[發(fā)明專利]用于制備用于微組裝的GaN及相關(guān)材料的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580037701.5
• 申請(qǐng)日: 2015-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107078094B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克里斯托弗·鮑爾;馬修·邁托
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 艾克斯瑟樂(lè)普林特有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/78
• 分類號(hào): H01L21/78;H01L23/00;H01L25/00;H01L33/00;H01L33/22;H01L33/44
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 劉鋒

所揭示技術(shù)大體來(lái)說(shuō)涉及一種用于微組裝GaN材料及裝置以形成使用小LED與高功率、高電壓及/或高頻率晶體管及二極管的陣列的顯示器及照明組件的方法及系統(tǒng)。GaN材料及裝置可通過(guò)外延而形成在藍(lán)寶石、碳化硅、氮化鎵、氮化鋁或硅襯底上。所述所揭示技術(shù)提供用于制備用于微組裝的至少部分地形成在那些同質(zhì)襯底中的數(shù)者上的GaN材料及裝置的系統(tǒng)及方法。

相關(guān)申請(qǐng)案

本申請(qǐng)案主張標(biāo)題為“用于制備用于微組裝的GaN及相關(guān)材料的系統(tǒng)及方法”的2014年6月18日提出申請(qǐng)的第62/014,070號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)及權(quán)益，所述美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案的內(nèi)容以全文引用的方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于提供可使用大規(guī)模并行微轉(zhuǎn)印印刷方法來(lái)印刷的微尺度裝置的結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

所揭示技術(shù)大體來(lái)說(shuō)涉及可轉(zhuǎn)印微型裝置的形成。半導(dǎo)體芯片或裸片自動(dòng)化組裝設(shè)備通常使用真空操作放置頭(例如真空抓持器或取放工具)以拾取并將裝置應(yīng)用于襯底。使用此技術(shù)來(lái)拾取及放置超薄及/或小裝置通常是困難的。微轉(zhuǎn)印印刷準(zhǔn)許選擇并應(yīng)用這些超薄、易碎及/或小裝置而不對(duì)所述裝置本身造成損壞。

微結(jié)構(gòu)印模可用于拾取微型裝置，將所述微型裝置輸送到目的地，及將所述微型裝置印刷到目的地襯底上。表面粘附力用于控制對(duì)這些裝置的選擇并將其印刷到目的地襯底上。此過(guò)程可大規(guī)模地并行執(zhí)行。印模可經(jīng)設(shè)計(jì)以在單個(gè)拾取及印刷操作中轉(zhuǎn)印數(shù)百到數(shù)千個(gè)離散結(jié)構(gòu)。

微轉(zhuǎn)印印刷還實(shí)現(xiàn)將高性能半導(dǎo)體裝置并行組裝到包含玻璃、塑料、金屬或其它半導(dǎo)體的幾乎任何襯底材料上。襯底可為柔性的，借此準(zhǔn)許產(chǎn)生柔性電子裝置。柔性襯底可集成于大量配置中，包含在脆性基于硅的電子裝置的情況下不可能的配置。另外，舉例來(lái)說(shuō)，塑料襯底是機(jī)械強(qiáng)固的且可用于提供較不易于遭受由機(jī)械應(yīng)力引起的損壞及/或電子性能降級(jí)的電子裝置。因此，這些材料可用于通過(guò)能夠以低成本在大襯底區(qū)域上方產(chǎn)生電子裝置的連續(xù)、高速印刷技術(shù)(例如，卷對(duì)卷制造)來(lái)制作電子裝置。

此外，這些微轉(zhuǎn)印印刷技術(shù)可用于在與塑料聚合物襯底上的組裝兼容的溫度下印刷半導(dǎo)體裝置。另外，半導(dǎo)體材料可印刷到大襯底區(qū)域上，借此實(shí)現(xiàn)復(fù)雜集成電路在大襯底區(qū)域上方的連續(xù)、高速印刷。此外，在彎曲或變形裝置定向上具有良好電子性能的完全柔性電子裝置可經(jīng)提供以實(shí)現(xiàn)廣泛范圍的柔性電子裝置。

電子有源組件可印刷于非同質(zhì)襯底上方。舉例來(lái)說(shuō)，這些印刷技術(shù)可用于形成成像裝置(例如平板液晶、LED或OLED顯示裝置)，及/或用于數(shù)字射線照相板中。在每一實(shí)例中，必須將電子有源組件從同質(zhì)襯底轉(zhuǎn)印到目的地襯底(例如，有源組件的陣列分布于其上的非同質(zhì)襯底)。使用彈性體印模從同質(zhì)襯底拾取有源組件并將其轉(zhuǎn)印到目的地襯底。有源組件的釋放必須受控制且可預(yù)測(cè)。

在微轉(zhuǎn)印印刷中，小芯片通常形成在硅襯底及犧牲層上，所述犧牲層通過(guò)使用光刻過(guò)程蝕刻來(lái)底切以形成系鏈。硅襯底促進(jìn)在晶片與小芯片之間形成系鏈，所述系鏈在微轉(zhuǎn)印印刷過(guò)程期間斷開(kāi)以釋放小芯片。然而，形成GaN裝置的常規(guī)方法并不會(huì)導(dǎo)致形成可使用微轉(zhuǎn)印印刷技術(shù)組裝的微尺度裝置。另外，形成GaN裝置的常規(guī)方法并不會(huì)在藍(lán)寶石上實(shí)現(xiàn)可印刷GaN裝置。盡管與藍(lán)寶石相比相對(duì)不昂貴，但硅比起藍(lán)寶石與構(gòu)成LED的GaN晶體結(jié)構(gòu)具有甚至更大的晶格不匹配，這進(jìn)一步降低所得LED的性能。因此，在一些實(shí)施例中，期望使用藍(lán)寶石襯底形成可印刷結(jié)構(gòu)，例如LED。然而，不存在用于底切形成于藍(lán)寶石襯底上的小芯片以實(shí)現(xiàn)用于微轉(zhuǎn)印印刷的小芯片釋放的可用方法。

因此，需要實(shí)現(xiàn)可經(jīng)微轉(zhuǎn)印印刷的形成于襯底(例如，硅或藍(lán)寶石)上的微型LED小芯片的構(gòu)造的結(jié)構(gòu)及方法。還需要實(shí)現(xiàn)印刷于目的地襯底上的小芯片的電互連的簡(jiǎn)單且廉價(jià)的方法及結(jié)構(gòu)。此外，需要允許使用比常規(guī)方法少的處理步驟來(lái)電連接印刷結(jié)構(gòu)(例如，印刷LED)的電觸點(diǎn)的方法及結(jié)構(gòu)。

因此，需要用于在GaN及適于微轉(zhuǎn)印印刷的相關(guān)材料中制備高性能、小型且密集的結(jié)構(gòu)陣列的可預(yù)測(cè)且可控制的系統(tǒng)及方法。