(57)【要約】      （修正有）【課題】好適な複合マイクロアセンブリのストラテジおよびデバイスを提供する。【解決手段】ネイティブ基板上に機能的デバイス要素の形成を行い（３０２）、その後、中間基板上に組み立てて、個々のマイクロシステムのアレイを形成し（３０４）、さらに、デバイス要素がマイクロシステムを形成するように電気的に相互接続する（３０６）。そして、目標またはデバイス基板上へのマイクロシステムのマイクロアセンブルを行い（３０８）、マイクロシステムがマクロシステムを形成するように電気的に相互接続される（３１０）複合マイクロ組立デバイス。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標非ネイティブ基板上の複数の印刷されたマイクロシステムであって、前記複数の印刷されたマイクロシステムのうちの各マイクロシステムは、
中間非ネイティブ基板上に配置される複数のマイクロデバイスと、
前記複数のマイクロデバイスを電気的に接続する、１００ｎｍ〜１μｍの幅を有する、１つまたはそれを上回る微細相互接続と、
を備える、複数の印刷されたマイクロシステムと、
２μｍ〜２ｍｍの幅を有する、１つまたはそれを上回る粗リソグラフィ相互接続であって、各粗リソグラフィ相互接続は、前記非ネイティブ基板上の前記複数のマイクロシステムのうちの少なくとも１つに電気的に接続される、粗リソグラフィ相互接続と、
を備える、複合マイクロ組立デバイス。
【請求項２】
前記複数のマイクロデバイスは、
赤色マイクロ無機発光ダイオードと、
緑色マイクロ無機発光ダイオードと、
青色マイクロ無機発光ダイオードと、
マイクロ集積回路と、
を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記複数のマイクロデバイスは、第２の赤色マイクロ無機発光ダイオードと、第２の青色マイクロ無機発光ダイオードと、第２の緑色マイクロ無機発光ダイオードとを備える、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
各マイクロシステムは、ピクセルを形成する、請求項２または３に記載のデバイス。
【請求項５】
３００，０００個を超えるマイクロ無機発光ダイオードを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記複数のマイクロデバイスは、
電力増幅器と、
移相器と、
マイクロ集積回路と、
を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記複数のマイクロデバイスは、低雑音増幅器、電力増幅器、アナログ・デジタル変換器、伝送／受信スイッチ、移相器、および周波数変換器から成る群から選択される、少なくとも１つの部材を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記複数のマイクロデバイスは、
検出器と、
マイクロ集積回路と、
を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記目標非ネイティブ基板は、前記複数のマイクロデバイスのうちの１つに元来備わっていない、請求項１〜８のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記目標非ネイティブ基板は、ポリマー、プラスチック、樹脂、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＴ、金属、金属箔、ガラス、半導体、およびサファイアから成る群から選択される部材である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記デバイスは、前記目標基板上に少なくとも５０，０００個のマイクロシステムの行列を備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１２】
目標非ネイティブ基板は、可視光に対して５０％、８０％、９０％、もしくは９５％を上回るまたはそれと等しい透明度を有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記目標基板は、隣接基板面積を有し、前記複数のマイクロデバイスはそれぞれ、デバイス面積を有し、前記複数のマイクロデバイスの複合デバイス面積は、前記隣接基板面積の４分の１未満またはそれと等しい、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記複数のマイクロデバイスの複合デバイス面積は、前記隣接基板面積の８分の１、１０分の１、２０分の１、５０分の１、１００分の１、５００分の１、１０００分の１、２０００分の１、もしくは１００００分の１未満またはそれと等しい、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記複数のマイクロデバイスのそれぞれは、２〜５μｍ、５〜１０μｍ、１０〜２０μｍ、または２０〜５０μｍの長さ、幅、および高さのうちの少なくとも１つを有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記目標基板は、５〜１０ミクロン、１０〜５０ミクロン、５０〜１００ミクロン、１００〜２００ミクロン、２００〜５００ミクロン、５００ミクロン〜０．５ｍｍ、０．５〜１ｍｍ、１ｍｍ〜５ｍｍ、５ｍｍ〜１０ｍｍ、または１０ｍｍ〜２０ｍｍの厚さを有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、米国特許出願第１４／８２２，８６８号，出願日２０１５年８月１０日、発明の名称“Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｍｉｃｒｏ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ  Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”  および米国仮特許出願第６２／０５５，４７２号，出願日２０１４年９月２５日、発明の名称  “Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｍｉｃｒｏ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ  Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”に対する優先権およびその利益を主張するものであり、これらの各々の内容は、それらの全体が参照により本明細書中に援用される。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイは、典型的には、平坦基板表面にわたって分布した発光体のアレイで構築される。プラズマテレビを除いて、発光型フラットパネルディスプレイは、多くの場合、（ｉ）液晶および色フィルタによって提供されるピクセル光制御を伴うバックライト（例えば、液晶ディスプレイ）、（ｉｉ）有機着色発光体（例えば、有機発光ダイオードディスプレイ）、または（ｉｉｉ）色フィルタを伴う有機白色発光体（例えば、白色有機発光ダイオードディスプレイ）のいずれかに依拠する。重要なこととして、これらのフラットパネルディスプレイ技術の３つ全ては、面エミッタであり、すなわち、各ピクセルの面積全体が、発光体または光コントローラで充填される。
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、典型的には、種々の化学物質の使用を必要とする半導体プロセスを使用して製造される。これらの製造方法は、高温製造プロセス中に融解しない、サファイア基板またはシリコン基板等の剛性基板の使用を必要とする。剛性基板上でＬＥＤを加工した後、ウエハは、多くの場合、次いで、ディスプレイで使用され得る、個々のＬＥＤを形成するように切断される。
【０００４】
ディスプレイにおける初期のＬＥＤ用途は、数値ＬＥＤディスプレイを伴う手持ち式計算機を含む。つい最近では、ＬＥＤは、ディスプレイ用のバックライトとして統合されている。ディスプレイパネル等の大型ディスプレイにＬＥＤを組み込むことは、ディスプレイパネル内の各個別ＬＥＤへの複雑な配線を伴う。ＲＧＢ  ＬＥＤディスプレイ等のディスプレイでのＬＥＤの使用は、増加した複雑性、限定されたディスプレイ形式、増加した製造費用、および低減した製造量を含む、多数の課題を提起し続ける。
【０００５】
したがって、ディスプレイを製造するシステムおよび方法、ならびにシステムの低費用製造、向上した収率、および向上した信頼性を提供する、太陽電池アレイおよびレーダアレイ等の他のデバイスの必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示される技術は、概して、複合マイクロアセンブリを利用してデバイスを組み立てる設計および方法に関する。複合マイクロアセンブリは、マイクロアセンブリ、例えば、それぞれが参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、米国特許第７，６２２，３６７号および第８，５０６，８６７号で説明されるマイクロ転写印刷プロセスが、最初に、中間基板上に機能的要素を組み立てて、機能的（例えば、試験可能）マイクロシステムを形成するために使用される、プロセスである。次いで、新たに生成されたマイクロシステムは、動作可能なマクロシステム（例えば、最終的なデバイス）を形成するように、目標またはデバイス基板上にマイクロ組み立てされる。マイクロシステムのアレイは、大規模に並行して作成され、目標基板上にマイクロ組み立てされてもよい。
【０００７】
例えば、複合マイクロアセンブリを採用するディスプレイデバイスの製造のために、各マイクロシステムは、個々のピクセルを形成してもよい。複数のピクセルが形成され、次いで、目標基板上にマイクロ組み立てされてもよい。例えば、デバイス要素（例えば、赤色、緑色、および青色マイクロＬＥＤ、ならびにシリコン駆動回路）が、対応するネイティブ基板上に大規模に並行して形成され、次いで、各マイクロシステムが、ＬＥＤ（例えば、赤色、緑色、および青色マイクロＬＥＤ）ならびにシリコン駆動回路を含有するピクセルである、個々のマイクロシステムの行列として、中間基板上に（例えば、マイクロ転写印刷を介して）マイクロ組み立てされる。中間基板上のマイクロシステムの行列は、密集し、それによって、必要な微細リソグラフィが、より小さい面積にわたってマイクロシステムの全てのために行われることを可能にし、より低い組立費用および改良型製品をもたらし得る。さらに、中間基板上のマイクロシステムの行列は、機能的であり、マクロシステム（例えば、最終ディスプレイ）上への組立に先立って、試験、故障ピクセルの識別、および／または故障ピクセルの修復を可能にし、製品をさらに改良する。次いで、良品マイクロシステム（例えば、ピクセル）が、１つまたはそれを上回るマクロシステム（例えば、最終的なデバイス）を形成するように、（例えば、マイクロ転写印刷を介して）中間基板から目標基板に転写される。
【０００８】
マイクロアセンブリは、異種材料の機能性を不均一に統合されたシステムに組み込むための有利なストラテジである。結果として生じるマイクロシステムおよびマクロシステムは、不均一性の微細な規模により、モノリシックユニットの外観ならびに性質を有することができ、そうでなければ構成材料タイプまたは従来の手段によって組み立てられた構成物質の組み合わせからアクセス可能ではない性質を呈することができる。
【０００９】
さらに、複合マイクロアセンブリプロセスは、マイクロ組立システム（マクロシステム）のアレイの機能的ユニットを提供する、多機能的な不均一に統合されたマイクロスケール要素（マイクロシステム）を生産する。
【００１０】
とりわけ、開示される複合マイクロアセンブリ技法は、リソグラフィの最適化された組み合わせを可能にする。具体的には、ある実施形態では、マイクロシステムが、ウエハ上に加工され、例えば、１０ミクロン未満またはそれと等しい、５ミクロン未満またはそれと等しい、２ミクロン未満またはそれと等しい、もしくは１ミクロン未満の特徴寸法を有する、最先端のウエハレベルリソグラフィ（微細リソグラフィ）を使用して、相互接続される。対照的に、例えば、１０ミクロンを上回る、５０ミクロンを上回るまたはそれと等しい、１００ミクロンを上回るまたはそれと等しい、もしくは１ミリメートルを上回る特徴寸法を有して、目標基板上にマイクロ組立された後に、マイクロシステムに電気的に接続するために、粗リソグラフィが使用されてもよい。
【００１１】
また、マイクロシステムは、マイクロシステムが目標基板上にマイクロ組み立てされるときよりもマイクロシステムの密度がウエハ上で大きいように、密に形成されてもよい。したがって、マイクロシステムがウエハの上にあるときに微細リソグラフィを使用することは、マイクロシステムの高い密度により、より費用効果的であり、粗リソグラフィは、マイクロシステムが目標基板に印刷された後に使用されることができる。さらに、所与のデバイスのためのマイクロレベル上に形成される（すなわち、マイクロシステムを目標基板に転写した後の）入力／出力線の数は、従来の非複合アセンブリ技法に対して削減される。
【００１２】
ある実施形態では、マイクロシステムは、目標基板に転写されることに先立って、完全に機能的なデバイスであるように、中間基板上で配線される。これは、マイクロシステムを目標基板にマイクロ組み立てすることに先立って、それらが試験されることを可能にする。ある実施形態では、欠陥マイクロシステムは、除去され、または機能的マイクロシステムのみが目標基板に転写されるように（例えば、レーザで）照射される。ある実施形態では、入力／出力線が、試験を促進するように、中間基板のアンカおよびテザー上で送られる。他の実施形態では、各マイクロシステムは、マイクロシステムの試験を促進する、アンテナおよび／または太陽電池を含む。
【００１３】
したがって、複合マイクロアセンブリの開示されるシステムおよび方法の利益は、削減された組立費用および増加したスループット、マクロシステムにおける削減されたＩ／Ｏ数、向上した透明度、ならびに向上した性能を含むが、それらに限定されない。
【００１４】
一側面では、開示される技術は、複合マイクロアセンブリの方法であって、それに一時的に取り付けられたマイクロシステムを伴う接触表面を有する、転写デバイスを提供するステップであって、マイクロシステムは、中間基板と、中間基板上に配置される複数のマイクロデバイスと、複数のマイクロデバイの少なくとも一部に電気的に接続され、それによって、マイクロデバイスの一部を電気的に連結する、１つまたはそれを上回る微細相互接続とを含む、ステップと、転写表面上に配置されるマイクロシステムを、目標基板の受容表面と接触させるステップと、転写デバイスの接触表面およびマイクロシステムを分離し、それによって、目標基板の受容表面上にマイクロシステムを転写するステップとを含む、方法を含む。
【００１５】
ある実施形態では、本方法は、目標基板の受容表面上にマイクロシステムを転写した後に、１０μｍ〜２ｍｍの幅を有する粗相互接続を利用して、マイクロシステムを目標基板上の１つまたはそれを上回る付加的マイクロシステムに電気的に接続し、それによって、マクロシステムを形成するステップを含む。
【００１６】
ある実施形態では、その上に支持された、および／またはそこに一時的に取り付けられたマイクロシステムを伴う接触表面を有する、転写デバイスを提供するステップは、第１のネイティブ基板上に複数のマイクロデバイスのうちの第１のマイクロデバイスを形成するステップと、第２のネイティブ基板上に複数のマイクロデバイスのうちの第２のマイクロデバイスを形成するステップと、それぞれのネイティブ基板から中間基板上に第１のマイクロデバイスおよび第２のマイクロデバイスを転写するステップと、１つまたはそれを上回る微細相互接続を使用して、第１のマイクロデバイスおよび第２のマイクロデバイスを電気的に接続するステップであって、該微細相互接続は、１００ｎｍ〜１０μｍの幅を有し、それによって、マイクロシステムを形成する、ステップとを含む。
【００１７】
ある実施形態では、本方法は、微細相互接続を使用して、第１のマイクロデバイスおよび第２のマイクロデバイスを電気的に接続した後に、中間基板上にある間にマイクロシステムを試験するステップを含む。
【００１８】
ある実施形態では、本方法は、中間基板上に第１のマイクロデバイスおよび第２のマイクロデバイスを転写した後に、バルク中間基板から転写デバイスの接触表面へのマイクロシステムの制御された分離を促進するために、マイクロシステムがテザーによってバルク中間基板に接続されるように、バルク中間基板からマイクロシステムを部分的に解放するステップを含む。
【００１９】
ある実施形態では、微細相互接続は、少なくとも部分的にテザーの上または中にある。
【００２０】
ある実施形態では、テザーは、中間基板上のアンカに接続される。
【００２１】
ある実施形態では、１つまたはそれを上回る微細相互接続のそれぞれは、少なくとも部分的にアンカの上もしくは中にある。
【００２２】
ある実施形態では、中間基板上にマイクロデバイスを転写するステップは、第１のマイクロデバイスを整合可能転写デバイスと接触させ、それによって、第１のマイクロデバイスを整合可能転写デバイスに結合するステップと、整合可能転写デバイス上に配置される第１のマイクロデバイスを中間基板と接触させるステップと、第１のマイクロデバイスから整合可能転写デバイスを分離し、それによって、中間基板上に第１のマイクロデバイスを転写するステップと、第２のマイクロデバイスを整合可能転写デバイスと接触させ、それによって、第２のマイクロデバイスを整合可能転写デバイスに結合するステップと、整合可能転写デバイス上に配置される第２のマイクロデバイスを中間基板と接触させるステップと、第２のマイクロデバイスから整合可能転写デバイスを分離し、それによって、中間基板上に第２のマイクロデバイスを転写するステップとを含む。
【００２３】
ある実施形態では、中間基板は、第１および第２のマイクロデバイスに元来備わっていない。
【００２４】
ある実施形態では、接触させるステップおよび分離するステップはそれぞれ、ディスプレイを形成するように少なくとも１００回行われる。
【００２５】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、赤色マイクロ無機発光ダイオードと、緑色マイクロ無機発光ダイオードと、青色マイクロ無機発光ダイオードとを含む。
【００２６】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、マイクロ集積回路を備える。
【００２７】
ある実施形態では、中間基板は、ポリマーフィルム、ポリマー、硬化樹脂、エポキシ、ガラス強化エポキシ、ＦＲ４、ガラス、サファイア、透明誘電体キャリアフィルム、誘電体キャリアフィルムから成る群から選択される、少なくとも１つの部材を備える。
【００２８】
ある実施形態では、転写デバイスは、エラストマースタンプである。
【００２９】
ある実施形態では、本方法は、電力増幅器（例えば、ＧａＮ）と、移相器（例えば、ＧａＡｓ）と、マイクロ集積回路（例えば、シリコン制御回路）とを含む、複数のマイクロデバイスを含む。
【００３０】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、低雑音増幅器（例えば、ＩｎＰ）、電力増幅器、アナログ・デジタル変換器、伝送／受信スイッチ、移相器、および周波数変換器から成る群から選択される、少なくとも１つの部材を備える。
【００３１】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、検出器（例えば、フォトダイオード、光伝導体）と、マイクロ集積回路（例えば、制御／読出回路、例えば、シリコン制御回路）とを含む。
【００３２】
ある実施形態では、目標基板は、ポリマー、プラスチック、樹脂、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＴ、金属、金属箔、ガラス、半導体、およびサファイアから成る群から選択される部材である。
【００３３】
ある実施形態では、目標基板は、複数のマイクロデバイスに元来備わっていない。
【００３４】
ある実施形態では、目標基板は、可視光に対して５０％、８０％、９０％、もしくは９５％を上回るまたはそれと等しい透明度（例えば、１−不透明度）を有する。
【００３５】
ある実施形態では、目標基板は、隣接基板面積を有し、複数のマイクロデバイスはそれぞれ、デバイス面積を有し、複数のマイクロデバイスの複合デバイス面積は、隣接基板面積の４分の１未満またはそれと等しい。
【００３６】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスの複合デバイス面積は、隣接基板面積の８分の１、１０分の１、２０分の１、５０分の１、１００分の１、５００分の１、１０００分の１、２０００分の１、もしくは１００００分の１未満またはそれと等しい。
【００３７】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスのそれぞれは、２〜５μｍ、５〜１０μｍ、１０〜２０μｍ、または２０〜５０μｍの長さ、幅、および高さのうちの少なくとも１つを有する。
【００３８】
ある実施形態では、目標基板は、５〜１０ミクロン、１０〜５０ミクロン、５０〜１００ミクロン、１００〜２００ミクロン、２００〜５００ミクロン、５００ミクロン〜０．５ｍｍ、０．５〜１ｍｍ、１ｍｍ〜５ｍｍ、５ｍｍ〜１０ｍｍ、または１０ｍｍ〜２０ｍｍの厚さを有する。
【００３９】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、（例えば、アレイの中で）隣接基板面積にわたって分配される。
【００４０】
別の側面では、開示される技術は、目標非ネイティブ基板上の複数の印刷されたマイクロシステムであって、複数の印刷されたマイクロシステムのうちの各マイクロシステムは、中間非ネイティブ基板上に配置される複数のマイクロデバイスと、複数のマイクロデバイスを電気的に接続する、１００ｎｍ〜１μｍの幅を有する、１つまたはそれを上回る微細相互接続とを含む、複数の印刷されたマイクロシステムと、２μｍ〜２ｍｍの幅を有する、１つまたはそれを上回る粗リソグラフィ相互接続であって、各粗リソグラフィ相互接続は、非ネイティブ基板上の複数のマイクロシステムのうちの少なくとも１つに電気的に接続される、粗リソグラフィ相互接続とを含む、複合マイクロ組立デバイスを含む。
【００４１】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、赤色マイクロ無機発光ダイオードと、緑色マイクロ無機発光ダイオードと、青色マイクロ無機発光ダイオードと、マイクロ集積回路とを含む。
【００４２】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、第２の赤色マイクロ無機発光ダイオードと、第２の青色マイクロ無機発光ダイオードと、第２の緑色マイクロ無機発光ダイオードとを備える。
【００４３】
ある実施形態では、各マイクロシステムは、ピクセルを形成する。
【００４４】
ある実施形態では、３００，０００個を超えるマイクロ無機発光ダイオードがある。
【００４５】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、電力増幅器（例えば、ＧａＮ）と、移相器（例えば、ＧａＡｓ）と、マイクロ集積回路（例えば、シリコン制御回路）とを含む。
【００４６】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、低雑音増幅器（例えば、ＩｎＰ）、電力増幅器、アナログ・デジタル変換器、伝送／受信スイッチ、移相器、および周波数変換器から成る群から選択される、少なくとも１つの部材を備える。
【００４７】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、検出器（例えば、フォトダイオード、光伝導体）と、マイクロ集積回路（例えば、制御／読出回路、例えば、シリコン制御回路）とを含む。
【００４８】
ある実施形態では、目標非ネイティブ基板は、複数のマイクロデバイスのうちの１つに元来備わっていない。
【００４９】
ある実施形態では、目標非ネイティブ基板は、ポリマー、プラスチック、樹脂、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＴ、金属、金属箔、ガラス、半導体、およびサファイアから成る群から選択される部材である。
【００５０】
ある実施形態では、デバイスは、目標基板上に少なくとも５０，０００個のマイクロシステムの行列を備える。
【００５１】
ある実施形態では、目標非ネイティブ基板は、可視光に対して５０％、８０％、９０％、もしくは９５％を上回るまたはそれと等しい透明度を有する。
【００５２】
ある実施形態では、目標基板は、隣接基板面積を有し、複数のマイクロデバイスはそれぞれ、デバイス面積を有し、複数のマイクロデバイスの複合デバイス面積は、隣接基板面積の４分の１未満またはそれと等しい。
【００５３】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスの複合デバイス面積は、隣接基板面積の８分の１、１０分の１、２０分の１、５０分の１、１００分の１、５００分の１、１０００分の１、２０００分の１、もしくは１００００分の１未満またはそれと等しい。
【００５４】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスのそれぞれは、２〜５μｍ、５〜１０μｍ、１０〜２０μｍ、または２０〜５０μｍの長さ、幅、および高さのうちの少なくとも１つを有する。
【００５５】
ある実施形態では、目標基板は、５〜１０ミクロン、１０〜５０ミクロン、５０〜１００ミクロン、１００〜２００ミクロン、２００〜５００ミクロン、５００ミクロン〜０．５ｍｍ、０．５〜１ｍｍ、１ｍｍ〜５ｍｍ、５ｍｍ〜１０ｍｍ、または１０ｍｍ〜２０ｍｍの厚さを有する。
【００５６】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、（例えば、アレイの中で）隣接基板面積にわたって分配される。
【００５７】
別の側面では、開示される技術は、複数の印刷されたマイクロシステムを含む、装置を含み、複数の印刷されたマイクロシステムのうちの各マイクロシステムは、マイクロシステムのそれぞれのマイクロデバイスに元来備わっていない、中間基板上に配置される複数のマイクロデバイスと、各微細リソグラフィ相互接続が、複数のマイクロデバイスのうちの少なくとも１つに電気的に接続される、１００ｎｍ〜２μｍの幅を有する、１つまたはそれを上回る微細相互接続であって、複数のマイクロシステムのうちの各マイクロシステムは、複数のマイクロシステムのうちの各マイクロシステムがテザーによってバルク中間基板に接続されるように、バルク中間基板から部分的に解放される、１つまたはそれを上回る微細相互接続とを含む。
【００５８】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、赤色マイクロ無機発光ダイオードと、緑色マイクロ無機発光ダイオードと、青色マイクロ無機発光ダイオードとを含む。
【００５９】
ある実施形態では、各マイクロシステムは、第２の赤色マイクロ無機発光ダイオードと、第２の緑色マイクロ無機発光ダイオードと、第２の青色マイクロ無機発光ダイオードとを備える。
【００６０】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、マイクロ集積回路を備える。
【００６１】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、電力増幅器（例えば、ＧａＮ）と、移相器（例えば、ＧａＡｓ）と、マイクロ集積回路（例えば、シリコン制御回路）とを含む。
【００６２】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、低雑音増幅器（例えば、ＩｎＰ）、電力増幅器、アナログ・デジタル変換器、伝送／受信スイッチ、移相器、および周波数変換器から成る群から選択される、少なくとも１つの部材を備える。
【００６３】
ある実施形態では、複数のマイクロデバイスは、検出器（例えば、フォトダイオード、光伝導体）と、マイクロ集積回路（例えば、制御／読出回路、例えば、シリコン制御回路）とを含む。
【００６４】
ある実施形態では、１つまたはそれを上回る微細相互接続のそれぞれは、少なくとも部分的にテザーの上にある。
【００６５】
ある実施形態では、各テザーは、中間基板上のアンカに接続される。
【００６６】
ある実施形態では、１つまたはそれを上回る微細相互接続のそれぞれは、少なくとも部分的にアンカの上にある。
【００６７】
ある実施形態では、複数のマイクロシステムのうちの各マイクロシステムは、それが試験され得るように、完全に機能的である。
【００６８】
ある実施形態では、中間基板は、ガラスウエハ、サファイアウエハ、ポリマーフィルムを伴うガラスウエハ、ポリマーウエハ、透明誘電体キャリアフィルムを備える。
【００６９】
ある実施形態では、本装置は、中間基板上に少なくとも５０，０００個のマイクロシステムの行列を含む。
【００７０】
ある実施形態では、本装置は、中間基板上の１平方センチメートにつき少なくとも１００、１０００、１００００、１０万、または１００万個のマイクロシステムを含む。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
複合マイクロアセンブリの方法であって、
それに一時的に取り付けられたマイクロシステムを伴う接触表面を有する、転写デバイスを提供するステップであって、前記マイクロシステムは、
中間基板と、
前記中間基板上に配置される複数のマイクロデバイスと、
前記複数のマイクロデバイスの少なくとも一部に電気的に接続され、それによって、前記マイクロデバイスの前記一部を電気的に連結する、１つまたはそれを上回る微細相互接続と、
を備える、ステップと、
転写表面上に配置される前記マイクロシステムを、目標基板の受容表面と接触させるステップと、
前記転写デバイスの前記接触表面および前記マイクロシステムを分離し、それによって、前記目標基板の前記受容表面上に前記マイクロシステムを転写するステップと、
を含む、方法。
（項目２）
前記目標基板の前記受容表面上に前記マイクロシステムを転写した後に、１０μｍ〜２ｍｍの幅を有する粗相互接続を利用して、前記マイクロシステムを前記目標基板上の１つまたはそれを上回る付加的マイクロシステムに電気的に接続し、それによって、マクロシステムを形成するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
その上に支持された、および／またはそこに一時的に取り付けられた前記マイクロシステムを伴う前記接触表面を有する、前記転写デバイスを提供するステップは、
第１のネイティブ基板上に前記複数のマイクロデバイスのうちの第１のマイクロデバイスを形成するステップと、
第２のネイティブ基板上に前記複数のマイクロデバイスのうちの第２のマイクロデバイスを形成するステップと、
それぞれのネイティブ基板から前記中間基板上に前記第１のマイクロデバイスおよび前記第２のマイクロデバイスを転写するステップと、
前記１つまたはそれを上回る微細相互接続を使用して、前記第１のマイクロデバイスおよび前記第２のマイクロデバイスを電気的に接続するステップであって、前記微細相互接続は、１００ｎｍ〜１０μｍの幅を有し、それによって、前記マイクロシステムを形成する、ステップと、
を含む、項目１または２に記載の方法。
（項目４）
微細相互接続を使用して、前記第１のマイクロデバイスおよび前記第２のマイクロデバイスを電気的に接続した後に、前記中間基板上にある間に前記マイクロシステムを試験するステップを含む、項目３に記載の方法。
（項目５）
前記中間基板上に前記第１のマイクロデバイスおよび前記第２のマイクロデバイスを転写した後に、前記バルク中間基板から前記転写デバイスの前記接触表面への前記マイクロシステムの制御された分離を促進するために、前記マイクロシステムがテザーによって前記バルク中間基板に接続されるように、前記バルク中間基板から前記マイクロシステムを部分的に解放するステップを含む、項目３または４に記載の方法。
（項目６）
前記微細相互接続は、少なくとも部分的に前記テザーの上または中にある、項目５に記載の方法。
（項目７）
前記テザーは、前記中間基板上のアンカに接続される、項目５または６に記載の方法。
（項目８）
前記１つまたはそれを上回る微細相互接続のそれぞれは、少なくとも部分的に前記アンカの上もしくは中にある、項目７に記載の方法。
（項目９）
中間基板上に前記マイクロデバイスを転写するステップは、
第１のマイクロデバイスを整合可能転写デバイスと接触させ、それによって、前記第１のマイクロデバイスを前記整合可能転写デバイスに結合するステップと、
前記整合可能転写デバイス上に配置される前記第１のマイクロデバイスを前記中間基板と接触させるステップと、
前記第１のマイクロデバイスから前記整合可能転写デバイスを分離し、それによって、前記中間基板上に前記第１のマイクロデバイスを転写するステップと、
第２のマイクロデバイスを前記整合可能転写デバイスと接触させ、それによって、前記第２のマイクロデバイスを前記整合可能転写デバイスに結合するステップと、
前記整合可能転写デバイス上に配置される前記第２のマイクロデバイスを前記中間基板と接触させるステップと、
前記第２のマイクロデバイスから前記整合可能転写デバイスを分離し、それによって、前記中間基板上に前記第２のマイクロデバイスを転写するステップと、
を含む、項目３〜８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０）
前記中間基板は、前記第１および第２のマイクロデバイスに元来備わっていない、項目１〜９のいずれか１項に記載の方法。
（項目１１）
前記接触させるステップおよび分離するステップはそれぞれ、ディスプレイを形成するように少なくとも１００回行われる、項目１に記載の方法。
（項目１２）
前記複数のマイクロデバイスは、
赤色マイクロ無機発光ダイオードと、
緑色マイクロ無機発光ダイオードと、
青色マイクロ無機発光ダイオードと、
を備える、項目１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３）
前記複数のマイクロデバイスは、マイクロ集積回路を備える、項目１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４）
前記中間基板は、ポリマーフィルム、ポリマー、硬化樹脂、エポキシ、ガラス強化エポキシ、ＦＲ４、ガラス、サファイア、透明誘電体キャリアフィルム、誘電体キャリアフィルムから成る群から選択される、少なくとも１つの部材を備える、項目１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
（項目１５）
前記転写デバイスは、エラストマースタンプである、項目１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
（項目１６）
前記複数のマイクロデバイスは、
電力増幅器（例えば、ＧａＮ）と、
移相器（例えば、ＧａＡｓ）と、
マイクロ集積回路（例えば、シリコン制御回路）と、
を備える、項目１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
（項目１７）
前記複数のマイクロデバイスは、低雑音増幅器（例えば、ＩｎＰ）、電力増幅器、アナログ・デジタル変換器、伝送／受信スイッチ、移相器、および周波数変換器から成る群から選択される、少なくとも１つの部材を備える、項目１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
（項目１８）
前記複数のマイクロデバイスは、
検出器（例えば、フォトダイオード、光伝導体）と、
マイクロ集積回路（例えば、制御／読出回路、例えば、シリコン制御回路）と、
を備える、項目１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
（項目１９）
前記目標基板は、ポリマー、プラスチック、樹脂、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＴ、金属、金属箔、ガラス、半導体、およびサファイアから成る群から選択される部材である、項目１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０）
前記目標基板は、前記複数のマイクロデバイスに元来備わっていない、項目１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１）
目標基板は、可視光に対して５０％、８０％、９０％、もしくは９５％を上回るまたはそれと等しい透明度（例えば、１−不透明度）を有する、項目１〜２０のいずれか１項に記載の方法。
（項目２２）
前記目標基板は、隣接基板面積を有し、前記複数のマイクロデバイスはそれぞれ、デバイス面積を有し、前記複数のマイクロデバイスの複合デバイス面積は、前記隣接基板面積の４分の１未満またはそれと等しい、項目１〜２１のいずれか１項に記載の方法。
（項目２３）
前記複数のマイクロデバイスの前記複合デバイス面積は、前記隣接基板面積の８分の１、１０分の１、２０分の１、５０分の１、１００分の１、５００分の１、１０００分の１、２０００分の１、もしくは１００００分の１未満またはそれと等しい、項目２２に記載の方法。
（項目２４）
前記複数のマイクロデバイスのそれぞれは、２〜５μｍ、５〜１０μｍ、１０〜２０μｍ、または２０〜５０μｍの長さ、幅、および高さのうちの少なくとも１つを有する、項目１〜２３のいずれか１項に記載の方法。
（項目２５）
前記目標基板は、５〜１０ミクロン、１０〜５０ミクロン、５０〜１００ミクロン、１００〜２００ミクロン、２００〜５００ミクロン、５００ミクロン〜０．５ｍｍ、０．５〜１ｍｍ、１ｍｍ〜５ｍｍ、５ｍｍ〜１０ｍｍ、または１０ｍｍ〜２０ｍｍの厚さを有する、項目１〜２４のいずれか１項に記載の方法。
（項目２６）
目標非ネイティブ基板上の複数の印刷されたマイクロシステムであって、前記複数の印刷されたマイクロシステムのうちの各マイクロシステムは、
中間非ネイティブ基板上に配置される複数のマイクロデバイスと、
前記複数のマイクロデバイスを電気的に接続する、１００ｎｍ〜１μｍの幅を有する、１つまたはそれを上回る微細相互接続と、
を備える、複数の印刷されたマイクロシステムと、
２μｍ〜２ｍｍの幅を有する、１つまたはそれを上回る粗リソグラフィ相互接続であって、各粗リソグラフィ相互接続は、前記非ネイティブ基板上の前記複数のマイクロシステムのうちの少なくとも１つに電気的に接続される、粗リソグラフィ相互接続と、
を備える、複合マイクロ組立デバイス。
（項目２７）
前記複数のマイクロデバイスは、
赤色マイクロ無機発光ダイオードと、
緑色マイクロ無機発光ダイオードと、
青色マイクロ無機発光ダイオードと、
マイクロ集積回路と、
を備える、項目２６に記載のデバイス。
（項目２８）
前記複数のマイクロデバイスは、第２の赤色マイクロ無機発光ダイオードと、第２の青色マイクロ無機発光ダイオードと、第２の緑色マイクロ無機発光ダイオードとを備える、項目２７に記載のデバイス。
（項目２９）
各マイクロシステムは、ピクセルを形成する、項目２７または２８に記載のデバイス。
（項目３０）
３００，０００個を超えるマイクロ無機発光ダイオードを備える、項目２６〜２９のいずれか１項に記載のデバイス。
（項目３１）
前記複数のマイクロデバイスは、
電力増幅器（例えば、ＧａＮ）と、
移相器（例えば、ＧａＡｓ）と、
マイクロ集積回路（例えば、シリコン制御回路）と、
を備える、項目２６に記載のデバイス。
（項目３２）
前記複数のマイクロデバイスは、低雑音増幅器（例えば、ＩｎＰ）、電力増幅器、アナログ・デジタル変換器、伝送／受信スイッチ、移相器、および周波数変換器から成る群から選択される、少なくとも１つの部材を備える、項目２６に記載のデバイス。
（項目３３）
前記複数のマイクロデバイスは、
検出器（例えば、フォトダイオード、光伝導体）と、
マイクロ集積回路（例えば、制御／読出回路、例えば、シリコン制御回路）と、
を備える、項目２６に記載のデバイス。
（項目３４）
前記目標非ネイティブ基板は、前記複数のマイクロデバイスのうちの１つに元来備わっていない、項目２６〜３３のいずれか１項に記載のデバイス。
（項目３５）
前記目標非ネイティブ基板は、ポリマー、プラスチック、樹脂、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＴ、金属、金属箔、ガラス、半導体、およびサファイアから成る群から選択される部材である、項目２６〜３４のいずれか１項に記載のデバイス。
（項目３６）
前記デバイスは、前記目標基板上に少なくとも５０，０００個のマイクロシステムの行列を備える、項目２６〜３５のいずれか１項に記載のデバイス。
（項目３７）
目標非ネイティブ基板は、可視光に対して５０％、８０％、９０％、もしくは９５％を上回るまたはそれと等しい透明度を有する、項目２６〜３６のいずれか１項に記載のデバイス。
（項目３８）
前記目標基板は、隣接基板面積を有し、前記複数のマイクロデバイスはそれぞれ、デバイス面積を有し、前記複数のマイクロデバイスの複合デバイス面積は、前記隣接基板面積の４分の１未満またはそれと等しい、項目２６〜３７のいずれか１項に記載のデバイス。
（項目３９）
前記複数のマイクロデバイスの複合デバイス面積は、前記隣接基板面積の８分の１、１０分の１、２０分の１、５０分の１、１００分の１、５００分の１、１０００分の１、２０００分の１、もしくは１００００分の１未満またはそれと等しい、項目３８に記載のデバイス。
（項目４０）
前記複数のマイクロデバイスのそれぞれは、２〜５μｍ、５〜１０μｍ、１０〜２０μｍ、または２０〜５０μｍの長さ、幅、および高さのうちの少なくとも１つを有する、項目２６〜３９のいずれか１項に記載のデバイス。
（項目４１）
前記目標基板は、５〜１０ミクロン、１０〜５０ミクロン、５０〜１００ミクロン、１００〜２００ミクロン、２００〜５００ミクロン、５００ミクロン〜０．５ｍｍ、０．５〜１ｍｍ、１ｍｍ〜５ｍｍ、５ｍｍ〜１０ｍｍ、または１０ｍｍ〜２０ｍｍの厚さを有する、項目２６〜４０のいずれか１項に記載のデバイス。
（項目４２）
複数の印刷されたマイクロシステムを備え、前記複数の印刷されたマイクロシステムのうちの各マイクロシステムは、
前記マイクロシステムのそれぞれのマイクロデバイスに元来備わっていない、中間基板上に配置される複数のマイクロデバイスと、
各微細リソグラフィ相互接続が、前記複数のマイクロデバイスのうちの少なくとも１つに電気的に接続される、１００ｎｍ〜２μｍの幅を有する、１つまたはそれを上回る微細相互接続であって、前記複数のマイクロシステムのうちの各マイクロシステムは、前記複数のマイクロシステムのうちの各マイクロシステムがテザーによって前記バルク中間基板に接続されるように、前記バルク中間基板から部分的に解放される、１つまたはそれを上回る微細相互接続と、
を備える、装置。
（項目４３）
前記複数のマイクロデバイスは、
赤色マイクロ無機発光ダイオードと、
緑色マイクロ無機発光ダイオードと、
青色マイクロ無機発光ダイオードと、
を備える、項目４２に記載の装置。
（項目４４）
各マイクロシステムは、第２の赤色マイクロ無機発光ダイオードと、第２の緑色マイクロ無機発光ダイオードと、第２の青色マイクロ無機発光ダイオードとを備える、項目４３に記載の装置。
（項目４５）
前記複数のマイクロデバイスは、マイクロ集積回路を備える、項目４３に記載の装置。
（項目４６）
前記複数のマイクロデバイスは、
電力増幅器（例えば、ＧａＮ）と、
移相器（例えば、ＧａＡｓ）と、
マイクロ集積回路（例えば、シリコン制御回路）と、
を備える、項目４２に記載の装置。
（項目４７）
前記複数のマイクロデバイスは、低雑音増幅器（例えば、ＩｎＰ）、電力増幅器、アナログ・デジタル変換器、伝送／受信スイッチ、移相器、および周波数変換器から成る群から選択される、少なくとも１つの部材を備える、項目４６に記載の装置。
（項目４８）
前記複数のマイクロデバイスは、
検出器（例えば、フォトダイオード、光伝導体）と、
マイクロ集積回路（例えば、制御／読出回路、例えば、シリコン制御回路）と、
を備える、項目４２に記載の装置。
（項目４９）
前記１つまたはそれを上回る微細相互接続のそれぞれは、少なくとも部分的に前記テザーの上にある、項目４２〜４８のいずれか１項に記載の装置。
（項目５０）
各テザーは、前記中間基板上のアンカに接続される、項目４２〜４９のいずれか１項に記載の装置。
（項目５１）
前記１つまたはそれを上回る微細相互接続のそれぞれは、少なくとも部分的に前記アンカの上にある、項目５０に記載の装置。
（項目５２）
前記複数のマイクロシステムのうちの各マイクロシステムは、それが試験され得るように、完全に機能的である、項目４２〜５１のいずれか１項に記載の装置。
（項目５３）
前記中間基板は、ガラスウエハ、サファイアウエハ、ポリマーフィルムを伴うガラスウエハ、ポリマーウエハ、透明誘電体キャリアフィルムを備える、項目４２〜５２のいずれか１項に記載の装置。
（項目５４）
前記装置は、前記中間基板上に少なくとも５０，０００個のマイクロシステムの行列を備える、項目４２〜５３のいずれか１項に記載の装置。
（項目５５）
前記装置は、前記中間基板上の１平方センチメートにつき少なくとも１００、１０００、１００００、１０万、または１００万個のマイクロシステムを備える、項目４２〜５３のいずれか１項に記載の装置。
（項目５６）
前記複数のマイクロデバイスは、（例えば、アレイの中で）前記隣接基板面積にわたって分配される、項目２２に記載の方法。
（項目５７）
前記複数のマイクロデバイスは、（例えば、アレイの中で）前記隣接基板面積にわたって分配される、項目３８に記載のデバイス。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
本開示の前述および他の目的、側面、特徴、ならびに利点は、付随の図面と関連して検討される以下の説明を参照することによって、より明白になり、かつより深く理解されるであろう。
【００７２】
【図１】図１は、基板の受容表面上に印刷可能半導体要素を組み立てるための例示的な選択的乾式転写接触印刷方法の説明図である。
【図２】図２Ａ−Ｄは、剪断オフセットを使用するマイクロ転写印刷を図示する、断面概略図とともに例示的フローチャートを図示する。
【図３】図３は、本発明の実施形態による、複合マイクロアセンブリの例示的方法の説明図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態による、複合マイクロアセンブリの例示的方法の説明図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態による、マイクロＬＥＤディスプレイをマイクロ組み立てするための方法の略図である。
【図６】図６Ａ−Ｂは、本発明の実施形態による、マイクロＬＥＤディスプレイの複合マイクロアセンブリの説明図である。
【図７】図７Ａ−Ｂは、本発明の実施形態による、マイクロＬＥＤディスプレイの複合マイクロアセンブリの説明図である。
【図８】図８Ａ−Ｂは、本発明の実施形態による、マイクロ無機ＬＥＤ（ＩＬＥＤ）ディスプレイをマイクロ組み立てする例示的方法を図示する。
【図９】図９は、本発明の実施形態による、マイクロＬＥＤディスプレイのためのマイクロシステムを図示する。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態による、多機能システムを形成するようにマイクロデバイスを複合マイクロ組み立てする例示的方法の説明図である。
【図１１】図１１Ａ−Ｂは、本発明の実施形態による、例示的マイクロシステムの説明図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態による、フェーズドアレイ用途に複合マイクロアセンブリを利用することの説明図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態による、ディスプレイピクセルである例示的マイクロ組立マイクロシステムの説明図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態による、マイクロシステムの下にエッチングされており、壊れやすいテザーによってアンカに取り付けられたままである、例示的マイクロシステムの説明図である。
【図１５Ａ】図１５Ａ−Ｂは、本発明の実施形態による、目標基板に印刷されたマイクロシステムの説明図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａ−Ｂは、本発明の実施形態による、目標基板に印刷されたマイクロシステムの説明図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本発明の実施形態による、マイクロシステムの説明図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本発明の実施形態による、基板上にマイクロ組み立てされたマイクロシステムの説明図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本発明の実施形態による、マイクロシステムの説明図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、本発明の実施形態による、基板上にマイクロ組み立てされたマイクロシステムの説明図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の実施形態による、マイクロシステムの説明図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、本発明の実施形態による、基板上にマイクロ組み立てされたマイクロシステムの説明図である。
【図１９Ａ】図１９Ａ−Ｇは、本発明の実施形態による、マイクロシステムを作成するための例示的プロセスを図示する。
【図１９Ｂ】図１９Ａ−Ｇは、本発明の実施形態による、マイクロシステムを作成するための例示的プロセスを図示する。
【図１９Ｃ】図１９Ａ−Ｇは、本発明の実施形態による、マイクロシステムを作成するための例示的プロセスを図示する。
【図１９Ｄ】図１９Ａ−Ｇは、本発明の実施形態による、マイクロシステムを作成するための例示的プロセスを図示する。
【図１９Ｅ】図１９Ａ−Ｇは、本発明の実施形態による、マイクロシステムを作成するための例示的プロセスを図示する。
【図１９Ｆ】図１９Ａ−Ｇは、本発明の実施形態による、マイクロシステムを作成するための例示的プロセスを図示する。
【図１９Ｇ】図１９Ａ−Ｇは、本発明の実施形態による、マイクロシステムを作成するための例示的プロセスを図示する。
【００７３】
本開示の特徴および利点は、類似参照文字が全体を通して対応する要素を識別する、図面と併せて解釈されるときに、以下に記載される発明を実施するための形態からより明白となるであろう。図面では、類似参照番号は、概して、同一、機能的に類似する、および／または構造的に類似する要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
「印刷」は、半導体要素等の特徴を第１の表面から第２の表面に転写するプロセスを指す。ある側面では、第１の表面は、ドナー表面であり、第２の表面は、受容表面であり、転写は、転写表面を有するスタンプ等の中間表面によって仲介される。ある側面では、第１の表面は、１つまたはそれを上回る半導体要素が支持される、スタンプ上の転写表面であり、スタンプは、要素を標的基板上の受容表面に解放し、それによって、半導体要素をスタンプの転写表面から標的基板上の受容表面に転写することが可能である。ある側面では、印刷は、固体オブジェクトとスタンプ表面との間の接着力が速度感受性である、印刷可能半導体の乾式転写印刷である。
【００７５】
本明細書で使用されるように、「半導体要素」および「半導体構造」という表現は、同義的に使用され、半導体材料、構造、デバイス、またはデバイスの構成要素を広く指す。半導体要素は、高品質単結晶および多結晶半導体、高温処理を介して加工された半導体材料、ドープした半導体材料、有機および無機半導体、ならびに誘電体層もしくは材料および／または伝導層もしくは材料等の１つまたはそれを上回る付加的半導体構成要素ならびに／もしくは非半導体構成要素を有する、複合半導体材料および構造を含む。半導体要素は、トランジスタ、太陽電池を含む太陽光発電装置、ダイオード、発光ダイオード、レーザ、ｐ−ｎ接合部、フォトダイオード、集積回路、およびセンサを含むが、それらに限定されない、半導体デバイスおよびデバイス構成要素を含む。加えて、半導体要素は、最終機能的半導体を形成する部品または部分を指すことができる。
【００７６】
「半導体」は、非常に低い温度において絶縁体であるが、約３００ケルビンの温度において感知され得る電気伝導度を有する材料である、任意の材料を指す。本説明では、半導体という用語の使用は、マイクロエレクトロニクスおよび電子デバイスの技術分野内の本用語の使用と一致することを意図している。本発明で有用な半導体は、シリコン、ゲルマニウム、およびダイヤモンド等の元素半導体、ならびにＳｉＣおよびＳｉＧｅ等のＩＶ族複合半導体、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、Ａｌｎ、ＡｌＰ、ＢＮ、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、およびＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族三元半導体合金、ＣｓＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、およびＺｎＴｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体、ＣｕＣｌ等のＩ−ＶＩＩ族半導体、ＰｂＳ、ＰｂＴｅ、およびＳｎＳ等のＩＶ−ＶＩ族半導体、ＰｂＩ２、ＭｏＳ２、およびＧａＳｅ等の層半導体、ＣｕＯおよびＣｕ２Ｏ等の酸化物半導体等の化合物半導体を含んでもよい。半導体という用語は、所与の用途もしくはデバイスに有用である有益な電子的性質を提供するように、ｐ型ドーピング材料およびｎ型ドーピング材料を有する半導体を含む、１つまたはそれを上回る選択された材料でドープされる内在半導体ならびに外来半導体を含む。半導体という用語は、半導体および／またはドーパントの混合物を含む、複合材料を含む。本発明のいくつかの用途で有用な具体的半導体材料は、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、およびＧａＩｎＡｓＰを含むが、それらに限定されない。多孔質シリコン半導体材料は、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびソリッドステートレーザ等のセンサならびに発光材料の分野内で本発明の用途に有用である。半導体材料の不純物は、半導体材料自体または半導体材料の中で提供される任意のドーパント以外の原子、元素、イオン、もしくは分子である。不純物は、半導体材料の電子的性質に悪影響を及ぼし得る、半導体材料に存在する望ましくない材料であり、酸素、炭素、および重金属を含む金属を含むが、それらに限定されない。重金属不純物は、周期表上の銅と鉛との間の元素群、カルシウム、ナトリウム、ならびに全てのイオン、それらの化合物および／または錯体を含むが、それらに限定されない。
【００７７】
「基板」は、その上または中で、半導体要素のパターン化、組立、もしくは統合等のプロセスが行われる、構造または材料を指す。基板は、（ｉ）半導体要素が加工され、堆積させられ、転写され、または支持される構造、（ｉｉ）デバイス基板、例えば、電子デバイス基板、（ｉｉｉ）後続の転写、組立、または統合のための半導体要素等の要素を有する、ドナー基板、および（ｉｖ）半導体要素等の印刷可能構造を受容するための標的基板を含むが、それらに限定されない。
【００７８】
本明細書で使用されるような「マイクロ」および「マイクロデバイス」という用語は、本発明の実施形態による、あるデバイスまたは構造の記述的サイズを指す。本明細書で使用されるように、「マイクロ」および「マイクロデバイス」という用語は、１〜５００μｍの規模の寸法を有する、構造またはデバイスを指すように意図されている。具体的には、マイクロデバイスは、１〜５００ミクロン、５０〜５００ミクロン、または１０〜２５０ミクロンの範囲内の幅もしくは長さを有することができる。マイクロデバイスの厚さは、典型的には、デバイスの幅もしくは長さのいずれか一方より小さく、例えば、２０ミクロン未満、１０ミクロン未満、または５ミクロン未満である。しかしながら、本発明の実施形態は、必ずしもそのように限定されず、実施形態のある側面は、より大きいまたは小さいサイズ規模に適用可能であり得ることを理解されたい。
【００７９】
本明細書で使用されるような「マイクロシステム」は、目標基板上にマイクロ転写印刷するために中間基板上に配列される２つまたはそれを上回るマイクロデバイスを指す。実施形態では、２つまたはそれを上回るマイクロデバイスは、ワイヤ等の導電体を用いて中間基板上で相互接続される。例えば、マイクロシステムは、プラスチックまたはガラス基板上に配列され、微細リソグラフィによって作製されたワイヤを使用して相互接続される、赤色マイクロＬＥＤ、緑色マイクロＬＥＤ、および青色マイクロＬＥＤであってもよい。マイクロシステムは、マクロシステム（例えば、ディスプレイ）を形成するように、目標基板上に組み立てられる（例えば、マイクロ転写印刷される）ことができる。
【００８０】
「中間基板」は、２つまたはそれを上回るマイクロデバイスがマイクロシステムを形成するように配列される、基板を指す。具体的には、マイクロデバイスは、マイクロシステム全体（マイクロデバイスおよび中間基板を含む）が目標基板上にマイクロ組み立てされ得るように、中間基板上に配列される。
【００８１】
本明細書で使用されるような「目標」または「標的」基板は、半導体要素、マイクロデバイス、もしくはマイクロシステム等の印刷可能構造を受容するための基板を指す。例示的「目標」または「標的」基板は、種々のプラスチック、ガラス、サファイア、ならびに他の透明、半透明、可撓性、および半可撓性材料を含む。
【００８２】
本明細書で使用されるような「微細」相互接続およびリソグラフィは、本発明の実施形態による、あるデバイス、相互接続、または構造の記述的サイズを指す。本明細書で使用されるように、「微細」という用語は、例えば、１０ミクロン、５ミクロン、２ミクロン、もしくは１ミクロン未満またはそれと等しい規模の構造もしくはデバイスを指すように意図されている。しかしながら、本発明の実施形態は、必ずしもそのように限定されず、実施形態のある側面は、より大きいまたは小さいサイズ規模に適用可能であり得ることを理解されたい。
【００８３】
本明細書で使用されるような「粗」相互接続およびリソグラフィは、本発明の実施形態による、あるデバイス、相互接続、または構造の記述的サイズを指す。本明細書で使用されるように、「粗」という用語は、１０ミクロンを上回る、１００ミクロンを上回る、または５００ミクロンを上回る規模の構造もしくはデバイスを指すように意図されている。しかしながら、本発明の実施形態は、必ずしもそのように限定されず、実施形態のある側面は、より大きいまたは小さいサイズ規模に適用可能であり得ることを理解されたい。
【００８４】
「誘電体」および「誘電体材料」は、本説明で同義的に使用され、電流に対して高度に耐性がある物質を指す。有用な誘電体材料は、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＮ４、ＳＴＯ、ＢＳＴ、ＰＬＺＴ、ＰＭＮ、およびＰＺＴを含むが、それらに限定されない。
【００８５】
「ポリマー」は、典型的には、単量体と称される、複数の反復化学基を含む、分子を指す。ポリマーは、多くの場合、高分子量によって特徴付けられる。本発明で使用可能なポリマーは、有機ポリマーまたは無機ポリマーであり得、非晶質、半非晶質、結晶、もしくは部分的結晶状態にあり得る。ポリマーは、同一の化学組成を有する単量体を含むことができ、または共重合体等の異なる化学組成を有する複数の単量体を含むことができる。結合された単量体鎖を有する架橋ポリマーが、本発明のいくつかの用途のために特に有用である。本発明の方法、デバイス、およびデバイス構成要素で使用可能なポリマーは、プラスチック、エラストマー、熱可塑性エラストマー、エラストプラスチック、サーモスタット、熱可塑性物質、およびアクリレートを含むが、それらに限定されない。例示的ポリマーは、アセタールポリマー、生分解性ポリマー、セルロースポリマー、フッ素重合体、ナイロン、ポリアクリロニトリルポリマー、ポリアイミド・イミドポリマー、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリブチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、ポリエチレン共重合体および変性ポリエチレン、ポリケトン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリメチルペンテン、ポリフェニレン酸化物およびポリフェニレン硫化物、ポリフタルアミド、ポリプロピレン、ポリウレタン、スチレン樹脂、スルホン系樹脂、ビニル系樹脂、またはこれらの任意の組み合わせを含むが、それらに限定されない。
【００８６】
図１は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、米国特許第７，６２２，３６７号で説明されるように、基板の受容表面上に印刷可能半導体要素を組み立てるための選択的乾式転写接触印刷方法を図示する、概略図を提供する。複数の印刷可能半導体要素１００が、明確に画定された位置および空間的配向によって特徴付けられる印刷可能半導体要素１００の第１のパターン１１０で母基板１０５上に加工される。複数の離散結合領域１２５を伴う接触表面１２０を有する、整合可能転写デバイス１１５が、母基板１０５上の印刷可能半導体要素１００の少なくとも一部と整合して接触させられる。接触表面１２０上の結合領域１２５は、印刷可能半導体要素１００に対する親和性によって特徴付けられ、ＰＤＭＳ層の表面から延在するヒドロキシル基を有する領域、もしくは１つまたはそれを上回る接着剤層でコーティングされる領域等の化学修飾領域であってもよい。整合した接触は、接触表面１２０上の結合領域１２５に接触する、印刷可能半導体要素１００の少なくとも一部を転写する。接触表面１２０に転写される印刷可能半導体要素１００は、プラスチック基板等のフレキシブル基板であり得る、基板１３５の受容表面１３０と接触させられる。半導体要素１００および接触表面１２０の後続の分離は、基板１３５の受容表面１３０上の半導体要素１００の組立をもたらし、それによって、印刷可能半導体要素１００の第１のパターン１１０と異なる、明確に画定された位置および空間的配向によって特徴付けられる、印刷可能半導体要素１００の第２のパターン１４０を生成する。図１に示されるように、母基板１０５上にとどまる印刷可能半導体要素１００は、印刷可能半導体要素１００の第１および第２のパターン１１０、１４０と異なる、印刷可能半導体要素１００の第３のパターン１４５によって特徴付けられる。第３のパターン１４５を備える印刷可能半導体要素１００は、後に、選択的乾式転写方法を含む、本発明の印刷方法を使用して、基板１３５もしくは別の基板に転写され、および／またはその上に組み立てられてもよい。
【００８７】
図２Ａ−Ｄは、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、米国特許第８，５０６，８６７号で議論されるように、転写印刷スタンプの剥離を制御するための方法を図示する。第１に、スタンプ２１０は、公開された乾式転写印刷文献（例えば、Ｋｈａｎｇらの米国特許第７，６２２，３６７号を参照）で説明されるような標準手順を使用して、印刷可能半導体要素２２０のアレイを装着される。ある側面では、印刷可能半導体要素２２０は、レリーフ特徴２７４の３次元パターンの外面に対応する、印刷表面２７２上にある。スタンプは、受容基板表面２３０に近接近させられる（すなわち、１００μｍ未満またはそれと等しい範囲内にある）（図２Ａ）。受容基板２３０へのスタンプ２１０の精密な光学的整列後に、スタンプ２１０は、スタンプバッキング頂面２４０上への一様な空気圧２３５の印加によって、受容基板２３０と整合して接触させられる（図２Ｂ）。次いで、（例えば、ｘ−ｙ面と実質的に平行な方向に印加される）面内剪断力２５０が、（整列位置から離れた）精密変位オフセット２６５だけ（スタンプ２１０を保持する）ツールヘッド装置を移動させることによってスタンプに、または受容基板２３０の精密変位によって受容基板２３０に印加される（図２Ｃ）。本側面では、結果が、図２Ｃに示されるように、インク付きスタンプ２１０と受容表面２３０との間の整合した接触を早期に完全に断つことなく、スタンプ２１０と受容表面２３０との間の面内変位または剪断オフセット２６５である限り、剪断力または変位２５０は、スタンプ２１０、受容表面２３０、または両方に印加されることができる。本剪断力は、スタンプ底面に伝達され、スタンプ印刷支柱２７０のいくらかの弾性機械的変形を引き起こす。最終的に、スタンプ２１０は、受容表面２３０に対して垂直（Ｚ）方向２８０にスタンプ２１０を移動させ、同時に、スタンプバッキング上に印加される空気圧２３５を減少させることによって、受容基板２３０から剥離される（図２Ｄ）。垂直運動は、垂直方向に矢印２８０によって示され、スタンプ２１０を移動させること、受容基板２３０を移動させること、または相互に対して両方を移動させることによって、垂直運動が制御されることができる。空気圧の減少は、図２Ｂと比較して矢印２３５の規模の減少によって表される。
【００８８】
図３は、複合マイクロアセンブリの例示的方法３００の説明図である。いくつかの実装では、デバイスが、ネイティブ基板上に形成される（３０２）。これは、第１のネイティブ基板上に複数の第１のマイクロデバイスを形成するステップと、（例えば、第１のネイティブ基板と異なる）第２のネイティブ基板上に複数の第２のマイクロデバイスを形成するステップとを含んでもよい。次いで、マイクロデバイスは、中間基板上にマイクロ組み立てされる（３０４）。例えば、複数の第１のマイクロデバイスおよび複数の第２のマイクロデバイスは、中間基板上にマイクロ組み立てされてもよい。
【００８９】
中間基板上のマイクロデバイスは、マイクロシステムを形成するように相互接続される（３０６）。異なるマイクロデバイスの完全なセットが、個々のマイクロシステムを構成する。例えば、各第１のマイクロデバイスは、微細リソグラフィ（例えば、１００ｎｍ〜１０μｍの幅を伴う微細相互接続）を使用して、それぞれの第２のマイクロデバイスと電気的に接続／連結され、それによって、複数のマイクロシステムを形成してもよい。付加的マイクロデバイスが、中間基板に印刷され、マイクロシステムの一部を形成してもよい。デバイスは、相互に、または電源に、データ線に、行で、列で、もしくはマイクロシステムの動作のための必要に応じて他の方法で接続されてもよい。各マイクロシステムは、本実施例では、中間基板の一部と、第１のマイクロデバイスと、第２のマイクロデバイスと、それぞれの第１および第２のマイクロデバイスを（例えば、相互に、もしくは他のデバイス、源、線、ならびに同等物に）電気的に連結する１つまたはそれを上回る微細相互接続とを含む。
【００９０】
次いで、マイクロシステムは、目標基板上にマイクロ組み立てされ（３０８）、粗リソグラフィ（例えば、１０μｍ〜２ｍｍの幅を伴う相互接続）を使用して、（例えば、用途／生産されているデバイスに特有の）適切な構成で電気的に接続され、それによって、マクロシステムを形成してもよい（３１０）。
【００９１】
一実施例では、複合マイクロアセンブリ技法が、マイクロＬＥＤディスプレイを形成するために使用されてもよい。本実施例では、マイクロデバイスは、赤色、緑色、および青色ＬＥＤを含む。マイクロデバイスはまた、黄色ＬＥＤ、集積回路（例えば、シリコン駆動回路等の駆動回路）、センサ、アンテナ、および／または太陽電池を含んでもよい。集積回路、センサ、および太陽電池が、典型的には、シリコン基板において提供される一方で、発光体は、典型的には、他の半導体材料、例えば、窒化ガリウム、アルミニウムガリウム窒化物、ヒ化ガリウム、ガリウムヒ素リン、リン化ガリウム、インジウムガリウムヒ化物、またはインジウムガリウムリン化物において提供される。本実施例では、マイクロシステムは、ディスプレイを形成するように組み立てられる。マイクロシステムは、いくつかの実装では、適切な数のピクセルを目標基板に転写した後に相互接続される、個々のピクセルである。
【００９２】
別の実施例では、複合マイクロアセンブリ技法が、フェーズドアレイアンテナ（例えば、ビーム形成レーダ）を形成するために使用されてもよい。本実施例では、マイクロデバイスは、電力増幅器（例えば、ＧａＮ系）、低雑音増幅器（例えば、ＩｎＰ系）、移相器（例えば、ＧａＡｓ系）、またはシリコン制御回路を含んでもよい。各マイクロシステムは、本実施例では、個々のアンテナまたはアンテナのクラスタのための制御システムである。結果として生じるマクロシステムは、ビーム形成フェーズドアレイを集合的に形成する、アンテナアレイおよび関連制御システムである。
【００９３】
別の実施例では、複合マイクロアセンブリ技法が、検出器アレイ（例えば、Ｘ線検出器）を形成するために使用されてもよい。マイクロデバイスは、本実施例では、フォトダイオード、光伝導体等の検出器と、典型的にはシリコン基板において提供される制御／読出回路（例えば、シリコン系回路）とを含む。マイクロシステムは、ともに配線された検出器および制御／読出要素を含む、検出器ピクセルである。マクロシステムは、相互接続されたピクセルのアレイから形成される、大面積検出器である。
【００９４】
図４は、複合マイクロアセンブリの例示的方法４００を図示する。いくつかの実装では、デバイスが、ネイティブ基板上に形成される（４０２）。これは、第１のネイティブ基板上に複数の第１のマイクロデバイスを形成するステップと、（例えば、第１のネイティブ基板と異なる）第２のネイティブ基板上に複数の第２のマイクロデバイスを形成するステップとを含んでもよい。次いで、マイクロデバイスは、中間基板上にマイクロ組み立てされる（４０４）。例えば、複数の第１のマイクロデバイスおよび複数の第２のマイクロデバイスは、中間基板上にマイクロ組み立てされてもよい。
【００９５】
中間基板上のマイクロデバイスは、マイクロシステムを形成するように相互接続される（４０６）。マイクロシステムは、各マイクロシステムが完全に機能的であるように相互接続されてもよい。次いで、マイクロシステムは、それらが適切に機能していることを検証するように試験される（４０８）。複合マイクロアセンブリを使用して形成されるディスプレイの実施例では、ピクセルを目標基板（例えば、ガラス、サファイア、プラスチック）に転写することに先立って、各個別ピクセルが、不良ピクセルを識別するように試験されてもよい。任意の欠陥マイクロシステムが識別され、除去または（例えば、レーザで）照射され、もしくは転写デバイスによって取り上げられないように、真空コレット、エラストマースタンプ、または採集ツールによって機械的に除去されてもよい。
【００９６】
良品マイクロシステムは、目標基板上にマイクロ組み立てされてもよい（４１０）。次いで、マイクロシステムは、粗リソグラフィを使用して、（例えば、相互に、および／または他のデバイス、源、線、および同等物に）電気的に接続され、それによって、マクロシステムを形成してもよい（４１２）。粗リソグラフィは、いくつかの実装では、１０μｍ〜２ｍｍの幅を伴う相互接続を提供する。
【００９７】
図５は、マイクロＬＥＤディスプレイをマイクロ組み立てするための方法の略図である。マイクロアセンブリは、異種材料の機能性を不均一に統合されたシステムに組み込むための有利なストラテジである。結果として生じるシステムは、マイクロ組立ユニットの微細な規模により、モノリシックユニットの外観ならびに性質を有することができ、そうでなければ構成材料タイプまたは従来の手段によって組み立てられた構成物質の組み合わせからアクセス可能ではない性質を呈することができる。
【００９８】
図５は、高度に機能的なディスプレイ５０８を形成するように、集積回路５０４（例えば、シリコン）、赤色ＬＥＤ５０２ｃ、緑色ＬＥＤ５０２ｂ、および青色ＬＥＤ５０２ａ（例えば、ＩＩＩ−Ｖ  ＬＥＤ材料から形成されるＲＧＢ  ＬＥＤ）、ならびにガラスまたはプラスチック基板５０６のマイクロアセンブリを図示する。結果として生じるシステムは、シリコン集積回路（ＩＣ）５０４の制御および論理能力、ＩＩＩ−Ｖ  ＬＥＤ５０２の効率的な光生成、ならびにガラス（またはプラスチック）の透明度を呈する。マイクロアセンブリは、事実上不可視であるために十分に小さい構成要素のアレイを非ネイティブ基板（例えば、ガラスまたはプラスチック）上に調製する実用的手段を提供することによって、透明度の外観を一意に保つ。したがって、結果として生じるシステム５０８は、モノリシックシステムに類似する均一な外観を有する。
【００９９】
電子的に操向可能なアンテナ（例えば、フェーズドアレイ）は、従来の手段によって実用的にアクセス可能ではない特性を伴うアレイを生産するように、ＲＧＢ  ＬＥＤ（例えば、ＩＩＩ−ＩＶ族ＲＧＢ  ＬＥＤ）および他の高周波数デバイスの多様な組み合わせを、低費用、大面積、随意に可撓性のフレキシブル基板と組み合わせる、マイクロアセンブリから利益を得る別のタイプのシステムを表す。
【０１００】
図６Ａ−６Ｂは、マイクロＬＥＤディスプレイの複合マイクロアセンブリの説明図である。多様な機能性または材料を使用するマイクロアセンブリのいくつかの用途は、複合マイクロアセンブリプロセスから利益を得る。複合マイクロアセンブリプロセスは、マイクロ組立システム（マクロシステム）のアレイの機能的ユニットを提供する、多機能異種統合マイクロスケール要素（マイクロシステム）を生産する。
【０１０１】
ディスプレイ用途では、図６Ａに示されるようなマイクロアセンブリ技法は、ＲＧＢ  ＬＥＤ６０４（例えば、ＩＩＩ−Ｖ族ＲＧＢマイクロ無機発光ダイオード）の追加によって、集積回路機能性を含むシリコンオンインシュレータ基板６０２上に多機能要素（マイクロシステム）６０６を形成する。図６Ｂに示されるような第２のマイクロアセンブリプロセスは、ディスプレイデバイス基板６０８上に多機能要素６０６のアレイを形成し、それによって、複合マイクロアセンブリによってディスプレイ（マクロシステム）６１０を形成する。複合マイクロアセンブリの利益は、削減された組立費用および増加したスループット、マクロシステムにおける削減されたＩ／Ｏ数、向上した透明度、ならびに向上した性能を含むが、それらに限定されない。また、マイクロシステムが、ウエハ上に加工されてもよく、最先端のウエハレベルリソグラフィ（例えば、１０ミクロン未満またはそれと等しい、５ミクロン未満またはそれと等しい、２ミクロン未満またはそれと等しい、もしくは１ミクロン未満またはそれと等しい寸法を有する、微細リソグラフィ）を使用して、相互接続されることができる。微細リソグラフィは、目標基板に転写されることに先立って、マイクロシステムがウエハ上で高密度構成にあるという理由を含む、種々の理由で、マイクロシステムにとって費用効果的である。１０ミクロンを上回る、１００ミクロンを上回る、または１０００ミクロンを上回る寸法を有する、粗リソグラフィが、目標基板に転写された後にマイクロシステムを配線するために使用されてもよい。これは、いくつかある理由の中で特に、より大型の導電線が、各マイクロデバイスに接続するために目標基板上で使用されることができ、マイクロシステムを目標基板に転写することに先立って形成されることができるため、可能にされる。
【０１０２】
図７Ａ−７Ｂは、マイクロＬＥＤディスプレイの複合マイクロアセンブリの説明図である。図７Ａに示されるような第１のマイクロアセンブリは、ＲＧＢ  ＬＥＤ７０４（例えば、ＩＩＩ−Ｖ族ＲＧＢマイクロ無機発光ダイオード）の追加によって、集積回路機能性を含む基板７０２（例えば、シリコンオンインシュレータまたはガラス）上に多機能要素（マイクロシステム）７０６を形成する。
【０１０３】
本実施例では、第１のマイクロアセンブリは、図７Ａに示されるように、中間ウエハ上に作業超高解像度ディスプレイを生成する。欠陥マイクロ組立ピクセル（マイクロシステム）が検出され、欠陥ピクセルが最終基板（例えば、ディスプレイ）上に組み立てられることを防止するように、除去または（例えば、レーザで）照射される、もしくは真空コレット、エラストマースタンプ、または採集ツールによって機械的に除去される等のプロセスが行われる。
【０１０４】
図７Ｂに示されるような第２のマイクロアセンブリプロセスは、ディスプレイデバイス基板７０８（例えば、ガラス、プラスチック、またはサファイア）上に多機能要素７０６のアレイを形成し、それによって、複合マイクロアセンブリによってディスプレイ（マクロシステム）７１０を形成する。いくつかの実装では、第２のマイクロアセンブリプロセスが、図７Ｂに示されるように、良品マイクロシステムを最終デバイス基板に転写する。したがって、複合マイクロアセンブリは、高収率ディスプレイを達成するようにピクセル試験を適用する新しい方法を可能にする。
【０１０５】
図８Ａ−８Ｂは、マイクロ無機ＬＥＤ（マイクロＬＥＤ）ディスプレイをマイクロ組み立てする例示的方法を図示する。本実施例では、モノリシック多機能システム（ＬＥＤディスプレイ８１０）が、複合マイクロアセンブリによって形成される。マイクロアセンブリは、ポリマーフィルムを伴うガラスウエハまたはポリマーウエハ等の支持基板８０２上にマイクロＬＥＤおよびマイクロＩＣ８０４等の多様なマイクロスケール構成要素を配置することによって、多機能統合小型要素（マイクロシステム）を生産するために使用される。多機能統合転写可能要素８０６が、後に、例えば、支持基板上の多様なマイクロスケール構成要素の相互接続によって、支持基板上に形成されてもよい。マイクロシステムは、例えば、転写可能要素（マイクロシステム）を束縛および解放し、それによって、無機発光ダイオードディスプレイ（マクロシステム）の機能的ユニットを作成することによって、マイクロアセンブリのために準備されてもよい。マイクロシステムを束縛および解放するステップは、いくつかの実装では、マイクロシステムのマイクロシステム位置または配向がテザーによって維持されるように、マイクロシステムを支持する材料の少なくとも一部をエッチングするステップを含む。図８Ｂに示されるような第２のマイクロアセンブリプロセスは、例えば、エラストマースタンプをマイクロシステムの最上部に接触させることによって、複合マイクロアセンブリによるマイクロＬＥＤディスプレイ（マクロシステム）８１０の形成中に、多機能統合要素（マイクロシステム）８０６のアレイを支持基板からディスプレイデバイス基板８０８（例えば、ガラスまたはポリマー）に転写する。
【０１０６】
図９は、マイクロＬＥＤディスプレイのためのマイクロシステムを図示する。いくつかの実装では、各マイクロシステムは、ディスプレイのためのピクセルを形成する。各ピクセルは、赤色マイクロＬＥＤ、緑色マイクロＬＥＤ、および青色マイクロＬＥＤを含有してもよい。いくつかの実装では、各ピクセルは、黄色または他の付加的な色のマイクロＬＥＤを含有することができる。いくつかの実装では、各ピクセルはまた、冗長マイクロＬＥＤ（例えば、ＲＧＢディスプレイのための合計６個のマイクロＬＥＤ）も含む。加えて、いくつかの実装では、各マイクロシステムは、不揮発性メモリ、メモリ、電力管理、入力／出力端子、データ線、電力線、および／または変調／復調システム等の制御回路（例えば、シリコン系制御回路）を含んでもよい。いくつかの実装では、付加的構成要素が、センサ、光学Ｉ／Ｏ、色変換器、および／またはＩＩＩ−Ｖ電力管理構成要素等のマイクロシステム内に提供されてもよい。
【０１０７】
図１０は、多機能システムを形成するようにマイクロデバイスを複合マイクロ組み立てする例示的方法の説明図である。いくつかの実装では、多様なマイクロ構成要素が、ネイティブ基板上のマイクロアセンブリのために準備される。多機能支持基板が準備され、例えば、ワイヤまたは接触パッド等の相互接続、基板を通した相互接続（ビア）を形成すること、もしくは接着剤、硬化性、または絶縁コーティングを提供すること、もしくは支持基板上に受動構成要素または構造を提供することによって、機能性が多機能支持基板に付与される。多機能要素（すなわち、マイクロシステム）が、多機能支持基板上への多様なマイクロ構成要素のマイクロアセンブリによって形成される。次いで、多機能要素は、第２のマイクロアセンブリプロセスのために準備される。多機能要素のアレイが、システムデバイス基板上に形成される。アレイを形成した後、いくつかの実装では、相互接続および単体化等の用途特有の処理が行われる。次いで、完全なモノリシック多機能システムが、複合マイクロアセンブリによって形成される。
【０１０８】
図１１Ａ−１１Ｂは、例示的マイクロシステムの説明図である。図１１Ａは、原始的マイクロシステムの説明図であり、図１１Ｂは、多様なマイクロシステムの説明図である。図１１Ａに示されるように、マイクロシステムは、支持構造を含む単一の能動構成要素、ならびに基板を通した相互接続等の相互接続特徴を含んでもよい。対照的に、図１１Ｂに示されるように、マイクロシステムは、複数の能動構成要素と、支持構造とを含んでもよい。例えば、多様なマイクロシステムは、マイクロＬＥＤ、コンデンサ、アンテナ、集積回路、メモリ、光電池、レーザ、ＲＦ  Ｉ／Ｏ、フォトダイオード、フィルタ、および色変換器のうちの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。多様なマイクロシステムは、いくつかの実装では、（例えば、各マイクロシステム内のアンテナまたは太陽センサを利用する）マイクロＬＥＤディスプレイのピクセルの非接触インラインおよびインフィールド診断のための能力を提供する。加えて、同一の特徴が、無線Ｉ／Ｏおよび電力Ｉ／Ｏを提供する。
【０１０９】
図１２は、フェーズドアレイ用途のための複合マイクロアセンブリの説明図である。複合マイクロアセンブリは、フェーズドアレイ用途のための製造フローの利益になる。これらの実施形態では、マイクロアセンブリ技法は、電力増幅器、低雑音増幅器、アナログ・デジタル変換器、伝送／受信スイッチ、移相器、および周波数変換器から選択される、多様なマイクロ構成要素から、マイクロシステムを形成する。第２のマイクロアセンブリプロセスは、フェーズドアレイの放射要素（アンテナ）との統合のために、フェーズドアレイデバイス基板上にマイクロシステムのアレイを形成する。
【０１１０】
図１３は、ディスプレイピクセルである、例示的マイクロ組立マイクロシステム１３００の説明図である。本実施例では、マイクロシステムは、赤色マイクロＬＥＤと、緑色マイクロＬＥＤと、青色マイクロＬＥＤと、マイクロ集積回路（例えば、ドライバ回路）とを含む。いくつかの実装では、ディスプレイのためのマイクロシステムは、黄色マイクロＬＥＤ、センサ、または冗長マイクロＬＥＤを含んでもよい。相互接続は、微細リソグラフィ（例えば、１００ｎｍ〜１０μｍの幅を伴う微細相互接続）を使用して形成される。マイクロシステムは、試験中に、またはマイクロシステムが目標に転写された後に最終ディスプレイ内に、入力／出力のための接続パッドを含んでもよい。マイクロシステムが目標基板（例えば、ガラス、プラスチック、サファイア、樹脂、エポキシ、ガラス強化エポキシ積層板、またはＦＲ４）に印刷された後に、例えば、１０ミクロンを上回る特徴サイズを有する、粗リソグラフィが、マイクロシステムを配線してディスプレイを形成するために使用される（例えば、１０μｍ〜２ｍｍの幅を伴う粗リソグラフィ相互接続）。
【０１１１】
ディスプレイは、例えば、Ｑｕａｒｔｅｒ−ＶＧＡ、４Ｋ、および／またはＨＤディスプレイであってもよい。ディスプレイ（したがって、マイクロシステム）内のピクセルの数は、生産されるディスプレイのタイプによって変動し得る。例えば、ディスプレイは、７６，８００個のピクセル、９，４３７，１８４個のピクセル、またはＮＴＳＣもしくは種々の高解像度規格等の標準ディスプレイサイズで見出される他の量のピクセルを含んでもよい。マイクロＬＥＤの数もまた、ディスプレイのサイズ、および冗長マイクロＬＥＤがあるかどうかに基づいて変動するであろうが、例示的ディスプレイは、４６０，８００個のマイクロＬＥＤまたは５６，６２３，１０４個のマイクロＬＥＤ、もしくはフルカラー冗長ピクセルを含む他の標準ディスプレイサイズを含んでもよい。各ピクセルは、１０μｍ〜１，０００μｍの幅または高さを有してもよい。
【０１１２】
図１４は、マイクロシステムの下にエッチングされており、壊れやすいテザーによってアンカに取り付けられたままである、例示的マイクロシステムの平面図である。壊れやすいテザーは、マイクロシステムが転写デバイスによって取り上げられるときに壊れるように設計される。いくつかの実装では、マイクロシステムは、複数の壊れやすいテザーを用いてアンカに接続される。他の実装では、単一のテザー（例えば、単一の偏心テザー）が、マイクロシステムをアンカに接続する。いくつかの実装では、マイクロシステムは、複数のアンカに接続される。
【０１１３】
図１５Ａ−Ｂは、目標基板に印刷されたマイクロシステムの実施例である。マイクロシステムは、弛緩した金属化特徴（例えば、粗リソグラフィ）を使用して配線される。対照的に、マイクロシステムは、上記で議論されるように、はるかに微細なウエハレベル相互接続（例えば、１００ｎｍ〜１０μｍ）を利用する。微細（ウエハレベル）相互接続特徴およびより大型のパネルレベル相互接続特徴の本組み合わせは、本複合マイクロアセンブリストラテジによって可能にされる。例えば、いくつかの実装では、微細リソグラフィが、各マイクロシステムを配線するために使用され、次いで、粗リソグラフィが、目標基板（例えば、マクロシステム基板）に印刷された後にマイクロシステムを配線するために使用される。図１５Ｂに示されるように、マイクロシステムは、冗長配列で配列されてもよい。（冗長マイクロシステムを含む）マイクロシステムの全ては、同時に配線されてもよい。いくつかの実装では、冗長マイクロシステムは、欠陥マイクロシステムについて試験した後に配線されてもよい。欠陥マイクロシステムは、隣接冗長マイクロシステムを配線することによって修理されてもよい。
【０１１４】
図１６Ａは、マイクロシステム１６０２の説明図であり、図１６Ｂは、基板１６０４（例えば、バックプレーン、例えば、ガラス、プラスチック、サファイア）上にマイクロ組み立てされたマイクロシステム１６０２の説明図である。本実施例では、マイクロデバイス１６０２は、マイクロデバイス１６０２が基板１６０４に転写された後に、マイクロデバイス１６０２が線１６０８ａ−ｂによって相互接続されるように、マイクロシステム１６０２の最上部の上で露出される端子１６０６ａ−ｂを含む。端子１６０６ａ−ｂは、微細リソグラフィを使用して形成されてもよく、線１６０８ａ−ｂは、上記で説明されるように粗リソグラフィによって形成されてもよい。
【０１１５】
図１７Ａは、マイクロシステム１７０２の説明図であり、図１７Ｂは、基板１７０４（例えば、バックプレーン、例えば、ガラス、プラスチック、サファイア）上にマイクロ組み立てされたマイクロシステム１７０２の説明図である。本実施例では、マイクロデバイス１７０２は、マイクロシステム１７０２の最上部の上で接続パッド１７１０ａ−ｂに電気的に連結される、端子１７０６ａ−ｂを含む。相互接続線１７０８ａ−ｂは、その上にマイクロシステム１７０２をマイクロ組み立てすることに先立って、基板１７０４上に形成される。マイクロデバイス１７０２は、反転させられ、接続パッド１７１０ａ−ｂが相互接続線１７０８ａ−ｂに電気的に連結されるように、基板１７０４に転写される。本構成は、マイクロシステム１７０２を転写することに先立って、大面積／粗リソグラフィが最初に行われることを可能にする。加えて、図１７Ｂに示されるマクロシステムは、マイクロシステム１７０２が基板１７０４に転写されるとすぐに試験可能である。また、いくつかの実装では、マイクロシステムは、パネルレベルで故障がある場合に外されて交換されてもよい。
【０１１６】
図１８Ａは、マイクロシステム１８０２の説明図であり、図１８Ｂは、基板１８０４（例えば、バックプレーン、例えば、ガラス、プラスチック、サファイア）上にマイクロ組み立てされたマイクロシステム１８０２の説明図である。本実施例では、マイクロデバイス１８０２は、マイクロシステム１８０２の底面上で露出された端子１８０６ａ−ｂを含む。相互接続線１８０８ａ−ｂは、その上にマイクロシステム１８０２をマイクロ組み立てすることに先立って、基板１８０４上に形成される。マイクロデバイス１８０２は、端子１８０６ａ−ｂが相互接続線１８０８ａ−ｂに電気的に連結されるように、基板１８０４に転写される。
【０１１７】
図１９Ａ−Ｇは、マイクロシステムを作成するための例示的プロセスを図示する。ウエハ１９０４は、図１９Ａに示されるように、その上に形成された中間基板１９０２（例えば、ガラス、プラスチック、ポリマーフィルム、またはポリマーウエハ）を提供されることができる。いくつかの実装では、中間基板１９０２およびウエハ１９０４は、同一の材料で形成される。中間基板１９０２およびウエハ１９０４の一部は、図１９Ｂに示されるように除去され、それによって、ウェル１９０６を残す。ウェル１９０６は、図１９Ｃに示されるように、接続パッド１９０８を形成するように伝導性材料でコーティングされる。接続パッド１９０８は、マイクロシステムが目標基板に転写された後に、マイクロシステム内のマイクロデバイスをマクロシステム上の導電線に接続するために使用されることができる。図１９Ｄに示されるように、マイクロデバイス１９１０ａ−ｂは、マイクロアセンブリによって中間基板１９０２上に堆積させられる。本実施例では、マイクロデバイス１９１０ａは、図１９Ｅに示されるように、微細導電線１９１２によって、接続パッド１９０８に電気的に連結される。本線は、上記で説明されるように微細リソグラフィを使用して形成されてもよい。接続パッド１９０８、微細導電線１９１２、およびマイクロデバイス１９１０ａ−ｂは、カプセル化層１９１４によって覆われてもよい（図１９Ｆ）。カプセル化層１９１４は、マイクロシステムを保護すること、またはマイクロシステムを目標基板にマイクロ転写印刷することを促進する表面を提供することを含む、種々の機能性を提供してもよい。図１９Ｇに示されるように、マイクロシステム（例えば、ウエハ１９０４の一部）の下方の面積は、マイクロシステムが目標基板上でマイクロ組み立てされるために準備されるように、エッチングされてもよい。加えて、中間基板１９０２の一部１９１６は、マイクロシステムが、１つまたはそれを上回るアンカおよび１つまたはそれを上回るテザー（例えば、中間基板の一部で形成される）によってウエハ１９０４に取り付けられるのみであるように、エッチングされてもよい。さらに、エッチングは、マイクロシステムが目標基板にマイクロ転写印刷されるときに、接続パッド１９０８が接触パッドに電気的に接続することができるように、接続パッド１９０８を露出することができる。
【０１１８】
開示される技術の種々の実施形態を説明してきたが、概念を組み込む他の実施形態が使用され得ることが、当業者に明白となるであろう。したがって、これらの実施形態は、開示される実施形態に限定されるべきではなく、むしろ、以下の請求項の精神および範囲のみによって限定されるべきであると考えられる。
【０１１９】
本発明の種々の説明される実施形態は、技術的に不適合ではない限り、１つまたはそれを上回る他の実施形態と併せて使用され得る。
【０１２０】
装置およびシステムが、具体的構成要素を有する、含む、または備えるとして表されている、もしくはプロセスおよび方法が、具体的ステップを有する、含む、または備えるとして表されている、説明の全体を通して、加えて、記載される構成要素から本質的に成る、または成る、開示される技術の装置およびシステムがあり、記載される処理ステップから本質的に成る、または成る、開示される技術によるプロセスおよび方法があることが考慮される。
【０１２１】
ステップの順序またはある動作を行うための順序は、開示される技術が動作可能なままである限り、重要ではないことを理解されたい。また、２つまたはそれを上回るステップもしくは動作が、同時に行われ得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図１９Ｅ】
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【図１９Ｆ】
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【図１９Ｇ】
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