用于将微器件同时转移到目标对象的装置

摘要

公开了一种将微器件同时转移到目标对象的装置。该装置可包括：多个红色、绿色和蓝色微器件，其通过粘合材料粘附到转移片材；目标基板，微器件转移到其上；对准器，其被配置为将多个微器件与目标基板对准；以及激光束发射器，其被设置在转移片材上方并被配置为在穿过转移片材的方向发射具有特定波长的光束。每个微器件包括生长基板、设置在生长基板上的第一半导体层和第二半导体层、设置在第一半导体层上的第一焊盘和设置在第二半导体层上的第二焊盘以及设置在第一焊盘和第二焊盘上的粘合材料。当已通过对准器将微器件和目标基板对准在转移位置时，激光束发射器向粘合材料施加能量，从而将微器件转移至目标基板。因此，能够改善转移效率。

说明书

技术领域

本申请涉及一种用于将微器件同时转移到目标对象的装置。

背景技术

印模转移(stamp transfer)是指如下转移，其中，将要转移的物品(例如，微器件)安装在基板上，并且由于微器件和基板之间的接触表面是平坦的，因此两接触表面的水平对准是重要的，并且微器件和片材(sheet)之间的粘合力是转移的重要因素。即，由于片材中轻微的不规则的水平接触或粘合力的不均匀，可能降低转移良率(yield)。

因此，当将微器件转移至基板时，需要具有优异的转移效率的转移方法。另外，需要用于将大面积中包括的大量微器件转移到基板的转移方法。

以上信息仅被呈现为背景信息以帮助理解本申请。关于上述任何内容是否作为现有技术而适用于本申请，尚未做出决定，也没有进行讨论。

发明内容

已经构思了本申请以解决上述问题，并且本申请的实施例旨在提供一种执行大面积转移的装置，该装置用于单独转移微器件或同时转移多个微器件到目标对象。

本申请的各方面不限于以上已经描述的，并且对于本申请涉及的领域的技术人员而言，以上未提及的其他方面将从以下描述而易于理解。

根据本申请的一个实施例的用于将微器件同时转移到目标对象的装置可包括：多个红色、绿色和蓝色微器件，其通过粘合材料粘附到转移片材；目标基板，微器件被转移到该目标基板；对准器，被配置为将多个微器件与目标基板对准；以及激光束发射器，其被设置在转移片材上方并被配置为在穿过转移片材的方向发射具有特定波长的光束。每个微器件包括：生长基板、设置在生长基板上的第一半导体层和第二半导体层、设置在第一半导体层上的第一焊盘(pad)、设置在第二半导体层上的第二焊盘、以及设置在第一焊盘和第二焊盘上的粘合材料。当已通过对准器将微器件和目标基板对准在转移位置时，激光束发射器向粘合材料施加能量，以将微器件转移到目标基板。

更具体地，使用具有穿过所有微器件的特定波长的光束，使粘附到微器件的第一焊盘和第二焊盘的粘合材料熔化，从而将微器件转移至目标基板。

更具体地，使用具有穿过绿色和蓝色微器件的特定波长的光束来熔化粘附到多个绿色和蓝色微器件的第一焊盘和第二焊盘的粘合材料，并且在在红色微器件的情况下，熔化红色微器件的焊盘周围的粘合材料，从而将红色微器件转移到目标基板。

更具体地，该装置还包括分别在转移片材上与多个微器件对准的区域处设置的掩模(mask)，其中，激光束发射器的光束不穿过多个微器件，但是熔化多个微器件的第一焊盘和第二焊盘周围的粘合材料，以将微器件转移到目标基板。

更具体地，具有特定波长的光束的波长可以是1400nm，并且可以是915nm、950nm或980nm中的至少一个。

更具体地，该装置被驱动的场所的环境温度可在150摄氏度至220摄氏度的范围内。

更具体地，当微器件布置成多行和多列时，激光束可沿列方向移动，并且，从第一行到最后一行，将一行或多行同时转移到目标基板。

另外，多个红色、绿色和蓝色微器件可以以规则的间隔布置，并且多个红色、绿色和蓝色微器件可以以红色、绿色和蓝色的次序顺序地布置，也可按随机次序布置。

根据本申请的另一实施例的用于将微器件同时转移到目标对象的装置可包括：多个微器件，其通过粘合材料粘附到转移片材；目标基板，微器件被转移到该目标基板；对准器，其被配置为将多个微器件与目标基板对准；以及激光束发射器，其设置在转移片材上方，并被配置为在穿过转移片材的方向上发射具有特定波长的光束。每个微器件包括：生长基板；第一半导体层和第二半导体层，其被设置在生长基板上；第一焊盘，其被设置在第一半导体层上；第二焊盘，其被设置在第二半导体层上；以及粘合材料，其被设置在第一焊盘和第二焊盘上。当已通过对准器将微器件和目标基板对准在转移位置时，激光束发射器向粘合材料施加能量，以将微器件转移至目标基板。多个微器件可仅由红色微器件、绿色微器件和蓝色微器件中的一种类型构成。

根据本申请的另一实施例的用于将微器件同时转移到目标对象的装置可包括：多个红色、绿色和蓝色微器件，其通过粘合材料粘附到转移片材；目标基板，其中微器件被转移到目标基板的一个表面；对准器，其被配置为将多个微器件与目标基板对准；以及激光束发射器，其被配置为沿着从目标基板的另一表面穿过转移片材的方向发射具有特定波长的光束。每个微器件包括：生长基板、设置在生长基板上的第一半导体层和第二半导体层、设置在第一半导体层上的第一焊盘、设置在第二半导体层上的第二焊盘以及设置在第一焊盘和第二焊盘上的粘合材料。当已通过对准器将微器件和目标基板对准在转移位置时，激光束发射器向粘合材料施加能量，以将微器件转移至目标基板。

根据本申请的实施例，转移良率可通过执行大面积转移来提高。

另外，可使用上述装置和方法来制造不具有任何尺寸限制的设备。特别地，根据电视(TV)领域中大面积显示器的竞争性发布，应用根据本申请实施例的装置能够允许容易地生产大面积显示器。

本申请能够实现的效果不限于上面已经描述的，对于本申请所属领域的技术人员，以上未提及的其他效果从以下描述将是易于理解的。

附图说明

本申请的上述和其他方面、特征和优点从结合附图对以下方面的详细描述将变得易于理解，其中：

图1是框图，其示出根据本申请的实施例的用于将微器件同时转移到目标对象的装置的部件。

图2是剖视图，其示出根据本申请的实施例的微器件的结构。

图3至图6示出了根据本申请的各种实施例的用于将微器件同时转移到目标对象的装置的转移方法。

图7示出了关于GaN的激光束的透射率(transmittance)。

图8示出了关于GaAs的激光束的透射率。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述在此申请的优选实施例，以便于容易理解本申请的配置和效果。为了清楚起见，在本说明书中并不是已知功能或部件的所有细节将被详细描述，如果认为这样的细节可能不必要地模糊本申请的要旨。

在开始参考附图进行描述之前，本文所使用的术语“微器件(micro device)”可以指根据本申请的实施例的描述性尺寸的特定装置或结构。如本文所使用的，“微器件”可被用来指具有1μm至500μm程度的尺度的结构或器件。具体地，微器件可具有在1至50微米、50至500微米或10至250微米的范围内的宽度或长度。微器件的厚度通常小于其宽度或长度。例如，微器件的厚度可小于20微米，小于10微米或小于5微米。然而，应当理解，本申请的实施例不必局限于此，实施例的某些方面可以以更大或更小程度的尺寸来实施。微器件可以是各种装置。例如，微器件可包括微(micro)LED等，但是实施例不限于此。

图1是框图，其示出根据本申请的实施例的用于将微器件同时转移到目标对象的装置(100；以下称为“转移装置”)的部件。

参照图1，转移装置100包括多个微器件110、目标基板120、对准器130、激光束发射器140和转移片材移除器150。由于图1中所示的部件对于实现转移装置100不是必须，所以本文描述的转移装置100可具有比上面列出的那些更多或更少的部件。

首先，多个微器件110包括分别显示红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的微器件110R、110G和110B。使用粘合剂将多个微器件100粘附到转移片材，并且顺序布置红色微器件110R、绿色微器件110G和蓝色微器件110B，并且微器件110R、110G和110B中的每个可以以相等的间隔设置。

另外，根据实施例，红色微器件110R、绿色微器件110G和蓝色微器件110B可以以规则的间隔设置，并且多个红色、绿色和蓝色微器件可以以红色、绿色和蓝色的次序顺序地布置，或者可以以随机次序来布置。

另外，根据实施例，可仅将以规则间隔布置的红色微器件110R转移到目标基板120，可仅将以规则间隔布置的绿色微器件110G转移到目标基板120，可仅将以规则间隔布置的蓝色微器件110B转移到目标基板120。此外，可仅布置红色微器件110R和绿色微器件110G，可仅布置绿色微器件110G和蓝色微器件110B，可仅布置红色微器件110R和蓝色微器件110B。转移装置100可将多个微器件110转移到目标基板120，目标基板120可被实现为印刷电路板(PCB)，可被实现为下述激光束能够通过的玻璃型或薄膜晶体管(TFT)型，可被实现为蓝宝石或石英(晶体)。然而，实施例不限于此。

目标基板120可包括与正被转移的红色微器件110R、绿色微器件110G和蓝色微器件110B相对应的电路。即，电源可共同连接到被施加负电的区域，电源可单独地连接到被施加正电的区域。

多个微器件110可通过粘合剂被转移到目标基板120。粘合剂可包括诸如锡(Sn)、银(Ag)和金(Au)之类的组分，但是实施方案不限于此。粘合剂可在225摄氏度下熔化，但是温度可根据粘合剂的组分而变化。

为了将多个微器件110转移到目标基板120，对准器130可调节多个微器件110和目标基板120的对准，并且改变多个微器件110和目标基板120的转移位置。

激光束发射器140可被设置在转移片材上方，并且可在穿过转移片材的方向上发射具有特定波长的光束。激光束发射器140可一次发射具有150mm宽度的光束。然而，取决于激光束发射器140的实施方式，宽度上可以存在差异。一个激光束发射器140可将大约10,000个微器件同时转移到目标基板120，但是转移的微器件数量取决于微器件的尺寸而可以有所不同。

另外，激光束发射器140可发射各种波长范围内的光束，例如，可发射具有915nm、950nm及980nm的波长以及1400nm或更大的波长的激光。

激光束发射器140可通过在多个微器件110和目标基板120之间熔化粘合剂来将多个微器件110转移到目标基板120。在图3至图5中将描述通过使用激光束发射器140熔化粘合剂来执行转移的方法，因此此处将省略其说明。

当将微器件布置成多行和多列时，激光束发射器140可在向粘合剂施加能量的同时沿列方向移动，从而从第一行到最后一行，微器件以单行或以多行而转移到目标基板。即，激光束发射器140可沿列方向移动，与此同时，从第一行到最后一行，同时转移一行或多行。

在另一实施例中，激光束发射器140可向粘合剂施加能量，使得不仅以行为单位而且以一个区域为单位的微器件被同时转移到目标基板。

一旦完成了多个微器件110到目标基板120的转移，转移片材移除器150可将转移片材和多个微器件110分离。由于多个微器件110已经被转移到目标基板120，因此转移片材和粘合剂能够容易地与多个微器件110分离。如果使用上述方法，则缺陷率显著低于焊接方法的缺陷率，在焊接方法中芯片由于热空气而轻微移动，或焊接方法不能保证恒定的转移效率。另外，能够同时执行每秒5cm

在下文中，将参照图2描述上述的每个微器件110的构成层。图2是示出微器件的每一层的参考图。然而，实施例不限于图示的层，取决于实施方式示例，可应用其他层。

参照图2，每个微器件110包括生长基板111、第一半导体层113、第二半导体层115、第一电极118和第二电极117。

生长基板111可由例如蓝宝石、SiC、GaAs、玻璃、石英等实施。可通过湿法清洁或等离子体处理来移除生长基板111的表面上的杂质。

第一半导体层113和第二半导体层115可被设置在生长基板111上，第一半导体层113和第二半导体层115可包括Ga、N、In、Al、As或P中的至少一种，并且可由GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN和InGaP中的任何一种或多种形成。

然而，当微器件是红色微器件时，第二半导体层可由GaAs或InGaP形成，当微器件是绿色或蓝色微器件时，第二半导体层可由GaN形成。

导电层、有源层等可进一步包括在各半导体层之间，用于形成微LED和迷你(mini)LED的各种半导体层、缓冲层等可被进一步包括。

第一电极(焊盘)118可被设置在第一半导体层113上，第二电极117可被设置在第二半导体层115上，并且第一电极118和第二电极117可以以单层或多层结构包括钼(Mo)、铬(Cr)、镍(Ni)、金(Au)、铝(Al)、钛(Ti)、铂(Pt)、钒(V)、钨(W)、铅(Pd)、锡(Sn)、铜(Cu)、铑(Rh)、或铱(Ir)的至少一个。

粘合剂(粘合材料)可被设置在第一电极118和第二电极117上，并且被用于将微器件110转移到目标基板120。粘合剂的示例可包括AuSn、AuNi、Au、In、Sn、SAC305、ACP和ACF，但是实施例不限于此。在此，诸如AuSn、AuNi、Sn、In等的材料可通过镀覆(plating)方法形成。在下文中，将参照图3至图5描述根据本申请的各种实施方式的用于将微器件同时转移到目标对象的装置的转移方法。在描述中，将参考图1和2中的附图标记。

参照图3，可提供转移片材TS。可将绿色微器件G、蓝色微器件B和红色微器件R粘附到转移片材TS的下部。在转移片材TS的顶部，可提供掩模(MASK 1至3)以与绿色微器件G、蓝色微器件B和红色微器件R对准。掩模MASK 1至3可以是在通常的半导体工艺中使用的掩模。可应用蓝宝石基板或石英(晶体)来代替转移片材TS，但是实施例不限于此。

当绿色微器件G、蓝色微器件B和红色微器件R的转移位置已通过对准器130与目标基板对准时，激光束发射器140可发射光束。

激光束发射器140可在朝向转移片材TS(BG1、BG2、BB1、BB2、BR1和BR2)的下部的方向向下发射光束。激光束发射器140的光束沿向下方向均匀地发射，但是由于掩模MASK 1至3，光束可能不会发射到绿色微器件G、蓝色微器件B和红色微器件R。因此，激光束发射器140可熔化粘合剂(SACG1、SACG2、SACB1、SACB2、SACR1、SACR2)，以将绿色微器件G、蓝色微器件B和红色微器件转移到目标基板120。根据上述方法，能够在固定微器件和目标基板120的同时执行转移，并且与现有方法相比，转移良率能够因此改善。

根据图3，由于掩模MASK 1至3，光束没有被发射到绿色微器件(G)、蓝色微器件(B)和红色微器件(R)上。激光束发射器140的光束不穿过多个微器件R、G、B，但是多个微器件的第一和第二焊盘117G、118G、117B、118B、117R、118R周围的粘合材料被熔化，从而将微器件R、G和B转移到目标基板120。

参照图4，激光束发射器140可在朝向转移片材的方向发射具有915nm、950nm和980nm的波长的光束。激光束发射器140可发射能够穿过绿色微器件G和蓝色微器件B的波长范围内的光束，因此光束能够穿过绿色微器件G和蓝色微器件B并使粘合剂SACG1、SACG2、SACB1、SACB2、SACR1和SACR2熔化，从而将微器件G和B粘附到目标基板120。如果激光束发射器140的光束的波长超过900nm，则透射率可为80％或更大。

此外，在红色微器件R的情况下，激光束发射器140可以以与图3中相同的方式熔化电极117R和118R周围的粘合材料，从而将红色微器件R转移到目标基板120。这是因为具有915nm、950nm和980nm的波长的光束对于GaAs和InGaP材料具有低透射率。

参照图5，激光束发射器140可发射1400nm或更大波长范围内的光束，该光束能够在朝向转移片材TS的方向穿过全部多个微器件R、G和B。具有在此波长范围内的波长的光束也能够穿过红色微器件R。

图3至图5所示的转移装置100可在150至220摄氏度的工作温度下执行转移操作。这是因为，当粘合剂的熔化温度为225摄氏度时，150至220度的工作温度能够允许容易的粘合，而不需要从激光束发射器140施加高功率并且不熔化粘合剂。然而，当粘合剂由AuSn层和Au/Ag层构成时，可另外提供助熔剂(flux)层，使得可在较低的温度下执行转移过程。另外，当粘合剂由ACF构成时，可通过加压和热镀方法执行转移，当粘合剂是ACP时，可在回流(reflow)工艺中使粘合剂熔化。

另外，根据实施例，当使用镀覆方法在第一焊盘和第二焊盘上设置诸如AuSn、AuNi、Sn或In的材料时，因为这样的材料起粘合剂的作用，所以不特别需要粘合剂设置在目标基板120上。

图6示出根据本申请的另一实施例的转移装置100，其中从不同方向发射激光束。

在此实施例中，激光束发射器140可不以图3-5所示的方式发射光束，替代地可沿从目标基板120下方穿透目标基板120的方向发射光束。这些激光束的波长可以被施加为与从目标基板120上方发射时相同。

在这种情况下，目标基板120被形成为玻璃型或TFT型，使得粘合剂SACG1、SACG2、SACB1、SACB2、SACR1和SACR2可被熔化并且目标基板120和微器件能够彼此结合。此外，当通过镀覆方法在第一焊盘和第二焊盘上设置诸如AuSn、AuNi、Sn或In之类的材料作为粘合剂时，不需要粘合剂就可发生粘合。

粘附至目标基板120的微器件的布置可包括依次布置的红色、绿色和蓝色微器件、随机布置的红色、绿色和蓝色微器件、仅由红色微器件构成的微器件的布置、仅由绿色微器件构成的微器件的布置、仅由蓝色微器件构成的微器件的布置、以及仅由两种类型的微器件(例如R/G、G/B、B/R)构成的微器件的布置。

图7示出了关于GaN的激光束的透射率，图8示出了关于GaAs的激光束的透射率。

GaN能够被应用于绿色或蓝色微器件，并且在900nm或更大的波长下透射率可超过80％。因此，激光束发射器140的光束能够容易地穿过GaN并使粘合剂熔化。

GaAs能够被应用于红色微器件，并且在1400nm或更大的波长下透射率能够为50％或更高。因此，激光束发射器140的光束能够容易地穿过红色微器件的每个半导体层并使粘合剂熔化。

尽管本说明书包括多个特定实施方式的细节，但是这些不应理解为将本申请限制于发明或声称的范围，而应被理解为特征的描述，其对于本申请的特定实施方式的特定实施例可以是具体的。类似地，本文在各个实施例的上下文中描述的特定特征可在单个实施例中组合实施。反之，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可在多个实施例中单独地或以任何合适的子组合来实施。此外，尽管各特征以特定的组合进行操作，并且可初始地描述为如所声称的这样，但是在某些情况下，可从组合中排除来自所声称的组合中的一个或多个特征，并且可将所声称的组合改变为子组合或子组合的变体。

另外，尽管本说明书以特定次序描述了附图中的操作，但是不应当理解为这样的操作必须以所示的指定次序或顺次执行，或者必须执行所有所示的操作，以获得理想的结果。在特定情况下，能够同时转移一个或多个装置。

如此，本说明书并不意在将本申请限制于本文呈现的特定术语。因此，尽管已经参考上述示例详细描述了本申请，但是本领域技术人员能够在不脱离本申请的范围的情况下对这些示例进行修改、改变和变更。本申请的范围由所附权利要求书而不是以上的详细描述限定，并且从权利要求的含义和范围以及等同概念获得的所有改变和修改应被理解为被包括在本申请的范围内。