微发光元件、微发光二极管及其转印方法与流程

专利检索2026-06-22  4


本发明涉及半导体制造领域,具体涉及微发光元件、微发光二极管及其转印方法。


背景技术:

1、微型led(mled)具有自发光、高效率、低功耗、高亮度、高稳定性、超高分辨率与色彩饱和度、响应速度快、寿命长等优点,已经在显示、光通信、室内定位、生物和医疗领域获得了相关的应用,并有望进一步扩展到可穿戴/可植入器件、增强显示/虚拟现实、车载显示、超大型显示以及光通信/光互联、医疗探测、智能车灯、空间成像等多个领域,具有明确可观的市场前景。

2、mled还有许多技术难题需要攻克,其中一个重要的技术难题就是如何提高巨量转移的良率。

3、现有技术中,微发光二极管在进行巨量转移时,由于出现桥臂结构设计的不合理,影响了巨量转移的良率。


技术实现思路

1、为了解决上述问题,本发明提出一种微发光元件,所述微发光元件包括:若干个微发光二极管,微发光二极管包括:半导体外延叠层,所述半导体外延叠层包含第一类型半导体层、第二类型半导体层和位于所述第一类型半导体层和第二类型半导体层之间的有源层;基架,位于所述微发光二极管下方,支撑所述微发光二极管;桥臂,形成于所述微发光二极管两侧,连接所述微发光二极管和所述基架,所述微发光二极管搭接在两侧桥臂之间;其特征在于:设所述桥臂的体积为s1,设所述微发光二极管的长度、宽度和厚度为a,b和h,所述s2为a,b和h的乘积,所述s1与s2的比值大于等于0.001。

2、在一些可选的实施例中,所述桥臂位于所述微发光二极管的长边或者短边上。

3、在一些可选的实施例中,所述桥臂对称或者非对称分布于微发光二极管的两对边上。

4、在一些可选的实施例中,所述微发光二极管的桥臂数量大于等于1。

5、在一些可选的实施例中,所述桥臂的水平横截面的形状为梯形、矩形或者其他形状。

6、在一些可选的实施例中,所述微发光二极管具有从2μm到5μm、5μm到10μm、10μm到20μm、20μm到50μm、50μm到100μm或从100μm到125μm的宽度或长度或高度。

7、在一些可选的实施例中,所述微发光二极管包含第一电极和第二电极,所述第一电极和第二电极分别与第一类型半导体层和第二类型半导体层形成电连接。

8、在一些可选的实施例中,所述微发光二极管还包含绝缘介质层,所述绝缘介质层位于所述微发光二极管的表面和侧壁上。

9、在一些可选的实施例中,所述绝缘介质层为单层或者多层结构。

10、在一些可选的实施例中,所述基架包括基板和键合层,所述键合层位于所述基板之上,所述桥臂跨接在所述键合层上。

11、在一些可选的实施例中,所述键合层的材料为bcb胶、硅胶、紫外胶或者树脂。

12、在一些可选的实施例中,所述基板为透明基板。

13、在一些可选的实施例中,所述桥臂的材料为sio2, sinx,tio2,al2o3中一种或多种材料的组合。

14、在一些可选的实施例中,所述微发光二极管为倒装结构。

15、在一些可选的实施例中,所述基架具有凹槽,凹槽用于放置所述微发光二极管,所述微发光二极管与所述凹槽之间填充有牺牲层。

16、在一些可选的实施例中,所述牺牲层材料为氧化物,,tiw、ti、w、al、cu、alcu、ito或者izo中的一种或多种材料的组合。

17、在一些可选的实施例中,所述牺牲层的厚度为1μm以上。

18、在一些可选的实施例中,所述微发光二极管为从权利要求1~17中任意一项所述的微发光元件中通过转印分离出来的芯粒,所述芯粒侧壁有少量残留的桥臂。

19、所述残留的桥臂的宽度范围为0.5~50μm。

20、本发明还公开一种微发光二极管的转移方法,用于转移压印所述微发光二极管至封装基板上,包括:

21、步骤(1):在生长衬底上制作半导体外延叠层,所述半导体外延叠层包含第一类型半导体层、第二类型半导体层和位于两者之间的有源层;

22、步骤(2):移除部分的半导体外延叠层形成第一台面和第二台面,分别在第一台面和第二台面上制作第一电极和第二电极;

23、步骤(3):在所述第一台面上和第二台面上形成绝缘介质层。

24、步骤(4):在微发光二极管表面覆盖牺牲层,提供具有与微发光二极管对应设置凹槽的基架,将微发光二极管的牺牲层一侧键合到基架上;

25、步骤(5):剥离生长衬底,移除部分半导体外延叠层;

26、步骤(6):在所述微发光二极管的表面制作桥臂结构,通过光罩图形定义桥臂的形状。

27、步骤(7):利用转印压印将微发光二极管从基架分离并转印至封装基板上。

28、其特征在于:所述桥臂的体积为s1,所述微发光二极管的体积为s2,所述s1与s2的比值大于等于0.001。

29、本发明通过桥臂结构的设计,可提升微发光二极管的转移良率。

30、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

31、虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本发明,但本领域技术人员应当理解,并不旨在将本发明限制于这些实施例。反之,旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本发明的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。



技术特征:

1.微发光元件,包括:

2.根据权利要求1所述的微发光元件,其特征在于:所述桥臂位于所述微发光二极管的长边或者短边上。

3.根据权利要求1所述的微发光元件,其特征在于:所述桥臂对称或者非对称分布于微发光二极管的两对边上。

4.根据权利要求1所述的微发光元件,其特征在于:所述微发光二极管的桥臂数量大于等于1。

5.根据权利要求1所述的微发光元件,其特征在于:所述桥臂的水平横截面的形状为梯形、矩形或者其他形状。

6.根据权利要求1所述的微发光元件,其特征在于:所述微发光二极管具有从2μm到5μm、5μm到10μm、10μm到20μm、20μm到50μm、50μm到100μm或从100μm到125μm的宽度或长度或高度。

7.根据权利要求1所述的微发光元件,其特征在于:所述微发光二极管包含第一电极和第二电极,所述第一电极和第二电极分别与第一类型半导体层和第二类型半导体层形成电连接。

8.根据权利要求1所述的微发光元件,其特征在于:所述微发光二极管还包含绝缘介质层,所述绝缘介质层位于所述微发光二极管的表面和侧壁上。

9.根据权利要求1所述的微发光元件,其特征在于:所述绝缘介质层为单层或者多层结构。

10.根据权利要求1所述的微发光元件,其特征在于:所述基架包括基板和键合层,所述键合层位于所述基板之上,所述桥臂跨接在所述键合层上。

11.根据权利要求10所述的微发光元件,其特征在于:所述键合层的材料为bcb胶、硅胶、紫外胶或者树脂。

12.根据权利要求11所述的微发光元件,其特征在于:所述基板为透明基板。

13.根据权利要求1所述的微发光元件,其特征在于:所述桥臂的材料为sio2, sinx,tio2,al2o3中一种或多种材料的组合。

14.根据权利要求1所述的微发光元件,其特征在于:所述微发光二极管为倒装结构。

15.根据权利要求1所述的微发光元件,其特征在于:所述基架具有凹槽,凹槽用于放置所述微发光二极管,所述微发光二极管与所述凹槽之间填充有牺牲层。

16.根据权利要求15所述的微发光元件,其特征在于:所述牺牲层材料为氧化物,tiw、ti、w、al、cu、alcu、ito或者izo中的一种或多种材料的组合。

17.根据权利要求15所述的微发光元件,其特征在于:所述牺牲层的厚度为1μm以上。

18.微发光二极管,具有半导体外延叠层,其特征在于:所述微发光二极管为从权利要求1~17中任意一项所述的微发光元件中通过转印分离出来的芯粒,所述芯粒侧壁有少量残留的桥臂。

19.根据权利要求18所述的微发光二极管,其特征在于:所述残留的桥臂的宽度范围为0.5~50μm。

20.一种微发光二极管的转移方法,用于转移压印所述微发光二极管至封装基板上,包括:


技术总结
本发明公开微发光元件,微发光二极管及其转印方法,其中微发光元件包括:若干个微发光二极管,微发光二极管包括:半导体外延叠层,所述半导体外延叠层包含第一类型半导体层、第二类型半导体层和两者之间的有源层;基架,位于所述微发光二极管下方,支撑所述微发光二极管;桥臂,用于连接微发光二极管和基架,所述微发光二极管搭接在两侧桥臂之间;其特征在于:设所述桥臂的体积为S1,设所述微发光二极管的长度、宽度和厚度为a,b和h,所述S2为a,b和h的乘积,所述S1与S2的比值大于等于0.001。本发明通过桥臂结构的设计,可提升微发光二极管的转移良率。

技术研发人员:祝孔全,王志贤,邱新智,彭钰仁
受保护的技术使用者:泉州三安半导体科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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