CN110600602B - 微型半导体芯片、微型半导体元件结构、以及显示元件 - Google Patents
微型半导体芯片、微型半导体元件结构、以及显示元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110600602B CN110600602B CN201910870131.8A CN201910870131A CN110600602B CN 110600602 B CN110600602 B CN 110600602B CN 201910870131 A CN201910870131 A CN 201910870131A CN 110600602 B CN110600602 B CN 110600602B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- epitaxial layer
- semiconductor chip
- micro semiconductor
- side light
- light guide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 174
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 13
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 13
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 8
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 8
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 8
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 8
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 8
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 8
- -1 polysiloxane Polymers 0.000 description 8
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 4
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 3
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1 SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
- H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
- H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种微型半导体芯片以及包括其的微型半导体元件结构与微型半导体显示元件。该微型半导体芯片包括一磊晶层、一第一电极、一第二电极、以及一侧导光单元。该磊晶层具有一上表面、一下表面、及一侧表面，其中该上表面以及下表面系相对设置，以及该侧表面连接该上表面及下表面。该第一电极及第二电极设置于该磊晶层下表面。该侧导光单元设置于该磊晶层侧表面。其中，该侧导光单元包括一连接部及一延伸部，其中该连接部与部分该延伸部接触，且该延伸部向外延伸以远离该侧表面，其中该延伸部具有一上表面及一下表面，且一包括该延伸部上表面的平面与一包括该磊晶层上表面的平面形成一锐角。
Description
技术领域
本发明涉及一种微型半导体芯片，以及包括其的微型半导体元件结构与及微型半导体显示元件。
背景技术
随着光电科技的进步，许多光电元件的体积逐渐往小型化发展。近几年来由于发光二极管(light-emitting diode，LED)制作尺寸上的突破，目前将发光二极管以阵列排列制作的微型发光二极管(micro-LED)显示器在市场上逐渐受到重视。微型发光二极管显示器属于主动式微型半导体显示元件，其除了相较于有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)显示器而言更为省电以外，也具备更佳优异的对比度表现，而可以在阳光下具有可视性。
微型发光二极管显示器所使用的微型发光二极管芯片的出光效率(lightextraction efficiency)会影响到微型发光二极管显示器的整体性质。有鉴于此，如何增加微型发光二极管芯片的出光效率一直是本领域技术人员努力的方向之一。
发明内容
根据本发明实施例，本发明提供一种微型半导体芯片以及包括其的微型半导体元件结构与微型半导体显示元件。该微型半导体芯片包括一磊晶层、一第一电极、一第二电极、以及一侧导光单元。该磊晶层具有一上表面、一下表面、及一侧表面，其中该上表面以及下表面系相对设置，以及该侧表面连接该上表面及下表面。该第一电极及第二电极设置于该磊晶层下表面。该侧导光单元设置于该磊晶层侧表面。其中，该侧导光单元包括一连接部及一延伸部，其中该连接部与部分该延伸部接触，且该延伸部向外延伸以远离该侧表面，其中该延伸部具有一上表面及一下表面，且一包括该延伸部上表面的平面与一包括该磊晶层上表面的平面形成一锐角θ1。
根据本发明实施例，该上导光单元可由一可热回流材料所构成，其中该侧导光单元具有一折射率大于1、并小于或等于该磊晶层的折射率。
根据本发明实施例，该包括该延伸部上表面的平面与一包括该延伸部下表面的平面系互相平行。
根据本发明实施例，一包括该延伸部下表面的平面与该包括该磊晶层上表面的平面之间形成一锐角θ2，且锐角θ1的角度不等于锐角θ2的角度。
根据本发明实施例，该侧导光单元在出光方向的最大高度L1与该磊晶层在出光方向的最大高度L的比(L1/L)为0.1至0.8。
根据本发明实施例，该侧导光单元的连接部在出光方向的最大高度L3与侧导光单元的延伸部在出光方向的最大高度L2的比(L3/L2)为0.1至0.5。
根据本发明实施例，该微型半导体芯片还包括一绝缘层设置于该磊晶层的侧表面上，其中该侧导光单元通过该绝缘层设置于该磊晶层的侧表面。
根据本发明实施例，该连接部与该绝缘层直接接触，且该连接部与该绝缘层间的界面的面积为S2，而该侧导光单元对该绝缘层的正投影的面积为S1，其中S2/S1为0.1至0.8。
根据本发明实施例，该连接部及该延伸部之间的界面与该磊晶层的上表面垂直，且该界面对该包括该磊晶层上表面的平面的正投影为一线段，其中该线段与该绝缘层对包括该磊晶层上表面的平面的正投影的边缘重叠。
根据本发明实施例，在一剖面中，该侧导光单元的部分延伸部与该绝缘层之间以一空间相隔。
根据本发明实施例，在一剖面中，该连接部的最大水平宽度W2与该延伸部的最大水平宽度W1的比(W2/W1)为0.01至0.5，其上述剖面与出光方向平行，并与该连接部及该延伸部之间的界面垂直。
根据本发明实施例，该侧导光单元的延伸部与该磊晶层上表面在出光方向的最小距离D1与该磊晶层在出光方向的最大高度L的比(D1/L)为0.01至0.5。
根据本发明实施例，该微型半导体芯片还包括一上导光单元，配置于该磊晶层的上表面。
根据本发明实施例，该上导光单元在该出光方向侧具有一弧面。
根据本发明实施例，本发明亦提供一种微型半导体元件结构，包括一基板；至少一上述微型半导体芯片，配置于该基板上；以及，至少一支撑单元。其中，该支撑单元之一端设置于该基板的一上表面之上，而另一端与微型半导体芯片的侧导光单元相连。
根据本发明实施例，本发明亦提供一种微型半导体显示元件，包括一显示基板；以及，至少一上述微型半导体芯片，配置于该显示基板上。
附图说明
图1为本发明一实施例所述微型半导体芯片的示意图；
图2为本发明图1所述微型半导体芯片其沿切线A-A’的剖面示意图；
图3为本发明图2所述微型半导体芯片其区域B的局部放大示意图；
图4为本发明某些实施例所述微型半导体芯片其包含侧导光单元的区域的局部放大示意图；
图5为本发明某些实施例所述微型半导体芯片的剖面示意图；
图6为本发明图5所述微型半导体芯片其区域B的局部放大示意图；
图7为本发明某些实施例所述微型半导体芯片的剖面示意图；
图8为本发明图7所述微型半导体芯片其区域B的局部放大示意图；
图9为本发明某些实施例所述微型半导体芯片的剖面示意图；
图10为本发明某些实施例所述微型半导体芯片其包括侧导光单元部分的局部放大示意图；
图11至图13为本发明某些实施例所述微型半导体芯片其包含侧导光单元的区域的局部放大示意图；
图14至图15为本发明某些实施例所述同时具有侧导光单元及上导光单元的微型半导体芯片的剖面示意图；
图16为本发明某些实施例所述微型半导体芯片的剖面示意图；
图17为本发明某些实施例所述微型半导体元件结构的示意图；
图18为本发明图17所述微型半导体元件结构其俯视示意图；
图19为本发明图18所述微型半导体元件结构沿切线C-C’的剖面示意图；
图20为本发明某些实施例所述微型半导体元件结构的剖面示意图；
图21为本发明某些实施例所述微型半导体元件结构的俯视示意图；
图22为本发明某些实施例所述微型半导体显示元件的剖面示意图。
附图标号说明：
10：微型半导体芯片
20：磊晶层
22：磊晶层的上表面
24：磊晶层的侧表面
25：倒角
26：磊晶层的下表面
30：第一电极
32：第二电极
40：侧导光单元
41：连接部与延伸部之间的界面
42：连接部
43：延伸部的上表面
44：延伸部
45：延伸部的下表面
50：绝缘层
60：延伸部上表面的平面
62：包括磊晶层上表面的平面
64：包括延伸部下表面的平面
70：空间
80：上导光单元
81：微结构
100：微型半导体元件结构
110：基板
120：支撑单元
200：微型半导体显示元件
210：显示基板
A-A’：切线
B：区域
D：出光方向
D1：延伸部与磊晶层的上表面在出光方向的最小距离
L：磊晶层在出光方向的最大高度
L1：侧导光单元在该出光方向的最大高度
L3：连接部42在出光方向的最大高度
L2：延伸部44在出光方向的最大高度
S2：连接部与该绝缘层间的界面的面积
S1：侧导光单元对该绝缘层的正投影的面积
W2：连接部的最大水平宽度
W1：延伸部的最大水平宽度
θ1：锐角
θ2：锐角
具体实施方式
以下针对本发明的显示装置作详细说明。应了解的是，以下的叙述提供许多不同的实施例或例子，用以实施本发明的不同方式。以下所述特定的元件及排列方式仅为简单描述本发明。当然，这些仅用以举例而非本发明的限定。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例和/或结构之间具有任何关连性。再者，当述及一第一材料层位于一第二材料层上或之上时，包括第一材料层与第二材料层直接接触的情形。或者，亦可能间隔有一或更多其它材料层的情形，在此情形中，第一材料层与第二材料层之间可能不直接接触。
必需了解的是，为特别描述或图示的元件可以此技术人士所熟知的各种形式存在。此外，当某层在其它层或基板“上”时，有可能是指“直接”在其它层或基板上，或指某层在其它层或基板上，或指其它层或基板之间夹设其它层。
且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各元件的部分将以分别描述说明的，值得注意的是，图中未示出或描述的元件，为所属技术领域中技术人员所知的形式，此外，特定的实施例仅为揭示本发明使用的特定方式，其并非用以限定本发明。
再者，说明书与请求项中所使用的序数例如”第一”、”第二”、”第三”等的用词，以修饰请求项的元件，其本身并不意含及代表该请求元件有任何之前的序数，也不代表某一请求元件与另一请求元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求元件得以和另一具有相同命名的请求元件能作出清楚区分。
本发明提供一种微型半导体芯片(例如微型发光二体芯片)，以及包括其的微型半导体元件结构与微型半导体显示元件。通过该具有特定结构设计的侧导光单元，可将微型半导体芯片射入侧导光单元的光经折射导出，使光线集中于出光方向。因此，可有效的提升微微型半导体芯片出光方向的出光效率。如此一来，可改善具有该微型半导体芯片的微型半导体显示元件(例如微型发光二极管显示元件)的效能。
本发明所述“微型”半导体芯片，指其长、宽、及高在1μm至100μm范围内的半导体芯片。根据本发明实施例，微型半导体芯片的最大宽度可为20μm、10μm或5μm。根据本发明实施例，微型半导体芯片的最大高度可为10μm或5μm。然应理解本发明的实施例不必限于此，某些实施例的方式当可应用到更大与也许更小的尺度。
根据本发明实施例，本发明所述微型半导体芯片可为包括p-n二极管的微型半导体芯片件，例如具光子功能的微型半导体芯片(例如发光二极管芯片、激光二极管芯片、光电二极管芯片)。与一般的发光二极管技术相比，微型半导体元件从毫米级降至微米级，因此将本发明的微型半导体芯片转移、整合及组装后所得的微型发光半导体显示元件能达高解析度，并能够降低显示的电力消耗，更具节能、机构简单、薄型等优势。
图1显示本发明一实施例所述微型半导体芯片10的示意图，以及图2为图1所述微型半导体芯片10沿切线A-A’的剖面示意图。
请参照图1及图2，本发明所述微型半导体芯片10可包括一磊晶层20、一第一电极30、一第二电极32、一侧导光单元40、以及一绝缘层50。该磊晶层20可具有一上表面22、一下表面26、及一侧表面24。其中，该磊晶层20的上表面22以及磊晶层20的下表面26相对设置，且该磊晶层20的侧表面24连接该上表面22及下表面26。该第一电极30及第二电极32设置于该磊晶层20的下表面26。换言之，根据本发明实施例，本发明所述微型发光二极管可为水平式结构(horizontal structure)的微型半导体芯片10(即第一电极30及第二电极32位于微型半导体芯片10的磊晶层20的同一侧)。
根据本发明其他实施例，本发明所述微型半导体芯片10的磊晶层20可具有倾斜的侧壁，即该磊晶层20的剖面可为一上宽下窄的倒梯形，请参照图2。根据本发明其他实施例，本发明并不以此限制所述磊晶层20的结构及种类，本发明所述磊晶层20的剖面结构可为倒梯形、矩形、梯形或其他形状。
根据本发明实施例，磊晶层20可包括第一半导体层、发光层、第二半导体层。该第一半导体层与第二半导体层的电性相反。根据本发明实施例，第一半导体层可为n型半导体层以及第二半导体层可为p型半导体层。根据本发明实施例，第一半导体层可为p型半导体层以及第二半导体层可为n型半导体层。发光层及第二半导体层依序配置于第一半导体层上，换言之，发光层可配置于第一半导体层与第二半导体层之间。
根据本发明实施例，所述第一电极30及第二电极32的材质可例如为镁、钙、铝、银、铟、金、钨、镍、铂、铜、或其合金，而其形成方式可为热蒸镀、溅射或等离子体强化式化学气相沉积方式。
据本发明实施例，所述绝缘层50可配置于所述磊晶层20的至少部分下表面26上。举例来说，该绝缘层50可配置于该第一电极30与第二电极32之间，用以避免第一电极30与第二电极32电性连结导致短路。此外，该绝缘层50可进一步延伸至该磊晶层20的至少部分侧表面24，请参照图2，以保护该磊晶层20。根据本发明实施例，适合作为该绝缘层50的材料可为具有高透光率(透光率约大于或等于80％，例如为80％、90％或99％)的绝缘材料。进一步而言，该绝缘层50的材料可为有机树脂(例如苯并环丁烯(benzocyclobutene)、酚醛树脂(phenol formaldehyde resin)、聚硅氧烷树脂(polysiloxane resin)、环氧树脂(epoxyresin)、聚异戊二烯橡胶(polyisoprene rubber)、聚酰亚胺树脂(polyimide resin)或其组合)、无机材料(例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或其组合)、或其组合。根据本发明实施例，本发明所述的绝缘层50与该侧导光单元40可为相同的材质并在相同步骤中形成。换言之，该绝缘层50与该侧导光单元40为一体成型。如此一来，该绝缘层50与该侧导光单元40的制程可整合在一起，因此简化微型半导体芯片10的制程步骤，改善制程效率及良率。
请参照图1，该微型半导体芯片10具有一出光方向D，其中该出光方向D大体上系由该磊晶层20的下表面26至该磊晶层20的上表面22，即该磊晶层20的上表面22为微型半导体芯片10的出光面。一般来说，发光半导体芯片上表面的出光量约大于或等于总出光量的80％，而发光半导体芯片侧表面的出光量约小于总出光量的20％。虽然微型半导体芯片10大部分所发出的光由该出光面(即磊晶层20的上表面22)射出，不过该微型半导体芯片10仍有部分由该磊晶层20的侧表面24射出，导致该微型半导体芯片10在出光方向的出光效率较微型半导体芯片10总发光效率小一至二成。为增加微型半导体芯片10在出光方向的出光效率，本发明所述的微型半导体芯片10包括一侧导光单元40，可将微型半导体芯片10由磊晶层20的侧表面24所射出的光转向，使转向后的光与出光方向D间的夹角小于或等于45度，使得微型半导体芯片10在出光方向的出光效率能更为接近微型半导体芯片10总发光效率。
根据本发明实施例，该侧导光单元40可设置于该磊晶层20的侧表面24。请参照图1，该侧导光单元40设置于该磊晶层20的侧表面24上的绝缘层50上，即该侧导光单元40可通过该绝缘层50设置于该磊晶层20的侧表面。根据本发明实施例，该侧导光单元40亦可直接设置于该磊晶层20的侧表面24上。
图3为图2所述微型半导体芯片10其包括侧导光单元40的区域B的局部放大示意图。请参照图3，该侧导光单元40包括一连接部42及一延伸部44，其中该侧导光单元40利用该连接部42与磊晶层20上的绝缘层50连接(即侧导光单元40利用该连接部42与绝缘层50直接接触)，且该侧导光单元40的连接部42与部分该延伸部44接触。该侧导光单元40的延伸部44由磊晶层20的侧表面24向外延伸，以远离该磊晶层20的侧表面24。
根据本发明实施例，该侧导光单元40的连接部42与该绝缘层50直接接触，且该连接部42与该绝缘层50间的界面的面积(即连接部42与绝缘层50的接触面积)为S2，而该侧导光单元40对该绝缘层50的正投影的面积为S1，其中S2/S1为0.1至0.8(例如为：0.1、0.5或0.8)。当S2/S1小于0.1将造成制程上的困难，而当S2/S1大于0.8不易达成出光集中的功效。
根据本发明实施例，仍请参照图3，该侧导光单元40的延伸部44包括一上表面43及一下表面45。该侧导光单元40的延伸部44的上表面43与该磊晶层20的上表面22大体上面向该出光方向D，而该侧导光单元40的延伸部44的下表面45与所述磊晶层20的下表面26大体上面向该出光方向D的相反方向。根据本发明实施例，一包括该侧导光单元40的延伸部44的上表面43的平面62可与一包括该磊晶层20的上表面22的平面60之间形成一锐角θ1。值得注意的是，为使本发明所述的侧导光单元40可将微型半导体芯片10由磊晶层20的侧表面24所射出的光转向至该出光方向D(即转向后的光与出光方向D间的夹角小于或等于45度)，该锐角θ1的角度可为5度至85度之间，例如为10度至80度、或20度至80度。举例来说，该锐角θ1的角度可为10度、50度或80度。
根据本发明实施例，该侧导光单元40可为具有高透光率(约大于或等于80％，例如为80％、90％或99％)的材料，且该侧导光单元40的折射率可大于1，并小于或等于该磊晶层20的折射率。举例来说，该侧导光单元40的折射率可为为1.05至2.5(例如为：1.05、1.5、2.0或2.5)。适合作为该侧导光单元40的材料可为有机树脂(例如苯并环丁烯(benzocyclobutene)、酚醛树脂(phenol formaldehyde resin)、聚硅氧烷树脂(polysiloxane resin)、环氧树脂(epoxy resin)、聚异戊二烯橡胶(polyisoprenerubber)、聚酰亚胺树脂(polyimide resin)或其组合)、无机材料(例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或其组合)、或其组合。
根据本发明实施例，仍请参照图3，该侧导光单元40的连接部42及该侧导光单元40的延伸部44之间的界面41与该磊晶层20的上表面22垂直，且该界面41对该包含该磊晶层20的上表面22的平面60的正投影为一线段。根据本发明实施例，该线段与该绝缘层50对该包含该磊晶层20的上表面22的平面60的正投影的边缘重叠。
根据本发明实施例，请参照图4，该包括该侧导光单元40的延伸部44的上表面43的平面62可与一包含该侧导光单元40的延伸部44的下表面45的平面64互相平行。进一步说明，即该侧导光单元40的延伸部44的厚度约略相等，其中该厚度的差异不超过5％。
根据本发明实施例，请参照图5及图6，该包括该磊晶层20的上表面22的平面60可与该包含该侧导光单元40的延伸部44的下表面45的平面64形成一锐角θ2，且该锐角θ1的角度大于锐角θ2的角度。举例来说，该锐角θ1的角度与锐角θ2的角度之间的差值为1至60度(例如为1度、30度或60度)，藉此增强该侧导光单元40与该绝缘层50的连接力，增加后续制程的良率。
根据本发明实施例，请参照图7及图8，该包括该磊晶层20的上表面22的平面60亦可与该包含该侧导光单元40的延伸部44的下表面45的平面64形成一锐角θ2，且该锐角θ1的角度小于锐角θ2的角度。举例来说，该锐角θ1的角度与锐角θ2的角度之间的差值为1至60度(例如为1度、30度或60度)，藉此增加该侧导光单元40的制程容许度。
图9为本发明一实施例所述微型半导体芯片10的剖面示意图。请参照图9，该侧导光单元40在该出光方向D的最大高度L1与该磊晶层20在该出光方向D的最大高度L的比(L1/L)为0.1至0.8(例如为：0.1、0.5或0.8)。此外，仍请参照图9，该侧导光单元40与该磊晶层20的上表面22在该出光方向D的最小距离D1与该磊晶层20在该出光方向D的最大高度L的比(D1/L)为0.01至0.5(例如为0.01、0.1或0.5)。
图10为本发明其他实施例所述微型半导体芯片10其包括侧导光单元40部分的局部放大示意图。请参照图10，该侧导光单元40的连接部42在该出光方向D的最大高度L3与该侧导光单元40的延伸部44在该出光方向D的最大高度L2的比(L3/L2)可为0.1至小于1(例如为：0.1、0.5或0.99)。
根据本发明某些实施例，该侧导光单元40在一剖面可为多边形，例如可为三角形(如图11所示)、四边形(如图4、图6及图8所示)、五边形、或L形(如图12所示)，其中上述剖面与该出光方向D平行，并与该连接部42及该延伸部44之间的界面41垂直。
图13为本发明其他实施例所述微型半导体芯片10其包括侧导光单元40部分的局部放大示意图。请参照图13，在一剖面中，该侧导光单元40的至少一部分延伸部44与所述绝缘层50之间以一空间相隔70，其中上述剖面与该出光方向D平行，并与该连接部42及该延伸部44之间的界面41垂直。
仍请参照图13，在该剖面中，该侧导光单元40的连接部42的最大水平宽度W2与该侧导光单元40的延伸部44的最大水平宽度W1的比(W2/W1)为0.01至0.5(例如为0.01、0.25或0.5)。
图14为本发明实施例所述微型半导体芯片10的剖面示意图。请参照图14，该微型半导体芯片10可更包含一上导光单元80，配置于该磊晶层20的上表面22上，其中该上导光单元80在该出光方向侧可为一弧面，以改善该微型半导体芯片10的出光效率。根据本发明实施例，该上导光单元80可为具有高透光率(约大于或等于80％，例如为80％、90％或99％)的材料，且该上导光单元80的折射率可大于1，并小于或等于该磊晶层20的折射率。举例来说，该上导光单元80的折射率可为1.05至2.5(例如为：1.05、1.5、2.0或2.5)。根据本发明实施例，适合作为该上导光单元80的材料可为有机树脂(例如苯并环丁烯(benzocyclobutene)、酚醛树脂(phenol formaldehyde resin)、聚硅氧烷树脂(polysiloxane resin)、环氧树脂(epoxy resin)、聚异戊二烯橡胶(polyisoprenerubber)、聚酰亚胺树脂(polyimide resin)或其组合)、无机材料(例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或其组合)、或其组合。
根据本发明实施例，本发明所述的侧导光单元40与该上导光单元80可为相同的材质。根据本发明实施例，本发明所述的侧导光单元40与所述上导光单元80可为相同的材质且在相同步骤中形成，因此可简化微型半导体芯片10的制程步骤，改善制程效率及良率。
图15为本发明实施例所述微型半导体芯片10的剖面示意图。请参照图15，该微型半导体芯片10的上导光单元80可由多个微结构81所构成，该微结构81的截面形状可为部分椭圆形、部分圆形、多边形、或上述的组合。
图16为本发明实施例所述微型半导体芯片10的剖面示意图。请参照图16，该磊晶层20的上表面22与该磊晶层20的侧表面24的相连接处可形成一倒角25。如此一来，可改善该微型半导体芯片10的出光效率。
根据本发明实施例，本发明亦提供一种微型半导体元件结构。图17为本发明实施例所述微型半导体元件结构100的示意图、图18为图17所述微型半导体元件结构100的俯视示意图、以及图19为图18所述微型半导体元件结构100沿切线C-C’的剖面示意图。
请参照图17，该微型半导体元件结构100包括一基板110；至少一上述微型半导体芯片10，配置于该基板110上；以及，至少一支撑单元120，其中该支撑单元120的一端设置于该基板110上，另一端设置于该微型半导体芯片10的绝缘层50上，用以将微型半导体芯片10固定于基板110上。根据本发明实施例，该侧导光单元40形成于绝缘层50之上，并突出形成屋檐状的结构，如图17所示。
根据本发明实施例，根据本发明实施例，所述基板110可例如为一临时基板(template)，用以承载微型半导体芯片10以及支撑单元120。该基板110可例如为塑胶基板、陶瓷基板、玻璃基板、蓝宝石基板或其他无线路的基板。
根据本发明实施例，该支撑单元120可将微型半导体芯片10固定于该基板110上，使得微型半导体芯片10之间保持一定的间距，避免微型半导体芯片10之间的间距不适当而损伤微型半导体芯片10，增加后续转移制程的良率。
根据本发明实施例，请参照图20，该支撑单元120亦可撑起该微型半导体芯片10，使得该微型半导体芯片10与基板110之间保持一定的间距，降低后续转移制程的困难度。
请参照图18，该侧导光单元40可形成于位于该磊晶层20所有侧表面24上的绝缘层50之上，即该侧导光单元40可环绕该磊晶层20并设置于该磊晶层20的侧表面24之上。
仍请参照图18，该支撑单元120可设置于该微型半导体芯片10之上并与该侧导光单元40接触。根据本发明实施例，该支撑单元120由该侧导光单元40向磊晶层20两相邻侧表面24界面的外侧延伸。根据本发明实施例，该支撑单元120可设置于该微型半导体芯片10的任意两个位于一对角线的角落上，如图18所示。根据本发明实施例，该支撑单元120亦可设置于该微型半导体芯片10的所有角落上，如图21所示。
根据本发明实施例，适合作为该支撑单元120的材料可为无机材料或树脂材料，可将该微型半导体芯片10稳定固定于该基板110之上。
根据本发明实施例该支撑单元120可与该侧导光单元40为相同的材质。根据本发明实施例，该支撑单元120可为具有高透光率(约大于或等于80％，例如为80％、85％、90％、95％、或99％)的材料。根据本发明实施例，适合作为该支撑单元120的材料可为有机树脂(例如苯并环丁烯(benzocyclobutene)、酚醛树脂(phenol formaldehyde resin)、聚硅氧烷树脂(polysiloxane resin)、环氧树脂(epoxy resin)、聚异戊二烯橡胶(polyisoprenerubber)、聚酰亚胺树脂(polyimide resin)或其组合)、无机材料(例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或其组合)、或其组合。根据本发明实施例，本发明所述的支撑单元120与该侧导光单元40可为相同的材质并在相同步骤中形成。换言之，该支撑单元120与侧导光单元40为一体成型。根据本发明实施例，由于该支撑单元120与该侧导光单元40可为相同的材质，因此可在形成该支撑单元120的步骤中同时形成该侧导光单元40。如此一来，该支撑单元120与该侧导光单元40的制程可整合在一起，因此简化微型半导体元件结构100的制程步骤，改善制程效率及良率。
根据本发明实施例，该支撑单元120与该侧导光单元40及上导光单元80可为相同的材质。根据本发明实施例，本发明所述的支撑单元120与该侧导光单元40及上导光单元80可为相同的材质并在相同步骤中形成(即该支撑单元120、侧导光单元40及上导光单元80可为一体成型)。由于该支撑单元120与该侧导光单元40及上导光单元80为相同的材质，因此可在形成该支撑单元120的步骤中同时形成该侧导光单元40及上导光单元80。如此一来，该支撑单元120、该侧导光单元40及上导光单元80的制程可整合在一起，因此简化微型半导体元件结构100的制程步骤，改善制程效率及良率。
根据本发明实施例，本发明所述微型半导体芯片，其后续可以转移并被整合及组装到多种照明或显示系统，例如微型半导体显示元件。取决于其应用，微型半导体显示元件可包括其他组件。此等其他组件包括(但不限于)：存储器、触控屏幕控制器及电池。在其他实施方案中，微型半导体显示元件可为电视机、平板电脑、电话、笔记本电脑、电脑监视器、独立式终端机服务台、数码相机、手持游戏控制台、媒体显示器、电子书显示器、车用显示器或大面积电子看板显示器。
根据本发明实施例，本发明亦提供一种微型半导体显示元件。图22为本发明实施例所述微型半导体显示元件200的示意图。根据本发明实施例，通过一转移制程可将微型半导体芯片10转移至一显示基板210，以形成半导体显示元件200(例如微型发光二极管显示元件)。在进行后续转移制程时，所述支撑单元120可脱离微型半导体芯片10，即该微型半导体芯片10的侧导光单元40经转移制程后不在与该支撑单元120连结。
根据本发明实施例，该转移制程为一巨量转移(mass transfer)制程，可逐一或批量将微型半导体芯片10由基板110转移至该显示基板210，形成微型半导体显示元件200。
根据本发明实施例，该转移制程可包括一拾取步骤及一放置步骤。在拾取步骤中，利用一转移装置拾取微型半导体芯片10(例如利用机械静电吸取法、真空吸附法、或黏着胶黏取法)使支撑单元120与微型半导体芯片10的侧导光单元40断开并使微型半导体芯片10与该基板110分离。在放置步骤中，利用转移装置将微型半导体芯片10配置于该显示基板210。根据本发明实施例，所述显示基板210上可预先配置有多个控制电路，而每一微型半导体芯片10被配置于显示基板上一预定位置，并在进行一接合制程后使得微型半导体芯片10的电极与对应的控制电路的接触垫接触，并将微型半导体芯片10固定于显示基板上。
综上所述，本发明所述具有侧导光单元的微型半导体芯片可有效的提升微型半导体芯片的出光效率，并改善具有该微型半导体芯片的微型半导体显示元件的效能。
虽然本发明已以数个实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更改与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。
Claims (15)
1.一种微型半导体芯片，其特征在于，包括：
磊晶层，具有上表面、下表面、以及侧表面，其中所述上表面以及下表面系相对设置，以及所述侧表面连接所述上表面及所述下表面；
第一电极及第二电极，设置于所述下表面；以及
侧导光单元设置于所述磊晶层的侧表面，其中所述侧导光单元包括连接部及延伸部，其中所述连接部与部分所述延伸部接触，且所述延伸部向外延伸以远离所述侧表面，其中所述延伸部具有上表面及下表面，其中包括所述延伸部上表面的平面与包括所述磊晶层上表面的平面形成锐角θ1，其中，在出光方向上，所述磊晶层上表面高于所述侧导光单元，且所述侧导光单元的延伸部与所述磊晶层上表面在所述出光方向上具有最小距离D1，所述最小距离D1与所述磊晶层在所述出光方向的最大高度L的比D1/L为0.01至0.5。
2.根据权利要求1所述微型半导体芯片，其中所述侧导光单元具有折射率大于1、并小于或等于所述磊晶层的折射率。
3.根据权利要求1所述微型半导体芯片，其中所述包括所述延伸部上表面的平面与包括所述延伸部下表面的平面互相平行。
4.根据权利要求1所述微型半导体芯片，其中包括所述延伸部下表面的平面与所述包括所述磊晶层上表面的平面之间形成锐角θ2，且锐角θ1的角度不等于锐角θ2的角度。
5.根据权利要求1所述微型半导体芯片，其中所述侧导光单元在所述出光方向的最大高度L1与所述磊晶层在所述出光方向的最大高度L的比L1/L为0.1至0.8。
6.根据权利要求1所述微型半导体芯片，其中所述侧导光单元的连接部在所述出光方向的最大高度L3与侧导光单元的延伸部在所述出光方向的最大高度L2的比L3/L2大于等于0.1且小于1。
7.根据权利要求1所述微型半导体芯片，还包括绝缘层设置于所述磊晶层的侧表面上，其中所述侧导光单元通过所述绝缘层设置于所述磊晶层的侧表面。
8.根据权利要求7所述微型半导体芯片，其中所述连接部与所述绝缘层直接接触，且所述连接部与所述绝缘层间的界面的面积为S2，而所述侧导光单元对所述绝缘层的正投影的面积为S1，其中S2/S1为0.1至0.8。
9.根据权利要求7所述微型半导体芯片，其中所述连接部及所述延伸部之间的界面与所述磊晶层的上表面垂直，且所述界面对所述包括所述磊晶层上表面的平面的正投影为一线段，其中所述线段与所述绝缘层对包括所述磊晶层上表面的平面的正投影的边缘重叠。
10.根据权利要求9所述微型半导体芯片，其中在一剖面中，所述侧导光单元的部分延伸部与所述绝缘层之间以空间相隔。
11.根据权利要求9所述微型半导体芯片，其中在一剖面中，所述连接部的最大水平宽度W2与所述延伸部的最大水平宽度W1的比W2/W1为0.01至0.5。
12.根据权利要求1所述微型半导体芯片，还包括：
上导光单元，配置于所述磊晶层的上表面。
13.根据权利要求12所述微型半导体芯片，其中所述上导光单元在出光方向侧具有至少一弧面。
14.一种微型半导体元件结构，其特征在于，包括：
基板；
微型半导体芯片，配置于所述基板上，其中所述微型半导体芯片包括：磊晶层，具有上表面、下表面、以及侧表面，其中所述上表面以及下表面相对设置，以及所述侧表面连接所述上表面及所述下表面；第一电极及第二电极，设置于所述下表面；以及，侧导光单元设置于所述磊晶层的侧表面，其中所述侧导光单元包括连接部及延伸部，其中所述连接部与部分所述延伸部接触，且所述延伸部向外延伸以远离所述侧表面，其中所述延伸部具有上表面及下表面，其中包括所述延伸部上表面的平面与包括所述磊晶层上表面的平面形成锐角θ1,其中，在出光方向上，所述磊晶层上表面高于所述侧导光单元，且所述侧导光单元的延伸部与所述磊晶层上表面在所述出光方向上具有最小距离D1，所述最小距离D1与所述磊晶层在所述出光方向的最大高度L的比D1/L为0.01至0.5；以及
至少一支撑单元，其中所述支撑单元的一端设置于所述基板的上表面之上，另一端与微型半导体芯片的侧导光单元相连。
15.一种微型半导体显示元件，其特征在于，包括：
显示基板；以及
微型半导体芯片，配置于所述显示基板上，其中所述微型半导体芯片包括：磊晶层，具有上表面、下表面、以及侧表面，其中所述上表面以及下表面相对设置，以及所述侧表面连接所述上表面及所述下表面；第一电极及第二电极，设置于所述下表面；以及，侧导光单元设置于所述磊晶层的侧表面，其中所述侧导光单元包括连接部及延伸部，其中所述连接部与部分所述延伸部接触，且所述延伸部向外延伸以远离所述侧表面，其中所述延伸部具有上表面及下表面，其中包括所述延伸部上表面的平面与包括所述磊晶层上表面的平面形成锐角θ1,其中，在出光方向上，所述磊晶层上表面高于所述侧导光单元，且所述侧导光单元的延伸部与所述磊晶层上表面在所述出光方向上具有最小距离D1，所述最小距离D1与所述磊晶层在所述出光方向的最大高度L的比D1/L为0.01至0.5。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910870131.8A CN110600602B (zh) | 2019-09-16 | 2019-09-16 | 微型半导体芯片、微型半导体元件结构、以及显示元件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910870131.8A CN110600602B (zh) | 2019-09-16 | 2019-09-16 | 微型半导体芯片、微型半导体元件结构、以及显示元件 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110600602A CN110600602A (zh) | 2019-12-20 |
| CN110600602B true CN110600602B (zh) | 2021-07-06 |
Family
ID=68859748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910870131.8A Active CN110600602B (zh) | 2019-09-16 | 2019-09-16 | 微型半导体芯片、微型半导体元件结构、以及显示元件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110600602B (zh) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018139687A1 (ko) * | 2017-01-25 | 2018-08-02 | 주식회사 에스엘네트웍스 | Led 모듈 |
| CN107507904A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-12-22 | 深圳市兆驰节能照明股份有限公司 | 单面csp led及其制造方法 |
| TWI679748B (zh) * | 2017-12-19 | 2019-12-11 | 英屬開曼群島商錼創科技股份有限公司 | 微型元件結構 |
-
2019
- 2019-09-16 CN CN201910870131.8A patent/CN110600602B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110600602A (zh) | 2019-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104868030B (zh) | 发光器件 | |
| US20100237379A1 (en) | Light emitting device | |
| CN103165799A (zh) | 半导体封装结构 | |
| CN111276470B (zh) | 微型半导体元件结构 | |
| US10879306B2 (en) | Micro semiconductor structure | |
| US11843086B2 (en) | Micro semiconductor display device | |
| CN110556470B (zh) | 微型半导体芯片、微型半导体组件结构、以及转移装置 | |
| TWI698994B (zh) | 微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及轉移裝置 | |
| KR20150089230A (ko) | 발광소자 | |
| US11588082B2 (en) | Micro device and micro device display apparatus | |
| TWI708405B (zh) | 微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及顯示元件 | |
| CN110600602B (zh) | 微型半导体芯片、微型半导体元件结构、以及显示元件 | |
| CN111276504A (zh) | 微型半导体元件结构 | |
| US10937826B2 (en) | Micro semiconductor structure | |
| KR20150118700A (ko) | 발광소자 | |
| CN110491974B (zh) | 微型发光元件及微型发光二极管元件基板 | |
| CN116722084A (zh) | 一种倒装led芯片、led封装模组及显示装置 | |
| US11417800B2 (en) | Micro semiconductor device and micro semiconductor display | |
| CN110739377A (zh) | 微型发光二极管装置 | |
| TWI764686B (zh) | 微型發光二極體及顯示面板 | |
| US20220246799A1 (en) | Micro light-emitting diode and display panel | |
| US20210242384A1 (en) | Light-emitting diode chip, display panel, electronic device | |
| KR20150142412A (ko) | 발광소자 | |
| KR20150078314A (ko) | 발광소자 | |
| KR20150137618A (ko) | 발광소자 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |