轉移半導體元件的方法和制造柔性半導體器件的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種轉移半導體元件的方法，其用于將形成在非柔性襯底上的半導體元件轉移到柔性襯底。此外，本發(fā)明還提供了基于轉移半導體元件的方法來制造柔性半導體器件的方法。生長或形成在襯底上的半導體元件可以在保持布置的同時有效地轉移到樹脂層。樹脂層用作支撐豎直半導體元件的柔性襯底。
【專利說明】轉移半導體元件的方法和制造柔性半導體器件的方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及半導體器件和制造半導體器件的方法，更具體地，涉及轉移半導體元件的方法。
【背景技術】
[0002]利用半導體材料的光電特性的光電子器件是各種半導體器件的一個示例。光電子器件包括將電能轉變成光能的器件和將光能轉變成電能的器件。將電能轉變成光能的器件的不例包括發(fā)光器件或光發(fā)射器件,諸如發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)。將光能轉變成電能的器件的示例包括光電器件，諸如太陽能電池和光電二極管。
[0003]基于無機半導體的光電子器件，更具體地，氮化物半導體基發(fā)光器件，具有諸如高效率、高亮度和長壽命的各種優(yōu)點。然而，為了制造氮化物半導體基發(fā)光器件，單晶氮化物層需要外延生長在諸如藍寶石襯底或硅襯底的非柔性襯底上。
[0004]然而，非柔性襯底制造非柔性半導體器件，其難以在形態(tài)上轉變，并且不利于成本降低和制造具有大表面積的半導體器件。因此，需要在柔性襯底上具有無機半導體元件的柔性半導體器件以及制造該柔性半導體器件的方法。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供了將形成在非柔性襯底上的半導體元件轉移到柔性襯底的方法，
[0006]本發(fā)明提供了基于轉移半導體元件的方法來制造柔性半導體器件的方法。
[0007]額外方面將在隨后的描述中部分地闡述，并且從該描述而部分地變明顯，或者可以通過實踐給出的實施方式而習之。
[0008]根據本發(fā)明的方面，提供了一種轉移半導體元件的方法，其包括:
[0009]在襯底上形成豎直半導體元件；在豎直半導體元件的表面上形成無機絕緣層，以及將OH基引入到無機絕緣層的表面；
[0010]在無機絕緣層的該表面上形成兩親性層；
[0011]在涂有兩親性層的豎直半導體元件上涂覆可聚合混合物；
[0012]固化可聚合混合物并且將可聚合混合物轉變?yōu)榈谝粯渲瑢?，由此將豎直半導體元件嵌入第一樹脂層中；以及
[0013]將第一樹脂層和豎直半導體兀件一起從襯底分離。
[0014]根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造柔性半導體器件的方法，其包括:
[0015]制備柔性疊層，該柔性疊層包括:第一樹脂層；嵌入第一樹脂層中的豎直半導體元件，其中豎直半導體元件的頂部在第一樹脂層上方被暴露，豎直半導體元件的底部在第一樹脂層下面被暴露；以及，可選地，設置在豎直半導體元件下面的掩模層、緩沖層和下層中的至少一個；
[0016]在柔性疊層的頂部上形成頂電極，該頂電極電連接到豎直半導體元件；以及
[0017]在柔性疊層的底部上形成底電極，該底電極電連接到豎直半導體元件。[0018]根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造柔性半導體器件的方法，其包括:
[0019]制備柔性疊層，該柔性疊層包括:第一樹脂層；嵌入第一樹脂層中的豎直半導體元件，其中豎直半導體元件的頂部在第一樹脂層的上方被暴露，豎直半導體元件的底部在第一樹脂層下面被暴露；形成在豎直半導體元件上的頂電極層；形成在頂電極層上的第二樹脂層；以及，可選地，形成在豎直半導體元件下面的掩模層、緩沖層和下層中的至少一個；以及
[0020]在柔性疊層的底部上形成底電極，該底電極電連接到豎直半導體元件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]通過以下結合附圖對實施方式的描述，這些和/或其他方面將變得明顯并且更易于理解，在附圖中:
[0022]圖1A至圖1F為截面圖，示出根據本公開第一實施方式的轉移半導體元件的方法;
[0023]圖2示出半導體元件，該半導體元件的頂部由于第一樹脂層的蝕刻而被暴露；
[0024]圖3示出形成在豎直半導體元件上的頂電極層，該豎直半導體元件的頂部被暴露；
[0025]圖4示出形成在頂電極層上的第二樹脂層；
[0026]圖5示出形成在第二樹脂層上的支撐層；
[0027]圖6示出在去除襯底和支撐層之后的第二樹脂層和第一樹脂層；以及
[0028]圖7為示出不同類型的鍵(bond)和用于打破該鍵的相應波長之間的關系的圖形。
【具體實施方式】
[0029]現將詳細參考實施方式，附圖中示出了實施方式的實例，其中通篇相同的附圖標記指示相同的元件。在這方面，本實施方式可以具有不同的形式并且不應被解釋為限于在此闡述的描述。因此，下文僅通過參考附圖描述了實施方式，以解釋本說明書的方面。如在此使用，術語〃和/或〃包括相關列舉項目的一個或更多的任何和所有組合。諸如“…中的至少一個”的表述，當在一列元件之前時，其修飾整個列的元件而不修飾該列中的單個元件。
[0030]在下文，將參考圖1A至圖1F詳細描述根據本公開第一實施方式的轉移半導體元件的方法。圖1A至圖1F為截面圖，示出根據本公開第一實施方式的轉移半導體元件的方法。
[0031]圖1A示出形成在襯底100上的豎直半導體元件200。襯底100可以是晶體或非晶襯底。例如，襯底100可以是晶體襯底,諸如監(jiān)寶石襯底和娃襯底。另外，襯底100可以是非晶襯底，諸如玻璃。由于豎直半導體元件200的生長通常在大約560°C至大約1040°C的溫度范圍內執(zhí)行，所以期望的是襯底100在上述溫度范圍內是穩(wěn)定的。
[0032]襯底100的表面可被從下層110、緩沖層120和掩模層130中選出的至少一個涂覆。這些層可控制或促進豎直半導體元件200的生長。此外，豎直半導體元件200可直接生長在襯底100的表面上。
[0033]下層110可以是例如金屬層。更具體地，下層110可包括例如鈦(Ti)、鉿(Hf)、鋯(Zr)和鋁(Al)中的至少一個。與未涂有下層110的襯底100相比，涂有下層110的襯底100上可更容易地形成緩沖層120。
[0034]緩沖層120可以是例如II1-V族化合物半導體。更具體地，緩沖層120可以是例如GaN基半導體、AIN基半導體或其混合物。更具體地，緩沖層120可包括例如GaN、A1N、InGaN、AlGaN和AlInGaN中的至少一個。緩沖層120可以是單層。備選地,緩沖層120可以是例如多層，諸如雙層和三層。緩沖層120可在大約450°C至大約650°C之間的低溫下形成。例如，當在上述范圍內的低溫下用GaN形成緩沖層120時，緩沖層120可稱為低溫(LT) -GaN層。此外，當在上述范圍內的低溫下用AlN形成緩沖層120時，緩沖層120可稱為低溫(LT) -AlN層。當緩沖層120形成在下層110的表面上時，由于下層110的優(yōu)選取向，因此緩沖層120可以在關于下層110的表面的豎直方向上具有優(yōu)選取向。緩沖層120可以被圖案化或未圖案化。豎直半導體元件200的布置圖案可以根據緩沖層120的圖案來確定。當緩沖層120已經被圖案化時，可以不需要掩模層130。
[0035]掩模層130可以是例如硅氧化物、硅氮化物或其混合物。掩模層130具有暴露出緩沖層120的至少一個開口。開口可以具有例如孔的形狀。開口的直徑可以是例如大約幾nm至大約幾μπι。掩模層130可以具有單層或多層結構。掩模層130的厚度可以為例如大約IOnm至大約500nm,更具體地，大約IOnm至大約200nm。掩模層130的厚度與襯底和生長在其上的半導體元件之間的接合強度有關。當掩模層130的厚度太薄時，接合強度會過度減小，當厚度太厚時，接合強度會過度增大。因此，為了將半導體元件容易地轉移到另一個襯底，掩模層130可優(yōu)選地選擇容易轉移的適當厚度。豎直半導體元件200的布置圖案可以根據掩模層130的開口的布置而確定。
[0036]豎直半導體元件200可以例如生長在緩沖層120的通過掩模層130的開口被暴露的區(qū)域上。如在此使用的術語“豎直半導體元件”是指在關于襯底的表面的豎直方向上具有厚度的半導體元件?？v截面或橫截面的形狀可以是任何形狀。例如，豎直半導體元件200可以具有例如棱錐形狀、桿形狀或其類似形狀。豎直半導體元件200可以是在豎直方向上的單層結構或在豎直方向上的多層結構。豎直半導體元件200可以具有例如II1-V族化合物半導體。更具體地，豎直半導體元件200可以是例如GaN基半導體。GaN基半導體可包括例如GaN、InGaN、AlGaN和AlInGaN中的至少一個。至少一些豎直半導體元件200可以例如在大約900°C至大約1100°C的范圍內的高溫下形成。例如，當一些豎直半導體元件200在這樣的高溫下用GaN形成時，GaN可以被稱為高溫(HT) -GaN。至少一些豎直半導體元件200可包括HT-GaN或基于HT-GaN的材料。因為豎直半導體元件200從緩沖層120的表面生長，所以豎直半導體元件200也可以在豎直方向上具有優(yōu)選取向。豎直半導體元件200可以具有優(yōu)良的結晶性。
[0037]通過例如原子層沉積、化學氣相沉積、濺射等，可以執(zhí)行在襯底100上形成下層110、緩沖層120、掩模層130或豎直半導體元件200。
[0038]圖1B示出形成在豎直半導體元件200的表面上的無機絕緣層210。無機絕緣層210可以是例如Si02、Si3N4或者其組合。通過例如原子層沉積、化學氣相沉積、濺射等，可以執(zhí)行形成無機絕緣層210。在形成無機絕緣層210之后，通過用等離子體或強酸處理無機絕緣層210可將足夠量的-OH基引入到無機絕緣層210的表面。通過使用例如典型的O2等離子體工藝可以執(zhí)行等離子體處理。通過使用例如以下的方法可以執(zhí)行強酸處理，該方法包括:在70°C的溫度下將襯底浸入硫酸和過氧化氫以7:3的比率混合的溶液中30分鐘；用去離子水清洗襯底；以及在100°C的溫度下在烘箱中干燥襯底。
[0039]圖1C示出形成在無機絕緣層210的表面上的兩親性層(amphipathic layer)300,該無機絕緣層210形成在豎直半導體元件200的表面上。兩親性層300由兩親性材料形成或包括兩親性材料。兩親性材料是指具有易水解基團和有機官能團兩者的材料。易水解基團可以是例如甲氧基甲硅烷基團、烷氧基團、酰氧基團、鹵素原子、胺基團或者其組合。有機官能團可以是例如環(huán)氧基團。具有易水解基團和有機官能團的兩親性材料可以是例如硅烷偶聯(lián)劑。娃燒偶聯(lián)劑可以是例如3-縮水甘油醚基丙基二甲氧基娃燒(3-GPTS)。3-GPTS具有作為易水解基團的甲氧基甲硅烷基團和作為有機官能團的環(huán)氧基團。兩親性層300可通過例如在豎直半導體元件200的表面上涂覆包括兩親性材料的溶液并且去除溶劑而形成。當3-GPTS被用作兩親性材料時，異丙醇可被用作溶劑，3-GPTS的含量可以為大約5wt%。通過例如旋涂或噴涂可以執(zhí)行涂覆包括兩親性材料的溶液。兩親性層300的易水解基團可通過水解縮合反應鍵合到無機絕緣層210的表面上的OH基。因此，兩親性層300和無機絕緣層210可以牢固地彼此接合。
[0040]圖1D示出涂覆在豎直半導體元件200上的可聚合混合物層400，該豎直半導體元件200涂有無機絕緣層210和兩親性層300?？删酆匣旌衔锟梢允抢绨删酆蠁误w、活性稀釋劑以及引發(fā)劑的混合物。這里，可聚合單體包括可聚合的單體、可聚合的低聚體、可聚合的大分子單體等?？删酆蠁误w可以是例如聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯或者其組合?；钚韵♂寗┛梢允抢?-羥丙基-丙烯酸酯(2-HPA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、聚酯基丙烯酸單體或者其組合。引發(fā)劑可以是例如熱引發(fā)劑、光引發(fā)劑或者其組合。光引發(fā)劑可以是1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、氧基-苯基-乙酸1-甲基-2-[2-(2-氧基-2-苯基-乙酰氧基)_ 丙氧基]-乙酉旨(oxo-phenyl-acetic acid 1-methyl-2- [2~ (2-oxo-2-phenyl-acetoxy)-propoxy]-ethyl ester)或者其組合。可聚合混合物的可聚合單體的含量可以是例如大約50wt%至大約80wt%?？删酆匣旌衔锏幕钚韵♂寗┑暮靠梢允抢绱蠹s20wt%至大約40wt%?？删酆匣旌衔锏墓庖l(fā)劑的含量可以是例如大約3wt%至大約5wt%?？删酆匣旌衔锟梢栽谑袌錾汐@得。市場上可獲得的可聚合混合物的示例是TSV (包括聚氨酯丙烯酸酯、2-HPA和1-羥基環(huán)己基苯基甲酮的UV可固化的可聚合混合物，從韓國Minuta Tech可獲得)等。通過例如旋涂、噴涂等可以執(zhí)行涂覆可聚合混合物。
[0041]圖1E示出通過固化可聚合混合物層400將涂覆的可聚合混合物層400轉變成第一樹脂層450而嵌入到第一樹脂層450中的豎直半導體元件200。通過例如施加熱或光到可聚合混合物層400可以執(zhí)行固化可聚合混合物層400。當可聚合混合物層400包括熱引發(fā)劑時，通過施加熱到可聚合混合物層400可以固化可聚合混合物層400。當可聚合混合物層400包括光引發(fā)劑時，通過施加光(例如，UV射線，更具體地，具有大約365nm的波長的UV射線)到可聚合混合物層400可以固化可聚合混合物層400。熱固化的溫度或光固化的波長可根據使用的熱引發(fā)劑或使用的光引發(fā)劑而改變。在固化工藝期間，發(fā)生了可聚合混合物的可聚合單體的聚合反應，并且發(fā)生可聚合混合物的可聚合單體與兩親性層300的有機官能團之間的鍵合。因此，固化的第一樹脂層450和豎直半導體元件200通過將無機絕緣層210和兩親性層300作為媒介而牢固地彼此接合。固化的第一樹脂層450與豎直半導體元件200之間的接合強度比襯底100與豎直半導體元件200之間的接合強度更強。固化的第一樹脂層450與豎直半導體元件200之間的接合強度比襯底100與下層110之間的接合強度更強。固化的第一樹脂層450與豎直半導體元件200之間的接合強度比襯底100與緩沖層120之間的接合強度更強。
[0042]圖1F示出將第一樹脂層450和豎直半導體元件200 —起從襯底100分離。當第一樹脂層450從襯底100剝離時，由于固化的第一樹脂層450與豎直半導體元件200之間的強接合強度，所以半導體元件200因為嵌入到第一樹脂層450中而從襯底100分離。當下層110、緩沖層120和/或掩模層130形成在豎直半導體元件200和襯底100之間時，下層110、緩沖層120和/或掩模層130由于耦接到豎直半導體元件200而可以從襯底100分離。
[0043]通過在圖1A至圖1F中示出的一系列工藝，生長或形成在襯底上的豎直半導體元件200可以非常有效地轉移到第一樹脂層450，同時保持它們的布置。此外，第一樹脂層450用作支撐豎直半導體元件200的柔性襯底。
[0044]根據本公開第二實施方式的轉移半導體元件的方法還包括通過蝕刻第一樹脂層450的頂部暴露出豎直半導體元件200的頂部。圖2示出豎直半導體元件200，該豎直半導體元件200的頂部由于第一樹脂層450的蝕刻而被暴露。通過利用例如包括CF4和O2的蝕刻氣體可以執(zhí)行第一樹脂層450的蝕刻。通過蝕刻第一樹脂層450，豎直半導體元件200的頂部可以暴露于外部。例如，暴露于第一樹脂層450的外部的頂部可以具有每個豎直半導體元件200的整個豎直長度的大約1/5至大約1/2的長度。在另一實施方式中，在將第一樹脂層450和豎直半導體元件200 —起從襯底100分離之前，可以執(zhí)行通過蝕刻第一樹脂層450而暴露出豎直半導體元件200的頂部。此外，在另一實施方式中，在將豎直半導體元件200和第一樹脂層450 —起從襯底100分離之后，可以執(zhí)行通過蝕刻第一樹脂層450而暴露出豎直半導體元件200的頂部。
[0045]根據本公開第三實施方式的轉移半導體元件的方法還包括在其頂部被暴露的豎直半導體元件上形成頂電極層。圖3示出形成在豎直半導體元件200上的頂電極層600，豎直半導體元件200的頂部被暴露。頂電極層600可以是透明電極或不透明電極。透明電極可以由例如石墨烯或透明導電氧化物(TCO)諸如銦錫氧化物(ITO)形成。不透明電極可以由例如金(Au)、鈀(Pd)、鋁(Al)、鉬(Pt)、銀(Ag)、鈦(Ti)或其混合物形成。
[0046]根據本公開第四實施方式的轉移半導體元件的方法還包括在頂電極層上形成第二樹脂層。圖4示出形成在頂電極層600上的第二樹脂層700。第二樹脂層700可以通過例如在頂電極層600上涂覆可聚合混合物以及固化該可聚合混合物而形成?？删酆匣旌衔锱c上文關于第一樹脂層450的形成所述的相同。第二樹脂層700可以與第一樹脂層450相同或不同。根據另一實施方式，在頂電極層上涂覆可聚合混合物之前，無機絕緣層和/或兩親性層可以形成在頂電極層上。此外，OH基可以被引入到無機絕緣層的表面。無機絕緣層和兩親性層與上文關于第一樹脂層450的形成所述的相同。
[0047]根據本公開第五實施方式的轉移半導體元件的方法還包括在第二樹脂層上形成支撐層。圖5示出形成在第二樹脂層700上的支撐層500。例如，支撐層500可以附接于固化的第二樹脂層700。根據另一實施方式，支撐層500可以通過在頂電極層600上涂覆可聚合混合物、將支撐層500擠壓在涂覆的可聚合混合物上、以及固化該涂覆的可聚合混合物而形成。支撐層500可以是例如聚對苯二甲酸乙二醇酯膜、聚碳酸酯膜等。[0048]根據另一實施方式，支撐層500的接觸用于第二樹脂層700的可聚合混合物的一個表面可以涂有增粘劑。增粘劑可增大第二樹脂層700與支撐層500之間的接合強度。增粘劑可以根據用于支撐層和第二樹脂層的材料而適當地選擇。根據另一實施方式，支撐層的接觸用于第二樹脂層700的可聚合混合物的一個表面可以涂有防粘劑。防粘劑防止第二樹脂層700和支撐層500之間的過度粘著，以促進后續(xù)的第二樹脂層700和支撐層500的分離。防粘劑可以根據用于支撐層500和樹脂層700的材料而適當地選擇。防粘劑可以是例如聚氨酯丙烯酸樹脂等。
[0049]第二樹脂層700與支撐層500之間的接合強度比襯底100與半導體元件200之間的接合強度更強。第二樹脂層700與支撐層500之間的接合強度比襯底100與下層110之間的接合強度更強。樹脂層700與支撐層500之間的接合強度比襯底100與緩沖層120之間的接合強度更強。
[0050]支撐層500與第二樹脂層700之間的接合強度、第二樹脂層700與第一樹脂層450之間的接合強度、第一樹脂層450與豎直半導體元件200之間的接合強度等比豎直半導體元件200與襯底100之間的接合強度更強；因此，當支撐層500從襯底剝離時，豎直半導體元件200、第一樹脂層450和第二樹脂層700也從襯底100分離，同時被支撐層500支撐。當下層110、緩沖層120和/或掩模層130形成在半導體元件200和襯底100之間時，下層110、緩沖層120和/或掩模層130也可以在與豎直半導體元件200接合的同時從襯底100分離。由于第二樹脂層700和第一樹脂層450的機械強度通過支撐層500的支撐而被加強，因此第二樹脂層700和第一樹脂層450可以在這些層從襯底100分離時防止被損壞。因此，使用支撐層500在制造大面積的半導體器件時尤其有利。
[0051]根據本公開第六實施方式的轉移半導體元件的方法還包括在將第一樹脂層和豎直半導體元件一起從襯底分離之后去除支撐層。圖6示出在去除襯底100和支撐層500之后的第二樹脂層700和第一樹脂層450。
[0052]通過例如蝕刻可以執(zhí)行去除支撐層500。通過例如利用包括CF4和O2的蝕刻氣體可以執(zhí)行蝕刻支撐層500。通過例如光分解工藝打破支撐層500與第二樹脂層700之間的鍵可以執(zhí)行去除支撐層500。更具體而言，例如，從襯底100分離的包括支撐層500、第二樹脂層700、第一樹脂層450和豎直半導體元件200的疊層被放置在虛設襯底上，然后，通過施加具有用于打破分子鍵的波長的光到支撐層500，打破支撐層500與第二樹脂層700之間的鍵。因而，支撐層500和第二樹脂層700之間的粘著力變得比虛設襯底與豎直半導體元件200之間的粘著力更弱。因此，通過剝離支撐層500而可以容易地去除支撐層500。用于打破分子鍵的波長可以是與各種類型的鍵的鍵能相應的波長。各種類型的鍵和用于打破與該鍵相應的分子鍵的波長在圖7中示出。例如，通過使用大約172nm的波長，可以打破具有不大于C=C鍵的鍵能的大部分化學鍵。
[0053]根據本公開的另一方面的制造柔性半導體器件的方法包括:
[0054]制備柔性疊層，該柔性疊層包括:第一樹脂層；嵌入第一樹脂層中的豎直半導體元件，其中豎直半導體元件的頂部在第一樹脂層上方被暴露，豎直半導體元件的底部在第一樹脂層下面被暴露；以及，可選地，設置在豎直半導體元件下面的掩模層、緩沖層和下層中的至少一個；
[0055]在柔性疊層的頂部上形成頂電極，該頂電極電連接到豎直半導體元件；以及[0056]在柔性疊層的底部上形成底電極，該底電極電連接到豎直半導體元件。
[0057]根據上文所述的轉移半導體元件的方法的實施方式可以制備柔性疊層，該柔性疊層包括:第一樹脂層；嵌入第一樹脂層中的豎直半導體元件，其中豎直半導體元件的頂部在第一樹脂層上方被暴露，豎直半導體元件的底部在第一樹脂層下面被暴露；以及，可選地，設置在豎直半導體元件下面的掩模層、緩沖層和下層中的至少一個。
[0058]頂電極以及底電極中的至少一個可以是透明電極。頂電極和底電極兩個可以是透明電極。透明電極可以由例如石墨烯或透明導電氧化物(TCO)諸如銦錫氧化物(ΙΤ0)形成。頂電極和底電極中的一個可以是透明電極，另一個可以是不透明電極。不透明電極可以由例如金(Au)、鈀(Pd)、鋁(Al)、鉬(Pt)、銀(Ag)、鈦(Ti)或者其組合形成。然而，這里詳細描述的用于頂電極和底電極的材料僅為說明性的目的，各種其他的材料可以被用作用于頂電極和底電極的材料。
[0059]根據本公開的另一方面的制造柔性半導體器件的方法包括:
[0060]制備柔性疊層，該柔性疊層包括:第一樹脂層；嵌入第一樹脂層中的豎直半導體元件，其中豎直半導體元件的頂部在第一樹脂層的上方被暴露，豎直半導體元件的底部在第一樹脂層下面被暴露；形成在豎直半導體元件上的頂電極；形成在頂電極上的第二樹脂層；以及可選地，設置在豎直半導體元件下面的掩模層、緩沖層和下層中的至少一個；以及[0061 ] 在柔性疊層的底部上形成底電極，該底電極電連接到豎直半導體元件。
[0062]根據上文所述的轉移半導體元件的方法的實施方式可以制備柔性疊層，該柔性疊層包括:第一樹脂層；嵌入第一樹脂層中的豎直半導體元件，其中豎直半導體元件的頂部在第一樹脂層上方被暴露，豎直半導體元件的底部在第一樹脂層下面被暴露；形成在豎直半導體元件上的頂電極層；形成在頂電極層上的第二樹脂層；以及可選地，設置在豎直半導體元件下面的掩模層、緩沖層和下層中的至少一個。
[0063]頂電極和底電極中的至少一個可以是透明電極。頂電極和底電極兩個可以是透明電極。透明電極可以由例如石墨烯或透明導電氧化物(TCO)諸如銦錫氧化物(ITO)形成。頂電極和底電極中的一個可以是透明電極，另一個可以是不透明電極。不透明電極可以由例如金(Au)、鈀(Pd)、鋁(Al)、鉬(Pt)、銀(Ag)、鈦(Ti)或者其組合形成。然而，這里詳細描述的用于頂電極和底電極的材料僅為說明性的目的，各種其他的材料可以被用作用于頂電極和底電極的材料。
[0064]本公開提供將形成在非柔性襯底上的半導體元件轉移到柔性襯底的方法。本公開提供基于轉移半導體元件的方法來制造半導體器件的方法。
[0065]應當理解，此處描述的示范性實施方式應該僅以描述性涵義理解，而不為了限制的目的。對于每個實施方式中的特征或方面的描述應該典型地被認為可適用于其他實施方式中的其他相似特征或方面。
[0066]本申請要求于2013年2月27日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請N0.10-2013-0021383的優(yōu)先權，其公開通過參考整體合并于此。
【權利要求】
1.一種轉移半導體元件的方法，包括: 在襯底上形成豎直半導體元件； 在所述豎直半導體元件的表面上形成無機絕緣層，并且將OH基引入到所述無機絕緣層的表面； 在所述無機絕緣層的所述表面上形成兩親性層； 在涂有所述兩親性層的所述豎直半導體元件上涂覆可聚合混合物； 固化所述可聚合混合物并且將所述可聚合混合物轉變?yōu)榈谝粯渲瑢樱纱藢⑺鲐Q直半導體元件嵌入所述第一樹脂層中；以及 將所述第一樹脂層和所述豎直半導體元件一起從所述襯底分離。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述襯底的表面被下層、緩沖層和掩模層中的至少一個涂覆。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述緩沖層被圖案化。
4.如權利要求2所述的方法，其中所述掩模層的厚度為大約IOnm至大約500nm。
5.如權利要求1 所述的方法，其中所述豎直半導體元件為GaN基半導體。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述無機絕緣層為Si02。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述無機絕緣層被用等離子體或強酸處理。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述兩親性層包括甲氧基甲硅烷基團、烷氧基團、酰氧基團、鹵素原子、胺基團或者其組合作為易水解基團。
9.如權利要求1所述的方法，其中所述兩親性層具有環(huán)氧基團作為有機官能團。
10.如權利要求1所述的方法，其中所述可聚合混合物包括可聚合單體、活性稀釋劑以及引發(fā)劑。
11.如權利要求1所述的方法，其中在將所述第一樹脂層和所述豎直半導體元件一起從所述襯底分離之前，執(zhí)行通過蝕刻所述第一樹脂層而暴露出所述豎直半導體元件的頂部。
12.如權利要求11所述的方法，還包括在其頂部被暴露的所述豎直半導體元件上形成頂電極層。
13.如權利要求12所述的方法，還包括在所述頂電極層上形成第二樹脂層。
14.如權利要求13所述的方法，還包括在所述第二樹脂層上形成支撐層。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述支撐層的接觸所述第二樹脂層的一個表面涂覆有增粘劑。
16.如權利要求14所述的方法，其中所述支撐層的接觸所述第二樹脂層的一個表面涂覆有防粘劑。
17.如權利要求14所述的方法，還包括在將所述第一樹脂層和所述豎直半導體元件一起從所述襯底分離之后，去除所述支撐層。
18.如權利要求17所述的方法，其中去除所述支撐層包括通過光分解工藝打破所述支撐層與所述第二樹脂層之間的鍵。
19.一種制造柔性半導體器件的方法，包括: 制備柔性疊層，該柔性疊層包括:第一樹脂層；嵌入所述第一樹脂層中的豎直半導體元件，其中所述豎直半導體元件的頂部在所述第一樹脂層上方被暴露，所述豎直半導體元件的底部在所述第一樹脂層下面被暴露；以及設置在所述豎直半導體元件下面的掩模層、緩沖層和下層中的至少一個； 在所述柔性疊層的頂部上形成頂電極，該頂電極電連接到所述豎直半導體元件；以及 在所述柔性疊層的底部上形成底電極，該底電極電連接到所述豎直半導體元件。
20.一種制造柔性半導體器件的方法，包括: 制備柔性疊層，該柔性疊層包括:第一樹脂層；嵌入所述第一樹脂層中的豎直半導體元件，其中所述豎直半導體元件的頂部在所述第一樹脂層的上方被暴露，所述豎直半導體元件的底部在所述第一樹脂層下面被暴露；形成在所述豎直半導體元件上的頂電極層；形成在所述頂電極層上的第二樹脂層；以及形成在所述豎直半導體元件下面的掩模層、緩沖層和下層中的至少一個；以及 在所述柔性疊層的底部上形成底電極，該底電極電連接到所述豎直半導體元件。
【文檔編號】H01L21/683GK104008991SQ201310415442
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權日:2013年2月27日
【發(fā)明者】趙恩亨, 崔濬熙, 孫鎮(zhèn)升, 文彰烈 申請人:三星電子株式會社