可拾取及测试的微器件及制作、测试、转移方法及显示器

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种可拾取及测试的微器件及制作、测试、转移方法及显示器。

背景技术

微器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(mini/micro LED)技术逐渐成为研究热门，工业界期待有高品质的微器件产品进入市场。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。

在现有LED芯片中，一般用自动测试机进行点测，但是现有技术中的点测技术通常适用于普通尺寸的LED芯片。在制造微器件的过程中，由于LED芯粒的尺寸受限，无法通过点测技术进行光电数据的检测；目前，通常将所有LED芯粒并联或串联后，再将芯片电极整体引出以做测试，如专利CN109065464A(专利名称：一种mini LED和micro LED的测试方法)所记载的技术方案；然而该方案虽然可以批量测试微器件，但无法一一获取每颗LED芯粒的光电特性数据；更无法在LED芯粒转移前，通过判断其光电数据实现LED芯粒的初步筛选。如此，势必会影响转移良率。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种可拾取及测试的微器件及制作、测试、转移方法及显示器，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可拾取及测试的微器件及制作、测试、转移方法及显示器，以解决现有技术在制造微器件的过程中，无法在转移前实现LED芯粒初步筛选的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可拾取及测试的微器件，包括：

衬底；

位于所述衬底表面且呈阵列排布的若干个LED芯粒，相邻两个LED芯粒通过沟槽相互隔离；各所述LED芯粒包括外延层及位于所述外延层背离所述衬底一侧的第一电极和第二电极；

第一牺牲层，所述第一牺牲层形成于所述沟槽表面；

若干个测试电极，各所述测试电极于所述沟槽对应的第一牺牲层上方间隔分布；

与所述测试电极呈交叉分布的若干个金属桥，所述金属桥用于串联相邻两个LED芯粒的电极，且所述金属桥与所述相邻两个LED芯粒对应沟槽处的测试电极形成连接；

第二牺牲层，所述第二牺牲层包覆各所述LED芯粒使其形成独立的包覆单元；

保护层，所述保护层覆盖所有所述LED芯粒。

优选地，所述外延层至少包括沿所述衬底表面依次堆叠的第一型半导体层、有源层和第二型半导体层；

优选地，所述沟槽包括交叉形成的水平沟槽和垂直沟槽，所述测试电极分布于所述水平沟槽或垂直沟槽；

则，沿所述测试电极的分布方向，LED芯粒与相邻两个沟槽处的测试电极呈“S”型分布。

优选地，所述测试电极设置于所述水平沟槽与垂直沟槽两者中平行于微器件短边的沟槽的上方。

优选地，所述测试电极沿第一方向的水平高度不高于所述LED芯粒的水平高度，所述第一方向由所述衬底指向所述LED芯粒。

优选地，所述测试电极远离所述LED芯粒而设置，且所述测试电极包括不溶于碱性溶液的金属。

优选地，所述测试电极包括Pt、Cr、Ti、Ni中的一种或多种金属堆叠。

优选地，所述金属桥包括Pt、Cr、Ti、Ni中的一种或多种金属。

优选地，所述金属桥为脆性金属，如Ti或Ni等。

优选地，所述第一牺牲层包括非金属氧化物或氮化物或砷化物。

优选地，所述第二牺牲层的厚度小于等于所述LED芯粒的厚度。

本发明还提供了一种可拾取及测试的微器件的制作方法，所述制作方法包括如下步骤：

S01、提供一衬底；

S02、生长外延层，所述外延层至少包括沿所述衬底表面依次堆叠的第一型半导体层、有源层和第二型半导体层；

S03、在所述第二型半导体层的表面设置若干个第二电极制作区域；并通过蚀刻所述外延层，使部分所述第一型半导体层裸露，从而形成若干个第一电极制作区域；所述第一电极制作区域与所述第二电极制作区域对位设置；

S04、通过蚀刻部分所述外延层产生若干个沟槽，从而形成若干个间隔排布的LED芯粒；

S05、沉积一绝缘层，所述绝缘层层叠于除第一电极制作区域和第二电极制作区域之外的外延层表面；

S06、分别在各所述第一电极制作区域和第二电极制作区域制作第一电极和第二电极；

S07、制作第一牺牲层，所述第一牺牲层沉积于各所述沟槽；

S08、制作若干个测试电极，各所述测试电极于所述沟槽对应的第一牺牲层上方间隔分布，且远离所述LED芯粒而设置；

S09、制作若干个金属桥，所述金属桥与所述测试电极呈交叉分布，所述金属桥用于串联相邻两个LED芯粒的电极，且所述金属桥与所述相邻两个LED芯粒对应沟槽处的测试电极形成连接；

S10、制作第二牺牲层，所述第二牺牲层包覆各所述LED芯粒使其形成独立的包覆单元；

S11、制作保护层，所述保护层覆盖所有所述LED芯粒。

优选地，所述沟槽包括交叉形成的水平沟槽和垂直沟槽，所述测试电极分布于所述水平沟槽或垂直沟槽；

则，沿所述测试电极的分布方向，LED芯粒与相邻两个沟槽处的测试电极呈“S”型分布。

优选地，所述第二牺牲层的厚度小于等于所述LED芯粒的厚度。

优选地，所述金属桥通过空气桥的制作工艺获得。

本发明还提供了一种可拾取及测试的微器件的测试方法，所述测试方法用于对执行步骤S09后的微器件进行测试，所述测试方法包括：

A01、提供第一探针和第二探针；

A02、将所述测试电极所分布的沟槽定义为测试列，沿一测试列，将所述第一探针和第二探针分别接触LED芯粒相邻的两个沟槽处的首位测试电极，进行点测并判断测试结果是否合格，若测试不合格则标记LED芯粒坏点后执行步骤A04；若测试合格则执行步骤A03；

A03、沿所述测试列，将所述第一探针和/或第二探针以LED芯粒为基准向后移位，使得两个探针继续组成回路，完成下一LED芯粒的测试；并判断测试结果是否合格，若测试不合格则标记LED芯粒坏点后重复执行步骤A03；若测试合格则重复执行步骤A03；直至完成该测试列中所有LED芯粒的测试；

A04、完成该测试列中所有LED芯粒的测试后，进入下一测试列，重复步骤A02至A04；直至完成微器件中所有LED芯粒的测试；

A05、获得该微器件中所有LED芯粒良率分布图。

本发明还提供了一种转移方法，用于实现上述的微器件的转移，所述转移方法包括：

B01、去除所述衬底及第一牺牲层，使所述LED芯粒与所述测试电极形成台阶；

B02、去除所述第二牺牲层，使各所述LED芯粒悬空设置于所述保护层上方；

B03、根据所述LED芯粒良率分布图，取出所有所述LED芯粒坏点；

B04、通过印章转移工艺拉断或压断所述金属桥选择性实现其余LED芯粒的转移。

优选地，印章包括电磁力印章或弹性印章或静电力印章。

本发明还提供了一种显示器，通过采用上述的转移方法获得的合格LED芯粒而制作形成。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的可拾取及测试的微器件，通过：在所述沟槽表面设有第一牺牲层，各所述测试电极于所述沟槽对应的第一牺牲层上方间隔分布，且远离所述LED芯粒而设置；还包括与所述测试电极呈交叉分布的若干个金属桥，所述金属桥用于串联相邻两个LED芯粒的电极，且所述金属桥与所述相邻两个LED芯粒对应沟槽处的测试电极形成连接；所述第二牺牲层包覆各所述LED芯粒使其形成独立的包覆单元；从而，实现LED芯粒与测试结构的一体化，同时达到LED芯粒排列与分选的目的，以确保后续测试及转移过程的完美衔接。

进一步地，沿所述测试电极的分布方向，LED芯粒与相邻两个沟槽处的测试电极呈“S”型分布，可在保证能全面测试的同时，减少测试电极的占用面积，进而减少成本。

其次，所述测试电极设置于所述水平沟槽与垂直沟槽两者中长度较短的沟槽的上方，可有效提高晶圆的利用率。

再次，通过在所述沟槽表面形成的第一牺牲层，在转移前可与衬底同步去除，从而使各LED芯粒独立凸显出来，避免印章在转移LED芯粒时被污染。

本发明还提供一种基于上述微器件结构的制作方法，在实现上述技术效果的同时，其操作简单，易于实现。

本发明还提供一种基于上述微器件结构的测试方法，用于实现上述的微器件的测试，可通过现有测试机台的探针进行光电性能测试；同时，可全面、精准地实现对LED芯粒的逐一测试，避免因使所有LED芯粒串联或并联的测试方法时，由于LED芯粒坏点造成的测试误差，从而提高了测试精度，得到全部LED芯粒的光电数据。

本发明还提供一种基于上述微器件结构的转移方法，其第一牺牲层可在转移前可与衬底同步去除，从而使各LED芯粒独立凸显出来，避免印章在转移LED芯粒时被污染；同时，可在转移前实现LED芯粒的初步筛选，进而保证转移良率；其次，该微器件结构具有灵活性，可匹配多种印章；最后，该转移方法操作简单、易于实现。

本发明还提供一种显示器，采用上述转移方法形成，其结构简单、具有较高的转移良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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为本发明实施例所提供的可拾取及测试的微器件的结构示意图；

图2.1至图2.11为本发明实施例所提供的可拾取及测试的微器件的制作方法所对应的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的可拾取及测试的微器件的制作方法中执行步骤S06后的结构俯视图；

图4为本发明实施例所提供的可拾取及测试的微器件的制作方法中执行步骤S07后的结构俯视图；

图5为本发明实施例所提供的可拾取及测试的微器件的制作方法中执行步骤S08后的结构俯视图；

图6为本发明实施例所提供的可拾取及测试的微器件的制作方法中执行步骤S09后的结构俯视图；

图7为本发明实施例所提供的可拾取及测试的微器件的测试方法流程示意图；

图8为本发明实施例所提供的可拾取及测试的微器件的测试方法所对应的结构示意图；

图9.1至图9.4为本发明实施例所提供的可拾取及测试的微器件的转移方法所对应的结构示意图；

图中符号说明：1、衬底，2、外延层；2.1、第一型半导体层；2.2、有源层；2.3、第二型半导体层；2.4、沟槽；2.5、绝缘层；2.6、第一电极；2.7、第二电极；3、第一牺牲层，4、测试电极；5、金属桥；6、第二牺牲层；7、保护层；L1、第一探针；L2、第二探针；L3、印章。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清晰，下面结合附图对本发明的内容作进一步说明。本发明不局限于该具体实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种可拾取及测试的微器件，包括：

衬底1；

位于衬底1表面且呈阵列排布的若干个LED芯粒，相邻两个LED芯粒通过沟槽2.4相互隔离；各LED芯粒包括外延层2及位于外延层2背离衬底1一侧的第一电极2.6和第二电极2.7；

第一牺牲层3，第一牺牲层3形成于沟槽2.4表面；

若干个测试电极4，各测试电极4于沟槽2.4对应的第一牺牲层3上方间隔分布；

与测试电极4呈交叉分布的若干个金属桥5，金属桥5用于串联相邻两个LED芯粒的电极，且金属桥5与相邻两个LED芯粒对应沟槽2.4处的测试电极4形成连接；

第二牺牲层6，第二牺牲层6包覆各LED芯粒使其形成独立的包覆单元；

保护层7，保护层7覆盖所有LED芯粒。

需要说明的是，本实施例中不限定衬底1以及LED芯粒中的具体材料构成，亦不限定LED芯粒的具体结构，只要是现有技术中P、N电极呈水平结构的任意形式的LED芯粒即可。衬底1，可以包括蓝宝石、硅片、碳化硅，砷化镓等。

需要说明的是，本实施例中不限定微LED芯片的第一电极2.6和第二电极2.7的极性，可选的，下面实施例中，以第一电极2.6为N电极，第二电极2.7为P电极为例进行说明。

需要说明的是，保护层7对所有LED芯粒起支撑作用。

本实施例中，外延层2至少包括沿衬底1表面依次堆叠的第一型半导体层2.1、有源层2.2和第二型半导体层2.3；

本实施例中，沟槽2.4包括交叉形成的水平沟槽和垂直沟槽，测试电极4分布于水平沟槽或垂直沟槽；

则，沿测试电极4的分布方向，LED芯粒与相邻两个沟槽2.4处的测试电极4呈“S”型分布。

本实施例中，测试电极4设置于水平沟槽与垂直沟槽两者中平行于微器件短边的沟槽的上方。

本实施例中，测试电极4沿第一方向的水平高度不高于LED芯粒的水平高度，第一方向由衬底1指向LED芯粒。

本实施例中，测试电极4远离LED芯粒而设置，且测试电极4包括不溶于碱性溶液的金属。

本实施例中，测试电极4包括Pt、Cr、Ti、Ni中的一种或多种金属堆叠。

本实施例中，金属桥5包括Pt、Cr、Ti、Ni中的一种或多种金属。

本实施例中，金属桥5为脆性金属，如Ti或Ni等。

需要说明的是，本实施例中，金属桥5可通过空气桥的制备工艺而获得。

本实施例中，第一牺牲层3包括非金属氧化物或氮化物或砷化物。

本实施例中，第二牺牲层6的厚度小于等于LED芯粒的厚度。

本实施例还提供了一种可拾取及测试的微器件的制作方法，制作方法包括如下步骤：

S01、如图2.1所示，提供一衬底1；

S02、如图2.2所示，生长外延层2，外延层2至少包括沿衬底1表面依次堆叠的第一型半导体层2.1、有源层2.2和第二型半导体层2.3；

S03、如图2.3所示，在第二型半导体层2.3的表面设置若干个第二电极2.7制作区域；并通过蚀刻外延层2，使部分第一型半导体层2.1裸露，从而形成若干个第一电极2.6制作区域；第一电极2.6制作区域与第二电极2.7制作区域对位设置；

S04、如图2.4所示，通过蚀刻部分外延层2产生若干个沟槽2.4，从而形成若干个间隔排布的LED芯粒；

S05、如图2.5所示，沉积一绝缘层2.5，绝缘层2.5层叠于除第一电极2.6制作区域和第二电极2.7制作区域之外的外延层2表面；

S06、如图2.6及图3所示，分别在各第一电极2.6制作区域和第二电极2.7制作区域制作第一电极2.6和第二电极2.7；

S07、如图2.7及图4所示，制作第一牺牲层3，第一牺牲层3沉积于各沟槽2.4；

S08、如图2.8及图5所示，制作若干个测试电极4，各测试电极4于沟槽2.4对应的第一牺牲层3上方间隔分布，且远离LED芯粒而设置；

S09、如图2.9及图6所示，制作若干个金属桥5，金属桥5与测试电极4呈交叉分布，金属桥5用于串联相邻两个LED芯粒的电极，且金属桥5与相邻两个LED芯粒对应沟槽2.4处的测试电极4形成连接；

S10、如图2.10所示，制作第二牺牲层6，第二牺牲层6包覆各LED芯粒使其形成独立的包覆单元；

S11、如图2.11所示，制作保护层7，保护层7覆盖所有LED芯粒。

本实施例中，沟槽2.4包括交叉形成的水平沟槽和垂直沟槽，测试电极4分布于水平沟槽或垂直沟槽；

则，沿测试电极4的分布方向，LED芯粒与相邻两个沟槽2.4处的测试电极4呈“S”型分布。

本实施例中，第二牺牲层6的厚度小于等于LED芯粒的厚度。

本实施例中，金属桥5通过空气桥的制作工艺获得。

本实施例还提供了一种可拾取及测试的微器件的测试方法，测试方法用于对执行步骤S09后的微器件进行测试，如图7所示，测试方法包括：

A01、提供第一探针L1和第二探针L2；

A02、如图8所示，将测试电极4所分布的沟槽2.4定义为测试列，沿一测试列，将第一探针L1和第二探针L2分别接触LED芯粒相邻的两个沟槽2.4处的首位测试电极，进行点测并判断测试结果是否合格，若测试不合格则标记LED芯粒坏点后执行步骤A04；若测试合格则执行步骤A03；

A03、沿测试列，将第一探针L1和/或第二探针L2以LED芯粒为基准向后移位，使得两个探针继续组成回路，完成下一LED芯粒的测试；并判断测试结果是否合格，若测试不合格则标记LED芯粒坏点后重复执行步骤A03；若测试合格则重复执行步骤A02；直至完成该测试列中所有LED芯粒的测试；

A04、完成该测试列中所有LED芯粒的测试后，进入下一测试列，重复步骤A02至A04；直至完成微器件中所有LED芯粒的测试；

A05、获得该微器件中所有LED芯粒良率分布图。

本实施例还提供了一种转移方法，用于实现上述的微器件的转移，转移方法包括：

B01、如图9.1所示，去除衬底1及第一牺牲层3，使LED芯粒与测试电极4形成台阶；

B02、如图9.2所示，去除第二牺牲层6，使各LED芯粒悬空设置于保护层7上方；

B03、根据所述LED芯粒良率分布图，取出所有LED芯粒坏点；

B04、如图9.3及图9.4所示，通过印章转移工艺拉断或压断金属桥5选择性实现其余LED芯粒的转移。

本实施例中，印章L3包括电磁力印章或弹性印章或静电力印章。

需要说明的是，本实施例中，印章L3的排布结构不作具体限定，图9.3及图9.4仅示例了一种印章L3的排布结构，在本发明的其他实施例中，印章可以是其他结构以选择性实现LED芯粒的转移。

本实施例还提供了一种显示器，通过采用上述的转移方法获得的合格LED芯粒而制作形成。

经由上述的技术方案可知，本实施例提供的可拾取及测试的微器件，通过：在沟槽2.4表面设有第一牺牲层3，各测试电极4于沟槽2.4对应的第一牺牲层3上方间隔分布，且远离LED芯粒而设置；还包括与测试电极4呈交叉分布的若干个金属桥5，金属桥5用于串联相邻两个LED芯粒的电极，且金属桥5与相邻两个LED芯粒对应沟槽2.4处的测试电极4形成连接；第二牺牲层6包覆各LED芯粒使其形成独立的包覆单元；从而，实现LED芯粒与测试结构的一体化，同时达到LED芯粒排列与分选的目的，以确保后续测试及转移过程的完美衔接。

进一步地，沿测试电极4的分布方向，LED芯粒与相邻两个沟槽2.4处的测试电极4呈“S”型分布，可在保证能全面测试的同时，减少测试电极4的占用面积，进而减少成本。

其次，测试电极4设置于水平沟槽与垂直沟槽两者中长度较短的沟槽的上方，可有效提高晶圆的利用率。

再次，通过在沟槽2.4表面形成的第一牺牲层3，在转移前可与衬底1同步去除，从而使各LED芯粒独立凸显出来，避免印章L3在转移LED芯粒时被污染。

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

本实施例还提供一种基于上述微器件结构的测试方法，用于实现上述的微器件的测试，可通过现有测试机台的探针进行光电性能测试；同时，可全面、精准地实现对LED芯粒的逐一测试，避免因使所有LED芯粒串联或并联的测试方法时，由于LED芯粒坏点造成的测试误差，从而提高了测试精度，得到全部LED芯粒的光电数据。

本实施例还提供一种基于上述微器件结构的转移方法，其第一牺牲层3可在转移前可与衬底1同步去除，从而使各LED芯粒独立凸显出来，避免印章L3在转移LED芯粒时被污染；同时，可在转移前实现LED芯粒的初步筛选，进而保证转移良率；其次，该微器件结构具有灵活性，可匹配多种印章L3；最后，该转移方法操作简单、易于实现。

本实施例还提供一种显示器，采用上述转移方法形成，其结构简单、具有较高的转移良率。

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。