TW202113927A - 透過雷射固化預施加及雷射燒蝕的底部填充物 - Google Patents

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丹尼爾 布羅多卡努
振邦 吳
泰尼森 努提
正松 蔡
阿巴德 奧斯卡 多倫特
普雅 沙凱蒂
阿里 山古爾
莎莉 法倫斯
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美商菲絲博克科技有限公司
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    • H01L2224/8138—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/81399—Material
    • H01L2224/814—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/81438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/81439—Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/8138—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/81399—Material
    • H01L2224/814—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/81438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/81444—Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/83009—Pre-treatment of the layer connector or the bonding area
    • H01L2224/8303—Reshaping the layer connector in the bonding apparatus, e.g. flattening the layer connector
    • H01L2224/83031—Reshaping the layer connector in the bonding apparatus, e.g. flattening the layer connector by chemical means, e.g. etching, anodisation
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/832—Applying energy for connecting
    • H01L2224/8322—Applying energy for connecting with energy being in the form of electromagnetic radiation
    • H01L2224/83224—Applying energy for connecting with energy being in the form of electromagnetic radiation using a laser
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    • H01L2224/8338—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83399—Material
    • H01L2224/834—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/83444—Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
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    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • H01L2224/83856—Pre-cured adhesive, i.e. B-stage adhesive
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Abstract

本發明是有關於採用例如但不限於雷射的脈衝式光子(或EM能量)源來電耦接、接合、及/或黏貼半導體裝置的電性接點至另一半導體裝置的電性接點之強化的系統及方法。全部或部分的LED列被電耦接、接合、及/或黏貼至顯示裝置的背板。所述LED可以是μLED。所述脈衝式光子源被採用以利用掃描的光子脈衝來照射所述LED。所述EM輻射是被所述LED的表面、基體、基板、電性接點、及/或所述背板的電性接點吸收以產生熱能，所述熱能誘發在所述LED的電性接點以及背板的電性接點中的電性接點之間的接合。所述光子脈衝的時間及空間輪廓、以及所述光子源的脈動頻率及掃描頻率是被選擇以控制不利的熱效應。

Description

透過雷射固化預施加及雷射燒蝕的底部填充物
本發明是關於電子顯示裝置的製造及組裝，特別是關於透過雷射固化預施加及雷射燒蝕的底部填充物。 相關申請案之交互參照
此申請案主張2019年6月11日申請且名稱為“透過脈衝雷射以選擇性接合發光裝置”的美國臨時專利申請案62/860,219的優先權，所述美國臨時專利申請案的內容是以其整體被納入在此。此申請案亦主張2019年6月14日申請且名稱為“透過脈衝雷射以選擇性接合發光裝置”的美國臨時專利申請案62/861,949的優先權，所述美國臨時專利申請案的內容是以其整體被納入在此。此申請案進一步主張2019年6月14日申請且名稱為“利用底部填充物的LED接合”的美國臨時專利申請案62/861,938優先權，所述美國臨時專利申請案的內容是以其整體被納入在此。此申請案額外主張2019年7月2日申請且名稱為“透過電漿活化及雷射誘發的加熱的介電質-介電質及金屬化接合”的美國臨時專利申請案62/869,905優先權，所述美國臨時專利申請案的內容是以其整體被納入在此。此申請案亦主張2019年7月2日申請且名稱為“用於可變形的電性接點的接合”的美國臨時專利申請案62/869,908的優先權，所述美國臨時專利申請案的內容是以其整體被納入在此。此申請案亦主張2020年1月21日申請的美國非臨時申請案號16/748,681的優先權，並且所述美國非臨時申請案的內容是以其整體被納入在此。
電子顯示器是例如智慧型手機、平板電腦、智慧型手錶、膝上型電腦、桌上型電腦、電視(TV)、以及頭戴式裝置(例如，虛擬實境(VR)裝置、擴增實境(AR)裝置、及/或混合實境(MR)裝置)的許多計算裝置的核心構件。現代的顯示裝置可包含一個二維(2D)陣列的數百萬、或甚至是數千萬個像素。一個2D陣列的像素可以用列與行的像素來加以配置。例如，4K TV可包含4096列及2160行的像素(亦即，4096×2160顯示器)，接近九百萬個像素。
每一個像素可包含一或多個發光裝置、子裝置、或是構件，例如發光二極體(LED)。所述LED可以是無機LED(ILED)、或是有機LED(OLED)。每一個像素可包含多個LED。例如，RGB像素可包含三個個別的LED：紅光(R)LED、綠光(G)LED、以及一藍光(B)LED。因此，現代的顯示器可包含遠高於千萬個個別的LED。所述LED可以用列與行而被配置在一或多個背板或是印刷電路板(PCB)上。當組裝所述顯示器時，電耦接、接合、或黏貼所述LED的每一個至所述背板通常是必要的。習知將數百萬個LED接合至一或多個背板的方法可能會導致不利的熱效應，其增加組裝所述顯示器的成本及時間，並且減低在所述製程中的良率。
本發明的實施例是有關於選擇性將發光裝置及/或構件，例如但不限於發光二極體(LED)及/或微LED(μLED)接合至一目標基板(例如，顯示裝置的一背板)。所述μLED可包含小於100微米(μm)的特徵尺寸。在至少一實施例中，所述特徵尺寸可以是小於1μm(亦即，所述特徵尺寸可以是次微米)。像素的特徵尺寸可以是指所述像素的實際尺寸、及/或所述像素的電性接點及/或接點墊的尺寸。非限制性的實施例包含一種用於將第一半導體裝置(例如，LED及/或μLED)電耦接至目標基板(例如，顯示裝置的背板)的方法。所述方法包含將所述第一半導體裝置定位到接近所述目標基板處，並且發送具有時間輪廓及/或空間輪廓的光子脈衝以照射所述第一半導體裝置。將所述第一半導體裝置定位到接近所述目標基板處可包含在空間上對準所述第一半導體裝置的電性接點與所述目標基板的電性接點。所述光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓中的至少一個是被調變以控制和藉由所述發送的光子脈衝所誘發的熱能相關的熱效應。所述熱能可以將所述第一半導體裝置的所述電性接點接合至所述目標基板的所述電性接點。
拾放頭(PPH)(例如，拾起頭)的拾起頭可被利用以從載體基板拾起所述第一半導體裝置。所述拾起頭可以將所述第一半導體裝置定位到接近所述目標基板處。在某些實施例中，並且在將所述第一半導體裝置定位之後，所述PPH可被採用以將所述第一半導體裝置下壓至所述目標基板，並且不顯著地影響所有所述電性接點的定位。此施加的力可以確保所有所述電性接點彼此接觸、或是至少具有小於10nm間隙。在某些實施例中，無間隙可被達成。所述施加的力可以依據所述第一裝置及/或所述目標基板的尺寸、以及所述第一裝置/目標基板的電性及材料/機械性質而定，使得機械式損壞及/或變形可加以避免。光子脈衝接著可以經由所述拾起頭而被發送以照射所述第一半導體裝置。所述拾起頭可以作為光學路徑，並且使得所述光子脈衝能夠通過其以便於到達所述第一裝置。所述拾起頭可以從所述光子脈衝吸收最小的能量、或是都不吸收。在某些實施例中，所述拾起頭不會因為所述脈衝式光子的能量而受損或是失去功能。
具有額外的時間輪廓及/或空間輪廓的額外的光子脈衝可被發送。所述額外的時間輪廓及/或空間輪廓可被調變以控制和藉由所述額外的光子脈衝所誘發的額外的熱能相關的熱效應。在某些實施例中，所述額外的光子脈衝的額外的時間輪廓及/或空間輪廓是類似於所述光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓。在其它實施例中，所述額外的光子脈衝的額外的時間輪廓及/或空間輪廓是從所述光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓修改而來的。所述額外的熱能將第二半導體裝置的一電性接點接合至所述目標基板的一第二電性接點。所述第一半導體裝置的所述電性接點可以與所述第二半導體裝置的所述電性接點線性地定位，藉此形成線性陣列的半導體裝置。所述光子脈衝以及所述額外的光子脈衝可以藉由掃描光子脈衝源橫跨所述線性定位的第一半導體裝置以及第二半導體裝置來加以發送，以將所述第一半導體裝置以及所述第二半導體裝置電耦接至所述目標基板。在某些實施例中，複數個光子源可以內含在複數個PPH中。晶粒接合機器的許多模型可以具有多個PPH以增加處理量。此種複數個PPH可以利用相同或不同的脈衝能量及波長的光子。
在各種的實施例中，藉由調變所述光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓，由所述光子脈衝所誘發的熱能是在空間上局部化在所述第一半導體裝置的所述電性接點及/或所述目標基板的所述電性接點，並且藉由所述光子脈衝所誘發的熱能並不實質影響所述第二半導體裝置的所述電性接點或是所述目標基板的所述第二電性接點。同樣地，藉由調變所述額外的光子脈衝的額外的時間輪廓及/或空間輪廓，由所述額外的光子脈衝所誘發的熱能在空間上局部化在所述第二半導體裝置的所述電性接點及/或所述目標基板的所述第二電性接點，並且藉由所述額外的光子脈衝所誘發的熱能並不實質影響所述第一半導體裝置的所述電性接點或是所述目標基板的所述電性接點。
在至少一實施例中，所述方法包括利用包含所述第一光子脈衝的複數個光子脈衝來照射所述第一半導體裝置。在所述複數個光子脈衝的連續的光子脈衝之間的時間週期被調變，以控制和由所述複數個光子脈衝的每一個提供的與熱能相關的熱效應。在所述實施例的某些實施例中，所述時間輪廓可以是根據和所述第一半導體裝置相關的熱擴散率及/或幾何而定。所述時間輪廓可被調變以將所述熱效應局部化在所述第一半導體裝置。
除了透過光子束(例如，連續的光子束或光子脈衝)來形成電性接合以外，某些實施例是有關透過一或多個額外的光子束來退火在所述第一半導體裝置以及所述目標基板之間的電性接合。透過光子束來退火所述電性接合可以加強所述電性接合的機械完整性，並且強化所述接合的電性效能及/或特徵(例如，降低的電阻、強化的阻抗匹配、與類似者)。類似如上所論述，並且為了控制不利的熱效應，所述退火光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓可以針對於所述第一半導體裝置以及所述目標基板的材料、幾何(例如，特徵尺寸及接點間距)、以及熱性質所需的加以選擇及/或調變。在某些實施例中，所述目標基板可以主動地被冷卻，而在其它實施例中，所述目標基板可以主動地被加熱。
額外的實施例是有關透過底部填充物(UF)材料來機械性地穩定電性接合。注意到的是，如同全文所用的，UF材料可包含傳統的底部填充物材料以及介電聚合物，例如但不限於苯環丁烯(BCB)、高度導電的聚合物、與類似者。在某些實施例中，所述UF材料可以在所述電性接合的形成及/或退火之後，透過在所述未固化的(或是部分固化的)UF材料上的毛細管流製程來施加。如同全文所用的，除了未固化的UF材料以外，所述術語“未固化的UF材料”可被用來指稱部分固化的UF材料。(脈衝式或連續的)光子束可被採用以固化所述UF材料。在其它實施例中，所述未固化的UF材料可以在將所述第一半導體裝置定位到接近所述目標基板處之前，先被施加至所述第一半導體裝置或是所述目標基板中的至少一個。換言之，所述UF材料可以在採用一光子束以將所述第一半導體裝置電耦接至所述目標基板之前，先被設置在所述第一半導體裝置以及目標基板“夾層(sandwich)”的中間。一或多個固化製程(例如，熱、室溫、脈衝式及/或掃描的光子束、與類似者)可被採用以固化所述被夾設的UF材料。在預施加的UF材料實施例中，所述未固化的UF材料可以在對準所述第一半導體裝置以及所述目標基板的所述電性接點之前，先被施加至所述第一半導體裝置、所述目標基板、或是其之組合，以形成所述第一半導體裝置以及目標基板的“夾層”。因此，所述未固化的UF材料可以是介於所述“夾層”的一或多個內表面之間且/或被設置在其中間。所述UF材料可以是類似於在“覆晶”類型的半導體封裝中所採用的UF材料。
一旦固化後，所述UF材料提供許多類似於和“覆晶”類型的封裝的半導體裝置相關的傳統上被施加及固化的UF材料的益處。例如，所述固化的UF材料可以重分佈和在所述第一半導體裝置以及所述目標基板之間的CTE不匹配相關的任何熱機械應力。再者，如同本文內所論述的，在電性接合及/或退火期間，所述UF材料的存在可以提供在成對的未耦接的電性接點之間的對準的強化的機械性地穩定。所述固化的UF材料可以機械性地耦接所述第一半導體裝置至所述目標基板，並且因此可以機械性地穩定在所述第一半導體裝置以及所述目標基板之間的任何對準及/或電耦接。
更具體而言，並且在某些實施例中，所述未固化的UF材料可以在所述電性接合及/或所述電性接合的退火之後施加。所述UF材料可以透過毛細管作用(例如，毛細管流)來施加，並且透過藉由一或多個(連續或脈衝式)光子束誘發的熱能來固化。所述光子束可以掃描。再者，所述光子束的空間及/或時間輪廓可被調變以控制不利的熱效應。所述固化的UF材料可以機械性地穩定在所述第一半導體裝置以及所述目標基板的所述電性接點之間的電性接合。
另外其它的實施例是有關封裝所述機械性及/或電耦接的第一半導體裝置以及所述目標基板(例如，第一半導體裝置以及目標基板“整合的裝置”)。例如，所述整合的裝置可以透過所述各種的實施例，利用輸入/輸出(I/O)接腳來電耦接至電路板及/或封裝板。更具體而言，連續或脈衝式光子束可被採用以電耦接所述第一半導體裝置及/或所述目標基板的額外的電性接點(例如，I/O接腳)至另一裝置(例如，印刷電路板或封裝材料)。換言之，電路板可以透過脈衝式光子束來充滿著半導體裝置。所述光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓亦可被選擇以進一步控制熱效應。
另外其它實施例是有關採用多個光子束或脈衝以形成及/或退火所述電性接合、以及固化UF材料。例如，光子脈衝可以照射所述第一半導體裝置，並且另一光子脈衝可以照射所述目標基板。所述光子脈衝可以是相對及/或同軸的光子脈衝。在某些實施例中，所述相對的光子束可以是脈衝式及/或掃描的。所述相對的光子束的脈動(pulsing)及/或掃描頻率可以是類似的、或是彼此不同的。所述兩個光子束的脈動可以是實質同相的(因而所述第一半導體裝置以及所述目標基板同時被照射)。在某些實施例中，所述兩個同軸射束並不一定需要同步脈動(亦即，相同的重複速率/脈衝頻率)。根據所述背板以及所述晶片的物理性質(例如厚度、材料類型)，最佳的局部加熱可以在不同的脈衝頻率下達成。在其它實施例中，靜態或動態決定的相位差可被插入在所述兩個光子束的脈動中。同樣地，所述兩個光子束的掃描對於某些實施例可以是同相的，而在其它實施例中，相位差存在於所述兩個射束的掃描中。
如上所提到的，某些實施例是有關預施加所述UF材料。在這些實施例中，所述UF材料可以在形成所述“夾層”，其形成在所述第一半導體裝置以及所述目標基板的成對的對應的電性接點之間的對準之前被施加。換言之，所述未固化的UF材料可加以沉積在所述第一半導體裝置、所述目標基板、或是其之組合上。所述未固化的UF材料可以透過亦被採用以電性地接合所述第一半導體裝置以及所述目標基板的電性接點的一或多個光子束來固化。在其它實施例中，其它的固化製程可被採用。
在某些實施例中，所述預施加且未固化的UF材料的多餘的部分可以透過電漿蝕刻而被移除。連續的光子束或是脈衝式光子束可被採用以形成及/或退火所述電性接合，並且固化所述UF材料。在另一實施例中，一種兩階段的固化製程可被採用。所述兩個階段可包含預先固化階段以及固化階段。在此種實施例中，所述預施加的UF材料可以透過熱固化製程(例如，利用紫外線(UV)或是紅外線(IR)光子束)及/或透過光化學製程(例如，所述UF材料可包含光化學引發劑)在UV照射之際而被預先固化。在預先固化之後，所述預先固化的UF材料的多餘的部分可以透過一雷射燒蝕及/或雷射磨蝕製程而被移除。所述電性接點的電性接合可以透過連續或脈衝式光子束來形成。在某些實施例中，並且作為電性接合所述接點的脈衝式光子束的額外或替代，室(或低)溫熱壓接合製程可以在所述雷射磨蝕製程之後被採用以電性接合所述電性接點。在所述第一半導體裝置以及所述目標基板的電耦接之後(或是之前)，所述預先固化的UF材料可以透過室溫(或低溫)固化製程來固化。例如，厭氧(anaerobic)或濕氣固化製程可被採用於所述第二固化階段。在某些實施例中，所述未固化的UF材料可以是濕式UF材料。在此種實施例中，預先固化所述UF材料可能不是必要的。因此，移除多餘的濕式UF材料可能不是必要的。所述濕式UF材料的厚度可以根據凸塊高度而被最佳化，以確保當脈衝式光子被施加用於局部加熱時，所述UF材料被足夠膨脹以到達且附著至所述半導體裝置的底側。
在另一實施例中，所述電性接合可以在不採用UF材料下而被機械性地穩定。絕緣(或介電)層可被形成在所述第一半導體裝置以及所述目標基板的表面上。所述絕緣層可以透過電漿活化而被活化。當被壓縮在一起時，所述被活化的絕緣層可以至少部分地化學鍵接(例如，共價鍵、氫鍵、凡得瓦爾鍵、或類似者)，以在電性接合之前，在所述第一半導體裝置以及所述目標基板之間形成至少稍微穩定的機械性地耦接。所述絕緣層的化學鍵接是穩定在所述第一半導體裝置以及所述目標基板的對應的電性接點之間的對準。因為所述對準的穩定，在電性接合期間導致所述電性接點的失準之不利的熱效應可被減輕。根據所述第一半導體裝置及/或所述目標基板的熱性質，連續或脈衝式光子束可被採用以形成所述電性接合。
在又一實施例中，預施加的UF材料可被採用以穩定所述第一半導體裝置以及所述目標基板的所述電性接點的預先接合的對準。所述第一半導體或是所述目標基板中之一者的所述電性接點可以是從可變形的導電材料(例如，奈米多孔的(nanoporous)金、金、銀、或類似者)所形成的。所述半導體裝置或是所述目標基板中的至少一個的可變形的電性接點可被形成為“尖刺的(spikey)”或是漸縮的形狀。在某些實施例中，所述第一半導體裝置或是所述目標基板中之一具有“尖刺的”可變形的接點，而所述第一半導體裝置或是所述目標基板的另一個則具有“平坦的”接點。未固化的UF材料可被預施加至具有所述“平坦的”接點的裝置(例如，所述第一半導體裝置或是所述目標基板)。所述預施加且未固化的UF材料可以實質囊封所述“平坦的”電性接點。在一非限制性的實施例中，所述第一半導體裝置具有所述“尖刺的”可變形的接點，並且未固化的UF材料被預施加以實質覆蓋或囊封所述目標基板的“平坦的”電性接點。在另一實施例中，所述目標基板具有所述“尖刺的”可變形的接點，並且未固化的UF材料被預施加以實質覆蓋或囊封所述第一半導體裝置的“平坦的”電性接點。
第一半導體裝置以及目標基板的“夾層”可以藉由對準所述第一半導體裝置的“尖刺的”電性接點與所述目標基板的對應的“平坦的”接點(其藉由所述預施加的未固化的UF材料而實質被囊封)來加以形成。所述“夾層”可以透過壓縮力而被壓縮。當被壓縮時，所述“尖刺的”接點作用為楔形以“犁開”(或位移)囊封所述對應的平坦的電性接點的未固化的UF材料的至少一部分。局部化的熱能(例如，來自連續或脈衝式光子束)可以在所述壓縮期間施加。所述局部化的熱能變形且“平坦化”所述“尖刺的”電性接點。當所述“尖刺的”電性接點被變形時，額外的UF材料被位移。所述局部化的熱能接合所述電性接點，並且固化所述UF材料。因為所述“尖刺的”接點是在所述壓縮、接合及固化期間被“平坦化”，因而此種實施例是可容忍在所製造出的電性接點的高度及形狀上的變化。
此發明內容是以一種簡化的形式被提供來介紹所選的概念，其進一步在以下的詳細說明中加以敘述。此發明內容並不欲指明所主張的標的之關鍵特點或是重要的特點，也不欲被使用作為協助判斷所主張的標的之範疇。
實施例是有關採用脈衝式光子(或是電磁(EM)能量)源，例如但不限於雷射，以電耦接、接合、及/或黏貼半導體裝置(例如LED)的電性接點至其它半導體裝置(例如，目標基板)的電性接點之強化的系統及方法。在非限制性的範例實施例中，全部或部分的發光二極體(LED)列被電耦接、接合、及/或黏貼至顯示裝置的背板。所述LED可以是微LED(μLED)。所述脈衝式光子源被採用以利用光來照射所述LED及/或所述背板。所述光子脈衝的EM輻射是被所述LED的表面、基體、基板、電性接點、及/或所述背板的電性接點所吸收，並且被轉換成為熱能，其接合及/或電耦接所述LED的電性接點至所述背板的電性接點。
如同本文所論述的，習知的連續波(CW)雷射的採用以接合半導體裝置可能會引起不利的熱效應，其限制或劣化在所述LED以及所述背板之間所要的電耦接、或甚至是損壞所述裝置。相對於習知的CW雷射方法，所述光子脈衝(或是脈衝式光子束)的時間輪廓或空間輪廓中的至少一個是被調變以控制及/或降低和藉由所述脈衝式射束誘發的熱能相關的不利的熱效應。調變脈衝式射束的時間輪廓及/或空間輪廓致能藉由所述射束的EM和所述半導體裝置及/或所述裝置的電性接點的相互作用所誘發的熱能的時間及空間的局部化。因此，透過在此論述的強化的方法及系統，所述接合製程的任何不利的熱效應都充分地受到控制。如同在此所用的，所述術語“調變”可以與以下的術語的任一個同義地被使用：決定、選擇、挑選、調整、控制、變化、調諧、設定、至少部分地最佳化、改變、或類似者。例如，調變一時間輪廓可以是指決定、選擇、挑選、調整、控制、設定、至少部分地最佳化、調諧、改變、或是變化一光子束的時間輪廓。
由於充分地控制所述不利的熱效應，因此在所述半導體裝置之間的耦接是根據需要來電性及機械式地作用，並且所述裝置並未受損。再者，並且因為所述不利的熱效應是在接合內含在LED列中的任何LED之前受到控制(例如，被降低)，因此一整個(或是部分的)LED列可被定位在所述背板上。因為一整個LED列可以在接合在所述列之內的LED的任一個之前被定位，因此在此論述的強化的接合方法及系統是比習知的雷射接合方法更有效率且精確的。
如同在此所用的，光子脈衝或光子束的術語“時間輪廓”是指所述光子脈衝的時間的強度輪廓。換言之，光子脈衝的時間輪廓是指出和所述光子束相關的每單位面積的功率傳輸的分布，並且為時間的函數。時間輪廓的特徵可以是在於時間的脈衝寬度，例如1奈秒(ns)、10ns、100ns、或類似者。在至少某些實施例中，所述時間的脈衝寬度可以是小於1ns。例如，所述時間的脈衝寬度在某些實施例中可以是1微微秒(ps)、10ps、或是100ps。注意到的是，這些時間的脈衝寬度是非限制性的，並且光子脈衝的時間輪廓可被調變成為實際足以充分地控制所述不利的熱效應之任何的時間的脈衝寬度。所述時間的脈衝寬度可被稱為脈衝持續期間。
類似地，光子脈衝(例如，雷射脈衝)或是光子束的術語“空間輪廓”是指所述光子脈衝在一或多個維度的空間的強度輪廓。換言之，光子脈衝的空間輪廓是指出和所述光子束相關的每單位面積的功率傳輸的分布為一或是兩個空間的維度的函數。空間輪廓的特徵可以是在於1D或2D空間的脈衝寬度、射束光點尺寸、或類似者，例如1微米(μm)、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm、或是100μm。在某些實施例中，所述空間的脈衝寬度可以是次微米(亦即，小於1μm)。所述空間輪廓可包含射束光點形狀(例如，圓形或是線性的)。所述光子脈衝在空間及時間上的強度的特徵可以是在於所述光子脈衝的時間輪廓以及空間輪廓的組合。
更具體而言，一旦所述(整個或部分的)未接合的LED列被定位在所述背板上之後，所述脈衝式光子束可以掃描橫跨所述列以選擇性地接合所述列的LED的每一個至所述背板。在某些實施例中，為了接合所述LED的電性接點，每一個LED可以透過掃描的光子源而被照射多個連續的光子脈衝。所述光子脈衝可以掃描橫跨所述LED列。所述脈衝式射束的空間輪廓以及聚焦(亦即，所述空間輪廓的中心)可被調變，使得藉由特定的脈衝誘發的熱能在空間上局部化在所述LED列的特定的LED。換言之，藉由所述脈衝式光子源發射的特定的光子脈衝可以選擇性地瞄準LED列的特定的LED，使得藉由所述特定的脈衝誘發的熱能至少實質在空間上局部化在接近所述選擇性瞄準的LED之處。再者，所述射束的時間輪廓是被調變，以控制藉由單一脈衝誘發的熱能的量。每一個LED可被照射複數個連續的光子脈衝，以確保所述電性接點的充分的接合。換言之，在所述掃描期間，特定的LED或是所述LED列可被照射多個光子脈衝，以在所述特定的LED的電性接點以及所述背板的對應的電性接點之間產生電耦接。在瞄準所述特定的LED的連續的脈衝之間的時間的間隙可以是充分的，以容許多餘的熱能的耗散並且控制不利的熱效應。
將在時間上及/或在空間上調變的脈衝式射束掃描橫跨未接合的LED列則能夠藉由所述射束所誘發的熱能充分的(時間及空間的)局部化。當接合特定的LED的電性接點至所述背板的對應的電性接點時，所述脈衝式射束可以透過所述強化的系統的光學構件來與所述特定的LED在所述LED列之內的位置對準。一或多個脈衝可以照射所述特定的LED，其中所述對準的脈衝的每一個的時間輪廓及/或空間輪廓可被調變。單一光子脈衝的熱能可以在空間上局部化在單一LED的單一電性接點以及所述背板的對應的電性接點。在某些實施例中，單一光子脈衝的熱能可以在空間上局部化在LED的一對電性接點(以及所述背板的對應的電性接點)。在至少一實施例中，單一光子脈衝的熱能可以在空間上局部化在複數個LED的複數個電性接點(以及所述背板的對應的電性接點)。
透過所述脈衝式射束的輪廓的調變，所誘發的熱能是在時間及空間上局部化到接近所述特定的LED、所述特定的LED的電性接點、及/或所述背板的對應的部分，例如是所述背板的對應的電性接點處。所述局部化的熱能誘發所述特定的LED的電性接點至所述背板的對應的電性接點的電耦接、接合、及/或黏貼。再者，在接合所述特定的LED時誘發的所述在時間上及/或在空間上局部化的熱能並不會不利地影響在所述列之內的其它(已經或尚未接合的)LED、或是所述背板的其它部分。所述脈衝式射束可以掃描橫跨整個列的LED以接合在所述列之內的LED的每一個。
儘管許多實施例是在電耦接、接合、及/或黏貼LED列至一顯示裝置的一背板的背景下論述的，但是其它實施例並非限於此的，並且所述各種強化的脈衝式光子源系統及方法都可被採用以接合幾乎任意的第一半導體裝置至幾乎任意的其它第二半導體裝置。再者，儘管許多實施例是在採用脈衝雷射的背景下論述的，但是其它實施例並非限於此的，並且所述各種實施例都可以利用脈衝式光子及/或非雷射的EM能量源。例如，所述脈衝式EM能量源並不需要是相干源。其它提供具有適當的波長及強度的顯著準直的光子脈衝的來源可被採用以提供EM能量，所述EM能量是受到控制以電耦接、接合、及/或黏貼第一半導體裝置至第二半導體裝置。具有充分的準直及功率的幾乎任意的脈衝式EM能量源都可被採用，以接合第一半導體裝置至第二半導體裝置。在某些實施例中，所述脈衝式光子源發射在一窄範圍的頻率或波長之內的光子。換言之，所述脈衝式光子源可以是單色(或是幾乎單色)光子源。在某些實施例中，所述單色光子源可以發射具有介於266到1064奈米(nm)之間的波長的光子。舉例而言，藉由所述光子源發射的光子的波長是355nm。作為另一例子的是，藉由所述光子源發射的光子的波長是約532nm。在某些實施例中，光子源是摻釹的釔鋁石榴石(Nd：YAG)雷射。就此而論，所發射的光子的波長可包含Nd：YAG雷射的一或多個諧波，亦即1062nm、532nm、355nm、或是266nm。
在某些實施例中，脈衝式光子源被採用以接合個別的色彩的LED列至單一背板。例如，所述被接合的LED列可以在顯示裝置中形成陣列的像素，例如但不限於圖15的顯示裝置1500的2D陣列的像素1504。在其它實施例中，脈衝式光子源被採用以接合個別的色彩的LED列至個別的背板，例如，每一色彩背板。譬如，多個列的紅光(R)LED可被接合(透過脈衝雷射)至第一背板，多個列的綠光(G)LED被接合(透過所述脈衝雷射)至第二背板，並且多個列的藍光(B)LED被接合(透過所述脈衝雷射)至第三背板。所述三個背板可被整合以形成用於顯示裝置的列(及行)的RGB像素。在某些實施例中，所述LED列可以形成發射器陣列，例如但不限於圖2C及3的發射器陣列254A-254C。被接合到背板的所述LED列可被採用在一頭戴式裝置(HMD)的顯示裝置中，例如但不限於圖1A及1B的HMD 100的近眼顯示器(NED)裝置104A-104B。所述HMD可以是虛擬實境(VR)HMD、擴增實境(AR)HMD、及/或混合實境(MR)HMD。
更具體而言，LED陣列(例如，列或是2D陣列的LED)或是其它的半導體裝置可以透過拾起頭及/或拾放頭(PPH)而從一載體基板被遞送至目標基板(例如，用於顯示裝置的背板或印刷電路板(PCB))。所述LED陣列可包含LED列的至少一部分。當設置LED的陣列在所述目標基板上時，所述PPH可以對準所述LED的電性接點(或金屬互連)與所述目標基板的對應的電性接點。除了如同在此論述的電互連以外，所述術語“電性接點”可包含焊料凸塊、接點墊、或是電性引線。一旦定位且對準後，所述脈衝雷射可以掃描橫跨LED的陣列。在所述脈衝的光子以及所述LED的晶格(或是內含在所述電性接點中的導電材料)的電子之間的EM相互作用可以轉換所述EM能量成為熱能。所述熱能是透過熔化及/或材料擴散來誘發在所述LED的電性接點以及所述目標基板的電性接點之間的接合，其中所述接合是由相同的金屬類型或金屬合金所組成。所述脈衝的時間輪廓或是一空間輪廓中的至少一個被調變以控制(例如，降低)所述接合製程的不利的熱效應。如下所論述的，所述光子脈衝的時間及空間輪廓的調變是致能和所述脈衝相關的熱擴散長度的控制。所述相關的熱擴散長度是描述所誘發的熱能的空間的局部化的特徵。在各種的實施例中，所述熱擴散長度是依據所述脈衝持續時間以及被照射的材料的熱擴散率(或導熱度)而定。因此，充分地控制所述光子源的脈衝的脈衝持續期間是在空間上局部化所誘發的熱能，並且控制不利的熱效應。在各種的實施例中，掃描參數(亦即，掃描速度)或是脈動頻率中的至少一個亦被調變，以控制所述不利的熱效應。
如同在此所用的，所述術語“脈動頻率”可以是指每單位時間藉由所述脈衝式光子源發射的光子脈衝的數量。在某些實施例中，所述脈動頻率可被稱為“脈衝重複率”。針對於非限制性的例子，光子源可以發射具有特徵在於10ns的時間的脈衝寬度，在10MHz的脈動頻率的一時間輪廓之光子脈衝。因此，在1秒(s)內，所述脈衝式光子源發射107 個光子脈衝，每一個持續大約10-8 s。介於連續的10ns光子脈衝的開始之間的時間大約是10-7 s(μs)(或100ns)。由於單一脈衝是10ns寬的，在連續的脈衝之間大約有90ns時間的間隙。多餘的熱能可以在此90ns“冷卻”期間被耗散。在其它實施例中，所述脈動頻率(或是脈動重複率)可被調變至介於1Hz到3.5MHz之間的值，其是根據所述不利的熱效應需要受控制的程度而定。
所述術語“掃描頻率”或“掃描速度”可以是指每單位時間藉由所述脈衝式光子源選擇性地瞄準及/或照射的對應的電性接點的數量(或替代的是LED的數量)。針對於非限制性的例子，脈衝式光子源可以在一個1MHz的掃描頻率下掃描LED列。換言之，在所述列中的106 個LED是每秒選擇性地被所述脈衝式射束瞄準及照射。若所述脈衝的脈衝寬度是10ns，並且所述脈動頻率是10MHz，則每一個LED是選擇性地被瞄準及照射10個連續的10ns脈衝。所述選擇性地瞄準特定的LED的10個連續的10ns脈衝可以誘發充分的熱能的量，以接合所述選擇性地被瞄準的LED的電性接點至所述背板的對應的電性接點。再者，和所述10ns脈衝相關的熱擴散長度足夠在空間上局部化所誘發的熱能以充分地控制不利的熱效應。例如，所述10ns脈衝的熱擴散長度可以大約是6.5μm，其可以是遠小於在所述LED列之內的個別的LED的特徵尺寸。這些用於時間的脈衝寬度、空間的脈衝寬度(例如，射束光點尺寸)、掃描頻率、以及脈動頻率的範例的值是為了舉例說明的目的而被提供。應注意到的是，所述光子脈衝的這些性質可以採用其它值，因而在此提供的值絕非限制用於所述光子脈衝的這些性質的值。
在以上的例子中，在每一對的連續的10ns脈衝之間有大約90ns的時間的間隙。所述90ns時間的間隙(或是90ns“冷卻”期間)可以容許多餘的熱能能夠耗散，並且進一步降低任何相關的不利的熱效應。因此，除了控制所述熱擴散長度以外，所述時間/空間輪廓的調變、以及所述脈衝式光子源的掃描及脈動頻率的調變可以進一步控制不利的熱效應。
不利的熱效應可能是由和所述PPH、所述LED相關的熱膨脹係數(CTE)、及/或和所述背板相關的CTE之間的不匹配所引起的。當被曝露到熱能時，一種材料是以與所述材料的CTE相關的速率(相對於所述材料的線性尺寸)膨脹。因此，當被曝露到熱能時，由具有不相似的CTE的材料所做成的半導體裝置是以不相似或不同的速率膨脹。LED通常是在砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、或是其它鎵基晶圓上加以製造，而用於顯示裝置的背板可包含互補金屬氧化物半導體(CMOS)電路，並且因此通常是在矽(Si)晶圓上加以製造。Si的CTE（≈2.6∙10-6 ℃ -1 ）是顯著地不相似於GaAs的CTE（≈5.7∙10-6 ℃- 1 ）是GaN的CTE（≈5.6∙10-6 ℃- 1 ）。
對比在此的強化的實施例，習知的雷射接合方法可能利用CW雷射，而不是脈衝雷射。當接合數百萬(或甚至是數千萬)個LED至背板時，習知的CW雷射可能會在所述LED及/或所述LED/背板的互連中誘發相當大量的熱能。從所述習知的CW雷射誘發的熱能的至少一部分可能透過在所述LED的互連以及所述背板的互連之間的熱接觸或耦合，從所述GaAs/GaN LED(或互連)被傳到所述Si背板。因此，透過和CW雷射相關的此傳熱以及在所述LED以及所述背板的CTE上的不匹配，所述LED以及所述背板是以不同的速率熱膨脹。針對於尚未接合的互連，所述不同的膨脹率可能會顯著地干擾在所述LED的互連以及所述背板的互連之間的對準。在所述接合製程期間干擾未接合的互連的對準可能會導致LED的至少一部分並未充分地電耦接至所述背板。再者，來自所述連續的雷射的熱可能會再加熱、或甚至是“再熔化”已經接合的互連的電耦接。於是，習知利用CW雷射的接合方法可能會伴隨著不利的熱效應，因而在所述顯示器中導致“不良”或甚至是“失效”的像素。
更大的背板晶粒(或晶片)尺寸會加劇和CTE不匹配相關的這些不利的熱效應，並且產生互連的失準。所述背板晶粒越大，則所述背板晶粒的絕對膨脹越大。因此，所述背板晶粒越大，則和透過CW雷射誘發的熱能相關的所述互連的失準越大。再者，更小的LED(相較於所述背板的尺寸)亦加劇所述不利的熱效應。類似地，黏貼更大數量的LED至單一背板晶粒亦增大所述不利的熱效應的程度。
在許多實施例中，所述LED可以是μLED，其具有小於100微米(μm)的特徵尺寸。在某些實施例中，μLED的特徵尺寸可以只是數十μm。在至少一實施例中，μLED的特徵尺寸小於1微米，亦即所述特徵尺寸可以是次微米。所述射束的空間輪廓可被調變以導致射束光點是幾微米的數量級。在某些實施例中，所述射束光點可以聚焦到次微米尺寸。因此，所述脈衝雷射的射束光點尺寸可以聚焦成遠小於單μLED。
如上所提到的，用於一現代的顯示裝置的背板可包含數千列的LED，其分別包含數千個個別的LED。因此，在各種的實施例中，數百萬(或甚至是數千萬)個LED可被黏貼至單一背板。在μLED以及背板晶粒(其大於數百萬個μLED的整合的面積)的空間的尺寸上的顯著的差異、以及被置放在單一背板晶粒之上的LED的大數目(以及小間距)導致透過習知的CW雷射誘發的甚至更大的互連的失準。此外，透過CW雷射誘發的大量的熱能可能會在所述金屬互連上引起氧化的形成，其進一步劣化所述像素的效能。
如上所指出，並且對比所述習知採用連續的雷射來接合數百萬個μLED至背板，在此的強化的實施例是利用脈衝雷射(或是其它良好準直的光子源)來接合μLED至所述背板。所述脈衝雷射的時間輪廓及/或空間輪廓被調變以控制(例如，最小化或至少降低)以上論述的不利的熱效應。脈衝雷射可以傳遞比CW雷射少的熱能，並且因此脈衝雷射降低所述不利的熱效應。再者，在所述脈衝之間的期間，所誘發的熱能的至少一部分可被耗散至環境或是其它的散熱器。所述時間及空間輪廓、以及所述雷射的波長、掃描頻率、以及脈動頻率是被調變以誘發充分的量的熱能來誘發所述接合，同時控制所述熱效應以使得所述不利的熱效應不被加劇超過可接受的位準。換言之，調變所述雷射的形狀以及脈衝寬度是在時間上局部化藉由所述雷射誘發的熱能。
更具體而言，一或多個列的μLED可以透過所述PPH而被置放在背板(或是其它目標基板)之上。當設置所述μLED在所述背板上時，所述PPH可以對準所述μLED的電性接點、互連、接點墊、焊料凸塊、或是引線與所述背板的對應的電性接點、互連、接點墊、焊料凸塊、或是引線，使得所述μLED的互連的每一個都熱接觸所述背板的對應的互連。透過一或多個機械式構件及/或一或多個光學構件，來自雷射的一或多個脈衝可被操控及/或聚焦，使得藉由所述一或多個脈衝誘發的熱能是至少在空間上局部化至接近所述μLED列的第一μLED的第一互連的區域。透過所述互連的對準，所述第一μLED的第一互連是熱接觸所述背板的對應的第二互連。所述雷射的一或多個脈衝照射所述第一μLED，並且所誘發的熱能的至少一部分是被所述第一互連吸收。透過所述被吸收的熱能以及在所述第一互連及所述第二互連之間的熱接觸，所述第一互連及所述第二互連暫時被熔化，並且在冷卻之後接合。在某些實施例中，所述互連並未被熔化。而是，充分的量的熱能被提供，使得充分的原子被擴散橫跨所述互連以形成電性接合。在所述對準的互連的接合之後，所述第一LED是電耦接及/或黏貼至所述背板。透過所述(機械式及/或光學)操控構件，來自所述雷射的脈衝是被操控及/或聚焦成至少部分的對準相鄰所述第一LED的第二LED的另一互連。一或多個脈衝可以照射所述第二LED，以電耦接所述第二LED的互連至所述背板。因此，所述脈衝雷射可以掃描橫跨所述被設置的LED列以電耦接在所述列中的每一個LED至所述背板。所述PPH(或是所述拾起頭)可被採用，以將整個LED晶片緊密且穩固地保持至所述背板，直到在所述LED晶片以及所述背板之間所有的(或是至少一相當大量的)電性接點彼此接觸、或是至少具有小於10nm間隙為止。此PPH(及/或所述拾起頭)可以在整個接合期間維持在相同的(或類似的)狀況(將所述LED晶片緊密且穩固地保持至所述背板)以及位置(確保在所述LED晶片以及背板之間的電性接點被對準)，直到整個LED晶片的最後一個μLED的電性接點藉由所述脈衝雷射而被接合為止。此PPH(拾起頭)可以避免由於所述脈衝雷射的能量所產生的劣化效應而受損或是失去其功能。
如同通篇詳細論述的，所述脈衝雷射射束的時間輪廓及/或空間輪廓是被調變以控制(例如，最小化或至少降低)被轉移至所述背板(以及其它LED)的熱能的量。當決定及/或選擇所述脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓時，所述LED的材料及/或背板的材料的熱擴散率、以及所述LED及/或背板的幾何可被考量。此種因素可被採用以決定和具有特定波長的雷射的特定的時間輪廓及/或特定的空間輪廓的脈衝相關的熱擴散長度。和脈衝相關的熱擴散長度是描述藉由所述脈衝誘發的熱能的空間的局部化的特徵。根據在所述LED之間的距離(亦即，所述LED的間距)以及熱耦接所述LED至所述背板的互連的熱性質，至少所述脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓被選擇以充分地局部化所誘發的熱能。換言之，所述輪廓是被調變、挑選、調整、及/或選擇以產生熱擴散長度，其是小到足以降低熱能至所述背板(以及其它LED)的擴散，並且控制所述不利的熱效應低於可接受的位準，同時仍然誘發所述互連的接合。更簡言之，所述輪廓是被調變以在空間及時間上局部化所誘發的熱能至特定的LED(在LED列之內)以及所述背板正被接合的區域或部分。
除了調變所述時間輪廓及/或空間輪廓以外，所述脈衝雷射的掃描及/或脈動頻率、以及所述脈衝雷射的波長(或頻率)可被調變、選擇、挑選、及/或調整以控制(例如，降低)不利的熱效應在可接受的位準、或是低於可接受的位準，同時仍然誘發所述互連的接合。譬如，所述脈動頻率可被調變以在連續的脈衝之間產生時間的間隙，使得所誘發的熱能的相當大的部分可以在所述連續的脈衝之間的“冷卻”期間之內被耗散至環境或是其它散熱器。被傳遞至單一LED或是所述LED的互連的脈衝數目可以透過所述掃描頻率來選擇以誘發足夠的熱能來接合所述互連，同時仍然控制或至少降低所述不利的熱效應(亦即加熱周圍的區域)至可接受的位準。
在某些實施例中，所述雷射來源的波長是被選擇為在所述LED的表面上、或是在所述LED的主體之內被吸收的。所述被吸收的熱能是被擴散到所述熱耦接的金屬互連之中。在其它實施例中，所述波長是被選擇成使得所述LED對於所述脈衝雷射射束是顯著光學透明的，並且大部分的熱能是透過所述光子以及所述LED及/或所述背板的互連材料(例如是金屬或其它導電材料)的相互作用而被產生的。應注意到的是，在此的實施例並不限制於在金屬互連之間形成接合。而是，所述各種的實施例可以額外在包括除了金屬之外的材料的物體之間形成接合。例如，所述各種的實施例可被採用以在包括奈米碳管、石墨烯、或是被填入金屬或非金屬的奈米粒子的聚合物(亦即，其中所述聚合物可以吸收特定的波長，其在所述聚合物的熱或化學分解之後導致金屬或非金屬的接合形成)的物體之間形成接合。這些例子只是為了舉例的目的而被列出，因而此表列並不欲為窮舉脈衝式光子源可被採用以形成接合的材料。注意到的是，所形成的接合並不需要是導電的接合。
為了從載體基板傳輸LED列並且將所述LED列定位在目標基板(例如，背板)上，所述PPH(亦即，所述拾起頭)的頭部被帶往接觸到被定位在所述載體基板中的LED的上表面(或是介面層)。所述PPH的頭部黏附或耦接至所述LED的上表面(或是介面層)。透過此黏著，所述PPH從所述載體基板傳輸所述LED列，並且將所述列定位在所述目標基板上。在某些實施例中，所述拾起頭可以是均勻覆蓋的(conformable)，但是非可重複使用的拾起頭。例如，所述拾起頭可包括非可重複使用的聚合物層，例如但不限於聚二甲基矽氧烷(PDMS)。在某些實施例中，PDMS拾起頭可以是可重複使用的拾起頭。所述均勻覆蓋的PPH的聚合物層是致能所述拾起頭至所述LED列的黏著。在其它實施例中，所述PPH可以是非均勻覆蓋的，但是可重複使用的PPH。例如，所述拾起頭可包括非均勻覆蓋的層，但是可重複使用的熔融二氧化矽或硼矽酸鹽。在此種非均勻覆蓋的實施例中，在從所述載體基板輸送之前，彈性體的介面層(e-層)可被形成在所述LED的表面上。所述e-層可包含聚二甲基矽氧烷(PDMS)。在所述LED上的e-層是使得所述LED至所述非均勻覆蓋的，但是可重複使用的PPH實施例的黏著變得容易，而非所述非可重複使用的PPH的均勻覆蓋的層。所述載體基板可被定位在載體檯之上、或是藉由載體檯來加以保持。所述目標基板可被定位在目標檯之上、或是藉由目標檯來加以保持。所述目標檯可以是真空夾頭。在至少一實施例中，所述目標檯可被冷卻以進一步控制不利的熱效應。
在某些實施例中，所述PPH是對於所述脈衝雷射光學透明的。例如，所述拾起頭可以是由光學透明的非均勻覆蓋的熔融二氧化矽層、或是光學透明的均勻覆蓋的聚合物層所構成的。在所述PPH被採用以將所述LED列定位在所述背板上之後，並且所述拾起頭仍然黏著或耦接至所述LED，所述雷射是透過所述PPH而被發送以照射所述LED。於是，所述脈衝雷射可以透過所述光學透明的PPH而被發送來接合所述LED至所述背板。換言之，所述LED在接合至所述背板之前，並不需要從所述PPH解除耦接。於是，所述拾起頭(當仍然耦接至所述未接合的LED時)可以在所述接合製程期間被採用，以至少部分地穩定LED列的對準。此透過所述光學透明的PPH的穩定進一步維持在所述LED以及所述背板的電性接點之間的對準。
為了總結所述實施例中的至少某些實施例，一大群組的半導體晶片(例如，一整個列的μLED)可以透過脈衝雷射而被接合到一目標基板(例如，顯示裝置的背板)，所述脈衝雷射是透過壓電致動的反射鏡而掃描橫跨所述群組的半導體晶片。所述脈衝雷射照射所述半導體晶片並且誘發熱能，其電耦接所述半導體晶片的電性接點至所述目標基板的所述電性接點。為了照射所述群組的半導體晶片，所述脈衝雷射可以透過光學透明的PPH來加以發送，所述PPH是被採用以將所述半導體晶片定位在所述目標基板上。如同本文所論述的，因為所述不利的熱效應受到控制，因此所述PPH可以立刻將一整個列的LED定位在所述背板上。所述熱能可以藉由所述脈衝雷射被所述半導體晶片及/或所述半導體晶片的電性接點吸收而被誘發。所述脈衝雷射的時間輪廓及/或空間輪廓被調變、選擇、挑選、或最佳化以控制不利的熱效應，同時最佳化(或至少增高)在所述對應的電性接點之間的接合的品質(例如，所述耦接的導電度以及機械完整性)。
例如，所述脈衝雷射的持續期間可被選擇在1ps–100ns的範圍之內。所述脈衝雷射的射束光點可以聚焦到幾微米、數十微米、或甚至是數百微米的數量級。所述射束光點可被成形為圓形或線性的。若所述光子源脈衝持續期間是足夠短的(例如1ps–100ns)，則所誘發的熱能無法顯著地傳播離開所瞄準的結構(亦即，被照射的結構、及/或所述半導體晶片的吸收所述脈衝雷射的結構)。因此，所述熱能是被局部化到接近所述半導體晶片的被瞄準的結構。所述熱能的空間的局部化的特徵可以是在於所述熱擴散長度。所述熱擴散長度是依據所述半導體晶片的材料、所述半導體晶片的幾何(例如，厚度、寬度、以及長度)、以及所述脈衝雷射的時間輪廓而定。相較於習知的非脈衝雷射來源(CW雷射)的採用，藉由縮減所述雷射脈衝持續期間，所述熱擴散長度減小，因此半導體晶片以及所述目標基板的群組的熱膨脹是被大幅降低。於是，和CW雷射相關的不利的熱效應(例如，所述半導體晶片以及所述目標基板的電性接點的失準)受到控制，因而接合品質被增高。
為了進一步控制所述不利的熱效應並且增高接合的品質，所述脈衝雷射的脈動頻率(或是脈動重複率)及/或掃描頻率(或是掃描速度)可被調變。此外，所述脈衝雷射的波長(或頻率)及通量(或強度)、以及所述目標載體(例如，真空夾頭)的溫度可被調變、選擇、控制、或是最佳化，以控制所述不利的熱效應。在各種的實施例中，脈衝的通量可被改變及/或調變在0-100mJ/cm2 的範圍之內。所述目標基板可被冷卻至4o C的溫度、或是更低。
此外，所述光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓可以在所述光子源的連續的光子脈衝之間被改變。例如，當接合(LED列的)第一LED的第一電性接點(或是一對電性接點)至背板的一對應的第一電性接點(或是對應的電性接點對)時，所述第一LED可被照射具有第一時間輪廓以及第一空間輪廓的單一光子脈衝或是複數個光子脈衝。一旦所述第一LED的第一電性接點(或是電性接點對)被接合至所述背板的對應的第一電性接點(或是對應的電性接點對)後，所述光子源可以掃描至所述LED列的第二LED。所述第二LED可被照射具有第二時間輪廓以及第二空間輪廓的單一光子脈衝或是複數個光子脈衝，以接合所述第二LED的電性接點至所述背板的對應的電性接點。在某些實施例中，所述第一及第二時間輪廓可以是類似的，且/或所述第一及第二空間輪廓可以是類似的。在其它實施例中，所述第二時間輪廓可以是從所述第一時間輪廓修改而來的。同樣地，所述第二空間輪廓可以是從所述第一空間輪廓修改而來的。當所述光子脈衝掃描橫跨一LED列時，所述光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓可被改變以充分控制所述不利的熱效應，並且確保在晶片或列的LED之內的所有LED的均勻的照射。若需要的話，所述掃描可以循環地執行，直到所述接合到達所要的品質及/或完整性為止。在LED列的掃描期間，所述時間輪廓及/或空間輪廓可以根據所述LED晶粒及/或電性接點的幾何以及熱性質而加以改變。
所述實施例提供各種優於習知採用CW雷射來接合電性接點的方法的優點。例如，藉由局部化所述熱能，所述LED晶片/背板的被加熱的區域可被縮減到所述射束光點的尺寸的數量級，其降低所述LED晶片以及所述背板的熱膨脹。再者，由於所述射束光點可以被調變、調諧、或改變(亦即，聚焦)成為幾微米的數量級，因此所述各種實施例都可以被採用以黏貼μLED至背板。在所述裝置的熱膨脹上的縮減顯著地減小在所述接合製程期間的對應的電性接點失準的可能性。相較於習知的方法，在所述電性接點上的金屬氧化物(例如，錫氧化物或銅氧化物)的生長亦被減低。在熱效應上的縮減亦降低在所述脈衝雷射的掃描期間再加熱或再熔化已經接合的電性接點的可能性。換言之，所述各種強化的實施例避免實質再加熱已經被接合(例如，坐落在被照射的區域的附近)的電性接點對。因為所述熱效應受到控制，因此所述LED可以在更快的速率下被黏貼至所述背板，其減少用於包含由所述LED所構成的像素的顯示裝置的組裝時間。當所述接點包含金時(具有或不具有助焊劑/底部填充物)，所述各種實施例都可被採用。應該注意到的是，所述各種實施例並不限於金接點，並且所述接點或互連可包含其它材料，例如但不限於其它導電的金屬(例如，銀)。此外，由於控制不利的熱效應是使得一整個列的LED能夠被置放在所述背板上，因此e-層可被形成在所述LED列上。在一整個列的LED上形成e-層是比在個別的LED、或甚至是個別的單片LED晶片上形成所述e-層容易的。一次將一整個列的LED置放在背板上的能力亦增加用於所述顯示裝置的組裝的處理量。
在各種的實施例中，多個及/或個別的光子脈衝可被採用以接合、黏貼、及/或電耦接至少兩個半導體裝置的電性接點。所述個別的脈衝可以是來自多個及/或個別的光子源。所述個別的光子脈衝可以是由個別的波長的光子及/或射束光點尺寸所構成的。每一個別的光子脈衝可以提供不同數量的脈衝、工作週期、及/或能量位準，以最佳化所述接合製程。例如，在不同的半導體裝置中的不同的金屬化方案可能需要不同的波長、射束光點尺寸、不同數量的脈衝、工作週期、能量位準、與類似者。所述個別的光子脈衝的各種特徵(例如，時間輪廓、空間輪廓、與類似者)的每一個可以根據所述半導體裝置及/或所述電性接點的特點、幾何、及/或材料來個別地調變，以最佳化所述電性接點的接合。多個個別的脈衝及/或來自個別的光子源的個別的脈衝可以透過射束組合器，利用各種的聚焦光學構件，例如是一或多個光學透鏡來加以組合，以形成單一射束光點。換言之，多個光子脈衝可加以組合來照射所述半導體裝置，以接合所述半導體裝置的電性接點。每一個光子脈衝的空間及/或時間輪廓可以個別地被調變，以最佳化所述接合製程。
除了透過光子束(例如，連續的光子束或光子脈衝)來形成電性接合以外，某些實施例是有關透過一或多個額外的光子束來退火在第一半導體裝置(半導體裝置)以及第二半導體裝置(例如，目標基板)之間的電性接合。透過光子束來退火所述電性接合可以加強所述電性接合的機械完整性，並且強化所述接合的電性效能及/或特徵(例如，降低的電阻、強化的阻抗匹配、與類似者)。類似地，如上所論述而且為了控制不利的熱效應，所述退火光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓可以針對於所述第一半導體裝置以及所述目標基板的材料、幾何(例如，特徵尺寸及接點間距)、以及熱性質所需的來加以選擇及/或調變。
額外的實施例是有關透過底部填充物(UF)材料來機械性地穩定電性接合。在某些實施例中，所述UF材料可以在所述電性接合的形成及/或退火之後，透過在所述未固化的UF材料上的毛細管流製程來施加。(脈衝式或連續的)光子束可被採用以固化所述UF材料。在其它實施例中，所述未固化的UF材料可以在將所述第一半導體裝置定位到接近所述目標基板之前，先被施加至所述第一半導體裝置或是所述目標基板中的至少一個。換言之，在採用光子束以電耦接所述第一半導體裝置至所述目標基板之前，所述UF材料可被設置在所述第一半導體裝置以及目標基板的“夾層”的中間。一或多個固化製程(例如，熱、室溫、脈衝式及/或掃描的光子束、與類似者)可被採用以固化所述被夾設的UF材料。在預施加的UF材料實施例中，所述未固化的UF材料可以在對準所述第一半導體裝置以及所述目標基板的所述電性接點之前，先被施加至所述第一半導體裝置、所述目標基板、或是其之組合，以形成所述第一半導體裝置以及目標基板的“夾層”。因此，所述未固化的UF材料可以是在所述“夾層”的一或多個內表面之間、及/或被設置在其中間的。所述UF材料可以是類似於在“覆晶”類型的半導體封裝中所採用的UF材料。
一旦固化之後，所述UF材料提供許多和“覆晶”類型封裝的半導體裝置相關的傳統上被施加及固化的UF材料類似的益處。例如，所述固化的UF材料可以重分佈和所述第一半導體裝置以及所述目標基板之間的熱膨脹係數(CTE)不匹配相關的任何熱機械應力。再者，如同本文內所論述的，在電性接合及/或退火期間，所述UF材料的存在可以提供在成對的未耦接的電性接點之間的對準的強化的機械性地穩定。所述固化的UF材料可以機械性地耦接所述第一半導體裝置至所述目標基板，並且因此可以機械性地穩定在所述第一半導體裝置以及所述目標基板之間的任何對準及/或電耦接。
更具體而言，並且在某些實施例中，所述未固化的UF材料可以在所述電性接合及/或所述電性接合的退火之後被施加。所述UF材料可以透過毛細管作用(例如，毛細管流)來施加，並且透過由一或多個(連續或脈衝式)光子束誘發的熱能來固化。所述光子束可以掃描。再者，所述光子束的空間及/或時間輪廓可被調變以控制不利的熱效應。所述固化的UF材料可以機械性地穩定在所述第一半導體裝置以及所述目標基板的電性接點之間的電性接合。
另外其它實施例是有關封裝所述機械式及/或電耦接的第一半導體裝置以及所述目標基板(例如，第一半導體裝置以及目標基板的“整合的裝置”)。例如，所述整合的裝置可以透過所述各種實施例來電耦接至一具有輸入/輸出(I/O)接腳的電路板及/或封裝板。更具體而言，連續或脈衝式光子束可被採用以電耦接所述第一半導體裝置及/或所述目標基板的額外的電性接點(例如，I/O接腳)至另一裝置(例如，印刷電路板或封裝材料)。換言之，電路板可以透過脈衝式光子束而充滿半導體裝置。所述光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓亦可被選擇以進一步控制熱效應。
另外其它實施例是有關採用多個光子束或脈衝以形成及/或退火所述電性接合，並且固化UF材料。例如，光子脈衝可以照射所述第一半導體裝置，並且另一光子脈衝可以照射所述目標基板。所述光子脈衝可以是相對及/或同軸的光子脈衝。在某些實施例中，所述相對的光子束可以是脈衝式及/或掃描的。所述相對的光子束的脈動及/或掃描頻率可以是彼此類似或不同的。所述兩個光子束的脈動可以是實質同相的(因而所述第一半導體裝置以及所述目標基板同時被照射)。在其它實施例中，靜態或動態決定的相位差可被插入在所述兩個光子束的脈動中。同樣地，所述兩個光子束的掃描針對於某些實施例而言可以是同相的，而在其它實施例中，相位差存在於所述兩個射束的掃描中。
如上所提到的，某些實施例是有關預施加所述UF材料。在這些實施例中，所述UF材料可以在形成所述“夾層”之前被施加，所述“夾層”是形成在所述第一半導體裝置以及所述目標基板的成對的對應的電性接點之間的對準。換言之，所述未固化的UF材料可以沉積在所述第一半導體裝置、所述目標基板、或是其之組合上。所述未固化的UF材料可以透過亦被採用來電性接合所述第一半導體裝置以及所述目標基板的電性接點的一或多個光子束來加以固化。在其它實施例中，其它的固化製程可被採用。
在某些實施例中，所述預施加且未固化的UF材料的多餘的部分可以透過電漿蝕刻而被移除。連續的光子束或是一脈衝式光子束可被採用以形成及/或退火所述電性接合，並且固化所述UF材料。在另一實施例中，一種兩階段的固化製程可被採用。所述兩個階段可包含預先固化階段以及固化階段。在此種實施例中，所述預施加的UF材料可以透過熱固化製程(例如，利用紫外線(UV)或是紅外線(IR)光子束)來預先固化。在預先固化之後，所述預先固化的UF材料的多餘的部分可以透過雷射燒蝕及/或雷射磨蝕製程而被移除。所述電性接點的電性接合可以透過連續或脈衝式光子束而被形成。在某些實施例中，並且作為電性接合所述接點的脈衝式光子束的額外或是一替代方案，室(或低)溫熱壓製程可以在所述雷射磨蝕製程之後被採用以電性接合所述電性接點。在所述第一半導體裝置以及所述目標基板的電耦接之後(或是之前)，所述預先固化的UF材料可以透過室溫(或低溫)固化製程來加以固化。例如，厭氧或濕氣的固化製程可被採用於所述第二固化階段。
在另一實施例中，所述電性接合可以在不採用UF材料下被機械性地穩定。絕緣(或介電)層可被形成在所述第一半導體裝置以及所述目標基板的表面上。所述絕緣層可以透過電漿活化而被活化。當被壓縮在一起時，所述被活化的絕緣層可以至少部分地化學鍵接(例如，共價鍵)，以在電性接合之前，在所述第一半導體裝置以及所述目標基板之間形成至少稍微穩定的機械性地耦接。所述絕緣層的化學鍵接是穩定在所述第一半導體裝置以及所述目標基板的對應的電性接點之間的對準。因為所述對準的穩定，因此在電性接合期間產生所述電性接點的失準的不利的熱效應可被減輕。連續或脈衝式光子束可以根據所述第一半導體裝置及/或所述目標基板的熱性質而被採用以形成所述電性接合。
在又一實施例中，預施加的UF材料可被採用以穩定所述第一半導體裝置以及所述目標基板的電性接點的預先接合的對準。所述第一半導體或是所述目標基板中之一者的電性接點可以是由可變形的導電材料(例如，奈米多孔金、金、銀、或類似者)所形成的。所述半導體裝置或是所述目標基板中的至少一個的可變形的電性接點可被形成為“尖刺的”或是漸縮的形狀。在某些實施例中，所述第一半導體裝置或是所述目標基板中之具有“尖刺的”可變形的接點，而所述第一半導體裝置或是所述目標基板的另一個則具有“平坦的”接點。未固化的UF材料可被預施加至具有所述“平坦的”接點的裝置(例如，所述第一半導體裝置或是所述目標基板)。所述預施加且未固化的UF材料可以實質囊封所述“平坦的”電性接點。在非限制性的實施例中，所述第一半導體裝置具有所述“尖刺的”可變形的接點，並且未固化的UF材料是被預施加以實質覆蓋或囊封所述目標基板的“平坦的”電性接點。在另一實施例中，所述目標基板具有所述“尖刺的”可變形的接點，並且未固化的UF材料是被預施加以實質覆蓋或囊封所述第一半導體裝置的“平坦的”電性接點。
第一半導體裝置以及目標基板的“夾層”可以藉由對準所述第一半導體裝置的“尖刺的”電性接點與所述基板裝置的對應的“平坦的”接點(其藉由所述預施加的未固化的UF材料而實質被囊封)來加以形成。所述“夾層”可以透過一壓縮力而被壓縮。當被壓縮時，所述“尖刺的”接點作用為楔形以“犁開”(或位移)囊封所述對應的平坦的電性接點的未固化的UF材料的至少一部分。局部化的熱能(例如，來自連續或脈衝式光子束)可以在所述壓縮期間施加。所述局部化的熱能變形及“平坦化”所述“尖刺的”電性接點。當所述“尖刺的”電性接點變形時，額外的UF材料被位移。所述局部化的熱能接合所述電性接點，並且固化所述UF材料。因為所述“尖刺的”接點是在所述壓縮、接合及固化期間被“平坦化”，因而此種實施例可以容忍在所製造出的電性接點的高度及形狀上的變化。 頭戴式計算裝置的範例實施例
所述發光構件(例如，微發光二極體)可被用在內含於一頭戴式裝置(HMD)中的近眼顯示器(NED)裝置。就此而論，NED及HMD的各種實施例現在將會加以論述。圖1A是根據某些實施例的頭戴式裝置(HMD)100的圖。HMD 100是頭戴式計算裝置的一範例實施例。就此而論，HMD 100可包含近眼顯示器(NED)，其可包含一或多個顯示裝置。所描繪的實施例包含左顯示裝置104A以及右顯示裝置104B，其可以整體被稱為顯示裝置104。所述顯示裝置104可以呈現內容給使用者。藉由顯示裝置104所呈現的內容的例子可包含但不限於一或多個影像、系列的影像(例如，視訊)、虛擬的物體、音訊、或是其之某種組合。如同本文所論述的，顯示裝置104可包含一或多個陣列的發光構件，例如但不限於一維的(1D)或是二維的(2D)陣列的發光二極體(LED)。所述發光構件可被黏貼或接合到所述顯示裝置104的一背板。
在某些實施例中，音訊內容可以透過HMD 100的音訊裝置(例如，揚聲器及/或頭戴式耳機)來呈現。所述音訊裝置可以從所述顯示裝置104、所述HMD 100的一控制器或處理單元(未顯示)、或是外部的裝置接收音訊內容或資訊。所述顯示裝置104一般可被配置以運作為擴增實境的(AR)NED，使得使用者可以透過所述顯示裝置104同時觀看藉由所述顯示裝置104投影(或者是呈現)的內容、以及其真實世界的環境。在此種實施例中，所述顯示裝置104可以對於物理、實體及真實世界的環境的視圖擴增電腦產生的(或是虛擬的)元素(例如，包含影像、視訊、聲音、與類似者的內容)。然而，在某些實施例中，所述顯示裝置104可被修改以額外或是替代地運作為虛擬實境的(VR)NED、混合實境的(MR)NED、或是其之某種組合。
除了顯示裝置104以外，HMD 100可包含支撐件或框架102，其是將所述顯示裝置104固定在使用者的頭部上的適當處。在某些實施例中，所述框架102可以是眼鏡的框架。HMD 100可包含控制器或處理單元(例如，中央處理單元、微控制器、或是微處理器)、非暫態的電腦可讀取的儲存裝置(例如，揮發性或非揮發性記憶體裝置)、以及通訊收發器(例如，無線及/或有線的網路轉接器)中的至少一個。如同在此結合某些範例實施例所述的，所述顯示裝置104可包含波導以及全息及/或體積布拉格光柵(Bragg gratings)。所述光柵可以是藉由施加一或多種摻雜物或是光敏的介質至所述波導的表面的預設的部分，並且後續曝光至紫外(UV)光或是其它活化的電磁(EM)輻射的製程來產生的。HMD 100的各種操作及/或功能可以透過在處理器裝置及/或控制器裝置上執行指令來加以控制。當所述指令被執行時，所述處理器裝置及/或控制器裝置可以使得各種動作及/或步驟來執行。所述指令可被儲存在一非暫態的電腦可讀取的儲存媒體上。
圖1B描繪根據某些實施例的如同在圖1A中所示的HMD 100的一部分的橫截面圖。在圖1B中所示的HMD 100的部分是和使用者的單一眼睛110相關的。所述顯示裝置104A可包含至少一波導配置106。圖1B展示可視範圍(eye-box)108，其可以是當所述使用者穿戴所述HMD 100時，所述使用者的眼睛110被定位所在的位置。當所述眼睛110對準所述可視範圍108時，所述使用者可以透過所述波導配置106，在視覺上被提供投影的影像。波導配置106導引所述被投影的影像朝向所述可視範圍108。所述波導配置106可以接收及導引多個光瞳複製(pupil replication)(亦即，影像的複製)朝向所述可視範圍108。為了說明之目的，圖1B展示和所述使用者的單一眼睛110以及單一波導配置106相關的一橫截面。在某些替代實施例中，另一波導配置(其可以是與在圖1B中所示的波導配置106分開的)可以提供影像光至位在所述使用者的另一眼睛的另一可視範圍，例如一波導配置分別內含在圖1A的顯示裝置104A‑104B的每一個中。
如同在圖1B中所繪，所述波導配置106可被配置以導引影像光(亦即，形成影像的光)至可視範圍108，所述可視範圍108是被設置成接近所述眼睛110處。所述波導配置106可以是由一或多種光學材料(例如，塑膠、玻璃、與類似者)所構成的，其具有一或多個有效地最小化重量並且加寬所述顯示裝置104A的一視野(FOV)的折射率。在替代的實施例中，所述顯示裝置104A可以在所述波導配置106以及所述眼睛110之間包含一或多個光學元件。所述光學元件可以作用以操控從所述顯示裝置104A發射的光(例如，從顯示裝置104A發射的影像光)、對於所述光執行一或多個其它的光學調整、或是其之某種組合。光學元件的非限制性的例子包含孔徑、菲涅耳透鏡、折射的(例如，凸面及/或凸面的)透鏡、反射的表面、濾光片、或是任何其它操控光的適當的光學元件。儘管未顯示在圖1B中，所述波導配置106可包含具有一或多組布拉格光柵的波導。
在某些實施例中，為了達成所要的光學規格或標準，例如但不限於所要的可視角度、最大的孔徑尺寸、所要的解析度、最小的失真位準、色彩校正、後焦距、與類似者，在此所述的透鏡(及其它光學元件)可包含各種的設計。所述一或多個透鏡可包含柱狀透鏡、變形鏡頭(anamorphic lens)、菲涅耳透鏡、梯度折射率透鏡(gradient index lens)、與類似者。所述透鏡可包含超級透鏡(super lens)，其至少一部分具有負的折射率。所述透鏡可包含具有各種形狀的多個透鏡。在某些實施例中，所述一或多個透鏡可包含各種的光學材料。例如，透鏡可包含玻璃。在另一非限制性的範例實施例中，透鏡可包含塑膠材料，例如但不限於CR-39透鏡材料、聚氨酯基聚合物、或是聚碳酸酯材料。
圖2A描繪內含在一頭戴式裝置中的顯示裝置200的實施例的等角視圖。顯示裝置200的各種操作及/或功能可以透過在處理器裝置及/或控制器裝置上執行指令來加以控制。當所述指令被執行時，所述處理器裝置及/或控制器裝置可以使得各種的動作及/或步驟來執行。所述指令可被儲存在非暫態的電腦可讀取的儲存媒體上。
顯示裝置200可以是內含在圖1A‑1B的HMD 100中。就此而論，顯示裝置200可以是圖1A-1B的顯示裝置104A-104B的一實施例(或是至少類似的)。除了結合圖1A-1B論述的構件以外，顯示裝置200或是HMD 100的其它構件可包含光源組件230、波導配置106、以及控制器202。波導配置106可至少包含波導220、耦合元件236、第一(或頂端)去耦元件214A、以及第二(或底部)去耦元件214B。波導220可包含頂表面216以及底表面218。
如同在圖2A中所示，波導220的底表面218以及所述第二去耦元件214B是面對所述使用者的眼睛110，而波導220的頂表面216以及所述第一去耦元件214A是面向所述使用者的環境的使用者的視野(FOV)。因此，所述底表面218可被稱為波導220的使用者的表面，並且所述第二去耦元件214B可被稱為使用者的去耦元件。相對地，所述頂表面216可被稱為波導220的環境的表面，並且所述第一去耦元件214A可被稱為環境的去耦元件。如同本文所論述的，第二去耦元件214B輸出波導後的影像光204至所述使用者的眼睛110。因此，第二去耦元件214B可被稱為輸出去耦元件。如同結合圖2B-2C論述的，光源組件230可包含光源及/或光學系統。在至少一實施例中，光源組件230可被稱為投影器裝置、或是單純是投影器。光源組件230可以是圖2C的光源組件230的實施例(或是至少類似的)。
控制器202可以是中央處理裝置(CPU)、圖形處理單元(GPU)、微控制器、微處理器、或是某種其它的邏輯執行裝置，例如是一現場可程式化的閘陣列(FPGA)或是特殊應用積體電路(ASIC)的一個例子。類似於圖1B，圖2A的顯示裝置200是和使用者的單一眼睛110相關的。如同結合圖1A論述的，內含在HMD 100中的另一顯示裝置可以提供影像光至所述使用者的另一眼睛。在某些實施例中，HMD 100的一或多個構件可以是在用於每一個眼睛的個別的顯示裝置之間共用的。在另外其它實施例中，所述單一波導配置106或顯示裝置200可以提供波導後的影像光204至所述使用者的兩個眼睛。波導220可以是內含在波導配置106中的一或多個波導中之一者。
所述光源組件230可以產生波導前的影像光208，其進入波導配置106、透過波導220而被發送、並且離開波導配置106，以作為波導後的影像光204。如同在此所用的，在透過耦合元件238來進入波導配置106之前，所述影像光可被稱為波導前的影像光208。在所述被發送的影像光透過第二去耦元件214B離開波導配置106之後，所述影像光可被稱為波導後的影像光204。所述波導前的影像光208可以形成一或多個二維的(2D)單色或多色影像。所述一或多個影像可以透過耦合元件238而被波導接收。所述一或多個影像可以透過波導220而被發送，並且透過波導220及第二去耦元件214B來輸出朝向所述使用者的眼睛110。所述波導後的影像光204可以提供所述被發送的一或多個2D影像至使用者的眼睛110。在各種的實施例中，波導220是輸出波導，因為其輸出被導引朝向所述使用者的眼睛110並且被眼睛110接收的影像光。
光源組件230的各種實施例是至少結合圖2B-2C來描述。如同在圖2B-2C中所示，光源組件230可包含一或多個1D或2D單色或多色光源、以及光學系統。光源及光學系統的各種實施例是至少結合圖2B-2C、3及4來描述。然而，在此簡言之，光源(例如，圖2B-2C的光源232)可以產生所述波導前的影像光208。所述光源可包含產生影像光的單色或多色發光構件(例如，LED)的陣列(例如，發射器陣列)。所述發光構件可被接合到光源組件230的背板。所述光源可以產生源光，並且所述光學系統可以調節所述源光以投射所述波導前的影像光208朝向位在所述波導220的頂表面216上的耦合元件238。所述被投射的波導前的影像光208可包含形成一或多個2D影像的2D影像光。
在至少某些實施例中，所述光源組件230的光學系統可包含掃描反射鏡組件，其包含掃描所產生的波導前的影像光208的掃描反射鏡。所述掃描反射鏡組件的掃描模式是使得掃描的波導前的影像光208形成所述一或多個2D影像。此種非限制性的實施例可被稱為掃描實施例。所述波導前的影像光208可以沿著朝向所述耦合元件238的維度或方向傳播，其中所述波導前的影像光208是被波導220所接收且/或耦合至波導220。
所述波導220可以是光波導，其透過被導引到所述使用者的眼睛110的2D波導後的影像光204來輸出2D影像。所述波導220可以在耦合元件238接收透過光源組件230所投射的波導前的影像光208。所述耦合元件238可包含位在所述頂表面216上及/或在波導220的主體之內的一或多個耦合元件。耦合元件238可以導引及/或耦合所接收到的波導前的影像光208至所述波導220的傳播區域。耦合元件238可包含繞射光柵、全息光柵、一或多個級聯的反射器、一或多個稜柱面元件、陣列全息反射器、超材料的(meta-material)表面、或是其之某種組合。所述耦合元件238的一範例但非限制性的實施例可包含光柵，其具有約300nm到約600nm的間距。所述耦合元件238可被理解為從所述波導220的頂表面216延伸至所述底表面218。所述耦合元件238可以根據第一光柵向量來重新導引接收到的波導前的影像光208進入所述波導220的傳播區域內。波導220可以內含及/或形成在波導配置106的主體中。波導220可被定位在所述第一及第二去耦元件214A-214B之間。
所述第一去耦元件214A可以重新導引來自所述波導220的內部反射的影像光。所述第二去耦元件214B可以去耦合來自波導220的影像光，並且導引所述影像光朝向眼睛110。在某些實施例中，所述內部反射的影像光可以是完全、或是至少接近完全內部反射的。所述第一去耦元件214A可以是所述波導220的頂表面216的部分、被黏貼至頂表面216、或是被形成在頂表面216中。所述第二去耦元件214B可以是所述波導220的底表面218的部分、被黏貼至底表面218、或是被形成在底表面218中，使得所述第一去耦元件214A是與所述第二去耦元件214B相對的。光傳播區域可以延伸在去耦元件214A-214B之間。在某些實施例中，在所述相對的去耦元件214A‑214B之間可以有偏移。所述偏移可以是沿著在圖2A中描繪的3D笛卡兒座標的x軸及/或y軸。所述去耦元件214A-214B可包含繞射光柵、全息光柵、體積布拉格光柵、一或多個級聯的反射器、一或多個稜柱面元件、陣列的全息反射器、或類似者。所述去耦元件214A-214B可以形成HMD 100的去耦區域。
在掃描實施例中，顯示裝置200可以是掃描顯示裝置。掃描顯示裝置的各種實施例是結合圖2C及5A來加以論述。然而，在此簡言之，光源組件230可以透過在足以形成明顯的影像的掃描速率下掃描被投射的光來提供一或多個1D或2D影像。就此而論，光源組件230可包含一或多個掃描反射鏡。然而，在其它實施例中，所述顯示裝置200並非掃描顯示裝置，因而顯示裝置200並非必須包含掃描反射鏡。
不論是否為掃描實施例或是非掃描實施例，光源組件230都可以透過內含在光源組件230中的一或多個陣列的發光構件(亦即，發射器陣列)，透過波導220來在影像場上投影2D影像。在某些實施例中，藉由發射器陣列發射的影像可以在所述波導前的影像光208被波導220接收之前，先藉由光學系統及/或光調節組件(例如，一或多個透鏡)來加以調節及/或放大。此種光學系統是至少結合圖2B-2C的光學系統234來加以論述。
在各種的實施例中，從波導220離開的波導後的影像光204的方位及/或位置可以藉由改變進入所述耦合元件238的波導前的影像光208的方位來加以控制。在此種實施例中，內含在光源組件230的光學系統中的掃描構件可以在影像光進入耦合元件238之前，再定向及/或再定位波導前的影像光208。
在各種的實施例中，一或多個邏輯裝置(例如控制器202)可以控制光源組件230的操作。如上所提到的，控制器202可包含任何的邏輯裝置，例如但不限於一微處理器、微控制器、中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、閘陣列(例如，FPGA)、ASIC、或類似者。所述控制器202可以產生用於所述光源組件230的顯示指令。所述顯示指令可包含用以投影一或多個單色或多色影像的指令。顯示指令可包含一影像檔(例如，位元圖)。所述顯示指令可以是從內含在HMD 100中的另一處理裝置、HMD 100的記憶體裝置、非暫態的電腦可讀取的媒體、及/或一無線/有線的通訊網路接收到的。如同在此所述的，所述顯示指令可以進一步包含用於移動(例如，掃描)在所述光源組件230之內的光學構件或是內含於其中的個別的發光陣列、或是用於藉由啟動致動系統來移動所述波導220的指令。所述控制器202可包含硬體、軟體、及/或韌體的組合，其並未明確地在此展示以免模糊本揭露內容的其它特點。所述軟體及/或韌體可以透過HMD 100或是另一計算裝置的儲存裝置或非暫態的電腦可讀取的媒體來儲存。
圖2B描繪顯示裝置200的另一實施例的立體圖。在圖2B中所示的顯示裝置200的實施例亦可以是內含在HMD中，例如但不限於圖1A-1B的HMD 100。在圖2B中所示的顯示裝置200的實施例可以是圖1A-2A的顯示裝置104A-104B或是圖2A的顯示裝置200的任一個的實施例(或是至少類似的)。類似於圖2A中所示的實施例，顯示裝置200包含各種的構件，例如所述波導配置106或是所述波導配置106的部分、控制器202、以及光源組件230。在替代的實施例中，所述顯示裝置200是內含在其它HMD中、或是在其它提供被投影的影像光至特定位置的系統中。
類似於圖2A中所示的實施例，圖2B的顯示裝置200包含波導配置106。波導配置106包含波導220、耦合元件238、以及去耦元件214B。由於圖2B的立體圖，波導220的底表面218被展示，但是波導220的頂表面216被波導配置106擋到。類似地，所述第二去耦元件214B在圖2B中是可見的，但是所述第一去耦元件214A被所述波導配置106擋到。如同在圖2C中更詳細所示的，光源組件230可包含光源232以及光學系統234。光學系統234可包含光調節組件250。在各種的掃描實施例中，顯示裝置200可以是掃描顯示裝置。在此種實施例中，光學系統234可包含掃描反射鏡組件。
掃描顯示裝置的各種實施例是至少結合圖2C及圖5A來論述的。然而，在此簡言之，顯示裝置200可以透過在足以形成明顯的影像的掃描速率下掃描被投射的光來提供一或多個1D或2D影像。就此而論，顯示裝置200可包含一或多個掃描反射鏡。譬如，包含一掃描反射鏡的掃描反射鏡組件可以內含在光源組件230的光學系統中。然而，在其它實施例中，所述顯示裝置200並非掃描顯示裝置，因而顯示裝置200並不需要包含掃描反射鏡組件。
如同至少結合圖2A及圖5A-5B來論述的，所述光源組件230可以透過內含在光源232中的一或多個1D及/或2D陣列的發光構件(亦即，發射器陣列)，透過波導配置106來在影像場上投射(掃描或非掃描的)影像光。在掃描實施例中，掃描反射鏡可被採用以在所述影像場上形成掃描的影像的此種方式來掃描所述波導前的影像光208。在某些掃描實施例、以及非掃描實施例中，藉由內含在光源232中的發射器陣列所發射的影像可以在所述光被耦合元件238接收到並且耦合至波導220或螢幕之前，先藉由光學系統234及/或光調節組件(例如，一或多個透鏡)來加以調節及/或放大。此種光學系統是至少結合圖2C的光學系統234來論述。
類似於圖1B及2A，顯示裝置200可以提供影像給兩個眼睛或是給單一眼睛110。為了說明之目的，圖2B展示和單一眼睛110相關的顯示裝置200。與所述顯示裝置200分開的(或是至少部分分開的)另一顯示裝置(未顯示)可以提供影像光至所述使用者的另一眼睛。在一部分分開的系統中，一或多個構件可以是在用於每一個眼睛的顯示裝置之間共用的。
所述光源組件230可以是圖2C的光源組件230的實施例(或是至少類似的)。就此而論，所述光源組件230產生波導前的影像光208。所述光源組件230包含光源232以及光學系統234。所述光源232是光學構件，其利用以一矩陣配置的複數個發光器，亦即構成發光構件(LEC)或發光器的發射器陣列來產生波導前的影像光208。每一個發光器可以發射單色光。所述光源232產生波導前的影像光208，其包含(但不受限於)紅色(R)影像光、藍色(B)影像光、綠色(G)影像光、紅外線影像光、或是具有任何其它波長的影像光。儘管RGB影像光、LEC以及像素經常在此揭露內容中加以論述，但是在此所述的實施例並不限於利用紅色、藍色及綠色作為原色。其它色彩被使用作為所述顯示裝置200的原色也是可能的。再者，根據一實施例的一顯示裝置可以使用超過三個原色。光源232可以是圖3的光源300中之一的一實施例、或是至少類似的。
所述光學系統234執行一組光學處理，其包含但不受限於在藉由所述光源232產生的影像光上的聚焦、組合、調節、以及掃描處理。在某些實施例中，所述光學系統234包含光調節組件，其調節波導前的影像光208。在掃描實施例中，光學系統234可包含掃描反射鏡組件，即如同在以下至少結合圖2C及5A詳細敘述的。所述光源組件230產生及輸出波導前的影像光208。類似於圖2A的顯示裝置，所述波導前的影像光208是藉由耦合元件238接收、耦合至所述波導220、以及藉由所述波導220加以發送。
所述波導220是光波導，其輸出波導後的影像光204至使用者的眼睛110。所述波導220在一或多個耦合元件238接收所述波導前的影像光208，並且導引所述接收到的輸入影像光至一或多個去耦元件214B。所述耦合元件238例如可以是繞射光柵、全息光柵、某種其它耦合所述波導前的影像光208到所述波導220中的元件、或是其之某種組合。例如，在其中所述耦合元件238是繞射光柵的實施例中，所述繞射光柵的間距是被選擇成使得全(或是至少接近全)內部反射發生，並且所述波導前的影像光208在內部傳播朝向所述去耦元件214B。所述繞射光柵的間距可以是在300nm至600nm的範圍內。
所述去耦元件214B去耦合及/或輸出來自所述波導220的全(或是接近全)內部反射的影像光。因此，波導可以是輸出波導。所述去耦元件214B例如可以是繞射光柵、全息光柵、某種其它將影像光從所述波導220去耦合出的元件、或是其之某種組合。例如，在其中所述去耦元件214B是繞射光柵的實施例中，所述繞射光柵的間距是被選擇以使得入射的影像光離開所述波導220。在掃描實施例中，從所述波導220離開的波導後的影像光204的方位及位置可以藉由改變進入所述耦合元件238的波導前的影像光208的方位及位置來加以控制。所述繞射光柵的間距可以是在300nm至600nm的範圍內。
所述波導220可以是由促進所述波導前的影像光208的全(或是接近全)內部反射的一或多種材料所構成的。例如，所述波導220可以是由矽、塑膠、玻璃、或聚合物、或是其之某種組合所構成的。所述波導220具有相當小的形狀因數。例如，所述波導220可以是大約沿著X-維度50mm寬的、沿著Y-維度30mm長的、以及沿著Z-維度0.5-1mm厚的。
類似於控制圖2A的光源組件230的實施例的操作，控制器202可以控制在圖2B中所示的光源組件230的實施例的影像呈現操作。所述控制器202至少根據所述一或多個顯示指令來決定用於所述光源組件230的指令。顯示指令是用以呈現一或多個影像的指令。在某些實施例中，顯示指令可以是影像檔(例如，位元圖)。在另一例子中，所述顯示指令可以是從擴增實境(AR)系統、虛擬實境(VR)系統、及/或混合實境(MR)系統的控制台(未顯示在圖2B中)接收到的。在掃描實施例中，顯示指令可包含掃描指令，其是被所述光源組件230使用以透過掃描波導前的影像光208來產生影像。例如，所述掃描指令可包含影像光源的類型(例如，單色、多色)、掃描速率、掃描設備的方位、一或多個照明參數、或是其之某種組合。所述控制器202包含硬體、軟體、及/或韌體的組合，其並未被展示在此以免模糊本揭露內容的其它特點。
圖2C描繪根據各種實施例的圖2A-2B的光源組件230的概要方塊圖。換言之，圖2C的光源組件230可以是圖2A的光源組件230及/或圖2B的光源組件230的一實施例(或是至少類似的)。就此而論，光源組件230包含光源232以及光學系統234。在某些實施例中，光源組件230可以是掃描光源組件，而在其它實施例中，光源組件230是非掃描光源組件。光源組件230的各種操作及/或功能可以透過在處理器裝置及/或控制器裝置上執行指令來加以控制。當所述指令被執行時，所述處理器裝置及/或控制器裝置可以使得各種的動作及/或步驟來執行。所述指令可被儲存在一非暫態的電腦可讀取的儲存媒體上。
光源232包含複數個光源元件，其被概要地展示為光源元件254A-254F。光源元件可包含陣列的發光構件(LEC)，亦即光源元件可包含且/或是發射器陣列的實施例。發射器陣列的各種實施例是結合圖3-4來論述。然而，在此簡言之，發射器陣列可以是2D陣列的LEC，其例如但不限於發光二極體(LED)。如下所論述的，所述複數個光源元件的數目、安排、以及配置可以根據所述光源組件是否為掃描光源組件、或是非掃描光源組件而變化。
光學系統234包含光調節組件250。在掃描實施例中，除了光調節組件250以外，光學系統234可包含掃描反射鏡組件252。在光源組件230的非掃描實施例中，所述光學系統234不需要(但是可以)包含掃描反射鏡組件252。因為掃描反射鏡組件252的包含是選配的(依據光源組件230是掃描或非掃描實施例而定)，所以掃描反射鏡組件252在圖2C中是透過虛線方塊來指出。
在非掃描實施例中，光源232可包含比在掃描實施例中多的光源元件(例如，發射器陣列)。在非掃描實施例中，在內含於所述光源元件中的個別的LEC以及顯示裝置的像素區域，例如但不限於圖1A-1B的顯示裝置104及/或圖2A-2B的顯示裝置200的像素區域之間可以存在有一對一的對映(或對應性)。在掃描實施例中，每一個LEC可被對映到顯示裝置的超過一個像素區域。例如，內含在掃描反射鏡組件252中的掃描反射鏡可被採用，以掃描藉由單一LEC發射的光至所述顯示裝置的多個像素。因此，透過所述掃描反射鏡組件252，單一LEC可以照射多個LEC，並且因此對於掃描實施例而言可以需要較少光源元件。例如，在光源組件230的掃描實施例中，光源232可包含光源元件254A-254C，而在非掃描實施例中，光源232可包含光源元件254A-254C以及光源元件254D-254F。
因為掃描實施例可包含較少光源元件，所以在掃描實施例中的光源元件可被稱為光源元件或發射器陣列的“1D”配置。在非掃描實施例中的光源元件可被稱為光源元件或發射器陣列的“2D”配置。注意到的是，即使所述1D及2D的命名法被採用，但是所述光源元件(例如，光源元件254A)的每一個可包含2D陣列的LEC。換言之，在包含光源元件254A-254C，但是並不包含光源元件254D-254F的掃描實施例中，所包含的光源元件被說成是以1D陣列，亦即2D發射器陣列的1D配置來加以配置。在包含光源元件254A-254F的非掃描實施例中，所包含的光源元件被說成是以2D陣列，亦即2D發射器陣列的2D配置來加以配置。同樣應注意到的是，光源元件254A-254C的1D配置以及光源元件254A‑254F的2D配置只是舉例說明而已，並且光源元件的總數、安排、以及配置可以隨著不同的實施例而變化。所述光源組件230可以根據來自所述控制器202的掃描指令來產生光。
所述光源232是產生影像光的光源。在某些實施例中，所述影像光是準直或至少部分準直的影像光。在其它實施例中，所述影像光並不需要是準直的。所述光源232是根據從所述控制器202接收到的一或多個照明參數來發射光。如上所論述的，所述光源232包含一或多個光源元件254A-254C、及/或光源元件254A-254F，任一配置都可以整體被稱為光源元件254。如同本文所論述的，光源元件可以是由發光構件(LEC)所構成的。
發射器陣列的個別的光源元件254可包含一或多個小型、有效率及/或強大的光源，例如是至少具有超高亮度、低功率消耗、以及低覆蓋區的LEC。所述光源元件254可包含一或多個陣列的發光構件(LEC)，例如但不限於發光二極體(LED)，其例如是μLED、有機LED(OLED)、超發光LED(SLED)、以及有機μLED。μLED可以是具有範圍在次微米到數百微米之間的特徵尺寸的LED。μLED的各種實施例是結合圖6A-6B來論述。在某些實施例中，GaN基的無機LED可被做成是在幾微米的發光區域下，比OLED亮幾個數量級。
在一實施例中，所述光源元件254可以用凹面彎曲的方式來加以配置。例如，所述光源元件254可以具有範圍從幾毫米到幾公分的根據所述顯示器尺寸而定的一曲率半徑、以及幾毫米的長度。彎曲的陣列的優點是較容易在無校正所述透鏡的曲率場下形成小型的透鏡，以在彎曲的表面上具有高品質的影像。在替代實施例中，所述光源元件254可以用平坦及/或線性的方式來加以配置。
所述光源元件254發射源光244至所述光學系統234。在某些實施例中，所述源光244可以發射一或多種色彩(例如紅色、綠色及藍色)。例如，所述光源元件254A可以發射紅色源光，所述光源元件254B可以發射藍色源光，並且所述光源元件254C可以發射綠色源光。在額外包含光源元件254D-254F的非掃描實施例中，所述光源元件254AD可以發射紅色源光，所述光源元件254E可以發射藍色源光，並且所述光源元件254F可以發射綠色源光。此外，在某些實施例中，所述光源元件中的一或多個可以發射在紅外線的光、或是具有其它非可見波長的光。
所述光學系統234可包含光調節組件250以及掃描反射鏡組件252。所述光調節組件250調節所述源光244並且發射經調節的光248。在包含掃描反射鏡組件252的實施例中，所述經調節的光是被提供至所述掃描反射鏡組件252。在掃描實施例中，光調節組件250可以調節源光244，以用於入射在掃描反射鏡組件252上。在非掃描實施例中，光調節組件250可以調節源光244以用於藉由一波導配置(例如但不限於圖1B及圖2A-2B的波導配置)來接收。所述光調節組件250包含一或多個光學構件，其調節來自所述光源232的光。調節來自所述光源232的光例如可包含擴張、準直、校正一或多個光學誤差(例如，場彎曲、色像差、等等)、所述光的某種其它調整、或是其之某種組合。所述光調節組件250調節所述源光244，並且發射經調節的光248。在非掃描實施例中，經調節的光248可被輸出為波導前的影像光208。在掃描實施例中，所述經調節的光248可被掃描反射鏡組件252所接收，並且被掃描及/或進一步經調節的光可被輸出為波導前的影像光208。
所述掃描反射鏡組件252包含一或多個光學元件，其透過所述掃描反射鏡組件252的一或多個反射的部分來重新導引影像光。所述影像光被重新導引朝向何處是依據所述一或多個反射的部分的特定的方位而定。在某些實施例中，所述掃描反射鏡組件252包含單一掃描反射鏡，其被配置以在至少兩個維度上掃描。在其它實施例中，所述掃描反射鏡組件252可包含複數個掃描反射鏡，其分別在彼此正交的方向上掃描。所述掃描反射鏡組件252可以光柵掃描(水平地或是垂直地)。在某些實施例中，所述掃描反射鏡組件252可以沿著所述水平及/或垂直的方向執行的具有一特定振盪頻率的受控的振動以沿著兩個維度掃描，並且產生被呈現給使用者的眼睛的媒體的一個二維投射的線影像。例如，所述掃描反射鏡組件252可以根據所要的振盪頻率，沿著所述垂直的方向進行具有每秒數百奈米的波峰至波峰的振幅的振盪。所述掃描反射鏡組件252根據所述經調節的光248來發射波導前的影像光208。所述掃描反射鏡組件252以特定的方位(根據所述掃描指令)並且朝向波導配置來輸出所述波導前的影像光208。
在某些實施例中，所述掃描反射鏡組件252包含電流計鏡。例如，所述電流計鏡可以代表任何指出其已經藉由利用一或多個反射鏡來偏轉影像光的射束以感測電流的機電設備。所述電流計鏡可被配置以在至少正交的維度上掃描，以產生所述被掃描的波導前的影像光208。來自所述電流計鏡的波導前的影像光208代表被呈現給使用者的眼睛的媒體的一個二維的線影像。如上所提到的，在非掃描實施例中，光源組件230並不需要包含掃描反射鏡組件252。
所述控制器202控制所述光源232及/或所述掃描反射鏡組件252。所述控制器202取得用於顯示的內容，並且將所述內容分割成離散的區段。所述控制器202指示所述光源232依序地呈現所述離散的區段。在掃描實施例中，所述控制器202指示所述掃描反射鏡組件252掃描被呈現的離散的區段至所述波導220的耦合元件238的不同的區域。於是，當被掃描的光238離開所述波導220時，被掃描的光238的個別的部分是被呈現在所述耦合元件238的不同的位置中。儘管每一個離散的區段是在不同的時間被呈現，但是所述離散的區段的呈現及掃描是發生的夠快，使得一使用者的眼睛整合所述不同的區段成為單一影像、或是系列的影像。在非掃描實施例中，所述控制器202指示所述光源232呈現所述波導220的耦合元件238的不同的區域到不同的離散的區段中。
例如，在掃描實施例中，控制器202透過掃描指令來分段所述內容成為掃描線。所述掃描線是被掃描出至所述波導220的耦合元件238的不同的區域。當被掃描的波導前的影像光208離開所述波導220時，所述線的每一個是被呈現在不同的位置，以作為波導後的影像光204，使用者的眼睛將其整合成為單一2D影像、或是系列的2D影像。
例如，所述掃描指令可以使得所述光源組件230根據掃描模式(例如，光柵、交錯、等等)來掃描出影像。所述掃描指令控制從所述光源232發射的光的強度，並且所述光學系統234藉由快速地調整所發射的光的方位來掃描出所述影像。若以夠快的頻率來掃描，則人眼整合所述被掃描的模式成為單一2D影像。在非掃描實施例中，所述光源組件230可以在不需要掃描模式下類似地產生2D影像，因為所述光源232對於所述顯示裝置的每一個像素包含一或多個LEC。例如，根據顯示指令，控制器202可以操作內含在光源元件254A-254F中的個別的LEC以照射對應所述2D影像的像素。
圖3是描繪根據所述各種實施例的內含在圖2A-2C的顯示裝置中的光源232的實施例的橫截面圖。如同在圖3中所示，光源232的實施例可包含第光源元件254A、第二光源元件254B、以及第三發射器陣列254C。如同在此所用的，所述術語光源元件以及發射器陣列可以是可交換地被使用。所述發射器陣列254A、254B及254C的每一個分別可被設置在陣列殼體344A、344B及344C中。為了方便起見，所述發射器陣列254A-254C可以全體被稱為發射器陣列254，而且亦個別被稱為發射器陣列254。類似地，所述陣列殼體344A‑344C可以全體被稱為陣列殼體344、或是個別被稱為陣列殼體344。如同至少結合圖2C所論述的，所述發射器陣列254的每一個可包含2D陣列的發光構件(例如，LED)。圖3是描繪用於一掃描實施例的發射器陣列的1D配置。然而，如同至少結合圖2C所論述的，發射器陣列的2D配置可被採用於非掃描實施例。
所述陣列殼體344的每一個可包含光學系統234，其可包含一或多個光學構件，例如是透鏡(例如，玻璃、塑膠、或是超材料的透鏡)、稜鏡、濾光片、掃描反射鏡、與類似者。如同結合圖2C所論述的，光學系統234可包含光調節組件。在掃描實施例中，光學系統234可以額外包含掃描反射鏡組件，例如但不限於圖2C的掃描反射鏡組件252。在其它實施例中，所述光學系統234並未被容納在殼體344之內。所述光源元件254A-254C的每一個可包含分開及/或不同的光學系統。
如同至少結合圖2C所論述的，所述光學系統234可以調節及/或改變藉由發射器陣列254發射的源光244的方向、或是控制源光244的其它特徵。如同在圖3中所示，所述發射器陣列254可被固定到共同的結構，例如是背板348或印刷電路板(PCB)。所述背板348可包含邏輯裝置，例如但不限於ASIC、處理器、FPGA、控制器202、或類似者。背板348可包含電性接點(例如，引線)，其電耦接所述發射器陣列254的個別的LEC至控制器202。在其它實施例中，所述控制器202可被設置在圖1A-1B的HMD 100上的別處，被直接或間接固定至圖1A的框架102。
所述發射器陣列254的每一個可以是一單色發射器陣列，其具有1D或2D配置的具有單一色彩的個別的發射器(例如，LED)。如同在此所述的，綠色光可被理解為由具有介於約500奈米(nm)到約555nm之間的波長範圍的光子所構成的光。再者，如同在此所述的，紅色光可被理解為由具有介於約622奈米(nm)到約780nm之間的波長範圍的光子所構成的光。藍色光可被理解為由具有介於約440奈米(nm)到約492nm之間的波長範圍的光子所構成的光。在某些實施例中，單色發射器陣列254可以發射在窄波長範圍之內的光，而不是單一波長。例如，單色發射器陣列254可以發射在寬度上5-10nm的窄波長範圍之內的色光(例如，紅光、綠光、或是藍光光子)。
可以使得具有降低的消色差效能需求的簡化的投射透鏡設計變得容易的一或多個彩色濾光片可被採用，以進一步窄化一發射器陣列的波長範圍。在某些實施例中，所述發射器陣列254A可以只包含紅光發光構件，所述發射器陣列254B可以只包含綠光發光構件，並且所述發射器陣列254C可以只包含藍光發光構件。在控制器202的指導之下，所述發射器陣列254A-254C的每一個可以根據藉由其個別的發射器所產生的色彩來產生單色2D影像。於是，所述三個單色發射器陣列254A-254C可以同時發射三個單色影像(例如，由影像光所構成的紅色影像、綠色影像、以及藍色影像)朝向光學系統234。
如同在別處所論述的，所述三個單色影像可以被插置、合成、或是以其它方式組合來產生全彩的影像。例如，所述控制器202可以接收將被顯示給使用者的全彩的影像，並且接著分解所述全彩的影像成為多個單色影像，例如紅色影像、綠色影像、以及藍色影像。換言之，所述全彩的影像可以被分開、或是以其它方式被分解成為三原色的單色影像。如同在此所述的，圖1B及圖2A-2B的波導配置106可以結合(或是再結合)所述三個單色影像以產生全彩的影像或是多色的影像，透過波導後的影像光204並且被導引朝向圖1B及圖2A-2B的眼睛110。在另外其它例子中，一或多個發射器陣列254A-254C可以產生具有多個波長、多個波長範圍的光、或是除了單色光之外的其它形式的光。
在某些實施例中，校準及/或對準系統(未顯示在圖3中)可被採用以對準所述多個單色影像(例如，透過所述單色發射器陣列254A-254C中的一或多個的機械式移動或掃描、或是如同從其相關的單色發射器254A-254C發射的單色影像中的一或多個的移動一或多個像素)，以產生所要或所預期的適當對準的多色影像。
圖4是展示根據某些實施例的光源232的俯視圖，其包含發射器陣列254A-254C的1D配置。在圖4中所示的1D配置是2D發射器陣列254A-254C沿著A1軸的線性配置。在圖4的實施例中，所述個別的發射器陣列254A-254C具有大於1.0的寬高比(亦即，發射器陣列254是矩形的2D陣列的LEC)。然而，在其它實施例中，所述發射器陣列254A-254C的寬高比可以是等於1.0(亦即，發射器陣列254是方形的2D陣列的LEC)。所述特定的線性配置可以根據所述矩形陣列254A-254C的較長的側邊來加以配置。儘管所述發射器陣列254A-254C在某些掃描實施例中可以具有所述發射器(例如，LED)的1D配置，但是在其它非掃描實施例中，所述發射器陣列254可被配置成一(方形或矩形的)2D配置。在另外其它實施例中，所述發射器陣列254A-254C可以具有其它非線性配置(例如，橢圓形、圓形、或者是以某種方式圓形的)，同時其界定第一尺寸(例如，一寬度)以及與所述第一方向正交的第二尺寸(例如一長度)，其中尺寸是與彼此相等或是不相等的。內含在發射器陣列254A-254C中的發射器可以具有2D發射器陣列配置，其具有超過1000×1000個發射器。在某些實施例中，所述發射器陣列254A-254C可以是1D發射器陣列，而不是如同在圖4中所示的2D發射器陣列。各種其它的組合亦在本揭露內容的範疇之內。發射器陣列254A-254C可被接合及/或電耦接至背板348。 一影像的形成
圖5A-5C是描繪根據不同的實施例的影像以及光瞳複製是如何根據發光器的不同的結構配置而被形成在顯示裝置200中。耦合元件238的影像場530是耦合元件238的區域，其接收藉由所述光源232發射並且在所述耦合元件238上形成影像的波導前的影像光208，所述波導前的影像光208是透過波導220而被發送。例如，影像場530可以對應於所述耦合元件238的一部分。注意到的是，圖2A-2B的去耦元件214B亦包含影像場，其輸出所述波導後的影像光204至所述使用者的眼睛110。在某些情形中，影像場並非實際的物理結構，而是所述波導前或波導後的影像光被投射到並且所述影像被形成的區域。在實施例中，所述影像場是圖2A-2B的耦合元件238的表面，並且在所述影像場上形成的影像是在光行進通過圖2A-2B的波導220時被放大。在另一實施例中，影像場是在光通過所述波導之後被形成，所述波導結合具有不同的色彩的光以形成所述影像場。在某些實施例中，所述影像場可以直接被投影到所述使用者的眼睛中。
圖5A是描繪根據實施例的顯示裝置200的掃描實施例的掃描操作的圖。圖5A的顯示裝置200可以是圖1A-1B的顯示裝置104的掃描實施例、及/或圖2A-2B的顯示裝置200的掃描實施例、或是在此論述的任何其它顯示裝置的掃描實施例。如同至少結合圖2A-2C所論述的，顯示裝置200可包含光源組件230以及波導配置，其包含波導220以及耦合元件238。耦合元件238包含具有長度L2的影像場520。所述影像場520可包含2D陣列的像素位置532，其在插圖534中是藉由區塊來加以表示。所述2D陣列的像素位置532可包含p列，其透過列1至列p來索引的。所述光源組件230包含光源232以及光調節組件250。因為圖5A的顯示裝置200是掃描顯示裝置，所以圖5A的光源組件額外包含掃描反射鏡組件252，其包含反射鏡520，所述反射鏡520是掃描反射鏡。
如同本文所論述的，所述光源232包含發射器陣列(或是光源元件)254的1D配置。換言之，光源232包含多個列與行的發光構件(LEC)，其內含在一或多個2D發射器陣列254中。內含在發射器陣列254中的個別的LEC在插圖515中是藉由點來加以表示。因此，在某些實施例中，發射器陣列可以是由一或多個陣列的LEC，例如但不限於發光二極體(LED)所構成的。發射器陣列的各種實施例是至少結合圖3-4來論述的。LED的各種非限制性的實施例是至少結合圖6A-6B來論述的。
在某些實施例中，掃描光源232可包含發射器陣列的1D配置，其中所述1D配置的一個別的發射器陣列254是專用於被呈現的2D影像的每一個原色。在各種的實施例中，所述光源232可以對於每一個原色包含超過一個發射器陣列254。光源232可以發射源光244以作為一組準直的光束。例如，圖5A展示源光244的多個射束，其是藉由內含在發射器陣列254中的一或多個行的LEC所發射的。如同至少結合圖2A-2C所論述的，光調節組件250可以調節源光244，並且發送產生的經調節的光248至掃描反射鏡組件252。
經調節的光248照射掃描反射鏡組件252的掃描反射鏡520。所述反射鏡520反射、掃描以及投射波導前的影像光208。所述反射鏡520可以繞著軸522旋轉。所述反射鏡520可以是微機電系統(MEMS)反射鏡、或是任何其它適當的反射鏡。當所述反射鏡520繞著旋轉軸522旋轉時，所述波導前的影像光208是被導向耦合元件238的影像場530的不同的部分，即如同由所述波導前的影像光208的用實線的反射的部分、以及所述波導前的影像光208的用虛線的反射的部分所描繪的。
在所述反射鏡520的特定的方位(亦即，特定的旋轉角度)，所述發射器陣列254照射所述影像場530的一部分(例如，在所述影像場530上的多個像素位置532的一特定的子集合)。在實施例中，發射器陣列254的LEC是被配置及間隔成使得來自每一個發射器陣列254的光束被投射在對應的像素位置532上。在另一實施例中，例如是μLED的小發光器被使用於發射器陣列254，因而來自多個發光器的子集合的光束一起被投射在相同的像素位置532。換言之，多個發射器陣列254的子集合一次全體地照射單一像素位置532。
所述影像場530亦可被稱為掃描場，因為當所述波導前的影像光208被投射至所述影像場530的區域時，所述影像場530的區域正被所述波導前的影像光208照射。所述影像場530可以在空間上藉由成列與行的矩陣的像素位置532(其在插圖534中是藉由區塊來加以表示)來界定。像素位置在此是指單一像素。在所述影像場530中的像素位置532(或單純是像素)有時實際上可以不是額外的物理結構。而是所述像素位置532可以是劃分所述影像場530的空間的區域。再者，所述像素位置532的尺寸及位置可以依據來自所述光源組件230的波導前的影像光208的投射而定。例如，在所述反射鏡520的給定的旋轉角度下，從所述光源232發射的光束可以落在所述影像場530的區域上。就此而論，所述影像場530的像素位置532的尺寸及位置可以根據每一個光束的位置來加以界定。
在某些實施例中，像素位置532可以在空間上被細分成為子像素(未顯示)。例如，像素位置532可包含紅色子像素、綠色子像素、以及藍色子像素。所述紅色子像素對應於一或多個紅色光束被投射所在的位置，依此類推。當子像素存在時，像素532的色彩是根據所述子像素的時間及/或空間的平均值而定。
所述光源232的發射器陣列254的列與行的數目可以是、或者可以不是與在所述影像場530中的像素位置532的列與行的數目相同的。在發射器陣列254的各種1D配置中，在一列中的發射器陣列254的數目等於在所述影像場530的一列中的像素位置532的數目，而在一行中的發射器陣列254的數目是兩個或多個，但是其少於在所述影像場530的一行中的像素位置532的數目。
在發射器陣列254的其它1D配置中，光源232的發射器陣列254的配置是具有和在所述影像場530中的像素位置532的行數目相同的發射器陣列254的行數目，但是具有比所述影像場530少的列。例如，在特定的實施例中，所述光源232具有約1280行的發射器陣列254，其是與所述影像場530的像素位置532的行數目相同的。所述光源232可以具有第一長度L1，其是從發射器陣列254的第一列量測至最後一列。所述影像場530具有第二長度L2，其是從所述掃描場530的列1量測至列p。在一實施例中，L2是大於L1(例如，L2是大於L1有50至10,000倍)。
如同所指出的，顯示裝置200的掃描實施例包含發射器陣列254的1D配置，其中像素位置532的列數目是大於發射器陣列254的列數目。在某些實施例中，所述顯示裝置200可以利用所述反射鏡520以在不同的時間投射所述光502至不同列的像素。當所述掃描反射鏡520旋轉，並且所述波導前的影像光208快速地掃描過所述影像場530時，被掃描的影像是被形成在所述影像場530上。在某些實施例中，所述光源232可以具有比所述影像場530小的行數目。所述反射鏡520可以旋轉在兩個維度上，以將所述影像場530填滿光(例如，光柵類型的沿著列掃描，接著移動到所述影像場530中的新的行)。
所述顯示裝置200可以在預先定義的顯示期間中運作。顯示期間可以對應於其中影像被形成的持續時間期間。例如，顯示期間可以是和圖框率(frame rate)相關的(例如，所述圖框率的倒數)。在圖5A所示的特定掃描實施例中，掃描反射鏡520是以特定的旋轉頻率來鏡面旋轉，並且所述顯示期間是作為掃描期間，其依據反射鏡520的旋轉頻率而定。所述反射鏡520的完整的旋轉週期可以對應於所述掃描期間。掃描期間在此是指預設的週期時間，整個影像場530在所述週期期間是被完全掃描。所述影像場530的掃描是藉由所述反射鏡520來加以控制。
所述顯示裝置200的光產生可以和所述反射鏡520的旋轉同步。例如，在一實施例中，所述反射鏡520從投射光至所述影像場530的列1的最初的位置，至投射光至所述影像場530的列p的最後一個位置，並且接著回到所述最初的位置的旋轉的移動是等於掃描期間。所述掃描期間亦可以是相關於所述顯示裝置200的圖框率。藉由完成掃描期間，影像(例如，圖框)是在每一掃描期間被形成在所述影像場530上。因此，所述圖框率可以對應於在一秒內的掃描期間數目。
當所述反射鏡520旋轉時，光掃描過所述影像場，並且影像被形成。給定的像素位置532的實際的色彩值以及光強度(亮度)可以是在所述掃描期間照射所述像素位置的各種色彩的光束的平均。在完成掃描期間之後，所述反射鏡520旋轉回到所述最初的位置，以再次投射光到所述影像場530的前幾列之上，除了一組新的驅動信號可被饋送至所述發射器陣列254之外。相同的過程可以在所述掃描反射鏡520週期性地旋轉時重複。就此而論，額外的影像是在不同的圖框中被形成在所述掃描場530中。
圖5B描繪根據各種實施例的顯示裝置的波導配置106，其形成影像以及影像的複製。影像的複製可被稱為光瞳複製。波導配置106可被採用於在此論述的掃描實施例、以及所述非掃描實施例中。波導配置包含光源232以及波導220。光源232可以內含在光源組件中，例如但不限於圖2B-2C及圖5A的光源組件230。因此，在掃描實施例中，光源232是掃描光源，並且在非掃描實施例中，光源232是非掃描光源。就此而論，所述光源232可包括三個個別的發射器陣列254，即如同至少結合圖3-4所述的。發射器陣列254的原色可以是紅色、綠色及藍色、或是其它適當的原色的另一組合。波導配置106的各種操作及/或功能可以透過在處理器裝置及/或控制器裝置上執行指令來加以控制。當所述指令被執行時，所述處理器裝置及/或控制器裝置可以使得各種的動作及/或步驟來執行。所述指令可被儲存在非暫態的電腦可讀取的儲存媒體上。
在非掃描實施例中，在發射器陣列254中的發光器(例如，個別的LEC)的數目可以是等於在影像場(未顯示在圖5B中)之內的像素位置的數目。就此而論，內含在非掃描實施例的發射器陣列254中的每一個LEC可以專用於產生在所述影像場的特定的像素位置的影像。在掃描實施例中，在發射器陣列254中的發光器的數目可以是小於在所述影像場之內的像素位置的數目。因此，在掃描實施例中，內含在發射器陣列254中的每一個LEC可以專用於產生在所述影像場的多個像素位置的影像。在另外其它實施例中，掃描及非掃描配置可加以組合，以產生多個光瞳複製。
因此，在圖5B中描繪的實施例可以提供許多影像複製(例如，光瞳複製)的投射、或是去耦單一影像投射在單一點。於是，所揭露的NED額外的實施例可以提供單一去耦元件。朝向圖1B的可視範圍108輸出單一影像可以保有耦合的影像光的強度。某些在單一點提供去耦的實施例可以進一步提供輸出的影像光的操控。此種瞳孔操控的NED可以進一步包含用於眼睛追蹤的系統，以監視使用者的注視。如同在此所述的，所述波導配置106的某些提供光瞳複製的實施例可以提供一維的複製，而其它實施例可以提供二維的複製。為了簡化起見，圖5B描繪一維的光瞳複製。二維的光瞳複製可包含導引光進入圖5B的平面之內以及之外。圖5B是以簡化的格式來呈現。所偵測到的使用者的注視可被用來調整個別的發射器陣列254或是光源232整體的位置及/或方位、及/或調整所述波導配置的位置及/或方位。
所述波導配置106是與光源232合作來加以設置，所述光源232可包含一或多個單色或多色發射器陣列254，其被固定、接合、及/或電耦接至支撐結構348(例如，印刷電路板、背板、或是另一結構)。所述支撐結構348可以耦接至圖1A的框架102。所述波導配置106可以和所述光源232分開具有距離D1的空氣間隙。在某些例子中，所述距離D1可以是在從約50µm到約500µm的範圍內。所述單色或多色影像、或是從所述光源232被投影的影像(作為波導前的影像光208)可以通過所述空氣間隙而朝向所述波導配置106。在此所述的光源實施例的任一個都可被利用作為所述光源232。
所述波導220可以是由玻璃或塑膠材料所形成的。在某些實施例中，所述波導220可包含耦合區域544(其包含耦合元件238)、以及藉由在頂表面216上的去耦元件214A以及在底表面218上的去耦元件214B所形成的去耦區域。在所述波導220之內介於所述去耦元件214A及214B之間的區域可被視為傳播區域550，其中從所述光源232接收並且藉由內含在所述耦合區域544中的耦合元件238而被耦合到所述波導220之中的光影像(其藉由波導前的影像光208所形成)可以在所述波導220之內橫向地傳播。
所述耦合區域544可包含耦合元件238，其被配置及製作尺寸以耦合具有預設波長的光，例如是紅光、綠光、或藍光。當白光發光器陣列內含在所述光源232中時，所述白光的落在所述預設波長中的部分可以藉由所述耦合元件238的每一個來耦合。在某些實施例中，所述耦合元件238可以是例如為布拉格光柵的光柵，其被製作尺寸以耦合預設波長的光。在某些例子中，每一個耦合元件238的光柵可以在和所述特定的耦合元件238將耦合到所述波導220之中的預設波長的光相關的光柵之間呈現分開距離，此對於每一個耦合元件238產生不同的光柵分開距離。於是，每一個耦合元件238可以耦合來自所述白光發光器陣列(當內含時)的白光的有限的部分。在其它例子中，對於每一個耦合元件238的光柵分開距離可以是相同的。在某些例子中，耦合元件238可以是多工的耦合器、或者包含多工的耦合器。
如同在圖5B中所示，波導前的影像光208可包含紅色影像560A、藍色影像560B、以及綠色影像560C。所述影像560A-560C可以藉由所述耦合區域544的耦合元件238而被耦合到所述傳播區域550之中，並且可以開始在所述波導220之內橫向地橫過。在一實施例中，在圖5B中分別藉由不同的虛線來加以表示的紅色影像560A、藍色影像560B、以及綠色影像560C可以收斂以形成整體影像，其藉由實線來加以表示。為了簡化起見，圖5B可能藉由單一箭頭來展示影像，但是每一個箭頭可以代表所述影像被形成所在的影像場。在另一實施例中，紅色影像560A、所述藍色影像560B、以及所述綠色影像560C可以對應於不同的空間的位置。
在所述光為了一維的光瞳複製而接觸所述去耦元件214A之後、以及在所述光為了二維的光瞳複製而接觸所述去耦元件214A以及所述去耦元件214B兩者之後，所述光的一部分可以從所述波導220被投射出(例如，波導後的光204)。在二維的光瞳複製實施例中，所述光可以在其中所述去耦元件214A的圖案交叉所述去耦元件214B的圖案的位置處，從所述波導220被投射出。
並未藉由所述去耦元件214A而從所述波導220被投射出的光的部分可以在內部被去耦元件214B所反射。如同所描繪的，所述去耦元件214B可以反射所有的(或是接近所有的)入射的光回到朝向所述去耦元件214A。於是，所述波導220可以結合所述紅色影像560A、所述藍色影像560B、以及所述綠色影像560C成為多色影像實例，其可被稱為光瞳複製562。所述多色光瞳複製562可被投影朝向圖1B的可視範圍108以及所述眼睛110，其可以將所述光瞳複製562解讀為全彩影像(例如，包含除了紅色、綠色、以及藍色以外的色彩的影像)。光瞳複製562可包含所述波導後的影像光204的至少一部分。所述波導220可以產生數十個或是數百個光瞳複製562、或是可以產生單一複製562。
在某些實施例中，所述波導配置106可以不同於在圖5B中所描繪的配置。例如，所述耦合區域544可以是不同的。一替代實施例可包含稜鏡，而不是包含光柵以作為耦合元件238，所述稜鏡反射及折射所接收到的影像光，將其導引朝向所述去耦元件214A。再者，儘管圖5B大致展示所述光源232具有耦接至相同的支撐結構348的多個發射器陣列254，但是其它實施例可以利用具有個別的單色發射器陣列254位在有關所述波導配置的不同位置的光源232(例如，一或多個發射器陣列254是位在接近所述波導配置的頂表面，並且一或多個發射器陣列254是位在接近所述波導配置的底表面)。
再者，儘管只有三個發射器陣列被展示在圖5B中(例如，發射器陣列的一掃描的1D配置)，但是實施例可包含更多或較少的發射器陣列。例如，在一實施例中，顯示裝置可包含兩個紅光發射器陣列、兩個綠光發射器陣列、以及兩個藍光發射器陣列(例如，發射器陣列的非掃描的2D配置)。在一情形中，所述額外的發射器面板組是對於相同的像素位置提供冗餘發光器。在另一情形中，一組紅光、綠光以及藍光面板是負責產生對應於針對像素位置的色彩資料組的最高有效位元的光，而另一組面板是負責產生對應所述色彩資料組的最低有效位元的光。
圖5C是根據一實施例的顯示器系統(例如，NED)的俯視圖。所述NED可包含一對波導配置。所包含的波導配置可以是圖1B的波導配置106、圖2A的波導配置、及/或圖5B的波導配置106中的至少一個的一實施例、或是至少類似的。每一個波導配置投影影像至使用者的眼睛。在未顯示於圖5C的某些實施例中，足夠寬到投影影像至兩個眼睛的單一波導配置可被利用。
所述波導配置590A及590B分別可包含去耦區域592A或592B。為了透過所述波導配置590來提供影像至所述使用者的眼睛，多個耦合區域594可被設置在所述波導配置590的波導的頂表面中。所述耦合區域594A及594B可包含多個耦合元件以分別和由發射器陣列組596A以及發射器陣列組596B所提供的光影像介接。所述發射器陣列組596的每一個可包含複數個如同在此所述的單色發光器陣列。如圖所示，所述發射器陣列組596分別可包含紅光發射器陣列、綠光發射器陣列、以及藍光發射器陣列。如同在此所述的，某些發射器陣列組可以進一步包含白光發射器陣列、或是發射某種其它色彩或色彩的組合的發射器陣列。
所述右眼波導590A可包含一或多個耦合區域594A、594B、594C及594D(其全部或是一部分可以全體被稱為耦合區域594)以及一對應數目的發射器陣列組596A、596B、596C及596D(其全部或是一部分可以全體被稱為所述發光器陣列組596)。於是，儘管所述右眼波導590A的所描繪的實施例可包含兩個耦合區域594以及兩個發射器陣列組596，但是其它實施例可包含更多或是較少的。在某些實施例中，發射器陣列組的個別的發射器陣列可被設置在去耦區域周圍的不同位置處。例如，所述發射器陣列組596A可包含沿著所述去耦區域592A的左側而被設置的紅光發射器陣列、沿著所述去耦區域592A的頂端側而被設置的綠光發射器陣列、以及沿著所述去耦區域592A的右側而被設置的藍光發射器陣列。於是，發射器陣列組的發射器陣列可以相關於去耦區域全部一起、成對、或是個別地加以設置。
在某些實施例中，所述左眼波導590B可包含和所述右眼波導590A相同數目及配置的耦合區域594及LED組596。在其它實施例中，所述左眼波導590B以及所述右眼波導590A可包含不同數目及配置(例如，位置及方位)的耦合區域594及發射器陣列組596。內含在所述左波導590A以及所述右波導590B的描繪中的是內含在發射器陣列組596中的個別的發射器陣列的光瞳複製區域的不同的可能的配置。在一實施例中，如同在所述左波導590A中所示，由不同色彩的發射器陣列所形成的光瞳複製區域可以佔用不同的區域。例如，所述發射器陣列組596的紅光發射器陣列可以在有限的區域598A之內產生紅色影像的光瞳複製。綠光發射器陣列可以在有限的區域598B之內產生綠色影像的光瞳複製。藍光發射器陣列可以在有限的區域598C之內產生藍色影像的光瞳複製。因為所述有限的區域598可以是隨著單色發射器陣列的不同而不同的，因此只有所述有限的區域598的重疊部分才可以是能夠提供被投影朝向所述可視範圍108的全彩的光瞳複製。在另一實施例中，如同由所述右波導590B中的單一實線的圓圈598所代表的，由不同的色彩發射器陣列所形成的光瞳複製區域可以佔用相同的空間。
在一實施例中，波導部分590A及590B可以藉由橋式波導(未顯示)來連接。所述橋式波導可以允許來自所述發射器陣列組596A的光從所述波導部分590A傳播到所述波導部分590B之中。類似地，所述橋式波導可以允許從所述發射器陣列組596B發射的光從所述波導部分590B傳播到所述波導部分590A之中。在某些實施例中，所述橋式波導部分可以不包含任何去耦元件，使得所有的光在所述波導部分之內完全內部反射。在其它實施例中，所述橋式波導部分590C可包含去耦區域。在某些實施例中，所述橋式波導可被用來從兩個波導部分590A及590B獲得光，並且耦合所獲得的光至偵測(例如光檢測器)，例如是用以偵測在所述波導部分590A及590B之間的影像失準。 發光二極體(LED)的結構
圖6A是描繪根據一實施例的LED 600A的橫截面圖。LED 600A可以是內含在此論述的發射器陣列的任一個中的發光構件(LEC)。就此而論，LED 600A可以是內含在頭戴式裝置(HMD)中，例如但不限於圖1A-1B的HMD 100。LED 600A可以是LED晶粒。在各種的實施例中，LED 600A是微LED(μLED)，其中所述特徵尺寸是幾微米(μm)到數百微米的數量級。在至少某些實施例中，LED 600A的特徵尺寸可以是小於一微米(亦即，所述特徵尺寸可以是次微米)。LED 600A是可被設置在顯示器基板(例如，圖3-4的背板348、或是在圖8A-8B中所示的目標基板832)的表面上並且被接合到所述表面以發射可見或不可見光的LED的一個例子。所述目標基板可以是用於顯示裝置的背板，例如但不限於圖3-4的背板348。
在某些實施例中，LED 600A是被形成在基板層(未顯示在圖6A中)、或是半導體晶圓上，並且包含半導體層602、被設置在所述半導體層602上的介電層614、被設置在所述介電層614的第一部分上的p-接點608、以及被設置在所述半導體層602的第二部分上的n-接點606、以及其它構件。所述半導體層602可被形成在基板層上，例如但不限於鎵基板層。因此，半導體層602可以是鎵(Ga)半導體層。注意到的是，半導體層602可以是由其它半導體晶格或材料所形成的，例如是氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GAP)、砷化鎵(GaAs)、或任何其它適合用於LED製造的半導體材料。注意到的是，LED 600A的此討論是非限制性的，並且LED 600A可以透過除了鎵基晶格之外的其它半導體晶格來加以形成。在某些實施例中，所述半導體層602是被形成在所述基板層上以作為一磊晶層。
所述p-接點608以及所述n-接點606是分別耦接至LED 600A的p型及n型區域的電性接點。換言之，p-接點608可被採用以將LED 600A的p型區域電耦接至其它半導體裝置，例如但不限於一目標基板。同樣地，n-接點606可被採用以將LED 600A的n型區域電耦接至其它半導體裝置。例如，p-接點608及n-接點606可被接合到背板的對應的電性接點，以將LED 600A接合至所述背板。p-接點608及n-接點606可以單獨、或是全體被稱為LED 600A的電性接點、電互連、電性引線、或是接點墊。在某些實施例中，p-接點608及n-接點606可包含金屬凸塊。在某些非限制性的實施例中，p-接點608及n-接點606可以是由銅-錫(CuSn)合金所構成的。
LED 600A在直徑上可以是小於100微米，其具有在晶圓製程期間被蝕刻到所述LED晶粒之上的拋物面的結構，以形成來自發光面604的類準直的光束。在至少一實施例中，LED 600A在直徑上可以是小於100微米。LED 600A可包含高的光提取效率，並且因為其形狀而輸出類準直的光。如同在圖6A中所示，半導體層602可被成形為平台結構610。主動(或發光)層612(或是“主動發光區域”)是內含在所述平台結構610中。所述主動層612可以對應於LED 600A的能帶間隙的區域。橫跨所述p-接點608以及所述n-接點606而施加的電壓差可以導致所述主動層612發射可見或不可見的光子(亦即，光)。所述平台610在與所述發光面604相對的一側上具有截頭頂端。所述平台610亦具有彎曲或接近拋物面的形狀，以在LED 600A之內形成用於光反射的殼體。所述箭頭616是展示從所述主動層612發射的光是如何在足以讓所述光脫離所述LED 600A的一角度下(例如，在全內部反射的角度之內)，從所述平台610的壁反射朝向所述發光面604。
當相較於未定型或習知的LED晶片時，LED 600A的結構在發光的效率上產生增高。就此而論，所述LED 600A在降低的電流下(例如，奈米安培的驅動電流)產生人眼可見的光。如同在此論述的，LED 600A是LED晶粒的一個例子，儘管其它類型的LED晶粒可被組裝到用於顯示器的背板之上。
圖6B描繪μLED 600B，其在許多方面是類似於圖6A的μLED 600A。所述μLED 600B可以進一步包含微透鏡620，其可被形成在所述拋物面的結構之上。在某些實施例中，所述微透鏡620可以藉由在所述μLED 600A之上施加聚合物塗層、圖案化所述塗層、以及回焊所述塗層以達成所要的透鏡曲率來加以形成。所述微透鏡620可被設置在發射表面之上，以改變所述μLED 600B的主光角。在另一實施例中，所述微透鏡620可以藉由在所述μLED 600A之上沉積微透鏡材料(例如，藉由旋轉塗佈方法、或是沉積製程)來加以形成。例如，具有彎曲的上表面的微透鏡樣版(未顯示)可被圖案化在所述微透鏡材料之上。在某些實施例中，所述微透鏡樣版可包含光阻材料，其利用一分布的曝光的光劑量而被曝光(例如，對於負型光阻而言，較多光被曝光在所述彎曲的底部，並且較少光被曝光在所述彎曲的頂端)、顯影、以及烘烤以形成圓弧化形狀。所述微透鏡620接著可以藉由根據所述微透鏡樣版來選擇性地蝕刻所述微透鏡材料而被形成。在某些實施例中，所述微透鏡620的形狀可以藉由蝕刻到所述基板中來加以形成。在其它實施例中，其它類型的光成形或是光分布的元件，例如環狀透鏡、菲涅耳透鏡、或是光子晶體結構可被利用以取代微透鏡。注意到的是，在圖6B中，金屬反射器層616是被設置在所述介電層614以及p-接點608上，儘管所述金屬反射器層616可被省略。
在某些實施例中，除了那些明確在以上結合圖6A及6B所論述者以外的μLED配置可以於在此論述的發射器陣列的各種實施例的任一個中被採用作為μLED。例如，所述μLED可包含被一金屬反射器所圍繞的具有磊晶生長的發光材料的隔離柱。發射器陣列的像素亦可包含叢集的具有磊晶生長材料的小柱(例如，奈米線)，其可以被或是可以不被反射的材料或吸收的材料所圍繞，以避免光學串音。
在某些例子中，所述μLED像素可以是在平坦磊晶生長的LED裝置上的個別的金屬p-接點，其中所述個別的像素可以是利用鈍化手段來電性隔離，例如是電漿處理、離子植入、或類似者。此種裝置可以利用光萃取強化方法，例如是微透鏡、繞射結構、或光子晶體來加以製造。其它用於製造具有除了那些在此明確揭露者以外的在以上指出的尺寸μLED的製程可被採用在其它實施例中。 用於發射器陣列的LED列
圖7A是描繪根據一實施例的被整合到單片LED晶片中的多個LED晶粒的俯視圖。單片LED晶片720包含十六個整合的LED晶粒，例如但不限於圖6A及6B的LED 600A及600B。所述個別的整合的LED的每一個包含兩個電性接點，其對應於LED 600A的p-接點608以及n-接點606。儘管所述電性接點是藉由在單片LED晶片720的頂表面726上的橢圓來指出，但是所述電性接點是位在單片LED晶片720的底表面上，其並未顯示在圖7A中。所述橢圓是為了讀者清楚起見而被展示在所述頂表面726上。單片LED晶片720的第一LED的兩個接點是標示為722及724。在某些實施例中，電性接點722是用於第一LED的p-接點，並且電性接點724是用於所述第一LED的n-接點。在其它實施例中，電性接點722是用於所述第一LED的n-接點，並且電性接點724是用於所述第一LED的p-接點。
儘管未在圖7A中指出，單片LED晶片720的頂表面726包含十六個發光表面，例如但不限於LED 600A的發光表面604，其中所述十六個LED的每一個包含所述十六個發光表面中之一者。每一個發光表面是被設置在用於對應的LED的n-接點及p-接點之間。圖7A是欲作為一例子而已，並且非限制性的。單片LED晶片的其它配置是可行的。例如，圖7C展示具有八個整合的LED晶粒的單片LED晶片。被整合到單片LED晶片中的其它數量的LED晶粒以及LED晶粒的實體佈局對於單片LED晶片而言是可行的。
圖7B是描繪根據一實施例的多個單片LED晶片被設置在一載體基板上的俯視圖。如同在圖7B中所示，載體基板730載有四十個單片LED晶片。在圖7B中，所述四十個單片LED晶片中之一被標示為單片LED晶片732。所述單片LED晶片的每一個可以是類似於圖7A的單片LED晶片720。如同本文所述的，拾放頭(PPH)可以從載體基板730傳輸單片LED晶片至目標基板(未顯示在圖7B中)。載體基板730可以是經處理的LED晶圓。
圖7C是描繪包含三個單片LED晶片的LED列的側視圖。LED列740包含三個單片LED晶片：第一單片LED晶片750、第二單片LED晶片760、以及第三單片LED晶片770。單片LED晶片750/760/770的每一個可以是類似於圖7A的單片LED晶片720或是圖7B的單片LED晶片732中的至少一個。相對於單片LED晶片720/732，所述三個單片LED晶片750/760/770的每一個包含八個(而不是十六個)整合的LED晶粒，例如但不限於圖6A的LED 600A。
第一單片LED晶片750包含第一上表面752以及第一下表面756。第二單片LED晶片760包含第二上表面762以及第二下表面766。第三單片LED晶片770包含第三上表面772以及第三下表面776。所述上表面752/762/772的每一個包含被整合到所述個別的單片LED晶片750/760/770中的八個LED的八個發光表面。所述下表面756/766/776的每一個包含十六個電性接點，所述八個整合的LED的每一個各有兩個。由於LED列740的側視圖，用於每一個LED的兩個電性接點中只有一個是可見於圖7C中。換言之，用於每一個LED的兩個電性接點中只有第一個被展示在圖7C中。用於所述LED的每一個的對應的第二電性接點是被隱藏在所展示的第一電性接點之後。第一單片LED晶片750包含用於第一單片LED晶片750的第一LED的第一電性接點754。第二單片LED晶片760包含用於第二單片LED晶片760的第一LED的第一電性接點764。第三單片LED晶片770包含用於第三單片LED晶片770的第一LED的第一電性接點774。在某些實施例中，電性接點754/764/774是n-接點。在其它實施例中，電性接點754/764/774是p-接點。
在某些實施例中，被整合在單片LED晶片750/760/770的每一個中的LED全都發射具有相同的(或幾乎相同的)頻率(或波長)的光子(亦即，光)。在其它實施例中，被整合在第一單片LED晶片750中的LED發射具有第一頻率的光子，被整合在第二單片LED晶片760中的LED發射具有第二頻率的光子，並且被整合在第三單片LED晶片770中的LED發射具有第三頻率的光子。例如，第一單片LED晶片750可以發射紅(R)光，第二單片LED晶片760可以發射綠(G)光，並且第三單片LED晶片770可以發射藍(B)光。包含發射紅光的LED、發射綠光的LED、以及發射藍光的LED的每一個的RGB像素可以藉由一起配置具有各種LED色彩的多個LED列來加以建構。在其它實施例中，LED列740可被整合到發射器陣列中，例如但不限於圖3及4的發射器陣列254A-254C。LED列740是LED列的範例實施例，並且單片LED晶片的其它配置及組態可被採用以產生用於顯示裝置的LED及/或像素之列，所述顯示裝置例如但不限於圖1A-1B的HMD 100。 用於接合一LED列至一目標基板的系統
圖8A-8B包含根據某些實施例的一種用於透過脈衝式光子源來將LED列接合在目標基板上的系統800的系統圖。系統800可以利用一或多種方法，例如但不限於圖14的方法1400，以用於將半導體裝置電耦接至目標基板。在某些非限制性的實施例中，系統800可被採用以組裝顯示裝置，其藉由採用拾放頭(PPH)806以將所述LED列810定位在目標基板832上，並且採用脈衝式光子源850以電耦接、接合、及/或黏貼LED列810的電性接點812至目標基板832的電性接點834。藉由脈衝式光子源850發射的光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓可被調變，以控制和接合所述LED列810的接點812至目標基板832的對應的電性接點834相關的不利的熱效應。所述LED列810可以是類似於圖7C的所述LED列740。類似於LED列740，LED列810可包含三個單片LED晶片，其中所內含的單片LED晶片的每一個包含八個整合的LED。如同本文所論述的，每一個整合的LED可以是微LED(μLED)。然而，其它實施例並非如此受限的，並且LED列810可包含少於或超過三個單片LED晶片。再者，內含在LED列810中的每一個單片LED晶片可包含少於或超過八個整合的LED。在某些實施例中，目標基板832可以是顯示器基板。例如，目標基板832可以是用於顯示裝置的背板，例如但不限於圖3-4的背板348。如同在此論述的，多個LED列可被置放在所述背板的像素位置以形成所述顯示裝置的像素，例如是單色像素或RGB像素。LED列可以形成在此論述的1D及2D發射器陣列的各種實施例的任一個。如同本文所論述的，脈衝式光子源850可被採用以黏貼、接合、及/或耦接內含在LED列810中的LED至所述目標基板832。
除了其它構件或元件之外，系統800可包含用於從載體基板822輸送LED列810至目標基板832，並且對準內含在所述LED列810中的複數個電性接點812與所述目標基板832的對應的電性接點834的環境826。在圖8A-8B所示的實施例中，系統800包含PPH 806、控制器802、成像裝置840、致動器804、顯微鏡物鏡842、以及位在所述環境826之內的脈衝式光子源850。在某些非限制性的實施例中，脈衝式光子源850是脈衝雷射。系統800可以進一步包含載體檯820以及目標檯830。目標檯830可包含真空夾頭。為了協助不利的熱效應的控制，所述目標檯830可被冷卻。在某些實施例中，所述環境826是掃描電子顯微鏡(SEM)室的內部環境，並且所述成像裝置840是掃描電子顯微鏡(SEM)。成像裝置840可包含攝影機裝置，其是從所偵測到的從正藉由所述SEM成像的結構反向散射的電子來產生影像。
在某些實施例中，PPH 806包含一陣列的拾起頭808。所述拾起頭808的每一個可以選擇性地被致動來拾起(或舉起)單一單片LED晶片在所述載體基板822上的適當處。在其它實施例中，PPH 806可包含單一拾起頭，其是從載體基板822拾起內含在LED列810中的單片LED晶片的每一個。如同本文所論述的，在某些實施例中，PPH 806可以是對於藉由脈衝式光子源850發射的光子(或電磁波)的頻率(或波長)光學透明的。例如，所述拾起頭808可以是由光學透明的非均勻覆蓋的熔融二氧化矽(或硼矽酸鹽)層、或是一光學透明的均勻覆蓋的聚合物層，例如但不限於聚二甲基矽氧烷(PDMS)所構成的。
圖8A描繪在所述PPH 806從載體基板822拾取所述LED列810之前的系統800。儘管系統800是在組裝LED列到顯示裝置的背板之上的背景下論述的，但是在此的實施例並非限於此的。系統800可被採用以從載體基板822傳輸幾乎任意的半導體裝置至目標基板832，並且接合所傳輸的半導體裝置的電性接點至所述目標基板832的電性接點834。例如，所述半導體裝置可包含光二極體、垂直共振腔面射型雷射(VCSELS)、或是其它的發光半導體構件(LEC)。LEC可以是任何發射光子的裝置，例如但不限於LED、μLED、光二極體、VCSELS、與類似者。所述半導體裝置並不必要是發光裝置。例如，所述半導體裝置可包含電晶體、二極體的其它變化型(例如，整流二極體)、電阻性元件、電容器、微機電(MEM)裝置、與類似者。在某些實施例中，所述半導體裝置可包含邏輯裝置(例如，處理器及/或閘陣列)、記憶體裝置(例如，SRAM、DRAM、及/或EEPROM)、或是任何其它的積體電路(IC)裝置。在某些實施例中，若用於LED的架構是被建構以用於背面發射，則透鏡光柵可被接合，例如所述LED晶片可以在所述組裝步驟期間被翻轉顛倒過來。
在某些實施例中，所述拾起頭808可以是均勻覆蓋的，但是非可重複使用的拾起頭。例如，所述拾起頭808可包括非可重複使用的聚合物層，例如但不限於聚二甲基矽氧烷(PDMS)。所述均勻覆蓋的PPH 806的聚合物層是致能所述拾起頭808至所述LED列810的黏著。在其它實施例中，所述PPH 806可以是非均勻覆蓋的，但是可重複使用的PPH 806。例如，所述拾起頭808可包括非均勻覆蓋的，但是可重複使用的熔融二氧化矽層。在此種非均勻覆蓋的實施例中，在從所述載體基板822輸送之前，彈性體的介面層(e-層)可被形成在所述單片LED晶片的表面上。在所述單片LED晶片上的e-層是使得所述單片LED晶片至所述非均勻覆蓋的，但是可重複使用的PPH實施例的黏著變得容易，而不是所述非可重複使用的PPH 806的均勻覆蓋的層。所述e-層可包含PDMS。
所述一或多個致動器804是連接至所述PPH 806，並且控制所述PPH 806的移動。例如，所述致動器804可以使得特徵在於多個自由度的平移及/或旋轉的運動變得容易，例如是能夠上下、左右、前後、以及繞著一或多個旋轉軸旋轉來移動所述PPH 806的自由度。所述控制器802可以透過連接至所述致動器804來控制所述PPH的移動。換言之，所述控制器802是藉由控制所述致動器804的移動來控制所述PPH 806的平移及/或旋轉的運動。控制器802可包含一或多個邏輯裝置或處理器，例如但不限於中央處理單元(CPU)、微控制器、微處理器、現場可程式化的閘陣列(FPGA)、特殊應用積體電路(ASIC)、或類似者。
所述成像裝置840是使得所述LED列810從所述載體基板822的拾取、運輸、以及定位到接近所述目標基板832處的視覺的配置變得容易。成像裝置840亦使得所述LED列810的電性接點812的設置與所述目標基板832的對應的電性接點834的視覺的對準變得容易。例如，所述成像裝置840可以產生所述PPH 806以及所述載體基板822的影像，並且提供所述影像至控制器802。透過各種的電腦視覺技術、人工輔助的視覺、及/或其之組合，所述控制器802根據所述影像來對準所述PPH 806與所述載體基板822(或是LED列810)，並且藉由下降經對準的PPH 806到所述LED列810之上來拾起所述LED列810。在所述拾起頭808以及所述LED列810的上表面(或是被置放之上的所述彈性體的層)之間的黏著力是致能所述LED列810的拾取。
在另一例子中，所述成像裝置840產生所述PPH 806以及所述目標基板832及/或所述目標基板832的電性接點834的影像。這些影像可被提供至控制器802。根據所提供的影像，所述控制器802可以平移及/或旋轉所述PPH 806以對準所述PPH 806(載有所述LED列810)與所述目標基板832。在某些實施例中，所述控制器802可以對準所述LED列810的電性接點812與所述目標基板832的對應的電性接點834。在各種的實施例中，所述成像裝置840是藉由透過所述顯微鏡物鏡842來捕捉影像以產生所述影像，所述顯微鏡物鏡842是包含一或多個透鏡或其它光學元件的光學構件。
所述控制器802是根據所述影像來對準所述PPH 806與所述目標基板832(或是電性接點812與電性接點834)，並且將所述LED列810(其被黏著或附接至所述拾起頭808)定位在所述目標基板832上。在某些實施例中，所述成像裝置840是環境的掃描電子顯微鏡(ESEM)。在這些實施例中，所述環境826可以藉由ESEM室所界定。在至少一實施例中，所述ESEM室可包含高壓的氛圍氣體，例如但不限於氮或氬氣體。在各種的實施例中，其它類型的成像裝置可被利用來使得所述對準變得容易。
所述載體檯820保持所述載體基板822。所述載體基板822被安裝有一或多個LED列810。例如，載體基板822可以是類似於圖7B的載體基板730。在某些實施例中，其中所述LED列810包含彈性體的層，所述LED列810是被安裝在所述載體基板822之上，其中彈性體的層是面向上以使得所述LED列810藉由所述PPH 806的拾起頭808的黏著拾取變得容易。在其它實施例中，所述PPH 806是藉由除了凡得瓦黏著以外的某種吸引力，例如但不限於吸力、電磁力、流體的薄膜、與類似者來拾起所述LED列810。如上所論述的，系統800並不限於拾取及設置LED列，並且可被使用於其它類型的半導體裝置。
在某些實施例中，所述載體檯820及/或所述目標檯830可被調整以使得與所述PPH 806的精確對準變得容易。例如，所述載體檯820及/或所述目標檯830可包含至少三個自由度。所述自由度可包含左右、前後、以及一或多個旋轉的自由度。所述載體基板822可以利用所述載體檯820來加以移動，並且所述目標基板832可以利用所述目標檯820來加以移動。所述目標檯830保持目標基板832以用於LED列810的設置及對準。
圖8B描繪在所述PPH 806已經定位LED列810到接近目標基板832並且在空間上對準所述LED列810的電性接點812與目標基板832的電性接點834之後的系統800。如同在圖8B中所示，所述LED列的電性接點812的特定的電性接點816是在空間上與目標基板832的電性接點834的對應的特定的電性接點836對準。儘管單一載體基板822被展示在圖8A-8B中，但是系統800可包含多於一個載體基板822。例如，不同的載體基板822可以載有不同色彩的LED列。載體基板822可以是所述單片LED晶片被製造在其之上的原基板(例如，半導體晶圓)、或者可以是製造所述單片LED晶片的中間載體基板。
在所述PPH 806已經定位LED列810到接近所述目標基板處832並且在空間上對準所述LED列810的電性接點812與目標基板832的電性接點834之後，所述控制器806可以掃描及脈動所述脈衝式光子源850以照射所述LED列並且熱接合所述LED列810的電性接點812至目標基板832的對應的電性接點墊834。如同本文所指出的，所述控制器802可以至少調變所述脈衝式光子束的時間輪廓及/或空間輪廓以控制和所誘發的熱能相關的不利的熱效應。在接合之後，LED列810的特定的電性接點816是電耦接至目標基板832的對應的特定的電性接點834。在各種的實施例中，所述光子脈衝(亦即，所述脈衝式光子束)被傳遞穿透所述光學透明的拾起頭808，以照射所述單片LED晶片。額外的脈衝式光子源850可被用來支援單片LED晶片及/或多個列的LED的平行的接合。如同本文所指出的，所述光子脈衝的一時間輪廓及/或一空間輪廓中的至少一個被調變，以控制和所述光子脈衝的所誘發的熱能相關的不利的熱效應。所述脈衝式光子源850被操作以熱接合所述電性接點812至目標基板832的電性接點834所用的方式是在以下結合圖9A-14更詳細地加以描述。如同在圖8B中所示，載體基板822可包含額外的LED列，例如但不限於LED列814。所述PPH 806可被採用以定位額外的LED列到接近目標基板832。 用於接合一LED列至一目標基板的脈衝雷射誘發的選擇性的加熱
圖9A-9B是描繪根據各種實施例的一種用於透過脈衝式光子源來選擇性接合LED列至目標基板，同時控制不利的熱效應之系統900的圖。系統900可以利用一或多種方法，例如但不限於圖14的方法1400，以用於電耦接一半導體裝置至目標基板。系統900可被採用以組裝顯示裝置，例如但不限於圖1A-1B的顯示裝置104A-104B及/或圖15的顯示裝置1500。所述系統900包含脈衝式光子源902、致動反射鏡904、個二向分光鏡906、成像裝置908、顯微鏡物鏡910、拾放頭(PPH)924、LED列 916、以及目標基板918。所述目標基板918可以是用於顯示裝置的一背板。所述PPH 924包含致動載玻片912以及一或多個拾起頭914。
圖9A描繪所述PPH 924從載體基板(未顯示在圖9A-9B中)傳送所述LED列916至所述目標基板918。所述LED列916包含複數個電性接點920。所述目標基板918包含複數個電性接點922，其對應於所述LED列916的電性接點920。系統900的各種元件可以對應於在圖8A-8B中所示的系統800的元件。例如，所述脈衝式光子源902可以對應於圖8A-8B的脈衝式光子源850，成像裝置908可以對應於成像裝置840，所述顯微鏡物鏡910可以對應於所述顯微鏡物鏡842，PPH 924可以對應於所述PPH 806，拾起頭914可以對應於拾起頭808，LED列916可以對應於LED列810，目標基板918可以對應於目標基板832，LED列916的電性接點920可以對應於LED列810的電性接點812，並且目標基板918的電性接點922可以對應於目標基板932的電性接點934。
首先參考圖9A，系統900是被描繪在所述PPH 924已經從載體基板(未顯示在圖9A-9B中)拾取及傳送所述LED列916之後，而在所述LED列916已經被定位到接近所述目標基板918之前。為了便於圖示，在圖9A-9B中所示的PPH 924是被描繪為拾取及設置單一LED列916。然而，所述PPH 924可以一次拾起及設置多個LED列。
所述脈衝式光子源902是能夠發射脈衝式光子射束，例如是脈衝雷射射束的裝置。所述脈衝式射束的時間輪廓及/或空間輪廓是被調變以誘發足夠的熱能來接合LED列916的電性接點920至目標基板918的電性接點922，同時控制和所誘發的熱能相關的不利的熱效應。此種受控制的不利的熱效應包含(但是限於)所述LED列916的電性接點920以及目標基板918的電性接點922的失準，其產生自在所述LED列916的熱膨脹係數(CTE)以及所述目標基板918的CTE之間的不匹配。所述脈衝式光子源902可以掃描橫跨所述LED列916。在某些實施例中，所述脈衝式光子源902發射在被所述LED列916的電性接點920所吸收的波長下的脈衝式光子束。例如，在一實施例中，所述脈衝式光子源902發射在介於220奈米(nm)到1200nm之間的波長中的脈衝式光子束。所述LED列916的電性接點920可以藉由銅-錫(CuSn)合金來加以形成。在其它實施例中，所述接點可以是由其它金屬及/或金屬合金所形成的。此種金屬及/或金屬合金可以具有相當低的熔點。此種金屬及/或金屬合金可包含但並不限於金-錫(AuSn)、金-金(AuAu)、金-銀(AuAg)、奈米多孔金、金-銦(AuIn)、共晶化合物或合金、金焊料、奈米多孔的銅、奈米碳管金屬、與類似者。具有在此範圍之內的波長的電磁(EM)輻射是被所述CuSn電性接點920(或是所述LED列916的半導體層)吸收，因此使得所述CuSn合金熔化並且接合所述LED列916的電性接點920至所述目標基板918的電性接點922。在其它實施例中，所述LED列916的電性接點920是由不同的材料所形成的，並且所述脈衝式光子源902可以發射在不同的波長範圍內的脈衝式光子束，其適合用於熔化及接合所述電性接點920及922。
所述致動反射鏡904可包含光學反射鏡，其耦接至一或多個致動器，例如但不限於圖8A-8B的致動器804。所述致動器可被操作(透過從圖8A-8B的控制器802接收到的控制信號)以在一或多個方向上移動所述致動反射鏡804。在一實施例中，所述致動器使得所述致動反射鏡904在至少兩個平移及/或旋轉的自由度上的移動變得容易。所述致動反射鏡904例如可以是壓電致動反射鏡，其包含複數個電腦控制的壓電致動器。如同在以下相關圖9B更詳細敘述的，所述致動反射鏡904可被操作以透過所述二向分光鏡906以及所述顯微鏡物鏡910來偏轉一脈衝式光子束，以將所述脈衝式光子束掃描橫跨所述LED列916。
所述二向分光鏡906反射在第一波長範圍內的光子，但是透射在第二波長範圍內的光子。更明確地說，所述二向分光鏡906可以在相當高的反射度下(亦即，具有相當低或可忽略的吸收)反射藉由所述脈衝式光子源902發射的脈衝式光子束，但是透射可被所述成像裝置908偵測到的光子。在一實施例中，所述二向分光鏡906反射在所述脈衝式光子源902的波長及/或頻寬之內的光子(例如，在中心於所述脈衝式光子源902的波長的10nm頻寬範圍之內)，但是透射在此範圍之外的光子。例如，若所述脈衝式光子源902發射具有640nm的波長(亦即，紅光)的光子，則所述二向分光鏡906可以反射介於630nm到650nm之間的光子，但是透射在此頻帶之外的可見光。此容許所述成像裝置908能夠為了對準的目的，透過所述二向分光鏡906、顯微鏡物鏡910、以及拾起頭914來捕捉所述PPH 924以及所述目標基板918的影像，同時亦容許藉由所述脈衝式光子源902發射的光子能夠被導引通過所述顯微鏡物鏡910以及所述PPH 924，以照射所述LED列916。
所述顯微鏡物鏡910是光學構件，其包含一或多個透鏡及/或其它光學元件。所述顯微鏡物鏡910可以與所述成像裝置908對準，因而所述成像裝置908可以透過所述顯微鏡物鏡910(以及透過所述二向分光鏡906，其被設置在所述成像裝置908以及所述顯微鏡物鏡910之間)來捕捉影像。所述顯微鏡物鏡910放大藉由所述成像裝置908捕捉的影像，其容許成像裝置908能夠在充分的解析度下成像所述LED列916，以供所述PPH 924執行上述的定位及對準功能。此外，所述顯微鏡物鏡910可以至少部分地調變藉由所述脈衝式光子源902發射的脈衝式光子束的空間輪廓。例如，顯微鏡物鏡910可以聚焦所述脈衝式光子束至較小的射束光點尺寸(或是散焦所述脈衝式光子束至較大的射束光點尺寸)，即如同在以下相關圖9B詳細敘述的。在一實施例中，所述成像裝置908、所述二向分光鏡906、以及所述顯微鏡物鏡910被整合到單一成像系統中。例如，這三個構件906、908、910可以是單一光管的部分。
所述拾起頭914中的一或多個可以從圖8A-8B的載體基板822(未顯示在圖9A-9B中)拾起所述LED列916，並且將它們設置到所述目標基板918之上、或是至少接近所述目標基板918。在一實施例中，所述拾起頭914的一或多個尖端(亦即，接觸到所述LED列916的部分)具有和所述LED列916相同的尺寸(或是實質類似的尺寸)。在此實施例中，所述拾起頭914的外壁可被塗覆反射金屬，其可被採用以調變所述脈衝式光子束的空間輪廓。
所述拾起頭914是機械性地耦接至PPH 924的致動載玻片912。所述致動載玻片912是耦接至致動器(例如，所述致動器804，其並未顯示在圖9A-9B中)，所述致動器是藉由控制器(例如，圖8A-8B的控制器806)來加以控制。所述致動器移動所述載玻片912，所述載玻片912於是平移及/或旋轉所述拾起頭914。在一實施例中，所述致動器可以在六個自由度上(亦即，三個平移的方向以及三個旋轉的方向)移動所述載玻片912以及所述拾起頭914。例如，所述載玻片912以及所述致動器可以形成六足(hexapod)系統，其能夠在高精確性下控制所述拾起頭914的位置及方位。如上所述，被整合到所述LED列916中的個別的LED是發光的半導體裝置，其可包含半導體層(例如，鎵半導體層)、發光表面、以及電性接點920。例如，LED列916的一個別的LED可包含至少兩個電性接點(亦即，n-接點以及p-接點)。如同在圖9A-9B中所示，所述LED列916的特定的LED包含特定的電性接點926，其對應並且對準所述目標基板918的特定的接點928。如下所論述的，LED列916可以選配地包含彈性體的介面層，以使得附接至所述拾起頭914變得容易。
如上所提到的，所述目標基板918包含複數個電性接點922。目標基板918的電性接點922的每一個對應於所述LED列的電性接點920中之一。如上所提到的，電性接點922中的電性接點928對應於電性接點920中的電性接點926。藉由所述脈衝式光子源902發射的光子脈衝掃描所述LED列916，以接合電性接點920及電性接點922的對應的電性接點對。例如，藉由脈衝式光子源902發射的一或多個光子脈衝被採用以電耦接電性接點926至對應的電性接點928。目標基板918的電性接點922可以耦接至所述目標基板918中的導電線路，以定義用於內含在LED列916中的LED的控制電路。在一實施例中，目標基板920的電性接點922以及所述導電線路是由銅(Cu)所形成的。所述導電線路可以藉由其它導電材料來加以形成，例如但不限於金、銀、或類似者。一旦電耦接至所述LED列916的電性接點920之後，目標基板918的控制電路可以透過所述電耦接的目標基板918的電性接點922以及所述LED列916的電性接點920來提供控制信號至所述個別的LED。
當在操作時，圖8A-8B的控制器802可以從所述成像裝置908接收所述LED列916的一或多個影像。如上所論述的，所述影像可以透過所述二向分光鏡906、所述顯微鏡物鏡910、以及所述光學透明的PPH 924來捕捉。所述控制器902以及致動器904移動(例如，平移及/或旋轉)所述拾起頭914，使得所述LED列916的電性接點920對準所述目標基板918的對應的電性接點922。在所述電性接點920、922對準之後，所述PPH 924被降低以定位電性接點920到接近所述對準且對應的電性接點922。所述脈衝式光子源902是脈衝式，並且掃描以熱接合對應的電性接點920及922。如同本文所指出的，所述光子脈衝的時間及空間輪廓是被調變以控制在電性接點920及922的接合期間的不利的熱效應。
在圖9B中，在所述拾起頭914已經對準(且定位到接近)所述LED列916的電性接點920與所述目標基板918的對應的電性接點922之後的系統900被描繪。如同在圖9B中所示，所述脈衝式光子源902發射光子脈衝930，其具有調變的時間及空間輪廓。控制器(例如，圖8A-8B的控制器802)可以控制所述脈衝式光子源902，其包含至少部分調變所述光子脈衝930的時間及空間輪廓。在圖9A‑9B所示的實施例中，藉由所述脈衝式光子源902發射的光子脈衝930是從所述致動反射鏡904以及所述二向分光鏡906反射，並且接著通過所述顯微鏡物鏡910以及所述光學透明的PPH 924以照射所述LED列916。在圖9B中，所述LED列916的特定的電性接點926正被接合至所述目標基板918的對應的特定的接點928。更具體而言，所述致動反射鏡904正掃描光子脈衝930以照射包含特定的電性接點926的特定的LED(透過光學透明的PPH 424)。透過光子脈衝930，特定的電性接點926正被電耦接至對應的特定的電性接點928。
如同在圖9B中所示，所述顯微鏡物鏡910聚焦(或散焦)所述光子脈衝930，因而光子脈衝930在其離開所述顯微鏡物鏡910之後的空間輪廓收斂(或發散)至具有所要的尺寸或大小的射束光點。換言之，所述顯微鏡物鏡910可以進一步調變光子脈衝930的空間輪廓。在一實施例中，在所述顯微鏡物鏡910中的光學元件聚焦(或散焦)所述光子脈衝930至射束光點，其具有和所述對應的特定的電性接點926、928中之大致相同的尺寸，其容許藉由光子脈衝930誘發的熱能能夠被施加至所述單一對的對應的電性接點926、928。如同本文所指出的，所述空間及時間輪廓的調變實質控制和所誘發的熱能相關的任何不利的熱效應。
在離開所述顯微鏡物鏡910之後，所述光子脈衝920透射通過致動載玻片912以及所述拾起頭914，並且照射所述LED列916。這些構件可以是由並不吸收在所述脈衝式光子源902所發射的波長(例如，介於355nm到1200nm之間的波長)的電磁輻射，並且耐高達300°C的溫度之材料所形成的。在一實施例中，所述致動載玻片912是由玻璃所形成的，並且所述拾起頭914可以是由光學透明的聚二甲基矽氧烷(PDMS)、熔融二氧化矽、或是硼矽玻璃所形成的。在另外其它實施例中，所述拾起頭914可以是由其它光學透明的材料所形成的，例如但不限於其它類型的透明的玻璃及/或陶瓷。在其它實施例中，這些構件912、914的一或兩者是由不同的材料所形成的，其既是對於在380nm到1200nm之間的波長透明或是實質透明的，而且是耐高達300°C的溫度。
在圖9A-9B所示的實施例中，所述光子脈衝930是透過實質垂直於所述目標基板918的平面的空間的方向，來照射所述特定的LED及/或所述特定對應的電性接點926、928。在其它實施例中，所述脈衝式光子源902被定位成使得所述光子脈衝930從不同的方向照射所述特定的LED及/或所述特定對應的電性接點926、928。在一實施例中，所述光子脈衝930的坡印廷(Poynting)向量的方向可被定向在相對垂直於所述目標基板918的平面的方向的角度，使得所述光子脈衝930並不通過所述PPH 924及/或所述LED列916的一或兩者。在此實施例中，所述PPH 924及/或所述LED列916可以是由不同材料所形成的。在又一實施例中，所述脈衝式光子源902是被定位在所述目標基板918之下(亦即，在與所述拾起頭914相反側上)，並且所述光子脈衝930在照射所述對應的對的電性接點926、928之前先通過所述目標基板918。
在圖9B所示的實施例中，所述光子脈衝930是透射穿過所述LED列916，而不被所述特定的LED的半導體材料實質吸收，以誘發熱能在接近所述對應的對的電性接點926、928處。譬如，所述LED列916可以是由例如但不限於氮化鎵(GaN)或砷化鎵(GaAn)的半導體材料所形成的。此種半導體材料對於具有波長大於所述LED列916的LED所發射的光子的波長(例如，大於發射紅光的GaAs LED的640nm、大於發射綠光的GaN LED的530nm、以及大於發射藍光的GaN LED的460nm)的電磁輻射而言可以是實質透明的。這些半導體材料可以吸收波長小於所述LED所發射的光子的波長。在此例中，所述光子脈衝930的波長是被選擇及/或調變成大於所述LED列916的LED所發射的波長並且小於1200nm，使得所述PPH 924以及所述LED列916兩者對於所述光子脈衝930都是實質透明的。在其中所述LED列916或是拾起頭914包含彈性體的層以使得黏著拾起變得容易的實施例中，所述彈性體的層也是由一種對於所述光子脈衝930透明或實質透明的材料所形成的。
在一實施例中，所述LED列916的電性接點920可以是由銅-錫合金(CuSn)所形成的，而所述目標基板918的電性接點922是由銅(Cu)所形成的。因為在460nm到1200nm之間的電磁輻射(亦即，對於所述拾起頭914以及所述LED列916兩者而言都是透明的波長範圍)是被銅-錫合金吸收，因此所述光子脈衝是使得所述錫熔化，並且將所述電性接點920接合至所述對應的電性接點922。
在另一實施例中，所述光子脈衝930是被所述LED列916的基體或基板吸收。在此實施例中，所述LED列916的基體是透過EM相互作用來轉換在光子脈衝930中的光子的至少一部分成為熱能。所誘發的熱能是從所述LED列916的基體被轉移(例如，藉由傳導)至所述LED列916的電性接點920，以將所述電性接點920接合至所述目標基板918的對應的電性接點922。在此實施例中，所述光子脈衝930的波長是被選擇成使得所述LED列916的基體至少吸收內含在光子脈衝930中的光子的相當大的部分。如上所提到的，一種例如是氮化鎵(GaN)或砷化鎵(GaAn)的半導體材料吸收短於所述LED所發射的光子的波長之波長。因此，在此實施例中，所述光子脈衝922的波長被選擇為短於所述LED所發射的光子的波長，並且長於220nm(使得光子脈衝930可以透射穿過所述拾起頭914，而無顯著的吸收或反射)。例如，內含在LED列916中的LED可包含一層氮化鎵(GaN)，並且發射藍光。所述光子脈衝930可以具有長於220nm且短於360nm的波長，其導致所述光子脈衝930顯著地被所述LED中的GaN層所吸收。
如上所提到的，在某些實施例中，所述PPH 924可以一次拾起及設置所述LED列916。在其它實施例中，所述單片LED晶片的每一個是個別地被拾取及設置。光子脈衝930的空間輪廓可被調變及/或聚焦成為射束光點尺寸，其具有和LED列916的電性接點920中之一或是目標基板918的電性接點922中之一大致相同的空間的尺寸。例如，光子脈衝930的空間輪廓可被調變以產生具有幾μm數量級的射束光點。在其中所述致動反射鏡904是平坦(或實質平坦)的實施例中，光子脈衝930的空間輪廓可以具有一實質圓形的形狀以及3-5μm的直徑、或是某種其它直徑。在其它實施例中，所述致動反射鏡904具有線性彎曲的形狀，其使得所述空間輪廓被線性地成形。所述致動反射鏡904接著可被操作(例如，透過來自所述控制器的控制信號)以透過所述顯微鏡物鏡910來偏轉所述光子脈衝930，使得所述光子脈衝在內含於LED列916中的複數個LED上執行掃描模式，以接合每一個LED的電性接點920至目標基板918的對應的電性接點922。在一實施例中，所述致動反射鏡904是能夠執行數個不同的掃描模式，以便於改善所述接合品質，同時控制由在所述LED列916以及所述目標基板918的CTE上的不匹配所引起的不利的熱效應。
在LED列916的每一個LED的電性接點920已經接合至目標基板918的對應的電性接點922之後，所述控制器抬升所述PPH 924。因為所述接合製程是形成將所述LED列916固定在適當處的物理連接，因此當所述PPH 924被抬升時，所述LED列916保持在所述目標基板918上的適當處。 控制不利的熱效應
圖10是描繪根據一實施例的雷射誘發的熱能透過雷射脈衝的時間及空間輪廓的調變的局部化的橫截面圖。系統1000可以利用一或多種方法，例如但不限於圖14的方法1400，以用於電耦接半導體裝置至目標基板。系統1000可被採用以組裝顯示裝置，例如但不限於圖1A-1B的顯示裝置104或是圖15的顯示裝置1500。在圖10中，系統1000是被展示透過雷射脈衝1030來接合LED列1016的電性接點1020至所述背板1018的電性接點1022。儘管未明確被展示在圖10中，但是系統1000可包含內含在圖8A-8B的系統800及/或圖9A‑9B的系統900中的各種構件或元件的任一個。
在圖10中更特別的是，光子脈衝1030被展示瞄準所述LED列1016的一特定的LED。被瞄準的LED包含所述LED列1016的電性接點1020中的兩個電性接點1040及1042。光子脈衝1030被聚焦以誘發或存放熱能在接近所述被瞄準的LED的電性接點1040及1042處。在至少一實施例中，電性接點1040及1042分別可以是所述被瞄準的LED的n-接點及p-接點(或者反之亦然)。所述背板1018的電性接點1022中的電性接點1044是對應並且被接合到(透過所誘發的熱能)所述被瞄準的LED的電性接點1040。類似地，所述背板1018的電性接點1022中的電性接點1046是對應並且被接合到(透過所誘發的熱能)所述被瞄準的LED的電性接點1042。在圖10中，光子脈衝1030選擇性地瞄準所述LED，以電耦接所述特定的LED的電性接點1040、1042至所述背板1018的對應的電性接點1044、1046。光子脈衝1030的時間及空間輪廓被調變，以在時間上以及在空間上局部化所誘發的熱能到接近所述被瞄準的LED處。藉由局部化所述熱能，所述不利的熱效應是受到控制，例如是被最小化或至少被降低。例如，由於所述熱能的局部化，因為所述LED列1016以及所述背板1018的個別的CTE的不匹配所造成的電性接點1020及電性接點1022中之對應的電性接點對的任何失準是被最小化或至少被降低。
類似於圖9B中的光子脈衝930，光子脈衝1030是透射穿過光學透明的PPH 1024，以照射所述LED列1016。類似於圖9A‑9B的PPH 924，PPH 1024包含致動載玻片1012以及拾起頭1014。相對於圖9A-9B的PPH 924以及圖8A-8B的PPH 806，PPH 1024包含單一拾起頭1014，而不是對於內含在LED列1016中的單片LED晶片的每一個都有一個別的拾起頭。至少在非限制性的實施例中，所述拾起頭1014黏附至所述LED列1016的表面的空間的尺寸可以是大約4000μm×50μm。在另一非限制性的實施例中，所述尺寸是大約5000μm×50μm。所述拾起頭1014的表面的空間的尺寸可以匹配、或至少是類似於所述LED列1016的上表面的空間的尺寸。所述光子脈衝1030的時間輪廓、空間輪廓、脈動頻率、及/或掃描頻率中的至少一個可以透過未顯示在圖10中的一控制器而被調變，以控制不利的熱效應。
LED列1016可以是類似於圖7C的LED列740、圖8A-8B的LED列816、或是圖9A-9B的LED列916的任一個。譬如，LED列1016包含三個單片LED晶片(類似於圖7A的單片LED晶片720)，其中所述單片LED晶片的每一個包含複數個整合的LED。相對於圖9A-9B的LED列916，用於內含在LED列1016中的LED的電性接點是被配置及安排成使得用於單一LED的兩個電性接點在圖10中都是可見的。在圖10中，所述n-接點可以不遮擋所述p-接點(或是反之亦然)。更確切地說，用於被瞄準的LED的n-接點以及p-接點兩者在圖10中都是可見的，分別為電性接點1040及1042(或者反之亦然)。
背板1018可以是用於一顯示裝置的矽(Si)背板。在某些實施例中，背板1018可以是類似於且/或內含在圖3-4的背板348、圖8A-8B的目標基板832及/或圖9A-9B的目標基板918中。在至少一實施例中，LED控制電路可被製造在背板1018上。更明確地說，互補金屬氧化物半導體(CMOS)結構可被製造在背板1018上，以形成所述LED控制電路。一旦所述電性接點1020電耦接至電性接點1022後，所述背板1018的控制電路可以操作LED列1016的LED，使得所述LED作用為用於所述顯示裝置的像素。
在系統1000中，背板1018被安裝在真空夾頭1028之上。真空夾頭1028可以是類似於且/或內含在圖8A-8B的目標檯830中。在某些實施例中，真空夾頭1028可被冷卻，以進一步控制不利的熱效應。在至少一實施例中，真空夾頭可被冷卻至大約4o C的一溫度，以進一步控制和透過光子脈衝1030所誘發的熱能相關的不利的熱效應。所述LED列1020的長度是藉由L來指出。在至少一非限制性的實施例中，L是約4mm。如上所論述的，在某些實施例中，LED列1016的電性接點1020可以是由銅-錫(CuSn)合金所製成，並且所述背板1018的電性接點1022可以是由銅(Cu)合金所製成。在其它實施例中，電性接點1020及/或1022中的至少一個可以是金(Au)及/或銀(Ag)電性接點。如同本文所指出的，所述接點及/或互連並不限於CuSn或是Au接點。所述接點可以是由其它金屬或非金屬的導體及/或導電的合金所構成的。所述接點可以具有或是不具有助焊劑及/或底部填充物。在其它實施例中，所述接點可包含助焊劑及/或底部填充物。在某些實施例中，拾起頭1014可以是均勻覆蓋的，但是非可重複使用的拾起頭。均勻覆蓋的拾起頭1014可包含非可重複使用的聚合物層，例如但不限於聚二甲基矽氧烷(PDMS)。如上所提到的，在某些實施例中，PDMS拾起頭可以是可重複使用的拾起頭。換言之，PDMS拾起頭可以被再利用，至少是用於一些拾起事件。
藉由光子脈衝1030誘發的熱能在所述LED列1016之內的分布是藉由橢圓形1032來指出。相對於圖8B的光子脈衝830是被所瞄準的LED的電性接點826及/或目標基板818的對應的電性接點828實質吸收，光子脈衝1030是在所述LED列1016的被瞄準的LED的主體(或基體)之內被實質吸收。如同藉由橢圓形1032所展示的，由光子脈衝1030誘發的熱能是實質在空間上局部化在被瞄準的LED之內，並且接近所述被瞄準的LED的接點1040及1042。如同在圖10中所示，所述熱能的局部化的特徵是熱擴散長度(lT )。所述熱擴散長度(以及因此所述熱能的局部化)是根據所述LED列1016以及所述光子脈衝1030的各種性質及/或特點而定。所述LED列1016以及所述光子脈衝1030的各種性質及/或特點的任一個都可被調變以控制所述熱擴散長度。藉由控制光子脈衝1030所誘發的熱能的熱擴散長度，所誘發的熱能是被局部化。藉由充分地局部化所述熱能，所述不利的熱效應可被降低。
所述熱擴散長度可以是依據所述LED列1016的半導體材料的熱擴散率係數(D)、以及一或多個依據所述單片LED晶片的幾何(例如，厚度、長度及寬度)而定的因素而定。如同本文所指出的，所述LED可以是由各種半導體材料所製成的，例如但不限於GaN及GaAs。在針對於GaN LED的非限制性的實施例中，
Figure 02_image001
。所述熱擴散長度可以是依據光子脈衝1030的空間及/或時間輪廓而定。例如，所述熱擴散長度可以是依據所述光子脈衝1030的空間的脈衝寬度(例如，射束光點尺寸及/或形狀)以及時間的脈衝寬度(例如，脈衝持續期間)而定。在各種的實施例中，所述熱擴散長度可以至少大致被建立模型以縮放為
Figure 02_image003
，其中D(亦即，所述熱擴散率係數)是依據所述半導體材料的物理性質而定，τ代表所述時間的脈衝寬度，並且ξ是依據內含在LED列516中的LED的幾何而定的一幾何因數。在某些實施例中，所述時間輪廓及/或空間輪廓被調變以使得所述熱擴散長度是在數十奈米的數量級。例如，所述時間的脈衝寬度可被縮短至次微微秒值。因此，所誘發的熱能是被局部化至遠小於內含在所述LED中的結構的體積。在其它實施例中，所述熱擴散長度可被控制以包含值。在某些實施例中，所述時間輪廓及/或空間輪廓是被調變成使得所述熱擴散長度是在數十奈米的數量級。例如，所述時間的脈衝寬度可被縮短至次微微秒值。因此，所誘發的熱能是被局部化至遠小於內含在所述LED中的結構的體積。在其它實施例中，所述熱擴散長度可被控制以包含值
Figure 02_image005
。在某些實施例中，所述時間輪廓及/或空間輪廓是被調變成使得所述熱擴散長度是在數十奈米的數量級。例如，所述時間的脈衝寬度可被縮短至次微微秒值。因此，所誘發的熱能是被局部化至遠小於內含在所述LED中的結構的體積。在其它實施例中，所述熱擴散長度可以被控制以包含用幾微米、或是數十微米來量測的值。例如，具有數十奈秒的脈衝持續期間的雷射脈衝可以導致所述熱能的局部化至具有內含在所述LED中的結構的尺寸的數量級的一體積。
因此，為了控制不利的熱效應(例如，所述對應的電連接對的失準)，同時亦最佳化或至少增高所產生的電耦接的品質，所述脈衝雷射的空間及/或時間輪廓、以及所述脈動頻率(例如，脈動重複率)以及掃描頻率(例如，掃描速度)可以根據所述半導體晶片幾何(例如，厚度、長度及寬度)、半導體材料(例如，GaN或GaAs)、所述雷射的波長及帶隙、內含在所述電性接點中的材料(例如，Cu、CuSn或Au)、以及所述目標基板1028的溫度中的一或多個來加以調變。調變所述雷射脈衝的空間輪廓可包含調變及/或改變所述脈衝的空間的特點，例如但不限於所述空間的脈衝寬度、射束光點尺寸(例如，改變所述射束光點尺寸從次微米的值至範圍在數十微米內的值)、射束光點形狀(例如，圓形或線性的)、雷射通量(例如，在0-100mJ/cm2 的範圍中)、與類似者。調變所述雷射脈衝的時間輪廓可包含調變及/或改變所述脈衝的時間的特點，例如但不限於所述時間的脈衝寬度、脈衝持續期間、或類似者。例如，所述時間的脈衝寬度可以從次微微秒的值被改變至100奈秒的數量級的值。所述脈動頻率可以在從1Hz到數十或甚至是數百MHz的值之間做改變。
在各種的實施例中，多個及/或個別的光子脈衝可被採用，以接合、黏貼、及/或電耦接至少兩個半導體裝置的電性接點。所述個別的脈衝可以是來自多個及/或個別的光子源。所述個別的光子脈衝可以是由個別波長的光子及/或射束光點尺寸所構成。每一個別的光子脈衝可以提供不同數量的脈衝、工作週期、及/或能量位準，以最佳化所述接合製程。例如，在不同的半導體裝置中的不同的金屬化方案可能需要不同的波長、射束光點尺寸、不同數目的脈衝、工作週期、能量位準、與類似者。所述個別的光子脈衝的各種特徵(例如，時間輪廓、空間輪廓、與類似者)的每一個可以根據所述半導體裝置及/或所述電性接點的特點、幾何、及/或材料，而個別地被調變以最佳化所述電性接點的接合。所述多個個別的脈衝及/或來自個別的光子源的個別的脈衝可以透過一射束組合器來加以組合，以利用各種的聚焦光學構件，例如是一或多個光學透鏡來形成單一射束光點。換言之，多個光子脈衝可加以組合來照射所述半導體裝置，以接合所述半導體裝置的電性接點。每一個光子脈衝的空間及/或時間輪廓可以個別地被調變，以最佳化所述接合製程。
圖11A是描繪根據各種實施例的LED列的側視圖，其包含被施加至所述LED列的頂表面的彈性體的介面層(e-層)。LED列1116可以是類似於圖7C的LED列740。除了三個單片LED晶片以及電性接點以外，LED列1116包含被施加在LED列1116的上表面之上的e-層1150。所述e-層可包含聚二甲基矽氧烷(PDMS)。
圖11B是描繪可再利用的拾起頭的採用的橫截面圖，以將LED列定位在目標基板上。系統1100可以利用一或多種方法，例如但不限於圖14的方法1400，以用於電耦接半導體裝置至目標基板。系統1100可被採用以組裝顯示裝置，例如但不限於圖1A-1B的HMD 100及/或圖15的顯示裝置1500。系統1100可以是類似於圖10的系統1000。例如，在圖11中，系統1100被展示透過雷射脈衝1130來接合LED列1116的電性接點至所述目標基板1118的電性接點。透過雷射脈衝1130的時間輪廓及/或空間輪廓的調變，所誘發的熱能被充分地局部化，因而任何不利的熱效應都充分地受到控制。
如同在圖11A-11B中所示，LED列1116包含e-層1150。系統1100包含PPH 1124。對比圖10的PPH 1024的拾起頭1014，PPH 1124包含光學透明且可再利用的拾起頭1114。拾起頭1114可以是非均勻覆蓋的拾起頭。拾起頭1114可以是由光學透明的熔融二氧化矽所製成的。拾起頭1114黏著至LED列1116的e-層1150。針對於在圖11A-11B中所示的實施例，由於LED列1116的上表面的顯著較大的表面積，因此所述e-層的施加是相較於e-層至一個別的LED晶粒或晶片的較小的上表面的施加顯著地較容易。例如，LED不需要是離散或單粒化的LED。而是，如同至少結合圖7B所展示及論述的，所述個別的LED可被整合到單片LED晶片中，其至少包含一整列的包括10個晶片的LED。在此種矩形單片晶片結構下，e-層的製造是顯著地比在單粒化的LED或是一群組的離散的LED晶片上製造e-層容易。再者，拾取、操縱、以及對準單一單片LED晶片與背板是顯著地比在單粒化的LED上的類似的操作容易。
因為可再利用的拾起頭1114可以透過所述e-層1150來拾起及定位LED列1116的全體在所述目標基板1118上，並且所述e-層1150是相對容易施加至LED列1116的上表面，因此在圖11A-11B中所示的實施例提供優於習知拾起及定位個別的LED晶片的方法的各種優點。例如，相較於將個別的LED定位在目標基板上的習知方法，圖11A-11B的實施例是更有效率的，並且使得顯示裝置的組裝能夠更快。
圖12A是描繪根據各種實施例的一種用於將脈衝式光子源掃描橫跨LED列之系統1200的圖，以用於所述LED至目標基板的選擇性的接合。系統1200可以利用一或多種方法，例如但不限於圖14的方法1400，以用於電耦接半導體裝置至目標基板。系統1200可被採用以組裝顯示裝置，例如但不限於圖1A-1B的顯示裝置104及/或圖15的顯示裝置1500。系統1200可以是類似於先前論述的系統800、900、1000或1100的任一個。系統1200包含脈衝式光子源1202、致動反射鏡1204、PPH 1214、LED列1216、目標基板1218、以及目標載體1220。這些各種的構件可以是類似於在先前的系統中論述的對應的構件。例如，類似於在此論述的其它脈衝式光子源，脈衝式光子源1203可以發射光子脈衝1230。類似於系統900的致動反射鏡904，致動反射鏡1204可以掃描所述光子脈衝1230橫跨所述LED列1216。光子脈衝1230的空間及時間輪廓、以及脈動頻率及掃描頻率可被調變以控制不利的熱效應。所述掃描頻率可以透過致動反射鏡1204的控制而被調變。所述掃描的光子脈衝的掃描頻率(及方向)是藉由標示為掃描頻率的向量來展示。例如，所述光子脈衝1230可以橫跨所述LED列1216的上表面，從左掃描到右(或是任何其它的掃描模式)。注意到的是，在系統1200中，所述光子脈衝1230是入射在所述LED列1216的頂表面1222之上，並且照射所述頂表面1222。橢圓形1232是指出所述光子脈衝1230是實質被所述LED列1216吸收，並且所述熱效應被局部化到在所述LED列1216之內的單一LED的單一電性接點或電性接點對。
圖12B是描繪根據各種實施例的用於將脈衝式光子源掃描橫跨LED列之替代的系統1250的圖，以用於所述LED至目標基板的選擇性的接合。系統1250可以利用一或多種方法，例如但不限於圖14的方法1400，以用於電耦接半導體裝置至目標基板。系統1250可被採用以組裝顯示裝置，例如但不限於圖1A-1B的顯示裝置104、及/或圖15的顯示裝置1500。系統1250可以是類似於圖12A的系統1200，其在於系統1250包含脈衝式光子源1252、致動反射鏡1254、PPH 1214、LED列1216、目標基板1218、以及目標載體1220。在至少某些實施例中，在此論述的系統(包含系統1250)可包含一或多個光學元件以調變所述光子脈衝的空間輪廓。例如，系統1250包含透鏡1256以聚焦或成形光子脈衝1260的空間輪廓。
相對於系統1200，系統1250的脈衝式光子源1252、致動反射鏡1254、以及透鏡1256是被配置及安排成使得所述光子脈衝1260是入射在所述目標基板1218的背(或底)表面1224之上，並且照射所述背表面1224。因此，在某些實施例中，光子脈衝1260可以透射通過所述目標載體1220以及所述目標基板1218的至少一部分。在這些實施例中，所述目標載體1220及/或所述目標基板1218可以對於所述光子脈衝1260是至少部分光學透明的。例如，所述目標基板1220及/或所述目標基板1218可以是由光學透明的玻璃所構成的。橢圓形1262是指出所述光子脈衝1260實質被所述目標基板1218吸收，並且所述熱效應被局部化到目標基板1218的單一電性接點、或是電性接點對。如同在圖12B中所示，在一實施例中，所述目標載體1220可以是光學透明的，因而並不吸收光子脈衝1260。所述光子脈衝1260的波長及/或透鏡1256的焦距可被調變以使得所述光子脈衝1260的能量的相當大的部分被吸收在所述目標基板1218的基體之內。
圖12C是描繪根據各種實施例的用於將脈衝式光子源掃描橫跨LED列之又一替代的系統1270的圖，以用於所述LED至目標基板的選擇性的接合。系統1270可以利用一或多種方法，例如但不限於圖14的方法1400，以用於電耦接半導體裝置至目標基板。系統1250可被採用以組裝顯示裝置，例如但不限於圖1A-1B的顯示裝置104、及/或圖15的顯示裝置1500。系統1270可以是類似於圖12B的系統1250，其在於系統1270包含脈衝式光子源1272、致動反射鏡1274、透鏡1276、PPH 1214、LED列1216、目標基板1218、以及目標載體1220。
類似於圖12B的系統1250，系統1270的脈衝式光子源1272、致動反射鏡1274、以及透鏡1276是被配置及安排成使得所述光子脈衝1290是入射在所述目標基板1218的一背(或底)表面1224之上，並且照射所述背表面1224。相對於其中光子脈衝1260是被吸收在所述目標基板1218之內的系統1250，在圖12C中，橢圓形1292是指出所述光子脈衝1290實質被所述LED列1216吸收，並且所述熱效應被局部化到在所述LED列1216之內的單一LED的單一電性接點、或是電性接點對。換言之，光子脈衝1290透射通過所述目標載體1220以及所述目標基板1218兩者，而無顯著的能量損失。以此種方式，透過光子脈衝1290誘發的熱能是被誘發及/或局部化在所述LED列1216的單一LED之內。在某些實施例中，所述熱能是被誘發及/或局部化在所述LED列的一對LED之內。在某些實施例中，所述熱能是被局部化在所述LED列1216的單一LED的電性接點、或是一對電性接點。在此種實施例中，所述目標載體1220以及所述目標基板1218對於光子脈衝1290是光學透明的。在圖12C中，所述目標載體1220以及所述目標基板1218是光學透明的，因而並不吸收光子脈衝1260。例如，所述目標載體1220以及所述目標基板可以是由光學透明的玻璃所構成的。所述光子脈衝1290的波長及/或透鏡1276的焦距可被調變成使得入射在所述目標基板1218的背表面1224之上的光子脈衝1290透射通過目標載體1220以及目標基板1218，而無顯著的能量損失。而是，所述光子脈衝1290的能量的相當大的部分是被吸收在內含於所述LED列1216中的單一LED的基體之內。在此種實施例中，所述熱效應可以被局部化到內含在所述LED列中的單一LED的電性接點(或是一對電性接點)。在其它實施例中，所述光子脈衝1290的能量的相當大的部分是被吸收在內含於所述LED列1216中的兩個(或更多個)LED的基體之內。
圖13是描繪根據各種實施例的一種用於LED列透過脈衝式光子源，採用特殊的拾起頭的選擇性的接合之系統的圖。系統1300可以利用一或多種方法，例如但不限於圖14的方法1400，以用於電耦接半導體裝置至目標基板。系統1300可被採用以組裝顯示裝置，例如但不限於圖15的顯示裝置1500。系統1300可以是類似於先前論述的系統的任一個。例如，類似於圖9A-9B的系統900，系統1300包含脈衝式光子源1302、致動反射鏡1304、二向分光鏡1306、成像裝置1308、顯微鏡物鏡1310、LED列1316、背板1318、PPH 1324、以及真空夾頭1328。真空夾頭1328可以透過一種熱電冷卻方法而被冷卻，例如但不限於一種利用帕爾帖效應(Peltier effect)以產生熱流離開真空夾頭1328的方法。例如，帕爾帖單元(未顯示在圖13中)可被採用，以冷卻真空夾頭1328至約4o C的溫度。
背板1318包含一LED驅動器IC 1360，在所述背板1318被定位在系統1300之內的真空夾頭1328上之前，所述LED驅動器IC 1360是被預先接合到所述背板1318之上。所述LED驅動器IC 1360可以驅動內含在所述背板1318中的控制電路信號，其控制內含在所述LED列1316中的LED。相較於所述LED列1316的高度，所述LED驅動器IC 1360的高度是較大的。
所述PPH 1324可以是類似於圖9A-9B的PPH 924，其在於PPH 1324包含致動載玻片1312以及拾起頭1314。注意到的是，所述拾起頭1314的厚度已經被增大，以使得所述相當高的LED驅動器IC 1360能夠容納在所述致動載玻片1312之下。能夠在系統1300之內容納所述LED驅動器IC 1360的高度是容許LED驅動器電路1360至背板1318的在原處的接合。因此，在所述各種的實施例中，所述拾起頭1314的形狀可被調變以容納不同的晶片幾何，並且容許具有不同的幾何晶片的在原處的接合。換言之，因為所述雷射脈衝1330透射通過所述光學透明的拾起頭1314，並且所述拾起頭1314並不實質吸收在所述脈衝中的光子，因此所述拾起頭1314的厚度(或高度)可被改變以容納各種的晶片幾何。此種能力進一步增進用於組裝顯示裝置的速度及效率。 用於透過脈衝雷射來選擇性地接合半導體裝置的一般性製程
圖14描繪和所述各種實施例一致的用於透過脈衝式光子源來選擇性地接合半導體裝置，並且控制不利的熱效應的強化的製程流程的實施例。製程1400可被採用以接合、黏貼、及/或電耦接半導體裝置的電性接點至目標基板的電性接點，同時控制和藉由所述脈衝式光子源發射的光子脈衝誘發的熱能相關的不利的熱效應。製程1400可被採用以組裝顯示裝置，例如但不限於圖1A-1B的顯示裝置104及/或圖15的顯示裝置1500。
製程1400的至少部分可以藉由圖8A-13的系統800、900、1000、1100、1200或1300的任一個來實施。就此而論，所述半導體裝置可包含LED列，例如但不限於圖8A-8B的LED列816及/或圖9A-9B的LED列916。在至少一實施例中，內含在所述LED列中的LED是類似於圖6A的LED 600A及/或圖6B的LED 600B。所述LED可以是μLED。所述半導體裝置可以是另一種類型的發光構件(LEC)。在其它實施例中，所述半導體裝置不需要是發光裝置。例如，所述半導體裝置可包含電晶體、非發光二極體、電阻性元件、電容器、微機電(MEM)裝置、與類似者。在某些實施例中，所述半導體裝置可包含一邏輯裝置(例如，處理器及/或一陣列的邏輯閘)、記憶體裝置(例如，SRAM、DRAM、及/或EEPROM)、或是任何其它積體電路(IC)裝置。所述半導體裝置可包含線性或是2D陣列的半導體裝置。所述目標基板可以是用於顯示器的背板，例如但不限於圖3-4的背板348、圖10的背板1018、及/或圖15的背板1502。在某些實施例中，所述LED列是第一半導體裝置，並且所述目標基板是第二半導體裝置。製程1400的各種操作、區塊、動作、及/或步驟可以透過在處理器裝置及/或控制器裝置上執行指令來實施。當所述指令被執行時，所述處理器裝置及/或控制器裝置可以使得製程1400的各種操作、區塊、動作、及/或步驟來執行。所述指令可被儲存在非暫態的電腦可讀取的儲存媒體及/或多個媒體上。
如同在此所用的，電腦可讀取的儲存媒體及/或多個媒體可以是任何可藉由一計算裝置存取的可利用的媒體，並且包含揮發性及非揮發性媒體，並且是可拆卸及非可拆卸的媒體。例如且非限制性的，電腦可讀取的媒體可包括電腦儲存媒體以及通訊媒體。電腦儲存媒體包含用任意方法或技術實施的揮發性及非揮發性、可拆卸及非可拆卸的媒體，以用於例如是電腦可讀取的指令、資料結構、程式模組或是其它資料的資訊的儲存。電腦儲存媒體包含但不限於RAM、ROM、EEPROM、快閃記憶體或其它記憶體技術、CD-ROM、數位多功能影音光碟(DVD)或其它的光碟儲存、盒式磁帶、磁帶、磁碟片儲存或其它磁性儲存裝置、或是任何其它可被利用以儲存所要的資訊並且可被計算裝置存取的媒體。非暫態的電腦可讀取的儲存媒體並不包括信號本身。通訊媒體通常體現電腦可讀取的指令、資料結構、程式模組、或是其它具有調變的資料信號，例如載波或其它傳輸機制的資料，並且包含任何資訊傳送媒體。所述術語“調變的資料信號”是表示使得信號的特徵中的一或多個以此種將資訊編碼在所述信號中的方式而被設定或改變的信號。例如並且非限制性的，通訊媒體包含例如是有線的網路或直接連線的連接的有線媒體、以及例如是聲波、RF、紅外線及其它無線媒體的無線媒體。以上的任一個的組合也應該內含在電腦可讀取的媒體的範疇之內。
製程1400開始在區塊1402，其中用於所述脈衝式光子源的操作參數被決定。所述操作參數可以根據所述半導體裝置、所述目標基板、及/或所述脈衝式光子源而被決定。所決定的操作參數可包含用於可被控制及/或改變以調變由所述脈衝式光子源發射的光子脈衝的時間輪廓或空間輪廓中的至少一個以便於控制不利的熱效應之任何操作參數的值。
所決定的操作參數可包含所述光子脈衝的時間的脈衝寬度及/或空間脈衝寬度。例如，所述操作參數可包含所述光子脈衝的脈衝持續期間、射束光點尺寸、及/或射束光點形狀。作為另一例子的是，所述操作參數亦可包含所述光子脈衝的脈動頻率(例如，脈衝重複率)及/或掃描頻率(例如，掃描速度)。作為又一例子的是，所述操作參數可包含所述光子脈衝的通量。所述操作參數可以是根據內含在所述半導體裝置及/或所述目標基板中的半導體材料及/或導電材料(例如，內含在所述電性接點中的材料)而定的。例如，所述操作參數可以是根據所述半導體材料的熱擴散率而定的。所述操作參數亦可以是根據所述半導體裝置及/或所述目標裝置的幾何而定的。所述操作參數可以進一步根據由所述脈衝式光子源發射的光子的波長而定。所述操作參數可以是根據保持所述目標基板的目標檯(例如，被冷卻的真空夾頭)的溫度而定的。
決定所述操作參數可包含決定和所述光子脈衝相關的熱擴散長度。所述熱擴散長度可以是根據所述半導體材料的熱擴散率、所述半導體裝置的幾何、以及所述光子脈衝的空間及/或時間輪廓而定的。所述操作參數被決定，使得產生自照射所述半導體裝置的光子脈衝所誘發的熱能的不利的熱效應被充分地調變，同時產生所述半導體裝置以及所述目標基板的電性接點的高品質的機械及電耦接。在某些實施例中，所述不利的熱效應是被局部化在所述半導體裝置的一電性接點(或是一對電性接點)。
在區塊1404，拾放頭(PPH)(或所述PPH的拾起頭)是被採用以拾起所述半導體裝置。譬如，所述半導體裝置可以從載體基板(例如但不限於圖8A-8B的載體基板822)被拾取。在某些實施例中，在區塊1404，所述PPH(及/或所述拾起頭)是被採用以從所述載體基板傳輸所述半導體裝置，以被定位在所述目標基板之上。
在區塊1406，所述PPH(或所述拾起頭)是被採用以對準所述半導體裝置。對準所述半導體裝置可包含對準所述半導體裝置的電性接點與所述目標基板之對應的電性接點。對準所述半導體裝置可包含在空間上對準所述半導體裝置的電性接點以及與所述目標基板對應的電性接點。在區塊1408，所述PPH(或所述拾起頭)是被採用以下降所述對準的半導體裝置。下降所述半導體裝置可包含將所述第一半導體裝置定位到接近所述目標基板處。
此外，在區塊1406，所述PPH(及/或所述拾起頭)可被採用以保持所述第一半導體裝置緊密且穩固地抵頂所述目標基板，直到在所述第一半導體裝置以及目標基板之間的電性接點全部(或是至少其之一相當大的部分)彼此接觸、或是至少具有小於10nm間隙為止。此PPH(及/或拾起頭)可以在整個所述接合期間保持在相同的狀況(緊密及/或穩固地保持所述第一半導體裝置)以及位置(確保在所述第一半導體裝置以及目標基板之間的電性接點被對準)，直到最後一個電性接點藉由所述脈衝雷射接合為止。此PPH(及/或所述拾起頭)被視為對於所述脈衝雷射完全或幾乎完全“透明的”，其中其將不會吸收可能會影響所述接合效果或所述拾起頭的來自所述脈衝雷射的能量、或是吸收至少是可忽略的所述能量。所述拾起頭可以避免其功能由於產生自所述脈衝雷射的能量的劣化效應所造成的損壞及/或損失。
在區塊1410，所述脈衝式光子源是透過針對於所述脈衝式光子源所決定的操作參數來操作。在某些實施例中，控制器可以操作所述脈衝式光子源。所述控制器可以根據所決定的操作參數來控制所述光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓。操作所述脈衝式光子源可包含發送具有根據所述操作參數來調變的時間輪廓及/或空間輪廓的光子脈衝。如同本文所指出的，所發送的光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓是被調變，以控制和所述光子脈衝所誘發的熱能相關的不利的熱效應。所述熱能接合所述半導體裝置的對準的電性接點至所述目標基板的所述對應的電性接點。例如，所述熱能可以催化化學鍵、金屬鍵、共價鍵、及/或聚合鍵(例如，在底部填充物材料以及聚合的材料之內)中的至少一個的形成。在至少一實施例中，所述光子脈衝照射所述半導體裝置。在某些實施例中，當所述PPH(透過所述拾起頭)仍然耦接(或黏著)至所述半導體裝置時，所述光子脈衝可以透射通過所述PPH(以及所述拾起頭)。藉由將所述光子脈衝透射通過所述PPH，所述PPH可以穩定所述半導體裝置的對準，進一步控制不利的熱效應。操作所述脈衝式光子源可包含掃描所述脈衝式光子源橫跨半導體裝置，以選擇性地接合所述接點的每一個。在區塊1412，所述PPH從所述半導體裝置脫離耦接，並且所述PPH可被抬起以傳輸另一半導體裝置至所述目標基板。 額外的顯示裝置
圖15概要地描繪和所述各種實施例一致的顯示裝置。顯示裝置1500包含顯示器背板1502。所述背板1502可以是顯示器基板，其具有複數個被配置於其上的電性接點。複數個發光構件(LEC)可以形成2D陣列的像素1504。例如，像素1004的陣列的每一個像素可包含三個LEC：紅光(R)LEC、綠光(G)LEC、以及藍光(B)LEC。所述三個LEC可以形成RGB像素。如同在圖15中所示，所述像素1504可以用列與行的像素來加以配置。所述LEC可以成列地配置，以形成所述列與行的像素1504。每一個LEC可包含電性接點中的一或多個。譬如，每一個LEC可包含至少兩個電性引線，例如，n-接點以及p-接點。所述LEC可以是LED或μLED。因此，顯示裝置1500可以是LED顯示器或μLED顯示器。複數個電耦接是將所述LEC的引線黏貼至所述背板1502的對應的電性接點。所述背板1502可包含LEC控制電路1508以控制構成像素1504的LEC的操作。背板1502可以額外包含LEC驅動器積體電路(IC)1506。LEC驅動IC 1506可包含類似圖13的LED驅動器IC 1360的功能。
顯示裝置1500可以透過圖14的方法1400而至少部分組裝的。在某些實施例中，顯示裝置1500可以內含在行動、非行動、及/或可穿戴的計算裝置中。例如，顯示裝置1500可被整合到裝置中，例如但不限於智慧型手機、平板電腦、智慧型手錶、膝上型電腦、桌上型電腦、電視(TV)、以及頭戴式裝置，例如是虛擬實境(VR)及擴增實境(AR)裝置。在各種的實施例中，顯示裝置1500可以內含在圖1A-1B的顯示裝置104中。換言之，顯示裝置1500可以是內含在頭戴式計算裝置，例如但不限於圖1A-1B的HMD 100中的近眼顯示器(NED)。就此而論，背板1502可以是類似於圖3-4的背板348。 用於透過一雷射來選擇性地退火耦接半導體裝置的電性接合的一般性製程
圖16描繪和所述各種實施例一致的用於透過光子源來選擇性地退火耦接半導體裝置的電性接合，並且控制不利的熱效應的強化製程流程的一實施例。製程1600的某些實施例是有關透過一或多個額外的光子束來退火在第一半導體裝置(例如，半導體裝置1604)以及第二半導體裝置(例如，所述目標基板1602)之間的電性接合。透過光子束來退火所述電性接合可以加強所述電性接合的機械完整性，並且強化所述接合的電性效能及/或特徵(例如，降低的電阻、強化的阻抗匹配、與類似者)。類似如上所論述並且為了控制不利的熱效應，所述退火光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓可以依據所述第一半導體裝置以及所述目標基板的材料、幾何(例如，特徵尺寸及接點間距)、以及熱性質所需的加以選擇及/或調變。
製程1600可被採用以退火藉由在此論述的各種實施例的任一個所形成、產生、及/或創造的電性接合的任一種。例如，製程1600可被採用以退火藉由如同本文所論述的脈衝雷射所形成的電性接合的任一種。然而，所述實施例並非限於此的，並且製程1600可被採用以退火藉由其它方法形成的電性接合，例如但不限於連續的光子源、習知的焊接、與類似者。
退火電性接合(透過製程1600)可以強化電性接合的機械及/或電性完整性，同時控制在本文論述的和提供熱能至半導體裝置相關的任何不利的效應。強化電性接合的機械完整性可包含在所述電性接點之間的電性接合的機械性地穩定及/或機械式強化，其中所述電性接合可以機械性地耦接至少兩個半導體裝置。強化電性接合的電性完整性可包含增進在所述電性接點之間的電性接合的電氣特性。例如，增進所述電氣特性可包含增高所述接合的導電度(或降低電阻)、提供在所述接點之間的強化的阻抗匹配、增加所述接合的預期的電性及/或機械使用壽命、與類似者。退火電性接合可包含在所述接合已經形成、產生、及/或創造(例如，透過其它先前提供的熱能)之後，提供熱能至所述接合。製程1600的實施例可以控制及/或減輕和被提供用於退火的熱能相關的熱效應(例如，可能造成所述接點的失準的CTE不匹配)。
製程1600的步驟1620可包含定位目標半導體裝置(例如，背板及/或目標基板1602)。在步驟1640，所述製程可包含定位另一半導體裝置(例如，半導體裝置1604)到接近所述目標基板1604處。再者，在步驟1640，一或多個電性接合可被形成、產生、及/或創造在半導體裝置1604以及目標基板1602的電性接點之間。例如，圖16展示在所述接點之間的複數個電性接合，其包含但不限於第一電性接合1612以及第二電性接合1614。所述電性接合可以透過在此論述的實施例的任一個來加以形成(例如，利用一或多個光子脈衝以控制熱效應)。在某些實施例中，半導體裝置1604可以是在此論述的半導體裝置的任一個，例如但不限於圖8A-8B的LED裝置810。就此而論，半導體裝置1604可包含被設置在半導體裝置1604的第一表面1606以及第二表面1608之間的主動層1610(例如，用於所述LED的具有一或多個量子井的一層)。其它實施例並非限於此的，因而所述目標基板1602及/或所述半導體裝置1604可以是幾乎任意的半導體裝置。
在步驟1660，局部化的熱能被提供至第一電性接合1612。所提供的熱能可以退火電性接合1612。所述熱能可以是由光子源提供的。例如，光子源可以發送光子束1616，其中所述光子束1616是被半導體裝置1604及/或目標基板1602中的至少一個所吸收。光子束1616的吸收可以誘發所述局部化的熱能，其被提供以退火第一電性接合1612。所述熱能可以透過聚焦光子束1616至所述電性接點中的一或多個而被局部化。換言之，光子束1616的空間輪廓可被調適以局部化所述熱能。所述透射的光子束1616可以是除了提供形成、產生、及/或創造第一電性接合1612的所述熱能的光子束(例如，光子脈衝)的額外的光子束。因此，退火第一電性接合1612的熱能可以是除了形成第一電性接合1612的所述熱能之額外的熱能。所述光子源可以是雷射，因此光子束1616可以是一雷射射束。在各種的實施例中，光子束可以是光子脈衝，其具有被選擇以控制和所誘發的熱能相關的熱效應的時間輪廓及/或空間輪廓。所述光子脈衝1616的時間輪廓及/或空間輪廓可被選擇、控制、及/或調變，以控制和所述熱能及/或第一電性接合1612的退火相關的各種熱效應的任一種，即如同在所述各種實施例的任一個中所論述的。
在圖16所示的實施例中，所述光子脈衝1616照射半導體裝置1604的第一表面1606。在未顯示於圖16的其它實施例中，光子脈衝1616可以照射目標基板1602。坡印廷向量1666是描繪光子脈衝1616的方向性能量通量。在至少一實施例中，兩個或多個光子脈衝可被採用以退火第一電性接合1612。例如，所述光子脈衝中的至少一個可以照射半導體裝置1604，而至少另一光子脈衝可以照射目標基板1602。在各種的實施例中，多個光子脈衝中的兩個可以是相對的光子脈衝，例如是那些在圖19中所示者。就此而論，照射半導體裝置1604的第一光子脈衝可以具有第一坡印廷向量(例如，坡印廷向量1666)，並且照射目標基板1602的第二光子脈衝可以具有第二坡印廷向量(未展示在圖16中)。所述第一及第二坡印廷向量可以是實質對準的坡印廷向量。在其中所述第一及第二坡印廷向量是相對的坡印廷向量的實施例中，所述坡印廷向量可以是實質對準的坡印廷向量。在某些非限制性的實施例中，如同在圖19中所示，所述第一及第二坡印廷向量可以是實質相對且實質同軸的坡印廷向量。
除了選擇、調變及/或控制光子束1616的時間輪廓及/或空間輪廓以外，光子脈衝1616的光子的一波長可被選擇成使得和光子脈衝1616相關的輻射的至少一大量是在所述半導體裝置1604的所選的區域及/或所述目標基板1602的所選的區域中被吸收。例如，當照射半導體裝置1604的第一表面1606時，所述波長可被選擇成使得和光子束1616相關的雷射輻射是被半導體裝置1604的一部分或區域實質吸收，所述部分或區域是被設置在半導體裝置1604的第一表面1606以及第二表面1608之間(或是中間的)。在至少一實施例中，所述波長被選擇成使得所述雷射輻射是在一被設置於半導體裝置1604的照射表面(例如，第一表面1606)以及主動層1610中間的區域中被實質吸收。在步驟1660中展示的空間輪廓1618概要地描繪所述半導體裝置1604的其中光子束1616的雷射輻射被實質吸收的區域。注意到的是，其中所述雷射輻射被實質吸收的吸收區域(例如，空間輪廓1618)是被設置在所述照射表面1606以及所述主動層1610的中間。因此，光子脈衝1616的雷射輻射並未透射通過半導體裝置1604的量子井(位在主動層1610中)。即使所述雷射輻射是在區域1618中被實質吸收，但是所誘發的熱能的至少一部分可以透過熱擴散或是其它的傳熱機制而流過主動層1610並且流向第一電性接合1612。注意到的是，所述熱能在主動層1610之內的量子井上可能沒有顯著的熱損壞效應。然而，發生在主動層1610的量子井的離子化可能會誘發輻射損壞(例如，影響帶隙能量及/或帶隙區域)，因而降低半導體裝置1604的效能。因此，雷射脈衝1616(或是在此論述的任何其它雷射/光子脈衝及/或射束)的波長可被選擇以避免、減輕、或是至少減少對於半導體裝置1604的和所述雷射輻射相關的任何輻射損壞的量，同時仍然退火第一電性接合1612。
在某些實施例中，當半導體裝置1604是由砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、或是其它鎵基化合物所構成時，因而所述離子化輻射是在區域1618中被實質吸收(亦即，半導體裝置1604的基體材料對於光子束1616而言是相當不透明的)，所述光子的波長可以是在紫外線(UV)範圍之內。在至少一實施例中，所述波長可以是小於360nm。在其它實施例中，所述光子的波長可以是在電磁(EM)頻譜的可見光區域之內。在另外其它實施例中，所述光子的波長是在EM頻譜的紅外線(IR)區域之內。例如，所述光子源可以是二氧化碳(CO2 )雷射，其中所述波長是在10微米的數量級(例如，中IR雷射)。
如同本文所論述的，為了控制所述熱效應，光子脈衝1616的時間輪廓及/或空間輪廓可以根據熱擴散長度來加以選擇，所述熱擴散長度是依據所述雷射輻射將會透射通過的基體材料、以及所述雷射脈衝持續期間(例如，時間的脈衝寬度)及/或波長而定。如同本文所論述的，所述熱擴散長度可以是至少大致被建立模型以縮放為
Figure 02_image003
，其中D是依據所述半導體材料的物理性質而定，τ代表所述時間的脈衝寬度，並且ξ是依據被照射的裝置(例如，半導體裝置1604或目標基板1602)的幾何而定的幾何因數。在針對於GaN LED的非限制性的實施例中，
Figure 02_image001
。在某些實施例中，所述時間的脈衝寬度可以是在1微秒到10微秒的範圍之內。針對於GaN在時間的脈衝寬度10ns的數量級的脈衝下的熱擴散長度可以是大約6.5μm。在其它實施例中，所述時間的脈衝寬度可以是在10奈秒到1微秒的範圍之內，其具有6.5μm到65μm的熱擴散長度的對應範圍。在另外其它實施例中，所述時間的脈衝寬度可以是在1微微秒到10微微秒的範圍之內，其具有65奈米到200奈米的熱擴散長度的對應範圍。注意到的是，光子脈衝1616可被聚焦以局部化所誘發的熱能在所選的電性接點。 用於透過雷射來固化後施加的(post-applied)底部填充物材料的一般性製程
圖17描繪用於透過光子束來固化後施加的固化底部填充物(UF)材料之強化的製程流程的實施例。製程1700的某些實施例是有關透過UF材料來機械性地穩定在第一半導體裝置(例如，半導體裝置1704)以及第二半導體裝置(例如，目標基板1702)之間的電性接合。在製程1700中，所述UF材料可以在所述電性接合的形成及/或退火之後，透過在所述未固化的UF材料上的毛細管流製程而被施加。(脈衝式或連續的)光子束可被採用以固化所述UF材料。在至少結合圖20、21及23來論述的其它實施例中，所述未固化的UF材料可以在定位所述半導體裝置1704到接近所述目標基板1702之前，先被施加至所述半導體1704或是所述目標基板1702中的至少一個。換言之，在採用光子束以電耦接所述半導體裝置1704至所述目標基板1702之前，所述UF材料可被設置在所述半導體裝置1704以及目標基板1702的“夾層”的中間。一或多個固化製程(例如，熱、室溫、脈衝式及/或掃描的光子束、與類似者)可被採用以固化所述被夾設的UF材料。在預施加的UF材料的實施例中(參見圖20、21及23)，在對準所述半導體裝置1704以及所述目標基板1702的電性接點以形成所述半導體裝置及目標基板的“夾層”之前，所述未固化的UF材料可被施加至所述半導體裝置1704、所述目標基板1702、或是其之一組合。因此，所述未固化的UF材料可以是在所述“夾層”的一或多個內表面之間，且/或被設置在所述一或多個內表面上。所述UF材料可以是類似於在“覆晶”類型的半導體封裝中所採用的UF材料。
一旦固化後，所述UF材料提供許多類似於和“覆晶”類型的封裝的半導體裝置相關的傳統被施加及固化的UF材料的益處。例如，所述固化的UF材料可以重分佈和在所述半導體裝置1704以及所述目標基板1702之間的CTE不匹配相關的任何熱機械應力。再者，如同本文內所論述的，在電性接合及/或退火期間，所述UF材料的存在可以提供在成對的未耦接的電性接點之間的對準的強化的機械性地穩定。所述固化的UF材料可以機械性地耦接所述半導體裝置1704至所述目標基板1702，並且因此可以機械性地穩定在所述半導體裝置1704以及所述目標基板1702之間的任何對準及/或電耦接。
更具體而言，並且在某些實施例中，所述未固化的UF材料可以在所述電性接合及/或所述電性接合的退火之後施加。所述UF材料可以透過毛細管作用(例如，毛細管流)來施加，並且透過一或多個(連續或脈衝式)光子束來固化。所述光子束可以是掃描的。再者，所述光子束的空間及/或時間輪廓可被調變以控制不利的熱效應。所述固化的UF材料可以機械性地穩定在所述半導體裝置1704以及所述目標基板1702的電性接點之間的電性接合。
如上所提到的，製程1700可被採用以固化UF材料來機械性地穩定一或多個電耦接半導體裝置的電性接合。更明確地說，一旦被施加及固化後，所述UF材料可以降低和晶片-背板熱膨脹係數(CTE)不匹配相關的熱效應，其在此加以論述。再者，所述UF材料可以降低施加在所述電性接合上的機械應力及應變(例如，由於熱膨脹)，並且從所述電性接合重分佈這些集中的力至所述半導體裝置的較大的部分。譬如，施加在所述電性接合的集中的壓力(例如，壓縮、剪力、及/或膨脹壓力)被分散及降低。所述固化的UF材料可以額外保護所述電性接合(以及所耦接的半導體裝置的其它構件)對抗電遷移、濕氣、熱應力、機械衝擊、振動應力、以及惡劣環境的其它元素。所述固化的UF材料可以至少部分地囊封一或多個半導體裝置的機械靈敏的部分(例如，電性接合及/或接點)。所述固化的UF材料可以強化囊封所述一或多個半導體裝置的封裝材料的機械完整性。在至少一實施例中，所述UF材料提供在兩個或多個機械性(及/或電性)耦接的半導體裝置之間的黏著(或結合)力。因此，一旦固化後，所述UF材料可以機械性地耦接及/或接合半導體裝置。
製程1700的步驟1720可包含定位一目標半導體裝置(例如，一背板及/或目標基板1702)。在步驟1740，所述製程包含定位另一半導體裝置(例如，半導體裝置1704)到接近所述目標基板1704。再者，在步驟1740，一或多個電性接合可被形成、創造、及/或產生在半導體裝置1704以及目標基板1702的電性接點之間。例如，圖17展示複數個在所述接點之間的電性接合，其包含但不限於第一電性接合1712以及第二電性接合1714。所述電性接合可以透過在此論述的實施例的任一個來加以形成(例如，利用一或多個光子脈衝以控制熱效應)。在某些實施例中，半導體裝置1704可以是在此論述的半導體裝置的任一個，例如但不限於圖8A-8B的LED裝置810。類似於圖16的半導體裝置1604，半導體裝置1704可包含被設置在半導體裝置1704的第一表面1706及第二表面1708之間的主動層(例如，用於所述LED的具有一或多個量子井的一層)。注意到的是，此種主動層並未明確被展示在圖17中。其它實施例並非限於此的，因而所述目標半導體裝置及/或所述另一半導體裝置可以是幾乎任意的半導體裝置。在至少一實施例中，所述電性接合可以是已經退火的，即如同結合圖16的各種實施例所論述的。注意到的是，圍繞所述目標基板1702及所述半導體裝置1704的電性接點，並且被設置在所述目標基板1702及所述半導體裝置1704的中間的容積是界定空孔1742，其囊封所述電性接點(以及所述電性接合)。
在步驟1760，未固化的UF材料1762被施加。畫有陰影線的容積1762是指出所述UF材料。注意到的是，在施加所述UF材料1762中，所述UF材料1762可以至少部分地填入所述空孔1742。所述UF材料1762可以在所述目標基板1702及所述半導體裝置1704的電性接合之後，透過毛細管作用/流動及/或UF回焊製程來施加。在某些實施例中，所述UF材料1762是在退火所述電性接合之前被施加。在其它實施例中，所述UF材料1762是在所述電性接合的退火之後被施加。
在步驟1760，局部化的熱能被提供以固化所述未固化的UF材料1762。畫有陰影線的圖案1764是代表所述熱能的局部化。換言之，所述熱能是被局部化至藉由所述畫有陰影線的圖案1764所表示的容積。因此，所述局部化的熱能可被稱為熱能1764。所述局部化的熱能1764可以是由光子源提供的。例如，光子源可以發送光子束1716，其中所述光子束1716是被半導體裝置1704及/或目標基板1702中的至少一個所吸收。光子束1716的吸收可以誘發所述局部化的熱能1764，其固化UF材料1762。所發送的光子束1716可以是提供形成、創造及/或產生第一電性接合1712的熱能的光子束(例如，光子脈衝)的額外的光子束，且/或可以是如同至少結合圖16所論述的退火第一電性接合1712的光子束的額外的光子束。因此，固化UF材料1762的熱能1764可以是形成第一電性接合1712的熱能之額外的熱能，且/或退火第一電性接合1712的熱能之額外的熱能。所述光子源可以是雷射，因此光子束1716可以是一雷射射束。在各種的實施例中，光子束可以是光子脈衝，其具有被選擇以控制和所誘發的熱能相關的熱效應的時間輪廓及/或空間輪廓。所述光子脈衝1716的時間輪廓及/或空間輪廓可被選擇、控制及/或調變，以控制如同在所述各種實施例的任一個中所論述的和所述熱能及/或第一電性接合1712的退火相關的各種熱效應的任一種。所述光子脈衝1716的時間輪廓及/或空間輪廓可被選擇成如同在圖17中所示的局部化的熱能1764。
在圖17所示的實施例中，所述光子脈衝1716照射半導體裝置1704的第一表面1706。在未展示於圖17的其它實施例中，光子脈衝1716可以照射目標基板1702。在至少一實施例中，兩個或多個光子脈衝可被採用以退火第一電性接合1712。例如，所述光子脈衝中的至少一個可以照射半導體裝置1704，而至少另一光子脈衝可以照射目標基板1702。在各種的實施例中，多個光子脈衝中的兩個可以是相對的光子脈衝，例如是那些在圖19中所示者。坡印廷向量1766描繪光子脈衝1716的方向性能量通量。
除了選擇、調變及/或控制光子束1716的時間輪廓及/或空間輪廓以外，光子脈衝1716的光子的波長可被選擇成使得和光子脈衝1716相關的雷射輻射的至少一大量是在所述半導體裝置1704的所選的區域及/或所述目標基板1702的所選的區域中被吸收。例如，類似於圖16的光子脈衝1616的討論，當照射半導體裝置1704的第一表面1706時，所述波長可被選擇成使得和光子束1716相關的雷射輻射是被半導體裝置1704的一部分或區域實質吸收，所述部分或區域是被設置在半導體裝置1704的第一表面1706及第二表面1708之間(或是中間)。在至少一實施例中，所述波長被選擇成使得所述雷射輻射是在被設置於半導體裝置1704的照射表面(例如，第一表面1706)以及主動層的中間的區域中被實質吸收。即使所述雷射輻射是在所述主動層以外的區域中被實質吸收，並且如同在圖17中所示，但是所誘發的熱能的至少一部分仍然可以透過熱擴散或是其它傳熱機制來流過主動層而流向所述未固化的UF材料1762。因此，雷射脈衝1716(或是在此論述的任何其它雷射/光子脈衝及/或射束)的波長可被選擇以避免、減輕、或是至少減低和所述雷射輻射相關的對於半導體裝置1704的任何損壞的量，同時仍然固化UF材料1762。
在某些實施例中，其中半導體裝置1704是由砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、或是其它鎵基化合物所構成的，使得所述雷射輻射是在半導體裝置1704的基體材料中被實質吸收，所述光子的波長可以是在紫外線(UV)範圍之內。在至少一實施例中，所述波長可以是小於360nm。在其它實施例中，所述光子的波長可以是在電磁(EM)頻譜的可見光區域之內。在另外其它實施例中，所述光子的波長是在EM頻譜的紅外線(IR)區域之內。例如，所述光子源可以是二氧化碳(CO2 )雷射，其中所述波長是在10.6微米的數量級(例如，中IR雷射)。
如同本文所論述的，為了控制所述熱效應，所述時間輪廓及/或空間輪廓可以根據熱擴散長度來加以選擇，所述熱擴散長度是依據所述雷射輻射將會透射通過的基體材料、以及所述雷射脈衝持續期間(例如，時間的脈衝寬度)及/或波長而定。如同本文所論述的，所述熱擴散長度可以是至少大致被建立模型以縮放為
Figure 02_image003
，其中D(熱擴散率)是依據所述半導體材料的物理性質而定，τ代表所述時間的脈衝寬度，並且ξ是依據被照射的裝置(例如，半導體裝置1704或目標基板1702)的幾何而定的幾何因數。在針對於GaN LED的非限制性的實施例中，
Figure 02_image001
。在某些實施例中，所述時間的脈衝寬度可以是在1微秒到10微秒的範圍之內。針對於GaN在時間的脈衝寬度10ns的數量級的脈衝下的熱擴散長度可以是大約6.5μm。在其它實施例中，所述時間的脈衝寬度可以是在10奈秒到1微秒的範圍之內，其具有6.5μm到65μm的熱擴散長度的對應範圍。在另外其它實施例中，所述時間的脈衝寬度可以是在1微微秒到10微微秒的範圍之內，其具有65奈米到200奈米的熱擴散長度的對應範圍。
在步驟1790，所述光子源可以掃描半導體裝置1704的第一表面1706(及/或若目標基板1702被照射的話，則掃描目標基板1702的表面)，以誘發額外的熱能來繼續固化所述UF材料。換言之，所述光子源可以掃描及/或脈動的，以提供所述局部化的熱能1764以外的用於固化所述UF材料1762的部分所需的熱能。所述步驟1790描繪半導體裝置1704的俯視圖以及半導體裝置1706的第一表面1706。類似於在圖16中，亦在步驟1790中展示的是掃描的光子脈衝1716的大致的射束光點1722。所述掃描可以是1D掃描或2D掃描，例如是以箭頭1724及1726所繪者。在某些實施例中，所述掃描模式可以至少是類似於利薩如(Lissajous)掃描模式，以進一步控制熱效應。例如，旋進(precessing)利薩如(或是像利薩如的)掃描模式可被採用以提供熱能至所述電性接點的每一個，同時仍然容許足夠的熱能耗散並且控制熱效應。
所述第一表面1706可以具有第一空間的尺寸1732以及第二空間的尺寸1734。所述空間的尺寸可以是公分(cm)或毫米(mm)的數量級。例如，在一實施例中，所述第一空間的尺寸1732可以是大約4mm，並且所述第二空間的尺寸1734可以是大約5mm。所述空間的尺寸1732/1734在其它實施例中可以變化。類似於圖16，圖17可以不是按照尺寸的。例如，射束光點1722在其特徵尺寸及/或空間的尺寸(例如，所述空間的脈衝寬度)上可以是相對在圖17中展示的空間的尺寸1732/1734顯著較小的。在某些實施例中，射束光點1722的空間的脈衝寬度可以是小於0.5mm。如同本文所論述的，所述光子源及/或脈衝式光子束的掃描頻率及/或脈動頻率可被調變，以進一步控制所述熱效應。所述掃描可以繼續直到全體的UF材料都已經固化為止。一旦所述UF材料固化後，所述目標基板1702以及所述半導體1704可以透過藉由所述固化的UF材料的黏著力形成的機械式接合來加以機械性地耦接。所述機械性地耦接可以穩定在所述目標基板1702以及所述半導體裝置1704之間的電耦接及/或電性接合。一旦電性及機械性地耦接後，所述目標基板1702以及所述半導體裝置1404可以形成整合及/或複合的半導體裝置。 用於透過脈衝雷射來選擇性地接合用於半導體裝置的封裝接點的一般性製程
圖18描繪一用於透過光子束來選擇性地接合用於半導體裝置的封裝接點的強化的製程流程的一實施例。製程1800的某些實施例是有關封裝所述機械式及/或電耦接的第一半導體裝置以及所述目標基板(例如，第一半導體裝置以及目標基板的“整合的裝置”)。例如，所述整合的裝置可以透過製程1800的各種實施例，利用輸入/輸出(I/O)接腳來電耦接至一電路板及/或封裝板。更具體而言，連續或脈衝式光子束可被採用以電耦接所述第一半導體裝置及/或所述目標基板的額外的電性接點(例如，I/O接腳)至另一裝置(例如，印刷電路板或封裝材料)。換言之，電路板可以透過脈衝式光子束而充滿著半導體裝置。所述光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓亦可被選擇以進一步控制熱效應。
更具體而言，製程1800可被採用以封裝一半導體裝置，例如但不限於在本文內論述的各種半導體裝置的任一個。在某些實施例中，製程1800可被採用以電耦接半導體裝置至電路板，例如但不限於內含在用於所述半導體裝置的封裝中的電路板。更明確地說，製程1800可被採用以電性接合電性接點(例如，輸入/輸出接腳)至所述電路板的電性接點(例如，所述封裝電路板的輸入/輸出接腳)。因此，製程1800可被採用以將電路板充滿一或多個半導體裝置。
透過製程1800而被封裝及/或電耦接至板的半導體裝置可以是由兩個或多個電性及/或機械性地耦接的半導體裝置所構成的。換言之，透過製程1800而被封裝及/或電耦接至板的半導體裝置可以是複合及/或整合的半導體裝置(例如，整合的裝置)。例如，一旦電性及/或機械性地耦接後，目標基板(例如，目標基板1802)以及半導體裝置(例如，半導體裝置1804)可以形成整合的半導體裝置1880。製程1800可被採用以電耦接整合的裝置1880至電路板1890。
為了提供電性信號至其它裝置(例如，電路板1890)，內含在整合的裝置(例如，整合的裝置1880)中的半導體裝置中的至少一個可包含一或多個電性接點。如同在圖18中所示，整合的裝置1880包含透過目標基板裝置1802的電性接點。尤其，目標基板裝置1802包含複數個電性接點，其包含但不限於第一電性接點1882以及第二電性接點1884。在其它實施例中，半導體裝置1802可包含一或多個電性接點。此種電性接點可以致能輸入與輸出(I/O)信號往返於整合的裝置1880的發送。因此，第一電性接點1882以及第二電性接點1884可以是整合的裝置1880的I/O接腳。
製程1800可以開始在步驟1820，其中整合的裝置1880是透過目標基板1802以及半導體裝置1804的電性及機械性地耦接而被形成。目標基板1802以及半導體裝置1804的耦接可以透過包含但不限於那些在本文論述的各種方法來加以產生。更明確地說，半導體裝置1804是透過在半導體裝置1804以及目標基板1802的電性接點之間的電性接合(例如，電性接合1812)的形成來電耦接至目標基板1802。在某些實施例中，半導體裝置1804是透過底部填充物(UF)材料1862的施加及固化來機械性地耦接至目標基板1802。例如，所述UF材料1862可以是已經透過在此論述的各種實施例的任一個，例如但不限於那些至少結合圖17、20、21及23所論述者而被施加及固化。其它實施例並非限於此的，因而所述機械性地耦接可以是藉由其它機制來產生，例如但不限於一或多個被設置在目標基板1802以及半導體裝置1804的中間的絕緣表面的化學鍵接，即如同結合圖22所論述的。在某些實施例中，例如但不限於電性接合1812的各種電性接合可以藉由在此論述的電性接合退火方法的任一種，例如那些結合圖16所論述者來加以退火。
在步驟1840，整合的裝置1880可被設置成接近另一裝置(例如，板1890)，使得所述整合的裝置的I/O接點(例如，第一電性接點1882以及第二電性接點1884)在空間上與板1890的I/O接點(例如，板1890的對應的第三電性接點1892以及第四電性接點1894)對準。注意到的是，板1890可以是電路板，例如但不限於印刷電路板(PCB)。板1890可以是用於整合的裝置1880的封裝的部分。第三電性接點1892以及第四電性接點1894可以是用於板1890的I/O接點。因此，接點1892/1894可以是用於整合的裝置1880的封裝的I/O接點。在圖18中所示的各種電性接點可包含一或多個電性引線、接腳、I/O埠、與類似者。
在步驟1860，一或多個光子束(例如，第一光子束1816以及第二光子束1818)可被發送，以提供電性接合第一電性接點1882至第三電性接點1892並且電性接合第二電性接點1884至第四電性接點1894的熱能。如同在圖18中所示，第一電性接合1872(其藉由第一光子束1816誘發的熱能來產生)是電耦接第一電性接點1892至第三電性接點1892。第二電性接合1874是電耦接第二電性接點1884至第四電性接點1894。因此，整合的裝置1880是電耦接至板1890，並且可以透過電性接合，例如但不限於電性接合1872及1874來對於板1890發送及接收電性信號。
第一坡印廷向量1866描繪第一光子脈衝1816的方向性能量通量。第二坡印廷向量1868描繪第二光子脈衝1818的方向性能量通量。為了至少部分地照射電性接點1882、1884、1892及/或1894中的至少一個，坡印廷向量1866及/或1868中的至少一個可以具有一正交於圖18的平面的分量。在至少一實施例中，坡印廷向量1868及/或1868中的至少一個可以不具有在圖18的平面之內的分量(或是只有小分量)，並且坡印廷向量1866及/或1868中的所述至少一個可以是實質正交於圖18的平面。在未顯示於圖18的實施例中，光子脈衝1816及/或1818中的至少一個可以至少部分地照射目標基板1802、半導體裝置1804、及/或板1890中的至少一個，以誘發所述局部化的熱能。所述熱能可被誘發在目標基板1802、半導體裝置1804、及/或板1890中的至少一個的基體中，並且流向正被電耦接的電性接點。
在本文論述的各種實施例的任一個中，當透過藉由熱能誘發的一電性接合的形成來電耦接一電性接點至另一電性接點時，焊料回焊製程可被採用。就此而論，焊料材料可被施加在兩個電性接點之間的介面的一或多個表面上。所述熱能可以透過所述焊料材料的回焊來誘發所述電性接合。就此而論，為了形成所述電性接合1872/1874，焊料回焊方法可被採用，其中焊料材料是被設置在第一電性接點1882以及第三電性接點1892之間的介面。額外的焊料材料可被設置在第二電性接點1884以及第四電性接點1894之間的介面。藉由光子束1816/1818誘發的熱能可以誘發焊料回焊，以形成對應的電性接合1872/1874。
如同本文所論述，為了控制和藉由光子束1816/1818誘發的熱能相關的熱效應，光子束1816/1818可以是光子脈衝。就此而論，第一光子脈衝1816及/或第二光子脈衝1818的時間輪廓及/或空間輪廓可被調變及/或選擇，以控制不利的熱效應。此外，光子脈衝1816/1818的一掃描頻率及/或脈動頻率可被調變以控制熱效應。在其它實施例中，一或多個光子源(例如，雷射)可被採用以同時或是以交替的方式來產生兩個或多個同時的(或交替的)光子脈衝，以形成所述電性接合。在另外其它實施例中，為了進一步控制熱效應，一次是發送單一光子脈衝以局部化所述熱能在單一對的電性接點。換言之，單對對應的電性接點(例如，第一電性接點1882以及第三電性接點1892)可以透過第一光子脈衝1816的空間輪廓的調變而一次被接合。所述光子脈衝的脈動頻率及/或時間輪廓可被調變，以容許在連續的脈衝之間的散熱。所述時間輪廓(例如，脈衝持續期間是~100微秒)可被選擇成使得所誘發的熱能可以透過各種的半導體基體來流動及耗散充分的長度(例如，數百微米)以到達正被接合的電性接點。 用於透過多個脈衝雷射來選擇性地接合半導體裝置的一般性製程
圖19描繪和所述各種實施例一致的用於透過多個光子束來選擇性地接合半導體裝置的強化製程流程的實施例。製程1900的某些實施例是有關採用多個光子束或脈衝以形成及/或退火所述電性接合，並且固化UF材料。例如，光子脈衝可以照射第一半導體裝置(半導體裝置1904)，並且另一光子脈衝可以照射第二半導體裝置(例如，所述目標基板1902)。所述光子脈衝可以是相對及/或同軸的光子脈衝。在某些實施例中，所述相對的光子束可以是脈衝式及/或掃描的。所述相對的光子束的脈動及/或掃描頻率可以是類似或不同的。所述兩個光子束的脈動可以是實質同相的(因而所述半導體裝置1904以及所述目標基板1902同時被照射)。在其它實施例中，靜態或動態決定的相位差可被插入在所述兩個光子束的脈動中。同樣地，所述兩個光子束的掃描在某些實施例中可以是同相的，而在其它實施例中，相位差存在於所述兩個射束的掃描中。
更明確地說，製程1900可被採用以電耦接目標基板1902至半導體裝置1904。在某些實施例中，製程1900可被採用以藉由固化後施加的UF材料1962來機械性地耦接目標基板1902至半導體裝置1904，並且同時透過第一光子束1916及第二光子束1956來電耦接目標基板1902至半導體裝置1904。製程1900的實施例可以藉由調變所述光子束的時間輪廓及/或空間輪廓來控制及/或減輕和第一光子束1916及/或第二光子束1956所提供的熱能相關的熱效應。如同在此論述的，製程1900的多個光子束配置可被採用以電耦接電性接點、退火對應的電性接合(透過圖16的製程1600)、及/或固化UF材料。
製程1900的步驟1920可包含定位目標半導體裝置(例如，背板及/或目標基板1902)。目標基板1902包含複數個電性接點，其包含但不限於第一電性接點1996。在步驟1940，所述製程可包含定位另一半導體裝置(例如，半導體裝置1904)到接近所述目標基板1904。在某些實施例中，半導體裝置1904可以是在此論述的半導體裝置的任一個，例如但不限於圖8A-8B的LED裝置810。就此而論，半導體裝置1904可包含主動層1910(例如，用於所述LED的具有一或多個量子井的一層)，其被設置在半導體裝置1904的第一表面1906以及第二表面1908之間。半導體裝置1904包含複數個電性接點，其包含但不限於第二電性接點1994。在目標基板1902的電性接點以及半導體裝置1904的電性接點之間可以有對應性。例如，第一電性接點1996對應於第二電性接點1994。就此而論，當半導體裝置1904被定位到接近所述目標基板1902時，所述對應的第一電性接點1996以及所述第二電性接點1994的空間對準被形成。再者，當半導體裝置1904被定位到接近所述目標基板1902並且由於所述空間對準，所述對應的電性接點1996/1994的介面1998被形成。如同本文所論述的，焊料材料可被施加在所述介面，以致能用於第一電性接點1996以及第二電性接點1994的電耦接的焊料回焊製程。空間對準可包含X、Y、R、尖端及/或傾斜對準。
目標基板1902可包含第一表面1928以及第二表面1926。再者，目標基板1902可包含一或多個金屬化層1920。在某些實施例中，所述一或多個金屬化層1920可被設置在第二表面1936上、或是至少非常接近第二表面1936。在其它實施例中，所述一或多個金屬化層1936中的至少一個可被設置在目標基板1902的第一表面1928以及第二表面1926的中間。所述一或多個金屬化層1920可包含一或多個導電軌及/或互連(例如，金屬軌)，其電耦接目標基板1902的電性接點至內嵌在目標基板1902之內的電路。其它實施例並非限於此的，並且所述目標基板1902及/或所述其它半導體裝置1904可以是幾乎任意的半導體裝置。當半導體裝置1904被定位到接近所述目標基板1902時，半導體裝置1904的第二表面1908可以是相對目標基板1902的第二表面1936。
在步驟1960，熱能可被提供以在介面1998形成電性接合1912。所述接合熱能的第一部分可以是透過第一光子束1916來誘發的，並且所述接合熱能的第二部分可以是透過第二光子束1956來誘發的。第一光子束1916可以是入射在半導體裝置1904的第一表面1906之上，且/或照射所述第一表面1906。第二光子束1956可以是入射在目標基板1902的第一表面1928之上，且/或照射所述第一表面1928。第一坡印廷向量1966描繪第一光子束1916的方向性能量通量。第二坡印廷向量1968描繪第二光子束1956的方向性能量通量。注意到的是，第一坡印廷向量1966的方向是在與第二坡印廷向量1968的方向相對的方向上。在圖19所描繪的非限制性的實施例中，所述第一及第二坡印廷向量1966/1968是實質對準的向量。因此，第一光子束1916以及第二光子束1956可以是相對的同軸的光子束。
如同本文所論述的，為了控制熱效應，第一光子束1916以及第二光子束1956的每一個可以是光子脈衝。為了進一步控制熱效應，第一光子脈衝1916及/或第二光子脈衝1956的每一個的時間輪廓及/或空間輪廓可以如同本文所論述地加以選擇及/或調變。除了選擇、調變、及/或控制第一光子脈衝1916的時間輪廓及/或空間輪廓以外，第一光子脈衝1916的光子的一波長(或頻率)可被選擇成使得和第一光子脈衝1916相關的雷射輻射的至少一大量是在所述半導體裝置1904的所選的區域中被吸收。例如，第一光子脈衝1916的波長可被選擇成使得第一光子脈衝1916的雷射輻射是在被設置於半導體裝置1904的照射表面(例如，半導體裝置1904的第一表面1906)以及主動層1910的中間的區域中被實質吸收。第一光子脈衝1916的空間輪廓1918概要地描繪其中第一光子脈衝1916的雷射輻射被實質吸收的半導體裝置1904的區域。注意到的是，其中和第一光子脈衝1916相關的雷射輻射被實質吸收的第一光子脈衝1916的吸收區域(例如，空間輪廓1918)是被設置在所述照射表面1906以及所述主動層1910的中間。因此，第一光子脈衝1916的雷射輻射並未透射穿過半導體裝置1904的量子井(位在主動層1910中)。
更明確地說，當半導體裝置1904是由砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、或是其它鎵基化合物所構成時，因而第一光子脈衝1916的雷射輻射是在區域1618中被實質吸收(亦即，半導體裝置1904的基體材料對於光子束1916而言是相當不透明的)，所述第一光子脈衝1916的光子的波長可以是在紫外線(UV)範圍之內。在至少一實施例中，第一光子脈衝1916的波長可以是小於360nm。在其它實施例中，所述第一光子脈衝1916的光子的波長可以是在電磁(EM)頻譜的可見光區域之內。在另外其它實施例中，所述第一光子脈衝1916的光子的波長是在EM頻譜的紅外線(IR)區域之內。例如，用於第一光子脈衝1916的光子源可以是二氧化碳(CO2 )雷射，其中波長是在10微米的數量級(例如，中IR雷射)。
同樣地，第二光子脈衝1956的光子的波長可被選擇成使得和第二光子脈衝1956相關的雷射輻射的至少一大量是在所述目標基板1902的一所選的區域中被吸收。例如，第二光子脈衝1956的波長可被選擇成使得第二光子脈衝1956的雷射輻射在被設置於目標基板1902的照射表面(例如，目標基板1902的第一表面1928)以及第二表面1936的中間的區域中被實質吸收。在至少一實施例中，所述第二光子脈衝1956的波長被選擇成使得第二光子脈衝1956的雷射輻射是在所述目標基板1902的金屬化層1920及/或電性接點及/或所述半導體裝置1904的電性接點中被實質吸收。第二光子脈衝1956的空間輪廓1938概要地描繪其中第二光子脈衝1956的雷射輻射被實質吸收的目標基板1902的區域以及所述目標基板1902的電性接點。注意到的是其中和第二光子脈衝1956相關的雷射輻射被實質吸收的第二光子脈衝1956的吸收區域(例如，空間輪廓1938)是在目標基板1902的金屬化層1920以及電性接點之內。因此，所誘發的熱能可以耗散至正被接合的電性接點的介面。
更明確地說，第二光子脈衝1956的波長可被選擇成使得目標基板的基體材料對於第二光子脈衝1956而言是實質透明的。再者，第二光子脈衝1956的波長可被選擇成使得金屬化層1920的金屬軌對於第二光子脈衝1956而言是實質不透明的。因此，如同由空間輪廓1938所描繪的，第二光子脈衝1956的雷射輻射是在目標基板1902的金屬化層1920及/或電性接點中被實質吸收。在一實施例中，所述金屬化層1936大致是在所述目標基板1902的第二表面1936之下15微米處。就此而論，藉由第二光子脈衝1956誘發的熱能是接近目標基板1902的第二表面1936而被實質誘發。譬如，當目標基板1902的基體材料是由矽(Si)所構成時，第二光子脈衝1956的波長可以是在EM頻譜的IR範圍內。在非限制性的實施例中，所述第二光子脈衝1956的波長是大於1300奈米。透過藉由所述同軸的光子脈衝1916/1956誘發的熱能的局部化，各種不利的熱效應被減輕、或至少被降低。
如同本文所論述的，為了控制所述熱效應，所述第一光子脈衝1916以及所述第二光子脈衝1956的每一個的時間輪廓及/或空間輪廓可以根據一熱擴散長度而被選擇，所述熱擴散長度是依據所述雷射輻射將會透射通過的基體材料、以及所述雷射脈衝持續期間(例如，時間的脈衝寬度)及/或波長而定。如同本文所論述的，所述熱擴散長度可以至少大致被建立模型以縮放為
Figure 02_image003
，其中D(熱擴散率)是依據所述半導體材料的物理性質而定，τ代表所述時間的脈衝寬度，並且ξ是依據被照射的裝置的幾何(例如，半導體裝置1904及/或目標基板1902的基體相對薄膜的特點)而定的幾何因數。在針對於GaN LED的非限制性的實施例中，
Figure 02_image001
。在某些實施例中，第一光子脈衝1916及/或第二光子脈衝1956的時間的脈衝寬度可以是在1微秒到10微秒的範圍之內。在其它實施例中，第一光子脈衝1916及/或第二光子脈衝1956中的至少一個可以具有大約100奈秒的時間的脈衝寬度。針對於GaN在時間的脈衝寬度10ns的數量級的脈衝下的熱擴散長度可以是大約6.5μm。在其它實施例中，所述時間的脈衝寬度可以是在10奈秒到1微秒的範圍之內，其具有6.5μm到65μm的熱擴散長度的對應範圍。在另外其它實施例中，所述時間的脈衝寬度可以是在1微微秒到10微微秒的範圍之內，其具有65奈米到200奈米的熱擴散長度的對應範圍。在另外其它實施例中，具有大約100奈秒的時間的脈衝的光子脈衝的擴散長度可以是大約12μm。注意到的是，第一光子脈衝1916及第二光子脈衝1956可被聚焦以局部化所誘發的熱能的組合在所選的電性接點。
如同在圖19中所示，所述第一光子脈衝1916以及所述第二光子脈衝1956可以是同時脈動及/或發送的。換言之，第一光子脈衝1916以及第二光子脈衝1956的脈動可以是同相的，使得藉由每一個光子脈衝誘發的熱能是同時被誘發。在其它實施例中，相對的相位差可被引入在所述脈動的第一光子脈衝1916以及第二光子脈衝1956中。例如，具有π/2、π、或是任何其它此種相位值的相對的相位差可被引入。在所述多個光子源的脈動中引入相位差可以進一步控制不利的熱效應。
製程1900亦可被採用以固化UF材料。圖19展示UF材料1962是藉由所述第一光子脈衝1916誘發的熱能以及第二光子脈衝1956誘發的熱能的組合來固化的。在各種的實施例中，當藉由所誘發的熱能而被加熱時，所述未固化的UF材料1962的一體積可以膨脹以囊封所述第一電性接點1996、第二電性接點1994、以及電性接合1912。因此，所述UF材料1962可以與電性接合1912的形成同時來固化的。所述同軸的光子脈衝1916及1946可以致能所述熱能的強化的局部化，並且進一步降低不利的熱效應。
箭頭1998展示用於發送第一光子脈衝1916及第二光子脈衝1956的每一個的光子源的一掃描方向。就此而論，在所述光子脈衝1916/1956的左邊的電性接點是電性接合的，而在所述光子脈衝1916/1956的右邊的電性接點尚未被接合，因為所述掃描的光子脈衝尚未提供形成電性接合所需的熱能。如同所指出的，除了形成電性接合以及固化UF材料以外，所述多個光子脈衝的同軸的配置可被採用以退火電性接合，即如同至少結合圖16所論述的。
在步驟1980，發送第一光子脈衝1916的光子源可以掃描半導體裝置1904的第一表面1906。發送所述第二光子脈衝1956的光子源可以掃描目標基板1902的第一表面1928。所述步驟1960描繪半導體裝置1904以及半導體裝置1906的第一表面1906的俯視圖。同樣展示在步驟1980中的是掃描的第一光子脈衝1916的大致的射束光點1922。所述掃描可以是1D掃描或是2D掃描，例如是以箭頭1924及1926所繪的。
所述第一表面1906可以具有第一空間的尺寸1932以及第二空間的尺寸1934。所述空間的尺寸可以是公分(cm)或毫米(mm)的數量級。例如，在一實施例中，所述第一空間的尺寸1932可以是大約4mm，並且所述第二空間的尺寸1934可以是大約5mm。所述空間的尺寸1932/1934在其它實施例中可以是不同的。圖19可能並未按照尺寸的。例如，射束光點1922在其特徵尺寸及/或空間的尺寸(例如，所述空間的脈衝寬度)上可以是相對在圖19中展示的空間的尺寸1932/1934顯著較小的。在某些實施例中，射束光點1922的空間的脈衝寬度可以是小於0.5mm。如同本文所論述的，所述光子源及/或脈衝式光子束的掃描頻率及/或脈動頻率可被調變，以進一步控制所述熱效應。 用於透過電漿蝕刻及雷射來固化預施加的底部填充物材料的一般性製程
圖20描繪用於透過電漿蝕刻及雷射來固化預施加的底部填充物(UF)材料之強化的製程流程的實施例。所述電漿可以是基於一或多種氣體的，例如但不限於O2 、N2 、氬、或類似者。製程2000的實施例是有關預施加所述UF材料以穩定第一半導體裝置(例如，半導體裝置2020)以及第二半導體裝置(例如，目標基板2040)的電耦接。在製程2000中，所述UF材料可以是在形成所述第一半導體裝置以及所述第二半導體裝置的對應的電性接點對之間的對準的“夾層”的形成之前被施加。換言之，所述未固化的UF材料可以沉積在所述第一半導體裝置、所述第二半導體裝置、或是其之一組合上。所述未固化的UF材料可以透過亦被採用來電性接合所述第一半導體裝置以及所述第二半導體裝置的電性接點的一或多個光子束來固化。在製程2000的其它實施例中，其它固化製程可被採用。在製程2000的某些實施例中，所述預施加且未固化的UF材料的多餘的部分可以透過電漿蝕刻而被移除。連續的光子束或是一脈衝式光子束可被採用以形成及退火所述電性接合，並且固化所述UF材料。
更明確地說，製程2000可被採用以固化已經施加至所述第一半導體裝置及/或所述第二半導體裝置中的至少一個的UF材料。所述UF材料可以在電耦接所述第一及第二半導體裝置之前，先被施加至所述第一半導體裝置或是所述第二半導體裝置中的所述至少一個。一旦固化後，所述UF材料可以機械性地耦接所述第一及第二半導體裝置。所述半導體裝置的機械性地耦接可以增加在所述半導體裝置之間的電耦接的可靠度。
在製程2000的某些實施例中，熱能被提供以固化所述UF材料。所述熱能可以是由一連續或脈衝式光子束提供的。針對於連續的光子束，所述光子束的空間輪廓可被選擇及/或調變以控制不利的熱效應(例如，由於所述半導體裝置的CTE不匹配所造成的第一及第二半導體裝置的電性接點的失準。)針對於脈衝式光子束(例如，光子脈衝)，所述空間輪廓及/或時間輪廓中的一或多個可被選擇或調變以控制不利的熱效應。在此論述的選擇或調變光子束/脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓的各種方法的任一種都可被採用。在某些實施例中，所述光子束或脈衝可以是雷射射束或是雷射脈衝。
在至少一實施例中，所提供的熱能的至少一部分可以透過在所述第一及第二半導體裝置的至少對應的電性接點對之間的一或多個電性接合的形成，來電耦接所述第一及第二半導體裝置。換言之，由光子脈衝提供的熱能的一部分固化所述UF材料，而所述熱能的另一部分則在所述第一半導體裝置的第一電性接點以及所述第二半導體裝置的第二電性接點之間形成電性接合。在某些實施例中，所述固化的UF材料可以機械性地穩定所述電耦接及/或所述電性接合。如同本文所論述的，發送所述光子束/脈衝的光子源可以掃描，以橫跨所述第一及/或第二半導體裝置的相當大的部分均勻地提供熱能。掃描脈衝式光子束可以減少每單位時間提供的熱能總量(因為在任何特定的時點，所述半導體裝置只有一小部分正被照射)。在所述兩個半導體裝置之間的電性接點之間的對準可被保存，甚至是存在CTE不匹配情節也是如此。掃描所述光子源可以確保每對對應的電性接點都被接合，並且所施加的UF材料的至少一相當大的部分被固化。
在某些實施例中，所述第一半導體裝置可以是在圖20中所示的半導體裝置2020。半導體裝置2020可以是幾乎任意的半導體裝置，其包含在此論述的LED裝置的各種實施例的任一個。例如，半導體裝置2020可以是一微發光二極體(μLED)，其具有小於100微米(μm)的特徵尺寸。所述半導體裝置2020可以內含在顯示裝置中。所述顯示裝置可以是內含在一頭戴式裝置中，所述頭戴式裝置是虛擬實境的裝置、擴增實境的裝置、或是混合實境裝置中的至少一個。所述第二半導體裝置可以是幾乎任意的其它半導體裝置，例如但不限於目標基板2040。目標基板2040可以是等同於、或是至少類似於在此論述的目標基板裝置的任一個。因此，目標基板2040可以是所述顯示裝置的一背板。
如同在圖20中所示，半導體裝置2020可包含第一表面2032、第三表面2034、以及複數個電性接點，其包含但不限於第一電性接點2022。半導體裝置2020的複數個電性接點中的至少某些個可以是“焊料凸塊”類型的電性接點，且/或包含“焊料凸塊”類型的電性接點。半導體裝置2020的複數個電性接點中的至少某些個可以是由奈米多孔金(NPG)所構成的。半導體裝置2020的複數個電性接點中的至少某些個可以是由金、銀、或類似者所構成的。
如同在圖20中所示，半導體裝置2020的複數個電性接點的每一個可以從半導體裝置2020的第一表面2032延伸並且超出。就此而論，第一電性接點2022包含遠端部分2024以及近端部分2026。相較於第一電性接點2022的遠端部分2024，半導體裝置2020的第一電性接點2022的近端部分2026是相對接近半導體裝置2020的第一表面2032。相較於半導體裝置2020的近端部分2026，半導體裝置2020的第一電性接點2022的遠端部分2024是相對遠離半導體裝置2020的第一表面2032。換言之，第一電性接點2022的近端部分2026是比所述第一電性接點2022的較遠的遠端部分2024更靠近所述第一表面2032。
再者，目標基板2040可包含第二表面2052、第四表面2054、以及複數個電性接點，其包含但不限於第二電性接點2042。類似於半導體裝置2020，目標基板2040的複數個電性接點的至少某些個可以是“焊料凸塊”類型的電性接點。目標基板2040的複數個電性接點的至少某些個可以是由奈米多孔金(NPG)所構成。目標基板2040的複數個電性接點的至少某些個可以是由金、銀、或類似者所構成。如同在圖20中所示，目標基板2040的複數個電性接點的每一個是從目標基板2040的第二表面2052延伸並且超出。就此而論，第二電性接點2042包含遠端部分2044以及近端部分2046。相較於第二電性接點2042的遠端部分2044，目標基板2040的第二電性接點2042的近端部分2046是相對接近目標基板2040的第二表面2052。相較於第二電性接點2042的近端部分2046，目標基板2040的第二電性接點2042的遠端部分2044是相對遠離目標基板2040的第二表面2052。換言之，第二電性接點2042的近端部分2046是比所述第二電性接點2042的較遠的遠端部分2044更靠近所述第二表面2052。
在製程2000的步驟2002，未固化的UF材料2060被沉積及/或施加至目標基板2040或半導體裝置2020中的至少一個的至少一表面上。在各種的實施例中，UF施用器裝置及/或UF施加製程可被採用，以施加及/或沉積所述未固化的UF材料2060。所述UF施加製程可包含旋轉塗覆製程、浸漬塗覆製程、刮刀塗佈製程、噴霧塗覆製程、或類似者。如同在圖20中所示，所述未固化的UF材料2060可以沉積在目標基板2040的第二表面2052上。當沉積在目標基板2040的第二表面2052上，所述未固化的UF材料2060可以實質覆蓋第二表面2052，並且實質囊封目標基板2040的第二電性接點2042。
在未顯示於圖20的其它實施例中，在步驟2002，所述未固化的UF材料2060可以沉積在半導體裝置2020的第一表面2032上，以實質覆蓋所述第一表面2032，並且實質囊封半導體裝置2020的第一電性接點2022。所述未固化的UF材料2060可包含遠端部分2062以及近端部分2064，其中未固化的UF材料2060的近端部分2064比較遠的遠端部分2062更接近目標基板2040的第二表面2052。所述未固化的UF材料2060的遠端部分2062可以是所述未固化的UF材料2060的多餘的部分。
在步驟2004，所述未固化的UF材料2060的遠端或多餘的部分2062被移除，以形成未固化的UF材料2060的露出的層2066。所述未固化的UF材料2060的多餘的部分2062的移除至少部分地露出第二電性接點2042的遠端部分2044(或是所述未固化的UF材料2060的第一電性接點2022的遠端部分2024被施加至半導體裝置2020的第一表面2032)。所述未固化的UF材料2060的多餘的部分2062可以透過蝕刻製程而被移除。換言之，所述多餘的部分2062可以藉由曝露到蝕刻源，例如但不限於蝕刻電漿來加以移除。因此，所述未固化的UF材料2060的多餘的部分2062可以透過電漿蝕刻製程而被移除。例如，所述未固化的UF材料2060(或至少是其之多餘的部分2062)可被曝露到電漿源，其蝕去所述未固化的UF材料2060的多餘的部分2062，並且形成(或露出)所述未固化的UF材料2060的露出的層2066。所述電漿源的電漿可以是射頻(RF)氧電漿。
除了蝕刻所述未固化的UF材料2060的多餘的部分2062以外，所述電漿可以功能化所述第二電性接點2042的露出的遠端部分2044的一或多個表面。換言之，所述電漿可以增加第二電性接點2042的遠端部分2044的一或多個表面的加濕性質，因而在電性接合2050的形成之前，所述第二電性接點2042更容易黏附地接合至第一電性接點2022。透過所述第二電性接點2042的露出的遠端部分2044的一或多個表面的所述功能化，所述第一電性接點2022至所述第二電性接點2042的強化的黏著接合是在電耦接之前提供機械性的穩定，以用於在第一電性接點2022以及第二電性接點2042之間的對準。換言之，在電耦接第一電性接點2022及第二電性接點2042之前，透過曝露到電漿材料來功能化第二電性接點2042的一部分是減小在第一電性接點2022及第二電性接點2042之間的失準(由於和CTE不匹配相關的熱效應所造成)的可能性。因此，所述功能化貢獻到控制或至少減低在不利的熱效應上的嚴重性。
在步驟2006，半導體裝置2020可被定位到接近所述目標基板2040處，以形成半導體裝置2020的第一電性接點2022與所述目標基板2040的第二電性接點2042的空間對準。當對準時，所述第一表面2032以及所述第二表面2052可以是相對的表面，空孔2068被設置在所述第一表面2032以及所述未固化的UF材料2060的露出的層2066之間。所述第二電性接點2042的至少部分露出的遠端部分2044是相鄰所述第一電性接點2022的遠端部分2024。拾放頭(PPH)可被採用以定位半導體裝置2020到接近目標基板2040，並且形成半導體裝置2020的第一電性接點2022與所述目標基板2040的第二電性接點2042的空間對準。
同樣在步驟2006，熱能被提供至所述未固化的UF材料2060以固化所述未固化的UF材料2060。被標示有畫有陰影線的圖案2070的區域是指出所述UF材料2060的已經透過所述熱能固化的一部分。所述熱能增加所述未固化的UF材料2060的體積(如同透過畫有陰影線的區域2070所展示的)，並且減小被設置在所述第一表面2032以及所述未固化的UF材料260的露出的層2066之間的空孔2068的體積。所述固化的UF材料2070穩定所述第一電性接點2022與所述第二電性接點2042的空間對準。所提供的熱能的至少一部分可以電性接合所述第一電性接點2022的遠端部分2024至所述第二電性接點2042的至少部分露出的遠端部分2044。換言之，所述熱能的至少一部分可以形成電性接合2050，因而在半導體裝置2020以及目標基板2040之間形成電耦接。
在某些實施例中，並且為了產生所述熱能，光子束2080可被發送以照射所述半導體裝置2020。在未顯示於圖20的其它實施例中，所述光子束2080可被發送以照射所述目標基板2040。在另外其它實施例中，相對及/或同軸的光子束(例如是那些至少結合圖19所論述者)可被採用以照射半導體裝置2020以及目標基板2040，並且產生所述熱能的至少一部分。
光子束2080的光子的波長(或頻率)可被選擇，使得光子束2080的雷射輻射是在被照射的半導體裝置2020或是被照射的目標基板2040的一所選的區域中被吸收。所述熱能的相當大的部分是被誘發在半導體裝置2020或是被照射的目標基板2040的吸收區域中。所誘發的熱能可以耗散或流向其它區域，以用於固化所述UF材料2060及/或形成電性接合(例如，電性接合2050)。在半導體裝置2020的陰影上的漸層是指出在所誘發的熱能離開所述吸收區域的流動上的梯度、以及流向其中所述熱能將會固化所述UF材料並且接合所述電性接點的區域。
在某些實施例中，所述半導體裝置2020及/或所述目標基板2040可包含一半導體材料的磊晶層(例如，epi層)，其分層在半導體材料的半導體基板(或基體)區域上。在某些實施例中，光子束2080的波長可被選擇成使得光子束2080的雷射輻射是在所述半導體裝置2020或是所述目標基板2040的一磊晶層中被吸收。例如，光子束2080的光子可以是具有小於360奈米的波長的紫外線(UV)光子。在其它實施例中，光子束2080的波長可被選擇成使得光子束2080的雷射輻射是在所述半導體裝置2020或是所述目標基板2040的電性接點中被吸收(例如，所述吸收區域可以是在第一電性接點2022及/或第二電性接點2042中)。在此種實施例中，所述光子可以是具有大於800奈米的波長的紅外線(IR)光子。因此，所述熱能的至少一部分可被產生及/或誘發在所述半導體裝置2020的一磊晶層、所述目標基板2040的磊晶層、所述第一電性接點2024、或是所述第二電性接點2042中的至少一個中。
如上所提到的，光子束2080可以是光子脈衝。光子脈衝2080可包含時間輪廓及/或空間輪廓，其被調變以控制和所述熱能及/或所述第一電性接點與所述第二電性接點的空間對準相關的熱效應。如同本文所論述的，所述光子脈衝2080的時間輪廓及/或空間輪廓可以是根據熱擴散率以及和所述半導體裝置2020或所述目標基板2040相關的幾何而定的。所述時間輪廓及/或空間輪廓可以至少根據所述半導體裝置2020及/或所述目標基板2040的幾何(例如，在所述第一電性接點2022以及所述半導體裝置2020的相鄰的電性接點之間的空間的距離)來選擇及/或調變。
所述時間輪廓局部化所述熱效應至所述第一電性接點2022、所述第二電性接點2042、及/或所述未固化的UF材料的相鄰所述第二電性接點的部分(例如，畫有陰影線的區域2070)中的至少一個。所述局部化的熱效應可包含減低所述未固化的UF材料的局部化的部分的黏度。如同在畫有陰影線的區域2070中所示，所述局部化的熱能可以增加所述未固化的UF材料的局部化的部分的體積，使得所述未固化的UF材料2060的局部化的部分的至少一些是流動在所述第二電性接點2042的至少部分露出的遠端部分2044的表面、或是第一電性接點2022的遠端部分2024之上。所述未固化的UF材料2060的局部化的部分可被局部化在所述第二電性接點2042及/或所述第一電性接點2022的周圍。換言之，所述UF材料2060的降低的黏度以及增大的體積可以“加濕”所述電性接點(例如，第一電性接點2022及/或第二電性接點2042)的露出的表面。
更具體而言，當所述UF材料2060被加熱時，所述UF材料2060的體積增大以填入圍繞所述電性接點的任何空孔及/或間隙。例如，在所述雷射掃描期間，當所述UF材料2060膨脹時，所述間隙是在空氣穩定被移除時閉合。再者，當所述UF材料2060被加熱到超過所述UF材料2060的玻璃轉化溫度時，所述UF材料2060的CTE可被增大。當所述半導體裝置2020及/或所述目標基板2040是具有足夠低的導熱度，且/或在所述電性接點之間的間距是足夠大到使得熱效應可以是可接受的，所述光子束2080可以是連續操作的光子束。然而，當不利的熱效應是問題時(例如，當所述裝置的導熱度是足夠高的，且/或所述電性接點的間距是足夠小的)，光子束2080可以是脈衝式光子束。例如，若互連(柱/凸塊)的直徑是足夠小的，由CTE不匹配誘發的熱逸散可以發生在各種的間距。減小所述互連間距可以自動地導致較薄的凸塊。
如同在步驟2008中所示，所述(脈衝式或連續的)光子束2080可以是掃描的光子束。就此而論，掃描的光子束2080可以照射並且掃描橫跨半導體裝置2020的第三表面2034及/或所述目標基板2040的第四表面2054中的至少一個。所述掃描的光子束2080可以透過一掃描的脈衝雷射來源來提供。所述脈衝式掃描的雷射射束2080的脈動頻率及/或掃描頻率可被選擇以進一步控制所述熱效應。在某些實施例中，目標基板2040可以充滿在電路板，例如是電路板2092。 用於透過雷射來選擇性地接合半導體裝置並且固化預施加的底部填充物材料的一般性製程
圖21描繪和所述各種實施例一致的一種用於透過光子束來選擇性地接合半導體裝置以及固化預施加的底部填充物材料之強化的製程流程的實施例。在製程2100的實施例中，一種兩階段的固化製程被採用於預施加的UF材料。所述兩個UF固化階段可包含預先固化階段以及固化階段。在此種實施例中，所述預施加的UF材料可以透過熱固化製程(例如，利用紫外線(UV)或是紅外線(IR)光子束)而被預先固化。在預先固化之後，所述預先固化的UF材料的多餘的部分可以透過雷射燒蝕及/或雷射磨蝕製程而被移除。所述電性接點的電性接合可以透過連續或脈衝式光子束來加以形成。在某些實施例中，作為電性接合所述接點的脈衝式光子束的額外或替代的，低溫熱壓可以在所述雷射磨蝕製程之後被採用以電性接合所述電性接點。在第一半導體裝置(例如，半導體裝置2120)以及第二半導體裝置(例如，目標基板2140)的電耦接之後(或是之前)，所述預先固化的UF材料可以透過室溫(或低溫)固化製程來加以固化。例如，厭氧或濕氣固化製程可被採用於所述第二固化階段。
更明確地說，製程2100可被採用以固化已經施加至第一半導體裝置及/或第二半導體裝置中的至少一個的UF材料。所述UF材料可以在電耦接所述第一及第二半導體裝置之前，被預施加至所述第一半導體裝置、所述第二半導體裝置中的所述至少一個、或是其之一組合。一旦固化後，所述UF材料可以機械性地耦接所述第一及第二半導體裝置。所述半導體裝置的機械性地耦接可以增加在所述半導體裝置之間的電耦接的可靠度。
製程2100的各種實施例可包含一種兩階段的固化製程。在第一階段期間，所述UF材料可被預先固化。換言之，所述UF材料可包含一種2階段的UF材料。所述預先固化的階段可包含紫外線(UV)固化製程、紅外線(IR)固化製程、或是熱固化製程。第二階段的固化製程可包含室溫或低溫的固化製程。例如，所述第二階段的固化製程可包含在大約室溫下執行的厭氧或濕氣的固化製程。所述固化階段可包含採用厭氧的黏著劑以固化所述預先固化的UF材料。在其它實施例中，所述固化階段可包含採用吸濕的製程以固化所述預先固化的UF材料。
在所述預先固化及固化階段之間，所述兩個半導體裝置的電性接點可以透過連續操作的或脈衝式光子束，例如是在此論述的那些實施例來加以接合。在所述預先固化製程之後並且在電性接合所述電性接點之前，所述預先固化的UF材料的多餘的體積可以透過雷射磨蝕製程(例如，雷射燒蝕製程)而被移除。所述雷射磨蝕/燒蝕製程可以露出所述第一半導體裝置或是所述第二半導體裝置中的至少一個的電性接點，以用於與另一裝置的電性接點接合。所述雷射磨蝕製程可以在所述預先固化的UF材料的遠端部分上形成平坦表面。換言之，所述雷射磨蝕可以平坦化所述預先固化的UF材料的表面。
在某些實施例中，所述第一半導體裝置可以是在圖21中所示的半導體裝置2120。半導體裝置2120可以是幾乎任意的半導體裝置，其包含在此論述的LED裝置的各種實施例的任一個。例如，半導體裝置2120可以是微發光二極體(μLED)，其具有小於100微米(μm)的特徵尺寸。所述半導體裝置2120可以內含在顯示裝置中。所述顯示裝置可以內含在頭戴式裝置中，所述頭戴式裝置是虛擬實境的裝置、擴增實境的裝置、或是混合實境裝置中的至少一個。所述第二半導體裝置可以是幾乎任意的其它半導體裝置，例如但不限於目標基板2140。目標基板2140可以等同於、或是至少類似於在此論述的目標基板裝置的任一個。因此，目標基板2140可以是所述顯示裝置的背板。
如同在圖21中所示，半導體裝置2120可包含第一表面2132、第三表面2134、以及複數個電性接點，其包含但不限於第一電性接點2122。半導體裝置2120的複數個電性接點中的至少某些個可以是“焊料凸塊”類型電性接點，且/或包含“焊料凸塊”類型電性接點。在某些實施例中，半導體裝置2120的複數個電性接點可以是由一種可變形及/或易彎的導電材料所構成。例如，半導體裝置2120的複數個電性接點中的至少某些個可以是由可變形的奈米多孔金(NPG)所構成。在其它實施例中，半導體裝置2120的複數個電性接點中的至少某些個可以是由可變形的金及/或可變形的銀所構成。其它可變形且導電的材料可被採用，以製造半導體裝置2120的複數個電性接點。
如同在圖21中所示，半導體裝置2120的複數個電性接點的每一個可以從半導體裝置2120的第一表面2132延伸並且超出。就此而論，第一電性接點2122包含遠端部分2124以及近端部分2126。相較於第一電性接點2122的遠端部分2124，半導體裝置2120的第一電性接點2122的近端部分2126是相對接近半導體裝置2120的第一表面2132。相較於半導體裝置2120的近端部分2126，半導體裝置2120的第一電性接點2122的遠端部分2124是相對遠離半導體裝置2120的第一表面2132。換言之，第一電性接點2122的近端部分2126是比所述第一電性接點2122的較遠的遠端部分2124更靠近所述第一表面2132。
再者，目標基板2140可包含第二表面2152、第四表面2154、以及複數個電性接點，其包含但不限於第二電性接點2142。類似於半導體裝置2120，目標基板2140的複數個電性接點中的至少某些個可以是“焊料凸塊”類型的電性接點。在某些實施例中，目標基板2140的複數個電性接點可以是由一種可變形及/或易彎的導電材料所構成。例如，目標基板2140的複數個電性接點中的至少某些個可以是由可變形的奈米多孔金(NPG)所構成。目標基板2140的複數個電性接點中的至少某些個可以是由可變形的金、銀、或類似者所構成。
如同在圖21中所示，目標基板2140的複數個電性接點的每一個是從目標基板2140的第二表面2152延伸並且超出。就此而論，第二電性接點2142包含遠端部分2144以及近端部分2146。相較於第二電性接點2142的遠端部分2144，目標基板2140的第二電性接點2142的近端部分2146是相對接近目標基板2140的第二表面2152。相較於第二電性接點2142的近端部分2146，目標基板2140的第二電性接點2142的遠端部分2144是相對遠離目標基板2140的第二表面2152。換言之，第二電性接點2142的近端部分2146是比所述第二電性接點2142的較遠的遠端部分2144更靠近所述第二表面2152。
在製程2100的步驟2102，所述目標基板2140可被定位。在步驟2104，未固化的UF材料2160被沉積及/或施加至目標基板2140或半導體裝置2120中的至少一個的至少一表面上。在各種的實施例中，UF施用器裝置及/或UF施加製程可被採用以施加及/或沉積所述未固化的UF材料2160。所述UF施加製程可包含旋轉塗覆製程、浸漬塗覆製程、刮刀塗佈製程、噴霧塗覆製程、或類似者。如同在圖21中所示，所述未固化的UF材料2160可以沉積在目標基板2140的第二表面2152上。當沉積在目標基板2140的第二表面2152上時，所述未固化的UF材料2160可以實質覆蓋第二表面2152，並且實質囊封目標基板2140的第二電性接點2142。
在未顯示於圖21的其它實施例中，在步驟2104，所述未固化的UF材料2160可以沉積在半導體裝置2120的第一表面2132上，以實質覆蓋所述第一表面2132，並且實質囊封半導體裝置2120的第一電性接點2122。所述未固化的UF材料2160可包含遠端部分2162以及近端部分2164，其中未固化的UF材料2160的近端部分2164是比所述較遠的遠端部分2162更接近目標基板2140的第二表面2152。所述未固化的UF材料2160的遠端部分2162可以是所述未固化的UF材料2160的多餘的部分。
在步驟2106，熱能可被施加至所述未固化的UF材料2160以預先固化所述UF材料2060。換言之，UF預先固化的設備可以利用熱固化製程以預先固化所述未固化的UF材料2160。在步驟2104及步驟2106中的UF材料2160的不同的陰影密度是展示從在步驟2104中的未固化的UF材料到步驟2106的預先固化的UF材料2160的轉變。所述熱能可以是由光子源(未展示在圖21中)來提供的。所述光子源可以提供光子束(未展示在圖21中)。步驟2106的光子束可以是掃描的光子束。所述光子束可以是連續操作的光子束或是脈衝式光子束，例如是在本文論述的那些實施例。所述光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓可被選擇以控制不利的熱效應。所述光子束可以是由雷射裝置提供的。在所述光子束中的光子的波長可以是在紫外線(UV)範圍之內。在至少一實施例中，所述波長可以是小於360nm。在其它實施例中，所述光子的波長可以是在電磁(EM)頻譜的可見光區域之內。在另外其它實施例中，所述光子的波長是在EM頻譜的紅外線(IR)區域之內。例如，所述光子源可以是二氧化碳(CO2 )雷射，其中波長是10.6微米的數量級(例如，中IR雷射)。所述熱能可以是由除了光子束以外的來源提供的。
在步驟2108，雷射磨蝕及/或雷射燒蝕製程可加以執行，以移除所述UF材料2160的多餘的部分2162。所述雷射燒蝕製程可包含利用光子束2180來照射所述預先固化的UF材料2060的多餘的部分2162。所述光子束2180可以是由燒蝕設備(例如，雷射裝置)提供的。光子束2180可以是掃描的光子束，即如同藉由掃描的箭頭2182所指出的。燒蝕光子束2180可以掃描橫跨所述多餘的部分2162，以移除所述預先固化的UF材料2160的多餘的部分2162。燒蝕所述多餘的部分2162可以形成所述預先固化的UF材料2160的一平坦表面2166，其至少部分地露出所述第二電性接點2142的遠端部分2144。所述掃描的光子束2180可以是如同在本文論述的連續操作的或脈衝式，以控制不利的熱效應。
在步驟2110，所述半導體裝置2120可被定位到接近所述目標基板2040處，以形成所述第一電性接點2122與所述第二電性接點2142的空間對準。所述半導體裝置2120的第一表面2132以及所述目標基板2040的第二表面2152可以是相對的表面。所述第二電性接點2142的露出的遠端部分2144是相鄰所述第一電性接點2122的遠端部分2124。拾放頭(PPH)可被採用以定位所述半導體裝置2120。
同樣在步驟2110，在所述半導體裝置2120以及所述目標基板2140之間的電耦接可以藉由接合所述第二電性接點2142的所述至少部分露出的遠端部分2144至所述第一電性接點2122的相鄰的遠端部分2124來加以形成。換言之，如同在步驟2112中所示，電性接合2150可被形成在所述第一電性接點2122以及所述第二電性接點2142之間。接合所述第二電性接點2142的露出的遠端部分2144至所述第一電性接點2122的相鄰的遠端部分2124可以藉由額外的熱能而被誘發。所述額外的熱能可以藉由額外的光子束(未展示在圖21中)來產生。所述額外的光子束可以照射所述半導體裝置2120的第三表面2134、或是所述目標基板2140的第四表面2154中的至少一個。所述額外的光子束可以是連續操作或是脈衝式光子束。如同本文所論述的，脈衝式光子束可包含時間輪廓及/或空間輪廓，其被選擇及/或調變以控制和所述額外的光子束所提供的額外的熱能相關的不利的熱效應。在某些實施例中，作為電性接合所述接點的脈衝式光子束的額外或替代的，低溫熱壓可以在所述雷射磨蝕製程之後被採用以電性接合所述電性接點。換言之，所述電性接合可以是至少部分地藉由低溫熱壓接合製程而被誘發。所述預先固化階段的厭氧的黏著劑可以致能或強化所述熱壓製程。
在步驟2112，所述預先固化的UF材料2160可加以固化。所述固化的UF材料2160可以機械性地穩定在所述半導體裝置2120以及所述目標基板2140之間的電耦接。固化設備可被採用以固化所述預先固化的UF材料2160。在步驟2110及2112中的UF材料2160的陰影上的差異是指出從預先固化的UF材料至固化的UF材料的轉變。所述固化設備可以利用室溫UF固化製程來固化所述預先固化的UF材料2160。例如，厭氧及/或濕氣的固化製程可以在(或是接近)室溫下被採用。 用於透過雷射以及介電層的化學鍵接來選擇性地接合半導體裝置並且機械性地穩定所述電性接合的一般性製程
圖22描繪一種用於透過雷射以及介電層的化學鍵接來選擇性地接合半導體裝置並且機械性地穩定所述電性接合之強化的製程流程的實施例。在製程2200的實施例中，在第一半導體裝置(例如，半導體裝置2220)以及第二半導體裝置(例如，目標基板2240)之間的電性接合可以在不採用UF材料下被機械性地穩定。絕緣(或介電)層可被形成在所述第一半導體裝置以及所述第二半導體的表面上。所述絕緣層可以透過電漿活化而被活化。當一起被壓縮時，所述被活化的絕緣層可以至少部分地化學鍵接(例如，共價鍵)以在電性接合之前，在所述第一半導體裝置以及所述第二半導體裝置之間形成至少稍微穩定的機械性地耦接。所述絕緣層的化學鍵接是穩定在所述第一半導體裝置以及所述第二半導體裝置的對應的電性接點之間的對準。因為所述對準的穩定，在電性接合期間產生所述電性接點的失準的不利的熱效應可被減輕。根據所述第一半導體裝置及/或所述第二半導體裝置的熱性質，連續或脈衝式光子束可被採用以形成所述電性接合。
如上所提到的，製程2200可被採用以在不採用底部填充物(UF)材料下穩定電性接合。所述第一半導體裝置(例如，半導體裝置2220)以及所述第二半導體裝置(例如，目標基板2040)可以在被電耦接之前，透過和在所述半導體裝置2220及目標基板2240的介電表面(例如，絕緣層2236及絕緣層2256)上的化學鍵接相關的黏著力(而不是UF材料)，來至少弱機械式接合的。為了增加用於化學鍵接所述介電表面的親和力，絕緣層2236及絕緣層2256的每一個可以透過一電漿活化製程而被活化及/或功能化。在透過一壓縮力在所述半導體裝置2020及目標基板2040的“夾層”上的施加的最初的機械式接合之後，局部化的熱源(例如，一連續或脈衝式光子束)可以如同本文論述地被採用，以形成所述電性接合。
半導體裝置2220可以是幾乎任意的半導體裝置，其包含在此論述的LED裝置的各種實施例的任一個。例如，半導體裝置2220可以是微發光二極體(μLED)，其具有小於100微米(μm)的特徵尺寸。所述半導體裝置2220可以內含在顯示裝置中。所述顯示裝置可以內含在頭戴式裝置中，所述頭戴式裝置是虛擬實境的裝置、擴增實境的裝置、或是混合實境裝置中的至少一個。目標基板2240可以等同於、或是至少類似於在此論述的目標基板裝置的任一個。因此，目標基板2240可以是所述顯示裝置的背板。
如同在圖22中所示，半導體裝置2220可包含第一表面2232、第三表面2234、以及複數個電性接點，其包含但不限於第一電性接點2222。半導體裝置2220的複數個電性接點中的至少某些個可以是“焊料凸塊”類型的電性接點，且/或包含“焊料凸塊”類型的電性接點。在某些實施例中，半導體裝置2220的複數個電性接點可以是由一種可變形及/或易彎的導電材料所構成。例如，半導體裝置2220的複數個電性接點中的至少某些個可以是由可變形的奈米多孔金(NPG)所構成。在其它實施例中，半導體裝置2220的複數個電性接點中的至少某些個可以是由可變形的金、銀、或類似者所構成。其它可變形且導電的材料可被採用，以製造半導體裝置2220的複數個電性接點。
如同在圖22中所示，半導體裝置2220的複數個電性接點的每一個可以從半導體裝置2220的第一表面2232延伸並且超出。就此而論，第一電性接點2222可包含一遠端部分以及一近端部分。相較於第一電性接點2222的遠端部分，半導體裝置2220的第一電性接點2222的近端部分是相對接近半導體裝置2220的第一表面2232。相較於半導體裝置2220的近端部分，半導體裝置2220的第一電性接點2222的遠端部分是相對遠離半導體裝置2220的第一表面2232。換言之，第一電性接點2222的近端部分是比所述第一電性接點2222的較遠的遠端部分更靠近所述第一表面2232。
再者，目標基板2240可包含第二表面2252、第四表面2254、以及複數個電性接點，其包含但不限於第二電性接點2242。類似於半導體裝置2220，目標基板2240的複數個電性接點中的至少某些個可以是“焊料凸塊”類型的電性接點。在某些實施例中，目標基板2240的複數個電性接點可以是由一種可變形及/或易彎的導電材料所構成。例如，目標基板2240的複數個電性接點中的至少某些個可以是由可變形的奈米多孔金(NPG)所構成。目標基板2240的複數個電性接點中的至少某些個可以是由可變形的金、銀、或類似者所構成。
如同在圖22中所示，目標基板2240的複數個電性接點的每一個是從目標基板2240的第二表面2252中的凹陷、下陷、小洞、及/或井延伸並且超出。由於在目標基板2240的第二表面2252中的所述凹陷、下陷、小洞、及/或井，空孔2248被形成在目標基板2040的第二電性接點2242的周圍。更具體而言，空孔2284被設置在所述第二絕緣層2252的一部分以及所述第二接點2242之間。第二電性接點2242包含遠端部分以及近端部分。相較於第二電性接點2242的遠端部分，目標基板2240的第二電性接點2242的近端部分是相對接近目標基板2240的第二表面2252。相較於第二電性接點2242的近端部分，目標基板2240的第二電性接點2242的遠端部分是相對遠離目標基板2240的第二表面2252。換言之，第二電性接點2242的近端部分是比所述第二電性接點2242的較遠的遠端部分更靠近所述第二表面2252。
第一絕緣層2236可被形成在半導體裝置2220的第一表面2032的至少一部分上。所述第一絕緣層2236可以覆蓋所述半導體裝置2220的第一表面2032的所述至少部分，並且露出所述半導體裝置2220的第一接點2222的遠端部分。所述第二絕緣層2256可被形成在目標基板2240的第二表面2052的至少一部分上。所述第二絕緣層2256可以覆蓋所述第二表面2052的所述至少部分，並且露出所述目標基板2240的第二接點2242的遠端部分。
一或多個製造裝置可以形成所述第一及第二絕緣層2236及2256。所述第一及第二絕緣層2236及2256可以是從幾乎任意的絕緣及/或介電材料所形成的。在某些實施例中，第一及第二絕緣層2236及2256中的一或兩者可以是(至少部份)由二氧化矽(SiO2 )、聚合物基絕緣鈍化層、及/或其它介電氧化物所構成的。在所述第二表面2252上形成所述第二絕緣層2256可以至少部分形成被設置在所述第二絕緣層2256的部分以及所述第二電性接點2242之間的空孔2250。在未展示於圖22的替代的實施例中，所述第一電性接點2222的半導體裝置2220可以在半導體裝置2220的第一表面2232中的下陷、小洞、及/或井之內凹陷。就此而論，第一電性接點2222至少可以是部分由空孔所圍繞，而不是第二電性接點2242。在某些實施例中，所述半導體裝置2220以及所述目標基板240的每一個的電性接點可以在所述半導體裝置2220的第一表面2232及/或所述目標基板2040的第二表面2252中的下陷、小洞、及/或井之內凹陷。
在步驟2202，電漿活化製程可被應用至所述第一及/或第二絕緣層2236及2256。換言之，電漿可被施加至所述半導體裝置2220的第一絕緣層2036以及所述目標基板2240的第二絕緣層2256。將所述第一及第二絕緣層2236及2256曝露至電漿可以活化所述第一絕緣層2236以及所述第二絕緣層2256的每一個。活化所述絕緣層2236及2256可以強化用於化學鍵接(例如，利用共價鍵)所述絕緣層2236及2256的親和力。更具體而言，所述電漿可以平坦化被活化的第一絕緣層2236以及被活化的第二絕緣層2256，以在步驟2204中強化被活化的第一絕緣層2236以及被活化的第二絕緣層2256的化學鍵接。所述電漿可以藉由例如但不限於電漿源的電漿設備來施加。
在步驟2204，所述半導體裝置2220可被定位到接近所述目標基板2240處，以形成所述半導體裝置2220的第一接點2222與所述目標基板2240的第二接點2242的空間對準。半導體裝置2220的被活化的第一絕緣層2236以及所述目標基板2240的第二絕緣層2256可以是相鄰及/或相對的層。所述目標基板2240的第二接點2242的露出的遠端部分可以相鄰所述半導體裝置2220的第一接點2222的露出的遠端部分。拾放頭(PPH)可被採用以定位所述半導體裝置2220到接近所述目標基板2240。
再者，在步驟2204，在所述半導體裝置2220以及所述目標基板2240之間的機械性地耦接可以藉由化學鍵接所述半導體裝置2220的被活化的第一絕緣層2256至所述目標基板2240的被活化的第二絕緣層2256來加以形成。更具體而言，在步驟2204，壓縮力可被施加至所述半導體裝置2220或是所述目標基板2240中的至少一個。所述壓縮力可以催化及/或活化所述半導體裝置2220的被活化的第一絕緣層2236至所述目標基板2240的被活化的第二絕緣層2256的化學鍵接(例如，共價鍵)。所述化學鍵接可以至少提供所述半導體裝置2220至所述目標基板2240的部分的機械性地耦接。所述PPH可被採用以提供所述壓縮力。
如上所提到的，所述第二電性接點2242(及/或所述第一電性接點2222)可以是由一種可變形的導電材料(例如，NPG、金、銀、或類似者)所構成。就此而論，所述壓縮力可以變形所述第一電性接點2222及/或所述第二電性接點2242中的至少一個的形狀。所述壓縮力可以在室溫或低溫下施加。如同在步驟2204中所示，當所述第一電性接點2222及/或所述第二電性接點2242的形狀被變形時，所述第一電性接點2222及/或所述第二電性接點2242的經位移的導電材料(例如，形成所述變形的形狀的材料)可以至少部分地填入所述空孔2250。例如，所述第一電性接點2222及/或所述第二電性接點2242中的至少一個的形狀可以“平坦化”並且變寬，以至少部分地填入所述空孔2250。在某些實施例中，將所述第一半導體裝置2220定位到接近所述目標基板2240處、以及在所述半導體裝置2220以及所述目標基板2240之間形成所述機械性地耦接可以在室溫以及在大氣壓力下執行。
在步驟2206，在所述半導體裝置2220以及所述目標基板2240之間的電耦接可以藉由透過誘發分別局部化至所述第一及第二電性接點2222及2242的熱能，來電性接合所述第二接點2242的露出的遠端部分至所述第一接點2222的相鄰的遠端部分而做成。在所述半導體裝置2220以及所述目標基板2240之間的機械性地耦接(例如，由所述第一絕緣層2236以及所述第二絕緣層2256的共價鍵所提供)是機械性地穩定所述電耦接。所誘發的熱能可以是藉由一光子束2280誘發的。光子束2280可以是連續操作的光子束、或是光子脈衝。光子束及/或光子脈衝2280可包含時間輪廓及/或空間輪廓，其被選擇以控制和熱能相關的熱效應。控制所述熱效應可包含局部化所述熱能至所述第一及第二接點2222及2242。電耦接裝置(例如，光子源及/或雷射)可以提供所述熱能。所述光子源可以是掃描的光子源及/或掃描的雷射。所述熱能可以被局部化。在半導體裝置2220的陰影上的漸層是指出在所誘發的熱能離開所述吸收區域的流動上的局部化的梯度、以及流向其中所述熱能將會接合所述電性接點的區域。
如同在圖22中所示，儘管光子束2280正照射半導體裝置的第三表面2234，但是光子束2280可被發送以照射目標基板2240的第四表面2254。在某些實施例中，多個光子束可被採用以電耦接半導體裝置2220及目標基板2240，即如同至少結合圖19的實施例所論述的。光子脈衝2280可以藉由脈衝式光子束來加以發送，其掃描橫跨所述半導體裝置2220的第三表面2234及/或所述目標基板2240的第四表面2254中的至少一個。
在某些實施例中，半導體裝置2220以及目標基板2240可以在晶圓層級下，透過製程2200來機械式及/或電耦接。換言之，所述半導體裝置2220可以是內含在第一半導體晶圓中的第一切割前的半導體晶粒。所述目標基板2240可以是內含在第二半導體晶圓中的第二切割前的半導體晶粒。將所述第一半導體裝置2220定位到接近所述目標基板2240處可包含定位所述第一半導體晶圓到接近所述第二半導體晶圓。
當電耦接半導體裝置2220至目標基板2240時，製程2200提供各種的益處及/或優點。例如，半導體裝置2220可以在室溫及/或在大氣壓力下被定位到接近目標基板2240。第一絕緣層2236及第二絕緣層2256的化學鍵接的組合是囊封所述電性接合的第一電性接點2222及第二電性接點2242。因此，和所述第一電性接點2222以及所述第二電性接點2242相關的一電遷移過程可以至少部分地被降低及/或減輕。並不需要UF材料來重分布和CTE不匹配相關的熱機械應力。再者，所述電性接點可以是較小的，其容許更容易的製造。 用於透過雷射以及預施加的底部填充物材料來選擇性地接合半導體裝置並且機械性地穩定所述電性接合的一般性製程
圖23描繪和所述各種實施例一致的一種用於透過光子束以及預施加的底部填充物材料來選擇性地接合半導體裝置並且機械性地穩定所述電性接合之強化的製程流程的一實施例。在製程2300的實施例中，預施加的UF材料可被採用以穩定所述第一半導體裝置以及第二半導體裝置(例如，目標基板2340)的電性接點的預先接合的對準。所述第一半導體裝置或是所述第二半導體裝置中之一者的電性接點可以是從可變形的導電材料(例如，奈米多孔金、金、銀、或類似者)所形成的。所述半導體裝置2320或是所述目標基板2340中的至少一個的可變形的電性接點可被形成為“尖刺的”或是漸縮的形狀。在某些實施例中，所述半導體裝置2320或是所述目標基板2340中之具有“尖刺的”可變形的接點，而所述半導體裝置2320或是所述目標基板2340的另一個具有“平坦的”接點。未固化的UF材料可以被預施加至具有所述“平坦的”接點的裝置(例如，所述半導體裝置2320或是所述目標基板2340)。所述預施加且未固化的UF材料可以實質囊封所述“平坦的”電性接點。在圖23所示的非限制性的實施例中，所述半導體裝置2320具有所述“尖刺的”可變形的接點，並且未固化的UF材料是被預施加以實質覆蓋或囊封所述目標基板2340的“平坦的”電性接點。在未展示於圖23的另一實施例中，所述目標基板2340具有所述“尖刺的”可變形的接點，並且未固化的UF材料是被預施加以實質覆蓋或囊封所述第一半導體裝置2320的“平坦的”電性接點。
半導體裝置2320及目標基板2340“夾層”2390可以藉由對準所述半導體裝置2320的“尖刺的”電性接點與所述目標基板2340的對應的“平坦的”接點(被所述預施加的未固化的UF材料實質囊封)來加以形成。所述“夾層”2390可以透過壓縮力而被壓縮。所述壓縮力可以在室溫或低溫下施加。當被壓縮時，所述“尖刺的”接點作用為楔形以“挖除”(或位移)囊封所述對應的平坦的電性接點的未固化的UF材料的至少一部分。局部化的熱能(例如，來自連續或脈衝式光子束)可以在所述壓縮期間施加。所述局部化的熱能變形且“平坦化”所述“尖刺的”電性接點。隨著所述“尖刺的”電性接點變形，額外的UF材料是被位移的。所述局部化的熱能接合所述電性接點，並且固化所述UF材料。因為所述“尖刺的”接點在所述壓縮、接合及固化期間“被平坦化”，因而此種實施例可以容許在所製造出的電性接點的高度及形狀的上的變化。
半導體裝置2320可以是幾乎任意的半導體裝置，其包含在此論述的LED裝置的各種實施例的任一個。例如，半導體裝置2320可以是微發光二極體(μLED)，其具有小於100微米(μm)的特徵尺寸。所述半導體裝置2320可以內含在顯示裝置中。所述顯示裝置可以內含在頭戴式裝置中，所述頭戴式裝置是虛擬實境的裝置、擴增實境的裝置、或是混合實境裝置中的至少一個。目標基板2340可以等同於、或至少類似於在此論述的目標基板裝置的任一個。因此，目標基板2340可以是所述顯示裝置的背板。
如同在圖23中所示，半導體裝置2320可包含第一表面2332、第三表面2334、以及複數個電性接點，其包含但不限於第一電性接點2322。半導體裝置2320的複數個電性接點中的至少某些個可以是“焊料凸塊”類型的電性接點，且/或包含“焊料凸塊”類型的電性接點。在某些實施例中，半導體裝置2320的複數個電性接點可以是由一種可變形及/或易彎的導電材料所構成。例如，半導體裝置2320的複數個電性接點中的至少某些個可以是由可變形的奈米多孔金(NPG)所構成。在其它實施例中，半導體裝置2320的複數個電性接點中的至少某些個可以是由可變形的金、銀、或類似者所構成。其它可變形且導電的材料可被採用以製造半導體裝置2320的複數個電性接點。
如同在圖23中所示，半導體裝置2320的複數個電性接點的每一個可以從半導體裝置2320的第一表面332延伸並且超出。就此而論，第一電性接點2322包含一遠端部分2324以及一近端部分2326。相較於第一電性接點2322的遠端部分2324，半導體裝置2320的第一電性接點2322的近端部分2326是相對接近半導體裝置2320的第一表面2332。相較於半導體裝置2320的近端部分2326，半導體裝置2320的第一電性接點2322的遠端部分2324是相對遠離半導體裝置2320的第一表面2332。換言之，第一電性接點2322的近端部分2326是比所述第一電性接點2322的較遠的遠端部分2324更靠近所述第一表面2332。
更具體而言，半導體裝置2320的電性接點可被形成以使得半導體裝置2320的電性接點(包含但不限於第一電性接點2322)的形狀是“尖刺的”及/或漸縮的形狀。換言之，所述第一電性接點2322的形狀可以是沿著軸2328漸縮的，所述軸2328是實質正交於半導體裝置2320的第一表面2332(以及所述第三表面2334)。所述第一電性接點2322的近端部分2326是被設置在所述第一表面2332以及所述第一電性接點2322的遠端部分2324的中間。第一電性接點2322的橫截面可以是漸縮的。譬如，所述第一電性接點2322的遠端部分2324的橫截面(例如，實質正交於圖23的平面的橫截面)的面積是小於所述第一電性接點2322的近端部分2326的橫截面(例如實質正交於圖23的平面的橫截面)的面積。所述第一電性接點2322的近端部分2326的橫截面以及所述第一電性接點2322的遠端部分2324的橫截面的每一個是實質正交於所述軸2328。
再者，目標基板2340可包含第二表面2352、第四表面2354、以及複數個電性接點，其包含但不限於第二電性接點2342。類似於半導體裝置2320，目標基板2340的複數個電性接點中的至少某些個可以是“焊料凸塊”類型的電性接點。在某些實施例中，目標基板2340的複數個電性接點可以是由一種可變形及/或易彎的導電材料所構成。例如，目標基板2340的複數個電性接點中的至少某些個可以是由可變形的奈米多孔金(NPG)所構成。目標基板2340的複數個電性接點中的至少某些個可以是由可變形的金、銀、或類似者所構成。在某些實施例中，目標基板2340的電性接點是比半導體裝置2320的電性接點較不可變形及/或較不易彎的。
如同在圖23中所示，目標基板2340的複數個電性接點的每一個是從目標基板2340的第二表面2352延伸並且超出。就此而論，第二電性接點2342包含遠端部分以及近端部分。相較於第二電性接點2342的遠端部分，目標基板2340的第二電性接點2342的近端部分是相對接近目標基板2340的第二表面2352。相較於第二電性接點2342的近端部分，目標基板2340的第二電性接點2342的遠端部分是相對遠離目標基板2340的第二表面2352。換言之，第二電性接點2342的近端部分是比所述第二電性接點2342的較遠的遠端部分更靠近所述第二表面2352。
更具體而言，目標基板2340的電性接點可被形成以使得目標基板2340的電性接點(包含但不限於第二電性接點2342)的形狀是“平坦的”及/或均勻的形狀。例如，第二電性接點的形狀可以是一“托盤”或是平坦的“圓盤”形狀。換言之，所述第二電性接點2342的形狀可以是沿著一軸2348均勻的，所述軸2348是實質正交於目標基板2340的第二表面2352(以及所述第四表面2354)。所述第二電性接點2342的近端部分是被設置在所述第二表面2352以及所述第二電性接點2342的遠端部分的中間。所述第二電性接點2342的橫截面可以是實質均勻的。譬如，所述第二電性接點2342的遠端部分的橫截面(例如實質正交於圖23的平面的橫截面)的面積可以是實質等同於所述第二電性接點2342的近端部分的橫截面(例如一實質正交於圖23的平面的橫截面)的面積。所述第二電性接點2342的近端部分的橫截面以及所述第二電性接點2342的遠端部分的橫截面的每一個是實質正交於所述軸2348。一或多個製造裝置可以形成半導體裝置2320的第一電性接點2322以及所述目標基板2340的第二電性接點2342。
在製程2300的步驟2302，未固化的UF材料2360可以沉積在目標基板2340的第二表面2352上，且/或施加至所述第二表面2352。UF施用器可以施加及/或沉積所述未固化的UF材料2360。一旦被施加後，所述未固化的UF材料2360可以實質覆蓋第二表面2352，並且實質囊封所述目標基板2340的第二電性接點2342。在其它實施例中，所述半導體裝置2320的電性接點是“平坦的”及/或均勻的電性接點。在此種實施例中，目標基板2340的電性接點可以是“尖刺的”及/或漸縮的。在此種實施例中，在步驟2302，未固化的UF材料2360可以沉積在半導體裝置2320的第一表面2332上，且/或施加至所述第一表面2332。所述未固化的UF材料2360可以實質覆蓋第一表面2332，並且實質囊封所述半導體裝置2320的第一電性接點2322。在此種實施例中，半導體裝置2320的電性接點可以比目標基板2340的電性接點較不可變形及/或較不易彎的。
在步驟2304，所述半導體裝置2320可被定位到接近所述目標基板2340處，以形成所述半導體裝置2320的第一接點2322與所述目標基板2340的第二接點2342的空間對準。所述半導體裝置2320接近所述目標基板2340處可以在室溫及/或在大氣壓力下執行。拾放頭(PPH)可被採用以定位所述半導體裝置2320。所述半導體裝置2320的第一表面2332以及所述目標基板2340的第二表面2352可以是相對的表面。當所述第一電性接點2322的漸縮的遠端部分2324物理接觸到所述第二電性接點2342的遠端部分，使得所述第二電性接點2342的遠端部分相鄰所述第一電性接點2322的遠端部分2324時，所述半導體裝置的第一電性接點2322的漸縮的形狀位移囊封目標基板2340的第二電性接點2342的未固化的UF材料2360的至少一部分。
如同在步驟2304的圖示中所示，當所述半導體裝置2320被定位到接近所述目標基板2340處時，被設置在所述未固化的UF材料2360以及所述半導體裝置2320的第一表面2332之間的空孔2392被形成。同樣在步驟2304，所述PPH或是其它製造設備可以施加壓縮力至所述半導體裝置2320或是所述目標基板2040中的至少一個。所述壓縮力可以在室溫或低溫下施加。如同在步驟2304中所示，所述壓縮力可以變形所述第一電性接點2322(或者是所述第二電性接點2342)的漸縮的形狀。所述壓縮力可以稍微“平坦化”所述第一電性接點2322的“尖刺的”形狀。
在步驟2306，熱能被提供。熱能源可以提供所述熱能。所述熱能的一部分可以固化所述未固化的UF材料2360。如同在步驟2306的圖示中所示，所述熱能可以進一步變形所述第一電性接點2322的漸縮的形狀。注意到的是，所述第一電性接點2322的變形的形狀(如同在步驟2306的圖示中所示)是比所述第一電性接點2322的漸縮的形狀(如同在步驟2302中所繪)較不漸縮的。所述第一電性接點2322的變形的形狀是位移實質囊封所述第二電性接點2342的未固化的UF材料2360的額外的部分。所述熱能可以進一步“平坦化”所述第一電性接點2322的“尖刺的”形狀，並且固化所述UF材料2360及電性接合所述“平坦化的”第一電性接點2322至所述第二電性接點2342。由於所述第一電性接點2322的“尖刺的”形狀被平坦化，因此更多UF材料2360被位移。再者，所述熱能可以進一步軟化所述第一電性接點2322的可變形的材料，且/或進一步軟化所述UF材料2360。位移所述UF材料2360可以進一步增加所述第一電性接點2322以及所述第二電性接點2342的電耦接的機械穩定性。在所述電性接合以及UF材料2360固化期間，以及隨著所述第一電性接點2322的漸縮的形狀被平坦化，所述第一電性接點2322以及所述第二電性接點2342的導電的表面可被保持在物理接觸，此進一步保有所述第一電性接點2322以及所述第二電性接點2342的空間對準。亦注意到的是，提供所述熱能以固化所述UF材料2360可以增加所述未固化的UF材料2360的體積，並且位移、移除、及/或至少部分地填入在所述空孔2392中。所述熱能可被局部化。在半導體裝置2320的陰影上的漸層是指出在所誘發的熱能離開所述吸收區域的流動上的局部化的梯度、以及流向其中所述熱能將會固化所述UF材料2360並且接合所述電性接點的區域。
如同本文所論述的，固化所述UF材料2360可以形成在所述半導體裝置2320以及所述目標基板2340之間的機械性地耦接。所述熱能的另一部分可以電性接合所述第二電性接點2342的遠端部分至所述第一電性接點2342的遠端部分2324。電性接合所述第一電性接點2322至所述第二電性接點2342可以在所述半導體裝置2320以及所述目標基板2340之間形成電耦接。在所述半導體裝置2320以及所述目標基板2340之間的機械性地耦接是機械性地穩定在所述第一電性接點2322以及所述第二電性接點2342之間的電耦接。
所述熱能可以是由一連續或脈衝式光子束2380提供的。因此，在步驟2306，所述熱能源(例如光子源，例如但不限於雷射)可以發送誘發所述熱能的光子束2380。光子束2380可以是光子脈衝。光子脈衝2380可以具有時間輪廓及/或空間輪廓，其被選擇以控制和所述熱能相關的熱效應。控制所述熱效應可包含局部化所述熱效應至所述第一電性接點2322、所述第二接點2342、以及實質囊封所述第一電性接點2322以及所述第二電性接點2342的未固化的UF材料2360的另一部分。光子脈衝2380的時間輪廓及/或空間輪廓可以根據所述半導體裝置2320及/或所述目標基板2340的幾何及/或熱性質來加以選擇及/或調變。例如，光子脈衝的時間輪廓及/或空間輪廓可以是根據所述半導體基板2320及/或所述目標基板的CTE、在所述半導體裝置2320的第一電性接點2322以及另一電性接點之間的空間的距離(例如，所述半導體裝置2220的電性接點的間距)、所述目標基板2340的電性接點的間距、或類似者而定。光子脈衝2380的光子的波長(或頻率)可被選擇及/或調變以減少和光子脈衝2380的雷射輻射相關的輻射損壞，並且進一步控制所述不利的熱效應。
如同在圖23中所示，光子脈衝2380可以照射所述半導體裝置2320的第三表面2334。在其它實施例中，光子脈衝2380可以照射目標基板的第四表面2354。在另外其它實施例中，多個光子脈衝可以照射所述半導體裝置2320以及所述目標基板2240。例如，至少結合圖19所論述的相對且同軸的光子束配置可被採用於製程2300。在某些實施例中，所述光子束及/或脈衝2380可以是掃描的光子束。一或多個掃描的光子束可以掃描橫跨所述半導體裝置2320的第三表面2334及/或所述目標基板2340的第四表面2354。所述掃描的光子束的時間輪廓及/或空間輪廓可被選擇，以保有在所述第一電性接點2322以及所述第二電性接點2342之間的空間對準。所述掃描的光子束的掃描頻率及/或脈動頻率可被選擇及/或調變，以控制所述熱效應。
如同在步驟2306的圖示中所示，當固化時，所述UF材料2360的體積膨脹以實質囊封所述接合的第一電性接點2322以及第二電性接點2342。當透過固化的UF材料2360而被囊封時，因為通過第一電性接點2322以及第二電性接點2342的電流而被催化的電遷移過程可被降低及/或減輕。
在某些實施例中，半導體裝置2320以及目標基板2340可以在晶圓層級，透過製程2300來機械式及/或電耦接。換言之，所述半導體裝置2320可以是內含在第一半導體晶圓中的第一切割前的半導體晶粒。所述目標基板2340可以是內含在第二半導體晶圓中的第二切割前的半導體晶粒。將所述第一半導體裝置2320定位到接近所述目標基板2340處可包含定位所述第一半導體晶圓到接近所述第二半導體晶圓處。
當電耦接半導體裝置2320至目標基板2340時，製程2300提供各種的益處及/或優點。例如，半導體裝置2320可以在室溫及/或在大氣壓力下被定位到接近目標基板2340。所述固化的UF材料囊封所述電性接合的第一電性接點2322以及第二電性接點2342。換言之，所述UF材料2360的層是提供在所述電性接點周圍的密封。因此，和所述第一電性接點2322以及所述第二電性接點2342相關的電遷移過程可以至少部分地被降低及/或減輕。再者，因為所述“尖刺的”電性接點被平坦化，因此製程2300是相當可容忍在所述“尖刺的”電性接點的尺寸及高度上的製造變化。 額外的實施例
用於透過脈衝雷射來選擇性地接合LED的額外及/或替代實施例現在將會加以描述。這些實施例是和在此所述的各種實施例一致的。非限制性的實施例包含一種用於組裝顯示裝置之系統。所述系統可包含拾放頭(PPH)、脈衝式光子源、以及控制器。所述PPH是將第一發光構件(LEC)以及第二LEC設置在所述顯示裝置的目標基板上。所述光子源是利用第一光子脈衝來照射所述第一LEC。所述第一光子脈衝提供第一熱能給所述第一LEC的第一電性接點。所述第一熱能電耦接所述第一LEC的第一電性接點與所述目標基板的第一電性接點。在某些實施例中，所述接合可以在小區域中加以執行，使得所述接合是以逐個凸塊的接合來發生的。所述光子源是利用第二光子源來照射所述第二LEC。所述第二光子脈衝是提供第二熱能給所述第二LEC的第二電性接點。所述第二熱能電耦接所述第二LEC的第二電性接點與所述目標基板的第二電性接點。所述光子源發射具有一時間的脈衝寬度的第一光子脈衝以及第二光子脈衝。所述時間的脈衝寬度是被調變以控制和所述第一熱能以及所述第二熱能相關的熱效應。所述控制器操作所述光子源，並且控制所述第一及第二光子脈衝的時間的脈衝寬度。
所述第一及第二光子脈衝的時間的脈衝寬度可以根據所述第一及第二LEC的熱擴散率而被調變。在某些實施例中，所述第一及第二光子脈衝的時間的脈衝寬度是根據當所述第一及第二LEC被設置在所述目標基板上時，在所述第一及第二LEC的第一及第二電性接點之間的空間的距離而被調變。在各種的實施例中，控制所述熱效應包含限制所述第一熱能的量，使得所述第二LEC的第二電性接點的位置被維持，並且所述第一光子脈衝提供所述第一熱能給所述第一LEC的第一電性接點。在至少一實施例中，控制所述熱效應包含限制所述第二熱能的量，使得當所述第二光子脈衝提供所述第二熱能給所述第二LEC的第二電性接點時，藉由所述第一光子脈衝所形成的在所述第一LEC的第一電性接點至所述目標基板的第一電性接點之間的電耦接被維持。
在各種的實施例中，所述光子源是透過所述PPH來發送所述第一及第二光子脈衝的每一個以照射所述第一及第二LEC。所述第一及第二光子脈衝的時間的脈衝寬度可被調變以控制和所述第一及第二光子脈衝相關的熱擴散長度。所述時間的脈衝寬度的調變可以是根據當所述第一及第二LEC被設置在所述目標基板上時，在所述第一及第二LEC的第一及第二電性接點之間的空間的距離而定的。所述光子源可以利用第三光子脈衝來照射所述第一LEC。所述第三光子脈衝是提供第三熱能給所述第一LEC的第一電性接點，其進一步電耦接所述第一LEC的第一電性接點至所述目標基板的第一電性接點。在所述第一及第三光子脈衝之間的時間週期可以是根據當所述第一及第二LEC被設置在所述目標基板上時，在所述第一及第二LEC的第一及第二電性接點之間的空間的距離而定的。
另一實施例包含一顯示裝置，例如但不限於LED顯示裝置。所述LED顯示裝置可以是μLED顯示裝置。所述顯示裝置包含顯示器基板(例如，一Si背板)、複數個LED(例如，一或多個列的LED)、以及複數個電耦接。所述顯示裝置具有複數個被配置於其上的電性接點。所述複數個電耦接的每一個是使得所述複數個LED的LED的引線附於所述顯示器基板的對應電性接點。所述電耦接是使得所述顯示器基板能夠操作所述被附接的LED。所述複數個電耦接的每一個可以藉由一種包含對準所述LED的引線與所述顯示器基板的對應的電性接點，使得熱接觸被形成在所述LED以及所述顯示器基板的電性接點之間之方法來加以形成。所述方法亦可包含利用一或多個電磁(EM)脈衝，例如但不限於雷射脈衝來照射所述LED。所述一或多個EM脈衝可以具有被調變、調諧、選擇、挑選、及/或調整的時間輪廓及/或空間輪廓。所述時間輪廓及/或空間輪廓是被調變、調諧、選擇、挑選、及/或調整以提供充分的熱能的量至所述LED的引線以及所述顯示器基板的對應的電性接點，以形成電耦接並且亦控制熱效應。
在某些實施例中，形成所述複數個電耦接的每一個的方法亦包含掃描一雷射裝置橫跨所述複數個LED。所述掃描的雷射裝置是利用所述一或多個EM脈衝，例如但不限於雷射脈衝來照射所述LED的每一個。在某些實施例中，一彈性體的介面層(e-層)可被形成在所述複數個LED上。所述PPH的均勻覆蓋的表面可被耦接、黏貼、及/或黏著至所述複數個LED的彈性體層。所述PPH可被採用以透過所述e-層來拾起所述複數個LED。所述PPH可被採用以對準所述複數個LED的每一個的引線與所述顯示器基板的對應的電性接點。所述雷射裝置可被採用以透過所述PPH來發送所述一或多個雷射脈衝，並且照射所述複數個LED的每一個。在各種的實施例中，所述顯示裝置是內含在虛擬實境(VR)頭戴式耳機及/或擴增實境(AR)頭戴式耳機中。在各種的實施例中，控制所述熱效應是包含維持在所述複數個LED的每一個的引線以及所述顯示器基板的對應的電性接點之間的熱接觸。
從先前的內容和對於所述系統及方法為明顯且固有的其它優點一起將會看出的是，本發明是非常適配於達成以上所闡述的所有目的及目標的發明。將會瞭解到的是，某些特點及次組合是具有效用的，並且可在不參考到其它特點及次組合下加以採用。此被思及並且是在請求項的範疇之內。
本發明之標的在此是在特定性之下加以描述，以符合法規的要求。然而，所述說明本身並不欲限制此專利的範疇。而是，本發明人已思及所主張的標的亦可以用其它方式，結合其它現有或是未來的技術來體現，以包含類似於在此文件中所述者的不同的步驟或是步驟的組合。再者，儘管所述術語“步驟”及/或“區塊”可能在此被使用來意味著被採用的方法的不同元素，但除非且除了當個別步驟的順序被明確敘述以外，否則所述術語不應該被解譯為暗指在此揭露的各種步驟之間的任何特定的順序。
100:頭戴式裝置(HMD) 102:框架 104:顯示裝置 104A:左顯示裝置 104B:右顯示裝置 106:波導配置 108:可視範圍 110:眼睛 200:顯示裝置 202:控制器 204:波導後的影像光 208:波導前的影像光 214A:第一(頂端)去耦元件 214B:第二(底部)去耦元件 216:頂表面 218:底表面 220:波導 230:光源組件 232:光源 234:光學系統 236:耦合元件 238:耦合元件 244:源光 248:經調節的光 250:光調節組件 252:掃描反射鏡組件 254、254A-254F:光源元件/發射器陣列 300:光源 344、344A、344B、344C:陣列殼體 348:背板/支撐結構 502:光 515:插圖 520:反射鏡 522:旋轉軸 530:影像場 532:像素位置 534:插圖 544:耦合區域 550:傳播區域 560A:紅色影像 560B:藍色影像 560C:綠色影像 562:光瞳複製 590A:右眼波導/波導配置 590B:左眼波導/波導配置 592A、592B:去耦區域 594、594A、594B、594C、594D:耦合區域 596、596A、596B、596C、596D:發射器陣列組 598:光瞳複製區域 598A、598B、598C:有限的區域 600A:μLED 600B:μLED 602:半導體層 604:發光面 606:n-接點 608:p-接點 610:平台結構 612:主動(發光)層 614:介電層 616:金屬反射器層 620:微透鏡 720:單片LED晶片 722、724:電性接點 726:頂表面 730:載體基板 732:單片LED晶片 740:LED列 750:第一單片LED晶片 752:第一上表面 754:第一電性接點 756:第一下表面 760:第二單片LED晶片 762:第二上表面 764:第一電性接點 766:第二下表面 770:第三單片LED晶片 772:第三上表面 774:第一電性接點 776:第三下表面 800:系統 802:控制器 804:致動器 806:拾放頭(PPH) 808:拾起頭 810:LED列 812:電性接點 814:LED列 816:電性接點 820:載體檯 822:載體基板 826:環境 830:目標檯 832:目標基板 834:電性接點 836:電性接點 840:成像裝置 842:顯微鏡物鏡 850:脈衝式光子源 900:系統 902:脈衝式光子源 904:致動反射鏡 906:二向分光鏡 908:成像裝置 910:顯微鏡物鏡 912:致動載玻片 914:拾起頭 916:LED列 918:目標基板 920:電性接點 922:電性接點 924:拾放頭(PPH) 926:電性接點 928:電性接點 930:光子脈衝 1000:系統 1012:致動載玻片 1014:拾起頭 1018:背板 1020:電性接點 1022:電性接點 1024:PPH 1028:真空夾頭 1030:雷射脈衝 1032:熱能分布 1040:電性接點 1042:電性接點 1044:電性接點 1046:電性接點 1100:系統 1114:拾起頭 1116:LED列 1118:目標基板 1124:PPH 1130:雷射脈衝 1150:e-層 1200:系統 1202:脈衝式光子源 1204:致動反射鏡 1214:PPH 1216:LED列 1218:目標基板 1220:目標載體 1222:頂表面 1224:背表面 1230:光子脈衝 1232:局部化的熱效應 1250:系統 1252:脈衝式光子源 1254:致動反射鏡 1256:透鏡 1260:光子脈衝 1262:局部化的熱效應 1270:系統 1272:脈衝式光子源 1274:致動反射鏡 1276:透鏡 1290:光子脈衝 1292:局部化的熱效應 1300:系統 1302:脈衝式光子源 1304:致動反射鏡 1306:二向分光鏡 1308:成像裝置 1310:顯微鏡物鏡 1312:致動載玻片 1314:拾起頭 1316:LED列 1318:背板 1324:PPH 1328:真空夾頭 1360:LED驅動器IC 1400:方法/製程 1402:區塊 1404:區塊 1406:區塊 1408:區塊 1410:區塊 1412:區塊 1500:顯示裝置 1502:背板 1504:像素 1506:LEC驅動器積體電路(IC) 1508:LEC控制電路 1600:製程 1602:目標基板 1604:半導體裝置 1606:第一表面 1608:第二表面 1610:主動層 1612:第一電性接合 1614:第二電性接合 1616:光子束 1618:空間輪廓 1620:步驟 1640:步驟 1660:步驟 1666:坡印廷向量 1680:步驟 1700:製程 1702:目標基板 1704:半導體裝置 1706:第一表面 1708:第二表面 1712:第一電性接合 1714:第二電性接合 1716:光子束 1720:步驟 1722:射束光點 1724、1726:掃描 1732:第一空間的尺寸 1734:第二空間的尺寸 1740:步驟 1742:空孔 1760:步驟 1762:未固化的UF材料 1764:局部化的熱能 1766:坡印廷向量 1780:步驟 1790:步驟 1800:製程 1802:目標基板 1804:半導體裝置 1816:第一光子束 1818:第二光子束 1820:步驟 1840:步驟 1860:步驟 1862:底部填充物(UF)材料 1866:第一坡印廷向量 1868:第二坡印廷向量 1872:第一電性接合 1874:第二電性接合 1880:整合的半導體裝置 1882:第一電性接點 1884:第二電性接點 1890:電路板 1892:第三電性接點 1894:第四電性接點 1900:製程 1902:目標基板 1904:半導體裝置 1906:第一表面 1908:第二表面 1910:主動層 1912:電性接合 1916:第一光子束 1918:空間輪廓 1920:步驟/金屬化層 1922:射束光點 1924:掃描 1926:掃描 1928:第一表面 1932:第一空間的尺寸 1934:第二空間的尺寸 1936:第二表面 1938:空間輪廓 1940:步驟 1956:第二光子束 1960:步驟 1962:UF材料 1966:第一坡印廷向量 1968:第二坡印廷向量 1980:步驟 1994:第二電性接點 1996:第一電性接點 1998:介面 2000:製程 2002:步驟 2004:步驟 2006:步驟 2008:步驟 2020:半導體裝置 2022:第一電性接點 2024:遠端部分 2026:近端部分 2032:第一表面 2034:第三表面 2040:目標基板 2042:第二電性接點 2044:遠端部分 2046:近端部分 2050:電性接合 2052:第二表面 2054:第四表面 2060:未固化的UF材料 2062:遠端部分 2064:近端部分 2066:露出的層 2068:空孔 2070:固化的UF材料 2080:光子束 2092:電路板 2100:製程 2102:步驟 2104:步驟 2106:步驟 2108:步驟 2110:步驟 2112:步驟 2120:半導體裝置 2122:第一電性接點 2124:遠端部分 2126:近端部分 2132:第一表面 2134:第三表面 2140:目標基板 2142:第二電性接點 2144:遠端部分 2146:近端部分 2150:電性接合 2152:第二表面 2154:第四表面 2160:未固化的UF材料 2162:遠端部分/多餘的部分 2164:近端部分 2166:平坦表面 2180:光子束 2182:掃描的光子束 2200:製程 2202:步驟 2204:步驟 2206:步驟 2220:半導體裝置 2222:第一電性接點 2232:第一表面 2234:第三表面 2236:第一絕緣層 2240:目標基板 2242:第二電性接點 2248:空孔 2250:空孔 2252:第二表面 2254:第四表面 2256:第二絕緣層 2280:光子束 2300:製程 2302:步驟 2304:步驟 2306:步驟 2320:半導體裝置 2322:第一電性接點 2324:遠端部分 2326:近端部分 2328:軸 2332:第一表面 2334:第三表面 2340:目標基板 2342:第二電性接點 2348:軸 2352:第二表面 2354:第四表面 2360:未固化的UF材料 2380:光子束 2390:夾層 2392:空孔lT :熱擴散長度
本發明是在以下參考所附的圖式而被詳細地描述，其中：
[圖1A]是根據某些實施例的頭戴式裝置的圖；
[圖1B]描繪根據某些實施例的圖1A的頭戴式裝置的一部分的橫截面圖；
[圖2A]描繪內含在一頭戴式裝置中的顯示裝置的實施例的等角視圖；
[圖2B]描繪內含在頭戴式裝置中的顯示裝置的另一實施例的立體圖；
[圖2C]描繪根據各種實施例的圖2A-2B的光源組件230的方塊圖；
[圖3]是描繪根據各種實施例的內含在圖2A-2C的顯示裝置中的光源的實施例的橫截面圖；
[圖4]是展示根據某些實施例的光源的俯視圖，其包含1D配置的發射器陣列；
[圖5A]是描繪根據一實施例的顯示裝置的掃描實施例的掃描操作的圖；
[圖5B]描繪根據各種實施例的顯示裝置的波導配置，其形成影像以及影像的複製；
[圖5C]根據某些實施例的顯示裝置的俯視圖；
[圖6A]是描繪根據實施例的LED的實施例的橫截面圖；
[圖6B]是描繪根據實施例的LED的另一實施例的橫截面圖；
[圖7A]是描繪根據實施例的被整合到單片LED晶片中的多個LED晶粒的俯視圖；
[圖7B]是描繪根據實施例的被定位在載體基板上的多個單片LED晶片的俯視圖；
[圖7C]是描繪根據實施例的包含三個單片LED晶片的一LED列的側視圖；
[圖8A]至[圖8B]包含根據某些實施例的一種用於在目標基板上透過脈衝式光子源來接合LED列之系統的系統圖；
[圖9A]至[圖9B]包含描繪根據各種實施例的另一種用於透過脈衝式光子源來選擇性將LED列接合至目標基板，同時控制不利的熱效應之系統的圖；
[圖10]是描繪根據實施例的雷射誘發的熱能透過雷射脈衝的時間及空間輪廓的調變的局部化的橫截面圖；
[圖11A]是描繪根據各種實施例的LED列的側視圖，其包含被施加至所述LED列的頂表面的彈性體的介面層；
[圖11B]是描繪採用可再利用的拾起頭，以在目標基板上定位LED列的橫截面圖；
[圖12A]是描繪根據各種實施例的一種用於將脈衝式光子源掃描橫跨LED列以用於所述LED至目標基板的選擇性的接合之系統的圖；
[圖12B]是描繪根據各種實施例的一種用於將脈衝式光子源掃描橫跨LED列以用於所述LED至目標基板的選擇性的接合之替代的系統的圖；
[圖12C]是描繪根據各種實施例的用於將脈衝式光子源掃描橫跨LED列以用於所述LED至目標基板的選擇性的接合之另一替代的系統的圖；
[圖13]是描繪根據各種實施例的一種用於透過脈衝式光子源的選擇性的接合LED列之系統的圖，其採用特殊的拾起頭；
[圖14]描繪和所述各種實施例一致的一種用於透過脈衝式光子源來選擇性地接合半導體裝置，並且控制不利的熱效應之強化的製程流程的實施例；
[圖15]概要地描繪和所述各種實施例一致的顯示裝置；
[圖16]描繪和所述各種實施例一致的一種用於透過光子源來選擇性地退火耦接半導體裝置的電性接合，並且控制不利的熱效應之強化的製程流程；
[圖17]描繪和所述各種實施例一致的一種用於透過光子束來固化後施加的底部填充物(UF)材料之強化的製程流程；
[圖18]描繪和所述各種實施例一致的一種用於透過光子束來選擇性地接合用於半導體裝置的封裝接點之強化的製程流程；
[圖19]描繪和所述各種實施例一致的一種用於透過多個光子束來選擇性地接合半導體裝置之強化的製程流程的實施例；
[圖20]描繪和所述各種實施例一致的一種用於透過電漿蝕刻及光子束來固化預施加的底部填充物材料之強化的製程流程；
[圖21]描繪和所述各種實施例一致的一種用於透過光子束來選擇性地接合半導體裝置以及固化預施加的底部填充物材料之強化的製程流程；
[圖22]描繪和所述各種實施例一致的一種用於透過光子束以及介電層的化學鍵接來選擇性地接合半導體裝置以及機械性地穩定所述電性接合之強化的製程流程；以及
[圖23]描繪和所述各種實施例一致的一種用於透過光子束以及預施加的底部填充物材料來選擇性地接合半導體裝置以及機械性地穩定所述電性接合之強化的製程流程的實施例。
1000:系統
1012:致動載玻片
1014:拾起頭
1018:背板
1020:電性接點
1022:電性接點
1024:PPH
1028:真空夾頭
1030:雷射脈衝
1032:熱能分布
1040:電性接點
1042:電性接點
1044:電性接點
1046:電性接點
l T :熱擴散長度

Claims (20)

  1. 一種用於耦接半導體裝置至目標基板之方法，其中所述半導體裝置包含第一表面以及被設置在所述第一表面上的第一接點，所述目標基板包含第二表面以及被設置在所述第二表面上的第二接點，並且所述方法包括： 在所述第二表面上沉積未固化的底部填充物(UF)材料，其中所述未固化的UF材料實質覆蓋所述第二表面並且實質囊封所述第二接點； 施加第一熱能至所述未固化的UF材料以預先固化所述未固化的UF材料； 利用第一光子束來照射所述預先固化的UF材料的多餘的部分，以移除所述預先固化的UF材料的所述多餘的部分並且形成所述預先固化的UF材料的平坦表面，其至少部分露出所述第二接點的遠端部分； 將所述半導體裝置定位到接近所述目標基板處，以形成所述第一接點與所述第二接點的空間對準，其中所述第一表面及所述第二表面是相對的表面，並且所述第二接點的至少部分露出的所述遠端部分是相鄰所述第一接點的遠端部分； 藉由接合所述第二接點的至少部分露出的所述遠端部分至所述第一接點的相鄰的所述遠端部分，以形成在所述半導體裝置以及所述目標基板之間的電耦接；以及 固化所述預先固化的UF材料，其中所述固化的UF材料機械性地穩定在所述半導體裝置以及所述目標基板之間的所述電耦接。
  2. 如請求項1之方法，其中所述未固化的UF材料是透過旋轉塗覆製程、浸漬塗覆製程、刮刀塗佈製程、或是噴霧塗覆製程中的至少一個沉積的。
  3. 如請求項1之方法，其中所述第一熱能是藉由第二光子束照射所述預先固化的UF材料的所述多餘的部分所誘發的，並且所述第二光子束包含紫外線(UV)光子束或是紅外線(IR)光子束中的一者。
  4. 如請求項1之方法，其中所述第一光子束掃描橫跨預先固化的UF材料的所述多餘的部分，以平坦化所述預先固化的UF材料的所述平坦表面。
  5. 如請求項1之方法，其中接合所述第二接點的所述至少部分露出的遠端部分至所述第一接點的所述相鄰的遠端部分是藉由第二熱能所誘發的，所述第二熱能是藉由將第二光子束照射所述半導體裝置或是所述目標基板中的至少一個所產生的。
  6. 如請求項5之方法，其中所述第二光子束包含光子脈衝，其具有被選擇以控制與所述第二熱能相關的熱效應的時間輪廓。
  7. 如請求項1之方法，其中接合所述第二接點的所述至少部分露出的遠端部分至所述第一接點的所述相鄰的遠端部分是藉由熱壓接合製程所誘發的。
  8. 如請求項1之方法，其中厭氧的黏著劑被採用以固化所述預先固化的UF材料。
  9. 如請求項1之方法，其中吸濕製程被採用以固化所述預先固化的UF材料。
  10. 如請求項1之方法，其中所述半導體裝置是具有小於100微米(μm)的特徵尺寸的發光二極體(LED)，並且所述目標基板是顯示裝置的背板。
  11. 一種用於耦接半導體裝置至目標基板之系統，其中所述半導體裝置包含第一表面以及被設置在所述第一表面上的第一接點，所述目標基板包含第二表面以及被設置在所述第二表面上的第二接點，所述系統包括： 底部填充物(UF)沉積設備，其在所述第二表面上沉積未固化的底部填充物(UF)材料，其中所述未固化的UF材料實質覆蓋所述第二表面，並且實質囊封所述第二接點； 燒蝕設備，其移除所述預先固化的UF材料的多餘的部分，並且形成所述預先固化的UF材料的平坦表面，其至少部分地露出所述第二接點的遠端部分； 拾放頭(PPH)，其將所述半導體裝置定位成接近所述目標基板處以形成所述第一接點與所述第二接點的空間對準，其中所述第一及第二表面是相對的表面，並且所述第二接點的所述至少部分露出的遠端部分是相鄰所述第一接點的遠端部分； 電耦接設備，其藉由接合所述第二接點的所述至少部分露出的遠端部分至所述第一接點的所述相鄰的遠端部分來形成在所述半導體裝置以及所述目標基板之間的電耦接；以及 固化設備，其固化所述預先固化的UF材料，其中所述固化的UF材料機械性地穩定在所述半導體裝置以及所述目標基板之間的所述電耦接。
  12. 如請求項11之系統，其中所述UF沉積設備包含旋轉塗覆設備、浸漬塗覆設備、刮刀塗佈設備、或是噴霧塗覆設備中的至少一個。
  13. 如請求項11之系統，其中所述UF預先固化設備包含光子源，其利用具有在電磁(EM)頻譜的紫外線(UV)頻帶到所述EM頻譜的紅外線(IR)頻帶之間的範圍之內的波長的發射的光子來照射所述預先固化的UF材料。
  14. 如請求項11之系統，其中所述UF預先固化設備執行熱UF固化製程。
  15. 如請求項11之系統，其中所述燒蝕設備包含掃描的雷射射束，其掃描橫跨預先固化的UF材料的所述多餘的部分以平坦化所述預先固化的UF材料的所述平坦表面。
  16. 如請求項11之系統，其中所述電耦接設備發送具有時間輪廓的光子脈衝，所述時間輪廓被選擇以控制與藉由所述光子脈衝所誘發的熱能相關的熱效應，所述熱能接合所述第二接點的所述至少部分的遠端部分至所述第一接點的所述相鄰的遠端部分。
  17. 如請求項14之系統，其中所述固化設備執行室溫UF固化製程。
  18. 一種顯示裝置，其包括： 半導體裝置，其包含第一表面以及被設置在所述第一表面上的第一接點；以及 目標基板，其包含第二表面以及被設置在所述第二表面上的第二接點，以及 其中所述顯示裝置是藉由一種方法來加以組裝，所述方法包括： 在所述第二表面上沉積未固化的底部填充物(UF)材料，其中所述未固化的UF材料實質覆蓋所述第二表面，並且實質囊封所述第二接點； 施加第一熱能至所述未固化的UF材料以預先固化所述未固化的UF材料； 利用第一光子束來照射所述預先固化的UF材料的多餘的部分，以移除所述預先固化的UF材料的所述多餘的部分來形成所述預先固化的UF材料的平坦表面，其至少部分地露出所述第二接點的遠端部分； 將所述半導體裝置定位到接近所述目標基板處以形成所述第一接點與所述第二接點的空間對準，其中所述第一表面所述二表面是相對的表面，並且所述第二接點的所述至少部分露出的遠端部分是相鄰所述第一接點的遠端部分； 藉由接合所述第二接點的所述至少部分露出的遠端部分至所述第一接點的所述相鄰的遠端部分以形成在所述半導體裝置以及所述目標基板之間的電耦接；以及 固化所述預先固化的UF材料，其中所述固化的UF材料機械性地穩定在所述半導體裝置以及所述目標基板之間的所述電耦接。
  19. 如請求項18之顯示裝置，其中所述顯示裝置是內含在頭戴式裝置中，所述頭戴式裝置是虛擬實境的裝置、擴增實境的裝置、或是混合實境裝置中的至少一個。
  20. 如請求項18之顯示裝置，其中所述第一接點或所述第二接點中的至少一個是由奈米多孔金(NPG)所構成。
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