TWI757170B - 發光裝置和巨量轉移發光晶片的方法 - Google Patents

發光裝置和巨量轉移發光晶片的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI757170B
TWI757170B TW110116758A TW110116758A TWI757170B TW I757170 B TWI757170 B TW I757170B TW 110116758 A TW110116758 A TW 110116758A TW 110116758 A TW110116758 A TW 110116758A TW I757170 B TWI757170 B TW I757170B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
substrate
semiconductor layer
emitting
microstructures
Prior art date
Application number
TW110116758A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202245292A (zh
Inventor
陳韋潔
李冠誼
曾文賢
Original Assignee
友達光電股份有限公司
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 友達光電股份有限公司 filed Critical 友達光電股份有限公司
Priority to TW110116758A priority Critical patent/TWI757170B/zh
Priority to CN202111299128.9A priority patent/CN114050172A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI757170B publication Critical patent/TWI757170B/zh
Publication of TW202245292A publication Critical patent/TW202245292A/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
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth 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
    • H01L33/005—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
    • H01L33/02—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
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0091—Scattering means in or on the semiconductor body or semiconductor body package

Landscapes

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

Abstract

本公開提供一種發光裝置，包括基板和位於基板上的複數個發光晶片，其中各個發光晶片包括半導體層。半導體層包括具有第一表面結構的第一表面和位於第一表面上的微結構組，其中微結構組包括複數個微結構，且各個微結構的第二表面具有第二表面結構不同於第一表面的第一表面結構。

Description

發光裝置和巨量轉移發光晶片的方法
本公開內容是關於發光裝置，且特別是關於具有發光晶片的發光裝置和巨量轉移發光晶片的方法。
在發光裝置的發展中，裝置中的發光晶片尺寸逐漸微小化，使得發光晶片可作為發光裝置的獨立單元，從而提高裝置的性能、漸少裝置的能耗等。舉例而言，微發光二極體(micro light emitting diode，micro LED)作為顯示器的像素單元，可增加顯示器的清晰度和對比度、縮短顯示器的反應時間，並節省顯示器的能量消耗。然而，發光晶片的微小化使得發光裝置中需配置大量的發光晶片，且根據發光裝置的不同設計，裝置中的不同區域需配置不同種類的發光晶片。因此，如何提升大量配置發光晶片的效率和精確性，是發光裝置領域的重要開發項目。
根據本公開一實施例提供一種發光裝置，包括基板和位於基板上的複數個發光晶片，其中各個發光晶片包括半導體層。半導體層包括具有第一表面結構的第一表面和位於第一表面上的微結構組，其中微結構組包括複數個微結構，且微結構的第二表面具有第二表面結構不同於第一表面的第一表面結構。
在本公開一些實施例中，第一表面結構的側壁和第一表面之間的底角不同於第二表面結構的側壁和第二表面之間的底角。
在本公開一些實施例中，第一表面結構平行於第一表面的截面形狀不同於第二表面結構平行於第二表面的截面形狀。
在本公開一些實施例中，微結構的寬度介於1微米至5微米間。
在本公開一些實施例中，微結構的高度介於1微米至3微米間。
在本公開一些實施例中，微結構之中相鄰兩者之間的中心距離介於1微米至10微米間。
在本公開一些實施例中，微結構之中相鄰兩者之間的間隙介於0.5微米至5微米間。
在本公開一些實施例中，微結構垂直於第一表面的截面形狀是方形、矩形、梯形或半球形。
在本公開一些實施例中，微結構組在第一方向上和不同於第一方向的第二方向上具有至少兩個微結構。
在本公開一些實施例中，基板包括第一襯墊層，各個發光晶片包括第二襯墊層，第一襯墊層和第二襯墊層藉由焊料層電性連接。
在本公開一些實施例中，發光晶片之中相鄰兩者包括不同波長的發光材料。
在本公開一些實施例中，基板包括薄膜電晶體陣列。
根據本公開一實施例提供一種巨量轉移發光晶片的方法，包括在第一基板上形成複數個發光晶片，其中各個發光晶片包括具有第一表面的半導體層，第一表面接觸第一基板且第一表面和第一基板之間的介面平坦。方法包括將發光晶片的第二表面黏附於相對於第一表面的第二基板上、使用光源照射半導體層和第一基板之間的介面以使發光晶片脫離第一基板，以及在半導體層的第一表面上形成具有複數個微結構的微結構組。
在本公開一些實施例中，形成微結構組包括濺鍍半導體材料於半導體層的第一表面上，以及共晶融合半導體材料和半導體層，其中第一表面上的半導體材料具有微結構的輪廓。
在本公開一些實施例中，形成微結構組包括沉積半導體材料於具有對應微結構的複數個凹槽的模板中、將半導體層設置於模板上以使半導體層的第一表面接觸凹槽中的半導體材料、共晶融合半導體材料和半導體層，以及移除模板。
在本公開一些實施例中，形成微結構組包括沉積半導體材料於承載基板的黏附層上且黏附層上的半導體材料具有微結構的輪廓、將承載基板設置於半導體層上方以使半導體材料接觸半導體層的第一表面、移除承載基板和黏附層，以及共晶融合該半導體材料和該半導體層。
在本公開一些實施例中，移除承載基板和黏附層包括加熱黏附層。
在本公開一些實施例中，移除承載基板和黏附層包括使用紫外線照射黏附層。
在本公開一些實施例中，形成微結構組包括形成圍繞發光晶片的光阻層且光阻層具有上表面高於半導體層的第一表面、圖案化光阻層的上表面，以及藉由光阻層蝕刻半導體層的第一表面。
在本公開一些實施例中，照射介面的光源包括能量介於600mJ/cm 2至700mJ/cm 2的雷射光。
為了實現提及主題的不同特徵，以下公開內容提供了許多不同的實施例或示例。以下描述組件、數值、配置等的具體示例以簡化本公開。當然，這些僅僅是示例，而不是限制性的。例如，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者也可以存在中間元件。相反地，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接。再者，「電性連接」或「耦合」可以在兩元件間存在其它元件。
本文使用的「約」、「近似」或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數值(即，測量系統的限制)。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的「約」、「近似」或「實質上」可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。
除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中一致的含義，並且將不解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。
本公開內容提供一種發光裝置以及巨量轉移發光晶片的方法。發光晶片經由巨量轉移的方法形成於發光裝置中，使得發光晶片可精準且快速地形成於發光裝置中的指定區域，而且發光晶片的半導體層的表面具有適合的微結構組以均勻化發光晶片發出的光線。因此，經由本公開的方法形成的發光晶片可提升發光裝置的良率和光學表現。
依據本公開的一些實施例，第1A圖繪示發光裝置10的立體配置圖。發光裝置10包括基板100以及位於基板100上的多個發光晶片200(發光晶片200a、發光晶片200b和發光晶片200c)，其中各個發光晶片200包括半導體層210。應理解的是，儘管在第1A圖中的發光裝置10具有三個發光晶片200，具有其他數量的發光晶片200的發光裝置10亦在本公開的範圍內。另外，發光裝置10的一些元件未在第1A圖至第1C圖中示出以簡化圖式，在其他實施例中的發光裝置10可包括額外的元件。
參考第1A圖，半導體層210的上表面212上包括微結構組300，其中上表面212相對於半導體層210面向基板100的表面。具體而言，半導體層210具有從上表面212突起的微結構310，並由多個微結構310組成上表面212上的微結構組300。由於半導體層210的上表面212具有微結構組300，使得發光晶片200發出的光線從上表面212離開半導體層210時，光線可經過微結構組300的散射，從而增加發光晶片200的光線均勻性、改善發光裝置10的光學表現。
在一些實施例中，發光晶片200可藉由合適的方式連接基板100，使得多個發光晶片200可同時形成於基板100上。依據本公開的一些實施例，第1B圖繪示第1A圖中的發光裝置10沿著截線A-A′的截面圖。參考第1B圖，基板100可包括第一襯墊層102，發光晶片200可包括第二襯墊層202(例如p型襯墊和n型襯墊)，其中第一襯墊層102和第二襯墊層202藉由焊料層電性連接。舉例而言，基板100可包括用以控制其上方的發光晶片200的薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)陣列，發光晶片200可以是微發光二極體(micro light emitting diode，Micro LED)，而發光晶片200藉由第一襯墊層102和第二襯墊層202電性連接至基板100。由於發光晶片200整體可藉由焊料層連接於基板100上，使得多個發光晶片200可先在基板100以外的基板(例如承載基板)上形成或儲存，並在後續的製程中(例如巨量轉移製程)可轉移至基板100上。因此，多個發光晶片200可根據發光裝置10的設計而具有特定的排列圖案。
在一些實施例中，基板100上可包括發出多種光線的發光晶片200，從而增加發光裝置10的應用性。具體而言，相鄰的發光晶片200可包括不同波長的發光材料，使得發光裝置10可散發混合不同波長的光線。舉例而言，在第1A圖中的發光晶片200a可具有發出紅色光線的發光材料，發光晶片200b可具有發出綠色光線的發光材料，而發光晶片200c可具有發出藍色光線的發光材料。由於發光裝置10可包括多種發光晶片200，使得發光裝置10可以應用於例如全彩顯示器的顯示裝置中。
在一些實施例中，發光晶片200的半導體層210可具有合適的材料，從而增加發光晶片200的發光效率。舉例而言，半導體層210的材料可以是氮化鎵，使得發光晶片200可具有高亮度、低能耗、壽命長等優勢。在一些實施例中，半導體層210的微結構310可具有合適的材料，從而多個微結構310可以牢固地形成於半導體層210的上表面212上。舉例而言，微結構310和半導體層210可具有相同的半導體材料，使得微結構310和半導體層210之間可良好地結合，從而增加微結構310在上表面212上的穩定性。
在一些實施例中，半導體層210的微結構310可以具有合適的尺寸，用以均勻化發光晶片200發出的光線。參考第1B圖至第1C圖，第1B圖繪示第1A圖中的發光裝置10沿著截線A-A′的截面圖，且第1C圖繪示第1A圖中的發光晶片200a的局部俯視圖。如第1B圖至第1C圖所示，微結構310可具有寬度D和高度H，使得微結構310可均勻化發光晶片200的光線。舉例而言，微結構310的寬度D可介於1微米至5微米間，微結構310的高度H可介於1微米至3微米間。
在一些實施例中，半導體層210的微結構310可以具有合適的排列方式，用以均勻化發光晶片200發出的光線。參考第1C圖，微結構310之中相鄰兩者之間可具有合適的中心距離S，且微結構310之中相鄰兩者之間可具有間隙F，使得微結構310可均勻化發光晶片200的光線。舉例而言，相鄰的微結構310之間的中心距離S可介於1微米至10微米間，相鄰的微結構310之間的間隙F可介於0.5微米至5微米間。
在一些實施例中，半導體層210的微結構310可以具有合適的形狀，用以均勻化發光晶片200發出的光線。具體而言，微結構310可具有連續的平滑側壁或是漸變斜率的倒角，使得微結構310可均勻地分散發光晶片200的光線。例如，在垂直於半導體層210的上表面212的方向上，微結構310具有的截面形狀可以是方形、矩形、梯形或半圓形。在一些實施例中，半導體層210的微結構310可以具有合適的數量，用以均勻化發光晶片200發出的光線。舉例而言，如第1A圖和第1C圖所示，微結構組300在第一方向D1上和不同於第一方向D1的第二方向D2上可具有至少兩個微結構310，從而提供半導體層210足夠的微結構310以均勻化發光晶片200的光線。
在一些實施例中，半導體層210和微結構310可具有不同的表面結構。依據本公開的一些實施例，第2A圖繪示第1B圖中發光晶片200的半導體層210的上表面212的放大截面圖，第2B圖繪示半導體層210的上表面212的放大俯視圖，第3A圖繪示第1B圖中發光晶片200的微結構310的上表面312的放大截面圖，且第3B圖繪示微結構310的上表面312的放大俯視圖。參考第2A圖至第3B圖，半導體層210的上表面212上具有第一表面結構214，微結構310的上表面312具有第二表面結構314，其中第二表面結構314不同於第一表面結構214。
在一些實施例中，如第2A圖和第3A圖所示，第一表面結構214的側壁和上表面212之間可具有底角θ1，第二表面結構314的側壁和上表面312之間可具有底角θ2，其中底角θ1不同於底角θ2。舉例而言，第一表面結構214的側壁和上表面212之間的底角θ1可以介於40度至45度之間，而第二表面結構314的側壁和上表面312之間的底角θ2可以介於50度至55度之間。在一些實施例中，第一表面結構214平行於半導體層210的上表面212的截面形狀可以不同於第二表面結構314平行於微結構310的上表面312的截面形狀。舉例而言，如第2B圖和第3B圖所示，第一表面結構214平行於上表面212的截面形狀可以大致上是三角形，而第二表面結構314平行於上表面312的截面形狀可以大致上是六角形。換而言之，第一表面結構214可以是三角錐狀的突起結構，而第二表面結構314可以是六角錐狀的突起結構。
依據本公開的一些實施例，第4圖至第7圖、第8A圖至第8C圖、第9A圖至第9D圖、第10A圖至第10E圖和第11A圖至第11D圖分別繪示發光晶片巨量轉移製程的各個階段的截面圖。發光裝置中的發光晶片可事先形成，並經由巨量轉移製程轉移至具有電路的基板上以形成發光裝置。因此，發光裝置中的發光晶片可自由排列，從而增加發光裝置的設計多樣性和應用性。應理解的是，第4圖至第11D圖繪示的製程步驟僅作為示例，本領域技術人員可在所繪示的製程之前、之中及之後增加額外的步驟，或者可替換、減少或移動所繪示的製程步驟。
參考第4圖，在第一基板1000上形成多個發光晶片200(例如第1A圖所示的發光晶片200a、200b和200c)。第一基板1000上的發光晶片200包括半導體層210，其中半導體層210具有接觸第一基板1000的第一表面216，且發光晶片200具有相對於第一表面216的第二表面218暴露在外。換而言之，發光晶片200具有接觸第一基板1000的第一表面216和相對於第一表面216的第二表面218。如第4圖所示，發光晶片200形成於第一基板1000上時，半導體層210的第一表面216和第一基板1000之間的介面是平坦的。舉例而言，第一基板1000可以是具有平坦上表面的藍寶石基板，使得半導體層210形成於第一基板1000上時可具有平坦的第一表面216。
參考第5圖，將發光晶片200的第二表面218黏附於第二基板1010上。具體而言，將第一基板1000移動至包括黏附層1012的第二基板1010上方，使得發光晶片200的第二表面218面向第二基板1010上的黏附層1012。接著加壓於第一基板1000上，使得發光晶片200的第二表面218接觸黏附層1012並可藉由黏附層1012黏附於第二基板1010上。在一些實施例中，如第5圖所示，發光晶片200的第二表面218可具有襯墊層(例如第1B圖所示的第二襯墊層202)，使得發光晶片200的第二表面218不整體接觸黏附層1012。
參考第6圖至第7圖，使用光源1014照射半導體層210和第一基板1000之間的介面，使得發光晶片200脫離第一基板1000。具體而言，當使用合適的光源1014照射半導體層210時，半導體層210中的半導體材料(例如氮化鎵)可產生分解反應並產生氣體，從而增加半導體層210和第一基板1000之間的縫隙的氣壓。因此，使用光源1014照射半導體層210和第一基板1000之間的介面(例如第一表面216)促使發光晶片200脫離第一基板1000。換而言之，發光晶片200從第一基板1000轉移至第二基板1010上。舉例而言，可使用波長為266nm的雷射光源1014照射半導體層210和第一基板1000之間的介面，使得半導體層210從第一基板1000轉移至第二基板1010。由於半導體層210和第一基板1000之間的介面平坦，半導體層210產生少量的氣體即足以促使發光晶片200脫離第一基板1000。因此，平坦的介面可增加發光晶片200轉移至第二基板1010的轉移率。另一方面，良好的轉移率允許使用較低能量的光源1014照射半導體層210，從而減少對半導體層210的損傷。舉例而言，照射半導體層210和第一基板1000之間的介面的光源1014可包括能量介於600mJ/cm 2至700mJ/cm 2之間的雷射光，且發光晶片200的轉移率可介於95%至100%之間。
如第7圖所示，將發光晶片200轉移至第二基板1010後，半導體層210的平坦的第一表面216暴露在外。因此，在後續的製程中，可以在第一表面216上形成上述具有多個微結構的微結構組(例如第1B圖中的微結構組300)，使得發光晶片200具有可均勻化光線的半導體層210。以下將配合第8A圖至第11D圖描述本公開形成微結構組的實施例，然而應理解的是，第8A圖至第11D圖繪示的製程步驟僅作為示例，本領域技術人員可在所繪示的製程之前、之中及之後增加額外的步驟，或者可替換、減少或移動所繪示的製程步驟。
依據本公開的一些實施例，第8A圖至第8C圖繪示發光晶片巨量轉移製程的各個階段的截面圖，其中第8A圖所示的發光晶片200可以是第7圖中第二基板1010的黏附層1012上的發光晶片200。參考第8A圖，濺鍍半導體材料1020於半導體層210的第一表面216上，使得第一表面216上的半導體材料410具有上述微結構(例如第1B圖中的微結構310)的輪廓。舉例而言，如第8A圖所示，使用能量源1022(例如離子源)濺鍍遮罩1024上方的半導體材料1020，其中遮罩1024具有對應於微結構輪廓的孔洞。半導體材料1020穿過遮罩1024的孔洞並抵達遮罩1024的另一側的半導體層210，從而沉積於半導體層210的第一表面216上。因此，半導體材料1020可形成第一表面216上的半導體材料410，且半導體材料410具有微結構的輪廓。
參考第8B圖至第8C圖，共晶融合半導體材料410和半導體層210，從而形成半導體層210上的微結構組300。具體而言，針對半導體材料410和半導體層210進行包括加熱步驟和加壓步驟的共晶融合製程1100，使得半導體材料410和半導體層210的第一表面216產生共晶反應而進一步彼此貼合。因此，半導體層210的第一表面216上的半導體材料410形成多個穩固的微結構310，且多個微結構310組成微結構組300。
在一些實施例中，共晶融合製程1100可提供合適的溫度和壓力，使得半導體材料410和半導體層210的材料可成長為穩固的共晶型態。舉例而言，共晶融合製程1100的溫度可介於950˚C至1100˚C之間，且共晶融合製程1100的壓力可介於650torr至750torr之間，使得半導體材料410和半導體層210經過約30分鐘的共晶融合製程1100後可形成穩固的微結構310。在一些實施例中，半導體層210和微結構310經過不同次數的加熱製程，使得半導體層210和微結構310具有不同的表面結構。舉例而言，半導體層210形成於第一基板1000上時(如第4圖所示的製程中)經過第一次加熱製程，並在共晶融合製程1100中經過第二次加熱製程，使得半導體層210的第一表面216具有第一表面結構(例如第2A圖所示的第一表面結構214)。相對地，微結構310在共晶融合製程1100中經過一次加熱製程，使得微結構310的表面具有不同於第一表面結構的第二表面結構(例如第3A圖所示的第二表面結構314)。
依據本公開的一些實施例，第9A圖至第9D圖繪示發光晶片巨量轉移製程的各個階段的截面圖，其中第9B圖所示的發光晶片200可以是第7圖中第二基板1010的黏附層1012上的發光晶片200。參考第9A圖，沉積半導體材料410於模板1030中。模板1030具有對應上述微結構(例如第1B圖中的微結構310)的多個凹槽，使得沉積於模板1030中的半導體材料410具有微結構的輪廓。在一些實施例中，半導體材料410填滿模板1030中的凹槽並且經過平坦化，使得半導體材料410暴露在外的表面和模板1030的上表面齊平，從而在後續製程中可提供具有平坦接合面的半導體材料410。
參考第9B圖，將半導體層210設置於模板1030上方，使半導體層210的平坦的第一表面216接觸半導體材料410。具體而言，移動第二基板1010至模板1030上方，使得藉由黏附層1012固定於第二基板1010上的發光晶片200位於模板1030上方。如第9B圖所示，發光晶片200的半導體層210的第一表面216面向模板1030。接著使半導體層210的第一表面216接觸模板1030的凹槽中的半導體材料410，從而形成半導體層210和半導體材料410之間的介面。
參考第9C圖至第9D圖，共晶融合半導體材料410和半導體層210，並且移除模板1030，從而形成半導體層210上的微結構組300。具體而言，針對半導體材料410和半導體層210進行類似第8B圖所示的共晶融合製程1100，使得半導體材料410和半導體層210的第一表面216產生共晶反應而進一步彼此貼合。因此，移除模板1030後，半導體層210的第一表面216上的半導體材料410形成多個穩固的微結構310，且多個微結構310組成微結構組300。
依據本公開的一些實施例，第10A圖至第10E圖繪示發光晶片巨量轉移製程的各個階段的截面圖，其中第10B圖所示的發光晶片200可以是第7圖中第二基板1010的黏附層1012上的發光晶片200。參考第10A圖，沉積半導體材料410於承載基板1040上。具體而言，承載基板1040上包括黏附層1042，可用以接收沉積於其上的半導體材料410。半導體材料410穿過遮罩1044沉積於承載基板1040的黏附層1042上，其中遮罩1044具有對應於上述微結構(例如第1B圖中的微結構310)的多個孔洞。因此，黏附層1042上的半導體材料410可具有微結構的輪廓。
參考第10B圖，將承載基板1040設置於半導體層210上方，使半導體層210的平坦的第一表面216接觸半導體材料410。具體而言，移動承載基板1040至第二基板1010上方，使得藉由黏附層1042固定於承載基板1040上的半導體材料410面向第二基板1010上的半導體層210。接著使半導體層210的第一表面216接觸黏附層1042上的半導體材料410，從而形成半導體層210和半導體材料410之間的介面。
參考第10C圖，移除承載基板1040和黏附層1042，使得半導體材料410設置於半導體層210的第一表面216上。具體而言，可施加特定的加工製程1200而使得黏附層1042失去黏性，從而分離黏附層1042和半導體材料410。因此，移除承載基板1040和黏附層1042後，具有微結構輪廓的半導體材料410保留於半導體層210的第一表面216上。在一些實施例中，移除承載基板1040和黏附層1042的加工製程1200包括加熱黏附層1042，使得黏附層1042失去黏性。舉例而言，可使用約90˚C至150˚C的溫度加熱黏附層1042，從而移除承載基板1040和黏附層1042。在一些其他的實施例中，移除承載基板1040和黏附層1042的加工製程1200包括使用紫外線照射黏附層1042，使得黏附層1042失去黏性。舉例而言，可使用能量約500mJ/cm 2至1000mJ/cm 2的紫外線照射黏附層1042，從而移除承載基板1040和黏附層1042。
參考第10D圖至第10E圖，共晶融合半導體材料410和半導體層210，從而形成半導體層210上的微結構組300。具體而言，針對半導體材料410和半導體層210進行類似第8B圖所示的共晶融合製程1100，使得半導體材料410和半導體層210的第一表面216產生共晶反應而進一步彼此貼合。因此，半導體層210的第一表面216上的半導體材料410形成多個穩固的微結構310，且多個微結構310組成微結構組300。
依據本公開的一些實施例，第11A圖至第11D圖繪示發光晶片巨量轉移製程的各個階段的截面圖，其中第11A圖所示的發光晶片200可以是第7圖中第二基板1010的黏附層1012上的發光晶片200。參考第11A圖，形成圍繞發光晶片200的光阻層1050。具體而言，光阻層1050覆蓋發光晶片200的側壁，且光阻層1050的上表面1052高於發光晶片200的半導體層210的第一表面216。由於光阻層1050的上表面1052和半導體層210的第一表面216之間具有間距，從而在後續的製程中圖案化光阻層1050時，可避免圖案化製程影響半導體層210。
參考第11B圖，圖案化光阻層1050的上表面1052。具體而言，將光阻層1050的上表面1052暴露於紫外光源和遮罩1054之下，並藉由顯影製程移除部分的光阻層1050，使得遮罩1054的圖案轉移至光阻層1050的上表面1052上。在光阻層1050為正型(positive type)的實施例中，遮罩1054具有對應於上述微結構(例如第1B圖中的微結構310)之間的間隙的多個孔洞，使得光阻層1050經過曝光和顯影製程之後，光阻層1050的剩餘部分可對應於將形成的微結構。
參考第11C圖至第11D圖，藉由光阻層1050蝕刻半導體層210的第一表面216，從而形成半導體層210上的微結構組300。具體而言，可將光阻層1050作為半導體層210的遮罩，並使用選擇性蝕刻製程蝕刻半導體層210的第一表面216，從而將光阻層1050的圖案轉移至半導體層210。半導體層210的第一表面216上形成多個微結構310後，可停止選擇性蝕刻製程並移除光阻層1050。因此，經過蝕刻的半導體層210的第一表面216具有多個微結構310組成的微結構組300，從而形成可均勻化光線的發光晶片200。
根據本公開上述實施例，發光裝置包括基板和基板上的多個發光晶片，其中發光晶片包括在表面上具有微結構組的半導體層。更具體而言，微結構組中的多個微結構具有表面結構不同於半導體層具有的表面結構。半導體層表面上的微結構組可分散穿過半導體層的表面的光線，從而均勻化發光晶片發出的光線。因此，本公開提供的發光裝置可增加發光晶片發出的光線均勻性，從而增加發光裝置的光學表現。
根據本公開上述實施例，巨量轉移發光晶片的方法包括轉移具有平坦半導體層表面的發光晶片，以及在其平坦表面上形成微結構組。由於轉移時的半導體層具有平坦表面，使得發光晶片巨量轉移時的轉移率增加並降低所需轉移能量。因此，本公開提供的巨量轉移發光晶片的方法增加發光晶片形成於發光裝置中的精確性，從而增加發光裝置的良率和製程效率。
前面概述一些實施例的特徵，使得本領域技術人員可更好地理解本公開的觀點。本領域技術人員應該理解，他們可以容易地使用本公開作為設計或修改其他製程和結構的基礎，以實現相同的目的和/或實現與本文介紹之實施例相同的優點。本領域技術人員還應該理解，這樣的等同構造不脫離本公開的精神和範圍，並且在不脫離本公開的精神和範圍的情況下，可以進行各種改變、替換和變更。
10:發光裝置
100:基板
102:第一襯墊層
200:發光晶片
202:第二襯墊層
210:半導體層
212:上表面
214:第一表面結構
216:第一表面
218:第二表面
300:微結構組
310:微結構
312:上表面
314:第二表面結構
410:半導體材料
1000:第一基板
1010:第二基板
1012:黏附層
1014:光源
1020:半導體材料
1022:能量源
1024:遮罩
1030:模板
1040:承載基板
1042:黏附層
1044:遮罩
1050:光阻層
1052:上表面
1054:遮罩
1100:共晶融合製程
1200:加工製程
A-A′:截線
D:寬度
F:間隙
H:高度
S:中心距離
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述中可以最好地理解本公開的各方面。應注意，根據工業中的標準方法，各種特徵未按比例繪製。實際上，為了清楚地討論，可任意增加或減少各種特徵的尺寸。 第1A圖依據本公開的一些實施例繪示發光裝置的立體配置圖。 第1B圖繪示第1A圖中的發光裝置沿著截線A-A′的截面圖。 第1C圖繪示第1A圖中的發光晶片的俯視圖。 第2A圖和第3A圖依據本公開的一些實施例繪示發光晶片的表面的放大截面圖。 第2B圖繪示和第3B圖依據本公開的一些實施例繪示發光晶片的表面的放大俯視圖。 第4圖至第7圖依據本公開的一些實施例繪示發光晶片巨量轉移製程的各個階段的截面圖。 第8A圖至第8C圖依據本公開的一些實施例繪示發光晶片巨量轉移製程的各個階段的截面圖。 第9A圖至第9D圖依據本公開的一些其他實施例繪示發光晶片巨量轉移製程的各個階段的截面圖。 第10A圖至第10E圖依據本公開的一些其他實施例繪示發光晶片巨量轉移製程的各個階段的截面圖。 第11A圖至第11D圖依據本公開的一些其他實施例繪示發光晶片巨量轉移製程的各個階段的截面圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
10:發光裝置
100:基板
102:第一襯墊層
200:發光晶片
202:第二襯墊層
210:半導體層
212:上表面
300:微結構組
310:微結構
312:上表面
H:高度

Claims (20)

  1. 一種發光裝置，包括：一基板；以及複數個發光晶片，位於該基板上，其中各該發光晶片包括一半導體層，包括：一第一表面；一微結構組，位於該第一表面上，其中該微結構組包括複數個微結構，各該微結構的一第二表面高於該第一表面；複數個第一表面結構，位於各該微結構之間的該第一表面上；以及複數個第二表面結構，位於各該微結構的該第二表面上，其中該些第二表面結構的形狀不同於該些第一表面結構。
  2. 如請求項1所述之發光裝置，其中該些第一表面結構的側壁和該第一表面之間的底角不同於該些第二表面結構的側壁和該第二表面之間的底角。
  3. 如請求項1所述之發光裝置，其中該些第一表面結構平行於該第一表面的一截面形狀不同於該些第二表面結構平行於該第二表面的一截面形狀。
  4. 如請求項1所述之發光裝置，其中該些微結 構的寬度介於1微米至5微米間。
  5. 如請求項1所述之發光裝置，其中該些微結構的高度介於1微米至3微米間。
  6. 如請求項1所述之發光裝置，其中該些微結構之中相鄰兩者之間的中心距離介於1微米至10微米間。
  7. 如請求項1所述之發光裝置，其中該些微結構之中相鄰兩者之間的間隙介於0.5微米至5微米間。
  8. 如請求項1所述之發光裝置，其中該些微結構垂直於該第一表面的截面形狀是方形、矩形、梯形或半球形。
  9. 如請求項1所述之發光裝置，其中該微結構組在一第一方向上和不同於該第一方向的第二方向上具有至少兩個該些微結構。
  10. 如請求項1所述之發光裝置，其中該基板包括一第一襯墊層，各該發光晶片包括一第二襯墊層，該第一襯墊層和該第二襯墊層藉由一焊料層電性連接。
  11. 如請求項1所述之發光裝置，其中該些發光 晶片之中相鄰兩者包括不同波長的發光材料。
  12. 如請求項1所述之發光裝置，其中該基板包括薄膜電晶體陣列。
  13. 一種巨量轉移發光晶片的方法，包括：在一第一基板上形成複數個發光晶片，其中各該發光晶片包括具有一第一表面的一半導體層，該第一表面接觸該第一基板且該第一表面和該第一基板之間的一介面是平坦的；將各該發光晶片的一第二表面黏附於一第二基板上，該第二表面相對於該第一表面；使用一光源照射該半導體層和該第一基板之間的該介面，使該發光晶片脫離該第一基板；以及在該半導體層的該第一表面上形成具有複數個微結構的一微結構組。
  14. 如請求項13所述之方法，其中形成該微結構組包括：濺鍍一半導體材料於該半導體層的該第一表面上，其中該第一表面上的該半導體材料具有該些微結構的輪廓；以及共晶融合該半導體材料和該半導體層。
  15. 如請求項13所述之方法，其中形成該微結構組包括：沉積一半導體材料於一模板中，其中該模板具有對應該些微結構的複數個凹槽；將該半導體層設置於該模板上，使該半導體層的該第一表面接觸該些凹槽中的該半導體材料；共晶融合該半導體材料和該半導體層；以及移除該模板。
  16. 如請求項13所述之方法，其中形成該微結構組包括：沉積一半導體材料於一承載基板的一黏附層上，其中該黏附層上的該半導體材料具有該些微結構的輪廓；將該承載基板設置於該半導體層上方，使該半導體材料接觸該半導體層的該第一表面；移除該承載基板和該黏附層；以及共晶融合該半導體材料和該半導體層。
  17. 如請求項16所述之方法，其中移除該承載基板和該黏附層包括加熱該黏附層。
  18. 如請求項16所述之方法，其中移除該承載基板和該黏附層包括使用紫外線照射該黏附層。
  19. 如請求項13所述之方法，其中形成該微結構組包括：形成圍繞該些發光晶片的一光阻層，該光阻層具有一上表面高於該半導體層的該第一表面；圖案化該光阻層的該上表面；以及藉由該光阻層蝕刻該半導體層的該第一表面。
  20. 如請求項13所述之方法，其中照射該介面的該光源包括能量介於600mJ/cm2至700mJ/cm2的雷射光。
TW110116758A 2021-05-10 2021-05-10 發光裝置和巨量轉移發光晶片的方法 TWI757170B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110116758A TWI757170B (zh) 2021-05-10 2021-05-10 發光裝置和巨量轉移發光晶片的方法
CN202111299128.9A CN114050172A (zh) 2021-05-10 2021-11-04 发光装置和巨量转移发光芯片的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110116758A TWI757170B (zh) 2021-05-10 2021-05-10 發光裝置和巨量轉移發光晶片的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI757170B true TWI757170B (zh) 2022-03-01
TW202245292A TW202245292A (zh) 2022-11-16

Family

ID=80207258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110116758A TWI757170B (zh) 2021-05-10 2021-05-10 發光裝置和巨量轉移發光晶片的方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114050172A (zh)
TW (1) TWI757170B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201421730A (zh) * 2012-11-29 2014-06-01 Kingwave Corp 應力與缺陷間均衡化之半導體模板之製造方法
TW201503425A (zh) * 2013-07-10 2015-01-16 Lextar Electronics Corp 發光二極體封裝結構

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3287436B2 (ja) * 1993-09-27 2002-06-04 キヤノン株式会社 半導体装置の作製方法
JP2012253304A (ja) * 2011-06-07 2012-12-20 Toshiba Corp 窒化物半導体発光素子の製造方法
KR101394565B1 (ko) * 2012-08-21 2014-05-14 한국산업기술대학교산학협력단 광 추출 향상 기술이 반영된 질화물 반도체 에피 구조의 기판 및 템플레이트 제조 방법
US9577164B2 (en) * 2013-08-30 2017-02-21 Asahi Kasei E-Materials Corporation Semiconductor light emitting device and optical film
US9548419B2 (en) * 2014-05-20 2017-01-17 Southern Taiwan University Of Science And Technology Light emitting diode chip having multi microstructure substrate surface
KR20180067550A (ko) * 2015-10-08 2018-06-20 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 담체-기질 접착 시스템
TWI762428B (zh) * 2016-11-15 2022-04-21 愛爾蘭商艾克斯展示公司技術有限公司 微轉印可印刷覆晶結構及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201421730A (zh) * 2012-11-29 2014-06-01 Kingwave Corp 應力與缺陷間均衡化之半導體模板之製造方法
TW201503425A (zh) * 2013-07-10 2015-01-16 Lextar Electronics Corp 發光二極體封裝結構

Also Published As

Publication number Publication date
TW202245292A (zh) 2022-11-16
CN114050172A (zh) 2022-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100593935B1 (ko) 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법
TWI505507B (zh) 發光元件以及其製造方法
TWI407591B (zh) 白光二極體晶片及其形成方法
CN107046004B (zh) 电子元件的转移方法及电子模块
US10685946B2 (en) Elastomeric layer fabrication for light emitting diodes
TWI813030B (zh) 發光二極體基板及其製作方法、顯示裝置
KR101383357B1 (ko) 발광 소자 패키지 및 그 제조방법
CN109671734B (zh) 显示面板及其制造方法
US8900892B2 (en) Printing phosphor on LED wafer using dry film lithography
US11901480B2 (en) Method of manufacturing a light-emitting device
KR101894789B1 (ko) Led 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
US9705029B2 (en) Light-emitting device and manufacturing method thereof
JP7223310B2 (ja) 保持部材、転写部材、転写部材の製造方法及び発光基板の製造方法
TWI757170B (zh) 發光裝置和巨量轉移發光晶片的方法
JP7228130B2 (ja) 保持部材、転写部材、転写部材の製造方法及び発光基板の製造方法
CN111864029B (zh) 微型发光元件、结构及其显示装置
TW202207492A (zh) 磁性發光結構及磁性發光元件的製造方法
JP2022014690A (ja) 保持部材、転写部材、転写部材の製造方法及び発光基板の製造方法
CN114335285B (zh) 微型元件结构及其制作方法、芯片的转移方法
TW202324794A (zh) 封裝裝置的製造方法
TW202316699A (zh) 半導體元件排列結構
CN115763679A (zh) 发光二极管阵列基板
TW202339018A (zh) 受體基板、受體基板的製造方法、移載方法、發光二極體面板的製造方法和壓模
JP2022014641A (ja) 素子転写用部材及びその製造方法、並びに素子転写方法及び素子転写物品の製造方法
TWI330416B (en) Light emitting device