MX2014006033A - Cabezal de transferencia de microdispositivos. - Google Patents

Cabezal de transferencia de microdispositivos.

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John A Higginson
Hung-Fai Stephen Law
Hsin-Hua Hu
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Abstract

Se describen un cabezal de transferencia del microdispositivo y un arreglo de cabezales. En una modalidad, el cabezal de transferencia del microdispositivo incluye un sustrato base, una estructura de mesa con paredes laterales, un electrodo formado sobre la estructura de mesa y una capa dieléctrica que cubre el electrodo. Se puede aplicar un voltaje al cabezal de transferencia del microdispositivo y al arreglo de cabezales para adquirir un microdispositivo de un sustrato portador y liberar el microdispositivo sobre un sustrato receptor.

Description

CABEZAL DE TRANSFERENCIA DE MICRODISPOSITIVOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con microdispositivos. Las modalidades más particulares de la presente invención se relacionan con un cabezal de transferencia del microdispositivo y un método de transferencia de uno o más microdispositivos a un sustrato receptor.
ANTECEDENCES DE LA INVENCIÓN Los aspectos de integración y empaque son algunos de los principales obstáculos para la comercialización de los microdispositivos tales como microconmutadores de sistemas micro electro mecánicos (MEMS) radio frecuencia (RF), sistemas de visualización de diodos emisores de Luz (LED) y osciladores a base de MEMS o de cuarzo.
Las tecnologías tradicionales para la transferencia de dispositivos incluyen transferencia mediante el enlace de obleas desde una oblea de transferencia a una oblea receptora. Una puesta en marcha de ese tipo es la "impresión directa" que involucra una etapa de enlace de un arreglo de dispositivos desde una oblea de transferencia a una oblea receptora, seguida de la remoción de la oblea de transferencia. Otra puesta en marcha por el estilo es la "impresión por transferencia" que involucra dos etapas de enlace/desenlace. En la impresión por transferencia una oblea de transferencia puede recoger un arreglo de dispositivos desde una oblea donadora y después enlazar el arreglo de dispositivos a una oblea receptora, seguida de la remoción de la oblea de transferencia.
Se han desarrollado algunas variaciones de los procesos de impresión en donde un dispositivo se puede enlazar y desenlazar selectivamente durante el proceso de transferencia. En ambas tecnologías de impresión, las tradicionales y las variaciones de impresión directa e impresión por transferencia, la oblea de transferencia se desenlaza de un dispositivo después de enlazar el dispositivo a la oblea receptora. Además, toda la oblea de transferencia con el arreglo de dispositivos se involucra en el proceso de transferencia.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se describen un cabezal de transferencia y un arreglo de cabezales del microdispositivo y un método para transferir uno o más microdispositivos a un sustrato receptor. Por ejemplo, el sustrato receptor puede ser, sin embargo no se limita a, un sustrato de visualización, un sustrato de iluminación, un sustrato con dispositivos funcionales tales como transistores o circuitos integrados (IC) o un sustrato con líneas de redistribución de metal.
En una modalidad, un cabezal de transferencia del microdispositivo incluye un sustrato base, una estructura de mesa que incluye paredes laterales, por lo menos una, es un electrodo formado sobre la estructura de mesa y una capa dieléctrica que cubre el electrodo. Por ejemplo, el cabezal de transferencia del microdispositivo puede incorporar una estructura de electrodo monopolar o bipolar. La estructura de mesa puede estar formada separada o integralmente con el sustrato base. Las paredes laterales pueden ahusarse y proyectarse lejos del sustrato base, hacia una superficie superior de la estructura de mesa, con el electrodo formado sobre la superficie superior. Un conductor de electrodos puede extenderse desde el electrodo para ponerse en contacto con el cableado en el sustrato base y conectar el cabezal de transferencia de microdispositivos a la electrónica operativa de un ensamble de sujetadores electrostáticos. Los conductores de electrodos pueden pasar desde el electrodo en la superficie superior de la estructura de mesa y a lo largo de una pared lateral de la estructura de mesa. De manera alternativa, el conductor de electrodos puede pasar por debajo de la estructura de mesa y conectarse a una vía que pasa a través de la estructura de mesa hacia el electrodo.
El electrodo y los conductores de electrodos pueden cubrirse con una capa dieléctrica depositada. Materiales adecuados para la capa dieléctrica, incluyen, entre otros, óxido de aluminio (Al203) y óxido de tantalio (Ta205). Dado que la capa dieléctrica está depositada, el electrodo y los conductores de electrodos pueden formarse a partir de un material que pueda soportar altas temperaturas de deposición, incluyendo metales con altas temperaturas de fusión, tales como platino y metales refractarios, o aleaciones de metales refractarios, tales como titanio y tungsteno (TiW) En una modalidad, un método para transferir un microdispositivo incluye colocar un cabezal de transferencia sobre un microdispositivos conectado a un sustrato portador. El microdispositivo se pone en contacto con el cabezal de transferencia y se aplica un voltaje a un electrodo en el cabezal de transferencia para crear una presión de agarre en el microdispositivo. El cabezal de transferencia recoge el microdispositivo y, posteriormente, libera el microdispositivo sobre un sustrato receptor. El voltaje puede aplicarse al electrodo antes, durante o después de hacer que el microdispositivo haga contacto con el cabezal de transferencia. El voltaje puede ser un voltaje de corriente constante o un voltaje de corriente alterna. En una modalidad, un voltaje de corriente alterna se aplica a una estructura de electrodos bipolares. En una modalidad, se realiza además una operación para crear un cambio de estado en una capa de enlace que conecta el microdispositivo al sustrato portador antes o durante la recolección del microdispositivo.
En una modalidad, la capa de enlace se caliente para crear un cambio de estado, de sólido a líquido, en la capa de enlace, antes o durante la recolección del microdispositivo. Dependiendo de las condiciones de operación, una porción sustancial de la capa de enlace puede recogerse y transferirse con el microdispositivo. Una diversidad de operaciones pueden realizarse para controlar el estado de la porción de la capa de enlace al recoger, transferir y poner en contacto el sustrato receptor y al liberar el microdispositivo y la porción de la capa de enlace sobre el sustrato receptor. Por ejemplo, la porción de la capa de enlace que se recoge con el microdispositivo puede conservarse en el estado líquido al ponerse en contacto con el sustrato receptor y durante la operación de liberación sobre el sustrato receptor. En otra modalidad, se puede dejar que la porción de la capa de enlace se enfríe a un estado sólido después de haberla recogido. Por ejemplo, la porción de la capa de enlace puede estar en un estado sólido antes o durante el contacto con el sustrato receptor y fundirse nuevamente al estado líquido durante la operación de liberación. Se puede realizar una diversidad de ciclos de temperaturas y estados del material de conformidad con las modalidades de la invención.
En una modalidad, un método para transferir un arreglo de microdispositivos incluye colocar un arreglo de cabezales de transferencia sobre un arreglo de microdispositivos. El arreglo de microdispositivos se pone en contacto con el arreglo de cabezales de transferencia, y un voltaje se aplica de manera selectiva a una porción del arreglo de los cabezales de transferencia. La aplicación selectiva de un voltaje puede incluir la aplicación de un voltaje a todos los cabezales de transferencia en un arreglo o a una porción correspondiente a menos de la totalidad de los cabezales de transferencia en el arreglo. Posteriormente, la porción correspondiente del arreglo de microdispositivos se recoge con la porción del arreglo de cabezales de transferencia, y la porción del arreglo de microdispositivos se libera de manera selectiva sobre por lo menos un sustrato receptor. En una modalidad, el arreglo de cabezales de transferencia puede friccionarse sobre el arreglo de microdispositivos al ponerse en contacto a fin de desprender las partículas que puedan estar presentes sobre la superficie de contacto de cualquiera de los cabezales de transferencia o de los microdispositivos. En una modalidad, un cambio de estado se crea en un arreglo de ubicaciones lateralmente separadas de la capa de enlace que conecta el arreglo de microdispositivos al sustrato portador antes de recoger el arreglo de microdispositivos.
En una modalidad, un método para fabricar un arreglo de cabezales de transferencia de microdispositivos incluye formar un arreglo de estructuras de mesa sobre un sustrato base, y cada estructura de mesa incluye paredes laterales. Un electrodo separado se forma sobre cada estructura de mesa y una capa dieléctrica se deposita sobre el arreglo de estructuras de mesa y de cada electrodo. En una modalidad, la capa dieléctrica se deposita mediante deposición de capas atómicas (ALD) y puede estar libre de perforaciones. La capa dieléctrica puede incluir una o varias capas dieléctricas. Opcionalmente, una capa pasivadora de conformación puede hacerse crecer o depositarse sobre el sustrato base y el arreglo de estructuras de mesa antes de formar el electrodo separado sobre cada estructura de mesa correspondiente. En una modalidad, un plano conductor conectado a tierra se forma sobre la capa dieléctrica y rodea cada una de las estructuras de mesa.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una ilustración en vista lateral en corte transversal de un cabezal de transferencia de microdispositivos monopolares de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 2 es una ilustración en vista isométrica de un cabezal de transferencia de microdispositivos monopolares de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 3 es una ilustración en vista lateral en corte transversal de un cabezal de transferencia de microdispositivos bipolares de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 4 es una ilustración en vista isométrica de un cabezal de transferencia de microdispositivos bipolares de conformidad con una modalidad de la invención.
Las Figuras 5-6 son ilustraciones en vista superior de cabezales de transferencia de microdispositivos bipolares de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 7 es una ilustración en vista isométrica de un cabezal de transferencia de microdispositivos bipolares que incluye vías conductoras de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 8 es una ilustración en vista isométrica de un arreglo de cabezales de transferencia de microdispositivos bipolares de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 9 es una ilustración en vista isométrica de un arreglo de cabezales de transferencia de microdispositivos bipolares que incluye un plano conductor conectado a tierra de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 10 es una ilustración en vista lateral en corte transversal de un arreglo de cabezales de transferencia de microdispositivos bipolares que incluye un plano conductor conectado a tierra de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 1 1 es un diagrama de flujo que ilustra un método para recoger y transferir un microdispositivo de un sustrato portador a un sustrato receptor de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 12 es una ilustración esquemática de un voltaje alterno aplicado a lo largo de un electrodo bipolar de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 13 es una ilustración esquemática de un voltaje constante aplicado a lo largo de un electrodo bipolar de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 14 es una ilustración esquemática de un voltaje constante aplicado a un electrodo monopolar de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 15 es un diagrama de flujo que ilustra un método para recoger y transferir un microdispositivo de un sustrato portador a un sustrato receptor de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 16 es un diagrama de flujo que ilustra un método para recoger y transferir un arreglo de microdispositivos de un sustrato portador a por lo menos un sustrato receptor de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 17 es una ilustración en vista lateral en corte transversal de un arreglo de cabezales de transferencia de microdispositivos en contacto con un arreglo de dispositivos de microLEDs de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 18 es una ilustración en vista lateral en corte transversal de un arreglo de cabezales de transferencia de microdispositivos en contacto con un arreglo de dispositivos de microLEDs de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 19 es una ilustración en vista lateral en corte transversal de un arreglo de cabezales de transferencia de microdispositivos que recoge un arreglo de dispositivos de microLEDs de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 20 es una ilustración en vista lateral en corte transversal de un arreglo de cabezales de transferencia de microdispositivos que recoge una porción de un arreglo de dispositivos de microLEDs de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 21 es una ilustración en vista lateral en corte transversal de un arreglo de cabezales de transferencia de microdispositivos con un arreglo de dispositivos de microLEDs situados sobre un sustrato receptor de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 22 es una ilustración en vista lateral en corte transversal de un microdispositivo liberado de manera selectiva sobre un sustrato receptor de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 23 es una ilustración gráfica que muestra la presión requerida para superar la fuerza de tensión superficial para recoger un microdispositivo de diversas dimensiones de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 24 es una ilustración gráfica de la relación entre la tensión superficial y la distancia de separación cada vez mayor creada durante una operación de recolección de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 25 es una ilustración gráfica de la relación entre las presiones de fuerza debida a la viscosidad y la distancia de separación cada vez mayor creada durante una operación de recolección a diversas velocidades de tracción de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 26 es una ilustración gráfica obtenida mediante un análisis de modelado que muestra la presión de agarre ejercida mediante un cabezal de transferencia sobre un microdispositivo a medida que el cabezal de transferencia se retira del microdispositivo de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 27 es una ilustración en vista lateral en corte transversal de una diversidad de estructuras de microLEDs que incluyen aberturas de contacto con una anchura menor a la superficie superior del microdiodo p-n de conformidad con una modalidad de la invención La Figura 28 es una ilustración en vista lateral en corte transversal de una diversidad de estructuras de microLEDs que incluyen aberturas de contacto con una anchura mayor a la superficie superior del microdiodo p-n de conformidad con una modalidad de la invención.
La Figura 29 es una ilustración en vista lateral en corte transversal de una diversidad de estructuras de microLEDs que incluyen aberturas de contacto con la misma anchura que la superficie superior del microdiodo p-n de conformidad con una modalidad de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las modalidades de la presente invención describen un cabezal de transferencia de microdispositivos y un arreglo de cabezales, así como un método para transferir un microdispositivo y un arreglo de microdispositivos para un sustrato de recepción. Por ejemplo, el sustrato de recepción puede ser, pero no se limita a, un sustrato de visualización, un sustrato de iluminación, un sustrato con dispositivos funcionales tales como transistores o circuitos integrados (ICs), o un sustrato con líneas de redistribución de metal. En algunas modalidades los microdispositivos y los arreglos de microdispositivos descritos aquí, pueden ser cualquiera de las estructuras de dispositivo de microLEDs ilustradas en las Figuras 27 - 29, y las descritas en la relacionada Solicitud Provisional de los EUA No. 61/561 ,706 y en la Solicitud Provisional de los EUA No. 61/594,919. Mientras que algunas modalidades de la presente invención están descritas de manera específica con respecto a las microLEDs, es de apreciar que las modalidades de la invención no están tan limitadas y que algunas modalidades podrían aplicarse también a otros microdispositivos tales como diodos, transistores, ICs, y Sistemas Microelectromecánicos (MEMS).
En varias modalidades, se hace la descripción con referencia a las Figuras. Sin embargo, ciertas modalidades se pueden practicar sin uno o más de estos detalles específicos, o en combinación con otras configuraciones y métodos conocidos. En la siguiente descripción, se definen numerosos detalles específicos, tales como configuraciones específicas, dimensiones, y procesos, etc., a fin de proporcionar un profundo entendimiento de la presente invención. En otras circunstancias, los conocidos procesos de semiconductores y las técnicas de fabricación no han sido descritos a detalle a fin de no oscurecer de manera innecesaria la presente invención. La referencia a lo largo de esta especificación de "una modalidad en particular," "una modalidad cualquiera" o similares, significa que un atributo particular, estructura, configuración o característica descritos con respecto a la modalidad se incluye en al menos una modalidad en particular de la invención. De este modo, las apariciones de la frase "en una modalidad en particular," "una modalidad cualquiera" o similares, en varias partes a lo largo de esta especificación no necesariamente se refieren a la misma modalidad de la invención. Además, los atributos particulares, estructuras, configuraciones, y características pueden estar combinados de cualquier manera apropiada en una o más modalidades.
Los términos "encima", "a", "entre" y "sobre" como se usan aquí, pueden referirse a una posición relativa de una capa con respecto a otras capas. Una capa "encima" o "sobre" otra capa o unida "a" otra capa puede estar en contacto directo con la otra capa o puede tener una o más capas intermedias. Una capa "entre" capas puede estar directamente en contacto con las capas o puede tener una o más capas intermedias.
Los términos "micro" dispositivo o estructura "micro" LED como se usan aquí, pueden referirse al tamaño descriptivo de ciertos dispositivos o estructuras según las modalidades de la invención. Como se usa aquí, los términos "micro" dispositivos o estructuras se refieren a la escala de 1 a 100 pm. Sin embargo, es de considerar que las modalidades de la presente invención no necesariamente están tan limitadas, y que ciertos aspectos de las modalidades pueden aplicarse a escalas de mayor tamaño y posiblemente de menor tamaño.
En un aspecto, las modalidades de la invención describen una manera para la transferencia de masa de un arreglo de microdispositivos prefabricados con un arreglo de cabezales de transferencia. Por ejemplo, los microdispositivos prefabricados pueden tener una funcionalidad específica como, pero sin limitarse a, una LED para la emisión de luz, un Circuito Integrado de silicio para la lógica y la memoria, y circuitos de arseniuro de galio (GaAs) para las comunicaciones de radiofrecuencia (RF). En algunas modalidades, los arreglos de dispositivos de microLEDs que están preparados para la recolección se describen como que tienen un distanciamiento de 10 pm por 10 pm o uno de 5 pm por 5 pm. A estas densidades un sustrato de 6 pulgadas, por ejemplo, puede acomodar aproximadamente 165 millones de dispositivos de microLEDs con un distanciamiento de 10 pm por 10 pm, o aproximadamente 660 millones de dispositivos de microLEDs con un distanciamiento de 5 pm por 5 pm. Una herramienta de transferencia que incluye un arreglo de cabezales de transferencia coincidente con el distanciamiento del arreglo correspondiente de dispositivos de microLEDs puede utilizarse para recoger y transferir el arreglo de dispositivos de microLEDs a un sustrato de recepción. De esta manera, es posible integrar y armar dispositivos de microLEDs en sistemas integrados de forma heterogénea, que incluyen sustratos de cualquier tamaño que van desde micro visualizaciones hasta grandes visualizaciones del área, y a altos índices de transferencia. Por ejemplo, un arreglo de 1 cm por 1 cm de micro cabezales de transferencia de microdispositivos pueden recoger y transferir más de 100,000 microdispositivos, con grandes arreglos de micro cabezales de transferencia de microdispositivos que son capaces de transferir más microdispositivos. Cada cabezal de transferencia en el arreglo de cabezales de transferencias también puede ser controlable de manera independiente, lo que permite una recolección y lanzamiento selectivos de estos microdispositivos.
En un aspecto, sin limitarnos a una teoría en particular, las modalidades de la invención describen los cabezales de transferencia de microdispositivos y los arreglos de cabezales que operan de acuerdo con los principios de sujetadores electrostáticos, utilizando la atracción de cargas opuestas para recoger microdispositivos. De acuerdo con las modalidades de la presente invención, se aplica un voltaje de activación a un cabezal de transferencia de microdispositivos para generar una fuerza de agarre sobre un microdispositivo y recoger el microdispositivo. La fuerza de agarre es proporcional al área de la placa cargada de modo que se calcula como una presión. Según la teoría electrostática ideal, una capa dieléctrica no conductora entre un electrodo monopolar y un sustrato conductor produce una presión de agarre en Pascal (Pa) en ecuación (1 ) de: P = [£0 /2] [V £r /d]2 (1) donde í0 = 8.85.10"12, V = voltaje de electrodo-sustrato en voltios (V), £r = constante dieléctrico y d = capa dieléctrica en metros (m). Con un sujetador bipolar usando dos electrodos de agarre, el voltaje (V) en la ecuación anterior es la mitad del voltaje entre electrodos y A y B, [VA - VB]/2. El potencial de sustrato se centra en el potencial promedio, [VA = VB]/2. Este promedio es generalmente cero con VA = [-VB].
En otro aspecto, las modalidades de la invención describen una capa de enlace la cual puede mantener un microdispositivo sobre un sustrato portador durante ciertas operaciones de procesamiento y manejo, y al someterse a un cambio de estado proporciona un medio en el cual el microdispositivo puede ser retenido, sin embargo, puede ser fácilmente liberable durante una operación de recolección. Por ejemplo, la capa de enlace puede volver a fundirse o puede volver a suspensión fluida de tal manera que la capa de enlace experimenta un estado de cambio de estado sólido a líquido antes o durante la operación de recolección. En el estado líquido, la capa de enlace puede retener el microdispositivo en su lugar sobre un sustrato portador mientras que, al mismo tiempo, proporciona un medio desde el cual el microdispositivo es fácilmente liberable. Sin limitarse a una teoría particular, en la determinación de la presión de agarre, la cual es necesaria para recoger el microdispositivo del sustrato portador, ésta debe exceder las fuerzas que sostiene el microdispositivo para el sustrato portador, que pueden incluir pero no se limitan a, las fuerzas de tensión superficial, fuerzas capilares, efectos viscosos, fuerzas de restauración elástica, fuerzas de van-der-Waals, de fricción estática y de gravedad.
De acuerdo con las modalidades de la invención, cuando las dimensiones de un microdispositivo son reducidas por debajo de un cierto rango, las fuerzas de tensión superficial de la capa de enlace líquida que sostiene el microdispositivo para el sustrato portador pueden llegar a ser dominantes sobre otras fuerzas que sostienen el microdispositivo. La Figura 23 es una ilustración gráfica de una modalidad obtenida mediante un ejemplar de análisis que muestra la presión requerida para superar la fuerza de tensión superficial para recoger un microdispositivo de varias dimensiones, asumiendo una capa de enlace de indio líquido (In) con una tensión superficial de 560 mN/m a una temperatura de fusión de 156.7°C. Por ejemplo, refiriéndose a la Figura 23 un ejemplar de microdispositivo de 10 m por 10 pm de ancho retenido en un sustrato portador con una presión de tensión superficial de aproximadamente 2.2 atmosferas (atm) con una capa de enlace de Indio con una tensión superficial líquida de 560 mN/m en su temperatura de fusión de 156.7°C. Esto es significativamente mayor que la presión debido a la gravedad, que es de aproximadamente 1.8 x 10'6 atm para un ejemplar de un pieza de nitruro de galio (GaN) de 10 µ?t? x 10 pm de ancho x 3 pm de altura.
Las presiones de tensión superficial y los efectos viscosos también pueden ser dinámicos durante la operación de recolección. La Figura 24 es una ilustración gráfica de una modalidad obtenida mediante un ejemplar de análisis que muestra la relación de la tensión superficial y la creciente distancia de separación creada durante la operación de recolección de un ejemplar de microdispositivo de 10 µ?? por 10 µ?? de ancho retenido en un sustrato portador con una capa de enlace de Indio fundido (In). La distancia de separación a que se hace referencia en la Figura 24 es la distancia entre la parte inferior del microdispositivo y el sustrato portador, y empieza en 2 pm correspondientes a un grosor no fundido de la capa de enlace de In. Como se ilustra en la Figura 24, una presión de tensión superficial de 2.2 atm es inicialmente superada por la presión de agarre al inicio de la operación de recolección. Mientras que el microdispositivo es así levantado del sustrato portador, la tensión superficial cae rápidamente nivelando la presión mientras que el microdispositivo es levantado a mayor distancia del sustrato portador.
La Figura 25 es una ilustración gráfica de una modalidad obtenida mediante un ejemplar de análisis que muestra la relación de presiones de fuerzas debida a la viscosidad (atm) y las distancias de separación cada vez mayor (pm) creadas durante una operación de recolección a diversas velocidades de tracción, para un ejemplar de microdispositivo de 10 pm por 10 pm retenido en un sustrato portador con una capa de enlace de Indio fundido (In). La distancia de separación a que se hace referencia en la Figura 25 es la distancia entre la parte inferior del microdispositivo y el sustrato portador, y empieza en 2 pm correspondientes a un grosor no fundido de la capa de enlace de In. Como se ilustra, las presiones de fuerzas debidas a la viscosidad son más evidentes durante velocidades de elevación más rápidas como 1 ,000 mm/s que para velocidades de elevación más lentas como 0.1 mm/s. Sin embargo, las presiones generadas de los efectos viscosos usando el ejemplar de velocidades de elevación ilustrado en la Figura 25 son significativamente menores que la presión de tensión superficial generada e ¡lustrada en la Figura 24 que sugiere que la presión de tensión superficial es la presión dominante que debe ser superada por la presión de agarre durante la operación de recolección.
Si un intervalo de aire de tamaño (g) está presente entre la capa dieléctrica del cabezal de transferencia de microdispositivos y una superficie conductora superior del microdispositivo entonces la presión de agarre en la ecuación (2) es: P = [£0 /2] [V £r / (d+ £r g)]2 (2) Se contempla que un intervalo de aire puede estar presente debido a una variedad de fuentes que incluyen, pero sin limitar, la contaminación de partículas, el alabeo y la desalineación de cualquier superficie del cabezal de transferencia o microdispositivo o la presencia de una capa adicional en el cabezal de transferencia o microdispositivo, como un reborde de una capa de barrera dieléctrica de conformación alrededor de la superficie conductora superior de un microdispositivo. En una modalidad, un reborde de una capa de barrera dieléctrica de conformación puede crear ambos un intervalo de aire donde se forma una abertura de contacto, y aumentar el grosor efectivo de la capa dieléctrica del cabezal de transferencia en donde el reborde está presente.
Como se ve a partir de las ecuaciones (1 ) y (2) anteriores, los voltajes más bajos pueden utilizarse donde no hay un intervalo de aire presente entre el cabezal de transferencia de microdispositivos y el microdispositivo para recoger. Sin embargo, cuando un intervalo de aire está presente este presenta una capacitancia en serie en la cual la capacitancia de aire puede competir con la capacitancia de capa dieléctrica. Para compensar la posibilidad de una capacitancia de aire entre cualquiera de un arreglo de cabezales de transferencia de microdispositivos en un arreglo correspondiente de microdispositivos para recoger, un voltaje de funcionamiento mayor, una constante dieléctrica mayor para el material dieléctrico o se puede usar material dieléctrico más delgado a fin de maximizar el campo eléctrico. Sin embargo, el uso de un campo eléctrico mayor tiene limitaciones debido a posibles rupturas y arqueados dieléctricos.
La Figura 26 es una ilustración gráfica de una modalidad obtenida mediante un ejemplar de análisis que muestra la presión de agarre ejercida por un cabezal de transferencia sobre un microdispositivo mientras que el cabezal de transferencia es retirado de la superficie conductora superior del microdispositivo, correspondiente a un tamaño de intervalo de aire cada vez mayor. Las diferentes líneas corresponden a diferentes grosores de capa dieléctrica de Ta205 entre 0.5 µ?? y 2.0 pm en el cabezal de transferencia, con el campo eléctrico que se mantiene constante. Como se ilustra, no se observa ningún efecto apreciable en la presión de agarre en estas condiciones por debajo de los tamaños de intervalo de aire de aproximadamente 1 nm (0.001 pm), e incluso tan alto como 10 nm (0.01 pm) para algunas condiciones. Sin embargo, es de apreciar que el intervalo de aire tolerable puede aumentar o disminuir al cambiar las condiciones. Por lo tanto, de acuerdo con algunas modalidades de la invención, es posible una cierta cantidad de tolerancia de intervalo de aire durante la operación de recolección y el contacto real con el cabezal de transferencia de microdispositivos y la superficie conductora superior del microdispositivo puede no ser necesaria.
Ahora asumiendo que la presión de agarre requerida para recoger el microdispositivo del sustrato portador debe exceder la suma de las presiones que retienen el microdispositivo en el sustrato portador (así como cualquier reducción de presión debido al intervalo de aire) es posible derivar la interrelación del voltaje de funcionamiento, la constante dieléctrica, y el grosor dieléctrico del material dieléctrico en el cabezal de transferencia de microdispositivos mediante la resolución de las ecuaciones de presión de agarre. Para fines de claridad, suponiendo que la distancia del intervalo de aire es cero, para un electrodo monopolar se convierte en: sqrt (P*2/ £0) = V £r / d (3) En la Tabla 1 se proporcionan los rangos ejemplares de valores calculados de grosor dieléctrico para las presiones de agarre deseadas de 2 atm (202650 Pa) y 20 atm (2026500 Pa), para los materiales dieléctricos de AI2O3 y Ta2O5 entre voltajes de funcionamiento entre 25 V y 300 V a fin de ilustrar la interdependencia de presión de agarre, voltaje, constante dieléctrica y grosor dieléctrico de acuerdo con una modalidad de la invención. Las constantes dieléctricas proporcionadas son aproximadas, y se entiende que los valores pueden variar dependiendo del tipo de formación.
Tabla 1 .
Ya que la presión de agarre es proporcional al cuadrado inverso del grosor dieléctrico, los grosores dieléctricos calculados en la Tabla 1 representan los grosores máximos que pueden formarse para lograr la presión de agarre necesaria con el voltaje de funcionamiento establecido. Los grosores inferiores a los proporcionados en la Tabla 1 pueden dar lugar a presiones de agarre superiores en el voltaje de funcionamiento establecido, sin embargo, los grosores inferiores aumentan el campo eléctrico aplicado a lo largo de la capa dieléctrica, lo que requiere que el material dieléctrico tenga una resistencia dieléctrica suficiente para soportar el campo eléctrico aplicado sin un corto circuito. Es de apreciar que la presión de agarre, el voltaje, la constante dieléctrica y los valores de grosor dieléctrico son proporcionados en la Tabla 1 son ejemplares en su naturaleza, y proporcionados a fin de proporcionar una base para los rangos de trabajo del cabezal de transferencia de microdispositivos de acuerdo con las modalidades de la invención. La relación entre la presión de agarre, el voltaje, la constante dieléctrica y los valores de grosor dieléctrico proporcionados en la Tabla 1 se ha ilustrado de acuerdo con la teoría electrostática ideal, y las modalidades de la invención no están limitadas por estás.
Refiriéndose ahora a la Figura 1 , se proporciona una ilustración en vista lateral de un cabezal de transferencia de microdispositivos monopolares y un arreglo de cabezales de acuerdo con una modalidad de la invención.
Como se muestra, cada cabezal de transferencia de microdispositivos monopolares 100 puede incluir un sustrato base 102, una estructura de mesa 104 que incluye una superficie superior 108 y paredes laterales 106, una capa pasivadora 110 formada sobre la estructura de mesa 104 y que incluye una superficie superior 109 y paredes laterales 107, un electrodo 1 16 formado sobre la estructura de mesa 104 (y capa pasivadora opcional 110) y una capa dieléctrica 120 con una superficie superior 121 que cubre el electrodo 116. El sustrato base 102 puede formarse a partir de una variedad de materiales tales como silicio, cerámicas y polímeros que son capaces de dar soporte estructural. En una modalidad, el sustrato base tiene una conductividad de entre 103 y1018 ohm-cm. El Sustrato base 102 puede incluir además el cableado (no se muestra) para conectar el cabezal de transferencia de microdispositivos 100 a la electrónica operativa de un ensamble de sujetadores electrostáticos.
La estructura de mesa 104 puede formarse usando técnicas de procesamiento adecuadas, y puede formarse a partir del mismo material de sustrato base 102 o a partir de uno diferente. En una modalidad en particular, la estructura de mesa 104 está formada de manera integral con el sustrato base 102, por ejemplo, mediante el uso de patrones y grabados litográficos o técnicas de fundición. En una modalidad, las técnicas de grabado anisotrópico pueden utilizarse para formar paredes laterales ahusadas 106 para la estructura de mesa 104. En otra modalidad, la estructura de mesa 104 puede depositarse o hacerse crecer y grabarse en la parte superior del sustrato base. 102. En una modalidad, la estructura de mesa 104 es una capa de óxido grabada, como dióxido de silicio formado sobre un sustrato semiconductor como el silicio.
En un aspecto, las estructuras de mesa 104, generan un perfil que se proyecta fuera del sustrato base a fin de proporcionar un punto de contacto localizado para recoger un microdispositivo específico durante la operación de recolección. En una modalidad, las estructuras de mesa 104 tienen una altura de aproximadamente 1 pm a 5 pm o más específicamente de aproximadamente 2 pm. Las dimensiones específicas de las estructuras de mesa 104 pueden depender de las dimensiones específicas de los microdispositivos para ser recogidos, así como del grosor de cualquiera de las capas formadas sobre las estructura de mesa. En una modalidad, la altura, el ancho y la planaridad del arreglo de estructuras de mesa 104 sobre el sustrato base 102 son uniformes a lo largo del sustrato base para que cada cabezal de transferencia de microdispositivos 100 pueda hacer contacto con cada microdispositivo correspondiente durante la operación de recolección. En una modalidad, el ancho a lo largo de la superficie superior 121 de cada cabezal de transferencia de microdispositivos es ligeramente más grande, aproximadamente lo mismo, o menor que el ancho de la superficie superior de cada arreglo de microdispositivos correspondiente, de modo que un cabezal de transferencia no haga contacto por error con un micro-dispositivo adyacente al microdispositivo correspondiente previsto durante la operación de recolección. Como se describe de manera más detallada a continuación, puesto que las capas adicionales 1 10, 1 12, 120 pueden formarse sobre la estructura de mesa 104, el ancho de la estructura de mesa puede justificar el grosor las capas sobrepuestas de manera que el ancho a lo largo de la superficie superior 121 de cada cabezal de transferencia de microdispositivos sea ligeramente más grande, aproximadamente el mismo, o menos que le ancho de la superficie superior de cada microdispositivo en el arreglo de microdispositivos correspondiente.
Todavía en referencia a la Figura 1 , la estructura de mesa 104 tiene una superficie superior 108, que puede ser plana y paredes laterales 106. En una modalidad, las paredes laterales 106 pueden ahusarse hasta 10 grados, por ejemplo. Ahusar las paredes laterales 106 puede ser beneficioso en la formación de electrodos 1 16 y cables de electrodos 14 como se describe más adelante. Una capa pasivadora 1 10 puede entonces depositarse o hacerse crecer de manera opcional sobre el sustrato base 102 y el arreglo de estructuras de mesa. La capa pasivadora 1 10 puede depositarse mediante una variedad de técnicas apropiadas tales como deposición química de vapor (CVD), vaporización por pulverización catódica o deposición atómica de capas (ALD). En una modalidad, la capa pasivadora 110 puede ser de un grosor de óxido de 0.5 pm - 2.0 pm como, pero no se limita a, óxido de Silicio (Si02), óxido de Aluminio (Al203) u óxido de Tántalo Todavía en referencia a la Figura 1 , la estructura de mesa 104 tiene una superficie superior 108, que puede ser plana y paredes laterales 106. En una modalidad, las paredes laterales 06 pueden ahusarse hasta 10 grados, por ejemplo. Ahusar las paredes laterales 106 puede ser beneficioso en la formación de electrodos 1 16 y cables de electrodos 114 como se describe más adelante. Una capa pasivadora 1 10 puede entonces depositarse o hacerse crecer de manera opcional sobre el sustrato base 102 y el arreglo de estructuras de mesa. La capa pasivadora 1 10 puede depositarse mediante una variedad de técnicas apropiadas tales como deposición química de vapor (CVD), vaporización por pulverización catódica o deposición atómica de capas (ALD). En una modalidad, la capa pasivadora 110 puede ser de un grosor de óxido de 0.5 µ?? - 2.0 µ?t? como, pero no se limita a, óxido de Silicio (S1O2), óxido de Aluminio (AI2O3) u óxido de Tántalo (Ta205).
Una capa conductora 112 puede entonces ser depositada sobre un arreglo de estructuras de mesa 104 y una capa pasivadora opcional 110, y grabada para formar electrodos 1 16 y cables de electrodos 1 14. Por ejemplo, se puede utilizar una técnica de despegue para formar electrodos 116 y cables de electrodos 1 14 en la que se deposita y graba una capa de resistencia sobre el sustrato seguida por la deposición de una capa de metal, y el despegue de la resistencia y porción de la capa de metal sobre la resistencia dejando atrás el grabado deseado. De manera alternativa, la fusión como el platino o un metal refractario o una aleación de metal refractario. Por ejemplo, la capa conductora puede incluir platino, titanio, vanadio, cromo, zirconio, niobio, molibdeno, rutenio, rodio, hafnio, tantalio, tungsteno, renio, osmio, iridio y aleaciones de los mismos. Los metales refractarios y las aleaciones de metales refractarios generalmente exhiben mayor resistencia al calor y al desgaste en comparación con otros metales. En una modalidad, la capa conductora 112 es de un grosor aproximado de 500 angstrom (0.05 pm) de una aleación de metal refractario de tungsteno de titanio (TiW).
Entonces, se deposita una capa dieléctrica 120 sobre los electrodos 116 y otras capas expuestas en el sustrato base 102. En una modalidad, la capa dieléctrica 120 tiene un grosor adecuado y una constante dieléctrica para lograr la presión de agarre requerida del cabezal de transferencia del microdispositivo 100 y la fuerza dieléctrica suficiente para no romperse en el voltaje que opera. La capa dieléctrica puede ser una sola capa o capas múltiples. En una modalidad, la capa dieléctrica es de 0.5 µ?t? - 2.0 µ?? de grosor, aunque el grosor puede ser mayor o menor dependiendo de la topografía específica del cabezal de transferencia 100 y la estructura de mesa subyacente 104. Los materiales dieléctricos adecuados pueden incluir, aunque sin estar limitados, óxido de aluminio (Al203) y óxido de tantalio (Ta205). Haciendo referencia de nuevo a la Tabla 1 anterior, se proporcionaron las modalidades de las capas dieléctricas de Al203 con campos eléctricos aplicados (determinados al dividir el voltaje por el grosor dieléctrico) de 22 V/pm a 71 V/pm y las capas dieléctricas de Ta205 con campos eléctricos aplicados de 9 V/pm a 28 V/pm. De conformidad con las modalidades de la invención, la capa dieléctrica 120 posee una fuerza dieléctrica mayor que el campo eléctrico aplicado con la finalidad de evitar causar un cortocircuito del cabezal de transferencia durante la operación. La capa dieléctrica 120 se puede depositar mediante una diversidad de técnicas adecuadas, tales como la deposición química de vapor (CVD), la deposición atómica de capas (ALD) y la deposición física de vapor (PVD) tal como la vaporización por pulverización catódica. La capa dieléctrica 120 se puede además recocer después de la deposición. En una modalidad, la capa dieléctrica 120 posee una fuerza dieléctrica de por lo menos 400 V/pm. Tal fuerza dieléctrica alta puede permitir el uso de una capa dieléctrica más delgada que el grosor calculado proporcionado en la Tabla 1. Las técnicas tales como la ALD se pueden utilizar para depositar capas dieléctricas de manera uniforme, de conformación, densa y/o sin perforaciones con una buena fuerza dieléctrica. También se pueden utilizar múltiples capas para lograr una capa dieléctrica sin perforaciones 120. También se pueden utilizar diferentes materiales dieléctricos para formar una capa dieléctrica 120. En una modalidad, la capa conductora subyacente 1 12 incluye platino o un metal refractario o una aleación de metal refractario que posee una temperatura de fusión mayor a la temperatura de deposición del(los) material(es) de la capa dieléctrica material de manera que no sea un factor limitante en la selección de la temperatura de deposición de la capa dieléctrica. En una modalidad, seguido de la deposición de la capa dieléctrica 120 se puede formar una delgada capa (no se ilustra) sobre la capa dieléctrica 120 para proporcionar un coeficiente de fricción específico para añadir fricción lateral y prevenir que los microdispositivos sean quitados de golpe del cabezal de transferencia durante la operación de recolección. En una modalidad así, el delgado recubrimiento adicional reemplaza a la superficie superior 121 como la superficie de contacto y ésta superficie retiene los requisitos del arreglo dimensional descritos en el presente. Además, el recubrimiento adicional puede afectar las propiedades dieléctricas del cabezal de transferencia del microdispositivo, el cual puede afectar la operación del cabezal de transferencia del microdispositivo. En una modalidad, el grosor del recubrimiento adicional puede ser mínimo (por ejemplo, por debajo de 10 nm) de forma que sea poco o nada considerable el efecto en la presión de agarre.
La Figura 2 es una vista isométrica en primer plano del electrodo 1 16 y los cables de electrodo 1 14 formados sobre una capa pasivadora opcional 110 que cubre una estructura de mesa 104. Con propósitos de dar mayor claridad, la capa dieléctrica sobrepuesta 120 no se ilustra y la capa pasivadora opcional 1 10 y la estructura de mesa 104 se ilustran como una sola estructura de mesa/capa pasivadora 104/110. En una modalidad ejemplar, en donde la capa pasivadora 110 y la capa dieléctrica 120 tienen ambas un grosor de 0.5 µ??, la superficie superior 108/109 de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/1 10 sobre la cual se forma el electrodo 116 es de aproximadamente 7 µ?t? x 7 µ?? con el propósito de adquirir una superficie superior de 8 µ?t? x 8 m del cabezal de transferencia 100. De conformidad con una modalidad, el electrodo 1 16 cubre la cantidad máxima, como sea posible, del área de superficie de la superficie superior 108/109 de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/1 10, lo cual permanece dentro de las tolerancias del grabado. El hecho de reducir al mínimo la cantidad de espacio libre aumenta la capacitancia y la presión de agarre resultante, la cual se puede adquirir por medio del cabezal de transferencia del microdispositivo. Mientras que una se ilustra cierta cantidad de espacio libre en la superficie superior 108/109 de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/1 10 en la Figura 2, el electrodo 116 puede cubrir por completo la superficie superior 108/109. El electrodo 1 16 también puede ser ligeramente más largo que la superficie superior 108/109 y se puede extender parcialmente hacia abajo de las paredes laterales 106/107 de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/1 10 para asegurar una cobertura completa de la superficie superior 108/109. Se debe apreciar que el arreglo de mesas puede tener una diversidad de diferentes espaciamientos y que las modalidades de la invención no se limitan a la superficie ejemplar de 7 µ? x 7 µ?? de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/110 en un espacio libre aumenta la capacitancia y la presión de agarre resultante, la cual se puede adquirir por medio del cabezal de transferencia del microdispositivo. Mientras que una se ilustra cierta cantidad de espacio libre en la superficie superior 108/109 de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/110 en la Figura 2, el electrodo 1 16 puede cubrir por completo la superficie superior 108/109. El electrodo 1 16 también puede ser ligeramente más largo que la superficie superior 108/109 y se puede extender parcialmente hacia abajo de las paredes laterales 106/107 de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/1 10 para asegurar una cobertura completa de la superficie superior 108/109. Se debe apreciar que el arreglo de mesas puede tener una diversidad de diferentes espaciamientos y que las modalidades de la invención no se limitan a la superficie ejemplar de 7 µ?? x 7 pm de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/110 en un espaciamiento de 10 pm.
Al referirse ahora a la Figura 3, se proporciona una ilustración de una vista lateral de un cabezal de transferencia del microdispositivo bipolar 100 y un arreglo de cabezales de conformidad con una modalidad de la invención. Como se muestra, el cabezal de transferencia del dispositivo bipolar 100 puede incluir un sustrato base 102, una estructura de mesa 104, que incluye una superficie superior 108, y paredes laterales 106, casa pasivadora 110 que incluye una superficie superior 109 y paredes laterales 107, un par de electrodos 1 16A, 1 16B y cables de electrodo 1 14A, 114B formados sobre la estructura de mesa 104, la capa pasivadora opcional 1 10 y una capa dieléctrica 120 que cubre el par de electrodos 1 16A, 1 16B.
La Figura 4 es una vista isométrica en primer plano de los electrodos 116A, 116B y los cables de electrodo 1 14A, 1 14B formada sobre una capa pasivadora opcional 1 10 que cubre una estructura de mesa 104. Para fines de claridad, no se ilustra la capa dieléctrica sobrepuesta 120, y, la capa pasivadora opcional 1 10 y la estructura de mesa 104 se ilustran como una única estructura de mesa/capa pasivadora 104/1 10. La Figura 4 difiere ligeramente de la Figura 3 en que los cables de electrodo 1 14A, 1 14B se ilustran como que siguen a lo largo de una sola pared lateral en lugar de en las paredes laterales opuestas de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/1 10. De conformidad con modalidades de la invención, los cables de electrodo 114A, 1 14B pueden seguir a lo largo de cualquier pared lateral adecuada. En una modalidad ejemplar, en la parte en que la superficie superior 108/109 de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/1 10 es aproximadamente de 7 pm x 7 pm correspondiente con el arreglo de mesas con un distanciamiento de 10 pm, los electrodos pueden cubrir la mayor cantidad del área de la superficie superior 108/109 de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/110 como sea posible al mismo tiempo que continúa proporcionando el espacio entre electrodos 1 16A, 1 16B. La cantidad máxima de distancia de separación se puede balancear por medio de consideraciones, para incrementar al máximo el área de la superficie, al mismo tiempo que evita que los campos eléctricos se traslapen con los electrodos. Por ejemplo, los electrodos 1 16A, 1 16B pueden estar separados por 0.5 pm o menos y la distancia de separación mínima puede limitarse mediante la altura de los electrodos. En una modalidad, los electrodos son ligeramente más largos que la superficie superior 108/109, en una dirección, y se extienden parcialmente hacia abajo las paredes laterales de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/1 10 para asegurar una cobertura máxima de la superficie superior 108/109. Se deberá considerar que el arreglo de mesas puede tener una diversidad de distanciamientos diferentes y que las modalidades de la invención no se limitan a la superficie superior ejemplar de 7 µ?? x 7 µ?? de la estructura de mesa/capa pasivadora 104/1 10 en un distanciamiento de 10 pm.
Al referirse ahora a las Figuras 5-6, las ilustraciones de las vistas superiores de los electrodos 16A, 16B de un cabezal de transferencia del microdispositivo bipolar se proporcionan de conformidad con las modalidades de la invención. Hasta ahora, la estructura de mesa 104 se ha descrito como una única estructura de mesa como se muestra en la Figura 5. No obstante, las modalidades de la invención no son tan limitadas. En la modalidad ilustrada en la Figura 6, cada electrodo 1 16 está formado en una estructura de mesa separada 104A, 104B, separada mediante una zanja 105. Una capa pasivadora opcional 1 10 (no se ilustra) puede cubrir ambas estructuras de mesa 104A, 104B.
Al referirse ahora a la Figura 7, una ilustración de una vista isométrica de una configuración de cables de electrodo alternativa se proporciona de conformidad con una modalidad de la invención. En una modalidad así, los cables de electrodo 1 14A, 1 14B siguen por debajo de una porción de la estructura de mesa 104, y las vías conductoras 1 17A, 1 17B pasan a través de la estructura de mesa 104 (y la capa pasivadora opcional 110 no se ilustra) y conectan los electrodos 116A, 1 16B a los respectivos cables de electrodo 1 14A, 1 14B. En una modalidad así, los cables de electrodo 114A, 14B pueden estar formados antes de la formación de la estructura de mesa 104 y pueden estar formados del mismo material conductor o de uno diferente al de los cables de electrodo 1 14A, 1 14B y los electrodos 1 16A, 1 16B. Mientras que las vías 1 17A, 1 17B se ilustran en la Figura 7 con respecto a una estructura de electrodo bipolar. Se debe considerar que la vía o vías descritas con anterioridad también se pueden integrar dentro de estructuras de electrodo monopolares.
Al referirse ahora a las Figuras 8-10, se ilustra una modalidad de la invención en la cual un plano conductor conectado a tierra se forma sobre la capa dieléctrica y rodea el arreglo de estructuras de mesa. La Figura 8 es una ilustración de una vista isométrica de un arreglo de cabezales de transferencia del microdispositivo 100 con una configuración de electrodo bipolar, como se describió con anterioridad con respecto a la Figura 4. Para una mayor claridad, no se han ilustrado la capa pasivadora subyacente opcional y la capa dieléctrica sobrepuesta. Ahora, al referirse a las Figuras 9-10, un plano conductor conectado a tierra 130 está formado sobre la capa dieléctrica 120 y rodea el arreglo de estructuras de mesa 104. La presencia de plano conectado a tierra 130 puede ayudar en la prevención del arqueado entre el cabezal de transferencias 100, en particular durante la aplicación de altos voltajes. El plano conectado a tierra 130 puede estar formado de un material conductor el cual puede ser el mismo que, o diferente a, el material conductor utilizado para la formación de los electrodos o las vías. El plano conectado a tierra 130 también se puede formar de un material conductor que tiene una temperatura de fusión menor que el material conductor utilizado para la formación de los electrodos ya que no es necesario depositar una capa dieléctrica de una calidad comparable (por ejemplo, resistencia dieléctrica) a la capa dieléctrica 120 después de la formación del plano conectado a tierra 130.
La Figura 1 1 es un diagrama de flujo que ilustra un método para recoger y transferir un microdispositivo de un sustrato portador a un sustrato receptor de conformidad con una modalidad de la invención. En la operación 11 10 un cabezal de transferencia se coloca sobre un microdispositivo conectado a un sustrato portador. Como se describe en las modalidades anteriores, el cabezal de transferencia puede comprender una estructura de mesa, un electrodo sobre la estructura de mesa y una capa dieléctrica que cubre el electrodo. Así, como se describe en las modalidades anteriores, el cabezal de transferencia puede tener una configuración de electrodo monopolar o bipolar, al igual que cualesquiera otras variaciones estructurales. Entonces, el microdispositivo pone en contacto el cabezal de transferencia en la operación 1 120. En una modalidad, el microdispositivo se pone en contacto con la capa dieléctrica 120 del cabezal de transferencia. En una modalidad alternativa, el cabezal de transferencia se coloca sobre el microdispositivo con un intervalo de aire adecuado que los separa, el cual no afecta de manera significativa la presión de agarre, por ejemplo, de 1 nm (0.001 µ??) o de 10 nm (0.01 µ??). En la operación 1130 se aplica al electrodo un voltaje para crear una presión de agarre en el microdispositivo y el microdispositivo se recoge con el cabezal de transferencia en la operación 1140. Entonces, el microdispositivo se libera en un sustrato receptor en . la operación 1 150.
Mientras que las operaciones 1 1 10-1150 se han ilustrado secuencialmente en la Figura 11 , se debe comprender que las modalidades no son tan limitadas y que las operaciones adicionales se pueden realizar y ciertas operaciones pueden llevarse a cabo en una secuencia diferente. Por ejemplo, en una modalidad, después de que el microdispositivo se pone en contacto con el cabezal de transferencia, el cabezal de transferencia se fricciona a través de una superficie superior del microdispositivo con la finalidad de desprender cualquier partícula que pudiera estar presente en la superficie de contacto de cualquiera de los dos, el cabezal de transferencia o el microdispositivo. En otra modalidad, se realiza una operación para crear un cambio de estado en la capa de enlace que conecta el microdispositivo con el sustrato portador antes de o durante la recolección del microdispositivo. Si una porción de la capa de enlace se recoge con el microdispositivo, se pueden llevar a cabo operaciones adicionales para controlar el estado de la porción de la capa de enlace durante un procesamiento subsecuente.
La operación 1130, que consiste en la aplicación de voltaje al electrodo para crear una presión de agarre en el microdispositivo, se puede realizar en diversas órdenes. Por ejemplo, el voltaje se puede aplicar antes de que el microdispositivo se ponga en contacto con el cabezal de transferencia, mientras que el microdispositivo se pone en contacto con el cabezal de transferencia, o después de que el microdispositivo se ponga en contacto con el cabezal de transferencia. El voltaje también se puede aplicar antes, durante o después de crear el cambio de estado en la capa de enlace.
La Figura 12 es una ilustración esquemática de un voltaje alterno aplicado a través de un electrodo bipolar con el cabezal de transferencia en contacto con un microdispositivo de conformidad con una modalidad de la invención. Una fuente de voltaje de corriente alterna (AC) separada, como se ilustra, se puede aplicar a cada uno de los cables de electrodo 1 14A, 1 14B con un voltaje alterno aplicado a través de un par de electrodos 1 16A, 116B de manera que, en un punto en el tiempo en particular, cuando se aplica un voltaje negativo al electrodo 1 16A, se aplica un voltaje positivo al electrodo 116B y viceversa. La liberación del microdispositivo del cabezal de transferencia se puede lograr mediante una diversidad de métodos que incluyen apagar las fuentes de voltaje, reducir el voltaje a través de un par de electrodos, cambiar la forma de onda del voltaje AC y conectar a tierra la fuente de voltaje. La Figura 13 es una ilustración esquemática de un voltaje constante aplicado a un electrodo bipolar de conformidad con una modalidad de la invención. En la modalidad específica ilustrada, se aplica un voltaje negativo al electrodo 1 16A, al mismo tiempo que se aplica un voltaje positivo al electrodo 1 16B. La Figura 14 es una ilustración esquemática de un voltaje constante aplicado a un electrodo monopolar de conformidad con una modalidad de la invención. Una vez que el cabezal de transferencia recoge el microdispositivo ilustrado en la Figura 14, la cantidad de tiempo que el cabezal de transferencia puede sostener el microdispositivo puede ser en función de la proporción de descarga de la capa dieléctrica dado que solamente se aplica un solo voltaje al electrodo 16. La liberación del microdispositivo del cabezal de transferencia ilustrada en la Figura 14 se puede lograr mediante el apagado de la fuente de voltaje, la conexión a tierra de la fuente de voltaje o la puesta invertida de la polaridad del voltaje constante.
En las modalidades concretas ilustradas en las Figuras 12-14, los microdispositivos 200 son aquellos ilustrados en la Figura 27, ejemplo 270.
Sin embargo, los microdispositivos ilustrados en las Figuras 12-14 pueden ser de cualquiera de las estructuras del dispositivo de microLEDs ilustradas en las Figuras 27-29 y de aquellas descritas en la solicitud provisional de E.U.A. No. 61/561 ,706 y la solicitud provisional de E.U.A. No. 61/594,919 relacionadas. Por ejemplo, un dispositivo de microLEDs 200 puede incluir un microdiodo p-n 235, 250 y una capa de metalización 220, con la capa de metalización entre el microdiodo p-n 235, 250 y una capa de enlace 210 formada en un sustrato 201. En una modalidad, el microdiodo p-n 250 incluye una capa de dopaje n superior 214, una o más capas de pozos cuánticos 216 y una capa de dopaje p inferior 218. Los microdiodos p-n se pueden fabricar con paredes laterales rectas o paredes laterales ahusadas. En ciertas modalidades, los microdiodos p-n 250 poseen paredes laterales ahusadas hacia afuera 253 (desde arriba hasta abajo). En ciertas modalidades, los microdiodos p-n 235 poseen paredes laterales ahusadas hacia adentro 253 (desde arriba hasta abajo). La capa de metalización 220 puede incluir una o más capas. Por ejemplo, la capa de metalización 220 puede incluir una capa de electrodo y una capa de barrera entre la capa de electrodo y la capa de enlace. El microdiodo p-n y la capa de metalización pueden tener cada uno una superficie superior, una superficie inferior y unas paredes laterales. En una modalidad, la superficie inferior 251 del microdiodo p-n 250 es más ancha que la superficie superior 252 del microdiodo p-n y las paredes laterales 253 están ahusadas externamente desde la parte superior hasta la parte inferior. La superficie superior del microdiodo p-n 235 puede ser más ancha que la superficie inferior del diodo p-n o aproximadamente del mismo ancho. En una modalidad, la superficie inferior 251 del microdiodo p-n 250 es más ancha que la superficie superior 221 de la capa de metalización 220. La superficie inferior del microdiodo p-n también puede ser más ancha que la superficie superior de la capa de metalización o aproximadamente del mismo ancho que la superficie superior de la capa de metalización.
Una capa de barrera dieléctrica de conformación 260 se puede formar opcionalmente sobre el microdiodo p-n 235, 250 y otras superficies expuestas. La capa de barrera dieléctrica de conformación 260 puede ser más delgada que el microdiodo p-n 235, 250, la capa de metalización 220 y, opcionalmente, la capa de enlace 210, de forma que la capa de barrera dieléctrica de conformación 260 forme un contorno de la topografía sobre la cual está formada. En una modalidad, el microdiodo p-n 235, 250 es varios micrones más grueso, tal como hasta 3 pm, la capa de metalización 220 es de 0.1 pm - 2 pm de grosor y la capa de enlace 210 es de 0.1 pm - 2 pm de grosor. En una modalidad, la capa de barrera dieléctrica de conformación 260 es de óxido de aluminio (Al203) de aproximadamente 50 - 600 angstroms de grosor. La capa de barrera dieléctrica de conformación 260 se puede depositar mediante una diversidad de técnicas adecuadas tales como, aunque no se limita a, la deposición atómica de capas (ALD). La capa de barrera dieléctrica de conformación 260 puede proteger en contra del arqueo de cargas entre el microdiodo p-n adyacente, durante el proceso de recolección y en consecuencia, proteger contra los microdiodos p-n adyacentes que puedan adherirse el uno al otro durante el proceso de recolección. La capa de barrera dieléctrica de conformación 260 también puede proteger las paredes laterales 253, la capa de pozos cuánticos 216 y la superficie inferior 251 de los microdiodos p-n en contra de la contaminación, la cual puede afectar la integridad de los microdiodos p-n. Por ejemplo, la capa de barrera dieléctrica de conformación 260 puede funcionar como una barrera física para la absorción del material de la capa de enlace 210 hasta las paredes laterales y la capa cuántica 216 de los microdiodos p-n 250. La capa de barrera dieléctrica de conformación 260 también puede aislar los microdiodos p-n 250 una vez que se colocan en un sustrato receptor. En una modalidad, la capa de barrera dieléctrica de conformación 260 abarca las paredes laterales 253 del microdiodo p-n y puede cubrir una capa de pozos cuánticos 216 en el microdiodo p-n. La capa de barrera dieléctrica de conformación también puede abarcar parcialmente la superficie inferior 251 del microdiodo p-n, al igual que abarca las paredes laterales de la capa de metalización 220. En algunas modalidades, la capa de barrera dieléctrica de conformación también abarca las paredes laterales de una capa de enlace grabada 210. En la capa de barrera dieléctrica de conformación 260 se puede formar una abertura de contacto 262, lo cual expone la superficie superior 252 del microdiodo p-n.
Al referirse a la Figura 27, la abertura de contacto 262 puede tener un ancho menor que la superficie superior 252 del microdiodo p-n y la capa de barrera dieléctrica de conformación 260 forma un reborde alrededor de los extremos de la superficie superior 252 del microdiodo p-n. Al referirse a la Figura 28, la abertura de contacto 262 puede tener un ancho ligeramente mayor que la superficie superior del microdiodo p-n. En una modalidad así, la abertura de contacto 262 expone la superficie superior 252 del microdiodo p-n y una porción superior de las paredes laterales 253 del microdiodo p-n, mientras que la capa de barrera dieléctrica de conformación 260 cubre y aisla la(s) capa(s) de pozos cuánticos 216. Al referirse a la Figura 29, la capa dieléctrica de conformación 260 puede tener aproximadamente el mismo ancho que la superficie superior del microdiodo p-n. La capa dieléctrica de conformación 260 también puede abarcar a lo largo de una superficie inferior 251 de los microdiodos p-n ilustrados en las Figuras 27-29.
En una modalidad, la capa de barrera dieléctrica de conformación 260 está formada del mismo material que la capa dieléctrica 120 del cabezal de enlace. Dependiendo de la estructura del dispositivo de microLEDs en particular, la capa de barrera dieléctrica de conformación 260 también puede abarcar paredes laterales de la capa de enlace 210, al igual que el sustrato portador y los postes, si están presentes. La capa de enlace 210 puede estar formada por un material, el cual puede mantener el dispositivo de microLEDs 200 en el sustrato portador 201 durante ciertas operaciones de procesamiento y manejo, y al momento de someterse a un cambio de estado, proporcionar un medio en el cual se pueda retener el dispositivo de microLEDs 200, pero que también pueda ser fácilmente liberable durante la operación de recolección. Por ejemplo, la capa de enlace puede volver a fundirse o puede volver a suspensión fluida, de forma tal que la capa de enlace sufre un cambio de estado de estado líquido antes de o durante la operación de recolección. En el estado líquido, la capa de enlace puede sostener el dispositivo de microLEDs en su lugar en el sustrato portador al mismo tiempo que proporciona un medio desde el cual el dispositivo de microLEDs 200 es fácilmente liberable. En una modalidad, la capa de enlace 210 tiene una temperatura de liquidus o temperatura de fusión por debajo de aproximadamente 350°C, o más específicamente por debajo de aproximadamente 200°C. A tales temperaturas la capa de enlace puede sufrir un cambio de estado sin afectar de forma sustancial los otros componentes del dispositivo de microLEDs. Por ejemplo, la capa de enlace se puede formar de un metal o de una aleación de metal o de un polímero termoplástico, el cual es removible. Por ejemplo, la capa de enlace puede incluir indio, estaño o un polímero termoplástico tal como el polietileno o el polipropileno. En una modalidad, la capa de enlace puede ser conductora. Por ejemplo, en donde la capa de enlace sufre un cambio de estado, de sólido a líquido, en respuesta al cambio en la temperatura, una porción de la capa de enlace puede permanecer en el dispositivo de microLEDs durante la operación de recolección. En una modalidad así, puede ser benéfico que la capa de enlace se forme de un material conductor, de manera que no afecte negativamente al dispositivo de microLEDs cuando éste es transferido subsecuentemente a un sustrato receptor. En este caso, la porción de la capa de enlace conductora que permanece en el dispositivo de microLEDs durante la transferencia, puede ayudar en el enlace del dispositivo de microLEDs a una almohadilla conductora en un sustrato receptor. En una modalidad específica, la capa de enlace puede estar formada de indio, el cual tiene una temperatura de fusión de 156.7°C. La capa de enlace puede ser continua lateralmente a través del sustrato 201 o también puede estar formada en ubicaciones separadas lateralmente. Por ejemplo, una ubicación separada lateralmente de la capa de enlace puede tener un ancho, el cual es menor o aproximadamente igual que el mismo ancho que la superficie inferior del microdiodo p-n o de la capa de metalización. En algunas modalidades, el microdiodo p-n puede, de manera opcional, estar formado en los postes 202 en el sustrato.
Las soldaduras pueden ser materiales adecuados para la capa de enlace 210 dado que muchos de ellos son, por lo general, materiales dúctiles en su estado sólido y presentan un humedecimiento favorable con las superficies semiconductoras y el metal. Una aleación típica no se funde a una sola temperatura, más bien se funde en un rango de temperatura. De esa manera, las aleaciones de soldadura se caracterizan a menudo mediante una temperatura de liquidus que corresponde a la temperatura más baja en la cual la aleación permanece en su estado líquido y una temperatura de solidus que corresponde a la temperatura más alta en la cual la aleación permanece en su estado sólido. En la Tabla 2 se proporciona una lista ejemplarizante de los materiales de soldadura de bajo punto de fusión, los cuales se pueden utilizar con las modalidades de la invención.
Tabla 2.
En la Tabla 3 se proporciona una lista ejemplarizante de polímeros termoplásticos, los cuales se pueden utilizar con las modalidades de la invención.
Tabla 3.
La Figura 15 es un diagrama de flujo que ilustra un método de recolección y transferencia de un microdispositivo desde un sustrato portador a un sustrato receptor de conformidad con una modalidad de la invención. En la operación 1510, se coloca un cabezal de transferencia sobre un microdispositivo conectado a un sustrato portador con una capa de enlace. El cabezal de transferencia puede ser cualquier tipo de cabezal de transferencia descrito en el presente. El microdispositivo puede ser cualquiera de las estructuras del dispositivo de microLEDs ilustradas en las Figuras 27-29 y aquellas descritas en la solicitud provisional de E.U.A. No. 61/561 ,706 y la solicitud provisional de E.U.A. No. 61/594,919 relacionadas. Entonces, se contacta el microdispositivo con el cabezal de transferencia en la operación 1520. En una modalidad, el microdispositivo se pone en contacto con la capa dieléctrica 120 del cabezal de transferencia. En una modalidad alternativa, el cabezal de transferencia se coloca sobre el microdispositivo con un intervalo de aire adecuado que los separa, el cual no afecta de manera significativa la presión de agarre, por ejemplo, de 1 nm (0.001 µ?t?) o de 10 nm (0.01 m). En la operación 1525, se lleva a cabo una operación para crear un cambio de estado en la capa de enlace 210 de un estado sólido a un estado líquido. Por ejemplo, la operación puede incluir calentar una capa de enlace de In en o por arriba de la temperatura de fusión de 156.7°C. En otra modalidad, la operación 1525 se puede realizar antes de la operación 1520. En la operación 1530 se aplica un voltaje al electrodo para crear una presión de agarre en el microdispositivo y el microdispositivo y una porción considerable de la capa de enlace 210 se recogen con el cabezal de transferencia en la operación 1540. Por ejemplo, aproximadamente la mitad de la capa de enlace 210 se puede recoger con el microdispositivo. En una modalidad alternativa, no se recoge nada de la capa de enlace 210 con el cabezal de transferencia. En la operación 1545 el microdispositivo y la porción de la capa de enlace 210 se colocan en contacto con un sustrato receptor. Entonces, el microdispositivo y la porción de la capa de enlace 210 se liberan sobre el sustrato receptor en la operación 1550. Se pueden llevar a cabo una diversidad de operaciones para controlar el estado de la porción de la capa de enlace al momento de la recolección, la transferencia, al ponerse en contacto con el sustrato receptor y liberar el microdispositivo y la porción de la capa de enlace 210 en el sustrato receptor. Por ejemplo, la porción de la capa de enlace, la cual se recoge con el microdispositivo se puede mantener en estado líquido durante el contacto de la operación 1545 y durante la operación de liberación 1550. En otra modalidad, se puede permitir que la porción de la capa de enlace se enfríe a un estado sólido después de ser recogida. Por ejemplo, la porción de la capa de enlace puede estar en un estado sólido durante la operación de contacto 545 y puede ser nuevamente fundida a un estado líquido antes de o durante la operación de liberación 1550. Se pueden llevar a cabo una variedad de ciclos de estados de temperatura y material de conformidad con modalidades de la invención.
La Figura 16 es un diagrama de flujo que ilustra, de conformidad con una modalidad de la invención, un método de recolección y transferencia de un arreglo de microdispositivos de un sustrato portador a por lo menos un sustrato receptor. En la operación 1610 se coloca un arreglo de cabezales de transferencia sobre un arreglo de microdispositivos, con cada cabezal de transferencia que tiene una estructura de mesa, un electrodo sobre la estructura de mesa y una capa dieléctrica que cubre el electrodo. En la operación 1620 el arreglo de microdispositivos se pone en contacto con el arreglo de cabezales de transferencia. En una modalidad alternativa, el arreglo de cabezales de transferencia se coloca sobre el arreglo de microdispositivos con un intervalo de aire adecuado que los separa, el cual no afecta significativamente la presión de agarre, por ejemplo, de 1 nm (0.001 pm) o de 10 nm (0.01 µ??). La Figura 17 es una ilustración de una vista lateral de un arreglo de cabezales de transferencia de los microdispositivos 100 en contacto con un arreglo de dispositivos de microLEDs 200 de conformidad con una modalidad de la invención. Como se ilustra en la Figura 17, el distanciamiento (P) del arreglo de cabezales de transferencia 100 coincide con el distanciamiento de los dispositivos de microLEDs 200, con el distanciamiento (P) del arreglo de cabezales de transferencia que es la suma del espacio (S) entre el cabezal de transferencia y el ancho (W) de un cabezal de transferencia.
En una modalidad, el arreglo de los dispositivos de microLEDs 200 tiene un distanciamiento de 10 pm, cada dispositivo de microLEDs tiene un espacio de 2 pm y un ancho máximo de 8 pm. En una modalidad ejemplar, al dar por hecho que un microdiodo p-n 250 con paredes laterales rectas, la superficie superior de cada dispositivo de microLEDs 200, tiene un ancho de aproximadamente 8 pm. En tal modalidad ejemplar, el ancho de la superficie superior 121 de un cabezal de transferencia correspondiente 100 es aproximadamente de 8 pm o menor con el fin de evitar ponerse en contacto inadvertido con el dispositivo de microLEDs adyacente. En otra modalidad, el arreglo de dispositivos de microLEDs 200 puede tener un distanciamiento de 5 pm, teniendo cada uno de los dispositivos de microLEDs un espacio de 2 pm y un ancho máximo de 3 m. En una modalidad ejemplar, la superficie superior de el cada dispositivo de microLEDs 200 tiene un ancho de aproximadamente 3 µ?t?. En tal modalidad ejemplar, el ancho de la superficie superior 121 de un cabezal de transferencia correspondiente 100 es aproximadamente de 3 µ?? o menor con el fin de evitar ponerse en contacto inadvertido con el dispositivo de microLEDs adyacente 200. No obstante, las modalidades de la invención no se limitan a estas dimensiones específicas y pueden tener cualquier dimensión adecuada.
La Figura 18 es una ilustración de una vista lateral de un arreglo de cabezales de transferencia de los microdispositivos en contacto con un arreglo de dispositivos de microLEDs 200 de conformidad con una modalidad de la invención. En la modalidad ilustrada en la Figura 18, el distanciamiento (P) del cabezal de transferencias es un múltiplo de un número entero del distanciamiento del arreglo de microdispositivos. En la modalidad específica ilustrada, el distanciamiento (P) del cabezal de transferencias es 3 veces el distanciamiento del arreglo de dispositivos de microLEDs. En una modalidad así, el hecho de tener un distanciamiento del cabezal de transferencia mayor, protegerá contra el arqueado entre cabezal de transferencias.
Al hacer nuevamente referencia a la Figura 16, en la operación 1630 se aplica selectivamente un voltaje a una porción del arreglo de cabezales de transferencia 100. De este modo, cada cabezal de transferencia 100 puede operarse de manera independiente. En la operación 1640 se recoge una porción correspondiente del arreglo de microdispositivos con la porción del arreglo de cabezales de transferencia al cual se aplicó selectivamente el voltaje. En una modalidad, la aplicación selectiva de un voltaje a una porción del arreglo de cabezales de transferencia significa la aplicación de un voltaje a cada cabezal de transferencia en el arreglo de cabezales de transferencia. La Figura 19 es una ilustración de una vista lateral de cada cabezal de transferencia en un arreglo de cabezales de transferencia de los microdispositivos que recogen un arreglo de dispositivos de microLEDs 200 de conformidad con una modalidad de la invención. En otra modalidad, la aplicación selectiva de un voltaje a una porción del arreglo de cabezales de transferencia significa la aplicación de un voltaje a menos de cada cabezal de transferencia (por ejemplo, un subconjunto de cabezales de transferencia) en el arreglo de cabezales de transferencia. La Figura 20 es una ilustración de una vista lateral de un subconjunto del arreglo de cabezales de transferencia de los microdispositivos que recogen una porción de un arreglo de dispositivos de microLEDs 200 de conformidad con una modalidad de la invención. En una modalidad en particular, ilustrada en las Figuras 19-20, la operación de recolección incluye la recolección del microdiodo p-n 250, de la capa de metalización 220 y de una porción de la capa de barrera dieléctrica de conformación 260 para el dispositivo de microLEDs 200. En una modalidad en particular ilustrada en las Figuras 19-20, la operación de recolección incluye la recolección de una porción considerable de la capa de enlace 210. Consecuentemente, cualquiera de las modalidades descritas con respecto a las Figuras 16-22, también se pueden acompañar por el control de temperatura de la porción de la capa de enlace 210, como se describe con respecto de la Figura 15. Por ejemplo, las modalidades descritas con respecto a las Figuras 16-22, pueden incluir la realización de una operación para crear un cambio de estado de estado sólido a estado líquido en una pluralidad de ubicaciones de la capa de enlace que conecta el arreglo de microdispositivos al sustrato portador 201 antes de la recolección del arreglo de microdispositivos. En una modalidad, la pluralidad de ubicaciones de la capa de enlace pueden ser regiones de la misma capa de enlace. En una modalidad, la pluralidad de ubicaciones de la capa de enlace puede ser ubicaciones separadas lateralmente de la capa de enlace.
En la operación 1650 la porción del arreglo de los microdispositivos es entonces liberada sobre por lo menos un sustrato receptor. De esta forma, todo el arreglo de microLEDs se puede liberar sobre un solo sustrato receptor o se puede liberar selectivamente sobre múltiples sustratos. Sin embargo, por ejemplo, el sustrato receptor puede ser, sin estar limitado a, un sustrato de visualización, un sustrato de iluminación, un sustrato con dispositivos funcionales tales como transistores o circuitos integrados o un sustrato con líneas de redistribución de metal. La liberación se puede lograr mediante la afectación del voltaje aplicado por medio de cualquiera de las formas descritas con respecto a las Figuras 12-14.
La Figura 21 es una ilustración de una vista lateral de un arreglo de cabezales de transferencia de los microdispositivos que sostiene un arreglo de dispositivos de microLEDs correspondiente 200 sobre un sustrato receptor 301 que incluye una pluralidad de contactos impulsores 310. Entonces, el arreglo de dispositivos de microLEDs 200 se puede colocar en contacto con el sustrato receptor y después liberarse selectivamente. La Figura 22 es una ilustración de una vista lateral de un solo dispositivo de microLEDs 200 liberado selectivamente sobre el sustrato receptor 301 encima de un contacto impulsor 310 de conformidad con una modalidad de la invención. En otra modalidad, se libera más de un dispositivo de microLEDs 200 o se libera el completo arreglo de dispositivos de microLEDs 200.
Al utilizar los diversos aspectos de esta invención, se volverá aparente para un experto en la técnica que es posible realizar combinaciones o variaciones de las modalidades anteriores para formar un cabezal de transferencia de microdispositivos y un arreglo de cabezales, así como para transferir un microdispositivo y un arreglo de microdispositivos. Aunque la presente invención se ha descrito en un lenguaje específico para características estructurales y/o actos metodológicos, se entenderá que la invención definida en las reivindicaciones anexas no necesariamente se limita a las características o actos específicos que se describen. En cambio, las características y actos específicos que se describen se entenderán como implementaciones particularmente elegantes de la invención reclamada, útiles para ¡lustrar la presente invención.

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Un cabezal de transferencia electrostático que comprende: un sustrato base; una estructura de mesa que incluye paredes laterales que sobresalen hacia afuera del sustrato base para proporcionar un punto de contacto localizado para el cabezal de transferencia electrostático; una capa dieléctrica que cubre la estructura de mesa; y un plano conductor conectado a tierra formado sobre el sustrato base y que rodea la estructura de mesa.
2. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 1, en donde la estructura de mesa está formada integralmente con el sustrato base.
3. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el sustrato base . y la estructura de mesa comprenden, cada uno, silicio.
4. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 1 , que además comprende un electrodo formado sobre una superficie superior de la estructura de mesa y la capa dieléctrica cubre el electrodo.
5. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 4, que además comprende unos cables de electrodo que pasan desde el electrodo en la superficie superior de la estructura de mesa y a lo largo de una pared lateral de la estructura de mesa.
6. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 5, en donde la capa dieléctrica cubre los cables de electrodo a lo largo de la pared lateral de la estructura de mesa.
7. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 4, que además comprende una vía a través de la estructura de mesa que conecta el electrodo a unos cables de electrodo.
8. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 4, en donde el electrodo comprende un material seleccionado del grupo que consiste de platino, titanio, vanadio, cromo, zirconio, niobio, molibdeno, rutenio, rodio, hafnio, tantalio, tungsteno, renio, osmio, iridio y aleaciones de los mismos.
9. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 4, en donde el electrodo comprende TiW.
10. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la capa dieléctrica comprende un material dieléctrico seleccionado del grupo que consiste de AI2O3 y Ta2Ü5.
1 1. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 1 , que además comprende un par de electrodos formados en una superficie superior de la estructura de mesa, en donde la capa dieléctrica cubre el par de electrodos.
12. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 11 , que además comprende un par de cables de electrodo, en donde cada cable de electrodo pasa desde el electrodo correspondiente en la superficie superior de la estructura de mesa a lo largo de una pared lateral de la estructura de mesa.
13. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 12, en donde la capa dieléctrica cubre el par de cables de electrodo a lo largo de la pared lateral de la estructura de mesa.
14. El cabezal de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 1 1 , que además comprende una vía a través de la estructura de mesa que conecta uno de los pares de electrodos a uno de los cables de electrodo.
15. Un arreglo de cabezales de transferencia electrostático que comprende: un sustrato base; un arreglo de estructuras de mesa, cada estructura de mesa incluye paredes laterales que sobresalen hacia afuera del sustrato base para proporcionar un punto de contacto localizado para cada cabezal de transferencia electrostático; una capa dieléctrica que cubre el arreglo de estructuras de mesa; y un plano conductor conectado a tierra formado sobre el sustrato base y que rodea la cada una de las estructuras de mesa.
16. El arreglo de cabezales de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 15, en donde cada estructura de mesa está formada integralmente con el sustrato base.
17. El arreglo de cabezales de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 15, en donde el sustrato base y cada estructura de mesa comprenden cada una silicio.
18. El arreglo de cabezales de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 15, que además comprende un electrodo formado sobre una superficie superior de cada estructura de mesa y la capa dieléctrica cubre cada electrodo.
19. El arreglo de cabezales de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 18, en donde cada electrodo comprende un material seleccionado del grupo que consiste de platino, titanio, vanadio, cromo, zirconio, niobio, molibdeno, rutenio, rodio, hafnio, tantalio, tungsteno, renio, osmio, iridio y aleaciones de los mismos.
20. El arreglo de cabezales de transferencia electrostático de conformidad con la reivindicación 15, en donde la capa dieléctrica comprende un material dieléctrico seleccionado del grupo que consiste de Al203 y Ta205.
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