TW201816980A - 巨量轉移電子元件的方法 - Google Patents

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Abstract

一種巨量轉移電子元件的方法，包括以下步驟：首先，提供晶圓，此晶圓包括基板以及多個電子元件，這些電子元件以矩陣方式排列於基板的表面上。接著，將晶圓貼附於暫時性固定層。接著，切割晶圓，以使晶圓形成多個板塊。各板塊包括至少部分電子元件以及子基板。擴張暫時性固定層，以使暫時性固定層上的這些板塊隨著暫時性固定層擴張而彼此分離。接著，將這些板塊中的至少一部分選定為預定接合部分，將此預定接合部分中的每一板塊分次地轉移於承載基板，以使在預定接合部分中的這些電子元件接合於承載基板。最後，移除這些板塊的子基板。另一種巨量轉移電子元件的方法亦被提供。

Description

巨量轉移電子元件的方法
本發明是有關於一種轉移電子元件的方法，且特別是有關於一種巨量轉移微型電子元件的方法。
近年來，在發光二極體的技術領域中發展出一種將原本發光二極體的尺寸縮小至微米等級的發光二極體，而此種發光二極體被稱為微型發光二極體（Micro LED, μLED）。當微型發光二極體用於顯示技術的領域中時，每一個微型發光二極體可被當作顯示面板中的子畫素（Sub-pixel），而此種顯示面板則被稱為微型發光二極體顯示面板（Micro LED Display）。由於微型發光二極體顯示面板具有高發光效率、壽命長以及高解析度等優點，因而被視為是下一個顯示技術的主流。
然而，現今的顯示面板通常具有數以百萬計的畫素，並且微型發光二極體的元件尺寸微小而難以精準對位。因此，若將微型發光二極體經過個別地拾取後，而對位至顯示面板的背板（Backplane）上時，則其成本較高且製程時間過久。但是，若直接以大面積方式將所有的微型發光二極體轉移於背板時，則非常容易會對位不精準而導致微型發光二極體無法成功地與背板電性連接，而造成壞點（Defect Pixel）的產生，以使微型發光二極體顯示面板的製造良率下降，而使微型發光二極體顯示面板的發展受到限制。
本發明提供一種巨量轉移電子元件的方法，其可以快速且精準地轉移巨量的電子元件。
本發明的實施例提供一種巨量轉移電子元件的方法，包括以下步驟：首先，提供晶圓，此晶圓包括基板以及多個電子元件，這些電子元件以矩陣方式排列於基板的表面上。將晶圓貼附於暫時性固定層。切割晶圓，以使晶圓形成多個板塊，其中板塊包含至少部分電子元件以及子基板。擴張暫時性固定層，以使暫時性固定層上的這些板塊隨著暫時性固定層擴張而彼此分離。將這些板塊中的至少一部分選定為預定接合部分，將此預定接合部分中的每一板塊分次地轉移於承載基板或暫時性基板，以使在此預定接合部分中的這些電子元件接合於承載基板上。分次移除這些板塊中的這些子基板。
在本發明的一實施例中，在上述的切割晶圓，以使晶圓形成多個板塊的步驟中，更包括：透過雷射切割法或光化學反應法或光物理反應法以在晶圓形成多個痕跡。透過劈裂裝置沿著這些痕跡將晶圓劈裂成這些板塊。
在本發明的一實施例中，在上述的透過雷射切割法以在晶圓形成多個痕跡的步驟中，更包括：將雷射光對焦於基板的表面，以在基板的表面上形成這些痕跡。
在本發明的一實施例中，在上述的透過雷射切割法以在晶圓形成這些痕跡的步驟中，更包括：將雷射光對焦於基板的內部，以在基板的內部形成這些痕跡。
在本發明的一實施例中，上述的預定接合部分中的這些電子元件的多個電極對透過一熱壓合法分別直接接合於承載基板的多個接合電極對。
在本發明的一實施例中，上述的這些電極對與這些接合電極對的結合方式為共晶接合或焊接接合。
在本發明的一實施例中，上述的熱壓合法包括使用焊料迴流焊。
在本發明的一實施例中，在上述的分次移除該這些板塊中的這些子基板的步驟中，更包括：透過雷射剝離法、光化學反應法或光物理反應法剝離這些板塊中的這些子基板。
在本發明的一實施例中，在上述的透過雷射剝離法移除這些板塊中的這些子基板的步驟後，這些板塊中的這些電子元件暴露出多個表面，金屬生成於這些表面上。在金屬生成的步驟後，更包括：移除金屬。
在本發明的一實施例中，上述的每一板塊中的這些電子元件的數量落在1至5×106 的範圍內。
本發明的實施例提供一種巨量轉移電子元件的方法，包括以下步驟：提供承載基板，承載基板具有多個接合電極對，該些接合電極對包括多個第一接合電極對以及第二接合電極對。提供第一晶圓以及第二晶圓。第一晶圓包括第一基板以及以陣列方式排列於第一基板上的多個第一電子元件。第二晶圓包括第二基板以及以陣列方式排列於第二基板上的多個第二電子元件。這些第一電子元件投影於承載基板上的位置分別為多個第一位置，這些第一位置對應於該些第一接合電極對的位置。這些第二電子元件投影於承載基板上的位置分別為多個第二位置，這些第二位置對應於該些第二接合電極對的位置，這些第一位置不同於這些第二位置。將第一晶圓與第二晶圓分次接合於承載基板上的這些第一接合電極對以及這些第二接合電極對，以使這些第一電子元件與這些第二電子元件分別接合於承載基板。移除第一晶圓中的第一基板以及第二晶圓中的第二基板。
在本發明的一實施例中，上述的這些接合電極對更包括多個第三接合電極對。且在提供第一晶圓以及第二晶圓的步驟中，更包括：提供第三晶圓，第三晶圓包括第三基板以及以陣列方式排列於第三基板上的多個第三電子元件。這些第三電子元件投影於承載基板上的位置分別為多個第三位置，這些第三位置對應於這些第三接合電極對的位置，這些第三位置不同於這些第一位置以及這些第二位置。
在本發明的一實施例中，在上述的將第一晶圓與第二晶圓分次接合於承載基板上的這些第一接合電極對以及這些第二接合電極對的步驟後，更包括：更將第三晶圓上的這些第三電子元件接合於承載基板上的這些第三接合電極對。
在本發明的一實施例中，上述的承載基板包括正極接合電極以及負極接合電極。正極接合電極具有多個間隔排列的正極電極指部。負極接合電極具有間隔排列的多個負極電極指部。這些正極電極指部往這些負極電極指部之間的間隔延伸，這些負極電極指部往這些正極電極指部之間的間隔延伸。彼此相鄰的一正極電極指部以及一負極電極指部構成一接合電極對。
在本發明的一實施例中，上述的承載基板包括玻璃基板、矽基板、藍寶石基板或具有積體電路的基板。
在本發明的一實施例中，上述的這些電子元件為多個微型發光二極體。
在本發明的一實施例中，上述的這些電子元件為多個覆晶式或垂直式微型發光二極體。
在本發明的一實施例中，上述的每一微型發光二極體的對角線長度落在小於100微米的範圍內。
基於上述，在本發明的實施例中的巨量轉移電子元件的方法中，透過將巨量的電子元件分次地轉移至承載基板上，因此本發明實施例中的巨量轉移電子元件的方法可以快速且精準地將巨量的電子元件轉移至承載基板上，因此透過本發明的實施例的巨量轉移電子元件所製作的電子裝置的製造成本低且良率高。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本發明第一實施例中的主要步驟流程示意圖。圖2A至圖6A為本發明第一實施例中的第一種切割晶圓的方法的剖面示意圖。圖2B至圖6B分別為圖2A至圖6A的第一種切割晶圓的方法的上視示意圖。圖2C為微型發光二極體的剖面示意圖以及上視示意圖。圖2D至圖2E為不同微型發光二極體的剖面示意圖。圖7A至圖8A為本發明第一實施例中的第二種切割晶圓的方法的剖面示意圖。圖7B以及圖8B分別為圖7A以及圖8A的第二種切割晶圓的方法的上視示意圖。圖9A以及圖9B分別為本發明第一實施例中的將多個板塊分離的剖面示意圖以及上視示意圖。圖10A至圖10C為本發明第一實施例中的三種不同接合方式的剖面示意圖。圖10D為圖10A至圖10C的上視示意圖。圖11A以及圖11B分別為本發明第一實施例中移除基板的剖面示意圖以及上視示意圖。
本發明的第一、第二實施例提供一種巨量轉移電子元件的方法，且例如是涉及一種在晶圓級（Wafer-Level）巨量轉移電子元件的方法。在本發明第一、第二實施例中，對於『巨量』的定義是總共轉移電子元件的數量落在107 至5×108 個的範圍內。於以下的段落中會詳細地說明本發明第一、第二實施例的巨量轉移電子元件的方法。
請同時參照圖1、圖2A以及圖2B，步驟S100：提供一晶圓110。在本實施例中，晶圓110的大小例如是2吋晶圓或者是4吋晶圓，但本發明不以晶圓110的大小為限制。晶圓110包括基板112以及多個電子元件200。基板112具有彼此相對的第一表面S1以及第二表面S2。基板112例如是藍寶石基板（Sapphire Substrate）、氮化鎵基板（Gallium Nitride Substrate）、氮化鋁基板（Aluminum Nitride Substrate）、矽基板（Silicon Substrate）、砷化鎵基板（Gallium Arsenide Substrate）以及碳化矽基板（Silicon Carbide Substrate），但本發明並不以基板的種類為限制。在本實施例中，基板112例如是用以製造電子元件200的成長基板，且基板112具體化為藍寶石基板。這些電子元件200以矩陣方式排列於基板112的第一表面S1上。每一個電子元件200為發光元件，且例如是微型電子發光元件。具體而言，每一個電子元件200的對角線長度W例如是微米等級（Micron-Level）的大小，且每一電子元件200的對角線長度W例如是落在1微米至100微米的範圍內，其中最佳的每一電子元件200的對角線長度W落在10微米至50微米的範圍。在本實施例中，電子元件200具體化為微型發光二極體200a，且係為覆晶式（Flip-Chip Type）的微型發光二極體。換言之，本實施例的晶圓110為發光二極體晶圓（LED Wafer），且係為微型發光二極體晶圓（Micro LED Wafer）。但於其他的實施例中，電子元件200的種類也可以是其他種類的微型電子元件，且例如是垂直式微型電子元件或具有二相異極性之電極設置在不同側之微型電子元件，本發明並不以此為限制。
請參照圖2C，在本實施例中，微型發光二極體200a包括磊晶疊層210、第一電極220、第二電極230、電流分散層240以及保護層250。磊晶疊層210包括P型摻雜半導體層212、發光層214、N型摻雜半導體層216以及未刻意摻雜的半導體層218（Unintentionally doped semiconductor layer）。未刻意摻雜的半導體層218可做為低溫成核層或緩衝層。當未刻意摻雜的半導體層218做為低溫成核層時，其主要成份為氮化鎵（GaN）。當未刻意摻雜的半導體層218做為低溫成核層時，其主要成份氮化鋁（AlN）或經由非磊晶成長過程中形成的緩衝層（Buffer Layer），例如是氮化鎵GaN、氮化鋁AlN、碳化矽SiC或包含有一碳材料或碳共價鍵結之組合。發光層214位於P型摻雜半導體層212以及N型摻雜半導體層216之間。未刻意摻雜的半導體層218位於N型摻雜半導體層216與基板112之間。本實施例的微型發光二極體200a以氮化鎵系的發光二極體為例。詳言之，P型摻雜半導體層212例如是P型氮化鎵層（p-GaN）。發光層214又稱為主動層（Active Layer），且其結構例如是由多層氮化銦鎵以及多層氮化鎵交替堆疊（InGaN/GaN）而成的多重量子井結構（Multiple Quantum Well, MQW）。N型摻雜半導體層216例如是N型氮化鎵層（n-GaN）。未刻意摻雜的半導體層218例如是未刻意摻雜的氮化鎵層（u-GaN）。磊晶疊層210具有第一平台部Mes1以及第二平台部Mes2。第一平台部Mes1以及第二平台部Mes2透過磊晶疊層210中的第二型摻雜半導體層216相連。第一電極220設置於第一平台部Mes1。第二電極230設置於第二平台部Mes2。電流分散層240位於第一電極220與磊晶疊層210的P型摻雜半導體層212之間，且第一電極220透過電流分散層240與磊晶疊層210電性連接。電流分散層240例如是透明導電層（Transparent Conductive Layer），電流分散層140的材質例如是銦錫氧化物（Indium Tin Oxide，ITO）或銦鋅氧化物（Indium Zinc Oxide，IZO）或透明金屬層等透明導電材料或具反射功能的金屬材料例如是金（Au）、鎳（Ni）、鉑（Pt）、錫（Sn）、鋁（Al）、鈦（Ti） 、鋁/銅合金（Al/Cu Alloy）、錫/銀/銅合金(Sn/Ag/Cu alloy)、錫合金（Sn alloy）或其合金，但本發明並不以此為限制。第二電極230與磊晶疊層210電性連接。保護層250覆蓋磊晶疊層210的側面SS以及磊晶疊層210的部分頂面TS。保護層250的材料例如是二氧化矽（Silicon Dioxide, SiO2 ）或氮化矽（Silicon Nitride ,Si3 N4 ），或二種不同折射率材料之堆疊組合，且具有保護或反射的作用，但本發明並不以此為限制。第一電極220以及第二電極230的材料例如是金屬，但本發明並不以此為限制。
請參照圖2D以及圖2E，圖2D以及圖2E分別示出不同的微型發光二極體的態樣。圖2D的微型發光二極體200b大致類似於圖2C的微型發光二極體200a，其主要差異在於：第一電極220以及第二電極230的形狀例如是類球型的形狀。圖2E的微型發光二極體200c大致類似於圖2C的微型發光二極體200a，其主要差異在於：第一電極220覆蓋電流分散層240，換言之，電流分散層240位於第一電極220投影於磊晶疊層210的投影區域內。第一電極220暴露於外界的表面S3具有不同的水平高度，且第二電極230暴露於外界的表面S4具有不同的水平高度。至少部分的表面S3與至少部分的表面S4為同一水平面。
請同時參照圖1、圖3A以及圖3B，步驟S200：將晶圓110貼附於暫時性固定層120。詳細來說，將晶圓110以不設有微型發光二極體200a的第二表面S2貼附於暫時性固定層120，以使這些微型發光二極體200a暴露於外界。在本實施例中，暫時性固定層120例如是藍膜（Blue Tape）、白膜或透光膜（UV膜），且暫時性固定層120本身具有黏性，可使晶圓110貼附於暫時性固定層120上。
請參照圖1、圖4A以及圖4B，步驟S300：切割（Scribe）晶圓110，以使晶圓110形成多個板塊B，其中各板塊包括至少部分微型發光二極體200a以及子基板SB。具體而言，在步驟S300中更包括：透過雷射劃線法（Laser Scribing Method）或光化學反應法或光物理反應法在晶圓110或磊晶疊層210或基板112形成預切的多個痕跡M。請參照圖4A，詳細來說，透過雷射光源（未示出）將雷射光L對焦於基板112的第一表面S1，以在基板112的第一表面S1上形成這些痕跡M。換言之，第一種切割晶圓110製程例如是雷射表面切割製程。請參照圖4B，這些痕跡M中的一部分的痕跡M1在晶圓110上沿著第一方向D1延伸，而這些痕跡M中的另一部分的痕跡M2則在晶圓110上沿著與第一方向D1垂直的第二方向D2延伸。二相鄰的痕跡M1定義出板塊B在第二方向D2上的寬度。二相鄰的痕跡M2定義出板塊B在第一方向D1上的寬度。二相鄰的痕跡M1與二相鄰的痕跡M2構成板塊B的預定大小，且板塊B的形狀大體來說是矩形或方形，但本發明並不以此為限制。
請參照圖5A以及圖5B，將切割（預切）後的晶圓110翻轉至暫時性固定層120上，以使基板112的設置有這些微型發光二極體200a的第一表面S1面向暫時性固定層120，而基板112的第二表面S2暴露於外界。
請參照圖6A以及圖6B，透過劈裂裝置130沿著這些痕跡M在基板112的第二表面S2施加瞬間衝力即可將晶圓110在暫時性固定層120上劈裂成這些板塊B。劈裂裝置130具體化為劈刀（Chopper）。晶圓110經劈裂後而形成的板塊B可被視為帶有多個電子元件200的一個電子元件單元，且例如是微型發光二極體單元。在本實施例中，每一個板塊B上所帶有的微型發光二極體200a的數量例如是落在1至5×106 個的範圍內，但本發明並不以此為限制。於此，本發明第一實施例中的關於第一種切割晶圓110的方法大體上已經說明完成。
在本發明第一實施例中的第二種切割晶圓的方法大致上與第一種切割晶圓的方法相同，於以下的段落中會詳細的說明第二種切割晶圓的方法與第一種切割晶圓的方法的主要差異。
承續圖1的步驟S100以及圖2A以及圖2B，請參照圖1、圖7A以及圖7B，步驟S200：將晶圓110貼附於暫時性固定層120，詳細來說，將晶圓110以設有微型發光二極體200a的第一表面S1貼附於暫時性固定層120，以使第二表面S2朝向外界。
請參照圖1、圖8A以及圖8B，步驟S300：切割晶圓110，以使晶圓110形成多個板塊B，其中各板塊B包括至少部分微型發光二極體200a以及子基板SB。)。在本實施例中，透過雷射劃線法（Laser Scribing Method）、光化學反應法或光物理反應法在晶圓110形成預切的多個痕跡M，其與圖4A以及圖4B形成痕跡M的方法主要差異在於：透過雷射光源將雷射光L對焦於基板112的內部，以在基板112的內部形成這些痕跡M。換言之，第二種切割晶圓110製程例如是雷射內部切割製程。請參照圖8B，圖8B這些痕跡M於晶圓110上的形成方向以及板塊B的形狀大致上類似於圖4B，於此不再贅述。
承續圖8A以及圖8B的步驟，接著再透過圖6A以及圖6B的步驟，將晶圓110在暫時性固定層120上劈裂成這些板塊B。於此，本發明第一實施例中關於第二種切割晶圓110的方法大體上已經說明完成。
將晶圓110透過上述的第一種切割晶圓110的方法或第二種切割晶圓110的方法於暫時性固定層120上切割出這些板塊B後，請參照圖1、圖9A以及圖9B，步驟S400：擴張暫時性固定層120，以使暫時性固定層120上的這些板塊B隨著暫時性固定層120擴張而彼此分離。擴張暫時性固定層120的方式例如是透過擴片機（未示出），將暫時性固定層120施加張力T朝外拉撐擴張。經由此擴張步驟後，相鄰的板塊B可被分離而使兩相鄰板塊B之間具有一定的距離，以利後續將每一個板塊B一一地自暫時性固定層120上取下。
在進行擴張步驟後，接著即為將選定的板塊B接合於承載基板BS，而將板塊B接合於承載基板BS的方式主要有三者：以下先介紹第一種接合方式。
請參照圖1、圖9B、圖10A以及圖10D，步驟500：將這些板塊B中的至少一部分選定為預定接合部分PBP（如圖9B），將此預定接合部分PBP中的每一板塊B分次地轉移於承載基板BS。也就是說，板塊B可被視作是一種用以轉移微型發光二極體200a的轉移平台。承載基板BS可稱作子基座（Sub-mount）。在本實施例中，預定接合部分PBP的板塊B的數量例如是三個，於其他的實施例中，預定接合部分PBP也可以是晶圓110切割後的所形成的所有的板塊B，本發明並不以此為限制。在本實施例中，承載基板BS例如是具有積體電路的基板，且例如是用以當作顯示面板中的背板。承載基板BS包括多個接合電極BE。這些接合電極BE中的部分接合電極BE為正極接合電極PBE，而這些接合電極BE中的另一部分的接合電極BE為負極接合電極NBE。這些正極接合電極PBE以及這些負極接合電極NBE於承載基板BS上交錯排列。彼此相鄰的一正極接合電極PBE與一負極接合電極NBE構成了接合電極對BEP。在其他的實施例中，承載基板BS也可以是玻璃基板（Glass Substrate）、矽基板、藍寶石基板、互補式金屬氧化物半導體基板（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS）電路基板、薄膜電晶體（Thin Film Transistor, TFT）基板或者是其他類型的基板，承載基板BS的形式以及承載基板BS對應的電路結構可以依據不同的使用需求、設計規範以及產品定位而調整，具體而言承載基板BS對應的電路結構與每一板塊B的這些微型發光二極體200a的多個電極對（一電極對由二電極210、220所構成）分別接觸承載基板BS的多個接合電極對BEP可以依據不同的使用需求、設計規範以及產品定位而調整。
，本發明並不以此為限制。在本實施例中，步驟S500更包括以下步驟：首先，提供吸附裝置（未示出），吸附裝置具體化為吸嘴。並且，透過吸附裝置吸附預定接合部分PBP中的每一板塊B的子基板SB的第二表面S2，並使預定接合部分PBP中的每一板塊B分次地轉移於承載基板BS的多個接合電極對BEP。接著，施加壓力P於預定接合部分PBP中的每一板塊B，以使每一板塊B的這些微型發光二極體200a的多個電極對（一電極對由二電極210、220所構成）分別接觸承載基板BS的多個接合電極對BEP。接著，對這些電極對以及這些接合電極對BEP進行加壓或加熱製程（Heating Process）或以上二者之組合製程，以使此預定接合部分PBP中的每一板塊B的這些微型發光二極體200a的多個電極對分別接合於承載基板BS的多個接合電極對BEP。在本實施例中，這些微型發光二極體200a的這些電極對與承載基板BS的這些接合電極對BEP為共晶接合（Eutectic Bonding），於其他的實施例中例如是焊接接合（Solder process）。在本實施例中，微型發光二極體200a的電極對（二電極210、220）的材料是錫/銀/銅合金或包含錫材料之合金，以直接方式接合於承載基板BS的接合電極對BEP，承載基板BS上的接合電極對BEP與微型發光二極體200a的二電極210、220之間會因為內聚力的關係而拉近彼此距離而接合，而達到自動對準（Self-aligned）的效果，其中加熱製程的溫度例如是落在150度（°C）到330度的範圍內，其中較佳的加熱製程溫度例如是落在220度到320度的範圍。
以下再介紹第二種接合方式：請參照圖1、圖9B、圖10B以及圖10D，步驟S500：將這些板塊B中的至少一部分選定為預定接合部分PBP，將此預定接合部分PBP中的每一板塊B分次地轉移於承載基板BS。詳細來說，上述步驟S500更包括：首先，塗佈焊料F於承載基板BS上，焊料F例如是包含錫（Sn）材料元素。接著，透過吸附裝置（未示出）吸附預定接合部分PBP中的每一板塊B的子基板SB的第二表面S2，並使預定接合部分PBP中的每一板塊B的這些微型發光二極體200a的多個電極對分別對準於承載基板BS的這些接合電極對BEP。之後，對此預定接合部分PBP中的每一板塊B的這些微型發光二極體200a的這些電極對、這些接合電極對BEP以及焊料F進行迴流焊製程（Reflow Process）或加熱製程，以使此預定接合部分PBP中的每一板塊B的這些微型發光二極體200a的這些電極對以及承載基板BS的這些接合電極對BEP接合，其中迴流焊製程的溫度例如是落在150度到330度的範圍內，其中較佳的加熱製程溫度例如是落在220度到320度的範圍。值得一提的是，在將微型發光二極體200a的電極對對準於接合電極對BEP的過程中並不一定能夠完美地達到對準的效果。在本實施例中，透過焊料F的設置，可以先暫時地使預定接合部分PBP黏合於承載基板BS，接著，在回流焊製程中，焊料F會因為溫度提高而使得至少部分揮發，承載基板BS上的接合電極對BEP與微型發光二極體200a的電極對之間會因為內聚力的關係而拉近彼此距離而接合，而達到自動對準（Self-aligned）的效果。
以下再介紹第三種接合方式：請參照圖1、圖9B、圖10C以及圖10D，步驟S500：將這些板塊B中的至少一部分選定為預定接合部分PBP，將此預定接合部分PBP中的每一板塊B分次地轉移於承載基板BS。詳細來說，上述步驟S500更包括：首先，形成異方性導電薄膜140（Anisotropic Conductive Film, ACF）於承載基板BS上。異方性導電薄膜140包括絕緣膠材料142以及多個導電粒子C，絕緣膠材料142包覆這些導電粒子C，每一個導電粒子C粒徑小於或等於每一微型發光二極體200a的二電極210、220中的任一電極，或小於或等於承載基板BS的接合電極BE。接著，透過吸附裝置（未示出）吸附預定接合部分PBP中的每一板塊B的子基板SB的第二表面S2，並使預定接合部分PBP中的每一板塊B的這些微型發光二極體200a的這些電極對分別對準於承載基板BS的這些接合電極對BEP。接著，施加壓力於預定接合部分PBP中的每一板塊B，以使預定接合部分PBP中的每一板塊B的這些微型發光二極體200a的這些電極對透過異方性導電薄膜140與承載基板BS的這些接合電極對BEP接合。之後，對此預定接合部分PBP中的每一板塊B的這些微型發光二極體200a的這些電極對、承載基板BS的接合電極對BEP以及異方性導電薄膜140進行加壓或加熱製程或二者之組合製程，其中加熱製程的溫度例如是落在150度到260度的範圍內。值得一提的是，本實施例透過異方性導電薄膜140可以達到在垂直方向上導電的效果。
承上述，將預定接合部分PBP中的每一板塊B透過上述介紹的三種接合方法的任一種接合於承載基板BS後，請參照圖1、圖11A以及圖11B，步驟S600：移除這些板塊B的這些子基板SB，且例如是移除預定接合部分PBP中的這些板塊B的這些子基板SB。在本實施例中，移除子基板SB的方法例如是透過雷射剝離法、光化學反應法或光物理反應法移子基板SB。選用的雷射光源可例如是可發出波長為248奈米的氟化氪（KrF）準分子雷射（Excimer Laser）或者是可發出波長為266奈米的半導體泵浦固體（Diode-pumped Solid-State, DPSS）雷射或者是可發出波長為355奈米的半導體泵浦固體（Diode-pumped Solid-State, DPSS）雷射，本發明並不以此為限制。在步驟S600後，預定接合部分PBP中的這些板塊B中的這些微型發光二極體200a暴露出多個表面S。應注意的是，由於雷射能量較高，因此這些微型發光二極體200a中的半導體層會受到雷射的關係而進行還原反應。詳言之，本實施例中的微型發光二極體200a的未刻意摻雜的氮化鎵半導體層因受到雷射剝離子基板SB而暴露出表面S，氮化鎵與雷射反應後而於表面S上生成金屬Me（即鎵（Ga））以及氮氣（N2 ），氮氣則逸散至大氣中。因此，在步驟S600後，進行移除金屬Me的製程，且例如是將這些微型發光二極體200a暴露出的這些表面S浸於酸性溶液中，酸性溶液與生成於表面S上的金屬Me反應而溶解，或使用氣體化學反應將生成金屬Me（即鎵（Ga））移除。在本實施例中，酸性溶液例如是鹽酸（HCL）溶液，於其他的實施例中，可以針對不同的生成金屬而選用不同的酸性溶液，本發明並不以此為限制。至此，本發明第一實施例中的巨量轉移電子元件的方法大體上已經完成。
應注意的是，在上述的實施例中，步驟S600：移除這些板塊B的這些子基板SB是在步驟S500後進行。於其他的實施例中，步驟S600也可以在步驟S400後進行，也就是說，於此實施例中，當這些板塊B在暫時性固定層120上時，即可分次移除這些板塊B中的子基板SB，以使各板塊B上的微型發光二極體200a彼此電性分離。而後續再透過吸盤或黏著裝置(未示出)將這些微型發光二極體200a吸附或黏著，以達到分次或一次性將該些板塊中的至少一部分選定為一預定接合的部分轉移並至承載基板BS的步驟。本發明可依照實際的需求來決定移除基板的先後順序，並不以此為限制。
在上述的實施例中，步驟S600：移除這些板塊B的這些子基板SB是在步驟S500後進行。於其他另一的實施例中，步驟S600也可以在步驟S200後進行，也就是說，於此實施例中，當這些板塊B在暫時性固定層120上時，即可分次移除這些板塊B中的子基板SB，具體而言，以使各板塊B上的微型發光二極體分次或一次性與子基板SB分離。而後續再透過吸盤或黏著裝置(未示出)將這些微型發光二極體200a吸附或黏著，以達到分次或一次性將該些板塊中的至少一部分選定為一預定接合的部分轉移並至承載基板BS的步驟。本發明可依照實際的需求來決定移除基板的先後順序，並不以此為限制。
在本發明第一實施例中的巨量轉移電子元件的方法中，透過將具有巨量電子元件200的晶圓110切割成帶有相對較少電子元件200數量的多個板塊B，接著，並將這些板塊B中選定的預定接合部分PBP中的電子元件200分次或一次性轉移並接合至承載基板BS上的方式，可以快速且較為精準地將這些電子元件200轉移於承載基板BS上，而不需要類似習知技術中所提到的：將所有的微型發光二極體個別地拾取並對位的方式配置於顯示面板的背板上的耗時的轉移方式，或者是，類似習知技術中所提到的：直接以大面積方式將所有的微型發光二極體轉移於背板上的對位不精準的轉移方式。因此，透過本發明第一實施例的巨量轉移電子元件的方法所製作的電子裝置（例如是微型發光二極體顯示面板）的製造成本低且良率高。
圖12為本發明第二實施例中的巨量轉移電子元件的方法的主要步驟流程示意圖。圖13A至圖20A為本發明第二實施例中的上視示意圖。圖13B至圖20B分別為圖13A至圖20A的剖面示意圖。
請參照圖12、圖13A以及圖13B，步驟S700：提供承載基板BS。承載基板BS具有多個接合電極對BEP（多個第一接合電極對BEP1、多個第二接合電極對BEP2以及多個第三接合電極對BEP3）。詳細來說，承載基板BS具有正極接合電極PBE以及負極接合電極NBE。請參照圖13B，正極接合電極PBE具有正極電極主體部PMP以及多個由正極電極主體部PMP延伸出來的多個間隔排列的正極電極指部PFP。負極接合電極NBE具有負極電極主體部NMP以及多個由負極電極主體部NMP延伸出來的多個間隔排列的負極電極指部NFP。這些正極電極指部PFP往這些負極電極指部NFP之間的間隔延伸。這些負極電極指部NFP往這些正極電極指部PFP之間的間隔延伸。兩相鄰的一正極電極指部PFP與一負極電極指部NFP構成接合電極對BEP。
請參照圖12、圖13B、圖14A以及圖14B，步驟S800：藍光微型發光二極體晶圓110a（第一晶圓）、綠光微型發光二極體晶圓110b（第二晶圓）以及紅光微型發光二極體晶圓110c（第三晶圓）。藍光微型發光二極體晶圓110a包括第一基板110a以及多個藍光微型發光二極體200’。綠光微型發光二極體晶圓110b包括第二基板110b以及多個綠光微型發光二極體200’’。紅光微型發光二極體晶圓110c包括第三基板110c以及多個紅光微型發光二極體200’’’。這些藍光微型發光二極體200’、這些綠光微型發光二極體200’’以及這些紅光微型發光二極體200’’’分別以陣列方式排列於第一基板110a、第二基板112b以及第三基板112c上，且分別投影於承載基板BS上的位置為多個第一位置P1、多個第二位置P2以及多個第三位置P3。這些第一位置P1對應於這些第一接合電極對BEP1的位置，這些第二位置P2對應於這些第二接合電極對BEP2的位置，且這些第三位置P3對應於這些第三接合電極對BEP3的位置。這些第一位置P1、這些第二位置P2以及這些第三位置P3彼此在承載基板BS上交錯排列。
在本實施例中，第一基板112a以及第二基板112b例如皆為藍寶石基板，第三基板112c例如是砷化鎵基板（Gallium Arsenide Substrate）。
請參照圖12、圖15A以及圖15B，步驟S900：將藍光微型發光二極體晶圓110a接合於承載基板BS，以使這些藍光微型發光二極體200’藉由這些第一接合電極對BEP1接合於這些第一位置P1，接合的方式可例如是透過上述所提到的：熱壓合法、迴流焊製程或者是透過異方性導電薄膜來接合。接著，請參照圖12、圖16A以及圖16B：步驟S1000：移除第一基板112a，移除的方式例如是透過雷射剝離法、光化學反應法或光物理反應法。
請參照圖12、圖17A以及圖17B，步驟S1100：將綠光微型發光二極體晶圓110b接合於承載基板BS，以使對應於這些第二位置P2的這些綠光微型發光二極體200’’藉由這些第二接合電極對BEP2接合於這些第二位置P2，接合的方式可例如是透過上述所提到的：熱壓合法、迴流焊製程或者是透過異方性導電薄膜來接合。接著，請參照圖12、圖18A以及圖18B，步驟S1200：移除第二基板112b，移除的方式例如是透過雷射剝離法、光化學反應法或光物理反應法。
請參照圖12、圖18A以及圖18B，步驟S1300：將紅光微型發光二極體晶圓110c接合於承載基板BS，以使對應於這些第三位置P3的這些紅光微型發光二極體200’’’藉由這些第三接合電極對BEP3接合於這些第三位置P3，接合的方式可例如是透過上述所提到的：熱壓合法、迴流焊製程或者是透過異方性導電薄膜來接合。接著，請參照圖12、圖19A以及圖19B，步驟S1400：移除第三基板112c，移除的方式例如是透過氨水（NH4 OH）以及雙氧水（H2 O2 ）來蝕刻第三基板112c。或者是，透過化學、物理反應（研磨拋光移除基板）或乾式蝕刻來移除第三基板112c。至此，本發明第二實施例的巨量轉移電子元件的方法大體上已經完成。
應注意的是，在上述的實施例中，當單一晶圓（110a、110b或110c）接合於承載基板BS上後，即將單一晶圓（110a、110b或110c）中的基板（112a、112b或112c）移除。在其他的實施例中，也可以是先把所有晶圓（110a、110b以及110c）中的所有基板（110a、110b以及110c）移除後，再透過吸附或黏著裝置以及吸盤將對應的微型發光二極體200、200’、200’’分次或一次性地接合至承載基板BS，本發明可依照實際的需求來決定移除基板（112a、112b或112c）的先後順序，並不以此為限制。
在本發明第二實施例中的巨量轉移電子元件的方法中，透過將第一晶圓中的多個第一電子元件投影於承載基板上的多個第一位置不同於第二晶圓中的多個第二電子元件投影於承載基板上的多個第二位置，並且透過將第一晶圓上的這些第一電子元件與將第二晶圓上的這些第二電子元件分次轉移於承載基板上的方式，可以快速且較為精準地將這些第一電子元件以及第二電子元件轉移於承載基板上，而不需要類似習知技術中所提到的：將所有的微型發光二極體個別地拾取並對位的方式配置於顯示面板的背板上的耗時的轉移方式，或者是，類似習知技術中所提到的：直接以大面積方式將所有的微型發光二極體轉移於背板上的對位不精準的轉移方式。並且，透過上述的配置方式，當尚未進行接合步驟的晶圓與承載基板接合時，尚未進行接合步驟的晶圓上的電子元件較不容易碰觸到已接合於承載基板上的電子元件，而提升轉移的良率。因此，透過本發明第二實施例的巨量轉移電子元件的方法所製作的電子裝置（例如是微型發光二極體顯示面板）的製造成本低且良率高。
綜上所述，在本發明的實施例中的巨量轉移電子元件的方法中，透過將巨量的電子元件分次地轉移至承載基板上，因此本發明實施例中的巨量轉移電子元件的方法可以快速且精準地將巨量的電子元件轉移至承載基板上，因此透過本發明的實施例的巨量轉移電子元件所製作的電子裝置的製造成本低且良率高。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
110‧‧‧晶圓
110a‧‧‧藍光微型發光二極體晶圓
110b‧‧‧紅光微型發光二極體晶圓
110c‧‧‧綠光微型發光二極體晶圓
112‧‧‧基板
112a‧‧‧第一基板
112b‧‧‧第二基板
112c‧‧‧第三基板
120‧‧‧暫時性固定層
130‧‧‧劈裂裝置
140‧‧‧異方性導電薄膜
142‧‧‧絕緣膠材料
200‧‧‧電子元件
200a、200b、200c‧‧‧微型發光二極體
210‧‧‧磊晶疊層
212‧‧‧P型摻雜半導體層
214‧‧‧發光層
216‧‧‧N型摻雜半導體層
218‧‧‧未刻意摻雜的半導體層
220‧‧‧第一電極
230‧‧‧第二電極
240‧‧‧電流分散層
250‧‧‧保護層
A-A'、B-B’、C-C’、D-D’、E-E’、F-F’、G-G’、H-H’、I-I’、 J-J’、K-K’、L-L‧‧‧剖線
B‧‧‧板塊
BS‧‧‧承載基板
BE‧‧‧接合電極
BEP‧‧‧接合電極對
BEP1‧‧‧第一接合電極對
BEP2‧‧‧第二接合電極對
BEP3‧‧‧第三接合電極對
C‧‧‧導電粒子
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
F‧‧‧焊料
L‧‧‧雷射光
M、M1、M2‧‧‧痕跡
Me‧‧‧金屬
NBE‧‧‧負極接合電極
NMP‧‧‧負極電極主體部
NFP‧‧‧負極電極指部
Mes1‧‧‧第一平台部
Mes2‧‧‧第二平台部
P‧‧‧壓力
PBP‧‧‧預定接合部分
PBE‧‧‧正極接合電極
PMP‧‧‧負極電極主體部
PFP‧‧‧正極電極指部
S100~S1000‧‧‧步驟
S、S3、S4‧‧‧表面
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
SS‧‧‧側面
TS‧‧‧頂面
W‧‧‧對角線長度
圖1為本發明第一實施例中的主要步驟流程示意圖。 圖2A至圖6A為本發明第一實施例中的第一種切割晶圓的方法的剖面示意圖。 圖2B至圖6B分別為圖2A至圖6A的第一種切割晶圓的方法的上視示意圖。 圖2C為微型發光二極體的剖面示意圖以及上視示意圖。 圖2D至圖2E為不同微型發光二極體的剖面示意圖。 圖7A至圖8A為本發明第一實施例中的第二種切割晶圓的方法的剖面示意圖。 圖7B以及圖8B分別為圖7A以及圖8A的第二種切割晶圓的方法的上視示意圖。 圖9A以及圖9B分別為本發明第一實施例中的將多個板塊分離的剖面示意圖以及上視示意圖。 圖10A至圖10C為本發明第一實施例中的三種不同接合方式的剖面示意圖。 圖10D為圖10A至圖10C的上視示意圖。 圖11A以及圖11B分別為本發明第一實施例中移除基板的剖面示意圖以及上視示意圖。 圖12為本發明第二實施例中的巨量轉移電子元件的方法的主要步驟流程示意圖。 圖13A至圖20A為本發明第二實施例的步驟的上視示意圖。 圖13B至圖20B分別為圖13A至圖20A的剖面示意圖。

Claims (19)

  1. 一種巨量轉移電子元件的方法，包括： 提供一晶圓，該晶圓包括一基板以及多個電子元件，該些電子元件以矩陣方式排列於該基板的一表面上； 將該晶圓貼附於一暫時性固定層； 切割該晶圓，以使該晶圓形成多個板塊，各該板塊包括至少部分該些電子元件以及一子基板； 擴張該暫時性固定層，以使在該暫時性固定層上的該些板塊隨著該暫時性固定層擴張而彼此分離； 將該些板塊中的至少一部分選定為一預定接合部分，將該預定接合部分中的每一該些板塊分次地轉移於一承載基板，以使在該預定接合部分中的這些電子元件接合於該承載基板上；以及 分次移除該些板塊的該些子基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中在切割該晶圓，以使該晶圓形成該些板塊的步驟中更包括： 透過雷射切割法、光化學反應法或光物理反應法以在該晶圓形成多個痕跡；以及 透過一劈裂裝置沿著該些痕跡將該晶圓劈裂成該些板塊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中在透過雷射切割法以在該晶圓形成該些痕跡的步驟中，更包括： 將雷射光對焦於該基板的該表面，以在該基板的該表面上形成該些痕跡。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中在透過雷射切割法以在該晶圓形成該些痕跡的步驟中，更包括： 將雷射光對焦於該基板的內部，以在該基板的內部形成該些痕跡。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中在該預定接合部分中的該些電子元件的多個電極對透過一熱壓合法分別接合於該承載基板的多個接合電極對。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中該些電極對與該些接合電極對的接合方式為共晶接合或焊接接合。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中該熱壓合法包括使用焊料迴流焊。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中該些電極對與該些接合電極對透過一異方性導電薄膜電性接合。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中在分次移除該這些板塊中的這些子基板的步驟中，更包括： 透過雷射剝離法、光化學反應法或光物理反應法剝離該些板塊中的該些子基板。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的巨量轉移電子元件的方法，在透過雷射剝離法移除該些板塊中的該些子基板的步驟後，該些板塊中的該些電子元件暴露出多個表面，金屬生成於該些表面上，其中該金屬生成後的步驟更包括： 移除該金屬。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中每一該板塊中的該些電子元件的數量落在1至5×106 個的範圍內。
  12. 一種巨量轉移電子元件的方法，包括： 提供一承載基板，該承載基板具有多個接合電極對，該些接合電極對包括多個第一接合電極對以及多個第二接合電極對； 提供一第一晶圓以及一第二晶圓，該第一晶圓包括一第一基板以及以陣列方式排列於該第一基板上的多個第一電子元件，該第二晶圓包括一第二基板以及以陣列方式排列於該第二基板上的多個第二電子元件，其中該些第一電子元件投影於該承載基板上的位置分別為多個第一位置，該些第一位置對應於該些第一接合電極對的位置，該些第二電子元件投影於該承載基板上的位置分別為多個第二位置，該些第二位置對應於該些第二接合電極對的位置，該些第一位置不同於該些第二位置； 將該第一晶圓與該第二晶圓分次接合於該承載基板上的該些第一接合電極對以及該些第二接合電極對，以使該些第一電子元件與該些第二電子元件分別接合於該承載基板；以及 移除該第一晶圓中的該第一基板以及該第二晶圓中的該第二基板。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中該些接合電極對更包括多個第三接合電極對，且在提供該第一晶圓以及該第二晶圓的步驟中，更包括：提供一第三晶圓，該第三晶圓包括一第三基板以及以陣列方式排列於該第三基板上的多個第三電子元件，該些第三電子元件投影於該承載基板上的位置分別為多個第三位置，該些第三位置對應於該些第三接合電極對的位置，該些第三位置不同於該些第一位置以及該些第二位置。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中在將該第一晶圓與該第二晶圓分次接合於該承載基板上的該些第一接合電極對以及該些第二接合電極對的步驟後，更包括：將該第三晶圓上的這些第三電子元件接合於該承載基板上的該些第三接合電極對。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的巨量轉移電子元件的方法，更包括：移除該第三晶圓中的該第三基板。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中該承載基板包括一正極接合電極以及一負極接合電極，該正極接合電極具有多個間隔排列的正極電極指部，該負極接合電極具有間隔排列的多個負極電極指部，該些正極電極指部往該些負極電極指部之間的間隔延伸，該些負極電極指部往該些正極電極指部之間的間隔延伸，且彼此相鄰的一該正極電極指部以及一該負極電極指部構成一該接合電極對。
  17. 如申請專利範圍第1、12項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中該承載基板包括玻璃基板、矽基板、藍寶石基板或具有積體電路的基板。
  18. 如申請專利範圍第1、12項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中該些電子元件為多個微型發光二極體。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中每一該微型發光二極體的對角線長度落在1微米至100微米的範圍內。
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