DE102018128584A1 - Integration und Bonden von Mikrovorrichtungen in Systemsubstraten - Google Patents
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- H01L2224/081—Disposition
- H01L2224/0812—Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
- H01L2224/08151—Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding the bonding area connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/08221—Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding the bonding area connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/08225—Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding the bonding area connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/29075—Plural core members
- H01L2224/29078—Plural core members being disposed next to each other, e.g. side-to-side arrangements
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/29139—Silver [Ag] as principal constituent
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- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/2919—Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
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- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29193—Material with a principal constituent of the material being a solid not provided for in groups H01L2224/291 - H01L2224/29191, e.g. allotropes of carbon, fullerene, graphite, carbon-nanotubes, diamond
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- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
- H01L2224/29199—Material of the matrix
- H01L2224/2929—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
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- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
- H01L2224/29298—Fillers
- H01L2224/29299—Base material
- H01L2224/293—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/29339—Silver [Ag] as principal constituent
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- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
- H01L2224/29298—Fillers
- H01L2224/29299—Base material
- H01L2224/293—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/29355—Nickel [Ni] as principal constituent
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- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/32227—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the layer connector connecting to a bond pad of the item
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- H01L2224/80001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
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Abstract
Diese Offenbarung betrifft die Integration von optoelektronischen Mikrovorrichtungen in ein Systemsubstrat für effizientes und dauerhaftes elektrisches Bonden zwischen zwei Substraten bei niedriger Temperatur. 2D-Nanostrukturen und 3D-Gerüste können verzahnte Strukturen für verbesserte Bonding-Eigenschaften erzeugen. Das Hinzufügen von Nanopartikeln in die Struktur erzeugt einen großen Oberflächenbereich für bessere Leitung. Das Auftragen von Härtemitteln vor oder nach dem Ausrichten von Mikrovorrichtungen und empfangenden Substraten unterstützt überdies die Bildung starker Bonds.
Description
- QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN)
- Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
kanadischen Anmeldung Nummer 2,985,254 , eingereicht am 14. November 2017, auf die ebenfalls in diesem Dokument in ihrer Gesamtheit verwiesen wird. - GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Offenbarung betrifft das Bonden von Mikrovorrichtungen auf andere Substrate unter Verwendung eines kostengünstigen und zuverlässigen Ansatzes, der das Ergebnis und das Oberflächenprofil verbessern kann. Genauer gesagt kann der Bonding-Bereich unter Verwendung von 2D- und 3D-Nanostrukturen mit oder ohne Verwendung von Wirtsmedien vergrößert und verzahnt werden.
- KURZZUSAMMENFASSUNG
- Einige Ausführungsformen dieser Offenbarung betreffen die Bildung von leitenden, flexiblen und thermisch stabilen 2D- und 3D-Nanostrukturen auf den empfangenden und/oder Mikrovorrichtungs-Substraten für effektives Bonden der Mikrovorrichtungen, die sich auf einem Donatorsubstrat befinden. Zusätzlich zu verbesserten morphologischen Parametern wie Oberflächentopographie, Oberflächenprofil und Kristallinität werden physikalische Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, thermische Stabilität und Zuverlässigkeit zwischen den beiden Substraten (Donatorsubstrat und empfangendes Substrat) verbessert. Ein kleinerer Pixelpitch der Mikrovorrichtungen nutzt Nanostrukturen, die für effektives und zuverlässiges Bonden entscheidend sind.
- Die Mikrovorrichtungs-Gruppierung (das Mikrovorrichtungs-Array) kann Mikro-LEDs (lichtemittierende Dioden), OLEDs (organische lichtemittierende Dioden), Sensoren, Festkörperbauelemente, integrierte Schaltkreise, MEMS (mikroelektromechanische Systeme) und/oder andere elektronische Bauteile umfassen. Zu den Kandidaten für das Empfängersubstrat zählen, sind aber nicht darauf beschränkt, eine Leiterplatte (PCB), eine Dünnschichttransistor-Rückwandleiterplatte und ein Substrat einer integrierten Schaltung. Bei optischen Mikrovorrichtungen wie LEDs kann das empfangende Substrat eine Komponente einer Anzeige, wie eine Rückwandleiterplatte einer Ansteuerschaltung, sein.
- Figurenliste
- Einige Ausführungsformen dieser Beschreibung betreffen die Steuerung der Temperatur und des Drucks der Nanostrukturen während des Bonding-Prozesses, um eine starke Bondverbindung herzustellen.
- Die vorstehenden und weiteren Vorteile der Offenbarung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlich.
-
1A zeigt zufällig gebildete Nanotexturen, die Nanopartikel-Hartmasken und Maskenentfernung durch Ätzen kombinieren. -
1B zeigt das Bonden von nanotexturiertem Metall auf Mikrovorrichtungs- und empfangenden Substraten. -
1C zeigt ein Bild eines Rasterelektronenmikroskops (REM) und ein vergrößertes Bild, das eine Realisierung von Silber-Nanotexturen unter Verwendung von Nanosphere-Masken und Ionendünnung zeigt. -
2A1 zeigt die Bildung von Gruppierungen von nichtporösen/Nanoporen-Nanostrukturen auf Substraten unter Verwendung von BCP (Blockcopolymer) oder AAO (anodisches Aluminiumoxid) -Templaten und anschließender Abscheidung von Bonding-Material (z. B. Metall) auf den Templaten. -
2A2 zeigt das Bonden von Gruppierungen von nichtporösen/Nanoporen-Nanostrukturen mit beschichtetem Metall auf Mikrovorrichtungs- und empfangenden Substraten. -
2B1 zeigt ein Beispiel der Bildung von Gruppierungen von nichtporösen/Nanoporen-Nanostrukturen auf einem Substrat unter Verwendung eines Hartmasken-Templats, gefolgt von außenstromloser Metallabscheidung in nicht bedeckten Bereichen oder elektrochemischer Metallabscheidung. -
2B2 zeigt ein weiteres Beispiel für die Bildung von Gruppierungen von nichtporösen/Nanoporen-Nanostrukturen auf einem Substrat unter Verwendung eines strukturierten Ätzmasken-Templats gefolgt von außenstromloser Metallabscheidung in nicht bedeckten Bereichen oder elektrochemischer Metallabscheidung. -
2B3 zeigt ein weiteres Beispiel für die Bildung von Gruppierungen von nichtporösen/Nanoporen-Nanostrukturen auf einem Substrat unter Verwendung von Siliziumoxid- oder Polymer-Nanosphere-Templaten gefolgt von außenstromloser Metallabscheidung in nicht bedeckten Bereichen oder elektrochemischer Metallabscheidung. -
2C zeigt das Bonden von nichtporösen/Nanoporen-Nanostrukturen zwischen Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangendem Substrat. -
3A zeigt eine nanoporöse 3D-Metall-Struktur unter Verwendung der Selbstassemblierung des Nanopartikel-Hartmasken-Templats, anschließender Metallabscheidung und Ätzen des Templats. -
3B zeigt eine 3D-Mischung von metallischen Nanopartikeln (NPs), Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT)/reduziertes Graphenoxid (rGO)-Nanodrähten (NWs) und Siliziumoxid-Nanospheren unter Verwendung von Selbstassemblierung eines Nanopartikel-Hartmasken-Templats. -
3C zeigt Kern-Schale-Siliziumoxid- oder -Polystyrol-Nanospheren mit metallischen Schalen unter Verwendung der Selbstassemblierung eines Nanopartikel-Hartmasken-Templats. -
3D zeigt die Ausrichtung und das Bonden der Strukturen aus den3A bis3C . -
4A1 zeigt ein Beispiel der Bildung von geordneten Gruppierungen von Nanosäulen unter Verwendung von Hartmasken und Ätzen. -
4A2 zeigt ein anderes Beispiel der Bildung von geordneten Gruppierungen von Nanosäulen unter Verwendung von Hartmasken in Nanogröße und Ätzen. -
4B1 zeigt die zufällige Bildung von Nanostrukturen durch Selbstmaskierung und Ätzen. -
4B2 zeigt die zufällige Bildung von Nanostrukturen durch Keimbildung und hydrothermisches Wachstum gefolgt von anschließender Metallabscheidung. -
5A zeigt das Bonden von senkrecht ausgerichteten Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs)/reduziertes Graphenoxid (rGO)-Nanodrähten (NWs) zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangendem Substrat. -
5B zeigt das Bonden von zufällig gebildeten Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT)/ reduziertes Graphenoxid (rGO)-Nanodrähten (NWs) zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangendem Substrat. -
6A zeigt die Bildung von zufälligen 3D-Stapeln von rGO-Lagen, die mit Nanosäulen/Nanodrähten versehen sind. -
6B zeigt die Bildung von senkrecht ausgerichteten 3D-Stapeln von rGO-Lagen, die mit Nanosäulen/Nanodrähten versehen sind. -
6C zeigt das Bonden von zufällig ausgerichteten 3D-Stapeln von rGO-Lagen/-Schaum/-Film, die mit Nanosäulen/Nanodrähten versehen sind, zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangendem Substrat. -
6D zeigt das Bonden von senkrecht ausgerichteten 3D-Stapeln von rGO-Lagen/-Schaum/-Film, die mit Nanosäulen/Nanodrähten versehen sind, zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangendem Substrat. -
7A zeigt die Bildung von Metall-Nanopartikeln/-Nanodrähten, die mit reduziertem Graphenoxid (rGO) versehen sind. -
7B zeigt das Bonden von 3D-Stapeln von Metall-Nanopartikeln (NPs), die auf Lagen/Schaum/Filmen aus reduziertem Graphenoxid (rGO) aufgebracht sind, zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangendem Substrat. -
7C zeigt das Bonden von 3D-Stapeln von Silber-Nanopartikeln/Nanodrähten, die auf Lagen/Schaum/Filmen aus reduziertem Graphenoxid (rGO) aufgebracht sind, zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangendem Substrat. -
8A zeigt ein 3D-Gerüst aus ausgerichteten gekreuzten metallischen/TCO (transparente leitende Oxide) -Nanodrähten und -Nanofasern. -
8B1 zeigt ein 3D-Gerüst aus zufällig gekreuzten metallischen Nanodrähten und Nanofasern. -
8B2 zeigt ein 3D-Gerüst aus zufällig gekreuzten metallischen Nanodrähten und Nanofasern, die mit Metall-Nanopartikeln versehen sind. -
8C zeigt verzahntes Bonden von 3D-Gerüsten aus zufällig gekreuzten metallischen Nanodrähten/Nanofasern, die mit Nanopartikeln versehen sind, zwischen Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangenden Substraten. -
8D1-8D3 zeigt Rasterelektronenmikroskopbilder von unbeschichteten Ag-Nanodrähten, Indium-beschichteten Ag-Nanodrähten (NWs) und Zinn (Sn) beschichteten Ag-Nanodrähten, jeweils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
8E zeigt eine grafische Darstellung des Widerstands vs. Gleichstrom gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
8F zeigt einen Effekt des Anlegens von gepulstem Gleichstrom (PDC) auf den Widerstand von Ag-Nanodrähten (NWs) und auf die Nano-Verbindungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
9A zeigt hierarchische verzweigte Nanodrähte mit verbesserten Verzahnungseigenschaften. -
9B zeigt kammähnliche verzweigte Nanodrähte mit verbesserten Verzahnungseigenschaften. -
9C zeigt 3D-Gerüste aus ausgerichteten/zufällig angeordneten/kammähnlichen hierarchischen Nanostrukturen. -
9D zeigt das Bonden von 3D-Gerüsten aus ausgerichteten hierarchischen Nanostrukturen zwischen Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangenden Substraten. -
10A zeigt verzweigte Nanodrähte mit verbesserten Verzahnungseigenschaften mit Nanodraht. -
10B zeigt verzweigte Nanodrähte mit verbesserten Verzahnungseigenschaften mit Nanokegel-Hauptstrang. -
11 zeigt ein Beispiel für die Bildung eines metallischen Nanogitters unter Verwendung von Nanosphere-Lithographie gefolgt vom Abscheiden von Bonding-Material (z. B. Metallschicht) und Ätzen, wobei Gruppierungen mit 2D-Nanolöchern gebildet werden. -
12A zeigt die 3D-Assemblierung einer Mischung aus Nanoperlen aus Siliziumoxid/Polystyrol und Metall-/TCO-Nanodrähten/Graphen-Nanodrähten/Kohlenstoff-Nanoröhren für selektives Bonden. -
12B zeigt die 3D-Assemblierung einer Mischung aus Nanoperlen aus Siliziumoxid/Polystyrol und Metall-/TCO-Nanodrähten/Graphen-Nanodrähten/Kohlenstoff-Nanoröhren mit zusätzlichen Metall-Nanopartikeln für selektives Bonden. -
13 zeigt ein Beispiel für Kern-Metall-/Kern-Schale-/legierte Nanopartikel. -
14 zeigt das Bonden von Kern-Metall-/Kern-Schale-/legierten Nanopartikeln, die in ein härtbares Wirtsmedium eingebracht sind. -
15A zeigt das Auftragen des Härtemittels beim Bonden der Nanostrukturen, die auf Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangendem Substrat gebildet sind, nach der Ausrichtung. -
15B zeigt das Auftragen des Härtemittels beim Bonden der Nanostrukturen, die auf Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangendem Substrat gebildet sind, vor der Ausrichtung. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
- Sofern nicht anderweitig angegeben, haben alle technischen und wissenschaftlichen Termini, die hierin verwendet werden, die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Durchschnittsfachmann in dem Bereich, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, verstanden wird.
- Wie in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet, umfassen die Singularformen, „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ den Plural, sofern der Kontext dies nicht eindeutig anders vorgibt.
- In dieser Offenbarung werden die Bezeichnungen „Nanopartikel“, „Nanostrukturen“, „Nanosäulen“ und „Nanodrähte“ synonym verwendet. „Nanostrukturen“, „Nanosäulen“ und „Nanodrähte“ können als Strukturen definiert werden, die eine Stärke oder einen Durchmesser aufweisen, die bzw. der auf einige 10 Nanometer oder weniger begrenzt ist, und eine unbegrenzte Länge aufweisen.
- In dieser Offenbarung werden die Bezeichnungen „Vorrichtung“, „vertikale Vorrichtung“ und „Mikrovorrichtung“ synonym verwendet.
- Der Prozess des Übertragens einer Vielzahl von Mikrovorrichtungen in ein Empfängersubstrat beinhaltet das Bonden einer vorausgewählten Gruppierung von Mikrovorrichtungen auf das Empfängersubstrat, gefolgt vom Entfernen des Donatorsubstrats. Es wurden bereits mehrere Bonding-Prozesse für Mikrovorrichtungen entwickelt.
- In der vorliegenden Offenbarung beziehen sich Pads in einem Empfängersubstrat auf einen bestimmten Bereich im Empfängersubstrat, auf den eine Mikrovorrichtung übertragen wird. Das Pad könnte eine Art Bonding-Material aufweisen, um die Mikrovorrichtung dauerhaft zu halten. Das Pad kann in mehreren Schichten gestapelt sein, um eine mechanisch stabilere Struktur mit verbesserter Bonding- und Leitfähigkeit zu bieten.
- Um eine elektrische Verbindung zwischen optoelektronischen Vorrichtungen und Empfanger-Pads auf einem Empfängersubstrat herzustellen, werden die optoelektronischen Vorrichtungen mit den Empfänger-Pads gebondet. In einigen Fällen werden Bondingschichten auf die optoelektronischen Vorrichtungen und auf die Empfängersubstrat-Pads abgeschieden, um eine Bondverbindung zwischen ihnen herzustellen. Nachdem eine physische Verbindung zwischen den Bondingschichten hergestellt wurde, wird eine Vielzahl von Bonding-Bedingungen angewendet, um die Bondverbindung zu verfestigen. Diese Bonding-Bedingungen könnten Anwendungen von Strom, Licht, Temperatur und/oder Druck sein. Die Zuverlässigkeit dieser Bondverbindungen hängt direkt von dem Oberflächenbereich der Bond-Pads und der optoelektronischen Vorrichtungen, der Menge und der Art/Struktur eines für die einzelnen Pads verwendeten Bonding-Materials und der Haftung der Bondingschichten an den ursprünglichen Pads und/oder den optoelektronischen Vorrichtungen ab.
- Je kleiner Bonding-Pads für die Vorrichtungen mit hoher Dichte werden, die aus einer Gruppierung optoelektronischer Vorrichtungen bestehen, die mit dem Empfängersubstrat gebondet werden, desto herausfordernder werden Bonding-Ergebnis, -Leistung und - Zuverlässigkeit.
- Gemäß einer Ausführungsform wird die Oberfläche der Bonding-Pads entweder auf dem Empfängersubstrat oder an den optoelektronischen Vorrichtungen (Mikrovorrichtungen) texturiert, um die Bonding-Zuverlässigkeit und das Bonding-Ergebnis zu verbessern. Hier wird eine Schicht von leitfähigem (oder nicht leitfähigem) Material als Maske abgeschieden. Diese Schicht sollte zumindest die Bonding-Pad-Bereiche bedecken. Nach dem Abscheiden der leitfähigen Schicht kann eine weitere Bearbeitung der Schicht (bzw. der Schichten) erfolgen, wie beispielsweise Oberflächen-Bearbeitung, Strukturierung und/oder Funktionalisierung. Dann wird die Schicht (bzw. werden die Schichten) unter Verwendung verschiedener Mittel wie Ionendünnung, Laserablation, reaktives Ionenätzen (RIE), weiterer Mittel wie Trockenätzen oder Nassätzen, texturiert. Die Textur erhöht den Oberflächenbereich der Bonding-Pads und stellt auch einen Fall der Verzahnung her, der ein hohes Maß mangelnder Übereinstimmung zwischen verschiedenen Pads tolerieren kann.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform werden die Bondingschichten und/oder das Bondingmittel auf die Oberfläche der Pads abgeschieden. In einem Fall wird eine dünne Schicht Lötmaterial (wie Indium, Zinn usw.) abgeschieden. In einem anderen Fall werden Nanopartikel (entweder als massives leitfähiges Material oder als hybrides Material, Schale-Kern leitfähig/nicht leitfähig) in der Oberfläche der Pads verteilt. Diese Nanopartikel können in einer Lösung gelöst sein, die auch als Bondingmittel (und Füllmittel der Leerräume) agieren kann, oder sie kann verdampfen und die Nanopartikel auf der Oberfläche zurücklassen. In einem Fall kann das Texturieren durch alle Schichten hindurch erfolgen, bis es die Pads erreicht. Dieser Fall besteht aus eigenständigen 3D-Strukturen, die nur mittels des Pad-Oberflächenbereichs verbunden sind.
- In einem anderen Fall lässt man 3D-Strukturen auf der Oberfläche (zumindest auf der Pad-Oberfläche) wachsen. Hier kann die 3D-Struktur, wie beispielsweise ein Nanodraht, leitfähig sein. In einem Fall kann es auch das Bonding-Mittel sein. In einem anderen Fall können weitere Schichten oben auf den Nanodraht abgeschieden werden, um das Bondingmittel herzustellen. In einem anderen Fall können Nanopartikel, wie beispielsweise Nanodraht, 2D-Lagen oder Kugeln (z. B. mit Siliziumoxid beschichtete Metall-Nanopartikel), zwischen den 3D-Strukturen verteilt werden. In einem anderen Fall können Lösungen verwendet werden, um den Bereich zwischen den 3D-Strukturen zu füllen (im Falle der Verwendung von verteilten Nanopartikeln kann diese Lösung die gleiche Lösung wie die Lösung der verteilten Nanopartikel sein). In einigen Fällen bietet die leitfähige 3D-Struktur (d. h. metallischer Nanodraht) nicht die bedeutende strukturelle Steifigkeit, die für das Bonden erforderlich ist. In diesem Fall wird ein nicht-metallischer Nanodraht-Kern abgeschieden und die Oberfläche wird mit leitfähigen Schichten (und/oder Bondingschichten) bedeckt. Diese Schichten verbinden auch die Oberfläche der 3D-Strukturen mit der Pad-Oberfläche oder der Mikrovorrichtung. In einem anderen Fall wird der nicht-metallische Nanodraht als strukturelle Unterstützung für leitfähige Materialien, wie beispielsweise metallische Nanodrähte, 2D-Lagen (Lagen aus reduziertem Graphit), Nanokugeln und mehr, verwendet. Andere Verfahren, die für das Bonden von 3D-Strukturen verwendet werden, können bei diesen Strukturen ebenfalls verwendet werden.
- In einem Fall können die (entweder durch Texturieren oder Wachstum gebildeten) 3D-Strukturen mittels eines zusätzlichen Wachstumsprozesses verzweigt werden. Die zusätzlichen Zweige können eine größere Oberfläche und ein besseres Verzahnen bieten.
- Wenn die (entweder durch Texturieren oder Wachstum gebildete) 3D-Struktur sich außerhalb des Pad-Oberflächen-Bereichs befindet, wird sie nicht mit einem beliebigen aktiven Element auf dem Empfängersubstrat oder dem Mikrovorrichtungs-Substrat verbunden. Diese Strukturen können durch Ätzen entfernt werden oder auf der Oberfläche verbleiben und bieten eine gewisse zusätzliche Funktionalität. In einem Fall können sie strukturelle Unterstützung bieten. Darüber hinaus können diese Strukturen ausgelegt sein, eine gewisse optische Leistung, wie beispielsweise das Filtern einer bestimmten Wellenlänge, zu bieten, um bessere Farbreinheit und/oder Licht-Direktionalität zu bieten. In einem anderen Fall können sie als Sensoren, wie beispielsweise kapazitive Berührungssensoren, verwendet werden. Da das Seitenverhältnis dieser Strukturen sehr hoch ist, kann das elektrische Feld an der Oberseite sehr groß sein. Daher kann eine von einer äußeren Quelle verursachte, kleine Störung eine bedeutende Änderung des elektrischen Feldes hervorrufen, was als Berührungseingang erkannt werden kann.
- In einer anderen Ausführungsform wird die Gerüststruktur verwendet, um die Bonding-Eigenschaft zwischen der optoelektronischen Vorrichtung und dem Empfängersubstrat zu verstärken. In einem Fall erfolgt das Wachstum oder die Bildung der Gerüstschicht mindestens auf der Pad-Oberfläche. Ein Verfahren ist es, ein Templat auf der Oberfläche zu entwickeln. Dieses Templat kann aus Partikeln wie Nanokugeln, AAO (anodisches Aluminiumoxid), strukturiertem Fotolack, Blockcopolymeren usw. bestehen. Dann wird mindestens eine leitfähige Schicht auf dem Templat abgeschieden. Anschließend kann das Templat entfernt werden oder in der Struktur verbleiben. Hier können andere Bondingschichten oder -mittel (Nanopartikel, Polymere usw.) verwendet werden. In einem anderen Fall wird das Gerüst auf die Oberfläche übertragen oder auf sie abgeschieden. Hier wird in einem Fall mindestens eine Haftschicht zwischen der Gerüststruktur und dem Pad (oder der Mikrovorrichtung) verwendet, um das Gerüst in Position zu halten. In einem anderen Fall wird eine Haftschicht abgeschieden (verschiedene Verfahren), nachdem das Gerüst auf die Oberfläche übertragen oder auf sie abgeschieden wurde. Die Haftschicht kann aus verschiedenen Materialien, wie beispielsweise Lötmaterialien, Polymeren, einer funktionellen Lösung mit Nanopartikeln usw., bestehen.
- In einer Ausführungsform wird der Kontaktbereich (Bonding-Bereich) auf dem Empfänger- und/oder dem Mikrovorrichtungs-Substrat unter Verwendung von nanotexturierten, nanoporösen und Nanoporen-Strukturen mit großen aktiven Oberflächenbereichen vergrößert. Die nanotexturierten und nanoporösen Strukturen können zufällig oder in einer definierten Ordnung gebildet sein. Beispielsweise können die Nanoporen als Gruppierungen von ausgerichteten Poren oder als zufällige poröse Strukturen gebildet sein.
- In einer anderen Ausführungsform werden konische und nadelartige Nanostrukturen, Säulen und Nanodrähte (Nanowires - NWs), die aus transparenten leitfähigen Oxiden (TCO), Metallen und/oder leitfähigen Graphen-basierten Materialien wie beispielsweise reduziertem Graphenoxid (rGO) bestehen, und Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) verwendet. Diese aufrecht stehenden (oder leicht geneigten) Strukturen bieten einen senkrechten Strompfad mit niedrigem Widerstand und zeigen Vorteile mechanischer Flexibilität und thermischer Stabilität. Die Nanostrukturen können zufällig in hochdichten Anordnungen gebildet oder in geordneten Gruppierungs-Strukturen, mit gewünschter Größe und gewünschtem Abstand, gefertigt sein. Die Anzahl der Nanostrukturen wird für maximale senkrechte Leitung optimiert.
- In dieser Ausführungsform sind die Strukturen mittels Ätzen einer ebenen Schicht gebildet. Eine Dünnfilmschicht wird mittels verschiedener Verfahren (z. B. plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD), Sputtern, Drucken, Rotationsbeschichten usw.) abgeschieden, um als Hartmaske verwendet zu werden, und dann wird eine Struktur auf der Oberseite der Schicht gebildet. Die Schicht wird mit Hilfe verschiedener Verfahren (Ionendünnung, Trockenätzen, Nassätzen, Laserablation usw.) geätzt, um eine 3D-Nanostruktur zu bilden. Die Struktur kann entweder durch Ätzen der gesamten Schicht oder nur teilweises Ätzen der Schicht gebildet sein.
- In einem anderen Verfahren wird die Nanostruktur auf der Oberfläche selbstassembliert. Die Oberfläche von Pad-Bereichen auf der Mikrovorrichtung oder dem Empfängersubstrat wird entweder mittels Abscheiden oder verschiedener Härteprozesse (z. B. Oberflächenfunktionalisierung etc.) behandelt, um eine selektive Assemblierung der Struktur auf den Pad-Bereichen oder auf dem gesamten Oberflächenbereich zu ermöglichen.
- In einer anderen Ausführungsform wird die Nanostruktur mit einer anderen Schicht bedeckt, um den Bonding-Prozess zu verbessern. In einem Fall sind die Strukturen mit Materialien bedeckt, die entweder mittels Strom, Licht, Wärme, mechanischer Kraft oder chemischer Reaktion gehärtet werden können. In diesem Fall wird nach dem Ausrichten und Verbinden des Empfängersubstrats und der Mikrovorrichtungen das erforderliche Härtemittel aufgetragen, um das Bonden zu verbessern.
- In einer anderen Ausführungsform können andere Materialien zwischen die Strukturen gefüllt sein, um den Bonding-Prozess zu verbessern. Diese Materialien können unter verschiedenen Bedingungen und verschiedenen Härtemitteln (Strom, Licht, Druck, Wärme usw.) härtbar sein.
- In einer anderen Ausführungsform wird die gesamte Oberfläche entweder des Empfänger- oder des Mikrovorrichtungssubstrats mit den Nanostrukturen bedeckt, umfassend die Pad-Bereiche und den Raum zwischen den Pad-Bereichen. Die Nanostrukturen (Nanodrähte, Nanopartikel, Siliziumoxid-beschichtete Nanopartikel usw.) sind jedoch dünn verteilt, sodass zwischen den Strukturen keine Verbindung besteht. In einem Fall können die Strukturen durch dielektrische Materialien wie Dünnfilmschichten aus Polyamid, SU-8, PMMA usw. voneinander getrennt sein. Hier sind die Mikrovorrichtungen und die Empfängersubstrate ausgerichtet und mittels der Strukturen gebondet, die auf der Oberfläche gebildet sind. Das Bonden kann durch verschiedene Aushärtungsprozesse verbessert werden. In einem Fall kann an die Strukturen Strom angelegt werden, um für Mikro-/Nano-Schweißen/Verbindungen durch die Mikrovorrichtungen zu fließen. In einem anderen Fall können höhere Temperaturen, Druck und/oder Licht verwendet werden, um den Bonding-Prozess zu verbessern.
- In einer Ausführungsform werden verzahnte Nanostrukturen mit extrem großen Oberflächenbereichen unter Verwendung von zufällig gekreuzten metallischen Nanodrähten, verzweigten Nanodrähten, Kohlenstoff-Nanoröhren, 3D-Metall- und Kohlenstoff-Nanofasern und metallischen Gittern/Geweben gebildet, die ein 3D-Gerüst bilden. Das Kreuzen von Nanodrähten erweitert den Bonding-Bereich räumlich und führt zu effektivem Bonden.
- Für die zuvor genannten Ausführungsformen sind die Größe (Durchmesser), Länge und Konzentration der Nanostrukturen in dem Pad-Bereich technisch so ausgeführt, dass das Bonding-Profil maximiert wird. Daher wird die maximale Leistung erreicht.
- Eine Ausführungsform nutzt verankerte Nanopartikel auf den Nanodrähten (NWs)/ reduziertes Graphenoxid (rGO) und Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) mittels eines Layer-by-Layer- (LBL) Assemblierungsprozesses. In diesen Strukturen werden die metallischen/rGO-Nanodrähte und CNTs mit metallischen, Siliziumoxid-beschichteten Metall- und Metall-beschichteten Siliziumoxid-Nanopartikel-Nanofüllmitteln, wie Silber-, Silber-/Siliziumoxid- und Nickel-Nanopartikeln (NPs), dekoriert. Solche Strukturen verbessern den Oberflächenbereich und erzeugen leistungsstarke leitfähige Klebstoffe. Folglich werden ein maximaler Bonding-Bereich und ein optimaler Leitungspfad zwischen zwei Pads erreicht.
- Andere Ausführungsformen betreffen die Kombination von Siliziumoxid- oder Polystyrol-Nanoperlen und Metall-Nanopartikeln (NPs), Metall- und Graphen-Nanodrähten oder Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) in einer 3D-Assemblierung. Leitfähige Nanopartikel, Metall- und rGO-Nanodrähte und Kohlenstoff-Nanoröhren werden in das 3D-Siliziumoxid- oder Polystyrol-Kristall eindiffundiert, um einen senkrechten Strompfad für selektives Bonden herzustellen. Während des Bonding-Prozesses agiert das Siliziumoxid selbst unter Einfluss von Druck und Temperatur als mechanisch robustes Material.
- Einige Ausführungsformen dieser Beschreibung betreffen die Einbettung von so gebildeten Nanostrukturen (poröse Strukturen, Metall- und rGO-Nanodrähte, Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs), Metall- und Siliziumoxid-beschichtete Nanopartikel (NPs)) in ein transparentes und mechanisch flexibles und thermisch stabiles Wirtsmedium.
- Einige Ausführungsformen dieser Beschreibung betreffen die Steuerung des Stroms, der Temperatur und des Drucks, der bzw. die während des Bonding-Prozesses angewendet wird, um eine starke Bondverbindung herzustellen.
- Das Ziel dieser Offenbarung ist es, die Anwendungen von Metall-Nanostrukturen für effizientes und dauerhaftes Bonden zwischen zwei Substraten bei niedriger Temperatur zu beschreiben. Metallhaltige nanostrukturierte Materialien wurden aufgrund ihrer einzigartigen chemisch-physikalischen Eigenschaften häufig in industriellen Praktiken verwendet. Die hohe kohäsive Energie und der hohe Schmelzpunkt von nanostrukturierten Metallen führen zu einer erweiterten Komponentenstabilität während des Bondens (was mit einer verbesserten Zuverlässigkeit korreliert). Die hohe Oberflächenaktivierungsenergie der metallischen Partikel ist für das stabile Bonden zwischen zwei Oberflächen maßgeblich. Die Metall-Nanopartikel-Synthese und die chemische Modifizierung von Oberflächen sind einfach, wodurch Systeme, die Metall-Nanopartikel enthalten, besonders interessant werden. Hier sind alle vorgestellten Prozesse in Bezug auf die Metall-Nanostruktur-Fertigung Prozesse mit hohem Durchsatz, die bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden und mit herkömmlichen Halbleiterprozessen kompatibel sind.
- 2D- und 3D-Metall-Nanostrukturen weisen überlegene Eigenschaften auf, einschließlich einzigartiger morphologischer Strukturen, großer Oberflächenbereiche und hoher elektrischer Leitfähigkeit.
- Verschiedene Ausführungsformen gemäß den vorliegenden Strukturen und Verfahren werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
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1A zeigt zufällig gebildete Nanotexturen, die Nanopartikel-Hartmasken und anschließende Maskenentfernung durch Ätzen kombinieren. Wie in1A gezeigt, werden texturierte metallische 2D-Strukturen auf einem Substrat106 mit einem Bonding-Material104 geformt, indem Nanomaskieren und Ätzen kombiniert werden. Nanopartikel102 , wie beispielsweise Aluminiumoxid- (Al2O3), Siliziumoxid- und Polystyrol-Nanokugeln oder andere Masken, können als Ätzmasken verwendet werden. Ein Ätzprozess114 , wie beispielsweise reaktives Ionenätzen (RIE) unter Verwendung einer anisotropen Plasma-Chemie mit hoher Ätzselektivität gegenüber Metall, physikalisches Ätzen mittels eines Ionendünnungsprozesses und ein einfacher, jedoch kontrollierter Nassätzprozess, können verwendet werden, um metallische Nanotexturen120 zu bilden. Die Geometrie und die Größe der Strukturen können durch die Größe der Ätzmasken und die Ätzbedingungen angepasst werden. Die Tiefe110 der Nanotexturen kann gleich der Tiefe der Metallschicht sein, die als Bonding-Material104 dient. Der Prozess112 der Maskenentfernung kann mit einfachem Ultraschall- oder chemischem Ätzen erreicht werden. -
1B zeigt das Bonden von nanotexturiertem Metall auf Mikrovorrichtungs- und empfangenden Substraten. Die nanotexturierte Struktur kann entweder auf dem Empfängersubstrat104b oder auf den Mikrovorrichtungs-Pads102b gebildet werden. In einem Fall kann nanotexturiertes Metall auf Pads von Mikro-Gruppierungen106b und nanotexturiertes Metall auf Pads vom empfangenden Substrat108b gebildet werden. Während des Bondens kann die Oberflächentextur einige Höhenunterschiede zwischen verschiedenen Pads und/oder Mikrovorrichtungen aufnehmen. Darüber hinaus stellt die Oberflächentextur einen größeren Oberflächenbereich für zuverlässigeres Bonden her. Die Bondverbindung112b zwischen nanotexturiertem Metall auf Pads von Mikro-Gruppierungen106b und nanotexturiertem Metall auf Pads vom Empfängersubstrat108b stellt einen großen Oberflächenbereich mit verzahnter Bondverbindung112b her. -
1C stellt ein Rasterelektronenmikroskopbild und ein vergrößertes Bild dar, das eine Realisierung von Silber-Nanotexturen unter Verwendung von Nanosphere-Masken und Ionendünnung zeigt. Das Rasterelektronenmikrosopbild A und das vergrößerte Bild B zeigen die Realisierung von Silber-Nanotexturen unter Verwendung von Nanosphere-Masken und Ionendünnung. Die nanotexturierten Metallstrukturen können auch mittels einer Polymer-Selbstmaskierung in einem Trocken- oder Nassätzprozess gebildet werden. - In einer anderen Ausführungsform wird die Oberflächentextur unter Verwendung eines Templats und durch Abscheidung entwickelt. In diesem Verfahren wird ein Templat auf einem Raum zwischen den von leitfähigen Materialien bedeckten Oberflächen gebildet. Das Templat kann entfernt werden oder auf der Oberfläche verbleiben.
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2A1 zeigt die Bildung von Gruppierungen von nichtporösen/Nanoporen-Nanostrukturen auf einem Substrat unter Verwendung von Blockcopolymer- (BCP) oder AAO-Templaten (AAO, anodisches Aluminiumoxid) mit technisch ausgeführtem Größenabstand. Wie in2A1 gezeigt, werden Blockcopolymere (BCPs) oder AAO204 mit technisch ausgeführtem Größenabstand als Templat auf Substrat202 verwendet. Schwammartige nanoporöse und Nanoporen-3D-Materialien 208 (zufällig und geordnet) werden durch den Einsatz von Nano-Templating gebildet, gefolgt vom Abscheiden/Wachstum von Bonding-Material206 (z. B. Metall) unter Verwendung von plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD), physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD), chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), Sputtern, Drucken, Rotationsbeschichten, Elektroplattieren, außenstromlosem Plattieren usw. -
2A2 zeigt das Bonden von nanoporösen und Nanoporen-Metall-Nanostrukturen auf Mikrovorrichtungs- und empfangenden Substraten. Die Struktur kann entweder auf dem Empfängersubstrat104b oder den Mikrovorrichtungs-Pads102b gebildet werden. In einem Fall können nanoporöse und Nanoporen-Metall-Nanostrukturen auf Pads von Mikro-Gruppierungen204a und nanoporöse und Nanoporen-Metall-Nanostrukturen auf Pads vom empfangenden Substrat206a gebildet werden. Währen des Bondens210a kann die Oberflächentextur ein gewisses Maß an Höhendifferenz zwischen den verschiedenen Pads und/oder Mikrovorrichtungen aufnehmen. Darüber hinaus stellt die Oberflächentextur einen größeren Oberflächenbereich für zuverlässigeres Bonden her. In einem Fall werden die Strukturen mit Materialien208 bedeckt, die entweder mittels Strom, Licht, Wärme, mechanischer Kraft oder chemischer Reaktion gehärtet werden können. Das Bonden zwischen nanoporösen und Nanoporen-Metall-Nanostrukturen auf Pads von Mikro-Gruppierungen204a und nanoporösen und Nanoporen-Metall-Nanostrukturen auf Pads vom empfangenden Substrat206a stellt einen großen Oberflächenbereich mit verzahnter Bondverbindung212a her. -
2B1 bis2B3 zeigt Beispiele der Bildung von Gruppierungen von nichtporösen/Nanoporen-Nanostrukturen auf dem Substrat204b , wobei sich ein Bonding-Material202b auf der Oberseite des Substrats204b befindet. In2B1 werden Blockcopolymere (BCP) und anodisches Aluminiumoxid (AAO) als Templat216 verwendet. Ein elektrochemisches Abscheiden und außenstromloses Plattieren218 einer strukturellen Schicht (z. B. aus Metallen wie beispielsweise Silber (Ag), Indium (In), Nickel (Ni), Co oder Metalllegierungen) können verwendet werden, um die Zwischenräume (oder Löcher) zu bedecken. Das Templat kann anschließend mittels eines Nassentfernungs-Prozesses entfernt werden 210. -
2B2 zeigt ein weiteres Beispiel für die Bildung von Gruppierungen von nichtporösen/Nanoporen-Nanostrukturen auf dem Substrat204b , wobei sich ein Bonding-Material202b auf der Oberseite des Substrats204b befindet, wobei eine strukturierte Ätzmaske als Templat214 verwendet wird. Ein elektrochemisches Abscheiden und außenstromloses Plattieren228 einer strukturellen Schicht (z. B. aus Metallen wie beispielsweise Silber (Ag), Indium (In), Nickel (Ni), Co oder Metalllegierungen) können verwendet werden, um die Zwischenräume (oder Löcher) zu bedecken. Das Templat kann anschließend entfernt werden 230, um nichtporöse/Nanoporen-Nanostrukturen zu bilden. -
2B3 zeigt ein weiteres Beispiel für die Bildung von Gruppierungen von nichtporösen/Nanoporen-Nanostrukturen auf dem Substrat204b , wobei sich ein Bonding-Material202b auf der Oberseite des Substrats befindet, wobei eine Hartmaske wie beispielswiese Siliziumoxid- oder Polystyrol-Perlen oder -Nanospheren als Templat220 verwendet werden. Ein elektrochemisches Abscheiden und außenstromloses Plattieren222 einer strukturellen Schicht (z. B. aus Metallen wie beispielsweise Silber (Ag), Indium (In), Nickel (Ni), Co oder Metalllegierungen) können verwendet werden, um die Zwischenräume (oder Löcher) zu bedecken. Das Templat kann anschließend entfernt werden224 , entweder chemisch (beispielsweise in Dimethylformamid, DMF) oder durch Abheben (im Falle von Siliziumoxid-Templaten). - In einer Ausführungsform können die Form, der Abstand und die Größe der nichtporösen/Nanoporen-Struktur durch die Größe des Nanotemplats angepasst werden.
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2C zeigt das Bonden von nichtporösen/Nanoporen-Nanostrukturen zwischen Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangendem Substrat mit verschiedenen Templaten. Hier können die Oberflächen mit anderen Bonding- oder Füllschichten bedeckt sein. In einem Fall werden nichtporöse/Nanoporen-Metall-Nanostrukturen mit verschiedenen Templaten, z. B.226 (Blockcopolymere (BCP) und anodisches Aluminiumoxid (AAO)),232 (strukturierte Ätzmaske), 230 (Siliziumoxid- oder Polystyrol-Perlen oder -Nanospheren), auf Pads von Mikro-Gruppierungen und empfangendem Substrat gebildet. Darüber hinaus wird das Bonden242 zwischen Mikrovorrichtung und empfangendem Substrat, die nichtporöse/Nanoporen-Strukturen aufweisen, gezeigt. - Ein Verfahren zur Aufnahme der Oberflächenrauheit ist es, eine poröse Bondingschicht auf der Oberseite der Empfänger-Pads oder der Mikrovorrichtungen zu bilden. Während die poröse Schicht die mechanische Festigkeit hat, um die Mikrovorrichtung in Position zu halten, kann die Elastizität die Nichtgleichförmigkeit der Oberfläche kompensieren. Darüber hinaus kann die Elastizität mehr Toleranz für mechanische Beanspruchung aufgrund von möglichem Falten, Rollen oder Druck bieten. Hier können nach der Bildung der porösen Oberfläche weitere Schichten abgeschieden werden, um das Bonden zwischen Mikrovorrichtung und den Empfanger-Pads zu erleichtern. Die Oberfläche selbst kann jedoch aus Bonding-Materialien wie Indium, Zinn, Silber usw. bestehen. In einer anderen Ausführungsform sind die Template vollständig mit den leitfähigen Schichten bedeckt (ein gewisses Maß an Öffnung kann gebildet werden). Die Template werden mittels Ätzen oder anderer Mittel entfernt, sodass eine poröse 3D-Schicht verbleibt. Die leitfähige Schicht kann auf dem Templat abgeschieden werden, nachdem das Templat auf der Oberfläche gebildet wurde, oder das Templat kann vor dem Bilden in der Oberfläche mit einer leitfähigen Schicht bedeckt werden.
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3A zeigt eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht der Bildung einer nanoporösen Metall-Struktur unter Verwendung der Selbstassemblierung eines Nanopartikel-Hartmasken-Templats wie beispielsweise Siliziumoxid- oder Polymer-Nanosphere-Templat302 auf dem Substrat304 . Die Metallschicht306 kann nach der 3D-Templat-Bildung durch PVD- oder CVD-Verfahren abgeschieden werden. Das Templat kann entfernt werden310 und die nanoporöse 3D-Struktur308 kann gebildet werden. -
3B zeigt eine Querschnittsansicht316 und eine Draufsicht320 einer Mischung von Metall-Nanopartikeln, Kohlenstoff-Nanoröhren, rGO-Nanodrähten, Ag-Nanodrähten und Siliziumoxid-Nanospheren, um ein Templat zu bilden. Eine nanoporöse 3D-Metall-Struktur wird bei der Entfernung des Siliziumoxids freigelegt. -
3C zeigt im dritten Ansatz eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht von Kern-Schale-Siliziumoxid-Nanokugeln mit metallischen Schalen, die ein kolloidales 3D-Kristall-Templat bilden. Eine Gruppierung von hohlen metallischen Kugeln bildet sich nach der Siliziumoxid-Entfernung. -
3D zeigt die Ausrichtung und das Bonden der Strukturen wie beispielsweise nanoporöser Metallstruktur340 , nanoporöser 3D-Metall-Struktur350 und hohler metallischer Kugeln360 , wie in den3A bis3C dargestellt. -
4A1 zeigt die Bildung von geordneten Gruppierungen von Nanosäulen/Nanodrähten-/-nadeln-/Nanokegeln-Nanostrukturen unter Verwendung von Hartmasken in Nanogröße und Ätzen (Trockenätzen, Ionendünnung, Nassätzen, Laserablation).4A1 zeigt aufrecht stehende Gruppierungen von Nanostrukturen, umfassend konische, nadelartige Nanostrukturen, Säulen und Nanodrähte, die auf transparenten leitfähigen Oxiden (TCO) (ZnO, ITO, GIZO usw.) und Metallen (Ag, Ni usw.) gebildet werden. Die Strukturen können als geordnete Gruppierungsstrukturen mit gewünschter Größe und gewünschtem Abstand402 gefertigt werden. Die Anzahl der Nanostrukturen wird für maximale senkrechte Leitung optimiert. Die Strukturen können sowohl unter Verwendung von Masken- als auch von maskenlosen Ansätzen gebildet werden, wobei ähnliche, jedoch stärker kontrollierte Ansätze verwendet werden, wie hier erläutert wird. Bei dem vorhergehenden Verfahren wird die Form, Größe und der Abstand (bestimmt durch die Dichte der Nanostrukturen in dem Bonding-Bereich) von der Größe der Ätzmasken kontrolliert. In4A1 wird die Hartmaske404 als Templat auf dem Substrat408 verwendet. Das Bonding-Material406 kann mittels eines der Verfahren PECVD, Sputtern, Elektronenstrahl, Verdampfen, Plattieren, Drucken, Rotationsbeschichten usw. abgeschieden werden. Ätzprozesse können je nach Bonding-Material (TCO oder Metall) ausgeführt werden410 , wobei entweder ein RIE- (reaktives Ionenätzen) oder Ionendünnungsprozess verwendet wird, um nadelartige oder kegelartige Nanostrukturen zu bilden. Das Templat kann entfernt werden412 , und eine Überzugschicht414 kann abgeschieden werden, um die Bonding-Eigenschaften der geordneten Gruppierung der 3D-Struktur auf den Pads der Mikro-Gruppierungen102b und des empfangenden Substrats104b zu verbessern. In einem Prozess kann die Bildung von konischen, nadelartigen Nanostrukturen unter Verwendung des gleichen Prozesses wie bei4A1 und Ätzen (Trockenätzen, Ionendünnung, Nassätzen) unter Verwendung von Siliziumoxid- oder Polystyrol-Nanospheren als Hartmaske erfolgen. -
4A2 zeigt die Bildung von geordneten Gruppierungen von Nanosäulen/Nanodrähten/-nadeln/ Nanokegeln, wobei die Nanostrukturen Nanosphere-Hartmasken und Ätzen (Trockenätzen, Ionendünnung, Nassätzen, Laserablation) verwenden. Nanospheren können als Templat404 auf dem Substrat408 verwendet werden. Das Bonding-Material406 kann mittels eines der Verfahren PECVD, Sputtern, Elektronenstrahl/Verdampfung, elektrochemisches und stromloses Plattieren, Drucken, Rotationsbeschichten usw. abgeschieden werden. Ätzprozesse440 können je nach Bonding-Material (TCO oder Metall) ausgeführt werden, wobei entweder ein RIE- oder Ionendünnungsprozess verwendet wird, um nadelartige oder kegelartige Nanostrukturen zu bilden. Die Strukturen448 können als geordnete Gruppierungsstrukturen mit gewünschter Größe und gewünschtem Abstand gefertigt werden. Das Templat kann entfernt werden442 , und eine Überzugschicht444 kann abgeschieden werden, um die Bonding-Eigenschaften der geordneten Gruppierung der 3D-Struktur auf den Pads der Mikro-Gruppierungen102b und des empfangenden Substrats104b zu verbessern. -
4B1-4B2 zeigt die zufällige Bildung von Nanostrukturen durch Selbstmaskierung und Ätzen. In einer Ausführungsform können die Strukturen als geordnete Gruppierungs-Strukturen mit gewünschter Größe und gewünschtem Abstand gefertigt werden, die zufällig in einer hochdichten Anordnung gebildet werden.4B1 veranschaulicht Polymer-Selbstmaskierung460 , die auf dem Substrat462 und dem Bonding-Material464 verwendet wird. Die zufällige466 /kegelartige468 /nadelartige470 Bildung von Nanostrukturen kann durch ein Top-Down-Ätzen472 , wie beispielsweise Trocken-, Nassätzen und Ionendünnung, erreicht werden, und diese Strukturen können entweder auf dem Empfängersubstrat-104b oder auf den Mikrovorrichtungs-Pads102b gebildet werden. -
4B2 zeigt die zufällige Bildung von Nanostrukturen mittels Keimbildung480 und hydrothermischem, CVD- und LPCVD-Wachstum482 gefolgt von anschließender Metallabscheidung486 . Die zufällige/kegelartige/nadelartige Bildung von Nanostrukturen kann durch die Verwendung eines hydrothermischen Wachstums mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) und Niederdruck-CVD (LPCVD)482 erreicht werden. In solchen Prozessen werden die geometrischen Parameter der Nanostrukturen durch die Precursor/Gas-Chemie und den hydrothermischen/Plasmazustand kontrolliert. So gebildete Nanostrukturen484 können mit Schichten486 mit guten Bonding-Eigenschaften überzogen werden, um die Bonding-Qualität zu verbessern. Die zufällige/kegelartige/nadelartige Bildung von Nanostrukturen kann durch Wachstum und anschließende Abscheidung (Bonding-Material) erreicht werden, und diese Strukturen können entweder auf dem Empfängersubstrat104b oder den Mikrovorrichtungs-Pads102b gebildet werden. - Zusätzlich zum Top-Down-Ätzen kann das Wachstum von TCO-Nanodrähten unter Verwendung des hydrothermischen Verfahrens bei einer niedrigen Temperatur (z. B. ~150 °C), die mit den meisten Empfängersubstraten kompatibel ist, erfolgen. Die gewachsenen Strukturen
482 können als aktive Bonding-Bereiche oder als Trägertemplate für gewünschte Filme486 aus Metall wie beispielsweise aus Ag, Au, In, Zinn, In/Sn, Ni, Cu, Co usw. verwendet werden. In diesem Fall wird die Gruppierung von Nanodrähten aus Materialien gebildet, die mit dem Niedrigtemperatur-Prozess kompatibel sind und eine bessere mechanische Festigkeit aufweisen (z. B. ZnO). Die Oberfläche der Nanodrähte kann dann mit leitfähigen und Bondingschichten bedeckt werden. - Die erwähnten verschiedenen Metall-Nanostrukturen wie beispielsweise Nanokegel, Nanosäulen und Nanodrähte können mittels eines nasschemischen Ätzprozesses wie dem selektiven Metall-Ätzverfahren im Nanobereich (Selective Metal Nanoscale Etch Method - SMNEM) erzeugt werden. Der nasschemische Prozess stellt ein Ätzverfahren mit hohem Durchsatz und einer niedrigen Temperatur (<75 °C) bereit, das mit herkömmlichen Halbleiterprozessen kompatibel ist. Dielektrophoretisches Wachstum kann ebenfalls verwendet werden, um metallische Nanodrähte aus einer wässrigen Salzlösung, wie beispielsweise Silber und Palladium, zu bilden.
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5A bis5B zeigt das Bonden von senkrecht/zufällig ausgerichteten Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs)/Nanodrähten aus reduziertem Graphenoxid (rGO) zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen102b und empfangendem Substrat104b . Senkrecht ausgerichtete502 (5A) oder zufällig ausgerichtete510 (5B) hoch leitfähige Kohlenstoff-basierte Nanomaterialien, wie beispielsweise rGO-Nanodrähte und Kohlenstoff-Nanoröhren können als eindimensionale und senkrechte Strompfade für das Bonden506 zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen102b und empfangendem Substrat104b implementiert werden. rGO-Nanodrähte können mittels chemischer Reduktion und Kohlenstoff-Nanoröhren können mittels CVD-, Laserablations- und Bogenentladungsverfahren erzeugt werden. Senkrecht ausgerichtete508 (5A) oder zufällig gebildete Nanostrukturen514 (5B) können auf dem Substrat gebildet werden. -
6A bis6B zeigt die Bildung von zufällig/senkrecht ausgerichteten 3D-Stapeln von rGO-Lagen, die mit Nanosäulen/Nanodrähten versehen sind.6A zeigt den 3D-Stapel von rGO-Lagen/-Schaum/-Filmen604 , der mit in-situ gewachsenen ZnO-Nanosäulen/- Nanodrähten602 versehen ist, die mittels eines direkten Gefriertrocknungs- und hydrothermischen Prozesses realisiert werden können. Die Stapel können auch zufällig (6A) oder in einer senkrecht ausgerichteten Struktur (6B) gebildet werden. - Die einzigartige Struktur erzeugt ein verzahntes, flexibles, leistungsstarkes Bonding-Medium, das die Anhäufung von rGO effektiv reduziert und gleichzeitig die Dichte und das Oberflächenprofil des Komposits erhöht. Eine sehr dünne Schicht Bonding-Material kann nach der Bildung auf die 3D-Stapel-Struktur abgeschieden werden, um die Bonding-Eigenschaften zu verbessern. Das Bonding-Material kann In, Ag und Sn sein.
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6C bis6D zeigt das Bonden von senkrecht ausgerichteten/zufällig ausgerichteten 3D-Stapeln von rGO-Lagen/-Schaum/-Film, die mit Nanosäulen/Nanodrähten versehen sind, zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangendem Substrat.6C zeigt das Bonden624 von zufällig ausgerichteten 3D-Stapeln von rGO-Lagen/- Schaum/-Film628 , die mit Nanosäulen/Nanodrähten626 versehen sind, zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen102b und dem empfangenden Substrat104b . Ähnlich zeigt6D das Bonden638 von senkrecht ausgerichteten von 3D-Stapeln von rGO-Lagen/- Schaum/-Film634 , die mit Nanosäulen/Nanodrähten636 versehen sind, zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen102b und empfangendem Substrat104b . -
7A zeigt die Bildung von Metall-Nanopartikeln/-Nanodrähten, die auf reduziertem Graphenoxid (rGO)702 aufgebracht sind. Mit Metall-Nanopartikeln/-Nanodrähten versehene rGO-Lagen/-Filme/-Schaum704 ,706 sind sich gegenseitig tragende poröse Strukturen, die in-situ mittels Glühen des selbstassemblierten, mit metallischen Precursors beschichteten Graphenoxids (GO)702 in einer inerten Atmosphäre vorbereitet werden können. -
7B zeigt das Bonden740 von 3D-Stapeln von Metall-Nanopartikeln (NPs)746 , die auf Lagen/Schaum/Filmen aus reduziertem Graphenoxid (rGO) 748 aufgebracht sind, zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen102b und empfangendem Substrat104b . Eine sehr dünne Schicht Bonding-Material kann nach der Bildung auf die 3D-Stapel-Struktur abgeschieden werden, um die Bonding-Eigenschaften zu verbessern. Das Bonding-Material kann In, Ag und Sn sein. -
7C zeigt das Bonden756 von 3D-Stapeln von Metall-Nanodrähten, die auf Lagen/Schaum/Filmen aus reduziertem Graphenoxid (rGO) aufgebracht sind, zwischen Pads von Mikrovorrichtungs-Gruppierungen102b und dem empfangendem Substrat104b , das ein Bonding-Material mit verbessertem Verzahnungs- und Oberflächenprofil erzeugt. Eine sehr dünne Schicht Bonding-Material kann nach der Bildung auf die 3D-Stapel-Struktur abgeschieden werden, um die Bonding-Eigenschaften zu verbessern. Das Bonding-Material kann In, Ag und Sn sein. -
8A zeigt ein 3D-Gerüst aus ausgerichteten gekreuzten, metallischen/TCO-Nanodrähten und Nanofasern (metallisch, Polymer, Kohlenstoff-Nanoröhren, Kohlenstoff usw.). 3D-Gerüste von eigenständigen Nanodrähten und Nanofasern oder versehen mit Metall-Nanopartikeln sind weitere Bespiele für 3D-Nanostrukturen mit verbesserten Verzahnungseigenschaften und extrem großen Oberflächenbereichen. Sie können unter Verwendung von ausgerichteten gekreuzten metallischen (z. B. Ag) Nanodrähten, 3D-Metall und Polymer, Kohlenstoff-Nanoröhren und Kohlenstoff-Nanofasern gebildet sein. -
8B1 zeigt ein 3D-Gerüst aus zufällig gekreuzten metallischen Nanodrähten, Kohlenstoff-Nanoröhren und Nanofasern, das unter Verwendung von zufällig ausgerichteten gekreuzten metallischen Nanodrähten, 3D-Metall und Polymer, Kohlenstoff-Nanoröhren und Kohlenstoff-Nanofasern gebildet wird. Eine sehr dünne Schicht Bonding-Material kann nach der Bildung auf die 3D-Stapel-Struktur abgeschieden werden, um die Bonding-Eigenschaften zu verbessern. Das Bonding-Material kann In, Ag und Sn sein. -
8B2 zeigt ein 3D-Gerüst aus zufällig gekreuzten metallischen Nanodrähten, Kohlenstoff-Nanoröhren und Nanofasern, die mit Metall-Nanopartikeln versehen sind. Metallische Nanodrähte, Kohlenstoff-Nanoröhren und Kohlenstoff-Nanofasern können durch Fallguss, Rotationsbeschichten oder Elektrospinnen auf das Substrat aufgebracht werden, gefolgt von chemischer (oder physikalischer) Abscheidung von Metallen oder chemischer Abscheidung von Metall-Nanopartikeln und Versehen von Nanofasern mit leitfähigen Nanopartikeln. Dieser Prozess führt zu einer schnell verbesserten Leitung. Gold- und Silber-Nanostrukturen werden durch einfaches Eintauchen der (Kohlenstoff-, Polymer-, DNA- usw.) Nanofasern (mit einigen funktionellen Gruppen auf der Oberfläche für die Reaktion mit Metall-Precursorn) in eine wässrige Lösung von Metall-Ionen-Precursorn synthetisiert. Während die Metallionen lokal auf der Oberfläche der Nanostrukturen reduziert werden, bilden sich große Metall-Nanopartikel und glatte Kohlenstoff- (oder Polymer-) Metall-Hybrid-Nanostrukturen. -
8C zeigt die verzahnte Bondverbindung802 vom 3D-Gerüst von zufällig gekreuzten Nanodrähten/Kohlenstoff-Nanoröhren/Nanofasern806 , die mit Metall-Nanopartikeln804 versehen sind, zwischen Mikrovorrichtungs-Gruppierungen102b und empfangenden Substraten104b . -
8D1 bis8D3 zeigt Rasterelektronenmikroskop-Bilder von unbeschichteten Ag-Nanodrähten (NWs), Indium-beschichteten (In) Ag-Nanodrähten und Zinn (Sn)-beschichteten Ag-Nanodrähten, jeweils nach dem elektrischen Bonden durch das Anlegen eines konstanten Gleichstroms (DC) von 400 mA für 80 Sekunden. Die Beschichtung von Ag-Nanodrähten mit Bonding-Material bedeckt nicht nur die Nanodrähte, sondern füllt auch die Zwischenräume zwischen den Verbindungen. In den Bildern wird die Bildung von Nano-Verbindungen deutlich. Die Bonding-Materialien verstärken das eutektische Bonden, um Legierungen mit Ag-Nanodrähten zu bilden und die Wärmeleistung zu verringern, die für das Erfahren von Joulescher Wärme erforderlich ist. Somit wird eine allgemeine Erhöhung der Bildung von Nano-Verbindungen zusammen mit der zugehörigen Abnahme des Widerstands erreicht. -
8E zeigt eine Abnahme des Widerstands mittels Abscheidung von Bonding-Material auf Ag-Nanodrähte durch Anlegen eines Gleichstroms in Höhe von 25 bis 800 mA. In einem Beispiel wurde gesehen, dass die Abnahme des Widerstands bei niedrigeren Stromstärken bedeutender war, wodurch das Abscheidungsverfahren für Niedrigstrom-Anwendungen geeigneter ist. Sowohl bei Indium- als auch bei Zinn-Bonding-Materialien, mit denen Ag-Nanodrähte beschichten werden, wurde ein gleichwertiger Effekt auf den Widerstand festgestellt, wobei Zinn einen etwas besseren Effekt auf das Abnehmen des Widerstands hat. In einem anderen Beispiel zeigten die Ag-Nanodrähte mit einer Doppelschicht aus Indium und Zinn eine weitere Abnahme des Widerstands, sodass der Widerstand bei niedrigeren Strömen auf die Hälfte des ursprünglichen Wertes von unbeschichtetem Nanodraht gesenkt wird. Die Beschichtung von Nanodrähten mit Bonding-Materialien verstärkt die Verbindungen zwischen den Nanodrähten in beträchtlichem Maße. Sie ermöglicht es auch, dass aufgrund der größeren Kontaktpunkte von den abgeschiedenen Metall-Regionen bei Joulescher Wärme mehr Strompfade hergestellt werden, was zu einem insgesamt niedrigeren elektrischen Widerstand führt. -
8F zeigt den Effekt, den das Anlegen von gepulstem Gleichstrom (PDC) auf den Widerstand von Ag-Nanodrähten und auf die Nano-Verbindungen im Vergleich zu Gleichstrom hat. Eine logarithmische Abnahme des Widerstands von Ag-Nanodrähten kann festgestellt werden, wenn die Größe des angelegten Stromes erhöht wird. Daher werden Nano-Verbindungen bei höherem angelegtem Strom leichter gebildet. Im Falle eines Anlegens von PDC zeigte eine 25-Hz-Wellenform, die zwischen „Einschalt-Zeit“ und „Ausschalt-Zeit“ in einer Richtung alterniert, die beste Abnahme des Widerstands im Vergleich zu standardmäßigem Gleichstrom, was bedeutet, dass die „Einschalt-Zeit“ ausreichend war, um genug Energie zuzuführen, um Nanodrähte zu sintern, während die „Ausschalt-Zeit“ eine Verringerung der Beanspruchung ohne einen substanziellen Verlust bei der thermischen Reaktionsrate zulässt. -
9A zeigt hierarchische verzweigte Nanodrähte mit verbesserten Verzahnungseigenschaften mit einem Hauptstrang902 (beispielsweise SnO2, ZnO) und Verzweigungen904 (beispielsweise ZnO, Ag), die carbothermische Reduktion mit hydrothermischem oder Katalysator-gestütztem VLS-Wachstum kombinieren. Verzweigte Nanodrähte mit verbesserten Verzahnungseigenschaften, umfassend hierarchische Eigenschaften, können in einem Prozess hergestellt werden, der carbothermische Reduktion mit hydrothermischem Wachstum kombiniert. -
9B zeigt hierarchische kammähnliche verzweigte Nanodrähte mit verbesserten Verzahnungseigenschaften mit einem Hauptstrang906 (beispielsweise SnO2, ZnO) und Verzweigungen908 (beispielsweise ZnO, Ag). Kammartige Nanostrukturen mit einem Hauptstrang (beispielsweise Sn02) und Verzweigungen (beispielsweise ZnO) mit verbesserten Verzahnungseigenschaften, umfassend hierarchische Eigenschaften, können in einem Prozess gefertigt werden, der carbothermische Reduktion mit hydrothermischem Wachstum kombiniert. - Die hybriden SnO2-ZnO- oder ZnO-Ag-Nanodrähte können auch mittels eines zweistufigen carbothermischen Reduktionsverfahrens bei niedrigem Druck (ca. 1 Pa) erzeugt werden. Sie können auch mittels einer einstufigen carbothermischen Reduktion basierend auf dem Katalysator-gestützten VLS-Mechanismus (Vapour-Liquid-Solid) erzeugt werden. In diesem Synthese-Prozess agiert aktiviertes Kohlenstoffpulver als Reduktionsmittel, während Metall-Nanopartikel oder -Nanocluster als Nukleationskeime dienen. Die Metall-Nanopartikel-Keime bestimmen die Wachstumsrichtung, die Oberflächenenergie und den Durchmesser der resultierenden eindimensionalen Metall-/Metalloxid-Nanodrähte. Bei diesem einfachen SyntheseVerfahren werden die Morphologie und die Eigenschaften von Nanodrähten in erster Linie durch Wachstumsparameter wie Temperatur, Dicke der Katalysator-Schicht, Durchflussrate des Trägergases und Abstand zwischen Quelle und Substrat kontrolliert. Der Durchmesser des Hauptstrang-Nanodrahts liegt im Bereich von wenigen 10 Nanometern (-50 bis 100 nm), während die verzweigten Nanodrähte etwas kleinere Durchmesser aufweisen (~10 bis 30 nm). Bonding-Materialien wie Silber, Indium, Zinn usw. können auf die so gebildete verzweigte/kammartige Nanodraht-Struktur aufgedampft werden, sodass sie mit einer Metallschicht bedeckt wird.
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9C zeigt, dass ein 3D-Gerüst solcher Strukturen mit hohen Verzahnungs-Bonding-Eigenschaften erzeugt werden kann, indem die ausgerichteten912 , zufällig gebildeten hierarchischen914 und kammartigen Nanostrukturen916 gestapelt werden. -
9D zeigt das Bonden eines 3D-Gerüsts von ausgerichteten Nanostrukturen zwischen Mikrovorrichtungs-Gruppierungen und empfangenden Substraten. Die resultierende 3D-Struktur kann mit metallischen Nanopartikeln dekoriert werden, um den Oberflächen-Bonding-Bereich noch weiter zu verbessern. Die Bonding-Strukturen, die diese Architekturen nutzen, können in den ausgerichteten sowie in den zufällig gebildeten hierarchischen und kammartigen Nanostrukturen vorliegen. - Diese Nanodrähte können entweder direkt auf den Pads der Mikrovorrichtungen und/oder dem empfangenden Substrat gebildet werden, oder sie können auf die Pads übertragen werden und an der Oberfläche mittels der Abscheidung von dünnen Schichten und der Auswahl von klebenden Materialien angebracht werden.
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10A bis10B zeigt verzweigte Nanodrähte mit verbesserten Verzahnungseigenschaften mit Nanodraht/Nanokegel. Verzweigte Nanodrähte mit verbesserten Verzahnungseigenschaften mit entweder einem Nanodraht-Hauptstrang1002 (Metall, TCO) oder Nanokegel-Hauptstrang1004 und Verzweigungen (Metall, TCO) können auch mittels anschließender Selbstassemblierung von Ätzmasken (Nano-Hartmasken, Siliziumoxid-, Polymer-Perlen usw.) und Ätzen (Trockenätzen, Nassätzen, Ionendünnung) gebildet werden. -
11 zeigt ein Beispiel für die Bildung eines metallischen Nanogitters unter Verwendung von Nanosphere-Lithographie mit technisch ausgeführtem Größenabstand durch Ätzen gefolgt vom Abscheiden des Bonding-Materials (z. B. Metallschicht), wobei Gruppierungen mit 2D-Nanolöchern gebildet werden. Ein präzise kontrolliertes Nanogitter aus Bonding-Materialien1102 (z. B. Metallfilme) kann unter Verwendung von Nanokugel-Lithographie1100 gefertigt werden, um Bonding-Materialien in bestimmten Mustern zu gestalten 1102 (z. B. Silber-, In-, Sn-Dünnfilme), wobei hexagonale 2D-Nanolöcher-Gruppierungen mit hervorragender Gleichförmigkeit, hoher Leitfähigkeit und guter Transparenz gebildet werden. Siliziumoxid- oder Polymer-Nanokugeln mit entsprechenden funktionellen Oberflächengruppen können in Monoschichten unter Verwendung von einfachem und skalierbarem Fallgießen, Rotationsbeschichten, senkrechtem Tauchbeschichten oder Langmuir-Blodgett-Trogverfahren angeordnet werden. Als nächstes wird die Größe der Siliziumoxid- oder Polymer-Perlen mittels Ätzen1100 reduziert. Das Ätzen wird unter Fluor, einem Fluor-Sauerstoff-Gemisch (CF4/O2) oder Sauerstoffgas (im Falle von Polymer-Perlen) unter Verwendung eines moderaten Plasmazustands für wenige Minuten (5 bis 10 Minuten) ausgeführt. Das Metall1102 wird dann auf die Struktur abgeschieden. Das metallische Nanogitter1106 bildet sich nach dem Abnehmen1110 der Nanoperlen, das mittels einfacher Ultraschallbehandlung oder chemischem Ätzen erreicht wird. Die Größe und Abstände des Metall-Nanogitters können mittels der ursprünglichen Größe der ausgewählten Nanoperlen und dem Schritt des Nachätzens technisch ausgeführt werden. Eine Draufsicht1108 ist ebenfalls gezeigt. -
12A zeigt die 3D-Assemblierung einer Mischung von Nanoperlen aus Siliziumoxid/Polystyrol und Metall-/TCO-Nanodrähten/Graphen-Nanodrähten/Kohlenstoff-Nanoröhren für selektives Bonden. Nanoporöse 3D-Metall-Nanostrukturen können durch Siliziumoxid-Nano-Templating und anschließendes Elektroplattieren gebildet werden. Zunächst wird die Metallschicht1208 auf das Substrat abgeschieden. Dann werden Siliziumoxid- oder Polymer-Nanoperlen1206 mit den gewünschten Größen auf der Oberfläche angeordnet, wobei sie ein Monoschicht-Templat bilden. Die Größe der Nanoperlen wird mittels Plasma-Trockenätzen optimiert, wobei Öffnungen erzeugt werden. Als nächstes wird die Metallschicht mittels Elektroplattieren auf die Öffnungen aufgebracht. Die Perlen1206 werden in einem chemischen Ätzprozess entfernt, aus dem eine nanoporöse 3D-Metall-Nanostruktur mit verbessertem Oberflächenbereich hervorgeht. - Die Kombination von Siliziumoxid-Nanospheren oder Polystyrol-Nanoperlen und Nanostrukturen mit eindirektionalem Strompfad (z. B. Metall-/TCO-Nanodrähte, Graphen-Nanodrähte oder Kohlenstoff-Nanoröhren usw.) kann eine 3D-Assemblierung bilden, die für das selektiven Bonden (bei dem Kartuschen mit Gruppierungen von Mikro-LED-Vorrichtungen verwendet werden) vorteilhaft sein können.
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12B zeigt die 3D-Assemblierung einer Mischung von Siliziumoxid- oder Polystyrol-Nanoperlen1224 und Metall-/TCO-Nanodrähten, Graphen-Nanodrähten oder Kohlenstoff-Nanoröhren usw. mit zusätzlichen Metall-Nanopartikeln für selektives Bonden. Die metallischen Nanopartikel können auf allen zuvor genannten Nanostrukturen1226 , umfassend die hier vorgestellten Nanodrähte, Kohlenstoff-Nanoröhren, rGO, 3D-Gerüste, unter Verwendung eines Layer-by-Layer (LBL)-Assemblierungs-Prozesses, Eintauchbeschichten oder Fallgießen verankert werden. Diese Strukturen werden mit metallischen oder Metall-beschichteten Siliziumoxid- oder Siliziumoxid-beschichteten Metall-Nanofüllmitteln wie Silber-, Silber-/Siliziumoxid-, Nickel-, Ag-Cu-Nanopartikeln versehen. Die Nanofüllmittel können in einem CVD-Prozess, hydrothermischen oder carbothermischen Wachstumsverfahren oder durch einfaches Fallgießen aus Lösungen mit monodispersen Metallkolloiden auf den gebildeten Nanostrukturen wachsen gelassen werden. Die Nanostrukturen mit den verankerten Nanopartikeln1228 verbessern den Oberflächenbereich, wobei sie leistungsstarke leitfähige Klebstoffe erzeugen. Folglich wird die optimale Leitung zwischen zwei Pads (1220 ,1222 ) und ein maximaler Bonding-Bereich erreicht. - Die Siliziumoxid-Komponente macht diese Struktur gegenüber Bonding-Druck und -Temperatur mechanisch widerstandsfähig. Metallische Nanopartikel können der Struktur auch hinzugefügt werden, um den Bonding-Oberflächenbereich zu vergrößern
- Leitfähige metallische Nanodrähte/Nanopartikel, Graphen-Nanodrähte und Kohlenstoff-Nanoröhren können durch einfaches Fallgießen in ein 3D-Siliziumoxid- oder Polystyrol-Kristall diffundiert werden. Diese Struktur kann senkrechte Strompfade für selektives Bonden erzeugen.
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13 zeigt ein Beispiel für Kern-Metall-/Kern-Schale-/legierte Nanopartikel. Kern-Metall-Nanopartikel1302 wie beispielsweise Ag, Ni, usw., Kern-Schale-Nanopartikel1304 ,1306 wie beispielsweise Siliziumoxid-beschichtetem Silber, Metall-beschichtetem Siliziumoxid (Ag/Siliziumoxid) usw. und legierte Nanopartikel1308 (Ag-Cu, usw.) wurden gezeigt. -
14 zeigt das Bonden von Kern-Metall-/Kern-Schale-/legierten Nanopartikeln, die in ein härtbares Wirtsmedium eingebracht sind. Kern-Metall-Nanopartikel1412 aus beispielsweise Ag, Ni usw., Kern-Mantel-Nanopartikel1416 ,1418 aus beispielsweise Siliziumoxid-beschichtetem Silber, Silber-beschichtetem Siliziumoxid (Ag/Siliziumoxid) usw. sowie legierte Nanopartikel1420 (Ag-Cu usw.) werden in thermisch und mechanisch stabile transparente Wirtsmedien1410 wie Polyimid, SU-8, BCB, Silikon, UV-Klebstoffe und Bonding-Harze eingebracht. Dieses Wirtsmedium ist unter Verwendung von Strom und unter Licht, thermischen oder mechanischen Kräften härtbar. In diesem Ansatz ist die Auswahl von Nanopartikeln mit geeigneten funktionellen Gruppen auf der Oberfläche entscheidend für die Erzeugen einer äußerst leitfähigen anisotropen Schicht. Ag-Nanopartikel mit selbstorganisierenden Monoschichten (SAMs) aus Carboxyl- und Thiol-Gruppen verbessern die Schnittstellen-Eigenschaften der Nanopartikel und verbessern die Leitung. Die Pads von Mikrovorrichtungen und das empfangende Substrat können für bessere Haftung mit den Bonding-Materialien auch mit einer selbstorganisierenden Monoschicht (SAM) beschichtet werden. Die Nanopartikel-Konzentration im Medium ist ein weiterer Schlüsselparameter, der für die minimale, nahe Null liegende laterale Leitung optimiert werden muss. Der direktionale Strompfad wird mit schwarzen Pfeilen1422 angezeigt. Trotz seiner Einfachheit ist dieser Ansatz äußerst skalierbar. - Aufgrund der physischen Geometrie und der hohen Dichte aller oben genannten Strukturen können sie ein anisotropes Bonding-Medium erzeugen, ohne in einem umgebenden Wirt eingebettet zu sein. Sie erzeugen selbständig stehende Metall-Nanostrukturen mit aktiven Oberflächen (katalytische Eigenschaften), hohen Leitungseigenschaften in senkrechter Richtung und großem Oberflächenbereich, während sie gleichzeitig dem Strom und/oder dem Druck und der Temperatur, die während des Bondens zum Einsatz kommen, ausreichend Widerstand bieten.
- Die hier vorgestellten Strukturen können mit einer Überzugschicht bedeckt werden, um die Bonding-Eigenschaften zu verbessern.
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15A bis15B zeigt die Anwendung eines Härtemittels beim Bonden1506 der Nanostrukturen, die auf Pads von Mikrovorrichtungs-Anordnungen1502 und empfangendem Substrat1510 gebildet werden, vor/nach der Ausrichtung. Eine Überzugschicht1504 kann für verbessertes Bonden bereitgestellt werden. Um zusätzlichen mechanischen Widerstand während des Bondens bereitzustellen, insbesondere in Fällen, in denen die Dichte der porösen/Textur-Nanostrukturen, Nanodrähte, Kohlenstoff-Nanoröhren und 3D-Gerüste niedrig ist, werden die Nanostrukturen in ein mechanisch transparentes, flexibles und thermisch stabiles Wirtsmedium eingebettet, das als Härtemittel fungiert. Die Verwendung von stabilen Wirtsmedien wie Polyimid, SU-8, BCB, Silikon, UV-Klebstoffen und Bonding-Harzen ist ebenfalls günstig in Fällen, in denen Nanopartikel nur als Füllmittel (Kern: Ag, Ni usw. sowie Kern-Schale-Strukturen: Ag/Siliziumoxid) oder Legierungen Ag-Cu verwendet werden. Das Härtemittel1512 kann nach (15A) oder vor 1530 (15B) dem Ausrichten1508 und der Verbindung des Empfängersubstrats und der Mikrovorrichtung aufgebracht werden. - Strom, Lichtintensität, Temperatur, Druck und mechanische Kräfte während des Bondens werden für die verschiedenen Strukturen kontrolliert und angepasst. Diese Parameter werden abhängig von der Porosität und Dichte der Strukturen angepasst, wodurch die Erzeugung anisotroper, leitfähiger und starker Bonds sichergestellt wird.
- In einer Ausführungsform wird eine Bonding-Struktur bereitgestellt. Die Bonding-Struktur umfasst zwei Oberflächen, wobei mindestens ein Teil einer Oberfläche von mindestens einem Bonding-Pad auf einem Empfängersubstrat mit mindestens einem Teil einer anderen Oberfläche von mindestens einer optoelektronischen Mikrovorrichtung auf einem Donatorsubstrat gebondet wird, wobei mindestens eine der beiden Oberflächen texturiert ist, um einen Oberflächenbereich für das Bonden zwischen dem Empfängersubstrat und dem Donatorsubstrat zu vergrößern.
- In einer anderen Ausführungsform wird mindestens eine der beiden Oberflächen nach dem Texturieren der mindestens einen der beiden Oberflächen mit einer leitfähigen Schicht bedeckt, und mindestens eine der beiden Oberflächen wird texturiert durch eines von: Ionendünnung, Laserablation, reaktives Ionenätzen, Trockenätzen oder Nassätzen.
- In noch einer weiteren Ausführungsform wird mindestens eine der beiden Oberflächen texturiert, indem mindestens eine der beiden Oberflächen mit einer Vielzahl von Nanostrukturen bedeckt wird. Die Vielzahl von Nanostrukturen umfasst eine der folgenden: nichtleitfähige Nanostrukturen, leitfähige Nanostrukturen oder eine Kombination der beiden. Die Vielzahl von Nanostrukturen ist eine der nanotexturierten, nanoporösen und Nanoporen-Metall-Nanostrukturen und liegt in einer der folgenden Formen vor: Nanopartikel, Nanosäulen, Nanodrähte, Nanonadeln, Nanokegel und Siliziumoxid-beschichtete Nanopartikel.
- In einer anderen Ausführungsform ist die Vielzahl von Nanostrukturen durch ein transparentes dielektrisches Material voneinander getrennt, wobei das dielektrische Material eines der folgenden umfasst: Polyamid, SU-8, PMMA und BCB Dünnfilmschichten.
- In einer weiteren Ausführungsform wird die Vielzahl von Nanostrukturen in einer der folgenden Ordnungen gebildet: in einer zufälligen Ordnung oder in einer ausgerichteten Ordnung auf mindestens einer der beiden Oberflächen. Die Nanostrukturen mit zufälliger Ordnung werden mit Hilfe von Ätzen mit Selbstmaskierung oder durch die Kombination von Siliziumoxid- oder Polystyrol-Nanosphere-Lithographie und Ätzen gebildet, und die Nanostrukturen mit ausgerichteter Ordnung werden mit Hilfe eines kontrollierten lithographischen Prozesses oder Nanosphere-Masken gebildet.
- In noch einer anderen Ausführungsform wird mindestens ein Bondingmittel auf mindestens eine der beiden Oberflächen abgeschieden. Das mindestens eine Bondingmittel füllt einen Raum zwischen der Vielzahl von Nanostrukturen. Das Bondingmittel umfasst mindestens ein Material, das aus der Gruppe bestehend aus Indium, Zinn und Silber ausgewählt wird. Ein Strom wird angelegt, um eine eutektische Bondverbindung zwischen den Bondingmitteln bei einer niedrigen Temperatur zu bilden.
- In einer anderen Ausführungsform wird ein Härtemittel zwischen den beiden Oberflächen aufgetragen, um das Bonden zwischen dem Empfängersubstrat und dem Donatorsubstrat zu verbessern. Das Härtemittel umfasst eines von: Polyamid-, SU-8-, PMMA-, BCB-Dünnfilmschichten, Harze und UV-härtbare Klebstoffe, und das Härten wird ausgeführt mit Hilfe von: Strom, Licht, thermischer Kraft, mechanischer Kraft oder chemischer Reaktion.
- In einer anderen Ausführungsform wird ein Templat in einem Raum zwischen zwei Oberflächen gebildet, um das Bonden zwischen dem Empfängersubstrat und dem Donatorsubstrat zu verbessern. Das Templat ist eines der: Blockcopolymere (BCPs) und anodisches Aluminiumoxid (AAO), eine strukturierte Ätzmaske, Siliziumoxid-Nanospheren, Polystyrol-Perlen. Die nanotexturierten Strukturen werden gebildet, indem das Bondingmittel unter Verwendung von Wachstumsmechanismen oder Elektroplattieren auf dem Templat abgeschieden wird. Das Templat wird optional zwischen den beiden Oberflächen durch einen Ätzprozess entfernt.
- In einer weiteren Ausführungsform wird mindestens eine der beiden Oberflächen texturiert, indem eine 3D-Gerüst-Nanostruktur auf mindestens einer der beiden Oberflächen gebildet wird. Die 3D-Gerüst-Nanostrukturen sind verzahnte Nanostrukturen umfassend eines von: zufällig gekreuzte metallische Nanodrähte, hierarchische verzweigte/kegelartige Nanodrähte, Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen-Lagen, mit Nanodrähten/Nanopartikeln versehene Graphen-Lagen, 3D-Metall-, Kohlenstoff-Nanofasern und metallische Gitter/Gewebe.
- In noch einer anderen Ausführungsform wird die 3D-Gerüst-Struktur durch Abscheiden von mindestens einer leitfähigen Schicht auf dem Templat auf mindestens einer der beiden Oberflächen gebildet. Die Bonding-Struktur umfasst überdies das Hinzufügen einer Haftschicht zwischen der 3D-Gerüst-Struktur und mindestens einer der beiden Oberflächen. Ein vorgeformtes 3D-Gerüst wird auf mindestens eine der beiden Oberflächen übertragen, nachdem die Haftschicht zu der mindestens einen der Oberflächen hinzugefügt wurde, und ein vorgeformtes 3D-Gerüst wird auf mindestens eine von zwei Oberflächen übertragen, und die Haftschicht wird nach der Übertragung abgeschieden. Die Haftschicht umfasst eines von: Lötmaterialien, Polymere und funktionelle Nanopartikel-Filme.
- In einer anderen Ausführungsform wird ein Bonding-Prozess bereitgestellt. Der Bonding-Prozess umfasst das Bereitstellen von zwei Oberflächen, wobei mindestens ein Teil einer ersten Oberfläche von mindestens einem Pad auf einem Empfängersubstrat mit mindestens einem Teil einer zweiten Oberfläche von mindestens einer optoelektronischen Mikrovorrichtung auf einem Donatorsubstrat elektrisch gebondet wird, wobei mindestens eine der beiden Oberflächen mit einer Vielzahl von Nanostrukturen bedeckt wird und ein Bereich zwischen der Vielzahl von Nanostrukturen mit einem Bondingmittel gefüllt wird.
- In noch einer anderen Ausführungsform ist das Bondingmittel eines von: Lötmaterial, Bonding-Materialien, Polymere oder mit leitfähigen Nanopartikeln gefüllte Lösungen. Die Vielzahl von Nanostrukturen, die mit dem Bondingmittel gefüllt ist, wird für selektives Bonden durch Ätzen aus einem Raum zwischen den Pads entfernt. Die beiden Oberflächen werden mittels Strom-Härten elektrisch gebondet, um eutektische Bonds bereitzustellen und Nano-Verbindungen bei niedrigen Temperaturen zu bilden, und das Strom-Härten erfolgt durch das Anlegen eines Gleichstromimpulses oder eines Wechselstromes an beide Oberflächen.
- Die zuvor genannte Beschreibung von einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung vorgestellt. Sie hat nicht die Absicht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die präzise offenbarte Form zu begrenzen. Viele Modifizierungen und Variationen sind angesichts der oben vermittelten Lehre möglich. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzbereich der Erfindung nicht durch diese detaillierte Beschreibung begrenzt ist, sondern eher durch die hier angehängten Ansprüche.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- CA 2985254 [0001]
Claims (35)
- Folgendes wird beansprucht:
- Bonding-Struktur, umfassend: zwei Oberflächen, wobei mindestens ein Teil einer Oberfläche von mindestens einem Bonding-Pad auf einem Empfängersubstrat auf mindestens einen Teil einer anderen Oberfläche von mindestens einer optoelektronischen Mikrovorrichtung auf einem Donatorsubstrat elektrisch gebondet ist, wobei mindestens eine der beiden Oberflächen texturiert ist, um einen Oberflächenbereich für das Bonden zwischen dem Empfängersubstrat und dem Donatorsubstrat zu vergrößern.
- Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 1 , wobei mindestens eine der beiden Oberflächen nach dem Texturieren der mindestens einen der beiden Oberflächen mit einer leitfähigen Schicht bedeckt ist. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 1 , wobei mindestens eine der beiden Oberflächen texturiert ist durch eines von: Ionendünnung, Laserablation, reaktives Ionenätzen, Trockenätzen und Nassätzen. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 1 , wobei mindestens eine der beiden Oberflächen texturiert ist durch Bedecken mindestens einer der beiden Oberflächen mit einer Vielzahl von Nanostrukturen. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 4 , wobei die Vielzahl von Nanostrukturen eine der folgenden umfasst: nichtleitfähige Nanostrukturen, leitfähige Nanostrukturen oder eine Kombination der beiden. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 4 , wobei die Vielzahl von Nanostrukturen eine der folgenden umfasst: nanotexturierte, nanoporöse oder Nanoporen-Metall-Nanostrukturen. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 4 , wobei die Vielzahl von Nanostrukturen in einer der folgenden Formen vorliegt: Nanopartikel, Nanosäulen, Nanodrähte, Nanonadeln, Nanokegel und Siliziumoxid-beschichtete Nanopartikel. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 4 , wobei die Vielzahl von Nanostrukturen durch ein transparentes dielektrisches Material voneinander getrennt ist, wobei das dielektrische Material eines der folgenden umfasst: Polyamid, SU-8, PMMA und BCB Dünnfilmschichten. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 4 , wobei die Vielzahl von Nanostrukturen entweder in einer zufälligen Ordnung oder in einer ausgerichteten Ordnung auf mindestens einer der beiden Oberflächen gebildet ist. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 9 , wobei die Nanostrukturen mit zufälliger Ordnung mit Hilfe von Ätzen mit Selbstmaskierung oder durch die Kombination von Siliziumoxid- oder Polystyrol-Nanosphere-Lithographie und Ätzen gebildet sind. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 9 , wobei die Nanostrukturen mit ausgerichteter Ordnung mit Hilfe eines kontrollierten lithographischen Prozesses oder Nanosphere-Masken gebildet sind. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 1 , wobei mindestens ein Bondingmittel auf mindestens eine der beiden Oberflächen abgeschieden ist. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 1 , wobei das mindestens eine Bondingmittel einen Raum zwischen der Vielzahl von Nanostrukturen füllt. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 12 , wobei das Bondingmittel mindestens ein Material, das aus der Gruppe bestehend aus Indium, Zinn und Silber ausgewählt wird, umfasst. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 12 , wobei ein Strom angelegt ist, um eine eutektische Bondverbindung zwischen den Bondingmitteln bei einer niedrigen Temperatur zu bilden. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 1 , wobei ein Härtemittel zwischen den beiden Oberflächen aufgetragen ist, um das Bonden zwischen dem Empfängersubstrat und dem Donatorsubstrat zu verbessern. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 16 , wobei das Härtemittel eines der folgenden umfasst: Polyamid-, SU-8-, PMMA-, BCB-Dünnfilmschichten, Harze und UV-härtbare Klebstoffe. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 17 , wobei das Härten durchgeführt ist mittels eines der folgenden: Strom, Licht, thermischer Kraft, mechanischer Kraft oder chemischer Reaktion. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 1 , wobei ein Templat auf einem Raum zwischen den beiden Oberflächen gebildet ist, um das Bonden zwischen dem Empfängersubstrat und dem Donatorsubstrat zu verbessern. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 19 , wobei das Templat eines von ist: Blockcopolymere (BCP) oder anodisches Aluminiumoxid (AAO), eine gemusterte Ätzmaske, Siliziumoxid-Nanospheren oder Polystyrol-Perlen. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 19 , wobei die nanotexturierten Strukturen gebildet sind durch Abscheidung des Bondingmittels auf das Templat unter Verwendung von Wachstumsmechanismen oder Elektroplattieren. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 21 , wobei das Templat optional zwischen den beiden Oberflächen durch einen Ätzprozess entfernt ist. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 1 , wobei mindestens eine der beiden Oberflächen texturiert ist durch Formen einer 3D-Gerüst-Nanostruktur auf mindestens einer der beiden Oberflächen. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 23 , wobei die 3D-Gerüst-Nanostrukturen verzahnte Nanostrukturen sind, umfassend eines von: zufällig gekreuzte metallische Nanodrähte, hierarchische verzweigte/kegelartige Nanodrähte, Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen-Lagen, mit Nanodrähten/Nanopartikeln versehene Graphen-Lagen, 3D-Metall-, Kohlenstoff-Nanofasern und metallische Gitter/Gewebe. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 23 , wobei die 3D-Gerüst-Struktur durch Abscheiden von mindestens einer leitfähigen Schicht auf dem Templat auf mindestens eine der beiden Oberflächen gebildet ist. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 23 , überdies umfassend das Hinzufügen einer Haftschicht zwischen der 3D-Gerüst-Struktur und mindestens einer der beiden Oberflächen. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 26 , wobei ein vorgeformtes 3D-Gerüst auf mindestens eine der beiden Oberflächen übertragen ist, nachdem die Haftschicht zu der mindestens einen der Oberflächen hinzugefügt worden ist. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 26 , wobei ein vorgeformtes 3D-Gerüst auf mindestens eine von zwei Oberflächen übertragen ist und die Haftschicht nach der Übertragung abgeschieden ist. - Bonding-Struktur gemäß
Anspruch 26 , wobei die Haftschicht eines der folgenden umfasst: Lötmaterialien, Polymere und funktionelle Nanopartikel-Filme. - Bonding-Prozess, umfassend Bereitstellen von zwei Oberflächen, wobei mindestens ein Teil einer ersten Oberfläche von mindestens einem Pad auf einem Empfängersubstrat mit mindestens einem Teil einer zweiten Oberfläche von mindestens einer optoelektronischen Mikrovorrichtung auf einem Donatorsubstrat elektrisch gebondet wird; Bedecken mindestens einer der beiden Oberflächen mit einer Vielzahl von Nanostrukturen; und Füllen eines Bereichs zwischen der Vielzahl von Nanostrukturen mit einem Bondingmittel.
- Bonding-Prozess gemäß
Anspruch 30 , wobei das Bondingmittel eines der folgenden ist: ein Lötmaterial, Bonding-Materialien, Polymere und mit leitfähigen Nanopartikeln gefüllte Lösungen. - Bonding-Prozess gemäß
Anspruch 30 , wobei die Vielzahl von Nanostrukturen, die mit dem Bondingmittel gefüllt ist, für selektives Bonden durch Ätzen aus einem Raum zwischen den Pads entfernt wird. - Bonding-Prozess gemäß
Anspruch 30 , wobei die beiden Oberflächen mittels Strom-Härten elektrisch gebondet werden, um eutektische Bonds bereitzustellen und Nano-Verbindungen bei niedrigen Temperaturen zu bilden. - Bonding-Prozess gemäß
Anspruch 30 , wobei das Strom-Härten durch das Anlegen eines Gleichstromimpulses oder eines Wechselstromes an beide Oberflächen erfolgt.
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