[发明专利]直接键合的LED阵列和应用

权利要求书

1.一种直接键合的发光二极管LED设备，包括：

第一晶圆的第一键合表面，所述第一晶圆包括发光二极管LED阵列，所述发光二极管LED阵列包括多个LED元件，所述第一键合表面包括第一电介质表面；

第二晶圆的第二键合表面，所述第二晶圆包括控制所述第一晶圆上的所述LED阵列的所述LED元件的CMOS驱动器电路，所述第二晶圆包括第二电介质表面；

所述第一晶圆的所述第一键合表面的共面的第一导电区域，包括所述LED元件的电接触件，其中共面的所述第一导电区域在所述LED元件的水平导电印迹内；

所述第二晶圆的所述第二键合表面的共面的第二导电区域，包括所述CMOS驱动器的电接触件，其中共面的所述第二导电区域在所述第一晶圆的所述LED元件的所述水平导电印迹内；

氧化物至氧化物直接键合件，在所述第一晶圆的所述第一键合表面的所述第一电介质表面与所述第二晶圆的所述第二键合表面的所述第二电介质表面之间，以及

金属至金属直接键合件，在所述第一晶圆的所述第一键合表面的所述第一导电区域与所述第二晶圆的所述第二键合表面的所述第二导电区域之间。

2.根据权利要求1所述的设备，其中共面的所述第一导电区域包括：

n接触件导电区域，用于到所述LED元件的III-V族半导体的n型层的电接触件；以及

p接触件导电区域，用于到所述LED元件的III-V族半导体的p型层的电接触件。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述n接触件导电区域包括到单个LED元件的所述n型层的多个导电接触件，并且所述p接触件导电区域包括到所述单个LED元件的所述p型层的多个导电接触件。

4.根据权利要求2所述的设备，还包括框架跟踪点阵列电极作为到所述LED元件的每个LED元件的所述III-V族半导体的所述n型层的所述电接触件；以及

圆形或正方形点阵列电极作为到所述LED元件的每个LED元件的所述III-V族半导体的所述p型层的所述电接触件。

5.根据权利要求2所述的设备，还包括至少第三共面导电区域，所述第三共面导电区域与所述n接触件导电区域和所述p接触件导电区域电隔离，所述第三共面导电区域用于热耗散、用于连接到电接地或用于传导信号。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一晶圆的所述LED阵列中的所述LED元件的每个LED元件包括具有为高分辨率视频显示器的像素的尺寸的照明区域的微-LED或为在所述高分辨率视频显示器上显示的图像的最小可控元件的尺寸的照明区域；以及

其中每个微-LED通过在所述第二晶圆上的所述CMOS驱动器电路的对应CMOS驱动器被控制。

7.根据权利要求1所述的设备，其中在所述第一晶圆的所述第一键合表面的所述第一电介质表面与所述第二晶圆的所述第二键合表面的所述第二电介质表面之间的所述氧化物至氧化物直接键合件包括至少一个等离子体激活表面。

8.根据权利要求1所述的设备，还包括所述第一晶圆的减薄的或柔性的有机基板以及所述第二晶圆的减薄的或柔性的有机基板，以提供柔性且透明的LED阵列显示器。

9.根据权利要求1所述的设备，还包括分布式布拉格反射器(DBR)，所述分布式布拉格反射器位于所述LED元件的每个LED元件的顶部、位于所述LED元件的每个LED元件的底部或在所述LED元件的每个LED元件的顶部和底部二者处。

10.根据权利要求1所述的设备，还包括键合到所述LED阵列的顶部表面或侧表面的光波导。

11.根据权利要求1所述的设备，还包括键合到所述LED阵列的顶部表面或侧表面的半导体元件。