TWI729414B - 微型裝置陣列 - Google Patents

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Abstract

所揭示技術一般而言係關於用於控制微型裝置之釋放之方法及系統。在將微型裝置轉印至一目的地基板之前，形成其上具有微型裝置之一同質基板。該等微型裝置可分佈於該同質基板上方且藉由一錨結構在空間上彼此分離。該等錨實體連接/固定至該同質基板。繫鏈將每一微型裝置實體固定至一或多個錨，藉此將該微型裝置懸置於該同質基板上面。在特定實施例中，使用單繫鏈設計來控制諸如Si (1 0 0)之一基板上之可釋放結構中之內建應力的鬆弛。單繫鏈設計除其他益處外亦提供以下額外益處：在微裝配程序中，在自同質基板取回時較容易斷開。在特定實施例中，狹窄繫鏈設計用於避免對底切蝕刻前端之釘紮。

Description

微型裝置陣列
所揭示技術一般而言係關於用於使用來自一同質基板之繫鏈來控制微型裝置之釋放之系統及方法。
所揭示技術一般而言係關於可轉印微型裝置之形成。半導體晶片或晶粒自動裝配設備通常使用真空操作式貼裝頭(諸如真空夾持器或拾放工具)來拾取裝置並將裝置施加至一基板。使用此技術來拾取及放置超薄且小微型裝置通常係困難的。微轉印准許選擇並應用此等超薄、易碎或小微型裝置而不對該等微型裝置自身造成損壞。
微結構化印模可用於自微型裝置形成於其上之一同質源基板拾取該等微型裝置，將該等微型裝置輸送至一非同質目的地基板，及將該等微型裝置印刷至該目的地基板上。表面黏附力用於控制對此等微型裝置之選擇並將該等微型裝置印刷至目的地基板上。可大規模並行執行此程序，從而在單一拾取及印刷操作中轉印數百至數千個離散結構。
電子主動組件可印刷至非同質目的地基板上。舉例而言，此等印刷技術可用於形成成像裝置(諸如平板液晶、LED或OLED顯示裝置)，或用於數位射線照相板中。在每一例項中，將電子主動組件自一同質基板轉印 至一目的地基板(例如，用於(舉例而言)形成主動微型裝置組件之一陣列之一非同質基板)。使用一彈性體印模自同質基板拾取主動組件並將該等主動組件轉印至目的地基板。
微轉印實現將高效能半導體微型裝置並行裝配至幾乎任何基板材料(包含玻璃、塑膠、金屬或其他半導體)上。基板可係透明或撓性的，藉此准許產生撓性電子裝置。撓性基板可整合成大量組態，包含關於脆性基於矽電子裝置不可能之組態。另外，舉例而言，某些塑膠基板係機械堅固的且可用於提供不易受由機械應力引起之損壞或電子效能降級影響之電子裝置。此等材料可用於藉由能夠以低成本在大基板區域上方分佈電子裝置之連續、高速印刷技術(例如，捲對捲製造)來製作電子裝置。此外，此等習用微轉印技術可用於在與塑膠聚合物基板上之裝配相容之溫度下印刷半導體裝置。另外，半導體材料可印刷至大基板區域上，藉此實現複雜積體電路在大基板區域上方之連續、高速印刷。此外，可提供在撓曲或變形裝置定向中具有良好電子效能之完全撓性電子裝置以實現一寬廣範圍之撓性電子裝置。然而，習用微轉印技術缺少以低成本高效產生具有高強度裝置之電子器件所需的再現性及精確度。
在一習用微轉印程序中，在將微型裝置轉印至一目的地基板之前，給一同質源基板提供具有犧牲材料之一犧牲層且至少部分地在該犧牲層上方形成複數個微型裝置。該等微型裝置可分佈於該同質源基板上方且藉由一錨結構在空間上彼此分離。錨實體連接或固定至該同質源基板且繫鏈將每一微型裝置實體固定至一或多個錨。
保持剛性附接至基板之錨結構及將可釋放微型物件接合至錨之繫鏈 結構用於在微型物件自塊體基板之部分或完全分離之後旋即維持微型物件之空間組態。當一轉印印模拾取裝置時，所拾取之每一裝置之繫鏈斷開。關於微轉印，舉例而言，參見2011年7月19日發佈之第7,982,296號美國專利，該美國專利之內容以其全文引用方式併入本文中。
然而，已證明，主動微型裝置組件之釋放未得以可靠地受控制且不可預測，從而導致低效率、不能再現性及錯誤。因此，需要用於高效且可預測地控制半導體結構之釋放之一經改良方法及系統。
所揭示技術一般而言係關於用於使用來自一同質基板之繫鏈來控制微型裝置之釋放之系統及方法。所揭示技術提供微型裝置組件自一基板之可靠地受控制及可預測釋放，從而在微裝配期間導致高效、可再現性及較少錯誤。在特定實施例中，所揭示技術每微型裝置使用單一偏離中心繫鏈來完成此操作。如本文中所闡述，此改良一犧牲層之移除。舉例而言，在某些實施例中，此改良對犧牲層之蝕刻，使得將微型裝置下方之所要區域整體移除，使得可微裝配該微型裝置(例如，可藉由一彈性體印模拾取該微型裝置，從而導致繫鏈斷開)。
所揭示技術一般而言係關於用於使用繫鏈來控制微型物件(裝置)自一同質基板之釋放之系統及方法。在某些實施例中，微型物件經設計或經組態使得在將該等微型物件自一基板釋放時保留其定向及空間組態。保持剛性附接至同質基板之錨結構及將可釋放微型物件接合至錨之繫鏈結構用於在微型物件自基板之部分或完全釋放之後旋即維持微型物件之空間組態。可藉由以下方式來完成此操作：藉由底切、蝕刻、剝蝕或其他手段來選擇性移除一犧牲層(例如，至少部分在微型物件下面)。在某些實施例中，犧 牲層係主動組件生長於其上之同質基板之一部分。此使每一微型裝置支撐在同質基板上且藉由至少一個錨及至少一個繫鏈連接至該同質基板。
在一個態樣中，所揭示技術包含一種微型裝置陣列，該陣列包括：一源基板，其具有一處理側；一犧牲層，其包括矽(1 0 0)犧牲材料，位於該源基板之該處理側上；複數個可釋放微型物件，其至少部分地形成於該犧牲層上；複數個錨結構，其位於該源基板之該處理側上，其中該等錨結構在不存在該犧牲材料之情況下保持剛性附接至該源基板；及複數個繫鏈，其中該複數個繫鏈中之每一繫鏈將該複數個可釋放微型物件中之一可釋放微型物件連接至該等錨結構中之一者且每一可釋放微型物件藉由單一繫鏈連接至一錨。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者經定大小及塑形以在一對應微型物件由一彈性體印模接觸以用於自該源基板微轉印至不同於該源基板之一目標基板時斷開。
在特定實施例中，該犧牲材料係該源基板之一部分。
在特定實施例中，該錨結構形成一連續結構，該連續結構沿至少一個維度橫跨該複數個可釋放微型物件中之一個以上可釋放微型物件。
在特定實施例中，該錨結構包括複數個錨。
在特定實施例中，該複數個錨中之每一者由局部凹隅角或內隅角表徵，且該複數個可釋放微型物件中之每一者由局部凸隅角或外隅角表徵。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者係具有10μm至40μm之一寬度之一繫鏈。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者係具有一狹窄形狀及1μm至5μm、5μm至10μm、10μm至15μm、15μm至20μm或20μm至 40μm之一寬度之一繫鏈。
在特定實施例中，該等繫鏈中之每一者包括一或多個凹口，該一或多個凹口在一各別可釋放微型物件相對於該等錨結構移動時提供一斷裂點。
在特定實施例中，該繫鏈之與該錨接觸之部分不和該繫鏈之與該可釋放微型物件接觸之部分沿平行於該繫鏈所附接之該可釋放微型物件或該錨之邊緣之一方向重疊。
在特定實施例中，該繫鏈具有未附接至該錨或該可釋放微型物件之相對側，其中該等相對側沿x方向及y方向中之至少一者重疊。
在特定實施例中，該可釋放微型物件與該錨沿該x方向分開一分開距離x，該繫鏈以一銳角θ附接至該錨或該可釋放微型物件，且該繫鏈附接至該錨或可釋放微型物件之處之第一邊緣與第二邊緣之間的距離係y，且y小於或等於x*cot(θ)。
在特定實施例中，一第一對第一及第二繫鏈沿y方向偏移且不沿偏移方向重疊，並且一第二對第一及第二繫鏈沿垂直於該錨或可釋放微型物件之邊緣之x方向偏移且不沿偏移方向重疊；或一對第一及第二繫鏈沿該y方向偏移且不沿偏移方向重疊，並且沿該x方向偏移且不沿偏移方向重疊。
在特定實施例中，不可能繪製由該等錨、繫鏈及微型物件覆蓋之具有平行於<0 1 1>方向之一邊緣且具有穿過該微型物件之一邊緣的一矩形。
在特定實施例中，該等繫鏈至少部分地形成於該基板之頂部表面中。
在特定實施例中，該釋放層具有各向異性蝕刻特性。
在特定實施例中，該繫鏈包含不與該犧牲層直接接觸之材料。
在另一態樣中，所揭示技術包含一種使用一(1 0 0)矽系統製成適於微轉印之較薄且低成本之晶圓封裝微尺度裝置之方法，該方法包括：提供複數個微尺度裝置；使用微裝配技術將該等微尺度裝置裝配至一載體晶圓上，其中該載體晶圓包括矽(1 0 0)及一第一介電層；將該等經裝配微尺度裝置嵌入於一第二介電層內；及圖案化該第一介電層及該第二介電層以為該等微尺度裝置中之每一者之一周界界定錨及繫鏈，該等錨及繫鏈在該等微尺度裝置相對於該載體晶圓移動時保留該等微尺度裝置相對於該載體晶圓之空間組態，藉此提供具有適於微轉印至其他基板之微尺度裝置之一晶圓級薄晶圓封裝。
在特定實施例中，該方法包含：在該等微尺度裝置之頂部表面或底部表面中之至少一者上形成襯墊結構，藉此形成一可表面安裝裝置。
在特定實施例中，該等微尺度裝置各自包括一積體電路，該積體電路與至少兩個感測器及使用相同晶圓級金屬化產生之一天線互連。
在特定實施例中，該方法包含：將該等微尺度裝置微轉印至一捲帶上；及使用一帶饋送高速射片機來將該等微尺度裝置施加至一目的地基板。
在特定實施例中，該方法包含：使用一晶圓饋送晶粒附接工具來預模製該等微尺度裝置，藉此形成引線框架上封裝。
在特定實施例中，該方法包含：使用一晶圓饋送晶粒附接工具來形成該等微尺度裝置之封裝中封裝裝置。
在特定實施例中，該方法包含：使用一晶圓饋送晶粒附接工具或一晶圓饋送微轉印機來自該等微尺度裝置形成晶圓級封裝。
在特定實施例中，不可能繪製由該等錨、繫鏈及微型物件覆蓋之具有平行於<0 1 1>方向之一邊緣且具有穿過該微型物件之一邊緣的一矩形。
在特定實施例中，該等繫鏈至少部分地形成於該基板之頂部表面中。
在特定實施例中，該釋放層具有各向異性蝕刻特性。
在特定實施例中，該繫鏈包含不與該犧牲層直接接觸之材料。
在特定實施例中，該繫鏈在圍繞該犧牲層之經曝露表面繪製之一凸包之區域中與基板表面斷開連接。
在另一態樣中，所揭示技術包含一種製作一可印刷組件陣列之方法，該方法包括：在一源基板之一處理側上形成包括矽(1 0 0)犧牲材料之一犧牲層；至少部分地在該犧牲層上形成複數個可釋放微型物件；在該源基板上形成一錨結構，其在不存在該犧牲材料之情況下保持剛性附接至該源基板；形成複數個繫鏈，其中該複數個繫鏈中之每一繫鏈將該複數個可釋放微型物件中之一可釋放微型物件連接至該等錨結構中之一者，該複數個繫鏈中之每一繫鏈位於該複數個可釋放微型物件中之各別可釋放微型物件之一偏離中心、面向錨的邊緣上，且每一繫鏈經塑形以回應於該可釋放微型物件之移動而斷裂，使得在不存在犧牲材料之情況下：該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動；該等繫鏈變形並受到機械應力；且該複數個繫鏈中之每一繫鏈保持剛性附接至一各別錨及該複數個微型物件中之一各別可釋放微型物件兩者，藉此保留該複數個可釋放微型物件相對於該源基板之空間組態；及移除在該複數個可釋放微型物件下面的該犧牲材料之至少一部分使得該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動並且該等繫鏈 變形並受到機械應力。
在特定實施例中，該移除程序相對於釋放該錨結構之速率在該複數個可釋放微型物件下方迅速進展。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一繫鏈包含具有10μm至40μm之一寬度之一狹窄形狀，藉此抑制局部凹隅角或內隅角之形成。
在特定實施例中，該犧牲層具有一各向異性晶體結構，針對該各向異性晶體結構該移除程序沿某些方向較快進展且沿其他方向較慢進展。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一繫鏈包括一或多個凹口，該凹口在一可釋放微型物件移動時為該可釋放微型物件提供一斷裂點。
在特定實施例中，該移除程序在接近一給定繫鏈之區域處達到完成。
在特定實施例中，該等繫鏈至少部分地形成於該基板之頂部表面中。
在特定實施例中，該釋放層具有各向異性蝕刻特性。
在特定實施例中，該繫鏈包含不與該犧牲層直接接觸之材料。
在特定實施例中，該繫鏈在圍繞該犧牲層之經曝露表面繪製之一凸包之區域中與基板表面斷開連接。
在另一態樣中，所揭示技術包含一種製作複數個可轉印微型物件之方法，該方法包括：在一源基板之一處理側上形成包括矽(1 0 0)犧牲材料之一犧牲層；至少部分地在該犧牲層上形成複數個可釋放微型物件(例如，可印刷電子組件、可印刷主動組件、微型裝置、微尺度裝置)；將一聚合物層(例如，光阻劑材料、光可定義材料)施加於該複數個可釋放微型物件及該源基板之至少一部分上方，其中該聚合物層囊封該複數個可釋放 微型物件(例如，該複數個可釋放微型物件之除與該犧牲層接觸之部分以外的部分)；處理該聚合物層以：(i)針對該複數個可轉印微型物件在該源基板上形成複數個錨結構，(ii)在每一可轉印微型物件與該複數個錨結構中之一預定錨結構之間形成至少一個繫鏈，及(iii)針對該等可釋放微型物件中之每一者，在該聚合物層中形成通至一各別可轉印微型物件下面的該犧牲層之一部分之一進入埠；及移除(例如，藉由一底切蝕刻或剝蝕)該複數個可釋放微型物件下面的該犧牲層之至少一部分。
在特定實施例中，一或多個錨結構在該可轉印微型物件移動時保持剛性附接至該基板。
在特定實施例中，在該複數個可釋放微型物件下面的該犧牲層之至少一部分致使該複數個可釋放微型物件中之每一者移動並將應力施加於該複數個繫鏈之一各別子組上。
在特定實施例中，該複數個繫鏈之各別子組包括單一繫鏈。
在特定實施例中，該方法包含：轉印該等可釋放微型物件及自該等微型物件移除該聚合物之至少一部分。
在特定實施例中，自該等微型物件移除該聚合物之至少一部分包括溶解、蝕刻及灰化該聚合物中之至少一者。
在特定實施例中，該方法包含：藉由使一印刷印模之至少一部分接觸至該聚合物之一對應部分來轉印該等可釋放微型物件。
在特定實施例中，該等繫鏈至少部分地形成於該基板之頂部表面中。
在特定實施例中，該釋放層具有各向異性蝕刻特性。
在特定實施例中，該繫鏈包含不與該犧牲層直接接觸之材料。
在特定實施例中，該繫鏈在圍繞該犧牲層之經曝露表面繪製之一凸包之區域中與基板表面斷開連接。
在另一態樣中，所揭示技術包含一種微型裝置陣列，該陣列包括：一源基板，其具有一處理側；一犧牲層，其包括矽(1 0 0)犧牲材料，位於該源基板之該處理側上；複數個可釋放微型物件，其至少部分地形成於該犧牲層上；複數個錨結構，其位於該源基板之該處理側上，其中該等錨結構在不存在該犧牲材料之情況下保持剛性附接至該源基板；及複數個繫鏈，其中該複數個繫鏈中之每一繫鏈將該複數個可釋放微型物件中之一可釋放微型物件連接至該等錨結構中之一者且該複數個繫鏈中之每一繫鏈位於該複數個可釋放微型物件中之該各別可釋放微型物件之一偏離中心、面向錨的邊緣上，使得在不存在該犧牲材料之情況下該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動並且該等繫鏈變形並受到機械應力。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者經定大小及塑形以在一對應微型物件由一彈性體印模接觸以用於自該源基板微轉印至不同於該源基板之一目標基板時斷開。
在特定實施例中，該犧牲材料係該源基板之一部分。
在特定實施例中，該錨結構形成一連續結構，其沿至少一個維度橫跨該複數個可釋放微型物件中之一個以上可釋放微型物件。
在特定實施例中，該錨結構包括複數個錨。
在特定實施例中，該複數個錨中之每一者由局部凹隅角或內隅角表徵，且該複數個可釋放微型物件中之每一者由局部凸隅角或外隅角表徵。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者係具有10μm至40μm之一寬度之一繫鏈。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者係具有一狹窄形狀及1μm至5μm、5μm至10μm、10μm至15μm、15μm至20μm或20μm至40μm之一寬度之一繫鏈。
在特定實施例中，該等繫鏈中之每一者包括一或多個凹口，該一或多個凹口在一各別可釋放微型物件相對於該等錨結構移動時提供一斷裂點。
在特定實施例中，不可能繪製由該等錨、繫鏈及微型物件覆蓋之具有平行於<0 1 1>方向之一邊緣且具有穿過該微型物件之一邊緣的一矩形。
在特定實施例中，具有平行於<0 1 1>方向之邊緣之由該等錨、繫鏈及可印刷結構覆蓋之任一矩形不具有穿過該可印刷微型物件之一邊緣。
在特定實施例中，不可能繪製由該等錨、繫鏈及可印刷微型物件覆蓋之具有平行於<0 1 1>方向之邊緣且具有穿過該可印刷微型物件之一邊緣的一矩形。
在特定實施例中，該等繫鏈至少部分地形成於該基板之頂部表面中。
在特定實施例中，該釋放層具有各向異性蝕刻特性。
在特定實施例中，該繫鏈包含不與該犧牲層直接接觸之材料。
在特定實施例中，該繫鏈在圍繞該犧牲層之經曝露表面繪製之一凸包之區域中與基板表面斷開連接。
在一項態樣中，所揭示技術包含一種微型裝置陣列，該陣列包含：一源基板，其具有一處理側；一犧牲層，其包括矽(1 0 0)犧牲材料，位於該源基板之該處理側上；複數個可釋放微型物件，其至少部分地形成於該 犧牲層上；複數個錨結構，其位於該源基板之該處理側上，其中該等錨結構在不存在該犧牲材料之情況下保持剛性附接至該源基板；及複數個繫鏈，其中該複數個繫鏈中之每一繫鏈將該複數個可釋放微型物件中之一可釋放微型物件連接至該等錨結構中之一者且每一可釋放微型物件藉由單一繫鏈連接至一錨。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者經定大小及塑形以在一對應微型物件由一彈性體印模接觸以用於自該源基板微轉印至不同於該源基板之一目標基板時斷開。
在特定實施例中，該犧牲材料係該源基板之一部分。
在特定實施例中，該錨結構形成一連續結構，其沿至少一個維度橫跨該複數個可釋放微型物件中之一個以上可釋放微型物件。
在特定實施例中，該錨結構包括複數個錨。
在特定實施例中，該複數個錨中之每一者由局部凹隅角或內隅角表徵，且該複數個可釋放微型物件中之每一者由局部凸隅角或外隅角表徵。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者係具有10μm至40μm之一寬度之一繫鏈。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者係具有一狹窄形狀及1μm至5μm、5μm至10μm、10μm至15μm、15μm至20μm或20μm至40μm之一寬度之一繫鏈。
在特定實施例中，該等繫鏈中之每一者包括一或多個凹口，該一或多個凹口在一各別可釋放微型物件相對於該等錨結構移動時提供一斷裂點。
在特定實施例中，該等繫鏈、該可印刷結構及該等錨具有使得不可 繪製具有平行於<0 1 1>方向之邊緣且具有穿過該可印刷物件之一邊緣之矩形之幾何形狀，使得該矩形之所有部分由該等錨、繫鏈及可印刷結構覆蓋。
在另一態樣中，所揭示技術包含一種使用一(1 0 0)矽系統製成適於微轉印之較薄且低成本之晶圓封裝微尺度裝置的方法，該方法包括：提供複數個微尺度裝置；使用微裝配技術將該等微尺度裝置裝配至一載體晶圓上，其中該載體晶圓包括矽(1 0 0)及一第一介電層；將該等經裝配微尺度裝置嵌入於一第二介電層內；及圖案化該第一介電層及該第二介電層以為該等微尺度裝置中之每一者之一周界界定錨及繫鏈，該等錨及繫鏈在該等微尺度裝置相對於該載體晶圓移動時保留該等微尺度裝置相對於該載體晶圓之空間組態，藉此提供具有適於微轉印至其他基板之微尺度裝置之一晶圓級薄晶圓封裝。
在特定實施例中，在該等微尺度裝置之頂部表面或底部表面中之至少一者上形成襯墊結構，藉此形成一可表面安裝裝置。
在特定實施例中，該等微尺度裝置各自包括一積體電路，該積體電路與至少兩個感測器及使用相同晶圓級金屬化產生之一天線互連。
在特定實施例中，該方法包含：將該等微尺度裝置微轉印至一捲帶上；及使用一帶饋送高速射片機來將該等微尺度裝置施加至一目的地基板。
在特定實施例中，該方法包含：使用一晶圓饋送晶粒附接工具來預模製該等微尺度裝置，藉此形成引線框架上封裝。
在特定實施例中，該方法包含：使用一晶圓饋送晶粒附接工具來形成該等微尺度裝置之封裝中封裝裝置。
在特定實施例中，該方法包含：使用一晶圓饋送晶粒附接工具或一晶圓饋送微轉印機來自該等微尺度裝置形成晶圓級封裝。
在另一態樣中，所揭示技術包含一種製作一可印刷組件陣列之方法，該方法包含：在一源基板之一處理側上形成包括矽(1 0 0)犧牲材料之一犧牲層；至少部分地在該犧牲層上形成複數個可釋放微型物件；在該源基板上形成一錨結構，其在不存在該犧牲材料之情況下保持剛性附接至該源基板；形成複數個繫鏈，其中該複數個繫鏈中之每一繫鏈將該複數個可釋放微型物件中之一可釋放微型物件連接至該等錨結構中之一者，該複數個繫鏈中之每一繫鏈位於該複數個可釋放微型物件中之各別可釋放微型物件之一偏離中心、面向錨的邊緣上，且每一繫鏈經塑形以回應於該可釋放微型物件之移動而斷裂，使得在不存在犧牲材料之情況下：該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動；該等繫鏈變形並受到機械應力；且該複數個繫鏈中之每一繫鏈保持剛性附接至一各別錨及該複數個微型物件中之一各別可釋放微型物件兩者，藉此保留該複數個可釋放微型物件相對於該源基板之空間組態；及移除在該複數個可釋放微型物件下面方的該犧牲材料之至少一部分使得該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動並且該等繫鏈變形並受到機械應力。
在特定實施例中，該移除程序相對於釋放該錨結構之速率在該複數個可釋放微型物件下方迅速進展。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一繫鏈包含具有10μm至40μm之一寬度之一狹窄形狀，藉此抑制局部凹隅角或內隅角之形成。
在特定實施例中，該犧牲層具有一各向異性晶體結構，針對該各向異性晶體結構該移除程序沿某些方向較快進展且沿其他方向較慢進展。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一繫鏈包括一或多個凹口，該凹口在一可釋放微型物件移動時為該可釋放微型物件提供一斷裂點。
在特定實施例中，該移除程序在接近一給定繫鏈之區域處達到完成。
在另一態樣中，所揭示技術包含一種製作複數個可轉印微型物件之方法，該方法包括：在一源基板之一處理側上形成包括矽(1 0 0)犧牲材料之一犧牲層；至少部分地在該犧牲層上形成複數個可釋放微型物件(例如，可印刷電子組件、可印刷主動組件、微型裝置、微尺度裝置)；將一聚合物層(例如，光阻劑材料、光可定義材料)施加於該複數個可釋放微型物件及該源基板之至少一部分上方，其中該聚合物層囊封該複數個可釋放微型物件(例如，該複數個可釋放微型物件之除與該犧牲層接觸之部分以外的部分)；處理該聚合物層以：(i)針對該複數個可轉印微型物件在該源基板上形成複數個錨結構，(ii)在每一可轉印微型物件與該複數個錨結構中之一預定錨結構之間形成至少一個繫鏈，及(iii)針對該等可釋放微型物件中之每一者，在該聚合物層中形成通至一各別可轉印微型物件下面的該犧牲層之一部分之一進入埠；及移除(例如，藉由一底切蝕刻或剝蝕)該複數個可釋放微型物件下面的該犧牲層之至少一部分。
在特定實施例中，一或多個錨結構在該可轉印微型物件移動時保持剛性附接至該基板。
在特定實施例中，在該複數個可釋放微型物件下面的該犧牲層之至少一部分致使該複數個可釋放微型物件中之每一者移動並將應力施加於該複數個繫鏈之一各別子組上。
在特定實施例中，該複數個繫鏈之各別子組包括單一繫鏈。
在特定實施例中，該方法包含：轉印該等可釋放微型物件及自該等微型物件移除該聚合物之至少一部分。
在特定實施例中，自該等微型物件移除該聚合物之至少一部分包括溶解、蝕刻及灰化該聚合物中之至少一者。
在特定實施例中，該方法包含：藉由使一印刷印模之至少一部分接觸至該聚合物之一對應部分來轉印該等可釋放微型物件。
在特定實施例中，該等繫鏈、該可印刷結構及該等錨具有使得不可繪製具有平行於<0 1 1>方向之邊緣且具有穿過該可印刷物件之一邊緣之矩形之幾何形狀，使得該矩形之所有部分由該等錨、繫鏈及可印刷結構覆蓋。
在另一態樣中，所揭示技術包含一種微型裝置陣列，該陣列包括：一源基板，其具有一處理側；一犧牲層，其包括矽(1 0 0)犧牲材料，位於該源基板之該處理側上；複數個可釋放微型物件，其至少部分地形成於該犧牲層上；複數個錨結構，其位於該源基板之該處理側上，其中該等錨結構在不存在該犧牲材料之情況下保持剛性附接至該源基板；及複數個繫鏈，其中該複數個繫鏈中之每一繫鏈將該複數個可釋放微型物件中之一可釋放微型物件連接至該等錨結構中之一者且該複數個繫鏈中之每一繫鏈位於該複數個可釋放微型物件中之該各別可釋放微型物件之一偏離中心、面向錨的邊緣上，使得在不存在該犧牲材料之情況下該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動並且該等繫鏈變形並受到機械應力。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者經定大小及塑形以在一對應微型物件由一彈性體印模接觸以用於自該源基板微轉印至不同於該源基板之一目標基板時斷開。
在特定實施例中，該犧牲材料係該源基板之一部分。
在特定實施例中，該錨結構形成一連續結構，其沿至少一個維度橫跨該複數個可釋放微型物件中之一個以上可釋放微型物件。
在特定實施例中，該錨結構包括複數個錨。
在特定實施例中，該複數個錨中之每一者由局部凹隅角或內隅角表徵，且該複數個可釋放微型物件中之每一者由局部凸隅角或外隅角表徵。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者係具有10μm至40μm之一寬度之一繫鏈。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者係具有一狹窄形狀及1μm至5μm、5μm至10μm、10μm至15μm、15μm至20μm或20μm至40μm之一寬度之一繫鏈。
在特定實施例中，該等繫鏈中之每一者包括一或多個凹口，該一或多個凹口在一各別可釋放微型物件相對於該等錨結構移動時提供一斷裂點。
在特定實施例中，該等繫鏈、該可印刷結構及該等錨具有使得不可繪製具有平行於<0 1 1>方向之邊緣且具有穿過該可印刷物件之一邊緣之矩形之幾何形狀，使得該矩形之所有部分由該等錨、繫鏈及可印刷結構覆蓋。
在另一態樣中，本發明係針對於一種微型裝置陣列，該陣列包括：一源基板，其具有一處理側；一犧牲層，其包括犧牲材料，位於該源基板之該處理側上；複數個可釋放微型物件，其至少部分地形成於該犧牲層上；複數個錨結構，其位於該源基板之該處理側上，其中該等錨結構在不存在該犧牲材料之情況下保持剛性附接至該源基板；及複數個繫鏈，其中 該複數個繫鏈中之每一繫鏈將該複數個可釋放微型物件中之一可釋放微型物件連接至該等錨結構中之一者且該複數個繫鏈中之每一繫鏈位於該複數個可釋放微型物件中之該各別可釋放微型物件之一偏離中心、面向錨的邊緣上，使得在不存在該犧牲材料之情況下該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動並且該等繫鏈變形並受到機械應力。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者經定大小及塑形以在一對應微型物件由一彈性體印模接觸以用於自該源基板微轉印至不同於該源基板之一目標基板時斷開。
在特定實施例中，該犧牲材料係該源基板之一部分。在特定實施例中，該錨結構形成一連續結構，其沿至少一個維度橫跨該複數個可釋放微型物件中之一個以上可釋放微型物件。在特定實施例中，該錨結構包括複數個錨。
在特定實施例中，該複數個錨中之每一者由局部凹隅角或內隅角表徵，且該複數個可釋放微型物件中之每一者由局部凸隅角或外隅角表徵。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者係具有10μm至40μm之一寬度之一繫鏈。在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者係具有一狹窄形狀及1μm至5μm、5μm至10μm、10μm至15μm、15μm至20μm或20μm至40μm之一寬度之一繫鏈。
在特定實施例中，該犧牲層具有一各向異性晶體結構。
在特定實施例中，該犧牲層包括選自由以下各項組成之群組之一材料：矽(1 0 0)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP。在特定實施例中，該犧牲層包括矽(1 0 0)。
在特定實施例中，該等繫鏈中之每一者包括一或多個凹口，該一或多個凹口在一各別可釋放微型物件相對於該等錨結構移動時提供一斷裂點。
在特定實施例中，該源基板包括選自由以下各項組成之群組之一部件：矽(1 0 0)、矽、磷化銦、砷化鎵及藍寶石。
在特定實施例中，該等繫鏈中之每一者具有大於1之一縱橫比。
在另一態樣中，本發明係針對於一種使用一(1 0 0)矽系統製成適於微轉印之較薄且低成本之晶圓封裝微尺度裝置的方法，該方法包括：提供複數個微尺度裝置；使用微裝配技術將該等微尺度裝置裝配至一載體晶圓上，其中該載體晶圓包括矽(1 0 0)及一第一介電層；將該等經裝配微尺度裝置嵌入於一第二介電層內；圖案化該第一介電層及該第二介電層以為該等微尺度裝置中之每一者之一周界界定錨及繫鏈，該等錨及繫鏈在該等微尺度裝置相對於該載體晶圓移動時保留該等微尺度裝置相對於該載體晶圓之空間組態，藉此提供具有適於微轉印至其他基板之微尺度裝置之一晶圓級薄晶圓封裝。
在特定實施例中，該方法進一步包括：在該等微尺度裝置之頂部表面或底部表面中之至少一者上形成襯墊結構。
在特定實施例中，該等微尺度裝置各自包括一積體電路，該積體電路與至少兩個感測器及使用相同晶圓級金屬化產生之一天線互連。在特定實施例中，該方法進一步包括：將該等微尺度裝置微轉印至一捲帶上；及使用一帶饋送高速射片機來將微尺度裝置施加至一目的地基板。
在特定實施例中，該方法進一步包括：使用一晶圓饋送晶粒附接工具來預模製該等微尺度裝置，藉此形成引線框架上封裝。
在特定實施例中，該方法進一步包括：使用一晶圓饋送晶粒附接工具來形成該等微尺度裝置之封裝中封裝裝置。
在特定實施例中，該方法進一步包括：使用一晶圓饋送晶粒附接工具或一晶圓饋送微轉印機來自該等微尺度裝置形成晶圓級封裝。
在另一態樣中，本發明係針對於一種製作一可印刷組件陣列之方法，該方法包括：在一源基板之一處理側上形成包括犧牲材料之一犧牲層；至少部分地在該犧牲層上形成複數個可釋放微型物件；在該源基板上形成一錨結構，其在不存在該犧牲材料之情況下保持剛性附接至該源基板；形成複數個繫鏈，其中該複數個繫鏈中之每一繫鏈將該複數個可釋放微型物件中之一可釋放微型物件連接至該等錨結構中之一者，該複數個繫鏈中之每一繫鏈位於該複數個可釋放微型物件中之各別可釋放微型物件之一偏離中心、面向錨的邊緣上，且每一繫鏈經塑形以回應於該可釋放微型物件之移動而斷裂，使得在不存在犧牲材料之情況下：該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動；該等繫鏈變形並受到機械應力；且該複數個繫鏈中之每一繫鏈保持剛性附接至一各別錨及該複數個微型物件中之一各別可釋放微型物件兩者，藉此保留該複數個可釋放微型物件相對於該源基板之空間組態；移除在該複數個可釋放微型物件下面的該犧牲材料之至少一部分使得該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動並且該等繫鏈變形並受到機械應力。
在特定實施例中，該移除程序相對於釋放該錨結構之速率在該複數個可釋放微型物件下方迅速進展。在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一繫鏈具有含10μm至40μm之一寬度之一狹窄形狀，藉此抑制局部凹隅角或內隅角之形成。
在特定實施例中，該犧牲層具有一各向異性晶體結構，針對該各向異性晶體結構該移除程序沿某些方向較快進展且沿其他方向較慢進展。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一繫鏈包括一或多個凹口，該凹口在一可釋放微型物件移動時為該可釋放微型物件提供一斷裂點。
在特定實施例中，該移除程序在接近一給定繫鏈之區域處達到完成。
在特定實施例中，該源基板係選自由以下各項組成之群組之一材料：矽(1 0 0)、矽、磷化銦、砷化鎵及藍寶石。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者具有小於1之一縱橫比。
在另一態樣中，本發明係針對於一種製作複數個可轉印微型物件之方法，該方法包括：在一源基板之一處理側上形成包括犧牲材料之一犧牲層；至少部分地在該犧牲層上形成複數個可釋放微型物件(例如，可印刷電子組件、可印刷主動組件、微型裝置、微尺度裝置)；將一聚合物層(例如，光阻劑材料、光可定義材料)施加於該複數個可釋放微型物件及該源基板之至少一部分上方，其中該聚合物層囊封該複數個可釋放微型物件(例如，該複數個可釋放微型物件之除與該犧牲層接觸之部分以外的部分)；處理該聚合物層以：(i)針對該複數個可轉印微型物件在該源基板上形成複數個錨結構，(ii)在每一可轉印微型物件與該複數個錨結構之一預定錨結構之間形成至少一個繫鏈，及(iii)針對該等可釋放微型物件中之每一者，在該聚合物層中形成通至一各別可轉印微型物件下面的該犧牲層之一部分之一進入埠；及移除(例如，藉由一底切蝕刻或剝蝕)該複數個可釋放微型物件下面的該犧牲層之至少一部分。
在特定實施例中，一或多個錨結構在該可轉印微型物件移動時保持 剛性附接至該基板。
在特定實施例中，在該複數個可釋放微型物件下面的該犧牲層之至少一部分致使該複數個可釋放微型物件中之每一者移動並將應力施加於該複數個繫鏈之一各別子組上。
在特定實施例中，該複數個繫鏈之各別子組包括單一繫鏈。
在特定實施例中，該方法進一步包括：轉印該等可釋放微型物件及自該等微型物件移除該聚合物之至少一部分。在特定實施例中，該方法進一步包括：自該等微型物件移除該聚合物之至少一部分包括溶解、蝕刻及灰化該聚合物中之至少一者。在特定實施例中，該方法進一步包括：藉由使一印刷印模之至少一部分接觸至該聚合物之一對應部分來轉印該等可釋放微型物件。
在特定實施例中，使用單繫鏈設計來控制一基板(諸如Si(1 0 0))上之可釋放結構中之內建應力之鬆弛。單繫鏈設計除其他益處外亦提供額外益處：在微裝配程序中，在自一同質基板移除之後旋即更容易地斷開。在特定實施例中，使用狹窄繫鏈設計(例如，具有1μm至5μm、5μm至10μm、10μm至15μm、15μm至20μm或20μm至40μm之一寬度之繫鏈)來在自該犧牲層蝕刻該犧牲材料時避免一底切蝕刻前端之釘紮。
在特定實施例中，所揭示技術包含製作一可印刷組件陣列之一方法。該方法可包含：在一源基板之一處理側上形成具有犧牲材料之一犧牲層；至少部分地在該犧牲材料上形成複數個可釋放微型物件(例如，可印刷電子組件、可印刷主動組件)；在該源基板上形成一錨結構，其在移除該犧牲材料至少部分時在不存在該犧牲材料之情況下保持剛性附接至該基板；執行一移除程序(例如，蝕刻或剝蝕底切該等微型物件)以自在該複數 個可釋放微型物件下面的該犧牲層移除該犧牲材料之至少一部分，藉此致使該複數個可釋放微型物件中之每一者鬆弛並在該等微型物件相對於該等錨結構移動時將機械應力施加於複數個繫鏈之一各別子組(例如，單一繫鏈)上使得(舉例而言)回應於與一彈性體印模接觸，該等繫鏈變形並受到機械應力。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之單一繫鏈將該複數個微型物件中之每一者實體固定至該錨結構，藉此控制在執行該底切移除程序之後該複數個可釋放微型物件中之內建應力之鬆弛。該複數個繫鏈中之每一繫鏈可經塑形以回應於施加至其之壓力(例如，在轉印/印刷期間)而斷裂。該複數個繫鏈中之每一繫鏈可保持剛性附接至一各別錨及該複數個微型物件中之一各別可釋放微型物件兩者，藉此在將該複數個微型物件之至少一部分自該源基板轉印(例如，經由微轉印)之後旋即保留剩餘微型物件之該空間組態。
在特定實施例中，所揭示技術包含一微型物件陣列。該陣列可包含一源基板；一犧牲層，其在該源基板之一處理側上；複數個可釋放微型物件(例如，可印刷電子組件、可印刷主動組件)，其至少部分地形成於該犧牲層材料之頂部上；一錨結構，其位於該源基板之該處理側上，其中該錨結構在移除該犧牲層時保持剛性附接至該基板，藉此保留該複數個可釋放微型物件相對於該源基板之空間組態；複數個繫鏈，其中該複數個繫鏈之一子組(例如，單一繫鏈)將該複數個可釋放微型物件中之每一者連接至該錨結構，藉此控制在一移除程序移除(例如，一底切蝕刻或剝蝕)在該複數個可釋放微型物件下面的該犧牲層之至少一部分時該複數個可釋放微型物件中之內建應力之鬆弛。
錨結構可在藉由該移除程序(例如，一底切蝕刻或剝蝕)移除該犧牲層時保持剛性附接至該基板，藉此致使該複數個可釋放微型物件移動並將額外應力施加於該複數個繫鏈之至少一部分上，在執行該犧牲材料移除之後，該複數個繫鏈中之每一者將該複數個可釋放微型物件中之一者經由該錨結構連接至該基板。
在特定實施例中，所揭示技術包含與一(1 0 0)處置晶圓一起使用一絕緣體上矽源晶圓來製成準備好轉印之積體電路之一方法。該方法可包含：形成包括具有一(1 0 0)定向之一處置晶圓之一絕緣體上矽晶圓；在該絕緣體上矽晶圓上形成複數個準備好轉印之積體電路；圖案化裝置矽層(例如，藉此實體上界定積體電路之形狀)；圍繞該等準備好轉印之積體電路中之每一者之周界圖案化並蝕刻穿過介電層，藉此界定複數個微型裝置；及沈積一無機介電質以鈍化該經曝露裝置矽。
在特定實施例中，所揭示技術包含使用一(1 0 0)系統產生適於微轉印之較薄且低成本之晶圓封裝微尺度裝置之一方法。該方法可包含：提供複數個微尺度裝置及使用微裝配技術將該等微尺度裝置裝配至一載體晶圓上，其中該載體晶圓包括(1 0 0)定向矽及一第一介電層(例如，一有機材料(舉例而言，聚醯亞胺)，或一無機材料(舉例而言，二氧化矽))；將該等經裝配微型裝置嵌入於一第二介電層(例如，一有機材料，舉例而言，一旋塗聚醯亞胺或一經沈積無機材料)內；圖案化該第一介電層及該第二介電層，以為該等微尺度裝置之一周界界定錨及繫鏈，該等繫鏈在該等微尺度裝置相對於該載體晶圓移動時保留該等微尺度裝置相對於該載體晶圓之空間組態，藉此提供具有適於微轉印至其他基板之微尺度裝置(例如，使用真空筒夾或使用實體接觸該等裝置之一轉印元件)之一晶圓級薄晶圓封 裝。
在特定實施例中，所揭示技術包含製作複數個可轉印微型物件之一方法。該方法包含：在一源基板之一處理側上形成包含犧牲材料之一犧牲層；至少部分地在該犧牲層上形成複數個可釋放微型物件(例如，可印刷電子組件、可印刷主動組件、微型裝置、微尺度裝置)；將一聚合物層(例如，光阻劑材料、光可定義材料)施加於該複數個可釋放微型物件及該源基板之至少一部分上方，其中該聚合物層囊封該複數個可釋放微型物件(例如，該複數個可釋放微型物件之除與該犧牲層接觸之部分以外的部分)；處理該聚合物層以：(i)針對該複數個可轉印微型物件在該源基板上形成複數個錨結構，該一或多個錨結構在該可轉印微型物件之該犧牲層移動時保持剛性附接至該基板，(ii)在每一可轉印微型物件與該複數個錨結構之一預定錨結構之間形成至少一個繫鏈，及(iii)針對該等可釋放微型物件中之每一者，在該聚合物層中形成通至一各別可轉印微型物件下面的該犧牲層之一部分之一進入埠；及執行一移除程序(例如，一底切蝕刻或剝蝕)以移除該複數個可釋放微型物件下面的該犧牲層之至少一部分(例如，藉此致使該複數個可釋放微型物件中之每一者移動並施加應力於該複數個繫鏈之一各別子組(例如，單一繫鏈))上。
在特定實施例中，所揭示技術允許在製作微型裝置陣列期間採用單一聚合物層(例如，一光阻劑或光敏材料)。單個層(例如，囊封結構)可用作一錨結構、一繫鏈結構或一囊封結構或所有三個結構。在某些實施例中，囊封結構用於在裝置製作及微印刷程序期間保護微型裝置陣列(包含其任何化學敏感層)及提供一接觸及黏附介面至微印刷程序中所採用之轉印元件。該囊封結構可提供電絕緣及免受污染物、濕氣及氧化劑影響之保 護。該層可進一步實現一可印刷物件之底部、頂部或側面上之電接觸。
在某些實施例中，該單個聚合物層改良一給定晶圓之該等可印刷微型裝置之密度。支撐性不可印刷結構(例如，錨及繫鏈)可經製作使得毗鄰可印刷結構之間的距離較小(例如，小於可印刷結構之寬度的一半)。
在某些實施例中，聚合物(例如，光阻劑或光敏材料)具有作為一繫鏈為合意之斷裂特性，諸如在一釋放程序期間維持可印刷結構之空間組態之足夠剛度。在藉由溶解、蝕刻、灰化或其他程序之轉印之後，亦可自可印刷物件及目標基板選擇性地移除形成錨定、拴繫或囊封之聚合物。在某些實施例中，該聚合物亦具有足夠黏附性以用作與微印刷系統之一轉印元件的一接觸介面以自同質基板被拾取且可經處理以用作一旦該等微型裝置已經轉印至一目的地基板即將該轉印元件與該等微型裝置分離之一介面。因此，在一實施例中，藉由使一印刷印模之至少一部分接觸至該聚合物之一對應部分來轉印該等可釋放微型物件。
在特定實施例中，所揭示技術允許在製作微型裝置陣列期間採用一介電層(例如，二氧化矽或氮化矽)。該介電層可用作一錨結構、一繫鏈結構或一囊封結構或所有三個結構。在某些實施例中，囊封結構用於在裝置製作及微印刷程序期間保護微型裝置陣列(包含其任何化學敏感層)及提供一接觸及黏附介面至微印刷程序中所採用之轉印元件。該囊封結構可提供電絕緣及免受污染物、濕氣及氧化劑影響之保護。該層可進一步實現一可印刷物件之底部、頂部或側面上之電接觸。
在某些實施例中，該介電層改良一給定晶圓之該等可印刷微型裝置之密度。支撐性不可印刷結構(例如，錨及繫鏈)可經製作使得毗鄰可印刷結構之間的距離較小(例如，小於可印刷結構之寬度的一半)。
在某些實施例中，介電層具有作為一繫鏈為合意之斷裂特性，諸如在一釋放程序期間維持可印刷結構之空間組態之足夠剛度。在藉由溶解、蝕刻或其他程序之轉印之後，亦可自可印刷物件及目標基板選擇性地移除形成錨定、拴繫或囊封之介電質。在某些實施例中，該介電層亦具有足夠黏附性以用作與微印刷系統之一轉印元件的一接觸介面以自同質基板被拾取且可經處理以用作一旦該等微型裝置已經轉印至一目的地基板即將該轉印元件與該等微型裝置分離之一介面。因此，在一實施例中，藉由使一印刷印模之至少一部分接觸至該介電材料之一對應部分來轉印該等可釋放微型物件。
在另一態樣中，所揭示技術包含一種微型裝置陣列，該陣列包括：一源基板，其具有一處理側；一犧牲層，其包括犧牲材料，位於該源基板之該處理側上；複數個可釋放微型物件，其至少部分地形成於該犧牲層上；複數個錨結構，其位於該源基板之該處理側上，其中該等錨結構在不存在該犧牲材料之情況下保持剛性附接至該源基板；及複數個繫鏈，其中該複數個繫鏈中之每一繫鏈將該複數個可釋放微型物件中之一可釋放微型物件連接至該等錨結構中之一者且該複數個繫鏈中之每一繫鏈位於該複數個可釋放微型物件中之該各別可釋放微型物件之一偏離中心、面向錨的邊緣上，使得在不存在該犧牲材料之情況下該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動並且該等繫鏈變形並受到機械應力。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者經定大小及塑形以在一對應微型物件由一彈性體印模接觸以用於自該源基板微轉印至不同於該源基板之一目標基板時斷開。
在特定實施例中，該犧牲材料係該源基板之一部分。
在特定實施例中，該錨結構形成一連續結構，其沿至少一個維度橫跨該複數個可釋放微型物件中之一個以上可釋放微型物件。
在特定實施例中，該錨結構包括複數個錨。
在特定實施例中，該複數個錨中之每一者由局部凹隅角或內隅角表徵，且該複數個可釋放微型物件中之每一者由局部凸隅角或外隅角表徵。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者係具有10μm至40μm之一寬度之一繫鏈。
在特定實施例中，該複數個繫鏈中之每一者係具有一狹窄形狀及1μm至5μm、5μm至10μm、10μm至15μm、15μm至20μm或20μm至40μm之一寬度之一繫鏈。
在特定實施例中，該犧牲層具有一各向異性晶體結構。
在特定實施例中，該犧牲層包含選自由以下各項組成之群組之一材料：矽(1 0 0)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP。
在特定實施例中，該犧牲層包括矽(1 0 0)。
在特定實施例中，該等繫鏈中之每一者包括一或多個凹口，該一或多個凹口在一各別可釋放微型物件相對於該等錨結構移動時提供一斷裂點。
在特定實施例中，該源基板包括選自由以下各項組成之群組之一部件：矽(1 0 0)、矽、磷化銦、砷化鎵及藍寶石。
在特定實施例中，該等繫鏈中之每一者具有大於1之一縱橫比。
在特定實施例中，該犧牲層包括InAlP。
102:同質基板/基板/基板層/源基板/同質結構
104:犧牲層
104a:犧牲層
104b:犧牲層
106:作用層/可釋放微型物件/微型物件
106a:微型裝置/主動組件
106b:微型裝置/主動組件
106c:微型裝置/主動組件
108:錨/電功能錨/錨結構
108a:錨
108b:錨
108c:錨
109:距離
109a:距離
109b:距離
110:繫鏈
110a:繫鏈
110b:繫鏈
110c:繫鏈
110d:繫鏈
111:距離/重疊距離
112:區域/腔區域
112a:區域
112b:區域
112c:區域
202:半導體裝置/半導體結構/裝置/微型裝置
204a:繫鏈
204b:繫鏈
302:可轉印半導體/半導體裝置/裝置/面向錨邊緣裝置
304:繫鏈
402:裝置/可轉印半導體裝置
404:繫鏈/偏離中心繫鏈
406:中心
408:面向錨邊緣
410:區域
502a:繫鏈
502b:繫鏈
502c:繫鏈
502d:繫鏈
504:可釋放結構/晶片
506:蝕刻前端
602:繫鏈
604:繫鏈
702a:犧牲層
702b:犧牲層
704a:可釋放物件/微型物件/物件
704b:可釋放物件/微型物件/物件
704c:可釋放物件/微型物件/物件
704d:可釋放物件/微型物件/物件
706a:溝渠
706b:溝渠
706c:溝渠
706d:溝渠
708a:繫鏈結構/繫鏈
708b:繫鏈結構/繫鏈
708c:繫鏈結構/繫鏈
708d:繫鏈結構/繫鏈
708e:繫鏈結構/繫鏈
708f:繫鏈結構/繫鏈
708g:繫鏈結構/繫鏈
708h:繫鏈結構/繫鏈
708i:繫鏈
802:凹口
804:繫鏈
1002:絕緣體上矽晶圓
1004:埋入式氧化物層
1006:源基板
1008:裝置矽層
1010:積體電路/裝置/微尺度裝置/嵌入式微尺度裝置
1010a:微尺度裝置
1010b:微尺度裝置
1012a:無機介電部分
1012b:無機介電部分
1012c:無機介電部分
1014:溝渠
1016:深度
1018:犧牲層
1102:轉印印模
1106:層
1112:載體晶圓
1202:第二介電層/第二嵌入介電質/介電層
1204a:微尺度裝置封裝
1206:介電層
1402:封裝晶圓/晶圓級封裝
1404:捲帶
1406:帶饋送高速射片機
1408:封裝中封裝模製封裝/封裝中封裝裝置
1410:封裝
1412:晶圓饋送晶粒附接工具
1414:晶圓級封裝
1416:晶圓饋送微轉印機
1502a:繫鏈
1502b:繫鏈
1502c:繫鏈
1502d:繫鏈
1504:裝置
1506a:錨
1506b:錨
1508:感測器
1510:感測器
1512:天線
1514:小積體電路
1601:單個聚合物層/聚合物層
1602:囊封層
1604:射極
1606:集極
1608:子集極
1610:電襯墊
1612:進入埠
1702:轉印元件
1704:柱
1902:繫鏈
1904:晶片集
1906:錨
1908:溝渠
3102:繫鏈/繫鏈結構
3104:錨/錨結構
3106:釋放層
3108:基板
3110:間隙
3112:可印刷裝置/裝置
藉由參考結合附圖進行之以下說明，本發明之前述及其他目標、態樣、特徵及優點將變得更顯而易見及更好理解，附圖中：圖1係其上形成有微型裝置之一實例性同質基板之一圖解說明；圖2係隨時間進行底切蝕刻之程序之一圖解說明；圖3係底切蝕刻具有單一繫連之一可轉印半導體之程序之一圖解說明；圖4係底切蝕刻具有偏離中心放置之單一繫連之一可轉印半導體之程序之一圖解說明；圖5A及圖5B係每可釋放結構具有四個繫鏈之一實例性結構之圖解說明；圖6A及圖6B係特定於(1 1 1)矽之一繫鏈之實例性圖解說明；圖7A及圖7B圖解說明在自可釋放物件下面移除一犧牲層且在錨定結構下面更少中之結晶選擇性之額外設計；圖8係一繫鏈中實施之一實例性凹口之一圖解說明；圖9係使用(1 1 1)矽提供超薄低成本封裝裝置之一實例性方法之一流程圖；圖10A至圖10D圖解說明使用具有一(1 1 1)處置晶圓之一絕緣體上矽晶圓製成準備好轉印之積體電路之一處理器；圖11A至圖11C圖解說明使用微裝配技術(使用彈性體印模微轉印來拾取薄微型裝置並將其放置至另一載體晶圓上)來裝配一低成本載體晶圓之一實例性程序；圖12A至圖12C圖解說明用於使用(1 1 1)系統來產生一觸控較薄且低成本封裝裝置之一實例性方法； 圖13係其上具有經釋放介電結構之一基板之一實例之一圖解說明；圖14係具有晶圓級(1 1 1)矽啟用封裝之實例性可調適裝配途徑之一圖解說明；圖15係使用(1 1 1)釋放系統之一封裝中之一實例性系統之一圖解說明；圖16係與錨、繫鏈及囊封一起展示一可釋放微型物件之一實例之一圖解說明；圖17係展示一實例性可釋放微型物件之釋放及移除之一圖解說明；圖18係半導體裝置之晶體定向之一圖解說明；圖19及圖20係一實例性繫鏈設計之圖解說明；圖21A及圖21B係具有一矽結晶結構定向之一實例性繫鏈設計之剖面；圖22至圖24係根據本發明之實施例之繫鏈設計之圖解說明；圖25係未有效地蝕刻之繫鏈結構及矽結晶定向之一說明性反例；圖26根據本發明之一實施例圖解說明其中繫鏈附接至可釋放微型物件之隅角之一實施例；圖27圖解說明亦具有一重疊距離之隅角繫鏈；圖28圖解說明沿y方向偏移且不沿如用距離所展示之偏移方向重疊之一第一對繫鏈及沿x方向偏移且不沿如用距離所展示之偏移方向重疊之一第二對繫鏈；圖29圖解說明將具有困難釋放之一組態；圖30圖解說明沿x方向及y方向兩者偏移且不沿任一偏移方向重疊之一對繫鏈；及 圖31A及圖31B係繫鏈及錨配置之實例之圖解說明。
本發明之特徵及優點依據下文在結合圖式一起進行時所陳述之詳細說明將變得更明瞭，其中在通篇中相似參考字符識別對應元件。在圖式中，相似元件符號通常指示相同、功能上類似及/或結構上類似之元件。
優先權申請案
本申請案主張2015年11月20日提出申請、標題為「用於控制可轉印半導體結構之釋放之系統及方法(Systems and Methods for Controlling Release of Transferable Semiconductor Structures)」之第14/947,596號美國專利申請案及2015年10月22日提出申請、標題為「用於控制可轉印半導體結構之釋放之系統及方法(Systems and Methods for Controlling Release of Transferable Semiconductor Structures)」之第62/245,055號美國臨時專利申請案之優先權，該兩個專利申請案以其全文引用方式明確地併入本文中。
如本文中所使用，表達「半導體元件」及「半導體結構」同義使用且廣泛地係指一半導體材料、結構、裝置或一裝置之組件。半導體元件包含高品質單晶及多晶半導體、經由高溫處理製作之半導體材料、經摻雜半導體材料、有機及無機半導體以及具有一或多個額外半導體組件及/或非半導體組件之複合半導體材料及結構，諸如介電層或材料及/或導電層或材料。半導體元件包含半導體裝置及裝置組件，包含但不限於電晶體、包含太陽能電池之光伏打、二極體、發光二極體、雷射、p-n接面、光電二極體、積體電路及感測器。另外，半導體元件可係指形成一功能半導體裝置或產品之一零件或部分。
「半導體」係指在一極低溫度下為一絕緣體但在約300凱文之溫度下具有一可感知電導率之任何材料。一半導體之電特性可藉由添加雜質或摻雜劑而改質且藉由使用電場來控制。在本說明中，術語半導體之使用意欲與此術語在微電子及電子裝置技術中之使用相一致。在本發明中有用之半導體可包含諸如矽、鍺及金剛石等元素半導體及(舉例而言)以下各項之化合物半導體：IV族化合物半導體，諸如SiC及SiGe；III-V族半導體，諸如AlSb、AlAs、Aln、AlP、BN、GaSb、GaAs、GaN、GaP、InSb、InAs、InN及InP；III-V族三元半導體合金，諸如AlxGa1-xAs；II-VI族半導體，諸如CsSe、CdS、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnS及ZnTe；I-VII族半導體CuCl；IV-VI族半導體，諸如PbS、PbTe及SnS；層半導體，諸如PbI2、MoS2及GaSe；氧化物半導體，例如CuO及Cu2O。術語半導體包括本質半導體及摻雜有一種或多種選定材料之非本質半導體，包含具有p型摻雜材料及n型摻雜材料之半導體，以提供對於一給定應用或裝置有用之有益電子性質。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。在本發明之某些應用中有用之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。多孔矽半導體材料對本發明在感測器及發光材料(諸如發光二極體(LED)及固態雷射)領域中之應用有用。半導體材料之雜質係除半導體材料本身以外之原子、元素、離子及/或分子，或者提供於半導體材料中之任何摻雜劑。雜質係半導體材料中所存在之非合意材料，其 可能會消極地影響半導體材料之電子性質，且包含但不限於氧、碳及金屬，包含重金屬。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、鈉以及其所有離子、化合物及/或錯合物。
「基板」係指其上或其中進行(或已進行)一程序(諸如半導體元件之圖案化、裝配或整合)之一結構或材料。基板包含但不限於：(i)其上製作、沈積、轉印或支撐半導體元件之一結構(亦稱作為一同質基板)；(ii)一裝置基板，舉例而言，一電子裝置基板；(iii)具有用於隨後轉印、裝配或整合之諸如半導體元件之元件之一施體基板；及(iv)用於接納諸如半導體元件之可印刷結構之一目標基板。一施體基板可係但未必係一同質基板。
如本文中所使用之「目的地基板」係指用於接納諸如半導體元件之可印刷結構之目標基板(例如，非同質基板)。目的地基板材料之實例包含聚合物、塑膠、樹脂、聚醯亞胺、萘二甲酸乙二酯、聚對酞酸乙二酯、金屬、金屬箔、玻璃、撓性玻璃、一半導體及藍寶石。
如本文中所使用之術語「微型」及「微型裝置」係指根據本發明之實施例之特定裝置或結構之描述性大小。如本文中所使用，術語「微型」及「微型裝置」意欲係指以0.5μm至250μm(例如，自0.5μm至2μm、2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm、50μm至100μm或100μm至250μm)規模之結構或裝置。然而，將瞭解，本發明之實施例未必如此受限制，且實施例之特定態樣可適用於較大或較小大小規模。
「可印刷」係指能夠轉印、裝配、圖案化、組織或整合至基板上或其中而不會將基板曝露於高溫(亦即，在小於或等於約攝氏400、200或 150度之溫度下)之材料、結構、裝置組件或整合式功能裝置。在本發明之一項實施例中，可印刷材料、元件、裝置組件或裝置能夠經由溶液印刷、微轉印或乾式轉印接觸印刷而轉印、裝配、圖案化、組織及/或整合至基板上或其中。
本發明之「可印刷半導體元件」包括可(舉例而言)藉由使用乾式轉印接觸印刷、微轉印或溶液印刷方法而裝配或整合至基板表面上之半導體結構。在一項實施例中，本發明之可印刷半導體元件係單一單晶、多晶或微晶無機半導體結構。在此說明之內容脈絡中，一單一結構係具有經機械連接之特徵之一單體式元件。本發明之半導體元件可係未經摻雜或經摻雜，可具有摻雜劑之一選定空間分佈且可摻雜有複數個不同摻雜劑材料，包含p型及n型摻雜劑。本發明包含具有大於或等於約1微米之至少一個剖面尺寸之微結構化可印刷半導體元件及具有小於或等於約1微米之至少一個剖面尺寸之奈米結構化可印刷半導體元件。在諸多應用中有用之可印刷半導體元件包括自對高純度塊體材料(諸如使用習用高溫處理技術產生之高純度結晶半導體晶圓)之「由上而下」處理得來之元件。在一項實施例中，本發明之可印刷半導體元件包括複合結構，該等複合結構具有以可操作方式連接至至少一個額外裝置組件或結構(諸如一導電層、介電層、電極、額外半導體結構或其任一組合)之一半導體。在一項實施例中，本發明之可印刷半導體元件包括可拉伸半導體元件或異質半導體元件。
術語「撓性」係指一材料、結構、裝置或裝置組件可逆地變形為一彎曲形狀(例如)而無需經歷引起顯著應變(諸如以一材料、結構、裝置或裝置組件之故障點為特徵之應變)之一變換的能力。
「塑膠」係指可經模製或塑形(通常在加熱時)且經硬化成一所要形狀 之任何合成或天然存在材料或材料組合。在本發明之裝置及方法中有用之例示性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，術語塑膠意欲包含複合塑膠材料，該等複合塑膠材料包括一或多個塑膠及一或多個添加劑，諸如結構增強劑、填充劑、纖維、塑化劑、穩定劑或可提供所要化學或物理性質之添加劑。
「介電質」及「介電材料」在本說明中同義使用且係指高度抵抗電流流動且可由一所施加電場極化之一物質。有用介電材料包含但不限於SiO2、Ta2O5、TiO2、ZrO2、Y2O3、SiN4、STO、BST、PLZT、PMN及PZ。
「聚合物」係指包括複數個重複化學基團(通常稱作為單體)之一分子。聚合物通常由高分子質量表徵。本發明中可使用之聚合物可係有機聚合物或無機聚合物且可係非晶質、半非晶質、結晶或部分結晶狀態。聚合物可包括具有相同化學組合物之單體或可包括具有不同化學組合物之複數個單體，諸如一共聚物。具有鏈接式單體鏈之交聯聚合物對本發明之某些應用尤其有用。本發明之方法、裝置及裝置組件中可用之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。例示性聚合物包含但不限於縮醛聚合物、可生物降解聚合物、纖維素聚合物、氟聚合物、耐綸、聚丙烯腈聚合物、聚醯胺-亞醯胺聚合物、醯亞胺、聚芳香酯、聚苯并咪唑、聚丁烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醯亞胺、聚乙烯、聚乙烯共聚物及經改質聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊烯、聚伸苯醚及聚苯硫、聚鄰苯二甲醯胺、聚丙烯、聚氨酯、苯乙烯樹脂、碸基樹脂、乙烯基樹脂或此等之任何組合。
如本文中所使用之「微轉印」係指用於將微型或奈米材料、裝置及 半導體元件確定性裝配成具有二維及三維佈局之經空間組織之功能配置的系統、方法及技術。通常難以拾取並放置超薄或小裝置；然而，微轉印准許選擇並施加此等超薄、易碎或小裝置(諸如微型LED)而不會對裝置自身造成損壞。微結構化印模(例如，彈性印模、靜電印模或混合彈性/靜電印模)可用於拾取微型裝置，將微型裝置輸送至一目的地基板，及將微型裝置印刷至目的地基板上。在某些實施例中，表面黏附力用於控制對此等裝置之選擇並將其印刷至目的地基板上。此程序可大規模地並行執行。印模可經設計以在單一拾取及印刷操作中轉印單一裝置或數百至數千個離散結構。對於微轉印之一論述，通常參見美國專利第7,622,367號及第8,506,867號，該等美國專利中之每一者特此以其全文引用方式併入本文中。
所揭示技術一般而言係關於用於使用繫鏈來控制微型物件(裝置)自一同質基板之釋放之系統及方法。在某些實施例中，微型物件經設計或經組態使得在將該等微型物件自一基板釋放時保留其定向及空間組態。保持剛性附接至同質基板之錨結構及將可釋放微型物件接合至錨之繫鏈結構用於在微型物件自基板之部分或完全釋放之後旋即維持微型物件之空間組態。可藉由以下方式來完成此操作：藉由底切、蝕刻、剝蝕或其他手段來選擇性移除一犧牲層(例如，至少部分在微型物件下面)。在某些實施例中，犧牲層係主動組件生長於其上之同質基板之一部分。此使每一微型裝置藉由至少一個錨及至少一個繫鏈支撐在同質基板上且連接至該同質基板。
在某些實施例中，用以移除在可釋放微型物件下面的犧牲層之蝕刻程序具有一結晶相依性，從而沿一晶體結構之某些方向蝕刻較快且沿晶體結構之其他方向蝕刻較慢。由於易受不同蝕刻速率影響之懸空鍵之數目之 差異，因此隅角結構以不同速率蝕刻。舉例而言，在一平面晶體結構中，通常連接至四個鄰近者之一晶體原子或分子將僅在一凸隅角處連接至兩個鄰近者但將在一凹隅角處連接至三個鄰近者。通常連接至八個鄰近者之一晶體原子將僅在一凸隅角處連接至三個鄰近者但將在一凹隅角處連接至七個鄰近者。因此，由犧牲層製成之結構之凸隅角或外隅角相對快速地蝕刻，從而漸進地蝕刻且產生平行於晶體中之快速蝕刻平面之蝕刻前端。由犧牲層製成之結構之凹隅角或內隅角具有較少易受影響之懸空鍵，且蝕刻更緩慢，從而形成由緩慢蝕刻平面界定之一緩慢移動或釘紮/停止蝕刻前端，前提係蝕刻劑之所得蝕刻前端可形成並維持由內隅角/凹隅角表徵之一局部形狀。展現此種結晶選擇性之某些釋放層(亦稱作為一犧牲層)包含Si(1 1 1)、Si(1 0 0)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP。
在用於形成可釋放微型物件之區及在用於形成錨定結構之區兩者中提供至少暫時地橫跨第一基板之整個區域之一犧牲層通常係便利的。在彼等應用中，可使用其中錨形成沿至少一個維度橫跨一個以上可釋放微型物件之一連續結構之錨定設計或其中錨定位在可釋放微型物件周圍之設計。在某些實施例中，錨定結構經設計有局部凹隅角或內隅角且可釋放微型物件經設計有凸隅角/外隅角。在某些實施例中，犧牲材料移除蝕刻在可釋放微型物件下方迅速進展(例如，相對於形成錨結構之速率)。可藉由包含較少局部凹隅角或內隅角之繫鏈設計(舉例而言，藉由具有比繫鏈所附接之錨結構窄之一狹窄形狀)而對此等設計進一步有益。在某些實施例中，狹窄繫鏈意指具有1μm至100μm、1μm至5μm、5μm至10μm、10μm至15μm、15μm至20μm或20μm至40μm之一寬度之繫鏈。在某些實施 例中，狹窄繫鏈之寬度係1μm至50μm或5μm至10μm。
圖1係其上具有形成於一作用層106中之微型裝置(例如，主動組件106a、106b及106c)之一實例性同質基板102之一圖解說明。同質基板102將取決於形成於其上之微型裝置之類型而變化。實例性同質基板包含半導體材料(例如，一非晶質、多晶、微晶或結晶半導體)、金屬、聚合物或玻璃。作用層106(包含主動組件106a至106c)可包含一半導體，諸如結晶Si、GaAs、GaN或一III-V化合物半導體。
一犧牲層104形成於同質基板102上。主動組件106a至106c可形成於作用層106中，作用層106形成於犧牲層104上。主動組件106a至106c分佈於同質基板102上方且藉由錨108a至108b(統稱錨108)在空間上彼此分離。錨108藉由犧牲層104a、104b之部分實體連接或固定至同質基板102。主動組件106a至106c藉由繫鏈110a至110d(統稱為繫鏈110)懸置於同質基板102上面，繫鏈110a至110d將每一主動組件106a至106c實體固定至一或多個錨108。在某些實施例中，單一錨或繫鏈(未展示)用於將每一主動組件106a至106c固定至基板102。繫鏈110及錨108可至少部分地導電，藉此將每一主動組件106a至106c電連接至一或多個繫鏈110或錨108。在某些實施例中，電功能錨108包含被動電元件(諸如電導體、電阻器、電容器或接觸墊)或主動組件(諸如，電晶體及電容器)。
錨108藉由在電功能錨108下面之犧牲層104連接至基板層102。在某些實施例中，犧牲層104不存在於主動組件106a至106c下面之區域112a至112c(統稱為112)中，藉此將主動組件106a至106c與錨108隔離。在某些實施例中，在已執行一蝕刻程序以自彼等區域移除犧牲層104之後，犧牲層104不存在於主動組件106a至106c下面之區域112中。舉例而言，在某 些實施例中，可轉印半導體結構生長於一同質基板材料(諸如Si(1 0 0))上。可藉由底切蝕刻基板材料或形成於同質基板材料與可轉印半導體結構之間的一犧牲材料而釋放該等結構。
在某些實施例中，繫鏈110或錨108係異質的，使得其由除基底基板材料以外之一材料(例如，除形成同質基板之半導體材料以外之一材料)製成。舉例而言，繫鏈110或錨108可係結晶的、多晶的、非晶質或延性的。
犧牲層104可係氧化物，諸如二氧化矽。繫鏈110可包含金屬、半導體或經摻雜半導體，及/或金屬層，藉此在錨108與可印刷主動組件106a至106c之間提供導電性。繫鏈110或錨108可包含非導電介電質或樹脂。
圖2圖解說明隨時間底切蝕刻犧牲層之程序。圖2中之虛線指示在半導體裝置202(對應於主動組件106a至106c)下面之蝕刻劑之程度。在開始用以釋放半導體結構202之蝕刻程序之前，在t=0處展示半導體裝置202。在某些實施例中，錨結構108垂直於結晶矽(1 1 1)之<1 2 2>方向族形成。在某些實施例中，錨結構108形成係待釋放之裝置202之至少兩倍寬之結構。在某些實施例中，錨結構108包圍待釋放之裝置202結構使得不藉由底切蝕刻釋放錨結構108。在某些實施例中，犧牲層104之定向經選擇以允許根據圖2發生底切蝕刻進展，如自t=0至t=6所展示，其中一垂直快速蝕刻方向對應於虛線蝕刻前端在裝置202下方之進展。在某些實施例中，犧牲層104具有足夠厚度以允許一旦移除犧牲材料，蝕刻劑即在犧牲層104內流動。
在某些實施例中，待釋放之裝置202結構支承剩餘應力，舉例而言歸因於作用材料(例如，作用層106)或緩衝區之磊晶生長。在藉由底切蝕刻 之釋放之後，裝置202結構旋即可部分或完全鬆弛、變形或移動且因此將額外應力施加於仍附接至基板之結構之部分(例如，對應於圖1之繫鏈110之繫鏈204)上。在某些實施例中，若施加至繫鏈204之應力足夠大以使繫鏈204斷裂，則在微印刷程序中採用(例如，由一保形轉印元件拾取)微型裝置202之前裝置202結構可過早地損失在釋放化學中。
圖3係底切蝕刻具有單一繫鏈304(對應於圖1之一繫鏈110)之一可轉印半導體302(對應於主動組件106a至106c)之程序之一圖解說明。根據圖3中用虛線所展示之進展發生半導體裝置302下面之底切蝕刻進展。在某些實施例中，待釋放之裝置302結構支承剩餘應力，舉例而言歸因於作用材料(例如，作用層106)或緩衝區之磊晶生長。在藉由底切蝕刻之釋放之後，裝置302結構旋即可部分或完全鬆弛、變形或移動且因此將額外應力施加於仍附接至基板之結構之部分(例如，對應圖1之繫鏈110之繫鏈304)上。若裝置302結構係由位於一面向錨邊緣裝置302結構之中心點處之單一繫鏈304支承，則底切在結構之中心處沿一線完成，且未拴繫邊緣之自由膨脹或收縮可適應在釋放之後旋即發生之變形而不施加應力至繫鏈304。
圖4係將具有相對於裝置402之邊緣偏離中心放置之單一繫鏈404(對應於圖1之繫鏈110)之一可轉印半導體裝置402(對應於主動組件106a至106c)底切蝕刻(舉例而言)至少5%、10%、20%、50%或更多之程序之一圖解說明。在某些實施例中，(舉例而言)在Si(1 0 0)上之一可釋放結構之單個繫鏈404相對於在面向錨邊緣408上的裝置402之邊緣偏離中心406放置，例如，繫鏈404並不位於裝置402之中點處或沿著裝置402之一中心線。底切蝕刻進展在最後釋放繫鏈404附近之區域410之情況下達到完 成。在此組態中，設計除其他外亦提供額外保證：可釋放結構中之殘餘應力之鬆弛藉由未拴繫邊緣之自由膨脹/收縮來適應且在釋放程序期間並不使繫鏈404斷開及導致良率損失。在某些實施例中，偏離中心繫鏈404更可能以一裝置402下方之較少未經釋放區完成(例如，完美地或接近完美地)。如圖4中之圖解說明中所展示，由於繫鏈404在一偏離中心位置中之定位，因此不存在蝕刻平面之阻滯(停止)。
圖5A至圖5B係每可釋放結構504(對應於主動組件106a至106c)具有四個繫鏈502a至502d(統稱為繫鏈502，對應於圖1之繫鏈110)之一實例性結構之圖解說明。在於諸如Si(1 0 0)之基板102(圖1中所展示)上產生可釋放結構504之某些實施例中，繫鏈502a至502d偏離中心且放置在可釋放結構504之周界上之位置處以在釋放結構之前藉由在緩慢蝕刻平面之相交點處產生凹頂點來阻滯蝕刻前端506。在某些實施例中，避免來自緩慢蝕刻平面之釘紮。
在某些實施例中，繫鏈502經設計(例如，在其放置方面)使得其不支撐緩慢蝕刻平面之相交點處之凹頂點，藉此避免對蝕刻前端之阻滯。舉例而言，針對(1 1 1)矽，此等繫鏈502可(舉例而言)具有1.732之一縱橫比。在某些實施例中，縱橫比係自1.3至1.5、1.5至1.7、1.7至1.9或1.9至2.1。在某些實施例中，繫鏈502之臨界縱橫比取決於所蝕刻材料之晶體定向。臨界縱橫比可係藉由蝕刻不同縱橫比之繫鏈以判定一有用縱橫比來根據經驗判定，或藉由比較在較佳蝕刻條件下不同方向上之蝕刻速率來計算。
圖6A及圖6B係特定於(1 1 1)矽之繫鏈之實例性圖解說明。圖18係半導體裝置之晶體定向之一先前技術圖解說明。一繫鏈602(對應於圖1之繫鏈110)之縱橫比可經設定以避免來自緩慢蝕刻平面之釘紮。不同晶體可具 有不同臨界縱橫比。圖6A及圖6B中所展示之繫鏈602具有兩個不同縱橫比，此乃因圖6A中之繫鏈602之寬度小於圖6B中之繫鏈602之寬度，且縱橫比係藉由將繫鏈602之寬度除以高度來定義。分別地，圖6A中所展示之繫鏈602具有小於1.732之一縱橫比，且圖6B中所展示之繫鏈具有大於1.732之一縱橫比。如圖6A中所展示，具有小於1.732之一縱橫比之一繫鏈602可形成阻滯底切之頂點(由虛線描繪之三角形之面對隅角)。相比而言，如圖6B中所展示，具有大於1.732之一縱橫比之一繫鏈604不阻滯底切。
圖7A及圖7B圖解說明自可釋放物件704a至704d(統稱為704且例如，諸如圖1之主動組件106a至106c)下面移除一犧牲層702a及702b(統稱702)同時減少自錨定結構下面移除之犧牲層702之量之結晶選擇性之額外設計。在微裝配中，在特定實施例中，將(舉例而言)由溝渠706a至706d(統稱為706)所描繪之微型物件704a至704d自一第一基板釋放同時保留其定向及空間組態直至其由一保形轉印元件(諸如，一彈性體印模)選擇(例如，拾取)為止係有用的。保持剛性附接至第一基板之錨結構及將可釋放微型物件接合至錨之繫鏈結構708a至708h(統稱為708)可用於在微型物件704自第一基板之部分或完全釋放之後旋即維持微型物件之空間組態。舉例而言，可藉由以下方式來完成此操作：藉由蝕刻或剝蝕或其他手段選擇性移除一犧牲層702。在此實例中，物件704a藉助單一繫鏈708a固定至一錨結構，物件704b藉助兩個繫鏈708b及708c固定至一錨結構，物件704c藉助四個繫鏈708d、708e、708f及708g固定至一錨結構，且物件704d藉助兩個繫鏈708h及708i固定至一錨結構。在某些實施例中，用相同數目個繫鏈固定一同質基板上之每一物件704。
在某些實施例中，用以移除在可釋放微型物件下面之犧牲層之蝕刻程序具有結晶相依性，其中蝕刻沿晶體結構之某些方向較快地發生且沿晶體結構之其他方向較慢地發生。在彼等情形中，結構(例如，犧牲層)之凸隅角或外隅角蝕刻較快速以漸進產生平行於快速蝕刻平面之蝕刻前端，如上文所闡述。在此等例項中，結構(例如，犧牲層)之凹隅角或內隅角蝕刻較慢，藉此形成由緩慢蝕刻平面界定之一緩慢移動或經釘紮/經阻止蝕刻前端(前提係蝕刻劑之所得蝕刻前端可形成並維持由內隅角/凹隅角表徵之一局部形狀)。展現此種結晶選擇性之具有結晶相依性之特定釋放層(例如，犧牲層)包含Si(1 1 1)、Si(1 0 0)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP。
展現此種結晶選擇性之另一釋放層係Si(1 0 0)。在某些實施例中，基板係具有平行於(1 0 0)平面之一第一表面之一Si晶圓。在此等實施例中，諸如KOH、NaOH或TMAH溶液之經加熱水基移除微型裝置下面之矽。蝕刻程序之結晶選擇性使錨定結構下面之矽區未蝕刻或大多數未蝕刻。在此等實施例中，錨定結構及微型裝置有效地耐受至經加熱水基之曝露。在特定實施例中，若錨定結構及微型裝置之晶體結構係不同的及/或以一特定方式定向，則其將不容易地蝕刻。因此，可蝕刻犧牲層而不(例如，最低限度地)蝕刻其他結構，諸如錨定結構。另外，錨定結構及微型裝置之平面內幾何結構判定在曝露至經加熱水基期間蝕刻Si(1 0 0)之哪些區且哪些區倖存。沿[1 0 0]方向蝕刻未被一蝕刻遮罩覆蓋的Si(1 0 0)之區。平行於<0 1 1>方向且係長的及/或僅具有內(凹)隅角之錨定結構不底切，而是保護錨定結構下面之矽區，從而由於蝕刻前端向下進展而形成垂 直於{1 1 1}平面之錐形側壁，藉此形成透過一底切釋放操作存留之錨。結晶選擇之蝕刻劑底切凸隅角(外隅角)，藉此釋放可印刷物件以用於微裝配。
在某些實施例中，錨定結構係平行於<0 1 1>方向延續之連續線。在某些實施例中，可印刷結構藉由經設計以在由一轉印元件(舉例而言，一彈性體印模)取回之後旋即斷裂之單一拴繫結構拴繫至錨。在某些實施例中，可印刷結構拴繫至兩個錨定結構，該兩個錨定結構不沿平行於<0 1 1>方向之一線對準以藉由不底切之內隅角之形成避免蝕刻前端之釘紮。在某些實施例中，可印刷結構由三個或三個以上繫鏈拴繫，其中每一繫鏈連接一可印刷結構及在可印刷結構之相對側上之兩個錨定結構中之一者。在特定實施例中，兩個繫鏈不沿平行於自在可印刷結構之相對側上之一個錨定結構橫跨至另一錨定結構之<0 1 1>方向之一線對準，藉此避免在釋放程序期間蝕刻前端之不需要釘紮。在某些實施例中，繫鏈結構及<0 1 1>方向形成一斜角。在某些實施例中，繫鏈、可印刷結構及錨具有使得不可繪製出具有平行於<0 1 1>方向之邊緣且具有穿過可印刷物件之一邊緣之矩形之幾何形狀使得矩形之所有部分由錨、繫鏈及可印刷結構覆蓋。
參考圖21A之剖面，一同質基板102使一主動層106與錨108及繫鏈110一起形成於其上。同質基板102經蝕刻以形成如圖21B中所展示之腔區域112，從而使得可印刷主動層106能夠自同質基板102釋放且微轉印至一不同非同質基板。圖中提及矽晶體定向。
圖22及圖23圖解說明將產生可釋放及可微轉印主動層106之Si(1 0 0)之幾何形狀。圖22之平面圖圖解說明與圖21A及圖21B中相同之結構，其中至可印刷微型裝置106之單一偏移繫鏈110在左側上且至可印刷主動 層106之兩個偏移繫鏈110在右側上。偏移繫鏈相對於可印刷主動層106之一側偏移。圖23之平面圖亦圖解說明與圖21A及圖21B中相同之結構，其中至可印刷主動層106之三個繫鏈110在左側上(其中之至少一者、兩者或全部偏移)且至可印刷主動層106之四個偏移繫鏈110在右側上(其中之至少一者、兩者或全部偏移)。
圖24圖解說明具有不正交於可印刷主動層106或錨之邊緣且不正交於結晶方向[0 1 1]之邊緣之繫鏈110。此外，在一實施例中，與錨108接觸之繫鏈110之部分沿y方向不在與可印刷主動層106接觸之繫鏈110之部分之間，舉例而言分開一距離109，如圖24中所展示。算術上，在此實施例中，可釋放微型物件106沿x方向與錨108分開一分開距離x，繫鏈110以一銳角θ附接至錨108或可釋放微型物件106，繫鏈之第一邊緣與第二邊緣(繫鏈110附接至錨108或可釋放微型物件106之處)之間的距離係y，且y小於或等於x*cot(θ)。因此，x係錨108與可釋放微型物件106之間的間隙，θ係繫鏈110相對於錨108或可釋放微型物件106之角度(其中零之一角度指示繫鏈110平行於錨108或可釋放微型物件106之邊緣)，且y係繫鏈110沿平行於錨108之邊緣或平行於可釋放微型物件106之邊緣之一方向之寬度。圖26圖解說明具有附接至可釋放微型物件106之隅角之類似繫鏈110之一實施例。此等結構更容易地釋放，此乃因來自在繫鏈110之任一側上之鄰近進入點之蝕刻前端將重疊且產生具有所有凸(外)隅角且不具有凹隅角之一蝕刻遮罩結構。
因此，在一可釋放實施例中，繫鏈110具有不附接至錨108或可釋放微型物件106之相對側，且該等相對側沿y方向及x方向中之至少一者重疊。
與圖22至圖24之實施例對比，圖25圖解說明由於蝕刻前端經釘紮而不形成一有效釋放結構之繫鏈110、錨108及可印刷主動層106之配置。在此等情形中，類似繫鏈110不偏移。如圖25中所展示，與錨108接觸之繫鏈110之部分和與可印刷主動層106接觸之繫鏈110之部分沿y方向重疊，舉例而言重疊一距離111。圖27圖解說明亦具有一重疊距離111之隅角繫鏈110。此等結構不容易地釋放，此乃因來自繫鏈110上方及下方之每一進入點之蝕刻前端在其重疊之前將藉由緩慢蝕刻平面及所有凹隅角而終止。
在參考圖28之另一可釋放實施例中，一第一對繫鏈110a、110b沿y方向偏移且沿如用距離109a所展示之偏移方向不重疊，且一第二對繫鏈110c、110d沿x方向偏移且沿如用距離109b所展示之偏移方向不重疊。此結構釋放，此乃因來自鄰近進入點之蝕刻前端將重疊且產生具有所有凸(外)隅角、不具有凹隅角之蝕刻遮罩結構。相比之下，圖29將具有困難釋放，此乃因繫鏈110不偏移且來自每一進入點之蝕刻前端在其重疊之前將藉由緩慢蝕刻平面及所有凹隅角而終止。在圖30中，該對繫鏈沿x方向及y方向兩者偏移且不沿任一偏移方向重疊。因此，該結構可有效地釋放。
為解決此效應，在某些實施例中，提供至少暫時地橫跨第一基板之整個區域(在用於形成可釋放微型物件之區中且在用於形成錨定結構之區中兩者)之一犧牲層。另外，在彼等應用中，採用沿至少一個維度橫跨一個以上可釋放微型物件之一連續結構。另一選擇係，在某些實施例中，錨定位在可釋放微型物件周圍。
在此等實施例中，錨定結構由局部凹隅角或內隅角表徵且可釋放微型物件由局部凸隅角或外隅角表徵。在此等組態中，蝕刻在可釋放微型物件下方迅速進展(例如，相對於釋放錨定結構之速率)。
在某些實施例中，繫鏈經設計以不支撐局部凹隅角或內隅角之建立。在此等實施例中，繫鏈組態有(舉例而言)一狹窄形狀(例如，自10nm至100nm、100nm至500nm、500nm至1微米或1微米至10微米之一寬度)。
在特定實施例中，目標係避免形成阻滯蝕刻程序之技術阻擋材料(亦即，錨、繫鏈及可印刷結構)之幾何形狀。舉例而言，針對技術阻擋材料之特定幾何形狀，不可能繪製由該等錨、繫鏈及微型物件覆蓋之具有平行於<0 1 1>方向之一邊緣且具有穿過該微型物件之一邊緣的一矩形。
在特定實施例中，繫鏈形成於不同於釋放層(例如，基板上之矽或其他釋放層)之頂部表面之一平面上。具體而言，在此實施例中，繫鏈形成釋放層上方之空氣橋使得繫鏈不阻滯蝕刻程序而不管繫鏈之平面圖佈局如何。
舉例而言，在特定實施例中，錨結構與具有各向異性蝕刻特性之一釋放層(例如，Si(1 0 0)、Si(1 1 1)、InAlP或InAlGaAs)直接接觸而形成。一可印刷裝置與釋放層直接接觸而形成。繫鏈結構(亦即，可在印刷期間破裂)將可印刷裝置實體連接至錨，但至少部分地與釋放層(如空氣橋)斷開連接使得可描畫包圍可印刷裝置之完全在釋放層之經曝露表面上之一虛構多邊形，其中繫鏈形成在彼虛構多邊形上方之空氣橋。以彼方式，蝕刻阻擋結構由可印刷裝置而非繫鏈表徵。所得蝕刻遮罩由凸隅角(外隅角)表徵且將不阻滯釋放層之蝕刻。虛構多邊形可經闡述為一凸包，其中凸包意指圍繞不具有凹隅角之一表面結構繪製之一多邊形-如圍繞該表面結構之一橡皮筋。
圖31A及圖31B圖解說明繫鏈結構3102及錨結構3104之各種實施例， 其中繫鏈3102至少部分地與釋放層3106斷開連接。在此等圖解說明中，釋放層3106在基板3108上，儘管在某些實施例中釋放層3106係基板3108自身之一部分。可印刷裝置3112形成於釋放層3106上。繫鏈3102將裝置3112連接至錨3104使得在移除釋放層3106時由錨3104及繫鏈3102維持裝置3112之空間組態。如圖31A及圖31B中所展示，繫鏈3102經配置使得一間隙3110(例如，空氣間隙)存在於繫鏈3102與釋放層3106之間。
為促進可印刷微型裝置自製作基板之一受控制釋放，繫鏈可經塑形以提供一一致分離點。圖8係實施於對應於圖1之繫鏈110之一繫鏈804中之一實例性凹口802之一圖解說明。拴繫結構中之凹口802可用於促進在一經釋放微型物件由諸如一結構化彈性體印模之一轉印元件取回時控制斷裂點。凹口802之寬度可用於在藉由一轉印元件移除一經釋放微型物件(例如，經部分釋放)時控制使一繫鏈804斷裂所需之力。
在本發明之另一態樣中，所揭示技術實現使用(1 0 0)矽製作及製造超薄低成本封裝微尺度裝置。圖9係使用(1 0 0)矽提供超薄低成本封裝微尺度裝置之一實例性方法900之一流程圖。首先製作諸如微尺度積體電路或LED的準備好轉印之微尺度裝置(步驟902)。舉例而言，將微尺度裝置裝配至具有一介電層之一(1 0 0)矽晶圓上(步驟904)。在某些實施例中，其他類型之晶圓可用作微型裝置之一目的地基板，舉例而言，玻璃、塑膠或金屬。在某些實施例中，可使用薄膜金屬化程序來互連經裝配微型裝置與其他功能元件(步驟906)。經裝配微尺度裝置及金屬化層可完全嵌入於一介電層內(步驟908)。可圖案化介電層(步驟910)及可將經封裝微尺度裝置自下伏晶圓釋放(步驟912)並轉印至另一基板。可使用各種程序來將微尺度裝置自下伏晶圓釋放，諸如本文中所揭示之彼等程序(例如，參見上 文)。
圖10A至圖10D圖解說明使用一絕緣體上矽晶圓製成準備好轉印之積體電路之一程序。在某些實施例中，採用一(1 0 0)處置晶圓。如圖10A中所展示，在此實例中，源基板係一絕緣體上矽晶圓1002。在某些實施例中，可使用其他類型之晶圓，諸如半導體或金屬晶圓。開始晶圓包含具有(1 0 0)定向之一處置晶圓。一埋入式氧化物層1004(例如，大約1μm厚)直接位於源基板1006之一頂部表面上。一裝置矽層1008直接提供在埋入式氧化物層1004之頂部表面上。
如圖10B中所展示，一或多個積體電路1010(統稱為裝置1010)經製作(直接或間接)於裝置矽層1008上。裝置矽層1008可係足夠厚以起到塊狀矽一樣的作用，可部分空乏或可完全空乏且可具有(舉例而言)小於1微米、一微米或數微米(例如，2微米、10微米、50微米、100微米或1000微米)之一厚度。程序可包含提供多個佈線級。在某些實施例中，提供一端子無機介電鈍化層，使得裝置矽之佈線金屬化皆不會被曝露。
如圖10C中所展示，藉由穿過在裝置1010之周界周圍之介電層圖案化並蝕刻溝渠1014來界定微型裝置。裝置矽層亦經圖案化。若存在於裝置之周界處曝露之裝置矽，則可沈積一無機介電層以鈍化此經曝露矽。鈍化層然後經圖案化，從而形成無機介電部分1012a、1012b及1012c。在某些實施例中，矽經蝕刻至一適當深度1016以釋放裝置1010(圖10D)。如圖10D中所展示，藉由使用諸如本文中所揭示(例如，如上文所闡述)之彼等技術之技術來底切一犧牲層1018而將裝置1010自源基板1006釋放。在執行底切程序之後，裝置1010藉由如上文所闡述之錨及/或繫鏈(圖10D中未展示)固持在適當位置中。
圖11A至圖11C圖解說明使用微裝配技術(使用彈性體印模微轉印來拾取薄微尺度裝置並將其放置至另一載體晶圓上)來裝配一低成本載體晶圓之一實例性程序。圖11A將一轉印印模1102圖解說明為其接近一源晶圓1006上之一或多個準備好轉印之微尺度裝置(例如，積體電路)1010。圖11B圖解說明轉印印模1102自源晶圓1006拾取裝置1010。裝置1010經轉印至一低成本載體晶圓1112，如圖11C中所展示。在某些實施例中，一層1106形成於載體晶圓1112(諸如，一絕緣層或聚合物層(例如，一膠黏聚合物層))上。實例性轉印技術經闡述於第7,622,367號、第7,943,491號及第8,506,867號美國專利中，該等美國專利中之每一者特此以引用方式併入本文中。
圖12A至圖12C圖解說明使用(1 0 0)系統來產生薄及低成本封裝微尺度裝置之一實例性方法。如圖12A中所展示，使用微裝配技術將微尺度裝置1010a及1010b(統稱1010)裝配至載體晶圓1112上。在某些實施例中，載體晶圓1112係(1 0 0)定向矽且包含一介電層1206。介電層1206可係有機的(例如，聚醯亞胺)或無機的(例如，二氧化矽)。在某些實施例中，所裝配微尺度裝置1010嵌入於一第二介電層1202內，如圖12B中所展示。此第二嵌入介電質1202可係有機的(例如，一旋塗聚醯亞胺)或可係一經沈積無機材料。參考圖12C，可然後以界定各自包含一微尺度裝置1010之所要微尺度裝置封裝1204a及1204b且亦界定錨108a至108b及繫鏈110a至110d(如上文所闡述)之一方式圖案化介電層1202及1206。舉例而言，在某些實施例中，使用如上文所闡述之底切移除程序將微尺度裝置1010封裝自晶圓1112釋放。所得晶圓級薄及低成本微尺度裝置1010封裝適於使用(舉例而言)真空筒夾轉印至其他基板。在某些實施例中，襯墊結構形成於嵌入 式微尺度裝置1010之頂部或底部表面上，藉此形成一可表面安裝裝置。
圖13係具有印刷至一結構中之微尺度裝置之一實例性目的地基板之一圖解說明。目的地基板可由諸如二氧化矽、玻璃或一金屬之一無機材料製成。所印刷微尺度裝置可嵌入於結構內，如圖13中所展示。
圖14係具有晶圓級(1 0 0)矽啟用封裝之實例性可調適裝配程序之一圖解說明。可將一封裝晶圓1402上之微尺度裝置轉印至一捲帶1404。可將捲帶1404提供至一帶饋送高速射片機1406以用於裝配。帶饋送高速射片機1406可將捲帶1404上之微尺度裝置封裝成(舉例而言)一封裝中封裝模製封裝1408或隨後經模製至一封裝1410中之一引線框架上封裝。
在某些實施例中，將封裝晶圓1402提供至一晶圓饋送晶粒附接工具1412。晶圓饋送晶粒附接工具1412可將微尺度裝置封裝至晶圓級封裝1402中。晶圓饋送晶粒附接工具1412可封裝隨後模製至一封裝1410中之引線框架上封裝上之微尺度裝置。晶圓饋送晶粒附接工具1412將微尺度裝置封裝至封裝中封裝裝置1408中或一晶圓級封裝(WLP)1414中。
在某些實施例中，將封裝晶圓提供至一晶圓饋送微轉印機1416，晶圓饋送微轉印機1416將微尺度裝置封裝於晶圓級封裝1414中。
圖15係使用(1 0 0)釋放系統之一封裝中之一實例性系統1504之一圖解說明。所圖解說明實例性裝置150可包含一小積體電路1514，小積體電路1514與兩個不同類型之感測器1508、1510互連且亦與使用一常見晶圓級金屬化製成之一天線1512互連。此系統可完全嵌入於一介電材料中且可自下伏(1 0 0)晶圓釋放，如上文所闡述。裝置1504可藉由繫鏈1502a至1502d耦合至錨1506a及1506b。此提供可使用(舉例而言)微裝配技術裝配至其他基板上之一小型封裝。
在本發明之另一態樣中，錨108及繫鏈110由單一聚合物層形成。聚合物層藉由在微尺度裝置經製作於同質基板上之後且在微印刷程序期間囊封微尺度裝置來進一步用作對所製作微尺度裝置之保護。為此，囊封用於保護所製作微型裝置內之任何化學敏感層。舉例而言，該囊封聚合物提供電絕緣及免受污染物、濕氣及氧化劑影響之保護。囊封聚合物層進一步允許在一可印刷物件之底部側、頂部側或橫向側上採用可電接觸結構。
在某些實施例中，聚合物層可由具有足夠剛度之一光阻劑或光敏材料製成以在一釋放程序期間維持可印刷結構之空間組態。在藉由溶解、蝕刻或其他程序之轉印之後，亦可自可印刷物件及目標基板選擇性移除形成微尺度裝置之錨、繫鏈或囊封之聚合物。聚合物可具有足夠黏附性以用作與微印刷系統之一轉印元件的一接觸介面，使得其可自一同質基板被拾取且可經處理以用作一旦微尺度裝置已經轉印至一目的地基板即將該轉印元件與該等微尺度裝置分離之一介面。
在某些實施例中，該單個聚合物層改良一給定晶圓之該等可印刷微型裝置之密度。支撐性不可印刷結構(例如，錨及繫鏈)可經製作使得毗鄰可印刷結構之間的距離小型化，舉例而言，小於500微米、小於100微米、小於50微米、小於25微米或小於10微米。
圖16圖解說明包括由單一聚合物層1601形成之錨108、繫鏈(未展示)及囊封層1602之一可釋放微型物件106之一實施例。如圖中所展示，可釋放微型物件106係具有一射極1604、一集極1606、一子集極1608及電襯墊1610之一可印刷主動組件。可釋放微型物件106製作於一犧牲層104(在圖中稱作為一釋放層)上方。
聚合物層1601施加於可釋放微型物件106上方及同質源基板102上 方。如所展示，聚合物層1601囊封微型物件106之所曝露頂部區及側部區。聚合物層1601亦囊封犧牲層104之一部分。
為將可釋放微型物件106自同質基板102分離，聚合物層1601經處理以形成在源基板102上之錨結構108及繫鏈結構110(未展示)。如圖中所圖解說明，錨結構108形成於同質基板102(或其一實質部分)上方以在犧牲層104內之犧牲材料經完全或部分移除時保持剛性附接至基板102。繫鏈110(未展示)將錨結構108連接至可印刷微型物件106及聚合物層1601之囊封層1602。在某些實施例中，處理亦在曝露犧牲層104之一部分之聚合物層1601中形成進入埠(圖16中未展示)。進入埠1612(圖17)允許對犧牲層104之接達以(舉例而言)執行底切移除程序(例如，藉由化學蝕刻)。
在某些實施例中，處理包含：在可釋放微型物件106上形成一光敏層(作為聚合物層)，然後使光敏層之部分選擇性地曝露於一致能束(例如，電磁輻射束或電子束)以變更光敏層對一光阻劑顯影劑之可熔性。可使光敏層(或整個裝置)曝露於熱以固化光敏層。隨後，然後移除光敏層(例如，對光阻劑顯影劑可溶或不可溶)之部分以界定可斷開繫鏈。
光可定義材料(諸如光阻劑或可交聯樹脂)可用於製成錨定、拴繫或囊封結構，從而提供形成之簡易及在諸多情形中提供藉由溶解於濕化學品、有機溶劑或水性混合物中或藉由在氧及/或氟化合物中灰化而進行之移除之簡易。
底切移除程序可採用化學反應物來蝕刻犧牲層104(在圖16中經展示為釋放層)，從而透過形成於錨定、拴繫及/或囊封結構中之進入埠獲得接達。蝕刻反應產物可透過外出埠退出在可釋放微型物件下方之空間。在某些實施例中，外出埠與進入埠相同(例如，在圖17中為1612)。當完全或部 分移除釋放層時，可釋放微型物件被稱為係至少部分地釋放且準備好由一轉印元件移除。轉印元件接觸並黏附至部分釋放物件。在某些實施例中，轉印元件係保形的以與可釋放物件之形貌之至少一部分緊密接觸係有利的。舉例而言，轉印元件可包含一保形材料，諸如PDMS。
圖17係實例性可釋放微型物件106之釋放及移除之一圖解說明。如所展示，可釋放微型物件106與一轉印元件1702接觸。在某些實施例中，多個柱1704實施例接觸可釋放微型物件106。在其他實施例中，單一柱接觸一可釋放微型物件106。在黏附至所釋放物件106之後，轉印元件1702移動遠離同質基板102同時維持黏附至所釋放微型物件106，藉此自其同質基板102取回、移除、分離或拾取物件106。在移除程序中，錨108或繫鏈110結構斷裂或以其他方式失去與同質基板102或所釋放物件106之連接。在某些實施例中，繫鏈110在由轉印元件1702接觸之後旋即斷裂。在特定實施例中，繫鏈110在轉印元件1702自同質基板102拉動微型物件106時斷裂。
在錨定及拴繫結構中針對特定斷裂性質、黏附性質或藉助應力集中特徵定義幾何形狀而選擇之材料有益於控制分離或斷裂點。在某些實施例中，繫鏈110由一狹窄結構(在特定實施例中，或經塑形有一凹口)形成以提供一斷裂點且允許可印刷微型物件106與同質結構102分離。如上文所述，繫鏈110可由有機材料(諸如聚合物)或無機材料(諸如矽、二氧化矽或氮化矽)製成。
仍參考圖17，聚合物層1601(特定而言，囊封區1602)用作與轉印元件1702之接觸點。在其他實施例中，轉印元件1702接觸微型物件106自身。
如圖19中所圖解說明，在一項實施例中，一繫鏈設計包含使得不允許緩慢蝕刻平面阻滯橫向底切之一方式定向之繫鏈1902。繫鏈1902將溝渠1908分開且連接至晶片集1904及錨1906。如圖20中所圖解說明之一關鍵參數係確保d>0，使得繫鏈1902成角度。此一設計係有用的，舉例而言關於InAlP釋放層。
在某些實施例中，轉印元件1702包含一或多個柱(舉例而言，組織成一陣列)以與一給定可印刷微型物件106接觸。在特定實施例中，轉印元件1702形成單一表面以與聚合物層1601接觸。
鑒於此處所闡述之系統及方法之結構、功能及設備，在某些實施例中，提供用於提供微尺度裝置之一系統及方法。已闡述用於提供微尺度裝置之方法及設備之特定實施例，熟習此項技術者現在將明瞭，可使用併入有本發明之概念之其他實施例。因此，本發明不應限於特定實施例，而是應僅受所附申請專利範圍之精神及範疇限制。
貫穿其中將設備及系統闡述為具有、包含或包括特定組件或將程序及方法闡述為具有、包含或包括特定步驟之說明，預期另外存在基本上由所敘述之組件組成或由所敘述之組件組成的所揭示技術之設備及系統，且存在基本上由所敘述之處理步驟組成或由所敘述之處理步驟組成的根據所揭示技術之程序及方法。
應理解，只要所揭示技術保持可操作，步驟之次序或執行特定動作之次序並不重要。此外，可同時實行兩個或兩個以上步驟或動作。
102‧‧‧同質基板/基板/基板層/源基板/同質結構
104‧‧‧犧牲層
104a‧‧‧犧牲層
104b‧‧‧犧牲層
106‧‧‧作用層/可釋放微型物件/微型物件
106a‧‧‧微型裝置/主動組件
106b‧‧‧微型裝置/主動組件
106c‧‧‧微型裝置/主動組件
108a‧‧‧錨
108b‧‧‧錨
110a‧‧‧繫鏈
110b‧‧‧繫鏈
110c‧‧‧繫鏈
110d‧‧‧繫鏈
112a‧‧‧區域
112b‧‧‧區域
112c‧‧‧區域

Claims (23)

  1. 一種製造適於利用一(1 0 0)矽系統進行微轉印之薄且低成本之晶圓封裝微尺度裝置之方法，該方法包括：提供複數個微尺度裝置於一源晶圓(source wafer)上；利用一印模使用微裝配技術將該等微尺度裝置自該源晶圓裝配至一載體晶圓(carrier wafer)上，其中該載體晶圓包括矽(1 0 0)及一第一介電層；將該等經裝配微尺度裝置嵌入於一第二介電層內；圖案化該第一介電層及該第二介電層以曝露該載體晶圓之一部分且為該等微尺度裝置中之每一者之一周界(perimeter)界定錨(anchors)及繫鏈(tethers)，該等錨及繫鏈保留該等微尺度裝置相對於該載體晶圓之空間組態，該等繫鏈之各者在側向上連接該複數個微尺度裝置中之一各別可釋放微尺度裝置且經塑形以回應於壓力而斷裂；及藉由蝕刻該載體晶圓之至少該經曝露部分來對該等微尺度裝置進行底切蝕刻(undercutting)。
  2. 如請求項1之方法，其中不可能繪製由該等錨、繫鏈及微尺度裝置覆蓋之具有平行於<0 1 1>方向之一邊緣且具有穿過該微尺度裝置之一邊緣的一矩形。
  3. 如請求項1之方法，其中該繫鏈具有不附接至該載體晶圓或該可釋放微尺度裝置之相對側，其中該等相對側在x方向及y方向中之至少一者上重 疊。
  4. 如請求項1之方法，其中該等繫鏈中之每一者包括一或多個凹口，該一或多個凹口在該各別可釋放微尺度裝置相對於該等錨結構移動時提供一斷裂點(point of fracture)。
  5. 如請求項1之方法，其中該可釋放微尺度裝置與該載體晶圓在x方向上分開一分開距離x，該繫鏈以一銳角θ(theta)附接至該載體晶圓或該可釋放微尺度裝置，且該繫鏈附接至該載體晶圓或可釋放微尺度裝置之處之第一邊緣與第二邊緣之間的距離係y，且y小於或等於x*cot(θ)。
  6. 如請求項1之方法，其中一第一對第一及第二繫鏈在y方向上偏移且不在偏移方向上重疊，且一第二對第一及第二繫鏈在垂直於該載體晶圓或可釋放微尺度裝置之邊緣之x方向上偏移且不在偏移方向上重疊。
  7. 如請求項1之方法，其中一對第一及第二繫鏈在y方向上偏移且不在該偏移方向上重疊，且在x方向上偏移且不在該偏移方向上重疊。
  8. 如請求項1之方法，其中該複數個繫鏈中之各者經定大小(sized)及塑形以在一對應微尺度裝置由一彈性體印模接觸以用於自該載體晶圓微轉印至不同於該載體晶圓之一目標基板時斷開。
  9. 一種製造一可印刷組件陣列之方法，該方法包括： 在一源基板之一處理側上形成包括矽(1 0 0)犧牲材料之一犧牲層；至少部分地在該犧牲層上形成複數個可釋放微型物件；在該源基板上形成一錨結構，其在不存在該犧牲材料之情況下保持剛性地附接至該源基板；及形成複數個繫鏈，其中該複數個繫鏈中之各繫鏈將該複數個可釋放微型物件中之一可釋放微型物件在側向上連接至該等錨結構中之一者之一部分，該複數個繫鏈中之各繫鏈位於該複數個可釋放微型物件中之各別可釋放微型物件之一偏離中心(off-center)且面向錨的邊緣上，且每一繫鏈經塑形以回應於該可釋放微型物件之移動而斷裂，使得在不存在犧牲材料之情況下：該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動；該等繫鏈變形並受到機械應力；且該複數個繫鏈中之各繫鏈保持剛性地附接至一各別錨及該複數個微型物件中之一各別可釋放微型物件兩者，藉此保留該複數個可釋放微型物件相對於該源基板之空間組態。
  10. 如請求項9之方法，其中不可能繪製由該等錨、繫鏈及微型物件覆蓋之具有平行於<0 1 1>方向之一邊緣且具有穿過該微型物件之一邊緣的一矩形。
  11. 如請求項9之方法，其包括：移除在該複數個可釋放微型物件下面的該犧牲材料之至少一部 分，使得該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動且該等繫鏈變形並受到機械應力(mechanically stressed)。
  12. 如請求項9之方法，其中該犧牲材料係該源基板之一部分。
  13. 一種製造複數個可轉印微型物件之方法，該方法包括：在一源基板之一處理側上形成包括矽(1 0 0)犧牲材料之一犧牲層；至少部分地在該犧牲層上形成複數個可釋放微型物件；將一聚合物層施加於該複數個可釋放微型物件及該源基板之至少一部分上方，其中該聚合物層囊封該複數個可釋放微型物件；及處理該聚合物層以：(i)針對該複數個可釋放微型物件在該源基板上形成複數個錨結構；(ii)在各可釋放微型物件與該複數個錨結構中之一預定錨結構之間形成至少一個繫鏈，該至少一個繫鏈在側向上將該可釋放微型物件連接至該預定錨結構；及(iii)針對該等可釋放微型物件中之各者，在該聚合物層中形成通至一各別可釋放微型物件下面的該犧牲層之一部分之一進入埠(port of ingress)。
  14. 如請求項13之方法，其中不可能繪製由該等錨、繫鏈及微型物件覆蓋之具有平行於<0 1 1>方向之一邊緣且具有穿過該微型物件之一邊緣的 一矩形。
  15. 如請求項13之方法，其包括：移除在該複數個可釋放微型物件下面的該犧牲材料之至少一部分。
  16. 如請求項13之方法，其中該犧牲材料係該源基板之一部分。
  17. 一種製作一可印刷組件陣列之方法，該方法包括：在一源基板之一處理側上形成包括矽(1 0 0)犧牲材料之一犧牲層；至少部分地在該犧牲層上形成複數個可釋放微型物件；在該源基板上形成一錨結構，其在不存在該犧牲材料之情況下保持剛性地附接至該源基板；形成複數個繫鏈，其中該複數個繫鏈中之各繫鏈在側向上將該複數個可釋放微型物件中之一可釋放微型物件連接至該等錨結構中之一者之一部分，該複數個繫鏈中之各繫鏈位於該複數個可釋放微型物件中之各別可釋放微型物件之一偏離中心且面向錨的邊緣上，且各繫鏈經塑形以回應於該可釋放微型物件之移動而斷裂，使得在不存在犧牲材料之情況下：該等可釋放微型物件相對於該等錨結構移動；該等繫鏈變形並受到機械應力；且該複數個繫鏈中之各繫鏈保持剛性附接至一各別錨及該複數個 微型物件中之一各別可釋放微型物件兩者，藉此保留該複數個可釋放微型物件相對於該源基板之空間組態；其中該犧牲層具有一各向異性晶體結構，針對該各向異性晶體結構該移除程序在某些方向上較快進展且在其他方向上較慢進展。
  18. 一種使用一(1 0 0)矽系統產生用於微轉印之較薄且低成本之晶圓封裝微尺度裝置之方法，該方法包括：提供複數個微尺度裝置；使用微裝配技術將該等微尺度裝置裝配至一載體晶圓上，其中該載體晶圓包括矽(1 0 0)及一第一介電層；將該等經裝配微尺度裝置嵌入於一第二介電層內；及圖案化該第一介電層及該第二介電層，以為該等微尺度裝置中之各者之一周界界定錨及繫鏈，該等錨及繫鏈保留該等微尺度裝置相對於該載體晶圓之空間組態，該等繫鏈之各者在側向上連接該複數個微尺度裝置中之一各別可釋放微尺度裝置且經塑形以回應於壓力而斷裂，其中不可能繪製由該等錨、繫鏈及微型物件覆蓋之具有平行於<0 1 1>方向之一邊緣且具有穿過該微型物件之一邊緣的一矩形。
  19. 一種使用一(1 0 0)矽系統製造用於微轉印之較薄且低成本之晶圓封裝微尺度裝置之方法，該方法包括：提供複數個微尺度裝置； 使用微裝配技術將該等微尺度裝置裝配至一載體晶圓上，其中該載體晶圓包括矽(1 0 0)及一第一介電層；將該等經裝配微尺度裝置嵌入於一第二介電層內；及圖案化該第一介電層及該第二介電層，以為該等微尺度裝置中之各者之一周界界定錨及繫鏈，該等錨及繫鏈保留該等微尺度裝置相對於該載體晶圓之空間組態，該等繫鏈之各者在側向上連接該複數個微尺度裝置中之一各別可釋放微尺度裝置且經塑形以回應於壓力而斷裂，其中該繫鏈具有不附接至該載體晶圓或該可釋放微型物件之相對側，其中該等相對側在x方向及y方向中之至少一者上重疊。
  20. 一種使用一(1 0 0)矽系統製造用於微轉印之較薄且低成本之晶圓封裝微尺度裝置之方法，該方法包括：提供複數個微尺度裝置；使用微裝配技術將該等微尺度裝置裝配至一載體晶圓上，其中該載體晶圓包括矽(1 0 0)及一第一介電層；將該等經裝配微尺度裝置嵌入於一第二介電層內；及圖案化該第一介電層及該第二介電層，以為該等微尺度裝置中之各者之一周界界定錨及繫鏈，該等錨及繫鏈保留該等微尺度裝置相對於該載體晶圓之空間組態，該等繫鏈之各者在側向上連接該複數個微尺度裝置中之一各別可釋放微尺度裝置且經塑形以回應於壓力而斷裂，其中該可釋放微型物件與該載體晶圓在x方向上分開一分開距離x，該繫鏈以一銳角θ(theta)附接至該載體晶圓或該可釋放微型物件，且該繫鏈附接至該載體晶圓或可釋放微型物件之處之第一邊 緣與第二邊緣之間的距離係y，且y小於或等於x*cot(θ)。
  21. 一種使用一(1 0 0)矽系統製造用於微轉印之較薄且低成本之晶圓封裝微尺度裝置之方法，該方法包括：提供複數個微尺度裝置；使用微裝配技術將該等微尺度裝置裝配至一載體晶圓上，其中該載體晶圓包括矽(1 0 0)及一第一介電層；將該等經裝配微尺度裝置嵌入於一第二介電層內；及圖案化該第一介電層及該第二介電層，以為該等微尺度裝置中之各者之一周界界定錨及繫鏈，該等錨及繫鏈保留該等微尺度裝置相對於該載體晶圓之空間組態，該等繫鏈之各者在側向上連接該複數個微尺度裝置中之一各別可釋放微尺度裝置且經塑形以回應於壓力而斷裂，其中一第一對第一及第二繫鏈在y方向上偏移且不在偏移方向上重疊，且一第二對第一及第二繫鏈在垂直於該載體晶圓或可釋放微型物件之邊緣之x方向上偏移且不在偏移方向上重疊。
  22. 一種使用一(1 0 0)矽系統製造用於微轉印之較薄且低成本之晶圓封裝微尺度裝置之方法，該方法包括：提供複數個微尺度裝置；使用微裝配技術將該等微尺度裝置裝配至一載體晶圓上，其中該載體晶圓包括矽(1 0 0)及一第一介電層；將該等經裝配微尺度裝置嵌入於一第二介電層內；及圖案化該第一介電層及該第二介電層，以為該等微尺度裝置中之 各者之一周界界定錨及繫鏈，該等錨及繫鏈保留該等微尺度裝置相對於該載體晶圓之空間組態，該等繫鏈之各者在側向上連接該複數個微尺度裝置中之一各別可釋放微尺度裝置且經塑形以回應於壓力而斷裂，其中一對第一及第二繫鏈在y方向上偏移且不在該偏移方向上重疊，且在x方向上偏移且不在該偏移方向上重疊。
  23. 一種使用一(1 0 0)矽系統製造用於微轉印之較薄且低成本之晶圓封裝微尺度裝置之方法，該方法包括：提供複數個微尺度裝置；使用微裝配技術將該等微尺度裝置裝配至一載體晶圓上，其中該載體晶圓包括矽(1 0 0)及一第一介電層；將該等經裝配微尺度裝置嵌入於一第二介電層內；及圖案化該第一介電層及該第二介電層，以為該等微尺度裝置中之各者之一周界界定錨及繫鏈，該等錨及繫鏈保留該等微尺度裝置相對於該載體晶圓之空間組態，該等繫鏈之各者在側向上連接該複數個微尺度裝置中之一各別可釋放微尺度裝置且經塑形以回應於壓力而斷裂，其中不可能繪製由該等錨、繫鏈及微型物件覆蓋之具有平行於<0 1 1>方向之一邊緣且具有穿過該微型物件之一邊緣的一矩形。
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