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CN118538834A - 分立组件向基板上的并行组装 - Google Patents

分立组件向基板上的并行组装 Download PDF

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CN118538834A
CN118538834A CN202410513088.0A CN202410513088A CN118538834A CN 118538834 A CN118538834 A CN 118538834A CN 202410513088 A CN202410513088 A CN 202410513088A CN 118538834 A CN118538834 A CN 118538834A
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CN
China
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discrete components
substrate
release layer
dynamic release
beamlets
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Pending
Application number
CN202410513088.0A
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V·马里诺夫
R·克利格尔
M·R·塞姆勒
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Kulisofa Netherlands Ltd
Original Assignee
Kulisofa Netherlands Ltd
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Publication date
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Abstract

本申请提供了分立组件向基板上的并行组装。一种方法，包括将多个分立组件从第一基板转移至第二基板，其包括：对动态释放层的上表面上的多个区域进行照射，所述动态释放层使所述多个分立组件附着至所述第一基板，这些被照射区域中的各被照射区域与所述分立组件中的相应的一个分立组件对准。所述照射在所述动态释放层的被照射区域中的各被照射区域内引起塑性变形。所述塑性变形使所述分立组件中的至少一些分立组件同时从所述第一基板释放。

Description

分立组件向基板上的并行组装
本申请是申请日为2018年4月25日，申请号为201880002383.2、发明名称为“分立组件向基板上的并行组装”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本说明书总体涉及分立组件向基板上的组装。
背景技术
使用当前常规方法来单独转移各微LED以组装相同的显示器将花费长于一个或多个小时，诸如约100小时、约200小时、约400小时、约600小时、或约800小时。
发明内容
在一方面，一种方法包括将多个分立组件从第一基板转移至第二基板，包括：同时照射动态释放层的上表面上的多个区域，所述动态释放层使所述多个分立组件附着至所述第一基板，这些被照射区域中的各被照射区域与所述分立组件中的相应的一个分立组件对准。所述照射在所述被照射区域中的各被照射区域内引起所述动态释放层的至少一部分的烧蚀。所述烧蚀使所述分立组件中的至少一些分立组件同时从所述第一基板释放。
实施例可以包括以下特征中的一个或多个特征。
照射所述多个区域包括利用激光能量来照射所述多个区域。所述方法包括：将所述激光能量分离成多个小束，并且利用所述激光能量的小束中的一个小束来照射所述多个区域中的各区域。所述方法包括利用衍射光学元件来使所述激光能量分离。所述照射在所述被照射区域中的各被照射区域内引起所述动态释放层的部分厚度的烧蚀。所述动态释放层的部分厚度的烧蚀在所述被照射区域中的各被照射区域内引起所述动态释放层的剩余厚度的变形。所述变形包括所述动态释放层的被照射区域中的各被照射区域内的起泡，所述起泡各自对相应的分立组件施加力。所述起泡所施加的力使所述分立组件从所述第一基板释放。所述部分厚度的烧蚀在所述被照射区域中的各被照射区域内引起塑性变形。所述部分厚度的烧蚀在所述被照射区域中的各被照射区域内引起弹性变形。所述照射在所述被照射区域中的各被照射区域内引起所述动态释放层的全部厚度的烧蚀。所述方法包括在照射所述多个区域之前降低所述动态释放层的附着性。降低所述动态释放层的附着性包括使所述动态释放层暴露于刺激。使所述动态释放层暴露于刺激包括使所述动态释放层暴露于热和紫外光中的一个或多个。转移所述多个分立组件包括：将一个或多个分立组件的第一集合转移至第一目标基板，所述第一集合中的分立组件共享第一共通特性；以及将一个或多个分立组件的第二集合转移至第二目标基板，所述第二集合中的分立组件共享第二共通特性。所述分立组件包括发光二极管(LED)，以及其中所述特性包括光学特性和电气特性中的一个或多个。将所述多个分立组件转移至所述第二基板包括将少于全部分立组件的分立组件从所述第一基板转移至所述第二基板。所述方法包括：在转移所述多个分立组件之前，将一个或多个分立组件中的各分立组件从所述第一基板分别转移至目的地。将所述一个或多个分立组件中的各分立组件分别转移包括转移不满足质量标准的分立组件。所述方法包括：在将所述多个分立组件转移至所述第二基板之后，将所述第一基板上剩余的一个或多个分立组件中的各分立组件分别转移至所述第二基板。所述方法包括：在将所述多个分立组件转移至所述第二基板之后，将一个或多个分立组件中的各分立组件从第三基板分别转移至所述第二基板。所述多个分立组件在所述第二基板上形成分立组件的阵列，以及其中将所述第一基板上剩余的一个或多个分立组件中的各分立组件转移包括将分立组件转移至所述第二基板上的所述阵列中的空位置。照射多个区域包括使所述照射扫描分立组件的多个子集。各子集中的多个分立组件同时释放，并且所述多个子集相继释放。照射多个区域包括利用照射图案来照射各区域。所述方法包括将激光能量分离成所述照射图案。所述方法包括利用第一衍射光学元件来将所述激光能量分离成所述照射图案。所述方法包括将所述照射图案分离成激光能量的多个小束，各小束具有所述照射图案。所述方法包括利用第二衍射光学元件来将所述照射图案分离成多个小束。所述方法包括使所述激光能量的多个小束扫描至分立组件的多个子集，各小束具有所述照射图案。所述方法包括利用单个衍射光学元件来将激光能量分离成激光能量的多个小束，各小束具有所述照射图案。所述照射图案包括激光能量的多个小束，各小束与给定分立组件上的特定位置相对应。所述照射图案包括激光能量的四个小束，各小束与给定分立组件的角相对应。将所述多个分立组件从所述第一基板转移至所述第二基板包括将所述多个分立组件按照面朝下的定向转移至所述第二基板。所述多个分立组件包括发光二极管(LED)。
在一方面，一种设备包括：基板组件，其包括：基板，动态释放层，其被配置在所述基板的表面上，以及多个分立组件，其通过所述动态释放层而附着至所述基板；以及光学系统，其包括至少一个光学元件，所述至少一个光学元件被配置为将来自激光能量的源的激光束分离成多个小束，各小束被配置为对所述动态释放层的上表面上的相应区域进行照射。
实施例可以包括以下特征中的一个或多个特征。
所述至少一个光学元件被配置为将来自所述源的激光束分离成多个小束，各小束具有照射图案。所述照射图案包括激光能量的多个小束，所述照射图案的各小束被配置为对给定分立组件上的特定位置进行照射。所述光学系统包括：第一光学元件，其被配置为将来自所述源的激光束分离成所述照射图案；以及第二光学元件，其被配置为将所述照射图案分离成所述多个小束，各小束具有所述照射图案。所述第一光学元件和所述第二光学元件各自包括衍射光学元件。所述光学系统包括：第一光学元件，其被配置为将来自所述源的激光束分离成所述多个小束；以及第二光学元件，其被配置为将所述多个小束中的各小束分离成所述照射图案。所述设备包括扫描机构，其被配置为使所述激光能量的多个小束扫描至所述动态释放层的多个区域，其中所述动态释放层的各区域将所述多个分立组件的子集附着至所述基板。所述光学系统具有：(i)第一配置，其中所述光学元件位于所述激光能量的源和所述动态释放层之间的激光束的路径中；以及(ii)第二配置，其中所述光学元件不位于所述激光能量的源和所述动态释放层之间的激光束的路径中。在所述光学系统处于所述第一配置的情况下，所述光学元件将所述激光束分离成多个小束。在所述光学系统处于所述第二配置的情况下，所述激光束在与所述分立组件中的一个分立组件的位置相对应的位置处入射在所述动态释放层的上表面上。所述设备包括控制器，其被配置为控制所述激光束与所述分立组件中的一个分立组件的位置的对准。所述控制器被配置为基于指示所述分立组件中的一个或多个分立组件各自的特性和质量中的一个或多个的信息，来控制所述激光束的对准。所述光学系统包括：第一光学元件，其被配置为将所述激光束分离成第一数量的小束；第二光学元件，其被配置为将所述激光束分离成第二数量的小束；以及切换机构，其被配置为将所述第一光学元件或所述第二光学元件定位在所述激光束的路径中。所述设备包括所述激光能量的源。所述激光能量的源包括激光。对所述动态释放层的区域的照射导致与被照射区域对准的分立组件的释放。所述激光能量的各小束的波长和通量中的一个或多个足以在所述被照射区域中的各被照射区域内引起所述动态释放层的至少部分厚度的烧蚀。各小束的波长或通量足以在所述被照射区域中的各被照射区域内引起所述动态释放层的部分厚度的烧蚀，所述部分厚度的烧蚀引起所述被照射区域中的各被照射区域内的变形。各小束的波长或通量足以在所述被照射区域中的各被照射区域内引起所述动态释放层的全部厚度的烧蚀。所述动态释放层的附着性响应于刺激。所述动态释放层的附着性响应于热和紫外光中的一个或多个。所述分立组件包括LED。
在一方面，一种设备，包括：激光能量的源；基板保持件，其被配置为接收基板；光学系统，其包括第一光学元件，所述第一光学元件被配置为将来自所述激光能量的源的激光束分离成多个小束，其中所述光学系统具有：第一配置，其中所述第一光学元件被配置在所述激光能量的源和所述基板保持件之间的激光能量的路径中，以及至少一个第二配置，所述至少一个第二配置是以下中的一个或多个：(i)第二光学元件被配置在所述激光能量的路径中的配置、以及(ii)所述第一光学元件和所述第二光学元件均不在所述激光能量的路径中的配置；以及控制器，其被配置为控制所述光学系统的配置。
实施例可以包括以下特征中的一个或多个特征。
所述设备包括扫描装置，其被配置为使从所述光学系统输出的激光束或小束相对于所述基板保持件扫描。所述控制器被配置为将所述第一光学元件移入和移出所述激光能量的路径。所述设备包括刺激施加装置，其被配置为输出包括紫外光和热中的一个或多个的刺激。在所述基板保持件中存在基板的情况下，所述刺激施加装置被定位成对所述基板施加刺激。
在一方面，一种设备，包括：激光能量的源；第一基板保持件，其被配置为接收至少一个第一基板；光学系统，其包括第一光学元件，所述第一光学元件被配置为将来自所述激光能量的源的激光束分离成多个小束，其中所述光学系统具有：第一配置，其中所述第一光学元件被配置在所述激光能量的源和所述第一基板保持件之间的激光能量的路径中，以及至少一个第二配置，所述至少一个第二配置是以下中的一个或多个：(i)第二光学元件被配置在所述激光能量的路径中的配置、以及(ii)所述第一光学元件和所述第二光学元件均不在所述激光能量的路径中的配置；第一控制器，其被配置为控制所述光学系统的配置；第二基板保持件，其被配置为保持至少一个第二基板，所述第二基板保持件的至少一部分被配置在所述第一基板保持件的下面；以及第二控制器，其被配置为控制所述第二基板保持件相对于所述第一基板保持件的定位。所述设备包括扫描装置，其被配置为使从所述光学系统输出的激光束或小束相对于所述基板保持件扫描。所述设备包括刺激施加装置，其被配置为输出包括紫外光和热中的一个或多个的刺激。所述设备包括控制系统，所述控制系统包括所述第一控制器和所述第二控制器。所述第二基板保持件被配置为保持多个第二基板。所述设备包括：基板架，其被配置为保持多个第二基板；以及转移机构，其能够由所述第二控制器控制以将所述多个第二基板中的一个第二基板从所述基板架转移至所述第二基板保持件。所述第一基板保持件被配置为保持多个第一基板。所述设备包括：基板架，其被配置为保持多个第一基板；以及转移机构，其能够由第三控制器控制以将所述多个第一基板中的一个第一基板从所述基板架转移至所述第一基板保持件。
在一方面，一种方法包括：从基板转移多个分立组件，所述分立组件通过动态释放层而附着至所述基板，所述转移包括：使用第一激光辅助转移过程来将一个或多个第一分立组件中的各第一分立组件从所述基板分别转移至第一目的地，所述第一分立组件不满足质量标准；以及使用第二激光辅助转移过程来将多个第二分立组件从所述基板转移至第二目的地，所述第二分立组件满足所述质量标准。
实施例可以包括以下特征中的一个或多个特征。
转移多个第二分立组件包括转移少于全部第二分立组件的第二分立组件，以使得剩余一个或多个第二分立组件附着至所述基板。所述方法包括将剩余的附着至所述基板的第二分立组件中的一个或多个第二分立组件各自转移至所述第二目的地。所述多个第二分立组件在所述第二目的地处形成分立组件的阵列，以及其中将剩余的第二分立组件中的一个或多个第二分立组件分别转移包括将剩余的第二分立组件中的各第二分立组件转移至所述阵列中的空位置。所述第二激光辅助转移过程包括：照射所述动态释放层的上表面上的多个区域，这些被照射区域中的各被照射区域与所述第二分立组件中的相应的一个第二分立组件对准，其中所述照射使所述第二分立组件同时从所述基板释放。所述第一激光辅助转移过程包括针对所述第一分立组件中的各第一分立组件照射所述动态释放层的上表面上的区域，该区域与所述第一分立组件对准，其中所述照射使所述第一分立组件从所述基板释放。所述方法包括在转移所述一个或多个第一分立组件之前降低所述动态释放层的附着性。降低所述动态释放层的附着性包括使所述动态释放层暴露于热和紫外光中的一个或多个。所述第二目的地包括目标基板，以及其中将所述多个第二分立组件转移至所述第二目的地包括将第二分立组件集合转移至所述目标基板的上表面上所配置的附装元件上。所述方法包括使所述附装元件固化以使所转移的第二分立组件接合至所述目标基板。使所述附装元件固化包括使所述附装元件暴露于热、紫外光和机械压力中的一个或多个。所述方法包括将所述附装元件施加至对所述目标基板。所述第二目的地包括目标基板，以及所述方法还包括使所转移的第二分立组件接合至所述目标基板。所述第二目的地包括具有电路组件的目标基板，以及其中所述方法还包括使所转移的第二分立组件的电路组件与所述目标基板的电路组件互连。所述方法包括将所述分立组件从施体基板转移至所述基板。将所述分立组件从所述施体基板转移至所述基板包括使所述基板上的动态释放层与所述施体基板上的分立组件接触。所述方法包括使所述施体基板上的分立组件单片化。所述施体基板包括分割带。所述施体基板包括晶圆。所述方法包括将所述动态释放层施加到所述基板。
在一方面，一种方法包括：将分立组件从载体基板转移至多个目标基板中的各目标基板，所述分立组件通过动态释放层而附着至所述载体基板，所述转移包括：使用激光辅助转移过程，使用激光辅助转移过程将所述分立组件的第一集合转移至第一目标基板，所述第一集合中的分立组件共享第一特性；以及使用所述激光辅助转移过程，将所述分立组件的第二集合转移至第二目标基板，所述第二集合中的分立组件共享与所述第一特性不同的第二特性。
实施例可以包括以下特征中的一个或多个特征。
所述方法包括将所述分立组件从多个载体基板转移至所述多个目标基板。所述方法包括从所述多个载体基板中的各载体基板连续地转移所述分立组件。所述转移包括：在转移系统中将分立组件从第一载体基板转移至所述目标基板中的一个或多个目标基板；从所述转移系统中的转移位置移除所述第一载体基板；将第二载体基板放置在所述转移位置中；以及将分立组件从所述第二载体基板转移至所述目标基板中的一个或多个目标基板。所述转移包括：在转移系统中将所述分立组件的第一集合转移至所述第一目标基板；从所述转移系统中的转移位置移除所述第一目标基板；以及将所述第二目标基板放置在所述转移位置中以用于所述分立组件的第二集合的转移。所述分立组件包括LED，以及其中所述第一特性和所述第二特性包括光学特性和电气特性中的一个或多个。将分立组件的各集合转移至相应的目标基板包括将该集合中的各分立组件分别转移至所述目标基板。将分立组件的各集合转移至相应的目标基板包括将该集合中的一些或全部分立组件同时转移至所述目标基板。将分立组件的集合转移至相应的目标基板包括将该集合中的分立组件转移至所述目标基板的上表面上所配置的裸片卡合材料的层上。所述方法包括将裸片接收材料施加至各目标基板。所述方法包括降低所述动态释放层的附着性。降低所述动态释放层的附着性包括使所述动态释放层暴露于热和紫外光中的一个或多个。所述方法包括将所述分立组件从施体基板转移至所述载体基板。将所述分立组件从所述施体基板转移至所述载体基板包括使所述载体基板上的动态释放层与所述施体基板上的分立组件接触。所述施体基板包括分割带。所述施体基板包括晶圆。所述方法包括将所述动态释放层施加至所述载体基板。
在一方面，一种设备，包括：基板，其中在该基板的上表面中形成多个凹穴(pocket)；谱偏移材料，其被配置在所述多个凹穴中的各凹穴内，所述谱偏移材料被配置为响应于吸收具有激发波长的光而发射具有一个或多个发射波长的光；以及LED，其被配置在所述多个凹穴中的各凹穴内，各LED被配置为发射具有所述激发波长的光，各LED被定向为使得从微LED发射的光对相应凹穴中所配置的谱偏移材料进行照射。
实施例可以包括以下特征中的一个或多个特征。
所述谱偏移材料包括：第一谱偏移材料，其被配置为发射具有第一发射波长的光；以及第二谱偏移材料，其被配置为发射具有第二发射波长的光。所述第一谱偏移材料被配置在所述多个凹穴的第一子集中，并且所述第二谱偏移材料被配置在所述多个凹穴的第二子集中。所述凹穴被布置成二维阵列，以及其中所述第一谱偏移材料被配置在所述阵列的第一行的凹穴中，并且所述第二谱偏移材料被配置在所述阵列的第二行的凹穴中。所述谱偏移材料包括第三谱偏移材料，所述第三谱偏移材料被配置为发射具有第三发射波长的光，以及所述第一发射波长与红光相对应，所述第二发射波长与绿光相对应，并且所述第三发射波长与蓝光相对应。所述LED被定向为使得各LED的发光面背对着所述基板的上表面。各LED包括该LED的第二面上所形成的触点，所述第二面与所述发光面相反。所述设备包括与所述LED的触点电气接触的电气连接线。所述基板对具有所述一个或多个发射波长的光透明。所述基板吸收具有所述激发波长的光。所述设备包括所述基板的上表面上所形成的平坦化层。所述平坦化层对所述一个或多个发射波长透明。所述谱偏移材料包括磷光体、量子点和有机染料中的一种或多种。所述设备包括显示装置。各凹穴、各凹穴中所配置的谱偏移材料、以及相应的LED与所述显示装置的子像素相对应。所述设备包括固态照明装置。
在一方面，一种方法包括：将谱偏移材料配置在基板的上表面中所形成的多个凹穴中的各凹穴内，所述谱偏移材料被配置为响应于吸收具有激发波长的光而发射具有一个或多个发射波长的光；以及将LED组装到所述多个凹穴中的各凹穴内，各LED被配置为发射具有所述激发波长的光，各LED被定向为使得从所述LED发射的光对相应凹穴中所配置的谱偏移材料进行照明。
实施例可以包括以下特征中的一个或多个特征。
所述方法包括在所述基板的上表面中形成所述多个凹穴。所述方法包括通过压花和光刻中的一种或多种来形成所述多个凹穴。对所述谱偏移材料进行配置包括：将第一谱偏移材料配置在所述多个凹穴的第一子集中，所述第一谱偏移材料被配置为发射具有第一发射波长的光；以及将第二谱偏移材料配置在所述多个凹穴的第二子集中，所述第二谱偏移材料被配置为发射具有第二发射波长的光。将LED组装到所述多个凹穴中的各凹穴内包括将所述LED组装为使得各微LED的发光面背对着所述基板的上表面。将LED组装到所述多个凹穴中的各凹穴内包括将多个LED同时转移至相应的凹穴中。将多个LED同时转移包括利用大规模并行激光辅助转移过程来转移所述多个LED。所述方法包括形成到各LED的电气连接。所述方法包括形成到各LED的第二面上的触点的电气连接，各LED的所述第二面与发光面相反。所述方法包括在所述基板的上表面上形成平坦化层。
附图说明
图1A和图1B是激光辅助转移过程的图。
图2A～图2C是激光辅助转移过程的图。
图3是激光辅助转移过程的图。
图4是激光辅助转移过程的图。
图5A～图5C是仅良好裸片(good-die-only)转移过程的图。
图6A～图6C是仅良好裸片转移过程的图。
图7是设备的图。
图8是组件分类过程的图。
图9是流程图。
图10是激光辅助转移过程的图。
图11A和图11B是微发光二极管(LED)装置的图。
具体实施方式
这里描述了分立组件向目标基板上的大规模并行激光辅助转移所用的方法。该过程可以实现大量分立组件的超快速、高吞吐量、低成本的组装。例如，发光二极管(LED)可以被快速地放置到基板上，从而创建诸如显示器或固态照明等的装置中所使用的LED阵列。
参考图1A和图1B，激光辅助转移过程用于分立组件向刚性或柔性基板上的高吞吐量、低成本的无接触组装。术语“分立组件”一般是指例如要成为产品或电子装置的一部分的任何单元，例如，电子、机电、光伏、光子或光电子的组件、模块或系统，例如在半导体材料的一部分上形成有电路的任何半导体材料。分立组件可以是超薄型的，这意味着具有50μm或更小、40μm或更小、30μm或更小、25μm或更小、20μm或更小、10μm或更小、或者5μm或更小的最大厚度。分立组件可以是超小型的，这意味着具有小于或等于300μm/侧、100μm/侧、50μm/侧、20μm/侧、或5μm/侧的最大长度或宽度尺寸。分立组件可以是超薄型且超小型的。
具体参考图1A，分立组件12通过动态释放层22而附着至载体基板16。术语“载体基板”一般是指例如包括一个或多个分立组件的任何材料(例如，制造商所组装的分立组件的集合)，诸如包括一个或多个半导体裸片的晶圆等。
分立组件12包括有源面32，其中有源面32包括集成电路装置。在图1A和图1B的示例中，分立组件12的有源面32背对着动态释放层22；在一些示例中，有源面32可以面向动态释放层22。
还参照图1B，在起泡转移过程中，将激光束24的能量施加到载体基板16的背面30。载体基板16对激光能量的波长透明。激光能量24因此穿过载体基板16并入射在动态释放层22的区域上，从而在激光能量24入射的区域(称为被照射区域)中引起动态释放层的部分厚度的烧蚀。烧蚀产生受限的气体，其中该受限气体膨胀并在动态释放层22的未烧蚀的剩余部分中产生应力。该应力导致动态释放层的材料弹性变形，从而形成泡26。如果由于弹性变形产生的应力超过动态释放层材料的屈服强度，则动态释放层塑性变形。泡26在分立组件12上施加机械力。在泡26所施加的机械力足以克服分立组件12和动态释放层22之间的附着性的情况下，泡26所施加的机械力(与重力相结合地)推动分立组件远离载体基板16，例如以转移至目标基板28。
如图1B所示，在烧蚀转移过程中，将激光束24的能量施加到透明载体基板的背面30。入射在动态释放层22的区域上的激光能量24在被照射区域中导致动态释放层22的全部厚度的烧蚀，从而消除分立组件12和载体基板16之间的任何附着性。烧蚀所产生的气体与重力相结合地推动分立组件12远离载体基板16，例如以转移至目标基板28。
通过动态释放层的起泡而进行的激光辅助转移过程的进一步描述可以在美国专利公开号US2014/0238592中找到，其内容通过引用而全文并入于此。
在一些示例中，激光辅助转移过程可以用于同时或接近同时地转移多个分立组件。有时使用术语“同时”来表示基本同时或者接近同时。该过程(有时称为大规模并行激光辅助转移)可以实现分立组件向目标基板上的超快速、高吞吐量的转移。
参考图2A，多个分立组件112通过动态释放层122而附着至单个载体基板116。多个分立组件112可被布置成阵列，诸如一维阵列或二维阵列等。图2A的动态释放层122可以包括一个或多个层。
还参考图2B，激光束124的能量用于多个分立组件112向目标基板128上的同时的激光辅助转移。载体基板116对激光束124的波长透明。激光束124被诸如衍射光学元件(例如，分束器)等的光学元件142分离成多个小束140a、140b、140c。小束是指光束，诸如具有比激光束124更小尺寸(例如，直径)的光束。多个小束140a、140b、140c中的各小束与其它小束中的各小束同时入射在动态释放层122中的、与多个分立组件112中的一个分立组件对准的相应区域上。在起泡转移中，多个小束140a、140b、140c中的各小束的激光能量在动态释放层122中的各区域处同时引起泡126的形成。多个泡126的同时形成使得与动态释放层122的被照射区域对准的全部分立组件112同时从动态释放层122分离，例如以转移至目标基板128。
参考图2C，在一些示例中，烧蚀转移可以用于多个分立组件112向目标基板上的同时激光辅助转移。在同时烧蚀转移中，各小束140a、140b、140c的激光能量在被照射区域中引起通过动态释放层122的全部厚度的同时烧蚀，从而使得与被照射区域对准的分立组件112同时地从动态释放层122分离，例如以转移至目标基板128。
在图2B的示例中，激光束124被分割成三个小束以入射在布置成一维阵列的分立组件112上。在一些示例中，激光束124可被分割成多个小束以入射在布置成二维阵列的分立组件上。激光束124可被分割成更大数量的小束，诸如10个小束、100个小束、500个小束、1000个小束、5000个小束、10,000个小束、或其它数量的小束等。激光束124可被分割成的小束的数量可以取决于产生激光束124的激光的能量。小束的数量可以取决于要转移的分立组件112的尺寸。例如，可以使用比较小的分立组件更大的能量来转移较大的分立组件，因此与用于转移较小的分立组件相比较，激光束124可被分割成较少的小束以转移较大的分立组件。
在一些示例中，激光束124被分割成比分立组件112的数量更少的小束140。可以在载体基板116上扫描激光束124以顺次转移多个分立组件112的子集，其中各子集中的分立组件被同时转移。例如，激光束124可被分割成二维图案以例如转移二维阵列的分立组件，并且可以在载体基板上扫描该图案以同时释放二维阵列的分立组件。在一些示例中，图案可以针对不同的扫描位置而变化，以例如考虑载体基板上的分立组件的类型、尺寸或这两者的变化。
图3示出分立组件112以及与该分立组件112对准的动态释放层322的一部分的透视图。为简单起见，未示出动态释放层322附着的载体基板。激光束324用于将分立组件112转移至目标基板上。光学元件342将激光束324分割成多小束图案326，其中该多小束图案326入射在与分立组件112对准的动态释放层上。各小束图案导致动态释放层的部分厚度烧蚀和泡的形成、或者动态释放层的全厚度烧蚀，从而在多个位置处向分立组件施加力。在图3的具体示例中，多小束图案326包括四个小束326a、326b、326c、326d，其中这四个小束被定向成使得小束入射在与分立组件112的四个角对准的动态释放层上。这种配置使得基本上等效的力被施加到分立组件112的各个角。使用激光能量的多小束图案来转移分立组件可以有助于实现高产量以及分立组件向目标基板上的精确放置。
图4是多个分立组件112和动态释放层422的透视图。为简单起见，未示出分立组件112附着至的载体基板。激光束424用于分立组件112向目标基板上的同时转移。激光束424被光学系统的诸如衍射光学元件(例如，分束器)等的第一光学元件428分割成多小束图案426。多小束图案426包括布置成要入射在与单个分立组件对准的动态释放层上的多个小束。例如，多小束图案426可以包括激光能量的四个小束，这些小束被定向成入射在与分立组件的四个角对准的动态释放层上。
多小束图案426在光学系统的诸如衍射光学元件(例如，分束器)等的第二光学元件430处经历第二次分裂。第二次分裂产生激光束的多小束图案426的多个组432。各组432入射在与分立组件112中的一个分立组件对准的动态释放层的区域上。各组432内的多个小束导致在动态释放层的被照射区域中形成多个泡，或者替代地导致在动态释放层的被照射区域中形成全厚度烧蚀。该方法实现了多个分立组件112的同时转移，而针对各分立组件使用多个小束可以有助于实现高产量以及分立组件向目标基板上的精确放置。
在图4的具体示例中，激光束424被第一光学元件428分割成包括四个小束的图案426，其中一个小束用于分立组件的一个角。图案426被第二光学元件430分割成三组432a、432b、432d，其中各组包括激光能量的四个小束。各组432入射在与多个分立组件112中的相应一个分立组件对准的动态释放层422的区域上，并且在各组内，四个小束入射在与相应分立组件112的四个角对准的动态释放层上。
在图4的示例中，光学系统包括两个光学元件428、430。在一些示例中，光学系统可以包括单个光学元件，其中该单个光学元件将激光束424分割成多个图案，各图案包括激光能量的多个小束。
在一些示例中，激光小束的图案426被分割成比分立组件112的数量更少的组432。可以使组432的集合在载体基板(未示出)上扫描以顺次地转移多个分立组件的子集，其中各子集中的分立组件同时转移。
在使激光束在载体基板上扫描的示例中，入射在动态释放层上的能量密度可以随着激光能量的扫描而改变，例如，由于激光能量从其源行进的距离、以及激光能量撞击动态释放层的角度的变化而改变。能量密度的差异可能影响分立组件被转移至目标基板上的定位精度、以及转移过程的产量。在一些示例中，可以调节能量密度(例如，激光通量)以补偿激光能量撞击动态释放层的角度的变化、或者激光能量源与激光能量撞击动态释放层的点之间的距离的变化。在一些示例中，可以根据改变小束的图案来调整能量密度，例如，由于要同时转移的分立组件的数量变化或者由于要入射在单个分立组件上的小束的数量变化而进行改变。在一些示例中，可以使用诸如透镜(例如，远心透镜)等的光学元件来减小激光能量撞击动态释放层的角度的变化，从而减小能量密度的差异。在一些示例中，可以基于释放过程来调整激光器的输出功率，例如，通过扫描位置或者通过小束的图案或者通过释放过程的其它方面来进行调整。
在一些示例中，光学系统被配置为在单独地转移单个分立组件的单组件模式与同时转移多个分立组件的多组件模式之间切换。在示例中，载体基板上的多个分立组件112可以是来自晶圆的分立组件。可以使用单组件模式来将不期望的一个或多个分立组件转移至诸如测试基板或丢弃物等的目的地。例如，不期望的分立组件可以是具有未通过测试的电路的分立组件。然后可以使用多组件模式来将剩余分立组件中的一个或多个分立组件转移至目标基板。
在一些示例中，在剩余分立组件中的一个或多个分立组件向目标基板的多组件模式转移之后，可以再次使用单组件模式来将额外的分立组件转移至目标基板上缺少分立组件的位置(例如，因为该位置处的分立组件已作为不期望的组件而被移除、最初从源基板中缺失、或者出于其它原因)。例如，可以使用单组件模式来转移在多组件转移期间未转移的分立组件(例如来自晶圆的圆周区域的分立组件)。在单组件模式下转移分立组件的能力可以有助于提高产量，例如，通过实现可能难以包括在同时转移的分立组件组中的分立组件(诸如靠近晶圆边缘的组件等)的转移来提高产量。
在一些示例中，可以基于指示载体基板上的一个或多个分立组件中的各分立组件的特性的晶圆图来识别不期望的分立组件。在一些示例中，可以基于分立组件附着至载体基板之前的测试来创建晶圆图。例如，可以基于制造分立组件之后对各分立组件的测试来创建晶圆图，并且不期望的分立组件可以是具有未通过制造后测试的电路的组件。测试可以包括对分立组件的电路的电气测试、对LED分立组件的光输出的光学测试、或者其它类型的测试(例如，对分立组件上的传感器的功能或者分立组件上的微机电(MEMS)器件的操作的测试)。在一些示例中，可以基于载体基板上的分立组件的原地(in situ)测试来创建晶圆图。例如，在分立组件是光电子器件的情况下，可以进行如下的光致发光(PL)测试，其中利用低功率激光能量激发各分立组件，并且检测弛豫到基态后的光学响应。光学响应可以用于表征组件。
图5A～图5C和图6A～图6C示出这种多转移过程(有时称为“仅良好裸片”转移过程)的示例。
具体参考图5A，被布置成阵列的分立组件550通过动态释放层而附着至载体基板552。图指示出阵列中的一个或多个分立组件550中的各分立组件的特性。例如，图可以指示例如如上所述的制造后测试、质量控制测试或原地测试的结果，并且可以指示各分立组件是通过测试还是未通过测试。通过测试的分立组件(例如，满足质量标准的分立组件)有时被称为“良好裸片”，而未通过测试的分立组件(例如，不满足质量标准的分立组件)有时被称为“不良裸片”。在图5A的示例图中，不良裸片(例如，分立组件550a)呈深灰色阴影，而良好裸片(例如，分立组件550b)呈浅灰色阴影。在第一转移步骤中，不良裸片以单组件模式转移至诸如测试基板或丢弃物等的目的地。
参考图5B，一旦在单组件模式转移中转移了不良裸片，则在载体基板552上的阵列中存在各不良裸片原先所在的空位置。例如，阵列中的空位置554与不良裸片550a的位置相对应。在第二多组件转移步骤中将作为良好裸片的剩余分立组件的至少一部分转移至目标基板556，从而在目标基板上形成转移后的分立组件的第二阵列550'。
转移域558可以在载体基板552上限定期望尺寸的区域、包含期望数量的阵列位置的区域、或者包含期望数量的分立组件的区域。多组件转移过程仅可以对转移域558内所包含的分立组件中的仅一些或全部分立组件进行转移。转移域558以外的任何分立组件都不被转移至目标基板556，而是作为剩余分立组件560保留在载体基板552上。在图5B的示例中，转移域558的大小被调整为包含10×10的阵列，并且多组件转移过程转移该转移域内所包含的全部分立组件。因此，目标基板556上的转移后的分立组件的阵列550'是分立组件(和空位置，如果有的话)的10×10阵列，其中保持分立组件和空位置的相对定位。可以基于下游应用(诸如基于发光二极管(LED)的显示器等)的期望的分立组件数量或大小来调整转移域的大小。
参考图5C，在一些示例中，利用第三转移步骤来填充目标基板上的转移后的分立组件的阵列550'中的空位置。在第三转移步骤中，剩余分立组件560(例如，剩余的良好分立组件)中的一个或多个分立组件各自以单组件模式转移过程被转移至目标基板556上的空位置其中之一(例如，空位置554'，参见图5B)。在一些示例中，例如，在载体基板552上没有剩余足够的分立组件的情况下或者在期望不同类型的分立组件的情况下，可以通过从不同的载体基板转移分立组件来填充空位置。在第三转移过程完成时，目标基板556上的转移后的分立组件的阵列550'是不具有空位置的良好分立组件的完整阵列。
参考图6A～图6C，在一些示例中，仅良好裸片转移过程将指定图案的分立组件从载体基板转移至目标基板。具体参考图6A，被布置成阵列的分立组件580通过动态释放层而附着至载体基板582。分立组件580的特性的图指示出深灰色的不良裸片(例如，分立组件580a)和浅灰色的良好裸片(例如，分立组件580b)。在第一转移步骤中，不良裸片以单组件模式转移至诸如测试基板或丢弃物等的目的地。
参考图6B，一旦在单组件模式转移中转移了不良裸片，则在载体基板582上的阵列中存在各不良裸片原先所在的空位置。在第二多组件转移步骤中将作为良好裸片的剩余分立组件的图案转移至目标基板586，从而在目标基板上形成转移后的分立组件的第二转移阵列580'。例如，可以对转移域588内所包含的分立组件的图案进行转移。在图6B的示例中，转移载体基板582上的阵列中的每个其它位置处的分立组件；如果在这些位置其中之一处存在空位置，则该空位置也保留在转移后阵列中。参考图6C，在一些示例中，利用第三转移步骤(例如，通过从载体基板582或者从其它载体基板转移剩余分立组件)来填充目标基板上的转移后的分立组件的阵列580'中的空位置。
在一些示例中，不执行第三转移步骤，并且当目标基板被提供给下游应用时，转移后的分立组件的阵列中的空位置保留。例如，如果阵列中的分立组件的密度足够以使得少量空位置基本上将不影响下游应用中的阵列的性能，则可以消除第三转移步骤。在一些示例中，第三转移步骤是可选的，并且可以基于转移后的满足(或不满足)质量特性的分立组件的阵列来执行。例如，当存在多于阈值数量或百分比的空位置时，或者当阈值数量的空位置与其它空位置相邻时，可以执行第三转移步骤。
参考图7，对能够在多组件模式和单组件模式之间切换的转移设备750执行诸如图5A～图5C和6A～图6C所示的仅良好裸片过程。例如，转移设备750可以包括自动化光学元件更换器752，其能够例如根据转移过程的类型(例如，多组件模式或单组件模式)来使各种光学系统754a、754b、754c被移动成与激光器753对准。在示例中，光学系统754a可以是单束系统，并且光学系统754b、754c可以是具有不同束配置的多束系统。光学系统的其它配置也是可能的。在一些示例中，转移设备750可以在激光束或小束的路径中包括多个光学元件，并且自动化光学元件更换器752可以将多个光学元件中的一个光学元件移入或移出该路径。转移设备可以包括扫描机构(未示出)，其中该扫描机构可以使从各光学系统输出的激光束或小束在载体基板758的表面扫描，以转移一个或多个分立组件760。
该设备可以由一个或多个本地或远程计算机或控制器762进行计算机控制，使得端到端的多转移过程可以是自动化的。例如，控制器可以控制激光束或小束与第一单组件模式转移中所要转移的各分立组件的对准。控制器可以控制激光束或小束与第二多组件转移中所要转移的分立组件的对准。控制器可以控制激光束或小束与单组件模式的第三转移中所要转移的剩余分立组件中的各分立组件的对准，并且可以在单组件模式的第三转移期间控制载体基板与目标基板的对准。该设备可以包括刺激施加装置764，其被配置为输出诸如紫外光或热等的刺激，以施加到载体基板，例如以降低动态释放层的附着性。
转移设备可以包括用于保持目标基板的目标基板保持件766。在一些示例中，目标基板保持件766可以保持多个目标基板。在一些示例中，诸如在图7的示例性设备750中，目标基板保持件766可以将单个目标基板768'保持就位以接收从载体基板758转移来的分立组件。被配置为保持一个或多个目标基板768的转移架770可以由控制器772控制，以将各个目标基板从转移架770移动到目标基板保持件766。作为示例，第一目标基板可以由目标基板保持件766保持以接收来自载体基板758的第一转移(例如，不良裸片)。然后，可以将第二目标基板从转移架770转移至目标基板保持件766中，以接收来自载体基板758的第二次转移(例如，良好裸片)。
转移设备可以包括用于保持载体基板758的载体基板保持件774。在一些示例中，载体基板保持件774可以保持多个载体基板。在一些示例中，诸如在图7的示例性设备750中，载体基板保持件774可以保持单个载体基板。在一些示例中，可以控制被配置为保持一个或多个载体基板的转移架(未示出)以将各个基板从转移架移动到载体基板保持件774。
参考图8，在一些示例中，可以使用单组件模式或多组件模式以按照分立组件的一个或多个特性对载体基板602上所保持的分立组件600进行分类。例如，在分立组件是LED的情况下，特性可以是发射波长、量子输出、导通电压、光强度、电压-电流特性、或其它特性、或者它们中的任意两个或更多个的组合。可以在图中指示特性，该图指示载体基板602上所保持的一个或多个分立组件中的各分立组件的特性。在分类过程中，共享共通特性或特性组合的分立组件的各集合被转移至相应的目标基板，从而得到目标基板的集合，各目标基板具有共享共通特性(例如，落在共通范围内的特性)或特性组合的分立组件的集合。共享共通特性或特性组合的分立组件能够以单组件模式单独地转移或者以多组件模式同时转移。
图7的转移设备750可用于按照分立组件的特性对分立组件进行分类。在一些示例中，目标基板保持件766可以保持多个目标基板，并且来自单个载体基板758的分立组件可以基于分立组件的特性而被转移至目标基板保持件766中所保持的各目标基板。在一些示例中，目标基板保持件766可以保持单个目标基板。来自载体基板758的共享共通特性或特性组合的分立组件的第一集合可被转移至目标基板保持件766中所保持的第一目标基板。然后，第二目标基板可被转移至目标基板保持件766中，并且具有不同的共通特性或特性组合的分立组件的第二集合可被转移至第二目标基板。
在图8的示例中，在第一多组件模式转移中将具有共通的第一特性的分立组件604(例如，具有在第一范围中的发射波长的LED)从载体基板602转移至第一目标基板606。在第二多组件模式转移中将具有共通的第二特性的分立组件608(例如，具有在第二范围中的发射波长的LED)从载体基板602转移至第二目标基板610。在第三多组件模式转移中将具有共通的第三特性的分立组件612(例如，具有在第三范围中的发射波长的LED)从载体基板602转移至第三目标基板614。尽管图8中示出三个目标基板，但是分类过程可以将分立组件的集合转移至任意数量的目标基板。
参考图9，在用于转移分立组件的示例性过程中，在诸如分割带等的临时基板上；或者在诸如晶圆(例如，硅晶圆或蓝宝石晶圆等)等的施体基板上提供(700)单片化分立组件。例如，晶圆可以附着至分割带，并被分割成分立组件。在将晶圆附着至分割带之前，可以使晶圆薄化至例如约50μm的厚度。在2017年1月12日提交的PCT申请序列号PCT/US2017/013216中提供了将晶圆分割成分立组件的进一步描述，其内容通过引用而全文并入于此。
将单片化分立组件从临时基板转移(702)至配置有动态释放层的透明载体基板。在一些示例中，载体基板可以设置有已经施加的动态释放层。在一些示例中，动态释放层被施加到载体基板。载体基板由诸如玻璃或透明聚合物等的材料形成，该材料对紫外、可见或红外电磁谱的至少一些波长(包括在后续的激光辅助转移过程期间所要使用的波长)至少部分透明。在一些示例中，单片化晶圆的组件被直接转移至载体基板而不使用临时基板。例如，单片化组件的直接转移可以用于使用激光剥离过程将外延层厚的微LED从生长基板转移至载体基板。
在一些示例中，单片化分立组件在仅良好裸片转移过程中转移至载体基板，其中首先从临时基板移除“不良裸片”，然后将剩余的“良好裸片”转移至载体基板。
通过使临时基板上的分立组件与载体基板上的动态释放层接触，来将分立组件从临时基板转移至载体基板。在一些示例中，在临时基板是分割带的情况下，该分割带可以由响应于诸如热或紫外光等的刺激而经历附着性降低的材料形成。当分割带暴露于刺激时，分割带的附着性降低，从而有利于分立组件向载体基板的转移。在2017年1月12日提交的PCT申请序列号PCT/US2017/013216中提供了将分立组件转移至载体基板上的进一步描述，其内容通过引用而整体并入于此。
在一些示例中，可以在分割之前将分立组件例如作为整个或部分晶圆而转移至载体基板。例如，晶圆或部分晶圆可被安装在载体基板上，然后晶圆可被分割成分立组件。在一些示例中，可以在将晶圆转移至载体基板之前部分地分割该晶圆，并且可以在将晶圆转移至载体基板之后完成分割。
在一些示例中，动态释放层可以是具有可控附着性的材料，诸如具有可在暴露于刺激(诸如热、紫外光或其它刺激)时降低的附着性的材料。当分立组件被转移至载体基板时，高附着性的动态释放层便于转移并且有助于将分立组件固定在载体基板上。然而，较低附着性的动态释放层可以便于分立组件向目的基板的后续激光辅助转移。因此，在一些示例中，一旦分立组件已被转移至载体基板，则动态释放层的附着性降低(704)，例如通过使动态释放层暴露于诸如热或紫外光等的刺激而降低。附着性降低导致整个动态释放层的附着性降低，并且便于后续的激光辅助转移。如图8中的虚线边界所示，附着性降低是可选的。例如，在烧蚀激光辅助转移过程中，一般不进行附着性降低。在2017年1月12日提交的PCT申请序列号PCT/US2017/013216中提供了具有可控附着性的动态释放层的进一步描述，其内容通过引用而整体并入于此。
在一些示例中，在分类过程中，在多激光辅助转移过程中将分立组件从载体基板转移(706)至多个目标基板。例如，可以基于分立组件的特性来将分立组件转移至目标基板，从而通过该特性来对分立组件进行分类。分类过程的结果是目标基板的集合，其中各目标基板具有共享共通特性的分立组件的集合。
在一些示例中，各目标基板可以配置有裸片卡合材料。裸片卡合材料(DCM)可以是这样的材料，该材料在从载体基板转移分立组件时接收分立组件，并在减少分立组件在目标基板上的转移后移动的同时将这些分立组件保持在其目标位置。可以基于诸如表面张力、粘度和流变等的性质来选择DCM。例如，DCM可以提供粘性阻力以防止分立组件移动，或者可以通过另一外部施加的力(诸如静电力、磁力、机械力、或者它们中的任意两个或更多个的组合等)来防止分立组件移动。
在一些示例中，目标基板设置有已经施加的裸片卡合材料。在一些示例中，在转移分立组件之前将DCM施加到目标基板。DCM可以使用膜沉积方法(诸如旋涂、浸涂、线涂、刮片或其它膜沉积方法等)被施加为连续膜(例如，具有约3μm～约20μm的厚度)。替代地，DCM可以被施加为分立的图案化膜，例如施加在要放置分立组件的位置中。图案化DCM膜可以通过材料印刷技术(诸如漏版印刷、丝网印刷、喷射、喷墨印刷或其它技术)而形成。还可以通过利用吸引DCM的材料、排斥DCM的材料、或这两者的图案对目标基板进行预处理、然后使用连续膜沉积方法使DCM沉积，以在具有DCM吸引性材料的区域中(或者在没有DCM排斥性材料的区域中)产生DCM，从而形成图案化DCM膜。例如，可以利用亲水材料、疏水材料或这两者来使目标基板图案化。
在一些示例中，各目标基板上的分立组件被转移(708)至诸如带的相应的第二基板。由于分立组件在被转移至目标基板期间按特性进行了分类，因此各带也将接收共享共通特性的分立组件。带可被提供用于下游应用，例如被提供至最终产品制造商。分立组件向第二基板的转移可以是接触转移。在目标基板包括具有可控附着性的裸片卡合材料层的情况下，附装元件可以暴露于刺激以降低附着性，从而便于分立组件的转移。
在一些示例中，在激光辅助转移过程中将分立组件转移(710)至装置基板。分立组件向装置基板的转移可以包括如上所述的仅良好裸片转移过程，其中首先将不良裸片从载体基板转移至丢弃物，然后将良好裸片的阵列从载体基板同时地转移至装置基板。
在一些示例中，装置基板可以配置有导电附装元件，以实现裸片卡合和互连。附装元件响应于所施加的刺激而固化，诸如可热固化、可在暴露于紫外光时固化、或响应于其它类型的刺激而可固化的材料、或它们中的任意两个或更多个的组合。在一些示例中，装置基板设置有已经施加的附装元件。在一些示例中，在转移分立组件之前将附装元件施加到目标基板。在一些示例中，装置基板可以配置有在焊接期间用作助焊剂的附装元件，并且通过加热来激活裸片卡合材料以便于作为使分立组件互连的过程的焊接。在2017年1月12日提交的PCT申请序列号PCT/US2017/013216中提供了附装元件的进一步描述，其内容通过引用而整体并入于此。
分立组件接合(712)至装置基板。例如，附装元件可以例如通过暴露于刺激(诸如高温、紫外光、或其它刺激、或它们中的任意两个或更多个的组合)而固化，从而增加附装元件的附着性。可以在足以允许附装元件固化的时间之后移除刺激，从而在装置基板和分立组件之间形成机械接合、电气接合或这两者。在2017年1月12日提交的PCT申请序列号PCT/US2017/013216中提供了将分立组件接合至装置基板的进一步描述，其内容通过引用而整体并入与此。
分立组件互连(714)至装置基板，以在分立组件上的电路元件和装置基板上的电路元件之间建立电气连接。在一些示例中，分立组件以面朝上的定向互连到装置基板，其中分立组件的工作面背对着装置基板。分立组件的工作面是形成分立组件的电路的表面。对于面朝上的分立组件，互连可以包括引线接合、等平面印刷(其中将导电材料印刷到装置基板和分立组件的工作面上)、直接写入材料沉积、薄膜光刻、或其它互连方法。在一些示例中，分立组件以面朝下的定向(有时称为“倒装芯片”)互连到装置基板，其中分立组件的工作面朝向装置基板。倒装芯片互连可以包括附着剂接合、焊接、热压接合、超声接合、或其它倒装芯片互连方法。
参考图10，在用于转移诸如微LED等的分立组件的示例性过程800中，在诸如晶圆(例如，蓝宝石晶圆)等的基板上提供(802)单片化分立组件。
在一些示例中，例如通过使施体基板上的分立组件与中间基板接触(804)来将分立组件转移至中间基板。例如，中间基板可以用于分立组件将被倒装(即，翻转180°)以用于最终下游应用的情况。中间基板有时还可以改进与转移过程相关联的度量，诸如产量、精度或其它度量。然后将分立组件从中间基板转移(806)至配置有动态释放层的透明载体基板。
在一些示例中，不使用中间基板，并且将分立组件从施体基板直接转移至透明载体基板。在这种情况下，跳过转移过程的方面804，并且转移过程的方面806是分立组件从施体基板直接向透明载体基板的转移。可以通过激光剥离(liftoff)过程来进行分立组件从基板(例如，蓝宝石晶圆)向中间基板或载体基板的转移。在激光剥离过程中，通过改变组件的工作(功能)层和基板之间的界面层处的材料成分来使功能层与基板分离。例如，在蓝宝石基板上外延生长的GaN微LED的激光剥离过程中，激光(例如，紫外激光)聚焦在微LED的GaN层和蓝宝石基板之间的界面上。激光聚焦区域中的高温导致薄(例如，小于1μm厚)的GaN层分解成镓和氮。镓的熔点非常低(约30℃)，因此通过使镓层熔化能够容易地移除微LED的功能GaN层。
通过施加刺激(诸如热、紫外光或其它类型的刺激)来降低(808)动态释放层的附着性。然后使用激光辅助转移过程将分立组件转移(810)至装置基板。在图10的示例中，分立组件被示出为以单组件模式单独转移。在一些示例中，多个分立组件可以以多组件模式同时转移。在一些示例中，分立组件转移包括仅良好裸片过程，其中在第一转移过程中从载体基板移除不良裸片，然后在第二转移过程中将良好裸片转移至装置基板。装置基板上的分立组件接合至装置基板并且互连至装置基板上的电路元件(812)。
上述用于多个分立组件的大规模并行激光辅助转移的方法可以用于组装微LED，以供诸如显示器(例如电视屏幕或计算机监视器)或者固态照明的基于微LED的装置使用。基于微LED的装置包括微LED的阵列，各微LED形成单独的像素或子像素元件。在一些示例中，可以通过使用发射不同波长的微LED来实现颜色。在一些示例中，可以通过与诸如有机染料、磷光体、量子点等的谱偏移材料相结合地使用微LED、或者通过使用滤色器来实现颜色。
微LED是指具有至多为100微米的至少一个横向尺寸的LED。谱偏移材料是指被第一波长(有时称为激发波长)的光激发以发射与激发波长不同的第二波长(有时称为发射波长)的光的材料。在通过滤色器实现谱偏移材料的情况下，谱偏移材料的颜色是与谱偏移材料所发射的光的波长相对应的颜色。在通过量子点实现谱偏移材料的情况下，谱偏移材料的颜色取决于量子点的大小。在通过有机染料或磷光体实现谱偏移材料的情况下，谱偏移材料的颜色取决于染料或磷光体的成分。
参考图11A和图11B，微LED器件500包括基板502，该基板502具有在其上表面形成的凹穴504的阵列。各凹穴504与器件500的子像素相对应。可以通过压花、光刻或其它制造方法来形成凹穴504。谱偏移材料506被配置在至少一些凹穴504中。谱偏移材料506的颜色可以在凹穴504的阵列之中(例如，按行、按列、按其它图案、或随机地)变化。在图11A和图11B的示例中，谱偏移材料506的颜色按凹穴504的阵列的列而变化，使得第一列508a在其凹穴504中具有红色谱偏移材料，第二列508b在其凹穴504中具有绿色谱偏移材料，以及第三列508c在其凹穴中具有蓝色谱偏移材料。基板502可以由对谱偏移材料的颜色透明的材料制成。例如，基板502可以是玻璃或透明聚合物。
将微LED 510放置在基板502中的各凹穴504内。例如，可以使用上述用于多个分立组件的大规模并行激光辅助转移的方法来将微LED 510放置在凹穴504中。微LED 510被放置在凹穴504中，其中凹穴504具有包围微LED 510的发光表面和侧表面的谱偏移材料506。微LED 510发射具有可以激发谱偏移材料506发光的波长的光。例如，微LED可以发射紫外光。
在图11A和图11B的示例中，微LED 510以无源矩阵控制，其中微LED 510的相对侧上的电触点512朝向基板502的上表面514暴露。行电极516和列电极518连接至微LED 510的电触点512，从而提供对各微LED 510单独寻址以激发谱偏移材料506的给定像素或子像素的方式。在上表面514上形成平坦化层520。平坦化层520对于来自谱偏移材料506的光可以是透明的或不透明的。在一些示例中，微LED以有源矩阵技术控制，其中使用诸如薄膜晶体管和电容器等的电子组件来分别控制各微LED。
透明基板对谱偏移材料所发射的光透明，但是吸收由微LED发射的光。平坦化层对于谱偏移材料所发射的光可以是透明的或不透明的。
在一些示例中，凹穴504之间的基板502的壁吸收由微LED 510发射的光，从而防止来自一个微LED的光激发不同凹穴504中的谱偏移材料506，并因此减少或消除相邻子像素之间的串扰和颜色污染。包围微LED 510的发光表面和侧表面的谱偏移材料506的存在还可以有助于减少或消除串扰和颜色污染。在一些示例中，凹穴504之间的基板502的壁可被金属化，以减少或消除串扰、通过对否则可能已被壁吸收而损失的光进行反射来提高量子效率、并且改进发射光的方向性。
可以使用上述用于多个分立组件的大规模并行激光辅助转移的方法来将微LED510组装到装置500中。使用这些方法，可以快速组装微LED 510，从而实现高吞吐量制造。例如，使用上述的方法将微LED组装成全高清显示器将花费少于约十分钟，诸如约1分钟、约2分钟、约4分钟、约6分钟、约8分钟、或约10分钟。与此相对，使用当前常规方法来单独转移各微LED以组装相同的显示器将花费长于一个或多个小时，诸如约100小时、约200小时、约400小时、约600小时、或约800小时。
在一些示例中，这里描述的用于同时转移多个分立组件的方法可以用于组装其他装置，例如微太阳能电池或微机电(MEMS)器件等。例如，为了组装MEMS反射镜的组件，可以根据反射镜的规格来动态地改变激光能量小束的图案。另一个示例是片上系统(SoC)或系统级封装(SiP)组件的异构集成，其中需要将大量功能块(小芯片)转移至这些功能块聚合在一起以形成SoC/SiP组件的插入器基板。
已经描述了本发明的许多实施例。然而，应当理解，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改。例如，上述步骤中的一些可以是与顺序无关的，因此可以按照与所描述的顺序不同的顺序执行。
其它实现也在所附权利要求书的范围内。
本申请要求2017年6月12日提交的美国专利申请序列号62/518,270的优先权，其内容通过引用而全文并入于此。

Claims (10)

1.一种转移方法，包括：
将多个分立组件从第一基板转移至第二基板，包括：
将激光束分割成激光能量的小束，
照射包括动态释放层的上表面上的多个区域的第一部位，包括利用所述激光能量的小束中的一个或多个激光能量的小束同时照射所述多个区域中的各区域，所述动态释放层使所述多个分立组件附着至所述第一基板，被照射区域中的各被照射区域与所述分立组件中的相应的一个分立组件对准，
其中，
所述照射在所述被照射区域中的各被照射区域内引起所述动态释放层的至少一部分的烧蚀，
所述烧蚀使所述分立组件中的至少一些分立组件同时从所述第一基板释放，以及
进行同时照射的所述激光能量的小束的数量能够在第一数量与不同于所述第一数量的第二数量之间切换。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，照射所述第一部位包括利用所述激光能量的小束中的单个激光能量的小束来照射所述多个区域中的各区域。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括利用衍射光学元件来使所述激光束分割成所述激光能量的小束。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述照射在所述被照射区域中的各被照射区域内引起所述动态释放层的至少部分厚度的烧蚀。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述动态释放层的部分厚度的烧蚀在所述被照射区域中的各被照射区域内引起所述动态释放层的剩余厚度的塑性变形或弹性变形，所述变形包括所述动态释放层的被照射区域中的各被照射区域内的起泡，所述起泡各自对相应的分立组件施加力，所述力使所述分立组件从所述第一基板释放。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述部分厚度的烧蚀在所述被照射区域中的各被照射区域内引起弹性变形。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括：在照射所述多个区域之前降低所述动态释放层的附着性。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括：
使所述激光能量的小束扫描至包括所述动态释放层的上表面上的多个第二区域的第二部位；以及
利用所述激光能量的小束中的一个或多个激光能量的小束同时照射所述第二部位中的所述多个第二区域中的各第二区域，被照射第二区域中的各被照射第二区域与所述分立组件中的相应的一个分立组件对准。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，与所述第一部位中的被照射区域相对应的分立组件包括第一子集，并且与所述第二部位中的被照射第二区域相对应的分立组件包括第二子集，以及
所述第一子集中的分立组件被同时释放，所述第二子集中的分立组件被同时释放，并且所述第一子集和所述第二子集中的分立组件相继释放。
10.一种转移设备，包括：
基板组件，其包括：
基板，
动态释放层，其被配置在所述基板的表面上，以及
多个分立组件，其通过所述动态释放层而附着至所述基板；以及光学系统，其包括至少一个光学元件，所述至少一个光学元件被配置为：
将来自激光能量的源的激光束分割成多个激光能量的小束，以及
照射包括所述动态释放层的上表面上的多个区域的第一部位，包括利用所述激光能量的小束中的一个或多个激光能量的小束同时照射所述多个区域中的各区域，
其中，被照射区域中的各被照射区域与所述分立组件中的相应的一个分立组件对准，以及
所述至少一个光学元件包括：
第一光学元件，其被配置为将所述激光束分割成第一数量的激光能量的小束；
第二光学元件，其被配置为将所述激光束分割成第二数量的激光能量的小束；以及
所述光学系统还包括切换机构，所述切换机构被配置为将所述第一光学元件、所述第二光学元件、或这两者定位在所述激光能量的源和所述动态释放层之间的所述激光束的路径中。
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