[发明专利]转移并键合微型器件阵列的方法

说明书

相关申请

本申请要求于2013年1月7日提交的美国临时专利申请序列号61/749,892的优先权，并且其为于2012年3月30日提交的美国专利申请13/436,260的部分继续申请，该专利申请为于2012年2月13日提交的现作为美国专利8,349,116的美国专利申请13/372,422的部分继续中请，并且要求于2012年2月10日提交的美国临时专利申请序列号61/597,658和于2012年2月9日提交的美国临时专利申请序列号61/597,109的优先权，其全部公开内容以引用方式并入本文。

背景技术

技术领域

本发明涉及微型器件。更具体地，本发明的实施例涉及用于将微型器件阵列转移并键合到接收衬底的方法。

背景信息

集成和封装问题是微型器件商业化的主要障碍之一，所述微型器件为诸如射频(RF)微机电系统(MEMS)微型开关、发光二极管(LED)显示和照明系统、MEMS或基于石英的振荡器。

用于转移器件的传统技术包括通过晶圆键合从转移晶圆转移到接收晶圆。此类实施包括“直印”和“转印”，涉及晶圆键合/解键合步骤，在该步骤中在将器件键合到接收晶圆之后，将转移晶圆从该器件解键合。此外，在该转移过程中涉及具有器件阵列的整个转移晶圆。

用于器件转移的其他技术包括具有弹性印模的转印。在一个此类实施中，将具有与源晶圆上的器件的节距相匹配的杆的弹性印模阵列与源晶圆上的该器件的表面形成紧密接触，并且利用范德华相互作用进行键合。然后，可从源晶圆拾取该器件阵列，转移到接收衬底，并且释放到该接收衬底上。

发明内容

本文描述了静电转移头阵列组件和将微型器件阵列转移并键合到接收衬底的方法。在一个实施例中，方法包括：利用支撑静电转移头阵列的静电转移头组件从承载衬底上拾取微型器件阵列，使接收衬底与该微型器件阵列接触，从该静电转移头组件转移能量以将该微型器件阵列键合到接收衬底，以及将该微型器件阵列释放到接收衬底上。在一个实施例中，每个微型器件具有1-100μm的最大宽度。静电转移头阵列中的每个静电转移头还可拾取单个微型器件。

在一个实施例中，使接收衬底与该微型器件阵列接触包括针对每个相应的微型器件使微型器件键合层与接收衬底键合层接触。根据本发明的实施例，使用诸如热键合或热压键合(TCB)的键合技术从静电转移头组件转移能量以将微型器件阵列键合到接收衬底。例如，可从静电转移头组件、承载衬底保持器或接收衬底保持器转移热量。此外，经转移的能量可被利用以使用多种键合机制将微型器件阵列键合到接收衬底，在多种键合机制中可液化或可不液化一个或多个键合层。

在一个实施例中，能量的转移由微型器件键合层和接收衬底键合层形成低共熔合金。在一个实施例中，能量的转移将接收衬底键合层溶解以形成金属间化合物层，所述金属间化合物层具有的环境熔融温度高于接收衬底键合层的环境熔融温度。在一个实施例中，能量的转移导致微型器件键合层和接收衬底键合层之间的固态扩散。在将微型器件阵列释放到接收衬底上之后，还可执行退火。

在一些实施例中，接收衬底键合层具有比微型器件键合层低的环境液相线温度。在一个实施例中，接收衬底键合材料包括诸如铟或锡的材料，并且微型器件键合层包括诸如金、银、铝、铋、铜、锌和镍的材料。微型器件键合层还可比接收衬底键合层宽。

在一个实施例中，从承载衬底拾取微型器件阵列开始直至将它们被释放到接收衬底上为止，将支撑静电转移头阵列的衬底保持在室温以上。例如，可将支撑静电转移头阵列的衬底保持在诸如铟或锡的接收衬底键合层的环境液相线温度以上。

附图说明

图1包括根据本发明的一个实施例的承载衬底和微型LED器件阵列的顶视图和横截面侧视图的图解；

图2为根据本发明的一个实施例，将微型器件阵列转移并键合到接收衬底的方法的流程图；

图3A-3G为根据本发明的一个实施例将微型器件阵列转移并键合到接收衬底的方法的横截面侧视图的图解。

图3H-3J为根据本发明的一个实施例将微型器件键合到接收衬底的横截面侧视图的图解。

具体实施方式