[发明专利]微型器件稳定柱

说明书

相关专利申请

本专利申请是于2012年9月24日提交的共同未决的美国专利申请13/625,825的部分继续申请，该专利申请以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及微型器件。更具体地，本发明的实施例涉及承载衬底上的微型器件的稳定性。

背景技术

对于微型器件诸如射频(RF)微电子机械系统(MEMS)微型开关、发光二极管(LED)显示系统和MEMS或基于石英的振荡器的商业化，集成和封装问题是主要障碍之一。

用于转移器件的传统技术包括通过晶圆键合从转移晶圆转移到接收晶圆。一种这样的具体实施为“直接印刷”，其涉及器件阵列从转移晶圆到接收晶圆的一次键合步骤以及随后移除转移晶圆。其他这样的具体实施为包含两次键合/解键合步骤的“转印”。在转印过程中，转移晶圆可从供体晶圆拾取器件阵列，并且随后将器件阵列键合至接收晶圆，随后移除转移晶圆。

已开发出一些印刷工艺变型，其中可在转移过程中对器件选择性地键合和解键合。在直接印刷和转印技术的传统和变型两者中，在将器件键合至接收晶圆之后将转移晶圆从器件解键合。此外，在该转移过程中涉及具有器件阵列的整个转移晶圆。

发明内容

本发明公开了形成待拾取的微型器件阵列的结构和方法。在一个实施例中，结构包括稳定层，该稳定层包括稳定柱阵列，并且该稳定层由热固性材料诸如环氧树脂或苯并环丁烯(BCB)形成，其与固化期间的10％或更小的体积收缩相关联，或更具体地与固化期间的约6％或更小的体积收缩相关联。微型器件阵列位于稳定柱阵列上，其中每个微型器件包括底表面，该底表面比底表面正下方的对应稳定柱宽。底部导电触点阵列可形成于微型器件阵列的底表面上。顶部导电触点阵列可形成于微型器件阵列的顶部上。在一个实施例中，稳定柱阵列由1μm至100μm或更具体地1μm至20μm的节距分隔。

稳定层可被键合至承载衬底。粘合增进剂层可形成于承载衬底和稳定层之间以增加粘附力。牺牲层也可定位于稳定层和微型器件阵列之间，其中稳定柱阵列也延伸穿过牺牲层的厚度。在一个实施例中，牺牲层由材料诸如氧化物或氮化物形成。蚀刻停止检测层诸如钛也可定位于牺牲层和微型器件阵列之间，其中稳定柱阵列延伸穿过蚀刻停止检测层的厚度。粘合增进剂层也可形成于稳定层和牺牲层之间以增加粘附力，其中稳定柱阵列也延伸穿过粘合增进剂层的厚度。

微型器件阵列可为微型LED器件，并且可被设计为发出特定波长，诸如红光、绿光、或蓝光。在一个实施例中，每个微型LED器件包括由p掺杂半导体层形成的器件层、p掺杂半导体层上方的一个或多个量子阱层、和n掺杂半导体层。例如，在微型LED器件被设计为发出红光的情况下，p掺杂层可包含GaP并且n掺杂层可包含AlGaInP。器件层布置也包括欧姆接触层，诸如n掺杂半导体层上方的GaAs。

稳定柱阵列可对中于微型器件阵列下方的x-y中心，或者可偏心于微型器件阵列下方的x-y中心。每个稳定柱可横跨在两个相邻微型器件的边缘下方。另外，两个或更多个稳定柱可形成于每个微型器件下方。

在一个实施例中，形成微型器件阵列包括：在器件层上方形成稳定柱阵列，将稳定柱阵列和器件层转移到承载衬底，并且使器件层图案化以在稳定柱阵列上方形成对应的微型器件阵列。图案化牺牲层也可被移除以在每个微型器件下方形成开放空间。形成稳定柱阵列可包括在器件层上方形成包括开口阵列的图案化牺牲层，并且在图案化牺牲层上方和开口阵列内形成稳定层以形成稳定柱阵列。在一个实施例中，开口阵列形成于器件层上的导电触点阵列正上方。

将稳定柱阵列和器件层转移到承载衬底可包括将稳定层键合至承载衬底。可在将稳定层键合至承载衬底之前软烘烤稳定层，之后在将稳定层键合至承载衬底期间或之后硬烘烤稳定层。也可在将稳定层键合至承载衬底之后并且在图案化器件层以形成微型器件阵列之前，将生长衬底从器件层移除。在一个实施例中，在移除生长衬底之后将导电触点层沉积在器件层上方，使导电触点层退火以形成与器件层的欧姆接触，并使其图案化以在稳定柱阵列正上方的器件层上形成导电触点阵列。例如，退火可在300℃或更高的温度下执行。