具有柱的微型发光二极管器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 随着微型器件的尺寸减小，微型器件的商业制造和封装常常变得更有挑战性。微 型器件的一些实例包括射频（RF)微机电系统（MEMS)微动开关、发光二极管（LED)显示系 统和基于MEMS或石英的振荡器。
[0003] 用于转移器件的一种具体实施包括使用被包括在安装头中的真空喷嘴来从粘合 片剥离器件。一旦器件通过真空压力被拾取，便可由安装头将其移动到接收衬底。相机可 对接收衬底成像，以辅助系统在接收衬底上放置器件。在安装头被定位于接收衬底上方的 期望位置时，可调节真空压力以允许器件保持定位于接收衬底上，同时安装头从接收衬底 移开。
[0004] 在另一种具体实施中，在使用溶剂被部分移除的粘合剂层上形成器件。这样获得 了用于将器件连接到主衬底的粘合剂层的仅桥接部分。为了准备从衬底移除器件，可选择 性地应用图案化弹性转移戳，以便使粘合剂层的桥接部分断裂，并将器件从主衬底转移。
【发明内容】
[0005] 本发明公开了一种形成准备好进行拾取的微型器件阵列的结构和方法。在一个实 施例中，结构包括具有稳定柱阵列的稳定层，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，该热固性材料与固化期间的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。每 个微型器件可包括底表面，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1μπ?到100μπ?的间距分开，或更具体地由1μL?到ΙΟμL? 的间距分开。
[0006] 可将稳定层键合到承载衬底。稳定层可具有稳定腔阵列，该稳定腔阵列具有围绕 稳定柱的稳定腔侧壁。可在承载衬底和稳定层之间形成粘合增进剂层以增大粘附力。牺牲 层也可位于稳定层和微型器件阵列之间，其中稳定柱阵列还延伸穿过一定厚度的牺牲层。 在一个实施例中，牺牲层由材料诸如氧化物或氮化物形成。还可在稳定层和牺牲层之间形 成粘合增进剂层以增大粘附力，其中稳定柱阵列还延伸穿过一定厚度的粘合增进剂层。每 个稳定柱都可相对于对应微型器件在对应的微型器件下方居于χ-y中心或可偏离中心。
[0007] 微型器件阵列可以是微型LED器件，并且可被设计成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、p掺杂半导体层上 方的一个或多个量子阱层和η掺杂半导体层形成的器件层。例如，在微型LED器件被设计 成发出绿光或监光时，P惨杂层可包含GaN，并且η惨杂层也可包含GaN。
[0008] -个实施例包括对器件层进行图案化以在处理衬底上方形成微型器件台面结构 阵列、在对应的微型器件台面结构阵列上方形成包括开口阵列的图案化牺牲层、在图案化 牺牲层上方和开口阵列内形成稳定层、以及移除处理衬底。在移除处理衬底之前，可将稳定 层键合到承载衬底。将稳定层键合到承载衬底可包括固化。稳定层可由热固性材料形成， 在一个实施例中，该热固性材料可以是BCB。
[0009] 在一个实施例中，在对应的微型器件台面结构阵列的导电触点阵列正上方形成开 口阵列。在一个实施例中，对器件层进行图案化以形成微型器件台面结构阵列在微型器件 台面结构阵列之间留下器件层的未移除部分，并且然后移除器件层的未移除部分以形成横 向独立微型LED器件。移除器件层的未移除部分可包括减薄微型器件台面结构阵列，使得 微型LED器件阵列的暴露顶表面在微型LED器件之间的图案化牺牲层的暴露顶表面下方。 在一个实施例中，移除图案化牺牲层以在每个微型器件下方和周围形成开放空间。
【附图说明】
[0010] 图1A是示出了根据本发明的实施例的块体LED衬底的横截面侧视图。
[0011] 图1B是示出了根据本发明的实施例的包括电路的器件晶圆的横截面侧视图。
[0012] 图2A是示出了根据本发明的实施例的块体LED衬底上的图案化导电触点层的横 截面侧视图。
[0013] 图2B是示出了根据本发明的实施例的块体LED衬底上的图案化导电触点层的横 截面侧视图。
[0014] 图3是示出了根据本发明的实施例的器件层的横截面侧视图，该器件层被图案化 以在处理衬底上方形成微型器件台面结构阵列。
[0015] 图4是示出了根据本发明的实施例的粘合增进剂层和包括在微型器件台面结构 阵列上方形成的开口阵列的牺牲层的横截面侧视图。
[0016] 图5是示出了根据本发明的实施例的在粘合增进剂层和牺牲层上方以及在被包 括在牺牲层的开口阵列内形成的稳定层的横截面侧视图。
[0017] 图6是示出了根据本发明的实施例的将承载衬底和形成于处理衬底上的微型器 件台面结构组合在一起的横截面侧视图。
[0018] 图7是示出了根据本发明的实施例的移除生长衬底的横截面侧视图。
[0019] 图8是示出了根据本发明的实施例的移除外延生长层和器件层的一部分的横截 面侧视图。
[0020] 图9A-图9B是示出了根据本发明的实施例的在横向独立微型器件阵列上方形成 的图案化导电触点的横截面侧视图。
[0021] 图10A是示出了根据本发明的实施例的在移除牺牲层之后在稳定柱阵列上形成 的微型器件阵列的横截面侧视图。
[0022] 图10B-图10C是示出了根据本发明的实施例的相对于一组微型器件的示例性稳 定柱位置的示意性顶视图。
[0023] 图11A-图11E是示出了根据本发明的实施例的将微型器件从承载衬底转移到接 收衬底的静电转移头部阵列的横截面侧视图。
【具体实施方式】
[0024] 本发明的实施例描述了一种方法和结构，该方法和结构用于稳定承载衬底上的微 型器件阵列诸如微型发光二极管（LED)器件和微型芯片，使得它们准备好被拾取并转移到 接收衬底。例如，接收衬底可为但不限于显示衬底、照明衬底、具有功能器件诸如晶体管或 集成电路（1C)的衬底、或者具有金属配电线路的衬底。尽管特别针对包括p-n二极管的微 型LED器件描述了本发明的实施例，但应当理解，本发明的实施例不受此限制，并且某些实 施例也可适用于其他微型半导体器件，该微型半导体器件以一种方式被设计，以便以受控 方式执行预定电子功能（例如，二极管、晶体管、集成电路）或光子功能（LED、激光器）。具 体结合包括电路的微型器件描述了本发明的其他实施例。例如，微型器件可基于用于逻辑 部件应用或存储器应用的硅或SOI晶圆，或基于用于RF通信应用的GaAs晶圆。
[0025] 在各种实施例中，参照附图进行描述。然而，某些实施例可在不存在这些具体细节 中的一个或多个具体细节或者与其他已知方法和构型相结合的情况下被实施。在以下描述 中，示出了许多具体细节诸如特定构型、尺寸和工艺等，以提供对本发明的彻底理解。在其 他情况下，未对熟知的半导体工艺和制造技术进行特别详细地描述，以免不必要地模糊本 发明。整个说明书中所提到的"一个实施例"（"oneembodiment"，"anembodiment"）等 是指结合实施例所描述的特定特征、结构、构型或特性被包括在本发明的至少一个实施例 中。因此，整个本说明书中多处出现短语"在一个实施例中"、"一个实施例"或类似说法不 一定是指本发明的同一实施例。此外，特定特征、结构、构型或特性可以任何适当的方式被 结合在一个或多个实施例中。
[0026] 本文所使用的术语"在……上方"、"跨越"、"到"、"在……之间"和"在……上"可指 一层相对于其他层的相对位置。一层在另一层"上方"、"跨越"另一层或在另一层"上"或者 键合"到"另一层可为直接与其他层接触或可具有一个或多个中间层。一层在多层"之间" 可为直接与该多层接触或可具有一个或多个中间层。
[0027] 本文所使用的术语"微型"器件、"微型"LED器件或"微型"芯片可指根据本发明的 实施例的特定器件、器件或结构的描述性尺寸。如本文所用，术语"微型器件"具体包括"微 型LED器件"和"微型芯片"。如本文所用，术语"微型"器件或结构是指1μm到100μm的 尺度。然而，应当理解，本发明的实施例未必受此限制，并且实施例的特定方面可适用于更 大和可能更小的尺度。在一个实施例中，微型器件阵列中的单个微型器件和静电转移头部 阵列中的单个静电转移头部各自具有1μm到100μm的最大尺寸，例如长度或宽度。在一 个实施例中，每个微型器件或静电转移头部的顶部接触表面具有1μm到100μm或者更具 体地3μm到20μm的最大尺寸。在一个实施例中，微型器件阵列和对应静电转移头部阵列 的间距为（1μπι至IJ100μL?)X(1μL?至IJ100μL?)，例如 20μπιΧ20μπι的间