TW201929187A - 微型元件結構 - Google Patents

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Abstract

一種微型元件結構，包括基板、至少一微型元件以及至少一固定結構。微型元件配置於基板上。微型元件具有彼此相對的頂表面與底表面、連接頂表面與底表面的周圍表面、第一型電極以及第二型電極。固定結構配置於基板上且遠離第一型電極與第二型電極。固定結構包括至少一連接部以及至少一固定部。連接部配置於微型元件的頂表面的一邊緣。固定部連接連接部且延伸至基板上。

Description

微型元件結構
本發明是有關於一種半導體結構，且特別是有關於一種微型元件結構。
目前微型發光二極體的轉移主要是透過靜電力或磁力等方式，將載體基板上的微型發光二極體轉板至接收基板上。一般來說，微型發光二極體會透過固定結構來固持而使微型發光二極體較容易自載體基板上拾取並運輸與轉移至接收基板上放置，且藉由固定結構來鞏固微型發光二極體於轉板時不會受到其他外在因素而影響品質。然而，固定結構與微型發光二極體之間接觸面的面積大小以及形狀，會影響微型發光二極體的運輸與轉移的良率。因此，如何讓固定結構可以暫時地固持微型發光二極體，且可以更輕易且更有效率地運輸與轉移微型發光二極體於載體基板與接收基板之間，已成為目前業界相當重視的課題之一。
本發明提供一種微型元件結構，其可有效提升微型元件的運輸與轉移的良率。
本發明的一種微型元件結構，包括基板、至少一微型元件以及至少一固定結構。微型元件配置於基板上。微型元件具有彼此相對的一頂表面與一底表面、連接頂表面與底表面的一周圍表面、一第一型電極以及一第二型電極。固定結構配置於基板上且遠離第一型電極與第二型電極。固定結構包括至少一連接部以及至少一固定部。連接部配置於微型元件的頂表面的一邊緣。固定部連接連接部且延伸至基板上。
在本發明的一實施例中，上述的連接部於頂表面的邊緣的一寬度與邊緣的一長度的比值介於0.01至0.6之間。
在本發明的一實施例中，上述的固定結構更包括一覆蓋部。覆蓋部配置於微型元件的頂表面上，且連接部連接於覆蓋部與固定部之間。
在本發明的一實施例中，上述的微型元件的第一型電極與第二型電極位於底表面上。
在本發明的一實施例中，上述的固定結構於頂表面的正投影面積與微型元件的頂表面的面積的比值大於等於0.5且小於1。
在本發明的一實施例中，上述的固定結構的覆蓋部至鄰近的頂表面的邊緣的一最大距離小於等於10微米。
在本發明的一實施例中，上述的連接部及覆蓋部於微型元件的頂表面的正投影面積大於固定部與微型元件的周圍表面的接觸面積。
在本發明的一實施例中，上述的微型元件的第一型電極與第二型電極的其中之一位於頂表面上。
在本發明的一實施例中，上述的固定結構於頂表面的正投影面積與微型元件的頂表面的面積的比值大於等於0.01且小於0.5。
在本發明的一實施例中，上述的覆蓋部的一最大寬度大於連接部於頂表面的邊緣的寬度。
在本發明的一實施例中，上述的連接部的寬度從覆蓋部往頂表面相對應的邊緣逐漸變小。
在本發明的一實施例中，於一單位面積內，固定結構於基板上的正投影面積大於微型元件於基板上的正投影面積。
在本發明的一實施例中，上述的於單位面積內，微型元件於基板上的正投影面積與固定結構於基板上的正投影面積的比值介於0.5至0.9之間。
在本發明的一實施例中，上述的固定結構的折射率小於微型元件的折射率且大於空氣的折射率。
在本發明的一實施例中，上述的微型元件結構更包括一緩衝層。緩衝層配置於微型元件與基板之間，且直接接觸固定結構與微型元件。
在本發明的一實施例中，上述的微型發光元件結構更包括至少一緩衝結構。緩衝結構配置於固定結構的固定部與基板之間，且固定部透過緩衝結構連接至基板上。
在本發明的一實施例中，上述的固定結構的楊式模量大於緩衝結構的楊式模量。
在本發明的一實施例中，上述的緩衝結構遠離微型元件。
在本發明的一實施例中，於一單位面積內，緩衝結構於基板上的正投影面積與固定結構於基板上的正投影面積的比值介於0.2至0.9之間。
在本發明的一實施例中，上述的緩衝結構於基板上的正投影與微型元件於基板上的正投影相隔一最小距離，而最小距離小於等於10微米。
在本發明的一實施例中，上述的微型元件包括一絕緣層。絕緣層至少覆蓋周圍表面以及部分底表面，固定結構直接接觸絕緣層。
在本發明的一實施例中，上述的固定結構的厚度小於等於絕緣層的厚度。
在本發明的一實施例中，上述的固定結構的材質不同於絕緣層的材質。
本發明的一種微型元件裝置，包括線路基板、至少一微型元件以及至少一導光結構。微型元件配置於線路基板上，且微型元件具有彼此相對的頂表面與底表面、連接頂表面與底表面的周圍表面、第一型電極以及第二型電極。微型元件透過第一型電極以及第二型電極電性連接線路基板。導光結構配置於線路基板上且遠離第一型電極與第二型電極。導光結構包括至少一連接部以及連接連接部的覆蓋部。連接部配置於微型元件的頂表面的一邊緣。導光結構於頂表面的正投影面積小於頂表面的面積。
基於上述，在本發明的微型元件結構的設計中，固定結構遠離且不直接接觸第一型電極與第二型電極，而固定結構的連接部配置於微型元件的頂表面的一邊緣，且固定結構的固定部連接連接部並延伸至基板上。藉此設計，可使得微型元件在不同的基板之間的運輸與轉移以應用於例如微型元件顯示器時，可由固定結構的固定部提供具有良好的固定與支撐，而由固定結構的連接部提供固定結構良好的連接。
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。
本發明的實施例描述微型元件(例如微型發光二極體(Micro LED)或微晶片)的結構，使之準備好拾取及轉移到接收基板。接收基板可例如為顯示基板、發光基板、具諸如電晶體或積體電路(ICs)等功能元件的基板或具其他具線路的基板，但不以此為限。雖然本發明的一些實施例特定於描述包含p-n二極體的微型發光二極體，但應理解本發明的實施例不限於此，某些實施例亦可應用到其他微型元件，該等元件依此一方式設計成控制執行預定電子功能(例如二極體、電晶體、積體電路)或光子功能(LED、雷射)。圖1A繪示為本發明一實施例的一種微型元件結構的俯視示意圖。圖1B繪示為圖1A的微型元件結構的剖面示意圖。於此需說明的是，圖1B的微型元件結構100a是沿圖1A的A-A’剖線所繪示。請同時參照圖1A與圖1B，本實施例的微型元件結構100a包括基板120、至少一微型元件140a（圖1A 中示意地繪示多個）以及至少一固定結構160a（圖1A 中示意地繪示多個）。微型元件140a配置於基板120上。微型元件140a具有彼此相對的頂表面141a與底表面142a、連接頂表面141a與底表面142a的周圍表面143a、第一型電極144a以及第二型電極145a。固定結構160a配置於基板120上且遠離第一型電極144a與第二型電極145a。每一固定結構160a包括至少一連接部(圖1A 中示意地繪示至少二個連接部161a1、161a2）以及至少一固定部(圖1A 中示意地繪示至少二個固定部162a1、162a2）。這些連接部161a1、161a2分別配置於微型元件140a的頂表面141a的二邊緣SD1、SD2。固定部162a1、162a2連接這些連接部161a1、161a2且延伸至基板120上。
具體而言，基板120例如是一塑膠基板、一玻璃基板或一藍寶石基板等的臨時基板，可具有固定性且表面平整，但不以此為限。請再參照圖1A，在俯視時，微型元件140a的頂表面141a具有四個邊緣SD1、SD2、SD3、SD4與四個角落C1、C2、C3、C4。微型元件140a的頂表面141a的邊緣SD1與邊緣SD2相對設置，而邊緣SD3與邊緣SD4相對設置。微型元件140a的角落C1由邊緣SD1與邊緣SD4相交所構成，而角落C2由邊緣SD1與邊緣SD3相交所構成，角落C3由邊緣SD2與邊緣SD3相交所構成，且角落C4由邊緣SD2與邊緣SD4相交所構成。換句話說，角落C1與角落C3的連線重疊於微型元件140a的頂表面141a的一對角線上，而角落C2與角落C4的連線重疊於微型元件140a的頂表面141a的另一對角線上。須說明的是，本實施例的微型元件140a於俯視時的輪廓具體化為矩形，但本發明並不以此為限。於其他未繪示的實施例中，微型元件於俯視時的輪廓亦可為其他適當的形狀，如正方形、圓形或梯形。此處，微型元件140a例如是一微型發光二極體，且微型元件140a的一最大尺寸小於等於100微米，後續可以轉移整合及組裝到異質整合系統，包括微型顯示器至大面積顯示器等任何尺寸的基板，但不以此為限。
更進一步來說，微型元件140a的第一型電極144a與第二型電極145a位於同一表面上。此處，微型元件140a的第一型電極144a與第二型電極145a位於底表面142a上。也就是說，微型元件140a具體化為覆晶式微型元件。如圖1A與圖1B所示，本實施例的固定結構160a的連接部161a1直接覆蓋於微型元件140a的頂表面141a的邊緣SD1，而連接部161a2直接覆蓋於微型元件140a的頂表面141a的邊緣SD2。固定結構160a並不接觸微型元件140a的第一型電極144a與第二型電極145a，避免影響微型元件140a的製作良率。此處，連接部161a1（或連接部161a2）於微型元件140a的頂表面141a相對應的邊緣SD1（或邊緣SD2）的寬度W1（或寬度W2）與相應的邊緣SD1（或邊緣SD2）的長度L1的比值例如是介於0.01至0.6之間。
需要說明的是，當從基板120上拾取微型元件140a時，拾取微型元件140a的力會從連接部161a1、161a2與微型元件140a的邊緣SD1、SD2發生斷裂，而使微型元件140a與固定部162a1、162a2分離。因此，當上述的寬度W1、W2與長度L1的比值小於0.01時，固定結構160a無法有效地固定微型元件140a，即固定結構160a所提供的固定力不夠大；反之，當上述的寬度W1、W2與長度L1的比值大於0.6時，固定結構160a所提供的固定力太大，導致無法順利地從基板120上拾取微型元件140a。較佳地，連接部161a1（或連接部161a2）於微型元件140a的頂表面141a相對應的邊緣SD1（或邊緣SD2）的寬度W1（或寬度W2）與相應的邊緣SD1（或邊緣SD2）的長度L1的比值介於0.15至0.4之間，以使固定結構160a有較佳的固定力並減少後續拾取的影響。特別說明的是，連接部161a1（或連接部161a2）於微型元件140a的頂表面141a的邊緣SD1（或邊緣SD2）的寬度W1（或寬度W2）與微型元件140a的所有邊緣(邊緣SD1加邊緣SD2加邊緣SD3加邊緣SD4）的一總長度比值例如是介於0.01至0.3之間。若比值小於0.01時，則固定結構160a無法有效地固定微型元件140a，即固定結構160a所提供的固定力不夠大；反之，當比值大於0.3時，則固定結構160a所提供的固定力太大，導致無法順利地從基板120上拾取微型元件140a。
請再參考圖1A與圖1B，本實施例的固定結構160a更包括覆蓋部163a，其中覆蓋部163a配置於微型元件140a的頂表面141a，而連接部161a1連接於覆蓋部163a與固定部162a1之間，且連接部161a2連接於覆蓋部163a與固定部162a2之間。從俯視圖來看，固定結構160a連續地連接於微型元件140a的頂表面141a上，其中固定結構160a的形狀例如是綁帶形。此處，連接部161a1、161a2於頂表面141a上的正投影面積加上覆蓋部163a於頂表面141a上的正投影面積與微型元件140a的頂表面141a的面積的比值例如是大於等於0.5且小於1。較佳地，連接部161a1、161a2於頂表面141a上的正投影面積加上覆蓋部143a於頂表面141a上的正投影面積與微型元件140a的頂表面141a的面積的比值大於0.7且小於1。換句話說，固定結構160a於頂表面141a上的正投影面積與微型元件140a的頂表面141a面積接近，可避免拾取裝置(未繪示)於拾取過程中造成頂表面141a的損傷。值得一提的是，由於本實施例的固定結構160a的覆蓋部163a的形狀（如矩形）與頂表面141a上的形狀（如矩形）近乎同形，也就是說覆蓋部163a幾乎佈滿微型元件140a的頂表面141a，因此可增加微型元件140a於後續轉移時的平整度。
接著，請再參照圖1A，本實施例的固定結構160a的覆蓋部163a至鄰近的頂表面141a的邊緣(邊緣SD1或邊緣SD2或邊緣SD3或邊緣SD4）的最大距離小於等於10微米。此處，固定結構160a的覆蓋部163a至鄰近的頂表面141a的邊緣(邊緣SD1或邊緣SD2或邊緣SD3或邊緣SD4）的最大距離為固定結構160a的覆蓋部163a至鄰近的頂表面141a的對角線的一端的距離D1，其中距離D1例如是覆蓋部163a至角落C1的距離，且距離D1小於等於10微米。較佳地，距離D1小於等於5微米，可使覆蓋部163a更加佈滿頂表面141a。在本實施例中，於單位面積U內，固定結構160a於基板120上的正投影面積大於微型元件140a於基板120上的正投影面積，可有效地將微型元件140a固定於基板120上。在一些實施例中，於單位面積U內，微型元件140a於基板120上的正投影面積與固定結構160a於基板120上的正投影面積的比值例如是介於0.5至0.9之間。
此外，在本實施例中，微型元件結構100a可選擇地更包括至少一緩衝結構(於圖1A中繪示二個緩衝結構180a1、180a2)，其中緩衝結構180a1、180a2配置於固定結構160a與基板120之間，且直接接觸固定結構160a。具體而言，緩衝結構180a1配置於固定結構160a的固定部162a1與基板120之間且直接接觸固定結構160a與基板120，緩衝結構180a2配置於固定結構160a的固定部162a2與基板120之間，且緩衝結構180a1、180a2直接接觸固定結構160a與基板120。也就是說，本實施例的固定結構160a並不是直接接觸基板120，而是透過緩衝結構180a1、180a2而連接於基板120上。此處，固定結構160a在基板120上的正投影重疊於緩衝結構180a1、180a2在基板120上的正投影。較佳地，於單位面積U內，緩衝結構180a1、180a2於基板120上的正投影面積與固定結構160a於基板120上的正投影面積的比值例如是介於0.2至0.9之間。更佳地，於單位面積U內，緩衝結構180a1、180a2於基板120上的正投影面積與對應緩衝結構180a1、180a2位置的固定部161a1、161a2於基板120上的正投影面積的比值例如是介於0.5至0.9之間，使得緩衝結構180a1、180a2可提供更大範圍的緩衝且不至於影響後續的拾取。
在本實施例中，固定結構160a的材質不同於緩衝結構180a1、180a2的材質，且固定結構160a的楊式模量大於緩衝結構180a1、180a2的楊式模量。因此，緩衝結構180a1、180a2具有緩衝的功能。此處，固定結構160a的材質例如是無機材料，且緩衝結構180a1、180a2的材質例如是有機材料。如圖1A所示，緩衝結構180a1、180a2遠離微型元件140a。也就是說，緩衝結構180a1、180a2並不直接接觸微型元件140a，因此緩衝結構180a1、180a2除了可吸收固定結構160a在固持微型元件140a進行運輸與轉移時所受到外力影響，以提高運輸與轉移的良率外，亦可不影響微型元件140a的拾取良率。
更具體來說，緩衝結構180a1、180a2於基板120上的正投影與微型元件140a於基板120上的正投影相隔一最小距離D2，以避免緩衝結構180a1、180a2接觸微型元件140a增加後續拾取的固定力。較佳地，最小距離D2小於等於10微米。換句話說，微型元件140a於基板120上的正投影不會重疊於緩衝結構180a1、180a2於基板120上的正投影。如圖1B所示，固定結構160a、基板120、微型元件140a以及緩衝結構180a1、180a2之間具有一空氣間隙G1。此外，微型元件140a與基板120之間的垂直距離H1是依據微型元件140a的高度來做設計。較佳地，垂直距離H1大於0且小於微型元件140a的高度的0.5倍。若垂直距離H1大於微型元件140a的高度的0.5倍，固定結構160a的高低落差過大，不易製作且會產生斷裂現象。一般來說垂直距離H1例如是介於0.1微米至5微米之間。
另須說明的是，本實施例的固定結構160a的折射率小於微型元件140a的折射率，且固定結構160a的折射率大於空氣的折射率。藉此設計，可避免微型元件140a發出的光在固定結構160a中產生全反射，進而可提高微型元件140a的出光率。舉例來說，當從基板120上拾取微型元件140a時，微型元件140a與固定結構160a的固定部162a1、162a2分離，而僅留下覆蓋部163a或部分連接部161a1、161a2於微型元件140a的頂表面141a上。留下的固定結構160a的覆蓋部163a與連接部161a1、161a2可視為是導光結構，不但不影響微型元件140a的出光效率，還可以增加微型元件140a的出光效率。較佳地，固定結構160a的連接部161a以及覆蓋部163a於微型元件140a的頂表面141a的正投影面積大於固定部162a與微型元件140a的周圍表面143a的接觸面積。
另須說明的是，雖然本實施例的微型元件140a為覆晶式微型元件，但於此並不加以限制微型元件的形式。在其他實施例中，微型元件的形式也可以為一水平式微型元件或是其他不同種類的微型元件。也就是說，微型元件140a的出光面（未繪示）可以面向基板120；或者，以微型元件140a的出光面背離基板120的方式配置於基板120上，於此並不加以限制。此外，在其他實施例中，微型元件也可以是微型積體電路(micro IC)、微型雷射二極體(micro LD)或微型感測器(micro sensor)等，於此並不加以限制。
值得一提的是，本實施例並不限制每一固定結構160a覆蓋對應的微型元件140a的頂表面141a的面積要相同，只要固定結構160a的連接部161a1、161a2於頂表面141a上的正投影面積加上覆蓋部143a於頂表面141a上的正投影面積與微型元件140a的頂表面141a的面積的比值大於等於0.5且小於1即可。同樣地，本實施例亦不限制連接部161a1（或連接部161a2）於每一微型元件140a的頂表面141a邊緣SD1（或邊緣SD2）的寬度W1（或寬度W2）與相應的邊緣SD1（或邊緣SD2）的長度L1的比值要相同，只要連接部161a1（或連接部161a2）於微型元件140a的頂表面141a相對應的邊緣SD1（或邊緣SD2）的寬度W1（或寬度W2）與相應的邊緣SD1（或邊緣SD2）的長度L1的比值滿足於0.01至0.6之間即可。在一未繪示出的實施例中，可在微型元件140a的頂表面141a上配置有不同覆蓋面積的固定結構160a，在上述的設計下，當從基板120上拾取微型元件140a時，選擇拾取的順序可例如從固定結構160a覆蓋最少頂表面141a的微型元件140a先拾取，以達到選擇性拾取的需求。在一未繪示出的實施例中，亦可於微型元件140a的頂表面141a的邊緣SD1（或邊緣SD2）上配置有不同寬度的連接部161a1（或連接部161a2）。在上述的設計下，當從基板120上拾取微型元件140a時，先從連接部161a1（或連接部161a2）於微型元件140a的頂表面141a的邊緣SD1（或邊緣SD2）的寬度W1（或寬度W2）與相應的邊緣SD1（或邊緣SD2）的長度L1的比值越小先拾取，以達到選擇性拾取的需求。
簡言之，在本實施例的微型元件結構100a的設計中，固定結構160a遠離且不直接接觸微型元件140a第一型電極144a與第二型電極145a，較佳地，固定結構160a的連接部161a1、161a2於頂表面141a上的正投影面積加上覆蓋部143a於頂表面141a上的正投影面積與微型元件140a的頂表面141a的面積的比值大於等於0.5且小於1。如此一來，當從基板120上拾取微型元件140a時，留下的固定結構160a的覆蓋部143a與連接部161a1、161a2可視為是導光結構，不但不影響微型元件140a的出光效率，還可以增加微型元件140a的出光效率。此外，由於本實施例的固定結構160a的連接部161a1、161a2與覆蓋部163a幾乎佈滿微型元件140a的頂表面141a，因此可增加微型元件140a於後續轉移時的平整度。
在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參照前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2A繪示為本發明另一實施例的微型元件結構的俯視示意圖。請同時參照圖1A與圖2A，本實施例的微型元件結構100b與圖1A的微型元件結構100a相似，兩者的差異在於：本實施例的每一固定結構160b具有四個連接部161b1、161b2、161b3、161b4，其中連接部161b1、161b2、161b3、161b4分別配置於微型元件140a的頂表面141a的四個角落C1、C2、C3、C4上。此處，連接部161b1、161b2、161b3、161b4分別直接接觸微型元件140a的頂表面141a的四個角落C1、C2、C3、C4。具體來說，連接部161b1直接接觸頂表面141a的角落C1並連接固定部162b與覆蓋部163b，連接部161b2直接接觸頂表面141a的角落C2並連接固定部162b與覆蓋部163b，連接部161b3直接接觸頂表面141a的角落C3並連接固定部162b與覆蓋部163b，連接部161b4直接接觸頂表面141a的角落C4並連接固定部162b與覆蓋部163b。
此外，本實施例的微型元件結構100b還包括緩衝結構180b1，配置於固定結構160b的固定部162b與基板120之間。需要說明的是，本實施例是將固定結構160b的連接部161b1、161b2、161b3、161b4設置在微型元件140a的頂表面141a的對角位置。藉此設計可節省配置多個固定結構160b所需要的空間，並使多個微型元件140a能密集排列，進而減少成本。
另須說明的是，雖然本實施例的微型元件結構100b的連接部161b1、161b2、161b3、161b4的個數具體化為四個且分別直接接觸微型元件140a的頂表面141a的四個角落C1、C2、C3、C4，但不以此為限。在其他實施例中，如圖2B所示，微型元件結構100c的固定結構160c具有二個連接部161c2、161c4，其中連接部161c2直接接觸微型元件140a的頂表面141a的角落C2並連接固定部162c與覆蓋部163c，而連接部161c4直接接觸頂表面141a的角落C4並連接固定部162c與覆蓋部163c。在其他未繪示實施例中，並不限定固定結構配置於微型元件的角落數，只要是固定結構配置於微型元件的頂表面的角落處，使多個微型元件能密集排列，皆屬本發明的範圍。
圖3A繪示為本發明另一實施例的微型元件結構的俯視示意圖。圖3B繪示為圖3A的微型元件結構的剖面示意圖。於此需說明的是，圖3B的微型元件結構100d是沿圖3A的B-B’剖線所繪示。請同時參照圖1A、圖3A以及圖3B，本實施例的微型元件結構100d與圖1A的微型元件結構100a相似，兩者的差異在於：本實施例的微型元件140b具體化為水平式微型元件，如水平式微型發光二極體，其中第一型電極144b位於頂表面141b上。當然，於其他未繪示的實施例中，亦可以是第二型電極145b位於頂表面141b上。換言之，微型元件140b的第一型電極144b與第二型電極145b的其中之一位於頂表面141b上。須說明的是，如圖3B所示，此處微型元件140b的頂表面141b是指對應微型元件140b的發光層146b位置的表面。
詳細來說，在本實施例中，固定結構160d的連接部161d1、161d2於頂表面141b上的正投影面積加上覆蓋部163d於頂表面141b上的正投影面積與微型元件140b的頂表面141b的面積的比值例如是大於等於0.01且小於等於0.5。須要說明的是，由於本實施例的固定結構160d的連接部161d1、161d2與覆蓋部163d1避開第一型電極144b後，幾乎佈滿微型元件140b的頂表面141b，因此可增加微型元件140b於後續轉移時的平整度且提高微型元件140b的出光率。
此外，請再參考圖3A，在本實施例中，固定結構160d的覆蓋部163d的最大寬度W4大於連接部161d1於頂表面141b相對應的邊緣SD3的寬度W5，且覆蓋部163d的最大寬度W4大於連接部161d2於頂表面141b相對應的邊緣SD4的寬度W6。此處，固定結構160d的連接部161d1的寬度從覆蓋部163d往頂表面141b相對應的邊緣SD3逐漸變小，且連接部161d2的寬度從覆蓋部163d往頂表面141b相對應的邊緣SD4逐漸變小，可以避開第一型電極144b且佈滿微型元件140b的頂表面141b，增加微型元件140b於後續轉移時的平整度且提高微型元件140b的出光率。
另須說明的是，雖然本實施例的微型元件結構100d的覆蓋部163d的最大寬度W4大於連接部161d1、161d2於頂表面141b相對應的邊緣SD3、SD4的寬度W5、W6，但不以此為限。在其他實施例中，如圖3C所示，於微型元件結構100e中，固定結構160e的連接部161e1的寬度從覆蓋部163e往頂表面141b相對應的邊緣SD3逐漸變大，且連接部161e2的寬度從覆蓋部163e往頂表面141b相對應的邊緣SD4逐漸變大，可增加製程裕度，避免固定結構160e接觸到電極144b。
圖3D繪示為本發明另一實施例的微型元件結構的俯視示意圖。請同時參照圖3A與圖3D，本實施例的微型元件結構100f與圖3A的微型元件結構100d相似，兩者的差異在於：本實施例的微型元件結構100f的固定結構160f沒有覆蓋部。具體而言，固定結構160f的連接部161f1直接覆蓋於頂表面141b的邊緣SD3且連接固定部162f1，而連接部161f2直接覆蓋於頂表面141b的邊緣SD4且連接固定部162f2。此處，由於固定結構160f沒有覆蓋部，可以減少微型元件140b與固定結構160f製作時的製程錯位影響，增加製造的良率。於此，固定結構160f的連接部161f1、161f2於頂表面141b上的正投影面積與微型元件140b的頂表面141b的面積的比值例如是大於等於0.01且小於0.3。特別說明的是，亦可以圖3E所示，微型元件結構100f’的固定結構160f的連接部161f1直接覆蓋於頂表面141b的邊緣SD1且連接固定部162f1，而連接部161f2直接覆蓋於表面141b’的邊緣SD2且連接固定部162f2，透過連接部161f1、161f2配置於微型元件140b的相對較短邊，可以使微型元件140b排列更密集，減少微型元件140b的製作成本。
圖4A繪示為本發明另一實施例的微型元件結構的剖面示意圖。請同時參照圖1B與圖4A，本實施例的微型元件結構100g與圖1B的微型元件結構100a相似，兩者的差異在於：本實施例的微型元件結構100f沒有緩衝結構，其中固定結構160g的固定部162g直接接觸基板120，且固定結構160g的固定部162g直接接觸微型元件140c的周圍表面143c。此處，微型元件140c的形式可以為一水平式微型元件、一覆晶式微型元件或是其他不同種類的微型元件，於此並不加以限制微光元件的形式。
圖4B繪示為本發明另一實施例的微型元件結構的剖面示意圖。請同時參照圖4A與圖4B，本實施例的微型元件結構100h與圖4A的微型元件結構100g相似，兩者的差異在於：本實施例的微型元件結構100h的固定結構160h的固定部162h不直接接觸微型元件140c的周圍表面143c。
圖4C繪示為本發明另一實施例的微型元件結構的剖面示意圖。請同時參照圖4A與圖4C，本實施例的微型元件結構100i與圖4A的微型元件結構100g相似，兩者的差異在於：本實施例的微型元件結構100i更包括緩衝層190，其中緩衝層190配置於微型元件140c的底表面142c與基板120之間，且緩衝層190直接接觸固定結構160i的固定部162i與微型元件140c。換言之，本實施例的微型元件140c、固定結構160i以及基板120之間沒有空氣間隙。此處，緩衝層190可吸收微型元件140c接合至基板120上時所產生應力，以提高接合良率。換言之，緩衝層190可提供微型元件140c與基板120之間應力緩衝的效果。較佳的，緩衝層190的楊氏模量小於固定結構160h的楊氏模量。此處，緩衝層190的材質包括一發泡材料或有機高分子材料，而使緩衝層190具有多個不規則的空氣孔洞，其中由發泡材料所構成的緩衝層190的孔隙率可以大於等於50%，可提供良好的緩衝效果。
圖4D繪示為本發明的另一實施例的微型元件結構的剖面示意圖。請同時參照圖4A與圖4D，本實施例的微型元件結構100j與圖4A的微型元件結構100g相似，兩者的差異在於：本實施例的固定結構160j的固定部162j直接接觸微型元件140c的部分底表面142c。
圖4E繪示為本發明另一實施例的微型元件結構的剖面示意圖。請同時參照圖4A與圖4E，本實施例的微型元件結構100k與圖4A的微型元件結構100g相似，兩者的差異在於：本實施例的固定結構160k的固定部162k未切齊微型元件140c的周圍表面143c。
圖4F繪示為本發明另一實施例的微型元件結構的剖面示意圖。請同時參照圖4A與圖4F，本實施例的微光元件結構100l與圖4A的微型元件結構100g相似，兩者的差異在於：本實施例的固定結構160l的固定部162l未完全覆蓋微型元件140c的周圍表面143c。也就是說，固定結構160l的固定部162l僅覆蓋部分周圍表面143c。
圖4G繪示為本發明的另一實施例的微型元件結構的剖面示意圖。請同時參照圖4A與圖4G，本實施例的微型元件結構100m與圖4A的微型元件結構100g相似，兩者的差異在於：本實施例的固定結構160m沒有覆蓋部。意即固定結構160m只有覆蓋頂表面141c邊緣的連接部161m1、161m2，以及覆蓋周圍表面143c且延伸至基板120上的固定部162m。
圖5A繪示為本發明另一實施例的微型元件結構的剖面示意圖。請同時參照圖4A與圖5A，本實施例的微型元件結構100n與圖4A的微型元件結構100g相似，兩者的差異在於：在本實施例中，相鄰兩微型元件140c1、140c2透過固定結構160n1、160n2的固定部162n1、162n2而連接在一起。於未繪示出的實施例中，固定結構160n1、160n2亦可以分別對應配置於兩微型元件140c1、140c2上而不互相連接，在此並不為限。
圖5B繪示為本發明另一實施例的微型元件結構的剖面示意圖。請同時參照圖5A與圖5B，本實施例的微型元件結構100p與圖5A的微型元件結構100n相似，兩者的差異在於：本實施例的微型元件140c1、140c2分別更包括多個緩衝結構180p1、180p2，其中微型元件140c1、140c2的固定結構160p1、160p2分別透過緩衝結構180p1、180p2而連接至基板120。此處，固定結構160p1、160p2沒有覆蓋部，且相鄰兩微型元件140c1、140c2透過固定結構160p1、160p2的固定部162p1、162p2而連接在一起。
圖6繪示為本發明一實施例的一種微型元件結構的微型元件的剖面示意圖。請同時參照圖1B與圖6，本實施例的微型元件結構100q的微型元件140d包括第一型半導體層147d、發光層146d、第二型半導體層148d、絕緣層149d、通孔T、第一型電極144d以及第二型電極145d。具體而言，通孔T依序貫穿第二型半導體層148d、發光層146d以及第一型半導體層147d的一部分。絕緣層149d至少覆蓋周圍表面143d以及部分底表面142d，更進一步來說，絕緣層149d覆蓋周圍表面143d、部份底表面142d以及通孔T的內壁。固定結構160q直接接觸絕緣層149d，更進一步來說，固定結構160q直接接觸頂表面141d與位於周圍表面143d上的絕緣層149d。第一型電極144d以及第二型電極145d配置於底表面142d上，且第一型電極144d填入通孔T內並與第一型半導體層147d連接，而第二型電極145d穿過底表面142d上的絕緣層149d並與第二型半導體層148d連接。緩衝結構180q配置於固定結構160q與基板120之間，且緩衝結構180q直接接觸固定結構160q與基板120。
更具體而言，在本實施例中，固定結構160q的材質可不同於絕緣層149d的材質。此處，絕緣層149d的材質例如是二氧化矽、氮化矽、氧化矽玻璃（SOG）或相似材料，但不以此為限。較佳地，固定結構160q的硬度等於或低於絕緣層149d的硬度，固定結構160q的厚度小於或等於絕緣層149d的厚度。藉此設計，可避免微型元件140d於轉移時，固定結構160q與絕緣層149d同時被拔除。此外，在本實施例中，固定結構160q的重心低於微型元件140d的重心，且固定結構160q在微型元件140d的頂表面141d以及周圍表面143d的角度相同，可更有效固定微型元件140d於基板120上。
另須說明的是，當微型元件結構中的微型元件從基板上拾取並運輸與轉移至線路基板上放置後，僅有部份固定結構仍會覆蓋在微型元件的頂表面或部份周圍表面上，其相關實施例將於以下方進行說明。
圖7A繪示為本發明一實施例的一種微型元件結構轉移至線路基板上的剖面示意圖。圖7B為圖7A的俯視示意圖。請參照圖7A，將多個微型元件140e轉移至線路基板220上，而形成微型元件裝置100r。微型元件裝置100r例如為微型發光二極體顯示器或其他具有顯示器之電子裝備。此處，微型元件140e繪示為覆晶式微型發光二極體，可以是相同色光的發光二極體或是不同色光的發光二極體，於此並不加以限制。也就是說，微型元件140e以覆晶的方式透過第一型電極144e與第二型電極145e電性連接至線路基板220上。原本在微型元件140e的頂表面141e上的固定結構，在拾取微型元件140e後，僅剩下一部分，即為導光結構150，如圖7B所示。此處的導光結構150配置於線路基板220上且遠離第一型電極144e與第二型電極145e，且導光結構150包括至少一連接部152以及連接連接部152的覆蓋部154，且連接部152配置於微型元件140e的頂表面141e的邊緣SD1’、SD2’且導光結構150於頂表面141e的正投影面積小於頂表面141e的面積。較佳地，導光結構150於頂表面141e的正投影面積與頂表面141e的面積的比值為大於等於0.5且小於1。在一未繪示出的實施例中，導光結構也可以同時配置在微型元件的頂表面與部份周圍表面上。此處，線路基板220可例如是顯示背板或其他具有電路的基板。
圖7C繪示為本發明另一實施例的一種微型元件結構轉移至線路基板上的剖面示意圖。請同時參照圖7A與圖7C，本實施例的微型元件裝置100s與圖7A的微型元件裝置100r相似，兩者的差異在於：本實施例的微型元件裝置100s更包括導光層210。具體而言，導光層210配置於微型元件140e上，且導光結構150與微型元件140e分別位與導光層210的相對兩側，其中導光層210直接接觸微型元件140e的頂表面141e。較佳地，配置於微型元件140e上的導光層210的形狀與微型元件140e的頂表面141e形狀相同。在本實施例中，微型元件140e的折射率大於導光層210的折射率，而導光層210的折射率大於等於導光結構150的折射率，且導光結構150的折射率大於空氣的折射率，藉此設計，可避免微型元件140e發出的光在導光層210或導光結構150中產生全反射，進而可提高微型元件140e的出光率。此處，導光層210的材質可不同於導光結構150的材質，其中導光層210的材質例如是二氧化矽、氮化矽、氧化矽玻璃（SOG）或其組合，但不以此為限。
此外，本實施例的導光層210的楊式模量小於微型元件140e的楊式模量。導光結構150於微型元件140e的頂表面141e上的正投影面積等於導光層210於頂表面141e上的正投影面積，但不以此為限。在其他實施例中，微型元件裝置100t的導光結構150’於頂表面141e上的正投影面積也可以小於導光層210於頂表面141e上的正投影面積，如圖7D所示。較佳地，導光結構150、150’於頂表面141e上的正投影面積與導光層210於頂表面141e上的正投影面積的比值為介於0.8至1之間。
綜上所述，在本發明的微型元件結構的設計中，固定結構不直接接觸第一型電極與第二型電極，固定結構的連接部配置於微型元件的頂表面的邊緣，且固定結構的固定部連接連接部且延伸至基板上。藉此設計，可使得微型元件在不同的基板之間的運輸與轉移時，可由固定結構的固定部提供具有良好的固定與支撐，而由固定結構的連接部提供固定結構良好的連接。
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。
100a、100b、100c、100d、100e、100f、100f’、100g、100h、100i、100j、100k、100l、100m、100n、100p、100q‧‧‧微型元件結構
100r、100s、100t‧‧‧微型元件裝置
120‧‧‧基板
140a、140b、140c、140c1、140c2、140d、140e‧‧‧微型元件
141a、141b、141c、141d、141e‧‧‧頂表面
141b’‧‧‧表面
142a、142c、142d‧‧‧底表面
143a、143c、143d‧‧‧周圍表面
144a、144b、144d、144e‧‧‧第一型電極
147d‧‧‧第一型半導體層
145a、145b、145d、145e‧‧‧第二型電極
146b、146d‧‧‧發光層
148d‧‧‧第二型半導體層
149d‧‧‧絕緣層
150、150’‧‧‧導光結構
160a、160b、160c、160d、160e、160f、160g、160h、160i、160j、160k、160l、160m、160n1、160n2、160p1、160p2、160q‧‧‧固定結構
152、161a1、161a2、161b1、161b2、161b3、161b4、161c2、161c4、161d1、161d2、161e1、161e2、161f1、161f2‧‧‧連接部
162a1、162a2、162b、162c、162d1、162d2、162f1、162f2、162g、162h、162i、162j、162k、162l、162m、162n1、162n2、162p1、162p2‧‧‧固定部
154、163a、163b、163c、163d、163e‧‧‧覆蓋部
180a1、180a2、180b1、180p1、180p2、180q‧‧‧緩衝結構
210‧‧‧導光層
220‧‧‧線路基板
A-A’、B-B’‧‧‧剖線
D1、D2‧‧‧距離
G1‧‧‧空氣間隙
SD1、SD1’、SD2、SD2’、SD3、SD4‧‧‧邊緣
C1、C2、C3、C4‧‧‧角落
H1‧‧‧距離
L1‧‧‧長度
T‧‧‧通孔
U‧‧‧單位面積
W1、W2、W3、W4、W5、W6‧‧‧寬度
圖1A繪示為本發明一實施例的一種微型元件結構的俯視示意圖。 圖1B繪示為圖1A的微型元件結構的剖面示意圖。 圖2A至圖2B繪示為本發明多個實施例的微型元件結構的俯視示意圖。 圖3A繪示為本發明一實施例的一種微型元件結構的俯視示意圖。 圖3B繪示為圖3A的微型元件結構的剖面示意圖。 圖3C至圖3E繪示為本發明多個實施例的微型元件結構的俯視示意圖。 圖4A至圖4G繪示為本發明多個實施例的微型元件結構的剖面示意圖。 圖5A至圖5B繪示為本發明多個實施例的微型元件結構的剖面示意圖。 圖6繪示為本發明一實施例的一種微型元件結構的微型元件的剖面示意圖。 圖7A繪示為本發明一實施例的一種微型元件結構轉移至線路基板上的剖面示意圖。 圖7B繪示為圖7A的微型元件結構的俯視示意圖。 圖7C至圖7D繪示為本發明多個實施例的微型元件結構轉移至線路基板上的剖面示意圖。

Claims (24)

  1. 一種微型元件結構，包括： 一基板； 至少一微型元件，配置於該基板上，且具有彼此相對的一頂表面與一底表面、連接該頂表面與該底表面的一周圍表面、一第一型電極以及一第二型電極；以及 至少一固定結構，配置於該基板上且遠離該第一型電極與該第二型電極，該固定結構包括至少一連接部以及至少一固定部，該連接部配置於該微型元件的該頂表面的一邊緣，而該固定部連接該連接部且延伸至該基板上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的微型元件結構，其中該連接部於該頂表面的該邊緣的一寬度與該邊緣的一長度的比值介於0.01至0.6之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的微型元件結構，其中該固定結構更包括一覆蓋部，配置於該微型元件的該頂表面上，且該連接部連接於該覆蓋部與該固定部之間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的微型元件結構，其中該微型元件的該第一型電極與該第二型電極位於該底表面上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的微型元件結構，其中該固定結構於該頂表面的正投影面積與該微型元件的該頂表面的面積的比值大於等於0.5且小於1。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的微型元件結構，其中該固定結構的該覆蓋部至鄰近的該頂表面的該邊緣的一最大距離小於等於10微米。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的微型元件結構，其中該連接部及該覆蓋部於該微型元件的該頂表面的正投影面積大於該固定部與該微型元件的該周圍表面的接觸面積。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的微型元件結構，其中該微型元件的該第一型電極與該第二型電極的其中之一位於該頂表面上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的微型元件結構，其中該固定結構於該頂表面的正投影面積與該微型元件的該頂表面的面積的比值大於等於0.01且小於等於0.5。
  10. 如申請專利範圍第3項所述的微型元件結構，其中該覆蓋部的一最大寬度大於該連接部於該頂表面的該邊緣的寬度。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的微型元件結構，其中該連接部的寬度從該覆蓋部往該頂表面的該邊緣逐漸變小。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的微型元件結構，其中於一單位面積內，該固定結構於該基板上的正投影面積大於該微型元件於該基板上的正投影面積。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的微型元件結構，其中於該單位面積內，該微型元件於該基板上的正投影面積與該固定結構於該基板上的正投影面積的比值介於0.5至0.9之間。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的微型元件結構，其中該固定結構的折射率小於該微型元件的折射率且大於空氣的折射率。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的微型元件結構，更包括： 一緩衝層，配置於該微型元件與該基板之間，且直接接觸該固定結構與該微型元件。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的微型元件結構，更包括： 至少一緩衝結構，配置於該固定結構的該固定部與該基板之間，其中該固定部透過該緩衝結構連接至該基板上。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的微型元件結構，其中該固定結構的楊式模量大於該緩衝結構的該楊式模量。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的微型元件結構，其中該緩衝結構遠離該微型元件。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的微型元件結構，其中於一單位面積內，該緩衝結構於該基板上的正投影面積與該固定結構於該基板上的正投影面積的比值介於0.2至0.9之間。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的微型元件結構，其中該緩衝結構於該基板上的正投影與該微型元件於該基板上的正投影相隔一最小距離，而該最小距離小於等於10微米。
  21. 如申請專利範圍第1項所述的微型元件結構，其中該微型元件包括一絕緣層，而該絕緣層至少覆蓋該周圍表面以及部分該底表面，而該固定結構直接接觸該絕緣層。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的微型元件結構，其中該固定結構的厚度小於等於該絕緣層的厚度。
  23. 如申請專利範圍第21項所述的微型元件結構，其中該固定結構的材質不同於該絕緣層的材質。
  24. 一種微型元件裝置，包括： 一線路基板； 至少一微型元件，配置於該線路基板上，且具有彼此相對的一頂表面與一底表面、連接該頂表面與該底表面的一周圍表面、一第一型電極以及一第二型電極，其中該至少一微型元件透過該第一型電極以及該第二型電極電性連接該線路基板；以及 至少一導光結構，配置於該線路基板上且遠離該第一型電極與該第二型電極，該導光結構包括至少一連接部以及連接該連接部的覆蓋部，該連接部配置於該微型元件的該頂表面的一邊緣且該導光結構於該頂表面的正投影面積小於該頂表面的面積。
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