KR20230093067A - 마이크로 발광어셈블리, 마이크로 발광다이오드 및 마이크로 발광다이오드 전사 방법 - Google Patents

마이크로 발광어셈블리, 마이크로 발광다이오드 및 마이크로 발광다이오드 전사 방법 Download PDF

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정 우
보치 잔
쟈-언 리
천-커 쉬
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시아먼 산안 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 캄파니 리미티드
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Abstract

기둥형 구조체를 포함하는 베이스 프레임(310); 기둥형 구조체(310)를 통해 베이스 프레임에 연결되고 기둥형 구조체(310)에 의해 지지되는 적어도 하나의 마이크로 발광다이오드를 포함하는 마이크로 발광어셈블리에 있어서, 기둥형 구조체(310)는 마이크로 발광다이오드(100)가 연결된 일단이 마이크로 발광다이오드(100) 표면의 오목홈(101) 내에 위치하고, 상기 마이크로 발광어셈블리는 전사 과정에서, 마이크로 발광다이오드(100)상의 기둥형 구조체(310)의 파단과 잔류를 감소시키거나 제거하여, 과도한 공정 잔류물로 인해 후속되는 회로기판에 대한 마이크로 발광다이오드(100)의 공정(共晶)이 영향을 받는 것을 방지한다.

Description

마이크로 발광어셈블리, 마이크로 발광다이오드 및 마이크로 발광다이오드 전사 방법{MICRO LIGHT EMITTING ASSEMBLY, MICRO LIGHT EMITTING DIODE, AND TRANSFER PRINTING METHOD FOR MICRO LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 반도체 제조 분야에 관한 것으로, 특히 마이크로 발광어셈블리, 마이크로 발광다이오드 및 마이크로 발광다이오드 전사 방법에 관한 것이다.
마이크로 발광다이오드(Micro LED)는 현재 핫한 연구 대상인 차세대 디스플레이 광원이다. 마이크로 발광다이오드 디스플레이는 전력소비가 낮고, 휘도가 높으며, 해상도 및 색채 포화도가 매우 높고, 반응속도가 빠르며, 에너지 소모가 낮고, 수명이 긴 등 장점을 가진다. 그밖에, 마이크로 발광다이오드 디스플레이의 전력소모량은 LCD의 약 10%, OLED의 약 50%이다. 마찬가지로 자체 발광하는 OLED와 비교하면, 휘도가 30배 높으며, 해상도는 1500PPI(픽셀 밀도, Pixels Per Inch)에 달할 수 있다. 마이크로 발광다이오드 디스플레이의 이러한 뚜렷한 장점들로 인해, 시중의 OLED 및 LCD를 대체하여 차세대 디스플레이가 될 수 있다. 마이크로 발광다이오드는 현재 극복해야 할 기술적인 난제가 많아, 대량으로 생산할 수 없으며, 그 중 하나의 중요한 난제는 전사 수율을 향상시키는 것이다.
예를 들면 TIANJIN SANAN OPTOELECTRONICS CO., LTD. 의 특허출원(공개번호: CN107681034A)에서 언급한 마이크로 발광다이오드 제조기술은, 열경화성 재료를 이용하여 지지 기둥을 형성하여 칩렛을 지지하고, 디바이스를 픽업 대기 상태로 하며, 당해 특허출원에서 제공되는 디바이스를 기반으로 스탬핑 방식을 통해 칩렛을 대량으로 전사한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 특허출원의 공정에서 제조된 디바이스는 플립형 마이크로 발광다이오드(100)를 대량으로 전사하는 데 사용될 수 있지만, 스탬프(200)를 이용하여 상기 디바이스에 대해 임프린팅을 진행하는 과정에서, 열경화성 재료로 제조된 지지 기둥(310)의 마이크로 발광다이오드(100)에 대한 접착력은 지지 기둥(310) 내부 자체의 파단 강도보다 크며, 지지 기둥(310)은 접착력의 외부 하중 작용으로, 응력이 지지 기둥(310) 재료의 파단 강도에 도달하여 파단이 발생한다. 상기 파단 위치는 제어하기 어렵고, 남은 지지 기둥(311)은 마이크로 발광다이오드(100) 표면에 부착되는바, 일부 상황에서, 상기 남은 지지 기둥(311)의 높이는 마이크로 발광다이오드(100) 전극의 높이보다 높고, 잔류 높이가 너무 높으면 후속되는 마이크로 발광다이오드(100)의 다이 본딩 공정을 완성할 수 없어, 다이 본딩 공정의 수율에 심각한 영향을 미친다.
본 발명은 종래 기술의 문제점에 대해 실행 가능한 해결 방안을 제공하는 것이며, 상기 방안을 통해 마이크로 발광다이오드 표면에 지지 기둥이 잔류하는 것을 크게 감소시킬 수 있다.
본 발명은,
기둥형 구조체를 포함하는 베이스 프레임과, 적어도 하나의 마이크로 발광다이오드를 포함하고,
상기 적어도 하나의 마이크로 발광다이오드는 일부 상황에서 일련의 마이크로 발광다이오드로 어레이를 구성하여 배치 가능하고, 마이크로 발광다이오드는 기둥형 구조체를 통해 베이스 프레임에 연결되고, 마이크로 발광다이오드는 기둥형 구조체에 의해 지지되며,
기둥형 구조체는 마이크로 발광다이오드가 연결된 일단이 마이크로 발광다이오드 표면의 오목홈 내에 위치하고, 기둥형 구조체의 재료는 고분자 폴리머인 마이크로 발광어셈블리를 제공한다.
본 발명에 따르면, 기둥형 구조체는 오목홈의 저부 및 측벽과 접촉하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기둥형 구조체는 원주 구조체 또는 기둥 직경이 상단에서 작고 하단에서 큰 원뿔대 구조체인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기둥형 구조체의 기둥 직경은 변화되며, 기둥형 구조체는 소면적 단면을 가지고, 상기 소면적 단면은 그 근처의 단면에 비해 더 작은 횡단면적을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 소면적 단면은 기둥형 구조체의 다른 영역에 비해 더 작은 횡단면적을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기둥형 구조체는 마이크로 발광다이오드와 이격된 일단의 기둥 직경이 마이크로 발광다이오드와 인접한 일단의 기둥 직경보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기둥형 구조체는 응력 집중 영역을 구비하거나 또는 응력 결함 영역을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기둥형 구조체와 마이크로 발광다이오드 사이에 제1 중간층을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기둥형 구조체에 대한 제1 중간층의 접합력은 마이크로 발광다이오드에 대한 기둥형 구조체의 접합력보다 크고, 질화갈륨계를 예로 들면, 기둥형 구조체에 대한 제1 중간층의 접합력은 질화갈륨에 대한 기둥형 구조체의 접합력보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기둥형 구조체와 마이크로 발광다이오드 사이에 제2 중간층을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기둥형 구조체에 대한 제2 중간층의 접착력은 기둥형 구조체 내의 분자간의 작용력보다 작은 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 제2 중간층의 표면은 공동(孔洞) 구조를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 제2 중간층은 제1 표면과 제2 표면을 구비하고, 제1 표면은 마이크로 발광다이오드에 가까운 일측에 위치하고, 제2 표면은 기둥형 구조체에 가까운 일측에 위치하고, 공동 구조는 제1 표면 및/또는 제2 표면에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 제2 중간층은 제1 중간층과의 접착성이 좋은 재료를 포함하고, 제1 중간층이 이산화규소로 제조된 PV보호층인 것을 예로 들면, 제2 중간층은 크롬 또는 티타늄을 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 제2 중간층은 희생층인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 희생층 재료는 예를 들어 포토레지스트 또는 자외선 UV 접착제와 같은 감광성 접착제인 것이 바람직하며, 이산화규소와 같이 쉽게 제거할 수 있는 재료일 수도 있다.
본 발명에 따르면, 오목홈의 깊이는 1000옹스트롬 내지 2500옹스트롬인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 오목홈의 깊이는 너무 깊은 것은 바람직하지 않으며, 너무 깊어서는 안 되며, 너무 깊으면 접착력이 너무 강해 기둥형 구조체가 쉽게 파단되므로, 1800옹스트롬 내지 2000옹스트롬인 것이 바람직하다.
상술한 마이크로 발광어셈블리는 픽업 대기 상태에 있는 디바이스이며, 상기 디바이스를 스탬핑하여 마이크로 발광어셈블리 내의 마이크로 발광다이오드를 픽업 및 전사하고,
상기 마이크로 발광다이오드는,
N측 층, P측 층과 양자 사이의 발광층을 구비하는 발광에피택셜층;
N측 층과 연결되는 N전극;
P측 층과 연결되는 P전극을 포함하고,
마이크로 발광다이오드는 서로 대응되는 제1 표면과 제2 표면을 구비하고, 제1 표면은 오목홈을 구비하고, 오목홈은 상기 기둥형 구조체와 결합하여 마이크로 발광다이오드에 지지력을 전달하는 한편 기둥형 구조체와의 접착력을 제공하기 위한 것이며, 오목홈은 제1 중간층으로 구성된다.
고분자 폴리머에 대한 제1 중간층의 접착력은 발광에피택셜층에 대한 고분자 폴리머의 접착력보다 크다.
본 발명에 따르면, 제1 중간층은 이산화규소, 산화알루미늄 또는 질화규소를 포함하고, 고분자 폴리머는 실리콘 접착제 또는 자외선 UV 접착제인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 오목홈의 깊이는 1000옹스트롬 내지 2500옹스트롬인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 오목홈의 표면은 제2 중간층을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기둥형 구조체에 대한 제2 중간층의 접착력은 기둥형 구조체 내의 분자간의 작용력보다 작은 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 제2 중간층의 표면은 공동 구조를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 제2 중간층은 제1 표면과 제2 표면을 구비하고, 제1 표면은 마이크로 발광다이오드에 가까운 일측에 위치하고, 제2 표면은 마이크로 발광다이오드와 이격된 일측에 위치하고, 공동 구조는 제1 표면 및/또는 제2 표면에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 제2 중간층은 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 제2 중간층은 희생층인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 희생층 재료는 감광성 접착제 또는 이산화규소인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 오목홈은 마이크로 발광다이오드의 비발광면 측에 위치하거나 또는 직접적으로 비출광면에 위치하는 것이 바람직하다.
오목홈과 P전극, N전극은 마이크로 발광다이오드의 동일 측에 위치하고, 오목홈 내에 고분자 폴리머가 잔류되어 있고, 고분자 폴리머의 높이는 P전극과 N전극보다 낮다.
상기 마이크로 발광어셈블리와 마이크로 발광다이오드 외에, 본 발명은 마이크로 발광다이오드를 대량 전사하기 위한 공정 방법을 추가로 공개한다. 상기 방법은,
단계 1로서, 복수의 마이크로 발광다이오드가 어레이형으로 이격 배치된 기판을 제공하고, 마이크로 발광다이오드의 표면 및 그 사이에 노출된 기판 표면에 제1 중간층을 형성하는 단계;
단계 2로서, 마이크로 발광다이오드 표면에 먼저 희생 재료를 증착한 후, 희생 재료와 제1 증간층에 오목홈을 형성하는 단계;
단계 3으로서, 희생 재료와 제1 중간층의 오목홈 내에 제2 중간층을 형성하는 단계;
단계 4로서, 제2 중간층에 지지층을 형성하는 단계;
단계 5로서, 본딩 베이스 프레임을 제공하는 단계;
단계 6으로서, 본딩 베이스 프레임과 지지층을 본딩하는 단계;
단계 7로서, 기판을 박리하여 마이크로 발광다이오드와 제1 중간층을 노출시키는 단계;
단계 8로서, 노출된 제1 중간층과 희생 재료를 순차적으로 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 단계 8 이후, 스탬프를 이용하여 접착제층과 이격된 마이크로 발광다이오드의 일면에 대해 임프린팅하고, 마이크로 발광다이오드와 접착제층을 분리하는 단계 9를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 적어도 아래와 같은 유익한 효과가 있다.
전사 과정에서, 마이크로 발광다이오드상의 기둥형 구조체의 파단 및 잔류를 감소시키거나 제거하여, 과도한 공정 잔류물로 인해 후속되는 회로 기판에 대한 마이크로 발광다이오드(100)의 공정(共晶)이 영향을 받는 것을 방지한다.
본 발명의 기타 특징 및 장점은 아래에서 상세하게 설명될 것이며, 일부 특징 및 장점은 상세한 설명을 통해 자명해지거나, 또는 본 발명을 실시함으로써 이해하게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 기타 장점은 상세한 설명, 청구 범위 및 도면에서 특정한 구조를 통해 실현될 수 있다.
도면은 본 발명에 대한 추가적인 이해를 위해 제공하며, 상세한 설명의 일부분을 구성하며, 본 발명의 실시예와 함께 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 도면의 데이터는 설명의 요약이며, 비율에 따라 그려진 것이 아니다.
도 1~도 2는 종래 기술의 개략도이다.
도 3은 실시예 1에 따른 마이크로 발광어셈블리의 개략도이다.
도 4는 실시예 2에 따른 마이크로 발광어셈블리의 개략도이다.
도 5는 실시예 3에 따른 마이크로 발광어셈블리의 개략도이다.
도 6은 실시예 4에 따른 마이크로 발광어셈블리의 개략도이다.
도 7~도 8은 실시예 4의 변형예에 따른 마이크로 발광어셈블리의 개략도이다.
도 9는 실시예 5에 따른 마이크로 발광어셈블리의 개략도이다.
도 10~도 15는 실시예 6에 따른 마이크로 발광다이오드의 전사 공정 개략도이다.
도 16~도 17은 실시예 6에서 전사된 마이크로 발광다이오드의 실물 사진이다.
도 18은 실시예 6에서 전사된 마이크로 발광다이오드의 개략도이다.
이하, 도면 및 실시예와 결합하여 본 발명의 실시 방식을 상세히 설명함으로써, 본 발명이 어떻게 기술수단을 응용하여 기술 문제를 해결하고, 기술 효과를 이루는지에 대한 과정을 보여주고자 한다. 설명해야 할 점은, 모순되지 않는 한, 본 발명의 각 실시예 및 각 실시예의 각 특징은 서로 결합될 수 있고, 결합된 기술방안은 모두 본 발명의 보호 범위 내에 있어야 한다.
이해해야 할 것은, 본 발명에서 사용한 용어는 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 이해해야 할 것은, 본 발명에서 사용된 "포함", "함유"라는 용어는, 설명되는 특징, 전체, 단계, 어셈블리 및/또는 존재를 설명하기 위한 것이고, 하나 또는 하나 이상의 다른 특징, 전체, 단계, 어셈블리 및 /또는 이들 조합의 존재 또는 증가를 배제하지 않는다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에서, 개선된 마이크로 발광어셈블리를 제공하며, 상기 마이크로 발광어셈블리는, 베이스 프레임, 적어도 하나의 발광다이오드(100), 기둥형 구조체(310)를 포함한다. 베이스 프레임은 안정화 작용을 하며, 본 실시예에서 베이스 프레임은 전체적으로 사파이어 웨이퍼(320)와 스핀 코팅된 고분자 폴리머로 구성되고, 사파이어 웨이퍼(320)는 유리와 실리콘 기판으로 대체될 수도 있으며, 고분자 폴리머는 지지층(330)으로서, 예를 들면 BCB 접착제(벤조시클로부텐)로 구성되며, 베이스 프레임은 BCB 접착제로 구성된 기둥형 구조체(310)를 포함한다. 상기 적어도 하나의 마이크로 발광다이오드(100)는 어레이형 분포를 예로 들며, 마이크로 발광다이오드(100)는 기둥형 구조체(310)를 통해 베이스 프레임에 연결되고, 마이크로 발광다이오드(100)는 기둥형 구조체(310)에 의해 지지된다. 기둥형 구조체(310)는 마이크로 발광다이오드(100)가 연결되는 일단이 마이크로 발광다이오드(100) 표면에 위치하고, 상기 표면은 바람직하게는 비출광면이다.
기둥형 구조체(310)의 기둥 직경은 변화된다. 예를 들면 기둥형 구조체(310)는 원뿔대형이며, 마이크로 발광다이오드(100)와 접촉하는 일단의 기둥 직경은 마이크로 발광다이오드(100)와 이격된 일단의 직경보다 작고, 위에서 아래로 점점 굵어진다. 이 구성은 아래와 같은 장점을 가진다. 즉, 기둥형 구조체(310)와 마이크로 발광다이오드(100)의 접촉면이 작고, 접합력과 접촉면적이 정비례하므로, 기둥형 구조체(310)가 마이크로 발광다이오드(100)를 안정하게 지지하면서 양자의 접합력이 감소되고, 위에서 아래로 점점 굵어지는 기둥형 구조체(310)는 더욱 강한 파단 강도를 구비하고, 접합력이 감소되고, 파단 강도가 증가하며, 기둥형 구조체(310)와 마이크로 발광다이오드(100)가 스탬프의 작용으로 분리될 경우의 파단 가능성을 감소시키므로, 마이크로 발광다이오드(100)의 픽업 전사 수율을 향상시킨다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에서, 개선된 마이크로 발광어셈블리를 제공하며, 상기 마이크로 발광어셈블리는, 기둥형 구조체(310)의 기둥 직경이 변화되며, 기둥형 구조체(310)는 소면적 단면을 가지고, 상기 소면적 단면은 그 근처의 단면에 비해 더 작은 횡단면적을 가진다.
구체적으로, 소면적 단면은 기둥형 구조체(310)의 다른 영역에 비해 더 작은 횡단면적을 가지고, 곡선형의 기둥형 구조체(310)를 이용한다. 이 실시예에서, 소면적 단면은 기둥형 구조체(310)의 응력 집중면(312)이며, 스탬핑에 의해 마이크로 발광어셈블리의 마이크로 발광다이오드(100)에 압력을 가하고, 압력은 마이크로 발광다이오드(100)에서 기둥형 구조체(310)로 전달되고, 기둥형 구조체(310)는 응력 집중면(312)에서 파단되므로, 파단 위치를 제어할 수 있으며, 응력 집중면(312)의 중심 위치의 높이는 전극의 높이보다 낮게 설계될 수 있어, 파단 후의 기둥형 구조체(310)가 전극의 높이보다 낮도록 보장하고, 후속되는 공정 본딩 공정에서 남은 기둥형 구조체(311)가 전극의 공정을 간섭하지 않도록 보장한다.
제2 실시예의 변형예에서, 기둥형 구조체(310)에 응력 결함 영역을 설계하고, 응력 결함 영역은 기둥형 구조체(310)의 파단면의 제어 가능성을 구현한다. 예를 들면 기둥형 구조체(310)에 다공성 구조를 설계하고, 응력 결함 영역의 중심 위치의 높이는 전극의 높이보다 낮게 설계하여, 파단 후 남은 기둥형 구조체(311)가 전극의 높이보다 낮도록 보장하고, 남은 기둥형 구조체(311)가 후속되는 공정(共晶) 본딩 공정에서 전극의 공정을 간섭하지 않도록 보장할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에서, 마이크로 발광다이오드(100)와 기둥형 구조체(310) 사이에 제1 중간층(110)이 추가되고, 제1 중간층(110)은 적어도 이행 작용을 겸한다. 마이크로 발광다이오드(100)는 대량 전사 공정에서 에칭이 불가피하며, 에칭의 화학적 반응은 기포를 생성하며, 기포는 마이크로 발광다이오드(100)에 대해 충격력을 발생시킨다. 질화갈륨계 마이크로 발광다이오드를 예로 들면, 통상의 경우, 질화갈륨과 고분자 폴리머는 접착성이 좋지 않으므로, 기둥형 구조체와 마이크로 발광다이오드 사이의 접합을 충분히 보장해야 하는바, 제1 중간층(110)은 마이크로 발광다이오드(100)와 기둥형 구조체(310)가 충분한 접합력을 가지도록 보장하고, 접합력을 통해 안정하게 지지한다. 본 실시예의 제1 중간층(110)은 이산화규소, 산화알루미늄 또는 질화규소를 포함하고, 고분자 폴리머는 벤조시클로부텐, 실리콘 접착제 또는 자외선 UV 접착제를 포함하며, 질화갈륨에 비해 제1 중간층(110)은 고분자 폴리머와의 접착성이 더 우수하다.
본 발명의 제4 실시예에서, 마이크로 발광다이오드(100)와 기둥형 구조체(310) 사이에 제2 중간층(120)이 추가되고, 제2 중간층(120)은 예를 들어 희생층이다. 즉, 마이크로 발광다이오드(100)와 기둥형 구조체(310) 사이에 희생층이 추가되고, 전사 과정에서 일부 또는 전체 희생층을 제거함으로써, 마이크로 발광다이오드(100)와 기둥형 구조체(310)의 분리를 구현한다. 선택적 제거 공정은 마이크로 발광다이오드(100)가 분리된 후 기둥형 구조체가 남지 않도록 보장하는 데 도움을 주며, 전사된 마이크로 발광다이오드(100) 표면에는 일부 희생층 재료만 남아있거나 또는 전혀 잔류물이 없게 된다. 본 실시예에서, 희생층 재료는 예를 들면 포토레지스트 또는 자외선 UV 접착제와 같은 감광성 접착제이며, 이산화규소와 같이 쉽게 제거할 수 있는 재료일 수도 있다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에서, 스탬프(200)를 이용하여 마이크로 발광다이오드(100)를 전사할 경우, 스탬프(200)는 먼저 마이크로 발광다이오드(100)를 아래로 누르고 압력에 의해 접착을 발생시키고, 접착에 의해 발생한 흡인력을 이용하여 마이크로발광다이오드(100)를 위로 들어올린다. 여기서 상기 흡인력은 예를 들면 반데르발스힘이다. 본 실시예에서, 기둥형 구조체(310)에 대한 제2 중간층(120)의 접착력은 기둥형 구조체(310) 내의 분자간의 작용력보다 작아야 한다. 그러면 제2 중간층(120)과 기둥형 구조체(310)가 분리될 때, 기둥형 구조체(310)의 내부가 분리 시의 과도한 장력으로 인해 파단되지 않도록 보장할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제4 실시예의 제1 변형예에서, 제2 중간층(120)의 표면은 공동 구조(121)를 구비하고, 상기 공동 구조(121)는 제2 중간층(120)과 기둥형 구조체(310)의 접촉 면적을 감소시키므로, 제2 중간층(120)과 기둥형 구조체(310)의 분리 곤란도를 줄인다. 구체적으로, 제2 중간층(120)은 제1 표면과 제2 표면을 구비하고, 제1 표면은 상부 표면으로, 마이크로 발광다이오드에 가까운 일측에 위치하며, 제2 표면은 하부 표면으로, 기둥형 구조체에 가까운 일측에 위치하며, 공동 구조체(121)는 제1 표면 및/또는 제2 표면에 위치한다.
본 실시예와 유사한 설계에 따르면, 발광에피택셜층으로부터 멀어진 측의 제1 중간층(110)의 표면에 다공성 표면을 설계할 수 있고, 다공성 표면은 기둥형 구조체(310)와 연결하기 위한 것으로, 이 역시 제1 중간층(110)과 기둥형 구조체(310)의 접합력을 감소시키는 작용을 한다.
도 8을 참조하면, 제4 실시예의 제2 변형예에서, 마이크로 발광어셈블리는 제1 중간층(110)을 포함할 뿐만 아니라 제2 중간층(120)도 포함하며, 제2 중간층(120)은 제1 중간층(110)과의 접착성이 우수한 재료를 포함한다. 제1 중간층(110)이 이산화규소로 제조된 PV 보호층인 것을 예로 들면, 제2 중간층(120)은 크롬 또는 티타늄을 선택하고, 제2 중간층(120)과 고분자 폴리머의 접착성은 제1 중간층(110)과 고분자 폴리머의 접착성보다 낮으므로, 기둥형 구조체(310)는 제2 중간층(120)과 비교적 쉽게 분리되고, 분리 과정에서, 기둥형 구조체(310)는 파단이 발생하지 않고, 분리 후의 마이크로 발광다이오드(100)에는 잔류된 고분자 폴리머가 확인되지 않았다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에서, 고분자 폴리머가 잔류되지 않는 것을 전제로 공정을 간소화하기 위해, 본 실시예는 마이크로 발광다이오드(100)에 오목홈(101)을 형성한다. 오목홈(101)은 기둥형 구조체(310)를 수용하고 지지력을 전달하기 위한 것이고, 기둥형 구조체(310)는 오목홈(101)의 저부 및 측벽과 접촉한다.
본 실시예의 구체적인 공정 단계는 다음 단계를 포함한다.
도 10을 참조하면,
단계 1: 성장 기판(130)을 제공하고, 성장 기판(130)은 포토 마스크를 이용한 에칭을 통해, 어레이형으로 이격 배치된 복수의 마이크로 발광다이오드(100)를 형성한다. 본 실시예의 마이크로 발광다이오드(100)는 플립칩형 구조를 이용하고, 마이크로 발광다이오드(100)의 표면 및 그 사이에서 노출된 성장 기판(130)의 표면에 제1 중간층(110)을 형성하고, 제1 중간층(110)은 PV 보호층이며, 재료는 이산화규소, 산화알루미늄 또는 질화규소를 포함한다.
단계 2: 마이크로 발광다이오드(100) 표면에 먼저 희생 재료(140)를 증착한 후, 희생 재료(140)와 제1 중간층(110)에 오목홈(101)을 형성하며, 제1 중간층(110)의 오목홈(101)의 깊이는 1000옹스트롬 내지 25000옹스트롬이다. 오목홈(101)의 깊이는 너무 깊은 것은 바람직하지 않으며, 너무 깊어서는 안 되며, 너무 깊으면 접착력이 너무 강해 기둥형 구조체(310)가 쉽게 파단된다. 실험 결과에 따르면 가장 적합한 깊이는 1800옹스트롬 내지 2000옹스트롬이다.
단계 3: 희생 재료(140)와 제1 중간층(110) 중의 오목홈(101) 내에 제2 중간층(120)을 형성한다. 상기 제2 중간층(120)은 비교적 얇다. 도면에는 희생 재료(140)상의 제2 중간층(120)이 도시되지 않았으며, 오목홈 내의 제2 중간층(120)의 두께는 적당히 확대되었다. 제2 중간층(120)은 크롬 또는 티타늄이다.
도 11을 참조하면,
단계 4: 제2 중간층(120)상에 지지층(330)으로서의 접착제층을 형성한다. 접착제층은 예를 들면 고분자 폴리머를 이용하고, 본 실시예는 BCB 접착제, 자외선 감광성 접착제 또는 포토레지스트를 선택할 수 있다. 일부 상황에서, 지지층(330)은 금, 은, 니켈 또는 주석과 같은 금속을 선택할 수도 있으며, 지지층(330)의 접착제층은 오목홈을 채워, 기둥형 구조체(310)를 형성한다.
단계 5: 본딩 베이스 프레임을 제공한다. 본딩 베이스 프레임의 본딩되는 측에도 접착제층이 스핀 코팅되고, 본딩 베이스 프레임은 예를 들면 사파이어, 실리콘 또는 유리 웨이퍼를 이용한다.
단계 6: 본딩 베이스 프레임과 제2 중간층(120)의 지지층(220)은 접착제층을 통해 본딩된다.
도 12를 참조하면,
단계 7: 성장 기판(130)을 박리하되, 예를 들면 레이저 박리 공정을 이용하며, 기판을 제거하여 마이크로 발광다이오드(100)와 제1 중간층(110)을 노출시킨다.
도 13과 도 14를 참조하면,
단계 8: 노출된 제1 중간층(110), 희생 재료(140) 및 그 위의 제2 중간층(120)을 순차적으로 제거하여, 마이크로 발광다이오드(100)가 기둥형 구조체(310)에 독립적으로 지지되도록 하고, 오목홈(101) 내의 제2 중간층(120)의 적어도 일부를 잔류시킨다. 상기 잔류된 제2 중간층(120)은 기둥형 구조체(310)와 오목홈(101) 내에 위치하므로, 제거 과정에서 잔류되어, 본 실시예의 마이크로 발광어셈블리를 구성한다.
도 15를 참조하면,
단계 9: 스탬프(200)를 이용하여 접착제층과 이격된 마이크로 발광다이오드(100)의 일면에 대해 임프린팅하고, 마이크로 발광다이오드와 접착제층을 분리한다. 즉 마이크로 발광다이오드(100)와 기둥형 구조체(310)를 분리하여 마이크로 발광다이오드(100)를 픽업한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 오목홈(101) 내의 제2 중간층(120)의 높이는 마이크로 발광다이오드의 P전극(102)과 N전극(103)의 높이보다 낮다. 오목홈(101) 내에 제2 중간층(120)이 설치되므로, 기둥형 구조체(310)와 제1 중간층(110)이 쉽게 분리하며, 기본적으로 기둥형 구조체(310)가 파단되지 않는다.
도 18을 참조하면, 실시예 5에 따라 제조된 마이크로 발광다이오드(100)는 N측 층, P측 층과 양자 사이의 발광층을 구비하는 발광에피택셜층(비핵심요소이므로 도면에 도시하지 않음); P측 층과 전기적으로 연결되는 P전극(102); N측 층과 전기적으로 연결되는 N전극(103)을 포함하고, 마이크로 발광다이오드(100)는 서로 대응되는 제1 표면과 제2 표면을 구비하고, 제1 표면은 오목홈(101)을 구비한다. 오목홈(101)은 기둥형 구조체(310)와 도킹하기 위한 것이며, 기둥형 구조체(310)는 오목홈(101) 내에서 마이크로 발광다이오드(100)를 지지한다. 플립칩 발광다이오드(100)를 예로 들면, 오목홈(101)과 2개의 전극은 동일면에 위치하고, 오목홈(101)은 마이크로 발광다이오드(100)의 하부 표면에 위치한다. 즉 오목홈(101)은 출광면에 위치하지 않으며, 이로써 출광효율의 감소를 방지한다.
오목홈(101)은 제1 중간층(110)으로 구성되고, 상대적으로 발광에피택셜층으로 직접 구성되며, 제1 중간층(110)은 충분한 접합력을 가진다. 또한, 고분자 폴리머에 대한 제1 중간층(110)의 접합력은 발광에피택셜층에 대한 고분자 폴리머의 접합력보다 크다. 오목홈(101)의 개구는 발광에피택셜층으로부터 멀어질수록 점차 커진다.
제1 중간층(110)은 이산화규소, 산화알루미늄 또는 질화규소를 포함하고, 고분자 폴리머는 벤조시클로부텐, 실리콘 접착제 또는 자외선 UV 접착제를 포함한다. 오목홈(101)의 홈 내에 제2 중간층(120)이 구비되고, 고분자 폴리머에 대한 제2 중간층(120)의 접착력은 고분자 폴리머 내의 분자간의 작용력보다 작다. 제2 중간층(120)의 재료는 크롬 또는 티타늄을 포함한다. 오목홈(101) 내에 고분자 폴리머가 잔류된다면, 잔류된 고분자 폴리머의 높이도 P전극(10)과 N전극(103)보다 높지 않다.
이상은 단지 본 발명의 바람직한 실시형태일 뿐이다. 지적해야 할 것은, 본 분야의 통상의 기술자는 본 발명의 원리를 벗어나지 않으면서 일부 개량과 수정을 진행할 수도 있으며, 이러한 개량과 수정도 본 발명의 보호 범위 내에 속한다는 점이다.
100: 마이크로 발광다이오드
101: 오목홈
102: P전극
103: N전극
110: 제1 중간층
120: 제2 중간층
121: 공동 구조
130: 성장 기판
140: 희생 재료
200: 스탬프
310: 지지 기둥/기둥형 구조체
311: 남은 지지 기둥/남은 기둥형 구조체
312: 응력 집중면
320: 사파이어 웨이퍼
330: 지지층

Claims (10)

  1. 마이크로 발광어셈블리로서,
    기둥형 구조체를 포함하는 베이스 프레임;
    상기 기둥형 구조체를 통해 상기 베이스 프레임에 연결되고, 상기 기둥형 구조체에 의해 지지되는 적어도 하나의 마이크로 발광다이오드; 및
    상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 표면에 형성되고, 상기 기둥형 구조체와 상기 적어도 하나의 마이크로 발광 다이오드 사이에 설치되고, 오목홈이 형성되어 있는 제1 중간층을 포함하고,
    상기 기둥형 구조체의 상기 제1 중간층과 연결된 일단이 상기 오목홈 내에 위치하는,
    마이크로 발광어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 중간층과 상기 기둥형 구조체 사이에 설치되고, 상기 오목홈 내에 위치하는 제2 중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 발광어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 중간층은 크롬 또는 티타늄인, 마이크로 발광어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기둥형 구조체는 고분자 폴리머 또는 금속에서 선택되는, 마이크로 발광어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오목홈의 깊이는 1000옹스트롬 내지 2500옹스트롬인, 마이크로 발광어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기둥형 구조체는 상기 오목홈의 저부 및 측벽과 접촉하는, 마이크로 발광어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기둥형 구조체에 대한 제1 중간층의 접합력은 상기 적어도 하나의 마이크로 발광다이오드에 대한 상기 기둥형 구조체의 접합력보다 큰 것을 특징으로 하는, 마이크로 발광어셈블리.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 기둥형 구조체에 대한 제2 중간층의 접합력은 상기 기둥형 구조체 내의 분자간 작용력보다 작은, 마이크로 발광어셈블리.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제2 중간층의 표면은 공동(孔洞) 구조를 구비하는, 마이크로 발광어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 중간층은 제1 표면과 제2 표면을 구비하고, 상기 제1 표면은 상기 적어도 하나의 마이크로 발광다이오드에 가까운 일측에 위치하고, 상기 제2 표면은 상기 기둥형 구조체에 가까운 일측에 위치하고, 상기 공동 구조는 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면의 어느 하나 이상에 위치하는, 마이크로 발광어셈블리.
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