微纳件的转移方法

1.本发明涉及微系统异质集成技术领域，尤其涉及一种微纳件的转移方法。背景技术：2.将微纳尺度的材料和结构从其生长基底转移至目标器件基底的异质集成技术是微系统领域关键技术之一，实现了各功能单元的高密度集成，突破了不同微型件制备基底和制备过程与目标器件基底不兼容的限制。3.近年来，以微纳抓手、转移印刷为代表的新兴技术为微型件转移和集成提供了新思路、新方法。微纳抓手结构制备较为复杂，且依赖于精密仪器控制抓手实现微型件的抓取、位移和放置等操作，成本较高，且不适用于规模化应用。转移印刷工艺则依靠弹性材料制成的印章，借助定制的手动或自动机电装置，通过控制界面吸附力的相对大小，完成对微型件的吸附、位移和释放等操作，成本低且具备规模化应用的潜力。然而，由于转移过程依靠非标准化的机电装置，限制了其规模化的实际应用。4.可见，现有微型件转移方法由于未采用工业界广泛使用的标准化设备，限制了其规模化使用。技术实现要素：5.针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种微纳件的转移方法，用以解决现有技术中因采用非标准化设备而难以规模化应用的问题，采用工业界广泛使用的标准引线键合仪，借助标准的球焊‑楔焊引线键合工艺过程，实现了将微型结构的工件从其生长或过渡基底上转移至目标基底的拾取、位移和放置步骤，由于采用了高速、标准化的引线键合设备，因此具备更好的规模化应用前景。6.本发明提供一种微纳件的转移方法，包括对微型件的拾取以及对微型件的放置，其中，7.对微型件的拾取步骤为：通过操控引线键合仪打火以使金属线末端形成金属球，控制金属球顶压粘附介质平面，促使金属球末端形成拾取平面并沾取粘附介质，利用金属球上附着了粘附介质的拾取平面粘取生长基底表面的微型件；8.对微型件的放置步骤为：通过引线键合仪操控金属球移动，把粘附的微型件精确放置于目标基底的粘性表面上，然后移走金属球，让微型件从金属球的拾取平面脱离。9.根据本发明的一种微纳件的转移方法，在对微型件的放置步骤中，预先把引线键合过程的电子打火电流引入接地单元，防止电流经过微型件。10.根据本发明的一种微纳件的转移方法，所述接地单元为接地金属棒。11.根据本发明的一种微纳件的转移方法，在对微型件的放置步骤中，把电子打火电流设置为低电流值，以防止电流损坏微型件。12.根据本发明的一种微纳件的转移方法，还包括对金属球的废弃处理步骤：完成对微型件的放置步骤后，把使用过的金属球放置于孔结构基底上，让金属球与孔结构基底上的孔相互对应并与孔表面的金属层发生键合，然后移走金属线，让金属球脱离金属线并固定于孔结构基底上，以完成金属球的废弃处理。13.根据本发明的一种微纳件的转移方法，所述金属球的直径大于所述孔结构基底上的孔直径。14.根据本发明的一种微纳件的转移方法，微型件预先制备于生长基底并且分立在生长基底上，并通过金属球转移并吸附至目标基底/过渡基底上。15.根据本发明的一种微纳件的转移方法，微型件在生长基底上受到微柱或微梁结构的支撑，在对微型件的拾取步骤中受键合力作用而断裂，以释放生长基底上的微型件。16.根据本发明的一种微纳件的转移方法，在对微型件的拾取步骤中，所述粘附介质为液态或胶质态。17.根据本发明的一种微纳件的转移方法，微型件被转移至目标基底后，利用极性或半极性或非极性的溶剂洗净微型件表面的残余粘附介质。18.本发明提供的一种微纳件的转移方法，包括对微型件的拾取以及对微型件的放置两个步骤，在对微型件的拾取步骤中，利用引线键合仪控制金属球沾取粘附介质，然后将微型件从过渡基底或从其生长基底精准拾取；在对微型件的放置步骤中，利用引线键合仪操控金属球精准移动，将拾取的微型件精准转移至含粘性表面的目标基底位置；在这过程中，对金属球的制备以及对微型件的拾取和放置步骤均通过采用工业界广泛使用的标准引线键合仪完成，借助标准的球焊‑楔焊引线键合工艺过程，实现了将微型结构的工件从其生长或过渡基底上转移至目标基底的拾取、位移和放置步骤，从而实现了微型件的规模化高效转移，有效克服了传统转移印刷等微型件转移方法因采用非标准化设备而难以规模化应用的不足，因此具备更好的规模化应用前景。附图说明19.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。20.图1是本发明的微型件拾取步骤的过程示意图；21.图2是本发明的微型件放置步骤的过程示意图；22.图3是本发明的金属球废弃处理步骤的过程示意图。具体实施方式23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。24.一种微纳件的转移方法，包括对微型件的拾取步骤以及对微型件的放置步骤。25.其中，如图1所示，为对微型件的拾取步骤的过程示意图，采用标准引线键合仪的模拟球焊‑楔焊工艺实现，具体包括：26.如图1(a)和图1(b)所示，首先通过操控引线键合仪，在打火电极50和金属线401之间通过电子打火生成金属球403，金属球403形成在金属线的底部末端；27.然后，如图1(c)所示，利用引线键合仪操控金属球403移动，控制金属球403接触粘附介质102及其载体101，通过瓷嘴402施加的键合力，向下顶压载体101的粘附介质平面，在键合力的作用下促使金属球403的底部末端形成拾取平面，如图1(d)所示，当金属球403上升后，金属球403底部的拾取平面表面便能够沾取到粘附介质材料103。28.最后，如图1(e)所示，利用引线键合仪操控金属球403移动，利用金属球403上附着了粘附介质材料103的拾取平面粘取生长基底201(或过度基底)表面的微型件202，如图1(f)所示，当向上提升并脱离接触后便可以完成微型件202的拾取。29.在上述步骤完成后，进行微型件的放置步骤，其过程如图2所示，利用引线键合仪的单步球焊工艺实现，包括：30.如图2(a)所示，通过引线键合仪操控金属球403精确移动，把粘附的微型件202精确放置于目标基底301的粘性表面302上，由于粘性表面302具有粘性，如图2(b)所示，故当移走金属球403后，可以让微型件202从金属球403底部的拾取平面脱离，使微型件202能够精确放置并停留于目标基底301的粘性表面302上，完成微型件202的放置步骤。31.在对微型件的放置步骤中，预先把引线键合过程的电子打火电流从打火电极50引入接地单元，以防止电流经过微型件，避免对微型件造成损坏。具体地，接地单元为接地金属棒60，更为具体地，接地金属棒60可为钨针或者独立的金丝。32.可理解地，由于金属球403的末端形成了拾取平面，因此更能准确与微型件的表面配合，避免微型件被拾取时产生倾斜，有利于精准拾取和后续的精准放置。33.本实施例对微型件的转移方法，包括对微型件的拾取以及对微型件的放置两个步骤，在对微型件的拾取步骤中，利用引线键合仪控制金属球沾取粘附介质，然后将微型件从过渡基底或从其生长基底精准拾取；在对微型件的放置步骤中，利用引线键合仪操控金属球精准移动，将拾取的微型件精准转移至含粘性表面的目标基底位置；在这过程中，对金属球的制备以及对微型件的拾取和放置步骤均通过采用工业界广泛使用的标准引线键合仪完成，借助标准的球焊‑楔焊引线键合工艺过程，实现了将微型结构的工件从其生长或过渡基底上转移至目标基底的拾取、位移和放置步骤，从而实现了微型件的规模化高效转移，有效克服了传统转移印刷等微型件转移方法因采用非标准化设备而难以规模化应用的不足，因此具备更好的规模化应用前景。34.作为对本实施例的可选具体方案，金属球403可由au、ag、al、cu等金属或其合金制成的金属线经电子打火形成，具体地，在本实施例中，金属球403的材料为金，直径为100μm，所采用的金丝直径为25μm。35.作为对本实施例的可选具体方案，粘附介质102为液态或胶质态，例如，粘附介质102可选为润滑油，载体101为硅片，可通过5000rpm的转速旋涂于硅片上，形成约微米厚油层；所施加的引线键合力设置为500mn，键合时间为50ms，无超声振动能量施加。36.可理解地，粘附介质102为液态或胶质态，相比于固态吸附介质，更易均匀沾取，且降低了可粘附的微型件类型的限制，从而保证了微型件拾取过程的可靠性和广泛适应性。37.作为对本实施例的可选具体方案，本实施实例提供的过渡介质201为热剥离胶带(已热处理)，微型件202为边长约为60μm的正方形硅微型件；所施加的引线键合力设置为100mn，键合时间为50ms，无超声振动能量施加；38.作为对本实施例的可选具体方案，所述硅质的微型件亦可直接于绝缘体上硅(soi)基底的器件层制备；首先通过标准光刻和硅刻蚀工艺完成分立图形化，而后通过氢氟酸刻蚀硅微型件底部的二氧化硅层，至仅剩余约2μm‑5μm宽的微柱支撑，并在微型件拾取过程键合力作用下通过迫使微柱断裂而释放微型件，所施加的键合力设置为200mn，键合时间为50ms，超声振动能量为30％。39.作为对本实施例的可选具体方案，目标基底301为玻璃片，粘性表面为热剥离胶材质，所施加的键合力为100mn，键合时间为100ms，无超声振动能量施加。40.作为对本实施例的可选具体方案，在对微型件的放置步骤中，把电子打火电流设置为低电流值，把电子打火电流设置为接近零值，以防止电流损坏微型件，从而不影响被转移微型件的完整性和功能性，且避免了使用接地金属棒，简化了流程。41.经过上述步骤，金属球403可被循环利用。42.进一步地，如图3所示，还包括对金属球403的废弃处理步骤：如图3(a)～3(c)，完成对微型件202的放置步骤后，利用引线键合仪，把使用过的欲废弃的金属球403放置于孔结构基底701上，让金属球403与孔结构基底701上的孔703相互对应，并在键合力作用下与基底701表面的金属层702发生键合，当金属球403与孔703表面的金属层702发生键合并局部形变楔入孔703后，金属球403便可以固定于孔结构基底701上,如图3(d)所示，最后移走金属线401，让金属球403脱离金属线并固定于孔结构基底701上，以完成金属球403的废弃处理。43.进一步地，金属层702预先沉积在孔结构基底701的表面，以确保能完成与金属球403的可靠键合。44.其中，断裂的金属线可用于新金属球的生成，从而可以再进行下一个的微型件的转移循环过程。45.具体地，金属球403的直径大于孔结构基底上孔703的直径。46.可选地，本实施实例提供的孔结构基底701为硅，孔703通过光刻胶图形化和硅刻蚀完成，孔深100μm，孔径70μm；表面金属镀层为50nm厚的tiw与300nm厚的au构成，分别通过电子束蒸镀沉积；所施加的键合力设置为2000mn，键合时间为50ms，超声振动能量为25％。47.作为对本实施例的可选具体方案，微型件202预先制备于生长基底201并且分立在生长基底201上，并通过金属球403转移并吸附至目标基底301或过渡基底上。48.作为对本实施例的可选具体方案，微型件202在生长基底201上受到微柱或微梁结构的支撑，在对微型件的拾取步骤中受键合力作用而断裂，以释放生长基底上的微型件。49.作为对本实施例的进一步方案，微型件202被转移至目标基底301后，利用极性或半极性或非极性的溶剂洗净微型件表面的残余粘附介质。具体地，本实施实例的溶剂可选为异丙醇。50.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。