CN107046004A - 电子元件的转移方法及电子模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电子元件的转移方法及电子模块，该电子元件的转移方法包括形成阵列排列的多个电子元件于载板上，其中各电子元件与载板之间包括第一导电层，第一导电层包括与该电子元件接触的导电图案，且各电子元件的宽度大于对应的导电图案的宽度；通过转移模块选择性地从载板拾起部分这些电子元件以及对应的第一导电层；以及将被转移模块所拾起的部分这些电子元件及对应的第一导电层转移至目标基板上。本发明更提供一种电子模块。

Description

电子元件的转移方法及电子模块
技术领域
本发明涉及一种元件的转移方法及具有此元件的模块，且特别是涉及一种电子元件的转移方法及一种电子模块。
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、投影机等技术领域中。以单片微显示器(monolithic micro-displays)为例，单片微显示器广泛地被使用于投影机且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，其中当发光二极管芯片发光时，色转换材料被激发而发出不同色光的激发光，但是此技术仍面临色转换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，亦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较佳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。此外，由于发光二极管的尺寸微型化，如何使微型化的发光二极管所发出的光线具有较佳的准直性也是业界关注的另一个焦点。
发明内容
本发明提供一种电子元件的转移方法，其可快速且有效率地将电子元件转移至目标基板。
本发明提供一种电子模块，其具有上述的电子元件。
本发明的一种电子元件的转移方法，包括：形成阵列排列的多个电子元件于载板上，其中各电子元件与载板之间包括第一导电层，第一导电层包括与该电子元件接触的导电图案，且各电子元件的宽度大于对应的导电图案的宽度；通过转移模块选择性地从载板拾起部分这些电子元件以及对应的第一导电层；以及将被转移模块所拾起的部分这些电子元件及对应的第一导电层转移至目标基板上。
本发明的一种电子模块，包括目标基板、电子元件及合金层。电子元件配置在目标基板上方。合金层配置在目标基板与电子元件之间，其中合金层包括至少40％的低融点金属，其中低融点金属的融点低于摄氏250度，且合金层的融点高于摄氏300度。
综上所述，本发明的电子元件的转移方法包括多种形成电子元件的方法、多种转移前通过支撑材料层或是接着层来支撑第一导电层的其中一部分以利后续电子元件与第一导电层脱离载板的方法、以及将电子元件从载板转移到目标基板且与目标基板接合的方法。本发明的电子元件的转移方法适用于尺寸介于1微米至100微米之间的电子元件，以使微型化的电子元件能够高效率且精准地被转移至目标基板上。此外，本发明还提供了一种电子模块，其电子元件与所接合的目标基板之间具有合金层，其中合金层包括至少40％的低融点金属，低融点金属的融点低于摄氏250度，且合金层的融点高于摄氏300度。
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1N’为本发明的一实施例的一种电子元件的转移方法的流程示意图；
图1O至图1Y分别为本发明的其他些实施例的流程中的移除位于各电子元件之间的部分支撑材料层后的俯视示意图；
图2A至图2F为本发明的另一实施例的一种电子元件的转移方法的流程示意图；
图3A至图3G为本发明的另一实施例的一种电子元件的转移方法的流程示意图；
图4A至图4F为本发明的另一实施例的一种电子元件的形成方法的流程示意图；
图5A至图5J为本发明的另一实施例的一种电子元件的转移方法的流程示意图；
图6A至图6I为本发明的另一实施例的一种电子元件的转移方法的流程示意图；
图7为本发明的一实施例的一种光电装置的示意图；
图8与图9分别为本发明的其他实施例的光电装置的示意图；
图10A至图10F为本发明的一实施例的一种光电装置的制造方法的示意图。
符号说明
θ：角度
H：高度
D1、D2：距离
L1、L2：长度
10：转移模块
20：目标基板
22：第二导电层
30a、30b、30c、30d：电子装置
110：成长基板
120：元件层
122：薄化后的元件层
125、125-1、125-2、125-3：电子元件
126：第一面
128：第二面
130：第一导电层
135：合金层
140：接着层
145：接着单元
150：载板
160：支撑材料层
170：第三导电层
175：牺牲层
180：可移除材料层
200、200a、220b：光电装置
210：光电元件
220、220a、220c：准直元件
226：穿孔
228、228a：第一界面
229：第二界面
230、230a：第一导电层
232：导电图案
234、234a：金属层。
240：第三导电层
250：牺牲层
具体实施方式
图1A至图1N是依照本发明的一实施例的一种电子元件的转移方法的流程示意图。本实施例的电子元件的转移方法包括了形成电子元件125的步骤(图1A至图1F)、转移前通过支撑材料层160来支撑电子元件125与第一导电层130的其中一部分以利后续电子元件125与第一导电层130脱离载板150的步骤(图1G至图1L)、以及将电子元件125与第一导电层130从载板150转移到目标基板20的步骤(图1M至图1N)。下面将对此进行详细地介绍。
首先，在本实施例中，这些电子元件125以下列步骤形成。如图1A所示，形成元件层120于成长基板110上。在本实施例中，成长基板110可以是硅基板、碳化硅基板、蓝宝石基板或是其他适当基板，元件层120可以是发光二极管元件层、光感测元件层、太阳电池元件层等，前述的电子元件例如是光电装置(如发光二极管元件、光感测元件、太阳电池等)或者是其他与光无关的电子元件层(如感测器、晶体管等)。本实施例的元件层120以发光二极管元件层为例，发光二极管元件层依据其电极的分布方式可为水平式发光二极管元件层或垂直式发光二极管元件层。元件层120之后会制作出前述阵列排列的这些电子元件125。
此外，元件层120可以由金属有机化学气相沉积(metal-organic chemicalvapour deposition,MOCVD)法所形成，换言之，元件层120例如为外延层，当驱动电流通过外延层时，外延层能够发光。具体而言，元件层120可包括N型掺杂半导体层、多重量子阱层发光层和P型掺杂半导体层等膜层，其中多重量子阱层的发光层是介于N型掺杂半导体层和P型掺杂半导体层之间。此外，除了N型掺杂半导体层、多重量子阱层发光层和P型掺杂半导体层以外，元件层120还可包括缓冲层、N型披覆层、P型披覆层、阻流层、电流分散层或前述膜层的组合。当然，形成于成长基板110上的元件层120不限定必须是发光二极管元件层，元件层120也可以是其他型态的半导体层。
接着，如图1B所示，形成这些第一导电层130于元件层120上，其中这些第一导电层130在元件层120上的位置会对应之后制作的这些电子元件125。第一导电层130具有导磁性，更明确地说，第一导电层130的材质例如μ合金(Mu-metal)、磁透合金(permalloy)、镍、铁等具备高导磁性(permeability)的金属及合金。举例而言，第一导电层130的材质例如为镍、镍铁合金(例如20％铁以及80％镍的合金，但不限于此比例)或其他适当的高导磁系数的铁磁性金属。具体而言，其铁磁性金属材料的相对导磁系数(Relative permeability)高于100。
再来，如图1C所示，令形成于成长基板110上的元件层120与这些第一导电层130通过接着层140连接至载板150。在本实施例中，载板150可以是暂时性承载基板(temporarysubstrate)。载板150可以是硅基板、碳化硅基板、蓝宝石基板或是其他适当基板，而接着层140的材料可以是有机材料、有机高分子材料、高分子聚合物材料或是其他具有适当粘着能力的材料，举例而言，接着层140的材质例如苯并环丁烯(Benzocyclobutene,BCB)等，其厚度介于1～10微米但不限于此例。
接着，如图1D所示，移除成长基板110以暴露元件层120的上表面。在本实施例中，成长基板110例如是通过激光掀离(laser lift-off)等方式从元件层120的上表面掀离。当然，使元件层120与成长基板110分离的方法也可以包括机械研磨或化学蚀刻等。
接着，如图1E所示，在成长基板110被移除之后，本实施例可选择性地对元件层120进行薄化，使元件层120的厚度得以减低，以成为薄化后的元件层122，其薄化后的元件层120厚度则介于100纳米至5000纳米之间。在本实施例中，对元件层120进行薄化的方式包括化学机械研磨(CMP)、化学蚀刻、等离子体蚀刻或其他适当方法等。
接着，如图1F所示，图案化薄化后的元件层122，以形成这些阵列排列的电子元件125，且图案化接着层140以形成对应于这些第一导电层130的多个接着单元145，且使得部分的载板150外露。在本实施例中，薄化后的元件层122例如是通过光刻/蚀刻制作工艺而被图案化成为电子元件125。举例而言，本实施例可采用干式蚀刻搭配形成于薄化后的元件层122上的图案化光致抗蚀剂层(未绘示)对薄化后的元件层122进行图案化，以形成阵列排列的电子元件125。接着层140同样地也可以通过光刻/蚀刻制作工艺图案化为接着单元145。当然，移除部分接着层140的方法不限于此。
在本实施例中，薄化后的元件层122被图案化之后，这些电子元件125彼此分离地排列于载板150上。如图1F所示，各电子元件125的宽度大于对应的第一导电层130的宽度。更明确地说，在本实施例中，各电子元件125的长宽尺寸分别介于1微米至100微米之间，各电子元件125的宽度比对应的第一导电层130的宽度约大0.5至4微米。此宽度设计可以具有避免第一导电层130与电子元件125的周侧接触导致漏电(leakage)的效果。此外，在本实施例中，电子元件125例如是能够发出相同色光的发光二极管芯片(LED chips)或者是具有相同感光特性的光感测芯片(photo-sensing chips)。举例而言，电子元件125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。
再来，如图1G所示，配置支撑材料层160于载板150上，且支撑材料层160位于这些电子元件125之间。在本实施例中，电子元件125包括靠近载板150的第一面126与远离载板150的第二面128，在配置支撑材料层160于载板150且支撑材料层160环绕这些电子元件125的步骤中，支撑材料层160在载板150上的高度H大于第一面126与载板150之间的距离D1，且小于第二面128与载板150之间的距离D2，其中支撑材料层160在载板150上的高度H需大于第一面126约(D2-D1)/4的厚度以获得相对应的支撑强度。图1H是图1G的局部俯视示意图。由图1H可看到，支撑材料层160填充在载板150的上表面上电子元件125以外的区域。
接着，如图1I所示，移除位于各电子元件125之间的部分支撑材料层160。在本实施例中，支撑材料层160例如是通过光刻/蚀刻制作工艺而被图案化，且图案化后的支撑材料层160接触各电子元件125的周围的一部分以支撑各电子元件125。具体而言，剩余的支撑材料层160实际上连接相邻的电子元件125，且暴露出各电子元件125周围的一部分。如图1I的俯视示意所示，且剩余的支撑材料层160例如是从电子元件125的中段边缘(middle edge)延伸至相邻电子元件125的中段边缘，在本实施例中，在移除位于各电子元件125之间的部分支撑材料层160之后，剩余的支撑材料层160对称地位于这些电子元件125周围。图1J是图1I沿A-A线段的剖面示意图。图1K是图1I沿B-B线段的剖面示意图。由图1J与图1K可看到，剩余的支撑材料层160在图1J的剖面上仍会接触电子元件125，但在图1K的剖面上相邻的两电子元件125之间并没有此剩余的支撑材料层160。请回到图1I，若电子元件125的边长是L1，电子元件125的其中一边与支撑材料层160之间接触的长度是L2，则电子元件125的各边与支撑材料层160之间接触的总长度(在本实施例中为4L2)与电子元件125的周长(在本实施例中为4L1)的比例需介于0.2至0.8之间，以便于提供良好支撑强度并易于后续电子元件125的转移。
再来，如图1L所示，移除这些接着单元145，以于每个电子元件125和载板150之间形成一间距，因为剩余的支撑材料层160实际上支撑住电子元件125，所以此时电子元件125未与载板150接触。
接着，如图1M所示，通过转移模块10选择性地从载板150拾起部分这些电子元件125以及对应的第一导电层130。在本实施例中，由于第一导电层130具有导磁性，转移模块10可以是通过电磁吸引的方式从该载板150拾起部分的该些电子元件125与对应的该些第一导电层130。转移模块10与第一导电层130之间的磁力须大于一个电子元件125与第一导电层130的重量以及和由剩余的支撑材料层160所提供的连接力(connection force)的总和，在此情况下，电子元件125与第一导电层130才能够与载板150分离并且能够被转移模块10所产生的磁力拾起。
此外，在其他实施例中，第一导电层130也可以不具有导磁性，转移模块10也可以通过真空吸引或是静电吸引等其他的方式从载板150拾起部分的这些电子元件125与对应的这些第一导电层130。另外，如图1M所示，转移模块10在欲吸引电子元件125(图中位于左右两个电子元件125-1、125-3)的部位具有对应的多个向下的凸块，以避免转移模块10下移接触电子元件125的过程中，转移模块10的其他部位撞击到不欲吸引电子元件125(图中位于中间的电子元件125-2)。
最后，如图1N所示，将被转移模块10所拾起的部分这些电子元件125及对应的第一导电层130转移至目标基板20上。在本实施例中，目标基板20例如为单片微显示器(monolithic micro-displays)中的线路基板，其适于承载发光二极管芯片。或者，目标基板20例如为适于承载光感测芯片的线路基板。在本实施例中，目标基板20包括阵列排列的多个第二导电层22。在本实施例中，第一导电层130包括金属层，第二导电层22为金属层。被转移模块10所拾起的部分这些电子元件125通过对应的这些第一导电层130连接于部分的这些第二导电层22。举例而言，第二导电层22可以是接垫(pads)或凸块(bumps)。
图1N’是电子元件125及对应的第一导电层130与目标基板20的第二导电层22的接合示意图。请参阅图1N’，在本实施例中，第一导电层130与第二导电层22之间可通过低温接合的方式进行接合。采用低温接合的目的是第一，由于其中一种金属或合金的融点低，接合过程可维持在较低的加热温度，可减缓接合过程中金属氧化的状况。第二，低融点的金属或合金的材质本身较软，在接合过程中所需施加的压力较小，电子元件125较不会因为受到太大压力而损毁。第三，由于接合过程中的温度与压力均不用太大，制作上较为简单。
详细地说，第一导电层130与第二导电层22的其中一者的材料可以是具低融点(小于摄氏250度)的金属层或合金层，另一者的材料可以是具高融点(大于摄氏250度)的金属层或合金层。更明确地说，具低融点(小于摄氏250度)的金属层或合金层可以包括In(融点为156度)、Sn(融点为231度)、InAg(其中In比例>0.85)、InAu(其中In比例>0.95)、InSn、InCu(其中In比例>0.95)、SnAg(其中Sn比例>0.9)、SnAu(其中Sn比例>0.85)或是SnCu(其中Sn比例>0.95)。具高融点(大于摄氏250度)的金属层或合金层可以包括Au(融点为961度)、Au(融点为1064度)或是Cu(融点为1084度)。
在本实施例中，以第一导电层130为具低融点(小于摄氏250度)的金属层或合金层，第二导电层22为具高融点(大于摄氏250度)的金属层或合金层为例。如图1N’所示，上述第一导电层130与第二导电层22通过小于摄氏250度的接着温度进行低温接合之后形成四种可能的电子装置30a、30b、30c、30d。
第一种电子装置30a，如图1N’的(a)所示，第一导电层130在融化后会往第二导电层22扩散，而使得第一导电层130与第二导电层22之间的界面会形成合金层135。第二种电子装置30b，如图1N’的(b)所示，第一导电层130完全与第二导电层22形成合金层135，但由于第二导电层22的厚度较大，则在合金层135的下方可能仍会保有部分的第二导电层22。第三种电子装置30c，如图1N’的(c)所示，若第二导电层22的厚度较小，第一导电层130能够与整个第二导电层22反应，则在接合完成之后，电子元件125与目标基板20之间只剩合金层135。第四种电子装置30d，如图1N’的(d)所示，若第二导电层22的厚度较小且第一导电层130的厚度较大，第一导电层130的一部分会与整个第二导电层22反应，则在接合完成之后，电子元件125与目标基板20之间会存在剩余的第一导电层130以及合金层135。
值得一提的是，合金层135是具高融点(高于摄氏300度)的金属层，合金层135的材料包括有二元系统(InAg,InAu,InSn,InCu,SnAg,SnAu,SnCu)或是三元系统(InSnAg,InSnAu,InSnCu,InAuAg,InAuCu,InAgCu,SnAgAu,SnAgCu,SnAuCu)等，且在合金层135中，具低融点(小于摄氏250度)的金属或合金所占的比例至少为40％。在一更佳的实施例中，具低融点(小于摄氏250度)的金属或合金所占的比例至少为50％。此外，在本实施例中，电子元件125与目标基板20(即第二导电层22)之间的接合强度需大于转移模块10与第一导电层130之间的吸附强度，如此方可使电子元件125以及第一导电层130顺利地与被转移至目标基板20上。另外，在本实施例中，第二导电层22具有导磁性，以使第一导电层130与第二导电层22在接合的过程中能够顺利对位不易偏移。第二导电层22的材质例如μ合金(Mu-metal)、磁透合金(permalloy)、镍、铁等具备高导磁性(permeability)的金属及合金。举例而言，第二导电层22的材质例如为镍、镍铁合金(例如20％铁以及80％镍的合金，但不限于此比例)或其他适当的高导磁系数的铁磁性金属。具体而言，其铁磁性金属材料的相对导磁系数(Relative permeability)高于100。
值得一提的是，在将电子元件125转移至目标基板20之后，可以重复图1A至图1N所绘示的制作工艺将其他的电子元件(未绘示，例如是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)转移至目标基板20上的其他位置，以在目标基板20上制作出可发出红光、绿光、蓝光的像素单元。
值得一提的是，在移除位于各电子元件125之间的部分支撑材料层160的步骤中，图案化后的支撑材料层160的态样并不限于图1I，只要图案化后的支撑材料层160会暴露出局部的接着单元145，以使后续接着单元145能够被移除即可。图1O至图1Y分别是本发明的其他些实施例的流程中的移除位于各电子元件之间的部分支撑材料层后的俯视示意图。
请分别参阅图1O至图1Y，在图1O中载板150上剩余的支撑材料层160的图样与图1I的载板150上剩余的支撑材料层160的图样相反。在图1P中，载板150上剩余的支撑材料层160只接触各电子元件125的其中两个相对的表面。图1Q的支撑材料层160的图样则与图1P的支撑材料层160的图样相反。在图1R与图1T中，两相邻的电子元件125之间的支撑材料层160不相连。图1S与图1U的支撑材料层160的图样则分别与图1R与图1T的支撑材料层160的图样相反。此外，如图1V至图1Y的这些实施例，剩余的支撑材料层160也可以是不对称地位于这些电子元件125周围。
需说明的是，在另一实施例的电子元件的转移方法中，在从图1A进行到图1G之后，可以接续进行图2A至图2F的步骤。图2A至图2F是依照本发明的另一实施例的一种电子元件的转移方法的流程示意图。要说明的是，在下面的这些实施例中，与前一实施例中相同或是相似的元件以相同或相似的符号表示，不另外赘述。
如图2A所示，在本实施例中，在形成阵列排列的这些电子元件125于载板150上之后，更包括：在各电子元件125上形成第三导电层170，其中各电子元件125位于第一导电层130与第三导电层170之间。
接着，图2B至图2F的步骤类似于图1G、图1I、图1L、图1M、图1N，配置支撑材料层160至载板150上的第一导电层130以外的位置。再来，图案化支撑材料层160。接着，移除接着单元145。再来，转移模块10将部分这些电子元件125及对应的第一导电层130与对应的第三导电层170拾起并一起转移至目标基板20上。
值得一提的是，各第一导电层130与对应的第三导电层170的至少一者具有导磁性。此设计可使得转移模块10能够通过磁力的方式将电子元件125及对应的第一导电层130与对应的第三导电层170拾起。若第一导电层130与对应的第三导电层170均具有导磁性，则可使转移模块10与电子元件125及对应的第一导电层130与对应的第三导电层170之间存在更强的磁力。当然，若转移模块10并非通过磁力的方式拾起电子元件，第一导电层130与第三导电层170也可以不具有导磁性。
图3A至图3G是依照本发明的另一实施例的一种电子元件的转移方法的流程示意图。请参阅图3A至图3G，图3A至图3F的步骤与图2A至图2F的步骤的主要差异在于，在图3A中，在形成各第三导电层170在对应的电子元件125上之前，先形成牺牲层175在电子元件125上。也就是说，在本实施例中，如图3A所示，在形成第三导电层170在电子元件125上之后，各第三导电层170与对应的电子元件125之间包括牺牲层175。在本实施例中，牺牲层175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。
后续，图3B至图3F的步骤类似于图2B至图2F的步骤，配置支撑材料层160至载板150上的第一导电层130以外的位置。再来，图案化支撑材料层160。接着，移除接着单元145。再来，转移模块10将部分这些电子元件125及对应的第一导电层130、对应的牺牲层175与对应的第三导电层170拾起并一起转移至目标基板20上。
最后，在部分这些电子元件125及对应的第一导电层130、对应的牺牲层175与对应的第三导电层170一起转移至目标基板20上之后，如图3G所示，移除位于目标基板20上的这些牺牲层175与这些第三导电层170。更明确地说，通过移除牺牲层175的方式来使第三导电层170与电子元件125分离。
在本实施例中，移除牺牲层175的方法包括化学湿式蚀刻、热处理及激光照射处理等但不限于此方式之列。具体而言，可通过湿式蚀刻将牺牲层175溶除，以使第三导电层170轻易地与电子元件125分离。举例而言，当牺牲层175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。当牺牲层175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。当牺牲层175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。或者，当牺牲层175的材质为粘性材质时，也可通过加热让牺牲层175的黏性降低，以使第三导电层170轻易地与电子元件125分离。
值得一提的是，电子元件125的形成方法并不仅限于图1A至图1F，图4A至图4F是依照本发明的另一实施例的一种电子元件的形成方法的流程示意图。请参阅图4A，与图1A相同地，形成元件层120于成长基板110上。接着，如图4B所示，图案化元件层120以形成阵列排列的电子元件125。在本实施例中，元件层120被图案化之后，这些电子元件125仍相互连接地排列于成长基板110上。接着，形成这些第一导电层130于对应的电子元件125上。
需说明的是，虽然在本实施例中，元件层120仅被蚀刻到形成电子元件125的深度。但在其他实施例中，元件层120被图案化的深度可以是元件层120的厚度，换句话说，元件层120被图案化之后会露出部分的成长基板110，而使得这些电子元件125彼此分离地排列于成长基板110上。
再来，如图4C至图4F所示，令形成于成长基板110上且被图案化的元件层120与这些第一导电层130通过接着层140连接至载板150。接着，移除成长基板110。再来，可选择性地对剩余的元件层120进行薄化而使这些电子元件125彼此分离。接着，图案化接着层140以形成对应于这些第一导电层130的多个接着单元145，且使得部分的载板150外露。接着，便可继续进行如图1G至图1N的步骤来配置支撑材料层160、图案化支撑材料层160、且将这些电子元件125转移到目标基板20上。
图5A至图5J是依照本发明的另一实施例的一种电子元件的转移方法的流程示意图。请参阅图5A至图5J，图5A与图5B的步骤与图1A与图1B相同，首先，形成元件层120于成长基板110上。接着，形成这些第一导电层130于元件层120上。接着，如图5C所示，形成多个可移除材料层180于元件层120上且接触这些第一导电层130。在本实施例中，可移除材料层180接触第一导电层130的周围及部分的下表面，第一导电层130的下表面仍有部分直接接触接着层140，当然，可移除材料层180接触第一导电层130的部位并不以此为限制。
接着，如图5D至图5G所示，令形成于成长基板110上的元件层120、这些第一导电层130与这些可移除材料层180通过接着层140连接至载板150。再来，移除成长基板110。接着，可选择性地对元件层120进行薄化。再来，图案化薄化后的元件层120。再来，如图5H所示，移除这些可移除材料层180。在本实施例中，可移除材料层180的材料例如为二氧化硅、氮化硅、氧化锌等介电材质或有机高分子材质等。移除这些可移除材料层180的方式包括化学湿式蚀刻、热处理及激光照射处理等但不限于此方式之列。
由于可移除材料层180被移除之后，只剩接着层140接触部分的第一导电层130，以支撑电子元件125与对应的第一导电层130。如图5I与图5J所示，进行通过转移模块10选择性地从载板150拾起部分这些电子元件125以及对应的第一导电层130，且将被转移模块10所拾起的部分这些电子元件125及对应的第一导电层130转移至目标基板20上的步骤。
相较于图1A至图1N中需要额外配置支撑材料层160在电子元件125周围，且对支撑材料层160图案化之后，才能移除接着层140，而使得第一导电层130与载板150之间形成间隙，电子元件125与第一导电层130能够较容易地与载板150分离。在本实施例中，通过可移除材料层180配置在接触这些第一导电层130的位置，之后只要移除可移除材料层180，便可使得部分的第一导电层130与载板150之间形成间隙，电子元件125与第一导电层130能够较容易地与载板150分离，而使得制作工艺上更为简单。
图6A至图6I是依照本发明的另一实施例的一种电子元件的转移方法的流程示意图。请参阅图6A至图6I，图6A与图6B的步骤与图4A与图4B接近，形成元件层120于成长基板110上。再来，图案化元件层120以形成阵列排列的电子元件125，形成这些第一导电层130于对应的电子元件125上。接着，如图6C所示，形成接触于这些第一导电层130的这些可移除材料层180。在本实施例中，可移除材料层180接触第一导电层130的整个下表面，但可移除材料层180接触第一导电层130的部位并不以此为限制。
再来，图6D至图6G如图5D至图5G的步骤接近，令形成于成长基板110上的元件层120、这些第一导电层130与这些可移除材料层180通过接着层140连接至载板150。再来，移除成长基板110。接着，可选择性地对元件层120进行薄化，以使这些电子元件125分离。再来，如图6G所示，移除这些可移除材料层180。在本实施例中，可移除材料层180被移除之后，第一导电层130与载板150之间存在间隙，以利后续脱离。由于接着层140会接触电子元件125与第一导电层130的侧面，因此，接着层140此时仍可支撑电子元件125与第一导电层130。最后，图6H与图6I与图1M与图1N接近，通过转移模块10选择性地从载板150拾起部分这些电子元件125以及对应的第一导电层130，且将被转移模块10所拾起的部分这些电子元件125及对应的第一导电层130转移至目标基板20上的步骤。
下面以电子元件为光电元件为例，举出多种可以应用在上述这些电子元件的转移方法的电子元件的形式。图7是依照本发明的一实施例的一种光电装置的示意图。请参阅图7，本实施例的光电装置200包括光电元件210、准直元件220及第一导电层230。准直元件220位于光电元件210与第一导电层230之间。准直元件220为具曲面结构的透光介电层，例如是微透镜。准直元件220包括穿孔226。第一导电层230包括配置于光电元件210上的导电图案232及与导电图案232电连接的金属层234，金属层234配置在准直元件220上，且穿过穿孔226以连接于导电图案232。如图7所示，光电元件210的宽度大于第一导电层230的导电图案232的宽度。更明确地说，在本实施例中，各光电元件210的长宽尺寸分别介于1微米至100微米之间，各光电元件210的宽度比对应的导电图案232的宽度约大0.5至4微米。此宽度设计可以具有避免导电图案232与光电元件210的周侧接触导致漏电(leakage)的效果。须说明的是，虽然在本实施例中，金属层234的宽度实质上等于光电元件210的宽度，但在其他实施例中，金属层234的宽度也可以略小于光电元件210的宽度。
由于本实施例的光电装置200的长宽尺寸分别介于1微米至100微米之间，光电装置200的尺寸太小以致于很难对光电装置200配置额外的光学结构，而使光电元件210所发出的光线能准直化。因此，本实施例的光电装置200通过在光电元件210与第一导电层230的金属层234之间配置准直元件220，光电元件210所发出的一部分光线会被准直元件220与金属层234之间的第一界面228反射，光电元件210所发出的一部分光线会被金属层234与准直元件220之间的第二界面229反射，而使光电元件210所发出的光线能达到准直化的效果。
此外，为了避免穿孔226的面积过大，而使得准直元件220与金属层234之间的第一界面228的面积比例较小，影响到光线准直化的效果。在本实施例中，穿孔226的截面积与光电元件210与导电图案232接触的表面的面积的比值需小于5％，以符合所需的光学需求。
其中光电元件210的材料折射系数(Refractive Index)高于准直元件220材料的折射系数，且第一导电层230的金属层234的反射率则需高于80％。举例而言，光电元件210为氮化镓(Gallium Nitride,GaN)时其折射系数为2.39，而准直元件220为二氧化硅(Silicon Dioxide,SiO2)其折射系数为1.45，而第一导电层230的金属层234为银时其反射率高于96％，其材料的选择亦不限于此例。
如图7所示，在本实施例中，准直元件220与第一导电层230之间的界面的剖面呈弧形，光电元件210所发出的光线会被准直元件220与第一导电层230之间的界面228反射，而向中央汇聚。
此外，在本实施例中，光电装置200可以通过在上述的多种电子元件的转移方法配置在目标基板20上，目标基板20包括第二导电层22，光电装置200适于通过第一导电层230连接至第二导电层22，且第一导电层230与第二导电层22具有导磁性，以使光电装置200能够通过磁力转移至目标基板20，且第一导电层230与第二导电层22在连接的过程中能够轻易地对位。当然，在其他实施例中，若对位精度良好，第一导电层230与第二导电层22也可不具有导磁性。
图8与图9分别是本发明的其他实施例的光电装置的示意图。请先参阅图8，图8的光电装置200a与图7的光电装置200的主要差异在于，图8的准直元件220a与金属层234a之间的第一界面228a的剖面呈梯形。更明确地说，梯形的较长的底边是较靠近光电元件210的那一边，梯形的较短的底边则是较远离光电元件210的一边。并且，此梯形的两边与底边之间的角度θ约在20度至80度之间，梯形的高度约在0.5微米至2.0微米之间。通过上述配置，光电元件210所发出的光线也能够达到被准直元件220a与金属层234a之间的第一界面228a反射，而向准直化的效果。
另外，在其他实施例中，光电元件210的剖面形状也可以不是长方形，也可以是梯形，准直元件220a的形状可以共形(conformal)于梯形的光电元件210，同样地也可以使准直元件220a与金属层234a之间的第一界面228a呈现出梯形。
需说明的是，在其他实施例中，准直元件220、220a与金属层234、234a之间的界面也可以是其他的形状，例如，准直元件220、220a与金属层234、234a之间的第一界面228、228a可以是多个弧面或是呈菲涅尔透镜的形式，只要可以使光电元件210所发出的光线被准直元件220、220a与金属层234、234a之间的第一界面228、228a反射之后能具有准直的效果即可，准直元件220、220a与金属层234、234a之间的第一界面228、228a形状并不以上述为限制。
请参阅图9，图9的光电装置200b与图7的光电装置200的主要差异在于，在本实施例中，光电装置200b更包括第三导电层240及牺牲层250。光电元件210位于第三导电层240与准直元件220之间，且牺牲层250配置于光电元件210与第三导电层240之间。在本实施例中，第一导电层230与第三导电层240的至少一者具有导磁性，以使光电装置200b可通过前述的电子元件的转移方法转移到目标基板20(标示于图7)上。当然，在其他实施例中，光电装置200b也可以省略牺牲层250，而使得第三导电层240与光电元件210直接接触。
图10A至图10F是依照本发明的一实施例的一种光电装置的制造方法的示意图。请先参阅图10A，形成元件层120于成长基板110上。在本实施例中，成长基板110可以是硅基板、碳化硅基板、蓝宝石基板或是其他适当基板，元件层120可以是发光二极管元件层、光感测元件层、太阳电池元件层等。本实施例的元件层120以发光二极管元件层为例，发光二极管元件层依据其电极的分布方式可为水平式发光二极管元件层或垂直式发光二极管元件层。
接着，如图10B所示，形成多个导电图案232于元件层120上。在本实施例中，导电图案232为透明的，导电图案232的材质例如是ITO，但导电图案232的材质并不以此为限制。
再来，如图10C所示，形成多个准直元件220c于这些导电图案232上。在本实施例中，准直元件220c为具曲面结构的透光介电层，例如是微透镜。准直元件220c的宽度大于导电图案232的宽度，且准直元件220c包括穿孔226，而露出部分的导电图案232。
接着，如图10D所示，形成多个金属层234于这些准直元件220c上，且金属层234填入穿孔226以连接于导电图案232。
再来，如图10E所示，令形成于成长基板110上的元件层120与这些导电图案232、这些准直元件220c及这些金属层234通过接着层140连接至载板150。再移除成长基板110，并选择性地对元件层120进行薄化，使元件层120的厚度得以减低，以成为薄化后的元件层122。
接着，如图10F所示，图案化薄化后的元件层122，以形成这些阵列排列的多个光电元件210，而制作出多个彼此独立的光电装置200c。详细地说，光电装置200c包括光电元件210与依序配置在光电元件210上的导电图案232、准直元件220c及金属层234。本实施例的光电装置200c在光电元件210与第一导电层230的金属层234之间配置有准直元件220c，光电元件210所发出的一部分光线会被准直元件220c与金属层234之间的界面反射，而使光电元件210所发出的光线能达到准直化的效果。
此外，在本实施例的光电装置200c中，各光电元件210的长宽尺寸分别介于1微米至100微米之间，各光电元件210的宽度比对应的导电图案232的宽度约大0.5至4微米。此宽度设计可以具有避免导电图案232与光电元件210的周侧接触导致漏电(leakage)的效果。
另外，如图10F所示，再图案化薄化后的元件层122之后，进一步图案化接着层140以形成对应于这些多个光电元件210的多个接着单元145，且使得部分的载板150外露。其后可以依循图1G至图1N的步骤，通过在载板150上配置支撑材料层160、图案化支撑材料层160、将这些光电装置200c转移到目标基板20上，且以低温接合的方式使金属层234与目标基板20的第二导电层22接合。
也就是说，在本实施例中，金属层234包括具低融点(小于摄氏250度)的金属层或合金层。更明确地说，金属层234可以包括In(融点为156度)、Sn(融点为231度)、InAg(其中In比例>0.85)、InAu(其中In比例>0.95)、InSn、InCu(其中In比例>0.95)、SnAg(其中Sn比例>0.9)、SnAu(其中Sn比例>0.85)或是SnCu(其中Sn比例>0.95)。第二导电层22包括具高融点(大于摄氏250度)的金属层或合金层，更明确地说，第二导电层22可以包括Au(融点为961度)、Au(融点为1064度)或是Cu(融点为1084度)。
在光电装置200c与目标基板20进行低温接合(接合温度小于摄氏250度)之后，光电元件210与目标基板20之间形成合金层135(请参考图1N’)。合金层135是具高融点(高于摄氏300度)的金属层，合金层135的材料包括有二元系统(InAg,InAu,InSn,InCu,SnAg,SnAu,SnCu)或是三元系统(InSnAg,InSnAu,InSnCu,InAuAg,InAuCu,InAgCu,SnAgAu,SnAgCu,SnAuCu)等，且在合金层135中，具低融点(小于摄氏250度)的金属或合金所占的比例至少为40％。在一更佳的实施例中，具低融点(小于摄氏250度)的金属或合金所占的比例至少为50％。
综上所述，本发明的电子元件的转移方法包括多种形成电子元件的方法、多种转移前通过支撑材料层或是接着层来支撑第一导电层的其中一部分以利后续电子元件与第一导电层脱离载板的方法、以及将电子元件从载板转移到目标基板且与目标基板接合的方法。本发明的电子元件的转移方法适用于尺寸介于1微米至100微米之间的电子元件，以使微型化的电子元件能够高效率且精准地被转移至目标基板上。此外，本发明还提供了一种电子模块，其电子元件与所接合的目标基板之间具有合金层，其中合金层包括至少40％的低融点金属，低融点金属的融点低于摄氏250度，且合金层的融点高于摄氏300度。另外，本发明还提供了多种包括上述这些电子元件的光电装置，其可以应用上述这些电子元件的转移方法，这些微型化的光电装置所发出的光线能够具有较佳的准直性，可提供更佳的发光品质。
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 (21)

1.一种电子元件的转移方法，其特征在于，包括：
形成阵列排列的多个电子元件于载板上，其中各该电子元件与该载板之间包括第一导电层，该第一导电层包括与该电子元件接触的导电图案，且各该电子元件的宽度大于对应的该导电图案的宽度；
通过转移模块选择性地从该载板拾起部分该些电子元件以及对应的第一导电层；以及
将被该转移模块所拾起的部分该些电子元件及对应的第一导电层转移至目标基板上。
2.如权利要求1所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中该些电子元件的形成方法包括：
形成元件层于成长基板上，该元件层包括阵列排列的该些电子元件；
形成该些第一导电层于该元件层上对应于该些电子元件处；
令形成于该成长基板上的该元件层与该些第一导电层通过接着层连接至该载板；
移除该成长基板；以及
图案化该元件层。
3.如权利要求2所述的电子元件的转移方法，其特征在于，在形成该些电子元件之后，还包括：
图案化该接着层以形成对应于该些第一导电层的多个接着单元，且使得部分的该载板外露；
配置支撑材料层于该载板上，且该支撑材料层位于该些电子元件之间；
移除位于各该电子元件之间的部分该支撑材料层；以及
移除该些接着单元。
4.如权利要求3所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中在移除位于各该电子元件之间的部分该支撑材料层之后，剩余的该支撑材料层对称地位于该些电子元件周围。
5.如权利要求3所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中在移除位于各该电子元件之间的部分该支撑材料层之后，剩余的该支撑材料层不对称地位于该些电子元件周围。
6.如权利要求3所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中在配置该支撑材料层于该载板且该支撑材料层环绕该些电子元件的步骤中，该电子元件包括靠近该载板的第一面与远离该载板的第二面，该支撑材料层在该载板上的高度大于该第一面与该载板之间的距离，且小于该第二面与该载板之间的距离。
7.如权利要求2所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中在移除该成长基板之后，还包括：
薄化该元件层。
8.如权利要求2所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中该元件层被图案化之后，该些电子元件彼此分离地排列于该载板上。
9.如权利要求2所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中该元件层被图案化之后，该些电子元件相互连接地或彼此分离地排列于该成长基板上。
10.如权利要求9所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中该元件层被图案化之后，还包括：
形成接触于该些第一导电层的多个可移除材料层；以及
在移除该成长基板之后，还包括移除该些可移除材料层。
11.如权利要求2所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中在形成该些第一导电层于该元件层的步骤之后，还包括：
形成多个可移除材料层于该元件层上且接触该些第一导电层；以及
在图案化该元件层之后，还包括移除该些可移除材料层。
12.如权利要求1所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中该目标基板包括阵列排列的多个第二导电层，各该第一导电层还包括连接于该导电图案的金属层，被该转移模块所拾起的部分该些电子元件通过对应的该些金属层连接于部分的该些第二导电层。
13.如权利要求12所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中该些金属层具有导磁性，且该些第二导电层具有导磁性。
14.如权利要求1所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中在形成阵列排列的该些电子元件于该载板上之后，还包括：
在各该电子元件上形成第三导电层，其中各该电子元件位于该第一导电层与该第三导电层之间，且该转移模块将部分该些电子元件及对应的第一导电层与对应的第三导电层一起转移至该目标基板上。
15.如权利要求14所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中各该第一导电层与对应的第三导电层的至少一者具有导磁性。
16.如权利要求14所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中各该第三导电层与对应的电子元件之间包括牺牲层。
17.如权利要求16所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中在部分该些电子元件及对应的第一导电层与对应的第三导电层一起转移至该目标基板上之后，还包括：
移除位于该目标基板上的该些牺牲层与该些第三导电层。
18.如权利要求1所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中在部分的该些电子元件转移至该目标基板上时，还包括：
进行低温接合程序，而使在该目标基板上的各该电子元件与该目标基板之间包括合金层，其中该合金层包括至少40％的低融点金属，其中该低融点金属的融点低于摄氏250度，且该合金层的融点高于摄氏300度。
19.如权利要求18所述的电子元件的转移方法，其特征在于，其中该低融点金属包括铟、锡、铟比例>0.85的铟银合金、铟比例>0.95的铟金合金、铟锡合金、铟比例>0.95的铟铜合金、锡比例>0.9的锡银合金、锡比例>0.85的锡金合金或是锡比例>0.95的锡铜合金，且该合金层包括铟银合金、铟金合金、铟锡合金、铟铜合金、锡银合金、锡金合金、锡铜合金、铟锡银合金、铟锡金合金、铟锡铜合金、铟金银合金、铟金铜合金、铟银铜合金、锡银金合金、锡银铜合金或锡金铜合金。
20.一种电子模块，其特征在于，包括：
目标基板；
电子元件，配置在该目标基板上方；以及
合金层，配置在该目标基板与该电子元件之间，其中该合金层包括至少40％的低融点金属，其中该低融点金属的融点低于摄氏250度，且该合金层的融点高于摄氏300度。
21.如权利要求20所述的电子模块，其特征在于，其中该低融点金属包括铟、锡、铟比例>0.85的铟银合金、铟比例>0.95的铟金合金、铟锡合金、铟比例>0.95的铟铜合金、锡比例>0.9的锡银合金、锡比例>0.85的锡金合金或是锡比例>0.95的锡铜合金，且该合金层包括铟银合金、铟金合金、铟锡合金、铟铜合金、锡银合金、锡金合金、锡铜合金、铟锡银合金、铟锡金合金、铟锡铜合金、铟金银合金、铟金铜合金、铟银铜合金、锡银金合金、锡银铜合金或锡金铜合金。
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