[发明专利]直接键合的LED阵列和应用

说明书

本发明提供了直接键合的LED阵列和应用。一种示例性方法制造LED结构，该LED结构包括用于LED结构的平整键合界面表面上的LED结构的p型半导体和n型半导体的共面电接触件。平整键合界面表面的共面电接触件直接键合到LED结构的驱动电路的电接触件。在晶圆级工艺中，在第一晶圆上制造微‑LED结构，包括用于晶圆的平整键合界面表面上的LED结构的p型半导体和n型半导体的共面电接触件。平整键合界面的至少共面电接触件直接键合到第二晶圆上的CMOS驱动电路的电接触件。该方法提供透明并且柔性的微‑LED阵列显示器，其中每个微‑LED结构具有约为高分辨率视频显示器的像素的尺寸的照明区域或约为在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。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求Tao等人的于2017年3月16日提交的名称为“Direct Bonded LEDArrays and Applications(直接键合的LED阵列和应用)”的美国临时专利申请号62/472,363的优先权，其全文以引用方式并入本文。

背景技术

微LED，也被称为微-LED，μLED和本文所用的“mLED”作为新兴的平板显示器技术正在受到高度关注。但到目前为止，mLED显示器并未被大规模生产或被广泛商业化。mLED显示器是形成单个像素元件的微观LED阵列。与广泛的LCD技术相比，mLED显示器提供更大的对比度和更快的响应时间，同时使用更少的能量。

与有机发光二极管(OLED)一起，其中有机化合物的膜被激励以发出电致发光，mLED可用于小的低能量器件诸如智能电话和智能手表，其中的电池电量非常宝贵。

与常规LCD系统相比，LED和OLED都需要更少的能量。然而，与OLED不同的是，该mLED技术利用常规III-V无机半导体材料(GaN、InGaN等)作为照明和显示的自发光LED，其可提供比OLED产品更高的总体亮度(例如，高于OLED的30倍)和更高的对比度，并且具有更高的以勒克斯/瓦(lux/W)为单位的光输出效率。该mLED技术也可为托管mLED技术的产品提供更长的工作寿命。该mLED阵列技术的型式可以为汽车、虚拟现实和增强现实显示器的理想选择。

发明内容

本发明提供了直接键合的LED阵列和应用。一种示例性方法制造LED结构，该结构包括用于LED结构的平整键合界面表面上的LED结构的p型半导体和n型半导体的共面电接触件。平整键合界面表面的共面电接触件直接键合到LED结构的驱动电路的电接触件。在晶圆级工艺中，在第一晶圆上制造微-LED结构，包括用于晶圆的平整键合界面表面上的LED结构的p型半导体和n型半导体的共面电接触件。平整键合界面的至少共面电接触件直接键合到第二晶圆上的CMOS驱动电路的电接触件。该方法提供透明并且柔性的微-LED阵列显示器，其中每个微-LED结构具有约为高分辨率视频显示器的像素的尺寸的照明区域或约为在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。

本发明内容并非旨在确定受权利要求书保护的关键或基本特征，也不旨在用于帮助限制权利要求书保护的主题范围。

附图说明

下文将参考附图描述本公开的某些实施方案，其中相同的附图标号表示相同的元件。然而，应当理解，附图所示为本文所述的各种具体实施，并且无意限制本文所述的各种技术的范围。

图1是示例性常规氮化物发光二极管(LED)的示意图。

图2是适用于直接键合电接触件的示例性LED结构的示意图，该电接触件可实现直接键合的微-LED结构的晶圆级、芯片阵列级和单个芯片级构造。

图3是图2的示例性LED结构在与驱动电路的直接键合操作中的示意图。

图4是制造图2的LED结构的示例性方法的示意图。

图5是制造示例性LED阵列显示器的第一阶段的示意图。