[发明专利]用于获得在载体基板上重构的发光二极管的方法

说明书

本发明涉及发光二极管(LED)器件，尤其是微型LED(μLED)器件的技术领域。在该领域中，本发明具体提出了一种用于获得在载体基板上重构的一个或多个LED器件的方法。该方法包括：提供硅基半导体基板作为载体基板，为一个或多个LED器件的每一者提供包括LED层的化合物半导体堆叠，分别将SiCN层施加到堆叠和基板；将堆叠粘合到基板，其中被施加到堆叠的SiCN层和被施加到基板的SiCN层相接触；以及在粘合之后，以等于或高于用于从堆叠完成LED器件的处理温度的温度对经粘合的堆叠和基板进行退火，其中所述温度为至少400℃。

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED)器件，尤其是微型LED(μLED)器件的技术领域。在该技术领域中，本发明提出了一种用于获得在载体基板上重构的一个或多个LED器件的方法。例如，被重构在300mm硅基载体晶片上的一个或多个GaN LED器件。所提出的方法尤其包括将一个或多个化合物半导体堆叠粘合到载体基板上，其中可以接着从经粘合的化合物半导体堆叠完成LED器件。该方法尤其在用于制造适于μLED显示器的μLED器件的工艺中适用。

背景技术

在器件的制造过程中，首先将材料堆叠或材料层(尤其是半导体材料)粘合到载体基板上可能是有益的。所获得的在载体基板上重构的材料堆叠可接着被更高效或更容易地处理以完成器件。

例如，在US 2017/0301646 A1中描述了用于将材料堆叠或层如此粘合到载体基板的传统方法。粘合方法包括以400-450℃之间的温度的预粘合(pre-bond)退火步骤和以在250℃或更低温度的后粘合(post-bond)退火步骤。该方法被描述用于创建硅到硅(silicon-to-silicon)粘合，并且尤其适于粘合包括线前端(FEOL)和/或线后端(BEOL)层的两个硅晶片。

同样，在包括LED阵列，尤其是具有非常紧密间隔的LED的μLED阵列的LED器件的制造过程中，将多个化合物半导体堆叠首先粘合到硅基载体基板上以便将每个粘合的堆叠加工成一个这样的LED器件将是有益的。

然而，由于(例如，由III-V或II-VI半导体材料制成的)化合物半导体堆叠在该情形中被粘合至硅基载体基板，因此存在经粘合部分的材料不匹配。如果将经粘合的堆叠进一步加工成LED器件需要高温处理步骤，则这可能导致问题。作为示例，为了获得在硅晶片上重构的GaN基LED器件，通常需要p型接触形成到被粘合到晶片上的GaN基堆叠上。在该接触形成过程期间施加的温度通常高达550℃。

由于经粘合部分的材料不匹配以及因此不同的热膨胀系数，化合物半导体堆叠与硅基载体基板之间所创建的粘合可能在高温处理步骤期间劣化。具体而言，不同的热膨胀系数导致大的热应力，这可能削弱或甚至破坏堆叠与载体基板之间的粘合。

值得注意的是，对于这样的LED器件制造工艺，因为经历了在高温处理之后严重的粘合可靠性问题，US2017/0301646A1中所描述的粘合方法是不合适的。

发明内容

鉴于上面提到的问题，本发明的各实施例旨在改进制造LED器件，尤其是获得在硅基载体基板上重构的一个或多个LED器件的传统工艺。具体地，一个目的是提供一种在一个或多个化合物半导体堆叠与硅基载体基板之间创建粘合的粘合方法，该粘合足够强以承受随后的高温处理步骤，该高温处理步骤可被用来为每个堆叠制造LED器件。

通过所附独立权利要求中提供的本发明的各实施例来实现本发明的目的。这些实施例的有利实现在从属权利要求中被定义。

具体而言，本发明的各实施例基于以下假设：随后的处理温度和相关联的热应力越高，在载体基板与一个或多个化合物半导体堆叠之间的粘合的粘合强度就必须越高，以便对抗热应力。此外，本发明的各实施例基于对制造LED器件的特定应用场景的认识，其中从其制造LED器件的化合物半导体堆叠不包括FEOL和/或BEOL结构。此外，其中硅基载体基板可以是空白的非结构化基板。