為了了解Micro LED磊晶片轉移的問題，筆者查閱資料發現一家叫X-Celeprint的公司曾在2014年推出了一門技術叫μTP的技術。據悉，該μTP技術作為一項先進的微裝配技術，可以使數百個小型（最適宜尺寸為亞毫米級）器件在同一時間內精確移動。

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

　　什么是μTP技術

　　μTP技術，簡單的來說，就是使用彈性印模（stamp）結合高精度運動控制打印頭，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，然后通過移除半導體電路下面的犧牲層（sacrificial layer）進行“釋放”（Release），使微型芯片脫離原來的基板。隨后，用一個與“源”晶圓相匹配的微結構彈性印模來拾取微型芯片，并將其轉移到目標基板上。

　　該技術可以通過改變打印頭的速度，選擇性地調整彈性印模和被轉移器件之間的黏附力，從而準確地控制裝配工藝。當印模移動較快時黏附力增大，從而使被轉移元件脫離源基板；相反地，當印模遠離鍵合界面且移動較慢時，黏附力變得很小，被打印元件便會脫離印模，然后被轉印在目標基板。

　　上文提到的印模可以通過定制化的設計實現單次拾取和打印多個器件，從而短時間內高效的轉移成千上萬個器件，因此這項工藝流程可以實現大規模并行處理。

　　μTP技術實際應用中的工藝流程

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

　　據X-celeprint此前表示，該技術已經在眾多“可印刷”微型器件中得到驗證，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的介電薄膜）的集成電路。

基于GaAs的紅色microLED印刷案例

　　μTP技術轉印器件的原理過程

　　大多數情況下，需要轉印的半導體器件首先會從“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）晶圓的結構是在一層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準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，所以它將會是一種非常方便、隨時可用的“源”晶圓。

　　簡單介紹一下SOI加工工藝：

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

　　當器件下方的Box層被完全去除后，器件將會從晶圓中完全脫離出來，并通過器件層中的栓繩（Tether）來進行位置固定。在轉印期間，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，反應離子刻蝕（RIE）將通過通孔穿過器件層，向下直至硅基板，實現單個器件的分離。在該步驟中使用了二氧化硅掩膜。通過等離子體增強化學氣相沉積法（PECVD）將氮化硅層沉積。氮化硅層不僅可以鈍化器件側壁，也可以用于錨定（Anchor）和栓繩（Tether）結構的形成。

　　而在氮化鎵芯片在印刷前，先會在COMS晶圓上施以一層半導體薄膜級樹脂。到了微轉印完成后，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。(技術審核：中山大學 劉召軍博士；圖片來源：X-Celeprint）