CN117941057A - 微装置匣结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用对准件和匣将微装置集成到系统基材中。本发明涉及使用模板基材中的对准标记转移微装置，使匣与该模板基材对准，根据该模板基材中的分配位置来放置这些匣，以及将这些匣转移到固持基材。

Description

微装置匣结构
背景技术和技术领域
本公开涉及将微装置集成到系统基材中。
发明内容
根据一个实施方案，可提供一种从模板基材转移微装置的方法，该方法包括：将这些微装置固持在该模板基材中；使用模板基材中的对准标记来使匣与模板基材对准；在这些微装置面向该模板基材时，使匣与该模板基材对准；根据该模板基材中的分配位置来放置这些匣；以及经由紧靠的固持力将这些匣转移到固持基材。
附图说明
在阅读以下具体实施方式之后且在参考附图之后，本公开的前述和其它优点将变得显而易见。
图1A展示根据本发明的一个实施方案的微装置基材上的微装置阵列的剖面图。
图1B展示根据本发明的一个实施方案的具有缓冲层的微装置阵列的剖面图。
图1C展示根据本发明的一个实施方案的微装置阵列的剖面图。
图1D展示根据本发明的一个实施方案的结合到中间基材的微装置阵列的剖面图。
图1E展示根据本发明的一个实施方案的具有衬垫的微装置阵列的剖面图。
图2展示根据本发明的一个实施方案的结合到中间基材和底板的微装置阵列的剖面图。
图3A展示根据本发明的一个实施方案的提取微装置的位置的处理步骤。
图3B展示根据本发明的一个实施方案的电极的位置/形状基于微装置的位置而进行的修改。
图3C展示根据本发明的一个实施方案向电极提供延伸部。
图4A展示嵌入于外壳结构和剥离层中的示例性微装置。
图4B展示约束在设置于基材顶部上的剥离层上的块层中的微装置的示例性实施方案。
图5展示使用块化微装置形成用于将微装置转移到系统底板中的模板的方法。
图6展示转移模板中的块的一种示例性放置。
图7展示使用来自不同晶片的块化微装置形成多装置模板以形成用于将微装置转移到系统底板中的模板的处理步骤。
图8展示来自不同基材的不同微装置。
图9展示在固持基材中形成的凹穴。
图10A展示在微装置面向模板基材时与模板基材对准的匣。
图10B展示与模板基材和匣对准的固持基材。
图11展示模板(或转移头)基材。
尽管本公开易受各种修改和替代形式的影响，但在附图中已借助于示例展示特定实施方案或实施方式且将在本文中详细描述。然而，应理解，本公开并不打算限制于所公开的特定形式。相反，本公开将涵盖属于如由随附权利要求书限定的本发明的实质和范围内的所有修改、等效物、以及替代例。
具体实施方式
在本说明书中，术语“装置(device)”与“微装置(micro device)”可互换使用。然而，所属领域的技术人员显而易见，此处所描述的实施方案与装置大小无关。
本说明书的若干实施方案涉及将微装置集成到接收基材中。系统基材可包括微型发光二极管(LED)、有机LED、传感器、固态装置、集成电路、微机电系统(MEMS)、和/或其它电子组件。
LED或发光二极管可例如为迷你LED。
LED或发光二极管可例如为迷你LED灯。
LED或发光二极管可例如为小型LED，其包括芯片、纳米、以及皮米LED。这些灯极小且通常呈单一色彩或形状。
LED或发光二极管可例如用于常见应用，其中可在远程控制件、计算器、以及移动电话中见到这些小型灯。
LED或发光二极管可例如用于不太复杂的设计以及微小尺寸，这些灯可容易地放置在电路板上，而无需用以控制热量的装置。
LED或发光二极管可例如为标准、低电流、超高输出LED。
LED或发光二极管可例如为特殊应用LED。LED灯可以解决装置或用户的特定需求的方式构建。应用可例如为：(1)照明、(2)字母数字、(3)RGB或红绿蓝、(4)双色和三色、和/或(5)闪烁。
LED或发光二极管可例如为高功率LED。LED可具有各种亮度、波长并在各种电压下操作。
LED或发光二极管可例如具有有助于利用热控制的装置。
LED或发光二极管可例如为字母数字LED显示器。
LED或发光二极管可例如为红绿蓝(Red Green Blue,RGB)LED。
LED或发光二极管可例如为双色和三色。
接收基材可为但不限于印刷电路板(PCB)、薄膜晶体管底板、集成电路基材、或例如LED的光学微装置的一种情况、显示器的组件，例如驱动电路底板。微装置供体基材和接收基材的图案化可与不同转移技术结合使用，包括但不限于通过不同机制(例如，静电转移头端、弹性体转移头端)或直接转移机制(例如双功能衬垫和更多机制)进行取放。
在一个实施方案中，微装置阵列可在微装置基材上形成，其中微装置可通过蚀刻平面层而形成。
在另一实施方案中，微装置阵列可在微装置基材上形成，其中微装置可通过对平面层进行化学机械研磨而形成。
在另一实施方案中，缓冲层沉积于微装置阵列上或上方。缓冲层可在微装置基材的表面上方延伸。
在另一实施方案中，牺牲层沉积于微装置阵列上或上方。牺牲层可在微装置基材的表面上方延伸。
在一些实施方案中，一个或多个平坦化层可形成于微装置基材上并且通过以下中的一者固化：温度、光、或其它来源。
在一个实施方案中，可提供中间基材。在一种情况下，结合层可形成在中间基材上或平坦化层上方。
在另一实施方案中，微装置基材可通过激光或化学剥离去除。
在另一实施方案中，微装置基材可通过光阻剥离技术去除。
在一个实施方案中，缓冲层中可存在开口，该开口允许微装置连接到平坦化层。在一种情况下，电极可设置于平坦化层的顶部或底部上。
在另一实施方案中，在去除微装置基材之后，可进行额外过程。这些过程包括以下中的一者：去除额外的共同层、薄化平坦化层和或微装置、缺陷控制步骤、缺陷分析步骤、电测试等。
在一种情况下，可将一个或多个衬垫添加到微装置。衬垫可为导电的或纯粹用于结合到系统基材。在一种情况下，缓冲层可将至少一个微装置连接到测试衬垫。测试衬垫可用以偏置微装置且测试其功能。测试可在晶片层级或中间(匣)层级下进行。在去除过量的层之后，可在中间(匣)层级下接入衬垫。测试衬垫可具有任何各种形状以测量衬垫的冶金性质。
在微装置在顶部侧具有多于一个接触件的情况下，缓冲层可经图案化以将这些微装置中的至少一个微装置的接触件连接到测试衬垫。
在另一实施方案中，可提供底板。在一种情况下，底板可具有晶体管和其它元件以用于像素电路以驱动微装置。在另一情况下，底板可为无组件的基材。
在一个实施方案中，一个或多个衬垫可设置于底板上以用于结合。在一种情况下，底板上的衬垫或微装置上的衬垫可产生力以拉出选定微装置。
在另一实施方案中，在将微装置转移到底板之后，有可能检测到微装置的区位/位置并调整用于其它层的图案化以匹配转移中的未对准。在一种情况下，不同构件可用以检测例如摄影机、探针尖端等微装置的区位。在另一情况下，转移设置中的偏移可用以识别系统基材上的微装置的位置中的未对准。在另一情况下，还可基于微装置的区位而调整滤色器或色彩转换。在一种情况下，可在微装置区位中引发一些随机偏移以减少光学伪影。
在一个实施方案中，与微装置相关的图案可经修改(例如，将微装置耦合到信号的电极、功能可调谐层(例如，色彩转换或滤色器)、钝化/平坦化层中的通孔开口、底板层等)。
在一种情况下，可基于微装置的位置而修改电极的位置/形状。在另一情况下，每一电极可具有某一延伸部，该延伸部的位置或长度可基于微装置的位置而进行修改。
在一种情况下，可以电气方式实现对准。
在一种情况下，可使用机器学习实现对准。
在一种情况下，可通过在两个层上具有对准标记且测量其X和Y差异来实现对准。
下文详细地描述根据所提供的本发明结构和方法的各种实施方案。
参考图1A，提供微装置基材102。微装置104的阵列可在微装置基材102上形成。在一种情况下，微装置可为微型发光装置。在另一情况下，微装置可为通常以平面批次制造的任何微装置，包括但不限于LED、OLED、传感器、固态装置、集成电路、MEMS、和/或其它电子组件。104可为通过在102上转移装置而实现的转移装置。在另一实施方案中，微装置可能已在第一基材(未图示)上产生，并且接着由结合层(未图示)覆盖，并且随后经平坦化堆焊微装置104(未图示)接着结合到微装置基材102、结合到结合层，并且接着结合层和第一基材经去除(例如，对微装置104和微装置基材102进行选择性蚀刻)。
在一种情况下，一个或多个平面有源层可形成于基材上。平面有源层可包括第一底部导电层、例如发光装置的功能层、以及第二顶部导电层。微装置可通过蚀刻平面有源层而形成。在一种情况下，蚀刻可一直进行到微装置基材。在另一情况下，蚀刻可部分地在平面层上进行并且留下一些在微装置基材的表面上。在形成微装置之前或在形成微装置之后，可沉积并图案化其它层。
参考图1B，缓冲层106可形成在微装置基材102上。缓冲层106可在微装置基材102的表面上方延伸。缓冲层可为导电的。缓冲层106可包括可经图案化或用作共同电极的电极。在形成微装置104时，可通过首先使缓冲层位于每一微装置104顶部上(并且与之对准)来形成缓冲层。接着，第二缓冲层保形地涂布于微装置104上，并且接着经方向性地蚀刻掉，使缓冲层106留在微装置104顶部和侧壁上。
参考图1C，平坦化层108可沉积在微装置基材102顶部上，该平坦化层围绕每一微装置104以进行隔离和/或保护。平坦化层可经固化。在一种情况下，平坦化层可经由温度、光或一些其它源中的一者而固化。平坦化层可包括聚合物。在一种情况下，聚酰胺、SU8或BCB可用作聚合物。在一些情况下，平坦化层可为经回流的BPSG，后接化学机械研磨((Chemical Mechanical polish,CMP)以平坦化。在一些情况下，平坦化层可为CVD氧化物，随后经CMP处理。
参考图1D，在一种情况下，结合层112可形成于平坦化层108上。结合层112可与平坦化层相同或不同。在另一情况下，可在中间基材(匣)110的顶部上形成结合层。结合层可提供一个或多个不同力，例如静电力、化学力、物理力、热力等等。结合层112可与平坦化层108接触，并且在其与平坦化层接触之后，其通过压力、温度、光或其它源固化。结合可为例如直接结合或表面活化结合或等离子体活化结合或阳极结合或共晶结合或粘合结合或热压结合或反应性结合。
在一个实施方案中，在结合层上方形成中间基材110后，可去除微装置基材102。可通过激光或化学剥离来去除微装置基材102。可通过选择性化学蚀刻来去除微装置基材102。
在一个实施方案中，缓冲层106中可存在开口，该开口允许微装置104连接到平坦化层108。此将通过反应性离子定向蚀刻(Reactive Ion directional etch,RIE)实现以蚀刻掉缓冲层106的顶部。此连接可充当锚固件。在一种情况下，可蚀刻缓冲层以形成至少部分地围绕每一微装置的外壳、基底或锚固件。剥离后，锚固件可将微装置固持到基材。在另一情况下，缓冲层可将微装置衬垫中的至少一个微装置衬垫耦合到电极。电极可放置于平坦化层的顶部或底部上。
参考图1E，可去除微装置基材以使得柔性系统或后处理步骤能够在面向基材的系统的侧上执行。去除基材之后，可进行额外过程。这些过程包括以下中的一者：去除额外的共同层、薄化平坦化层和/或微装置。在一种情况下，可将一个或多个衬垫120添加到微装置104。在一种情况下，这些衬垫可为导电的。在另一情况下，这些衬垫可纯粹用于结合到系统基材。在一种情况下，缓冲层106可为导电的。在一个实施方案中，微装置104经RIS返回到等于连接到衬垫的量。平坦化层108中留下的间隙用于形成连接。这是通过经沉积的填充间隙的保形金属来完成。接着进行CMP以去除除了驻存于间隙中之外的所有金属。此形成到微装置104的自对准连接。
在一个实施方案中，缓冲层106可将一个或多个微装置连接到测试衬垫。测试衬垫可用以偏置微装置并且测试其功能。在一种情况下，测试可在晶片/基材层级下进行。在另一情况下，测试可在中间(匣)层级下进行。在去除过量的层之后，可在中间(匣)层级下接入衬垫。在另一实施方案中，牺牲金属化层形成以用于测试，并且随后在测试后经去除。
在一种情况下，如果微装置在顶部侧具有多于一个接触件，缓冲层可经图案化以将微装置中的至少一个微装置的接触件连接到测试衬垫。
参考图2，可提供底板230。在一种情况下，底板可通过薄膜晶体管(thin filmtransistor,TFT)工艺制成。在另一情况下，底板可由用CMOS或其它工艺制造的小芯片制成。在又一情况下，底板可含有晶体管和其它传感器(例如，热传感器)以及装置(电阻器、电容器和电感器)。
在一个实施方案中，底板可具有晶体管和其它元件以用于像素电路以驱动微装置。在另一实施方案中，底板可为无元件的基材。一个或多个衬垫222可形成于底板230上，以用于将底板结合到微装置阵列。在一种情况下，底板上的一个或多个衬垫可为导电的。
在一个实施方案中，缓冲层206可去除或变形以释放微装置。底板上的衬垫222或微装置上的衬垫220可产生力以拉出选定微装置240。在另一实施方案中，缓冲层206或外壳可经回蚀、减少或去除。可从空LED位点去除外壳。应注意，无论衬垫222连接到微装置240的何处，微装置在缓冲层经去除之后仍然存在，并且未附接到衬垫222的那些微装置204将在工艺中经去除。
参考图3A，在将微装置转移到底板之后，可检测到微装置在底板上的位置，并且在转移中发生未对准的情况下，可调整用于其它层的图案化以匹配转移中的未对准。处理步骤包括步骤302，将微装置放置于系统基材上。在步骤304处，提取微装置在系统基材上的位置。提取微装置的位置可通过摄影机、表面轮廓仪(光学、超声波、电表面轮廓仪等)或其它构件进行。在步骤306处，可修改与微装置相关的图案。图案可包括以下中的一者：将微装置耦合到信号的电极、功能可调谐层(例如，色彩转换或滤色器)、钝化/平坦化层中的通孔开口、底板层等等。系统基材上可存在一些参考结构，以用于校准用于首先提取微装置位置的工具。或参考可用以找出微装置的相对位置。
在一个实施方案中，存在由微装置240形成的对准标记以及在底板230上形成的对准标记，以使得由微装置240形成的对准标记与在底板230上形成的对准标记之间的光学测量差将确定在X和Y方向上的偏移。此将用于产生对将微装置耦合到信号的电极、功能可调谐层(例如，色彩转换或滤色器)、钝化/平坦化层中的通孔开口、底板层等等进行后续处理所需的偏移。
在一个实施方案中，不同构件可用以检测微装置的区位。例如，摄影机、探针尖端和表面轮廓仪(光学、超声波、电表面轮廓仪等)或其它构件可用以检测/提取微装置的区位/位置。在另一实施方案中，转移设置中的偏移可用以识别系统基材/底板上的微装置的位置的未对准。
举例来说，在一种情况下，可进行金属化图案化以避免短路或开路。在另一情况下，还可基于微装置的区位而调整滤色器或色彩转换。此可减少放置微装置所需的容限。还可在微装置区位中引发一些随机偏移以减少光学伪影。
在一种情况下，测试结构可添加有底板230，当连接到微装置240的测试结构时，电测试可用以确定底板层230与微装置240之间的偏移。
图3B展示根据本发明的一个实施方案的电极的位置/形状基于微装置的位置而进行的修改。一个或多个微装置310、312或314可具备接触衬垫310。在一种情况下，电极(302，304)的位置/形状可基于微装置(310，212，314)的位置而进行修改。在另一情况下，电极的位置/形状可基于通孔的位置而进行修改。在另一情况下，平坦化/钝化层中的通孔的位置可根据微装置位置而进行修改。
在一个实施方案中，电极302、304形状可为线性且平行的，但接触孔形状可改变以适合连接。
图3C展示根据本发明的一个实施方案向电极提供延伸部。在一种情况下，可修改电极302的位置。此外，可存在用于每一电极的某一延伸部320，该延伸部的位置或长度可基于微装置(310、312或314)的位置而进行修改。此可用于共同电极或个别电极。
根据一个实施方案，可提供在底板上集成微装置的方法，包括：提供微装置基材，其包括一个或多个微装置；通过连接微装置上的衬垫与底板上的对应衬垫而将一组选择性微装置从基材结合到底板，通过将微装置基材分离而将经结合的一组选择性微装置留在底板上。
根据其它实施方案，方法可进一步包括：在延伸于基材上方的一个或多个微装置之上或上方形成缓冲层；在缓冲层上形成平坦化层；在平坦化层与中间基材之间沉积结合层；在结合层与平坦化层接触之后固化该结合层；通过激光或化学剥离中的一者去除微装置基材。
根据一些实施方案，结合层是通过压力、温度或光固化。
根据其它实施方案，方法可进一步包括在去除微装置基材之后穿过缓冲层在微装置上形成衬垫，从而在底板上提供对应衬垫，其中微装置上的衬垫和底板上的对应衬垫均为导电的。
根据其它实施方案，将一组选择性微装置从基材结合到底板包括以下步骤：将微装置与底板对准且使其接触；去除缓冲层以释放微装置；产生力以拉出选定一组微装置；以及将选定一组微装置结合到底板。
根据一些实施方案，平坦化层可包括聚合物，其中聚合物为聚酰胺、SU8或BCB。在一些实施方案中，平坦化层可由CVD氧化物形成且使用CMP平坦化。
根据其它实施方案，方法可进一步包括在缓冲层中提供开口以允许微装置连接到平坦化层。缓冲层是导电的，其中缓冲层将至少一个微装置连接到测试衬垫。
根据其它实施方案，方法可进一步包括：在平坦化层的顶部或底部上提供电极；穿过缓冲层将至少一个微装置耦合到电极；提取微装置在底板上的位置；将电极的位置延伸到底板上的微装置的提取位置，其中微装置的位置由以下中的一者提取：摄影机、探针尖端、或表面轮廓仪。
图4A展示嵌入于具有缓冲层404的外壳结构402中的微装置400的实例。该结构通过结合层408结合到临时基材406。结合层可与外壳层相同。在外壳结构与临时基材406之间可存在剥离层410。结合层408可与剥离层410相同。微装置400上可存在其它层，例如结合、衬垫、锚固件等。这些层示范为层412。使用CVD形成缓冲层404。缓冲层404可在外壳结构402之前经图案化和蚀刻，以使得缓冲层将具有最大柔性以按需要连接到微装置400。
图4B展示实施方案，其中微装置400约束在块420中。这些块420可通过围绕一组微装置单分外壳层来形成。此处，剥离层410可经图案化或为连续的。外壳材料可为不同类型的聚合物(例如，聚酰胺、BCB、SU8、氧化物或BPSG)或其它介电质。
图5展示使用块化微装置形成用于将微装置转移到系统底板中的模板的过程500。在第一步骤502期间，针对至少一个参数表征块中的微装置。此表征可经由视觉检查、照片明度或电学测量来进行。所提取参数可为电学、光学或其它类型。可基于所提取的参数映射块。可选择已满足阈值的一组块，并且将其转移到转移模板。可基于块中的性能或缺陷来进行选择506。此处，如果块中的有缺陷的微装置小于所设定阈值或该块中的微装置的性能也在所设定阈值内，那么选择该组块。此外，块之间的性能差异在阈值内。块到模板的转移可通过不同过程进行。在一种情况下，可使用拾取和放置。在拾取过程中，激活剥离层，以使得块可与临时基材分离。接着，将块移动到转移模板并放置在模板上。放置过程还可包括结合。结合步骤可为粘合。在该组块转移到转移模板之后，可将块紧固在适当位置508。紧固过程可包括固化、平坦化、填充或其它处理步骤。
在一个实施方案中，微装置400的最终测试下的数据可与此步骤下的数据相关，其中机器学习可用于使两份数据相关，以使得未来阈值可具有较高概率通过微装置400的最终测试。
模板可用以将微装置转移到系统底板中520。在一种方法中，微装置直接从模板转移到系统底板中。此处，模板与底板的一部分对准。接着，将模板中选定的一组微装置放置在底板上。放置可通过结合或激光分离来进行。在另一情况下，从模板拾取微装置，并且接着将其转移到系统底板中。
图6展示块610在转移模板600中的一种示例性放置。块中的倾斜可不同或固定。倾斜可减少由尖锐边缘造成的一些视觉伪影。模板还可在边缘中具有凹痕。而且，模板之间的边缘适配于邻近模板的边缘。
图7展示使用来自不同晶片的块化微装置形成多装置模板以形成用于将微装置转移到系统底板中的模板的处理步骤700。在第一步骤702和704期间，针对至少一个参数表征不同晶片中的微装置的块。此表征可经由视觉检查、照片明度或电学测量来进行。所提取参数可为电学、光学或其它类型。可基于所提取的参数映射块。可选择来自不同晶片的一组块，并且将其转移到转移模板。可基于块中的性能或缺陷来进行选择706。此处，如果块中的有缺陷的微装置小于所设定阈值或该块中的微装置的性能也在所设定阈值内，那么选择该组块。此外，块之间的性能差异在阈值内。块到模板的转移可通过不同过程进行。在一种情况下，可使用拾取和放置。在拾取过程中，激活剥离层，以使得块可与临时基材分离。接着，将块移动到转移模板并放置在模板上。放置过程还可包括结合。结合步骤可为粘合。在该组块转移到转移模板之后，可将块紧固在适当位置708。紧固过程710可包括固化、平坦化、填充或其它处理步骤。
在另一实施方案中，库存中的所有晶片的批次的所有块经过测量，并针对待按批次生产的所有最终系统底板而经优化，以使得可在最终选择之前对所有存量进行映射。
模板可用以将微装置转移到系统底板中712。在一种方法中，微装置直接从模板转移到系统底板中。此处，模板与底板的一部分对准。接着，将模板中选定的一组微装置放置在底板上。放置可通过结合或激光分离来进行。在另一情况下，从模板拾取微装置，并且接着将其转移到系统底板中。
图8(a)至图8(e)展示来自不同基材806-a、806-b和806-c的不同微装置800-a、800-b、以及800-c。微装置嵌入于块820-a、820-b以及820-c中。使用可将微装置块与基材分离的剥离层810-a、810-b、以及810-c。剥离层810-a、810-b、以及810-c可经图案化或覆盖转移模板的整个表面。图案可与块图案相同。在映射微装置之后，将来自每一基材806-a、806-b、以及806-c的至少一个块转移到转移模板850。存在结合层840以将块固持在转移模板上。模板可经图案化以匹配每一块的位置，或其覆盖整个转移模板。转移模板上的块放置在适当位置，以使其可对应于系统基材880上的装置位置882-a、882-b、以及882-c。
图9展示另一相关实施方案。此处，凹穴950形成于固持基材954中。凹穴950的侧壁952可为基材的部分或为沉积在基材954上的单独材料，并且通过光刻图案化或蚀刻图案化或剥离图案化处理而变成凹穴。图4和图8的外壳基材可放置于凹穴中。在一种情况下，模板基材结合到位于凹穴中的外壳基材。过程可重复若干次以填充模板。在另一相关实施方案中，固持基材通过力(例如，真空力、电磁力、静电力、粘合力或其它力)固持微装置。固持基材可直接用于转移外壳基材中的微装置。此处，固持基材移动到接收器/系统基材，其与基材对准，微装置转移到接收器基材中。重复过程。当微装置全部转移时，固持基材可载有新的外壳基材。在此情况下，可用固持力(例如，真空力、静电力、电磁力等)置换凹穴。在此情况下，固持基材与外壳基材(匣)对准，用于该基材的固持力被激活。外壳被拾取。可重复过程以拾取多于一个外壳基材(匣)。
在相关情况下，固持力可为粘合力。粘合性可为暂时或永久的。在一种情况下，粘合剂层可经图案化为用于每一外壳层的单层或岛状物。为了最小化热膨胀的影响，该层可经图案化到较小柱。在一种情况下，该柱的尺寸和位置可匹配外壳基材中的微装置的尺寸和位置。此处，柱还可用作拾取外壳基材的对准标记。
在另一相关实施方案中，如图10(a)中所展示，匣420与模板基材954对准，同时微装置面向模板基材。在模板基材或结构中可存在对准标记，其可用以使匣与模板对准。第一匣放置于经分配以用于模板中的匣的第一位置中。第二匣与模板中的第二位置对准且其放置于第二区域中。在微装置正面向模板表面时，多于两个匣可放置于模板上。可存在将匣固持到模板的暂时性结合。在相关实施方案中，模板中可存在将匣适配于内部的凹槽。凹槽可通过不同手段诸如蚀刻而形成。匣在适配在凹槽内部的表面上可具有相对结构。因此，该匣可保持在表面上。凹槽还可用作对准标记。
如图10(b)中所展示，固持基材406可与模板基材952和匣420对准。固持基材可具有固持(拾取)力。其紧靠(或接触)模板上的匣且拾取匣。固持力可为粘合剂层410。层410可经图案化。粘合剂层可通过温度、光或其它手段固化。另一相关固持力可为真空。在固持基材406中与每一匣相关联之处存在真空力，该真空力从模板952中拾取匣。在另一相关实施方案中，层410可为可变形层以补偿匣的一些表面不均匀性。在另一相关实施方案中，在固持基材406中与每一匣相关联之处可存在平衡环。平衡环可调整表面轮廓以补偿匣倾斜或表面平坦度不均匀性。固持基材406可移动到系统基材且将微装置选择性地转移到系统基材，如其它相关实施方案中所描述。
在一个相关实施方案中，将软材料添加到模板、转移头或匣以补偿一些表面不均匀性。图11展示模板(或转移头)基材600。在一个相关实施方案中，在模板(或转移头)600与匣基材604之间存在软材料602。软材料可覆盖模板(或转移头)600与匣基材604之间的部分或所有界面。模板(或转移基材)可由多个层制成，并且可包括用以固持匣基材的力。力可为真空、粘合剂、静电的、或其它类型。匣基材604可由多个层制成。层606中的一个层可为可在压力下变形的软材料以补偿表面不均匀性。匣基材包括微装置层608，该微装置层至少包括微装置阵列，该微装置阵列可从匣基材604转移到系统基材。在另一相关实施方案中，模板基材(或转移头)600在软材料层610上。软材料层可为PDMS、石墨、或其它类型。在一个相关实施方案中，模板或转移头将匣基材604上的微装置608的阵列带到系统基材。施加压力以将一组选择性微装置结合到系统基材。在表面轮廓不均匀的情况下，合并在结构中的软材料可变形以补偿表面不均匀性，并且如此以确保所有选定微装置与系统基材接触并与其结合。
虽然已说明并描述本发明的特定实施方案和应用，但应理解，本发明不限于在本文中所公开的精确构造和组成，并且在不背离所附权利要求书中限定的本发明实质和范围的情况下，从前述描述中可清楚地看出各种修改、改变、以及变化。

Claims (31)

1.一种用以从模板基材转移微装置的方法，所述方法包括：
提供匣；
将所述微装置固持在所述模板基材中；
使用模板基材中的对准标记来使匣与模板基材对准；
当所述微装置面向所述模板基材时，使匣与所述模板基材对准；
根据所述模板基材中的分配位置来放置所述匣；以及
经由紧靠的固持力将所述匣转移到固持基材。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述固持力为粘合力。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述粘合力为粘合剂层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中存在暂时结合以将所述匣固持到所述模板上。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述模板基材中存在将所述匣适配于内部的凹槽。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述凹槽能够通过不同手段诸如蚀刻形成。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述匣在适配在所述凹槽内部的表面上具有相对结构，使得匣能够保持在表面上。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述凹槽用作对准标记。
9.根据权利要求3所述的方法，其中所述粘合剂层通过温度、光或其它手段固化。
10.根据权利要求3所述的方法，其中所述粘合剂层经图案化。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述固持力为真空。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述固持基材中与每一匣相关联之处存在真空力，所述真空力从所述模板基材拾取所述匣。
13.根据权利要求3所述的方法，其中所述粘合剂层为可变形层以补偿所述匣的一些表面不均匀性。
14.根据权利要求1所述的方法，其中在所述固持基材中与每一匣相关联之处存在平衡环。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述平衡环调整表面轮廓以补偿匣倾斜或表面平坦度不均匀性。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述固持基材移动到系统基材，并选择性地将所述微装置转移到所述系统基材。
17.根据权利要求1所述的方法，其中在所述模板基材与所述匣之间存在软材料。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述软材料覆盖所述模板基材与匣基材之间的部分或全界面。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述模板基材由包括用以固持所述匣的力的多个层制成。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述力是真空、粘合剂、或静电的。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述匣由多个层制成，其中所述层中的另一个层是在压力下变形以补偿表面不均匀性的软材料。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述匣包括微装置层，所述微装置层至少包括从所述匣转移到系统基材的微装置阵列。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述模板基材是在具有PDMS或石墨的软材料层上。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述模板基材将所述匣基材上的所述微装置阵列带到系统基材。
25.根据权利要求24所述的方法，其中施加压力以将一组选择性微装置结合到所述系统基材。
26.根据权利要求25所述的方法，其中在所述表面轮廓不均匀的情况下，合并在所述结构中的所述软材料变形以补偿所述表面不均匀性，以允许所有选定微装置与所述系统基材接触并与其结合。
27.根据权利要求1所述的方法，其中使用机器学习来计算所述对准标记。
28.根据权利要求1所述的方法，其中所述微装置为任何类型的LED。
29.根据权利要求1所述的方法，其中所述微装置含有传感器。
30.根据权利要求1所述的方法，其中所述微装置含有无源电路元件。
31.根据权利要求1所述的方法，其中所述微装置含有测试结构。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6555408B1 (en) * 1999-02-05 2003-04-29 Alien Technology Corporation Methods for transferring elements from a template to a substrate
WO2002063678A1 (en) * 2001-02-08 2002-08-15 International Business Machines Corporation Chip transfer method and apparatus
CN107039298B (zh) * 2016-11-04 2019-12-24 厦门市三安光电科技有限公司 微元件的转移装置、转移方法、制造方法、装置和电子设备
US10916523B2 (en) * 2016-11-25 2021-02-09 Vuereal Inc. Microdevice transfer setup and integration of micro-devices into system substrate
CN111128813B (zh) * 2020-01-20 2022-10-28 福州大学 一种μLED巨量转移方法

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