TW201838203A - 藉由堆疊微型發光二極體的層來製造半導體元件 - Google Patents

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Abstract

藉由重複地接合未經圖案化磊晶結構來製作含有LED之層(strata)之一堆疊。由於該等磊晶結構未經圖案化(例如，未圖案化成個別微型LED)，因此顯著放鬆了對對準之要求。一項實例係一整合式多色彩LED顯示器面板，其中微型LED陣列與對應驅動器電路整合。微型LED之多個層堆疊於包含該驅動器電路之一基底基板之頂部上。在此程序中，如下製作每一層。將一未經圖案化磊晶結構接合於既有元件之頂部上。然後將該磊晶結構圖案化以形成微型LED。填充且平坦化該層以允許接合下一層之未經圖案化磊晶結構。重複此以構建層之該堆疊。

Description

藉由堆疊微型發光二極體的層來製造半導體元件
本發明一般而言係關於用於製作半導體元件之方法，舉例而言，用於製作整合式多色彩LED顯示器面板之方法。
在當今商業電子元件中，與薄膜電晶體(TFT)技術組合之主動式矩陣液晶顯示器(LCD)及有機發光二極體(OLED)顯示器變得愈來愈普遍。此等顯示器廣泛地用於膝上型個人電腦、智慧型電話及個人數位助理。數百萬個像素一起在一顯示器上形成一影像。TFT充當開關來個別地接通及關斷每一像素，從而使得像素變亮或變暗，此允許方便且高效地控制每一像素及整個顯示器。 然而，習用LCD顯示器遭受低光效率，從而致使高電力消耗及有限電池操作時間。雖然主動式矩陣有機發光二極體(AMOLED)顯示器面板通常消耗比LCD面板少之電力，但一AMOLED顯示器面板仍可係電池操作元件中之主要電力消耗者。為延長電池壽命，期望減少顯示器面板之電力消耗。 習用無機半導體發光二極體(LED)具有所示範之優越光效率，此使得電池操作電子器件較期望主動式矩陣LED顯示器。驅動器電路與發光二極體(LED)之陣列用於控制數百萬個像素，從而在顯示器上再現影像。單色彩顯示器面板與全色彩顯示器面板兩者皆可根據各種製作方法製造。 然而，用像素驅動器電路陣列整合數千個或甚至數百萬個微型LED極具挑戰性。已提議各種製作方法。在一個方法中，將控制電路製作於一個基板上且將LED製作於一單獨基板上。將LED轉遞至一中間基板且將原始基板移除。然後挑選中間基板上之LED且將其一次一個或一次幾個地放置至具有控制電路之基板上。然而，此製作程序係低效率且昂貴的。另外，不存在用於質量轉遞微型LED之現有製造工具。因此必須開發新的工具。 在另一方法中，使用金屬接合將具有其原始基板之整個LED陣列對準且接合至控制電路。其上製作有LED之基板保留於最終產品中，此可致使光串擾。另外，兩個不同基板之間的熱失配在接合介面處產生應力，該應力可致使可靠性問題。此外，與單色彩顯示器面板相比，多色彩顯示器面板通常需要更多LED及生長於不同基板材料上之不同色彩LED，從而使得傳統製造程序甚至更複雜且更低效。 因此，需要較佳製造方法。
本發明藉由使用接合未經圖案化磊晶結構之多個階段來克服先前技術之限制。由於該等磊晶結構未經圖案化(例如，未圖案化成個別微型LED)，因此顯著放鬆了對對準之要求。 一項實例係一整合式多色彩LED顯示器面板，其中微型LED陣列與對應驅動器電路整合。驅動器電路通常係驅動顯示器面板上之LED之一像素驅動器陣列。像素驅動器陣列製作於一支撐基板上。然後微型LED之多個層堆疊於基底基板之頂部上。在此程序中，如下製作每一層。將一未經圖案化磊晶結構接合於既有元件之頂部上。然後將該磊晶結構圖案化以形成微型LED。填充且經平坦化該層以允許接合下一層之該未經圖案化磊晶結構。重複此以構建層之該堆疊。 其他態樣包含組件、元件、系統、改良、方法、程序、應用及與上述中之任何者有關之其他技術。
相關申請案交叉參考 本申請案依據35 U.S.C. § 119(e)主張於2017年3月20日提出申請之標題為「Micro-LED Display Chip and Method of Making Same」之美國臨時專利申請案第62/473,953號之優先權。前述所有專利之標的物以引用方式全部併入本文中。 各圖及以下說明僅以圖解說明方式與較佳實施例有關。應注意，依據以下論述，本文中所揭示之結構及方法之替代實施例將易於被認識為可在不背離所主張之原理之情況下採用之可行替代方案。 圖1A係一顯示器面板之一像素之一電路圖，該顯示器面板包含一像素驅動器及LED 140 (諸如微型LED)。微型LED通常具有50微米(um)或更小之一橫向尺寸，且可具有小於10 um且甚至僅幾微米之橫向尺寸。在此實例中，像素驅動器包含兩個電晶體及一個電容器130，其中一個電晶體係一控制電晶體120且另一個係一驅動電晶體110。在此實例中，控制電晶體120經組態使其閘極連接至一掃描信號匯流排線150、其一個源極/汲極連接至一資料信號匯流排線170且另一個汲極/源極連接至儲存電容器130並連接至驅動電晶體110之閘極。驅動電晶體110之一個源極/汲極連接至一電壓供應器Vdd，且另一個汲極/源極連接至LED 140之p-電極。LED 140之n-電極連接至電容器130且連接至接地。在此實例中，當掃描信號150斷開控制電晶體120之閘極時，資料信號170對儲存電容器130進行充電且設定驅動電晶體110之閘極電壓，此控制電流流動穿過LED 140。儲存電容器130在此處用於維持驅動電晶體110之閘極電壓，因此維持在掃描信號150設定其他像素之時間期間流動穿過LED 140之電流。其他像素驅動器設計應不難理解，舉例而言如美國專利申請案第12/214,395號「Monolithic Active or Passive Matrix LED Array Display Panels and Display Systems Having the Same」中所闡述，該案經以引用方式併入本文中。 以下實例主要使用一整合式微型LED顯示器，其中GaN微型LED陣列與CMOS像素驅動器整合，但此等僅係實例且所闡述之技術並不限於此特定應用。微型LED之實例包含基於GaN之UV/藍色/綠色微型LED，基於AlInGaP之紅色/橙色微型LED及基於GaAs或InP之紅外線(IR)微型LED。美國專利申請案第15/135,217號「Semiconductor Devices with Integrated Thin-Film Transistor Circuitry」、第15/269,954號「Making Semiconductor Devices with Alignment Bonding and Substrate Removal」、第15/269,956號「Display Panels with Integrated Micro Lens Array」、第15/272,410號「Manufacturing Display Panels with Integrated Micro Lens Array」及第15/701,450號「Multi-Color Micro-LED Array Light Source」中闡述微型LED及其他微型結構之額外實例。前述所有專利皆經以引用方式全部併入本文中。 圖1B係根據一項實施例之一整合式多色彩LED顯示器面板之數個像素之一剖面圖。在圖1B中，個別驅動器電路之一陣列製作於支撐基板102上。圖1B中所展示之黑色矩形110表示至驅動器電路之電連接件，舉例而言圖1A中之驅動電晶體110與LED 140之間的連接件。為方便起見，此等連接件110亦可稱為驅動器電路110或像素驅動器110。驅動器電路110標記有字尾R、G、B，此乃因其對應於紅色像素、綠色像素及藍色像素。像素驅動器110之陣列電連接至微型LED 140，該等微型LED亦標記有字尾R、G、B以指示其色彩。微型LED 140R、140G、140B含於不同層155R、155G、155B中，該等層堆疊於基板及像素驅動器之頂部上。底部層155R含有紅色微型LED 140R，中間層155G含有綠色微型LED 140G，且頂部層155B含有藍色微型LED 140B。哪種色彩在哪一層中可取決於設計而變化。為方便起見，「上」用於意指遠離基板102，「下」意指朝向基板，且相應地解釋其他方向性術語諸如頂部、底部、上面、下面、下方、底下等。 使用最左邊微型LED 140R作為一實例，每一微型LED係由一磊晶結構141形成。實例包含III-V族氮化物、III-V族砷化物、III-V族磷化物及III-V族銻化物磊晶結構。一上部接觸金屬墊142電連接至微型LED 140之頂部且亦使用視需要穿過任何介入層之導通體143電連接至一共同電極165。針對微型LED 140R，導通體143穿過層155G、155B連接至共同電極165。一下部接觸金屬墊144電連接至微型LED 140之底部且亦使用視需要穿過任何介入層之導通體145電連接至對應像素驅動器110。由於微型LED 140R係在底部層中，因此不存在介入層且不使用導通體145。針對最右邊微型LED 140G，導通體145穿過介入層155R將下部接觸金屬墊144電連接至對應像素驅動器110，且導通體143穿過介入層155B將上部接觸金屬墊142電連接至共同電極165。在此實例中，每一微型LED 140連接至一單個共同電極165，但係非必需的，如在下文所展示之替代設計中將明瞭。舉例而言，將不同微型LED 140連接至並不彼此連接之共同電極允許微型LED 140之單獨偏壓。 由於製作方法(下文將更詳細闡述)，每一層155填充有材料149使得毗鄰層之間的界面157係平坦的。此促進下一層之製作。填充材料149之一實例係二氧化矽，二氧化矽係非導電且透明的。此提供微型LED與導通體之間的電隔離，且亦允許由下部層中之微型LED產生之光傳播穿過層。填充材料149之另一實例係氮化矽。用於每一層之填充物149不必係一單個同質材料。亦可使用材料或結構之組合。無論詳細結構如何，較佳地每一層的橫向定位於下部層之微型LED上面之區域係透明，使得由下部層之微型LED產生之光能夠傳播穿過此等區域。 更詳細而言，如下製作驅動器電路。支撐基板102係其上製作有個別驅動器電路110之陣列之基板。在一項實施例中，基板102係一Si基板。在另一實施例中，支撐基板102係一透明基板，舉例而言，一玻璃基板。其他實例性基板包含GaAs、GaP、InP、SiC、ZnO及藍寶石基板。驅動器電路110形成個別像素驅動器以驅動微型LED。基板102上之電路包含至每一個別像素驅動器110之觸點以及一接地觸點。每一微型LED亦具有兩個觸點：一個係連接至像素驅動器之144且另一個係連接至接地(亦即，共同電極)之142。 在未展示之替代實施例中，驅動器電路可包含除CMOS驅動器電路之外之驅動器電路。作為一項實例，驅動器電路可包含薄膜電晶體(TFT)驅動器電路。作為另一實例，驅動器電路可係使用III-V族化合物半導體之電路。 為清晰起見，圖1B僅展示6個微型LED及對應像素驅動器。應理解，可使用任何數目個微型LED及像素驅動器。在一完全可程式化顯示器面板中，LED及驅動器電路係配置成陣列以形成可個別定址像素較佳地多色彩像素之一陣列。在替代實施例中，顯示器面板可具有一較有限可程式化性且像素可配置成不同幾何形狀。另外，驅動器電路與LED之間不必一一對應。舉例而言，可存在兩個或多於兩個LED連接至同一像素驅動器輸出以形成冗餘，使得若LED中之一者出故障，則其餘LED仍可照明像素。 微型LED亦可以不同方式分佈至層中且亦可存在不同數目個層。在一個方法中，不同層之微型LED產生不同波長之光，如在圖1B之實例中。色彩可包含紫外線、藍色、綠色、橙色、紅色及紅外線。此處，諸如光、光學及色彩之術語意欲包含紫外線及紅外線兩者。 圖2A至圖2L係圖解說明根據一項實施例之使用一多層程序製作圖1B之整合式多色彩LED顯示器面板之剖面圖。更具體而言，圖2A至圖2G圖解說明製作具有紅色微型LED之底部層155R，圖2H至圖2J圖解說明製作具有綠色微型LED之中間層155G，圖2K圖解說明製作具有藍色微型LED之頂部層155B，且圖2L圖解說明製作共同電極165。 圖2A之剖面圖展示支撐像素驅動器110之基板102。為清晰起見，僅展示至像素驅動器之觸點110。一未經圖案化磊晶結構220R接合於具有像素驅動器之基板之既有結構之頂部上。在一個方法中，磊晶層(layer)220R生長於一單獨基板(稱為磊晶基板)上。一連續均勻金屬層221R製作於磊晶層220R上方。金屬接合層221R可包含歐姆接觸層、光反射層及金屬接合層。一對應金屬接合層211亦製作於具有像素驅動器之基板上方。兩個金屬接合層211及221R接合於一起。共晶接合、熱壓接合及暫態液相(TLP)接合係可使用之某些技術。然後(舉例而言)藉由一雷射剝離程序或濕式化學蝕刻移除磊晶基板，從而留下圖2A中所展示之結構。由於磊晶結構220R未經圖案化，因此不需要精密對準，若一先前製作之LED陣列接合至像素驅動器陣列則情況將係如此。 在圖2B中，磊晶結構220R及接合層211、221R經圖案化。磊晶結構220R經圖案化以形成微型LED。接合層211、221R經圖案化以形成電隔離金屬墊。在此實例中，最左邊像素驅動器110R用於紅色像素且磊晶結構220R用於形成紅色微型LED。因此，圖案化形成電連接至最左邊像素驅動器110R之一紅色微型LED 140R。磊晶結構220R經圖案化以針對個別微型LED界定且分隔磊晶層141R。接合層211、221R經圖案化以形成用於微型LED 140R之下部接觸金屬墊144R。可藉由乾式蝕刻完成圖案化，舉例而言。在圖案化LED之後，沈積上部接觸金屬墊142R。 其他兩個像素驅動器110G、110B並不用於紅色像素，因此其上面不形成紅色微型LED。然而，金屬墊213G、213B經圖案化以允許至較高層中之LED之最終電連接。因此，底部層針對完整堆疊中之每一微型LED含有一金屬墊。此等金屬墊用作紅色微型LED之一下部接觸金屬墊或用作其他微型LED之一互連件。金屬墊可係鋁、銀、銠、鋅、金、鍺、鎳、鉻、鉑、錫、銅、鎢、氧化銦錫、鈀、銦、鈦及/或上述之組合，舉例而言。 在圖2C及圖2D中，層首先被填滿然後經平坦化。在圖2C中，一厚介電層230沈積於既有結構上方。此亦提供鈍化處理。然後平坦化層230，從而導致圖2D之結構。可使用化學機械拋光來平坦化介電層，從而給層留下一平坦頂部界面。 在圖2E至圖2G中，導通體143、145經製作自平坦頂部界面穿過填充物230到達至金屬墊。在圖2E中，使用深乾式蝕刻來形成通往金屬墊142R、213B、213G之孔。在圖2F中，此等孔填充有一導電材料244，舉例而言TiN或鎢。此導電材料舉例而言藉由化學機械拋光而經平坦化，從而導致具有導通體143、145的圖2G之結構。此完成第一層155R。 重複此一般程序以製作其他層。圖2H至圖2J展示中間層之製作。在圖2H中，將一未經圖案化磊晶結構220G接合於前一層155R之頂部上。此可如針對底部層155R所闡述完成。在一基板上生長磊晶層220G。在磊晶層220G上方製作一金屬接合層221G。亦在底部層155R上方製作一對應金屬接合層211R。將兩個接合層211R、220G接合於一起。然後移除磊晶基板。 在圖2I中，磊晶結構220G及接合層211R、221G經圖案化以形成綠色微型LED 140G (具有磊晶層141G及下部接觸金屬墊144G)及用於其他微型LED之中間金屬墊213。亦沈積上部接觸金屬墊142G。然後用材料230填充中間層155G，將中間層155G平坦化並製作導通體143、145，從而導致圖2J之結構。 重複此程序以製作圖2K中所展示之頂部藍色層155B。 在圖2L中，一共同電極165製作於藍色層155B之頂部上且藉由至對應墊164之導通體163連接至電路。共同電極165可係(不透明)金屬跡線之一柵格，如圖3A中所展示。圖3A係向下看元件之一俯視圖。圖3A展示由大正方形表示之三個微型LED 140R、140G、140B。此等微型LED中之每一者具有導通體與金屬墊之一結構143，導通體與金屬墊將微型LED之頂部電連接至層之堆疊之頂部。此等結構由圖3A中之小正方形143表示。長矩形165係電連接至導通體/金屬墊143之一金屬跡線。 另一選擇係，共同電極165可係一透明電極，諸如銦錫氧化物，如圖3B中所展示。圖3B亦係展示微型LED 140R、140G、140B及其互連件143之一俯視圖。在此實例中，共同電極165係由邊界165界定之整個矩形。覆蓋所有微型LED係可接受的，此乃因電極165係透明的。矩形環164係連接至電路之金屬墊。應注意，共同電極165位於所有層上面，而金屬墊164位於所有層下面。共同電極與金屬墊藉由導通體163電連接。 圖3C展示另一方法，其中並非每個微型LED 140皆連接至位於結構之最頂部處之共同電極。而是，每一層之微型LED 140藉由位於彼特定層之頂部上之一結構167電連接至共同電極164。在此實例中，紅色微型LED 140R藉由結構167R連接，綠色微型LED 140G藉由結構167G連接，且藍色微型LED 140B藉由結構167B連接。 圖4A至圖4B圖解說明提供不同像素之光學隔離之額外結構。在此實例中，紅色、綠色及藍色像素分群成多色彩像素410且層中之一結構用於光學地分隔毗鄰像素。此可減少毗鄰多色彩像素410之間的串擾。在圖4A中，該結構係不透明(吸收性)分隔器422之一柵格。在圖4B中，結構423係反射的，此亦可用於增加藉由微型LED產生光之方向性及效率。 圖5係根據一項實施例之一實例性微型LED顯示器面板500之一俯視圖。顯示器面板500包含一資料介面510、一控制模組520及一像素區域540。資料介面510接收定義待顯示之影像之資料。此資料之來源及格式將取決於應用而變化。控制模組520接收傳入資料且將其轉換成適合於驅動顯示器面板中之像素之一形式。控制模組520可包含用以自所接收格式轉換為適用於像素區域540之一種格式之數位邏輯及/或狀態機、移位暫存器或其他類型之緩衝器及用以儲存及轉遞資料之記憶體、數位轉類比轉換器及位準移位器以及包含時脈電路之掃描控制器。 像素區域540包含一像素陣列。像素包含與像素驅動器單體地整合之微型LED 534，舉例而言如上文或以下各圖中所闡述。在此實例中，顯示器面板500係一彩色RGB顯示器面板。彩色RGB顯示器面板包含配置成若干行之紅色、綠色及藍色像素。行532R係紅色像素，行532G係綠色像素且行532B係藍色像素。在每一像素內，一LED 534由一像素驅動器控制。根據先前所展示之實施例，像素與一供應電壓(未展示)接觸且經由一接地墊536與接地接觸，並且亦與一控制信號接觸。儘管圖5中未展示，但LED之p-電極及驅動電晶體之輸出位於LED 534下部，且其藉由接合金屬電連接。LED電流驅動信號連接(LED之p-電極與像素驅動器之輸出之間)、接地連接(n-電極與系統接地之間)、Vdd連接(像素驅動器之源極與系統Vdd之間)及至像素驅動器之閘極之控制信號連接係根據先前所闡述之各種實施例而製造。 圖5僅係一代表圖。將明瞭其他設計。舉例而言，色彩不必係紅色、綠色及藍色，且每一彩色像素不必數目相等。其亦不必配置成行或條。四個彩色像素之組可配置為一2x2正方形，舉例而言。個別像素單元亦可經配置以共用列或行定址，因此減少列或行跡線之總數目。作為一項實例，除圖5中所展示之一正方形像素矩陣之配置之外，亦可使用六邊形像素矩陣之一配置來形成顯示器面板500。 在某些應用中，一完全可程式化矩形像素陣列並非係必須的。使用本文中所闡述之元件結構亦可形成具有各種形狀及顯示器之顯示器面板之其他設計。實例之一個類別係包含招牌及汽車之特殊應用。舉例而言，多個像素可配置成一星星或一螺旋之形狀以形成一顯示器面板，且可藉由接通及關斷LED來產生顯示器面板上之不同圖案。另一特殊實例係汽車頭燈及智慧照明，其中特定像素分群於一起以形成各種照明形狀且每一LED像素群組可接通或關斷或者以其他方式由個別像素驅動器調整。 甚至每一像素內之元件之橫向配置亦可變化。在圖1至圖4中，LED及像素驅動器橫向配置。每一LED定位於對應像素驅動器電路「之頂部上」。其他配置係可能的。舉例而言，像素驅動器亦可定位於LED「後面」、「前面」或「旁邊」。 可製作不同類型之顯示器面板。舉例而言，一顯示器面板之解析度通常可介於自8x8至3840x2160之範圍中。常見顯示器解析度包含具有320x240解析度及4:3之一縱橫比之QVGA、具有1024x768解析度及4:3之一縱橫比之XGA、具有1280x720解析度及16:9之一縱橫比之HD、具有1920x1080解析度及16:9之一縱橫比之FHD、具有3840x2160解析度及16:9之一縱橫比之UHD及具有4096x2160解析度之4K。亦可存在廣泛各種像素大小，介於自次微米及以下至10 mm及以上之範圍中。整體顯示器區域之大小亦可廣泛地變化，對角線介於自小至數十微米或更小直至高達數百英吋或更大之範圍中。 不同應用亦將對光學亮度具有不同要求。實例性應用包含直觀顯示器螢幕、用於家庭/辦公室投影器及可攜式電子器件(諸如智慧型電話、膝上型電腦、可穿戴式電子器件及視網膜投影)之光引擎。電力消耗可自針對視網膜投影器之低至幾毫瓦至針對大螢幕室外顯示器、投影器及智慧汽車頭燈之高達千瓦變化。就圖框速率而言，歸因於無機LED之快速回應(奈秒)，圖框速率可高達KHz或針對小解析度甚至MHz。 儘管詳細說明含有諸多規定細節，但此等規定細節不應解釋為限制本發明之範疇而是僅僅解釋為圖解說明本發明之不同實例及態樣。應瞭解，本發明之範疇包含上文未詳細論述之其他實施例。舉例而言，可應用上文所闡述之方法來整合除LED之外之功能性元件與除像素驅動器之外之控制電路。非LED元件之實例包含垂直腔表面發射雷射(VCSEL)、光偵測器、微型機電系統(MEMS)、矽光子元件、電力電子元件及分佈式回饋雷射(DFB)。其他控制電路之實例包含電流驅動器、電壓驅動器、互阻抗放大器及邏輯電路。可在不背離如所附申請專利範圍中所定義之本發明之精神及範疇之情況下，對本文中所揭示之本發明之方法及設備之配置、操作及細節作出熟習此項技術者將明瞭之各種其他修改、改變及變化形式。因此，本發明之範疇應由所附申請專利範圍及其法律等效形式判定。
102‧‧‧支撐基板/基板
110‧‧‧驅動電晶體/黑色矩形/連接件/驅動器電路/像素驅動器
110B‧‧‧像素驅動器
110G‧‧‧像素驅動器
110R‧‧‧最左邊像素驅動器
120‧‧‧控制電晶體
130‧‧‧電容器/儲存電容器
140‧‧‧微型發光二極體/發光二極體
140B‧‧‧微型發光二極體/藍色微型發光二極體
140G‧‧‧微型發光二極體/綠色微型發光二極體/最右邊微型發光二極體
140R‧‧‧微型發光二極體/紅色微型發光二極體/最左邊微型發光二極體
141‧‧‧磊晶結構
141G‧‧‧磊晶層
141R‧‧‧磊晶層
142‧‧‧上部接觸金屬墊
142G‧‧‧上部接觸金屬墊
142R‧‧‧上部接觸金屬墊/金屬墊
143‧‧‧導通體/結構/小正方形/金屬墊/互連件
144‧‧‧下部接觸金屬墊
144G‧‧‧下部接觸金屬墊
144R‧‧‧下部接觸金屬墊
145‧‧‧導通體
149‧‧‧材料/填充材料/填充物
150‧‧‧掃描信號匯流排線/掃描信號
155B‧‧‧層/頂部層/介入層/頂部藍色層/藍色層
155G‧‧‧層/中間層
155R‧‧‧層/底部層/介入層/第一層/前一層
157‧‧‧界面
163‧‧‧導通體
164‧‧‧墊/矩形環/金屬墊/共同電極
165‧‧‧共同電極/長矩形/邊界/電極
167B‧‧‧結構
167G‧‧‧結構
167R‧‧‧結構
170‧‧‧資料信號匯流排線/資料信號
211‧‧‧對應金屬接合層/接合層/金屬接合層
213‧‧‧中間金屬墊
213B‧‧‧金屬墊
213G‧‧‧金屬墊
220R‧‧‧未經圖案化磊晶結構/磊晶層/磊晶結構
221R‧‧‧連續均勻金屬層/金屬接合層/接合層
230‧‧‧厚介電層/層/填充物/材料
244‧‧‧導電材料
410‧‧‧多色彩像素
422‧‧‧分隔器
423‧‧‧結構
500‧‧‧微型發光二極體顯示器面板/顯示器面板
510‧‧‧資料介面
520‧‧‧控制模組
532B‧‧‧行
532G‧‧‧行
532R‧‧‧行
534‧‧‧微型發光二極體/發光二極體
536‧‧‧接地墊
本發明之實施例具有其他優點及特徵，在結合附圖之情況下，依據以下詳細說明及隨附申請專利範圍該等其他優點及特徵將變得更易於明瞭，在附圖中： 圖1A係根據一項實施例之一顯示器面板之一像素之一電路圖。 圖1B係根據一項實施例之一整合式多色彩LED顯示器面板之數個像素之一剖面圖。 圖2A至圖2L係圖解說明根據一項實施例之藉由一多層程序製作一整合式多色彩LED顯示器面板之剖面圖。 圖3A及圖3B係根據兩項實施例之共同電極之俯視圖。 圖3C係根據一實施例之一共同電極之一剖面圖。 圖4A及圖4B係圖解說明根據一項實施例之用於光學隔離之結構之剖面圖。 圖5係根據一項實施例之具有一像素陣列之一實例性顯示器面板之一俯視圖。 該等圖僅出於圖解說明目的而繪示各種實施例。依據以下論述，熟習此項技術者將易於認識到，可在不背離本文中所闡述之原理之情況下採用本文中所圖解說明之結構及方法之替代實施例。

Claims (40)

  1. 一種微型LED顯示器晶片，其包括： 一基板，其支撐一像素驅動器陣列；及 兩個或多於兩個層，其堆疊於該基板及像素驅動器之頂部上，其中在毗鄰層之間具有一平坦界面，每一層含有一微型LED陣列，其中每一層之該等微型LED陣列電連接至該像素驅動器陣列。
  2. 如請求項1之微型LED顯示器晶片，其中每一層包括： 一磊晶結構，其形成該等微型LED； 下部接觸金屬墊，其電連接至該等微型LED之一底部；及 上部接觸金屬墊，其電連接至該等微型LED之一頂部； 其中該等下部接觸金屬墊亦電連接至該像素驅動器陣列且該等上部接觸金屬墊亦電連接至一共同電極。
  3. 如請求項2之微型LED顯示器晶片，其中每一層之該磊晶結構係一III-V族氮化物磊晶結構、一III-V族砷化物磊晶結構、一III-V族磷化物磊晶結構及一III-V族銻化物磊晶結構中之一者。
  4. 如請求項2之微型LED顯示器晶片，其中每一層之該等下部接觸金屬墊包括鋁、銀、銠、鋅、金、鍺、鎳、鉻、鉑、錫、銅、鎢、氧化銦錫、鈀、銦及/或鈦。
  5. 如請求項2之微型LED顯示器晶片，其中該共同電極包括所有該等層之頂部上之金屬跡線之一柵格，每一上部接觸金屬墊電連接至金屬跡線之該柵格。
  6. 如請求項2之微型LED顯示器晶片，其中該共同電極包括所有該等層之頂部上之一透明電極，每一上部接觸金屬墊電連接至該透明電極。
  7. 如請求項2之微型LED顯示器晶片，其中該共同電極包含所有該等層之頂部上之一頂部電極，每一上部接觸金屬墊藉由穿過任何介入層之導通體電連接至該頂部電極。
  8. 如請求項2之微型LED顯示器晶片，其中該共同電極針對每一層包括位於彼層之頂部上之一單獨共同電極結構，每一層之每一上部接觸金屬墊電連接至彼層之該共同電極結構。
  9. 如請求項2之微型LED顯示器晶片，其中每一層之該等下部接觸金屬墊藉由穿過任何介入層之導通體電連接至該像素驅動器陣列。
  10. 如請求項2之微型LED顯示器晶片，其中該等層之該底部含有一金屬墊，該金屬墊電連接至所有該等層中之每一微型LED之該像素驅動器陣列，該金屬墊針對底部層中之微型LED充當該下部接觸金屬墊且該金屬墊藉由穿過任何介入層之導通體電連接至所有其他層中之微型LED之該下部接觸金屬墊。
  11. 如請求項1之微型LED顯示器晶片，其中不同層之該等微型LED產生不同波長之光。
  12. 如請求項11之微型LED顯示器晶片，其中不同層之該等微型LED產生不同可見波長之光。
  13. 如請求項11之微型LED顯示器晶片，其中該兩個或多於兩個層恰好係三個層，且該等微型LED針對該等層中之一者係紅色微型LED，針對該等層中之另一者係綠色微型LED，且針對該等層中之一第三者係藍色微型LED。
  14. 如請求項11之微型LED顯示器晶片，其中每一層之該等微型LED係紫外線微型LED、藍色微型LED、綠色微型LED、橙色微型LED、紅色微型LED或紅外線微型LED。
  15. 如請求項1之微型LED顯示器晶片，其中不同層之該等微型LED分群成多色彩像素，且該微型LED顯示器晶片進一步包括： 一結構，其位於該等層中，光學地分隔毗鄰多色彩像素。
  16. 如請求項15之微型LED顯示器晶片，其中該結構係吸收性的或反射的。
  17. 如請求項1之微型LED顯示器晶片，其中每一層的橫向定位於下部層之微型LED上面之區域係透明的，使得由該等下部層之該等微型LED產生之光能夠傳播穿過此等區域。
  18. 如請求項1之微型LED顯示器晶片，其中該等像素驅動器包括薄膜電晶體像素驅動器或矽CMOS像素驅動器。
  19. 一種微型LED顯示器晶片，其包括： 一基板，其支撐一像素驅動器陣列；及 三個層，其堆疊於該基板及像素驅動器之頂部上，其中在毗鄰層之間具有一平坦界面，該等層中之一者含有紅色微型LED，該等層中之另一者含有綠色微型LED，且該等層中之一第三者含有藍色微型LED，每一層進一步包括： 一磊晶結構，其形成該等微型LED； 下部接觸金屬墊，其電連接至該等微型LED之一底部；及 上部接觸金屬墊，其電連接至該等微型LED之一頂部； 其中該等下部接觸金屬墊亦藉由穿過任何介入層之導通體電連接至該像素驅動器陣列，且頂部接觸金屬墊亦電連接至一共同電極；且 其中每一層的橫向定位於下部層之微型LED上面之區域係透明的，使得由該等下部層之該等微型LED產生之光能夠傳播穿過此等區域。
  20. 如請求項19之微型LED顯示器晶片，其中： 該共同電極包含所有該等層之頂部上之一頂部電極，每一上部接觸金屬墊藉由穿過任何介入層之導通體電連接至該頂部電極；且 每一層之該等下部接觸金屬墊藉由穿過任何介入層之導通體電連接至該像素驅動器陣列。
  21. 一種用於製作一微型LED顯示器晶片之方法，其包括： 提供支撐一像素驅動器陣列之一基板；及 藉由以下操作來製作堆疊於該基板及像素驅動器之頂部上之兩個或多於兩個層，其中在毗鄰層之間具有一平坦界面： 針對一底部層：使用金屬層將一未經圖案化磊晶結構接合於該基板及像素驅動器之頂部上；且針對任何其他層：使用金屬層將一未經圖案化磊晶結構接合於前一層之頂部上；圖案化該磊晶結構以形成微型LED且圖案化該等接合金屬層以形成金屬墊，該等金屬墊中之某些金屬墊充當電連接至該等微型LED之底部之下部接觸金屬墊；及針對除一頂部層之外之所有層，填充且平坦化該層以形成一平坦頂部界面，該頂部界面包含至該等微型LED之頂部之電連接。
  22. 如請求項21之方法，其中圖案化該磊晶結構以形成微型LED包括完全分隔不同微型LED之該等磊晶結構。
  23. 如請求項21之方法，其中圖案化該磊晶結構包括乾式蝕刻該磊晶結構以形成該等微型LED。
  24. 如請求項21之方法，其中圖案化該等接合金屬層以形成金屬墊包括針對每個層中之每個微型LED形成一個金屬墊。
  25. 如請求項21之方法，其中將該未經圖案化磊晶結構接合於該基板或前一層之頂部上包括： 將支撐於一磊晶基板上之未經圖案化磊晶層接合至該基板或前一層之該頂部；及 移除該磊晶基板。
  26. 如請求項25之方法，其中移除該磊晶基板包括使用一剝離程序或濕式化學蝕刻中之一者來移除該磊晶基板。
  27. 如請求項21之方法，其中填充該層包括用透明材料填充該層。
  28. 如請求項27之方法，其中該透明材料係二氧化矽或氮化矽。
  29. 如請求項21之方法，其中填充該層包括用透明材料填充該層的橫向定位於下部層之微型LED上面之區域，使得由該等下部層之該等微型LED產生之光能夠傳播穿過此等區域。
  30. 如請求項21之方法，其中平坦化該層包括使用化學機械拋光來平坦化該層。
  31. 如請求項21之方法，其進一步包括： 在填充且平坦化該層之前在該等微型LED之該等頂部上沈積上部接觸金屬墊。
  32. 如請求項31之方法，其進一步包括： 在填充之後製作自該平坦頂部界面至該等上部接觸金屬墊穿過填充物之導通體。
  33. 如請求項21之方法，其進一步包括： 在填充之後製作自該平坦頂部界面至不充當下部接觸金屬墊之金屬墊穿過填充物之導通體。
  34. 如請求項21之方法，其進一步包括： 填充且平坦化該頂部層以形成一平坦頂部界面，該平坦頂部界面包含至該等微型LED之頂部之電連接；及 在該頂部層之該平坦頂部界面之頂部上製作一共同電極，該等微型LED之該等頂部電連接至該共同電極。
  35. 如請求項34之方法，其中該共同電極進一步電連接至該底部層之該等金屬墊中之一或多者。
  36. 如請求項21之方法，其中不同層之該等微型LED分群成多色彩像素，且製作該等層進一步包括： 在該等層中製作光學地分隔毗鄰多色彩像素之一結構。
  37. 如請求項21之方法，其中該兩個或多於兩個層恰好係三個層，且該等微型LED針對該等層中之一者係紅色微型LED，針對該等層中之另一者係綠色微型LED，且針對該等層中之一第三者係藍色微型LED。
  38. 如請求項21之方法，其中製作該等層進一步包括： 製作用以提供穿過該層之電連接之導通體。
  39. 如請求項38之方法，其中製作導通體包括： 蝕刻導通孔；及 用一導體填充該等導通孔。
  40. 一種用於製作一微型LED顯示器晶片之方法，其包括： 提供支撐一像素驅動器陣列之一基板；及 製作堆疊於該基板及像素驅動器之頂部上之三個層，其中在毗鄰層之間具有一平坦界面，該等層中之一者含有紅色微型LED，該等層中之另一者含有綠色微型LED，且該等層中之一第三者含有藍色微型LED，其中製作每一層包括： 針對一底部層：使用金屬層將一未經圖案化磊晶結構接合於該基板及像素驅動器之頂部上；且針對任何其他層：使用金屬層將一未經圖案化磊晶結構接合於前一層之頂部上；圖案化該磊晶結構以形成該層之該等微型LED，及圖案化該等接合金屬層以形成金屬墊，該等金屬墊中之某些金屬墊充當電連接至該等微型LED之底部之下部接觸金屬墊；沈積電連接至該等微型LED之頂部之上部接觸金屬墊；針對除一頂部層之外之所有層，填充且平坦化該層以形成一平坦頂部界面，該頂部界面包含至該等微型LED之頂部之電連接；及製作自該平坦頂部界面至該等上部接觸金屬墊且至不充當下部接觸金屬墊之該等金屬墊之導通體。
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