CN117355933A - 利用弹性体压模的单次拾取多次印刷微型led批量转移 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了适形转移器件和微转移印刷方法。在一个实施方案中，适形转移器件包括具有不同长度的第一转移头阵列和第二转移头阵列，以支持包括单个拾取操作和多个放置操作的微转移印刷序列。

Description

利用弹性体压模的单次拾取多次印刷微型LED批量转移
背景技术
技术领域
本文所述的实施方案涉及用于转移微型器件的***和方法。
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，这些微型器件为诸如射频(RF)微机电***(MEMS)微型开关、发光二极管(LED)、MEMS或基于石英的振荡器。
用于转移器件的传统技术诸如“直接印刷”和“转移印刷”包括通过晶圆键合从转移晶圆转移到接收晶圆。在直接印刷和转移印刷技术的传统和变化形式中，在将器件键合到接收晶圆上之后，将转移晶圆与器件解键合。此外，在该转移过程中涉及具有器件阵列的整个转移晶圆。
在一种过程变化形式中，使用包括弹性体压模的转移工具来从原生晶圆衬底拾取微型LED阵列，并将微型LED阵列转移到非原生接收衬底(诸如显示衬底)。可使用这种序列来用单色或全色微型LED填充显示衬底。可使用弹性体压模，因为它们具有适应表面非均匀性的大顺应性、与微尺寸器件的相容性和大面积转移、以及形成弹性体压模的简单制造序列。在这种转移过程中，可使用范得瓦尔力来将微型LED附接到弹性体压模。工具的循环时间由从一次拾取到下一次拾取的平均时间确定，包括用于检查、维护等的任何停机时间。
发明内容
描述了用于将微型器件阵列从供体衬底高密度转移到接收衬底的***和方法。在一个实施方案中，一种适形转移器件包括基体衬底、由该基体衬底支撑的第一转移头的第一阵列和由该基体衬底支撑的第二转移头的第二阵列。根据实施方案，该第一转移头和该第二转移头从该基体衬底延伸不同长度。例如，每个第一转移头可包括从该基体衬底延伸第一正交距离的第一端子接触表面，并且每个第二转移头包括从该基体衬底延伸第二正交距离的第二端子接触表面，其中该第一正交距离大于该第二正交距离。因此，在该示例中，该第一转移头比该第二转移头长。
在一个实施方案中，一种微转移印刷方法包括：将适形转移器件对准在供体衬底上方；使该供体衬底上的第一微型器件阵列与该适形转移器件的该第一转移头的第一阵列接触，同时使该供体衬底上的第二微型器件阵列与该适形转移器件的该第二转移头的第二阵列接触；以及利用该第一转移头的第一阵列从该衬底拾取该第一微型器件阵列并且利用该第二转移头的第二阵列从该基体衬底拾取该第二微型器件阵列。在该第一转移头的第一阵列比该第二转移头的第二阵列长的情况下，该接触操作可包括将该第一转移头的第一阵列的高度压缩得比该第二转移头的第二阵列的高度多。
然后，可从该供体衬底拾取该第一微型器件阵列和该第二微型器件阵列，之后将该第一微型器件阵列放置在该接收衬底上，随后将该第二微型器件阵列放置在该接收衬底上。在一个实施方案中，粘合剂膜横跨在该接收衬底上方，并且该第一微型器件阵列被放置到该接收衬底上，而不使该粘合剂膜与该第二微型器件阵列接触。
附图说明
图1是根据一个实施方案的批量转移工具组件的示意性侧视图图示。
图2是根据一个实施方案的安装到铰接式转移头组件上的适形转移器件的等轴视图图示。
图3A是根据一个实施方案的由基体衬底支撑的具有不同长度的转移头阵列的布置的特写示意性平面图。
图3B是根据一个实施方案的由基体衬底支撑的具有不同长度的集群转移头阵列的布置的特写示意性平面图。
图4A是根据一个实施方案的一对第一转移头和第二转移头的沿图3A至图3B的截面X-X截取的示意性横截面侧视图图示。
图4B是根据一个实施方案的转移头的相对尺寸的示意性横截面侧视图图示。
图4C是根据一个实施方案的包括具有渐缩侧壁的接触台面的转移头的示意性横截面侧视图图示。
图4D是根据一个实施方案的从基体衬底上的本体层延伸的转移头的示意性横截面侧视图图示。
图5A至图5C是根据一个实施方案的利用具有不同长度的一对转移头对一对微型器件的单次拾取操作的示意性横截面侧视图图示。
图6A至图6B是根据一个实施方案的利用具有不同长度的一对转移头对一对微型器件的顺序放置序列的示意性横截面侧视图图示。
图7A是根据一个实施方案的在放置操作期间已冲击穿过粘合剂膜的微型器件的特写示意性横截面侧视图图示。
图7B是根据一个实施方案的在放置操作期间已放置到粘合剂膜上的微型器件的特写示意性横截面侧视图图示。
图7C是根据一个实施方案的在放置操作期间已放置到包括嵌入式导电键合台面的粘合剂膜上的微型器件的特写示意性横截面侧视图图示。
图8A是根据一个实施方案的接收衬底的特写示意性横截面侧视图图示，该接收衬底包括横跨在堆体(bank)结构阵列上方和之间的连续粘合剂膜。
图8B是根据一个实施方案的包括位于堆体结构阵列上方的图案化粘合剂膜的接收衬底的特写示意性横截面侧视图图示，其中相邻堆体结构之间的粘合剂膜已被去除。
图9A至图9D是根据实施方案的对准在显示衬底的着陆焊盘阵列上方的转移头阵列的布置的特写示意性平面图。
具体实施方式
实施方案描述了用于将微型器件阵列从供体衬底高密度转移到一个或多个接收衬底的***和方法。例如，微型器件阵列可为微型LED。虽然具体针对微型LED描述了一些实施方案，但本发明的实施方案不限于此，并且某些实施方案还可适用于其他微型器件，诸如二极管、晶体管、集成电路(IC)芯片、MEMS、生物样品等。
在一个方面，已观察到，使用弹性体压模的传统印刷序列的循环时间是耗时的，这是由于缓慢的释放操作和每次转移之后的清洁操作。根据实施方案，描述了批量转移工具和操作方法，其中适形转移器件或弹性体压模以可减少循环时间的方式使用。
在一个方面，描述了单次拾取多次印刷过程，该过程可通过从供体衬底拾取高密度的微型器件并将微型器件组顺序地放置到一个或多个接收衬底上来促进循环时间的减少。这可通过将粘合剂膜集成在接收衬底上以减少放置时间以及设计有不同转移头长度的适形转移器件或弹性体压模来实现，这可允许顺序放置微型器件组，同时避免未转移的微型器件与接收衬底接触。在一个实施方案中，一种批量转移工具包括铰接式转移头组件，该铰接式转移头组件承载适形转移器件或弹性体压模，根据弹性体压模的尺寸和接收衬底的规格，该适形转移器件或弹性体压模可包括数千个单独转移头。
在一个实施方案中，一种适形转移器件包括基体衬底、由该基体衬底支撑的第一转移头的第一阵列和由该基体衬底支撑的第二转移头的第二阵列。根据实施方案，该第一转移头和该第二转移头从该基体衬底延伸不同长度。例如，每个第一转移头可包括从该基体衬底延伸第一正交距离的第一端子接触表面，并且每个第二转移头包括从该基体衬底延伸第二正交距离的第二端子接触表面，其中该第一正交距离大于该第二正交距离。因此，在该示例中，该第一转移头比该第二转移头长。
在一个实施方案中，一种微转移印刷方法包括：将适形转移器件对准在供体衬底上方；使该供体衬底上的第一微型器件阵列与该适形转移器件的该第一转移头的第一阵列接触，同时使该供体衬底上的第二微型器件阵列与该适形转移器件的该第二转移头的第二阵列接触；以及利用该第一转移头的第一阵列从该衬底拾取该第一微型器件阵列并且利用该第二转移头的第二阵列从该基体衬底拾取该第二微型器件阵列。在该第一转移头的第一阵列比该第二转移头的第二阵列长的情况下，该接触操作可包括将该第一转移头的第一阵列的高度压缩得比该第二转移头的第二阵列的长度(或高度)多。
然后，可从该供体衬底拾取该第一微型器件阵列和该第二微型器件阵列，之后将该第一微型器件阵列放置在该接收衬底上，随后将该第二微型器件阵列放置在该接收衬底上。在一个实施方案中，粘合剂膜横跨在该接收衬底上方，并且该第一微型器件阵列被放置到该接收衬底上，而不使该粘合剂膜与该第二微型器件阵列接触。在此放置操作期间，可将该第一微型器件阵列放置到该粘合剂膜上，或者将该第一微型器件阵列冲压穿过该粘合剂膜。在任一配置中，该粘合剂膜可帮助释放该第一微型器件阵列并且增加循环时间。
在各种实施方案中，参照附图来进行描述。然而，可在不具有这些特定细节中的一者或多者的情况下或与其他已知的方法和构造组合地实践某些实施方案。在以下的描述中，示出许多具体细节诸如特定构型、尺寸和工艺等，以提供对实施方案的透彻理解。在其他情况下，未对熟知的半导体工艺和制造技术进行特别详细地描述，以免不必要地模糊实施方案。整个说明书中所提到的“一个实施方案”是指结合实施方案所描述的特定特征、结构、构造或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，整个说明书中多处出现短语“在一个实施方案中”不一定是指相同的实施方案。此外，特定特征、结构、构造或特性可以任何适当的方式组合在一个或多个实施方案中。
本文所使用的术语“在...上方”、“至”、“在...之间”、“跨”和“在...上”可指一层相对于其他层的相对位置。一层相对于另一层来说为“在其上方”、“跨其”、或“在其上”或者结合“至”另一层或者与另一层“接触”可为直接与另一层接触或可具有一个或多个居间层。一层在多层“之间”可为直接与该多层接触或可具有一个或多个居间层。
如本文所用，术语“微型”器件或“微型”LED可以指根据实施方案的某些器件或结构的描述性尺寸。如本文所用，术语“微型”是指1μm至300μm的尺度。例如，每个微型器件可具有1μm至300μm、1μm至100μm或更小的最大长度或宽度。在一些实施方案中，微型器件(例如，微型LED)可具有20μm、10μm或5μm的最大长度和宽度。然而，应当理解，本发明的实施方案未必受此限制，实施方案的特定方面可以适用于更大和可能更小的尺度。
现在参考图1，提供了根据一个实施方案的批量转移工具的示意性侧视图图示。批量转移工具100可包括一个或多个铰接式转移头组件200，每个铰接式转移头组件用于从由载体衬底台104保持的载体(供体)衬底拾取微型器件阵列，并用于将微型器件阵列转移和释放到由接收衬底台106保持的接收衬底上。在一个实施方案中，朝上检查相机102位于载体衬底台104与接收衬底台106之间。以此方式，当铰接式转移头组件200在载体衬底台104与接收衬底台106之间移动时，可由检查相机检查铰接式转移头组件200(例如，承载一组微型器件的适形转移器件)的下侧，以验证转移操作的有效性。批量转移工具100和铰接式转移头组件200的操作可至少部分地由计算机108控制。
参考图2，示出了根据一个实施方案的铰接式转移头组件200的透视图。铰接式转移头组件200可用于批量转移工具100中，以使用适形转移器件120或弹性体压模将微型器件转移到衬底(例如，接收衬底或供体衬底)或从衬底转移微型器件。在一个实施方案中，适形转移器件120包括转移头阵列125以转移对应的微型器件阵列。在一个实施方案中，每个转移头具有端子接触表面，该端子接触表面的特征在于在x-维度和y-维度两者上的最大尺寸为1μm至300μm。在一个实施方案中，每个转移头接触表面具有1μm至100μm或更小的最大横向尺寸。在一些实施方案中，每个转移头接触表面具有20μm、10μm或5μm的最大长度和宽度。类似地，每个微型器件诸如LED或芯片可具有1μm至300μm或1μm至100μm的最大横向尺寸，诸如20μm、10μm或5μm。铰接式转移头组件200可包括允许更换适形转移器件120的特征。
参考图1至图2两者，计算机108可控制批量转移工具100的铰接式转移头组件200的操作。例如，铰接式转移头组件200可包括致动器组件，该致动器组件用于基于从批量转移工具100的各种传感器接收到的反馈信号，以至少三个自由度(例如，翻转、倾斜以及沿z方向的移动)调整由转移头组件保持的适形转移器件120。计算机108还可控制铰接式转移头组件200沿平移轨道110(例如，x方向)在载体衬底台104和接收衬底台106上的移动。可在例如批量转移工具100的结构部件与铰接式转移头组件200、载体衬底台104或接收衬底台106之间设置附加致动器，以提供这些子组件中的一个或多个子组件沿x方向、y方向或z方向的移动。例如，台架可支撑铰接式转移头组件200并使铰接式转移头组件200例如在平行于平移轨道110的运动轴线的方向上沿上梁移动。因此，由转移头组件200支撑的适形转移器件120上的转移头阵列和目标衬底(例如，由载体衬底台104或接收衬底台106支撑)可在所有三个空间维度内相对于彼此精确地移动。
根据实施方案的铰接式转移头组件200可为适形转移器件120的小移动提供可忽略的横向或竖直连带运动，例如，围绕中性位置小于约5mrad的运动。在一个实施方案中，铰接式转移头组件包括翻转-倾斜组件215和安装在翻转-倾斜组件215下方的压电台组件220。翻转-倾斜组件215与压电台组件220一起可提供六个运动度。具体地，翻转-倾斜组件215可提供翻转(θx)和倾斜(θy)，其中压电台组件220提供z运动、x运动、y运动和旋转(θz)。在所示具体实施方案中，安装板230固定在压电台组件220下方。可使用合适的技术(诸如静电夹具、真空或机械夹具)将适形转移器件120安装在安装板230上。
现在参考图3A至图3B，提供了包括由基体衬底122支撑的不同长度的转移头阵列的适形转移器件120的特写示意性平面图图示。在图3A所示的实施方案中，第一转移头125A的第一阵列和第二转移头125B的第二阵列成列布置，并且均匀地间隔开。应当理解，这是示例性具体实施，并且实施方案不限于此。图3B所示的实施方案包括将第一转移头125A和第二转移头125B的阵列更复杂地布置成簇。例如，这些簇可比接收衬底上的像素间距更密集地布置。虽然这两种具体实施均可用于单次拾取多步转移序列，但集群布置可适合于更多数量的顺序放置，从而进一步减少总体循环时间。例如，所示的包括总共四个转移头(两个第一转移头125A和两个第二转移头125B)的集群可在单个拾取操作之后用于总共四个顺序放置。
图4A是根据一个实施方案的一对第一转移头和第二转移头的沿图3A至图3B的截面X-X截取的示意性横截面侧视图图示。如图所示，适形转移器件120包括基体衬底122和由基体衬底支撑的第一转移头125A的第一阵列以及由基体衬底支撑的第二转移头125B的第二阵列。每个第一转移头125A包括从基体衬底122延伸第一正交距离OD1的第一端子接触表面124A，并且每个第二转移头125B包括从基体衬底122延伸第二正交距离OD2的第二接触表面124B。在该例示性示例中，第一正交距离OD1大于第二正交距离OD2，从而导致第一转移头125A和第二转移头125B具有长度或高度差(Δh)。
根据实施方案，第一转移头125A各自包括第一接触台面126A，该第一接触台面包括第一接触表面124A，并且第二转移头125B各自包括第二接触台面126B，该第二接触台面包括第二接触表面124B。附加地，第一转移头125A可包括第一基体台面128A，其中第一接触台面126A从第一基体台面128A的第一延伸表面127A延伸，并且第二转移头125B可包括第二基体台面128B，其中第二接触台面126B从第二基体台面128B的第二延伸表面127B延伸。
在一些实施方案中，基体衬底122可为刚性材料，并且可由合适材料(诸如玻璃、硅等)形成。第一转移头125A和第二转移头125B或其部分可由相同或不同的材料形成。例如，第一接触台面126A和第二接触台面126B可由相同材料(诸如聚合物)形成。在特定具体实施中，聚合物可为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。同样，第一基体台面128A和第二基体台面128B可类似地形成，并且可与第一接触台面126A和第二接触台面126B一体地形成。在示例性制造序列中，转移头阵列可通过铸造到基体衬底122上、固化并去除模具来形成。
根据实施方案的具有不同长度的转移头可被设计成当从供体衬底拾取微型器件并将微型器件放置到接收衬底上时承受一定量的变形。例如，该变形可与铰接式转移头组件和连接的适形转移器件的一定量的z方向过载有关，以便确保以足够的力/压力与目标结构进行接触。
在同时拾取操作期间，较短转移头的接触台面可能需要输出足够的力/压力以确保与正拾取的微型器件进行接触，而较长转移头的接触台面保留在弹性区域中并且不会输出太多的力/压力而损坏正拾取的微型器件。
在顺序放置操作期间，特别是当首先放置具有较长转移头(例如，第一转移头125A)的微型器件时，较长转移头的接触台面可能需要输出足够的力/压力以与接收衬底键合并释放(放置)。该力与印刷过载量有关。在该实施方案中，较短转移头(例如，第二转移头125B)的接触台面，或者更具体地，由较短转移头保持的微型器件，应具有足够的间隙，以免接触接收衬底的下表面。如果需要将微型器件推动穿过粘合剂膜，则应考虑粘合剂膜厚度。
在一个实施方案中，在放置由较长转移头保持的微型器件之后，然后可放置由较短转移头保持的微型器件。在这种情况下，较短转移头的接触台面可能需要输出足够的力/压力以与接收衬底键合并释放(放置)。该力也与印刷过载量有关。在这一点上，较长转移头(例如，第一转移头125A)的接触台面应具有足够的间隙，以免接触接收衬底的下表面。如果需要将微型器件推动穿过粘合剂膜，则应考虑粘合剂膜厚度。
因此，为了实现可靠的工艺，需要与具有非键合转移头以及其上的微型器件(如果存在的话)的接收衬底维持一定的间隙。这可通过在满足目标力/压力的同时控制z方向过载来帮助。此外，可控制接收基体的形貌和任何粘合剂膜的厚度。
现在参考图4B至图4D，示出了用于控制转移头125设计的若干变化形式，其可有助于z方向过载。如图所示，基体台面128的特征在于宽度WB和厚度TB，并且接触台面126的特征在于厚度TC、接触表面124宽度WC和延伸表面宽度WE。基体台面128厚度TB和接触台面126厚度TC一起构成距基极衬底122的正交距离OD。虽然被示出为直的，但接触台面126的侧壁136和/或基体台面128的侧壁138可为渐缩的。例如，如图4C所示，接触台面126的侧壁136可为渐缩的，以与基体台面128的延伸表面127形成非垂直角度。锥形接触台面126可导致反应压力增加。
返回简要地参考图4A，转移头可任选地仅包括接触台面，或者还包括接触台面和基体台面。应理解，实施方案不限于这些具体配置，而是它们应被理解为示例性实施方案。第一转移头125A和第二转移头125B的接触台面可具有相同或不同的尺寸。第一转移头125A和第二转移头125B的基体台面可具有相同或不同的尺寸。例如，第一基体台面128A和第二基体台面128B可具有相同的厚度，长度差由不同尺寸的第一接触台面126A和第二接触台面126B控制。另选地，第一基体台面128A和第二基体台面128B在与基体衬底122正交的方向上具有不同的厚度TB。一般来讲，较短和较宽的台面结构可能导致较高的反应压力。附加地，转移头的更硬材料选择可能导致更高的反应压力。
现在参考图4D，基体台面128被示为从基体衬底122上的本体层129延伸。例如，本体层129和基体台面128可一体地形成，并且由相同材料形成。添加本体层129和增加本体层的厚度BT可能导致较低的反应压力。在一些实施方案中，基体台面128直接从基体衬底122延伸，这可导致更高的反应压力。在不存在基体台面128的情况下，接触台面126可直接从基体衬底122或本体层129延伸。
图5A至图5C是根据一个实施方案的利用具有不同长度的一对转移头对一对微型器件的单次拾取操作的示意性横截面侧视图图示。如图5A所示，微转移印刷方法可开始于将适形转移器件对准在供体衬底300上方。具体地，适形转移器件区域的转移头对准在微型器件310(诸如微型LED)上方，该微型器件支撑在供体衬底300上。在所示具体实施方案中，关于图4A描述的第一转移头125A和第二转移头125B对准在微型器件310上方。然后，使供体衬底上的第一微型器件阵列310A与第一转移头125A的第一阵列接触，同时使供体衬底上的第二微型器件阵列310B与第二转移头125B的第二阵列接触，如图5B所示。在这种序列中，第一转移头125A的第一阵列首先接触第一微型器件阵列310A，同时继续朝向供体衬底300驱动铰接式转移头组件和适形转移器件，直到第二转移头阵列125B以足够的力/压力接触第二微型器件阵列310B以确保接触。在一个实施方案中，较长第一转移头125A的变形(变形A)可对应于拾取器过载距离(过载_拾取)与第一转移头125A和第二转移头125B的长度或高度差(Δh)的总和，而第二转移头125B的变形对应于拾取器过载距离，如以下方程1-2所示：
(1)变形A＝(过载_拾取)+Δh
(2)变形B＝过载_拾取
如图所示，较长第一转移头125A比较短第二转移头125B经历更大的变形量。然后，如图5C所示，可利用第一转移头125A的第一阵列和第二转移头125B的第二阵列从供体衬底300拾取第一微型器件阵列310A和第二微型器件阵列310B两者。
在从供体衬底拾取微型器件阵列之后，可将铰接式转移头组件和适形转移器件120平移到一个或多个接收衬底以用于顺序地放置微型器件。图6A至图6B是根据一个实施方案的利用具有不同长度的一对转移头对一对微型器件的顺序放置序列的示意性横截面侧视图图示。在所示具体实施方案中，粘合剂膜410形成在接收衬底上方并且横跨在接收衬底400的着陆焊盘402上方。在一个实施方案中，首先将粘合剂膜旋涂或槽模涂布在接收衬底上，之后在微型器件转移之前进行软烘烤。以这种方式，粘合剂膜材料在软烘烤之后是可流动的，并且可被微型器件冲压穿过。键合接头周围的粘合剂膜的粘性有助于微型器件停留在着陆焊盘上。在微型器件转移之后，施加后续的硬烘烤以完全固化粘合剂膜。粘合剂膜材料可由多种聚合材料(包括诸如环氧树脂等的热固性材料)形成。
现在参考图6A，在所示实施方案中，将第一微型器件阵列310A放置在接收衬底400上，然后将第二微型器件阵列310B放置在接收衬底400上。具体地，第一微型器件阵列310A可放置在第一着陆焊盘阵列402上方，并且当放置第一微型器件阵列310A时，第二微型器件阵列310B不接触粘合剂膜410。在所示具体实施方案中，第一微型器件阵列310A被冲压穿过粘合剂膜410以与第一着陆焊盘阵列402直接接触。在这种情况下，第一转移头125A的变形量将与印刷期间的过载距离成比例，以提供用于将第一微型器件阵列310A键合到第一着陆焊盘阵列402的指定力/压力，如方程3所示：
(3)变形A＝过载_印刷_A
如图所示，在由第二转移头125B保持的第二微型器件阵列310B与粘合剂膜410的顶表面411之间需要维持一定的间隙距离CB。假设第一微型器件阵列310A和第二微型器件阵列310B的厚度相同，则该间隙距离可与第一转移头125A和第二转移头125B的长度或高度差(Δh)减去覆盖着陆焊盘402的粘合剂膜410的厚度T粘合剂并减去过载距离(过载_印刷_A)成比例，如以下方程4所提供的：
(4)间隙CB＝Δh-T粘合剂-过载印刷-A
一旦第一微型器件阵列310A已放置到第一着陆焊盘阵列402A上，铰接式转移头组件和适形转移器件120就可平移到其中第二转移头125B的第二阵列和第二微型器件阵列310B位于第二着陆焊盘阵列402B上方的位置。参考图6B，在所示实施方案中，然后利用第二转移头125B的第二阵列将第二微型器件阵列310B放置在接收衬底上。在所示具体实施方案中，第二微型器件阵列310B被冲压穿过粘合剂膜410以与第二着陆焊盘阵列402B直接接触。在这种情况下，第二转移头125B的变形量将与印刷期间的过载距离成比例，以提供用于将第二微型器件阵列310B键合到第二着陆焊盘阵列402B的指定力/压力，如方程5所指示：
(5)变形B＝过载_印刷_B
如图所示，第一转移头125A的第一阵列将不接触粘合剂膜410。所得的间隙距离CA距离可与第一微型器件阵列310A的厚度(TMD_A)减去第一转移头125A和第二转移头125B的长度或高度差(Δh)、减去覆盖着陆焊盘402的粘合剂膜410的厚度T粘合剂并减去过载距离(过载_印刷_B)的总和成比例，如以下方程6所提供的：
(6)间隙CA＝TMD_A-Δh-T粘结剂-过载印刷_B
应当理解，上述关于图5A至图5C和图6A至图6B中的微转移印刷操作所提供的方程1-6仅出于说明性目的而提供。应当理解，这些方程是近似值，实际值可变化，特别是随着接收衬底400的形貌、微型器件310的变化、转移头的变化等的变化而变化。此外，上述方程假设单次拾取、两次放置序列。然而，方程可能会因包含附加放置而变化。
图7A是根据一个实施方案的已在放置操作期间冲击穿过粘合剂膜410的微型器件310的特写示意性横截面侧视图图示。图7A与图6A至图6B所示的序列一致。在所示具体实施方案中，微型器件310可为微型LED，其包括键合到着陆焊盘402的底部导电触点312、p-n二极管314以及任选地顶部导电触点316，其可为透明或半透明的。如图所示，微型器件310的一部分可被冲压穿过粘合剂膜410的厚度(T粘合剂)以接触着陆焊盘402。因此，微型器件310的一部分可嵌入在粘合剂膜410内。在一个实施方案中，p-n二极管314由无机半导体基材料(诸如II-VI或III-V材料)形成。
图7B是根据一个实施方案的已在放置操作期间放置到粘合剂膜410的顶表面411上的微型器件310的特写示意性横截面侧视图图示。在诸如图7B的微转移印刷序列中，将第一微型器件阵列或第二微型器件阵列310放置在接收衬底400上包括将对应的微型器件阵列放置到粘合剂膜410上，该粘合剂膜横跨在对应的着陆焊盘阵列402上方。粘合剂膜410可有助于放置操作。在多位置序列中，可将多个微型器件阵列放置到粘合剂膜410的顶表面411上。这之后可进行回流(热)工艺，其中来自粘合剂膜410的表面张力可将微型器件310向下拉以接触着陆焊盘402并进行必要的键合。这种处理序列可促进间隙高度的减小，从而有效地从方程中去除粘合剂厚度(T粘合剂)。
图7C是根据一个实施方案的已在放置操作期间放置到包括嵌入式导电键合台面420的粘合剂膜410的顶表面411上的微型器件的特写示意性横截面侧视图图示。在诸如图7C的微转移印刷序列中，将第一微型器件阵列或第二微型器件阵列310放置在接收衬底400上包括将对应的微型器件阵列放置到粘合剂膜410上，该粘合剂膜横跨在对应的着陆焊盘阵列402上方。粘合剂膜410可有助于放置操作。此外，嵌入式导电键合台面420可帮助在微型器件310与下面的着陆焊盘402之间形成键合。这可通过放置后的回流(热)工艺来帮助。在一个实施方案中，导电键合台面420为可在较低焊料回流温度下回流的焊料材料(诸如铟等)。这种处理序列可促进间隙高度的减小，从而有效地从方程中去除粘合剂厚度(T粘合剂)。在一个实施方案中，导电键合台面420的顶表面422和粘合剂膜410的顶表面411在放置之前是共面的。例如，这可通过诸如化学-机械平面化(CMP)的平面化操作来实现。
现在参考图8A，提供了根据一个实施方案的接收衬底400的特写示意性横截面侧视图图示，该接收衬底包括横跨在堆体结构阵列430上方和之间的连续粘合剂膜410。如图所示，第一着陆焊盘阵列402A位于第一堆体结构阵列430上，并且第二着陆焊盘阵列402B位于第二堆体结构阵列430上。在一个实施方案中，将第一微型器件阵列310放置在接收衬底400上包括将第一微型器件阵列放置在第一着陆焊盘阵列402上方，同时将第二微型器件阵列310取向为横向邻近第二堆体结构阵列430。该放置操作可包括如图7A和图8A至图8B所示的冲压穿过粘合剂膜410，或者如图7B至图7C所示的将微型器件310放置在粘合剂膜410的顶部上。
图8B是根据一个实施方案的包括位于堆体结构阵列430上方的图案化粘合剂膜410的接收衬底400的特写示意性横截面侧视图图示，其中穿过相邻堆体结构430与着陆焊盘402之间的粘合剂膜410，沟槽415中的粘合剂膜410已被去除。如图所示，在利用较长第一转移头阵列125A对第一微型器件阵列310A在接收衬底400上的第一放置操作期间，第二微型器件阵列310B不取向为位于已去除的粘合剂膜410正上方。
因此，在根据实施方案的第一放置操作和第二放置操作期间的间隙距离可取决于多种因素，包括方程4和方程6中的那些因素，以及微型器件310厚度的变化、在粘合剂膜410上或穿过该粘合剂膜的放置技术、利用堆体结构430接收衬底400形貌控制、粘合剂膜的图案化等。
简要返回参考图3A至图3B，提供了两个示例性适形转移器件120转移头125布局以支持根据实施方案的单次拾取多次印刷转移序列，其中多个转移头125可被分组成更大数量的簇，包括与接收衬底上的着陆焊盘间距(或像素间距)不匹配的簇内间距以支持多印刷。
图9A至图9D是根据实施方案的对准在显示衬底的着陆焊盘阵列上方的转移头阵列的布置的特写示意性平面图。在所示具体实施方案中，用于接收衬底的着陆焊盘阵列402被布置成主要行440P和冗余行440R以接收主要微型器件和冗余微型器件。具体地，微型器件可以是填充显示衬底的微型LED。如图所示，着陆焊盘402可被布置成像素442，包括用于接收蓝光发射微型LED的着陆焊盘402BL、用于接收绿光发射LED的着陆焊盘402G以及用于接收红光发射LED的着陆焊盘402R。应当理解，具体像素布置、以及不同颜色发射微型LED的布置是示例性的，并且多种替代布置是可能的。
现在参考图9A，根据一个实施方案，诸如图3A所示的转移头阵列125被示出为布置在接收衬底上的着陆焊盘阵列402上方。如图所示，像素布置的特征在于像素间距宽度(Ppw)、像素间距高度(Pph)、子像素间距高度(Sph)和冗余间距宽度(Rpw)。转移头阵列125的特征可在于类似形状的转移头(例如，第一转移头125A或第二转移头125B)之间的转移头间距宽度(H1pw)、类似形状的转移头之间的转移头间距高度(H1ph)以及相邻不类似形状的转移头之间(例如，第一转移头125A与第二转移头125B之间)的转移头间距宽度(H12pw)。在所示实施方案中，以下条件H1ph＝Pph且(H1pw＝Ppw)＝2(H12pw)允许多放置序列，其中第一转移头125A可放置第一微型LED阵列，之后用第二转移头125B放置第二微型LED阵列。
现在参考图9B，示出了图9A的变化形式，其中已***附加转移头行。在这种情况下，附加转移头行已减小H1ph的距离。在所示实施方案中，以下条件H1ph＝1/2(Pph)且(H1pw＝Ppw)＝2(H12pw)允许4X放置序列，其中第一转移头125A可顺序地放置第一微型LED阵列和第二微型LED阵列，之后用第二转移头125B平移并顺序地放置第三微型LED阵列和第四微型LED阵列。
现在参考图9C至图9D，示出了附加变化形式，其中转移头簇125可以小于冗余间距宽度(Rpw)和/或子像素间距高度(Sph)的间距布置。一般来说，图9C至图9D示出了与图9A至图9B类似的概念，具有更紧密的簇间距。在图9C所示的实施方案中，以下条件H1ph＝Pph、H1pw＝Ppw且H12pw<Rpw允许多放置序列，其中第一转移头125A可放置第一微型LED阵列，之后用第二转移头125B放置第二微型LED阵列。
在图9D所示的所示实施方案中，以下条件H1ph<Sph且H12pw<Rpw允许4X放置序列，其中第一转移头125A可顺序地放置第一微型LED阵列和第二微型LED阵列，之后用第二转移头125B平移并顺序地放置第三微型LED阵列和第四微型LED阵列。
在利用实施方案的各方面时，对本领域技术人员将变得显而易见的是，对于利用弹性体压模执行单次拾取多次印刷转移序列而言，以上实施方案的组合或变化形式是可能的。尽管以特定于结构特征和/或方法行为的语言对实施方案进行了描述，但应当理解，所附权利要求并不一定限于所描述的特定特征或行为。所公开的特定特征和行为相反应当被理解为用于进行例示的权利要求的实施方案。

Claims (21)

1.一种适形转移器件，包括：
基体衬底；和
由所述基体衬底支撑的第一转移头的第一阵列和由所述基体衬底支撑的第二转移头的第二阵列；
其中每个第一转移头包括从所述基体衬底延伸第一正交距离的第一端子接触表面，并且每个第二转移头包括从所述基体衬底延伸第二正交距离的第二端子接触表面，其中所述第一正交距离大于所述第二正交距离。
2.根据权利要求1所述的适形转移器件，其中：
每个第一转移头包括第一接触台面，并且所述第一端子接触表面位于所述第一接触台面上；并且
每个第二转移头包括第二接触台面，并且所述第二端子接触表面位于所述第二接触台面上。
3.根据权利要求2所述的适形转移器件，其中所述第一接触台面和所述第二接触台面由相同材料形成。
4.根据权利要求3所述的适形转移器件，其中所述相同材料包括聚合物。
5.根据权利要求4所述的适形转移器件，其中所述聚合物为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
6.根据权利要求2所述的适形转移器件，其中：
每个第一转移头包括第一基体台面，并且所述第一接触台面从所述第一基体台面的第一延伸表面延伸；并且
每个第二转移头包括第二基体台面，并且所述第二接触台面从所述第二基体台面的第二延伸表面延伸。
7.根据权利要求6所述的适形转移器件，其中第一基体台面和所述第二基体台面具有相同厚度。
8.根据权利要求6所述的适形转移器件，其中所述第一基体台面在与所述基体衬底的正交方向上具有第一厚度，并且所述第二基体台面在所述正交方向上具有第二厚度。
9.根据权利要求6所述的适形转移器件，其中所述第一基体台面直接从所述基体衬底延伸，并且所述第二基体台面直接从所述基体衬底延伸。
10.根据权利要求6所述的适形转移器件，还包括位于所述基体衬底上的本体层，其中所述第一基体台面和所述第二基体台面与所述本体层一体地形成并且从所述本体层延伸。
11.一种微转移印刷方法，包括：
将适形转移器件对准在供体衬底上方；
其中所述适形转移器件包括：
由基体衬底支撑的第一转移头的第一阵列和由所述基体衬底支撑的第二转移头的第二阵列；
其中每个第一转移头包括从所述基体衬底延伸第一正交距离的第一端子接触表面，并且每个第二转移头包括从所述基体衬底延伸第二正交距离的第二端子接触表面，其中所述第一正交距离大于所述第二正交距离；使所述供体衬底上的第一微型器件阵列与所述第一转移头的第一阵列接触，同时使所述供体衬底上的第二微型器件阵列与所述第二转移头的第二阵列接触；以及
利用所述第一转移头的第一阵列从所述衬底拾取所述第一微型器件阵列并且利用所述第二转移头的第二阵列从所述基体衬底拾取所述第二微型器件阵列。
12.根据权利要求11所述的微转移印刷方法，其中使所述供体衬底上的所述第一微型器件阵列与所述第一转移头的第一阵列接触同时使所述供体衬底上的所述第二微型器件阵列与所述第二转移头的第二阵列接触包括将所述第一转移头的第一阵列的第一高度压缩得比所述第二转移头的第二阵列的第二高度多。
13.根据权利要求12所述的微转移印刷方法，还包括将所述第一微型器件阵列放置在接收衬底上，然后将所述第二微型器件阵列放置在所述接收衬底上。
14.根据权利要求13所述的微转移印刷方法：
其中将所述第一微型器件阵列放置在所述接收衬底上包括将所述第一微型器件阵列放置在第一着陆焊盘阵列上方，并且将所述第二微型器件阵列放置在所述接收衬底上包括将所述第二微型器件阵列放置在第二着陆焊盘阵列上方；
其中粘合剂膜横跨在所述第一着陆焊盘阵列和所述第二着陆焊盘阵列上方；并且
其中当将所述第一微型器件阵列放置在所述接收衬底上时，所述第二微型器件阵列不接触所述粘合剂膜。
15.根据权利要求14所述的微转移印刷方法，其中将所述第一微型器件阵列放置在所述接收衬底上包括将所述第一微型器件阵列冲压穿过所述粘合剂膜以接触所述第一着陆焊盘阵列。
16.根据权利要求14所述的微转移印刷方法，其中将所述第一微型器件阵列放置在所述接收衬底上包括将所述第一微型器件阵列放置到横跨在所述第一着陆焊盘阵列上方的所述粘合剂膜上。
17.根据权利要求16所述的微转移印刷方法，其中导电键合台面阵列被嵌入在所述第一着陆焊盘阵列的顶部上的所述粘合剂膜内。
18.根据权利要求14所述的微转移印刷方法，其中所述第一着陆焊盘阵列位于第一堆体结构阵列上，并且所述第二着陆焊盘阵列位于第二堆体结构阵列上。
19.根据权利要求18所述的微转移印刷方法，其中将所述第一微型器件阵列放置在所述接收衬底上包括将所述第一微型器件阵列放置在所述第一着陆焊盘阵列上方，同时将所述第二微型器件阵列取向为横向邻近所述第二堆体结构阵列。
20.根据权利要求19所述的微转移印刷方法，其中所述粘合剂膜是横跨在所述第一堆体结构阵列上方、所述第二堆体结构阵列上方、以及在所述第一堆体结构阵列与所述第二堆体结构阵列之间的连续粘合剂膜。
21.根据权利要求19所述的微转移印刷方法：
其中所述粘合剂膜是横跨在所述第一堆体结构阵列和所述第二堆体结构阵列上方的图案化粘合剂膜；并且
其中当将所述第一微型器件阵列放置在所述接收衬底上时，所述第二微型器件阵列未被取向为位于所述粘合剂膜正上方。
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