TWI689105B - 光電半導體戳記及其製造方法、與光電半導體裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種光電半導體戳記及其製造方法，與光電半導體裝置。該製造方法包括以下步驟：壓合一光電半導體基板至一紫外光膠帶，其中多個光電半導體元件的電極黏著在紫外光膠帶上；移除磊晶基材，並使至少一部分的該些光電半導體元件黏著在紫外光膠帶上；降低紫外光膠帶之至少一部分的黏性；以及藉由一導熱基板拾取至少一部分的黏性降低位置對應的多個光電半導體元件，使至少一部分黏性降低位置對應的多個光電半導體元件脫離紫外光膠帶而得到一光電半導體戳記。

Description

光電半導體戳記及其製造方法、與光電半導體裝置
本發明關於一種半導體戳記(Semiconductor Stamp)，特別是關於一種光電半導體戳記及其製造方法、與應用該光電半導體戳記製造的一種光電半導體裝置。
由發光二極體(Light Emitting Diode,LED)、次毫米發光二極體(Mini LED)、或微發光二極體(Micro LED，Micro LED)所組成的發光二極體陣列(LED Array)、次毫米發光二極體陣列(Mini LED Array)、或微發光二極體陣列(Micro LED Array)裝置，例如LED顯示器、Mini LED顯示器、或Micro LED顯示器，相較於傳統液晶顯示器而言，其因無需額外的背光光源，更有助於達成輕量化及薄型化等目的。
傳統發光二極體在製造光電裝置(例如顯示器)的過程中，是以磊晶(Epitaxy)製程製作發光二極體之後，經半切(電性絕緣)、點測及全切後得到一顆一顆的發光二極體後轉置於一承載基材上，再使用選取頭(pick-up head)自承載基材上一次捉取一顆或多顆發光二極體而轉置到例如矩陣電路基板上，再進行後續的其他製程。
然而，以這種一顆一顆轉置的方式製作光電裝置，其設備的精度與成本相對較高、而且製程也較繁瑣、困難，難以達到批量轉移的目的，使得光電裝置的製作時間與成本也相對較高。
本發明的目的為提供一種新型態的光電半導體戳記及其製造方法，與應用該光電半導體戳記製造的光電半導體裝置。相較於傳統的製造方式而言，本發明的光電半導體裝置具有製程簡單且快速的優點，也可達到批量轉 移的目的，使得光電半導體裝置具有較低製造時間與成本。
本發明提出一種光電半導體戳記的製造方法，包括以下步驟：提供一光電半導體基板，其中光電半導體基板包含在一磊晶基材上間隔設置的多個光電半導體元件，各光電半導體元件具有至少一電極；壓合光電半導體基板壓合至一紫外光膠帶，其中該些光電半導體元件的該些電極黏著在紫外光膠帶上；移除磊晶基材，並使至少一部分的該些光電半導體元件黏著在紫外光膠帶上；降低紫外光膠帶之至少一部分的黏性；以及藉由一導熱基板拾取至少一部分的紫外光膠帶之黏性降低位置對應的多個光電半導體元件，使至少一部分黏性降低位置對應的多個光電半導體元件脫離紫外光膠帶而得到一光電半導體戳記，其中導熱基板包含設置在一導熱基材上之一緩衝層，且是透過緩衝層黏著黏性降低位置對應的多個光電半導體元件。
在一實施例中，在移除磊晶基材的步驟之前，更包括：聚光照射磊晶基材與至少一部分的該些光電半導體元件的連接界面。
在一實施例中，在移除磊晶基材的步驟中，是藉由蝕刻製程或拋光製程移除磊晶基材。
在一實施例中，光電半導體基板之兩相鄰光電半導體元件之間具有一第一間距，光電半導體戳記之兩相鄰光電半導體元件之間具有一第二間距，第二間距大於或等於第一間距。
在一實施例中，第二間距為第一間距的n倍，且n為大於或等於1的正整數。
在一實施例中，導熱基板的熱導率大於1W/mK。
本發明另提出一種光電半導體戳記，包括一導熱基板以及多個光電半導體元件。導熱基板包含一導熱基材及一緩衝層，緩衝層設置於導熱基材上。該些光電半導體元件透過緩衝層黏著在導熱基材，而間隔設置於導熱基板上；其中，光電半導體戳記係由一光電半導體基板之光電半導體元件的至少一部分轉置到導熱基板而得。
本發明又提出一種光電半導體裝置，包括一目標基板以及多個光電半導體元件。目標基板具有多個導電部，該些光電半導體元件包含多個電極， 該些電極與該些導電部對應設置且電性連接；其中，光電半導體裝置係由至少一個前述之光電半導體戳記轉印在目標基板上而得。
在一實施例中，當光電半導體戳記壓印在目標基板後，係先加熱導熱基材，使多個光電半導體元件的電極透過共晶接合而與對應的導電部電性連接後，再移除導熱基板。
在一實施例中，當光電半導體戳記壓印在目標基板後，係使多個光電半導體元件的電極透過異方性導電膠接合而與對應的導電部電性連接後，再移除導熱基板。
在一實施例中，當光電半導體戳記壓印在目標基板後，係先移除導熱基板，再使多個光電半導體元件的電極透過共晶接合而與對應的導電部電性連接。
在一實施例中，當光電半導體戳記壓印在目標基板後，係先移除導熱基板，再使多個光電半導體元件的電極透過異方性導電膠接合而與對應的導電部電性連接。
在一實施例中，光電半導體戳記之導熱基板上的該些光電半導體元件排列成多邊形。
在一實施例中，光電半導體裝置為發光二極體顯示裝置、光感測裝置、或雷射陣列。
承上所述，在本發明之光電半導體戳記及其製造方法，與應用該光電半導體戳記製造的光電半導體裝置中，係通過壓合光電半導體基板至紫外光膠帶、移除磊晶基材，並使至少一部分的該些光電半導體元件黏著在紫外光膠帶上、降低紫外光膠帶之至少一部分的黏性、以及藉由導熱基板拾取至少一部分的紫外光膠帶之黏性降低位置對應的多個光電半導體元件，使至少一部分黏性降低位置對應的多個光電半導體元件脫離紫外光膠帶而得到光電半導體戳記後，再將至少一個光電半導體戳記轉印並拼接(或拼湊)於目標基板上以得到光電半導體裝置，因此，相較於傳統的發光二極體所製造的光電裝置以磊晶、黃光等製程，再經半切、點測及全切後而得到一顆、一顆的光電半導體元件之後，再一顆或多顆轉置後進行後續的其他製程而言，本發明的光電半導體裝置 不需將一顆顆的光電半導體元件轉置至目標基板，因此具有製程簡單且快速的優點，也可達到批量轉移的目的，使得光電半導體裝置具有較低製造時間與成本。
1、1a、1b:光電半導體裝置
2:光電半導體基板
21:磊晶基材
22、22a、22b:光電半導體元件
221:電極
222:本體
3:紫外光膠帶
4、4a:導熱基板
41:導熱基材
411:表面
42:緩衝層
5:目標基板
51:導電部
A1、A2、B:戳記涵蓋範圍
d1:第一間距
d2:第二間距
L1、L2:光線
S1、S1a、S2、S3、S4:光電半導體戳記
S01至S05:步驟
圖1為本發明較佳實施例之一種光電半導體戳記製造方法的流程示意圖。
圖2A至圖2F分別為本發明第一實施例之一種光電半導體戳記的製造過程示意圖。
圖2G為本發明之光電半導體戳記的另一示意圖。
圖3A與圖3B分別為本發明一實施例之一種光電半導體裝置的製造過程示意圖。
圖4A與圖4B分別為本發明不同實施例之光電半導體裝置的拼接形狀示意圖。
圖5A至圖5D分別為本發明第二實施例之光電半導體戳記的製造過程示意圖。
圖6A至圖6D分別為本發明第三實施例之光電半導體戳記的製造過程示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例的光電半導體戳記及其製造方法，與應用該光電半導體戳記製造的光電半導體裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。本發明所有實施態樣的圖示只是示意，不代表真實尺寸、比例或數量。此外，以下實施例的內容中所稱的方位「上」及「下」只是用來表示相對的位置關係。再者，一個元件形成在另一個元件「上」、「之上」、「下」或「之下」可包括實施例中的一個元件與另一個元件直接接觸，或也可包括一個元件與另一個元件之間還有其他額外元件使一個元件與另一個元件無直接接觸。
請參照圖1所示，其為本發明較佳實施例之一種光電半導體戳記製造方法的流程示意圖。本發明之製造方法所製得的光電半導體戳記，可應用 於製造例如但不限於顯示裝置、廣告看板、感測裝置、雷射陣列、發光裝置或照明裝置，或其他型式或功能的光電半導體裝置。
本發明之光電半導體戳記製造方法可包括以下步驟：提供一光電半導體基板，其中該光電半導體基板包含在一磊晶基材上間隔設置的多個光電半導體元件，各該光電半導體元件具有至少一電極(步驟S01)、壓合該光電半導體基板至一紫外光膠帶(UV Tape)，其中該些光電半導體元件的該些電極黏著在該紫外光膠帶上(步驟S02)、移除該磊晶基材，並使至少一部分的該些光電半導體元件黏著在該紫外光膠帶上(步驟S03)、降低該紫外光膠帶之至少一部分的黏性(步驟S04)、以及藉由一導熱基板拾取至少一部分的該紫外光膠帶之黏性降低位置對應的多個該光電半導體元件，使至少一部分黏性降低位置對應的多個該光電半導體元件脫離該紫外光膠帶而得到一光電半導體戳記，其中該導熱基板包含設置在一導熱基材上之一緩衝層，且是透過該緩衝層黏著該黏性降低位置對應的多個該光電半導體元件(步驟S05)。
以下，請配合參照圖2A至圖2F，以說明上述所有步驟的詳細內容。其中，圖2A至圖2F分別為本發明第一實施例之一種光電半導體戳記的製造過程示意圖。
請參照圖1，在提供光電半導體基板的步驟S01中，如圖2A所示，光電半導體基板2包含磊晶基材21與多個光電半導體元件22，多個光電半導體元件22間隔設置於磊晶基材21上，並分別具有至少一電極221。於此，圖2A的光電半導體基板2是反置的態樣，即磊晶基材21在上，電極221則朝下設置。本實施例的各光電半導體元件22分別具有兩個電極221與一本體222，本體222設置於磊晶基材21上，且電極221設置於本體222背向磊晶基材21的表面，因此，光電半導體元件22是以覆晶式或水平式電極為例。在不同的實施例中，光電半導體元件22的電極型式也可為垂直式電極，並不限制。
在一些實施例中，磊晶基材21可為一晶圓(Wafer)片，並為可透光或不可透光材料製成，例如為藍寶石(Sapphire)基材、砷化鎵(GaAs)基材、或碳化矽(SiC)基材。另外，光電半導體元件22可為陣列(例如二維)排列且間隔配置於磊晶基材21上，或者錯位排列而間隔配置於磊晶基材21上， 並不限定。較佳者，為二維陣列排列。
本實施例之磊晶基材21是透光的藍寶石基材，且光電半導體元件22的材料例如但不限於為氮化鎵(GaN)為例。在不同的實施例中，光電半導體元件22的材料也可為其他材料，例如為砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)、或氮化鎵(GaN)。另外，本實施例之光電半導體元件22可為藍色發光二極體(LED)晶片、綠色LED晶片、紫外光LED晶片、雷射LED晶片或感測晶片(例如X光感測晶片)。這裏所指的LED晶片可包含Mini LED或Micro LED晶片，並不限定。一般來說，磊晶基材21上的光電半導體元件22的間距(Pitch)較小。本實施例的光電半導體基板2之兩相鄰光電半導體元件22之間具有一第一間距d1。在一些實施例中，第一間距d1例如但不限於為20微米。
接著，在步驟S02中，如圖2B所示，是壓合光電半導體基板2至紫外光膠帶3，其中該些光電半導體元件22的該些電極221黏著在紫外光膠帶3上。於此，是將朝下的電極221壓合至紫外光膠帶3，因此紫外光膠帶3可黏著在光電半導體元件22的該些電極221上。
之後，步驟S03為：移除磊晶基材21，並使至少一部分的該些光電半導體元件22黏著在紫外光膠帶3上。不過，在本實施例中，在移除磊晶基材21的步驟S03之前，需先進行另一步驟：如圖2C所示，聚光照射磊晶基材21與至少一部分的該些光電半導體元件22的連接界面。具體來說，為了可順利移除磊晶基材21，並使移除磊晶基材21後有至少一部分的光電半導體元件22可黏著在紫外光膠帶3上，本實施例是先聚光照射磊晶基材21與所有的光電半導體元件22的連接界面，以降低磊晶基材21與所有的光電半導體元件22之間的附著力。其中，是以例如雷射光(光線L1)由光電半導體基板2遠離紫外光膠帶3的一側(光電半導體基板2的上側)往下照射磊晶基材21與所有的光電半導體元件22的連接界面。利用雷射光的能量可分解光電半導體元件22的材料(氮化鎵)與磊晶基材21(藍寶石基材)連接界面處的緩衝層(材料為氮化鎵)，使光電半導體元件22容易與磊晶基材21分離。於此，是以非選擇性雷射剝離(Non-selective laser lift off,Non-selective LLO)技術破壞所有的光電半導體元件22之連接界面處的氮化鎵緩衝層，使所有光電半導體元件22的附著力降低，容易與磊晶基材21分離。
完成聚光照射之後，由於連接界面處的氮化鎵緩衝層皆已被破壞，因此，如圖2D所示，再進行移除磊晶基材21的步驟S03後，所有的光電半導體元件22皆可留(黏著)在紫外光膠帶3上。
之後，再降低紫外光膠帶3之至少一部分的黏性(步驟S04)。如圖2E所示，可利用紫外光(光線L2)固化技術選擇性地照射紫外光膠帶3的一部分位置，以固化該位置的黏著膠，藉此選擇性地降低紫外光膠帶3的黏性。於此，紫外光是間隔一個光電半導體元件22且由紫外光膠帶3背向光電半導體元件22之一側(紫外光膠帶3的下側)往上照射紫外光膠帶3，以利用紫外光線選擇性地固化紫外光膠帶3部分位置的黏著膠。在紫外光照射到的位置，其對應的光電半導體元件22將因黏著膠的固化而降低與黏著膠之間黏性。以圖2E為例，被光線照射到的紫外光膠帶3之對應位置處的該些光電半導體元件22可稱為一組，若重覆步驟S04多次後，則紫外光膠帶3上就會有很多組黏性降低的光電半導體元件22，以供後續轉置製程之用。當然，也可全部的光電半導體元件22對應位置處的紫外光膠帶3皆在一次照射製程中被固化(非選擇性固化)，本發明並不限制。
接著，如圖2F所示，進行步驟S05，藉由導熱基板4拾取至少一部分的紫外光膠帶3黏性降低位置對應的多個光電半導體元件22，使至少一部分黏性降低位置對應的多個光電半導體元件22可脫離紫外光膠帶3而得到光電半導體戳記(Stamp)S1。其中，導熱基板4可包含設置在一導熱基材41上之一緩衝層42，而且在拾取紫外光膠帶3之黏性降低位置對應的光電半導體元件22的步驟S05中，是將導熱基板4的緩衝層42壓合至光電半導體元件22。導熱基材41的材質可包含玻璃、金屬、合金、陶瓷或半導體材料，而緩衝層42可為圖案化或非圖案化且具有黏性，黏性的材料可為聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)、矽膠、導熱膠帶(Thermal Tape)的膠材或環氧樹脂(Epoxy)等，厚度可例如小於25微米。緩衝層42除了可提供黏性之外，也可提供彈性，讓光電半導體元件22與後續轉置的目標基板之接觸面對於平坦 度的要求不用太高。
在本實施例中，由於緩衝層42與一部分的光電半導體元件22之間的黏著力大於光電半導體元件22與紫外光膠帶3之間的黏著力(步驟S04得到的結果)，因此在使兩者分離之後，紫外光膠帶3之黏性降低位置對應的多個光電半導體元件22的至少一部分(可一部分黏性降低位置對應的光電半導體元件22，或全部黏性降低位置對應的光電半導體元件22，視製程需要而定)可脫離紫外光膠帶3而被導熱基板4拾取，未被拾取的光電半導體元件22則留在紫外光膠帶3上，藉此可得到包含有複數個光電半導體元件22的光電半導體戳記S1。
因此，如圖2F所示，在本實施例的光電半導體戳記S1中，是由光電半導體基板2的多個光電半導體元件22的至少一部分經轉置製程而得。其中，光電半導體戳記S1包括有導熱基板4與設置於導熱基板4上的多個光電半導體元件22(其可為光電半導體基板2上的多個光電半導體元件22的至少一部分)，且多個光電半導體元件22是透過緩衝層42黏著在導熱基材41，而間隔設置於導熱基板4上。
在光電半導體基板2中，兩相鄰光電半導體元件22之間具有第一間距d1(圖2A)，而光電半導體戳記S1之兩相鄰光電半導體元件22之間具有第二間距d2(圖2F)，第二間距d2可大於或等於第一間距d1。於此，第二間距d2可為第一間距d1的n倍，n可為大於或等於1的正整數。本實施例的n是以2為例。提醒的是，這裏所指的間距(Pitch)，是指相鄰光電半導體元件22之中心與中心的距離(或右側邊與右側邊的距離，或左側邊與左側邊的距離)。本實施例的第二間距d2為第一間距d1的2倍(n等於2)，當然，在不同的實施例中，第二間距d2也可為第一間距d1的1倍、3倍、4倍、或5倍、或大於5倍的倍數，視光電半導體裝置的設計需求而定。
另外，在圖2F的光電半導體戳記S1中，導熱基板4的緩衝層42黏著光電半導體元件22的表面是一個平面而不具有圖案，但在不同的實施例中，緩衝層42黏著光電半導體元件22的表面可具有凹凸不平的圖案。
請參照圖2G所示，其為本發明之光電半導體戳記的另一示意 圖。在圖2G之光電半導體戳記S1a中，導熱基板4a的緩衝層42是以具有圖案為例。在導熱基板4a中，黏著光電半導體元件22之緩衝層42的對應位置處的厚度較厚(凸起)，但是，沒有黏著光電半導體元件22之緩衝層42的對應位置處的厚度則相對較薄。在步驟S05中，一樣可以藉由導熱基板4a拾取至少一部分的紫外光膠帶黏性降低位置對應的多個光電半導體元件22，使至少一部分黏性降低位置對應的多個光電半導體元件22可脫離紫外光膠帶而得到光電半導體戳記S1a。
可應用上述製得的至少一個光電半導體戳記S1(或S1a)來製造本發明的光電半導體裝置。
圖3A與圖3B分別為本發明一實施例之一種光電半導體裝置的製造過程示意圖。以光電半導體戳記S1為例，如圖3A所示，可先將光電半導體戳記S1壓印在一目標基板5後，再電性接合光電半導體戳記S1上的多個光電半導體元件22之該些電極221至目標基板5之對應的導電部51。在本實施例中，目標基板5可具有多個導電部51，且該些導電部51與電性連接至目標基板5之多個光電半導體元件22的該些電極221對應設置。在一些實施例中，可由導熱基材41遠離光電半導體元件22的一側(表面411)拾取(例如抓取或吸取)光電半導體戳記S1。在一些實施例中，導熱基板(或導熱基材，Heat conductive substrate)4的熱導率(Thermal conductivity)可大於1W/mK。因此，可利用例如接合機台(例如bonder，球焊機)抓取或吸取導熱基板4，並且加熱導熱基板4，透過導熱基板4的熱傳導，使導熱基板4上的光電半導體元件22的電極221可被加熱，以透過例如共晶(Eutectic)接合而使電極221與對應的導電部51電性連接。由於緩衝層42的黏性於高溫時會下降，因此加熱導熱基板4可更方便使光電半導體戳記S1上的光電半導體元件22與目標基板5的導電部51接合而容易脫離導熱基板4，之後，再移除導熱基板4。
除了共晶接合之外，在不同的實施例中，在由導熱基材41遠離光電半導體元件22的一側拾取光電半導體戳記S1並壓印在目標基板5後，也可使光電半導體元件22的電極221透過異方性導電膠(ACF，未繪示)接合而與對應的導電部51電性連接，之後，再移除導熱基板4，本發明並不限制。
上述利用接合機台(bonder)拾取且加熱導熱基板4時，由於光電半導體元件22的電極221與導電部51的接合力(或電極221與異方性導電膠的接合力)，大於緩衝層42與光電半導體元件22之間的黏著力，因此，可順利地移除導熱基板4，且使光電半導體元件22留在目標基板5上而與目標基板5的導電部51電性連接。因此，在電性連接之後，移除導熱基板4，就可得到具有多個光電半導體元件22的目標基板5(可參照圖3B)。
值得一提的是，本實施例是在沒有移除導熱基板4之前，就使電極221與對應的導電部51電性連接(共晶或異方性導電膠接合)，然並不以此為限，在不同的實施例中，也可先在目標基板5上塗佈一層黏著層(圖未繪示)，且該黏著層與光電半導體元件22的黏性大於導熱基板4與光電半導體元件22的黏性，使得在拾取光電半導體戳記S1並使光電半導體元件22的電極221黏著在黏著層後，可先移除導熱基板4，之後，再使多個光電半導體元件22的電極221透過共晶接合而與對應的導電部51電性連接，或使多個光電半導體元件22的電極221透過異方性導電膠接合而與對應的導電部51電性連接，本發明並不限制。
在一些實施例中，目標基板5可為可透光之材質，例如包含玻璃、石英或類似物、塑膠、橡膠、玻璃纖維或其他高分子材料。在一些實施例中，目標基板5也可為不透光之材質，例如是金屬-玻璃纖維複合板、金屬-陶瓷複合板。另外，目標基板5也可以是硬板或軟板，在此不做任何限制。在一些實施例中，目標基板5包含矩陣電路(未繪示，矩陣電路包含矩陣設置的導電部51)，依照電路的形式，矩陣電路可為主動矩陣(active matrix,AM)電路，或是被動矩陣(passive matrix,PM)電路。在一些實施例中，目標基板5可為一薄膜電晶體基板，薄膜電晶體基板設置有薄膜元件(例如薄膜電晶體)與薄膜電路，例如但不限於為主動矩陣式薄膜電晶體基板或被動矩陣式基板。以主動矩陣式基板(薄膜電晶體基板)為例，其可佈設包含有交錯的資料線、掃描線與多個薄膜電晶體(TFT)的矩陣電路。由於AM基板或PM基板為習知技術，也不是本發明的重點，本領域技術人員可找到相關內容，在此不再進一步作說明。
之後，可重覆上述的壓印步驟，如圖3B所示，將另一光電半導體戳記S2壓印在目標基板5後，再電性接合光電半導體戳記S2的多個光電半導體元件22之該些電極221至目標基板5之對應的導電部51。持續上述的製程後，可得到所需的光電半導體裝置1。
特別一提的是，在光電半導體戳記S2的製程中，在進行降低紫外光膠帶3之至少一部分的黏性的步驟S04時(可參照圖2E)，紫外光(光線L2)照射的位置可例如位移一個第一間距d1來進行，但紫外光膠帶3仍在原先的位置(紫外光膠帶3不移動)，且在電性接合光電半導體戳記S2至目標基板5時，目標基板5可不動，光電半導體戳記S2可位移一間距(例如第二間距d2)，則光電半導體戳記S2的多個光電半導體元件22會對應到已轉置到目標基板5上，光電半導體戳記S1之相鄰位置的多個光電半導體元件22。而且，在目標基板5上相鄰位置的兩個光電半導體元件中，例如圖3B，若一個(光電半導體元件22a)來源是光電半導體戳記S1，另一個(光電半導體元件22b)來源是光電半導體戳記S2，則其間距仍為第二間距d2。
另外，來源是光電半導體戳記S1之兩相鄰光電半導體元件22為第二間距d2，因此，目標基板5上對應的兩相鄰光電半導體元件22之間也是第二間距d2；來源是光電半導體戳記S2之兩相鄰光電半導體元件22也是第二間距d2，因此，目標基板5上對應的兩相鄰光電半導體元件22之間也是第二間距d2。另外，圖3B之來源是光電半導體戳記S2最左側之光電半導體元件(標示為22b)，與來源是光電半導體戳記S1最右側之光電半導體元件(標示為22a)之間的間距可視設計需求設計為第二間距d2，當然也可以不是第二間距d2，視設計需求而定。若為第二間距d2時，當然也可能因為製程精度的問題而使兩光電半導體元件的間距與第二間距d2有些微的差異。
在圖3B的光電半導體裝置1之目標基板5上，相鄰位置的兩個光電半導體元件(例如22a、22b)可為同一個畫素或不同畫素。另外，光電半導體戳記S1上的光電半導體元件22，與光電半導體戳記S2上的光電半導體元件22可發出相同顏色的光線或發出不同顏色的光線，或為同一種類或型式的光電半導體元件，或是不同種類或型式的光電半導體元件，本發明皆不限制。若 光電半導體戳記S2上的光電半導體元件22與光電半導體戳記S1上的光電半導體元件22發出相同顏色的光線，則可形成單色的LED顯示器；若發出不同顏色的光線，則可形成例如具有紅、綠、藍等畫素的LED全彩顯示器，本發明皆不限制。
舉例來說，要製造例如主動矩陣式發光二極體(AM LED)顯示裝置時，只需要接合機台，例如覆晶(Flip Chip)接合機台或晶粒(die)接合機台，搭配共晶接合製程或異方性導電膠接合製程即可依所需要的尺寸或形狀，將多個光電半導體戳記上的光電半導體元件(LED)轉印並拼接(或拼湊)至TFT基板(目標基板)上，即可完成主動矩陣式發光二極體顯示裝置的製造。
承上，在本實施例之光電半導體裝置1中，是由光電半導體基板2上的多個光電半導體元件22經轉置製程而得。其中，係由至少一個光電半導體戳記上的多個光電半導體元件22轉印在目標基板5而得到光電半導體裝置1。換言之，可將光電半導體戳記S1上的光電半導體元件22利用轉印技術批量轉移至目標基板5上，再以拼接(或拼湊)方式製作所需尺寸與形狀的光電半導體裝置1。如圖3B所示，本實施例的光電半導體裝置1可包括目標基板5與來自光電半導體戳記(S1與S2)上的多個光電半導體元件22，且光電半導體元件22的電極221與目標基板5對應設置之導電部51電性連接。在一些實施例中，電極221可透過共晶接合或異方性導電膠接合而與對應的導電部51電性連接。另外，目標基板5上兩相鄰光電半導體元件22之間的第二間距d2可大於或等於光電半導體基板2之兩相鄰光電半導體元件22之間的第一間距d1，且第二間距d2可為第一間距d1的n倍，n可為大於或等於1的正整數。在一些實施例中，光電半導體裝置1可為發光二極體顯示裝置、光感測裝置、或雷射陣列。這裏所指的發光二極體顯示裝置也可包含次毫米發光二極體(Mini LED)顯示裝置或微發光二極體(Micro LED)顯示裝置。
此外，在一些實施例中，前述的光電半導體戳記(S1或S2)之導熱基板上的該些光電半導體元件可排列成多邊形，例如但不限於為三角形、正方形、菱形、長方形、梯形、平行四邊形、六邊形、或八邊形…，或其他形狀。如此一來，即可利用光電半導體戳記(S1及/或S2)將所需的光電半導體元 件22轉印至目標基板5上並進行拼接(或拼湊)，以製作成例如矩形或其他形狀的光電半導體裝置，藉此提高圓形晶圓(Wafer)的面積利用率。
請參照圖4A與圖4B所示，其分別為本發明不同實施例之光電半導體裝置1a、1b的拼接形狀示意圖。在此，圖4A與圖4B分別表示利用多個光電半導體戳記在目標基板5上轉印、拼接後，目標基板5上會對應有多個光電半導體戳記涵蓋範圍，多個戳記涵蓋範圍拼接成一個矩形顯示器的例子。其中，戳記涵蓋範圍為光電半導體戳記之導熱基板上的該些光電半導體元件所排列的形狀，其可為多邊形。在圖4A之光電半導體裝置1a中，目標基板5上的戳記涵蓋範圍A1為八邊形，戳記涵蓋範圍A2為菱形；在圖4B之光電半導體裝置1b中，目標基板5上的戳記涵蓋範圍B為六邊形，然並不以此為限，在不同的實施例中，戳記涵蓋範圍也可為其他形狀，例如正方形、長方形、梯形、平行四邊形、圓形或其他形狀，視設計需求而定。此外，後面壓印時的戳記涵蓋範圍可以包含先前至少一個壓印的戳記涵蓋範圍(部分重疊)；或者，後面壓印的戳記涵蓋範圍也可以不包含先前壓印的戳記涵蓋範圍(不重疊)，本發明並不限制。
圖5A至圖5D分別為本發明第二實施例之光電半導體戳記S3的製造過程示意圖，而圖6A至圖6D分別為本發明第三實施例之光電半導體戳記S4的製造過程示意圖。
在圖5A至圖5D的第二實施例中，與第一實施例主要的不同在於，本實施例的磊晶基材21為砷化鎵(GaAs)基材，而光電半導體元件22可為紅色LED晶片、黃色LED晶片、雷射LED晶片、感測晶片或紅外線晶片。另外，如圖5A與圖5B所示，在移除磊晶基材21的步驟S03中，本實施例並不進行聚光照射，而是藉由蝕刻(例如溼蝕刻，Wet etching)製程或拋光(Polish)製程直接去除磊晶基材21。此外，第二實施例之光電半導體戳記S3其餘的製造步驟與第一實施例相同，在此不再多作說明。
另外，在圖6A至圖6D的第三實施例光電半導體戳記S4中，與第一實施例主要不同在於，在移除磊晶基材21的步驟S03之前，如圖6A所示，本實施例是利用選擇性雷射剝離(Selective laser lift off,Selective LLO)技術聚 光照射磊晶基材21與一部分的該些光電半導體元件22的連接界面(間隔一個光電半導體元件22照射)，之後，在進行移除磊晶基材21的步驟S03時，如圖6B所示，可使一部分沒有被光線L1照射到的光電半導體元件22保留在磊晶基材21上，被光線L1照射到的光電半導體元件22將隨著磊晶基材21的移除而留在紫外光膠帶3。另外，如圖6C所示，本實施例是利用非選擇性的紫外光(光線L2)照射紫外光膠帶3，以固化紫外光膠帶3的黏著膠，使所有的光電半導體元件22與紫外光膠帶3之間的附著力降低。此外，第三實施例之光電半導體戳記S4其餘的製造步驟與第一實施例相同，在此不再多作說明。
綜上所述，在本發明之光電半導體戳記及其製造方法，與應用該光電半導體戳記製造的光電半導體裝置中，係通過壓合光電半導體基板至紫外光膠帶、移除磊晶基材，並使至少一部分的該些光電半導體元件黏著在紫外光膠帶上、降低紫外光膠帶之至少一部分的黏性、以及藉由導熱基板拾取至少一部分的紫外光膠帶之黏性降低位置對應的多個光電半導體元件，使至少一部分黏性降低位置對應的多個光電半導體元件脫離紫外光膠帶而得到光電半導體戳記後，再將至少一個光電半導體戳記轉印並拼接(或拼湊)於目標基板上以得到光電半導體裝置，因此，相較於傳統的發光二極體所製造的光電裝置以磊晶、黃光等製程，再經半切、點測及全切後而得到一顆、一顆的光電半導體元件之後，再一顆或多顆轉置後進行後續的其他製程而言，本發明的光電半導體裝置不需將一顆顆的光電半導體元件轉置至目標基板，因此具有製程簡單且快速的優點，也可達到批量轉移的目的，使得光電半導體裝置具有較低製造時間與成本。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
S01至S05‧‧‧步驟

Claims (12)

  1. 一種光電半導體戳記的製造方法，包括以下步驟：提供一光電半導體基板，其中該光電半導體基板包含在一磊晶基材上間隔設置的多個光電半導體元件，各該光電半導體元件具有至少一電極；壓合該光電半導體基板至一紫外光膠帶，其中該些光電半導體元件的該些電極黏著在該紫外光膠帶上；移除該磊晶基材，並使至少一部分的該些光電半導體元件黏著在該紫外光膠帶上；降低該紫外光膠帶之至少一部分的黏性；以及藉由一導熱基板拾取至少一部分的該紫外光膠帶之黏性降低位置對應的多個該光電半導體元件，使至少一部分黏性降低位置對應的多個該光電半導體元件脫離該紫外光膠帶而得到一光電半導體戳記，其中該導熱基板包含設置在一導熱基材上之一緩衝層，且是透過該緩衝層黏著該黏性降低位置對應的多個該光電半導體元件；其中，該光電半導體基板之兩相鄰光電半導體元件之間具有一第一間距，該光電半導體戳記之兩相鄰光電半導體元件之間具有一第二間距，該第二間距大於或等於該第一間距，該第二間距為該第一間距的n倍，且n為大於或等於1的正整數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的製造方法，其中在移除該磊晶基材的步驟之前，更包括：聚光照射該磊晶基材與至少一部分的該些光電半導體元件的連接界面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的製造方法，其中在移除該磊晶基材的步驟中，是藉由蝕刻製程或拋光製程移除該磊晶基材。
  4. 一種光電半導體戳記，包括：一導熱基板，包含一導熱基材及一緩衝層，該緩衝層設置於該導熱基材上；以及多個光電半導體元件，透過該緩衝層黏著在該導熱基材，而間隔設置於該導熱基板上； 其中，該光電半導體戳記係由一光電半導體基板之光電半導體元件的至少一部分轉置到該導熱基板而得；其中，該光電半導體基板之兩相鄰光電半導體元件之間具有一第一間距，該光電半導體戳記之兩相鄰光電半導體元件之間具有一第二間距，該第二間距大於或等於該第一間距，該第二間距為該第一間距的n倍，且n為大於或等於1的正整數。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的光電半導體戳記，其中該導熱基板上的該些光電半導體元件排列成多邊形。
  6. 一種光電半導體裝置，包括：一目標基板，具有多個導電部；以及多個光電半導體元件，其包含多個電極，該些電極與該些導電部對應設置且電性連接；其中，該光電半導體裝置係由至少一個如申請專利範圍第4項至第5項其中任一項所述的光電半導體戳記將多個該光電半導體元件轉印並拼接或拼湊在該目標基板上而得。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的光電半導體裝置，其中當該光電半導體戳記壓印在該目標基板後，係先加熱該導熱基材，使多個該光電半導體元件的該電極透過共晶接合而與對應的該導電部電性連接後，再移除該導熱基板。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的光電半導體裝置，其中該導熱基板或導熱基材的熱導率大於1W/mK。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的光電半導體裝置，其中當該光電半導體戳記壓印在該目標基板後，係使多個該光電半導體元件的該電極透過異方性導電膠接合而與對應的該導電部電性連接後，再移除該導熱基板。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的光電半導體裝置，其中當該光電半導體戳記壓印在該目標基板後，係先移除該導熱基板，再使多個該光電半導體元件的該電極透過共晶接合而與對應的該導電部電性連接。
  11. 如申請專利範圍第6項所述的光電半導體裝置，其中當該光電半導體戳記壓印在該目標基板後，係先移除該導熱基板，再使多個該光電半導體元件的該電極透過異方性導電膠接合而與對應的該導電部電性連接。
  12. 如申請專利範圍第6項所述的光電半導體裝置，其為發光二極體顯示裝置、光感測裝置、或雷射陣列。
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