发光阵列制造技术

根据本公开的第一方面，提供一种形成发光器件阵列前体的方法。该方法包括在第一衬底上形成第一发光层，从第一发光层形成第一发光器件的阵列，每个第一发光器件被配置为发射具有第一波长的光。第一接合层形成在第一发光层上。第二发光层形成在第二衬底上，第二发光层被配置为发射具有与第一波长不同的第二波长的光。第二接合层形成在第二发光层上。第二接合层接合到处理衬底；然后从第二发光层移除第二衬底。在第二发光层的与处理层相反的一侧上的第二发光层上形成第三接合层。第一接合层接合到第三接合层并且从第二发光层移除处理衬底。从第二发光层形成第二发光器件的阵列，第二发光器件的阵列相对于第一发光器件的阵列对齐，使得第一发光器件和第二发光器件在平行于第一发光层和第二发光层各者的平面中彼此间隔开。间隔开。间隔开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光阵列


[0001]本公开涉及一种发光器件阵列。特别地，本公开涉及一种包含III族氮化物的发光器件阵列。

技术介绍

[0002]微型LED阵列通常定义为表面积为100
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100μm或更小的LED阵列。微型LED阵列是可以适用于多种设备的自发光微型显示器/投影仪，例如智能手表、头戴式显示器、平视显示器、摄像机、取景器、多站点激励源(multisite excitation source)和微型投影仪(pico
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projector)。
[0003]微型LED阵列的一种已知形式包括由III族氮化物形成的多个LED。III族氮化物LED是在有源发光区域中包含GaN及其与InN和AlN的合金的无机半导体LED。III族氮化物LED可以以显著更高的电流密度驱动，并且发射比常规的大面积LED(例如其中发光层是有机化合物的有机发光二极管(light emitting diode，OLED))更高的光功率密度。因此，更高的亮度(明亮度)(定义为光源在给定方向上每单位面积发射的光量)使得微型LED适合于需要或受益于高明亮度的应用。例如，受益于高明亮度的应用可以包括高明亮度环境中的显示器或投影仪。此外，与其他常规的大面积LED相比，已知III族氮化物微型LED具有相对高的发光效率，以流明/瓦(lm/W)表示。与其他光源相比，III族氮化物微型LED阵列的相对高的发光效率降低了功率用量，并使微型LED特别适合于便携式设备。
[0004]制造单色(蓝色)GaN单片微型LED阵列的技术是本领域已知的。要生产基于全色微型LED的显示器，需要将红色和绿色子像素集成到显示器中。用于形成全色显示器的一种方法是提供包括多个不同的LED的LED阵列，每个LED被配置为输出一种或者例如红、绿和蓝光。如果全彩色光谱直接由电致发光产生，而不是通过使用例如磷光体或量子点的颜色转换材料产生，则这种LED阵列通常被称为“原生(native)”LED阵列。对于小节距(pitch)器件，例如微型LED阵列，由于产出量和吞吐量限制，用于组装红色、绿色和蓝色LED阵列的传统拾取和放置方法受到限制。
[0005]本专利技术的目的是提供一种形成发光器件阵列前体的改进方法，该方法解决了与现有技术方法相关的至少一个问题，或者至少提供了一种商业上有用的替代方案。

技术实现思路

[0006]根据本公开的第一方面，提供一种形成发光器件阵列前体的方法，所述方法包括：
[0007]在第一衬底上形成第一发光层，第一发光层被配置为发射具有第一波长的光；
[0008]从第一发光层形成第一发光器件的阵列，每个第一发光器件被配置为发射具有第一波长的光；
[0009]在第一发光层上形成第一接合层；
[0010]在第二衬底上形成第二发光层，第二发光层被配置为发射具有与第一波长不同的第二波长的光；
[0011]在第二发光层上形成第二接合层；
[0012]将第二接合层接合到处理衬底；
[0013]从第二发光层移除第二衬底；
[0014]在第二发光层的与处理层相反的一侧上的第二发光层上形成第三接合层；
[0015]将第一接合层接合到第三接合层；
[0016]从第二发光层移除处理衬底；
[0017]从第二发光层形成第二发光器件的阵列，第二发光器件的阵列相对于第一发光器件的阵列对齐，使得发光器件阵列前体包括第一发光器件和第二发光器件的阵列，第一发光器件和第二发光器件在平行于第一发光层和第二发光层各者的平面中彼此间隔开。
[0018]根据第一方面的方法，第一和第二发光层可以形成在单独的相应第一衬底和第二衬底上。通过在不同的衬底上形成第一和第二发光层，相应的形成工序可以适于允许第一和第二光发光层发射不同(第一和第二)波长的光。例如，在一些实施例中，第一波长通常可以是的蓝色可见光，而第二波长通常可以是红色或绿色可见光。
[0019]通过一系列衬底接合工序，第二发光层可以接合在第一发光层上。由于第二发光器件阵列尚未被图案化到第二发光层上，因此将第二发光层与第一发光层接合的工序相对简单，因为接合步骤不需要两个发光层的精确机械对齐。一旦两个发光层接合在一起，第二发光器件阵列可以由第二发光层形成。通过在接合发光层之后在第二发光器件上执行图案化，第一方面的方法可以实现比各个层的机械对齐可能的对齐公差改善的对齐公差。
[0020]通过在形成发光层之后执行衬底接合步骤，根据第一方面的方法避免了将第一发光层暴露于用于形成第二发光层的初始处理条件。例如，第一发光层可以不暴露于作为形成(即沉积)第二发光层的工序的一部分而提供的任何衬底加热，因为这是在第二衬底上执行的。
[0021]这样，根据第一方面的方法避免了使第一发光层经受用于形成发光器件阵列前体的其他发光层的任何进一步的工序。例如，已经观察到，在随后的发光器件层的后续高温沉积期间，发光阵列前体的掩模区域中的p型GaN表面可能会分解，从而损害至先前步骤中沉积的结(junction)的阳极触点。
[0022]根据第一方面的方法提供了一种具有“原生”第一和第二发光器件阵列的发光器件阵列前体。第一和第二发光器件彼此间隔开，以提供每个第一和第二发光器件彼此间隔开的图像平面(即平行于每个第一和第二发光层的平面)。当然，应当理解，由于第一和第二发光层的接合作为形成发光器件阵列前体的方法的一部分，第一发光器件也在垂直于图像平面的方向上与第二发光器件间隔开。这样的发光器件阵列前体，其具有在图像平面中间隔开的第一和第二发光器件(即，布置为阵列)，可以适合于形成发光器件显示器或发光器件投影仪。
[0023]对于发光器件阵列前体中的术语前体，应注意，所描述的发光器件阵列前体不必包括用于每个发光器件的电触点(例如以允许发光)，也不必包括相关联的电路。当然，根据第一方面形成的发光器件阵列前体(以及第二方面的发光器件阵列前体)不排除添加另外的电触点和相关联的电路。因此，在本公开中使用术语前体旨在包括最终产品(即发光阵列)。
[0024]对于本公开的发光器件阵列前体中的术语阵列，其意在指跨越结构有意间隔开的
多个发光器件。典型地，所述发光器件形成规则阵列，例如发光器件的六边形紧密填充阵列或方形填充阵列。
[0025]在一些实施例中，第一发光层包括多个层，每个层包括III族氮化物。在一些实施例中，第二发光层包括多个层，每个层包括III族氮化物。这样，第一发光层和/或第二发光层可以包括异质结构结。通过在相应的第一和/或第二衬底上形成这样的异质结构结，所述第一和/或第二衬底的面内晶格常数可以适合于相应异质结构的面内晶格常数，以减少由于应变而在异质结构中形成的缺陷。这样，可以提高由相应的第一和/或第二发光层形成的器件的整体效率。
[0026]在一些实施例中，形成第一发光层包括在第一衬底上形成第一n型半导体层，在第一n型半导电层上形成第一有源层，以及在第一有源层上形成第一p型半导体层。第一有源层可以包括多个量子阱层。每个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成发光器件阵列前体的方法，包括：在第一衬底上形成第一发光层，所述第一发光层被配置为发射具有第一波长的光；从所述第一发光层形成第一发光器件的阵列，每个第一发光器件被配置为发射具有第一波长的光；在所述第一发光层上形成第一接合层；在第二衬底上形成第二发光层，所述第二发光层被配置为发射具有与所述第一波长不同的第二波长的光；在所述第二发光层上形成第二接合层；将所述第二接合层接合到处理衬底；从所述第二发光层移除所述第二衬底；在所述第二发光层的与所述处理层相反的一侧上的所述第二发光层上形成第三接合层；将所述第一接合层接合到所述第三接合层；从所述第二发光层移除所述处理衬底；从所述第二发光层形成第二发光器件的阵列，所述第二发光器件的阵列相对于所述第一发光器件的阵列对齐，使得所述发光器件阵列前体包括第一发光器件和第二发光器件的阵列，所述第一发光器件和所述第二发光器件在平行于第一发光层和第二发光层各者的平面中彼此间隔开。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一发光层包括多个层，每个层包括III族氮化物；和/或所述第二发光层包括多个层，每个层包括III族氮化物。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中形成所述第一发光器件的阵列包括：为每个第一发光器件形成第一台面结构。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中形成所述第一发光层包括：在所述第一衬底上形成第一n型半导体层；在所述第一n型半导体层上形成第一有源层，所述第一有源层包括被配置为发射所述第一波长的光的多个量子阱层；和在所述第一有源层上形成第一p型半导体层。5.根据引用权利要求3的权利要求4所述的方法，其中形成的第一台面结构在垂直于所述第一衬底的方向上延伸，其中每个第一台面结构包括所述第一n型半导体层、所述第一有源层和所述第一p型半导体层的一部分。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中形成所述第二发光层包括：在所述第二衬底上形成第二n型半导体层；在所述第二n型半导体层上形成第二有源层，所述第二有源层包括被配置为发射所述第二波长的光的多个量子阱层；和在所述第二有源层上形成第二p型半导体层。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在移除所述第二衬底之后且在形成所述第三接合层之前，选择性地移除所述第二n型半导体层的一部分，使得所述第二n型半导体层在垂直于所述第一衬底的方向上的厚度不大于2μm。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中其中从所述第二发光层形成所述第二发光器件的阵列包括：为每个第二发光器件形成第二台面结构，所述第二台面结构在垂直于所述第一衬底的方向上延伸，其中每个第二台面结构包括所述第二n型半导体层、所述第二有源层和所述第二p型半导体层的一部分。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：形成至每个所述第一发光器件和每个所述第二发光器件的电触点。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中形成至每个所述第一发光器件和每个所述第二发光器件的电触点包括：形成至每个所述第一发光器件和每个所述第二发光器件的公共阴极触点。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一接合层包括介电材料，并且所述第三接合层包括介电材料，和将所述第一接合层接合到所述第三接合层包括通过施加压力和热量将所述第一接合层直接接合到所述第二接合层。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一波长短于所述第二波长，其中可选地所述第一波长为至少440nm且不大于490nm，和/或所述第二波长为至少500nm且不大于680nm。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：在所述第二发光层上形成第四接合层；在第三衬底上形成第三发光层，所述第三发光层被配置为发射具有与所述第一波长不同且与所述第二波长不同的第三波长的光；在所述第三发光层上形成第五接合层；将所述第五接合层接合到另一处理衬底；从所述第三发光层移除所述第三衬底；在所述第三发光层的与所述另一处理层相反的一侧上的所述第三发光层上形成第六接合层；将所述第四接合层接合到所述第六接合层；从所述第三发光层移除所述另...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：普列斯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：