转移不同型的微型元件的方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种转移不同型的微型元件的方法。

背景技术

转移元件的传统技术包含借由晶圆黏合(wafer bonding)从转移晶圆转移到接收基板。这类实施方式的一种为「直接黏合(direct bonding)」，其涉及单一黏合步骤将元件阵列从转移晶圆转移到接收基板，接着移除转移晶圆。另一种的这类实施方式为「间接黏合(indirect bonding)」，其涉及两个黏合/剥离步骤。在间接黏合中，转移头可以从供应基板拾取元件阵列，然后将元件阵列黏合到接收基板，接着移除转移头。

近年来，许多研究人员和专家尝试克服困难，欲使得元件巨量转移(亦即，转移百万或千万数量级的元件)在商业应用中成为可能的技术。巨量转移技术的困难点中，降低成本、时间效率和良率是其中三个重要议题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提出一种改进的转移不同型的微型元件的方法，可提高转移微型元件的处理量。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明的一些实施方式公开了一种转移不同型的微型元件的方法，包含安装第一可拆卸转移板至对准辅助机构，第一可拆卸转移板具有第一型微型元件于其上，对准辅助机构实质上在接收基板的上方，其中第一型微型元件面对接收基板；借由对准辅助机构将在第一可拆卸转移板上的第一型微型元件与第一子像素的位置对准，第一子像素分别属于在接收基板上的像素；转移第一型微型元件至在接收基板上的第一子像素；用第二可拆卸转移板替换第一可拆卸转移板，第二可拆卸转移板具有第二型微型元件于其上，其中第二型微型元件面对接收基板；以及转移第二型微型元件至第二子像素，第二子像素分别属于在接收基板上的前述(各个)像素。

根据本发明的一实施例，转移不同型的微型元件的方法还包含借由对准辅助机构将在第二可拆卸转移板上的第二型微型元件与第二子像素的位置对准。

根据本发明的一实施例，第二子像素的位置分别比邻接收基板上的第一子像素。

根据本发明的一实施例，第二型微型元件的对准是以移动对准辅助机构一个子像素间距的方式来执行，其中子像素间距为其中一个第一子像素和比邻该第一子像素的其中一个第二子像素之间的间距。

根据本发明的一实施例，子像素间距小于或等于500微米。

根据本发明的一实施例，第二子像素的位置分别与第一子像素分隔开。

根据本发明的一实施例，第一可拆卸转移板和第二可拆卸转移板是由熔融石英或玻璃所制成，其上配置有胶层，用以夹持第一型微型元件和第二型微型元件。

根据本发明的一实施例，第一型微型元件是由第一可拆卸转移板通过其施加的黏着力所拾取，且/或第二型微型元件是由第二可拆卸转移板通过其施加的黏着力所拾取。

根据本发明的一实施例，第一型微型元件为红光发光二极管、绿光发光二极管、蓝光发光二极管、黄光发光二极管、靛色光发光二极管和紫外光发光二极管当中的一种。

根据本发明的一实施例，第二型微型元件为红光发光二极管、绿光发光二极管、蓝光发光二极管、黄光发光二极管、靛色光发光二极管和紫外光发光二极管当中的另一种。

根据本发明的一实施例，转移不同型的微型元件的方法还包含在转移第一型微型元件至接收基板之前降低第一可拆卸转移板和第一型微型元件之间的黏着力，以及/或在转移第二型微型元件至接收基板之前降低第二可拆卸转移板和第二型微型元件之间的黏着力。

根据本发明的一实施例，转移不同型的微型元件的方法还包含在转移第一型微型元件至接收基板的期间形成液体于第一型微型元件和接收基板之间，使得至少一个第一型微型元件由液体产生的毛细力所抓取。

根据本发明的一实施例，转移不同型的微型元件的方法还包含蒸发液体，使得至少一个第一型微型元件黏附固定并贴附至接收基板。

根据本发明的一实施例，转移不同型的微型元件的方法还包含施加外部压力以在蒸发液体期间压紧第一型微型元件和接收基板。

根据本发明的一实施例，转移不同型的微型元件的方法还包含降低接收基板的温度，使得液体冻住。

根据本发明的一实施例，转移不同型的微型元件的方法还包含在转移第二型微型元件至接收基板期间形成另一液体于第二型微型元件和接收基板之间，使得至少一个第二型微型元件由另一液体产生的毛细力所抓取。

根据本发明的一实施例，转移不同型的微型元件的方法还包含蒸发另一液体，使得至少一个第二型微型元件黏附固定并贴附至接收基板。

根据本发明的一实施例，转移不同型的微型元件的方法还包含施加外部压力以在蒸发另一液体期间压紧第二型微型元件和接收基板。

根据本发明的一实施例，转移不同型的微型元件的方法还包含降低接收基板的温度，使得另一液体冻住。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，根据本发明的转移不同型的微型元件的方法，由于在转移不同型的微型元件至相同接收基板的操作期间仅仅是将具有第一型微型元件于其上的第一可拆卸转移板替换成具有第二型微型元件于其上的第二可拆卸转移板，转移微型元件的处理量因而增加，因为其不需要水平移动对准辅助机构很长的距离来拾取和放置不同型的微型元件，其中可拆卸转移板相较于对准辅助机构在结构上更小、更轻且更简单。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合图式，详细说明如下。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的流程示意图。

图2A绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的中间阶段的剖面示意图；

图2B绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的中间阶段的剖面示意图；

图2C绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的中间阶段的剖面示意图；

图2D绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的中间阶段的剖面示意图；

图2E绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的中间阶段的剖面示意图；

图2F绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的中间阶段的剖面示意图；

图2G绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的中间阶段的剖面示意图；

图2H绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的中间阶段的剖面示意图；

图2I绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的中间阶段的剖面示意图；

图3A绘示本发明一些实施例中第一可拆卸转移板的剖面示意图；

图3B绘示本发明一些实施例中第二可拆卸转移板的剖面示意图；

图4A绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的可选阶段的剖面示意图；

图4B绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的可选阶段的剖面示意图；

图4C绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的可选阶段的剖面示意图；

图4D绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法的可选阶段的剖面示意图；

图5A绘示本发明一些实施例中转移第一型微型元件的方法的可选阶段的剖面示意图；

图5B绘示本发明一些实施例中转移第二型微型元件的方法的可选阶段的剖面示意图。

【主要符号说明】

100：转移不同型的微型元件的方法

110、120、130、140、150：操作

210A：第一型微型元件

210B：第二型微型元件

220A：第一可拆卸转移板

2202A、2202B：凹部

220B：第二可拆卸转移板

222A、222B：胶层

230：接收基板

232：接触垫

240：对准辅助机构

2402：对准辅助机构的第一部分

2404：对准辅助机构的第二部分

250、260：液体

SP：像素

SP1：第一子像素

SP2：第二子像素

SPP：子像素间距

P1、P2：外部压力

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合图式及较佳实施例，对依据本发明提出的转移不同型的微型元件的方法，其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

为简化图式，一些现有已知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示。并且，除非有其他表示，在不同图式中相同的元件符号可视为相对应的元件。这些图式的绘示是为了清楚表达这些实施方式中各元件之间的连接关系，并非绘示各元件的实际尺寸。

参考图1至图2I。图1绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法100的流程示意图。图2A至图2I绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法100的中间阶段的剖面示意图。方法100从操作110开始，安装第一可拆卸转移板220A至对准辅助机构240。第一可拆卸转移板220A具有第一型微型元件210A于其上，对准辅助机构240实质上在接收基板230的上方。第一型微型元件210A面对接收基板230(参考图2A)。方法100接着进行操作120，借由对准辅助机构240将在第一可拆卸转移板220A上的第一型微型元件210A与第一子像素SP1的位置对准，第一子像素SP1分别属于在接收基板230上的(各个)像素SP。方法100接着进行操作130，转移第一型微型元件210A至接收基板230上的第一子像素SP1(参考图2B)。方法100接着进行操作140，用第二可拆卸转移板220B替换第一可拆卸转移板220A。第二可拆卸转移板220B具有第二型微型元件210B于其上，其中第二型微型元件210B面对接收基板230(参考图2C和图2D)。方法100接着进行操作150，转移第二型微型元件210B至第二子像素SP2，第二子像素SP2分别属于在接收基板上230的(各个)像素SP(参考图2E、图2G和图2I)。

由于在转移不同型的微型元件210A和210B(例如，两组微型发光二极管，其分别具有两种不同的发射光波长，但不以此为限)至相同接收基板230的操作期间仅仅是将具有第一型微型元件210A于其上的第一可拆卸转移板220A替换成具有第二型微型元件210B于其上的第二可拆卸转移板220B，转移微型元件的处理量因而增加，因为其不需要水平移动(如图中所示的X方向和Y方向移动)对准辅助机构240很长的距离来拾取和放置不同型的微型元件，且可拆卸转移板220A和220B相较于对准辅助机构240在结构上更小、更轻且更简单。应注意，同型的微型元件(例如，第一型微型元件210A)是指来自相同的磊晶层的微型元件，前述磊晶层成长自成长基板，成长基板接着借由像是激光剥离(laser lift-off，LLO)的方式来除去，但不以此为限。

参考图2A和图2B。在一些实施例中，对准辅助机构240具有第一部分2402和第二部分2404。第一部分2402固定在一处，第二部分2404至少在一个轴上是可移动的。详细而言，对准辅助机构240可以设置在生产在线。在一些实施例中，第一部分2402可以固定在生产在线的一处，但不以此为限。如图所示，第二部分2404至少在z轴上具有自由度。第二部分2404在x轴和y轴上可具有自由度并用以对准。第一可拆卸转移板220A能够可拆卸地安装在对准辅助机构240的第二部分2404上。第一可拆卸转移板220A用以从基板上拾取第一型微型元件210A，或放置第一型微型元件210A至接收基板230上。

参考图2C和图2D。为了将第一可拆卸转移板220A替换成第二可拆卸转移板220B，在一些实施例中，首先将第一可拆卸转移板220A从对准辅助机构240拆下(卸除)(参考图2C)，接着安装具有第二型微型元件210B于其上的第二可拆卸转移板220B至对准辅助机构240(参考图2D)。

参考图2D至图2H。在一些实施例中，方法100还包含借由对准辅助机构240将在第二可拆卸转移板220B上的第二型微型元件210B与接收基板230上第二子像素SP2的位置对准。每一个像素SP包含一个第一子像素SP1和一个第二子像素SP2。在一些实施例中，其中一个像素SP中的第二子像素SP2的位置比邻第一子像素SP1的位置(参考图2E)。在一些实施例中，其中一个像素SP中的第二子像素SP2的位置与第一子像素SP1的位置分隔开(参考图2F)。因此，在转移第一型微型元件210A和第二型微型元件210B至接收基板230分别位于第一子像素SP1和第二子像素SP2当中的接触垫232的操作期间，对准辅助机构240仅需移动至少一个子像素间距SPP，从而节省移动第二可拆卸转移板220B和将第二可拆卸转移板220B对准接收基板230的时间。子像素间距SPP为其中一个第一子像素SP1和比邻前述其中一个第一子像素SP1的其中一个第二子像素SP2之间的间距(参考图2E)。在一些实施例中，子像素间距SPP小于或等于500微米，这支持了上述对于将第二可拆卸转移板220B移动和对准接收基板230可节省时间的效果(亦即，水平移动对准辅助机构240到某个位置)，并达到2.5微米以内的偏差，这符合本发明实施例中所需的位置精度。

参考图3A和图3B。图3A绘示本发明一些实施例中第一可拆卸转移板220A的剖面示意图。图3B绘示本发明一些实施例中第二可拆卸转移板220B的剖面示意图。在一些实施例中，第一可拆卸转移板220A和第二可拆卸转移板220B是由熔融石英(fused silica)或玻璃所制成，其上分别配置有胶层222A和胶层222B，分别用以夹持第一型微型元件210A和第二型微型元件210B。在一些实施例中，胶层222A和222B为紫外(ultraviolet，UV)可固化(curable)胶层或UV解胶(release)胶层，但不以此为限。在通过UV光照射胶层222A和222B之后，可减小由胶层222A和胶层222B施加到第一型微型元件210A和第二型微型元件210B上的黏着力。因此，在上述实施例中，第一型微型元件210A由第一可拆卸转移板220A通过胶层222A所施加的黏着力所拾取，且/或第二型微型元件210B由第二可拆卸转移板220B通过胶层222B所施加的黏着力所拾取，接着在转移第一型微型元件210A至接收基板230之前降低第一可拆卸转移板220A和第一型微型元件210A之间的黏着力，以及/或在转移第二型微型元件210B至接收基板230之前降低第二可拆卸转移板220B和第二型微型元件210B之间的黏着力。

在一些实施例中，第一可拆卸转移板220A包含凹部2202A(参考图3A)，第二可拆卸转移板220B包含凹部2202B(参考图3B)。凹部2202A和凹部2202B用以容置不打算被拾取的元件或已存在于接收基板230上的物体。

在一些实施例中，第一型微型元件210A为红光发光二极管、绿光发光二极管、蓝光发光二极管、黄光发光二极管、靛色光发光二极管和紫外光发光二极管当中的一种，但不以此为限。第二型微型元件210B为红光发光二极管、绿光发光二极管、蓝光发光二极管、黄光发光二极管、靛色光发光二极管和紫外光发光二极管当中的另一种。简而言之，第二型微型元件210B不同于第一型微型元件210A。

参考图4A和图4B。图4A和图4B绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法100的可选阶段的剖面示意图。在一些实施例中，在转移第一型微型元件210A至接收基板230的期间形成液体250于第一型微型元件210A和接收基板230之间，使得当第一型微型元件210A放置并接近接触垫232时，第一型微型元件210A和在接收基板230上的接触垫232由液体250相对的两面所产生的毛细力抓在一起。液体250可以形成在接触垫232面对第一型微型元件210A的表面上，或形成在第一型微型元件210A面对接触垫232的表面上。液体250也可形成在第一型微型元件210A的前述表面上且也形成在接触垫232的前述表面上。在一些实施例中，毛细力大于第一可拆卸转移板220A和第一型微型元件210A之间的黏着力被减少前的力值。在一些实施例中，毛细力大于第一可拆卸转移板220A和第一型微型元件210A之间的黏着力被减少后的力值。在上述条件下，第一型微型元件210A可以在液体250蒸发前从第一可拆卸转移板220A释放。在一些实施例中，降低接收基板230的温度，使得在第一型微型元件210A从第一可拆卸转移板220A释放前冻住液体250。详细而言，冻住的液体250提供力以抓住第一型微型元件210A，第一型微型元件210A接着从第一可拆卸转移板220A释放。在一些实施例中，冻住的液体250所提供的力大于第一可拆卸转移板220A和第一型微型元件210A之间的黏着力被减少前的力值。在一些实施例中，冻住的液体250所提供的力大于第一可拆卸转移板220A和第一型微型元件210A之间的黏着力被减少后的力值。

在第一型微型元件210A和接触垫232由毛细力抓在一起后，蒸发液体250，使得至少一个第一型微型元件210A黏附固定并贴附至接收基板230的接触垫232(参考图4C或往回参考图2C)。在一些实施例中，将第一型微型元件210A贴附至接触垫232的贴附力大于第一可拆卸转移板220A和第一型微型元件210A之间的黏着力被减少前的力值。在一些实施例中，将第一型微型元件210A贴附至接触垫232的贴附力大于第一可拆卸转移板220A和第一型微型元件210A之间的黏着力被减少后的力值。在上述条件下，第一型微型元件210A可以在液体250蒸发后从第一可拆卸转移板220A释放。

参考图4C和4D。图4C和图4D绘示本发明一些实施例中转移不同型的微型元件的方法100的可选阶段的剖面示意图。在一些实施例中，在转移第二型微型元210B件至接收基板230的期间形成液体260于第二型微型元件210B和接收基板230之间，使得当第二型微型元件210B放置并接近接触垫232时，第二型微型元件210B和在接收基板230上的接触垫232由液体260相对的两面所产生的毛细力抓在一起。液体260可以形成在接触垫232面对第二型微型元件210B的表面上，或形成在第二型微型元件210B面对接触垫232的表面上。液体260也可形成在第二型微型元件210B的前述表面上且也形成在接触垫232的前述表面上。在一些实施例中，毛细力大于第二可拆卸转移板220B和第二型微型元件210B之间的黏着力被减少前的力值。在一些实施例中，毛细力大于第二可拆卸转移板220B和第二型微型元件210B之间的黏着力被减少后的力值。在上述条件下，第二型微型元件210B可以在液体260蒸发前从第二可拆卸转移板220B释放。在一些实施例中，降低接收基板230的温度，使得在第二型微型元件210B从第二可拆卸转移板220B释放前冻住液体260。详细而言，冻住的液体260提供力以抓住第二型微型元件210B，第二型微型元件210B接着从第二可拆卸转移板220B释放。在一些实施例中，冻住的液体260所提供的力大于第二可拆卸转移板220B和第二型微型元件210B之间的黏着力被减少前的力值。在一些实施例中，冻住的液体260所提供的力大于第二可拆卸转移板220B和第二型微型元件210B之间的黏着力被减少后的力值。

在第二型微型元件210B和接触垫232由毛细力抓在一起后，蒸发液体260，使得至少一个第二型微型元件210B黏附固定并贴附至接收基板230的接触垫232(往回参考图2I)。在一些实施例中，将第二型微型元件210B贴附至接触垫232的贴附力大于第二可拆卸转移板220B和第二型微型元件210B之间的黏着力被减少前的力值。在一些实施例中，将第二型微型元件210B贴附至接触垫232的贴附力大于第二可拆卸转移板220B和第二型微型元件210B之间的黏着力被减少后的力值。在上述条件下，第二型微型元件210B可以在液体260蒸发后从第二可拆卸转移板220B释放。

参考图5A和图5B。图5A绘示本发明一些实施例中转移第一型微型元件210A的方法100的可选阶段的剖面示意图。在一些实施例中，施加外部压力P1以在蒸发液体250期间压紧第一型微型元件210A和接收基板230，从而更进一步帮助第一型微型元件210A与接触垫232接触，使得它们之间可以产生更好的固相黏合。外部压力P1可以由对准辅助机构240施加至第一型微型元件210A，或改变环境压力以压紧第一型微型元件210A和接触垫232，但不以此为限。图5B绘示本发明一些实施例中转移第二型微型元件210B的方法100的可选阶段的剖面示意图。在一些实施例中，施加外部压力P2以在蒸发液体260期间压紧第二型微型元件210B和接收基板230，从而更进一步帮助第二型微型元件210B与接触垫232接触，使得它们之间可以产生更好的固相扩散黏合。其它有关施加外部压力P2的细节类似于施加外部压力P1的实施例，不再重复。

应当注意，上述实施例中可拆卸转移板的数量(例如，第一可拆卸转移板220A、第二可拆卸转移板220B...等等)可以多于两个。举例而言，当有三个或更多型微型元件(例如，红光微型发光二极管、绿光微型发光二极管和蓝光微型发光二极管...等等)时，可以有对应的三个或更多可拆卸转移板，从而增加转移不同型的微型元件的处理量。

综上所述，本发明的实施例提供一种转移不同型的微型元件的方法，在转移不同型的微型元件至接收基板的操作中仅仅是具有某一型微型元件于其上的可拆卸转移板替换成具有另一型微型元件于其上的另一个转移板。不需要水平移动对准辅助机构很长的距离来拾取和放置不同型的微型元件。因此，增加了转移微型元件的处理量并减少对准所需的时间。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。