TWI816744B - 在基材背面水平高度具有電子組件的光電子裝置及製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種光電子裝置，其包含一基材及發光二極體之多個集合，其中每一集合包含多個發光二極體、一下部第一電極、一上部第二電極、自該基材之未承載該等發光二極體的面之側起形成於該基材之一第一部分中的一電子電路之一電子組件以及一第一導電構件，該第一導電構件穿過該第一部分形成且將該電子組件之一第一端子電連接至該第一電極及該第二電極中的一者。一給定集合之該第一導電構件與其他集合之該第一導電構件電絕緣。

Description

在基材背面水平高度具有電子組件的光電子裝置及製造方法
發明領域 本發明係關於一種具有發光二極體之光電子裝置，該等發光二極體例如構成一顯示螢幕或一影像投影裝置。
本發明亦係關於一種用於製造具有發光二極體之光電子裝置的方法。
發明背景 具有發光二極體之光電子裝置以已知方式將電信號轉換為電磁輻射。
存在光電子裝置，詳言之顯示螢幕或影像投影裝置，該等光電子裝置包含半導體材料類發光二極體，該等發光二極體包含半導體層或三維元件之堆疊，該等半導體層或三維元件主要包括第III族元素中之至少一種元素及第V族元素中的一種元素，下文中被稱作III-V族化合物，詳言之氮化鎵(GaN)、氮化鎵銦(GaInN)及氮化鎵鋁(GaAlN)。
影像之像素對應於藉由顯示螢幕顯示或藉由投影裝置投影之影像的單件式元件。當光電子裝置為單色影像顯示螢幕時，該光電子裝置大體包含用於顯示影像之每一像素的單一光源。當光電子裝置為彩色影像顯示螢幕或彩色影像投影裝置時，對於每一影像像素之顯示，該光電子裝置大體包含亦被稱作顯示子像素的用於發射及/或調整光強度之至少三個組件，該等組件中之每一者發射大體上呈單一色彩(例如，紅色、綠色及藍色)之光輻射。藉由此等三個顯示子像素發射之輻射之疊加向觀測者提供對應於所顯示影像之像素的著色感覺。在此狀況下，藉由用於顯示影像像素之三個子像素形成的集合被稱作顯示像素。
每一子像素大體由係由一或若干個發光二極體組成之一集合構成，光電子裝置因此包含多個此類發光二極體集合用於構成不同子像素。
為了製造每一像素，第一解決方案包括提供能夠發射紅光的二極體之一集合、能夠發射綠光的二極體之另一集合及能夠發射藍光的另一集合。但此類型之設計需要在同一基材上製造具有給定色彩之二極體，該基材隨後經切割以定界個別裝置。每一像素接著藉由重建構獲得以便與個別裝置相關聯以便具有三種色彩。
替代性解決方案包括，像素之所有二極體能夠以給定色彩發射、獲得以經由色彩轉換器獲得之兩個其他色彩發射的子像素。
因此藉由重構建或使用色彩轉換器獲得之不同子像素隨後安置於殼體中以保護發光二極體，該殼體通常緊固至支架，諸如印刷電路。
詳言之，可合乎需要的是使電子監視電路關聯至發光二極體之每一集合，該電子監視電路之角色為監視此集合之發光二極體例如以便調整每一影像像素之每一子像素的發射。更一般地，該電子監視電路由例如以下各者組成：用於控制發光二極體之電源供應器的電路、用於保護發光二極體免受靜電放電影響的電路或用於偵測發光二極體之溫度的電路。
每發光二極體可包含幾個電晶體(例如，以包含於2與100之間的數目)及可能電容(以包含於0與6之間的數目)之此等電路可藉由混成化技術連接至發光二極體。在此技術中，電子電路首先與光電子裝置分離地製造於第二基材上，接著例如藉由緊固至支架且連接至殼體而組裝至光電子裝置上。
此已知技術為有問題的，此係因為體積歸因於電子電路可為相當大的。該已知技術因為使用第二基材之必要性而誘發高成本。該已知技術需要具有一種混成化方法，該混成化方法具有對應於發光二極體之矩陣之步驟的步驟。除製造光電子裝置外，方法亦包含製造電子電路之獨特步驟及將電子電路連接至光電子裝置的步驟。此等步驟表示製造成本。
另一解決方案包括例如以與描述於申請人之名義的文獻WO2015/044619A1中之解決方案相同的方式將電子電路之組件整合於基材之攜載發光二極體的面上。但此解決方案因為藉由在發光二極體之間植入電子電路消耗的空間而誘發發光二極體之側上空間的相當大之損耗。此空間損耗之結果為，此技術並非較佳地適合於構建習知地尋求最佳可能解析度的顯示螢幕。
訴諸於使用在按名稱「TFT」之關注領域中已知的薄膜電晶體之電子電路並不解決此等問題，此係因為此類電晶體不可關聯至小型像素。
本發明旨在解決上文呈現之缺陷的全部或部分。
發明概要 在此背景下，需要提供一種解決以下列出之目標中之至少一者的解決方案： - 減小光電子裝置之佔據面積； - 簡化製造且減小成本； - 促成獲得藉由光電子裝置帶來之良好解析度且允許採取小型像素。
此等目標中之至少一者可藉由提供一種光電子裝置來達成，該光電子裝置包含：一基材，該基材跨越該基材之厚度定界彼此面向之一第一面及一第二面；及發光二極體之多個集合，其中一給定集合之該等發光二極體彼此電關聯，且發光二極體之每一集合包含： 多個發光二極體，其在該基材之一對應第一部分上方配置於該基材之該第一面的側上，每一發光二極體包含半導體元件，該等半導體元件包括一第一摻雜部分、一主動部分及一第二摻雜部分； 一下部第一電極，其與該集合之所有發光二極體之該等第一摻雜部分接觸； 一上部第二電極，其與該集合之所有發光二極體之該等第二摻雜部分接觸，該上部第二電極與該下部第一電極電絕緣且包含一上部導電電極層，該上部導電電極層覆蓋該集合之每一發光二極體的至少部分以便接觸每一二極體； 一電子電路之一電子組件，該電子組件自該基材之該第二面之側起形成於該基材之該第一部分中； 一第一導電構件，其穿過該第一部分形成且將該電子組件之一第一端子電連接至該第一電極及該第二電極中之一者，發光二極體之一給定集合的該第一導電構件與發光二極體之其他集合的該第一導電構件電絕緣。
此光電子裝置之一些較佳但非限制性態樣係如下。
基材為單塊的。
基材之第二面為自由表面。
該基材在每一第一基材部分之水平高度處定界一盒，該盒的導電性與該基材之導電性相反，該盒形成於該基材之該第二面中，且一電子電路之電子組件形成於該盒中以便與該基材直接接觸。
該基材由能夠充當一基底材料的至少一個半導體材料組成，該基底材料用於一電子電路之該電子組件之至少一部分之一形成。
該電子組件之該至少一部分自該基材之該第二面之側起由該基材之該半導體材料在該基材之該第一部分中形成。
該電子組件之該至少一部分為一主動部分。
每一電子組件包含獨特且與該第一端子絕緣之一第二端子，且該光電子裝置包含將發光二極體之該等多個集合之該等電子組件的該等第二端子連接至該第一電極及該第二電極中之另一者的一第二導電構件。
該第二導電構件包含：一導電元件，其藉由在該等第一部分外部自該第一面延伸至該第二面而通過該基材，該等第一部分關聯至發光二極體之所有集合；及配置於該第二面之側上的一導電層。
該導電元件：在發光二極體之每一集合之該第一導電構件與發光二極體之該集合的該下部第一電極接觸的情況下電鏈接至發光二極體之該等集合的該上部第二電極；或在發光二極體之每一集合之該第一導電構件與發光二極體之該集合的該上部第二電極接觸的情況下電鏈接至發光二極體之該等集合的該下部第一電極。
該光電子裝置包含一光電子電路，其包括鏈接至彼此之獨特基本電子電路，其中每一基本電子電路一方面包含發光二極體之該等集合中的一者且另一方面包含一電子監視電路，從而確保發光二極體之此集合的該等發光二極體之該監視，此電子監視電路配置於該基材之該第二面之側上，且發光二極體之此集合的該電子組件形成該電子監視電路之一組成部分。
用於監視發光二極體之一集合之該等發光二極體的該電子電路經組配以便滿足以下功能中之至少一者：對該等發光二極體之電源供應器的一控制、對該等發光二極體之一靜電放電保護、一記憶體、對該等發光二極體之溫度的一偵測。
電子組件包含於包含以下各者之群組中：二極體、曾納二極體、突崩二極體、雙極電晶體、金屬氧化物半導體閘極場效電晶體、電阻、金屬氧化物半導體電容、金屬-絕緣體-金屬電容、閘流體、可變電抗器、依電性記憶體及非依電性記憶體。
覆蓋該等發光二極體之至少部分從而接觸的該上部導電電極層由一材料形成，該材料對於藉由所覆蓋之該等發光二極體發射之光至少部分透明。
在發光二極體之每一集合的水平高度處，該上部第二電極包含一導電層，其覆蓋該上部導電電極層之至少部分且配置於該等發光二極體周圍。
每一集合之該等發光二極體之該等半導體元件具有一線性、圓錐體或截頭圓錐體形狀。
在發光二極體之每一集合之水平高度處，該基材之該第一部分構成該下部第一電極及該第一導電構件，該基材之該第一面與此集合之所有發光二極體之該等第一摻雜部分接觸且該電子組件在其第二表面之水平高度處與該基材接觸，使得該電子組件之該第一端子與此集合之所有發光二極體的該等第一摻雜部分之間的電連接藉由該第一部分確保。
發光二極體之一給定集合的將該第一電極及該第二電極中之一者鏈接至此集合之該電子組件之該第一端子的該第一導電構件與該基材電絕緣，且包含一導電通孔，該導電通孔自該基材之該第二面延伸至該第一面且電連接至該第一導電構件所連接的電極。
對於發光二極體之每一集合，該下部第一電極包含至少一個下部導電電極層，該至少一個下部導電電極層形成於該基材之該第一面上且與此集合之所有發光二極體之該等第一摻雜部分接觸。
本發明亦係關於一種用於製造一光電子裝置之方法，該方法包含以下步驟： (a) 提供一基材，該基材跨越該基材之厚度定界彼此相對之一第一面及一第二面； (b) 形成發光二極體之多個集合，其中一給定集合之該等發光二極體彼此電關聯，在(b)期間，發光二極體之每一集合的該形成包含在該基材之一對應第一部分上方在該基材之該第一面的側上形成多個發光二極體，每一發光二極體之該形成包含形成半導體元件之一步驟，該等半導體元件包括一第一摻雜部分、一主動部分及一第二摻雜部分； (c) 對於發光二極體之每一集合，形成與此集合之所有發光二極體之該等第一摻雜部分接觸的一下部第一電極； (d) 對於發光二極體之每一集合，形成與此集合之所有發光二極體之該等第二摻雜部分接觸的一上部第二電極，該上部第二電極與該下部第一電極電絕緣且包含形成一上部導電電極層的一步驟，該上部導電電極層覆蓋此集合之每一發光二極體之至少部分以便接觸每一發光二極體； (e) 自該基材之該第二表面的側起在該基材之該第一基材部分中形成一電子電路的一電子組件； (f) 提供一第一導電構件，其穿過該第一部分形成且能夠將在步驟(e)處形成之該電子組件的一第一端子電連接至在步驟(c)處形成之該下部第一電極或至於步驟(d)處形成的該上部第二電極，步驟(f)經施行，使得發光二極體之一給定集合的該第一導電構件與發光二極體之其他集合的該第一導電構件電絕緣。
此製造製程之一些較佳但非限制性態樣係如下：
步驟(f)至少部分在步驟(b)之前施行。
步驟(f)至少部分在步驟(c)之後且在步驟(d)之後施行。
步驟(e)至少部分在步驟(b)之後施行。
步驟(e)至少部分在步驟(c)之後且在步驟(d)之後施行。
步驟(a)包含一步驟(h)，該步驟(h)包括減小該基材在與該第一面相對之側上的厚度，該基材在步驟(h)之後包含與該第一面相對之第二面，且步驟(h)在步驟(e)之前施行。
該方法包含一步驟(i)，該步驟(i)包括形成覆蓋發光二極體之至少一個集合之該上部第二電極的至少一個色彩轉換器，且步驟(e)至少部分在步驟(i)之後施行。
該方法包含一步驟(g)，該步驟(g)包括形成覆蓋該第二電極之一囊封層，且步驟(e)至少部分在步驟(g)之後施行。
步驟(e)在低於650℃之一溫度下施行。
該基材為單塊的且由至少一個半導體材料組成，該半導體材料能夠充當用於該電子組件之至少一部分之一形成的一基底材料，該方法包括步驟(e)之一子步驟(e1)，該子步驟包括自該基材之該第二面之側起由該基材之該半導體材料在該基材之該第一部分中形成該電子組件的該至少一部分。
該電子組件之該至少一部分為一主動部分。
該第二面在步驟(e)時為一自由表面。
較佳實施例之詳細說明 在諸圖中且在說明書之剩餘部分中，相同參考符號表示相同或類似元件。此外，並不按比例尺表示不同元件以便使諸圖清楚。
根據第一態樣，本發明係關於一種包含基材11之光電子裝置10，該基材跨越基材11之厚度E定界彼此相對之第一面12及第二面13。根據另一態樣，本發明係關於一種用於製造此類光電子裝置10之方法。
圖1及圖2提及光電子裝置10之第一實施例。圖3至圖5係關於光電子裝置10之第二實施例，且圖6及圖7表示光電子裝置10之第三實施例。此等不同實施例在下文將予以詳述。類似地，製造方法之不同步驟以及製造方法之實施的不同變型將在下文詳細地解釋。
下文所描述之實施例係關於光電子裝置，該光電子裝置之一個特定目標應用為提供一種影像顯示螢幕或一種影像投影裝置。
參看圖1之實施例，基材11可至少部分由導電材料或重度摻雜半導體材料形成，以便具有良好導電率性質，例如，由矽較佳地單晶矽構成。該基材亦可由藍寶石形成，或甚至由III-V族半導體材料例如GaN形成。基材替代地可由具有絕緣體上矽類型「SOI」之基材組成。替代地，如下文將解釋，分別參看圖3及圖6之第二實施例及第三實施例，基材11可由半導體或電絕緣材料形成。在圖1、圖3、圖6、圖8、圖9中所說明之一個實例中，基材11為單塊的，即基材以單件式形式形成且並非由藉由導電材料彼此電連接之若干不同基材的總成形成。
基材11之第二面13較佳為自由表面，如圖1、圖3、圖6、圖8及圖9所說明。換言之，第二面13在形成盒23i 或電子電路16i 之電子組件之一部分之前並不與覆蓋第二面的層直接接觸。在一個實例中，基材11可自然地由自其外表面例如第二面13起形成於其中之後與環境空氣接觸的氧化層組成。此同一氧化層可有意地形成以保護或隔離基材11。此氧化層由基材11之原子元素形成，應理解，在術語「第二面13在形成盒23i 或電子電路16i 之電子組件之一部分之前並不與覆蓋其之層直接接觸」中，形成於基材之表面處的氧化層為基材11之部分，且因此此氧化層並不作為藉由直接接觸覆蓋基材11的層包含。此情形對於由包含於基材中之原子元素形成的任何層例如矽基材中之SiC相同。
在所有所表示實施例中，光電子裝置10包含發光二極體LEDi 之多個集合Di ，其中給定集合Di 之發光二極體LEDi 彼此電關聯。關聯至發光二極體之每一集合的索引i為包含於1與n之間的整數，其中n為發光二極體之總數目。每一集合Di 詳言之意欲構成子像素且為此目的包含多個發光二極體LEDi ，該等發光二極體在基材11之對應第一部分上方配置於基材11之第一面12的側上。光電子裝置10之每一像素由能夠直接發射或經由至少兩個不同光轉換器間接地發射不同波長之三種光例如分別為藍色、綠色及紅色光的至少三個子像素之並集構成。指明為14i 之第一部分對應於基材11之在基材11為導電的特定狀況下形成發光二極體所在的每一第一部分。指明為14'i 之第一部分對應於基材11的在基材11為半導體或電絕緣之特定狀況下形成發光二極體所在的每一第一部分。
包含於每一集合Di 中之發光二極體LEDi 的數目可取決於例如發光二極體之尺寸或像素化之目標解析度而發生變化。此數目在集合間可不同，且例如包含於1與1000之間。俯視圖或仰視圖中每一像素佔用之面積可為1微米×1微米至若干mm2 ，且通常為5至100 μm2 。
為了獨佔地說明性目的但非限制的，圖1、圖3及圖6中之每一者表示僅包含三個發光二極體LED1 之第一集合D1 及包含三個發光二極體LED2 的第二集合D2 。僅兩個集合D1 及D2 存在於此等圖中，此等圖示意性地說明圖1之第一實施例中僅兩個第一部分141 、142 或圖3及圖6之實施例中第一部分14'1 、14'2 的存在，第一部分之總數實際上等於集合Di 之數目。
每一發光二極體LEDi 包含半導體元件，該等半導體元件包含第一摻雜部分、主動部分及第二摻雜部分。根據微米或奈米尺度，半導體元件可以二維組織(並未表示)或如所表示以三維方式配置。較佳地，每一集合Di 之發光二極體LEDi 的半導體元件具有線性圓錐體或截頭圓錐體形狀。
對於說明書之剩餘部分且在諸圖中，實施例係針對核殼類型之三維發光二極體LEDi 予以描述。但是，此等實施例對於具有軸向結構之三維發光二極體LEDi 一般性地實施，在該軸向結構處，第一摻雜部分、主動部分及第二摻雜部分在橫向於基材11之平面的方向上堆疊。
一般而言，發光二極體LEDi 之每一集合Di 亦包含與此集合Di 之所有發光二極體LEDi 之第一摻雜部分接觸的下部第一電極及與此集合Di 之所有發光二極體LEDi 之第二摻雜部分接觸的上部第二電極。
上部第二電極與下部第一電極電絕緣，且包含上部導電電極層15，其覆蓋關注集合Di 之每一發光二極體LEDi 的至少部分以便接觸發光二極體LEDi 。
如所表示，每一發光二極體LEDi 包含形成：導線17i ，其形成橫向於第一面12之平面延伸的具有N型或P型的第一摻雜部分17i ；及覆蓋導線17i 之至少上部部分的殼體18i 。殼體18i 可包含半導體材料之若干層詳言之以下各者的堆疊：至少一個主動層，其覆蓋導線17i 之至少上部部分、形成第二摻雜部分且覆蓋主動層之中間層，及可能覆蓋中間層且又由上部導電電極層15覆蓋的接合層。
作為實例，導線17i 可至少部分由半導體材料形成，該等半導體材料主要包括第III-V族化合物，例如，第III族氮化物化合物。第III族之實例包括鎵、銦或鋁。第III族氮化物化合物之實例為GaN、AlN、InGaN或AlInGaN。亦可使用第V族之其他元素，例如，磷、砷或銻。大體而言，第III-V族化合物之元素可以不同莫耳分率組合。應指定，導線17i 可一般性地由顯著地包括第II-VI族化合物之半導體材料形成。在III-V族化合物之狀況下，摻雜劑可自包含以下各者之群組選出：第II族P型摻雜劑，例如鎂、鋅、鎘或汞；第IV族P型摻雜劑，例如，碳；或第IV族N型摻雜劑，例如，矽、鍺、硒、硫、鋱或錫。
導線17i 之橫截面可具有不同形狀，諸如卵形、圓形或多邊形形狀(例如，正方形、矩形、三角形、六邊形)。
主動層為藉由發光二極體LEDi 提供之輻射的大部分發射所自的層。該主動層可包括用於限定電荷載體諸如量子井的構件。舉例而言，主動層由GaN層與InGaN層之交替構成。GaN層可經摻雜。替代地，主動層由單一InGaN層構成。
在導線17i 經N型摻雜情況下經P型摻雜或在導線17i 經P型摻雜情況下經N型摻雜的中間層可對應於半導體層或對應於使得能夠形成P-N或P-I-N接面的半導體層堆疊。
接合層可對應於半導體層或半導體層之堆疊，且使得能夠形成中間層與第二電極之間的歐姆觸點。
一般而言，發光二極體LEDi 之每一集合Di 亦包含：下文描述之電子電路16i 的電子組件，其自基材11之第二面13之側起形成於基材11之第一部分14i、14'i 中；及第一導電構件，其自第二面13起至至少第一表面12穿過基材11之第一部分14i 、14'i 形成且將電子組件之第一端子連接至第一電極或連接至第二電極。
藉由「形成於基材11之第一部分14i 、14'i 中」且如圖1、圖3、圖6、圖8及圖9中所說明，應理解，「藉由至少部分修改基材之電狀態，例如藉由使得基材更具導電性或否則例如在基材11經摻雜狀況下藉由修改其摻雜為不同摻雜類型或藉由修改摻雜劑濃度而形成於基材11的第一部分14i 、14'i 中」。
關注以確保發光二極體LEDi 之給定集合Di 的第一導電構件與發光二極體LEDi 之其他集合Di 的第一導電構件電絕緣。
電子組件自第二面13之側起即在與配置光電子裝置10之發光二極體LEDi 所在之面相對的側上的配置允許不浪費第一面12之側上的空間，從而在必要時確保高像素化密度及一極好解析度。
電子組件在不需要先前技術之混成化技術情況下直接在承載發光二極體LEDi 之基材11上獲得，從而允許降低成本且相當大地簡化光電子裝置10的製造。
不同的圖1至圖7之實施例詳言之以對於發光二極體LEDi 之每一集合Di 構成下部第一電極及第一導電構件的方式彼此不同。
在圖1及圖2之實施例中，基材11係使得在發光二極體LEDi 之每一集合Di 的水平高度上，基材11之第一導電部分14i 構成下部第一電極及導電構件兩者。基材11之第一面12與此集合Di 之所有發光二極體LEDi 之第一摻雜部分接觸，且電子組件在其第二面13之水平高度與基材11接觸，使得電子組件之第一端子與此集合Di 之所有發光二極體LEDi 之第一摻雜部分之間的電連接藉由第一部分14i 確保。
為此目的，詳言之預期到，基材11為導電或經重度摻雜的半導體基材以便將電阻率減低至逼近金屬之電阻率的電阻率，較佳低於幾mΏ.cm。基材11可為經重度摻雜之半導體基材，其中摻雜劑濃度非限制地包含於5*1016 個原子/cm3 與2*1020 個原子/cm3 之間，通常地1*1019 個原子/cm3 與2*1020 個原子/cm3 之間。在光電子裝置10之製造方法開始時，基材11可具有包含於例如275微米與1500微米之間的厚度。一旦製造出光電子裝置10，便在下文更詳細地描述之薄化步驟(h)之後，例如，基材11具有包含於1與100微米之間的標註為「E」之厚度。在矽基材11之狀況下，P型摻雜劑之實例為硼或銦，而N型摻雜劑之實例為磷、砷或銻。
在圖1及圖2之實施例中，基材11在其厚度E上整合電絕緣元件19，其自基材11之第一面12延伸至第二面13且成對地定界關聯至發光二極體LEDi 之集合Di 的基材11之第一部分14i 。基材11之第一部分14i 歸功於電絕緣元件19彼此電絕緣以便實際上避免發光二極體LEDi 之不同集合Di 的下部第一電極之間的電接觸。
電絕緣元件19可包含溝槽，該等溝槽各自在基材11之整個厚度E上延伸且填充有電絕緣材料，例如，氧化物詳言之氧化矽或者絕緣聚合物。替代地，每一溝槽之壁覆蓋有絕緣層，溝槽之剩餘部分填充有半導體或導體材料，例如多晶矽。根據另一變型，電絕緣元件19包含具有與基材11相對之極性類型的摻雜區。作為實例，每一溝槽具有大於1微米之寬度。兩個鄰接溝槽在其之間定界對應第一部分14i 。如圖2中所示，電絕緣元件19包含：第一系列之此類溝槽，其定向於基材11之橫向方向上且因此沿著基材11之縱向方向交錯；及第二系列之此類溝槽，其沿著基材11之縱向方向定向且因此沿著基材11之橫向方向交錯。此情形允許達成發光二極體LEDi 之集合Di 在基材11之平面中的矩陣組織及關聯至發光二極體LEDi 之不同集合Di 的所有電子組件在第二面13的側上之相同分佈。
本文中指定，此類電絕緣元件19可相當良好地實施，即使在根據基材11形成於半導體或電絕緣材料中之第二實施例及第三實施例的狀況下。
作為實例，每一導線17i 可藉由自成核襯墊20起之生長從而促成導線17i 的生長來獲得，每一成核襯墊20自身與基材11之第一面12接觸以便保證下部第一電極在基材11之對應第一部分14i 處的作用。可提供處置以保護成核襯墊20之橫向側翼及第一面12之並未由成核襯墊20覆蓋的區域以防止導線17i 在成核襯墊20之橫向側翼上且在第一表面12之並未由成核襯墊20覆蓋之區域上的生長。此處置可包含在成核襯墊20之橫向側翼上且在每一第一部分14i 之水平高度上在第一面12之並未由成核襯墊20覆蓋的區域上形成絕緣層21。達成此結果之方式為提供在意欲裝備有成核襯墊20之位置處具備孔洞的絕緣層21以在藉由絕緣層21定界之此等孔洞中形成成核襯墊20，接著施行導線17i 自成核襯墊20起的生長。替代地，成核襯墊20首先在藉由絕緣層21覆蓋之前形成，接著孔洞在成核襯墊20上方形成於絕緣層21中以便能夠接著繼續導線17i 之生長。因此在不同第一部分14i 之水平高度處形成於基材11之第一面12上的絕緣層21亦能夠針對發光二極體LEDi 之每一集合Di 使下部第一電極相對於屬於上部第二電極之上部導電電極層15電絕緣。
作為實例，包括成核襯墊20之材料可為元素週期表之第IV、V或VI行的過渡金屬，或第IV、V或VI行之過渡金屬的氮化物、碳化物或硼化物，或者此等化合物之組合。
絕緣層21可為介電材料，例如，氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁、氧化鉿或金剛石材料。此絕緣層21具有例如包含於5 nm與800 nm之間的厚度。
覆蓋發光二極體LEDi 之至少部分以便製造觸點的上部導電電極層15可有利地由至少部分對於藉由藉此被覆蓋之發光二極體LEDi 發射之光透明的材料形成。在發光二極體LEDi 之每一集合Di 之水平高度處的此材料的選擇可考慮藉由不同集合Di 之發光二極體LEDi 發射之光的波長。
上部導電電極層15大體上經調適以極化發光二極體LEDi 之主動層且啟用藉由發光二極體LEDi 發射之電磁輻射之至少部分的傳遞。此層15之材料例如為氧化銦錫(或「ITO」)，摻雜有鋁、摻雜有鎵或摻雜有銦之鋅氧化物，或者石墨薄膜。作為實例，上部導電電極層15具有包含於5 nm與200 nm之間的厚度。
此外，在發光二極體LEDi 之每一集合Di 的水平高度處，上部第二電極較佳包含導電層22，該導電層覆蓋上部導電電極層15之至少部分且配置於此集合Di 之發光二極體LEDi 周圍。此導電層22較佳對應於金屬層，例如鋁、銅、金、釕或銀層，或者對應於金屬層之堆疊，例如鈦-鋁、矽-鋁、鈦-鎳-銀、銅或鋅層的堆疊。僅存在於發光二極體LEDi 之間的此導電層22允許在電流循環期間減小電阻損耗。該導電層亦充當反射器以在基材11之方向上使藉由發光二極體LEDi 發射之射線向外發送。
在圖1至圖7之三個實施例中的每一者中，每一電子組件包含獨特且與其第一端子絕緣的第二端子，且光電子裝置10包含第二導電構件，該第二導電構件穿過基材11且將發光二極體LEDi 之多個集合Di 之電子組件的第二端子連接至第一電極及第二電極中的另一者，即連接至並未連接至前述第一導電構件的電極。詳言之，第二導電構件至少部分形成於基材11之第一部分14i 、14'i 外部，且基材11之第二面13上。第二導電構件可詳言之包含形成於關聯至發光二極體LEDi 之所有集合Di 之第一部分14i 外部的導電元件24i ，從而自基材11之第一面12延伸至第二面13。導電元件24i 在發光二極體LEDi 之每一集合Di 之第一導電構件與發光二極體LEDi 之該集合Di 的下部第一電極接觸時電鏈接至發光二極體LEDi 之集合Di 的上部第二電極，或在發光二極體LEDi 之每一集合Di 的第一導電構件與發光二極體(LEDi )之該集合Di 的上部第二電極接觸時電鏈接至發光二極體LEDi 之集合Di 的下部第一電極。
此導電元件24i 之存在為有利的以允許電子組件之第二端子經由配置於基材11之第二面13之側上的適當導電層30鏈接至彼此。另一方面，在每一者與發光二極體LEDi 之一或若干集合Di 之上部第二電極接觸的若干導電元件24i 之配置的狀況下，有可能的是歸功於配置於基材11之第二面13之側上且將導電元件24i 連接至彼此的連接器經由導電層30將此等上部第二電極連接至彼此。此情形有利地允許消除對製造對於光電子裝置10之所有發光二極體LEDi 共同之上部第二電極的需要。舉例而言，假設平面塑形之發光二極體LEDi ，則變得有可能的是避免必須用不透光金屬陽極覆蓋發光二極體中的全部。相反，有可能在分別配置於平面發光二極體LEDi 周圍且經由第二面13之側上的導電元件24i 及導電層30互連的若干部分中提供陽極。
因此應理解，第二導電構件藉由導電元件24i 與導電層30中之至少一者的並集構成。
在圖1及圖2之第一實施例中，導電元件24i 中之每一者藉由基材11之不同於第一部分14i 的一部分形成，發光二極體LEDi 形成於該等第一部分上且藉由前述電絕緣元件19定界。基材11之導電元件24i 彼此電絕緣，且歸功於構成電絕緣元件19之溝槽的適當配置與基材11之不同的第一部分14i 絕緣。在發光二極體LEDi 之每一集合Di 之下部第一電極與此集合Di 之第一導電構件接觸的此第一實施例中，發光二極體LEDi 之每一集合Di 的上部第二電極電鏈接至對應導電元件24i ，下部第一電極及第一導電構件兩者如先前解釋具體地由此集合Di 之對應第一部分14i 構成。更具體而言，導電元件24i 經由形成於絕緣層21中且上部導電電極層15中之孔洞與導電層22接觸。在圖1中，為了避免係導電的導電元件24i 與第一部分14i 之間的導電層30之電接觸通孔，設置有電絕緣層37，其經恰當地組織以確保除電絕緣元件19外的電絕緣件。
不同於圖1及圖2中之實施例，分別參看圖3至圖5且圖6至圖7之後面兩個實施例係使得下部第一電極及第一導電構件對於發光二極體LEDi 之每一集合Di 藉由除基材11自身外之機構獲得。實際上，在圖3至圖7中，發光二極體LEDi 之給定集合Di 的將第一電極及第二電極中之一者鏈接至此集合Di 之電子組件之第一端子的第一導電構件與基材11電絕緣，且包含導電通孔25i ，該導電通孔自基材11之第二面13延伸至第一面12且電連接至該第一導電構件所連接的電極。
在圖3至圖7之兩個實施例中，與圖1及圖2之實施例相反，基材11可有利地由絕緣材料或輕度摻雜半導體材料形成，該絕緣材料或輕度摻雜半導體材料具有如下優勢：在電子組件包含電晶體詳言之用於製造其內具有導電通道之電晶體的狀況下大大促進電子組件的形成。實際上，此類電晶體之製造在導電或重度摻雜半導體基材11情況下為極其精密的，如圖1及圖2之第一實施例中的狀況一般。
不同於圖1及圖2之第一實施例，在發光二極體LEDi 與基材11直接電接觸之處，圖3至圖7之兩個實施例中的每一者提供下部第一電極，該下部第一電極對於發光二極體LEDi 之每一集合Di 包含直接或間接地形成於基材11之第一面12上且與此集合Di 之所有發光二極體LEDi 之第一經摻雜部分接觸的至少一個下部導電電極層26。
下部導電電極層26並非係連續的，且相反具有一圖案，該圖案保證發光二極體LEDi 之不同集合Di 之下部第一電極與彼此的絕緣且啟用電極經由通孔25i 至電子組件16i 之第一端子的電連接。
如圖3及圖6中所表示，電絕緣層27可插入於基材11與下部導電電極層26之間。電絕緣層27詳言之出於與下部導電電極層26相同之原因具有一圖案。電絕緣層27形成於基材11之第一面12上，且下部導電電極層26自身形成於電絕緣層27上。
每一通孔25i 例如藉由貫穿通路配置來獲得，該貫穿通路貫穿基材11之整個厚度E形成且對於其兩個面12、13上開放。接著，此通路填充有經調適之導電材料，諸如經重度摻雜之多晶矽矽材料。通路之壁可很可能先前由諸如氧化矽之絕緣材料加襯裡，以便使通孔25i 與通路通過之基材11電絕緣。替代地有可能的是藉由離子植入產生通孔25i ，從而使得基材11為局部導電的。
較佳地，在發光二極體LEDi 之每一集合Di 之水平高度處，下部導電電極層26包含成核層或由一材料形成之成核層的堆疊，該材料經調適用於發光二極體LEDi 之半導體元件在該材料上的生長。
作為實例，構成成核層之材料可為元素週期表之第IV、V或VI行之過渡金屬的氮化物、碳化物或硼化物，或此等化合物之組合。作為實例，成核層可由以下各者製成：氮化鋁、氧化鋁、硼、氮化硼、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鉿、氮化鉿、鈮、氮化鈮、鋯、硼化鋯、氮化鋯、碳化矽、氮化鉭及碳化物或呈Mgx Ny 之形式的鎂氮化物，其中x等於約3且y等於約2，例如呈Mg3 N2 之形式的氮化鎂。成核層可摻雜有與意欲生長之半導體元件之導電性類型相同的導電性類型，且具有包含於1 nm與200 nm之間較佳地包含於10 nm與50 nm之間的厚度。成核層可由在以上清單中提及之一或多種材料之合金或堆疊組成。
在圖3及圖6之實施例中的每一者中，光電子裝置10進一步包括形成於下部導電電極層26上且插入於下部導電電極層26與上部導電電極層15之間的絕緣層28，以便在之間隔離下部第一電極與上部第二電極。
絕緣層28可包含覆蓋該至少一個成核層之第一中間絕緣層。該第一中間絕緣層形成生長遮罩，從而使得發光二極體LEDi 之第一摻雜部分自貫通開口起之磊晶成長對於成核表面局部地開放。該第一中間絕緣層亦參與確保下部第一電極與上部第二電極之間的電絕緣。第一中間絕緣層由一種或若干種介電材料製成，該或該等介電材料係諸如氧化矽(舉例而言，SiO2 )或氮化矽(舉例而言，Si3 N4 或SiN)，或否則氮氧化矽、氧化鋁(舉例而言，Al2 O3 )或氧化鉿(舉例而言，HfO2 )。第一中間絕緣層之厚度可包含於5 nm與1 μm之間，較佳包含於20 nm與500 nm之間，例如，等於約100 nm。
絕緣層28可進一步包括第二中間絕緣層，其覆蓋下部第一電極且促成確保下部第一電極與上部第二電極之間的電絕緣。該絕緣層亦可覆蓋藉由第一中間絕緣層形成的生長遮罩。該生長遮罩可與包括於殼體18i 中之第二摻雜部分的下部部分接觸。第二中間絕緣層可由相同於或不同於生長遮罩之介電材料的介電材料製成，該等介電材料係諸如氧化矽(舉例而言，SiO2 )或氮化矽(舉例而言，Si3 N4 或SiN)，或否則氮氧化矽、氧化鋁(舉例而言，Al2 O3 )或氧化鉿(舉例而言，HfO2 )。第二中間絕緣層之厚度可包含於5 nm與1 μm之間，較佳包含於20 nm與500 nm之間，例如等於約100 nm。
參看如表示於圖3至圖5中之第二實施例，發光二極體LEDi 之所有集合Di 的上部第二電極彼此電連接且與導電元件24i 中之一者電接觸，以便經由第二導電構件鏈接至電子組件之第二端子，而發光二極體LEDi 之所有集合Di 的下部第一電極皆彼此絕緣且經由對應第一導電構件(即，本文中通孔25i )分別與對應電子組件的第一端子接觸。
在二極體具有核經n型摻雜且殼層經p型摻雜之核殼類型的狀況下，則發光二極體LEDi 之集合Di 具有鏈接至電路16i 之電子組件的第二端子的陽極，且發光二極體LEDi 之集合Di 的個別陰極分別鏈接至電路16i 之電子組件的第一端子。相反，在二極體具有核經p型摻雜且殼層經n型摻雜之核殼類型的狀況下，則發光二極體LEDi 之集合Di 具有鏈接至電路16i 之電子組件之第二端子的共同陰極，且發光二極體LEDi 之集合Di 的個別陽極分別鏈接至電路16i 之電子組件的第一端子。
在圖3之組態中，導電元件24i 中之每一者以與通孔25i 相同之方式藉由穿過基材11形成之通孔來形成。導電元件24i 彼此電絕緣，且與基材11之不同的第一部分14'i 且與不同通孔25i 絕緣。在此第二實施例中，在發光二極體LEDi 之每一集合Di 的下部第一電極與此集合Di 之第一導電構件(即本文中與對應通孔25i )接觸，發光二極體LEDi 之每一集合Di 的上部第二電極電鏈接至對應導電元件24i 。更具體而言，導電元件24i 經由貫穿藉由上部導電電極層15、絕緣層28、下部導電電極層26及電絕緣層27形成之堆疊的整個厚度形成之孔洞與導電層22接觸，此孔洞對於基材11之第一面12開放。
與圖3至圖5之第二實施例相對，參看如表示於圖6及圖7中之第三實施例，發光二極體LEDi 之所有集合Di 的下部第一電極可彼此電鏈接且與導電元件24i 中之一者電接觸，以便經由第二導電構件鏈接至電子組件的第二端子，而發光二極體LEDi 之所有集合Di 的上部第二電極皆彼此絕緣且經由對應第一導電構件(即，本文中通孔25i )分別與對應電子組件的第一端子接觸。
在二極體具有核經n型摻雜且殼層經p型摻雜之核殼類型的狀況下，則發光二極體LEDi 之集合Di 具有鏈接至電路16i 之電子組件之第二端子的共同陰極，且發光二極體LEDi 之集合Di 的個別陽極分別鏈接至電路16i 之電子組件的第一端子。相反，在二極體具有核經p型摻雜且殼層經n型摻雜之核殼類型的狀況下，則發光二極體LEDi 之集合Di 具有鏈接至電路16i 之電子組件之第二端子的共同陽極，且發光二極體LEDi 之集合Di 的個別陰極分別鏈接至電路16i 之電子組件的第一端子。
在圖6之組態中，導電元件24i 中之每一者藉由與通孔24i 相同地形成的通孔穿過基材11形成。基材11之導電元件24i 彼此電絕緣，且與基材11之不同的第一部分14'i 且與不同通孔25i 絕緣。在此第三實施例中，在發光二極體LEDi 之每一集合Di 的上部第二電極與此集合Di 之第一導電構件(即本文中與對應通孔25i )接觸之處，發光二極體LEDi 之每一集合Di 的下部第一電極電鏈接至對應導電元件24i 。更具體而言，導電元件24i經由穿過電絕緣層27之厚度的孔洞與下部導電電極層26接觸，此孔洞對於基材11之第一面12開放。
圖4及圖7展示，對於發光二極體LEDi 之每一集合Di ，鏈接配置於第二面13之側上之電子組件的第一端子與兩者配置於第一面12之側上之第一電極及第二電極的第一導電構件(本文中通孔25i )可安置於每一子像素之隅角處。然而，圖5展示此第一導電構件(即，本文中通孔25i )可替代地配置於每一子像素之中心處。為了更好理解，圖4及圖5之特殊性在於如下事實：圖4及圖5中之每一者說明形成上部第二電極之前或甚至在形成絕緣層28之前的情形。相反，圖7說明形成上部第二電極之後的情形，此等電極接著為個別的，此係因為電極為對於發光二極體LEDi之不同集合Di共同的陰極(由下部第一電極)構成。
圖8詳細表示，在基材11為半導體或電絕緣的特定狀況下，進行通孔25i 與配置於背面13上之電子組件之構成電晶體之汲極33i 之間的連接之可能性通常藉由形成連接件35i 從而將通孔25i 連接至汲極33i 來進行，該連接件具有矽化物，諸如鈦矽化物、鈷矽化物、鎳矽化物、鉑矽化物或鎢矽化物。此電晶體極其有利地在基材11之厚度E上包括於與發光二極體LEDi 配置於上面之第一面12像對的第二面13之側上，同時至少部分或甚至較佳地整個收容於自第二面13之側起形成於基材11中的盒23i 中，此盒23i 朝向基材11外部開放，以便促進執行形成電子組件的步驟。電晶體亦可包含閘極32i 、源極31i 及絕緣盒36i ，且連接至構成監視電子件的其他電子元件。絕緣盒36i 由以介於1*1016 個原子/cm3 與3*1017 個原子/cm3 之間的濃度摻雜之材料形成。源極31i 及汲極33i 亦通常以1*1018 個原子/cm3 與2*1020 個原子/ cm3 之間的濃度摻雜。該電晶體之汲極33i 及絕緣盒36i 可藉由絕緣溝槽34i (通常稱作「淺槽隔離」或STI)與通孔25i 絕緣。在此狀況下，矽化物覆蓋STI以啟用該電晶體之汲極33i 與通孔25i 之間的電連接。閘長度可取決於可接受洩漏位準而判定。閘寬度可根據可接受電流來判定。作為實例，閘寬度小於1微米以便使40 μA之電流以30微米之步階在子像素中循環。絕緣體之厚度意欲囊封個別電子電路於第二面13之側上可根據場准許值來判定。
然而，在基材11為導電的特定狀況下，圖9說明連接件35i 與基材11之間的接觸重續元件38i 之存在。
光電子裝置10較佳地包括囊封層29，其形成於上部第二電極上且在與基材11相對之側上包覆所有發光二極體LEDi 以便保護該等發光二極體。囊封層29較佳經形成以便覆蓋整個結構。囊封層29之材料可為透明的。
光電子裝置10可很可能包括配置於囊封層29中或上之並未表示的一或若干個色彩轉化器。給定色彩轉化器可定位於發光二極體LEDi 之集合Di 的垂直方向處，以便轉化藉由發光二極體LEDi 發射之光的色彩。舉例而言，構成給定子像素之發光二極體LEDi 的集合Di 包含能夠本質上發射藍色之發光二極體LEDi ，關聯至此集合Di 之色彩轉化器接著起作用以將此藍色轉換為紅色或轉換為綠色以經由與基材11相對之頂面自光電子裝置10發射出。
光電子裝置10大體包含包括鏈接至彼此之獨特基本電子電路40i 的光電子電路40，其中每一基本電子電路40i包含： - 發光二極體LEDi 之集合Di 中的一者， - 電子監視電路16i 確保發光二極體之此集合的發光二極體LEDi 之監視，此電子監視電路16i 配置於基材11之第二面13的側上且發光二極體之此集合的電子組件形成電子監視電路16i 之組成部分。
詳言之，用於監視發光二極體之集合Di 之發光二極體LEDi 的電子電路16i 經組態以實現以下功能中的至少一者：對此集合之發光二極體之電源供應器的控制、對此集合之發光二極體的靜電放電保護、記憶體、對此集合之發光二極體之溫度的偵測。每一電子監視電路16i 之本質及設計並不限制描述於本文獻中之原理的應用領域。
作為實例，電子組件包含於包含以下各者之群組中：二極體、曾納二極體、突崩二極體、雙極電晶體、金屬氧化物半導體閘場效電晶體、電阻、金屬氧化物半導體電容、金屬-絕緣體-金屬電容、閘流體、可變電抗器、依電性記憶體及非依電性記憶體。
為了減小光電子裝置10之根據其厚度E的體積，基材11較佳地在基材11之每一第一部分14i 的水平高度處定界形成於第二面13中之導電性與基材11之導電性相反的盒23i ，且電子組件形成於此盒23i 中以便與基材11直接接觸。應指定，藉由「相反導電性」應理解，盒23i 具有相對於基材11之導電性經修改的導電性。收容於盒23i 中之電子組件至少部分或較佳整個含有於基材11之厚度E上。在一個實例中，盒23i 形成於基材11之第二面13中，電子組件至少部分形成於盒23i中以便與基材11之一部分一體式地形成。
有可能提供係薄膜電晶體之電子組件，該等薄膜電晶體在按名稱「TFT」或代表「有機薄膜電晶體」之「OTFT」類型的關注領域中知曉。OTFT類型電晶體之優勢為具有子微米閘長度，該長度與具有有限寄生電容的極小像素之配置相容以便能夠以約10 MHz切換。另一優勢為，OTFT類型電晶體可在極低溫度下通常約60℃下製造。額外優勢為，不必要使用基材11作為電子件支架。
圖10示意地說明光電子電路40之實例以便在鏈接至彼此之兩個獨特基本電子電路401 、402 之特定狀況下闡明針對讀者的大體理解。基本電子電路401 包含發光二極體LED1 之集合D1 及電子監視電路161 ，從而確保發光二極體LED1 之此集合D1 之發光二極體LED1 的監視。電子監視電路161 配置於基材11之第二面13的側上，且發光二極體LED1 之此集合D1 的電子組件形成電子監視電路161 之組成部分。基本電子電路402 包含發光二極體LED2 之集合D2 及電子監視電路162 ，從而確保發光二極體LED2 之此集合D2 之發光二極體LED2 的監視。電子監視電路162 配置於基材11之第二面13的側上，且發光二極體LED2 之此集合D2 的電子組件形成電子監視電路162 之組成部分。關聯至穿過第一部分141 、14'1 形成之集合D1 的第一導電構件(在基材11為導電的狀況下對應於例如第一部分141 ，或在基材11為半導體或電絕緣狀況下對應於通孔251 )確保發光二極體LED1 之第一電極及第二電極中之一者至電子電路161 之電子組件的第一端子之電連接。藉由導電元件241 及導電層30之組合構成之第二導電構件將發光二極體LED1 之第一電極及第二電極中之另一者連接至電子電路161 之電子組件的第二端子。關聯至穿過第一部分142 、14'2 形成之集合D2 的第一導電構件(在基材11為導電的狀況下對應於例如第一部分142 ，或在基材11為半導體或電絕緣狀況下對應於通孔252 )確保二極體LED2 之第一電極及第二電極中之一者至電子電路162 之電子組件的第一端子之電連接。藉由導電元件241 及導電層30構成之第二導電構件將二極體LED2 之第一電極及第二電極中之另一者連接至電子電路162 之電子組件的第二端子。電子電路161 、162 之電子組件的第二端子經由第二導電構件彼此連接。電子電路161 、162 鏈接至驅動單元41及電源42。
一種用於製造光電子裝置10之方法的實施例可包含以下步驟(不必為連續的)： (a) 提供基材11，該基材跨越該基材11之厚度E定界彼此相對之一第一面12及一第二面13； (b) 形成發光二極體LEDi 之多個集合Di ，其中一給定集合Di 之該等發光二極體LEDi 彼此電關聯，在步驟(b)期間，發光二極體LEDi 之每一集合Di 的形成包含在該基材11之對應第一部分14i 、14'i 上方在該基材11之該第一面12的側上形成多個發光二極體LEDi ，每一發光二極體LEDi 之該形成包含形成半導體元件之一步驟，該等半導體元件包括一第一摻雜部分、一主動部分及一第二摻雜部分； (c) 對於發光二極體LEDi 之每一集合Di ，形成與此集合Di 之所有發光二極體LEDi 之該等第一摻雜部分接觸的一下部第一電極； (d) 對於發光二極體LEDi 之每一集合Di ，形成與此集合Di 之所有發光二極體LEDi 之該等第二摻雜部分接觸的一上部第二電極，該上部第二電極與該下部第一電極電絕緣且包含形成一上部導電電極層15的一步驟，該上部導電電極層覆蓋此集合Di 之每一發光二極體LEDi 之至少部分以便接觸每一發光二極體LEDi ； (e) 自該基材11之該第二表面13的側起在該基材11之該第一基材部分14i 、14'i 中形成一電子電路16i 的一電子組件； (f) 提供第一導電構件，該第一導電構件穿過第一部分14i 、14'i 形成且允許電連接與步驟(e)處形成之電子組件的第一端子與在步驟(c)處形成之下部第一電極或在步驟(d)處形成之上部第二電極，步驟(f)經施行，使得發光二極體LEDi 之給定集合Di 的第一導電構件與發光二極體LEDi 之其他集合Di 的第一導電構件電絕緣。
隨著起因於前述解釋，步驟(f)在圖1及圖2之第一實施例中可包括如下各者之組合：基材11為導電的或經重讀摻雜半導體之步驟(a)、發光二極體LEDi 之第一摻雜部分形成於基材11之第一面12上的步驟(b)，及形成電絕緣元件19之步驟的實施，該等絕緣元件在其之間成對地界定基材11的第一部分14i 、14'i 。
形成電絕緣元件19之步驟可詳言之包含基材11中之開口(例如，呈如先前描述之溝槽之形式)的針對每一電絕緣元件19的蝕刻步驟。開口可藉由任何已知技術例如反應性離子蝕刻形成。開口之深度在下文所描述之薄化步驟(h)之後嚴格地大於基材11之目標厚度E。形成電絕緣元件19之步驟可接著包含用電絕緣填充材料例如氧化物詳言之氧化矽或者絕緣聚合物填充先前蝕刻之開口的步驟。替代地，有可能提供用絕緣層覆蓋僅經蝕刻之每一開口的壁、溝槽之剩餘部分接著用半導體或導體材料例如多晶矽填充。
此外，有可能導致第二部分24i 歸功於如上文所描述之電絕緣元件19之形成的形成。
替代地，隨著起因於前述解釋，步驟(f)在圖3至圖5之第二實施例中可包括以下各者之組合：步驟(c)、發光二極體LEDi 之第一摻雜部分經形成以便與於步驟(c)處形成之下部第一電極接觸的步驟(b)，及與於步驟(c)處形成之下部第一電極接觸的通孔25i 的形成。
替代地，隨著起因於前述解釋，步驟(f)在圖6及圖7之第三實施例中可包括如下各者之組合：步驟(d)、發光二極體LEDi 之第二摻雜部分經形成以便與於步驟(d)處形成之上部第二電極接觸之步驟(b)及與於步驟(d)處形成的上部第二電極接觸之通孔25i之形成。
形成通孔25i 之步驟可根據熟習此項技術者已知之任何技術施行。舉例而言，形成通孔25i 之步驟對於每一通孔25i 包含形成一貫通通路的步驟，該貫通通路形成於基材11中。此通路可藉由任何已知技術形成。通路之深度在薄化步驟(h)之後嚴格地大於基材11之目標厚度E。形成通孔25i 之步驟接著可包含用經調適導電材料例如重度摻雜之多晶矽填充通路的步驟。替代地，有可能提供通路壁之用絕緣材料諸如氧化矽的先前覆蓋，以便使通路25i 與通路穿過之基材11電絕緣。
對於步驟(f)之實施，形成通孔25i 之步驟或形成電絕緣元件19之步驟可至少部分在步驟(b)之前或至少在步驟(c)之後或步驟(d)之後施行。
較佳地，步驟(e)詳言之因為與發光二極體LEDi 之半導體元件之生長相關的熱應力至少部分在步驟(b)之後施行。
較佳地，步驟(e)至少部分在步驟(c)之後且在步驟(d)之後施行以便防止形成第一電極及第二電極之步驟損害先前形成的電子組件。
如先前所指示，步驟(a)可很可能包含包括減小基材11在與第一面12相對之側上之厚度的步驟(h)，基材11在此步驟(h)之後定界與第一面12相對之第二面13。換言之，在步驟(h)之後，基材11具有厚度E。步驟(h)可根據任何已知技術藉由機械及/或化學方法可能繼之以拋光來施行。較佳地，步驟(h)在步驟(e)之前施行。
步驟(e)可包含在第二面13中形成盒23i 之步驟，且接著在如先前形成之盒23i 中形成電子組件的步驟。
方法可包含形成至少一個色彩轉化器之步驟(i)，該至少一個色彩轉化器覆蓋發光二極體LEDi 之至少一個集合Di 的上部第二電極。步驟(i)可至少部分在步驟(h)之前施行，從而啟用基材在永久性CCM上方之接合。替代地，步驟(i)可至少部分在步驟(h)之後施行，以便能夠增大熱預算。
較佳地，包括自基材11之第二面13之側起在基材11之第一部分14i 、14'i 中形成電子組件的步驟至少部分在步驟(i)之後施行，以便防止色彩轉化器之形成損害先前形成的電子組件。
包括形成覆蓋上部第二電極之囊封層29之可選步驟(g)較佳地至少部分在步驟(e)之前施行。
在基材11為單塊的且由能夠充當用於形成電子電路16i 之電子組件之至少一部分之基底材料的至少一個半導體材料組成的較佳實例中，方法有利地包括步驟(e)的包括如下操作之子步驟(e1)：自基材11之第二面13的側起由基材11之半導體材料在基材11之第一部分14i 、14'i 中形成電子電路16i 之該電子組件的該至少一部分。
在一個實例中，電子電路16i 之該電子組件的該至少一部分為主動部分。
在方法之一實例中，第二面13在步驟(e)時為自由表面。
電子組件可藉由稱作「低溫方法」的方法形成，即步驟(e)在低於650℃之溫度下施行。通常，步驟(e)需要之操作可在包含於250℃與650℃之間的溫度下施行，通常約450℃下施行，從而允許不損害在步驟(b)處先前形成之發光二極體LEDi 的主動部分。電子組件可藉由借用單塊CMOS(代表「互補金屬氧化物半導體」)技術或TFT技術或混合技術的方法形成。電子組件亦可具有OTFT類型，使得步驟(e)需要之操作可在準環境溫度下通常在60℃之範圍內施行。
10‧‧‧光電子裝置 11‧‧‧基材 12‧‧‧第一面 13‧‧‧第二面/背面 14i、14'i、141、142、14'1、14'2‧‧‧第一部分 15‧‧‧上部導電電極層 161、162、16i‧‧‧電子監視電路 17i‧‧‧導線/第一摻雜部分 18i‧‧‧殼體 19‧‧‧電絕緣元件 20‧‧‧成核襯墊 21、28‧‧‧絕緣層 22、30‧‧‧導電層 23i‧‧‧盒 241、24i‧‧‧導電元件 251、252、25i‧‧‧導電通孔 26‧‧‧下部導電電極層 27、37‧‧‧電絕緣層 29‧‧‧囊封層 31i‧‧‧源極 32i‧‧‧閘極 33i‧‧‧汲極 34i‧‧‧絕緣溝槽 35i‧‧‧連接件 36i‧‧‧絕緣盒 38i‧‧‧接觸重續元件 40‧‧‧光電子電路 40i、401、402‧‧‧基本電子電路 41‧‧‧驅動單元 42‧‧‧電源 D1‧‧‧第一集合 D2‧‧‧第二集合 Di‧‧‧集合 E‧‧‧厚度 LED1、LED2、LEDi‧‧‧發光二極體
本發明將使用作為非限制性實例給出且在附圖中表示的本發明之特定實施例之以下描述來更好地理解，在附圖中：
圖1及圖2分別為根據本發明之光電子裝置之第一實施例的截面圖及仰視圖的局部視圖。
圖3及圖4分別為根據本發明之光電子裝置之第二實施例的在形成上部第二電極之前的截面圖及俯視圖的局部視圖。
圖5說明圖4之變型。
圖6及圖7分別為根據本發明之光電子裝置之第三實施例的截面圖及俯視圖的局部視圖。
圖8以局部截面表示用於第二實施例及第三實施例中之電子組件的配置之第一實例。
圖9以局部截面表示用於第一實施例中之電子組件之配置的第二實例。
圖10為使光電子電路之實例系統化的流程圖。
10‧‧‧光電子裝置
11‧‧‧基材
12‧‧‧第一面
13‧‧‧第二面/背面
14'1、14'2‧‧‧第一部分
15‧‧‧上部導電電極層
161、162‧‧‧電子監視電路
22、30‧‧‧導電層
241‧‧‧導電元件
251、252‧‧‧導電通孔
26‧‧‧下部導電電極層
27‧‧‧電絕緣層
28‧‧‧絕緣層
29‧‧‧囊封層
D1‧‧‧第一集合
D2‧‧‧第二集合
E‧‧‧厚度
LED1、LED2‧‧‧發光二極體

Claims (28)

  1. 一種光電子裝置，其包含：一單塊的基材，該基材跨越該基材之厚度定界彼此相對之一第一面及一第二面；及發光二極體之多個集合，其中一給定集合之該等發光二極體彼此電關聯，且發光二極體之每一集合包含：多個發光二極體，其在該基材之一對應第一部分上方形成於該基材之該第一面的側上，每一發光二極體包含半導體元件，該等半導體元件包括一第一摻雜部分、一主動部分及一第二摻雜部分；一下部第一電極，其與該集合之所有發光二極體之該等第一摻雜部分接觸；一上部第二電極，其與該集合之所有發光二極體之該等第二摻雜部分接觸，該上部第二電極與該下部第一電極電絕緣且包含一上部導電電極層，該上部導電電極層覆蓋該集合之每一發光二極體的至少部分以便接觸每一二極體；一電子電路之一電子組件，該電子組件自該基材之該第二面之側起形成於該基材之該第一部分中；一第一導電構件，其穿過該第一部分形成且將該電子組件之一第一端子電連接至該第一電極及該第二電極中之一者，發光二極體之一給定集合的該第一導電構件與發光二極體之其他集合的該第一導電構件電絕緣；該基材由能夠充當用於該電子組件之至少一部分之一形成的一基底材料的至少一個半導體材料組成，該電子組 件之該至少一部分自該基材之該第二面之側起由該基材之該半導體材料在該基材之該第一部分中形成。
  2. 如請求項1之光電子裝置，其特徵在於該第二面為一自由表面。
  3. 如請求項1或2之光電子裝置，其特徵在於該基材在該基材之每一第一部分之水平高度處定界一框，該框具有與該基材之傳導性相反的一傳導性且形成於該基材之該第二面中，該電子組件至少部分形成於該框中以便與該基材直接接觸。
  4. 如請求項1或2之光電子裝置，其特徵在於該電子組件之該至少一部分為一主動部分。
  5. 如請求項1或2之光電子裝置，其特徵在於每一電子組件包含獨特且與該第一端子絕緣之一第二端子，且特徵在於該光電子裝置包含將發光二極體之該等多個集合之該等電子組件的該等第二端子連接至該第一電極及該第二電極中之另一者的一第二導電構件。
  6. 如請求項5之光電子裝置，其特徵在於該第二導電構件包含：一導電元件，其藉由在該等第一部分外部自該第一面延伸至該第二面而通過該基材，該等第一部分關聯至發光二極體之所有集合；及配置於該第二面之側上的一導電層。
  7. 如請求項6之光電子裝置，其特徵在於該導電元件：在發光二極體之每一集合之該第一導電構件與發光二 極體之該集合的該下部第一電極接觸的情況下，電連接至發光二極體之該等集合的該上部第二電極，或在發光二極體之每一集合之該第一導電構件與發光二極體之該集合的該上部第二電極接觸的情況下，電連接至發光二極體之該等集合的該下部第一電極。
  8. 如請求項1或2之光電子裝置，其特徵在於該光電子裝置包含一光電子電路，該光電子電路包括鏈接至彼此之多數獨特的基本電子電路，其中每一基本電子電路一方面包含發光二極體之該等集合中的一集合且另一方面包含一電子監視電路，從而確保發光二極體之此集合的該等發光二極體之監視，此電子監視電路配置於該基材之該第二面之側上，且發光二極體之此集合的該電子組件形成該電子監視電路之一組成部分。
  9. 如請求項8之光電子裝置，其特徵在於用於監視發光二極體之一集合之該等發光二極體的該電子電路經組配以便滿足以下功能中之至少一者：對該等發光二極體之電源供應的一控制、保護該等發光二極體免於靜電放電、一記憶體、對該等發光二極體之溫度的一偵測。
  10. 如請求項1或2之光電子裝置，其特徵在於該電子組件包含於包含以下各者的群組中：一二極體、一雙極電晶體、一金屬氧化物半導體閘場效電晶體、一電阻、一金屬氧化物半導體電容、一金屬-絕緣體-金屬電容、一閘流體、一可變電抗器、一依電性記憶體及一非依電性記憶體。
  11. 如請求項10之光電子裝置，其特徵在於該二極體為一曾納(Zener)二極體或一突崩二極體。
  12. 如請求項1或2之光電子裝置，其特徵在於覆蓋該等發光二極體之至少部分從而接觸的該上部導電電極層由一材料形成，該材料對於藉由所覆蓋之該等發光二極體發射之光至少部分透明。
  13. 如請求項1或2之光電子裝置，其特徵在於在發光二極體之每一集合的水平高度處，該上部第二電極包含一導電層，該導電層覆蓋該上部導電電極層之至少部分且配置於該等發光二極體周圍。
  14. 如請求項1或2之光電子裝置，其特徵在於每一集合之該等發光二極體之該等半導體元件具有一線性、圓錐體或截頭圓錐體形狀。
  15. 如請求項1或2之光電子裝置，其特徵在於在發光二極體之每一集合之水平高度處，該基材之該第一部分構成該下部第一電極及該第一導電構件，該基材之該第一面與此集合之所有發光二極體之該等第一摻雜部分接觸且該電子組件在該基材之該第二面之水平高度處與該基材接觸，使得該電子組件之該第一端子與此集合之所有發光二極體的該等第一摻雜部分之間的電連接藉由該第一部分而確保。
  16. 如請求項1或2之光電子裝置，其特徵在於，發光二極體之一給定集合的將該第一電極及該第二電極中之一者鏈接至此集合之該電子組件之該第一端子的該 第一導電構件係與該基材電絕緣，並且包含一導電通孔，該導電通孔自該基材之該第二面延伸至該第一面且電連接至該第一導電構件所連接的電極。
  17. 如請求項16之光電子裝置，其特徵在於對於發光二極體之每一集合，該下部第一電極包含至少一個下部導電電極層，該至少一個下部導電電極層形成於該基材之該第一面上且與此集合之所有發光二極體之該等第一摻雜部分接觸。
  18. 一種用於製造一光電子裝置之方法，該方法包含以下步驟：(a)提供一單塊的基材，該基材跨越該基材之厚度定界彼此相對之一第一面及一第二面；(b)形成發光二極體之多個集合，其中一給定集合之該等發光二極體彼此電關聯，在步驟(b)期間，發光二極體之每一集合的形成係包含在該基材之一對應第一部分上方在該基材之該第一面的側上形成多個發光二極體，每一發光二極體之形成係包含形成半導體元件之一步驟，該等半導體元件包括一第一摻雜部分、一主動部分及一第二摻雜部分；(c)對於發光二極體之每一集合，形成與此集合之所有發光二極體之該等第一摻雜部分接觸的一下部第一電極；(d)對於發光二極體之每一集合，形成與此集合之所有發光二極體之該等第二摻雜部分接觸的一上部第二電 極，該上部第二電極與該下部第一電極電絕緣，且包含形成一上部導電電極層的一步驟，該上部導電電極層覆蓋此集合之每一發光二極體之至少部分以便接觸每一發光二極體；(e)自該基材之該第二面之側起，在該基材之該第一部分中形成一電子電路的一電子組件；(f)提供一第一導電構件，其穿過該第一部分而形成並且能夠將在步驟(e)處形成之該電子組件的一第一端子電連接至在步驟(c)處形成之該下部第一電極或至在步驟(d)處形成的該上部第二電極，步驟(f)經施行，使得發光二極體之一給定集合的該第一導電構件與發光二極體之其他集合的該第一導電構件電絕緣；該基材由能夠充當用於該電子組件之至少一部分之形成的一基底材料之至少一個半導體材料所組成，該方法包括步驟(e)之一子步驟(e1)，該子步驟包括自該基材之該第二面之側起，在該基材之該第一部分中形成來自該基材之該半導體材料的該電子組件的該至少一部分。
  19. 如請求項18之製造方法，其特徵在於該電子組件之該至少一部分為一主動部分。
  20. 如請求項18或19之製造方法，其特徵在於步驟(f)至少部分地在步驟(b)之前施行。
  21. 如請求項18或19之製造方法，其特徵在於步驟(f)至少部分地在步驟(c)之後且在步驟(d)之後施行。
  22. 如請求項18或19之製造方法，其特徵在於步驟(e)至少部分地在步驟(b)之後施行。
  23. 如請求項18或19之製造方法，其特徵在於步驟(e)至少部分地在步驟(c)之後且在步驟(d)之後施行。
  24. 如請求項18或19之製造方法，其特徵在於步驟(a)包含一步驟(h)，該步驟(h)包括減小該基材在與該第一面相對之側上的厚度，該基材在步驟(h)之後包含與該第一面相對之該第二面，且特徵在於步驟(h)在步驟(e)之前施行。
  25. 如請求項18或19之製造方法，其特徵在於該製造方法包含一步驟(i)，該步驟(i)包括形成覆蓋發光二極體之至少一個集合之該上部第二電極的至少一個色彩轉換器，且特徵在於步驟(e)至少部分地在步驟(i)之後施行。
  26. 如請求項18或19之製造方法，其特徵在於該製造方法包含一步驟(g)，該步驟(g)包括形成覆蓋該第二電極之一囊封層，且特徵在於步驟(e)至少部分地在步驟(g)之後施行。
  27. 如請求項18或19之製造方法，其特徵在於步驟(e)在低於650℃之一溫度下施行。
  28. 如請求項18或19之製造方法，其特徵在於該第二面在步驟(e)時為一自由表面。
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