TWI442450B - 遷移功能區域的方法，發光二極體陣列，發光二極體列印頭，以及發光二極體列印機 - Google Patents

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Description

遷移功能區域的方法，發光二極體陣列，發光二極體列印頭，以及發光二極體列印機
本發明係相關於遷移用以製造半導體組件、半導體物品、半導體裝置等之功能區域的方法。再者，本發明係相關於以此方法所產生之發光二極體(LED)陣列，LED列印頭，LED列印機等。
已知以犧牲層在其間而沈積在GaAs基板上之發光二極體構成層被遷移(亦稱作”移動”)到矽基板之技術。
專利文件1說明將發光二極體構成層遷移到矽基板上之技術。尤其是將犧牲層形成在GaAs基板上，及發光二極體構成層形成在犧牲層上。隨後，經由發光二極體構成層形成用以將發光二極體構成層分成複數個發光區之溝槽。在溝槽正下方露出犧牲層。接著，將乾膜抗蝕劑塗敷在發光二極體構成層上，及進一步將由金屬線所組成的網狀支撐構件黏結到乾膜抗蝕劑。如此，備製黏結的結構。
隨後，去除除了位在金屬線正下方的部位之外的抗蝕劑之部位。而且，經由網狀支撐構件使蝕刻劑與犧牲層接觸，以蝕刻犧牲層，如此將GaAs基板與黏結結構分離。而且，在分離GaAs基板之後，發光二極體構成層黏結到矽基板。如此，將發光二極體構成層遷移(移動)到矽基板上。
[技術問題]
在使用諸如GaAs基板上的GaAs等化合物半導體當作發光層產生LED陣列之例子中，所使用的GaAs基板較矽基板昂貴許多，如此希望更有效使用此種GaAs基板。此外，當GaAs基板的尺寸(如、2-、4-、或6-英吋基板)不同於矽基板的尺寸(如、4-、5-、6-、8-、12-、或18-英吋基板)且在基板的單位中一次執行遷移時，能夠遷移的區域對應於具有較小尺寸之基板的區域。因此，為了有效執行遷移，具有需要將兩基板的直徑調整成具有較小直徑之基板的尺寸之限制。因此，難以採用每一單位面積具有大尺寸和低成本之基板。
此外，當執行專利文件1所揭示的遷移時，只有對應於形成在遷移目的地矽基板上之裝置的部位之GaAs半導體層的部位能夠有效使用，及位在裝置之間且裝置不存在的GaAs半導體之其他部位被處理掉不使用。
將參考圖式進一步說明此問題。圖20A圖示形成在矽基板上的電路元件，而圖20B圖示形成在GaAs基板上的發光層。參考圖20B，由GaAs所組成的發光層12形成在GaAs基板11上。參考圖20A，電路元件14形成在矽基板13上。發光裝置係藉由遷移發光層12到電路元件14上所產生。發光層12的每一個設置在對應的電路元件14之一部分上(或設置成毗連對應的電路元件14)。此處，各個發光層12的尺寸(L x W)例如是長度約8毫米及寬度約50微米。另一方面，各個電路元件14的尺寸(L x W)例如是長度約10毫米及寬度約0.3毫米。因此，在一次遷移發光層12到電路元件14上之例子中，發光層12的配置和欲配置之發光層12的數量受到電路元件14的配置所限制。結果，GaAs基板11的每一單位面積能夠被使用當作發光層12之面積小。
而且，如上述，使用當作種晶層之GaAs基板的尺寸最多約6英吋。相反地，關於使用當作遷移目的地基板之矽基板的尺寸，基板的面積已隨著使用矽基板的半導體技術之發展而增加。目前，主要使用具有直徑12英吋(300mm)之矽基板，然而，矽基板的直徑已增加到18英吋(450mm)。在這些技術情況下，這些基板直徑的此種明顯差異使有效使用具有大面積之矽基板，及有效從種晶基板遷移功能區域到遷移目的地基板變得困難。
[引用表列] [專利文件] [專利文件1]
美國專利號碼6,913,985
鑑於上述問題，本發明提供遷移功能區域的至少其中之一到第二基板上的方法，功能區域配置在第一分離層上(又稱作”釋放層”)，分離層位在第一基板上且藉由處理變成可分離，方法具有下列特徵：欲遷移功能區域之第二基板上的區域具有第二分離層，第二分離層藉由處理變成可分離，及執行下面所說明的第一步驟到第三步驟。在第一步驟中，藉由黏結將第一基板接合到第二基板，使得功能區域與第二分離層接觸。在第二步驟中，於第一分離層將功能區域與第一基板分離。在第三步驟中，在第二步驟之前或之後，從第二基板的表面形成分離溝槽，分離溝槽貫穿第二基板和第二分離層，表面與具有第二分離層在其上之表面相對。典型上，在第三步驟中，在第一基板接合到第二基板的狀態中形成分離溝槽，及在第二步驟中，藉由利用經由分離溝槽所引進之蝕刻劑至少去除第一分離層，而將功能區域與第一基板分離。
[本發明的成效]
根據本發明的遷移方法，可使用第二基板的區段當作介體將功能區域從基板遷移到另一基板，區段係藉由分離溝槽所分割的，且具有想要的尺寸。因此，可解決由於所使用的基板之間的尺寸差異所導致之有效遷移功能區域的困難。而且，例如，可提高諸如極昂貴化合物半導體基板等種晶基板的利用效率，以降低成本。亦能夠提高遷移步驟的產量。
而且，可藉由利用本發明的遷移功能區域的方法，以低成本設置高性能LED陣列、LED列印頭、LED列印機等。
在本發明中，”功能區域”一詞意指具有至少半導體接合之區域，及此種功能區域可以是單層半導體膜或裝置。另一選擇是，”功能區域”一詞意指具有壓電特性、介電特性、磁性等，且具有電或磁性功能等之區域，使得區域能夠被使用當作功能裝置，及此種功能區域可以是裝置。在任何例子中，在本發明中重要的是，經由從第一基板遷移功能區域到第二基板之步驟和以分離溝槽將第二基板分成區段之步驟，來備製已遷移功能區域的區段，及使用區段當作居中基板，將功能區域遷移到想要的基板上。在本發明中，”區段”一詞意指遷移本發明的功能區域時之單位區域，或單位區域所在之基板，及包括預定數目的功能區域。為每一單位區域執行基板的分割或功能區域的遷移。可根據被使用當作遷移源之基板或被使用當作遷移目的地之基板的尺寸、製造處理時之區段的可操作性，來適當決定包括在一區段中之功能區域的數目。例如，可根據最後遷移目的地的電路元件之配置來決定數目。關於包括在一區段中之功能區域的數目，例如，一區段係可由10個功能區域當作一單位所構成，或一區段係可由100個功能區域當作一單位所構成。此外，可將功能區域的一些或全部從包括複數個功能區域之一區段遷移到另一基板。
現在將說明本發明的實施例。依據上述的理念，在根據本發明的遷移方法之基本實施例中，執行下列步驟，以遷移功能區域的至少其中之一到第二基板上，功能區域配置和接合到第一分離層(又稱作”釋放層”)，分離層位在第一基板上且藉由處理變成可分離。藉由黏結將第一基板接合到第二基板，使得功能區域與第二分離層接觸，及然後於第一分離層將功能區域與第一基板分離。此處，第二分離層是藉由處理變成可分離之層，且設置在欲遷移功能區域之第二基板上之區域上。在本發明中，”處理”一詞意指能夠分解分離層或減少其黏結強度之處理，及意指提供諸如熱、光、應力等能量到分離層，產生分解分離層或減少其黏結強度之處理。在此處理期間，在分離功能區域之前或之後，從第二基板的表面形成分離溝槽，分離溝槽貫穿第二基板和第二分離層，表面與具有第二分離層在其上之表面相對，如此將第二基板分成區段。在本發明中，第一基板可以是生長功能區域之種晶基板，諸如化合物半導體基板等；或從此種種晶基板已遷移功能區域之另一基板。在前一例子中，第一分離層典型上例如是下面所說明之蝕刻犧牲層。在後一例子中，第一分離層典型上例如是下面所說明之雙側釋放帶。
第二基板是居中遷移功能區域到被使用當作最後遷移目的地之基板的基板(即、在處理過程中被分成區段單位之基板)。可根據目的而適當選擇用於第二基板的材料及其尺寸。例如，可使用極不昂貴的透明玻璃基板等，以極容易形成分離溝槽和容易與另一基板對準。在需要此種對準(位置調整)、耐熱性、持久性、機械強度等之例子中，可使用藍寶石(Al2 O3 )等。可在將第一基板接合到第二基板的狀態中形成分離溝槽，及可藉由利用經由分離溝槽所引進之蝕刻劑至少去除充作蝕刻犧牲層之第一分離層，而將分離溝槽用於分離功能區域與第一基板。另一選擇是，可藉由諸如如下面所說明之第一分離層的噴灑流體、光照射處理或熱處理等另一方法，來執行於第一分離層將功能區域與第一基板分離。如此，可將分離溝槽只用於將第二基板分成區段。在此例中，可在功能區域與第一基板分離之前或之後形成分離溝槽。
另一選擇是，例如，關於功能區域，將複數個區域配置在第一基板上，其間具有預定之間隔區域，及將經由第二基板所設置之分離溝槽形成在對應於位在複數個功能區域之間的間隔區域之至少一部分的位置，以將第二基板分成區段。用於基板的對準之對準區域可設置在第一基板的第一分離層上，及當將功能區域從第一基板遷移到第二基板時，可將對準區域遷移到第二基板。在此種例子中，當對準區域具有與功能區域相同的層結構時，可容易備製對準區域。在此種例子中，當功能區域從第二基板遷移到另一基板時，這些對準區域可被用於基板的對準。另一選擇是，可將對準區域設置在第一基板上，及對應於第一基板上的對準區域之對準區域可設置在第二基板上。另一選擇是，在使用本發明的遷移功能區域的方法產生半導體裝置時，就想要的半導體裝置之一些規格而言，可遷移功能區域卻不必分開地單獨設置此種對準區域。例如，在使用根據本發明的方法產生LED陣列時，當LED陣列的解析度低於600dpi且對準容限大到某些程度時，可執行遷移如下。尤其是，在遷移功能區域時，功能區域、或充作功能區域的基座之分離層或接合層(又稱作”黏結層”)被使用當作對準區域，及使用功能區域、分離層、或接合層當作參考來決定接合位置，如此遷移功能區域。尤其是，可使用功能區域、接合層、或分離層的邊緣部位當作參考來執行對準。
如上述，可將功能區域與第一基板分離，卻不必使用犧牲層的蝕刻，例如如下。在此例中，在形成介面分離層的步驟中，將介面分離層異質磊晶式生長在種晶基板(第一基板)上。接著，在形成半導體層的步驟中，化合物半導體膜形成在介面分離層上。在接合的步驟中，將具有介面分離層和化合物半導體層在其上之種晶基板接合到被設置有分離層(諸如雙側釋放帶等)的第二基板，此分離層含有被分解或其黏結強度隨著不同條件而減少的材質，此分離層位在其間。在分離的步驟中，設置有分離層和化合物半導體膜之第二基板與最後的合成構件分離，此最後的合成構件係藉由使用介面分離層來接合的步驟所形成。如此，獲得具有化合物半導體膜(功能區域)之第二基板。尤其是，在諸如Ge基板等具有晶性的種晶基板上，例如異質磊晶式生長具有不同於此基板的晶格常數之半導體層，例如由InGaAs所組成的介面分離層。隨後，由GaAs等所組成的半導體層形成在介面分離層上。接著，在接合的步驟中，種晶基板接合到具有分離層在其上的第二基板，如、Si基板，使得半導體層位在內部，以形成合成構件。隨後，在分離的步驟中，延伸在同平面方向的裂縫形成在合成構件的介面分離層內部及/或介面分離層和半導體層之間的介面，及/或介面分離層和種晶基板之間的介面。如此，半導體層和第二基板與合成構件分離。經由上述步驟，半導體層(功能區域)從種晶基板遷移到第二基板，如此備製具有分離層和半導體層在其上之第二基板。
在此例中，種晶基板可由具有單晶結構的材料所組成。除了Ge基板之外，例如，可使用由Al2 O3 、SiC、GaAs、InP、或Si所組成的基板。介面分離層應由具有不同於基板的晶格常數之材料及/或熱膨脹係數之材料所組成。關於介面分離層，除了InGaAs之外，例如可使用諸如GaN、InGaN、AlGaN、AlN、AlAs、AlGaAs、InAlAs、InGaAlP、InGaAsP、及InGaP等化合物半導體材料。關於半導體層，除了GaAs外，例如可使用含有GaN、AlGaAs、InP、InGaN、AlGaN、AlN、AlAs、InGaAs、InAlAs、InGaAlP、InGaAsP、及InGaP的任一種之化合物半導體材料。關於第二基板，除了由Si等所組成的半導體基板外，例如可使用由Al、Cu、Cu-W等所組成的金屬基板，由玻璃等所組成的絕緣基板，及由塑膠等所組成的撓性基板等。在將半導體層和第二基板與合成構件分離的步驟中，可將流體(液體或氣體)噴灑在介面分離層上或其附近。藉由注射流體在介面分離層內部及/或介面分離層和半導體層之間的介面內，及/或介面分離層和基板之間的介面內，在合成構件的注射部位形成裂縫，如此能夠適當執行分離。
可利用遷移功能區域之上述方法來製造LED陣列。例如，可產生將驅動LED的電路和充作發光層的功能區域彼此電連接之LED陣列。亦可藉由安裝柱狀透鏡陣列在LED陣列上來產生LED列印頭。而且，亦可產生包括具有LED陣列的LED列印頭、光敏構件(光敏鼓)、充電器、及成像單元之LED列印機，成像單元被組配成使用LED列印頭當作光源將靜電潛像寫在光敏鼓上。亦可產生設置有複數個成像單元之彩色LED列印機，複數個成像單元各個被組配成使用LED列印頭當作光源將靜電潛像寫在光敏鼓上。
現在將說明本發明的遷移功能區域之方法、LED陣列、LED列印頭、LED列印機等的特定實施例。
[第一實施例]
將說明根據遷移功能區域之方法的第一實施例。圖1A圖示被使用當作充作種晶基板的第一基板之化合物半導體基板(圖示所示之此實施例是GaAs基板) 103。圖1B圖示被使用當作充作遷移目的地基板之第二基板的透明玻璃基板100。兩基板的尺寸(直徑)大體上相同。將功能區域磊晶生長在化合物半導體基板103上，然後藉由蝕刻等分成複數個島狀區域。而且，複數個分離島狀區域形成群組(圖1A圖示第一群組101和第二群組102)。以區域110在其間來排列複數個群組，以預定間隔配置區域。而且，將對準區域(對準記號) 117a及118a形成在GaAs基板103上。對準區域117a形成在各個包括複數個島狀區域之群組外面。對準區域118a形成在群組的每一個之區域中。關於島狀功能區域的形狀和排列，在圖式所示的實施例中，在每一群組中平行排列條狀功能區域。然而，可以各種排列類型來配置具有各種形狀(如、圓形)的功能區域。可根據使用目的來決定形狀和排列。
圖1B所示之玻璃基板100包括區段120，其為對應於各個包括複數個島狀區域在化合物半導體基板103上之群組的區域。可決定一區段120對應一群組。另一選擇是，可決定一區段120對應於複數個群組。在圖式所示的實施例中，一區段120對應於一群組。在每一區段120的區域中，對準區域(對準記號) 118b被形成對應於對準區域118a。此外，對準區域(對準記號) 117b形成在區段120外的區域中，以對應於對準區域117a。在圖1A及1B中，圖示表示區段120的區域之虛線和各個包括複數個島狀區域之群組。在實際基板中，可提供或不提供此種指示記號。
圖2A至2C圖示接合玻璃基板100到化合物半導體基板103之步驟。圖2A圖示經由透明玻璃基板100觀看之利用對準記號117a及117b和對準記號118a及118b的對準，將玻璃基板100和化合物半導體基板103彼此重疊之狀態。圖2B為緊接在玻璃基板100接合到化合物半導體基板103之前的狀態之側視圖。圖2C為玻璃基板100與化合物半導體基板103重疊及接合的狀態之側視圖。
在此實施例中，如圖2B所示，將從充作種晶基板的化合物半導體基板103遷移到玻璃基板100之第一群組101和第二群組102包括化合物半導體膜106。如圖2B及2C所示，第一群組101和第二群組102的功能區域係藉由從化合物半導體基板103側，以充作第一分離層(又稱作”釋放層”)的蝕刻犧牲層105和化合物半導體膜106的順序設置在化合物半導體基板103上。在此例中，抗蝕劑107形成在設置於化合物半導體基板103上之化合物半導體膜106上，然後圖案化。在複數個島狀區域之間的區域和群組101及102之間的區域，藉以在複數個島狀區域和間隔區域110之間形成溝槽。如此，亦藉由群組的每一個中之蝕刻來分離複數個島狀區域之間的區域。
關於種晶基板103，可使用GaAs基板、p型GaAs基板、n型GaAs基板、InP基板、SiC基板、GaN基板等。
另一選擇是，亦可使用藍寶石基板、Ge基板等來取代此種化合物半導體基板。蝕刻犧牲層意指以高於化合半導體多層膜的蝕刻率之蝕刻率來蝕刻的層。在此實施例中，蝕刻犧牲層是AlAs層或AlGaAs層(如、Al0.7 Ga0.3 As)。當AlGaAs層由Alx Gax-1 As(其中x是0.7或更多和1或更少，即、在0.7和1(含)之間)組成時，在x是0.7或更多時，蝕刻選擇性高。當AlAs層被使用當作蝕刻犧牲層時，可使用稀釋到2%至10%的HF溶液當作蝕刻劑。關於充作遷移目的地基板之第二基板，亦可使用矽基板等來取代玻璃基板。
當使用藍寶石基板當作種晶基板103時，可在基板上將諸如氮化鉻(CrN)膜等金屬氮化物膜可形成當作蝕刻犧牲層。在此種例子中，可將用以實現用於藍或紫外光的裝置(諸如LED或雷射等)之功能多層膜磊晶生長在氮化鉻膜上。就此多層膜而言，可使用GaInN當作主動層，及可使用AlGaN或GaN當作間隔層。能夠使用共同使用的Cr蝕刻劑(諸如鉻蝕刻溶液)當作充作犧牲層之諸如氮化鉻(CrN)膜等金屬氮化物膜的蝕刻劑。
在圖2C所示的接合中，將玻璃基板100接合到化合物半導體基板103上的第一群組101和第二群組102，其中充作第二分離層之諸如具有黏附層的薄片等分離層115在其間。此處，分離層115是雙側釋放帶，其包括含有在被分解或其黏結強度隨不同條件而減少的材料之分離層115a和分離層115b。在此實施例中，分離層115a是形成在薄片基座材料115c的表面上之UV可釋放黏附層。分離層115b是形成在薄片基座材料115c的另一表面上之加熱可釋放(又稱作”熱可釋放”)或壓敏黏附層。
圖3A至3C圖示遷移化合物半導體基板103上的功能區域之群組到玻璃基板100的區段120之步驟。圖3A圖示劃割線111的圖案之例子，劃割線111是經由與化合物半導體基板103重疊的玻璃基板100所形成之分離溝槽。圖3B為經由玻璃基板100所形成之劃割線111的側視圖。圖3C為功能區域與化合物半導體基板103分離的狀態之側視圖。在圖3A中，劃割線111被畫成一群組對應於一區段120。然而，在圖3B及3C中，劃割線111未以此種方式繪出。可採用任一圖案。
如此，經由玻璃基板100所設置的劃割線111係例如在對應於位在複數個群組之間的間隔區域110之至少一部分的位置中，使用晶圓切割器所形成。劃割線111係從玻璃基板100的表面，經由玻璃基板100和分離層115所形成，此表面與具有分離層115在其上的表面相對。如此，利用雙側釋放帶在其間，將未具有貫穿溝槽的區段基板黏結到島狀區域，及然後從區段基板的表面到第一基板上的分離層，利用晶圓切割器等進行切割，以形成引進蝕刻劑的貫穿溝槽。此方法對降低成本有效，因為在切割步驟中，同時經由基板100和分離層115形成貫穿溝槽。
另一選擇是，可經由遷移目的地基板100來形成分離溝槽如下。例如，當基板100是矽基板時，充作分離溝槽的貫穿溝槽係可在SF6 等大氣下，使用氟的反應離子蝕刻(RIE)來形成。基種並不侷限於氟。當藉由濕處理來形成貫穿溝槽時，可使用NaOH、KOH、四甲基氫氧化銨(TMAH)等。尤其是，在矽基板的表面上使用抗蝕劑來形成用以形成溝槽的掩模層，此表面與分離層115形成在其上的表面相對，及然後使用最後掩模將溝槽形成在矽基板上。可利用諸如RIE等乾蝕刻或濕蝕刻。另一選擇是，例如，儘管藉由將石英精細粒子等噴到基板的露出部位實際上破壞矽基板，但是亦可使用噴砂器形成溝槽。可例如經由具有幾百微米的大厚度之矽晶圓來形成此種貫穿溝槽，同時亦在不減少寬高比之下保護側壁。而且，亦可經由諸如玻璃基板等構件來容易地形成此種貫穿溝槽。如此，在噴砂法中亦可使用流體能量或藉由噴砂法噴出固體粒子來形成貫穿溝槽，以取代以化學蝕刻來形成溝槽。亦可使用雷射鑽孔或微鑽孔。
如上述，如圖3B所示，備製具有間隔區域110設置在化合物半導體膜106之間的合成構件，及經由玻璃基板100和分離層115所設置的分離溝槽111以連接到間隔區域110。
接著，如圖3C所示，經由分離溝槽111和間隔區域110使蝕刻劑接觸蝕刻犧牲層105，以蝕刻蝕刻犧牲層105，藉以分離化合物半導體基板103與合成構件。如此，備製玻璃基板100的複數個區段120，區段120被設置有功能區域的群組101及102。分離的化合物半導體基板103可重新使用，以形成包括新的化合物半導體膜之功能區域。當分離溝槽111具有大的深度時，由於蝕刻AlAs等所組成的蝕刻犧牲層所產生之氣體(氫氣)的氣泡會阻塞分離溝槽111的出口。在此種例子中，超音波可連續或間歇性施加到蝕刻用的溶液和諸如化合物半導體基板等晶圓。另一選擇是，可添加減少潤濕角的酒精或潤滑油到蝕刻劑(如、氫氟酸)，以抑制氣泡的產生或去除氣泡。
如上述，備製第二基板100的複數個區段120之方法並不侷限於上述方法。例如，可利用藉由以噴灑流體到合成構件的介面分離層之側表面或其附近上而將種晶基板103與合成構件分離來備製第二基板100之方法。然而，在此例中，在分離種晶基板103的步驟之後，可經由第二基板100形成分離溝槽111，同時以固定裝置固定第二基板100，如此將第二基板100分離成複數個區段120。
接著將說明進一步將功能區域從區段120遷移到另一基板之步驟，此區段120帶有各個包括經由上述步驟所獲得之複數個功能區域的群組。
在此步驟中，當藉由分離溝槽(劃割線) 111完全分割區段120時，可將複數個區段120暫時排列在黏附帶上，或將複數個區段120暫時以固定裝置等固定。從此狀態選擇和取用想要的區段120，及執行下一個遷移步驟。另一選擇是，分離溝槽(劃割線) 111可被形成而使區段120未完全彼此分離。例如，亦可利用下列方法。分離溝槽111可被形成而使基板材料在一些部位餘留與縫紉機所製之粗略穿孔一樣，及在選擇和取用想要的區段120時，可弄斷材料餘留之基板的部位以將區段120彼此分離。
圖4A及4B圖示功能區域從區段120遷移到矽電路基板200之步驟。此處，矽電路基板200的尺寸明顯大於玻璃基板100和區段120的尺寸。而且，假設區段120上的複數個島狀功能區域被選擇性遷移到不同的基板或同一基板之不同區域上。另一選擇是，可將區段120上的複數個島狀功能區域一次遷移到同一基板的預定區域上。圖4A圖示從區段120遷移功能區域到矽電路基板200上的各別部位之步驟。矽電路基板200上的對準區域119與區段120上的對應對準區域118a對準，以執行遷移。圖4B為從區段120選擇性遷移功能區域到矽電路基板200的一部位之步驟的橫剖面圖。
在遷移時，首先，具有預定厚度的接合層(又稱作”黏結層”)形成在包括於區段120上的複數個功能區域中之第一功能區域的至少其中之一上，及欲遷移第一功能區域之矽電路基板200上的區域中。如圖4B所示，在此例中，接合層205設置在欲遷移第一功能區域之矽電路基板200上的區域中。接合層205被形成如下。具有預定厚度的接合層(有機絕緣層) 205形成在基板200上，及只將欲遷移第一功能區域之接合層205上的區域以抗蝕劑遮掩。然後藉由化學蝕刻或RIE執行蝕刻，以只在想要的區域中形成接合層205。然後以石灰等去除抗蝕劑。在此例中，接合層205的厚度被控制成約2.0微米，及使其表面足夠平滑。當第一功能區域接合到接合層205時，此厚度程度能夠防止其他功能區域被強力壓到基板200的表面上。接合層205的厚度在約1.0到10微米的範圍較佳。若厚度是1.0微米或更少，則上述效果降低。若厚度是10微米或更多，則遷移功能區域之後，當以金屬導線將功能區域電連接到設置在基板上的電路等時，容易發生諸如分離等問題。
在本發明中，通常，各個區段120的面積及欲分割和遷移之個別功能區域的面積小於矽電路基板200的面積。因此，依據例如倒裝片黏結器等的凸塊黏結之準確性，能夠相當容易確保其平行。結果，在例如接合期間其他功能區域被強力壓到基板200的表面上之可能性低，如此，不必要使除了基板200上的遷移區之外的區域之非遷移區域的表面粗糙化。然而，為了更可靠地執行選擇遷移，可使會接觸其他功能區域之區域的表面粗糙化。在此種例子中，非遷移區域的表面可被粗糙化如下。
例如，當形成接合層(有機絕緣層) 205時，可藉由執行過度蝕刻等來形成形成粗糙表面的不規則。不規則的表面比接合層205的表面粗糙許多。例如，關於接合層205的表面之平滑性，Rpv (不規則的尖峰和山谷之間的差異之最大值)約2nm或更少，及Ra (不規則的尖峰和山谷之間的差異之平均)約0.2nm或更少。相反地，關於不規則的表面之粗糙，Rpv (不規則的尖峰和山谷之間的差異之最大值)約2nm或更多，及Ra (不規則的尖峰和山谷之間的差異之平均)約0.2nm或更多。如上述，複數個功能區域以島的形式位在基板100的區段120之分離層115上，分離層115設置在基板100上，及除了第一功能區域之外，可將第二功能區域等設置在分離層115上。可將預定不規則形成在至少基板200上之區域的表面上，此區域對應於非第一功能區域並且留在區段120上之第二功能區域。
在此實施例中，接合層205是由例如有機材料所組成的膜。由有機材料所組成之此種膜的例子是由聚醯亞胺等所組成的有機絕緣膜。除了聚醯亞胺之外，亦可使用環氧黏著劑等。另一選擇是，亦可使用將甲基、乙基、苯基等添加到諸如氧化矽膜等無機絕緣氧化物膜以增加可塑性之旋塗聚合物或有機旋塗玻璃(有機SOG)當作絕緣膜，來取代上述有機材料膜。例如，在基板200所包括電路區域是形成在充作基板200的矽基板上及/或內部之例子中，可利用下列方法。尤其是，可使用有機SOG，將用以增加電路區域上的平坦性之氧化矽絕緣膜(在攝氏約100度的預烘烤溫度中，其具有一定程度的黏附特性)形成在基板200上以具有預定厚度，然後將氧化矽絕緣膜圖案化。在此例中，如上述，從隨後接合步驟中有效執行接合的觀點來看，在預烘烤處理之後，接合層205的表面可具有一定程度的黏附特性。通常，由可水解基之矽醇基或含在有機絕緣材料(旋塗聚合物)中之烷氧基來展現黏性(黏附特性)。這些成分的的脫水凝結反應在處理溫度中進行，如此增加晶圓之間或裝置之間的接合(黏結)強度。關於可塑性，在有機成分之中，非可水解基有助於高溫(>攝氏400度)中之物質的可塑性之穩定。已知決定黏結技術的成功或失敗之最重要因素是表面平坦性和粒子。就此點而言，藉由插入具有可塑性和黏性的有機絕緣層，可增加設置裝置結構等之基座或接合表面所需的平坦性。此外，由於有機絕緣層的可塑性，具有某些等級的尺寸之粒子可能嵌入在所插入的有機絕緣層中。因此，大體上亦可去除粒子的影響。可塑性在減少增加層的厚度時所累積之失真上亦扮演重要角色。當層含有少量提高可塑性之有機成分並且具有1微米或更多的極大厚度時，可能產生諸如裂縫或斷裂等缺陷。就這些原因而言，當有機SOG中所含有之可水解或非水解基所包含的有機成分量被控制成約1重量百分比或更多時，能夠達成令人滿意的黏附特性和可塑性，及即使在膜具有微米等級的厚度時仍可形成穩定的膜。
如上述，基板200例如是半導體基板、矽基板、具有氧化層在其表面上之矽晶圓、或設置想要的電路(如、驅動器電路)之矽晶圓。此處，在LED包括化合物半導體多層膜的例子中，驅動器電路意指例如被組配成驅動和控制發光二極體(LED)之電路。除了Czochralski(CZ)晶圓之外，亦可使用具有磊晶矽層在其表面上之基板當作矽基板。另一選擇是，可使用絕緣體上矽晶片(SOI)基板來取代矽基板。
接著，將說明利用接合層205在其間，接合第一功能區域到基板200之步驟，及在預定條件下，藉由處理分離層115的UV可釋放黏附層115a而將基板100的區段120與第一功能區域分離之步驟。如圖4B所示，將區段120的分離層115上之第一功能區域與接合層205對準和接合。隨後，如圖5A所示，以分離層115的UV-可釋放黏附層115a，將區段120與第一功能區域分離。在此例中，UV-可釋放黏附層115a係由藉由執行特定處理變成可分離之材料所組成。此處理意指使分離層分解或降低其黏結強度之處理。此處，從透明區段120側施加UV光，以使UV-可釋放黏附層115a分解或降低其黏結強度，如此將第一功能區域與區段120分離。在此步驟中，例如，可將UV雷射束(例如，具有300至400nm範圍的UV波長)聚焦在非常小的光點上並且掃描。
另一選擇是，在此實施例中，可藉由以光照射分離層115的整個表面，於UV可釋放黏附層115a將第一功能區域與區段120分離。當以光照射分離層115的整個表面時，分離層115的整個UV可釋放黏附層115a被分解或整個UV可釋放黏附層115a的黏結強度被降低。結果，由於第一功能區域和接合層205之間的接合力，將接合到接合層205之第一功能區域與UV可釋放黏附層115a分離。在此例中，在對應於未接合到基板200之功能區域的其他部位中，分離層115的UV可釋放黏附層115a之黏附力亦降低。然而，因為剝除力未從基板200側作用在其他功能區域的部位上，所以其他功能區域仍在區段120側上。只要詳細選擇條件(例如，分離層的材料、光的波長、光強度、照射時間等)，容易以低成本執行此方法，因為在確保可靠度的同時，在不使用遮光層之下就能簡單執行光的照射。當在分離層115的整個表面上執行UV照射時，可使用發出UV光之i直線UV燈或LED。另外在此實施例中，連同分離層115的UV可釋放黏附層115a一起留在區段120側上的其他功能區域(UV可釋放黏附層115a具有降低的黏附力)，亦可以如下述進一步遷移另一基板。
分離層115的結構並不侷限於上述結構。分離層115可以是一薄片，其中與圖式所示的例子比較，可顛倒排列UV可釋放黏附層115a和加熱可釋放或壓敏黏附層115b。另一選擇是，可將UV可釋放層和壓敏可釋放層組合。具有不同特性的分離層可設置在區段120上，以對應於第一功能區域和其他功能區域。例如，其中之一可以是UV可釋放黏附層，而另一個可以是加熱可釋放黏附層(又稱作”熱可釋放黏附層”)。另一選擇是，其中之一可以是第一光可釋放黏附層(又稱作”輻射可釋放黏附層”)，而另一個可以是第二光可釋放黏附層(即、以具有不同於第一光可釋放黏附層所使用之波長的波長之光將其分解或其黏結強度減少之黏附層)。另一選擇是，其中之一可以是第一加熱可釋放黏附層，而另一個可以是第二加熱可釋放黏附層(即、以不同於第一加熱可釋放黏附層所用之溫度的溫度將其分解或其黏結強度減少之黏附層)。分離層115可以不由薄片組成。另一選擇是，可藉由塗敷、蒸汽沈積等將分離層115形成在基板100上。用於分離層115的材料之特定例子是含有加熱可起泡膠囊的材料。UV可釋放黏附材料的例子包括以UV能的照射來分裂交聯之材料，及含有藉由吸收UV光來形成泡沫之膠囊的材料。加熱可釋放黏附層的例子是REVALPHA(商品名稱，由Nitto Denko公司製造)。
接著，如圖5B所示，說明將具有預定厚度的第二接合層305形成在留在區段120上的第二功能區域和欲遷移第二功能區域之基板300上之區域的至少其中之一上的步驟。此處，基板300可以是基板200的另一區域。此外，說明利用第二接合層305在其間而將第二功能區域接合到基板300之步驟，及在預定條件下藉由處理分離層115而將第二功能區域與區段120分離之步驟。
在將第二功能區域遷移到基板300上之例子中，亦可執行與遷移第一功能區域大體上相同之處理。尤其是，如圖5B所示，第二接合層(有機絕緣層) 305形成在基板300上，及只有將欲遷移第二功能區域的區域以抗蝕劑107掩蓋。然後藉由化學蝕刻或RIE來執行蝕刻，以只在想要的區域中形成第二接合層305。接著，將第二功能區域與第二接合層305對準和接合，及於分離層115將第二功能區域與區段120分離。另外在此步驟中，如圖5B所示，從透明區段120側施加UV光，以使UV可釋放黏附層115a能夠分解或減少其黏結強度，如此分離第二功能區域與區段120。
另一選擇是，可藉由加熱到約攝氏170度，以使分離層115的加熱可釋放黏附層(又稱作”熱可釋放分離層”)115b能夠分解或減少其黏結強度而將第二功能區域與區段120分離，來取代照射UV光。隨後，以舉離法去除抗蝕劑107。
如上述，在第二功能區域被進一步遷移到基板300上之例子中，將具有預定厚度的第二接合層305形成在留在區段120上的第二功能區域和欲遷移第二功能區域之基板300上之區域的至少其中之一上。隨後，進一步執行利用第二接合層305在其間而將第二功能區域接合到基板300之步驟，及於分離層將第二功能區域與基板100的區段120分離之步驟。另外在此例中，可將預定不規則形成在基板300的一部分之表面上，此部位對應於除了區段120上的第二功能區域之外的區域。
如上述，在將遷移目的地基板100分成複數個區段120之後，例如，可為包括複數個主動層區域的每一個區段，隨後在設置裝置電路之矽基板晶圓上執行遷移和接合。在此實施例中，即使在具有不同尺寸的基板之間，仍可藉由重複遷移複數次而無耗損地有效遷移功能區域。例如，可將功能區域從充作種晶基板的4英吋基板遷移到遷移目的地基板上，及將遷移目的地基板分成複數個區段。在此例中，以小間距密集排列種晶基板上的功能區域，以對應於最後遷移目的地基板的尺寸(例如，矽5-、6-、8-、或12-英吋晶圓)。隨後，在排列於區段上的功能區域之中，只有對應於遷移區域的功能區域被選擇性或一次遷移到充作最後遷移目的地基板之5-、6-、8-、或12-英吋基板的遷移區域上。隨後，在排列於相同區段或不同區段上的功能區域之中，只有對應於其他功能區域的功能區域被選擇性或一次遷移到5-、6-、8-、或12-英吋基板的其他剩下的遷移區域上。
如上述，遷移步驟被分開執行複數次，及透過具有預定尺寸的分割區段，為基板的各個遷移區域選擇性遷移功能區域。因此，即使在基板的尺寸不同之例子中，仍可無耗損地遷移功能區域。此技術有利於不同基板類型、不同材料類型、或不同裝置類型之間的遷移，尤其是，在昂貴且具有極小直徑之基板材料與能夠被形成為具有大直徑的基板且可以及低成本取得之諸如矽等基板材料之間，或在形成於此種基板材料上的裝置族群之間。此外，當基板由本質上不同材料所組成且基板的直徑或成本彼此明顯不同時，在不同基板類型之間的遷移和接合中可預期明顯的經濟優勢。而且，複數個主動層區域被排列在分割區段的每一個上，其將裝置主動層的遷移分開執行複數次，藉以產生已遷移不同主動層類型之具有大直徑的複數主晶圓。與藉由只執行一次遷移所產生的晶圓比較，可預期明顯的經濟優勢。
能夠以任何島形成將第一和第二功能區域配置在區段120上。然而，典型上以預定間距將第一和第二功能區域排列在區段120上。在此例中，如圖4A所示，例如，以預定間隔排列接合到第一功能區域之基板200的區域(即、各個包括排列接合層205之區域並且設置有CMOS晶片之區域)。在此種結構中，在只有區段120上的第一功能區域遷移到基板200的接合層205之排列區域的例子中，當滿足下列條件時，能夠效率高且有效地完成遷移。如圖15所示，以w表示區段120上的第一功能區域和第二功能區域之每一單位區域的寬度，以l表示其長度，及以s表示區域之間的距離；及以W表示欲接合到第一功能區域的基板200之每一單位區域的寬度，以L表示其長度，及以S表示區域之間的距離。在此例中，可滿足下列條件。即、w、l、s、W、L、及S可滿足下列公式1至3。
(公式1)1<L，或l=L
(公式2)W>w
(公式3)W+S>w+s
而且，亦可滿足下列公式4至6。
(公式4)1=L
(公式5)W=n x w
(公式6)W+S=n(w+s)
在上述公式中，n表示2或更大的整數。此處，以高密度選擇性遷移位在已從種晶基板103遷移功能區域之基板100的區段120上之功能區域到最後基板200的接合層之遷移區上被重複例如n次。在此例中，當構成發光層等之功能區域遷移到電路元件等時，功能區域的排列和欲排列之功能區域的數目並不明顯受到電路元件等的排列限制。因此，能夠增加種晶基板的每一單位面積之可被使用當作發光層等的面積比。結果，例如，能夠高效率使用比矽晶圓明顯貴上幾十倍之化合物半導體晶圓，及可在合成多功能裝置積體電路中達成更明顯的經濟優勢。而且，可透過區段備製和遷移功能區域，卻不必明顯考慮種晶基板和遷移目的地基板之間的尺寸差異。
此處，例如，圖4B所示之矽基板200具有含有CMOS晶片之第三功能區域，及利用接合層205在其間，將第一功能區域接合到第三功能區域。同樣地，圖5B所示之矽基板300具有第四功能區域，及第二功能區域接合到第四功能區域。
另一選擇是，基板200或300可以不是最後遷移目的地基板，而如同在基板100的區段120一般，可被使用當作暫時性基板。遷移到基板200或300上之功能區域可整個被遷移到最後基板上。在此種實施例中，執行下列步驟。以充作藉由特定處理變成可分離之分離層的接合層，將第一功能區域接合到基板200。例如，以諸如分離層115等層取代圖4B所示之有機絕緣層的接合層205。接著，具有預定厚度的接合層形成在第一功能區域和下一遷移目的地基板的至少其中之一上，第一功能區域被接合有位在基板200上之分離層。此接合層係可藉由與形成上述接合層大體上相同之方法來形成，但是不需要圖案化。接著，可利用接合層在其間，將基板200上的所有功能區域接合到下一遷移目的地基板。隨後，於充作分離層的接合層，將第一功能區域與基板200分離。不需要使此接合層選擇性變成可分離，如此接合層可具有較上述分離層更簡單的結構。被使用當作暫時基板的基板200亦由類似於上述基板100相同的材料所組成。
為第二功能區域執行類似步驟。根據此方法，將暫時基板之區段120上的複數個功能區域全部選擇性和暫時遷移到下一暫時基板之複數個基板上，然後將這些基板上的功能區域全部遷移到各個最後基板上。此方法看起來像繞路，因為遷移到暫時基板上的數目增加了。然而，在一些例子中，此種方法讓操作能夠更順利執行，如此能夠有效執行遷移。
根據此實施例，例如，可將設置在基板100的區段120上之複數個功能區域中的各個區域選擇性和可靠地遷移到其他基板上。此外，以高密度形成在種晶基板上之功能區域的各部位可透過區段120遷移到另一基板上，卻不會降低產量。在此例中，可設計功能區域的排列圖案，而不太需要考量到種晶基板和遷移目的地基板之間的尺寸差異。
而且，因為能夠有效使用種晶基板的半導體區域，所以可以低成本製造裝置。此外，可降低接合時將不遷移的功能區域接觸另一基板之可能性，如此在遷移其他功能區域期間，抑制破壞到不遷移的功能區域。
[第二實施例]
將說明根據遷移功能區域之方法的第二實施例。第二實施例不同於第一實施例之處如下。在第一實施例中，將對準區域(對準記號)分開形成於種晶基板和遷移目的地基板二者上，及然後使用對準區域重疊這兩基板。相對地，在第二實施例中，對準區域(對準記號)設置在種晶基板上，及亦將這些對準區域遷移到遷移目的地基板上。在隨後的遷移步驟中，遷移目的地基板的各個區段使用對準區域。因此，當種晶基板和遷移目的地基板彼此重疊時，使用例如兩基板的邊緣來對準這些基板，而不使用對準區域。因為在此步驟中不需要相當準確的對準，所以即使此種對準亦足夠達成目的。其他組態與第一實施例相同。因此，亦將參考圖6A至9B來說明本實施例，在圖6A至9B中，將具有與第一實施例相同功能之組件分配與第一實施例之說明所使用的圖式中之那些號碼相同的參考號碼。圖6A至9B分別對應於圖2A至5B。
如圖6A至6C所示，在此實施例的種晶基板103上，將對準區域(對準記號) 318設置在各個包括複數個島狀功能區域之群組101和102的區域中。對準區域318的每一個亦具有與島狀功能區域相同之層結構。即、在將功能區域磊晶生長於種晶基板103的整個表面上之後，藉由圖案化和蝕刻，同時形成複數個島狀功能區域和對準區域318。
如圖6C所示，亦將對準區域(對準記號) 318接合到分離層115。隨後，如圖7C所示，經由分離溝槽111和間隔區域110，使蝕刻劑與蝕刻犧牲層105接觸，以蝕刻蝕刻犧牲層105，如此，將種晶基板103與合成構件分離，在合成構件中，種晶基板103和玻璃基板100彼此接合。結果，備製玻璃基板100的複數個區段120，複數個區段120被設置有群組101和102的功能區域。在此步驟中，對準區域(對準記號) 318亦被遷移到各個區段120上。
接著，將功能區域從區段120遷移到另一基板上，區段120具有各個包括複數個功能區域並且經由上述步驟所獲得之群組。圖8A及8B圖示將功能區域從區段120遷移到矽電路基板400上之步驟。圖8A圖示從區段120遷移功能區域到矽電路基板400上之各自部位的步驟。將矽電路基板400上的對準區域319與已遷移到區段120上之對準區域318對準，及在此狀態執行遷移。圖8B及圖9A為從區段120選擇性遷移功能區域到矽電路基板400的部位上之步驟的橫剖面圖。
隨後，如圖9B所示，將具有預定厚度的接合層505形成在區段120上所剩下的第二功能區域和欲遷移第二功能區域之區域的至少其中之一上，欲遷移第二功能區域之區域位在基板500上(可以是上述基板400的另一區域)。利用接合層505在其間，將第二功能區域接合到基板500。在預定條件之下藉由處理分離層115，將第二功能區域與區段120分離。另外在此步驟中，設置在矽電路基板500上之對準區域319與已遷移在區段120上之對準區域318對準，在此狀態中執行遷移。
[第三實施例]
將說明根據遷移功能區域之方法的第三實施例。第三實施例不同於第一實施例之處如下。在第一實施例中，將對準區域(對準記號)分開形成於種晶基板和遷移目的地基板二者上，及然後使用對準區域重疊這兩基板。相對地，在第三實施例中，在不使用對準區域(對準記號)之下將基板對準和重疊。因此，當種晶基板和遷移目的地基板彼此重疊時，使用例如兩基板的邊緣來對準這些基板，而不使用對準區域。而且，亦利用使用功能區域、接合層等的邊緣之對準來執行分割區段和遷移目的地基板的對準和重疊。因為例如備製具有低整合程度之LED群組時不需要準確的對準，所以即使此種對準亦足夠達成目的。其他組態與第一實施例相同。因此，亦將參考圖10A至13B來說明本實施例，在圖10A至13B中，將具有與第一實施例相同功能之組件分配與第一實施例之說明所使用的圖式中之那些號碼相同的參考號碼。圖10A至13B分別對應於圖2A至5B。
如圖10A至10C所示，在此實施例中，未將對準區域(對準記號)設置在種晶基板103或遷移目的地基板100上。因此，當種晶基板103和遷移目的地基板100彼此重疊時，藉由對準兩基板的邊緣等來執行對準。
如上述實施例一般執行遷移，如圖11A至11C所示。尤其是，如圖11C所示，使經由分離溝槽111和間隔區域110所引進的蝕刻劑與蝕刻犧牲層105接觸，以蝕刻蝕刻犧牲層105。如此，將化合物半導體基板103與合成構件分離，在合成構件中，種晶基板103和玻璃基板100彼此接合。如此，備製玻璃基板100的複數個區段120，複數個區段120被設置有群組101和102的功能區域。
亦如上述實施例一般執行進一步從區段120遷移功能區域到另一基板之方法，此區段120具有各個包括複數個功能區域並且經由上述步驟所獲得之群組。圖12A及12B圖示從區段120遷移功能區域到矽電路基板600上之步驟。圖12A圖示從區段120遷移功能區域到矽電路基板600上之各自部位的步驟。在此步驟中，例如，藉由核對區段120上的功能區域之邊緣和接合層605的邊緣之間的相對位置來執行對準。圖12B及圖13A為從區段120選擇性遷移功能區域到矽電路基板600的部位上之步驟的橫剖面圖。
接著，如圖13B所示，將具有預定厚度的接合層705形成在區段120上所剩下的第二功能區域和欲遷移第二功能區域之區域的至少其中之一上，欲遷移第二功能區域之區域位在基板700上(可以是上述基板600的另一區域)。利用接合層705在其間，將第二功能區域接合到基板700。在預定條件之下藉由處理分離層115，將第二功能區域與區段120分離。
[第四實施例]
第四實施例係相關於重新使用分割區段之方法。例如，在遷移所有功能區域之後，可重新使用第一實施例所備製的區段120。為此目的，去掉用過的雙側釋放帶之分離層115，及再次塗敷新的分離層。如圖14所示，然後將再生區段120排列在適當的盤上。隨後，使用對準區域118b將想要的區段120重疊在群組上，此群組包括在種晶基板103上所備製之複數個功能區域。如第一實施例所說明一般執行隨後步驟。另外在此例中，將欲重新使用的區段排列在種晶基板上並且使用倒裝片接合器接合至此。
如上述，在此實施例中，在區段120上的功能區域被遷移到另一基板上之後，將以分離溝槽彼此分離之第二基板的區段120重新使用當作第二基板，去除第二分離層，及設置新的第二分離層。根據此實施例，不需要形成分離溝槽111，及可經由與上述實施例一樣的步驟，將功能區域遷移到區段120上。
在上述實施例所說明的遷移方法中，例如，在產生LED之例子中，形成下列化合物半導體多層膜(功能區域)。將p-AlAs層(蝕刻犧牲層)形成在p型GaAs基板(種晶基板)上，及將下列各層形成在其上當作化合物半導體多層膜。尤其是，形成p型GaAs接觸層、p型AlGaAs包覆層、p型AlGaAs主動層、n型AlGaAs包覆層、及n型GaAs接觸層。AlInGaP層可被形成當作犧牲層和化合物半導體基板之間的蝕刻停止層。在利用硫酸蝕刻GaAs層和AlGaAs層之例子中，以AlInGaP層停止蝕刻。然後以鹽酸去除AlInGaP層。在以氨和過氧化氫混合物蝕刻GaAs層和AlGaAs層之例子中，可使用AlAs層當作蝕刻停止層。
除了GaAs為主的材料之外的化合物半導體材料，例如，亦可使用AlGaInP為主的材料、InGaAsP為主的材料、GaN為主的材料、AlGaN為主的材料、和InAlGaN為主的材料當作用於化合物半導體多層膜的材料。
而且，金屬膜和分佈的布雷格(Bragg)反射(DBR)鏡的至少其中之一可設置在化合物半導體多層膜上。此處，金屬膜意指由諸如Au、Ti、或Al等金屬所組成的膜。可根據LED的發射波長來選擇用於金屬膜的材料。例如，當製造在700至800nm範圍中發光之紅色LED時，Au、Ag等具有高反射比。當製造約360nm的發光之藍色LED時，可使用Al當作金屬膜。
當例如使用GaAs為主的化合物半導體材料時，DBR鏡係藉由交替堆疊AlAs層和AlGaAs層複數次所構成。另一選擇是，DBR鏡係藉由交替堆疊氧化鋁層和Al0.2 Ga0.8 As層所構成。因為難以以磊晶生長來形成氧化鋁膜，所以事實上，可藉由例如使用Alx Ga1-x As和交替改變0.2和0.8之間的x值來控制折射係數。
而且，當使用化合物半導體多層膜來形成LED裝置時，可構成同質接合LED來取代異質接合LED。在此種例子中，在磊晶生長各層之後，由固相擴散法擴散雜質，以在主動層中形成p-n接合。為了建立接觸層和p側電極或n側電極之間的歐姆接觸，接觸層的雜質濃度可高於夾置主動層之包覆層的雜質濃度。
另外在上述特定實施例中，使用接合層和分離層，選擇性或一次將已如上述從種晶基板遷移到區段上之功能區域遷移到另一基板上。
[第五實施例]
將說明根據上述遷移功能區域之方法所製造的LED陣列之第五實施例。藉由利用以上述實施例的任一個所說明之遷移方法來設置圖16所示之LED陣列。圖16為將LED陣列和驅動器電路(驅動器IC) 4000(LED陣列/驅動器電路4000)連接並且排列在印刷電路板5000上之結構的例子之立體圖。LED陣列和驅動器電路係藉由以上述遷移半導體物品之方法，將複數個LED裝置形成在圖15所示之矽基板200上，並且對準藉由以切割來分割矽基板200所備製的複數個矽基板區段所獲得。LED陣列和驅動器電路的每一個之橫剖面結構與包括如下述之圖17所示的LED發光區和驅動器電路之LED裝置的那些相同。
在圖16所示的結構中，複數個LED陣列/驅動器電路4000被直線對準在印刷電路板5000上。將LED裝置和LED陣列/驅動器電路4000中的驅動器IC之對應的驅動器元件彼此電連接，如圖17所示。視需要，LED列印頭係可藉由安裝柱狀透鏡陣列(如、自聚焦透鏡陣列(SLA)) 3000在直線對準的LED陣列4000上來產生。由柱狀透鏡陣列3000聚焦從直線對準的LED陣列4000所發出的光，以達成LED陣列成像。LED陣列的對準形式並不侷限於直線形狀。例如，可使用諸如交錯對準等對準形式，即、Z字形對準。可根據想要的使用目的來決定對準形式。
在利用金屬膜或DBR鏡在其間，而將LED裝置構成層設置於矽基板上之例子中，藉由提高從最後裝置所發出之光的方向性來實現極小的光點尺寸。如此，亦可產生未具有柱狀透鏡陣列之LED列印頭。
如圖17所示，關於用以連接驅動器IC(驅動器電路)到LED裝置之形式，可將驅動器IC直接形成在矽基板側上並且連接到LED裝置。在圖17所示之結構中，由有機材料所組成之絕緣膜7010(例如意指圖4B所示之接合層205)設置在包括構成驅動器IC的MOS電晶體7060之矽基板7000上。由化合物半導體多層膜所組成之LED發光區7070設置在絕緣膜7010上。參考圖17，絕緣膜7080設置在MOS電晶體7060上方，及佈線黏結墊片7050充作MOS電晶體7060的源極或汲極區。可例如從圖4A及4B所示之基板200的結構產生此結構。
圖18圖示矩陣驅動的情況之例子。圖18為能夠接受用以降低電極數目之分時驅動的發光裝置陣列電路8500。參考圖18，發光裝置陣列電路8500包括n側電極8011、p側電極8017、設置在n型AlGaAs層上之絕緣膜8021、設置在p型GaAs接觸層上之絕緣膜8022、及發光區8023。藉由利用本發明的功能區域之遷移方法，能夠以低成本設置上述高性能LED陣列和LED列印頭。
[第六實施例]
圖19A為包括第五實施例所說明之LED列印頭的LED列印機之例子圖。此LED列印機被設置有如上述之LED列印頭、光敏鼓、及充電器，並且包括成像單元，此成像單元被組配成使用LED列印頭當作光源，將靜電潛像寫在光敏鼓上。
參考圖19A，其為LED列印機的結構之例子的概要橫剖面圖，在順時鐘方向轉動之光敏鼓8106容納在列印機本體8100中。光敏鼓8106在垂直於圖式的紙張表面之方向延伸。在同一方向延伸且被組配成露出光敏鼓8106之LED列印頭8104設置在光敏鼓8106上方。LED列印頭8104係藉由LED陣列8105和柱狀透鏡陣列8101所構成，前者配置根據影像信號發光之複數個發光二極體，後者將發光二極體的發光圖案之影像形成在光敏鼓8106上。此處，柱狀透鏡陣列8101具有第五實施例所說明的結構。藉由柱狀透鏡陣列8101，將發光二極體的成像表面組配成與光敏鼓8106的位置一致。即、藉由柱狀透鏡陣列8101，將發光二極體的發光表面組配成與光敏鼓8106的光敏表面具有光學共軛關係。
在光敏鼓8106四周設置充電器8103和顯影裝置8102，前者平均充電光敏鼓8106的表面，後者根據LED列印頭8104所曝光的圖案使調色劑粒子能夠附著於光敏鼓8106以形成調色劑影像。而且，亦在光敏鼓8106四周設置遷移充電器8107和清潔單元8108，前者將形成在光敏鼓8106上的調色劑影像遷移到諸如拷貝紙等遷移材料(未圖示)上，後者在遷移之後使光敏鼓8106上所剩下的調色劑粒子恢復原狀。
而且，在列印機主體8100中設置紙匣8109和紙張饋送單元8110，該紙匣8109載入遷移材料，該紙張饋送單元8110在光敏鼓8106和遷移充電器8107之間的紙匣8109中供應遷移材料。此外，設置被組配成將遷移的調色劑影像固定於遷移材料上之固定裝置8112，引導遷移材料到固定裝置8112之運送單元8111，和支托在固定之後所排出的遷移材料之紙張輸出盤8113。
接著，將說明彩色LED列印機，其包括如上述的LED列印頭、光敏鼓、和充電器，及被設置有複數個成像單元，其各個被組配成使用對應的LED列印頭當作光源，將靜電潛像寫在光敏鼓的其中之一上。圖19B為彩色LED列印機的例子之機械部位的概要結構圖。參考圖19B，彩色LED列印機包括洋紅色(M)光敏鼓9001、青綠色(C)光敏鼓9002、黃色(Y)光敏鼓9003、黑色(K)光敏鼓9004、及各自用於這些顏色的LED列印頭9005、9006、9007、及9008。運送帶9009運送遷移紙張和使遷移紙張接觸光敏鼓9001、9002、9003、及9004。彩色LED列印機另外包括用於紙張饋送的記錄滾軸9010和固定滾軸9011。此外，彩色LED列印機包括被組配成藉由吸收將遷移紙張支托在運送帶9009上之充電器9012、靜電消除充電器9013、及被組配成偵測遷移紙張的邊緣之感測器9014。
藉由利用本發明的遷移功能區域的方法，能夠將諸如GaAs基板等種晶基板有效使用和重新使用，藉由使用居中遷移的區段能夠消除遷移基板之間的尺寸差異所導致之問題，及可有效或一次可靠地遷移功能區域。因此，能夠以低成本設置高性能LED陣列、LED列印頭、LED列印機等。
儘管已參考例示實施例說明本發明，但是應明白本發明並不侷限於所揭示的例示實施例。下面的申請專利範圍之範疇應與最廣泛的解釋一致，以涵蓋所有此種修正和同等結構與性能。
11．．．GaAs基板
12．．．發光層
13．．．矽基板
14．．．電路元件
100．．．透明玻璃基板
101．．．第一群組
102．．．第二群組
103．．．化合物半導體基板
105．．．蝕刻犧牲層
106．．．化合物半導體膜
107．．．抗蝕劑
110．．．區域
111．．．劃割線
115．．．分離層
115a．．．UV可釋放黏附層
115b．．．加熱可釋放或壓敏黏附層
115c．．．薄片基座材料
117a．．．對準區域
117b．．．對準區域
118a．．．對準區域
118b．．．對準區域
119．．．對準區域
120．．．區段
200．．．矽電路基板
205．．．接合層
300．．．基板
305．．．接合層
318．．．對準區域
319．．．對準區域
400．．．矽電路基板
405．．．接合層
500．．．基板
505．．．接合層
600．．．矽電路基板
605．．．接合層
700．．．基板
705．．．接合層
3000．．．柱狀透鏡陣列
4000．．．發光二極體陣列/驅動器電路
5000．．．印刷電路板
7000．．．矽基板
7010．．．絕緣膜
7050．．．佈線黏結墊片
7060．．．金屬氧化半導體電晶體
7070．．．發光二極體發光區
7080．．．絕緣膜
8100．．．列印機主體
8101．．．柱狀透鏡陣列
8102．．．顯影裝置
8103．．．充電器
8104．．．發光二極體列印頭
8105．．．發光二極體陣列
8106．．．光敏鼓
8107．．．遷移充電器
8108．．．清潔單元
8109．．．紙匣
8110．．．紙張饋送單元
8111．．．運輸單元
8112．．．固定裝置
8113．．．紙張輸出盤
8011．．．n側電極
8017．．．p側電極
8021．．．絕緣膜
8022．．．絕緣膜
8023．．．發光區
8500．．．發光裝置陣列電路
9001．．．洋紅色光敏鼓
9002．．．青綠色光敏鼓
9003．．．黃色光敏鼓
9004．．．黑色光敏鼓
9005．．．發光二極體列印頭
9006．．．發光二極體列印頭
9007．．．發光二極體列印頭
9008．．．發光二極體列印頭
9009．．．運送帶
9010．．．記錄滾軸
9011．．．固定滾軸
9012．．．充電器
9013．．．靜電消除充電器
9014．．．感測器
圖1A為根據本發明的實施例之遷移功能區域的方法所使用的第一基板(如、種晶基板)之平面圖。
圖1B為根據本發明的實施例之遷移功能區域的方法所使用的第二基板(如、玻璃基板)之平面圖。
圖2A為將圖1A所示之第一基板與圖1B所示之第二基板對準並且將基板彼此接合的步驟。
圖2B為將圖1A所示之第一基板與圖1B所示之第二基板對準並且將基板彼此接合的步驟。
圖2C為將圖1A所示之第一基板與圖1B所示之第二基板對準並且將基板彼此接合的步驟。
圖3A為經由圖1B所示之第二基板設置分離溝槽和從第一基板遷移功能區域到第二基板的區段之步驟。
圖3B為經由圖1B所示之第二基板設置分離溝槽和從第一基板遷移功能區域到第二基板的區段之步驟。
圖3C為經由圖1B所示之第二基板設置分離溝槽和從第一基板遷移功能區域到第二基板的區段之步驟。
圖4A為從圖1B所示之第二基板的區段遷移功能區域到另一基板(如、矽電路基板)之步驟。
圖4B為從圖1B所示之第二基板的區段遷移功能區域到另一基板(如、矽電路基板)之步驟。
圖5A為從圖1B所示之第二基板的區段遷移功能區域到另一基板(如、矽電路基板)之步驟。
圖5B為從圖1B所示之第二基板的區段遷移功能區域到另一基板(如、矽電路基板)之步驟。
圖6A為將根據本發明的另一實施例之遷移功能區域的方法所使用之第一基板與第二基板對準並且將基板彼此接合之步驟。
圖6B為將根據本發明的另一實施例之遷移功能區域的方法所使用之第一基板與第二基板對準並且將基板彼此接合之步驟。
圖6C為將根據本發明的另一實施例之遷移功能區域的方法所使用之第一基板與第二基板對準並且將基板彼此接合之步驟。
圖7A為經由圖6A至6C的每一個所示之第二基板設置分離溝槽和從第一基板遷移功能區域和對準區域到第二基板的區段之步驟。
圖7B為經由圖6A至6C的每一個所示之第二基板設置分離溝槽和從第一基板遷移功能區域和對準區域到第二基板的區段之步驟。
圖7C為經由圖6A至6C的每一個所示之第二基板設置分離溝槽和從第一基板遷移功能區域和對準區域到第二基板的區段之步驟。
圖8A為從圖6A至6C的每一個所示之第二基板的區段遷移功能區域到另一基板之步驟。
圖8B為從圖6A至6C的每一個所示之第二基板的區段遷移功能區域到另一基板之步驟。
圖9A為從圖6A至6C的每一個所示之第二基板的區段遷移功能區域到另一基板之步驟。
圖9B為從圖6A至6C的每一個所示之第二基板的區段遷移功能區域到另一基板之步驟。
圖10A為將根據本發明的另一實施例之遷移功能區域的方法所使用之第一基板與第二基板對準並且將基板彼此接合之步驟。
圖10B為將根據本發明的其它實施例之方法所使用之第一基板與第二基板對準並且將基板彼此接合之步驟。
圖10C為將根據本發明的其它實施例之方法所使用之第一基板與第二基板對準並且將基板彼此接合之步驟。
圖11A為經由圖10A至10C的每一個所示之第二基板設置分離溝槽和從第一基板遷移功能區域到第二基板的區段之步驟。
圖11B為經由圖10A至10C的每一個所示之第二基板設置分離溝槽和從第一基板遷移功能區域到第二基板的區段之步驟。
圖11C為經由圖10A至10C的每一個所示之第二基板設置分離溝槽和從第一基板遷移功能區域到第二基板的區段之步驟。
圖12A為從圖10A至10C的每一個所示之第二基板的區段遷移功能區域到另一基板之步驟。
圖12B為從圖10A至10C的每一個所示之第二基板的區段遷移功能區域到另一基板之步驟。
圖13A為從圖10A至10C的每一個所示之第二基板的區段遷移功能區域到另一基板之步驟。
圖13B為從圖10A至10C的每一個所示之第二基板的區段遷移功能區域到另一基板之步驟。
圖14為重新使用根據實施例之第二基板的區段之方法的平面圖。
圖15為從第二基板的區段遷移功能區域到具有大直徑的矽晶圓之步驟的平面圖。
圖16為根據本發明的實施例之LED列印頭的立體圖。
圖17為將驅動器電路直接形成在Si基板側並且連接到LED裝置的結構之橫剖面圖。
圖18為能夠接受分時驅動以減少電極數量之發光裝置陣列電路的平面圖。
圖19A為根據實施例的LED列印機之結構的例子之概念圖。
圖19B為根據實施例之彩色列印機的結構之例子的概念圖。
圖20A為根據相關技術的例子之欲遷移複數個功能區域的複數個區域之平面圖，這些區域設置在基板上。
圖20B為相關技術的例子中之形成在種晶基板上的功能區域之平面圖。
100．．．透明玻璃基板
103．．．化合物半導體基板
105．．．蝕刻犧牲層
106．．．化合物半導體膜
110．．．區域
111．．．劃割線
115．．．分離層
120．．．區段

Claims (11)

  1. 一種從一第一基板遷移一功能區域到一第二基板的方法，其中，藉由一處理變成可分離的一第一分離層位在該第一基板及該功能區域之間，且藉由一處理變成可分離的一第二分離層位在該功能區域欲遷移之該第二基板上的一區域，且其中，各自包含複數個該功能區域的複數個群組形成於該第一基板上，且各自對應到該相應的群組之複數個區段形成於該第二基板上，該方法包含：一第一步驟，藉由黏結將該第一基板接合到該第二基板，使得該等功能區域與該第二分離層接觸；一第二步驟，於該第一分離層將該等功能區域與該第一基板分離；以及一第三步驟，在該第二步驟之前或之後，從該第二基板的一表面形成分離溝槽，該等分離溝槽貫穿該第二基板和該第二分離層，該表面與具有該第二分離層在其上之一表面相對，使得該等分離溝槽在該第二步驟之後將該第二基板分離成該複數個區段。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中，在該第三步驟中，在該第一基板接合到該第二基板的一狀態中形成該等分離溝槽，以及在該第二步驟中，藉由利用經由該等分離溝槽所引進之一蝕刻劑至少去除該第一分離層，而將該等功能區域與 該第一基板分離。
  3. 根據申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中將複數個該等功能區域配置在該第一基板上，其間具有預定之間隔區域，以及將經由該第二基板所設置之該等分離溝槽形成在對應於位在該等功能區域之間的該等間隔區域之至少一部分的位置。
  4. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中將一對準區域設置在該第一基板的該第一分離層上，以及在該第二步驟中，當該等功能區域從該第一基板遷移到該第二基板上時，該對準區域亦遷移到該第二基板上。
  5. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中將一對準區域設置在該第一基板上，以及將對應於該第一基板上的該對準區域之一對準區域設置在該第二基板上。
  6. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中，在遷移該等功能區域時，使用該等功能區域、接合該等功能區域到一基板之一接合層、和該等分離層的至少其中之一當作一對準區域，來決定一接合位置。
  7. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中在該第三步驟中以該等分離溝槽而彼此分離之該第二基板的區段，在該等區段上的功能區域遷移到另一基板上之後，重新使用當作該第二基板，去除該第二分離層 ，及形成一新的第二分離層。
  8. 一種發光二極體(LED)陣列，包含：LED，包括充作功能區域之一發光層；以及電路，其驅動該等LED且電連接到該等功能區域；該LED陣列係藉由以根據申請專利範圍第1至7項中任一項之方法遷移該等功能區域所產生。
  9. 一種發光二極體(LED)列印頭，包含：根據申請專利範圍第8項之LED陣列；以及一柱狀透鏡陣列，其安裝在該LED陣列上。
  10. 一種發光二極體(LED)列印機，包含：一LED列印頭，包括根據申請專利範圍第8項之LED陣列或根據申請專利範圍第9項之LED列印頭；一光敏構件；一充電器；以及一成像單元，被組配成使用該LED列印頭當作一光源，將一靜電潛像寫在該光敏構件上。
  11. 一種彩色發光二極體(LED)列印機，包含：LED列印頭，其各個包括根據申請專利範圍第8項之LED陣列或根據申請專利範圍第9項之LED列印頭；光敏構件；一充電器；以及複數個成像單元，其各個被組配成使用一對應的LED列印頭當作一光源，將一靜電潛像寫在該等光敏構件的其中之一上。
TW099105837A 2009-03-04 2010-03-01 遷移功能區域的方法，發光二極體陣列，發光二極體列印頭，以及發光二極體列印機 TWI442450B (zh)

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