[发明专利]微器件传送头

说明书

相关申请

本申请要求来自2011年11月18日提交的第61/561,706号美国临时专利申请、2012年02月03日提交的第61/594,919号美国临时专利申请以及2012年02月09日提交的第61/597,109号美国临时专利申请的优先权的权益，这里通过引用将其全部公开内容并入于此。

技术领域

本发明涉及微器件。更具体而言，本发明的实施例涉及微器件传送头以及向接收衬底传送一个或多个微器件的方法。

背景技术

集成和封装问题是诸如为射频(RF)微机电系统(MEMS)微动开关、发光二极管(LED)显示系统、以及基于MEMS的振荡器或基于石英的振荡器的微器件的商业化的主要障碍之一。

用于传送器件的传统的技术包括通过晶片键合从传送晶片向接收晶片的传送。一个这样的实现方式是“直接印刷”，包含从传送晶片向接收晶片的器件阵列的一个键合步骤，跟着移除传送晶片。另一这样的实现方式是包含两个键合/去键合步骤的“传送印刷”。在传送印刷中，传送晶片可以从施主晶片中拾起器件阵列，并且然后将器件阵列键合到接收晶片，跟着移除传送晶片。

已经开发了某些印刷过程变型，其中器件能够在传送过程期间选择性地键合和去键合。在传统的和变型的直接印刷和传送印刷技术中，传送晶片在将器件键合到接收晶片之后从器件中去键合。此外，在传送过程中涉及到具有器件阵列的整个传送晶片。

发明内容

公开了一种微器件传送头和头阵列、以及一种向接收衬底传送一个或多个微器件的方法。例如，接收衬底可以是(但不限于)显示衬底、发光衬底、具有诸如为晶体管或集成电路(IC)的功能器件的衬底、或具有金属重分布线(redistribution line)的衬底。

在实施例中，微器件传送头包括基底衬底、包括侧壁——至少一个侧壁是在台面结构之上形成的电极——的台面结构、以及覆盖电极的介电层。例如，微器件传送头能够并入有单极或双极电极结构。台面结构能够与基底衬底分离地或全局地形成。侧壁能够呈锥形并且远离基底衬底向台面结构的顶表面突出，其中，电极形成在顶表面上。电极引线可以从电极延伸以便与基底衬底中的布线接触并且将微器件传送头连接到静电夹持器(gripper)组件的工作电子器件。电极引线能够从台面结构的顶表面上的电极并且沿着台面结构的侧壁延伸。电极引线能够可选地在台面结构之下延伸并且连接到穿过台面结构去往电极的过孔。

电极和电极引线可以覆盖有沉积的介电层。用于介电层的适当的材料包括(但不限于)氧化铝(Al₂O₃)和氧化钽(Ta₂O₅)。因为介电层是沉积的，因此电极和电极引线可以由能够耐高沉积温度的材料来形成，包括诸如为铂的高熔化温度金属以及难熔金属或诸如为钛钨(TiW)的难熔金属合金。

在实施例中，传送微器件的方法包括将传送头定位在被连接到载体衬底的微器件之上。微器件与传送头接触并且向传送头中的电极施加电压以产生对微器件的夹持压强。传送头拾起微器件并且然后将微器件释放到接收衬底上。在传送头接触微器件之前、同时或之后，能够向电极施加电压。电压能够是恒流电压、或交流电压。在实施例中，向双级电极结构施加交流电压。在实施例中，附加地执行操作以在拾起微器件之前或同时产生将微器件连接到载体衬底的键合层中的相变。

在实施例中，在拾起微器件之前、或同时加热键合层以产生键合层中的从固态至液态的相变。取决于操作条件，能够拾起键合层的一大部分并且与微器件一起传送。当拾起、传送、接触接收衬底、以及释放微器件和键合层的一部分到接收衬底上时，能够执行各种操作以控制键合层的该部分的相。例如，当接触接收衬底时以及在到接收衬底上的释放操作期间，用微器件拾起的键合层的该部分能够维持在液态。在另一实施例中，在被拾起之后，能够允许键合层中的该部分冷却到固相。例如，在接触接收衬底之前或期间，键合层的该部分能够是固相，并且在释放操作期间再次熔化到液态。根据本发明的实施例，能够执行各种温度和材料相周期。