具有晶圆尺寸不相似的发光电路的集成控制电路制造技术

在一些示例中，一种物品包括含有至少一个集成电路的半导体、在该半导体的第一表面上的μLED阵列、以及设置在该半导体的第一边缘上的填充材料。μLED阵列的第一边缘或半导体的第一边缘基本上垂直于半导体的第一表面而取向。向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有晶圆尺寸不相似的发光电路的集成控制电路


[0001]本公开总体上涉及半导体器件和半导体处理。
[0002]背景
[0003]光学设备，例如光学显示器，向用户呈现内容。例如，光学显示器发射光，并且通常在空间和时间上调制光以形成图像和/或视频。在一些应用中，显示器从一个或更多个光源发射空间上均匀的光，并使用诸如液晶(LC)面板的空间滤波器调制光。在其他应用中，光学显示器的光源可以被布置成2D阵列，并通过发射一定范围的亮度对光进行空间调制。一些光源可以结合用于驱动电路和发光器件的不同衬底材料以实现不同的光学特性。
[0004]发光二极管(LED)将电能转换为光能，并提供许多优于其他光源的优势，例如减小尺寸、改善耐用性和提高效率。LED可用作许多显示系统(例如电视、计算机监视器、笔记本电脑、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族氮化物半导体(诸如AlN、GaN、InN、AlGaInP、其他四元磷化物组合物等的合金)的微LED(“μLED”)由于其尺寸小(例如，线性尺寸小于100μm、小于50μm、小于10μm或小于5μm)、堆积密度(packing density)高(且因此分辨率更高)以及亮度高而已开始被开发用于各种显示应用。例如，可以使用发出不同颜色(例如红色、绿色和蓝色)光的微LED来形成显示系统(例如电视或近眼显示系统)的子像素。
[0005]概述
[0006]通常来说，本公开描述了用于将微发光二极管(μLED)与数字和/或模拟电路集成的半导体晶圆(wafer)制造方法、系统和物品，以及包括与数字和/或模拟电路集成的μLED的器件。该技术包括用其中已经形成了μLED或将要形成μLED的层来重构半导体晶圆，例如CMOS设备驱动器集成电路(DDIC)晶圆。在一些示例中，晶圆重构发生于在衬底上形成无机半导体层之后。衬底和无机半导体层可被单体化(singulate)成多个晶片(die)，每个晶片包括衬底的一部分和无机半导体层的对应部分。然后将无机半导体层键合到半导体晶圆内的每个对应的半导体晶片，进行处理，并且在每个无机半导体层中形成μLED阵列。结果是多个堆叠的集成电路，每个堆叠的集成电路包括在半导体芯片上的μLED阵列。这可以允许将设备驱动器电路与堆叠的μLED阵列中的发射器件集成。
[0007]在一些示例中，晶圆重构可以发生在堆叠晶圆(stacked wafer)的形成之后，该堆叠晶圆包括半导体晶圆和半导体晶圆上的嵌入式像素阵列层。嵌入式像素阵列层可以包括多个μLED阵列，每个μLED阵列在对应的半导体晶片上。本文描述的技术可以包括将堆叠晶圆单体化成堆叠晶片，将各个堆叠晶片临时附接到载体晶圆，以及在半导体晶片上完成衬底穿孔(through substrate via，TSV)处理(衬底穿孔可以包括硅穿孔、封装穿孔等)。
[0008]因此，本文描述的技术提供晶圆重构以组合用于μLED的控制电路和发射器件。因此，所公开的技术可以实现μLED显示器封装件的制造效率的提高，以及制造成本和制造时间的减少。
[0009]在一个示例中，本公开描述了一种物品，该物品包括：包括至少一个集成电路的半导体；以及无机半导体层，该无机半导体层键合到半导体的第一表面，其中无机半导体层包
括μLED阵列，其中半导体的第一表面延伸超过无机半导体层的第一边缘，并且其中无机半导体层的第一边缘基本上垂直于半导体的第一表面而取向。
[0010]在另一示例中，本公开描述了一种方法，该方法包括：将晶圆单体化成多个单体化的晶片，其中晶圆包括在衬底上的无机半导体层，并且其中每个单体化的晶片包括衬底的一部分和无机半导体层的对应部分；将多个单体化的晶片键合到包括多个集成电路的半导体晶圆；在将多个单体化的晶片键合到半导体晶圆之后，从多个单体化的晶片中的每一个移除基本上整个衬底部分；以及在无机半导体层的这些部分中的至少一个部分中形成μLED阵列。
[0011]在另一示例中，本公开描述了一种人工现实系统，该系统包括：包括至少一个集成电路的半导体；以及键合到半导体的第一表面的无机半导体层，其中半导体的第一表面延伸超过无机半导体层的第一边缘。
[0012]在一些实施例中，半导体可以是第一半导体，并且μLED阵列是第一μLED阵列，该物品还包括：包括至少一个集成电路的第二半导体；以及在第二半导体的第一表面上的第二μLED阵列，其中填充材料连接第一半导体和第二半导体，其中第一μLED阵列和第二μLED阵列被配置成发射彼此不同颜色的光。
[0013]在一些实施例中，填充材料可以包括氧化物或电介质聚合物。
[0014]在一些实施例中，第一半导体可以包括至少一个衬底穿孔。
[0015]在一些实施例中，可以在无机半导体层中形成μLED阵列。
[0016]在一些实施例中，无机半导体层可以包括氮化镓、砷化镓、氮化铟镓和砷化铟镓中的至少一种、或外延层。
[0017]在一些实施例中，至少一个集成电路可以包括CMOS设备驱动器集成电路(DDIC)或双极型CMOS DDIC。
[0018]在一些实施例中，第一μLED阵列和第二μLED阵列中的至少一个可以被配置成发射红光、绿光或蓝光中的至少一种。
[0019]在一些实施例中，第一μLED阵列和第二μLED阵列的发光表面可以基本上共面。
[0020]在一些实施例中，该物品还可以包括：包括至少一个集成电路的第三半导体；以及在该第三半导体的第一表面上的第三μLED阵列，其中填充材料连接第二半导体和第三半导体，其中第三μLED阵列被配置成发射与第一μLED阵列和第二μLED阵列不同颜色的光；其中第一半导体、第二半导体和第三半导体中的每一个包括至少一个衬底穿孔。
[0021]在另一示例中，本公开描述了一种物品，该物品包括：包括至少一个集成电路的半导体；在半导体晶片的第一表面上的μLED阵列；以及设置在半导体的第一边缘上的填充材料，其中至少该μLED阵列的第一边缘或该半导体的第一边缘基本上垂直于半导体的第一表面而取向。
[0022]在一些实施例中，至少一个μLED阵列可以包括氮化镓、砷化镓、氮化铟镓和砷化铟镓中的至少一种。
[0023]在一些实施例中，至少一个集成电路可以包括CMOS设备驱动器集成电路(DDIC)或双极型CMOS DDIC。
[0024]在一些实施例中，晶圆的直径可以大于至少一个半导体的直径，该方法还包括：在将至少一个半导体附接到载体晶圆之后，用填充材料封装至少一个半导体；将至少一个半
导体和填充材料减薄并平坦化至预定厚度，其中填充材料包括氧化物。
[0025]在一些实施例中，预定厚度可以是大约150微米。
[0026]在一些实施例中，该方法还可以包括：在形成至少一个衬底穿孔之前，在至少一个半导体、填充材料和载体晶圆的暴露表面和/或侧壁上涂覆薄的保护层。
[0027]在一些实施例中，至少一个半导体可以限定200mm或更小的直径，并且其中载体晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种物品，包括：半导体，其包括至少一个集成电路；μLED阵列，其在所述半导体的第一表面上；以及填充材料，其设置在所述半导体的第一边缘上，其中所述μLED阵列的第一边缘或所述半导体的第一边缘基本上垂直于所述半导体的第一表面而取向。2.根据权利要求1所述的物品，其中，所述半导体是第一半导体，并且所述μLED阵列是第一μLED阵列，所述物品还包括：第二半导体，其包括至少一个集成电路；以及第二μLED阵列，其在所述第二半导体的第一表面上，其中，所述填充材料连接所述第一半导体和所述第二半导体，其中，所述第一μLED阵列和所述第二μLED阵列被配置成发射彼此不同颜色的光。3.根据权利要求1或权利要求2所述的物品，其中，所述填充材料包括氧化物或电介质聚合物。4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的物品，其中，所述第一半导体包括至少一个衬底穿孔。5.根据权利要求1至4中任一项所述的物品，其中，在无机半导体层中形成所述μLED阵列；并且优选地，其中所述无机半导体层包括氮化镓、砷化镓、氮化铟镓和砷化铟镓中的至少一种、或外延层。6.根据前述权利要求中任一项所述的物品，其中，所述至少一个集成电路包括CMOS设备驱动器集成电路(DDIC)或双极型CMOSDDIC；和/或优选地，其中所述第一μLED阵列和所述第二μLED阵列中的至少一个被配置成发射红光、绿光或蓝光中的至少一种。7.根据前述权利要求中任一项所述的物品，其中，所述第一μLED阵列和所述第二μLED阵列的发光表面基本上共面。8.根据权利要求2到7中任一项所述的物品，还包括：第三半导体，其包括至少一个集成电路；以及第三μLED阵列，其在所述第三半导体的第一表面上，其中，所述填充材料连接所述第二半导体和所述第三半导体，其中，所述第三μLED阵列被配置成发射与所述第一μLED阵列和所述第二μLED阵列不同颜色的光；其中，所述第一半导体、所述第二半导体和所述第三半导体中的每一个包括至少一个衬底穿孔。9.一种方法，包括：将包括至少一个集...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉金德拉，
申请(专利权)人：元平台技术有限公司，
类型：发明
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