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CN112133795B - 一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法 - Google Patents

一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法 Download PDF

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CN112133795B CN201910551455.5A CN201910551455A CN112133795B CN 112133795 B CN112133795 B CN 112133795B CN 201910551455 A CN201910551455 A CN 201910551455A CN 112133795 B CN112133795 B CN 112133795B
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Abstract

一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其包括：（1）在一临时衬底的一面侧获得单元化的阵列式半导体发光元件，每一半导体发光元件包括一释放层，释放层具有水平的延伸部分位于每一半导体发光元件至少一侧并覆盖在临时衬底上；（2）制作支撑结构在每一半导体发光元件至少一侧，支撑结构的底部或侧壁与释放层水平的延伸部分接触式连接；（3）粘接一支撑基板在支撑结构的上方；（4）移除临时衬底，使释放层的水平延伸部分以及多个半导体发光元件的表面从同一侧被暴露，获得适于转移的支撑的半导体发光元件阵列。

Description

一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法
技术领域
涉及一种适于转移的半导体发光元件结构的方法和器件，具体的适用于宽度100μm以下的微型尺寸半导体发光元件的转移。
背景技术
Microled是新一代显示技术，比现有的OLED技术亮度更高、发光效率更好、功耗更低。MicroLED的显示原理，是将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化，其尺寸仅在1~100μm等级左右。将MicroLED批量式转移至电路基板上；再利用物理沉积制程完成保护层与上电极，即可进行上基板的封装，完成一结构简单的MicroLED显示。
MicroLED有一个其他电子行业几乎不会用到的高难度工艺—巨量微转移。即将微型尺寸的数以万计的芯粒如何高良率的转移至最终的电路基板上。目前适于转移的结构通常是利用牺牲层将芯粒支撑于支撑基板上，然后再采用湿法蚀刻工艺去除牺牲层，牺牲层通常采用钛或钛钨等金属。去除牺牲层前需要先定义出桥结构，并蚀刻出牺牲层蚀刻路径，然后才能采用湿法蚀刻工艺去除牺牲层，使芯粒支撑柱或桥结构被支撑在支撑基板上。然而由于湿法蚀刻工艺反应剧烈，释放大量热量和气泡，会对芯粒的支撑结构形成强烈的冲击力，导致支撑结构容易松动或断裂，易造成芯粒转移良率降低；另外一方面牺牲层镀在芯粒表面，由于芯粒表面状态不一，湿蚀刻时可能会有局部残留，影响亮度；此外，牺牲层湿蚀刻过程中，桥结构悬空点处由于应力骤然释放，打破原本平衡，也容易断裂，影响良率；同时对于红光这类外延层，湿法蚀刻也会造成外延层被蚀刻，特别是含铝的层或砷化镓。
发明内容
本发明提供一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，该方法避免使用牺牲层，从而避免湿法蚀刻牺牲层造成的转移良率的影响以及芯片外延层的破坏，提高芯片制备良率以及转移良率。
该方法包括：
（1）在一临时衬底的一面侧获得单元化的阵列式半导体发光元件，每一半导体发光元件包括一释放层，释放层具有水平的延伸部分位于每一半导体发光元件至少一侧并覆盖在临时衬底上；
（2）制作支撑结构在每一半导体发光元件至少一侧，支撑结构的底部或侧壁与释放层水平的延伸部分接触式连接；
（3）粘接一支撑基板在支撑结构的上方；
（4）移除临时衬底，使释放层的水平延伸部分以及多个半导体发光元件的表面从同一侧被暴露，获得适于转移的支撑基板上支撑的半导体发光元件阵列，其中支撑基板上具有阵列式或图案化的支撑结构，每一半导体发光元件包括释放层的延伸部分与支撑结构连接形成桥结构，半导体发光元件的其余部分与支撑基板无接触。
优选的，所述的支撑结构为阵列式支撑柱或阵列式的支撑台或图形的支撑框架。
优选的，所述步骤（2）中制作支撑结构时，支撑结构的顶部高度高于半导体发光元件的顶部高度，步骤（4）获得的结构中，支撑结构与半导体发光元件之间仅通过释放层的延伸部分接触式连接。
优选的，所述步骤（1）中的释放层的延伸部分在相邻两个半导体发光元件之间未连续，并在相邻两个发光元件之间暴露部分的临时衬底，步骤（2）中的支撑结构底部至少部分被制作在相邻两个发光元件之间暴露的临时衬底上。
优选的，所述步骤（2）中制作支撑结构时，步骤（2）中形成的支撑结构底部全部支撑在暴露的衬底上，支撑结构仅侧壁与释放层的延伸部分的边缘形成接触式连接。
优选的，所述步骤（2）中制作支撑结构时，支撑结构底部边缘部分覆盖有释放层的延伸部分。
优选的，所述步骤（1）中，释放层的延伸部分在相邻两个发光元件之间连续未断开，步骤（2）中在相邻两个发光元件之间支撑结构的至少部分覆盖释放层的延伸部分之上。
优选的，所述的释放层的延伸部分在半导体发光元件的一侧具有宽度小于半导体发光元件同一侧的宽度。
优选的，所述的步骤（2）形成的支撑结构为刚性材料，如金属、金属合金、固化树脂。
优选的，所述的树脂为光敏树脂。
优选的，所述的半导体发光元件的水平宽度尺寸100μm以下。
优选的，所述的步骤（2）中形成的支撑结构与半导体发光元件除延伸部分以外的其它部分无接触。
优选的，所述的步骤（3）中所述的支撑基板通过粘接层支撑在支撑结构的上方。
优选的，所述的半导体发光元件无绝缘或导电性的永久衬底。
优选的，所述步骤（1）中释放层的延伸部分位于至少半导体发光元件一侧或两侧或四周。
优选的，所述的释放层为绝缘层，绝缘层包括覆盖在半导体发光元件表面侧的部分。
优选的，所述的步骤（2）中支撑结构通过光敏树脂光刻图形化工艺和固化工艺成型形成。
本发明同时提供如下一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其包括：
（1）在一临时衬底上或上方获得单元化的多个半导体发光元件；
（2）制作一支撑结构，支撑结构的底部形成在半导体发光元件的顶表面侧，支撑结构顶部高度高于半导体发光元件的表面侧的高度；
（3）粘接一支撑基板在支撑结构的上方；
（4）移除临时衬底，获得支撑基板上适于转移的多个半导体发光元件阵列，其中支撑基板上形成阵列式或图案化的支撑结构，支撑结构的上方支撑有多个半导体发光元件，其中半导体发光元件与支撑基板之间具有空隙。
优选的，其中支撑结构为阵列式支撑柱或支撑台或图案化的支撑框架，其中一个支撑柱或支撑台或一个支撑框架形成在一个或多个半导体发光元件的表面侧。
优选的，所述的支撑结构为金属、金属合金、固化树脂。
优选的，所述多个半导体发光元件表面侧具有一释放层，支撑结构形成在释放层上。
优选的，释放层具有一凹槽，凹槽的底部可以是释放层或半导体层，支撑结构的底部接触凹槽的底部。
优选的，所述的释放层为钝化层。
本发明同时提供如下一种适于转移的半导体发光元件结构，其包括：支撑基板；支撑基板上或上方的阵列式或图案化的支撑结构；多个半导体发光元件；多个半导体发光元件包括一释放层，释放层在半导体发光元件至少一侧连接支撑结构并具有一部分在半导体发光元件与支撑结构之间形成悬空的桥结构，桥结构的顶部高度等于或低于支撑结构的顶部高度。
优选的，释放层具有部分覆盖在半导体发光元件面向支撑基板的表面侧或覆盖在半导体发光元件的侧壁上。
优选的，所述的释放层形成的桥结构在半导体发光元件一侧边延伸的宽度窄于半导体发光元件的同一侧面的宽度。
优选的，所述的释放层为钝化层。
优选的，所述的桥结构位于半导体发光元件的一侧、两侧或四周。
优选的，通过所述桥结构的断裂或所述的释放层与支撑结构之间的分离可实现半导体发光元件的转移。
优选的，所述的释放层的桥结构与支撑结构的侧壁连接。
优选的，所述的释放层的桥结构与支撑结构部分顶部连接。
优选的，释放层与支撑结构之间的连接作用是粘黏作用。
优选的，所述的支撑结构为阵列式的支撑柱或支撑台或图形化的支撑框架，一个支撑柱或支撑台或一个支撑框架形成在一个或多个半导体发光元件的表面侧。
优选的，所述的支撑结构为金属、金属合金或固化树脂。
优选的，所述的支撑结构的固化树脂为光敏树脂。
优选的，所述的半导体发光元件为水平宽度小于等于100μm。
附图说明
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。
图1~13是实施例一的结构示意图。
图14~图22是实施例二的结构示意图。
图23~31是实施例三的结构示意图。
图32~34是实施例四的结构示意图。
图35~38是实施例五的结构示意图。
具体实施方式
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。
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、组件、和/或的存在，而不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、组件、和/或它们的组合的存在或增加。
本实施例提供如下一种适于转移的半导体发光元件结构的制作方法，具体包括如下步骤：
（1）在一临时衬底的一面侧获得单元化的阵列式半导体发光元件，每一半导体发光元件包括一释放层，释放层具有水平的延伸部分位于每一半导体发光元件至少一侧并覆盖在临时衬底上.
如图1所示，首先选择一临时衬底101，临时衬底101可以是支撑衬底可以是蓝宝石，石英，硅，GaAs，GaN，InP，SiC，GaP，GaSb，AlN和MgO中的一种或多种。
为了在临时衬底上获得半导体发光元件，首先生长半导体层在临时衬底上或上方获得半导体层，生长工艺可以是MOCVD或液相外延或其它工艺。其中半导体层为多层，并至少包括如下三层，第一导电类型半导体层103、发光层104和第二导电类型半导体层105。其中半导体层可以是为铝镓铟氮、铝镓氮、氮化镓、铝砷化镓、铝镓铟磷或铝铟磷等至少之一种材料。第一导电类型和第二导电类型分别是N、P型导电类型的一种。发光层104在通电情况下提供发光辐射的材料层，具体的可以提供200~950nm波段的辐射，如紫外、蓝光、绿光、黄光、红光、红外等至少一种辐射波段，发光层可以是单量子阱或多量子阱的结构。
半导体发光元件的半导体层厚度通常为2~10μm或进一步的为5~8μm。
作为一个可实施的方式，在制作半导体层之前，临时衬底101的表面侧还可以具有其它的中间层102，其它的中间层102可以辅助分离临时衬底和半导体层的层，如蚀刻截止层或激光剥离层，或提高半导体层生长质量的层，如缓冲层或过度层等，这些层可以在临时衬底与半导体发光元件的半导体层之间分离时同时被去除。
如图2所示，对该半导体层进行处理以形成电极结构，其中电极包括第一电极106和第二电极107，分别与第一导电类型半导体层103、第二导电类型半导体层105连接，提供外部电连接至这两层。本实施例中，第一电极106和第二电极107都位于半导体层的同一侧，以提供同一侧的外部电性连接。
如图2所示，单元化所述半导体层形成多个半导体发光元件。每相邻的两个半导体发光元件至少侧壁之间是分离的。获得的半导体发光元件侧壁之间暴露一定宽度的槽部，槽部的底部为临时衬底101或中间层102，所述的宽度为D1。
优选的，所述的半导体发光元件的水平表面的至少一水平边的宽度小于等于100μm的尺寸，或者所有边水平的宽度小于等于100μm的尺寸，或进一步的介于1~50μm或50~100μm的尺寸。图3为图2所示的结构中从半导体发光元件一侧俯视的结构示意图。
如图4所示，半导体发光元件还包括一释放层108，所述的释放层108包括两个部分，第一部分位于半导体发光元件的表面侧或属于半导体层中的层，第二部分自第一部分延伸至相邻半导体发光元件之间或者相邻两个半导体发光元件之间并覆盖在槽部的至少部分面上，即释放层的第二部分直接与临时衬底或中间层进行面接触，每相邻两个半导体发光元件的释放层108的第二部分在两者之间是连续未断开的或不连续暴露临时衬底一定的宽度。
作为一个实施方式，释放层108可以是与半导体发光元件的半导体层中的一层，如为第一导电类型的层或第二导电类型的层的一部分。
或者本实施例中，释放层108为额外形成的层，覆盖在半导体发光元件顶表面部分区域和或侧壁，优选的释放层为钝化层或绝缘的透光层，钝化层或透光层具有保护半导体发光元件，防止水汽渗入或防止漏电。释放层优选的为电性绝缘层材料，如氮化物、氧化物或氟化物等透光材料，如氮化硅或氧化硅或氟化镁或氧化钛或氧化镁或氮化钛等至少之一种。优选的，所述的钝化层的折射率低于半导体层。释放层108的第二部分直接覆盖在临时衬底101的表面或中间层102的表面上。
本实施例中，释放层108的第二部分1082在相邻两个半导体发光元件之间的槽部位置不连续，暴露临时衬底或中间层102的表面一定宽度D2，宽度D2为相邻两半导体发光元件之间的宽度，其中该宽度D2小于宽度D1。
释放层108的第二部分1082在半导体发光元件的至少一侧水平延伸一定的宽度D3，此宽度的释放层将用于制作支撑半导体发光元件的桥结构。
图5为图4所示的结构中从半导体发光元件一侧俯视的结构示意图。
释放层108的第二部分1082至少位于半导体发光元件的一侧或两侧或至多半导体发光元件的所有侧面。作为一个可实施的方式，如图5所示，第二部分1082形成在半导体发光元件的两侧。
释放层108的第二部分1082还包括水平垂直于宽度D2方向的一侧边的宽度D4，D4的宽度大于芯粒相同方向的一侧边的宽度。
（2）制作支撑结构，形成在每一半导体发光元件的至少一侧，并且支撑结构的底部或侧壁与释放层的延伸部分接触式连接。
支撑结构109形成在每一半导体发光元件的至少一侧或也可以看成是形成在相邻的半导体发光元件之间。支撑结构109的具体形状可以是支撑柱、支撑台或支撑框架，水平横截面可以是圆形或长方形或正方形或椭圆形等，纵向截面可以是梯形或方形。如图6所示，当支撑结构109为支撑台时，所述的支撑台可以是长条状，其中一个支撑台可以形成在阵列式排列的其中一列的半导体发光元件的一侧或两侧。或者当支撑结构109为支撑柱时，所述的每一半导体发光元件的至少一侧可以形成一个支撑柱。
支撑结构109的底部形成在每一半导体发光元件的至少一侧或形成在相邻的半导体发光元件之间的临时衬底101上或中间层102上，支撑结构109的侧壁与释放层108的第二部分1082的边缘至少侧壁之间形成接触，或者支撑结构109的底部边缘覆盖在释放层108的第二部分1082的边缘部分之上。支撑结构109与每一半导体发光元件的其余部分无接触连接。支撑结构具体排列方式可以是阵列式或图形分布在阵列式半导体发光元件之间。
支撑结构109需采用硬质材料或可固化成型的材料制作形成，具体可以是金属层、金属合金如AuSn或固化树脂层、环氧树脂、SU-8。
本实施例中，支撑结构109以固化树脂为例，如BCB或PI或环氧树脂或硅胶，优选的是光敏树脂，采用光刻图形化定义形状，最后加热固化成型形成支撑柱或支撑台。
如图7所示，支撑结构109底部形成在中间层102的表面，并沿着半导体发光元件的厚度方向向上延伸至超过半导体发光元件一定的高度H2，所述的H2>0μm，优选≥3μm。支撑结构109与第一电极、第二电极相对于临时衬底101为同一面侧。
支撑结构109具有侧壁与释放层108的第二部分1082的侧边缘接触式连接，并且为了形成稳定且牢固的相互作用，形成支撑结构109后，支撑结构109与释放层108的材料形成接触式连接，两者之间的接触式连接优选为至少形成分子间的作用力，如范德华力的粘黏作用。
或者，如图8所示，在相邻半导体发光元件之间，所述的支撑结构109形成在中间层102之上，并且底部边缘覆盖到释放层108的第二部分1082的边缘之上表面一定的宽度。由此可以增加支撑结构109与释放层108之间的接触面积以及粘黏作用。
或者，如图9所示，所述的支撑结构109进一步嵌入中间层102或临时衬底101内一定深度，即中间层102本体或进一步的临时衬底101本体被蚀刻一定的深度和宽度形成一槽部，支撑结构109的底部形成在中间层102或临时衬底101的槽部内。支撑结构109的侧壁与释放层的第二部分1082接触式连接。
（3）粘接一支撑基板在支撑结构的上方。
支撑基板111优选的是刚性材料，对多个半导体发光元件起承载支撑的作用，具体的可选择自蓝宝石、硅、玻璃、金属基板等。
如图10所示，将支撑基板111覆盖至与支撑结构109的顶部表面，并通过一粘接层粘连两者之间的接触面。在粘接支撑基板之前，如果所述的支撑结构109的材料是固化树脂，所述的支撑结构已经固化成型，因此需通过一额外的粘接层110将两者粘接在一起。此粘接层110可以是金属粘合剂或固化剂如BCB或PI或环氧树脂等材料至少之一种。此粘接层优选先形成在支撑基板的表面，然后通过加热或紫外辐射工艺对粘接层处理以在支撑基板111与支撑结构109之间形成固定成型的粘粘层。优选的在粘接支撑基板与支撑结构时，所述的支撑结构不会发生形变。
（4）移除临时衬底，获得适于转移的多个半导体发光元件阵列。
根据临时衬底101的材料性质，可选择激光剥离、湿法蚀刻、研磨等工艺至少一种移除临时衬底。如蓝宝石衬底，可以选择激光剥离技术，临时衬底上可包括一中间层，如缓冲层能够吸收激光并发生分解反应，以分离临时衬底和半导体发光元件。或如砷化镓衬底，可选择湿法蚀刻技术去除，并且较佳的可以提供一蚀刻截止层作为中间层位于砷化镓衬底与半导体发光元件之间，该蚀刻截止层如铝镓铟磷具有相较于砷化镓材料在一蚀刻液中具有更缓慢的蚀刻速率或不发生反应的化学性质，以控制湿法蚀刻截止时间，保护半导体发光元件的一侧半导体层尽量不被蚀刻。
去除临时衬底后，与临时衬底或中间层接触的半导体发光元件的表面侧被暴露，本实施例被暴露的是第一导电类型半导体层103表面，以及释放层108的第二部分1082的同一表面侧被暴露。释放层108的第二部分1082被悬空形成桥结构，并且边缘部分连接在支撑结构109侧壁和或部分顶部边缘。
如图11所示，适于转移的支撑有多个半导体发光元件阵列的结构具体的包括：支撑基板111；支撑基板111的一面侧具有阵列式的支撑柱或支撑台作为支撑结构109；多个单元化的半导体发光元件，通过释放层形成的桥结构连接支撑结构，半导体发光元件与支撑基板111之间具有空隙，无其它的物理连接位置。
具体的，支撑柱或支撑台与支撑基板之间通过粘接层连接。
具体的，释放层108包括第一部分1081位于每一半导体发光元件表面侧或内部，释放层108包括第二部分1082水平延伸至位于半导体发光元件的至少一侧，第二部分1082的一边缘被连接在支撑结构109的侧壁并且具有一部分长度被悬空形成桥结构，支撑结构109的侧壁与释放层的第二部分1082之间优选通过范德华力的粘黏作用形成连接。
释放层108材料本身具有一定的机械强度，为硬质膜，优选氮化硅或氧化硅这类硬度高的绝缘层，以提供在半导体发光元件与支撑结构稳定的连接以及支撑；在后续半导体发光元件自支撑基板被转移时，所述的释放层108的第二部分1082可在外力作用下，如压力作用下发生断裂，或释放层的第二部分与支撑结构之间的粘连作用在外力的作用下被破坏而发生分离实现转移。
半导体发光元件除了通过释放层的第二部分形成的桥结构连接支撑柱或支撑台之外，其余的部分被悬空在支撑基板的表面上方，即半导体发光元件与支撑基板或粘接层110之间形成空隙。
支撑柱或支撑台的顶部高度等于释放层的第二部分1082形成的桥结构的顶部高度。
图12提供了图11所示结构的俯视图。
或者作为一个变形的实施方式，根据图9的支撑柱或支撑台的类型，最终的适于转移的支撑有多个半导体发光元件阵列的结构上，支撑柱或支撑台的顶部高度可以高于释放层的第二部分形成的桥结构的顶部高度。
图13提供了图11的一种替换性的结构类型，其中支撑结构109的顶部边缘被释放层1082的第二部分覆盖并在此处形成连接，连接方式至少包括物理支撑以及包括范德华力的粘黏作用。所述支撑结构的顶部的高度等于所述的释放层108的第二部分形成的桥结构的顶部高度。
本实施例提供了一种制造适于转移的半导体发光元件结构的工艺，采用阵列式或图案化的支撑结构形成在阵列式的半导体发光元件之间，最后通过粘接工艺将阵列式的半导体发光元件转移至支撑基板上，支撑结构与半导体发光元件之间通过释放层的桥结构形成连接。该工艺有效避免使用传统的牺牲层，可避免湿法蚀刻去除牺牲层带来的负面影响，有效提高支撑半导体发光元件阵列结构的良率以及转移的良率。
实施例二
本实施例作为实施例一的变形实施方式，释放层108在半导体发光元件的至少一侧具有的第二部分1082提供如下改进，该第二部分1082进一步包括宽度变窄的部分。如图15所示，释放层108第二部分具有在半导体发光元件一边侧的平行方向的宽度为D4，D4小于半导体发光元件的同一侧边的宽度，作为一个实施方式，D4的较佳范围为小于等于12μm，优选的是大于等于6μm。
图16提供了图15所示结构的俯视结构示意图。
其中图17提供了在图15的结构基础上制作支撑结构的结构示意图，本实施例支撑结构109为支撑柱或支撑台，支撑柱或支撑台成型在半导体发光元件至少一侧的临时衬底101或中间层102上，并且支撑柱或支撑台的侧壁与释放层108的第二部分边缘部分接触式连接，优选是粘黏作用，或者支撑柱或支撑台的底部部分覆盖在释放层108的第二部分宽度变窄的边缘部分之上；图18提供了图17所示结构的俯视结构示意图。
图19和20提供了按照实施例一的步骤（4）去除临时衬底后露出的半导体发光元件的表面侧进行俯视的结构示意图。其中释放层108的第二部分端部连接在支撑柱或支撑台109的侧壁上形成悬空的桥结构，由于该第二部分设计为至少部分宽度变窄，因此在后续半导体发光元件在转移过程中，桥结构本身更小宽度更容易断裂或分离。
图21作为图13的一种变形实施方式，其中从半导体发光元件的表面侧俯视，释放层108的第二部分1082进一步延伸至覆盖至支撑柱或支撑台109的部分顶部，并且第二部分1082的宽度变窄，形成宽度比半导体发光元件同一侧面的宽度更窄的桥结构。图22提供了相较于图21所示的半导体发元件阵列结构示意图。
实施例三
本实施例作为实施例一的变形实施方式，针对释放层108的第二部分1082提供如图23所示的改进，其中半导体发光元件的至少一侧的释放层108的第二部分1082与相邻半导体发光元件之间的释放层108的第二部分1082是连续的，未断开。成型支撑柱或支撑台在半导体发光元件一侧完全覆盖在释放层的第二部分1082之上。
或者作为一种变形实施方式，如图24所示，半导体发光元件的至少一侧的释放层108的第二部分1082与相邻半导体发光元件之间的释放层108的第二部分1082是连续的，未断开，并且释放层的第二部分具有宽度变窄的部分。在第二部分1082宽度变窄的区域之上形成支撑柱或支撑台109获得如图25所示的结构示意图。其中在半导体发光元件的一侧成型的支撑柱或支撑台底部部分覆盖第二部分宽度变窄的部分之上，以及部分覆盖在临时衬底或中间层之上。
图27为图26所示结构的阵列式结构示意图。
去除临时衬底后，获得的适用于转移的半导体发光元件的支撑结构如28所示，其中释放层108的第二部分1082被支撑在支撑柱或支撑台的顶部表面，并且支撑结构与释放层的第二部分1082之间形成粘附作用。并且优选的是，释放层的第二部分具有宽度变窄的部分，该宽度变窄的部分用于形成桥结构。
图29为图28所示结构的阵列式结构示意图。
实施例四
作为实施例一至三的变形实施方式，适用于转移的半导体发光元件的支撑结构为支撑框架，具体的支撑框架围绕每一个半导体发光元件设置，所述的释放层在半导体发光元件的至少一侧与支撑框架的顶部和或侧壁接触式连接，所述的连接至少通过范德华力的粘黏作用形成。
具体的以图30所示的结构为例，其提供了图6的所示结构的一种变形实施方式，其中支撑结构109围绕每一半导体发光元件成型为支撑框架（或围坝），释放层108在半导体发光元件至少一侧（本实施例为两侧）具有第二部分1082，成型的支撑框架具有底部或侧壁与释放层108的第二部分形成连接。支撑框架的材料优选地是固化树脂，在粘接支撑基板之前，支撑框架已经固化成型，支撑基板可通过额外的粘接材料粘接在支撑框架的表面侧，去除临时衬底后，半导体发光元件的第一导电类型半导体层103被暴露，从该侧俯视如图31所示，释放层108的第二部分1082从半导体发光元件至少一侧（本实施例为两侧，另外两侧无释放层的第二部分1082，并且中间层110在另外两侧被暴露一部分）与支撑框架的侧壁和或顶部至少通过粘黏作用连接并形成悬空的桥结构。
实施例五
本实施例提供不同于实施例一至四的一种制作适用于转移的半导体发光元件阵列的工艺以及结构，具体如图32-33所示，首先在临时衬底101或中间层102一面上形成半导体层，半导体层包括第一导电类型半导体层103、第二导电类型半导体层105和发光层104，进一步处理形成第一电极106和第二电极107，并进一步单元化形成多个阵列式的半导体发光元件。单元化的多个半导体发光元件之间侧壁被分离，底部被支撑在临时衬底101或102的一面上。
半导体发光元件表面包括一释放层108，至少覆盖在半导体发光元件的顶表面侧，释放层108的材料为绝缘层，保护半导体发光元件，如氮化硅或氧化硅。
然后，形成支撑结构109在半导体发光元件本体顶表面侧的释放层108上。支撑结构109与实施例一为同样的材质，如金属、金属合金或固化树脂，支撑结构109对释放层108具有一定的粘附作用。所述的支撑结构优选图形化工艺形成，更优选的是光刻图形化工艺或者图形化与剥离结合的形成。
作为一种较佳的实施方式，该释放层109在形成支撑结构的位置优选具有一槽部，槽部的底部优选未露出半导体层，支撑结构形成在该释放层的槽部位置。或者所述的释放层109的表面无槽部，支撑结构直接形成在该释放层的表面侧。支撑结构109的顶部高度高于半导体发光元件的顶部高度。优选的，支撑结构109与半导体发光元件的两个电极位于同一面侧。
支撑结构109可以为阵列式的支撑柱或支撑台或图案化的支撑框架。
然后在支撑结构109的顶部粘接一支撑基板，如图34所示，支撑基板111与支撑结构109之间优选具有一粘接层110。
最后去除临时衬底101和中间层102，暴露第一导电类型半导体层103的表面侧，形成如图34所示的适用于转移的半导体发光元件的结构。
该适用于转移的支撑有半导体发光元件阵列的结构，包括一支撑基板111，支撑基板上方支撑有阵列式的支撑结构109或图案化的支撑结构，对半导体发光元件形成支撑。支撑结构109与释放层108还可包括其它改变粘附作用的中间层。
实施例六
本实施例针对实施例一至五获得的支撑有半导体发光元件阵列的结构上转移半导体发光元件的工艺进行说明，以图11所示的结构为例，从支撑基板上转移单个或多个半导体发光元件时，可采用PDMS转帖技术将一个个的微型尺寸的半导体发光元件可挠式基板或玻璃基板上以制作Micro LED数组，形成显示用的组件。如图35所示，PDMS的转移时，印章112通过范德华力粘贴在半导体发光元件的顶表面侧，然后从印章将压力作用传输到半导体发光元件上，并传输至桥结构，桥结构本身受外力的作用下发生断裂，获得如图36所示的结构示意图，实现半导体发光元件从基板上的转移。或者如图37所示，所述的桥结构与支撑结构之间的粘黏作用在外力的作用下被破坏发生分离，实现对半导体发光元件的转移。
或者以图38所示的结构为例，同样采用PDMS转帖技术转移微型尺寸的半导体发光元件，印章112通过范德华力粘贴在半导体发光元件的顶表面侧，并通过外力的拉扯作用，支撑结构109与释放层108之间的粘附力作用被破坏以实现转移或者支撑结构109本身受外力作用而断裂实现转移。
实施例七
作为实施例一到六的一种替代性实施方式，提供如下一种工艺：
（1）在一临时衬底上获得单元化的多个半导体发光元件，每一半导体发光元件包括一释放层，释放层具有水平的延伸部分位于相邻半导体发光元件之间并覆盖在临时衬底上；
（2）制作阵列式或图案化的支撑结构，形成在支撑基板上；
（3）键合支撑结构在相邻半导体发光元件之间，并且支撑结构的顶部或侧壁与半导体发光元件的释放层的延伸部分之间粘黏，半导体发光元件与支撑基板之间的表面侧悬空；
（4）移除临时衬底，使释放层的水平延伸部分以及多个半导体发光元件的表面从同一侧被暴露，获得适于转移的支撑基板上支撑的半导体发光元件阵列，其中支撑基板上包括半导体发光元件阵列、支撑结构，释放层的延伸部分与支撑结构连接形成悬空的桥结构。
该工艺同样有效避免使用牺牲层材料形成适于转移的支撑基板上支撑的半导体发光元件阵列。然而相较于实施例一到六的工艺，该工艺存在对位偏差问题，形成在支撑基板上的支撑结构需要对位半导体发光元件一侧或相邻半导体发光元件之间的位置，并与释放层的延伸部分形成粘黏，该步骤难以实现准确对位。因此，实施例一到六的方式能够避免键合步骤的对位偏差问题，具有更高的制备良率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (36)

1.一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其包括：
（1）在一临时衬底的一面侧获得单元化的阵列式半导体发光元件，每一半导体发光元件包括一释放层，释放层具有水平的延伸部分位于每一半导体发光元件至少一侧并覆盖在临时衬底上；
（2）制作支撑结构在每一半导体发光元件至少一侧，支撑结构的底部或侧壁与释放层水平的延伸部分接触式连接；
（3）粘接一支撑基板在支撑结构的上方；
（4）移除临时衬底，使释放层的水平延伸部分以及多个半导体发光元件的表面从同一侧被暴露，获得适于转移的支撑基板上支撑的半导体发光元件阵列，其中支撑基板上具有阵列式或图案化的支撑结构，每一半导体发光元件包括释放层的延伸部分与支撑结构连接形成桥结构，半导体发光元件的其余部分与支撑基板无接触。
2.根据权利要求1所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述的支撑结构为阵列式支撑柱或阵列式的支撑台或图形的支撑框架。
3.根据权利要求1所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述步骤（2）中制作支撑结构时，支撑结构的顶部高度高于半导体发光元件的顶部高度，步骤（4）获得的结构中，支撑结构与半导体发光元件之间仅通过释放层的延伸部分接触式连接。
4.根据权利要求1所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的释放层的延伸部分在相邻两个半导体发光元件之间未连续，并在相邻两个发光元件之间暴露部分的临时衬底，步骤（2）中的支撑结构底部至少部分被制作在相邻两个发光元件之间暴露的临时衬底上。
5.根据权利要求4所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述步骤（2）中制作支撑结构时，步骤（2）中形成的支撑结构底部全部支撑在暴露的衬底上，支撑结构仅侧壁与释放层的延伸部分的边缘形成接触式连接。
6.根据权利要求4所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述步骤（2）中制作支撑结构时，支撑结构底部边缘部分覆盖有释放层的延伸部分。
7.根据权利要求1所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，释放层的延伸部分在相邻两个发光元件之间连续未断开，步骤（2）中在相邻两个发光元件之间支撑结构的至少部分覆盖释放层的延伸部分之上。
8.根据权利要求1或7所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述的释放层的延伸部分在半导体发光元件的一侧具有宽度小于半导体发光元件同一侧的宽度。
9.根据权利要求1所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述的步骤（2）形成的支撑结构为金属、金属合金、固化树脂。
10.根据权利要求9所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述的树脂为光敏树脂。
11.根据权利要求1所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述的半导体发光元件的水平宽度尺寸100μm以下。
12.根据权利要求1所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述的步骤（2）中形成的支撑结构与半导体发光元件除延伸部分以外的其它部分无接触。
13.根据权利要求1所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述的步骤（3）中所述的支撑基板通过粘接层支撑在支撑结构的上方。
14.根据权利要求1所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述的半导体发光元件无绝缘或导电性的永久衬底。
15.根据权利要求13所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述步骤（1）中释放层的延伸部分位于至少半导体发光元件一侧或两侧或四周。
16.根据权利要求1所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述的释放层为绝缘层，绝缘层包括覆盖在半导体发光元件表面侧的部分。
17.根据权利要求1所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述的步骤（2）中支撑结构通过光敏树脂光刻图形化工艺和固化工艺成型形成。
18.一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其包括：
（1）在一临时衬底上或上方获得单元化的多个半导体发光元件；
（2）制作一支撑结构，支撑结构的底部形成在半导体发光元件的顶表面侧，支撑结构顶部高度高于半导体发光元件的表面侧的高度；
（3）粘接一支撑基板在支撑结构的上方；
（4）移除临时衬底，获得支撑基板上适于转移的多个半导体发光元件阵列，其中支撑基板上形成阵列式或图案化的支撑结构，支撑结构的上方支撑有多个半导体发光元件，其中半导体发光元件与支撑基板之间具有空隙。
19.根据权利要求18所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：其中支撑结构为阵列式支撑柱或支撑台或图案化的支撑框架，其中一个支撑柱或支撑台或一个支撑框架形成在一个或多个半导体发光元件的表面侧。
20.根据权利要求18所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述的支撑结构为金属、金属合金、固化树脂。
21.根据权利要求18所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述多个半导体发光元件表面侧具有一释放层，支撑结构形成在释放层上。
22.根据权利要求21所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述释放层具有一凹槽，凹槽的底部是释放层或半导体层，支撑结构的底部接触凹槽的底部。
23.根据权利要求21所述的一种制造适于转移的半导体发光元件结构的方法，其特征在于：所述的释放层为钝化层。
24.一种适于转移的半导体发光元件结构，其包括：支撑基板；支撑基板上或上方的阵列式或图案化的支撑结构；多个半导体发光元件；多个半导体发光元件包括一释放层，释放层在半导体发光元件至少一侧连接支撑结构并具有一部分在半导体发光元件与支撑结构之间形成悬空的桥结构，桥结构的顶部高度等于或低于支撑结构的顶部高度。
25.根据权利要求24所述的一种适于转移的半导体发光元件结构，其特征在于：释放层具有部分覆盖在半导体发光元件面向支撑基板的表面侧或覆盖在半导体发光元件的侧壁上。
26.根据权利要求24所述的一种适于转移的半导体发光元件结构，其特征在于：所述的释放层形成的桥结构在半导体发光元件一侧边延伸的宽度窄于半导体发光元件的同一侧面的宽度。
27.根据权利要求24所述的一种适于转移的半导体发光元件结构，其特征在于：所述的释放层为钝化层。
28.根据权利要求24所述的一种适于转移的半导体发光元件结构，其特征在于：所述的桥结构位于每一半导体发光元件的一侧、两侧或四周。
29.根据权利要求24所述的一种适于转移的半导体发光元件结构，其特征在于：释放层与支撑结构之间的连接作用是粘黏作用。
30.根据权利要求24所述的一种适于转移的半导体发光元件结构，其特征在于：所述的释放层的桥结构与支撑结构的侧壁连接。
31.根据权利要求24所述的一种适于转移的半导体发光元件结构，其特征在于：所述的释放层的桥结构与支撑结构部分顶部连接。
32.根据权利要求24所述的一种适于转移的半导体发光元件结构，其特征在于：通过所述桥结构的断裂或所述的释放层与支撑结构之间的连接被破坏可实现半导体发光元件自的转移。
33.根据权利要求24所述的一种适于转移的半导体发光元件结构，其特征在于：所述的支撑结构为阵列式的支撑柱或支撑台或图形化的支撑框架，一个支撑柱或支撑台或一个支撑框架形成在一个或多个半导体发光元件的表面侧。
34.根据权利要求24所述的一种适于转移的半导体发光元件结构，其特征在于：所述的支撑结构为金属、金属合金或固化树脂。
35.根据权利要求34所述的一种适于转移的半导体发光元件结构，其特征在于：所述的支撑结构的固化树脂为光敏树脂。
36.根据权利要求34所述的一种适于转移的半导体发光元件结构，其特征在于：所述的半导体发光元件为水平宽度小于等于100μm。
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