JP2021531647A - マイクロ発光デバイス、マイクロ発光ダイオード及びマイクロ発光ダイオードの転写方法 - Google Patents

マイクロ発光デバイス、マイクロ発光ダイオード及びマイクロ発光ダイオードの転写方法 Download PDF

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Abstract

マイクロ発光デバイスであって、柱状構造(３１０)を有するベースフレームと、柱状構造(３１０)によりベースフレームと接続し、柱状構造(３１０)により支持される少なくとも１つのマイクロ発光ダイオード(１００)と、を有し、柱状構造(３１０)のマイクロ発光ダイオード(１００)に接続される一端はマイクロ発光ダイオード(１００)の表面にある凹部(１０１)内に位置することにより、該マイクロ発光デバイスは転写の過程において、マイクロ発光ダイオード(１００)における柱状構造(３１０)の破断や残留を減らし、もしくは無くすことにより、加工残留物がマイクロ発光ダイオード(１００)の回路基板へのダイボンドに影響することを回避する。【選択図】図１３

Description

本発明は半導体を製造する分野に関し、特に、マイクロ発光デバイス、マイクロ発光ダイオード、及びマイクロ発光ダイオードの転写方法に関する。
マイクロ発光ダイオード（Ｍｉｃｒｏ ＬＥＤ）は現下注目を受けて研究されている次世代表示装置の光源である。マイクロ発光ダイオード表示装置は、低電力消費、高輝度、超高解像度、超高彩度、高レスポンス速度、低エネルギー消費、そして長寿命といった利点を有する。この他、マイクロ発光ダイオード表示装置の電力消費量は液晶表示装置（ＬＣＤ）の１０％もしくは有機発光ダイオード表示装置（ＯＬＥＤ）の５０％である。そして同じく自発光のＯＬＥＤと比べ、その輝度は３０倍も高い上、解像度は１５００ＰＰＩ（画素密度Ｐｉｘｅｌｓ Ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）にも達っする。マイクロ発光ダイオード表示装置のこれら明らかなアドバンテージは、現在のＯＬＥＤやＬＣＤに取って代わって次世代の表示装置となるのが有望である。マイクロ発光ダイオードは現在量産に漕ぎ着けていないが、それはいまだに数多くの技術的難点を克服する必要があるからであり、その１つの重要な難点は、いかに転写の歩留まりを上げるかにある。
例えば、天津三安光電有限公司による特許出願（公開番号：ＣＮ１０７６８１０３４Ａ）において言及されているマイクロ発光製作技術は、熱可塑性材料を利用して支持柱を製作してチップレットを支持することにより、素子をピックアップ待ち状態にし、そして該技術により提供される素子は基本的にはパンチングスタンパー方式でプレスプリントにより大規模にチップレットを転写する。
図１と図２を参照するに、該従来の加工方法により作成される素子はフリップチップ式マイクロ発光ダイオード１００に対してマストランスファーを行うことができるが、しかしパンチングスタンパー２００を利用して該素子に対してパンチングする過程において、熱可塑性材料により作成された保持柱３１０のマイクロ発光ダイオード１００に対する接着力が保持柱３１０の内部の自身の破壊強度より強いので、保持柱３１０は接着力による外力の負荷を受けて、応力が保持柱３１０の材料の破壊強度に到達して断裂が生じる。該断裂がどこで生じるか特定することは難しく、残った保持柱３１１がマイクロ発光ダイオード１００の表面に附着して、場合によって該残った保持柱３１１の高さがマイクロ発光ダイオード１００の電極の高さより高くなり、そして残留の高さが高すぎると後続のマイクロ発光ダイオード１００のダイボンド加工が実行できなくなり、ダイボンドの歩留まりに著しく影響する。
中国特許出願公開第１０７６８１０３４Ａ号明細書
本発明は従来技術の問題点に対して可及的解決案を提供し、これによりマイクロ発光ダイオードの表面における保持柱の残留を大幅に減少することができる。
本発明は、
柱状構造を有するベースフレームと、
場合によっては一連のマイクロ発光ダイオードによりアレイに配列される少なくとも１つのマイクロ発光ダイオードと、を有し、
マイクロ発光ダイオードは柱状構造によりベースフレームと接続し、マイクロ発光ダイオードは柱状構造により支持され、
柱状構造のマイクロ発光ダイオードに接続される一端はマイクロ発光ダイオードの表面にある凹部内に位置し、柱状構造の材料は高分子ポリマーであることを特徴とするマイクロ発光デバイスを提供する。
本発明によると、柱状構造は凹部の底部及び側壁に接触することが好ましい。
本発明によると、柱状構造は円柱構造もしくは柱径が上端で狭く、下端で広い突起する台状構造であることが好ましい。
本発明によると、柱状構造は柱径が変化するものであり、柱状構造は小面積断面を有し、該断面はその付近の断面と比べてより小さい横断面積を有することが好ましい。
本発明によると、小面積断面は柱状構造の他のエリアと比べてより小さい横断面積を有することが好ましい。
本発明によると、柱状構造のマイクロ発光ダイオードから離れた一端の柱径は、マイクロ発光ダイオードに接近する一端の柱径より大であることが好ましい。
本発明によると、柱状構造は応力集中エリアを有すること、もしくは応力欠陥エリアが存在することが好ましい。
本発明によると、柱状構造とマイクロ発光ダイオードとの間に第１の中間層を有することが好ましい。
本発明によると、第１の中間層の柱状構造に対する接着力は柱状構造のマイクロ発光ダイオードに対する接着力より大であることが好ましく、窒化ガリウム基を例として、第１の中間層の柱状構造に対する接着力は柱状構造の窒化ガリウムに対する接着力より大である。
本発明によると、柱状構造とマイクロ発光ダイオードとの間に第２の中間層を有することが好ましい。
本発明によると、第２の中間層の柱状構造に対する接着力は柱状構造内の分子間力より小であることが好ましい。
本発明によると、第２の中間層の表面に孔構造が存在することが好ましい。
本発明によると、第２の中間層は第１の表面と第２の表面とを有し、第１の表面はマイクロ発光ダイオードに接近する一側に位置し、第２の表面は柱状構造に接近する一側に位置し、孔構造は第１の表面及び／又は第２の表面に位置することが好ましい。
本発明によると、第２の中間層は第１の中間層との接着性が比較的に高い材料を有することが好ましく、第１の中間層が二酸化ケイ素により作成されたＰＶ保護層である場合を例として、第２の中間層はクロムもしくはチタンを選択する。
本発明によると、第２の中間層は犠牲層であることが好ましい。
本発明によると、犧牲層の材料は例えば、フォトレジスト材料もしくは紫外線硬化樹脂材料などの感光性材料もしくは二酸化ケイ素など取り除きやすい材料であることが好ましい。
本発明によると、凹部の深さは１０００オングストローム〜２５００オングストロームの範囲内にあることが好ましい。
本発明によると、凹部の深さは深すぎるとよろしからず、深すぎてはならず、深すぎると接着力が強すぎるようになって柱状構造の折れに繋がりやすいので、１８００オングストローム〜２０００オングストロームの範囲内にあることが好ましい。
上記マイクロ発光デバイスはピックアップ待ち状態にある素子であり、該素子に対してパンチングスタンパー方式によるプレスプリントを実行してマイクロ発光デバイス内のマイクロ発光ダイオードをピックアップして転写し、該マイクロ発光ダイオードは、
Ｎ側層とＰ側層と両者の間にある発光層を有する発光エピタキシャル層と、
Ｎ側層に接続するＮ電極と、
Ｐ側層に接続するＰ電極とを有し、
マイクロ発光ダイオードは互いに対応する第１の表面と第２の表面とを有し、第１の表面は凹部を有し、該凹部は上記柱状構造に対応してマイクロ発光ダイオードに対してサポート力を与えると共に、柱状構造との接着力をも提供するために用いられるものであり、該凹部は第１の中間層により構成される。
第１の中間層の高分子ポリマーに対する接着力は、高分子ポリマーの発光エピタキシャル層に対する接着力より大である。
本発明によると、第１の中間層は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、もしくは窒化ケイ素を含み、高分子ポリマーはシリコン樹脂もしくは紫外線硬化樹脂であることが好ましい。
本発明によると、凹部の深さは１０００オングストローム〜２５００オングストロームの範囲内にあることが好ましい。
本発明によると、凹部の表面に第２の中間層を有することが好ましい。
本発明によると、第２の中間層の柱状構造に対する接着力が柱状構造内の分子間力より小であることが好ましい。
本発明によると、第２の中間層の表面に孔構造が存在することが好ましい。
本発明によると、第２の中間層は第１の表面と第２の表面とを有し、第１の表面はマイクロ発光ダイオードに接近する一側に位置し、第２の表面は柱状構造に接近する一側に位置し、孔構造は第１の表面及び／又は第２の表面に位置することが好ましい。
本発明によると、第２の中間層はクロムＣｒもしくはチタンＴｉを含むことが好ましい。
本発明によると、第２の中間層は犠牲層であることが好ましい。
本発明によると、犠牲層の材料は感光性材料もしくは二酸化ケイ素であることが好ましい。
本発明によると、凹部はマイクロ発光ダイオードの非発光面の一側もしくは直接に非発光面に位置することが好ましい。
凹部及びＰ電極、Ｎ電極はマイクロ発光ダイオードの同じ側に位置し、凹部内に高分子ポリマーが残留し、高分子ポリマーの高さはＰ電極及びＮ電極より低い。
上記マイクロ発光デバイスとマイクロ発光ダイオードの他に、本発明は更にマイクロ発光ダイオードのマストランスファーに用いられる工業方法を提供し、該方法には下記の工程が含まれる：
基板を提供し、基板の上に複數個のマイクロ発光ダイオードが間を空けてアレイ式に配列されており、マイクロ発光ダイオードの表面及びそれらの間に露出する基板の表面に第１の中間層を作成する工程１と、
マイクロ発光ダイオードの表面に犧牲材料を積層してから、犧牲材料と第１の中間層との上に凹部を作成する工程２と、
犧牲材料の上と第１の中間層の中の凹部内に、第２の中間層を作成する工程３と、
第２の中間層の上にサポート層を作成する工程４と、
ボンディングベースフレームを提供する工程５と、
ボンディングベースフレームとサポート層とをボンディングする工程６と、
基板を剥離させてマイクロ発光ダイオードと第１の中間層とを露出させる工程７と、
露出する第１の中間層と犧牲材料とを順番に除去する工程８と。
本発明によると工程８の後に更に、パンチングスタンパーを用いてマイクロ発光ダイオードの樹脂層から離れた一面に対してパンチしてマイクロ発光ダイオードを樹脂層から分離する工程９を更に含むことが好ましい。
本発明の有益的効果は、少なくとも、転写の過程において、マイクロ発光ダイオードにおける柱状構造の断裂部分の残留を減少もしくは無くすことにより、加工の残留物が高すぎるために後続のマイクロ発光ダイオードの回路基板への共晶ボンディングに影響を与えることを防ぐことができる。
本発明の他の特徴および利点は、以下の説明において陳述するが、一部は明細書から明白なものであり、或いは本発明を実施することにより理解される。本発明の目的及びその他の利点は、明細書、特許請求の範囲、添付の図面により特に示される構造によって実現し獲得される。
図面は本発明のより一層の理解のために供するものであり、また明細書の一部を構成するものであり、本発明の実施例と共に本発明の解釈に用いられ得るが、本発明を限定するものではない。また、図面における数値は概要を示すにすぎず、比率に応じて描かれたものではない。
従来技術の説明図。 従来技術の説明図。 実施例１のマイクロ発光デバイスの説明図。 実施例２のマイクロ発光デバイスの説明図。 実施例３のマイクロ発光デバイスの説明図。 実施例４のマイクロ発光デバイスの説明図。 実施例４のマイクロ発光デバイスの変化例の説明図。 実施例４のマイクロ発光デバイスの変化例の説明図。 実施例５のマイクロ発光デバイスの説明図。 実施例６のマイクロ発光ダイオードの転写方法の説明図。 実施例６のマイクロ発光ダイオードの転写方法の説明図。 実施例６のマイクロ発光ダイオードの転写方法の説明図。 実施例６のマイクロ発光ダイオードの転写方法の説明図。 実施例６のマイクロ発光ダイオードの転写方法の説明図。 実施例６のマイクロ発光ダイオードの転写方法の説明図。 実施例６の転写方法により得られた発光ダイオードの実物写真。 実施例６の転写方法により得られた発光ダイオードの実物写真。 実施例６の転写方法により得られた発光ダイオードの説明図。
以下、添付図面を組み合わせて、本発明の実施例について詳細に説明し、これによって本発明においてどのように技術手段を応用して技術問題を解決するかについて、及び技術効果を得る実現過程について十分に理解され実施を可能とする。なお、矛盾が起きない限り、本発明の各実施例および各実施例における各特徴を互いに組み合わせることができ、本発明に係る特許請求の範囲は以下の実施例に関する記述及び説明に制限されない。
本発明に使用される用語は、実施形態を具体的に説明することのみを目的とするものであり、本発明を限定するものではないことを理解されたい。本発明において「含む」、「包括する」、「含有する」という用語が使用されることは、述べられた特徴、全体、ステップ、操作、要素、および／またはパッケージの存在を示すために使用されることを理解すべきであり、１つまたは複数の特徴、全体、ステップ、操作、要素、パッケージ、および／またはそれらの組み合わせの存在または追加が排除されない。
図３を参照すると、本発明の第１の実施例では、改良されたマイクロ発光デバイスを提供する。該マイクロ発光デバイスは、安定作用を提供するベースフレームと、少なくとも１つのマイクロ発光ダイオード１００と、を有する。この実施例において、ベースフレームはサファイアチップ３２０とスピンコートされた高分子ポリマーとにより構成された１つの物体であり、サファイアチップ３２０としてはガラス及びケイ素基板で代用することができ、高分子ポリマーはサポート層３３０として、例えばＢＣＢ樹脂（ベンゾシクロブテン）により構成され、ベースフレームはＢＣＢ樹脂により構成された柱状構造３１０を有する。少なくとも１つのマイクロ発光ダイオード１００は、アレイ式配列を例として、マイクロ発光ダイオード１００は柱状構造３１０によりベースフレームに接続され、マイクロ発光ダイオード１００は柱状構造３１０により支持される。柱状構造３１０のマイクロ発光ダイオード１００と接続する一端はマイクロ発光ダイオード１００の表面に位置し、該表面は非発光面であることが好ましい。
柱状構造３１０は柱径が変化するものであり、例えば、柱状構造３１０はマイクロ発光ダイオード１００に接触する一端の柱径がマイクロ発光ダイオード１００から離れた一端より小で、上から下へと段々太くなる突起する台状構造である。この構造により、柱状構造３１０のマイクロ発光ダイオード１００との接触面が小さく、接着力は接触の面積と比例するので、柱状構造３１０のマイクロ発光ダイオード１００に対する安定な支持効果の発揮を確保しながらも、両者の間の接着力を下げられ、また、上から下へと段々太くなる柱状構造３１０はより強い破壊強度を有するようになることから、接着力を下げると共に、破壊強度を増して柱状構造３１０とマイクロ発光ダイオード１００とがパンチングスタンパーの作用において分離する際における破断の可能性を低め、マイクロ発光ダイオード１００をピックアップして転写する歩留まりを上げることができるというアドバンテージが得られる。
図４を参照すると、本発明の第２の実施例では、改良されたマイクロ発光デバイスを提供する。該マイクロ発光デバイスの柱状構造３１０の柱径は変化するものであり、柱状構造３１０は小面積断面を有し、該断面はその付近の断面と比べてより小さい横断面積を有する。
具体的に説明すると、小面積断面は柱状構造３１０の他の部分と比べ、より小さい横断面積を有し、曲線状の柱状構造３１０が採用される。この実施例において、小面積断面は柱状構造３１０の応力集中面３１２であり、パンチングスタンパーがマイクロ発光デバイスにおけるマイクロ発光ダイオード１００に圧力を加える際、圧力はマイクロ発光ダイオード１００から柱状構造３１０に伝わり、柱状構造３１０は応力集中面３１２において断裂するので、断裂の位置を制御することを実現できる。応力集中面３１２の中心位置の高さは、電極の高さより低く設計することができ、断裂後の柱状構造１００の高さが電極の高さより低くなることが保障され、後続の共晶ボンディング加工において残った柱状構造３１１が電極の共晶に干渉しないことを確保する。
第２の実施例の一つの変形実施例において、柱状構造３１０に応力欠陥エリアを設けることにより、応力欠陥エリアは柱状構造３１０の断裂面の制御可能性を実現する。例えば、柱状構造３１０の中に多孔構造を設け、応力欠陥エリアをその中心位置の高さが電極の高さより低くなるよう設けることができ、よって断裂後に残った柱状構造３１１の高さが電極の高さより低くなることを確保し、後続の共晶ボンディング加工において残った柱状構造３１１が電極の共晶に干渉しないことを確保する。
図５を参照すると、本発明の第３の実施例において、マイクロ発光ダイオード１００と柱状構造３１０との間に第１の中間層１１０を加える。第１の中間層１１０は少なくとも移行機能を兼ね備える。マイクロ発光ダイオード１００のマストランファーではエッチングを避けることが難しく、エッチングの化学反応では気泡が発生し、気泡はマイクロ発光ダイオード１００に対して衝撃力を与える。窒化ガリウム基マイクロ発光ダイオードを例とすると、通常の状況では、窒化ガリウムと高分子ポリマーとの接着性がよくなく、従って、柱状構造とマイクロ発光ダイオードとの間の接着を十分に確保しなければならず、そして第１の中間層１１０はマイクロ発光ダイオード１００と柱状構造３１０との十分な接着力を保障するので、接着力により安定な支持を提供できる。この実施例において、第１の中間層１１０は二酸化ケイ素、酸化アルミニウムもしくは窒化ケイ素を含み、高分子ポリマーはベンゾシクロブテン、シリコン樹脂もしくは紫外線硬化樹脂を含み、窒化ガリウムと比べ、第１の中間層１１０と高分子ポリマーとはより優れた接着性を有する。
本発明の第４の実施例において、マイクロ発光ダイオード１００と柱状構造３１０との間に第２の中間層１２０を加える。第２の中間層１２０としては、例えば犧牲層であり、即ち、マイクロ発光ダイオード１００と柱状構造３１０との間に犧牲層を入れる。転写の過程において、犧牲層の一部もしくは全部を除去することにより、マイクロ発光ダイオード１００の柱状構造３１０との分離を実現し、そして選択的除去加工はマイクロ発光ダイオード１００が分離された後に柱状構造が残留しないことの保障に寄与することができ、転写により得られたマイクロ発光ダイオード１００の表面に、犧牲層材料は僅かしか残留せず、もしくは完全に残留しないことになる。この実施例において、犧牲層材料は例えばフォトレジスト樹脂もしくは紫外線硬化樹脂などの感光性材料であってもいいし、二酸化ケイ素など取り除きやすい材料であってもよい。
図６を参照すると、この実施例において、パンチングスタンパー２００がマイクロ発光ダイオード１００に対して転写を行う際、パンチングスタンパー２００はまず、マイクロ発光ダイオード１００を下に押して圧力により接着力を生じさせ、それから接着により生じる吸引力を利用してマイクロ発光ダイオード１００を上に持ち上げる。この吸引力は例えばファンデルワールス力である。本実施例において、第２の中間層１２０の柱状構造３１０に対する接着力は、柱状構造３１０内の分子間力より小でなければならず、即ち、第２の中間層１２０と柱状構造３１０とが分離する際、柱状構造３１０の内部に分離する際における引張り力が大きすぎるための斷裂が生じないことを確保する。
図７を参照すると、第４の実施例の一つの変形実施例において、第２の中間層１２０は表面に孔構造１２１を有し、該孔構造１２１により第２の中間層１２０と柱状構造３１０との接触面積が減少することにより、第２の中間層１２０を柱状構造３１０から分離しやすくする。具体的に言うと、第２の中間層１２０は第１の表面と第２の表面とを有し、第１の表面は上表面であり、マイクロ発光ダイオードに接近する一側に位置し、第２の表面は下表面であり、柱状構造に接近する一側に位置し、孔構造１２１は第１の表面及び／又は第２の表面に位置する。
この実施例に近いデザインがあり、該デザインは発光エピタキシャル層から離れた第１の中間層１１０の表面に多孔表面を設ける。多孔表面は柱状構造３１０との接続に用いられ、同じく第１の中間層１１０と柱状構造３１０との接着力を下げる効果が得られる。
図８を参照すると、第４の実施例の第２の変形実施例において、マイクロ発光デバイスは第１の中間層１１０と第２の中間層１２０とを含み、第２の中間層１２０は第１の中間層１１０との接着性が比較に高い材料を含み、第１の中間層１１０が二酸化ケイ素により作成されたＰＶ保護層である場合を例として、第２の中間層１２０はクロムもしくはチタンを選択する。第２の中間層１２０と高分子ポリマーとの接着性は第１の中間層１１０と高分子ポリマーとの接着性より低いので、柱状構造３１０は第２の中間層１２０から離れやすく、離れる過程では、柱状構造３１０に断裂が生じることなく、分離後のマイクロ発光ダイオード１００には高分子ポリマーの残留は認められない。
図９を参照すると、本発明の第５の実施例において、高分子ポリマーが殘留しないことが確保されることを前提として工程を簡単化すべく、この実施例ではマイクロ発光ダイオード１００に柱状構造３１０を受け入れると共にサポート力を伝えるための凹部１０１を作成する。柱状構造３１０は凹部１０１の底部及び側壁に接触する。
本実施例の具体的工程については、図１０を参照し、工程１では成長基板１３０を提供する。成長基板１３０はフォトリソグラフィにより間を空けてアレイ式に配列された複数のマイクロ発光ダイオード１００をエッチングする。この実施例におけるマイクロ発光ダイオード１００はフリップチップ構造を採用し、マイクロ発光ダイオード１００の表面及びその間に露出する成長基板１３０の表面に第１の中間層１１０を作成する。第１の中間層１１０はＰＶ保護層であり、その材料は二酸化ケイ素、酸化アルミニウムもしくは或者窒化ケイ素を含む。
工程２では、マイクロ発光ダイオード１００の表面に犧牲材料１４０を積層してから、犧牲材料１４０と第１の中間層１１０との上に凹部１０１を作成する。第１の中間層１１０にある凹部１０１の深さは１０００オングストローム〜２５００オングストロームの範囲内にある。凹部１０１の深さは深すぎるとよろしからず、深すぎてはならず、深すぎると接着力が強すぎるようになって柱状構造３１０の折れに繋がりやすい。実験の結果によると、もっとも好ましい深さは１８００オングストローム〜２０００オングストロームの範囲である。
工程３では、犧牲材料１４０と第１の中間層１１０とにおける凹部１０１内に第２の中間層１２０を作成する。該第２の中間層１２０は比較的に薄いため、図中では犧牲材料１４０の上にある第２の中間層１２０は示されていないと共に、凹部内にある第２の中間層１２０の厚さを多少拡大して示している。第２の中間層１２０はクロムもしくはチタンである。
図１１を参照すると、工程４では、第２の中間層１２０上に樹脂層を作成してサポート層３３０とする。樹脂層は例えば高分子ポリマーを採用し、この実施例ではＢＣＢ樹脂、紫外線感光性材料、もしくはフォトレジスト樹脂を選択することができる。場合によっては、サポート層３３０として例えば、金、インジウム、ニッケルもしくはスズといった金属を選択することもできる。サポート層３３０の樹脂層は凹部を充填して柱状構造３１０を形成する。
工程５では、ボンディングベースフレームを提供する。ボンディングベースフレームのボンディングされる一側にも樹脂層がスピンコートされ、ボンディングベースフレームとして例えばサファイア、ケイ素もしくはガラスチップを採用する。
工程６では、樹脂層によりボンディングベースフレームと第２の中間層１２０のサポート層２２０とをボンディングさせる。
図１２を参照すると、工程７では例えばレーザー剥離技術を用いて成長基板１３０を剥離させて基板を除去してマイクロ発光ダイオード１００と第１の中間層１１０とを露出させる。
図１３及び図１４を参照すると、工程８では露出する第１の中間層１１０と犧牲材料１４０とその上にある第２の中間層１２０とを順次に除去し、凹部１０１内にある第２の中間層１２０の少なくとも一部だけ残してマイクロ発光ダイオード１００を独立に柱状構造３１０の上に支持させる。この残された第２の中間層１２０は柱状構造３１０と凹部１０１の中に位置するので、除去の過程で残され、この実施例のマイクロ発光デバイスとして構成される。
図１５を参照すると、工程９ではパンチングスタンパー２００を用いてマイクロ発光ダイオード１００の樹脂層から離れた一面に対してパンチしてマイクロ発光ダイオードを樹脂層から分離し、即ち、マイクロ発光ダイオード１００と柱状構造３１０とを分離し、マイクロ発光ダイオード１００をピックアップする。
図１６及び図１７を参照すると、凹部１０１内の第２の中間層１２０の高さはマイクロ発光ダイオードのＰ電極１０２とＮ電極１０３の高さより低い。凹部１０１内の第２の中間層１２０を設けることにより、柱状構造３１０と第１の中間層１１０との分離性が確保されたので、柱状構造３１０が断裂する状況は基本的に発生しない。
図１８を参照すると、実施例５により作成されたマイクロ発光ダイオード１００は、発光エピタキシャル層を含む。発光エピタキシャル層はＮ側層とＰ側層と兩者の間にある発光層とを有するが、重要な要素ではないため図中では示されていない。Ｐ電極１０２はＰ側層と電気的接続し、Ｎ電極１０３はＮ側層と電気的接続する。マイクロ発光ダイオード１００は互いに対応する第１の表面と第２の表面とを有する。第１の表面は凹部１０１を有し、凹部１０１は柱状構造３１０との対応的接続に用いられる。柱状構造３１０は凹部１０１内においてマイクロ発光ダイオード１００に対してサポートを提供し、フリップチップマイクロ発光ダイオード１００を例とすると、凹部１０１は２つの電極と同じ面に位置し、凹部１０１はマイクロ発光ダイオード１００の下表面に位置し、即ち、光射出面には位置しないことにより、光の射出効率の低下を避ける。
凹部１０１を第１の中間層１１０で構成することは、直接に発光エピタキシャル層で構成するのと比べ、第１の中間層１１０は十分な接着力を有する。この他、第１の中間層１１０の高分子ポリマーに対する接着力は、高分子ポリマーの発光エピタキシャル層に対する接着力より大きい。凹部１０１の開口は発光エピタキシャル層から離れた一側に沿って段々に大きくなっていく。
第１の中間層１１０は二酸化ケイ素、酸化アルミニウムもしくは窒化ケイ素を含む。高分子ポリマーはベンゾシクロブテン、ケイ素樹脂もしくは紫外線硬化樹脂を含む。凹部１０１の中に第２の中間層１２０を有する。第２の中間層１２０の高分子ポリマーに対する接着力は、高分子ポリマー内の分子間力より小さい。第２の中間層１２０の材料はクロムもしくはチタンを含む。凹部１０１内に高分子ポリマーが残留する場合、残留する高分子ポリマーの高さはＰ電極１０２とＮ電極１０３より高くない。
上記したのは本発明の好ましい実施形態に過ぎず、この技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の精神および範疇に違反しない限り、上記した実施例に対して修飾または変更を実行することができる。
１００ マイクロ発光ダイオード
１０１ 凹部
１０２ Ｐ電極
１０３ Ｎ電極
１１０ 第１の中間層
１２０ 第２の中間層
１２１ 孔構造
１３０ 成長基板
１４０ 犧牲材料
２００ パンチングスタンパー
３１０ 保持柱/柱状構造
３１１ 残った保持柱/残った柱状構造
３１２ 応力集中面
３２０ サファイアチップ
３３０ サポート層

Claims (33)

  1. 柱状構造を有するベースフレームと、
    柱状構造によりベースフレームと接続し、柱状構造により支持される少なくとも１つのマイクロ発光ダイオードと、を有するマイクロ発光デバイスであって、
    柱状構造のマイクロ発光ダイオードに接続される一端はマイクロ発光ダイオードの表面にある凹部内に位置することを特徴とするマイクロ発光デバイス。
  2. 柱状構造は凹部の底部及び側壁に接触することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光デバイス。
  3. 柱状構造は円柱構造もしくは突起する台状構造であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光デバイス。
  4. 柱状構造は柱径が変化するものであり、柱状構造は小面積断面を有し、該断面はその付近の断面と比べてより小さい横断面積を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光デバイス。
  5. 小面積断面は柱状構造の他のエリアと比べてより小さい横断面積を有することを特徴とする請求項４に記載のマイクロ発光デバイス。
  6. 柱状構造のマイクロ発光ダイオードから離れた一端の柱径は、マイクロ発光ダイオードに接近する一端の柱径より大であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光デバイス。
  7. 柱状構造は応力集中エリアもしくは応力欠陥エリアを有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光デバイス。
  8. 柱状構造とマイクロ発光ダイオードとの間に第１の中間層を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光デバイス。
  9. 第１の中間層の柱状構造に対する接着力は柱状構造のマイクロ発光ダイオードに対する接着力より大であることを特徴とする請求項８に記載のマイクロ発光デバイス。
  10. 柱状構造とマイクロ発光ダイオードとの間に第２の中間層を有することを特徴とする請求項８に記載のマイクロ発光デバイス。
  11. 第２の中間層の柱状構造に対する接着力は柱状構造内の分子間力より小であることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロ発光デバイス。
  12. 第２の中間層の表面に孔構造を有することを特徴とする請求項１０に記載のマイクロ発光デバイス。
  13. 第２の中間層は第１の表面と第２の表面とを有し、第１の表面はマイクロ発光ダイオードに接近する一側に位置し、第２の表面は柱状構造に接近する一側に位置し、孔構造は第１の表面及び／又は第２の表面に位置することを特徴とする請求項１２に記載のマイクロ発光デバイス。
  14. 第２の中間層はクロムもしくはチタンを含むことを特徴とする請求項１０に記載のマイクロ発光デバイス。
  15. 第２の中間層は犠牲層を含むことを特徴とする請求項１０に記載のマイクロ発光デバイス。
  16. 犠牲層は感光性材料もしくは二酸化ケイ素を含むことを特徴とする請求項１５に記載のマイクロ発光デバイス。
  17. 凹部の深さは１０００オングストローム〜２５００オングストロームの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光デバイス。
  18. 凹部の深さは１８００オングストローム〜２０００オングストロームの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光デバイス。
  19. 柱状構造の材料は高分子ポリマーであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光デバイス。
  20. Ｎ側層とＰ側層と両者の間にある発光層とを有する発光エピタキシャル層と、
    Ｎ側層に接続するＮ電極と、
    Ｐ側層に接続するＰ電極とを有するマイクロ発光ダイオードであって、
    マイクロ発光ダイオードは互いに対応する第１の表面と第２の表面とを有し、第１の表面は凹部を有し、凹部は第１の中間層により構成されることを特徴とするマイクロ発光ダイオード。
  21. 第１の中間層の高分子ポリマーに対する接着力は、高分子ポリマーの発光エピタキシャル層に対する接着力より大であることを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ発光ダイオード。
  22. 第１の中間層は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、もしくは窒化ケイ素を含み、高分子ポリマーは、ベンゾシクロブテン、シリコン樹脂もしくは紫外線硬化樹脂を含むことを特徴とする請求項２１に記載のマイクロ発光ダイオード。
  23. 凹部の深さは１０００オングストローム〜２５００オングストロームの範囲内にあることを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ発光ダイオード。
  24. 凹部の表面に第２の中間層を有することを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ発光ダイオード。
  25. 第２の中間層の高分子ポリマーに対する接着力が高分子ポリマー内の分子間力より小であることを特徴とする請求項２４に記載のマイクロ発光ダイオード。
  26. 第２の中間層の表面に孔構造を有することを特徴とする請求項２４に記載のマイクロ発光ダイオード。
  27. 第２の中間層は第１の表面と第２の表面とを有し、第１の表面はマイクロ発光ダイオードに接近する一側に位置し、第２の表面は柱状構造に接近する一側に位置し、孔構造は第１の表面及び／又は第２の表面に位置することを特徴とする請求項２６に記載のマイクロ発光ダイオード。
  28. 第２の中間層はクロムもしくはチタンを含むことを特徴とする請求項２４に記載のマイクロ発光ダイオード。
  29. 凹部はマイクロ発光ダイオードが転写される過程において、サポート力を伝えるのに用いられることを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ発光ダイオード。
  30. 凹部はマイクロ発光ダイオードの非発光面の一側に位置することを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ発光ダイオード。
  31. 凹部及びＰ電極、Ｎ電極はマイクロ発光ダイオードの同じ側に位置し、凹部内に高分子ポリマーが残留し、残留した高分子ポリマーの高さがＰ電極及びＮ電極より低いことを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ発光ダイオード。
  32. マイクロ発光ダイオードのマストランスファーに用いられる転写方法であって、
    基板を提供し、基板の上に複數個のマイクロ発光ダイオードが間を空けてアレイ式に配列されており、マイクロ発光ダイオードの表面及びそれらの間に露出する基板の表面に第１の中間層を作成する工程１と、
    マイクロ発光ダイオードの表面に犧牲材料を積層してから、犧牲材料と第１の中間層との上に凹部を作成する工程２と、
    少なくとも第１の中間層の中の凹部内に、第２の中間層を作成する工程３と、
    第２の中間層の上にサポート層を作成する工程４と、
    ボンディングベースフレームを提供する工程５と、
    ボンディングベースフレームとサポート層とをボンディングする工程６と、
    基板を剥離させてマイクロ発光ダイオードと第１の中間層とを露出させる工程７と、
    露出する第１の中間層と犧牲材料とを順番に除去する工程８と、
    を含むことを特徴とするマイクロ発光ダイオードの転写方法。
  33. 工程８の後に更に、パンチングスタンパーを用いてマイクロ発光ダイオードのサポート層から離れた一面に対してパンチしてマイクロ発光ダイオードをサポート層から分離する工程９を含むことを特徴とする請求項３２に記載のマイクロ発光ダイオードの転写方法。
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