專利名稱：制造自裝配微結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子集成電路領(lǐng)域。本發(fā)明以一個將砷化鎵微結(jié)構(gòu)制作在硅襯底上的例子進(jìn)行說明，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明實際上將有更寬的應(yīng)用范圍。僅僅通過例子就可以表明本發(fā)明能夠用于制作硅基電子器件與諸如發(fā)光二極管(LED)、激光器、隧道晶體管、耿氏振蕩器、集成電路、太陽能收集器等砷化鎵基的微結(jié)構(gòu)(或器件)結(jié)合在一起的那種器件。
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)上需要一種成本合理、高效且實用的將高成本的微結(jié)構(gòu)組裝到廉價的商用襯底的方法。特別是對某些特別的電子和光電應(yīng)用來說，諸如，砷化鎵一類材料比硅材料具有更為優(yōu)異的性能。然而，在制作砷化鎵器件時，砷化鎵晶片的大部分區(qū)域常常是不用和丟棄的。這種無用區(qū)域通常形成對貴重模塊區(qū)域的無效利用。另外，處理砷化鎵一般需要特定的技術(shù)、化學(xué)工藝和設(shè)備，因此是很昂貴的。
其它應(yīng)用，諸如甚大規(guī)模集成電路(VLSI)，制備在硅上比制在砷化鎵上更好。在更進(jìn)一步的應(yīng)用中，希望生產(chǎn)兼有兩類材料特性的集成電路。因此，工業(yè)上需要開發(fā)一種有效的方法，用以制作與硅基集成電路結(jié)合在一起的砷化鎵器件。這種方法所制作的結(jié)構(gòu)包括了兼有砷化鎵和硅基器件的優(yōu)點。
一些方法，諸如倒裝芯片接合法、剝離(lift off)法以及其它方法，通常需要占用襯底很大的面積，且與微米大小的現(xiàn)有的微結(jié)構(gòu)工藝不兼容。這些方法在將微粒設(shè)置在襯底上時通常會有一定的難度。因此，工業(yè)上需要開發(fā)一種有效的方法，將諸如砷化鎵之類較高價格材料的微結(jié)構(gòu)制作在諸如硅之類的廉價襯底上。
工業(yè)上利用或已推薦了幾種方法來制造個別的電子元件(或通常的微結(jié)構(gòu))，并將這種結(jié)構(gòu)組裝到襯底上。一種方法就是將砷化鎵直接生長在硅襯底上。這種方法因砷化鎵的晶格結(jié)構(gòu)與硅的失配而受到限制。此外，在硅襯底上生長砷化鎵有固有的困難，因此也很昂貴。因此，砷化鎵不能有效地生長在硅襯底上。
另一種方法是Yando在第3439416號美國專利所描述的。Yando描述了在磁體陣列上設(shè)置、收集或振動的元件或者結(jié)構(gòu)。這種磁體包括磁化層與非磁化層交疊形成的層疊結(jié)構(gòu)。元件匹配到形成其組件的磁體陣列上。然而，在元件的形狀、尺寸和分布方面仍存在某些限制。元件寬度必須與磁性層的空間匹配，且元件的分布受制于疊層的平行幾何形狀。此外，元件的自對準(zhǔn)需要有層疊結(jié)構(gòu)。再者，Yando所披露的結(jié)構(gòu)一般具有毫米大小的尺寸，因此，通常與微米尺寸的集成電路結(jié)構(gòu)不兼容。這樣，Yando所披露的方法和結(jié)構(gòu)太大、太復(fù)雜，不能有效地將現(xiàn)有的微結(jié)構(gòu)或元件組裝到襯底上。
另一種方法包括了在封裝好的表面鑲嵌器件與襯底之間緊密配合的，如Liebes，Jr等人在第5034802號美國專利所述。所述的組裝過程需要人力或機(jī)械手作實際的搬送、對準(zhǔn)以及將厘米尺寸的封裝好的表面鑲嵌器件安裝到襯底上。這種過程因需要人力或機(jī)械手而受到限制。人力或機(jī)械手將每個封裝的器件一個接一個地、并非同時地組裝到襯底上，由此限制了效率和操作效能。再者，該方法采用厘米尺寸的器件(或封裝的表面安裝集成電路)，將很少適用于以芯片形式的微米尺寸的集成電路。
另一種方法，諸如Biegelsen等人在第4542397號美國專利中所述的一種方法，包括將平行四邊形形狀的結(jié)構(gòu)通過機(jī)械振動設(shè)置在襯底上。另外，也可以采用脈動空氣通過支承面(或襯底)上的小孔的方法。對此種方法的限制包括要有能夠振動該結(jié)構(gòu)的裝置，或者使脈動空氣通過小孔的裝置。再者，這種方法依賴于厘米尺寸的芯片，很少適用于現(xiàn)有技術(shù)的微米尺寸的結(jié)構(gòu)。
再一種方法，如Akyurek在第4194668號美國專利披露了一種將電極底座(pedestals)對準(zhǔn)并焊接到可焊歐姆陽極觸點的裝置。該陽極觸點是位于圓片上的獨立半導(dǎo)體芯片的一部分。組裝此種結(jié)構(gòu)需要采用將底座撒在掩模上，然后電磁振動這種底座進(jìn)行對準(zhǔn)之類的技術(shù)。該方法因需要振動裝置完成電磁振動步驟而受到限制。此外，該方法還需要使表面緩慢地傾斜到掩模，將電極底座傳送到掩模上。再者，該方法僅僅限于電極底座和硅片，由此限定了該方法應(yīng)用于這些結(jié)構(gòu)。
另一種方法，如Cohn于1992年6月23日提交的第07/902,986號美國專利申請所述，需要通過靜電力將集成電路安裝到襯底上。該靜電力振動顆粒，使顆粒按最小位能狀態(tài)排列。對此種方法的限制包括需要提供能用靜電力振動顆粒的一種裝置。再者，Cohn的方法由于相互之間的機(jī)械振動造成一部分集成電路的損壞，而且通常將產(chǎn)生失效的危險。因此，這種方法一般不能同現(xiàn)有微結(jié)構(gòu)技術(shù)兼容。
從以上所述可見，人們希望有一種將微結(jié)構(gòu)組裝到襯底上的方法，該方法緊湊、廉價、有效、可靠，并且只需要少量的維護(hù)即可。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種將微結(jié)構(gòu)組裝到襯底的方法以及所形成的結(jié)構(gòu)。尤其涉及包括通過液體將成型塊或通常的結(jié)構(gòu)輸送到一襯底頂面的方法，該襯底具有凹槽區(qū)域或一般的鍵合部位或接收部。輸送時，成型塊通過其形狀自對準(zhǔn)到凹槽區(qū)域并集成于上。所形成的結(jié)構(gòu)可以包括大量有用的電子集成電路，包括與以砷化鎵基的諸如發(fā)光二極管(LED)、激光器、隧道二極管、耿氏振蕩器、集成電路、太陽能收集器等微結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起的硅基電子器件。
在一個特定的實施例中，將提供諸如微米尺寸之模塊的微結(jié)構(gòu)組裝到一襯底上的方法。該襯底包括其上具有至少一個凹槽區(qū)域的頂面，它可以是硅片、砷化鎵片、玻璃襯底、陶瓷或其它的類型的襯底。其中，該襯底也可以是通過諸如模壓、注塑之類的工藝制成的塑料片。組裝步驟包括提供成型模塊、將模塊輸送到液體形成一種混合體或稱為懸浮體。然后，以一種將至少一個成型模塊設(shè)置在凹槽區(qū)域內(nèi)的速率，將這種懸浮體均勻地分送到襯底上方。分送基本上以層流形式進(jìn)行，允許成型模塊的一部分自對準(zhǔn)到凹槽區(qū)域。
在另一個實施例中，該方法例如根據(jù)一種改進(jìn)的制作過程，提供具有梯形剖面的成型模塊。制作包括提供具有頂面的第二襯底，并生成一個犧牲層(sacrificial layer)覆蓋該頂面。然后，完成形成一個覆蓋該模塊層的步驟。放上掩模并蝕刻該模塊層直達(dá)犧牲層便在其上形成梯形模塊。優(yōu)先蝕刻該犧牲層的步驟剝離每個梯形模塊。然后對這種模塊進(jìn)行漂洗并將其輸送到形成懸浮體的溶液中。
本發(fā)明進(jìn)一步提供最終與襯底集成在一起的梯形塊。該襯底包括多個在其上形成的凹槽區(qū)域。每個凹槽區(qū)域包括接受一梯形塊的成型剖面。所形成的結(jié)構(gòu)具有通過該凹槽區(qū)域與襯底集成在一起的這種模塊，形成組裝器件或集成電路。
在進(jìn)一步的實施例中，成型模塊包含一截頂棱錐體的砷化鎵結(jié)構(gòu)。該截頂棱錐體的結(jié)構(gòu)含有底面，及從其底面延伸到頂面的四個側(cè)面。每一個側(cè)面與底面間形成一個約為50度至70度之間的角度。每個側(cè)面高約為5至15微米。底面長約10至50微米，寬約10至50微米之間。僅僅為了說明的目的，所述改進(jìn)的方法及其所形成的結(jié)構(gòu)僅限于將由砷化鎵制成的梯形模塊組裝到硅襯底上。成型模塊也可以包括圓柱形、錐形、矩形、方形、T形、卵形或其它類似形狀(對稱和非對稱的)，以及它們的組合。通常，模塊的形狀允許該模塊緊密地插入到襯底上相同形狀的凹槽區(qū)域或接收部。其中，成型模塊也可以由諸如鎵砷化鋁、硅、金剛石、鍺、其它III-V和II-VI族化合物等材料組成的多層結(jié)構(gòu)。這種多層結(jié)構(gòu)可以包括金屬，諸如二氧化硅、氮化硅和類似材料的絕緣體以及它們的組合。
通過參見說明書的其余部分和附圖，將進(jìn)一步清楚理解本發(fā)明性質(zhì)和優(yōu)點。


圖1表示在本發(fā)明的改進(jìn)的制造方法中使用的由分子束外延(MBE)生長砷化鎵層的砷化鎵片；圖2表示從MBE生長的砷化鎵層上蝕刻的梯形砷化鎵模塊；圖3表示砷化鎵模塊的剝離步驟；圖4表示利用中間襯底的交替剝離步驟的一部分；圖5表示圖4所示交替剝離步驟的另一部分；圖6表示每個砷化鎵模塊自對準(zhǔn)到硅襯底上；圖7表示根據(jù)圖1至3和圖6所示的改進(jìn)方法，將微結(jié)構(gòu)組裝到硅襯底上的一個實施例；圖8表示將微結(jié)構(gòu)組裝到襯底上的另一個實施例；圖9表示將微結(jié)構(gòu)組裝到襯底上形成一個砷化鎵二極管的實施例；圖10表示將微結(jié)構(gòu)組裝到襯底上形成一個砷化鎵二極管的另一個實施例；圖11表示將微結(jié)構(gòu)組裝到襯底上形成一個砷化鎵二極管的再一個實施例；圖12表示成型模塊的例子；圖13為根據(jù)實驗得到的組裝微結(jié)構(gòu)的照片；圖14為根據(jù)實驗得到的一個運行的光二極管照片；圖15為覆蓋砷化鎵模塊的金屬化環(huán)形層的照片；圖16為根據(jù)實驗得到的砷化鎵二極管的電流-電壓曲線；圖17為根據(jù)實驗得到的砷化鎵/砷化鋁共振隧道二極管的電流-電壓曲線。
具體實施例方式
參見圖1至17，本發(fā)明提供一種將微結(jié)構(gòu)制作在襯底上的改進(jìn)方法以及由此而產(chǎn)生的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。只是為了說明的目的，圖1至17僅限于描述將成型的砷化鎵模塊制作并組裝到硅襯底上。
在將砷化鎵模塊組裝到硅襯底時，梯形塊自對準(zhǔn)到設(shè)置在硅襯底頂面上的倒梯形凹槽區(qū)域。完成這種方法的步驟包括形成砷化鎵模塊，將模塊移入溶液形成懸浮體，將懸浮體均勻地散開在具有凹槽區(qū)域的硅襯底的頂面上。在散開步驟期間，當(dāng)模塊隨著流體跨越頂面時，模塊自對準(zhǔn)并固定到凹槽區(qū)域。在簡短討論了形成砷化鎵模塊以后，以下將詳細(xì)討論制作帶凹槽區(qū)域之硅襯底的細(xì)節(jié)。
在一個特定的實施例中，作為一個例子，該方法提供在砷化鎵片上形成梯形模塊的一個步驟。該步驟包括提供如圖1所示的砷化鎵片10。該方法還提供了通過化學(xué)汽相淀積、濺射或類似方法在砷化鎵片10的頂面覆蓋層15上形成犧牲層13。該犧牲層13如砷化鋁。其它犧牲層可以是磷化銦、二氧化硅和光致抗蝕劑和能夠選擇腐蝕的其它材料。當(dāng)然，要根據(jù)特定的應(yīng)用采用犧牲層。至于砷化鋁的犧牲層，層的厚度在大約0.1μm和大約5.0μm之間，較好的為1μm左右。在形成犧牲層13之前，通過諸如濕法腐蝕、等離子刻蝕或反應(yīng)離子蝕刻的方法腐蝕頂面15的步驟清除了任何天然氧化層。此外，在含有砷的情況下進(jìn)行脫附的步驟去除了天然氧化層。接下來，優(yōu)先蝕刻(以下將詳細(xì)討論)的步驟除去了犧牲層13，以便剝離在犧牲層13上形成的每個砷化鎵模塊(也稱為臺面形或梯形或截頂棱錐體結(jié)構(gòu))。
圖1中，砷化鎵層17形成在犧牲層13上。這一砷化鎵層可以通過包括分子束外延、化學(xué)汽相淀積以及其它方法制作。該砷化鎵層的厚度(T)至少有大約10nm或10nm以上，較好的為約10μm及10μm以上，取決于特定的應(yīng)用。
為了產(chǎn)生所需尺寸的模塊，本改進(jìn)的方法提供了掩蔽和蝕刻砷化鎵層17的步驟。圖2說明了在這種掩蔽和蝕刻步驟之后的砷化鎵襯底10，包括砷化鎵模塊19和覆蓋砷化鎵層17(未圖示)的光致抗蝕劑層21。通常，對砷化鎵層17的露出部分進(jìn)行蝕刻，直達(dá)犧牲層13，如圖2所示。這種蝕刻步驟提供了許多成型的砷化鎵模塊19。對于目前的例子，成型的模塊包括梯形剖面或截頂棱錐體形狀。這種梯形剖面可以通過濕法蝕刻、等離子刻蝕、離子銑和反應(yīng)離子蝕刻等方法制作，取決于其應(yīng)用。
通常，濕法蝕刻沿著每個砷化鎵模塊的側(cè)面或邊緣產(chǎn)生一個傾斜的剖面。由于掩蔽邊緣平行于〔110〕方向，濕法蝕刻產(chǎn)生一個向外傾斜斜的剖面，如圖2所示。相反，掩蔽邊緣平行于〔110〕方向時，產(chǎn)生一個向內(nèi)傾斜(或倒平面)的剖面。向外傾斜斜的剖面提供了一種所需的形狀，它結(jié)合到硅襯底上，后者具有按互補(bǔ)方式形成的凹槽。
離子銑產(chǎn)生砷化鎵模塊，它具有向外傾斜斜的剖面，取決于離子束的角度。束的角度在砷化鎵襯底10上頂面15的法線到頂面15大約0度至30度之間調(diào)整。為了使每個模塊產(chǎn)生向外傾斜(或截頂棱錐形狀)的剖面，一般在這種蝕刻步驟時使整個結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。
反應(yīng)離子蝕刻(RIE)也產(chǎn)生具有成型剖面的砷化鎵模塊。通常，這種蝕刻方法產(chǎn)生具有下陷側(cè)面或倒臺面剖面的模塊。根據(jù)諸如蝕刻劑、壓力、設(shè)備和其它等等的變量，這種蝕刻方法可以產(chǎn)生實際上具有恒定形狀和/或剖面的模塊。
在蝕刻MBE生長層后，通過優(yōu)先蝕刻犧牲層13，從砷化鎵襯底10上剝離梯形模塊，如圖3所示。這種剝離工藝可通過對砷化鋁犧牲層的優(yōu)先濕法蝕刻形成。在砷化鎵的例子中，這種濕法蝕刻步驟一般通過諸如氫氟酸溶液或類似的化學(xué)方法實現(xiàn)。所用的蝕刻劑實際上腐蝕犧牲層，而不腐蝕砷化鎵模塊和/或襯底。
在將砷化鎵模塊與襯底10分離后，稀釋和倒出濕法腐蝕液，從溶液中取出模塊。在砷化鎵的例子中，使用凈化水、甲醇、乙醇或其它類似的溶液稀釋并倒出濕法腐蝕液。作為選擇，在稀釋和倒出腐蝕液之后進(jìn)行漂洗步驟。漂洗步驟采用諸如丙酮、甲醇、乙醇或任何其它具有低腐蝕性能的惰性溶液。這種溶液還提供了一種介質(zhì)(或液體)，用以產(chǎn)生一種混合物，其中有懸浮的模塊或通常叫懸浮體。
取代圖3所示的剝離工藝，另一種剝離方法從圖2所示的砷化鎵結(jié)構(gòu)生成圖4所示的中間結(jié)構(gòu)250。這種剝離方法在模塊背部形成器件的應(yīng)用中，加速了成型模塊的剝離。如圖所示，該方法包括涂敷填料或石蠟層253，最好是高溫石蠟，覆蓋犧牲層13露出部分的頂面和每個模塊19之間的間隙255。一種這樣的石蠟是TRANSENE公司生產(chǎn)的稱為TECH WAX的產(chǎn)品。然后，該方法包括將圖2所示的砷化鎵結(jié)構(gòu)倒置，并將其頂面21附著在中間襯底257上。這種中間襯底可以是硅片或類似材料。然而，在該附著步驟之前，對中間襯底表面261需完成一些步驟，最好用諸如氫氟酸之類的濕法腐蝕劑蝕刻掉任何天然的氧化物，并用諸如六甲基二硅氨烷也稱為HMDS之類的增粘劑處理已清潔的表面。在分離砷化鎵襯底10時，襯底10的背部263約留下50μm。然后，襯底10留下的厚度被蝕刻直達(dá)砷化鋁層13。優(yōu)先用諸如氫氧化銨和過氧化氫(6∶200NH3OH∶H2O2)之類的蝕刻劑蝕刻砷化鎵襯底直達(dá)砷化鋁層13。從而，該砷化鋁層起停止腐蝕的作用以保護(hù)砷化鎵模塊19。分離砷化鋁層13需要用諸如氫氟酸之類的腐蝕劑進(jìn)行蝕刻的步驟。一般是在短時間將砷化鋁層13浸入這種腐蝕液得以分離。在砷化鋁層完全分離后，完成包括掩模、濺射和蝕刻在內(nèi)的步驟，形成金屬化的環(huán)形接點265，如圖5所示。這種金屬化環(huán)形接點是按光致抗蝕劑267形成的圖形制成的。其中，這種接點的金屬化包括諸如金、鋁之類的材料。此外，諸如蝕刻、掩模、注入、擴(kuò)散以及類似的其它處理步驟可以在模塊上完成，以形成其它形狀和有源器件。諸如三氯乙烷(TCA)之類的溶液溶解設(shè)置在每個模塊19與光致抗蝕劑層21之間的填料或石蠟，從而從中間襯底257上剝離砷化鎵模塊19。為了減少腐蝕性，將砷化鎵模塊移送到諸如丙酮、甲醇、乙醇之類的惰性溶液或任何其它具有低腐蝕性能的溶液中。這種惰性溶液和模塊通常稱為混合物或總稱為懸浮體。
懸浮體包括惰性溶液(液體)和成型的模塊。懸浮體內(nèi)存在足夠的溶液允許模塊在襯底頂面滑動。最好，懸浮體中溶液的量至少與模塊的量為同等數(shù)量級。當(dāng)然，溶液的量必須根據(jù)諸如模塊的尺寸、模塊的材料、襯底尺寸、襯底材料以及溶液之類的性能而決定。制作后，將懸浮體輸送或散開在硅襯底50的頂面53之上，如圖6所示。輸送技術(shù)的細(xì)節(jié)將在下面制作硅襯底50的簡短討論之后再作討論。
如圖6所示，硅襯底50含有蝕刻的凹槽區(qū)域55。有多種技術(shù)，包括濕法腐蝕、等離子刻蝕、反應(yīng)離子蝕刻、離子銑可提供凹槽區(qū)域55，或總稱溝槽、接受部或接合部位。這種技術(shù)蝕刻的凹槽區(qū)域55具有與模塊19互補(bǔ)的剖面形狀。例如，在硅襯底上，每個凹槽區(qū)域都包括梯形剖面或倒截頂棱錐形狀。梯形剖面允許模塊19自對準(zhǔn)，并通過改進(jìn)的輸送技術(shù)緊貼到凹槽區(qū)域55。
輸送技術(shù)包括在頂面53上方均勻散開或傾倒懸浮體的步驟?？梢酝ㄟ^在頂面53上方均勻傾倒一杯懸浮體完成輸送技術(shù)。另外，也可以用玻璃吸管、燒瓶、燒杯或任何其它類型的容器和/或能夠均勻地在頂面53上方輸送該懸浮體的裝置中輸送該懸浮體?？傊?，以允許實際覆蓋頂面53的速率在頂面53上方傾倒懸浮體，但防止已經(jīng)置于凹槽區(qū)域的模塊浮出或跳出。懸浮體的流動一般為層流，但也可以為非層流，視特定的應(yīng)用而定。在砷化鎵模塊的例子中，液體以大約0.01毫米/秒至大約100毫米/秒的速率在頂面53上方流動。最好，液體以大約1毫米/秒的速率流動。按這種流速，模塊隨著液體均勻地流動翻滾到頂面53上、自對準(zhǔn)、并固定到凹槽區(qū)域55內(nèi)。作為一種選擇，為了防止已經(jīng)置于凹槽區(qū)域的模塊浮出，輸送步驟可以用離心機(jī)或類似的方式實施。例如，離心機(jī)可以將一個力施加在已經(jīng)置于凹槽區(qū)域的模塊上，由此防止模塊隨著溶液浮出。
作為一個特定的實施例，圖7中示出了根據(jù)圖1至圖3和圖6所示方法制作的結(jié)構(gòu)20。組裝的微結(jié)構(gòu)包括硅襯底10、砷化鎵模塊19和凹槽區(qū)域55。梯形的模塊和凹槽區(qū)域允許在輸送步驟期間使模塊自對準(zhǔn)并緊嵌到凹槽區(qū)域。模塊的一側(cè)與凹槽區(qū)域相應(yīng)一側(cè)之間所形成的角度A約為0度與20度之間。最好，該角度為小于大約5度，但大于0度。該角度便于每個模塊的自對準(zhǔn)過程。此改進(jìn)的方法允許通過各種成形的模塊和凹槽區(qū)域的幾何形狀以及液體輸送步驟，將多個模塊或微結(jié)構(gòu)制作在襯底上。
作為上面特定實施例的一種變換，模塊19通過圖8中的結(jié)構(gòu)70所示的易熔層75附著到凹槽區(qū)域55。在進(jìn)行剝離步驟之前，將諸如金、銀、焊錫或類似的金屬化層成型在表面73上。另外，將模塊與每個凹槽區(qū)域附著的這一層可以是合成粘合劑或類似的材料以取代易熔層。通常用包括掩模、蝕刻和濺射的處理步驟形成這種金屬化層。在輸送步驟之后，在金屬化層73與硅襯底10之間加熱結(jié)構(gòu)70形成易熔層75。該易熔層在襯底10與模塊19之間提供了機(jī)械和電氣兩種接觸。這種將模塊附著到襯底上的方法提供了一種有效、成本合理和容易操作的技術(shù)。
在另一種特定的實施例中，如圖1、2、4、5和6所示的改進(jìn)方法提供了砷化鎵發(fā)光二極管(LED)200的制備方法，如圖9所示。如圖所示，砷化鎵LED包括硅襯底203和砷化鎵模塊205。每個砷化鎵模塊至少包括金屬化環(huán)形接點207、p型砷化鎵層209、n型砷化鎵層211以及易熔層213。為了點亮該器件，將電壓加到金屬化環(huán)形接點207或金屬化層上。如圖所示，從位于砷化鎵模塊205的每個金屬化環(huán)形接點207內(nèi)的中心區(qū)域發(fā)光(hv)。
在另一個特定的實施例中，該改進(jìn)的結(jié)構(gòu)形成了如圖10所示的砷化鎵發(fā)光二極管(LED)90。與前面的實施例相同，該砷化鎵LED包括硅襯底93和砷化鎵模塊95。同前面的實施例相似，每個砷化鎵模塊還至少包括金屬化表面97、p型砷化鎵層101、n型砷化鎵層103以及易熔層105。為了點亮該器件，可通過電極探針將電壓加到金屬化層97上。如圖所示，光子(hv)從砷化鎵模塊95的邊緣區(qū)域而不是中心區(qū)域發(fā)射。
在另一個特定的實施例中，改進(jìn)的結(jié)構(gòu)形成具有錐形孔開口123的砷化鎵結(jié)構(gòu)120，如圖11所示(未按比例)。用諸如濕法蝕刻、離子銑、反應(yīng)離子蝕刻以及其它一類的處理步驟形成該錐形孔開口123。該砷化鎵結(jié)構(gòu)可以是LED、激光器或類似器件。同前面的實施例相似，該砷化鎵結(jié)構(gòu)120包括襯底125和砷化鎵模塊127。結(jié)構(gòu)120還包括頂部的金屬化層131，例如覆蓋砷化鎵模塊127上的鋁以及絕緣層133。環(huán)形接觸層135在襯底125與砷化鎵模塊127之間提供機(jī)械和電氣接觸。用于砷化鎵模塊的機(jī)械支承和電氣接觸來自于邊緣137。如圖所示，發(fā)光(或產(chǎn)生激光)的孔139的直徑在大約5微米與大約40微米之間。為了接通該器件，將電壓加到金屬化層131上。由砷化鎵模塊127激發(fā)的光子(hv)通過發(fā)光孔139，并通過錐形孔開口123，如圖所示。纖維光纜141接收光子。該纖維光纜包括一個錐形接收端，直徑為大約50微米至大約200微米之間。
只是為了說明的目的，本改進(jìn)的方法以及所形成的結(jié)構(gòu)僅限于由砷化鎵制成的梯形模塊。另外，改進(jìn)的方法和結(jié)構(gòu)也可適用于具有成型特征的任何模塊。成型特征允許這種模塊通過液體輸送在襯底的表面上方移動，與相應(yīng)的凹槽區(qū)域?qū)?zhǔn)并插入該凹槽區(qū)域。圖12表示成型模塊的另一些例子。如圖所示，這些模塊可以是矩形300、八角形303或圓形305。矩形模塊有多達(dá)四種取向插到具有相應(yīng)凹槽區(qū)域的襯底中。此外，八角形模塊有多達(dá)八種取向，圓形模塊有連續(xù)取向，只有其窄端先插入凹槽區(qū)域中。這些模塊也可以是諸如硅、砷化鎵、砷化鋁、金剛石、鍺以及其它III-V和II-VI族化合物材料組成的多層結(jié)構(gòu)。這種多層結(jié)構(gòu)可以包括金屬，像二氧化硅、氮化硅一類的絕緣體，以及兩者的結(jié)合。通常，這種模塊可以由能夠形成成型特征的幾乎任何類型的材料制成。一般，通過離子銑、反應(yīng)離子蝕刻和其它類似的方法制作這種模塊。為了便于每個模塊對準(zhǔn)到凹槽區(qū)域，模塊的側(cè)面與用以放置模塊的凹槽區(qū)域的相應(yīng)側(cè)面之間的角度在大約0度與大約20度之間。較佳的，這一角度為小于大約5度但大于0度。
成型模塊與諸如硅片、塑料片、砷化鎵片、玻璃襯底、陶瓷襯底或類似的其它襯底組裝在一起。該襯底包括能在其上形成與成型模塊互補(bǔ)的成型凹槽區(qū)域或一般為粘合部位或接收部之類幾乎任何類型的材料。
實例為了證明該原理和說明該方法和結(jié)構(gòu)的運作，將以二極管形式的砷化鎵模塊組裝到硅襯底上并進(jìn)行運作。
在砷化鎵的例子中，輸送包括砷化鎵模塊在內(nèi)的懸浮體，使模塊自對準(zhǔn)到位于硅襯底頂面的凹槽區(qū)域。該方法的步驟包括形成砷化鎵模塊、將模塊轉(zhuǎn)移到溶液形成懸浮體，并在具有凹槽區(qū)域的硅襯底的頂面上方均勻地傳送該懸浮體。成型模塊通常跌落在襯底的頂面上，自對準(zhǔn)并與具有互補(bǔ)形狀的凹槽區(qū)域接合。
在生成硅襯底時，用乙二胺焦兒茶酚吡嗪(ethylenediamine pyrocatecholpyrazine(EDP)或氫氧化鉀(KOH)溶液形成具有梯形剖面或倒截頂棱錐形狀的凹槽區(qū)域。每次溶解形成梯形剖面，使其從垂直于襯底頂面的一面外傾斜大約55度。梯形剖面因{111}面與{100}或{110}面之間的選擇腐蝕(1∶100)而產(chǎn)生。尤其是，按1∶100的比例，{111}面的腐蝕較{100}或{110}面的為慢。
在本例中，EDP溶液將凹槽區(qū)域蝕刻到硅襯底內(nèi)。EDP包括乙撐二胺(約500毫升.)、鄰苯二酚(約160克.)、水(約160克.)、對二氮雜苯(約1克.)。EDP槽也置于約攝氏115度的溫度。在腐蝕步驟之前，首先在該襯底的頂面上形成厚度約為200毫微米的熱氧化層(SiO2)。掩蔽和腐蝕該氧化層形成矩形區(qū)域。然后垂直腐蝕該區(qū)域約10微米，在頂面上形成長度約為23微米長的方形開口。側(cè)面從每個開口對稱地向下突出至方形底面，長度約為9微米。
在制作梯形模塊時，預(yù)先準(zhǔn)備兩英寸的n型砷化鎵片，為形成自對準(zhǔn)模塊提供襯底。首先通過解吸過程清除該模塊頂面上的天然氧化物。該解吸過程包括將片子暴露在大約攝氏700度的含砷環(huán)境下。在解吸步驟后，在頂面生長摻雜或不摻雜的1微米砷化鋁犧牲層并與頂面相接觸。然后，用MBE方法生成厚度約為10.7微米的摻硅砷化鎵覆蓋砷化鋁層。摻硅濃度為大約1018原子/cm3。然后，用光致抗蝕劑為MBE生長層的頂面進(jìn)行光刻。
為MBE生長層的頂面進(jìn)行光刻包括將厚度約為1.6微米的光致抗蝕劑層散開在MBE生長的砷化鎵層的頂面上。所用的光致抗蝕劑是由Shipley生產(chǎn)的AZ1400-31型產(chǎn)品。光刻步驟至少包括曝光、顯影和烘干光致抗蝕劑。該烘干步驟在大約攝氏120度的溫度下進(jìn)行大約1小時，以烘硬光致抗蝕劑層。光刻步驟在頂面上形成多個矩形，每個矩形的尺寸約為35微米×24微米(光致抗蝕劑的曝光部分)。
在光刻以后，未曝光區(qū)域被腐蝕，形成附在砷化鋁犧牲層上的梯形模塊。模塊與凹槽區(qū)域之間的合適配合要求每個模塊基本上有相同的形狀。因此，在該特定例子中要試驗各種濕法腐蝕的濃度和工藝。
通常，濕法腐蝕未曝光區(qū)域所產(chǎn)生的結(jié)果取決于掩模邊緣的取向。如果掩模邊緣平行于{110}方向，濕法腐蝕未曝光區(qū)域?qū)⑿纬蓮拿總€模塊的頂面向外傾斜的剖面。而當(dāng)掩模邊緣平行于{110}方向時，濕法腐蝕未曝光區(qū)域，將形成向內(nèi)傾斜斜(或倒臺面)的剖面。
由于砷化鎵包括兩組不同的{111}面，故濕法腐蝕產(chǎn)生了這種不同的剖面(臺面和倒臺面)。在{111}A或{111}鎵面內(nèi)，表面上的每個鎵原子都有三個砷原子結(jié)合在下方。至于{111}B或{111}砷面，表面上的每個砷原子包括三個鎵原子結(jié)合在下方。{111}B層內(nèi)的每個砷原子包括一對懸空電子，因此砷原子外露。這種懸空電子不呈現(xiàn)在{111}A面的結(jié)構(gòu)內(nèi)。從而，{111}B面具有比{111}A面腐蝕更快的傾向，由此形成有倒臺面形狀的模塊，這種形狀通常與腐蝕在硅襯底上的凹槽區(qū)域不相容。
掩模邊緣平行于〔110〕面比之掩模邊緣平行于〔110〕面的情況將產(chǎn)生更多的凹割。在本例中，掩模邊緣平行于{110}方向時在模塊頂部附近每1微米垂直腐蝕水平腐蝕約1.1微米。在模塊的底部附近的區(qū)域每1微米垂直腐蝕將導(dǎo)致大約0.4微米的水平腐蝕。因此，掩模邊緣平行于〔110〕面相對于模塊頂部附近的區(qū)域，每微米的垂直腐蝕將產(chǎn)生大約0.8微米的水平腐蝕，在模塊的底部附近每微米的垂直腐蝕將產(chǎn)生0.1微米的水平腐蝕。在{110}方向，底部方形區(qū)域的形成需要更長的掩模。
除了掩模校準(zhǔn)外，腐蝕液濃度也影響到每個砷化鎵模塊的形狀。在本例中，磷酸、過氧化氫和水(H2PO3∶H2O2∶H2O)的溶液為MBE生長的砷化鎵層提供了所期望的腐蝕液。根據(jù)加到磷酸中的過氧化氫和水量，這種腐蝕液產(chǎn)生三種不同的剖面。稀釋的磷酸濃度(1∶1∶40 H2PO3∶H2O2∶H2O)形成梯形或臺面形剖面模塊的頂面與相應(yīng)側(cè)面之間具有30度的角具有較低濃度的腐蝕液產(chǎn)生角度約為10至20度的更淺的梯形或臺面形剖面。這種更淺剖面多半是由于腐蝕反應(yīng)局限于{111}B面的結(jié)果。
更高濃度的磷酸(1∶1∶20H2PO3∶H2O2∶H2O及以上)產(chǎn)生由{111}B面反應(yīng)所限定的內(nèi)傾斜(或倒臺面)剖面。較佳的，在稀釋的與加濃的溶液之間的磷酸濃度(1∶1∶3OH2PO4∶H2O2∶H2O)提供更好的為與蝕刻在硅襯底上的凹槽區(qū)域組裝的剖面。這種腐蝕液產(chǎn)生角度為55度的平行于{110}面和角度為49度的平行于〔110〕面的模塊，并通常以約為0.133微米/分鐘(或約為133毫微米/分鐘)的速率腐蝕MBE生長層。在產(chǎn)生所述結(jié)果時，腐蝕液一般當(dāng)其消耗時即添滿。
將磷酸與過氧化氫的比例提高到3∶1時，產(chǎn)生與所述實驗相似的剖面，但通常將在側(cè)面上產(chǎn)生粗糙的表面。這種粗糙的表面是本申請所期望的。
在此例的一種變換中，類似的濕法腐蝕液(1∶1∶30 H2PO3∶H2O2∶H2O)便于由鋁砷化鎵(aluminum gallium arsenide)MBE生長層形成鋁砷化鎵模塊。這種腐蝕液為鋁砷化鎵(x＝0.1，AlxGa1-xAs)MBE生長層提供了平行于{110}方向的內(nèi)傾剖面，垂直腐蝕速率大約與砷化鎵MBE生長層的相同。然而，砷化鋁的存在將{111}B面的腐蝕提高到反應(yīng)速率限制的范圍。由于腐蝕x＝0.1，AlxGa1-xAs在{111}B面的反應(yīng)大于砷化鎵，故腐蝕液產(chǎn)生一個內(nèi)傾斜的剖面。
除了濕法腐蝕以外，也采用離子銑來生成砷化鎵梯形模塊。離子銑MBE生長砷化鎵層提供了外傾斜的剖面，頂面與相應(yīng)側(cè)面之間的角度約為68度至90度。為了形成這一角度，離子束的角度相對MBE生長層的頂面法線約為0度至25度的范圍。更陡的束角(接近90度)一般產(chǎn)生垂直或基本為垂直的剖面。在這種處理步驟期間，離子銑還要求襯底繞著中心軸旋轉(zhuǎn)。其它處理變量包括氬氣腐蝕劑、壓力約為50毫乇的、離子能量約1000v以及每七分鐘銑1微米的離子銑速率。在銑削期間，當(dāng)光致抗蝕劑掩模橫向浸蝕約為每70分鐘5微米時，將產(chǎn)生角度約為68度的側(cè)壁。砷化鎵與光致抗蝕劑之間的選擇銑削性約為3∶1。離子銑形成基本恒定的砷化鎵模塊，因此在本特定的實例中比之濕法腐蝕更有效。
最后，用含有1∶1∶30 H2PO3∶H2O2∶H2O濃度的腐蝕液槽清除砷化鎵或砷化鋁留下的氧化物。這種氧化物一般是當(dāng)砷化鋁暴露在腐蝕槽或離子銑時形成的。然后可以用氫氟酸來清除氧化層(外觀上看起來粗糙并呈褐色)。通常，這種氧化層降低了氫氟酸在犧牲砷化鋁層上的腐蝕效力。
在清除氧化層以后，優(yōu)先用HF溶液腐蝕砷化鋁犧牲層，以剝離砷化鎵模塊。尤其用濃度約為5∶1 H2O∶HF的HF溶液腐蝕該犧牲層并剝離該模塊。任何由于表面張力可能仍然留在襯底上的模塊都可以機(jī)械地從襯底移到溶液中。與所設(shè)計的24微米×24微米的尺寸相比，被移走的模塊底部尺寸約為22微米×23微米。
在從襯底上移走模塊以后，用聚四氟乙烯移液管從砷化鎵模塊上移去大部分HF溶液。任何留下的HF都可以用水漂去。該漂洗步驟形成了包括模塊和水在內(nèi)的混合物。然后，將諸如丙酮之類的惰性溶液取代水減少在模塊上形成氧化物。一旦在惰性溶液中，模塊可以集結(jié)在一起，或者浮到溶液的表面，或者落到溶液的底部。這種裸眼通?？梢姷募Y(jié)降低了以后輸送步驟的效力，因此，通過機(jī)械攪動該溶液并伴隨著超聲振動的方法將它們分離。
然后，將包括砷化鎵模塊的惰性溶液均勻地輸送(或傾倒)到硅襯底的表面。特別是可用玻璃吸管將這種溶液輸送到襯底的頂面上。該溶液以基本上產(chǎn)生層流的速率進(jìn)行輸送。這種層流允許模塊跌落和/或滑落到襯底的頂面，并經(jīng)由梯形剖面自對準(zhǔn)到凹槽區(qū)域。通常，該輸送速率應(yīng)當(dāng)使包括模塊的溶液均勻地在襯底表面上流動，但不應(yīng)使已經(jīng)放置在凹槽區(qū)域內(nèi)的模塊游離或重新移動。
通過離子銑制作的模塊比濕法腐蝕產(chǎn)生更高的產(chǎn)率。經(jīng)過離子銑的基本上有一致剖面的模塊，在溶液基本上被蒸發(fā)以前就自對準(zhǔn)并插入到設(shè)置在襯底表面上超過百分之九十的凹槽區(qū)域內(nèi)。當(dāng)溶液蒸發(fā)時，表面張力通常將模塊的一部分拉出凹槽區(qū)域。大約百分之三十至百分之七十的凹槽區(qū)域在蒸發(fā)后仍被填滿。通過采用蒸發(fā)期間表面張力較低的液體，或者通過基本上能消除表面張力的極苛刻的烘干方法可以解決產(chǎn)率的減少。因此，可以將模塊在溶液蒸發(fā)之前接合到凹槽區(qū)域內(nèi)，由此固定產(chǎn)率。剖面一致性較差的經(jīng)濕法腐蝕的模塊正確插入到大約百分之一至百分之五的現(xiàn)有凹槽區(qū)域內(nèi)。因此，經(jīng)離子銑的模塊相對用濕法腐蝕制作的模塊具有更高的產(chǎn)率。
圖13所示的照片，說明了根據(jù)本實例設(shè)置到硅襯底150的凹槽區(qū)域內(nèi)的砷化鎵模塊。每個凹槽區(qū)域的頂部153為方形，長度約為23微米。如圖所示，該照片包括了凹槽區(qū)域155、硅襯底157以及梯形模塊159。
為了進(jìn)一步說明本實例的操作，在圖14所示的照片中表示發(fā)光二極管170。該照片包括硅襯底173和發(fā)光的砷化鎵LED175。砷化鎵LED在電偏置下發(fā)出紅外輻射。生長在MBE層的砷化鎵LED均包括N+砷化鎵蓋層(約為100毫微米厚)、N+Al0.1Ga0.9As遷移層(約為1微米厚)、P-有源區(qū)(約為1微米厚)、以及p+過渡層(約為1微米厚)。如圖15所示，砷化鎵LED在每個模塊的頂部還需要用以加電壓的環(huán)形金屬接點400以及用于光輸出的開口403。圖16所示的電流-電壓(I-V)曲線500表示圖14所示砷化鎵結(jié)構(gòu)的典型的p-n結(jié)特性。
砷化鎵/砷化鋁諧振-隧道二極管(RTD)也可集成到硅片上。生長在MBE層上的RTD包括位于兩個砷化鋁阻擋層(約為2.5毫微米深度)之間的砷化鎵阱(約為5.0毫微米深度)。與硅集成在一起的RTD的電流-電壓特性表明在V峰值＝2.0V時出現(xiàn)微分負(fù)電阻(NDR)，如圖17所示。在該電壓下，峰-谷比值約為2.5。在將RTD偏置到NDR區(qū)域后觀察到的振蕩頻率(rf)限制為100Mhz。偏置電路的外部電容和電感引起這頻率限制。
僅僅為了說明的目的，以上描述是以將砷化鎵模塊組裝到硅襯底為依據(jù)的。顯然，本發(fā)明也可以用來在硅襯底上形成砷化鎵二極管。另一種商業(yè)應(yīng)用包括將砷化鎵激光器與硅集成電路組裝在一起。該硅芯片可以在極高比特-速率光通道上與具有集成光學(xué)檢測器的其它芯片通信。其它應(yīng)用包括用于微波電子學(xué)的硅集成電路上的集成微波砷代鎵器件。更進(jìn)一步的應(yīng)用還有將微結(jié)構(gòu)與形成有源液晶顯示器(ALCD)的塑料片以及類似的元件結(jié)合在一起。在該應(yīng)用中，塑料片可以通過模壓、注塑等工藝制成。本發(fā)明的概念可以應(yīng)用于組裝到較大的襯底上的幾乎任何類型的微結(jié)構(gòu)。
用一般術(shù)語描述了制作自組裝器件的獨特剖面，只是為了說明，這獨特的剖面可以是襯底上具有對應(yīng)凹槽區(qū)域結(jié)構(gòu)的單一模塊結(jié)構(gòu)。這種模塊結(jié)構(gòu)可以有各種形狀，諸如圓柱形、矩形、方形、八角形、錐形、T形、卵形以及其它的形狀。對于確定的取向，該模塊結(jié)構(gòu)有能幫助自裝配的寬度、長度和高度。此外，只要每種結(jié)構(gòu)在襯底上都含有特定的結(jié)合部位，在混合體(溶液和模塊)中也可以出現(xiàn)一種類型以上的結(jié)構(gòu)。
盡管為了清楚了解，通過舉例說明詳細(xì)描述了前面的發(fā)明，但顯然在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)還可以進(jìn)行某些改變和變換。
以上的說明書是用于說明而并非限制本發(fā)明。在評述這些說明的基礎(chǔ)上，對本發(fā)明所作的許多變換對本領(lǐng)域的熟練人員來講將變得很明白。僅僅通過例子說明本發(fā)明可用于將砷化鎵器件組裝到硅襯底上，也可用在其它的應(yīng)用上。因此，本發(fā)明的范圍并非由上述說明書所確定，而應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書及其全部等同物的范圍所確定。
權(quán)利要求
1.一種電子器件，包括塑料襯底，具有多個經(jīng)由其主表面形成的成型凹槽；以及多個成型微結(jié)構(gòu)，每個成型微結(jié)構(gòu)具有第一表面和第二表面，并具有傾斜的側(cè)面，所述側(cè)面與所述成型凹槽之一形成互補(bǔ)，使其僅僅以一個方向裝配到所述第一表面通過所述襯底表面露出的位置，所述第一表面僅僅通過所述傾斜的側(cè)面連接到所述第二表面，所述第一表面的尺寸大于所述第二表面的尺寸且其上形成有電子結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的功能模塊，其特征在于，所述第一表面包括設(shè)置其上的導(dǎo)電觸點。
3.如權(quán)利要求1或2所述的功能模塊，其特征在于，所述第一表面的尺寸小于所述第二表面的尺寸。
4.如權(quán)利要求1至3任一所述的功能模塊，其特征在于，所述第一表面具有一圓形周邊、矩形周邊或八角形周邊。
5.如權(quán)利要求1至4任一所述的功能模塊，其特征在于最大長度尺寸約為1mm或1mm以下。
6.如權(quán)利要求1至4任一所述的功能模塊，其特征在于還包括一多層結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的功能模塊，其特征在于，所述多層結(jié)構(gòu)包括金屬層、絕緣層、二氧化硅層和氮化硅層之一。
8.如權(quán)利要求1至6任一所述的功能模塊，其特征在于它或者是發(fā)光二極管，或者是激光器。
9.一種電子器件，包括塑料襯底，具有多個經(jīng)由其主表面形成的成型凹槽；以及多個半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)，它包括一種成型微結(jié)構(gòu)，所述成型微結(jié)構(gòu)具有第一表面和實質(zhì)上與之平行的第二表面，所述第一表面具有相關(guān)的第一尺寸，所述第二表面具有相關(guān)的第二尺寸，所述第一尺寸大于所述第二尺寸，并具有一個邊緣，所述邊緣鄰近所述第一表面和所述第二表面，并具有一個與所述成型凹槽互補(bǔ)的斜面，所述第一表面在其上形成電子結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)的最大長度尺寸約為1mm或1mm以下，所述半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述成型凹槽內(nèi)，由此通過所述襯底的所述主表面露出所述第一表面。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述成型模塊包含從包括硅、砷化鎵、鋁砷化鎵、金剛石和鍺的組中選擇的材料。
11.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述成型模塊包括III-V族化合物和II-VI族化合物之一。
12.如權(quán)利要求9至11任一所述的半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述成型模塊為多層結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述成型模塊為構(gòu)成發(fā)光二極管的多層結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多層結(jié)構(gòu)包括砷化鎵。
15.一種電子器件，包括塑料襯底，具有多個經(jīng)由其主表面形成的成型凹槽；以及多個集成電路器件，每個集成電路器件包括成型微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體材料，且其長度尺寸小于或等于1mm，所述微結(jié)構(gòu)具有頂面、小于所述頂面的底面、以及連接所述頂面與所述底面的斜面，所述頂面具有形成其上的電子器件，所述斜面與所述成型凹槽相匹配，所述集成電路器件設(shè)置在所述成型凹槽內(nèi)，由此通過所述襯底的主表面露出所述電子器件。
16.如權(quán)利要求15所述的集成電路器件部分，其特征在于所述半導(dǎo)體材料為多層結(jié)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求15或16所述的集成電路器件部分，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料構(gòu)成發(fā)光二極管。
18.如權(quán)利要求17所述的集成電路器件部分，其特征在于，所述發(fā)光二極管為砷化鎵發(fā)光二極管。
19.一種電子器件，包括塑料材料的襯底，具有多個經(jīng)由其主表面形成的成型凹槽；以及多個電子芯片，每個電子芯片包括含有半導(dǎo)體材料的成型微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)具有與所述成型凹槽相匹配的錐形面，所述錐形面連接頂面與小于所述頂面的底面，所述頂面在其上形成至少一個電子器件，所述微結(jié)構(gòu)的長度尺寸小于或等于1mm，所述頂面的周邊為矩形、圓形或八角形，所述電子芯片設(shè)置在所述成型凹槽內(nèi)，由此通過所述襯底的所述主表面露出所述電子器件。
20.如權(quán)利要求19所述的電子芯片，其特征在于進(jìn)一步包括設(shè)置在頂上或者在所述頂面和所述底面的導(dǎo)電觸點。
21.如權(quán)利要求19或20所述的電子芯片，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料為多層結(jié)構(gòu)。
22.如權(quán)利要求21所述的電子芯片，其特征在于，所述多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成發(fā)光二極管。
23.一種電子器件，包括塑料材料的襯底，具有多個經(jīng)由其主表面形成的成型凹槽；以及多個發(fā)光二極管，每個發(fā)光二極管含有許多半導(dǎo)體材料，所述半導(dǎo)體材料具有第一表面和小于所述第一表面的第二表面，所述半導(dǎo)體材料具有非平行的側(cè)面，將所述第一表面連接到所述第二表面并與所述成型凹槽相匹配，所述發(fā)光二極管的長度尺寸小于或等于1mm，所述第一表面具有形成其上的電子結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生光，所述發(fā)光二極管設(shè)置在所述成型凹槽內(nèi)，由此通過所述襯底的所述主表面露出所述電子結(jié)構(gòu)。
24.如權(quán)利要求23所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料包括III-V族化合物。
25.如權(quán)利要求24所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料包括砷化鎵。
26.如權(quán)利要求23至25任一所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一表面的周邊為矩形、八角形或圓形。
全文摘要
一種通過液體傳送將微結(jié)構(gòu)組裝到襯底上的方法。呈成型模塊(19)的微結(jié)構(gòu)自對準(zhǔn)到位于襯底(50)上的凹槽區(qū)域(55)，使微結(jié)構(gòu)變成與襯底結(jié)合起來。所改進(jìn)的方法包括將成型模塊移入液體形成一種懸浮物的步驟，然后將這種懸浮物均勻地傾倒在其上具有凹槽區(qū)域的襯底的頂面(53)的上方。通過成型和流體的作用微結(jié)構(gòu)跌落到襯底的表面，自對準(zhǔn)并接合到凹槽區(qū)域。
文檔編號H01L25/16GK1893062SQ20061008190
公開日2007年1月10日 申請日期1994年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月17日
發(fā)明者約翰·S·史密斯, H·J·J·葉 申請人:加利福尼亞大學(xué)董事會