TWI795790B - 發光元件與應用其之顯示裝置 - Google Patents

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TWI795790B
TWI795790B TW110119130A TW110119130A TWI795790B TW I795790 B TWI795790 B TW I795790B TW 110119130 A TW110119130 A TW 110119130A TW 110119130 A TW110119130 A TW 110119130A TW I795790 B TWI795790 B TW I795790B
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Abstract

一種發光元件包括發光二極體晶片，發光二極體晶片具有相對的第一表面和第二表面，以及數個側壁連接第一表面和第二表面。發光元件更包括設置於第一表面和側壁上的第一絕緣層，並且覆蓋第一表面以及覆蓋側壁的一部分。發光元件更包括物理接觸第一表面並自第一絕緣層突出的數個電性連接墊、以及設置於第二表面和側壁的另一部分上的第二絕緣層。第二絕緣層具有包覆部和數個突出部。包覆部完全覆蓋第二表面和覆蓋側壁的另一部分。突出部設置於側壁上並且自包覆部突出並橫向延伸。

Description

發光元件與應用其之顯示裝置
本揭示案是有關於發光元件與應用其之顯示裝置，特別是有關於發光二極體之發光元件與應用其之顯示裝置。
發光二極體(light-emitting diode,LED)屬半導體元件之一種，由於發光二極體具有輕薄短小、自發光、反應時間短、壽命長及耗電量低等優點，帶動了發光二極體的蓬勃發展。
微型發光二極體為尺寸微縮至微米(μm)等級的發光元件，在製造顯示裝置的過程中，將微型發光二極體晶片使用巨量轉移(mass transfer)技術設置到另一基板(例如，載體基板)上。為了提升製程的可靠度，藉由絕緣層包覆微型發光二極體作為微型發光二極體的保護層。
根據本揭示案的一些實施例，一種發光元件包括發光二極體晶片，發光二極體晶片具有相對的第一表面和第二表面，以及數個側壁連接第一表面和第二表面。發光元件更包括設置於第一表面和側壁上的第一絕緣層，並且覆蓋第一表面以及覆蓋側壁的一部分。發光元件更包括數個物理接觸第一表面並自第一絕緣層突出的電性連接墊、以及設置於第二表面和側壁的另一部分上的第二絕緣層。第二絕緣層具有包覆部和數個突出部。包覆部完全覆蓋第二表面和覆蓋側壁的另一部分。突出部設置於側壁上並且自包覆部突出並橫向延伸。
在一些實施例中，突出部中至少一者之突出長度為包覆部之厚度的約1倍至約10倍之間。
在一些實施例中，突出部中的至少二者之突出長度彼此不同。
在一些實施例中，突出部的突出長度至少約0.5微米。
在一些實施例中，突出部具有相對的第三表面和第四表面，第三表面較第四表面靠近發光二極體晶片的第一表面，其中第三表面介於發光二極體晶片的第一表面和第二表面之間。
在一些實施例中，包覆部具有相對的第五表面和第六表面，第五表面接觸發光二極體晶片的第二表面，其中突出部的第四表面介於發光二極體晶片的第一表面和包覆 部的第六表面之間。
在一些實施例中，發光二極體晶片的第二表面為粗糙面。
在一些實施例中，第一絕緣層和第二絕緣層使用相異的材料製成。
在一些實施例中，第一絕緣層和第二絕緣層使用相同的材料製成。
根據本揭示案的一些實施例，一種顯示裝置包括載體基板以及前述之發光元件，其中發光元件設置於載體基板上。
本揭示案的實施例提供一種發光元件的結構，絕緣層全面性地覆蓋住發光元件內部發光二極體晶片的半導體表面，以提供發光元件更完整的保護和電性隔離，藉此提升發光元件的品質。並且，藉由絕緣層的結構設計，如形成突出部和突出長度，可有助於提升形成發光元件製程之可靠度。
100:發光元件
110:發光二極體晶片
110A:發光二極體材料
110B:圖案化發光二極體材料
110P:發光二極體晶片形貌
112:第一半導體層
112A:未摻雜半導體層
112B:摻雜半導體層
114:發光層
116:第二半導體層
118:電極
118A:第一電極
118B:第二電極
120:電性連接墊
120A:第一電性連接墊
120B:第二電性連接墊
130:第一絕緣層
140:第二絕緣層
140A:第二絕緣層材料
142:包覆部
144:突出部
144A:突出部
144B:突出部
146:介面層
200:基板
510:第一黏著層
520:第一載體基板
700:錨固件
700P:錨固件形貌
1000:犧牲層
1002:開口
1100:支撐層
1102:支撐架
1104:基底部分
1110:第二黏著層
1120:第二載體基板
1300:懸臂結構
1302:裝置部
1304:懸臂
1306:錨固部
1400:擷取件
1410:方向
1510:方向
1600:顯示裝置
1620:第三載體基板
D1,D2:突出長度
L1,L2,L3,L4:長度
S1:第一表面
S2:第二表面
S3:第三表面
S4:第四表面
S5:第五表面
S6:第六表面
S7:第七表面
S8:第八表面
T1,T2,T3:厚度
W,W1,W2,W3,W4:側壁
X,Y,Z:軸
閱讀以下實施方法時搭配附圖以清楚理解本揭示案的觀點。應注意的是，根據業界的標準做法，各種特徵並未按照比例繪製。事實上，為了能清楚地討論，各種特徵的尺寸可能任意地放大或縮小。再者，相同的附圖標記表示相同的元件。
第1A圖為依據本揭示案一些實施例繪示發光元件的俯視 圖。
第1B圖為依據本揭示案一些實施例繪示發光元件沿第1A圖的剖線A-A的截面圖。
第1C圖為依據本揭示案一些實施例繪示發光元件沿第1A圖的剖線B-B的截面圖。
第2圖至第16圖為依據本揭示案一些實施例繪示發光元件在不同製程階段的截面圖。
以下將以圖式揭露本揭示案之複數個實施例，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭示案。也就是說，在本揭示案部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
微型發光二極體(light-emitting diode,LED)為尺寸微縮至微米(μm)等級的發光元件，並且微型發光二極體是以晶片的形式單獨製造。在製造顯示裝置的過程中，微型發光二極體晶片藉由巨量轉移(mass transfer)技術設置至另一基板(例如，載體基板)上。
現行的發光元件結構中，電性連接墊設置於發光二極體晶片上，作為發光二極體晶片與外界的電性連接，並且使用絕緣層覆蓋發光二極體晶片的半導體表面的一部分，以保護發光二極體晶片以及降低發光二極體晶片漏電之虞。 本揭示案利用多次翻轉鍍膜的方式，使絕緣層全面性地覆蓋住發光二極體晶片的半導體表面，藉此進一步提升製程可靠度。
請同時參照第1A圖和第1B圖，第1A圖為依據本揭示案一些實施例繪示發光元件100的俯視圖，第1B圖為依據本揭示案一些實施例繪示發光元件100沿第1A圖的剖線A-A的截面圖。
如第1A圖所示，發光元件100包括發光二極體晶片110、設置在發光二極體晶片110上的數個電性連接墊120、覆蓋發光二極體晶片的第一絕緣層130、以及覆蓋發光二極體晶片110的第二絕緣層140。應注意的是，由於第1A圖的視角，僅能看到第二絕緣層140的突出部144(第1B圖)。
發光二極體晶片110具有相對的第一表面S1和第二表面S2，以及連接第一表面S1和第二表面S2的多個側壁W(例如，側壁W1、W2、W3和W4)，其中第一表面S1上設置電性連接墊120。在一些實施例中，發光二極體晶片110的第二表面S2具有粗糙紋理。在一些實施例中，第二表面S2的粗糙紋理可具有規律樣式。在一些實施例中，第二表面S2的粗糙紋理可為隨機樣式，換言之，樣式不具有規律性。在一些實施例中，第二表面S2為發光面。
發光二極體晶片110可包括由第一半導體層112、發光層114及第二半導體層116所依序形成的多層結構。 在一些實施方式中，第一半導體層112包括未摻雜半導體層112A和摻雜半導體層112B，其中第二表面S2在未摻雜半導體層112A上，摻雜半導體層112B介於未摻雜半導體層112A和發光層114之間。在一些其他實施方式中，可以省略未摻雜半導體層112A，此時，第二表面S2則在摻雜半導體層112B上。
在一些實施方式中，第一半導體層112可以是III-V族半導體層。舉例來說，III-V族半導體層可包含如砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化銦(InAs)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、磷化銦(InP)等二元磊晶材料，或如氮化鋁鎵(AlGaN)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷化銦鎵(InGaP)、氮化銦鎵(InGaN)、氮鎵化鋁銦(AlInGaN)、磷鎵化鋁銦(AlInGaP)、磷砷化銦鎵(InGaAsP)等三元或四元磊晶材料。在一些實施例中，未摻雜半導體層112A可以是未摻雜的III-V族半導體層，且摻雜半導體層112B可以是N型III-V族半導體層。可以藉由將IVA族元素(例如矽)摻雜到上述III-V族半導體層中來形成N型III-V族半導體層。
發光層114設置在第一半導體層112上。詳細而言，發光層114設置在摻雜半導體層112B上。在一些實施方式中，發光層114可以包括多層量子井(multiple quantum well,MQW)、單一量子井(single-quantum well,SQW)、同質接面(homojunction)、異質接面(heterojunction)或其它類似的結構，但本揭示案不限 於上述列舉。在一些實施例中，發光層114產生的光線可穿過第二表面S2。
第二半導體層116設置在發光層114上，第二半導體層116具有與第一半導體層112不同的摻雜型態。在一些實施方式中，當第一半導體層112為N型III-V族半導體層時，第二半導體層116可以是前述的P型III-V族半導體層。同樣地，當第一半導體層112為P型III-V族半導體層時，第二半導體層116可以是前述的N型III-V族半導體層。
在氮化鎵系的發光二極體之實施例中，未摻雜半導體層112A可以是未摻雜的氮化鎵層(u-GaN)、摻雜半導體層112B可以是N型氮化鎵層(n-GaN)、第二半導體層116可以是P型氮化鎵層(p-GaN)，而發光層114的結構可由多層氮化銦鎵(InGaN)和多層氮化鎵(GaN)交錯堆疊而成的多重量子井結構。
在省略未摻雜半導體層112A之實施中，摻雜半導體層112B可以是P型磷化鎵(GaP)層，第二半導體層116是N型磷化鋁鎵銦(AlGaInP)層。
發光二極體晶片110進一步包括電極118。電極118具有第一電極118A和第二電極118B，分別接觸發光二極體晶片110中相應的第一半導體層112和第二半導體層116。電極118包括任何合適的導電材料，例如金屬氧化物(即，氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)等)、金屬(即，鈦(Ti)、鎳(Ni)、鋁(Al)、 金(Au)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、銀(Ag)、銅(Cu)等)、或金屬合金。
第一絕緣層130設置於發光二極體晶片110的第一表面S1和側壁W的一部分。詳細而言，第一絕緣層130可覆蓋住第一半導體層112、發光層114和第二半導體層116的第一表面S1和側壁W的一部分，藉此提供電性隔絕、保護或反射光線之作用。再者，第一絕緣層130僅覆蓋住部分的電極118，以利後續電性連接墊120可形成在電極118上以電性連接。第一絕緣層130的材料可包括氧化矽(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化鉿(HfO2)、氮化矽(Si3N4)、或二種不同折射率材料之堆疊組合，而本揭示案不以上述列舉為限。
電性連接墊120設置在第一表面S1上，並且具有彼此相隔開的第一電性連接墊120A和第二電性連接墊120B。詳細而言，電性連接墊120接觸第一表面S1並且自第一絕緣層130突出。在一些實施例中，部分的電性連接墊120設置在第一絕緣層130上。依據產品設計，第一電性連接墊120A和第二電性連接墊120B分別接觸相應的第一電極118A和第二電極118B，以分別電性連接發光二極體晶片110中第一半導體層112和第二半導體層116。電性連接墊120可包括鋁、銅、鎳、金、鉑、鈦、或其他合適的金屬、或上述之組合。
第二絕緣層140設置在第二表面S2和側壁W上。在一些實施例中，設置於側壁W上的第二絕緣層140可與 第一絕緣層130部分地重疊(未繪出)。在一些實施例中，相對於第一絕緣層130，第二絕緣層140設置在側壁W的另一部分上，如第1B圖所示。
第二絕緣層140包括包覆部142和數個突出部144。包覆部142完全覆蓋第二表面S2，以及覆蓋側壁W的另一部分(例如，長度L1)。突出部144設置在側壁W上，自包覆部142突出並橫向(例如，平行X軸)延伸。突出部144可圍繞發光二極體晶片110。換言之，突出部144可設置在側壁W1、W2、W3以及W4上。
在一些實施例中，包覆部142的厚度T1介於約0.5微米和約2.0微米之間。當厚度T1小於前述下限值，則無法提供電性絕緣功能。當厚度T1大於前述上限值，則可能會影響自第二表面S2發出的出光效率。在一些實施例中，突出部144的厚度T2介於約0.5微米和約2.0微米之間。在一些實施例中，包覆部142的厚度T1大致上相同於突出部144的厚度T2。
每個突出部144的突出長度D1為第一絕緣層130的外表面至突出部144端點的距離。在一些實施例中，每個突出部144的突出長度D1至少約0.5微米。在一些實施例中，突出部144中的至少一個所具有的突出長度D1為包覆部142的厚度T1的約1倍至約10倍之間。例如，當包覆部142的厚度T1介於約0.5微米和約2.0微米之間時，突出部144中的至少一個所具有的突出長度D1可為約0.5微米至約20微米之間。
由於第一絕緣層130和第二絕緣層140各自具有的材料特性因製程環境而變(即使在一些實施例中第一絕緣層130和第二絕緣層140使用相同的材料製成)。因材料特性不同而使第一絕緣層130和第二絕緣層140有裂開之虞，例如第11圖的接合過程施加的作用力導致第一絕緣層130和第二絕緣層140的裂開。因此，可藉由形成具有至少約0.5微米的突出長度D1以避免上述裂開的發生可能性，藉此有助於提升發光元件100製程之可靠度。
突出部144具有相對的第三表面S3和第四表面S4，而包覆部142具有相對的第五表面S5和第六表面S6。若以發光二極體晶片110的第一表面S1做為參考基準，突出部144的第三表面S3較第四表面S4靠近第一表面S1，而包覆部142的第五表面S5較第六表面S6靠近第一表面S1。在一些實施例中，包覆部142的第五表面S5物理接觸發光二極體晶片110的第二表面S2。
突出部144的位置大致上較包覆部142的位置靠近發光二極體晶片110的第一表面S1。換言之，突出部144的第三表面S3和第四表面S4皆介於發光二極體晶片110的第一表面S1與包覆部142的第六表面S6之間。
針對突出部144再進一步描述。在一些實施例中，突出部144的第三表面S3介於發光二極體晶片110的第一表面S1和第二表面S2之間。突出部144的第三表面S3與發光二極體晶片110的第二表面S2的間距為長度L1。在一些實施例中，長度L1可為約0.1微米和約4.5 微米之範圍內。在進一步的實施例中，長度L1可為約0.2微米和約1.0微米之範圍內。又或者，長度L1與發光二極體晶片110的厚度T3之比值為約0.02和約0.90的範圍內。在進一步的實施例中，長度L1與發光二極體晶片110的厚度T3之比值為約0.04和約0.20的範圍內。
應注意的是，長度L1除了是突出部144的第三表面S3與發光二極體晶片110的第二表面S2的間距，長度L1實質上亦為包覆部142設置在側壁W上的長度。
在另一方面，突出部144的第四表面S4介於發光二極體晶片110的第一表面S1和包覆部142的第六表面S6之間。突出部144的第四表面S4與包覆部142的第六表面S6的間距為長度L2。在一些實施例中，長度L2可為約0.1微米和約4.5微米之範圍內。在進一步的實施例中，長度L2可為約0.2微米和約1.0微米之範圍內。又或者，長度L2比發光二極體晶片110的厚度T3之比值為約0.02和約0.90的範圍內。在進一步的實施例中，長度L2比發光二極體晶片110的厚度T3之比值為約0.04和約0.20的範圍內。在一些實施例中，長度L2與長度L1實質上等長。
第二絕緣層140的材料可包括介電材料，例如氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鉿、氮化矽、其他合適的材料、或上述之組合。在一些實施例中，第一絕緣層130和第二絕緣層140可使用相異的材料製成。在一些實施例中，第一絕緣層130和第二絕緣層140使用相同的材料製 成。在一些實施例中，第二絕緣層140使用氧化矽。
請同時參照第1A圖和第1C圖，第1A圖為依據本揭示案一些實施例繪示發光元件100的俯視圖，第1C圖為依據本揭示案一些實施例繪示發光元件100沿第1A圖的剖線B-B的截面圖。
在一些實施例中，數個突出部144可設置在不同的側壁W上，並且具有不同的突出長度。換言之，突出部144中的至少二者的突出長度彼此不同。在一些實施例中，突出部144中的至少二者的突出長度相差至少約1微米。
舉例來說，如第1A圖和第1C圖所示之實施例中，位於側壁W4的突出部144B具有突出長度D2，位於側壁W2的突出部144A具有突出長度D1，其中位在側壁W4的突出長度D2大於位在側壁W2的突出長度D1至少約1微米。應留意的是，第1C圖所示之突出長度D1實質上為第1B圖的突出長度D1。
在突出部144B具有較長的突出長度D2之實施例中，突出部144B的突出長度D2為包覆部142的厚度T1的約1倍至約10倍之間。例如，當包覆部142的厚度T1介於約0.5微米和約2.0微米之間時，突出部144B的突出長度D2可為約0.5微米至約20微米之間。
具有較長突出長度D2的突出部144B於形成發光元件100的製程中可具有懸臂之功能(例如第14圖的錨固件700)，突出部144B的突出長度D2可大致上為懸臂的長度。在後續製程中，例如第14圖之操作，在對發光元件 100進行壓迫以斷開突出部144B的時候，突出長度D2若是過短(例如，小於0.5微米)，壓迫時因力矩過小而無法產生足夠的作用力使突出部144B斷開；突出長度D2若是過長(例如，大於20微米)，壓迫時因力矩過大而使發光元件100偏離預期停留的位置。因此，形成適當的突出長度D2可有助於提升發光元件100製程之可靠度。
上述的位於側壁W4的突出部144B和位於側壁W2的突出部144A的差別僅在於所在側壁與長度，其他特徵，例如前述之第三表面S3或厚度T2等，實質上相同。
第2圖至第16圖為依據本揭示案一些實施例繪示發光元件100在不同製程階段的截面圖，其截面位置參照第1A圖的剖線B-B。
應注意的是，當第2圖至第16圖繪示或描述成一系列的操作或事件時，這些操作或事件的描述順序不應受到限制。例如，部分操作或事件可採取與本揭示案不同的順序、部分操作或事件可同時發生、部分操作或事件可以不須採用、及/或部分操作或事件可重複進行。並且，實際的製程可能須在形成發光元件100之前、過程中、或之後進行額外的操作步驟以完整形成發光元件100。因此，本揭示案可能將簡短地說明其中一些額外的操作步驟。再者，除非額外說明，否則第1A圖至第16圖談論到的相同的說明可直接應用至其他圖片上。
請參照第2圖，首先，準備一基板200。於基板200上形成發光二極體材料110A。基板200接觸發光二 極體材料110A的第八表面S8。第八表面S8的表面型態取決於基板200的表面型態(稍後討論)。在如第2圖所示之實施例中，第八表面S8繪示為粗糙紋理，但本揭示案不以粗糙紋理為限。在一些其他的實施例中，第八表面S8可為平面。
發光二極體材料110A為多層結構，其中包括如前述之第一半導體層112之材料(未繪出)、如前述之發光層114之材料(未繪出)、如前述之第二半導體層116之材料(未繪出)、以及電極118之材料(未繪出)。為了清楚說明後續的製程，接下來的圖式皆已簡化並省略發光二極體晶片110相關的多層結構。
基板200可包括藍寶石基板(sapphire substrate)、氮化鎵基板(gallium nitride substrate)、氮化鋁基板(aluminum nitride substrate)、矽基板(silicon substrate)、砷化鎵基板(gallium arsenide substrate)、碳化矽基板(silicon carbide substrate)、或其他適用於基板的材料。在一些實施例中，基板200可為形成發光二極體晶片110的生長基板，在此實施例中，基板200通常為藍寶石基板。當基板200為生長基板時，基板200的表面形貌可能為平面或粗糙面，其形成發光二極體材料110A的表面(例如，第八表面S8)可具有相似於基板200的表面形貌。
請參照第3圖，接著，形成圖案化發光二極體材料110B。藉由對發光二極體材料110A進行圖案化製程 以移除發光二極體材料110A的一部分，進而形成圖案化發光二極體材料110B。圖案化發光二極體材料110B具有發光二極體晶片形貌110P，例如第一表面S1以及側壁W(在第3圖的視角為側壁W2和側壁W4)。除此之外，圖案化發光二極體材料110B更包括錨固件(anchor)形貌700P，相連於發光二極體晶片形貌110P。發光二極體晶片形貌110P為發光二極體晶片110的前一階段，而錨固件形貌700P為錨固件700(第7圖)的前一階段。
錨固件形貌700P與至少兩個發光二極體晶片形貌110P相鄰。在第3圖之視角中，錨固件形貌700P與兩個發光二極體晶片形貌110P相鄰，並且兩個發光二極體晶片形貌110P中的其中一者與錨固件形貌700P之間相隔第三長度L3，而第三長度L3取決於產品設計和製程條件。一般而言，第三長度L3需具有足夠的長度以使最後形成的發光元件100具有如前述的突出長度D2之特徵。換言之，第三長度L3如同突出長度D2的前一階段，可影響突出長度D2的實際長度。
請參照第4圖，接著，形成第一絕緣層130和電性連接墊120在發光二極體晶片形貌110P上。
第一絕緣層130的形成可包括沉積製程、圖案化製程、蝕刻製程、其他合適的製程、或上述之組合。沉積製程可包括化學氣相沉積技術、印刷、塗佈、或其他合適的技術。舉例來說，首先保形沉積第一絕緣層材料(未繪出)至圖案化發光二極體材料110B上、接著透過圖案化遮罩 以移除部分的第一絕緣層材料、最後形成第一絕緣層130在發光二極體晶片形貌110P上。
在形成第一絕緣層130之後，接下來形成電性連接墊120。電性連接墊120的形成方式可採用類似於第一絕緣層130的形成方式，其可包括沉積製程、圖案化製程、蝕刻製程、其他合適的製程、或上述之組合。沉積製程可包括濺鍍、蒸鍍、電鍍、或其他合適的技術。
請參照第5圖，接著，形成第一黏著層510和第一載體基板520在圖案化發光二極體材料110B上。藉此，將第一黏著層510形成在第一載體基板520及圖案化發光二極體材料110B之間，第一載體基板520可以藉由第一黏著層510接合至圖案化發光二極體材料110B上。
在一些實施例中，第一黏著層510的所選材料與發光二極體材料110B的蝕刻選擇比不同。舉例來說，在後續的移除製程(例如，第7圖)中，第一黏著層510的移除速率可大於發光二極體材料110B的移除速率。藉此，在移除製程之後，第一黏著層510和發光二極體材料110B之間可產生高低差落。第一黏著層510可包括苯並環丁烯(Benzocyclobutene,BCB)、環氧樹脂(epoxy)、矽膠樹脂(silicone)、聚醯亞胺(polyimide,PI)、或壓克力樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯，poly(methyl 2-methylpropenoate),PMMA)、或其他合適的黏著材料，本揭示案不限於此。在一些實施例中，第一黏著層510為苯並環丁烯。第一載體基板520可包括玻璃基板、 矽基板、藍寶石基板、或者是其他類型的基板。
請參照第6圖，接著，移除基板200。在移除基板200之後暴露出第八表面S8。應留意的是，第6圖的結構為第5圖的結構經上下翻轉與鏡像翻轉之後的結果。在一些實施例中，可以藉由任何合適的方法移除基板200，例如雷射剝離(laser lift-off,LLO)、研磨或蝕刻。
請參照第7圖，接著，移除圖案化發光二極體材料110B的一部分和第一黏著層510一部分。
詳細而言，自第八表面S8那一側移除圖案化發光二極體材料110B的一部分，使原本相連的發光二極體晶片形貌110P和錨固件形貌700P彼此斷開且不相連，進而分別形成彼此隔開(互不接觸)的發光二極體晶片110和錨固件700。移除之後，發光二極體晶片110具有第二表面S2。在一些實施例中，第二表面S2保持相似於第八表面S8的表面形貌，例如保持相似的平面或保持相似的粗糙面。在一些實施例中，當第八表面S8的表面形貌為平面而使得第二表面S2保持相似的平面時，可對第二表面S2進行粗糙化以使第二表面S2具有粗糙紋理。
移除製程可包括蝕刻製程或其他合適的製程。蝕刻方式可使用如乾式蝕刻、濕式蝕刻、及/或其他適當製程。在一些實施例中，使用乾式蝕刻製程，例如感應耦合電漿體(inductively coupled plasma,ICP)或反應性離子蝕刻(reactive ion etching,RIE)。在進一步的實施例中，為了使第一黏著層510和發光二極體材料110B 之間產生蝕刻速率的差異性，除了材料選擇之外，乾式蝕刻製程可使用具有化學蝕刻特性之製程方法。
由於在本揭示案的實施例中，移除製程中所使用的蝕刻劑，以及選用相對於發光二極體材料110B具有較大蝕刻選擇比的材料來形成第一黏著層510，上述之蝕刻劑和材料的相互搭配使第一黏著層510對移除製程的反應程度大於圖案化發光二極體材料110B對移除製程的反應程度。在一些實施例中，在移除製程之後，發光二極體晶片110的第二表面S2與第一黏著層510的第七表面S7呈現非共平面(non-coplanar)。換言之，發光二極體晶片110的第二表面S2與第一黏著層510的第七表面S7產生高低差之間距(例如，長度L4)。在一些實施例中，長度L4實質上等於長度L1(見第1B圖)。前述高低差之間距(例如，長度L4)在後續製程(第14圖)中可有助於將懸臂(第14圖的懸臂1304)的斷裂點控制在靠近錨固部(第14圖的錨固部1306)。斷裂點位置的控制可有助於製程的可靠度。若是斷裂點接近發光二極體晶片110，後續所形成的絕緣層140可能會有破裂之虞，而無法如預期地包覆發光二極體晶片110。在絕緣層140破裂的情況下，環境雜質(例如，水氣)可能會進入發光二極體晶片110而導致發光二極體晶片110劣化。因此，藉由控制斷裂點的位置，使其遠離發光二極體晶片110(如前述之斷裂點控制在靠近錨固部)，從而提升製程的可靠度。
請參照第8圖，接著，沉積第二絕緣層材料140A 在發光二極體晶片110、錨固件700、以及第一黏著層510上。在一些實施例中，第二絕緣層材料140A保形地覆蓋發光二極體晶片110、錨固件700、以及第一黏著層510。第二絕緣層材料140A的沉積可以使用化學氣相沉積技術、印刷、塗佈、或其他合適的技術。
請參照第9圖，接著，形成第二絕緣層140。藉由對第二絕緣層材料140A進行圖案化製程以移除第二絕緣層材料140A的一部分，進而形成第二絕緣層140。如第9圖所示之實施例中，第二絕緣層140包括包覆部142、突出部144以及介面層146，其中介面層146設置在錨固件700上。
突出部144包括突出部144A和突出部144B，其中突出部144B連接並接觸發光二極體晶片110和錨固件700。透過圖案化製程的控制，例如使用適當的遮罩，來調整突出部144A的突出長度。在一些實施例中，突出部144A具有如前述之突出長度D1。
請參照第10圖，接著，形成犧牲層1000在第一黏著層510上。詳細而言，犧牲層1000覆蓋了第9圖的結構，但暴露出介面層146之至少一部分以形成開口1002。
犧牲層1000的形成可使用沉積製程、圖案化製程、蝕刻製程、其他合適的製程、或上述之組合。在一些實施方式中，犧牲層1000可包括有機物，例如，苯並環丁烯(BCB)、聚醯亞胺(PI)、或類似者。
請參照第11圖，接著，依序形成支撐層1100、第二黏著層1110和第二載體基板1120在犧牲層1000上。
支撐層1100可以包括基底部分1104及從基底部分1104突出的支撐架1102。具體而言，支撐架1102填充在第10圖的開口1002中，並且與介面層146接觸。在一些實施例中，支撐架1102可以是圓柱或多邊形柱。在一些實施例中，支撐層1100可包括絕緣材料、金屬材料或其他支撐材料。例如，絕緣材料包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁及環氧樹脂；金屬材料包括鋁、鈦、金、鉑、鉻或鎳，但不限於此。
第二黏著層1110形成在支撐層1100及第二載體基板1120之間，第二載體基板1120可以藉由第二黏著層1110接合至支撐層1100上。第二黏著層1110可包括苯並環丁烯、環氧樹脂、矽膠樹脂、聚醯亞胺、或壓克力樹脂、或其他合適的黏著材料，本揭示案不限於此。第二載體基板1120可包括玻璃基板、矽基板、藍寶石基板、薄膜電晶體基板、或者是其他類型的基板。
請參照第12圖，接著，移除第一黏著層510和第一載體基板520。在移除第一黏著層510和第一載體基板520之後暴露電性連接墊120和第一絕緣層130。應留意的是，第12圖的結構為第11圖的結構經上下翻轉與鏡像翻轉之後的結果。
請參照第13圖，接著，移除犧牲層1000。移除 與支撐架1102接觸的犧牲層1000使得發光元件100由支撐架1102支撐，並且與基底部分1104分離。換句話說，在移除犧牲層1000之後，暴露出支撐架1102的一部分，並且發光元件100藉由支撐架1102和第二絕緣層140懸掛在基底部分1104上。在一些實施例中，犧牲層1000移除之後的空間足以使發光元件100於後續製程中自支撐架1102折斷分離。
在此製程階段中，第二絕緣層140可兼具懸臂結構(tether structure)1300以提供發光元件100支撐。設置於第二表面S2的包覆部142可作為懸臂結構1300的裝置部1302；較長的突出部144B可作為懸臂結構1300的懸臂1304；介於支撐架1102和錨固件700之間的介面層146可作為懸臂結構1300的錨固部1306。
在一些實施例中，可以藉由任何合適的方法，例如使用濕式蝕刻，移除犧牲層1000。在一些實施例中，使用選擇性蝕刻以移除犧牲層1000。
請參照第14圖，接著，擷取件1400以接近第二載體基板1120的方向(例如，方向1410)壓迫多個發光元件100。
在擷取件1400壓迫之後，懸臂結構1300的懸臂1304發生斷裂，進而使發光元件100脫離懸臂結構1300的錨固部1306。在一些實施例中，懸臂1304的斷裂面鄰近錨固件700的側壁，而斷裂後的懸臂1304為發光元件100的突出部144B。在一些實施例中，懸臂1304的長 度大致上與突出部144B的突出長度D2相同。
在一些實施例中，擷取件1400可包括聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)。擷取件1400可具有多個擷取端1402，而各個擷取端1402的表面具有黏性，因此發光元件100能暫時地固定在擷取端1402的表面上。擷取端1402可呈陣列排列，即這些擷取端1402能一對一地對準多個發光元件100。在一些實施例中，擷取件1400可擷取全部的發光元件100。在一些實施例中，擷取件1400可選擇性地擷取部分的發光元件100，例如在第14圖中，擷取件1400選擇地擷取其中二個發光元件100。在一些其他的實施例中，擷取件1400也可以是真空式的擷取件，其具有多個真空吸取件，所以各個擷取端1402也為真空吸取件。
請參照第15圖，接著，當擷取件1400以遠離第二載體基板1120的方向(例如，方向1510)離開時，經擷取的發光元件100隨同擷取件1400移動而遠離第二載體基板1120。
請參照第16圖，接著，擷取件1400移至第三載體基板1620，並放置發光元件100至第三載體基板1620上。在後續製程中，發光元件100進一步設置於第三載體基板1620上。第三載體基板1620可包括玻璃基板、矽基板、藍寶石基板、薄膜電晶體基板、或者是其他類型的基板。在一些實施例中，第三載體基板1620可為薄膜電晶體基板。在一些實施例中，發光元件100陣列設置於薄 膜電晶體基板以形成顯示裝置1600。
本揭示案提供一種發光元件的結構，絕緣層全面性地覆蓋住發光元件內部發光二極體晶片的半導體表面，以提供發光元件更完整的保護和電性隔離，藉此提升發光元件的品質。並且藉由絕緣層的結構設計，如形成突出部和控制突出長度，可有助於提升形成發光元件製程之可靠度。
以上概略說明了本揭示案數個實施例的特徵，使所屬技術領域內具有通常知識者對於本揭示案可更為容易理解。任何所屬技術領域內具有通常知識者應瞭解到本說明書可輕易作為其他結構或製程的變更或設計基礎，以進行相同於本揭示案實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域內具有通常知識者亦可理解與上述等同的結構並未脫離本揭示案之精神及保護範圍內，且可在不脫離本揭示案之精神及範圍內，可作更動、替代與修改。
100:發光元件 110:發光二極體晶片 112:第一半導體層 112A:未摻雜半導體層 112B:摻雜半導體層 114:發光層 116:第二半導體層 118B:第二電極 120B:第二電性連接墊 130:第一絕緣層 140:第二絕緣層 142:包覆部 144:突出部 144A:突出部 144B:突出部 D1, D2:突出長度 L1, L2:長度 S1:第一表面 S2:第二表面 S3:第三表面 S4:第四表面 S5:第五表面 S6:第六表面 T1, T2, T3:厚度 W, W2, W4:側壁 X, Y, Z:軸

Claims (10)

  1. 一種發光元件，包括：一發光二極體晶片，具有相對的一第一表面和一第二表面，以及複數個側壁連接該第一表面和該第二表面；一第一絕緣層，設置於該第一表面和該些側壁上，該第一絕緣層覆蓋該第一表面，以及覆蓋該些側壁的一部分；複數個電性連接墊，物理接觸該第一表面，該些電性連接墊自該第一絕緣層突出；以及一第二絕緣層，設置於該第二表面和該些側壁的另一部分上，包括：一包覆部，該包覆部完全覆蓋該第二表面，並覆蓋該些側壁的該另一部分；以及複數個突出部，懸空地設置於該些側壁上，該些突出部自該包覆部突出並橫向延伸。
  2. 如請求項1所述之發光元件，其中該些突出部中至少一者之突出長度為該包覆部之厚度的約1倍至約10倍之間。
  3. 如請求項1所述之發光元件，其中該些突出部中的至少二者之突出長度彼此不同。
  4. 如請求項1所述之發光元件，其中該些突出部的突出長度至少約0.5微米。
  5. 如請求項1所述之發光元件，其中該些突出部具有相對的一第三表面和一第四表面，該第三表面較該第四表面靠近該發光二極體晶片的該第一表面，其中該第三表面介於該發光二極體晶片的該第一表面和該第二表面之間。
  6. 如請求項5所述之發光元件，其中該包覆部具有相對的一第五表面和一第六表面，該第五表面接觸該發光二極體晶片的該第二表面，其中該些突出部的該第四表面介於該發光二極體晶片的該第一表面和該包覆部的該第六表面之間。
  7. 如請求項1所述之發光元件，其中該發光二極體晶片的該第二表面為一粗糙面。
  8. 如請求項1所述之發光元件，其中該第一絕緣層和該第二絕緣層使用相異的材料製成。
  9. 如請求項1所述之發光元件，其中該第一絕緣層和該第二絕緣層使用相同的材料製成。
  10. 一種顯示裝置，包括：一載體基板；以及 複數個如請求項1至請求項9中的任一項之發光元件，其中該些發光元件設置於該載體基板上。
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