相比于將多個具有毫米橫向芯片尺寸的IC芯片或管芯集成到基板上的常規(guī)IC組裝，微器件組裝集成具有微米范圍(例如，1-10μm)的橫向芯片尺寸的電子器件和/或光子器件。管芯隔離、處理、鍵合以及互連對于微器件組裝而言比常規(guī)IC組裝均更具挑戰(zhàn)。例如，傳統(tǒng)的拾取和放置方法能夠處理橫向(XY)尺寸小到～200μm且厚度(Z)小到100μm的器件。由于這樣的大芯片厚度，難于形成允許封裝小型化的互連。

發(fā)展中的微器件組裝技術(shù)包括所謂的轉(zhuǎn)印方法，已經(jīng)顯示該方法能夠?qū)⒕哂?0微米的橫向尺寸和～1μm的Z厚度的微管芯集成到組件中。一種示例性轉(zhuǎn)印技術(shù)依賴于提供數(shù)千個靜電夾持點的復(fù)雜的MEMS印刷頭。另一示例性轉(zhuǎn)印技術(shù)依賴于使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)的低溫鍵合，這與高溫芯片鍵合技術(shù)(例如，焊接鍵合)不兼容。

電子顯示是可能從先進的微器件組裝技術(shù)中受益的一個領(lǐng)域。作為對電子設(shè)備的重要的用戶界面，電子顯示技術(shù)近些年已經(jīng)快速發(fā)展。至今，對于大畫幅(例如，電視)和移動設(shè)備來說，液晶顯示(LCD)技術(shù)已經(jīng)成為主要的顯示技術(shù)。然而，當(dāng)前的基于LCD的顯示器僅使來自背光源(例如，LED或CFL等)的～5％的光通過，導(dǎo)致功率效率差，白天顯示照度不足，以及視角差。

相當(dāng)多的研發(fā)已經(jīng)耗費在有機發(fā)光二極管(OLED)顯示技術(shù)上。相對于LCD，OLED顯示器提高了顯示功率效率(盡管不顯著)。OLED技術(shù)當(dāng)前也遭遇褪色，導(dǎo)致顯示持久性/壽命降低。另一研究中的下一代顯示技術(shù)是晶質(zhì)LED，也稱作無機LED(iLED)。晶質(zhì)LED顯示依賴于晶質(zhì)半導(dǎo)體LED芯片陣列。晶質(zhì)LED顯示器可以例如針對一個圖片元素或像素利用一個LED芯片。晶質(zhì)LED的功率效率比OLED的功率效率高一個數(shù)量級，然而，對于顯示應(yīng)用來說，尚未展示出批量制造工藝。晶質(zhì)LED的技術(shù)挑戰(zhàn)之一在于，需要將大量非常小的晶質(zhì)LED從單片生長/制造介質(zhì)轉(zhuǎn)移到以使得能夠控制光發(fā)射的方式在電氣上互連的在空間上更大的陣列。對于當(dāng)前的顯示分辨率(例如，HD)，可以預(yù)期在“1”塊顯示區(qū)域內(nèi)有成千上萬的晶質(zhì)LED元件，每個晶質(zhì)LED元件為微米級(例如，一側(cè)5μm或更少)。

因此，能夠組裝晶質(zhì)LED顯示器的微鍵合技術(shù)是有利的。

附圖說明

在附圖中通過示例方式而非通過限制方式示出了本文所描述的材料。為了簡要且清楚地圖示，附圖中所示的要素不一定按照比例繪制。例如，某些要素的尺寸相對于其他要素而言可能被放大。此外，在認為適當(dāng)?shù)牡胤?，在附圖中重復(fù)了附圖標記，以指示對應(yīng)的或類似的要素。在附圖中：

圖1是根據(jù)實施例的示出適合于將微器件元件集成為組件的微拾取和鍵合(μPnB)方法的流程圖；

圖2A、2B和2C是根據(jù)實施例的μPnB源基板中的示例性晶質(zhì)LED元件的橫截面視圖；

圖3A、3B和3C是根據(jù)實施例的μPnB目標基板中的示例性結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；

圖4A、4B和4C是根據(jù)實施例的當(dāng)執(zhí)行μPnB方法中的拾取操作時的示例性操作的橫截面視圖；

圖5A、5B和5C是根據(jù)實施例的當(dāng)執(zhí)行μPnB方法中的鍵合操作時的示例性操作的橫截面視圖；

圖6A是根據(jù)實施例的示例性μPnB組裝工具的等距視圖；

圖6B是根據(jù)實施例的示出使用圖6A中所示的μPnB組裝工具來制造μPnB頭的方法的流程圖；

圖7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G是根據(jù)實施例的當(dāng)執(zhí)行從圖6B中所示的方法中選擇的操作時的示例性μPnB頭的橫截面視圖；

圖8A、8B、8C和8D是根據(jù)實施例的當(dāng)執(zhí)行所選擇的制造操作時的示例性μPnB頭的橫截面視圖；

圖9是根據(jù)實施例的示出制造包括適合于組裝到顯示器中的晶質(zhì)LED元件的μPnB源基板的方法的流程；

圖10A、10B、10C以及10D、10E、10F、10G、10H、10I、10J、以及10K是根據(jù)實施例的當(dāng)執(zhí)行圖9中的方法的說明性操作時的示例性晶質(zhì)LED元件的橫截面視圖；

圖10L是根據(jù)實施例的圖10K中描繪的晶質(zhì)LED元件的俯視圖；

圖11是根據(jù)替換實施例的示出制造包括適合于組裝到顯示器中的晶質(zhì)LED元件的μPnB源基板的方法的流程；

圖12A、12B和12C是根據(jù)替換實施例的當(dāng)執(zhí)行圖11中的方法的說明性操作時的示例性晶質(zhì)LED元件的橫截面視圖；以及

圖13示出根據(jù)實施例的整合了晶質(zhì)LED顯示器的移動計算設(shè)備的前視圖和后視圖。

具體實施方式

參照附圖來描述一個或多個實施例。雖然詳細描繪并討論了特定配置和布置，但是應(yīng)理解，這僅是為了說明性目的而這樣做。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，在不脫離本說明書的精神和范圍情況下，其他配置和布置是可能的。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，本文描述的技術(shù)和/或布置可以在除了本文詳細描述之外的各種其他系統(tǒng)和應(yīng)用中被采用。

在下面的詳細描述中參照附圖，附圖構(gòu)成詳細描述的一部分并且示出示例性實施例。此外，將理解，可以利用其他實施例，并且可以進行結(jié)構(gòu)變化和/或邏輯變化，而不脫離要求保護的主題的范圍。還應(yīng)注意到，方向和基準(例如，上面、下面、頂部、底部等)僅用于有助于描述附圖中的特征。因此，以下詳細描述不應(yīng)被認為是限制意義的，并且要求保護的主題的范圍僅由所附權(quán)利要求及其等價物來限定。

在以下描述中，闡述了大量細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可以在沒有這些特定細節(jié)的情況下實施本發(fā)明的實施例。在某些實例中，以方框的形式而非詳細示出眾所周知的方法和器件，以免掩蓋本發(fā)明的實施例。整個說明書中對“實施例”或“一個實施例”的引用意思是，結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、功能或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，整個說明書中在各處出現(xiàn)的短語“在實施例中”或“在一個實施例中”不一定指代本發(fā)明的同一實施例。此外，這些特定特征、結(jié)構(gòu)、功能或特性可以以任何合適的方式組合在一個或多個實施例中。例如，在與第一實施例和第二實施例相關(guān)聯(lián)的特定特征、結(jié)構(gòu)、功能或特性不互相排斥的地方，可以組合兩個實施例。

如在說明書和所附權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”以及“所述”意圖也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指示其他情況。還將理解，如本文使用的術(shù)語“和/或”指代并且包括相關(guān)聯(lián)的列出項中的一個或多個列出項的任何和所有可能的組合。

術(shù)語“耦合”和“連接”及其派生詞在此可以用于描述部件之間的功能關(guān)系或結(jié)構(gòu)關(guān)系。應(yīng)理解，這些術(shù)語不意圖對于彼此而言是同義詞。相反，在特定實施例中，“連接”可以用于指示兩個或更多個元件彼此直接物理接觸、光接觸、或電接觸。“耦合”可以用于指示兩個或更多個元件彼此直接或間接(它們之間具有其他介入元件)物理接觸或電接觸，和/或兩個或更多個元件彼此協(xié)作或交互(例如，處于因果關(guān)系)。

如本文使用的術(shù)語“在...上方/之上”、“在...下方/之下”、“在...之間”、以及“在...上”指代一個部件或材料相對于其他部件或材料的相對位置，其中這種物理關(guān)系是顯著的。例如，在材料的背景下，一種或多種材料設(shè)置于另一種材料上方或下方可以是直接接觸，或者可以具有一種或多種介入材料。此外，一種材料設(shè)置于兩種材料或更多種材料之間可以是與這兩個層直接接觸，或者可以具有一個或多個介入層。相比之下，第一材料在第二材料“上”是與該第二材料直接接觸。類似的區(qū)別可以在部件組件的背景下進行。

如在說明書和權(quán)利要求中所使用的，由術(shù)語“...中的至少一個”、“...中的一個或多個”相連的項目列表可以意味著所列項目的任何組合。例如，短語“A、B或C中的至少一個”可以意味著A；B；C；A和B；A和C；B和C；或者A、B和C。

本文描述的是微拾取和鍵合組裝技術(shù)、微拾取和鍵合(μPnB)組裝設(shè)備、以及微器件組裝。相比于已知的轉(zhuǎn)印方法，μPnB方法能夠在沒有高壓靜電頭的復(fù)雜性的情況下集成微器件，并且與高溫焊接鍵合兼容。在實施例中，微拾取和鍵合頭將微器件元件(例如，(微)LED)全體地從源基板轉(zhuǎn)移到目標基板(例如，LED顯示基板)。源基板上的錨固和釋放結(jié)構(gòu)使得器件元件能夠與源基板分離，而壓敏粘合劑(PSA)使得器件元件能夠被臨時固定到微拾取和鍵合頭的基座。一旦器件元件被永久固定到目標基板，就可以通過對接合材料(interfacial material)進行剝離和/或熱分解來消除PSA接合層。本文所描述的μPnB頭和組裝技術(shù)對于將成千上萬乃至數(shù)百萬的微器件集成到組裝基板上(例如，將μLED組裝到顯示器中)是特別有益。

在以下進一步描述的某些示例性實施例中，μPnB組裝頭是完全無源的，沒有電部件或電路(例如電極)。純機械的μPnB組裝頭具有比電控頭(例如，采用靜電力來拾取微管芯的那些電控頭)復(fù)雜度低的優(yōu)點。相比于靜電頭，根據(jù)本文所描述的一個或多個實施例的無源μPnB組裝頭沒有靜電夾持電極。因此，不需要有源高壓控制，并且不需要在組裝過程期間在每個管芯中生成和放掉鏡像電荷。

以下在μLED和μLED顯示器的背景下詳細描述多個μPnB組裝實施例。然而，注意到，為了一致性和清楚描述起見而以μLED實施例例示的μPnB的各種特征可以容易地應(yīng)用于任何微電子、光子、或其他器件(例如，MEMS)。

圖1是根據(jù)實施例的示出適合于將微器件元件(例如，微管芯)組裝到組件中的微拾取和鍵合(μPnB)方法101的流程圖。在一個示例性實施例中，器件元件是組裝到顯示組件中的μLED管芯。方法101開始于：在操作105，接收管芯鍵合源基板，以及在操作108，接收管芯鍵合目標基板。μPnB方法101將一個或多個管芯從源基板轉(zhuǎn)移到目標基板。管芯具有微米級的橫向尺寸，例如，不超過10μm。在示例性μLED實施例中，μLED(本文也簡單地稱作LED)具有不超過5μm的最大橫向長度。例如，μPnB方法101是高度可縮放的，適合于1-5μm范圍的器件(例如，LED)。對于這類實施例，可以利用方法101例如來組裝晶質(zhì)LED顯示器。盡管本文為了清楚起見在少量或者甚至單個器件的背景下進行描述，但是所例示的源基板實施例、目標基板實施例、以及μPnB組裝技術(shù)還被理解為可應(yīng)用于同時拾取和鍵合/組裝大量器件。

在實施例中，在操作105處接收的源基板包括多個器件，每個器件包括在晶圓級以某個標稱源基板器件節(jié)距制造的器件堆(device stack)。源基板中的一個或多個器件將要被拾取并鍵合到目標基板，例如處于某個目標基板器件節(jié)距，目標基板器件節(jié)距可以是源基板器件節(jié)距的整數(shù)倍，以減少在源基板上浪費的空間。圖2A是根據(jù)實施例的集成在μPnB源基板201中的示例性晶質(zhì)LED元件的橫截面視圖。圖2B和2C是根據(jù)進一步實施例的μPnB源基板201的兩個替換實施例(201A和201B)的放大橫截面視圖。

首先參見圖2B，源基板201A包括載體220，其可以是具有足夠平坦度的任何金屬、半導(dǎo)體或電介質(zhì)材料，因為載體220的平坦度越大可以有助于后續(xù)從載體220整體轉(zhuǎn)移LED元件。在一個有利實施例中，載體220是(單)晶質(zhì)硅基板，例如，為IC制造所采用的類型的晶圓。在另一有利實施例中，載體220是玻璃基板。

源基板201A還包括錨固到載體220的晶質(zhì)LED元件230。LED元件230可以是矩形(例如，正方形)，或者被圖形化為具有替換的形狀(例如，圓形占位)。每個元件230包括LED膜疊層(stack)207。通常，可以利用任何已知的半導(dǎo)體LED膜疊層。在實施例中，LED膜疊層207包括一個或多個半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，例如形成量子阱等。半導(dǎo)體LED膜疊層207包括至少兩個互補摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域(層)：二極管疊層架構(gòu)中的p型摻雜層和n型摻雜層。在特定實施例中，半導(dǎo)體LED膜疊層207是異質(zhì)外延III-N族半導(dǎo)體膜疊層，例如包括GaN和/或其合金(例如InGaN)。然而，半導(dǎo)體LED膜疊層207的成分取決于期望的發(fā)射帶，并且這里的實施例不限于此方面。

每個LED元件230還包括接觸LED膜疊層的電極金屬210。電極金屬210的成分可以根據(jù)LED膜疊層而變化，例如以提供適合于提供歐姆接觸、隧道接觸等的期望的金屬功函數(shù)。在一個示例性實施例中，金屬210是適合于與LED膜疊層的p型摻雜半導(dǎo)體層接觸的p型金屬。每個LED元件230還包括與LED膜疊層接觸的第二金屬電極225。第二電極金屬225的成分可以根據(jù)LED膜疊層而變化，例如以提供適合于提供歐姆接觸、隧道接觸等的期望的金屬功函數(shù)。在一個示例性實施例中，金屬225是適合于與LED膜疊層的n型摻雜半導(dǎo)體層接觸的n型金屬。

相鄰的LED元件230由刻蝕到LED半導(dǎo)體膜疊層中的溝槽來隔開。溝槽的尺寸/節(jié)距基本上決定了將要合并到顯示組件中的LED元件的尺寸。如在圖2B中所示，LED元件230之間的溝槽延伸通過金屬電極225和210并通過整個半導(dǎo)體LED膜疊層207，從而限定出每個LED元件的側(cè)壁。在LED元件側(cè)壁之上設(shè)置有電介質(zhì)側(cè)壁間隔層235。側(cè)壁間隔層電介質(zhì)235可以是任何已知的電介質(zhì)材料，例如但不限于非晶質(zhì)Si/C、SiO_x、SiON、SiN、CDO和CDN。電介質(zhì)側(cè)壁間隔層230被共形地淀積在LED元件上方，并被各向異性地刻蝕，以在每個LED元件的金屬和半導(dǎo)體側(cè)壁之上形成至少部分自對準的側(cè)壁涂層。

在示例性實施例中，每個LED元件230的橫向元件寬度W_e被圖形化為不大于5μm。在有利實施例中，間隔層形成所利用的電介質(zhì)材料的厚度被選擇為確保電介質(zhì)間隔層235的橫向厚度或?qū)挾萕_s小于在操作935(圖9)處刻蝕到LED膜疊層中的溝槽232的標稱橫向?qū)挾萕_t的一半。對間隔層寬度的限制確保了相鄰LED元件上的兩個電介質(zhì)間隔層留下一部分基板材料露出在溝槽底部，以允許脫模劑(例如，基板刻蝕劑)可及。在示例性實施例中，W_s小于0.1μm。

為了可控地從載體220釋放LED元件230，LED元件230被錨固到載體220。在相鄰元件之間的溝槽內(nèi)形成有LED元件錨固件，例如與LED元件側(cè)壁的部分相交，同時仍然留下用于脫模劑底切LED元件的可及處。可以將錨固材料回填到溝槽中，例如使用旋涂工藝使其與LED元件230的頂表面平齊。然后，可以使平齊后的錨固材料凹進到LED的頂表面以下，和/或圖形化成多個單獨的錨固件。凹進的錨固件避免了在拾取期間對μPnB頭的污染，并且還允許減小錨固強度以使拾取變得容易。在一個有利實施例中，錨固材料是旋涂到溝槽中的光敏聚合物材料(例如，光刻膠)。可以使用眾所周知的技術(shù)來完成光刻膠凹進，例如均厚灰化(正光刻膠和負光刻膠兩者)、圖像反轉(zhuǎn)(正光刻膠)或均厚顯影(負光刻膠)。然后，將光刻膠以光刻方式圖形化(即，曝光和顯影)成填充溝槽并維持相鄰LED元件230之間的間距的分開的LED元件錨固件245，如在圖2B中進一步所示。LED元件230僅通過錨固件245來保持固定到載體。落在載體220上的錨固件245被在每個LED元件230的整個橫向區(qū)域或占位上延伸的自由空間空隙249圍繞。在對于錨固材料利用光敏聚合物的示例性實施例中，每個錨固件245是接觸涂覆至少兩個相鄰LED元件230的側(cè)壁電介質(zhì)(間隔層235)的聚合物柱(例如，每個錨固件245連接四個最近的LED元件230)。在圖2B所示的形式中，LED元件230準備好被拾取并鍵合到LED顯示組件。

在圖2C中所示的替換實施例中，源基板201B也包括錨固到載體220的多個LED元件230。每個LED元件230同樣包括LED膜疊層，然而，電介質(zhì)間隔層235沿著LED膜疊層半導(dǎo)體208的側(cè)壁延伸，并落到p型摻雜半導(dǎo)體209上。電介質(zhì)間隔層235將LED膜疊層半導(dǎo)體208與提供自對準的p型金屬電極210的金屬間隔層隔開。作為一個示例，可以使用基于氯的干法刻蝕工藝來刻蝕Al和/或Au以形成電極210，同時留下Cu電極210和SiN間隔層電介質(zhì)235未刻蝕。自對準的金屬電極210維持與摻雜半導(dǎo)體區(qū)域209的接觸(例如，p接觸)。金屬電極210可以具有例如小于0.1μm的橫向?qū)挾萕_m，并且有利地，僅幾百納米。LED錨固件被設(shè)置在元件230之間并且由空隙249圍繞。在圖2C中所示的形式中，LED元件230準備好被拾取并鍵合到LED顯示組件。

回到圖1，在操作108處接收的目標基板包括在目標基板的表面上方排列的多個焊島(land)。目標基板可以例如是大規(guī)格的基板，其中每個焊島已經(jīng)以某個標稱目標基板器件節(jié)距被圖形化和/或鍍上。源基板中的一個或多個器件將要被拾取并鍵合到目標基板的焊島上，例如處于比源基板器件節(jié)距大很多的目標基板器件節(jié)距。

圖3A是根據(jù)實施例的μPnB目標基板301中的示例性結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。圖3B和3C是根據(jù)進一步實施例的μPnB目標基板301的兩個替換實施例(301A和301B)的放大橫截面視圖。μPnB目標基板301A可以例如與從源基板301A(圖2B)拾取的LED元件鍵合。μPnB目標基板301B可以例如與從源基板201B(圖2C)拾取的LED元件鍵合。

首先參見圖3B，目標基板301A包括載體305。載體305可以是顯示背板，或者用于構(gòu)建顯示器的臨時基板。圖3B還示出載體305覆蓋有脫模層314的臨時載體實施例。脫模層314可以是任何犧牲材料，并且在一個示例中是PSA材料，如以下進一步描述的。脫模層314還可以是無機電介質(zhì)層，例如但不限于SiO_x，其可以例如與載體305形成壓緊鍵合。在構(gòu)建之后，可以在脫模層314移走LED顯示組件，并且載體305接著在脫模之后可供重復(fù)使用。因此，載體305可以具有本領(lǐng)域中已知的適合于構(gòu)建的任何基板材料，其具有足夠的平坦度并且具有足夠大的區(qū)域以容納期望的顯示區(qū)域。圖3A中所示的示例性實施例還包括電介質(zhì)保護層327，用于在構(gòu)建并從載體305釋放之后保護LED顯示組件。示例性保護層材料包括SiON、SiN和CDN。在替換實施例中，沒有電介質(zhì)保護層327。

設(shè)置在載體305上方的是顯示背板接合層，其具有用于把第一LED電極與顯示背板(例如，驅(qū)動電路、存取晶質(zhì)管、和/或分立電子線路等)接合的第一金屬互連。在圖3A所示的示例性實施例中，第一金屬互連340是排列在載體305上方的焊盤(pad)。對于LED顯示器將要包括5×5μm LED元件陣列的示例性實施例，第一金屬互連340可以是具有約25μm節(jié)距的10μm金屬焊盤。第二金屬互連345也可以是排列(例如，具有類似的節(jié)距)在載體305上方的金屬焊盤。第二金屬互連345用于電耦合到第二LED電極，所以應(yīng)該與第一金屬互連340電隔離。

在實施例中，μPnB目標基板具有包括焊接特征件(solder feature)或?qū)щ娬澈蟿┰暮笉u。目標基板301A示出施加于金屬互連340的導(dǎo)電粘合劑350。導(dǎo)電粘合劑350用于接收LED元件，將LED元件固定到鍵合目標基板，同時在LED元件周圍構(gòu)建LED顯示組件。在示例性實施例中，導(dǎo)電粘合劑350用于將金屬互連340之一電連接到LED元件的第一(背)側(cè)上的金屬電極。在一個有利實施例中，導(dǎo)電粘合劑是結(jié)構(gòu)性粘合劑，例如光敏導(dǎo)電膜(例如，導(dǎo)電光刻膠)。這種材料的示例是摻雜有導(dǎo)電聚合物(例如，聚苯胺)的光刻膠(例如，SU-8 25)。某些導(dǎo)電光刻膠制劑已經(jīng)在技術(shù)文獻中被描述為具有1歐姆-厘米范圍的電阻率。在該電阻率下，因根據(jù)本文的實施例所采用的約0.5μm厚度的導(dǎo)電聚合物而產(chǎn)生的寄生電阻，對于5×5μm LED元件而言被預(yù)計在～200歐姆的范圍內(nèi)。對于這個大小的元件，這個電阻比典型的(p型)接觸電阻(例如，>2千歐)小得多。導(dǎo)電聚合物元件的圖形化和對準不是關(guān)鍵的。對于示例性10μm的金屬互連焊盤，導(dǎo)電聚合物元件在25μm節(jié)距上可以具有10-15μm的橫向尺寸。

在也是圖3B所示的另一實施例中，代替導(dǎo)電粘合劑350，采用焊接元件351來將管芯永久固定到目標基板。焊接特征件351可以是已知與用于毫米級拾取和放置/壓緊鍵合技術(shù)的任何高溫(例如，超過150℃)鍵合工藝兼容的焊接材料或焊接材料的層壓疊層的柱或其他結(jié)構(gòu)。在一個示例性實施例中，焊接特征件351包括銦(In)，其在160-180℃范圍內(nèi)熔化。焊接特征件351可以還包括Au層，該Au層也將在類似的溫度下熔化，以形成具有顯著更高(再)熔化溫度的Au-In合金。Au-Ti的雙層也可以提供類似的性能。然而，不論焊接材料如何，注意到，相對高的焊接鍵合溫度對本文所描述的μPnB技術(shù)產(chǎn)生附加的約束。例如，支柱(stand-off)333有利地是在高溫下穩(wěn)定(例如，對于至少190℃是穩(wěn)定)的材料，使得可以利用高溫鍵合技術(shù)。在一個示例中，支柱333是光刻膠，例如SU-8。

在實施例中，μPnB目標基板還包括與管芯焊島相鄰的至少一個機械支柱。這類支柱不需要與源基板上的每個管芯焊島相鄰，并且可以例如稀疏地分布在目標基板上方，使密度足以確保μPnB頭與目標基板之間的平坦結(jié)合。圖3B示出示例性支柱333，其z高度大于管芯(LED)焊島的z高度加上管芯(LED元件)相對于將要固定到焊島的μPnB頭的平面的z高度。機械支柱與常規(guī)的坍塌控制件的區(qū)別可以在于，支柱并不決定管芯與焊島之間的最終z高度，而是向傳遞管芯的μPnB頭的表面提供機械止擋部，如以下進一步描述的。在管芯焊島的z高度是幾微米或者更少(例如，～1μm)的示例性實施例中，對于從μPnB頭(例如，圖5B中的LED 230)延伸5μm的管芯z高度，支柱333可以是6μm或更少。在某些實施例中，支柱333是在管芯鍵合后去除的犧牲材料。在一個這種實施例中，支柱333是光敏的(例如，光刻膠，例如但不限于SU-8)。在這類實施例中，可以使用已知的技術(shù)來光刻圖形化、曝光并隨后去除支柱333。

在另一實施例中，采用光學(xué)透射粘合劑來將管芯固定到目標基板。參見圖3C，鍵合目標基板301B同樣包括金屬互連340、345，例如以基本如上面針對目標基板301A所描述的節(jié)距和尺寸排列在載體305的表面上方。在這個示例性實施例中，目標基板301B包括顯示覆蓋層375，其可以是已知適合于顯示覆蓋應(yīng)用的任何材料，例如但不限于玻璃和藍寶石(Al₂O₃)。在目標基板301B中可以進一步包括觸摸傳感器層370，在顯示覆蓋層375上方設(shè)置有金屬互連340、345。代替導(dǎo)電粘合劑或焊料，每個管芯焊島包括光學(xué)透射粘合劑352。圖2C中的基板201B上的LED適合于鍵合到這種目標基板。由于LED光發(fā)射將去往顯示覆蓋層375，在一個有利實施例中，穿過光透射(例如，透明)粘合劑352。

回到圖1，μPnB組裝方法101繼續(xù)于：在操作110開始管芯拾取，在這里，μPnB頭上的多個基座與錨固到源基板的多個管芯或者器件元件對準。圖4A、4B和4C是根據(jù)示例性LED實施例的當(dāng)執(zhí)行μPnB方法101中的拾取操作時的示例性操作的橫截面視圖。如在圖4A中所示，μPnB頭401包括排列在μPnB頭基板407之上的多個單片微工具(monolithic microtool)380。微工具380以預(yù)定為匹配或容納鍵合目標基板上的特定焊島節(jié)距的目標節(jié)距P_t來布置?；?jié)距P_t進一步為源基板上的源器件(LED元件)節(jié)距的倍數(shù)，使得所述多個微工具380可以同時與多個LED元件230對準。

回到圖1，μPnB組裝方法101繼續(xù)于操作115，在這里，使用壓敏粘合劑(PSA)將多個源管芯接觸并粘結(jié)到μPnB頭基座。如本文所使用的，PSA是當(dāng)施加壓力以將粘合劑和被粘物(例如，基座表面和/或管芯表面)粘結(jié)時形成鍵合的粘合劑。PSA不同于典型地用于形成永久鍵合的結(jié)構(gòu)性粘合劑。與結(jié)構(gòu)性粘合劑經(jīng)由諸如溶劑蒸發(fā)、UV輻射誘發(fā)反應(yīng)、成分反應(yīng)或熱固性的處理而變硬形成對照的是，不需要溶劑(例如，水)、熱、或其他固化(例如，UV)來激活PSA。一旦PSA和被粘物靠近，分子間相互作用(例如，范德華力)使鍵合完善。典型地，壓敏粘合劑由它們的剪切阻力和剝離阻力以及初始粘性來表征。鍵合強度可以進一步受接合表面化學(xué)物以及用于朝μPnB頭基座按壓多個管芯的壓力量影響。在有利實施例中，在操作115處采用的PSA材料在高溫下穩(wěn)定，以有助于后續(xù)將管芯鍵合到目標基板。在一個示例性實施例中，在操作115處采用的PSA材料對于至少180℃是穩(wěn)定的，并且理想地，在250℃或者更高溫度(例如，300℃)下穩(wěn)定。在操作115處采用的PSA材料維持足夠的剪切強度，以將管芯-基座鍵合保持在升高的管芯鍵合溫度。在一個示例性實施例中，在操作115處采用的PSA材料是基于硅的材料，包括硅氧烷聚合物(Si-O-Si)。如在圖4A中進一步示出的，μPnB頭401已經(jīng)在z方向位移，以使微工具380的鍵合表面與LED元件230的鍵合表面接觸。PSA材料已經(jīng)被預(yù)先施加到這些鍵合表面中的至少一個，并且被壓在源基板201與μPnB頭基板407之間。

回到圖1，μPnB組裝方法101繼續(xù)于操作120，在這里，通過在管芯借助PSA材料粘接到基座的同時，使μPnB頭基座相對于源基板位移，來使管芯與源基板之間的錨固件斷裂。PSA材料的剝離強度與源基板錨固件的鍵合強度兼容，以確保PSA鍵合能夠克服源基板錨固件。在示例性μLED實施例中，對于合適選擇的錨固材料和設(shè)計結(jié)構(gòu)，小于1N/cm的PSA剝離強度可以是足夠的。在示例性實施例中，5μm×5μm LED上的錨固力可以小于10μN，對比之下，剝離力為100μN，剝離強度為0.2N/cm。如在圖4C中進一步描繪的，μPnB頭401至少在z方向上相對于源基板201位移。在一些實施例中，μPnB頭401還可以相對于源基板201橫向位移，以便克服錨固件剪切強度。在完成操作120之后，PSA鍵合將多個LED元件230固定到多個μPnB頭微工具380。

回到圖1，μPnB組裝方法101繼續(xù)于鍵合階段，在這里，在操作120處拾取的管芯現(xiàn)在被轉(zhuǎn)移到目標基板。在操作125，固定到μPnB頭基座的所述多個管芯與鍵合目標基板上的焊島對準。在操作130，所述多個管芯被固定到鍵合目標基板的焊島。操作130可以進行已知適合于毫米級的管芯的任何焊接鍵合/壓緊鍵合工藝。圖5A、5B和5C是根據(jù)示例性LED實施例的當(dāng)執(zhí)行μPnB方法101中的鍵合操作時的示例性操作的橫截面視圖。如在圖5A中所示，目標節(jié)距P_t下的微工具380的工作表面與鍵合目標基板301上的焊島對準。圖5B示出當(dāng)向目標基板301按壓μPnB頭401時LED元件230結(jié)合到目標基板301。在一個示例中，目標基板301被加熱到稍微低于焊料回流/熔化溫度，而μPnB頭401被加熱到焊料回流溫度以上的溫度。可以在μPnB頭401與目標基板301之間施加壓力。μPnB頭401將焊接特征件本地加熱到焊料回流溫度以上，形成焊點，接著被冷卻。替換地，操作130可以進行粘合劑鍵合工藝，包括例如，在將管芯臨時固定到μPnB頭401時，對預(yù)先施加到目標基板或者預(yù)先施加到管芯的結(jié)構(gòu)性粘合劑進行UV或熱固化和/或干燥。在一個有利實施例中，采用室溫壓緊鍵合來將所述多個LED元件230固定到目標基板301上的導(dǎo)電粘合劑元件。在另外的實施例中，利用室溫鍵合進行初始鍵合，之后對導(dǎo)電粘合劑進行高溫(例如，140-180℃)固化和/或UV固化。

回到圖1，接著在操作135，每個微管芯/芯片與每個組裝頭基座之間的PSA鍵合被斷裂或者破壞，留下固定到目標基板的管芯。在一個示例性實施例中，通過在管芯被固定到焊島的同時，使μPnB頭基座相對于目標基板位移，來破壞管芯與μPnB頭基座之間的PSA鍵合。在進一步于圖5C中所示的一個實施例中，通過使μPnB頭401相對于目標基板301同時橫向地(例如，y方向)和垂直地(例如，z方向)位移，來將管芯與μPnB頭基座剝離?？梢酝ㄟ^多個參數(shù)來精確控制剝離力，包括例如管芯的占位，其可以是圓形的，使得剝離力初始為低，并且有利地，總是低于僅在最大管芯直徑下發(fā)生的最大力。在剝離μPnB組裝頭之后，在微管芯頂表面599或基座380的表面上可能留有一些PSA殘留物。假定PSA在鍵合工藝中是穩(wěn)定的，那么這種PSA殘留物可以使用溶劑來去除。如果沒有去除，則PSA殘留物可能不同程度地留在管芯頂表面599上，因此，在管芯的至少一部分上存在這種殘留物指示了根據(jù)實施例的采用PSA的組裝方法。

在另一實施例中，分解與PSA材料接合的犧牲材料，以使管芯與μPnB頭基座之間的PSA鍵合斷裂。在有利實施例中，犧牲接合材料存在于PSA材料的管芯側(cè)。這使得PSA材料能夠留在μPnB頭基座上，以便在方法101的后續(xù)迭代期間重復(fù)使用。作為一個示例，犧牲接合材料是預(yù)先施加到管芯的可熱分解材料?？梢栽诓僮?35處對可熱分解材料進行熱分解。如以下進一步描述的，聚碳酸酯是可以利用來在250℃的溫度或更高溫度下實現(xiàn)μPnB頭基座與管芯之間的分離的可熱分解材料。在一個這種實施例中，在鍵合操作130中采用的升高的溫度不足以分解可熱分解材料(例如，<250℃)，但是足以形成(再)熔化溫度(例如，>350℃)高于可熱分解接合材料的熱分解溫度的焊料合金(例如，>160℃)。一旦在操作130處(例如，在180-200℃下)形成了高熔化溫度合金，操作135就可以進行加熱到更高溫度(例如，250-300℃)以熱分解犧牲材料。

接著，μPnB組裝方法101可以通過以上所述的拾取和鍵合操作來迭代，直到管芯(例如，LED元件)鍵合到目標基板上的所有焊島。在將所有源管芯附接到目標基板之后，可以進一步處理目標基板，以完成組裝到目標基板上的微器件的互連和/或封裝。在目標基板上制造的、有助于μPnB組裝的任何輔助結(jié)構(gòu)(例如，支柱333)也可以被去除。

注意到，成功執(zhí)行μPnB組裝方法101至少部分地取決于源基板和目標基板具有足夠平坦度，和/或μPnB組裝頭具有足夠平坦度。在有利實施例中，μPnB組裝頭包括能夠容納μPnB組裝頭基座與目標基板之間的閾值水平的非平坦度的微工具。圖6A是根據(jù)實施例的可以利用來執(zhí)行μPnB組裝方法101的示例性μPnB組裝工具601的等距視圖。圖6B是根據(jù)某些實施例的示出用于制造合并到μPnB組裝工具601中的μPnB組裝頭401的方法602的流程圖，其中在μPnB組裝頭基座上提供有PSA材料。圖7A-7G是根據(jù)第一實施例的當(dāng)執(zhí)行方法602中的選定操作時的示例性μPnB組裝頭的橫截面視圖。圖8A-8D是根據(jù)替換實施例的當(dāng)執(zhí)行方法602中的選定操作時的示例性μPnB頭的橫截面視圖。

首先參見圖6A，μPnB組裝工具601包括裝配有μPnB組裝頭401的管芯壓緊鍵合器655。在圖6A所示的示例中，壓緊鍵合器655包括鉸接機器臂或者機架680。如在典型的熱壓緊鍵合工具中那樣，機架680可以包含：用于繞XYZ方向移動工具的機構(gòu)；以及用于調(diào)整鍵合頭的平面的平衡環(huán)。毫米級鍵合器接口670與μPnB組裝頭基板407的后側(cè)例如通過精確平坦的真空塊660配合，真空塊660包括多個氣道665，用于鍵合器接口670與μPnB組裝頭基板407之間的壓力/真空控制。接著，微工具380提供工作表面，同時μPnB組裝頭基板407被固定到鍵合器655。在以下進一步描述的示例性實施例中，每個微工具380包括基座，以接觸耦合到撓性構(gòu)件的微管芯，撓性構(gòu)件將與并非完美平坦的源鍵合基板和目標鍵合基板共形。

μPnB組裝工具601可以通過操作任何已知的拾取和放置/壓緊管芯鍵合器以首先拾取μPnB組裝頭401來構(gòu)建。μPnB組裝頭401將要被相繼地放置在鍵合源基板以及鍵合目標基板上，通過每次迭代在源基板與目標基板之間轉(zhuǎn)移多個微管芯。當(dāng)μPnB組裝頭401被放置在鍵合源基板上時，頭401上的微工具以勝過源基板錨固的方式臨時與源管芯(例如，使用PSA材料)鍵合。當(dāng)鍵合器655將μPnB組裝頭401(再)放置到鍵合目標基板上時，管芯與目標之間形成的永久鍵合勝過與μPnB組裝頭401的臨時鍵合。接著，對于另一次μPnB迭代，鍵合器655將μPnB組裝頭401(再)放置到鍵合源基板上。在μPnB組裝頭401變老化的情況下，(例如，在鍵合源基板與鍵合目標基板之間的一次或多次放置之后)，鍵合器655在微管芯μPnB迭代之間丟棄老化的μPnB組裝頭401，并且從μPnB頭托盤中拾取更換的μPnB組裝頭401。以此方式，μPnB組裝頭401與壓緊鍵合器655交互，就像任何微米級管芯一樣。然而，一旦被鍵合器655拾取，μPnB組裝頭401就用作另外的工具，使得壓緊鍵合器655能夠執(zhí)行μPnB組裝方法(例如，μPnB組裝方法101)。

圖6B進一步示出μPnB組裝頭制造方法602，通過該方法602，在μPnB組裝頭基板上單片地制造包括耦合到撓性構(gòu)件的基座的微工具。在操作605處接收的頭基板可以是適合于MEMS制造的任何基板，例如但不限于，玻璃、硅、鍺、SiGe、III-V族化合物(如GaAs、InP)、III-N族化合物(如GaN)、3C-SiC、以及藍寶石，等。在進一步于圖7A中所示的一個有利實施例中，頭基板407包括對于8×25mm部位而言具有小于0.1μm的局部平坦度的玻璃或晶質(zhì)硅。在示例性實施例中，通過對硅基板進行熱表面氧化，形成設(shè)置在頭基板407上的化學(xué)計量的二氧化硅(SiO₂)層718，來進一步提高頭基板平坦度。

再次參見圖6B，μPnB組裝頭制造方法602繼續(xù)于操作610，在這里，在設(shè)置在頭基板上的低應(yīng)力材料層上方淀積電介質(zhì)基層。雖然示例性實施例示出電介質(zhì)基層和低應(yīng)力層兩者，但是在替換實施例中(例如，PSA材料層足夠厚以提供足夠的順應(yīng)性)，沒有這些襯墊層，在基板上直接淀積后續(xù)的材料層(例如，PSA)?？梢宰鳛榉椒?02的一部分而淀積低應(yīng)力材料和上覆的電介質(zhì)基層兩者，或者在操作605處接收的輸入基板可以包括其中一種或兩種材料。低應(yīng)力材料層可以具有適合于使用任何已知的MEMS/IC制造技術(shù)來形成具有受控彈性常數(shù)的撓性構(gòu)件的任何成分。在一個示例性實施例中，低應(yīng)力材料是約1μm厚度的Al/Cu合金膜。根據(jù)需要，可以對低應(yīng)力材料層進行退火。在另一示例性實施例中，低應(yīng)力材料是SOI基板的硅器件層。淀積在低應(yīng)力材料層上方的電介質(zhì)基層有利地是能夠淀積成1-5μm厚度、在高溫下穩(wěn)定(例如，超過250℃)且適于圖形化的材料。在有利實施例中，電介質(zhì)基層材料是能夠旋涂到頭基板上并且接著被固化和/或干燥的有機聚合物。一個示例性有機聚合物是聚酰亞胺(PI)。

在操作615，在基板上方(例如，在頭組裝材料疊層上方)淀積PSA材料。PSA材料可以是具有適合于施加的剝離力(例如，<1N/cm)的任何已知的材料。在PSA材料將要經(jīng)受高溫管芯鍵合的另外實施例中，PSA材料在高溫下也是穩(wěn)定的。例如，如上所述，PSA材料可以是有機硅樹脂基的(例如，硅氧烷聚合物)。在有利實施例中，通過將有機硅樹脂基聚合物混合物旋涂到頭基板上，接著將混合物固化和/或干燥成PSA材料層，來施加PSA材料。

圖7B進一步示出頭基板后續(xù)操作610，在這里，在硅基板407上的化學(xué)計量的SiO₂層上方淀積低應(yīng)力材料層721(例如，AlCu)。在低應(yīng)力材料層721上設(shè)置高溫兼容的電介質(zhì)基層723，并且在電介質(zhì)基層723上方淀積蓋帽層(capping layer)727。盡管可選，但是蓋帽層727可以有利地將電介質(zhì)基層723與上覆的PSA層731分離(圖7C)。取決于電介質(zhì)基層723和PSA材料層731的成分，介入材料(例如但不限于SiON)可以提高粘性和/或有助于對PSA層731和/或電介質(zhì)基層723的圖形化。在PSA被放置在LED上而不是μPnB頭上的實施例中，用于層727的材料可以被選擇為精細調(diào)節(jié)粘性和剝離力。在有利實施例中，用于層727的材料可以被選擇為使得能夠進行用于檢測用電介質(zhì)基層723制造的基座的平面的光學(xué)測量。例如，金屬層727可以用作鏡面，或者與相鄰層723和731的光指數(shù)不同的電介質(zhì)層可以增強反射，以得到更好的信號。

回到圖6B，μPnB頭制造方法602繼續(xù)于操作620，在這里，通過刻蝕穿過至少PSA層，并且進一步穿過下面的電介質(zhì)材料層(當(dāng)存在時)，以露出低應(yīng)力層(當(dāng)存在時)，來將多個μPnB頭基座圖形化成頭組件。圖7D示出設(shè)置在低應(yīng)力層721上的基座741。可以根據(jù)目標鍵合基板的規(guī)格來設(shè)定基座741的尺寸，并使其與其他基座(未描繪)間隔開。例如，在基座741將要拾取具有1-5μm橫向尺寸的μLED的實施例中，基座741具有同樣為1-5μm的橫向尺寸(例如，y尺寸)。在一個有利實施例中，基座741具有直徑約3μm的圓形占位。為了圖形化基座741，可以在材料層731上方旋涂光刻膠。在一些實施例中，在PSA材料層731上方設(shè)置薄氧化物層(未繪出)，以有助于抵抗與PSA材料不兼容的加工?？梢酝ㄟ^干法刻蝕或溶劑來去除PSA材料。在某些聚酰亞胺實施例中，電介質(zhì)基層723是光可界定的聚酰亞胺。可以使用對PSA材料圖形化時所采用的相同的掩模和相同的曝光量來光刻圖形化正色調(diào)光可界定PI。在某些聚酰亞胺實施例中(例如，非光可界定PI)，圖形化可以在去除蓋帽層727和PSA層731之后執(zhí)行任何已知的干法刻蝕。

盡管在所描繪的示例性實施例中，PSA材料層731具有與電介質(zhì)基層723基本相同的橫向尺寸(即，幾乎垂直的基座側(cè)壁)，但是在替換實施例中，基座741可以為厚(例如，為5μm而不是1μm)并且被圖形化為具有正斜率的側(cè)壁，其中PSA材料層731的橫向尺寸小于電介質(zhì)基層723的橫向尺寸，以提高基座順應(yīng)性。在另外其他實施例中，電介質(zhì)基材723具有雙層結(jié)構(gòu)，并且雙層電介質(zhì)基材的第一層相對于電介質(zhì)基材的第二層是橫向底切的。例如，雙層基材的底層可以被底切等于雙層電介質(zhì)的第二層的橫向?qū)挾鹊闹辽?0％-30％的量?；浊械氖纠趫D7E中使用虛線來圖示。對基座進行底切，以將電介質(zhì)基層與撓性構(gòu)件之間的接合面積減小到小于PSA材料的露出表面面積，這可以有利地提供基座內(nèi)的附加的應(yīng)力釋放。這種應(yīng)力減小可以確?；卺尫诺膿闲詷?gòu)件上是穩(wěn)定的，并且在多個頭基座上將維持足夠的平坦度，以與源/目標鍵合基板良好地接觸?；浊羞€可以提高基座順應(yīng)性?？梢栽趯⒌蛻?yīng)力層圖形化成撓性構(gòu)件之前或之后對基座進行底切。

回到圖6B，μPnB組裝頭制造方法602繼續(xù)于操作630，在這里，將低應(yīng)力層(如果存在)圖形化成多個撓性構(gòu)件，每個撓性構(gòu)件在物理上耦合到至少一個基座。撓性構(gòu)件和基座一起構(gòu)成微工具380(圖4A、6A)。撓性構(gòu)件在μPnB組裝操作期間將要相對于組裝頭基板彈性形變/彎曲。撓性構(gòu)件向基座提供了足以容納源鍵合基板和/或目標鍵合基板的閾值水平的平坦度的順應(yīng)性或行程(travel)，使得在每個基座與源/目標基板上的器件和/或焊盤之間可以產(chǎn)生接觸。在示例性實施例中，每個撓性構(gòu)件在垂直于基板表面的方向上可彈性形變至少0.1μm。每個撓性構(gòu)件可以被制造為具有遵從(compliment)低應(yīng)力材料膜厚度的橫向尺寸，以實現(xiàn)期望的彈性常數(shù)和足以經(jīng)受管芯拾取、鍵合以及頭分離的強度。在PSA材料的剝離強度不大于1.0N/cm的示例性實施例中，每個撓性構(gòu)件的尺寸被設(shè)計為具有100-600N/m的彈性常數(shù)。撓性構(gòu)件的尺寸被設(shè)計為支承基座。換言之，基座完全浮在撓性構(gòu)件上，僅經(jīng)由撓性構(gòu)件而耦合到組裝頭基板。

在實施例中，在操作630處制造每個撓性構(gòu)件需要刻蝕一部分低應(yīng)力層，并且在基板中刻蝕凹口，凹口底切基座下方的撓性構(gòu)件。于是，撓性構(gòu)件在凹口上方延伸，從而允許撓性構(gòu)件在垂直于基板表面的方向上彎曲。圖7E和7F示出在描畫(delineation)和釋放撓性構(gòu)件之后的示例性微工具380。圖7G示出多個微工具380的俯視圖。如在圖7E中所示，在低應(yīng)力層721中形成釋放開口780。在基座741下方形成凹口或空隙785。接著，低應(yīng)力層721形成膜或隔膜，其將基座741支承在凹口785上方。如進一步在圖7G中所示的，低應(yīng)力層721被圖形化成離散的膜。在有利實施例中，低應(yīng)力層721和層718在μPnB組裝頭上可以是連續(xù)的，僅在每個基座741周圍離散地限定出凹口785。通過不去除層712和718，基板407的形貌被降低，使得更易于測量并用作用于機械止擋部333(圖5A)的基準表面。盡管在示例性實施例中示出圓形撓性構(gòu)件，但是撓性構(gòu)件可以采用其他形狀，其中，基座仍然耦合到接觸基板表面的兩個錨固點之間的撓性構(gòu)件的區(qū)域。在替換實施例中，基座可以通過僅具有一個錨固點(例如，懸臂)或者具有兩個分立的錨固點(例如，橋)的撓性構(gòu)件來耦合到基板。

圖8A、8B、8C和8D是根據(jù)替換實施例的當(dāng)執(zhí)行方法602(圖6B)的選定制造操作時的示例性μPnB頭的橫截面視圖。圖8A示出被接收作為起始材料的示例性絕緣體上硅(SOI)基板807。SOI基板807包括通過電介質(zhì)層718(例如，SiO₂)與(單)晶質(zhì)硅基板基底805隔開的(單)晶質(zhì)硅器件層821。在SOI基板807上方淀積基座材料膜或膜疊層，基本如上所述。在示例性實施例中，電介質(zhì)基材723是光敏PI。在電介質(zhì)基材723上方淀積阻擋層727(例如，TiN)，并且在電介質(zhì)阻擋層727上方淀積PSA材料731。在基座材料膜疊層上方形成光刻膠掩模。在有利實施例中，在光刻膠淀積之前，可以在PSA 731上淀積薄電介質(zhì)層(例如，SiO_x)。中間層能夠消除光刻膠與PSA之間的化學(xué)不兼容性，提高光刻膠粘性，并且還能夠用作用于后續(xù)圖形化的硬掩模?？梢栽谘诼裱趸?18的底切刻蝕期間容易地去除SiO_x中間層。去除未掩蔽的PSA材料731和阻擋層727，并且對電介質(zhì)基材723的整片曝光完成基座741的圖形化。

在圖形化之后，許多聚酰亞胺材料要求高溫固化。在固化溫度對于PSA 731而言可能太高的一些實施例中，改為在淀積層727和731之前固化PI。接著，在去除層727和731之后，可以對固化的PI進行干法刻蝕，而不是以上所述的整片曝光。在圖8C中所示的示例性實施例中，以正側(cè)壁斜率來印制電介質(zhì)基層和/或PSA。在這類實施例中，基座基底具有比基座的頂表面處的PSA材料大的橫向尺寸，以提高機械穩(wěn)定性。如進一步在圖8D中所示的，設(shè)置在基座741下方的一部分器件層821被刻蝕以開孔(用于電介質(zhì)層718的底切刻蝕)，并從基底基板705釋放以形成撓性構(gòu)件。于是，微工具380基本完成，并且包括多個單片微工具380的單片組裝頭基板準備好用于單片化和拾取。

如上提及的，在一些實施例中，足夠厚的PSA層731單獨提供了足夠的順應(yīng)性以用于足夠平坦的源基板和目標基板，并且可以避免與撓性構(gòu)件關(guān)聯(lián)的復(fù)雜性。對于這類實施例，微工具380僅包括基座741，而沒有任何下層的撓性構(gòu)件。在某些這類實施例中，基板805可以是常規(guī)晶質(zhì)硅晶圓，沒有器件層821和介入電介質(zhì)層718。

在實施例中，μPnB源基板包括PSA材料。除了或者替代將PSA材料并入μPnB組裝頭中，PSA材料也可以并入源基板中。圖9是示出用于制造包括適合于組裝到顯示器中的晶質(zhì)LED元件的μPnB源基板的方法901的流程。圖10A-10K提供了根據(jù)實施例的當(dāng)執(zhí)行方法901的操作時的示例性晶質(zhì)LED元件的橫截面視圖。同樣的技術(shù)可以直接應(yīng)用于任何微器件/管芯(例如，任何微米尺寸的IC或光芯片等)。

方法901進行適合于從在操作905處接收的半導(dǎo)體LED膜生成LED源基板的晶圓級加工。半導(dǎo)體LED膜疊層可以是覆蓋外延基板的連續(xù)膜，以形成單片主體(例如，LED外延晶圓)。通常，可以利用任何已知的半導(dǎo)體LED膜疊層。在圖10A中所示的示例性實施例中，外延晶圓1001包括外延基板1005、緩沖層1006和在緩沖層1006上外延生長的半導(dǎo)體LED膜疊層207。在實施例中，LED膜疊層207包括一個或多個半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，例如，形成量子阱等，如以上在圖2A的背景下描述的。外延基板1005可以是任何已知的適合于生長LED半導(dǎo)體膜疊層的基板。例如，基板1005可以是各種材料，包括但不限于硅、鍺、SiGe、III-V族化合物(如GaAs、InP)、III-N族化合物(如GaN)、3C-SiC、以及藍寶石，等。緩沖層1006可以具有適合于從外延基板1005的成分/微結(jié)構(gòu)過渡到LED膜疊層207的成分/微結(jié)構(gòu)的任何已知架構(gòu)。

回到圖9，方法901繼續(xù)于操作910，在這里，在LED膜疊層上方淀積電極金屬。電極金屬的成分可以根據(jù)LED膜疊層而變化，例如以提供適合于提供歐姆接觸、隧道接觸等的期望的金屬功函數(shù)。在一個示例性實施例中，在操作910處淀積的金屬是適合于與LED膜疊層的p型摻雜半導(dǎo)體層接觸的p型金屬。在操作910處可以利用任何已知的淀積技術(shù)，例如但不限于PVD、CVD、電解、或無電鍍覆。如進一步在圖10B中所示的，p型金屬膜210是淀積在LED膜疊層207的p型摻雜半導(dǎo)體層上方的包覆層。

回到圖9，方法901繼續(xù)于操作915，在這里，將LED膜和金屬電極疊層耦合到載體。在操作920，將LED和金屬電極疊層與LED外延基板去耦合。操作915和920實現(xiàn)晶圓級薄膜轉(zhuǎn)移，從而允許LED膜疊層夾在兩個相對的金屬電極之間。在操作915，可以利用本領(lǐng)域已知的任何技術(shù)來將LED膜和電極疊層耦合到載體。在一個實施例中，使用任何(熱)壓緊鍵合技術(shù)來將LED膜和電極疊層耦合到載體。在替換實施例中，LED膜/電極疊層和載體被靜電和/或粘性耦合。在進一步于圖10C中所示的一個這種實施例中，鍵合材料層1012是第二PSA材料(例如，高溫兼容的有機硅樹脂基PSA)。鍵合材料層1012被施加在金屬電極210或載體220中的至少一者上方。接著，將鍵合材料層1012壓緊在載體220與器件材料疊層之間。對于粘合劑鍵合，可以在室溫下進行壓緊，或者對于無機(例如，SiO_X)鍵合，可以在升高的溫度下進行壓緊。在有利的粘合劑鍵合實施例中，由靜電載體施加的靜電夾力可以壓緊粘合劑材料。使用靜電載體可以確保在后續(xù)去除外延基板期間的足夠平坦度。在去除外延基板之后，依賴于粘合劑材料鍵合，可以放掉夾持電壓。可以利用任何已知的靜電載體，例如帶嵌入式電極的玻璃載體。可以利用本領(lǐng)域中任何已知的技術(shù)來將LED膜/金屬電極疊層與外延基板去耦合，以得到圖10D中所示的結(jié)構(gòu)。例如，可以利用激光剝離或CMP/研磨和清洗來去除外延基板，以露出LED膜疊層207的第二摻雜半導(dǎo)體區(qū)域(例如，n型摻雜層)。

回到圖9，方法901繼續(xù)于操作925，在這里，在由操作920露出的LED膜疊層的表面上方淀積第二金屬電極膜。第二電極金屬的成分可以根據(jù)LED膜疊層而變化，例如以提供適合于提供歐姆接觸、隧道接觸等的期望的金屬功函數(shù)。在一個示例性實施例中，在操作925處淀積的金屬是適合于與LED膜疊層的n型摻雜半導(dǎo)體層接觸的n型金屬。在操作925處可以利用任何已知的淀積技術(shù)，例如但不限于PVD、CVD、電解、或無電鍍覆。如進一步在圖10E中所示的，n型金屬膜225是淀積在LED膜疊層207的n型摻雜半導(dǎo)體層上方的包覆層。

回到圖9，方法901繼續(xù)于操作930，在這里，在第二金屬電極膜上方淀積PSA材料?？梢栽赑SA材料層上方進一步淀積保護蓋帽材料。PSA材料可以是以上所述的那些中的任何材料，例如但不限于，高溫兼容的有機硅樹脂基PSA。在示例性實施例中，使用任何旋涂工藝在第二金屬電極膜上方施加包括硅氧烷聚合物(或其前體)的液體混合物。接著，對PSA混合物進行固化和/或干燥，以形成PSA材料層。在某些實施例中，PSA材料層淀積為1-5μm厚度。蓋帽材料是可選的，但是有利地，使得能夠進行后續(xù)的光刻，并且在后續(xù)加工期間保護PSA材料避免侵蝕。蓋帽材料可以具有本領(lǐng)域中已知適合于此目的的任何材料?？梢岳萌魏蔚蜏氐矸e技術(shù)在PSA材料上方淀積蓋帽材料，例如但不限于PVD和CVD。圖10F進一步示出淀積在n型金屬LED電極膜225上方的包覆層，以及淀積在PSA材料1027上方的碳摻雜硅氮化物(CDN)膜1035包覆層。

回到圖9，方法109繼續(xù)于操作935，在這里，通過將溝槽刻蝕到LED半導(dǎo)體膜疊層中來形成多個LED元件。在操作935處可以利用任何已知的光刻掩膜圖形化和薄膜刻蝕工藝。在操作935處的掩模特征的尺寸基本上決定了將要合并到顯示器中的LED元件的尺寸?？梢允褂酶煞ɑ驖穹ɑ瘜W(xué)工藝來刻蝕PSA材料。濕法化學(xué)刻蝕將產(chǎn)生各向同性刻蝕輪廓，其根據(jù)PSA材料厚度減小LED元件之間的溝槽的縱橫比，這在為了增加基座順應(yīng)性而采用較大厚度(例如，2μm-5μm)的PSA材料的情況下是有利的。

在操作940，在LED元件側(cè)壁之上形成電介質(zhì)側(cè)壁間隔層?？梢栽贚ED元件上方共形地淀積任何已知的電介質(zhì)材料，例如但不限于非晶質(zhì)Si或碳、SiO_x、SiON、SiN、CDO、以及CDN。接著，可以使用本領(lǐng)域中已知適合于所選擇的電介質(zhì)材料的任何各向異性刻蝕工藝來執(zhí)行各向異性刻蝕，以形成涂覆在每個LED元件的金屬和半導(dǎo)體側(cè)壁之上的至少部分自對準的側(cè)壁。

圖10G是晶質(zhì)LED元件230在它們被描畫并通過電介質(zhì)間隔層封裝后的橫截面視圖。濕法刻蝕輪廓1082以虛線示出，其中，蓋帽層1035被去除，并且間隔層235僅覆蓋LED元件側(cè)壁。在一個這種實施例中，由于蓋帽層不保護PSA 1082，因此有利地是，鍵合層1012具有與PSA1082不同的成分。例如，鍵合層1012可以是能夠由對PSA 1082具有選擇性的溶劑去除的替換成分的另一PSA。替換地，鍵合層1012可以是SiO_x，其可以使用HF來去除。在示例性實施例中，每個LED元件230的橫向元件寬度W_e被圖形化為不超過5μm。如進一步描繪的，間隔層電介質(zhì)235(例如，CDN)用作涂覆在LED元件230上的自對準的側(cè)壁電介質(zhì)。在包括蓋帽層1035的實施例中，LED元件230可以通過一個或多個電介質(zhì)材料(例如，CDN)在六側(cè)中的五側(cè)上封裝。在有利實施例中，為間隔層形成所利用的電介質(zhì)材料的厚度被選擇為確保電介質(zhì)間隔層235的橫向厚度或?qū)挾萕_s小于刻蝕到LED膜疊層中的溝槽的標稱橫向?qū)挾萕_t的一半。對間隔層寬度的限制確保了相鄰LED元件上的兩個電介質(zhì)間隔層留下一部分基板材料(例如，鍵合/釋放材料1012)露出在溝槽1040的底部。

接著，可以去除鍵合材料1012以釋放LED元件(除了選定的錨固點之外)，或者如果鍵合材料是PSA材料，則可以簡單地通過克服將元件耦合到載體的鍵合材料來從源基板移走LED元件。例如，在操作930(圖9)處，將元件耦合到載體的PSA材料可以被選擇為相對于LED元件的頂側(cè)上的PSA材料具有低的剝離強度和/或低的剪切強度。例如，對于鍵合材料層1012(圖10G)可以利用低溫PSA材料，而對于PSA材料層1027可以利用高溫兼容的PSA材料。在露出PSA材料1027并且與加熱的組裝頭基座接觸之后，對接觸的LED元件進行本地加熱可以使得PSA材料層1027的鍵合能夠克服鍵合材料層1012的鍵合。在另一實施例中，可以從LED元件230的周邊去除鍵合層1012，僅留下對于將要經(jīng)由PSA 1027拾取LED來說足夠小的中央接觸區(qū)域。

替換地，可以在相鄰元件之間的溝槽內(nèi)圖形化LED元件錨固件，并且可以在錨固件周圍去除鍵合材料層1012。對于這種實施例，鍵合材料層1012可以是粘合劑或其他材料(SiO_x)。如在圖10H中進一步所示的，一個或多個鍵合材料層1012的至少一部分被凹進。在這種實施例中，材料層1012在功能上是鍵合和釋放層兩者?？梢允褂猛ㄟ^電介質(zhì)間隔層235和保護PSA材料1027的蓋帽材料1035掩蔽的均厚刻蝕工藝，使鍵合材料層1012凹進到電介質(zhì)間隔層235下方。接著，將錨固材料淀積到相鄰LED元件230之間的凹進的溝槽中，至少填充凹進的釋放層以及與電介質(zhì)間隔層對齊(line)的一部分溝槽。可以例如使用旋涂工藝將錨固材料回填到溝槽中，與LED元件230的頂表面平齊。接著，可以將平齊的錨固材料圖形化成多個分開的錨固件245，如在圖10I中進一步所示的。在一個有利實施例中，錨固材料是旋涂到溝槽中的光敏聚合物材料(例如，光刻膠)。接著，將光刻膠光刻圖形化(例如，曝光和顯影)成填充溝槽并且維持相鄰LED元件230之間的間距的分開的LED元件錨固件245。在錨固件就位的情況下，在操作950從載體釋放LED元件。例如，如在圖10J中進一步所示的，例如使用任何各向同性干法或濕法化學(xué)刻蝕劑來橫向刻蝕鍵合材料1012，底切所述多個晶質(zhì)LED元件230，并且形成圍繞錨固件245的空隙249。

于是，落在載體220上的錨固件245由在每個LED元件230的整個橫向區(qū)域或占位上方延伸的自由空間空隙249圍繞。在對錨固材料采用光敏聚合物的示例性實施例中，每個錨固件245是接觸涂覆至少兩個相鄰LED元件230的側(cè)壁電介質(zhì)(間隔層235)的聚合物柱(例如，四個最近的LED元件230由位于元件230的角落處的每個錨固件245來連接，或者如果錨固件245位于邊緣而不是角落，則連接兩個最近的LED元件)。接著，去除蓋帽材料1035，以露出PSA材料1027。于是，圖10K和10L中所示的源基板1050準備好用于以基本上與以上針對沒有PSA材料1027的源基板201A所描述的相同的方式轉(zhuǎn)移/鍵合到目標基板。在另外的實施例中，因此，依賴于組裝頭提供替換手段(例如，PSA材料)進行微管芯拾取，可以修改方法901以放棄施加PSA材料1027。

圖11是根據(jù)替換實施例的示出用于制造包括適合于組裝到顯示器中的晶質(zhì)LED元件的μPnB源基板的方法1101的流程，其中，將犧牲層合并到源基板中以有助于將微管芯在鍵合到目標基板之后與組裝頭分離。通常，除了PSA材料或者替代將PSA材料合并到源基板中，可以將犧牲層合并到源基板中。圖12A-12C是根據(jù)一個示例性實施例的當(dāng)執(zhí)行方法1101的說明性操作時的示例性晶質(zhì)LED元件的橫截面視圖。

方法1101開始于：在操作1105，接收設(shè)置在載體基板上方的多個單片集成的LED元件。在示例性實施例中，LED元件已經(jīng)被制造在外延基板上并且轉(zhuǎn)移到載體基板，基本上如以上在操作905-920(圖9)的背景下描述的。方法1101繼續(xù)于：在操作1130，淀積電介質(zhì)蓋帽層；在操作1135，將LED膜/電極疊層刻蝕成多個LED元件；以及在操作1140，在LED元件側(cè)壁之上形成電介質(zhì)間隔層，基本上如以上在方法901的背景下描述的。在進一步于圖12A中所示的示例性實施例中，錨固材料1045與電介質(zhì)蓋帽材料1035平齊。方法1101繼續(xù)于操作1142，在這里，在LED元件上方淀積犧牲接合材料。在示例性實施例中，犧牲接合材料是可熱分解的。分解溫度有利地是250℃或者更高。在進一步于圖12B中所示的一個示例性實施例中，在平齊的LED元件上旋涂犧牲接合材料1235，例如聚碳酸酯，并且在相對低的溫度(例如，150℃以下)下使其固化。在操作1145，連同錨固光刻膠一起光刻圖形化犧牲接合材料1235。如在圖12C中所示，一旦對平齊的光刻膠進行曝光和顯影以形成錨固件，就通過去除鍵合材料1012以形成空隙249，來從載體釋放LED元件，基本上如上所述。電介質(zhì)間隔層235和犧牲接合材料1235保護LED膜疊層(可以不需要蓋帽材料1035)。于是，圖12C中圖示的源基板1250準備好用于拾取/鍵合到目標基板。在使用適當(dāng)選擇的材料(例如，InAu)進行熱鍵合操作(例如，圖1中的操作130)之后，鍵合頭可以被加熱到更高溫度，使得犧牲接合材料1235分解，以從源管芯釋放頭組件。接著，在所有的LED元件被組裝在目標基板之后，可以去除蓋帽電介質(zhì)1035，以露出LED膜疊層和/或頂部電極。

根據(jù)本文的實施例組裝的LED顯示器可以合并到以變化的物理樣式或形狀因子體現(xiàn)的電子器件中。圖13示出根據(jù)實施例的合并有晶質(zhì)LED顯示器的移動計算手持設(shè)備1300的前視圖和后視圖。在實施例中，例如，設(shè)備1300可以被實現(xiàn)為具有無線能力的移動計算設(shè)備。移動計算設(shè)備可以指代具有處理系統(tǒng)和移動功率源或電源(例如一個或多個電池)的任何設(shè)備。移動計算設(shè)備的示例可以包括超級膝上型計算機、平板電腦、觸摸板、便攜式計算機、手持計算機、掌上電腦、個人數(shù)字助理(PDA)、蜂窩電話、組合蜂窩電話/PDA、電視機、智能設(shè)備(例如，智能手機、平板電腦或智能電視機)、移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(MID)、消息傳送設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備等。移動計算設(shè)備的示例還可以包括被配置為由人穿戴的計算機和/或媒體捕獲/傳輸設(shè)備，例如腕式計算機、手指計算機、戒指計算機、眼鏡計算機、帶夾式計算機、臂章式計算機、鞋式計算機、衣服計算機、以及其他可穿戴計算機。在各種實施例中，例如，移動計算設(shè)備可以被實現(xiàn)為能夠執(zhí)行計算機應(yīng)用、以及語音通信和/或數(shù)據(jù)通信的智能手機。盡管某些實施例可以通過示例方式使用實現(xiàn)為智能手機的移動計算設(shè)備來描述，但是可以理解，其他實施例也可以使用其他無線移動計算設(shè)備來實現(xiàn)。實施例不限于此上下文。

如在圖13中所示，移動手持設(shè)備1300可以包括具有正面1301和背面1302的殼體。例如，根據(jù)以上所述的示例性實施例，設(shè)備1300包括晶質(zhì)LED顯示器組件1304。設(shè)備1300進一步包括輸入/輸出(I/O)設(shè)備1306、以及集成天線1308。設(shè)備1300還可以包括導(dǎo)航特征件1312。I/O設(shè)備1306可以包括用于將信息輸入到移動計算設(shè)備中的任何合適的I/O設(shè)備。I/O設(shè)備1306的示例可以包括字母數(shù)字鍵盤、數(shù)字小鍵盤、觸摸板、輸入鍵、按鈕、開關(guān)、麥克風(fēng)、揚聲器、語音識別設(shè)備以及軟件等。還可以通過麥克風(fēng)(未示出)將信息輸入到設(shè)備1300，或者可以由語音識別設(shè)備來數(shù)字化。實施例不限于該上下文。集成到至少背面1302中的是相機1305(例如，包括鏡頭、光圈、以及成像傳感器)、以及閃存1310，這兩者可以是相機模塊的用于產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的部件，圖像數(shù)據(jù)由設(shè)備1300處理成將要顯示在晶質(zhì)LED顯示組件1304上和/或從設(shè)備1300遠程傳輸?shù)牧饕曨l。

雖然本文已經(jīng)參照各種實現(xiàn)方式描述了給出的一些特征，但是該描述不意圖解釋為限制意義。因此，本文描述的實現(xiàn)方式的各種修改以及對于本公開所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的其他實現(xiàn)方式被視為在本公開的精神和范圍內(nèi)。

將理解，發(fā)明范圍不限于如此描述的實施例，而是能夠在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下借助修改和改變來實施。例如，以上實施例可以包括如以下進一步提供的特征的特定組合。

在一個或多個第一實施例中，一種微拾取和鍵合(μPnB)組裝頭，包括：基板；多個基座。每個基座包括：基底，機械地耦合到所述基板；以及壓敏粘合劑(PSA)材料，在與所述基板相反的頂端處。

進一步對于第一實施例，所述組裝頭進一步包括：多個撓性構(gòu)件，排列在所述基板之上，每個基座通過一個或多個撓性構(gòu)件耦合到所述基板。

進一步對于第一實施例中，所述基底包括設(shè)置在所述PSA材料與所述撓性構(gòu)件之間的電介質(zhì)材料。

進一步對于第一實施例，基座基底的最大橫向尺寸小于10μm，并且自所述撓性構(gòu)件起的所述基座的高度小于10μm。

進一步對于第一實施例，所述PSA材料具有傾斜的側(cè)壁，使得所述PSA靠近所述頂端處的橫向尺寸小于靠近所述基板處的橫向尺寸；和/或所述基底包括設(shè)置在所述PSA材料與所述基板之間的電介質(zhì)材料，并且電介質(zhì)基材的一部分被底切，使得所述電介質(zhì)基層靠近所述基板的區(qū)域小于所述粘合劑材料的露出表面的區(qū)域。

進一步對于第一實施例，所述PSA材料是有機硅樹脂基PSA材料；以及所述基座基底包括聚合電介質(zhì)材料。

進一步對于第一實施例，所述PSA材料對于至少160℃是穩(wěn)定的。

進一步對于上一個實施例，所述PSA材料對于至少250℃是穩(wěn)定的，并且包括硅氧烷聚合物。

進一步對于第一實施例，每個撓性構(gòu)件在垂直于基板表面的方向上能夠彈性形變至少0.1μm。

進一步對于上一個實施例，每個撓性構(gòu)件具有100-600N/m的彈性常數(shù)，以及所述PSA材料具有不大于1.0N/cm的剝離強度。

進一步對于以上的實施例，每個撓性構(gòu)件在基板表面中的凹口上方延伸，以及所述基座耦合到所述撓性構(gòu)件的在接觸基板表面的錨固點之間的區(qū)域。

進一步對于上一個實施例，所述撓性構(gòu)件包括通過電介質(zhì)薄膜材料錨固到所述基板的至少一個金屬薄膜或半導(dǎo)體薄膜。

進一步對于第一實施例，所述基板包括：玻璃或晶質(zhì)硅，對于8×25mm部位而言具有小于1μm的局部平坦度；以及所述撓性構(gòu)件包括所述基板的晶質(zhì)硅層或通過化學(xué)計量的SiO₂層與所述基板隔開的金屬薄膜。

進一步對于第一實施例，所述基座具有直徑小于5μm的圓形頂表面。

在一個或多個第二實施例中，一種晶質(zhì)LED顯示器，包括：顯示界面，包括多個金屬互連；以及多個LED元件。所述多個LED元件中的每一個LED元件包括耦合到至少一個金屬互連的第一金屬電極，并且所述多個LED元件中的至少一個LED元件進一步包括在所述LED元件的與所述第一金屬電極相反的表面上方的壓敏粘合劑(PSA)。

進一步對于第一實施例，所述PSA包括硅氧烷聚合物，并且所述金屬互連通過焊料或?qū)щ娬澈蟿詈系剿龅谝浑姌O。

在一個或多個第三實施例中，一種制造微拾取和鍵合(μPnB)組裝頭的方法包括：在基板上方淀積壓敏粘合劑(PSA)材料層；以及將所述PSA材料層圖形化成排列在所述基板上方的多個基座。

進一步對于第三實施例，所述方法進一步包括：在設(shè)置于基板上的低應(yīng)力材料層上方淀積電介質(zhì)基層。所述方法包括：在所述電介質(zhì)基層上方淀積壓敏粘合劑(PSA)材料層。所述方法包括：將所述PSA材料層和所述電介質(zhì)基層圖形化成多個基座。所述方法包括：將所述低應(yīng)力材料層圖形化成多個撓性構(gòu)件，每個撓性構(gòu)件在結(jié)構(gòu)上支承至少一個基座。所述方法包括：在所述基板中形成凹口，所述凹口底切所述基座下方的撓性構(gòu)件。

進一步對于第三實施例，淀積電介質(zhì)基層進一步包括：在所述低應(yīng)力材料上方旋涂包含高溫穩(wěn)定的聚合物的混合物，以及將所述混合物固化或干燥成所述電介質(zhì)基層。淀積PSA材料層進一步包括：旋涂包含硅氧烷聚合物的液態(tài)混合物，以及將所述混合物固化或干燥成所述PSA材料層。將PSA材料層和電介質(zhì)基層圖形化成多個基座進一步包括：在所述PSA材料層上方淀積并圖形化光刻膠，以及刻蝕或溶解所述PSA材料和所述電介質(zhì)基層未被圖形化光刻膠保護的部分。

進一步對于第三實施例，所述方法進一步包括：在所述電介質(zhì)基層與所述壓敏粘合劑(PSA)材料之間淀積無機電介質(zhì)材料，以及連同所述PSA材料和所述電介質(zhì)基層一起圖形化所述無機電介質(zhì)材料，以形成所述基座。所述方法進一步包括：通過底切所述電介質(zhì)基層，將所述電介質(zhì)基層與所述撓性構(gòu)件之間的接合區(qū)域減小到小于所述PSA材料的露出表面區(qū)域。

在一個或多個第四實施例中，一種微拾取和鍵合(μPnB)組裝方法，包括：將多個μPnB頭基座與錨固到源基板的多個管芯對準。所述方法包括：按壓所述多個管芯中的每個管芯與至少一個μPnB頭基座的表面，以使用壓敏粘合劑(PSA)材料將管芯粘接到基座。所述方法包括：在所述管芯借助所述PSA材料粘接到所述基座的同時，通過使所述μPnB頭基座相對于所述源基板位移來破壞所述管芯與所述源基板之間的錨固件。所述方法包括：將固定到所述μPnB頭基座的所述多個管芯與鍵合目標基板上的焊島對準。所述方法包括：將所述多個管芯固定到所述鍵合目標基板上的焊島。所述方法包括：在所述管芯固定到所述焊島的同時，破壞所述管芯與所述基座之間的PSA鍵合。

進一步對于上一個實施例，破壞所述管芯與所述基座之間的PSA鍵合進一步包括以下中的至少一個：使所述μPnB頭基座相對于所述目標基板位移，或者熱分解與PSA材料接合的可熱分解材料。

進一步對于上一個實施例，破壞所述管芯與所述基座之間的PSA鍵合進一步包括：同時在橫向方向和垂直方向兩者上使所述μPnB頭基座位移，以從所述基座或所述管芯的接合材料剝離所述PSA材料。

進一步對于第四實施例，將所述多個管芯固定到所述鍵合目標基板上的焊島進一步包括：焊料鍵合所述管芯。

在一個或多個第五實施例中，一種微拾取和鍵合(μPnB)源基板包括載體、以及設(shè)置在所述載體上方的多個器件元件。每個器件元件進一步包括：器件材料疊層、所述器件材料疊層與所述載體之間的電極、以及通過至少器件材料疊層與所述電極隔開的壓敏粘合劑(PSA)材料或可熱分解材料中的至少一者。

進一步對于第五實施例，所述多個器件元件包括多個LED元件。每個LED元件進一步包括：半導(dǎo)體LED膜疊層，包括設(shè)置在第一金屬LED電極與第二金屬LED電極之間的至少第一和第二摻雜半導(dǎo)體區(qū)域，所述第一金屬LED電極面向所述載體并且通過自由空間空隙與所述載體間隔開。每個LED元件進一步包括設(shè)置在LED膜疊層的側(cè)壁、所述第一金屬LED電極的側(cè)壁、以及所述第二金屬LED電極的側(cè)壁之上的側(cè)壁電介質(zhì)涂層。所述源基板進一步包括設(shè)置在將每個LED元件與相鄰LED元件隔開的溝槽內(nèi)的多個錨固件。

進一步對于第五實施例，所述多個器件元件包括多個LED元件。每個LED元件進一步包括：外延半導(dǎo)體LED膜疊層，包括至少第一和第二摻雜半導(dǎo)體區(qū)域；第一金屬LED電極，與所述第一摻雜半導(dǎo)體區(qū)域接觸；電介質(zhì)側(cè)壁間隔層，在所述第一金屬LED電極以及所述第一摻雜半導(dǎo)體區(qū)域的側(cè)壁周圍；以及第二金屬LED電極，進一步包括與所述電介質(zhì)間隔層相鄰并且與所述第二摻雜半導(dǎo)體區(qū)域電接觸的金屬間隔層。所述源基板進一步包括設(shè)置在將每個LED元件與相鄰LED元件隔開的溝槽內(nèi)的多個錨固件。

在一個或多個第六實施例中，一種形成微拾取和鍵合(μPnB)源基板的方法，包括：在基板上單片地制造多個微電子或光子器件。所述方法包括：在單片微電子或光子器件上方施加壓敏粘合劑(PSA)。所述方法包括：穿過所述PSA并且在所述微電子或光子器件之間圖形化出溝槽，以限定出單個管芯。所述方法包括：通過刻蝕圍繞耦合到每個管芯的一個或多個錨固件的一種或多種材料，來從所述基板釋放所述單個管芯。

進一步對于第六實施例，在基板上單片地制造所述多個微電子或光子器件進一步包括：在第一基板上方形成器件材料疊層，執(zhí)行所述器件材料疊層從所述第一基板到載體基板的基板級轉(zhuǎn)移，以及在固定到所述載體基板的同時在所述器件材料疊層上方施加PSA。

進一步對于上一個實施例，執(zhí)行基板級轉(zhuǎn)移進一步包括：將第二PSA材料施加到所述載體和所述器件材料疊層中的至少一者，在所述載體與所述器件材料疊層之間壓緊所述第二PSA材料，以及去除所述第一基板以露出所述器件材料疊層。通過刻蝕圍繞耦合到每個管芯的一個或多個錨固件的一種或多種材料來從所述基板釋放所述單個管芯進一步包括：溶解所述載體與所述器件材料疊層之間的所述第二PSA材料。

進一步對于上一個實施例，所述載體包括具有一個或多個靜電夾持結(jié)構(gòu)的靜電載體。在所述載體與所述器件材料疊層之間壓緊PSA材料包括：將電壓施加到所述靜電載體，以在所述PSA材料上形成電場。

進一步對于第六實施例，在基板上單片地制造所述多個微電子或光子器件進一步包括：在覆蓋外延基板的半導(dǎo)體LED膜疊層上方淀積第一金屬電極膜。在基板上單片地制造所述多個微電子或光子器件進一步包括：將LED膜和電極疊層轉(zhuǎn)移到載體，所述第一金屬電極膜面向所述載體。在基板上單片地制造所述多個微電子或光子器件進一步包括：在LED膜疊層上方淀積第二金屬電極膜。在基板上單片地制造所述多個微電子或光子器件進一步包括：通過將溝槽刻蝕到所述LED膜疊層、第一金屬電極膜、以及第二金屬電極膜來形成多個LED元件，每個LED元件具有由溝槽刻蝕限定出的側(cè)壁。在基板上單片地制造所述多個微電子或光子器件進一步包括：在LED元件側(cè)壁之上形成電介質(zhì)間隔層。在基板上單片地制造所述多個微電子或光子器件進一步包括：在所述溝槽內(nèi)形成LED元件錨固件，所述錨固件與所述LED元件側(cè)壁的部分相交。在基板上單片地制造所述多個微電子或光子器件進一步包括：通過橫向地刻蝕所述LED元件與所述載體之間的釋放層來從所述載體釋放除了錨固件之外的LED元件。

在一個或多個第七實施例中，一種微拾取和鍵合(μPnB)目標基板，包括：排列在所述目標基板上方的多個管芯焊島，每個管芯焊島進一步包括焊料或粘合劑；以及與至少一個管芯焊島相鄰的至少一個機械支柱，所述支柱的z高度大于所述管芯焊島的z高度加上將要固定到所述焊島的管芯的z高度。

進一步對于第七實施例，所述支柱包括光刻膠。

進一步對于第七實施例，每個管芯焊島包括光透射粘合劑或?qū)щ娬澈蟿?/p>

然而，實施例不限于以上示例，并且在各種實現(xiàn)方式中，以上實施例可以包括僅承擔(dān)這些特征的子集，承擔(dān)這些特征的不同順序，承擔(dān)這些特征的不同組合，和/或承擔(dān)除了明確列出的那些特征之外的附加特征。因此，應(yīng)當(dāng)參考所附權(quán)利要求、以及這些權(quán)利要求賦予的等價物的全部范圍，來確定發(fā)明范圍。