TWI747418B - 磁性發光結構及磁性發光元件的製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種磁性發光結構及磁性發光元件的製造方法，該製造方法包括提供一磁性金屬組合基板，其中，第二金屬層分別設置於第一金屬層的上、下表面；形成連接金屬層及磊晶層，並在其上設有多個電極單元；之後，執行一複合程序，此複合程序包括去除位於第一金屬層下表面的第二金屬層及部分的第一金屬層以及對應電極單元的數量進行切割，以形成複數個磊晶晶粒，並使每一磊晶晶粒對應一電極單元以形成一磁性發光元件。通過本發明之製造方法，係改良原有基材之軟磁性，並具有晶粒自動翻轉之功效，可符合產業進行快速的巨量移轉技術。

Description

磁性發光結構及磁性發光元件的製造方法
本發明係有關於一種磁性發光結構及磁性發光元件的製造方法，特別是一種改良其磁性金屬組合基板，使其具有較佳之軟磁性及初始磁導率之垂直型發光二極體晶粒之磁性發光結構及磁性發光元件的製造方法。
按，發光二極體（Light Emitting Diode，LED）係為一種經由半導體技術所製成的光源，由三五族（III-V族）化合物半導體所形成，其發光原理係為利用半導體中電子和電洞結合而發出光子，不同於傳統燈泡需在上千度的高溫操作，也不必像日光燈需使用的高電壓激發電子束，發光二極體和一般的電子元件相同，只需要2至4伏特（V）的電壓，且在一般溫度環境下即可正常運作，相較於傳統鎢絲燈泡而言，具備有壽命長、省電節能、故障率低、光線穩定、發光效率高、和各式燈具相容性高的優點，因此發光壽命也比傳統光源長，已成為目前市場上的主流商品。
一般而言，發光二極體的晶粒結構可分為以下兩種：水平型結構（Horizontal）和垂直型結構（Vertical），其中，水平型發光二極體的二電極係位在LED晶粒的同一側，而垂直型發光二極體的二電極則是分別位在 LED晶粒的磊晶層的二側，綜觀來看，垂直型發光二極體與水平型發光二極體相比，垂直型發光二極體更具有亮度高、散熱快、光衰小及穩定性高等優點，並且，無論在結構、光電參數、熱學特性、光衰及成本等方面，垂直型發光二極體的散熱功效均遠遠優於水平型發光二極體。基於垂直型發光二極體的良好散熱特性，可以將晶片產生的熱量及時導出，進而將晶片和螢光粉的性能衰減至最低，使發光二極體晶粒具有亮度高、散熱快、光衰小及光色漂移小等優勢，並且提供更可靠的穩定性。
然而，現今一般發光二極體的運用很廣，例如可以運用在智慧型手機上，一旦當智慧型手機使用產生過熱時，同時會影響裝設在其中的LED晶片，連帶影響LED晶片中用於放置晶粒與連接智慧型手機或其它裝置之基板，倘若此基板的熱膨脹係數不好，容易使基板經溫度變化而彎曲變形，進而影響LED晶片的發光效率。
另一方面而言，微發光二極體（Micro LED）也被視為LED微縮化和矩陣化後的一種新興技術，其係可以在晶圓上整合高密度且微小尺寸的LED陣列，其中的每一個像素皆可定址，並被單獨地驅動點亮。不過，儘管隨著Micro LED的持續進展，截至目前為止，Micro LED的製造成本仍居高不下，影響其商用化進程，其中的關鍵原因乃在於：「巨量轉移（Mass Transfer)」的微組裝技術瓶頸仍待突破。傳統僅能使用機械手臂單獨且重複性地往復夾取Micro LED晶片，以將Micro LED晶片移轉至基板上的舊式做法不僅成本過高，其操作的工時也居高不下，是現今Micro LED仍無法成功達成巨量移轉的重要瓶頸之一，不僅在製作上和成本上都遭遇工時人力及成本等需求過高的問題。
除此之外，傳統在進行Micro LED之巨量移轉製程時，由於連接點（焊墊）較少，通常必須結合覆晶接合（Flip-chip）的技術來達到倒晶翻轉的目的，而此舉也在Micro LED巨量移轉的製程中佔有相當繁雜及冗復的因素，實為一亟需突破的問題點。
緣此，考慮到上述所列之諸多問題點，極需要採納多方面的考量。故，本發明之發明人係有感於上述缺失之可改善，且依據多年來從事此方面之相關經驗，悉心觀察且研究之，並配合學理之運用，而提出一種設計新穎且有效改善上述缺失之本發明，其係揭露一種新穎的磁性發光結構及磁性發光元件的製造方法，通過創新的製造方法，產生一成本低且具有較佳之軟磁性、初始磁導率，同時兼具高熱傳導係數與低熱膨脹係數的組合基板，其具體之架構及實施方式將詳述於下。
為解決習知技術存在的問題，本發明之一目的係在於提供一種磁性發光結構及磁性發光元件的製造方法，此種新穎的磁性發光元件，係包含垂直型發光二極體晶粒，並具有一初始磁導率，其係由一具有軟磁性的基材與設置於該磁性基材上的磊晶電極層組合而成。藉由本發明所製作的磁性基材，由於具有較佳的軟磁性及初始磁導率，可成功符合產業進行快速的巨量移轉技術。
再者，本發明之再一目的係在於提供一自然的磁力反轉效應，基於此磁性發光元件中的上層（磊晶層)、以及下層（鎳鐵合金層）間具有一定的磁力差異，該磁力差異將會使得每一完成的晶粒即便在方向不對時，皆可達到自動翻轉，而使得鎳鐵合金層在下，實現一自動翻轉及校對對位設計之最佳化結果。通過此晶粒可自動反轉之功效，在結合後續Micro LED巨量移轉的製程時，便可省卻傳統採用覆晶接合的製程及步驟，大幅降低其操作步驟及耗時、人力等問題，可符合產業進行快速的巨量移轉需求。
鑒於以上，根據本發明所揭露之磁性發光元件的製造方法，其係包括下列步驟：提供一磁性金屬組合基板，該磁性金屬組合基板包括一第一金屬層及二第二金屬層，其中，每一第二金屬層係分別設置於第一金屬層的上、下表面；之後，在該磁性金屬組合基板上形成一連接金屬層，並在該連接金屬層上進而設置有一磊晶層；在該磊晶層頂部表面設置有複數個電極單元；之後，執行一複合程序，其係包括去除位於該第一金屬層的下表面的第二金屬層以及部分的第一金屬層以及對應電極單元的數量進行切割，以形成複數個磊晶晶粒，其中，每一磊晶晶粒係對應有一個電極單元，以對應每一磊晶晶粒形成一磁性發光元件。
另一方面而言，本發明所完成製作之磁性發光元件更可進一步地以其磊晶層接合於一膠著材料層上，以保護晶粒的完整性，使其不受損傷，更進一步地，係可利用該膠著材料層增益後續晶粒之切割品質以及拿取晶粒的方便性。在本發明之一實施例中，所述的膠著材料層，其係例如可為一電子級膠帶或是一紫外線照射膠帶。
並且，根據本發明之一實施例，其中，所述的磁性金屬組合基板中的第一金屬層，其材質例如係為鎳鐵合金（Invar），所述的磁性金屬組合基板中的第二金屬層，其材質例如係為銅。並且，第二金屬層、第一金屬層、以及第二金屬層的厚度比例如可設計為1：3：1至1：9：1。其中，所述的第二金屬層、第一金屬層、以及第二金屬層亦可藉由切割、真空加熱及研磨拋光的方式組合該第一、第二金屬層，以使本發明所揭露之磁性金屬組合基板可同時具有高熱傳導係數、低熱膨脹係數與初始磁導率。舉例而言，根據本發明之實施例，則本發明所形成的磁性金屬組合基板其厚度係可介於30微米至50微米。
更進一步而言，根據本發明一實施例所公開的複合程序，其係可包括以下步驟： 1. 執行一切割製程，該切割製程係對應電極單元的數量進行切割，其中，切割製程係穿過磊晶層、連接金屬層及磁性金屬組合基板以形成該些磊晶晶粒，並使每一磊晶晶粒對應有一電極單元，其中，此切割製程係具有一切割停止點，且該切割停止點係終止於磁性金屬組合基板中的第一金屬層；以及 2. 執行一蝕刻製程，該蝕刻製程係將位於第一金屬層的下表面的第二金屬層以及部分的第一金屬層去除，以對應每一磊晶晶粒形成該磁性發光元件。
抑或是，根據本發明另一實施例所公開的複合程序，其係可包括以下步驟： 1. 執行一蝕刻製程，該蝕刻製程係將位於第一金屬層的下表面的第二金屬層以及部分的第一金屬層去除；以及 2. 執行一切割製程，該切割製程係對應電極單元的數量進行切割，並且該切割製程係穿過磊晶層、連接金屬層、位於該第一金屬層的上表面的第二金屬層以及剩餘的第一金屬層，以形成該些磊晶晶粒，並使每一磊晶晶粒對應有一電極單元，以對應每一磊晶晶粒形成該磁性發光元件。
其中，如本發明上述所舉二個實施例中所揭露之切割製程，其係可通過一波長為355奈米至532奈米之雷射光進行所述的雷射切割，其切割深度例如可為30微米至50微米。
並且，如本發明該二實施例所執行步驟中所揭露之蝕刻製程，其係可通過一濕式化學蝕刻製程執行之，其蝕刻時間例如可為10分鐘，蝕刻液選用為氯化鐵溶液、硝酸（HNO 3）與雙氧水（H 2O 2）之混合液、或硫酸（H 2SO 4）與雙氧水（H 2O 2）之混合液。其中，硝酸與雙氧水之比例例如可為3：1，硫酸與雙氧水之比例可為4：1。
另一方面而言，本發明係同時提供一種磁性發光結構，該磁性發光結構係包括：一磁性金屬組合基板、一連接金屬層，設置於該磁性金屬組合基板之上；一磊晶層，設置於該連接金屬層之上；複數個電極單元，設置於該磊晶層之頂部表面上；一鈦層，設置於該磁性金屬組合基板之下表面；以及一金層，設置於該鈦層之下表面。其中，所使用的磁性金屬組合基板係包括一第一金屬層及位於該第一金屬層之上表面的一第二金屬層。
根據本發明之一實施例，其中，所述磁性金屬組合基板中的第一金屬層，其材質例如係為鎳鐵合金，而所述的磁性金屬組合基板中的第二金屬層，其材質例如係為銅。
並且，根據本發明之實施例，其中，鈦層之厚度例如可為0.5微米。金層之厚度例如可為1.0微米。
底下係進一步藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
以上有關於本發明的內容說明，與以下的實施方式係用以示範與解釋本發明的精神與原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。
有鑑於上述先前技術所闡明之種種缺失，本發明係旨在提供一種磁性發光元件的製造方法，藉由將垂直型發光二極體晶粒製作於一帶有初始磁導率及較佳之軟磁性的基材上，本發明係可通過該基材特殊之軟磁性，應用磁陣列吸附的技術，滿足微發光二極體的巨量轉移之需求，由此解決習知Micro LED之製造成本及程序過於龐大與冗雜的問題。
同時，本發明亦可通過該基材之上、下層之磁力差異，使得每一完成的晶粒即便在方向不對時，皆可達到自動翻轉的功效，使得晶粒分佈位置的對位達到精準。通過此設計，也大幅地避免了傳統使用覆晶接合之操作工時、人力、以及成本等需求過高的問題。
首先，請參閱本發明第1圖所示，其係為根據本發明一實施例之磁性發光元件的製造方法之步驟流程示意圖，其中本發明所公開之製造方法係包含步驟S10、S12、S13以及S15。以下有關本製造方法之詳細說明，請一併參閱第2圖至第14圖所示之結構及其元件符號，本發明茲提供詳細說明如下。
如步驟S10所示，本發明係先提供一磁性金屬組合基板200，其係包括一第一金屬層21及二第二金屬層22，其中，各該第二金屬層22係分別設置於第一金屬層21的上表面及下表面（參第2圖）。根據本發明之實施例，其中，第一金屬層21之材質係為鎳鐵合金，該合金例如可為鎳含量達36%的鎳鐵合金，第二金屬層22之材質則為銅，而第一金屬層21與第二金屬層22的厚度比為3~9：1，以形成從下至上為第二金屬層22：第一金屬層21：第二金屬層22為1：3：1至1：9：1的磁性金屬組合基板200。較佳地，第二金屬層22：第一金屬層21：第二金屬層22的厚度比例如可為1：5：1。根據本發明之實施例，其係先以第一金屬層21與第二金屬層22分別為鎳鐵合金層、以及銅層進行說明，舉例來說：該第一金屬層21(鎳鐵合金層)的厚度，較佳地可以為50微米(μm)，而第二金屬層22(銅層)的厚度，較佳地可以為10微米(μm)，然本發明當不以此為尺寸限制。
基於本發明所揭露之該第一金屬層21與第二金屬層22係可以藉由切割、真空加熱及研磨拋光的方式組合而成，因而可使所形成的磁性金屬組合基板200不僅具有初始磁導率之外，亦同時具備高熱傳導係數以及低熱膨脹係數。在後續的打線封裝製程上，可提供更佳的生產良率，且與其它習知的金屬基板相比之下，此種磁性金屬組合基板200的成本更低，其薄度亦夠薄透，可在無需額外的薄化製程之情況下，即提供兼具有絕佳之低熱膨脹係數、高熱傳導係數、成本低、良率高且容易接合磊晶層的新型基板選擇。
之後，如步驟S12所示，在該磁性金屬組合基板200上形成一連接金屬層202，並在該連接金屬層202上進而設置有一磊晶層(epitaxy layer)204(參第3圖)。根據本發明之實施例，其中，所述的連接金屬層202中可進一步包含有接觸層、反射層及電流散佈層等組成(圖中未示)，並以接觸層位在磁性金屬組合基板200上，反射層位在接觸層上，電流散佈層位在反射層上，最後再於電流散佈層上設有該磊晶層204。在本實施例中， 接觸層例如可為一p-contact，反射層例如可為一Reflector，電流散佈層可為一p-GaP。
同樣地，磊晶層204中亦可進一步地包含有一第一磷化鋁鎵銦(AlGaInP)層、多量子井(MQWs)層、第二磷化鋁鎵銦層及砷化鎵(GaAs)層等組成(圖中未示)；舉例來說，根據本發明之一實施態樣中，第一磷化鋁鎵銦層例如可為一p-AlGaInP，第二磷化鋁鎵銦層例如可為n-AlGaInP，而砷化鎵層可為一n-GaAs。
之後，如步驟S13所示，如本發明的第3圖所示，在完成製作連接金屬層202及磊晶層204之後，本發明係續藉由退火製程在磊晶層204頂部表面上設置複數個電極單元18，其係可由鍺金合金(AuGe)及金(Au)透過2：3的比例，藉由溫度360度的退火製程混製而成，因在第3圖中為剖面示意圖的呈現方式，僅先以二電極單元18為本發明之一實施例進行說明，但本發明並不限制電極單元18的數量，其係可依照使用者需求進行電極單元18的配置，電極單元18的數量係可為複數個。
之後，如步驟S15所示，本發明係續行一複合程序(complex process)，此複合程序係包含去除磁性金屬組合基板200中的第一、第二金屬層以及對應電極單元18的數量進行切割，以形成複數個磊晶晶粒，使得每一磊晶晶粒對應有一電極單元18，以形成一磁性發光元件。
其中，值得說明的是，在本發明所揭示之步驟S15中，係可選擇先實施(1)去除磁性金屬組合基板200中的第二金屬層22及部分第一金屬層21，再實施(2)對應電極單元18的數量進行切割。
抑或是，在本發明所揭示之步驟S15中，亦可選擇先實施(1)對應電極單元18的數量進行切割，再實施(2)去除磁性金屬組合基板200中的第二金屬層22及部分第一金屬層21。
以下，本發明將針對此二種實施態樣公開其實施例，茲詳細說明如下。
首先，請參閱第4圖所示，其係為根據本發明步驟S15其中一實施例之流程示意圖，如圖所示，步驟S15係可包括先實施(1)步驟S141，再實施(2)步驟S143，其中步驟S141係為執行一切割製程，且該切割製程係具有一切割停止點，配合圖示第3圖所示之結構，則此切割停止點係終止於磁性金屬組合基板200中的第一金屬層21；之後，續執行步驟S143，其係為執行一蝕刻製程，以將位於該第一金屬層21的下表面的第二金屬層22以及部分的第一金屬層21去除，由此形成磁性發光元件。
具體而言，請配合參閱第5圖及第6圖所示，其中，該切割製程LS係對應該些電極單元18的數量進行切割，該切割製程LS係穿過磊晶層204、連接金屬層202及所述的磁性金屬組合基板200，以形成複數個磊晶晶粒15，並使每一個磊晶晶粒15對應有一電極單元18。值得說明的是，第5圖及第6圖之切割步驟係對應本發明第3圖所示之結構，因此在數量上僅顯示出三個磊晶晶粒15，但本發明並不以此為限制，本領域之技術人士當可根據實際產品的需求調整磊晶晶粒15可依照電極單元18的數量進行分割。其中，根據本發明之實施例，切割製程LS並具有一切割停止點ST1，如第6圖所示，該切割停止點ST1係終止於磁性金屬組合基板200中的第一金屬層21。根據本發明之實施例，其中所述的切割製程LS例如可以一雷射切割（laser cutting）執行之，其雷射光波長例如可為355奈米至532奈米，較佳地可為375奈米，功率提供為5瓦特，頻率50KHz，掃描速率為100cm/s，進行掃描次數50次，切割深度為30微米至50微米之雷射切割製程。其中，值得注意的是，本發明S141步驟中所執行之切割製程LS，其係通過使用一皮秒雷射（pico-second laser）或飛秒雷射（femto-second laser）來進行，相較於傳統習知的雷射切割，使用皮秒雷射或飛秒雷射進行切割時，其切割之準確率及精準度都相較於傳統技藝來得高，可在形成磊晶晶粒時保有較完整且面積足夠的磊晶層，此乃本發明採用皮秒雷射或飛秒雷射進行切割的一大優勢。
隨後，再如步驟S143所示，執行一蝕刻製程EH（參第7圖），如圖所示，此蝕刻製程EH係可以將位於第一金屬層21之下表面的第二金屬層22以及部分的第一金屬層21去除，以形成如第8圖所示，對應每一磊晶晶粒形成一磁性發光元件17。由此觀之，本發明所完成製作之磁性發光元件17，其係包含有電極單元18、磊晶層204、連接金屬層202以及較薄的磁性金屬組合基板200’，在該磁性金屬組合基板200’中僅具有位於第一金屬層21之上表面的一第二金屬層22、以及較薄的第一金屬層21。通過此特殊之製作方法及其蝕刻步驟，本發明係改良原有的磁性金屬組合基板結構，使其具有更佳的軟磁性以及初始磁導率（Initial Magnetic Permeability）。同時，本發明所完成製作之磁性發光元件17係適於微米（μm）等級，其尺寸係可小於100μm，符合現今產業發光元件微縮化之趨勢。
緣此，當此磁性發光元件17係通過打線及封裝形成垂直型發光二極體晶粒時，該垂直型發光二極體係具有絕佳的初始磁導率。並且，藉由此新型且較薄的磁性金屬組合基板200’，基於其初始磁導率，磁性金屬組合基板200’係可以往磊晶層204導通微電流，而使得本發明所形成的垂直型發光二極體晶粒結構在組裝成二極體模組後，不僅可具備無線生電功能，並且可以達到無線發光的新應用，以充分符合高功率發光二極體的應用需求。
根據本發明之實施例，其中，所述的蝕刻製程EH係可以通過一濕式化學蝕刻（wet chemical etch）製程執行之，其蝕刻液例如可選為氯化鐵（ferric chloride）溶液、硝酸（HNO 3）與雙氧水（H 2O 2）之混合液、抑或是硫酸（H 2SO 4）與雙氧水（H 2O 2）之混合液，其中，硝酸與雙氧水之比例例如可為3：1，硫酸與雙氧水之比例可為4：1。在本實施例中，進行此濕式化學蝕刻製程之蝕刻時間係為10分鐘，藉由此濕式化學蝕刻製程之步驟，其係可分別針對本發明所使用的銅層（第二金屬層22）及鎳鐵合金層（第一金屬層21）各自產生每分鐘1.0微米、以及每分鐘0.1至0.5微米的蝕刻速率。本發明係通過此蝕刻製程EH（步驟S143）以形成較薄的磁性金屬組合基板200’，使其具有甚佳的軟磁性以及初始磁導率。
並且，另一方面而言，由於磊晶層與鎳鐵合金層間的磁力差異，本發明係同時通過設計磁性金屬組合基板之上、下層之磁力差異，使得每一個完成的晶粒即便在方向不對時，皆可達到自動翻轉的功效，而使得鎳鐵合金層可以自動翻轉往下，使得晶粒分佈位置的對位達到精準。通過此設計，也大幅地避免了傳統必須使用覆晶接合之操作工時、人力、以及成本等需求過高的問題，實現本發明之最佳化設計。
更進一步而言，基於本發明所揭露磁性金屬組合基板的軟磁性，使得本身可以作為磁導結構，當運用此一磁力巨量移轉至電路板（Printed Circuit Booard，PCB）並結合上述晶粒可自動反轉的功效，透過將其上電極接地，電路板經由積體電路集成（IC）晶片控制其電壓準位，可以單獨控制每一晶粒的發光強度，並在後續整合至顯示面板上時，進而達成控制顯示面板分區發光或控制其不同發光強度之目的，有效地提升其產業發展的競爭力。
第9圖係為根據本發明實施例所製作之磁性發光元件，其係進一步接合於一膠著材料層之示意圖，如第9圖所示，本發明所製作之磁性發光元件通過打線及封裝形成之垂直型發光二極體晶粒，係可以其磊晶層204接合於一膠著材料層800。根據本發明之實施例，該膠著材料層800舉例而言，係可為一電子級膠帶（blue tape）或一紫外線照射膠帶（UV tape）。詳細而言，電子級膠帶以及紫外線照射膠帶，其係可專門應用於研磨、切割及運送時保護晶片正面等製程，並可於研磨時保護晶片正面不受損傷，以及吸收研磨時的衝擊力，以確保晶片不會破裂。更進一步而言，於晶片進行切割時，利用電子級膠帶以及紫外線照射膠帶，亦能夠用來固定晶粒於膠帶上不會產生晶粒流失的現象，並增進切割品質以及拿取晶粒的方便性。同時，也具有不易殘膠的特性及多款不同黏性的膠帶，以方便應用於各種不同的工作物件或晶片種類。
另一方面而言，第10圖所示，其係為根據本發明步驟S15其中另一實施例之流程示意圖，如圖所示，在此另一實施例中，步驟S15亦可包括先實施(1)步驟S151，再實施(2)步驟S153，其中步驟S151係為執行一蝕刻製程，配合圖示第3圖所示之結構，則可將位於該第一金屬層21的下表面的第二金屬層22以及部分的第一金屬層21去除；之後，續執行步驟S153，其係為執行一切割製程，以對應電極單元18的數量進行切割，形成複數個磊晶晶粒，使每一磊晶晶粒對應有一電極單元18，由此形成磁性發光元件。
具體而言，請配合參閱第11圖及第12圖所示，其中，在形成第3圖之結構（包含磁性金屬組合基板200、連接金屬層202、磊晶層204、電極單元18）之後，本發明係接續執行步驟S15所示之複合程序，而在此另一實施例中，此複合程序係包含首先進行步驟S151，再實施步驟S153。如第11圖所示，一蝕刻製程EH係針對磁性金屬組合基板200中位於第一金屬層21的下表面的第二金屬層22以及部分的第一金屬層21進行去除。在步驟S151之蝕刻製程EH完成後，係形成第12圖所示之結構。如前所述，本發明便是通過此蝕刻製程EH以形成較薄的磁性金屬組合基板200’，使其具有甚佳的軟磁性以及初始磁導率。
其中，關於蝕刻製程EH之蝕刻液選用及其蝕刻液比例、蝕刻時間等參數係如前一實施例所述，故本發明在此係不再贅述。
之後，如第13圖所示，再執行步驟S153所示之切割製程LS，該切割製程LS係對應該些電極單元18的數量進行切割，且該切割製程LS係穿過磊晶層204、連接金屬層202、位於第一金屬層21的上表面的第二金屬層22以及剩餘的第一金屬層21，以形成複數個磊晶晶粒15，其中，每一該磊晶晶粒15係對應有一電極單元18。之後，在該切割製程LS完成後，請參考第14圖所示，本發明係形成有對應每一磊晶晶粒15之一磁性發光元件17。
其中，所使用的切割製程LS例如可以一雷射切割執行之，舉例而言，可以通過使用前述所公開的皮秒雷射（pico-second laser）或飛秒雷射（femto-second laser）之技術方案來進行。關於切割製程LS之製程條件的選用、雷射光波長的選擇、以及施予功率等參數亦如前一實施例所述，故本發明在此係不再重述。
緣此，綜上所述，根據本發明所揭露之數個實施例及其所教示的技術思想，本領域具通常知識者當可在其實際實施層面上自行變化其設計，而皆屬於本發明之發明範圍。本發明在前述段落中所列舉出之數個示性例，其目的是為了善加解釋本發明主要之技術特徵，而使本領域人員可理解並據以實施之，唯本發明當不以該些示性例為限。
更進一步而言，請參閱第15圖所示，其係為根據本發明實施例之磁性發光結構之示意圖，如圖所示，磁性發光結構11係包含有磁性金屬組合基板200a、連接金屬層202、磊晶層204、複數個電極單元18、一鈦層208、以及一金層210。其中，磁性金屬組合基板200a僅包括一第一金屬層21及位於該第一金屬層21之上表面的第二金屬層22。其中，第一金屬層21之材質係為鎳鐵合金，該合金例如可為鎳含量達36%的鎳鐵合金，第二金屬層22之材質則為銅。
連接金屬層202設置於該磁性金屬組合基板200a之上。磊晶層204設置於連接金屬層202之上。複數個電極單元18設置於該磊晶層204之頂部表面上。鈦層208係設置於第一金屬層21之下表面。金層210係設置於該鈦層208之下表面。在此實施例中，鈦層208之厚度例如可為0.5微米，而金層210之厚度例如可以為1.0微米。根據本發明之實施例，則該磁性發光結構11亦可以通過本發明前述所揭露的切割製程LS與蝕刻製程EH形成多個磁性發光元件。與前揭實施例不同的是，本實施例所形成之磁性發光元件係更具有一鈦層208與一金層210，其係設置於該第一金屬層21（鎳鐵合金層）之下表面。
是以，鑒於以上所述，可明顯觀之，本發明係揭露一種磁性發光結構及一種磁性發光元件的製造方法，由於係改良原有晶粒的基材結構及材質，使其具有較佳的軟磁性及初始磁導率，以俾使其發光二極體晶粒本身便可以作為磁導結構，只要與帶有磁性的器材結合，例如微小的磁性探頭，即可利用磁陣列吸附的原理，以一次大量吸取此帶有軟磁性的垂直型發光二極體晶粒結構，達到快速且巨量轉移的效果，並符合現今Micro LED進行快速巨量轉移技術之需求，有效提升其產業生產的競爭力。
同時，本發明之一重要功效更在於提供一自然的磁力反轉效應，基於此磁性發光元件中的上層（磊晶層)、以及下層（鎳鐵合金層）間具有一定的磁力差異，該磁力差異將會使得每一完成的晶粒即便在方向不對時，皆可達到自動翻轉的功能，而使得鎳鐵合金層位在結構之下方，藉此實現一自動校對及自動對位設計之最佳化結果，符合產業進行快速巨量移轉之需求。由此顯見，本發明所揭露之技術方案確實具有極佳之產業利用性及競爭力。同時，驗證本發明所揭露之技術特徵、方法手段與達成之功效係顯著地不同於現行方案，實非為熟悉該項技術者能輕易完成者。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
11:磁性發光結構 15:磊晶晶粒 17:磁性發光元件 18:電極單元 21:第一金屬層 22:第二金屬層 200:磁性金屬組合基板 200’:磁性金屬組合基板 200a:磁性金屬組合基板 202:連接金屬層 204:磊晶層 208:鈦層 210:金層 800:膠著材料層 LS:切割製程 ST1:切割停止點 EH:蝕刻製程
第1圖係為根據本發明一實施例之磁性發光元件的製造方法之步驟流程示意圖。 第2圖係為根據本發明實施例之磁性金屬組合基板之結構示意圖。 第3圖係為根據本發明實施例在磁性金屬組合基板上形成連接金屬層、磊晶層及複數個電極單元之結構示意圖。 第4圖係為根據本發明步驟S15其中一實施例之流程示意圖。 第5圖係為根據第3圖所示結構進行切割製程之示意圖。 第6圖係為根據第5圖所示結構完成切割製程後之示意圖。 第7圖係為根據第6圖所示結構進行蝕刻製程之示意圖。 第8圖係為根據第7圖所示結構完成蝕刻製程後之示意圖。 第9圖係為根據本發明實施例所製作之磁性發光元件，其係進一步接合於一膠著材料層之結構示意圖。 第10圖係為根據本發明步驟S15其中另一實施例之流程示意圖。 第11圖係為根據第3圖所示結構進行蝕刻製程之示意圖。 第12圖係為根據第11圖所示結構完成蝕刻製程後之示意圖。 第13圖係為根據第12圖所示結構進行切割製程之示意圖。 第14圖係為根據第13圖所示結構完成切割製程後之示意圖。 第15圖係為根據本發明實施例之磁性發光結構之示意圖。

Claims (17)

  1. 一種磁性發光元件的製造方法，係包含：提供一磁性金屬組合基板，其係包括一第一金屬層及二第二金屬層，每一該第二金屬層係分別設置於該第一金屬層的上、下表面；在該磁性金屬組合基板上形成一連接金屬層，並在該連接金屬層上進而設置有一磊晶層；在該磊晶層頂部表面上設置複數個電極單元；以及執行一複合程序，其係包括去除位於該第一金屬層的下表面的該第二金屬層以及部分的該第一金屬層以及對應該些電極單元的數量進行切割，以形成複數個磊晶晶粒，其中每一該磊晶晶粒對應有一該電極單元，以對應每一該磊晶晶粒形成一該磁性發光元件。
  2. 如請求項1所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該磁性發光元件係通過打線及封裝形成一垂直型發光二極體晶粒，使該垂直型發光二極體晶粒具有一初始磁導率。
  3. 如請求項2所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該磁性金屬組合基板係可藉由該初始磁導率以往該磊晶層導通一微電流。
  4. 如請求項2所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該第一金屬層與該第二金屬層係藉由切割、真空加熱及研磨拋光的方式組合，以使該磁性金屬組合基板同時具有高熱傳導係數、低熱膨脹係數與該初始磁導率。
  5. 如請求項1所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該磁性金屬組合基板中的該第二金屬層、該第一金屬層、以及該第二金屬層的厚度比係為1：3：1至1：9：1。
  6. 如請求項1所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該磁性金屬組合基板中的該第一金屬層之材質係為鎳鐵合金。
  7. 如請求項1所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該磁性金屬組合基板中的該第二金屬層之材質係為銅。
  8. 如請求項1所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該複合程序包括：執行一切割製程，該切割製程係對應該些電極單元的數量進行切割，該切割製程係穿過該磊晶層、該連接金屬層及該磁性金屬組合基板，以形成該些磊晶晶粒，並使每一該磊晶晶粒對應有一該電極單元，該切割製程並具有一切割停止點，該切割停止點係終止於該磁性金屬組合基板中的該第一金屬層；以及執行一蝕刻製程，該蝕刻製程係將位於該第一金屬層的下表面的該第二金屬層以及部分的該第一金屬層去除，以對應每一該磊晶晶粒形成一該磁性發光元件。
  9. 如請求項8所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該切割製程係以一雷射切割執行之。
  10. 如請求項9所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該雷射切割之雷射光波長係為355奈米至532奈米，切割深度為30微米至50微米。
  11. 如請求項8所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該蝕刻製程係以一濕式化學蝕刻製程執行之。
  12. 如請求項11所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該濕式化學蝕刻製程之蝕刻時間係為10分鐘，蝕刻液為氯化鐵(ferric chloride)溶液、硝酸(HNO3)與雙氧水(H2O2)之混合液、或硫酸(H2SO4)與雙氧水(H2O2)之混合液。
  13. 如請求項1所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該複合程序包括：執行一蝕刻製程，該蝕刻製程係將位於該第一金屬層的下表面的該第二金屬層以及部分的該第一金屬層去除；以及執行一切割製程，該切割製程係對應該些電極單元的數量進行切割，該切割製程係穿過該磊晶層、該連接金屬層、位於該第一金屬層的上表面的該第二金屬層以及剩餘的該第一金屬層，以形成該些磊晶晶粒，並使每一該磊晶晶粒對應有一該電極單元，以對應每一該磊晶晶粒形成一該磁性發光元件。
  14. 如請求項13所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該切割製程係以一雷射切割執行之。
  15. 如請求項14所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該雷射切割之雷射光波長係為355奈米至532奈米，切割深度為30微米至50微米。
  16. 如請求項13所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該蝕刻製程係以一濕式化學蝕刻製程執行之。
  17. 如請求項16所述之磁性發光元件的製造方法，其中，該濕式化學蝕刻製程之蝕刻時間係為10分鐘，蝕刻液為氯化鐵(ferric chloride)溶液、硝酸(HNO3)與雙氧水(H2O2)之混合液、或硫酸(H2SO4)與雙氧水(H2O2)之混合液。
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