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　　為了了解Micro LED磊晶片轉(zhuǎn)移的問題，筆者查閱資料發(fā)現(xiàn)一家叫X-Celeprint的公司曾在2014年推出了一門技術(shù)叫μTP的技術(shù)。據(jù)悉，該μTP技術(shù)作為一項(xiàng)先進(jìn)的微裝配技術(shù)，可以使數(shù)百個(gè)小型（最適宜尺寸為亞毫米級(jí)）器件在同一時(shí)間內(nèi)精確移動(dòng)。

　　μTP技術(shù)最初是由美國Illinois University的John A. Rogers等人利用犧牲層濕蝕刻和PDMS轉(zhuǎn)貼的技術(shù)，將Micro LED轉(zhuǎn)貼至可撓式基板或玻璃基板上來制作Micro LED陣列的技術(shù)，該技術(shù)于2006年Spin-out給Semprius公司，而2013年X-Celeprint獲得Semprius技術(shù)授權(quán)，并于2014年初開始正式運(yùn)營。

　　什么是μTP技術(shù)

　　μTP技術(shù)，簡(jiǎn)單的來說，就是使用彈性印模（stamp）結(jié)合高精度運(yùn)動(dòng)控制打印頭，有選擇的拾取（pick-up）微型元器件的陣列，并將其打印（printing）到目標(biāo)基板上。

　　具體來說就是，首先在“源”晶圓上制作微型芯片，然后通過移除半導(dǎo)體電路下面的犧牲層（sacrificial layer）進(jìn)行“釋放”（Release），使微型芯片脫離原來的基板。隨后，用一個(gè)與“源”晶圓相匹配的微結(jié)構(gòu)彈性印模來拾取微型芯片，并將其轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基板上。

　　該技術(shù)可以通過改變打印頭的速度，選擇性地調(diào)整彈性印模和被轉(zhuǎn)移器件之間的黏附力，從而準(zhǔn)確地控制裝配工藝。當(dāng)印模移動(dòng)較快時(shí)黏附力增大，從而使被轉(zhuǎn)移元件脫離源基板；相反地，當(dāng)印模遠(yuǎn)離鍵合界面且移動(dòng)較慢時(shí)，黏附力變得很小，被打印元件便會(huì)脫離印模，然后被轉(zhuǎn)印在目標(biāo)基板。

　　上文提到的印模可以通過定制化的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)單次拾取和打印多個(gè)器件，從而短時(shí)間內(nèi)高效的轉(zhuǎn)移成千上萬個(gè)器件，因此這項(xiàng)工藝流程可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并行處理。

　　μTP技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中的工藝流程

　　微轉(zhuǎn)印工藝流程：圖1：彈性印模接近晶圓；圖2：彈性印模拾起芯片；圖3：彈性印模接近目標(biāo)基板；圖4：印模將芯片“印刷”（放置）在目標(biāo)基板上

　　據(jù)X-celeprint此前表示，該技術(shù)已經(jīng)在眾多“可印刷”微型器件中得到驗(yàn)證，包括激光器、LED、太陽能電池和各種材料（硅、砷化鎵、磷化銦、氮化鎵和包括金剛石在內(nèi)的介電薄膜）的集成電路。

基于GaAs的紅色microLED印刷案例

　　μTP技術(shù)轉(zhuǎn)印器件的原理過程

　　大多數(shù)情況下，需要轉(zhuǎn)印的半導(dǎo)體器件首先會(huì)從“源”晶圓上得到釋放，該方法利用了器件層下方的犧牲層（sacrificial layer）。

　　絕緣體上硅（SOI）晶圓的結(jié)構(gòu)是在一層1微米厚的氧化層（Box: Barrier Oxide）上面制備一層5微米厚的單晶硅層。然后在單晶硅層上面采用標(biāo)準(zhǔn)SOI晶體管加工工藝制備各種器件和集成電路。不難看出SOI晶圓的氧化層可以作為天然的犧牲層，所以它將會(huì)是一種非常方便、隨時(shí)可用的“源”晶圓。

　　簡(jiǎn)單介紹一下SOI加工工藝：

　　首先按照CMOS工藝標(biāo)準(zhǔn)，用光刻和刻蝕的工藝對(duì)SOI晶圓表面的單晶硅層進(jìn)行圖形化，露出下面的Box層。然后對(duì)圖形化后的單晶硅進(jìn)行封裝保護(hù)。用氫氟酸刻蝕去除器件下方的BOx層，在此過程中ILD和布線層受到保護(hù)而不會(huì)損傷。

　　當(dāng)器件下方的Box層被完全去除后，器件將會(huì)從晶圓中完全脫離出來，并通過器件層中的栓繩（Tether）來進(jìn)行位置固定。在轉(zhuǎn)印期間，栓繩（Tether）可以通過可控的方式斷裂或切開。

　　氮化鎵晶體管在si晶圓（111）制作而成，反應(yīng)離子刻蝕（RIE）將通過通孔穿過器件層，向下直至硅基板，實(shí)現(xiàn)單個(gè)器件的分離。在該步驟中使用了二氧化硅掩膜。通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（PECVD）將氮化硅層沉積。氮化硅層不僅可以鈍化器件側(cè)壁，也可以用于錨定（Anchor）和栓繩（Tether）結(jié)構(gòu)的形成。

　　而在氮化鎵芯片在印刷前，先會(huì)在COMS晶圓上施以一層半導(dǎo)體薄膜級(jí)樹脂。到了微轉(zhuǎn)印完成后，底層樹脂則被固化，再通過鎢化鈦和鋁金屬疊層濺射沉積，到減厚濕法刻蝕，最終形成器件的連接。(技術(shù)審核：中山大學(xué) 劉召軍博士；圖片來源：X-Celeprint）