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TWI659475B - 用於微轉貼印刷之裝置及方法 - Google Patents

用於微轉貼印刷之裝置及方法 Download PDF

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TWI659475B
TWI659475B TW104123504A TW104123504A TWI659475B TW I659475 B TWI659475 B TW I659475B TW 104123504 A TW104123504 A TW 104123504A TW 104123504 A TW104123504 A TW 104123504A TW I659475 B TWI659475 B TW I659475B
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克里斯多夫 鮑爾
Christopher Bower
馬修 梅特
Matthew Meitl
大衛 尼柏格
David Kneeburg
大衛 高梅茲
David Gomez
薩瓦托瑞 波納菲德
Salvatore Bonafede
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愛爾蘭商艾克斯瑟樂普林特有限公司
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Abstract

在一態樣中，揭示一種用於將一半導體器件組裝於一目的地基板之一接收表面上之系統及方法。在另一態樣中，揭示一種用於將一半導體器件組裝於具有形貌特徵之一目的地基板上之系統及方法。在另一態樣中，揭示一種用於印刷半導體器件之重力輔助分離系統及方法。在另一態樣中，揭示用於印刷半導體器件之一轉貼器件之各種特徵。

Description

用於微轉貼印刷之裝置及方法 [優先權申請案]
本申請案主張2014年7月20日申請之名為「Apparatus and Method for Micro-Transfer Printing」之美國臨時專利申請案第62/026,694號及2014年7月21日申請之名為「Methods and Tools for Micro-Transfer Printing」之美國臨時專利申請案第62/027,166號之優先權及權利，該等案之各者之內容以全文引用的方式併入本文中。
本發明係關於用於將可印刷器件微轉貼印刷至目的地基板之方法及工具。
本發明大體上係關於用於微轉貼印刷之方法及工具。使用此技術通常難以拾取及放置超薄及/或小型器件。微轉貼印刷允許此等超薄、易碎及/或小型器件之選擇及應用而不導致對器件自身之損壞。
微轉貼印刷允許將微尺度、高效能器件陣列決定性地組裝及整合於非原生基板上。在其最簡單實施例中，微轉貼印刷類似於使用一橡膠壓印器以將基於流體之墨水自一印台轉貼至紙上。然而，在微轉貼印刷中，「墨水」係由高效能固態半導體器件組成且「紙」可係包含塑膠及其他半導體之基板。微轉貼印刷程序利用與高精度控制動作印刷頭耦合之經設計彈性體壓印器以選擇性地將大陣列之微尺度器件 拾取且印刷於非原生目的地基板上。
可藉由改變該印刷頭之速度而選擇性地調諧該彈性體轉貼器件與該可印刷元件之間的黏著性。此速率相依之黏著性係用以建構該轉貼器件之該彈性體之黏彈性本質的一結果。當快速地移動該轉貼器件遠離一結合介面時，該黏著性足夠大以「拾取」該等可印刷元件遠離其等原生基板，且相反地，當緩慢地移動該轉貼器件遠離一結合介面時，該黏著性係足夠低以「釋放」或「印刷」該元件於一異質表面上。可執行此程序於其中該等壓印器可在一單個拾取及印刷操作中轉貼(例如)成百上千個離散結構之大規模並行操作中。
微轉貼印刷亦實現將高效能半導體器件並行組裝於幾乎任何基板材料上，包含玻璃、塑膠、金屬或其他半導體。該等基板可係可撓的，藉此允許可撓性電子器件的生產。可以大量組態整合可撓性基板，包含不可與易碎矽基電子器件一起使用之組態。另外，塑膠基板(例如)係機械地堅固且可用於提供不易受藉由機械應力引起之損壞或電子效能降級的影響之電子器件。因此，可藉由能夠以低成本於大型基板區域上產生電子器件之連續、高速印刷技術(例如，捲輪式薄膜输送製造)而使用此等材料製造電子器件。
再者，此等微轉貼印刷技術可在與塑膠聚合物基板上組裝相容之溫度下印刷半導體器件。此外，可將半導體材料印刷於大面積之基板上，藉此實現複雜積體電路在大基板面積上之連續、高速印刷。而且，可提供在曲折或變形器件定向中具有良好電子效能之完全可撓性電子器件以實現一廣範圍之可撓性電子器件。
可使用微結構化壓印器來拾取微型器件，將微型器件運輸至目的地，且將微型器件印刷於一目的地基板上。可使用多種材料來產生轉貼器件(例如，微結構化壓印器)。可產生該轉貼器件上之支柱使得其等自一可拾取物件拾取材料且接著將該材料印刷至該目的地基板。 可以一陣列方式產生該等支柱且其等可係取決於該可印刷材料之大小的一高度範圍。可使用該轉貼器件之壓縮(在z方向上)以完全將該陣列之可印刷物件層壓至該轉貼器件之該等支柱。另外，可使用壓縮以允許藉由增加該壓印器以基於公式v2=2ad之一設定加速度移動之距離而達到一臨界速度。
然而，該轉貼器件之壓縮引起若干問題。除了別的之外，在支柱之間存在一下垂之可能性。此下垂允許自源基板拾取非所要材料。隨著相鄰支柱之間的跨距增加，該下垂引起問題之風險增加。另外，存在可在該轉貼器件塊體材料之邊緣處注意到之一凸起效應，該凸起效應係由該塊體材料與硬板介面(例如，玻璃)之間的熱膨脹係數(CTE)失配引起，如(例如)圖22中所展示。因此，需要在印刷器件時至少最小化或消除此等問題且增加結合之技術。
使用一黏彈性壓印器材料之轉貼印刷要求壓印器與源材料之間的一高速分離以「拾取」晶片。典型應用使用大約1g加速度來完成晶片或晶粒「拾取」程序步驟。然而，分離處之速度取決於層壓處之壓印器之壓縮而在小距離處(例如，幾十微米或更小)發生。因此，需要更大加速度以在小距離處產生較高分離速度，其繼而增加該壓印器與源之間的黏著性。
如本文中所描述，本發明提供用於微轉貼印刷之方法及工具。在某些實施例中，本發明在自源晶圓拾取晶片時利用高加速度。「拾取」程序之傳統方法利用使該壓印器快速向上移動遠離該基板之一垂直置物台(附接有壓印器)。通常，使用大約1g加速度以自該原生基板拾取器件。在某些實施例中，增加初始加速度(5g至100g)以在拾取程序期間達成較高速度係有利的。分離處之速度取決於層壓處之該壓印器之壓縮而在非常小行進距離處發生。較高加速度可在小距離處產 生較高分離速度，其繼而增加該壓印器與源之間的黏著性。在「拾取」程序期間，該壓印器在向下方向上移動遠離該源基板可藉由使用重力移動而增加整體加速度，且因此可添加一額外1g加速度至該轉貼。
在某些實施例中，執行熱輔助微轉貼印刷至無黏著性表面及形貌表面。可使用聚合物囊封以在該聚合物經設計以接觸且接著回流同時與該目的地基板接觸時增強半導體器件至非原生基板之轉貼。隨後可移除該聚合物層同時使該經轉貼之器件留於該非原生基板上。此亦改良微轉貼印刷至形貌表面之能力。
可在微轉貼印刷期間執行一電漿處理(例如，不要求真空)。可將該電漿應用至附接至一彈性體轉貼元件之器件的底部表面。可使用對底部表面之此處理(i)以提供該等器件與目的地基板之間的經改良結合，(ii)以使用磊晶剝離方法清潔已製造之器件的底部表面，及(iii)以自該底部表面移除薄氧化物層(例如，Cu-Cu、CuSn-Cu、Cu-Sn-Sn-Cu、Au-Au)(例如，若添加一還原氣體(諸如，形成氣體、氨、甲酸等)至該電漿)。可將該處理應用至該等器件同時該等器件以其中該等器件係非分佈式(例如，不使該壓印器下降)之一方式而位於該轉貼器件上。
在某些實施例中，可將電漿處理應用至附接至該轉貼器件之器件的底部表面。可使用該處理以改良該等器件與該目的地基板之間的結合。可使用該處理以清潔該等底部表面及/或自該等底部表面移除任何氧化物層。若該等器件具有一背側金屬，則可使用該電漿以自該金屬之該表面移除氧化物。
在某些實施例中，若該等器件具有一背側金屬，則使用已塗覆有一助焊劑之配接金屬墊而將該等半導體元件印刷至一目的地基板。在轉貼該等器件之後，該助焊劑可回流，藉此留下該等墊與該等器件 上之該背側金屬之間的一良好金屬連接。
可在使用先前技術方法而製造之該轉貼器件塊體材料之邊緣處注意到一凸起效應。該凸起藉由該塊體材料與硬板介面(例如，玻璃)之間的熱膨脹係數(CTE)失配而引起，如(例如)圖22中所展示。在某些實施例中，本發明包含經設計以消除或減小關於凸起之問題的轉貼器件。在某些實施例中，使用一剃刀剪切該凸起，使得在一印刷操作期間不藉由該凸起而拾取該等可印刷半導體元件。
在某些實施例中，在該塊體容積與該硬板介面之間放置一第二材料。因此，直接位於該第二材料上方之該塊體容積材料比其在其他情況下薄。因為較少材料變形且膨脹以形成該凸起，所以此產生一較小凸起。
在一些實施例中，該塊體容積之斜面或側壁使得凸起最小化。如下文所解釋，某些形狀側壁導致具有較少凸起之一轉貼器件。
在某些實施例中，提供多個塊體材料層(例如，黏彈性材料)。第一塊體材料層係在硬板介面上且通常具有通常係一問題凸起。提供一第二塊體材料層於該第一塊體材料層上。該第二塊體材料層比該第一塊體材料層薄。因為該第二塊體材料層較薄，所以其將具有一較小凸起。將該等支柱放置於該第二塊體材料層上且該等支柱相對於該第二塊體材料層上之凸起係突出的。另外，該等支柱相對於該第一塊體材料層係突出的，因為經組合之該第二塊體材料層之厚度與該等支柱之高度大於該第一塊體材料層上之凸起。
在某些實施例中，該等轉貼器件包括在支柱之連續層上具有連續較小橫截面之多層支柱。在一支柱上形成一微支柱。使用該微支柱以實體地接觸該等可印刷半導體器件。該微支柱通常比該支柱更短且更窄。多層支柱之使用允許維持該等支柱的所要縱橫比同時仍允許拾取小型器件。藉由該多層支柱獲得之高度可隨著該支柱之高度增加而 減小凸起問題之風險。另外，該等多層支柱可減小關於下垂之問題。
當在一拾取操作期間壓縮一轉貼器件時，在支柱之間存在一下垂可能性。此下垂允許自該源基板拾取非所要材料。隨著相鄰支柱之間的跨距增加，引起問題之該下垂風險增加。
可使用多層支柱以增加該等支柱之高度同時維持該等支柱之所要縱橫比，因此減小關於下垂及凸起之問題。在某些實施例中，在該轉貼器件上之支柱之間提供抗下垂特徵。該等抗下垂特徵可具有使得其等不拾取器件之一縱橫比。以此方式，該等抗下垂支柱防止該轉貼器件中之塊體材料的主體與源基板接觸，藉此減小關於下垂之問題。
在某些實施例中，在該等支柱之間使該轉貼器件提供有一粗糙表面。該粗糙表面減小若下垂發生將拾取該等可印刷半導體元件之風險，因為該粗糙表面減小黏著性。
在一態樣中，本發明包含一種用於將一半導體器件組裝於一目的地基板之一接收表面上之方法，該方法包含：提供形成於一原生基板上之該半導體器件；使該半導體器件之一頂部表面與具有一接觸表面之一服貼式轉貼器件(conformable transfer device)接觸，其中該接觸表面與該半導體器件之該頂部表面之間的接觸至少暫時地將該半導體器件結合至該服貼式轉貼器件；使該半導體器件與該原生基板分離，使得該服貼式轉貼器件之該接觸表面在該半導體器件自該原生基板釋放之情況下使該半導體器件安置於其上；在使該半導體器件與該目的地基板之該接收表面接觸之前，將該半導體器件之一背側表面在與該原生基板分離之後曝露於一電漿(例如，大氣電漿)；使安置於該接觸表面上之該半導體器件與該目的地基板之該接收表面接觸；及使該服貼式轉貼器件之該接觸表面與該半導體器件分離，藉此將該半導體器件組裝於該目的地基板之該接收表面上。
在某些實施例中，使該背側表面曝露於電漿來改良該半導體器 件與該目的地基板之該接收基板之間的結合。
在某些實施例中，使該背側表面曝露於電漿清潔該半導體器件之該背側表面。
在某些實施例中，使該背側表面曝露於電漿使自該半導體器件之該背側表面移除薄氧化物層。
在某些實施例中，該目的地基板係選自由聚合物、塑膠、樹脂、聚醯亞胺、PEN、PET、金屬、金屬箔、玻璃、一半導體及藍寶石組成之群組之一部件。
在某些實施例中，該目的地基板具有對於可見光之大於或等於50%、80%、90%或95%之一透明度。
在某些實施例中，該原生基板包括選自由無機半導體材料、單晶矽晶圓、絕緣體上矽晶圓、多晶矽晶圓、GaAs晶圓、Si(1 1 1)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP組成之群組之一部件。
在某些實施例中，該電漿包括一還原氣體。
在某些實施例中，該方法包含控制一工作循環、滯留時間、該電漿之功率及該電漿至該半導體器件之距離中之至少一者，以防止該等半導體器件自該服貼式轉貼器件之該接觸表面的剪切及剝層。
在某些實施例中，該半導體器件之該背側表面包括金屬。
在某些實施例中，該金屬係銅、錫、鋁及其等之一混合物中之至少一者。
在某些實施例中，該目的地基板之該接收表面至少部分地包括金屬。
在某些實施例中，該金屬係銅、錫、鋁及其等之一混合物中之至少一者。
在某些實施例中，服貼式轉貼器件包括一黏彈性壓印器及一彈 性壓印器中之至少一者。
在某些實施例中，該方法包含：在使安置於該接觸表面上之該半導體器件與該目的地基板之該接收表面接觸之前，使該服貼式轉貼器件與該原生基板分離，藉此自該原生基板拾取該半導體器件。
在某些實施例中，使用不小於5g(例如，5g至100g)之一初始加速度，而執行使該服貼式轉貼器件與該原生基板分離。
在某些實施例中，使該服貼式轉貼器件與該原生基板之該分離包括下列一或兩者：(i)移動該服貼式轉貼器件遠離該原生基板；及(ii)移動該原生基板遠離該服貼式轉貼器件。
在某些實施例中，該服貼式轉貼器件包括一圓柱形支柱、三角形支柱、矩形支柱、五邊形支柱、六邊形支柱、七邊形支柱及八邊形支柱中之至少一者。
在某些實施例中，該服貼式轉貼器件包括具有複數個支柱之一轉貼器件層，該等支柱之各者經成形以接觸來自該原生基板之一個別半導體器件，藉此將一半導體器件陣列組裝於該目的地基板之該接收表面上。
在某些實施例中，該服貼式轉貼器件包括定位於該複數個支柱之兩個相鄰支柱之間的一或多個抗下垂支柱。
在某些實施例中，該等抗下垂支柱的一高度小於該等支柱之一或多者之高度。
在某些實施例中，該複數個支柱之各支柱之間的該轉貼器件之表面係一粗糙化表面。
在某些實施例中，該轉貼器件之一塊體容積包括一第一材料且該複數個支柱包括一第二材料，其中該複數個支柱安置於該塊體容積上。
在某些實施例中，該方法包含：在使安置於該接觸表面上之該 半導體器件與該目的地基板之該接收表面接觸之後，藉由一加熱元件加熱聚合物層。
在某些實施例中，該方法包含：在提供形成於一原生基板上之該半導體器件之後，蝕刻形成於該半導體器件與該原生基板之間的一釋放層之至少一部分。
在某些實施例中，該半導體器件包括一單式無機半導體結構。
在某些實施例中，該目的地基板包括Si。
在某些實施例中，該半導體器件包括一囊封聚合物層。
在某些實施例中，該服貼式轉貼器件包括具有相同於該複數個支柱之高度的一或多個抗下垂支柱，各抗下垂支柱定位於該複數個支柱之至少兩個支柱之間。
在某些實施例中，將該半導體器件組裝於該目的地基板之該接收表面上，使得該半導體器件之一金屬背側表面至少部分地接觸該目的地基板上之一助焊劑層。
在某些實施例中，該方法包含：在將該半導體器件組裝於該目的地基板之該接收表面上之後，熱處理該助焊劑層，藉此使該金屬背側表面固定至該金屬墊。
在某些實施例中，該半導體器件具有安置於該半導體器件之一頂部表面上之一聚合物層。
在另一態樣中，本發明包含一種用於將一半導體器件組裝於一目的地基板之一接收表面上之方法，該方法包含：將安置於該半導體器件之一頂部表面上之一聚合物層提供給形成於一原生基板上之該半導體器件；使該半導體器件之該聚合物層與具有一接觸表面之一服貼式轉貼器件接觸，其中該接觸表面與該半導體器件之間的接觸使該半導體器件至少暫時地結合至該服貼式轉貼器件；使該半導體器件與該原生基板分離，使得該半導體器件安置於該服貼式轉貼器件之該接觸 表面上且自該原生基板釋放；使安置於該接觸表面上之該半導體器件接觸至該目的地基板之該接收表面；藉由一加熱元件加熱該聚合物層；及使該服貼式轉貼器件之該接觸表面與該半導體器件分離，使得將該半導體器件轉貼至該接收表面上，藉此將該半導體器件組裝於該目的地基板之該接收表面上。
在某些實施例中，該加熱元件係一熱板。
在某些實施例中，該加熱元件安置於該目的地基板之與該半導體器件相反之一側上。
在某些實施例中，該目的地基板對該等半導體器件而言係非原生的。
在某些實施例中，該方法包含：在加熱該聚合物層之後，至少部分地移除該聚合物。
在某些實施例中，來自該加熱元件之熱減小該聚合物層之一黏度且致使該聚合物層流動。
在某些實施例中，該聚合物層安置於該半導體器件之該頂部表面上及該半導體器件之一或多側上。
在某些實施例中，該聚合物層將該可印刷半導體之至少一部分囊封於該原生基板上。
在某些實施例中，該目的地基板之該接收表面包括一非平面形貌表面。
在某些實施例中，該目的地基板係選自由聚合物、塑膠、樹脂、聚醯亞胺、PEN、PET、金屬、金屬箔、玻璃、一半導體及藍寶石組成之群組之一部件。
在某些實施例中，該目的地基板具有對於可見光之大於或等於50%、80%、90%或95%之一透明度。
在某些實施例中，該原生基板包括選自由無機半導體材料、單 晶矽晶圓、絕緣體上矽晶圓、多晶矽晶圓、GaAs晶圓、Si(1 1 1)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP組成之群組之一部件。
在某些實施例中，將該半導體器件組裝於該目的地基板之該接收表面上，使得該半導體器件之一金屬背側表面至少部分地接觸該目的地基板上之一助焊劑層。
在某些實施例中，該方法包含：在將該半導體器件組裝於該目的地基板之該接收表面上之後，熱處理該助焊劑層，藉此使該金屬背側表面固定至該金屬墊。
在某些實施例中，該方法包含：在使該半導體器件與該目的地基板之該接收表面接觸之前，將該半導體器件之一背側表面(與該半導體器件之該頂部表面相反)在與該原生基板分離之後曝露於電漿。
在另一態樣中，本發明包含一種用於將一半導體器件組裝於一目的地基板之一接收表面上之方法，該方法包含：提供形成於一原生基板上之該半導體器件，該半導體器件包括一金屬背側表面；使該半導體器件之一頂部表面與具有一接觸表面之一服貼式轉貼器件接觸，其中該接觸表面與該半導體器件之間的接觸使該半導體器件至少暫時地結合至該服貼式轉貼器件；使該半導體器件與該原生基板分離，使得該服貼式轉貼器件之該接觸表面在該半導體器件自該原生基板釋放之情況下使該半導體器件安置於其上；使安置於該接觸表面上之該半導體器件與該目的地基板之該接收表面接觸，其中該接收表面包括安置於該目的地基板上之一金屬墊上之一助焊劑層；使該服貼式轉貼器件之該接觸表面與該半導體器件分離，藉此將該半導體器件組裝於該目的地基板之該接收表面上，使得該半導體器件之該金屬背側表面至少部分地接觸該助焊劑層；及使該助焊劑層曝露於熱，藉此使該金屬背側表面固定至該金屬墊。
在某些實施例中，熱處理該助焊劑層包括使該助焊劑層曝露於熱。
在某些實施例中，使用一加熱元件而使該助焊劑層曝露於熱。
在某些實施例中，該加熱元件係一熱板。
在某些實施例中，該加熱元件安置於該目的地基板之與該可印刷半導體器件相反之一側上。
在某些實施例中，提供形成於該原生基板上之該半導體器件包括：將安置於該半導體器件之一頂部表面上之一聚合物層提供給形成於該原生基板上之該半導體器件。
在某些實施例中，該目的地基板係選自由聚合物、塑膠、樹脂、聚醯亞胺、PEN、PET、金屬、金屬箔、玻璃、一半導體及藍寶石組成之群組之一部件。
在某些實施例中，該目的地基板具有對於可見光之大於或等於50%、80%、90%或95%之一透明度。
在某些實施例中，該原生基板包括選自由無機半導體材料、單晶矽晶圓、絕緣體上矽晶圓、多晶矽晶圓、GaAs晶圓、Si(1 1 1)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP組成之群組之一部件。
在某些實施例中，提供形成於該原生基板上之該半導體器件包括：在該原生基板上形成該半導體器件；及至少部分地使用一聚合物層來囊封該可印刷半導體。
在某些實施例中，使用一聚合物層來囊封形成於該原生基板上之該半導體器件。
在某些實施例中，該目的地基板之該接收表面包括一或多個非平面形貌特徵。
在某些實施例中，該一或多個非平面形貌特徵包括選自由台 面、v形通道及溝渠組成之群組之至少一個部件。
在某些實施例中，該半導體器件具有安置於該半導體器件之一頂部表面上之一聚合物層。
在某些實施例中，該方法包含：在使安置於該接觸表面上之該半導體器件與該目的地基板之該接收表面接觸之後，藉由一加熱元件加該聚合物層。
在某些實施例中，該方法包含：在與該原生基板分離之後且在使該半導體器件與該目的地基板之該接收表面接觸之前，將該半導體器件之一背側表面(與該半導體器件之該頂部表面相反)曝露於電漿。
在另一態樣中，本發明包含一種具有經減小凸起之服貼式轉貼器件，該轉貼器件包括：一塊體容積，其具有一第一表面及與該第一表面相反之一第二表面以及該第一表面與該第二表面之間的一側，其中塊體區域包括使該側連接至該第一表面之一錐形表面；及複數個印刷支柱，其等安置於該塊體容積之該第一表面上以用於拾取可印刷材料，其中該複數個印刷支柱及該塊體容積經配置使得將施加至該塊體容積之該第二表面之一力傳輸至該複數個印刷支柱。
在某些實施例中，該複數個支柱之各支柱的一縱橫比(高度相對寬度)小於或等於4：1(例如，自2：1至4：1)。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱之各支柱包括在該支柱之與該第一表面相反之端上之一接觸表面，其中該複數個支柱之該等接觸表面實質上在一相同平面上。
在某些實施例中，複數個印刷支柱之該厚度係自1微米至100微米(例如，自1微米至5微米、5微米至10微米、10微米至15微米、15微米至25微米、25微米至40微米、40微米至60微米、60微米至80微米或80微米至100微米)。
在某些實施例中，該塊體容積之該厚度係自0.5毫米至5毫米(例 如，自0.5毫米至1毫米、1毫米至2毫米、2毫米至3毫米、3毫米至4毫米或4毫米至5毫米)。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱之該厚度與該塊體容積之該厚度之比率係自1：1至1：10(例如，自1：1至1：2、1：2至1：4、1：4至1：6、1：6至1：8或1：8至1：10)。
在某些實施例中，該塊體容積具有自1GPa至10GPa(例如，自1GPa至4GPa、4GPa至7GPa、7GPa至10GPa)之一楊氏(Young's)模量。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱具有自1MPa至10MPa(例如，自1MPa至4MPa、4MPa至7MPa、7MPa至10MPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱具有一第一楊氏模量，且該基底具有大於該第一楊氏模量之一第二楊氏模量。
在某些實施例中，該塊體容積包括具有小於或等於14.5ppm之一熱膨脹係數的一聚合物。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱佔據選自10平方公分至260平方公分(例如，自10平方公分至40平方公分、40平方公分至80平方公分、120平方公分至160平方公分、160平方公分至200平方公分、200平方公分至240平方公分或240平方公分至260平方公分)之一面積。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱之各印刷支柱具有自50奈米至10微米(例如，50奈米至100奈米、100奈米至200奈米、200奈米至400奈米、400奈米至600奈米、600奈米至800奈米、800奈米至1微米、1微米至5微米或5微米至10微米)之一寬度、一長度及一高度中之至少一者。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱形成於一連續單式層中。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱包括一聚合物。
在某些實施例中，該塊體容積係聚二甲基矽氧烷(PDMS)。
在某些實施例中，該塊體容積及該複數個印刷支柱由一單一材料形成。
在某些實施例中，該等支柱之至少一部分配置於該第一表面上，遠離該第一表面之一邊緣達自1毫米至15毫米(例如，遠離該邊緣達自1毫米至5毫米或5毫米至10毫米、10毫米至15毫米)。
在某些實施例中，該塊體容積具有該第一表面與該第二表面之間的一側表面。
在某些實施例中，該側表面具有一斜面及/或圓化邊緣。
在某些實施例中，該側表面具有一圓化輪廓(例如，凸面或凹面)。
在某些實施例中，該側表面具有與水平面(平行於該第一表面)形成不大於75°(例如，不大於60°、不大於45°、不大於30°或不大於15°)之一角度的一斜面邊緣。
在另一態樣中，本發明包含一種包括具有具複數個(例如，陣列之)支柱安置於其上之一表面之一台面組態之一彈性體(例如，PDMS)板(例如，塊體容積)之服貼式轉貼器件，其中下列之一或多者成立[(i)、(ii)及/或(iii)之任一者]：(i)該台面之邊緣具有一斜面及/或圓化邊緣以便減小該表面之變形且允許該複數個支柱之精確間距；(ii)該複數個支柱配置於該表面上，遠離該邊緣達至少1毫米(例如，遠離該邊緣達自1毫米至5毫米或5毫米至20毫米)；及(iii)該台面具有不大於10毫米(例如，自1毫米至5毫米)之一厚度。
在某些實施例中，該台面之該邊緣具有與水平面(平行於該表面)形成不大於75°(例如，不大於60°、不大於45°、不大於30°或不大於15°)之一角度的一斜面邊緣。
在某些實施例中，該台面之該邊緣具有一圓化輪廓(例如，凸面或凹面)。
在某些實施例中，該器件包含該彈性體板安置於其上之一基板(例如，玻璃)。
在某些實施例中，該複數個支柱之各支柱之一縱橫比(高度相對寬度)小於或等於4：1(例如，自2：1至4：1)。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱之各支柱在該支柱之與該第一表面相反之端上包括一接觸表面，其中該複數個支柱之該等接觸表面實質上在一相同平面上。
在某些實施例中，該等支柱之該厚度係自1微米至100微米(例如，自1微米至5微米、5微米至10微米、10微米至15微米、15微米至25微米、25微米至40微米、40微米至60微米、60微米至80微米或80微米至100微米)。
在某些實施例中，該台面之該厚度係自0.5毫米至5毫米(例如，自0.5毫米至1毫米、1毫米至2毫米、2毫米至3毫米、3毫米至4毫米或4毫米至5毫米)。
在某些實施例中，該複數個支柱之該厚度與該台面之該厚度之比率係自1：1至1：10(例如，自1：1至1：2、1：2至1：4、1：4至1：6、1：6至1：8或1：8至1：10)。
在某些實施例中，該台面具有自1GPa至10GPa(例如，自1GPa至4GPa、4GPa至7GPa、7GPa至10GPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有自1MPa至10MPa(例如，自1MPa至4MPa、4MPa至7MPa、7MPa至10MPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有一第一楊氏模量且該台面具有大於該第一楊氏模量之一第二楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有自1MPa至5MPa之一楊氏模 量。
在某些實施例中，該台面包括具有小於或等於14.5ppm之一熱膨脹係數的一聚合物。
在某些實施例中，該等支柱佔據選自10平方公分至260平方公分(例如，自10平方公分至40平方公分、40平方公分至80平方公分、120平方公分至160平方公分、160平方公分至200平方公分、200平方公分至240平方公分或240平方公分至260平方公分)之一面積。
在某些實施例中，該等支柱之各支柱具有自50奈米至10微米(例如，50奈米至100奈米、100奈米至200奈米、200奈米至400奈米、400奈米至600奈米、600奈米至800奈米、800奈米至1微米、1微米至5微米或5微米至10微米)之一寬度、一長度及一高度中之至少一者。
在某些實施例中，該等支柱形成於一連續單式層中。
在某些實施例中，該等支柱包括一聚合物。
在某些實施例中，該台面係聚二甲基矽氧烷(PDMS)。
在某些實施例中，該台面及該等支柱由一單一材料形成。
在另一態樣中，本發明包含一種服貼式轉貼器件，該轉貼器件包含：一塊體容積，其具有一第一表面及與該第一表面相反之一第二表面；一台面，其安置於該塊體容積上；一層，其包括與該塊體容積相反而安置於該台面上之用於拾取可印刷材料之複數個支柱(例如，支柱陣列)，其中該複數個支柱、該台面及該塊體容積經配置使得將施加至該塊體容積之該第二表面之一力傳輸至該複數個支柱。
在某些實施例中，該台面之一厚度大於該等支柱之一厚度。
在某些實施例中，該複數個支柱之各支柱的一縱橫比(高度相對寬度)小於或等於4：1(例如，自2：1至4：1)。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱之各支柱包括在該支柱之與該第一表面相反之端上之一接觸表面，其中該複數個支柱之該等接 觸表面實質上在一相同平面上。
在某些實施例中，該等支柱之該厚度係自1微米至100微米(例如，自1微米至5微米、5微米至10微米、10微米至15微米、15微米至25微米、25微米至40微米、40微米至60微米、60微米至80微米或80微米至100微米)。
在某些實施例中，該塊體容積之一厚度係自0.5毫米至5毫米(例如，自0.5毫米至1毫米、1毫米至2毫米、2毫米至3毫米、3毫米至4毫米或4毫米至5毫米)。
在某些實施例中，該等支柱之一厚度與該塊體容積之一厚度之一比率係自1：1至1：10(例如，自1：1至1：2、1：2至1：4、1：4至1：6、1：6至1：8或1：8至1：10)。
在某些實施例中，該塊體容積具有自1GPa至10GPa(例如，自1GPa至4GPa、4GPa至7GPa、7GPa至10GPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有自1MPa至10MPa(例如，自1MPa至4MPa、4MPa至7MPa、7MPa至10MPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有一第一楊氏模量且該塊體容積具有大於該第一楊氏模量之一第二楊氏模量。
在某些實施例中，該台面具有該第一楊氏模量。
在某些實施例中，該台面具有該第二楊氏模量。
在某些實施例中，該塊體容積包括具有小於或等於14.5ppm之一熱膨脹係數的一聚合物。
在某些實施例中，該等支柱佔據選自10平方公分至260平方公分(例如，自10平方公分至40平方公分、40平方公分至80平方公分、120平方公分至160平方公分、160平方公分至200平方公分、200平方公分至240平方公分或240平方公分至260平方公分)之一面積。
在某些實施例中，該複數個支柱之各支柱具有自50奈米至10微 米(例如，50奈米至100奈米、100奈米至200奈米、200奈米至400奈米、400奈米至600奈米、600奈米至800奈米、800奈米至1微米、1微米至5微米或5微米至10微米)之一寬度、一長度及一高度中之至少一者。
在某些實施例中，該等支柱形成於一連續單式層中。
在某些實施例中，該等支柱包括一聚合物。
在某些實施例中，該塊體容積係聚二甲基矽氧烷(PDMS)。
在某些實施例中，該塊體容積及該等支柱由一單一材料形成。
在某些實施例中，該等支柱之至少一部分配置於該第一表面上，遠離該第一表面之一邊緣達自1毫米至15毫米(例如，遠離該邊緣達自1毫米至5毫米或5毫米至10毫米、10毫米至15毫米)。
在某些實施例中，該塊體容積具有該第一表面與該第二表面之間的一側表面。
在某些實施例中，該側表面具有一斜面及/或圓化邊緣。
在某些實施例中，該側表面具有一圓化輪廓(例如，凸面或凹面)。
在某些實施例中，該側表面具有與水平面(平行於該第一表面)形成不大於75°(例如，不大於60°、不大於45°、不大於30°或不大於15°)之一角度的一斜面邊緣。
在另一態樣中，本發明包含一種修改一服貼式轉貼器件以減小凸起之方法，該方法包括：提供一轉貼器件，該轉貼器件包括：一塊體容積，其具有一第一表面及與該第一表面相反之一第二表面以及該第一表面與該第二表面之間的一或多側；複數個印刷支柱，其等安置於該塊體容積之該第一表面上以用於拾取可印刷材料，其中該複數個印刷支柱及該塊體容積經配置使得將施加至該塊體容積之該第二表面之一力傳輸至該複數個印刷支柱；及以相對於該第一表面之一非零角 度剪切塊體表面之該第一表面之一邊緣，藉此減小該邊緣處之凸起。
在某些實施例中，該複數個支柱之各支柱的一縱橫比(高度相對寬度)小於或等於4：1(例如，自2：1至4：1)。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱之各支柱包括在該支柱之與該第一表面相反之端上之一接觸表面，其中該複數個支柱之該等接觸表面實質上在一相同平面上。
在某些實施例中，複數個印刷支柱之一厚度係自1微米至100微米(例如，自1微米至5微米、5微米至10微米、10微米至15微米、15微米至25微米、25微米至40微米、40微米至60微米、60微米至80微米或80微米至100微米)。
在某些實施例中，該塊體容積之一厚度係自0.5毫米至5毫米(例如，自0.5毫米至1毫米、1毫米至2毫米、2毫米至3毫米、3毫米至4毫米或4毫米至5毫米)。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱之一厚度與該塊體容積之一厚度之一比率係自1：1至1：10(例如，自1：1至1：2、1：2至1：4、1：4至1：6、1：6至1：8或1：8至1：10)。
在某些實施例中，該塊體容積具有自1GPa至10GPa(例如，自1GPa至4GPa、4GPa至7GPa、7GPa至10GPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱具有自1MPa至10MPa(例如，自1MPa至4MPa、4MPa至7MPa、7MPa至10MPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱具有一第一楊氏模量且該塊體容積具有大於該第一楊氏模量之一第二楊氏模量。
在某些實施例中，該塊體容積包括具有小於或等於14.5ppm之一熱膨脹係數的一聚合物。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱佔據選自10平方公分至260 平方公分(例如，自10平方公分至40平方公分、40平方公分至80平方公分、120平方公分至160平方公分、160平方公分至200平方公分、200平方公分至240平方公分或240平方公分至260平方公分)之一面積。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱之各印刷支柱具有自50奈米至10微米(例如，50奈米至100奈米、100奈米至200奈米、200奈米至400奈米、400奈米至600奈米、600奈米至800奈米、800奈米至1微米、1微米至5微米或5微米至10微米)之一寬度、一長度及一高度中之至少一者。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱形成於一連續單式層中。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱包括一聚合物。
在某些實施例中，該塊體容積係聚二甲基矽氧烷(PDMS)。
在某些實施例中，該塊體容積及該複數個印刷支柱由一單一材料形成。
在某些實施例中，該等支柱之至少一部分配置於該第一表面上，遠離該第一表面之一邊緣達自1毫米至15毫米(例如，遠離該邊緣達自1毫米至5毫米或5毫米至10毫米、10毫米至15毫米)。
在某些實施例中，該塊體容積具有該第一表面與該第二表面之間的一側表面。
在某些實施例中，該側表面具有一斜面及/或圓化邊緣。
在某些實施例中，該側表面具有一圓化輪廓(例如，凸面或凹面)。
在某些實施例中，該側表面具有與水平面(平行於該第一表面)形成不大於75°(例如，不大於60°、不大於45°、不大於30°或不大於15°)之一角度的一斜面邊緣。
在另一態樣中，本發明包含一種服貼式轉貼器件，該轉貼器件 包含：一塊體容積，其具有一第一表面及與該第一表面相反之一第二表面；及複數個支柱，其等安置於該塊體容積之該第一表面上以用於拾取可印刷材料，其中各支柱包括一基底區段及一頂部區段，其中該頂部區段具有小於該基底區段之一橫截面積之一橫截面積(例如，小於該基底區段之該橫截面積之50%、30%、25%、10%)。
在某些實施例中，該複數個支柱之各者包括在該支柱之與該第一表面相反之端上之一接觸表面，其中該複數個支柱之該等接觸表面實質上在一相同平面上。
在某些實施例中，支柱之一厚度範圍自1微米至100微米(例如，自1微米至5微米、5微米至10微米、10微米至15微米、15微米至25微米、25微米至40微米、40微米至60微米、60微米至80微米或80微米至100微米)。
在某些實施例中，該塊體容積之一厚度係自0.5毫米至5毫米(例如，自0.5毫米至1毫米、1毫米至2毫米、2毫米至3毫米、3毫米至4毫米或4毫米至5毫米)。
在某些實施例中，該等支柱之一厚度與該塊體容積之一厚度之一比率係自1：1至1：10(例如，自1：1至1：2、1：2至1：4、1：4至1：6、1：6至1：8或1：8至1：10)。
在某些實施例中，該塊體容積具有自1GPa至10GPa(例如，自1GPa至4GPa、4GPa至7GPa、7GPa至10GPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有自1MPa至10MPa(例如，自1MPa至4MPa、4MPa至7MPa、7MPa至10MPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有一第一楊氏模量且一基底具有大於該第一楊氏模量之一第二楊氏模量。
在某些實施例中，該塊體容積包括具有小於或等於14.5ppm之一熱膨脹係數的一聚合物。
在某些實施例中，該等支柱佔據選自10平方公分至260平方公分(例如，自10平方公分至40平方公分、40平方公分至80平方公分、120平方公分至160平方公分、160平方公分至200平方公分、200平方公分至240平方公分或240平方公分至260平方公分)之一面積。
在某些實施例中，該複數個支柱之各支柱具有自50奈米至10微米(例如，50奈米至100奈米、100奈米至200奈米、200奈米至400奈米、400奈米至600奈米、600奈米至800奈米、800奈米至1微米、1微米至5微米或5微米至10微米)之一寬度、一長度及一高度中之至少一者。
在某些實施例中，該等支柱形成於一連續單式層中。
在某些實施例中，該等支柱包括一聚合物。
在某些實施例中，該塊體容積係聚二甲基矽氧烷(PDMS)。
在某些實施例中，該塊體容積及該等支柱由一單一材料形成。
在某些實施例中，該複數個支柱之各支柱的一縱橫比(高度相對寬度)小於或等於4：1(例如，自2：1至4：1)。
在某些實施例中，該塊體容積具有該第一表面與該第二表面之間的一側表面。
在某些實施例中，該側表面具有一斜面及/或圓化邊緣。
在某些實施例中，該側表面具有一圓化輪廓(例如，凸面或凹面)。
在某些實施例中，該側表面具有與水平面(平行於該第一表面)形成不大於75°(例如，不大於60°、不大於45°、不大於30°或不大於15°)之一角度的一斜面邊緣。
在某些實施例中，該等支柱之至少一部分配置於該第一表面上，遠離該第一表面之一邊緣達自1毫米至15毫米(例如，遠離該邊緣達自1毫米至5毫米或5毫米至10毫米、10毫米至15毫米)。
在另一態樣中，本發明包含一種服貼式轉貼器件，該轉貼器件包含：一塊體容積，其具有一第一表面及與該第一表面相反之一第二表面；複數個印刷支柱，其等安置於該塊體容積之該第一表面上以用於拾取可印刷材料；複數個抗下垂支柱，其等安置於該塊體容積之該第一表面上以用於防止該塊體容積之該第一表面下垂且防止在藉由該複數個印刷支柱拾取可印刷材料時非故意地拾取可印刷材料，其中該複數個印刷支柱及該塊體容積經配置使得將施加至該塊體容積之該第二表面之一力傳輸至該複數個印刷支柱。
在某些實施例中，該複數個印刷支柱及該複數個抗下垂支柱安置於定位於該複數個印刷支柱與該複數個抗下垂支柱之間的一連接層上。
在某些實施例中，該連接層包括一薄金屬層。
在某些實施例中，該複數個支柱之各者包括在該支柱之與該第一表面相反之端上之一接觸表面，其中該複數個支柱之該等接觸表面實質上在一相同平面上。
在某些實施例中，該等印刷支柱之一厚度係自1微米至100微米(例如，自1微米至5微米、5微米至10微米、10微米至15微米、15微米至25微米、25微米至40微米、40微米至60微米、60微米至80微米或80微米至100微米)。
在某些實施例中，該塊體容積之一厚度係自0.5毫米至5毫米(例如，自0.5毫米至1毫米、1毫米至2毫米、2毫米至3毫米、3毫米至4毫米或4毫米至5毫米)。
在某些實施例中，該等印刷支柱之一厚度與該塊體容積之一厚度之一比率係自1：1至1：10(例如，自1：1至1：2、1：2至1：4、1：4至1：6、1：6至1：8或1：8至1：10)。
在某些實施例中，該塊體容積具有自1GPa至10GPa(例如，自1 GPa至4GPa、4GPa至7GPa、7GPa至10GPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等印刷支柱具有自1MPa至10MPa(例如，自1MPa至4MPa、4MPa至7MPa、7MPa至10MPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等印刷支柱具有一第一楊氏模量且該塊體容積具有大於該第一楊氏模量之一第二楊氏模量。
在某些實施例中，該塊體容積包括具有小於或等於14.5ppm之一熱膨脹係數的一聚合物。
在某些實施例中，該等印刷支柱佔據選自10平方公分至260平方公分(例如，自10平方公分至40平方公分、40平方公分至80平方公分、120平方公分至160平方公分、160平方公分至200平方公分、200平方公分至240平方公分或240平方公分至260平方公分)之一面積。
在某些實施例中，該等印刷支柱之各者具有自50奈米至10微米(例如，50奈米至100奈米、100奈米至200奈米、200奈米至400奈米、400奈米至600奈米、600奈米至800奈米、800奈米至1微米、1微米至5微米或5微米至10微米)之一寬度、一長度及一高度中之至少一者。
在某些實施例中，該等印刷支柱形成於一連續單式層中。
在某些實施例中，該等印刷支柱包括一聚合物。
在某些實施例中，該塊體容積係聚二甲基矽氧烷(PDMS)。
在某些實施例中，該塊體容積及該等印刷支柱由一單一材料形成。
在某些實施例中，該等抗下垂支柱穿插於該等印刷支柱之間。
在某些實施例中，該複數個抗下垂支柱具有大於該等印刷支柱之一模量。
在某些實施例中，該等支柱之各支柱的一縱橫比(高度相對寬度)小於或等於4：1(例如，自2：1至4：1)。
在某些實施例中，該等支柱之至少一部分配置於該第一表面 上，遠離該第一表面之一邊緣達自1毫米至15毫米(例如，遠離該邊緣達自1毫米至5毫米或5毫米至10毫米、10毫米至15毫米)。
在某些實施例中，該塊體容積具有該第一表面與該第二表面之間的一側表面。
在某些實施例中，該側表面具有一斜面及/或圓化邊緣。
在某些實施例中，該側表面具有一圓化輪廓(例如，凸面或凹面)。
在某些實施例中，該側表面具有與水平面(平行於該第一表面)形成不大於75°(例如，不大於60°、不大於45°、不大於30°或不大於15°)之一角度的一斜面邊緣。
在另一態樣中，本發明包含一種服貼式轉貼器件，該轉貼器件包含：一塊體容積，其具有一第一表面及與該第一表面相反之一第二表面；及複數個支柱，其等安置於該塊體容積之該第一表面上以用於拾取可印刷材料，其中該複數個支柱及該塊體容積經配置使得將施加至該塊體容積之該第二表面之一力傳輸至該複數個支柱，其中未藉由該複數個支柱佔據之該第一表面之區域之一部分包括一粗糙化區域(例如，藉此抗下垂)。
在某些實施例中，該粗糙化區域包括複數個特徵，各特徵具有小於各支柱之寬度之一寬度及小於各支柱之高度之一高度。
在某些實施例中，該粗糙化區域定位於該等支柱之間的該第一表面上。
在某些實施例中，該粗糙化區域包括一圖案化特徵陣列。
在某些實施例中，該粗糙化區域包括一隨機特徵陣列。
在某些實施例中，該複數個支柱之各者包括在該支柱之與該第一表面相反之該端上之一接觸表面，其中該複數個支柱之該等接觸表面實質上在一相同平面上。
在某些實施例中，支柱之一厚度係自1微米至100微米(例如，自1微米至5微米、5微米至10微米、10微米至15微米、15微米至25微米、25微米至40微米、40微米至60微米、60微米至80微米或80微米至100微米)。
在某些實施例中，該塊體容積之一厚度係自0.5毫米至5毫米(例如，自0.5毫米至1毫米、1毫米至2毫米、2毫米至3毫米、3毫米至4毫米或4毫米至5毫米)。
在某些實施例中，該等支柱之一厚度與該塊體容積之一厚度之一比率係自1：1至1：10(例如，自1：1至1：2、1：2至1：4、1：4至1：6、1：6至1：8或1：8至1：10)。
在某些實施例中，該塊體容積具有自1GPa至10GPa(例如，自1GPa至4GPa、4GPa至7GPa、7GPa至10GPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有自1MPa至10MPa(例如，自1MPa至4MPa、4MPa至7MPa、7MPa至10MPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有一第一楊氏模量且該塊體容積具有大於該第一楊氏模量之一第二楊氏模量。
在某些實施例中，該塊體容積包括具有小於或等於14.5ppm之一熱膨脹係數的一聚合物。
在某些實施例中，該等支柱佔據選自10平方公分至260平方公分(例如，自10平方公分至40平方公分、40平方公分至80平方公分、120平方公分至160平方公分、160平方公分至200平方公分、200平方公分至240平方公分或240平方公分至260平方公分)之一面積。
在某些實施例中，該等支柱之各者具有自50奈米至10微米之一寬度、一長度及一高度中之至少一者。
在某些實施例中，該等支柱形成於一連續單式層中。
在某些實施例中，該等支柱包括一聚合物。
在某些實施例中，該塊體容積係PDMS。
在某些實施例中，該塊體容積及該等支柱由一單一材料形成。
在某些實施例中，該服貼式轉貼器件係一黏彈性壓印器。
在某些實施例中，該服貼式轉貼器件係一彈性壓印器。
在某些實施例中，該彈性壓印器由聚二甲基矽氧烷(PDMS)製成。
在某些實施例中，該等支柱之各支柱的一縱橫比(高度相對寬度)小於或等於4：1(例如，自2：1至4：1)。
在某些實施例中，該等支柱配置於該第一表面上，遠離該第一表面之一邊緣達自1毫米至15毫米(例如，遠離該邊緣達自1毫米至5毫米或5毫米至10毫米、10毫米至15毫米)。
在某些實施例中，該塊體容積具有該第一表面與該第二表面之間的一側表面。
在某些實施例中，該側表面具有一斜面及/或圓化邊緣。
在某些實施例中，該側表面具有一圓化輪廓(例如，凸面或凹面)。
在某些實施例中，該側表面具有與水平面(平行於該第一表面)形成不大於75°(例如，不大於60°、不大於45°、不大於30°或不大於15°)之一角度的一斜面邊緣。
在另一態樣中，本發明包含一種服貼式轉貼器件，該轉貼器件包含：一基底，其包括一第一材料；一子基底，其包括一第二材料且安置於該基底上(例如，其中該子基底具有小於該基底之一橫截面積)；一塊體容積，其包括不同於該基底及該子基底之一材料且至少部分地安置於該子基底上(例如，且亦至少部分地在該基底處)，其中安置於該子基底上之該塊體容積之一部分之一厚度小於該子基底之一厚度；及複數個支柱，其等與該子基底相反且在該子基底上方安置於 該塊體容積上以用於拾取可印刷材料，其中該複數個支柱、該基底、該子基底及該塊體容積經配置使得將施加至該基底之與該子基底相反之一表面之一力傳輸至該複數個支柱。
在某些實施例中，該第一材料包括玻璃。
在某些實施例中，該第一材料與該第二材料係相同的。
在某些實施例中，該塊體容積及該等印刷支柱由一單一材料形成。
在某些實施例中，該塊體容積包括一聚合物。
在某些實施例中，該第一材料係透明的。
在某些實施例中，該第二材料係透明的。
在某些實施例中，該複數個支柱之各者包括在該支柱之與該塊體容積相反之端上之一接觸表面，其中該複數個支柱之該等接觸表面實質上在一相同平面上。
在某些實施例中，該等支柱之一厚度係自1微米至100微米(例如，自1微米至5微米、5微米至10微米、10微米至15微米、15微米至25微米、25微米至40微米、40微米至60微米、60微米至80微米或80微米至100微米)。
在某些實施例中，該塊體容積之一厚度係自0.5毫米至5毫米(例如，自0.5毫米至1毫米、1毫米至2毫米、2毫米至3毫米、3毫米至4毫米或4毫米至5毫米)。
在某些實施例中，該等支柱之一厚度與該塊體容積之一厚度之一比率係自1：1至1：10(例如，自1：1至1：2、1：2至1：4、1：4至1：6、1：6至1：8或1：8至1：10)。
在某些實施例中，該塊體容積具有自1GPa至10GPa(例如，自1GPa至4GPa、4GPa至7GPa、7GPa至10GPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有自1MPa至10MPa(例如，自1 MPa至4MPa、4MPa至7MPa、7MPa至10MPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有一第一楊氏模量，且該基底具有大於該第一楊氏模量之一第二楊氏模量。
在某些實施例中，該塊體容積包括具有小於或等於14.5ppm之一熱膨脹係數的一聚合物。
在某些實施例中，該等支柱佔據選自10平方公分至260平方公分(例如，自10平方公分至40平方公分、40平方公分至80平方公分、120平方公分至160平方公分、160平方公分至200平方公分、200平方公分至240平方公分或240平方公分至260平方公分)之一面積。
在某些實施例中，該複數個支柱之各支柱具有自50奈米至10微米(例如，50奈米至100奈米、100奈米至200奈米、200奈米至400奈米、400奈米至600奈米、600奈米至800奈米、800奈米至1微米、1微米至5微米或5微米至10微米)之一寬度、一長度及一高度中之至少一者。
在某些實施例中，該等支柱形成於一連續單式層中。
在某些實施例中，該等支柱包括一聚合物。
在某些實施例中，該塊體容積係聚二甲基矽氧烷(PDMS)。
在某些實施例中，該塊體容積具有大於該等支柱之一模量。
在某些實施例中，該等支柱之各支柱的一縱橫比(高度相對寬度)小於或等於4：1(例如，自2：1至4：1)。
在某些實施例中，該等支柱之至少一部分配置於該第一表面上，遠離該第一表面之一邊緣達自1毫米至15毫米(例如，遠離該邊緣達自1毫米至5毫米或5毫米至10毫米、10毫米至15毫米)。
在某些實施例中，該塊體容積具有該第一表面與該第二表面之間的一側表面。
在某些實施例中，該側表面具有一斜面及/或圓化邊緣。
在某些實施例中，該側表面具有一圓化輪廓(例如，凸面或凹面)。
在某些實施例中，該側表面具有與水平面(平行於該第一表面)形成不大於75°(例如，不大於60°、不大於45°、不大於30°或不大於15°)之一角度的一斜面邊緣。
在另一態樣中，本發明包含一種服貼式轉貼器件，該轉貼器件包含：一塊體容積，其具有一第一表面及與該第一表面相反之一第二表面，其中該塊體容積具有一第一組合物；及複數個支柱，其等安置於該塊體容積之該第一表面上以用於拾取可印刷材料，其中該複數個支柱及該塊體容積經配置使得將藉由該基底而施加至該基底之該第二表面之一力傳輸至該複數個支柱，其中各支柱之至少一部分(例如，各支柱之全部或各支柱之一頂部部分)具有不同於該第一組合物之一第二組合物。
在某些實施例中，各支柱之至少一部分具有該第二組合物。
在某些實施例中，最接近該塊體容積之各支柱的一底部部分具有該第二組合物。
在某些實施例中，該第一組合物包括一聚合物。
在某些實施例中，該第二組合物包括一聚合物。
在某些實施例中，該第一組合物包括一硬化劑。
在某些實施例中，該第二組合物包括一硬化劑。
在某些實施例中，該基底係玻璃。
在某些實施例中，該複數個支柱之各支柱包括在該支柱之與該第一表面相反之端上之一接觸表面，其中該複數個支柱之該等接觸表面實質上在一相同平面上。
在某些實施例中，該等支柱之一厚度係自1微米至100微米(例如，自1微米至5微米、5微米至10微米、10微米至15微米、15微米至 25微米、25微米至40微米、40微米至60微米、60微米至80微米或80微米至100微米)。
在某些實施例中，該塊體容積之一厚度係自0.5毫米至5毫米(例如，自0.5毫米至1毫米、1毫米至2毫米、2毫米至3毫米、3毫米至4毫米或4毫米至5毫米)。
在某些實施例中，該等支柱之一厚度與該塊體容積之一厚度之一比率係自1：1至1：10(例如，自1：1至1：2、1：2至1：4、1：4至1：6、1：6至1：8或1：8至1：10)。
在某些實施例中，該塊體容積具有自1GPa至10GPa(例如，自1GPa至4GPa、4GPa至7GPa、7GPa至10GPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有自1MPa至10MPa(例如，自1MPa至4MPa、4MPa至7MPa、7MPa至10MPa)之一楊氏模量。
在某些實施例中，該等支柱具有一第一楊氏模量，且該基底具有大於該第一楊氏模量之一第二楊氏模量。
在某些實施例中，該塊體容積包括具有小於或等於14.5ppm之一熱膨脹係數的一聚合物。
在某些實施例中，該等支柱佔據選自10平方公分至260平方公分(例如，自10平方公分至40平方公分、40平方公分至80平方公分、120平方公分至160平方公分、160平方公分至200平方公分、200平方公分至240平方公分或240平方公分至260平方公分)之一面積。
在某些實施例中，該複數個支柱之各支柱具有自50奈米至10微米(例如，50奈米至100奈米、100奈米至200奈米、200奈米至400奈米、400奈米至600奈米、600奈米至800奈米、800奈米至1微米、1微米至5微米或5微米至10微米)之一寬度、一長度及一高度中之至少一者。
在某些實施例中，該等支柱形成於一連續單式層中。
在某些實施例中，該複數個支柱之各支柱的一縱橫比(高度相對寬度)小於或等於4：1(例如，自2：1至4：1)。
在某些實施例中，該等支柱之至少一部分配置於該第一表面上，遠離該第一表面之一邊緣達自1毫米至15毫米(例如，遠離該邊緣達自1毫米至5毫米或5毫米至10毫米、10毫米至15毫米)。
在某些實施例中，該塊體容積具有該第一表面與該第二表面之間的一側表面。
在某些實施例中，該側表面具有一斜面及/或圓化邊緣。
在某些實施例中，該側表面具有一圓化輪廓(例如，凸面或凹面)。
在某些實施例中，該側表面具有與水平面(平行於該第一表面)形成不大於75°(例如，不大於60°、不大於45°、不大於30°或不大於15°)之一角度的一斜面邊緣。
102‧‧‧轉貼器件
104‧‧‧可印刷半導體元件
106‧‧‧聚合物層/聚合物
108‧‧‧原生基板
110‧‧‧非原生目的地基板
112‧‧‧熱板
114‧‧‧支柱
202‧‧‧形貌特徵/形貌表面
204‧‧‧表面
302‧‧‧形貌特徵
304‧‧‧半導體器件
310‧‧‧非原生基板
402‧‧‧電漿
404‧‧‧接觸表面/底部表面
504‧‧‧背側金屬
506‧‧‧金屬
802‧‧‧背側金屬/金屬層
806‧‧‧助焊劑/助焊劑層
808‧‧‧金屬墊/金屬層金屬連接/金屬接觸墊
902‧‧‧向上方向
1002‧‧‧向下方向
1102‧‧‧向下方向
1202‧‧‧支柱
1302‧‧‧轉貼器件
1304‧‧‧下垂
1306‧‧‧原生基板
1308‧‧‧支柱
1400‧‧‧多層支柱
1404‧‧‧下垂
1410‧‧‧微支柱
1412‧‧‧基底支柱
1422‧‧‧支柱
1500‧‧‧轉貼器件
1502‧‧‧塊體區域
1510‧‧‧微支柱
1512‧‧‧支柱
1522‧‧‧支柱
1602‧‧‧多層支柱
1604‧‧‧多層主器件
1606‧‧‧層
1608‧‧‧層
1610‧‧‧微支柱
1612‧‧‧基底支柱
1614‧‧‧層/基底
1702‧‧‧多層支柱
1710‧‧‧微支柱
1712‧‧‧基底支柱
1802‧‧‧抗下垂特徵/抗下垂支柱
1806‧‧‧支柱
1808‧‧‧區域
2002‧‧‧粗糙化區域
2100‧‧‧複合轉貼器件
2102‧‧‧塊體容積
2104‧‧‧支柱
2106‧‧‧基底
2150‧‧‧複合轉貼器件
2202‧‧‧凸起
2204‧‧‧邊緣
2206‧‧‧塊體容積
2208‧‧‧硬板介面/單個玻璃片
2500‧‧‧轉貼器件
2506‧‧‧黏彈性材料
2514‧‧‧層/第二材料
2518‧‧‧薄層
2520‧‧‧微支柱
2700‧‧‧轉貼器件
2702‧‧‧凸起
2720‧‧‧支柱
2802‧‧‧單個玻璃片
2804‧‧‧支柱/轉貼器件陣列
2806‧‧‧轉貼器件台面
2808‧‧‧塊體材料
2900‧‧‧轉貼器件
2920‧‧‧凸起
2930‧‧‧凸起
3002‧‧‧成角度剪切
3004‧‧‧剃刀
將藉由參考結合附圖進行的下文描述更瞭解本發明之上述及其他目標、態樣、特徵及優點。
圖1A至圖1C係使用光阻劑囊封之熱輔助微轉貼印刷的圖解說明。
圖2A及圖2B係將半導體元件熱輔助印刷至具有形貌特徵之一非原生目的地基板上的圖解說明。
圖3A係印刷於一非原生基板上之實例半導體元件的一SEM影像。
圖3B係印刷於具有形貌特徵之一非原生基板上之實例半導體元件的一SEM影像。
圖4係圖解說明至半導體元件之一接觸表面的電漿之應用的一實例圖式。
圖5A係圖解說明至半導體元件之接觸表面的電漿之應用的一實例圖式。
圖5B係在將電漿應用至半導體元件之接觸表面之後半導體器件至目的地基板之金屬至金屬接合的一圖解說明。
圖6係圖解說明至半導體器件之接觸表面的電漿之應用的一實例圖式。
圖7A至圖7D係電漿源之輸出形狀的實例。
圖8A至圖8C係將半導體元件印刷至具有一助焊劑層於其上之一目的地基板的圖解說明。
圖9A至圖9C圖解說明拾取半導體元件之一典型方法。
圖10A及圖10B圖解說明將半導體元件與原生基板重力輔助分離之一實例。
圖11A及圖11B係圖解說明將半導體元件與原生基板重力輔助分離之另一實例的圖式。
圖12係具有一支柱陣列之一實例轉貼器件的一圖式。
圖13A及圖13B係一典型轉貼器件及在壓縮期間發生之下垂的圖解說明。
圖14A及圖14B係一多層壓印器之圖解說明。
圖15係一多層壓印器之一圖解說明。
圖16係用於形成具有多層支柱之一轉貼器件之一鑄造的一圖解說明。
圖17A至圖17C係組態成一陣列之多層支柱的SEM影像。
圖18及圖19係抗下垂特徵之實例的圖式。
圖20A及圖20B係圖解說明在支柱之間併入於轉貼器件上之粗糙化區域的圖式。
圖21A及圖21B係實例複合轉貼器件之圖解說明。
圖22係在一壓印器之塊體材料(例如，PDMS層)之邊緣處凸起的一圖解說明。
圖23係發生在一件彈性體上之凸起的一圖解說明。
圖24係具有顯著凸起之一實例轉貼器件的一圖解說明。
圖25係由多個組件製成以減小凸起之一實例轉貼器件的一圖解說明。
圖26係具有經減小凸起之一實例轉貼器件的一圖解說明。
圖27係具有經減小凸起之一實例轉貼器件的一圖解說明。
圖28A及圖28B係具有一台面及該台面上之一支柱陣列之一實例轉貼器件的圖解說明。
圖29係具有經減小凸起之一實例轉貼器件的一圖解說明。
圖30A至圖30B係減小一轉貼器件上之凸起之一方法的圖解說明。
圖31A至圖31G圖解說明與一轉貼器件一起使用之實例側壁輪廓。
圖32係自彈性體之頂部表面的凸起高度隨針對圖31A至圖31G中所展示之側壁輪廓之各者的彈性體側壁之頂部表面上之側向位置座標而變的一曲線圖。
圖33係在形成具有圖31A至圖31G中所展示之側壁輪廓之轉貼器件期間產生的凸起高度之一曲線圖。
將自下文中結合圖式而闡述之【實施方式】更加明白本發明之特徵及優點，其中在各個圖式中類似參考字元指示對應元件。在圖式中，類似元件符號大體上指示相同、功能上類似及/或結構上類似的元件。
如本文中所使用，詞句「半導體元件」及「半導體結構」係同 義使用且廣泛地係指一半導體材料、結構、器件或一器件之組件。半導體元件包含高品質單晶半導體及多晶半導體、經由高溫處理而製造之半導體材料、摻雜半導體材料、有機及無機半導體，以及具有一或多個額外半導體組件或非半導體組件之組合半導體材料及結構(諸如，介電層或材料，或導電層或材料)。半導體元件包含包含(但不限於)電晶體、包含太陽能電池之光伏打器件、二極體、發光二極體、雷射、p-n接面、光電二極體、積體電路及感測器之半導體器件及器件組件。此外，半導體元件可係指形成一功能性半導體器件或產品之一部件或部分。
「半導體」係指在一非常低溫度下係一絕緣體但在約300開爾文之溫度下具有一可感知導電性之一材料的任何材料。一半導體之電特性可藉由添加雜質或摻雜物而修改且可藉由使用電場而控制。在本描述中，術語半導體之使用意欲與在微電子及電子器件之技術中使用此術語相一致。本發明中可用之半導體可包含元素半導體(諸如，矽、鍺及鑽石)及化合物半導體，例如，IV族化合物半導體(諸如，SiC及SiGe)、III-V族半導體(諸如，AlSb、AlAs、Aln、AlP、BN、GaSb、GaAs、GaN、GaP、InSb、InAs、InN及InP)、III-V族三元半導體合金(諸如，AlxGal-xAs)、II-VI族半導體(諸如，CsSe、CdS、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnS及ZnTe)、I-VII族半導體CuCl、IV-VI族半導體(諸如，PbS、PbTe及SnS)、層半導體(諸如，PbI2、MoS2及GaSe)、氧化物半導體(諸如，CuO及Cu2O)。術語半導體包含本質半導體及摻雜有一或多個選定材料之外質半導體(包含具有p型摻雜材料及n型摻雜材料之半導體)以提供對一所給應用或器件有用之有利電子性質。術語半導體包含包括半導體或摻雜物之一混合物之組合材料。對本發明之一些應用有用之特定半導體材料包含(但不限於)Si、Ge、SiC、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InP、InAs、GaSb、InP、 InAs、InSb、ZnO、ZnSe、ZnTe,CdS、CdSe、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、PbS、PbSe、PbTe、AlGaAs、AlInAs、AlInP、GaAsP、GaInAs、GaInP、AlGaAsSb、AlGaInP及GaInAsP。多孔矽半導體材料對本發明在感測器及發光材料(諸如，發光二極體(LED)及固態雷射)之領域中的應用有用。半導體材料之雜質係原子、元素、離子或分子而非該(等)半導體材料自身或半導體材料中提供之任何摻雜物。雜質係存在於半導體材料中可負面影響半導體材料之電子性質之不受歡迎的材料，且包含(但不限於)氧、碳及包含重金屬之金屬。重金屬雜質包含(但不限於)週期表上之銅與鉛之間的元素群組、鈣、鈉及其等之所有離子、化合物及/或錯合物。
「基板」係指進行(或已進行)一程序(諸如，半導體元件之圖案化、組裝或整合)於其上或其中之一結構或材料。基板包含(但不限於)：(i)製造、沈積、轉貼或支撐半導體元件於其上之一結構(亦被稱為一原生基板)；(ii)一器件基板(例如，一電子器件基板)；(iii)具有元件(諸如，半導體元件)用於隨後轉貼、組裝或整合)之一供體；及(iv)用於接收可印刷結構(諸如，半導體元件)之一目的地基板。一供體基板可係(但並不一定)一原生基板。
如本文中所使用之「目的地基板」係指用於接收可印刷結構(諸如，半導體元件)之目的地基板(亦被稱為一非原生基板)。顯示基板材料之實例包含聚合物、塑膠、樹脂、聚醯亞胺、聚萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸伸乙基酯、金屬、金屬箔、玻璃、可撓性玻璃、一半導體及藍寶石。
「可印刷」係指能夠轉貼、組裝、圖案化、組織或整合至基板上或至基板中而不使該基板曝露於高溫(例如，小於或等於約攝氏400度、攝氏200度或攝氏150度之溫度下)之材料、結構、器件組件或積體功能性器件。在本發明之一實施例中，可印刷材料、元件、器件組 件或器件能夠經由溶液印刷、微轉貼印刷或乾轉貼接觸印刷而轉貼、組裝、圖案化、組織或整合至基板上或至基板中。
本發明之「可印刷半導體元件」包括可(例如)藉由使用乾轉貼接觸印刷、微轉貼印刷或溶液印刷方法而被組裝或整合至基板表面上之半導體結構。在一項實施例中，本發明之可印刷半導體元件係單式單晶、多晶或微晶無機半導體結構。在此描述之內容脈絡中，一單式結構係具有機械地連接之特徵之一單片元件。本發明之半導體元件可未摻雜或經摻雜，可具有摻雜物之一選定空間分佈，或可摻雜有複數個不同摻雜物材料(包含，p型摻雜物及n型摻雜物)。本發明包含具有至少一個大於或等於約1微米之橫截面尺寸之微結構化可印刷半導體元件及具有至少一個小於或等於約1微米之橫截面尺寸之奈米結構化可印刷半導體元件。對許多應用有用之可印刷半導體元件包括源於高純度塊體材料(諸如，使用習知高溫處理技術而產生之高純度結晶半導體晶圓)之「自上而下」處理的元件。在一項實施例中，本發明之可印刷半導體元件包括具有可操作地連接至至少一個額外器件組件或結構(諸如，一導電層、介電層、電極、額外半導體結構或此等之任何組合)之一半導體的複合結構。在一項實施例中，本發明之可印刷半導體元件包括可伸展半導體元件或異質性半導體元件。
「塑膠」係指可經模製或經成形(通常當加熱時)及經硬化成一所要形狀之任何合成或天然材料或材料之組合。對本發明之器件及方法有用之例示性塑膠包含(但不限於)聚合物、樹脂及纖維素衍生物。在本描述中，術語塑膠意欲包含包括具有一或多個添加劑(諸如，結構增強劑、填充劑、纖維、增塑劑、穩定劑或可提供所要化學或物理性質之添加劑)之一或多個塑膠之複合塑膠材料。
「介電」及「介電材料」在本描述中同義使用且係指高度抗電流流動且可藉由一所施加電場極化之一物質。有用介電材料包含(但 不限於)SiO2、Ta2O5、TiO2、ZrO2、Y2O3、SiN4、STO、BST、PLZT、PMN及PZT。
「聚合物」係指包括複數個重複化學基團(通常被稱為單體)之一分子。通常，聚合物之特徵為高分子質量。本發明中可用之聚合物可係有機聚合物或無機聚合物且可係非晶形、半非晶形、晶形或部分晶形狀態。聚合物可包括具有相同化學組合物之單體或可包括具有不同化學組合物之複數個單體(諸如，一共聚物)。具有聯接單體鏈之交聯聚合物對本發明之一些應用特別有用。可用於本發明之方法、器件及器件組件中之聚合物包含(但不限於)塑膠、彈性體、熱塑性彈性體、彈性塑膠、恆溫器、熱塑性塑膠及丙烯酸酯。例示性聚合物包含(但不限於)縮醛聚合物、生物可降解聚合物、纖維素聚合物、含氟聚合物、耐綸、聚丙烯腈聚合物、聚醯胺-醯亞胺聚合物、聚醯亞胺、聚芳酯、聚苯並咪唑、聚丁烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醯亞胺、聚乙烯、聚乙烯共聚物及改質聚乙烯、聚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊烯、聚苯醚及聚苯硫醚、聚鄰苯二甲醯胺、聚丙烯、聚氨酯、苯乙烯系樹脂、磺基樹脂、鋁基樹脂或此等之任何組合。
如本文中所使用之「微轉貼印刷」係指用於使微米材料及奈米材料、器件及半導體元件決定性地組裝成具有二維或三維佈局之空間組織、功能性配置之系統、方法及技術。通常難以拾取及放置超薄或小型器件，然而，微轉貼印刷允許此等超薄、易碎或小型器件(諸如，微型LED)之選擇及應用而不導致對器件自身之損壞。
微結構化壓印器(例如，彈性體、靜電壓印器，或混合彈性體/靜電壓印器)可用於拾取微型器件，將該等微型器件運輸至一目的地基板，且將該等微型器件印刷至目的地基板上。在一些實施例中，表面黏著力用於控制此等器件至該目的地基板之選擇及印刷。可大規模並行執行此程序。該等壓印器可經設計而以一單個拾取及印刷操作而轉 貼一單個器件或成百上千個離散結構。通常，針對微轉貼印刷之一討論，參見美國專利第7,622,367號及第8,506,867號，其各自以全文引用的方式併入本文中。
至無黏著性表面及形貌表面之熱輔助微轉貼印刷
圖1A至圖1C係熱輔助微轉貼印刷之圖解說明。轉貼器件102(例如，服貼式轉貼器件(諸如，一彈性體或黏彈性體壓印器(例如，聚二甲基矽氧烷(PDMS)壓印器)))包含一支柱陣列114，其用於(i)自一原生基板108(例如，原產於可印刷半導體元件104且用於製造可印刷半導體元件104)拾取可印刷半導體元件104及(ii)將可印刷半導體元件104轉貼至一非原生目的地基板110。在某些實施例中，可印刷半導體元件104在其等被拾取之前囊封於一聚合物層106(例如，光阻劑)中。
在某些實施例中，可印刷半導體元件104製造於一塊體半導體基板上或係由一塊體半導體基板製造而成。在此等實施例中，非原生目的地基板110由下列任一者製成(i)一非半導體及/或非金屬材料(例如，具有製造於其上之導電互連性)或(ii)不同於該目的地基板之類型之一或多個半導體材料。非原生基板110之實例包含(但不限於)玻璃、藍寶石、塑膠、金屬及/或其他半導體。原生基板108之實例包含(但不限於)無機半導體材料(諸如，單晶矽晶圓、絕緣體上矽晶圓、多晶矽晶圓、GaAs晶圓、Si(1 1 1)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP)。
圖1A圖解說明在已自原生基板108拾取可印刷半導體元件104之後但在將可印刷半導體元件104沈積於目的地基板110之前之轉貼器件102。在某些實施例中，可印刷半導體元件104製造於原生基板108上且接著在轉貼器件102自原生基板108拾取可印刷半導體元件104之前塗覆有聚合物層106。在某些實施例中，聚合物106係在可印刷半導體 元件104之一頂部表面及側面上。在某些實施例中，聚合物106與可印刷半導體元件104之底部共面，使得聚合物106及可印刷半導體元件104之底部兩者在如圖1B中所展示之印刷期間接觸目的地基板110。
在某些實施例中，在自原生基板108拾取可印刷半導體元件104之前，聚合物層106伺服為可印刷半導體元件104之一錨或繫繩，因為層106囊封可印刷半導體元件104以使可印刷半導體元件104維持於原生基板108上。錨定之實例細節描述於2015年6月18日申請之名為Systems and Methods for Controlling Release of Transferable Semiconductor Structures之美國專利申請案第14/743,988號中，該申請案以全文引用的方式併入本文中。在某些實施例中，聚合物層106係一光阻劑。
圖1B圖解說明轉貼器件102將可印刷半導體元件104轉貼至目的地基板110。在該轉貼(例如，印刷程序)期間，在某些實施例中，聚合物層106定位於轉貼器件102與可印刷半導體元件104之間且伺服為在可印刷半導體元件104藉由轉貼器件102拾取時用於轉貼器件102與目的地基板110之間的分離介面。在某些實施例中，聚合物層106在可印刷半導體元件104藉由轉貼器件102拾取期間增加至轉貼器件102之黏著性。在某些實施例中，繼轉貼器件102與目的地基板110之分離後，隨後移除聚合物層106，藉此將經轉貼可印刷半導體元件104留於目的地基板110上。
在某些實施例中，轉貼器件102將可印刷半導體元件104及聚合物層106放置於目的地基板110之表面上且在彼放置位置上保持一預界定時間以允許聚合物層106流動，藉此與轉貼器件102分離或與轉貼器件102具有一經減小黏著性。在使聚合物106及可印刷半導體元件104之底部與目的地基板110接觸之後，可加熱(直接或間接)聚合物106。例如，在某些實施例中，使用一熱板112來加熱目的地基板110。在某 些實施例中，熱板112與目的地基板110直接熱接觸。在可印刷半導體元件104轉貼至基板110之前可將目的地基板110加熱至一平衡溫度。此平衡溫度(例如)可足以致使聚合物層106回流(例如，來自該加熱元件之熱減小聚合物層106之黏度或在該接觸期間致使聚合物層106流動)，藉此減小轉貼器件102與聚合物層106之間的黏著力。在某些實施例中，自不與目的地基板110做直接實體接觸之一源而採用一非接觸熱源。
在某些實施例中，加熱聚合物106促進印刷。當使一可印刷半導體元件104嵌入於聚合物106中(如圖1A及圖1B中所展示)且加熱聚合物206時，該聚合物可流動，藉此促進印刷(即，可印刷半導體元件104自轉貼器件102之釋放)。在某些實施例中，熱亦致使轉貼器件102自身(例如，一黏彈性轉貼器件(諸如，PDMS轉貼器件))比該晶片膨脹更多(歸因於CTE)，藉此導致可印刷半導體元件104與轉貼器件102之間的剪切力，該剪切力促進印刷。
圖1C圖解說明在已移除聚合物層106之後在一目的地非原生基板110上之一微轉貼印刷半導體元件104。例如，在印刷之後，可執行電漿灰化以移除聚合物層106，藉此留下已印刷於目的地基板110上之半導體元件104。
在某些實施例中，目的地基板110在目的地基板110之表面204上包含形貌特徵202以與可印刷半導體元件104及聚合物層106接觸。圖2A及圖2B圖解說明用於將半導體元件104印刷至具有形貌特徵202之一非原生目的地基板110之一表面204上的一熱輔助微轉貼轉貼器件102。在某些實施例中，該等形貌特徵係凹槽、v形通道、溝渠、台面或溝。該等形貌特徵可具有不同深度及不同橫截面積。圖2A展示將具有聚合物層106之可印刷半導體元件104放置於目的地基板110之形貌特徵202上的轉貼器件102。圖2B展示在已移除聚合物層106(如上 文關於圖1A至圖1C所解釋)之後定位於目的地基板110之形貌特徵202上的可印刷半導體元件104。在某些實施例中，難以印刷至形貌表面202，因為歸因於形貌表面202，可印刷半導體元件104之底部上之較少表面區域接觸目的地基板110。除了別的之外，當印刷至具有形貌表面202之目的地基板110時，如本文中所描述之聚合物層106之使用係有利的，因為其減小該等轉貼器件與該聚合物層自身之間的黏著性。因此，可以印刷半導體元件104，即使在印刷期間目的地基板110之較少表面接觸半導體元件104。
圖3A係印刷於一非原生基板310上之實例半導體器件304的一SEM影像。在該實例中，器件304係由一InP基板製造之InP器件。非原生基板310由Si製成。在某些實施例中，由(例如)InGaAs製成之一可移除層應用於InP器件304與該InP塊體基板之間以允許或輔助器件304與該原生基板的分離。
圖3B係印刷於具有形貌特徵302之一非原生基板310上之一實例半導體器件304的一SEM影像。如所展示，一InP器件304印刷於一Si目的地基板310之該表面上。在此實例中，形貌特徵302包含形成於目的地基板310之表面上之U形通道。
微轉貼印刷期間之電漿處理
圖4係圖解說明應用至半導體元件104之接觸表面404以印刷至目的地基板110之電漿402的一實例圖式。在某些實施例中，將電漿402應用至半導體元件104之接觸表面404以印刷至目的地基板110同時半導體元件104係在轉貼器件102上。例如，可應用電漿402至附接至一彈性體轉貼器件102的器件之底部表面404。
電漿402處理半導體元件104之接觸表面404以改良半導體元件104與目的地基板110之間的結合。在某些實施例中，使用電漿402來清潔已使用一些磊晶剝離方法而製造之器件的底部表面404。例如， 電漿402清潔形成於接觸表面404處之一氧化物層之半導體元件104之接觸表面404。可藉由添加一還原氣體(形成氣體、氨、甲酸等)至電漿402而改良自接觸表面404移除薄氧化物層。已使用某些磊晶剝離方法而製造之半導體元件104(例如)可在曝露於一氧化劑(諸如，空氣)之表面處形成氧化物層。電漿402具有充足溫度以使自可印刷半導體元件104與目的地基板110之該接觸表面移除該薄氧化物層。在某些實施例中，添加一還原氣體(例如，形成氣體、氨、甲酸等)至該電漿中。
可以其中在執行該處理時轉貼器件102上之半導體元件104係非分佈式(即，不使該壓印器下降)的一方式而將電漿402應用至半導體元件104。明確言之，以不致使一所給可印刷半導體元件104使轉貼器件102下降的一方式而將電漿402應用至經填充轉貼器件102。例如，在其中轉貼器件102具有一高熱膨脹係數(CTE)之某些實施例中，使轉貼器件102之溫度維持在低於將致使半導體元件104自轉貼器件102之剪切及剝層的一位準下。在此例項中，一旦半導體元件104係在轉貼器件102上，則一失控釋放係非期望的。該壓印器之任何加熱致使轉貼器件102有效地生長(例如，膨脹)。在一些例項中，轉貼器件102比可印刷半導體元件104生長更多。此可導致可印刷半導體元件104與轉貼器件102之間的剪切力，該剪切力致使半導體元件104使轉貼器件102「下降」。然而，在此例項中，當將電漿402應用至經填充轉貼器件102時，可印刷半導體元件104之該等剪切力及釋放係非期望的。可使用多種技術來使轉貼器件102之溫度維持在低於將致使半導體元件104自轉貼器件102之剪切及剝層的一位準下。在某些實施例中，可調變該電漿輸出之工作循環、滯留時間(例如，0.5毫米/秒至5毫米/秒、0.5毫米/秒至1毫米/秒、1毫米/秒至2毫米/秒、2毫米/秒至5毫米/秒之掃描速度)、電漿402之功率(例如，25瓦特至125瓦特或80瓦特至100 瓦特)以及電漿402至半導體元件104之背側表面之間的距離(例如，0.5毫米至5毫米、0.5毫米至1毫米、1毫米至2毫米、2毫米至5毫米)來維持轉貼器件102之溫度低於所要位準(例如，低於攝氏50度、攝氏75度或攝氏100度；例如，低於具有高於攝氏100度之短峰之攝氏50度)。例如，在某些實施例中，該電漿功率係80瓦特至100瓦特，至該晶片之距離係0.5毫米至1毫米(例如，1毫米)，且掃描速度係0.5毫米/秒至1毫米/秒。此使該壓印器維持在一所要溫度(諸如，低於具有高於攝氏100度之短峰之攝氏50度)處。在某些實施例中，使用室溫電漿402以保持轉貼器件102之溫度足夠低以避免此類型之失效模式(晶片自該晶片落下)。
圖5A係圖解說明電漿402應用至半導體元件104之接觸表面404以印刷至目的地基板110的一實例圖式。在某些實施例中，半導體元件104具有一背側金屬504，且可使用電漿402以自金屬504之表面移除氧化物。此改良半導體元件104上之背側金屬504至目的地基板110上之金屬506的金屬至金屬接合，如圖5B中所展示。該等器件上之金屬504及目的地基板110上之金屬506的金屬至金屬材料之實例包含(但不限於)Cu-Cu、CuSn-Cu、Cu-Sn-Sn-Cu及Au-Au。
圖6係圖解說明將電漿402應用至半導體器件之接觸表面的一實例顯微鏡照片。
圖7A至圖7D係電漿源之實例輸出形狀。該等電漿輸出之該等形狀展示為(但不限於)一點源、一束線源、一窄圓源及一寬源。
圖8A至圖8C係使具有一金屬層金屬連接808之半導體元件104印刷於一目的地基板110上的圖解說明。在某些實施例中，半導體元件104具有一背側金屬802。可使用在印刷半導體元件104之前已塗覆有一助焊劑806之配接金屬墊808而使半導體元件104印刷至一目的地基板110。助焊劑806僅可塗覆金屬墊808(目的地基板110之整個表面具 有金屬墊808於其上，或目的地基板110之一部分(包含金屬墊808)具有金屬墊808於其上)。
圖8A係帶有具有安置於半導體元件104之底部上之一金屬層802的半導體元件104之一轉貼器件102的一圖解說明。圖8B係印刷至一目的地基板110之半導體元件104的一圖解說明。使用金屬墊808上之助焊劑806而使半導體元件104印刷於金屬墊808上。助焊劑層806應用於半導體元件104之金屬層802與目的地基板110上之金屬墊808之間。該助焊劑之移除減少金屬墊808上之金屬氧化物，藉此導致金屬之間的良好接合或結合。在某些實施例中，助焊劑806係一樹脂。在某些實施例中，助焊劑806係一免清洗助焊劑或水溶性助焊劑。例如，在某些實施例中，可使用水(例如，一經加熱水沖洗)來移除助焊劑806。
在某些實施例中，該助焊劑係含有用於移除氧化物之還原劑的一黏著層。在印刷半導體元件104之後，可回流助焊劑806，藉此產生目的地基板110上之金屬墊808與半導體元件104之背側金屬802之間的一良好金屬連接。
可使用一加熱腔室或加熱環境來熱處理可印刷半導體元件104及目的地基板110。該處理致使助焊劑層804回流，藉此允許金屬層802接觸金屬接觸墊808，如圖8C中所展示。
在器件拾取期間使用高加速度之微轉貼印刷
圖9A至圖9C圖解說明拾取半導體元件104之一典型方法。如圖9A中所展示，將器件904形成於其等原生基板108上。在此實例中，使轉貼器件102與半導體元件104接觸，如圖9B中所展示。接著，將該轉貼器件移動遠離(在一向上方向902上)源基板108，藉此使半導體元件104暫時黏附至轉貼器件102，如圖9C中所展示。
可使用關於圖10A至圖10B及圖11A至圖11B所描述之方法來增加 (例如，1g或1g以上)初始加速度(例如，達5g至100g)，藉此在拾取程序期間達成較高速度。分離處之速度取決於層壓處之轉貼器件102之壓縮而在非常小行進距離(例如，幾十微米或更小)處發生。較高加速度可在小距離處產生較高分離速度，其繼而增加該壓印器與該源之間的黏著性。
在某些實施例(諸如，一彈性壓印器材料之轉貼印刷)中，轉貼器件102在轉貼器件102與該等可印刷元件(例如，半導體元件104及原生基板108)之該源之間採用高速度分離。已發現，較高加速度可在一較小距離上產生較高分離速度且因此可增加轉貼器件102與該可印刷元件(例如，可印刷半導體元件104)之間的黏著性。為採用重力以輔助該分離，在某些實施例中，源基板108經組態以在一向下方向上移動以在分離程序期間提供一額外1g加速度。
在某些實施例中，轉貼器件102經組態以使用5g與100g之間的一初始加速度來加速該等可印刷元件(例如，半導體元件104及原生基板108)之該源。該初始加速度允許轉貼器件102達成半導體元件104在藉由轉貼器件102拾取時之一較高速度。一所給轉貼器件102與一所給可印刷元件(例如，半導體元件104)之間的該黏著性根據歸因於該轉貼器件之黏彈性本質的轉貼器件102與原生基板108之間的分離速度而改變。為達成此，當使轉貼器件102與可印刷半導體元件104以一充分速度移開時，轉貼器件102與可印刷半導體元件104之間的結合介面處之黏著性充分大以使該可印刷元件(例如，可印刷半導體元件104)「拾取」遠離其原生基板108。相反地，當以一較慢速度移動轉貼器件102時，轉貼器件102與可印刷半導體元件104之間的結合介面處之黏著性足夠低以使可印刷半導體元件104「釋放」或「印刷」至非原生目的地基板110上。
在某些實施例中，該分離發生在(幾十微米或更少)之一行進距離 上。該分離距離可係層壓處之轉貼器件102之壓縮之一函數。在某些實施例中，轉貼器件102在該拾取程序中應用使該源(例如，可印刷半導體元件104及原生基板108)移動之一垂直置物台。
圖10A及圖10B圖解說明半導體元件104自原生基板108之重力輔助分離的一實例。在此實例中，藉由移動轉貼器件102、移動基板108或其等之一組合而使轉貼器件102與半導體元件104接觸，如圖10A中所展示。在此實例中，該配置及方法利用重力來輔助自原生基板108拾取半導體元件104。如所展示，在該分離期間，原生基板108經組態以在一向下方向1002上移動。為達成此，在該拾取操作期間，提供一較高加速度至附接至轉貼器件102之可印刷半導體元件104(例如，歸因於使用重力移動)，如圖10B中所展示。
圖11A及圖11B圖解說明可印刷半導體元件104自原生基板108之重力輔助分離的另一實例。如所展示，轉貼器件102定向成在源基板108下方且半導體元件104定位於源基板108之底部上，如圖11A中所展示。可藉由在基板108之底部上形成該等器件或在形成半導體元件104之後翻轉基板108與基板108上之半導體元件104而達成此。在該分離期間，在一向下方向1102上移動轉貼器件102，藉此拾取半導體元件104使得其等在轉貼器件102之支柱上，如圖11B中所展示。再次，提供一較高加速度以輔助拾取可印刷半導體元件104(例如，歸因於使用重力移動)。
在某些實施例中，組合圖10A及圖10B中所展示之方法及圖11A及圖11B中所展示之方法使得源基板108及轉貼器件102兩者彼此遠離(在一垂直方向上)。在此等實施例中，施加該分離加速度至該等可印刷元件(例如，半導體元件104及原生基板108)之該源及轉貼器件102兩者。
經設計以防止元件歸因於下垂之意外拾取的轉貼器件
圖12係具有支柱1202(例如，一支柱陣列1202)之一實例轉貼器件102的一圖式。通常，各支柱1202經配置以接觸一所給可印刷半導體元件104以藉由轉貼器件102拾取可印刷半導體元件104。支柱1202可具有取決於待藉由轉貼器件102拾取(例如)該源(例如，該可印刷材料(諸如，可印刷半導體元件104))之大小的不同高度範圍。在某些實施例中，支柱1202包含一圓柱形支柱、三角形支柱、矩形支柱、五邊形支柱、六邊形支柱、七邊形支柱及八邊形支柱。
在某些實施例中，在可印刷半導體元件104自原生基板108之拾取之期間，轉貼器件102抵靠該源(例如，可印刷半導體元件104及原生基板108)而壓縮轉貼器件102。在某些實施例中，該壓縮(例如，在z方向上)允許該支柱陣列1202層壓至該源基板上之該等可印刷元件上。此外，該壓縮允許在轉貼器件102與可印刷半導體元件104之間的一較小間隙內達到臨界速度(用於發生拾取)。為達成此，轉貼器件102可施加一較小初始加速度。在某些實施例中，在壓縮期間，轉貼器件102在該印刷循環之拾取階段下垂。該下垂可能導致半導體元件104之非故意拾取。
圖13A圖解說明一轉貼器件1302(例如，相同於或類似於圖12中所展示之轉貼器件)且圖13B圖解說明在轉貼器件1302之壓縮期間(例如，拾取期間)發生之下垂1304。此下垂1304致使自該源基板拾取非所要材料。原生基板1306上之可印刷半導體器件陣列(未展示)可比轉貼器件1302上之支柱1308密集使得在一個別轉貼(例如，一單個拾取及印刷)期間，有意地使可印刷器件留於原生基板1306上。然而，若下垂1304足夠大，則下垂1304可接觸該等可印刷半導體器件，導致此等器件之非有意拾取。本文中揭示用於減小(或消除)器件歸因於下垂之非有意拾取的可能性之多種解決方案，包含具有多層支柱之轉貼器件、抗下垂支柱或兩者。
具有多層支柱之轉貼器件
圖14A及圖14B圖解說明一實例多層支柱1400。在某些實施例中，可使用一多層支柱來消除(或減小)具有上文關於圖13A及圖13B所描述之下垂的問題。如與圖13B相比較之圖14B中所展示，即使圖14B中之該轉貼器件經歷相同於圖13B中之該轉貼器件的下垂(下垂1304)量之下垂1404量，但圖14B中所展示之該轉貼器件之下垂1404將歸因於該多層結構而不拾取半導體器件，該多層結構增加該支柱之整體高度同時維持將與該可印刷器件介接之該支柱(例如，微支柱)之部分的適當縱橫比。
如圖14A中所展示，在某些實施例中，各支柱1422包含一基底支柱1412及一微支柱1410。基底支柱1412比微支柱1410寬。在某些實施例中，各基底支柱1412及各微支柱1410之所要縱橫比小於4：1(例如，介於4：1與2：1之間)。例如，一基底支柱1412可具有一20微米寬及一80微米高且微支柱1410可具有一5微米寬及一20微米高。因此，所得多層支柱具有能夠拾取5微米器件之一20微米寬及一100微米高。基底支柱1412可具有(例如)5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米或40微米之一寬度及10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米或160微米之一高度。微支柱1410可具有(例如)1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、10微米或15微米之一寬度及2微米、4微米、6微米、8微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、40微米、50微米或60微米之一高度。
圖15係具有多層支柱1522之一轉貼器件1500的一圖解說明。在此實例中，微支柱1510由具有低於支柱1512及塊體區域1502(其兩者由相同黏彈性材料(即，具有高於該微支柱之一楊氏模量)製成)之一楊 氏模量的一黏彈性材料製成。應用一較低楊氏模量於微支柱1510中允許可印刷器件相應調諧拾取。可調諧微支柱1510(或若應用此技術至無多層支柱之一轉貼器件，則為支柱)以拾取可印刷器件同時塊體容積1502具有一較高楊氏模量，從而減小塊體區域1502在一印刷操作期間非有意地拾取可印刷器件的可能性。在某些實施例中，整體支柱1522由具有低於塊體區域1502之一楊氏模量的一黏彈性材料形成。
圖16係用於一多層轉貼器件(例如，轉貼器件1400或1500)之一鑄造的一圖解說明。在某些實施例中，使用具有多個層1614、1606、1608之一多層主器件1604而產生多層支柱1602(即，包含微支柱1610及支柱1612)。此等層可具有不同厚度且可係不同材料。基底1614係該主器件製造於其上之該層。在某些實施例中，基底1614係一矽晶圓。在某些實施例中，層1606及1608係聚合物層(例如，光可成像聚合物材料)且可使用旋塗及微影技術而形成。可使用多層主器件1604來形成具有用於拾取較小可印刷物件同時維持可與一標準大小基底支柱相比較之縱橫比之微支柱的轉貼器件(諸如，圖14至圖14B及圖15中所展示之轉貼器件)。
在某些實施例中，支柱1602包含一基底支柱1612及一微支柱1610。基底支柱1612比微支柱1610寬。基底支柱1612允許微支柱1610具有用於接觸小型可印刷器件同時允許該轉貼器件維持一所給支柱縱橫比之較小橫截面積。在其他實施例中，各基底支柱1612包含一微支柱陣列1610於其上。
在某些實施例中，該轉貼器件由一單個玻璃片及一聚合物塊體容積組成。抵靠一標準矽晶圓鑄造該轉貼器件，其中一可成像材料覆蓋允許產生一圖案之矽。該矽晶圓被稱為主器件。
在某些實施例中，該玻璃轉貼器件及矽主器件經有利地組態使得在(例如)執行於高溫處之該固化步驟期間最小化或消除該兩個材料 之間的CTE變化。該CTE匹配允許減小轉貼器件102之邊緣處的撤回量，藉此減小可在塊體區域之邊緣處形成的凸起量，以及減小自支柱至支柱注意到之任何種類之所有問題。在某些實施例中，應用一室溫固化而使該轉貼器件之邊緣處的撤回最小化。在某些實施例中，轉貼器件102由一複合結構形成，如下文所解釋。例如，可應用一第二材料於該聚合物層之一薄層下方(例如，以減小凸起)。
多層支柱之一實例展示於圖17A至圖17C中。圖17A至圖17C係組態成一陣列之多層支柱1702之SEM影像。支柱1702可由PDMS或其他黏彈性材料製成。在一些實施例中，支柱1702及塊體容積1702由相同材料形成。在其他實施例中，微支柱1710可由具有低於基底支柱1712及塊體容積1702之一楊氏模量的一材料形成。在其他實施例中，微支柱1710及基底支柱1712可由具有低於塊體容積1702之一楊氏模量的一材料形成。可藉由將該等材料選擇性地沈積至圖16中所展示之鑄造中而實現包含多材料多層支柱之實施例。例如，可將材料絲網印刷至該鑄造之微支柱1610區域中，隨後將較高楊氏模量材料插入模製於頂部(例如，在基底支柱1612中)及總塊體區域1702上。
在某些實施例中，亦使用多層支柱來解決有關於該塊體容積上之凸起之問題，如下文所討論。如上文所解釋之該多層之使用允許該多層支柱更高(例如，高於該塊體容積上之該凸起)同時仍維持該(等)適當縱橫比且實現小型器件之轉貼(例如，歸因於該微支柱之小接觸表面面積)。
具有抗下垂特徵之轉貼器件
抗下垂特徵1802之實例圖解說明於圖18及圖19中。在某些實施例中，為最小化或防止轉貼器件102在該等支柱(例如，如圖12中所展示之支柱1202)之間下垂，轉貼器件102包含抗下垂特徵1802。抗下垂特徵1802在轉貼器件102之壓縮期間防止該塊體容積下垂，藉此防止 非意欲或非所要材料(例如，不選用於拾取之半導體元件104或定位於原生基板108之表面處之碎片)自原生基板108之表面之非故意拾取。因此，抗下垂特徵1802操作以改良轉貼器件102之選擇性。
如圖18中所展示，轉貼器件102包含可在一拾取操作期間接觸可印刷區域之間的源基板108之表面上之抗下垂區域的一或多個抗下垂特徵1802。支柱1806將在一拾取操作期間拾取可印刷器件。該壓印器之區域1808不接觸支柱1806或抗下垂支柱1802。此等區域1808對應於其中定位可印刷器件(或其中若該等可印刷器件已被拾取，則先前定位有該等可印刷器件)之源基板上的位置。抗下垂特徵1802之壓縮性及/或大小不足以拾取該等可印刷物件(例如，可印刷半導體元件104)並防止轉貼器件102之塊體容積下垂且觸碰該可印刷基板。
使抗下垂特徵1802安置於區域1808與具有支柱1806之區域之間的該等抗下垂區域中。在某些實施例中，抗下垂特徵1802具有低於轉貼器件102之拾取支柱陣列1806的一總橫截面接觸面積。
抗下垂特徵1802可係任何大小或形狀。在某些實施例中，抗下垂特徵1802具有相同於支柱1806之高度。在某些實施例中，該等抗下垂特徵高於支柱1806。該等抗下垂特徵可成形為(例如)一圓柱形支柱、三角形支柱、矩形支柱、五邊形支柱、六邊形支柱、七邊形支柱及八邊形支柱。
圖19係包含抗下垂特徵1802以接觸該源(例如，半導體元件104及原生基板108)上之可印刷區域之一實例轉貼器件102的一圖式。圖19中之抗下垂支柱1802係在相同於圖18中所展示之位置以及區域1808中。因此，一些抗下垂支柱1802將接觸其中定位可印刷物件或先前定位可印刷物件之該原生基板上之位置。在某些實施例中，抗下垂特徵1802係足夠小以使其等不具有拾取能力。在某些實施例中，抗下垂特徵1802具有不足以具有拾取能力之一壓縮性。
在支柱之間具有粗糙化區域之轉貼器件
在某些實施例中，為最小化或防止可印刷材料或非預期材料自該源的非故意拾取，轉貼器件102在定位於轉貼器件支柱114之間的該區域中包含一粗糙化域。
圖20A及圖20B係圖解說明併入於轉貼器件102上之實例粗糙化區域2002的圖式。添加一粗糙化域2002至轉貼器件102在轉貼器件支柱104之間的區域。此粗糙化區域2002將幫助防止可印刷材料之拾取(若在程序支柱104之間存在下垂)。區域2002可由可放置成一特定圖案陣列或一隨機圖案陣列之小特徵組成。在某些實施例中，粗糙化域2002包含小於轉貼器件支柱104之特徵。例如，在某些實施例中，該等粗糙化特徵可包含圓柱形結構、稜鏡結構、凹面結構及平截頭圓錐形結構。在某些實施例中，粗糙化域2002放置成一均勻或規則圖案化陣列。在其他實施例中，粗糙化域2002放置成一隨機圖案化陣列。
複合轉貼器件
圖21A圖解說明一複合轉貼器件2100且圖21B圖解說明一複合轉貼器件2150。可在轉貼器件之各個部分中使用不同黏彈性材料來建構複合轉貼器件(例如，2100及2150)。例如，PDMS具有藉由控制固化溫度或藉由改變樹脂中之固化劑量而調諧之一可調諧楊氏模量。該聚合物形成可包含一起使用若干不同材料或其可包含聚合物及硬化劑之一不同比率。進一步言之，材料A及B可具有不同交聯密度。
在某些實施例中，轉貼器件2100由其中應用一第二聚合物形成於支柱2104中以改良一所給轉貼器件2100與一可印刷元件(例如，可印刷半導體元件104)之間的黏著性之一複合材料製成。進一步言之，該塊體轉貼器件之一不同聚合物形成允許若下垂發生於支柱之間的較少黏著性，藉此允許下垂同時不拾取可印刷物件。例如，可在支柱2104或塊體容積2102中使用黏彈性聚合物或黏彈性彈性體。在某些實 施例中，支柱2104與塊體容積2012相比較具有一較低楊氏模量。
在某些實施例中，支柱2104包含具有高於支柱2104之一楊氏模量之一基底2106。基底2106可具有相同於塊體區域2102之楊氏模量，如圖21B中所展示。
通常，一轉貼器件由一單個玻璃片及一聚合物塊體容積組成。抵靠一標準矽晶圓鑄造該轉貼器件，其中一可成像材料(例如，經圖案化光阻劑或其他光可成像聚合物(諸如，SU8或BCB))覆蓋矽以允許產生一主圖案。可最佳化該玻璃及該聚合物兩者，使得在高溫處之固化步驟期間可減小或消除該兩者之間的CTE變化。此減小該轉貼器件之邊緣處之撤回量，其減小塊體區域之邊緣處注意到之凸起量且減小自支柱至支柱的差異。一室溫固化亦可使該轉貼器件之邊緣處的撤回最小化。
具有經減小凸起之轉貼器件
圖22係一轉貼器件之塊體容積2206(例如，PDMS層)之邊緣2204處之凸起2202之一圖解說明。塊體容積2206(例如，在此實例中，PDMS層)可呈各種形狀及形式。在某些實施例中，塊體容積2206的形狀係圓柱形、三角形、矩形、五邊形、六邊形、七邊形或八邊形。凸起2202可由塊體容積2206與硬板介面2208(例如，在此實例中，玻璃)之間的熱膨脹係數(CTE)之一失配而引起。
圖23係發生於塊體容積2206(例如，黏彈性材料)上之凸起2202之一圖解說明。圖23係一轉貼器件之塊體容積2206之一半之一橫截面圖。為此圖解說明之目的，省略該等支柱。在某些實施例中，隨著塊體容積2206在硬板介面2208(例如，玻璃基板)上冷卻，塊體容積2206變形。此對塊體容積2206之邊緣(例如，邊緣2204)而言尤其普遍。該變形可致使一凸起2202形成於彈性體2206之頂部上，如圖22及圖23中所展示。此凸起2202產生一問題，因為其可自身在該轉貼程序期間非 有意地拾取器件。
如圖24中所展示，凸起2202可高於支柱2402。另外，該變形亦發生在x方向及y方向上(即，橫向變形)。因而，不期望使該等支柱定位於其中該橫向變形將發生之塊體容積2206之該區域上，因為當該變形發生時支柱2402之間距可改變(即，必須已知且控制該等支柱之間距以確保印刷適當地發生)。將該支柱陣列定位遠離塊體容積2206之邊緣以避免橫向變形之一典型距離「d」係5毫米至20毫米。
具有一複合結構之轉貼器件
圖25係具有一複合結構之一實例轉貼器件2500的一圖解說明。通常，轉貼器件2500由一單個玻璃片2208(除玻璃之外的其他材料亦可用於硬板介面2208)及一黏彈性材料(例如，PDMS)塊體容積組成。在某些實施例中，在玻璃板2208與黏彈性材料2506之間添加一額外材料層2514以允許在額外層2514之頂部上形成黏彈性材料2506之一薄層2518。例如，薄層2518可使轉貼器件2500製造成在該等邊緣處具有較少凸起，因為在該邊緣處存在較少材料來形成該凸起。
在某些實施例中，將第二材料2514永久性地結合至第一材料2208。第二材料2514可係透明的，藉此允許透過轉貼器件2500觀看一較清楚影像。第二材料2514允許使用一較薄塊體材料，藉此允許轉貼器件2500以應用較少壓縮來完全層壓該可印刷區域。
在某些實施例中，一玻璃盤用作為硬板介面2208(例如，玻璃)與轉貼器件塊體容積2506之間的第二材料2514。第二材料2514可係任何大小或形狀。在某些實施例中，將微支柱陣列2520安置於第二材料2514之區域上方。
圖26及圖27係由具有經減小凸起之一複合結構形成之實例轉貼器件的圖解說明。減小該等支柱下方之該彈性體之體積(厚度)導致較小變形區域(凸起及橫向的)。圖26係一轉貼器件之一半之一橫截面 圖。與圖23相比較，圖26中之轉貼器件歸因於第二材料2514之使用(如上文所解釋)而具有較少凸起。如圖27中所展示，凸起2702小於圖24中所展示之凸起且小於轉貼器件2700之支柱2720。在此實例中，可將距離「d」減小至1毫米至5毫米。另外，該橫向變形係較小。
支柱陣列周圍的轉貼器件台面
圖28A及圖28B係一支柱陣列2804形成於其上之一實例轉貼器件台面2806的圖解說明。歸因於拾取小型可印刷物件所需之較小支柱大小，該轉貼器件支柱之高度經減小以堅持所要支柱縱橫比。如上文所解釋，若該支柱(例如，1202)之長度相對其寬度過大，則該支柱在壓縮期間(例如，當拾取一器件時)將彎曲。然而，若該支柱之長度相反於其寬度係使得其在壓縮期間不適當地彎曲(例如，一所要支柱縱橫比)，則該轉貼器件之該邊緣上之凸起可致使非有意地拾取器件。已在轉貼器件陣列2804周圍開發一台面2806，其允許使該轉貼器件之一較小部分曝露於該晶圓表面。該台面材料可允許陣列2804與塊體層2808之間的一大步階。在某些實施例中，台面2806之厚度大於塊體材料2808上之凸起之高度。此消除(或顯著減小)塊體材料2808上之凸起將在該轉貼程序期間非有意地拾取器件之風險。另外，在某些實施例中，台面2806之厚度小於塊體材料2808之厚度。因而，台面2806上之凸起(若有)小於塊體材料2808上之凸起。
台面2806可係任何形狀，只要其包繞整個轉貼器件陣列2804即可。可在其自身係在一單個玻璃片2802上之一聚合物塊體容積2808上製造轉貼器件台面2806。
圖29係具有經減小凸起2920之一實例轉貼器件2900的一圖解說明。將一台面2806定位在支柱2804周圍/下方。台面2806之厚度小於塊體容積2808之厚度(例如，歸因於台面2806之厚度及支柱2804之高度)。因而，台面2806上之凸起2920(若有)小於塊體材料2808上之凸 起2930。台面2806之厚度係使得支柱2804比台面2806上之凸起2920及塊體容積2808上之凸起2930兩者突出。因此，藉由凸起2920及2930之意外拾取裝置的風險經減小或消除。
其中凸起至少部分地經移除之轉貼器件
為減小凸起效應，可部分地移除邊緣1504以產生一成角度邊緣。圖30A及圖30B係如自該轉貼器件之一側視圖/橫截面圖展示之減小塊體材料2206上之凸起2202之一方法的圖解說明。可對該轉貼器件之邊緣2204做成角度剪切3002以減小凸起量(例如，當鑄造轉貼器件時且當PDMS推動朝向該轉貼器件材料之中心時形成之凸起)。可使用一剃刀3004來做剪切3002。可在該轉貼器件之邊緣2204周圍以規則間隔做此等剪切3002以顯著地減小存在之凸起2202量。在某些實施例中，此減小或消除該壓印器之塊體材料2206將在完全層壓該陣列之前向下觸碰該轉貼器件之邊緣的機會。
轉貼器件側壁形狀
在某些實施例中，可使用彈性體側壁之形狀來控制該壓印器之邊緣周圍的變形。執行有限元件模型化以理解該彈性體側壁之形狀如何影響該壓印器之邊緣周圍的變形。在下文描述之實例中，將3毫米玻璃上之一1毫米厚、20毫米寬PDMS板使用於平面應力中。該玻璃之CTE係7ppm/K且PDMS之CTE係300ppm/K。△T係333K(固化溫度)至295K(實驗室溫度)。PDMS板之斜面(即，側壁)經改變。測試具有下列斜面/側壁之各者之一轉貼器件：15度斜面、30度斜面、45度斜面、60度斜面、75度斜面、圓斜面、細長圓斜面及方斜面，如圖31A至圖31G中所展示。
圖32係自該彈性體之頂部表面的凸起高度隨針對圖31A至圖31G中所展示之側壁輪廓之各者的該彈性體側壁之頂部表面上之橫向位置座標而變的一曲線圖。圖33係在具有圖31A至圖31G中所展示之側壁 輪廓的轉貼器件之形成期間而產生之凸起高度之一曲線圖。
此分析圖解說明導致經減小凸起之側壁形狀。如圖32及圖33中所展示，15度斜面、30度斜面、45度斜面、60度斜面、75度斜面、圓斜面及細長圓斜面全部皆具有小於方斜面之凸起。
在某些實施例中，將上文所討論之不同轉貼器件之特徵組合至一單個轉貼器件中。例如，一轉貼器件可包含一或多個抗凸起特徵、一或多個下垂拾取減小特徵等。而且，可將本文中所揭示之方法組合成一單個方法。例如，一方法可包含處理該等半導體元件之電漿及熱輔助印刷。
在已描述本發明之各種實施例之後，熟悉此項技術者現將明白可使用併入有該等概念之其他實施例。因此，感覺此等實施例不應受限於所揭示之實施例，而應僅受限於下列申請專利範圍之精神及範畴。
遍及其中裝置及系統描述為具有、包含或包括特定組件或其中程序及方法描述為具有、包含或包括特定步驟之描述，可預期另外存在基本上由所述組件組成或由所述組件組成之本發明之裝置及系統，及根據本發明存在基本上由所述處理步驟組成或由所述處理步驟組成之程序及方法。
應理解，步驟之順序或執行某些動作之順序係無關緊要的，只要本發明仍可操作即可。而且，可同時進行兩個或兩個以上步驟或動作。

Claims (22)

  1. 一種用於將複數個半導體器件組裝於一目的地基板之一接收表面上之方法，該方法包括：將安置於該等半導體器件之一頂部表面上之一聚合物層提供至形成於一原生基板上之該複數個半導體器件；使在每一半導體器件上之該聚合物層與一服貼式轉貼器件之複數個支柱中之一個別支柱接觸，每一支柱具有對應於該等半導體器件中之一者之一接觸表面，其中每一支柱之該接觸表面與每一半導體器件上之該對應聚合物層之間的接觸至少暫時地將每一半導體器件結合至該服貼式轉貼器件之該等相對應支柱中之一者；使該等半導體器件與該原生基板分離，使得該半導體器件安置於該服貼式轉貼器件之一相對應支柱之該接觸表面上且自該原生基板釋放；將安置於對該等支柱之該等接觸表面上之該等半導體器件接觸該目的地基板之該接收表面；在將該等半導體器件接觸該目的地基板之該接收表面之後，藉由一加熱元件加熱該聚合物層，藉此減小該聚合物層與該等接觸表面之間的黏著性；及使該服貼式轉貼器件之該等支柱之該等接觸表面與該等半導體器件分離，使得該等半導體器件轉貼至該接收表面上，藉此將該等半導體器件組裝於該目的地基板之該接收表面上。
  2. 如請求項1之方法，其中該加熱元件係一熱板。
  3. 如請求項1之方法，其中該加熱元件安置於該目的地基板之與該半導體器件相反之一側上。
  4. 如請求項1之方法，其中該目的地基板對於該等半導體器件係非原生的。
  5. 如請求項1之方法，其包括：在加熱該聚合物層之後，至少部分地移除該聚合物層。
  6. 如請求項1之方法，其中來自該加熱元件之熱減小該聚合物層之一黏度且致使該聚合物層流動。
  7. 如請求項1之方法，其中該聚合物層安置於該半導體器件之該頂部表面上及該半導體器件之一或多側上。
  8. 如請求項1之方法，其中該聚合物層將該可印刷半導體之至少一部分囊封於該原生基板上。
  9. 如請求項1之方法，其中該目的地基板之該接收表面包括一非平面形貌表面。
  10. 如請求項1之方法，其中該目的地基板係選自由聚合物、塑膠、樹脂、聚醯亞胺、PEN、PET、金屬、金屬箔、玻璃、一半導體及藍寶石組成之群組之一部件。
  11. 如請求項1之方法，其中該目的地基板具有對於可見光之大於或等於50%、80%、90%或95%之一透明度。
  12. 如請求項1之方法，其中該原生基板包括選自由無機半導體材料、單晶矽晶圓、絕緣體上矽晶圓、多晶矽晶圓、GaAs晶圓、Si(1 1 1)、InAlP、InP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP組成之群組之一部件。
  13. 如請求項1之方法，其中在將該等半導體器件接觸該目的地基板之該接收表面之後，該聚合物層接觸該目的地基板之該接收表面。
  14. 如請求項1之方法，其中該聚合物層形成一錨或繫繩之一部分。
  15. 一種用於將一半導體器件組裝於一目的地基板之一接收表面上之方法，該方法包括：提供形成於一原生基板上之該半導體器件，該半導體器件包括一金屬背側表面；使該半導體器件之一頂部表面與具有一接觸表面之一服貼式轉貼器件接觸，其中該接觸表面與該半導體器件之間的接觸使該半導體器件至少暫時地結合至該服貼式轉貼器件；使該半導體器件與該原生基板分離，使得該服貼式轉貼器件之該接觸表面在該半導體器件自該原生基板釋放之情況下使該半導體器件安置於其上；使安置於該接觸表面上之該半導體器件與該目的地基板之該接收表面接觸，其中該接收表面包括安置於該目的地基板上之一金屬墊上之一助焊劑層；使該服貼式轉貼器件之該接觸表面與該半導體器件分離，藉此將該半導體器件組裝於該目的地基板之該接收表面上，使得該半導體器件之該金屬背側表面至少部分地接觸該助焊劑層；及使該助焊劑層曝露於熱，藉此使該金屬背側表面固定至該金屬墊且形成在該金屬背側表面與該金屬墊之間的一電連接件。
  16. 如請求項15之方法，其中熱處理該助焊劑層包括使該助焊劑層曝露於熱。
  17. 如請求項15之方法，其中使用一加熱元件而使該助焊劑層曝露於熱。
  18. 如請求項17之方法，其中該加熱元件係一熱板。
  19. 如請求項17之方法，其中該加熱元件安置於該目的地基板之與該可印刷半導體器件相對之一側上。
  20. 如請求項18之方法，其中提供形成於該原生基板上之該半導體器件包括：將安置於該半導體器件之一頂部表面上之一聚合物層提供給形成於該原生基板上之該半導體器件。
  21. 如請求項15之方法，其中該目的地基板係選自由聚合物、塑膠、樹脂、聚醯亞胺、PEN、PET、金屬、金屬箔、玻璃、一半導體及藍寶石組成之群組之一部件。
  22. 如請求項15之方法，其中該目的地基板具有對於可見光之大於或等於50%、80%、90%或95%之一透明度。
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