TWI698994B - 微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及轉移裝置 - Google Patents

微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及轉移裝置 Download PDF

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Abstract

本揭露提供一種微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及用來轉移微型半導體晶片的轉移裝置。該微型半導體晶片包括一磊晶層、一第一電極、一第二電極、以及一上導光單元。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。該上導光單元設置於該磊晶層上表面，其中該上導光單元具有一出光面及一下表面，其中該上導光單元的出光面之邊緣係與該上導光單元的下表面之邊緣完全重疊，且該上導光單元的出光面係為一弧面、至少二個弧面的結合、或至少一弧面與至少一平面的結合。

Description

微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及轉移裝置
本揭露關於微型半導體晶片、微型半導體元件結構、以及用來轉移微型半導體晶片的轉移裝置。
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元件顯示器，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。該微型半導體晶片包括一磊晶層、一第一電極、一第二電極、以及一上導光單元。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。該上導光單元設置於該磊晶層上表面，其中該上導光單元具有一出光面及一下表面，其中該上導光單元的出光面之邊緣係與該上導光單元的下表面之邊緣完全重疊，且該上導光單元的出光面係為一弧面、至少二個弧面的結合、或至少一弧面與至少一平面的結合，其中該上導光單元的下表面與該磊晶層接觸。
根據本揭露實施例，該上導光單元可由一可熱固化材料所構成，其中該可熱固化材料的熱固化溫度介於50℃至250℃之間。
根據本揭露實施例，該可熱固化材料的折射率大於1、且小於或等於該磊晶層的折射率。
根據本揭露實施例，該可熱固化材料的光穿透率大於或等於80%。
根據本揭露實施例，該可熱固化材料係光阻材料，例如負型光阻材料。
根據本揭露實施例，該可熱固化材料係熱塑性聚矽氧烷樹脂(polysiloxane resin)、熱塑性環氧樹脂、熱塑性聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該上導光單元出光面對該磊晶層上表面之正投影的面積為S2，而該磊晶層上表面的面積為S1，其中S2/S1為0.7至1。
根據本揭露實施例，該上導光單元在出光方向的最大高度H1與該磊晶層在該出光方向的最大高度H的比(H1/H)為0.1至0.5。
根據本揭露實施例，其中該磊晶層上表面與該磊晶層側表面相連接處形成一倒角。
根據本揭露實施例，更包括一絕緣層，設置於該磊晶層的側表面上。
根據本揭露實施例，更包括一側導光單元設置於該側表面。
根據本揭露實施例，該側導光單元材料的折射率大於1、且小於或等於該磊晶層的折射率。
根據本揭露實施例，該上導光單元與該側導光單元為相同材質。
根據本揭露實施例，本揭露提供一種微型半導體元件結構。該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上，另一端設置於該微型半導體晶片之側表面，用以將微型半導體晶片固定於基板之上。
根據本揭露實施例，該上導光單元與該支撐單元為相同材質。
根據本揭露實施例，該上導光單元、該側導光單元與該支撐單元係為一體成型。
根據本揭露實施例，本揭露提供一種轉移裝置。該轉移裝置係用轉移上述微型半導體晶片、或是配置於上述微型半導體元件結構上的微型半導體晶片。該轉移裝置包括至少一拾取單元，用來拾取該微型半導體晶片，其中該拾取單元具有一轉移面，且該轉移面共形於該微型半導體晶片之上導光單元的部分該出光面。
根據本揭露實施例，該拾取單元之轉移面為一弧面、至少二個弧面的結合、或至少一弧面與至少一平面的結合。
根據本揭露實施例，該半導體晶片其上導光單元的出光面之面積為A1，而該半導體晶片其上導光單元之出光面與該拾取單元之轉移面共形的面積為A2，其中A2/A1為0.5至1。
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。藉由該上導光單元之出光面的特定設計，可使本揭露所述微型半導體晶片所發出的光線到達該上導光單元之出光面時可經折射導出光，而不會發生全反射，因此可有效的提升微型發光二極體晶片的出光效率。如此一來，可改善具有該微型半導體晶片之微型半導體顯示器(例如微型發光二極體顯示器)的效能。
此外，本揭露提供一種轉移裝置，用來轉移本揭露所述之微型半導體晶片。藉由將該轉移裝置之拾取單元的轉移面設計成共形於上述微型半導體晶片之上導光單元的至少部分出光面，可使得該轉移裝置較易將該微型半導體晶片由一臨時基板(例如一載板)上拾取，並轉移至一接收基板。如此一來，可降低微型半導體晶片拾取失敗的機率，改善微型半導體晶片運輸與轉移的良率，進而增加具有該微型半導體晶片之微型半導體顯示器的製程效率。
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。
與一般的發光二極體晶片相比，微型半導體晶片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並被整合及組裝後所得之微型發光半導體顯示器能達高解析度，並能夠降低顯示器之電力消耗，更具節能、機構簡單、薄型等優勢。
根據本揭露實施例，本揭露所述微型半導體晶片可為包含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並、整合及組裝後所得之微型發光半導體顯示器能達高解析度，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、第2圖為第1圖所述微型半導體晶片10其上導光單元40的示意圖、以及第3圖為第1圖所述微型半導體晶片10沿A-A’剖線的剖面示意圖。
請參照第1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、以及一上導光單元40。該磊晶層22可具有一上表面22、一下表面26、及一側表面24，其中該上表面22以及下表面26係相對設置。該第一電極30及第二電極32設置於該磊晶層20下表面26。換言之，本揭露所述微型發光二極體可為水平式結構(horizontal structured)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，即磊晶層20的剖面可為一上寬下窄的倒梯形。根據本揭露其他實施例，本揭露並不以此限制磊晶層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。
請參照第1圖，該上導光單元40係設置於該磊晶層20 的上表面22。請參照第2圖，該上導光單元具有一出光面42及一下表面44，其中該上導光單元40的出光面42之邊緣係與該上導光單元40的下表面44之邊緣完全重疊(即上導光單元40的出光面42對該磊晶層20上表面的正投影與上導光單元40的下表面44對該磊晶層20上表面的正投影完全重疊)。
請參照第3圖，該磊晶層20的側表面24係用以連接磊晶層20的上表面22及磊晶層20的下表面26。此外，該上導光單元40的下表面44與該磊晶層20的上表面22直接接觸(即該上導光單元40的下表面44與該磊晶層20的上表面22之間沒有任何膜層或介質)，藉此能更有效地集中出光。在此，該上導光單元40的出光面42可為一弧面，請參照第3圖。此外，根據某些本揭露實施例，該上導光單元40的出光面42可為至少二個弧面的結合，請參照第4圖。再者，根據本揭露其他實施例，該上導光單元40的出光面42可為至少一弧面與至少一平面的結合，請參照第5及6圖。
請參照第3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係由該磊晶層20之下表面26至該磊晶層20之上表面22。根據本揭露實施例，該上導光單元40在該出光方向D的最大高度H1與該磊晶層20在該出光方向D的最大高度H的比(H1/H)可為0.1至0.5(例如0.1、0.2、0.3、0.4、或0.5)。當H1/H過大時，易增加微型半導體晶片10製程的困難性；而當H1/H過小時，易導致所得之微型半導體晶片10其出光效率不佳。
根據本揭露實施例，該上導光單元40由一可熱固化材料(thermal curable material )所構成，其中該可熱固化材料的熱固化溫度(thermal curable temperature)介於50℃至250℃之間(例如100℃、150℃、200℃或250℃)。該可熱固化材料於室溫下為具有黏度的液體，而該材料在加熱過程中，因組成成分改變造成其構型變化。因此，超過該材料熱固化溫度時，會使可熱固化材料固化成一固體。
根據本揭露實施例此外，為使進入該上導光單元40的光可以通過該上導光單元40進而將光導出該微型半導體晶片10，該可熱固化材料的折射率可大於1並小於或等於該磊晶層的折射率，藉此改善該微型半導體晶片10的出光率及使出光集中，且該可熱固化材料的光穿透率(light transmittence)大於或等於80%(例如80%、90%或98%)。舉例來說，該可熱固化材料的折射率可為1.05至2.5(例如1.05、1.5、2.0或2.5)。
根據本揭露實施例，該可熱固化材料係樹脂材料(例如光阻材料)。舉例來說，該可熱固化材料可為負型光阻材料，例如熱塑性聚矽氧烷樹脂(polysiloxane resin)、熱塑性環氧樹脂、熱塑性聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)、或上述之組合。
根據本揭露實施例，本揭露所述上導光單元40的製造方式可包含以下步驟。首先，請參照第7A圖，形成一可熱固化材料層41於該磊晶層20的上表面22。舉例來說，當該可熱固化材料41為樹脂材料時，可先將該樹脂材料溶於一溶劑中形成一塗佈組合物(固含量可為5wt%-90wt%)；接著，將該塗佈組合物塗佈於該磊晶層20的上表面22以形成一塗層(塗層的形成方法可例如為網印、旋轉塗佈法(spin coating)、棒狀塗佈法(bar coating)、刮刀塗佈法(blade coating)、滾筒塗佈法(roller coating)、浸漬塗佈法(dip coating)、噴塗(spray coating)、或刷塗(brush coating))；最後，對該塗層進行固化製程，形成可熱固化材料40，請參照第7B圖。
請參照第8圖，係為第7B圖所示微型半導體晶片10的上示圖。根據本揭露實施例，該上導光單元40之出光面42對該磊晶層20上表面之正投影的面積為S2，而該磊晶層20上表面的面積為S1，其中S2/S1可為0.7至1(例如0.7、0.8、0.9或1.0)。當S2/S1的比例過低時，進入該上導光單元的光之數量會降低，使得上導光單元無法有效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的相連接處形成一倒角25，請參照第9圖。如此一來，可改善該微型半導體晶片10於上表面及側表面相接處的出光效率。
根據本揭露實施例，請參照第10圖，該微型半導體晶片10可更包含一絕緣層50，配置於至少部份下表面26。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11圖，以保護該磊晶層20。
根據本揭露實施例，請參照第12圖，該微型半導體晶片10可更包含一側導光單元60，配置於該磊晶層20之側表面24上，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，該側導光單元60可為無機材料或樹脂材料。
根據本揭露實施例，該側導光單元60的折射率可大於1並小於或等於該磊晶層的折射率。根據本揭露其他實施例，該側導光單元折射率亦可等於上導光單元的折射率。根據本揭露實施例，該側導光單元60的光穿透率(light transmittence)可大於或等於80%(例如80%、90%或98%)。舉例來說，該側導光單元60可為可熱固化材料，其折射率可為1.05至2.5(例如1.05、1.5、2.0或2.5)。根據本揭露實施例，本揭露所述之上導光單元40與該側導光單元60可為相同之材質，即該側導光單元60為可熱固化材料。根據本揭露實施例，本揭露所述之上導光單元40與該側導光單元60可為相同之材質並在相同步驟中形成。
根據本揭露實施例，該側導光單元60可設置於該微型半導體晶片10之磊晶層20任意兩個相對設置的側表面24上、或該微型半導體晶片10之磊晶層20所有側表面24上。舉例來說，該側導光單元60可設置於磊晶層20側表面24上，並環繞該磊晶層20。
本揭露亦提供一種微型半導體元件結構100，請參照第13圖。根據本揭露實施例，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之磊晶層20的側表面24，用以將微型半導體晶片10固定於基板110之上。
根據本揭露實施例，根據本揭露實施例，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。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，並且具有暫時地固定、支撐與連接微型半導體晶片10的功能，增加後續轉移製程的良率。
根據本揭露實施例，請參照第14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。
根據本揭露實施例，藉由轉移製程可將微型半導體晶片10轉移至一接收基板(例如顯示面板)，以形成微型半導體顯示器 (例如微型發光二極體顯示器)。在進行後續轉移製程時，該支撐單元120可部分脫離基板110，即部份支撐單元120仍附著於該微型半導體晶片10。根據本揭露一實施例，部份殘留的支撐單元可視為側導光單元的一部份。根據本揭露某些實施例，在進行後續轉移製程時，支撐單元120亦可完全脫離該微型半導體晶片10，即不隨著微型半導體晶片10一併轉移至一接收基板。
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轉移至該接收基板。
根據本揭露實施例，該支撐單元120可為無機材料或樹脂材料。根據本揭露實施例，本揭露所述之該支撐單元120與側導光單元60為相同之材質。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60可為相同之材質並在相同步驟中形成。根據本揭露實施例，該支撐單元120的折射率可大於1並小於或等於該磊晶層20的折射率，且該支撐單元120的折射率可為1.05至2.5(例如1.05、1.5、2.0或2.5)。根據本揭露實施例，該支撐單元的光穿透率(light transmittence)可大於或等於80%(例如80%、90%或98%)。
根據本揭露實施例，本揭露所述之支撐單元120與上導光單元40為相同之材質。根據本揭露實施例，本揭露所述之本揭露所述之支撐單元120與上導光單元40為相同之材質並在相同步驟中形成(即支撐單元120與上導光單元40為一體成型)。根據本揭露實施例，本揭露所述之支撐單元120與上導光單元40及側導光單元60為相同之材質。根據本揭露實施例，本揭露所述之本揭露所述之支撐單元120與上導光單元40及側導光單元60為相同之材質並在相同步驟中形成(即支撐單元120與上導光單元40及側導光單元60為一體成型)。
根據本揭露實施例，由於該支撐單元120與該上導光單元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上導光單元40(即該支撐單元120與該上導光單元40可為一體成型)。如此一來，該支撐單元120與該上導光單元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。再者，由於該支撐單元120與該上導光單元40及側導光單元60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上導光單元40及側導光單元60 (即該支撐單元120、上導光單元40及側導光單元60可為一體成型)。如此一來，該支撐單元120、該上導光單元40及側導光單元60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可設置於該微型半導體晶片10之磊晶層20任意兩個相對設置的側表面24上、或該微型半導體晶片10之磊晶層20所有側表面24上。
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，例如微型發光二極體顯示器(micro LED display)。取決於其應用，微型發光二極體顯示器可包含其他組件。此等其他組件包含(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，微型發光二極體顯示器可為電視機、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。
由於本揭露所述微型半導體晶片具有上導光單元，且該上導光單元的出光面為非平面，因此不易使用傳統轉移裝置來拾取該微型半導體晶片(即微型半導體晶片拾取失敗的機率會上昇)。基於上述，本揭露亦提供一種轉移裝置，可用來轉移本揭露所述微型半導體晶片、或是配置於本揭露所述微型半導體元件結構上的微型半導體晶片。
根據本揭露實施例，請參照第15圖，該轉移裝置200包括至少一拾取單元210，用來拾取該微型半導體晶片10。其中，該拾取單元210具有一轉移面220，且該轉移面220共形於該微型半導體晶片10之上導光單元40的至少部分該出光面42。根據本揭露實施例，該轉移面可為一弧面、至少二個弧面的結合、或至少一弧面與至少一平面的結合。
請參照第16圖，係為本揭露所述微型半導體晶片10的俯視圖。根據本揭露實施例，該半導體晶片10其上導光單元40的出光面42的面積為A1，而該半導體晶片10其上導光單元40的出光面42與該拾取單元210之轉移面220共形的面積為A2，其中A2/A1為0.5至1(例如0.5、0.7、0.9或1)。
根據本揭露實施例，請參照第17圖，該拾取單元210的轉移面220與該微型半導體晶片10其上導光單元40的至少部份出光面42共形，且A2/A1為0.5至0.99(例如0.5、0.7、0.9或0.95)。根據本揭露實施例，請參照第18圖，該拾取單元210的轉移面220與該微型半導體晶片10其上導光單元40的整個出光面42共形。
根據本揭露實施例，在利用該轉移裝置200對本揭露所述微型半導體晶片10進行一轉移製程時，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，係將轉移裝置200其拾取單元210的轉移面220與微型半導體晶片10其上導光單元40的出光面42接觸、並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)使其與該基板110分離。值得注意的是，若該半導體晶片10其上導光單元40的出光面42與該拾取單元210之轉移面220共形的面積越大，則該微型半導體晶片10越易被轉移裝置200所拾取，降低轉移製程的困難度並改善微型半導體顯示器製程效率及良率。反之，若A2/A1的值過低，則易增加導致拾取微型半導體晶片10失敗或是微型半導體晶片10錯位的機率，降低微型半導體顯示器製程效率及良率。
在放置步驟中，利用轉移裝置200將微型半導體晶片10配置於一接收基板上(例如顯示基板)。根據本揭露實施例，該顯示基板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，本揭露所述具有上導光單元的微型半導體晶片可有效的提升微型發光二極體晶片的出光效率，並改善具有該微型半導體晶片之微型半導體顯示器的效能。此外，本揭露所述轉移裝置，可降低本揭露所述微型半導體晶片拾取失敗的機率，改善微型半導體晶片運輸與轉移的良率，進而增加具有該微型半導體晶片之微型半導體顯示器的製程效率。
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:上導光單元 41:可熱固化材料層 42:上導光單元的出光面 44:上導光單元的下表面 50:絕緣層 60:側導光單元 100:微型半導體元件結構 110:基板 120:支撐單元 200:轉移裝置 210:拾取單元 220:轉移面 A-A’:切線 A1:出光面之面積 A2:共形面積 D:出光方向 H1:上導光單元的高度 H:磊晶層的高度 S1:磊晶層上表面的面積 S2:出光面對磊晶層上表面之正投影面積。
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圖為第1圖所述微型半導體晶片10其上導光單元40的示意圖。 第3圖為本揭露第1圖所述微型半導體晶片10沿A-A’剖線的剖面結示意圖。 第4至6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7A及7B圖係用以說明本揭露實施例所述微型半導體晶片其上導光單元的製造流程。 第8圖為本揭露第7B圖所述微型半導體晶片10的俯視示意圖。 第9至12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13及14圖為本揭露實施例所述微型半導體元件結構的剖面示意圖。 第15圖為本揭露實施例所述轉移裝置及微型半導體元件結構的剖面示意圖。 第16圖為本揭露實施例所述微型半導體晶片的俯視示意圖。 第17及18圖為本揭露實施例所述轉移裝置拾取該微型半導體元件晶片的示意圖。
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
26:磊晶層的下表面
30:第一電極
32:第二電極
40:上導光單元
A-A’:切線

Claims (13)

  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、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；一第一電極及一第二電極，設置於該磊晶層下表面；以及一上導光單元設置於該磊晶層上表面，其中該上導光單元具有一出光面及一下表面，其中該上導光單元的出光面之邊緣係與該上導光單元的下表面之邊緣完全重疊，該上導光單元的出光面係為一弧面、至少二個弧面的結合、或至少一弧面與至少一平面的結合，該上導光單元出光面對該磊晶層上表面之正投影的面積為S2，而該磊晶層上表面的面積為S1，其中S2/S1為0.7至1，該上導光單元的該下表面與該磊晶層的該上表面直接接觸，且該上導光單元的該下表面的面積小於或等於該磊晶層的該上表面的面積。
  2. 如申請專利範圍第1項所述微型半導體晶片，其中該上導光單元由一可熱固化材料所構成，其中可熱固化材料的熱固化溫度介於50℃至250℃之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述微型半導體晶片，其中該可熱固化材料的折射率大於1、且小於或等於該磊晶層的折射率。
  4. 如申請專利範圍第2項所述微型半導體晶片，其中該可熱固化材料的光穿透率大於或等於80%。
  5. 如申請專利範圍第2項所述微型半導體晶片，其中該可熱固化材料係光阻材料。
  6. 如申請專利範圍第1項所述微型半導體晶片，其中該上導光單元在出光方向的最大高度H1與該磊晶層在該出光方向的最大高度H的比(H1/H)為0.1至0.5。
  7. 如申請專利範圍第1項所述微型半導體晶片，更包括：一側導光單元設置於該側表面，其中該側導光單元材料的折射率大於1、且小於或等於該磊晶層的折射率。
  8. 如申請專利範圍第7項所述微型半導體晶片，其中該上導光單元與該側導光單元為相同材質。
  9. 一種微型半導體元件結構，包括：一基板；至少一微型半導體晶片，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上，另一端設置於該微型半導體晶片之側表面，用以將微型半導體晶片固定於基板之上，其中，該微型半導體晶片包含一磊晶層，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；一第一電極及一第二電極，設置於該磊晶層下表面；以及一上導光單元設置於該磊晶層上表面，其中該上導光單元具有一出光面及一下表面，其中該上導光單元的出光面之邊緣係與該上導光單元的下表面之邊緣完全重疊，該上導光單元的出光面係為一 弧面、至少二個弧面的結合、或至少一弧面與至少一平面的結合，且該上導光單元出光面對該磊晶層上表面之正投影的面積為S2，而該磊晶層上表面的面積為S1，其中S2/S1為0.7至1，該上導光單元的該下表面與該磊晶層的該上表面直接接觸，且該上導光單元的該下表面的面積小於或等於該磊晶層的該上表面的面積。
  10. 如申請專利範圍第9項所述微型半導體元件結構，其中該上導光單元與該支撐單元為相同材質。
  11. 如申請專利範圍第10項所述微型半導體元件結構，其中該上導光單元與該支撐單元係為一體成型。
  12. 一種轉移裝置，用來轉移申請專利範圍第1項所述之微型半導體晶片，包括：至少一拾取單元，用來拾取該微型半導體晶片，其中該拾取單元具有一轉移面，且該轉移面共形於該微型半導體晶片之上導光單元的至少部分該出光面。
  13. 如申請專利範圍第12項所述轉移裝置，其中該半導體晶片其上導光單元的出光面之面積為A1，而該半導體晶片其上導光單元之出光面與該拾取單元之轉移面共形的面積為A2，其中A2/A1為0.5至1。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI787890B (zh) * 2021-06-30 2022-12-21 錼創顯示科技股份有限公司 微型發光二極體顯示裝置
CN113270442B (zh) * 2021-06-30 2023-09-19 錼创显示科技股份有限公司 微型发光二极管显示设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI552387B (zh) * 2011-01-13 2016-10-01 晶元光電股份有限公司 製作發光二極體封裝結構的方法以及發光二極體封裝結構
TW201705544A (zh) * 2015-03-18 2017-02-01 新世紀光電股份有限公司 晶片封裝結構及其製造方法
TW201826567A (zh) * 2016-09-30 2018-07-16 美商英特爾股份有限公司 具有用於改善功率效率之斜角或曲面幾何之微型發光二極體
TW201929264A (zh) * 2017-12-19 2019-07-16 英屬開曼群島商錼創科技股份有限公司 微型元件結構

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7446385B2 (en) * 2007-03-02 2008-11-04 Micron Technology, Inc. Methods of fabricating optical packages, systems comprising the same, and their uses
DE102012200973A1 (de) * 2012-01-24 2013-07-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchte und verfahren zur herstellung einer leuchte
WO2018139687A1 (ko) 2017-01-25 2018-08-02 주식회사 에스엘네트웍스 Led 모듈
CN109671661B (zh) 2017-10-16 2023-09-26 英属开曼群岛商錼创科技股份有限公司 微型发光元件结构
US11005014B2 (en) * 2018-07-30 2021-05-11 Facebook Technologies, Llc Optics formation using pick-up tools

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI552387B (zh) * 2011-01-13 2016-10-01 晶元光電股份有限公司 製作發光二極體封裝結構的方法以及發光二極體封裝結構
TW201705544A (zh) * 2015-03-18 2017-02-01 新世紀光電股份有限公司 晶片封裝結構及其製造方法
TW201826567A (zh) * 2016-09-30 2018-07-16 美商英特爾股份有限公司 具有用於改善功率效率之斜角或曲面幾何之微型發光二極體
TW201929264A (zh) * 2017-12-19 2019-07-16 英屬開曼群島商錼創科技股份有限公司 微型元件結構

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