻蝕溶液，腐蝕掉襯底與外延片之間得二氧化硅陣列，減小襯底與外延之間的結(jié)合力后，通過激光剝離等技術(shù)將襯底去除掉，實(shí)現(xiàn)micro?LED芯片的襯底剝離。通過移動電路板至晶圓上方，移動電路板對齊晶圓，加熱電路板將焊料熔化，施加壓力將電路板和晶圓連接在一起，通過上述的襯底剝離技術(shù)將襯底剝離，實(shí)現(xiàn)芯片的鍵合以及轉(zhuǎn)移。本發(fā)明能夠?qū)icro?LED芯片襯底剝離以及轉(zhuǎn)移至電路板上，具有高效率、高精度的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種micro-LED芯片的襯底剝離與鍵合方法。

背景技術(shù)

Micro-LED芯片一般是指芯片尺寸在50μm以下的無機(jī)發(fā)光二極管器件(LightEmitting?Diode，LED)，且micro-LED芯片可以用于發(fā)光像素點(diǎn)，作為自發(fā)光單元，可以用于顯示技術(shù)領(lǐng)域。而用于顯示的micro-LED芯片表面為小于50μm×50μm，而襯底厚度在幾十甚至幾百微米，此時(shí)micro-LED芯片的厚度相較長寬很大，對于micro-LED鍵合穩(wěn)定性有一定影響。此外，藍(lán)寶石襯底和GaN材料熱膨脹系數(shù)不一致，對micro-LED芯片的散熱具有一定的影響。而且，較厚的藍(lán)寶石將會導(dǎo)致側(cè)壁出光比較嚴(yán)重，會引起相鄰micro-LED芯片之間的光串?dāng)_。

為制造出micro-LED顯示器件，需要將micro-LED芯片上的藍(lán)寶石襯底剝離。同時(shí)，micro-LED芯片作為單個(gè)像素點(diǎn)，需要將micro-LED芯片集成到電路板上，即將micro-LED芯片與電路板鍵合在一起。目前的直接采用激光剝離技術(shù)會對GaN材料造成損傷，導(dǎo)致芯片的發(fā)光效率降低，因此開發(fā)一種新的襯底剝離方法對于制備高性能micro-LED芯片具有重要作用。同時(shí)由于micro-LED芯片尺寸在微米級，單顆micro-LED芯片成批的轉(zhuǎn)移至電路板上具有很大的困難，且微米級的micro-LED芯片與電路板鍵合在一起也具有很大的挑戰(zhàn)。因此如何實(shí)現(xiàn)高效率和低成本的轉(zhuǎn)移和鍵合是目前主要研究的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)直接用激光剝離方法的不足，本發(fā)明通過提供一種micro-LED芯片的襯底剝離與鍵合方法，即micro-LED芯片的襯底剝離方法及芯片與電路板鍵合方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中micro-LED芯片襯底剝離技術(shù)對GaN材料造成高損傷的問題，micro-LED芯片巨量轉(zhuǎn)移效率、micro-LED芯片與電路板鍵合困難的問題。本發(fā)明使用BOE溶液腐蝕二氧化硅之后，在使用激光剝離技術(shù)，減少了激光剝離對GaN的損傷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種micro-LED芯片的襯底剝離與鍵合方法，其特征在于：對micro-LED芯片進(jìn)行微加工，提出一種新的micro-LED芯片襯底剝離的方法；通過將帶有micro-LED的晶圓移動至micro-LED芯片電路板上，對準(zhǔn)之后進(jìn)行鍵合，實(shí)現(xiàn)micro-LED芯片的巨量轉(zhuǎn)移。

環(huán)節(jié)1：襯底剝離

S1：對于micro-LED芯片，其襯底剝離過程包括如下步驟：

S1.1)取micro-LED芯片，該芯片在藍(lán)寶石襯底上生長有一層周期性圖形化SiO₂陣列；

S1.2)在micro-LED芯片的底面，即藍(lán)寶石襯底面進(jìn)行打孔，刻出溝槽，溝槽剛好到圖形化SiO₂陣列處；

S1.3)通過已打好的溝槽，往溝槽里面注入BOE溶液，該溶液與圖形化SiO₂陣列反應(yīng)，腐蝕去除SiO₂，在原來的圖形化SiO₂陣列處留下空洞，減小藍(lán)寶石襯底與LED外延片之間的結(jié)合力。之后使用清水清洗掉BOE溶液；

S1.4)對去除掉圖形化SiO₂的micro-LED芯片進(jìn)行襯底剝離，剝離之后的是薄膜micro-LED芯片。