CN103474557A - 一种发光二极管阵列的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管阵列的制备方法，包括以下步骤：在晶圆上制作发光二极管；制作带有金属化图形的基板；其中，基板上表面具有金属焊点和导电通孔，基板下表面制备有金属电极，所述金属电极与导电通孔连接；利用晶圆键合工艺，将晶圆与基板进行对位和固定结合，其中，晶圆上的发光二极管的电极与基板上的金属焊点对应；利用激光剥离工艺，将与基板上的金属焊点对应的处于指定区域内的发光二极管从晶圆上剥离；根据需要对基板进行划裂切割，完成由发光二极管组成的发光二极管阵列的制备。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，涉及一种发光二极管阵列的制备方法。
背景技术
根据所用半导体材料的不同，发光二极管的发射光谱覆盖了可见光范围，同时，发光二极管的发射光谱为窄带光谱，谱峰半高宽仅有20nm左右，因此具有较好的色纯度和色彩精细度。此外，发光二极管还具有许多优点，例如：低能耗，安全环保，使用寿命长，响应速度快等。因此，对于照明和显示领域，发光二极管是比较理想的光源。
随着发光二极管应用领域的拓展，市场对具有更小封装尺寸的，更高光功率密度，基于发光二极管阵列的光源需求越来越高，以投影设备为例，随着投影设备不断轻便化，市场对投影设备中的光源也提出了新的要求，在满足亮度的基础上需要进一步减小光源的大小，提高光源的光功率密度。在显示领域，对发光二极管阵列内部的颜色输出也提出了新的要求，因为基于发光二极管阵列的显示屏幕能够输出的颜色的种类越多，屏幕所能够呈现的画面效果也就越细腻。
目前市场上的发光二极管阵列主要采用的是表贴式发光二极管单元模组或者COB封装形式。表贴式发光二极管单元模组一般包含红绿蓝三种波段的发光二极管(授权号200620015689.6)，大量的表贴式发光二极管单元被固定在基板上形成发光二极管阵列来作为发光二极管显示面板，如利亚德光电股份有限公司于2012年提出的发光二极管平板显示单元及生产方法(授权公告号CN101783099B)。由于表贴式发光二极管单元模组中的发光二极管需要通过球焊工艺，将发光二极管的电极与基板上的电极通过打线来连接，俗称芯片正装结构，受到这些因素以及封装技术和精度的制约，限制了表贴片式发光二极管单元模组尺寸，很难满足对显示精细度要求较高的应用领域。COB封装也是通过将大量发光二极管封装在基板上制备发光二极管阵列，需要在完成了传统的发光二极管芯片制备工艺后，经过晶圆的减薄、划裂、扩膜、分选芯片、取晶、固晶、球焊等一系列工艺后才能完成发光二极管阵列的制备。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种发光二极管阵列的制备方法。本方法优化了发光二极管单元阵列的封装工艺，具有简化工艺路径，降低工艺成本的特点。可以通过工艺对发光二极管阵列的尺寸和阵列中发光二极管的间距及其输出光色进行精确调整和控制。
为达到上述目的，本发明提供了一种发光二极管阵列的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：在晶圆上制作发光二极管；
步骤2：制作带有金属化图形的基板；其中，基板上表面具有金属焊点和导电通孔，基板下表面制备有金属电极，所述金属电极与导电通孔连接；
步骤3：利用晶圆键合工艺，将晶圆与基板进行对位和固定结合，其中，晶圆上的发光二极管的电极与基板上的金属焊点对应；
步骤4：利用激光剥离工艺，将与基板上的金属焊点对应的处于指定区域内的发光二极管从晶圆上剥离；
步骤5：根据需要对基板进行划裂切割，完成由发光二极管组成的发光二极管阵列的制备。
本发明提供与现有技术相比：一方面利用了晶圆键合技术将含有发光二极管的晶圆固定在基板上，实现了晶圆与基板的精准对位和接合，简化了发光二极管阵列中芯片与芯片的间距。另一方面利用激光剥离工艺，简化了目前常见的一系列繁琐的制备发光二极管阵列的封装工艺。同时结合荧光粉涂覆工艺实现了发光二极管阵列颜色输出的多样化。可以根据应用领域的需求对发光二极管阵列的尺寸，间距，输出光色进行调整和控制，满足各种要求，简单易操作，成品率高，可以大大简化生产工艺，降低生产成本，特别适合对高光功率密度光源有需求的领域。
附图说明
图1为本发明中发光二极管阵列的制备方法流程图；
图2为本发明中带有金属化图形的基板横截面结构图；
图3为本发明中将晶圆剥离后的发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
图1示出了本发明中提出的一种发光二极管阵列的制备方法流程图。如图1所示，该制备方法包括以下步骤：
步骤1：根据普通工艺在晶圆上制作发光二极管；其中，发光二极管可以是平面结构芯片或垂直结构芯片；
步骤2：制作带有金属化图形的基板104；
图2示出了本发明中带有金属化图形的基板横截面结构图。如图2所示，所述基板104可以是陶瓷，蓝宝石或者硅等绝缘或经过绝缘处理的非绝缘材料，所述基板104的上表面制备有金属焊点42和金属导电通孔41，基板104的下表面制备有金属电极43，金属导电通孔41用于导通金属焊点42和金属电极43，金属焊点42与发光二极管10的第一电极110和第二电极120分别对应，金属焊点42用来完成发光二极管10的固晶工艺，金属电极43用来将基板104与外接电路对接；
步骤3：利用晶圆键合工艺，将金属焊点42与发光二极管10的第一电极110和第二电极120分别对应固定，以对晶圆101与基板104进行对位，并通过将基板104上的金属焊点42与发光二极管10的第一电极11和第二电极12的金属键合固定；
步骤4：利用激光剥离工艺，将处于指定区域内的发光二极管10从晶圆101上剥离，实现将指定区域内的发光二极管10固定在基板104上，解除晶圆101与基板104的固定结合；将晶圆剥离后的发光二极管的结构示意图如图3所示；
步骤5：根据需要对基板104进行划裂切割，完成由发光二极管10组成的发光二极管阵列的制备。
为了实现对发光二极管阵列的输出光色自由选择搭配，可以选取制备有相应发光二极管的相应晶圆与基板104键合并重复进行激光选取剥离步骤，对发光二极管阵列的内部构成进行灵活组合，使得发光二极管阵列的输出波长可以覆盖从深紫外到远红外的波段。例如首先将制备有蓝光发光二极管的晶圆和基板104固定结合，将指定区域内的蓝光发光二极管从晶圆剥离，利用固晶工艺把上述蓝光发光二极管固定在基板104上，然后解除晶圆和基板104的固定结合，重复上述步骤，将制备有红色发光二极管的晶圆和绿色发光二极管的晶圆与基板104先后对接，并把指定区域内的红色和绿色发光二极管剥离后固定在基板104上，这样便完成了包含红绿蓝三种输出光色的发光二极管阵列。
为了实现对发光二极管阵列103的输出光色自由选择搭配，可根据需要在发光二极管10上涂覆不同光色的荧光粉进行输出光色的调整，使得发光二极管阵列103的输出波长可以覆盖从深紫外到远红外波段。可以选择在激光选区剥离前进行荧光粉晶圆级涂覆，也可以在激光选取剥离工艺后对已固定在基板104上的发光二极管10进行荧光粉涂覆。例如首先将制备有蓝光发光二极管的晶圆和基板104固定结合，将指定区域内的蓝光发光二极管剥离，利用固晶工艺把上述蓝光发光二极管固定在基板104上，然后解除晶圆和基板104的固定结合，并根据需要，利用荧光粉涂覆对部分乃至全部蓝色发光二极管阵进行输出光色的调整。
本发明提出的上述方案通过利用晶圆键合和激光剥离工艺，可以简化制作工艺。本发明中，在完成了发光二极管芯片制备工艺后，将制备有发光二极管芯片的晶圆与基板通过晶圆键合工艺对接，把制定区域内的发光二极管芯片通过激光剥离工艺封装在基板上，大大缩短了工艺流程，节约了时间和成本，提高了效率，并且可以摆脱传统封装工艺对发光二极管阵列尺寸和间距的束缚。对扩大基于发光二极管阵列的光源的应用领域起到了一定促进作用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种发光二极管阵列的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：在晶圆上制作发光二极管；
步骤2：制作带有金属化图形的基板；其中，基板上表面具有金属焊点和导电通孔，基板下表面制备有金属电极，所述金属电极与导电通孔连接；
步骤3：利用晶圆键合工艺，将晶圆与基板进行对位和固定结合，其中，晶圆上的发光二极管的电极与基板上的金属焊点对应；
步骤4：利用激光剥离工艺，将与基板上的金属焊点对应的处于指定区域内的发光二极管从晶圆上剥离；
步骤5：根据需要对基板进行划裂切割，完成由发光二极管组成的发光二极管阵列的制备。
2.根据权利要求1所述的发光二极管阵列的制备方法，其特征在于，所述发光二极管10可以是平面结构芯片或垂直结构芯片。
3.根据权利要求1所述的发光二极管阵列的制备方法，其特征在于，重复执行上述步骤3和4，将制备有不同输出光的发光二极管的相应晶圆先后与基板键合并激光剥离，完成包含多种输出光色发光二极管的发光二极管阵列的制备。
4.根据权利要求1所述发光二极管阵列的制备方法，其特征在于，根据需要在发光二极管上涂覆不同光色的荧光粉进行输出光色的调整，使得发光二极管阵列的输出波长可以覆盖从深紫外到远红外的波段。
5.根据权利要求4所述的发光二极管阵列的制备方法，其特征在于，在激光选区剥离前进行荧光粉晶圆级涂覆，或者在激光选取剥离工艺后对已固定在基板上的发光二极管进行荧光粉涂覆。
6.根据权利要求1-5任一项所述的发光二极管阵列的制备方法，其特征在于，所述基板是绝缘材料或经过绝缘处理的非绝缘材料。
7.如权利要求1-5任一项所述的发光二极管阵列的制备方法，其特征在于，所述基板上表面制备有金属焊点和导电通孔，下表面制备有金属电极，所述简述电极与导电通孔连接。
8.如权利要求7所述的发光二极管阵列的制备方法，其特征在于，所述金属电极用于连接外接电路。
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