TWI678000B - 可印刷之無機半導體結構 - Google Patents

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Christopher Bower
馬修 梅特
Matthew Meitl
大衛 高梅茲
David Gomez
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薩瓦托瑞 波納菲德
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Abstract

本發明提供使得經形成於一藍寶石基板上之微LED小晶片之構造可被微轉移印刷之結構及方法。此等印刷結構實現用於(例如)顯示系統中之電連接之微LED的低成本、高效能陣列。此外，在一項實施例中，於一組簡單程序步驟中電互連用於印刷LED之電接觸件。在某些實施例中，開始形成可印刷微裝置，且同時將半導體結構留在一基板上。在部分形成可印刷微裝置之後，將一處理基板附接至相對於該基板之系統，使得該系統緊固至該處理基板。接著，可移除該基板且完成半導體結構之形成。一旦完成半導體結構之形成，可印刷微裝置可被微轉移印刷至一目標基板。

Description

可印刷之無機半導體結構 [相關申請案之交叉參考]
本申請案主張2015年5月15日申請之名稱為「Printable Inorganic Semiconductor Structures」之美國專利申請案第14/713,877號之優先權及權利，該案之全文以引用之方式併入本文中。
本發明係關於用於提供可使用大量平行微轉移印刷方法印刷之藍寶石基板上之微發光二極體之結構及方法。
發光二極體(LED)廣泛用於顯示器產業中，諸如指示器及小型紋理或圖形顯示器。最近，LED用於大型平展室外顯示器且已在室內應用中展示。然而，此等顯示器製作昂貴，部分係因為對小LED之需求及將小LED定位於一顯示基板上之成本。
LED形成於一半導體材料中，通常使用氮化鎵(GaN)。將具有適合摻雜之此等材料沈積於一晶圓基板上以形成一結晶結構(LED)。接著，使用光微影方法形成電接觸件且將該LED裝置與晶圓分割且封裝。大部分LED形成於一藍寶石晶圓上而非一氮化鎵晶圓上以減少成本。然而，藍寶石晶圓之晶格結構不匹配GaN LED晶體之晶格且因此該晶體結構趨向於具有缺陷，此減少所得LED之效能及接受度。
已知使用微LED(例如，具有小於100平方微米之一面積或具有足夠小而使得顯示器之一獨立觀察者在一經設計之觀察距離下不可見 之一面積)之無機發光二極體顯示器。例如，美國專利8,722,458教示使用一經圖案化之彈性體印模(其之空間型樣匹配晶圓基板上之半導體元件之位置)將發光、感光或集光半導體元件自一晶圓基板轉移至一目標基板。
在微轉移印刷中，通常使用光微影程序使得小晶片形成於一矽基板上。該矽基板促進形成晶圓與小晶片之間之在微轉移印刷程序期間崩潰之繫鏈。儘管比起藍寶石相對於便宜，但矽與構成LED之GaN晶體結構之一晶格失配比藍寶石與GaN晶體結構之一晶格失配更大，從而進一步減少所得LED之效能。因此，期望使用一藍寶石基板形成可印刷結構，諸如LED。然而，不存在底切形成於一藍寶石基板上之一小晶片以能夠釋放該小晶片而用於微轉移印刷之可用方法。此外，習知LED經形成具有在其之一底部表面上具有一第一電接觸件且在該LED之一頂部表面上具有一第二電接觸件之一垂直結構。儘管此設計針對電互連之LED係可發揮效果的，但互連需要形成於LED下方之一第一導電層及形成於LED上方之一第二LED。此等導電層之各者需要一組不同沈積及處理步驟。採用較少處理步驟以減少LED結構之成本可係有利的。
因此，需要使得形成於一藍寶石基板上之微LED小晶片之構造可微轉移印刷之結構及方法。亦需要實現印刷於目標基板上之小晶片之電互連之簡單及便宜之方法及結構。此外，需要允許使用比習知方法更少之處理步驟來電連接印刷結構(諸如印刷之LED)之電接觸件之方法及結構。
本發明提供使得形成於一藍寶石基板上之微裝置之構造可微轉移印刷之結構及方法。此等印刷結構實現用於(例如)顯示系統中之電連接之微裝置(例如，微LED)之低成本、高效能陣列。例如，本文描 述微裝置(諸如微LED)之微組裝陣列，該等微組裝陣列太小(例如，微LED之一寬度、長度、高度及/或直徑為.5μm至50μm，例如1μm至8μm之一寬度、5μm至10μm之一長度及.5μm至3μm之一高度)、數量太多或太脆弱而不可由習知方法組裝。確切而言，使用微轉移印刷技術組裝此等陣列。微裝置可在一原生基板上製備且印刷至一目標基板(例如，塑膠、金屬、玻璃、藍寶石、透明材料或撓性材料)，藉此避免在目標基板上製造微裝置。
在某些實施例中，開始形成可印刷微裝置且同時將半導體結構留在一基板上，諸如一藍寶石基板。在部分形成可印刷微裝置之後，將一處理基板附接至相對於該基板之系統，使得該系統緊固至該處理基板。接著，可使用各種技術將基板(諸如藍寶石基板)自該系統移除，諸如雷射消融、研磨、蝕刻及拋光。在移除基板之後，完成半導體結構之形成以形成可印刷微裝置。一旦完成半導體結構之形成，可印刷微裝置可微轉移印刷至一目標基板，藉此能夠將高效能半導體裝置平行組裝於幾乎任何基板材料上(例如，以形成微LED顯示器)，包含玻璃、塑膠、金屬、其他半導體材料或其他非半導體材料。
微結構印模(例如，彈性、靜電印模或混合彈性/靜電印模)可用於拾取所揭示之微裝置、將該等微裝置傳輸至目的地，且將該等微裝置印刷於一目標基板上。在一些實施例中，表面黏合力用於控制此等裝置之選擇且控制將此等裝置印刷於目標基板上。可大規模平行執行此程序。該等印模可經設計以在一單一拾取及印刷操作中轉移一單一裝置或數十萬分離結構。關於微轉移印刷之一討論通常見美國專利第7,622,367及8,506,867號，該等專利之各者之全文以引用之方式併入本文中。
再者，此等微轉移印刷技術可用於在與塑膠聚合物基板上之總成相容之溫度下印刷半導體裝置。另外，半導體材料可印刷於基板之 大區域上，藉此實現複雜積體電路在大基板區域上之持續高速印刷。
再者，可提供沿曲折或變形之裝置定向具有優良電子效能之完全撓性電子裝置以實現各種廣泛的撓性電子裝置。目標基板可係撓性的，藉此容許生產撓性電子裝置。撓性基板可整合至大量組態中，包含可能不具有硬脆之基於矽之電子裝置之組態。另外，塑膠基板(例如)係機械堅固的且可用於提供不易受到由機械應力引起之損壞及/或電子效能降級之電子裝置。因此，藉由能夠在大基板區域上以低成本產生電子裝置之持續、高速印刷技術(例如，捲輪式製造)使得此等材料可用於製作電子裝置。
在某些實施例中，所揭示之技術大體上係關於用於微裝置(諸如微LED)以及組裝有微裝置之裝置(諸如經由微轉移印刷組裝之顯示器)之有利互連架構。通常，微裝置在其之不同面上形成有終端。例如，微LED在其之不同面上形成有終端。此必須具有(例如)在LED顯示器之機器人總成中將一垂直絕緣體沈積於終端之間之步驟。例如，若一個終端位於底部且一個終端位於頂部，則該等終端佔據x-y平面中之相同空間且需要一堅固絕緣體。
垂直LED在互連程序期間電隔離陽極及陰極係有挑戰性的。例如，使用垂直LED結構之顯示器需要在LED之兩個終端之間板級形成垂直電絕緣。在某些實施例中，所揭示之技術藉由將終端放置於微裝置(諸如一微LED)之相同面上來避免此問題。接觸墊之水平分離藉助導體之水平分離而促進電隔離，藉此避開此需要。另外，此允許至各微裝置之終端之連接形成於一單一層級上，藉此減少經組裝之裝置中之層級數且改良放置準確性。
在某些實施例中，將微裝置組裝於(例如，經由微轉移印刷)絕緣體上且在該絕緣體中產生洞以接達該絕緣體下方之導線。互連之一單一層級用於將接觸件提供至微裝置之終端。因此，此架構減少形成顯 示器所需之層級數。
細微影可用於最小化終端之間之分離距離(例如，100nm至20微米之距離之一分離距離)，因此增加微裝置終端之大小。最小化終端與微裝置之間之橫向分離且最大化終端之大小(在微裝置之尺寸之界限內)最大化經組裝之微裝置與相對較粗之導線(用於將微裝置互連於顯示基板上)之間之配準及微影誤差之容限。
在某些實施例中，所揭示之技術包含製作適合用於微轉移印刷之一無機半導體結構之一方法，該方法包含：提供一源基板；在該源基板上形成一半導體層，其中該半導體層具有一第一側及相對於該第一側且鄰接該基板之一第二側；在相對於該源基板之半導體層之該第一側上形成一第一電接觸件；移除環繞該第一電接觸件之半導體層之一部分以形成環繞由半導體層製成之一半導體元件之一溝渠，該半導體元件具有接觸源基板之一基板側及相對於該基板側之一處理側；提供覆蓋該第一電接觸件且覆蓋該半導體元件之該處理側之至少一部分且填充該溝渠之一部分之一犧性層；在該犧牲層上提供一夾層，該夾層具有與該犧牲層不同之化學選擇性，其中該夾層之一部分在溝渠之基底處接觸源基板以形成一錨；將該夾層黏合至一處理基板；移除該源基板以曝露該半導體元件之基板側；在該半導體元件之該曝露之基板側上形成一第二電接觸件；可選擇地形成將該半導體元件之該曝露之基板側橋接至該錨之一繫鏈；且移除犧牲層，藉此形成自處理基板部分釋放且由該繫鏈實體地緊固至該錨之一可印刷半導體結構。
在某些實施例中，所揭示之技術包含製作適合用於微轉移印刷之一無機半導體結構之一方法，該方法包含：提供一源基板；在該源基板上形成一半導體層，其中該半導體層具有一第一側，及相對於該第一側且鄰接該基板之一第二側；移除半導體層之一部分，以形成環繞由半導體層製成之一半導體元件之一溝渠，該半導體元件具有接觸 源基板之一基板側及相對於該基板側之一處理側；提供覆蓋該第一電接觸件且覆蓋該半導體元件之該處理側之至少一部分且填充該溝渠之一部分之一犧牲層；在該犧牲層上提供一夾層，該夾層具有與該犧牲層不同之化學選擇性，其中該夾層之一部分在溝渠之基底處接觸源基板，以形成一錨；將該夾層黏合至一處理基板；移除源基板以曝露該半導體元件之基板側；移除該半導體元件之一部分，以形成該半導體元件之一懸臂式延伸部；在該懸臂式延伸部上形成一第一電接觸件；在該半導體元件之曝露之基板側上形成一第二電接觸件；可選擇地形成將該半導體元件之該曝露之基板側橋接至該錨之一繫鏈；且移除犧牲層，藉此形成自處理基板部分釋放之一可印刷半導體結構。
在某些實施例中，所揭示之技術包含製作適合用於微轉移印刷之一無機半導體結構之一方法，該方法包含：提供一源基板；在該源基板上形成一半導體層，其中該半導體層具有一第一側，及相對於該第一側且鄰接該基板之一第二側；移除該半導體層之一部分，以形成一懸臂式延伸部；在該半導體層上形成一第一電接觸件；在該懸臂式延伸部上形成一第二電接觸件；移除環繞各對第一電接觸件及第二電接觸件之半導體層之一部分，以形成環繞由該半導體層製成之一半導體元件之一溝渠，該半導體元件具有接觸源基板之一基板側，及相對於該基板側之一處理側；提供覆蓋該第一電接觸件及該第二電接觸件且覆蓋該半導體元件之該處理側之至少一部分且填充該溝渠之一部分之一犧牲層；在該犧牲層上提供一夾層，該夾層具有與該犧牲層不同之化學選擇性，其中該夾層之一部分在溝渠之基底處接觸源基板，以形成一錨；將該夾層黏合至一處理基板；移除源基板以曝露該半導體元件之基板側；可選擇地形成將該半導體元件之該曝露之基板側橋接至該錨之一繫鏈；且移除犧牲層，藉此形成自處理基板部分釋放且由該繫鏈實體地緊固至該錨之一可印刷半導體結構。
在某些實施例中，所揭示之技術包含製作適合用於微轉移印刷之無機半導體結構之一陣列之一方法，該方法包含：提供一源基板；在該源基板上形成一半導體層，其中該半導體層具有一第一側及相對於該第一側且鄰接該基板之一第二側；在相對於源基板之半導體層之第一側上形成複數個第一電接觸件；移除環繞該複數個第一電接觸件之各者之半導體層之一部分，以形成複數個溝渠，該複數個溝渠之各者環繞由半導體層製成之複數個半導體元件之一半導體元件，各半導體元件具有接觸源基板之一基板側，及相對於該基板側之一處理側；提供覆蓋複數個第一電接觸件且覆蓋複數個半導體元件之各者之處理側之至少一部分且填充複數個溝渠之各者之一部分之一犧牲層；在該犧牲層上提供一夾層，該夾層具有與該犧牲層不同之化學選擇性，其中該夾層之一部分在複數個溝渠之各者之基底處接觸源基板，以形成複數個錨；將該夾層黏合至一處理基板；移除源基板以曝露該複數個半導體元件之各者之基板側；形成複數個第二電接觸件，各第二電接觸件係位於該複數個半導體元件之半導體元件之一者之曝露之基板側上；可選擇地形成複數個繫鏈，各繫鏈將該複數個半導體元件之半導體元件之一者之曝露之基板側橋接至複數個錨之錨之一者；且移除犧牲層，藉此形成自處理基板部分釋放且由一對應繫鏈實體地緊固至一各自錨之可印刷半導體結構之一陣列。
在某些實施例中，所揭示之技術包含製作適合用於微轉移印刷之無機半導體結構之一陣列之一方法，該方法包括：提供一源基板；在該源基板上形成一半導體層，其中該半導體層具有一第一側，及相對於該第一側且鄰接該基板之一第二側；移除半導體層之一部分，以形成複數個溝渠，各溝渠環繞由半導體層製成之複數個半導體元件之一半導體元件，各半導體元件具有接觸源基板之一基板側，及相對於該基板側之一處理側；提供覆蓋複數個半導體元件之各者之處理側之 至少一部分且填充複數個溝渠之各者之一部分之一犧牲層；在該犧牲層上提供一夾層，該夾層具有與該犧牲層不同之化學選擇性，其中該夾層之一部分在複數個溝渠之各者之基底處接觸源基板，以形成複數個錨；將該夾層黏合至一處理基板；移除源基板以曝露該複數個半導體元件之各者之基板側；移除複數個半導體元件之各者之一部分，以形成複數個懸臂式延伸部，各懸臂式延伸部係位於該複數個半導體元件之一者上；形成複數個第一電接觸件，各電接觸件係位於複數個懸臂式延伸部之一者上；形成複數個第二電接觸件，各電接觸件係位於複數個半導體元件之一者之曝露之基板側上；可選擇地形成將複數個半導體元件之一者之曝露之基板側橋接至複數個錨之一者之複數個繫鏈；且移除犧牲層，藉此形成自處理基板部分釋放之一可印刷半導體結構。
在某些實施例中，所揭示之技術包含製作適合用於微轉移印刷之無機半導體結構之一陣列之一方法，該方法包括：提供一源基板；在該源基板上形成一半導體層，其中該半導體層具有一第一側，及相對於該第一側且鄰接該基板之一第二側；移除該半導體層之一部分，以形成複數個懸臂式延伸部；在該半導體層上形成複數個第一電接觸件；形成複數個第二電接觸件，其等之各者係位於該複數個懸臂式延伸部之一者上；移除環繞各對第一電接觸件及第二電接觸件之半導體層之一部分，以形成複數個溝渠，各溝渠環繞由半導體層製成之複數個半導體元件之一半導體元件，該複數個半導體元件具有接觸源基板之一基板側及相對於該基板側之一處理側；提供覆蓋複數個第一電接觸件及第二電接觸件且覆蓋複數個半導體元件之各者之處理側之至少一部分且填充複數個溝渠之各者之一部分之一犧牲層；在該犧牲層上提供一夾層，該夾層具有與該犧牲層不同之化學選擇性，其中該夾層之一部分在複數個溝渠之各者之基底處接觸源基板，以形成複數個 錨；將該夾層黏合至一處理基板；移除源基板以曝露複數個半導體元件之各者之基板側；可選擇地形成複數個繫鏈，各繫鏈將複數個半導體元件之一者之該曝露之基板側橋接至複數個錨之一者；且移除犧牲層，藉此形成自處理基板部分釋放且由一對應繫鏈實體地緊固至一各自錨之複數個可印刷半導體結構。
在某些實施例中，處理基板係一玻璃、金屬或塑膠。在某些實施例中，處理基板係一晶圓。
在某些實施例中，犧牲層包括選自由以下各者組成之群組之一材料：Si(1 1 1)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP。
在某些實施例中，繫鏈包含一凹口，當由一轉移元件擷取時，該凹口為一可釋放微目標提供一斷裂點。
在某些實施例中，該繫鏈係一窄形狀之繫鏈(例如，一寬度為10μm至40μm)。
在某些實施例中，繫鏈之形成包含：在半導體元件之曝露之基板側及錨上形成一光敏層；選擇性地將光敏層之部分曝露至一供能束(例如，電磁輻射束或電子束)以改變光敏層在一光阻顯影劑中之溶解度；且選擇性地移除光敏層之部分(例如，可溶解或不可溶解至光阻顯影劑)以界定包括光敏層之部分之繫鏈。
在某些實施例中，源基板係一藍寶石基板。
在某些實施例中，半導體層包括GaN及/或摻雜GaN。
在某些實施例中，半導體層包括多個子層。
在某些實施例中，將夾層黏合至一處理基板包括：在該夾層上提供一黏合層且將該處理基板黏合至黏合層。
在某些實施例中，移除源基板包括：使用雷射消融移除源基板。
在某些實施例中，該方法包含：移除半導體元件之一部分以曝露第一電接觸件之一部分。
在某些實施例中，該方法包含：在第一電接觸件上形成突部(例如，金屬突部)。
在某些實施例中，溝渠延伸通過半導體層至源基板。
在某些實施例中，溝渠部分地延伸至半導體層內，使得半導體層之一部分在半導體元件與源基板之間形成一消融層。
在某些實施例中，夾層具有大於或等於1W/mK之一熱導率。
在某些實施例中，半導體元件、第一電接觸件及第二電接觸件形成一二極體、一雷射或一發光二極體。
在某些實施例中，該結構包含一或多個額外電接觸件，其中該半導體元件、該第一電接觸件及該第二電接觸件及該一或多個額外電接觸件形成一電晶體及積體電路。
在某些實施例中，第一電接觸件具有與第二電接觸件不同之一厚度。
在某些實施例中，第一電接觸件及第二電接觸件自半導體元件之一表面延伸一共同距離。
在某些實施例中，所揭示之技術包含一無機半導體結構，其包含：一源基板；由一溝渠環繞之一半導體元件，該半導體元件具有接觸該源基板之一基板側及相對於該基板側之一處理側；一第一金屬接觸件，其與該處理側上之半導體元件電接觸；一第二金屬接觸件，其與該基板側上之半導體元件電接觸；一犧牲層，其覆蓋半導體元件之至少一部分且覆蓋第一金屬接觸件且填充溝渠之一部分；一夾層，其形成於該犧牲層上，其中該夾層之一部分在溝渠之一基底處接觸源基板以形成一錨；一處理基板，其黏合至該夾層，其中該夾層之至少一部分位於該處理基板與該犧牲層之間；及一繫鏈，其將半導體元件之 基板側橋接至該錨。
在某些實施例中，所揭示之技術包含一無機半導體結構，其包含：由一溝渠環繞之一半導體元件，該半導體元件具有一基板側及相對於該基板側之一處理側；一第一電接觸件，其位於該半導體元件之該處理側上；一第二電接觸件，其位於該半導體元件之該基板側上；一犧牲層，其覆蓋第一電接觸件且覆蓋半導體元件之至少一部分之處理側且填充溝渠之一部分；一夾層，其形成於該犧牲層上，其中該夾層之一部分在溝渠之一基底處接觸源基板以形成一錨；一處理基板，其黏合至該夾層，其中該夾層之至少一部分位於該處理基板與該犧牲層之間；及一繫鏈，其將半導體元件之基板側橋接至該錨，藉此將該半導體元件實體地緊固至該錨。
在某些實施例中，所揭示之技術包含一可印刷無機半導體結構，其包含：一半導體元件，其具有一基板側及相對於該基板側之一處理側；一第一電接觸件，其位於該半導體元件之該處理側上；一第二電接觸件，其位於該半導體元件之該基板側上；一夾層，其形成與該半導體元件分離且鄰接該半導體元件之一錨；一處理基板，其黏合至該夾層；及一繫鏈，其將半導體元件之基板側橋接至該錨，藉此將該半導體元件實體地緊固至該錨。
在某些實施例中，處理基板係一玻璃、金屬或塑膠。
在某些實施例中，處理基板係一晶圓。
在某些實施例中，犧牲層包括選自由以下各者組成之群組之一材料：Si(1 1 1)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP。
在某些實施例中，繫鏈包含一凹口，當由一轉移元件擷取時，該凹口為一可釋放微目標提供一斷裂點。
在某些實施例中，該繫鏈係一窄形狀之繫鏈(例如，一寬度為10 μm至40μm)。
在某些實施例中，源基板係一藍寶石基板。
在某些實施例中，半導體層包括GaN及/或摻雜GaN。
在某些實施例中，半導體層包括多個子層。
在某些實施例中，突部(例如，金屬突部)位於第一電接觸件上。
在某些實施例中，溝渠延伸通過半導體層至源基板。
在某些實施例中，溝渠部分地延伸至半導體層內，使得半導體層之一部分在半導體元件與源基板之間形成一消融層。
在某些實施例中，夾層之一部分接觸半導體元件之一部分且形成繫鏈。
在某些實施例中，夾層係黏合的且將處理基板直接黏合至夾層。
在某些實施例中，夾層具有大於或等於1W/mK之一熱導率。
在某些實施例中，半導體元件、第一電接觸件及第二電接觸件形成一二極體、一雷射或一發光二極體。
在某些實施例中，該結構包含一或多個額外電接觸件，其中該半導體元件、該第一電接觸件及該第二電接觸件及該一或多個額外電接觸件形成一電晶體及積體電路。
在某些實施例中，第一電接觸件具有與第二電接觸件不同之一厚度。
在某些實施例中，第一電接觸件及第二電接觸件自半導體元件之一表面延伸一共同距離。
在某些實施例中，移除半導體元件之一部分使得曝露該第一電接觸件之一部分。
在某些實施例中，半導體結構具有自1μm至8μm之一寬度。
在某些實施例中，半導體結構具有自5μm至10μm之一長度。
在某些實施例中，半導體結構具有自.5μm至3μm之一高度。
在某些實施例中，所揭示之技術包含一晶圓，該晶圓包含複數個可印刷半導體結構(例如，可印刷半導體結構之一陣列)，其中該夾層及處理基板為複數個可印刷半導體結構所共有。
在某些實施例中，所揭示之技術包含無機半導體結構之一陣列，該陣列包含：一源基板；複數個半導體元件，各半導體元件由複數個溝渠之一溝渠環繞且具有接觸該源基板之一基板側及相對於該基板側之一處理側；複數個第一金屬接觸件，各第一金屬接觸件與該處理側上之複數個半導體元件之半導體元件之一者電接觸；複數個第二金屬接觸件，各第二金屬接觸件與該基板側上之複數個半導體元件之半導體元件之一者電接觸；一犧牲層，其覆蓋半導體元件之各者之至少一部分且覆蓋複數個第一金屬接觸件且填充複數個溝渠之一部分；一夾層，其形成於該犧牲層上，其中該夾層之一部分在複數個溝渠之至少一部分之一基底處接觸源基板以形成複數個錨；一處理基板，其黏合至該夾層，其中該夾層之至少一部分位於該處理基板與該犧牲層之間；及複數個繫鏈，各自繫鏈將複數個半導體元件之半導體元件之一者之基板側橋接至複數個錨之錨之一者。
在某些實施例中，所揭示之技術包含無機半導體結構之一陣列，其包含：複數個半導體元件，各半導體元件由複數個溝渠之一溝渠環繞且具有一基板側及相對於該基板側之一處理側；複數個第一電接觸件，各第一電接觸件位於複數個半導體元件之一半導體元件之處理側上；複數個第二電接觸件，各第二電接觸件位於複數個半導體元件之一半導體元件之基板側上；一犧牲層，其覆蓋第一電接觸件且覆蓋複數個半導體元件之至少一部分之處理側且填充複數個溝渠之一部分；一夾層，其形成於該犧牲層上，其中該夾層之一部分在複數個溝渠之至少一部分之一基底處接觸源基板以形成包括複數個錨之一錨結 構；一處理基板，其黏合至該夾層，其中該夾層之至少一部分位於該處理基板與該犧牲層之間；及複數個繫鏈，各自繫鏈將複數個半導體元件之半導體元件之一者之基板側橋接至複數個錨之錨之一者，藉此將複數個半導體元件實體地緊固至錨結構。
在某些實施例中，所揭示之技術包含可印刷無機半導體結構之一陣列，其包含：複數個半導體元件，各半導體元件具有一基板側及相對於該基板側之一處理側；複數個第一電接觸件，各第一電接觸件位於該複數個半導體元件之半導體元件之一者之處理側上；複數個第二電接觸件，各第二電接觸件位於該複數個半導體元件之半導體元件之一者之基板側上；一夾層，其形成與該複數個半導體元件分離且鄰接該複數個半導體元件之一錨結構，其中該錨結構包括複數個錨；一處理基板，其黏合至該夾層；及複數個繫鏈，其等將該複數個半導體元件之半導體元件之一者之基板側橋接至複數個錨之錨之一者，藉此將各半導體元件實體地緊固至錨結構。
1‧‧‧源基板
2‧‧‧半導體層
3‧‧‧第一電接觸件
4‧‧‧溝渠
5‧‧‧犧牲層
6‧‧‧夾層
7‧‧‧黏合層
8‧‧‧處理基板
9‧‧‧第二電接觸件
10‧‧‧繫鏈
11‧‧‧分離件
12‧‧‧錨
13‧‧‧導電突部
14‧‧‧懸臂式延伸部
16‧‧‧基板繫鏈
17‧‧‧夾層繫鏈
18‧‧‧消融層
19‧‧‧鈍化層
23‧‧‧印模基板
24‧‧‧印模柱
25‧‧‧斷裂繫鏈
26‧‧‧半導體結構
27‧‧‧半導體結構
30‧‧‧目標基板
50‧‧‧第一金屬線
52‧‧‧第二金屬線
60‧‧‧半導體元件
62‧‧‧基板側
64‧‧‧處理側
100‧‧‧步驟
110‧‧‧步驟
111‧‧‧步驟
112‧‧‧步驟
113‧‧‧步驟
120‧‧‧步驟
125‧‧‧步驟
130‧‧‧步驟
131‧‧‧步驟
140‧‧‧步驟
150‧‧‧步驟
160‧‧‧步驟
170‧‧‧步驟
171‧‧‧步驟
172‧‧‧步驟
175‧‧‧步驟
180‧‧‧步驟
190‧‧‧步驟
200‧‧‧步驟
藉由結合隨附圖式參考以下描述將能夠更明白且更佳地瞭解本發明之上述及其他目的、態樣、特徵及優勢，其中：圖1至圖10係繪示根據本發明之實施例之一方法及結構之橫截面；圖11係繪示根據本發明之一實施例之對應於圖10之一倒置視圖之一橫截面；圖12係繪示根據本發明之一實施例之導電突部之一橫截面；圖13係具有曝露之第一電極及第二電極之本發明之一實施例之一橫截面；圖14係具有曝露之第一電極及第二電極之本發明之一實施例之一橫截面； 圖15係具有曝露於半導體元件之一類似側之第一電極及第二電極之本發明之一實施例之一橫截面；圖16至圖18係繪示根據本發明之實施例之有用之微轉移印刷之一方法之循序橫截面；圖19係繪示根據本發明之一實施例之與一目標基板上之一電導體電接觸之導電突部之一橫截面；圖20至圖21係繪示根據本發明之實施例之電接觸件及半導體元件之各種配置之橫截面；圖22至圖27係繪示根據本發明之實施例之方法之流程圖；圖28至圖29係繪示根據本發明之實施例之具有基板繫鏈之結構之橫截面；圖30至圖31係繪示根據本發明之實施例之具有夾層繫鏈之結構之橫截面；圖32係繪示根據本發明之一實施例之具有一消融層之結構之一橫截面；圖33係繪示根據本發明之一實施例之在移除一消融層及基板之後之結構之一橫截面；及圖34至圖35係繪示根據本發明之實施例之具有鈍化層之結構之橫截面。
通過結合圖式之以下闡述之【實施方式】，將變得更明白本發明之特徵及優勢，其中相同參考字元識別本文之對應元件。在圖式中，相同參考數字通常指示同一、功能類似及/或結構類似之元件。圖未按比例繪製，此係因為圖中各種元件之大小變動太大而不容許按比例描述。
本發明提供使得經形成於一基板上之微LED小晶片之構造可被微 轉移印刷之結構及方法。此等印刷結構實現用於(例如)顯示系統中之電連接之微LED的低成本、高效能陣列。此外，在一項實施例中，於一組簡單程序步驟中電互連用於印刷LED之電接觸件。可使用本文描述之方法及技術來形成各種半導體元件，包含二極體(例如，微二極體)、雷射(微雷射)、發光二極體(例如，微LED)。
圖1至圖10係繪示由一繫鏈10緊固至一錨12之一可印刷半導體元件60之逐步製作的圖式，使得可由一轉移裝置拾取半導體元件60，如圖16中所繪示。圖22係繪示對應於一可印刷半導體元件60之製作(如圖1至圖10中所展示)之一系列步驟(例如，以循序)之一流程圖。參考圖1及圖22，在步驟100中設置一源基板1。在一些實施例中，源基板1係一晶圓基板1，諸如一藍寶石晶圓。藍寶石係一有用基板，此係因為其具有比矽更緊密匹配GaN(用於LED中)之一晶格結構。可使用各種材料類型及大小之晶圓基板。為了此描述之目的，源基板1將被描述為一晶圓。
在步驟110中，將一半導體層2定位於晶圓基板1上。在一些實施例中，半導體層2可藉由使用分子束磊晶(MBE)或金屬有機化學汽相沈積(MOCVD)來形成結晶層而被定位於晶圓基板1上。半導體層2可根據需要進一步經處理以提供一結晶半導體層。在一些實施例中，半導體層2係結晶GaN。GaN材料可摻雜(例如)有鎂，以形成一p型半導體，或摻雜有矽或氧，以形成一n型半導體。半導體層2可經形成以使得子層具有不同材料之不同濃度，(例如)以提供具有不同電性質之不同子層。在一些實施例中，一個子層經摻雜以提供增加之導電率，且另一子層經摻雜以回應於通過半導體晶體之一電流而提供發光性質。
參考圖2，在步驟120中，一導電層經沈積於半導體層2上，且經圖案化以形成一第一電接觸件3。在一些實施例中，第一電接觸件3係一金屬或金屬氧化物。
接下來參考圖3，一溝渠4經形成於半導體層2中(步驟130)，藉此形成一半導體元件60。在一些實施例中，藉由圖案化半導體層2以形成溝渠4，例如，使用光微影圖案化方法(例如蝕刻)以形成圍繞半導體元件60之一溝渠4。半導體元件60具有與晶圓基板1接觸之一基板側62，及相對於基板側62之一處理側64。當與較大半導體層2分離且與兩個或兩個以上電接觸件電連接時，半導體元件60可形成各種半導體結構，包含一二極體、一發光二極體(LED)、一電晶體或一雷射。在一些實施例中，以一不同順序來執行圖22中繪示之步驟。例如，步驟130可在步驟120之前執行，使得在形成第一電接觸件3之前形成溝渠4。
半導體元件60之處理側64可包含半導體元件60之除基板側62(例如，接觸晶圓基板1)外之所有表面，包含邊緣及相鄰側(例如，不包含基板側64)。在一些實施例中，處理側64僅包含相對於(例如，且平行於)晶圓基板1之半導體元件60之側。
如圖4中所展示，一犧牲層5(步驟140)沈積於第一電接觸件3上。在一些實施例中，犧牲層5亦覆蓋半導體元件60之處理側64之至少一部分且填充溝渠4之一部分。在一項實施例中，犧牲層5形成於半導體元件60之整個處理側64上及第一電接觸件3上。在另一實施例中，犧牲層5形成於第一電接觸件3及半導體元件60之一部分上，例如使得半導體元件60之一部分曝露於晶圓基板1中、鄰接晶圓基板1或接觸晶圓基板1。在一些實施例中，犧牲層5係一聚合物、無機介電質或金屬。在一些實施例中，犧性層5係Si(1 1 1)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb或InGaP。
在步驟150(圖22)中設置一夾層6，如圖5中所展示。夾層6定位於犧牲層5上且亦填充溝渠4之一部分以形成一錨12。夾層6可係一金 屬、介電質或聚合物且具有與犧牲層5不同之一化學選擇性。此允許移除犧牲層5但不移除夾層6。依此方式，錨12(由夾層6製成)在移動犧牲層5之後將保持原位。如以下所解釋，形成一繫鏈10以將半導體元件60連接至錨12，使得在移除犧牲層5之後維持半導體元件60之位置及/或定向。在一些實施例中，犧牲層5可經蝕刻有化學溶劑，諸如酸及鹼。例如，一基礎顯影劑可用於移除一聚合物犧牲層。在其他實施例中，氫氟酸用於移除一無機氧化物犧牲層。
在一些實施例中，夾層6定位於溝渠4之一部分中，如圖5中所展示。犧牲層5存在於溝渠4之至少一部分(但不必全部)中使得可使用一印刷方法自晶圓基板1釋放半導體元件60。因此，在一項實施例中，夾層6存在於所有溝渠4之一部分中，此係因為犧牲層5亦存在於所有溝渠4中。在另一實施例中，犧牲層5僅存在於溝渠4之一部分但不係全部溝渠4中，使得夾層6填充溝渠之一部分但不係全部。如圖30中所繪示，填充(即塗佈)一整個溝渠4之一夾層6亦接觸半導體元件60之一部分且充當為一夾層繫鏈17。在圖30展示之實例中，由夾層6形成繫鏈17及錨12。因此，當移除犧牲層5時，夾層6(即繫鏈17)仍然連接至半導體元件60且維持半導體元件60之位置及/或定向直至一印模拾取半導體元件60(例如，藉此破壞繫鏈17)。
在步驟160中，夾層6黏合至一處理基板8，如圖6中所繪示。處理基板8可為(例如)一玻璃、金屬或塑膠基板或一晶圓。在一些實施例中，一黏合層7設置於夾層6上且將處理基板8黏合至黏合層7。黏合層7可為一黏合材料、塑膠、樹脂或其他無機材料。黏合層7可設置為夾層6上之一塗佈。黏合層7將夾層6黏合至處理基板8。在一替代實施例中，夾層6本身係黏合的或黏合層7包含與夾層6相同之材料。
接著，移除晶圓基板1(步驟170)，如圖7中所展示，以曝露半導體元件60之基板側62。在一些實施例中，使用消融(例如，雷射消 融、研磨、蝕刻及拋光)移除晶圓基板1。在一項實施例中，消融半導體元件60之基板側62之一薄部分、接觸晶圓基板1之犧牲層5之任何部分及接觸晶圓基板1之夾層6之任何部分。在另一實施例中，在形成半導體層2之前將有效地吸收雷射輻射之一薄雷射消融層18設置於晶圓基板1上，使得消融層18位於半導體層2與晶圓基板1之間，如圖32中所展示。
在又另一實施例中，半導體層2之一部分充當為一消融層。在此實施例中，提供半導體層2中之一溝渠4之步驟130僅移除溝渠4中之半導體層2之一部分。溝渠4下方之剩餘半導體材料及構成半導體元件60之半導體材料之一部分(例如，基板側62上之底部部分)充當消融層。半導體元件60下方之晶圓基板1上之半導體層2之一部分亦標示為消融層，即使相同半導體材料形成兩個層。在此實施例中，半導體消融層定位於一側上之晶圓1及犧牲層5、夾層6與另一側上之半導體元件60之間。半導體元件60下方之消融層之部分基本上等同於其中消融半導體元件60之一薄層之以上實施例。一旦消融晶圓基板1與形成於晶圓基板1上之元件之間之薄消融層，即可由機械構件通過清洗或通過導致圖33之結構之其他方法移除晶圓基板1。
在自半導體元件60移除晶圓基板1(源基板)後，在步驟180中，一第二電接觸件9形成於半導體元件60之曝露之基板側62上，如圖8中所展示。類似光微影方法及材料可如同用於形成第一電接觸件3之用於形成第二電接觸件9。
形成一繫鏈10(步驟200)(例如，跨溝渠4)以使得半導體元件60橋接至錨12，如圖9中所展示。可在步驟180中形成第二電接觸件9之前或之後在一共同步驟、一不同步驟中形成繫鏈10。形成繫鏈10以將半導體元件60連接至錨12，使得在移除犧牲層5之後維持半導體元件60之位置及/或定向。
在步驟200中且如圖10中所展示，移除犧牲層5以形成一可印刷半導體結構，例如，一LED、一二極體、或其他半導體裝置。繫鏈10將可印刷半導體結構栓繫至由夾層6形成之錨12。此維持可印刷半導體結構之位置，即使現在在移除犧牲層5之情況下存在分離件11。夾層6具有與犧牲層5不同之一化學選擇性，藉此允許移除犧牲層5但不移除夾層6。若夾層6形成夾層繫鏈17(如圖30中所展示)，則在步驟200中移除犧牲層5導致圖31中繪示之結構。
圖11繪示相同於圖10之結構，但該結構係倒置的且處於將使用(例如)一彈性印模印刷之一位置中。在美國專利第7,622,367號及8,506,867號中描述微轉移印刷程序，該等專利之各者之全文以引用之方式併入本文中。
參考圖12及圖24，在本發明之一進一步實施例中，在步驟125中，一或多個突部13形成於第一電接觸件3上。突部13(例如)可為導電突部13。當半導體結構印刷於一目標基板30上時(如圖19中所展示)，導電突部13輔助提供第一電接觸件3與形成於目標基板30上之一第一金屬線50之間之電接觸。在一些實施例中，突部13由比金屬線50更堅硬之一導電材料製成，使得當印刷半導體結構時，突部13穿透金屬線50。在一些實施例中，當印刷半導體結構時，突部13及金屬線50之結構(例如，厚度及/或形狀)允許突部13穿透金屬線50(或連接墊)。
在如圖10、圖11及圖19中繪示之一些實施例中，第一電接觸件3位於與第二電接觸件9相對之半導體元件60之一側上。在一些實施例中，自半導體元件之相同側電子接達第一電接觸件3及第二電接觸件係有利的。此可以一些方式達成。
接下來參考圖13，第一電接觸件3位於半導體元件60之處理側64上且第二電接觸件9位於半導體元件60之對置基板側62上。在此實例中，當將半導體元件60印刷於目標基板時，自頂部(如圖13中所展示) 接達第一電接觸件3。形成第一電接觸件3使得其之一部分延伸超出半導體元件60之邊緣，藉此當將結構印刷至一目標基板30時實現自結構之與第二電接觸件9相同之側接達第一電接觸件3。當印刷於一目標基板30上時此可係有利的，第一電接觸件3及第二電接觸件9可用於一組共同光微影步驟中之連接，如圖20中所展示。在2014年9月26日申請之名稱為Interconnection Architectures Advantageous for Micro-LED Displays Assembled Via Micro Transfer Printing之美國專利第62/056419號中討論具有可用於在一組共同光微影步驟中之兩個或兩個以上電極之微LED之一進一步描述，其之技術亦可應用於其他裝置，該專利之全文以引用之方式併入本文中。
如圖23中所繪示，可藉由在步驟175中使用光微影程序移除半導體元件60之一部分(例如，藉由蝕刻)，使得曝露第一電接觸件3之一部分(例如，可自與第二電接觸件9相同之側接達)而形成圖13中繪示之結構，如圖13中所展示。此可在步驟170中移除晶圓基板1之後達成。
接下來參考圖14，一替代結構將第一電接觸件3及第二電接觸件9定位於半導體元件60之基板側62上。亦藉由在步驟175中移除半導體元件60之一部分而形成此結構，然而，在該部分完全蝕刻通過半導體元件60之前停止移除半導體材料，藉此留下半導體元件60之一懸臂式延伸部14。在一項實施例中，懸臂式延伸部14與半導體元件60之剩餘物不同地經摻雜。此(例如)允許懸臂式延伸部14之導電性變得更佳或更好地防止發光而半導體元件60之剩餘物經摻雜以回應於第一電接觸件3與第二電接觸件9之間之一電流而發光。在形成懸臂式延伸部14之後，第二電接觸件9形成於懸臂式延伸部14上(例如，藉由一光微影)。參考圖25，在一些實施例中，藉由使用圖22之程序形成圖14之結構，但跳過將第一電接觸件3形成於半導體結構60之處理側64上之 步驟120。接著，該程序繼續，如相對於圖22所描述，直至在步驟170中移除晶圓基板1之後。在移除晶圓基板1之後，在步驟171中移除半導體元件60之部分，形成懸臂式延伸部14，且在步驟172中，第一電接觸件3形成於懸臂式延伸部14上。在一些實施例中，同時或逐個形成第一電接觸件3及第二電接觸件9。
圖25之程序形成圖14之結構，其中第一電接觸件3及第二電接觸件9位於半導體元件60之基板側62上。在圖15及圖26中繪示之一替代實施例及方法中，第一電接觸件3及第二電接觸件9形成於半導體元件60之處理側64上。在此實施例中，如圖26中所繪示，在形成半導體層2之後(步驟110)，在步驟111中移除半導體層2之一部分以形成懸臂式延伸部14。接著，在步驟112中，第一電接觸件3形成於半導體層2上且在步驟113中，第二電接觸件9形成於懸臂式延伸部14上。圖15中展示之可印刷半導體元件可經印刷具有面向目標基板30或遠離目標基板30之第一電接觸件3及第二電接觸件9。各種技術可用於翻轉可印刷結構，諸如2014年11月18日申請之名稱為Methods for Surface Attachment of Flipped Active Components之美國專利第8,889,485號中描述之可印刷結構，該專利之全文以引用之方式併入本文中。
可使用採用一印模(諸如一彈性印模)形成結構(諸如圖21中繪示之結構)之一印刷程序將圖14及圖15之結構印刷於一目標基板30上。參考圖16，一印模20包含一印模基板23及一印模柱24。印模柱24壓抵於本發明之半導體結構以使得繫鏈10斷裂而形成斷裂繫鏈25且釋放半導體結構。接著，將半導體結構黏合至印模柱24，如圖16中所展示。接著，將半導體結構印刷至一目標基板30。
在一些實施例中，如圖17中所展示，將所拾取之半導體結構26定位於目標基板30上，其中第一電接觸件3與第一接觸墊50在目標基板30上對準。接著，將所拾取之半導體結構26轉移至目標基板30，其 中第一電接觸件3在目標基板30上接觸第一接觸墊50，如圖18中所展示。可形成至印刷之半導體結構27之第二電接觸件9之一電連接。可在美國專利第7,622,367號及第8,506,867號中發現微轉移印刷之方法之進一步討論，該等專利之各者之全文以引用之方式併入本文中。
在一些實施例中，可使用複合微總成將所拾取之半導體結構26組裝於目標基板30上，如2014年9月25日申請之名稱為Compound Micro-Assembly Strategies and Devices之美國專利申請案第62/055,472號中所解釋，該案之全文以引用之方式併入本文中。
接下來參考圖27及圖28，在本發明之一項實施例中，在形成半導體元件60及第一電接觸件3之後，在步驟131中，繫鏈形成為晶圓基板1上之基板繫鏈16。接著，形成犧牲層5及夾層6，如以上步驟140及步驟150中所描述。在步驟160中將夾層6黏合至處理基板8，且在步驟170中移除晶圓基板1。接著，在步驟180中，第二電接觸件9形成於半導體元件60上且移除犧牲層5以形成圖29中展示之結構。
在一進一步實施例中且如圖34中所展示，一鈍化層19設置於半導體元件60之處理側64之一部分上。鈍化層19電隔離半導體元件60之側之側壁以避免當第一電接觸件或第二電接觸件在一目標基板30上電連接時之非所要導電。圖35繪示具有鈍化層19之一可印刷半導體結構。
在一進一步實施例中且亦如圖21中所繪示，一第二金屬線52形成於目標基板30上且電連接至第二電接觸件9。若印刷後第一電接觸件3及第二電接觸件9位於相對於目標基板30之半導體元件60之一共同側上，則可在一共同步驟中形成第一電接觸件3及第二電接觸件9。使用一共同步驟將第一電接觸件3及第二電接觸件9分別電連接至目標基板30上之第一金屬線50及第二金屬線52減少成本且改良產率。鈍化層19防止自第一金屬線50及第二金屬線52至半導體元件60之非所要導 電。
在本發明之一項實施例中，半導體元件60之長度大於寬度，例如，具有大於或等於2、4、8、10、20或50之一深寬比，且第一電接觸件3及第二電接觸件9沿半導體元件60之長度鄰接半導體元件60之端部。此結構實現低精確度製造程序以將第一金屬線50及第二金屬線52電連接至第一電接觸件3及第二電接觸件9且不產生配準問題及可能之非所要短路或打開。
本發明有時描述一單一半導體元件或結構(例如，一微裝置)之形成。相同技術及方法可用於形成此等元件、裝置及/或結構之陣列，使得多個微裝置可自一單一基板(例如，處理基板)微轉移印刷至一目標基板。因此，本發明設想使用本文描述之方法及技術形成且微轉移印刷微裝置之陣列。當本文描述形成一單一結構時，可設想結構之一陣列可同時執行相同步驟，藉此使得能夠形成微裝置之陣列以用於微轉移印刷至一目標基板。例如，微LED可形成於其等原生基板上，其中該等微LED之一解析度為每平方吋大約3000微LED(例如，每平方吋2500至3100、2900至3500微LED)。
如熟習此項技術者所瞭解，術語「在...上」、「在...下」、「在...上方」、「在...下方」或「在...之下」係相對術語且可在涉及包含於本發明中之層、元件及基板之不同定向時交換使用。
已描述實施例之某些實施方案，熟習此項技術者將明白可使用併入本發明之概念之其他實施方案。因此，本發明不應限制於某些實施方案，而是應僅由以下申請專利範圍之精神及範疇所限制。
在本描述中，在其中設備及系統描述為具有、包含或包括特定組件之處，或其中程序及方法描述為具有、包含或包括特定步驟之處，應另外設想存在(基本上)由所述組件組成之所揭示之技術之設備及系統，且存在根據所揭示之技術之(基本上)由所述處理步驟組成之 程序及方法。
應瞭解，步驟之順序或用於執行某些動作之順序係無關緊要的，只要所揭示之技術仍然可操作。再者，在一些情況中可同時實施兩個或兩個以上步驟或動作。特定言之，已參考本發明之某些實施例詳細描述本發明，但將瞭解在本發明之精神及範疇內，變體及修改係可實現的。

Claims (18)

  1. 一種可印刷無機半導體結構，其包括：一半導體元件，其具有一基板側及相對於該基板側之一處理側；一第一電接觸件，其位於該半導體元件之該處理側上；一第二電接觸件，其位於該半導體元件之該基板側上；一夾層，其形成與該半導體元件分離且鄰接該半導體元件之一錨(anchor)；一處理基板，其係黏合至該夾層；及一繫鏈(tether)，其將該半導體元件之該基板側橋接至該錨，藉此將該半導體元件實體地緊固至該錨。
  2. 如請求項1之結構，其中該處理基板係一晶圓。
  3. 如請求項1之結構，其進一步包括一犧牲層，其覆蓋該第一電接觸件且覆蓋該半導體元件之該處理側，其中該犧牲層包括選自由以下各者組成之群組中之一材料：Si(1 1 1)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP。
  4. 如請求項1之結構，其中該半導體元件包括多個子層。
  5. 如請求項1之結構，其包括該第一電接觸件上之突部。
  6. 如請求項1之結構，其包括一或多個額外電接觸件，其中該半導體元件、該第一電接觸件及該第二電接觸件及該一或多個額外電接觸件形成一電晶體及積體電路。
  7. 如請求項1之結構，其中該第一電接觸件具有與該第二電接觸件不同之一厚度。
  8. 如請求項1之結構，其中該第一電接觸件及該第二電接觸件自該半導體元件之一表面延伸一共同距離。
  9. 如請求項1之結構，其中移除該半導體元件之一部分，使得曝露該第一電接觸件之一部分。
  10. 如請求項1之結構，其中該半導體結構具有自1μm至8μm之一寬度。
  11. 如請求項1之結構，其中該半導體結構具有自5μm至10μm之一長度。
  12. 如請求項1之結構，其中該半導體結構具有自0.5μm至3μm之一高度。
  13. 一種晶圓，其包括複數個可印刷半導體結構，各可印刷半導體結構包括：一半導體元件，其具有一基板側及相對於該基板側之一處理側；一第一電接觸件，其位於該半導體元件之該處理側上；一第二電接觸件，其位於該半導體元件之該基板側上；一夾層，其形成與該半導體元件分離且鄰接該半導體元件之一錨；一處理基板，其係黏合至該夾層；及一繫鏈，其將該半導體元件之該基板側橋接至該錨，藉此將該半導體元件實體地緊固至該錨，其中該夾層及處理基板為該複數個可印刷半導體結構之各者所共有。
  14. 一種可印刷無機半導體結構之陣列，其包括：複數個半導體元件，各半導體元件具有一基板側，及相對於該基板側之一處理側；複數個第一電接觸件，各第一電接觸件位於該複數個半導體元件之該等半導體元件之一者之該處理側上；複數個第二電接觸件，各第二電接觸件位於該複數個半導體元件之該等半導體元件之一者之該基板側上；一夾層，其形成與該複數個半導體元件分離且鄰接該複數個半導體元件之一錨結構，其中該錨結構包括複數個錨；一處理基板，其係黏合至該夾層；及複數個繫鏈，各自繫鏈將該複數個半導體元件之該等半導體元件之一者之該基板側橋接至該複數個錨之該等錨之一者，藉此將各半導體元件實體地緊固至該錨結構。
  15. 如請求項14之無機半導體結構之陣列，其中：該複數個半導體元件之各半導體元件係由複數個溝渠之一溝渠環繞；包括一犧牲層，其覆蓋該第一電接觸件且覆蓋該複數個半導體元件之至少一部分之該處理側，且填充該複數個溝渠之一部分；其中該夾層係經形成於該犧牲層上，其中該夾層之一部分在該複數個溝渠之至少一部分之一基底處接觸該源基板，以形成包括複數個錨之該錨結構；及其中該夾層之至少一部分係位於該處理基板與該犧牲層之間。
  16. 一種製作適合用於微轉移印刷之無機半導體結構之一陣列之方法，其包括：提供一源基板；在該源基板上形成一半導體層，其中該半導體層具有一第一側，及相對於該第一側且鄰接該基板之一第二側；在相對於該源基板之該半導體層之該第一側上形成複數個第一電接觸件；移除環繞該複數個第一電接觸件之各者之該半導體層之一部分，以形成複數個溝渠，該複數個溝渠之各者環繞由該半導體層製成之複數個半導體元件之一半導體元件，各半導體元件具有接觸該源基板之一基板側，及相對於該基板側之一處理側；提供一犧牲層，其覆蓋該複數個第一電接觸件且覆蓋該複數個半導體元件之各者之該處理側之至少一部分且僅填充該複數個溝渠之各者之一部分，而在該複數個溝渠之各者之基底處曝露該源基板之至少一部分；在該犧牲層上提供一夾層，該夾層具有與該犧牲層不同之化學選擇性，其中該夾層之一部分在該複數個溝渠之各者之該基底處接觸該源基板，以形成複數個錨；將該夾層黏合至一處理基板；移除該源基板以曝露該複數個半導體元件之各者之該基板側；形成複數個第二電接觸件，各第二電接觸件位於該複數個半導體元件之該等半導體元件之一者之該曝露之基板側上；可選擇地形成複數個繫鏈，各繫鏈將該複數個半導體元件之該等半導體元件之一者之該曝露之基板側橋接至該複數個錨之該等錨之一者；且移除該犧牲層，藉此形成自該處理基板部分釋放且由一對應繫鏈實體地緊固至一各自錨之可印刷半導體結構之一陣列。
  17. 一種製作適合用於微轉移印刷之無機半導體結構之一陣列之方法，其包括：提供一源基板；在該源基板上形成一半導體層，其中該半導體層具有一第一側，及相對於該第一側且鄰接該基板之一第二側；移除該半導體層之一部分以形成複數個溝渠，各溝渠環繞由該半導體層製成之複數個半導體元件之一半導體元件，各半導體元件具有接觸該源基板之一基板側，及相對於該基板側之一處理側；提供覆蓋該複數個半導體元件之各者之該處理側之至少一部分且填充該複數個溝渠之各者之一部分之一犧牲層；在該犧牲層上提供一夾層，該夾層具有與該犧牲層不同之化學選擇性，其中該夾層之一部分在該複數個溝渠之各者之該基底處接觸該源基板，以形成複數個錨；將該夾層黏合至一處理基板；移除該源基板以曝露該複數個半導體元件之各者之該基板側；移除該複數個半導體元件之各者之一部分以形成複數個懸臂式延伸部，各懸臂式延伸部位於該複數個半導體元件之一者上；形成複數個第一電接觸件，各電接觸件位於該複數個懸臂式延伸部之一者上；形成複數個第二電接觸件，各電接觸件位於該複數個半導體元件之一者之該曝露之基板側上；可選擇地形成將該複數個半導體元件之一者之該曝露之基板側橋接至該複數個錨之一者之複數個繫鏈；且移除該犧牲層，藉此形成自該處理基板部分釋放之一可印刷半導體結構。
  18. 一種製作適合用於微轉移印刷之無機半導體結構之一陣列之方法，其包括：提供一源基板；在該源基板上形成一半導體層，其中該半導體層具有一第一側，及相對於該第一側且鄰接該基板之一第二側；移除該半導體層之一部分，以形成複數個懸臂式延伸部；在該半導體層上形成複數個第一電接觸件；形成複數個第二電接觸件，其等之各者位於該複數個懸臂式延伸部之一者上；移除環繞各對第一電接觸件及第二電接觸件之該半導體層之一部分，以形成複數個溝渠，各溝渠環繞由該半導體層製成之複數個半導體元件之一半導體元件，該複數個半導體元件具有接觸該源基板之一基板側，及相對於該基板側之一處理側；提供覆蓋該複數個第一電接觸件及第二電接觸件且覆蓋該複數個半導體元件之各者之該處理側之至少一部分且填充該複數個溝渠之各者之一部分之一犧牲層；在該犧牲層上提供一夾層，該夾層具有與該犧牲層不同之化學選擇性，其中該夾層之一部分在該複數個溝渠之各者之該基底處接觸該源基板，以形成複數個錨；將該夾層黏合至一處理基板；移除該源基板以曝露該複數個半導體元件之各者之該基板側；可選擇地形成複數個繫鏈，各繫鏈將該複數個半導體元件之一者之該曝露之基板側橋接至該複數個錨之一者；且移除該犧牲層，藉此形成自該處理基板部分釋放且由一對應繫鏈實體地緊固至一各自錨之複數個可印刷半導體結構。
TW105115083A 2015-05-15 2016-05-16 可印刷之無機半導體結構 TWI678000B (zh)

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