Chip transfer substrate and preparation method thereof, and chip transfer device and method

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。

Micro LED芯片是尺寸小于100μm的芯片，由于Micro LED芯片尺寸较小，使用颗数较多，使用传统的分选方式无法抓取芯粒。一般的，需要通过先在一生长基板上生长大量微米级的发光二极管芯片，然后将这些发光二极管芯片采用巨量转移技术转移并键合到背板上，完成制成过程。由此可见，巨量转移是Micro LED实现量产最主要的技术关卡。目前，Micro LED的巨量转移技术按照原理的不一样分为多个技术流派，主要包括六大技术路线：静电力、凡德瓦力、磁力、激光选择性转移、流体转移及直接转印。

然而，采用上述方式转移芯片至背板上之后，芯片的修复问题比较大，甚至无法高效修复芯片；因此，如何稳定抓取芯片，以提升Micro LED巨量转移良率，是亟需解决的问题。

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。

本申请根据一些实施方式，提供一种芯片转移基板的制备方法；具体的，如图1所示，该制备方法可以包括如下步骤：

S10：提供暂态基板；

S11：于暂态基板的表面形成图形化层，该图形化层内具有开口图形；

S12：形成键合层，该键合层在受热前具有第一状态，且在受热后具有第二状态；该键合层处于第一状态时填满开口图形并覆盖图形化层远离暂态基板的表面，且该键合层处于第二状态时收缩于开口图形内。

上述芯片转移基板中的键合层，在受热前具有第一状态，并在受热后具有第二状态，因此在芯片转移过程中，可以通过加热上述芯片转移基板，使得芯片转移基板中的键合层从第一状态转变为第二状态，第二状态时的键合层收缩于开口图形内，从而与待转移芯片分离，便于芯片拾取装置稳定抓取待转移芯片，提升芯片转移良率和效率。

下面对本申请实施方式提供的芯片转移基板的制备方法进行详细描述。

在步骤S10中，如图2所示，提供暂态基板101。

本申请对于暂态基板101的材质并不做具体限定，在一些实施方式中，暂态基板101的材质可以包括但不限于硅(Si)、碳化硅(SiC)、蓝宝石、石英、氮化镓(GaN)或砷化镓(GaAs)等等，即暂态基板101可以包括但不限于硅基板、碳化硅基板、蓝宝石基板、石英基板、氮化镓基板或砷化镓基板等等。

在步骤S11中，于暂态基板101的表面形成图形化层112，该图形化层112内具有开口图形103。

本申请对于形成图形化层112的方式并不做具体限定。可选的，在一些实施方式中，如图3所示，步骤S11可以具体包括如下步骤：

S110：于暂态基板101的表面形成材料层102，如图4所示；

S111：对材料层102进行图形化，以形成图形化层112，如图5所示。

在本申请提供的芯片转移基板的制备方法中，对于图形化层112的材质并不做具体限定，图形化层112的材质可以包括但不仅限于氧化硅(SiO₂)，即图形化层112可以包括但不仅限于氧化硅层。

在步骤S12中，形成键合层104，键合层104在受热前具有第一状态，且在受热后具有第二状态；键合层104处于第一状态时填满开口图形103并覆盖图形化层112远离暂态基板101的表面，且键合层104处于第二状态时收缩于开口图形103内。

请参阅图6，图6为一些实施方式中，键合层104处于第一状态时芯片转移基板10的截面结构示意图。

在本申请提供的芯片转移基板的制备方法中，对于键合层104的材质并不做具体限定，键合层104的材质可以包括但不仅限于热收缩性高分子填充材料，即键合层104可以包括但不仅限于热收缩性高分子填充层；在其中一些实施方式中，键合层104包括热收缩性高分子填充层。

在本申请提供的芯片转移基板的制备方法中，热收缩性高分子填充材料可以包括但不限于热收缩性硅橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚酯等等。

请继续参阅图6，本申请还根据一些实施方式，提供一种芯片转移基板10，该芯片转移基板10具体可以包括暂态基板101、图形化层112及键合层104。

更具体的，图形化层112位于暂态基板101的表面，图形化层112内具有开口图形103；键合层104在受热前具有第一状态，且在受热后具有第二状态，键合层104处于第一状态时填满开口图形103并覆盖图形化层112远离暂态基板101的表面，且键合层104处于第二状态时收缩于开口图形103内。

上述芯片转移基板10中的键合层104，在受热前具有第一状态，并在受热后具有第二状态，因此在芯片转移过程中，可以通过加热上述芯片转移基板10，使得芯片转移基板10中的键合层104从第一状态转变为第二状态，第二状态时的键合层104收缩于开口图形103内，从而与待转移芯片分离，便于芯片拾取装置稳定抓取待转移芯片，提升芯片转移良率和效率。

在本申请提供的芯片转移基板10中，暂态基板101的材质可以包括但不限于硅(Si)、碳化硅(SiC)、蓝宝石、石英、氮化镓(GaN)或砷化镓(GaAs)等等，即暂态基板101可以包括但不限于硅基板、碳化硅基板、蓝宝石基板、石英基板、氮化镓基板或砷化镓基板等等。

本申请对于图形化层112的材质并不做具体限定，图形化层112的材质可以包括但不仅限于氧化硅(SiO₂)，即图形化层112可以包括但不仅限于氧化硅层。

本申请对于键合层104的材质并不做具体限定，键合层104的材质可以包括但不仅限于热收缩性高分子填充材料，即键合层104可以包括但不仅限于热收缩性高分子填充层；在其中一些实施方式中，键合层104包括热收缩性高分子填充层。

上述芯片转移基板10中的键合层104包括热收缩性高分子填充层，热收缩性高分子填充层具有良好的热收缩性能，在受热时体积能够明显缩小。

本申请中涉及的热收缩性高分子填充材料可以包括但不限于热收缩性硅橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚酯等等。

可选的，在其中一些实施方式中，键合层104可以包括热收缩性可降解高分子材料层；热收缩性可降解高分子材料层不仅具有良好的热收缩性能，而且环保、可降解，且力学性能好。

需要说明的是，本申请对于键合层104的厚度及开口图形103的半径均不做具体限定；在其中一些实施方式中，键合层104处于第一状态时覆盖图形化层112远离暂态基板101表面部分的厚度为5μm～30μm，譬如，键合层104处于第一状态时覆盖图形化层112远离暂态基板101表面部分的厚度可以为5μm、10μm、15μm、25μm或30μm等等；在其中一些实施方式中，开口图形103的半径为2μm～10μm，譬如，开口图形103的半径可以为2μm、4μm、6μm、8μm或10μm等等。

可选的，在一些实施方式中，键合层104处于第一状态时覆盖图形化层112远离暂态基板101表面部分的厚度为5μm～30μm，且开口图形103的半径为2μm～10μm。

基于同样的发明构思，本申请还根据一些实施方式，提供一种芯片转移装置；该芯片转移装置具体可以包括如前述任一实施方式所述的芯片转移基板10，芯片拾取装置及温控装置。

具体的，芯片转移基板10可以用于在键合层104处于第一状态时承载芯片；芯片拾取装置可以用于拾取所述芯片；温控装置可以用于在芯片拾取装置拾取芯片时对芯片转移基板10进行加热，以使得芯片与键合层104分离。

上述芯片转移装置，包括前述一些实施方式中的芯片转移基板10；因此，前述实施方式提供的芯片转移基板10所能实现的技术效果，上述芯片转移装置均能实现，此处不再详述。

基于同样的发明构思，本申请还根据一些实施方式，提供一种芯片转移方法；需要说明的是，该转移方法基于如前述任一实施方式所述的芯片转移装置而实现；具体的，如图7所示，该转移方法可以包括如下步骤：

S20：如图9所示，将芯片20键合于芯片转移基板10的表面，键合层104处于第一状态，且与芯片20相接触；

S21：如图10所示，使用芯片拾取装置30拾取芯片20；

S22：如图11所示，使用温控装置对芯片转移基板10进行加热，键合层104由第一状态转变为第二状态，以使得芯片20与键合层104分离；

S23：使用芯片拾取装置30将芯片20转移至背板40表面，如图12所示。

上述芯片转移方法，基于前述一些实施方式中的芯片转移装置而实现；因此，前述实施方式提供的芯片转移装置所能实现的技术效果，上述芯片转移方法均能实现，此处不再详述。

可选的，如图8所示，在步骤S20中，可以使用但不仅限于转移基板50将芯片20移动至芯片转移基板10的上方。

在上述实施方式的基础上，可以在芯片20键合于芯片转移基板10的表面之后，使用激光将芯片20从转移基板50的表面剥离。

对于步骤S21，需要说明的是，本申请对于芯片拾取装置30的种类并不做具体限定，芯片拾取装置30可以包括但不限于聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)印章。

在其中一些实施方式中，芯片拾取装置30包括PDMS印章。PDMS属于有机硅的一种，不仅成本低，使用简单，同衬底201之间具有良好的粘附性，而且具有良好的化学惰性。

下面对本申请实施方式提供的芯片20的制备方法进行详细描述。

在一些实施方式中，如图13所示，芯片20的制备方法具体可以包括如下步骤：

S30：提供衬底201，如图14所示；

S31：请参阅图14及图16，于衬底201的表面形成外延结构202，外延结构202包括自衬底201依次叠置的第一导电类型的半导体层2021、发光层2022及第二导电类型的半导体层2023；外延结构202内具有凹槽203，凹槽203贯穿第一导电类型的半导体层2021及发光层2022，并暴露出第一导电类型的半导体层2021；

S32：如图17所示，于第二导电类型的半导体层2023远离发光层2022的表面形成透明导电层204；

S33：形成钝化材料层，钝化材料层覆盖外延结构202，且填满凹槽203；

S34：如图18所示，刻蚀钝化材料层，以得到钝化层205，钝化层205内具有第一开口207及第二开口208，第一开口207暴露出透明导电层204，第二开口208暴露出第一导电类型的半导体层2021；

S35：如图19所示，于第一开口207内形成第一电极209，并于第二开口208内形成第二电极210。

对于步骤S30，需要说明的是，本申请对于衬底201的材质并不做具体限定，在一些实施方式中，衬底201的材质可以包括但不限于硅、碳化硅、蓝宝石、石英、氮化镓或砷化镓等等，即衬底201可以包括但不限于硅衬底、碳化硅衬底、蓝宝石衬底、石英衬底、氮化镓衬底或砷化镓衬底等等。

对于步骤S31，本申请对于凹槽203的形成方式并不做具体限定；在其中一些实施方式中，如图15所示，步骤S31可以具体包括如下步骤：

S310：于衬底201的表面形成第一导电类型的半导体层2021；

S311：于第一导电类型的半导体层2021背离衬底201的表面形成发光层2022；

S312：于发光材料层102背离第一导电类型的半导体层2021的表面形成第二导电类型的半导体层2023；

S313：如图16所示，刻蚀第二导电类型的半导体层2023及发光层2022，以形成凹槽203。

还需要说明的是，本申请对于第一导电类型的半导体层2021、发光层2022及第二导电类型的半导体层2023的材质并不做具体限定，第一导电类型的半导体层2021可以包括但不仅限于N型氮化镓层，发光层2022可以包括但不仅限于多量子阱(MQW)发光层，第二导电类型的半导体层2023可以包括但不仅限于P型氮化镓层。

在其中一些实施方式中，第一导电类型的半导体层2021包括N型氮化镓层，发光层2022包括多量子阱发光层，第二导电类型的半导体层2023包括P型氮化镓层。

可以理解，在一些实施方式中，衬底201可以包括多个芯片区域，各芯片区域均形成有外延结构202、透明导电层204、第一电极209及第二电极210；在此基础上，在步骤S31形成外延结构202之后，且在步骤S33形成透明导电层204之前，在制备芯片20的过程中还可以包括于相邻芯片区域之间形成分割槽211的步骤。

具体的，可以在相邻芯片区域之间的外延结构202内形成分割槽211，该分割槽211可以用于将所得结构分割成多个间隔排布的芯片20。

本申请对于分割槽211的深度并不做具体限定；在其中一些实施方式中，分割槽211的深度为4μm～8μm，譬如，分割槽211的深度可以为4μm、5μm、6μm、7μm或8μm等等。

需要说明的是，本申请对于刻蚀形成凹槽203的方式及形成分割槽211的方式均不做具体限定，可以采用但不仅限于台阶刻蚀(MESA)形成凹槽203的方式或形成分割槽211。

在其中一些实施方式中，对第二导电类型的半导体层2023及发光层2022使用干法刻蚀以形成凹槽203；可选的，在干法刻蚀过程中使用的刻蚀气体可以包括但不限于氯化硼(BCl₃)或氯气(Cl₂)。在其中一些实施方式中，对外延结构202使用干法刻蚀以形成分割槽211；可选的，在干法刻蚀过程中使用的刻蚀气体可以包括但不限于氯化硼(BCl₃)或氯气(Cl₂)。

对于步骤S32，需要说明的是，本申请对于透明导电层204的厚度并不做具体限定；在一些实施方式中，透明导电层204的厚度为譬如，透明导电层204的厚度可以为或等等。

具体的，步骤S32具体可以包括：

于第二导电类型的半导体层2023远离发光层2022的表面形成透明导电材料层，接着对该透明导电材料层进行湿法腐蚀，以形成透明导电层204。

对于步骤S34，需要说明的是，本申请对于钝化层205的材质并不做具体限定；在一些实施方式中，钝化层205包括氧化硅与氮化硅的叠层(DBR)。

可选的，DBR的厚度可以为1μm～4μm，譬如，DBR的厚度可以为1μm、2μm、3μm或4μm等等。

还需要说明的是，本申请对于刻蚀钝化材料层以得到钝化层205的方式并不做具体限定；在其中一些实施方式中，对钝化材料层采用干法刻蚀以得到钝化层205；可选的，在干法刻蚀过程中使用的刻蚀气体可以包括但不限于四氟甲烷(CF₄)或氧气/氩气(O₂/Ar)氛围。

对于步骤S35，需要说明的是，本申请对于形成第一电极209及第二电极210的方式并不做具体限定；在一些实施方式中，可以使用富林蒸镀机台蒸镀形成第一电极209及第二电极210。

本申请对于第一电极209及第二电极210的厚度亦不做具体限定，在一些实施方式中，第一电极209及第二电极210的厚度均为1μm～4μm，譬如，第一电极209或第二电极210的厚度可以为1μm、2μm、3μm或4μm等等。

基于同样的发明构思，本申请还提供一种显示装置，该显示装置可以包括背板40及位于背板40表面的多个芯片20；其中，多个芯片20采用如前述任一实施方式所述的芯片转移方法转移至背板40的表面。

上述显示装置中的芯片20，是采用如前述任一实施方式所述的芯片转移方法转移至背板40表面的；因此，前述实施方式提供的芯片转移方法所能实现的技术效果，上述显示装置均能实现，此处不再详述。

应当理解的是，本发明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发明所附权利要求的保护范围。