用于控制可转印半导体结构的释放的系统及方法技术方案

所揭示技术大体来说涉及用于控制微型装置的释放的方法及系统。在将微型装置转印到目的地衬底之前，形成其上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结构彼此空间分离。所述锚物理连接/固定到所述同质衬底。系链将每一微型装置物理固定到一或多个锚，借此将所述微型装置悬置于所述同质衬底上面。在某些实施例中，使用单系链设计来控制例如Si(111)等衬底上的可释放结构中的内建应力的松弛。单系链设计除其它益处外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。在某些实施例中，狭窄系链设计用于避免对底切蚀刻前端的钉扎。

System and method for controlling the release of transferable semiconductor structure

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制可转印半导体结构的释放的系统及方法相关申请案本申请案主张以下申请案的优先权及权益：标题为“用于控制可转印半导体结构的释放的系统及方法(SystemsandMethodsforControllingReleaseofTransferableSemiconductorStructures)”的2014年6月18日提出申请的第62/014078号美国临时专利申请案及标题为“用于控制可转印半导体结构的释放的系统及方法(SystemsandMethodsforControllingReleaseofTransferableSemiconductorStructures)”的2014年7月27日提出申请的第62/029535号美国临时专利申请案，所述美国临时专利申请案中的每一者的内容以全文引用的方式并入本文中。
所揭示技术大体来说涉及用于使用系链来控制从同质衬底释放微型装置的系统及方法。
技术介绍
所揭示技术大体来说涉及可转印微型装置的形成。半导体芯片或裸片自动化组装装备通常使用真空操作放置头(例如真空抓持器或取放工具)以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或小微型装置通常是困难的。微转印印刷准许选择并应用这些超薄、易碎或小微型装置而不对微型装置本身造成损坏。微结构化印模可用于从微型装置形成于其上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，及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并将其印刷到目的地衬底上。此过程可大规模并行执行，从而在单个拾取及印刷操作中转印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。在每一实例中，将电子有源组件从同质衬底转印到目的地衬底(例如，用于(举例来说)形成有源微型装置组件的阵列的非同质衬底)。使用弹性体印模从同质衬底拾取有源组件并将其转印到目的地衬底。微转印印刷实现将高性能半导体微型装置并行组装到包含玻璃、塑料、金属或其它半导体的几乎任何衬底材料上。衬底可为透明或柔性的，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，包含在脆性基于硅的电子装置的情况下不可能的配置。另外，举例来说，一些塑料衬底是机械强固的且可用于提供较不易于遭受由机械应力引起的损坏或电子性能降级的电子装置。这些材料可用于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，卷对卷制造)来制作电子装置。此外，这些常规微转印印刷技术可用于在与塑料聚合物衬底上的组装兼容的温度下印刷半导体装置。另外，半导体材料可印刷到大衬底区域上，借此实现复杂集成电路在大衬底区域上方的连续、高速印刷。此外，在弯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可经提供以实现广泛范围的柔性电子装置。然而，常规微转印印刷技术缺少以低成本高效产生具有高强度装置的电子器件所需的再生性及精准度。在常规微转印印刷过程中，在将微型装置转印到目的地衬底之前，同质源衬底具备具有牺牲材料的牺牲层及至少部分地形成于所述牺牲层上方的多个微型装置。微型装置可分布于同质源衬底上方且通过锚结构彼此空间分离。锚物理连接或固定到同质源衬底且系链将每一微型装置物理固定到一或多个锚。保持刚性附接到衬底的锚结构及将可释放微型物件接合到锚的系链结构用于在微型物件与整体衬底部分或完全分离时维持微型物件的空间配置。在转印印模拾取装置时，所拾取的每一装置的系链断开。关于微转印印刷，举例来说，参见2011年7月19日发布的第7,982,296号美国专利，所述美国专利的内容以全文引用的方式并入本文中。然而，已证实，有源微型装置组件的释放未得以可靠控制且不可预测，从而导致低效率、不能再生性及错误。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善方法及系统。
技术实现思路
所揭示技术大体来说涉及用于使用系链来控制微型装置从同质衬底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经可靠控制及可预测释放，从而在微组装期间导致高效、可再生性及较少错误。在某些实施例中，所揭示技术每微型装置使用单个、偏离中心系链来完成上述情形。如本文中所描述，此改善牺牲层的移除。举例来说，在一些实施例中，此改善对牺牲层的蚀刻，使得将所述微型装置下方的所要区域整体移除，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，导致所述系链断开)。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留其定向及空间配置。保持刚性附接到同质衬底的锚结构及将可释放微型物件接合到锚的系链结构用于在微型物件从衬底部分或完全释放时维持微型物件的空间配置。此可通过选择性移除牺牲层(例如，至少部分在微型物件下方的牺牲层)来完成，所述选择性移除是通过底切、蚀刻、剥蚀或其它手段。在一些实施例中，牺牲层是有源组件生长于其上的同质衬底的一部分。此使每一微型装置通过至少一个锚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，本专利技术是针对微型装置阵列，所述阵列包括：源衬底，其具有工艺侧；牺牲层，其包括牺牲材料，位于所述源衬底的所述工艺侧上；多个可释放微型物件，其至少部分地形成在所述牺牲层上；多个锚结构，其位于所述源衬底的所述工艺侧上，其中所述锚结构在不存在所述牺牲材料的情况下保持刚性附接到所述源衬底；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可释放微型物件连接到所述锚结构中的一者且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、面向锚的边缘上，使得在不存在所述牺牲材料的情况下，所述可释放微型物件相对于所述锚结构移动且所述系链变形并受到机械应力。在某些实施例中，所述多个系链中的每一者经定大小及塑形以在对应微型物件由弹性体印模接触以用于从源衬底微转印印刷到不同于所述源衬底的目标衬底时断开。在某些实施例中，所述牺牲材料为所述源衬底的一部分。在某些实施例中，所述锚结构形成连续结构，其沿至少一个维度横跨所述多个可释放微型物件中的多于一个可释放微型物件。在某些实施例中，所述锚结构包括多个锚。在某些实施例中，所述多个锚中的每一者由局部凹拐角或内拐角表征，且所述多个可释放微型物件中的每一者由局部凸拐角或外拐角表征。在某些实施例中，所述多个系链中的每一者是宽度为10μm到40μm的系链。在某些实施例中，所述多个系链中的每一者是具有狭窄形状及1μm到5μm、5μm到10μm、10μm到15μm、15μm到20μm或20μm到40μm的宽度的系链。在某些实施例中，所述牺牲层具有各向异性晶体结构。在某些实施例中，所述牺牲层包括选自由以下各项组成的群组的材料：硅(111)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、Ga本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用(111)硅系统制成适于微转印印刷的晶片封装微尺度装置的方法，所述方法包括：/n提供多个微尺度装置；/n使用微转印印刷技术将所述微尺度装置组装到载体晶片上，其中所述载体晶片包括硅(111)及第一电介质层；/n在将所述微尺度装置组装在所述载体晶片上之后，将所述经组装微尺度装置嵌入于所述微尺度装置上的、与所述载体晶片相对的一侧上的第二电介质层内；/n图案化所述第一电介质层及所述第二电介质层以界定所述微尺度装置中的每一者与锚及经塑形以响应于压力而断裂的系链的周界，所述锚及系链在所述微尺度装置相对于所述载体晶片移动时保留所述微尺度装置相对于所述载体晶片的空间配置，借此提供具有适于微转印印刷到其它衬底的微尺度装置的晶片级薄晶片封装，其中所述系链所连接到的所述锚的一部分横向地分离邻近的所述微尺度装置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20140618 US 62/014,078;20140727 US 62/029,5351.一种使用(111)硅系统制成适于微转印印刷的晶片封装微尺度装置的方法，所述方法包括：
提供多个微尺度装置；
使用微转印印刷技术将所述微尺度装置组装到载体晶片上，其中所述载体晶片包括硅(111)及第一电介质层；
在将所述微尺度装置组装在所述载体晶片上之后，将所述经组装微尺度装置嵌入于所述微尺度装置上的、与所述载体晶片相对的一侧上的第二电介质层内；
图案化所述第一电介质层及所述第二电介质层以界定所述微尺度装置中的每一者与锚及经塑形以响应于压力而断裂的系链的周界，所述锚及系链在所述微尺度装置相对于所述载体晶片移动时保留所述微尺度装置相对于所述载体晶片的空间配置，借此提供具有适于微转印印刷到其它衬底的微尺度装置的...

【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