TWI685987B

TWI685987B - 微晶粒模組轉移方法

Info

Publication number: TWI685987B
Application number: TW106135890A
Authority: TW
Inventors: 徐海文; 孫嘉鴻
Original assignee: 泰谷光電科技股份有限公司
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2020-02-21
Also published as: TW201917912A

Abstract

本發明用於將一晶圓上的複數微晶粒模組轉移至一電路基板，其包含：一提供該晶圓的晶圓準備步驟、一提供該電路基板的電路基板準備步驟、一對位步驟與一覆晶接合步驟，其中該晶圓上的該複數微晶粒模組的電極的位置為事先指定而於製造該晶圓時完成；該電路基板具有複數尺寸與位置皆對應該複數微晶粒模組的電極的銲墊；該對位步驟為讓該複數微晶粒模組的電極對準該電路基板的銲墊；而該覆晶接合步驟為讓該電極與該銲墊接合而電性連接，據此本發明僅須對位一次即可整批的讓同一該晶圓上的該複數微晶粒模組轉移至該電路基板上，不用一個一個的對位銲接，可大幅縮短製程時間。

Description

微晶粒模組轉移方法

本發明有關發光二極體的製程方法，特別是指一種微晶粒模組的轉移方法。

微發光二極體(Micro LED)為新一代的顯示技術，其如中國公開第CN103400849A號、中國公開第CN103400918B號、美國公告第US8573469B2號與美國公告第US7598149B2號等等。微發光二極體主要是將發光二極體微型化，每一個微發光二極體都是單一個體，都可視為獨立的微晶粒模組，由於具有自發光的顯示特性，且結構相當簡單，沒有耗光元件(濾光板)，具有低能耗、高亮度的特性可解決目前顯示器的耗電與亮度問題，極具發展前景。

微發光二極體的微晶粒模組，其尺寸一般在10~30微米左右，而微小化後的微晶粒模組在磊晶製程之後，必須轉移至電路基板上，以藉由電路基板提供驅動該些微晶粒模組所需的電路結構。

微型化的微晶粒模組轉移至電路基板，目前遇到的問題是微發光二極體的尺寸相當的小，因此在巨量轉移與對位精密度上，其製造困難且製程良率難以提升，產量亦受到限制，目前要商業化應用的成本相當高昂，難以滿足上量產化的需求。

爰是，本發明之主要目的在於揭露一種微晶粒模組轉移方法，可以低成本、快速且大量的轉移微晶粒模組至電路基板上。

本發明為一種微晶粒模組轉移方法，用於將一晶圓上的複數微晶粒模組轉移至一電路基板，其步驟包含一晶圓準備步驟、一電路基板準備步驟、一對位步驟與一覆晶接合步驟，其中該晶圓準備步驟為提供該晶圓，該晶圓上的該複數微晶粒模組的電極的位置為事先指定而於製造該晶圓完成；該電路基板準備步驟為提供該電路基板，該電路基板具有複數尺寸與位置皆對應該複數微晶粒模組的電極的銲墊以及複數個對位點；該對位步驟為藉由一次對位動作，讓該微晶粒模組的外框對準該些對位點的至少一個，使全部的該複數微晶粒模組的電極對準該電路基板的銲墊；該覆晶接合步驟為讓該電極與該銲墊接合而電性連接。

據此，本發明於該對位步驟時，利用一次對位動作即可讓同一該晶圓上的該複數微晶粒模組的電極同時對準該電路基板的銲墊，亦即只要對位一次即可整批的讓同一該晶圓上的該複數微晶粒模組轉移至該電路基板上，不用一個一個的對位銲接，可大幅縮短製程時間與製造成本，且值得一提的是，該晶圓可以是完整晶圓，而電路基板則依據完整晶圓的外型及尺寸製作；或是該晶圓可以是依據該電路基板的外型及尺寸而預先切割完成的切割晶圓。

另，依據後續製程的需要，本案更可選擇性地且擇一進行剝離步驟、隔光製程步驟與彩色濾光片製程步驟的任一，其中該剝離步驟為剝離該晶圓以縮減厚度；而該隔光製程步驟為利用雷射切割，燒結該晶圓對應該複數微晶粒模組分隔位置的區域，讓該複數微晶粒模組的出光區域分隔開來，以避免由該晶圓的側面漏光而相互干擾；該彩色濾光片製程步驟為直接於該晶圓上對每一個該複數微晶粒模組形成不同的彩色濾光片，且該複數微晶粒模組可以獨立控制改變出光量，藉由調整不同色彩的亮度而形成彩色顯示裝置。

而前述製程後，更可選擇性地進行該切割步驟，其可以分割該複數微晶粒模組為單粒，當該晶圓是完整晶圓時，通常需要進行該切割步驟，而當該晶圓是該切割晶圓，則通常不進行該切割步驟。

10‧‧‧晶圓

11‧‧‧區塊

12‧‧‧基材

20‧‧‧微晶粒模組

21‧‧‧電極

21A‧‧‧P型電極

21B‧‧‧N型電極

21C‧‧‧透明導電層

22‧‧‧N型半導體層

23‧‧‧活化層

24‧‧‧P型半導體層

25‧‧‧絕緣層

30‧‧‧電路基板

31‧‧‧絕緣層

32‧‧‧線路結構

33‧‧‧銲墊

331‧‧‧對位點

40‧‧‧黏接材

50‧‧‧密封膠

60‧‧‧遮光層

61‧‧‧發光位置

70‧‧‧螢光粉

80‧‧‧RGB光阻

圖1，為本發明製作流程圖。

圖2A~圖2D，為本發明製作流程結構俯視示意圖。

圖3，為本發明電極對位結構圖。

圖4A~圖4E，為本發明圖2C之A-A處剖視製作流程示意圖。

圖5，為本發明另一實施例之結構剖視圖。

圖6，為本發明又一實施例之結構剖視圖。

茲有關本發明的詳細內容及技術說明，現以實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

請參閱「圖1」、「圖2A」~「圖2D」與「圖3」所示，為本發明第一實施例，其為一種微晶粒模組轉移方法，用於將一晶圓10上的複數微晶粒模組20轉移至一電路基板30，其包含一晶圓準備步驟S1、一電路基板準備步驟S2、一對位步驟S3、一覆晶接合步驟S4、一剝離步驟S5與一封膠步驟S6，其中，該晶圓準備步驟S1為提供該晶圓10，該晶圓10上的該複數微晶粒模組20的電極21(如圖4A所示)的位置為事先指定而於製造該晶圓10 時完成，也就是說，在形成該晶圓10上的該複數微晶粒模組20時，該複數微晶粒模組20的該電極21的位置是事先指定設計的，而電極21依據用途分為P型電極21A與N型電極21B兩種，且部分的該P型電極21A可以形成為圓形，不同於原該P型電極21A設計為長方形圖形(如圖3所示)，而圓形的P型電極21A可作為用於對位的對位點，並該晶圓10可以依據後續製程選用完整晶圓或是切割晶圓，若該晶圓10是完整晶圓，電路基板30可以依據完整晶圓的外型及尺寸製作；或者，若該晶圓10是切割晶圓，則依據該電路基板30的外型及尺寸而預先切割完成(如圖2A所示)，其為將該晶圓10進行切割成符合電路基板30電路設計的數個區塊11，且每個區塊11的微晶粒模組20會整齊的排列在藍膜上，以利於後續製程。

請再一併參閱「圖4A」~「圖4E」所示，且在實務上，該晶圓10的基材12可以是藍寶石基板與矽基板的任一種，而該微晶粒模組20的結構可以包含N型半導體層22、活化層23、P型半導體層24、絕緣層25與電極21而電極21依據用途分為P型電極21A與N型電極21B兩種，並P型電極21A與該P型半導體層24之間通常會設置一透明導電層21C，以分散電流增加光產生效率。其中，N型電極21B與N型半導體層22電性連接，P型電極21A透過透明導電層21C與P型半導體層24電性連接。

該電路基板準備步驟S2為提供該電路基板30，該電路基板30可選用矽基板，且該電路基板30具有一絕緣層31、一線路結構32與複數尺寸與位置皆對應該複數微晶粒模組20的電極21的銲墊33(如圖2B與圖4B所示)。而該對位步驟S3為讓該複數微晶粒模組20的電極21對準該電路基板30的銲墊33，由於該複數微晶粒模組20的該電極21的位置是事先指定設計的，且該複數銲墊33的尺寸與位置皆對應該複數微晶粒模組20的電極21，因此其中一個該電極21對準其中一個銲墊33時，全部的該電極21即對準全部的該銲墊33。

在實際操作上，首先使用覆晶機台(圖未示)上的CCD掃描，抓取該電路基板30上設計的對位點331與區塊11的外框(如圖2A所示))以及每單顆微晶粒模組20的圖形，以其圖形為根據。又抓取該電路基板30的四周上各有各自對位點331的設計，其位於四周邊緣(如圖2B所示)，再如圖4B所示，微晶粒模組20區塊11的外框之邊緣對齊對位點331，使與該電路基板30的對位點331相對應進行對位，而讓該電極21(P型電極21A與N型電極21B)與該銲墊33對準。

該覆晶接合步驟S4為讓該電極21與該銲墊33接合而電性連接(如圖2C與圖4C所示)，且該覆晶接合步驟S4可以為利用一黏接材40黏結該電極21與該銲墊33，該黏接材40可以使用如錫銀合金銲料的鍵合金屬，或是使用異方性導電膠膜(ACF：Anisotropic Conductive Film)，只要能達到讓該電極21與該銲墊33黏合即可，且在覆晶的過程中可以多次分別處理，如圖2C所示，四個區塊11的微晶粒模組20才完整對應該電路基板30，亦即其為分為四次重覆進行對位與覆晶。

該剝離步驟S5為選擇性製程，為讓該微晶粒模組20脫離該基材12，由於該基材12可以選自藍寶石基板與矽基板的任一種，因此該剝離步驟S5只要選用去除(Lift-Off)製程，即可讓該微晶粒模組20脫離該基材12(如圖4D所示)。而該剝離步驟S5去除該基材12的方法可以為選自雷射剝離(laser lift-Off)、化學蝕刻(chemical)與熱應力剝離(thermal stress)的任一種，其端賴實際的需求而選用。

若不選擇進行該剝離步驟S5，則可以進行一隔光製程步驟，該隔光製程步驟為利用雷射切割燒結該基材12形成光阻絕層，其燒結該基材12對應該複數微晶粒模組20分隔位置的區域，讓該複數微晶粒模組20的出光區域分隔開來，以避免由該基材12的側面漏光而相互干擾。

另於該剝離步驟S5或該隔光製程步驟之後，本發明更可以更包含一切割步驟，該切割步驟同樣為選擇性製程，該切割步驟為切割該電路基板30以供後續製程使用，最後為進行該封膠步驟S6，利用一密封膠50進行封膠以保護內部結構(如圖4E與圖2D所示)。

請再一併參閱「圖5」所示，在覆晶之後(如圖4C)，本發明可以更進行一彩色濾光片製程步驟，該步驟為直接於該基材12或在該N型半導體層22上(選用剝離步驟去除該基材12，此處圖式繪製為未剝離該基材12之態樣)塗布一具有複數裸露開口61的遮光層60，該複數裸露開口61為定義出複數發光位置且對應該活化層23，接著於該複數裸露開口61塗布一螢光粉70，螢光粉70被活化層23發出的光激發出白光，再於該螢光粉70上形成一RGB光阻80，該RGB光阻80為依據需求選擇紅(R)、綠(G)、藍(B)的任一，白光會激發該RGB光阻80而形成紅(R)、綠(G)、藍(B)的任一而可彩色顯示。

請再一併參閱「圖6」所示，該複數發光位置61上的該螢光粉70亦可直接選擇可激發不同的顏色(RGB三色)，即該螢光粉70為選自可激發出紅、綠、藍的任一，如此即不需要使用該RGB光阻80，換句話說，該螢光粉70被活化層23發出的光激發後，直接形成紅、綠、藍的任一而可彩色顯示。

縱上所述，本發明的優點至少包含：

1.於該對位步驟時，利用一次對位動作即可讓同一該晶圓(完整晶圓或切割晶圓)上的該複數微晶粒模組的電極同時對準該電路基板的銲墊，亦即只要對位一次即可整批的讓同一該晶圓上的該複數微晶粒模組轉移至該電路基板上，不用一個一個的對位銲接，可大幅縮短製程時間。

2.將同一該晶圓(完整晶圓或切割晶圓)上的該複數微晶粒模組一起對位轉移，可以減少對位的難度，藉而提升巨量轉移的良率。

惟上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

S1‧‧‧晶圓準備步驟

S2‧‧‧電路基板準備步驟

S3‧‧‧對位步驟

S4‧‧‧覆晶接合步驟

S5‧‧‧剝離步驟

S6‧‧‧封膠步驟

Claims

一種微晶粒模組轉移方法，用於將一晶圓上的複數微晶粒模組轉移至一電路基板，其步驟包含：一晶圓準備步驟，該晶圓準備步驟為提供該晶圓，該晶圓具有複數個的該微晶粒模組，且該晶圓上的該複數微晶粒模組的電極的位置為事先指定而於製造該晶圓時完成；一電路基板準備步驟，該電路基板準備步驟為提供該電路基板，該電路基板具有複數銲墊以及複數個對位點，該複數銲墊的尺寸與位置皆對應該複數微晶粒模組的電極的銲墊；一對位步驟，該對位步驟為藉由一次對位動作，讓該微晶粒模組的外框對準至少一個該些對位點，使全部的該複數微晶粒模組的電極分別對準對應的該電路基板的銲墊；以及一覆晶接合步驟，該覆晶接合步驟為讓該電極與該銲墊接合而電性連接。
如申請專利範圍第1項所述之微晶粒模組轉移方法，其中更包含：一剝離步驟，該晶圓為包含一基材，該剝離步驟為讓該微晶粒模組脫離該晶圓的基材。
如申請專利範圍第1項所述之微晶粒模組轉移方法，其中更包含：一隔光製程步驟，該隔光製程步驟為利用雷射切割燒結該晶圓的基材對應該複數微晶粒模組分隔位置的區域。
如申請專利範圍第2項所述之微晶粒模組轉移方法，其中該晶圓的基材是藍寶石基板與矽基板的任一種，且該剝離步驟為去除該基材，讓該微晶粒模組脫離該基材。
如申請專利範圍第4項所述之微晶粒模組轉移方法，其中該剝離步驟去除該晶圓的方法為選自雷射切割、化學蝕刻與熱應力剝離的任一種。
如申請專利範圍第2或3項所述之微晶粒模組轉移方法，其中更包含一切割步驟，該切割步驟為切割該電路基板讓該複數微晶粒模組分離而各自獨立。
如申請專利範圍第2項所述之微晶粒模組轉移方法，其中更包含一彩色濾光片製程步驟，該微晶粒模組的結構包含N型半導體層、活化層、P型半導體層、絕緣層與電極，該彩色濾光片製程步驟為直接於該N型半導體層上塗布一具有複數裸露開口的遮光層，該複數裸露開口為對應該活化層，且該複數裸露開口處分別塗布一激發出白光的螢光粉，並該螢光粉上形成一RGB光阻，該RGB光阻為選自選擇紅、綠、藍的任一。
如申請專利範圍第2項所述之微晶粒模組轉移方法，其中更包含一彩色濾光片製程步驟，該微晶粒模組的結構包含N型半導體層、活化層、P型半導體層、絕緣層與電極，該彩色濾光片製程步驟為直接於該N型半導體層上塗布一具有複數裸露開口的遮光層，該複數裸露開口為對應該活化層，且該複數裸露開口處分別塗布一螢光粉，並該螢光粉為選自可激發出紅、綠、藍的任一。
如申請專利範圍第1項所述之微晶粒模組轉移方法，其中該覆晶接合步驟為利用一黏接材黏結該電極與該銲墊。
如申請專利範圍第9項所述之微晶粒模組轉移方法，其中該黏接材為選用鍵合金屬與異方性導電膠膜的任一種。
如申請專利範圍第1項所述之微晶粒模組轉移方法，其中更包含一彩色濾光片製程步驟，該晶圓為包含一基材，而該微晶粒模組的結構包含N型半導體層、活化層、P型半導體層、絕緣層與電極，該彩色濾光片製程步驟為直接於該基材上塗布一具有複數裸露開口的遮光層，該複數裸露開口為對應該活化層，且該複數裸露開口處分別塗布一激發出白光的螢光粉，並該螢光粉上形成一RGB光阻，該RGB光阻為選自選擇紅、綠、藍的任一。
如申請專利範圍第1項所述之微晶粒模組轉移方法，其中更包含一彩色濾光片製程步驟，該晶圓為包含一基材，而該微晶粒模組的結構包含N型半導體層、活化層、P型半導體層、絕緣層與電極，該彩色濾光片製程步驟為直接於該基材上塗布一具有複數裸露開口的遮光層，該複數裸露開口為對應該活化層，且該複數裸露開口處分別塗布一螢光粉，並該螢光粉為選自可激發出紅、綠、藍的任一。