專利名稱：功能區(qū)域的移設方法和led陣列、打印機頭及打印機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于制造半導體構件、半導體產品、半導體器件等的功能區(qū)域的移設
方法。
背景技術：
已知用于將經(jīng)由犧牲層在GaAs襯底上形成的發(fā)光二極管的構成層移設到硅襯底 的技術。美國專利No.6，913，985公開了這種技術。更具體地說，經(jīng)由犧牲層而在GaAs襯 底上沉積的發(fā)光二極管的構成層通過在其中形成凹槽(groove)而被初始地劃分為多個發(fā) 光區(qū)域。犧牲層暴露于凹槽。然后，干膜抗蝕劑附著到發(fā)光二極管的構成層，網(wǎng)格金屬線的 支撐構件接合在干膜抗蝕劑上。 此后，將抗蝕劑的除了恰在網(wǎng)格金屬線之下的部分之外的部分移除。使得犧牲層 通過網(wǎng)格支撐構件與蝕刻劑接觸，以對犧牲層進行蝕刻。因此，GaAs襯底與復合結構分離。 此外，在分離GaAs襯底之后，硅襯底接合在具有各構成層的發(fā)光二極管上。具有各構成層 的發(fā)光二極管被移設到硅襯底。 日本專利特開No. 2003-174041公開的技術是將從襯底上所形成的多個半導體 芯片選擇的芯片部分放置在另一襯底上。更具體地說，制備第一襯底上所形成的具有器件 層的第一疊層結構，并且制備第二襯底上所形成的具有釋放層(release layer)的第二疊 層結構。然后，器件層和釋放層彼此面對，第一疊層結構與第二疊層結構被接合。包括器件 層和釋放層的疊層結構按預定圖案而劃分為多個部分。因此，包括各器件的多個芯片形成 在第二襯底上。從多個芯片選擇的預定芯片接合到第三襯底上的預定位置。此后，第二襯 底在釋放層處與所選芯片分離，所選芯片因此而放置在第三襯底上。 當在GaAs襯底上通過使用化合物半導體(例如GaAs)來制造LED陣列等的情況 下，因為與硅襯底相比，GaAs襯底是昂貴的，所以期望高效使用GaAs襯底。此外，在GaAs 襯底的尺寸(例如2、4、6或8英寸襯底)不同于硅襯底的尺寸(例如4、5、6、8或12英寸 襯底)的情況下，可移設區(qū)域是當每單位襯底一次全部或共同執(zhí)行移設時較小的襯底的區(qū) 域。因此，為了獲得高效移設，要使得兩個襯底的尺寸符合較小襯底的尺寸。
當以美國專利No. 6， 913， 985中所公開的方式來執(zhí)行移設時，可使用的GaAs半導 體層僅是與硅襯底上形成的器件對應的部分。因此，放棄了與硅襯底上各器件之間的部分 對應的GaAs半導體而不使用。 將參照圖20A和圖20B來描述上述情況。圖20A和圖20B分別示出硅襯底上形 成的電路器件以及GaAs襯底上形成的發(fā)光器件層。標號11表示GaAs襯底，標號12表示 GaAs的發(fā)光器件層，標號13表示硅襯底，標號14表示硅襯底13上形成的電路器件。可以 通過將發(fā)光器件層12移設到電路器件14上來獲取發(fā)光器件。發(fā)光器件層12放置在電路 器件14的一部分上或接近于該部分。例如，發(fā)光層12的尺寸大約是10mm * 50微米。與 之對照，例如，電路器件14的尺寸大約是10mm * 0. 3mm。因此，在發(fā)光器件層12共同移設 到電路器件14上的情況下，發(fā)光層12的布置和可移設數(shù)量因電路器件14的布置而受限。
5因此，GaAs襯底11的每單位面積的發(fā)光層12的可用面積易于是小的。
另一方面，根據(jù)日本專利特開No. 2003-174041的技術，大量芯片形成在第一襯底 上，芯片的一部分有選擇地移設在第二襯底上。因此，與多個第二襯底上的移設部分對應的 芯片可以形成在第一襯底上。因此，第一襯底可以在某種程度上被高效地使用。然而，根據(jù) 這些技術，當有選擇地移設芯片時，粘接劑沉積在用于移設的芯片上。因此，可能出現(xiàn)以下 情況。當芯片尺寸小(例如，寬度小于幾百微米)時，粘接劑有可能從目標芯片突出。在此 情況下，有可能還會接合非目標芯片，并且可能出現(xiàn)不利的移設。結果，產率有可能下降。此 外，隨著芯片尺寸減小，所使用的粘接劑厚度變薄，從而粘接劑不從目標芯片突出。如果在 這種條件下執(zhí)行接合處理，有可能使得非目標芯片與第二襯底接觸，因此可能出現(xiàn)某種損 壞。

發(fā)明內容
根據(jù)一方面，本發(fā)明提供一種方法，該方法包括將預定厚度的第一接合層布置在 第一襯底上的第一功能區(qū)域和第二襯底上的所述第一功能區(qū)域將要移設到的區(qū)域中的至 少一個上，所述第一襯底包括釋放部分上接合的第一功能區(qū)域和第二功能區(qū)域，所述釋放 部分包括第一釋放層和第二釋放層，所述第一釋放層和第二釋放層包含在經(jīng)受不同處理時 產生分解或接合強度降低的相應材料；通過所述第一接合層將所述第一功能區(qū)域接合到所 述第二襯底；使得所述第一釋放層經(jīng)受第一處理，以在第一釋放層將所述第一襯底與所述 第一功能區(qū)域分離；將預定厚度的第二接合層布置在所述第一襯底上的第二功能區(qū)域以及 所述第二襯底上的所述第二功能區(qū)域將要移設到的區(qū)域或者第三襯底上的所述第二功能 區(qū)域將要移設到的區(qū)域中的至少一個上；通過所述第二接合層將所述第二功能區(qū)域接合到 所述第二襯底或所述第三襯底；以及使得所述第二釋放層經(jīng)受第二處理，以在第二釋放層 將所述第一襯底從所述第二功能區(qū)域分離。 結合附圖從以下示例性實施例和示例的描述，本發(fā)明的進一步的特征將變得清 楚。


圖1A至圖IC是示出根據(jù)本發(fā)明的移設方法的實施例中制備第一襯底的步驟的截 面圖。 圖2A和圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明的移設方法的實施例中形成接合層的步驟的截面 圖。 圖3A和圖3B是示出根據(jù)本發(fā)明的移設方法的實施例中有選擇地將第一襯底上的 第一功能區(qū)域移設到第二襯底的步驟的截面圖。 圖4A和圖4B是示出根據(jù)本發(fā)明的移設方法的實施例中有選擇地將第一襯底上的 第二功能區(qū)域移設到第三襯底的步驟的截面圖。 圖5A和圖5B是示出根據(jù)本發(fā)明的移設方法的另一實施例中有選擇地將第一襯底 上的第一功能區(qū)域移設到第二襯底的步驟的截面圖。 圖6A和圖6B是示出根據(jù)本發(fā)明的移設方法的另一實施例中有選擇地將第一襯底 上的第二功能區(qū)域移設到第三襯底的步驟的截面圖。
圖7A和圖7B是示出根據(jù)本發(fā)明的移設方法的又一實施例中有選擇地將第一襯底 上的第一功能區(qū)域移設到第二襯底的步驟的截面圖。 圖8A和圖8B是示出根據(jù)本發(fā)明的移設方法的又一實施例中有選擇地將第一襯底
上的第二功能區(qū)域移設到第三襯底的步驟的截面圖。 圖9A是示出第二襯底上的多個移設期待區(qū)域的平面圖。 圖9B是示出第一襯底上的多個功能區(qū)域的平面圖。 圖10是示出第一襯底的表面上的各構圖釋放層的組合的截面圖。 圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的移設方法的第一示例中制備第一襯底的步驟的截面圖。 圖12是通過從一側觀看圖6的al-bl截面所獲得的平面圖。
圖13是通過從一側觀看圖6的a2-b2截面所獲得的平面圖。 圖14是示出半導體襯底中的凹槽與第一凹槽之間的位置關系以及在半導體襯底 中的各凹槽之間布置島狀化合物半導體疊層的方式的分解透視圖。 圖15A至圖15D是示出根據(jù)本發(fā)明的移設方法的第二示例中制備第一襯底的步驟 的截面圖。 圖16是示出LED打印機頭的示例的透視圖。 圖17是示出在Si襯底中直接形成的驅動器電路連接到LED器件的方式的截面 圖。 圖18是示出能夠以時間共享方式被驅動從而可以減少電極數(shù)量的發(fā)光器件陣列 電路的平面圖。 圖19A是示出LED打印機的示例的配置的視圖。 圖19B是示出LED彩色打印機的示例的配置的視圖。 圖20A是示出傳統(tǒng)示例中襯底上的多個移設期待區(qū)域的平面圖。 圖20B是示出傳統(tǒng)示例中籽襯底(seed substrate)上的多個功能區(qū)域的平面圖。
具體實施例方式
下文中將描述本發(fā)明實施例。在該說明書中，功能區(qū)域典型地表示包括半導體結 的區(qū)域。所述區(qū)域可以是器件。此外，功能區(qū)域可以是具有壓電特性、絕緣特性、磁特性等 的區(qū)域(例如可用作具有電功能或磁功能的功能器件的區(qū)域)。無論如何，本發(fā)明的關鍵點 在于，通過使得多個釋放層經(jīng)受不同處理而將通過具有多個釋放層的釋放部分接合到襯底 的功能區(qū)域的各部分有選擇地移設到另一襯底或區(qū)域。在以下實施例中，釋放部分包括兩 個釋放層，但其可以包括三個或更多釋放層。 此外，還重要的是，上述另一襯底的位置的表面或除了用于移設的位置之外的區(qū) 域的粗糙度被設為大于接合層的表面的粗糙度。換句話說，即使使得不將被移設的功能區(qū) 域的表面與除了用于移設的部分之外的部分接觸，因表面粗糙度而導致接觸點的數(shù)量也是 有限的并且是小的，從而原子間或分子間力(范德華力，van der Waals力)弱。結果，甚 至當在除了接合層之外的位置處產生偶然接觸時，也不生成足夠的接合力，因此在該位置 不實現(xiàn)接合。 將參照附圖描述本發(fā)明實施例。基于上述發(fā)明構思，本發(fā)明的基本移設方法包括上述第一步驟至第六步驟。 在第一步驟中初始地制備第一襯底。圖1A至圖1C示出制備具有功能區(qū)域的第一 襯底100的步驟。在該實施例中，如圖1A至IC所示，待從籽襯底的化合物半導體襯底103 移設到第一襯底100的第一功能區(qū)域101和第二功能區(qū)域102中的每一個包括化合物半導 體層106。此外，第一功能區(qū)域101和第二功能區(qū)域102中的每一個包括蝕刻犧牲層105和 化合物半導體層106，它們按此順序形成在化合物半導體襯底103上。在此，抗蝕層107在 襯底103上的化合物半導體層106上被形成并且被構圖，第一功能區(qū)域101和第二功能區(qū) 域102之間的部分受蝕刻，以通過使用構圖后的抗蝕層107來形成第一凹槽110。因此，島 狀第一功能區(qū)域101和第二功能區(qū)域102彼此分離。 此外，第二凹槽111 (其最終變?yōu)橥?形成在第一襯底100和化合物半導體襯底 103中的至少一個中。第二凹槽111形成為連接到第一凹槽110。在該實施例中，第二凹槽 111形成在作為GaAs襯底的化合物半導體襯底103中。由NH4OH+H202的蝕刻劑和/或深 RIE(反應離子蝕刻)執(zhí)行GaAs的蝕刻。第一襯底100是玻璃等的透明襯底。第一功能區(qū) 域101和第二功能區(qū)域102中的化合物半導體層106可以包括分布式布拉格反射(DBR)層 和LED層，蝕刻犧牲層105可以是AlAs層等。 作為籽襯底103，可以使用GaAs襯底、p型GaAs襯底、n型GaAs襯底、InP襯底、SiC 襯底、GaN襯底等。此外，替代上述化合物半導體襯底，還可以使用藍寶石襯底、Ge襯底等。 蝕刻犧牲層105是以快于化合物半導體疊層的蝕刻速率所蝕刻的層。如上所述，該實施例 中的蝕刻犧牲層105是AlAs層或AlGaAs層(例如Al。.6Ga。.4As)。在AlGaAs層是AlxGax— 層(x等于或小于一 (l)，并且等于或大于O. 6)的情況下，當x等于或大于0.6時，蝕刻選擇 性是顯著的。在蝕刻犧牲層是AlAs層的情況下，稀釋為從百分之二 (2)至百分之10的范 圍的HF溶液可以用作蝕刻劑。 在籽襯底103是藍寶石襯底的情況下，金屬氮化物層(例如氮化鉻(CrN))可以用 作蝕刻犧牲層。在此情況下，用于制造藍光或紫外輻射的器件(比如LED或激光器)的功能 疊層可以外延生長在氮化鉻上。在疊層中，可以將GalnN用作活性層，并且將AlGaN或GaN 用作間隔層。作為用于氮化鉻(CrN)等的犧牲層的蝕刻劑，可以使用通常的Cr蝕刻劑(鉻 蝕刻液等)。 如圖1B所示，化合物半導體襯底103是從底部表面研磨的，從而第二凹槽111穿 透襯底103。此外，第一襯底IOO利用釋放部分115(比如具有粘接層的薄層(sheet))接合 到化合物半導體襯底103上的第一功能區(qū)域101和第二功能區(qū)域102。在此，雖然第二凹 槽111形成在化合物半導體襯底103中，但由于與玻璃等的襯底100相比，GaAs襯底非常 脆弱，并且物理強度相對較小，因此第二凹槽相反可以容易地形成在襯底100中。襯底100 中的第二凹槽表示為圖1A中的虛線。 釋放部分115包括第一釋放層115a和第二釋放層115b，其包括在經(jīng)受不同處理時 產生分解或接合強度降低的相應材料。在一個實施例中，釋放層115包括第一釋放層115a 和第二釋放層115b。第一釋放層115a是UV可釋放粘接層，因UV光照射而產生其分解或 接合強度降低，該UV可釋放粘接層附著在薄層基本材料115c的一個表面上。第二釋放層 115b是熱可釋放粘接層，因溫度改變而產生其分解或接合強度降低，該熱可釋放粘接層附 著在薄層基本材料115c的另一表面上。替代熱可釋放粘接層，還可以使用壓敏可釋放粘接層。在此，UV可釋放粘接層是包括因光照射而產生分解或接合強度降低的材料的層。熱可
釋放粘接層是包括因加熱或冷卻而產生分解或接合強度降低的材料的層。 此外，在后面的步驟中，光阻擋層117可以設置在與第二功能區(qū)域102的區(qū)域對應
的第一襯底100的表面上。光阻擋層117可以通過真空蒸鍍等而形成。替代光阻擋層117，
還可以使用能夠容易剝離的模板掩模。此外，在下述后面的步驟中，可以例如通過會聚和掃
描UV波長(300nm至400nm)的激光而對期望區(qū)域有選擇地執(zhí)行UV照射。在此情況下，可
以不使用光阻擋層。 在第二凹槽設置在第一襯底100中的情況下，可以如下形成凹槽。在第一襯底是 硅襯底的情況下，可以使用氟通過RIE而在SF6等的氣氛下形成第二凹槽的穿透凹槽。自由 基核素(radicalspecies)不限于氟。在濕法蝕刻的情況下，可以使用NaOH、 KOH、 TMAH等。 更具體地說，在釋放部分115放置在硅襯底100的一個表面上之后，在硅襯底100的另一表 面上以抗蝕劑來形成用于形成凹槽的掩模層，使用掩模在硅襯底中形成凹槽。雖然可以使 用干法蝕刻(比如RIE)和濕法蝕刻，但也可以使用噴砂器等。在噴砂器中，在暴露位置上 吹送石英等精細顆粒，以對硅襯底的一部分進行物理破壞，并且形成凹槽。例如，這種穿透 凹槽可以形成在幾百微米的厚硅晶片中。在如此形成穿透凹槽時，其側壁可以受保護，從而 不產生其高寬比的降級。此外，該方法也可容易地應用于玻璃襯底等。因此，代替上述化學 蝕刻，也可以通過噴砂方法或吹送流體能量的吹送方法來執(zhí)行穿透凹槽的形成。激光鉆孔 或微鉆孔也可以用于形成凹槽。 如上所述，可以制備襯底結構，其中，第一凹槽110形成在化合物半導體層106中， 連接到第一凹槽110的穿透第二凹槽111形成在襯底100和襯底103中的至少一個中。圖 1B示出該襯底結構。 然后，使得蝕刻劑通過第一凹槽110以及第二凹槽111與蝕刻犧牲層105接觸，以 對蝕刻犧牲層105進行蝕刻。化合物半導體襯底103由此與功能區(qū)域101和102分離。如 圖1C所示制備了具有第一功能區(qū)域101和第二功能區(qū)域102的第一襯底100。可以重新使 用分離的化合物半導體襯底103，以在其上新形成具有化合物半導體層的功能區(qū)域。在第一 凹槽110或凹槽111深的情況下，有可能的是，通過蝕刻AlAs等的蝕刻犧牲層而生成的氣 體(氫氣)的氣泡可能使得凹槽的出口部分閉合。在此情況下，可以將超聲波連續(xù)地或間 歇地應用于蝕刻劑或化合物半導體襯底。此外，可以將用于降低潤濕角的潤滑劑或醇添加 到蝕刻劑(例如氫氟酸)，以在蝕刻期間抑制或者消除氣泡。 如以下示例中所描述的那樣，制備具有經(jīng)由釋放層放置在第一襯底上的功能區(qū)域 的第一襯底的方法不限于上述方法。例如，制備第一襯底的方法可以是將流體吹送到襯底 結構的界面可分離或釋放層的一側或其附近，以自此分離襯底103。 在下一步驟中，預定厚度的第一接合層附著在將要有選擇地移設的第一功能區(qū)域 以及第一功能區(qū)域將要移設到的第二襯底的區(qū)域中的至少一個上(上述第一步驟)。在該 實施例中，如圖2A和圖2B所示，接合層205放置在具有驅動器電路的硅襯底的第二襯底 200上。初始地，如圖2A所示，接合層205(例如有機絕緣層)形成在第二襯底200上。然 后，僅對于第二襯底200上的第一功能區(qū)域101的移設期待區(qū)域執(zhí)行通過抗蝕劑206進行 的掩模。如圖2B所示，通過化學蝕刻或RIE執(zhí)行蝕刻，以僅在第二襯底200的移設期待區(qū) 域上形成接合層205，并且通過灰化機(asher)等移除抗蝕劑206。在此，接合層205的厚度大約是2. 0微米，并且其表面是足夠平滑的。通過這樣的厚度，當?shù)谝还δ軈^(qū)域101接合 到接合層205時，可以防止第二功能區(qū)域102對于第二襯底200的表面的強壓力。
在該實施例中，接合層205的厚度大約處于從1. 0微米至10微米的范圍。在小于 l.O微米的厚度的情況下，接合效果降低。在大于IO微米的厚度的情況下，有可能的是，在 功能區(qū)域移設到第二襯底之后，當功能區(qū)域電利用金屬布線連接到第二襯底上形成的驅動 器電路等時，引起在各臺階處的布線破裂等的情況。此外，該實施例的移設方法可以包括以 下步驟在除了將要移設第一功能區(qū)域101的區(qū)域之外的第二襯底200的區(qū)域中的表面上 形成預定不平坦性(unevenness)208，如圖2B所示。 通過這種不平坦性208，即使在接合時因應力等而導致第二功能區(qū)域102與第二 襯底200的表面接觸，也可以更有效地防止第二功能區(qū)域102與襯底200之間的接合。例 如，可以通過當形成第一接合層205時執(zhí)行的過蝕刻來形成不平坦性208。與接合層205的 表面相比，不平坦性208的表面足夠粗糙。例如，接合層205的表面的平滑度Rpv(不平坦性 的最大峰谷差)在大約2nm以下，Ra(平均峰谷差)在大約0. 2nm以下。與之對照，不平坦 性208的表面粗糙度Rpv可以在大約2nm以上，不平坦性208的Ra可以在大約0. 2nm以上。
如上所述，多個島狀功能區(qū)域101和102設置在第一襯底100上所放置的釋放部 分115上。在該示例中，不平坦性208可以形成在第二襯底200上的上述區(qū)域的表面上。
在該實施例中，由有機材料形成接合層205。作為有機材料，存在聚酰亞胺 (polyimide)等。也可以使用環(huán)氧基接合層(印oxy-based bonding layer)。替代上述有 機材料層，也可以使用旋涂聚合體(spin-on-polymer)或有機旋涂玻璃(spin-on-glass， SOG)。在這些材料中，甲基自由基(methyl radical)、乙基自由基(ethylradical)、苯基自 由基(phenyl radical)等被添加到無機絕緣氧化層(比如硅氧化物層)，并且可塑性由此 被增加。例如，在電路區(qū)域形成在第二襯底200的硅襯底上和/或其中時，可以執(zhí)行以下處 理。使用有機SOG，將用于增加電路區(qū)域上的平坦性的氧化硅絕緣層形成在第二襯底200上 達到預定厚度，并且對其進行構圖。氧化硅絕緣層在大約IOO攝氏度的預烘焙溫度下具有 給定粘度。 在該實施例中，在預烘焙處理之后的接合層205的表面的這種粘度有利于以下 接合步驟中的有效接合。通常，粘結度(粘度)被認為因有機絕緣材料(例如旋涂聚合 體)中包含的水解自由基的硅烷醇基團(silanol group)、有機成分的烷氧基基團(alkoxy group)等而出現(xiàn)。隨著在處理溫度進行脫水縮合反應，這些組分可以產生各晶片或器件之 間的結合或接合強度。關于可塑性，有機組分中的非水解自由基有助于在高溫(> 400攝 氏度)時材料的可塑性的穩(wěn)定性。接合的關鍵因素被認為是表面平坦性和顆粒。與之相關 的是，用于具有器件結構的下層以及接合表面的平坦性可以因具有可塑性和粘接度的有機 絕緣層的存在而被放松。 此外，關于顆粒的影響，某些尺寸的顆?？梢砸蛴袡C絕緣層的可塑性而埋在有機 絕緣層中。相應地，可以基本上消除顆粒的影響。可塑性還極大地用于放松當層厚度增加 時所存儲的應變。當用于增加可塑性的有機組分量小并且相對厚的層(大于一 (1)微米) 被形成時，有可能出現(xiàn)缺陷(比如裂縫)。為此，當將有機SOG中包含的水解自由基和非水 解自由基中的有機組分量設置為大于大約l(一)wt.百分比時，可以獲得適當?shù)恼扯群涂?塑性。相應地，甚至具有微米量級厚度的層可以是穩(wěn)定的層。
如上所述，例如，第二襯底200是半導體襯底、硅襯底、表面上具有氧化層的硅晶 片、設置有電子電路(例如驅動器電路)的硅晶片等。在制造包括化合物半導體疊層的LED 的情況下，例如，驅動器電路是用于驅動控制LED的電路。硅襯底可以是表面上具有外延硅 層的襯底以及所謂的CZ晶片。替代硅襯底，也可以使用絕緣體上硅(SOI)襯底。
將描述第二步驟通過第一接合層205將第一功能區(qū)域101接合到第二襯底200 ; 以及第三步驟第一襯底100在釋放部分115與第一功能區(qū)域101分離。如圖3A所示，在 第二步驟中，第一襯底100上放置的釋放部分115上的第一功能區(qū)域101與接合層205對 準，并且與其接合。如圖3B所示，在第三步驟中，通過使得第一釋放部分115a經(jīng)受第一處 理，第一襯底IOO在第一釋放部分115a處與第一功能區(qū)域101分離。在該實施例中，第一 釋放層經(jīng)受預定處理，并且變得可釋放。預定處理是用于產生第一釋放層的分解或接合強 度降低的處理。在此，從透明襯底100的一側執(zhí)行UV光的照射(即第一處理)，以產生第一 釋放層115a的UV可釋放粘接層的分解或接合強度降低。因此，第一襯底100與第一功能 區(qū)域101分離。由于存在光阻擋層117，因此不對與第二功能區(qū)域102對應的釋放部分115 的部分執(zhí)行UV照射。因此，第一釋放層115a的所述部分仍然不變，并且如圖3B所示，第二 功能區(qū)域102仍然在第一襯底100上。在第三步驟中，UV激光可以會聚為精細光斑，并且 受掃描。 在該實施例中，還可以省略光阻擋層117，并且執(zhí)行全面光照射，從而第一襯底 100可以在第一釋放層115a處與第一功能區(qū)域101分離。在此情況下，產生第一釋放層 115a的全面分解或接合強度的降低，并且接合到接合層205的第一功能區(qū)域101借助于第 一功能區(qū)域101與接合層205之間的這種接合力而與第一襯底100分離。此時，在未接合 到第二襯底200的第二功能區(qū)域102的部分中，釋放部分115的UV可釋放粘接層115a的 粘著性也降低。然而，沒有來自第二襯底200的剝離力作用于第二功能區(qū)域102，從而第二 功能區(qū)域102仍然在第一襯底100上。 當適當?shù)卮_定條件(例如釋放層的材料、照射光的波長、光強度、照射時間等)時， 在保持可靠性的同時，可以通過相對低的成本來容易地執(zhí)行該方法，而不使用光阻擋層。在 這種全面UV照射的情況下，可以使用i線(365nm)UV燈或用于生成UV光的LED。在此情況 下，通過釋放部分115的弱化的UV可釋放粘接層115a而仍然在第一襯底100上的第二功 能區(qū)域102也可以進一步移設到另一襯底，如下所述。另一襯底可以是第二襯底，第二功能 區(qū)域102移設到與已經(jīng)移設了第一功能區(qū)域101的部分不同的第二襯底200的部分。
釋放部分115可以具有另一配置。例如，UV可釋放粘接層115a和熱可釋放粘接 層115b可以是相反的。釋放部分115可以包括UV或熱可釋放粘接層以及壓敏可釋放粘接 層。此外，如圖IO所示，具有不同特性的釋放層120和121可以附著在第一襯底100上，分 別與第一功能區(qū)域101和第二功能區(qū)域102對應。例如，一個是UV可釋放粘接層，而另一 個是熱可釋放粘接層?；蛘?，一個是第一輻射可釋放粘接層，而另一個是第二輻射可釋放粘 接層，因在與第一輻射可釋放粘接層的波長不同的波長處的光照射而產生第二輻射可釋放 粘接層的分解或接合強度的降低。此外， 一個是第一熱可釋放粘接層，另 一個是第二熱可釋 放粘接層，在不同于所述第 一輻射可釋放粘接層的溫度的溫度產生第二熱可釋放粘接層的 分解或接合強度降低。 具有第一可釋放粘接層和第二可釋放粘接層的釋放部分115可以通過真空蒸鍍等形成在第一襯底100上，而不使用薄層。更具體地說，可以通過包含熱發(fā)泡囊的材料來形 成釋放層。UV可釋放粘接材料可以是交叉鏈接因UV能量照射而破壞的材料、或包含能夠通 過UV光的吸收而發(fā)泡的囊的材料。熱可釋放粘接材料可以是REVALPHA(NITTO DENK0的產 品名稱)等。 將描述第四至第六步驟。在第四步驟中，預定厚度的第二接合層305布置在仍然 在第一襯底100上的第二功能區(qū)域102以及第三襯底300 (其可以是第二襯底)上第二功 能區(qū)域將要移設到的區(qū)域中的至少一個上。在第五步驟中，第二功能區(qū)域102通過第二接 合層305而接合到第三襯底300。在第六步驟中，第二釋放層115b經(jīng)受第二處理，以在第二 釋放層處分離第一襯底100與第二功能區(qū)域102。 在接合方法中，在襯底劃分為具有多個活性層的多個芯片或分段之后，各芯片可 以依次接合到具有內置器件電路的硅襯底晶片。或者，為了進一步減少處理時間，可以在整 個晶片之間共同執(zhí)行接合。在本說明書中，分段是包括用于至少構建在功能區(qū)域的移設時 確定的電路單元的活性層的區(qū)。在本發(fā)明中，甚至在不同尺寸的各襯底之間進行移設的情 況下，也可以通過重復多次移設而以很少損耗來移設功能區(qū)域。例如，從第一襯底的4英寸 襯底，通過劃分襯底形成均包括各區(qū)域的多個分段?？梢愿鶕?jù)第二襯底的尺寸(例如5、6、 8或12英寸硅晶片)而密集地布置第一襯底上的功能區(qū)域。僅與第一移設區(qū)域對應的第一 襯底上的各功能區(qū)域中的功能區(qū)域有選擇地移設到5、6、8或12英寸第二襯底上的第一移 設區(qū)域。此后，與第二移設區(qū)域對應的第一襯底上的各功能區(qū)域中的功能區(qū)域有選擇地移 設到5、6、8或12英寸第二襯底上的其余第二移設區(qū)域。 因此，可以通過很少的損耗獲得密集布置的功能區(qū)域的移設。鑒于經(jīng)濟原因等，這 種方法有利于不同襯底、不同材料以及不同器件之間的移設(例如具有相對較小直徑的昂 貴襯底材料與可以用大直徑可以生產并且可用的相對低成本襯底材料(比如硅)之間的移 設)。此外，在多個活性層形成在分段上并且各活性層被移設多次的情況下，可以獲得大直 徑的多個寄主晶片，不同活性層移設到所述多個寄主晶片中的每一個。其經(jīng)濟上的優(yōu)點可 以大于通過單個移設所獲得的晶片。 當?shù)诙δ軈^(qū)域102移設到第三襯底300時，可以執(zhí)行基本上與用于第一功能區(qū) 域101的移設相同的處理。換句話說，如圖4A所示，第二接合層305(例如有機絕緣層)形 成在第三襯底300上，并且僅對第二功能區(qū)域102的移設區(qū)域執(zhí)行通過抗蝕層進行的掩模。 然后，通過化學蝕刻或RIE執(zhí)行蝕刻，以僅在第三襯底300的移設期待區(qū)域上形成接合層 305。 接下來，如圖4A所示，第二功能區(qū)域102與接合層305對準，并且與其接合。如圖 4B所示，第一襯底IOO在第二釋放層115b處與第二功能區(qū)域102分離。在此，第二釋放層 115b經(jīng)受大約170攝氏度的加熱(第二處理)，以產生釋放層115的熱可釋放粘接層115b 的分解或接合強度降低。此后，通過剝離來移除抗蝕劑107。 與圖1A所示的相比，釋放部分115的UV可釋放的釋放層115a與熱可釋放的釋放 層115b之間的位置關系可以相反。例如，在此情況下，在圖3A和圖3B的步驟中，局部加熱 與第一功能區(qū)域101對應的釋放部分115的部分，而不使用光阻擋層117。在圖4A和圖4B 的步驟中，通過來自透明襯底100的一側的UV光的照射產生釋放部分115的UV可釋放的 釋放層的分解或接合強度降低。因此，第一襯底100與第二功能區(qū)域102分離。
當?shù)诙δ軈^(qū)域102移設到第三襯底時，預定厚度的第二接合層形成在仍然在第 一襯底上的第二功能區(qū)域以及第二功能區(qū)域將要移設到的第三襯底上的區(qū)域中的至少一 個上。然后，執(zhí)行如下步驟以第二接合層305接合第二功能區(qū)域102與第三襯底300 ;以 及在第二釋放層處分離第一襯底100與第二功能區(qū)域102。在此情況下，也可以將預定不平 坦性308形成在除了第二功能區(qū)域將要移設到的區(qū)域之外的第三襯底300上的區(qū)域上(第 七步驟)。 如上所述，第一釋放層115a和第二釋放層115b可以包括在經(jīng)受處于第一波長的 光以及第一溫度時產生分解或接合強度降低的相應材料。在此情況下，第三步驟包括以下 步驟以處于第一波長的光照射第一釋放層達到預定時間(第一處理)，第六步驟包括以下 步驟將第二釋放層保持在大于第一溫度的溫度達到預定時間(第二處理)。
如上所述，第一釋放層115a和第二釋放層115b可以包括在經(jīng)受第一溫度以及處 于第一波長的光時產生分解或接合強度降低的相應材料。在此情況下，第三步驟包括以下 步驟將第一釋放層保持在大于第一溫度的溫度達到預定時間(第一處理)，第六步驟包括 以下步驟以處于第一波長的光照射第二釋放層達到預定時間(第二處理)。
將描述使用包括多個釋放層的釋放部分115的兩種移設方法，所述釋放層包含在 經(jīng)受不同處理時產生分解或接合強度降低的材料。將描述圖5A至圖6B所示的移設方法。 在該方法中，第一釋放層115a和第二釋放層115b包括在經(jīng)受不同溫度時產生分解或接合 強度降低的相應材料。在此，如圖5A和圖5B所示，第三步驟包括以下步驟將第一釋放層 115a保持在大于第一溫度的溫度達到預定時間(第一處理)。由此，第一襯底100與第一 功能區(qū)域101分離。第一襯底100無需具有透光特性。并且，如圖6A和圖6B所示，第六步 驟包括以下步驟將第二釋放層115b保持在大于第一溫度的第二溫度達到預定時間(第二 處理)。由此，第一襯底100與第二功能區(qū)域102分離。 在第一溫度與第二溫度之間的差大于預定值的情況下，可以通過以足夠的精度進 行局部加熱而在第一釋放層115a處有選擇地分離第一功能區(qū)域101與第一襯底100。換句 話說，不產生第二釋放層115b的分解或接合強度降低。此外，由于局部加熱，因此即使產生 熱傳導，也不出現(xiàn)受熱部分附近第一釋放層115a的分解或接合強度降低。在第六步驟中， 當整個結構加熱到大于第二溫度的溫度時，第二功能區(qū)域102在第二釋放層115b處與第一 襯底100分離，并且被移設到第三襯底300。 將描述圖7A至圖8B所示的移設方法。在該方法中，第一釋放層115a和第二釋放 層115b包括在經(jīng)受處于不同波長的光時產生分解或接合強度降低的相應材料。在此，如圖 7A和圖7B所示，第三步驟包括以下步驟以處于第一波長的光照射第一釋放層115a達到 預定時間(第一處理)。由此，第一襯底100與第一功能區(qū)域101分離。第一襯底100具有 透光特性，但無需在第一襯底100上放置光阻擋層。并且，如圖8A和圖8B所示，第六步驟 包括以下步驟以處于與第一波長不同的第二波長的光照射第二釋放層115b達到預定時 間(第二處理)。由此，第一襯底100與第二功能區(qū)域102分離。此后，通過剝離來移除抗 蝕劑107。 在第一波長與第二波長之間的差大于預定值的情況下，可以通過以足夠的精度進 行局部照射而在第一釋放層115a處有選擇地分離第一功能區(qū)域101與第一襯底100。換 句話說，不產生第二釋放層115b的分解或接合強度降低。此外，由于局部照射，因此沒有出現(xiàn)照射部分附近的第一釋放層115a的分解或接合強度降低。在第六步驟中，當整個結構受 處于第二波長的光照射時，第二功能區(qū)域102在第二釋放層115b處與第一襯底100分離， 并且移設到第三襯底300。在此，為了在第三步驟中更精確地實現(xiàn)局部照射，可以使用圖3A 所示的光阻擋層。 第一功能區(qū)域101和第二功能區(qū)域102可以按任何島狀圖案而布置在第一襯底 100上。典型地，如圖9B所示，島狀第一功能區(qū)域101和第二功能區(qū)域102按預定間距布置 在襯底100上。例如，在此情況下，如圖9A所示，待接合到第一功能區(qū)域101的區(qū)域405按 預定間距布置在第二襯底200上。 區(qū)域405是包括CMOS芯片區(qū)和接合層205的間隔物的區(qū)域。在這樣的配置中，當 僅第一襯底100上的第一功能區(qū)域101移設到用于第二襯底200上的接合層205的間隔物 時，如果滿足以下關系1至3，則可以高效地實現(xiàn)移設。
1 < L (關系1) W > w (關系2) W+S > w+s (關系3) 如圖9A和圖9B所示，w是所述第一襯底上所述第一功能區(qū)域和第二功能區(qū)域中 的每一個的寬度，1是每一功能區(qū)域的長度，s是功能區(qū)域之間的距離，W是待與被移設到所 述第二襯底的第一功能區(qū)域連接的區(qū)域的寬度，L是所述第二襯底上的所述區(qū)域的長度，S 是所述第二襯底上的所述區(qū)域之間的距離。
此外，滿足以下關系4至6也是有利的。
1 = L (關系4)
W = n * w(關系5)
W+S = n (w+s)(關系6) 其中，n是等于或大于2的整數(shù)。在此，第一襯底100上密集形成的第一功能區(qū)域 101可以重復地(例如n次)有選擇地移設到第二襯底200上的接合層205的區(qū)域。在此 情況下，當發(fā)光層等的功能區(qū)域等移設到電路器件等時，功能區(qū)域的布置和可用數(shù)量不那 么受限于電路器件的布置。相應地，可以增加可用于形成發(fā)光層等的籽襯底的面積的比率。 由此可以高效使用與硅晶片相比昂貴的化合物半導體晶片。在制造復雜多功能器件集成電 路等中，可以獲得有利的經(jīng)濟效果。 在此，圖5A所示的第二硅襯底200包括具有CMOS芯片的第三功能區(qū)域405，并且
第一功能區(qū)域101通過接合層205接合或者連接到第三功能區(qū)域。相似地，第三襯底包括
第四功能區(qū)域，并且第二功能區(qū)域102通過接合層接合到第四功能區(qū)域。 此外，在圖1A所示的籽襯底103上，可以交替地重復形成蝕刻犧牲層和化合物半
導體疊層。在此情況下，可以重復執(zhí)行化合物半導體疊層到第一襯底的移設。也可以交替
地重復形成蝕刻停止層、蝕刻犧牲層以及化合物半導體疊層。在此情況下，用于籽襯底上外
延生長的熱滯后次數(shù)的數(shù)量不是多個。 此外，可以將移設到第二襯底或第三襯底的功能區(qū)域全部移設到最終第四襯底。 在此情況下，第二襯底或第三襯底是與第一襯底相似的臨時載體襯底，但不是最終移設襯 底。在該移設方法中，執(zhí)行以下步驟。在第二步驟中，第一功能區(qū)域通過在經(jīng)受給定處理時 變得可釋放的第三釋放層的第一接合層接合到第二襯底。例如，以諸如圖1A中的釋放部分115的釋放層來代替圖3A中有機絕緣層的接合層205。然后，執(zhí)行第八步驟至第十步驟。 在第八步驟中，預定厚度的第三接合層放置在第四襯底以及利用第三釋放層接合到第二襯 底的第一功能區(qū)域中的至少一個上。第三接合層的形成近似相似于上述接合層的形成。不 使用構圖。在第九步驟中，第二襯底上的所有功能區(qū)域通過第三接合層而接合到第四襯底。 在第十步驟中，第二襯底在所述第三釋放層(即第一接合層)處與所述功能區(qū)域分離。第 三釋放層可以無需是有選擇地可釋放的，從而可以通過比上述釋放層更簡單的結構來制造 第二釋放層。此外，可以通過與上述第一襯底相似的材料來形成臨時第二襯底，但無需光阻 擋層。 關于第二功能區(qū)域，可以執(zhí)行相同處理。在第五步驟中，第二功能區(qū)域通過在經(jīng)受 給定處理時變得可釋放的第四釋放層的第二接合層接合到第三襯底。然后，執(zhí)行第十一步 驟至第十三步驟。在第十一步驟中，預定厚度的第四接合層放置在第五襯底以及第三襯底 上的第二功能區(qū)域中的至少一個上。在第十二步驟中，第三襯底上的所有第二功能區(qū)域通 過第四接合層而接合到第五襯底。在第十三步驟中，第三襯底在第四釋放層(即第二接合 層)處與第二功能區(qū)域分離。 在該方法中，臨時第一襯底100上的多個功能區(qū)域分別有選擇地移設到多個臨時 襯底。此后，每一臨時襯底上的所有功能區(qū)域全部移設到每一最終襯底。雖然由于臨時襯 底的數(shù)量增加，該方法看似一種迂回方式，但在某些情況下其可以使得工作流平滑，并且移 設可以被高效進行。 將描述針對移設方法、LED陣列、LED打印機頭和LED打印機的具體示例。
將參照圖ll至圖14描述第一示例，其包括以下步驟制備具有功能區(qū)域的第一襯 底。在圖11中，標號1000表示襯底(例如化合物半導體襯底、或Ge等的襯底)。標號1009 表示蝕刻停止層，標號1010表示蝕刻犧牲層，標號1020表示化合物半導體疊層。標號1025 表示第一凹槽，用于將化合物半導體襯底1000上的化合物半導體疊層1020劃分為島狀區(qū) 域。可以根據(jù)需要提供蝕刻停止層1009。 此外，標號2000表示第一襯底(例如硅襯底)，標號2005表示第一襯底2000中 形成的第二凹槽，標號2010表示釋放層。第三凹槽2006形成在釋放層2010中。第三凹槽 2006連接到第二凹槽2005。在該示例中，雖然圖11所示的第一凹槽1025的寬度和間距等 于第二凹槽2005的寬度和間距，但可以使得第一凹槽1025的寬度大于第二凹槽2005的寬 度。由于第一凹槽1025應連接到凹槽2005，因此可以有利地使得化合物半導體層的寬度窄 于穿透硅襯底2000的凹槽2005之間的距離。第一襯底2000不限于硅襯底。其可以是玻 璃襯底等，如上所述。 例如，在圖11中，第一凹槽1025的寬度從幾微米至幾百微米。此外，例如，第二凹 槽2005的寬度從幾微米至幾百微米。穿透第二凹槽2005可以在50微米以上或在100微 米以上，或在200微米以上，從而可以容易地引入蝕刻劑。然而，這取決于第一襯底2000的 厚度。重要的是確定穿透凹槽2005的位置，從而器件區(qū)域盡可能不減少。因此，穿透凹槽 2005的位置可以與具有芯片分離寬度的劃線對準。存在的很多情況是硅電路上的引線接 合盤(見圖13)占用大于硅電路的器件的面積。在此情況下，盤區(qū)域不能變?yōu)橐圃O器件的 區(qū)域。因此，當盤區(qū)域聚集到硅電路芯片的端部分時，與聚集的盤區(qū)域對應的第一襯底的區(qū) 域可以用于形成穿透凹槽。
15
圖12示出沿著圖11中線al-bl取得的截面。從圖12可見，化合物半導體疊層 1020劃分為化合物半導體襯底1000上的島區(qū)域。島區(qū)域從其周圍區(qū)域突出。化合物半導 體疊層1020僅用于按期望圖案而劃分，因此其劃分后的形狀可以是或者可以不是圖12所 示的矩形形狀。第一凹槽1025是化合物半導體疊層1020的各島區(qū)域之間的空間。在圖12 至圖14中，以圖11類似的標號來表示類似圖11的元件。 圖13示出沿著圖11中線a2-b2取得的截面。如圖13所示，凹槽2005形成在硅 襯底2000中。半導體襯底凹槽2005是以其間的某些適當間距而形成的。由于穿透凹槽的 這種布置方式，例如，因此硅晶片的剛性并不降級太多。因此，在如下處理中有助于進行操 縱。圖14示出半導體襯底中的凹槽2005與第一凹槽1025之間的位置關系以及在半導體 襯底2000中的各凹槽2005之間的部分布置化合物半導體疊層1020的島區(qū)域的方式。在 圖14中，省略釋放層2010、蝕刻停止層1009和蝕刻犧牲層1010。如圖14所示，當圖12的 構件和圖13的構件堆疊時，突出島1020進入各穿透凹槽2005之間的位置。
只要突出島1020可以受支撐，布置方式就不限于圖13和圖14所示的布置方式。 例如，可以布置穿透凹槽2005的方式是其與突出島1020的縱向方向正交，或者其與突出 島1020交叉。 在該示例中，如上所述，制備包括籽襯底1000、蝕刻犧牲層1010、化合物半導體疊 層1020、釋放層2010和第一襯底2000的襯底結構?？梢酝ㄟ^穿透第一襯底2000和釋放 層2010的第二凹槽2005以及第三凹槽2006將蝕刻劑引入該結構。因此使得蝕刻劑與蝕 刻犧牲層1010接觸，以執(zhí)行蝕刻處理，并且分離籽襯底1000與襯底結構。
雖然在圖11中第一凹槽1025穿透蝕刻犧牲層IOIO，但第一凹槽1025不必用于穿 透蝕刻犧牲層1010。蝕刻犧牲層IOIO對于蝕刻劑的暴露是重要的。 僅根據(jù)需要而使用蝕刻停止層1009。在將要及時地精確管理蝕刻的進行程度的情 況下，可以省略蝕刻停止層。 在上述移設方法中，例如，當制造LED時，形成以下化合物半導體疊層。P-AlAs層 (蝕刻犧牲層)形成在P型GaAs襯底(籽襯底)上，下面的層形成為蝕刻犧牲層上的化合 物半導體疊層。也就是說，P型GaAs接觸層、p型AlGaAs覆蓋層、p型AlGaAs活性層、n型 AlGaAs覆蓋層和n型GaAs接觸層被沉積。在犧牲層與化合物半導體襯底之間，AlInGaP可 以形成為蝕刻停止層。 當以硫酸來蝕刻GaAs層和AlGaAs層時，蝕刻處理在AlInGaP層處停止。此后，通 過鹽酸來移除AlInGaP層。當以氨和過氧化氫來蝕刻GaAs層和AlGaAs層時，AlAs可以用
作停止層。 例如，作為化合物半導體疊層的材料，替代上述GaAs系統(tǒng)，可以使用AlGalnP系、 InGaAsP系、GaN系、AlGaN系或InAlGaN系。 此外，可以在化合物半導體疊層上提供金屬層和DBR鏡中的至少一個。例如，可以 通過Au、Ti或Al來形成金屬層?？梢愿鶕?jù)LED的發(fā)光波長來選擇金屬層的材料。當制造 600nm至800nm的紅色系LED時，Au、Ag等可以用作具有高反射性的材料。在接近360nm的 藍色系LED的情況下，可以使用Al。 例如，DBR鏡可以包括的結構是其中，AlAs層和AlGaAs層對于GaAs系化合物半 導體材料交替形成多次?；蛘?，交替形成氧化鋁層和Al。.^a。.8As層。因為氧化鋁難以通過外延生長而形成，所以可以通過在O. 2至0. 8之間交替改變A1,G^—xAs中x的值來執(zhí)行折射 率的調節(jié)。 此外，當使用化合物半導體疊層制造LED器件時，可以采用同質結型LED替代異質 結型LED。在此情況下，在通過外延生長形成各個層之后，通過以固態(tài)擴散方法執(zhí)行的雜質 擴散而在活性層中形成pn結。為了在接觸層與p側電極或n側電極之間建立歐姆接觸，接 觸具有的雜質濃度可以高于將活性層夾在其中的覆蓋層的雜質濃度。 也是在該第一示例中，由于存在包括多個釋放層的釋放部分，因此如上所述制備 的第一襯底上的功能區(qū)域可以在高精度的情況下有選擇地移設到另一襯底，所述釋放層包 含在經(jīng)受不同處理時產生分解或接合強度降低的相應材料。 將參照圖15A至圖15D描述第二示例，其包括以下步驟制備具有功能區(qū)域的第一 襯底。在圖15A的步驟(界面分離層形成步驟以及半導體層形成步驟)中，半導體層(例 如InGaAs)的界面分離層505通過異質外延生長而形成在籽襯底504(比如Ge襯底)上。 半導體層的晶格常數(shù)和/或熱膨脹系數(shù)不同于襯底504的晶格常數(shù)和/或熱膨脹系數(shù)。然 后，GaAs等的半導體層506形成在界面分離層505上。分離層505對應于上述犧牲層。
在圖15B所示的接合步驟中，籽襯底504上的半導體層506接合到Si等的第一襯 底507上形成的釋放層510，以獲得復合結構508。釋放層510可以是上述釋放層。
在圖15C所示的分離步驟中，在界面分離層505、和/或界面分離層505與半導體 層506之間的界面、和/或界面分離層505與籽襯底504之間的界面中生成在表面內方向 上延伸的裂縫。因此，半導體層506和第一襯底507與復合結構508分離。在上述步驟中， 半導體層506從籽襯底504移設到第一襯底507。如圖15D所示，可以獲得襯底結構509， 其包括其上具有釋放層510以及半導體層506的第一襯底507。 在上述步驟中，在界面分離層505、和/或界面分離層505與半導體層506之間的 界面、和/或界面分離層505與籽襯底504之間的界面中以集中方式生成因晶格常數(shù)和/ 或熱膨脹系數(shù)的失配而產生的應變能量。此后，分離誘導力(s印aration inducing force) 被施加到整個復合結構508、或其一部分(例如，界面分離層505、和/或界面分離層505與 半導體層506之間的界面、和/或界面分離層505與籽襯底504之間的界面)。借助于復合 結構508中生成的應變能量，半導體層506和第一襯底507可以與復合結構508分離。凹 槽被形成，以將半導體層506劃分為多個島狀功能區(qū)域。在圖15B的接合步驟之前，可以形 成凹槽，以將半導體層506劃分為島狀功能區(qū)域。 可以通過單晶材料來形成籽襯底504。例如，替代Ge，也可以通過Al203、SiC、GaAs、 InP或Si來形成籽襯底504。具有上述晶格常數(shù)和/或熱膨脹系數(shù)的界面分離層505可 以包括化合物半導體材料(例如InGaAs， GaN， InGaN， AlGaN， A1N， AlAs， AlGaAs， InAlAs， InGaAlP， InGaAsP，或InGaP)。 半導體層506可以包括的化合物半導體材料包含例如GaAs， GaN， AlGaAs， InP， InGaN， AlGaN， A1N， AlAs， InGaAs， InAlAs， InGaAlP， InGaAsP，或InGaP的材料。可以通過 Si等的半導體襯底、Al、Cu、Cu-W等的金屬襯底、玻璃等的絕緣襯底或塑料等的彈性襯底來 形成第一襯底507。 在將半導體層和第一襯底與復合結構508分離的步驟中，可以將流體W(液體或氣 體)吹送到界面分離層505或其附近。將流體W注入上述位置可以在復合結構的注入部分中生成裂縫，產生上述分離。 也是在第二示例中，由于存在包括上述多個釋放層的釋放部分，因此如上所述制 備的第一襯底上的功能區(qū)域可以在高精度的情況下有選擇地移設到另一襯底。
將描述針對通過上述移設方法制造的LED陣列的第三示例?？梢酝ㄟ^使用上述移 設方法獲得圖16所示的LED陣列。圖16示出的結構是其中，驅動電路和LED陣列4000 被連接，并且布置在印刷電路板5000上?？梢园匆韵路绞将@得驅動電路和LED陣列。如圖 9A所示，多個LED器件形成在硅襯底上，通過使用劃線(dicing)來劃分硅襯底而獲取的多 個部分被布置在印刷電路板5000上。每一 LED器件和每一驅動電路的截面結構與下述圖 17所示的包括LED發(fā)光區(qū)域的LED器件和驅動器電路相似。 在圖16的結構中，多組LED陣列/驅動電路4000被線性(linearly)布置在印刷 電路板5000上。在LED陣列/驅動電路4000中，LED器件和驅動器IC的驅動器件是電連 接的，如圖17所示。棒狀透鏡陣列3000 (例如SLA :自聚焦透鏡陣列，Selfoc lens array) 可以根據(jù)需要而放置為面對LED陣列4000。因此，可以制造LED打印機頭。從線性布置的 LED陣列4000發(fā)射的光由棒狀透鏡陣列3000會聚，以通過LED陣列實現(xiàn)成像。
在LED器件構成層形成在硅襯底上而其間插入金屬層或DBR鏡的情況下，因方向 特性的改進而可以獲得精細光斑。在此情況下，可以設置LED打印機頭，而無需使用棒狀透 鏡陣列。 在驅動器IC (驅動器電路)和LED器件之間的連接配置中，驅動器IC可以直接內 建于硅襯底中，并且連接到LED器件，如圖17所示。在圖17的配置中，有機材料的絕緣層 7010 (見圖3A和圖3B的接合層205)形成在具有構成驅動器IC的MOS晶體管7060的硅襯 底7000上。在絕緣層7010上提供包括化合物半導體疊層的LED發(fā)光區(qū)域7070。此外，標 號7080表示另一絕緣層，標號7050表示形成MOS晶體管7060的源極區(qū)域或漏極區(qū)域的引 線接合盤。例如，可以從圖3B所示的第二襯底200的結構制造這種配置。
圖18示出用于矩陣驅動的結構。圖18中的發(fā)光器件陣列電路8500可以按時間 共享方式而受驅動，以減少電極的數(shù)量。在圖18中，標號8011表示n側電極，標號8017表 示P側電極，標號8021表示n型AlGaAs上的絕緣層，標號8022表示p型GaAs接觸層上的 絕緣層，標號8023表示發(fā)光區(qū)域。 可以通過使用本發(fā)明的移設方法來實現(xiàn)上述低成本高性能LED陣列和LED打印機 頭。 圖19A示出使用上述LED打印機頭的LED打印機的示例。LED打印機包括LED打 印機頭、感光鼓和靜電充電器件。成像單元通過使用來自LED打印機頭的光源的光束在感 光鼓上形成靜電潛像。 在示出LED打印機的配置的示意性截面圖的圖19A中，可在順時針方向上旋轉的 感光鼓8106放置在打印機主體8100中。在感光鼓8106之上，LED打印機頭8104被布置 為使感光鼓曝光。LED打印機頭8104包括LED陣列8105，具有多個發(fā)光二極管，每一發(fā)光 二極管根據(jù)圖像信號發(fā)射光；以及棒狀透鏡陣列8101，用于在感光鼓8106上形成每一發(fā)光 二極管的輻射圖案的圖像。棒狀透鏡陣列8101具有上述配置。通過棒狀透鏡陣列8101使 得發(fā)光二極管的成像平面與感光鼓8106的表面一致。換句話說，通過棒狀透鏡陣列實現(xiàn)了 發(fā)光二極管的輻射表面與感光鼓的感光表面之間的光學共軛關系。
在感光鼓8106周圍，靜電充電器件8103用于對感光鼓8106的表面進行均勻充 電，顯影器件8102用于根據(jù)打印機頭8104的曝光圖案而將調色劑附著到感光鼓8106，以形 成調色劑圖像。進一步布置的是轉印靜電充電器件8107，用于將調色劑圖像轉印到轉印 材料(比如復印片材)；以及清潔部分8108，用于在轉印之后收集感光鼓8106上殘留的廢 調色劑。 此外，在打印機主體8100中，布置的是片材盒8109，用于容納轉印材料；以及供 紙部分8110，用于將轉印材料供給到感光鼓8106和靜電充電器件8107之間的位置。此外， 所布置的是定影器件8112，用于將轉印的調色劑圖像定影在轉印材料上；傳送部分8111， 用于將轉印材料傳送到定影器件8112;以及片材排出盤8113，用于支撐在定影之后排出的 轉印材料。 將描述LED彩色打印機的示例。LED彩色打印機包括多組LED打印機頭、感光鼓、 靜電充電器件、以及成像單元，所述成像單元用于通過使用LED打印機頭作為光源而在感 光鼓上形成靜電潛像。圖19B示出LED彩色打印機的示意性配置。在圖19B中，標號9001、 9002、9003和9004分別表示品紅色(M)、青色(C)、黃色(Y)和黑色(K)的感光鼓。標號 9005、9006、9007和9008表示各個LED打印機頭。標號9009表示傳送帶，用于傳送轉印材 料，并且使得轉印材料與各個感光鼓9001、9002、9003和9004接觸。標號9010表示用于供 給片材的對齊輥，標號9011表示定影輥。 此外，標號9012表示用于吸附支撐傳送帶9009上的轉印材料的充電器，標號9013 表示電荷消除器件，標號9014表示用于檢測轉印材料的前沿的傳感器。
如上所述，由于本發(fā)明的移設方法，因此可以高效使用并且重新使用籽襯底(比 如GaAs襯底)。此外，可以在高可靠性的情況下有選擇地移設功能區(qū)域，因此可以提供低成 本高性能LED陣列、LED打印機頭、LED打印機等。 本發(fā)明可以應用于其中半導體器件布置在半導體襯底上的陣列中的陣列器件、使 用半導體襯底上形成的LED器件的LED打印機、使用半導體襯底上形成的LED器件的顯示 裝置、光學收發(fā)機器件和光學接收機器件的制造等。在光學接收機器件的情況下，可以提供 可靠的掃描儀。 除非在此另外討論，圖中的以輪廓或塊形式所示的各種組件分別是已知的，并且 它們的內部構造和操作對于制造或使用或者描述本發(fā)明的最佳模式并非是關鍵的。
本申請要求2008年11月4日提交的日本專利申請No. 2008-282680的權益，其在 此全部引入作為參考。
權利要求
一種方法，包括將預定厚度的第一接合層布置在第一襯底上的第一功能區(qū)域以及第二襯底上的第一功能區(qū)域將要移設到的區(qū)域中的至少一個上，所述第一襯底包括釋放層上所接合的第一功能區(qū)域和第二功能區(qū)域，所述釋放層包括第一釋放層和第二釋放層，所述第一釋放層和第二釋放層包含在經(jīng)受不同處理時發(fā)生分解或接合強度降低的相應材料；通過所述第一接合層將所述第一功能區(qū)域接合到所述第二襯底；使所述第一釋放層經(jīng)受第一處理，以在第一釋放層處將所述第一襯底從所述第一功能區(qū)域分離；將預定厚度的第二接合層布置在所述第一襯底上的第二功能區(qū)域和所述第二襯底上的所述第二功能區(qū)域將要移設到的區(qū)域或第三襯底上的所述第二功能區(qū)域將要移設到的區(qū)域中的至少一個上；通過所述第二接合層將所述第二功能區(qū)域接合到所述第二襯底或所述第三襯底；以及使所述第二釋放層經(jīng)受第二處理，以在第二釋放層處將所述第一襯底從所述第二功能區(qū)域分離。
2. 根據(jù)權利要求l的方法，其中，所述第一釋放層和所述第二釋放層包括在經(jīng)受不同 溫度時發(fā)生分解或接合強度降低的相應材料，使所述第一釋放層經(jīng)受第一處理包括將所述 第一釋放層保持在第一溫度以上的溫度達到預定時間，以及使所述第二釋放層經(jīng)受第二處 理包括將所述第二釋放層保持在第二溫度以上的溫度達到預定時間，所述第二溫度比所述 第一溫度高。
3. 根據(jù)權利要求l的方法，其中，所述第一釋放層和所述第二釋放層包括在經(jīng)受不同 波長的光時發(fā)生分解或接合強度降低的相應材料，使所述第一釋放層經(jīng)受第一處理包括以 第一波長的光照射所述第一釋放層達到預定時間，以及使所述第二釋放層經(jīng)受第二處理包 括以處于與所述第一波長不同的第二波長的光照射所述第二釋放層達到預定時間。
4. 根據(jù)權利要求l的方法，其中，所述第一釋放層包括在經(jīng)受第一波長的光時發(fā)生分 解或接合強度降低的材料，以及所述第二釋放層包括在經(jīng)受第一溫度時發(fā)生分解或接合強 度降低的材料。
5. 根據(jù)權利要求4的方法，其中，使所述第一釋放層經(jīng)受第一處理包括以所述第一波 長的光照射所述第一釋放層達到預定時間，以及使所述第二釋放層經(jīng)受第二處理包括將所 述第二釋放層保持在所述第一溫度以上的溫度達到預定時間。
6. 根據(jù)權利要求l的方法，其中，所述第一釋放層包括在經(jīng)受第一溫度時發(fā)生分解或 接合強度降低的材料，以及所述第二釋放層包括在經(jīng)受第一波長的光時發(fā)生分解或接合強 度降低的材料。
7. 根據(jù)權利要求6的方法，其中，使所述第一釋放層經(jīng)受第一處理包括將所述第一釋 放層保持在所述第一溫度以上的溫度達到預定時間，以及使所述第二釋放層經(jīng)受第二處理 包括以所述第一波長的光照射所述第二釋放層達到預定時間。
8. 根據(jù)權利要求1的方法，還包括在所述第二襯底上的除了所述第一功能區(qū)域將要 移設到的區(qū)域之外的區(qū)域或所述第三襯底上的除了所述第二功能區(qū)域將要移設到的區(qū)域 之外的區(qū)域上形成預定不平坦性。
9. 根據(jù)權利要求1的方法，其中，所述第一功能區(qū)域和第二功能區(qū)域以預定間距布置在所述第一襯底上，將與被移設到所述第二襯底的所述第一功能區(qū)域相連接的各區(qū)域以預 定間距布置在所述第二襯底上。
10. 根據(jù)權利要求9的方法，其中，滿足關系1至3 : 1《L 關系1 <formula>formula see original document page 3</formula>其中，w是所述第一襯底上所述第一功能區(qū)域和第二功能區(qū)域中的每一個的寬度，1是 每一個功能區(qū)域的長度，s是功能區(qū)域之間的距離，W是將與被移設到所述第二襯底的第一 功能區(qū)域相連接的區(qū)域的寬度，L是所述第二襯底上的所述區(qū)域的長度，以及S是所述第二 襯底上的所述區(qū)域之間的距離。
11. 根據(jù)權利要求1的方法，其中，所述第二襯底或第三襯底包括第三功能區(qū)域，以及 所述第一功能區(qū)域通過所述第一接合層接合到所述第三功能區(qū)域。
12. 根據(jù)權利要求ll的方法，其中，所述第二襯底或第三襯底包括第四功能區(qū)域，以及 所述第二功能區(qū)域通過所述第二接合層接合到所述第四功能區(qū)域。
13. 根據(jù)權利要求1的方法，其中，在接合所述第一功能區(qū)域時，所述第一功能區(qū)域通 過所述第一接合層接合到所述第二襯底，所述第一接合層是在經(jīng)受處理時能夠變?yōu)榭舍尫?狀態(tài)的第三釋放層。
14. 根據(jù)權利要求13的方法，還包括將預定厚度的第三接合層布置在所述第二襯底上的第一功能區(qū)域以及第四襯底上的 所述第一功能區(qū)域將要移設到的區(qū)域中的至少一個上；通過所述第三接合層將所述第二襯底上的所述第一功能區(qū)域接合到所述第四襯底；以及在所述第三釋放層處將所述第二襯底從所述第一功能區(qū)域分離。
15. 根據(jù)權利要求l的方法，其中，在接合所述第二功能區(qū)域中，所述第二功能區(qū)域通 過所述第二接合層接合到所述第三襯底，所述第二接合層是在經(jīng)受處理時能夠變?yōu)榭舍尫?狀態(tài)的第四釋放層，以及所述方法還包括將預定厚度的第四接合層布置在所述第三襯底 上的所述第二功能區(qū)域和第五襯底上的所述第二功能區(qū)域將要移設到的區(qū)域中的至少一 個上；通過所述第四接合層將所述第三襯底上的所述第二功能區(qū)域接合到所述第五襯底； 以及在所述第四釋放層處將所述第三襯底從所述第二功能區(qū)域分離。
16. 根據(jù)權利要求1的方法，其中，所述第一襯底上的所述第一功能區(qū)域或第二功能區(qū) 域包括化合物半導體層，以及通過以下處理來制備所述第一襯底制備襯底結構，在所述襯 底結構中，通過在化合物半導體襯底上提供蝕刻犧牲層、化合物半導體層、釋放層以及第一 襯底而形成第一功能區(qū)域或第二功能區(qū)域；在化合物半導體層中形成第一凹槽；在所述第 一襯底和所述化合物半導體襯底中的至少一個中形成穿透第二凹槽以使得所述穿透第二 凹槽連接到所述第一凹槽；以及通過使得蝕刻劑通過所述第一凹槽和所述穿透第二凹槽與 所述蝕刻犧牲層接觸來對所述蝕刻犧牲層進行蝕刻，而將所述化合物半導體襯底從所述襯 底結構分離。
17. 根據(jù)權利要求l的方法，其中，所述第一功能區(qū)域或第二功能區(qū)域包括化合物半導 體層，以及通過以下步驟來制備所述第一襯底界面分離層形成步驟，通過異質外延生長在籽襯底上形成界面分離層；半導體層形成步驟，在所述界面分離層上形成所述化合物半導 體層；接合步驟，通過所述釋放層將具有所述界面分離層和所述化合物半導體層的籽襯底 接合到所述第一襯底；以及分離步驟，利用所述界面分離層將具有所述釋放層的第一襯底 和所述化合物半導體層從通過所述接合步驟獲得的復合結構分離，以獲得具有所述化合物 半導體層的第一襯底。
18. —種LED陣列，包括多個LED,每一個LED包括通過根據(jù)權利要求1的移設方法而制造的功能區(qū)域；以及 驅動器電路，用于驅動所述LED。
19. 一種LED打印機頭，包括: 根據(jù)權利要求18的LED陣列；以及 棒狀透鏡陣列，被布置為面對所述LED陣列。
20. —種LED打印機，包括:LED打印機頭，其包括根據(jù)權利要求18的LED陣列；感光構件；靜電充電器件；以及成像部分，被配置為通過來自用作光源的LED打印機頭的光而在所述感光構件上形成 靜電潛像。
21. —種LED彩色打印機，包括多個LED打印機頭，每一個LED打印機頭包括根據(jù)權利要求18的LED陣列；多個感光構件；多個靜電充電器件；以及多個成像部分，每一個成像部分被配置為通過來自用作光源的LED打印機頭的光而在 所述感光構件上形成靜電潛像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種功能區(qū)域的移設方法和LED陣列、打印機頭及打印機。所述方法包括將第一接合層布置在第一襯底上的第一功能區(qū)域或第二襯底上的區(qū)域上；通過所述第一接合層將所述第一功能區(qū)域接合到所述第二襯底；使得所述第一釋放層經(jīng)受第一處理，以在第一釋放層將所述第一襯底從所述第一功能區(qū)域分離；將第二接合層布置在第一襯底上的第二功能區(qū)域或第三襯底上的區(qū)域上；通過所述第二接合層將所述第二功能區(qū)域接合到所述第二襯底或所述第三襯底；以及使得所述第二釋放層經(jīng)受第二處理，以在第二釋放層將所述第一襯底從所述第二功能區(qū)域分離。
文檔編號G03G15/01GK101740492SQ20091021153
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權日2008年11月4日
發(fā)明者米原隆夫, 高井康好 申請人:佳能株式會社