经由脉冲激光选择性地键合发光器件的制作方法

技术特征：
1.一种用于将第一半导体器件电耦合到目标衬底的方法，所述方法包括：通过将所述第一半导体器件的电接触部与所述目标衬底的电接触部空间对准，将所述第一半导体器件定位成邻近所述目标衬底；以及传输具有时域分布的光子脉冲，所述时域分布被选择以控制与由所述光子脉冲诱导的热能相关联的热效应，所述热能将所述第一半导体器件的电接触部键合到所述目标衬底的电接触部。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：使用拾取头来从载体衬底拾取所述第一半导体器件，以及将所述第一半导体器件定位成邻近所述目标衬底；以及通过所述拾取头传输所述光子脉冲以照射所述第一半导体器件；和/或优选地，其中，所述第一半导体器件是具有小于100微米(μm)的特征尺寸的发光二极管(led)并且所述目标衬底是显示设备的背板。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，还包括：传输具有附加时域分布的附加光子脉冲，所述附加时域分布被选择以控制与由所述附加光子脉冲诱导的附加热能相关联的热效应，所述附加热能将第二半导体器件的电接触部键合到所述目标衬底的第二电接触部，所述第一半导体器件的电接触部和所述第二半导体器件的电接触部被线性定位，以及其中，通过跨线性定位的所述第一半导体器件和所述第二半导体器件扫描光子脉冲源来传输所述光子脉冲和所述附加光子脉冲，以将所述第一半导体器件和所述第二半导体器件电耦合到所述目标衬底，优选地，所述方法还包括：将半导体器件的线性阵列定位成邻近所述目标衬底，半导体器件的所述线性阵列包括所述第一半导体器件，其中，所述光子脉冲的时域分布被选择以将所述热效应局部化到所述第一半导体器件，从而保持在半导体器件的所述线性阵列中的半导体器件与所述目标衬底的电接触部的空间对准。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：利用多个光子脉冲照射所述第一半导体器件，所述多个光子脉冲包括第一光子脉冲，其中，所述多个光子脉冲中的连续光子脉冲之间的时间周期被选择以控制与由所述多个光子脉冲中的每个光子脉冲提供的热能相关联的热效应，和/或优选地，其中，所述时域分布基于热扩散率和与所述第一半导体器件相关联的几何结构，使得所述时域分布将所述热效应局部化在所述第一半导体器件处；和/或进一步优选地，其中，所述时域分布被选择以将与所述热能相关联的热效应局部化在所述第一半导体器件的电接触部处；和/或进一步优选地，其中，所述时域分布被选择以将与所述热能相关联的热效应局部化在所述第一半导体器件的电接触部和所述第一半导体器件或另一个半导体器件的另一个电接触部处；和/或进一步优选地，其中，所述时域分布被选择成使得由所述光子脉冲诱导的热能被局部化在所述第一半导体器件的电接触部处且基本上不加热所述第一半导体器件或另一个半导体器件的先前键合的电接触部。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在所述第一半导体器件的顶表面上形成弹性体层；将拾取头的表面固定到所述第一半导体器件的所述弹性体层；
使用所述拾取头经由所述弹性体层拾取所述第一半导体器件；使用所述拾取头将所述第一半导体器件的电接触部与所述目标衬底的电接触部空间对准；以及使用光子源将光子脉冲传输通过所述拾取头并照射所述第一光子脉冲的所述顶表面。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，传输所述光子脉冲在所述第一半导体器件的电接触部与所述目标衬底的电接触部之间形成电键合部，所述方法还包括：传输具有附加时域分布的附加光子脉冲，所述附加时域分布被选择以控制与由所述附加光子脉冲诱导的附加热能相关联的热效应，所述附加热能使在所述第一半导体器件的电接触部与所述目标衬底的电接触部之间的电键合部退火。7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述第一半导体器件的附加电接触部与所述目标衬底的附加电接触部之间形成附加电键合部，所述方法还包括：跨所述第一半导体器件或所述目标衬底中的至少一个扫描传输所述附加光子脉冲的光子源，以使所述附加电键合部退火；和/或优选地，其中，所述第一半导体器件包括第一表面、与所述第一表面相对的第二表面和设置在所述第一表面和所述第二表面之间的有源层，所述附加光子脉冲照射所述第一表面，并且所述附加光子脉冲的波长被选择成使得与脉冲触发的附加光子相关联的激光辐射基本上被所述半导体器件的设置在所述第一表面和所述有源层之间的部分吸收。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在所述第一半导体器件和所述目标衬底的中间沉积未固化的底部填充(uf)材料；和传输所述光子脉冲，其中，由所述光子脉冲诱导的热能的至少一部分固化所述uf材料；以及优选地，其中，在所述第一半导体器件和所述目标衬底的中间沉积未固化的uf材料是通过毛细管流动工艺实现的；和/或优选地，其中，所述未固化的uf材料是在所述第一半导体器件被定位成邻近所述目标衬底之后被沉积在所述第一半导体器件和所述目标衬底的中间。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，传输所述光子脉冲在所述第一半导体器件的电接触部与所述目标衬底的电接触部之间形成电键合部，使得形成包括所述第一半导体器件和所述目标衬底的电集成设备，所述方法还包括：通过将所述目标衬底的第二电接触部与电路板的电接触部空间对准，将所述集成设备定位成邻近所述电路板；以及传输具有附加时域分布的附加光子脉冲，所述附加时域分布被选择以控制与由所述附加光子脉冲诱导的附加热能相关联的热效应，所述附加热能将所述目标衬底的第二接触部键合到所述电路板的电接触部，使得所述电路板能够经由在所述第一半导体器件的电接触部和所述目标衬底的电接触部之间的电键合部将电信号提供给所述第一半导体器件；以及优选地，其中，焊接材料被设置在所述目标衬底的第二电接触部和所述电路板的电接触部之间的界面处，且其中，所述附加时域分布被选择以将与所述附加热能相关联的附加热效应局部化在所述目标衬底的第二电接触部和所述电路板的电接触部之间的界面处，使得所述焊接材料回流以在所述目标衬底的第二电接触部和所述电路的电接触部之间形成电键合部。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光子脉冲照射所述第一半导体器件，所述方法还包括：
传输具有附加时域分布的附加光子脉冲，所述附加时域分布被选择以控制与由所述附加光子脉冲诱导的附加热能相关联的热效应，所述附加光子脉冲照射所述目标衬底，以及所述附加热能和与所述光子脉冲相关联的热能的结合将所述第一半导体器件的电接触部键合到所述目标衬底的电接触部；以及优选地，其中，第一坡印亭矢量与所述光子脉冲相关联，第二坡印亭矢量与所述附加光子脉冲相关联，以及所述第一坡印亭矢量和所述第二坡印亭矢量是在基本上相反的方向上的基本上对准的矢量；和/或优选地，其中，所述第一半导体器件包括第一表面、与所述第一表面相对的第二表面和设置在所述第一表面和所述第二表面之间的有源层，所述光子脉冲照射所述第一表面，并且所述光子脉冲的波长被选择成使得与脉冲触发的光子相关联的激光辐射被所述第一半导体器件的设置在所述第一表面和所述有源层之间的部分吸收；和/或优选地，其中，所述目标衬底包括第一表面、与所述第一表面相对的第二表面、设置在所述第二表面上的金属化层、以及半导体材料块，所述半导体材料块对所述附加光子脉冲的波长是透明的且被设置在所述第一表面和所述第二表面之间，所述附加光子脉冲照射所述第一表面使得与所述附加光子脉冲相关联的激光辐射基本上透射通过所述半导体材料块且基本上被所述金属化层吸收。11.一种用于将第一半导体器件电耦合到目标衬底的系统，所述系统包括：拾取头，所述拾取头将所述第一半导体器件定位成邻近所述目标衬底，其中，所述第一半导体器件的电接触部与所述目标衬底的电接触部空间对准；以及光子源，所述光子源传输具有时域分布的光子脉冲，所述时域分布被选择以控制与由所述光子脉冲诱导的热能相关联的热效应，所述热能将所述第一半导体器件的电接触部键合到所述目标衬底的电接触部。12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述光子脉冲入射在所述第一半导体器件的顶表面上；或优选地，其中，所述光子脉冲入射在所述目标衬底的底表面上；和/或优选地，其中，所述光子脉冲的时域分布是基于在所述第一半导体器件被定位成邻近所述目标衬底时在所述第一半导体器件的电接触部与所述第一半导体器件的另一个电接触部之间的空间距离选择的。13.根据权利要求11或权利要求12所述的系统，其中，所述拾取头将半导体器件的线性阵列定位成邻近所述目标衬底，半导体器件的所述线性阵列包括所述第一半导体器件，以及其中，所述光子脉冲的空间分布被选择以将所述热效应局部化到所述第一半导体器件，从而保持在半导体器件的所述线性阵列中的半导体器件与所述目标衬底的电接触部的空间对准；和/或优选地，其中，所述热效应还通过选择所述光子源的扫描频率或所述光子源的脉冲频率中的至少一个来进行控制；和/或优选地，其中，所述热能是由包括所述光子脉冲的多个光子脉冲诱导的，并且所述多个光子脉冲中的每个光子脉冲包括具有单独波长的光子。14.一种显示设备，包括：目标衬底；以及第一半导体器件，其中，所述第一半导体器件被定位成邻近所述目标衬底，使得所述第一半导体器件的电接触部与所述目标衬底的电接触部空间对准，以及其中，所述第一半导体器件的电接触部经由被传输的光子脉冲诱导的热能被键合到所述目标衬底的电接触部，所述光子脉冲具有被选择以控制与由所述光子脉冲诱导的热能相关联的热效应的时域分
布。15.根据权利要求14所述的显示设备，其中，所述显示设备被包括在头戴式设备中，所述头戴式设备是以下中的至少一种：虚拟现实设备、增强现实设备或混合现实设备；和/或优选地，其中，在所述第一半导体器件的电接触部与所述目标衬底的电接触部之间的键合部是经由附加光子脉冲退火的。

技术总结
本发明的目的在于用于使用脉冲触发的光子(或EM能量)源(例如但不限于激光器)来将半导体器件的电接触部电气地耦合、键合和/或固定到其他半导体器件的电接触部的增强系统和方法。全部或部分LED行被电气地耦合、键合和/或固定到显示设备的背板。LED可以是μLED。脉冲光子源被用来通过扫描光子脉冲照射LED。EM辐射被表面、主体、衬底、LED的电接触部和/或背板的电接触部吸收，以生成引起在LED的电接触部和背板的电接触部之间的键合的热能。光子脉冲的时域分布和空间分布以及光子源的脉冲频率和扫描频率被选择以控制不利热效应。率和扫描频率被选择以控制不利热效应。率和扫描频率被选择以控制不利热效应。


技术研发人员：丹尼尔
受保护的技术使用者：脸谱科技有限责任公司
技术研发日：2020.06.10
技术公布日：2022/6/7