TWI528494B - 微型元件傳送頭 - Google Patents

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TWI528494B
TWI528494B TW101142636A TW101142636A TWI528494B TW I528494 B TWI528494 B TW I528494B TW 101142636 A TW101142636 A TW 101142636A TW 101142636 A TW101142636 A TW 101142636A TW I528494 B TWI528494 B TW I528494B
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比柏安德瑞斯
海傑森約翰Ａ
劉宏輝史帝芬
胡馨華
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樂福科技股份有限公司
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Description

微型元件傳送頭 相關申請案之交叉引用
本申請案主張於2011年11月18日提出申請之美國臨時專利申請案第61/561,706號、於2012年2月3日提出申請之美國臨時專利申請案第61/594,919號、於2012年2月9日提出申請之美國臨時專利申請案第61/597,109號之優先權權益，該等申請案之全部揭示內容以引用之方式併入本文。
本發明係關於微型元件。更特定言之，本發明之實施例係關於微型元件傳送頭及傳送一或更多個微型元件至接收基板之方法。
整合問題及包裝問題係商業化微型元件(諸如射頻(RF)微機電系統(microelectromechanical systems；MEMS)微動開關、發光二極體(LED)顯示系統及基於MEMS之振盪器或基於石英之振盪器)之主要障礙之一。
用於傳送元件之傳統技術包括自傳送晶圓至接收晶圓之藉由晶圓結合的傳送。一種此實施係「直接印刷」，該「直接印刷」涉及元件陣列自傳送晶圓至接收晶圓之一個結合步驟，隨後移除傳送晶圓。另一種此實施係「傳送印刷」，該「傳送印刷」涉及兩個結合/去結合步驟。在傳送印刷中，傳送晶圓可自施體晶圓拾取元件陣列，且 隨後將該元件陣列結合至接收晶圓，隨後移除傳送晶圓。
已開發一些印刷製程變型，其中可在傳送製程期間將元件選擇性結合及去結合。在傳統的直接印刷技術及傳送印刷技術及該兩種技術之變型中，傳送晶圓係在將元件結合至接收晶圓之後自元件去結合。此外，具有元件陣列之整個傳送晶圓係包含於傳送製程中。
本發明揭示一種微型元件傳送頭及頭陣列及一種傳送一或更多個微型元件至接收基板之方法。舉例而言，接收基板可為(但不限於)顯示基板、照明基板、具有諸如電晶體或積體電路(integrated circuits；ICs)之功能元件之基板或具有金屬再分配線之基板。
在實施例中，微型元件傳送頭包括基底基板、包括側壁之檯面結構、形成於檯面結構上之至少一個電極及覆蓋電極之介電層。舉例而言，微型元件傳送頭可併入單極電極結構或雙極電極結構。檯面結構可單獨地形成或與基底基板整體地形成。側壁可經楔形化且突出離開基底基板至檯面結構之頂面，且電極形成於頂面上。電極引線可自電極延伸以與基底基板中之接線接觸且將微型元件傳送頭連接至靜電夾持器構件之工作電子元件。電極引線可自檯面結構之頂面上之電極且沿著檯面結構之側壁而延行。電極引線或者可在檯面結構下面延行且連接至延行穿過檯面結構至電極之通孔。
可用沉積介電層覆蓋電極及電極引線。用於介電層之適當材料包括(但不限於)氧化鋁(Al2O3)及氧化鉭(Ta2O5)。由於介電層經沉積，故電極及電極引線可由可經受高沉積溫度之材料形成，該材料包括諸如鉑之高熔融溫度金屬及耐火金屬或諸如鈦鎢(TiW)之耐火金屬合金。
在實施例中，傳送微型元件之方法包括定位傳送頭於連接至載體基板之微型元件上。使微型元件與傳送頭接觸且施加電壓至傳送頭中之電極以於微型元件上產生夾持壓力。傳送頭拾取微型元件且隨後釋放微型元件至接收基板上。可在使微型元件與傳送頭接觸之前、之時或之後施加電壓至電極。電壓可為恆定電流電壓或交流電壓。在實施例中，施加交流電壓至雙極電極結構。在實施例中，另外執行操作以在拾取微型元件之前或拾取微型元件之時在將微型元件連接至載體基板之結合層中產生相變。
在實施例中，加熱結合層以在拾取微型元件之前或拾取微型元件之時在結合層中產生自固態至液態之相變。取決於操作條件，可拾取絕大部分之結合層且將絕大部分之結合層與微型元件一起傳送。當拾取、傳送、接觸接收基板且釋放微型元件及部分結合層於接收基板上時，可執行各種操作以控制部分結合層之相。舉例而言，當接觸接收基板時且在接收基板上之釋放操作期間，可將與微型元件一起拾取之部分結合層維持在液態。在另 一實施例中，可在拾取部分結合層之後允許將該部分結合層冷卻至固相。舉例而言，在接觸接收基板之前或在接觸接收基板期間，部分結合層可處於固相，且在釋放操作期間再次熔融至液態。可根據本發明之實施例執行各種溫度及材料相週期。
在實施例中，傳送微型元件陣列之方法包括定位傳送頭陣列於微型元件陣列上。使微型元件陣列與傳送頭陣列接觸，且選擇性施加電壓至部分之傳送頭陣列。選擇性施加電壓可包括施加電壓至陣列中之全部傳送頭，或施加電壓至對應於陣列中之非全部傳送頭之部分。隨後用部分之傳送頭陣列拾取相應部分之微型元件陣列，且將部分之微型元件陣列選擇性釋放至至少一個接收基板上。在實施例中，在形成接觸時，可於微型元件陣列上摩擦傳送頭陣列以去除可能存在於傳送頭或微型元件之任何一者之接觸表面上之任何顆粒。在實施例中，相變係產生於在拾取微型元件陣列之前將微型元件陣列連接至載體基板之結合層之側向獨立位置之陣列中。
在實施例中，製造微型元件傳送頭陣列之方法包括形成檯面結構陣列於基底基板上，且每一檯面結構包括側壁。獨立電極係形成於每一檯面結構上，且介電層係沉積在檯面結構陣列及每一電極上。在實施例中，介電層係以原子層沉積(atomic layer deposition；ALD)來沉積的，且可為無針孔的。介電層可包括一個介電層或多個介電層。在形成獨立電極於每一相應檯面結構上之前， 保形鈍化層可視情況生長或沉積於基底基板及檯面結構陣列上。在實施例中，導電接地面係形成在介電層上且環繞檯面結構之每一者。
本發明之實施例描述微型元件傳送頭及頭陣列，及傳送微型元件及微型元件陣列至接收基板之方法。舉例而言，接收基板可為(但不限於)顯示基板、照明基板、具有諸如電晶體或積體電路(ICs)之功能元件之基板或具有金屬再分配線之基板。在一些實施例中，本文描述之微型元件及微型元件陣列可為在第27圖至第29圖中所圖示之微型LED元件結構及在相關美國臨時申請案第61/561,706號及美國臨時申請案第61/594,919號中所描述的彼等中之任何一者。儘管具體關於微型LED而描述本發明之一些實施例，但應瞭解，本發明之實施例不因此受限且某些實施例亦可適應於其他微型元件，諸如二極體、電晶體、IC及MEMS。
在各種實施例中，參考圖式進行描述。然而，某些實施例可無需一或更多個之該等具體細節或結合其他已知方法及配置而實踐。在下列描述中，闡述大量具體細節，諸如具體配置、尺寸及製程等，以提供本發明之透徹理解。在其他例子中，沒有特別詳細描述熟知的半導體製程及製造技術，以免不必要地模糊本發明。本說明書全文對「一個實施例」、「實施例」等之提及意指與實施例 有關而描述之特定特徵結構、結構、配置或特性係包括在本發明之至少一個實施例內。因此，在本說明書全文各個位置處之用語「在一個實施例中」、「實施例」等之出現未必指本發明之相同實施例。此外，在一或更多個實施例中可以任何適當方式結合特定特徵結構、結構、配置或特性。
如本文所使用之術語「在...之上」、「至」、「在...之間」及「於...上」可指一個層相對於其他層之相對位置。「在」另一層「之上」或「於」另一層「上」或結合「至」另一層之一個層可直接與另一層接觸或可具有一或更多個插入層。「在」層「之間」的一個層可直接與該等層接觸或可具有一或更多個插入層。
如本文所使用之術語「微型」元件或「微型」LED結構可指根據本發明之實施例的某些元件或結構之描述性大小。如本文所使用，術語「微型」元件或「微型」結構意指參考1 μm至100 μm之範圍。然而，應瞭解，本發明之實施例不必受限於此，且實施例之某些態樣可適應於較大的大小範圍及可能較小的大小範圍。
在一個態樣中，本發明之實施例描述以傳送頭陣列大量傳送預製造微型元件陣列之方式。舉例而言，預製造微型元件可具有特定功能，該等預製造微型元件諸如(但不限於)用於發光之LED、用於邏輯系統及記憶體之矽IC，及用於射頻(RF)通訊之砷化鎵(GaAs)電路。在一些實施例中，將準備用於拾取之微型LED元件陣列描述為 具有10μm×10μm間距或5μm×5μm間距。在該等密度下，例如，6英吋基板可容納具有10μm×10μm間距之近似1.65億微型LED元件或具有5μm×5μm間距之近似6.60億微型LED元件。傳送工具可用來拾取及傳送微型LED元件陣列至接收基板，該傳送工具包括與相應微型LED元件陣列之間距匹配的傳送頭陣列。以此方式，可將微型LED元件整合且裝配成為異質整合系統，包括範圍為自微型顯示至大面積顯示之任何大小之基板，且以高傳送速率整合及裝配。舉例而言，1cm×1cm之微型元件傳送頭陣列可拾取且傳送多於100000個微型元件，且較大的微型元件傳送頭陣列能夠傳送更多微型元件。在傳送頭陣列中之每一傳送頭亦可為獨立可控制的，此賦能微型元件之選擇性拾取及釋放。
在一個態樣中，不局限於特定理論，本發明之實施例描述微型元件傳送頭及頭陣列，該等微型元件傳送頭及頭陣列根據靜電夾持器之原理操作，該等微型元件傳送頭及頭陣列使用相反電荷之吸力拾取微型元件。根據本發明之實施例，施加吸附電壓至微型元件傳送頭以於微型元件上產生夾持力且拾取微型元件。夾持力係與荷電板面積成比例，因此作為壓力來計算。根據理想靜電理論，在單極電極與導電基板之間的非導電介電層在方程式(1)中產生以帕斯卡(Pa)表示之夾持壓力：P=[εo/2][V εr/d]2-----(1)
其中，εo=8.85.10-12、V=以伏特(V)表示之電極-基板電 壓、εr=介電常數及d=以公尺(m)表示之介電厚度。對於使用兩個夾持電極之雙極夾持器，上述方程式中之電壓(V)為在電極A與電極B之間的電壓之一半，[VA-VB]/2。基板電位集中在平均電位，即[VA=VB]/2。此平均值通常為零，其中VA=[-VB]。
在另一態樣中，本發明之實施例描述結合層，該結合層可在某些處理操作及搬運操作期間維持微型元件於載體基板上，且在經歷相變之後提供媒體，微型元件可保持在該媒體上，然而在拾取操作期間亦可自該媒體容易地釋放。舉例而言，結合層可為可重熔的或可迴焊的，以使得結合層在拾取操作之前或在拾取操作期間經歷自固態至液態之相變。在液態下，結合層可將微型元件保持在載體基板上的適當位置，同時亦提供媒體，微型元件可自該媒體容易地釋放。不局限於特定理論，在決定為自載體基板拾取微型元件所必需之夾持壓力時，夾持壓力應超過固持微型元件至載體基板之力，該等力可包括(但不限於)表面張力、毛細管力、黏滯效應、彈性回復力、範德瓦爾斯力(van-der-Waals force)、靜摩擦及重力。
根據本發明之實施例，當將微型元件之尺寸降低低於某一範圍時，固持微型元件至載體基板之液態結合層之表面張力可變得比固持微型元件之其他力佔優勢。第23圖為藉由模型化分析獲得之一個實施例之曲線圖，該曲線圖圖示克服表面張力以拾取各種尺寸之微型元件所需 之壓力，假定液態銦(In)結合層在156.7℃之熔融溫度下具有560 mN/m之表面張力。舉例而言，參考第23圖，將示例性10 μm×10 μm寬的微型元件保持於具有近似2.2個大氣壓(atm)之表面張力壓力之載體基板上，其中銦結合層在156.7℃之該銦結合層熔融溫度下具有560 mN/m之液體表面張力。此表面張力顯著大於由於重力而造成之壓力，對於示例性10 μm×10 μm寬×3 μm高的氮化鎵(GaN)片而言，由於重力而造成之壓力近似為1.8×10-6 atm。
在拾取操作期間，表面張力壓力及黏滯效應亦可為動態的。第24圖為藉由模型化分析獲得之一個實施例之曲線圖，該曲線圖圖示表面張力與在示例性10 μm×10 μm寬的微型元件之拾取操作期間產生之增加的間隙距離的關係，該示例性10 μm×10 μm寬的微型元件係保持於具有熔融銦(In)結合層之載體基板上。在第24圖中提及之間隙距離係在微型元件之底部與載體基板之間的距離，且開始於對應於In結合層之未熔融厚度的2 μm處。如第24圖所圖示，2.2 atm之表面張力壓力最初係藉由在拾取操作開始時之夾持壓力來克服。當隨後將微型元件自載體基板舉升時，表面張力迅速下降，且當將微型元件進一步舉升離開載體基板時，壓力趨於平穩。
第25圖為藉由模型化分析獲得之一個實施例之曲線圖，該曲線圖圖示對於示例性10 μm×10 μm微型元件在各種拉動速率下黏滯力壓力(atm)與在拾取操作期間產 生之增加的間隙距離(μm)之關係，該示例性10μm×10μm微型元件係保持於具有熔融銦(In)結合層之載體基板上。在第25圖中提及之間隙距離係在微型元件之底部與載體基板之間的距離，且開始於對應於In結合層之未熔融厚度的2μm處。如圖示，在相對於諸如0.1mm/s之較慢舉升速度之諸如1000mm/s之較快舉升速度期間，黏滯力壓力更加顯而易見。然而，第25圖圖示之使用示例性舉升速度自黏滯效應產生之壓力顯著小於第24圖中圖示且產生之表面張力壓力，此情況表明表面張力壓力為主要壓力，該主要壓力必須藉由在拾取操作期間之夾持壓力來克服。
若大小(g)之空氣間隙存在於微型元件傳送頭之介電層與微型元件之頂部導電表面之間，則方程式(2)中之夾持壓力為：P=[εo/2][V εr/(d+εr g)]2-----(2)
設想空氣間隙可由於各種起因而存在：包括(但不限於)顆粒污染、翹曲及傳送頭之表面或微型元件之表面之未對準；或傳送頭或微型元件上之額外層之存在，諸如在微型元件之頂部導電表面周圍之保形介電障壁層之唇部。在實施例中，保形介電障壁層之唇部可產生其中形成接觸開口之空氣間隙且增加其中存在唇部之傳送頭之介電層的有效厚度。
如自上述方程式(1)及方程式(2)可見，在微型元件傳送頭與待拾取之微型元件之間不存在空氣間隙時可利用較 低電壓。然而，當存在空氣間隙時，提供串聯電容，其中空氣電容可與介電層電容競爭。為了補償在任何微型元件傳送頭陣列與待拾取之相應微型元件陣列之間的空氣電容之可能性，可使用更高的操作電壓、介電材料之更高的介電常數或更薄的介電材料來最大化電場。然而，使用更高的電場由於可能的介電擊穿及電弧作用而具有限制。
第26圖為藉由模型化分析獲得之一個實施例之曲線圖，該曲線圖圖示在自微型元件之頂部導電表面抽出傳送頭時，藉由傳送頭施加於微型元件上之夾持壓力，該夾持壓力對應於增加的空氣間隙大小。不同的線對應於傳送頭上介於0.5 μm與2.0 μm之間的不同Ta2O5介電層厚度，其中電場保持恆定。如圖示，在低於近似1 nm(0.001 μm)之空氣間隙大小及對於某些條件甚至高達10 nm(0.01 μm)之空氣間隙大小的該等條件下，觀察到對夾持壓力沒有可感知效應。然而，應瞭解，可藉由變更條件來增加或減小容許空氣間隙。因此，根據本發明之一些實施例，在拾取操作期間可能有一定量之空氣間隙公差，且可能不必要有與微型元件傳送頭及微型元件之頂部導電表面的實際接觸。
現在假定自載體基板拾取微型元件所需之夾持壓力應超過使微型元件保持於載體基板上之壓力之總和(以及由於空氣間隙而造成之任何壓力減少)，可藉由求解夾持壓力方程式導出微型元件傳送頭中之介電材料之操作電 壓、介電常數及介電厚度之相互關係。為了清晰起見，假定空氣間隙距離為零，對於單極電極，方程式變為：sqrt(P*2/εo)=V εr/d-----(3)
對於介於25V與300V之間的操作電壓之間的Al2O3介電材料及Ta2O5介電材料，針對2atm(202650Pa)及20atm(2026500Pa)之期望夾持壓力，在表1中根據本發明之實施例提供經計算之介電厚度值之示例性範圍，以說明夾持壓力、電壓、介電常數及介電厚度之相互依賴性。所提供之介電常數為近似的，且應理解，該等值可取決於形成之方式而變化。
由於夾持壓力與介電厚度之反平方成比例，故表1中經計算之介電厚度表示可形成之最大厚度以實現具有設定操作電壓之必要夾持壓力。低於表1所提供之彼等厚度的厚度可在設定操作電壓處產生更高的夾持壓力，然 而較低的厚度增加橫越介電層所施加之電場，此要求介電材料具有足以經受所施加電場而無短路之介電強度。應瞭解，表1所提供之夾持壓力值、電壓值、介電常數值及介電厚度值在本質上為示例性，且根據本發明之實施例提供該等值以提供用於微型元件傳送頭之工作範圍之基礎。已根據理想靜電理論說明在表1所提供之夾持壓力值、電壓值、介電常數值及介電厚度值之間的關係，且本發明之實施例不受限於此。
現在參考第1圖，根據本發明之實施例提供單極微型元件傳送頭及頭陣列之側視圖。如所示，每一單極元件傳送頭100可包括基底基板102、包括頂面108及側壁106之檯面結構104、形成於檯面結構104上且包括頂面109及側壁107之可選鈍化層110、形成於檯面結構104(及可選鈍化層110)上的電極116及具有覆蓋電極116之頂面121的介電層120。基底基板102可由各種材料形成，諸如能夠提供結構支撐之矽、陶瓷及聚合物。在實施例中，基底基板具有介於103ohm-cm與1018ohm-cm之間的傳導率。基底基板102可另外包括接線(未圖示)以將微型元件傳送頭100連接至靜電夾持器構件之工作電子元件。
可使用適當處理技術形成檯面結構104，且檯面結構104可由與基底基板102相同或不同之材料形成。在一個實施例中，檯面結構104(例如)藉由使用微影圖案化技術及蝕刻技術或澆鑄技術與基底基板102整體地形 成。在實施例中，可利用各向異性蝕刻技術形成檯面結構104之楔形側壁106。在另一實施例中，可將檯面結構104沉積或生長及圖案化於基底基板102之頂部上。在實施例中，檯面結構104為形成於諸如矽之半導體基板上的圖案化氧化層，諸如二氧化矽。
在一個態樣中，檯面結構104產生突出離開基底基板之輪廓以便提供局部接觸點來在拾取操作期間拾取特定微型元件。在實施例中，檯面結構104具有近似1 μm至5 μm之高度，或更具體而言近似2 μm之高度。檯面結構104之特定尺寸可取決於待拾取之微型元件之特定尺寸，以及形成於檯面結構上的任何層之厚度。在實施例中，基底基板102上之檯面結構104之陣列的高度、寬度及平坦度係均勻橫越基底基板，以便在拾取操作期間每一微型元件傳送頭100能夠與每一相應微型元件進行接觸。在實施例中，橫越每一微型元件傳送頭之頂面121之寬度稍大於、近似相同或小於相應微型元件陣列中之每一微型元件之頂面的寬度，以便在拾取操作期間傳送頭不會無意中與鄰近於意欲相應之微型元件的微型元件接觸。如下文進一步詳細描述，由於額外層110、112、120可形成於檯面結構104之上，故檯面結構之寬度可解釋上覆層之厚度，以便橫越每一微型元件傳送頭之頂面121的寬度稍大於、近似相同或小於相應微型元件陣列中之每一微型元件之頂面的寬度。
仍參考第1圖，檯面結構104具有頂面108及側壁 106，該頂面108可為平坦的。在實施例中，例如，側壁106可經楔形化直到10度。楔形化側壁106可有利於形成電極116及電極引線114，如下文進一步描述。隨後可視情況將鈍化層110沉積或生長於基底基板102及檯面結構104之陣列上。可藉由各種適當技術沉積鈍化層110，諸如化學氣相沉積(CVD)、濺射或原子層沉積(ALD)。在實施例中，鈍化層110可為0.5 μm至2.0 μm厚度的氧化物，諸如(但不限於)氧化矽(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)或氧化鉭(Ta2O5)。
隨後可將導電層112沉積於檯面結構104之陣列及可選鈍化層110上，且經圖案化形成電極116及電極引線114。舉例而言，可利用舉離法技術形成電極116及電極引線114，其中將光阻層沉積且圖案化於基板上，隨後沉積金屬層，且將光阻及留下期望圖案之光阻上之部分金屬層舉離。或者，可執行繼之以圖案化及蝕刻之金屬層沉積以實現期望圖案。電極引線114可於檯面結構104之頂面108(及可選鈍化層110之頂面109)上且沿著檯面結構104之側壁106(且沿著可選鈍化層110之側壁107)自電極116延行。用來形成電極116且電極引線114之導電層112可為單層或多個層。可使用包括金屬、金屬合金、耐火金屬及耐火金屬合金之各種導電材料形成導電層112。在實施例中，導電層112具有高達5000埃(0.5 μm)之厚度。在實施例中，導電層112包括諸如鉑之高熔融溫度金屬或耐火金屬或耐火金屬合金。舉例 而言，導電層可包括鉑、鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、釕、銠、鉿、鉭、鎢、錸、鋨、銥及前述各者之合金。耐火金屬及耐火金屬合金通常顯示出比其他金屬更高的耐熱性及耐磨性。在實施例中，導電層112為近似500埃(0.05 μm)厚度之鈦鎢(TiW)耐火金屬合金。
隨後將介電層120沉積於電極116及基底基板102上之其他暴露層上。在實施例中，介電層120具有適當厚度及介電常數用於實現微型元件傳送頭100之要求夾持壓力，且具有足夠介電強度以不在操作電壓下損壞。介電層可為單層或多個層。在實施例中，介電層為0.5 μm至2.0 μm厚，然而厚度可取決於傳送頭100及下層檯面結構104之具體表面拓撲而更大或更小。適當介電材料可包括(但不限於)氧化鋁(Al2O3)及氧化鉭(Ta2O5)。返回參考上文表1，提供具有22 V/μm至71 V/μm之施加電場(藉由用介電厚度除以電壓來決定)之Al2O3介電層的實施例及具有9 V/μm至28 V/μm之施加電場之Ta2O5介電層的實施例。根據本發明之實施例，介電層120具有大於施加電場之介電強度以便避免在操作期間之傳送頭短路。可藉由各種適當技術沉積介電層120，諸如化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)及諸如濺射之物理氣相沉積(PVD)。接著沉積可另外將介電層120退火。在一個實施例中，介電層120具有至少400 V/μm之介電強度。此高介電強度可允許使用比示例性表1中提供之經計算厚度更薄的介電層。可利用諸如ALD之技 術沉積具有良好介電強度之均勻、保形、密集及/或無針孔之介電層。亦可利用多個層實現此無針孔介電層120。亦可利用不同介電材料之多個層形成介電層120。在實施例中，下層導電層112包括具有高於一或更多種介電層材料之沉積溫度之熔融溫度的鉑或耐火金屬或耐火金屬合金，以便不為選擇介電層之沉積溫度之限制因素。在實施例中，接著介電層120之沉積，可將薄塗層(未圖示)形成於介電層120上以提供具體靜摩擦係數來添加側面摩擦且使微型元件免於在拾取操作期間中斷離開傳送頭。在此實施例中，附加薄塗層替代頂面121作為接觸面，且此面保持本文描述之空間陣列需求。此外，附加塗層可影響微型元件傳送頭之介電性質，此可影響微型元件傳送頭之可操作性。在實施例中，附加塗層厚度可為最小(例如低於10 nm)以便對夾持壓力具有很少甚至沒有可感知效應。
第2圖為形成於覆蓋檯面結構104之可選鈍化層110上的電極116及電極引線114之特寫等角視圖。為了清晰起見，未圖示上覆介電層120，且將可選鈍化層110及檯面結構104圖示為單個檯面結構/鈍化層104/110。在示例性實施例中(其中鈍化層110及介電層120皆為0.5 μm厚)，檯面結構/鈍化層104/110之頂面108/109為近似7 μm×7 μm以實現傳送頭100之8 μm×8 μm頂面，電極116形成在檯面結構/鈍化層104/110之頂面108/109上。根據實施例，在保持在圖案化公差內的同 時，電極116儘可能覆蓋檯面結構/鈍化層104/110之頂面108/109之最大量的表面面積。最小化自由空間之量增加電容及所得夾持壓力，該夾持壓力可藉由微型元件傳送頭實現。儘管在第2圖中之檯面結構/鈍化層104/110之頂面108/109上圖示一定量的自由空間，但電極116可覆蓋整個頂面108/109。電極116亦可稍微大於頂面108/109，且部分沿著檯面結構/鈍化層104/110之側壁106/107向下延伸以確保完全覆蓋頂面108/109。應瞭解，檯面陣列可具有各種不同間距，且本發明之實施例不局限於10 μm間距之檯面結構/鈍化層104/110之示例性7 μm×7 μm頂面。
現在參考第3圖，根據本發明之實施例提供雙極微型元件傳送頭100及頭陣列之側視圖。如所示，雙極元件傳送頭100可包括基底基板102、包括頂面108及側壁106之檯面結構104、包括頂面109及側壁107之鈍化層110、形成於檯面結構104上的一對電極116A、116B及電極引線114A、114B、可選鈍化層110及覆蓋該對電極116A、116B之介電層120。
第4圖為形成於覆蓋檯面結構104之可選鈍化層110上的電極116A、116B及電極引線114A、114B之特寫等角視圖。為了清晰起見，未圖示上覆介電層120，且將可選鈍化層110及檯面結構104圖示為單個檯面結構/鈍化層104/110。第4圖稍微區別於第3圖，區別在於在第4圖中將電極引線114A、114B圖示為沿著檯面結 構/鈍化層104/110之單個側壁而非在相對的側壁上延行。根據本發明之實施例，電極引線114A、114B可沿著任何適當側壁延行。在示例性實施例中(其中，檯面結構/鈍化層104/110之頂面108/109對應於具有10 μm間距之檯面陣列為近似7 μm×7 μm)，電極可儘可能覆蓋檯面結構/鈍化層104/110之頂面108/109之最大量的表面面積，同時仍提供在電極116A與電極116B之間的間隔。最小量的間隔距離可藉由考慮最大化表面面積來平衡，同時避免與電極之電場重疊。舉例而言，可使電極116A、116B間隔0.5 μm或更小距離，且最小間隔距離可受電極之高度限制。在實施例中，電極沿一方向稍微長於頂面108/109，且部分沿著檯面結構/鈍化層104/110之側壁向下延伸以確保頂面108/109之最大覆蓋率。應瞭解，檯面陣列可具有各種不同間距，且本發明之實施例不局限於10 μm間距之檯面結構/鈍化層104/110之示例性7 μm×7 μm頂面。
現在參考第5圖至第6圖，根據本發明之實施例提供雙極微型元件傳送頭之電極116A、116B之俯視圖。至此，已將檯面結構104描述為如第5圖所示之單個檯面結構。然而，本發明之實施例不受限於此。在第6圖圖示之實施例中，每一電極116形成於藉由溝槽105間隔之獨立檯面結構104A、104B上。可選鈍化層110(未圖示)可覆蓋兩個檯面結構104A、104B。
現在參考第7圖，根據本發明之實施例提供替代性電 極引線配置之等角視圖。在此實施例中，電極引線114A、114B延行在部分檯面結構104之下部，且導電通孔117A、117B延行穿過將電極116A、116B連接至各個電極引線114A、114B之檯面結構104(及未圖示之可選鈍化層110)。在此實施例中，電極引線114A、114B可在形成檯面結構104之前形成，且可由與電極引線114A、114B及電極116A、116B相同或不同之導電材料形成。儘管在第7圖中關於雙極電極結構而圖示通孔117A、117B，但應瞭解，亦可將上述通孔或多個通孔整合成為單極電極結構。
現在參考第8圖至第10圖，圖示本發明之實施例，其中導電接地面形成於介電層上且環繞檯面結構陣列。第8圖為具有如先前關於第4圖所描述之雙極電極配置之微型元件傳送頭100之陣列的等角視圖。為了清晰起見，未圖示可選下層鈍化層及上覆介電層。現在參考第9圖至第10圖，導電接地面130形成於介電層120上且環繞檯面結構104之陣列。接地面130之存在可幫助防止在傳送頭100之間的電弧作用，尤其在應用高電壓期間。接地面130可由導電材料形成，該導電材料可與用來形成電極或通孔之導電材料相同或不同。接地面130亦可由具有比用來形成電極之導電材料低的熔融溫度之導電材料形成，此係因為不必要在形成接地面130之後沉積可比較品質(例如介電強度)之介電層至介電層120。
第11圖為圖示根據本發明之實施例自載體基板至接收基板拾取及傳送微型元件之方法的流程圖。在操作1110處，傳送頭定位於連接至載體基板之微型元件上。傳送頭可包含檯面結構、在該檯面結構上之電極及覆蓋如上述實施例中所描述之電極的介電層。因此，傳送頭可具有單極或雙極電極配置以及如上述實施例中所描述之任何其他結構變型。隨後在操作1120處使微型元件與傳送頭接觸。在實施例中，微型元件與傳送頭之介電層120接觸。在替代性實施例中，傳送頭定位於具有間隔該等傳送頭之(例如)1 nm(0.001 μm)或10 nm(0.01 μm)之適當空氣間隙之微型元件上，間隔該等傳送頭不會顯著影響夾持壓力。在操作1130處，施加電壓至電極以於微型元件上產生夾持壓力，且在操作1140處，用傳送頭拾取微型元件。隨後在操作1150處將微型元件釋放至接收基板上。
儘管已在第11圖中順序地圖示操作1110至操作1150，但應瞭解，實施例未因此受限且可執行附加操作且可以不同順序執行某些操作。舉例而言，在一個實施例中，在使微型元件與傳送頭接觸之後，傳送頭係摩擦橫越微型元件之頂面以去除可存在於傳送頭或微型元件之任一者之接觸面上之任何顆粒。在另一實施例中，執行操作以在拾取微型元件之前或拾取微型元件同時在將微型元件連接至載體基板之結合層中產生相變。若與微型元件一起拾取部分結合層，則可執行附加操作以在隨 後處理期間控制該部分結合層之相。
可以各種順序執行施加電壓至電極以於微型元件上產生夾持壓力之操作1130。舉例而言，可在使微型元件與傳送頭接觸之前、微型元件與傳送頭接觸同時或在微型元件與傳送頭接觸之後施加電壓。亦可在於結合層中產生相變之前、於結合層中產生相變同時或於結合層中產生相變之後施加電壓。
第12圖為根據本發明之實施例之橫越雙極電極施加之交流電壓之示意圖，其中傳送頭與微型元件接觸。如圖示，可將獨立交流電(AC)電壓源應用於具有橫越一對電極116A、116B而施加之交流電壓之每一電極引線114A、114B，以使得在施加負電壓至電極116A之某個特定時刻，施加正電壓至電極116B，反之亦然。可用各種方法完成自傳送頭釋放微型元件，該等方法包括關閉電壓源、降低橫越一對電極之電壓、變更AC電壓之波形及使電壓源接地。第13圖為根據本發明之實施例之施加至雙極電極之恆定電壓之示意圖。在圖示之特定實施例中，施加負電壓至電極116A，同時施加正電壓至電極116B。第14圖為根據本發明之實施例之施加至單極電極之恆定電壓之示意圖。一旦傳送頭拾取第14圖中圖示之微型元件，則傳送頭可固持微型元件之時間量可為介電層之放電速率之函數，此係因為僅施加單個電壓至電極116。自第14圖中圖示之傳送頭釋放微型元件可藉由關閉電壓源、使電壓源接地或使恆定電壓之極性反向而 完成。
在第12圖至第14圖所圖示之特定實施例中，微型元件200為第27圖中圖示之彼等微型元件，實例27O。然而，第12圖至第14圖中圖示之微型元件可為來自第27圖至第29圖中圖示之微型LED元件結構及在相關美國臨時申請案第61/561,706號及美國臨時申請案第61/594,919號中所描述之彼等中之任何一者。舉例而言，微型LED裝置200可包括微型p-n型二極體235、250及金屬化層220，且金屬化層係在微型p-n型二極體235、250與形成於基板201上之結合層210之間。在實施例中，微型p-n型二極體250包括頂部n摻雜層214、一或更多個量子阱層216及較低的p摻雜層218。微型p-n型二極體可由直側壁或楔形側壁製造。在某些實施例中，微型p-n型二極體250具有向外楔形化側壁253(自上而下)。在某些實施例中，微型p-n型二極體235具有向內楔形化側壁253(自上而下)。金屬化層220可包括一或更多個層。舉例而言，金屬化層220可包括電極層及在電極層與結合層之間的障壁層。微型p-n型二極體及金屬化層可每一者具有頂面、底面及側壁。在實施例中，微型p-n型二極體250之底面251比微型p-n型二極體之頂面252寬，且側壁253係自上而下向外楔形化。微型p-n型二極體235之頂面可比p-n型二極體之底面寬，或為近似相同寬度。在實施例中，微型p-n型二極體250之底面251比金屬化層220之頂面221寬。 微型p-n型二極體之底面亦可比金屬化層之頂面寬，或與金屬化層之頂面近似相同的寬度。
保形介電障壁層260可視情況形成於微型p-n型二極體235、250及其他暴露面上。保形介電障壁層260可比微型p-n型二極體235、250、金屬化層220更薄且視情況比結合層210更薄，以便保形介電障壁層260形成表面拓撲之外形，該保形介電障壁層260係形成於該表面拓撲上。在實施例中，微型p-n型二極體235、250為數微米厚，諸如3μm，金屬化層220為0.1μm至2μm厚，且結合層210為0.1μm至2μm厚。在實施例中，保形介電障壁層260為近似50埃至600埃厚的氧化鋁(Al2O3)。保形介電障壁層260可藉由各種適當技術而沉積，諸如(但不限於)原子層沉積(ALD)。保形介電障壁層260可防止拾取製程期間在相鄰微型p-n型二極體之間的電荷電弧作用，且從而防止相鄰微型p-n型二極體在拾取製程期間黏附在一起。保形介電障壁層260亦可保護微型p-n型二極體之側壁253、量子阱層216及底面251免受污染，該污染可影響微型p-n型二極體之完整性。舉例而言，保形介電障壁層260可具有物理障壁之功能以沿微型p-n型二極體250之側壁及量子層216向上對結合層材料210進行芯吸作用。保形介電障壁層260亦可隔離微型p-n型二極體250，只要將該微型p-n型二極體250置放於接收基板上。在實施例中，保形介電障壁層260橫跨微型p-n型二極體之側壁253，且可 覆蓋微型p-n型二極體中之量子阱層216。保形介電障壁層亦可部分橫跨微型p-n型二極體之底面251，以及橫跨金屬化層220之側壁。在一些實施例中，保形介電障壁層亦橫跨圖案化結合層210之側壁。接觸開口262可形成於保形介電障壁層260中以暴露微型p-n型二極體之頂面252。在實施例中，保形介電障壁層260係由與結合頭之介電層120相同的材料形成。取決於特定微型LED元件結構，保形介電障壁層260亦可橫跨結合層210之側壁以及載體基板及支柱，若存在支柱。
參考第27圖，接觸開口262可具有比微型p-n型二極體之頂面252小之寬度，且保形介電障壁層260在微型p-n型二極體之頂面252之邊緣周圍形成唇部。參考第28圖，接觸開口262可具有比微型p-n型二極體之頂面稍大之寬度。在此實施例中，接觸開口262暴露微型p-n型二極體之頂面252及微型p-n型二極體之側壁253之上部分，同時保形介電障壁層260覆蓋且隔離一或更多個量子阱層216。參考第29圖，保形介電層260可具有與微型p-n型二極體之頂面近似相同的寬度。保形介電層260亦可沿著第27圖至第29圖中圖示之微型p-n型二極體之底面251橫跨。
在實施例中，保形介電障壁層260係由與結合頭之介電層120相同的材料形成。取決於特定微型LED元件結構，保形介電障壁層260亦可橫跨結合層210之側壁以及載體基板及支柱，若存在支柱。結合層210可由可在 某些處理及搬運操作期間維持微型LED元件200於載體基板201上之材料形成，且在經歷相變後提供媒體，微型LED元件200可保持於該媒體上，然而在拾取操作期間該微型LED元件200亦可自該媒體容易地釋放。舉例而言，結合層可為可重熔的或可迴焊的，以使得結合層在拾取操作之前或在拾取操作期間經歷自固態至液態之相變。在液態中，結合層可將微型LED元件保持在載體基板上適當位置，同時亦提供媒體，微型LED元件200係可自該媒體容易釋放的。在實施例中，結合層210具有低於近似350℃之液相線溫度或熔融溫度，或更具體而言低於近似200℃。在此等溫度下，結合層可經歷相變而不實質上影響微型LED元件之其他組件。舉例而言，結合層可由金屬或金屬合金或可移除之熱塑性聚合物形成。舉例而言，結合層可包括銦、錫或諸如聚乙烯或聚丙烯之熱塑性聚合物。在實施例中，結合層可為導電的。舉例而言，在結合層響應於溫度之變更而經歷自固態至液態之相變的情況中，部分結合層可在拾取操作期間保持於微型LED元件上。在此實施例中，結合層由導電材料形成可為有利的，以便當隨後將該結合層傳送至接收基板時，該結合層不會不利地影響微型LED元件。在此情況中，在傳送期間保持在微型LED元件上之部分導電結合層可幫助將微型LED元件結合至接收基板上之導電墊。在具體實施例中，結合層可由銦形成，銦具有156.7℃之熔融溫度。結合層可側向連續橫越基板 201，或亦可形成於側向獨立位置。舉例而言，結合層之側向獨立位置可具有小於微型p-n型二極體或金屬化層之底面的寬度或與微型p-n型二極體或金屬化層之底面近似相同的寬度。在一些實施例中，微型p-n型二極體可視情況形成於基板上之支柱202上。
焊料可為用於結合層210之適當材料，因為許多焊料在焊料之固體狀態中通常為韌性材料且與半導體表面及金屬表面顯示出良好濕潤性。典型合金不是熔融在單個溫度下，而是熔融遍及溫度範圍。因此，焊料合金經常以對應於最低溫度之液相線溫度及對應於最高溫度之固相線溫度為特徵結構，合金在該最低溫度下保持液態且在該最高溫度下保持固態。在表2中提供可與本發明之實施例利用之低熔焊料材料之示例性清單。
在表3中提供可與本發明之實施例利用之熱塑性聚合物之示例性清單。
第15圖為圖示根據本發明之實施例自載體基板至接收基板拾取及傳送微型元件之方法的流程圖。在操作1510處，傳送頭定位於用結合層連接至載體基板之微型元件上。傳送頭可為本文描述之任何傳送頭。微型元件可為第27圖至第29圖中圖示之微型LED元件結構及在相關美國臨時申請案第61/561,706號及美國臨時申請案第61/594,919號中描述之彼等中之任何一者。隨後在操作1520處使微型元件與傳送頭接觸。在實施例中，微型元件與傳送頭之介電層120接觸。在替代性實施例中，傳送頭定位於具有間隔該等傳送頭之(例如)1nm(0.001μm)或10nm(0.01μm)之適當空氣間隙之微型元件上， 間隔該等傳送頭不會顯著影響夾持壓力。在操作1525處，執行操作以產生自固態至液態之結合層210之相變。舉例而言，操作可包括在156.7℃之熔融溫度下或高於156.7℃之熔融溫度下加熱結合層。在另一實施例中，可在操作1520之前執行操作1525。在操作1530處，施加電壓至電極以於微型元件上產生夾持壓力，且在操作1540處，用傳送頭拾取微型元件及絕大部分的結合層210。舉例而言，可用微型元件拾取近似一半的結合層210。在替代性實施例中，全部結合層210皆不用傳送頭拾取。在操作1545處，將微型元件及部分結合層210置放與接收基板接觸。隨後在操作1550處將微型元件及部分結合層210釋放至接收基板上。當拾取、傳送、接觸接收基板且釋放微型元件及部分結合層210於接收基板上時，可執行各種操作來控制部分結合層之相。舉例而言，在接觸操作1545期間及在釋放操作1550期間，可將與微型元件一起拾取之部分結合層維持在液態。在另一實施例中，可在拾取之後允許將部分結合層冷卻至固相。舉例而言，在接觸操作1545期間，部分結合層可處於固相，且在釋放操作1550期間，該部分結合層再次熔融至液態。可根據本發明之實施例執行各種溫度及材料相週期。
第16圖為圖示根據本發明之實施例自載體基板至至少一個接收基板拾取及傳送微型元件陣列之方法的流程圖。在操作1610處，傳送頭陣列定位於微型元件陣列 上，且每一傳送頭具有檯面結構、在檯面結構上之電極及覆蓋電極之介電層。在操作1620處，使微型元件陣列與傳送頭陣列接觸。在替代性實施例中，傳送頭陣列定位於具有間隔該等傳送頭之(例如)1 nm(0.001 μm)或10 nm(0.01 μm)之適當空氣間隙之微型元件陣列上，間隔該等傳送頭不會顯著影響夾持壓力。第17圖為根據本發明之實施例微型元件傳送頭100之陣列與微型LED元件200之陣列接觸之側視圖。如第17圖圖示，傳送頭100之陣列的間距(P)與微型LED元件200之間距匹配，且傳送頭陣列之間距(P)為在傳送頭與傳送頭之寬度(W)之間的間隔(S)的總和。
在一個實施例中，微型LED元件200之陣列具有10 μm之間距，且每一微型LED元件具有2 μm之間隔及8 μm之最大寬度。在示例性實施例中，假定具有直側壁之微型p-n型二極體250，每一微型LED元件200之頂面具有近似8 μm之寬度。在此示例性實施例中，相應傳送頭100之頂面121之寬度為近似8 μm或更小，以避免與相鄰微型LED元件進行非故意接觸。在另一實施例中，微型LED元件200之陣列具有5 μm之間距，且每一微型LED元件具有2 μm之間隔及3 μm之最大寬度。在示例性實施例中，每一微型LED元件200之頂面具有近似3 μm之寬度。在此示例性實施例中，相應傳送頭100之頂面121之寬度為近似3 μm或更小，以避免與相鄰微型LED元件200進行非故意接觸。然而，本發明之 實施例不局限於該等具體尺寸，且可為任何適當尺寸。
第18圖為根據本發明之實施例微型元件傳送頭陣列與微型LED元件200之陣列接觸之側視圖。在第18圖圖示之實施例中，傳送頭之間距(P)為微型元件陣列之間距的整數倍數。在圖示之特定實施例中，傳送頭之間距(P)為微型LED元件陣列之間距的3倍。在此實施例中，具有較大傳送頭間距可防止傳送頭之間的電弧作用。
再次參考第16圖，在操作1630處，選擇性施加電壓至部分的傳送頭100之陣列。因此，可獨立操作每一傳送頭100。在操作1640處，用部分的傳送頭陣列拾取相應部分的微型元件陣列，選擇性施加電壓至該部分的傳送頭陣列。在一個實施例中，選擇性施加電壓至部分的傳送頭陣列意指施加電壓至傳送頭陣列中之每個傳送頭。第19圖為根據本發明之實施例微型元件傳送頭陣列中之每個傳送頭拾取微型LED元件200之陣列之側視圖。在另一實施例中，選擇性施加電壓至部分的傳送頭陣列意指施加電壓至不足傳送頭陣列中之每個傳送頭(例如，傳送頭之子集)。第20圖為根據本發明之實施例微型元件傳送頭陣列之子集拾取部分微型LED元件200之陣列的側視圖。在第19圖至第20圖圖示之特定實施例中，拾取操作包括拾取用於微型LED元件200之微型p-n型二極體250、金屬化層220及部分的保形介電障壁層260。在第19圖至第20圖圖示之特定實施例中，拾取操作包括拾取絕大部分的結合層210。因此，關於第 16圖至第22圖描述之任何實施例亦可伴隨有控制部分結合層210之溫度，如關於第15圖所描述。舉例而言，關於第16圖至第22圖所描述之實施例可包括執行操作以在拾取微型元件陣列之前在將微型元件陣列連接至載體基板201之結合層之複數個位置中產生自固態至液態之相變。在實施例中，結合層之複數個位置可為相同結合層之區域。在實施例中，結合層之複數個位置可為結合層之側向獨立位置。
在操作1650處，隨後將部分的微型元件陣列釋放至至少一個接收基板上。因此，可將微型LED陣列全部釋放至單個接收基板上或選擇性釋放至多個基板上。舉例而言，接收基板可為(但不限於)顯示基板、照明基板、具有諸如電晶體或積體電路(IC)之功能元件之基板或具有金屬再分配線之基板。釋放可藉由以關於第12圖至第14圖描述之任何方式影響施加電壓來完成。
第21圖為固持相應的微型LED元件200之陣列於包括複數個驅動器觸點310之接收基板301上方之微型元件傳送頭陣列的側視圖。隨後可將微型LED元件200之陣列置放成與接收基板接觸且隨後選擇性釋放微型LED元件200之陣列。第22圖為根據本發明之實施例將單個微型LED元件200選擇性釋放至接收基板301上驅動器觸點310上方之側視圖。在另一實施例中，釋放多於一個微型LED元件200，或釋放微型LED元件200之整個陣列。
在利用本發明之各種態樣中，對於熟習此項技術者將變得顯而易見的是，上述實施例之組合或變型可能用於形成微型元件傳送頭及頭陣列且用於傳送微型元件及微型元件陣列。雖然已用特定於結構特徵結構及/或方法學行為之語言描述本發明，但應理解，附加申請專利範圍中界定之本發明未必局限於所描述之具體特徵結構或行為。反而將所揭示之具體特徵結構及行為理解為對說明本發明有用之所主張發明之尤其得體實施。
100‧‧‧微型元件傳送頭/單極元件傳送頭
102‧‧‧基底基板
104‧‧‧檯面結構
104A‧‧‧檯面結構
104B‧‧‧檯面結構
105‧‧‧溝槽
106‧‧‧側壁
107‧‧‧側壁
108‧‧‧頂面
109‧‧‧頂面
110‧‧‧鈍化層/層
112‧‧‧導電層/層
114‧‧‧電極引線
114A‧‧‧電極引線
114B‧‧‧電極引線
116‧‧‧電極
116A‧‧‧電極
116B‧‧‧電極
117A‧‧‧通孔
117B‧‧‧通孔
120‧‧‧介電層/層
121‧‧‧頂面
130‧‧‧接地面
201‧‧‧基板
200‧‧‧微型元件/微型LED元件
210‧‧‧結合層/結合層材料
202‧‧‧支柱
218‧‧‧較低的p摻雜層
214‧‧‧頂部n摻雜層
221‧‧‧頂面
216‧‧‧量子阱層/量子層
250‧‧‧微型p-n型二極體
220‧‧‧金屬化層
252‧‧‧頂面
235‧‧‧微型p-n型二極體
260‧‧‧保形介電障壁層
251‧‧‧底面
301‧‧‧接收基板
253‧‧‧側壁
1110‧‧‧操作
262‧‧‧接觸開口
1130‧‧‧操作
310‧‧‧驅動器觸點
1150‧‧‧操作
1120‧‧‧操作
1520‧‧‧操作
1140‧‧‧操作
1530‧‧‧操作
1510‧‧‧操作
1545‧‧‧操作
1525‧‧‧操作
1610‧‧‧操作
1540‧‧‧操作
1630‧‧‧操作
1550‧‧‧操作
1650‧‧‧操作
1620‧‧‧操作
A‧‧‧電極
1640‧‧‧操作
S‧‧‧間隔
B‧‧‧電極
W‧‧‧寬度
P‧‧‧間距
第1圖為根據本發明之實施例之單極微型元件傳送頭之剖視側視圖。
第2圖為根據本發明之實施例之單極微型元件傳送頭之等角視圖。
第3圖為根據本發明之實施例之雙極微型元件傳送頭之剖視側視圖。
第4圖為根據本發明之實施例之雙極微型元件傳送頭之等角視圖。
第5圖至第6圖為根據本發明之實施例之雙極微型元件傳送頭之俯視圖。
第7圖為根據本發明之實施例之包括導電通孔之雙極微型元件傳送頭之等角視圖。
第8圖為根據本發明之實施例之雙極微型元件傳送頭陣列之等角視圖。
第9圖為根據本發明之實施例之包括導電接地面之雙極微型元件傳送頭陣列之等角視圖。
第10圖為根據本發明之實施例之包括導電接地面之雙極微型元件傳送頭陣列之剖視側視圖。
第11圖為圖示根據本發明之實施例自載體基板至接收基板拾取及傳送微型元件之方法的流程圖。
第12圖為根據本發明之實施例之橫越雙極電極施加之交流電壓之示意圖。
第13圖為根據本發明之實施例之橫越雙極電極施加之恆定電壓之示意圖。
第14圖為根據本發明之實施例之施加至單極電極之恆定電壓之示意圖。
第15圖為圖示根據本發明之實施例自載體基板至接收基板拾取及傳送微型元件之方法的流程圖。
第16圖為圖示根據本發明之實施例自載體基板至至少一個接收基板拾取及傳送微型元件陣列之方法的流程圖。
第17圖為根據本發明之實施例微型元件傳送頭陣列與微型LED元件陣列接觸之剖視側視圖。
第18圖為根據本發明之實施例微型元件傳送頭陣列與微型LED元件陣列接觸之剖視側視圖。
第19圖為根據本發明之實施例微型元件傳送頭陣列拾取微型LED元件陣列之剖視側視圖。
第20圖為根據本發明之實施例微型元件傳送頭陣列 拾取部分微型LED元件陣列之剖視側視圖。
第21圖為根據本發明之實施例之微型元件傳送頭陣列之剖視側視圖，其中微型LED元件陣列定位於接收基板上方。
第22圖為根據本發明之實施例將微型元件選擇性釋放至接收基板上之剖視側視圖。
第23圖為圖示根據本發明之實施例的克服表面張力以拾取各種尺寸之微型元件所需之壓力的曲線圖。
第24圖為根據本發明之實施例表面張力與在拾取操作期間產生之增加的間隙距離之間的關係之曲線圖。
第25圖為根據本發明之實施例在各種拉動速率下黏滯力壓力與在拾取操作期間產生之增加的間隙距離之間的關係的曲線圖。
第26圖為根據本發明之實施例藉由模型化分析獲得之曲線圖，該曲線圖圖示當自微型元件抽出傳送頭時，藉由傳送頭施加於微型元件上之夾持壓力。
第27圖為根據本發明之實施例之各種微型LED結構之剖視側視圖，該各種微型LED結構包括具有比微型p-n型二極體之頂面小之寬度的接觸開口。
第28圖為根據本發明之實施例之各種微型LED結構之剖視側視圖，該各種微型LED結構包括具有比微型p-n型二極體之頂面大之寬度的接觸開口。
第29圖為根據本發明之實施例之各種微型LED結構之剖視側視圖，該各種微型LED結構包括具有與微型 p-n型二極體之頂面相同之寬度的接觸開口。
100‧‧‧微型元件傳送頭/單極元件傳送頭
102‧‧‧基底基板
110‧‧‧鈍化層/層
120‧‧‧介電層/層
112‧‧‧導電層/層
106‧‧‧側壁
107‧‧‧側壁
114A‧‧‧電極引線
116A‧‧‧電極
121‧‧‧頂面
109‧‧‧頂面
108‧‧‧頂面
116B‧‧‧電極
114B‧‧‧電極引線
104‧‧‧檯面結構

Claims (20)

  1. 一種靜電傳送頭，該靜電傳送頭包含：一基底基板；一檯面結構，該檯面結構包括自該基底基板向外突出之側壁以提供用於該靜電傳送頭之一局部接觸點；一介電層，該介電層覆蓋該檯面結構；及一導電接地面，該導電接地面形成於該基底基板上且圍繞該檯面結構。
  2. 如請求項1所述之靜電傳送頭，其中該檯面結構係與該基底基板整體地形成。
  3. 如請求項1所述之靜電傳送頭，其中該基底基板及該檯面結構包含矽。
  4. 如請求項1所述之靜電傳送頭，其該靜電傳送頭進一步包含一電極，該電極形成於該檯面結構之一頂面上，且該介電層覆蓋該電極。
  5. 如請求項4所述之靜電傳送頭，該靜電傳送頭進一步包含自該檯面結構之該頂面上之該電極且沿著該檯面結構之一側壁而延行之一電極引線。
  6. 如請求項5所述之靜電傳送頭，其中該介電層沿著該檯面結構之該側壁覆蓋該電極引線。
  7. 如請求項4所述之靜電傳送頭，該靜電傳送頭進一步包含穿過該檯面結構以將該電極連接至一電極引線之一通孔。
  8. 如請求項4所述之靜電傳送頭，其中該電極包含選自由以下物質構成之群組的一材料：鉑、鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、釕、銠、鉿、鉭、鎢、錸、鋨、銥及前述各者之合金。
  9. 如請求項4所述之靜電傳送頭，其中該電極包含TiW。
  10. 如請求項1所述之靜電傳送頭，其中該介電層包含選自由Al2O3及Ta2O5構成之群組的一介電材料。
  11. 如請求項1所述之靜電傳送頭，該靜電傳送頭進一步包含形成於該檯面結構之一頂面上之一對電極，其中該介電層覆蓋該對電極。
  12. 如請求項11所述之靜電傳送頭，該靜電傳送頭進一步包含一對電極引線，其中每一電極引線沿著該檯面結構之一側壁自該檯面結構之該頂面上之一相應電極而延行。
  13. 如請求項12所述之靜電傳送頭，其中該介電層沿著該檯面結構之該側壁覆蓋該對電極引線。
  14. 如請求項11所述之靜電傳送頭，該靜電傳送頭進一步包含穿過將該對電極之一者連接至一電極引線之該檯面結構之一通孔。
  15. 一種靜電傳送頭陣列，該靜電傳送頭陣列包含：一基底基板；一檯面結構陣列，每一檯面結構包括自該基底基板向外突出之側壁以提供用於每一靜電傳送頭之一局部接觸點； 一介電層，該介電層覆蓋該檯面結構陣列；及一導電接地面，該導電接地面形成於該基底基板上且圍繞該等檯面結構中之每一者。
  16. 如請求項15所述之靜電傳送頭陣列，其中每一檯面結構係與該基底基板整體地形成。
  17. 如請求項15所述之靜電傳送頭，其中該基底基板及該檯面結構之每一者包含矽。
  18. 如請求項15所述之靜電傳送頭，其該靜電傳送頭進一步包含一電極，該電極形成於每一檯面結構之一頂面上，且該介電層覆蓋每一電極。
  19. 如請求項18所述之靜電傳送頭陣列，其中每一電極包含選自由以下物質構成之群組的一材料：鉑、鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、釕、銠、鉿、鉭、鎢、錸、鋨、銥及前述各者之合金。
  20. 如請求項15所述之靜電傳送頭，其中該介電層包含選自由Al2O3及Ta2O5構成之群組的一介電材料。
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