TW202415264A

TW202415264A - 色彩可調式像素之緊湊陣列

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Publication number: TW202415264A
Application number: TW112121574A
Authority: TW
Inventors: 羅伯阿米塔吉
Original assignee: 美商亮銳公司
Priority date: 2022-06-24
Filing date: 2023-06-09
Publication date: 2024-04-01

Abstract

本發明提供一種單片整合之紅綠藍(RGB)發光二極體(LED)陣列，其經製造具有減少數量之平台蝕刻步驟及接觸端子。該LED陣列可具有循序生長在一晶圓上之兩個或三個p-n接面。該等p-n接面之一者具有n及p層之相反沈積順序。一發光作用區係嵌入於該等p-n接面之各者之該n層與該p層之間。各作用區發射不同波長之光。該晶圓被蝕刻成多層級平台，而產生兩個單獨電壓端子及一接地接觸件以控制特定半導體層之間的偏壓。所有該等p-n接面共用一共同接地接觸件。

Description

色彩可調式像素之緊湊陣列

本發明之實施例大體上係關於發光二極體(LED)裝置之陣列及其製造方法。更特定言之，實施例係關於單片整合之紅、綠、藍(RIB)發射器陣列，其具有減少數量之平台蝕刻步驟及接觸端子。

諸如虛擬實境系統及擴增實境系統之視覺化系統在諸如娛樂、教育、醫學及商業之領域中變得愈來愈普遍。目前正在努力改良諸如虛擬實境系統及擴增實境系統之視覺化系統。

微型LED (µLED)可為小尺寸LED (直徑通常為~50 µm或更小)，其等可用於在紅色、綠色及藍色波長之µLED可緊密靠近地對準時產生非常高解析度之彩色顯示器。一µLED顯示器之製造通常涉及從各別之藍色、綠色及紅色WL晶圓拾取經單粒化µLED，且將其等在顯示器上交替緊密靠近地對準。

關注需要微觀像素節距之高解析度彩色LED顯示器。當LED之尺寸在數十微米或更小之範圍內時，組裝生長在各別晶圓上之紅色、綠色及藍色LED變得困難。單片RGB整合係一種避免將微觀LED操縱至顯示器上之正確位置中之問題但帶來其自身之一組挑戰之方法。當前之單片RGB陣列需要至少三個偏壓端子外加一接地連接。在一高解析度顯示器中，存在可用於製造所有此等平台蝕刻及端子之有限空間，而使得難以實際實施設計。

單片RGB之其他方法使用含有三種色彩之量子阱之一個p-n接面。取決於經施加偏壓，在特定阱中產生相對較多或較少之光而允許對色點進行某種控制。此等方法在其等以每像素僅兩個端子運作之情況下係有吸引力的，但跨作用區之一過電壓係不可避免的，且需要濾光片以獲得顯示器可接受之色彩特性。因此，此方法簡化晶粒製造，但不太適合於製造具有低功耗之高效顯示器。

因此，需要經改良之µLED裝置及經改良之製造方法。

本發明之實施例係關於發光二極體(LED)陣列及用於製造LED陣列之方法。在一或多項實施例中，一種發光二極體(LED)陣列包括：在一第二p-n接面上之一第一p-n接面、在一第三p-n接面上之該第二p-n接面、在接合至一背板之一反射p接觸電極上之該第三p-n接面，其中該第一p-n接面包括在一第一色彩作用區上之一第一n型層上之一第一電接觸件、在一第一p型層上之該第一色彩作用區及在一第一穿隧接面上之該第一p型層，該第二p-n接面包括在與該第一穿隧接面接觸且在一第二穿隧接面上之一第二n型層上之一第二電接觸件、在一第二p型層上之該第二穿隧接面及在一第二色彩作用區上之該第二p型層，且該第三p-n接面包括在與該第二色彩作用區接觸且在一第三p型層上之一第三n型層上之一第三電接觸件。

本發明之進一步實施例係關於製造一LED陣列之方法。在一或多項實施例中，該方法包括：在一磊晶晶圓上循序形成三個p-n接面以形成一磊晶堆疊，該磊晶堆疊包括至少一個n型層及至少一個p型層且具有嵌入於該至少一個n型層與該至少一個p型層之間的一色彩作用區；在該磊晶堆疊上沈積一反射p接觸電極；將該反射p接觸電極接合至一背板晶圓；對該磊晶堆疊進行乾式蝕刻以接取該至少一個n型層以形成電接觸件及一平台；在該平台上方保形地沈積一介電層；移除該介電層之一部分以在該平台之一頂表面上形成一介電開口，該介電開口曝露該至少一個n型層；在該介電開口中沈積歐姆接觸件以形成一電接觸件；在該平台之一部分上方沈積一保形金屬層，且跨該平台之一中心形成一間隙以允許光射出；及在該LED陣列之一頂部上方沈積一電極柵格。

本發明之額外實施例係關於視覺化或顯示系統。在一或多項實施例中，一種視覺化系統包括：一電池；一無線電；一感測器；一視訊產生程序；一光源，其包括本文中描述之一或多項實施例之LED陣列；一調變器；一調變處理器；一光束組合器；一投影光學器件；一螢幕；及一透鏡。

在描述本發明之數項例示性實施例之前，應理解，本發明不限於以下描述中闡述之構造或程序步驟之細節。本發明能夠實現其他實施例且能夠以各種方式實踐或實行。

根據一或多項實施例，如本文中使用之術語「基板」係指具有一程序作用於其上之一表面或一表面之部分之一中間或最終結構。另外，在一些實施例中，對一基板之引用亦指代基板之僅一部分，除非上下文另有明確指示。此外，根據一些實施例，對沈積於一基板上之引用包含沈積於一裸基板上或沈積於具有沈積或形成於其上之一或多個層、膜、特徵或材料之一基板上。

在一或多項實施例中，「基板」意謂在一製程期間在其上執行膜處理之任何基板或形成於一基板上之材料表面。在例示性實施例中，取決於應用，在其上執行處理之一基板表面包含諸如以下之材料：矽、氧化矽、絕緣體上矽(SOI)、應變矽、非晶矽、摻雜矽、碳摻雜氧化矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石，及任何其他合適材料，諸如金屬、金屬氮化物、III族氮化物(例如，GaN、AlN、InN及其他合金)、金屬合金及其他導電材料。基板包含但不限於發光二極體(LED)裝置。在一些實施例中，基板經曝露於一預處理程序以對基板表面進行拋光、蝕刻、還原、氧化、羥化、退火、UV固化、電子束固化及/或烘烤。除直接在基板之表面本身上之膜處理之外，在一些實施例中，亦在形成於基板上之一底層上執行所揭示之任何膜處理步驟，且術語「基板表面」旨在包含此底層，如內容脈絡指示。因此，例如，在一膜/層或部分膜/層已被沈積至一基板表面上的情況下，新沈積之膜/層之曝露表面成為基板表面。

術語「晶圓」及「基板」將在本發明中可互換地使用。因此，如本文中所使用，一晶圓用作用於形成本文中描述之LED裝置之基板。

下文中將參考隨附圖式更充分描述不同光照明系統及/或發光二極體(「LED」)實施方案之實例。此等實例並非互斥的，且在一個實例中找到之特徵可與在一或多個其他實例中找到之特徵組合以達成額外實施方案。因此，將理解，隨附圖式中所展示之實例僅出於闡釋性目的而提供，且其等並不意欲以任何方式限制本發明。在各處，相同符號指代相同元件。

半導體發光裝置或光功率發射裝置(諸如發射紫外線(UV)或紅外線(IR)光功率之裝置)係當前可用之最高效之光源之一。此等裝置可包含發光二極體、諧振腔發光二極體、垂直腔雷射二極體、邊緣發射雷射或類似者(下文中稱為「LED」)。歸因於其等之緊湊大小及較低功率需求，例如，LED可為許多不同應用之有吸引力的候選者。例如，其等可用作手持式電池供電裝置(諸如相機及行動電話)之光源(例如，閃光燈及相機閃光燈)。其等亦可用於例如汽車照明、抬頭顯示器(HUD)照明、園藝照明、街道照明、視訊用手電筒、一般照明(例如，家庭、商店、辦公室及工作室照明、劇院/舞臺照明及建築照明)、擴增實境(AR)照明、虛擬實境(VR)照明、作為顯示器及IR光譜儀之背光。一單一LED可提供不如一白熾光源亮之光，且因此，多接面LED裝置或陣列(諸如單片LED陣列、微型LED陣列等)可用於期望或需要更高亮度之應用。

本發明大體上係關於用於自由空間可見光通信之微型發光二極體(µLED)顯示器及具有大帶寬之多波長光發射器之製造。磊晶穿隧接面可用於在一單一LED裝置內組合多個發射波長。

若發射不同波長之兩個或更多個作用區可被整合在一單一晶圓內，則可簡化製造µLED。此一方法可在AlInGaN材料系統內係可行的，因為已證實藍色、綠色及紅色LED可全部在此系統中製造。然而，在一µLED顯示器中使用一多色晶片不僅需要在一單一磊晶生長遍次內堆疊能夠在不同波長下發射之多個層，而且需要能夠改變不同波長之發射器之間的各自發射強度比。

在一或多項實施例中，使用LED色彩之基於偏壓之控制來將端子之數量減少至比當前技術中更易於管理之數量。然而，各別接面之某種獨立控制被用來避免其他方法中固有之不良色彩純度及高電壓之問題。另外，一或多項實施例提供透過電壓控制LED波長之一經改良方式。

在一或多項實施例中，「反極性」LED有利地用於顯示應用。如本文中所用，術語「反極性」係指在量子阱之前而非在量子阱之後生長LED之p-GaN層。已普遍認為，歸因於量子阱中之無意間受體摻雜劑併入，高效率之p側向下LED係不可行的。然而，在一或多項實施例中，已有利地發現，使用特殊生長條件可減輕上述問題。反極性LED係因為p-n接面及InGaN極化場之方向與傳統手段相反而被如此命名。

藉由圖來描述本發明之實施例，該等圖繪示根據本發明之一或多項實施例之裝置及用於形成裝置之程序。所展示之程序僅為所揭示程序之闡釋性可能用途，且熟習此項技術者將認知，所揭示程序不限於所繪示應用。

在一或多項實施例中，極性之反向定向促進以有利於控制波長之一方式控制跨(若干)量子阱之凈電場。在圖2A、圖2B、圖3中概念性地繪示概念之優點，且在圖4中展示一色彩偏移LED之量測光譜。

圖2A及圖2B繪示p及n層之顛倒順序如何促進運用經施加電壓控制發射波長之示意圖。歸因於量子限制史塔克(quantum-confine Stark)效應，跨氮化銦鎵(InGaN)量子阱之一較大量值之電場增加波長。圖3中所繪示之圖表展示相反極化及相同量子阱設計之LED之量測資料。

圖4係繪示具有在量子阱之前生長之p-GaN之的一紅綠可切換彩色LED之量測光譜之一圖表。光譜之特徵在於隨電壓改變之一明顯峰值，而非如在同一作用區中使用不同色彩之多個量子阱的現有LED中般具有電壓相依高度之多個峰值。圖4中之量子阱比圖2A及圖2B中所繪示之量子阱寬，而允許隨電壓之一更大波長偏移。

當與已知µLED陣列相比時，一或多項實施例之µLED陣列有利地需要更少之接觸端子及平台蝕刻。一或多項實施例之µLED陣列僅需要兩個獨立偏壓之端子及一共同接地電極。另外，一或多項實施例之µLED陣列允許比已知之單接面RGB技術更佳地控制發射色彩。在不意欲受理論約束之情況下，認為一或多項實施例之µLED陣列能夠有比已公開單接面RGB技術低之顯示功耗。

在一或多項實施例中，在同一磊晶晶圓上循序生長兩個或三個p-n接面。此等接面之一者與(若干)其他接面相比具有n及p層之相反沈積順序。在一或多項實施例中，一發光作用區係嵌入於接面之各者之n層與p層之間。各作用區發射與(若干)其他作用區不同波長之光。至少一個接面具有隨著跨接面之偏壓增加，其發射從原色之一者偏移至一不同(較短)原色之性質。例如，發射可從紅色偏移至綠色，或從綠色偏移至藍色。

在一或多項實施例中，磊晶包含至少一個穿隧接面，以避免對至經蝕刻p-GaN層之接觸件之需要。晶圓被蝕刻成多層級平台，而產生兩個單獨電壓端子及一接地接觸件以控制特定半導體層之間的偏壓。所有接面共用一共同接地接觸件。

一或多個替代實施例提供一種雙接面裝置，其藉由改變一個端子上之電壓來控制由接面之一者發射之色彩。例如，可藉由增加電壓來將色彩從紅色變為綠色。當偏壓電壓增加時，可藉由減小脈寬調變週期來匹配紅色及綠色之輻射輝度。藍色發射係用至第三(藍色)作用區之一獨立接觸端子進行控制。p-n接面場相對於InGaN量子阱極化場之與通常情況相反之定向促進隨電壓之色彩改變功能性。

在圖中繪示及下文描述之詳細實例中，用一獨立驅動電壓(施加至圖6及圖10中之端子A)產生藍光。然而，其中紅色作用區與藍色作用區互換之替代實施方案亦為可能的。在該等實施方案中，以至端子A之一偏壓發射紅光，且可使用至端子B之偏壓之量值來將另一色彩之發射從綠色調整為藍色。

圖1繪示根據本發明之一或多項實施例之製造一微型發光二極體(µLED)陣列的一方法50之一程序流程圖。參考圖1，在一或多項實施例中，方法從操作52開始：在同一磊晶晶圓上循序形成兩個或三個p-n接面以形成一磊晶堆疊，該磊晶堆疊包含至少一個n型層及至少一個p型層且具有嵌入於至少一個n型層與至少一個p型層之間的一色彩作用區。在操作54，在磊晶堆疊上沈積一反射p接觸電極。在操作56，將具有反射p接觸件之磊晶堆疊接合至一背板晶圓。在操作58，對磊晶堆疊進行乾式蝕刻以接取n型層以用於形成電接觸件及一平台。在操作60，跨磊晶晶圓在平台上方保形地沈積一介電層。在操作62，移除介電層之一部分以在平台之一頂表面上形成一介電開口，該介電開口曝露至少一個n型層。在操作64，在介電開口中沈積歐姆接觸件以形成電接觸件。在操作66，在平台之一部分上方沈積一保形反射金屬層，且跨平台之一中心形成一間隙以允許光射出。在操作68，在LED陣列之頂部上方沈積一電極柵格。

參考圖5，描述第一變動100 (變體A)之磊晶生長步驟。圖5繪示根據一或多項實施例之一µLED陣列100之一橫截面視圖。本發明之一態樣係關於一種製造一µLED陣列之方法。參考圖5，一第一變動100 (變動「A」)係具有共用連接至電端子之一者之一共同n型層之第一及第二p-n接面(具有相反之p-n沈積順序)之一個三接面裝置。雖然該兩個接面係並聯(非獨立)驅動，但其等發射之彙總色彩可由電壓來控制。例如，當一紅色及綠色作用區係並聯連接時，電流僅在低電壓流過紅色區。紅色作用區可經設計使得其發射在高電壓偏移至綠色，且與由綠色作用區發射之光相加。藍色發射係用至第三(藍色)作用區之一獨立接觸端子進行控制。

參考圖5，藉由在一基板102上形成複數個III族氮化物層以在基板上形成包含色彩作用區之三接面LED來製造一µLED陣列100。色彩作用區包含一第一色彩作用區106a、一第二色彩作用區106b及一第三色彩作用區106c。堆疊不同色彩作用區之任何順序在本發明之範疇內。

根據某些特定實施例，LED陣列100包括一第一接面105a，第一接面105a具有形成於基板102上之一第一n型層104a、形成於第一n型層104a上之一第一色彩作用區106a、形成於第一色彩作用區106a上之一第一p型層108a，及形成於第一p型層108a上之一第一穿隧接面110a。

在一或多項實施例中，第一色彩作用區106a係一藍色作用區。在所展示之實施例中，在第一接面上，特定言之在第一p型層108a上存在一第一穿隧接面110a。一穿隧接面係允許電子在反向偏壓下從一p型層之價帶穿隧至一n型層之傳導帶的一結構。一p型層及一n型層彼此鄰接之位置稱為一p/n接面。當一電子穿隧時，在p型層中留下一電洞，使得在兩個區中產生載子。因此，在其中僅一小洩漏電流在反向偏壓下流動之如同二極體之一電子裝置中，可在反向偏壓下跨一穿隧接面載送一大電流。一穿隧接面包括在p/n穿隧接面處傳導及價帶之一特定對準。此可藉由使用非常高的摻雜(例如，在p++/n++接面中)來達成。另外，III族氮化物材料具有一固有極化，此在不同合金組合物之間的異質界面處產生一電場。在一些情況下，此極化場亦可用於達成用穿隧之帶對準。

仍參考圖5，µLED陣列100進一步包括在第一接面105a上之一第二接面105b。第二接面105b包含在第一穿隧接面110a上之一第二n型層104b、在第二n型層104b上之一第二穿隧接面110b、在第二穿隧接面110b上之一第二p型層108b，及在第二p型層108b上之一第二色彩作用區106b。在一或多項實施例中，第二色彩作用區106b係一紅色作用區。在所展示之實施例中，在第二接面105a上，特定言之在第二n型層104b上存在一第二穿隧接面110b。

第三接面105c係形成在第二接面105b上，且具有在第二色彩作用區106b上之一第三n型層104c、在第三n型層104c上之一第三色彩作用區106c，及在第三色彩作用區106c上之一第三p型層108c。

在一或多項實施例中，一第一n型層104a係形成在基板102上。基板102可為熟習此項技術者已知之經組態以用於形成LED裝置之任何基板。在一或多項實施例中，基板102包括以下之一或多者：藍寶石、碳化矽、矽(Si)、石英、氧化鎂(MgO)、氧化鋅(ZnO)、尖晶石及類似者。在一或多項實施例中，基板102係一透明基板。在特定實施例中，基板102包括藍寶石。在一或多項實施例中，基板102在形成LED之前未被圖案化。因此，在一些實施例中，基板102未被圖案化，且可被視為平坦的或實質上平坦的。在其他實施例中，基板102係一經圖案化基板。

在一或多項實施例中，第一n型層104a、第二n型層104b及第三n型層104c可包括任何III-V族半導體，包含鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)及氮(N)之二元、三元及四元合金，亦稱為III族氮化物材料。因此，在一些實施例中，第一n型層104a、第二n型層104b及第三n型層104c獨立地包括以下之一或多者：氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化鎵鋁(GaAlN)、氮化鎵銦(GaInN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(AlInN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化銦鋁(InAlN)及類似者。在一特定實施例中，第一n型層104a、第二n型層104b及第三n型層104c包括氮化鎵(GaN)。在一或多項實施例中，第一n型層104a、第二n型層104b及第三n型層104c係獨立地摻雜有n型摻雜劑，諸如矽(Si)或鍺(Ge)。在一或多項實施例中，摻雜劑濃度在從1 e17至2e19 cm ³之一範圍內。

在一或多項實施例中，III族氮化物材料之層可藉由以下之一或多者來沈積：濺鍍沈積、原子層沈積(ALD)、金屬有機化學氣相沈積(MOCVD)、物理氣相沈積(PVD)、電漿增強原子層沈積(PEALD)及電漿增強化學氣相沈積(PECVD)。

如本文中使用之「濺鍍沈積」係指藉由濺鍍進行薄膜沈積之一物理氣相沈積(PVD)方法。在濺鍍沈積中，一材料(例如，III族氮化物)係從作為一源之一目標噴射至一基板上。該技術係基於一源材料(目標)之離子轟擊。歸因於一純物理程序(即，目標材料之濺鍍)，離子轟擊導致一蒸氣。

如根據本文中之一些實施例所使用，「原子層沈積」(ALD)或「循環沈積」係指用於在一基板表面上沈積薄膜之一氣相技術。ALD程序涉及將一基板之表面或基板之一部分曝露於交替之前驅體(即，兩種或更多種反應性化合物)以在基板表面上沈積一材料層。當將基板曝露於交替之前驅體時，循序或同時引入前驅體。將前驅體引入至一處理腔室之一反應區中，且將基板或基板之部分各別地曝露於該等前驅體。

如本文中根據一些實施例所使用，「化學氣相沈積」係指藉由在一基板表面上分解化學品而從氣相沈積材料膜之一程序。在CVD中，將一基板表面同時或實質上同時曝露於前驅體及/或共試劑。LED製造中通常使用之CVD程序之一特定子集使用金屬有機前驅體化學品，且被稱為MOCVD或金屬有機氣相磊晶(MOVPE)。如本文中所使用，「實質上同時」係指共流抑或前驅體之大部分曝露存在重疊之情況。

如本文中根據一些實施例所使用，「電漿增強原子層沈積(PEALD)」係指用於在一基板上沈積薄膜之一技術。在相對於熱ALD程序之PEALD程序之一些實例中，一材料可由相同之化學前驅體，但以一較高沈積速率及一較低溫度形成。一般而言，在一PEALD程序中，將一反應氣體及一反應電漿循序引入至在腔室中具有一基板之一處理腔室中。在處理腔室中脈送第一反應氣體且其被吸收至基板表面上。此後，將反應電漿脈送至處理腔室中且其與第一反應氣體起反應以在一基板上形成一沈積材料，例如，一薄膜。類似於一熱ALD程序，可在反應物之各者之遞送之間進行一清洗步驟。

如本文中根據一或多項實施例所使用，「電漿增強化學氣相沈積(PECVD)」係指用於在一基板上沈積薄膜之一技術。在一PECVD程序中，將呈氣或液相之一源材料(諸如已夾帶於一載送氣體中之一氣相III族氮化物材料或一液相III族氮化物材料之一蒸氣)引入至一PECVD腔室中。亦將一電漿引發之氣體引入至腔室中。在腔室中產生電漿產生受激發自由基。受激發自由基經化學結合至定位於腔室中之一基板之表面而在其上形成所要膜。

在一或多項實施例中，µLED陣列100係藉由將基板102放置於一金屬有機氣相磊晶(MOVPE)反應器中使得磊晶地生長µLED陣列層來製造。

在一或多項實施例中，第一p型層108a、第二p型層108b及第三p型層108c可獨立地包括任何III-V族半導體，包含鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)及氮(N)之二元、三元及四元合金，亦稱為III族氮化物材料。因此，在一些實施例中，第一p型層108a、第二p型層108b及第三p型層108c獨立地包括以下之一或多者：氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化鎵鋁(GaAlN)、氮化鎵銦(GaInN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(AlInN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化銦鋁(InAlN)及類似者。

在一些實施例中，第一p型層108a、第二p型層108b及第三p型層108c獨立地包括一序列摻雜p型層。在一或多項實施例中，第一p型層108a、第二p型層108b及第三p型層108c獨立地包括氮化鎵(GaN)層。第一p型層108a、第二p型層108b及第三p型層108c可獨立地摻雜有熟習此項技術者已知之任何合適p型摻雜劑。在一或多項實施例中，第一p型層108a、第二p型層108b及第三p型層108c可獨立地摻雜有鎂(Mg)。在一或多項實施例中，第一p型層108a、第二p型層108b及第三p型層108c獨立地包括一第一鎂摻雜p型氮化鋁鎵層、鎂摻雜p型氮化鎵層及一第二鎂摻雜p型氮化鋁鎵層。

在一或多項實施例中，此µLED陣列中使用之磊晶對已知µLED陣列之關鍵區別之處在於上文論述之反向極化定向，及在有意需要一較大色彩偏移之一應用中使用比典型情況寬之量子阱。例如，最佳化內部量子效率(IQE)之阱寬度可能為3 nm，而在一或多項實施例中，可較佳地將寬度增加至5 nm。在一或多項實施例中，阱寬度可在從2 nm至8 nm之一範圍內。

圖6繪示在將第一變動100處理成一微型LED陣列之後之一橫截面示意圖。具有不同虛線圖案之箭頭126、128、130指示導致紅色、綠色及藍色發射之重組路徑。在一或多項實施例中，當端子A 122具有約3伏特之一電壓且端子B 124具有約0伏特之一電壓時，產生藍光130。在一或多項實施例中，當端子A 122具有約0伏特之一電壓且端子B 124具有高於3伏特或更大之一電壓時，產生一紅光128。在一或多項實施例中，當端子A 122具有約0伏特之一電壓且端子B具有約5伏特或更大之一電壓時，產生一綠光126 (或一紅綠光)。可使用類似於圖4中所繪示之色彩偏移紅色作用區之一色彩偏移紅色作用區，其在端子B 124上具有小偏壓之情況下產生紅色發射，且在端子B 124上具有大偏壓之情況下產生額外綠色發射。如熟習此項技術者所認知，如圖6所呈現之第一變動100已相對於其在圖5中之描繪旋轉180度。

參考圖6，用受體活化退火之一第一步驟製造一微型LED晶圓150。沈積一反射p接觸電極(p鏡) 118。反射p接觸電極(p鏡) 118可包括熟習此項技術者已知之任何合適材料。在一或多項實施例中，反射p接觸電極(p鏡) 118包括鋁(Al)、鉑(Pt)、銀(Ag)及類似者之一或多者。在其他實施例中，反射p接觸電極(p鏡) 118可包括一反射材料(即，鋁(Al)、鉑(Pt)、銀(Ag)及類似者之一或多者)及氧化銦錫(ITO)之雙層，其中ITO係與第三p型層108c直接接觸之雙層之部分。

在一或多項實施例中，接著將反射p接觸電極(p鏡) 118接合至一背板晶圓120，背板晶圓120可能預塗有類似金屬以促進晶圓接合。在一或多項實施例中，背板晶圓120含有接合表面與在背板晶圓120之相對面內或上之電路之間的導通體122及124。

仍然參考圖6，在一或多項實施例中，第一n型層104a、第二n型層104b及第三n型層104c經蝕刻(例如，藉由乾式蝕刻)以形成用於電接觸件114之開口，以隔離像素，且接取至背板端子B之導通體124。在一或多項實施例中，存在總共三個蝕刻層級152、154及156，此係比已知µLED陣列中更易於管理之數量。

在一或多項實施例中，將一介電層112保形地沈積於整個晶圓150上。如本文中所使用，術語「介電質」係指可由一經施加電場極化之一電絕緣體材料。在一或多項實施例中，介電層包含但不限於氧化物(例如，氧化矽(SiO ₂)、氧化鋁(Al ₂O ₃))、氮化物(例如，氮化矽(Si ₃N ₄))。在一或多項實施例中，介電層包括氮化矽(Si ₃N ₄)、氧化矽(SiO ₂)或二氧化矽(SiO ₂)及氮化矽(Si ₃N ₄)之多層。在一些實施例中，介電層組合物相對於理想分子式係非化學計量的。例如，在一些實施例中，介電層包含但不限於氧化物(例如，氧化矽、氧化鋁)、氮化物(例如，氮化矽(SiN))、碳氧化物(例如，碳氧化矽(SiOC))及氧氮碳化物(例如，氧氮碳化矽(SiNCO))。

在一或多項實施例中，使用乾式蝕刻從電接觸點移除介電層112。歐姆接觸金屬層114係沈積且形成在介電開口中。歐姆接觸金屬層114之各者係至n型層104a、104b及104c，且可為相同金屬。歐姆接觸金屬層114可包括熟習此項技術者已知之任何合適金屬。在一或多項實施例中，歐姆接觸金屬層114包括鋁(Al)。

仍參考圖6，將一厚的部分保形金屬層116沈積於大部分平台區域上方。如圖6及圖7中所繪示，跨平台之中心留下一間隙132以允許光射出且使124端子B與接地電隔離。部分保形金屬層116可包括熟習此項技術者已知之任何合適材料。在一或多項實施例中，部分保形金屬層116具有高反射率及穩定性。在一或多項實施例中，部分保形金屬層116包括鋁(Al)或鉑(Pt)。層116可包括多個不同金屬薄膜之一堆疊，例如具有高反射率性質之一第一金屬(諸如Al或銀(Ag))及具有更佳化學穩定性之第二金屬，諸如鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎢(W)、金(Au)或Pt。部分保形金屬層116將第二n型層104b與至背板端子B之導通體124連接。

圖7繪示在圖6中之橫截面中繪示之陣列150之一自上而下示意圖。圖7中所繪示之截面對應於一遠更大顯示器之西北角。在一或多項實施例中，將接地線之一電極柵格172沈積在各像素之一個側上之反射部分保形金屬層116上方，如圖7中所繪示。電極柵格172連接至顯示器150之周邊處之一接地線。在一或多項實施例中，電極柵格172將接地端子(圖6之左側)連接至顯示器之周邊處之一接地電極。

參考圖6及圖7，在一或多項實施例中，當端子A 174經加偏壓而高於接地電位(即，+3 V)且端子B 176處於接地(即，0 V)時，發射藍光130。在一或多項實施例中，當端子A 174在接地(即，0 V)時，取決於偏壓之量值，可在具有至端子B 176之偏壓之情況下產生紅光128抑或綠光126。例如，若至端子B之偏壓在從大約3 V至小於5 V之一範圍內，則可產生紅光128，且若至端子B 176之偏壓大於5 V，則可產生綠光126。雖然第一色彩作用區106a及第二色彩作用區106b係並聯連接，但其等可經設計使得針對一小偏壓，電流僅流過第二色彩(紅色)作用區106b。因此，僅產生紅光128。針對端子B 176上之一較大偏壓，電流流過紅色及綠色作用區兩者，然而，歸因於綠色作用區相對於紅色之較高IQE，及在較高電流密度下紅色發射在波長上偏移較短之自然趨勢，所產生色彩可主要為綠色。可使用諸如圖4中之「紅色」作用區之一「紅色」作用區來進一步增強綠色純度，該「紅色」作用區本身在高電流密度下發射綠(而非紅)光。可降低綠色操作模式之脈寬調變工作週期，以使輻射輝度類似於具有一較高工作週期之紅色模式。

圖8繪示在最後一平台蝕刻步驟之後沈積在整個表面上方之保形介電層182、184、186之一俯視圖配置。在一或多項實施例中，保形介電層182、184、186在圖7中所繪示之電極柵格172下方。參考圖6至圖8，區域188、194指示藉由後續蝕刻移除介電層182、184、186以接取像素上之歐姆接觸金屬層114之處。保形介電層182、184、186亦用於接取連接至背板中之端子B之導通體192及接取連接至端子A之導通體190。

參考圖9，描述第二變動200 (變體B)之磊晶生長步驟。圖9繪示根據一或多項實施例之一µLED陣列200之一橫截面視圖。本發明之一態樣係關於一種製造一µLED陣列之方法。參考圖9，一第二變動200 (變動「b」)係具有共用連接至電端子之一者之一共同n型層的第一及第二p-n接面(具有相反之p-n沈積順序)之雙接面裝置。在一或多項實施例中，變動B 200具有比變動A 100更簡單之一磊晶結構及一平台表面形貌。在變動B 200中，以少一個平台蝕刻層級實現微型LED製造。在變動B 200中，根據圖4中所證實之機制，第一作用區自身取決於至端子B之偏壓而提供光及綠光兩者。

參考圖9，藉由在一基板202上形成複數個III族氮化物層以在基板上形成包含色彩作用區之雙接面LED來製造一µLED陣列200。色彩作用區包含一第一色彩作用區206a及一第二色彩作用區206b。堆疊不同色彩作用區之任何順序在本發明之範疇內。

根據某些特定實施例，LED陣列200包括一第一接面205a，第一接面205a具有形成於基板202上之一第一n型層204a、形成於第一n型層204a上之一第一穿隧接面210a、形成於第一穿隧接面210a上之一第一p型層208a、形成於第一p型層208a上之一第一色彩作用區206a，及形成於第一色彩作用區206a上之一第二n型層204b。

在一或多項實施例中，第一色彩作用區206a係一紅色/綠色作用區。在所展示之實施例中，在第一n型層204a與第一p型層208a之間存在一穿隧接面210a。此配置使至第一色彩作用區206a之電洞注入成為可能，而不需要使p型層208a之表面與一金屬直接接觸。電子係從第二n型層204b注入至第一色彩作用區206a。

仍參考圖9，µLED陣列200進一步包括在第一接面205a上之一第二接面205b。第二接面205b包含第二n型層204b、在第二n型層204b上之一第二色彩作用區206b、在第二色彩作用區206b上之一第二p型層208b。應注意，第二n型層204b係在第一及第二接面205a及205b兩者之間「共用」。換言之，第二n型層204b可用於將電子注入至第一作用區206a及第二作用區206b兩者。第二n型層204b可包括具有不同n型摻雜濃度之複數個層。在一或多項實施例中，第二色彩作用區206b係一藍色作用區。視情況，一第二穿隧接面210b及一第三n型層204c可形成於第二p型層208b上。此等選用層可允許晶圓經受高溫處理(例如，高溫退火以活化埋藏p型層)，而不損壞p型層208b。

在一或多項實施例中，一第一n型層204a係形成在基板202上。基板202可為熟習此項技術者已知之經組態以用於形成LED裝置之任何基板。在一或多項實施例中，基板202包括以下之一或多者：藍寶石、碳化矽、矽(Si)、石英、氧化鎂(MgO)、氧化鋅(ZnO)、尖晶石及類似者。在一或多項實施例中，基板202係一透明基板。在特定實施例中，基板202包括藍寶石。在一或多項實施例中，基板202在形成LED之前未被圖案化。因此，在一些實施例中，基板202未被圖案化，且可被視為平坦的或實質上平坦的。在其他實施例中，基板202係一經圖案化基板。

在一或多項實施例中，第一n型層204a、第二n型層204b及選用第三n型層204c可包括任何III-V族半導體，包含鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)及氮(N)之二元、三元及四元合金，亦稱為III族氮化物材料。因此，在一些實施例中，第一n型層204a、第二n型層204b及第三n型層204c獨立地包括以下之一或多者：氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化鎵鋁(GaAlN)、氮化鎵銦(GaInN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(AlInN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化銦鋁(InAlN)及類似者。在一特定實施例中，第一n型層204a、第二n型層204b及第三n型層204c包括氮化鎵(GaN)。在一或多項實施例中，第一n型層204a、第二n型層204b及第三n型層204c係獨立地摻雜有n型摻雜劑，諸如矽(Si)或鍺(Ge)。

在一或多項實施例中，III族氮化物材料之層可藉由以下之一或多者來沈積：濺鍍沈積、原子層沈積(ALD)、金屬有機化學氣相沈積(MOCVD)、物理氣相沈積(PVD)、電漿增強原子層沈積(PEALD)及電漿增強化學氣相沈積(PECVD)，如上文論述。

在一或多項實施例中，µLED陣列200係藉由將基板202放置於一金屬有機氣相磊晶(MOVPE)反應器中使得磊晶地生長µLED陣列層來製造。

在一或多項實施例中，第一p型層208a及第二p型層208b可獨立地包括任何III-V族半導體，包含鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)及氮(N)之二元、三元及四元合金，亦稱為III族氮化物材料。因此，在一些實施例中，第一p型層208a及第二p型層208b獨立地包括以下之一或多者：氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化鎵鋁(GaAlN)、氮化鎵銦(GaInN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(AlInN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化銦鋁(InAlN)及類似者。

在一些實施例中，第一p型層208a及第二p型層208b獨立地包括一序列摻雜p型層。在一或多項實施例中，第一p型層208a及第二p型層208b獨立地包括氮化鎵(GaN)層。第一p型層208a及第二p型層208b可獨立地摻雜有熟習此項技術者已知之任何合適p型摻雜劑。在一或多項實施例中，第一p型層208a及第二p型層208b可獨立地摻雜有鎂(Mg)。在一或多項實施例中，第一p型層208a及第二p型層208b獨立地包括一第一鎂摻雜p型氮化鋁鎵層、鎂摻雜p型氮化鎵層及一第二鎂摻雜p型氮化鋁鎵層。

在一或多項實施例中，此µLED陣列200中使用之磊晶對已知µLED陣列之關鍵區別之處在於上文論述之反向極化定向，及在有意需要一較大色彩偏移之一應用中使用比典型情況寬之量子阱。例如，在高電流密度下最佳化內部量子效率(IQE)之阱寬度可能為3 nm，而在一或多項實施例中，可較佳地將寬度增加至5 nm。在一或多項實施例中，阱寬度可在從2 nm至8 nm之一範圍內。

圖10繪示在將第二變動200處理成一微型LED陣列250之後之一橫截面示意圖。具有不同虛線圖案之箭頭226、228指示導致紅色、綠色及藍色發射之重組路徑。可使用類似於圖4中所繪示之色彩偏移紅色作用區之一色彩偏移紅色作用區，其在端子B上具有小偏壓之情況下產生紅色發射，且在端子B上具有大偏壓之情況下產生綠色發射。如熟習此項技術者所認知，圖9之第二變動200已旋轉180度以形成微型LED陣列250。

參考圖10，藉由首先進行一受體活化退火來製造一微型LED晶圓250。沈積一反射p接觸電極(p鏡) 218。反射p接觸電極(p鏡) 218可包括熟習此項技術者已知之任何合適材料。在一或多項實施例中，反射p接觸電極(p鏡) 218包括鋁(Al)、鉑(Pt)、銀(Ag)及類似者之一或多者。在其他實施例中，反射p接觸電極(p鏡) 218可包括一反射材料(即，鋁(Al)、鉑(Pt)、銀(Ag)及類似者之一或多者)及氧化銦錫(ITO)之雙層，其中ITO係與第二p型層208b直接接觸之雙層之部分。

在一或多項實施例中，接著將反射p接觸電極(p鏡) 218接合至一背板晶圓220，背板晶圓220可預塗有類似金屬以促進晶圓接合。在一或多項實施例中，背板晶圓220含有接合表面與在背板晶圓220之相對面內或上之電路之間的導通體222及224。

仍參考圖10，在一或多項實施例中，第一n型層204a及第二n型層204b經蝕刻(例如，藉由乾式蝕刻)以形成用於電接觸件214之開口，以隔離像素，且接取至背板端子B之導通體224。在一或多項實施例中，存在總共兩個蝕刻層級252及254，此係比已知RGB µLED陣列中更易於管理之數量。

在一或多項實施例中，將一介電層212保形地沈積於整個晶圓250上。在一或多項實施例中，介電層212包含但不限於氧化物(例如，氧化矽(SiO ₂)、氧化鋁(Al ₂O ₃))、氮化物(例如，氮化矽(Si ₃N ₄))。在一或多項實施例中，介電層212包括氮化矽(Si ₃N ₄)、氧化矽(SiO ₂)，或二氧化矽(SiO ₂)及氮化矽(Si ₃N ₄)之多層。在一些實施例中，介電層212組合物相對於理想分子式係非化學計量的。例如，在一些實施例中，介電層212包含但不限於氧化物(例如，氧化矽、氧化鋁)、氮化物(例如，氮化矽(SiN))、碳氧化物(例如，碳氧化矽(SiOC))及氧氮碳化物(例如，氧氮碳化矽(SiNCO))。

在一或多項實施例中，使用乾式蝕刻從電接觸點移除介電層212。歐姆接觸金屬214係沈積且形成在介電開口中。歐姆接觸金屬214之各者係至n型層204a及204b，且可為相同金屬。歐姆接觸金屬214可包括熟習此項技術者已知之任何合適金屬。在一或多項實施例中，歐姆接觸金屬214包括鋁(Al)。

仍參考圖10，將一厚的部分保形金屬層216沈積於大部分平台區域上方。跨平台之中心留下一間隙232以允許光射出且使224端子B與接地電隔離。部分保形金屬層216可包括熟習此項技術者已知之任何合適材料。在一或多項實施例中，部分保形金屬層116具有高反射率及穩定性。在一或多項實施例中，部分保形金屬層216包括鋁(Al)或鉑(Pt)。部分保形金屬層216將第二n型層204b與至背板端子B之導通體224連接。層216可包括多個不同金屬薄膜之一堆疊，例如具有高反射率性質之一第一金屬(諸如Al或銀(Ag))及具有更佳化學穩定性之第二金屬，諸如鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎢(W)、金(Au)或Pt。部分保形金屬層216將第二n型層204b與至背板端子B之導通體224連接。

在其他未繪示實施例中，可產生變動B之一不同實施方案，其具有由端子A所供應之固定電流操作之一紅色作用區，及連接至端子B之一綠色/藍色電壓控制色彩切換作用區。

圖5及圖6之變動A 100比圖9及圖10之變動B 200更複雜，但能夠有更高之系統效率。在一或多項實施例中，經設計以在較高電流下發射綠色之一綠色作用區(變動A)可經最佳化以具有比在高偏壓電壓切換至綠色發射之一紅色作用區高之內部量子效率。對於InGaN紅色作用區，量子效率趨於在非常低之電流密度下達到峰值。一類似論證適用於一綠色/藍色切換作用區對經專門設計以在高電流密度下發射藍色之一作用區之相對IQE。

諸如虛擬實境系統及擴增實境系統之視覺化系統在諸如娛樂、教育、醫學及商業之領域中變得愈來愈普遍。

在一虛擬實境系統中，一顯示器可向一使用者呈現場景(諸如一個三維場景)之一視圖。使用者可能在場景內移動，諸如藉由重新定位使用者之頭部或行走。虛擬實境系統可偵測使用者之移動，且更改場景之視圖以考量該移動。例如，在一使用者旋轉使用者之頭部時，系統可呈現在視圖方向上變化之場景之視圖以匹配使用者之凝視。以此方式，虛擬實境系統可模擬一使用者在三維場景中之存在。此外，一虛擬實境系統可接收觸覺感官輸入(諸如來自可穿戴位置感測器)，且可視情況向使用者提供觸覺回饋。

在一擴增實境系統中，顯示器可將來自使用者周圍環境之元素併入至場景之視圖中。例如，擴增實境系統可將文本字幕及/或視覺元素添加至使用者周圍環境之一視圖。例如，一零售商可使用一擴增實境系統來藉由將一件傢俱之一視覺化併入於一使用者周圍環境之一經捕捉影像上而向使用者展示該件傢俱在使用者家中之一房間中之樣子。在使用者在使用者之房間內四處移動時，視覺化考量使用者之運動且以與運動一致之一方式更改傢俱之視覺化。例如，擴增實境系統可將一虛擬椅子定位在一房間中。使用者可站在房間中在虛擬椅子位置之一前側以觀看椅子之前側。使用者可在房間內移動至虛擬椅子位置後面之一區域以觀看椅子之一後側。以此方式，擴增實境系統可將元素添加至使用者周圍環境之一動態視圖。

圖11展示利用一或多項實施例之µLED陣列的一視覺化系統10之一實例之一方塊圖。視覺化系統10可包含一可穿戴外殼12，諸如一頭戴裝置或護目鏡。外殼12可機械地支撐及容置下文詳述之元件。在一些實例中，下文詳述之元件之一或多者可包含在一或多個額外外殼中，該一或多個額外外殼可與可穿戴外殼12分開且可無線地及/或經由一有線連接耦合至可穿戴外殼12。例如，一分開的外殼可減輕可穿戴護目鏡之重量，諸如藉由包含電池、無線電及其他元件。外殼12可包含一或多個電池14，電池14可為下文詳述之任何或所有元件供電。外殼12可包括電路，該電路可電耦合至一外部電源供應器(諸如一壁式插座)以對電池14再充電。外殼12可包含一或多個無線電16以經由一合適協定(例如WiFi)與一伺服器或網路無線通信。

視覺化系統10可包含一或多個感測器18，諸如光學感測器、音訊感測器、觸覺感測器、熱感測器、陀螺儀感測器、飛行時間感測器、基於三角量測之感測器等。在一些實例中，一或多個感測器可感測一使用者之一定位、一位置及/或一定向。在一些實例中，一或多個感測器18可回應於經感測定位、位置及/或定向而產生一感測器信號。感測器信號可包含對應於一經感測定位、位置及/或定向之感測器資料。例如，感測器資料可包含周圍環境之一深度圖。在一些實例中，諸如對於一擴增實境系統，一或多個感測器18可捕捉靠近一使用者之周圍環境之一即時視訊影像。

視覺化系統10可包含一或多個視訊產生處理器20。一或多個視訊產生處理器20可從一伺服器及/或一儲存媒體接收表示一三維場景之場景資料，諸如場景中之物件之一組位置座標或場景之一深度圖。一或多個視訊產生處理器20可從一或多個感測器18接收一或多個感測器信號。回應於表示周圍環境之場景資料及表示使用者相對於周圍環境之定位及/或定向之至少一個感測器信號，一或多個視訊產生處理器20可產生對應於場景之一視圖之至少一個視訊信號。在一些實例中，一或多個視訊產生處理器20可產生兩個視訊信號，一個用於使用者之各眼睛，其等分別表示從使用者之左眼及右眼之一視角來看的場景之一視圖。在一些實例中，一或多個視訊產生處理器20可產生兩個以上視訊信號，且組合該等視訊信號以提供用於兩隻眼睛之一個視訊信號、用於兩隻眼睛之兩個視訊信號或其他組合。

視覺化系統10可包含一或多個光源22，該一或多個光源22可為視覺化系統10之一顯示提供光。合適光源22可包含一發光二極體、一單片發光二極體、複數個發光二極體、一發光二極體陣列、安置在一共同基板上之一發光二極體陣列、安置在一單一基板上且具有可個別定址及控制(及/或可按群組及/或子集控制)之發光二極體元件之一分段式發光二極體、一微型發光二極體(微型LED)陣列等。

一發光二極體可為一白光發光二極體。例如，一白光發光二極體可發射激發光，諸如藍光或紫光。白光發光二極體可包含一或多個磷光體，該一或多個磷光體可吸收一些或全部激發光，且可據此回應而發射具有大於激發光之一波長之一波長之磷光體光，諸如黃光。

一或多個光源22可包含具有不同色彩或波長之光產生元件。例如，一光源可包含可發射紅光之一紅色發光二極體、可發射綠光之一綠色發光二極體及可發射藍光之一藍色發光二極體。紅、綠及藍光以指定比率組合以產生在電磁波譜之一可見光部分中視覺上可感知之任何合適色彩。

視覺化系統10可包含一或多個調變器24。調變器24可以至少兩種組態之一者來實施。

在一第一組態中，調變器24可包含可直接調變光源22之電路。例如，光源22可包含一發光二極體陣列，且調變器24可直接調變引導至陣列中之各發光二極體之電功率、電壓及/或電流，以形成調變光。可一類比方式及/或一數位方式執行調變。在一些實例中，光源22可包含一紅色發光二極體陣列、一綠色發光二極體陣列及一藍色發光二極體陣列，且調變器24可直接調變紅色發光二極體、綠色發光二極體及藍色發光二極體，以形成調變光而產生一指定影像。

在一第二組態中，調變器24可包含一調變面板，諸如一液晶面板。光源22可產生均勻之照明，或幾乎均勻之照明，以照明調變面板。調變面板可包含像素。各像素可回應於一電調變信號而選擇性地衰減調變面板區域之一各自部分以形成調變光。在一些實例中，調變器24可包含可調變不同色彩之光之多個調變面板。例如，調變器24可包含可衰減來自諸如一紅色發光二極體之一紅色光源之紅光之一紅色調變面板、可衰減來自諸如一綠色發光二極體之一綠色光源之綠光之一綠色調變面板，及可衰減來自諸如一藍色發光二極體之一藍色光源之藍光之一藍色調變面板。

在第二組態之一些實例中，調變器24可從一白光源(諸如一白光發光二極體)接收均勻白光或幾乎均勻白光。調變面板可在調變面板之各像素上包含波長選擇性濾光片。面板像素可配置成群組(諸如三個或四個之群組)，其中各群組可形成一彩色影像之一像素。例如，各群組可包含具有一紅色濾光片之一面板像素、具有一綠色濾光片之一面板像素及具有一藍色濾光片之一面板像素。亦可使用其他合適組態。

視覺化系統10可包含一或多個調變處理器26，該一或多個調變處理器26可接收一視訊信號，諸如來自一或多個視訊產生處理器20，且據此回應而可產生一電調變信號。對於其中調變器24直接調變光源22之組態，電調變信號可驅動光源24。對於其中調變器24包含一調變面板之組態，電調變信號可驅動調變面板。

視覺化系統10可包含一或多個光束組合器28 (亦稱為光束分離器28)，該一或多個光束組合器28可組合不同色彩之光束以形成一單一多色光束。對於光源22可包含不同色彩之多個發光二極體之組態，視覺化系統10可包含可組合不同色彩之光以形成一單一多色光束之一或多個波長敏感(例如，二向色)光束分離器28。

視覺化系統10可以至少兩種組態之一者將調變光引導朝向觀看者之眼睛。在一第一組態中，視覺化系統10可用作一投影機，且可包含可將調變光投影至一或多個螢幕32上之合適投影光學器件30。螢幕32可定位於距使用者之一眼睛一合適距離處。視覺化系統10可視情況包含一或多個透鏡34，該一或多個透鏡34可將一螢幕32之一虛擬影像定位於距眼睛之一合適距離處，諸如一近焦距離，諸如500 mm、750 mm或另一合適距離。在一些實例中，視覺化系統10可包含一單一螢幕32，使得調變光可經引導朝向使用者之雙眼。在一些實例中，視覺化系統10可包含兩個螢幕32，使得來自各螢幕32之調變光可經引導朝向使用者之一各自眼睛。在一些實例中，視覺化系統10可包含兩個以上螢幕32。在一第二組態中，視覺化系統10可將調變光直接引導至一觀看者之一隻或兩隻眼睛中。例如，投影光學器件30可在使用者之一眼睛之一視網膜上形成一影像，或在使用者之兩隻眼睛之各視網膜上形成一影像。

對於擴增實境系統之一些組態，視覺化系統10可包含一至少部分透明之顯示器，使得一使用者可透過顯示器觀看使用者之周圍環境。對於此等組態，擴增實境系統可產生對應於周圍環境之擴增而非周圍環境本身之調變光。例如，在一零售商展示一椅子之實例中，擴增實境系統可將對應於椅子而非房間之其餘部分之調變光引導朝向一螢幕或一使用者之一眼睛。實施例

下文列出各種實施例。將理解，下文列出之實施例可與根據本發明之範疇之全部態樣及其他實施例組合。

實施例(a). 一種發光二極體(LED)陣列，其包括：在一第二p-n接面上之一第一p-n接面、在一第三p-n接面上之該第二p-n接面、在接合至一背板之一反射p接觸電極上之該第三p-n接面，其中該第一p-n接面包括在一第一色彩作用區上之一第一n型層上之一第一電接觸件、在一第一p型層上之該第一色彩作用區及在一第一穿隧接面上之該第一p型層，該第二p-n接面包括在與該第一穿隧接面接觸且在一第二穿隧接面上之一第二n型層上之一第二電接觸件、在一第二p型層上之該第二穿隧接面及一在第二色彩作用區上之該第二p型層，且該第三p-n接面包括在與該第二色彩作用區接觸且在一第三p型層上之一第三n型層上之一第三電接觸件。

實施例(b). 如實施例(a)之LED陣列，其進一步包括包圍該第一p-n接面、該第二p-n接面及該第三p-n接面之一介電層。

實施例(c). 如實施例(a)至實施例(b)之LED陣列，其進一步包括在該介電層上之一反射金屬層。

實施例(d). 如實施例(a)至實施例(c)之LED陣列，其中該第一p-n接面及該第二p-n接面共用連接至該第二電接觸件之該第二n型層。

實施例(e). 如實施例(a)至實施例(d)之LED陣列，其中當該第一p-n接面及該第二p-n接面被並聯驅動時，發射之一彙總色彩係由電壓控制。

實施例(f). 如實施例(a)至實施例(e)之LED陣列，其進一步包括一電極柵格。

實施例(g). 如實施例(a)至實施例(f)之LED陣列，其中該第一n型層、該第二n型層及該第三n型層獨立地包括以下之一或多者：氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化鎵鋁(GaAlN)、氮化鎵銦(GaInN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(AlInN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化銦鋁(InAlN)及類似者。

實施例(h). 如實施例(a)至實施例(g)之LED陣列，其中該第一n型層、該第二n型層及該第三n型層包括氮化鎵(GaN)。

實施例(i). 如實施例(a)至實施例(h)之LED陣列，其中該第一電接觸件、該第二電接觸件及該第三電接觸件獨立地包括鋁。

實施例(j). 如實施例(a)至實施例(i)之LED陣列，其中該反射p接觸電極包括鋁(Al)、鉑(Pt)、銀(Ag)之一或多者。

實施例(k). 如實施例(a)至實施例(j)之LED陣列，其中該反射p接觸電極包括包含氧化銦錫(ITO)以及鋁(Al)、鉑(Pt)及銀(Ag)之一或多者之雙層。

實施例(l). 一種製造一LED陣列之方法，該方法包括：在一磊晶晶圓上循序形成三個p-n接面以形成一磊晶堆疊，該磊晶堆疊包括至少一個n型層及至少一個p型層，且具有嵌入於該至少一個n型層與該至少一個p型層之間的一色彩作用區；在該磊晶堆疊上沈積一反射p接觸電極；將該反射p接觸電極接合至一背板晶圓；對該磊晶堆疊進行乾式蝕刻以接取該至少一個n型層以形成電接觸件及一平台；在該平台上方保形地沈積一介電層；移除該介電層之一部分以在該平台之一頂表面上形成一介電開口，該介電開口曝露該至少一個n型層；在該介電開口中沈積歐姆接觸件以形成一電接觸件；在該平台之一部分上方沈積一保形金屬層，且跨該平台之一中心形成一間隙以允許光射出；及在該LED陣列之一頂部上方沈積一電極柵格。

實施例(m). 如實施例(l)之方法，其進一步包括在沈積該反射p接觸電極之前對該磊晶堆疊進行退火。

實施例(n). 如實施例(l)至實施例(m)之方法，其中該磊晶堆疊包括：一第一p-n接面，其包括在一第一色彩作用區上之一第一n型層、在一第一p型層上之該第一色彩作用區及在一第一穿隧接面上之該第一p型層；一第二p-n接面，其包括在與該第一穿隧接面接觸且在一第二穿隧接面上之一第二n型層、在一第二p型層上之該第二穿隧接面及在一第二色彩作用區上之該第二p型層；及一第三p-n接面，其包括與該第二色彩作用區接觸且在一第三p型層上之一第三n型層。

實施例(o). 如實施例(l)至實施例(n)之方法，其中當該第一p-n接面及該第二p-n接面被並聯驅動時，發射之一彙總色彩係由電壓控制。

實施例(p). 如實施例(l)至實施例(o)之方法，其中該第一n型層、該第二n型層及該第三n型層獨立地包括以下之一或多者：氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化鎵鋁(GaAlN)、氮化鎵銦(GaInN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(AlInN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化銦鋁(InAlN)及類似者。

實施例(q). 如實施例(l)至實施例(p)之方法，其中該第一n型層、該第二n型層及該第三n型層包括氮化鎵(GaN)。

實施例(r). 如實施例(l)至實施例(q)之方法，其中該電接觸件包括鋁。

實施例(s). 如實施例(l)至實施例(r)之方法，其中該反射p接觸電極包括鋁(Al)、鉑(Pt)、銀(Ag)之一或多者，或其中該反射p接觸電極包括包含氧化銦錫(ITO)以及鋁(Al)、鉑(Pt)及銀(Ag)之一或多者之雙層。

實施例(t). 一種視覺化系統，其包括：一電池；一無線電；一感測器；一視訊產生程序；一光源，其包括實施例(a)至(r)之任一者之LED陣列；一調變器；一調變處理器；一光束組合器；一投影光學器件；一螢幕；及一透鏡。

在描述本文中論述之材料及方法之背景內容中(特別是在以下發明申請專利範圍之背景內容中)對術語「一(a/an)」及「該」及類似指涉語之使用應被解釋為涵蓋單數及複數兩者，除非本文中另有指示或按上下文明顯矛盾。除非本文中另有指示，否則本文中之值範圍之敘述僅旨在用作個別地引用落在該範圍內之各單獨值之一速記方法，且各單獨值宛如其在本文中個別敘述般被併入至本說明書中。本文中描述之所有方法可以任何合適順序執行，除非本文中另有指示或按上下文以其他方式明顯矛盾。本文中提供之任何及全部實例或例示性語言(舉例而言，「諸如」)之使用僅旨在更佳地繪示材料及方法，且不造成對範疇之限制，除非另有主張。本說明書中之語言皆不應被解釋為將任何未主張元素指示為對所揭示材料及方法之實踐至關重要。

在本說明書各處對術語第一、第二、第三等之引用可在本文中用於描述各種元件，且此等元件不應受此等術語限制。此等術語可用於區分一個元件與另一元件。

在本說明書各處將一層、區或基板稱為「在另一元件上」或延伸「至另一元件上」意謂其可直接在該另一元件上或直接延伸至該另一元件上，或亦可存在中介元件。當一元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接延伸至另一元件上」時，可不存在中介元件。此外，當一元件被稱為「連接」或「耦合」至另一元件時，其可直接連接或耦合另一元件及/或經由一或多個中介元件連接或耦合至另一元件。當一元件被稱為「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，該元件與另一元件之間不存在中介元件。將理解，此等術語旨在除圖中所描繪之任何定向之外亦涵蓋元件之不同定向。

諸如「下方」、「上方」、「上」、「下」、「水平」或「垂直」之相對術語可在本文中用於描述如圖中繪示之一個元件、層或區與另一元件、層或區之一關係。將理解，此等術語旨在除圖中描繪之定向之外亦涵蓋裝置之不同定向。

在本說明書各處對「一項實施例」、「特定實施例」、「一或多項實施例」或「一實施例」之引用意謂結合該實施例描述之一特定特徵、結構、材料或特性包含於本發明之至少一項實施例中。因此，諸如「在一或多項實施例中」、「在特定實施例中」、「在一項實施例中」或「在一實施例中」之片語出現在本說明書各處之各種位置不一定係指本發明之相同實施例。在一或多項實施例中，特定特徵、結構、材料或特性以任何合適方式組合。

雖然已關於特定實施例描述本發明，但應理解，此等實施例僅繪示本發明之原理及應用。熟習此項技術者將瞭解，可在不脫離本發明之精神及範疇之情況下對本發明之方法及設備作出各種修改及變動。因此，本發明旨在包含在隨附發明專利申請範圍及其等效物之範疇內之修改及變動。

10:視覺化系統 12:可穿戴外殼 14:電池 16:無線電 18:感測器 20:視訊產生處理器 22:光源 24:調變器 26:調變處理器 28:光束組合器/光束分離器 30:投影光學器件 32:螢幕 34:透鏡 50:方法 52:操作 54:操作 56:操作 58:操作 60:操作 62:操作 64:操作 66:操作 68:操作 100:第一變動/微型發光二極體(µLED)陣列/變動A 102:基板 104a:第一n型層 104b:第二n型層 104c:第三n型層 105a:第一接面 105b:第二接面 105c:第三接面 106a:第一色彩作用區 106b:第二色彩作用區 106c:第三色彩作用區 108a:第一p型層 108b:第二p型層 108c:第三p型層 110a:第一穿隧接面 110b:第二穿隧接面 112:介電層 114:電接觸件/歐姆接觸金屬層 116:部分保形金屬層 118:反射p接觸電極(p鏡) 120:背板晶圓 122:端子A/導通體 124:端子B/導通體 126:箭頭/綠光 128:箭頭/紅光 130:箭頭/藍光 132:間隙 150:微型發光二極體(LED)晶圓/陣列/顯示器 152:蝕刻層級 154:蝕刻層級 156:蝕刻層級 172:電極柵格 174:端子A 176:端子B 182:保形介電層 184:保形介電層 186:保形介電層 188:區域 190:導通體 192:導通體 194:區域 200:第二變動/微型發光二極體(µLED)陣列/變動B 202:基板 204a:第一n型層 204b:第二n型層 204c:第三n型層 205a:第一接面 205b:第二接面 206a:第一色彩作用區/第一作用區 206b:第二色彩作用區/第二作用區 208a:第一p型層 208b:第二p型層 210a:第一穿隧接面 210b:第二穿隧接面 212:介電層 214:電接觸件/歐姆接觸金屬 216:部分保形金屬層 218:反射p接觸電極(p鏡) 220:背板晶圓 222:導通體 224:導通體 226:箭頭 228:箭頭 232:間隙 250:微型發光二極體(LED)陣列/微型發光二極體(LED)晶圓 252:蝕刻層級 254:蝕刻層級

為使得可詳細理解本發明之上述特徵，可藉由參考實施例(其等之一些在隨附圖式中繪示)進行上文簡要概述之本發明之一更特定描述。然而，應注意，隨附圖式僅繪示本發明之典型實施例且因此不應被視為限制其範疇，此係因為本發明可承認其他同等有效之實施例。在隨附圖式之圖中藉由實例而非限制地繪示如本文中描述之實施例，其中相同元件符號指示類似元件。

圖1繪示根據一或多項實施例之製造一LED陣列之一方法之一程序流程圖；

圖2A及圖2B係繪示p及n層之顛倒順序如何促進運用經施加電壓控制發射波長之示意圖；

圖3係繪示根據一或多項實施例之具有相反極化及相同量子阱設計的LED之量測資料之一圖表；

圖4係繪示根據一或多項實施例之具有在量子阱之前生長之p-GaN的一紅綠可切換彩色LED之量測光譜之一圖表；

圖5係根據一或多項實施例之在處理之前待用於一LED變動中的磊晶之一橫截面視圖；

圖6係根據一或多項實施例之在處理圖5中所繪示之LED變動之後的一µLED陣列之一橫截面視圖；

圖7係圖6中所繪示之µLED陣列之一自上而下示意圖；

圖8係保形介電層之一俯視圖配置，該等保形介電層係在圖7中所繪示之µLED陣列中所繪示之金屬線下方；

圖9係根據一或多項實施例之在處理之前待用於一替代LED變動中的磊晶之一橫截面視圖；

圖10係根據一或多項實施例之在處理圖9中所繪示之替代LED變動之後的一µLED陣列之一橫截面視圖；及

圖11繪示使用一或多項實施例之µLED陣列的一視覺化系統之一實例之一方塊圖。

為促進理解，在可能的情況下，已使用相同元件符號來指定為圖所共有之相同元件。圖未按比例繪製。例如，平台之高度及寬度未按比例繪製。

100:第一變動/微型發光二極體(μLED)陣列/變動A

102:基板

104a:第一n型層

104b:第二n型層

104c:第三n型層

105a:第一接面

105b:第二接面

105c:第三接面

106a:第一色彩作用區

106b:第二色彩作用區

106c:第三色彩作用區

108a:第一p型層

108b:第二p型層

108c:第三p型層

110a:第一穿隧接面

110b:第二穿隧接面

Claims

一發光二極體(LED)陣列，其包括：在一第二p-n接面上之一第一p-n接面、在一第三p-n接面上之該第二p-n接面、在接合至一背板之一反射p接觸電極上之該第三p-n接面，其中該第一p-n接面包括在一第一色彩作用區上之一第一n型層上之一第一電接觸件、在一第一p型層上之該第一色彩作用區及在一第一穿隧接面上之該第一p型層，該第二p-n接面包括在與該第一穿隧接面接觸且在一第二穿隧接面上之一第二n型層上之一第二電接觸件、在一第二p型層上之該第二穿隧接面及在一第二色彩作用區上之該第二p型層，及該第三p-n接面包括在與該第二色彩作用區接觸且在一第三p型層上之一第三n型層上之一第三電接觸件。
如請求項1之LED陣列，其進一步包括包圍該第一p-n接面、該第二p-n接面及該第三p-n接面之一介電層。
如請求項2之LED陣列，其進一步包括在該介電層上之一反射金屬層。
如請求項1之LED陣列，其中該第一p-n接面及該第二p-n接面共用連接至該第二電接觸件之該第二n型層。
如請求項4之LED陣列，其中當該第一p-n接面及該第二p-n接面被並聯驅動時，發射之一彙總色彩係由電壓控制。
如請求項1之LED陣列，其進一步包括一電極柵格。
如請求項1之LED陣列，其中該第一n型層、該第二n型層及該第三n型層獨立地包括以下之一或多者：氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化鎵鋁(GaAlN)、氮化鎵銦(GaInN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(AlInN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化銦鋁(InAlN)及類似者。
如請求項7之LED陣列，其中該第一n型層、該第二n型層及該第三n型層包括氮化鎵(GaN)。
如請求項1之LED陣列，其中該第一電接觸件、該第二電接觸件及該第三電接觸件獨立地包括鋁。
如請求項1之LED陣列，其中該反射p接觸電極包括鋁(Al)、鉑(Pt)、銀(Ag)之一或多者。
如請求項1之LED陣列，其中該反射p接觸電極包括包含氧化銦錫(ITO)以及鋁(Al)、鉑(Pt)及銀(Ag)之一或多者之一個雙層。
一種製造一LED陣列之方法，該方法包括：在一磊晶晶圓上循序形成三個p-n接面以形成一磊晶堆疊，該磊晶堆疊包括至少一個n型層及至少一個p型層，且具有嵌入於該至少一個n型層與該至少一個p型層之間的一色彩作用區；在該磊晶堆疊上沈積一反射p接觸電極；將該反射p接觸電極接合至一背板晶圓；對該磊晶堆疊進行乾式蝕刻以接取該至少一個n型層以形成電接觸件及一平台；在該平台上方保形地沈積一介電層；移除該介電層之一部分以在該平台之一頂表面上形成一介電開口，該介電開口曝露該至少一個n型層；在該介電開口中沈積歐姆接觸件以形成一電接觸件；在該平台之一部分上方沈積一保形金屬層，且跨該平台之一中心形成一間隙以允許光射出；及在該LED陣列之一頂部上方沈積一電極柵格。
如請求項12之方法，其進一步包括在沈積該反射p接觸電極之前對該磊晶堆疊進行退火。
如請求項12之方法，其中該磊晶堆疊包括：一第一p-n接面，其包括在一第一色彩作用區上之一第一n型層、在一第一p型層上之該第一色彩作用區及在一第一穿隧接面上之該第一p型層；一第二p-n接面，其包括與該第一穿隧接面接觸且位於一第二穿隧接面上之一第二n型層、在一第二p型層上之該第二穿隧接面及在一第二色彩作用區上之該第二p型層；及一第三p-n接面，其包括與該第二色彩作用區接觸且在一第三p型層上之一第三n型層。
如請求項14之方法，其中當該第一p-n接面及該第二p-n接面被並聯驅動時，發射之一彙總色彩係由電壓控制。
如請求項14之方法，其中該第一n型層、該第二n型層及該第三n型層獨立地包括以下之一或多者：氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化鎵鋁(GaAlN)、氮化鎵銦(GaInN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(AlInN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化銦鋁(InAlN)及類似者。
如請求項16之方法，其中該第一n型層、該第二n型層及該第三n型層包括氮化鎵(GaN)。
如請求項12之方法，其中該電接觸件包括鋁。
如請求項12之方法，其中該反射p接觸電極包括鋁(Al)、鉑(Pt)、銀(Ag)之一或多者，或其中該反射p接觸電極包括包含氧化銦錫(ITO)以及鋁(Al)、鉑(Pt)及銀(Ag)之一或多者之一個雙層。
一種視覺化系統，其包括：一電池；一無線電；一感測器；一視訊產生程序；一光源，其包括如請求項1至11中之任一項之LED陣列；一調變器；一調變處理器；一光束組合器；一投影光學器件；一螢幕；及一透鏡。