[发明专利]一种基于金属微球自组装的Micro-LED凸点阵列制备及键合方法

说明书

本发明公开了一种基于金属微球自组装的Micro‑LED凸点阵列制备及键合方法，包括从下至上依次设置的Micro‑LED芯片基板或驱动背板、凸点下金属化层、Au薄膜、凸点间绝缘层、金属微球；本方案具有制备工艺简单，节省原材料等优点。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，特别是一种基于金属微球自组装的Micro-LED凸点阵列制备及键合方法。

背景技术

近几十年，随着显示技术的快速发展，显示产品广泛应用于电视、显示器、笔记本、平板、手机等，给人们的生活生产带来了极大的便利。现有的显示技术主要以LCD(liquidcrystal display)和OLED(organic light emitting diode)显示为主。随着显示技术的不断发展，Micro-LED显示技术，以其超高分辨率、低功耗、高亮度、高色彩饱和度、反应速度快、厚度薄、寿命长等优点，成为了各大厂商及研究机构关注和研究的重点，并有望成为下一代显示技术。

Micro-LED芯片一般与驱动背板集成实现各种场景的显示应用。随着分辨率和像素密度提高，凸点制备和键合成为Micro-LED显示的关键技术难题之一。其中，倒装芯片工艺使得封装成本更低，更能够实现堆叠芯片和三维封装工艺，是芯片互连技术的发展趋势。倒装芯片键合技术指芯片的焊点与基板上的焊盘进行对位和贴装，然后用焊料回流工艺在芯片和基板焊盘间形成焊球，再在芯片和基板间的空隙填充胶从而实现了电气和机械连接。所以倒装芯片键合技术的关键在于凸点的形成，传统的凸点制作方法，包括蒸发沉积、印刷、电镀、黏点转移法、SB2-Jet法、金属液滴喷射法等。每种凸点的制作方法都需要存在一定的缺点，并且技术还不够成熟。如常用的传统光刻回流方法，通过刻蚀或lift-off方法形成金属柱子，再通过加热回流形成金属凸点，不仅浪费掉很多金属材料，且在凸点制作中焊料的回流工艺中，高温容易形成金属氧化物层，对凸点、Micro-LED芯片以及驱动背板上的CMOS或TFT性能将会产生影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于金属微球自组装的Micro-LED凸点阵列制备及键合方法，制备工艺简单，节省原料且有效改善凸点的质量，提高键合强度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于金属微球自组装的Micro-LED凸点阵列制备及键合方法，Micro-LED凸点阵列包括从下至上依次设置的基板、凸点下金属化层、Au薄膜、凸点间绝缘层、金属微球；所述凸点间绝缘层覆盖基板中像素与像素之间的部分区域，形成与基板像素一一对应的暴露Au薄膜阵列；所述金属微球通过自组装方法与Au薄膜阵列一一结合，形成与基板像素一一对应的金属微球阵列；所述基板的金属微球阵列与Au薄膜阵列一一精准对位键合，形成Micro-LED显示阵列。

在一较佳的实施例中，所述自组装的结合方法包括静电吸附、Au-S共价键或免疫反应。

在一较佳的实施例中，所述金属微球包括金微球、银微球、铟微球、锡微球及其合金微球。

在一较佳的实施例中，所述基板具体为Micro-LED芯片基板或驱动背板。

在一较佳的实施例中，包括以下步骤：

步骤1：对Micro-LED芯片基板和驱动背板进行清洗和吹干；

步骤2：通过光刻工艺在Micro-LED芯片基板和驱动背板表面设置第一光刻掩膜层；

步骤3：在Micro-LED芯片基板和驱动背板上沉积UBM层和Au层；

步骤4：剥离第一光刻掩膜层，形成UBM金属层和Au层；

步骤5：通过薄膜沉积工艺在Au层表面沉积一层绝缘层，然后利用光刻和ICP工艺，在图形化的Au层上方刻蚀出一个开口，以暴露出Au层；

步骤6：通过自组装技术制备出金属微球阵列；