具有顺应性触件的微拾取阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种用于从承载衬底转移微型器件的微拾取阵列。在一个实施例中，微拾取阵列(104)包括用于将操作电压从电源递送到静电转移头部阵列(114)的顺应性触件(108)。该顺应性触件可相对于所述微拾取阵列的底部衬底(214)移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有顺应性触件的微拾取阵列
本专利技术涉及微型器件。更具体地，本专利技术的实施例涉及具有顺应性触件的微拾取阵列。
技术介绍
集成和封装问题是微型器件商业化的主要障碍中的一个主要障碍，该微型器件诸如射频(RF)微机电系统(MEMS)微型开关、发光二极管(LED)显示系统、以及MEMS或基于石英的振荡器。用于转移器件的传统技术例如包括涉及使用转移晶圆来从供体晶圆拾取器件阵列的“转印”。然后，在移除转移晶圆之前将该器件阵列键合到接收晶圆。已开发出一些转印方法的变型来在转移过程期间选择性地对器件进行键合和去键合。在传统转印技术和转印技术的变型两者中，在将器件键合到接收晶圆之后使转移晶圆与器件去键合。此外，在该转移过程中涉及具有器件阵列的整个转移晶圆。近来，已提出使用弹性印模将半导体模片从主衬底转移到目标衬底，在该弹性印模中，印模表面经由范德华力(vanderWaalsforces)附着到半导体模片表面。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于从承载衬底转移微型器件的微拾取阵列。在一个实施例中，微拾取阵列包括具有通孔的底部衬底、在该通孔之上的柔性膜、以及由柔性膜支撑并且可在通孔内相对于底部衬底移动的插头。柔性膜可包含硅层并且可偏转，使得插头可相对于底部衬底沿与柔性膜正交的轴移动不超过5μm。间隙可使插头与底部衬底分开。在一个实施例中，间隙的击穿电压在环境压力下可大于100伏特。例如，间隙可使插头与底部衬底分开超过10μm以获得击穿电压。在一个实施例中，静电转移头部阵列可与插头电耦接。静电转移头部可偏转到底部衬底中的腔中。每个静电转移头部可包括具有由电介质层覆盖的电极表面的台面结构。每个静电转移头部还可包括与电极表面相邻的由电介质层覆盖的第二电极表面。电极互连件可将电极表面与插头电耦接。同样，第二电极互连件可将第二电极表面与第二插头电耦接。例如，电极互连件可与插头上的顶侧触件耦接。顶侧触件可在接触区域上接触插头，该接触区域与顶侧插头区域共面并且小于该顶侧插头区域的三分之二。接触垫可在插头上与顶侧触件相背对并且可通过插头与顶侧触件电耦接。接触垫与顶侧触件之间的插头上的电阻可在介于1千欧姆与100千欧姆之间的范围内。在一个实施例中，一种形成微拾取阵列的方法包括蚀刻绝缘体上硅(SOI)叠层的顶部硅层以形成电极阵列，以及蚀穿SOI叠层的体硅衬底直至SOI叠层的掩埋氧化物层，以形成使插头与体硅衬底的底部衬底分开的间隙。插头可相对于底部衬底移动。还可蚀刻底部衬底以在电极阵列的正下方形成一个或多个腔，使得一个或多个电极可偏转到一个或多个腔中。形成微拾取阵列的方法还可包括：蚀刻顶部硅层以形成电极互连件；在电极阵列之上形成电介质层；以及在体硅衬底上形成顶侧触件。形成电介质层可包括对电极阵列进行热氧化。另选地，形成电介质层可包括使用原子层沉积来毯覆式沉积电介质层或使用化学气相沉积来沉积电介质层。形成微拾取阵列的方法还可包括蚀穿电介质层、电极互连件和掩埋氧化物层以暴露体硅衬底的插头。顶侧触件可形成在插头的暴露区域上。顶侧触件可通过电极互连件与电极阵列电耦接。形成微拾取阵列的方法还可包括：蚀穿SOI叠层的背侧氧化物层以暴露体硅衬底的插头；以及在体硅衬底的插头上形成与顶侧触件相背对的接触垫。接触垫可通过插头与顶侧触件电耦接。在一个实施例中，系统包括转移头部组件和微拾取阵列。转移头部组件可包括一个或多个操作电压触件和钳位电压触件。微拾取阵列可包括底部衬底、穿过底部衬底形成的一个或多个顺应性触件、以及在微拾取阵列的前侧上并且与一个或多个顺应性触件电耦接的静电转移头部阵列。一个或多个操作电压触件可与一个或多个顺应性触件对准，并且钳位电压触件可与和静电转移头部阵列相背对的微拾取阵列的背侧对准。因此，当将钳位电压施加到钳位电压触件时，微拾取阵列保持紧贴转移头部组件并且插头相对于底部衬底移动。在一个实施例中，微拾取阵列还可包括底部衬底中的通孔、通孔之上的柔性膜、以及在通孔内、由柔性膜支撑的插头。间隙可使插头与底部衬底分开并且插头可相对于底部衬底移动。静电转移头部阵列可与插头电耦接。此外，每个静电转移头部可包括具有电极表面的台面结构、以及覆盖电极表面的电介质层。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的用于保持具有顺应性触件的微拾取阵列的转移头部组件的透视图图示。图2A是根据本专利技术的实施例的具有单极静电转移头部阵列的微拾取阵列的平面图图示。图2B是根据本专利技术的实施例的具有双极静电转移头部阵列的微拾取阵列的平面图图示。图3是沿图2B的线A-A、B-B和C-C截取的组合横截面侧视图图示，其示出了根据本专利技术的实施例的具有与顺应性触件电耦接的静电转移头部阵列的微拾取阵列。图4A是沿图2B的线B-B或C-C的一部分截取的横截面侧视图图示，其示出了根据本专利技术的实施例的顺应性触件。图4B是沿图2B的线B-B或C-C的一部分截取的横截面侧视图图示，其示出了根据本专利技术的实施例的具有电介质填充的间隙的顺应性触件。图5是根据本专利技术的实施例的具有顺应性触件的微拾取阵列的顶侧部分的透视图图示。图6A是根据本专利技术的实施例的具有由柔性膜支撑的顺应性触件的微拾取阵列的可移动部分的横截面侧视图图示。图6B是根据本专利技术的实施例的具有施加到由柔性膜支撑的顺应性触件的负载(其与施加到微拾取阵列的夹持区域的夹持力相反)的微拾取阵列的可移动部分的横截面侧视图图示。图7-图24示出了根据本专利技术的实施例的形成具有与顺应性触件电耦接的静电转移头部阵列的微拾取阵列的方法。图25是根据本专利技术的实施例的具有微拾取阵列和转移头部组件的系统的横截面侧视图图示。图26是根据本专利技术的实施例的微拾取阵列与转移头部组件之间的触件的示意性顶视图图示。具体实施方式本专利技术的实施例描述了一种用于转移微型器件或微型器件阵列的装置和方法。例如，微型器件或微型器件阵列可为在相关美国专利申请13/372,222、13/436,260、13/458,932和13/711,554中所示和所述的微型LED器件或微芯片结构中的任一者。尽管具体地针对微型LED器件描述了本专利技术的一些实施例，但本专利技术的实施例并不限于此，并且某些实施例还可适用于其他微型LED器件和微型器件诸如二极管、晶体管、集成电路(IC)芯片和MEMS。在各种实施例中，参照附图进行描述。然而，某些实施例可在不存在这些具体细节中的一个或多个具体细节的情况下实施，或者与其他已知的方法和配置结合实施。在以下描述中，阐述许多具体细节诸如特定配置、尺寸和工艺等以提供对本专利技术的彻底理解。在其他情况下，还未对熟知的工艺和制造技术进行特别详细的描述，以免不必要地模糊本专利技术。贯穿本说明书所提到的“一个实施例”(“oneembodiment”,“anembodiment”)等是指结合实施例所述的特定特征、结构、配置或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在多处出现短语“一个实施例”(“oneembodiment”,“anembodiment”)等不一定是指本专利技术的同一实施例。此外，特定特征、结构、配置或特性可以任何适当的方式结合在一个或多个实施例中。本文所使用的术语“在……之上”、“到”、“在……之间”和“在……上”可指一层或部件相对于其他层或部件的相对位置。一层在另一层“之上”或“上”或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微拾取阵列，包括：底部衬底，所述底部衬底具有通孔；柔性膜，所述柔性膜在所述通孔之上；插头，所述插头在所述通孔内并且由所述柔性膜支撑，其中间隙使所述插头与所述底部衬底分开并且所述插头能够相对于所述底部衬底移动；和静电转移头部阵列，所述静电转移头部阵列与所述插头电耦接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.04 US 13/909,8921.一种微拾取阵列，包括：底部衬底，所述底部衬底具有通孔；膜，所述膜在所述通孔之上；插头，所述插头在所述通孔内并且由所述膜支撑，其中间隙使所述插头与所述底部衬底分开；和静电转移头部阵列，所述静电转移头部阵列与所述插头电耦接。2.根据权利要求1所述的微拾取阵列，其中每个静电转移头部包括：台面结构，所述台面结构具有电极表面、以及覆盖所述电极表面的电介质层。3.根据权利要求2所述的微拾取阵列，还包括将所述电极表面与所述插头电耦接的电极互连件。4.根据权利要求3所述的微拾取阵列，其中所述插头上的顶侧触件将所述电极互连件与所述插头电耦接，并且还包括所述插头上的与所述顶侧触件相背对的接触垫，其中所述接触垫通过所述插头与所述顶侧触件电耦接。5.根据权利要求3所述的微拾取阵列，其中每个静电转移头部进一步包括与所述电极表面相邻的第二电极表面，其中所述电介质层覆盖所述第二电极表面，并且其中第二电极互连件将所述第二电极表面与第二插头电耦接。6.根据权利要求1所述的微拾取阵列，其中每个静电转移头部能够偏转到所述底部衬底中的腔中。7.根据权利要求1所述的微拾取阵列，其中所述膜包含硅层。8.根据权利要求1所述的微拾取阵列，其中所述膜是柔性膜并且所述插头能够相对于所述底部衬底移动。9.根据权利要求1所述的微拾取阵列，其中所述间隙填充有电介质材料。10.一种形成微拾取阵列的方法，包括：蚀刻绝缘体上硅(SOI)叠层的顶部硅层以形成电极阵列；以及蚀穿所述SOI叠层的体硅衬底直至所述SOI叠层的掩埋氧化物层以形成用于使插头与所述体硅衬底的底部衬底分开的间隙。11.根据权利要求10所述的方法，还包括蚀刻所述底部衬底以在所述电极阵列的正下方形成一个或多个腔，使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·比布尔，D·格尔达，
申请(专利权)人：勒克斯维科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US