互连为电路的三端印刷装置的制造方法【专利说明】互连为电路的三端印刷装置[0001]相关串请案的交叉参考[0002]本申请案是基于由理查德.奥斯汀.布兰查德(RichardAustinBlanchard)于2013年3月14日申请的第61/785，357号美国临时申请案，所述申请案被让渡给本受让人且以引用的方式并入本文中。
技术领域：
[0003]本发明涉及印刷预成形微观三端装置，例如晶体管或其它电路。【
背景技术：
】[0004]通过本受让人自身的工作了解如何以适当定向在导电衬底上形成及印刷微观两端垂直发光二极管(LED)及将LED并联连接。可于标题为“制造二极管的可印刷液体或胶体悬浮合成物的方法(MethodofManufacturingaPrintableComposit1nofLiquidorGelSuspens1nofD1des)”的美国申请公开案US2012/0164796中找到此类LED印刷的细节，所述案被让渡给本受让人且以引用的方式并入本文中。[0005]图1是可使用下列工艺印刷的LED16的层的横截面图。每一LED16包含标准半导体GaN层，包含η层及活性层以及ρ层。[0006]LED晶片(含有数千个垂直LED)经制作使得每一LED16的底部金属阴极电极18包含反射层。每一LED16的顶部金属阳极电极20为小的以允许几乎所有LED光逸出阳极侦U。通过粘着剂接合到LED晶片的“顶部”表面的载体晶片可用于接达到LED的两侧以进行金属化。随后，例如通过围绕每一LED向下蚀刻沟槽到粘着层及溶解暴露的晶片接合的粘着层或通过薄化载体晶片而切分LED16。[0007]随后，将微观LED均匀浸泡于包含粘度改质聚合物树脂的溶剂中，以形成用于印刷(例如丝网印刷或胶版印刷)的LED墨水。[0008]如果需在印刷后使阳极电极20定向在与衬底22相反的方向上，那么使电极20较高以使得LED16在安定在衬底表面上时通过流体压力而在溶剂中旋转。LED16旋转到最小电阻的定向。已实现超过90%的类似定向。[0009]在图1中，提供起始衬底22。如果衬底22本身不导电，那么例如通过印刷在衬底22上沉积反射导体层24(例如，铝)。[0010]随后，例如通过使用适当网进行丝网印刷或通过胶版印刷在导体层24上印刷LED16，以控制层的厚度。由于相对较低浓度，LED16将被印刷为单层，且相当均匀地分布在导体层24上方。[0011]随后，使用例如红外线炉而使溶剂热蒸发。在固化后，LED16保持附接到下伏导体层24，其中溶解在LED墨水中的少量残余树脂作为粘度改质剂。树脂的粘着性质及在固化期间LED16下方的树脂的量的减小会将底部LED电极18压抵在下伏导体24上，从而与其进行欧姆接触。[0012]随后，在表面上方印刷电介质层26以囊封LED16且进一步将其固定在适当位置中。[0013]随后，在电介质层26上方印刷顶部透明导体层28以电接触电极20且在适于所使用的透明导体类型的炉中固化顶部透明导体层28。[0014]随后沿着导体层24及28的相反边沿印刷金属汇流条30到33，且金属汇流条30到33分别电终接在阳极及阴极引线(未展示)用于供电给LED16。汇流条30到33最终将连接到正或负驱动电压。[0015]图2是图1的俯视图。图2的横截面是图3的水平对分。[0016]如果将适当电压差施加到阳极及阴极引线，那么具有适当定向的所有LED16将被照明。图1展示光线38。[0017]上述工艺严格结合具有顶部电极及底部电极的两端装置使用，这是因为LED在衬底上的位置是随机的，且仅可通过将LED夹置于任何厚度的两个导电层之间而互连LED。[0018]将期望调适上述工艺以产生除并联连接的垂直LED外的印刷电路。许多类型的电组件使用三个端子，例如MOSFET、双极晶体管、JFET、晶闸管、硅控整流器等。此类组件通常针对横向装置在顶部上具有三个端子，或针对垂直装置在顶部上具有两个端子且在底部上具有一个端子。已知通过在衬底上方印刷各种晶体管层而形成薄膜晶体管，但是此类晶体管的性能归因于印刷单晶体的困难而不良。如果晶体管(或其它三端装置)可更常规地形成在半导体晶片中且随后经切分以产生作为墨水印刷的微观装置，那么装置的质量可为第一流的。然而，迄今为止，尚不知道如何设计此类装置或在印刷后使此类三端微观装置互连。【
发明内容】[0019]在一个实施例中，形成三端装置(例如晶体管)的半导体晶片。晶体管可基于硅。所述装置经形成在晶片中以具有底部电极、顶部电极及定位于装置的顶部与底部之间某处的架子上的中间电极。起始晶片(例如，硅)最终通过粘着剂贴附到载体晶片以在制作晶体管时可接达到所述装置的两个表面。[0020]通过围绕每一装置形成沟槽而将装置切分为个别装置，例如以形成六边形装置。沟槽向下延伸到粘着层且粘着层溶解在溶液中，从而从载体晶片释放所有装置。[0021]随后，将装置均匀混合到溶液中以形成墨水。装置的形状导致其大多数以所需定向印刷在衬底上。[0022]随后，将装置印刷在衬底上方的导体层上，且使墨水固化(加热及蒸发)，使得底部电极与此第一导体层进行欧姆接触。归因于溶液中的装置的相对低密度，装置将被印刷为单层。[0023]在所有印刷步骤中，印刷可通过丝网印刷或通过胶版印刷进行。胶版印刷更有益于卷带式工艺。[0024]随后，在第一导体层上方印刷第一电介质层。第一电介质层未覆盖中间电极。随后，印刷第二导体层，其接触中间电极但未覆盖顶部电极。各种薄的经印刷层通过强表面张力而自平坦化，使得层未覆盖“高于”层的厚度的任何特征。或者，层可在固化后经毯覆式蚀刻以暴露任何电极。[0025]随后，在第二导体层上方印刷第二电介质层，但未覆盖顶部电极。随后，印刷第三或顶部导体层以接触装置的顶部电极。[0026]因此，装置的顶部电极并联连接，底部电极并联连接，且中间电极(或其子集)并联连接，以传导广泛范围的电流。[0027]随后，可印刷金属汇流条以接触三个导体层中的一或多者，且将层耦合到适当操作电压及控制电压。[0028]选择三个电极的功能，使得在一些装置经倒置印刷或形成不良连接的情况下，对适当定向的装置的功能无不利影响。[0029]衬底的不同区域可印刷有不同装置或相同装置，且每一区域中的装置被并联连接。各种区域可通过经印刷的迹线互连以形成电路。此类电路可形成逻辑门或可切换LED或更复杂电路。[0030]在另一实施例中，两个电极形成在装置的顶部表面上且一个电极形成在底部表面上。装置的顶部上的金属鳍片允许在固化前使用电场或磁场控制装置的旋转定向。在印刷期间使用疏水掩模将装置印刷为窄条状物，使得装置被印刷为一条线。底部导体层接触底部电极，且两个经印刷平坦导体层接触顶部上的两个电极。[0031]印刷工艺可使用大气压下的卷带式工艺。[0032]揭示其它实施例。【附图说明】[0033]图1是可使用受让人的现有技术工艺形成的经印刷微观垂直LED的单层的横截面。[0034]图2是图1的结构的俯视图，其中图1是水平对分图2而取得。[0035]图3是根据本发明的一个实施例的已从晶片切分的单个三端晶体管的透视图。所述装置经混合到溶液中以形成用于印刷在衬底上的墨水。[0036]图4是使用导体层的三个平面并联连接的晶体管的经印刷层的小部分的横截面。[0037]图5图解说明图4的晶体管如何可为npn双极晶体管。[0038]图6图解说明图4的晶体管如何可为ρ沟道MOSFET。[0039]图7及8是晶体管的底部表面上的金属设计的一些实例，所述设计增大电连接的可靠性且确保晶体管将实质上垂直地被支撑在底部导体层上。[0040]图9及10图解说明一些晶体管在印刷时可如何由于晶体管的不当定向而“不正确地”互连，其中互连未不利影响适当定向的晶体管的功能。[0041]图11是识别MOSFET及双极晶体管的顶部电极、底部电极及中间电极的优选功能的图表。[0042]图12图解说明可用于形成电路的卷带式工艺。[0043]图13是根据本发明的另一实施例的顶部上具有两个端子的另一三端晶体管的俯视图，其中突出鳍片用于实现晶体管的适当旋转定向。[0044]图14是沿着线14-14的图13的晶体管的横截面图。[0045]图15是沿着线15-15的图13的晶体管的横当前第1页1 2 3