一种IC芯片、灯驱合一的LED器件及器件的制造方法与流程

一种ic芯片、灯驱合一的led器件及器件的制造方法
技术领域
1.本发明涉及led显示技术领域，尤其涉及一种ic芯片、灯驱合一的led器件及器件的制造方法。


背景技术：

2.发光二极管(led)的发光原理是利用电子在n型半导体与p型半导体间移动的能量差，以光的形式释放能量，这样的发光原理有别于白炽灯发热的发光原理，因此发光二极管被称为冷光源。由于发光二极管具有耐久性高、寿命长、轻巧以及耗电量低等优点，被应用于信号指示灯、照明装置以及显示装置等诸多领域。
3.目前，pcb基板的led显示产品采用pm驱动电路方式，在终端显示存在摩尔纹，且功耗较高，同时由于pcb板的制造工艺限制，尺寸精度低，并且背面贴合的led驱动芯片尺寸较大，排布难度较大，点间距无法做到很小。近年提出的基板内嵌ic方案虽然可以将pcb基产品的点间距进一步下探至p0.4，但良率低，成本极高，无法大批量普及。一般pcb基显示用于p0.6以上，常规在p0.9以上。各大厂家主要推广的玻璃基板led显示产品，采用tft电路设计，实现am驱动，可以消除摩尔纹，保证屏幕的显示效果。由于玻璃基板的电路制作精度高，可以采用microled芯片实现超小间距的显示效果。但是目前tft玻璃基板产线属于重资产投入，生产成本很高。
4.现阶段，灯驱合一的led显示产品市面上开始少量出现，但是led和ic芯片是独立分开的，因pcb或者玻璃基的布线间距限制，无法将点间距做的足够小。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明的第一个目的在于提供一种ic芯片，奠定连接led芯片的结构基础。
7.本发明的第二个目的在于提供一种灯驱合一的led器件，不仅可以将点间距做的更小，还实现了静态驱动，降低了基板的布线难度和生产成本。
8.本发明的第三个目的在于提供一种制造上述led器件的方法，包括适于尺寸大于200μm的led器件的制作方法和适于尺寸小于200μm的led器件的制造方法。
9.(二)技术方案
10.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
11.第一方面，本发明提供一种ic芯片，包括从上至下依次设置的硅基基板、电路层和保护层；电路层铺设在硅基基板的下表面，保护层覆盖在电路层的底部，硅基基板的下表面上设置有多个第二焊盘，第二焊盘的顶部均与电路层电连；硅基基板的上表面上设置有多个第一焊盘，硅基基板上开设有与第一焊盘数量相同的通孔，通孔的位置对应第一焊盘的位置进行设置，每一个通孔内均填充有导电物质，第一焊盘的底部通过对应第一焊盘位置的导电物质与电路层电连。
12.第二方面，本发明提供一种灯驱合一的led器件，包括上述的ic芯片，以及第一led芯片，第二led芯片，第三led芯片；第一led芯片，第二led芯片，第三led芯片均位于ic芯片的上方，各led芯片的正负极分别通过第一焊盘与ic芯片电连并且被固定在ic芯片的顶部。
13.可选地，第一led芯片、第二led芯片和第三led芯片从上至下依次叠放设置；或者，第一led芯片、第二led芯片和第三led芯片依次平铺设置在ic芯片的顶部。
14.可选地，从上至下依次叠放设置的第一led芯片、第二led芯片和第三led芯片形成芯片组，芯片组具有公共电极、第一电极、第二电极和第三电极；公共电极的第一端与各led芯片的相同极性电极层连接，第一电极的第一端与第一led芯片中极性与公共电极相反的电极层连接，第二电极的第一端与第二led芯片中极性与公共电极相反的电极层连接，第三电极的第一端与第三led芯片中极性与公共电极相反的电极层连接；
15.公共电极的第二端、第一电极的第二端、第二电极的第二端和第三电极的第二端均伸出芯片组的底面与第一焊盘连接。
16.可选地，第一led芯片的顶部具有防护层，第二led芯片与第三led芯片之间夹设有选择透光层，第三led芯片的底部铺设有反光层；选择透光层用于选择透过第三led芯片产生的光线，以及反射第一led芯片和第二led芯片产生的光线；反光层用于反射第三led芯片产生的光线。
17.可选地，第一电极、第二电极和第三电极的外壁均完全覆盖有绝缘保护层；公共电极的外壁选择覆盖有绝缘保护层，公共电极未被绝缘保护层覆盖的部分与各led芯片的电极层连接。
18.可选地，平铺设置的第一led芯片、第二led芯片和第三led芯片的底部均设置有正极凸部和负极凸部，正极凸部与第一焊盘一一对应连接，负极凸部与第一焊盘一一对应连接。
19.第三方面，本发明提供一种灯驱合一的led器件制造方法，步骤如下：
20.s1、在led衬底上生长叠层式的led外延结构，形成led外延片；
21.s2、在led外延片上刻蚀出电极容纳腔，使用蒸镀工艺在电极容纳腔的内壁上形成绝缘保护层，在形成绝缘保护层的电极容纳腔内使用光刻后再蒸镀的方式形成电极，获得led芯片阵列；
22.s3、在硅基衬底上刻蚀出连通硅基衬底上表面和下表面的通孔，然后在硅基衬底的下表面依次通过ic芯片工艺形成电路层，在电路层上蒸镀形成保护层，通过焊盘工艺形成第二焊盘，之后将下表面键合暂时基板，减薄硅基衬底，并在通孔的内壁通过蒸镀工艺形成保护膜，使用导电材料填充通孔，最后在硅基衬底的上表面通过焊盘工艺在通孔开口的位置形成第一焊盘，获得ic芯片阵列；
23.s4、将led芯片阵列的电极与ic芯片阵列的第一焊盘对应键合，并去除暂时基板，获得器件阵列；
24.s5、将器件阵列进行裂片作业形成多颗led器件。
25.第四方面，本发明提供另一种灯驱合一的led器件制造方法，步骤如下：
26.s1、在led衬底上生成叠层式的led外延结构，形成led外延片；
27.s2、在led外延片上刻蚀出电极容纳腔，使用蒸镀工艺在电极容纳腔的内壁上形成绝缘保护层，在形成绝缘保护层的电极容纳腔内使用光刻后再蒸镀的方式形成电极，获得
led芯片阵列；根据预设的led器件在led芯片阵列上的排布，对led芯片阵列进行沟槽刻蚀；
28.s3、在硅基衬底上刻蚀出连通硅基衬底上表面和下表面的通孔，然后在硅基衬底的下表面依次通过ic芯片工艺形成电路层，在电路层上通过蒸镀形成保护层，通过焊盘工艺形成第二焊盘，之后将下表面键合暂时基板，减薄硅基衬底，并在通孔的内壁通过蒸镀工艺形成保护膜，使用导电材料填充通孔，最后在硅基衬底的上表面通过焊盘工艺在通孔开口的位置形成第一焊盘，获得ic芯片阵列；根据预设的led器件在ic芯片阵列上的排布，对ic芯片阵列进行刻蚀；
29.s4、将沟槽刻蚀后的led芯片阵列的电极与沟槽刻蚀后的ic芯片阵列的第一焊盘对应键合，并去除暂时基板，获得器件阵列；
30.s5、采用激光将器件阵列的led衬底去除，获得led器件。
31.可选地，s3中的ic芯片工艺包括光刻、蚀刻、氧化、扩散/离子注入、化学气相沉积薄膜和金属溅镀。
32.(三)有益效果
33.本发明的有益效果是：
34.1、本发明通过在ic芯片的顶部设置用于固定和电连其他芯片的第一焊盘，一方面奠定连接其他芯片的结构基础，进而实现叠层式的芯片结构，另一方面增加了ic芯片的功能，能够通过ic芯片控制led芯片。
35.2、本发明通过形成灯驱合一的叠层结构，一方面能够实现更高的像素密度，进而提高显示产品的分辨率，另一方面能够降低基板的加工复杂度和成本，便于基板调试检修，且可以实现pcb基板显示产品的静态驱动，采用一驱一模式，代替现阶段的动态扫描驱动，消除了pcb基板动态扫描驱动情况下存在的摩尔纹现象以及脉冲电流过大对芯片造成的影响，提升芯片的可靠性。
36.3、本发明提供的一种灯驱合一的led器件的制造方法，适于制造尺寸大于200μm的led器件时使用，获得led器件后，采用传统固晶方式将器件转移到pcb基板或者玻璃基板上，用于制作显示模组。减少了工艺流程，提高了产品的生产效率。
37.4、本发明提供的另一种灯驱合一的led器件的制造方法，适于制造尺寸小于200μm的led芯片时使用，通过刻蚀出沟槽做出需要的led芯片尺寸，再根据led芯片的尺寸制造ic芯片，获得器件阵列后，可以采用巨量转移将器件阵列直接转移到pcb基板或者玻璃基板上，不用对led芯片进行多次转移，减少了工艺的流程，一方面提高产率，另一方面间接提高了芯片转移后的良品率。
附图说明
38.图1为本发明的实施例1中的ic芯片的结构示意图；
39.图2为本发明的实施例2中的灯驱合一的led器件的结构示意图；
40.图3为本发明的实施例5中的灯驱合一的led器件的俯视示意图；
41.图4为本发明的实施例5中的灯驱合一的led器件的主视示意图；
42.图5为本发明的实施例5中的灯驱合一的led器件的侧视示意图；
43.图6为本发明的实施例3中的灯驱合一的led器件的制造方法的流程示意图；
44.图7为本发明的实施例4中的灯驱合一的led器件的制造方法的流程示意图。
45.【附图标记说明】
46.1：ic芯片；
47.11：第一焊盘；12：第二焊盘；13：电路层；14：保护层；
48.2：第一led芯片；
49.20：公共电极；21：第一电极；
50.3：第二led芯片；
51.31：第二电极；
52.4：第三led芯片；
53.41：第三电极；
54.5：防护层；
55.6：第一透明键合层；
56.7：选择透光层；
57.8：第二透明键合层；
58.9：反光层；
59.10：绝缘保护层
具体实施方式
60.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
61.实施例1：
62.如图1所示，本实施例提供一种ic芯片，包括从上至下依次设置的硅基基板、电路层13和保护层14；电路层13铺设在硅基基板的下表面，保护层14覆盖在电路层13的底部，硅基基板的下表面上设置有多个第二焊盘12，第二焊盘12的顶部均与电路层13电连；硅基基板的上表面上设置有多个第一焊盘11，硅基基板上开设有与第一焊盘11数量相同的通孔，通孔的位置对应第一焊盘11的位置进行设置，每一个通孔内均填充有导电物质，第一焊盘11的底部通过对应第一焊盘11位置的导电物质与电路层13电连。
63.如此，通过在ic芯片的顶部设置用于固定和电连其他芯片的第一焊盘11，一方面奠定连接其他芯片的结构基础，进而实现叠层式的芯片结构，另一方面增加了ic芯片的功能，能够通过ic芯片控制led芯片。
64.实施例2：
65.如图1和图2所示，本实施例提供一种灯驱合一的led器件，包括实施例1中的ic芯片，还包括第一led芯片2、第二led芯片3和第三led芯片4，第一led芯片2、第二led芯片3和第三led芯片4从上至下依次叠放设置，第一led芯片2的顶部具有防护层5，第一led芯片2和第二led芯片3之间通过第一透明键合层6固定连接，第二led芯片3和第三led芯片4之间通过第二透明键合层8固定连接，第三led芯片4的底部覆盖有绝缘保护层10。
66.如此，形成灯驱合一的叠层结构，一方面能够实现更高的像素密度，进而提高显示产品的分辨率，另一方面能够降低基板的加工复杂度和成本，便于基板调试检修，且可以实
现pcb基板显示产品的静态驱动，采用一驱一模式，代替现阶段的动态扫描驱动，消除了pcb基板动态扫描驱动情况下存在的摩尔纹现象以及脉冲电流过大对芯片造成的影响，提升芯片的可靠性。通过设置叠层式的led芯片，一方面能够缩短工艺时间，提高工艺效率，另一方面能够满足超小点间距led显示产品的需求。
67.具体地，如图1所示，从上至下依次叠放设置的第一led芯片2、第二led芯片3和第三led芯片4形成芯片组，芯片组具有公共电极20、第一电极21、第二电极31和第三电极41。第一焊盘11的自由端开设有凹槽，公共电极20的第一端与各led芯片的负极层连接，第一电极21的第一端伸入第一led芯片2内部的正极层，连接第一led芯片2的正极，第二电极31的第一端伸入第二led芯片3内部的正极层，连接第二led芯片3的正极，第三电极41的第一端伸入第三led芯片4内部的正极层，连接第三led芯片4的正极，公共电极20的第二端、第一电极21的第二端、第二电极31的第二端和第三电极41的第二端均伸出led芯片组的底部伸入第一焊盘11的凹槽内键合第一焊盘11。
68.如此，一方面实现了led芯片和ic芯片1的有效结合，另一方面使各led芯片连接ic芯片1的电路形成并联电路，可分别控制各led芯片呈现出多种光色。当然，使用公共电极20连接led芯片组的负极层，各电极连接各led芯片的正极层仅仅只是优选，可以理解的是，使用公共电极20连接各led芯片组的正极层，各电极连接各led芯片的负极层也可以达到同样的效果。
69.进一步优选地，如图1所示，第二led芯片3与第三led芯片4之间还夹设有选择透光层7，选择透光层7位于第二led芯片3和第二透明键合层8之间，第三led芯片4的底部覆盖有反光层9，反光层9位于第三led芯片4与绝缘保护层10之间；选择透光层7能够透过第三led芯片4产生的光线，以及反射第一led芯片2和第二led芯片3产生的光线；反光层9能够反射第三led芯片4产生的光线。如此，提高led芯片产生的光线的利用率。当然，将选择透光层7夹设在第二led芯片3和第二透明键合层8之间仅仅只是优选，可以理解的是，将选择透光层7夹设在第二透明键合层8和第三led芯片4之间也可以达到同样的效果。
70.进一步优选地，如图1所示，公共电极20、第一电极21、第二电极31和第三电极41的外壁均具有连接部和保护部，保护部均覆盖有绝缘保护层；公共电极20的连接部与各led芯片的负极层连接，第一电极21、第二电极31和第三电极41的连接部分别与第一led芯片2、第二led芯片3和第三led芯片4中正极层连接。如此，一方面确保电极实现需要的效果，另一方面保护电极，增加电极的耐久度。
71.优选地，第二焊盘12的管脚包括vddgb、vddr、gnd和data。如此，使ic芯片1能够适用am驱动方式。
72.实施例3：
73.如图6所示，本实施例提供一种如实施例2所述的灯驱合一的led器件的制造方法，包括如下步骤：
74.s1、在三个led衬底上分别形成第一led芯片2的结构层、第二led芯片3的结构层和第三led芯片4的结构层，然后采用激光将led芯片3和led芯片4的结构层从各自的衬底上剥离，在第一led芯片2的结构层上涂覆第一透明键合层6，通过第一透明键合层6键合第二led芯片3的结构层，在第二led芯片3的结构层上通过蒸镀工艺形成选择透光层7，在选择透光层7上涂覆第二透明键合层8，通过第二透明键合层8键合第三led芯片4的结构层，在第三
led芯片4的结构层上通过蒸镀工艺依次形成反光层9和绝缘保护层10，获得叠层式结构的led外延片；
75.s2、在led外延片上刻蚀出电极容纳腔，使用蒸镀工艺在电极容纳腔的内壁上形成绝缘保护层，在形成绝缘保护层的电极容纳腔内使用光刻后再蒸镀的方式形成电极，获得led芯片阵列；
76.s3、在硅基衬底上刻蚀出连通硅基衬底上表面和下表面的通孔，然后在硅基衬底的下表面依次通过ic芯片工艺形成电路层13，在电路层13上蒸镀形成保护层14，通过焊盘工艺形成第二焊盘12，之后将下表面键合暂时基板，减薄硅基衬底，并在通孔的内壁通过蒸镀工艺形成保护膜，使用导电材料填充通孔，最后在硅基衬底的上表面通过焊盘工艺在通孔开口的位置形成第一焊盘11，获得ic芯片阵列；
77.s4、将led芯片阵列的电极与ic芯片1阵列的第一焊盘对应键合，并去除暂时基板，获得器件阵列；
78.s5、将器件阵列进行裂片作业形成多颗led器件。
79.进一步地，s3中，ic芯片工艺包括光刻、蚀刻、氧化、扩散/离子注入、化学气相沉积薄膜和金属溅镀。
80.进一步地，s4中，去除暂时基板后还进行led衬底加工，硅基衬底采用去除，然后蒸镀透明绝缘层做防护层5。蓝宝石衬底采用减薄抛光方案，剩余一定厚度的蓝宝石做为防护层5。
81.需要说明的是，上述方法将器件阵列使用裂片作业获得多颗的led器件，适于制造尺寸大于200μm的led器件时使用，获得led器件后，采用传统固晶方式将器件转移到pcb基板或者玻璃基板上，用于制作显示模组。如此，减少了工艺流程，提高了产品的生产效率。
82.实施例4：
83.如图7所示，本实施例提供另一种如实施例2所述的灯驱合一的led器件的制造方法，包括如下步骤：
84.s1、在三个led衬底上分别形成第一led芯片2、和第二led芯片3和第三led芯片4的结构层，然后将led芯片3和led芯片4的结构层从各自的衬底上剥离，在第一led芯片2的结构层上涂覆第一透明键合层6，通过第一透明键合层6键合第二led芯片3的结构层，在第二led芯片3的结构层上通过蒸镀工艺形成选择透光层7，在选择透光层7上涂覆第二透明键合层8，通过第二透明键合层8键合第三led芯片4的结构层，在第三led芯片4的结构层上通过蒸镀工艺依次形成反光层9和绝缘保护层10，获得叠层式的led外延片。
85.s2、在led外延片上刻蚀出电极容纳腔，使用蒸镀工艺在电极容纳腔的内壁上形成绝缘保护层，在形成绝缘保护层的电极容纳腔内使用光刻后再蒸镀的方式形成电极，获得led芯片阵列；根据预设的led器件在led芯片阵列上的排布，对led芯片阵列进行沟槽刻蚀；
86.s3、在硅基衬底上刻蚀出连通硅基衬底上表面和下表面的通孔，然后在硅基衬底的下表面依次通过ic芯片工艺形成电路层13，在电路层13上蒸镀形成保护层14，然后将led芯片3和led芯片4的结构层从各自的衬底上剥离，通过焊盘工艺形成第二焊盘12，之后将下表面键合暂时基板，减薄硅基衬底，并在通孔的内壁通过蒸镀工艺形成保护膜，使用导电材料填充通孔，最后在硅基衬底的上表面通过焊盘工艺在通孔开口的位置形成第一焊盘11，获得ic芯片阵列；根据预设的led器件在ic芯片阵列上的排布，对ic芯片阵列进行刻蚀；
87.s4、将沟槽刻蚀后的led芯片阵列的电极与刻蚀后的ic芯片阵列的第一焊盘11对应键合，并去除暂时基板，获得器件阵列；
88.s5、采用激光将器件阵列的led衬底去除，获得led器件。
89.进一步地，s3中，ic芯片工艺包括光刻、蚀刻、氧化、扩散/离子注入、化学气相沉积薄膜和金属溅镀。
90.需要说明的是，上述方法在制备led芯片阵列后刻蚀出沟槽，在制备ic芯片阵列后刻蚀分离，适于制造尺寸小于200μm的led芯片时使用，通过刻蚀出沟槽做出需要的led芯片尺寸，再根据led芯片的尺寸制造ic芯片，获得器件阵列后，可以采用巨量转移将器件阵列转移到pcb基板或者玻璃基板上，不用对led芯片进行多次转移，减少了工艺的流程，一方面间接提高产率，另一方面间接提高了芯片转移后的良品率。
91.实施例5
92.如图3-图5所示，本发明实施例提供一种灯驱合一的led器件，包括实施例1中的ic芯片，还包括第一led芯片2、第二led芯片3和第三led芯片4，第一led芯片2、第二led芯片3和第三led芯片4依次平铺设置在ic芯片1的顶部。
93.如此，本发明通过在ic芯片1的顶部设置焊盘，将led芯片通过焊盘固定在ic芯片1上，形成灯驱合一的叠层结构，一方面能够实现更高的像素密度，进而提高显示产品的分辨率，另一方面能够降低基板的加工复杂度和成本，便于基板调试检修，且可以实现pcb基板显示产品的静态驱动，采用一驱一模式，代替现阶段的动态扫描驱动，消除了pcb基板动态扫描驱动情况下存在的摩尔纹现象以及脉冲电流过大对芯片造成的影响，提升芯片的可靠性。
94.具体地，如图3-图5所示，本实施例中的ic芯片的顶部设有六个第一焊盘11，在ic芯片的硅基上相应的开设有六个通孔，平铺设置的第一led芯片2、第二led芯片3和第三led芯片4的底部均设置有正极凸部和负极凸部，正极凸部与第一焊盘11一一对应连接，负极凸部与第一焊盘11一一对应连接。
95.如此，led芯片通过凸部固定和电连ic芯片顶部的焊盘，实现led芯片与ic芯片的有效结合，一方面实现了led芯片和ic芯片1的有效结合，另一方面使各led芯片连接ic芯片1的电路形成并联电路，可分别控制各led芯片呈现出多种光色。
96.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
97.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
98.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。