基于ALN的混合式结合制造技术

本发明专利技术涉及基于ALN的混合式结合。一种微型发光二极管器件包括背板和微型发光二极管阵列，该背板包括驱动电路和第一结合层，该微型发光二极管阵列包括半导体台面结构阵列和第二结合层。第一结合层包括第一介电层和第一金属互连件，第一金属互连件至少部分地位于第一介电层中，并且电连接到驱动电路。第二结合层包括第二介电层和第二金属互连件，第二金属互连件至少部分地位于第二介电层中，并且电连接到半导体台面结构阵列。第一结合层结合到第二结合层。第一介电层或第二介电层中的至少一者包括第一介电材料，第一介电材料的特性在于其热导率在室温下大于50W/(m

【技术实现步骤摘要】
基于ALN的混合式结合


[0001]本公开总体上涉及微型发光二极管(micro
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light emitting diode，微型LED)。更具体地，且非限制性地，本文公开的技术涉及微型LED器件，该微型LED器件在结合层和/或电互连件层中包括高热导率介电材料(例如，氮化铝)以提高微型LED器件的热性能。本文描述了各种专利技术实施例，包括设备、系统、方法、结构、材料和工艺等。

技术介绍

[0002]发光二极管(light emitting diode，LED)将电能转换成光能并且相比其它光源具有许多益处，例如尺寸减小、耐久性提高、以及效率提高。LED可以用作许多显示系统(例如电视、计算机监视器、膝上型计算机、平板电脑、智能手机、投影系统和可穿戴电子设备)中的光源。基于III
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V族半导体(例如，AlN、GaN、InN、AlGaInP，其它三元和四元氮化物、磷化物和砷化物组合物的合金)的微型LED(“μLED”)由于其小尺寸(例如，具有小于100μm、小于50μm、小于10μm或小于5μm的线性尺寸)、高封装密度(因此具有更高的分辨率)和高亮度而已经开始针对各种显示应用研发。例如，发射不同颜色(例如，红色、绿色和蓝色)的光的微型LED可以用于形成显示系统(例如，电视或近眼显示器系统)的子像素。

技术实现思路

[0003]根据某些实施例，微型发光二极管(微型LED)器件可以包括背板和微型LED阵列，该背板包括驱动电路和第一结合层，该微型LED阵列包括半导体台面结构阵列和第二结合层。该第一结合层可以包括第一介电层和电连接到该驱动电路的第一金属互连件。该第二结合层可以包括第二介电层和电连接到该半导体台面结构阵列的第二金属互连件。该第一结合层结合到该第二结合层。该第一介电层或该第二介电层中的至少一者包括氮化铝(AlN)。
[0004]在微型LED器件的一些实施例中，该第一介电层可以结合到该第二介电层，并且该第一金属互连件可以结合到该第二金属互连件。在一些实施例中，该第一介电层和该第二介电层都包括AlN。该微型LED阵列可以包括位于该半导体台面结构阵列中的多个半导体台面结构之间的区域中的AlN。该半导体台面结构阵列中的每个半导体台面结构可以包括p型半导体层、被配置成发射光的有源区、以及n型半导体层。该微型LED阵列中的每个微型LED可以包括半导体台面结构阵列中的半导体台面结构、位于该半导体台面结构侧壁上的钝化层、以及位于该钝化层上的反射金属层。该反射金属层可以填充该半导体台面结构阵列中的多个半导体台面结构之间的区域。在一些实施例中，该第二金属互连件包括金属反射器。
[0005]在微型LED器件的一些实施例中，该第一结合层还可以包括第三介电层，该第三介电层具有与该第一介电层的介电材料不同的介电材料。该第一介电层或该第三介电层可以包括AlN。该第一金属互连件可以位于该第一介电层和该第三介电层中。在一些实施例中，该第二结合层还可以包括第四介电层，该第四介电层具有与该第二介电层的介电材料不同的介电材料。该第二介电层或该第四介电层可以包括AlN。该第二金属互连件可以位于该第
二介电层和该第四介电层中。
[0006]在一些实施例中，该第一金属互连件的侧壁可以物理地接触该第一介电层的介电材料。在一些实施例中，该第二金属互连件的侧壁可以物理地接触该第二介电层的介电材料。在一些实施例中，该第一结合层可以包括位于第一金属互连件的侧壁与该第一介电层的介电材料之间的势垒层。在一些实施例中，该第二结合层可以包括位于该第二金属互连件的侧壁与该第二介电层的介电材料之间的势垒层。
[0007]根据某些实施例，微型LED器件可以包括背板和微型LED阵列，该背板包括驱动电路和第一结合层，该微型LED阵列包括半导体台面结构阵列和第二结合层。该第一结合层可以包括第一介电层和第一金属互连件，该第一金属互连件至少部分位于第一介电层中并且电连接到该驱动电路。该第二结合层可以包括第二介电层和第二金属互连件，该第二金属互连件至少部分地位于第二介电层中并且电连接到该半导体台面结构阵列。该第一结合层可以结合到该第二结合层。该第一介电层或该第二介电层中的至少一者可以包括第一介电材料，该第一介电材料的特性在于其热导率在室温下大于50W/(m
·
K)。
[0008]在微型LED器件的一些实施例中，该第一介电层可以结合到该第二介电层，并且该第一金属互连件可以结合到该第二金属互连件。该第一介电材料的热膨胀系数(thermal expansion coefficient，CTE)在室温下可以高于二氧化硅(silicon oxide)的CTE，并且第一介电材料的硬度在室温下可以高于二氧化硅的硬度。该第一介电材料可以包括例如AlN。该第一金属互连件的侧壁可以物理地接触该第一介电层的介电材料。该第二金属互连件的侧壁可以物理地接触该第二介电层的介电材料。
[0009]本
技术实现思路
既不旨在标识所要求保护的主题的关键或基本特征，也不旨在孤立地用于确定所要求保护的主题的范围。本主题可以参考本公开的整个说明书的适当部分、任何或全部附图以及每个权利要求进行理解。前述内容以及其它特征和示例将在以下说明书、权利要求书和附图中更详细地描述。
附图说明
[0010]下面参考附图详细描述说明性实施例。
[0011]图1为根据某些实施例的包括近眼显示器的人工现实系统环境的示例的简化框图。
[0012]图2为用于实现本文公开的一些示例的呈头戴式显示器(head
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mounted display，HMD)设备的形式的近眼显示器的示例的立体图。
[0013]图3为用于实现本文公开的一些示例的呈一副眼镜形式的近眼显示器的示例的立体图。
[0014]图4示出了根据某些实施例的包括波导显示器的光学透视增强现实系统的示例。
[0015]图5A示出了根据某些实施例的包括波导显示器的近眼显示器装置的示例。
[0016]图5B示出了根据某些实施例的包括波导显示器的近眼显示器装置的示例。
[0017]图6示出了根据某些实施例的增强现实系统中的图像源组件的示例。
[0018]图7A示出了根据某些实施例的具有竖直台面结构的发光二极管(LED)的示例。
[0019]图7B为根据某些实施例的具有抛物面台面结构的LED的示例的截面图。
[0020]图8A示出了根据某些实施例的用于LED阵列的裸片到晶片结合的方法的示例。
[0021]图8B示出了根据某些实施例的用于LED阵列的晶片到晶片结合的方法的示例。
[0022]图9A至图9D示出了根据某些实施例的用于LED阵列的混合式结合的方法的示例。
[0023]图10示出了根据某些实施例的具有制造在其上的辅助光学部件的LED阵列的示例。
[0024]图11A至图11E示出了根据某些实施例的制造微型LED器件的方法的示例。
[0025]图12A包括示出了SiO2和AlN的热导率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型发光二极管器件，所述微型发光二极管器件包括：背板，所述背板包括驱动电路和第一结合层，所述第一结合层包括：第一介电层；以及第一金属互连件，所述第一金属互连件电连接到所述驱动电路；以及微型发光二极管阵列，所述微型发光二极管阵列包括半导体台面结构阵列和第二结合层，所述第二结合层包括：第二介电层；以及第二金属互连件，所述第二金属互连件电连接到所述半导体台面结构阵列，其中，所述第一结合层结合到所述第二结合层，并且其中，所述第一介电层或所述第二介电层中的至少一者包括氮化铝。2.根据权利要求1所述的微型发光二极管器件，其中，所述第一介电层结合到所述第二介电层；并且所述第一金属互连件结合到所述第二金属互连件。3.根据权利要求1所述的微型发光二极管器件，其中，所述第一介电层和所述第二介电层都包括氮化铝。4.根据权利要求1所述的微型发光二极管器件，其中，所述微型发光二极管阵列包括位于所述半导体台面结构阵列中的多个半导体台面结构之间的区域中的氮化铝。5.根据权利要求1所述的微型发光二极管器件，其中，所述半导体台面结构阵列中的每个半导体台面结构包括：p型半导体层；有源区，所述有源区被配置成发射光；以及n型半导体层。6.根据权利要求1所述的微型发光二极管器件，其中，所述微型发光二极管阵列中的每个微型发光二极管包括：所述半导体台面结构阵列中的半导体台面结构；钝化层，所述钝化层位于所述半导体台面结构的侧壁上；以及反射金属层，所述反射金属层位于所述钝化层上。7.根据权利要求6所述的微型发光二极管器件，其中，所述反射金属层填充所述半导体台面结构阵列中的多个半导体台面结构之间的区域。8.根据权利要求1所述的微型发光二极管器件，其中，所述第二金属互连件包括金属反射器。9.根据权利要求1所述的微型发光二极管器件，其中，所述第一结合层还包括第三介电层；所述第三介电层的介电材料不同于所述第一介电层的介电材料；所述第一介电层或所述第三介电层包括氮化铝；并且所述第一金属互连件位于所述第一介电层和所述第三介电层中。10.根据权利要求1所述的微型发光二极管器件，其中，所述第二结合层还包括第四介电层；所述第四介电层的介电材料不同于所述第二介电层的介电材料；
所述第二介...

【专利技术属性】
技术研发人员：文用泰，斯蒂芬，
申请(专利权)人：元平台技术有限公司，
类型：发明
国别省市：