CN106816408A - 微型发光二极管单元的中介结构及其制造方法 - Google Patents

微型发光二极管单元的中介结构及其制造方法 Download PDF

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CN106816408A CN201710036074.4A CN201710036074A CN106816408A CN 106816408 A CN106816408 A CN 106816408A CN 201710036074 A CN201710036074 A CN 201710036074A CN 106816408 A CN106816408 A CN 106816408A
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Abstract

本发明公开了一种微型发光二极管的中介结构的制造方法。形成微型发光二极管于生长基板上。提供传递基板并形成牺牲层于传递基板上。接着,将微型发光二极管与传递基板。去除传递基板上的至少部分牺牲层,以使微型发光二极管与传递基板之间存在间隙。未去除的牺牲层暂时将微型发光二极管固定于传递基板上。

Description

微型发光二极管单元的中介结构及其制造方法
技术领域
本发明是有关于一种光电元件及其制造方法,且特别是有关于一种微型发光二极管单元的中介结构及其制造方法与微型发光二极管单元及其制造方法与微型发光二极管装置。
背景技术
现有的微型发光二极管中介结构制造的过程中,往往需要使用精密度极高且昂贵的转置吸头,造成量产不易且制作成本过高。而且一般的微型发光二极管中介结构制造方法更需要多次的转置动作。多次转置动作耗工耗时,且不利于微型发光二极管单元的制造良率。
发明内容
本发明提供一种微型发光二极管装置、微型发光二极管单元及其制造方法以及微型发光二极管单元的中介结构及其制造方法,其制程精简。
本发明提供一种微型发光二极管单元及其制造方法以及微型发光二极管单元的中介结构及其制造方法,其良率高。
本发明的微型发光二极管的中介结构的制造方法,包括下列步骤。提供半导体结构,半导体结构包括依序堆叠于生长基板内表面上的多层半导体层以及第一牺牲层,其中,多层半导体层包括第一型半导体层、与第一型半导体层极性相反的第二型半导体层。提供承载结构,承载结构包括传递基板以及覆盖传递基板内表面上的第二牺牲层。接合半导体结构的第一牺牲层与承载结构的第二牺牲层,其中,在第一牺牲层与第二牺牲层接合后,第一牺牲层位于多层半导体层与第二牺牲层之间。移除半导体结构的生长基板。分别图案化第一型半导体层与第二型半导体层,以形成多个第一型半导体图案与多个第二型半导体图案。形成彼此分离的多个绝缘图案,绝缘图案覆盖对应的第二型半导体图案。形成多个第一电极以及多个第二电极,其中,第一电极位于对应的第一型半导体图案上,第二电极位于对应的第二型半导体图案上,第二型半导体图案、对应的第一型半导体图案、对应的第一电极以及对应的第二电极构成多个微型发光二极管。移除至少部份的第一牺牲层、至少部份的第二牺牲层或至少部份前述二者的堆叠层,以使每一微型发光二极管与传递基板之间存在间隙,而微型发光二极管通过绝缘图案的多个连接部与传递基板连接。
本发明的微型发光二极管单元的中介结构包括传递基板、多个微型发光二极管及多个绝缘图案。多个微型发光二极管阵列排列于传递基板的内表面上。各微型发光二极管包括多层半导体图案、第一电极以及第二电极。多层半导体图案至少包含第一型半导体图案以及与第一型半导图案极性相反的第二型半导图案,其中,第一型半导体图案在传递基板上的垂直投影面积超出第二型半导体图案在传递基板上的垂直投影面积。第一电极位于第一型半导体图案上。第二电极位于第二型半导体图案上。多个绝缘图案覆盖对应的微型发光二极管。绝缘图案具有多个连接部。微型发光二极管通过连接部与传递基板连接。各微型发光二极管与传递基板之间存在间隙。多个绝缘图案相互分隔。
本发明的微型发光二极管单元包括多层半导体图案、绝缘图案、第一电极与第二电极。多层半导体图案至少包含第一型半导体图案以及与第一型半导图案极性相反的第二型半导体。第一型半导体图案在第二型半导体图案上的垂直投影面积超出第二型半导体图案的面积。绝缘图案覆盖第一型半导体图案以及第二型半导体图案,且绝缘图案具有多个开口。第一电极与一第二电极分别经由开口与第一型半导体图案及第二型半导体图案连接。
本发明的微型发光二极管装置包括阵列基板、黏着层以及前述至少一微型发光二极管单元。阵列基板包含接收基板以及配置于接收基板内表面上的像素阵列层。像素阵列层包含至少一个子像素。黏着层设置于子像素上,且部份覆盖位于子像素的像素阵列层。微型发光二极管单元设置于子像素的黏着层上。
一种微型发光二极管单元的中介结构的制造方法包括下列步骤。于生长基板上依序形成多层半导体层,且多层半导体层至少包含第一型半导体层以及与第一型半导层极性相反的第二型半导体。分别形成多个电极于第一型半导体层与第二型半导体层上。多个电极相互分隔。多层半导体层以及多个电极构成微型发光二极管。形成承载结构,承载结构包括传递基板、覆盖传递基板的牺牲层以及位于牺牲层上的多个线路结构,且线路结构相互分隔。接合微型发光二极管的电极与承载结构的线路结构,使得生长基板上的微型发光二极管的电极朝向承载结构的线路结构。在微型发光二极管的电极与承载结构的线路结构接合后,移除生长基板。移除微型发光二极管正下方的部份牺牲层,并保留微型发光二极管遮蔽面积外的另一部份的牺牲层。
一种微型发光二极管单元的制造方法包括下列步骤。提供前述的微型发光二极管单元的中介结构。提供弹性转置头提取微型发光二极管、部分线路结构与部分支撑层。提供弹性转置头提取微型发光二极管、部分线路结构与部分支撑层。转置微型发光二极管、部分线路结构与部分支撑层于接收基板上。
本发明的微型发光二极管装置包括接收基板、像素阵列层、黏着层以及至少一微型发光二极管单元。像素阵列层配置于接收基板内表面上像素阵列层包含至少一个子像素。黏着层设置于子像素上,且部份覆盖位于子像素的像素阵列层。至少一微型发光二极管单元设置于子像素的黏着层上。微型发光二极管单元至少包含支撑层、多个线路结构以及微型发光二极管。支撑层的外表面与黏着层连接。多个线路结构配置于支撑层内表面上。多个线路结构相互分隔。微型发光二极管配置于线路结构上。微型发光二极管包括多层半导体图案以及多个电极。多层半导体图案至少包含第一型半导体图案以及与第一型半导图案极性相反的第二型半导图案。多个电极分别配置于第一型半导体图案及第二型半导体图案上。多个电极相互分隔,且各电极分别与所对应的各线路结构连接。
基于上述,本发明一实施例的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法包括:提供半导体结构,半导体结构包括依序堆叠于生长基板内表面上的多层半导体层以及第一牺牲层,其中,多层半导体层包括第一型半导体层、与第一型半导体层极性相反的第二型半导体层。提供承载结构,承载结构包括传递基板以及覆盖传递基板内表面上的第二牺牲层。接合半导体结构的第一牺牲层与承载结构的第二牺牲层,其中,在第一牺牲层与第二牺牲层接合后,第一牺牲层位于多层半导体层与第二牺牲层之间。移除半导体结构的生长基板。分别图案化第一型半导体层与第二型半导体层,以形成多个第一型半导体图案与多个第二型半导体图案。形成彼此分离的多个绝缘图案,绝缘图案覆盖对应的第二型半导体图案。形成多个第一电极以及多个第二电极,其中,第一电极位于对应的第一型半导体图案上,第二电极位于对应的第二型半导体图案上,第二型半导体图案、对应的第一型半导体图案、对应的第一电极以及对应的第二电极构成多个微型发光二极管。移除至少部份的第一牺牲层、至少部份的第二牺牲层或至少部份前述二者的堆叠层,以使每一微型发光二极管与该传递基板之间存在间隙,而微型发光二极管通过绝缘图案的多个连接部与传递基板连接。藉此,微型发光二极管单元的中介结构及微型发光二极管单元的制造方法可省略至少一次的转置动作,进而达到简化制程的效果。
此外,在本发明另一实施例的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法中,微型发光二极管是以覆晶方式先固定在传递基板上的线路结构,因此当弹性转置头提取微型发光二极管时,弹性转置头是接触平整的微型发光二极管表面。也就是说,在提取微型发光二极管的过程中,弹性转置头与微型发光二极管的接触面积大,进而使弹性转置头提取微型发光二极管的成功率与效率大幅提升。
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,并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1A至图1J为本发明一实施例的微型发光二极管制造方法的剖面示意图。
图2A至图2B为本发明一实施例的微型发光二极管中介结构的部分制造方法的剖面示意图。
图3A至图3B为本发明一实施例的微型发光二极管中介结构的部分制造方法的剖面示意图。
图4A至图4H为本发明一实施例的微型发光二极管中介结构的制造方法的剖面示意图。
图5A至图5B为本发明一实施例的微型发光二极管中介结构的部分制造方法的剖面示意图。
图6A至图6B为本发明一实施例的微型发光二极管中介结构的部分制造方法的剖面示意图。
图7A至图7I为本发明一实施例的微型发光二极管中介结构的制造方法的剖面示意图。
图8A至图8B为本发明一实施例的微型发光二极管中介结构的部分制造方法的剖面示意图。
图9A至图9B为本发明一实施例的微型发光二极管中介结构的部分制造方法的剖面示意图。
图10A至图10G为本发明一实施例的微型发光二极管装置制造方法的剖面示意图。
图11为对应图10B的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。
图12为对应图10E的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。
图13为本发明另一实施例的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。
图14为本发明又一实施例的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。
图15为本发明再一实施例的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。
图16为本发明一实施例的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。
图17A至图17G为本发明一实施例的微型发光二极管装置制造方法的剖面示意图。
图18为对应图17B的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。
图19为对应图17E的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。
图20A至图20G为本发明一实施例的微型发光二极管装置制造方法的剖面示意图。
图21为对应图20B的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。
图22为对应图20E的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。
其中,附图标记:
10:半导体结构
20:承载结构
100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H:微型发光二极管单元
110:第二型半导体层
112:第二型半导体图案
112a、112b、122a、122b、132a、132b、142c、634c:侧壁
120、530:发光层
122:发光图案
130:第一型半导体层
132、132C:第一型半导体图案
140:第一牺牲层
142、142A、142B、142D、142E、142F:第一牺牲图案
142a、142b、520a、634a、634b:表面
210:第二牺牲层
212、212A、212D、212F:第二牺牲图案
310、310C、310F:绝缘图案
312、312C、312F:第一绝缘图案
314、314C、314F:第二绝缘图案
312a、312aC、312aF:连接部
410:第一电极
420:第二电极
520:第一型半导体层
520a:表面
540:第二型半导体层
550:电极
600、600A、600B:承载结构
610:传递基板
620:牺牲层
622、624:区域
630、630A、630B:支撑层
632、632A、632B:第一支撑部
632a:开口
634、634A、634B:第二支撑部
636:第三支撑部
640、640A、640B:线路结构
642:主体部
644:窄部
710:接收基板
720:像素阵列层
730:黏着层
730a:开口
740:导电层
800:阵列基板
1000、1000A、1000B、1000C、1000D、1000E、1000F、1000G、1000H:微型发光二极管单元的中介结构
10000、2000、2000A、2000B:微型发光二极管装置
A-A’:剖线
d、d1、d2:方向
g、G:间隙
LED:发光二极管
S:牺牲结构
S1、510:生长基板
s1:第一侧边
S2:传递基板
s2:第二侧边
P:弹性转置头
W1、W2:宽度
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。
图1A至图1J为本发明一实施例的微型发光二极管装置的制造方法的剖面示意图。图1A至图1H为微型发光二极管中介结构的制造方法的剖面示意图。请参照图1A,首先,提供半导体结构10。半导体结构10包括依序堆叠于生长基板S1内表面上的多层半导体(未标注)以及第一牺牲层140。第一牺牲层140设置于多层半导体上。多层半导体包含第一型半导体层130、一与该第一型半导体层极性相反的第二型半导体层110。第一型与第二型半导体层130、110的极性可分别为N或P型半导体层。于本发明的实施例中,以第一型半导体层130为P型半导体层在生长基板S1内表面上及以第二型半导体层110为N型半导体层在第一型半导体层与生长基板S1之间为范例,但不限于此。于其它实施例中,以第一型半导体层130为N型半导体层在生长基板S1内表面上及第二型半导体层110为P型半导体层在第一型半导体层上。于本发明的实施例中,可选择的于第一型与第二型半导体层的交界处作为发光处或者第一型与第二型半导体层的交界处可再插入一膜层当作发光层120。本发明的实施例,是以第一型与第二型半导体层的交界处可再插入一膜层当作发光层120为范例,但不限于此。于其它实施例中,第一型与第二型半导体层的交界处没有插入膜层当作发光层亦可适用。请参照图1B,接着,提供承载结构20。承载结构20包括传递基板S2以及覆盖传递基板S2内表面的第二牺牲层210。在本实施例中,第二牺牲层210例如为光阻层或金属层,但本发明不以此为限。接着,接合半导体结构10的第一牺牲层140与承载结构20的第二牺牲层210,以使半导体结构10固定在承载结构20上。如图1B所示,第一牺牲层140与第二牺牲层210接合后,第一牺牲层140位于多层半导体层(例如:第一型半导体层130)与第二牺牲层210之间。更进一步地说,于传递基板S2内表面上依续堆叠的第二牺牲层210、第一牺牲层140、多层半导体层及生长基板S1,即第二牺牲层210与第一牺牲层140皆位在多层半导体层及生长基板S1之下。换言之,第二牺牲层210、第一牺牲层140、多层半导体层(例如:第一型半导体层130、第二型半导体层110)及生长基板S1沿着远离传递基板S2的方向d依序堆叠。于其它实施例中,依前面所述,发光层120可选择性的设置于第一型半导体层130与第二型半导体层110之间。
请参照图1B及图1C,接着,移除半导体结构10的生长基板S1。举例而言,在本实施例中,可采用激光剥除技术(laser lift-off technology)移除第二型半导体层110上的生长基板S1,但本发明不以此为限,在其他实施例中,也可用其他适当方法移除生长基板S1。
请参照图1C及图1D,接着,图案化第二型半导体层110与发光层120,以形成彼此分离的多个第二型半导体图案112与彼此分离的多个发光图案122。每一发光图案122上配置有对应的一个第二型半导体图案112。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则就不会有图案化发光层120。请参照图1D及图1E,接着,图案化第一型半导体层130,以形成彼此分离的多个第一型半导体图案132,第一牺牲层140可保护第一型半导体层130,避免蚀刻第一型半导体层130时破裂。每一第一型半导体图案132上配置有对应的一个发光图案122与对应的一个第二型半导体图案112。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则每一第一型半导体图案132上配置有对应的一个第二型半导体图案112。每一第一型半导体图案132在传递基板S2上的垂直投影面积超出对应的第二型半导体图案112在传递基板S2上的垂直投影面积以及对应的发光图案122在传递基板S2上的垂直投影面积。第一型半导体图案132、发光图案122与第二型半导体图案112在远离传递基板S2的方向d上依序排列,即第一型半导体图案132最靠近传递基板S2,第二型半导体图案112离传递基板S2最远。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则第一型半导体图案132与第二型半导体图案112在远离传递基板S2的方向d上依序排列,即第一型半导体图案132最靠近传递基板S2,第二型半导体图案112离传递基板S2最远。
请参照图1F,接着,形成彼此分离的多个绝缘图案312。绝缘图案312覆盖对应的第二型半导体图案112、发光图案122以及第一型半导体图案132。绝缘图案312未覆盖部份的第二型半导体图案112。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则绝缘图案310覆盖对应的第二型半导体图案112以及第一型半导体图案132。在本实施例中,绝缘图案310具有连接部312a。举例而言,绝缘图案310的连接部312a由对应的第二型半导体图案112的上表面延伸到第二型半导体图案112的侧面,并覆盖发光图案122与第一型半导体图案132的侧面。详言之,在本实施例中,绝缘图案310包括第一绝缘图案312与第二绝缘图案314。第一绝缘图案312形成在第二型半导体层112上,且覆盖第二型半导体图案112的侧壁112a、发光图案122的侧壁122a以及第一型半导体图案132的侧壁132a。第二绝缘图案314形成在第二型半导体层112上,且覆盖第二型半导体层112的另一侧壁112b以及发光图案122的另一侧壁122b,并暴露出(或称为未覆盖)第一型半导体层132的另一侧壁132b。第一绝缘图案312具有延伸到第二型半导体图案112、发光图案122与第一型半导体图案132外的连接部312a。连接部312a由第二型半导体层112、发光图案122与第一型半导体图案132上延伸到第一牺牲层140上。于其它实施例,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则绝缘图案310包含第一与第二绝缘图案312、314的设计与其它元件的连接关系,就会加以改变,例如:第一绝缘图案312形成在第二型半导体图案112上,且覆盖第二型半导体图案112的侧壁112a以及第一型半导体图案132的侧壁132a。第二绝缘图案314形成在第二型半导体图案112上,且覆盖第二型半导体图案112的另一侧壁112b以及暴露出第一型半导体图案132的另一侧壁132b等等。第一绝缘图案312的连接部312a通过第一牺牲层140连接至传递基板S2。
请参照图1G,接着,形成第一电极410与第二电极420。第一电极410位于第一型半导体图案132上且与第一型半导体图案132电性连接。第二电极420位于第二型半导体图案112上且与第二型半导体图案112电性连接。第一型半导体图案132、发光图案122、第二型半导体图案112、第一电极410与第二电极420可构成微型发光二极管LED。于其它实施例,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则第一型半导体图案132、第二型半导体图案112、第一电极410与第二电极420可构成微型发光二极管LED。其中,微型发光二极管LED的尺寸大小为微米或纳米等级。在本实施例中,可在同一道制程中,同时形成第一电极410与第二电极420,但本发明不以此为限。
请参照图1G及图1H,接着,移除至少部份的第一牺牲层140、至少部份的第二牺牲层210或至少部份前述二者的堆叠层,以使每一微型发光二极管LED与传递基板S2内表面之间存在间隙g,于此便完成了微型发光二极管单元的中介结构1000。举例而言,在本实施例中,可移除被微型发光二极管LED以及绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、314)暴露出(或称为未覆盖)的部份第一牺牲层140,而保留位于微型发光二极管LED正下方以及连接部312a正下方的部份第一牺牲层(即第一牺牲图案142);可移除被微型发光二极管LED与绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、314)暴露(或称为未覆盖)及位于微型发光二极管LED正下方的部份的第二牺牲层210,而保留位于连接部312a正下方的部份第二牺牲层(即第二牺牲图案或称为被保留的第二牺牲图案212)。
如图1H所示,第一牺牲图案142堆叠于对应的一个第二牺牲图案212上,相堆叠的部份第一牺牲图案142与被保留的第二牺牲图案212构成一个牺牲结构或称为连接结构S。与微型发光二极管LED连接的连接部312a通过牺牲结构S暂时固定于传递基板S2内表面上。牺牲结构S与传递基板S2内表面之间存在间隙g。在本实施例中,第一牺牲图案142覆盖微型发光二极管LED的第一型半导体图案132的底部,即第一型半导体图案132位于第一牺牲图案142的顶面,且第一牺牲图案142位于第一型半导体图案132下方,而第二牺牲图案212暴露出(或称为未覆盖)第一牺牲图案142的局部底表面(或称为下表面)142b。于一个较佳实施例中,第一型半导体图案132于方向d的厚度小于第二型半导体图案112。然而,本发明不限于此,在其他实施例中,微型发光二极管LED也可利用其他型态的牺牲结构暂时固定在传递基板S2上。以下将于后续段落中配合其他图式举例说明之。
请参照图1G,第一牺牲层140或第二牺牲层210其中至少一者为有机材料层,且第一牺牲层140或第二牺牲层210其中另一者为无机材料层。在本实施例中,第一牺牲层140可为无机材料层(例如:金属或合金)且第一牺牲层140的材料与绝缘图案310不相同,而第二牺牲层210可为有机材料层(例如:光阻)为范例,但不限于此。第二牺牲层210具有将微型发光二极管LED暂时黏着于传递基板的功能。请参照图1G及图1H,在本实施例中,可先去除相邻两个微型发光二极管LED之间的部份第一牺牲层140,以图案化出多个第一牺牲图案142。接着,可利用一干式蚀刻工序(例如:含氧电浆制程)去除第一牺牲图案142正下方的部份第二牺牲层210并保留连接部312a正下方的部份第二牺牲层210,以形成第二牺牲图案212。由于干式蚀刻工序不易蚀刻无机材料,例如绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、314)与第一牺牲图案142,因此在形成第二牺牲图案212的过程中,绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、314)与第一牺牲图案142可被保留下,进而形成如图1H所示的牺牲结构S。其中绝缘图案310材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其它合适的材料、或上述两者的组合。然而,本发明不限于此,在其他实施例中,也可用其他适当方法形成用以暂时固定微型发光二极管LED的牺牲结构,例如控制蚀刻秒数,所造成的蚀刻选择性等。
请参照图1I,接着,利用一弹性转置头P提取(pick-up)传递基板S2上的微型发光二极管LED,进而形成微型发光二极管单元100。当弹性转置头P提取微型发光二极管LED并朝远离传递基板S2的方向d移动时,连接部312a一部份会断裂,即连接部312a一部份会留在微型发光二极管LED上、连接部312a另一部份会留在牺牲结构S上,而使微型发光二极管LED与传递基板S2分离,进而形成微型发光二极管单元100。
请参照图1J,接着,将微型发光二极管单元100放置于接收基板710上。图1J与以下实施例仅绘示一个子像素具有一个驱动微型发光二极管LED的情形,但本发明并不以此为限,一个子像素也可具有一个以上的微型发光二极管LED。微型发光二极管装置10000例如为显示器或其他具有显示器的电子装备。微型发光二极管装置10000至少包括接收基板710、像素阵列层720、黏着层730、导线500与微型发光二极管单元100。至少由接收基板710与像素阵列层720构成阵列基板800。其中像素阵列层720配置于接收基板710内表面上。像素阵列层720具有多个子像素(图未示)与多个驱动元件(图未示),每个子像素具有至少一个驱动元件用以驱动微型发光二极管LED。通常,微型发光二极管LED所在的位置就是子像素。黏着层730至少部份覆盖位于子像素的像素阵列层720。微型发光二极管LED设置于黏着层上730。详细而言,微型发光二极管单元100包括第一型半导体图案132、位于第一型半导体图案132上的发光图案122、位于发光图案122上的第二型半导体图案112、分别与第一型半导体图案132以及第二型半导体图案112电性连接的第一、二电极410、420以及绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、314)。第一型半导体图案132在第二型半导体图案112上的垂直投影面积超出第二型半导体图案112的面积。绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、314)覆盖第一型半导体图案132以及第二型半导体图案112且暴露(或称为未覆盖)第一、二电极410、420。第一、二电极410、420位于第一型半导体图案132的同一侧。换言之,微型发光二极管单元100的微型发光二极管LED较佳为水平式发光二极管晶片,但并非用以限制本发明,微型发光二极管LED也可为垂直式发光二极管晶片。在本实施例中,第一型半导体图案132例如为P型半导体图案,第二型半导体图案112例如为N型半导体图案,但本发明不以此为限。再者,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光图案122,则第一型半导体图案132、第二型半导体图案112、第一电极410与第二电极420可构成微型发光二极管LED。
在本实施例中,绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、314)覆盖微型发光二极管LED且绝缘图案310(例如第一绝缘图案312)具有延伸到微型发光二极管LED外的连接部312a。微型发光二极管单元100更包括第一牺牲图案142。第一牺牲图案142覆盖第一型半导体图案132的底部,即第一型半导体图案132位于第一牺牲图案142上。因此,第一型半导体图案132位于第二型半导体图112与第一牺牲图案142之间。若有存在发光图案122,则第一型半导体图案132位于发光图案122与第一牺牲图案142之间。更进一步地说,第一牺牲图案142具有与第一型半导体图案132接触的第一表面(或称为上表面或内表面)142a、相对于第一表面142a的第二表面(或称为底表面或外表面)142b以及位于第一表面142a与第二表面142b之间的侧壁142c,即连接第一表面142a与第二表面142b的侧壁142c。绝缘图案312覆盖第一牺牲图案142的第一表面142a而暴露(或称为未覆盖)第一牺牲图案142的侧壁142c与第二表面142b。但本发明不限于此,在其他实施例中,微型发光二极管单元也可不包括第一牺牲图案142。以下将于后续段落中配合其他图式举例说明之。
在上述微型发光二极管单元的中介结构1000及微型发光二极管单元100的制造方法中,较佳设计第一型半导体图案132为P型半导体,第二型半导体图案132为N型半导体,且第一型半导体图案132于方向d上的厚度是小于第二型半导体图案112于方向d上的厚度。然为了避免第一型半导体图案132因厚度较薄而容易破裂,因此于微型发光二极管LED的下表面覆盖有第一牺牲图案142,相较于未覆盖有第一牺牲图案142的发光二极管,避免于沉积第一、二电极前须再次翻转,使第一型半导体图案132位于最上层。本实施例因具有第一牺牲图案142可省略至少一次转置动作,进而达到简化制程的效果。此外,因牺牲结构S的第一牺牲图案142下表面与传递基板S2上表面(或称为内表面)之间存在间隙g,形成暂时固定结构,而可使用弹性转置头P黏附或吸附微型发光二极管单元100,避免对位的动作费工费时,而使转置微型发光二极管单元100的速度提升。
图2A至图2B为本发明一实施例的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法的剖面示意图。图2A至图2B的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法与图1H至图1I的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法类似,因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。两者主要的差异在于:图2A至图2B的第一、二牺牲图案142A、212A的结构及形成方法与图1H至图1I的第一、二牺牲图案142、212的结构及形成方法不同。此外,在微型发光二极管单元的中介结构1000A的制造过程中,在图2A之前的制造流程与图1A至图1G所示的制造流程相同,因此关于图2A以前的制造流程请参考图1A至图1G及前述说明,于此便不再重复绘示与说明。
请参照图1G及图2A,在形成如图1G所示的结构后,接着,移除至少部份的第一牺牲层140、至少部份的第二牺牲层210或至少部份前述二者的堆叠层,以使每一微型发光二极管LED与传递基板S2内表面之间存在间隙g,以完成微型发光二极管单元的中介结构1000A。与图1G的微型发光二极管单元的中介结构1000不同的是,在图2A的实施例中,第一牺牲层140与第二牺牲层210可皆为有机材料或无机材料,而可在同一道制程中同时图案化出第一、二牺牲图案142A、212A。详言之,可同时移除被微型发光二极管LED与绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、134)暴露(或称为未覆盖)以及位于微型发光二极管LED正下方的部份第一牺牲层140与部份第二牺牲层210,而保留位于连接部312a正下方的部份第一牺牲层140(即第一牺牲图案142A)与部份第二牺牲层210(即第二牺牲图案212A)。或者,第一牺牲层140可为无机材料层(例如:金属或合金)且第一牺牲层140的材料与绝缘图案312不相同,而第二牺牲层210可为有机材料层(例如:光阻),其中第一牺牲层140使用湿式蚀刻的方式移除,第二牺牲层210使用干式蚀刻工序(例如:含氧电浆制程)分次移除,然本发明并不以此为限。牺牲结构S的第一牺牲图案142A及第二牺牲图案212A共同暴露(或称为未覆盖)第一型半导体图案132的底部。牺牲结构S与绝缘图案310(例如第一绝缘图案312)的连接部312a连接。
请参照图2B,接着,利用一弹性转置头P提取传递基板S2上的微型发光二极管LED,进而形成微型发光二极管单元100A。当弹性转置头P提取微型发光二极管LED并朝远离传递基板S2的方向d移动时,绝缘图案310(例如第一绝缘图案312)的连接部312a会断裂,即连接部312a一部份会留在微型发光二极管LED上,连接部312a另一部份会留在牺牲结构S上,而使微型发光二极管LED与传递基板S2分离,进而形成微型发光二极管单元100A,但本发明并不以此为限定。
微型发光二极管单元100A包括第一型半导体图案132、位于第一型半导体图案132上的第二型半导体图案112、分别与第一型半导体图案132以及第二型半导体图案112电性连接的第一、二电极410、420以及绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、314)。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间加以插入发光图案122,则发光图案122位于第一型半导体图案132上,且第二型半导体图案112位于发光图案122上。第一型半导体图案132在第二型半导体图案上112的垂直投影面积超出第二型半导体图案112的面积。绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、314)覆盖第一型半导体图案132以及第二型半导体图案112且部份暴露(或称为未覆盖)第一、二电极410、420。第一、二电极410、420位于第一型半导体图案132的同一侧。换言之,微型发光二极管单元100A较佳为水平式发光二极管晶片。
与微型发光二极管单元100不同的是,微型发光二极管单元100A不包括覆盖第一型半导体图案132的牺牲结构S,而第一型半导体图案132的底部可被暴露出来,即第一型半导体图案132的底部(下表面)未被膜层所覆盖。微型发光二极管单元的中介结构1000A及微型发光二极管单元100A的制造方法具有与前述微型发光二极管单元的中介结构1000及微型发光二极管单元100的制造方法类似的功效与优点,于此便不再重述。
图3A至图3B为本发明一实施例的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法的剖面示意图。图3A至图3B的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法与图1H至图1I的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法类似,因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。两者主要的差异在于:在图3A至图3B的实施例中,可不图案化第二牺牲层210。此外,在微型发光二极管单元的中介结构1000B的制造过程中,在图3A之前的制造流程与图1A至图1G的制造流程相同,因此关于图3A以前的制造流程请参考图1A至图1G及前述说明,于此便不再重复绘示与说明。
请参照图1G及图3A,在形成如图1G所示的结构后,接着,移除至少部份的第一牺牲层140、至少部份的第二牺牲层210或其组合,以使每一微型发光二极管LED与传递基板S2之间存在间隙g,以完成微型发光二极管单元的中介结构1000B。与微型发光二极管单元的中介结构1000的制造方法不同的是,在图3A的实施例中,除了移除被微型发光二极管LED及绝缘图案310包含(第一与第二绝缘图案312、314)暴露出(未被覆盖)的部份第一牺牲层142外,更可移除位于微型发光二极管LED正下方的部份第一牺牲层142,而保留位于连接部312a正下方的部份第一牺牲层142(即第一牺牲图案142B)以及完整的第二牺牲层210。第二牺牲层210覆盖传递基板S2。第一牺牲图案142B配置于第二牺牲层210上。绝缘图案310(例如第一绝缘图案312)的连接部312a通过第一牺牲图案142B暂时固定在第二牺牲层210上。微型发光二极管LED、绝缘图案310(例如第一绝缘图案312)的连接部312a、第一牺牲图案142B与第二牺牲层210上表面定义出间隙g。举例而言,在图3A的实施例中,第一牺牲层140可为无机材料层(例如:金属),第二牺牲层210可为有机材料层(例如:光阻),而可利用湿式蚀刻去除部份第一牺牲层140,以图案化出第一牺牲图案142B,而保留第二牺牲层210。由于湿式蚀刻序可去除无机材料但不易去除有机材料(例如:第二牺牲层210),因此在图案化出第一牺牲图案142B的过程中,第二牺牲层210可被保留。
请参照图3B,接着,利用一弹性转置头P提取传递基板S2上的微型发光二极管LED,进而形成微型发光二极管单元100B。当弹性转置头P提取微型发光二极管LED并朝远离传递基板S2的方向d移动时,绝缘图案310(例如第一绝缘图案312)的连接部312a会断裂,即连接部312a一部份会留在微型发光二极管LED上,连接部312a另一部份会留在牺牲结构S上,而使微型发光二极管LED与传递基板S2分离,进而形成微型发光二极管单元100B。
微型发光二极管单元100B包括第一型半导体图案132、位于第一型半导体图案132上的发光图案122、位于发光图案122上的第二型半导体图案112、分别与第一型半导体图案132以及第二型半导体图案112电性连接的第一、二电极410、420以及绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、314)。于其它实施例,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则第二型半导体图案112位于第一型半导体图案132上。第一型半导体图案132在第二型半导体图案上112的垂直投影面积超出第二型半导体图案112的面积。绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、314)覆盖第一型半导体图案132以及第二型半导体图案112且部份暴露(或称为未覆盖)第一、二电极410、420。第一、二电极410、420位于第一型半导体图案132的同一侧。换言之,微型发光二极管单元100B较佳为水平式发光二极管晶片。
与微型发光二极管单元100不同的是,微型发光二极管单元100B不包括覆盖第一型半导体图案132的牺牲图案,而第一型半导体图案132的底部(或称为下表面)可被暴露(或称为不被覆盖)。微型发光二极管单元的中介结构1000B及微型发光二极管单元100B的制造方法具有与前述微型发光二极管单元的中介结构1000及微型发光二极管单元100的制造方法类似的功效与优点,于此便不再重述。
图4A至图4H为本发明一实施例的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法的剖面示意图。图4A至图4H的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法与图1A至图1I的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法类似,因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。两者主要的差异在于:在图4A至图4H的实施例中,是先形成绝缘图案310C与第一、二电极410、420后,才形成第一型半导体图案132C,而不像在图1A至图1I的实施例中,是先图案化出第一型半导体图案132后,才形成绝缘图案310与第一、二电极410、420。以下主要就此差异处做说明,两者相同处还请参照前述说明,于此便不再重述。
请参照图4A,首先,提供半导体结构10。半导体结构10包括依序堆叠于生长基板S1内表面上的多层半导体(未标注)以及第一牺牲层140。第一牺牲层140设置于多层半导体上。多层半导体包含第一型半导体层130、一与该第一型半导体层110极性相反的第二型半导体层。第一型与第二型半导体层130、110的极性可分别为N或P型半导体层。于本发明的实施例中,以第一型半导体层130为P型半导体层在生长基板S1内表面上及以第二型半导体层110为N型半导体层在第一型半导体层与生长基板S1之间为范例,但不限于此。于其它实施例中,以第一型半导体层130为N型半导体层在生长基板S1内表面上及第二型半导体层110为P型半导体层在第一型半导体层上。于本发明的实施例中,可选择的于第一型与第二型半导体层的交界处作为发光处或者第一型与第二型半导体层的交界处可再插入一膜层当作发光层120。本发明的实施例,是以第一型与第二型半导体层的交界处可再插入一膜层当作发光层120为范例,但不限于此。于其它实施例中,第一型与第二型半导体层的交界处没有插入膜层当作发光层亦可适用。请参照图4B,接着,提供承载结构20。承载结构20包括传递基板S2以及覆盖传递基板S2内表面的第二牺牲层210。接着,如图4B所示,接合半导体结构10的第一牺牲层140与承载结构20的第二牺牲层210,以使半导体结构10固定在承载结构20上。请参照图4B及图4C,接着,移除半导体结构10的生长基板S1。请参照图4C及图4D,接着,图案化第二型半导体层110与发光层120,以形成彼此分离的多个第二型半导体图案112与彼此分离的多个发光图案122。每一发光图案122上配置有对应的一个第二型半导体图案112。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,就不会图案化发光层120,则每一第一型半导体图案132C上配置有对应的一个第二型半导体图案112。
与图1A至图1I的实施例不同的是,如图4D及图4E所示,在本实施例中,是在图案化出第二型半导体图案112与发光图案122之后、图案化第一型半导体层130之前,于第二型半导体图案112、发光图案122及第一型半导体层130上形成绝缘图案310C。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则绝缘图案310C覆盖对应的第二型半导体图案112以及第一型半导体图案132C。绝缘图案310C覆盖第二型半导体图案112的侧壁112a、112b及发光图案122的侧壁122a、122b。绝缘图案310C具有延伸至第二型半导体图案112与发光图案122外的连接部312aC。连接部312aC延伸并固定在第一型半导体层130上。接着,在于绝缘图案310C上形成第一、二电极410、420。第一电极410与第一型半导体层130电性连接。第二电极420与第二型半导体图案112电性连接。
请参照图4E及图4F,接着,移除被第二型半导体图案112、绝缘图案310C及第一、二电极410、420暴露出(或称为未覆盖)的部份第一型半导体层130,以形成多个第一型半导体图案132C。每一第一型半导体图案132C上配置有对应的一个发光图案122与对应的一个第二型半导体图案112。相对应的一个第一型半导体图案132C、一个发光图案122、一个第二型半导体图案与第一、二电极410、420构成一个微型发光二极管LED。于其它实施例,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则第一型半导体图案132C、第二型半导体图案112、第一电极410与第二电极420可构成微型发光二极管LED。其中,微型发光二极管LED的尺寸大小为微米或纳米等级。多个微型发光二极管LED阵列排列在传递基板S2上。每一微型发光二极管LED的第一型半导体图案132C在传递基板S2上的垂直投影面积较佳地超出对应的第二型半导体图案112在传递基板S2上的垂直投影面积以及对应的发光图案122在传递基板S2上的垂直投影面积。每一微型发光二极管LED的第一型半导体图案132C、发光图案122与第二型半导体图案112在远离传递基板S2的方向d上依序排列。与图1A至图1I的实施例不同的是,如图4F所示,在本实施例中,绝缘图案310C(例如第一绝缘图案312C)未覆盖第一型半导体图案132C的侧壁132a。
请参照图4F及图4G,接着,移除至少部份的第一牺牲层140、至少部份的第二牺牲层210或至少部份前述二者的堆叠层,以使每一微型发光二极管LED与传递基板S2内表面之间存在间隙g,例如:每一微型发光二极管LED下方的第一第一牺牲层140的外表面(底表面)与传递基板S2内表面之间存在间隙g,于此便完成了微型发光二极管单元的中介结构1000C。举例而言,在本实施例中,可移除被微型发光二极管LED以及绝缘图案310C暴露出(或称为未覆盖)的部份第一牺牲层140,而保留位于微型发光二极管LED正下方以及位于连接部312aC正下方的部份第一牺牲层(即第一牺牲图案142);可移除被微型发光二极管LED与绝缘图案310C暴露(或称为未覆盖)及位于微型发光二极管LED正下方的部份的第二牺牲层210,而保留位于连接部312aC正下方的部份第二牺牲层(即第二牺牲图案212)。如图4G所示,部份第一牺牲图案142堆叠于对应的一个第二牺牲图案212上,相堆叠的一个第一牺牲图案142与一个第二牺牲图案212构成一个牺牲结构或称为连接结构S。与微型发光二极管LED连接的连接部312aC通过牺牲结构S暂时固定于传递基板S2上。牺牲结构S与传递基板内表面S2之间存在间隙g。在本实施例中,第一牺牲图案142覆盖微型发光二极管LED的第一型半导体图案132C的底部,而第二牺牲图案212暴露出(或称为未覆盖)第一牺牲图案142与第一型半导体图案132C重叠的一部份。
请参照图4H,接着,利用弹性转置头P提取传递基板S2上的微型发光二极管LED。当弹性转置头P提取微型发光二极管LED并朝远离传递基板S2的方向d移动时,至少部份的牺牲结构S与传递基板S2分离,进而使微型发光二极管LED离开传递基板S2,并形成微型发光二极管单元100C。详言之,若第二牺牲图案212的尺寸极小(例如:数个平方微米),在本实施例中,第二牺牲图案212可从第一牺牲图案142上剥离而留于传递基板S2。然而,本发明不限于此,在其他实施例中,当弹性转置头P提取微型发光二极管LED时,也有可能发生其他情况,例如:(1)第二牺牲图案212可能部份残留于第一牺牲图案142、(2)第二牺牲图案212可能部分残留于传递基板S2或(3)第二牺牲图案212可能从传递基板S2上剥离而离开。
请参照图4H,微型发光二极管单元100C包括第一型半导体图案132C、位于第一型半导体图案132C上的发光图案122、位于发光图案122上的第二型半导体图案112、分别与第一型半导体图案132C以及第二型半导体图案112电性连接的第一、二电极410、420以及绝缘图案310C。第一型半导体图案132C在第二型半导体图案上112的垂直投影面积超出第二型半导体图案112的面积。绝缘图案310C覆盖第一型半导体图案132C以及第二型半导体图案112且暴露第一、二电极410、420。
在本实施例中,绝缘图案310C覆盖微型发光二极管LED且具有延伸到发光图案122与第二型半导体图案112外侧的连接部312aC。详言之,绝缘图案310C包括第一绝缘图案312C与第二绝缘图案314C。第一绝缘图案312C形成在第二型半导体图案112上,且覆盖第二型半导体图案112的侧壁112a以及发光图案122的侧壁122a。第一绝缘图案312C暴露出(或称为未覆盖)第一型半导体图案132C的侧壁132a。第二绝缘图案314C形成在第二型半导体图案112上,且覆盖第二型半导体图案112的侧壁112b以及发光图案122的侧壁122b。第二绝缘图案314C暴露出(或称为未覆盖)第一型半导体图案132C的侧壁132b。于其它实施例,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则绝缘图案310C包含第一与第二绝缘图案312C、314C的设计与其它元件的连接关系,就会如前所述加以改变。绝缘图案310C(包含第一与第二绝缘图案312C、314C)未超出第一型半导体图案132C。在本实施例中,微型发光二极管单元100C更包括第一牺牲图案142。第一牺牲图案142覆盖第一型半导体图案132的底部。第一型半导体图案132C位于发光图案122与第一牺牲图案142之间。然而,本发明不限与此,在其他实施例中,微型发光二极管单元也可不包括第一牺牲图案142。微型发光二极管单元的中介结构1000C及微型发光二极管单元100C的制造方法具有与前述微型发光二极管单元的中介结构1000及微型发光二极管单元100的制造方法类似的功效与优点,于此便不再重述。
图5A至图5B为本发明一实施例的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法的剖面示意图。图5A至图5B的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法与图4G至图4H的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法类似,因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。两者主要的差异在于:图5A至图5B的第一、二牺牲图案142D、212D的结构及形成方法与图4G至图4H的第一、二牺牲图案142、212的结构及形成方法不同。此外,在微型发光二极管单元的中介结构1000D的制造过程中,在图5A之前的制造流程与图4A至图4F所示的制造流程相同,因此关于图5A以前的制造流程请参考图4A至图4F及前述说明,于此便不再重复绘示与说明。
请参照图4F及图5A,在形成如图4F所示的结构后,接着,移除至少部份的第一牺牲层140、至少部份的第二牺牲层210或至少部份前述二者的堆叠层,以使每一微型发光二极管LED与传递基板S2之间存在间隙g,例如:每一微型发光二极管LED的第一型半导体图案132C的外表面(底表面)与传递基板S2内表面之间存在间隙g,进而完成微型发光二极管单元的中介结构1000D。与微型发光二极管单元的中介结构1000不同的是,在图5A的实施例中,第一牺牲层140与第二牺牲层210可皆为有机材料或无机材料,而可在同一道制程中同时图案化出第一、二牺牲图案142D、212D。详言之,可移除被微型发光二极管LED与绝缘图案310C(包含第一与第二绝缘图案312C、314C)暴露(或称为未覆盖)以及位于微型发光二极管LED正下方的部份第一牺牲层140与部份第二牺牲层210,而保留位于连接部312aC正下方的部份第一牺牲层140(即第一牺牲图案142D)与部份第二牺牲层210(即第二牺牲图案212D)。牺牲结构(或称为连接结构)S的第一牺牲图案142D及第二牺牲图案212D共同暴露(或称为未覆盖)发第一型半导体图案132C的底部。牺牲结构S与绝缘图案310C(例如:第一绝缘图案312C)的连接部312aC连接。
请参照图5B,接着,利用弹性转置头P提取传递基板S2上的微型发光二极管LED,进而形成微型发光二极管单元100D。当弹性转置头P提取微型发光二极管LED并朝远离传递基板S2的方向d移动时,第一型半导体图案132C与牺牲结构S分离,例如牺牲结构S会留在传递基板S2内表面上,进而形成微型发光二极管单元100D。
微型发光二极管单元100D包括第一型半导体图案132C、位于第一型半导体图案132C上的发光图案122、位于发光图案122上的第二型半导体图案112、分别与第一型半导体图案132C以及第二型半导体图案112电性连接的第一、二电极410、420以及绝缘图案310C(包含第一与第二绝缘图案312C、314C)。于其它实施例,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则第一型半导体图案132C、第二型半导体图案112、第一电极410与第二电极420可构成微型发光二极管单元LED。其中,微型发光二极管单元LED的尺寸大小为微米或纳米等级。第一型半导体图案132C在第二型半导体图案上112的垂直投影面积超出第二型半导体图案112的面积。绝缘图案310C(包含第一与第二绝缘图案312C、314C)覆盖第一型半导体图案132C以及第二型半导体图案112且部份暴露(或称为未覆盖)第一、二电极410、420。第一、二电极410、420位于第一型半导体图案132C的同一侧。换言之,微型发光二极管单元100D为水平式发光二极管晶片。绝缘图案310C(包含第一与第二绝缘图案312C、314C)覆盖微型发光二极管LED且绝缘图案310C(例如第一绝缘图案312C)具有延伸到发光图案122与第二型半导体图案112外的连接部312aC。
与微型发光二极管单元100C不同的是,微型发光二极管单元100D不包括覆盖第一型半导体图案132C的牺牲图案,而第一型半导体图案132C的底部可被暴露出(或称为未被覆盖)。微型发光二极管单元的中介结构1000D及微型发光二极管单元100D的制造方法具有与前述微型发光二极管单元的中介结构1000及微型发光二极管单元100的制造方法类似的功效与优点,于此便不再重述。
图6A至图6B为本发明一实施例的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法的剖面示意图。图6A至图6B的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法与图4G至图4H的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法类似,因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。两者主要的差异在于:在图6A至图6B的实施例中,第二牺牲层210可未被图案化。此外,在微型发光二极管单元的中介结构1000E的制造过程中,在图6A之前的制造流程与图4A至图4F的制造流程相同,因此关于图6A以前的制造流程请参考图4A至图4F及前述说明,于此便不再重复绘示与说明。
请参照图4F及图6A,在形成如图4F所示的结构后,接着,移除至少部份的第一牺牲层140、至少部份的第二牺牲层210或至少部份前述二者的堆叠层,以使每一微型发光二极管LED与传递基板S2之间存在间隙g,进而完成微型发光二极管单元的中介结构1000E。与微型发光二极管单元的中介结构1000C不同的是,在图6A的实施例中,除了移除被微型发光二极管LED及绝缘图案310C(包含第一与第二绝缘图案312C、314C)暴露出(或称为未覆盖)的部份第一牺牲层142外,更可移除位于微型发光二极管LED正下方的部份第一牺牲层142,而保留位于连接部312aC正下方的部份第一牺牲层142(即第一牺牲图案142E)以及完整的第二牺牲层210。第二牺牲层210覆盖传递基板S2内表面。第一牺牲图案142E配置于第二牺牲层210上。绝缘图案310C(例如第一绝缘图案312C)的连接部312aC通过第一牺牲图案142E暂时固定在第二牺牲层210上。微型发光二极管LED底面(或称为下表面或外表面),即第一型半导体图案132C底面(或称为下表面或外表面)、第一牺牲图案142E与第二牺牲层210内表面(或称为上表面)定义出间隙g。
请参照图6B,接着,利用弹性转置头P提取传递基板S2上的微型发光二极管LED,进而形成微型发光二极管单元100E。当弹性转置头P提取微型发光二极管LED并朝远离传递基板S2的方向d移动时,第一型半导体图案132C与第一牺牲图案142E分离,例如第一牺牲图案142E留在第二牺牲层210内表面(或称为上表面)上,进而形成微型发光二极管单元100E。
微型发光二极管单元100E包括第一型半导体图案132C、位于第一型半导体图案132C上的发光图案122、位于发光图案122上的第二型半导体图案112、分别与第一型半导体图案132C及第二型半导体图案112电性连接的第一、二电极410、420以及绝缘图案310C(包含第一与第二绝缘图案312C、314C)。于其它实施例,如前所述,若于第一型与第二型半导体层132C、112之间不加以插入发光层120,则第一型半导体图案132C、第二型半导体图案112、第一电极410与第二电极420可构成微型发光二极管单元LED。其中,微型发光二极管单元LED的尺寸大小为微米或纳米等级。第一型半导体图案132C在第二型半导体图案上112的垂直投影面积超出第二型半导体图案112的面积。绝缘图案310C(包含第一与第二绝缘图案312C、314C)覆盖第一型半导体图案132C以及第二型半导体图案112且暴露(或称为未覆盖)第一、二电极410、420。第一、二电极410、420位于第一型半导体图案132C的同一侧。换言之,微型发光二极管单元100E为水平式发光二极管晶片。绝缘图案310C(包含第一与第二绝缘图案312C、314C)覆盖微型发光二极管LED且绝缘图案310C(例如第一绝缘图案312C)具有延伸到发光图案122与第二型半导体图案112外的连接部312aC。与微型发光二极管单元100C不同的是,微型发光二极管单元100E不包括覆盖第一型半导体图案132C的牺牲图案,而第一型半导体图案132C的底部可被暴露(或称为未被覆盖)。微型发光二极管单元的中介结构1000E及微型发光二极管单元100E的制造方法具有与前述微型发光二极管单元的中介结构1000及微型发光二极管单元100的制造方法类似的功效与优点,于此便不再重述。
图7A至图7I为本发明一实施例的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法的剖面示意图。图7A至图7I的发光二极管中介结构的制造方法与图1A至图1I的微型发光二极管的中介结构的制造方法类似,因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。两者主要的差异在于:在图7A至图7I的实施例中,是先形成第一、二牺牲图案142F、212F后,才形成绝缘图案310F(包含第一与第二绝缘图案312F、314F),而不像在图1A至图1I的实施例中,是先形成绝缘图案310(包含第一与第二绝缘图案312、314)后,才形成第一、二牺牲图案142、212。以下主要就此差异处做说明,两者相同处还请参照前述说明,于此便不再重述。
请参照图7A,首先,提供半导体结构10。半导体结构10包括依序堆叠于生长基板S1内表面上的多层半导体(未标注)以及第一牺牲层140。第一牺牲层140设置于多层半导体上。多层半导体包含第一型半导体层130、一与该第一型半导体层极性相反的第二型半导体层110。第一型与第二型半导体层130、110的极性可分别为N或P型半导体层。于本发明的实施例中,以第一型半导体层130为P型半导体层在生长基板S1内表面上及以第二型半导体层110为N型半导体层在第一型半导体层与生长基板S1之间为范例,但不限于此。于其它实施例中,以第一型半导体层130为N型半导体层在生长基板S1内表面上及第二型半导体层110为P型半导体层在第一型半导体层上。于本发明的实施例中,可选择的于第一型与第二型半导体层的交界处作为发光处或者第一型与第二型半导体层的交界处可再插入一膜层当作发光层120。本发明的实施例,是以第一型与第二型半导体层的交界处可再插入一膜层当作发光层120为范例,但不限于此。于其它实施例中,第一型与第二型半导体层的交界处没有插入膜层当作发光层亦可适用。请参照图7B,接着,提供承载结构20。承载结构20包括传递基板S2以及覆盖传递基板S2内表面的第二牺牲层210。接着,如图7B所示,接合半导体结构10的第一牺牲层140与承载结构20的第二牺牲层210,以使半导体结构10固定在承载结构20上。请参照图7B及图7C,接着,移除半导体结构10的生长基板S1。请参照图7C及图7D,接着,图案化第二型半导体层110、发光层120与第一型半导体层130,以形成彼此分离的多个第二型半导体图案112、彼此分离的多个发光图案122以及彼此分离的多个第一型半导体图案132C。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则每一第一型半导体图案132C上配置有对应的一个第二型半导体图案112。相对应的一个第一型半导体图案132C、一个发光图案122与一个第二型半导体图案在远离传递基板S2的方向d上依序堆叠,即第一型半导体图案132C最靠近传递基板S2,第二型半导体图案112离传递基板S2最远。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则第一型半导体图案132C与第二型半导体图案112在远离传递基板S2的方向d上依序排列,即第一型半导体图案132C最靠近传递基板S2,第二型半导体图案112离传递基板S2最远。
请参照图7D及图7E,接着,移除被第一型半导体图案132C暴露(或称为未覆盖)的部份第一牺牲层140以及部份第二牺牲层210,以形成多个第一牺牲图案142F与多个第二牺牲图案212F。每一第一牺牲图案142F与对应的一个第二牺牲图案212F堆叠成一个牺牲结构或称为连接结构S。第一型半导体图案132C、发光图案122与第二型半导体图案配置在牺牲结构S上。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则第一型半导体图案132C与第二型半导体图案112配置在牺牲结构S上。请参照图7F,接着,形成绝缘图案310F包含第一绝缘图案312F以及第二绝缘图案314F。第一绝缘图案312F形成于第二型半导体图案112上,并覆盖第二型半导体图案112的侧壁112a、发光图案122的侧壁122a以及第一型半导体图案132C的侧壁132a。第一绝缘图案312F更可覆盖牺牲结构S的侧壁。第二绝缘图案314F形成于第二型半导体层112上,并覆盖第二型半导体层112的另一侧壁112b、发光图案122的另一侧壁122b且暴露出(或称为未覆盖)第一型半导体图案132C的另一侧壁132b。于其它实施例,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则绝缘图案310F包含第一与第二绝缘图案312F、314F的设计与其它元件的连接关系,就会加以改变,例如:第一绝缘图案312F形成在第二型半导体图案112上,且覆盖第二型半导体图案112的侧壁112a以及第一型半导体图案132C的侧壁132a。第二绝缘图案314形成在第二型半导体图案112上,且覆盖第二型半导体图案112的另一侧壁112b以及暴露出(或称为未覆盖)第一型半导体图案132C的另一侧壁132b等等。第一绝缘图案312F具有连接部312aF。连接部312aF延伸至微型发光二极管LED外且与牺牲结构S连接。更进一步地说,在本实施例中,连接部312aF可直接连接/直接接触至传递基板S2内表面,而与传递基板S2内表面接触。
请参照图7G,接着,于微型发光二极管LED上形成第一电极410与第二电极420。第一电极410位于第一型半导体图案132C上且与第一型半导体图案132C电性连接。第二电极420位于第二型半导体图案112上且与第二型半导体图案112电性连接。请参照图7G及图7H,接着,移除第一牺牲图案142F、第二牺牲图案212F或至少部份前述二者的堆叠层,以使每一微型发光二极管LED底表面(例如:第一牺牲图案142F底表面)、绝缘图案310F(例如:第一绝缘图案312F)的连接部312aF与传递基板S2内表面之间存在间隙g,于此便完成了微型发光二极管单元的中介结构1000F。举例而言,在本实施例中,可移除位于微型发光二极管LED正下方的第二牺牲图案212F,而保留位于微型发光二极管LED正下方的第一牺牲图案142F。第一牺牲图案142F位于微型发光二极管LED底表面(或称为下表面或外表面)与传递基板S2内表面之间。第一牺牲图案142F覆盖第一型半导体图案132C的底部且与连接部312aF连接。连接部312aF、第一牺牲图案142F底表面以及传递基板S内表面定义出间隙g。
请参照图7I,接着,利用弹性转置头P提取传递基板S2上的微型发光二极管LED,进而形成微型发光二极管单元100F。当弹性转置头P提取微型发光二极管LED并朝远离传递基板S2的方向d移动时,连接部312aF一部份会断开,即连接部312aF一部份会留在微型发光二极管LED上、连接部312aF另一部份会留在传递基板S2内表面上,而使微型发光二极管LED与传递基板S2分离,进而形成微型发光二极管单元100F。
微型发光二极管单元100F包括第一型半导体图案132C、位于第一型半导体图案132C上的发光图案122、位于发光图案122上的第二型半导体图案112、分别与第一型半导体图案132C以及第二型半导体图案112电性连接的第一、二电极410、420以及绝缘图案310F(包含第一与第二绝缘图案312F、314F)。于其它实施例,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则第一型半导体图案132C、第二型半导体图案112、第一电极410与第二电极420可构成微型发光二极管单元LED。其中,微型发光二极管单元LED的尺寸大小为微米或纳米等级。第一型半导体图案132C在第二型半导体图案上112的垂直投影面积较佳地超出第二型半导体图案112的面积。绝缘图案310F(包含第一与第二绝缘图案312F、314F)覆盖第一型半导体图案132C以及第二型半导体图案112且暴露(或称为未覆盖)第一电极410与第二电极420。第一电极410与第二电极420位于第一型半导体图案132C的同一侧。意即,微型发光二极管单元100F较佳地为水平式发光二极管晶片。
绝缘图案310F(包含第一与第二绝缘图案312F、314F)覆盖微型发光二极管LED且绝缘图案310F(例如第一绝缘图案312F)具有延伸到微型发光二极管LED外的连接部312aF。在本实施例中,微型发光二极管单元100F更包括第一牺牲图案142F。第一牺牲图案142F覆盖第一型半导体图案132C的底部。第一型半导体图案132C位于发光图案122与第一牺牲图案142F之间。与图1I的微型发光二极管单元100不同的是,第一绝缘图案312F除了覆盖第二型半导体图案112、发光层122及第一型半导体图案132C的侧壁112a、122a、132a外更覆盖第一牺牲图案142F的侧壁142c。微型发光二极管单元的中介结构1000F及微型发光二极管单元100F的制造方法具有与前述微型发光二极管单元的中介结构1000及微型发光二极管单元100的制造方法类似的功效与优点,于此便不再重述。
图8A至图8B为本发明一实施例的微型发光二极管的中介结构的部分制造方法的剖面示意图。图8A至图8B的微型发光二极管的中介结构的部分制造方法与图7H至图7I的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法类似,因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。两者主要的差异在于:在图8A至图8B的实施例中,是移除第一牺牲图案142F而保留第二牺牲图案212F。此外,在微型发光二极管单元的中介结构1000G的制造过程中,在图8A之前的制造流程与图7A至图7G所示的制造流程相同,因此关于的图8A以前的制造流程请参考图7A至图7G及前述说明,于此便不再重复绘示与说明。
请参照图7G及图8A,在形成如图7G所示的结构后,接着,移除至少部份的第一牺牲层140、至少部份的第二牺牲层210或其组合,以使每一微型发光二极管LED底表面与传递基板S2内表面之间存在间隙g,以完成微型发光二极管单元的中介结构1000G。与微型发光二极管单元的中介结构1000不同的是,在图8A的实施例中,可移除第一牺牲图案142F而保留第二牺牲图案212F。第二牺牲图案212F位于传递基板S内表面上。连接部312aF连接到第二牺牲图案212F上。每一绝缘图案310F(例如:第一绝缘图案312F)的连接部312aF、第二牺牲图案212F内表面(或称为顶表面)以及第一型半导体层132C的底部定义出间隙g。
请参照图8B,接着,利用弹性转置头P提取传递基板S2上的微型发光二极管LED,进而形成微型发光二极管单元100G。当弹性转置头P提取微型发光二极管LED并朝远离传递基板S2的方向d移动时,绝缘图案310F(例如:第一绝缘图案312F)的连接部312aF一部份会断开,即连接部312aF一部份会留在微型发光二极管LED上、连接部312aF另一部份会留在传递基板S2内表面上,而使微型发光二极管LED与传递基板S2内表面分离,进而形成微型发光二极管单元100G。
微型发光二极管单元100G包括第一型半导体图案132C、位于第一型半导体图案132C上的发光图案122、位于发光图案122上的第二型半导体图案112、分别与第一型半导体图案132C以及第二型半导体图案112电性连接的第一、二电极410、420以及绝缘图案310F(包含第一与第二绝缘图案312F、314F)。于其它实施例,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则第一型半导体图案132C、第二型半导体图案112、第一电极410与第二电极420可构成微型发光二极管单元LED。其中,微型发光二极管单元LED的尺寸大小为微米或纳米等级。第一型半导体图案132C在第二型半导体图案上112的垂直投影面积超出第二型半导体图案112的面积。绝缘图案312F、314F覆盖第一型半导体图案132C以及第二型半导体图案112且暴露(或称为未覆盖)第一、二电极410、420。第一、二电极410、420位于第一型半导体图案132的同一侧。换言之,微型发光二极管单元100G为水平式发光二极管晶片。与微型发光二极管单元100F不同的是,微型发光二极管单元100G不包括牺牲图案,而第一型半导体层132的底部可被暴露(或称为未被覆盖)。微型发光二极管单元的中介结构100G及微型发光二极管单元100G的制造方法具有与前述微型发光二极管单元的中介结构1000及微型发光二极管单元100的制造方法类似的功效与优点,于此便不再重述。
图9A至图9B为本发明一实施例的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法的剖面示意图。图9A至图9B的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法与图7H至图7I的微型发光二极管单元的中介结构的部分制造方法类似,因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。两者主要的差异在于:在图9A至图9B的实施例中,第一牺牲图案142F与第二牺牲图案212F可皆被移除,移除的方法可参考第2A图。此外,在微型发光二极管单元的中介结构1000H的制造过程中,在图9A之前的制造流程与图7A至图7G所示的制造流程相同,因此关于图9A以前的制造流程请参考图7A至图7G及前述说明,于此便不再重复绘示与说明。
请参照图7G及图9A,在形成如图7G所示的结构后,接着,移除至少部份的第一牺牲图案142F、至少部份的第二牺牲图案212F或其组合,以使微型发光二极管LED底面与传递基板S2内表面之间存在间隙g,以完成微型发光二极管单元的中介结构1000H。与微型发光二极管单元的中介结构1000不同的是,在图9A的实施例中,可移除第一牺牲图案142F及第二牺牲图案212F。绝缘图案312F的连接部312aF、第一型半导体层132的底部(或称为外表面)以及传递基板S2内表面定义出间隙g。
请参照图9B,接着,利用弹性转置头P提取传递基板S2上的微型发光二极管LED,进而形成微型发光二极管单元100H。当弹性转置头P提取微型发光二极管LED并朝远离传递基板S2的方向d移动时,绝缘图案310F(例如:第一绝缘图案312F)的连接部312aF一部份会断裂,即连接部312aF一部份会留在微型发光二极管LED上、连接部312aF另一部份会留在传递基板S2内表面上,而使微型发光二极管LED与传递基板S2内表面分离,进而形成微型发光二极管单元100H。
微型发光二极管单元100G包括第一型半导体图案132C、位于第一型半导体图案132C上的发光图案122、位于发光图案122上的第二型半导体图案112、分别与第一型半导体图案132C以及第二型半导体图案112电性连接的第一、二电极410、420以及绝缘图案310F(包含第一与第二绝缘图案312F、314F)。于其它实施例,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层120,则第一型半导体图案132C、第二型半导体图案112、第一电极410与第二电极420可构成微型发光二极管单元LED。其中,微型发光二极管单元LED的尺寸大小为微米或纳米等级。第一型半导体图案132C在第二型半导体图案上112的垂直投影面积超出第二型半导体图案112的面积。绝缘图案310F(包含第一与第二绝缘图案312F、314F)覆盖第一型半导体图案132C以及第二型半导体图案112且暴露(或称为未覆盖)第一、二电极410、420。第一、二电极410、420位于第一型半导体图案132C的同一侧。换言之,微型发光二极管单元100H为水平式发光二极管晶片。与微型发光二极管单元100F不同的是,微型发光二极管单元100H不包括牺牲图案,而第一型半导体层132C的底部可被暴露(或称为未被覆盖)。微型发光二极管单元的中介结构1000H及微型发光二极管单元100H的制造方法具有与前述微型发光二极管单元的中介结构1000及微型发光二极管单元100的制造方法类似的功效与优点,于此便不再重述。
图10A至图10G为本发明一实施例的微型发光二极管装置制造方法的剖面示意图。请参照图10A,首先,依序于生长基板510内表面上形成多层半导体(未标注)多层半导体包含第一型半导体层520、一与该第一型半导体层极性相反的第二型半导体层540。第一型与第二型半导体层520、540的极性可分别为N或P型半导体层。于本发明的实施例中,以第一型半导体层520为P型半导体层在生长基板S1内表面上及以第二型半导体层540为N型半导体层在第一型半导体层与生长基板S1之间为范例,但不限于此。于其它实施例中,以第一型半导体层520为N型半导体层在生长基板S1内表面上及第二型半导体层540为P型半导体层在第一型半导体层上。于本发明的实施例中,可选择的于第一型与第二型半导体层的交界处作为发光处或者第一型与第二型半导体层的交界处可再插入一膜层当作发光层530。本发明的实施例,是以第一型与第二型半导体层的交界处可再插入一膜层当作发光层530为范例,但不限于此。于其它实施例中,第一型与第二型半导体层的交界处没有插入膜层当作发光层亦可适用。并分别于第一型半导体层520及第二型半导体层540上形成多个电极550。第一型半导体层520、可选择性的发光层530及第二型半导体层540朝远离生长基板510的方向d1依序排列。多个电极550分别与第一型半导体层520及第二型半导体层540电性连接。第一型半导体层520、发光层530、第二型半导体层540以及多个电极550构成微型发光二极管LED。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层530,则第一型半导体图案520、第二型半导体图案540、多个电极550可构成微型发光二极管LED。其中,微型发光二极管LED的尺寸大小为微米或纳米等级。微型发光二极管LED的多个电极550均位于第一型半导体层520的同一侧。换言之,微型发光二极管LED较佳为为水平式发光二极管晶片。在本实施例中,生长基板510例如为蓝宝石基板。但本发明不以此为限,在其他实施例中,生长基板510、第一型半导体层520及第二型半导体层540的材料也可为其他适合的材料。
图11为对应图10B的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。请参照图10B及图11,接着,提供承载结构600。承载结构600包括传递基板610、覆盖传递基板610内表面的牺牲层620以及位于牺牲层620上的线路结构640。在本实施例中,承载结构600可选择性地包括支撑层630,支撑层630包括第一支撑部632与第二支撑部634。支撑层630位于牺牲层620上。线路结构640位于支撑层630上。为使制程简便,传递基板610、牺牲层620与支撑层630可取自于一种绝缘层覆硅晶圆(Silicon on insulator,SOI)。举例而言,所述绝缘层覆硅晶圆可包括两层硅与一层氧化硅,其中绝缘层(例如氧化硅)夹设在两层硅之间。例如:传递基板610为硅晶圆所组成,牺牲层620为绝缘层所组成,支撑层630为硅晶圆所组成,其中本绝缘层为电性绝缘物质,电性绝缘物质例如为二氧化硅或蓝宝石(Sapphire)所组成,但本发明并不以此为限。
支撑层630定义出二个开口632a,介于第一支撑部632与第二支撑部634之间。在本实施例中,第二支撑部634位于二个开口632a之间,而第一支撑部632位于二个开口632a之外,且不位于二个开口632a之间。在本实施例中,第一支撑部632与第二支撑部634可选择性地断开,也就是说支撑层630可以仅具有一个开口632a。线路结构640包括主体部642以及由主体部642向外延伸的窄部(或称为连接部)644。主体部642的宽度W1大于窄部644的宽度W2。主体部642配置于第二支撑部634上。窄部644填入第一支撑部632与第二支撑部634之间的至少部份开口632a中,以跨接第一支撑部632与第二支撑部634。
请参照图10C,接着,接合微型发光二极管LED的电极550与承载结构600的线路结构640,以使微型发光二极管LED的电极550朝向线路结构640并与线路结构640电性连接。简言之,微型发光二极管LED是以覆晶(flip chip)的方式以焊料(solder,图未示)接合固接在线路结构640上。举例而言,于接合步骤前,焊料位于承载结构600上。在本实施例中,微型发光二极管LED在传递基板610上的垂直投影位于第一支撑部632的开口632a在传递基板610的垂直投影内。第二支撑部634与微型发光二极管LED重叠。于本实施例中,对应于微型发光二极管LED其中一个电极550的主体部642部份,较佳地,会呈现一个突起部,来让微型发光二极管LED与承载结构600接合后,第一型半导体图案520表面能够实质上呈现于一水平线上,以利于后序的吸取与转移流程,并使得微型发光二极管LED与承载结构600接合良率增加,但本发明不以此为限,在其他实施例中,也可使用其他适当的设计。请参照图10C及图10D,接着,移除微型发光二极管LED上的生长基板510。举例而言,在本实施例中,可采用激光剥除技术(laser lift-off technology)移除生长基板510,但本发明不以此为限,在其他实施例中,也可使用其他适当方法移除生长基板510。
图12为对应图10E的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。图10E对应于图12的剖线A-A’。请参照图10D、图10E及图12,接着,移除微型发光二极管LED正下方的部份牺牲层620,如区域622,并保留微型发光二极管LED遮蔽面积外的另一部份的牺牲层620,如区域624,形成图10E的间隙G。举例而言,第二支撑部634底面(或称为外表面)、位于各开口632a中的窄部(或称为连接部)644底面(或称为外表面)、另一部份的牺牲层620(例如区域624)与传递基板610内表面之间存在间隙G。于其它实施例中,第二支撑部634底面(或称为外表面)、位于各开口632a中的窄部(或称为连接部)644底面(或称为外表面)、其中至少一个第一支撑部632底面(或称为外表面)、另一部份的牺牲层620(例如区域624)与传递基板610内表面之间存在间隙G。详言之,在本实施例中,可移除第二支撑部634正下方以及线路结构640的窄部644正下方的部份牺牲层620,如区域622,而保留第一支撑部632正下方的部份牺牲层620,如区域624。换言之,可将第一支撑部632的开口632a内的部份牺牲层620,如区域622去除,而保留被第一支撑部632覆盖的部份牺牲层620,如区域624。在线路结构640的窄部644及第二支撑部634下方的部份牺牲层620,如区域622被掏空后,微型发光二极管LED是通过线路结构640的窄部644与未被移除的第一支撑部632暂时固定在传递基板610上。换言之,在本实施例中,是以线路结构640的窄部644做为系链(tether)做为微型发光二极管LED的暂时固定结构,暂时固定结构具有足够支撑微型发光二极管LED的功能,同时利于后续转置头P提取,而形成较移除第二支撑部634前较弱黏附传递基板610的接触力。
请参照图12,在本实施例中,系链(例如:窄部644)的数量可为多个,多个系链(例如:窄部644)可配置在微型发光二极管LED的左右两侧(投影于传递基板610上),且每一个系链(例如:窄部644)的宽度W2可一致。然而,本发明不限于此,系链的数量、系链的位置以及系链的宽度均可做其他适当设计,以下配合其他图示举例说明之。
图13为本发明另一实施例的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。在图13的实施例中,系链(例如:窄部644)的数量也可仅为一个,系链(例如:窄部644)可配置在包括第一型半导体层520的微型发光二极管的单侧,例如,左侧、右侧、上侧或下侧。图14为本发明又一实施例的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。在图14的实施例中,系链(例如:窄部644)的数量可为多个,而多个系链(例如:窄部644)也可分别配置在包括第一型半导体层520的微型发光二极管的上下两侧。图15为本发明再一实施例的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。在图15的实施例中,系链(例如:窄部644)的数量可为多个,而多个系链(例如:窄部644)也可皆配置在包括第一型半导体层520的微型发光二极管的同一侧,例如:以上侧为范例,但不限于此。于其它实施例中,多个系链(例如:窄部644)也可皆配置在包括第一型半导体层520的微型发光二极管的下侧。图16为本发明一实施例的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。在图16的实施例中,系链(例如:窄部644)的宽度W2可由第二支撑部634的边缘向第一支撑部632的边缘渐缩。渐缩宽度W2的设计可使在后续提取包括第一型半导体层520的微型发光二极管LED时,线路结构640的窄部644在距离微型发光二极管较远处(即窄部644宽度W2最小处)断开,而保留较长的部份窄部644与微型发光二极管的电极550连接。较长且超出微型发光二极管遮蔽面积外的窄部644有助于微型发光二极管在后续制程中与其他导电元件电性连接,增大接触面积。
请再参照图10E,在移除第二支撑部634正下方以及线路结构640的窄部644正下方的部份牺牲层620(如区域622)后,如图10F所示,接着,令弹性转置头P提取微型发光二极管LED、与电极550接合的线路结构640以及第二支撑部634。当弹性转置头P提取微型发光二极管LED、与电极550接合的线路结构640以及第二支撑部634时,线路结构640的窄部644一部份会断开,即窄部644一部份会留在微型发光二极管LED上、窄部644另一部份会留在牺牲结构S上,以使微型发光二极管LED与传递基板610内表面分离。
值得一提的是,如图10F所示,由于微型发光二极管LED是以覆晶方式先固定在传递基板610上的线路结构640,因此当弹性转置头P提取微型发光二极管LED时,弹性转置头P是接触较平整的微型发光二极管LED外表面520a(即第一半导体层520的背向电极550的表面520a)。也就是说,在提取微型发光二极管LED的过程中,弹性转置头P与微型发光二极管LED的接触面积大,进而使弹性转置头P提取微型发光二极管LED的成功率大幅提升。
请参照图10G,接着,令弹性转置头P将微型发光二极管LED、部份线路结构640及第二支撑部634转置于接收基板710上,进而形成微型发光二极管装置2000。请参照图10G,微型发光二极管装置2000至少包括接收基板710、像素阵列层720、黏着层730、第二支撑部634、线路结构640以及微型发光二极管LED。至少由接收基板710与像素阵列层720构成阵列基板800。像素阵列层720配置于接收基板710内表面上,像素阵列层720具有多个子像素(图未示)与多个驱动元件(图未示),每个子像素具有至少一个驱动元件用以驱动微型发光二极管LED。通常,微型发光二极管LED所在的位置就是子像素。黏着层730覆盖像素阵列层720。第二支撑部634配置于黏着层730上。线路结构640配置于第二支撑部634上。第二支撑部634夹设于线路结构640与黏着层730之间。更进一步地说,第二支撑部634具有与黏着层730接触的下表面634a、相对于下表面634a的上表面634b以及连接上表面634b与下表面634a的侧壁634c。在本实施例中,线路结构640(例如:主体部642)可覆盖第二支撑部634的部份上表面634b以及线路结构640(例如:窄部644)可覆盖第二支撑部634的侧壁634c,且延伸到黏着层730上。在本实施例中,支撑层632、634的材质可包括硅、氧化硅或上述两种的组合。
微型发光二极管LED配置于线路结构640上。微型发光二极管LED包括第一型半导体层520、配置于第一型半导体层520上的发光层530,配置于发光层530上的第二型半导体层540以及多个电极550。多个电极550分别配置于第一型半导体层520及第二型半导体层540上且线路结构640电性连接。再者,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层530,则第一型半导体图案520、第二型半导体图案540与多个电极550可构成微型发光二极管LED。其中一个电极550、第二型半导体层540、发光层(可选择性的)530以及第一型半导体层520沿着远离接收基板710的方向d2依序排列。
线路结构640与像素阵列层720电性连接。详言之,在弹性转置头P将微型发光二极管LED、第二支撑部634以及部份线路结构640转置于接收基板710上后,可在线路结构640上形成导电结构740。导电结构740覆盖线路结构640且填入黏着层730的开口730a,以与像素阵列层720电性连接。线路结构640可通过导电结构740与像素阵列层720电性连接。举例而言,微型发光二极管LED的其中一个电极550经由其对应的其中一个线路结构640、其对应的其中一个导电结构740与其中一个开口730a电性连接像素阵列层720,而微型发光二极管LED的其中另一个电极550经由其对应的其中另一个线路结构640、其对应的其中另一个导电结构740与其中另一个开口730a电性连接像素阵列层720。值得一提的是,在本实施例中,由于线路结构640在接收基板710上的垂直投影超出第二支撑部634在接收基板710上的垂直投影以及微型发光二极管LED在接收基板710上的垂直投影。换言之,部份线路结构640延伸至第二支撑部634及微型发光二极管LED的遮蔽面积外。藉此,导电层740可容易地与线路结构640搭接,进而提升微型发光二极管LED与像素阵列层720电性连接的良率。
图17A至图17G为本发明一实施例的微型发光二极管装置制造方法的剖面示意图。图17A至图17G的微型发光二极管装置制造方法与图10A至图10G的微型发光二极管装置制造方法类似,因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。两者主要的差异处在于:图17A至图17G的实施例的系链结构与图10A至图10G的实施例的系链结构不同。以下主要就此差异处做说明,两者相同处还请参照前述说明,于此便不再重述。
请参照图17A,首先,依序于生长基板510内表面上形成多层半导体(未标注)包含第一型半导体层520、一与该第一型半导体层极性相反的第二型半导体层540。第一型与第二型半导体层520、540的极性可分别为N或P型半导体层。于本发明的实施例中,以第一型半导体层520为P型半导体层在生长基板S1内表面上及以第二型半导体层540为N型半导体层在第一型半导体层与生长基板S1之间为范例,但不限于此。于其它实施例中,以第一型半导体层520为N型半导体层在生长基板S1内表面上及第二型半导体层540为P型半导体层在第一型半导体层上。于本发明的实施例中,可选择的于第一型与第二型半导体层的交界处作为发光处或者第一型与第二型半导体层的交界处可再插入一膜层当作发光层530。本发明的实施例,是以第一型与第二型半导体层的交界处可再插入一膜层当作发光层530为范例,但不限于此。于其它实施例中,第一型与第二型半导体层的交界处没有插入膜层当作发光层亦可适用。并分别于第一型半导体层520及第二型半导体层540上形成多个电极550。第一型半导体层520、可选择性的发光层530及第二型半导体层540朝远离生长基板510的方向d1依序排列。多个电极550分别与第一型半导体层520及第二型半导体层540电性连接。第一型半导体层520、发光层530、第二型半导体层540以及多个电极550构成微型发光二极管LED。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层530,则第一型半导体图案520、第二型半导体图案540、多个电极550可构成微型发光二极管LED。其中,微型发光二极管LED的尺寸大小为微米或纳米等级。
请参照图17B及图18。图18为对应图17B的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。接着,提供承载结构600A。承载结构600A包括传递基板610、覆盖传递基板610的牺牲层620以及位于牺牲层620上的线路结构640A。承载结构600A更包括支撑层630A。支撑层630A位于牺牲层620上。线路结构640A位于支撑层630A上。支撑层630A包括第一支撑部632与第二支撑部634。支撑层630A定义出开口632a。与图10A至图10G的实施例不同的是,支撑层630A更包括第三支撑部636。第三支撑部636连接在第一支撑部632A其中一侧的第二支撑部634A之间。第三支撑部636呈细条状,而暴露出(或称为未覆盖)第一支撑部632A与第二支撑部634A之间的部份开口632a。举例而言,开口632a垂直投影于传递基板610上的投影形状类似为C型,而可经由开口632a见到牺牲层620。线路结构640A配置于第二支撑部634A上,而暴露出(或称为未覆盖)第一支撑部632A与第三支撑部636。其中,线路结构640A未延伸至开口632a中,则线路结构640A可视为仅有主体部。
请参照图17C,接着,接合微型发光二极管LED的电极550与承载结构600A的线路结构640A,以使微型发光二极管LED的电极550朝向线路结构640并与线路结构640电性连接。换言之,微型发光二极管LED是以覆晶(flip chip)的方式固接在线路结构640A上。在本实施例中,微型发光二极管LED在传递基板610上的垂直投影位于第一支撑部632A的开口632a在传递基板610的垂直投影内。第二支撑部634A与微型发光二极管LED重叠。于本实施例中,对应于微型发光二极管LED其中一个电极550的主体部642部份,较佳地,会呈现一个突起部,来让微型发光二极管LED与承载结构600接合后,第一型半导体图案520表面能够实质上呈现于一水平线上,以利于后序的吸取与转移流程,并使得微型发光二极管LED与承载结构600接合良率增加,但本发明不以此为限,在其他实施例中,也可使用其他适当的设计。请参照图17C及图17D,接着,移除微型发光二极管LED上的生长基板510。举例而言,在本实施例中,可采用激光剥除技术(laser lift-off technology)移除生长基板510,但本发明不以此为限,在其他实施例中,也可使用其他适当方法移除生长基板510。
图19为对应图17E的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。特别是,图17E对应于图19的剖线A-A’。请参照图17D、图17E及图19,接着,移除微型发光二极管LED正下方的部份牺牲层620,例如区域622,并保留微型发光二极管LED遮蔽面积外的另一部份的牺牲层620,例如区域624,形成图17E的间隙G。举例而言,第二支撑部634A底面(或称为外表面)、其中一个第一支撑部632A部份底面(或称为外表面)、第三支撑部636底面(或称为外表面)、另一部份的牺牲层620(例如区域624)与传递基板610内表面之间存在间隙G。于其它实施例中,第二支撑部634A底面(或称为外表面)、第一支撑部632部份底面(或称为外表面)、第三支撑部636底面(或称为外表面)、另一部份的牺牲层620(例如区域624)与传递基板610内表面之间存在间隙G。在本实施例中,可移除第二支撑部634A正下方以及第三支撑部636正下方的部份牺牲层620,例如区域622,而保留第一支撑部632A正下方的部份牺牲层620,例如区域624。换言之,可将第一支撑部632A的开口632a内的部份牺牲层620,例如区域622去除,而保留被第一支撑部632A覆盖的部份牺牲层620,例如区域624。在第二支撑部634A正下方以及第三支撑部636正下方的部份牺牲层620,例如区域622被掏空后,微型发光二极管LED是通过细条状的第三支撑部636暂时固定在传递基板610上。换言之,在本实施例中,是以第三支撑部636做为系链(tether)。本实施例相较于图10A至图10G的实施例微型发光二极管LED仅具有一个为系链(tether)因此可提高微型发光二极管LED的移转效率。
请参照图19,在本实施例中,系链(例如:第三支撑部636)的数量可为一个,而位于包括第一型半导体层520的微型发光二极管的单侧。然而,本发明不限于此,在其他实施例中,系链的数量、系链的位置以及系链的宽度均可做其他适当设计。举例而言,与图12的系链(例如:窄部644)类似,系链(例如:第三支撑部636)的数量也可为多个,而可配置在包括第一型半导体层520的微型发光二极管的左右两侧;与图14的系链(例如:窄部644)类似,系链(例如:第三支撑部636)的数量也可为多个,而系链(例如:第三支撑部636)也可配置在包括第一型半导体层520的微型发光二极管的上下两侧;与图15的系链(例如:窄部644)类似,系链(例如:第三支撑部636)的数量可为多个,而多个系链(例如:第三支撑部636)也可配置在包括第一型半导体层520的微型发光二极管的同一侧;与图16的系链(例如:窄部644)类似,系链(例如:第三支撑部636)也可具有宽度可由第二支撑部634A边缘向第一支撑部632A边缘渐缩的设计。
请再参照图17E,在移除第二支撑部634A正下方以及第三支撑部636正下方的部份牺牲层622后,如图17F所示,接着,令弹性转置头P提取微型发光二极管单元100,微型发光二极管单元100包括微型发光二极管LED、与电极550接合的线路结构640A以及第二支撑部634A。当弹性转置头P提取微型发光二极管LED、与电极550接合的线路结构640A以及第二支撑部634A时,细条状的第三支撑部636一部份会断开,即第三支撑部636一部份会留在微型发光二极管LED上、第三支撑部636另一部份会留在牺牲结构S上,以使微型发光二极管LED与传递基板610内表面分离。请参照图17G,接着,令弹性转置头P将微型发光二极管LED、线路结构640A及第二支撑部634A转置于接收基板710上,进而形成微型发光二极管单元2000A。
微型发光二极管装置2000A至少包括接收基板710、像素阵列层720、黏着层730、第二支撑部634A、线路结构640A以及微型发光二极管LED。至少由接收基板710与像素阵列层720构成阵列基板800。像素阵列层720配置于接收基板710内表面上,像素阵列层720具有多个子像素(图未示)与多个驱动元件(图未示),每个子像素具有至少一个驱动元件用以驱动微型发光二极管LED。通常,微型发光二极管LED所在的位置就是子像素。黏着层730覆盖像素阵列层720。第二支撑部634A配置于黏着层730上。线路结构640A配置于第二支撑部634A上。第二支撑部634A夹设于线路结构640与黏着层730之间。第二支撑部634A具有与黏着层730接触的下表面634a、相对于下表面634a的上表面634b以及连接上表面634b与下表面634a的侧壁634c。线路结构640A覆盖第二支撑部634的部份上表面634b。与图10G的微型发光二极管装置2000不同的是,线路结构640A未覆盖第二支撑部634A的侧壁634c,线路结构640A也未与黏着层730接触。在本实施例中,第二支撑部634A的材质可包括硅、氧化硅或其组合。举例而言,第二支撑部634可包括两层硅与一层氧化硅,其中氧化硅夹设在两层硅之间。
线路结构640A与像素阵列层720电性连接。详言之,在弹性转置头P将微型发光二极管LED、第二支撑部634A及线路结构640A转置于接收基板710上后,可在线路结构640A上形成导电结构740。导电结构740覆盖线路结构640A且填入黏着层730的开口730a,以与像素阵列层720电性连接。举例而言,微型发光二极管LED的其中一个电极550经由其对应的其中一个线路结构640A、其对应的其中一个导电结构740与其中一个开口730a电性连接像素阵列层720,而微型发光二极管LED的其中另一个电极550经由其对应的其中另一个线路结构640A、其对应的其中另一个导电结构740与其中另一个开口730a电性连接像素阵列层720。微型发光二极管LED配置于线路结构640A上。微型发光二极管LED包括第一型半导体层520、配置于第一型半导体层520上的发光层530、配置于发光层530上的第二型半导体层540以及分别配置于第一型半导体层520及第二型半导体层540上且线路结构640A电性连接的多个电极550。再者,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层530,则第一型半导体图案520、第二型半导体图案540与多个电极550可构成微型发光二极管LED。其中一个电极550、第二型半导体层540、发光层(可选择性的)530以及第一型半导体层520沿着远离接收基板710的方向d2依序排列。图17A至图17G的微型发光二极管装置的制造方法及其制得的微型发光二极管装置2000A具有与图10A至图10G的微型发光二极管装置的制造方法及其制得的微型发光二极管装置2000类似的功效与优点,于此便不再重述。
图20A至图20G为本发明一实施例的微型发光二极管装置制造方法的剖面示意图。图20A至图20G的微型发光二极管装置制造方法与图10A至图10G的微型发光二极管装置制造方法类似,因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。两者主要的差异处在于:图20A至图20G的实施例的系链结构与图10A至图10G的实施例的系链结构不同。以下主要就此差异处做说明,两者相同处还请参照前述说明,于此便不再重述。
请参照图20A,首先,依序于生长基板510内表面上形成多层半导体(未标注)包含第一型半导体层520、一与该第一型半导体层极性相反的第二型半导体层540。第一型与第二型半导体层520、540的极性可分别为N或P型半导体层。于本发明的实施例中,以第一型半导体层520为P型半导体层在生长基板S1内表面上及以第二型半导体层540为N型半导体层在第一型半导体层与生长基板S1之间为范例,但不限于此。于其它实施例中,以第一型半导体层520为N型半导体层在生长基板S1内表面上及第二型半导体层540为P型半导体层在第一型半导体层上。于本发明的实施例中,可选择的于第一型与第二型半导体层的交界处作为发光处或者第一型与第二型半导体层的交界处可再插入一膜层当作发光层530。本发明的实施例,是以第一型与第二型半导体层的交界处可再插入一膜层当作发光层530为范例,但不限于此。于其它实施例中,第一型与第二型半导体层的交界处没有插入膜层当作发光层亦可适用。并分别于第一型半导体层520及第二型半导体层540上形成多个电极550。第一型半导体层520、可选择性的发光层530及第二型半导体层540朝远离生长基板510的方向d1依序排列。多个电极550分别与第一型半导体层520及第二型半导体层540电性连接。第一型半导体层520、发光层530、第二型半导体层540以及多个电极550构成微型发光二极管LED。于其它实施例中,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层530,则第一型半导体图案520、第二型半导体图案540、多个电极550可构成微型发光二极管LED。其中,微型发光二极管LED的尺寸大小为微米或纳米等级。
图21为对应图20B的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。请参照图20B及图21,接着,提供承载结构600B。承载结构600B包括传递基板610、覆盖传递基板610的牺牲层620以及位于牺牲层620上的线路结构640B。承载结构600B更包括支撑层630B。支撑层630B位于牺牲层620上。线路结构640B位于支撑层630B上。支撑层630B包括第一支撑部632B与第二支撑部634B。第一支撑部632B定义出开口632a。第二支撑部634B位于开口632a内。与图10A至图10G的实施例不同的是,支撑层630B更包括第三支撑部636。第二支撑部634B具有相对的第一侧边s1与第二侧边s2。第三支撑部636连接在第一支撑部632B与第二支撑部634B的第一侧边s1之间。第三支撑部636呈细条状,而暴露出(或称为未覆盖)第一支撑部632B与第二支撑部634B之间的部份开口632a。举例而言,开口632a垂直投影于传递基板610上的投影形状类似为C型,而可经由开口632a见到牺牲层620。线路结构640B配置于第二支撑部634B上,而暴露出(或称为未覆盖)第一支撑部632B与第三支撑部636。线路结构640B其中一个包括主体部642以及由主体部642向外延伸的窄部644。主体部642的宽度W1大于窄部644的宽度W2。主体部642配置于第二支撑部634B上。窄部644与主体部642连接并填入第一、二绝缘图案632B、634B之间的部份开口632a,以跨接在第一支撑部632B与第二支撑部634B的第二侧边s2之间。其中,线路结构640A其中另一个配置于第二支撑部634B上,且不延伸至任何的开口,则线路结构640B可视为仅有主体部。
请参照图20C,接着,接合微型发光二极管LED的电极550与承载结构600B的线路结构640B,以使微型发光二极管LED的电极550朝向线路结构640B并与线路结构640B电性连接。换言之,微型发光二极管LED是以覆晶(flip chip)的方式固接在线路结构640B上。在本实施例中,发光二极管LED在传递基板610上的垂直投影位于第一支撑部632B的开口632a在传递基板610的垂直投影内。第二支撑部634B与微型发光二极管LED重叠。于本实施例中,对应于微型发光二极管LED其中一个电极550的主体部642部份(例如配置于第二支撑部634B上,且不延伸至任何的开口的线路结构640B),较佳地,会呈现一个突起部,来让微型发光二极管LED与承载结构600B接合后,第一型半导体图案520表面能够实质上呈现于一水平线上,以利于后序的吸取与转移流程,并使得微型发光二极管LED与承载结构600B接合良率增加,但本发明不以此为限,在其他实施例中,也可使用其他适当的设计。请参照图20C及图20D,接着,移除微型发光二极管LED上的生长基板510。举例而言,在本实施例中,可采用激光剥除技术(laser lift-off technology)移除生长基板510,但本发明不以此为限,在其他实施例中,也可使用其他适当方法移除生长基板510。
图22为对应图20E的微型发光二极管装置制造方法的上视示意图。特别是,图20E对应于图22的剖线A-A’。请参照图20D、图20E及图22,接着,移除微型发光二极管LED正下方的部份牺牲层620,例如区域622,并保留微型发光二极管LED遮蔽面积外的另一部份的牺牲层620,例如区域624,形成图20E的间隙G。举例而言,第二支撑部634B底面(或称为外表面)、其中一个第一支撑部632B部份底面(或称为外表面)、位于开口632a中的窄部(或称为连接部)644底面(或称为外表面)、第三支撑部636底面(或称为外表面)、另一部份的牺牲层620(例如区域624)与传递基板610内表面之间存在间隙G。于其它实施例中,第二支撑部634B底面(或称为外表面)、第一支撑部632B部份底面(或称为外表面)、位于开口632a中的窄部(或称为连接部)644底面(或称为外表面)、第三支撑部636底面(或称为外表面)、另一部份的牺牲层620(例如区域624)与传递基板610内表面之间存在间隙G。在本实施例中,可移除第二支撑部634B正下方、线路结构640B的窄部644正下方以及第三支撑部636正下方的部份牺牲层620,例如区域622,而保留第一支撑部632B正下方的部份牺牲层620,例如区域624。换言之,可将第一支撑部632B的开口632a内的部份牺牲层620,例如区域622去除,而保留被第一支撑部632B覆盖的部份牺牲层620,例如区域624。在第二支撑部634B正下方、线路结构640B的窄部644正下方以及第三支撑部636正下方的部份牺牲层620,例如区域622被掏空后,而微型发光二极管LED是通过脆弱的线路结构640B的窄部644以及细条状的第三支撑部636暂时固定在传递基板610上。换言之,在本实施例中,是以线路结构640B的窄部644以及细条状的第三支撑部636做为系链(tether)。请参照图22,在本实施例中,做为系链的窄部644与做为系链的第三支撑部636的数量可各为一个,窄部644与第三支撑部636可位于微型发光二极管LED的相对两侧,窄部644的宽度W2可一致,第三支撑部636的宽度可一致。然而,本发明不限于此,做为系链的窄部644与第三支撑部636的数量、做为系链的窄部644与第三支撑部636的位置以及做为系链的窄部644与第三支撑部636的宽度均可做其他适当设计。
如图20F所示,接着,令弹性转置头P提取微型发光二极管LED、与电极550接合的线路结构640B以及第二支撑部634B。当弹性转置头P提取微型发光二极管LED、与电极550接合的线路结构640B以及第二支撑部634B时,脆弱的线路结构640B的窄部644一部份以及细条状的第三支撑部636一部份会断开,即第三支撑部636一部份与窄部644一部份皆会留在微型发光二极管LED上、第三支撑部636另一部份与窄部644另一部份皆会留在牺牲结构S上,以使微型发光二极管LED与传递基板610内表面分离。请参照图20G,接着,令弹性转置头P将微型发光二极管LED、部份线路结构640B及第二支撑部634B转置于接收基板710上,进而形成发光二极管装置2000B。
请参照图20G,微型发光二极管装置2000B至少包括接收基板710、像素阵列层720、黏着层730、第二支撑部634B、线路结构640B以及微型发光二极管LED。至少由接收基板710与像素阵列层720构成阵列基板800。像素阵列层720配置于接收基板710内表面上,像素阵列层720具有多个子像素(图未示)与多个驱动元件(图未示),每个子像素具有至少一个驱动元件用以驱动微型发光二极管LED。通常,微型发光二极管LED所在的位置就是子像素。黏着层730覆盖像素阵列层720。第二支撑部634B配置于黏着层730上。线路结构640B配置于第二支撑部634B上。第二支撑部634B夹设于线路结构640B与黏着层730之间。更进一步地说,第二支撑部634B具有与黏着层730接触的下表面634a、相对于下表面634a的上表面634b以及连接上表面634b与下表面634a的侧壁634c。线路结构640B其中一个的主体部642与窄部644分别覆盖第二支撑部634的部份上表面634b以及第二支撑部634的部份侧壁634c,且窄部644延伸到黏着层730上。线路结构640B其中另一个(例如:主体部642)仅位于第二支撑部634的部份上表面634b,而不延伸至第二支撑部634的侧壁634c。在本实施例中,第二支撑部634B的材质可包括硅、氧化硅或其组合。举例而言,第二支撑部634可包括两层硅与一层氧化硅,其中氧化硅夹设在两层硅之间。
线路结构640B与像素阵列层720电性连接。详言之,在弹性转置头P将微型发光二极管LED、第二支撑部634B及部份线路结构640B转置于接收基板710上后,可在线路结构640B上形成导电结构740。导电结构740覆盖线路结构640B且填入黏着层730的开口730a,以与像素阵列层720电性连接。举例而言,微型发光二极管LED的其中一个电极550经由其对应的其中一个线路结构640B、其对应的其中一个导电结构740与其中一个开口730a电性连接像素阵列层720,而微型发光二极管LED的其中另一个电极550经由其对应的其中另一个线路结构640B、其对应的其中另一个导电结构740与其中另一个开口730a电性连接像素阵列层720。微型发光二极管LED配置于线路结构640B上。微型发光二极管LED包括第一型半导体层520、配置于第一型半导体层520上的发光层530、配置于发光层530上的第二型半导体层540以及多个电极550。多个电极550分别配置于第一型半导体层520及第二型半导体层540上且与线路结构640B电性连接。再者,如前所述,若于第一型与第二型半导体层之间不加以插入发光层530,则第一型半导体图案520、第二型半导体图案540与多个电极550可构成微型发光二极管LED。其中一个电极550、第二型半导体层540、发光层530以及第一型半导体层520沿着远离接收基板710的方向d2依序排列。图20A至图20G的微型发光二极管装置的制造方法及其制得的微型发光二极管装置2000B具有与图10A至图10G的发光二极管装置的制造方法及其制得的发光二极管装置2000类似的功效与优点,于此便不再重述。
综上所述,本发明一实施例的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法包括:接合半导体结构的第一牺牲层与承载结构的第二牺牲层;图案化半导体结构的第二型半导体层、发光层及第一型半导体层,以形成第二型半导体图案、发光图案及第一型半导体图案;形成绝缘图案;绝缘图案覆盖第二型半导体图案与发光图案;形成第一、二电极。第二型半导体图案、发光图案、第一型半导体图案、第一电极与第二电极构成微型发光二极管;移除至少部份的第一牺牲层、至少部份的第二牺牲层或其组合,以使微型发光二极管与传递基板之间存在间隙。藉此,微型发光二极管单元的中介结构及微型发光二极管单元的制造方法可省略至少一次的转置动作,进而达到简化制程的效果。
此外,在本发明另一实施例的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法中,微型发光二极管是以覆晶方式先固定在传递基板上的线路结构,因此当弹性转置头提取微型发光二极管时,弹性转置头是接触平整的微型发光二极管表面。也就是说,在提取微型发光二极管的过程中,弹性转置头与微型发光二极管的接触面积大,进而使弹性转置头提取微型发光二极管的成功率大幅。
虽然本发明已以实施例揭露如上,然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,当可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (31)

1.一种微型发光二极管单元的中介结构的制造方法,其特征在于,包括:
提供一半导体结构,该半导体结构包括依序堆叠于一生长基板内表面上的多层半导体层以及一第一牺牲层,其中,该多层半导体层包括一第一型半导体层、一与该第一型半导体层极性相反的一第二型半导体层;
提供一承载结构,该承载结构包括一传递基板以及覆盖该传递基板内表面上的一第二牺牲层;
接合该半导体结构的该第一牺牲层与该承载结构的该第二牺牲层,其中,在该第一牺牲层与该第二牺牲层接合后,该第一牺牲层位于该多层半导体层与该第二牺牲层之间;
移除该半导体结构的该生长基板;
分别图案化该第一型半导体层与该第二型半导体层,以形成多个第一型半导体图案与多个第二型半导体图案;
形成彼此分离的多个绝缘图案,该些绝缘图案覆盖对应的该些第二型半导体图案;
形成多个第一电极以及多个第二电极,其中,该些第一电极位于对应的该些第一型半导体图案上,该些第二电极位于对应的该些第二型半导体图案上,该些第二型半导体图案、对应的该些第一型半导体图案、对应的该些第一电极以及对应的该些第二电极构成多个微型发光二极管;以及
移除至少部份的该第一牺牲层、至少部份的该第二牺牲层或至少部份前述二者的堆叠层,以使每一该发光二极管与该传递基板之间存在一间隙,而该些微型发光二极管通过该些绝缘图案的多个连接部与该传递基板连接。
2.根据权利要求1所述的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法,其特征在于,形成该些绝缘图案的方法包括:
形成一第一绝缘图案,于对应的其中之一该第二型半导体层上,并覆盖对应的其中之一该第二型半导体图案的侧壁以及对应的其中之一该第一型半导体图案的侧壁;以及
形成一第二绝缘图案,于对应其中之一该第二型半导体层上,并覆盖对应的其中之一该第二型半导体层的另一侧壁,且暴露出对应的其中之一该第一第一型半导体层的另一侧壁,
其中,该第一绝缘图案具有对应的各该连接部,且各该连接部延伸至该第一牺牲层上。
3.根据权利要求2所述的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法,其特征在于,该第一牺牲层与该第二牺牲层两者的其中之一为有机材料层,则另一该第一牺牲层与该第二牺牲层为无机材料层,且该第一牺牲层与该第二牺牲层皆不同于该些绝缘图案材料,该些绝缘图案材料选自氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。
4.根据权利要求3所述的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法,其特征在于,移除至少部份的该第一牺牲层与至少部份的该第二牺牲层的其中一者,而保留至少部份的该第一牺牲层与至少部份的该第二牺牲层的另一者的方法包括:利用一干式蚀刻工序去除该有机材料层,而保留该无机材料层。
5.根据权利要求3所述的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法,其特征在于,移除至少部份的该第一牺牲层与至少部份的该第二牺牲层的一者,而保留至少部份的该第一牺牲层与至少部份的该第二牺牲层的另一者的方法包括:利用一湿式蚀刻工序去除该无机材料层,而保留该有机材料层。
6.根据权利要求1所述的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法,其特征在于,
在图案化出该些第二半导体图案之后,形成该些绝缘图案;以及
在形成该些绝缘图案之后,图案化出该些第一半导体图案,每一该绝缘图案覆盖对应其中之一个该些第二半导体图案的侧壁且暴露出对应其中之一个该些第一半导体图案的侧壁,而各该连接部延伸形成在对应的其中之一该第一半导体图案上。
7.根据权利要求1所述的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法,其特征在于,形成该些绝缘图案的方法包括:
在图案化该多层半导体层后,图案化该第一牺牲层以及该第二牺牲层,以形成多个第一牺牲图案与多个第二牺牲图案,各该第一牺牲图案与对应的各该第二牺牲图案堆叠成一牺牲结构,各该发光二极管配置于对应的各该牺牲结构上;
在形成该牺牲结构之后,形成一第一绝缘图案,于对应其中之一的该些第二型半导体图案上,并覆盖对应其中之一的该些第二型半导体图案的侧壁以及对应其中之一的该些第一型半导体图案的侧壁;
在形成该牺牲结构之后,形成一第二绝缘图案,于对应其中之一的该些第二型半导体层上,并覆盖对应其中之一的该些第二型半导体层的相对另一侧壁且暴露出对应其中之一的该些第一第一型半导体图案的相对另一侧壁,其中,该第一绝缘图案具有对应的各该连接部,且各该连接部延伸至该传递基板上。
8.一种微型发光二极管单元的中介结构,其特征在于,包括:
一传递基板;
多个微型发光二极管,阵列排列于该传递基板的内表面上,各该发光二极管包括:
多层半导体图案,至少包含一第一型半导体图案以及一与该第一型半导图案极性相反的第二型半导体图案,其中,该第一型半导体图案在该传递基板上的垂直投影面积超出该第二型半导体图案在该传递基板上的垂直投影面积;
一第一电极,位于该第一型半导体图案上;以及
一第二电极,位于该第二型半导体图案上;以及
多个绝缘图案,该些绝缘图案覆盖对应的该些微型发光二极管,该些绝缘图案具有多个连接部,该些微型发光二极管通过该些连接部与该传递基板连接,而各该微型发光二极管与该传递基板之间存在一间隙,且该些绝缘图案相互分隔。
9.根据权利要求8所述的微型发光二极管单元的中介结构,其特征在于,更包括:
多个第一牺牲图案;以及
多个第二牺牲图案,配置于该传递基板上,各该第一牺牲图案与各该第二牺牲图案互相对应,且至少一部份的各该第一牺牲图案与至少一部份的各该第二牺牲图案互相堆叠构成一牺牲结构,该连接部通过部份该牺牲结构与该传递基板连接。
10.根据权利要求9所述的微型发光二极管单元的中介结构,其特征在于,该些第一牺牲图案覆盖对应的多个微型发光二极管的下表面,且该牺牲结构的各该第一牺牲图案与该传递基板之间存在该间隙。
11.根据权利要求9所述的微型发光二极管单元的中介结构,其特征在于,该牺牲结构、该些微型发光二极管的下表面与该传递基板之间存在该间隙。
12.根据权利要求8所述的微型发光二极管单元的中介结构,其特征在于,更包括:
多个第一牺牲图案,位于对应的该些连接部的正下方;以及
一第二牺牲层,覆盖该传递基板,该些第一牺牲图案配置于部份该第二牺牲层上,该些连接部通过对应的该些第一牺牲图案连接至该第二牺牲层上,且该第二牺牲层、各该第一牺牲图案与该些微型发光二极管的下表面之间存在该间隙。
13.根据权利要求8所述的微型发光二极管单元的中介结构,其特征在于,该些连接部覆盖对应的该些发光二极管的侧面且直接与该传递基板接触。
14.根据权利要求13所述的微型发光二极管单元的中介结构,其特征在于,更包括:
多个第一牺牲图案,位于该些微型发光二极管与该传递基板之间,该些第一牺牲图案覆盖对应的该些微型发光二极管下表面且与对应的该些连接部连接,且各该第一牺牲图案、该些连接部与该些发光二极管的下表面之间存在该间隙。
15.根据权利要求13所述的微型发光二极管单元的中介结构,其特征在于,更包括:
多个第二牺牲图案,位于该传递基板上,与对应的该些连接部连接,且各该第二牺牲图案、该些连接部与多个发光二极管的下表面之间存在该间隙。
16.根据权利要求9所述的微型发光二极管单元的中介结构,其特征在于,该些第一牺牲图案与该些第二牺牲图案之一为无机材料,该些第一牺牲图案与该些第二牺牲图案之另一为有机材料,该些第一牺牲图案与该些第二牺牲图案皆不同于该些绝缘图案材料,且该些绝缘图案材料选自氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。
17.根据权利要求8所述的微型发光二极管单元的中介结构,其特征在于,该第一型半导体图案为P型半导体,该第二型半导体图案为N型半导体,且该第一型半导体图案的厚度小于该第二型半导体图案的厚度。
18.一种微型发光二极管单元,其特征在于,包括:
多层半导体图案,至少包含一第一型半导体图案以及一与该第一型半导图案极性相反的第二型半导体;
一绝缘图案,覆盖该第一型半导体图案以及该第二型半导体图案,且该绝缘图案具有多个开口;以及
一第一电极与一第二电极,分别经由该些开口与该第一型半导体图案以及该第二型半导体图案连接;以及
一第一牺牲图案,覆盖该第一型半导体图案的外表面,该第一型半导体图案位于该该第二型半导体与该第一牺牲图案之间,其中,第一牺牲图案的材料不同于该绝缘图案的材料,且该绝缘图案材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
19.根据权利要求18所述的微型发光二极管单元,其特征在于,该第一牺牲图案具有与该第一型半导体图案外表面接触的内表面,该绝缘图案部分覆盖该第一牺牲图案的该内表面。
20.一种微型发光二极管装置,其特征在于,包括:
一阵列基板,其包含:
一接收基板;以及
一像素阵列层,配置于该接收基板内表面上,其包含至少一个子像素;
一黏着层,设置于该子像素上,且部份覆盖位于该子像素的该像素阵列层;以及
至少一如权利要求18所述的微型发光二极管单元,设置于该子像素的该黏着层上。
21.一种微型发光二极管单元的中介结构的制造方法,其特征在于,包括:
于一生长基板上依序形成多层半导体层,且该多层半导体层至少包含一第一型半导体层以及一与该第一型半导层极性相反的第二型半导体;
分别形成多个电极于该第一型半导体层与该第二型半导体层上,其中该些电极相互分隔,该多层半导体层以及该些电极构成一微型发光二极管;
形成一承载结构,该承载结构包括一传递基板、覆盖该传递基板的一牺牲层以及位于该牺牲层上的多个线路结构,且该些线路结构相互分隔;
接合该微型发光二极管的该些电极与该承载结构的该些线路结构,使得该生长基板上的该微型发光二极管的该些电极朝向该承载结构的该些线路结构;
在该微型发光二极管的该些电极与该承载结构的该些线路结构接合后,移除该生长基板;以及
移除该微型发光二极管正下方的部份该牺牲层,并保留该微型发光二极管遮蔽面积外的另一部份的该牺牲层。
22.根据权利要求21所述的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法,其特征在于,该承载结构包括一支撑层,形成该承载结构的步骤包括:
图案化该支撑层,并于该支撑层形成至少一开口。
23.根据权利要求22所述的微型发光二极管单元的中介结构的制造方法,其特征在于,该些线路结构其中一者填入该至少一开口且覆盖该支撑层的部分表面。
24.一种微型发光二极管单元的制造方法,其特征在于,包含:
提供一如权利要求21所述的该承载结构与微型发光二极管;
提供一弹性转置头提取该微型发光二极管、部分该些线路结构与部分该支撑层;以及
转置该微型发光二极管、部分该些线路结构与部分该支撑层于一接收基板上。
25.根据权利要求24所述的微型发光二极管单元的制造方法,其特征在于,当该弹性转置头提取该微型发光二极管、部分该些线路结构与部分该支撑层时,该些线路结构至少其中一者断开,以使该微型发光二极管与该传递基板分离,且该微型发光二极管、部分该些线路结构与部分该支撑层构成一微型发光二极管单元。
26.一种微型发光二极管的承载结构,其特征在于,包括:
一传递基板;
一牺牲层,设置于该传递基板上;
一支撑层,设置于该牺牲层上,且该支撑层具有多个开口;
多个线路结构,配置于该支撑层内表面上,且该些线路结构相互分隔,该些并线路结构分别至少填入对应的该些部分开孔中;以及
一微型发光二极管,包括:
多层半导体图案,至少包含一第一型半导体图案以及一与该第一型半导图案极性相反的第二型半导体;以及
多个电极于该第一型半导体层与该第二型半导体层上,其中该些电极相互分隔;
该微型发光二极管的该些电极与该承载结构的该些线路结构接合,使得该微型发光二极管的该些电极朝向并连接该线路结构。
27.根据权利要求26所述的微型发光二极管的承载结构,其特征在于,该传递基板与该支撑层之间具有一间隙。
28.一种微型发光二极管装置,其特征在于,包括:
一接收基板;
一像素阵列层,配置于该接收基板内表面上,其包含至少一个子像素;
一黏着层,设置于该子像素上,且部份覆盖位于该子像素的该像素阵列层;以及
至少一微型发光二极管单元,设置于该子像素的该黏着层上,其至少包含:
一支撑层,其外表面与该黏着层连接;
多个线路结构,配置于该支撑层内表面上,且该些线路结构相互分隔;
以及
一微型发光二极管,配置于该些线路结构上,该微型发光二极管包括:
多层半导体图案,至少包含一第一型半导体图案以及一与该第一型半导图案极性相反的第二型半导图案;以及
多个电极,分别配置于该第一型半导体图案及该第二型半导体图案上,该些电极相互分隔,且各该电极分别与所对应的各该线路结构连接。
29.根据权利要求28所述的微型发光二极管装置,其特征在于,该些线路结构其中至少一者延伸超出该支撑层的一侧边。
30.根据权利要求29所述的微型发光二极管装置,其特征在于,更包含多个导电层,且该些导电层相互分隔,其中该些线路结构其中至少一者由该支撑层上延伸到该黏着层上,且各该线路结构分别经由所对应的各该导电层与该像素阵列层电性连接。
31.根据权利要求28所述的微型发光二极管装置,其特征在于,该支撑层的材料为硅或硅与氧化硅的组合。
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