[發明專利]微型器件穩定柱

有效

• 申請號: 201380049330.3
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN104661953A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 胡馨華;A·比布爾;J·A·希金森
• 申請（專利權）人: 勒克斯維科技公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81B7/04;B81C1/00;H01L21/67
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張寧

相關專利申請

本專利申請是于2012年9月24日提交的共同未決的美國專利申請13/625,825的部分繼續申請，該專利申請以引用方式并入本文。

技術領域

本發明涉及微型器件。更具體地，本發明的實施例涉及承載襯底上的微型器件的穩定性。

背景技術

對于微型器件諸如射頻(RF)微電子機械系統(MEMS)微型開關、發光二極管(LED)顯示系統和MEMS或基于石英的振蕩器的商業化，集成和封裝問題是主要障礙之一。

用于轉移器件的傳統技術包括通過晶圓鍵合從轉移晶圓轉移到接收晶圓。一種這樣的具體實施為“直接印刷”，其涉及器件陣列從轉移晶圓到接收晶圓的一次鍵合步驟以及隨后移除轉移晶圓。其他這樣的具體實施為包含兩次鍵合/解鍵合步驟的“轉印”。在轉印過程中，轉移晶圓可從供體晶圓拾取器件陣列，并且隨后將器件陣列鍵合至接收晶圓，隨后移除轉移晶圓。

已開發出一些印刷工藝變型，其中可在轉移過程中對器件選擇性地鍵合和解鍵合。在直接印刷和轉印技術的傳統和變型兩者中，在將器件鍵合至接收晶圓之后將轉移晶圓從器件解鍵合。此外，在該轉移過程中涉及具有器件陣列的整個轉移晶圓。

發明內容

本發明公開了形成待拾取的微型器件陣列的結構和方法。在一個實施例中，結構包括穩定層，該穩定層包括穩定柱陣列，并且該穩定層由熱固性材料諸如環氧樹脂或苯并環丁烯(BCB)形成，其與固化期間的10％或更小的體積收縮相關聯，或更具體地與固化期間的約6％或更小的體積收縮相關聯。微型器件陣列位于穩定柱陣列上，其中每個微型器件包括底表面，該底表面比底表面正下方的對應穩定柱寬。底部導電觸點陣列可形成于微型器件陣列的底表面上。頂部導電觸點陣列可形成于微型器件陣列的頂部上。在一個實施例中，穩定柱陣列由1μm至100μm或更具體地1μm至20μm的節距分隔。

穩定層可被鍵合至承載襯底。粘合增進劑層可形成于承載襯底和穩定層之間以增加粘附力。犧牲層也可定位于穩定層和微型器件陣列之間，其中穩定柱陣列也延伸穿過犧牲層的厚度。在一個實施例中，犧牲層由材料諸如氧化物或氮化物形成。蝕刻停止檢測層諸如鈦也可定位于犧牲層和微型器件陣列之間，其中穩定柱陣列延伸穿過蝕刻停止檢測層的厚度。粘合增進劑層也可形成于穩定層和犧牲層之間以增加粘附力，其中穩定柱陣列也延伸穿過粘合增進劑層的厚度。

微型器件陣列可為微型LED器件，并且可被設計為發出特定波長，諸如紅光、綠光、或藍光。在一個實施例中，每個微型LED器件包括由p摻雜半導體層形成的器件層、p摻雜半導體層上方的一個或多個量子阱層、和n摻雜半導體層。例如，在微型LED器件被設計為發出紅光的情況下，p摻雜層可包含GaP并且n摻雜層可包含AlGaInP。器件層布置也包括歐姆接觸層，諸如n摻雜半導體層上方的GaAs。

穩定柱陣列可對中于微型器件陣列下方的x-y中心，或者可偏心于微型器件陣列下方的x-y中心。每個穩定柱可橫跨在兩個相鄰微型器件的邊緣下方。另外，兩個或更多個穩定柱可形成于每個微型器件下方。

在一個實施例中，形成微型器件陣列包括：在器件層上方形成穩定柱陣列，將穩定柱陣列和器件層轉移到承載襯底，并且使器件層圖案化以在穩定柱陣列上方形成對應的微型器件陣列。圖案化犧牲層也可被移除以在每個微型器件下方形成開放空間。形成穩定柱陣列可包括在器件層上方形成包括開口陣列的圖案化犧牲層，并且在圖案化犧牲層上方和開口陣列內形成穩定層以形成穩定柱陣列。在一個實施例中，開口陣列形成于器件層上的導電觸點陣列正上方。

將穩定柱陣列和器件層轉移到承載襯底可包括將穩定層鍵合至承載襯底。可在將穩定層鍵合至承載襯底之前軟烘烤穩定層，之后在將穩定層鍵合至承載襯底期間或之后硬烘烤穩定層。也可在將穩定層鍵合至承載襯底之后并且在圖案化器件層以形成微型器件陣列之前，將生長襯底從器件層移除。在一個實施例中，在移除生長襯底之后將導電觸點層沉積在器件層上方，使導電觸點層退火以形成與器件層的歐姆接觸，并使其圖案化以在穩定柱陣列正上方的器件層上形成導電觸點陣列。例如，退火可在300℃或更高的溫度下執行。