專利名稱：制造自裝配微結(jié)構(gòu)的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及電子集成電路領(lǐng)域。本發(fā)明以一個(gè)將砷化鎵微結(jié)構(gòu)制作在硅襯底上的例子進(jìn)行說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明實(shí)際上將有更寬的應(yīng)用范圍。僅僅通過(guò)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(yáng)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。
目前，工業(yè)上需要一種成本合理、高效且實(shí)用的將高成本的微結(jié)構(gòu)組裝到廉價(jià)的商用襯底的方法。特別是對(duì)某些特別的電子和光電應(yīng)用來(lái)說(shuō)，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(shí)，砷化鎵晶片的大部分區(qū)域常常是不用和丟棄的。這種無(wú)用區(qū)域通常形成對(duì)貴重模塊區(qū)域的無(wú)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(kāi)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(diǎn)。
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(shí)通常會(huì)有一定的難度。因此，工業(yè)上需要開(kāi)發(fā)一種有效的方法，將諸如砷化鎵之類較高價(jià)格材料的微結(jié)構(gòu)制作在諸如硅之類的廉價(jià)襯底上。
工業(yè)上利用或已推薦了幾種方法來(lái)制造個(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)在硅襯底上。
另一種方法是Yando在第3439416號(hào)美國(guó)專利所描述的。Yando描述了在磁體陣列上設(shè)置、收集或振動(dòng)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(duì)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(hào)美國(guó)專利所述。所述的組裝過(guò)程需要人力或機(jī)械手作實(shí)際的搬送、對(duì)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(guò)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(gè)封裝的器件一個(gè)接一個(gè)地、并非同時(shí)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(hào)美國(guó)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(guò)機(jī)械振動(dòng)設(shè)置在襯底上。另外，也可以采用脈動(dòng)空氣通過(guò)支承面(或襯底)上的小孔的方法。對(duì)此種方法的限制包括要有能夠振動(dòng)該結(jié)構(gòu)的裝置，或者使脈動(dòng)空氣通過(guò)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(hào)美國(guó)專利披露了一種將電極底座(pedestals)對(duì)準(zhǔn)并焊接到可焊歐姆陽(yáng)極觸點(diǎn)的裝置。該陽(yáng)極觸點(diǎn)是位于圓片上的獨(dú)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(dòng)這種底座進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)之類的技術(shù)。該方法因需要振動(dòng)裝置完成電磁振動(dòng)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(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)所述，需要通過(guò)靜電力將集成電路安裝到襯底上。該靜電力振動(dòng)顆粒，使顆粒按最小位能狀態(tài)排列。對(duì)此種方法的限制包括需要提供能用靜電力振動(dòng)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(dòng)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(xiǎn)。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(jiàn)，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(jià)、有效、可靠，并且只需要少量的維護(hù)即可。
發(fā)明概述本發(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(guò)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(shí)，成型塊通過(guò)其形狀自對(duì)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(yáng)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(gè)特定的實(shí)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(gè)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(guò)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(gè)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(duì)準(zhǔn)到凹槽區(qū)域。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法例如根據(jù)一種改進(jìn)的制作過(guò)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(gè)犧牲層(sacrificial layer)覆蓋該頂面。然后，完成形成一個(gè)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(gè)梯形模塊。然后對(duì)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(gè)在其上形成的凹槽區(qū)域。每個(gè)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(guò)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(shí)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(gè)側(cè)面。每一個(gè)側(cè)面與底面間形成一個(gè)約為50度至70度之間的角度。每個(gè)側(cè)面高約為5至15微米。底面長(zhǎng)約10至50微米，寬約10至50微米之間。僅僅為了說(shuō)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(duì)稱和非對(duì)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(guò)參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)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(diǎn)。


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(zhǎng)砷化鎵層的砷化鎵片；圖2表示從MBE生長(zhǎng)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(gè)砷化鎵模塊自對(duì)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(gè)實(shí)施例；圖8表示將微結(jié)構(gòu)組裝到襯底上的另一個(gè)實(shí)施例；圖9表示將微結(jié)構(gòu)組裝到襯底上形成一個(gè)砷化鎵二極管的實(shí)施例；圖10表示將微結(jié)構(gòu)組裝到襯底上形成一個(gè)砷化鎵二極管的另一個(gè)實(shí)施例；圖11表示將微結(jié)構(gòu)組裝到襯底上形成一個(gè)砷化鎵二極管的再一個(gè)實(shí)施例；圖12表示成型模塊的例子；圖13為根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的組裝微結(jié)構(gòu)的照片；圖14為根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的一個(gè)運(yùn)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(shí)驗(yàn)得到的砷化鎵二極管的電流—電壓曲線；
圖17為根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的砷化鎵/砷化鋁共振隧道二極管的電流—電壓曲線。
對(duì)特定實(shí)施例的描述參見(jiàn)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(shuō)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(shí)，梯形塊自對(duì)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(kāi)在具有凹槽區(qū)域的硅襯底的頂面上。在散開(kāi)步驟期間，當(dāng)模塊隨著流體跨越頂面時(shí)，模塊自對(duì)準(zhǔn)并固定到凹槽區(qū)域。在簡(jiǎn)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(gè)特定的實(shí)施例中，作為一個(gè)例子，該方法提供在砷化鎵片上形成梯形模塊的一個(gè)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(guò)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(guò)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(lái)，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(gè)砷化鎵模塊(也稱為臺(tái)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(guò)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(shuō)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(duì)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(duì)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(guò)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(gè)砷化鎵模塊的側(cè)面或邊緣產(chǎn)生一個(gè)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(gè)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(shí)，產(chǎn)生一個(gè)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(gè)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(shí)使整個(gè)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(tái)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(shí)際上具有恒定形狀和/或剖面的模塊。
在蝕刻MBE生長(zhǎng)層后，通過(guò)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(guò)對(duì)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(guò)諸如氫氟酸溶液或類似的化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)。所用的蝕刻劑實(shí)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(gè)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T(mén)ECH 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(duì)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(shí)，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(guò)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(shí)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(diǎn)265，如圖5所示。這種金屬化環(huán)形接點(diǎn)是按光致抗蝕劑267形成的圖形制成的。其中，這種接點(diǎn)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(gè)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(dòng)。最好，懸浮體中溶液的量至少與模塊的量為同等數(shù)量級(jí)。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(kāi)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(jiǎn)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50，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50具有與模塊19互補(bǔ)的剖面形狀。例如，在硅襯底上，每個(gè)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(duì)準(zhǔn)，并通過(guò)改進(jìn)的輸送技術(shù)緊貼到凹槽區(qū)域50。
輸送技術(shù)包括在頂面53上方均勻散開(kāi)或傾倒懸浮體的步驟。可以通過(guò)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(shí)際覆蓋頂面50的速率在頂面50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(dòng)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(dòng)。最好，液體以大約1毫米/秒的速率流動(dòng)。按這種流速，模塊隨著液體均勻地流動(dòng)翻滾到頂面53上、自對(duì)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(shí)施。例如，離心機(jī)可以將一個(gè)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(gè)特定的實(shí)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(duì)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(gè)模塊的自對(duì)準(zhǔn)過(guò)程。此改進(jìn)的方法允許通過(guò)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(gè)模塊或微結(jié)構(gòu)制作在襯底上。
作為上面特定實(shí)施例的一種變換，模塊19通過(guò)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(gè)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(shí)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(gè)砷化鎵模塊至少包括金屬化環(huán)形接點(diǎn)207、p型砷化鎵層209、n型砷化鎵層211以及易熔層213。為了點(diǎn)亮該器件，將電壓加到金屬化環(huán)形接點(diǎn)207或金屬化層上。如圖所示，從位于砷化鎵模塊205的每個(gè)金屬化環(huán)形接點(diǎn)207內(nèi)的中心區(qū)域發(fā)光(hv)。
在另一個(gè)特定的實(shí)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(shí)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(shí)施例相似，每個(gè)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(diǎn)亮該器件，可通過(guò)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(gè)特定的實(shí)施例中，改進(jìn)的結(jié)構(gòu)形成具有錐形孔開(kāi)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(kāi)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(shí)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(lái)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(guò)發(fā)光孔139，并通過(guò)錐形孔開(kāi)口123，如圖所示。纖維光纜141接收光子。該纖維光纜包括一個(gè)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(shuō)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(guò)液體輸送在襯底的表面上方移動(dòng)，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(guò)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(gè)模塊對(duì)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(shí)例為了證明該原理和說(shuō)明該方法和結(jié)構(gòu)的運(yùn)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(yùn)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(duì)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(duì)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(shí)，用乙二胺焦兒茶酚吡嗪(ethylenediaminepyrocatechol pyrazine(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(duì)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(zhǎng)度約為23微米長(zhǎng)的方形開(kāi)口。側(cè)面從每個(gè)開(kāi)口對(duì)稱地向下突出至方形底面，長(zhǎng)度約為9微米。
在制作梯形模塊時(shí)，預(yù)先準(zhǔn)備兩英寸的n型砷化鎵片，為形成自對(duì)準(zhǔn)模塊提供襯底。首先通過(guò)解吸過(guò)程清除該模塊頂面上的天然氧化物。該解吸過(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)層的頂面進(jìn)行光刻。
為MBE生長(zhǎng)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(kāi)在MBE生長(zhǎng)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(shí)，以烘硬光致抗蝕劑層。光刻步驟在頂面上形成多個(gè)矩形，每個(gè)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(gè)模塊基本上有相同的形狀。因此，在該特定例子中要試驗(yàn)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€(gè)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(shí)，濕法腐蝕未曝光區(qū)域，將形成向內(nèi)傾斜斜(或倒臺(tái)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(tái)面和倒臺(tái)面)。在{111}A或{111}鎵面內(nèi)，表面上的每個(gè)鎵原子都有三個(gè)砷原子結(jié)合在下方。至于{111}B或{111}砷面，表面上的每個(gè)砷原子包括三個(gè)鎵原子結(jié)合在下方。{111}B層內(nèi)的每個(gè)砷原子包括一對(duì)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(tái)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(shí)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(duì)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(zhǎng)的掩模。
除了掩模校準(zhǔn)外，腐蝕液濃度也影響到每個(gè)砷化鎵模塊的形狀。在本例中，磷酸、過(guò)氧化氫和水(H2PO3∶H2O2∶H2O)的溶液為MBE生長(zhǎng)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(guò)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(tái)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(tái)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(tái)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∶30H2PO4∶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(zhǎng)層。在產(chǎn)生所述結(jié)果時(shí)，腐蝕液一般當(dāng)其消耗時(shí)即添滿。
將磷酸與過(guò)氧化氫的比例提高到3∶1時(shí)，產(chǎn)生與所述實(shí)驗(yàn)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(qǐng)所期望的。
在此例的一種變換中，類似的濕法腐蝕液(1∶1∶30H2PO3∶H2O2∶H2O)便于由鋁砷化鎵(aluminum gallium arsenide)MBE生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)內(nèi)傾斜的剖面。
除了濕法腐蝕以外，也采用離子銑來(lái)生成砷化鎵梯形模塊。離子銑MBE生長(zhǎng)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(duì)MBE生長(zhǎng)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(shí)，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(shí)例中比之濕法腐蝕更有效。
最后，用含有1∶1∶30H2PO3∶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(shí)形成的。然后可以用氫氟酸來(lái)清除氧化層(外觀上看起來(lái)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∶1H2O∶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(jì)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?jiàn)的集結(jié)降低了以后輸送步驟的效力，因此，通過(guò)機(jī)械攪動(dòng)該溶液并伴隨著超聲振動(dòng)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(duì)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(dòng)，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(dòng)。
通過(guò)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(guò)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(duì)準(zhǔn)并插入到設(shè)置在襯底表面上超過(guò)百分之九十的凹槽區(qū)域內(nèi)。當(dāng)溶液蒸發(fā)時(shí)，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(guò)采用蒸發(fā)期間表面張力較低的液體，或者通過(guò)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(duì)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(shuō)明了根據(jù)本實(shí)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(gè)凹槽區(qū)域的頂部153為方形，長(zhǎng)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(shuō)明本實(shí)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(zhǎng)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(guò)渡層(約為1微米厚)。如圖15所示，砷化鎵LED在每個(gè)模塊的頂部還需要用以加電壓的環(huán)形金屬接點(diǎn)400以及用于光輸出的開(kāi)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(zhǎng)在MBE層上的RTD包括位于兩個(gè)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(shí)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(shuō)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(lái)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(cè)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(guò)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(yǔ)描述了制作自組裝器件的獨(dú)特剖面，只是為了說(shuō)明，這獨(dú)特的剖面可以是襯底上具有對(duì)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(duì)于確定的取向，該模塊結(jié)構(gòu)有能幫助自裝配的寬度、長(zhǎng)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(guò)舉例說(shuō)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(shū)的范圍內(nèi)還可以進(jìn)行某些改變和變換。
以上的說(shuō)明書(shū)是用于說(shuō)明而并非限制本發(fā)明。在評(píng)述這些說(shuō)明的基礎(chǔ)上，對(duì)本發(fā)明所作的許多變換對(duì)本領(lǐng)域的熟練人員來(lái)講將變得很明白。僅僅通過(guò)例子說(shuō)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(shuō)明書(shū)所確定，而應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書(shū)及其全部等同物的范圍所確定。
權(quán)利要求
1.一種將微結(jié)構(gòu)組裝在襯底上的方法，所述的襯底包括有至少一個(gè)凹槽區(qū)域的頂面，其特征在于，所述方法包括如下步驟提供多個(gè)成型模塊，所述成型模塊包括其上的一個(gè)集成電路；將所述成型模塊移入液體形成一種懸浮體；以及以將所述成型模塊的至少一個(gè)模塊放置于凹槽區(qū)域的速率將所述懸浮體分送到所述襯底上方。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述襯底從硅片、塑料片、砷化鎵片、玻璃襯底和陶瓷襯底材料中選擇。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述速率基本上為層流，并允許所述成型模塊的每一個(gè)自對(duì)準(zhǔn)到所述的凹槽區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述成型模塊有梯形剖面。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述襯底上的凹槽區(qū)域的每一個(gè)基本上成型為梯形，與所述的每個(gè)成型模塊互補(bǔ)。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述梯形模塊的長(zhǎng)度為10微米以上。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液體是從水、丙酮和酒精中所選擇的惰性液體。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述懸浮體包括允許所述成型模塊在所述襯底上橫向滑動(dòng)的足夠液體。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述梯形模塊通過(guò)包括以下步驟的方法制作提供具有頂面的第二襯底；生長(zhǎng)犧牲層覆蓋所述頂面；形成模塊層覆蓋所述頂面；掩蔽和腐蝕所述模塊層直達(dá)所述犧牲層，在所述犧牲層上形成多個(gè)梯形模塊并與之接觸；優(yōu)先腐蝕所述犧牲層，剝離所述每一個(gè)梯形模塊；以及將所述梯形模塊移入溶液形成所述懸浮體。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括在所述優(yōu)先腐蝕步驟后漂洗所述模塊的步驟。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述優(yōu)先腐蝕步驟為濕法腐蝕步驟。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述濕法腐蝕步驟包括氫氟酸腐蝕劑。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二襯底從砷化鎵、鎵砷化鋁、硅和金剛石中選擇。
14.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述梯形模塊進(jìn)一步包括截頂棱錐形狀，含有一個(gè)頂面以及從頂面伸至底面的四個(gè)側(cè)面。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述底面的長(zhǎng)度約為10至50微米，寬度約為10至50微米，所述四個(gè)側(cè)面的每個(gè)面的高度約為5至15微米。
16.一種與襯底結(jié)合在一起的微結(jié)構(gòu)，其特征在于具有多個(gè)凹槽區(qū)域的襯底；以及與所述凹槽區(qū)域結(jié)合在一起的多個(gè)成型模塊，所述的成型模塊上有一個(gè)集成電路，
17.如權(quán)利要求16所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的每一個(gè)成型模塊有一梯形剖面，所述襯底上的每一個(gè)凹槽區(qū)域基本上成型為梯形，與所述成型模塊的每一模塊互補(bǔ)。
18.如權(quán)利要求17所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述梯形模塊有截頂棱錐形狀，包括一個(gè)頂面以及從頂面伸至底面的四個(gè)側(cè)面。
19.如權(quán)利要求18所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述底面的長(zhǎng)度約為10至50微米，寬度約為10至50微米，所述四個(gè)側(cè)面的每個(gè)面的高度約為5至15微米。
20.一種制作含有集成電路的成型模塊的方法，其特征在于包括以下步驟提供具有頂面和背面的襯底；生長(zhǎng)犧牲層覆蓋所述頂面；形成模塊層覆蓋所述頂面；以及掩蔽和腐蝕所述模塊層直達(dá)所述犧牲層，在所述犧牲層上形成多個(gè)成形模塊并與之接觸。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括一優(yōu)先腐蝕所述犧牲層，剝離所述每一個(gè)成型模塊的步驟。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括如下步驟將一個(gè)填料層設(shè)置在所述成型模塊的頂面以及所述犧牲層的外露部分；將中間襯底的頂面附著到所述成型模塊的頂面；從所述成型模塊上除去所述襯底；加工所述成型模塊的部分，所述加工步驟在所述模塊上形成集成電路；以及從所述中間襯底上除去所述填料層和所述成型模塊。
全文摘要
一種通過(guò)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(duì)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(lái)。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(guò)成型和流體的作用微結(jié)構(gòu)跌落到襯底的表面，自對(duì)準(zhǔn)并接合到凹槽區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L25/16GK1137329SQ94194495
公開(kāi)日1996年12月4日 申請(qǐng)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(qǐng)人:加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)