利用紫外线透射粘合剂和激光剥离的微电子器件转移的制作方法

本发明总体上涉及微电子器件的衬底间转移，具体涉及由激光剥离辅助的衬底间转移工艺。

背景技术：

1、消费者不断要求更薄、更轻、性能更高的电子设备，例如更薄、更高分辨率的显示器以及集成微传感器的高分辨率显示器。为了满足这些需求，微电子行业正在努力制造更小的微电子器件。例如，为了制造高分辨率led显示器，正在开发尺寸小于70微米x70微米、小至约3微米x3微米的微型发光二极管(microled)。microled显示器是一种新兴的显示技术，与有机led显示器和液晶显示器相比，有望提供更高的亮度、更低的功耗和更快的响应速度。

2、晶片级制造长期以来一直是微电子器件最具成本效益的大规模生产方法，能够在同一晶片上同时制造数百万个相同的微电子器件。在这种上背景下，激光加工具有多种有吸引力的特性，例如非接触式操作模式、选择性和灵活的应用以及比湿化学加工更容易管理的环境危害。

3、虽然至少在一些情况下可以通过切割晶片来从晶片分离出单独的微电子器件，但是可以通过替代地将微电子器件从晶片分离来实现更薄的形状因数。因此，微电子器件的晶片级制造可能涉及将微电子器件从衬底分离的一个或多个步骤。例如，微电子器件可以高密度生长在生长晶片上，然后以较低密度实现在最终设备中，可能与其他类型的微电子器件结合。微电子器件的生产还常常涉及在生长晶片上生长微电子器件的至少一些层之后对微电子器件的顶部和底部两者进行加工。这种双面生长后加工可能需要将微电子器件从一个衬底转移到另一个衬底以便翻转它们的一个或多个操作。另外，取放技术可用于替换最终衬底(例如，具有有源矩阵的衬底)或中间衬底上的有缺陷的微电子器件。

4、激光剥离已成为一种有前途的转移技术。激光剥离工艺通过用足够强大的激光照射位于衬底和微电子器件之间的诸如氮化镓(gan)的中间层以烧蚀中间层来从衬底释放微电子器件。激光剥离通常利用由准分子激光器产生的紫外光，并且可以通过单个激光脉冲将微电子器件从衬底上释放。激光剥离可以选择性地应用于单个单独的微电子器件或者衬底上的全部微电子器件的子集。备选地，将激光剥离应用于同一衬底上的所有微电子器件。在若干个微电子器件的激光剥离中，激光束可以扫描穿过衬底的相关部分以逐个释放微电子器件，或者可以将较大面积的激光脉冲同时施加到多个微电子器件。

5、微电子器件的转移可以在基于印模的转移方案、键合释放方案或激光诱导正向转移方案中利用激光剥离。在基于印模的方案中，微电子器件通过激光剥离从供体衬底上释放，并通过弹性体印模从供体衬底上拾取。然后，印模将微电子器件放置在受体衬底上。在键合释放方案中，微电子器件与受体衬底键合，然后从供体衬底释放。在激光诱导正向转移方案中，受体衬底与微电子器件保持一定距离，中间层的烧蚀不仅将微电子器件从供体衬底上释放，而且还推动微电子器件穿过间隙到达受体衬底。这些方案中的每一个都可以应用于单个微电子器件或若干个微电子器件。

技术实现思路

0、发明概述

1、尽管晶片级微电子器件的小型化不断向前发展，但至少某些预期的实际的实现仍存在挑战。事实证明，衬底间转移工艺非常困难，并且在许多情况下，这对微电子器件在消费电子设备中的集成构成了障碍。例如，microled显示器尚未为消费电子市场做好准备，至少部分原因是衬底间microled转移面临挑战。现有的microled显示器制造工艺通常涉及若干个转移步骤，包括巨量转移(mass-transfer)以及对有缺陷的microled进行拾放替换。

2、本文公开的是微电子器件转移方法，其将用于拾取微电子器件的粘合剂的便利性与用于释放微电子器件的激光剥离的高效、灵活、选择性和清洁特性相结合。本方法适用于巨量转移和拾放，并且可以应用于各种微电子器件的制造和实现，例如microled的制造及其在microled显示器中的实现。

3、在一种场景中，当前公开的微电子器件转移方法是有用的，粘合剂已被选择为具有某些有利的特性，但碰巧可透射紫外光，从而使得微电子器件在激光剥离期间容易受到损坏。例如，粘合剂可以被选择为具有适量的粘附力，因此器件在工艺步骤期间保持附着，但随后可以从其移除而不损坏，并且粘合剂可以被选择为对于uv辐射的损坏具有鲁棒性。粘合剂可以是基于硅酮的聚合物粘合剂。目前公开的微电子器件转移方法结合了紫外线吸收聚合物涂层，紫外线吸收聚合物涂层防止在激光剥离期间通过紫外线透射粘合剂将破坏水平的紫外光透射到微电子器件。

4、在一个方面，用于微电子器件的衬底间转移的方法，包括以下步骤：(a)将聚合物涂层施加到位于第一衬底上的微电子器件的顶表面，其中该顶表面背向第一衬底并且微电子器件的底表面面向第一衬底，(b)将紫外线透射粘合剂沉积到第二衬底上，(c)使微电子器件的聚合物涂覆的顶表面与粘合剂接触以将微电子器件与第二衬底键合，(d)将微电子器件从第一衬底分离，以及(e)在微电子器件的底表面面向第三衬底时，利用紫外激光穿过第二衬底和粘合剂照射聚合物涂层，以烧蚀聚合物涂层，从而通过激光剥离将微电子器件从第二衬底转移到第三衬底。

技术特征：

1.用于微电子器件的衬底间转移的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微电子器件是发光二极管。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第二衬底包括石英或蓝宝石。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述照射步骤包括在所述微电子器件和所述第三衬底之间存在间隙时烧蚀所述聚合物涂层，并且其中所述聚合物涂层的烧蚀推动所述微电子器件穿过所述间隙到达所述第三衬底。

6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述施加步骤包括在所述微电子器件的顶表面上形成厚度在介于1纳米到50纳米之间的范围内的聚合物涂层。

7.根据任一前述权利要求所述的方法，包括：

8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述照射步骤包括从所述微电子器件的至少90％的顶表面去除所述聚合物涂层。

9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中：

10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述施加步骤包括通过化学气相沉积来沉积所述聚合物涂层。

11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述照射步骤包括用准分子激光器产生所述紫外激光。

12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述聚合物涂层包括聚对二甲苯和三氮烯中的至少一种。

13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第三衬底是包括用于操作所述微电子器件的电路的最终衬底。

14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中：

15.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，其中：

16.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，其中：

17.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，其中：

18.根据任一前述权利要求所述的方法，其中：

19.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括，当所述微电子器件的顶表面面向最终衬底时，利用紫外激光穿过所述第二载体衬底和沉积在其上的粘合剂照射所述第二聚合物涂层，以烧蚀所述第二聚合物涂层，从而通过激光剥离将所述微电子器件从所述第二载体衬底转移到所述最终衬底。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：完成所述微电子器件与所述最终衬底中或所述最终衬底上的电路之间的一个或多个电连接。

技术总结
用于微电子器件(110)的衬底间转移的方法，包括：将聚合物涂层(120)施加到位于第一衬底(140)上的微电子器件(110)的顶表面(110T)，将紫外线透射粘合剂(130)沉积到第二衬底(142)上，使微电子器件(110)的聚合物涂覆的顶表面(110T)与粘合剂(130)接触以将微电子器件(110)与第二衬底(142)键合，将微电子器件(110)从第一衬底(140)分离，以及在微电子器件(110)的底表面面向第三衬底(144)时，利用紫外激光穿过第二衬底(142)和粘合剂(130)照射并烧蚀聚合物涂层(120)，以通过激光剥离将微电子器件(110)从第二衬底(142)转移到第三衬底(144)。该方法允许使用紫外线透射粘合剂，聚合物涂层(120)保护微电子器件(110)免受紫外光损坏，在没有聚合物涂层(120)的情况下，紫外光在激光剥离过程中会被粘合剂透射。

技术研发人员：J·布伦
受保护的技术使用者：相干激光系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16