TWI845092B - 微型發光晶片結構及微型顯示器結構 - Google Patents
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Abstract
微型發光晶片結構包含第一型半導體層、發光層及第二型半導體層。第二型半導體層具有周側表面及端面。微型發光晶片結構也包含至少覆蓋周側表面及端面的第一絕緣層、反射層及第二絕緣層，反射層設置於第一絕緣層之上，第二絕緣層設置於反射層之上。微型發光晶片結構更包含電極及介電結構，電極設置於端面之上並連接於第二型半導體層，而介電結構位於電極與反射層之間。介電結構連接第一絕緣層與第二絕緣層且於端面之上封閉反射層鄰近電極的一部分，使電極與反射層電性絕緣。
Description
本揭露的實施例是關於一種微型發光晶片結構，特別是關於一種包含至少覆蓋第二型半導體層的周側表面及端面的反射層的微型發光晶片結構及使用其的微型顯示器結構。
隨著光電科技的進步，許多光電元件的體積逐漸往小型化發展。相較於有機發光二極體(organic light-emitting diode,OLED)技術，微型發光二極體(micro LED,mLED/μLED)具有效率高、壽命較長、材料不易受到環境影響而相對穩定等優勢。因而，使用以陣列排列製作的微型發光二極體的顯示器在市場上逐漸受到重視。
近來，為了進一步提高顯示器的影像解析度，微型發光二極體的技術趨勢朝向提高每英寸的像素數量(pixels per inch,PPI)發展。為了達到以上目的，縮小製程線寬並且採用共電極的陣列結構是減小微型發光晶片結構的像素尺寸的方法之一。然而，在像素尺寸不斷減小的同時，微型發光晶片結構的設計和製造
仍面臨各種挑戰。舉例來說，由於微型發光晶片結構的正向出光面積大幅減少，因而需要在側壁製作可回收光線的反射膜層以提升發光效率。當像素尺寸愈小，這類膜層的製作難度也會顯著地提高，且會使微型發光晶片結構伴隨更多的失效風險，這些相關的問題需要透過改善微型發光晶片結構的設計來解決。
根據本揭露的一些實施例，提供一種微型發光晶片結構及使用其的微型顯示器結構。微型發光晶片結構包含反射層，反射層至少覆蓋第二型半導體層的周側表面及端面，其可將欲出光方向以外的光反射以增加正向出光量，進而有效提升微型發光晶片結構及使用其的微型顯示器結構的發光效率。
本揭露實施例包含一種微型發光晶片結構。微型發光晶片結構包含第一型半導體層、發光層及第二型半導體層，發光層設置於第一型半導體層之上，而第二型半導體層設置於發光層相對於第一型半導體層的一側。第二型半導體層具有周側表面及連接周側表面的端面。微型發光晶片結構也包含第一絕緣層、反射層及第二絕緣層，第一絕緣層至少覆蓋周側表面及端面，反射層設置於第一絕緣層之上且至少覆蓋周側表面及端面，第二絕緣層設置於反射層之上且至少覆蓋周側表面及端面。微型發光晶片結構更包含電極，電極設置於端面之上並連接於第二型半導體層。電極與反射層在端面之上相鄰。此外，微型發光晶片結構包含介電結構，介電結
構位於電極與反射層之間。介電結構連接第一絕緣層與第二絕緣層且於端面之上封閉反射層鄰近電極的一部分，使電極與反射層電性絕緣。
本揭露實施例也包含一種微型顯示器結構。微型顯示器結構包含顯示基板及多個微型發光晶片結構。微型發光晶片結構包含第一型半導體層、發光層及第二型半導體層，發光層設置於第一型半導體層之上，而第二型半導體層設置於發光層相對於第一型半導體層的一側。第二型半導體層具有周側表面及連接周側表面的端面。微型發光晶片結構也包含第一絕緣層、反射層及第二絕緣層，第一絕緣層至少覆蓋周側表面及端面，反射層設置於第一絕緣層之上且至少覆蓋周側表面及端面，第二絕緣層設置於反射層之上且至少覆蓋周側表面及端面。微型發光晶片結構更包含電極，電極設置於端面之上並連接於第二型半導體層。電極與反射層在端面之上相鄰。此外，微型發光晶片結構包含介電結構，介電結構位於電極與反射層之間。介電結構連接第一絕緣層與第二絕緣層且於端面之上封閉反射層鄰近電極的一部分，使該電極與該反射層電性絕緣。電極電性連接於顯示基板，第一絕緣層、反射層及第二絕緣層沿著周側表面往發光層及第一型半導體層延伸並覆蓋發光層及第一型半導體層的一部分。微型顯示器結構也包含歐姆接觸層，歐姆接觸層圖案化地設置於微型發光晶片結構之間，並電性連接微型發光晶片結構的第一型半導體層。
10,12,12B,12G,12R:微型發光晶片結構
21:第一型半導體層
21E:出光面
23:發光層
23S1:第一側
23S2:第二側
25:第二型半導體層
25S:周側表面
25E:端面
31:第一絕緣層
31R:第一絕緣層的環形接觸面
33:第二絕緣層
33R:第二絕緣層的環形接觸面
35:介電結構
35R:介電結構的環形接觸面
37:第三絕緣層
38:硬遮罩層
39:底部填充層
41:反射層
43:歐姆接觸層
51:電極
53:襯墊
55n,55p:導電通道
60:顯示基板
60p:p極
60n:n極
61:屈光結構
70:遮光層
80G,80R:色轉換結構
100,102,104:微型顯示器結構
A,E:區域
D1:方向
D35:介電結構的厚度
D41:反射層的厚度
T:溝槽
B-B’:線
以下將配合所附圖式詳述本揭露實施例。應注意的是，根據產業中的標準慣例，各種特徵部件並未按照比例繪製。事實上，各種特徵部件的尺寸可能經放大或縮小，以清楚地表現出本揭露實施例的技術特徵。
第1圖是根據本揭露一些實施例繪示微型發光晶片結構的一部分的剖面圖。
第2圖是根據本揭露一些實施例繪示微型發光晶片結構的一部分的剖面圖。
第3圖是根據本揭露一些實施例繪示微型顯示器結構的一部分的剖面圖。
第4A圖是根據本揭露一些實施例繪示微型顯示器結構的一部分的剖面圖。
第4B圖是根據本揭露一些實施例繪示微型顯示器結構的一部分的上視圖。
第5圖是根據本揭露一些其他的實施例繪示微型顯示器結構的一部分的剖面圖。
第6A圖、第6B圖與第6C圖分別為第5圖的區域A的不同實施例。
第7圖是根據本揭露一些其他的實施例繪示微型顯示器結構的一部分的剖面圖。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下敘述的各個部件及其排列方式的特定範例，以簡化本揭露。當然，這些僅為範例且並非用以限定。舉例來說，若是敘述第一特徵部件形成於第二特徵部件之上或上方，表示其可能包含第一特徵部件與第二特徵部件是直接接觸的實施例，亦可能包含有其他的特徵部件形成於第一特徵部件與第二特徵部件之間，而使第一特徵部件與第二特徵部件可能未直接接觸的實施例。
應理解的是，其他的操作步驟可實施於所述方法之前、之間或之後，且在所述方法的其他實施例中，一些操作步驟可被取代或省略。
此外，本文中可能用到與空間相關的用詞，例如「在...之下」、「下方」、「下」、「在...之上」、「上方」、「上」及類似的用詞，是為了便於描述圖式中一個元件或特徵部件與其他元件或特徵部件之間的關係。這些與空間相關的用詞包含使用中或操作中的裝置的不同方位，以及圖式中所描述的方位。裝置可被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，而本文中所使用的與空間相關的形容詞也將對應轉向後的方位來解釋。
在本揭露中，用語「約」、「大約」、「實質上」通常表示在給定值的20%之內，或給定值的10%之內，或給定值的5%之內，或給定值的3%之內，或給定值的2%之內，或給定值的1%之內，甚至是給定值的0.5%之內。本揭露的給定值為大約的值。亦
即，在沒有特定描述「約」、「大約」、「實質上」的情況下，給定值仍可包含「約」、「大約」、「實質上」的意思。
除非另外定義，本文中使用的全部用語(包含技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同的涵義。應理解的是，這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有與相關技術的背景的意思一致的意思，而將不會以理想化或過度正式的方式解讀，除非在本揭露的實施例有特別定義。
本揭露在以下的實施例中可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複是為了簡化與清楚的目的，並非用以限定所討論的各種實施例及/或結構之間有特定的關係。
第1圖是根據本揭露一些實施例繪示微型發光晶片結構10的一部分的剖面圖。舉例來說，微型發光晶片結構10可以是一種微型發光二極體。應注意的是，為了簡潔的目的，第1圖中已省略微型發光晶片結構10的一些部件。
參照第1圖，在一些實施例中，微型發光晶片結構10包含第一型半導體層21。在一些實施例中，第一型半導體層21包含N型半導體材料。舉例來說，第一型半導體層21可包含Ⅱ-Ⅵ族材料(例如，硒化鋅(ZnSe))或Ⅲ-V氮族化合物材料(例如，氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)或氮化鋁銦鎵(AlInGaN))，且第一型半導體層21可包含矽(Si)或鍺(Ge)等摻雜物，但本揭露實施例並非以此為限。此
外，第一型半導體層21可以是單層或多層結構。
參照第1圖，在一些實施例中，微型發光晶片結構10包含發光層23，發光層23設置於第一型半導體層21之上。發光層23可包含至少一無摻雜(undoped)半導體層或是至少一低摻雜半導體層。舉例來說，發光層23可為量子井(quantum well,QW)層，其可包含氮化銦鎵(indium gallium nitride,InxGa1-xN)或氮化鎵(gallium nitride,GaN)，但本揭露實施例並非以此為限。或者，發光層23也可為多重量子井(multiple quantum well,MQW)層。
微型發光晶片結構10所發出的光可由發光層23決定。舉例來說，發光層23可發出紅色(red)光、綠色(green)光或藍色(blue)光，但本揭露實施例並非以此為限。發光層23也可發出白色(white)光、青色(cyan)光、洋紅色(magenta)光、黃色(yellow)光、其他合適的色光或其組合。
參照第1圖，在一些實施例中，微型發光晶片結構10包含第二型半導體層25，第二型半導體層25設置於發光層23相對於第一型半導體層21的一側。舉例來說，如第1圖所示，第一型半導體層21設置於發光層23的第一側23S1，而第二型半導體層25設置於發光層23的第二側23S2。在一些實施例中，第二型半導體層25包含P型半導體材料。舉例來說，第二型半導體層25可包含II-VI族材料(例如，硒化鋅(ZnSe))或Ⅲ-V氮族化合物材料(例如，氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化
鋁鎵(AlGaN)或氮化鋁銦鎵(AlInGaN))，且第二型半導體層25可包含鎂(Mg)、碳(C)等摻雜物，但本揭露實施例並非以此為限。此外，第二型半導體層25可以是單層或多層結構。
如第1圖所示，在一些實施例中，第二型半導體層25具有周側表面25S及連接周側表面25S的端面25E。在第1圖所示的實施例中，第二型半導體層25的端面25E是單一的平坦表面，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，第二型半導體層25的端面25E不限於單一表面，也可為非平坦的表面。
第一型半導體層21、發光層23及第二型半導體層25可透過磊晶成長製程所形成。舉例來說，磊晶成長製程可包含金屬有機化學氣相沉積(metal organic chemical vapor deposition,MOCVD)、氫化物氣相磊晶法(hydride vapor phase epitaxy,HVPE)、分子束磊晶法(molecular beam epitaxy,MBE)、其他適用的方法或其組合。
參照第1圖，在一些實施例中，微型發光晶片結構10包含第一絕緣層31，第一絕緣層31至少覆蓋第二型半導體層25的周側表面25S及端面25E。舉例來說，第一絕緣層31可包含無機絕緣材料，例如氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiNx)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、類似的材料或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。
第一絕緣層31可透過沉積製程與圖案化製程所形成。沉積製程可包含化學氣相沉積(chemical vapor deposition,
CVD)、原子層沉積(atomic layer deposition,ALD)、其他適用的方法或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。圖案化製程可包含在前述的材料之上形成遮罩層(未繪示)，接著蝕刻前述的材料被遮罩層覆蓋的部分(或者未被遮罩層覆蓋的部分)，但本揭露實施例並非以此為限。圖案化製程也可包含乾式蝕刻製程(dry etching process)或濕式蝕刻製程(wet etching process)。
參照第1圖，在一些實施例中，微型發光晶片結構10包含反射層41，反射層41設置於第一絕緣層31之上，且反射層41至少覆蓋第二型半導體層25的周側表面25S及端面25E。在一些實施例中，反射層41為導體。舉例來說，反射層41可包含金屬，例如鈦(Ti)、鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、銅(Cu)、其合金、其多層堆疊或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。反射層41可透過沉積製程與圖案化製程所形成。沉積製程與圖案化製程的範例如前所述，在此將不再重複。
參照第1圖，在一些實施例中，微型發光晶片結構10包含第二絕緣層33，第二絕緣層33設置於反射層41之上，且第二絕緣層33至少覆蓋第二型半導體層25的周側表面25S及端面25E。第二絕緣層33可包含與第一絕緣層31相同或類似的材料，並可透過與第一絕緣層31相同或類似的製程所形成，在此將不再重複，但本揭露實施例並非以此為限。
在本揭露的實施例中，第一絕緣層31、反射層41及第二絕緣層33可形成一種絕緣-金屬-絕緣
(insulator-metal-insulator,IMI)結構。如第1圖所示，在一些實施例中，第一絕緣層31、反射層41及第二絕緣層33共形地(conformally)覆蓋於第二型半導體層25的周側表面25S及端面25E的一部分。此外，如第1圖所示，在一些實施例中，第一絕緣層31、反射層41及第二絕緣層33沿著第二型半導體層25的周側表面25S往發光層23及第一型半導體層21延伸並覆蓋發光層23及第一型半導體層21的一部分。
參照第1圖，在一些實施例中，微型發光晶片結構10包含電極51，電極51設置於第二型半導體層25的端面25E之上並連接於第二型半導體層25，即電極51與第二型半導體層25直接接觸。此外，電極51與反射層41在第二型半導體層25的端面25E之上相鄰。電極51可包含導電材料，例如金屬、金屬矽化物、類似的材料或前述之組合。舉例來說，金屬可包含金(Au)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ir)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)、類似的材料、前述之合金或前述之組合，但本揭露實施例並非以此為限。
如第1圖所示，在一些實施例中，電極51與反射層41完全覆蓋第二型半導體層25的周側表面25S及端面25E。換言之，電極51與反射層41在平行於發光層23的參考面之上的正投影完全覆蓋第一型半導體層21、發光層23或第二型半導體層25在此參考面之上的正投影。
微型發光晶片結構10還包含介電結構35，介電結
構35位於電極51與反射層41之間，且介電結構35連接第一絕緣層31與第二絕緣層33，並且於第二型半導體層25的端面25E之上封閉反射層41鄰近電極51的一部分，使電極51與反射層41電性絕緣。
在本實施例中，介電結構35包含與第一絕緣層31或第二絕緣層33相同或類似的材料。換言之，第一絕緣層31、第二絕緣層33及介電結構35可視為同一部件，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，第一絕緣層31、介電結構35及第二絕緣層33於第二型半導體層25的端面25E之上與電極51分別具有環形接觸面，且第一絕緣層31的環形接觸面31R、介電結構35的環形接觸面35R及第二絕緣層33的環形接觸面33R於第二型半導體層25的端面25E的厚度方向(即，第1圖中的方向D1)上彼此對齊。
如第1圖所示，第二型半導體層25的周側表面25S為傾斜面，且第二型半導體層25在平行於發光層23的截面寬度朝向電極51的方向(即，第1圖中的方向D1)逐漸窄縮。在本實施例中，由於第一絕緣層31、反射層41及第二絕緣層33共形地覆蓋於第二型半導體層25的周側表面25S及端面25E的一部分，亦即絕緣-金屬-絕緣的共形結構所覆蓋的基礎面(即，第二型半導體層25的周側表面25S)非陡直面，可確保反射層41在沈積製程中均勻地成形在第二型半導體層25的周側表面25S之上。
此外，第二型半導體層25的截面寬度逐漸窄縮可減小大部分來自發光層23入射到第一絕緣層31的光線的入射角，使光
線容易穿透到反射層41進行反射，而降低沿著第一絕緣層31表面進行全反射機率，進而有效提升微型發光晶片結構的整體出光效率。
第2圖是根據本揭露一些實施例繪示微型發光晶片結構12的一部分的剖面圖。舉例來說，微型發光晶片結構12可以是一種微型發光二極體。類似地，為了簡潔的目的，第2圖中已省略微型發光晶片結構12的一些部件。
如第2圖所示，在一些實施例中，微型發光晶片結構12的介電結構35分別與第一絕緣層31及第二絕緣層33為不同的材料。舉例來說，介電結構35可包含可為有機材料、結構性光阻材料、其他類似的材料或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。如第2圖所示，在一些實施例中，介電結構35為形成於第一絕緣層31及第二絕緣層33之間的環形結構。
在本實施例中，在製造微型發光晶片結構12時，可利用第一絕緣層31及第二絕緣層33與反射層41不同的蝕刻選擇性(etching selectivity)，使反射層41相較於第一絕緣層31及第二絕緣層33具有較大的蝕刻(退縮)程度，因而確保在絕緣-金屬-絕緣的共形結構具有盡可能大的覆蓋面積之前提下，將反射層41與電極51電性絕緣。
此外，在本實施例中，介電結構35與反射層41位於同一堆疊膜層，且與反射層41在垂直於第二型半導體層25的端面25E的厚度方向(即，第2圖中的方向D1)上具有相同的厚度。換言之，介電結構35的厚度D35可與反射層41的厚度D41實質上相同，
但本揭露實施例並非以此為限。
第3圖是根據本揭露一些實施例繪示微型顯示器結構100的一部分的剖面圖。舉例來說，微型顯示器結構100可以是一種微型發光二極體顯示面板。類似地，為了簡潔的目的，第3圖中已省略微型顯示器結構100的一些部件。
參照第3圖，在一些實施例中，微型顯示器結構100包含多個微型發光晶片結構(在第3圖中僅繪示出三個)。在一些實施例中，多個微型發光晶片結構可排列為陣列。舉例來說，微型顯示器結構100可包含微型發光晶片結構12G、12B、12R，其中微型發光晶片結構12G的發光層23G發出綠光，微型發光晶片結構12B的發光層23B發出藍光，而微型發光晶片結構12R的發光層23R發出紅光，即微型發光晶片結構12G、12B、12R發出不同顏色的光，但本揭露實施例並非以此為限。
如第3圖所示，在一些實施例中，微型發光晶片結構12G、12B、12R具有與第2圖所示的微型發光晶片結構12相同或類似的結構。舉例來說，第2圖所示的微型發光晶片結構12可例如是第3圖中的區域E的放大圖，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第3圖，在一些實施例中，微型顯示器結構100包含歐姆接觸層43，歐姆接觸層43圖案化地設置於微型發光晶片結構12G、12B、12R之間，並電性連接微型發光晶片結構12G、12B、12R的第一型半導體層21的至少一部分。例如在第3圖中歐姆接觸層43覆蓋這些第一型半導體層21的上半部分，且歐姆接觸層43連接
於第一絕緣層31、反射層41及第二絕緣層33的至少其中之一。在本實施例中，歐姆接觸層43同時連接第一絕緣層31、反射層41以及第二絕緣層33，但本揭露實施例並非以此為限。例如在之後介紹的其他實施例中，歐姆接觸層43可以僅接觸第一絕緣層31以及反射層41，或是僅接觸第一絕緣層31。
在本實施例中，歐姆接觸層43實質上為一種共電極結構(例如，圖案化金屬層)。此外，由於歐姆接觸層43連接於反射層41，故反射層41亦可視為共電極結構的一部分，使得第一型半導體層21的一部分電流可藉由反射層41傳遞，藉此提升歐姆接觸層43共電極的效果。此外，當歐姆接觸層43包含光反射材料且連接於反射層41時，可完全閉合微型發光晶片結構12G、12B、12R的側面，避免從交界處漏光，並增強光線的回收反射的效果。
如第3圖所示，微型發光晶片結構12G、12B、12R之間具有間隙而形成多個溝槽T，在垂直於第二型半導體層25的端面25E的厚度方向(即，第3圖中的方向D1)上，這些溝槽T位於歐姆接觸層43及電極51之間，且微型顯示器結構100更包含多個第三絕緣層37，第三絕緣層37填充於溝槽T內。將第三絕緣層37填充於溝槽T內可防止在沉積電極51時因為製程偏移，導致歐姆接觸層43的共電極與電極51相接造成PN短路。
要特別注意的是，雖然在第3圖中繪示第三絕緣層37完全填滿溝槽T，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，第三絕緣層37可以只佔據溝槽T的部分空間，但仍可有
效隔絕歐姆接觸層43與電極51，防止短路。
如第3圖所示，在一些實施例中，第一型半導體層21於遠離發光層23的一側具有出光面21E，且微型顯示器結構100更包含屈光結構61，屈光結構61設置於第一型半導體層21的出光面21E之上。屈光結構61可為微透鏡(micro-lens)。舉例來說，微透鏡可包含半凸透鏡或凸透鏡，但本揭露實施例並非以此為限。屈光結構61也可包含微角椎(micro-pyramid)結構(例如，圓錐、四角錐等)或微梯形(micro-trapezoidal)結構(例如，平頂圓錐、平頂四角錐等)。或者，屈光結構61可為折射率漸變(gradient-index)結構。
如第3圖所示，在一些實施例中，微型顯示器結構100更包含硬遮罩層38，硬遮罩層38設置於第一型半導體層21與屈光結構61之間。硬遮罩層38可作為第一型半導體層21的保護層，並包含與第一絕緣層31及第二絕緣層33相同或類似的材料，但本揭露實施例並非以此為限。
如第3圖所示，在一些實施例中，微型顯示器結構100更包含多個遮光層70，遮光層70設置於歐姆接觸層43之上並位於多個屈光結構61之間，舉例來說，遮光層70可對應於微型發光晶片結構12G、12B、12R的交界處。遮光層70可包含光阻(例如，黑光阻或其他適當之非透明的光阻)、油墨(例如，用於吸收光線的黑色光阻或用於反射光線的白色光阻)、模制化合物(molding compound)、防焊材料(solder mask)、環氧樹脂、其他適當之材
料或前述材料之組合。此外，遮光層70可為光固化材料、熱固化材料或前述材料之組合，但本揭露實施例並非以此為限。遮光層70可形成黑色矩陣(black matrix)，用以防止微型發光晶片結構12G、12B、12R彼此產生串擾(crosstalk)。
第4A圖是根據本揭露一些實施例繪示微型顯示器結構100的一部分的剖面圖。第4B圖是根據本揭露一些實施例繪示微型顯示器結構100的一部分的上視圖。舉例來說，第3圖所示的微型顯示器結構100可以是第4A圖所示的微型顯示器結構100的一部分，而第4A圖可例如是沿著第4B圖中的線B-B’所切的剖面圖，本揭露實施例並非以此為限。類似地，為了簡潔的目的，第4A圖與第4B圖中已省略微型顯示器結構100的一些部件，且第4B圖所示意的僅為微型顯示器結構100的陣列結構的局部，為求方便說明，相關部件的邊界線並未按照實際顯示器的配置情形繪出。
參照第4A圖與第4B圖，微型顯示器結構100包含顯示基板60。顯示基板60可包含元素半導體(例如，矽或鍺)、化合物半導體(例如，碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)、砷化銦(InAs)或磷化銦(InP))、合金半導體(例如，SiGe、SiGeC、GaAsP或GaInP)、其他適當之半導體或前述之組合所形成。參照第4B圖，微型發光晶片結構12G、12B、12R排列於顯示基板60之上，並與顯示基板60電性連接。
顯示基板60可具有積體電路(integrated circuit,IC)，積體電路由各種不同的線路層所構成。如第4A圖所示，線路
層可包含p極60p與n極60n，微型發光晶片結構12G、12B、12R可透過各自的電極51與線路層的p極60p電性連接(例如，電極51連接於導電通道55p)，藉此獨立地控制微型發光晶片結構12G、12B、12R；而歐姆接觸層43所形成的共電極結構可經由導電通道55n與線路層的n極60n電性連接(例如，歐姆接觸層43連接於襯墊53，而襯墊53連接於導電通道55n)，但本揭露實施例並非以此為限。
如第4A圖所示，在一些實施例中，微型顯示器結構100更包含底部填充層(underfill)39，用於穩定微型顯示器結構100整體的結構並阻擋水氣進入微型顯示器結構100中。舉例來說，底部填充層39可包含與第一絕緣層31及第二絕緣層33相同或類似的材料，但本揭露實施例並非以此為限。
第5圖是根據本揭露一些其他的實施例繪示微型顯示器結構102的一部分的剖面圖。舉例來說，微型顯示器結構102可以是一種微型發光二極體顯示面板。類似地，為了簡潔的目的，第5圖中已省略微型顯示器結構102的一些部件。
與第3圖所示的微型顯示器結構100的主要不同之處在於，第5圖所示的微型顯示器結構102不包含第三絕緣層37。在本實施例中，相鄰的微型發光晶片結構12G、12B、12R之間的第二絕緣層33未被蝕刻穿透而彼此相連，藉此阻隔反射層41與電極51。
此外，第5圖中虛線處所圈起的區域A可能具有不同的結構。第6A圖、第6B圖與第6C圖分別為第5圖的區域A的不同
實施例。如第6A圖所示，在形成歐姆接觸層43的共電極的通孔(via)時，第一絕緣層31未被蝕刻穿透，使得反射層41與歐姆接觸層43有些微中斷。如第6B圖所示，在形成歐姆接觸層43的共電極的通孔時，第一絕緣層31被蝕刻穿透而露出反射層41的頂部部分，但歐姆接觸層43未接觸第二絕緣層33。如第6C圖所示，在形成歐姆接觸層43的共電極的通孔時，第一絕緣層31被蝕刻穿透，且進一步蝕刻穿透反射層41的頂部部分，而歐姆接觸層43與第二絕緣層33直接接觸。在第6B圖與第6C圖所示的實施例中，反射層41與歐姆接觸層43可形成彼此連接的反射膜層而不被第一絕緣層31所中斷，可對微型發光晶片結構12G、12B、12R進行無死角的覆蓋，藉此提升光反射的效率。
此外，由於歐姆接觸層43在本實施例中為共電極結構，且反射層41也是圖案化地形成於微型發光晶片結構12G、12B、12R之間的導電層，因此在第6B圖與第6C圖的結構中，反射層41可視為第一型半導體層21的共電極結構的延伸結構(即，歐姆接觸層43的延伸結構)，並且具有提升共電極結構之導電性的效果。
第7圖是根據本揭露一些其他的實施例繪示微型顯示器結構104的一部分的剖面圖。舉例來說，微型顯示器結構104可以是一種微型發光二極體顯示面板。類似地，為了簡潔的目的，第7圖中已省略微型顯示器結構104的一些部件。
參照第7圖，在一些實施例中，每個微型發光晶片結構12發出相同顏色的光。換言之，每個微型發光晶片結構12的發
光層23發出相同顏色的光，例如藍色。在本實施例中，微型顯示器結構104更包含多個色轉換結構80G、80R，色轉換結構80G、80R設置於一些微型發光晶片結構12之上，且色轉換結構80G、80R將微型發光晶片結構12所發出的光轉換為不同顏色的光。
舉例來說，色轉換結構80G可包含綠色螢光粉或綠色量子點(quantum dot,QD)，以將微型發光晶片結構12所發出的藍光轉換為綠光；色轉換結構80R可包含紅色螢光粉或紅色量子點，以將微型發光晶片結構12所發出的藍光轉換為紅光，但本揭露實施例並非以此為限。
綜上所述，本揭露實施例的微型發光晶片結構包含反射層，反射層至少覆蓋第二型半導體層的周側表面及端面，其可將欲出光方向以外的光反射以增加正向出光量，進而有效提升微型發光晶片結構及使用其的微型顯示器結構的發光效率。
以上概述數個實施例的特徵，以便在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可以更理解本揭露實施例的觀點。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應該理解，他們能以本揭露實施例為基礎，設計或修改其他製程和結構以達到與在此介紹的實施例相同之目的及/或優勢。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者也應該理解到，此類等效的結構並無悖離本揭露的精神與範圍，且他們能在不違背本揭露之精神和範圍之下，做各式各樣的改變、取代和替換。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，雖然本揭露已以數個實施例揭露如上，然其並非用
以限定本揭露。
整份說明書對特徵、優點或類似語言的引用，並非意味可以利用本揭露實現的所有特徵和優點應該或者可以在本揭露的任何單個實施例中實現。相對地，涉及特徵和優點的語言被理解為其意味著結合實施例描述的特定特徵、優點或特性包括在本揭露的至少一個實施例中。因而，在整份說明書中對特徵和優點以及類似語言的討論可以但不一定代表相同的實施例。
再者，在一個或多個實施例中，可以任何合適的方式組合本揭露所描述的特徵、優點和特性。根據本文的描述，相關領域的技術人員將意識到，可在沒有特定實施例的一個或多個特定特徵或優點的情況下實現本揭露。在其他情況下，在某些實施例中可辨識其他的特徵和優點，這些特徵和優點可能不存在於本揭露的所有實施例中。
10:微型發光晶片結構
21:第一型半導體層
23:發光層
23S1:第一側
23S2:第二側
25:第二型半導體層
25S:周側表面
25E:端面
31:第一絕緣層
31R:第一絕緣層的環形接觸面
33:第二絕緣層
33R:第二絕緣層的環形接觸面
35:介電結構
35R:介電結構的環形接觸面
41:反射層
51:電極
D1:方向
Claims (18)
- 一種微型發光晶片結構，包括：一第一型半導體層；一發光層，設置於該第一型半導體層之上；一第二型半導體層，設置於該發光層相對於該第一型半導體層的一側，其中該第二型半導體層具有一周側表面及連接該周側表面的一端面；一第一絕緣層，至少覆蓋該周側表面及該端面；一反射層，設置於該第一絕緣層之上，且至少覆蓋該周側表面及該端面；一第二絕緣層，設置於該反射層之上，且至少覆蓋該周側表面及該端面；一電極，設置於該端面之上並連接於該第二型半導體層，其中該電極與該反射層在該端面之上相鄰；一介電結構，位於該電極與該反射層之間，其中該介電結構連接該第一絕緣層與該第二絕緣層且於該端面之上封閉該反射層鄰近該電極的一部分，使該電極與該反射層電性絕緣；以及一歐姆接觸層，覆蓋該第一型半導體層的至少一部分，其中該第一絕緣層、該反射層及該第二絕緣層沿著該周側表面往該發光層及該第一型半導體層延伸並覆蓋該發光層及該第一型半導體層的一部分，且該歐姆接觸層連接於該反射層，或進一步連接於該第二絕緣層。
- 如請求項1之微型發光晶片結構，其中該電極與該反射層完全覆蓋該周側表面及該端面。
- 如請求項1之微型發光晶片結構，其中該第一絕緣層、該反射層及該第二絕緣層共形地覆蓋於該周側表面及該端面的一部分。
- 如請求項3之微型發光晶片結構，其中該周側表面為一傾斜面，且該第二型半導體層在平行於該發光層的截面寬度朝向該電極的方向逐漸窄縮。
- 如請求項1之微型發光晶片結構，其中該介電結構為形成於該第一絕緣層及該第二絕緣層之間的一環形結構。
- 如請求項5之微型發光晶片結構，其中該介電結構與該反射層位於同一堆疊膜層，且與該反射層在垂直於該端面的厚度方向上具有相同厚度。
- 如請求項5之微型發光晶片結構，其中該介電結構分別與該第一絕緣層及該第二絕緣層為不同的材料。
- 如請求項5之微型發光晶片結構，其中該第一絕緣層、該介電結構及該第二絕緣層於該端面之上與該電極分別具有一環形接觸面，且該第一絕緣層的環形接觸面、該介電結構的環形接觸面及該第二絕緣層的環形接觸面於該端面的厚度方向上彼此對齊。
- 如請求項1之微型發光晶片結構，其中該反射層為一導體。
- 如請求項1之微型發光晶片結構，其中該第一型半導體層於遠離該發光層的一側具有一出光面，且該出光面之上設置有一屈光結構。
- 一種微型顯示器結構，包括：一顯示基板；複數個微型發光晶片結構，排列於該顯示基板之上，其中每該微型發光晶片結構包括：一第一型半導體層；一發光層，設置於該第一型半導體層上；一第二型半導體層，設置於該發光層相對於該第一型半導體層的一側，其中該第二型半導體層具有一周側表面以及連接該周側表面的一端面；一第一絕緣層，至少覆蓋該周側表面以及該端面；一反射層，設置於該第一絕緣層上，且至少覆蓋該周側表面以及該端面；一第二絕緣層，設置於該反射層上，且至少覆蓋該周側表面以及該端面；一電極，設置於該端面之上並連接於該第二型半導體層，其中該電極與該反射層在該端面之上相鄰；及一介電結構，位於該電極與該反射層之間，其中該介電結構連接該第一絕緣層與該第二絕緣層且於該端面之上封閉該反射層鄰近該電極的一部分，使該電極與該反射層電性絕緣，其中該 電極電性連接於該顯示基板，該第一絕緣層、該反射層及該第二絕緣層沿著該周側表面往該發光層及該第一型半導體層延伸並覆蓋該發光層及該第一型半導體層的一部分；以及一歐姆接觸層，圖案化地設置於該些微型發光晶片結構之間，並覆蓋該些微型發光晶片結構的該第一型半導體層的至少一部分且電性連接該些微型發光晶片結構的該第一型半導體層，其中該第一絕緣層、該反射層及該第二絕緣層沿著該周側表面往該發光層及該第一型半導體層延伸並覆蓋該發光層及該第一型半導體層的一部分，且該歐姆接觸層連接於該反射層，或進一步連接於該第二絕緣層。
- 如請求項11之微型顯示器結構，其中該些微型發光晶片結構發出相同顏色的光，且該微型顯示器結構更包括：複數個色轉換結構，設置於該些微型發光晶片結構中的一些之上，其中該些色轉換結構將該些微型發光晶片結構所發出的光轉換為不同顏色的光。
- 如請求項11之微型顯示器結構，其中該些微型發光晶片結構發出不同顏色的光。
- 如請求項11之微型顯示器結構，其中該些微型發光晶片結構之間具有間隙而形成複數個溝槽，在垂直於該端面的厚度方向上，該些溝槽位於該歐姆接觸層及該些電極之間，且該微型顯示器結構更包括：複數個第三絕緣層，填充於該些溝槽內。
- 如請求項11之微型顯示器結構，其中該電極與該反射層完全覆蓋該周側表面及該端面。
- 如請求項11之微型顯示器結構，其中該第一絕緣層、該反射層以及該第二絕緣層共形地覆蓋於該周側表面以及該端面的一部分，該周側表面為一傾斜面，且該第二型半導體層在平行於該發光層的截面寬度朝向該電極的方向逐漸窄縮。
- 如請求項11之微型顯示器結構，其中該反射層為一導體。
- 如請求項11之微型顯示器結構，其中任一該第一型半導體層於遠離該發光層的一側具有一出光面，且該微型顯示器結構更包括：一屈光結構，設置於該出光面之上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230190153A KR20240105272A (ko) | 2022-12-28 | 2023-12-22 | 마이크로 발광 칩 구조체 및 마이크로 디스플레이 구조체 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI845092B true TWI845092B (zh) | 2024-06-11 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW202234721A (zh) | 2021-02-17 | 2022-09-01 | 美商菲絲博克科技有限公司 | 用於小間距微型發光二極體之基於自對準氧化銦錫分散式布拉格反射鏡的p型觸點 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW202234721A (zh) | 2021-02-17 | 2022-09-01 | 美商菲絲博克科技有限公司 | 用於小間距微型發光二極體之基於自對準氧化銦錫分散式布拉格反射鏡的p型觸點 |
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