具有柱的微型發(fā)光二極管器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微型器件。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及承載襯底上的微型器件的 穩(wěn)定性。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著微型器件的尺寸減小，微型器件的商業(yè)制造和封裝常常變得更有挑戰(zhàn)性。微 型器件的一些實(shí)例包括射頻（RF)微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS)微動(dòng)開關(guān)、發(fā)光二極管（LED)顯示系 統(tǒng)和基于MEMS或石英的振蕩器。
[0003] 用于轉(zhuǎn)移器件的一種具體實(shí)施包括使用被包括在安裝頭中的真空噴嘴來從粘合 片剝離器件。一旦器件通過真空壓力被拾取，便可由安裝頭將其移動(dòng)到接收襯底。相機(jī)可 對(duì)接收襯底成像，以輔助系統(tǒng)在接收襯底上放置器件。在安裝頭被定位于接收襯底上方的 期望位置時(shí)，可調(diào)節(jié)真空壓力以允許器件保持定位于接收襯底上，同時(shí)安裝頭從接收襯底 移開。
[0004] 在另一種具體實(shí)施中，在使用溶劑被部分移除的粘合劑層上形成器件。這樣獲得 了用于將器件連接到主襯底的粘合劑層的僅橋接部分。為了準(zhǔn)備從襯底移除器件，可選擇 性地應(yīng)用圖案化彈性轉(zhuǎn)移戳，以便使粘合劑層的橋接部分?jǐn)嗔?，并將器件從主襯底轉(zhuǎn)移。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明公開了一種形成準(zhǔn)備好進(jìn)行拾取的微型器件陣列的結(jié)構(gòu)和方法。在一個(gè)實(shí) 施例中，結(jié)構(gòu)包括具有穩(wěn)定柱陣列的穩(wěn)定層，并且該穩(wěn)定層由熱固性材料諸如環(huán)氧樹脂或 苯并環(huán)丁烯（BCB)形成，該熱固性材料與固化期間的10%或更小的體積收縮相關(guān)聯(lián)，或更 具體地與固化期間的約6%或更小的體積收縮相關(guān)聯(lián)。微型器件陣列位于穩(wěn)定柱陣列上。每 個(gè)微型器件可包括底表面，該底表面比底表面正下方的對(duì)應(yīng)穩(wěn)定柱寬。底部導(dǎo)電觸點(diǎn)陣列 可形成于微型器件陣列的底表面上。頂部導(dǎo)電觸點(diǎn)陣列可形成于微型器件陣列的頂部上。 在一個(gè)實(shí)施例中，穩(wěn)定柱陣列由1μπ?到100μπ?的間距分開，或更具體地由1μL?到ΙΟμL? 的間距分開。
[0006] 可將穩(wěn)定層鍵合到承載襯底。穩(wěn)定層可具有穩(wěn)定腔陣列，該穩(wěn)定腔陣列具有圍繞 穩(wěn)定柱的穩(wěn)定腔側(cè)壁?？稍诔休d襯底和穩(wěn)定層之間形成粘合增進(jìn)劑層以增大粘附力。犧牲 層也可位于穩(wěn)定層和微型器件陣列之間，其中穩(wěn)定柱陣列還延伸穿過一定厚度的犧牲層。 在一個(gè)實(shí)施例中，犧牲層由材料諸如氧化物或氮化物形成。還可在穩(wěn)定層和犧牲層之間形 成粘合增進(jìn)劑層以增大粘附力，其中穩(wěn)定柱陣列還延伸穿過一定厚度的粘合增進(jìn)劑層。每 個(gè)穩(wěn)定柱都可相對(duì)于對(duì)應(yīng)微型器件在對(duì)應(yīng)的微型器件下方居于χ-y中心或可偏離中心。
[0007] 微型器件陣列可以是微型LED器件，并且可被設(shè)計(jì)成發(fā)出特定波長(zhǎng)諸如紅光、綠 光或藍(lán)光。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)微型LED器件包括由p摻雜半導(dǎo)體層、p摻雜半導(dǎo)體層上 方的一個(gè)或多個(gè)量子阱層和η摻雜半導(dǎo)體層形成的器件層。例如，在微型LED器件被設(shè)計(jì) 成發(fā)出綠光或監(jiān)光時(shí)，P慘雜層可包含GaN，并且η慘雜層也可包含GaN。
[0008] -個(gè)實(shí)施例包括對(duì)器件層進(jìn)行圖案化以在處理襯底上方形成微型器件臺(tái)面結(jié)構(gòu) 陣列、在對(duì)應(yīng)的微型器件臺(tái)面結(jié)構(gòu)陣列上方形成包括開口陣列的圖案化犧牲層、在圖案化 犧牲層上方和開口陣列內(nèi)形成穩(wěn)定層、以及移除處理襯底。在移除處理襯底之前，可將穩(wěn)定 層鍵合到承載襯底。將穩(wěn)定層鍵合到承載襯底可包括固化。穩(wěn)定層可由熱固性材料形成， 在一個(gè)實(shí)施例中，該熱固性材料可以是BCB。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)應(yīng)的微型器件臺(tái)面結(jié)構(gòu)陣列的導(dǎo)電觸點(diǎn)陣列正上方形成開 口陣列。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)器件層進(jìn)行圖案化以形成微型器件臺(tái)面結(jié)構(gòu)陣列在微型器件 臺(tái)面結(jié)構(gòu)陣列之間留下器件層的未移除部分，并且然后移除器件層的未移除部分以形成橫 向獨(dú)立微型LED器件。移除器件層的未移除部分可包括減薄微型器件臺(tái)面結(jié)構(gòu)陣列，使得 微型LED器件陣列的暴露頂表面在微型LED器件之間的圖案化犧牲層的暴露頂表面下方。 在一個(gè)實(shí)施例中，移除圖案化犧牲層以在每個(gè)微型器件下方和周圍形成開放空間。
【附圖說明】
[0010] 圖1A是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的塊體LED襯底的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0011] 圖1B是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括電路的器件晶圓的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0012] 圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的塊體LED襯底上的圖案化導(dǎo)電觸點(diǎn)層的橫 截面?zhèn)纫晥D。
[0013] 圖2B是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的塊體LED襯底上的圖案化導(dǎo)電觸點(diǎn)層的橫 截面?zhèn)纫晥D。
[0014] 圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的器件層的橫截面?zhèn)纫晥D，該器件層被圖案化 以在處理襯底上方形成微型器件臺(tái)面結(jié)構(gòu)陣列。
[0015] 圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的粘合增進(jìn)劑層和包括在微型器件臺(tái)面結(jié)構(gòu) 陣列上方形成的開口陣列的犧牲層的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0016] 圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在粘合增進(jìn)劑層和犧牲層上方以及在被包 括在犧牲層的開口陣列內(nèi)形成的穩(wěn)定層的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0017] 圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的將承載襯底和形成于處理襯底上的微型器 件臺(tái)面結(jié)構(gòu)組合在一起的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0018] 圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的移除生長(zhǎng)襯底的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0019] 圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的移除外延生長(zhǎng)層和器件層的一部分的橫截 面?zhèn)纫晥D。
[0020] 圖9A-圖9B是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在橫向獨(dú)立微型器件陣列上方形成 的圖案化導(dǎo)電觸點(diǎn)的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0021] 圖10A是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在移除犧牲層之后在穩(wěn)定柱陣列上形成 的微型器件陣列的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0022] 圖10B-圖10C是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相對(duì)于一組微型器件的示例性穩(wěn) 定柱位置的示意性頂視圖。
[0023] 圖11A-圖11E是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的將微型器件從承載襯底轉(zhuǎn)移到接 收襯底的靜電轉(zhuǎn)移頭部陣列的橫截面?zhèn)纫晥D。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本發(fā)明的實(shí)施例描述了一種方法和結(jié)構(gòu)，該方法和結(jié)構(gòu)用于穩(wěn)定承載襯底上的微 型器件陣列諸如微型發(fā)光二極管（LED)器件和微型芯片，使得它們準(zhǔn)備好被拾取并轉(zhuǎn)移到 接收襯底。例如，接收襯底可為但不限于顯示襯底、照明襯底、具有功能器件諸如晶體管或 集成電路（1C)的襯底、或者具有金屬配電線路的襯底。盡管特別針對(duì)包括p-n二極管的微 型LED器件描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例不受此限制，并且某些實(shí) 施例也可適用于其他微型半導(dǎo)體器件，該微型半導(dǎo)體器件以一種方式被設(shè)計(jì)，以便以受控 方式執(zhí)行預(yù)定電子功能（例如，二極管、晶體管、集成電路）或光子功能（LED、激光器）。具 體結(jié)合包括電路的微型器件描述了本發(fā)明的其他實(shí)施例。例如，微型器件可基于用于邏輯 部件應(yīng)用或存儲(chǔ)器應(yīng)用的硅或SOI晶圓，或基于用于RF通信應(yīng)用的GaAs晶圓。
[0025] 在各種實(shí)施例中，參照附圖進(jìn)行描述。然而，某些實(shí)施例可在不存在這些具體細(xì)節(jié) 中的一個(gè)或多個(gè)具體細(xì)節(jié)或者與其他已知方法和構(gòu)型相結(jié)合的情況下被實(shí)施。在以下描述 中，示出了許多具體細(xì)節(jié)諸如特定構(gòu)型、尺寸和工藝等，以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。在其 他情況下，未對(duì)熟知的半導(dǎo)體工藝和制造技術(shù)進(jìn)行特別詳細(xì)地描述，以免不必要地模糊本 發(fā)明。整個(gè)說明書中所提到的"一個(gè)實(shí)施例"（"oneembodiment"，"anembodiment"）等 是指結(jié)合實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、構(gòu)型或特性被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例 中。因此，整個(gè)本說明書中多處出現(xiàn)短語"在一個(gè)實(shí)施例中"、"一個(gè)實(shí)施例"或類似說法不 一定是指本發(fā)明的同一實(shí)施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)、構(gòu)型或特性可以任何適當(dāng)?shù)姆绞奖?結(jié)合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。
[0026] 本文所使用的術(shù)語"在……上方"、"跨越"、"到"、"在……之間"和"在……上"可指 一層相對(duì)于其他層的相對(duì)位置。一層在另一層"上方"、"跨越"另一層或在另一層"上"或者 鍵合"到"另一層可為直接與其他層接觸或可具有一個(gè)或多個(gè)中間層。一層在多層"之間" 可為直接與該多層接觸或可具有一個(gè)或多個(gè)中間層。
[0027] 本文所使用的術(shù)語"微型"器件、"微型"LED器件或"微型"芯片可指根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例的特定器件、器件或結(jié)構(gòu)的描述性尺寸。如本文所用，術(shù)語"微型器件"具體包括"微 型LED器件"和"微型芯片"。如本文所用，術(shù)語"微型"器件或結(jié)構(gòu)是指1μm到100μm的 尺度。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例未必受此限制，并且實(shí)施例的特定方面可適用于更 大和可能更小的尺度。在一個(gè)實(shí)施例中，微型器件陣列中的單個(gè)微型器件和靜電轉(zhuǎn)移頭部 陣列中的單個(gè)靜電轉(zhuǎn)移頭部各自具有1μm到100μm的最大尺寸，例如長(zhǎng)度或?qū)挾?。在?個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)微型器件或靜電轉(zhuǎn)移頭部的頂部接觸表面具有1μm到100μm或者更具 體地3μm到20μm的最大尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，微型器件陣列和對(duì)應(yīng)靜電轉(zhuǎn)移頭部陣列 的間距為（1μπι至IJ100μL?)X(1μL?至IJ100μL?)，例如 20μπιΧ20μπι的間