TW202114249A - 微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及顯示元件 - Google Patents

微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及顯示元件 Download PDF

Info

Publication number
TW202114249A
TW202114249A TW108133178A TW108133178A TW202114249A TW 202114249 A TW202114249 A TW 202114249A TW 108133178 A TW108133178 A TW 108133178A TW 108133178 A TW108133178 A TW 108133178A TW 202114249 A TW202114249 A TW 202114249A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light guide
epitaxial layer
guide unit
semiconductor chip
side light
Prior art date
Application number
TW108133178A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI708405B (zh
Inventor
蘇義閔
吳志凌
許國君
梁勝傑
林子暘
Original Assignee
錼創顯示科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 錼創顯示科技股份有限公司 filed Critical 錼創顯示科技股份有限公司
Priority to TW108133178A priority Critical patent/TWI708405B/zh
Priority to US16/691,138 priority patent/US10998475B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI708405B publication Critical patent/TWI708405B/zh
Publication of TW202114249A publication Critical patent/TW202114249A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/002—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide, e.g. with collimating, focussing or diverging surfaces
    • G02B6/0021—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide, e.g. with collimating, focussing or diverging surfaces for housing at least a part of the light source, e.g. by forming holes or recesses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0073—Light emitting diode [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本揭露提供一種微型半導體晶片以及包括其之微型半導體元件結構與顯示元件。該微型半導體晶片包括一磊晶層、一第一電極、一第二電極、以及一側導光單元。該磊晶層具有一上表面、一下表面、及一側表面，其中該上表面以及下表面係相對設置，以及該側表面連接該上表面及下表面。該第一電極及第二電極設置於該磊晶層下表面。該側導光單元設置於該磊晶層側表面。其中，該側導光單元包括一連接部及一延伸部，其中該連接部與部份該延伸部接觸，且該延伸部向外延伸以遠離該側表面，其中該延伸部具有一上表面及一下表面，且一包括該延伸部上表面的平面與一包括該磊晶層上表面的平面形成一銳角Ɵ1。

Description

微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及顯示元件
本揭露關於微型半導體晶片，以及包括其之微型半導體元件結構與及顯示元件。
隨著光電科技的進步，許多光電元件的體積逐漸往小型化發展。近幾年來由於發光二極體(light-emitting diode，LED)製作尺寸上的突破，目前將發光二極體以陣列排列製作的微型發光二極體(micro-LED)顯示器在市場上逐漸受到重視。微型發光二極體顯示器屬於主動式微型半導體顯示元件，其除了相較於有機發光二極體(organic light-emitting diode，OLED)顯示器而言更為省電以外，也具備更佳優異的對比度表現，而可以在陽光下具有可視性。
微型發光二極體顯示器所使用的微型發光二極體晶片的出光效率(light extraction efficiency)會影響到微型發光二極體顯示器的整體性質。有鑒於此，如何增加微型發光二極體晶片的出光效率一直是本領域技術人員努力的方向之一。
根據本揭露實施例，本揭露提供一種微型半導體晶片以及包括其之微型半導體元件結構與顯示元件。該微型半導體晶片包括一磊晶層、一第一電極、一第二電極、以及一側導光單元。該磊晶層具有一上表面、一下表面、及一側表面，其中該上表面以及下表面係相對設置，以及該側表面連接該上表面及下表面。該第一電極及第二電極設置於該磊晶層下表面。該側導光單元設置於該磊晶層側表面。其中，該側導光單元包括一連接部及一延伸部，其中該連接部與部份該延伸部接觸，且該延伸部向外延伸以遠離該側表面，其中該延伸部具有一上表面及一下表面，且一包括該延伸部上表面的平面與一包括該磊晶層上表面的平面形成一銳角Ɵ1。
根據本揭露實施例，該上導光單元可由一可熱回流材料所構成，其中該側導光單元具有一折射率大於1、並小於或等於該磊晶層的折射率。
根據本揭露實施例，該包括該延伸部上表面的平面與一包括該延伸部下表面的平面係互相平行。
根據本揭露實施例，一包括該延伸部下表面的平面與該包括該磊晶層上表面的平面之間形成一銳角Ɵ2，且銳角Ɵ1的角度不等於銳角Ɵ2的角度。
根據本揭露實施例，該側導光單元在出光方向的最大高度L1與該磊晶層在出光方向的最大高度L的比(L1/L)為0.1至0.8。
根據本揭露實施例，該側導光單元之連接部在出光方向的最大高度L3與側導光單元之延伸部在出光方向的最大高度L2的比(L3/L2)為0.1至0.5。
根據本揭露實施例，該微型半導體晶片更包括一絕緣層設置於該磊晶層的側表面上，其中該側導光單元藉由該絕緣層設置於該磊晶層之側表面。
根據本揭露實施例，該連接部與該絕緣層直接接觸，且該連接部與該絕緣層間的界面之面積為S2，而該側導光單元對該絕緣層的正投影之面積為S1，其中S2/S1為0.1至0.8。
根據本揭露實施例，該連接部及該延伸部之間的界面與該磊晶層的上表面垂直，且該界面對該包括該磊晶層上表面的平面之正投影為一線段，其中該線段與該絕緣層對包括該磊晶層上表面的平面之正投影的邊緣重疊。
根據本揭露實施例，在一剖面中，該側導光單元的部份延伸部與該絕緣層之間以一空間相隔。
根據本揭露實施例，在一剖面中，該連接部的最大水平寬度W2與該延伸部的最大水平寬度W1的比(W2/W1)為0.01至0.5，其上述剖面與出光方向平行，並與該連接部及該延伸部之間的界面垂直。
根據本揭露實施例，該側導光單元之延伸部與該磊晶層上表面在出光方向的最小距離D1與該磊晶層在出光方向的最大高度L的比(D1/L)為0.01至0.5。
根據本揭露實施例，該微型半導體晶片更包括一上導光單元，配置於該磊晶層的上表面。
根據本揭露實施例，該上導光單元在該出光方向側具有一弧面。
根據本揭露實施例，本揭露亦提供一種微型半導體元件結構，包括一基板；至少一上述微型半導體晶片，配置於該基板上；以及，至少一支撐單元。其中，該支撐單元之一端設置於該基板的一上表面之上，而另一端與微型半導體晶片之側導光單元相連。
根據本揭露實施例，本揭露亦提供一種顯示元件(例如微型半導體顯示元件)，包括一顯示基板；以及，至少一上述微型半導體晶片，配置於該顯示基板上。
以下針對本發明之顯示裝置作詳細說明。應了解的是，以下之敘述提供許多不同的實施例或例子，用以實施本發明之不同樣態。以下所述特定的元件及排列方式僅為簡單描述本發明。當然，這些僅用以舉例而非本發明之限定。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論之不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。再者，當述及一第一材料層位於一第二材料層上或之上時，包括第一材料層與第二材料層直接接觸之情形。或者，亦可能間隔有一或更多其它材料層之情形，在此情形中，第一材料層與第二材料層之間可能不直接接觸。
必需了解的是，為特別描述或圖示之元件可以此技術人士所熟知之各種形式存在。此外，當某層在其它層或基板「上」時，有可能是指「直接」在其它層或基板上，或指某層在其它層或基板上，或指其它層或基板之間夾設其它層。
且在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，並以簡化或是方便標示。再者，圖式中各元件之部分將以分別描述說明之，值得注意的是，圖中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式，此外，特定之實施例僅為揭示本發明使用之特定方式，其並非用以限定本發明。
再者，說明書與請求項中所使用的序數例如”第一”、”第二”、”第三”等之用詞，以修飾請求項之元件，其本身並不意含及代表該請求元件有任何之前的序數，也不代表某一請求元件與另一請求元件的順序、或是製造方法上的順序，該些序數的使用僅用來使具有某命名的一請求元件得以和另一具有相同命名的請求元件能作出清楚區分。
本揭露提供一種微型半導體晶片(例如微型發光二極體晶片)，以及包括其之微型半導體元件結構與顯示元件。藉由該具有特定結構設計的側導光單元，可將微型半導體晶片射入側導光單元的光經折射導出，使光線集中於出光方向。因此，可有效的提升微微型半導體晶片出光方向的出光效率。如此一來，可改善具有該微型半導體晶片之顯示元件(例如微型發光二極體顯示元件)的效能。
本揭露所述「微型」半導體晶片，係指其長、寬、及高在1μm至100μm範圍內的半導體晶片。根據本揭露實施例，微型半導體晶片的最大寬度可為20μm、10μm或5μm。根據本揭露實施例，微型半導體晶片的最大高度可為10μm或5μm。然應理解本揭露的實施例不必限於此，某些實施例的態樣當可應用到更大與也許更小的尺度。
根據本揭露實施例，本揭露所述微型半導體晶片可為包括p-n二極體的微型半導體晶片件，例如具光子功能的微型半導體晶片(例如發光二極體晶片、雷射二極體晶片、光電二極體晶片)。與一般的發光二極體技術相比，微型半導體元件從毫米級降至微米級，因此將本揭露之微型半導體晶片轉移、整合及組裝後所得之微型發光半導體顯示元件能達高解析度，並能夠降低顯示之電力消耗，更具節能、機構簡單、薄型等優勢。
第1圖顯示本揭露一實施例所述微型半導體晶片10的示意圖，以及第2圖為第1圖所述微型半導體晶片10沿切線A-A’的剖面示意圖。
請參照第1圖及第2圖，本揭露所述微型半導體晶片10可包括一磊晶層20、一第一電極30、一第二電極32、一側導光單元40、以及一絕緣層50。該磊晶層20可具有一上表面22、一下表面26、及一側表面24。其中，該磊晶層20之上表面22以及磊晶層20之下表面26係相對設置，且該磊晶層20之側表面24連接該上表面22及下表面26。該第一電極30及第二電極32設置於該磊晶層20之下表面26。換言之，根據本揭露實施例，本揭露所述微型發光二極體可為水平式結構(horizontal structure)的微型半導體晶片10 (即第一電極30及第二電極32位於微型半導體晶片10之磊晶層20的同一側)。
根據本揭露其他實施例，本揭露所述微型半導體晶片10的磊晶層20可具有傾斜的側壁，即該磊晶層20的剖面可為一上寬下窄的倒梯形，請參照第2圖。根據本揭露其他實施例，本揭露並不以此限制該磊晶層20的結構及種類，本揭露所述磊晶層20的剖面結構可為倒梯形、矩形、梯形或其他形狀。
根據本揭露實施例，磊晶層20可包括第一半導體層、發光層、第二半導體層。該第一半導體層與第二半導體層的電性相反。根據本揭露實施例，第一半導體層可為n型半導體層以及第二半導體層可為p型半導體層。根據本揭露實施例，第一半導體層可為p型半導體層以及第二半導體層可為n型半導體層。發光層及第二半導體層依序配置於第一半導體層上，換言之，發光層可配置於第一半導體層與第二半導體層之間。
根據本揭露實施例，該第一電極30及第二電極32之材質可例如為鎂、鈣、鋁、銀、銦、金、鎢、鎳、鉑、銅、或其合金，而其形成方式可為熱蒸鍍、濺射或電漿強化式化學氣相沉積方式。
據本揭露實施例，該絕緣層50可配置於該磊晶層20之至少部份下表面26上。舉例來說，該絕緣層50可配置於該第一電極30與第二電極32之間，用以避免第一電極30與第二電極32電性連結導致短路。此外，該絕緣層50可進一步延伸至該磊晶層20的至少部份側表面24，請參照第2圖，以保護該磊晶層20。根據本揭露實施例，適合作為該絕緣層50的材料可為具有高透光率(透光率約大於或等於80%，例如為80%、90%或99%)的絕緣材料。進一步而言，該絕緣層50的材料可為有機樹脂(例如苯並環丁烯(benzocyclobutene)、酚醛樹脂(phenol formaldehyde resin)、聚矽氧烷樹脂(polysiloxane resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、聚異戊二烯橡膠(polyisoprene rubber)、聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)或其組合)、無機材料(例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或其組合)、或其組合。根據本揭露實施例，本揭露所述之絕緣層50與該側導光單元40可為相同之材質並在相同步驟中形成。換言之，該絕緣層50與該側導光單元40為一體成型。如此一來，該絕緣層50與該側導光單元40的製程可整合在一起，因此簡化微型半導體晶片10的製程步驟，改善製程效率及良率。
請參照第1圖，該微型半導體晶片10具有一出光方向D，其中該出光方向D大體上係由該磊晶層20之下表面26至該磊晶層20之上表面22，即該磊晶層20之上表面22為微型半導體晶片10的出光面。一般來說，發光半導體晶片上表面之出光量約大於或等於總出光量之80%，而發光半導體晶片側表面之出光量約小於總出光量之20%。雖然微型半導體晶片10大部份所發出的光係由該出光面(即磊晶層20之上表面22)射出，不過該微型半導體晶片10仍有部份係由該磊晶層20之側表面24射出，導致該微型半導體晶片10在出光方向的出光效率較微型半導體晶片10總發光效率小一至二成。為增加微型半導體晶片10在出光方向的出光效率，本揭露所述的微型半導體晶片10包括一側導光單元40，可將微型半導體晶片10由磊晶層20之側表面24所射出的光轉向，使轉向後的光與出光方向D間的夾角小於或等於45度，使得微型半導體晶片10在出光方向的出光效率能更為接近微型半導體晶片10總發光效率。
根據本揭露實施例，該側導光單元40可設置於該磊晶層20 的側表面24。請參照第1圖，該側導光單元40設置於該磊晶層20的側表面22之上的絕緣層50上，即該側導光單元40可藉由該絕緣層50設置於該磊晶層20之側表面。根據本揭露實施例，該側導光單元40亦可直接設置於該磊晶層20 的側表面24上。
第3圖係為第2圖所述微型半導體晶片10其包括側導光單元40的區域B之局部放大示意圖。請參照第3圖，該側導光單元40包括一連接部42及一延伸部44，其中該側導光單元40利用該連接部42與磊晶層20上的絕緣層50連接(即側導光單元40利用該連接部42與絕緣層50直接接觸)，且該側導光單元40的連接部42與部份該延伸部44接觸。該側導光單元40之延伸部44係由磊晶層20之側表面24向外延伸，以遠離該磊晶層20之側表面24。
根據本揭露實施例，該側導光單元40之連接部42與該絕緣層50直接接觸，且該連接部42與該絕緣層50間的界面之面積(即連接部42與絕緣層50的接觸面積)為S2，而該側導光單元40對該絕緣層50的正投影之面積為S1，其中S2/S1為0.1至0.8(例如為：0.1、0.5或0.8)。當S2/S1小於0.1將造成製程上的困難，而當S2/S1大於0.8不易達成出光集中的功效。
根據本揭露實施例，仍請參照第3圖，該側導光單元40之延伸部44包括一上表面43及一下表面45。該側導光單元40之延伸部44的上表面43與該磊晶層20之上表面22大體上係面向該出光方向D，而該側導光單元40之延伸部44的下表面45與該磊晶層20之下表面26大體上係面向該出光方向D的相反方向。根據本揭露實施例，一包括該側導光單元40之延伸部44的上表面43之平面62可與一包括該磊晶層20之上表面22的平面60之間形成一銳角Ɵ1。值得注意的是，為使本揭露所述之側導光單元40可將微型半導體晶片10由磊晶層20之側表面24所射出的光轉向至該出光方向D(即轉向後的光與出光方向D間的夾角小於或等於45度)，該銳角Ɵ1的角度可為5度至85度之間，例如為10度至80度、或20度至80度。舉例來說，該銳角Ɵ1的角度可為10度、50度或80度。
根據本揭露實施例，該側導光單元40可為具有高透光率(約大於或等於80%，例如為80%、90%或99%)的材料，且該側導光單元40的折射率可大於1，並小於或等於該磊晶層20的折射率。舉例來說，該側導光單元40的折射率可為為1.05至2.5(例如為：1.05、1.5、2.0或2.5)。適合作為該側導光單元40的材料可為有機樹脂(例如苯並環丁烯(benzocyclobutene)、酚醛樹脂(phenol formaldehyde resin)、聚矽氧烷樹脂(polysiloxane resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、聚異戊二烯橡膠(polyisoprene rubber)、聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)或其組合)、無機材料(例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或其組合)、或其組合。
根據本揭露實施例，仍請參照第3圖，該側導光單元40之連接部42及該側導光單元40之延伸部44之間的界面41與該磊晶層20之上表面22垂直，且該界面41對該包含該磊晶層20之上表面22的平面60之正投影為一線段。根據本揭露實施例，該線段與該絕緣層50對該包含該磊晶層20之上表面22的平面60之正投影的邊緣重疊。
根據本揭露實施例，請參照第4圖，該包括該側導光單元40之延伸部44的上表面43之平面62可與一包含該側導光單元40之延伸部44的下表面45之平面64互相平行。進一步說明，即該側導光單元40之延伸部44的厚度約略相等，其中該厚度的差異不超過5%。
根據本揭露實施例，請參照第5圖及第6圖，該包括該磊晶層20之上表面22的平面60可與該包含該側導光單元40之延伸部44的下表面45之平面64形成一銳角Ɵ2，且該銳角Ɵ1的角度大於銳角Ɵ2的角度。舉例來說，該銳角Ɵ1的角度與銳角Ɵ2的角度之間的差值為1至60度(例如為1度、30度或60度)，藉此增強該側導光單元40與該絕緣層50的連接力，增加後續製程的良率。
根據本揭露實施例，請參照第7圖及第8圖，該包括該磊晶層20之上表面22的平面60亦可與該包含該側導光單元40之延伸部44的下表面45之平面64形成一銳角Ɵ2，且該銳角Ɵ1的角度小於銳角Ɵ2的角度。舉例來說，該銳角Ɵ1的角度與銳角Ɵ2的角度之間的差值為1至60度(例如為1度、30度或60度)，藉此增加該側導光單元40的製程容許度。
第9圖為本揭露一實施例所述微型半導體晶片10之剖面示意圖。請參照第9圖，該側導光單元40在該出光方向D的最大高度L1與該磊晶層20在該出光方向D的最大高度L的比(L1/L)為0.1至0.8(例如為：0.1、0.5或0.8)。此外，仍請參照第9圖，該側導光單元40與該磊晶層20之上表面22在該出光方向D的最小距離D1與該磊晶層20在該出光方向D的最大高度L的比(D1/L)為0.01至0.5(例如為0.01、0.1或0.5)。
第10圖為本揭露其他實施例所述微型半導體晶片10其包括側導光單元40部份之局部放大示意圖。請參照第10圖，該側導光單元40之連接部42在該出光方向D的最大高度L3與該側導光單元40之延伸部44在該出光方向D的最大高度L2的比(L3/L2)可為0.1至小於1 (例如為：0.1、0. 5或0.99)。
根據本揭露某些實施例，該側導光單元40在一剖面可為多邊形，例如可為三角形(如第11圖所示)、四邊形(如第4、6及8圖所示)、五邊形、或L形(如第12圖所示)，其中上述剖面與該出光方向D平行，並與該連接部42及該延伸部44之間的界面41垂直。
第13圖為本揭露其他實施例所述微型半導體晶片10其包括側導光單元40部份之局部放大示意圖。請參照第13圖，在一剖面中，該側導光單元40的至少一部份延伸部44與該絕緣層50之間以一空間相隔70，其中上述剖面與該出光方向D平行，並與該連接部42及該延伸部44之間的界面41垂直。
仍請參照第13圖，在該剖面中，該側導光單元40之連接部42的最大水平寬度W2與該側導光單元40之延伸部44的最大水平寬度W1的比(W2/W1)為0.01至0.5(例如為0.01、0.25或0.5)。
第14圖為本揭露實施例所述微型半導體晶片10之剖面示意圖。請參照第14圖，該微型半導體晶片10可更包含一上導光單元80，配置於該磊晶層20之上表面22上，其中該上導光單元80在該出光方向側可為一弧面，以改善該微型半導體晶片10的出光效率。根據本揭露實施例，該上導光單元80可為具有高透光率(約大於或等於80%，例如為80%、90%或99%)的材料，且該上導光單元80的折射率可大於1，並小於或等於該磊晶層20的折射率。舉例來說，該上導光單元80的折射率可為1.05至2.5(例如為：1.05、1.5、2.0或2.5)。根據本揭露實施例，適合作為該上導光單元80的材料可為有機樹脂(例如苯並環丁烯(benzocyclobutene)、酚醛樹脂(phenol formaldehyde resin)、聚矽氧烷樹脂(polysiloxane resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、聚異戊二烯橡膠(polyisoprene rubber)、聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)或其組合)、無機材料(例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或其組合)、或其組合。
根據本揭露實施例，本揭露所述之側導光單元40與該上導光單元80可為相同之材質。根據本揭露實施例，本揭露所述之側導光單元40與該上導光單元80可為相同之材質且在相同步驟中形成，因此可簡化微型半導體晶片10的製程步驟，改善製程效率及良率。
第15圖為本揭露實施例所述微型半導體晶片10之剖面示意圖。請參照第15圖，該微型半導體晶片10之上導光單元80可由複數個微結構81所構成，該微結構81之截面形狀可為部份橢圓形、部份圓形、多邊形、或上述之組合。
第16圖為本揭露實施例所述微型半導體晶片10之剖面示意圖。請參照第16圖，該磊晶層20之上表面22與該磊晶層20之側表面24的相連接處可形成一倒角25。如此一來，可改善該微型半導體晶片10的出光效率。
根據本揭露實施例，本揭露亦提供一種微型半導體元件結構。第17圖為本揭露實施例所述微型半導體元件結構100之示意圖、第18圖為第17圖所述微型半導體元件結構100之俯視示意圖、以及第19圖為第17圖所述微型半導體元件結構100沿切線C-C’的剖面示意圖。
請參照第17圖，該微型半導體元件結構100包括一基板110；至少一上述微型半導體晶片10，配置於該基板110上；以及，至少一支撐單元120，其中該支撐單元120之一端設置於該基板110上，另一端設置於該微型半導體晶片10之絕緣層50上，用以將微型半導體晶片10固定於基板110上。根據本揭露實施例，該側導光單元40形成於絕緣層50之上，並突出形成屋簷狀的結構，如第17圖所示。
根據本揭露實施例，根據本揭露實施例，該基板110可例如為一臨時基板(template)，用以承載微型半導體晶片10以及支撐單元120。該基板110可例如為塑膠基板、陶瓷基板、玻璃基板、藍寶石基板或其他無線路的基板。
根據本揭露實施例，該支撐單元120可將微型半導體晶片10固定於該基板110上，使得微型半導體晶片10之間保持一定之間距，避免微型半導體晶片10之間的間距不適當而損傷微型半導體晶片10，增加後續轉移製程的良率。
根據本揭露實施例，請參照第20圖，該支撐單元120亦可撐起該微型半導體晶片10，使得該微型半導體晶片10與基板110之間保持一定之間距，降低後續轉移製程的困難度。
請參照第18圖，該側導光單元40可形成於位於該磊晶層20所有側表面24上的絕緣層50之上，即該側導光單元40可環繞該磊晶層20並設置於該磊晶層20之側表面24之上。
仍請參照第18圖，該支撐單元120可設置於該微型半導體晶片10之上並與該側導光單元40接觸。根據本揭露實施例，該支撐單元120係由該側導光單元40向磊晶層20兩相鄰側表面24界面之外側延伸。根據本揭露實施例，該支撐單元120可設置於該微型半導體晶片10的任意兩個位於一對角線的角落上，如第18圖所示。根據本揭露實施例，該支撐單元120亦可設置於該微型半導體晶片10的所有角落上，如第21圖所示。
根據本揭露實施例，適合作為該支撐單元120的材料可為無機材料或樹脂材料，可將該微型半導體晶片10穩定固定於該基板110之上。
根據本揭露實施例該支撐單元120可與該側導光單元40為相同之材質。根據本揭露實施例，該支撐單元120可為具有高透光率(約大於或等於80%，例如為80%、85%、90%、95%、或99%)的材料。根據本揭露實施例，適合作為該該支撐單元120的材料可為有機樹脂(例如苯並環丁烯(benzocyclobutene)、酚醛樹脂(phenol formaldehyde resin)、聚矽氧烷樹脂(polysiloxane resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、聚異戊二烯橡膠(polyisoprene rubber)、聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)或其組合)、無機材料(例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或其組合)、或其組合。根據本揭露實施例，本揭露所述之支撐單元120與該側導光單元40可為相同之材質並在相同步驟中形成。換言之，該支撐單元120與側導光單元40為一體成型。根據本揭露實施例，由於該支撐單元120與該側導光單元40可為相同的材質，因此可在形成該支撐單元120的步驟中同時形成該側導光單元40。如此一來，該支撐單元120與該側導光單元40的製程可整合在一起，因此簡化微型半導體元件結構100的製程步驟，改善製程效率及良率。
根據本揭露實施例，該支撐單元120與該側導光單元40及上導光單元80可為相同的材質。根據本揭露實施例，本揭露所述之支撐單元120與該側導光單元40及上導光單元80可為相同之材質並在相同步驟中形成(即該支撐單元120、側導光單元40及上導光單元80可為一體成型)。由於該支撐單元120與該側導光單元40及上導光單元80為相同的材質，因此可在形成該支撐單元120的步驟中同時形成該側導光單元40及上導光單元80。如此一來，該支撐單元120、該側導光單元40及上導光單元80的製程可整合在一起，因此簡化微型半導體元件結構100的製程步驟，改善製程效率及良率。
根據本揭露實施例，本揭露所述微型半導體晶片，其後續可以轉移並被整合及組裝到多種照明或顯示系統，例如顯示元件。取決於其應用，顯示元件可包括其他組件。此等其他組件包括(但不限於)：記憶體、觸控螢幕控制器及電池。在其他實施方案中，顯示元件可為電視機、平板電腦、電話、膝上型電腦、電腦監視器、獨立式終端機服務台、數位相機、手持遊戲控制台、媒體顯示器、電子書顯示器、車用顯示器或大面積電子看板顯示器。
根據本揭露實施例，本揭露亦提供一種顯示元件。第22圖為本揭露實施例所述顯示元件200之示意圖。根據本揭露實施例，藉由一轉移製程可將微型半導體晶片10轉移至一顯示基板210，以形成半導體顯示元件200(例如微型發光二極體顯示元件)。在進行後續轉移製程時，該支撐單元120可脫離微型半導體晶片10，即該微型半導體晶片10之側導光單元40經轉移製程後不在與該支撐單元120連結。
根據本揭露實施例，該轉移製程為一巨量轉移(mass transfer)製程，可逐一或批量將微型半導體晶片10由基板110轉移至該顯示基板210，形成顯示元件200。
根據本揭露實施例，該轉移製程可包括一拾取步驟及一放置步驟。在拾取步驟中，係利用一轉移裝置拾取微型半導體晶片10 (例如利用機械靜電吸取法、真空吸附法、或黏著膠黏取法)使支撐單元120與微型半導體晶片10的側導光單元 40斷開並使微型半導體晶片10與該基板110分離。在放置步驟中，利用轉移裝置將微型半導體晶片10配置於該顯示基板210。根據本揭露實施例，該顯示基板210上可預先配置有複數個控制電路，而每一微型半導體晶片10係被配置於顯示基板上一預定位置，並在進行一接合製程後使得微型半導體晶片10的電極與對應的控制電路之接觸墊接觸，並將微型半導體晶片10固定於顯示基板上。
綜上所述，本揭露所述具有側導光單元的微型半導體晶片可有效的提升微型半導體晶片的出光效率，並改善具有該微型半導體晶片之顯示元件的效能。
雖然本揭露已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何本技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10:微型半導體晶片 20:磊晶層 22:磊晶層的上表面 24:磊晶層的側表面 25:倒角 26:磊晶層的下表面 30:第一電極 32:第二電極 40:側導光單元 41:連接部與延伸部之間的界面 42:連接部 43:延伸部之上表面 44:延伸部 45:延伸部之下表面 50:絕緣層 60:延伸部上表面之平面 62:包括磊晶層上表面的平面 64:包括延伸部下表面之平面 70:空間 80:上導光單元 81:微結構 100:微型半導體元件結構 110:基板 120:支撐單元 200:顯示元件 210:顯示基板 A-A’:切線 B:區域 D:出光方向 D1:延伸部與磊晶層之上表面在出光方向的最小距離 L:磊晶層在出光方向的最大高度 L1:側導光單元在該出光方向的最大高度 L2:連接部42在出光方向的最大高度 L3:延伸部44在出光方向的最大高度 S1:連接部與該絕緣層間的界面之面積 S2:側導光單元對該絕緣層的正投影之面積 W1:連接部的最大水平寬度 W2:延伸部的最大水平寬度 Ɵ1:銳角 Ɵ2:銳角
第1圖為本揭露一實施例所述微型半導體晶片的示意圖。 第2圖為本揭露第1圖所述微型半導體晶片其沿切線A-A’ 的剖面示意圖。 第3圖為本揭露第1圖所述微型半導體晶片其區域B的局部放大示意圖。 第4圖為本揭露某些實施例所述微型半導體晶片其包含側導光單元之區域的局部放大示意圖。 第5圖為本揭露某些實施例所述微型半導體晶片的剖面示意圖。 第6圖為本揭露第5圖所述微型半導體晶片其區域B的局部放大示意圖。 第7圖為本揭露某些實施例所述微型半導體晶片的剖面示意圖。 第8圖為本揭露第7圖所述微型半導體晶片其區域B的局部放大示意圖。 第9圖為本揭露某些實施例所述微型半導體晶片的剖面示意圖。 第10圖為本揭露某些實施例所述微型半導體晶片其包括側導光單元部份之局部放大示意圖。 第11至13圖為本揭露某些實施例所述微型半導體晶片其包含側導光單元之區域的局部放大示意圖。 第14及15圖為本揭露某些實施例所述同時具有側導光單元及上導光單元的微型半導體晶片之剖面示意圖。 第16圖為本揭露某些實施例所述微型半導體晶片的剖面示意圖。 第17圖為本揭露某些實施例所述微型半導體元件結構的示意圖。 第18圖為本揭露第17圖所述微型半導體元件結構其俯視示意圖。 第19圖為本揭露第18圖所述微型半導體元件結構沿切線C-C’ 的剖面示意圖。 第20圖為本揭露某些實施例所述微型半導體元件結構的剖面示意圖。 第21圖為本揭露某些實施例所述微型半導體元件結構的俯視示意圖。 第22圖為本揭露某些實施例所述顯示元件的剖面示意圖。
10:微型半導體晶片
20:磊晶層
22:磊晶層的上表面
40:側導光單元
50:絕緣層
A-A’:切線
D:出光方向

Claims (16)

  1. 一種微型半導體晶片，包括： 一磊晶層，具有一上表面、一下表面、以及一側表面，其中該上表面以及下表面係相對設置，以及該側表面連接該上表面及該下表面； 一第一電極及一第二電極，設置於該下表面；以及 一側導光單元設置於該磊晶層之側表面，其中該側導光單元包括一連接部及一延伸部，其中該連接部與部份該延伸部接觸，且該延伸部向外延伸以遠離該側表面，其中該延伸部具有一上表面及一下表面，其中一包括該延伸部上表面的平面與一包括該磊晶層上表面的平面形成一銳角Ɵ1。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微型半導體晶片，其中該側導光單元具有一折射率大於1、並小於或等於該磊晶層的折射率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之微型半導體晶片，其中該包括該延伸部上表面的平面與一包括該延伸部下表面的平面係互相平行。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之微型半導體晶片，其中一包括該延伸部下表面的平面與該包括該磊晶層上表面的平面之間形成一銳角Ɵ2，且銳角Ɵ1的角度不等於銳角Ɵ2的角度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之微型半導體晶片，其中該側導光單元在出光方向的最大高度L1與該磊晶層在出光方向的最大高度L的比(L1/L)為0.1至0.8。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之微型半導體晶片，其中該側導光單元之連接部在出光方向的最大高度L3與側導光單元之延伸部在出光方向的最大高度L2的比(L3/L2)為0.1至小於1。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之微型半導體晶片，更包括一絕緣層設置於該磊晶層的側表面上，其中該側導光單元藉由該絕緣層設置於該磊晶層之側表面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之微型半導體晶片，其中該連接部與該絕緣層直接接觸，且該連接部與該絕緣層間的界面之面積為S2，而該側導光單元對該絕緣層的正投影之面積為S1，其中S2/S1為0.1至0.8。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之微型半導體晶片，其中該連接部及該延伸部之間的界面與該磊晶層的上表面垂直，且該界面對該包括該磊晶層上表面的平面之正投影為一線段，其中該線段與該絕緣層對包括該磊晶層上表面的平面之正投影的邊緣重疊。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之微型半導體晶片，其中在一剖面中，該側導光單元的部份延伸部與該絕緣層之間以一空間相隔。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之微型半導體晶片，其中在一剖面中，該連接部的最大水平寬度W2與該延伸部的最大水平寬度W1的比(W2/W1)為0.01至0.5。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之微型半導體晶片，其中該側導光單元之延伸部與該磊晶層上表面在出光方向的最小距離D1與該磊晶層在出光方向的最大高度L的比(D1/L)為0.01至0.5。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之微型半導體晶片，更包括： 一上導光單元，配置於該磊晶層的上表面。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之微型半導體晶片，其中該上導光單元在出光方向側具有至少一弧面。
  15. 一種微型半導體元件結構，包括： 一基板； 一微型半導體晶片，配置於該基板上，其中該微型半導體晶片包括：一磊晶層，具有一上表面、一下表面、以及一側表面，其中該上表面以及下表面係相對設置，以及該側表面連接該上表面及該下表面；一第一電極及一第二電極，設置於該下表面；以及，一側導光單元設置於該磊晶層之側表面，其中該側導光單元包括一連接部及一延伸部，其中該連接部與部份該延伸部接觸，且該延伸部向外延伸以遠離該側表面，其中該延伸部具有一上表面及一下表面，其中一包括該延伸部上表面的平面與一包括該磊晶層上表面的平面形成一銳角Ɵ1；以及 至少一支撐單元，其中該支撐單元之一端設置於該基板的一上表面之上，另一端與微型半導體晶片之側導光單元相連。
  16. 一種顯示元件，包括： 一顯示基板；以及 一微型半導體晶片，配置於該顯示基板上，其中該微型半導體晶片包括：一磊晶層，具有一上表面、一下表面、以及一側表面，其中該上表面以及下表面係相對設置，以及該側表面連接該上表面及該下表面；一第一電極及一第二電極，設置於該下表面；以及，一側導光單元設置於該磊晶層之側表面，其中該側導光單元包括一連接部及一延伸部，其中該連接部與部份該延伸部接觸，且該延伸部向外延伸以遠離該側表面，其中該延伸部具有一上表面及一下表面，其中一包括該延伸部上表面的平面與一包括該磊晶層上表面的平面形成一銳角Ɵ1。
TW108133178A 2019-09-16 2019-09-16 微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及顯示元件 TWI708405B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108133178A TWI708405B (zh) 2019-09-16 2019-09-16 微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及顯示元件
US16/691,138 US10998475B2 (en) 2019-09-16 2019-11-21 Micro semiconductor chip, micro semiconductor structure, and display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108133178A TWI708405B (zh) 2019-09-16 2019-09-16 微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及顯示元件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI708405B TWI708405B (zh) 2020-10-21
TW202114249A true TW202114249A (zh) 2021-04-01

Family

ID=74093949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108133178A TWI708405B (zh) 2019-09-16 2019-09-16 微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及顯示元件

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10998475B2 (zh)
TW (1) TWI708405B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115117211A (zh) * 2021-03-18 2022-09-27 隆达电子股份有限公司 半导体晶片与发光装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7651254B2 (en) * 2007-12-03 2010-01-26 Industrial Technology Research Institute Microchip matrix light source module
DE102014110719A1 (de) * 2014-07-29 2016-02-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterbauelement, Beleuchtungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
WO2018139687A1 (ko) 2017-01-25 2018-08-02 주식회사 에스엘네트웍스 Led 모듈
TWI679748B (zh) 2017-12-19 2019-12-11 英屬開曼群島商錼創科技股份有限公司 微型元件結構
CN110010745A (zh) * 2017-12-25 2019-07-12 日亚化学工业株式会社 发光装置以及发光装置的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10998475B2 (en) 2021-05-04
US20210083156A1 (en) 2021-03-18
TWI708405B (zh) 2020-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200203565A1 (en) Micro light emitting diode and manufacturing method thereof
US11843086B2 (en) Micro semiconductor display device
CN111276470B (zh) 微型半导体元件结构
TWI698994B (zh) 微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及轉移裝置
TWI714319B (zh) 微型發光二極體裝置
TWI708405B (zh) 微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及顯示元件
CN110556470B (zh) 微型半导体芯片、微型半导体组件结构、以及转移装置
US11588082B2 (en) Micro device and micro device display apparatus
TW202023018A (zh) 微型半導體元件結構
CN110600602B (zh) 微型半导体芯片、微型半导体元件结构、以及显示元件
TWI462348B (zh) 發光裝置及其製法
TWI690079B (zh) 微型半導體元件結構
TWI779242B (zh) 微型發光二極體裝置
CN110752228B (zh) 微型发光二极管装置
CN110491974B (zh) 微型发光元件及微型发光二极管元件基板
CN110739377A (zh) 微型发光二极管装置
US11417800B2 (en) Micro semiconductor device and micro semiconductor display
TWI764686B (zh) 微型發光二極體及顯示面板
TWI708404B (zh) 微型發光元件及微型發光二極體元件基板
US20220246799A1 (en) Micro light-emitting diode and display panel
TWI777435B (zh) 微型發光二極體載板
US10665764B2 (en) Micro lighting device
KR20150078314A (ko) 발광소자
KR20150137617A (ko) 발광소자
KR20150117409A (ko) 발광소자