用于控制可转移半导体结构的释放的结构及方法技术

本申请涉及用于控制可转移半导体结构的释放的结构及方法。在将微型装置转移到目的地衬底之前，先形成上面具有微型装置的同质衬底。所述微型装置可分布于所述同质衬底上方且通过锚定件结构在空间上彼此分离。所述锚定件物理地连接/固定到所述同质衬底。系链将每一微型装置物理地固定到一或多个锚定件，借此将所述微型装置悬置于所述同质衬底上方。在特定实施例中，使用单系链设计来控制例如Si(100)等衬底上的可释放结构中的内应力的松弛。除其它益处以外，单系链设计还提供以下额外益处：在微组装过程中，在从同质衬底取回时较容易断开。在特定实施例中，狭窄系链设计用于避免对底切蚀刻前端的钉扎。

Structure and method for controlling the release of transferable semiconductor structure

【技术实现步骤摘要】
用于控制可转移半导体结构的释放的结构及方法分案申请信息本专利技术专利申请是申请日为2016年10月21日、申请号为201680056814.4、专利技术名称为“用于控制可转移半导体结构的释放的结构及方法”的专利技术专利申请案的分案申请。优先权申请本申请案主张2015年11月20日提出申请的标题为“用于控制可转移半导体结构的释放的系统及方法(SystemsandMethodsforControllingReleaseofTransferableSemiconductorStructures)”的美国专利申请案第14/947,596号及2015年10月22日提出申请的标题为“用于控制可转移半导体结构的释放的系统及方法(SystemsandMethodsforControllingReleaseofTransferableSemiconductorStructures)”的美国临时专利申请案第62/245,055号的优先权，所述两个专利申请案以其全文引用方式明确地并入本文中。
所揭示技术一般来说涉及用于使用来自同质衬底的系链来控制微型装置的释放的系统及方法。
技术介绍
所揭示技术大体来说涉及可转移微型装置的形成。半导体芯片或裸片的自动组装装备通常使用真空操作式贴装头(例如真空夹持器或拾放工具)来拾取装置并将装置施加到衬底。使用此技术来拾取及放置超薄且小的微型装置通常是困难的。微转印准许选择并施加这些超薄、易碎或小的微型装置而不会对所述微型装置自身造成损坏。微结构化印模可用于从上面形成有微型装置的同质源衬底拾取所述微型装置，将所述微型装置输送到非同质目的地衬底，并将所述微型装置印刷到所述目的地衬底上。表面粘附力用于控制对这些微型装置的选择及对所述微型装置到目的地衬底上的印刷。可大规模并行执行此过程，从而在单个拾取及印刷操作中转移数百到数千个离散结构。电子有源组件可印刷到非同质目的地衬底上。举例来说，这些印刷技术可用于形成成像装置(例如平板液晶、LED或OLED显示装置)或用于数字射线照相板中。在每一例子中，将电子有源组件从同质衬底转移到目的地衬底(例如，用于(举例来说)形成主动微型装置组件阵列的非同质衬底)。使用弹性体印模从同质衬底拾取有源组件并将所述有源组件转移到目的地衬底。微转印能够将高性能半导体微型装置并行组装到几乎任何衬底材料(包含玻璃、塑料、金属或其它半导体)上。衬底可以是透明或柔性的，借此准许产生柔性电子装置。柔性衬底可集成于大量配置中，包含脆性的基于硅的电子装置不可能达成的配置。另外，举例来说，一些塑料衬底在机械上是坚固的且可用于提供不易受由机械应力所导致的损坏或电子性能降级影响的电子装置。可使用这些材料通过能够以低成本在大衬底区域上方分布电子装置的连续高速印刷技术(例如，卷装地制造)来制作电子装置。此外，这些常规微转印技术可用于在与塑料聚合物衬底上的组装相容的温度下印刷半导体装置。另外，半导体材料可被印刷到大衬底区域上，借此能够将复杂集成电路连续高速地印刷于大衬底区域上方。此外，可提供在挠曲或变形装置定向上具有良好电子性能的完全柔性电子装置以达成宽广范围的柔性电子装置。然而，常规微转印技术缺少以低成本高效生产具有高密度装置的电子器件所需的可再生产性及精确度。在常规微转印过程中，在将微型装置转移到目的地衬底之前，先提供具有牺牲层的同质源衬底，所述牺牲层具有牺牲材料且多个微型装置至少部分地形成于在所述牺牲层上方。所述微型装置可分布于所述同质源衬底上方且通过锚定件结构在空间上彼此分离。锚定件物理地连接或固定到所述同质源衬底，且系链将每一微型装置物理地固定到一或多个锚定件。仍刚性地附接到衬底的锚定件结构及将可释放微型物件接合到锚定件的系链结构用于在微型物件从块体衬底的部分或完全分离之后立即维持微型物件的空间配置。当转移印模拾取装置时，所拾取的每一装置的系链断开。关于微转印，举例来说，参见2011年7月19日发布的美国专利第7,982,296号，所述美国专利的内容以其全文引用方式并入本文中。然而，已证明，主动微型装置组件的释放不受可靠控制且不可预测，从而导致低效率、不可再生产性及错误。因此，需要用于高效且可预测地控制半导体结构的释放的经改进方法及系统。
技术实现思路
所揭示技术大体来说涉及用于使用来自同质衬底的系链来控制微型装置的释放的系统及方法。所揭示技术提供微型装置组件从衬底的可靠地受控制及可预测释放，从而在微组装期间达成高效率、可再生产性及较少错误。在特定实施例中，所揭示技术每微型装置使用单个偏离中心系链来实现此目标。如本文中所描述，这能改进牺牲层的移除。举例来说，在一些实施例中，这改进对牺牲层的蚀刻，使得将微型装置下方的所要区域整体地移除，使得可微组装所述微型装置(例如，可通过弹性体印模拾取所述微型装置，从而导致系链断开)。所揭示技术大体来说涉及用于使用系链来控制微型物件(装置)从同质衬底的释放的系统及方法。在一些实施例中，微型物件经设计或经配置使得在将所述微型物件从衬底释放时保持其定向及空间配置。仍刚性地附接到同质衬底的锚定件结构及将可释放微型物件接合到锚定件的系链结构用于在将微型物件从衬底部分或完全地释放之后立即维持微型物件的空间配置。可通过以下方式来完成此操作：通过底切、蚀刻、烧蚀或其它手段来选择性移除牺牲层(例如，至少部分位于微型物件下面的牺牲层)。在一些实施例中，牺牲层是上面生长着有源组件的同质衬底的一部分。此使每一微型装置通过至少一个锚定件及至少一个系链支撑在同质衬底上且连接到所述同质衬底。在一个方面中，所揭示技术包含一种微型装置阵列，所述阵列包括：源衬底，其具有处理侧；牺牲层，其包括硅(100)牺牲材料、位于所述源衬底的所述处理侧上；多个可释放微型物件，其至少部分地形成于所述牺牲层上；多个锚定件结构，其位于所述源衬底的所述处理侧上，其中所述锚定件结构在不存在所述牺牲材料的情况下仍刚性地附接到所述源衬底；及多个系链，其中所述多个系链中的每一系链将所述多个可释放微型物件中的一个可释放微型物件连接到所述锚定件结构中的一者且每一可释放微型物件通过单个系链连接到锚定件。在特定实施例中，所述多个系链中的每一者经定大小及定形以在弹性体印模接触对应微型物件以将所述对应微型物件从源衬底微转印到不同于所述源衬底的目标衬底时断开。在特定实施例中，所述牺牲材料是所述源衬底的一部分。在特定实施例中，所述锚定件结构形成连续结构，其沿至少一个维度横跨所述多个可释放微型物件中的一个以上可释放微型物件。在特定实施例中，所述锚定件结构包括多个锚定件。在特定实施例中，所述多个锚定件中的每一者的特征是局部有凹角或阴角，且所述多个可释放微型物件中的每一者的局部特征是有凸角或阳角。在特定实施例中，所述多个系链中的每一者是宽度为10μm到40μm的系链。在特定实施例中，所述多个系链中的每一者是具有狭窄形状且宽度为1μm到5μm、5μm到10μm、10μm到15μm、15μm到20μm或20μm到40μm的系链。在特定实施例中，所述系链中的每一者包括一或多个凹口，所述一或多个凹口在相应可释放微型物件相对于所述锚定件结构移动时提供断裂点。在特定实施例中，在平行于所述系链所附接的所述可释放微型物件或所述锚定件的边缘的方向上，所述系链的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用(1 0 0)硅系统制成适合于微转印的薄且低成本的晶片封装微尺度装置的方法，所述方法包括：在源晶片上提供多个微尺度装置；使用微组装技术将所述微尺度装置从所述源晶片组装到载体晶片上，所述微组装技术使用印模，其中所述载体晶片包括硅(1 0 0)及第一介电层；将所述经组装微尺度装置嵌入于第二介电层内；将所述第一介电层及所述第二介电层图案化，以暴露所述载体晶片的一部分，且与锚定件及系链界定所述微尺度装置中的每一者的周界，所述锚定件及系链保持所述微尺度装置相对于所述载体晶片的空间配置，所述系链中的每一者横向连接所述多个微尺度装置中的相应可释放微尺度装置且经定形以响应于压力而断裂；及通过蚀刻所述载体晶片的至少所述暴露所述部分来底切所述微尺度装置。

【技术特征摘要】
2015.10.22 US 62/245,055;2015.11.20 US 14/947,5961.一种使用(100)硅系统制成适合于微转印的薄且低成本的晶片封装微尺度装置的方法，所述方法包括：在源晶片上提供多个微尺度装置；使用微组装技术将所述微尺度装置从所述源晶片组装到载体晶片上，所述微组装技术使用印模，其中所述载体晶片包括硅(100)及第一介电层；将所述经组装微尺度装置嵌入于第二介电层内；将所述第一介电层及所述第二介电层图案化，以暴露所述载体晶片的一部分，且与锚定件及系链界定所述微尺度装置中的每一者的周界，所述锚定件及系链保持所述微尺度装置相对于所述载体晶片的空间配置，所述系链中的每一者横向连接所述多个微尺度装置中的相应可释放微尺度装置且经定形以响应于压力而断裂；及通过蚀刻所述载体晶片的至少所述暴露所述部分来底切所述微尺度装置。2.根据权利要求1所述的方法，其中不可能绘制出由所述锚定件、系链及微型物件覆盖的具有平行于<011>方向的边缘且具有穿过所述微型物件的边缘的矩形。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述系链具有未附接到所述载体晶片或所述可释放微型物件的相对侧，其中所述相对侧在x方向及y方向中的至少一者上重叠。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述系链中的每一者包括包括一或多个凹口，所述凹口在相应可释放微型物件相对于所述锚定件结构移动时提供断裂点。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述可释放微型物件与所述载体晶片在x方向上分离开一分离距离x，所述系链以锐角θ附接到所述载体晶片或所述可释放微型物件，且所述系链附接到所述载体晶片或可释放微型物件的处的第一边缘与第二边缘之间的距离是y，且y小于或等于x*tan(θ)。6.根据权利要求1所述的方法，其中第一对第一系链与第二系链在y方向上偏移且在所述偏移方向上不重叠，且第二对第一系链与第二系链在垂直于所述载体晶片或可释放微型物件的边缘的x方向上偏移且在所述偏移方向上不重叠。7.根据权利要求1所述的方法，其中一对第一系链与第二系链在所述y方向上偏移且在所述偏移方向上不重叠，且在x方向上偏移且在所述偏移方向上不重叠。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个系链中的每一者经定大小及定形以在弹性体印模接触对应微型物件以将所述对应微型物件从所述载体晶片微转印到不同于所述载体晶片的目标衬底时断开。9.一种制作可印刷组件阵列的方法，所述方法包括：在源衬底的处理侧上形成包括硅(100)牺牲材料的牺牲层；至少部分地在所述牺牲层上形成多个可释放微型物件；在所述源衬底上形成锚定件结构，所述锚定件结构在不存在所述牺牲材料的情况下仍刚性地附接到所述源衬底；及形成多个系链，其中所述多个系链中的每一系链将所述多个可释放微型物件中的可释放微型物件横向连接到所述锚定件结构中的一者的部分，所述多个系链中的每一系链位于所述多个可释放微型物件中的相应可释放微型物件的偏离中心、面向锚定件的边缘上，且每一系链经定形以响应于所述可释放微型物件的移动而断裂，使得在不存在牺牲材料的情况下：所述可释放微型物件相对于所述锚定件结构移动；所述系链变形并受到机械应力；且所述多个系链中的每一系链仍刚性地附接到相应锚定件及所述多个微型物件中的相应可释放微型物件两者，借此保持所述多个可释放微型物件相对于所述源衬底的空间配置。10.根据权利要求9所述的方法，其中不可能绘制出由所述锚定件、系链及微型物件覆盖的具有平行于<011>方向的边缘且具有穿过所述微型物件的边缘的矩形。11.根据权利要求9所述的方法，其包括：移除在所述多个可释放微型物件下面的所述牺牲材料的至少一部分，使得所述可释放微型物件相对于所述锚定件结构移动且所述系链变形并受到机械应力。12.根据权利要求9所述的方法，其中所述牺牲材料是所述源衬底的一部分。13.一种制作多个可转移微型物件的方法，所述方法包括：在源衬底的处理侧上形成包括硅(100)牺牲材料的牺牲层；至少部分地在所述牺牲层上形成多个可释放微型物件；将聚合物层施加于所述多个可释放微型物件及所述源衬底的至少一部分上方，其中所述聚合物层囊封所述多个可释放微型物件；及处理所述聚合物层以：(i)在所述源衬底上为所述多个可释放微型物件形成多个锚定件结构，(ii)在每一可释放微型物件与所述多个锚定件结构中的一个预定锚定件结构之间形成至少一个系链，所述至少一个系链将所述可释放微型物件连接到所述预定锚定件结构，及(iii)针对所述可释放微型物件中的每一者，在所述聚合物层中形成通到相应可释放微型物件下面的所述牺牲层的一部分的进入端口。14.根据权利要求13所述的方法，其中不可能绘制出由所述锚定件、系链及微型物件覆盖的具有平行于<011>方向的边缘且具有穿过所述微型物件的边缘的矩形。15.根据权利要求13所述的方法，其包括：移除所述多个可释放微型物件下面的所述牺牲层的至少一部分。16.根据权利要求13所述的方法，其中所述牺牲材料是所述源衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·鲍尔，马修·迈托，
申请(专利权)人：艾克斯瑟乐普林特有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰,IE