CN105789122A - 光电元件的转移方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光电元件的转移方法，其包括下列步骤：在一第一基板上形成多个阵列排列的光电元件；选择性地于部分光电元件上形成一磁性材料层，以使部分光电元件被磁性材料所覆盖；利用一磁吸头吸附磁性材料层，以使被磁性材料所覆盖的光电元件与第一基板分离并且吸附于磁吸头上；以及将被磁性材料所覆盖的光电元件转移至该第二基板上。
Description
技术领域
本发明涉及一种光电元件的制造方法，且特别是涉及一种光电元件的转移方法。
背景技术
无机发光二极管显示器具备主动发光、高亮度等特点，因此已经广泛地被应用于照明、显示器等技术领域中。但单片微显示器(monolithicmicro-displays)一直以来都面临彩色化的技术瓶颈。目前，已有现有技术提出利用外延技术于单一发光二极管芯片中制作出多层能够发出不同色光的发光层，以使单一发光二极管芯片即可提供不同色光。但由于能够发出不同色光的发光层的晶格常数不同，因此不容易成长在同一个基板上。此外，其他现有技术提出了利用发光二极管芯片搭配不同色转换材料的彩色化技术，但是此技术仍面临色转材料的转换效率过低以及涂布均匀性等问题。
除了上述两种彩色化技术，也有现有技术提出了发光二极管的转贴技术，由于能够发出不同色光的发光二极管可分别在适当的基板上成长，故发光二极管能够具备优选的外延品质与发光效率。是以，发光二极管的转贴技术较有机会使单片微显示器的亮度以及显示品质提升。然而，如何快速且有效率地将发光二极管转贴至单片微显示器的线路基板上，实为目前业界关注的议题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光电元件的转移方法，以解决上述问题。
本发明的一实施例提供一种光电元件的转移方法，其包括下列步骤：在一第一基板上形成多个阵列排列的光电元件；选择性地于部分光电元件上形成一磁性材料层，以使部分光电元件被磁性材料层所覆盖；利用一磁吸头吸附磁性材料层，以使被磁性材料层所覆盖的光电元件与第一基板分离并且吸附于磁吸头上；以及将被磁性材料层所覆盖的光电元件转移至该第二基板上。
本发明的另一实施例提供一种光电元件的转移方法，其包括下列步骤：在一第一基板上形成多个阵列排列的光电元件；在光电元件上形成多个磁性材料层，以使光电元件被磁性材料层所覆盖；在第一基板上形成一保护层以选择性地覆盖部分的光电元件及其上的磁性材料层；利用一磁吸头吸附未被该保护层所覆盖的磁性材料层，以使未被保护层所覆盖的光电元件与第一基板分离并且吸附于磁吸头上；以及将被磁性材料层所覆盖的光电元件转移至第二基板上。
本发明通过磁性吸附的方式，可以快速且有效率的将光电元件从一基板转移至另一基板上。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1A至图1L为本发明第一实施例的光电元件的转移方法的流程示意图；
图1E’为第一欧姆接触电极位于元件层与中间层之间的示意图；
图1E”为中间层局部性覆盖于第一基板上的示意图；
图2A至图2I为本发明第二实施例的光电元件的转移方法的流程示意图；
图3A至图3I为本发明第一实施例的光电元件的转移方法的流程示意图。
符号说明
100、100’：元件层
110：中间层
120、120’：牺牲层
130：第一欧姆接触电极
140：磁吸头
142：限位元件
SUB：成长基板
SUB1：第一基板
SUB2：第二基板
PD、PD’、PD”：光电元件
SC、SC’、SC”：牺牲图案
SC1、SC1’、SC1”：第一牺牲图案
SC2、SC2’、SC2”：第二牺牲图案
M：磁性材料层
T：导电端子
PLN：平坦层
E：共用电极
PV：保护层
具体实施方式
第一实施例
图1A至图1L为本发明第一实施例的光电元件的转移方法的流程示意图。
请参照图1A至图1E，首先，在一第一基板SUB1上形成多个阵列排列的光电元件PD，其中各光电元件PD上分别形成有一牺牲图案SC，如图1E所示。在本实施例中，形成于同一个第一基板SUB1上的多个光电元件PD例如是能够发出相同色光的发光二极管芯片(LEDchips)或者是具有相同感光特性的光感测芯片(photo-sensingchips)。举例而言，光电元件PD可以是红色发光二极管芯片、绿色发光二极管芯片、蓝色发光二极管芯片或者是适于感测特定波长的光感测芯片。此外，各个光电元件PD上都已制作有电极(未绘示)。值得注意的是，本实施例中可以省略牺牲图案SC的制作。换言之，牺牲图案SC的制作非为必须。
关于第一基板SUB1上的光电元件PD以及牺牲图案SC的形成方法，将搭配图1A至图1E详述如后。
首先请参照图1A，提供一成长基板SUB，并于成长基板SUB上形成一元件层100。在本实施例中，元件层100例如为一外延层。以发光二极管的制作为例，元件层100可包括缓冲层、N型掺杂半导体层、发光层(例如多重量子阱层)、P型掺杂半导体层、电极等膜层。此光感测芯片的制作为例，元件层100可包括P-N接合层、电极等膜层。
请参照图1B，提供一第一基板SUB1，并于第一基板SUB1上形成一中间层110。在本实施例中，中间层110例如为一黏着层，且中间层110例如是全面性覆盖于第一基板SUB1上。接着，令成长基板SUB上的元件层100与第一基板SUB1上中间层110接合，而在元件层100与中间层110接合之后，再使元件层100与成长基板SUB分离。在本实施例中，元件层100与中间层110之间可通过晶片级接合制作工艺(wafer-levelbondingprocess)来接合。此外，使元件层100与成长基板SUB分离的方法包括机械研磨、化学蚀刻或激光剥离(laserlift-off)等。本实施例中，第一基板SUB1上所形成的中间层110例如为一纳米柱外延结构层，此时，可通过外延成长或沉积等方式于中间层110上形成元件层100。
请参照图1C，在将元件层100转移至第一基板SUB1的中间层110上之后，若有需要，本实施例可选择性地对元件层100进行薄化，以于中间层110上形成一薄化后的元件层100’。在本实施例中，将元件层100薄化为元件层100’的方法包括机械研磨、化学蚀刻等。
请参照图1D，在中间层110上的元件层100’上形成一牺牲层120，以使元件层100’位于中间层110与牺牲层120之间。在本实施例中，牺牲层120的材质例如为二氧化硅、氮化硅、氧化锌等介电材质、AlGaN、AlInN等半导体材质或有机高分子材质等。值得注意的是，本实施例中可以省略牺牲层120的制作。换言之，牺牲层120的制作非为必须。
请参照图1E，在形成牺牲层120之后，图案化前述的元件层100’以及牺牲层120，以于中间层110上形成多个阵列排列的光电元件PD以及牺牲图案SC。在本实施例中，前述的元件层100’以及牺牲层120例如是通过光刻/蚀刻制作工艺而被图案化成为光电元件PD以及牺牲图案SC。举例而言，本实施例可采用干式蚀刻搭配形成于牺牲层120上的图案化光致抗蚀剂层(未绘示)对元件层100’以及牺牲层120进行图案化，以于中间层110上形成多个阵列排列的光电元件PD以及分别覆盖于对光电元件PD上的牺牲图案SC。从图1E可知，由于光电元件PD以及牺牲图案SC是通过同一道光刻/蚀刻制作工艺所制作，因此光电元件PD以及牺牲图案SC具有相同的图案。在本实施例中，牺牲图案SC的材质可为二氧化硅、氮化硅、氧化锌等介电材质、AlGaN、AlInN等半导体材质或有机高分子材质等。
图1E’绘示为第一欧姆接触电极位于元件层与中间层之间的示意图。请参照图1D与图1E’，在其他实施例中，元件层100’与该中间层110接合之前，元件层100’上可选择性地形成有多个第一欧姆接触电极130，而在元件层100’与中间层110接合之后，第一欧姆接触电极130会位于光电元件PD与中间层110之间。换言之，各光电元件PD具有其对应的第一欧姆接触电极130(如图1E’所绘示)。此处，第一欧姆接触电极130有助于光电元件PD与第二基板SUB2之间的接合。举例而言，第一欧姆接触电极130的材质例如为ITO、镍金合金、金铍合金等可与元件层第一界面形成欧姆接触的金属电极材质。
图1E”绘示为中间层局部性覆盖于第一基板上的示意图。请参照图1E”，在其他实施例中，中间层110例如是局部性覆盖于第一基板SUB1上，中间层110可与光电元件PD以及牺牲图案SC具有相同的图案。值得注意的是，当中间层110是局部性覆盖于第一基板SUB1上时，也可省略元件层100’与中间层110之间的第一欧姆接触电极130。
接着请参照图1F，选择性地于部分牺牲图案SC上形成磁性材料层M，以使部分光电元件PD选择性地被磁性材料层M所覆盖。换言之，部分牺牲图案SC被夹于光电元件PD与磁性材料层M之间。在本实施例中，磁性材料层M的材质例如是高导磁合金(permalloy)。举例而言，磁性材料层M的材质例如是包含20％铁以及80％镍的合金。在其他可行的实施例中，本实施例可以省略牺牲层120的制作，此时，磁性材料层M也可作为光电元件PD的第二欧姆接触电极。值得注意的是，前述于图1E’中所绘示的第一欧姆接触电极130是制作于光电元件PD的正面，而图1F中所绘示的磁性材料层M(即第二欧姆接触电极)则制作于光电元件PD的背面。
接着请参照图1G，在形成磁性材料层M之后，利用一磁吸头(magnetichead)140吸附磁性材料层M，以使得被磁性材料层M所覆盖的光电元件PD以及第一基板SUB1分离，并且使得被磁性材料层M所覆盖的光电元件PD以及牺牲图案SC被吸附于磁吸头140上。如图1G所示，光电元件PD与中间层110之间的接合强度应小于磁性材料层M与磁吸头140之间的吸附强度，如此，磁吸头140方可使磁性材料层M、被磁性材料层M所覆盖的光电元件PD以及被磁性材料层M所覆盖的牺牲图案SC顺利地与第一基板SUB1分离，进而被吸附于磁吸头140上。在本实施例中，当中间层110为黏着层时，可通过加热、光线照射等方式使中间层110的黏性降低，进而使光电元件PD轻易的与中间层110分离。举例而言，当中间层110为黏着层时，可局部加热被磁性材料层M所覆盖的光电元件PD底下的中间层110。或者，以光线局部照射被磁性材料层M所覆盖的光电元件PD底下的中间层110。在另一实施例中，当中间层110为纳米柱外延结构层时，通过适当的外力施加或加热即可使光电元件PD轻易的与中间层110分离。
如图1G所示，磁吸头140可以选择性地具有一限位元件142，以限制吸附于磁吸头140上的光电元件PD的偏移。从图1G可清楚得知，限位元件142可以减少磁性材料层M、牺牲图案SC以及光电元件PD在磁吸头140上的横向偏移。在其他实施例中，磁吸头140可以不具有限位元件142，换言之，磁吸头140仅需具有与光电元件PD接触的一磁吸平面即可。
请参照图1H，提供一第二基板SUB2，此第二基板SUB2例如为单片微显示器(monolithicmicro-displays)中的线路基板，其适于承载发光二极管芯片。或者，第二基板SUB2例如为适于承载光感测芯片的线路基板。在本实施例中，第二基板SUB2具有多个导电端子T，且导电端子T与被转移至第二基板SUB2上的光电元件PD接合。举例而言，前述的导电端子T例如为接垫(pads)或凸块(bumps)。以下将针对光电元件PD与第二基板SUB2的接合进行详细的描述。
如图1H所示，在提供第二基板SUB2之后，接着令吸附有光电元件PD的磁吸头140与第二基板SUB2对位。在完成对位之后，调整磁吸头140与第二基板SUB2之间的距离，以使将被磁性材料层M所覆盖的光电元件PD能够与部分的导电端子T接合，进而使光电元件PD转移至第二基板SUB2上。此处，光电元件PD与导电端子T之间可通过回焊(reflow)或其他焊接制作工艺进行接合。在本实施例中，光电元件PD与第二基板SUB2(即导电端子T)之间的接合强度需大于磁性材料层M与磁吸头140之间的吸附强度，如此方可使磁性材料层M、被磁性材料层M所覆盖的光电元件PD以及被磁性材料层M所覆盖的牺牲图案SC顺利地与被转移至第二基板SUB2上。
请参照图1I，在光电元件PD被转移至第二基板SUB2之后，接着移除被磁性材料层M所覆盖的牺牲图案SC，以使磁性材料层M与转移至第二基板SUB2上的光电元件PD分离。在本实施例中，移除牺牲图案SC的方法包括湿式蚀刻或加热。具体而言，可通过湿式蚀刻将牺牲图案SC溶除或者通过加热让牺牲图案SC的黏性降低，以使磁性材料层M轻易地与光电元件PD分离。举例而言，当牺牲图案SC的材质为二氧化硅、氮化硅、氧化锌等介电材质时，所使用的蚀刻剂包括磷酸(H3PO4)、盐酸(HCl)或其他酸性溶液。当牺牲图案SC的材质为AlGaN、AlInN等半导体材质时，所使用的蚀刻剂包括氢氧化钾(KOH)、硝酸(HNO3)或其他溶液。当牺牲图案SC的材质为有机高分子材质时，所使用的蚀刻剂包括ACE、NMP或其它有机溶液。
请参照图1J与图1K，在将光电元件PD转移至第二基板SUB2之后，可以重复图1A至图1I所绘示的制作工艺将光电元件PD’与光电元件PD”转移至第二基板SUB2上。在本实施例中，光电元件PD、光电元件PD’以及光电元件PD”例如为适于发出不同色光的发光二极管芯片或者是具有不同感光特性的光感测芯片。
如图1I、图1J与图1K，牺牲图案SC、SC’、SC”可以在光电元件PD、PD’、PD”转移至第二基板SUB2之后分别被移除。然而，在其他实施例中，牺牲图案SC、SC’、SC”也可在光电元件PD、PD’、PD”转移至第二基板SUB2之后一并被移除。举例而言，牺牲图案SC、SC’、SC”可采用相同的材质，且牺牲图案SC、SC’、SC”可通过同一道蚀刻制作工艺来移除。
最后，请参照图1L，在移除牺牲图案SC、SC’、SC”之后，可选择性地于第二基板SUB2上制作平坦层PLN以及共用电极E，其中平坦层PLN系填入光电元件PD、PD’、PD”之间，以确保光电元件PD、PD’、PD”之间不致发生异常的短路现象，而共用电极E则配置于光电元件PD、PD’、PD”以及平坦层PLN上，以使光电元件PD、PD’、PD”彼此之间电连接。除此之外，本实施例可根据产品实际需求而于共用电极E上方选择性地制作黑矩阵、微透镜阵列(未绘示)等。
第二实施例
图2A至图2I为本发明第二实施例的光电元件的转移方法的流程示意图。
请参照图2A至图2E，在第一基板SUB1上形成多个阵列排列的光电元件PD，其中各光电元件PD上分别形成有一第一牺牲图案SC1。由于光电元件PD与第一牺牲图案SC1的形成方法与图1A至图1E、图1E’以及图1E”类似，故于此不在重述。值得注意的是，本实施例中可以省略第一牺牲图案SC1的制作。换言之，第一牺牲图案SC1的制作非为必须。
接着请参照图2F，在第一牺牲图案SC1上形成磁性材料层M，以使光电元件PD被磁性材料层M所覆盖。此外，在第一基板SUB1上形成一保护层PV以选择性地覆盖部分的光电元件PD及其上的第一牺牲图案SC1与磁性材料层M。在本实施例中，磁性材料层M的材质例如是高导磁合金。举例而言，磁性材料层M的材质例如是包含20％铁以及80％镍的合金。在其他可行的实施例中，本实施例可以省略牺牲层120的制作，此时，磁性材料层M也可作为光电元件PD的第二欧姆接触电极。此外，保护层PV的材质可以是光致抗蚀剂材料或其他介电材料。具体而言，保护层PV的材质可以是聚乙酰胺(Polyimide)或其他高分子材质，保护层PV的材质也可以是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或其他无机介电材质。在其他可行的实施例中，也可选择性地于部分第一牺牲图案SC1上形成磁性材料层M，以使部分光电元件PD被磁性材料层M所覆盖。此外，在第一基板SUB1上形成一保护层PV以选择性地覆盖部分的光电元件PD及其上的第一牺牲图案SC1与磁性材料层M。在本实施例中，磁性材料层M与保护层PV的形成顺序不限。换言之，可先形成磁性材料层M，再形成保护层PV。或者，可先形成保护层PV，再形成磁性材料层M。在本实施例中，磁性材料层M的材质例如是高导磁合金。举例而言，磁性材料层M的材质例如是包含20％铁以及80％镍的合金。在其他可行的实施例中，本实施例可以省略牺牲层120的制作，此时，磁性材料层M也可作为光电元件PD的第二欧姆接触电极。此外，保护层PV的材质可以是光致抗蚀剂材料或其他介电材料。具体而言，保护层PV的材质可以是聚乙酰胺(Polyimide)或其他高分子材质，保护层PV的材质也可以是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或其他无机介电材质。
接着请参照图2G，在形成磁性材料层M之后，利用一磁吸头140吸附磁性材料层M，以使得未被保护层PV所覆盖的光电元件PD与第一基板SUB1分离，并且使得未被保护层PV所覆盖的光电元件PD以及第一牺牲图案SC1以及磁性材料层M被吸附于磁吸头140上。如图2G所示，光电元件PD与中间层110之间的接合强度应小于磁性材料层M与磁吸头140之间的吸附强度，如此，磁吸头140方可使磁性材料层M、被磁性材料层M所覆盖的光电元件PD以及被磁性材料层M所覆盖的第一牺牲图案SC1顺利地与第一基板SUB1分离，进而被吸附于磁吸头140上。在本实施例中，当中间层110为黏着层时，可通过加热、光线照射等方式使中间层110的黏性降低，进而使光电元件PD轻易的与中间层110分离。举例而言，当中间层110为黏着层时，可局部加热未被保护层PV所覆盖的光电元件PD底下的中间层110。或者，以光线局部照射未被保护层PV所覆盖的的光电元件PD底下的中间层110。在另一实施例中，当中间层110为纳米柱外延结构层时，通过适当的外力施加或加热即可使光电元件PD轻易的与中间层110分离。
如图2G所示，磁吸头140可以选择性地具有一限位元件142，以限制吸附于磁吸头140上的光电元件PD的偏移。从图2G可清楚得知，限位元件142可以减少磁性材料层M、第一牺牲图案SC1以及光电元件PD在磁吸头140上的横向偏移。在其他实施例中，磁吸头140可以不具有限位元件142，换言之，磁吸头140仅需具有与光电元件PD接触的一磁吸平面即可。
请参照图2H，提供一第二基板SUB2，此第二基板SUB2例如为单片微显示器(monolithicmicro-displays)中的线路基板，其适于承载发光二极管芯片。或者，第二基板SUB2例如为适于承载光感测芯片的线路基板。在本实施例中，第二基板SUB2具有多个导电端子T，且导电端子T与被转移至第二基板SUB2上的光电元件PD接合。举例而言，前述的导电端子T例如为接垫(pads)或凸块(bumps)。以下将针对光电元件PD与第二基板SUB2的接合进行详细的描述。
如图2H所示，在提供第二基板SUB2之后，接着令吸附有光电元件PD的磁吸头140与第二基板SUB2对位。在完成对位之后，调整磁吸头140与第二基板SUB2之间的距离，以使将被磁性材料层M所覆盖的光电元件PD能够与部分的导电端子T接合，进而使光电元件PD转移至第二基板SUB2上。此处，光电元件PD与导电端子T之间可通过回焊(reflow)或其他焊接制作工艺进行接合。在本实施例中，光电元件PD与第二基板SUB2(即导电端子T)之间的接合强度需大于磁性材料层M与磁吸头140之间的吸附强度，如此方可使磁性材料层M、被磁性材料层M所覆盖的光电元件PD以及被磁性材料层M所覆盖的第一牺牲图案SC1顺利地与被转移至第二基板SUB2上。
请参照图2I，在光电元件PD被转移至第二基板SUB2之后，接着移除被磁性材料层M所覆盖的第一牺牲图案SC1，以使磁性材料层M与转移至第二基板SUB2上的光电元件PD分离。在本实施例中，移除第一牺牲图案SC1的方法包括湿式蚀刻或加热。具体而言，可通过湿式蚀刻将第一牺牲图案SC1溶除或者通过加热让第一牺牲图案SC1的黏性降低，以使磁性材料层M轻易地与光电元件PD分离。举例而言，当牺牲图案SC的材质为二氧化硅、氮化硅、氧化锌等介电材质时，所使用的蚀刻剂包括磷酸(H3PO4)、盐酸(HCl)或其他酸性溶液。当牺牲图案SC的材质为AlGaN、AlInN等半导体材质时，所使用的蚀刻剂包括氢氧化钾(KOH)、硝酸(HNO3)或其他溶液。当牺牲图案SC的材质为有机高分子材质时，所使用的蚀刻剂包括ACE、NMP或其它有机溶液。
在将光电元件PD转移至第二基板SUB2之后，可以重复图2A至图2I所绘示的制作工艺将光电元件PD’与光电元件PD”转移至第二基板SUB2上。由于这部分的转移方法以及后续的制作工艺与第一实施例中的图1J至图1L相类似，故于此不在重述。
第三实施例
图3A至图3I为本发明第一实施例的光电元件的转移方法的流程示意图。
请参照图3A至图3E，首先，在一第一基板SUB1上形成多个阵列排列的光电元件PD，其中各光电元件PD上分别形成有一第一牺牲图案SC1与一第二牺牲图案SC2，第一牺牲图案SC1覆盖该光电元件PD上，而第二牺牲图案SC2位于光电元件PD与第一基板之间，且光电元件PD夹于第一牺牲图案SC1与第二牺牲图案SC2之间，如图3E所示。在本实施例中，形成于同一个第一基板SUB1上的多个光电元件PD例如是能够发出相同色光的发光二极管芯片(LEDchips)或者是具有相同感光特性的光感测芯片(photo-sensingchips)。举例而言，光电元件PD可以是红色发光二极管芯片、绿色发光二极管芯片、蓝色发光二极管芯片或者是适于感测特定波长的光感测芯片。此外，各个光电元件PD上都已制作有电极(未绘示)。值得注意的是，本实施例中可以省略第一牺牲图案SC1或第二牺牲图案SC2的制作。换言之，第一牺牲图案SC1或第二牺牲图案SC2的制作非为必须。
关于第一基板SUB1上的光电元件PD以及牺牲图案SC的形成方法，将搭配图3A至图3E详述如后。
首先请参照图3A，提供一成长基板SUB，并于成长基板SUB上依序形成一元件层100以及牺牲层120’。在本实施例中，元件层100例如为一外延层，而牺牲层120’的材质例如为氧化硅、氮化硅、氧化锌等介电材质、AlGaN、AlInN等半导体材质或有机高分子材质等。以发光二极管的制作为例，元件层100可包括缓冲层、N型掺杂半导体层、发光层(例如多重量子阱层)、P型掺杂半导体层、电极等膜层。此光感测芯片的制作为例，元件层100可包括P-N接合层、电极等膜层。值得注意的是，本实施例中可以省略牺牲层120’的制作。换言之，牺牲层120’的制作非为必须。
请参照图3B，提供一第一基板SUB1，并于第一基板SUB1上形成一中间层110。在本实施例中，中间层110例如为一黏着层，且中间层110例如是全面性覆盖于第一基板SUB1上。接着，令成长基板SUB上的牺牲层120’与第一基板SUB1上中间层110接合，而在牺牲层120’与中间层110接合之后，再使元件层100与成长基板SUB分离。在本实施例中，牺牲层120’与中间层110之间可通过晶片级接合制作工艺(wafer-levelbondingprocess)来接合。此外，使元件层100与成长基板SUB分离的方法包括机械研磨、化学蚀刻或激光剥离(laserlift-off)等。
请参照图3C，在将元件层100以及牺牲层120’转移至第一基板SUB1的中间层110上之后，若有需要，本实施例可选择性地对元件层100进行薄化，以于中间层110以及牺牲层120’上形成一薄化后的元件层100’。在本实施例中，将元件层100薄化为元件层100’的方法包括机械研磨、化学蚀刻等。
请参照图3D，在牺牲层120’上的元件层100’上形成另一牺牲层120，以使元件层100’位于牺牲层120’与牺牲层120之间。在本实施例中，牺牲层120的材质可为氧化硅、氮化硅、氧化锌等介电材质、AlGaN、AlInN等半导体材质或有机高分子材质等。举例而言，牺牲层120’与牺牲层120的材质不同。
请参照图3E，在形成牺牲层120之后，图案化前述的牺牲层120’、元件层100’以及牺牲层120，以于中间层110上形成多个阵列排列的第二牺牲图案SC2、光电元件PD以及第一牺牲图案SC1。在本实施例中，前述的牺牲层120’、元件层100’以及牺牲层120例如是通过光刻/蚀刻制作工艺而被图案化成为第二牺牲图案SC2、光电元件PD以及第一牺牲图案SC1。举例而言，本实施例可采用干式蚀刻搭配形成于牺牲层120上的图案化光致抗蚀剂层(未绘示)对牺牲层120’、元件层100’以及牺牲层120进行图案化。从图3E可知，由于第二牺牲图案SC2、光电元件PD以及第一牺牲图案SC1是通过同一道光刻/蚀刻制作工艺所制作，因此第二牺牲图案SC2、光电元件PD以及第一牺牲图案SC1具有相同的图案。
接着请参照图3F，在第一牺牲图案SC1上形成磁性材料层M，以使光电元件PD被磁性材料层M所覆盖。此外，在第一基板SUB1上形成一保护层PV以选择性地覆盖部分的光电元件PD及其上的第一牺牲图案SC1与磁性材料层M。在本实施例中，磁性材料层M的材质例如是高导磁合金。举例而言，磁性材料层M的材质例如是包含20％铁以及80％镍的合金。在其他可行的实施例中，本实施例可以省略牺牲层120的制作，此时，磁性材料层M也可作为光电元件PD的第二欧姆接触电极。此外，保护层PV的材质可以是光致抗蚀剂材料或其他介电材料。具体而言，保护层PV的材质可以是聚乙酰胺(Polyimide)或其他高分子材质，保护层PV的材质也可以是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或其他无机介电材质。在其他可行的实施例中，也可选择性地于部分第一牺牲图案SC1上形成磁性材料层M，以使部分光电元件PD被磁性材料层M所覆盖。此外，在第一基板SUB1上形成一保护层PV以选择性地覆盖部分的光电元件PD及其上的第一牺牲图案SC1与磁性材料层M。在本实施例中，磁性材料层M与保护层PV的形成顺序不限。换言之，可先形成磁性材料层M，再形成保护层PV。或者，可先形成保护层PV，再形成磁性材料层M。在本实施例中，磁性材料层M的材质例如是高导磁合金。举例而言，磁性材料层M的材质例如是包含20％铁以及80％镍的合金。在其他可行的实施例中，本实施例可以省略牺牲层120的制作，此时，磁性材料层M也可作为光电元件PD的第二欧姆接触电极。此外，保护层PV的材质可以是光致抗蚀剂材料或其他介电材料。具体而言，保护层PV的材质可以是聚乙酰胺(Polyimide)或其他高分子材质，保护层PV的材质也可以是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或其他无机介电材质。
如图3F所示，在形成磁性材料层M之后，需让未被保护层PV所覆盖的光电元件PD与第一基板SUB1分离，而分离的方法例如是局部移除第二牺牲图案SC2，即移除未被保护层PV所覆盖的光电元件PD与第一基板SUB1间的第二牺牲图案SC2。在本实施例中，移除第二牺牲图案SC2的方法为湿式蚀刻。具体而言，可通过湿式蚀刻将第二牺牲图案SC2溶除，以使光电元件PD轻易地与中间层110分离。举例而言，当牺牲图案SC2的材质为氧化硅、氮化硅、氧化锌等介电材质时，所使用的蚀刻剂包括磷酸(H3PO4)、盐酸(HCl)或其他酸性溶液。当牺牲图案SC2的材质为AlGaN、AlInN等半导体材质时，所使用的蚀刻剂包括氢氧化钾(KOH)、硝酸(HNO3)或其他溶液。当牺牲图案SC2的材质为有机高分子材质时，所使用的蚀刻剂包括ACE、NMP或其它有机溶液。在其他实施例，让未被保护层PV所覆盖的光电元件PD与第一基板SUB1分离的方法也可为局部加热第二牺牲图案SC2，即局部加热未被保护层PV所覆盖的光电元件PD底下的第二牺牲图案SC2，让第二牺牲图案SC2的黏性降低，以使光电元件PD轻易地与脱离第二牺牲图案SC2。
接着请参照图3G，在移除第二牺牲图案SC2之后，利用一磁吸头140吸附磁性材料层M，以使得未被保护层PV所覆盖的光电元件PD与第一基板SUB1分离，并且使得未被保护层PV所覆盖的光电元件PD以及第一牺牲图案SC1以及磁性材料层M被吸附于磁吸头140上。如图3G所示，磁吸头140可以选择性地具有一限位元件142，以限制吸附于磁吸头140上的光电元件PD的偏移。从图3G可清楚得知，限位元件142可以减少磁性材料层M、第一牺牲图案SC1以及光电元件PD在磁吸头140上的横向偏移。在其他实施例中，磁吸头140可以不具有限位元件142，换言之，磁吸头140仅需具有与光电元件PD接触的一磁吸平面即可。
请参照图3H，提供一第二基板SUB2，此第二基板SUB2例如为单片微显示器(monolithicmicro-displays)中的线路基板，其适于承载发光二极管芯片。或者，第二基板SUB2例如为适于承载光感测芯片的线路基板。在本实施例中，第二基板SUB2具有多个导电端子T，且导电端子T与被转移至第二基板SUB2上的光电元件PD接合。举例而言，前述的导电端子T例如为接垫(pads)或凸块(bumps)。以下将针对光电元件PD与第二基板SUB2的接合进行详细的描述。
如图3H所示，在提供第二基板SUB2之后，接着令吸附有光电元件PD的磁吸头140与第二基板SUB2对位。在完成对位之后，调整磁吸头140与第二基板SUB2之间的距离，以使将被磁性材料层M所覆盖的光电元件PD能够与部分的导电端子T接合，进而使光电元件PD转移至第二基板SUB2上。此处，光电元件PD与导电端子T之间可通过回焊(reflow)或其他焊接制作工艺进行接合。在本实施例中，光电元件PD与第二基板SUB2(即导电端子T)之间的接合强度需大于磁性材料层M与磁吸头140之间的吸附强度，如此方可使磁性材料层M、被磁性材料层M所覆盖的光电元件PD以及被磁性材料层M所覆盖的第一牺牲图案SC1顺利地与被转移至第二基板SUB2上。
请参照图3I，在光电元件PD被转移至第二基板SUB2之后，接着移除被磁性材料层M所覆盖的第一牺牲图案SC1，以使磁性材料层M与转移至第二基板SUB2上的光电元件PD分离。在本实施例中，移除第一牺牲图案SC1的方法包括湿式蚀刻或加热。具体而言，可通过湿式蚀刻将第一牺牲图案SC1溶除或者通过加热让第一牺牲图案SC1的黏性降低，以使磁性材料层M轻易地与光电元件PD分离。举例而言，当牺牲图案SC1的材质为氧化硅、氮化硅、氧化锌等介电材质时，所使用的蚀刻剂包括磷酸(H3PO4)、盐酸(HCl)或其他酸性溶液。当牺牲图案SC1的材质为AlGaN、AlInN等半导体材质时，所使用的蚀刻剂包括氢氧化钾(KOH)、硝酸(HNO3)或其他溶液。当牺牲图案SC1的材质为有机高分子材质时，所使用的蚀刻剂包括ACE、NMP或其它有机溶液。
在将光电元件PD转移至第二基板SUB2之后，可以重复图3A至图3I所绘示的制作工艺将光电元件PD’与光电元件PD”转移至第二基板SUB2上，由于这部分的转移方法以及后续的制作工艺与第一实施例中的图1J至图1L相类似，故于此不在重述。
在前述的第一实施例至第三实施例中，第二基板SUB2是以具有导电端子T的线路基板为例，然而本发明并不以此为限。在其他实施例中，第二基板SUB2可以是一暂时性承载基板(temporarysubstrate)，而这些被转移至第二基板SUB上的光电元件PD、PD’、PD”可被再次转移至另一个目标基板上。
虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (20)
1.一种光电元件的转移方法，包括：
(a)在一第一基板上形成多个阵列排列的光电元件；
(b)选择性地于部分光电元件上形成一磁性材料层，以使部分光电元件被该磁性材料层所覆盖；
(c)利用一磁吸头吸附该磁性材料层，以使被该磁性材料层所覆盖的光电元件与该第一基板分离并且吸附于该磁吸头上；以及
(d)将被该磁性材料层所覆盖的光电元件转移至一第二基板上。
2.如权利要求1所述的光电元件的转移方法，还包括：
(e)使该磁性材料层与转移至该第二基板上的光电元件分离。
3.如权利要求1所述的光电元件的转移方法，还包括重复步骤(a)至步骤(d)至少一次，以将不同的光电元件转移至该第二基板上。
4.如权利要求1所述的光电元件的转移方法，其中该些光电元件的形成方法包括：
在一成长基板上形成一元件层；
在该第一基板上形成一中间层；
令该元件层与该中间层接合并且与该成长基板分离；以及
图案化该元件层，以于该中间层上形成该些光电元件。
5.如权利要求4所述的光电元件的转移方法，其中该中间层包括一黏着层或一纳米柱外延结构层。
6.如权利要求4所述的光电元件的转移方法，其中该中间层局部性覆盖于该第一基板上。
7.如权利要求4所述的光电元件的转移方法，其中在该元件层与该中间层接合之前，该元件层上已形成有多个欧姆接触电极，而在该元件层与该中间层接合之后，该些欧姆接触电极位于该元件层与该中间层之间。
8.如权利要求1所述的光电元件的转移方法，其中该光电元件与该第二基板之间的接合强度大于该磁性材料层与该磁吸头之间的吸附强度。
9.如权利要求1所述的光电元件的转移方法，其中该第二基板具有多个导电端子，且该些导电端子与被转移至该第二基板上的该光电元件接合。
10.如权利要求1所述的光电元件的转移方法，其中该磁吸头具有一限位元件，以限制吸附于该磁吸头上的光电元件的偏移。
11.一种光电元件的转移方法，包括：
(a)在一第一基板上形成多个阵列排列的光电元件；
(b)在该些光电元件上形成多个磁性材料层，以使该些光电元件被该些磁性材料层所覆盖；
(c)在该第一基板上形成一保护层以选择性地覆盖部分的光电元件及其上的磁性材料层；
(d)利用一磁吸头吸附未被该保护层所覆盖的磁性材料层与其下的光电元件，以使未被该保护层所覆盖的光电元件与该第一基板分离并且吸附于该磁吸头上；以及
(e)将磁吸头吸附的光电元件转移至一第二基板上。
12.如权利要求11所述的光电元件的转移方法，还包括：
(f)使该磁性材料层与转移至该第二基板上的光电元件分离。
13.如权利要求11所述的光电元件的转移方法，还包括重复步骤(a)至步骤(e)至少一次，以将不同的光电元件转移至该第二基板上。
14.如权利要求11所述的光电元件的转移方法，其中该些光电元件的形成方法包括：
在一成长基板上形成一元件层；
在该第一基板上形成一中间层；
令该元件层与该中间层接合并且与该成长基板分离；以及
图案化该元件层，以于该中间层上形成该些光电元件。
15.如权利要求14所述的光电元件的转移方法，其中该中间层包括一黏着层或一纳米柱外延结构层。
16.如权利要求14所述的光电元件的转移方法，其中该中间层局部性覆盖于该第一基板上。
17.如权利要求14所述的光电元件的转移方法，其中在该元件层与该中间层接合之前，该元件层上已形成有多个欧姆接触电极，而在该元件层与该中间层接合之后，该些欧姆接触电极位于该元件层与该中间层之间。
18.如权利要求11所述的光电元件的转移方法，其中该光电元件与该第二基板之间的接合强度大于该磁性材料层与该磁吸头之间的吸附强度。
19.如权利要求11所述的光电元件的转移方法，其中该第二基板具有多个导电端子，且该些导电端子与被转移至该第二基板上的该光电元件接合。
20.如权利要求11所述的光电元件的转移方法，其中该磁吸头具有一限位元件，以限制吸附于该磁吸头上的光电元件的偏移。
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