TW202418973A

TW202418973A - 用於led製造程序之光吸收屏障及使用其之半導體處理方法

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Publication number: TW202418973A
Application number: TW112149240A
Authority: TW
Inventors: 法比歐匹埃拉里希; 朱明偉; 楊子浩; 趙亮; 傑佛瑞Ｌ法蘭克林; 浩智黃; 納格帕逖邦德拉
Original assignee: 美商應用材料股份有限公司
Priority date: 2021-06-17
Filing date: 2022-06-10
Publication date: 2024-05-01
Also published as: EP4356437A1; JP2024529241A; TWI830251B; US11901477B2; CN117616590A; TW202308193A; US20240145623A1; WO2022265857A1; KR20240022635A; US20220406960A1

Abstract

例示性處理方法包括在基板層上形成一組LED結構，以形成圖案化的LED基板。可在圖案化的LED基板上沉積光吸收屏障。方法可進一步包括將圖案化的LED基板曝露於光。與基板層及光吸收屏障接觸的LED結構的表面可吸收光。方法仍可進一步包括分離基板層的LED結構。LED結構與基板層之間的接合可因與基板層接觸的LED結構的表面的光吸收而減弱。

Description

用於LED製造程序之光吸收屏障及使用其之半導體處理方法

本技術係關於半導體製程及產品。更具體而言，本技術係關於產生半導體結構及形成的元件。

本申請案主張2021年6月17日申請之題為「LIGHT ABSORBING BARRIER FOR LED FABRICATION PROCESSES」的美國正式申請案第17/350,523號的權益及優先權，該案出於所有目的以全文引用的方式併入本文中。

可藉由在基板表面上產生圖案複雜的材料層的製造製程製造由數百萬微米大小的像素構成的發光二極體(light-emitting-diode; LED)顯示裝置。在基板上產生圖案化材料需要用於沉積及移除材料的受控方法。然而，由於新的元件設計，產生具有極精確尺寸的高品質的材料層可具有挑戰性。

因此，需要能用於產生LED顯示裝置的高品質材料及結構的改進的系統及方法。本技術滿足此等及其他需要。

本技術包括例示性半導體處理方法，其包括在基板層上形成一組LED結構以形成圖案化的LED基板。可在圖案化的LED基板上沉積光吸收屏障。方法可進一步包括將圖案化的LED基板曝露於光。與基板層及光吸收屏障接觸的LED結構的表面可吸收光。方法仍可進一步包括分離基板層的LED結構。LED結構與基板層之間的接合可因與基板層接觸的LED結構的表面的光吸收而減弱。

在其他實施例中，LED結構的群組可包括含鎵及氮材料，當在與基板層接觸的LED結構的表面曝露於光時，含鎵及氮材料產生氮氣(N ₂)。在其他實施例中，基板可包括藍寶石(亦即Al ₂O ₃)。在其他實施例中，曝露LED基板的光可具有小於或約300 nm的峰值強度波長。在其他實施例中，光吸收屏障可包含一或多個介電材料層。在其他實施例中，介電材料特徵可為大於或約4.3 eV的室溫能帶隙。在其他實施例中，光吸收屏障可用以透射自LED結構發射的光。在更多實施例中，半導體進一步包含底板基板，該底板基板接合至與基板層相對的該組LED結構。在更多實施例中，光吸收屏障防止曝露圖案化的LED基板的光到達底板基板。

本技術亦包括另外的半導體處理方法，其中可包括在基板層上形成LED結構。方法可進一步包括在LED結構及基板層上形成光吸收屏障的第一部分，以及在光吸收屏障的第一部分上形成光吸收屏障的至少一個另外的部分。方法仍可進一步包括將基板層曝露於紫外光，其中光吸收屏障的曝露部分吸收紫外光。在曝露之後，LED結構可與基板層分離。

在其他實施例中，光吸收屏障的第一部分可包括第一介電材料，該第一介電材料選自包括氧化矽、氮化矽、氧化鈦、氮化鈦、氧化鍺、氧化鉭、氮化鉭、氧化錳、氧化鈮、氧化銻、氧化銦錫、氧化鑭、氧化釔、氧化鋯、氧化鋁、氮化鋁、氧化鉿及氟化鎂的群組。在其他實施例中，光吸收屏障的至少一個另外的部分包含第二部分，該第二部分包含與第一介電材料不同的第二介電材料。在其他實施例中，紫外光特徵為小於或約300 nm的波長。在其他實施例中，方法進一步包括在光吸收屏障上形成反射層。在更多實施例中，光吸收屏障提高反射層對LED結構發射的LED光的反射百分比。

本技術進一步包括半導體結構，其包括複數個LED結構、底板層以及位於LED結構與底板層之間的光屏障區域。光屏障區可用以吸收波長小於或約為300 nm的光，並透射波長大於或約為350 nm的光。

在其他實施例中，複數個LED結構中可各自包含n摻雜含鎵及氮區、與n摻雜含鎵及氮區接觸的多量子井層以及與多量子井層接觸的p摻雜含鎵及氮區。在其他實施例中，底板層可包含吸收紫外光的聚合物。在其他實施例中，光屏障區可包含兩個或更多個介電材料層，該介電材料選自包括氧化矽、氮化矽、氧化鈦、氮化鈦、氧化鍺、氧化鉭、氮化鉭、氧化錳及氧化鈮的群組，其中第一介電材料層不同於與第一介電材料層接觸的第二介電材料層。在其他實施例中，半導體結構可進一步包括與光屏障區接觸的反射層。在更多實施例中，半導體結構進一步包括與LED結構中之至少一者接觸的光轉換區，該光轉換區用以吸收由LED結構產生的光，並發射特徵為較長峰值波長強度的轉換光。

相比於習知的半導體處理方法及結構，此技術可提供許多益處。舉例而言，處理方法的實施例可在圖案化的LED基板的照射期間減少底板基板吸收的短波長光的量，從而將與底板基板相對而接合的基板層分離。這減少因用於分離基板層的短波長的離子化光而造成的對底板基板中的控制電路系統造成的損害。在其他實施例中，處理方法形成光吸收屏障，該光吸收屏障防止有害破壞性短波長輻射到達底板基板，並提高LED結構產生的光在有用方向上的提取。結合以下描述和所附圖示更詳細地描述此等及其他實施例以及其優點和特徵中的許多者。

LED顯示器通常包括：LED結構，其照亮顯示器的像素；及底板基板，其包含尋址並啟動像素的控制電路系統。在許多製造製程中，LED結構形成於LED基板上，而控制電路系統形成於單獨的底板基板上。隨後將兩個基板合併在一起以形成LED顯示結構。在許多情況下，自顯示結構移除LED基板，並用另外的結構替換，此等另外的結構轉換由下伏LED結構發射的光的顏色，並改變其發射模式。

自顯示結構移除LED基板的一種技術是雷射剝離，其使用高能光使LED基板與下伏LED結構（其包括LED材料層）之間的接合光解離。舉例而言，來自準分子或固態雷射的紫外光可用於使藍寶石LED基板與形成於藍寶石基板上的LED結構的介接含氮化鎵基區之間的接合光解離。紫外光通過藍寶石，並使氮化鎵光解離為液態鎵金屬及氮氣(N ₂)。隨著更多氮化鎵光解離，藍寶石基板與LED結構之間的接合減弱，而不斷增大的氮氣壓力將層推開，直至發生完全的分離。

雷射剝離是一種簡潔且有效的自LED結構分離LED基板的技術，但有一個明顯的缺點：高能紫外光可經由相鄰LED結構之間的間隙逸出，並損害下伏底板基板。在許多情況下，UV光造成的損害可導致底板基板的控制電路系統發生故障，此導致LED顯示器中的一或多個像素發生死啟動或啟動時間錯誤。在其他情況下，UV光可損害LED結構之間形成的聚合物，聚合物有助於使結構接合至臨時載體基板，最終用底板基板替換該載體基板。光損害的聚合物可在LED結構之間形成永久的汙染區域，此等汙染區域可使裝置顯示的影像有色差且失真。

本技術的實施例解決了雷射剝離操作期間因逸出UV光損害底板基板及LED顯示器上之其他區域而自形成於基板上的LED結構移除LED基板的問題。在實施例中，本技術包括在LED結構以及圖案化的LED基板的基板層上形成光吸收屏障的製程。光吸收屏障用以自雷射剝離操作吸收高能光，並防止其到達相鄰LED結構之間的底板基板的曝露區域。

本技術的其他實施例包括在LED結構之間形成光吸收屏障以及形成反射層的製程，該反射層將LED結構發射的光以對LED顯示器有用的方向反射。在實施例中，光吸收屏障可吸收在雷射剝離操作中產生的更高能的紫外光，同時透射由LED結構產生的能量較低的紫外光以及可見光。在其他實施例中，光吸收屏障可提高反射層對LED結構產生的光的反射率。

第1圖展示根據本技術之一些實施例之沉積、蝕刻、烘焙及固化腔室的處理系統100的一個實例的俯視平面圖。在圖中，一對前開式晶圓傳送盒102提供具有多種尺寸的基板，此等基板為機械手臂104所接收，且放置於低壓保持區域106中，然後放置於基板處理腔室108a至108f中的一者中，此等基板處理腔室位於串列區段109a至109c中。第二機械手臂110可用於將基板晶圓自保持區域106輸送至基板處理腔室108a至108f並返回。每一基板處理腔室108a至108f可經配置以執行若干基板處理操作，包括本文描述的物理氣相沉積製程，以及乾蝕刻製程、循環層沉積製程、原子層沉積製程、包括金屬有機化學氣相沉積製程的化學氣相沉積製程、蝕刻製程、預清洗製程、包括化學機械拋光製程的平坦化製程、退火製程、電漿處理製程、除氣製程、定向製程及其他半導體製造製程。

基板處理腔室108a至108f可包括一或多個系統部件，其用於沉積、退火、固化及/或蝕刻基板或晶圓上的材料膜。在一個配置中，可使用兩對處理腔室（例如108c至108d及108e至108f）在基板上沉積材料，並且可使用第三對處理腔室（例如108a至108b）平坦化、退火、固化或處理所沉積的膜。在另一配置中，所有三對腔室（例如108a至108f）可經配置以在基板上沉積及固化膜。所描述的製程中的一或多者可在與不同實施例中展示的製造系統分離的其他腔室中進行。吾人將瞭解系統100涵蓋用於材料膜的沉積、蝕刻、退火及固化腔室的其他配置。另外，本技術可使用任何數量的其他處理系統，其中可併入用於執行任何特定操作的腔室。在一些實施例中，可提供多個處理腔室的通路同時維持各個區段（例如所指出的保持及轉移區域）中真空環境的腔室系統可允許在多個腔室中執行操作，同時在分離的製程之間維持特定的真空環境。

根據本技術的一些實施例，可使用系統100或更具體而言併入系統100或其他處理系統中的腔室生產半導體LED結構。第2A圖及第2B圖展示根據本技術之一些實施例的LED半導體結構的形成方法200及250中的例示性操作。方法200及250可在一或多個處理腔室中進行，例如併入系統100中的腔室。方法200及250在方法起始之前可包括或不包括一或多個操作，包括前段處理、沉積、蝕刻、拋光、清洗或可在所描述操作之前執行的任何其他操作。方法可包括多個可選的操作，該等操作可與根據本技術的方法的一些實施例具體相關或不相關。

第2A圖展示根據本技術之實施例的形成LED半導體結構的方法200的例示性操作。方法200包括在操作205中提供LED基板。如下文所指出，在實施例中，LED基板可由藍寶石或另一LED基板材料製成。可在操作210中在LED基板材料上沉積透明導電層。在實施例中，透明導電層可包含氧化銦錫或另一透明導電材料。在操作215中，形成LED結構的材料層可經沉積及蝕刻以形成LED結構。如下文所討論，在實施例中，此等材料層可包括n摻雜GaN層、多量子井(multi-quantum-well; MQW)結構層、p摻雜GaN層等層。在其他實施例中，LED結構中的材料層可在透明導電層上毯覆沉積，且隨後經圖案化蝕刻以形成LED結構。

在方法200描述的實施例中，方法包括在操作220中在LED結構上形成光屏障區。如下文所描述，光屏障區的實施例包括一或多個介電材料層，該等介電材料層阻止高能短波長光的通過，同時允許LED結構產生的光通過。另外，在方法200描述的實施例中，可在操作225中在光屏障區中形成接觸開口。可在操作235中使LED結構的n摻雜及p摻雜部分的導電接觸墊形成穿過接觸開口。隨後可在操作235中拋光LED基板，且在操作240中將LED基板切割為LED基板晶片。

在實施例中，可將LED基板晶片直接合併至底板基板，且藉由雷射剝離技術自合併後的結構移除LED基板層。在其他實施例中，可首先將LED基板晶片與聚合物層接合。隨後可將組合後的LED基板晶片及聚合物層合併至另一基板層，例如底板基板層。在其他實施例中，可在將組合後的LED基板晶片及聚合物層合併至另一基板層之前或之後，藉由雷射剝離技術自LED基板晶片移除LED基板。LED基板晶片中的光屏障區防止雷射剝離技術中使用的高能短波長光損害聚合物層中的聚合物材料。在雷射剝離技術之前將組合後的LED基板晶片及聚合物層合併至另一基板層的實施例中，光屏障區防止雷射剝離光損害聚合物層及額外的基板層。

第2B圖展示根據本技術之一些實施例的形成LED半導體結果的另一方法250的例示性操作。方法250描述形成第3A圖、第3B圖、第4圖、第5圖及第6圖以簡化示意形式所示的形成半導體結構的實施例的操作，將結合方法250的操作描述此等圖示。應理解第3A圖、第3B圖、第4圖、第5圖及第6圖僅圖示細節有限的部分示意圖，在一些實施例中，基板可包含任何數量的半導體區段，此等半導體區段具有圖中所示的態樣以及仍可自本技術之任何態樣受益的替代結構態樣。

在實施例中，方法250包括在操作255中在基板上形成LED結構。操作的實施例包括提供基板，例如第3A圖、第3B圖、第4圖及第5圖所示的基板312、412及512。在實施例中，可自一材料形成基板312、412及512，該材料特徵為處於價帶與傳導帶之間的室溫(~23℃)能帶隙，此能帶隙允許用於雷射剝離操作中的紫外光透射。在其他實施例中，基板材料特徵可為大於或約5電子伏特(eV)、大於或約6 eV、大於或約7 eV、大於或約8 eV、大於或約9 eV、大於或約10 eV或更大的室溫能帶隙。在其他實施例中，基板材料可為藍寶石（能帶隙=9.9 eV）或石英（能帶隙~ 10 eV）。在其他實施例中，基板材料可為由平坦或圖案化的藍寶石製成。在實施例中，平坦的藍寶石基板特徵可為在基板與形成於基板上的LED結構之間的光滑界面。在其他實施例中，圖案化的藍寶石基板可包括一或多種圖案化的結構，例如圓頂結構、稜錐結構或柱結構及其他圖案化結構。在其他實施例中，圖案化結構的個別單元特徵可為具有小於或約3000 nm、小於或約2000 nm、小於或約1000 nm、小於或約500 nm、小於或約250 nm或更小的最大尺寸。在其他實施例中，基板312、412、512特徵可為大於或約200 µm、大於或約500 µm、大於或約750 µm、大於或約1000 µm、大於或約1250 µm、大於或約1500 µm或更大的厚度。

操作255的實施例亦可包括在基板312、412及512上形成LED結構。此等LED形成操作可包括在基板上形成n摻雜含鎵及氮層。舉例而言，第3A圖及第3B圖展示形成於基板312上的n摻雜氮化鎵(GaN)層308。在其他實施例中，n摻雜層308可包括氮化鎵(GaN)、氮化鋁銦鎵(AlInGaN)、氮化銦鎵(InGaN)及氮化鋁鎵(AlGaN)中之一或多者。在其他實施例中，n摻雜層308可包括無鎵的銦及氮化物材料，例如氮化銦(InN)及氮化鋁銦(AlInN)以及其他無鎵的氮化物材料。

在操作255中形成LED結構的實施例可進一步包括在LED結構的n摻雜層上形成多量子井(MQW)結構層。舉例而言，第3A圖及第3B圖展示形成於n摻雜層308上的MQW結構310。在實施例中，MQW結構310可包含形成於n摻雜層308上的一或多個量子井層。在其他實施例中，MQW結構310可包括沉積於含鎵及氮n摻雜層308上的一或多個含InGaN材料層（可統稱為InGaN/GaN超晶格(SL)）。在實施例中，MQW結構310中量子井層的數量可為大於或約2個量子井層、大於或約3個量子井層、大於或約4個量子井層、大於或約5個量子井層、大於或約6個量子井層、大於或約7個量子井層、大於或約8個量子井層、大於或約9個量子井層、大於或約10個量子井層或更多量子井層。在其他實施例中，量子井層可包含銦、鎵及氮（例如InGaN）。在其他實施例中，量子井層特徵可為大於或約1 nm、大於或約2 nm、大於或約3 nm、大於或約4 nm、大於或約5 nm或更大的厚度。

在操作255中形成LED結構的實施例仍可進一步包括在多量子井(MQW)結構上形成p摻雜層。舉例而言，第3A圖及第3B圖展示形成於MQW結構310上的p摻雜層306。在實施例中，p摻雜層306可由氮化鎵(GaN)、氮化鋁銦鎵(AlInGaN)、氮化銦鎵(InGaN)及氮化鋁鎵(AlGaN)中之一或多者製成。在其他實施例中，p摻雜層306可包括無鎵的銦及氮化物材料，例如氮化銦(InN)及氮化鋁銦(AlInN)以及其他無鎵的氮化物材料。

在實施例中，可藉由首先在基板312、412及512上沉積毯覆材料層，且隨後在基板上圖案化且蝕刻離散的結構而形成包含n摻雜層、MQW結構及p摻雜層的LED結構。在其他實施例中，可在基板312、412及512上直接生長離散的結構。在其他實施例中，可使用在已藉由圖案化層（未圖示）曝露的基板312、412及512的部分上進行含鎵及氮材料的金屬有機化學氣相沉積(metal-organic chemical vapor deposition; MOCVD)來沉積含鎵及氮材料。在更多實施例中，MOCVD可包括向基板312、412及512的曝露部分提供沉積前驅物。在實施例中，沉積前驅物可包括一或多種烷基鎵化合物，例如三甲基鎵、三乙基鎵以及其他鎵化合物。在其他實施例中，沉積前驅物亦可包括氨(NH ₃)，以提供含鎵及氮材料的氮成分。在其他實施例中，可使用分子束磊晶(molecular beam epitaxy; MBE)形成LED結構的組件。

在操作255中形成LED結構的實施例可另外包括在LED結構的n摻雜及p摻雜層上形成接觸墊。舉例而言，第3A圖及第3B圖展示與n摻雜層308接觸的n墊302及與p摻雜層306接觸的p墊304。接觸墊可由諸如銅、鋁、鎢、鉻、鎳、銀、金、鉑、鈀、鈦、錫及/或銦及其他導體材料的一或多種導電材料製成。

方法250可進一步包括在操作260在LED結構及LED基板上形成光吸收屏障。在實施例中，可直接在LED結構之間的基板312、412及512上直接形成光吸收屏障的多個部分。舉例而言，第4圖及第5圖展示分別形成於LED結構405a至405b與505a至505b之間的光吸收屏障414及514。光吸收屏障防止高能紫外光穿透LED結構之間的光吸收屏障並且損害諸如底板基板及聚合物層的下伏材料。舉例而言，在第4圖所示的實施例中，光吸收屏障414防止透射穿過基板412的高能紫外光穿透LED結構405a至405b之間的區域並且到達下伏的底板層418及420。在第5圖所示的實施例中，光吸收屏障514防止透射穿過基板512的高能紫外光穿透LED結構505a至405b之間的區域並且到達聚合物材料522。

在實施例中，第3B圖、第4圖、第5圖及第6圖所示的光吸收屏障314、414、514及614可包括一或多個材料層，此等材料層可吸收用於雷射剝離操作中的高能紫外光並透射較長波長（包括LED結構發射的光的波長）的光。在其他實施例中，光吸收屏障可吸收高能紫外光且波長小於或約為350 nm、小於或約為340 nm、小於或約為330 nm、小於或約為320 nm、小於或約為310 nm、小於或約為300 nm、小於或約為290 nm、小於或約為280 nm、小於或約為270 nm、小於或約為260 nm、小於或約為250 nm或更小。在其他實施例中，光吸收屏障可吸收多於或約50%、多於或約60%、多於或約70%、多於或約80%、多於或約90%、多於或約92.5%、多於或約95%、多於或約99%或更多到達屏障的高能紫外光。在其他實施例中，光吸收屏障可透射波長大於或約為350 nm、大於或約為360 nm、大於或約為370 nm、大於或約為380 nm、大於或約為390 nm、大於或約為400 nm或更大的能量較低的紫外光及可見光。在更多實施例中，光吸收屏障可以大於或約50%、大於或約60%、大於或約70%、大於或約80%、大於或約90%、大於或約92.5%、大於或約95%、大於或約99%或更大的透射率位準透射到達屏障的較長波長的光。

在其他實施例中，光吸收屏障可由一或多個介電材料層製成。在其他實施例中，介電材料可選自氧化矽、氮化矽、氧化鈦、氮化鈦、氧化鍺、氧化鉭、氮化鉭、氧化錳、氧化鈮、氧化銻、氧化銦錫、氧化鑭、氧化釔、氧化鋯、氧化鋁、氮化鋁、氧化鉿及氟化鎂及其他介電材料。在其他實施例中，光吸收屏障可為多層屏障，其中包含兩個或更多個層、三個或更多個層、四個或更多個層、五個或更多個層、六個或更多個層、七個或更多個層、八個或更多個層、九個或更多個層、十個或更多個層或更多層。在其他實施例中，光吸收屏障可具有大於或約25 nm、大於或約50 nm、大於或約75 nm、大於或約100 nm、大於或約125 nm、大於或約150 nm、大於或約175 nm、大於或約250 nm、大於或約225 nm、大於或約250 nm、大於或約275 nm、大於或約300 nm、大於或約325 nm、大於或約350 nm、大於或約375 nm、大於或約400 nm或更大的厚度。

方法250可視情況包括在操作265中在光吸收屏障上形成反射層。在實施例中，反射層可用以反射光，此光自LED結構發射並以對在LED顯示器上顯示影像有用的方向透射穿過光吸收屏障。第6圖展示形成於光吸收屏障614上的反射層615，該光吸收屏障614用以將LED結構605的MQW結構發射的光以朝向光轉換結構625的方向反射，LED結構發射的光在光轉換結構625中轉換為用於LED顯示器的可見光。在其他實施例中，反射層615可由諸如鋁、銀或銅的一或多種反射金屬製成。在其他實施例中，反射層可具有大於或約50 nm、大於或約100 nm、大於或約150 nm、大於或約200 nm、大於或約250 nm、大於或約300 nm或更大的厚度。在其他實施例中，可藉由濺射、物理氣相沉積、化學氣相沉積及電鍍及其他形成技術在光吸收屏障614上形成反射層615。

在其他實施例中，與反射層615接觸的光吸收屏障614可提高反射層對LED結構605發射的光的波長的反射率。舉例而言，反射層615特徵可為在無光吸收屏障614的情況下小於或約為92%、小於或約為91%、小於或約為90%、小於或約為89%、小於或約為88%、小於或約為87%、小於或約為86%、小於或約為85%或更小的反射百分比。另一方面，反射層615特徵可為在有光吸收屏障614的情況下大於或約為92%、大於或約為93%、大於或約為94%、大於或約為95%、大於或約為96%、大於或約為97%、大於或約為98%、大於或約為99%或更大的反射百分比。在其他實施例中，在存在光吸收屏障的情況下，反射層的反射百分比的增加可為大於或約2.5%、大於或約5%、大於或約7.5%、大於或約10%或更大。

方法250亦可包括在操作270中自LED結構分離LED基板。在實施例中，此分離操作可包括雷射剝離操作，其使用高能紫外光將LED基板與接觸基板的LED結構的表面之間的接合光解離。在第4圖及第5圖所示的實施例中，高能紫外光將與LED基板412及512接觸的LED結構405a至405b及505a至505b的n摻雜層中的氮化鎵(GaN)光解離。GaN材料的光解離產生液態鎵(Ga)及氮氣403、503。固態GaN材料的損失以及氮氣壓力的不斷增加使LED結構405a至405b及505a至505b與基板層412及512之間產生分離。在一些實施例中，自基板層分離LED結構只需要很小的附加力或不需要任何附加力。

如上文所指出，在實施例中，光吸收屏障414、514的部分形成於基板412、512上LED結構405a至405b與505a至505b之間。在實施例中，光吸收屏障形成於LED結構上方，且光吸收屏障的任何部分都不形成於LED結構的基區與其上形成LED結構的基板之間。這允許LED結構的基區中的材料以及直接形成於基板上LED結構之間的光吸收屏障吸收透射穿過基板層的高能紫外光。光吸收屏障414、514及614吸收的高能紫外光防止彼光損害第4圖、第5圖及第6圖所示的LED半導體結構400、500及600的下伏材料及組件。在實施例中，此等材料及組件包括第4圖及第6圖所示的銲料凸塊416、616，底板觸點418、618以及底板基板420、620。材料及組件亦包括第5圖所示的聚合物材料522及臨時基板524。

在實施例中，分離操作270使用的高能紫外光特徵為大於或約為4 eV、大於或約為4.1 eV、大於或約為4.2 eV、大於或約為4.3 eV、大於或約為4.4 eV、大於或約為4.5 eV、大於或約為4.6 eV、大於或約為4.7 eV、大於或約為4.8 eV、大於或約為4.9 eV、大於或約為5 eV、大於或約為5.1 eV、大於或約為5.2 eV、大於或約為5.3 eV、大於或約為5.4 eV、大於或約為5.5 eV或更大的峰值強度光子能。在其他實施例中，高能紫外光特徵可為小於或約350 nm、小於或約340 nm、小於或約330 nm、小於或約320 nm、小於或約310 nm、小於或約300 nm、小於或約290 nm、小於或約280 nm、小於或約270 nm、小於或約260 nm、小於或約250 nm、小於或約240 nm、小於或約230 nm、小於或約220 nm、小於或約210 nm、小於或約200 nm或更小的峰值強度波長。在其他實施例中，可用準分子雷射產生高能紫外光，該準分子雷射特徵為157 nm (F2)、193 nm (ArF)、248 nm (KrF)、282 nm (CeBr)、308 nm (XeCl)或351 nm (XeF)的峰值發射波長及其他峰值發射波長。在其他實施例中，可用固態雷射（例如具有倍頻的Nd ³⁺-YAG雷射）產生高能紫外光，該固態雷射特徵為300 nm或更小（例如266 nm）的峰值發射波長。

方法250亦可視情況包括在操作275中形成光轉換區。在實施例中，光轉換區可形成於LED結構上，且將LED結構發射的光轉換為自LED顯示器的像素或子像素透射的較長波長的光。舉例而言，第6圖展示形成於LED結構605上的光轉換區625。光轉換區625吸收LED結構605發射的光，並自LED顯示器發射較長波長的光。在實施例中，LED結構605發射的光特徵可為小於或約為425 nm、小於或約為415 nm、小於或約為405 nm、小於或約為395 nm、小於或約為385 nm、小於或約為375 nm、小於或約為365 nm、小於或約為355 nm或更小的峰值強度波長。光轉換區625可吸收此光，使該區發射特徵為峰值強度波長大於或約為400 nm、大於或約為425 nm、大於或約為500 nm、大於或約為525 nm、大於或約為550 nm、大於或約為575 nm、大於或約為600 nm、大於或約為625 nm、大於或約為650 nm、大於或約為675 nm、大於或約為700 nm或更大的較長波長的光。

在實施例中，光轉換層625可為量子點層。在其他實施例中，量子點層可用以將來自LED結構605的較短波長的光轉換為紅光、綠光或藍光中之一者。可在其他LED結構（未圖示）上形成另外的量子點層，以將LED結構發射的較短波長的光轉換為紅光、綠光及藍光中之另一者。在其他實施例中，三個LED結構上的三個量子點層的組合可形成LED像素，該LED像素包含用以發射紅光、綠光及藍光的子像素。在更多實施例中，順序的操作可在每一LED像素的子像素中之一者中形成紅色量子點層，隨後在子像素中之另一者中形成綠色量子點層，且隨後在子像素中之又一者中形成藍色量子點層。在形成藍色量子點之後，LED像素的陣列中的每一LED像素包含紅色、綠色及藍色的子像素。

在其他實施例中，在LED子像素中形成用以發射特定顏色的可見光（例如紅色、綠色或藍色光）的量子點層可包括：在高像素密度LED結構上方分配光可固化流體；啟動LED像素的陣列中的每一LED像素中之子像素中之一者，以照亮及固化彼子像素上方的光可固化流體；及自未啟動的其他子像素移除未光可固化流體。可對LED像素的陣列中發射每一顏色的光的子像素重複此等形成操作。在實施例中，形成操作使量子點層與整個LED像素陣列中的LED像素的啟動的子像素自對準。在合適的子像素組中形成量子點層不需要任何精確對準操作。隨著子像素的大小減小以及像素密度增大，量子點層的自對準越來越有益。

在實施例中，光可固化流體可包括一或多種可交聯化合物、光起始劑及色彩轉換劑。在其他實施例中，可交聯化合物可包括在固化時形成聚合物的單體。在更多實施例中，單體可包括丙烯酸酯單體、甲基丙烯酸酯單體及丙烯醯胺單體。在更多實施例中，可交聯化合物可包括負光阻材料，例如SU-8光阻劑。在其他實施例中，光起始劑可包括氧化膦化合物及酮基化合物，以及產生在由紫外光激發時起始固化不飽和化合物的自由基的其他光起始劑化合物。市售的光起始劑化合物包括Irgacure 184、Irgacure 819、Darocur 1173、Darocur 4265、Darocur TPO、Omnicat 250及Omnicat 550。在其他實施例中，色彩轉換劑可包含量子點材料，該量子點材料吸收來自LED結構的較短波長（亦即更高能）的光，並發射對應於子像素發射之光之顏色的較長波長的光。在實施例中，此等量子點材料可包含由諸如磷化銦、銀銦鎵硫(AIGS)、硒化鎘、碲化鎘、硒化鋅、硫化鋅、矽、矽酸鹽、石墨烯及摻雜無機氧化物及其他半導體材料的一或多種無機半導體材料製成的奈米粒子。

本技術（如方法250）的實施例包括製造LED半導體結構的操作，其中因雷射剝離操作對結構的底板組件造成的損害較小。此等操作包括在形成於基板上的LED結構之間的可移除LED基板的區域上形成光吸收屏障。光吸收屏障吸收高能紫外光，高能紫外光原本將穿透元件間區域並使底板基板中的材料光離子化。在其他實施例中，吸收高能紫外光的光吸收屏障可提高對能量較低紫外光及可見光的透射率及反射率。在包含LED半導體結構（包括光吸收屏障及反射層）的本技術的實施例中，光吸收屏障可將反射層對LED結構發射的光的反射百分比提高幾個百分數。因此，本技術的實施例提供LED顯示器的製造方法，此等方法減少雷射剝離操作的損害，並且由於提高光吸收屏障及反射層的組合反射率而提高有用光的發射。

在前文的描述中，出於解釋的目的，已闡述許多細節，以便理解本技術的各個實施例。然而，對於熟習此項技術者顯而易見的是，可在無此等細節中的一些者或存在其他細節的情況下實踐某些實施例。

雖然已揭示若干實施例，但熟習此項技術者應瞭解可在不脫離實施例精神的情況下使用各種修改、替代構造或等效物。另外，未描述多個已知的製程及要素，以便避免不必要地使本技術難以理解。因此，不應認為以上描述限制本技術的範疇。另外，本文按順序或按步驟描述方法或製程，但應理解可同時執行操作或按與所列出的次序不同的次序執行操作。

在提供數值範圍的情況下，應理解除非上下文另有明確規定，否則亦具體地揭示彼範圍的上限及下限之間的小至下限單位最小分數的每一中介值。涵蓋所說明範圍中的任何所說明值或未說明中介值與任何其他所說明或中介值之間的任何較窄的範圍。彼等較小範圍的上限及下限可獨立地包括在範圍中或自範圍中排除，並且本技術亦涵蓋每一範圍（上限及下限中之任一者、其兩者在較小的範圍中，或兩者均不在較小的範圍中），其中每一範圍受到所說明範圍中的具體排除的限值的限制。在所說明範圍包括限值中的一者或兩者，亦包括排除彼等所包括限值中之一者或兩者的範圍。

如本文及所附請求項所使用，除非上下文另有明確指出，否則單數形式的「一(a)」、「一(an)」及「該」包括複數的提法。由此，舉例而言，提及「一溝槽」包括複數個此類溝槽，且提及「該層」包括提及熟習此項技術者已知的一或多個層及其等效物，諸如此類。

此外，當用於本說明書及以下請求項中時，字組「包含」(「comprise(s)」)、「包含」(「comprising」)、「含有」(「contain(s)」)、「含有」(「containing」)、「包括」(「include(s)」)及「包括」(「include(s)」)指明所說明特徵、整數、組件或操作的存在，但其不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、組件、操作、行為或群組。

100:處理系統 102:前開式晶圓傳送盒 104:機械手臂 106:低壓保持區域 108a:基板處理腔室 108b:基板處理腔室 108c:基板處理腔室 108d:基板處理腔室 108e:基板處理腔室 108f:基板處理腔室 109a:串列區段 109b:串列區段 109c:串列區段 110:第二機械手臂 200:方法 205:操作 210:操作 215:操作 220:操作 225:操作 235:操作 240:操作 250:方法 255:操作 260:操作 265:操作 270:操作 275:操作 302: n墊 304:p墊 306:p摻雜層 308:n摻雜層 310:MQW結構 312:基板 314:光吸收屏障 400:LED半導體結構 403:氮氣 405a:LED結構 405b:LED結構 412:基板 414:光吸收屏障 416:銲料凸塊 418:底板觸點 420:底板基板 500:LED半導體結構 503:氮氣 505a:LED結構 505b:LED結構 512:基板 514:光吸收屏障 522:聚合物材料 524:臨時基板 600:LED半導體結構 605:LED結構 614:光吸收屏障 615:反射層 616:銲料凸塊 618:底板觸點 620:底板基板 625:光轉換區

可參考說明書及圖式的剩餘部分進一步理解所揭示技術的性質及優點。

第1圖展示根據本技術之一些實施例的例示性處理系統的一個實施例的俯視平面圖。

第2A圖展示根據本技術之一些實施例的形成LED半導體元件的方法的例示性操作。

第2B圖展示根據本技術之一些實施例的形成LED半導體元件的另一方法的例示性操作。

第3A圖及第3B圖展示根據本技術之實施例的半導體LED結構的截面圖。

第4圖展示根據本技術之實施例之進行基板分離之半導體LED結構的另外的截面圖。

第5圖展示根據本技術之實施例之進行基板分離之另一半導體LED結構的截面圖。

第6圖展示根據本技術之其他實施例的半導體LED結構的截面圖。

圖示中的若干者為示意圖。應理解圖示係用於說明的目的，且除非明確指出為按比例的，否則不應認為其為按比例的。另外，提供作為示意圖的圖示以幫助理解，且圖示可能不包括與實際表現相比的所有態樣或資訊，且可為了說明性目的而包括誇示的材料。

在附圖中，相似的組件及/或特徵可具有相同的元件符號。另外，可藉由在元件符號後添加區分相似部件的字母來區分同一類型的各個部件。如果說明書中僅使用第一元件符號，則不管字母，描述適用於具有同一第一元件符號的相似部件中的任一者。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

600:LED半導體結構

605:LED結構

614:光吸收屏障

615:反射層

616:銲料凸塊

618:底板觸點

620:底板基板

625:光轉換區

Claims

一種半導體結構，包含：一組LED結構，在一基板層上，形成一圖案化的LED基板，其中該組LED結構中的每個LED結構包含多個接觸墊；一光吸收屏障，在該圖案化的LED基板上，其中該光吸收屏障曝露至少一部分的該等接觸墊，且可操作該光吸收屏障用以吸收大於或約為50%的波長小於或約為300 nm的光；以及一反射層，在該光吸收屏障上，其中該光吸收屏障位於該等LED結構與該反射層之間，可操作該反射層用以反射由該等LED結構發射且通過該光吸收屏障的光，且該反射層曝露該至少一部分的該等接觸墊。
如請求項1所述之半導體結構，其中該組LED結構包含含鎵及氮材料，且該含鎵及氮材料的特徵在於在與該基板層接觸的該等LED結構的該等表面曝露於該光時產生氮氣。
如請求項1所述之半導體結構，其中該基板層包含藍寶石。
如請求項1所述之半導體結構，其中該光的特徵在於小於或約為300 nm的一峰值強度波長。
如請求項1所述之半導體結構，其中該光吸收屏障包含一或多個介電材料層，且其中該介電材料的特徵在於大於或約為4.3 eV的一室溫能帶隙。
如請求項1所述之半導體結構，其中可操作該光吸收屏障用以透射大於或約為50%的波長大於或約為350 nm的光。
如請求項1所述之半導體結構，進一步包含一底板基板，該底板基板接合至與該基板層相對的該組LED結構。
如請求項7所述之半導體結構，其中該光吸收屏障防止曝露該等圖案化的LED基板的該光到達該底板基板。
如請求項1所述之半導體結構，其中該圖案化的LED基板包含：一n摻雜層，在該基板層上，其中該n摻雜層為一含鎵及氮材料，其中在該n摻雜層的一曝露部分上，該n摻雜層具有該等接觸墊的一n接觸墊；一多量子井（MQW）結構層，在該n摻雜層上；以及一p摻雜層，在該MQW結構層上，其中在該p摻雜層的一第二曝露部分上，該p摻雜層具有該等接觸墊的一p接觸墊。
一種半導體結構，包含：一LED結構，在一基板層上，其中該LED結構包含多個接觸墊；一光吸收屏障的一第一部分，在該LED結構及該基板層上，其中該光吸收屏障曝露至少一部分的該等接觸墊，且可操作該光吸收屏障用以吸收大於或約為50%的波長小於或約為300 nm的光；以及一反射層，在該光吸收屏障上，其中該光吸收屏障位於該LED結構與該反射層之間，其中該反射層的特徵在於反射由該LED結構發射且通過該光吸收屏障的光，且該反射層曝露該至少一部分的該等接觸墊。
如請求項10所述之半導體結構，其中該光吸收屏障的該第一部分包含一第一介電材料，該第一介電材料選自由包含以下各者的群組：氧化矽、氮化矽、氧化鈦、氮化鈦、氧化鍺、氧化鉭、氮化鉭、氧化錳、氧化鈮、氧化銻、氧化銦錫、氧化鑭、氧化釔、氧化鋯、氧化鋁、氮化鋁、氧化鉿及氟化鎂。
如請求項11所述之半導體結構，進一步包含在該第一部分上的該光吸收屏障的一第二部分，其中該第二部分包含一第二介電材料，該第二介電材料與該第一介電材料不同。
如請求項10所述之半導體結構，其中該光小於或約為300 nm。
如請求項10所述之半導體結構，其中該光吸收屏障與該反射層的一組合反射大於或約為92%的由該LED結構發射的光，其中由該LED結構發射的光具有大於或約為350 nm的波長。
一種半導體結構，包含：複數個LED結構；一底板層；以及一光屏障區，位於該等LED結構與該底板層之間，其中可操作該光屏障區用以吸收波長小於或約為300 nm的光並透射波長大於或約為350 nm的光。
如請求項15所述之半導體結構，其中該複數個LED結構中各自包含一n摻雜含鎵及氮區、與該n摻雜含鎵及氮區接觸的多量子井層以及與該等多量子井層接觸的一p摻雜含鎵及氮區。
如請求項15所述之半導體結構，其中該底板層包含一吸收紫外光的聚合物。
如請求項15所述之半導體結構，其中該光屏障區包含兩層或多層介電材料，該介電材料選自由以下各者組成的群組：氧化矽、氮化矽、氧化鈦、氮化鈦、氧化鍺、氧化鉭、氮化鉭、氧化錳及氧化鈮，其中一第一介電材料層不同於與該第一介電材料層接觸的一第二介電材料層。
如請求項15所述之半導體結構，其中該半導體結構進一步包含與該光屏障區接觸的一反射層。
如請求項15所述之半導體結構，其中該半導體結構進一步包含一光轉換區，該光轉換區與該等LED結構中之至少一者接觸，其中可操作該光轉換區用以吸收由該等LED結構產生的光，並發射特徵為一較長峰值波長強度的轉換光。