TWI671811B - 用於可變形及半透明顯示器之超薄微刻度無機發光二極體之印刷總成 - Google Patents

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勞弗 努茲若
金勳植
艾瑞克 布魯克諾
朴商一
金洛煥
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美國伊利諾大學理事會
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Abstract

本文中闡述用於製作、組裝及配置電子裝置之可印刷結構及方法。本文中所闡述之該等方法中之若干方法適用於組裝其中一個或多個裝置組件係嵌入於一聚合物中之電子裝置，在該嵌入過程期間該聚合物經圖案化而具有用於裝置組件之間的電互連件之渠溝。本文中所闡述之某些方法適用於藉由印刷方法(例如藉由乾式轉印接觸印刷方法)來組裝電子裝置。本文中亦闡述GaN發光二極體及用於製作及配置(例如)用於顯示器或照明系統之GaN發光二極體之方法。

Description

用於可變形及半透明顯示器之超薄微刻度無機發光二極體之印刷總成
本發明係在可印刷電子器件之領域中。本發明大體而言係關於用於製作並組裝電子裝置及可印刷電子裝置之方法。
本申請案主張2009年5月12日提出申請之第61/177,458號及2009年9月11日提出申請之第61/241,465號美國臨時申請案之權益及優先權，該等臨時申請案特此以全文引用之方式併入本文。
關於由聯邦發起的研究或開發之聲明
本發明係根據由美國能源部(U.S.Department of Energy)授予之批准號DE-FG02-07ER46471及DE-FG02-07ER46453以及由國家科學基金會(National Science Foundation)授予之批准號DMI-0328162在美國政府支援下做出的。美國政府對本發明具有一定權利。
各種平臺可用於在裝置基板及由裝置基板支撐之裝置組件上印刷結構，包含奈米結構、微結構、撓性電子器件及各種其他經圖案化結構。舉例而言，若干專利及專利申請案闡述用於製作並印刷各式各樣結構之不同方法及系統，包含第7,195,733、7,557,367、7,622,367及7,521,292號美國專利；第2009/0199960、2007/0032089、 2008/0108171、2008/0157235、2010/0059863、2010/0052112及2010/0002402號美國專利申請公開案；以及第11/145,574(2005年6月2日提出申請)及11/981,380(2007年10月31日提出申請)號美國專利申請案；所有該等專利及專利申請案在與本文相一致之程度上以全文引用之方式併入本文。
本文中提供用於製作包含撓性裝置及發光二極體(LED)陣列之電子裝置之方法。亦提供用於組裝電子裝置之方法，包含將裝置組件同時嵌入至一聚合物中及模製具有凹入特徵之聚合物。
在一個態樣中，本文中提供用於製作電子裝置之方法。此態樣之一方法包括以下步驟：提供具有一接納表面之一生長基板；經由磊晶生長在該接納表面上形成一半導體磊晶層；該半導體磊晶層具有一第一接觸表面；將該半導體磊晶層之該第一接觸表面接合至一處置基板；自該生長基板釋放該半導體磊晶層，其中該半導體磊晶層保持接合至該處置基板，藉此曝露該半導體磊晶層之一第二接觸表面；藉助一遮罩圖案化該半導體磊晶層之該第二接觸表面，藉此產生該第二接觸表面之若干個經曝露區域及一個或多個經遮罩區域；藉由蝕刻該等經曝露區域自該等經曝露區域移除半導體材料，藉此產生由該處置基板支撐之一個或多個半導體結構；自該處置基板至少部分地釋放該一個或多個半導體結構；及經由乾式轉印接觸印刷將該一個或多個半導體結構中之至少一者自該處置基板轉印至一裝置基板，藉此將該等半導體結構組裝於該裝置基板上以製作該電子裝置。
對於某些實施例，將該生長基板與該半導體磊晶層晶格匹配，例如至±3.4%或±1.9%內。在某些實施例中，將該生長基板與該半導體磊晶層晶格匹配至±13.8%內。晶格匹配之生長基板與磊晶層適用於(例如)經由磊晶生長來生長高品質單晶層。在實施例中，適用半導體 磊晶層包含但不限於：一GaN層、一InGaN層、一GaAsN層、一AlGaN層、一AlGaAsN層、一GaAs層、一InGaAs層、一AlGaAs層、一AlGaAsP層、一GaAsSbN層及一InN層。適用生長基板包含但不限於：藍寶石、具有一(111)定向之Si、SiC、ZnO、Si(100)、MgAl2O4(100)、MgAl2O4(111)、A-平面藍寶石、M-平面藍寶石、AlN、MnO、ZrB2、LiGaO2、(La,Sr)(Al,Ta)O3、LaAlO3、LaTaO3、SrAlO3、SrTaO3、LiAlO2、GaAs及InP。
適用半導體磊晶層包含具有選自5奈米至20微米或1微米至5微米之範圍之厚度之彼等半導體磊晶層。在某些實施例中，該半導體磊晶層係一多層。適用多層包含包括具有不同組成、不同摻雜位準、不同摻雜劑或此等之任一組合之半導體之層之彼等多層。在此態樣之一項實施例中，一多層包括與至少一個n型半導體層電接觸之至少一個p型半導體層。在一項實施例中，該多層包括複數個發光二極體(LED)裝置層。適用LED裝置層包含接觸層、擴散層、包覆層及障壁層。
在一項實施例中，該半導體磊晶層包括GaN且視情況包含一GaN多層。適用GaN層包含具有不同摻雜位準、不同摻雜劑、不同厚度或其兩者之彼等層。舉例而言，在一項實施例中，一GaN多層包括與至少一個n型GaN層電連通之至少一個p型GaN層。在一實施例中，一GaN多層包括包含GaN、InGaN、AlGaN、GaN：Mg、GaN：Si、GaN：AlN及GaN：ZnO或此等之任一組合之材料。
在一具體實施例中，該處置基板包括矽且將該半導體磊晶層之該第一接觸表面接合至該處置基板之該步驟包括將該第一接觸表面接觸至該處置基板之一外部表面以便在該半導體磊晶層與該處置基板之間建立凡得瓦接合。適用處置基板包含包括一黏合層之彼等基板。適用黏合層包含但不限於包括以下各項之彼等黏合層：Au、Al、Pd、In、Ni、例如聚胺基甲酸酯、光阻劑、聚醯亞胺、聚矽氧等聚合物及 此等材料之任一組合。
在某些實施例中，在該生長基板與該半導體磊晶層之間提供一犧牲層。對於此等實施例，該自該半導體磊晶層部分地釋放之步驟視情況包括(例如)藉由蝕刻或溶解該犧牲層而至少部分地移除該犧牲層。適用蝕刻過程包含電化學及光電化學蝕刻過程。適用犧牲層包含但不限於：InGaN、SiO2、AlAs、Si3N4、ZnO、AlN、HfN、AlInN及此等之任一組合。
在一項實施例中，該半導體磊晶層與該生長基板交會於一界面處且其中自該生長基板釋放該半導體磊晶層之該步驟包括將該界面曝露至電磁輻射。在一實施例中，使該電磁輻射穿過該生長基板。視情況，該電磁輻射包括雷射輻射。適用電磁輻射包括具有在100至800奈米之範圍上選擇之一波長、在400至600mJ/cm2之範圍上選擇之一通量之電磁輻射。電磁輻射之具體實例包含但不限於：對於生長於藍寶石上之磊晶層，248奈米下之KrF脈衝式准分子雷射、600mJ/cm2下之38ns脈衝時間；對於生長於藍寶石上之磊晶層，脈衝式Q開關Nd之第三諧波：355奈米下之YAG雷射；對於生長於藍寶石上之磊晶層，脈衝式第二諧波Nd：532奈米下之YAG，在大於12mJ/cm2之能量下之10ns脈衝時間。在此態樣之一進一步實施例中，在該生長基板與該半導體磊晶層之間的該界面處提供一吸收層且藉由該吸收層至少部分地吸收該電磁輻射以釋放該半導體磊晶層。
在一項實施例中，提供於該磊晶層之該第二接觸表面上之該遮罩包含包括Si3N4之一第一遮罩層。視情況，該遮罩包含包括提供於該第一遮罩層上方之一金屬之一第二遮罩。適用遮罩層進一步包含包括以下各項之彼等層：一電介質，例如Si3N4及SiO2；一金屬，例如Al、Au及Cu；以及此等材料之任一組合。
在實施例中，自該經遮罩半導體磊晶層之若干個經曝露區域移 除材料之該步驟包括蝕刻該等經曝露區域。適用蝕刻過程包含反應性離子蝕刻、深反應性離子蝕刻及電感耦合電漿反應性離子蝕刻。在某些實施例中，自該經遮罩半導體磊晶層之若干個經曝露區域移除材料曝露剩餘半導體結構之側壁。在某些實施例中，在該等經曝露側壁之至少一部分上沈積一蝕刻阻擋層、一遮罩層或其兩者(例如)以在一後續釋放步驟期間保護該等側壁免遭蝕刻。
在某些實施例中，自一處置基板部分地釋放半導體磊晶層產生(例如)藉由至少一個同質錨定件或至少一個異質錨定件而錨定至該處置基板之半導體結構。在其他實施例中，一個方法進一步包括(例如)藉由至少一個同質錨定件或至少一個異質錨定件將一半導體結構錨定至處置基板之一步驟。
在實施例中，該轉印步驟包括(例如)此項技術中已知的一乾式轉印接觸印刷方法。適用於本文中所闡述之方法之一具體乾式轉印接觸印刷技術包括使用一保形轉印裝置(例如一PDMS印模)將至少一個半導體結構自一處置基板轉印至一裝置基板。
適用裝置基板包含但不限於：玻璃基板、聚合物基板、撓性基板、大面積基板、預金屬化基板、預圖案化有一個或多個裝置組件之基板或此等基板之任一組合。
此態樣之另一方法包括以下步驟：提供具有一接納表面之一生長基板；經由磊晶生長在該接納表面上形成一半導體磊晶層；該半導體磊晶層具有一第一接觸表面；將該半導體磊晶層之該第一接觸表面接合至一處置基板；自該生長基板釋放該半導體磊晶層，其中該半導體磊晶層之至少一部分保持接合至該處置基板，藉此曝露該半導體磊晶層之一第二接觸表面；處理該處置基板上之該半導體磊晶層，藉此產生由該處置基板支撐之一個或多個半導體結構；經由乾式轉印接觸印刷將該一個或多個半導體結構中之至少一者自該處置基板轉印至一 裝置基板，藉此將該等半導體結構組裝於該裝置基板上以製作該電子裝置。
此態樣之另一方法包括以下步驟：提供具有一第一接納表面之一第一生長基板；經由磊晶生長在該第一接納表面上形成一第一半導體磊晶層；該第一半導體磊晶層具有一第一接觸表面；將該第一半導體磊晶層之該第一接觸表面接合至一處置基板；自該第一生長基板釋放該第一半導體磊晶層，其中該第一半導體磊晶層之至少一部分保持接合至該處置基板，藉此曝露該第一半導體磊晶層之一第二接觸表面；提供具有一第二接納表面之一第二生長基板；經由磊晶生長在該第二接納表面上形成一第二半導體磊晶層；該第二半導體磊晶層具有一第三接觸表面；將該第二半導體磊晶層之該第三接觸表面接合至該處置基板、該第一半導體磊晶層或其兩者；自該第二生長基板、該第一半導體磊晶層或其兩者釋放該第二半導體磊晶層，其中該第二半導體磊晶層之至少一部分保持接合至該處置基板、該第一半導體磊晶層或其兩者，藉此曝露該第二半導體磊晶層之一第四接觸表面；處理該處置基板上之該第一半導體磊晶層、該第二半導體磊晶層或該第一半導體磊晶層與該第二半導體磊晶層兩者，藉此產生由該處置基板支撐之一個或多個半導體結構；經由乾式轉印接觸印刷將該一個或多個半導體結構中之至少一者自該處置基板轉印至一裝置基板，藉此將該等半導體結構組裝於該裝置基板上以製作該電子裝置。在一具體實施例中，將該第二半導體磊晶層之該第三接觸表面接合至該處置基板、該第一半導體磊晶層或其兩者之該步驟包括將該第二半導體磊晶層之該第三接觸表面之至少一部分接合至該第一半導體磊晶層之該第二接觸表面。
某些實施例進一步包括如下之一步驟：處理一生長基板上之一半導體磊晶層，例如，處理一第一生長基板上之一第一半導體磊晶 層、處理一第二生長基板上之一第二半導體磊晶層或者既處理一第一生長基板上之一第一半導體磊晶層亦處理一第二生長基板上之一第二半導體磊晶層。在實施例中，處理一處置基板或一生長基板上之一半導體磊晶層之該步驟包括包含但不限於以下各項之一處理方法：一圖案化過程、一微影過程、一生長過程、一拋光過程、一沈積過程、一植入過程、一蝕刻過程、一退火過程、一模製過程、一固化過程、一塗佈過程、曝露至電磁輻射或此等過程之任一組合。在具體實施例中，處理一處置基板上之一半導體磊晶層之該步驟包括：在一半導體磊晶層上形成一個或多個歐姆觸點、在一半導體磊晶層上形成一個或多個熱管理結構或者形成一個或多個歐姆觸點及形成一個或多個熱管理結構。
在某些實施例中，該處置基板包括包含但不限於以下各項之一材料：一經摻雜或未經摻雜半導體；一單晶材料；一多晶材料；一陶瓷，包含SiC、Si3N4、熔融二氧化矽、氧化鋁(Al2O3)、ZrO2、MgO、熱解氮化硼(PBN)、氮化鋁、矽酸鋁及二氧化鈦；一聚合物；玻璃、石英、具有或不具有一熱氧化物層之一半導體；及此等材料之任一組合。適用處置基板亦包含具有一黏合層之基板或者被塗佈或沈積有以上材料或包含但不限於以下各項之其他材料中之任一者之一膜之基板：一聚合物、一溶膠-凝膠、一聚合物前體、一未經完全固化之溶膠-凝膠。將某些材料用於該處置基板可係有利的，此乃因對該處置基板上之裝置或裝置組合件之後續處理亦可固化、退火或以其他方式處理處置晶圓上或塗佈於該處置晶圓上之該等材料。舉例而言，當該處理包含一高溫步驟時，亦可固化包含包括以下各項之一膜之一處置基板：一熱可固化聚合物或一未經固化或未經完全固化之溶膠-凝膠。在某些實施例中，一處置基板之組成係由對該處置基板上之裝置元件之後續處理之要求驅動的。舉例而言，在實施例中，當對該處置 基板之處理包含高溫處理(例如，退火或歐姆觸點形成過程)時，該處置基板經選擇以與相關聯高溫度相容(例如，陶瓷、半導體)。在實施例中，當對該處置基板之處理包含曝露至反應性化學品(例如，酸、鹼、化學蝕刻劑)時，該處置基板經選擇以與曝露條件相容(例如，化學上惰性)。
此態樣之方法適用於(例如)製作一LED陣列。用於製作一LED陣列之一具體方法包括以下步驟：提供具有一第一接納表面之一藍寶石生長基板；經由磊晶生長在該接納表面上形成一GaN磊晶層；其中該GaN磊晶層係包括與至少一個n型GaN半導體層電連通之至少一個p型GaN半導體層之一多層；該GaN多層具有一第一接觸表面；將該GaN多層之該第一接觸表面接合至一處置基板；自該生長基板釋放該GaN多層，其中該GaN多層保持接合至該處置基板，藉此曝露該GaN多層之一第二接觸表面；藉助一遮罩圖案化該GaN多層之該第二接觸表面；藉此產生該第二接觸表面之若干個經曝露區域及一個或多個經遮罩區域；藉由蝕刻該等經曝露區域自該等經曝露區域移除材料，藉此產生由該處置基板支撐之一個或多個LED裝置結構；自該處置基板至少部分地釋放該一個或多個LED裝置結構；及經由乾式轉印接觸印刷將該一個或多個LED裝置結構之至少一部分自該處置基板轉印至一裝置基板，藉此製作一LED陣列。
用於製作一LED陣列之另一具體方法包括以下步驟：提供具有一(111)定向且具有一接納表面之一矽生長基板；經由磊晶生長在該生長基板之該接納表面上產生一GaN多層；該GaN多層包括與至少一個n型GaN層電接觸之至少一個p型GaN層；該GaN多層具有一接觸表面；藉助一遮罩圖案化該GaN多層之該接觸表面，藉此產生該GaN多層之若干個經曝露區域及一個或多個經遮罩區域；藉由蝕刻該等經曝露區域且向該矽生長基板中蝕刻而自該等經曝露區域移除材料，藉此 曝露該矽生長基板之一部分並產生一個或多個LED裝置結構；藉由各向異性地蝕刻該矽生長基板之該經曝露部分而自該生長基板至少部分地釋放該一個或多個LED裝置結構；及經由乾式轉印接觸印刷將該一個或多個LED裝置結構之至少一部分自該矽生長基板轉印至一裝置基板，藉此製作該LED陣列。
對於用於製作一LED陣列之方法之某些實施例，該移除材料之步驟蝕刻至該生長或主體基板中大於或等於5奈米或在5奈米至10微米之範圍上選擇之一深度。在實施例中，對一矽(111)基板之各向異性蝕刻優先沿著<110>方向而發生。適用各項異性蝕刻方法包含使用一各項異性蝕刻劑(例如KOH或氫氧化四甲銨(TMAH))之定向濕式蝕刻。
用於製作一LED陣列之另一具體方法包括以下步驟：提供具有一接納表面之一藍寶石生長基板；在該生長基板之該接納表面上提供一犧牲層；經由磊晶生長在該犧牲層上產生一GaN多層；該GaN多層包括與至少一個n型GaN層電接觸之至少一個p型GaN層；該GaN多層具有一接觸表面；藉助一遮罩圖案化該GaN多層之該接觸表面；藉此產生該GaN多層之若干個經曝露區域及一個或多個經遮罩區域；藉由蝕刻該等經曝露區域而自該等經曝露區域移除材料，藉此曝露該犧牲層之一部分並產生一個或多個LED裝置結構；藉由使用定向蝕刻、電化學蝕刻或光電化學蝕刻移除該犧牲層之至少一部分而自該生長基板至少部分地釋放該一個或多個LED裝置結構；及經由乾式轉印接觸印刷將該一個或多個LED裝置結構之至少一部分自該生長基板轉印至一裝置基板，藉此製作該LED陣列。
適用犧牲層包含InGaN、SiO2、AlAs、Si3N4、ZnO、AlN、HfN、AlInN及此等材料之任一組合。在某些實施例中，在該生長基板與該犧牲層之間提供一緩衝層或一蝕刻阻擋層，例如包括GaN之一緩衝層或一蝕刻阻擋層。緩衝層及蝕刻阻擋層適用於(例如)防止在一 後續蝕刻或釋放步驟期間對一GaN裝置層之蝕刻。
在一具體實施例中，此態樣之一方法包括以下步驟：提供具有一接納表面之一藍寶石生長基板；在該藍寶石生長基板之該接納表面上提供一犧牲層；在該犧牲層上提供一蝕刻阻擋層，例如經由磊晶生長；經由磊晶生長在該蝕刻阻擋層上產生一GaN多層；藉助一遮罩圖案化該GaN多層之該接觸表面，藉此產生該GaN多層之若干個經曝露區域及一個或多個經遮罩區域；藉由蝕刻該等經曝露區域而自該等經曝露區域移除材料，藉此曝露該犧牲層之一部分並產生一個或多個LED裝置結構；藉由使用定向蝕刻、電化學蝕刻或光電化學蝕刻移除該犧牲層之至少一部分而自該生長基板至少部分地釋放該一個或多個LED裝置結構；及經由乾式轉印接觸印刷將該一個或多個LED裝置結構之至少一部分自該藍寶石生長基板轉印至一裝置基板。在一實施例中，此態樣之一方法進一步包括在該等經曝露區域之至少一部分中產生一蝕刻阻擋層，(例如)以防止在該至少部分地釋放之步驟期間對該等經曝露區域之進一步蝕刻。
在某些實施例中，藉由將一犧牲層曝露至一選擇性蝕刻劑而在該釋放步驟期間移除該犧牲層，該選擇性蝕刻劑例如係HCl、HF、H3PO4、KOH、NH4Cl、螯合胺、1,2-二胺基乙烷(DAE)、NaOH及此等材料之任一組合。對於具體實施例，該釋放步驟包括將該犧牲層曝露至電磁輻射，例如具有在100奈米至800奈米之範圍上選擇之波長之電磁輻射或來自一氙燈之電磁輻射。在一項實施例中，在曝露該犧牲層之前使該電磁輻射首先穿過一未經摻雜GaN膜，(例如)以對該電磁輻射進行光學濾光以移除由該未經摻雜GaN膜吸收之電磁輻射之至少一部分。對於某些實施例，該釋放步驟包括以比一緩衝層、該生長基板或一蝕刻溶液之電位大之一電位提供該犧牲層，例如600毫伏至800毫伏之一電位。對於某些實施例，同時將該犧牲層曝露至一蝕刻溶 液，而將其保持處於不同於該蝕刻溶液之一電位。對於某些實施例，同時將該犧牲層曝露至一蝕刻溶液，而將其保持處於不同於該蝕刻溶液之一電位且曝露至電磁輻射。在一具體實施例中，在包括ZnO之一犧牲層上生長該GaN多層且至少部分地釋放之該步驟包括藉助NH4Cl蝕刻劑來蝕刻該犧牲層。
用於製作一LED陣列之另一具體方法包括以下步驟：提供具有一接納表面之一藍寶石生長基板；經由磊晶生長在該藍寶石生長基板上產生一GaN多層，其中該GaN多層包括與至少一個n型GaN層電接觸之至少一個p型GaN層；該GaN多層具有一第一接觸表面，其中該GaN多層與該藍寶石生長基板交會於一界面處；將該GaN多層之該第一接觸表面接合至一處置基板；將該GaN多層與該藍寶石生長基板之間的該界面曝露至電磁輻射；自該藍寶石生長基板釋放該GaN多層，其中該GaN多層保持接合至該處置基板，藉此曝露該GaN多層之一第二接觸表面；藉助一遮罩圖案化該GaN多層之該第二接觸表面，藉此產生該GaN多層之若干個經曝露區域及一個或多個經遮罩區域；藉由蝕刻該經曝露區域而自該等經曝露區域移除材料，藉此產生一個或多個LED裝置結構；自該處置基板至少部分地釋放該一個或多個LED裝置結構；及經由乾式轉印接觸印刷將該一個或多個LED裝置結構之至少一部分自該處置基板轉印至一裝置基板，藉此製作該LED陣列。
在一具體實施例中，將該界面曝露至電磁輻射，視情況曝露至雷射輻射。視情況，使該電磁輻射穿過該藍寶石生長基板。在一項實施例中，該處置基板包括一外部金屬膜且當將該GaN多層之該第一接觸表面接觸至該外部金屬膜時將其接合至該處置基板。在其中存在一外部金屬膜且將該界面曝露至電磁輻射之實施例中，該外部金屬膜視情況反射該電磁輻射之至少一部分，藉此將該界面曝露至電磁輻射。
在製作一LED陣列之一實例性實施例中，該GaN多層包括至少一 個p型GaN層、至少一個n型GaN層及一量子井區域，該量子井區域包括定位於該p型GaN層與該n型GaN層之間的InGaN。此態樣之具體方法進一步包括：在該p型GaN層或該n型GaN層或其兩者之一經曝露區域上沈積一金屬膜及視情況對該金屬膜進行退火以在該p型GaN層、該n型GaN層或其兩者上形成一電觸點。此態樣之一個方法包括以下可選步驟：蝕刻該GaN多層之一部分以曝露該n型GaN層之一區域、該p型GaN層之一區域或其兩者之一區域；在該n型GaN層或該p型GaN層或其兩者之一經曝露區域上沈積一金屬膜；及視情況對該金屬膜進行退火以在該n型GaN層、該p型GaN層或其兩者上形成一電觸點。
此態樣之具體方法之實施例進一步包括以下步驟：提供與該一個或多個LED裝置結構之一部分電接觸之一個或多個金屬觸點；用一光敏聚合物層塗佈該一個或多個LED裝置結構及一個或多個金屬觸點；及將該光敏聚合物層之選擇部分曝露至電磁輻射，其中該電磁輻射係至少部分地透射穿過該裝置基板且其中該一個或多個金屬觸點阻擋該電磁輻射之至少一部分到達該光敏聚合物層之至少一部分，該一個或多個金屬觸點藉此用作一個或多個自對準遮罩元件。一可選步驟包括移除該光敏聚合物層之由用作自對準遮罩元件之該一個或多個金屬觸點遮罩之部分。視情況，移除該光敏聚合物層之由用作自對準遮罩元件之該一個或多個金屬觸點遮罩之部分之該步驟包括使該光敏聚合物層顯影，其中藉由曝露至一溶劑而溶解該光敏聚合物層之未曾曝露至電磁輻射之區域。
在某些實施例中，該等LED裝置結構對應於一垂直型LED。在實施例中，該GaN多層包括複數個GaN層，例如包含但不限於以下各項之GaN層：GaN接觸層、GaN擴散層、GaN包覆層、GaN障壁層、GaN蝕刻阻擋層、GaN緩衝層及此等層之任一組合。
在實施例中，提供於該GaN多層上之遮罩包括一Si3N4第一層及 一可選金屬第二層。視情況，此態樣之方法包括移除該遮罩之至少一部分。在實施例中，移除材料之該步驟包括經由例如電感耦合電漿反應性離子蝕刻、反應性離子蝕刻或深反應性離子蝕刻等蝕刻方法來蝕刻一經遮罩GaN多層之若干個經曝露區域。在該移除步驟及/或該釋放步驟之後，視情況藉由至少一個同質錨定件或至少一個異質錨定件將某些LED裝置結構錨定至該處置或生長基板。某些實施例視情況包括藉由至少一個同質錨定件或至少一個異質錨定件來錨定該等LED裝置結構中之一者或多者之一步驟。在某些實施例中，至少部分地釋放之該步驟包括對該GaN多層之至少一部分進行光電化學或電化學蝕刻。
在實施例中，該裝置基板係一玻璃基板、一聚合物基板、一撓性基板、一大面積基板、一預金屬化基板、一預圖案化有一個或多個裝置組件之基板或此等基板之任一組合。視情況使用一保形轉印裝置(例如一PDMS印模)經由接觸印刷將該等LED裝置結構轉印至該裝置基板。在此態樣之某些方法中，該裝置基板包括一個或多個額外LED裝置結構且轉印該一個或多個LED裝置結構之至少一部分之該步驟包括將該一個或多個LED裝置結構中之至少一者印刷至該一個或多個額外LED裝置結構上，例如以製作一堆疊LED裝置結構。此態樣之另一方法包括一在該裝置基板上之該一個或多個LED裝置結構之頂部上印刷一個或多個額外LED裝置結構，例如以製作一堆疊LED陣列之步驟。
在某些實施例中，一堆疊LED包括堆疊於另一者頂部上之多個LED，每一LED能夠輸出選定波長之電磁輻射，例如每一LED能夠輸出不同波長之電磁輻射。在一具體實施例中，一堆疊LED包括其總電磁光譜係可見為白色光之多個LED。
視情況，串聯連接多個LED，以使得相同電流流過每一LED。視 情況，並聯連接多個LED，以使得每一LED經歷相同電壓。串聯連接之多個LED提供自每一LED輸出類似電磁輻射之益處。
在某些實施例中，一LED陣列包括一磷光體或一磷光體陣列。一特定方法實施例包括(例如)經由一接觸印刷方法在一LED陣列之至少一部分上方印刷磷光體之一步驟。另一方法實施例包括製作一磷光體陣列、製作一LED陣列及將該磷光體陣列層壓於該LED陣列上方。
在另一態樣中，提供用於製作一磷光體陣列之方法。此態樣之一個方法包括以下步驟：模製具有一凹入區域陣列之一彈性體層；在該彈性體層上方提供磷光體粒子，其中該等磷光體粒子至少部分地填充該凹入區域陣列；及在該彈性體層上方提供一囊封層，其中將該等該磷光體粒子囊封於該凹入區域陣列中，藉此製作一磷光體陣列。在實例性實施例，該等凹入區域具有在5奈米至10毫米之範圍上選擇之深度。
在另一態樣中，提供用於製作一半導體裝置之方法。此態樣之一方法包括以下步驟：提供一透明基板；經由乾式轉印接觸印刷在該透明基板之一表面上組裝一半導體裝置；提供與該半導體裝置電接觸之一個或多個金屬觸點；用一光敏聚合物層塗佈該半導體裝置及一個或多個金屬觸點；將該光敏聚合物層之選擇部分曝露至電磁輻射，其中該電磁輻射係至少部分地透射穿過該透明基板且其中該一個或多個金屬觸點阻擋該電磁輻射之至少一部分到達該光敏聚合物層之至少一部分，該一個或多個金屬觸點藉此用作一個或多個自對準遮罩元件。某些實施例進一步包括移除該光敏聚合物層之由用作自對準遮罩元件之該一個或多個金屬觸點遮罩之部分之一步驟。在一項實施例中，移除該光敏聚合物層之部分之該步驟包括使該光敏聚合物層顯影且其中藉由曝露至一溶劑而溶解該光敏聚合物層之未曾曝露至該電磁輻射之若干個區域。
此態樣之方法之適用透明基板包含包括以下各項之基板：石英、玻璃、藍寶石及此等材料之任一組合。在某些實施例中，該透明基板、該半導體裝置或其兩者透射該電磁輻射之50%。在某些實施例中，藉由該一個或多個金屬觸點反射、吸收或既反射亦吸收該電磁輻射之至少一部分。在一具體實施例中，藉由一金屬觸點反射、散射及/或吸收由該金屬觸點接收之該電磁輻射之至少50%、至少75%或至少95%。適用金屬觸點包含包括以下各項之彼等金屬觸點：金、銅、鎳、鋁、鉑及此等材料之任一組合。在具體實施例中，該等金屬觸點中之每一者具有在5奈米至10微米之範圍上選擇之一厚度。
在具體實施例中，該光敏聚合物具有在5奈米至1毫米之範圍上選擇之一厚度。使用光敏聚合物包含但不限於負色調光聚合物、藉由曝露至電磁輻射而至少部分地交聯之聚合物、BCB(苯丙環丁烯)、WL-5351、SU-8、聚胺基甲酸酯、聚矽氧及此等材料之任一組合。
在另一態樣中，提供用於組裝一電子裝置之方法。此態樣之一方法包括以下步驟：提供一個或多個電子裝置組件；使該一個或多個電子裝置組件與一保形轉印及模製裝置接觸，藉此將該一個或多個電子裝置組件轉印至該保形轉印裝置上；使安置於一主體基板上方之一預聚合物層與其上定位有該一個或多個電子裝置組件之該保形轉印及模製裝置接觸，藉此將該一個或多個電子裝置組件至少部分地嵌入至該預聚合物層中並藉助一個或多個凹入特徵圖案化該預聚合物層；固化該預聚合物層，藉此形成具有一個或多個凹入特徵之一聚合物層；及用一填充材料填充該一個或多個凹入特徵之至少一部分。
視情況，此態樣之方法進一步包括在該聚合物之一表面上提供一填充材料及沿著該聚合物之該表面拖動或移動一刮擦工具以將該填充材料填充至該一個或多個凹入特徵之至少一部分中。
適用填充材料包含但不限於：導電材料、光學材料、熱傳遞材 料及此等材料之任一組合。適用主體基板包括包含以下各項之基板：聚合物、玻璃、塑膠、半導體、藍寶石、陶瓷及此等材料之任一組合。適用預聚合物層包含但不限於包括以下各項之彼等層：一光可固化聚合物、一熱可固化聚合物、一光可固化聚胺基甲酸酯及此等材料之任一組合。
視情況，此態樣之方法包括藉由將該預聚合物層曝露至電磁輻射、加熱該預聚合物層或其兩者來固化該預聚合物層之一步驟。在一項實施例中，此態樣之一方法進一步包含(例如)藉由加熱該填充材料、將該填充材料曝露至電磁輻射層或其兩者來固化該填充材料之一步驟。
在實施例中，該一個或多個電子裝置組件中之至少一者包括一個或多個電極觸點。視情況，在一進一步步驟中蝕刻該聚合物之至少一部分以曝露該一個或多個電極觸點中之至少一者。在一具體實施例中，該填充材料包括(例如)與一個或多個電極觸點電連通之一導電材料。導電填充材料適用於(例如)提供至該等電子裝置組件中之至少一者之一個或多個電互連。適用導電材料包含具有在1×10-10至1×10-2Ω．cm或1×10-10至1×10-5Ω．cm之範圍上選擇之一電阻率之彼等材料，例如：一導電膏，例如含有金屬粒子之環氧樹脂，例如銀環氧樹脂、金環氧樹脂、銅環氧樹脂或鋁環氧樹脂；導電碳材料，例如炭黑、碳奈米管、石墨或石墨烯；及此等材料之任一組合。
在一具體實施例中，該填充材料包括一光學材料。視情況，該光學材料形成一光學元件，例如一收集光學器件、一聚光光學器件、一反射光學器件、一漫射光學器件、一色散光學器件、一透鏡、一磷光體、一波導、一光纖、一光學塗層、一透明光學器件、一光學濾光器、一偏光光學器件及此等光學元件之任一組合。適用光學材料包含聚合物、塑膠、玻璃及此等材料之任一組合。
適用電子裝置組件包含但不限於：一P-N接面、一薄膜電晶體、一單接面太陽能電池、一多接面太陽能電池、一光電二極體、一發光二極體、一雷射器、一感測器、一光電二極體、一電光裝置、一CMOS裝置、一MOSFET裝置、一MESFET裝置、一光伏打電池、一微機電裝置、一HEMT裝置、一發光電晶體及此等裝置之任一組合。在一具體實施例中，該電子裝置組件具有具有在10奈米至10毫米或10奈米至10微米之範圍上選擇之一尺寸，例如一高度、寬度、直徑及/或深度。在具體實施例中，該電子裝置組件具有在10奈米至10微米之範圍上選擇之一高度、在1微米至10毫米之範圍上選擇之一寬度、在1微米至10毫米之範圍上選擇之一深度及/或在1微米至10毫米之範圍上選擇之一直徑。
此態樣之另一方法包括以下步驟：提供一保形轉印及模製裝置，該保形轉印及模製裝置具有包括一個或多個轉印表面及一個或多個隆起模製特徵之一接觸表面；使一個或多個電子裝置組件與該保形轉印及模製裝置接觸，藉此將該一個或多個電子裝置組件定位於該保形轉印及模製裝置之該一個或多個轉印表面上；將安置於一主體基板上方之一預聚合物層與其上定位有該一個或多個電子裝置組件之該保形轉印及模製裝置接觸，藉此將該一個或多個電子裝置組件及該一個或多個隆起模製特徵至少部分地嵌入至該預聚合物層中；固化該預聚合物層，藉此形成一聚合物層，其中將該保形轉印裝置之該一個或多個隆起模製特徵複製為該聚合物層中之一個或多個凹入特徵；將該保形轉印裝置與該聚合物層分離，其中將該一個或多個電子裝置組件保留於該聚合物層中；將一填充材料施加至該聚合物層之一表面；及沿著該聚合物之該表面拖動一刮擦工具以將該填充材料填充至該一個或多個凹入特徵之至少一部分中。
此態樣之另一方法包括以下步驟：提供其上安置有一預聚合物 之一主體基板；將一個或多個電子裝置組件至少部分地嵌入至該預聚合物層中，其中於該嵌入步驟期間在該預聚合物層中圖案化一個或多個凹入特徵；固化該預聚合物層，藉此形成具有一個或多個凹入特徵之一聚合物層並將該一個或多個電子裝置組件固定於該聚合物層中；及用一導電材料填充該一個或多個凹入特徵之至少一部分，其中該導電材料提供至至少一個電子裝置組件之一個或多個電互連。
在另一態樣中，提供用於在一裝置基板上製作一可印刷電子裝置之方法。此態樣之一方法包括以下步驟：提供具有一接觸區之一可印刷電子裝置，其中經由一個或多個同質或異質錨定件將該可印刷電子裝置錨定至一主體基板；使該可印刷電子裝置之該接觸區與一順從性轉印裝置之一接觸表面接觸，其中該順從性轉印裝置之該接觸表面具有比該可印刷電子裝置之該接觸區小之一面積，且其中使該接觸區與該接觸表面彼此偏心對準，其中該接觸表面與該接觸區之間的接觸將該可印刷電子裝置黏結至該接觸表面；分離該可印刷電子裝置與該主體基板，藉此釋放該一個或多個同質或異質錨定件；使安置於該接觸表面上之該可印刷電子裝置與該裝置基板之一接納表面接觸；及分離該順從性轉印裝置之該接觸表面與該可印刷電子裝置，其中將該可印刷電子裝置轉印至該接納表面上，藉此將該可印刷電子裝置組裝於該裝置基板之該接納表面上。
在實施例中，該順從性轉印裝置之該接觸表面係該可印刷電子裝置之該接觸區之一百分比，例如25%、30%、40%、50%、小於50%或在25%至75%之範圍上選擇之一百分比。在一具體實施例中，將該順從性轉印裝置之該接觸表面與該電子裝置之該接觸區彼此偏心(例如)1微米、2微米、10微米、大於1微米、大於10微米或在1微米至100微米之範圍上選擇之一距離而對準。視情況，在該順從性轉印裝置之一浮雕特徵上提供該順從性轉印裝置之一浮雕特徵。在一項實施例 中，該順從性轉印裝置係一PDMS印模。
在某些實施例中，該順從性轉印裝置包括提供複數個接觸區之複數個浮雕特徵。視情況，在其中該順從性轉印裝置包括提供複數個接觸區域之複數個浮雕特徵之一實施例中，該方法包括：提供各自具有一接觸區之複數個可印刷電子裝置，其中經由一個或多個同質或異質錨定件將該等可印刷電子裝置中之每一者錨定至一主體基板；使該等可印刷電子裝置之該等接觸區與該順從性轉印裝置之該等接觸區域接觸，其中該順從性轉印裝置之該等接觸區具有比該等可印刷電子裝置之接觸區中之該每一者小之一面積，且其中將該等接觸區與該等接觸區域彼此偏心對準，其中該等接觸區域與該等接觸區之間的接觸將該等可印刷電子裝置黏結至該等接觸區域；分離該等可印刷電子裝置與該主體基板，藉此釋放該等同質或異質錨定件；使安置於該等接觸區域上之該等可印刷電子裝置與該裝置基板之一接納表面接觸；及分離該順從性轉印裝置之該等接觸區域與該等可印刷電子裝置，其中將該等可印刷電子裝置轉印至該接納表面上，藉此將該等可印刷電子裝置組裝於該裝置基板之該接納表面上。
適用可印刷電子裝置包含但不限於：該電子裝置係一P-N接面、一薄膜電晶體、一單接面太陽能電池、一多接面太陽能電池、一光電二極體、一發光二極體、一雷射器、一CMOS裝置、一MOSFET裝置、一MESFET裝置、一光伏打電池、一微機電裝置、一HEMT裝置或此等裝置之任一組合。在實施例中，該裝置基板係一撓性基板、一大面積基板、一預金屬化基板、一預圖案化有一個或多個裝置組件之基板或此等基板之任一組合。
2401‧‧‧電子裝置組件
2402‧‧‧電極觸點
2403‧‧‧轉印基板
2404‧‧‧隆起特徵
2405‧‧‧預聚合物層
2406‧‧‧聚合物層
2407‧‧‧凹入特徵
2408‧‧‧電互連件
8401‧‧‧生長基板
8402‧‧‧磊晶層
8403‧‧‧處置基板
8404‧‧‧遮罩
8405‧‧‧半導體裝置
8406‧‧‧錨定件
8501‧‧‧藍寶石生長基板
8502‧‧‧GaN多層
8503‧‧‧處置基板
8504‧‧‧遮罩
8505‧‧‧GaN LED裝置
8506‧‧‧錨定件
8601‧‧‧矽(111)生長基板
8602‧‧‧GaN多層
8603‧‧‧遮罩
8604‧‧‧GaN LED裝置
8605‧‧‧錨定件
8701‧‧‧藍寶石生長基板
8702‧‧‧犧牲層
8703‧‧‧GaN多層
8704‧‧‧遮罩
8705‧‧‧GaN LED裝置
8706‧‧‧錨定件
8801‧‧‧藍寶石生長基板
8803‧‧‧處置基板
8805‧‧‧界面
8806‧‧‧遮罩
8807‧‧‧GaN LED裝置
8808‧‧‧錨定件
圖1. (A)藉由穿過生長於一GaAs晶圓上之一磊晶多層堆疊進行垂直經圖案化蝕刻而形成之一AlInGaP LED結構正方形陣列(50微米×50 微米)之SEM影像。(B)此等結構中之一者之剖面SEM視圖，其顯示一AlAs犧牲磊晶層上之LED半導體層(量子井以及包覆層、擴散層及接觸層)。(C)用於將自GaAs晶圓釋放之LED(灰色)批轉印至一目標基板(此處顯示為一撓性片)之一基於印刷之組裝方法之示意性圖解說明。(D)在藉助一印模移除一組LED(由白色箭頭指示)之後GaAs晶圓之SEM影像。(E)藉助此印模印刷之目標基板之一區域之SEM影像。(F)來自(D)中之陣列之一個別LED(即，ILED)之有角度視圖SEM影像。在裝置之兩個遠拐角處之一對「斷開」光阻劑(PR)錨定件將其以一跳水板之懸浮組態保持於GaAs晶圓上面，以便於藉助一印模進行剝離。白色箭頭指向經移除AlAs之區域。(G)一GaAs晶圓之一塊上之一密集批之此等裝置之SEM影像。黑色箭頭及白色圓點粗略指示此晶片之對應於(F)之影像之區域。(H)以不同間隔印刷有稀疏裝置陣列之一目標基板之光學影像，其來源於(G)中所示之晶片。(I)印刷至一薄撓性塑膠片上之大批ILED(1600個裝置，呈間距為1.4毫米之一正方形矩陣)，此處顯示為纏繞於一圓柱形玻璃基板(主畫面)上。插圖顯示印刷至一玻璃板上之一類似批之ILED(1600個裝置，呈間距為1.4毫米之一正方形陣列)。對於此等情形，為便於觀看而選擇了相對大之ILED，具有(E)之尺寸之裝置在此放大率下係不可見的。
圖2. (A)由一金屬網(底部；n觸點)及一金屬膜(頂部；p觸點)接觸之一ILED陣列之分解圖示意性圖解說明。一PDMS薄黏合劑層促進至玻璃基板上之印刷。裝置頂部上之一經光圖案化環氧樹脂層防止頂部膜短接至底部網。(B)在具有前側照射之情形處於其關斷狀態中(左)且在無照射之情形下處於其導通狀態中(右)之一ILED陣列(頂部：正方形幾何結構；底部：字「LED」)之光學顯微照片。(C)具有整合式歐姆觸點之一ILED之示意性圖解說明(左)及一操作裝置之光學影像(右)，其顯示未被觸點或探針尖端直接阻擋之所有區域處之均勻發射 特性。由黃色及白色虛線框劃界之區分別對應於接觸電極及裝置周邊。標示為「PT」之區域對應於用於評估裝置操作之探針尖端。(D)一代表性裝置在於GaAs晶圓上進行底切蝕刻之前及在轉印印刷至一塗佈有聚胺氨基甲酸酯之玻璃片上之後的電流-電壓發射特性。插圖提供在一批裝置中產生0.1mA之電流所需之偏壓電壓之一直方圖。(E)一典型裝置在晶圓上及在轉印印刷之後的發射光譜特性。
圖3. (A)用於以一被動矩陣佈局互連一經印刷ILED陣列之一平坦方案之示意性圖解說明。對施加至列及行電極之電壓之協調控制允許以一被動矩陣顯示模式進行操作。(B)一撓性顯示器之影像，該撓性顯示器併入有呈(A)中所示之佈局之一16×16 ILED陣列，其位於一塑膠片(PET)上，該塑膠片纏繞於一人體模型手之拇指上(主畫面；人體尺度；半徑~8毫米)及一圓柱形玻璃管(插圖；半徑~12毫米)上。至控制電子器件之外部介面透過接合至自顯示器之周邊出現之行及列電極之帶狀電纜而發生。(C)一相對大之半透明顯示器之影像，該顯示器使用一類似佈局但具有在一玻璃基板上之一稀疏ILED陣列。使相機聚焦於背景中之紙張上；白色虛線框圖解說明顯示器之作用區域之周邊。(D)在一鏡(上部左邊)前方之顯示一不同圖案之一類似裝置(底部右邊)之影像，其圖解說明雙向發射性質。在此系統中，該等ILED僅表示總面積之~0.8%。插圖顯示處於其關斷狀態中之顯示器之一區域之一放大視圖，以圖解說明裝置之小面積覆蓋。黑色箭頭指向ILED中之一者，其在此放大率下幾乎不可見。
圖4. (A)量子井區域處之應變分佈(按百分比)之色彩圖及用於一橡膠基板上之一可拉伸ILED處於未經應變狀態及經應變狀態中之模擬(頂部)及光學顯微照片(底部)之對應有限元網。底部畫面分別顯示在有外部照射及無外部照射之情形下處於關斷(頂部)及導通(底部)狀態中之光學顯微照片。(B)一橡膠基板上之被動矩陣可拉伸ILED顯示 器，其使用一非共面網組態。此處，毗鄰裝置之間的互連件線由可回應於所施加之應變而變形之弧形橋接結構支撐。主畫面及插圖影像兩者係藉助一自動化相機系統而收集的，該自動化相機系統組合以不同焦深捕獲之圖片以提供一清晰複合影像。(C)(B)中所示之顯示器中一組四個像素之光學顯微照片。上部影像及下部影像分別顯示在有外部照射及無外部照射之情形下處於關斷(頂部)及導通(底部)狀態中之光學顯微照片。左邊之組態之情形下之多個紅色斑點由來自互連橋接器之反射產生。(D)在不同之所施加應變下對顯示器中之一代表性ILED之電流(I)-電壓(V)量測。(E)在22%之一所施加應變下拉伸循環到達500次之後量測的產生20μA之一電流所需之電壓(V)。插圖顯示在此等循環測試之後的I-V行為。此等裝置因非歐姆觸點之使用而具有相對高之導通電壓。
圖5. 一GaAs晶圓上之磊晶半導體多層堆疊之示意性圖解說明(左邊)及剖面掃描電子顯微鏡(SEM)影像(中間)。(右邊)一GaAs晶圓上之經橫向劃界之正方形ILED之一正方形陣列之SEM影像。(底部)磊晶堆疊之細節。
圖6. 用於自一GaAs源晶圓擷取ILED之處理步驟之示意性圖解說明及光學顯微鏡/SEM影像。
圖7. 自動化印刷機器之圖片，其中已標示關鍵部分。
圖8. (A)藉助一複合印模來擷取並印刷選定組之ILED之示意性圖解說明。(B)在三個印刷循環之後源晶圓之光學顯微鏡影像。(C)來源於(B)之源晶圓之具有經稀疏印刷之ILED之一基板之光學顯微鏡影像，其圖解說明區擴展之概念。
圖9. 用於圖2A之ILED之處理步驟之示意性圖解說明。
圖10. (A)間隙為L1=10微米、L2=20微米、L3=30微米、L4=40微米、L5=50微米、L6=60微米、L7=70微米之傳輸線模型(TLM)圖案之 光學顯微鏡影像。(B)與p觸點(Pt/Ti/Pt/Au=10/40/10/70奈米)相關聯之I(電流)-V(電壓)曲線，其隨退火溫度而變。(C)對於p觸點敷金屬，隨間隙長度而變之電阻，其係在不同退火溫度下評估的。(D)與n觸點(Pd/Ge/Au=5/35/70奈米)相關聯之I-V曲線，其隨退火溫度而變。(E)對於n觸點敷金屬，隨間隙長度而變之電阻，其係在不同退火溫度下評估的。
圖11. (A)ILED裝置在有及無用以在底切蝕刻期間保護側壁之一鈍化方案之情形下之I-V曲線。(B)ILED裝置(50×50微米及100×100微米)在轉印之前及之後在具有歐姆觸點及鈍化方案之情形下之I-V曲線。
圖12. (A)用於製作電互連以完成一被動矩陣陣列之處理步驟之示意性圖解說明。(B)在藉由濕式蝕刻曝露n-GaAs之後一ILED陣列之光學顯微鏡影像。(C)在藉由濕式蝕刻曝露n-GaAs之後一ILED之剖面SEM視圖。(D)具有電互連之一ILED陣列之光學顯微鏡影像。
圖13. 一塑膠基板上之一16×16 ILED(100微米×100微米，其中間距為210微米)之光學影像，該基板纏繞於人體模型之手腕(A)及手指(B、C)上。(底部右邊)非工作像素(由「x」符號指示)之一圖。
圖14. (A)具有ACF帶狀電纜連接之一玻璃基板上之一16×16 ILED(50微米×50微米，其中間距為70微米)顯示器之光學影像。(B)顯示器在操作期間之光學影像。(左邊頂部)非工作像素(由「x」符號指示)之一圖。
圖15. 一塑膠基板上之一16×16 ILED(100微米×100微米，其中間距為210微米)顯示器之電性質。(A)20μA下之電壓圖及(B)在R=∞、17.3、12.6、8.8、7.3毫米下之I-V曲線。(C)20μA下之電壓圖及(D)在R=8.8毫米下隨彎曲循環(多達500次)而變之I-V曲線。相對高之導通電壓係因非歐姆觸點之使用所致。
圖16. (A、B)玻璃基板上之一16×16 ILED(100微米×100微米，其中間距為1.20毫米)顯示器在操作期間之光學影像。(C)非工作像素(由「x」符號指示)之一圖。
圖17. (A)用於波狀ILED帶之處理步驟之分解示意性圖解說明。(B)藉助一掃描焦點技術收集的具有50微米及100微米寬度之波狀ILED帶之光學顯微鏡影像。一波狀ILED帶在不同經應變狀態(自波狀至扁平)中之光學顯微鏡影像：(C)無發射有照射，(D)有發射有照射，(E)有發射無照射。(F)在不同經應變狀態下之I-V曲線。相對高之導通電壓係因非歐姆觸點之使用所致。
圖18. (A)在無照射之情形下自呈波狀(頂部)及扁平(底部)組態之波狀ILED收集之發射之光學顯微鏡影像。使用可在一商業套裝軟體(Photoshop，Adobe系統)中獲得之一公用程式對記錄於(A)之白色方形框中之像素之色彩分析：來自(B)波狀組態及(C)扁平組態之發射之紅色值之範圍，其隨沿著帶長度之位置而變(0=白色，255=全紅色)。(D)來自(B)及(C)之跨越寬度之發射紅色值之平均範圍。
圖19. (A)用於可拉伸ILED顯示器之處理步驟之示意性圖解說明。(B)非工作像素(由「x」符號指示)之一圖。
圖20. 一扁平橡膠基板上之一被動矩陣可拉伸ILED顯示器之光學顯微鏡影像，該顯示器使用一非共面網組態。
圖21. 一彎曲/扭曲橡膠基板上之一被動矩陣可拉伸ILED顯示器之光學顯微鏡及SEM影像，該顯示器使用一非共面網組態。
圖22. (A)一橡膠基板上之一可拉伸ILED之示意性圖解說明，其呈經壓縮(左邊)及經拉伸(右邊)組態。裝置中之應變分佈：(B)頂表面，(C)中間表面(量子井區域)，(D)處於一經壓縮狀態中之底表面及(E)處於一經拉伸狀態中之中間表面。
圖23. 一可拉伸ILED顯示器之應變分佈：(A)頂表面，(B)中間表 面(量子井區域)，及(C)ILED之底表面。
圖24. 用於印刷及互連微刻度裝置組件之程序之示意性圖解說明。(a)第一步驟涉及在一源基板上製作裝置(具有矩形金電極之正方形暗灰色區塊)。(b)一彈性印模(淺藍色)藉由至接觸電極區域之浮雕特徵之凡得瓦黏合而擷取一批此等裝置。(c)使以此方式「著墨」有裝置之印模與一液體預聚合物層(黃褐色)接觸之後固化至一固體形式產生具有整合式經嵌入裝置之一經模製結構。(d)在此結構上方刮擦一導電膏(淺灰色)填充該等經模製特徵以形成至該等裝置之電觸點及其之間的互連件。
圖25. (a)藉由在一PET基板上模製一PU層且然後用銀環氧樹脂填充所產生之渠溝而形成之一批導電特徵之光學影像。此等結果圖解說明可容易地形成之特徵大小及形狀以及面積之範圍。(b)深度為20微米且寬度為20微米(左邊)及200微米(右邊)之經填充線之剖面SEM影像。可藉助對導電材料之適合修改來達成更高縱橫比及更窄特徵。(c)一PET基板上具有交叉但電隔離之導電線之經互連金屬墊陣列(Cr/Au，100/1000奈米；500×500微米；1.5毫米間距)。此結果使用具有線(100微米寬度及20微米深度)以及矩形特徵(100×300微米橫向尺寸及40微米深度)之一印模/模具來分別形成至金屬墊之互連件及觸點。底部左邊框架及右邊框架分別提供接近一代表性墊之結構之一示意性底圖圖解說明及一俯視圖光學顯微照片。(d)由至列(r1、r2等)及行(c1、c2等)互連件線之不同組合之探測接觸墊收集之電流/電壓資料驗證沿行及列之電連續性以及行與列之間的電隔離。
圖26. (a)以超薄(2.5微米厚)佈局形成且成對的經模製互連件線通向其每一者之一組六個AlInGaP發光二極體(LED；250×250微米)之光學影像。選擇性印刷形成該等陣列；對準模製之後用銀環氧樹脂進行填充形成互連件。頂部插圖提供一俯視圖光學顯微照片。中間之三個 裝置連接至一電源以導致光發射。(b)此等LED之電流/電壓特性(非歐姆觸點)。
圖27. (a)由具有整合式觸點之五個單晶矽棒組成之一光伏打微型模組之示意性圖解說明。左邊框架及右邊框架分別顯示在用銀環氧樹脂填充經模製渠溝之前及之後的結構。以黃褐色圖解說明經模製聚合物(PU)；矽電池係黑色，具有金觸點。用銀環氧樹脂(淺灰色)填充經模製渠溝產生在右邊之經互連結構。每一棒係50微米寬、1.55毫米長且20微米厚，其在經p摻雜區域及經n摻雜區域上具有金屬歐姆觸點(Cr/Au，100/1000奈米；對於p觸點，50微米寬度及100微米長度；對於n觸點，50微米寬度及1.4毫米長度)。(b)一樣本之光學影像，其具有一插圖，該插圖顯示結構之部分之一剖面圖。(c)在明亮及黑暗中在室溫下實施之電流/電壓特性。此太陽能電池之效率(Eff)及填充因數(FF)分別係6.5%及0.61。
圖28. GaAs LED晶圓之磊晶層。
圖29. μ-GaAs LED之處理示意圖。
圖30. A.主體晶圓上之經隔離GaAs LED之掃描電子顯微術(SEM)影像。B.在以光微影方式界定異質錨定件之後GaAs LED之掃描電子顯微術(SEM)影像。C.一PET基板上之經轉印印刷之GaAs LED之掃描電子顯微術(SEM)影像。D.在轉印印刷過程之前與之後GaAs LED之光學顯微術(OM)影像。
圖31. (A).圖解說明經印刷μ-GaAs LED之一底圖。(B)照度對電流-電壓特性曲線圖。
圖32. 一矽晶圓上之一典型GaN裝置之磊晶層結構。
圖33. 可個別印刷μ-GaN LED之處理方案。
圖34. 在KOH底切過程之前(左邊)及之後(右邊)μ-GaN LED單元之一錨定件之掃描電子顯微術(SEM)影像。
圖35. 在已實施數個步進且重複轉印印刷過程之後施體基板之光學影像。
圖36. 在GaAs μ-LED上之步進且重複過程。
圖37. (a)光學影像(b)電流-電壓特性及(c)一個別μ-GaN LED單元在操作時之發射光譜。
圖38. 在KOH底切之前及之後GaN LED裝置之SEM影像。至KOH之經延長曝露導致對GaN側壁之中等粗糙化。
圖39. 用於可印刷GaN裝置之側壁鈍化方案。
圖40. 利用雷射剝離之可印刷GaN裝置。
圖41. 藉助InGaN犧牲層利用PEC蝕刻之獨立GaN裝置轉印。插入用於獨立GaN及AlGaN層之PEC蝕刻之SEM影像*。(*左邊影像：E.Haberer等人，Appl.Phys.Lett.85，5179(2005)，右邊影像：R.Sharma等人，Appl.Phys.Lett.87，051107(2005))。
圖42. 藉由EC(電化學)蝕刻對犧牲層之選擇性蝕刻。
圖43. 藉助特定蝕刻劑(NH4Cl)對犧牲層(即，ZnO)之選擇性蝕刻。
圖44. 異質錨定結構之光學顯微術(OM)影像。
圖45. 異質錨定結構之各種幾何結構。
圖46. (A)同質錨定件之光學顯微術(OM)影像；(B)同質錨定件之掃描電子顯微術(SEM)影像。
圖47. 市售經線接合LED之SEM影像。
圖48. (a)單元設計之示意性圖解說明。(b)用於經由背側曝露進行囊封之過程。
圖49. 使用經由背側曝露過程進行囊封的經鈍化μ-GaN LED之(a)掃描電子顯微束(SEM)影像及(b)光學顯微術(OM)影像。
圖50. 在經由背側曝露過程進行囊封之後使用一μ-GaN LED輪廓 儀所掃描之輪廓。
圖51. 五個串聯連接之μ-GaN LED。
圖52. 兩串五個串聯連接之μ-GaN LED。
圖53. 經模製互連之製作示意圖。
圖54. 經模製互連之製作示意圖。
圖55. (a)1個GaAs LED單元之光學影像。用一導電銀膏獨立地金屬化具有250×250平方微米之9個GaAs LED單元。(b)1個GaAs LED單元之電流-電壓(I-V)特性。
圖56. 藉助添加用於選擇性固化之反射層之經模製互連方法。
圖57. 經模製互連方法之解析度。
圖58. GaAs垂直LED結構。
圖59. 網互連方法之製作過程。亦顯示由一金屬網(底部；n觸點)及一金屬膜(頂部；p觸點)接觸之一ILED陣列之分解圖示意性圖解說明。
圖60. 串聯連接與並聯連接之μ-LED串之間的一比較。
圖61. 印刷於一塑膠基板上之串聯連接之μ-LED串之光學影像。
圖62. 使用經印刷μ-LED之被動矩陣顯示器之平坦互連處理示意圖。
圖63. 配裝至具有可拉伸機械互連件之一五μ-GaN LED顯示器之在空間上獨立之微透鏡陣列。
圖64. 可拉伸μ-LED。
圖65. a)類鏡小面增加內部反射，但b)經粗糙化表面減少內部反射。
圖66. 藉由在存在UV光之情形下對一經完全製作/底切之裝置進行PEC KOH蝕刻而執行錐形結構之形成。
圖67. 藉助輸出耦合(GaN錐體結構)之光增強μ-GaN LED。
圖68. 於一聚合物微透鏡中之GaN LED囊封增加光提取效率。
圖69. 用以形成配裝至一微-LED顯示器之一微透鏡陣列之處理步驟。
圖70. 用以形成配裝至一微-LED顯示器之一在空間上獨立之微透鏡陣列之處理步驟。
圖71. 藉助聚合圖案之光學增強之示意圖。
圖72. 自透明基板上之經印刷μ-LED輸出之光之雙向性質。
圖73. 反射器及散熱器至經印刷μ-LED上之整合。
圖74. 多個μ-LED堆疊。
圖75. 在對AlInGaP μ-LED之各種驅動條件下之熱圖形影像。
圖76. 塑膠基板上之經印刷μ-LED之熱管理。
圖77. 作為一散熱器之經印刷μ-金剛石。
圖78. 反射器與散熱器至經印刷μ-LED上之整合。
圖79. μ-LED與經印刷電子器件之異質整合。
圖80. 光電二極體與μ-LED之異質整合，以達成對光輸出之原位自校準。
圖81. 均勻磷光體陣列之製作方案。
圖82. 彈性體腔中之磷光體。
圖83. 經印刷及經封裝LED之頂部上之經層壓磷光體被囊封之彈性體。
圖84. 製作半導體裝置之實例性方法。
圖85. 製作GaN LED裝置之實例性方法。
圖86. 製作GaN LED裝置之實例性方法。
圖87. 製作GaN LED裝置之實例性方法。
圖88. 製作GaN LED裝置之實例性方法。
一般而言，本文中所使用之術語及片語具有其業內認可之意義，其意義可藉由參照彼等熟習此項技術者所習知之標準教科書、雜誌參考文獻及內容背景而得知。提供以下定義以闡明其在本發明之內容背景中之特定用途。
「可轉印」或「可印刷」可互換使用且與能夠轉印、組裝、圖案化、組織及/或整合到基板上或整合到基板中之材料、結構、裝置組件及/或積體功能裝置相關。在一實施例中，轉印或印刷係指一結構或元件自一個基板至另一基板之直接轉印，例如自一多層結構至一裝置基板或由一裝置基板支撐之一裝置或組件。另一選擇係，可轉印係指經由一中間基板印刷之一結構或元件，該中間基板例如係一印模，其剝離該結構或元件且隨後將該結構或元件轉印至一裝置基板或位於一裝置基板上之一組件。在一實施例中，印刷係在不將基板曝露至高溫(即，在小於或等於約攝氏400度之溫度下)之情形下發生的。在一項實施例中，可印刷或可轉印材料、元件、裝置組件及裝置能夠經由溶液印刷或乾式轉印接觸印刷而轉印、組裝、圖案化、組織及/或整合至基板上或整合至基板中。類似地，「印刷」廣泛用來指代轉印、組裝、圖案化、組織及/或整合至基板上或整合至基板中，該等基板例如係用作一印模之一基板或自身係一目標(例如，裝置)基板之一基板。此一直接轉印印刷提供一多層結構之一功能頂層至一裝置基板之低成本且相對簡單的重複轉印。此達成在無需一單獨印模基板之情形下自(例如)一晶圓至一目標基板之毯覆式轉印。
「基板」係指具有能夠支撐一組件(包含一裝置、組件或一互連件)之一表面之一材料。一「接合」至該基板之互連件係指該互連件中與該基板實體接觸且不能相對於其接合至的基板表面大致移動之一部分。相反，未接合部分能夠相對於該基板大致移動。一互連件之未接合部分通常對應於具有一「彎曲組態」(例如藉由應變誘導之互連 件彎曲)之彼部分。
「主體基板」及「處置基板」可互換指代在其上組裝、處理或以其他方式操縱一電子裝置之一基板。在某些實施例中，一處置基板係用作(例如)用於固持隨後轉印至另一基板(例如藉由轉印印刷)之結構之一暫時性基板之一基板。在某些實施例中，一處置基板用作一處理基板，其中該處置基板上存在之結構經受額外處理步驟。「生長基板」係指適用於生長材料(例如經由磊晶生長)之一基板。在實施例中，一生長基板包括與正生長的相同之材料。在實施例中，一生長基板包括不同於正生長的材料。適用生長基板包含與正生長之材料晶格匹配或有效晶格匹配之基板。在某些實施例中，一生長基板係一主體基板。「裝置基板」係指適用於組裝裝置組件之一基板。在某些實施例中，一裝置基板包括功能裝置組件。在某些實施例中，一裝置基板係一撓性基板、一大面積基板、一預金屬化基板、一預圖案化有一個或多個裝置組件之基板或此等之任一組合。在某些實施例中，一裝置基板係一主體基板。
本文中所使用之術語「表面」意欲與其指代一物件之一外邊界之普通意義相一致。在實施例中，可賦予表面特定名稱，例如「接納表面」、「接觸表面」、「外部表面」。在某些實施例中，命名之表面可係指其目標用途及/或識別一表面之子區域。在某些實施例中，命名之表面可係指其(例如)相對於其他附近或毗鄰組件之定向。
「功能層」或「裝置層」係指能夠併入至一裝置或裝置組件中且給彼裝置或裝置組件提供至少部分功能性之一層。端視特定裝置或裝置組件，一功能層可包含各種各樣之組成。舉例而言，作為一太陽能陣列之一裝置可由III-V微太陽能電池之一開始功能層(包含自身係由本文中所提供之複數個不同層構成之一功能層)製成。在某些實施例中，此等層之釋放及後續印刷為構造一光伏打裝置或裝置組件提供 基礎。相反，用於併入至電子器件(MESFET)、LED或光學系統中之一功能層可具有一不同分層組態及/或組成。因此，併入至多層結構中之特定功能層取決於該功能層將併入於其中之最終裝置或裝置組件。
「釋放層」(有時稱作「犧牲層」)係指至少部分地分離一個或多個功能層之一層。一釋放層能夠被移除或提供用於促進將功能層與多層結構之其他層分離(例如藉由回應於一實體、熱、化學及/或電磁刺激(舉例而言)而進行實體分離之一釋放層)之其他手段。因此，實際釋放層組成經選擇以最佳匹配將提供分離之手段。用於分離之手段係藉由此項技術中已知的任何一個或多個分離手段，例如藉由界面失效或藉由釋放層犧牲。一釋放層自身可保持連接至一功能層，例如保持附接至多層結構之剩餘部分之一功能層或與多層結構之剩餘部分分離之一功能層。視情況，隨後將該釋放層與該功能層分離及/或自該功能層移除。
「緩衝層」係指一裝置或裝置組件之適用於保護該裝置組件之其他層之一層。在一項實施例中，一緩衝層保護另一裝置層免遭蝕刻。在一實施例中，一緩衝層不影響裝置之功能或對裝置之功能具有極小影響。在一項實施例中，一蝕刻阻擋層係一緩衝層。
「釋放(release)」及「釋放(releasing)」係指將兩個層、裝置或裝置組件彼此至少部分地分離，例如藉由機械或實體分離或者藉由移除一個層、裝置或裝置組件之至少一部分。在某些實施例中，一犧牲層之移除導致一層、裝置或裝置組件之釋放。在某些實施例中，藉由蝕刻掉層、裝置或裝置組件之一部分來釋放層、裝置或裝置組件。在某些實施例中，經釋放組件藉由一個或多個錨定件保持附接至該等經釋放組件自其釋放之物件。在某些實施例中，經釋放組件係藉由一個或多個錨定件隨後附接至該等經釋放組件自其釋放之物件。
「蝕刻(etch)」及「蝕刻(etching)」係指反應掉、溶解或以其他方式移除一層、裝置或裝置組件之一部分之一過程。在實施例中，各向異性蝕刻或定向蝕刻係指沿一特定方向優先地移除材料之一蝕刻過程。在實施例中，一濕式蝕刻係指藉由曝露至一溶液而移除材料。在實施例中，一選擇性蝕刻係指移除一特定材料或一類材料。在實施例中，一反應性離子蝕刻或一電感耦合電漿反應性離子蝕刻係指利用一電漿來蝕刻掉材料(例如藉由與電漿中之離子進行反應)之一蝕刻方法。術語「蝕刻劑」在本說明中用於廣泛地指代適用於藉由蝕刻移除材料之一物質。術語「電化學蝕刻」係指利用一所施加之電位、電場或電流之一蝕刻過程。術語「光電化學蝕刻」係指利用一所施加之電位、電場或電流及至電磁輻射之曝露之一蝕刻過程。
一「蝕刻遮罩」係指適用於防止下伏材料免遭蝕刻之材料。在某些實施例中，一厚蝕刻遮罩係指一足夠厚度之一蝕刻遮罩，該遮罩之大部分在一蝕刻過程之後仍保留。在實施例中，一厚蝕刻遮罩具有在100奈米至5微米之範圍上選擇之一厚度。在某些實施例中，一金屬蝕刻遮罩係指一蝕刻阻擋層。
術語「遮罩」係指覆蓋或其他方式阻擋一下伏材料之部分之一材料。術語「遮罩」之用法意欲與該術語在微製作領域中之用法相一致。在實施例中，術語「遮罩」係指一蝕刻遮罩、一光學遮罩、一沈積遮罩或此等之任一組合。
術語「經遮罩區域」及「經曝露區域」分別係指一下伏材料之由一遮罩阻擋及未被阻擋之部分。
「磊晶再生長」及「磊晶生長」係指藉由材料沈積(例如氣相或液相沈積)來生長結晶層之一方法。術語「磊晶層」係指經由磊晶生長而生長之一層。
如在微製作技術中，術語「圖案化」在本文中用來廣泛地指代 選擇性地移除或沈積一層、裝置或裝置組件之部分以形成一規定結構之一過程。
「由一基板支撐」係指如下之一結構：其至少部分地存在於一基板表面上或者至少部分地存在於一個或多個定位於該結構與該基板表面之間的中間結構上。術語「由一基板支撐」亦可係指部分地或完全地嵌入於一基板中之結構。
「可印刷電子裝置」或「可印刷電子裝置組件」係指經組態以組裝及/或整合至基板表面上(例如藉由使用乾式轉印接觸印刷及/或溶液印刷方法)之裝置及結構。在實施例中，一可印刷電子裝置組件係一可印刷半導體元件。在實施例中，可印刷半導體元件係整體單晶、多晶或微晶無機半導體結構。在各種實施例中，可印刷半導體元件經由一個或多個橋接或錨定元件連接至一基板，例如一母晶圓。在本說明之此內容背景中，一整體結構係具有以機械方式連接之一單片式元件。各種實施例之半導體元件可不經過摻雜或經過摻雜，可具有一選定摻雜劑空間分佈且可摻雜有複數種不同摻雜劑材料，包括P型及N型摻雜劑。某些微結構化可印刷半導體元件包含至少一個剖面尺寸大於或等於約1微米之彼等半導體元件及至少一個剖面尺寸小於或等於約1微米之奈米結構化可印刷半導體元件。
適用於各種應用之可印刷半導體元件包括藉由「自頂向下」處理高純度體材料(例如使用習用高溫處理技術產生之高純度結晶半導體晶圓)而獲得之元件。在一實施例中，一可印刷半導體元件包括具有一以操作方式連接至至少一個額外裝置組件或結構(例如一導電層、電介質層、電極、額外半導體結構或此等之任一組合)或與該至少一個額外裝置組件或結構以其他方式整合之半導體之一複合異質結構。在本發明之某些方法及系統中，可印刷半導體元件包括與選自由以下各項組成之群組之至少一個額外結構整合之一半導體結構：另一 半導體結構；一電介質結構；導電結構；及一光學結構(例如，光學塗層、反射器、窗口、光學濾光器、收集、漫射或聚光光學器件等)。在某些實施例中，一可印刷半導體元件包括與選自由以下各項組成之群組之至少一個電子裝置組件整合之一半導體結構：一電極、一電介質層、一光學塗層、一金屬接觸墊、一半導體通道。在某些實施例中，可印刷半導體元件包括可拉伸半導體元件、可彎曲半導體元件及/或異質半導體元件(例如，與例如電介質、其他半導體、導體、陶瓷等一種或多種額外材料整合之半導體結構)。可印刷半導體元件包含可印刷半導體裝置及其組件，包含但不限於：可印刷LED、雷射器、太陽能電池、p-n接面、光伏打器件、光電二極體、二極體、電晶體、積體電路及感測器。
「電子裝置組件」係指一可印刷半導體或電裝置。實例性電子裝置組件實施例經組態以用於執行例如發射電磁輻射或將電磁輻射轉換成電能之一功能。在具體實施例中，多個電子裝置組件經電互連且執行一比個別裝置組件單獨執行的更複雜的任務或功能。適用電子裝置組件包含但不限於：P-N接面、薄膜電晶體、單接面太陽能電池、多接面太陽能電池、光電二極體、發光二極體、雷射器、CMOS裝置、MOSFET裝置、MESFET裝置、光伏打電池、微機電裝置及HEMT裝置。
「垂直型LED」係指其中裝置之功能組件或層係配置成一堆疊組態且電接觸係在堆疊之頂部及底部處形成之一發光二極體裝置。
「溶液印刷」意指將一個或多個結構(例如可轉印或可印刷元件)散佈至一載體介質中且以一協調方式將其遞送至一基板表面之選定區域之過程。在一實例性溶液印刷方法中，將結構遞送至一基板表面之選定區域係藉由獨立於經受圖案化之基板表面之形貌及/或物理特性之方法達成。溶液印刷方法包含但不限於噴墨印刷、熱轉印印刷及毛 細管作用印刷。
「接觸印刷」廣泛地指代例如藉助促進將特徵自一印模表面轉印至一基板表面之一印模而進行之一乾式轉印接觸印刷方法。在一實施例中，該印模係一彈性印模。另一選擇係，該轉印可係直接至一目標(例如，裝置)基板或主體基板。以下參考文獻涉及自組裝技術(該等技術在本發明之方法中用於經由接觸印刷及/或溶液印刷技術來轉印、組裝及互連可轉印半導體元件)且以全文引用之方式併入本文中：(1)「Guided molecular self-assembly：a review of recent efforts」，Jiyun C Huie Smart Mater.Struct.(2003)12，264-271；(2)「Large-Scale Hierarchical Organization of Nanowire Arrays for Integrated Nanosystems」，Whang,D.；Jin,S.；Wu,Y.；Lieber,C.M.Nano Lett.(2003)3(9)，1255-1259；(3)「Directed Assembly of One-Dimensional Nanostructures into Functional Networks」，Yu Huang，Xiangfeng Duan，Qingqiao Wei及Charles M.Lieber，Science(2001)291，630-633；以及(4)「Electric-field assisted assembly and alignment of metallic nanowires」，Peter A.Smith等人，Appl.Phys.Lett.(2000)77(9)，1399-1401。
用於組裝、組織及/或整合可轉印元件之適用接觸印刷方法包含乾式轉印接觸印刷、微接觸或奈米接觸印刷、微轉印或奈米轉印印刷及自組裝輔助印刷。使用接觸印刷係有益的，此乃因其允許複數個可轉印半導體相對於彼此成選定定向及在選定位置中之組裝及整合。接觸印刷亦達成不同類材料及結構(包含半導體(例如，無機半導體、單晶半導體、有機半導體、碳奈米材料等)、電介質及導體)之有效轉印、組裝及整合。接觸印刷方法視情況提供可轉印半導體元件相對於預圖案化於一裝置基板上之一個或多個裝置組件在預選位置中及成預選空間定向之高精度對齊轉印及組裝。接觸印刷亦與各式各樣之基板 類型相容，包含習用剛性或半剛性基板(例如玻璃、陶瓷及金屬)以及具有對於特定應用而言具有吸引力之物理及機械性質之基板(例如撓性基板、可彎曲基板、可成形基板、順從性基板及/或可拉伸基板)。舉例而言，可轉印結構之接觸印刷組裝與低溫處理(例如，小於或等於298K)相容。此屬性允許使用一系列基板材料(包含在高溫下分解或降解之彼等材料，例如聚合物及塑膠基板)來實施本光學系統。裝置元件之接觸印刷轉印、組裝及整合亦係有益的，此乃因其可經由低成本且高產量印刷技術及系統來實施，例如捲對捲印刷以及柔性版印刷方法及系統。
「可拉伸」係指一材料、結構、裝置或裝置組件發生應變而不發生斷裂之能力。在一實例性實施例中，一可拉伸材料、結構、裝置或裝置組件可經受大於約0.5%之應變而不斷裂，較佳地對於某些應用可經受大於約1%之應變而不斷裂且更佳地對於某些應用大於約3%之應變而不斷裂。
術語「撓性」及「可彎曲」在本說明中同義使用且係指一材料、結構、裝置或裝置組件變形為一曲線形狀而不發生一引入顯著應變(例如，表徵一材料、結構、裝置或裝置組件之失效點之應變)之變換之能力。在一實例性實施例中，一撓性材料、結構、裝置或裝置組件可變形為一曲線形狀而不引入大於或等於約5%之應變，較佳地對於某些應用不引入大於或等於約1%之應變且更佳地對於某些應用不引入大於或等於約0.5%之應變。
「半導體」係指在極低溫度下為一絕緣體但在約300K之一溫度下具有一可觀導電性之任一材料。在本說明中，術語半導體之用法意欲與此術語在微電子器件及電裝置領域中之用法相一致。適用半導體包含例如矽、鍺及金剛石等元素半導體及例如以下等化合物半導體：IV族化合物半導體，例如SiC及SiGe；III-V族半導體，例如AlSb、 AlAs、Aln、AlP、BN、GaSb、GaAs、GaN、GaP、InSb、InAs、InN及InP；III-V族三元半導體合金，例如AlxGa1-xAs；II-VI族半導體，例如CsSe、CdS、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnS及ZnTe；I-VII族半導體CuCl；IV-VI族半導體，例如PbS、PbTe及SnS；層式半導體，例如PbI2、MoS2及GaSe；氧化物半導體，例如CuO及Cu2O。
術語半導體包含本質半導體及摻雜有一種或多種選定材料之外質半導體(包含具有p型摻雜材料之半導體(亦稱為P型或p摻雜半導體)及具有n型摻雜材料之半導體(亦稱為N型或n摻雜半導體))，以提供適適用於一給定應用或裝置之有益電性質。術語「半導體」包含包括半導體及/或摻雜劑之一混合物之複合材料。適用特定半導體材料包含但不限於：Si、Ge、SiC、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InP、InAs、GaSb、InP、InAs、InSb、ZnO、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、PbS、PbSe、PbTe、AlGaAs、AlInAs、AlInP、GaAsP、GaInAs、GaInP、AlGaAsSb、AlGaInP及GaInAsP。多孔矽半導體材料適用於感測器及發光材料之領域中，例如發光二極體(LED)及固態雷射器。半導體材料中之雜質係除半導體材料自身以外之原子、元素、離子及/或分子，或者提供至半導體材料中之任何摻雜劑。雜質係半導體材料中所存在的不合意材料，其可能會不利地影響半導體材料之電性質，且包含但不限於氧、碳及金屬，包括重金屬。重金屬雜質包含但不限於：元素週期表上位於銅與鉛之間的元素族、鈣、鈉、及其所有離子、化合物及/或錯合物。
在某些實施例中，術語「定向」係指一晶體結構(例如一半導體晶體)之一特定平面。在某些實施例中，術語「方向」係指一晶體結構之一特定軸線或等效軸線。在實施例中，術語具有一特定數值指示符之定向及方向之用法意欲與在結晶學及微製作領域中之用法相一 致。
「量子井」係指一發光二極體裝置之一作用層。在一項實施例中，一量子井係一LED裝置之具有一相對窄帶隙之一層，其在兩個側上由具有一相對較寬帶隙之層圍繞。「障壁層」係指一發光二極體裝置之毗鄰於一量子井層定位且具有一比量子井材料大之帶隙之一層。在一項實施例中，一量子井層夾在兩個障壁層之間。在另一實施例中，多個量子井層夾在多個障壁層之間。
「接觸層」係指一發光二極體裝置之(例如)用於與外部電路組件形成電接觸之一層，例如電互連件。「擴散層」係指一發光二極體裝置之(例如)適用於跨越一發光二極體裝置之區提供來自一接觸層之電壓或電流之一層。「包覆層」係指一發光二極體裝置之一層，例如圍繞障壁層及量子井層之一層。
「良好電子效能」及「高效能」在本說明中同義使用且係指裝置及裝置組件具有例如場效應遷移率、臨限電壓及導通-關斷比等電子特性，從而提供一所期望功能性，例如電子信號切換及或放大。展示出良好電子效能之實例性可印刷元件可具有大於或等於100cm2 V-1 s-1之本質場效應遷移率且對於某些應用可具有大於或等於約300cm2 V-1 s-1之本質場效應遷移率。展示出良好電子效能之實例性電晶體可具有大於或等於約100cm2 V-1 s-1之裝置場效應遷移率，對於某些應用可具有大於或等於約300cm2 V-1 s-1之裝置場效應遷移率且對於其他應用可具有大於或等於約800cm2 V-1 s-1之裝置場效應遷移率。展示出良好電子效能之實例性電晶體可具有小於約5伏之臨限電壓及/或大於約1×104之導通-關斷比。
「塑膠」係指可在加熱時經大體模製或成形並硬化成一所期望形狀之任一合成或天然材料或若干材料之組合。適用塑膠包含但不限於聚合物、樹脂及纖維素衍生物。在本說明中，術語塑膠意欲包含包 括具有一種或多種添加劑(例如結構增強劑、填充物、纖維、塑化劑、穩定劑或可提供所期望化學或物理性質之添加劑)之一種或多種塑膠之複合塑膠材料。
「預聚合物」係指為一聚合物前體之一材料及/或在固化時為一聚合物之一材料。一「液體預聚合物」係指展示出一液體之一個或多個性質(例如流動性質)之一預聚合物。具體預聚合物包含但不限於光可固化聚合物、熱可固化聚合物及光可固化聚胺甲酸酯。
「固化」係指變換一材料以使得經變換材料展示出不同於原始未經變換材料之一個或多個性質之一過程。在某些實施例中，一固化過程允許一材料變為固態或剛性。在一實施例中，固化將一預聚合物材料變換成一聚合物材料。適用固化過程包含但不限於：曝露至電磁輻射(光固化過程)，例如曝露至一特定波長或波長範圍之電磁輻射(例如，紫外或紅外電磁輻射)；熱固化過程，例如加熱至一特定溫度或在一特定溫度範圍內(例如，150℃或介於125℃與175℃之間)；時間固化過程，例如等待一規定時間或持續時間(例如，5分鐘或介於10小時與20小時之間)；乾燥過程，例如移除所有或一百分比之水或其他溶劑分子；以及此等之任一組合。舉例而言，用於固化一銀環氧樹脂之一項實施例包括將該銀環氧樹脂加熱至150℃後達5分鐘之一持續時間。
「聚合物」係指一種包含複數個重複化學基團(通常稱作單體)之分子。聚合物之特徵通常在於具有高分子質量。適用聚合物包含有機聚合物及無機聚合物，該兩者可呈非晶、半晶、結晶或部分地結晶之狀態。聚合物可包括具有相同化學組成之單體，或者可包括複數種具有不同化學組成之單體(例如共聚物)。具有鏈接式單體鏈之交聯聚合物亦適用於某些實施例。適用聚合物包含但不限於塑膠、彈性體、熱塑性彈性體、彈性塑膠、恒溫器、熱塑性塑膠及丙烯酸酯。實例性聚 合物包含但不限於：縮醛聚合物、生物可降解聚合物、纖維素聚合物、含氟聚合物、耐綸、聚丙烯腈聚合物、聚醯胺-醯亞胺聚合物、聚醯亞胺、聚芳酯、聚苯并咪唑、聚丁烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醯亞胺、聚乙烯、聚乙烯共聚物及經修飾聚乙烯、聚酮、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚甲基戊烯、聚苯醚及聚苯硫醚、聚鄰苯二甲醯胺、聚丙烯、聚胺基甲酸酯、苯乙烯樹脂、基於碸之樹脂、基於乙烯基之樹脂或此等之任何組合。
「彈性體」係指一種可拉伸或變形並返回至其原始形狀而不存在明顯之永久性變形之聚合材料。彈性體通常能經受明顯之彈性變形。適用彈性體可包括聚合物、共聚物、複合材料或聚合物與共聚物之混合物。一彈性層係指包括至少一種彈性體之一層。彈性層亦可包含摻雜劑及其他非彈性材料。適用彈性體實施例可包括但不限於：熱塑性彈性體、苯乙烯材料、烯烴材料、聚烯烴、聚氨基甲酸酯熱塑性彈性體、聚醯胺、合成橡膠、PDMS、聚丁二烯、聚異丁烯、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、聚氨基甲酸酯、聚氯丁烯及聚矽氧。
「轉印裝置」或「轉印基板」係指能夠及/或經配置以用於接納及/或重新定位一元件或元件陣列(例如可印刷元件)之一基板、裝置或裝置組件。適用轉印裝置包含保形轉印裝置，例如具有能夠與經受轉印之元件建立保形接觸之一個或多個接觸表面之裝置。一彈性印模及/或轉印裝置適用於本文中所闡述之各種方法及裝置。適用彈性轉印裝置包含但不限於：彈性印模、複合彈性印模、一彈性層、複數個彈性層及一耦合至一基板(例如一玻璃、陶瓷、金屬或聚合物基板)之彈性層。
「目標基板」廣泛用來指代將支撐經轉印結構之所期望最終基板。在一實施例中，目標基板係一裝置基板。在一實施例中，目標基板係自身由一基板支撐之一裝置組件或元件。
「大面積」係指大於或等於約36平方英吋之一面積，例如一基板之一接納表面之用於裝置製作之面積。
「預金屬化」係指包含金屬層、組件或特徵之一結構。
「預圖案化」係指包含一個或多個裝置、組件或浮雕特徵之一結構。
「光學通信」係指其中一個或多個電磁輻射束能夠自一個元件傳播至另一元件之兩個或更多個元件之一組態。光學通信中之元件可進行直接光學通信或間接光學通信。「直接光學通信」係指其中一個或多個電磁輻射束自一第一裝置元件直接傳播至另一元件而不使用光學組件來引導及/或組合該等束之兩個或更多個元件之一組態。「間接光學通信」係指其中一個或多個電磁輻射束經由一個或多個裝置組件(包含但不限於：波導、光纖元件、反射器、濾光器、稜鏡、透鏡、光柵及此等裝置組件之任一組合)在兩個元件之間傳播之兩個或更多個元件之一組態。
「電接觸」及「電連通」係指使得一電流自一個物件高效地流動至另一物件之一個或多個物件之配置。舉例而言，在某些實施例中，考量其之間具有一小於100Ω之電阻之兩個物件彼此電連通。一電觸點亦可係指一裝置或物件之用於與外部裝置或電路建立電連通之一組件，例如一電互連。
「電阻率」係指一材料特有的對電子流動穿過該材料之電阻之一性質。在某些實施例中，一材料之電阻率(ρ)與具有一特定剖面面積(A)之材料之一長度(L)之電阻(R)相關，例如，ρ=R×A/L。
「電互連(Electrical interconnection)」及「電互連件(Electrical interconnect)」係指一電裝置之用於在兩個或更多個裝置組件之間提供電連通之一組件。在某些實施例中，一電互連件用於在空間上彼此分離(例如，空間上分離大於50奈米之一距離、對於某些應用空間上 分離大於100奈米之一距離，對於其他應用空間上分離大於1微米之一距離，且對於又一些應用空間上分離大於50微米之一距離)之兩個裝置組件之間提供電連通。「電極觸點」係指一電子裝置或裝置組件的一電互連件附接至其或自其提供電連通之一組件。
「嵌入」係指埋置一個物件或裝置使得其保形地包圍或以其他方式放置或定位於另一物件、層或材料之表面內或下方之一過程。「囊封」係指定向一個結構以使得其完全由一個或多個其他結構包圍。「部分地囊封」係指定向一個結構以使得其由一個或多個其他結構部分地包圍。
「複製」係指在澆注、模製、嵌入或壓印過程期間轉印及/或重複一個或多個浮雕特徵之一過程。經複製特徵通常類似於其所源自的特徵，只是經複製特徵表示原始特徵之負像；亦即，原始特徵為隆起特徵的地方，經複製特徵係凹入特徵，而原始特徵為凹入特徵的地方，經複製特徵係隆起特徵。
「浮雕特徵」係指一物件或層之在該物件或層之一給定區或部分之表面之較高部分與較低部分之間展示出高度及斜率差之部分。「隆起特徵」係指在一物件或層之表面或平均表面位準上方延伸之浮雕特徵或具有高於一物件或層之表面之其他部分之高程之浮雕特徵。「凹入特徵」係指在一物件或層之表面或平均表面位準下方延伸之浮雕特徵或具有低於一物件或層之表面之其他部分之高程之浮雕特徵。
「保形接觸」係指在各表面、經塗佈表面及/或其上沈積有材料之表面之間建立的接觸，其中該等所沈積之材料可適用於轉印、組裝、組織及整合一基板表面上之結構(例如可印刷元件)。在一個態樣中，保形接觸涉及一保形轉印裝置之一個或多個接觸特徵與一基板表面或一物件(例如一可印刷元件)之表面之總體形狀之一宏觀調適。在另一態樣中，保形接觸涉及一保形轉印裝置之一個或多個接觸表面與 一基板表面之一微觀調適從而形成無空隙之一緊密接觸。術語保形接觸意欲與此術語在軟微影術領域中之用法相一致。可在一保形轉印裝置之一個或多個裸露接觸表面與一基板表面之間建立保形接觸。另一選擇係，可在一保形轉印裝置之一個或多個經塗佈表面(例如其上沈積有一轉印材料、可印刷元件、裝置組件及/或裝置之接觸表面)與一基板表面之間建立保形接觸。另一選擇係，可在一保形轉印裝置之一個或多個裸露或經塗佈接觸表面與一塗佈有一材料(例如一轉印材料、固態光阻劑層、預聚物層、液體、薄膜或流體)之基板表面之間建立保形接觸。
「黏結(bind)」及「接合(bond)」係指將一個物件實體附接至另一物件。黏結及被黏結亦可係指將一個物件保持於另一物件上。在一項實施例中，可藉由在物件之間建立一力而將一物件黏結至另一物件。在某些實施例中，透過使用一黏合層將物件彼此黏結。在一項實施例中，一黏合層係指用於在兩個物件之間建立一接合力之一層。
「放置精確度」係指一轉印方法或裝置將一可印刷元件相對於例如電極等其他裝置組件之位置或相對於一接納表面之一選定區域轉印至一選定位置之能力。「良好放置精確度」係指方法或裝置能夠將一可印刷元件相對於另一裝置或裝置組件或相對於一接納表面之一選定區域轉印至一選定位置，而與絕對準確位置之空間偏差小於或等於50微米、更佳地對於某些應用小於或等於20微米且甚至更佳地對於某些應用小於或等於5微米。本文中所闡述之方法及裝置包含彼等包括以良好放置精確度轉印之至少一個可印刷元件之方法及裝置。
「保真度」係指一選定元件圖案(例如一可印刷元件圖案)有多好地轉印至一基板之一接納表面之一量度。良好保真度係指在轉印一選定元件圖案時在轉印期間保持個別元件之相對位置及定向，舉例而言，其中個別元件與其在選定圖案中之位置之空間偏差小於或等於 500奈米、更佳地小於或等於100奈米之轉印。
「底切」係指其中一元件(例如一可印刷元件、橋接元件及/或錨定元件)之底表面自另一結構(例如一母晶圓或體材料)至少部分地拆下或未固定至該另一結構之一結構組態。完全底切係指其中一元件(例如可印刷元件、橋接元件及/或錨定元件)之底表面自另一結構(例如一母晶圓或體材料)完全拆下之一結構組態。經底切結構可係部分或完全獨立之結構。經底切結構可由該等經底切結構自其拆下之另一結構(例如一母晶圓或體材料)部分地或完全地支撐。經底切結構可在除底表面以外之表面處附接、附加及/或連接至另一結構(例如一晶圓或其他體材料)。
「錨定件」係指適用於將一個裝置或裝置組件連接或鏈系至另一裝置或裝置組件之一結構。「錨定」係指導致將一個裝置或裝置組件連接或鏈系至另一裝置或裝置組件之一過程。
「同質錨定」係指作為功能層之一組成部分之一錨定件。一般而言，藉由同質錨定系統製作可轉印元件之方法視情況係藉由以下步驟來達成：提供一晶圓、在一晶圓表面之至少一部分上沈積一犧牲層、藉由此項技術中已知的任何手段界定半導體元件及界定錨定區域。該等錨定區域對應於半導體元件之特定區域。該等錨定區域可對應於一半導體層之一幾何組態(例如，由相對大之表面區界定之錨定件)且藉由橋接或鏈系元件連接至可轉印元件。對於單層或多層實施例，此幾何結構提供用於促進剝離特定非錨定區域之一構件。另一選擇係，錨定件對應於附接或連接至下伏晶圓之半導體區域。移除犧牲層提供用於移除或轉印半導體元件之一手段，同時仍保留半導體之實體連接至下伏晶圓之部分。
「異質錨定」係指並非功能層之一組成部分之一錨定件，例如由不同於半導體層之一材料製成或由相同材料製成但係在將可轉印半 導體元件放置於系統中之後界定的錨定件。與同質錨定相比，異質錨定之一個優點與更佳轉印界定策略及有效可用晶圓佔用面積之進一步改良相關。在異質策略實施例中，提供一晶圓，給該晶圓塗佈一犧牲層、界定半導體元件，且沈積錨定半導體區域之異質錨定元件。在一態樣中，錨定件係一抗蝕劑材料，例如一光阻劑或SiN(氮化矽)或者具有能夠錨定並抵抗非錨定區域以類似方式所不能抵抗之一剝離力之剛度的其他材料。錨定件可自最頂半導體層穿過下伏層橫跨至下伏晶圓基板。舉例而言，移除犧牲層提供用於移除未錨定區域之一手段，同時經錨定區域保持連接至晶圓(例如藉由接觸轉印)。在另一實施例中，對於一多層系統，錨定件提供一頂層至一下伏半導體層之錨定。另一選擇係，錨定系統係用於單層半導體層系統。
「載體膜」係指促進層分離之一材料。載體膜可係一材料層，例如毗鄰於期望移除之一層定位之一金屬或含金屬材料。載體膜可係包含併入或附接至一聚合材料或光阻劑材料之材料之一複合物，其中施加至該材料之一剝離力提供該材料複合物自下伏層(例如一功能層，舉例而言)之釋放。
「電介質」及「電介質材料」在本說明中同義使用且係指高度抵抗電流之流動之一物質。適用電介質材料包含但不限於：SiO2、Ta2O5、TiO2、ZrO2、Y2O3、Si3N4、STO、BST、PLZT、PMN及PZT。
「裝置場效應遷移率」係指使用對應於一電子裝置(例如一電晶體)之輸出電流資料而計算的該電子裝置之場效應遷移率。
「填充因數」係指兩個元件之間(例如兩個電極之間)由一材料、元件及/或裝置組件佔據之區百分比。在一項實施例中，提供兩個電極與一個或多個可印刷半導體元件電接觸，該兩個電極提供大於或等於20%之第一與第二電極之間的一填充因數，較佳地對於某些應用大 於或等於50%之一填充因數，且更佳地對於某些應用大於或等於80%之一填充因數。
在應用於光學器件及光學組件時，「收集」及「聚光」係指光學組件及裝置組件之自一第一區(在某些情形下係一大區)收集光且視情況將彼光引導至另一區(在某些情形下係一相對較小區)之特性。在某些實施例之內容背景中，收集及聚光光學組件及/或光學組件適用於由經印刷太陽能電池或光電二極體進行之光偵測或電力收穫。
「導電材料」係指具有一電阻率之一物質或化合物，其係一金屬(例如銅、銀或鋁)之典型特徵或等效於一金屬之電阻率。在實施例中，一導電材料之電阻率係選自1×10-10至1×10-2Ω．cm之範圍內。在本說明中，術語導電材料之用法意欲與此術語在電子裝置及電路領域中之用法相一致。在實施例中，導電材料適用作電互連及/或適用於在兩個裝置之間提供電連通。「導電膏」係指包括通常為軟且可延展之一混合物之一導電材料。在某些實施例中，經固化導電膏失去其軟且可延展性質而通常展示出一固態或一單片本體之性質。實例性導電膏包括金屬微粒子及/或奈米粒子。銀環氧樹脂係指包括微粒子及/或奈米粒子(包含金屬銀(Ag))且在固化時展示出一低電阻率(例如低於1×10-5Ω．cm或選自1×10-10至1×10-5Ω．cm之範圍內之一電阻率)之一導電膏。
「填充」係指將一材料沈積至一凹入特徵中之一過程。在一項實施例中，藉由跨越凹入特徵及向該凹入特徵中刮擦材料來填充一凹入區域。一填充工具通常係指用於將材料移動至一凹入特徵中之一裝置。在一實施例中，一填充工具係指用於跨越一凹入區域及/或向一凹入區域中刮擦材料之一裝置。在一具體實施例中，一填充工具包括一PDMS層或固態本體。對於某些實施例，一填充過程在概念上類似於一網版印刷過程，其中藉由具有大於一凹入特徵之尺寸之一工具或 裝置跨越該凹入特徵刮擦一材料，藉此用該材料至少部分地填充該凹入特徵。
「對準」係指將兩個物件相對於彼此配置之一過程。「偏心對準(aligned off center)」係指配置兩個物件或兩個區之中心以使得該兩個中心不相對於一個或多個空間維度而重合之一過程。對於某些實施例，術語偏心對準係指對準兩個物件之中心以使得該等物件之中心在空間上分離大於50奈米之一距離，對於某些應用分離大於100奈米之一距離，對於其他應用分離大於1微米之一距離，且對於又一些應用分離大於50微米之一距離。
「楊氏模數(Young's modulus)」係指一材料、裝置或層之一機械性質，其係指一給定物質之應力對應變之比率。楊氏模數可由如下表達式來提供；
其中E係楊氏模數，L0係平衡長度，△L係在所施加應力下發生之長度改變，F係所施加之力且A係施加有該力之面積。楊氏模數亦可經由如下方程式根據拉梅(Lame)常數來表達：
其中μ及λ係拉梅常數。高楊氏模數(或「高模數」)及低楊氏模數(或「低模數」)係對一給定材料、層或裝置之楊氏模數之量值之相對性描述語。在本說明中，一高楊氏模數大於一低楊氏模數，對於某些應用大約10倍，更佳地對於其他應用大約100倍且甚至更佳地對於又一些應用大約1000倍。
本文中闡述用於製作、組裝及配置電子裝置之可印刷結構及方法。本文中所闡述之該等方法中之若干方法適用於組裝其中一個或多 個裝置組件係嵌入於一聚合物中之電子裝置，在該嵌入過程期間該聚合物經圖案化而具有用於裝置組件之間的電互連件之渠溝。本文中所闡述之某些方法適用於藉由印刷方法(例如藉由乾式轉印接觸印刷方法)來組裝電子裝置。本文中亦闡述GaN發光二極體及用於製作並配置(例如)用於顯示器或照明系統之GaN發光二極體之方法。
圖24圖解說明用於組裝一電子裝置之一方法之一實例性實施例。首先，提供一個或多個電子裝置組件2401。在此實施例中，該等電子裝置組件係包含電極觸點2402之可印刷裝置組件。亦提供具有一經圖案化表面之一轉印基板2403。在此實施例中，該經圖案化表面含有用於接觸並將該等裝置組件擷取至該轉印基板上之特徵。該經圖案化表面亦含有隆起特徵2404，其表示欲在該等電子裝置組件中之某些電子裝置組件之間製作之電互連件之定向及組態。
接下來，使該經圖案化轉印基板與電子裝置組件2401接觸，其中將該等電子裝置組件擷取至該轉印基板上。然後提供其上具有一預聚合物層2405之一主體基板以接納電子裝置組件2401。使其上具有電子裝置組件2401之經圖案化轉印基板2403與預聚合物層2405接觸。將電子裝置組件2401嵌入至預聚合物層2405中，且在此步驟期間，亦使轉印基板2403之經圖案化表面與預聚合物層2405接觸。亦將該經圖案化表面之隆起特徵2404至少部分地嵌入至預聚合物層2405中，在此之後將預聚合物層2405固化成一經硬化聚合物層2406。在固化預聚合物層2405時，將該等經嵌入電子裝置組件固定至聚合物2406內之適當位置中，且將該經圖案化轉印表面之隆起特徵複製為聚合物層2406中之凹入特徵2407。一旦固化聚合物層2406，即分離經圖案化轉印基板2403與聚合物層2406且將電子裝置組件2401保留於聚合物層2406中。此外，該聚合物層包含若干凹入特徵2407。
接下來，用一導電材料填充凹入特徵2407以在電子裝置組件 2401之間形成電互連件2408。在一項實施例中，在該聚合物之表面上提供一銀環氧樹脂導電膏線。然後藉由拖動一填充工具跨越該聚合物之表面將該銀環氧樹脂填充至該等凹入特徵中。視情況，多次且沿多個方向拖動該填充工具跨越該聚合物之表面以填充該等凹入特徵。若必要或需要，則可在該表面上提供額外銀環氧樹脂且可重複拖動步驟以確保將該等凹入特徵填充至所期望位準。一旦填充，即固化該導電膏以形成剛性電互連。
可藉由以下非限定性實例來進一步瞭解本發明。
實例1：用於可變形及半透明顯示器之無機發光二極體之印刷總成
此實例闡述用於形成微刻度無機發光二極體(LED)以及用於將其組裝並互連成不常見顯示器及系統之方法。該等LED使用允許大批超薄裝置之劃界及釋放之專門磊晶半導體層。可能有不同形狀，其中尺寸自微米至毫米，呈扁平或「波狀」組態。基於印刷之組裝方法可在玻璃、塑膠或橡膠基板上以任意空間佈局且在可比生長晶圓之面積大得多的面積上沈積此等裝置。此等LED之薄幾何結構使得其能夠藉由習用平坦處理技術來互連。以此方式形成之顯示器、照明元件及相關系統可提供令人感興趣之機械及光學性質。
顯示器裝置代表幾乎所有消費類電子器件技術之普遍存在的中心組件。有機發光二極體(OLED)因其相對高之複新率、反差比、功率效率及明亮色彩再現能力而作為背光式液晶之具有吸引力的替代方案迅速嶄露頭角。無機發光二極體(ILED)亦可形成具有可超過OLED所達成的例如亮度、壽命及效率等性質之顯示器。然而，此等顯示器僅以超大面積而低解析度之形式(平方米；佈告板顯示器)存在，其受不有效地按比例縮放至小(<~200微米×200微米)而薄(<~200微米)之光發射器或按比例縮放至厚而高像素之計數陣列之處理及組裝程序之限制。由更密切地類似於對OLED之平坦分批處理之彼等方法來替換用 於製作ILED(即，晶圓鋸切、連續取放、線接合及逐個裝置地封裝)及用於將其併入於顯示器中(即，機器人組裝成塊，之後使用大量體佈線進行互連)之現有方法之能力在很大程度上擴展了應用機遇。實例不僅包含用於桌上型監視器、家庭影院系統及儀錶量測且亦包含(在以撓性或可拉伸形式實施時)用於佩帶式健康監視器或診斷及生物醫學成像裝置之ILED顯示器。此等ILED亦可以微刻度大小產生半透明顯示器，其潛力在於雙向發射特性、車輛導航、抬頭顯示器及相關用途。
此實例提供用以形成呈扁平或「波狀」幾何結構之超薄超小ILED及在介於自玻璃至塑膠及橡膠之範圍內之基板上使用可按比例縮放處理技術將該等ILED組裝成可定址陣列之途徑。策略包含四個要素：(i)磊晶半導體多層，其經設計以用於自一源晶圓之橫向劃界及釋放以產生經隔離之ILED陣列，該等陣列中之每一者藉由聚合「斷開」錨定結構保持鏈系至該晶圓；(ii)用於以使得能夠在外來基板上且以任意空間佈局形成大規模陣列之方案操縱所產生之ILED之印刷技術；(iii)用於以直接或矩陣可定址組態建立至裝置之電互連件之平坦處理方法；及(iv)能夠產生呈撓性或可拉伸形成且具有習用、半透明或雙向發射特性之ILED顯示器之整合策略。某些態樣依賴於先前所報告之用於蝕刻及操縱磊晶半導體層以及用於製作撓性及可拉伸電子器件之程序。
圖1呈現該等要素中之前兩者之態樣。該等磊晶半導體層包含AlInGaP量子井結構(6奈米厚之In0.56Ga0.44P井，在頂部及底部上具有6奈米厚之Al0.25Ga0.25In0.5P障壁)、包覆膜(p及n側分別係200奈米厚之In0.5Al0.5P：Zn層及In0.5Al0.5P：Si層)、擴散器(p及n側分別係800奈米厚之Al0.45Ga0.55As：C層及Al0.45Ga0.55As：Si層)以及觸點(p及n側分別係5奈米厚之GaAs：C層及500奈米厚之GaAs：Si層)，總共厚度為~2.523微 米，所有層皆生長於一GaAs基板上之AlAs(1500奈米厚之Al0.96Ga0.04As：Si層)上(圖5)。可以不改動上覆層或下伏基板之程序藉由藉助氫氟(HF)酸進行蝕刻來移除AlAs。用於界定ILED之過程首先涉及藉由透過以光微影方式界定之一SiO2遮罩進行電感耦合電漿反應性離子蝕刻來穿過該等磊晶層形成一垂直渠溝圖案(圖6)。此步驟確定該等裝置之橫向幾何結構(圖5)。圖1之A及B針對一代表性情形顯示在此蝕刻過程之後收集的俯視及剖面掃描電子顯微鏡(SEM)影像，其中圖1中之裝置島狀物係50微米×50微米。形成位於每一島狀物之四個拐角中之兩者處之一光阻劑柱圖案(即，「斷開」錨定件)之後浸沒於濃縮HF中導致一經組織ILED陣列之底切釋放。該等錨定件將該等裝置保持於其以微影方式界定之位置中以防止剝離至蝕刻槽中，即使在完成底切之後(圖6)。接下來，一自動化印刷工具(圖7)使一其表面上壓印有浮雕特徵之軟彈性印模與此等ILED中之一選定組對準接觸。剝去該印模使該等光阻劑錨定件斷裂且使得該等裝置經由凡得瓦交互作用(Van der Waals interaction)而附接至隆起浮雕區域。圖1之C及D顯示印刷過程之示意性圖解說明及在一個印刷循環之後源晶圓上一經錨定ILED陣列之一SEM影像(圖8)。圖1D中之白色箭頭突出藉由此過程移除之ILED批，對應於沿著正方形陣列之兩個正交軸每隔兩個裝置移除一個。圖1E提供印刷至一玻璃基板上之此等裝置之一SEM影像。該等斷開錨定件之工程設計係如此以致其係足夠強韌以在底切蝕刻及乾燥過程期間將該等ILED保持於其以微影方式界定之位置中但係足夠脆弱以達成在印刷期間之高良率剝離。三個設計態樣係以下各項之使用：(i)每一ILED之相同側上之一對錨定件，以在底切之後產生懸浮式「跳水板」佈局(圖1F)，該等佈局使得能夠傳遞大至足以在印模剝除時使光阻劑斷裂之扭矩；(ii)具有浮雕結構之印模，該等浮雕結構比該等ILED稍小且偏離該等裝置之中心以最小化此等扭矩且 亦最小化與該等錨定件之重疊；及(iii)光阻劑結構，其比半導體材料更容易斷裂。此類型之錨定方案(即，異質錨定)在活性材料利用上比先前針對電晶體及太陽能電池所展現之對應方法更高效且在設計選擇上更靈活，在該等對應方法中裝置自身之周邊部分用作錨定件(即，同質錨定)。習用晶圓切割及取放方法因與晶圓利用、裝置脆弱性及大小相關聯之挑戰而不適合於厚度及尺寸介於此處所報告之範圍中之裝置。此等技術亦缺乏以上所闡述類型之印刷方法之高產量平行操作。
圖1G顯示一源晶圓上經錨定之經底切ILED之一密集堆積陣列之一顯微照片。圖1H顯示藉由以一步進且重複方式進行印刷而自此晶圓形成至一玻璃基板上之此等裝置之稀疏總成，其塗佈有一聚(二甲基矽氧烷)(PDMS)薄層(~10毫米)以促進乾燥保形黏合。作為高良率、大面積且與塑膠基板相容之實例，圖1I呈現印刷至一聚對苯二甲酸乙二酯薄片(PET，50微米厚)之ILED批之影像，其顯示為纏繞於一圓柱形玻璃支撐件上(1600個裝置，呈間距為1.4毫米之一正方形矩陣；圓柱半徑為~25毫米)且在一玻璃板上(插圖；1600個裝置，呈間距為1.4毫米之一正方形陣列)。總體製作良率(包含ILED之劃界及底切以及隨後將其印刷至目標基板上)在兩種情形中皆為100%。該等裝置經選擇以具有大至足以在影像中可見之大小(即，250微米×250微米)；具有圖1D之大小之彼等裝置係太小以致在此等比例下無法清晰地看出。
建立至此等經印刷ILED之電連接產生照明元件或可定址顯示器。裝置之小厚度(~2.5微米)使得能夠使用習用薄膜處理，藉此提供用以顯示器及相關裝置之一途徑，其比已確立之線接合及封裝技術更簡單、更具可按比例縮放性且更適用於小得多的像素幾何結構。為證實最基本方案，我們已將一批裝置印刷至一透明基板上之一薄金屬網上以形成底部觸點且然後使用一平坦微影過程建立單獨頂部觸點(圖 9)。圖2之A及B顯示一小正方形裝置陣列(~25微米×25微米)以及具有拼出「LED」形狀之彼等裝置之一分解圖示意性圖解說明及光學顯微照片。結果指示與AlInGaP材料中之相對低表面重組速度相一致之明亮發射，即使到該等裝置之邊緣。為達成經改良之效能，可藉由使用已確立之金屬化及退火方案來實施歐姆觸點。一種策略涉及對源晶圓進行額外處理以產生具有整合式歐姆觸點之經釋放裝置，該等整合式歐姆觸點適合於甚至在低溫基板(例如塑膠或橡膠)上印刷及互連。一種替代方案係使用低溫方法直接在此等基板上建立歐姆器件。為進行此工作，我們實行了第二種策略，從而使用涉及低於175℃之溫度之過程(參見圖10對接觸電阻之傳輸線模型分析)。圖2C顯示具有印刷至一玻璃基板上之一聚胺基甲酸酯薄層上之歐姆觸點之一ILED之佈局以及來自一經直接探測之裝置之發射之一光學顯微照片。圖2之D及E呈現在底切蝕刻之前且在印刷之後記錄於晶圓上的一組此等裝置之電及光學特性。此情形中之處理使用一鈍化方案來消除與未受保護裝置上之HF蝕刻步驟相關聯之中等效能降級(圖11)。經印刷裝置之所產生之電流-電壓發射行為與晶圓上之裝置之電流-電壓發射行為相當。圖3A提供用於被動矩陣定址之一互連方案之一示意性圖解說明。光微影及電子束蒸發界定分別將裝置之p及n觸點(對於圖3及4之情形為非歐姆性)連接成共同行及列之經圖案化金屬電極[Ti(20奈米)/Au(300奈米)]。兩個旋轉澆注之經光圖案化環氧樹脂層(1.2微米厚)提供至此等觸點之開口；頂層將行電極與列電極在其交叉點處電分離。經由使用各向異性導電膜(ACF)之帶狀電纜將此等電極線之端處之端子墊連接至外部電腦控制系統達成被動矩陣定址(詳見圖12)。圖3B顯示使用此設計之一小顯示器之影像，該顯示器藉助一光可固化聚胺基甲酸酯層作為一黏合劑而形成於一塑膠薄片(PET，50微米厚)上。ILED具有100微米×100微米之尺寸且係組態成一16×16正方形陣列。對於圖3B 之情形個別像素之良率係100%；在顯示器層面上，一個行及兩個列因至ACF帶狀電纜之觸點中之斷裂而不工作[圖13；參見圖14之具有甚至更小ILED(50微米×50微米)之類似顯示器之一實例]。此等系統可彎曲成曲率為~7毫米之半徑而無顯著降級，甚至對於數百個彎曲循環亦係如此(圖14)。分析計算顯示甚至以此處所研究之最小彎曲半徑，ILED中之最大應變亦係0.21%，而量子井區域中之應變略小(0.19%)。使用文獻參數進行分析以確定帶隙對應變之相依性表明對於最小彎曲半徑發射波長改變~2.4奈米。如圖1中所顯示，步進且重複印刷可產生覆蓋比構成ILED或源晶圓之面積大得多的面積之系統。一個重要結果係形成可提供一有效高透明度位準之顯示器之能力，其中僅ILED(及電極，在其並非由透明導體製成之情形下)係不透明的。圖3之C及D顯示形成於玻璃上之一16×16陣列之實例。此處，顯示器之面積係~325平方毫米；所有ILED之累加面積僅係~2.5平方毫米，對應於小於顯示器面積之~1%。圖3C圖解說明定位於具有印刷標識之一張紙上面之此一系統之操作；影像之焦點位於紙上，藉此圖解說明在一抬頭顯示器(舉例而言)中之應用之一實際透明度位準。圖3D顯示相同裝置(右下邊)在一鏡(左上邊)前方操作以證實雙向發射特性。插圖提供此顯示器(處於其關斷狀態中)之一區域之一放大視圖，以顯示與單位單元相比ILED之小大小。為減小成本，此等佈局因LED材料之高效利用而對於諸多應用甚為重要。對於所顯示之實例，我們已達成~98%之個別裝置良率及~80%之互連件良率，後者受金屬線之斷裂及至ACF帶狀電纜之故障觸點之限制(圖16)。
此處所報告之裝置及整合方法與用以生產可拉伸電子器件之策略相容，藉此提供用以以下類型之順從性顯示器及照明系統之一途徑：對於與人體整合及其他曲線可變形表面(所有該等表面皆不止需要簡單彎曲)(例如圖3B)可令人感興趣之類型。圖4A顯示具有一帶之 形狀之一可拉伸ILED之一實例。此裝置係藉由轉印印刷及接合至一經預應變PDMS橡膠基板而形成。使預應變鬆弛形成具有一「波狀」正弦曲線輪廓之一裝置；此結構彈性回應於所施加之應變，其具有類似於一手風琴風箱之物理性質的物理性質以產生一可拉伸ILED裝置。頂部畫面提供對系統呈經壓縮(左邊)及經拉伸(右邊)組態之機械性質之有限元模擬。結果指示ILED中及量子井區域中之最大應變分別為0.36%及0.053%(詳見SOM)。底部畫面分別顯示在有外部照射及無外部照射之情形下處於關斷(頂部)及導通(底部)狀態中之光學顯微照片，呈類似於圖22A中所圖解說明之組態之組態。發射特性顯示在所施加之應變或裝置幾何結構自「波狀」至扁平之相關聯改變之情形下未出現明顯色彩改變(詳見圖17及18)。此觀察與基於我們所計算之應變值及類似於針對撓性顯示器執行之分析之分析而計算的小於~0.7奈米的發射波長改變相一致。
圖4A之「波狀」策略可僅適應一相對適中範圍之所施加應變(即，對於此處所報告之設計，最多達幾個百分比)。一種達成具有高拉伸性位準之顯示器之途徑使用改編自針對積體電路所報告之方案之非共面網設計。圖4B呈現以下之此一系統之光學顯微照片：由接合至一PDMS基板且由弧形橋接器所支撐之電極互連之ILED之一16×16正方形陣列構成，其中一小部分像素接通(總體良率>80%)(詳見圖19)。此等橋接器之形狀回應於顯示器之變形而以將該等ILED與任何顯著應變隔離之一方式改變(圖20及21)。特定而言，計算顯示，對於24%之應變(由毗鄰裝置島狀物之內邊緣之間的間隔之改變界定)，ILED中及量子井中之最大應變分別僅為0.17%及0.026%。所計算之發射波長改變小於~0.3奈米。圖4C提供此顯示器中之四個像素之光學顯微照片，該等像素分別在有外部照射(頂部)及無外部照射(底部)之情形下處於關斷狀態及導通狀態中，呈經壓縮及經拉伸組態。影像顯示 因帕松效應(Poisson effect)所致的沿所施加張力之方向(即，沿著自左下邊伸展至右上邊之互連件)擺放之弧形橋接器之預期高度減小連同沿正交方向之橋接器之高度增加。此機械回應係完全彈性的-互連件中之彎曲誘導之應變較小，ILED中之應變可忽略不計，且PDMS中之應變完全在其線性回應範圍內。圖4之D及E中之資料與此機械性質相一致，與相關聯機械性質計算亦相一致。特定而言，一典型裝置之電流-電壓特性不會因多達~22%之所施加應變而以一可量測方式改變，且我們觀察到在多達幾百次(500次)之循環之後未發生降級。最近之工作證實可在使用不同設計之可變形裝置中使用較小批之大的習用ILED。
此處所報告的用於形成薄而小之無機LED及用於將其整合至顯示器及照明裝置中之方案形成對於習用程序不可用之設計選項。用於互連件之平坦處理方法類似於現在用於液晶顯示器之有機裝置及(例如)大面積電子器件之處理方法，藉此使無機LED技術具有諸多相關聯實際優點。在大面積高像素計數系統(例如，每平方米1百萬個像素)中，使用大小比個別像素之大小小得多的LED之能力對於達成對磊晶半導體材料之高效利用以實現合理成本甚為重要。此處所報告之裝置之最小大小僅由與用於光微影之手動工具相關聯之解析度及對齊限制。
材料及方法
下文中針對撓性顯示器、大面積顯示器、具有超小大小/任意形狀之無機發光二極體(ILED)裝置之陣列、波狀帶裝置及可拉伸顯示器闡述用於此項目之材料及方法，包含磊晶半導體多層設計、聚合錨定結構、大規模印刷技術及呈直接或矩陣可定址組態之電互連。
ILED之製備
圖5顯示用於ILED之磊晶堆疊設計，該等ILED生長於一GaAs晶 圓上、能夠藉由底切蝕刻而自一源晶圓釋放(Epiworks公司)。以下顯現用於擷取ILED陣列之處理步驟序列。聚合錨定結構在Al0.96Ga0.04As犧牲層之底切蝕刻期間支撐該等ILED(圖6)。
用於自一源晶圓製備ILED之處理方案
對ILED劃界
1.清洗一磊晶堆疊ILED晶圓晶片(丙酮、異丙醇(IPA)、去離子(DI)水)。
2.藉由電漿增強化學氣相沈積來沈積800奈米之SiO2(電漿增強化學氣相沈積(PECVD)；PlasmaTherm SLR)。
3.藉助六甲基二矽氮烷(HMDS)進行預處理達1分鐘。
4.透過一氧化鐵遮罩(Karl Suss MJB3)藉助365奈米光學微影術來圖案化光阻劑(PR；科萊恩(Clariant)AZ5214，3000rpm，30秒)。在鹼顯影劑水溶液中顯影(科萊恩AZ327 MIF)並在熱板上烘焙((110℃，3分鐘)。
5.藉助經緩衝氧化物蝕刻劑蝕刻氧化物(BOE；費希爾(Fisher)，130秒)。
6.藉助一電感耦合電漿反應性離子蝕刻器進行蝕刻(ICP-RIE；百瑟(Unaxis)SLR 770系統，2毫托，Cl2 4sccm，H2 2sccm，Ar 4sccm，RF1：100W，RF2：500W，~21分鐘)。
ILED之底切蝕刻
7.藉助HF清洗來自以上步驟6之經處理晶圓晶片(費希爾，49%，稀釋10：1，2秒)。
8.圖案化PR且在110℃下烘焙達5分鐘以在μ-ILED之拐角處形成聚合錨定件。
9.將該晶圓晶片沉浸於經稀釋HF(費希爾，49%，稀釋100：1)中達一適當時間(具有50微米×50微米尺寸之μ-ILED：~4小時，具有100 微米×100微米尺寸之μ-ILED：~5.5小時)以移除ILED下方之Al0.96Ga0.04As(犧牲層)。以1.5小時間隔使用DI水沖洗副產物。
裝置製作
用於圖2A之ILED裝置之處理方案；圖9中顯現此等步驟之示意性圖解說明。
製備具有金屬網之一基板
1.藉助PECVD將300奈米之SiO2沈積至一矽晶圓上
2.藉助HMDS預處理表面達1分鐘且然後圖案化PR。
3.藉由電子束蒸發沈積7/70奈米之Cr/Au。
4.在丙酮中剝離PR以在一網之幾何結構中產生一Cr/Au圖案。
5.藉助HF蝕刻氧化物(49%，38秒)。
6.將網轉印印刷至塗佈有聚(二甲基矽氧烷)(PDMS；Sylgard 184，道康寧(Dow Corning)，以600rpm旋轉5秒，以3000rpm旋轉30秒，於70℃下在烘箱中固化達90分鐘)之一玻璃基板，該PDMS係藉由以10：1之一比率混合鹼與固化劑之後進行熱固化而形成。
印刷ILED
7.使用藉由以8.5：1.5之一比率混合鹼與固化劑且然後進行熱固化而形成之一扁平PDMS印模剝離ILED。
8.將ILED印刷至具有Cr/Au網(n觸點)之玻璃基板上。
9.藉由在丙酮中洗滌來移除PR。
形成間層及p觸點敷金屬
10.用一光可界定環氧樹脂旋塗來自步驟9之基板(SU8-2，精微化工(Microchem)，以1,500rpm旋轉達30s)。分別在65℃及95℃下進行軟烘焙達1分鐘及1.5分鐘。
11.藉由以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至一遮罩對準器中之紫外(UV)光達14秒、在95℃下烘焙達2分鐘、顯影(SU8顯影劑，精微 化工)達15秒、沖洗(IPA)及固化(110℃，35分鐘，慢冷卻)。
12.圖案化PR。
13.藉由鍍敷沈積7奈米之Pd-Au。
14.在丙酮中剝離PR以在ILED之頂表面上留下一Pd-Au薄層(p觸點)。
用於具有圖2C之歐姆觸點之ILED裝置之處理方案
製備基板
1.清洗一玻璃片(25毫米×25毫米)(丙酮，IPA，DI水)
2.曝露至紫外線誘導之臭氧(UVO)達5分鐘。
3.用聚胺基甲酸酯進行旋塗(NOA61；諾蘭德產品公司(Norland Products Inc.)，以5000rpm旋轉60秒)。
對ILED劃界
4.清洗一磊晶堆疊ILED晶圓晶片(丙酮，IPA，DI水)。
5.藉助PECVD沈積800奈米之SiO2。
6.藉助HMDS進行預處理達1分鐘。
7.圖案化PR且在熱板上烘焙(110℃，3分鐘)。
8.藉助BOE蝕刻氧化物(130秒)。
9.藉助ICP-RIE進行蝕刻(2毫托，Cl2 4sccm，H2 2sccm，Ar 4sccm，RF1：100W，RF2：500W，~16分)以曝露ILED下方之Al0.96Ga0.04As(犧牲層)。
形成一鈍化層且對ILED進行底切蝕刻
10.清洗來自以上步驟9之經處理晶圓晶片(丙酮，IPA，DI水)。
11.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-2，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及110℃下進行軟烘焙各自達1分鐘及1分鐘。
12.藉由以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至UV、烘焙、顯影、沖洗(IPA)及固化。圖案包含用以保護μ-ILED之一鈍化結構及用 以在底切蝕刻期間使ILED懸浮之一錨定結構。
13.將晶圓晶片沉浸於經稀釋HF(49%，稀釋100：1)中達~2小時以移除μ-ILED下方之Al0.96Ga0.04As(犧牲層)。
印刷ILED
14.使用藉由以一10：1之比率混合鹼與固化劑之後進行熱固化而形成之一扁平PDMS印模來剝離ILED。將「經著墨」印模接觸抵靠在來自步驟13之基板上。
15.在UV曝光(穿過印模)達20分鐘之後擷取印模。藉由UV曝光達2小時固化聚胺基甲酸酯層。
界定n觸點區域
16.進行反應性離子蝕刻(RIE；PlasmaTherm 790系列，50毫托，20sccm O2，100W，~12分鐘)以移除ILED之頂表面上之環氧樹脂。
17.圖案化PR且在110℃下烘焙達2分鐘。
18.藉由H3PO4/H2O2/H2O(體積比1：13：12)對摻雜有C之p-GaAs/p擴散器(Al0.45Ga0.55As)進行濕式蝕刻達25秒，藉由HCl/H2O(2：1)對基於InGaP之作用區域進行濕式蝕刻達15秒且藉由H3PO4/H2O2/H2O(1：13：12)對摻雜有Si之n擴散器(Al0.45Ga0.55As)進行濕式蝕刻達23秒以曝露摻雜有Si之n-GaAs。
19.藉由在丙酮中洗滌來移除PR。
界定n歐姆觸點敷金屬
20.圖案化PR。
21.藉助HCl：DI水(1：1)清洗n-GaAs之表面達30秒。
22.藉由電子束蒸發沈積5/35/70奈米之Pd/Ge/Au。
23.在丙酮中剝離PR以在n-GaAs之頂表面上保留Pd/Ge/Au。
24.在N2環境中於175℃下退火達60分鐘。
界定p歐姆觸點敷金屬
25.圖案化PR。
26.藉助HCl：DI水(1：1)清洗p-GaAs之表面達30秒。
27.藉由電子束蒸發沈積10/40/10/70奈米之Pt/Ti/Pt/Au。
28.在丙酮中剝離PR以在p-GaAs之頂表面上保留Pt/Ti/Pt/Au。
用於圖3B之撓性ILED顯示器之處理方案
製備基板
1.清洗一玻璃片(30毫米×30毫米)(丙酮，IPA，DI水)。
2.藉助紫外線誘導之臭氧(UVO)進行處理達5分鐘。
3.用藉由以一10：1之比率混合鹼與固化劑而形成之PDMS進行旋塗(以600rpm旋轉5秒，以3000rpm旋轉30秒)。
4.在一烘箱中固化PDMS(70℃，90分鐘)。
5.清洗一聚對苯二甲酸乙二酯片(PET；Grafix DURA-LAR，32毫米×32毫米×50微米)(IPA，DI水)。
6.將PET片層壓至塗佈有PDMS之玻璃片，作為用於以下處理步驟之一載體。
7.用聚胺基甲酸酯進行旋塗(NOA61；諾蘭德產品公司，以5000rpm旋轉60秒)。
印刷ILED
8.使用一扁平PDMS印模剝離一ILED陣列(尺寸為100微米×100微米之16×16裝置陣列)。將「經著墨」印模接觸抵靠在來自步驟7之基板上。
9.在UV曝光(穿過印模)達20分鐘之後擷取印模。
10.藉由在丙酮中洗滌來移除PR且然後藉由UV曝光達2小時來固化聚胺基甲酸酯層。
界定n觸點區域
11.進行反應性離子蝕刻(RIE；PlasmaTherm 790系列，50毫托， 20sccm O2，100W，8分鐘)以移除覆蓋ILED之聚胺基甲酸酯層。
12.圖案化PR且在110℃下烘焙達2分鐘。
13.藉由H3PO4/H2O2/H2O(體積比1：13：12)對摻雜有C之p-GaAs/p擴散器(Al0.45Ga0.55As)進行濕式蝕刻達25秒，藉由HCl/H2O(2：1)對基於InGaP之作用區域進行濕式蝕刻達15秒且藉由H3PO4/H2O2/H2O(1：13：12)對摻雜有Si之n擴散器(Al0.45Ga0.55As)進行濕式蝕刻達23秒以曝露摻雜有Si之n-GaAs。
14.藉由在丙酮中洗滌來移除PR。
界定n觸點敷金屬
15.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-2，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及110℃下進行軟烘焙各自達1分鐘及1分鐘。
16.藉由以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至UV、烘焙、顯影、沖洗(IPA)及固化。
17.藉由電子束蒸發沈積20/300奈米之Ti/Au。
18.圖案化PR且在110℃下烘焙達2分鐘。
19.藉由BOE及Au蝕刻劑(仟思公司(Transene,Inc.))對Ti/Au進行濕式蝕刻達45/90秒。
20.藉由在丙酮中洗滌來移除PR。
界定p觸點及p觸點敷金屬
21.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-2，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及110℃下進行軟烘焙達1分鐘及1分鐘。
22.藉由以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至UV、顯影、沖洗及固化。
23.藉由電子束蒸發沈積20/300奈米之Ti/Au。
24.圖案化PR且在110℃下烘焙達2分鐘。
25.藉由BOE及Au蝕刻劑對Ti/Au進行濕式蝕刻達45/90秒。
26.藉由在丙酮中洗滌來移除PR。
形成一囊封層
27.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-5，精微化工，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及110℃下進行軟烘焙達1分鐘及1.5分鐘。
28.藉由以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至UV達14秒、在95℃下烘焙達2分鐘、顯影(SU8顯影劑)達18秒、沖洗(IPA)及固化(110℃，35分鐘，慢冷卻)
用於圖3之C及D之大面積ILED顯示器之處理方案
製備基板
1.清洗一玻璃片(50毫米×50毫米)(丙酮，IPA，DI水)
2.藉由電子束蒸發沈積50奈米之Ti。
3.圖案化PR且在一熱板上烘焙(110℃，2分鐘)以形成用以幫助藉助一自動化印刷機系統印刷之ILED之對齊之導引線。
4.藉助BOE對Ti進行濕式蝕刻(70秒)。
5.藉由在丙酮中洗滌來移除PR。
6.曝露至紫外線誘導之臭氧(UVO)達15分鐘。
7.用藉由以一10：1之比率混合鹼與固化劑而形成之PDMS進行旋塗(以600rpm旋轉5秒，以2500rpm旋轉30秒)。
8.在一烘箱中固化PDMS(70℃，90分鐘)
印刷ILED
9.使用一自動化印刷機器中之一複合印模(圖7、8)選擇性地剝離ILED(100微米×100微米橫向尺寸)且以一步進且重複方式將其印刷至來自步驟8之基板上以形成一16×16陣列。
10.藉由在丙酮中洗滌來移除PR。
圖案化p觸點敷金屬
11.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-2，以1,500rpm旋轉達30秒)。分 別在65℃及110℃下進行軟烘焙達1分鐘及1分鐘。
12.藉由以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至UV、烘焙、顯影、沖洗及固化。
13.藉由電子束蒸發沈積10/70奈米之Ti/Au。
14.圖案化PR且在110℃下烘焙達2分鐘。
15.藉助BOE及金蝕刻劑對Ti/Au進行濕式蝕刻達35/20秒。
16.藉由在丙酮中洗滌來移除PR。
17.進行反應性離子蝕刻(RIE，50毫托，20sccm O2，100W，13分鐘)以移除ILED之側壁周圍之剩餘環氧樹脂(圖12)。
界定n觸點區域
18.圖案化PR且在110℃下烘焙達2分鐘。
19.藉由H3PO4/H2O2/H2O(1：13：12)對摻雜有C之p-GaAs/p擴散器進行濕式蝕刻達25秒，藉由HCl/H2O(2：1)對基於InGaP之作用區域進行濕式蝕刻達15秒且藉由H3PO4/H2O2/H2O(1：13：12)對摻雜有Si之n擴散器進行濕式蝕刻達23秒以曝露摻雜有Si之n-GaAs。
20.藉由在丙酮中洗滌來移除PR。
圖案化n觸點敷金屬
21.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-2，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及110℃下進行軟烘焙達1分鐘及1分鐘。
22.藉由以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至UV、烘焙、顯影、沖洗及固化。
23.藉由電子束蒸發沈積20/300奈米之Ti/Au。
24.圖案化PR且在110℃下烘焙達2分鐘。
25.藉助BOE及Au蝕刻劑對Ti/Au進行濕式蝕刻達45/90秒。
26.藉由丙酮沖洗來移除PR。
界定p觸點區域及敷金屬
27.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-2，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及110℃下進行軟烘焙達1分鐘及1分鐘。
28.藉助以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至UV、顯影、沖洗及固化。
29.藉由電子束蒸發沈積20/300奈米之Ti/Au。
30.圖案化PR且在110℃下烘焙達2分鐘。
31.藉由BOE及Au蝕刻劑對Ti/Au進行濕式蝕刻達45/90秒。
32.藉由丙酮來移除PR。
形成一囊封層
33.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-5，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及110℃下進行軟烘焙達1分鐘及1.5分鐘。
34.藉由以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至UV、烘焙、顯影、沖洗及固化。
用於圖4A之可拉伸ILED之處理方案
圖18中顯現處理步驟之分解圖示意性圖解說明。
製備帶狀ILED
1.清洗一磊晶堆疊ILED晶圓晶片(丙酮，IPA，DI水)。
2.圖案化PR且烘焙達2分鐘。
3.藉由H3PO4/H2O2/H2O(1：13：12)對摻雜有C之p-GaAs/p擴散器進行濕式蝕刻達25秒，藉由HCl/H2O(2：1)對基於InGaP之作用區域進行濕式蝕刻達15秒且藉由H3PO4/H2O2/H2O(1：13：12)對摻雜有Si之n擴散器進行濕式蝕刻達35秒以曝露μ-ILED下方之Al0.96Ga0.04As(犧牲層)。
4.藉由在丙酮中洗滌來移除PR。
形成一囊封層且進行底切蝕刻
5.圖案化帶之頂表面上之PR。
6.藉由電子束蒸發沈積3/15奈米之Ti/Au。
7.在丙酮中剝離PR以在帶之頂表面上保留Ti/Au。
8.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-2，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及95℃下進行軟烘焙達1分鐘及1.5分鐘。
9.藉由以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至UV、烘焙、顯影、沖洗(IPA)及固化。
10.將ILED沉浸於經稀釋HF(100：1)中達1小時以自晶圓釋放帶。
11.在DI水中沖洗達5分鐘。
12.將帶印刷至具有經預圖案化金屬線之一經預應變PDMS基板上。
用於圖4之B及C之可拉伸ILED顯示器之處理方案
圖20中顯現處理步驟之示意性圖解說明。
製備載體基板
1.清洗一玻璃片(25毫米×25毫米)(丙酮，IPA，DI水)。
2.進行UVO處理達5分鐘。
3.用PMMA進行旋塗(A2，精微化工，以3,000rpm旋轉30秒)。
4.在180℃下退火達3分鐘。
5.用聚醯亞胺進行旋塗(PI，聚(苯均四酸二酐-共-4,4'-氧基二苯胺)，醯胺酸溶液，西格瑪奧德裏奇(Sigma-Aldrich)，以4,000rpm旋轉達60秒)。
6.在110℃下退火達3分鐘且在150℃下退火達10分鐘。
7.在N2氣氛中於250℃下退火達50分鐘。
8.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-2，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及95℃下進行軟烘焙達1分鐘及1分鐘。
印刷ILED
9.使用一扁平PDMS印模剝離ILED(尺寸為50微米×50微米之16×16裝置陣列)且將「經著墨」印模與來自步驟8之基板接觸。
10.在UV曝光(穿過印模)達60秒之後移除印模且在110℃下烘焙達達10分鐘。
11.藉由用丙酮洗滌來移除PR。在150℃下完全固化環氧樹脂層達20分鐘。
形成側壁區域
12.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-2，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及95℃下進行軟烘焙達1分鐘及1分鐘。
13.曝露至UV達14秒且在110℃下烘焙達1分鐘。
14.在150℃下退火達20分鐘。
15.進行反應性離子蝕刻(RIE；PlasmaTherm 790系列，50毫托，20sccm O2，100W，13分鐘)以移除ILED之側壁周圍之剩餘環氧樹脂。
界定n觸點區域
16.圖案化PR且在110℃下烘焙達5分鐘。
17.藉由H3PO4/H2O2/H2O(1：13：12)對摻雜有C之p-GaAs/p擴散器進行濕式蝕刻達25秒，藉由HCl/H2O(2：1)對基於InGaP之作用區域進行濕式蝕刻達15秒且藉由H3PO4/H2O2/H2O(1：13：12)對摻雜有Si之n擴散器進行濕式蝕刻達23秒以曝露摻雜有Si之n-GaAs。
18.藉由用丙酮洗滌來移除PR。
界定n觸點及p觸點敷金屬
19.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-2，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及95℃下進行軟烘焙達1分鐘及2分鐘。
20.藉由以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至UV達14秒、顯影達18秒、沖洗及固化(110℃，35分鐘，慢冷卻)。
21.藉由電子束蒸發沈積20/300奈米之Ti/Au。
22.圖案化PR且在110℃下烘焙達2分鐘以界定n觸點電極(設計為 連接至n-GaAs之線圖案)及p觸點電極(設計為避免交叉n觸點電極之線圖案)(圖20)。
23.藉由BOE及Au蝕刻劑對Ti/Au進行濕式蝕刻達45/90秒。
24.藉由用丙酮洗滌來移除PR。
互連p觸點敷金屬
25.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-2，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及95℃下進行軟烘焙達1分鐘及2分鐘。
26.藉由以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至UV、顯影、沖洗及固化。
27.藉由電子束蒸發沈積20/300奈米之Ti/Au。
28.圖案化PR且在110℃下烘焙達2分鐘。
29.藉由BOE及Au蝕刻劑對Ti/Au進行濕式蝕刻達45/90秒。
30.藉由用丙酮洗滌來移除PR。
形成一囊封層
31.用環氧樹脂進行旋塗(SU8-2，以3,000rpm旋轉達30秒)。分別在65℃及95℃下進行軟烘焙達1分鐘及1.5分鐘。
32.藉由以下步驟來圖案化環氧樹脂：曝露至UV、顯影、沖洗及固化。
形成島狀物/橋接結構
33.藉由PECVD沈積150奈米之SiO2。
34.圖案化PR且在110℃下烘焙達2分鐘。
35.進行RIE(50毫托，CF4/O2 40/1.2sccm，150W，8分鐘)以蝕刻SiO2。
36.進行RIE(150毫托，O2 20sccm，150W，50分鐘)以蝕刻環氧樹脂/PI層。
37.藉助BOE蝕刻氧化物(20秒)。
轉印網
38.將來自步驟37之ILED陣列網浸入於丙酮(80℃)中達~10分鐘以溶解PMMA。
39.使用藉由以一8.5：1.5之比率混合一鹼與製劑而形成之一PDMS印模來剝離網。
40.透過一陰影遮罩在島狀物區域之底部上藉由電子束蒸發選擇性地沈積5/30奈米之Ti/SiO2。
41.將ILED網轉印至一經雙軸預應變之PDMS基板。
42.在一烘箱中於70℃下退火且釋放應變。
發射光譜之量測
使用一光譜儀(海洋光學公司(Oceanoptics)，HR4000)來量測發射光譜，該光譜儀啟用透過一直接安裝於一電探測站中之光線收集之信號。
波狀ILED之表面輪廓之量測
藉由一表面輪廓儀(Sloan Dektak3)來量測圖4A之可拉伸ILED之波長及振幅。與一樣本表面接觸之一金剛石觸針沿著帶長度進行掃描且量測不同位置處之實體表面變化。
彎曲測試
為評估撓性ILED顯示器之彎曲效能，執行彎曲測試(圖16A、B)。彎曲並釋放該等顯示器，其中彎曲半徑降至~7.3毫米。量測顯示器中32個不同像素之電性質並對其求平均以評定效能。
疲勞測試
為評估撓性ILED顯示器之疲勞效能，在重複彎曲及釋放多達500次之情形下執行多個循環測試(圖16C、D)。針對~8.8毫米之一彎曲半徑對16個不同像素執行電量測。藉助能夠施加單軸應變之機械台執行拉伸測試以評估在重複拉伸及釋放多達500次之情形下可拉伸ILED 顯示器之效能(圖4)。量測顯示器中14個不同像素之電性質並對其求平均。在所有情形下，以每秒大約一個循環之一速率執行測試。
對圖3B之撓性ILED顯示器之建模
可將圖12中所顯示之囊封物、電極、ILED、黏合劑及塑膠建模為經受一彎曲半徑之一複合樑。每一剖面中之中性機械平面與頂表面 之間的距離由下式給出：，其中N係層之總數目，h i 係第i層(自頂部)之厚度，且與第i層之楊氏模數E i 及帕松比ν i 相關。μ-ILED中(包含量子井)之應變由y/R給出，其中R係彎曲半徑，且y係與中性機械平面之距離。用於可彎曲顯示器之彈性性質及層厚度係(1)E encapsulation =4.4Gpa，ν encapsulation =0.44，且對於電極上方及下方之兩個囊封層分別為h encapsulation1 =4.0微米而h encapsulation2 =0.877微米；(2)E electrode =78Gpa，ν electrode =0.44，且h electrode =300奈米；(3)E ILED =77.5Gpa，ν ILED =0.312，且h ILED =2.523微米；(4)E adhesive =1Gpa，ν adhesive =0.3，且h adhesive =2.5微米；且(5)E plastic =4Gpa，ν plastic =0.44且h plastic =50微米。此等給出中性機械平面係在頂表面下方19.76微米處。然後自ILED至中性機械平面之最大距離係14.58微米，此給出，對於彎曲半徑R=7毫米，ILED中之最大應變係0.21%。量子井在ILED之頂表面下方1.011微米處(圖5)，且因此距中性機械平面係13.57微米。此給出，對於彎曲半徑R=7毫米，最大應變係0.19%。
對圖4A之可拉伸ILED(波狀設計)之建模及模擬
如圖18A中所顯示，可拉伸ILED由囊封物、電極及μ-ILED組成，且可係建模為具有有效抗張剛度及彎曲剛度 之一複合樑，其中模擬 係針對囊封物、電極及ILED 3個層，h i 係第i層(自頂部)之厚度，且與第i層之楊氏模數E i 及帕松比ν i 相關。每一剖面中之中性 機械平面與頂表面之間的距離由下式給出：。
裝置係藉由轉印印刷及接合至一經預應變PDMS基板而形成。使預應變鬆弛形成具有振幅A及振幅λ之一「波」之一裝置。波狀裝置之 彎曲能量及薄膜能量係及，其中L係裝置之長度且ε pre (<0)係在釋放PDMS中之預應變之後裝置上之壓縮應變。
PDMS基板中因其頂表面上之正弦位移曲線所致的應變能量係 ，其中與PDMS基板之楊氏模數E s 及帕松比ν s 相關。總能量U total =U bending +U membrane +U substrate 之最小化解析地給出波長及振幅，為
其中係屈曲臨界應變。
ILED中(包含量子井)之應變係由給出，其中y係與中性機械平面之距離。用於裝置之彈性性質及層厚度係(1)E encapsulation =4.4Gpa，ν encapsulation =0.44，且h encapsulation1 =1微米；(2)E electrode =78Gpa，ν electrode =0.44，且h electrode =10奈米；且(3)E ILED =77.5Gpa，ν ILED =0.312，且h ILED =2.523微米。此等給出中性機械平面係在頂表面下方2.22微米處。然後自ILED距中性機械平面之最大距離係1.31微米，此給出，對於實驗量測之波長275微米及振幅5.15微米，ILED中之最大應變係0.36%。量子井在ILED之頂表面下方1.011微米處(圖 5)，且因此距中性機械平面係0.2微米，此給出量子井中之一極小應變0.053%。
已使用有限元方法確定1毫米厚PDMS基板上之1.0微米厚SU8囊封物、10奈米厚Au薄膜及2.523微米厚ILED中之應變。有限元分析軟體ABAQUS(2007)中之八節點六面體磚塊元(C3D8)及四節點多層殼體元(S4R)分別用於基板及薄膜。多層殼體係藉由共用節點而接合至基板。每一薄膜層係線性彈性，而PDMS基板係建模為一超彈性材料。首先獲得系統之本徵值及本徵模。然後將該等特徵模用作初始小幾何缺陷以觸發系統之屈曲。該等缺陷始終小至足以確保解係精確的。如圖4A及圖23中所顯示，數值結果給出與解析模型十分吻合之應變。
對圖4之B及C之可拉伸ILED(島狀物-橋接器設計)之模擬
已使用有限元方法確定圖20中所示之可拉伸ILED之島狀物-橋接器設計中之應變。有限元分析軟體ABAQUS(2007)中之八節點六面體磚塊元(C3D8)用於建模為一超彈性材料之基板。四節點多層殼體元(S4R)用於線性彈性之島狀物及橋接器。該等島狀物係藉由共用節點而接合至基板，但該等橋接器並非如此。圖24顯示在將橋接器長度自310微米減小至250微米時ILED之頂表面、中間表面及底表面中之應變分佈。最大應變係0.17%，且量子井中僅係0.026%。
對撓性/可拉伸ILED系統之發射波長應變敏感度之分析
ILED系統之量子井中之所計算最大單軸應變係撓性ILED顯示器中之0.19%伸張性，係可拉伸ILED中之0.053%伸張性，且係可拉伸ILED顯示器中之0.026%壓縮性。在對半導體帶結構之應變誘導效應之kp擾動理論(S1,2)之基礎上，可評估與彎曲或拉伸相關聯之ILED發射波長移位。
所探究之彎曲及拉伸變形對應於此處界定為沿x方向之平面內單軸應力且沿y及z方向之應力因帕松效應所致的自由收縮而係零 (σyy=σzz=0)。因此沿此等方向之應變由ε yy =ε zz =-νε xx 給出，其中 ，且ν係帕松比，C 11及C 12係彈性剛度常數。對於此處所檢查之小應力範圍，重電洞(HH)及輕電洞(LH)之應變誘導帶隙移位由下式給出：δEg LH =δE H +δE S ，δEg HH =δE H -δE S ，其中δE H =a(ε xx +ε yy +ε zz )， ，且δE H 及δE S 分別係流體靜壓移位及單軸應力誘導之價帶分裂，(S1-3)以及a及b係對應變形位勢。
對於ILED結構中之量子井(In0.56Ga0.44P)，用於本計算之參數係a=-7.42eV，b=1.91eV，C 11=11.936×1011dyne/cm2，且C 12=5.975×1011dyne/cm2 (S4)。假設HH係量子井(S4)之基態，則此處所研究之ILED系統中之最大單軸機械應力誘導帶隙移位經計算係~7.1meV(或~2.4奈米)。對於大多數應用，此小移位可被視為可忽略不計。
實例2：藉由印刷及模製的微刻度裝置組件之電互連之總成
此實例呈現用於微刻度/奈米刻度裝置至具有適用特性之功能系統中之確定性組裝及電互連之方法。轉印印刷技術提供對在一軟微影模製步驟(該步驟界定一接納聚合物中之浮雕特徵)之前或與其同時發生之一組裝過程之確定性控制。用可處理成液體或膏形式之導電材料填充此等特徵產生與裝置對準之整合式互連件及觸點。對光伏打器件及固態照明指示器中之代表性系統之主要態樣及應用之研究提供對過程及其實際用途之深入瞭解。
用於電子器件/光電子器件、固態照明及光伏打器件之不常見微系統可由微刻度/奈米刻度組件或材料元件形成以達成使用系統方法不可能達成之系統級結果。實例包含撓性/可拉伸設計、曲線佈局及在二維或三維佈局中採用異質材料整合之系統。可藉由基於轉印印刷之確定性方法或基於流體遞送及表面/形狀辨識之經導引方法來發生 組裝過程。在所有情形下，電互連經組裝裝置以形成整合式系統表示對其中具有最小電阻之長互連件佈線跡線係較佳的製作(尤其係對於固態照明及光伏打器件中之系統)之一實際挑戰性態樣。最簡單且最廣泛探究之方法依賴於例如光微影等習用技術來圖案化藉由真空沈積(可能之後進行電鍍)而形成之均勻金屬層。然而，成本結構阻礙了其在諸多所關注系統中之使用。可使用習用軟微影方法，但其在與經組裝裝置組件相關聯之表面形貌上之應用可較困難。導電粒子之膏或液體懸浮物之網版印刷或噴墨印刷提供替代方案，但其適中解析度限制了效用。依賴於電流體動力噴射印刷或直接書寫之較新技術避免了此等問題。藉助此等系列方法達成充足產量並將其形成為適合於實際應用之形式係此實例之目標。此處所提供之研究提供一經專門設計以解決以上所闡述之系統種類之簡單方案；其組合了用於總成之轉印印刷之態樣與用於觸點及互連件之軟刻印微影及網版印刷之某些態樣。在下文中，闡述此方法之基本特徵，且展現其對於單晶矽光伏打器件及AlInGaP照明指示器中之所關注代表性系統之應用。
圖24呈現過程之一示意性圖解說明，其中同時發生用於裝置放置之轉印印刷及用於電互連件之模製。第一步驟涉及使用隨後在不同展現實例之內容背景中所論述之程序在一源基板上製作裝置(即，具有矩形電極墊之正方形區塊；圖24a)。接下來，用於轉印印刷之技術將此等裝置舉起至具有浮雕之一彈性印模/模具上，該浮雕界定至電極區域之觸點及用於互連件之渠溝。在此實例中(圖24b)，該浮雕由兩個不同位準組成以使得該等裝置使其電極與最高特徵接觸地擱置；其他特徵與互連件相關聯。然後「著墨」有裝置之印模/模具接觸澆注於一目標基板上之一液體預聚合物之一薄層。允許此液體流動並貼合至浮雕、將其光化學或熱固化成一固體形式且然後移除該印模/模具產生圖24c中所圖解說明之結構。該聚合物充當該等裝置之一黏合 劑及一囊封物，其具有界定互連件佈線之幾何結構之經模製特徵。使用在概念上類似於用於網版印刷之彼等方法之方法將一導電膏刮擦在頂表面上填充經模製聚合物中之凹入區域以形成此等互連件(圖24d)。對於下文中所闡述之實驗，一光可固化聚胺基甲酸酯(PU；NOA61，諾德蘭產品公司)及一銀環氧樹脂(H20E Epo-Tek®，Ted Pella公司)分別用作模具材料及導電膏。在某些情形下，我們發現PU之一薄殘餘物保留於該等裝置之觸點上，從而需要一短反應性離子蝕刻步驟(50毫托，O2 20sccm，100W，3至5分鐘；Plasmatherm)以恰在施加導電膠之前移除此殘餘物。銀環氧樹脂在150℃下經受一熱固化達5分鐘以獲得低電阻率。使用軟微影之澆注及固化程序來形成彈性體聚(二甲基矽氧烷)(PDMS；Sylgard，道康寧)之印模/模具。
在第一組實驗中，檢查應用於至測試結構之互連件及觸點的此方法之基本特徵。模製步驟依賴於用於軟刻印微影之已確立方法。使用經模製特徵作為欲用導電膏填充之渠溝及在印刷之同時完成模製之概念係此處所報告之過程之兩個不常見態樣。填充程序涉及首先沿基板之一扁平區域(位於離經模製基板一短(例如，3至5毫米)距離之處)之一個邊緣散佈一銀環氧樹脂線。我們使用大約3cm長、1cm厚且具有稍大於經模製基板之寬度之一寬度之一PDMS板作為一用於將此環氧樹脂刮擦於表面上之一器具。此元件具有一~45°斜邊，其類似於用於網版印刷之刮漿板。數次以一~30度之角度跨越該基板刮擦此邊緣用環氧樹脂填充了渠溝且僅在頂表面上留下少量殘餘物。藉助浸透丙酮之另一PDMS元件額外數次地進行刮擦移除此等殘餘物。圖25a顯示以此方式形成於一聚對苯二甲酸乙二酯片(PET)基板上之一經模製PU層(20微米深度)之一導電特徵圖案。此等結果圖解說明特徵大小之範圍(線寬度20至200微米，長度0.2至2.0毫米，呈筆直、曲線及曲折幾何結構，且呈粗體)及可容易形成之形狀以及可能之良好均勻性位 準。解析度之限度係由銀環氧樹脂中之粒子之大小(10至15微米)而非由模製步驟中之保真度確定。圖25b顯示以縱橫比(深度對寬度)1及0.1形成之線之剖面圖。此範圍之高端及低端處之限度分別由以下因素界定：將環氧樹脂推動至深、窄特徵中之不可能性及將其完全自淺、寬特徵之中心區域刮去之趨勢。減小環氧樹脂中之黏度及粒子大小可改良前一態樣；增加用於將環氧樹脂刮擦至槽中之材料(在此情形下為PDMS)板之剛度可改良後一者。獨立於可接受範圍中之尺寸，我們發現，對於150之固化溫度及5分鐘之時間，電阻率值(3.0-6.0×10-4Ω．cm)比體銀(1.6×10-6Ω．cm)高大約兩個數量級，此與來自供貨商之規格相一致。可以圖24之方式形成至裝置之觸點及電跨接線。圖25c顯示此一實例，其中以一正方形陣列(1.5毫米間距)形成於一PET基板上之金屬墊(Cr/Au，100/1000奈米；500×500微米)提供圖24中之裝置之一等效物。使用具有類似於圖24之設計之一設計之一印模/模具在PU中界定渠溝之後用銀環氧樹脂填充產生圖25(c)之影像中所示之結構。底部左邊框架及右邊框架分別提供一示意性底圖圖解說明及一俯視圖光學顯微照片。此處之線具有100微米之寬度及20微米之深度。至電極墊之觸點由深度為40微米且橫向尺寸為100×300微米之經模製特徵界定。由至列(r1、r2等)及行(c1、c2等)電極之不同組合之探測接觸墊收集之電流/電壓資料(圖25(d))驗證沿給定行及列之電連續性以及所有其他線對之間的電隔離(即，>GΩ)。
為在實際裝置中證實此概念，使用以超薄(2.5微米厚)佈局形成之AlInGaP發光二極體(LED；250×250微米)。此處，首先發生將此等裝置自一GaAs晶圓轉印至一玻璃基板之印刷步驟，之後係界定觸點及互連件之模製。圖26(a)顯示一組六個此種LED，其中一獨立對之電引線通向每一LED。頂部插圖提供一俯視圖光學顯微照片。出於圖解說明之目的，中間之三個裝置連接至一電源以誘發光發射。圖26b中所 示之電流/電壓特性類似於在與習用光微影及剝離程序互連之裝置(非歐姆觸點)中所觀察到的彼等特性。
微刻度單晶矽太陽能電池提供另一裝置實例。此處，使用圖24中所示之方案將一批五個此種電池形成為用於一微型模組之經互連陣列，其中印刷與模製同時發生。參見圖27a。別處顯現用於製作該等電池之過程步驟。每一電池由一單晶矽棒(寬度、長度及厚度分別為50微米、1.55毫米及20微米)組成，該棒具有金屬歐姆觸點(Cr/Au，100/1000奈米；對於p觸點，50微米寬度及100微米長度；對於n觸點，50微米寬度及1.4毫米長度)。圖27(b)顯示一樣本，其具有一插圖，該插圖提供結構之部分之一剖面圖。在此等系統中，透過透明基板之背側表面發生照射；互連件線及金屬層用作反射器。圖27(c)給出使用一由Labview5®操作之DC源表(2400型，Keithley)以及一配備AM 0及AM 1.5直接濾波器之1000W全光譜太陽能模擬器(91192型，4×4英吋源直徑，±4°準直，Oriel)在室溫下實施之電流/電壓特性。此太陽能電池之效率(Eff)及填充因數(FF)(對應於對模組中所有五個經互連電池之量測)分別係6.5%及0.61，此係使用標準程序且僅考量該等電池之幾何大小(未明確分離助熔劑與側壁)而獲得。此等性質與使用習用程序互連之類似裝置之陣列之彼等性質在相同範圍中。
總而言之，此處所報告之程序可提供一種用以電互連併入有微刻度/奈米刻度裝置或材料元件之總成之系統種類的具有吸引力之解決方案。雖然其在用於光伏打器件及照明指示器之原型裝置中之使用展現了關鍵態樣，但亦可使用相同方法在使用微刻度/奈米刻度材料元件(例如奈米線、奈米薄膜、奈米管及其他)之相關系統中建立電極及/或互連件。端視要求，可依序或同時發生印刷及模製。由此過程產生之裝置之最終嵌入式組態具有針對囊封之實際優點。解析度之極限由軟刻印模製程序(例如，對於PDMS模具，~1至2奈米)及導電膏 (例如，對於Au或Ag奈米粒子，5至100奈米)界定。其在實際應用中之使用亦將受可達成之印模/模具元件與裝置組件或材料元件之對齊限制。撓性塑膠片或玻璃片可形成PDMS薄層之支撐結構，以將畸變減小至數百平方公分或更大之面積上一個或兩個微米級。此處所闡述之方法之特性(其簡單性及在大面積上低成本操作之潛力以及可與其一起應用之材料及裝置之多樣性)表明寬泛效用之一潛力。
實例3：經印刷GaAs LED
GaAs LED裝置製作以磊晶生長之LED晶圓開始。圖28中顯示GaAs晶圓之磊晶層。以下表1中亦列出用於實驗之此特定GaAs LED晶圓之堆疊結構。
自在圖28及表1中顯示為層5之多量子井(MQW)開始，對稱地分佈障壁層、包覆層、擴展層及接觸層以形成一垂直型LED(VLED)。然而，GaAs LED之磊晶結構並不限於此特定結構。存在用於不同目的及應用之諸多變化結構設計，且轉印印刷技術應為相容的，而不論此磊晶結構設計如何。
圖29中顯示μ-GaAs LED之處理示意圖。製作過程以具有如圖28中所示之一嵌入式犧牲層之市售GaAs LED磊晶晶圓開始。首先，將SiO2層沈積至該GaAs LED晶圓上且以光微影方式圖案化之SiO2層用作用於藉由乾式蝕刻(即，藉助Cl2進行ICP RIE)實施之隔離步驟之一蝕刻遮罩。亦可使用濕式蝕刻劑(即，HCl)來隔離GaAs，且在此情形下光阻劑(PR)可足以作為一蝕刻遮罩。觀點係端視考量哪一隔離途徑SiO2可係任一其他蝕刻遮罩。一旦在主體晶圓上隔離了GaAs LED單元，即如圖29中所圖解說明的那樣以光微影方式界定異質錨定件。圖30中顯示在隔離(A)、錨定(B)及印刷(C)之後此等GaAs LED之掃描電子顯微術(SEM)影像連同光學顯微術(OM)影像。
實例4：來自矽之經印刷GaN LED
GaN裝置製作以具有如圖32中所示之一適合磊晶層堆疊之一主體晶圓開始。在Si(111)晶圓上以磊晶方式生長此特定GaN LED結構。然而，可在生長於藍寶石或任何其他主體基板上之GaN LED結構上採用類似製作過程。
根據圖33得出，藉由a)對p-GaN及量子井區域進行ICP-RIE蝕刻來達成對n-GaN之接近。隨後沈積混合金屬歐姆觸點、第一n觸點、然後p觸點，且藉助一標準高溫快速熱退火過程對其進行退火。經由圖案化Si3N4及一厚金屬蝕刻遮罩以及用於隔離之ICP-RIE蝕刻來達成裝置隔離。由於此系統涉及利用下伏Si(111)基板之各向異性蝕刻特性，因此必須獲得至該Si基板中之足夠蝕刻深度。使用氫氧化鉀(KOH)或氫氧化四甲銨(TMAH)作為Si(111)之各向異性蝕刻劑，其產生經由如圖34中所示之錨定棒鏈系至主體晶圓之懸浮裝置。然而，蝕刻劑並不限於所使用之KOH或TMAH。事實上，使用例如SF6、CF6及 XeF2等氣體對矽進行乾式蝕刻可各向同性地蝕刻下伏矽以產生獨立之μ-LED小晶片。對於基於KOH之蝕刻系統，在先前蝕刻遮罩中使用Si3N4以用作歐姆觸點之一保護障壁以免其受強鹼性KOH溶液之苛刻條件之影響。經由與一軟彈性印模(亦即，PDMS)接觸且沿垂直方向快速拉動該印模而自主體基板移除個別裝置。然後將此裝置轉印至塗佈有一薄聚合物黏合劑層(即，PDMS、SU-8、聚醯亞胺、BCB、溶膠-凝膠二氧化矽等)或不具有任一此種層之一輔助基板。
利用一步進且重複過程，可自一極密集之陣列移除裝置且可將該等裝置印刷至任一所期望間隔之一稀疏陣列。圖35中顯示步進且重複過程期間一施體基板之一光學影像。其顯示轉印至外來基板上之經擷取LED單元。此步進且重複概念並不限於GaN LED，但可用於各種各樣之材料中，包含圖36中所示之GaAs LED。可藉助一經圖案化印模或一未經圖案化印模來完成轉印。可藉由使用專門浮雕結構、嵌入式致動器(氣球、局部加熱器等)或藉由外部施加之力或輻射(雷射曝光等)來促進轉印。在某些情形下，舉例而言，可將LED直接印刷至一預金屬化基板上以達成轉印且同時達成與熱擴散結構之電互連件及界面。除了印刷中之此等變體之外，亦可以不同次序來實施圖33之處理序列-例如，可在印刷之後在外來基板上界定歐姆觸點。
使用一安捷倫(Agilent)4155C半導體參數分析器來量測經底切及經印刷裝置之電流-電壓(I-V)特性，如圖37(b)中所示。使用來自海洋光學公司之一光譜儀收集光發射光譜且根據圖37(c)峰值發射波長係472.3奈米。如圖37(b)中所示，一個別μ-GaN LED展示出在50mA正向電流下正向偏壓電壓為~4.2V下而一發射波長為約470奈米。
實驗結果已顯示在至KOH之經延長曝露(~20分鐘)之後對GaN堆疊有輕微蝕刻。圖38顯示緊跟ICP-RIE深蝕刻之後一100微米×100微米裝置之兩個SEM影像，其中Ni/Si3N4蝕刻遮罩仍完整。可注意到因 ICP-RIE之各向異性蝕刻而有輕微側壁條紋。在對裝置進行KOH底切之後，觀察到對裝置側壁之中等粗糙化。
對GaN之蝕刻極慢且在LED製作之內容背景中被認為係可忽略不計，亦即，側壁粗糙化對裝置效能不具有影響。若期望原始側壁，則可在該製作過程中包含一額外鈍化步驟，圖39。在ICP-RIE深蝕刻之後，移除a)Ni蝕刻遮罩，之後藉由PECVD進行Si3N4沈積。一b)經定時RIE蝕刻然後自渠溝「地面」移除Si3N4且c)SF6 RIE處理將蝕刻下伏Si基板。然後e)可在KOH中底切裝置，然後f)將其轉印印刷至一輔助基板，之後對剩餘Si3N4進行經緩衝氧化物蝕刻劑移除。
來自藍寶石之經印刷GaN LED
因GaN與Si(111)之晶格常數之相對大之不匹配，藍寶石始終作為用於GaN生長之主要基板。然而，藍寶石極具惰性，從而使得對材料之蝕刻極為困難。研磨、拋光及其他過程方法可係適合的。一種用以由一藍寶石基板製成經印刷裝置之替代途徑(亦可應用於SiC及其他基板)利用圖40中所示之雷射剝離方法。另一選擇係，圖41及42中亦顯示藉由選擇性地蝕刻一犧牲層而自處置晶圓釋放GaN堆疊。
藉助晶圓-LED層接合進行雷射剝離
圖40顯示用於處理生長於一藍寶石基板上然後晶圓接合至一Si(111)基板且經由雷射剝離自該藍寶石移除之GaN LED之步驟。第一步驟包含b)n觸點沈積及退火、然後c)晶圓接合及雷射剝離。容易對GaN與藍寶石之間的經曝露界面進行分層且將其自藍寶石轉印至接納晶圓，如c)、d)中可顯示。藉由以下步驟製作獨立GaN層以用於LED裝置：藉助KOH進行矽底切蝕刻(類似於先前部分中所闡述之程序)、GaN緩衝層消除(經由拋光，如此處所圖解說明，或者藉由蝕刻或相關程序)及e)n觸點電極圖案化。插圖影像顯示接合至一塗佈有Au之Si(111)晶圓之GaN磊晶材料之部分之實驗結果。此處之GaN結構由2 英吋藍寶石上之一5×5平方毫米正方形構成。受體晶圓沿<111>方向係3英吋直徑。為在此總體過程流程中達成高良率，通常需要渠溝蝕刻及此處未明確指示之其他方法。
用於底切蝕刻(PEC蝕刻)之犧牲層
如上所提及，可使用插入於GaN堆疊中之犧牲層作為晶圓接合之一替代方案。可使用在溶液(即，HF、HCl及H3PO4)中選擇性地蝕刻之各種犧牲層(InGaN、SiO2、AlAs、Si3N4、ZnO等)。有各種蝕刻方法。可利用定向濕式蝕刻、PEC(光電化學)蝕刻及EC(電化學)蝕刻來形成經適合組態以用於印刷之獨立GaN LED層。圖41呈現一項實例。
圖41呈現InGaN犧牲層及藉由PEC蝕刻方法對此層之選擇性蝕刻。此處，在GaN堆疊與GaN緩衝層之間插入例如InGaN層之一犧牲層。可利用選擇性蝕刻劑(例如，HCl、KOH等)來進行PEC蝕刻(即，GaN蝕刻速率係~0)。在乾式蝕刻a)之後，藉助PEC蝕刻來蝕刻藍寶石上之整個裝置基板。在該領域中，金屬在藉助1000W氙燈於經稀釋HCl(0.004M)中進行PEC蝕刻b)期間用作一陰極。該燈光電產生載流子及相關聯PEC蝕刻，同時一經故意摻雜之GaN膜濾除具有高於GaN之帶隙之能量之光，藉此將蝕刻限制於較低帶隙InGaN犧牲層內。藉由突出PDMS模具來轉印經選擇性底切之GaN裝置d)。
用於藉助EC(電化學蝕刻)進行底切蝕刻之犧牲層
圖42解釋一EC蝕刻方法之實例中之一者。其與PEC蝕刻十分相似，然而，在此系統中並不需要光輻照。電解液可幫助分解並蝕刻一犧牲層。在圖42之畫面(a)中，用一鈍化層(例如SiNx或SiO2)覆蓋GaN/InGaN多層結構，且在該InGaN犧牲層上製作一陰極(例如，Ti/Au)。圖42之畫面(b)顯示該陰極至一電解液(例如，0.008M HCl)中之電源之連接。如圖42之畫面(c)中所示，可移除該犧牲層，之後移除該鈍化層(例如，藉助經緩衝氧化物蝕刻劑(BOE))。最終，如圖42 之畫面(d)中所示，藉由轉印/接觸印刷選擇性地轉印該等結構。
用於底切蝕刻(選擇性地濕式蝕刻)之犧牲層
亦可能有可不藉助PEC或用於選擇性蝕刻之相關方案移除之犧牲層。
圖43呈現用於獨立GaN LED單元之濕式蝕刻策略之一實例。ZnO緩衝層可用於GaN磊晶過程之模板。藉由存於水中之5%稀NH4Cl來選擇性地蝕刻ZnO層。可使用例如SiO2等材料來進行鈍化，此乃因其不會被此蝕刻劑移除。
實例5：錨定結構
在產生獨立μ-LED結構(即，μ-GaAs LED、μ-GaN LED等)之過程期間，使用錨定結構將μ-LED小晶片保持於適當位置中，從而防止其被干擾或移置。在此實例中提出各種錨定方案。一般地，可將該等錨定結構劃分成兩個不同類別：異質錨定及同質錨定。
異質錨定結構
異質錨定表示錨定結構係不同於小晶片材料之材料。(亦即，聚合物錨定件等)。圖44中顯示一種類型之異質錨定系統。
在圖44中所示之此特定異質錨定結構中，使用以光微影方式界定之光阻劑(PR)作為一錨定件。然而，其並不限於光阻劑。實際上，耐受蝕刻劑或蝕刻物質之任一材料(即，無機、有機、陶瓷等)可用作一錨定件。如圖45中所圖解說明，可端視過程條件而採用各種幾何結構之異質錨定結構。圖45中所示之錨定幾何結構僅係來自諸多可能變化形式之數項實例。
同質錨定結構
在矽(111)上之μ-GaN LED小晶片之情形下，若小晶片平行於矽(111)晶圓之[110]方向而對準，則形成自然同質錨定件。各向異性Si蝕刻劑(即，KOH、TMAH等)端視其正蝕刻之結晶方向而展示出顯著 蝕刻速率變化。舉例而言，KOH蝕刻[110]及[100]方向比蝕刻[111]方向快數百倍。換言之，如果μ-GaN LED小晶片平行於[110]方向而對準，則(110)與(111)平面之間的蝕刻速率差產生如圖46中所示之一自然錨定系統。由於此等錨定件與μ-GaN LED小晶片為相同材料，因此我們稱其為同質錨定件。
實例6：囊封與互連
一旦將μ-LED單元轉印印刷至一外來基板上，即可鈍化該等單元且以使得接觸區域被曝露以用於電互連之一方式囊封該等單元。在習用LED過程時，通常經由線接合實現自LED至外部引腳之電連接。線接合過程需要球直徑大小為約100微米，如圖47中所顯示。
因此，發光面積因線接合過程所需之球大小而有效地被減小。除非顯著地減小用於線接合之球大小，否則僅減小LED晶粒大小變得不可實現。近來關於基於GaAs之工作證實了使用平坦處理技術來建立比藉助線接合可達成之彼等互連件小得多的互連件之能力。此等策略亦可與GaN裝置一起實施，單獨地或組合線接合、網版印刷、轉印印刷/模製及其他方法。
經由背側曝光進行囊封(EBSE)
此實例闡述在本文中稱為經由背側曝光進行囊封之一自對準過程，如圖48中所圖解說明。
首先，可將光敏聚合物(負色調)旋塗或噴射沈積至一透明基板上之經轉印μ-GaN LED上。具有一足夠厚度之光敏聚合物可保形地囊封整個基板，如圖48中所圖解說明。P歐姆觸點金屬組合物可經選擇以在發射波長下具有一高透明度而在用於圖48之過程之UV波長下僅具有部分透明度。在P歐姆觸點金屬上沈積厚接觸墊。藉由利用基板之透明性質及P接觸墊之反射性質，可藉助最佳曝光劑量自基板之背側使光敏聚合物層曝光。在背側(整片)曝光步驟期間，LED小晶片上之 厚接觸墊僅用作自對準遮罩層，以使得此等區域中之光敏聚合物未藉由背側輻照而被曝光。可在一後續顯影步驟期間選擇性地移除此等區域。在最終固化步驟之後，可使用習用光微影或相關方法在LED之間進行互連。可能有此等基本概念之諸多變化形式。
上面之圖49中顯示經由背側曝光過程進行囊封之後μ-GaN LED之掃描電子顯微束(SEM)及光學顯微術(OM)影像。下面之圖50中顯現該過程之後關於μ-GaN LED之輪廓儀資料。藍色及黑色輪廓分別表示囊封過程之前印刷時之μ-GaN LED單元及囊封過程之後經印刷之μ-GaN LED單元。
上面之圖51中顯示一經完全互連之μ-GaN LED串。在μ-GaN LED之間併入一串聯連接產生自一個μ-GaN LED輸出至另一μ-GaN LED之高度均勻光，此乃因流過此等μ-GaN LED之相同電流。此外，下面之圖52中顯示串聯連接之兩串五個μ-GaN LED。
實例7：用於μ-LED之經模製互連件
作為對圖48之過程之一替代方案，可使用如圖53及圖54中所圖解說明之經模製互連方法在一單個步驟(或多個連續步驟)中完成LED隔離及互連。
如上面之圖53中所圖解說明，經選擇性轉印之LED可用作用於形成PDMS模具之一母板之一模板。藉由以光微影方式圖案化光敏聚合物(即，來自精微化工之Su-8)，可製作自LED觸點引出之渠溝式圖案。可根據所期望之互連圖案來設計此等渠溝式圖案。因此，使用此母板之經模製彈性體印模將具有突出之互連結構。可使用3D經圖案化彈性體印模將LED自其施體基板選擇性地拾取，且使用光可固化聚合物例如NOA(諾蘭德光學黏合劑)將其轉印至目標基板上，從而形成經壓印結構。可在光固化黏合劑聚合物之後僅剝除彈性體印模，從而產生用於LED之間的互連之類似於主基板之渠溝式圖案。當施加時， 銀膏將僅填滿先前所形成之渠溝且可僅刮去頂表面上之銀膏，從而僅留下渠溝式區域中之銀膏。渠溝式區域中所產生之銀膏現在可用作LED之間的一互連件及外部觸點，如圖54中所圖解說明。
圖55中圖解說明金屬化LED上之一光學影像及對該等金屬化LED之電量測。
此外，可稍微修改此經模製互連方法以藉由在印模之區上包含接觸裝置電極之不透明或反射層而產生，如圖56中所圖解說明。以此方式，光可固化模製材料將不會被曝露至輻照且因此使僅在彼等位置上之光可固化模製材料不被固化，從而使得能夠藉助適當溶劑而容易移除。在圖56(a)中，僅在PDMS浮雕特徵之表面上沈積或轉印金屬，其應與裝置之電極接觸。圖56(b)中繪示另一方法，其中對應於裝置之電極之經圖案化遮罩在UV固化期間被放置於PDMS印模之背側上，從而有效地充當一遮罩層。
經模製互連方法之解析度之極限由軟壓印模製程序及Ag粒子大小界定。在以上實驗中使用之平均Ag粒子大小係約10至15微米，此使得產生較精細互連件較困難。使用平均大小為5奈米至100奈米之Ag奈米粒子，經模製互連件之解析度可顯著改良而降至亞微米範圍。
除了經模製互連件方法以外，亦可使用電子噴射方法及直接油墨書寫方法來作為替代互連方案。
實例8：用於垂直LED(V-LED)之網互連件
可藉由圖59中所圖解說明之網互連方法來完成用於一垂直LED(一種其中N及P電觸點係如圖58中所示的那樣在頂部及底部製成之類型之LED)之互連件。
圖59中圖解說明用於網互連件之製作過程。如圖59中所示，金屬網被轉印印刷至具有黏合劑層之塑膠基板上。由於金屬網結構僅部 分地覆蓋下方之黏合劑層，因此可將μ-LED有效地轉印印刷至基板上。此等金屬網可不僅用作至經印刷μ-LED之一電連接，且亦用作一散熱器。一PDMS薄黏合劑層(但其並不限於PDMS)促進至玻璃基板上之印刷。裝置頂部上之一經光圖案化環氧樹脂層防止頂部膜短接至底部金屬網。
μ-LED串聯互連對並聯互連
μ-LED，類似於任一二極體，在電流與電壓之間具有一指數關係。換言之，單元之間正向電壓之一稍微變化可導致操作電流之一大得多的差異，且因此導致不同發光。當並聯連接大量μ-LED時，具有一較小正向電壓或導通電壓之一μ-LED將汲取大部分所供應之電流而非所有μ-LED接收相同量之電流。然而，在一串聯連接中，所有μ-LED將接收相等量之電流，此乃因一串聯連接之μ-LED串中僅存在一個可能電流路徑，如圖60中所圖解說明。如圖60及61中所示，串聯/並聯連接之組合產生自大量經互連之μ-LED輸出之較均勻光。
平坦互連
如先前部分中所提及，此等經印刷μ-LED之超薄性質達成如圖62中所圖解說明之一習用平坦互連方案。對於垂直厚度為數百微米之一數量級之習用LED，此處所提議之簡單平坦互連方案因極高階梯覆蓋而變得極具挑戰性或幾乎不可能達成，此即為線接合方法(如較早在圖47中所示)已變為主流方法之原因。
實例9：基於經印刷μ-LED之可拉伸照明系統
可以一蛇狀(未顯示)或風琴狀(顯示於圖63中)方式製作空間上獨立之微透鏡陣列之互連件以用作一力阻尼機構。在此一設計之情形下，可拉伸並彎曲模組，但互連件將拉伸並撓曲以便吸收因每一像素之相對位置之改變而施加之橫向力，從而保持微透鏡之曲率不改變。此外，此等微透鏡之表面可經粗糙化以用作擴散級。
圖63中之方法用於形成一可拉伸互連，而圖64之方法用於形成可拉伸μ-LED，其本身用於經由μ-LED之帶結構之應變誘導之修改而輸出之光之可能輸出耦合。
實例10：自μ-GaN LED之光提取之增強
近來對GaN藍色LED之研究已導致對裝置之品質之一快速開發，從而將效能推動至更高位準。預期基於GaN之LED不久便會取代習用(白熾、螢光及緊湊型螢光)照明系統，但進展已因相對差之光提取而變得緩慢。由於GaN之高折射指數(~2.5)，光逃逸至空氣中之臨界角係~23.6°，如藉由斯奈爾定律(Snell's law)所計算。入射於內側表面上在此角度之外之光被反射回至裝置中，其中磊晶層中之吸收隨後猝滅該光。為此目的，數種技術可應用於此撓性GaN LED陣列，其將增強系統之光學效能。
實例11：用於經改良之光提取之經紋理化及/或經粗糙化表面
GaN LED之正常「類鏡」表面導致在內部反射一大部分光，藉此降低裝置之光提取效率。一種用以增加光提取之方法係粗糙化底表面，從而用作減少內部反射且如圖65中所示將光自LED向外散射之一手段。
一經粗糙化表面之製作將嚴格遵循已確立之μ-GaN LED製作方法，如先前所闡述。在完全裝置製作之後，將藉由在無紫外(UV)光之一環境(即，潔淨室)中執行之對矽基板之各向異性氫氧化鉀(KOH)蝕刻來底切個別像素。在完全底切之後，沈積一電漿增強化學氣相沈積(PECVD)Si3N4鈍化層以保護已製作裝置之歐姆觸點及側壁。在存在UV光之情形下在KOH中進一步蝕刻將促進對μ-GaN LED之經曝露(底部)側之光電化學(PEC)蝕刻，從而形成用作高效光散射中心之錐形結構，如圖66中所示。
此等LED非常適合於底部發射，具有使光提取增強100%或更多 之潛力。可藉由使用一厚反射性p觸點來高效地達成底部發射。據報告，利用Pt/Ag作為p觸點之觸點方案已顯示出80%之反射比值。可藉由添加由厚Al或Ag製成之一頂側反射器來實現額外反射比，該反射器在470奈米下展現出極高反射率。
以下於圖67中顯示藉助輸出耦合進行光學增強之示意圖。雖然圖67中之示意圖係在使用雷射剝離方法來自藍寶石基板之μ-GaN LED之情形下圖解說明，但使用GaN錐體結構來輸出耦合光之概念並不限於此特定過程。在晶圓接合((a)至(d))之後，可藉由結晶濕式蝕刻選擇性地蝕刻殘餘GaN緩衝層(e)。可藉由H3PO4蝕刻劑及PEC蝕刻來蝕刻GaN緩衝層。插圖SEM影像顯示藉由結晶濕式蝕刻製成之GaN錐體之一實例(D.A.Stocker等人，Appl.Phys.Lett.73，2654(1998))。下面之兩個圖解說明展現具有GaN錐體之LED與不具有GaN錐體之LED之間的光發射路徑比較。藉由斯奈爾定律，被界面撞擊之光隨機發射。另一方面，藉助GaN錐體，裝置光可在撞擊於表面上之後以直線傳播發射。
用於經改良之光提取之微透鏡、聚合經模製結構
為實現高效頂部發射LED，可將微透鏡陣列併入至最終裝置中。由一較高指數材料(通常n為~1.5之一聚合物)製作而成之透鏡結構增加GaN/聚合物界面處之光提取錐。透鏡形狀最好係能夠將光自聚合物介質提取至周圍空氣。
可透過一系列已確立之光微影技術來製作微透鏡陣列。處理以圖案化一光阻劑而開始。高溫將致使該光阻劑以減小表面能量之一方式回流，從而產生一透類鏡形狀。可藉由將一未經固化聚合物(例如PDMS)模製至微透鏡陣列來捕獲此圖案。藉由將一光學透明聚合物(即，諾德蘭光學黏合劑)模製至PDMS模具來獲得最終透鏡幾何結構。可自該模具移除透鏡，將該透鏡對準並層壓至LED陣列。
可在使一LED陣列處於一未彎曲狀態中時將以上微透鏡幾何結構最佳化至該陣列。在彎曲時，透鏡陣列中之橫向力將導致個別透鏡結構之變形，藉此降低透鏡之光學效能。在努力達成總體靈活性之過程中，提出以下系統：其提供其中一像素之移動不會對其相鄰像素施加促成透鏡變形之橫向力之空間上獨立之透鏡陣列。
對一空間上獨立之透鏡陣列之處理遵循如上述之一類似製作途徑。連同每一微透鏡特徵一起圖案化像素互連件。此陣列之獨立性質在旋轉一足夠薄聚合物膜以使得僅填充經壓下(透鏡及互連件)特徵時在模製聚合物囊封物(圖70中之步驟「e」)中出現。在自模具移除之後，然後將空間上獨立之透鏡陣列對準並層壓至微LED陣列。
圖71中顯示製作用於μ-GaN LED之光學增強之聚合圖案之處理示意圖。在晶圓接合((a)~(d))及殘餘GaN拋光之後，可藉由模製、壓印、膠質微影等來形成聚合圖案。經圖案化聚合結構可操縱光強度、光波長移位。工作比及聚合珠大小可控制發射性質。
微透鏡及聚合結構之製作並不僅限於以上過程。亦可以例如澆注、模製、壓印、膠質微影、網版印刷、噴墨印刷、電子噴射印刷等各種方法來製作微透鏡。此等微透鏡及聚合結構可係製作於已印刷之μ-GaN LED上，或可係製作於不同基板上且此後轉印印刷至μ-GaN LED上。
此外，除了彼等所添加之修改(即，微透鏡、錐體結構等)以外，此等經印刷μ-LED之薄且小幾何結構亦導致每單位面積較高之提取效率。此等經印刷μ-LED具有比習用LED(100,000平方微米至1,000,000平方微米)小得多的一大小(100平方微米至10,000平方微米)。換言之，此處所製作之μ-LED比習用LED小/10,000。由於其微-大小效應以及對經注入電流之較高效使用，來自量子井之光因較小數目個內部反射及較大表面與體積比而較可能自LED逃逸。
實例12：合併自雙向LED輸出之光
印刷至例如一玻璃或一塑膠之一透明基板上之μ-LED展示出雙軸照射，如圖72中所示。換言之，來自經印刷μ-LED之光可自頂部以及自底部發射。
可在經印刷μ-LED之頂部上沈積高反射性金屬(例如，Al、Ag、Pt等)或者可將μ-LED印刷於高反射性金屬箔片上以反射光從而將光合併成一個方向，此又增加光輸出。
如圖73中所圖解說明，可在經印刷μ-LED上製作或放置一微透鏡。此等微透鏡可係如以上圖中所圖解說明的那樣僅使用光可固化樹脂來模製或者可製作於別處且轉印印刷至μ-LED上。可在此等結構之頂部上鍍敷、蒸發或濺鍍例如Ag等高反射性及導熱性金屬以形成用以反射自印刷μ-LED發射之光之一類鏡結構。亦可在側上放置此等反射器以導引自經印刷μ-LED之邊緣發射之光。如此實例中所提及，以上系統適合於將雙向光輸出合併至底部發射中。然而，可僅藉由將μ-LED轉印印刷至具有一反射鏡之已製作微透鏡系統上而將一類似系統併入至頂部發射系統中。另外，對於使用以上所提及之各種方法輸出之經重定向光，可以各種方式併入光纖以任意地操縱聚焦光方向。此外，此等反射器亦可因其高導熱性而用作一散熱器。
實例13：多個μ-LED堆疊
化合物材料之磊晶晶圓係一比矽之Cz過程顯著昂貴之過程。圖74中提出用於產生磊晶晶圓之成本節省過程。如圖74中所示，最初可生長多個μ-LED層。雖然圖74中之示意圖圖解說明多層GaAs LED結構，但可在基於GaN之LED或來自III-V及III-N化合物材料之任何其他結構中採用類似概念。在藉由生長一緩衝層來解決基板與磊晶層之間的晶格不匹配問題之後，可以如圖中所圖解說明之交替方式生長一適當犧牲層及作用LED層。此生長過程可重複數次以產生相同犧牲層及 作用層之多個層。可藉由如圖中所示的那樣底切犧牲層而以獨立方式界定來自最頂層之μ-LED(或如圖中所繪示之第一層μ-LED)。可以我們已在先前部分中提及之各種方式來轉印印刷此等μ-LED。一旦完全處理第一層且將其轉印印刷至外來基板上，即曝露第二層且準備好以處理第一層之相同方式來處理該第二層。因此，我們可自單個晶圓產生較多μ-LED。因此，製作μ-LED之總成本可得以有效減小。
實例14：對μ-LED之熱管理
當使用一塑膠基板時，對μ-LED之熱管理甚為重要，此乃因一塑膠基板本質上係一絕緣體。然而，經印刷μ-LED具有比習用LED(100,000平方微米至1,000,000平方微米)小得多的一大小(100平方微米至10,000平方微米)。換言之，此處所製作之μ-LED比習用LED小10,000。較小μ-LED之稀疏陣列可展示出比一個較大LED好之熱分佈，此乃因一較小μ-LED之所產生之熱遠比一較大習用LED少。此外，較稀疏陣列幾何結構達成比一較大習用LED好之熱耗散，此僅係由於一較大習用LED之所產生之熱更集中於LED自身周圍。
圖75圖解說明附近無任一散熱器之一塑膠基板上之經印刷μ-LED之熱圖形影像。對於此特定實驗，基線溫度固定於70℃下。
μ-LED頂部上之金屬散熱器
在經印刷μ-LED之附近放置一導熱性散熱器可顯著改良自經印刷μ-LED之熱耗散。圖76中圖解說明此一系統之一剖面示意圖。
可在一塑膠基板上之經印刷μ-LED之頂部上沈積具有比有機聚合物高之一導熱性之一電絕緣電介質層(即，與PET之0.24W/mK相比具有30W/mK之導熱性之SiN)。可在μ-LED之頂部上沈積具有一高導熱性之一材料(例如Ag及Cu)，其之間具有一電介質層(即，SiN)以用於電隔離。此外，可控制一電介質層(例如SiN)以使得一SiN層之一極薄層足以用於電隔離。
在μ-LED之頂部上轉印印刷具有高導熱性之材料
用於散熱器之材料可係金屬，或具有一高導熱性之任一其他材料，例如圖77中所示之一多晶金剛石。此等材料可經由主動或被動系統來轉印印刷。
圖77中顯示使用經印刷μ金剛石作為一散熱器。可以一低成本在化學氣相沈積(CVD)過程中容易地配製μ金剛石。可圖案化生長之μ金剛石層且可將其自母晶圓剝離，類似於先前所闡述之μ-LED過程。此等μ金剛石可係轉印印刷於已製作μ-LED之頂部上，從而因其格外高之導熱性(>1000W/mK)而用作一高效熱擴散器與散熱器。如圖75中所示，熱耗散不均勻，而是其集中於經印刷μ-LED之某一部分中。此處所闡述之熱管理策略可經設計以使得將散熱器戰略性地放置於熱點上。
在用於合併自雙向LED輸出之光之微透鏡上放置一散熱器
一印刷至一透明基板(例如一玻璃或塑膠)上之μ-LED展示出雙軸照射。可在經印刷μ-LED之頂部上沈積高反射性金屬(例如，Al、Ag、Pt等)或者可將μ-LED印刷於高反射性金屬箔片上以反射光從而合併光發射，如先前所論述。
如圖78中所圖解說明，可在經印刷μ-LED上製作或放置一微透鏡。此等微透鏡可係如圖78中所圖解說明的那樣僅使用光可固化樹脂來模製。可在此等結構之頂部上鍍敷、蒸發或濺鍍例如Ag等高反射性及導熱性金屬以形成用以反射自經印刷μ-LED發射之光之一類鏡結構。此外，此等反射器亦可因其高導熱性而用作一散熱器。
實例15：μ-LED與經印刷電子器件之異質整合
利用步進且重複過程，可按一定順序將不同種類之材料(即，μ-GaAs LED、μ-GaN LED及經印刷μ-Si電子器件等)印刷至一單個基板中以組合彼等不同材料之優點。舉例而言，μ-Si基於其穩定電子性質 及成熟處理技術而非常適合於在數位與類比電路兩者上形成複雜電子器件。替代μ-Si，μ-GaAs小晶片或μ-GaN小晶片可作為一構建區塊用於在例如一塑膠之不常見基板上形成用於射頻(RF)光電子器件之高頻操作類比電路。在圖79中，提出組合μ-GaAs LED、μ-GaN LED及μ-Si電子器件以用於形成全色彩無機主動矩陣顯示器之一項實例。
此外，可在另一基板上生長基於碳之材料(例如碳奈米管(CNT)或石墨烯膜)且將該等材料轉印印刷至已製作μ-LED上以用於形成透明電極及互連件(作為對ITO或ZnO透明電極之一替代方案)以防止互連線阻擋光輸出。另外，亦可將一光電二極體異質整合至經印刷μ-LED上，如圖80中所圖解說明。一光電二極體將僅偵測來自經印刷μ-LED之光強度且可將該光電二極體之輸出回應回饋至該μ-LED之驅動IC以達成即時自校準目的。
實例16：磷光體與μ-GaN LED之整合
藉由磷光體與一藍色LED之組合產生之白色LED要越過數個挑戰。一個主要挑戰係色彩均勻性。由於磷光體覆蓋範圍中缺少均勻性，因此自下伏藍色LED及磷光體產生之發射有很大差異。因此，邊緣看似為黃色，而束中心看似為藍色。LUMILED已開發關於磷光體技術之保形塗佈之一專利過程且迄今係可產生具有高均勻性之白色LED之唯一LED製造商。
圖81圖解說明用於以均勻且陣列狀形式分散磷光體粒子之一新技術。如圖81中所圖解說明，模製具有一腔陣列之彈性體。可藉由將主基板圖案化成所期望形狀及深度來容易地控制此等腔之幾何結構。可將具有介於數個微米之範圍中之直徑之磷光體粒子混合於溶劑中且將其傾倒於該彈性體上。可藉由彈性體刀刮去該彈性體表面上之磷光體，從而僅留下該等腔中之磷光體。藉由將薄彈性體接合至經模製彈性體上，可將磷光體有效地約束於呈陣列狀方式之腔內部。可將具有 經囊封磷光體之經封裝彈性體直接層壓至撓性基板上之經封裝μ-GaN LED上，如圖81(E)中所圖解說明。可精確地控制磷光體與LED之間的距離及磷光體單元之間的間隔，從而產生最高均勻性位準。為更清晰地圖解說明，圖82及83中顯示3D底圖。亦可僅藉由層壓併入一先前實例中所提及之微透鏡結構。
實例17：用於製作μ-LED之方法
圖84圖解說明製作一半導體裝置陣列之一實例性實施例。提供一生長基板8401且經由磊晶生長在表面上生長一半導體磊晶層8402。將磊晶層8402接合至一處置基板8403且隨後將其自生長基板8401釋放。接下來，在磊晶層8402上方圖案化一遮罩8404以界定經遮罩區域及經曝露區域。自該等經曝露區域移除材料以界定半導體裝置8405陣列。自處置基板8403部分地釋放半導體裝置8405且其藉由錨定件8406保持連接。視情況，移除該經圖案化遮罩(未顯示)。隨後經由一接觸印刷方法將經部分釋放之半導體裝置8405選擇性地印刷至一裝置基板上。
圖85圖解說明製作一GaN LED裝置陣列之一實例性實施例。提供一藍寶石生長基板8501且經由磊晶生長在表面上生長一GaN多層8502。將多層8502接合至一處置基板8503且隨後將其自藍寶石基板8501釋放。接下來，在多層8502上方圖案化一遮罩8504以界定經遮罩區域及經曝露區域。自該等經曝露區域移除材料以界定GaN LED裝置8505陣列。自處置基板8503部分地釋放GaN LED裝置8505且其藉由錨定件8506保持連接。視情況，移除該經圖案化遮罩(未顯示)。隨後經由一接觸印刷方法將經部分釋放之GaN LED裝置8505選擇性地印刷至一裝置基板上。
圖86圖解說明製作一GaN LED裝置陣列之一實例性實施例。提供一矽(111)生長基板8601且經由磊晶生長在表面上生長一GaN多層 8602。接下來，在多層8602上方圖案化一遮罩8603以界定經遮罩區域及經曝露區域。自該等經曝露區域移除材料以界定GaN LED裝置8604陣列。在此實施例中，藉由蝕刻過程自該等經曝露區域移除矽基板8601之一部分。例如藉由沿著矽基板8601之<110>方向進行一方向蝕刻自矽基板8601部分地釋放GaN LED裝置8604。在此實施例中，該等GaN LED裝置藉由錨定件8605保持連接至該基板。視情況，移除該經圖案化遮罩(未顯示)。隨後經由一接觸印刷方法將經部分釋放之GaN LED裝置8604選擇性地印刷至一裝置基板上。
圖87圖解說明製作一GaN LED裝置陣列之一實例性實施例。提供一藍寶石生長基板8701且在其上沈積一犧牲層8702。經由磊晶生長在犧牲層8602上方生長一GaN多層8703。接下來，在多層8703上方圖案化一遮罩8704以界定經遮罩區域及經曝露區域。自該等經曝露區域移除材料以界定GaN LED裝置8705陣列。藉由蝕刻該犧牲層之部分自藍寶石基板8701部分地釋放GaN LED裝置8505。在此實施例中，該等GaN LED裝置藉由錨定件8706保持連接至該基板。視情況，移除該經圖案化遮罩(未顯示)。隨後經由一接觸印刷方法將經部分釋放之GaN LED裝置8705選擇性地印刷至一裝置基板上。
圖88圖解說明製作一半導體裝置陣列之一實例性實施例。提供一藍寶石生長基板8801且經由磊晶生長在表面上生長一GaN多層8802。將GaN多層8802接合至一處置基板8803。為自藍寶石基板8801釋放GaN多層8802，將藍寶石基板8801與GaN多層8802之間的界面8805曝露至雷射輻射8804，藉此自藍寶石基板8801釋放GaN多層8802。接下來，在GaN多層8802上方圖案化一遮罩8806以界定經遮罩區域及經曝露區域。自該等經曝露區域移除材料以界定GaN LED裝置8807陣列。自處置基板8803部分地釋放GaN LED裝置8807且其藉由錨定件8808保持連接。視情況，移除該經圖案化遮罩(未顯示)。隨後經 由一接觸印刷方法將經部分釋放之半導體裝置8808選擇性地印刷至一裝置基板上(未顯示)。
關於以引用及變化形式併入之聲明
本申請案通篇中之所有參考文獻，例如包含所頒予或所授予之專利或等效文件、專利申請公開案、及非專利文獻或其他來源材料，皆彷佛單獨以引用方式併入一般將其全文以引用方式併入本文中，其引用程度使每一參考文獻皆至少部分地與本申請案中之揭示內容相一致(例如，將一篇部分地不一致之參考文獻中除該參考文獻中部分地不一致部分以外的部分以引用方式併入)。
本文中所用之術語及用語係用作說明性而非限定性術語，且並非旨在藉由使用此等術語及用語來排除所示及所述特徵或其某些部分之任何等效物，而是應瞭解，在所請求之方法之範疇內亦可存在各種修改形式。因此，應理解，雖然已藉由較佳實施例來具體揭示本發明，但熟習此項技術者亦可採取本文所揭示概念之實例性實施例及可選特徵、修改及變化形式，且此等修改及變化形式仍視為歸屬於由隨附申請專利範圍所界定之本發明範疇內。本文中所提供之具體實施例係本發明之適用實施例之實例且熟習此項技術者將明瞭，可使用本說明中所闡明之裝置、裝置組件、方法步驟之大量變化形式來實施本發明。如熟習此項技術者將明瞭，方法及適用於本方法之裝置可包含大量可選組合物以及處理元件及步驟。
當本文中揭示一群組替代物時，應理解，單獨地揭示彼群組之所有個別成員及所有子群組。當本文使用Markush群組或其他分組時，意欲將該群組之所有個別成員及該群組之所有可能的組合與子組合個別地包含於本發明中。化合物或材料之具體名稱意欲係實例性，此乃因熟習此項技術者可不同地命名相同化合物或材料。
除另外規定外，本文所述或所例示組份之每一種調配物或組合 皆可用於實踐本發明。
在本說明書中每當給出一範圍(例如一溫度範圍、一時間範圍、或者一組成或濃度範圍)時，所有中間範圍及子範圍以及包括於所給定範圍中之所有個別值皆意欲包括於本發明中。應理解，包含於本文說明中的屬於一範圍或子範圍中之任何子範圍或個別值皆可排除出本文之申請專利範圍之外。
本說明書中所提及之所有專利及出版物皆表示熟習本發明所涉及技術者之熟練程度。本文所引參考文獻之整體內容以引用的方式併入本文中以指明該技術在其公開或申請日期之狀態，且意欲在需要時本文可使用此資訊以排除先前技術中之具體實施例。舉例而言，當請求組合物時，應理解為不欲將在申請人之本發明之前的技術中已知且可用的化合物(包含本文所引參考文獻中提供之揭示內容所針對的化合物)包括於本文中組合物申請專利範圍中。
如本文中所使用，「包括(comprising)」係與「包含(including)」、「含有(containing)」或「其特徵在於」同義，且係包羅性或者無限定性的且不排除未提及之額外元件或方法步驟。如本文中所使用，「由...組成(consisting of)」則排除了在技術方案要素中未規定之任何元件、步驟或成分。如本文中所使用，「基本上由...組成(consisting essentially of)」則不排除不會顯著影響技術方案之基本及新穎特性之材料或步驟。在本文中之每一例項中，術語「包括(comprising)」、「基本上由...組成(consisting essentially of)」及「由...組成(consisting of)」中之任一者皆可由其他兩種術語替代。本文適當例示性說明之發明可在不存在本文中未具體揭示之任何要素、限制情況下實施。
熟習此項技術者應瞭解，無需藉助於過多之實驗即可在本發明之實踐中採用起始材料、試劑、合成方法、純化方法、分析方法、化 驗方法及除所具體例示者以外之方法。本發明意欲包含任何此等材料及方法之所有為此項技術所熟知之功能等效材料或方法。本文中所用之術語及用語係用作說明性而非限定性術語，且並非旨在藉由使用此等術語及用語來排除所示及所述特徵或其部分之任何等效物，而是應瞭解，在所請求之本發明範疇內亦可存在各種修改形式。因此，應理解，雖然已藉由較佳實施例及可選特徵來具體揭示本發明，但熟習此項技術者亦可採取本文所揭示概念之修改及變化形式，且此等修改及變化形式仍視為歸屬於由隨附申請專利範圍所界定之本發明範疇內。
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Claims (9)

  1. 一種製造一磷光體陣列之方法，該方法包含下列步驟：模製具有一凹入(recessed)區域陣列之一彈性體(elastomer)層；在該經模製彈性體層上方提供磷光體粒子，其中該等磷光體粒子至少部分地填充該凹入區域陣列；刮去該經模製彈性體層之表面上之磷光體粒子，留下該凹入區域陣列中之磷光體粒子；及在該經模製彈性體層上方提供一彈性體囊封層，其中該彈性體囊封層比該經模製彈性體層薄且將該等該磷光體粒子囊封於該凹入區域陣列中，藉此製作該磷光體陣列。
  2. 一種製造一經封裝LED陣列之方法，該方法包括以下步驟：模製具有一凹入區域陣列之一彈性體層；在該經模製彈性體層上方提供磷光體粒子，其中該等磷光體粒子至少部分地填充該凹入區域陣列；在該經模製彈性體層上方提供一彈性體囊封層，其中該彈性體囊封層比該經模製彈性體層薄且將該等磷光體粒子囊封於該凹入區域陣列中，藉此製作一磷光體陣列；刮去該經模製彈性體層之表面上之磷光體粒子，留下該凹入區域陣列中之磷光體粒子；及將該磷光體陣列層壓或接觸印刷(contact printing)於一裝置基板上之一LED裝置結構陣列上方，藉此製造該經封裝LED陣列。
  3. 如請求項2中所載之方法，其中該磷光體陣列係接觸印刷於該LED裝置結構陣列上方。
  4. 如請求項2中所載之方法，其中該LED裝置結構及LED為μ-LED裝置結構及μ-LED。
  5. 如請求項4中所載之方法，其進一步包含將該等μ-LED接觸印刷於該裝置基板上之步驟。
  6. 如請求項2中所載之方法，其中該裝置基板係可撓性的。
  7. 一種製造一電子裝置的方法，該方法包含以下步驟：提供一或多個電子裝置組件；將該一或多個電子裝置組件與一保形轉印及模製裝置(conformal transfer and molding device)接觸，藉此將該一或多個電子裝置組件轉印至該保形轉印及模製裝置上；使置於一主體基板上方之一預聚合物層與其上定位有該一或多個電子裝置組件之該保形轉印及模製裝置接觸，藉此將該一或多個電子裝置組件至少部分地嵌入至該預聚合物層中並藉由一或多個凹入特徵圖案化該預聚合物層；固化該預聚合物層，藉此形成具有一或多個凹入特徵之一聚合物層；將該保形轉印及模製裝置與該聚合物層分離，其中將該一或多個電子裝置組件保留於該聚合物層中；藉由選自由下列群組之一填充材料來填充該一或多個凹入特徵之至少一部分：一導電材料、一光學材料、一熱傳遞材料及其任意組合；及固化該填充材料。
  8. 一種製造一電子裝置之方法，該方法包含以下步驟：提供一保形轉印及模製裝置，該保形轉印及模製裝置具有包括一或多個轉印表面及一或多個隆起模製特徵(raised molding features)之一接觸表面；使一或多個電子裝置組件與該保形轉印及模製裝置接觸，藉此將該一或多個電子裝置組件定位於該保形轉印及模製裝置之該一或多個轉印表面上；將置於一主體基板上方之一預聚合物層與其上定位有該一或多個電子裝置組件之該保形轉印及模製裝置接觸，藉此將該一或多個電子裝置組件及該一或多個隆起模製特徵至少部分地嵌入至該預聚合物層中；固化該預聚合物層，藉此形成一聚合物層，其中將該保形轉印及模製裝置之該一或多個隆起模製特徵經複製為該聚合物層中之一個或多個凹入特徵；將該保形轉印及模製裝置與該聚合物層分離，其中將該一或多個電子裝置組件保留於該聚合物層中；將一填充材料施加至該聚合物層之一表面；沿著該聚合物之該表面拖曳(dragging)一刮擦工具(scraping tool)以將該填充材料填充至該一或多個凹入特徵之至少一部分中；及固化該填充材料。
  9. 一種製造一電子裝置之方法，該方法包括以下步驟：提供其上安置有一預聚合物之一主體基板；將一或多個電子裝置組件至少部分地嵌入至該預聚合物層中，其中於該嵌入步驟期間在該預聚合物層中圖案化一或多個凹入特徵；固化該預聚合物層，藉此形成具有一或多個凹入特徵之一聚合物層並將該一或多個電子裝置組件固定於該聚合物層中；及以一導電材料填充該一或多個凹入特徵之至少一部分及固化該導電材料，其中該經固化導電材料提供一個或多個電互連(interconnections)至至少一電子裝置組件。
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