[实用新型]一种基于干法刻蚀的微器件

说明书

一种基于干法刻蚀的微器件，包括衬底、导电粘附层和微器件结构体，所述微器件结构体由生长衬底上经干法刻蚀分立形成的悬挂式外延结构体，先通过粘性物质层从生长衬底上粘附拾取到临时衬底上，再通过导电粘附层从临时衬底上粘附转移到衬底上而形成。本实用新型由于采用了干法刻蚀和粘附拾取的方式制备形成的微器件结构，不但微器件的结构稳定性好，延长了微器件的使用寿命，而且避免了激光剥离带来的样品烧毁现象，提高了产品良率，并且省去了生长腐蚀停层或牺牲层和钝化保护器件的工艺，也省去了金属键合焊接工艺，器件的制备简便，制备成本低和制备效率高。

技术领域

本实用新型属于微纳加工技术领域，具体是涉及一种基于干法刻蚀的微器件。

背景技术

得益于微纳加工技术的发展，现在器件集成度越来越高，器件尺寸越来越小，如微米级发光二极管(micro-LED)，微型薄膜晶体管(TFT)，光子探测器，微腔激光器等。对于某些应用，这些微纳光电子器件需要从其外延层生长的衬底转移到另外一种衬底，从而实现微器件的高密度异质集成。例如，高分辨率micro-LED显示器，通常是通过把三色micro-LED芯片大批量转移和组装到TFT或CMOS背板的方案来实现(如申请号为JP6131374-B1的日本专利)。因此，微器件结构的批量转移至关重要。寻求一种高效可靠的微器件转移方法，对于微器件集成制备而言，可以提高产品制备效率和良率，实现规模化生产。

微器件结构的转移主要包括两个步骤：一是器件从原衬底上剥离；二是器件转移至新衬底。目前，已存在多种器件转移方法。比如，使用湿法刻蚀牺牲层或者湿法背面刻蚀衬底将器件从原衬底剥离(参考文献Sang-IL Park, et al. Printed Assemblies ofInorganic Light-Emitting Diodes for Deformable and Semitransparent Displays,Science 2009, 325, 977 )。如果是蓝宝石衬底，可以利用激光剥离将蓝宝石衬底剥离(参考文献Tae-il Kim et al. High-Efficiency, Microscale GaN Light-Emitting Diodesand Their Thermal Properties on Unusual Substrates, small 2012, 8, No.11,1643-1649 )。这些剥离方法均可有效地将微器件从衬底剥离，但同时存在一定问题：激光剥离的方法，难以精准控制激光聚焦位置和能量，容易对器件产生损伤，且产生的气压会导致样品崩裂，剥离产品良率低；湿法去除牺牲层或者湿法背面刻蚀剥离衬底将器件从原衬底剥离，需要在外延片生长时多一层腐蚀停层或者腐蚀牺牲层，成本较高。而且湿法腐蚀控制精准度差，腐蚀速率不稳定，需要对器件表面和侧壁包裹钝化层(光刻胶或二氧化硅)进行保护，工艺复杂且不稳定。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种结构稳定性好、使用寿命长、制备容易、制备成本低的基于干法刻蚀的微器件。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型所述基于干法刻蚀的微器件，其特点是：包括衬底、导电粘附层和微器件结构体，其中所述微器件结构体由生长衬底上经干法刻蚀分立形成的悬挂式外延结构体，先通过粘性物质层从生长衬底上粘附拾取到临时衬底上，再通过导电粘附层从临时衬底上粘附转移到衬底上而形成。

其中，所述生长衬底位于悬挂式外延结构体底面的部分经干法刻蚀形成为沙漏状结构，从而更有利于悬挂式外延结构体与生长衬底分离，以方便地实现粘性物质层将悬挂式外延结构体粘附拾取到临时衬底上。而且，所述悬挂式外延结构体通过机械拉应力、横向剪切力、超声波震动或机械自动化控制手臂来实现与生长衬底分离。

进一步地，所述导电粘附层为光敏导电粘结剂层。所述粘性物质层为PDMS层、PMMA层、SU8层、polyimide层或水溶性polymer层。所述临时衬底为柔性衬底或玻璃衬底。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：