較高的密度單一石英細薄膜光射二極管（LED）數(shù)組已被研究。連結(jié)的附生細薄膜（epi薄膜）LED約薄為2μm已被建構(gòu)于CMOS IC驅(qū)動器上，以及其它相異的原料基座是透過分子內(nèi)力（“附生細薄膜連結(jié)（EFB）”技術(shù)）。此一附生細薄膜LED數(shù)組提供足夠好的特性以供應(yīng)LED印頭（小的可變之射極光功率（< ±5%），以及長生命周期（ > 1000h））。制造測試于2維（2D）附生細薄膜的LED數(shù)組；顯示2D的1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組（一個小的光射范圍為10μmx10μm，以及一個良好的數(shù)組強度為21.2μm）建構(gòu)好的效能以顯示其特性。

　　連結(jié)的1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組于類鉆石的碳（DLC）細薄膜是具有高熱流 傳導(dǎo)于第一時間內(nèi)被測試。測試結(jié)果顯示好的鏈接之小的附生細薄膜（10μmx10μm）于DLC細薄膜是可以被建構(gòu)。LED數(shù)組被鏈接于DLC細薄膜形狀于硅基座上顯示較高的熱流傳導(dǎo)特性；初步評估LED的溫度建議約為50℃甚至于一十分高的20kA/cm2 LED電流密度。

　　于近幾年，硅光子技術(shù)有一個特定的吸引力是為來自于”超越穆爾”技術(shù)。許多的研究已被用來發(fā)展硅光子技術(shù)。于硅光子技術(shù)上的關(guān)鍵之一為整合光裝置與硅裝置。整合的光裝置以及硅裝置被許多的方法所研究，如使用硅的光射裝置，化合物半導(dǎo)體長成于硅，以及晶圓連結(jié)等。這些技術(shù)均是為了裝置整合，半導(dǎo)體細薄膜連結(jié)看似吸引特別為整合相異的原料裝置。

　　至今半導(dǎo)體細薄膜連結(jié)的先導(dǎo)工作，許多的研究室早已研究將半導(dǎo)體細薄膜連結(jié)以整合到相異的原料裝置。但并無應(yīng)用于很成功的產(chǎn)品已被半導(dǎo)體細薄膜連結(jié)。難于掌控半導(dǎo)體細薄膜使不具有任何的瑕疵，尤其是于晶圓層，看似一個大的理由為何有些實驗室嘗試應(yīng)用半導(dǎo)體細薄膜鏈接于裝置產(chǎn)品。建構(gòu)高可靠的鏈接細薄膜裝置已成為一個迫切的問題。

　　半導(dǎo)體細薄膜連結(jié)具有一個大優(yōu)點將提供更多可變的抉擇以整合裝置原料組合勝于化合物半導(dǎo)體長成于硅。未匹配的原料特性以及裝置過程限制化合物半導(dǎo)體長成于硅于相異的原料裝置整合的應(yīng)用。它將有可能來整合裝置，它可以被分開制造于最好的制造過程中，當(dāng)半導(dǎo)體細薄膜連結(jié)被應(yīng)用。此也將引導(dǎo)高效能以及高可靠的被整合裝置。它的另一優(yōu)點是使用半導(dǎo)體細薄膜連結(jié)，此為平面的線結(jié)構(gòu)被照相平版印刷形狀以連接到整合的裝置。金屬細薄膜線可以被形狀覆蓋于邊緣區(qū)域的鏈接細薄膜裝置。其線結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致更多的壓縮以及被整合高密度的裝置，相較于表面芯片固定結(jié)構(gòu)使用晶粒鏈接，線鏈接以及翻轉(zhuǎn)的芯片的鏈接。平面的線結(jié)構(gòu)排除大的連接印臺。將會產(chǎn)生降低裝置尺寸以及增加裝置的整合密度的結(jié)果。

　　光射二極管印頭（LED印頭）為關(guān)鍵組件，它被用于LED打印機以及單當(dāng)作光源的使用。LED沖印機是為光電印刷打印機的型態(tài)之一；另一型態(tài)是為激光打印機。傳統(tǒng)的LED印頭包含有LED數(shù)組芯片以及CMOS IC驅(qū)動器芯片這些可以被安裝于印刷電路板上。LED數(shù)組芯片以及IC驅(qū)動器芯片被具有高密度線的鏈接。于LED數(shù)組芯片的光射區(qū)域是小的，例如，于600dpi為20μmx20μm，但是LED 數(shù)組芯片的尺寸卻是很大，因為有大的線連結(jié)印臺。安裝的LED數(shù)組芯片以及IC驅(qū)動器芯片也限制LED印頭尺寸的降低。為了解決這些問題，我們也已研究整合細薄膜LED數(shù)組與CMOS IC驅(qū)動器，并也有成功的開發(fā)3維的細薄膜LED數(shù)組與IC驅(qū)動器整合于LED印頭的技術(shù)；我們將此此技術(shù)稱為“附生細薄膜連結(jié)（EFB）”技術(shù)并稱為半導(dǎo)體細薄膜 “附生細薄膜”。

　　EFB技術(shù)將會被應(yīng)用于整合相異的原料以及整合于附生細薄膜LED數(shù)組與IC驅(qū)動器LED印頭上。應(yīng)用的EFB技術(shù)于超高高密度整合的相異的原料裝置將是為一個有效的未來目標(biāo)。制造于2D的附生細薄膜LED數(shù)組有一個好的測試EFB技術(shù)被應(yīng)用于超高密度整合。2D LED數(shù)組的密度被限制于一個數(shù)組強度約為1mm盡可能長的LED，被數(shù)組于具有傳統(tǒng)的安裝技術(shù)。許多較高的LED數(shù)組密度被期望建構(gòu)于EFB技術(shù)被應(yīng)用于2D LED數(shù)組的制造。

　　于較高的密度附生細薄膜LED數(shù)組，較高的熱傳導(dǎo)被期望于附生細薄膜LED數(shù)組被鏈接的基座，尤其當(dāng)LED被操作于較高的LED電流范圍。但許多的研究為連結(jié)于半導(dǎo)體細薄膜在高熱流傳導(dǎo)材料已有被研究及報導(dǎo)。

　　于本文中，較高的密度附生細薄膜LED數(shù)組被整合于具有CMOS IC驅(qū)動器的LED印頭之3維空間中。較高密度的2D附生細薄膜LED數(shù)組也可以由EFB的測試而被應(yīng)用于較高密度整合的相異的原料裝置。藉由EFB的附生細薄膜LED數(shù)組形狀的熱傳導(dǎo)特性也被描述；經(jīng)由EFB的附生細薄膜LED的測試被連結(jié)于類鉆石碳的（DLC）細薄膜也會被報導(dǎo)。

　　LED數(shù)組以及CMOS IC驅(qū)動器的整合

　　圖1所顯示的為LED數(shù)組芯片以及IC驅(qū)動器芯片的顯微鏡影像，它被安置于具有600dpi習(xí)慣的LED印頭印刷電路板。LED數(shù)組芯片以及IC驅(qū)動器芯片為電子式連接具有高密度的金屬鏈接線，連結(jié)的線數(shù)量約為3000。

　　圖2所顯示的為新的LED數(shù)組的制造過程，它是為附生細薄膜LED數(shù)組，以及CMOS IC驅(qū)動器被整合于EFB中。

　?。╝）對LED的附生細薄膜層被長成于GaAs基座上。一個具有拋棄層被遠用來蝕刻GaAs基座；以及附生細薄膜層被長成于附生細薄膜LED層，以及GaAs基座之間。附生細薄膜LED層包含有AlGa，當(dāng)層中有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu) （LED的波長約為750nm）。

　?。╞）附生細薄膜LED層為臺地蝕刻于不同的絕緣區(qū)域，以及曝露拋棄層于臺地蝕刻。此絕緣圖樣為附生細薄膜LED層是被釋放自其它基座（GaAs基座）是透過對拋棄層的化學(xué)蝕刻。提供的材質(zhì)被成形20μmx20μm的絕緣范圍，此LED數(shù)組的區(qū)域強度為42.3μm以支持附生細薄膜LED層于600dpi數(shù)組強度。金屬細薄膜線被適當(dāng)?shù)尼尫?，以及連結(jié)處理成形于附生細薄膜LED的邊緣范圍沒有缺點；

　?。╟）附生細薄膜LED層的連結(jié)對有好的步驟含蓋率之金屬細薄膜線以及鏈接區(qū)域于IC驅(qū)動器于附生細薄膜邊緣區(qū)域被觀查到。附生細薄膜LED層透過分子內(nèi)力被緊密的鏈接到IC驅(qū)動器表面于室溫下操作不用任何黏著。于鏈接區(qū)域，此一IC驅(qū)動器表面于附生細薄膜 連結(jié) 過程之前是沒什作用的。

　　（d）支援材料被由附生細薄膜LED層走移。

　?。╡）附生細薄膜LED層被由LED數(shù)組臺地蝕刻成各別的LED。

　　（f）金屬細薄膜線被透過照相平版印刷成形并連接到附生細薄膜LED以及IC驅(qū)動器。

　　圖3所顯示為附生細薄膜LED鏈接于IC驅(qū)動器范圍的掃描電子顯微鏡 （SEM） 影像。其光射范圍（附生細薄膜）為2μm。附生細薄膜LED被鏈接適當(dāng)?shù)腎C驅(qū)動器；無爆裂以及閑置被觀查到甚至有十分細附生細薄膜范圍約薄為150nm。圖4為顯示600dpi附生細薄膜LED數(shù)組被整合于具有IC驅(qū)動器的SEM影像。附生細薄膜LED數(shù)組被適當(dāng)?shù)逆溄佑贗C驅(qū)動器于CMOS IC晶圓范圍內(nèi)。光射范圍為20μmx20μm。LED數(shù)組的強度為42.3μm（600dpi數(shù)組強度）。金屬細薄膜線被適當(dāng)成形而于附生細薄膜LED的邊緣范圍內(nèi)不具缺點。

　　圖5所顯示的為附生細薄膜LED鏈接于IC驅(qū)動器的SEM影像剖面圖。相當(dāng)好的連結(jié)被建構(gòu)且無閑置出現(xiàn)于連結(jié)的界面，清楚的證明原子的后端范圍是在鏈接接口沒有被觀查到。不同的PLED以及Vf 分配是小的；PLED的變化約為±5%且Vf的變化約±2%，也有傳統(tǒng)型態(tài)LED數(shù)組芯片（LED數(shù)組于GaAs基座）等效于PLED以及Vf。不同的PLED以及Vf 分配表示不同的鏈接接口特性，If 閑置∕或爆裂出現(xiàn)于附生細薄膜LED數(shù)組，不同的PLED以及Vf 分配。

　　圖7所顯示的結(jié)果為600dpi LED印頭之生命周期測試。LED印頭中包含有4992個LED。測試被進行于較高的正常操作條件下LED電流以及工作周期。圖7的橫坐標(biāo)以及縱坐標(biāo)分別表示LED的數(shù)目（#1~#4992），以及射極光功率改變（PLED（t）-PLED（0））/PLED（0），其中的PLED（0）為啟始射極光功率，而PLED（t）為于t時間的射極光功率。圖7顯示沒有大的射極光功率下降出現(xiàn)于LED 印頭在 t=1000h時。于操作時間為1000h時的LED前向電流等于0.9mA，更高于5百萬紙張的印出；機械也有長的生命周期以提供新的LED印頭于LED 打印機上使用。

　　圖8顯示新的LED印頭（新的LED數(shù)組芯片被安置于印刷電路板上）的顯微鏡影像，當(dāng)所有的LED均被開啟時。與傳統(tǒng)的LED印頭（圖1）相比較，鏈接于LED數(shù)組的連接線以及IC驅(qū)動器被完全的限制，且連結(jié)線所連接的印刷電路板以及IC驅(qū)動器的輸入端。數(shù)量連結(jié)線的數(shù)量減少到1/5且被安置于LED印頭的芯片數(shù)量減少到1/2。降低鏈接線以及安裝芯片數(shù)量的結(jié)果，為可增加印頭產(chǎn)品的效益約為兩倍。也就是印頭產(chǎn)品的質(zhì)量可以很容易的增加超過兩倍，而不需改變印頭產(chǎn)品的機構(gòu)（線鏈接器以及晶粒鏈接器）。

　　增加的LED密度會降低附生細薄膜LED的尺寸。附生細薄膜LED尺寸降低的結(jié)果會減少附生細薄膜LED于鏈接區(qū)域的鏈接強度。這也是制造較高密度LED數(shù)組的主要論點之一，連結(jié)強大的附生細薄膜LED數(shù)組經(jīng)由EFB被大的機械整合于附生細薄膜LED數(shù)組以及IC驅(qū)動器。連結(jié)測試于較小的附生細薄膜LED于IC驅(qū)動器被顯示鏈接于強度較小的附生細薄膜LED。于圖9顯示的是被鏈接于IC驅(qū)動器的1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組，它整合有于圖2所說明的制造過程之1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組及IC驅(qū)動器被完成。于1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組的制造過程中，無附生細薄膜LED脫離自IC驅(qū)動器的鏈接區(qū)域。光射面積的大小為10μmx10μm，且LED 數(shù)組的強度是21.2μm（1200 dpi數(shù)組強度）。

　　高密度2D附生細薄膜LED數(shù)組

　　于傳統(tǒng)的2D LED數(shù)組使用模式的型態(tài)是將LED安裝于電路板上，此一LED數(shù)組的厚度為比1mm大；甚至于傳統(tǒng)的LED芯片被使用時，連接到LED的鏈接線以及安裝于電路板會造成較大的LED數(shù)組厚度。當(dāng)附生細薄膜LED被使用時，所有的線可以被成形于細圖樣的金屬細薄膜上。當(dāng)于整合附生細薄膜LED數(shù)組以及IC驅(qū)動器時，制造較高的密度2D LED數(shù)組的關(guān)鍵是建構(gòu)高連結(jié)強度的附生細薄膜LED數(shù)組于基座上。

　　因為附生細薄膜LED很細為2μm，也為可變的。此一可撓的附生細薄膜LED特性允許我們使用較高的附生細薄膜LED數(shù)組于可撓的基座上。較高的密度2D附生細薄膜LED數(shù)組可分別被成形于玻璃以及塑料基座。此一2D附生細薄膜LED數(shù)組的制造過程與整合附生細薄膜LED數(shù)組以及IC驅(qū)動器的過程相似。

　　于圖10所顯示的為2D 附生細薄膜LED數(shù)組（24點x24點），它被連結(jié)于塑料基座上。塑料基座的薄度為0.2mm，附生細薄膜LED的面積為300μmx300μm且數(shù)組強度為600μm。附生細薄膜包含有AlGaAs層（波長約為750nm）或AlInGaP層（波長約為650nm）。附生細薄膜的薄度約為2μm。2D附生細薄膜LED數(shù)組被適當(dāng)?shù)逆溄佑诨覠o閑置與無爆裂被發(fā)現(xiàn)。就如圖10所顯示，基座為具可撓性。當(dāng)基座被彎著時仍無閑置與無爆裂被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)基座彎著此2D附生細薄膜LED數(shù)組也可以被適當(dāng)?shù)牟僮?。圖10顯示的2D附生細薄膜LED數(shù)組為于彎著基座之下的特性顯示。

　　圖11顯示600dpi 2D附生細薄膜LED數(shù)組被鏈接于EFB的玻璃基座。附生細薄膜LED的大小為20μm x20μm，且LED數(shù)組強度為42.3μm（600dpi），提供有高密度顯示的特性；2D LED數(shù)組面積約為 1mmx1mm（24點x24點）。制造的1200dpi 2D附生細薄膜LED數(shù)組也被測試。圖12顯示1200dpi 2D附生細薄膜 LED數(shù)組的特性。光射范圍的大小為10μmx10μm，且LED數(shù)組強度為21.2μm（1200dpi數(shù)組強度）。1200dpi 2D LED數(shù)組包含有24點x96點，以及2D的LED數(shù)組面積盡可能的小到約為0.5mmx1mm。測試結(jié)果顯示1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組有好的效能。

　　附生細薄膜LED數(shù)組于DLC細薄膜

　　于附生細薄膜LED結(jié)構(gòu)被直接的鏈接到一個基座，基座的熱傳導(dǎo)為決定附生細薄膜 LED熱流的主要特性。當(dāng)另一層被成形于基座以及附生細薄膜LED被連結(jié)于此層，熱流傳導(dǎo)以及于基座的薄層也有效于于附生細薄膜LED的熱流特性。DLC為具有高熱流傳導(dǎo)的材質(zhì)之一。DLC細薄膜為具有奈米階的平滑表面可以被成形; 奈米階的平滑表面對于連結(jié)層來建構(gòu)高連結(jié)直接于附生細薄膜上是必須的。DLC細薄膜化學(xué)阻抗特性的優(yōu)點，也將使用于DLC細薄膜當(dāng)作連結(jié)層。但沒有研究關(guān)于連結(jié)附生細薄膜于DLC細薄膜的報導(dǎo)。

　　附生細薄膜LED于DLC細薄膜的連結(jié)測試首先被描述。DLC細薄膜于附生細薄膜LED的效益特性也被說明。DLC細薄膜以化學(xué)氣相沉積（CVD）被成形于Si基座上。附生細薄膜層透過EFB被連結(jié)于DLC細薄膜。連結(jié)附生細薄膜層被由1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組處理。金屬細薄膜電極以及線被照相平版印刷所成形。

　　圖13顯示附生細薄膜 數(shù)組被鏈接于DLC細薄膜。附生細薄膜的大小為10μmx10μm。附生細薄膜的強度為21.2μm（1200dpi 數(shù)組強度）。帶子測試被顯示附生細薄膜被連結(jié)于DLC細薄膜不被釋放。就如圖13所顯示，附生細薄膜被適當(dāng)?shù)倪B結(jié)包含有附生細薄膜的邊緣區(qū)域。正表示著附生細薄膜被連結(jié)適當(dāng)?shù)臋C械以來自高密度附生細薄膜LED數(shù)組于DLC細薄膜。

　　于圖14顯示1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組，它被鏈接于DLC細薄膜。光射范圍的大小為10μmx10μm。LED數(shù)組強度是21.2μm（1200dpi數(shù)組強度）。于一個芯片的分散LED特性（射極光功率LED，以及前向偏壓為Vf）將指示不同的連結(jié)特性。無用以及破裂出現(xiàn)于附生細薄膜LED而導(dǎo)致較大不同的LED特性。于圖15所顯示為600dpi附生細薄膜LED數(shù)組鏈接于DLC細薄膜在一個上芯片分布的PLED以及Vf。圖15顯示的結(jié)果可以被比較于顯示于圖6（600dpi附生細薄膜LED 數(shù)組鏈接于IC驅(qū)動器）的結(jié)果。不同的PLED，以及分布于附生細薄膜LED數(shù)組的Vf，于DLC細薄膜上幾乎等于在IC驅(qū)動器。分配于圖15的PLED數(shù)據(jù)以及Vf，表示被建構(gòu)于DLC細薄膜上的附生細薄膜LED數(shù)組有好的鏈接，以及小的不同連結(jié)特性。

　　LED溫度的增加對于LED特性有影響，溫度增加會改變射極光功率的效率。附生細薄膜LED 數(shù)組的LED電流（If）-射極光功率（PLED）特性被量測于硅基座連結(jié)上的DLC細薄膜。附生細薄膜LED數(shù)組的If-PLED特性也被比較，當(dāng)量測于連結(jié)到各種技術(shù)層于的硅基座。DLC細薄膜的各種技術(shù)層之熱流傳導(dǎo)將有很小。

　　DLC細薄膜熱流特性的研究為一種新的處理。于熱傳導(dǎo)大的差別將導(dǎo)致大的附生細薄膜LED特性與于DLC細薄膜，以及各種技術(shù)層上很大的差異性。圖16顯示的被鏈接于DLC細薄膜上的1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組的If-PLED特性。圖16也顯示被鏈接于各種技術(shù)層的附生細薄膜LED數(shù)組的If-PLED特性。

　　附生細薄膜LED數(shù)組的射極光功率，于DLC是等于各種技術(shù)層，但被想成較高的LED電流范圍時有較高于各種技術(shù)層。附生細薄膜LED數(shù)組的PLED于DLC細 薄膜于 If 約為12mA（電流密度約為20kA/cm2）時到達最大的PLED，且減少If約為12mA。附生細薄膜LED數(shù)組的PLED于很少的If，各種技術(shù)層到達最大的PLED，且比 If 快速減少約為3mA 。

　　附生細薄膜 LED （Ts） 的溫度被初步評量，量測決定于來自于附生細薄膜LED射極光的波長分布的If。初步模擬表示Ts約為50℃甚至有一個十分高的電流密度約為20kA/cm2（If 約為12mA），對于附生細薄膜LED可被連結(jié)DLC細薄膜于硅基座上；Ts也早已增加達約100℃于電流密度為5kA/cm2 （If 約為3mA）時，其附生細薄膜LED于各種技術(shù)層。它證明連結(jié)的附生細薄膜LED于DLC細薄膜上有較高的熱流傳導(dǎo)，保證較高的熱傳導(dǎo)特性，以及有較好的LED特性；甚至于較高的LED電流密度范圍時。

　　結(jié)語

　　制造較高密度的附生細薄膜LED數(shù)組，其特性為3度空間可透過EFB技術(shù)整合有CMOS IC驅(qū)動器。1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組也能透過EFB被整合于IC驅(qū)動器。附生細薄膜LED數(shù)組被整合于IC驅(qū)動器中顯示有好的LED特性以及高可靠。此一EFB技術(shù)提供有整合光以及CMOS裝置并保證可于硅光子技術(shù)所完成。

　　較高的密度的2D整合附生細薄膜LED可被完成于玻璃與可撓性的塑料基座上。2D LED數(shù)組的數(shù)組厚度可盡可能的細為21.2μm，并能透過EFB被制造于相異的原料基座上。測試結(jié)果也說明EFB技術(shù)可以被應(yīng)用于相異的原料裝置的超高密度整合。本研究為第一個提出也附生細薄膜LED可以直接的連結(jié)于DLC細薄膜成形于硅基座上。附生細薄膜LED數(shù)組 鏈接于DLC細薄膜的測試顯示，不同的鏈接特性有小的以及更好的LED特性可以被建構(gòu)。EFB技術(shù)將提供新的高密度被整合裝置生產(chǎn)的改格且于系統(tǒng)中包含有相異的材料，并被期望于為來有更新的電子組件。