[0001] 本发明属于半导体制造领域， 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

[0002] 微型 LED (mLED) 是目前热门研究的下一代显示器光源。 它具有低功耗、 高 亮度、 超高分辨率与色彩饱和度、 响应速度快、 能耗低、 寿命长灯优点。 此外 ， 它的功率消耗量约为 LCD的 10%， OLED的 50%。 而与同样是自发光的 OLED 相比较， 亮度高了 30倍， 且分辨率可以达到 1500PPI (像素密度) 。 mLED这些 明显的优势， 使得它有望取代现在的 OLED和 LCD， 成为下一代显示器的光源。 mLED目前还无法量产， 是因为目前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转印良率。

[0003] 参看图 1， 在现有的微发光元件对微发光二极管进行转印 的过程中， 微发光元 件通常具有微发光二极管 110、 凹槽 120、 由衬底 131和键合层 132构成的基架 130 、 桥臂 140， 微发光二极管包括第一电极 111、 第二电极 112和半导体外延层 113 ， 微发光二极管 110因为尺寸微小， 对印刷印模 200精度要求较高， 例如转印过 程中， 可能由于印刷印模 200受压凹陷、 印刷印模 200精度不良等原因， 容易出 现印刷印模 200压到微发光元件的桥臂 140上， 造成例如图中虚线框内所示的桥 臂 140损坏或断裂， 而导致微发光二极管 110出现诸如脱落到基架 130的凹槽 120 内的异常情况而导致转印良率下降。

发明概述

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 本发明就是针对背景技术的问题提出一种可行 的解决方案， 通过此方案可以实 现高良率的微发光元件的转印。 [0005] 本发明提供了一种微发光元件， 包括若干个微发光二极管、 具有容置微发光二 极管的凹槽的基架、 用于连接微发光二极管和基架的桥臂， 其中桥臂位于微发 光二极管的上表面， 若干个大于等于 1， 在微发光二极管的上表面具有高于桥臂 的凸起， 即凸起顶部所处水平面高于桥臂最高点所处水 平面， 或者与微发光二 极管连接的桥臂上表面具有凸起。

[0006] 根据本发明， 优选的， 凸起的高度为 0.5[im到 l[im、 1[1111到3[1111或3[1111到5[1111

[0007] 根据本发明， 优选的， 微发光二极管包括半导体外延层， 凸起的材料至少与半 导体外延层的其中一种成分的相同。

[0008] 根据本发明， 优选的， 凸起的材料包括半导体外延层、 波长转换材料、 透明绝 缘材料或其中任意种组合。

[0009] 根据本发明， 优选的， 凸起的材料包括 N型半导体、 多量子阱、 P型半导体、 二氧化硅、 氮化硅、 硅胶、 树脂、 紫外胶、 Ti0 ₂ 或其中任意种组合。

[0010] 根据本发明， 优选的， 微发光元件中具有矩阵排布的微发光二极管。

[0011] 根据本发明， 优选的， 微发光二极管具有从 2[im到 5[im、 从 5[im到 10[im、 从 10

_[i m到 20 _[i m、 从 20 _[i m到 50 _[i m或从 50 _[i m到 100 _[i m的宽度。

[0012] 根据本发明， 优选的， 微发光二极管具有从 2 _[i m到 5 _[i m、 从 5 _[i m到 10 _[i m、 从 10 [ _i m到 20 _[i m、 从 20 _[i m到 50 _[i m或从 50 _[i m到 100 _[i m的长度。

[0013] 根据本发明， 优选的， 微发光二极管具有从 2[im到 5[im、 从 5[im到 10[im、 从 10 [ _i m到 20 _[i m、 从 20 _[i m到 50 _[i m或从 50 _[i m到 100 _[i m的高度。

[0014] 根据本发明， 优选的， 基架包括衬底及键合层。

[0015] 根据本发明， 优选的， 键合层的材料为 BCB胶、 硅胶、 紫外胶或者树脂。

[0016] 根据本发明， 优选的， 桥臂的材料为介电质、 金属或者半导体材料。

[0017] 根据本发明， 优选的， 微发光二极管下表面具有第一电极和第二电极 。

[0018] 根据本发明， 优选的， 微发光二极管为倒装结构。

[0019] 根据本发明， 优选的， 微发光二极管通过印刷印模转印与基架分离。

[0020] 根据本发明， 优选的， 印刷印模材料为 PDMS聚二甲基硅氧烷、 硅胶、 热解胶 或紫外胶。

[0021] 在一些实施例中， 优选的， 微发光元件具有不同高度的凸起。 [0022] 根据这些实施例， 优选的， 不同高度的凸起下方为不同的发光二极管。

[0023] 根据这些实施例， 优选的， 不同的发光二极管具有不同的尺寸、 不同的形状、 不同的波长、 不同的亮度或者不同的色温。

[0024] 在一些实施例中， 优选的， 微发光二极管与凹槽之间具有牺牲材料， 至少在特 定情况下牺牲材料的移除效率高于微发光二极 管， 特定情况包括化学分解或物 理分解。

[0025] 根据本发明优选的， 凸起的形状为方台、 筒状、 圆台、 圆柱或锥体。

[0026] 通过本发明提供的微发光元件， 本发明还提供了一种微发光二极管， 该发光二 极管是从上述微发光元件中转印分离出来的芯 粒。

[0027] 本发明具体提供了一种微发光二极管， 至少具有半导体外延层和桥臂， 桥臂位 于微发光二极管的上表面， 在微发光二极管的上表面具有高于桥臂的凸起 ， 或 者与微发光二极管连接的桥臂上表面具有凸起 。

[0028] 根据本发明， 优选的， 凸起的高度为 0.5pm到 lpm、 1pm到 3 pm或 3 pm到 5 pm。

[0029] 根据本发明， 优选的， 凸起的材料至少与半导体外延层的其中一种成 分的相同

[0030] 根据本发明， 优选的， 凸起的材料包括半导体外延层、 波长转换材料、 透明绝 缘材料或其中任意种组合。

[0031] 根据本发明， 优选的， 凸起的材料包括 N型半导体、 多量子阱、 P型半导体、 二氧化硅、 氮化硅、 硅胶、 树脂、 紫外胶、 Ti0 ₂ 或其中任意种组合。

[0032] 根据本发明， 优选的， 凸起的形状为方台、 筒状、 圆台、 圆柱或锥体。

[0033] 根据本发明， 优选的， 微发光二极管为倒装结构。

[0034] 根据本发明， 优选的， 微发光二极管具有从 2 _[i m到 5 _[i m、 从 5 _[i m到 10 _[i m、 从 10 [ _i m到 20 _[i m、 从 20 _[i m到 50 _[i m或从 50 _[i m到 100 _[i m的宽度。

[0035] 根据本发明， 优选的， 微发光二极管具有从 2[im到 5[im、 从 5[im到 10[im、 从 10 [ _i m到 20 _[i m、 从 20 _[i m到 50 _[i m或从 50 _[i m到 100 _[i m的长度。

[0036] 根据本发明， 优选的， 微发光二极管具有从 2[im到 5[im、 从 5[im到 10[im、 从 10 [ _i m到 20 _[i m、 从 20 _[i m到 50 _[i m或从 50 _[i m到 100 _[i m的高度。

[0037] 本发明还提供了一种微发光二极管转印方法， 包括步骤： [0038] 步骤 ( 1) 提供微发光元件， 微发光元件包括若干个微发光二极管、 具有容置 微发光二极管的凹槽的基架、 用于连接微发光二极管和基架的桥臂， 其中若干 个大于等于 1， 在微发光二极管位于桥臂一侧的上表面具有高 于桥臂的凸起， 或 者与微发光二极管连接的桥臂上表面具有凸起 ；

[0039] 步骤 (2) 通过印刷印模对微发光元件上的微发光二极管 进行压印， 压印过程 中， 印刷印模与凸起接触， 并向凸起传递压力， 受到压力后， 微发光二极管与 微发光元件脱离。

[0040] 在本方法的一些实施例中， 优选的， 微发光元件具有不同高度的凸起。

发明的有益效果

有益效果

[0041] 本发明的有益效果， 至少包括：

[0042] ( 1) 由于在微发光二极管位于桥臂一侧的上表面具 有高于桥臂的凸起， 或者 与微发光二极管连接的桥臂上表面具有凸起， 避免了转印过程中印刷印模在下 压时接触挤压到桥臂而造成的桥臂损坏；

[0043] (2) 凸起的材料与半导体外延层的其中一种成分的 相同， 例如通过半导体外 延层直接形成凸起， 降低凸起吸光造成的光效损失；

[0044] (3) 在微发光二极管上表面上制作用于波长转换的 凸起， 既可满足显示器对 各波长出光的需求， 又可以起到上述凸起的效用， 简化了工艺流程；

[0045] (4) 不同高度的凸起下方为不同的发光二极管， 实现了选择性转印的可能性

[0046] 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。

对附图的简要说明

附图说明

[0047] 附图用来提供对本发明的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 与本发明的 实施例一起用于解释本发明， 并不构成对本发明的限制。 此外， 附图数据是描 述概要， 不是按比例绘制。 [0048] 图 1为现有技术的微发光二极管转印过程示意图� �

[0049] 图 2为实施例 1中微发光元件示意图；

[0050] 图 3为实施例 1中微发光元件通过印刷印模转印微发光二极� �的示意图；

[0051] 图 4为实施例 1中微发光元件的微发光二极管矩阵；

[0052] 图 5为实施例 2中微发光元件示意图；

[0053] 图 6为实施例 2的一些实施例中具有翼状结构微发光二极管� �微发光元件示意图

[0054] 图 7为实施例 4中微发光元件通过印刷印模选择性转印微发� �二极管的示意图； [0055] 图 8为实施例 5中的微发光二极管示意图；

[0056] 图 9为实施例 6中的微发光二极管示意图；

[0057] 图 10为实施例 6的一些实施方式中微发光二极管示意图；

[0058] 图 11为实施例 8的微发光二极管转印示意图。

[0059] 图中标示： 110、 微发光二极管， 111、 第一电极， 112、 第二电极， 113、 半导 体外延层， 120、 凹槽， 130、 基架， 131、 衬底， 132、 键合层， 140、 桥臂， 15 0、 牺牲材料， 160~163、 凸起， 200、 印刷印模， 箭头： 表示印刷印模移动方向 ， 大括号： 代表部件的包含关系。

发明实施例

本发明的实施方式

[0060] 以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的 实施方式， 借此对本发明如何应 用技术手段来解决技术问题， 并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以 实 施。 需要说明的是， 只要不构成冲突， 本发明中的各个实施例以及各实施例中 的各个特征可以相互结合， 所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内 。

[0061] 应当理解， 本发明所使用的术语仅出于描述具体实施方式 的目的， 而不是旨在 限制本发明。 进一步理解， 当在本发明中使用术语“包含”、 ”包括’’时， 用于表明 陈述的特征、 整体、 步骤、 元件、 和 /或的存在， 而不排除一个或多个其他特征 、 整体、 步骤、 元件、 和 /或它们的组合的存在或增加。

[0062] 除另有定义之外， 本发明所使用的所有术语 （包括技术术语和科学术语） 具有 与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解 的含义相同的含义。 应进一步理 解， 本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术 语在本说明书的上下文和相 关领域中的含义一致的含义， 并且不应以理想化或过于正式的意义来理解， 除 本发明中明确如此定义之外。

[0063] 参看图 2到图 4, 本发明提供了第一个实施例， 一种微发光元件， 包括若干个微 发光二极管 110、 具有容置微发光二极管 110的凹槽 120的基架 130、 用于连接微 发光二极管 110和基架 130的桥臂 140， 其中桥臂 140位于凹槽 120开口方向的微发 光二极管 110上表面， 若干个大于等于 1， 桥臂 140数量为一个或者多个， 基架 13 0包括衬底 131及键合层 132， 键合层 132的材料为 BCB胶、 硅胶、 UV紫外胶或者 树脂， 桥臂 140的材料包含介电质、 金属或者半导体材料， 微发光二极管 110通 过印刷印模 200转印与基架 130分离， 印刷印模 200材料为 PDMS、 硅胶、 热解胶 或 UV紫外胶。 在一些情况下， 微发光二极管 110与凹槽 120之间具有牺牲材料 150 ， 至少在特定情况下牺牲材料 150的移除效率高于微发光二极管 110, 特定情况 包括化学分解或物理分解， 例如紫外光分解、 蚀刻移除或者冲击移除等。

[0064] 微发光元件内可容置大量微发光二极管 110， 微发光二极管 110例如采用矩阵排 布。 通常来说， 微发光二极管 110指的是微发光二极管 110具有从 2[im到 5[im、 从 5 _[i m到 10 _[i m、 从 10 _[i m到 20 _[i m、 从 20 _[i m到 50 _[i m或从 50 _[i m到 100 _[i m的宽度， 具有 从 2 _[i m到 5 _[i m、 从 5 _[i m到 10 _[i m、 从 10 _[i m到 20 _[i m、 从 20 _[i m到 50 _[i m或从 50 _[i m到 10 0 _[i m的长度， 具有从 2 _[i m到 5 _[i m、 从 5 _[i m到 10 _[i m、 从 10 _[i m到 20 _[i m、 从 20 _[i m到 50 pm或从 50pm到 lOOpm的高度。 本实施例的微发光二极管 110下表面具有第一电极 111和第二电极 112, 推荐采用倒装结构， 采用倒装结构， 具有亮度优势， 转印 后也可以直接进行封装键合， 工艺较为简洁。

[0065] 在微发光二极管 110位于桥臂 140—侧的上表面具有高于桥臂 140的凸起 160， 在 本实施例中， 凸起 160的高度可以设计为为 0.5pm到 lpm、 1pm到 3 pm或 3 pm到 m。 凸起 160的材料可以选择为例如二氧化硅、 氮化硅等透明绝缘材料。 凸起 160 的形状可以为方台、 筒状、 圆台、 圆柱或锥体。 从图 3中也可以看出， 该微发光 元件对印刷印模 200的制作要求较低， 平面型印刷印模 200即可完成印刷工作， 摆脱了印刷印模 200表面质量造成工艺上的限制， 相较于现有技术也保证印刷印 模到桥臂的距离。 [0066] 在第一个实施例的一些实施方式中， 凸块 160的材料还可以包括硅胶、 树脂、 紫外胶、 Ti0 ₂ , 例如用硅胶、 树脂或紫外胶掺入例如荧光粉的波长转换材料 ， 或者为诸如 TiO ₂ 的反射材料来改变光路。

[0067] 参看图 5， 在第二个实施例中， 和第一个实施例的上表面具有高于桥臂 140的凸 起 160的区别在于， 本实施例与微发光二极管 110连接的桥臂 140的上表面具有凸 起 160。

[0068] 在第二个实施例的一些实施方式中， 微发光二极管 110包括半导体外延层 113， 半导体外延层 113例如 N型半导体、 多量子阱、 P型半导体， 又或者增加一些例如 缓冲、 阻挡、 扩展、 应力调变等功能层， 而凸起 160的材料至少与半导体外延层 113的其中一种成分的相同。

[0069] 参看图 6， 在这些实施方式中， 将 N型半导体或者 P型半导体制作成翼状结构， 该翼状结构即可作为微发光二极管 110与基架 130的连接桥臂 140。

[0070] 在第三个实施例中， 和第一个实施例及第二个实施例的区别在于， 本实施例的 凸起 160采用波长转换材料， 在兼具上述实施例提升转印良率的功能外， 也实现 了各波长的自由组合， 以满足例如显示器的色彩需求。

[0071] 在第一个实施例到第三个实施例中， 凸起 160材料可以为 N型半导体、 多量子阱

、 p型半导体、 二氧化硅、 氮化硅或其中任意种组合。

[0072] 参看图 7 , 在第四个实施例中， 跟其他实施例的主要区别在于微发光元件具有 不同高度的凸起。 不同高度的凸起下方对应为不同规格的微发光 二极管 110, 例 如具有不同的尺寸、 不同的形状、 不同的波长、 不同的亮度或者不同的色温。

[0073] 参看图 8 , 在第五个实施例中， 通过本发明提供的微发光元件， 本发明还提供 了一种微发光二极管 110, 该微发光二极管 110是从上述微发光元件中分离出来 的芯粒。

[0074] 本发明具体提供了一种微发光二极管 110, 具有用于耦合发光的半导体外延层 1 13和桥臂 140， 该桥臂 140是从上述微发光元件脱离时残留在微发光二 极管 110上 的， 桥臂 140位于微发光二极管 110上表面， 桥臂 140数量为一个或者多个， 桥臂 140的材料为介电质、 金属或者半导体材料， 微发光二极 110管通过印刷印模 200 转印与基架 130分离。 [0075] 微发光二极管 110指的是微发光二极管 110具有从 2pm到 5pm、 从 5pm到 10—、 从 10 _[i m到 20 _[i m、 从 20 _[i m到 50 _[i m或从 50 _[i m到 100 _[i m的宽度， 具有从 2 _[i m到 5 _[i m 、 从 5 _[i m到 10 _[i m、 从 10 _[i m到 20 _[i m、 从 20 _[i m到 50 _[i m或从 50 _[i m到 100 _[ xm的长度， 具有从 2 _[i m到 5 _[i m、 从 5 _[i m到 10 _[i m、 从 10 _[i m到 20 _[i m、 从 20 _[i m到 50 _[i m或从 50 _[i m 到 10(Vm的高度。 本实施例的微发光二极管 110下表面具有第一电极 111和第二电 极 112， 推荐采用倒装结构，

[0076] 在微发光二极管 110位于桥臂 140—侧的上表面具有高于桥臂 140的凸起 160， 凸 起 160的高度为 0.5pm到 lpm、 1pm到 3 pm或 3 pm到 5 pm。 凸起 160的材料可以选择 为例如二氧化硅、 氮化硅等透明绝缘材料。 凸起 160的形状可以为方台、 筒状、 圆台、 圆柱或锥体。

[0077] 在第五个实施例的一些实施方式中， 凸块 160的材料还可以包括硅胶、 树脂、 紫外胶、 Ti0 ₂ , 例如用硅胶、 树脂或紫外胶掺入例如荧光粉的波长转换材料 ， 或者为诸如 TiO ₂ 的反射材料来改变光路。

[0078] 参看图 9， 在第六个实施例中， 和第五个实施例的上表面具有高于桥臂 140的凸 起 160的区别在于， 本实施例与微发光二极管 110连接的桥臂 140的上表面具有凸 起 160, 该桥臂 140全部或者部分在转印后残留于微发光二极管 110芯粒表面。

[0079] 在第六个实施例的一些实施方式中， 微发光二极管 110包括半导体外延层 113， 半导体外延层 113例如 N型半导体、 多量子阱、 P型半导体， 又或者增加一些例如 缓冲、 阻挡、 扩展、 应力调变等功能层， 而凸起 160的材料至少与半导体外延层 113的其中一种成分的相同。

[0080] 参看图 10， 在这些实施方式中， 将 N型半导体或者 P型半导体制作成翼状结构 ， 翼状结构包括数个突出部或者突出圆环， 该翼状结构即可作为连接微发光二 极管 110的桥臂 140。

[0081] 在第七个实施例中， 和第五个实施例及第六个实施例的区别在于， 本实施例的 凸起 160采用波长转换材料， 在兼具上述实施例提升转印良率的功能外， 也实现 了各波长的自由组合， 以满足例如显示器的色彩需求。

[0082] 根据第五个实施例到第七个实施例， 凸起 160材料可以为 N型半导体、 多量子阱 、 p型半导体、 二氧化硅、 氮化硅或其中任意种组合。 [0083] 参看图 11， 在第八个实施例中， 在上述微发光元件和微发光二极管的基础上， 本发明还提供了一种微发光二极管转印方法， 包括步骤：

[0084] 步骤 （1） 提供微发光元件， 微发光元件包括若干个微发光二极管 110、 具有容 置微发光二极管 110的凹槽的基架 130、 用于连接微发光二极管 110和基架 130的 桥臂 140, 其中若干个大于等于 1， 在微发光二极管 110位于桥臂 140—侧的上表 面具有高于桥臂 140的凸起 160, 或者与微发光二极管 110连接的桥臂 140上表面 具有凸起 160;

[0085] 步骤 （2） 通过印刷印模 200对微发光元件上的微发光二极管 110进行压印， 压 印过程中， 印刷印模 200与凸起 160接触， 并向凸起 160传递压力， 受到压力后， 微发光二极管 110与微发光元件脱离。 该步骤的脱离包括： 由桥臂 140断裂造成 的微发光二极管 110与微发光元件的脱离、 桥臂 140从基架 130上脱落造成的微发 光二极管 110与微发光元件的脱离、 微发光二极管 110从桥臂 140上脱落造成的微 发光二极管 110与微发光元件的脱离、 微发光二极管 110与桥臂 140连接部分的断 裂造成的微发光二极管 110与微发光元件的脱离或者以上情况的任意组 合造成的 脱离；

[0086] 步骤 （3） 利用印刷印模 200与微发光二极管 110之间范德瓦力、 变形夹紧力或 者其他吸附力， 将微发光二极管 110提起转印到封装基板或者作其他用途。

[0087] 参看图 7 , 在第九个实施例中， 利用微发光元件具有的不同高度的凸起， 选择 性大批量转印微芯粒。

[0088] 本实施例中提供了一种选择性转印的方法， 该方法中， 微发光二极管 110出光 波长为蓝光段， 例如， 其波长为 400nm~800nm， 将蓝光微发光二极管分为三部 分， 在第一部分蓝光微发光二极管上表面制作绝缘 材料凸起 161， 再选取第二部 分蓝光微发光二极管， 在第二部分蓝光微发光二极管上表面制作例如 绿光荧光 层 （将蓝光转换为绿光） 等波长转换材料的凸起 162, 该凸起 162高于上述绝缘 材料凸起 161， 在第三部分蓝光微发光二极管 110上表面制作例如红光荧光层 （ 将蓝光转换为红光） 等波长转换材料， 该凸起 163高于上述绝缘材料凸起 161和 绿光変光层凸起 162。

[0089] 利用凸起高度的差异， 印刷印模 200先对带有红光荧光层的微发光二极管进行 转印， 再对带有绿光荧光层的微发光二极管进行转印 ， 最后对待有绝缘材料凸 起 161的蓝光微发光二极管进行转印， 即可实现工艺较为简易的微发光二极管选 择性转印。

[0090] 在第九个实施例的一些实施方式中， 还包括了对相同规格的微发光二极管进行 转印的工艺， 利用不同的凸起高度选择性转印部分微发光二 极管芯粒。

[0091] 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的技术人员

， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润 饰也应视为本发明的保护范围。