经由等离子体活化和激光诱导加热的电介质-电介质和金属化键合制造技术

本发明专利技术的目的在于用于使用脉冲触发的光子(或EM能量)源(例如但不限于激光器)来将半导体器件的电接触部电气地耦合、键合和/或固定到其他半导体器件的电接触部的增强系统和方法。全部或部分LED行被电气地耦合、键合和/或固定到显示设备的背板。LED可以是μLED。脉冲光子源被用来通过扫描光子脉冲照射LED。EM辐射被表面、主体、衬底、LED的电接触部和/或背板的电接触部吸收，以生成引起在LED的电接触部和背板的电接触部之间的键合的热能。光子脉冲的时域分布和空间分布以及光子源的脉冲频率和扫描频率被选择以控制不利热效应。率和扫描频率被选择以控制不利热效应。率和扫描频率被选择以控制不利热效应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经由等离子体活化和激光诱导加热的电介质
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电介质和金属化键合
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年6月11日提交的且标题为“SELECTIVELY BONDING LIGHT
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EMITTING DEVICES VIA A PULSED LASER”的美国临时专利申请62/860,219的优先权，该美国临时专利申请的内容被全部并入本文。本申请还要求于2019年6月14日提交的且标题为“SELECTIVELY BONDING LIGHT
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EMITTING DEVICES VIA A PULSED LASER”的美国临时专利申请62/861,949的优先权，该美国临时专利申请的内容被全部并入本文。本申请还要求于2019年6月14日提交的且标题为“LED Bonding with Underfill”的美国临时专利申请62/861,938的优先权，该美国临时专利申请的内容被全部并入本文。本申请此外要求于2019年7月2日提交的且标题为“DIELECTRIC
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DIELECTRIC AND METALLIZATION BONDING VIA PLASMA ACTIVATION AND LASER
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INDUCED HEATING”的美国临时专利申请62/869,905的优先权，该美国临时专利申请的内容被全部并入本文。本申请还要求于2019年7月2日提交的且标题为“BONDING FOR DEFORMABLE ELECTRICAL CONTACTS”的美国临时专利申请62/869,908的优先权，该美国临时专利申请的内容被全部并入本文。本申请还要求于2020年1月21日提交的且标题为“DIELECTRIC
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DIELECTRIC AND METALLIZATION BONDING VIA PLASMA ACTIVATION AND LASER
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INDUCED HEATING”的美国非临时专利申请16/748,689的优先权，该美国非临时专利申请的内容被全部并入本文。
[0003]背景
[0004]本公开涉及电子显示设备的制造和组装。
[0005]电子显示器是许多计算设备(例如智能手机、平板电脑、智能手表、膝上型电脑、台式计算机、电视机(TV)和头戴式设备(例如虚拟现实(VR)设备、增强现实(AR)设备和/或混合现实(MR)设备))的核心部件。现代显示设备可以包括数百万或甚至数千万像素的二维(2D)阵列。像素的2D阵列可以以像素的行和列进行布置。例如，4K电视可以包括接近于900万像素的4096行和2160列像素(即，4096
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2160显示器)。
[0006]每个像素可以包括一个或更多个发光器件、子器件或部件，例如发光二极管(LED)。LED可以是无机LED(ILED)或有机LED(OLED)。每个像素可以包括多个LED。例如，RGB像素可以包括三个单独的LED：红色(R)LED、绿色(G)LED和蓝色(B)LED。因此，现代显示器可以包括远远超过一千万个单独的LED。LED可以在一个或更多个背板或印刷电路板(PCB)上按行和列进行布置。在组装显示器时，一般需要将每个LED电气地耦合、键合或固定到背板。将数百万个LED键合到一个或更多个背板的传统方法可能导致不利热效应，这增加了组装显示器的成本和时间，以及降低了在制造过程中的产量。
[0007]概述
[0008]在一些实施例中，提供了一种用于将半导体器件耦合到目标衬底的方法，其中半导体器件包括第一表面和设置在第一表面上的第一接触部(contact)，目标衬底包括第二表面和设置在第二表面上的第二接触部，并且该方法包括：在第一表面上形成第一绝缘层，其中第一绝缘层覆盖第一表面的一部分并暴露第一接触部的远侧部分；在第二表面上形成
第二绝缘层，其中第二绝缘层覆盖第二表面的一部分并暴露第二接触部的远侧部分；将第一绝缘层和第二绝缘层暴露于使第一绝缘层和第二绝缘层中的每一个活化的等离子体；将半导体器件定位成邻近目标衬底以形成第一接触部与第二接触部的空间对准，其中经活化的第一绝缘层和第二绝缘层是相邻且相对的层，并且第二接触部的被暴露的远侧部分与第一接触部的被暴露的远侧部分相邻；通过将经活化的第一绝缘层化学地键合到经活化的第二绝缘层来在半导体器件和目标衬底之间形成机械耦合；以及通过经由诱导具有被局部化到第一接触部和第二接触部的相关联的热效应的热能将第二接触部的被暴露的远侧部分电气地键合到第一接触部的相邻远侧部分，在半导体器件和目标衬底之间形成电耦合，其中在半导体器件和目标衬底之间的机械耦合在机械上使电耦合稳定。
[0009]在一些实施例中，第一绝缘层或第二绝缘层中的至少一个包括二氧化硅。
[0010]在一些实施例中，第一接触部或第二接触部中的至少一个包括纳米多孔金(NPG)。
[0011]在一些实施例中，所施加的等离子体平坦化经活化的第一绝缘层和经活化的第二绝缘层以增强经活化的第一绝缘层和经活化的第二绝缘层的化学键合。
[0012]在一些实施例中，在第二表面上形成第二绝缘层形成了设置在第二绝缘层的一部分和第二接触部之间的空隙，并且在半导体器件和目标衬底之间形成机械耦合包括使第二接触部的形状变形，以及其中第二接触部的所变形的形状减小空隙的体积。
[0013]该方法还可以包括：向半导体器件或目标衬底中的至少一个施加压缩力以将经活化的第一绝缘层化学地键合到经活化的第二绝缘层，其中压缩力使第一接触部或第二接触部中的至少一个的形状变形。
[0014]在一些实施例中，将半导体器件定位成邻近目标衬底和在半导体器件和目标衬底之间形成机械耦合是在室温下和在大气压力下被执行的。
[0015]在一些实施例中，半导体器件是被包括在第一半导体晶圆(semiconductor wafer)中的第一预切割半导体裸片(semiconductor die)，并且目标衬底是被包括在第二半导体晶圆中的第二预切割半导体裸片，以及其中将半导体器件定位成邻近目标衬底包括将第一半导体晶圆定位成邻近第二半导体晶圆。
[0016]在一些实施例中，诱导热能是通过光子脉冲诱导的，该光子脉冲具有被选择来控制与热能相关联的热效应的时域分布(temporal profile)，并且其中控制热效应包括将热效应局部化到第一接触部和第二接触部。
[0017]在一些实施例中，光子脉冲是通过跨半导体器件或目标衬底中的至少一个扫描的脉冲光子束传输的。
[0018]可以提供一种用于将半导体器件耦合到目标衬底的系统，其中半导体器件包括第一表面和设置在第一表面上的第一接触部，目标衬底包括第二表面和设置在第二表面上的第二接触部，并且该系统包括：制造装置，该制造装置：在第一表面上形成第一绝缘层，其中第一绝缘层覆盖第一表面的一部分并暴露第一接触部的远侧部分；以及在第二表面上形成第二绝缘层，并且其中第二绝缘层覆盖第二表面的一部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将半导体器件耦合到目标衬底的方法，其中，所述半导体器件包括第一表面和设置在所述第一表面上的第一接触部，所述目标衬底包括第二表面和设置在所述第二表面上的第二接触部，以及所述方法包括：在所述第一表面上形成第一绝缘层，其中，所述第一绝缘层覆盖所述第一表面的一部分并暴露所述第一接触部的远侧部分；在所述第二表面上形成第二绝缘层，其中，所述第二绝缘层覆盖所述第二表面的一部分并暴露所述第二接触部的远侧部分；将所述第一绝缘层和所述第二绝缘层暴露于使所述第一绝缘层和所述第二绝缘层中的每一个活化的等离子体；将所述半导体器件定位成邻近所述目标衬底以形成所述第一接触部与所述第二接触部的空间对准，其中，经活化的第一绝缘层和经活化的第二绝缘层是相邻且相对的层，并且所述第二接触部的被暴露的远侧部分与所述第一接触部的被暴露的远侧部分相邻；通过将所述经活化的第一绝缘层化学地键合到所述经活化的第二绝缘层来在所述半导体器件和所述目标衬底之间形成机械耦合；以及通过经由诱导具有被局部化到所述第一接触部和第二接触部的相关联的热效应的热能将所述第二接触部的被暴露的远侧部分电气地键合到所述第一接触部的相邻远侧部分，在所述半导体器件和所述目标衬底之间形成电耦合，其中，在所述半导体器件和所述目标衬底之间的所述机械耦合在机械上使所述电耦合稳定。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一绝缘层或第二绝缘层中的至少一个包括二氧化硅。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一接触部或所述第二接触部中的至少一个包括纳米多孔金(NPG)。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所施加的等离子体平坦化所述经活化的第一绝缘层和所述经活化的第二绝缘层以增强所述经活化的第一绝缘层和所述经活化的第二绝缘层的化学键合。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在所述第二表面上形成所述第二绝缘层形成了设置在所述第二绝缘层的一部分和所述第二接触部之间的空隙，并且在所述半导体器件和所述目标衬底之间形成所述机械耦合包括使所述第二接触部的形状变形，以及其中，所述第二接触部的所变形的形状减小所述空隙的体积。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：向所述半导体器件或所述目标衬底中的至少一个施加压缩力，以将所述经活化的第一绝缘层化学地键合到所述经活化的第二绝缘层，其中，所述压缩力使所述第一接触部或所述第二接触部中的至少一个的形状变形。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，将所述半导体器件定位成邻近所述目标衬底和在所述半导体器件和所述目标衬底之间形成机械耦合是在室温下和在大气压力下被执行的。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述半导体器件是被包括在第一半导体晶圆中的第一预切割半导体裸片，并且所述目标衬底是被包括在第二半导体晶圆中的第二预切割半导体裸片，以及其中，将所述半导体器件定位成邻近所述目标衬底包括将
所述第一半导体晶圆定位成邻近所述第二半导体晶圆。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，诱导的热能是通过光子脉冲来诱导的，该光子脉冲具有被选择来控制与热能相关联的热效应的时域分布，并且其中，控制所述热效应包括将所述热效应局部化到所述第一接触部和第二接触部；以及优选地，其中，所述光子脉冲通过跨所述半导体器件或所述目标衬底中的至少一个进行扫描的脉冲光子束传输。10.一种用于将半导体器件耦合到目标衬底的系统，其中，所述半导体器件包括第一表面和设置在所述第一表面上的第一接触部，所述目标衬底包括第二表面和设置在所述第二表面上的第二接触部，并且所述系统包括：制造装置，其：在所述第一表面上形成第一绝缘层，其中，所述第一绝缘层覆盖所述第一表面的一部分并暴露所述第一接触部的远...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：