JP2021071595A - マイクロledディスプレイの製造方法およびマイクロledディスプレイ - Google Patents
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Abstract
Description
上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第2電極側が上記第1電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている複数の半導体チップと液体とを含有する液滴状の半導体チップインクを、一方の主面に下部電極を有する実装基板の上記下部電極上に設けられたチップ結合部に供給する工程と、
上記半導体チップインクを乾燥させ、上記複数の半導体チップを、上記第2電極側を上記チップ結合部に向けて上記チップ結合部にランダム配置で結合し、上記第2電極と上記下部電極とを互いに電気的に接続する工程と、
上記複数の半導体チップの上層として、幹線部と当該幹線部から分岐した複数の支線部とを有する上部電極を少なくとも一つの上記半導体チップの上記第1電極と上記上部電極の上記支線部とが互いに電気的に接続されるように形成する工程と、
を有する半導体チップ集積装置の製造方法である。
一方の主面に下部電極を有する実装基板と、
上記下部電極上に設けられたチップ結合部と、
上記チップ結合部にランダム配置で結合した、上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第2電極側が上記第1電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成された複数の半導体チップと、
上記複数の半導体チップの上層の、幹線部と当該幹線部から分岐した複数の支線部とを有する上部電極とを有し、
上記半導体チップは、上記第2電極側を上記チップ結合部に向けて上記チップ結合部に結合し、上記第2電極と上記下部電極とが互いに電気的に接続され、少なくとも一つの上記半導体チップの上記第1電極と上記上部電極の上記支線部とが互いに電気的に接続されている半導体チップ集積装置である。
上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第2電極側が上記第1電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている複数の半導体チップと、上面および下面にp側電極およびn側電極を有し、p側電極側およびn側電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている複数のツェナーダイオードおよび/または複数の低融点金属粒子と液体とを含有する半導体チップインクである。
上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第2電極側が上記第1電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている複数の半導体チップと、上面および下面にp側電極およびn側電極を有し、p側電極側およびn側電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている複数のツェナーダイオードおよび/または複数の低融点金属粒子と液体とを含有する半導体チップインクを収容する少なくとも一つのインク室と、
上記インク室に設けられた吐出ノズルと、
上記インク室に設けられた、上記吐出ノズルから上記半導体チップインクを吐出するための吐出機構とを有する半導体チップインク吐出装置である。
がある場合、上部電極の幹線部から延びた複数の支線部のうち、異常チップが接続された支線部を幹線部から切り離すことにより容易に修復可能であり、リペア作業の簡略化と製品の高歩留化を実現することができる。この方法によれば、例えば発光ダイオードディスプレイなどの場合、1つの半導体チップの大きさを極微細化して一画素につき複数配置することにより、画素中に不良チップが混入した場合でも一部の支線部の切り離しにより、残りの支線部に接続された半導体チップは使用することが可能であるため、不要となる材料(半導体チップ) の損失も低減させることができ、リペア構造導入に伴う材料費の上昇が抑えられるという利点も存在する。
第1の実施の形態によるマイクロLED集積装置は実装基板上に垂直型マイクロLEDチップを多数実装することにより製造するが、最初にまず、上面および下面にp側電極およびn側電極を有する垂直型マイクロLEDチップ、この垂直型マイクロLEDチップを含有する半導体チップインク、この半導体チップインクの吐出に用いる半導体チップインク吐出装置および実装基板について説明する。
(1)垂直型マイクロLEDチップ
垂直型マイクロLEDチップの製造方法について説明する。この垂直型マイクロLEDチップは、p側電極側がn側電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されたものである。
図6に示すように、容器100中において垂直型マイクロLEDチップ40を液体50に分散させて半導体チップインク200を作製する。半導体チップインク200には、必要に応じて垂直型マイクロLEDチップ40に加えてフィラーや界面活性剤などを含有させる。垂直型マイクロLEDチップ40のサイズが上述のように(0.1〜10μm)×(0.1〜10μm)であると半導体チップインク200中の分散性が十分に高く、半導体チップインク吐出装置の吐出ノズルからの吐出も容易に行うことができる。
図7は半導体チップインク吐出装置300を示す。
図8AおよびBはマイクロLED集積装置の製造に用いられる実装基板400を示す。ここで、図14Aは平面図、図14Bは下部電極に沿った断面図である。図14AおよびBに示すように、基板410の一方の主面に所定の形状を有する下部電極420が設けられている。基板410は剛性を有するものであってもフレキシブルなものであってもよく、また透明であっても不透明であってもよく、必要に応じて選ばれる。基板410は、例えば、Si基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板などのほか、樹脂フィルムなどであってもよい。下部電極420は、例えば、基板410の全面にスパッタリング法や真空蒸着法などにより非磁性の金属膜を形成した後、この金属膜をリソグラフィーおよびエッチングにより所定形状にパターニングすることにより形成することができる。金属膜としては、非磁性の金属からなるもの、例えば、Ti/Al/Ti/Au/Ti積層膜が用いられるが、Cu(あるいはCu合金)/Au/Ti積層膜を用いてもよい。Ti/Al/Ti/Au/Ti積層膜を構成する膜の厚さは、例えば、下から順に5〜10nm、300〜1000nm、50nm、5〜100nm、50nmである。図示は省略するが、下部電極410上にはチップ結合部421が設けられている。チップ結合部421は1回路ユニットが形成される領域である。
以上のことを前提としてマイクロLED集積装置の製造方法について説明する。
図12Cおよび図13あるいは図15AおよびBに示すように、このマイクロLED集積装置は、一方の主面に下部電極420を有する実装基板400と、下部電極420上に設けられたチップ結合部421と、チップ結合部421にランダム配置で結合した、上面および下面にn側電極21およびp側電極17を有し、p側電極17側がn側電極21側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成された複数の垂直型マイクロLEDチップ40と、これらの垂直型マイクロLEDチップ40の上層の、上部電極幹線部431とこの上部電極幹線部431から分岐した複数の支線部、すなわち透明電極432とを有する上部電極430とを有する。そして、垂直型マイクロLEDチップ40は、p側電極17側をチップ結合部421に向けてこのチップ結合部421に結合し、n側電極21と上部電極430とが互いに電気的に接続され、少なくとも一つの垂直型マイクロLEDチップ40のn側電極21と上部電極430の透明電極432とが互いに電気的に接続されている。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
第2の実施の形態においては、図16に示すように、容器100中において垂直型マイクロLEDチップ40に加えてツェナーダイオード60を液体50に分散させて半導体チップインク200を作製する。ツェナーダイオード60の一例を図17に示す。図17に示すように、ツェナーダイオード60はp型層61とn型層62とからなるpn接合を有し、p型層61上にp側電極63が形成され、n型層62上にn側電極64が形成され、n側電極64上にSn膜65が形成されている。この場合、n側電極64にNi膜が含まれており、従ってツェナーダイオード60はn側電極64側がp側電極63側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている。半導体チップインク200には必要に応じて垂直型マイクロLEDチップ40およびツェナーダイオード60に加えてフィラーや界面活性剤などを含有させる。
図20に示すように、このマイクロLED集積装置は、下部電極420と上部電極430との間に垂直型マイクロLEDチップ40が接続されていることに加えて、ツェナーダイオード60が逆バイアスが印加されるように接続されていることが第1の実施の形態と異なることを除いて第1の実施の形態によるマイクロLED集積装置と同様な構成を有する。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
第3の実施の形態においては、図21に示すように、容器100中において垂直型マイクロLEDチップ40に加えてツェナーダイオード60およびAgナノ粒子70を液体50に分散させて半導体チップインク200を作製する。ただし、垂直型マイクロLEDチップ40としてはSn膜16を形成していないものを用い、ツェナーダイオード60としてはSn膜65を形成していないものを用いる。半導体チップインク200には必要に応じて垂直型マイクロLEDチップ40、ツェナーダイオード60およびAgナノ粒子70に加えてフィラーや界面活性剤などを含有させる。
このマイクロLED集積装置は、垂直型マイクロLEDチップ40およびツェナーダイオード60がAgナノ粒子70の溶融固化によりチップ結合部421に電気的および機械的に結合されていることが第1の実施の形態と異なることを除いて第1の実施の形態によるマイクロLED集積装置と同様な構成を有する。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
第4の実施の形態においては、図24に示すように、容器100中において垂直型マイクロLEDチップ40に加えてAgナノ粒子70を液体50に分散させて半導体チップインク200を作製する。ただし、垂直型マイクロLEDチップ40としてはSn膜16を形成していないものを用いる。半導体チップインク200には必要に応じて垂直型マイクロLEDチップ40およびAgナノ粒子70に加えてフィラーや界面活性剤などを含有させる。
このマイクロLED集積装置は、垂直型マイクロLEDチップ40がAgナノ粒子70の溶融固化によりチップ結合部421に電気的および機械的に結合されていることが第1の実施の形態と異なることを除いて第1の実施の形態によるマイクロLED集積装置と同様な構成を有する。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
第1の実施の形態においては、図7に示す半導体チップインク吐出装置300および磁場印加装置311を用いて半導体チップインク200の吐出およびその後の実装基板400への垂直型マイクロLEDチップ40の実装を行っているが、この第5の実施の形態においては、図27に示すような半導体チップインク吐出装置300、磁場印加装置311、312、313および加熱装置321、322を用いて半導体チップインク200の吐出およびその後の実装基板400への垂直型マイクロLEDチップ40の実装を行うことが第1の実施の形態と異なる。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
第6の実施の形態においては、垂直型マイクロLEDチップ40として図28に示すものを用いることが第1の実施の形態と異なる。図28に示すように、この垂直型マイクロLEDチップ40においては、p側電極17がITO膜により構成されていること、n側電極21がn+ 型GaN層12上に全面電極として形成されていること、n側電極21がAl/Ni/Au積層膜により形成されており、軟磁性体であるNi膜を含むこと、このn側電極21上にSn膜16が形成されていることが、第1の実施の形態で用いた垂直型マイクロLEDチップ40と異なる。この垂直型マイクロLEDチップ40は、n側電極側21がp側電極17側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されたものである。
[カラーマイクロLEDディスプレイ]
第7の実施の形態においては、パッシブマトリクス駆動方式のカラーマイクロLEDディスプレイについて説明する。
[カラーマイクロLEDディスプレイ]
第8の実施の形態においては、アクティブマトリクス駆動方式のカラーマイクロLEDディスプレイについて説明する。
Claims (12)
- 一方の主面に下部電極を有する実装基板と、
上記下部電極上に設けられたチップ結合部と、
上記チップ結合部にランダム配置で結合した、上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第2電極側が上記第1電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成された複数の半導体チップと、
上記複数の半導体チップの上層の、幹線部と当該幹線部から分岐した複数の支線部とを有する上部電極とを有し、
上記半導体チップは、上記第2電極側を上記チップ結合部に向けて上記チップ結合部に結合し、上記第2電極と上記下部電極とが互いに電気的に接続され、少なくとも一つの上記半導体チップの上記第1電極と上記上部電極の上記支線部とが互いに電気的に接続されている半導体チップ集積装置。 - 上記チップ結合部が強磁性材料を含まない請求項1記載の半導体チップ集積装置。
- 上記チップ結合部が強磁性材料を含む請求項1記載の半導体チップ集積装置。
- 上記半導体チップはチップサイズが10μm×10μm以下、厚さが10μm以下である請求項1〜3のいずれか一項記載の半導体チップ集積装置。
- 上記半導体チップは発光素子、受光素子、トランジスタ、イメージセンサー、半導体太陽電池、半導体集積回路装置または半導体センサーである請求項1〜4のいずれか一項記載の半導体チップ集積装置。
- 上記半導体チップが、上面および下面にp側電極およびn側電極を有し、上記p側電極側および上記n側電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成された発光素子チップである請求項1〜4のいずれか一項記載の半導体チップ集積装置。
- 上記半導体チップが、上面および下面にp側電極およびn側電極を有し、上記p側電極側および上記n側電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成された発光素子チップおよびツェナーダイオードであり、当該ツェナーダイオードは当該発光素子チップに対して逆バイアスになるように接続されている請求項1〜4のいずれか一項記載の半導体チップ集積装置。
- 上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第2電極側が上記第1電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている複数の半導体チップと液体とを含有する液滴状の半導体チップインクを、一方の主面に下部電極を有する実装基板の上記下部電極上に設けられたチップ結合部に供給する工程と、
上記半導体チップインクを乾燥させ、上記半導体チップを、上記第2電極側を上記チップ結合部に向けて上記チップ結合部にランダム配置で結合し、上記第2電極と上記下部電極とを互いに電気的に接続する工程と、
上記複数の半導体チップの上層として、幹線部と当該幹線部から分岐した複数の支線部とを有する上部電極を少なくとも一つの上記半導体チップの上記第1電極と上記上部電極の上記支線部とが互いに電気的に接続されるように形成する工程と、
を有する半導体チップ集積装置の製造方法。 - インクジェットプリンティング方式によりノズルの先端から上記半導体チップインクを上記チップ結合部に吐出する請求項8記載の半導体チップ集積装置の製造方法。
- 上記上部電極を形成した後、半導体チップの検査を行い、不良の半導体チップが接続された上記上部電極の上記支線部を切断して切り離す工程をさらに有する請求項8または9記載の半導体チップ集積装置の製造方法。
- 上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第2電極側が上記第1電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている複数の半導体チップと、上面および下面にp側電極およびn側電極を有し、上記p側電極側および上記n側電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている複数のツェナーダイオードおよび/または複数の低融点金属粒子と液体とを含有する半導体チップインク。
- 上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第2電極側が上記第1電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている複数の半導体チップと、上面および下面にp側電極およびn側電極を有し、上記p側電極側および上記n側電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている複数のツェナーダイオードおよび/または複数の低融点金属粒子と液体とを含有する半導体チップインクを収容する少なくとも一つのインク室と、
上記インク室に設けられた吐出ノズルと、
上記インク室に設けられた、上記吐出ノズルから上記半導体チップインクを吐出するための吐出機構とを有する半導体チップインク吐出装置。
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