TWI709252B - 微發光元件、微發光二極體及微發光二極體轉印方法 - Google Patents

微發光元件、微發光二極體及微發光二極體轉印方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI709252B
TWI709252B TW108107566A TW108107566A TWI709252B TW I709252 B TWI709252 B TW I709252B TW 108107566 A TW108107566 A TW 108107566A TW 108107566 A TW108107566 A TW 108107566A TW I709252 B TWI709252 B TW I709252B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
micro
emitting diode
micro light
light emitting
emitting element
Prior art date
Application number
TW108107566A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201941453A (zh
Inventor
丁紹瀅
范俊峰
李佳恩
徐宸科
Original Assignee
大陸商廈門市三安光電科技有限公司
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 大陸商廈門市三安光電科技有限公司 filed Critical 大陸商廈門市三安光電科技有限公司
Publication of TW201941453A publication Critical patent/TW201941453A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI709252B publication Critical patent/TWI709252B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
    • 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
    • H01L33/02—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 bodies
    • H01L33/20—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 bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93—Batch processes
    • H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L24/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • 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
    • 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
    • H01L33/005—Processes
    • 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
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0095—Post-treatment of devices, e.g. annealing, recrystallisation or short-circuit elimination
    • 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
    • H01L33/02—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 bodies
    • H01L33/20—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 bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • 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
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • 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
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/80001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/80007—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding involving a permanent auxiliary member being left in the finished device, e.g. aids for protecting the bonding area during or after the bonding process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12044—OLED

Landscapes

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

Abstract

本發明公開一種微發光元件、微發光二極體及微發光二極體轉印方法。微發光元件包含包括具有開口的凹槽的基架、設置在凹槽內的至少一個微發光二極體、用於連接微發光二極體和基架的橋臂，及凸起。凸起突出於凹槽的開口並高於橋臂，以解決轉印過程中印刷印模易壓斷橋臂的問題，從而提高微發光二極體的轉印良率。

Description

微發光元件、微發光二極體及微發光二極體轉印方法
本發明是有關於一種半導體製造領域，特別是指一種微發光元件、微發光二極體，及微發光二極體轉印方法。
微型發光二極體(Micro LED)是目前熱門研究的下一代顯示器的光源。微型發光二極體顯示器具有低功率消耗、高亮度、超高解析度、超高色彩飽和度、回應速度快、能耗低，及壽命長等優點。此外，微型發光二極體顯示器的功率消耗量約為液晶顯示器(LCD)的10%或有機發光二極體顯示器(OLED)的50%。而與同樣是自發光的OLED相比較，亮度高了30倍，且解析度可以達到1500PPI(像素密度，Pixels Per Inch)。微型發光二極體顯示器的的這些明顯的優勢，使得它有望取代現在的OLED和LCD，成為下一代的顯示器。微型發光二極體目前還無法量產，是因為目前還有許多技術難題需要克服，其中一個重要的技術難題就是如何提高轉印良率。
現有的微發光元件的微發光二極體進行轉印的方式之一是透過印刷印模對設置在基板上的複數個間隔設置的微發光元件進行轉印，其中，該印刷印模面向該等微發光元件的表面形成有多個間隔地設置並對應該等微發光元件的轉印塊。利用該等轉印塊，使該等微發光元件離開該基板，以達到轉印的目的。然而，由於該微發光二極體110的尺寸微小，因而對該印刷印模的該等轉印塊的尺寸精度往往要求較高而導致對該印刷印模的製備要求高，或該等轉印塊與對應的微發光元件間的對位精準度要求高，以利每一個轉印塊能夠轉印對應的微發光元件。又，參閱圖1，在現有的微發光元件的微發光二極體進行轉印的過程中，是利用印刷印模200對該微發光元件的微發光二極體110進行轉印。該微發光元件通常具有該微發光二極體110、供該微發光二極體110設置的凹槽120、由基板131及鍵合層132構成並界定出該凹槽120的基架130，及橋臂140。該微發光二極體110包括第一電極111、第二電極112和半導體外延層113。在該轉印過程中，可能由於該印刷印模200受壓凹陷等原因，容易出現該印刷印模200壓到該微發光元件的橋臂140上，造成例如圖1中虛線框內所示的橋臂140損壞或斷裂，而導致該微發光二極體110出現諸如脫落到該基架130的凹槽120內的異常情況，而導致轉印良率下降。
因此，本發明的第一目的，即在提供一種針對先前技術的問題提出一種可行的解決方案，通過該方案可以實現高良率的微發光元件的轉印。
於是，本發明微發光元件包含基架、至少一個微發光二極體、橋臂及凸起。基架包括具有開口的凹槽。至少一個微發光二極體設置在凹槽內。橋臂用於連接微發光二極體和基架。凸起突出於凹槽的開口，並高於橋臂。
本發明的第二目的，即在提供一種微發光二極體。
於是，本發明微發光二極體是從微發光元件中轉印分離出來的芯粒。
本發明的第三目的，即在提供一種微發光二極體。
於是，本發明微發光二極體，至少具有半導體外延層和橋臂。橋臂連接微發光二極體。在微發光二極體的上表面具有凸起，或者，與微發光二極體連接的橋臂的上表面具有凸起。
本發明的第四目的，即在提供一種微發光二極體轉印方法。
於是，本發明微發光二極體轉印方法，包括步驟：步驟(1)，提供微發光元件，微發光元件包含包括具有開口的凹槽的基架、設置在凹槽內的至少一個微發光二極體、用於連接微發光二極體和基架的橋臂，及突出於凹槽的開口且高於橋臂的凸起；步驟(2)，通過印刷印模對微發光元件上的微發光二極體進行壓印，在壓印過程中，印刷印模與凸起接觸，並向凸起傳遞壓力，受到壓力後，微發光二極體自微發光元件中脫離。
本發明的功效在於：(1)由於在微發光二極體位於橋臂一側的上表面具有高於橋臂的凸起，或者與微發光二極體連接的橋臂的上表面具有凸起，避免了轉印過程中印刷印模在下壓時接觸擠壓到橋臂而造成的橋臂損壞；(2)凸起的材料與半導體外延層的其中一種成分的相同，例如通過半導體外延層直接形成凸起，降低凸起吸光造成的光效損失；(3)在微發光二極體上表面上製作用於波長轉換的凸起，既可滿足顯示器對各波長出光的需求，又可以起到上述凸起的效用，簡化了工藝流程；(4)不同高度的凸起下方為不同的發光二極體，實現了選擇性轉印的可能性。
本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而瞭解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
以下將結合圖式及實施例來詳細說明本發明的實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題，並達成技術效果的實現過程能充分理解並據以實施。需要說明的是，只要不構成衝突，本發明中的各個實施例以及各實施例中的各個特徵可以相互結合，所形成的技術方案均在本發明的保護範圍之內。
應當理解，本發明所使用的術語僅出於描述具體實施方式的目的，而不是旨在限制本發明。進一步理解，當在本發明中使用術語“包含”、"包括"時，用於表明陳述的特徵、整體、步驟、元件、和/或的存在，而不排除一個或多個其他特徵、整體、步驟、元件、和/或它們的組合的存在或增加。
除另有定義之外，本發明所使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常所理解的含義相同的含義。應進一步理解，本發明所使用的術語應被理解為具有與這些術語在本說明書的上下文和相關領域中的含義一致的含義，並且不應以理想化或過於正式的意義來理解，除本發明中明確如此定義之外。
參閱圖2至圖3，本發明微發光元件的第一個實施例，包含一個微發光二極體110、一個包括一個容置該微發光二極體110且具有一開口12的凹槽120的基架130、兩個用於連接該微發光二極體110和該基架130的橋臂140，及一個凸起160。
通常來說，該微發光二極體110指的是具有2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm，或50μm至100μm的寬度，具有2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm，或50μm至100μm的長度，具有2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm，或50μm至100μm的高度。本實施例的微發光二極體110包括一個半導體外延層113、一個第一電極111和一個第二電極112。該半導體外延層113具有一朝向該凹槽120的開口12的上表面11、一相反於該上表面11的下表面10，及位於該上表面11及該下表面10間且連接該上表面11及該下表面10的側表面13。該第一電極111和該第二電極112間隔地設置在該半導體外延層113的下表面10。該微發光二極體110推薦採用倒裝結構。採用倒裝結構，具有亮度優勢，轉印後也可以直接進行封裝鍵合，工藝較為簡潔。
該等橋臂140設置在該微發光二極體110位於該凹槽120的開口方向的上表面11且連接該基架130。值得說明的是，該等橋臂140的數量不以兩個為限，可以是多於兩個，例如三個、四個等等，或者可以是一個。該等橋臂140的材料例如介電質、金屬材料或者半導體材料等。
該基架130包括一個基板131及一個具有該凹槽120的鍵合層132。該鍵合層132的材質例如苯并環丁烯(benzocyclobutene，簡稱BCB)膠、矽膠、紫外光固化膠，或者樹脂等。
該凸起160位於該等橋臂140間，且設置在該微發光二極體110位於該等橋臂140一側的上表面11，並突出於該凹槽120的開口12且高於該微發光二極體110。該凸起160的上表面16高於該等橋臂140的上表面14。在本實施例中，該凸起160的高度可以設計為0.5μm至1μm、1μm至3μm，或3μm至5μm。該凸起160的材料可以選擇為例如二氧化矽、氮化矽等透明絕緣材料。該凸起160的形狀可以為方台、筒狀、圓台、圓柱，或錐體。在該第一個實施例的一些實施方式中，該凸起160的材料還可以選擇為例如矽膠、樹脂、紫外光固化膠、二氧化鈦(TiO2 )，例如將矽膠、樹脂或紫外光固化膠摻入例如螢光粉的波長轉換材料中，或者為諸如二氧化鈦的反射材料來改變光路。
參閱圖3，該微發光二極體110通過一個印刷印模200轉印，而與該基架130分離。該印刷印模200的材料例如聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane，簡稱PDMS)、矽膠、熱解膠，或紫外光固化膠等。
相較於以往印刷印模的表面形成有多個間隔地設置並對應該等微發光元件的轉印塊的態樣，從圖3中可以看出，該印刷印模200面向該微發光二極體110的表面呈平坦，故對該印刷印模200的製作要求較低，且平面型印刷印模200即可完成印刷工作，擺脫了以往印刷印模的表面品質造成工藝上的限制。相較於現有技術，該凸起160保證該印刷印模200到該等橋臂140的距離。
在一些情況下，該微發光二極體110與該凹槽120間具有犧牲材料150。至少在特定情況下，該犧牲材料150的移除效率高於該微發光二極體110。該特定情況包括化學分解或物理分解中一者，例如紫外光分解、蝕刻移除，或者衝擊移除等。
參閱圖4，在該第一個實施例的一變化態樣中，該微發光元件包括數個微發光二極體110，一個具有數個分別容置該等微發光二極體110的凹槽120的基架130、數個橋臂140，及數個凸起160。該等微發光二極體110例如採用矩陣排列。該基架130包括該基板131，及一個具有該等凹槽120的鍵合層132。該等橋臂140中每兩個設置在對應的微發光二極體110位於對應的凹槽120的開口方向的上表面11。每一個凸起160位於對應的該等橋臂140間，且設置在對應的微發光二極體110位於對應的該等橋臂140一側的上表面11。每一個微發光二極體110與每一個凹槽120間具有犧牲材料150。
參閱圖5，本發明微發光元件的第二個實施例是類似於該第一個實施例，且與該第一個實施例主要不同在於：在該第二個實施例中，該微發光元件包括一個橋臂140，及一個設置在該橋臂140的上表面14的凸起160。該橋臂140設置在該微發光二極體110位於該凹槽120的開口方向的上表面11。
在該第二個實施例的一些實施方式中，該微發光二極體110包括該半導體外延層113。該半導體外延層113例如N型半導體、多量子阱、P型半導體，又或者增加一些例如緩衝、阻擋、擴展、應力調變等功能層，而該凸起160的材料至少與該半導體外延層113的其中一種成分的相同。
參閱圖6，在這些實施方式中，將N型半導體或者P型半導體製作成翼狀結構，該翼狀結構即可作為微發光二極體110與基架130的連接橋臂140，且連接在該微發光二極體110的側表面13。該凸起160設置在微發光二極體110的上表面11，且高於橋臂140及該微發光二極體110。值得說明的是，微發光二極體110、橋臂140及凸起160可以是獨立的元件並將其組合在一起，或是以一體成型的技術而無縫地形成在一起。
在一個第三個實施例中，和該第一個實施例及該第二個實施例的區別在於，該第三個實施例的凸起160採用波長轉換材料，在兼具上述實施例提升轉印良率的功能外，也實現了各波長的自由組合，以滿足例如顯示器的色彩需求。
在該第一實施例到該第三實施例中，該凸起160的材料可以為N型半導體、多量子阱、P型半導體、二氧化矽、氮化矽或其中任意種組合。
參閱圖7，本發明微發光元件的第四個實施例是類似於該第一個實施例的變化態樣，且與該第一個實施例的變化態樣主要不同在於：在該第四個實施例中，該微發光元件具有不同高度的凸起160。不同高度的凸起160的下方對應為不同規格的微發光二極體110，例如具有不同的尺寸、不同的形狀、不同的波長、不同的亮度，或者不同的色溫。
參閱圖8，本發明微發光二極體110的一第五個實施例是從本發明的微發光元件中分離出來的芯粒。
本發明第五個實施例具體提供了一種微發光二極體110，具有用於耦合發光的半導體外延層113和橋臂140。該等橋臂140是從上述微發光元件脫離時殘留在該微發光二極體110上的。該等橋臂140位於該微發光二極體110的上表面11。該等橋臂140的數量為一個或者多個。該等橋臂140的材料為介電質、金屬或者半導體材料。該微發光二極體110通過該印刷印模200轉印與該基架130分離。
該微發光二極體110指的是具有2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm，或50μm至100μm的寬度，具有2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm，或50μm至100μm的長度，具有2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm，或50μm至100μm的高度。本實施例的微發光二極體110的半導體外延層113的下表面10具有一個第一電極111和一個第二電極112，推薦採用倒裝結構。
該凸起160位於該等橋臂140間，且設置在該微發光二極體110位於該等橋臂140一側的上表面11。該凸起160的上表面16高於該等橋臂140的上表面14。該凸起160的高度為0.5μm至1μm、1μm至3μm，或3μm至5μm。該凸起160的材料可以選擇為例如二氧化矽、氮化矽等透明絕緣材料。該凸起160的形狀可以為方台、筒狀、圓台、圓柱，或錐體。在該第五個實施例的一些實施方式中，該凸起160的材料還可以選擇為例如矽膠、樹脂、紫外光固化膠、二氧化鈦(TiO2 )，例如將矽膠、樹脂或紫外光固化膠摻入例如螢光粉的波長轉換材料中，或者為諸如二氧化鈦的反射材料來改變光路。
參閱圖9，本發明微發光二極體110的第六個實施例是類似於該第五個實施例，且與該第五個實施例主要不同在於：在該第六個實施例中，橋臂140的數目為一個，且與該微發光二極體110連接的橋臂140的上表面14具有凸起160。該橋臂140全部或者部分在轉印後殘留於該微發光二極體110芯粒表面。
在該第六個實施例的一些實施方式中，該微發光二極體110包括該半導體外延層113。該半導體外延層113例如N型半導體、多量子阱、P型半導體，又或者增加一些例如緩衝、阻擋、擴展、應力調變等功能層，而該凸起160的材料至少與該半導體外延層113的其中一種成分的相同。
參閱圖10，在這些實施方式中，將N型半導體或者P型半導體製作成翼狀結構，翼狀結構包括數個突出部或者突出圓環，該翼狀結構即可作為連接微發光二極體110的橋臂140，且連接在該微發光二極體110的側表面13。該凸起160設置在微發光二極體110的上表面11，且高於橋臂140。值得說明的是，微發光二極體110、橋臂140及凸起160可以是獨立的元件並將其組合在一起，或是以一體成型的技術而無縫地形成在一起。
在一個第七個實施例中，和第五個實施例及第六個實施例的區別在於，該第七個實施例的凸起160採用波長轉換材料，在兼具上述實施例提升轉印良率的功能外，也實現了各波長的自由組合，以滿足例如顯示器的色彩需求。
在該第五個實施例到第七個實施例中，該凸起160的材料可以為N型半導體、多量子阱、P型半導體、二氧化矽、氮化矽或其中任意種組合。
參閱圖11，在第八個實施例中，在上述微發光元件和微發光二極體的基礎上，本發明還提供了一種微發光二極體轉印方法，包括步驟(1)至步驟(3)。
在該步驟(1)中，提供微發光元件，微發光元件包括至少一個微發光二極體110、具有容置微發光二極體110且具有一開口12的凹槽120的基架130、用於連接微發光二極體110和基架130的橋臂140，在微發光二極體110位於橋臂140一側的上表面11具有高於橋臂140的凸起160，或者與微發光二極體110連接的橋臂140的上表面16具有凸起160。
在該步驟(2)中，通過印刷印模200對微發光元件上的微發光二極體110進行壓印，在壓印過程中，印刷印模200與凸起160接觸，並向凸起160傳遞壓力，受到壓力後，微發光二極體110自微發光元件中脫離。該步驟(2)的脫離包括由橋臂140斷裂造成的微發光二極體110自微發光元件中的脫離、橋臂140從基架130上脫落造成的微發光二極體110自微發光元件中的脫離、微發光二極體110從橋臂140上脫落造成的微發光二極體110自微發光元件中的脫離、微發光二極體110與橋臂140連接部分的斷裂造成的微發光二極體110自微發光元件中的脫離，或者以上情況的任意組合造成的脫離。
在該步驟(3)中，利用印刷印模200與微發光二極體110之間的凡得瓦力、變形夾緊力或者其他吸附力，將微發光二極體110提起轉印到封裝基板或者作其他用途。
參閱圖7及圖11，在第九個實施例中，利用微發光元件具有的不同高度的凸起，選擇性大批量轉印微芯粒。
該第九個實施例提供了一種選擇性轉印的方法。在該方法中，多個微發光二極體110出光波長為藍光段，例如，出光波長為400nm~800nm。將多個藍光微發光二極體110分為三部分，並定義為第一部份的藍光微發光二極體110、第二部份的藍光微發光二極體110，及第三部份的藍光微發光二極體110。在第一部分的藍光微發光二極體110的上表面11製作絕緣材料的凸起160。在第二部分的藍光微發光二極體110的上表面11製作例如綠光螢光層(將藍光轉換為綠光)等波長轉換材料的凸起160，且波長轉換材料的凸起160高於上述絕緣材料的凸起160。在第三部分的藍光微發光二極體110的上表面製作例如紅光螢光層(將藍光轉換為紅光)等波長轉換材料的凸起160，且在第三部分的藍光微發光二極體110的上表面的凸起160高於上述絕緣材料的凸起160和在第二部分的藍光微發光二極體110的上表面11的凸起160。
利用凸起160的高度差異，印刷印模200先對第三部分的藍光微發光二極體110進行轉印，再對第二部分的藍光微發光二極體110進行轉印，最後對第一部分的藍光微發光二極體110進行轉印，即可實現工藝較為簡易的微發光二極體選擇性轉印。
在第九個實施例的一些實施方式中，還包括了對相同規格的微發光二極體110進行轉印的工藝，利用不同的凸起高度選擇性轉印部分微發光二極體芯粒。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
110‧‧‧微發光二極體 111‧‧‧第一電極 112‧‧‧第二電極 113‧‧‧半導體外延層 11‧‧‧上表面 10‧‧‧下表面 13‧‧‧側表面 120‧‧‧凹槽 12‧‧‧開口 130‧‧‧基架 131‧‧‧基板 132‧‧‧鍵合層 140‧‧‧橋臂 14‧‧‧上表面 160‧‧‧凸起 16‧‧‧上表面 150‧‧‧犧牲材料 200‧‧‧印刷印模
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是現有技術的微發光二極體轉印過程示意圖； 圖2是本發明微發光元件的一第一個實施例的示意圖； 圖3是該第一個實施例中微發光元件通過印刷印模轉印微發光二極體的示意圖； 圖4是該第一個實施例的一個變化態樣，說明微發光元件的微發光二極體矩陣； 圖5是本發明微發光元件的第二個實施例的示意圖； 圖6是第二個實施例的一些實施例中具有翼狀結構的微發光二極體的微發光元件的示意圖； 圖7是第四個實施例中微發光元件通過印刷印模選擇性轉印微發光二極體的示意圖； 圖8是本發明微發光二極體的一第五個實施例的示意圖； 圖9是本發明微發光二極體的一第六個實施例的示意圖； 圖10是該第六個實施例的一些實施方式中微發光二極體的示意圖；及 圖11是本發明微發光二極體轉印方法的一第八個實施例的示意圖。
110‧‧‧微發光二極體
130‧‧‧基架
111‧‧‧第一電極
131‧‧‧基板
112‧‧‧第二電極
132‧‧‧鍵合層
113‧‧‧半導體外延層
140‧‧‧橋臂
11‧‧‧上表面
14‧‧‧上表面
10‧‧‧下表面
160‧‧‧凸起
13‧‧‧側表面
16‧‧‧上表面
120‧‧‧凹槽
150‧‧‧犧牲材料
12‧‧‧開口

Claims (36)

  1. 一種微發光元件，包含：基架，包括具有開口的凹槽；至少一個微發光二極體，設置在凹槽內；橋臂，用於連接微發光二極體和基架；及凸起，突出於凹槽的開口，並高於橋臂；其中，該微發光二極體具有朝向凹槽的開口的上表面；該橋臂用於連接微發光二極體的上表面和基架，而該凸起設置在橋臂上。
  2. 如請求項1所述的微發光元件，其中，凸起高於微發光二極體。
  3. 如請求項1所述的微發光元件，其中，凸起的高度為0.5μm至1μm、1μm至3μm，或3μm至5μm。
  4. 如請求項1所述的微發光元件，其中，微發光二極體包括半導體外延層，且凸起的材料至少與該半導體外延層的其中一種成分相同。
  5. 如請求項1所述的微發光元件，其中，凸起的材料包括半導體外延層、波長轉換材料、透明絕緣材料，或其中任意種組合。
  6. 如請求項1所述的微發光元件，其中，凸起的材料包括N型半導體、多量子阱、P型半導體、二氧化矽、氮化矽、矽膠、樹脂、紫外光固化膠、二氧化鈦，或上述任意種的組合。
  7. 如請求項1所述的微發光元件，其中，微發光元件中具有 呈矩陣排列的微發光二極體。
  8. 如請求項1所述的微發光元件，其中，微發光二極體具有2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm，或50μm至100μm的寬度。
  9. 如請求項1所述的微發光元件，其中，微發光二極體具有2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm，或50μm至100μm的長度。
  10. 如請求項1所述的微發光元件，其中，微發光二極體具有2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm，或50μm至100μm的高度。
  11. 如請求項1所述的微發光元件，其中，基架包括基板，及鍵合層。
  12. 如請求項11所述的微發光元件，其中，鍵合層的材料為如苯并環丁烯膠、矽膠、紫外光固化膠，或者樹脂。
  13. 如請求項1所述的微發光元件，其中，橋臂的材料為介電質、金屬材料，或者半導體材料。
  14. 如請求項1所述的微發光元件，其中，微發光二極體的下表面具有第一電極和第二電極。
  15. 如請求項1所述的微發光元件，其中，微發光二極體為倒裝結構。
  16. 如請求項1所述的微發光元件，其中，微發光二極體通過印刷印模轉印，而與基架分離。
  17. 如請求項16所述的微發光元件，其中，印刷印模的材料為聚二甲基矽氧烷、矽膠、熱解膠，或紫外光固化膠。
  18. 如請求項1所述的微發光元件，其中，微發光元件具有不同高度的凸起。
  19. 如請求項18所述的微發光元件，其中，不同高度的凸起的下方為不同的發光二極體。
  20. 如請求項19所述的微發光元件，其中，不同的發光二極體具有不同的尺寸、不同的形狀、不同的波長、不同的亮度或者不同的色溫。
  21. 如請求項1所述的微發光元件，其中，微發光二極體與凹槽間具有犧牲材料，至少在特定情況下，犧牲材料的移除效率高於微發光二極體，特定情況包括化學分解或物理分解。
  22. 如請求項1所述的微發光元件，其中，凸起的形狀為方台、筒狀、圓台、圓柱或錐體。
  23. 一種微發光二極體，包含半導體外延層、連接該半導體外延層的上表面的橋臂，及設置在該橋臂上的凸起，且該微發光二極體是從請求項1至22中任一項所述的微發光元件中通過轉印分離出來的芯粒。
  24. 一種微發光二極體，至少具有半導體外延層和橋臂；該橋臂連接該半導體外延層的上表面；該橋臂的上表面具有凸起。
  25. 如請求項24所述的微發光二極體，其中，凸起的高度為0.5μm至1μm、1μm至3μm，或3μm至5μm。
  26. 如請求項24所述的微發光二極體，其中，凸起的材料至少與該半導體外延層的其中一種成分的相同。
  27. 如請求項24所述的微發光二極體，其中，凸起的材料包括半導體外延層、波長轉換材料、透明絕緣材料，或其中任意種組合。
  28. 如請求項24所述的微發光二極體，其中，凸起的材料包括N型半導體、多量子阱、P型半導體、二氧化矽、氮化矽、矽膠、樹脂、紫外光固化膠、二氧化鈦，或上述任意種的組合。
  29. 如請求項24所述的微發光二極體，其中，凸起的形狀為方台、筒狀、圓台、圓柱，或錐體。
  30. 如請求項24所述的微發光二極體，其中，微發光二極體為倒裝結構。
  31. 如請求項24所述的微發光二極體，其中，微發光二極體具有2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm，或50μm至100μm的寬度。
  32. 如請求項24所述的微發光二極體，其中，微發光二極體具有2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm，或50μm至100μm的長度。
  33. 如請求項24所述的微發光二極體，其中，微發光二極體具有2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm，或50μm至100μm的高度。
  34. 一種微發光二極體轉印方法，包括步驟：步驟(1)，提供微發光元件，該微發光元件包含包括具有開口的凹槽的基架、設置在凹槽內的至少一個微發光二極體、用於連接微發光二極體和基架的橋臂，及突出於凹槽的開口且高於橋 臂的凸起；其中，該微發光二極體具有朝向凹槽的開口的上表面；該橋臂用於連接微發光二極體的上表面和基架，而該凸起設置在橋臂上；步驟(2)，通過印刷印模對微發光元件上的微發光二極體進行壓印，在壓印過程中，印刷印模與凸起接觸，並向凸起傳遞壓力，受到壓力後，微發光二極體自微發光元件中脫離。
  35. 如請求項34所述的微發光二極體轉印方法，其中，微發光元件具有不同高度的凸起。
  36. 如請求項34所述的微發光二極體轉印方法，其中，在該步驟(1)中，凸起高於微發光二極體。
TW108107566A 2018-03-20 2019-03-07 微發光元件、微發光二極體及微發光二極體轉印方法 TWI709252B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810229801.3A CN108364971B (zh) 2018-03-20 2018-03-20 微发光元件、微发光二极管及其转印方法
??201810229801.3 2018-03-20
CN201810229801.3 2018-03-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201941453A TW201941453A (zh) 2019-10-16
TWI709252B true TWI709252B (zh) 2020-11-01

Family

ID=63000634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108107566A TWI709252B (zh) 2018-03-20 2019-03-07 微發光元件、微發光二極體及微發光二極體轉印方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US11424385B2 (zh)
JP (2) JP7194183B2 (zh)
KR (2) KR102586192B1 (zh)
CN (3) CN108364971B (zh)
TW (1) TWI709252B (zh)
WO (1) WO2019178920A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI707491B (zh) * 2019-12-04 2020-10-11 錼創顯示科技股份有限公司 微型發光二極體顯示面板
CN110998878B (zh) * 2019-03-19 2022-11-22 厦门市三安光电科技有限公司 一种半导体发光组件
WO2020191593A1 (zh) * 2019-03-25 2020-10-01 厦门市三安光电科技有限公司 微发光组件、微发光二极管及微发光二极管转印方法
CN112750935B (zh) * 2020-12-31 2022-03-15 深圳市思坦科技有限公司 一种led芯片及其制作方法
CN113451352B (zh) * 2021-08-31 2021-12-28 深圳市思坦科技有限公司 芯片弱化结构及其制作方法、巨量转移方法、显示面板
CN116053361A (zh) * 2021-10-28 2023-05-02 重庆康佳光电技术研究院有限公司 转移基板、制备方法和led芯片的巨量转移方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160336488A1 (en) * 2015-05-15 2016-11-17 X-Celeprint Limited Printable Inorganic Semiconductor Structures
US20170122502A1 (en) * 2014-06-18 2017-05-04 X-Celeprint Limited Display with color conversion

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1983649A (zh) * 2005-12-13 2007-06-20 北京大学 光子晶体和织构化薄膜转印提高led出光效率的方法
KR100695169B1 (ko) * 2006-01-11 2007-03-14 삼성전자주식회사 평판표시장치
CN101207169B (zh) * 2006-12-19 2010-05-19 南茂科技股份有限公司 发光芯片封装体与光源组件
US7923746B2 (en) * 2008-03-12 2011-04-12 Industrial Technology Research Institute Light emitting diode package structure and method for fabricating the same
JP2010135746A (ja) * 2008-10-29 2010-06-17 Panasonic Electric Works Co Ltd 半導体発光素子およびその製造方法、発光装置
JP2011060966A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Panasonic Electric Works Co Ltd 発光装置
US9112122B2 (en) * 2010-04-13 2015-08-18 Konica Minolta Advanced Layers, Inc. Light-emitting device and method for manufacturing same
US8889485B2 (en) * 2011-06-08 2014-11-18 Semprius, Inc. Methods for surface attachment of flipped active componenets
CN102903804B (zh) * 2011-07-25 2015-12-16 财团法人工业技术研究院 发光元件的转移方法以及发光元件阵列
US9105714B2 (en) * 2012-12-11 2015-08-11 LuxVue Technology Corporation Stabilization structure including sacrificial release layer and staging bollards
US9111464B2 (en) * 2013-06-18 2015-08-18 LuxVue Technology Corporation LED display with wavelength conversion layer
US9087764B2 (en) * 2013-07-26 2015-07-21 LuxVue Technology Corporation Adhesive wafer bonding with controlled thickness variation
KR102116856B1 (ko) * 2014-06-18 2020-06-01 엑스-셀레프린트 리미티드 마이크로 어셈블리를 위한 gan 및 관련 물질들을 제조하기 위한 시스템들 및 방법들
US20160064630A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-03 Texas Instruments Incorporated Flip chip led package
US10643981B2 (en) * 2014-10-31 2020-05-05 eLux, Inc. Emissive display substrate for surface mount micro-LED fluidic assembly
US9825202B2 (en) * 2014-10-31 2017-11-21 eLux, Inc. Display with surface mount emissive elements
US10804426B2 (en) * 2014-10-31 2020-10-13 ehux, Inc. Planar surface mount micro-LED for fluidic assembly
US11894350B2 (en) * 2014-10-31 2024-02-06 e Lux, Inc. Fluidic assembly enabled mass transfer for microLED displays
TWI557831B (zh) * 2015-05-15 2016-11-11 友達光電股份有限公司 微組件的傳送方法
WO2017075776A1 (en) * 2015-11-04 2017-05-11 Goertek. Inc Transferring method, manufacturing method, device and electronic apparatus of micro-led
KR20170059068A (ko) * 2015-11-19 2017-05-30 삼성전자주식회사 광원 모듈, 디스플레이 패널 및 이를 구비한 디스플레이 장치
JP2017183462A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 ソニー株式会社 発光素子
CN107437523B (zh) * 2016-05-26 2020-01-31 群创光电股份有限公司 拾取与放置装置及其作动方法
US9997501B2 (en) * 2016-06-01 2018-06-12 X-Celeprint Limited Micro-transfer-printed light-emitting diode device
CN106229326B (zh) * 2016-07-22 2019-03-12 深圳市华星光电技术有限公司 转印微发光二极管的方法及显示面板的制作方法
US10044873B2 (en) * 2016-08-15 2018-08-07 Opentv, Inc. Mute alert
US11024608B2 (en) * 2017-03-28 2021-06-01 X Display Company Technology Limited Structures and methods for electrical connection of micro-devices and substrates
CN107170771B (zh) * 2017-05-23 2019-12-24 深圳市华星光电技术有限公司 微发光二极管阵列基板的封装结构及其封装方法
CN106941108B (zh) * 2017-05-23 2019-09-17 深圳市华星光电技术有限公司 微发光二极管显示面板及其制作方法
CN108231968B (zh) * 2017-12-11 2020-02-11 厦门市三安光电科技有限公司 微发光二极管及其转移方法
JP7194138B2 (ja) 2019-03-25 2022-12-21 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 苗縦送り機構
US11355686B2 (en) * 2019-03-29 2022-06-07 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Unit pixel having light emitting device, pixel module and displaying apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170122502A1 (en) * 2014-06-18 2017-05-04 X-Celeprint Limited Display with color conversion
US20160336488A1 (en) * 2015-05-15 2016-11-17 X-Celeprint Limited Printable Inorganic Semiconductor Structures

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023022313A (ja) 2023-02-14
KR20200068742A (ko) 2020-06-15
US20220384678A1 (en) 2022-12-01
CN112786643A (zh) 2021-05-11
US20210005782A1 (en) 2021-01-07
TW201941453A (zh) 2019-10-16
CN108364971A (zh) 2018-08-03
CN112786642A (zh) 2021-05-11
KR102517964B1 (ko) 2023-04-03
JP7194183B2 (ja) 2022-12-21
JP7493019B2 (ja) 2024-05-30
JP2021504937A (ja) 2021-02-15
CN112786643B (zh) 2023-06-13
WO2019178920A1 (zh) 2019-09-26
KR102586192B1 (ko) 2023-10-05
KR20230047518A (ko) 2023-04-07
US11424385B2 (en) 2022-08-23
CN108364971B (zh) 2021-03-30
CN112786642B (zh) 2023-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI709252B (zh) 微發光元件、微發光二極體及微發光二極體轉印方法
CN106876562B (zh) 一种新型微缩化led结构及其制备方法
TWI676306B (zh) 微轉印發光二極體及濾色器結構
TWI745842B (zh) 微發光元件、微發光二極體及微發光二極體轉移方法
US10777714B2 (en) Encapsulated emissive element for fluidic assembly
US20220230997A1 (en) Display device using micro led and manufacturing method therefor
TW201113940A (en) Printed assemblies of ultrathin, microscale inorganic light emitting diodes for deformable and semitransparent displays
TW201929249A (zh) 光電半導體戳記及其製造方法、與光電半導體裝置
US20230057601A1 (en) Fluidic Assembly Encapsulating Light Emitting Diodes
CN115064632A (zh) 一种基于量子点显色技术的Micro LED芯片及其制造方法
WO2019148680A1 (zh) 微发光装置的键合治具、键合设备及其键合方法
TWI726648B (zh) 畫素陣列基板及其製造方法
CN110808262B (zh) 微型led显示器件及其制备方法
CN218385252U (zh) 一种Micro LED芯片
WO2022032568A1 (zh) 芯片转移组件及其制作方法、芯片转移方法及显示背板
CN118039663A (zh) 一种全彩微型led显示器件及其制备方法和应用
WO2018233096A1 (zh) 发光二极管led的制备方法及led