用于制造柔性微电子器件以及将其与刚性基板分离的技术制造技术

提供了一种用于制造柔性微电子器件的层合结构和方法。该层合结构包括刚性基板、柔性微电子结构以及设置在该刚性基板与该柔性微电子结构之间的脱离结构。该脱离结构包括由非金属无机材料制成的至少一个脱离层。该层合结构包括第一剥离表面和第二剥离表面，其中该剥离表面中的至少一个剥离表面对应于该脱离结构的表面或该脱离结构内的表面。第一剥离表面和第二剥离表面能够通过由机械分层和/或加压流体分层产生的脱离力来剥离，从而允许将柔性微电子器件与刚性基板分离。微电子器件与刚性基板分离。微电子器件与刚性基板分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造柔性微电子器件以及将其与刚性基板分离的技术
[0001]相关申请
[0002]本申请要求均于2020年10月6日提交的美国申请序列63/088.133号和美国申请序列63/088.150号的优先权，这些美国申请的内容以引用方式并入本文中。


[0003]
整体涉及柔性电子器件领域，并且更具体地涉及用于制造柔性微电子结构以及/或者用于将柔性微电子结构与刚性基板分离的技术。

技术介绍

[0004]在柔性电子器件(例如晶体管、电容器、二极管等)领域中使用的电子部件的制造工艺一般包括将柔性基板或聚合物基板(例如PET、PEN、PI等)牢固地结合到刚性基板(例如玻璃、硅晶片、SiO2/硅晶片等)。在制造工艺完成后，柔性基板或聚合物基板通常需要从刚性载体基板释放或脱离。已知现有方法昂贵且复杂，因此导致相对低的产率。
[0005]在柔性电子器件、不同器件中的柔性层和/或基板的具体实施以及用于制造它们的方法的领域中仍然存在挑战。

技术实现思路

[0006]根据一方面，提供了一种用于制造柔性微电子器件的层合结构。层合结构包括刚性基板；柔性微电子结构，该柔性微电子结构包括至少一个器件层；和至少一个柔性基板器件层；和脱离结构，该脱离结构设置在刚性基板与柔性微电子结构之间。脱离结构包括由非金属无机材料制成的至少一个脱离层。层合结构包括第一剥离表面和第二剥离表面。剥离表面中的至少一个剥离表面对应于脱离结构的表面或脱离结构内的表面。第一剥离表面和第二剥离表面能够通过由机械分层和/或加压流体分层产生的脱离力来剥离，从而允许将柔性微电子器件与刚性基板分离。
[0007]在可能的实施方案中，刚性基板包含以下中的至少一者：硅、氧化铝、钢、蓝宝石和玻璃。
[0008]在可能的实施方案中，脱离结构的至少一个脱离层是单一脱离层，该单一脱离层包含以下中的一者：氧化物、氮化物、碳化物和氮氧化物。单一层可以包含以下中的一者：二氧化硅、氮化硅、碳化硅和氮氧化硅。优选地，单一层具有15μm或更小的厚度。
[0009]在可能的实施方案中，第一剥离表面对应于脱离结构的顶表面，并且第二剥离表面对应于柔性微电子结构的底表面。在其他可能的实施方案中，第一剥离表面对应于脱离结构的底表面，并且第二剥离表面对应于刚性基板的顶表面。
[0010]在可能的实施方案中，脱离结构至少包括第一脱离层和第二脱离层，在脱离结构内形成剥离界面。
[0011]在可能的实施方案中，第一脱离层和第二脱离层中的一者包含金属或金属合金；并且第一脱离层和第二脱离层中的另一者包含以下中的一者：氧化物、氮化物、碳化物和氮
氧化物。金属或金属合金可以包括以下中的一者：Ni、Al、Cu或Pd或者它们的合金。另一脱离层可以包含以下中的一者：二氧化硅、氮化硅、碳化硅和氮氧化硅。可以在刚性基板上形成第一脱离层，并且在第一脱离层的顶部上形成第二脱离层。优选地，第二脱离层具有20μm或更小的厚度。
[0012]在可能的实施方案中，至少一个脱离层包括图案化层，该图案化层包括多个图案。多个图案可以均匀地分布在脱离结构的层中的一个层的顶外表面和底外表面上，第一剥离表面对应于图案化层的顶表面，并且第二剥离表面对应于刚性基板的顶表面。
[0013]在可能的实施方案中，层合结构还可以包括一个或多个附加层，该一个或多个附加层在至少一个脱离层与柔性基板器件层之间延伸。这些附加层具有水分阻隔特性，具有例如10
‑1g/m2/天或更低的水蒸气透过率。
[0014]在可能的实施方案中，脱离结构的总厚度为20μm或更小。
[0015]根据另一方面，提供了一种制造柔性微电子器件的方法。该方法包括形成如上文所描述的层合结构。该方法可以包括提供刚性基板，在该刚性基板上方形成脱离结构；在脱离结构上方形成柔性微电子结构；以及通过在第一剥离表面和/或第二剥离表面上施加脱离力，在剥离界面处将柔性微电子结构与刚性基板分离。
[0016]在可能的具体实施中，该方法还包括将柔性微电子结构转移到柔性主基板上。
[0017]取决于具体实施，剥离界面能够被设置在脱离结构的脱离层中的两个脱离层之间；脱离结构与柔性微电子结构之间；或者脱离结构与刚性基板之间。
[0018]在可能的具体实施中，可以通过以下操作来实现分离：使用层合结构上的一个或多个真空启用表面施加脱离力，以通过将脱离结构的第一剥离表面与刚性基板上的第二剥离表面分层而将柔性微电子器件与刚性结构分离。一种可能的选项是在层合结构的位于第一剥离表面与第二剥离表面之间的开放区段处施加加压流体的受控释放。在可能的具体实施中，分离包括引发阶段和剥离阶段，此时，在引发阶段期间施加的脱离力大于在剥离阶段期间施加的脱离力。一种可能的选项是使用层流射流在第一剥离表面与第二剥离表面之间注入加压流体。另一种选项是使用一股或多股相异射流在第一剥离表面与第二剥离表面之间注入加压流体。取决于具体实施，以高于25mm/s，并且优选地高于35mm/s，并且更优选地高于100mm/s的分层速度来执行分离。
[0019]在可能的具体实施中，通过注入一股或多股集中射流来执行分离，该一股或多股集中射流形成从第一剥离表面与第二剥离表面之间的中央区内朝向层合结构的边缘传播的流体囊或流体积聚堆积。在可能的具体实施中，可以在第一剥离表面与第二剥离表面之间注入催化剂。该催化剂可以包含以下中的一者：水基流体、丙酮、异丙醇、甲醇或氟碳基流体。射流可以通过设置在流体注射喷嘴的前端处的纵向狭缝进行喷射，从而在离开喷嘴时形成气刀，或者一股或多股相异射流可以通过设置在流体注射喷嘴的前端处的两个或更多个出口进行喷射，该出口以预定距离间隔开。
[0020]在可能的具体实施中，柔性器件结构可以固定到柔性主基板，该柔性主基板包括聚合物、塑料或者有机或无机薄膜。
[0021]在参考附图阅读本专利技术的实施方案后，将更好地理解其他特征。
附图说明
[0022]图1A是根据可能的实施方案的用于制造柔性微电子器件的方法的流程图。图1B是图1A的方法的步骤的示意图。
[0023]图2A是根据一个实施方案的用于制造柔性微电子器件的方法的流程图，其中使用了单一层脱离结构。图2B和图2C是图2A的方法的步骤的示意图。
[0024]图3A至图3H是根据可能的实施方案的具有不同纵横比的脱离层的可能图案的示意图。
[0025]图4是表示负载(以gF计)作为使a)聚酰亚胺从玻璃基板分层以及使b)所提出的脱离结构从玻璃基板分层所需的分层行程(以mm计)的函数的曲线图。
[0026]图5A是根据另一可能的实施方案的用于制造柔性微电子器件的方法的流程图，其中使用了双层脱离结构。图5B是图5A的方法的步骤的示意图。
[0027]图6A至图6C是根据各种实施方案的包括多层脱离结构的不同层合结构的示意图。图6D是可能的多层脱离结构的示意图，其中分层发生在不同脱离界面处。
[0028]图7A是由不同材料制成的脱离层内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造柔性微电子器件的层合结构，所述层合结构包括：刚性基板；柔性微电子结构，所述柔性微电子结构包括：至少一个器件层；和至少一个柔性基板器件层；脱离结构，所述脱离结构设置在所述刚性基板与所述柔性微电子结构之间，所述脱离结构包括：至少一个脱离层，所述至少一个脱离层由非金属无机材料制成，所述层合结构包括第一剥离表面和第二剥离表面，所述剥离表面中的至少一个剥离表面对应于所述脱离结构的表面或所述脱离结构内的表面，所述第一剥离表面和所述第二剥离表面能够通过由机械分层和/或加压流体分层产生的脱离力来剥离，从而允许将所述柔性微电子器件与所述刚性基板分离。2.根据权利要求1所述的层合结构，其中所述刚性基板包含以下中的至少一者：硅、氧化铝、钢、蓝宝石和玻璃。3.根据权利要求1或2所述的层合结构，其中所述脱离结构的所述至少一个脱离层是单一脱离层，所述单一脱离层包含以下中的一者：氧化物、氮化物、碳化物和氮氧化物。4.根据权利要求3所述的层合结构，其中单一层包含以下中的一者：二氧化硅、氮化硅、碳化硅和氮氧化硅。5.根据权利要求3或4所述的层合结构，其中所述单一层具有15μm或更小的厚度。6.根据权利要求1至5所述的层合结构，其中所述第一剥离表面对应于所述脱离结构的顶表面，并且所述第二剥离表面对应于所述柔性微电子结构的底表面。7.根据权利要求1至5所述的层合结构，其中所述第一剥离表面对应于所述脱离结构的底表面，并且所述第二剥离表面对应于所述刚性基板的顶表面。8.根据权利要求1或2所述的层合结构，其中所述至少一个脱离层至少包括第一脱离层和第二脱离层，在所述脱离结构内形成剥离界面。9.根据权利要求8所述的层合结构，其中：所述第一脱离层和所述第二脱离层中的一者包含金属或金属合金；并且所述第一脱离层和所述第二脱离层中的另一者包含以下中的一者：氧化物、氮化物、碳化物和氮氧化物。10.根据权利要求8或9所述的层合结构，其中所述第一脱离层和所述第二脱离层中的所述一者包含以下中的一者：Ni、Al、Cu或Pd或者它们的合金。11.根据权利要求8、9或10所述的层合结构，其中所述第一脱离层和所述第二脱离层中的所述另一者包含以下中的一者：二氧化硅、氮化硅、碳化硅和氮氧化硅。12.根据权利要求8至11中任一项所述的层合结构，其中在所述刚性基板上形成所述第一脱离层，并且在所述第一脱离层的顶部上形成所述第二脱离层。13.根据权利要求1至12中任一项所述的层合结构，其中所述至少一个脱离层包括图案化层，所述图案化层包括多个图案。14.根据权利要求13所述的层合结构，其中所述多个图案均匀地分布在所述脱离结构的所述层中的一个层的顶外表面和底外表面上，所述第一剥离表面对应于所述图案化层的
顶表面，并且所述第二剥离表面对应于所述刚性基板的所述顶表面。15.根据权利要求1至14中任一项所述的层合结构，其中所述第二脱离层具有20μm或更小的厚度。16.根据权利要求1至15中任一项所述的层合结构，所述层合结构还包括一个或多个附加层，所述一个或多个附加层在所述至少一个脱离层与所述柔性基板器件层之间延伸。17.根据权利要求16所述的层合结构，其中所述一个或多个附加层具有水分阻隔特性。18.根据权利要求1至17中任一项所述的层合结构，其中所述脱离结构的总厚度为20μm或更小。19.根据权利要求14至17中任一项所述的脱离结构材料，其中所述一个或多个附加层具有10
‑1g/m2/天或更低的水蒸气透过率。20.一种制造柔性微电子器件的方法，所述方法包括：通过以下操作来形成根据权利要求1至19中任一项所述的层合...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：奥尼普莱科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：