CN111276470B - 微型半导体元件结构 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种微型半导体元件结构。在某些实施例中，微型半导体元件结构可包括：一基板、至少一支撑层以及、至少一微型半导体元件。支撑层设置于基板的一上表面，其中支撑层由至少一个上部分及一下部分所构成，其中上部分沿一第一方向延伸，且上部分在第一方向的长度L1大于下部分在第一方向的长度L2。此外，微型半导体元件的下表面与支撑层的上部分接触。

Description

微型半导体元件结构

技术领域

本发明涉及半导体结构，尤其涉及微型半导体元件结构。

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元件显示器，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。此外，由于微型发光二极管显示器采用无机材料，因此其相较于有机发光二极管显示器而言具备更佳优良的可靠性以及更长的使用寿命。

微型元件经常通过支撑结构来固定而使微型元件(例如微型发光二极管)较容易自临时载板转移至接收基板上。然而，一般支撑结构设置在微型元件的两侧，因此微型元件无法于临时载板上密集排列，导致微型元件的集积度(integration density)降低。此外，如何更轻易且有效率地运输与转移微型元件于临时载板与接收基板之间，已成为目前业界相当重视的课题之一。

发明内容

本发明提供一种微型半导体元件结构。在某些实施例中，微型半导体元件结构可包括：一基板、至少一支撑层以及、至少一微型半导体元件。支撑层设置于基板的一上表面，其中支撑层由至少一个上部分及一下部分所构成，其中上部分沿一第一方向延伸，且上部分在第一方向的长度L1大于下部分在第一方向的长度L2。此外，微型半导体元件的下表面与支撑层的上部分接触。微型半导体元件具有一第一电极及一第二电极，其中第一电极及第二电极同时设置于微型半导体元件的一表面、或者第一电极设置于微型半导体元件的下表面而第二电极设置于微型半导体元件的一上表面。

在本发明所述微型半导体元件结构中，支撑层(tether)设置于微型半导体元件的下表面，而非设置在微型半导体元件的两侧。如此一来，可在不降低微型半导体元件运输与转移的良率的前提下，增加设置于临时载板上的微型半导体元件数量。

根据本发明实施例，支撑层的下部分在第一方向的长度L2与支撑层的上部分在第一方向的长度L1的比值(L2/L1)约大于或等于0.05且小于或等于0.5。

根据本发明实施例，微型半导体元件的下表面与支撑层的上部分接触的区域是定义为一第一区域，且第一区域的面积A1与微型半导体元件的下表面的面积A2的比值(A1/A2)约大于或等于0.05且小于或等于0.5，例如为0.05至0.5、0.05至0.3、0.1至0.3、或0.2至0.5。

根据本发明某些实施例，微型半导体元件的下表面设置有至少两个第一区域，其中该等第一区域彼此不接触。

根据本发明实施例，第一区域在第一方向具有一长度L3、而第一区域与支撑层的下部分在第一方向具有一最小距离D1，其中长度L3与长度L3及最小距离D1的总合(L3+D1)的比值(L3/(L3+D1))可大于或等于0.2且小于或等于0.8。

根据本发明某些实施例，长度L3约小于或等于5μm，例如为0.5μm至5μm、1μm至5μm、或1μm至3μm。最小距离D1约小于或等于25μm，例如为0.5μm至5μm、5μm至25μm、或10μm至15μm。

根据本发明实施例，支撑层包含至少两个上部分设置于下部分之上，且该等上部分彼此不接触。

根据本发明实施例，第一电极具有一厚度T1、第二电极具有一厚度T2、而支撑层的上部分具有一厚度T3，其中第一电极的厚度T1大于支撑层的上部分的厚度T3。

根据本发明某些实施例，当第二电极设置于微型半导体元件的下表面时，第二电极的厚度T2大于支撑层的上部分的厚度T3。

根据本发明实施例，支撑层的下部分具有一厚度T4，而支撑层的上部分及下部分的厚度总合(T3+T4)大于第一电极的厚度T1。

根据本发明某些实施例，当第二电极设置于微型半导体元件的下表面时，其中支撑层的上部分及下部分的厚度总合(T3+T4)大于第二电极的厚度T2。

根据本发明实施例，支撑层的上部分由一第一材质所构成，而支撑层的下部分由一第二材质所构成，根据本发明其他实施例，第一材质与第二材质不同，且第一材质的杨氏模量小于第二材质的杨氏模量。

根据本发明实施例，微型半导体元件的下表面对基板的正投影不与支撑层的下部分对基板的正投影重叠。

根据本发明实施例，第一电极及第二电极不与支撑层直接接触。

根据本发明实施例，微型半导体元件具有一连接上表面与下表面的一周围表面，其中支撑层不与微型半导体元件的上表面或周围表面直接接触。

根据本发明实施例，当第一电极及第二电极同时设置于微型半导体元件的下表面时，其中微型半导体元件的下表面具有一第二区域位于第一电极及第二电极之间，且支撑层不与第二区域直接接触。

附图说明

通过以下的详细描述配合附图，可以更加理解本发明实施例的内容。需强调的是，根据产业上的标准惯例，许多部件(feature)并未按照比例绘制。事实上，为了能清楚地讨论，各种部件的尺寸可能被任意地增加或减少。

图1显示本发明一实施例所述微型半导体元件结构的俯视示意图；

图2显示图1所述微型半导体元件结构沿A-A’剖线的剖面示意图；

图3显示本发明另一实施例所述微型半导体元件结构的剖面示意图；

图4显示图1所述微型半导体元件结构任一个微型半导体元件的仰视示意图；

图5显示根据本发明实施例所述微型半导体元件的剖面示意图；

图6A至图6C显示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7显示本发明一实施例所述微型半导体元件结构的俯视示意图；

图8显示图7所述微型半导体元件结构沿A-A’剖线的剖面示意图；

图9显示图7所述微型半导体元件结构任一个微型半导体元件的仰视示意图；

图10A及图10B显示根据本发明实施例所述微型半导体元件的剖面示意图；

图11显示本发明一实施例所述微型半导体元件结构的俯视示意图；

图12显示图11所述微型半导体元件结构沿A-A’剖线的剖面示意图；

图13显示图11所述微型半导体元件结构任一个微型半导体元件的仰视示意图；

图14A至图14C显示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15显示本发明一实施例所述微型半导体元件结构的俯视示意图；

图16显示图15所述微型半导体元件结构沿A-A’剖线的剖面示意图；

图17显示图15所述微型半导体元件结构任一个微型半导体元件的仰视示意图；

图18显示本发明一实施例所述微型半导体元件结构的俯视示意图；

图19显示图18所述微型半导体元件结构任一个微型半导体元件的仰视示意图；

图20显示本发明一实施例所述微型半导体元件结构的俯视示意图；

图21显示图20所述微型半导体元件结构任一个微型半导体元件的仰视示意图；

图22显示本发明一实施例所述微型半导体元件结构的俯视示意图；

图23显示图22所述微型半导体元件结构任一个微型半导体元件的仰视示意图；

图24显示本发明一实施例所述微型半导体元件结构的俯视示意图；

图25显示图24所述微型半导体元件结构任一个微型半导体元件的仰视示意图。

附图标记说明

1：第一区域

2：第二区域

10：基板

11：上表面

20：微型半导体元件

21：下表面

22：第一半导体层

23：上表面

24：发光层

25：周围表面

26：第二半导体层

28：绝缘层

30：支撑层

31：上部分

32：下部分

40a：第一电极

40b：第二电极

100：微型半导体元件结构

AA’：剖线

C1、C2、C3、C4：角落

D1：最小距离

E1、E2、E3、E4：边缘

L1、L2、L3：长度

W：第四方向

X：第一方向

Y：第二方向

Z：第三方向

θ：夹角

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样态。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，也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元件结构，通过支撑层(tether)将微型半导体元件(例如微型发光二极管(Micro LED)和微晶片)固定于一基板(例如临时基板(template))上，并使得微型半导体元件之间保持一定的间距。如此一来，本发明所述微型半导体元件结构可避免后续进行转移制程时，因微型半导体元件之间的间距不适当而损伤微型半导体元件。

此外，本发明所述微型半导体元件结构可使得微型半导体元件较易自临时基板上转移至一接收基板。值得注意的是，在本发明所述微型半导体元件结构中，支撑层(tether)设置于微型半导体元件的下表面，而非设置在微型半导体元件的两侧。如此一来，可在不降低微型半导体元件运输与转移的良率的前提下，增加设置于临时载板上的微型半导体元件数量。

本发明所述“微型”半导体元件，指其长、宽、及高在1μm至100μm范围内的半导体元件。根据本发明实施例，微型半导体元件的最大宽度可为20μm、10μm或5μm。根据本发明实施例，微型半导体元件20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，某些实施例的实施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，上述接收基板可例如为显示基板、发光基板、具薄膜晶体管或集成电路(ICs)等功能元件的基板或其他类型的电路基板，但不以此为限。虽然本发明的一些实施例特定于描述包含p-n二极管的微型半导体元件，但应理解本发明的实施例不限于此，某些实施例也可应用到其他微型半导体元件，其包括可控制执行预定电子功能的微型半导体元件(例如二极管、晶体管、集成电路)或具光子功能的微型半导体元件(例如发光二极管、激光二极管、光电二极管)。本发明的其他实施例某些实施例也可应用到包括电路的微晶片，例如以硅或绝缘体上的半导体(semiconductor-on-insulator，SOI)晶圆为材料且用于逻辑或存储应用微晶片，或以砷化镓(GaAs)晶圆为材料且用于RF通信应用的微晶片。

图1显示本发明一实施例所述微型半导体元件结构100的俯视示意图，而图2显示图1所述微型半导体元件结构100沿A-A’剖线的剖面示意图。请参照图1，本发明所述微型半导体元件结构100a可包括基板10、微型半导体元件20、以及支撑层30。根据本发明实施例，基板10可例如为一临时基板(template)，用以承载微型半导体元件20以及支撑层30。基板10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。

请参照图1，支撑层30配置于基板10的上表面11上，并形成于基板10及微型半导体元件20之间。支撑层30由上部分31及下部分32所构成。支撑层30的上部分31由第一材质所构成，而支撑层30的下部分32由第二材质所构成。第一材质及第二材质可各自为有机材料(例如苯并环丁烯(benzocyclobutene)、酚醛树脂(phenol formaldehyde resin)、环氧树脂(epoxy resin)、聚异戊二烯橡胶(polyisoprene rubber)或其组合)、无机材料(例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或其组合)、或其他热变质材料(例如冷脆材料、热熔性材料、光致抗蚀剂材料、或其组合)。支撑层30的上部分31沿一第一方向X延伸，并与微型半导体元件20直接接触，用以支撑及固定微型半导体元件20。支撑层30的下部分32与基板10的上表面11直接接触，用以支撑上部分31。此外，微型半导体元件20的下表面21对基板10的正投影不与支撑层30的下部分32对基板10的正投影重叠。根据本发明实施例，相邻的支撑层30上部分31对基板10的正投影彼此不接触，形成不连续的支撑层30上部分31。

请参照图2，支撑层30的上部分31在第一方向X具有一长度(例如最大长度)L1，而支撑层30的下部分32在第一方向X具有一长度(例如最大长度)L2，其中上部分31在第一方向X的长度L1大于下部分32在第一方向X的长度L2。根据本发明实施例，下部分32在第一方向X的长度L2与上部分31在第一方向X的长度L1的比值(L2/L1)可约大于或等于0.05且小于或等于0.5，例如为0.05至0.5、0.05至0.3、0.1至0.3、或0.2至0.5。值得注意的是，当下部分32在第一方向X的长度L2与上部分31在第一方向X的长度L1的比值(L2/L1)过大时(例如大于或等于0.55时)，易导致在后续制程中，微型半导体元件20较不易自基板10转移至接收基板。若是下部分32在第一方向X的长度L2与上部分31在第一方向X的长度L1的比值(L2/L1)过小，下部分32对上部分31的支撑力会不足。根据本发明实施例，仍请参照图1及图2，支撑层30的上部分31及下部分32沿第二方向Y的正投影大体上为上宽下窄的T型(即支撑层30沿第二方向Y的剖面大体上为T型)，其中第二方向Y与第一方向X正交，且第一方向X及第二方向Y同时与基板10的上表面11平行。本发明各实施例所述的正交，意味着第一方向X与第二方向Y之间具有一个90度的夹角且容许有正负5度以内的误差。

根据本发明实施例，构成上部分31的第一材质与构成下部分32的第二材质相同。举例来说，支撑层30的上部分31与支撑层30的下部分32可为一体成型的。根据本发明某些实施例，构成上部分31的第一材质与构成下部分32的第二材质不同，换言之，支撑层30的上部分31与支撑层30的下部分32是利用不同制程步骤并以不同材质所形成。根据本发明实施例，第一材质(上部分31)的杨氏模量小于第二材质(下部分32)的杨氏模量，因此第一材质(上部分31)的刚性小于第二材质(下部分32)的刚性，而第一材质(上部分31)的韧性大于第二材质(下部分32)的韧性。举例来说，第一材质(上部分31)可为光致抗蚀剂材料或其他热变质材料，而第二材质(下部分32)可为无机材料。当支撑层30的上部分31具有较大的韧性时，可以有效地在微型半导体元件20及支撑层30的下部分32之间提供良好的缓冲能力，以防止支撑层30的上部分31在固定与支撑微型半导体元件20的情况下受外力影响而导致支撑层30脆裂，且当支撑层30的下部分32具有较大的刚性时，则可以有效地固定与支撑微型半导体元件20。如此一来，本发明可通过由不同杨氏模量、韧性及刚性的材料所形成的支撑层30，提供微型半导体元件20良好的固定与支撑的效果，并可同时避免支撑层30脆裂的现象发生，以利于微型半导体元件20于不同基板之间的转移。本发明所述材料的杨氏模数是依据ASTM D882-12标准测试法决定、刚性是依据ASTM D790标准测试法决定、而韧性(断裂韧性)是ASTM D 5045标准测试法决定。

根据本发明实施例，支撑层30可形成及固定于基板10的上表面11上。接着，将微型半导体元件20放置于基板10得支撑层30上，利用支撑层30的上部分31来支撑及固定微型半导体元件20。微型半导体元件20的下表面21与支撑层30的上部分31直接接触。

根据本发明某些实施例，当支撑层30的上部分31与支撑层30的下部分32由不同材质所构成时，第一材质可形成及固定于微型半导体元件20的下表面21上，而第二材质可形成基板10的上表面11。接着，将微型半导体元件20连同第一材质放置于基板10上，使得第一材质与第二材质直接接触并构成支撑层30(即支撑层30的上部分31由第一材质构成，而支撑层30的下部分32由第二材质构成)，获得微型半导体元件结构100。如此一来，微型半导体元件20可通过支撑层30稳固地连接于基板10上。

根据本发明实施例，在进行后续转移制程时，支撑层30的上部分31可完全脱离或部分脱离基板10，即支撑层30的上部分31可随着微型半导体元件20部分或全部转移至接收基板。根据本发明某些实施例，在进行后续转移制程时，支撑层30的上部分31也可完全保留在基板10上，而不随着微型半导体元件20一并转移至接收基板。根据本发明实施例，通过转移制程可将微型半导体元件20(例如微型发光二极管)转移至接收基板(例如显示面板)，以形成半导体装置(例如微型发光二极管显示器)。

请参照图2，微型半导体元件20具有下表面21、上表面23以及连接下表面21与上表面23的一周围表面25。微型半导体元件20可具有第一电极40a与第二电极40b，其中第一电极40a与第二电极40b具有相反的电性。在图1所述实施例中，第一电极40a与第二电极40b同时设置于微型半导体元件20的下表面21，且第一电极40a与第二电极40b沿第一方向X配置于微型半导体元件20的下表面21。微型半导体元件20通过下表面21与支撑层30的上部分31直接接触。根据本发明实施例，第一电极40a与第二电极40b对基板10的正投影不与支撑层30的下部分32对基板10的正投影重叠。根据本发明实施例，第一电极40a与第二电极40b对基板10的正投影不与支撑层30的上部分31对基板10的正投影重叠。

根据本发明实施例，支撑层30的上部分31并未与第一电极40a或第二电极40b直接接触，以避免影响第一电极40a或第二电极40b与设置于接收基板上的导电线路之间的电性连结。根据本发明实施例，支撑层30不与微型半导体元件20的上表面23直接接触。此外，根据本发明某些实施例，支撑层30不与微型半导体元件20的周围表面25直接接触。换言之，支撑层30并未设置在微型半导体元件20的两侧而是仅设置在微型半导体元件20的下表面21。如此一来，可达到支撑及固定的效果以外，也能空出微型半导体元件20两侧的空间，使微型半导体元件20能密集地排列在基板10上，增加设置于基板10上的微型半导体元件20数量。

仍请参照图2，第一电极40a具有一厚度T1、第二电极40b具有一厚度T2、支撑层30的上部分31具有一厚度T3、以及支撑层30的下部分32具有一厚度T4。第一电极40a的厚度T1与第一电极40a的厚度T2可为相同或不同。在本发明中，电极的厚度是指电极沿第三方向Z与微型半导体元件20的下表面21的最大距离，其中第三方向Z与第一方向X正交，且第三方向Z与基板10的上表面11垂直。根据本发明实施例，支撑层30上部分31的厚度T3小于第一电极40a的厚度T1，以及支撑层30上部分31的厚度T3小于第二电极40b的厚度T2，如图2所示。举例来说，厚度T3对厚度T1的比值(T3/T1)(或厚度T3对厚度T2的比值(T3/T2))可为约0.2至0.8。如此一来，当支撑层30的上部分31随微型半导体元件20一并转移至接收基板时，残留的支撑层30上部分31不会进一步妨碍到微型半导体元件20与设置于接收基板上的导电线路之间的电性连结。根据本发明某些实施例，当支撑层30上部分31的材质(第一材质)为有机材料、或其他热变质材料(例如冷脆材料、热熔性材料、光致抗蚀剂材料、或其组合)时，支撑层30上部分31的厚度T3也可大于或等于第一电极40a的厚度T1，以及支撑层30上部分31的厚度T3也可大于或等于第二电极40b的厚度T2，如图3所示。举例来说，厚度T3对厚度T1的比值(T3/T1)(或厚度T3对厚度T2的比值(T3/T2))可为约1至1.5。如此一来，当微型半导体元件20转移至接收基板时，由于支撑层30上部分31的材质为有机材料或其他热变质材料等遇热变形量较大的材料，因此可作为一转移时的缓冲介质，后续再进行一加热或降温处理移除残留的支撑层30上部分31。

当支撑层30上部分31为冷脆材料时，可利用降温处理使其脆化以将其移除。降温处理的温度例如为约-100℃至约0℃。当支撑层30上部分31为热熔性材料时，可利用加热处理以将其移除。加热处理的温度可视热熔性材料的熔点而定，例如约40℃至300℃、或约50℃至约180℃。当支撑层30上部分31为光致抗蚀剂材料时，可利用加热处理以将其移除，其中加热处理的温度可视光致抗蚀剂材料的分解温度而定，例如约80℃至约400℃、或约150℃至约300℃。

根据本发明实施例，支撑层30上部分31的厚度T3加上支撑层30下部分32的厚度T4总合(即支撑层30的总厚度，T3+T4)大于第一电极40a的厚度T1，以及支撑层30上部分31的厚度T3加上支撑层30下部分32的厚度T4总合大于第二电极40b的厚度T2。举例来说，电极厚度T1(或T2)对支撑层30厚度(T3+T4)的比值(T1/(T3+T4)或T2/(T3+T4))可为约0.2至0.8。如此一来，支撑层30可以架高微型半导体元件20，使第一电极40a及第二电极40b不与基板10直接接触，以避免基板10碰触第一电极40a及第二电极40b造成损伤。此外，在后续的转移制程，微型半导体元件20可更容易被拾取或转移，以利于将微型半导体元件20由基板10转移至接收基板。

图4显示图1所述微型半导体元件结构100任一个微型半导体元件20的仰视示意图，为了方便说明起见，图4省略显示支撑层30及基板10。请参照图2及图4，微型半导体元件20的下表面21与支撑层30上部分31接触的区域定义为第一区域1。第一区域1在第一方向X具有一长度L3(即覆盖微型半导体元件20下表面21的支撑层30上部分31在第一方向X的长度)，而第一区域1与支撑层30下部分32在第一方向X具有一最小距离D1(即微型半导体元件20至支撑层30下部分32在第一方向X的距离)。根据本发明实施例，长度L3与长度L3和最小距离D1的总合(L3+D1)的比值(L3/(L3+D1))约大于或等于0.2且小于或等于0.8，例如为0.2至0.5、0.5至0.8、或0.2至0.8。如此一来，支撑层30上部分31可充份支撑微型半导体元件20，使微型半导体元件20更稳固地连接于基板10上，且可以让微型半导体元件20更紧集排列于基板10上。根据本发明实施例，为避免支撑层30上部分31与微型半导体元件20的接触部分(即第一区域)过大导致增加后续转移制程的困难度，长度L3约小于或等于5μm，例如为0.5μm至5μm、1μm至5μm、或1μm至3μm。最小距离D1约小于或等于25μm，例如为0.5μm至5μm、5μm至25μm、或10μm至15μm。

仍参照图4，根据本发明实施例，第一区域1的面积A1与微型半导体元件20下表面21的面积A2的比值(A1/A2)可约大于或等于0.05且小于或等于0.5，例如为0.05至0.5、0.1至0.5、0.2至0.5或0.25至0.5。如此一来，可避免支撑层30上部分31与微型半导体元件20的接触部分(即第一区域)过大导致增加后续转移制程的困难度，也可避免支撑层30上部分31与微型半导体元件20的接触部分(即第一区域)过小导致支撑与固定力的不足。如图4所示，微型半导体元件20的下表面具有四个边缘E1、E2、E3、E4与四个角落C1、C2、C3、C4。具体而言，微型半导体元件20下表面21的边缘E1与边缘E3相对设置，边缘E2与边缘E4相对设置，而微型半导体元件20的角落C1由边缘E1与边缘E2相交所构成，角落C2由边缘E2与边缘E3相交所构成，角落C3由边缘E3与边缘E4相交所构成，且角落C4由边缘E4与边缘E1相交所构成。换言之，角落C1与角落C3的连线重叠于微型半导体元件20下表面21的一对角线上，而角落C2与角落C4的连线重叠于微型半导体元件20下表面21的另一对角线上。根据本发明实施例，微型半导体元件20下表面21可具有两个第一区域1，分别与下表面21相对两边缘E2及E4直接接触，如图4所示。

请参照图2及图4，第一电极40a及第二电极40b之间的区域定义为第二区域2。在此，第二区域2沿第一方向X的投影与第一电极40a(或第二电极40b)于下表面21所占的区域沿第一方向X的投影完全重叠。根据本发明实施例，支撑层30并未与第二区域2直接接触，换言之，第一区域1并未与第二区域2重叠。

图5显示根据本发明实施例所述微型半导体元件20的剖面示意图。在此，微型半导体元件20包括第一半导体层22、发光层24、第二半导体层26、绝缘层28、第一电极40a、以及第二电极40b。第一半导体层22与第二半导体层26的电性相反。根据本发明实施例，第一半导体层22可为n型半导体层以及第二半导体层26可为p型半导体层。根据本发明实施例，第一半导体层22可为p型半导体层以及第二半导体层26可为n型半导体层。发光层24及第二半导体层26依序配置于第一半导体层22上，换言之，发光层24配置于第一半导体层22与第二半导体层26之间。第一电极40a及第二电极40b配置于第二半导体层26之上，且第一电极40a可穿越第二半导体层26及发光层24至第一半导体层22中，并与第一半导体层22电性连结。绝缘层28配置于第一电极40a与发光层24之间、以及第一电极40a与第二半导体层26之间，用以避免第一电极40a与发光层24及第二半导体层26电性连结。此外，绝缘层28可进一步延伸至第二半导体层26的下表面与第一半导体层22、发光层24和第二半导体层26的周围表面。根据本发明其他实施例，本发明所述微型半导体元件20具有倾斜的侧壁，即微型半导体元件20的剖面可为一上宽下窄的倒梯形。图5仅示意地显示本发明一实施例所述微型半导体元件20，然本发明并不以此限制微型半导体元件20的结构及种类，本发明所述微型半导体元件20的剖面结构可为倒梯形、矩形、梯形或其他形状。不过，为简化图示，在本发明所述的微型半导体元件结构100剖面结构中，微型半导体元件20，仅以倒梯形表示。

图6A显示本发明某些实施例所述微型半导体元件结构100沿第一方向X的剖面示意图。请参照图6A，支撑层30的下部分32可具有上宽下窄的倒梯形剖面结构(即支撑层30下部分32沿第一方向X的剖面具有倾斜的侧壁)。如此一来，上宽下窄的支撑层30下部分32可使支撑层30上部分31更容易保持平衡，使得支撑层30上部分31稳定固定于支撑层30下部分32上。此外，在后续的转移制程，上宽下窄的支撑层30下部分32可使支撑层30上部分31更易断裂，使得微型半导体元件20可更容易被拾取或转移。根据本发明某些实施例，支撑层30的上部分31也可具有上宽下窄的倒梯形剖面结构(即支撑层30上部分31沿第一方向X的剖面具有倾斜的侧壁)，如图6B所示。此外，根据本发明其他实施例，支撑层30的上部分31也可具有上窄下宽的梯形剖面结构，如图6C所示。

图7显示本发明另一实施例所述微型半导体元件结构100的俯视示意图、图8显示图7所述微型半导体元件结构100沿A-A’剖线的剖面示意图、以及图9显示图7所述微型半导体元件结构100任一个微型半导体元件20的仰视示意图。为了方便说明起见，图9省略显示支撑层30及基板10。如图8至图9所示，微型半导体元件20可为一垂直式微型半导体元件，即微型半导体元件20的第一电极40a设置于微型半导体元件20的下表面21，而第二电极40b设置于微型半导体元件20的上表面23。换言之，第一电极40a与第二电极40b是相对于微型半导体元件20设置。

请参照图8，支撑层30上部分31的厚度T3小于第一电极40a的厚度T1。根据本发明实施例，支撑层30上部分31的厚度T3加上支撑层30下部分32的厚度T4总合(即支撑层30的总厚度，T3+T4)可大于第一电极40a的厚度T1。

请参照图9，当仅有一电极设置于微型半导体元件20的下表面21时，第一区域1(支撑层30上部分31与下表面接触的区域)仍不与第一电极40a接触。第一区域1的面积A1与微型半导体元件20下表面21的面积A2的比值(A1/A2)可约大于或等于0.05小于或等于0.5，例如为0.05至0.5、0.1至0.5、0.2至0.5或0.25至0.5。如此一来，可避免支撑层30上部分31与微型半导体元件20的接触部分(即第一区域)过大导致增加后续转移制程的困难度，也不会因为过小而降低支撑层30的固定及支撑力。根据本发明某些实施例，支撑层30的上部分31也可与垂直式微型半导体元件20的第一电极40a接触。

图10A为图8所述微型半导体元件20的剖面示意图，微型半导体元件20包括第一半导体层22、发光层24、第二半导体层26、第一电极40a、以及第二电极40b。发光层24及第二半导体层26依序配置于第一半导体层22上，换言之，发光层24配置于第一半导体层22与第二半导体层26之间。第一电极40a配置于第一半导体层22之上，而第二电极40b配置于第二半导体层26之上。此外，微型半导体元件20可还包含一绝缘层(未显示)于第一半导体层22或第二半导体层26或第一半导体层22、发光层24和第二半导体层26的周围表面之上。根据本发明实施例，第一电极40a对基板10的正投影可与第二电极40b对基板10的正投影重叠。根据本发明其他实施例，第一电极40a对基板10的正投影可大于或小于与第二电极40b对基板10的正投影。此外，第二电极40b也可完全覆盖第二半导体层26的表面，如图10B所示。因此，第二电极40b对基板10的正投影可与支撑层30的上部分31对基板10的正投影重叠。第二电极40b远离支撑层30的上部分31的配置，可以增加第二电极40b与第二半导体层26的电性连接，也不会对续转移良率造成影响。

图11显示本发明另一实施例所述微型半导体元件结构100的俯视示意图、图12显示图11所述微型半导体元件结构100沿A-A’剖线的剖面示意图、以及图13显示图11所述微型半导体元件结构100任一个微型半导体元件20的仰视示意图。为了方便说明起见，图13省略显示支撑层30及基板10。请参照图11，微型半导体元件20的第一电极40a及第二电极40b配置于微型半导体元件20的下表面21上。支撑层30的上部分31沿第一方向X延伸，而微型半导体元件20的第一电极40a及第二电极40b沿第二方向Y配置，其中第一方向X与第二方向Y正交。通过微型半导体元件20的第一电极40a及第二电极40b与支撑层30不同向的交错配置，可使第一电极40a及第二电极40b与支撑层30之间有更大的空间避免两者接触，可有更佳的制程容许度。第一电极40a及第二电极40b之间的区域定义为第二区域2。请参照图13，第二区域2沿第二方向Y的投影与第一电极40a(或第二电极40b)于下表面21所占的区域沿第二方向Y的投影完全重叠。根据本发明实施例，支撑层30并未与第二区域2直接接触，换言之，第一区域1并未与第二区域2重叠。根据本发明实施例，支撑层30下部分32对基板10的正投影与支撑层30上部分31对基板10的正投影重叠，且支撑层30下部分32在第二方向Y的宽度可等于支撑层30上部分31在第二方向Y的宽度，如图11所示。根据本发明某些实施例，支撑层30下部分32对基板10的正投影被支撑层30上部分31对基板10的正投影所涵盖，且支撑层30下部分32在第二方向Y的宽度小于支撑层30上部分31在第二方向Y的宽度，如图14A所示。此外，根据本发明某些实施例，支撑层30下部分32对基板10的正投影部分与支撑层30上部分31对基板10的正投影重叠，且支撑层30下部分32在第二方向Y的宽度大于支撑层30上部分31在第二方向Y的宽度，如图14B所示。图14C显示本发明另一实施例所述微型半导体元件结构100的俯视示意图。请参照图14C，支撑层30下部分32可沿第二方向Y延伸，使得多个支撑层30上部分31配置于支撑层30下部分之上。换言之，支撑层30下部分32为连续的，而多个不连续的支撑层30上部分31配置于支撑层30下部分32之上。在14C图所述实施例中，由于支撑层30下部分32为连续且与支撑层30上部分31不同向的交错配置，因此支撑层30更可稳固的支撑和固定将微型半导体元件20于基板10上，提升制程效率及良率。

图15显示本发明其他实施例所述微型半导体元件结构100的俯视示意图、图16显示图15所述微型半导体元件结构100沿A-A’剖线的剖面示意图、以及图17显示图15所述微型半导体元件结构100任一个微型半导体元件20的仰视示意图。为了方便说明起见，图17省略显示支撑层30及基板10。请参照图15及图16，微型半导体元件20仅与一支撑层30上部分31接触，且支撑层30上部分31与微型半导体元件20的一边缘接触。两相邻微型半导体元件20同时配置于一支撑层30上部分31之上，如图15所示。微型半导体元件20的下表面21与支撑层30上部分31接触的区域定义为第一区域1。请参照图17，微型半导体元件20下表面21仅具一个第一区域1，并与下表面21边缘E4直接接触。通过微型半导体元件20仅与一支撑层30上部分31接触，可使微型半导体元件20排列更密集，且兼具固定及支撑的功能。根据本发明某些实施例，微型半导体元件20下表面21仅具一个第一区域1，且第一区域1与下表面21至少一个边缘E1、E2或E3，或至少一个角落C1、C2、C3、或C4直接接触。

图18显示本发明其他实施例所述微型半导体元件结构100的俯视示意图、以及图19显示图18所述微型半导体元件结构100任一个微型半导体元件20的仰视示意图。为了方便说明起见，图19省略显示支撑层30及基板10。请参照图18及图19，微型半导体元件20与两个支撑层30上部分31接触，且两个支撑层30上部分31覆盖且直接接触微型半导体元件20下表面21的角落C2与角落C4。换言之，两个支撑层30上部分31在俯视时分别横跨在微型半导体元件20下表面21的一个对角线上。请参照图19，微型半导体元件20下表面21具有两个第一区域1，两个第一区域1分别与下表面21角落C2与角落C4直接接触。根据本发明某些实施例，微型半导体元件20与两个支撑层30上部分31接触，且两个支撑层30上部分31也可直接接触微型半导体元件20下表面21的角落C1与角落C3。根据本发明其他实施例，微型半导体元件20与两个支撑层30上部分31接触，且两个支撑层30上部分31也可直接接触微型半导体元件20下表面21任两个相邻的角落(即角落C1与角落C2、角落C2与角落C3、角落C3与角落C4、角落C4与角落C1)。

图20显示本发明其他实施例所述微型半导体元件结构100的俯视示意图、以及图21显示图20所述微型半导体元件结构100任一个微型半导体元件20的仰视示意图。为了方便说明起见，图21省略显示支撑层30及基板10。请参照图20，第一电极40a与第二电极40b沿第一方向X配置于微型半导体元件20下表面21，而支撑层30的上部分31沿一第四方向W延伸，其中第四方向与基板10平行。第四方向W与第一方向X之间具有一夹角θ，其中夹角θ为约5度至85度，例如30度、45度、60度。请参照图20及图21，微型半导体元件20与两个支撑层30上部分31接触，且两个支撑层30上部分31覆盖且直接接触微型半导体元件20下表面21的角落C2与角落C4。换言之，两个支撑层30上部分31在俯视时分别横跨在微型半导体元件20下表面21的一个对角线上。请参照图21，微型半导体元件20下表面21具有两个第一区域1，两个第一区域1分别与下表面21角落C2与角落C4直接接触。

图22显示本发明其他实施例所述微型半导体元件结构100的俯视示意图、以及图23显示图22所述微型半导体元件结构100任一个微型半导体元件20的仰视示意图。为了方便说明起见，图23省略显示支撑层30及基板10。请参照图22及图23，微型半导体元件20与四个支撑层30上部分31接触，且四个支撑层30上部分31覆盖且直接接触微型半导体元件20下表面21的角落C1、角落C2、角落C3与角落C4。换言之，两个支撑层30上部分31在俯视时分别横跨在微型半导体元件20下表面21的一个对角线上，另两个支撑层30上部分31在俯视时分别横跨在微型半导体元件20下表面21的另一个对角线上。请参照图23，微型半导体元件20下表面21具有四个第一区域1，四个第一区域1分别与下表面21角落C1、角落C2、角落C3与角落C4直接接触。在此实施例中，由于微型半导体元件20的四个角落C1-C4皆对对应的支撑层30上部分31接触，微型半导体元件20的负重由多个支撑层30上部分31所共同支撑，因此支撑层30能更稳定地支撑微型半导体元件20。

图24显示本发明其他实施例所述微型半导体元件结构100的俯视示意图、以及图25显示图24所述微型半导体元件结构100任一个微型半导体元件20的仰视示意图。为了方便说明起见，图25省略显示支撑层30及基板10。根据本发明实施例，支撑层30上部分31对基板10的正投影除了可为矩形(如图22所示)外，也可为X型，如图24所示。请参照图24及图25，微型半导体元件20与四个支撑层30上部分31接触，且四个支撑层30上部分31覆盖且直接接触微型半导体元件20下表面21的角落C1、角落C2、角落C3与角落C4。换言之，两个支撑层30上部分31在俯视时分别横跨在微型半导体元件20下表面21的一个对角线上，另两个支撑层30上部分31在俯视时分别横跨在微型半导体元件20下表面21的另一个对角线上。请参照图25，微型半导体元件20下表面21具有四个第一区域1，四个第一区域1分别与下表面21角落C1、角落C2、角落C3与角落C4直接接触。

根据本发明的实施例描述的微型半导体元件，其后续可以转移并被整合及组装到多种照明或显示应用的异质整合装置系统，例如微型发光二极管显示器(micro LEDdisplay)。取决于其应用，微型发光二极管显示器可包含其他组件。此等其他组件包含(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，微型发光二极管显示器可为电视机、平板电脑、电话、膝上型电脑、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。

此外，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元件转移并被整合及组装后所得的微型发光二极管显示器能达高解析度，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。

综上所述，本发明实施例的微型半导体元件结构具有设置于基板及微型半导体元件之间的支撑层，通过支撑层(tether)可架高并固定微型半导体元件，使得微型半导体元件之间保持一定的间距。如此一来，本发明所述微型半导体元件结构可避免后续进行转移制程时，因微型半导体元件之间的间距不适当而损伤微型半导体元件。此外，在本发明所述微型半导体元件结构中，支撑层(tether)设置于微型半导体元件的下表面，而非设置在微型半导体元件的两侧。如此一来，可在不降低微型半导体元件运输与转移的良率的前提下，增加设置于临时载板上的微型半导体元件数量。

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，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (15)

1.一种微型半导体元件结构，包括：

基板；

至少一支撑层，设置于所述基板的上表面，其中所述支撑层由至少一个上部分及下部分所构成，其中所述上部分沿第一方向延伸，且所述上部分在第一方向的长度L1是大于所述下部分在第一方向的长度L2；以及

至少一微型半导体元件，所述微型半导体元件具有第一电极及第二电极，其中所述第一电极及所述第二电极同时设置于所述微型半导体元件的下表面、或者所述第一电极设置于所述微型半导体元件的所述下表面而所述第二电极设置于所述微型半导体元件的上表面，且所述微型半导体元件的所述下表面与所述支撑层的所述上部分接触，其中所述第一电极具有厚度T1、所述第二电极具有厚度T2、而所述支撑层的上部分具有厚度T3、以及所述支撑层的下部分具有厚度T4，而支撑层的上部分及下部分的厚度总合(T3+T4)大于所述第一电极的厚度T1。

2.根据权利要求1所述的微型半导体元件结构，其中所述下部分在所述第一方向的长度L2与所述上部分在所述第一方向的长度L1的比值(L2/L1)大于或等于0.05且小于或等于0.5。

3.根据权利要求1所述的微型半导体元件结构，其中所述微型半导体元件的下表面与所述支撑层的上部分接触的区域定义为第一区域，且所述第一区域的面积A1与所述微型半导体元件的下表面的面积A2的比值(A1/A2)大于或等于0.05且小于或等于0.5。

4.根据权利要求3所述的微型半导体元件结构，其中所述第一区域在所述第一方向具有长度L3、而所述第一区域与所述支撑层的下部分在所述第一方向具有最小距离D1，其中所述长度L3与所述长度L3和所述最小距离D1的总合(L3+D1)的比值(L3/(L3+D1))大于或等于0.2且小于或等于0.8。

5.根据权利要求4所述的微型半导体元件结构，其中所述长度L3小于或等于5μm，且所述最小距离D1小于或等于25μm。

6.根据权利要求3所述的微型半导体元件结构，其中所述微型半导体元件的下表面设置有至少两个所述第一区域，其中所述至少两个第一区域彼此不接触。

7.根据权利要求1所述的微型半导体元件结构，其中所述支撑层包含至少两个上部分设置于所述下部分之上，且所述至少两个上部分彼此不接触。

8.根据权利要求1所述的微型半导体元件结构，其中所述第一电极的厚度T1大于所述支撑层的上部分的厚度T3。

9.根据权利要求8所述的微型半导体元件结构，其中当所述第二电极设置于所述微型半导体元件的下表面时，所述第二电极的厚度T2大于所述支撑层的上部分的厚度T3。

10.根据权利要求1所述的微型半导体元件结构，其中当所述第二电极设置于所述微型半导体元件的下表面时，其中所述支撑层的上部分及下部分的厚度总合(T3+T4)大于所述第二电极的厚度T2。

11.根据权利要求1所述的微型半导体元件结构，其中所述支撑层的上部分由第一材质所构成，而所述支撑层的下部分由第二材质所构成，其中所述第一材质相异于所述第二材质，且所述第一材质的杨氏模量小于所述第二材质的杨氏模量。

12.根据权利要求1所述的微型半导体元件结构，其中所述微型半导体元件的下表面对所述基板的正投影不与所述支撑层的下部分对所述基板的正投影重叠。

13.根据权利要求1所述的微型半导体元件结构，其中所述第一电极及所述第二电极不与所述支撑层直接接触。

14.根据权利要求1所述的微型半导体元件结构，其中所述微型半导体元件具有连接所述上表面与所述下表面的周围表面，其中所述支撑层不与所述微型半导体元件的上表面或周围表面直接接触。

15.根据权利要求1所述的微型半导体元件结构，当所述第一电极及所述第二电极同时设置于所述微型半导体元件的下表面时，其中所述微型半导体元件的下表面具有区域位于所述第一电极及所述第二电极之间，且所述支撑层不与所述区域直接接触。

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