CN116072662A - 元件基板的制造方法、显示装置以及半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的一些实施例提供一种元件基板的制造方法。上述方法包含提供多个元件及基板。上述方法还包含将元件转移至转移头上。上述方法更包含借由接合制程，将位于转移头上的至少一元件接合至基板，其中进行接合制程时转移头及基板满足下式，
Figure DDA0004078388380000011
其中，A(T)为转移头的热膨胀系数，E(T)为基板的热膨胀系数，T1为室温，T2为转移头进行该接合制程时的温度，T3为基板进行该接合制程时的温度。

Description

元件基板的制造方法、显示装置以及半导体装置
本案是2018年3月30日提交的，申请号为“201810292507.7”的中国专利申请的分案申请
技术领域
本揭露是有关于显示装置，且特别是有关于一种包含发光二极管的显示装置。
背景技术
随着数字科技的发展，显示装置已广泛地应用在日常生活的各个层面中，例如其已广泛应用于电视、笔记型电脑、电脑、行动电话、智慧型手机等现代化信息设备，且此显示装置不断朝着轻、薄、短小及时尚化方向发展。而此显示装置包括发光二极管显示装置。
在现今发光二极管显示装置产业皆朝大量生产的趋势迈进的情况下，任何发光二极管显示装置的生产成本的减少皆可带来巨大的经济效益。然而，目前的显示装置并非各方面皆令人满意。
因此，业界仍须一种可更进一步提升显示品质或降低制造成本的显示装置。
发明内容
本公开的一些实施例提供一种显示装置的形成方法。上述方法包含提供多个发光元件及基板。上述方法亦包含将发光元件转移至转移头上。上述方法更包含借由接合制程，将位于转移头上的至少一发光元件接合至基板，其中进行接合制程时转移头及基板满足下式，
Figure BDA0004078388350000011
其中，A(T)为转移头的热膨胀系数，E(T)为基板的热膨胀系数，T1为室温，T2为转移头的温度，T3为基板的温度。
本公开的一些实施例提供一种显示装置的形成方法。上述方法包含提供发光元件及基板。上述方法亦包含形成粘胶层于转移头上。上述方法更包含将发光元件附着至粘胶层上。此外，上述方法包含将至少一发光元件接合至基板。
本公开的一些实施例提供一种显示装置的形成方法。上述方法包含提供发光元件及基板。上述方法亦包含将发光元件转移至转移头上。上述方法更包含借由接合制程，将位于转移头上的至少一发光元件接合至基板，其中，在进行接合制程的期间，加热基板的第一部分，第一部分对应接合至基板的至少一发光元件。
本公开的一些实施例提供一种显示装置的形成方法。上述方法包含提供发光元件及基板。上述方法亦包含将发光元件转移至转移头上。上述方法更包含将激光光照射至至少一发光元件，使得位于转移头上的经激光光照射的至少一发光元件接合至基板。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1为根据本公开的一些实施例的发光单元与半导体基板的上视示意图；
图2为根据本公开的一些实施例的发光单元的剖面示意图；
图3A-3F为根据本公开的一些实施例的形成显示装置的制程各阶段的剖面示意图；
图4为根据本公开的一些实施例的转移头与设置在转移头上的发光元件的上视示意图；
图5A-5D为根据本公开的一些实施例的形成基板的制程各阶段的剖面示意图；
图6A-6D为根据本公开的一些实施例的形成基板的制程各阶段的剖面示意图；
图7A-7D为根据本公开的一些实施例的形成基板的制程各阶段的剖面示意图；
图8A-8E为根据本公开的一些实施例的形成显示装置的制程各阶段的剖面示意图；
图9A-9B为根据本公开的一些实施例的形成显示装置的制程各阶段的剖面示意图；
图10A-10C为根据本公开的一些实施例的形成显示装置的制程各阶段的剖面示意图；
图11为根据本公开的一些实施例的加热板的剖面示意图；
图12为根据本公开的一些实施例的加热板的剖面示意图；
图13为根据本公开的一些实施例的如图12所示的加热板的上视示意图。
图中元件标号说明如下：
100A～显示装置
100B～显示装置
100C～显示装置
100D～显示装置
102～半导体基板
104～发光单元
106～半导体层
108～发光层
110～半导体层
112～导电垫
114～导电垫
116～保护层
118～接合垫
120～转移头
122～粘胶层
124～基板
126～间隔层
128～接合垫
130～加热板
132～加热板
134～加热制程
136～加热制程
138～填充物
140～粘着层
142～遮光部
144～滤光层
146～量子阱薄膜
148～保护层
150～转移头
152～遮罩
153～开口
154～粘着材料
154’～粘着材料
156～刷板
158a～粘胶图案
158b～粘胶图案
158c～粘胶图案
161～开口
162～间隔层
164～基板
165～凹陷
166～粘胶层
166a～凸出物
166b～底层
170～转移头
172～发光单元
172’～发光单元
174～接合垫
176～支撑层
178～拾取装置
180～接合柄
182～台架
184～空间
186～微透镜
186’～微透镜
188～对准记号
190～基板
192～接合垫
194～对准记号
196a～光线
196b～光线
198～合金
200～覆盖层
300a～加热板
300b～加热板
300c～加热板
302～隔热部
304～导热部
306～基板
308～转移头
310～粘胶层
312～发光单元
312’～发光单元
314～接合垫
316～缓冲层
400A～基板
400B～基板
400C～基板
A～区域
B～区域
E～开口
F～间距
P1～间距
P2～间距
P2’～间距
P3～间距
P3’～间距
T～厚度
W～宽度
具体实施方式
以下针对本公开一些实施例的元件基板、显示装置及显示装置的制造方法作详细说明。应了解的是，以下的叙述提供许多不同的实施例或例子，用以实施本公开一些实施例的不同样态。以下所述特定的元件及排列方式仅为简单清楚描述本公开一些实施例。当然，这些仅用以举例而非本公开的限定。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公开一些实施例，不代表所讨论的不同实施例及/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的上时，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。
此外，实施例中可能使用相对性的用语，例如“较低”或“底部”及“较高”或“顶部”，以描述附图的一个元件对于另一元件的相对关系。能理解的是，如果将附图的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“较低”侧的元件将会成为在“较高”侧的元件。
在此，“约”、“大约”、“大抵”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，较佳是10％之内，且更佳是5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明“约”、“大约”、“大抵”的情况下，仍可隐含“约”、“大约”、“大抵”的含义。
能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种元件、组成成分、区域、层、及/或部分，这些元件、组成成分、区域、层、及/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的元件、组成成分、区域、层、及/或部分。因此，以下讨论的一第一元件、组成成分、区域、层、及/或部分可在不偏离本公开一些实施例的教示的情况下被称为一第二元件、组成成分、区域、层、及/或部分。
除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇公开所属的一般技艺者所通常理解的相同涵义。能理解的是，这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在本公开实施例有特别定义。
本公开一些实施例可配合附图一并理解，本公开实施例的附图亦被视为本公开实施例说明的一部分。需了解的是，本公开实施例的附图并未以实际装置及元件的比例绘示。在附图中可能夸大实施例的形状与厚度以便清楚表现出本公开实施例的特征。此外，附图中的结构及装置是以示意的方式绘示，以便清楚表现出本公开实施例的特征。
在本公开一些实施例中，相对性的用语例如“下”、“上”、“水平”、“垂直”、“的下”、“的上”、“顶部”、“底部”等等应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明的用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作。而关于接合、连接的用语例如“连接”、“互连”等，除非特别定义，否则可指两个结构是直接接触，或者亦可指两个结构并非直接接触，其中有其它结构设于此两个结构之间。且此关于接合、连接的用语亦可包括两个结构都可移动，或者两个结构都固定的情况。
值得注意的是，在后文中“基板”一词可包括透明基板上已形成的元件与覆盖在基底上的各种膜层，其上方可以已形成任何所需的多个有源元件(晶体管元件)，不过此处为了简化附图，仅以平整的基板表示的。
本公开的这些实施例所叙述的一结构的厚度，表示删除离群值(outlier)之后该结构的厚度平均值。离群值可以是边缘、明显微型凹槽或明显微型凸起区域的厚度。删除这些离群值后，该结构绝大部分的厚度值皆位于该厚度平均值正负三个标准差的范围之内。
参阅图1，图1为根据本公开的一些实施例的半导体基板102与形成在半导体基板102上的发光单元104的上视示意图。在一些实施例，如图1所示，多个发光单元104形成于半导体基板102上，且相邻的发光单元104之间具有间距P1。在一些实施例，间距P1介于约100微米(μm)至约300微米的范围间。在一些实施例，半导体基板102为晶圆，例如为蓝宝石基板，其包含氧化铝及形成在氧化铝上方的氮化镓。
在一些实施例，发光单元104是微型发光二极管(microlight-emittingdiode，μLED)。微型发光二极管(μLEDs)是利用p-n结中的电子-空穴对的再结合(recombination)来产生电磁辐射(例如光)。微型发光二极管(μLEDs)的芯片尺寸约为1微米到100微米。在例如砷化镓(GaAs)或氮化镓(GaN)的直接能隙材料(directbandgapmaterial)形成的顺向偏压的P-N结中，注入空乏区中的电子-空穴对的再结合产生电磁辐射。上述电磁辐射可位于可见光区或非可见光区，且具有不同能隙的材料会形成不同颜色的微型发光二极管。
参阅图2，图2为根据本公开的一些实施例的发光单元104的剖面示意图。在一些实施例，发光单元104包含半导体层106、发光层108及半导体层110、导电垫112、导电垫114及保护层116。半导体层106及半导体层110个别与导电垫112和导电垫114连接。半导体层106及半导体层110可为元素半导体，包括非晶硅(amorphous-Si)、多晶硅(poly-Si)、或锗(germanium)；化合物半导体，包括氮化镓(galliumnitride，绿色像素GaN)、碳化硅(siliconcarbide)、砷化镓(galliumarsenide)、磷化镓(galliumphosphide)、磷化铟(indiumphosphide)、砷化铟(indiumarsenide)及/或锑化铟(indiumantimonide)；合金半导体，包括硅锗合金(SiGe)、磷砷镓合金(GaAsP)、砷铝铟合金(AlInAs)、砷铝镓合金(AlGaAs)、砷铟镓合金(GaInAs)、磷铟镓合金(GaInP)及/或磷砷铟镓合金(GaInAsP)；金属氧化物，包括氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓锡锌(IGZTO)；有机半导体，包括多环芳族化合物，或上述材料的组合，且不限于此。
如图2所示，发光层108设置于半导体层106及半导体层110之间。发光层108可包含同质结(homojunction)、异质结(heterojunction)、单一量子阱(single-quantumwell(SQW))、多重量子阱(multiple-quantumwell(MQW))、或其它类似的结构。在一些实施例，发光层108包含未掺杂的n型InxGa(1-x)N。在其它实施例中，发光层108可包含例如AlxInyGa(1-x-y)N的其它适当的材料。另外，发光层108可为包含多重阱层(例如为InGaN)和阻障层(例如为GaN)交错排列的多重量子阱结构。再者，发光层108的形成方式可包含金属有机物化学气相沉积法(metalorganicchmicalvapordeposition，MOCVD)、分子束外延法(molecularbeamepitaxy，MBE)、氢化物气相外延法(hydridevaporphaseepitaxy，HVPE)、液相外延法(liquidphaseepitaxy，LPE)、或其它适当的化学气相沉积法方式。
如图2所示，保护层116设置于半导体层106、发光层108、半导体层110、一部分的导电垫112、及一部分的导电垫114的侧边上。保护层116设置于出光光线路径上，并且有改变出光光型或是改善出光效率的效果。在一些实施例，保护层116的材料可为透明材料或金属。
如图2所示，导电垫112邻接于半导体层110，且导电垫114邻接于半导体层106。导电垫112和导电垫114的材料可包含银、铜、铝、钼、钨、金、铬、镍、铂、钛、铱、铑、铟、铋、上述的合金、上述的组合、或其它导电性佳的金属材料。
参阅图3A-3F，图3A-3F为根据本公开的一些实施例的形成显示装置100A的制程各阶段的剖面示意图。如图3A所示，提供转移头120。转移头120可包含透明基板、金属基板、或石墨基板，透明基板可例如为玻璃基板、陶瓷基板、塑胶基板、蓝宝石基板、或其它任何适合的透明材料所组成的基板。转移头120可作为承载基板，其用来作为暂时设置发光单元的基板，在后续的制程，发光单元会从转移头120上移除。
首先，先将设置在半导体基板102上至少一发光单元104转移到转移头120上。在一些实施例，转移头120借由粘胶层122而使得发光单元104贴附在转移头120上。如图3A所示，粘胶层122形成在转移头120上。在一些实施例，粘胶层122的材料可包含光学透明胶(OpticalClearAdhesive，OCA)、光学透明树脂(OpticalClearResin，OCR)、或其他合适的透明粘着材料，且不限于此。在此实施例，粘胶层122的材料借由喷涂印刷(inkjetprinting)制程而形成在转移头120上。在另一些实施例，粘胶层122为包含硅的粘着材料。
如图3A所示，接合垫118形成在发光单元104的远离粘胶层122的表面上。接合垫118设置来使发光单元104与其他的电路元件或者是含有电路元件的基板连接。接合垫118的材料可包含银、铜、铝、钼、钨、金、铬、镍、铂、钛、铱、铑、铟、铋、上述的合金、上述的组合或其它导电性佳的金属材料。如图3A所示，在转移头120上的相邻的两个发光单元104的间距为P2。在一些实施例，间距P2例如为相邻两个发光单元104上对应的接合垫118之间的距离。
参阅图4，图4为根据本公开的一些实施例的转移头120与设置在转移头120上的发光单元104的上视图。在一些实施例，如图4所示，在第一方向(例如X方向)，相邻的两个发光单元104的间距为P2。并且，在与第一方向垂直的第二方向(例如Y方向)，相邻的两个发光单元104的间距亦为P2。可在本公开的实施例作各种变化及调整。在一些实施例，第一方向上的相邻的两个发光单元104的间距不等于第二方向上的相邻的两个发光单元104的间距。在一些实施例中，第一方向可不同于第二方向。第一方向也可不垂直第二方向。
参阅图3B，提供基板124。基板124是显示装置中用来设置发光单元104的背板。在一些实施例，基板124例如为玻璃基板、陶瓷基板、塑胶基板、蓝宝石基板、或其他适合的材料。在一些实施例，基板124的正面是用来设置发光单元104的表面。在一些实施例，半导体元件层(未绘示)形成在基板124的背面。半导体元件层可包含集成电路，集成电路例如为微处理器、存储元件、及/或其它元件。集成电路也可包含不同的被动、有源元件、及导线，被动及有源元件可例如为薄膜晶体管(thinfilmtransistor)、薄膜电阻器(thin-filmresistor)、其它类型电容器例如，金属-绝缘体-金属电容(metal-insulator-metalcapacitor，MIMCAP)、电感、二极管、金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductorfield-effecttransistors，MOSFETs)、互补式MOS晶体管、双载子结晶体管(bipolarjunctiontransistors，BJTs)、横向扩散型MOS晶体管、高功率MOS晶体管、或其它类型的晶体管。
在一些实施例，如图3B所示，间隔层126及接合垫128形成在基板124上。间隔层126是设置来定义显示装置的像素的边界，间隔层126具有多个开口。接合垫128设置在上述开口中以在后续的制程与发光单元104上的接合垫118接合。
在一些实施例，间隔层126包含绝缘材料，例如光阻。在一些实施例，在基板124上涂布一层光阻层，并借由光刻及蚀刻制程图案化光阻层，以形成间隔层126。光阻层被移除的部分形成开口。光刻制程包含光阻涂布(例如旋转涂布)、软烤、光罩对位、曝光、曝后烤、将光阻显影、冲洗、干燥(例如硬烤)、其它合适的制程或前述的组合。另外，光刻制程可由其它适当的方法，例如无遮罩光刻、电子束写入(electron-beamwriting)及离子束写入(ion-beamwriting)进行或取代。蚀刻制程包含干蚀刻、湿蚀刻或其它蚀刻方法，且不限于此。在一些实施例中，可利用沉积制程形成绝缘材料层(未绘示)，再使用上述光刻及蚀刻制程将绝缘材料层图案化成间隔层126。沉积制程包含化学气相沉积法(CVD)、溅镀法、电阻加热蒸镀法、电子束蒸镀法、或其它任何适合的沉积方式形成，且不限于此。可在本公开的实施例作各种变化及调整。在一些实施例，并未形成间隔层126。
接合垫128可为低熔点的合金材料。在一些实施例，接合垫128为熔点小于300℃的共晶材料，例如为锡铟镍合金、锡铟合金、锡锌合金、锡银合金、金铟合金、金锡合金、或其他适合的材料。在一些实施例，接合垫128可为多层堆叠结构，例如：锡/铟/镍结构、铜/镍/金结构、或铜/镍/钯/金等结构。
此外，如图3B所示，接合垫128与被间隔层126开的另一个对应的接合垫128之间的距离为间距P3。在一些实施例，间距P3是显示装置上相邻的两个像素或子像素之间的间距。在一些实施例，间距P2大约等于间距P3。
接着，在一些实施例，如图3C所示，将转移头120放置在加热板130上，并对加热板130进行加热制程134。在进行加热制程134的期间，转移头120的温度由T1上升至T2。在一些实施例，T1为起始温度，例如为室温。T2为后续进行接合制程时，转移头120的温度。在进行加热制程134前，转移头120的温度为T1时，相邻的两个发光单元104的距离为间距P2。在进行加热制程134后，转移头120受热膨胀。当转移头120的温度为T2时，相邻的两个发光单元104的距离变大为间距P2’。
另外，在一些实施例，如图3C所示，将基板124放置在加热板132上，并对加热板132进行加热制程136。在进行加热制程136的期间，基板124的温度由T1上升至T3。在一些实施例，T3为后续进行接合制程时，基板124的温度。在进行加热制程136前，基板124的温度为T1时，相邻的两个间隔层126的距离为间距P3。在进行加热制程136后，基板124受热膨胀。当基板124的温度为T3时，相邻的两个间隔层126的距离变大为间距P3’。
在一些实施例，当转移头120的材料和基板124的材料不同时，转移头120的热膨胀系数和基板124的热膨胀系数不同。因此，进行接合制程时，需要使转移头120的温度T2和基板124的温度T3不同，使间距P2’大致上等于间距P3’或使间距P2’与间距P3’的差值介于裕度内。若在进行接合制程时，转移头120和基板124的温度为一样时，有可能因为间距P2’与间距P3’的差值较大，而导致发光单元104上的接合垫118与基板124上的接合垫128无法对齐。
在一些实施例，如图3D所示，进行接合制程，将发光单元104上的接合垫118与基板124上的接合垫128对齐。在一些实施例，在进行接合制程的期间，持续进行加热制程134及加热制程136，使转移头120的温度维持在T2，基板124的温度维持在T3。在一些实施例，为了避免发光单元104上的接合垫118与基板124上的接合垫128无法对齐，在接合制程时，转移头120及基板124满足下述式(1)：
Figure BDA0004078388350000121
其中，式(1)为绝对值，A(T)为转移头120的热膨胀系数(单位为1/温度)相对于温度的函数，E(T)为基板124的热膨胀系数(单位为1/温度)相对于温度的函数。在一些实施例中，A(T)及E(T)为线性热膨胀系数(1/℃)。在一些实施例中，其中
Figure BDA0004078388350000122
在一些实施例，当选定T2及T3而满足上述式(1)时，即使转移头120的热膨胀系数和基板124的热膨胀系数不同，发光单元104上的接合垫118与基板124上的接合垫128依然可以对齐。
在一些实施例，如图3E所示，进行接合制程后，发光单元104借由接合垫118与接合垫128而接合至基板124。此外，当发光单元104接合至基板124后，移除转移头120、加热板130及加热板132。在此实施例，转移头120及基板124的材料不同。在某些实施例中，转移头120及基板124的材料可相同。借由在接合制程时，选择温度T2和T3使得发光单元104上的接合垫118与基板124上的接合垫128不产生错位，借此提升显示装置的良率。在一些实施例中，会重复进行上述图3A至图3E的流程，以将半导体基板102上其他的发光单元104接合至基板124。
在一些实施例，如图3F所示，将发光单元104接合至基板124后，在间隔层126的开口内填入填充物138，并且将设有遮光层142、滤光层144及量子阱薄膜146的保护层148借由粘着层140而与基板124贴合，形成显示装置100A。
在一些实施例，填充物138的材料可包含硅胶(silicone)、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或其他适合的材料。粘着层140用来接合基板124与保护层148。粘着层140的材料可包含光学透明胶、光学透明树脂或其他合适的透明粘着材料。
在一些实施例，保护层148为显示装置100A的外层表面，其可用来作为保护层。保护层148可为玻璃基板、陶瓷基板、塑胶基板或其它任何适合的透明基板。在一些实施例，如图3F所示，保护层148上表面为平坦的表面。可在本公开的实施例作各种变化及调整。在一些实施例，保护层148不是平面结构，而是具有弯曲的形状(未绘示)。在一些实施例，保护层148的外观由剖面上观察可以是υ型、ω型、Ω型、ν型、σ型或ο型。此弯曲表面具有一局部区域的最高点，例如脊点或顶点，以及一局部区域的最低点，例如鞍点或凹点。
在一些实施例，保护层148不是平面结构，而是弯曲的结构(未绘示)。在一些实施例，保护层148的外观由剖面上观察可以是υ型、ω型、Ω型、ν型、σ型或ο型。此弯曲表面具有一局部区域的最高点，例如脊点或顶点，以及一局部区域的最低点，例如鞍点或凹点。
遮光层142与基板124上相应的间隔层126对齐。遮光层142是用以遮蔽显示装置100A并非用来显示颜色的区域或元件。遮光层142可以是光固化型油墨、热固化型油墨或其他可遮光的材质，以单层、多层或复合的方式所构成，但遮光的材质并不限定于此，而遮光层142的颜色可为任何不易透光颜色，例如白色、黑色、灰色、红色、绿色、蓝色、金色、银色、或其他颜色其中之一、或前述的组合，但并不限定于此。另外，遮光层142可借由网版印刷(screenprinting)、喷墨(inkjet)印刷、转印(transferprinting)、或其他适合的方法而形成。
遮光层142可包含多个遮光部。量子阱薄膜146形成在相邻的两个遮光部之间，且位于保护层148上，量子阱薄膜146的材料可包含混掺量子点(quantumdot)的有机层或无机层，此量子点是为成分包含有锌、镉、硒、硫、或其组合的纳米三维结构。此量子点的粒径约为1纳米(nm)-10纳米。借由调整量子点的粒径，可改变发光单元104发出的光经激发后所产生的光的频谱。例如，混掺有第一粒径的量子点的量子阱薄膜146被激发后会产生绿光，混掺有第二粒径的量子点的量子阱薄膜146被激发后会产生红光，混掺有第三粒径的量子点的量子阱薄膜146被激发后会产生蓝光。在一些实施例中，两个遮光部之间可不设置量子阱薄膜146，而改设置透明层。
如图3F所示，滤光层144形成在量子阱薄膜146上，使得量子阱薄膜146位于滤光层144与保护层148之间。量子阱薄膜146可包含蓝色滤光膜、红色滤光膜、绿色滤光膜或上述组合。
参阅图5A-5D，图5A-5D为根据本公开的一些实施例的形成基板400A的制程各阶段的剖面示意图。首先，如图5A所示，提供转移头150。转移头150可例如为玻璃基板、陶瓷基板、塑胶基板、其它任何适合的透明或非透明基板，但不限于此，转移头150也可为不透明的基板，例如金属基板、或石墨基板。将遮罩152设置在转移头150上，如图5A所示，遮罩152具有多个开口153。转移头150对应到开口153的位置是之后用来形成粘胶层的地方。
之后，如图5B所示，将粘着材料154涂布至遮罩152上。在一些实施例，粘着材料154包含硅、或由硅组成。粘着材料154可借由喷涂印刷制程而形成在遮罩152上。
之后，在一些实施例，如图5C所示，借由刷板156使一部分的粘着材料154填入开口153，使得粘着材料154滴落至转移头150的表面上，另一部分的粘着材料154’则留在遮罩152上。粘着材料154滴落至转移头150的表面上的部分形成至少一粘胶图案158a，此至少一粘胶图案158a组成粘胶层。在一些实施例，形成粘胶图案158a于转移头150上之后，借由照射紫外光或近红外光，或借由加热使粘胶图案158a硬化。
在一些实施例，如图5C所示，粘胶图案158a的上表面为平面。在另一些实施例，粘胶图案158a的上表面至少一部分为弧形。在一些实施例，如图5C所示，粘胶图案158a的剖面为矩形。在另一些实施例，粘胶图案158a的剖面为圆形、椭圆形或其他形状。
之后，在一些实施例，如图5D所示，移除遮罩152及刷板156，而形成基板400A。在一些实施例，粘胶图案158a的宽度介于约30微米至约60微米的范围间，例如45微米。举例来说，宽度为在平行转移头150的平面上所能量测到的最大长度。粘胶图案158a的高度介于约5微米至约15微米的范围间。在一些实施例中，在形成粘胶图案158a前，可使粘着材料154形成一平坦层于转移头150上，再依上述步骤形成粘胶图案158a于平坦层上。
参阅图6A-6D，图6A-6D为根据本公开的一些实施例的形成基板400B的制程各阶段的剖面示意图。在一些实施例，如图6A所示，先在转移头150上形成多个间隔图案162，上述间隔图案162可视为一间隔层。如图6A所示，相邻两个间隔图案162之间具有开口161。在一些实施例中，间隔层(间隔图案162)为相连的网状结构，具有多个开口161。间隔图案162也能以彼此分离的方式排列。在一些实施例，间隔图案162包含绝缘材料，例如光阻。在一些实施例，在转移头150上涂布一层光阻层，并借由光刻及蚀刻制程，图案化光阻层，以形成间隔图案162。
在一些实施例，如图6B所示，将遮罩152设置在转移头150上，如图6B所示，遮罩152具有多个开口153。开口153与开口161重叠，且遮罩152覆盖间隔图案162。之后，如图6B所示，将粘着材料154涂布至遮罩152上。在一些实施例，粘着材料154包含硅、或由硅组成。粘着材料154可借由喷涂印刷制程而形成在遮罩152上。
之后，在一些实施例，如图6C所示，借由刷板156使一部分的粘着材料154滴落至转移头150的表面上，另一部分的粘着材料154’则残留在遮罩152上。滴落至转移头150的表面上的部分形成粘胶图案158b，粘胶图案158b组成粘胶层。在一些实施例，形成粘胶图案158b于转移头150上之后，借由照射紫外光或近红外光，或借由加热使粘胶图案158b硬化。在一些实施例，如图6C所示，粘胶图案158b的至少一部分为弧形，且形成在相邻的两个间隔图案162之间，被间隔图案162围绕。
之后，在一些实施例，如图6D所示，移除遮罩152及刷板156，而形成基板400B。在一些实施例，粘胶图案158b的宽度介于约30微米至约70微米的范围间，例如50微米。在一些实施例，粘胶图案158b的高度介于约5微米至约15微米的范围间，例如10微米。在一些实施例，如图6D所示，粘胶图案158b的高度大于间隔图案162的高度。可在本公开的实施例作各种变化及调整。在一些实施例，粘胶图案158b的高度小于间隔图案162的高度。
参阅图7A-7D，图7A-7D为根据本公开的一些实施例的形成基板400C的制程各阶段的剖面示意图。在一些实施例，如图7A所示，提供基板164。在一些实施例，基板164为硅晶圆或玻璃。如图7A所示，基板164具有多个凹陷165。在一些实施例，涂布一层光阻层(未绘示)于基板164上，再借由光刻制程来图案化光阻层，并露出一部分的基板164。之后，再进行蚀刻制程以移除基板164未被光阻层覆盖的部分，而形成凹陷165。之后，再移除光阻层。在一些实施例，凹陷165的深度介于约5微米至约15微米的范围间，例如约10微米。
在一些实施例，如图7B所示，将粘胶层166涂布在基板164上，并填入凹陷165以形成凸出物166a。粘胶层166包含凸出物166a及底层166b，凸出物166a配置于底层166b上。在一些实施例，粘胶层166的底层166b的厚度D介于约60微米至约600微米的范围间，例如150微米、或300微米。在一些实施例，粘胶层166包含硅、或由硅组成。粘胶层166可借由喷涂印刷制程而形成在基板164上。
在一些实施例，如图7C所示，将转移头150设置在粘胶层166未形成凸出物166a的表面上，以覆盖粘胶层166。之后，借由照射紫外光或近红外光，或借由加热使粘胶层166硬化。
在一些实施例，如图7D所示，移除基板164，以形成基板400C。如图7D所示，凸出物166a由粘胶层166的表面凸出。在一些实施例，凸出物166a的高度T介于约5微米至约15微米的范围间，例如约10微米。在一些实施例，凸出物166a可用来粘接发光单元。
参阅图8A-8E，图8A-8E为根据本公开的一些实施例的形成显示装置100B的制程各阶段的剖面示意图。如图8A所示，提供转移头170。在一些实施例，转移头170为晶圆，例如为蓝宝石基板，其由氧化铝及形成在氧化铝上方的氮化镓组成。值得注意的是，图8A所示的转移头170仅为示例，本发明并不以此为限。转移头170上可形成其他元件，例如粘着图案或粘胶层。
如图8A所示，多个发光单元172配置于转移头170上。在一些实施例，发光单元172的结构可与如图2所示的发光单元104相同或相似。此外，如图8A所示，接合垫174形成在发光单元172上。接合垫174设置来使发光单元172与其他的电路元件或者是含有电路元件的基板连接。接合垫174的材料可包含银、铜、铝、钼、钨、金、铬、镍、铂、钛、铱、铑、铟、铋、上述的合金、上述的组合或其它导电性佳的金属材料。如图8A所示，支撑层176形成在转移头170的表面上，并且覆盖发光单元172的外表面及部分的接合垫174的侧壁。支撑层176是设置来在后续进行接合制程时，避免发光单元172的半导体层因高温而破裂。
在一些实施例，参阅图8B，借由拾取装置178，将转移头170及形成在转移头170上的发光单元172转移至拾取装置178上。如图8B所示，拾取装置178包含接合柄180，其用来固定台架182及设置在台架182上的元件。台架182可例如为石英或其他适合的材料。如图8B所示，台架182具有多个开口E露出转移头170。在一些实施例，借由使空间184成为真空的状态使转移头170贴附至拾取装置178。此外，如图8B所示，多个微透镜186设置在空间184上，且微透镜186的设置处个别与发光单元172对应。另外，拾取装置178包含对准记号188，其用来在后续的接合制程，使形成在发光单元172上的接合垫174能接合在正确的位置上。
如图8C所示，提供基板190。在一些实施例，基板190是显示装置中用来设置发光单元172的背板。在一些实施例，基板190例如为玻璃基板、陶瓷基板、塑胶基板、蓝宝石基板或其他适合的材料。在一些实施例，基板190的正面是用来设置发光单元172的表面。在一些实施例，半导体元件层(未绘示)形成在基板190的背面。半导体元件层可包含集成电路，集成电路例如为微处理器、存储元件及/或其它元件。在一些实施例中，集成电路包含薄膜晶体管、导线、及/或其他元件。另外，在一些实施例，接合垫192形成在基板190上，接合垫192可为低熔点的合金材料。在一些实施例，接合垫192为熔点小于300℃的共晶材料，例如为锡铟镍合金、锡铟合金、锡锌合金、锡银合金、金铟合金、金锡合金或其他适合的材料。在一些实施例，接合垫192可为多层堆叠结构，例如：锡/铟/镍结构、铜/镍/金结构或铜/镍/钯/金等结构。此外，基板190包含对准记号194，其用来在后续的接合制程中，借由对齐对准记号194与对准记号188，使形成在发光单元172上的接合垫174能与对应的接合垫192接合。
在一些实施例，如图8D所示，进行接合制程，借由对齐对准记号194与对准记号188，使发光单元172上的接合垫174能与对应的接合垫192接合。在一些实施例，接合制程包含激光剥除(laserliftoff,LLO)制程或其他适合的制程。在一些实施例，在进行接合制程的期间，将光线196a及光线196b照射至至少一微透镜186’上。如图8D所示，与微透镜186’对应的发光单元172’上的接合垫174与接合垫192因受热而形成合金198。如图8D所示，未被照射光的发光单元172上的接合垫174未与接合垫192形成合金。在一些实施例，光线196a及光线196b为KrF248纳米的准分子激光或其他适合的激光光源。在一些实施例，光线196a及光线196b可同时照射至微透镜186’。在一些实施例，光线196a及光线196b可在不同的步骤照射至微透镜186’。在一实施例中，微透镜186’的功能为光学调制，虽然附图未绘示，但该领域中具有通常知识者可理解各微透镜186’可由一个或多个透镜组成。
在一些实施例，如图8E所示，从基板190上移除拾取装置178，形成显示装置100B。如图8E所示，发光单元172'接合至基板190，而发光单元172并未接合至基板190。借由选择性地将光照射至一部分的发光单元172’，可以达成选择性地将发光单元172’从转移头170转移至基板190上。
参阅图9A-9B，图9A-9B为根据本公开的一些实施例的形成显示装置100C的制程各阶段的剖面示意图。在一些实施例，如图9A所示，在进行接合制程前，形成一层覆盖层200来覆盖基板190的上表面、接合垫192及对准记号194。在一些实施例，覆盖层200为绝缘膜(Non-ConductiveFilm，NCF)、异向性导电膜(AnisotropicConductiveFilm，ACF)或其他材料。覆盖层200可借由涂布制程、喷墨印刷或其他方法形成。覆盖层200可在后续进行接合制程时，借由光或热而硬化，使得发光单元172’能更容易与基板190上的接合垫192接合，使接合垫174与接合垫192形成合金198。在一些实施例，覆盖层200会被图案化，其覆盖接合垫192的上表面及侧壁，并未覆盖基板190的全部的上表面。
接下来，在一些实施例，进行接合制程，选择性地将光照射至一部分的发光单元172’上。之后，移除拾取装置178及覆盖层200，形成如图9B所示的结构而形成显示装置100C。在一些实施例中，部分的覆盖层200会被保留于显示装置100C中。在一些实施例，从图9A至图9B所示的制程与图8C至图8E相同或相似，在此不再重复叙述。
参阅图10A-10C，图10A-10C为根据本公开的一些实施例的形成显示装置100D的制程各阶段的剖面示意图。如图10A所示，提供加热板300a。如图10A所示，加热板300a包含隔热部302及导热部304。在一些实施例，隔热部302包含隔热材料，导热部304包含热传导材料。隔热部302的材料可包含玻璃、塑胶或其他隔热材料。导热部304的材料可包含银、铜、铝、钼、钨、金、铬、镍、铂、钛、铱、铑、铟、铋、上述的合金、上述的组合或其它热传导性佳的金属材料。
如图10A所示，将基板306放置在加热板300a上。在一些实施例，基板306是显示装置中用来设置发光单元312的背板。在一些实施例，基板306的正面是用来设置发光单元312的表面。在一些实施例，半导体元件层(未绘示)形成在基板306的背面。半导体元件层可包含集成电路，集成电路例如为微处理器、存储元件及/或其它元件。在一些实施例中，集成电路包含薄膜晶体管、导线、及/或其他元件。值得注意的是，图10A所示的基板306仅为示例，基板306亦可包含其他的元件，本发明不以此为限。在一些实施例，基板306包含区域A及区域B。如图10A所示，区域A位于导热部304的上方，区域B位于隔热部302的上方，且隔热部302相邻或环绕导热部304。
如图10A所示，将转移头308及设置在转移头308上的发光单元312设置在基板306上。转移头308可包含透明基板、金属基板、或石墨基板，透明基板可例如为玻璃基板、陶瓷基板、塑胶基板、蓝宝石基板或其它任何适合的透明材料所组成的基板。转移头308可作为承载基板，在后续制程发光单元312会从转移头308上移除。
如图10A所示，在一些实施例中，发光单元312借由粘胶层310而使得发光单元312贴附在转移头308上。在一些实施例，粘胶层310的材料可包含光学透明胶、光学透明树脂或其他合适的透明粘着材料，且不限于此。在另一些实施例，粘胶层310为由硅组成的粘着材料。在此实施例，粘胶层310借由喷涂印刷(inkjetprinting)制程而形成在转移头308上。在某些实施例中，发光单元312也可以借由其他拾取(pick-up)机制吸附或贴附于转移头308上，例如静电、磁性、或真空吸附，但不限于此。
如图10A所示，接合垫314形成于发光单元312上，且发光单元312借由接合垫314而接合至基板306。接合垫314设置来使发光单元312与基板306连接。接合垫314的材料可包含银、铜、铝、钼、钨、金、铬、镍、铂、钛、铱、铑、锡、铟、铋、上述的合金、上述的组合或其它导电性佳的金属材料。
在一些实施例，发光单元312设置在基板306的区域A上。亦即，发光单元312设置在导热部304的正上方。在一些实施例，进行加热制程，使发光单元312与基板306接合。在加热制程的期间，导热部304的温度介于约50℃至约400℃的范围间，例如200℃、或300℃。隔热部302的温度介于约20℃至约100℃的范围间。在一些实施例，进行加热制程的期间，基板306的区域A被加热，区域B则未被加热。在一些实施例，进行加热制程的期间，区域A的温度大于区域B的温度，例如区域A的温度与区域B的温度之间的差异介于50℃至350℃之间，例如100℃或200℃。在一些实施例中，转移头308在加热制程的期间也会升温，与导热部304一起进行加热。转移头308在加热制程的期间的温度介于约100℃至约400℃，例如200℃、或300℃。
在一些实施例，如图10B所示，借由移动或旋转基板306，使已经接合至基板306上的发光单元312’移动至隔热部302的正上方。接下来，将未接合至基板306上的发光单元312放置在基板306的区域A上。接着，进行加热制程，如图10B所示，已经接合至基板306上的发光单元312’并未被加热。因此，可避免发光单元312’因重复加热而从基板306上脱落。
在一些实施例，如图10C所示，将发光单元312’从转移头308转移至基板306上之后，移除加热板300a。据此，形成显示装置100D。借由上述方法，可减少已经接合至基板306上的发光单元312’因重复加热而从基板306上脱落。借此增加形成显示装置的良率。
参阅图11，图11为根据本公开的一些实施例的加热板300b的剖面示意图。在一些实施例，如图11所示，加热板300b包含缓冲层316。缓冲层316覆盖隔热部302的上表面，且覆盖导热部304一部分的侧壁。在一些实施例，缓冲层316的材料为隔热材料，隔热材料包含硅、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,PET)、环氧树脂(epoxy)、或其组合。在一些实施例，隔热材料的导热系数介于0.03～0.17(W/mK)。借由设置缓冲层316，可增加隔热的效果，避免已经接合至基板上的发光单元因重复加热从基板上脱落。
参阅图12-13，图12为根据本公开的一些实施例的加热板300c的剖面示意图，图13为根据本公开的一些实施例的如图12所示的加热板300c的上视图。在一些实施例，如图12所示，加热板300c包含多个导热部304，且每一个导热部304被隔热部302隔开。如图13所示，导热部304被隔热部302所围绕。在一些实施例，隔热部302的宽度W小于发光单元312’之间的间距F。借由设置多个导热部304，可减少将发光单元312接合至基板306上的时间。
虽然本公开的实施例及其优点已公开如上，但应该了解的是，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰。此外，本公开的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何所属技术领域中具有通常知识者可从本公开一些实施例的揭示内容中理解现行或未来所发展出的制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本公开一些实施例使用。因此，本公开的保护范围包括上述制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一权利要求构成个别的实施例，且本公开的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。

Claims (11)

1.一种制造元件基板的方法，包括：
提供多个元件；
提供一基板；
将该多个元件转移至一转移头上；以及
借由一接合制程，将位于该转移头上的至少一个该多个元件接合至该基板，
其中进行该接合制程时，该转移头及该基板满足下式：
Figure FDA0004078388330000011
其中，A(T)为该转移头的热膨胀系数，
E(T)为该基板的热膨胀系数，
T1为室温，
T2为该转移头进行该接合制程时的温度，
T3为该基板进行该接合制程时的温度。
2.如权利要求1所述的方法，更包括形成一间隔层与一接合垫于该基板上，其中该接合垫设置于该间隔层的开口中。
3.如权利要求1所述的方法，其中进行该接合制程时，该转移头及该基板满足下式：
Figure FDA0004078388330000012
4.一种显示装置，包括如权利要求1所述的方法所制造的元件基板。
5.如权利要求4所述的显示装置，更包括一保护层、一滤光层、一遮光层、一量子井薄膜、以及一粘着层，其中该滤光层、该遮光层与该量子井薄膜设置于该保护层上，且该保护层借由该粘着层而与该基板贴合。
6.一种半导体装置，包括如权利要求1所述的方法所制造的元件基板。
7.一种制造元件基板的方法，包括：
提供多个元件；
提供一基板；
将该多个元件转移至一转移头上；以及
借由一接合制程，将位于该转移头上的至少一个该多个元件接合至该基板，
其中，在进行该接合制程的期间，加热该基板的一第一区域，该第一区域对应接合至该基板的该至少一个该多个元件；
其中，该基板更包括邻近该第一区域的一第二区域，在进行该接合制程的期间，该第一区域与该第二区域的温度差异介于50℃至350℃。
8.一种制造元件基板的方法，包括：
提供多个元件；
提供一基板；
形成一接合垫于该基板上；
形成一异向性导电膜于该基板上以覆盖该接合垫；
将该多个元件转移至一转移头上；以及
借由一接合制程，将位于该转移头上的至少一个该多个元件接合至该接合垫；
其中，形成该异向性导电膜于该基板上是在进行该接合制程之前。
9.如权利要求8所述的方法，其中该接合垫为一多层堆叠结构。
10.如权利要求8所述的方法，其中该接合制程包括将一激光照射至该至少一个该多个元件，使得位于该转移头上的经该激光照射的该至少一个该多个元件接合至该基板。
11.如权利要求10所述的方法，其中该转移头更包括多个透镜，该激光经由至少一个该多个透镜照射至该至少一个该多个元件。
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