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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6362480
(24)【登録日】2018年7月6日
(45)【発行日】2018年7月25日
(54)【発明の名称】半導体バックプレーンを製造するための方法およびシステム
(51)【国際特許分類】
H01L 29/786 20060101AFI20180712BHJP
H01L 29/06 20060101ALI20180712BHJP
H01L 21/8238 20060101ALI20180712BHJP
H01L 27/092 20060101ALI20180712BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20180712BHJP
H01L 31/0352 20060101ALI20180712BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 613Z
H01L29/06 601B
H01L27/092 A
H01L29/78 627D
H01L31/04 344
【請求項の数】18
【外国語出願】
【全頁数】32
(21)【出願番号】特願2014-173705(P2014-173705)
(22)【出願日】2014年8月28日
(65)【公開番号】特開2015-53481(P2015-53481A)
(43)【公開日】2015年3月19日
【審査請求日】2017年6月23日
(31)【優先権主張番号】14/019,131
(32)【優先日】2013年9月5日
(33)【優先権主張国】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】514089032
【氏名又は名称】ディフテック レーザーズ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100106002
【弁理士】
【氏名又は名称】正林 真之
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100165157
【弁理士】
【氏名又は名称】芝 哲央
(74)【代理人】
【識別番号】100126000
【弁理士】
【氏名又は名称】岩池 満
(72)【発明者】
【氏名】ダイカー ダグラス
【審査官】
高橋 宣博
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００１−２３０４３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１３／０５３０５２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
米国特許第０４８７２６０７（ＵＳ，Ａ）
【文献】
特開２００２−１１１０２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０５０８６００３（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２９／７８６
Ｈ０１Ｌ ２１／３３６
Ｈ０１Ｌ ２１／８２３８
Ｈ０１Ｌ ２７／０９２
Ｈ０１Ｌ ２９／０６
Ｈ０１Ｌ ３１／０３５２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体粒子の一部が支持部材から突出するように、支持部材の孔に半導体粒子を堆積させるステップと、
前記半導体粒子を前記孔に保持するために、前記半導体粒子の別の部分に吸引力を付与するステップと、
前記半導体粒子の一部が封入材料の層によって覆われるように、封入材料の層を前記支持部材上に塗布するステップと、
前記半導体粒子および前記封入材料の層のアセンブリを露出するために前記支持部材を除去するステップと、
前記半導体粒子および前記封入材料の層の前記アセンブリの前記半導体粒子の他の部分を平坦化するステップと、
を含む、半導体バックプレーンを製造する方法。
前記半導体粒子を前記孔に保持するために、前記半導体粒子の別の部分に吸引力を付与するステップと、
前記半導体粒子の一部が封入材料の層によって覆われるように、封入材料の層を前記支持部材上に塗布するステップと、
前記半導体粒子および前記封入材料の層のアセンブリを露出するために前記支持部材を除去するステップと、
前記半導体粒子および前記封入材料の層の前記アセンブリの前記半導体粒子の他の部分を平坦化するステップと、
を含む、半導体バックプレーンを製造する方法。
【請求項2】
前記他の部分が、前記封入材料の層に平行な平面および前記封入材料の層と同一平面のうちの１つにある、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記平坦化するステップが、化学機械平坦化（ＣＭＰ）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記封入材料の層を塗布するステップが、前記封入材料を前記支持部材上に噴霧するステップ、前記封入材料を前記支持部材上に注ぐステップ、前記封入材料を前記支持部材上に拡散させるステップ、前記封入材料を前記支持部材上で回転させるステップ、前記封入材料を前記支持部材上で圧縮するステップ、前記支持部材を前記封入材料で静電コーティングするステップ、および前記封入材料の層を前記支持部材上で真空成形するステップのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記封入材料の層が、流体、粉末およびシートのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記封入材料の層が、ガラス、プラスチックおよび光硬化性セメントのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記除去するステップの前に、前記封入材料の層の上に基板材料の層を塗布するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記アセンブリが、前記基板材料の層をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記基板材料の層が、ガラス、可撓性ガラスおよびプラスチックのうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項10】
前記平坦化するステップの後、前記封入材料の層を除去するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
孔を有する基板を提供するステップと、
前記孔に吸引力を付与するように構成される支持部材を提供するステップであって、前記支持部材が、コンベヤおよびドラムのうちの１つ以上を含む、ステップと、
半導体粒子を提供するステップと、
前記半導体粒子を前記基板に配置するステップと、
前記半導体粒子の一部が前記基板から突出するように半導体粒子を孔に堆積させるために前記基板および前記半導体粒子を機械的振動させるステップであって、前記半導体粒子は吸引力によって前記孔に保持される、ステップと、
機械的振動の後、前記基板および前記半導体粒子のアセンブリを形成するために前記基板を前記半導体粒子に接着させるステップと、
接着の後、前記半導体粒子の一部を平坦化するステップと、
を含む、半導体バックプレーンを製造する方法。
前記孔に吸引力を付与するように構成される支持部材を提供するステップであって、前記支持部材が、コンベヤおよびドラムのうちの１つ以上を含む、ステップと、
半導体粒子を提供するステップと、
前記半導体粒子を前記基板に配置するステップと、
前記半導体粒子の一部が前記基板から突出するように半導体粒子を孔に堆積させるために前記基板および前記半導体粒子を機械的振動させるステップであって、前記半導体粒子は吸引力によって前記孔に保持される、ステップと、
機械的振動の後、前記基板および前記半導体粒子のアセンブリを形成するために前記基板を前記半導体粒子に接着させるステップと、
接着の後、前記半導体粒子の一部を平坦化するステップと、
を含む、半導体バックプレーンを製造する方法。
【請求項12】
前記アセンブリを前記支持部材から除去するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
平坦化された部分が、前記アセンブリの基板に平行な平面および前記アセンブリの基板と同一平面のうちの１つにある、請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
前記平坦化するステップが、化学機械平坦化（ＣＭＰ）を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項15】
前記基板を前記半導体粒子に接着させるステップが、前記孔に接着剤を塗布するステップ、前記半導体粒子に接着剤を塗布するステップ、前記基板を加熱するステップ、前記基板を硬化するステップ、および前記半導体粒子上の酸化被膜を前記基板に融合するステップのうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
前記半導体粒子が、シリコン球を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項17】
前記基板が、ガラス、可撓性ガラスおよびプラスチックのうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項18】
前記平坦化するステップの後、前記基板を除去するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書は、概して、半導体構造の製造、具体的には半導体バックプレーンを製造するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
単結晶シリコンは多くの電子用途に使用されている。ディスプレイおよびいくつかのイメージャなどで例外が存在し、ディスプレイまたはイメージャピクセルを動作するためにアモルファスシリコンがガラス基板に適用されている。多くの用途において、ディスプレイまたはイメージャはシリコン電子機器の上部で製造される。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に適用するために、アモルファスシリコンは与えられた十分な性能を有する。有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの次世代のディスプレイ装置に関して、アモルファスシリコンから作製されたアクティブマトリクス（ＡＭ）ドライブトランジスタは問題があることが証明されている。基本的に、ＬＣＤは電圧装置を使用し、アクティブマトリクス発光ダイオード（ＡＭ−ＯＬＥＤ）は電流装置を必要とする。従来のアプローチを拡張する試みはガラス上で従来技術のアモルファスシリコンを改変することを含む。アモルファスシリコンは、一方の側で典型的に２メートルを超えて基板パネル全体に適用され、次いでパネルわたって線焦点を走査するために大型エキシマレーザーを使用して再結晶される。ガラスがＳｉより低い温度で融解するので、Ｓｉ面のみを融解し、ガラスを融解しないようにレーザはパルスされなければならない。この技術の結果、単結晶シリコンよりむしろ多結晶シリコンの形成が得られる。
【0003】
非シリコンおよび有機デバイスを含む、任意の種類のアモルファスまたは多結晶トランジスタの移動度は、単結晶シリコントランジスタの移動度より非常に小さい。アモルファスシリコンにおける電子移動度は、ポリシリコンについての約１００ｃｍ２／Ｖ・ｓおよび高品質の単結晶シリコンについての約１５００ｃｍ２／Ｖ・ｓと比較して約１ｃｍ２／Ｖ・ｓである。したがって、このようなデバイスにおいてアモルファスシリコンの代わりに単結晶シリコンを使用することは有益であり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
シリコン球体の湾曲面上にダイオードを配置することは困難であることが証明されている。従来技術において、球面上の構造をリソグラフィー的に定義する試みがなされているが、これは標準的でない光学を必要とし、成功は限定されている。非平面の面に対して電気接点を生成することもまた、標準的でない技術を必要とする。製造に関与する複雑性が本質的な進歩を阻んでいる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
１つの実施によれば、半導体粒子の一部が支持部材から突出するように、支持部材の孔に半導体粒子を堆積させるステップと、前記半導体粒子を前記孔に保持するために、前記半導体粒子の別の部分に吸引力を付与するステップと、前記半導体粒子の一部が封入材料の層によって覆われるように、封入材料の層を前記支持部材上に塗布するステップと、前記半導体粒子および前記封入材料の層のアセンブリを露出するために前記支持部材を除去するステップと、前記半導体粒子の他の部分を平坦化するステップと、を含む、半導体バックプレーンを製造する方法が提供される。
【0006】
関連する実施によれば、前記他の部分が、前記封入材料の層に平行な平面および前記封入材料の層と同一平面のうちの１つにある。
【0007】
別の関連する実施によれば、前記平坦化するステップが、化学機械平坦化（ＣＭＰ）を含む。
【0008】
別の関連する実施によれば、前記封入材料の層を塗布するステップが、前記封入材料を前記支持部材上に噴霧するステップ、前記封入材料を前記支持部材上に注ぐステップ、前記封入材料を前記支持部材上に拡散させるステップ、前記封入材料を前記支持部材上で回転させるステップ、前記封入材料を前記支持部材上で圧縮するステップ、前記支持部材を前記封入材料で静電コーティングするステップ、および前記封入材料の層を前記支持部材上で真空成形するステップのうちの少なくとも１つを含む。
【0009】
別の関連する実施によれば、前記封入材料の層が、流体、粉末およびシートのうちの少なくとも１つを含む。
【0010】
別の関連する実施によれば、前記封入材料の層が、ガラス、プラスチックおよび光硬化性セメントのうちの少なくとも１つを含む。
【0011】
別の関連する実施によれば、前記方法は、前記除去するステップの前に、前記封入材料の層の上に基板材料の層を塗布するステップをさらに含む。関連する実施によれば、前記アセンブリが、前記基板材料の層をさらに含む。関連する実施によれば、前記基板材料の層が、ガラス、可撓性ガラスおよびプラスチックのうちの少なくとも１つを含む。
【0012】
別の関連する実施によれば、前記方法は、前記平坦化するステップの後、前記封入材料の層を除去するステップをさらに含む。
【0013】
１つの実施によれば、半導体粒子の一部が支持部材から突出するように半導体粒子を受容するようにサイズ合わせされる孔を有する支持部材と、前記半導体粒子を前記孔に保持するために前記半導体粒子の別の部分に吸引力を付与するために、前記支持部材に動作可能に接続される吸引装置と、前記半導体粒子の一部が封入材料の層によって覆われるように封入材料の層を前記支持部材上に付与するためのアプリケータと、前記半導体粒子の他の部分を平坦化するための平坦化装置と、を含む、半導体バックプレーンを製造するシステムが提供される。
【0014】
別の実施によれば、吸引下で孔を有する基板を提供するステップと、前記半導体粒子の一部が前記基板から突出するように半導体粒子を孔に堆積させるステップであって、前記半導体粒子は吸引力によって前記孔に保持される、ステップと、前記基板および前記半導体粒子のアセンブリを形成するために前記基板を前記半導体粒子に接着させるステップと、前記半導体粒子の一部を平坦化するステップと、を含む、半導体バックプレーンを製造する方法が提供される。
【0015】
関連する実施によれば、前記基板が、前記孔に吸引力を付与するように構成される支持部材に設けられる。
【0016】
関連する実施によれば、平坦化された部分が、アセンブリの基板に平行な面およびアセンブリの基板と同一平面のうちの１つにある。
【0017】
関連する実施によれば、前記平坦化するステップが、化学機械平坦化（ＣＭＰ）を含む。
【0018】
関連する実施によれば、前記基板を半導体粒子に接着させるステップが、前記孔に接着剤を塗布するステップ、前記半導体粒子に接着剤を塗布するステップ、前記基板を加熱するステップ、前記基板を硬化するステップ、および前記半導体粒子上の酸化被膜を前記基板に融合するステップのうちの少なくとも１つを含む。
【0019】
関連する実施によれば、前記方法は、前記アセンブリを前記支持部材から除去するステップをさらに含む。
【0020】
関連する実施によれば、前記支持部材が、平面部材、コンベヤまたはドラムのうちの１つを含む。
【0021】
関連する実施によれば、前記半導体粒子が、シリコン球を含む。
【0022】
関連する実施によれば、前記基板が、ガラス、可撓性ガラスおよびプラスチックのうちの少なくとも１つを含む。
【0023】
別の関連する実施によれば、前記方法が、前記平坦化するステップの後、前記基板を除去するステップをさらに含む。
【0024】
別の実施によれば、基板の孔に吸引力を提供するように構成される支持表面と、吸引下で半導体粒子を孔に堆積させるための堆積装置であって、前記半導体粒子の一部が前記基板から突出するように、前記半導体粒子は吸引力によって孔に保持される、堆積装置と、前記基板と前記半導体粒子のアセンブリを形成するために前記基板を前記半導体粒子に接着させるための装置と、前記半導体粒子の一部を平坦化するための平坦化装置と、を備える、半導体バックプレーンを製造するシステムが提供される。
【0025】
本明細書に記載されている種々の実施をより良く理解するため、およびそれらが効果的に実施され得る方法をより明確に示すために、添付の図面と共に参照が例示目的のみとしてここでなされている。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】非限定的な実施の第１のセットに係る、所定の位置に球体を恒久的に取り付けるように基板上に接着して配置された半導体球体のアレイの断面図を示す。
【図2】非限定的な実施の第１のセットに係る、非シリコン基板上に堆積された単結晶Ｓｉ球体のアレイの写真を示す。
【図3a】非限定的な実施の第１のセットに係る、球体粒子の上部に堆積されたコンフォーマルな（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）コーティングを有する格子付き基板上に堆積された半導体球体粒子の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0027】
半導体バックプレーン（本明細書において「半導体装置」とも称される）を製造するための方法およびシステムが本明細書に記載される。実施の第１のセットによれば、複数の平坦化された半導体粒子が、平坦化された面の領域の上、中または下での平面電子デバイス製造に適した局所領域を形成するために基板上の所定の位置に配置される。実施の第２のセットによれば、半導体粒子は、支持材料内の孔または半導体バックプレーンが構築される解放可能もしくは取り外し可能な支持として使用される部材内の孔を利用して半導体バックプレーンの支持材料に配置される。
【0028】
実施の第２のセットの第１のサブセットによれば、半導体粒子は支持部材上の孔に堆積され、半導体粒子の一部は支持部材から突出する。孔に半導体粒子を保持するために吸引力が半導体粒子に付与され、封入材料の層が半導体粒子の突出する部分を覆うために支持部材上に塗布される。次いで支持部材は半導体粒子および封入材料の層から除去され、それらは一緒に半導体粒子および封入材料の層のアセンブリを形成する。半導体粒子の一部は半導体バックプレーンを形成するために平坦化される。
【0029】
実施の第２のセットの第２のサブセットによれば、吸引下で孔を有する基板が設けられ、半導体粒子は基板の孔に堆積され、半導体粒子の一部は基板から突出し、半導体粒子は吸引力により孔に保持される。基板および半導体粒子のアセンブリを形成するために基板は半導体粒子に接着し、半導体粒子の一部は平坦化される。
【0030】
本開示の目的のために、「Ｘ、ＹおよびＺの少なくとも１つ」ならびに「Ｘ、ＹおよびＺの１つ以上」の用語は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみとして、または２つ以上の対象Ｘ、ＹおよびＺの任意の組合せ（例えば、ＸＹＺ、ＸＹＹ、ＹＺ、ＺＺ）として解釈され得ることは理解される。
【0031】
上記のように、フラットパネルディスプレイなどの種々のデバイスにおいてアモルファスシリコンの代わりに単結晶シリコンを使用することは有益であり得る。いくつかの実施によれば、電子デバイス製造の目的のために、所定の位置における非シリコン基板上の複数の平面単結晶シリコン領域が製造される。例えば、単結晶シリコンのウエハは大型のディスプレイのためには非常に高価であり、サイズは小さすぎる：シリコンウエハは、一方の側で２メートルより大きい現在のＬＣＤパネルと比較して、典型的に３００ｍｍ直径である。比較して、単結晶シリコンのほぼ球形の粒子、球または球状粒子は、個々のピクセルサイズと比べた大きさである、２ｍｍ以下の大きなサイズで製造されている。Ｗｉｔｔｅｒらによる、１９８５年４月３０日に出願された、「Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｆｏｒ Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｓｐｈｅｒｅｓ」という発明の名称の、参照として本明細書に組み込まれている米国特許第４，６３７，８５５号は、結晶性球の製造を記載している。
【0032】
さらに、非平面に対する電気接点を製造することに関して、Ｓｉ球の湾曲面はまた、球の多数の面を含むｐ型Ｓｉ領域周囲にｎ型Ｓｉを形成するためにｎ型ドーパントでドープされている。いくつかの実施は、太陽電池を形成するように平面および真下の領域が、例えばｎ型ドーパントでドープされ、下部の領域がｐ型ドーパントでドープされ得るという点で、光起動デバイスの分野に関する。シリコン球太陽電池は、Ｓａｔｏｓｈｉ ＯＭＡＥ、Ｔａｋａｓｈｉ ＭＩＮＥＭＯＴＯ、Ｍｉｋｉｏ ＭＵＲＯＺＯＮＯ、Ｈｉｄｅｙｕｋｉ ＴＡＫＡＫＵＲＡおよびＹｏｓｈｉｈｉｒｏ ＨＡＭＡＫＡＷＡ、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．ＳＡ、２００６、ｐｐ．３９３３−３９３７＃２００６ Ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓによって、「Ｃｒｙｓｔａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ ｂｙ Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ」というタイトルで論文に記載されている。
【0033】
記載されている方法、システムおよびデバイスの少なくともいくつかの実施により、電子デバイスを製造するために平坦化された粒子上の平面周囲の表面積および領域を都合良く利用することによって上述の従来技術の制限が克服される。形成された構造を有する平面領域は、デバイスの異なる部品に対して電気接点を提供するために簡便で確実な方法を提供する。
【0034】
さらに、実施の少なくとも一部によって、ＬＣＤ技術を利用する同様の回路より少ない電力を消費する回路を構築できることによって、より少ないカーボンフットプリントを有する技術が可能となる。
【0035】
例えば、いくつかの実施によって、より効果的なそのＬＣＤパネルである、大型のＯＬＥＤパネルの製造が可能となる。ＯＬＥＤピクセルは所望の色、Ｒ、ＧまたはＢのみで発光するので、後で除去され、熱の形態で浪費を生じる他の色を生成するエネルギーが浪費されない。さらに、ＯＬＥＤエミッタはバックプレーン電子機器の上部で製造され得るので、放出面積はピクセルの発光面積を遮断せずに最大化され得る。光路の外にバックプレーン電子機器を配置することによって、光路の要件を損なうこととは対照的に、速度および低電力消失について設計が最適化され得る。
【0036】
これらの平坦化された面の上または真下に形成される電子デバイスには、限定されないが、トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、非線形抵抗器、温度センサ、相互接続、平坦化された球またはＯＬＥＤもしくはＡＭＯＬＥＤなどの平坦化された面上の後でのオーバーレイをドープすることによって形成され得るビア、または光検出器が挙げられることに留意すべきである。さらに、実施により、トランジスタなどの機能デバイスが単一球の平面上で形成され得る。
【0037】
ここで図１に戻ると、実施の第１のセットの非限定的な実施に従って、恒久的に所定の位置において球に取り付けるように基板上に接着して配置された半導体球のアレイの断面図が示される。基板１０は、プラスチック、ガラス、半導体材料または電子回路を支持するための任意の他の適切な安定な材料であってもよい。半導体球１６を含むように適切にサイズ合わせされたグリッド要素の間の所定の間隙を有し、１５ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満の直径を有するグリッド１４を有する基板１０の上面に接着層１２は付与される。本明細書以下で使用される「半導体球」という用語は、球、球状および球を形成する際の欠陥に起因して不完全性を有し得る半導体球のような対象物を含む。図１に示される構成は、回路の設計者が、球状の半導体材料が位置する場所、および結果として半導体デバイスが、球が平坦化された後に製造される球１６の平面上に存在している場所を決定する際に多くの制御をすることを簡便に可能にする。グリッドは、グリッドの開口の間で同じ間隔を有して示されているが、任意の所望のパターンで球を配置するために不均一な間隔を有するグリッドが使用されてもよい。基板上に球を配置する前に電子デバイスが平面上で製造される場合、球を配向することは非常に困難である。したがって、半導体球１６は基板１０に最初に固定して取り付けられ、続いて、シリコン電子機器の製造に適した球の内部内で高品質の半導体材料の領域を露出するように平坦化される。例として、ＣＭＯＳデバイスが平面層および真下における球の材料をドープすることによって平面層に形成され得る。球形粒子は詳細に記載され、配置し、平坦化するのに特に好都合であるが、粒子が配置され、簡便に基板に固定され得る限り、および電子デバイスを製造する平面または平坦な面を提供するように粒子が平坦化され得る限り、多くの他の粒子の形が使用されてもよい。
【0038】
典型的に、多くのチップを用いた電子機器に関して、未使用のチップ領域は最小まで減少するのでデバイス密度は高い。密度は非常に高いので、製造されるアクティブなデバイスを有さないことによって浪費される未使用の基板領域は少ない。ディスプレイおよびイメージャにおいて、デバイス領域は電子機器ではない要求によって特定される。結果として、ディスプレイが大きくなると、デバイス密度は小さくなる。いくつかの点において、少しのデバイスまたはＰＣ ＣＰＵにおける何億と比較して数百万のデバイスを製造するために低品質のＳｉで数平方メートルをコーティングすることは、もはや望まれない。記載されている方法、システムおよび装置によれば、高品質のＳｉは必要とされる場所のみに配置されるので、大型ディスプレイについて全ディスプレイ面積のより少しの割合をカバーする。この技術的な変曲点は、ＯＬＥＤディスプレイに対する差し迫った交差の結果として起こる。ＯＬＥＤは電流装置であり、ガラス上でアモルファスシリコンは必要とされる電流および速度を送達できない。
【0039】
シリコン球が、参照により本明細書に組み込まれている、Ｃａｒｓｏｎらによる１９８３年１２月３０日に出願された米国特許第４，６１４，８３５号、Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓｏｌａｒ Ａｒｒａｙｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅｓに記載されているように大面積の光起電力パネルを製造するために以前に使用されている。光起電力用途に関して、球の表面は有効面積を形成する。シリコン球は低コストの粉末シリコンから製造され得、二酸化ケイ素の得られた再結晶した表面層は多くの不純物を除去できる。反復される融解サイクルは全体の材料純度を改良できる。多結晶粒子の場合でさえ、電子移動度はアモルファスシリコンの数倍である。
【0040】
いくつかの実施によれば、電子デバイスに関して、湾曲した外面以外の球などの半導体粒子の断面の平面を使用してデバイスを製造することが好ましいことが発見された。平面により、トランジスタ、相互接続などの製造を可能にする、標準的なリソグラフィー技術の使用が可能となる。例えば、シリコン球の２０ミクロン直径は、デバイス製造に関して、最大面積、Ａ＝π×ｒ２＝約３１４ミクロン２を与える。１ミクロンのオーダーでゲート長さを有する多くのトランジスタがこのような面積内で製造され得る。大面積ディスプレイに関して、少しのトランジスタのみが各々のピクセルに必要とされ、ピクセルサイズはディスプレイサイズに対応せず、高解像度（ＨＤ）が標準的な解像度（例えば１９２０×１０８０ピクセル）である。さらに、高品質の単結晶シリコンの１つの平らな面積は１つより多いピクセルを与えることができ、同様にセルフテストなどの付加された機能性を提供し、光検出器または温度センサなどのセンサを備えている場合、モニタリングおよび補正の性能を示し得る。
【0041】
切断された平坦化された球などの平坦化された粒子の平らな断面の使用により、標準的なフォトリソグラフィー製造技術を使用できる。さらに、平坦化により、球または球形は内部領域を露出するようにエッチングまたは研磨されるので、球または球形の表面で生じる欠陥は除去される。好都合なことに、球は別々のプロセスで精製されるので、ガラス基板が標準的なシリコン処理温度より低い温度で融解すると、ガラス基板上のアモルファスシリコンに適用可能でない高温プロセスを使用して高純度の単結晶材料が実現され得る。これはプラスチックなどの低い融解温度の基板についてさらにいっそう重要である。他の形状の切断された球または平坦化された粒子は、断面が露出される場合、ｎ型およびｐ型材料または「ウェル」の環を形成するためにそれらの平面の真下または真上でドープされ得る、または多数重ねられてドープされ得、ドーピングはまた、このプロセスにおいて後で行われ得る。これにより、図５に示したようにＣＭＯＳデバイスの製造が可能となる。領域をドープする好ましい方法はイオン注入によるが、ドーピングはまた、平坦化された表面上のスピンコーティングドーパントによって達成され得る。外面は、上面の端部のいずれかから、または有効な裏側である球面のあらゆる場所から接触され得る基板接点を形成するために多くドープされ得るか、または金属化され得る。本明細書で使用されている接触という用語は、導電性接触パッドなどの物理的ワイヤまたは金属化された接触領域であり得、鉛またはワイヤまたはデバイスは電気接点を生成できる。
【0042】
いくつかの実施の第１のセットによれば、球形シリコン粒子は非シリコン基板などの基板上で既知の位置に提供される。基板上にシリコン球を配置することは任意のいくつかの技術によって行われ得る。いくつかの実施の第１のセットによれば、基板は、球が配置される複数の位置でパターン化される。金属または誘電グリッドは最初に基板に恒久的または一時的に適用され得るか、または標準的なリソグラフィー技術が使用され得る。あるいは、ドット、ディンプルまたは接着の他のパターンが球を配置するために適用されてもよい。後の電子的プロセスに適切に適合される融点での接着剤または室温での接着剤が選択されるべきである。堆積または付加されるグリッドの代替として、基板は、半導体球を固定するための接着剤を堆積するための基板内にホールを生成するために標準的なリソグラフィー技術を使用して直接パターン化されてもよい。
【0043】
いくつかの実施の第１のセットによれば、シリコン粒子が、参照により本明細書に組み込まれている、それぞれ２００１年８月２９日および８月２３日に出願された米国特許第６，４６４，８９０号および同第６，６７９，９９８号、Ｋｎａｐｐｅｎｂｅｒｇｅｒらに記載されているマスクを形成するために使用される非半導体球の代わりに基板表面上で単分子層を形成するために使用され得る。粒子が所定のサイズである限り、その後の処理により、必要とされる位置における球形粒子などの平坦化されたシリコン粒子を提供できる。
【0044】
図１において、金属グリッド１４が接着層１２と共に使用される例示的な技術が示される。球１６は十分な量で表面上に後で配置され、グリッド上の周囲で球を移動させる機械的振動の使用により、グリッド開口の完全な占有が生じる。機械的振動により、シリコン球１６は、基板、壁およびカバーにより規定される容積周囲を移動する。非常に短い時間、球１６は、その球がまだ利用できる限り、利用可能なグリッド位置に出くわす可能性が単一であるような程度で周囲を移動できる。図２は、グリッドを有するガラス基板上で製造されたこのようなデバイスの顕微鏡写真を示す。この例示的な場合、ガラス球が使用され、２０ミクロン直径である。グリッド上周囲でガラス球を移動させるために機械的振動が使用された。次いで高電圧（Ｖ≦１２ｋＶ）が、グリッドの上面から球を除去するのに役立つようにグリッドに適用された。いくつかの過剰な球およびちりもまた、見られるが、それらは、クリーンルーム環境内で減少もしくは除去されるおよび／または後の処理工程において除去される。
【0045】
大面積に関して、球は、一方向において表面にわたって高密度ラインに適用され得、次いで基板の表面にわたって波で振動され得る。
【0046】
あるいは、「Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｏｆ ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｏ ａｓｓｅｍｂｌｅ ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ ｏｎ ａ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ」、Ｔｉｎｇ Ｚｈｕａ、Ｚｈｉｇａｎｇ Ｓｕｏｂ、Ａｄａｍ ＷｉｎｋｌｅｍａｎおよびＧｅｏｒｇｅ Ｍ．Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ、ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ ８８、１４４１０１（２００６）（本明細書以下で参考文献１と称される）に記載されているように、基板上で粒子を移動させるために、外部電極を使用して電界が印加されてもよい。このアプローチにおいて、誘電体基板の下側に配置される底面電極を使用して電位が生成され、対電極として導電グリッドが使用される。グリッド内のホールは、球が下に入ることができる潜在的なウェルを生成する。ホール周囲の電界勾配は粒子に作用する正味の力を生成するのに十分である。十分に高く印加される電場（ｋＶ）に関して、粒子はホール内に移動され得る。周囲の球を除去するために振動が最初に必要とされ得、それにより球は潜在的なウェルに出くわす。
【0047】
別のアプローチにおいて、レーザ印刷に使用されるものと同様のプロセスが利用されてもよい。レーザ印刷において、摩擦電気的に生成された帯電がトナー粒子に適用される。帯電されたトナー粒子は次いで、静電的に帯電された（ドラム）基板に塗布される。レーザ印刷において、次いでトナー粒子は静電的に帯電された基板、典型的に紙に移される。レーザ印刷において、レーザは帯電したドラム上にパターンを記載するために使用されるが、パターンは製造環境において変化しないので、レーザはグリッドと置き換えられ得る。第１世代のレーザ印刷において、約１６ミクロンのトナー粒径が図２の球と同じオーダーであった。帯電した球を引きつけ、グリッドに対して異極性にするために電圧を誘電体の下側の電極に印加することによって、球はホールに選択的に引きつけられる。このアプローチは参考文献１に記載されているアプローチの増強とみなされ得る。
【0048】
別の実施の第１のセットによれば、球のアレイは次いで第１の基板から移され得、別のパターン化されていない基板に対してレーザプリンタドラムと同様に作用し、記載されているレーザ印刷と完全な類似性で帯電紙と同様に作用する。あるいは、第１の基板から第２の基板までの球のアレイの移動はまた、第２のパターン化されていない基板上の接着剤または球に塗布された接着剤が、例えば、高い融点、高い接着性または静電気引力を有する場合に達成され得る。図１の例示的なデバイスは接着層を使用しているが、層の下の基板またはグリッドは、球が接点に接着し、基板が周囲温度に冷やされると、適所に保持するように高温で熱可塑性物質層などの熱で軟らかくされる層であってもよい。接着剤は基板に塗布される薄い層であってもよい。比較的小さなサイズの球は、十分な接触面積が接着剤の薄い層の厚さについて達成されることを意味する。
【0049】
シリコンはガラスより高い融点を有するので、ガラスを軟らかくするため、および二酸化ケイ素でコーティングされ、または酸化物が剥ぎ取られた球が、ガラスに直接接着できるように十分に加熱される場合、ガラス基板が直接使用され得、より高い処理後温度に供され得るアセンブリを提供する。これは、レーザ印刷のように、静電気引力を使用してパターン化された基板からパターン化されていないガラス上に配列された粒子を移動することによって達成され得る。ガラスに粒子を直接固定することによって、より高い温度処理のためのウインドウが、半導体球の断面内部が露出される点まで延長され得る。同じ印刷プロセスが他の基板のために使用されてもよい。
【0050】
球１６が適所にあると、コンフォーマルなコーティング１８が塗布され、ＳｉＯ２のコーティング層１８が、球形粒子１６およびグリッド１４を覆うことが示されている図３ａに示したような化学機械的研磨／平坦化（ＣＭＰ）などの標準的な平坦化技術の改変を使用して後で平坦化される。図３ｂは、平坦化後で、デバイスが半球の形態の切断された球１６上で製造される前の球１６の同じアレイを示す。集積回路製造に使用される標準的な平坦化技術が利用され得る。多層が連続して堆積されるので、平坦化はプロセスにおいて複数回行われ得、トポグラフィーはプロセスによって支持されるものを超え、したがってコンフォーマルな誘電体コーティングが塗布された後、平坦化され；誘電体コーティングが塗布されると、平坦化される。層の間の接続は、リソグラフィーにより定義された位置においてホールまたはビアを開口し、層の間に導電接続またはプラグを堆積することによってなされる。これは特に有益である。平坦化された金属層の場合、必要とされる相互接続を形成するために層はパターン化される。記載されている実施において、平坦化のプロセスは、参照により本明細書に組み込まれている１９８３年１２月１５日に出願された、Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍという発明の名称の米国特許第４，４７０，８７４号に記載されているように、下層の要素の全てを露出せずに表面を平坦化する従来技術と対照的に半導体粒子の内部断面を露出するように実施される。
【0051】
シリコン球はランダム配列で配置されるが、Ｓｉの移動度の異方性は小さいので、得られる製造されたデバイスは、アモルファスまたはポリシリコンを使用して製造されたものより非常に高い性能である。しかしながら、ほとんど損傷せず、例えば高速デバイスを必要としない用途の場合、ポリシリコンまたは非球形粒子が使用されてもよい。
【0052】
半導体粒子の他の形態が利用されてもよい。例えば、特定の用途の性能要件に適用可能な場合、単結晶または多結晶のいずれかで粉末シリコンが使用されてもよい。さらに、複数の配置サイクルが、異なるサイズまたは異なる材料特性、例えばドーピングまたは結晶品質またはＩＩＩ−Ｖなどの原子種、例えば光源として使用するためのＧａＡもしくは四元合金または最終デバイスにおいて異なる機能を実現するためにＳｉＧｅの粒子を配置するために使用されてもよい。
【0053】
標準的なフォトリソグラフィー技術は、露出されたシリコン面上でデバイスを製造するためならびに相互接続およびデバイスの機能に必要とされる他の要素を製造するために使用され得る。記載されている方法、システムおよびデバイスの実施により、ほぼ従来のＣＭＯＳデバイスを製造することが可能となり、他のプロセスを利用することが有益であり得る。いくつかの実施によれば、使用され得るプロセスのタイプは制限されない。例えば、ｎおよびｐ型シリコンの粒子は、別のシリコン粒子を使用してｎ−およびｐ−ウェルを達成するために別の工程で堆積されてもよい。従来のＣＭＯＳにおいて、図５に示されているｎ−ウェルは広範囲のｐ型基板内で製造されなければならない。ここで図５ｂに移ると、図５ａのものと同様のデバイスが、ｐ型球を形成するためにｐ型材料でドープされる球形粒子内で製造されて示される。この図において、半球形半導体デバイス５０が示され、ここで、平坦化された球５６は、ソース（Ｓ）、ドレイン（Ｄ）およびゲート（Ｇ）ならびにデバイスが示されているようにドープされたウェル内にあるように基板バイアスを形成する接点Ｂを有するゲートされた半導体トランジスタデバイスを形成する。この場合、単一デバイスは平坦化された半導体球内で形成される。Ｂ、Ｓ、ＤおよびＧに対してデバイスから延びる線の各々は電気接点である。単結晶粒子内／上で製造され得る別のデバイスの数は平坦化領域のサイズに大いに依存する。例えば、デバイスが１μｍゲート長さおよび１μｍビアホールを有する場合、デバイス全体は５μｍ×５μｍデバイスであってもよい。しかしながら、２０μｍ直径を有する球は、いくつかのデバイスを収容できる３００μｍ２より大きい表面積を有する。例として、例えば寿命制御のためのさらなる回路を有する２×２ピクセルアレイまたは単独ピクセルが内蔵されてもよい。コスト、信頼性および生産量について球のサイズを考慮され得る。図５ａに示したデバイスは、例えば図３ｂに示した平坦化された球のいずれかまたは全てで製造され得る。
【0054】
トランジスタ５５ａ、５５ｂに表された印が図５ｃおよび５ｄに示される。示された単一のセルはまた、単独回路を形成し得、パッケージ化され得、シリコンウエハ上で製造された同様の装置の代わりに、単独デバイスとして機能し得る。さらなるドーピングが同じ球においてＮＭＯＳおよびＰＭＯＳデバイスを達成するために行われる。図５ｃにおいて、トランジスタ５５ａ、５５ｂなどの制御可能な機能デバイスのアレイが製造され得る。平坦化された球５６（相互接続５７を有する）のアレイ５８に示されていないが、デバイスのアレイは同じプロセス内で製造される。すなわち、ドーピングが同時に全てのトランジスタに対して行われる。保護層５９が、デバイスが製造された後、平坦化された球の上部に直接塗布される。保護層５９は、アクティブなデバイスの上に置かれる前で示されている。記載されている方法およびシステムの利点は、任意のサイズのアレイが製造され得るということであるが、アレイを、所望の位置に配置され得る小さな機能単位に切断することが望まれてもよい。シリコンウエハを切断するための現在の手段が、この場合、使用されてもよい。
【0055】
得られた電子アセンブリは次いで、ディスプレイまたはイメージャなどの種々のデバイスの基礎として使用され得る。
【0056】
いくつかの実施によれば、プラスチック、マイラー、ポリイミドまたは他の用途に適切な材料などの非ガラスの基板が使用されてもよく、減少した生産コストだけでなく、フレキシブルおよび成形可能な両方のデバイスの実現も可能にする。半導体粒子の寸法が減少されると、最小曲げ半径も減少される。基板厚さより小さい、シリコン粒子に関して、機械的特性がデバイスの非シリコン要素により大部分決定されるので、フレキシブルもしくは成形可能のいずれかまたはその組合せを生成できる。デバイスはまた、機械的特性がデバイス全体を通して変化する場合、機械的剛性がデバイス内の位置に応じて特定される場合に製造されてもよい。
【0057】
いくつかの実施形態によれば、大きな基板が、シリコンウエハが好ましいサイズのデバイスに切断されるのと同様に、小さなデバイスを形成するために切断されてもよく、デバイスは基板に比べて小さい。この技術はコストおよび性能が非シリコン基板の使用を可能にする場合に適用可能である。例えば、多くのシリコンデバイスにおいて、接触パッドおよび相互接続により占められる面積はデバイスの面積と同じオーダーであってもよい。他の用途において、デバイスの性能は、大きな熱電導率を有する基板を使用することによって増強され得る。ここで、粒子の球の裏面は熱が除去され得る大きな表面を提供する。
【0058】
前述のように、記載された方法、システムおよびデバイスはまた、同様の製造方法を使用した太陽電池の製造を可能にする。ここで図４ａから４ｆに移り、太陽電池を製造するプロセスが示され、図４ａに示されたｐ型材料でドープされた球１６はグリッド１４を有する開口に位置し、それらが支持される光透過性基板１０に固定される。図４ｂにおいて、球およびグリッドはＳｉＯ２の層４３でコーティングされ、図４ｃにおいてメタル化層４５が塗布される。図４ｄにおいて、構造は平坦化され、球は平坦な上面４７を有する。図４ｅにおいて、ビアおよび導電プラグ形成４８が設けられる。また、図４ｅに示されていないが、平面の真下の平坦な領域がｎ型材料でドープされ、後の工程において、図４ｆにおいて、全ての相互接続が、ｐおよびｎ材料と接触する平坦な上面にあるように、相互接続４６および４９が形成される。この上側の平坦化された表面は実際にソーラーパネルの裏側を形成する。
【0059】
実施の第１のセットのいくつかの実施において、平坦化された粒子または平面を有する粒子という用語は、１５ｍｍの平面および平面に対して少なくとも１μｍ垂直な深さ（ｄ）にわたって最も長い寸法を有する粒子を意味する。好ましくは、これらの粒子は球、球形または不完全な球または球形である。しかしながら他の粒子の形状は実施の第１および第２のセットの範囲内である。図６ａ〜６ｄは種々の粒子の形状６０を示し、粒子の平面に対して垂直な深さ（ｄ）を示す。
【0060】
ここで、実施の第２のセットのサブセットの非限定的な実施による半導体バックプレーンを製造する方法を示す、図７ａ〜７ｃに対して注意が向けられる。半導体粒子７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅおよび７０ｆはまた、本明細書において、半導体粒子７０と称され、球として示され、孔７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７１ｆに堆積され、また、それらは、本明細書において支持部材７２の孔７１とも称される。実施の第１のセットと同様に、半導体粒子７０は支持部材７２の機械的振動によって孔７１に堆積され得る。半導体粒子７０はまた、それぞれの孔７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７１ｆにおいて半導体粒子７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅおよび７０ｆの各々を個々に配置することによって孔７１に堆積されてもよい。しかしながら、この記載は包括的ではなく、孔７１に半導体粒子７０を堆積させる任意の適切な手段が意図される。
【0061】
図７ａ〜７ｃは複数の半導体粒子を示しているが、いくつかの実施によれば、単一の半導体粒子が支持部材の単一の孔に堆積される。さらに、実施の第１のセットにおけるように半導体粒子７０は球を含むが、半導体粒子７０の各々の形状および形態は種々の粒子形状を含んでもよい。半導体粒子７０の種々の形状の例は図６ａ〜６ｄに示される。実施の第１のセットにおけるように、半導体粒子７０は、特定の用途の性能要件に適用可能な場合、二酸化ケイ素、粉末シリコン、単結晶または多結晶のいずれかなどの種々の材料を含んでもよい。例えば、半導体粒子７０はシリコン球を含んでもよい。実施によれば、半導体粒子７０は同じサイズおよび／または形状である。いくつかの実施によれば、半導体粒子７０は種々の形状および／またはサイズを含む。例えば、半導体粒子７０ａは三角形（図６により示される）を含んでもよく、半導体粒子７０ｃは不規則な形状（図６ｄにより示される）を含んでもよく、残りの半導体粒子７０ｂ、７０ｄ、７０ｅおよび７０ｆは種々のサイズの球または球形を含んでもよい。
【0062】
支持部材７２は半導体バックプレーンを製造するための支持構造として使用される。支持部材７２は、種々の形状、構造およびサイズを含んでもよい。いくつかの実施によれば、支持部材７２は、中空シリンダまたはドラム、実質的に中実シリンダまたはドラム、平面部材、湾曲部材および運搬部材の１つを含む。「７」ではなく「８」で開始しているが、同様の要素が図７ａ〜７ｃと同様または類似の番号で示されている図８ａおよび８ｂは、非限定的な実施に係る支持部材についての形状の少しの例を示す。例えば、支持部材８２ａ、８２ｂおよび８２ｃは、他の非限定的な実施に従って製造された支持部材７２に対応する。図８ａ〜８ｃにおいて、支持部材８２ａは湾曲した部材を含み、支持部材８２ｂは中空シリンダを含み、支持部材８２ｃは孔のあいたコンベヤを含む。支持部材８２ａ、８２ｂおよび８２ｃは単に例示のために提供され、記載された支持部材についての他の構造が意図されることは留意される。
【0063】
支持部材７２は種々の材料を含んでもよい。例えば、支持部材は鋼およびセラミックの１つを含んでもよい。半導体バックプレーンについての用途、特定の製造条件および半導体バックプレーンを製造するために使用される材料の「熱収支」または温度制約が支持部材７２の材料を特徴付け得る。
【0064】
孔７１は、図７ａ〜７ｃにおける貫通ホールとして示される。しかしながら、吸引力が他の部分７４に付与され得る任意の孔が意図される。それ故、いくつかの実施によれば、孔７１は、貫通する前の深さまで支持部材７２に入り込むだけである。例えば、「７」ではなく「９」で開始しているが、同様の要素が図７ａ〜７ｃと同様または類似の番号により示されている図９に示されるように、孔９１はダクト９９によって一緒に接続され得るので、気圧傾度力９５（以下に示す）が、ダクト９９を介して孔９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、９１ｅおよび９１ｆの各々において生じる。
【0065】
さらに、支持部材７２にわたる孔７１の数および構成は変化してもよい。いくつかの実施によれば、孔７１は単一の孔（孔７１ａなど）を含む。いくつかの実施によれば、孔７１は支持部材７２にわたって均一に間隔をあけられている。いくつかの実施によれば、孔７１は支持部材７２にわたって不均一に配置される。いくつかの実施によれば、孔７１は支持部材７２にわたって所定の位置に配置される。例えば、半導体バックプレーンがディスプレイを製造するために使用される場合、孔７１はトランジスタまたは他の電気接続が半導体粒子７０に接続される位置に配置される。
【0066】
いくつかの実施によれば、孔７１は種々のサイズおよび形状を有する。孔７１は、半導体バックプレーンの用途、製造および／または輸送に適切な任意の方法で配置される。いくつかの実施によれば、複数のデバイスは同じ半導体バックプレーンから製造される。このような実施において、半導体バックプレーンは各々のデバイスを表す領域または区域に分けられてもよい。デバイスが異なるデバイス（例えば、異なる寸法、排出要求、電力要求など）である場合、各々の領域または区域は、異なるサイズ、組成および／または形状の半導体粒子を必要とし得る。それ故、これらの実施において、孔７１は各区域において異なって配置および／またはサイズ合わせされてもよい。半導体バックプレーンは次いで、それぞれのデバイスをさらに製造するために半導体バックプレーンを切断することなどによって各領域または区域により分離されてもよい。
【0067】
孔７１は、部分７３（半導体粒子７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆについてそれぞれ部分７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ、７３ｅおよび７３ｆ）が支持部材７２から突出するように半導体粒子７０を受容するようにサイズ合わせされる。いくつかの実施によれば、支持部材７２は、半導体粒子７１の１つより多い部分が孔７１を通して支持部材７２から突出するようにサイズ合わせされる（例えば十分に薄く製造される）。例えば、いくつかの実施によれば、支持部材７２は半導体粒子７０に対して十分に薄く、部分７３の少なくとも一部および他の部分７４の少なくとも一部は支持部材７２から突出する。部分７３は、例えば距離（ｄ）、支持部材７２から突出し、半導体バックプレーンのための用途、半導体バックプレーンを利用するデバイスのための構造および／または設計要件に応じ得る。さらに、半導体粒子７０が孔７１を通過しないように孔７１はサイズ合わせされる。
【0068】
吸引力が、半導体粒子７０を孔７１に保持するために半導体粒子７０の別の部分７４（半導体粒子７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅおよび７０ｆのそれぞれの他の部分７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、７４ｅおよび７４ｆ）に付与される。本明細書に記載されている「吸引力」は、孔７１における他の部分７４周囲の領域と、孔７１と流体連絡する別の領域との間の圧力差によって生じる気圧傾度力７５（本明細書において気圧傾度力７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄ、７５ｅおよび７５ｆとも称される）である。例えば、他の領域は、支持部材７２および／または孔７１に作動可能に連結される真空装置内の低圧チャンバであってもよい。図７ａおよび７ｂに示されるように、気圧傾度力７５は、孔７１に対しておよび孔７１内に半導体粒子７０を引き込みまたは強制し、これにより、半導体粒子７０がそれぞれの孔７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅおよび７１ｆから放出または移動されることを防ぐのに役立つ。孔７１は、吸引力が他の部分７４に付与され得るように構成され、種々の構成を可能にすることが留意されるべきである。理解されるように、他の部分７４は、用途に応じて、電気接続のための位置であり得る半導体粒子７１の面積または領域を含む。また、図８ａ〜８ｃにおいて、孔８１ａ、孔８１ｂおよび孔８１ｃも孔７１と同様に構成されることが理解される。
【0069】
図７ｂに示されるように、封入材料７６の層は、半導体粒子７０の部分７３が封入材料７６の層により覆われる支持部材７２上に塗布される。半導体粒子７０の他の部分７４は、封入材料７６の層との接触および／または接着から大部分保護される。封入材料７６の層は、半導体バックプレーンにおいて半導体粒子７０を一緒に（例えば互いに協働して）支持し、結合する。いくつかの実施形態によれば、封入材料７６の層は光学的に透過するまたは不透明であってもよい。いくつかの実施によれば、封入材料７６の層は種々の光透過性および／または組成の面積または区域に分けられる。上記のように、いくつかの実施によれば、複数のデバイスは、同じ半導体バックプレーンから製造され得、それぞれのデバイスのための面積または区域に分けられ得る。このような実施において、組成、光透過性および／または厚さを含む、封入材料の層の特性はまた、このような区域に従って変化されてもよい。
【0070】
封入材料７６の層は種々の形態をとってもよい。いくつかの実施によれば、封入材料７６の層は流体を含む。いくつかの実施によれば、封入材料７６の層は、粉末、シートまたは膜の１つを含む。いくつかの実施によれば、封入材料７６の層は、流体、粉末およびシートの１つ以上を含む。例えば、封入材料の層はゲルのシートを含んでもよい。半導体バックプレーンの用途、所望の特性および封入材料７６の層の組成に応じて、封入材料７６の層を流動化することが望まれ得る。いくつかの実施によれば、封入材料７６の層が塗布された後、粉末およびシートの１つを含む、封入材料７６の層は流動化される。いくつかの実施によれば、流動化することは、封入材料７６の層を融解すること、および封入材料７６の層を重合することのうちの１つを含む。例えば、封入材料７６の層を融解することは、支持部材７２を加熱することを含む。
【0071】
封入材料の層はまた、種々の物質を含んでもよい。いくつかの実施によれば、封入材料７６の層は、ガラス、プラスチックおよび光硬化性セメントの１つを含む。
【0072】
封入材料７６の層の形態および組成は、半導体バックプレーンの所望の特性に基づいて変化されてもよい。例えば、フレキシブルな半導体バックプレーンは輸送を容易にするために望まれ得る。いくつかの実施によれば、半導体バックプレーンは回転するのに十分フレキシブルである。回転した形態において、半導体バックプレーンは、典型的な剛性パネルより、単位表面積当たり少ない空間を占め得るので、輸送が容易である。いくつかの実施によれば、封入材料７６の層は、封入材料７６の層の他の寸法（例えば長さおよび幅）より薄い封入材料７６の層を製造することによって半導体バックプレーンにおける可撓性を促進するために製造され得るおよび／または可撓性ポリマーなどの可撓性を促進する基板を選択される。
【0073】
いくつかの実施によれば、封入材料７６の層は半導体粒子７０への接着を促進するために処理される。例えば、接着剤またはエポキシは、半導体粒子７０の部分７３の位置において、封入材料７６のシートを含む、封入材料７６の層に塗布され得る。あるいはまたはさらに、半導体粒子７０は、封入材料７６の層との接着または結合を促進するために処理される。例えば、接着剤またはエポキシは半導体粒子７０の部分７３の少なくとも一部に塗布され得る。
【0074】
言及は「一つの（ａ）」層としているが、封入材料７６の層は封入材料の複数の層から構成されてもよい。例えば、封入材料７６の層は、封入材料７６の層についての所望の厚さおよび形態が達成されるまで封入材料のより薄い層を塗布することによって漸進的に増加されてもよい。別の非限定的な例において、所望の特性を達成するために、封入材料７６の層は、各々の層が異なる物質または状態から構成される封入材料の複数の層を含んでもよい。
【0075】
封入材料７６の層の塗布は種々の形態を取ってもよい。いくつかの実施によれば、封入材料７６の層を塗布することは、封入材料を支持部材７２上に噴霧すること、封入材料を支持部材７２上に注ぐこと、封入材料を支持部材７２上に拡散させること、封入材料を支持部材７２上で回転させること、封入材料を支持部材７２上で圧縮すること、封入材料で支持部材を静電的にコーティングすること、および封入材料の層を支持部材上で真空成形させることのうちの１つを含む。
【0076】
図７ｃに示されているように、支持部材７２は、半導体粒子および封入材料７６の層のアセンブリ７７を露出するために解放または除去される。「解放する」は、アセンブリ７７から支持部材７２を分離することまたはその逆（支持部材７２からアセンブリ７７を分離すること）を含み得る。解放を促進するために、封入材料７６の層を塗布する前に、支持部材７２は解放を促進する物質または組成物で処理されてもよい（本明細書において「放出（ｒｅｌｅａｓａｎｔ）」とも称される）。例えば、支持部材７２は、ＤｕＰｏｎｔ（Ｅ．Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ）のテフロン（登録商標）などの付着防止コーティングでコーティングされてもよい。いくつかの実施によれば、支持部材７２は単一部分としてよりも複数の部分で除去されてもよい。例えば、半導体バックプレーンが複数のデバイスを製造するために使用される場合、いくつかの関連した実施において、半導体バックプレーンに関連したアセンブリ７７の面積または領域が利用される場合、支持部材７２は除去または解放されてもよい。支持部材７２が解放される方法および／または気圧傾度力７５の強度に応じて、吸引力を生じる気圧傾度力７５は支持部材７２を解放する前に除去されてもよい。
【0077】
さらに、図７ｃに示されるように、他の部分７４が封入材料の層との接触および／または接着から保護されるので、さらなる処理のために半導体粒子７０の少なくとも一部を露出するために半導体粒子７０から封入材料を除去する必要はない。いくつかの従来技術の方法によれば、半導体粒子は封入材料および／または基板材料により完全に包囲されるので、半導体粒子のいずれも損傷させずに半導体粒子を露出するために十分な封入材料および／または基板材料を注意深く除去するためにリソグラフィーまたは他の技術の使用を必要とする。したがって、記載されている方法およびシステムの実施は、この追加のステップを取り除き、従来技術の方法と比較して製造コストの低下を導く。
【0078】
図１０に注意を向けると、半導体粒子７０の他の部分７４の少なくとも一部が、半導体バックプレーン７８を形成するために平坦化された後のアセンブリ７７が示される。７４’により示されている平坦化することにより除去される他の部分７４の一部の量は、半導体粒子７０に対して製造され得る電気接続を含む、半導体バックプレーン７８の用途に依存し得る。種々の平坦化技術が利用されてもよい。いくつかの実施によれば、平坦化することは化学機械平坦化（ＣＭＰ）を含む。いくつかの実施によれば、平坦化することは、半導体粒子７０を研磨および／または粉砕することを含む。いくつかの実施によれば、半導体粒子７０はさらに、平坦化後のレーザ再結晶化によって処理される。
【0079】
図１０に示されるように、半導体粒子７０の平坦化は、平面７９として示されている、封入材料７６の層に平行な平面で実施され得る。アセンブリ７７の封入材料７６の層は、支持部材７２から解放された後、全体的に平面または平らであることは留意されるべきである。いくつかの実施によれば、平面７９は封入材料７６の層と同じ平面（例えば同一平面）である。例えば、平面７９は封入材料７６の層の表面７２’または表面７２’’と同じ平面にあり得る。封入材料７６の層と同じ平面（例えば表面７２’’）内に平面７９を有することは、半導体上でデバイスを製造するために使用される技術に基づいて好適であり得る。例えば、リソグラフィーは一般に、封入材料の層の表面上に感光性材料の領域を露出するためにマスクを使用する。感光性材料またはフォトレジストの後の変化により、さらなる処理のために封入材料の層の領域が露出する。この種のフォトリソグラフィープロセスは典型的に半導体処理に使用され、一般に平面を必要とし、平面性は、封入材料の層のトポグラフィーにかかわらず、表面上で画像を形成するためにフォトリソグラフィーツールの能力により制限される。平面性は、インクジェット印刷などの代替の技術が使用されるとしても、依然として必要とされ得る。
【0080】
いくつかの実施によれば、半導体粒子７０は２つの平面、表面７２’と平行または同一平面の第１の平面および表面７２’’と平行な第２の平面に沿って平坦化され、それにより半導体粒子７０は２つの側または表面で平坦化される。２つの側で半導体粒子７０を平坦化することにより、２つの表面上で半導体粒子７０の半導体表面が露出され、デバイス、デバイスの両側で形成される相互接続および電気ビアの製造を可能にする。例えば、電子機器は、半導体粒子７０の１つの平坦化された表面、および半導体粒子７０の他の平坦化された表面上のアクティブな接触パッド（ＥＳＤ保護およびドライブトランジスタとの接触パッドなど）に配置され得、２つの平坦化された表面は、半導体または封入材料７６の残りの周囲層で製造された電気ビアによって接続される。接触パッドに通常使用される面積がここで回路に使用され得るので、得られた全体のデバイスはより小型になる。
【0081】
さらに、電気デバイスは個々のダイを形成するためにダイスカットされてもよい。接触パッドは、必ずしもワイヤ結合パッドでなくてもよいが、ダイ接着、ボール結合またはプリント基板（ＰＣＢ）に直接取り付けるための他の標準的な方法のために使用されてもよい。
【0082】
１つの関連した実施によれば、半導体バックプレーン７８を使用して形成される電気デバイスは個々のダイを形成させるためにダイスカットされてもよく、ＰＣＢまたは他のキャリアへの取り付け後、封入材料７６の残りの層は、ここで小さく、取り付けられ、電気的に接触したデバイスを残して、封入材料７６の残りの層を溶解または融解することなどの任意の都合の良い手段によって後で除去されてもよい。
【0083】
いくつかの実施によれば、電気ダイまたは半導体バックプレーンは積層され得る。
【0084】
いくつかの場合、もっぱら封入材料７６の層により提供されているものより非常に構造的硬直性を有する半導体バックプレーンを有することが好ましい。いくつかの実施形態によれば、同様の要素が図７ａ〜７ｃにおいて同様の数により示されている、図１１ａおよび１１ｂを参照して、基板材料１１１の層が封入材料７６の層の上に塗布される。基板材料１１１の層は、封入材料７６の層と比べてその組成および／または厚さのために半導体バックプレーン１１３（図１１ｂに示される）に対してさらなる構造的支持および硬直性を提供する。
【0085】
基板材料１１１の層は種々の形態をとってもよい。例えば、基板材料１１１の層は流体、固体シートおよび粉末を含んでもよい。
【0086】
いくつかの実施によれば、基板材料１１１の層は、アセンブリ１１２を露出するために支持部材７２の解放または除去の前に付与され、次いで半導体粒子７０、封入材料７６の層および基板１１１の層を含む。いくつかの実施によれば、基板材料１１１の層を塗布することは、封入材料７６の層上に基板材料を圧縮すること、封入材料７６の層上に基板材料を注ぐこと、封入材料７６の層上で基板材料を流動させること、封入材料７６の層上で基板材料を噴霧すること、および封入材料７６の層上で層基板材料１１１を回転させることのうちの１つを含む。いくつかの実施によれば、基板材料１１１の層は、ガラス、可撓性ガラス（ｆｌｅｘ−ｇｌａｓｓ）およびプラスチックのうちの１つを含む。
【0087】
半導体粒子７０と封入材料７６の層との間の接着を硬化、凝固および／または促進するために、いくつかの実施において、封入材料７６の層は硬化される。同様に、封入材料７６の層と基板材料１１１の層との間の接着を硬化、凝固および／または促進するために、封入材料７６の層および基板材料１１１の層のうちの１つ以上が硬化される。さらに、封入材料７６の層と基板材料１１１の層との間の接着を促進するために、接着剤が封入材料７６の層および基板材料１１１の層の１つ以上に塗布される。封入材料７６の層および基板材料１１１の層の組成および特性に応じて、硬化は、例えば、加熱、紫外線照射への曝露、ならびに／または封入材料７６の層および／もしくは基板材料１１１の層への適切な化学添加剤の付与を含んでもよい。
【0089】
半導体粒子７０の一部が支持部材１７２から突出するように、半導体粒子７０は支持部材１７２における孔１７１に堆積される。吸引力１７５または気圧傾度力１７５が、孔１７１に半導体粒子７０を保持するために半導体粒子７０の別の部分に加えられる。いくつかの実施によれば、半導体粒子７０は、封入材料１７６の層を接着または固定するための位置に輸送またはそうでなければ移動される前に、支持部材１７２上にプレロードされる。いくつかの実施によれば、接着は半導体粒子７０の突出部に適用される。
【0090】
封入材料１７６の層は基板材料１１１の層の上に塗布される。封入材料１７６の層は、例えば、粘着性のあるまたはＵＶ硬化セメントであるように部分的にベークされているスピンオンガラスを含んでもよい。いくつかの実施によれば、基板材料１８１の層は、半導体バックプレーンの製造の間、封入材料１７６の層を配置し、支持する目的のために提供される別の部材と置き換えられる。これらの実施によれば、アセンブリ１７７（以下に示す）の形成後に部材は解放またはそうでなければ除去される。
【0091】
図１１ｄおよび１１ｅに示されるように、半導体粒子７０を保持している支持部材１７２は封入材料１７６の層の上で圧縮される（方向矢印１８０により示される）。次いで支持部材１７２は、半導体粒子７０、封入材料１７６の層および基板材料１８１の層のアセンブリ１７７から解放または除去される。示した実施において、吸引力１７５または気圧傾度力１７５はアセンブリ１７７から支持部材１７２を解放するために除去される。いくつかの実施によれば、封入材料１７６の層は、半導体粒子７０および／または基板材料１８１の層への封入材料１７６の層の凝固および接着に役立つように硬化および／またはベークされる。アセンブリ１７７の半導体粒子７０は次いで、本明細書に記載されているように平坦化される。
【0092】
非限定的な実施に係る、半導体バックプレーンを製造する方法１２００を示す、図１２に注意が向けられる。方法１２００の説明に役立つように、図７ａ、７ｂ、７ｃ、１０および１１ａ〜１１ｅに記載されている要素を使用して方法１２００は実施されることが仮定される。さらに、方法１２００の以下の説明は記載されている要素のさらなる理解を導く。しかしながら、図７ａ、７ｂ、７ｃ、１０および１１ａ〜１１ｅの要素ならびに／または方法１２００は変更されてもよく、本明細書に説明されているように互いに関連して正確に実施する必要はなく、このような変更は本発明の実施の範囲内であることは理解される。
【0093】
方法１２００は、そうでないと示されていない限り、示されている正確な順序で実施することを必要としないことが強調され、同様に種々のブロックは連続ではなく並行して実施されてもよく、それ故、方法１２００の要素は本明細書において「ステップ」ではなく「ブロック」と称する。
【0094】
ブロック１２０５において、部分７３が支持部材７２から突出するように、半導体粒子７０は支持部材７２の孔７１に堆積される。ブロック１２１０において、吸引力が、孔７１に半導体粒子７０を保持するために半導体粒子７０の別の部分７４に与えられる。いくつかの実施によれば、支持部材７２は、半導体粒子７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅおよび７０ｆがそれぞれ、孔７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅおよび７１ｆを占めることを確実にするために走査および／または検査される。ブロック１２１５において、部分７３が封入材料７６の層により覆われるように、封入材料７６の層が支持部材７２上に塗布される。
【0095】
いくつかの実施によれば、封入材料７６の層を流動化することが好ましい。それ故、方法１２００のブロック１２２０において、封入材料７６の層は流動化される。いくつかの実施によれば、封入材料７６の層を流動化させることは、封入材料７６の層を融解すること、および封入材料７６の層を重合することのうちの１つを含む。しかしながら、いくつかの実施によれば、封入材料７６の層は既に流体を含み、それ故、ブロック１２２０は実施されない。
【0096】
ブロック１２２５において、例えば、硬化、凝固を促進するため、および／または半導体粒子７０と封入材料７６の層との間の接着を促進するために、封入材料７６の層が硬化される。
【0097】
ブロック１２３０において、基板材料１１１の層が封入材料７６の層の上に塗布される。封入材料７６の層と同様に、基板材料１１１の層はアセンブリ１１２を形成するために１２３５において硬化され得る。アセンブリ１１２は、半導体粒子７０、封入材料７６の層および基板材料１１１の層を含む。
【0098】
ブロック１２４０において、アセンブリ１１２は上記のアセンブリ７７を解放するのと同様に支持部材７２から解放される。
【0099】
ブロック１２４５において、アセンブリ１１２の半導体粒子７０の他の部分７４は、上記のアセンブリ７７の半導体粒子７０を平坦化するのと同様に平坦化される。
【0100】
非限定的な実施に係る、半導体バックプレーンを製造するためのシステム１３００を示す、図１３に注意が向けられる。理解に役立つように、システム１３００は半導体バックプレーン７８を製造することに関して記載されている。システム１３００は段階（Ａ）および段階（Ｂ）に関して記載されている。システム１３００の段階（Ａ）は、部分７３が支持部材１３０２から突出するように半導体粒子７０を受容するようにサイズ合わせされる孔１３０１を有する支持部材１３０２を含む。図１３に示された実施によれば、支持部材１３０２は孔のあるコンベヤを備える。図１３に示した実施によれば、半導体粒子７０は、ホッパ（図示せず）に接続されたサイフォン１３０３によって支持部材１３０２上に堆積される。
【0101】
吸引装置１３０４は支持部材１３０２に動作可能に接続され、半導体粒子７０を孔１３０１に保持するために半導体粒子７０の別の部分７４に吸引力を付与される。いくつかの実施によれば、吸引装置１３０４は真空装置を備える。
【0102】
システム１３００の段階（Ａ）は、支持部材１３０２上に封入材料７６の層を塗布するためのアプリケータをさらに備え、半導体粒子７０の部分７３は封入材料７６の層により覆われる。いくつかの実施によれば、封入材料７６の層を塗布するためのアプリケータは、噴霧器、ローラおよびプレスのうちの１つを備える。図１３に示されるように、システム１３００において封入材料７６の層を塗布するためのアプリケータは噴霧器１３０５を備える。
【0103】
いくつかの実施によれば、支持部材１３０２は封入材料７６の層の硬化を支援するために加熱される。
【0104】
システム１３００はさらに、支持部材１３０２から半導体粒子７０および封入材料７６の層のアセンブリ７７を解放するための解放装置を備える。図１３に示した実施によれば、解放装置は、アセンブリ７７がリフタ１３０６の方向へ支持部材１３０２を移動すると、支持部材１３０２から離れてアセンブリ７７を穏やかに持ち上げるリフタ１３０６を備える。
【0105】
システム１３００の段階（Ｂ）において、平坦化装置は半導体粒子７０の他の部分７４を平坦化する。図１３に示した実施によれば、アセンブリ７７は、平坦化装置、粉砕機械１３０７の下でコンベヤ１３０８を移動し、半導体バックプレーン７８を形成する。
【0106】
非限定的な実施に従って、実施の第２のセットの第２のサブセットに係る半導体バックプレーンを製造する方法を示す、図１４ａ〜１４ｄに注意が向けられる。これらの図において、同様の要素は図７ａ〜１３における同様の番号により示されている。基板１４０は、本明細書において孔１４１とも称される、孔１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄ、１４１ｅおよび１４１ｆを有する。孔１４１は、図７ａ〜１３に示した実施と同様に吸引下にあり、この吸引力は、気圧傾度力１４２（本明細書において気圧傾度力１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄ、１４２ｅおよび１４２ｆとも称される）により生じると理解される。「吸引力」および「気圧傾度力」という用語は本明細書において交換可能に使用される。気圧傾度力１４２または吸引力１４２は、孔１４１によって規定される領域と、孔１４１と流体連絡する低圧領域との間の圧力差によって生じる。例えば、低圧領域は基板１４０および／または孔１４１に動作可能に接続される真空装置における低圧チャンバであってもよい。
【0107】
基板１４０は、半導体バックプレーンにおいて（例えば、互いに協働して）半導体粒子７０を一緒に支持し、結合する。いくつかの実施によれば、基板１４０は、光学的に透過するか、または不透明である。いくつかの実施によれば、基板１４０は、様々な光透過性および／または組成の面積または領域に分けられる。上記のように、いくつかの実施によれば、複数のデバイスが同じ半導体バックプレーンから製造され得、それぞれのデバイスについての面積または領域に分けられ得る。このような実施において、基板１４０の特性もまた、組成、光透過性および／または厚さを含む、このような領域に応じて変化されてもよい。
【0108】
基板１４０は基板材料のシートなどの様々な形態をとってもよい。基板１４０のシートは、ロールまたはコンベヤの表面上に基板材料を噴霧または堆積させることによってロールまたはコンベヤ上で形成され得る。必要に応じて、基板材料は融解または重合され得る。基板１４０はまた、様々な物質を含んでもよい。いくつかの実施によれば、基板１４０は、ガラス、プラスチック、可撓性ガラスおよびプラスチックのうちの１つを含む。例えば、基板１４０はガラスのフレキシブルなシートを含んでもよい。
【0109】
基板１４０の形態および組成は半導体バックプレーンの所望の特性に基づいて変化してもよい。フレキシブルな半導体バックプレーンは輸送を容易にすることが望まれ得る。例えば、いくつかの実施によれば、半導体バックプレーンは回転するのに十分フレキシブルである。回転形態において、半導体バックプレーンは、典型的な剛性パネルより小さな単位表面積当たりの空間を取ることができるので、輸送するのが容易である。いくつかの実施によれば、基板１４０は、基板１４０の他の直径（例えば、長さおよび幅）より基板１４０を薄く作製することによって、および／または可撓性ポリマーなどの可撓性を促進する基板を選択することによって半導体バックプレーンにおいて可撓性を促進するために製造され得る。いくつかの実施によれば、基板１４０は約１００μｍ厚のガラスの可撓性シートを備える。いくつかの実施によれば、基板１４０および半導体バックプレーン１４７の１つ以上は連続プロセスの一部としてロールとして製造される。
【0110】
いくつかの実施によれば、半導体バックプレーン１４７は、曲面の内部上に形成されるディスプレイの一部を形成する。これらの実施によれば、基板１４０はプロセスの間に変形され得るのに十分な可撓性のシートであってもよく、基板１４０は後で曲がるように弛緩する（すなわち、非平面形状）。いくつかの実施によれば、半導体バックプレーン１４７および付随電子機器はリソグラフィーなどの平坦化プロセスを使用して製造される。したがって、いくつかの実施によれば、大きな球上にディスプレイを製造する際に、半導体バックプレーン１４７および基板１４０が球の平面投影として製造され、次いで球の周囲が包まれるか、または球の形状に処理される。
【0111】
図１４ｂに示されるように、半導体粒子７０の部分１４５（本明細書において部分１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄ、１４５ｅ、１４５ｆおよび１４５ｇとも称される）が基板１４０から突出するように半導体粒子７０は孔１４１に堆積される。いくつかの実施によれば、半導体粒子７０は基板１４０の機械的振動によって孔１４１に堆積され得る。半導体粒子７０はまた、半導体粒子７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅおよび７０ｆの各々をそれぞれの孔１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄ、１４１ｅおよび１４１ｆに個々に配置することによって孔１４１に堆積され得る。しかしながら、この記載は包括的ではなく、半導体粒子７０を孔１４１に堆積させる任意の適切な手段が意図される。
【0112】
半導体粒子７０が孔１４１を通過しないように、孔１４１は半導体粒子７０を受容するようにサイズ合わせされる。示した実施において、半導体粒子７０の部分１４５および部分１４６の両方が基板１４０から突出するように基板１４０はサイズ合わせされる。いくつかの実施によれば、部分１４５および部分１４６の１つのみが基板１４０から突出する。
【0113】
部分１４５および／または部分１４６が基板１４０から突出する量（例えば距離（ｄ）または（ｅ））は、半導体バックプレーンの用途、半導体バックプレーンを利用する装置の構造および／または設計要件に依存し得る。
【0114】
さらに、基板１４０にわたる孔１４１の数および構成は変更してもよい。いくつかの実施によれば、孔１４１は単一の孔（孔１４１ａなど）を含む。いくつかの実施によれば、孔１４１は基板１４０にわたって均一に間隔があいている。いくつかの実施によれば、孔１４１は基板１４０にわたって不均一に配置される。いくつかの実施によれば、孔１４１は基板１４０にわたって所定の位置に配置される。例えば、半導体バックプレーンがディスプレイを製造するために使用される場合、孔１４１はトランジスタまたは他の電気接続が半導体粒子７０に接続される位置に配置される。
【0115】
孔１４１は製造され得るか、または基板１４０に備えられ得る。いくつかの実施によれば、孔１４１は基板１４０を通して切断または穿孔することによって機械的に形成され得る。いくつかの実施によれば、孔１４１は基板１４０を作製するために使用される鋳造プロセスの一部として形成される。いくつかの実施によれば、孔１４１は化学エッチングによって形成される。いくつかの実施によれば、孔１４１は基板１４０内に固有のホールまたはくぼみ（ピット）を含む。
【0116】
いくつかの実施によれば、孔１４１は様々なサイズおよび形状を有する。孔１４１は、半導体バックプレーンの用途、製造および／または輸送に適した任意の方法で配置される。いくつかの実施によれば、複数のデバイスは同じ半導体バックプレーンから製造される。このような実施において、半導体バックプレーンは各々の装置を表す面積または領域に分けられ得る。デバイスが完全に異なるデバイス（例えば、異なる寸法、排出要件、電力要件など）である場合、各面積または領域は、異なるサイズ、組成および／または形状の半導体粒子を必要とし得る。それ故、これらの実施において、孔１４１は各領域において異なって配置され得る。半導体バックプレーンは次いで、例えば、それぞれの装置をさらに製造するために、半導体バックプレーンを切断することによって各面積または領域に応じて分離され得る。
【0117】
半導体粒子７０は気圧傾度力１４２によって孔１４１に保持される。図１４ａおよび１４ｂに示されるように、気圧傾度力１４２により、半導体粒子７０を孔１４１の方向へ、および孔１４１内に引き込むか、または強制し、これは、半導体粒子７０がそれぞれの孔１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄ、１４１ｅおよび１４１ｆから解放または移動するのを防ぐのに役立つ。
【0118】
基板１４０および半導体粒子７０のアセンブリ１４３（図１４に示される）を形成するために基板１４０は半導体粒子７０に接着される。孔１４１の位置において半導体粒子７０を基板１４０に取り付けるための任意の適切な方法が意図される。いくつかの実施によれば、半導体粒子７０に基板１４０を接着させることは、接着剤を孔１４１に塗布すること、接着剤を半導体粒子７０に塗布すること、基板１４０を加熱すること、および基板１４０を硬化することのうちの１つを含む。いくつかの実施によれば、基板１４０および半導体粒子７０の１つ以上は半導体粒子７０への接着を促進するために処理される。例えば、のりまたはエポキシなどの接着剤は、孔１４１の内壁および半導体粒子７０の１つ以上に塗布される。別の例として、基板１４０は半導体粒子７０周囲で基板１４０を軟化させるために加熱され得る。
【0119】
図１４ｄに示されるように、半導体粒子７０の部分１４５の少なくとも一部は半導体バックプレーン１４７を形成するために平坦化される。１４５’によって示される、平坦化することによって除去される他の部分１４５の部分の量は、半導体粒子７０に対して作製され得る電気接続を含む、半導体バックプレーン１４７の用途に依存し得る。様々な平坦化技術が利用されてもよい。いくつかの実施によれば、平坦化は化学機械平坦化（ＣＭＰ）を含む。いくつかの実施によれば、平坦化は半導体粒子７０を研磨または粉砕することを含む。いくつかの実施によれば、半導体粒子７０は、平坦化後のレーザ再結晶化によってさらに処理される。
【0120】
いくつかの実施によれば、平坦化された部分は、基板１４０に平行な面および基板１４０と同一面内の面（すなわち、同一平面）の１つにある。例えば、図１４ｄに示されているように、半導体粒子７０は、基板１４０の表面１４０’および１４０’’の少なくとも１つに平行である平面１４４に沿って平坦化される。いくつかの実施によれば、半導体粒子７０は、２つの面、表面１４０’に平行または同一平面の第１の面および表面１４０’’に平行または同一平面の第２の面に沿って平坦化される。両側で半導体粒子７０を平坦化することにより、基板１４０の両面で半導体粒子７０の半導体面を露出させ、デバイス、デバイスの両側で形成される相互接続および電気的ビアの製造を可能にする。例えば、電子機器は、半導体粒子７０の１つの平坦化された表面上、および半導体粒子７０の他の平坦化された表面上のアクティブな接触パッド（ＥＳＤ保護および駆動トランジスタを有する接触パッドなど）に配置され得、２つの平坦化された表面は、半導体または周囲基板１４０において製造される電気的ビアによって接続される。通常の接触パッドに使用される面積がここで回路に使用され得るので、得られたデバイス全体はより小型になる。
【0121】
さらに、電気デバイスは個々のダイを形成するためにダイスカットされてもよい。接触パッドは必ずしもワイヤ結合パッドでなくてもよいが、ダイ接着、ボール結合またはプリント基板（ＰＣＢ）に直接取り付けるための他の標準的な方法のために使用されてもよい。
【0122】
１つの関連した実施によれば、半導体バックプレーン１４７を使用して形成される電気デバイスは、個々のダイを形成するためにダイスカットされてもよく、ＰＣＢまたは他のキャリアへの取り付け後、ここで小さな取り付けられ、電気的に接続されたデバイスを残したまま、基板１４０は、基板を溶解または融解することなどの任意の簡便な手段によって後で除去されてもよい。
【0123】
いくつかの実施によれば、電気的ダイまたは半導体バックプレーンは積層されてもよい。
【0124】
同様の要素が図７ａ〜１４において同様の番号で示されている、図１５に示されるように、基板１４０は支持部材１５２に設けられてもよい。支持部材１５２において孔１５３に動作可能に接続される真空装置１５０によって、支持部材１５２は吸引力１４２を基板１４０の孔１４１に加えるように構成される。半導体粒子７０は、支持部材１５２を回転させながら、ホッパ（図示せず）に接続される、サイフォン１５１によって孔１４１内に堆積される。
【0125】
支持部材１５２は基板１４０のための支持構造として使用され、半導体粒子７０を孔１４１に保持するために吸引力１４２を孔１４１に提供する。支持部材７２、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、９２および１３０２と同様に、支持部材１５２は、種々の形状、構造およびサイズを備えてもよい。いくつかの実施によれば、支持部材１５２は、中空シリンダまたはドラム、実質的に中実のシリンダまたはドラム、平面部材、湾曲部材およびコンベヤ部材のうちの１つを備える。いくつかの実施によれば、支持部材１５２は、支持部材７２、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、９２および１３０２の１つを備える。
【0126】
支持部材１５２は種々の材料を備えてもよい。例えば、支持部材は鋼またはセラミックのうちの１つを備えてもよい。半導体バックプレーンについての用途、特に製造条件および半導体バックプレーンを形成するために使用される材料の「熱収支」または温度制約は、支持部材１５２の材料を特徴付ける可能性がある。
【0127】
例えば、いくつかの実施によれば、支持部材１５２は、アセンブリ１４３を形成するために基板１４０を半導体粒子７０に取り付けるために基板１４０を融解するために加熱され得る。このような実施において、支持部材１５２は熱伝導性要素を備えてもよい。
【0128】
いくつかの実施によれば、基板１４０における孔１４１および支持部材１５２における孔１５３は互いに並べられないか、または互いに対してオフセットされる。いくつかの実施によれば、孔１５３はチャネルまたはスロットを備える。いくつかの実施によれば、孔１５３は基板１４０における孔１４１より大きくサイズ合わせされる。例えば、いくつかの実施において、基板１４０は孔１５３上で自立して停止するように十分に厚く、それにより基板１４０は吸引力１４２に起因して実質的に曲がらないまたは歪まない。いくつかの実施によれば、図１５に示されるように、孔１５３は基板１４０における孔１４１より小さくサイズ合わせされる。支持部材１５３が基板１４０の孔１４１に吸引力１４２を提供できる支持部材１５３を構成することが意図される。
【0129】
基板１４０および半導体粒子７０を含むアセンブリ１４３は支持部材１５２から解放され得る。支持部材７２を解放することに関して記載されているように、「解放する」は、アセンブリ１４３から支持部材１５２を分離することまたはその逆（支持部材１５２からアセンブリ１４３を分離すること）を含んでもよい。例えば、図１５に示されているように、アセンブリ１４３がリフタ１５４の方向へ移動すると、リフタ１５４は支持部材１５２から離れてアセンブリ１４３を穏やかに持ち上げるために使用されてもよい。
【0130】
いくつかの実施によれば、支持部材１５２は、一体としてではなく、一部分で除去されてもよい。例えば、半導体バックプレーンが複数のデバイスを製造するために使用される場合、いくつかの関連した実施において、支持部材１５２は、利用される半導体バックプレーンに関連したアセンブリ１４３の面積または領域として解放されてもよい。支持部材１５２が解放される方法および／または吸引力もしくは気圧傾度力１４２の強度に依存して、吸引力１４２は、支持部材１５２を解放する前に除去されてもよい。いくつかの実施によれば、アセンブリ１４３は、これらの面積または領域に従って印をつけられてもよいか、またはダイスカットされてもよく、これらはインサイチュで実施されてもよい。
【0131】
解放を容易にするために、基板１４０を支持部材１５２に提供する前に、支持部材１５２は解放（本明細書で「放出」とも称される）を促進する物質または組成物で処理されてもよい。例えば、支持部材１５２は、ＤｕＰｏｎｔ（Ｅ．Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ）のテフロン（登録商標）などの非付着コーティングでコーティングされてもよい。
【0132】
さらに、いくつかの実施において、支持部材１５２の加熱または冷却などの熱処理が、アセンブリ１４３と支持部材１５２とを分離するためにそれらの間の熱膨張の異なる速度の利点を得るために使用されてもよい。
【0133】
図７ａ〜１３に関して記載された実施の第１のサブセットにおけるように、実施の第２のサブセットは従来技術の方法より多くの利点を提供する。いくつかの従来技術の方法において、半導体粒子は基板により完全に包まれるので、半導体粒子を損傷させずに半導体粒子を露出させるために基板を注意深く十分に除去するためにリソグラフィーまたは他の技術の使用を必要とする。したがって、記載された方法およびシステムの実施は、半導体粒子の少なくとも一部が基板に付着されないまたは覆われないことを確実にすることによって、この追加の工程を未然に防ぐ。結果として、実施の第２のセットの記載された方法およびシステムは、これらの従来技術の方法と比べて低い製造コストを導き得る。
【0134】
非限定的な実施に係る、半導体バックプレーンを製造する方法１６００を示す、図１６に注意が向けられる。方法１６００の説明に役立つように、方法１６００は図１４ａ〜１５に記載されている要素を使用して行われることが仮定される。さらに、方法１６００の以下の説明は記載されている要素のさらなる理解を導く。しかしながら、図１４ａ〜１５の要素および／または方法１６００は変更されてもよく、互いに併せて本明細書に説明されているように正確に処理することを必要とせず、このような変更は本発明の範囲内であることは理解される。
【0135】
方法１６００は、他に記載されていない限り、示されている正確な順序で実施される必要がないことは強調され、同様の様々なブロックが連続してではなく並行して実施されてもよく、それ故、方法１６００の要素は本明細書において「ステップ」ではなく「ブロック」と称される。
【0136】
ブロック１６０５において、吸引力１４２下で孔１４１を有する基板１４０が提供される。上記のように、いくつかの実施によれば、基板１４０は、吸引力１４２を孔１４１に提供するように構成される支持部材１５２に設けられ得る。
【0137】
ブロック１６１０において、部分１４５（あるいは、部分１４６）が基板１４０から突出するように半導体粒子７０は孔１４１に堆積される。半導体粒子７０は吸引力１４２によって孔１４１に保持される。いくつかの実施によれば、半導体粒子７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅおよび７０ｆがそれぞれ、孔１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄ、１４１ｅおよび１４１ｆを占めることを確実にするために基板１４０は走査および／または検査される。
【0138】
ブロック１６１５において、基板１４０は基板１４０および半導体粒子７０のアセンブリ１４３を形成するために半導体粒子７０に接着される。いくつかの実施によれば、基板１４０を半導体粒子７０に接着させることは、孔１４１に接着剤を塗布すること、半導体粒子７０に接着剤を塗布すること、基板１４０を加熱すること、基板１４０を硬化すること、半導体粒子７０上の酸化被膜を基板１４０に融合することの少なくとも１つを含む。
【0139】
ブロック１６２０において、半導体粒子７０の部分１４５（あるいはまたはさらに、部分１４６）は平坦化される。
【0140】
非限定的な実施に係る、半導体バックプレーンを製造するためのシステム１７００を示す、図１７に注意が向けられ、その図において、図７ａ〜１５の同様の要素が同様の番号を与えられている。理解に役立つように、システム１７００は半導体バックプレーン１４７を製造することに関して記載されている。
【0141】
左から右に作用して、孔１４１を有する基板１４０が支持部材に設けられ、その支持部材は孔のあいたコンベヤ１７０２を備える。真空装置１７０３に動作可能に接続された孔のあいたコンベヤ１７０２は吸引力１４２を孔１４１に提供するように構成される。
【0142】
図１７に示した実施によれば、半導体粒子７０は、ホッパ（図示せず）に接続されるサイフォン１３０３によって基板１４０上に堆積される。半導体粒子７０は孔１４１に堆積され、部分１４６が基板１４０から突出するように吸引力１４２によって保持される。いくつかの実施によれば、半導体粒子７０は、ビンまたはパイルから吸い上げられ、次いで基板１４０上、孔１４１内に堆積される。
【0143】
システム１７００はさらに、基板１４０および半導体粒子７０のアセンブリ１４３を形成するために基板１４０を半導体粒子７０に接着するための装置を備える。図１７に示されるように、システム１７００は基板１７４０を加熱するために加熱ランプ１７０４を備え、基板１４０は融解し、半導体粒子７０に接着する。いくつかの実施によれば、基板１４０を半導体粒子７０に接着するための装置は噴霧器を備える。例えば、いくつかの実施によれば、基板１４０は、半導体粒子７０との基板１４０の接着を促進するための物質で噴霧される。
【0144】
システム１７００は、半導体粒子７０の部分１４５を平坦化するための平坦化装置、粉砕機械１３０７をさらに備える。図１７に示された実施によれば、半導体バックプレーン１４７を形成するためにアセンブリ１４３は粉砕機械１３０７の下でコンベヤ１７０２を移動する。
【0145】
システム１７００は、支持部材、コンベヤ１７０２からアセンブリ１４３を解放するための解放装置をさらに備える。図１７に示された実施によれば、半導体バックプレーン１４７がリフタ１７０５の方向へ支持部材１７０２を移動すると、解放装置は、支持部材１７０２から離れて半導体バックプレーン１４７を穏やかに持ち上げるリフタ１７０５を備える。
【0146】
本明細書に記載されている方法、システムおよびデバイスは、半導体バックプレーンを製造するために簡単で、拡張可能かつコスト効率の良い方法を提供できる。これらの半導体バックプレーンは、ディスプレイおよびソーラーパネルなどの半導体が支持されることを必要とする、広範囲の用途で使用され得る。記載されている方法、システムおよびデバイスは、デバイスのサイズが半導体のサイズと比較して大きい場合、特に有益であり得る。
【0147】
半導体バックプレーンを製造するための拡張可能な方法として、記載されている方法およびシステムは、いくつかの実施によれば、単一ピクセルから構成される半導体バックプレーンから数千のピクセルから構成される半導体バックプレーンまでを製造するために使用される。さらに、上記のように、いくつかの実施により、複数の異なるデバイスを、特定のデバイスのために設計された面積または領域に応じて、封入材料の層または基板にわたる半導体粒子の配置、ならびに封入材料の層および／または基板材料の層および／もしくは基板の組成の１つ以上を変更することによって同じ半導体バックプレーンから製造することを可能にする。製造された半導体バックプレーンは次いで、これらの面積または領域に応じてダイスカットまたは分配されてもよい。これにより、製造プロセスにおいて高度な柔軟性および適応性が可能となり、低下した製造コストを導き得る。
【0148】
さらに、上記のように、記載された方法およびシステムにより、輸送などの他の関心事のために半導体バックプレーンを調整することが可能となる。例えば、封入材料の層の組成および形態は半導体バックプレーンにおける柔軟性を促進するように生成され得る。いくつかの実施に係る、この柔軟性により、半導体バックプレーンが回転された形態で保存および／または輸送され得る。大きな剛性の半導体バックプレーンと比較して、回転された半導体バックプレーンは少ししか空間を取らないので、特別な保存または輸送手段を必要とされ得ない。それ故、実施は低い保存および輸送コストを導き得る。
【0149】
さらに、実施の第２のセットに関して、半導体粒子が支持部材（例えば支持部材７２）または基板（例えば基板１４０）によって配置されるので、規則正しいマトリクスまたはグリッドを半導体粒子に配置することを必要としない。
【0150】
上記のように、実施の第２のセットに関して、半導体粒子は、支持材料（例えば、封入材料７６の層、基板１４０）によって完全に埋め込まれないまたは封入されないので、さらなる製造のために半導体粒子の一部を露出するためにこの材料の一部を除去することを必要としない。これによりまた、製造コストを低減できる。さらに、半導体粒子の少なくとも一部は半導体バックプレーンから突出するので、半導体粒子を見るために支持材料は透明であることを必要としない。
【0151】
当業者は、さらに多くの可能な代替の実施および変更が存在し、上記の例は１つ以上の実施の例示のみであることを理解するであろう。したがって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。