经由脉冲激光选择性地键合发光器件制造技术

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】经由脉冲激光选择性地键合发光器件
[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
‑
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
‑
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
‑
DIELECTRIC AND METALLIZATION BONDING VIA PLASMA ACTIVATION AND LASER
‑
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“SELECTIVELY BONDING LIGHT
‑
EMITTING DEVICES VIA A PULSED LASER”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
×
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]本专利技术的实施例涉及将发光器件和/或部件(例如但不限于发光二极管(LED)和/或微LED(μLED))选择性地键合到目标衬底(例如显示设备的背板)。μLED或LED可以包括小于100微米(μm)的特征尺寸。在至少一个实施例中，特征尺寸可以小于1μm(即，特征尺寸可以是亚微米)。像素的特征尺寸可以指像素的物理尺寸和/或像素的电接触部和/或接触垫(contact pad)的尺寸。
[0009]一个非限制性实施例包括用于将第一半导体器件(例如LED和/或μLED)电气地耦合到目标衬底(例如显示设备的背板)的方法。该方法包括将第一半导体器件定位成邻近目标衬底，并传输具有时域分布和/或空间分布的光子脉冲以照射第一半导体器件。将第一半导体器件定位成邻近目标衬底可以包括使第一半导体器件的电接触部与目标衬底的电接触部在空间上对准。光子脉冲的时域分布和/或空间分布中的至少一个被调制或选择以控制与由所传输的光子脉冲诱导的热能相关联的热效应。热能可以将第一半导体器件的电接触部键合到目标衬底的电接触部。
[0010]可以使用拾取和放置头(PPH)的拾取头(例如拾取头)来从载体衬底拾取第一半导体器件。拾取头可以将第一半导体器件定位成邻近目标衬底。在一些实施例中，在定位第一半导体器件时，可以使用PPH来将第一半导体器件向下压到目标衬底，并且不显著影响所有电接触部的定位。这个所施加的力可以确保所有电接触部彼此接触或者至少是具有小于10nm的间隔。在一些实施例中，可以实现没有间隔。所施加的力可以取决于第一器件和/或目标衬底的尺寸以及第一器件/目标衬底的电和材料/机械性质，使得机械损伤和/或变形可以被避免。然后，可以通过拾取头传输光子脉冲以照射第一半导体器件。拾取头可以用作光路，并使光子脉冲能够穿过它，以便到达第一器件。拾取头可以从光子脉冲吸收最小量的能量或者完全不吸收能量。在一些实施例中，拾取头可以不因为脉冲光子的能量而被损坏或失去功能。
[0011]可以传输具有附加时域分布和/或空间分布的附加光子脉冲。附加时域分布和/或空间分布可以被调制或选择以控制与由附加光子脉冲诱导的附加热能相关联的热效应。在一些实施例中，附加光子脉冲的附加时域分布和/或空间分布类似于光子脉冲的时域分布和/或空间分布。在其他实施例中，附加光子脉冲的附加时域分布和/或空间分布不同于光子脉冲的时域分布和/或空间分布。附加热能将第二半导体器件的电接触部键合到目标衬底的第二电接触部。第一半导体器件的电接触部可以与第二半导体器件的电接触部一起线性地被定位，并且第一半导体器件的电接触部可以邻近第二半导体器件的电接触部，从而形成半导体器件的线性阵列。可以通过跨线性地定位的第一半导体器件和第二半导体器件扫描光子脉冲源来传输光子脉冲和附加光子脉冲，以将第一半导体器件和第二半导体器件电气地耦合到目标衬底。在一些实施例中，多个光子源可以被包括在多个PPH中。许多型号的裸片键合机可以具有多个PPH以增加吞吐量。这样的多个PPH可以利用相同或不同的脉冲能量和波长的光子。
[0012]在一些实施例中，方法还包括将半导体器件的线性阵列定位成邻近目标衬底，半导体器件的线性阵列包括第一半导体器件，其中，光子脉冲的时域分布被选择以将热效应局部化到第一半导体器件，从而保持在半导体器件的线性阵列中的半导体器件与目标衬底的电接触部的空间对准。
[0013]在一些实施例中，时域分布被选择以将与热能相关联的热效应局部化在第一半导体器件的电接触部和第一半导体器件或另一个半导体器件的另一个电接触部处。
[0014]在一些实施例中，时域分布被选择成使得由光子脉冲诱导的热能被局部化在第一半导体器件的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将第一半导体器件电耦合到目标衬底的方法，所述方法包括：通过将所述第一半导体器件的电接触部与所述目标衬底的电接触部空间对准，将所述第一半导体器件定位成邻近所述目标衬底；以及传输具有时域分布的光子脉冲，所述时域分布被选择以控制与由所述光子脉冲诱导的热能相关联的热效应，所述热能将所述第一半导体器件的电接触部键合到所述目标衬底的电接触部。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：使用拾取头来从载体衬底拾取所述第一半导体器件，以及将所述第一半导体器件定位成邻近所述目标衬底；以及通过所述拾取头传输所述光子脉冲以照射所述第一半导体器件；和/或优选地，其中，所述第一半导体器件是具有小于100微米(μm)的特征尺寸的发光二极管(LED)并且所述目标衬底是显示设备的背板。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，还包括：传输具有附加时域分布的附加光子脉冲，所述附加时域分布被选择以控制与由所述附加光子脉冲诱导的附加热能相关联的热效应，所述附加热能将第二半导体器件的电接触部键合到所述目标衬底的第二电接触部，所述第一半导体器件的电接触部和所述第二半导体器件的电接触部被线性定位，以及其中，通过跨线性定位的所述第一半导体器件和所述第二半导体器件扫描光子脉冲源来传输所述光子脉冲和所述附加光子脉冲，以将所述第一半导体器件和所述第二半导体器件电耦合到所述目标衬底，优选地，所述方法还包括：将半导体器件的线性阵列定位成邻近所述目标衬底，半导体器件的所述线性阵列包括所述第一半导体器件，其中，所述光子脉冲的时域分布被选择以将所述热效应局部化到所述第一半导体器件，从而保持在半导体器件的所述线性阵列中的半导体器件与所述目标衬底的电接触部的空间对准。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：利用多个光子脉冲照射所述第一半导体器件，所述多个光子脉冲包括第一光子脉冲，其中，所述多个光子脉冲中的连续光子脉冲之间的时间周期被选择以控制与由所述多个光子脉冲中的每个光子脉冲提供的热能相关联的热效应，和/或优选地，其中，所述时域分布基于热扩散率和与所述第一半导体器件相关联的几何结构，使得所述时域分布将所述热效应局部化在所述第一半导体器件处；和/或进一步优选地，其中，所述时域分布被选择以将与所述热能相关联的热效应局部化在所述第一半导体器件的电接触部处；和/或进一步优选地，其中，所述时域分布被选择以将与所述热能相关联的热效应局部化在所述第一半导体器件的电接触部和所述第一半导体器件或另一个半导体器件的另一个电接触部处；和/或进一步优选地，其中，所述时域分布被选择成使得由所述光子脉冲诱导的热能被局部化在所述第一半导体器件的电接触部处且基本上不加热所述第一半导体器件或另一个半导体器件的先前键合的电接触部。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在所述第一半导体器件的顶表面上形成弹性体层；将拾取头的表面固定到所述第一半导体器件的所述弹性体层；
使用所述拾取头经由所述弹性体层拾取所述第一半导体器件；使用所述拾取头将所述第一半导体器件的电接触部与所述目标衬底的电接触部空间对准；以及使用光子源将光子脉冲传输通过所述拾取头并照射所述第一光子脉冲的所述顶表面。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，传输所述光子脉冲在所述第一半导体器件的电接触部与所述目标衬底的电接触部之间形成电键合部，所述方法还包括：传输具有附加时域分布的附加光子脉冲，所述附加时域分布被选择以控制与由所述附加光子脉冲诱导的附加热能相关联的热效应，所述附加热能使在所述第一半导体器件的电接触部与所述目标衬底的电接触部之间的电键合部退火。7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述第一半导体器件的附加电接触部与所述目标衬底的附加电接触部之间形成附加电键合部，所述方法还包括：跨所述第一半导体器件或所述目标衬底中的至少一个扫描传输所述附加光子脉冲的光子源，以使所述附加电键合部退火；和/或优选地，其中，所述第一半导体器件包括第一表面、与所述第一表面相对的第二表面和设置在所述第一表面和所述第二表面之间的有源层，所述附加光子脉冲照射所述第一表面，并且所述附加光子脉冲的波长被选择成使得与脉冲触发的附加光子相关联的激光辐射基本上被所述半导体器件的设置在所述第一表面和所述有源层之间的部分吸收。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在所述第一半导体器件和所述目标衬底的中间沉积未固化的底部填充(UF)材料；和传输所述光子脉冲，其中，由所述光子脉冲诱导的热能的至少一部分固化所述UF材料；以及优选地，其中，在所述第一半导体器件和所述目标衬底的中间沉积未固化的UF材料是通过毛细管流动工艺实现的；和/或优选地，其中，所述未固化的UF材料是在所述第一半导体器件被定位成邻近所述目标衬底之后被沉积在所述第一半导体器件和所述目标衬底的中间。9.根据前述权...

【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：