JP6694222B1 - 半導体チップ集積装置の製造方法、半導体チップ集積装置、半導体チップインクおよび半導体チップインク吐出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第1電極側および上記第2電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている1個または複数の半導体チップと液体とを含有する液滴状の半導体チップインクを、一方の主面にチップ結合部を複数有する実装基板の上記チップ結合部に供給する工程を有する半導体チップ集積装置の製造方法である。
一方の主面に強磁性材料を含むチップ結合部または強磁性材料を含まないチップ結合部を複数有し、上記チップ結合部は平坦または、上記チップ結合部の周辺に対して上面が平坦な凸部からなる実装基板と、
上記実装基板の上記チップ結合部に、第1電極および第2電極を有し、上記第1電極側および上記第2電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている半導体チップが、上記第1電極側および上記第2電極側のうちのより強く磁場に引き寄せられるように構成された側を上記チップ結合部に向けて磁力、粘着物質による粘着力、めっきまたは低融点金属による溶着により上記チップ結合部に結合している半導体チップ集積装置である。
上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第1電極側および上記第2電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている1個または複数の半導体チップと液体とを含有する半導体チップインクである。
上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第1電極側および上記第2電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている1個または複数の半導体チップと液体とを含有する半導体チップインクを収容する少なくとも一つのインク室と、
上記インク室に設けられた吐出ノズルと、
上記インク室に設けられた、上記吐出ノズルから上記半導体チップインクを吐出するための吐出機構とを有する半導体チップインク吐出装置である。
上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第1電極側および上記第2電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている1個または複数の半導体チップと液体とを含有する半導体チップインクに対し、一方の主面に強磁性体を含むチップ結合部を1個または複数有する磁性体ヘッドの上記チップ結合部を接触させることにより、上記半導体チップインク中の上記半導体チップの上記第1電極側および上記第2電極側のうちのより強く磁場に引き寄せられるように構成された側を上記チップ結合部に磁力により引き付けて接触させる工程と、
一方の主面の、上記磁性体ヘッドの上記チップ結合部に対応した位置に粘着物質が形成された一時転写用基板の上記粘着物質に上記磁性体ヘッドの上記チップ結合部に接触した上記半導体チップを粘着させて転写する工程と、
上記一時転写用基板に転写された上記半導体チップを一方の主面の、上記一時転写用基板の上記粘着物質に対応した位置のチップ結合部に低融点金属が形成された実装基板の上記低融点金属に接触させる工程と、
上記実装基板の上記チップ結合部の上記低融点金属に上記半導体チップを接触させた後、上記低融点金属を加熱溶融することにより上記半導体チップを上記チップ結合部に結合させる工程と、
上記チップ結合部に上記半導体チップが結合した上記実装基板から上記一時転写用基板を分離する工程とを有する半導体チップ集積装置の製造方法である。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
マイクロLED集積装置は実装基板上に垂直型マイクロLEDチップを多数実装することにより製造するが、最初にまず、上面および下面にp側電極およびn側電極を有する垂直型マイクロLEDチップおよび実装基板の製造方法について説明する。
垂直型マイクロLEDチップの製造方法について説明する。
図6Aに示すように、基板40を用意する。基板40は剛性を有するものであってもフレキシブルなものであってもよく、また透明であっても不透明であってもよく、必要に応じて選ばれる。基板40は、例えば、Si基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板などのほか、樹脂フィルムなどであってもよい。
第1の実施の形態においては、インクジェットプリンティング方式により垂直型マイクロLEDチップ30を実装基板50上に配列する。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
第2の実施の形態によるマイクロLED集積装置の製造方法においては、第1の実施の形態によるマイクロLED集積装置の製造方法において、図6Cに示すように、磁性体膜42を着磁させた後に、図15に示すように、各チップ結合部45の上方のロウ電極46上に低融点金属として半田400を真空蒸着法などにより形成し、この半田400上に垂直型マイクロLEDチップ30を接触させ、その後にこの半田400を加熱溶融することにより垂直型マイクロLEDチップ30を各チップ結合部45の上方のロウ電極46に電気的および機械的に結合させることが、第1の実施の形態と異なる。半田400は、必要に応じて選ばれるが、例えば、Sn、AuSn、InSn、Inなどである。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
第3の実施の形態によるマイクロLED集積装置の製造方法においては、第2の実施の形態によるマイクロLED集積装置の製造方法において、各チップ結合部45の上方のロウ電極46上に半田400の代わりに粘着物質を形成し、この粘着物質に垂直型マイクロLEDチップ30を接触させて接着し、その後に無電解めっきなどのめっきを行うことにより垂直型マイクロLEDチップ30を各チップ結合部45の上方のロウ電極46に電気的および機械的に結合させることが、第2の実施の形態と異なる。粘着物質としては、例えばシリコーン樹脂などを用いることができる。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
第4の実施の形態においては、マイクロLED集積装置の製造方法において、インクジェットプリンティング方式により青色発光の垂直型マイクロLEDチップ511、緑色発光の垂直型マイクロLEDチップ521および赤色発光の垂直型マイクロLEDチップ531を実装基板50上に配列する方法について説明する。青色発光の垂直型マイクロLEDチップ511および緑色発光の垂直型マイクロLEDチップ521は垂直型マイクロLEDチップ30と同様な構造を有する。また、赤色発光の垂直型マイクロLEDチップ531はAlGaInP系半導体を用いたものであり、垂直型マイクロLEDチップ30のn型GaN層11の代わりにn型AlGaInP層5311、発光層12の代わりにInx Ga1-x P/Iny Ga1-y P MQW構造の発光層5312、p型GaN層13の代わりにp型AlGaInP層5313を用いたものであり、p型AlGaInP層5313上にp側電極5314が形成され、n型AlGaInP層5311上にn側電極5315が形成されている(図19A参照)。p側電極5314には、p側電極14と同様に、軟磁性体としてNi膜などを含む。赤色発光のAlGaInP系半導体垂直型マイクロLEDチップ531の製造方法としては幾つかの方法が知られており、工程の詳細は省略するが、基板にはGaAs基板が使用され、例えば、GaAs基板上にまず犠牲層として例えばAlAs層を形成してからその上にAlGaInP系半導体層をエピタキシャル成長させ、電極形成や素子分離工程等を経た後、AlAs層をフッ酸系エッチャントによりウェットエッチングしてGaAs基板を分離することにより製造することができる。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
第5の実施の形態においては、青色発光の垂直型マイクロLEDチップ511に加えてフィラーを液体に分散させたインク512、緑色発光の垂直型マイクロLEDチップ521に加えてフィラーを液体に分散させたインク522および赤色発光の垂直型マイクロLEDチップ531に加えてフィラーを液体に分散させたインク532を用いてインクジェットプリンティング方式により青色発光の垂直型マイクロLEDチップ511、緑色発光の垂直型マイクロLEDチップ521および赤色発光の垂直型マイクロLEDチップ531を実装基板50上に配列することが第4の実施の形態と異なる。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
第6の実施の形態においては、図22に示す半導体チップインク吐出装置を用いてインクジェットプリンティング方式により垂直型マイクロLEDチップ30を実装基板50上に配列することが第1の実施の形態と異なる。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
第7の実施の形態においては、図22に示す半導体チップインク吐出装置600を一方向に所定間隔で複数、並列に接続して一体化した構成のマルチヘッドを用いてインクジェットプリンティング方式により垂直型マイクロLEDチップ30を実装基板50上に配列することが第1の実施の形態と異なる。
[マイクロLED集積装置およびその製造方法]
第8の実施の形態においては、マイクロLED集積装置がカラーマイクロLEDディスプレイである場合について説明する。
[マイクロLED集積装置およびその製造方法]
第9の実施の形態においては、マイクロLED集積装置がカラーマイクロLEDディスプレイである場合について説明する。
[マイクロLED集積装置およびその製造方法]
第10の実施の形態においては、マイクロLED集積装置がカラーマイクロLEDディスプレイである場合について説明する。
[マイクロLED集積装置およびその製造方法]
第11の実施の形態においては、第1の実施の形態における垂直型マイクロLEDチップ30の代わりに、図41に示すような垂直型マイクロLEDチップを用いることが第1の実施の形態と異なる。
[マイクロpnダイオード集積装置およびその製造方法]
第12の実施の形態においては、第1の実施の形態における垂直型マイクロLEDチップ30の代わりに、図42に示すような垂直型マイクロpnダイオードチップを用いることが第1の実施の形態と異なる。
[マイクロパワートランジスタ集積装置およびその製造方法]
第13の実施の形態においては、第1の実施の形態における垂直型マイクロLEDチップ30の代わりに、図43に示すような垂直型マイクロパワートランジスタチップを用いることが第1の実施の形態と異なる。この垂直型マイクロパワートランジスタチップはnチャネルMOSFETである。
[マイクロパワートランジスタ集積装置およびその製造方法]
第14の実施の形態においては、第1の実施の形態における垂直型マイクロLEDチップ30の代わりに、図44に示すような垂直型マイクロパワートランジスタチップを用いることが第1の実施の形態と異なる。この垂直型マイクロパワートランジスタチップは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)である。
[マイクロ太陽電池集積装置およびその製造方法]
第15の実施の形態においては、第1の実施の形態における垂直型マイクロLEDチップ30の代わりに、図45に示すような垂直型マイクロ太陽電池チップを用いることが第1の実施の形態と異なる。
[マイクロLED集積装置の製造方法]
第16の実施の形態においては、スタンプ状の磁性体ヘッドを用いてマイクロLED集積装置を製造する場合について説明する。
Claims (8)
- 上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第1電極側が上記第2電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成され、上記第1電極または上記第1電極および上記第2電極が強磁性材料を含み、または、上記第1電極および上記第2電極が強磁性材料を含まず、上記第1電極の近傍に強磁性材料が設けられ、上記強磁性材料は、磁場の影響下では強く磁化されるが、磁場が存在しない場合は磁力を持たない性質を有する軟磁性体である1個または複数の半導体チップと液体とフィラーとを含有する液滴状の半導体チップインクを、一方の主面にチップ結合部を複数有する実装基板の上記チップ結合部に供給する工程を有する半導体チップ集積装置の製造方法。
- 上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第1電極側が上記第2電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成され、上記第1電極または上記第1電極および上記第2電極が強磁性材料を含み、または、上記第1電極および上記第2電極が強磁性材料を含まず、上記第1電極の近傍に強磁性材料が設けられ、上記強磁性材料は、磁場の影響下では強く磁化されるが、磁場が存在しない場合は磁力を持たない性質を有する軟磁性体である1個または複数の半導体チップと液体とを含有する液滴状の半導体チップインクを、一方の主面に硬磁性体を含むチップ結合部を複数有する実装基板の上記チップ結合部に供給する工程を有し、
上記半導体チップインク中の上記半導体チップを上記第1電極側を上記チップ結合部に向けて磁力により結合させる半導体チップ集積装置の製造方法。 - 上記半導体チップはチップサイズが50μm×50μm以下、厚さが20μm以下である請求項1または2記載の半導体チップ集積装置の製造方法。
- 上記半導体チップは発光素子、受光素子、トランジスタ、イメージセンサー、半導体太陽電池、半導体集積回路装置または半導体センサーである請求項1〜3のいずれか一項記載の半導体チップ集積装置の製造方法。
- 上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第1電極側および上記第2電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている1個または複数の半導体チップと液体とフィラーとを含有する半導体チップインク。
- 上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第1電極側が上記第2電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成され、上記第1電極または上記第1電極および上記第2電極が強磁性材料を含み、または、上記第1電極および上記第2電極が強磁性材料を含まず、上記第1電極の近傍に強磁性材料が設けられ、上記強磁性材料は、磁場の影響下では強く磁化されるが、磁場が存在しない場合は磁力を持たない性質を有する軟磁性体である1個または複数の半導体チップと液体とフィラーとを含有する半導体チップインクを収容する少なくとも一つのインク室と、
上記インク室に設けられた吐出ノズルと、
上記インク室に設けられた、上記吐出ノズルから上記半導体チップインクを吐出するための吐出機構とを有する半導体チップインク吐出装置。 - 一方の主面に強磁性材料を含むチップ結合部または強磁性材料を含まないチップ結合部を複数有し、上記チップ結合部は平坦または、上記チップ結合部の周辺に対して上面が平坦な凸部からなる実装基板を有し、
上記実装基板の上記チップ結合部に、上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第1電極側が上記第2電極側に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成され、上記第1電極および上記第2電極が強磁性材料を含まず、上記第1電極の近傍に強磁性材料が設けられ、上記強磁性材料は、磁場の影響下では強く磁化されるが、磁場が存在しない場合は磁力を持たない性質を有する軟磁性体である半導体チップが、上記第1電極側を上記チップ結合部に向けて磁力、粘着物質による粘着力、めっきまたは低融点金属による溶着により結合している半導体チップ集積装置。 - 上面および下面に第1電極および第2電極を有し、上記第1電極側および上記第2電極側のうちの一方が他方に比べてより強く磁場に引き寄せられるように構成されている1個または複数の半導体チップと液体とを含有する半導体チップインクに対し、一方の主面に強磁性体を含むチップ結合部を1個または複数有する磁性体ヘッドの上記チップ結合部を接触させることにより、上記半導体チップインク中の上記半導体チップの上記第1電極側および上記第2電極側のうちのより強く磁場に引き寄せられるように構成された側を上記チップ結合部に磁力により引き付けて接触させる工程と、
一方の主面の、上記磁性体ヘッドの上記チップ結合部に対応した位置に粘着物質が形成された一時転写用基板の上記粘着物質に上記磁性体ヘッドの上記チップ結合部に接触した上記半導体チップを粘着させて転写する工程と、
上記一時転写用基板に転写された上記半導体チップを一方の主面の、上記一時転写用基板の上記粘着物質に対応した位置のチップ結合部に低融点金属が形成された実装基板の上記低融点金属に接触させる工程と、
上記実装基板の上記チップ結合部の上記低融点金属に上記半導体チップを接触させた後、上記低融点金属を加熱溶融することにより上記半導体チップを上記チップ結合部に結合させる工程と、
上記チップ結合部に上記半導体チップが結合した上記実装基板から上記一時転写用基板を分離する工程とを有する半導体チップ集積装置の製造方法。
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