(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-15
(45)【発行日】2023-08-23
(54)【発明の名称】ウエハーツーウエハーボンディングのためのメサ形成
(51)【国際特許分類】
H01L 33/08 20100101AFI20230816BHJP
H01L 33/46 20100101ALI20230816BHJP
H01L 33/06 20100101ALI20230816BHJP
H01L 33/22 20100101ALI20230816BHJP
【ＦＩ】
H01L33/08
H01L33/46
H01L33/06
H01L33/22
【請求項の数】
23
(21)【出願番号】P 2021506560
(86)(22)【出願日】2019-08-14
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-12-16
(86)【国際出願番号】 US2019046536
(87)【国際公開番号】W WO2020055537
(87)【国際公開日】2020-03-19
【審査請求日】2022-05-20
(31)【優先権主張番号】62/729,820
(32)【優先日】2018-09-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/436,794
(32)【優先日】2019-06-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】515046968
【氏名又は名称】メタ プラットフォームズ テクノロジーズ， リミテッド ライアビリティ カンパニー
【氏名又は名称原語表記】ＭＥＴＡ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＬＬＣ
(74)【代理人】
【識別番号】110002974
【氏名又は名称】弁理士法人Ｗｏｒｌｄ ＩＰ
(72)【発明者】
【氏名】ヘンリー， ウィリアム パードリック
(72)【発明者】
【氏名】ボナー， ジェームズ ロナルド
(72)【発明者】
【氏名】バレンタイン， ガレス
【審査官】村井 友和
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１５－５２６８８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１９５３３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０８５７３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１７８３０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１１－５１７０８６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の隣接するメサ形状を形成するように半導体材料をエッチングすることであって、前記半導体材料は１つまたは複数のエピタキシャル層を含む、エッチングすることと、前記複数の隣接するメサ形状間の間隙内にパッシベーション層を形成することと、
前記パッシベーション層および前記半導体材料を平坦化することにより、前記パッシベーション層の表面と、前記半導体材料の第１の表面とを含む平坦な表面を生成することと、
前記平坦な表面上にコンタクト層を形成することと、
前記コンタクト層にベースウエハーをボンディングすることと、を含む方法。
【請求項2】
前記半導体材料の前記第１の表面とは反対側にある前記半導体材料の第２の表面から基板を除去することと、複数の発光ダイオードを形成するように前記隣接するメサ形状の各対間にトレンチをパターニングすることと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記複数の発光ダイオードのうちの１つに対応する前記半導体材料の前記第２の表面の一部にレンズを形成することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
自然放出率を高めるように前記半導体材料の前記第２の表面上に構造を形成することをさらに含み、前記構造は、前記複数の発光ダイオードのうちの１つに対応する、請求項２に記載の方法。
【請求項5】
第１のコンタクトを前記半導体材料上に形成することをさらに含み、前記第１のコンタクトは、第１の極性を有し、前記第１のコンタクトは、前記複数の隣接するメサ形状が形成される前または後に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
第２のコンタクトを形成することをさらに含み、前記第２のコンタクトは、前記第１のコンタクトの前記第１の極性とは反対である第２の極性を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記第２のコンタクトは、分散されたコンタクト、または大きい領域のコンタクト、のうちの少なくとも１つである、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記ベースウエハーを前記半導体材料の前記第１の表面にボンディングする前に、
前記半導体材料の前記第１の表面、および前記パッシベーション層上にボンディング層を堆積させること、をさらに含み、
前記ベースウエハーは、前記ボンディング層を介して前記半導体材料の前記第１の表面にボンディングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記ベースウエハーは、金属間ボンディングによって前記ボンディング層にボンディングされる、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記ベースウエハーは、共晶ボンディングによって前記ボンディング層にボンディングされる、請求項８に記載の方法。
【請求項11】
前記ベースウエハーは、酸化物ボンディングによって前記ボンディング層にボンディングされる、請求項８に記載の方法。
【請求項12】
前記ベースウエハーは、陽極ボンディング、熱圧着ボンディング、紫外線ボンディング、またはフュージョンボンディングのうちの少なくとも１つによって前記ボンディング層にボンディングされる、請求項８に記載の方法。
【請求項13】
前記隣接するメサ形状間の間隙内に前記パッシベーション層を形成する前に、前記隣接するメサ形状のそれぞれの側壁に反射層を堆積させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項14】
前記半導体材料は、順に、ｎ型層、量子井戸層、およびｐ型層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項15】
前記半導体材料の前記第１の表面に前記ベースウエハーをボンディングする前に、
前記コンタクト層上にボンディング層を堆積させること、をさらに含み、
前記ベースウエハーは、前記コンタクト層および前記ボンディング層を介して前記半導体材料の前記第１の表面にボンディングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項16】
前記ボンディング層および前記コンタクト層は、異なる金属から作られる、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記ボンディング層および前記コンタクト層は、同じ金属から作られる、請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
前記隣接するメサ形状のそれぞれは、非垂直な側壁を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項19】
前記隣接するメサ形状のそれぞれは、放物線形状を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項20】
前記ベースウエハーは、複数のドライバ回路を含み、前記方法は、前記ベースウエハーを前記半導体材料の前記第１の表面にボンディングする間に、前記複数のドライバ回路を前記隣接するメサ形状と位置合わせすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項21】
前記複数の発光ダイオードのうちの１つに対応する前記半導体材料の前記第２の表面の一部を粗面化することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項22】
前記基板は、前記基板と前記半導体材料との間の界面にレーザビームを集光することによって除去される、請求項２に記載の方法。
【請求項23】
前記トレンチは、リソグラフィによってパターニングされる、請求項２に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年６月１０日に出願された米国特許出願第１６／４３６，７９４号、および２０１８年９月１１日に出願された米国特許仮出願第６２／７２９，８２０号の優先権を主張するものである。米国特許出願第１６／４３６，７９４号、および第６２／７２９，８２０号の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１９年６月１０日に出願された米国特許出願第１６／４３６，７９４号、および２０１８年９月１１日に出願された米国特許仮出願第６２／７２９，８２０号の優先権を主張するものである。米国特許出願第１６／４３６，７９４号、および第６２／７２９，８２０号の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は電気エネルギーを光エネルギーに変換する。半導体ＬＥＤでは、光は通常、半導体層内の電子およびホールの再結合によって生成される。ＬＥＤの分野での課題は、所望の方向に向けて放出された光をできるだけ多く抽出することである。半導体層の形状を調節すること、半導体層の表面を粗面化すること、および追加の光学系を使用して光の向きを変えるまたは集光することなど、さまざまなアプローチを使用してＬＥＤの効率を高めることができる。
【発明の概要】
【0003】
ＬＥＤは、１次元配列または２次元配列で形成され得る。ウエハーツーウエハーボンディング技法、またはピックアンドプレース技法などのさまざまな製造方法が、使用され得る。ウエハーツーウエハーボンディングでは、エピタキシャル層を有するＬＥＤウエハーは、ドライバ回路を有するベースウエハーにボンディングされるフリップチップであり得る。２つのウエハーがボンディングされた後に、個々のＬＥＤが単体化される。個々のＬＥＤを抜き取り、配置し、ボンディングすることが不要であるため、ウエハーツーウエハーボンディングによって、ピックアンドプレース技法よりも小さいＬＥＤを製造することができる。例えば、１μｍまでのチップ直径を有するＬＥＤは、ウエハーツーウエハーボンディングを用いて製造することができる。しかしながら、関連技術のウエハーツーウエハーボンディング方法では、低い光抽出効率を被ることがある。
【0004】
本開示は、一般に、ＬＥＤを製造するためのウエハーツーウエハーボンディングに関する。いくつかの実施形態では、ＬＥＤを製造する方法は、複数の隣接するメサ形状を形成するように半導体材料をエッチングすることを含む。半導体材料は、１つまたは複数のエピタキシャル層を含む。方法は、隣接するメサ形状間の間隙内にパッシベーション層を形成すること、および半導体材料の第１の表面にベースウエハーをボンディングすることも含む。
【0005】
方法は、半導体材料の第１の表面と反対側にある半導体材料の第２の表面から基板を除去することと、複数のＬＥＤを形成するように隣接するメサ形状の各対間にトレンチをパターニングすることと、を含んでもよい。方法は、複数のＬＥＤのうちの１つに対応する半導体材料の第２の表面の一部にレンズを形成することを含んでもよい。代替的にはまたはさらに、方法は、自然放出率を高めるように半導体材料の第２の表面の構造を形成することを含んでよく、構造は、複数のＬＥＤのうちの１つに対応する。
【0006】
代替的にはまたはさらに、方法は、第１のコンタクトを半導体材料上に形成することを含んでもよく、第１のコンタクトは、第１の極性を有し、第１のコンタクトは、複数の隣接するメサ形状が形成される前または後に形成される。方法は、第２のコンタクトを形成することを含んでもよく、第２のコンタクトは、第１のコンタクトの第１の極性とは反対である第２の極性を有する。第２のコンタクトは、分散されたコンタクト、および／または大きい領域のコンタクトであってよい。
【0007】
代替的にはまたはさらに、方法は、半導体材料の第１の表面にベースウエハーをボンディングする前に、半導体材料の第１の表面、およびパッシベーション層を平坦化することと、半導体材料の第１の表面上にボンディング層を堆積させることとを含んでもよく、ベースウエハーは、ボンディング層を介して半導体材料の第１の表面にボンディングされる。ベース層は、金属間ボンディングによってボンディング層にボンディングされてよい。代替的にはまたはさらに、ベース層は、共晶ボンディングによってボンディング層にボンディングされてよい。代替的にはまたはさらに、ベース層は、酸化物ボンディングによってボンディング層にボンディングされてよい。代替的にはまたはさらに、ベース層は、陽極ボンディング、熱圧着ボンディング、紫外線ボンディング、および／またはフュージョンボンディングによってボンディング層にボンディングされてよい。
【0008】
代替的にはまたはさらに、方法は、隣接するメサ形状間の間隙内にパッシベーション層を形成する前に、隣接するメサ形状のそれぞれの側壁に反射層を堆積させることを含んでもよい。代替的にはまたはさらに、方法は、半導体材料の第１の表面にベースウエハーをボンディングする前に、半導体材料の第１の表面、およびパッシベーション層上にコンタクト層を堆積させることと、コンタクト層上にボンディング層を堆積させることと、を含んでもよい。ベースウエハーは、コンタクト層およびボンディング層を介して半導体材料の第１の表面にボンディングされてよい。作られたボンディング層およびコンタクト層は、異なる金属または同じ金属から作られてよい。
【0009】
半導体材料は、順に、ｎ型層、量子井戸層、およびｐ型層を含んでよい。隣接するメサ形状のそれぞれは、非垂直な側壁を有してよい。例えば、隣接するメサ形状のそれぞれは、放物線形状を有してよい。ベースウエハーは、複数のドライバ回路を含んでよく、方法は、ベースウエハーを半導体材料の第１の表面にボンディングする間に、複数のドライバ回路を隣接するメサ形状と位置合わせすることをさらに含んでもよい。
【0010】
方法は、複数のＬＥＤのうちの１つに対応する半導体材料の第２の表面の一部を粗面化することをさらに含んでもよい。基板は、基板と半導体材料との間の界面にレーザビームを集光することによって除去されてよい。トレンチは、リソグラフィによってパターニングされてよい。
【0011】
この要約は、特許請求される主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図するものでもないし、特許請求される主題の範囲を判断するために分離して使用されることも意図されていない。主題は、本開示の明細書全体の適切な部分、全ての図面またはいずれかの図面、およびそれぞれの特許請求項を参照することにより理解されるものとする。前述の事項については、他の特徴および例と共に、以下の明細書、特許請求の範囲、および添付の図面においてより詳細に後述される。
【0012】
例示的な実施形態について、以下の図を参照して詳細に後述する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】ある特定の実施形態による、ニアアイディスプレイを含む例示の人工現実システム環境の簡略化されたブロック図である。
【図2】さまざまなセンサを含む簡略化された例示のニアアイディスプレイの斜視図である。
【図3】本明細書に開示された例のいくつかを実装するためのヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）デバイスの形態の例示のニアアイディスプレイの斜視図である。
【図4】本明細書に開示される例のいくつかを実装するための例示のニアアイディスプレイの例示の電子システムの簡略化されたブロック図である。
【図5A-F】ＬＥＤを製造するウエハーツーウエハーボンディングの方法を示す図である。
【図6A-J】ＬＥＤを製造するウエハーツーウエハーボンディングの別の方法を示す図である。
【図7A-G】ＬＥＤを製造するウエハーツーウエハーボンディングのさらに別の方法を示す図である。
【図8A-C】ベースウエハーを半導体ウエハーにボンディングするさまざまな方法を示す図である。
【図9A-D】ウエハーツーウエハーボンディングのための表面を形成する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下の説明には、解説の目的で、本開示の例を十分理解してもらうために具体的詳細が示されている。しかしながら、さまざまな例がこれら具体的詳細なく実践可能であることは明らかであろう。例えば、デバイス、システム、構造、アセンブリ、方法、および他の構成要素は、不必要な詳細で例を不明瞭にしないためにブロック図の形態の構成要素として示される場合がある。他の事例では、周知のデバイス、プロセス、システム、構造、および技法は、例を不明瞭にすることを回避するために必要な詳細なく示される場合がある。図および説明は制限することを意図するものではない。本開示で用いられている用語および表現は、説明の条件として使用され、限定するものではなく、示されかつ説明される特徴またはこの一部のいずれの同義語も除外するような用語および表現の使用を意図するものではない。
【0015】
本明細書で使用されるように、可視光は、約４００ｎｍ～約７５０ｎｍの波長を有する光を指す場合がある。近赤外（ＮＩＲ）光は、約７５０ｎｍ～約２５００ｎｍの波長を有する光を指す場合がある。所望の赤外（ＩＲ）波長範囲は、８３０ｎｍ～８６０ｎｍ、または９３０ｎｍ～９８０ｎｍなど、適したＩＲセンサ（例えば、相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）、または電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ）によって検出することができるＩＲ光の波長範囲を指す場合がある。
【0016】
本明細書でまた使用されるように、基板は、チャープグレーティングの配列が内接し得る媒体を指す場合がある。チャープグレーティングは、ピッチ、および向きの角度がグレーティングの広がりにわたって変化するグレーティングを指す場合がある。基板は、ガラス、石英、プラスチック、ポリマー、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）、水晶、またはセラミックなど、１つまたは複数のタイプの誘電材料を含んでよい。基板の材料の少なくとも１つのタイプは、可視光およびＮＩＲ光を透過させてよい。基板の厚さは、例えば、約１ｍｍ未満から約１０ｍｍ未満までの範囲であり得る。本明細書で使用されるように、光ビームが、６０％、７５％、８０％、９０％、９５％、９８％、９９％以上よりも大きいような高透過度を有する材料を通過することができ、（例えば、４０％、２５％、２０％、１０％、５％、２％、１％以下よりも少ない）ほんの一部の光ビームが材料によって散乱、反射、または吸収され得る場合、材料は、光ビームを「透過」させることができる。透過度（すなわち、透過率）は、波長の範囲にわたる明所視で重み付けされた平均透過度または重み付けがない平均透過度、あるいは可視波長範囲などの波長の範囲にわたる最低透過度のいずれかによって表されてよい。代替的には、基板は、半導体材料を成長させるのに適している媒体を指す場合がある。例えば、基板は、サファイアから作られてよく、半導体材料は、ＧａＮから作られてよい。基板に使用されてよい材料の他の非限定の例は、ＧａＮ、シリコン、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、およびＧａＰを含む。
【0017】
仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、または複合現実（ＭＲ）システムなどの人工現実システムは、電子または光学ディスプレイを介してユーザにコンテンツを提示するように構成されるニアアイディスプレイ（例えば、ヘッドセットまたは１組の眼鏡）を含むことができ、場合によっては、ユーザへの提示のためのコンテンツを生成するように、および生成されたコンテンツを、提示するためのニアアイディスプレイに提供するように構成されるコンソールも含んでよい。提示されたコンテンツとのユーザの対話を改善するために、コンソールは、ユーザが見ている場所に基づいてコンテンツを修正するまたは生成することができ、これはユーザの眼を追跡することによって判断されてよい。眼を追跡することは、眼の瞳の位置および／もしくは形状、ならびに／または眼の回転位置（視線方向）を追跡することを含んでよい。眼を追跡するために、少なくとも１つの実施形態によれば、ニアアイディスプレイは、ニアアイディスプレイに装着されるまたはニアアイディスプレイ内の光源を使用してユーザの眼の表面を照射してよい。ニアアイディスプレイの付近に含まれる画像デバイス（例えば、カメラ）はさらにまた、ユーザの眼のさまざまな表面に反射する光を取り込むことができる。ユーザの眼の角膜から鏡面反射した光は、取り込まれた画像に「グリント」をもたらし得る。瞳のみならずグリントを見るために眼を照射する１つのやり方は、発光ダイオード（ＬＥＤ）の２次元（２Ｄ）配列を使用することである。質量中心アルゴリズムなどの技法を使用して取り込まれた画像における眼のグリントの場所を精確に判断することができ、眼の回転位置（例えば、視線方向）はさらにまた、取り込まれた画像内の眼（例えば、瞳の中心）の既知の特徴に対するグリントの場所に基づいて判断されてよい。
【0018】
図１は、ある特定の実施形態による、ニアアイディスプレイ１２０を含む例示の人工現実システム環境１００の簡略化されたブロック図である。図１に示される人工現実システム環境１００は、それぞれがコンソール１１０に結合される、ニアアイディスプレイ１２０、外部撮像装置１５０、および入力／出力インターフェース１４０を含んでよい。図１は、１つのニアアイディスプレイ１２０、１つの外部撮像装置１５０、および１つの入力／出力インターフェース１４０を含む例示の人工現実システム環境１００を示すが、これらの構成要素の任意の数が人工現実システム環境１００に含まれてよい、または該構成要素のいずれかが省略されてよい。例えば、コンソール１１０と通信する１つまたは複数の外部撮像装置１５０によって監視される複数のニアアイディスプレイ１２０があってよい。代替的な構成では、異なるまたは追加の構成要素が人工現実システム環境１００に含まれてよい。
【0019】
ニアアイディスプレイ１２０は、ユーザにコンテンツを提示するヘッドマウントディスプレイであってよい。ニアアイディスプレイ１２０によって提示されるコンテンツの例には、１つまたは複数の画像、ビデオ、オーディオ、またはこれらの何らかの組合せが挙げられる。いくつかの実施形態では、オーディオは、ニアアイディスプレイ１２０、コンソール１１０、またはこの両方からオーディオ情報を受信し、かつオーディオ情報に基づくオーディオデータを提示する外部デバイス（例えば、スピーカおよび／またはヘッドホン）を介して提示されてよい。ニアアイディスプレイ１２０は、互いに強固にまたは柔軟に結合され得る１つまたは複数の剛体を含んでよい。剛体間の剛結によって、結合された剛体は単一の剛性エンティティとしての機能を果たすことができる。剛体間の非剛結によって、剛体は互いに対して移動可能になり得る。さまざまな実施形態では、１組の眼鏡を含む、ニアアイディスプレイ１２０は、任意の適した形状因子で実装可能である。さらに、さまざまな実施形態では、本明細書に説明される機能性は、ニアアイディスプレイ１２０の外部の環境の画像と、コンソール１１０から、またはユーザに対するコンテンツを生成しかつ提供する任意の他のコンソールから受信されるコンテンツとを組み合わせるヘッドセットで使用されてよい。従って、ニアアイディスプレイ１２０、および本明細書に説明される視標追跡のための方法は、ユーザに拡張現実を提示するために生成されたコンテンツ（例えば、画像、ビデオ、音声など）によってニアアイディスプレイ１２０の外部の物理的な現実世界環境の画像を増大させることができる。
【0020】
さまざまな実施形態では、ニアアイディスプレイ１２０は、ディスプレイエレクトロニクス１２２の１つまたは複数、ディスプレイ光学系１２４、１つまたは複数のロケータ１２６、１つまたは複数の位置センサ１２８、視標追跡ユニット１３０、および慣性計測装置（ＩＭＵ）１３２を含んでよい。ニアアイディスプレイ１２０は、さまざまな実施形態では、これらの要素のいずれかを省略してよい、または追加の要素を含んでよい。さらに、いくつかの実施形態では、ニアアイディスプレイ１２０は、図１と併せて説明されるさまざまな要素の機能を組み合わせた要素を含んでよい。
【0021】
ディスプレイエレクトロニクス１２２は、コンソール１１０から受信されたデータに従ってユーザに画像を表示し得る。さまざまな実施形態では、ディスプレイエレクトロニクス１２２は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、マイクロＬＥＤディスプレイ、アクティブマトリックス式ＯＬＥＤディスプレイ（ＡＭＯＬＥＤ）、透明ＯＬＥＤディスプレイ（ＴＯＬＥＤ）、または何らかの他のディスプレイなどの１つまたは複数の表示パネルを含んでよい。例えば、ニアアイディスプレイ１２０の１つの実装形態では、ディスプレイエレクトロニクス１２２は、前面ＴＯＬＥＤパネル、後面表示パネル、および前面表示パネルと後面表示パネルとの間の光学部品（例えば、減衰器、偏光子、または回析膜もしくはスペクトル膜）を含んでよい。ディスプレイエレクトロニクス１２２は、赤、緑、青、白、または黄色などの主色の光を放出するための部分画素を含むことができる。いくつかの実装形態では、ディスプレイエレクトロニクス１２２は、画像奥行の主観的知覚をもたらすために２次元パネルによって生じたステレオ効果によって３Ｄ画像を表示可能である。例えば、ディスプレイエレクトロニクス１２２は、それぞれ、ユーザの左眼および右眼の正面に位置付けられた左ディスプレイおよび右ディスプレイを含んでよい。左ディスプレイおよび右ディスプレイは、立体感（すなわち、画像を見るユーザによる画像奥行の知覚）をもたらすために互いに対して水平に移行させた画像の複写を提示することができる。
【0022】
ある特定の実施形態では、ディスプレイ光学系１２４は、光学的に（例えば、光導波管および結合器を使用して）画像コンテンツを表示する、またはディスプレイエレクトロニクス１２２から受信された画像光を拡大する、または画像光と関係がある光学誤差を補正する、およびニアアイディスプレイ１２０のユーザに補正された画像光を提示することができる。さまざまな実施形態では、ディスプレイ光学系１２４は１つまたは複数の光学素子を含んでよい。例示の光学素子には、基板、光導波管、開口、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、フィルタ、または、ディスプレイエレクトロニクス１２２から放出される画像光に影響し得る任意の他の適した光学素子が挙げられ得る。ディスプレイ光学系１２４は、組み合わせた光学素子の対応する間隔および向きを維持するために異なる光学素子および機械的結合の組合せを含んでよい。ディスプレイ光学系１２４における１つまたは複数の光学素子は、反射防止膜、反射コーティング、フィルタ用コーティング、または種々の光学コーティングの組合せなどの光学コーティングを有することができる。
【0023】
ディスプレイ光学系１２４による画像光の拡大によって、ディスプレイエレクトロニクス１２２を、より大きいディスプレイよりも、物理的に小さくし、軽くし、および電力消費を少なくすることが可能になる。さらに、拡大によって表示されたコンテンツの視野は増大し得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイ光学系１２４は、ディスプレイエレクトロニクス１２２によって投影された画像光を拡大するためにディスプレイ光学系１２４とディスプレイエレクトロニクス１２２との間の間隔よりも長い効果的な焦点距離を有することができる。ディスプレイ光学系１２４による画像光の拡大量は、ディスプレイ光学系１２４から光学素子を追加するまたは除去することによって調節可能である。
【0024】
ディスプレイ光学系１２４は、２次元光学誤差、３次元光学誤差、またはこれらの組合せなどの１つまたは複数のタイプの光学誤差を補正するように設計されてよい。２次元誤差は、２次元で生じる光学収差を含み得る。２次元誤差の例示のタイプには、たる形歪み、糸巻き形歪み、軸上色収差、および横色収差が挙げられ得る。３次元誤差は３次元で生じる光学誤差を含み得る。３次元誤差の例示のタイプには、球面収差、コマ収差、像面湾曲、および非点収差が挙げられ得る。いくつかの実施形態では、表示のためにディスプレイエレクトロニクス１２２に提供されるコンテンツは予歪させてよく、ディスプレイ光学系１２４は、予歪させたコンテンツに基づいて生成されたディスプレイエレクトロニクス１２２からの画像光を受ける時、歪みを補正することができる。
【0025】
ロケータ１２６は、互いに対して、およびニアアイディスプレイ１２０上の基準点に対して、ニアアイディスプレイ１２０上の特定の位置に位置する物体であってよい。コンソール１１０は、人工現実ヘッドセットの位置、向き、またはこの両方を判断するために外部撮像装置１５０によって取り込まれた画像におけるロケータ１２６を特定し得る。ロケータ１２６は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、コーナーキューブリフレクタ、反射マーカ、ニアアイディスプレイ１２０が動作する環境と対照をなす光源のタイプ、またはこれらの何らかの組合せであってよい。ロケータ１２６が能動素子（例えば、ＬＥＤ、または他のタイプの発光デバイス）である実施形態では、ロケータ１２６は、可視帯（例えば、約３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）において、赤外（ＩＲ）帯（例えば、約７５０ｎｍ～１ｍｍ）において、紫外帯（例えば、約１０ｎｍ～約３８０ｎｍ）において、電磁スペクトルの別の一部において、または電磁スペクトルの一部の任意の組合せにおいて、光を放出してよい。
【0026】
いくつかの実施形態では、ロケータ１２６は、ニアアイディスプレイ１２０の外面の真下に位置し得る。ロケータ１２６とニアアイディスプレイ１２０の外部のエンティティ（例えば、外部撮像装置１５０、ニアアイディスプレイ１２０の外面を見ているユーザ）との間のニアアイディスプレイ１２０の一部は、ロケータ１２６によって放出されるまたはこれに反射する光の波長を透過させてよい、またはロケータ１２６によって放出されるまたはこれに反射する光を実質的に減衰させないほど薄い。いくつかの実施形態では、ニアアイディスプレイ１２０の外面または他の一部は、可視帯で不透明であり得るが、ＩＲ帯では透明であり、ロケータ１２６は、外面の下にあってよく、かつＩＲ帯で光を放出してよい。
【0027】
外部撮像装置１５０は、コンソール１１０から受信した較正パラメータに基づいて低速較正データを生成してよい。低速較正データは、外部撮像装置１５０によって検出可能なロケータ１２６の観測された位置を示す１つまたは複数の画像を含んでよい。外部撮像装置１５０は、１つもしくは複数のカメラ、１つもしくは複数のビデオカメラ、ロケータ１２６の１つまたは複数を含む画像を撮像することが可能な任意の他のデバイス、またはこれらの何らかの組合せを含むことができる。さらに、外部撮像装置１５０は、（例えば、信号対雑音比を高めるために）１つまたは複数のフィルタを含んでよい。外部撮像装置１５０は、ロケータ１２６から放出または反射した光を外部撮像装置１５０の視野において検出するように構成されてよい。ロケータ１２６が受動素子（例えば、再帰反射器）を含む実施形態では、外部撮像装置１５０は、ロケータ１２６のうちのいくつかまたは全てを照射する光源を含んでよく、ロケータ１２６は、外部撮像装置１５０における光源に光を再帰反射し得る。低速較正データは、外部撮像装置１５０からコンソール１１０に通信されてよく、外部撮像装置１５０は、コンソール１１０から１つまたは複数の較正パラメータを受信して、１つまたは複数の画像パラメータ（例えば、焦点距離、焦点、フレームレート、センサ温度、シャッタ速度、開口など）を調節可能である。
【0028】
位置センサ１２８は、ニアアイディスプレイ１２０の動きに応答して１つまたは複数の測定信号を生成してよい。位置センサ１２８の例には、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、他の動き検出もしくは誤差補正センサ、またはこれらの何らかの組合せが挙げられ得る。例えば、いくつかの実施形態では、位置センサ１２８は、並進運動（例えば、前方／後方、上／下、または左／右）を測定するための複数の加速度計、および回転運動（例えば、ピッチ、ヨー、または横揺れ）を測定するための複数のジャイロスコープを含むことができる。いくつかの実施形態では、さまざまな位置センサは互いに直角に配向されてよい。
【0029】
ＩＭＵ１３２は、位置センサ１２８の１つまたは複数から受信された測定信号に基づいて高速較正データを生成する電子デバイスであってよい。位置センサ１２８は、ＩＭＵ１３２の外部に、ＩＭＵ１３２の内部に、またはこの何らかの組合せで位置してよい。１つまたは複数の位置センサ１２８からの１つまたは複数の測定信号に基づいて、ＩＭＵ１３２は、ニアアイディスプレイ１２０の初期位置に対するニアアイディスプレイ１２０の推定位置を指示する高速較正データを生成することができる。例えば、ＩＭＵ１３２は、速度ベクトルを推定するために加速度計から受信される測定信号を経時的に統合し、かつニアアイディスプレイ１２０上の基準点の推定位置を判断するために速度ベクトルを経時的に統合することができる。代替的には、ＩＭＵ１３２は、サンプリングされた測定信号をコンソール１１０に提供してよく、コンソール１１０は、高速較正データを判断することができる。基準点は一般的に、空間のある点として定められ得、さまざまな実施形態では、基準点はニアアイディスプレイ１２０内のある点（ＩＭＵ１３２の中心）として定められてもよい。
【0030】
視標追跡ユニット１３０は、コンソール１１０における視標追跡モジュール１１８がユーザの眼を追跡するために使用可能である視標追跡データを取り込むように設定される１つまたは複数の画像装置を含んでよい。視標追跡データは視標追跡ユニット１３０によって出力されるデータを指す場合がある。例示の視標追跡データには、視標追跡ユニット１３０によって取り込まれる画像、または視標追跡ユニット１３０によって取り込まれる画像から導出される情報を含んでよい。視標追跡は、ニアアイディスプレイ１２０に対する眼の向きおよび場所を含む眼の位置を判断することを指す場合がある。例えば、視標追跡モジュール１１８は、視標追跡ユニット１３０によって取り込まれた眼の画像に基づいて眼のピッチおよびヨーを出力してよい。さまざまな実施形態では、視標追跡ユニット１３０は、眼に反射する電磁エネルギーを測定し、かつ測定された電磁エネルギーを視標追跡モジュール１１８に通信することができ、視標追跡モジュール１１８はさらにまた、測定された電磁エネルギーに基づいて眼の位置を判断してよい。例えば、視標追跡ユニット１３０は、ユーザの眼に反射する、可視光、赤外光、電波、マイクロ波、電磁スペクトルの任意の他の部分における波、またはこれらの組合せを測定してよい。
【0031】
視標追跡ユニット１３０は１つまたは複数の視標追跡システムを含んでよい。視標追跡システムは、１つまたは複数の眼を映し出す画像システムを含んでよく、オプションとして、眼に反射する光が画像システムによって取り込み可能であるように眼に向けられる光を生成することができる発光体を含んでよい。例えば、視標追跡ユニット１３０は、可視スペクトルまたは赤外スペクトルにおいて光を放出するコヒーレント光源（例えば、ＶＣＳＥＬ）、およびユーザの眼に反射する光を取り込むカメラを含んでよい。別の例として、視標追跡ユニット１３０は、小型レーダユニットによって放出された、反射した電波を取り込むことができる。視標追跡ユニット１３０は、眼を傷つけないまたは身体的不快感を引き起こさない周波数および強度で光を放出する低電力発光体を使用し得る。視標追跡ユニット１３０は、視標追跡ユニット１３０によって取り込まれた眼の画像におけるコントラストを高めながら、視標追跡ユニット１３０によって消費される電力全体を低減する（例えば、視標追跡ユニット１３０に含まれる発光体および画像システムによって消費される電力を低減する）ように配置されてよい。例えば、いくつかの実装形態では、視標追跡ユニット１３０は１００ミリワット未満の電力を消費し得る。
【0032】
いくつかの実施形態では、視標追跡ユニット１３０は、ユーザの眼のそれぞれを追跡するために１つの発光体および１つのカメラを含んでよい。他の実施形態では、視標追跡ユニット１３０は、ユーザの眼のそれぞれを追跡するために複数の発光体および１つのカメラを含んでよい。視標追跡ユニット１３０は、視標追跡精度および応答性を改善させるように共に動作する種々の視標追跡システムを含んでもよい。例えば、視標追跡ユニット１３０は、高速応答時間による高速視標追跡システム、およびより遅い応答時間による低速視標追跡システムを含んでよい。高速視標追跡システムは、基準眼位に対する眼の位置を判断するために視標追跡モジュール１１８によって使用されるデータを取り込むために眼を頻繁に測定し得る。低速視標追跡システムは、先に判断された眼位と無関係に基準眼位を判断するように視標追跡モジュール１１８によって使用されるデータを取り込むために単独で眼を測定してよい。低速視標追跡システムによって取り込まれたデータによって、視標追跡モジュール１１８は、高速視標追跡システムによって取り込まれたデータから判断される眼の位置よりも高い精度で基準眼位を判断できるようにしてよい。さまざまな実施形態では、低速視標追跡システムは、高速視標追跡システムより低い周波数で視標追跡モジュール１１８に視標追跡データを提供し得る。例えば、低速視標追跡システムは、少ない頻度で動作してよい、または電力を保存するためにより遅い応答時間を有してよい。
【0033】
視標追跡ユニット１３０は、ユーザの眼の向きを推定するように構成されてよい。眼の向きは、ニアアイディスプレイ１２０内のユーザの視線の方向に対応し得る。ユーザの眼の向きは、窩（光受容体が最も集中した眼の網膜上の領域）と、眼の瞳の中心との間の軸である中心窩軸の方向として定められてよい。一般に、ユーザの眼がある点に固定される時、ユーザの眼の中心窩軸はその点を交差する。眼の瞳孔軸は、瞳の中心を通過し、かつ角膜表面に垂直である軸として定められ得る。一般に、瞳孔軸および中心窩軸が瞳の中心で交差しても、瞳孔軸は中心窩軸と直接的に揃わない場合がある。例えば、中心窩軸の向きは、瞳孔軸から、横におよそ－１度～８度、縦に約±４度オフセットされ得る。中心窩軸は、眼の後ろに位置する窩に従って定められるため、中心窩軸はいくつかの視標追跡実施形態において直接測定することが困難であるまたは不可能である場合がある。それ故に、いくつかの実施形態では、瞳孔軸の向きは検出可能であり、中心窩軸は検出された瞳孔軸に基づいて推定され得る。
【0034】
一般に、眼の移動は、眼の角回転だけでなく、眼の並進、眼の捻転の変化、および／または眼の形状の変化にも対応する。視標追跡ユニット１３０はまた、眼窩に対する眼の位置の変化であり得る眼の並進を検出するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、眼の並進は、直接検出されるのではなく、検出される角度配向からのマッピングに基づいて概算されてよい。視標追跡ユニットに対する眼の位置の変化に対応する眼の並進も検出可能である。このタイプの並進は、例えば、ユーザの頭上のニアアイディスプレイ１２０の位置の移行により生じ得る。視標追跡ユニット１３０はまた、眼の捻転および瞳孔軸周りの眼の回転を検出することができる。視標追跡ユニット１３０は、瞳孔軸から中心窩軸の向きを推定するために検出された眼の捻転を使用してよい。視標追跡ユニット１３０はまた、スキュー、またはスケーリング線形変換、または（例えば、ねじれ変形による）捻り変形として概算され得る眼の形状の変化を追跡してよい。視標追跡ユニット１３０は、瞳孔軸の角度配向、眼の並進、眼の捻転、および眼の現在の形状のいくつかの組合せに基づいて中心窩軸を推定してよい。
【0035】
いくつかの実施形態では、視標追跡ユニット１３０は、眼の全ての部または一部上に構造化された光パターンを投影することができる複数のエミッタまたは少なくとも１つのエミッタを含んでよい。構造化された光パターンは、オフセット角から見られる時の眼の形状により歪む場合がある。視標追跡ユニット１３０はまた、眼に投影される構造化された光パターンの歪み（ある場合）を検出することができる少なくとも１つのカメラを含んでよい。カメラは、エミッタと異なる眼に対する軸において配向されてよい。眼の表面上の構造化された光パターンの変形を検出することによって、視標追跡ユニット１３０は、構造化された光パターンによって照射される眼の一部の形状を判断してよい。従って、取り込まれた歪んだ光パターンは眼の照射された一部の３Ｄ形状を指示するものであってよい。眼の向きは、そのように、眼の照射された一部の３Ｄ形状から導出可能である。視標追跡ユニット１３０はまた、カメラによって取り込まれた歪んだ構造化された光パターンの画像に基づいて、瞳孔軸、眼の並進、眼の捻転、および眼の現在の形状を推定できる。
【0036】
ニアアイディスプレイ１２０は、眼の向きを使用して、例えば、ユーザの瞳孔間距離（ＩＰＤ）を判断する、視線方向を判断する、奥行手掛かり（例えば、ユーザの主要な視線の外側のボケ画像）を取り入れる、ＶＲメディアにおけるユーザの対話での発見的方法を収集する（例えば、受けた刺激に応じて任意の特定の被写体、物体、またはフレームにおいて費やされた時間）、ユーザの眼の少なくとも１つの向きに部分的に基づくいくつかの他の機能、またはこれらの何らかの組合せを行うことができる。ユーザの両眼に対する向きが判断され得るため、視標追跡ユニット１３０はユーザがどこを見ているかを判断可能にし得る。例えば、ユーザの視線の方向を判断することは、ユーザの左眼および右眼の判断された向きに基づいて集束点を判断することを含んでよい。集束点は、ユーザの眼の２つの中心窩軸が交差する点（または、２つの軸の間の最近点）であってよい。ユーザの視線の方向は、ユーザの眼の瞳の間の集束点および中間点を通過する線方向であってよい。
【0037】
入力／出力インターフェース１４０は、ユーザがコンソール１１０へのアクション要求を送ることができるデバイスであってよい。アクション要求は特定のアクションを行うための要求であってよい。例えば、アクション要求は、アプリケーションを開始もしくは終了すること、またはアプリケーション内の特定のアクションを行うことであってよい。入力／出力インターフェース１４０は１つまたは複数の入力デバイスを含んでよい。例示の入力デバイスには、キーボード、マウス、ゲームコントローラ、グローブ、ボタン、タッチスクリーン、またはアクション要求を受信しかつ受信したアクション要求をコンソール１１０に通信するための任意の他の適したデバイスが挙げられ得る。入力／出力インターフェース１４０によって受信されるアクション要求はコンソール１１０に通信されてよく、コンソール１１０は要求されたアクションに対応するアクションを行うことができる。いくつかの実施形態では、入力／出力インターフェース１４０は、コンソール１１０から受信された命令に従ってユーザに触覚フィードバックを提供することができる。例えば、入力／出力インターフェース１４０は、アクション要求が受信される時、またはコンソール１１０が要求されたアクションを行い、かつ入力／出力インターフェース１４０に命令を通信する時、触覚フィードバックを提供し得る。
【0038】
コンソール１１０は、外部撮像装置１５０、ニアアイディスプレイ１２０、および入力／出力インターフェース１４０のうちの１つまたは複数から受信される情報に従ってユーザに提示するためのコンテンツをニアアイディスプレイ１２０に提供してよい。図１に示される例では、コンソール１１０は、アプリケーションストア１１２、ヘッドセット追跡モジュール１１４、仮想現実エンジン１１６、および視標追跡モジュール１１８を含んでよい。コンソール１１０のいくつかの実施形態は、図１と併せて説明されるものと異なるまたは追加のモジュールを含んでよい。さらに後述される機能は、ここで説明されるのとは異なるやり方でコンソール１１０の構成要素の間で分散させてよい。
【0039】
いくつかの実施形態では、コンソール１１０は、プロセッサ、および、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含んでよい。プロセッサは、命令を並列に実行する複数の処理ユニットを含んでよい。コンピュータ可読記憶媒体は、ハードディスクドライブ、取り外し可能メモリ、またはソリッドステートドライブ（例えば、フラッシュメモリまたはダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ））などの任意のメモリであってよい。さまざまな実施形態では、図１と併せて説明されるコンソール１１０のモジュールは、プロセッサによって実行される時、プロセッサにさらに後述される機能を実行させる、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体における命令として符号化されてよい。
【0040】
アプリケーションストア１１２はコンソール１１０による実行のための１つまたは複数のアプリケーションを記憶してよい。アプリケーションは、プロセッサによって実行される時、ユーザへの提示のためのコンテンツを生成する命令群を含んでよい。アプリケーションによって生成されるコンテンツは、ユーザの眼の移動によってユーザから受信される入力、または入力／出力インターフェース１４０から受信される入力に応答するものであってよい。アプリケーションの例には、ゲームアプリケーション、会議アプリケーション、ビデオ再生アプリケーション、または他の適したアプリケーションが挙げられ得る。
【0041】
ヘッドセット追跡モジュール１１４は、外部撮像装置１５０からの低速較正情報を使用してニアアイディスプレイ１２０の移動を追跡し得る。例えば、ヘッドセット追跡モジュール１１４は、低速較正情報からの観測されるロケータおよびニアアイディスプレイ１２０のモデルを使用してニアアイディスプレイ１２０の基準点の位置を判断してよい。ヘッドセット追跡モジュール１１４はまた、高速較正情報からの位置情報を使用してニアアイディスプレイ１２０の基準点の位置を判断してよい。さらに、いくつかの実施形態では、ヘッドセット追跡モジュール１１４は、高速較正情報、低速較正情報、またはこれらの何らかの組合せの一部を使用して、ニアアイディスプレイ１２０の今後の場所を予測し得る。ヘッドセット追跡モジュール１１４は、ニアアイディスプレイ１２０の推定されたまたは予測された今後の位置をＶＲエンジン１１６に提供してよい。
【0042】
ヘッドセット追跡モジュール１１４は、１つまたは複数の較正パラメータを使用して人工現実システム環境１００を較正してよく、かつ、ニアアイディスプレイ１２０の位置を判断する際の誤差を低減するために１つまたは複数の較正パラメータを調節し得る。例えば、ヘッドセット追跡モジュール１１４は、ニアアイディスプレイ１２０上の観測されるロケータに対してより精確な位置を得るために外部撮像装置１５０の焦点を調節可能である。さらに、ヘッドセット追跡モジュール１１４によって行われる較正は、ＩＭＵ１３２から受信される情報も考慮し得る。さらに、ニアアイディスプレイ１２０の追跡が失われる（例えば、外部撮像装置１５０が少なくとも閾値の数のロケータ１２６の見通し線を失う）場合、ヘッドセット追跡モジュール１１４は較正パラメータの一部または全てを再較正してよい。
【0043】
ＶＲエンジン１１６は、人工現実システム環境１００内のアプリケーションを実行し、かつニアアイディスプレイ１２０の位置情報、ニアアイディスプレイ１２０の加速情報、ニアアイディスプレイ１２０の速度情報、ニアアイディスプレイ１２０の予測される今後の位置、またはこれらの何らかの組合せをヘッドセット追跡モジュール１１４から受信してよい。ＶＲエンジン１１６はまた、推定眼位および配向情報を視標追跡モジュール１１８から受信してよい。受信した情報に基づいて、ＶＲエンジン１１６は、ユーザへの提示のためにニアアイディスプレイ１２０に提供するためのコンテンツを判断してよい。例えば、受信した情報が、ユーザが左を見たことを指示する場合、ＶＲエンジン１１６は、仮想環境におけるユーザの眼の移動をミラーリングするニアアイディスプレイ１２０に対するコンテンツを生成してよい。さらに、ＶＲエンジン１１６は、入力／出力インターフェース１４０から受信されたアクション要求に応答してコンソール１１０上で実行するアプリケーション内のアクションを行い、かつアクションが行われていることを指示するフィードバックをユーザに提供してよい。フィードバックは、ニアアイディスプレイ１２０を介した視覚フィードバックもしくは音声フィードバック、または入力／出力インターフェース１４０を介した触覚フィードバックであってよい。
【0044】
視標追跡モジュール１１８は、視標追跡ユニット１３０から視標追跡データを受信し、かつ視標追跡データに基づいてユーザの眼の位置を判断してよい。眼の位置は、ニアアイディスプレイ１２０またはこの任意の要素に対する眼の向き、場所、またはこの両方を含んでよい。眼の回転軸はこの眼窩の眼の場所に応じて変化するため、眼窩における眼の場所を判断することによって、視標追跡モジュール１１８は眼の向きをより精確に判断することができる。
【0045】
いくつかの実施形態では、視標追跡ユニット１３０は眼の画像を含む視標追跡データを出力可能であり、視標追跡モジュール１１８はこの画像に基づいて眼の位置を判断することができる。例えば、視標追跡モジュール１１８は、視標追跡ユニット１３０によって取り込まれた画像と眼の位置との間のマッピングを記憶して、視標追跡ユニット１３０によって取り込まれた画像から基準眼位を判断することができる。代替的にはまたはさらに、視標追跡モジュール１１８は、基準眼位が判断される画像を、更新済み眼位が判断される画像と比較することによって、基準眼位に対する更新済み眼位を判断してよい。視標追跡モジュール１１８は、種々の画像デバイスまたは他のセンサからの測定値を使用して眼位を判断してよい。例えば、上述されるように、視標追跡モジュール１１８は、低速視標追跡システムからの測定値を使用して、基準眼位を判断した後、低速視標追跡システムからの測定値に基づいて次の基準眼位が判断されるまで、高速視標追跡システムからの基準眼位に対する更新済み位置を判断してよい。
【0046】
視標追跡モジュール１１８はまた、視標追跡の精密さおよび精度を改善するために眼較正パラメータを判断してよい。眼較正パラメータは、ユーザがニアアイディスプレイ１２０を身につけるまたは調節する時はいつでも変化し得るパラメータを含んでよい。例示の眼較正パラメータには、視標追跡ユニット１３０の構成要素と、眼の中心、瞳、角膜境界、または眼の表面上のある点など、眼の１つまたは複数の部分との間の推定される距離が挙げられ得る。他の例示の眼較正パラメータは、特定のユーザに固有のものであってよく、かつ、推定される平均眼半径、平均角膜半径、平均強膜半径、眼表面上の特徴のマップ、および推定される眼表面輪郭を含んでよい。（いくつかの拡張現実アプリケーションのように）ニアアイディスプレイ１２０からの光が眼に達し得る実施形態では、較正パラメータはニアアイディスプレイ１２０の外部からの光の変動による強度および色バランスに対する補正因子を含んでよい。視標追跡モジュール１１８は、視標追跡ユニット１３０によって取り込まれる測定値によって視標追跡モジュール１１８が精確な眼位を判断可能になるかどうかを判断するために眼較正パラメータを使用してよい（本明細書では「有効測定」ともいう）。視標追跡モジュール１１８が精確な眼位を判断できない場合がある無効な測定は、ユーザのまばたき、ヘッドセットの調節、またはヘッドセットの除去によって引き起こされる場合がある、および／またはニアアイディスプレイ１２０が外部光による照射の閾値変化よりも多く体験することによって引き起こされる場合がある。
【0047】
図２は、さまざまなセンサを含む簡略化された例示のニアアイディスプレイ２００の斜視図である。ニアアイディスプレイ２００は図１のニアアイディスプレイ１２０の具体的な実装形態であってよく、仮想現実ディスプレイ、拡張現実ディスプレイ、および／または複合現実ディスプレイとして動作するように構成されてよい。ニアアイディスプレイ２００は、フレーム２０５およびディスプレイ２１０を含んでよい。ディスプレイ２１０は、ユーザにコンテンツを提示するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイ２１０はディスプレイエレクトロニクスおよび／またはディスプレイ光学系を含んでよい。例えば、図１のニアアイディスプレイ１２０に関して上述されるように、ディスプレイ２１０は、ＬＣＤ表示パネル、ＬＥＤ表示パネル、または光表示パネル（例えば、導波管ディスプレイアセンブリ）を含んでよい。
【0048】
ニアアイディスプレイ２００はさらに、フレーム２０５上にまたは内にさまざまなセンサ２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄ、および２５０ｅを含んでよい。いくつかの実施形態では、センサ２５０ａ～２５０ｅは、１つまたは複数の深度センサ、運動センサ、位置センサ、慣性センサ、または環境光センサを含んでよい。いくつかの実施形態では、センサ２５０ａ～２５０ｅは、異なる方向における異なる視野を表す画像データを生成するように構成される１つまたは複数の画像センサを含んでよい。いくつかの実施形態では、センサ２５０ａ～２５０ｅは、ニアアイディスプレイ２００の表示されたコンテンツを制御するまたはこれに影響を与えるための、および／またはインタラクティブなＶＲ／ＡＲ／ＭＲ体験をニアアイディスプレイ２００のユーザに提供するための入力デバイスとして使用可能である。いくつかの実施形態では、センサ２５０ａ～２５０ｅはまた、立体映像に使用されてよい。
【0049】
いくつかの実施形態では、ニアアイディスプレイ２００は、光を物理的環境に投影するための１つまたは複数の照明器２３０をさらに含んでよい。投影された光は、種々の周波数帯（例えば、可視光、赤外光、紫外光など）と関係がある場合があり、さまざまな目的にかなう場合がある。例えば、照明器２３０は、暗い環境で（または、低強度の赤外光、紫外光などによる環境で）光を投影して、暗い環境内の異なる物体の画像を取り込む際にセンサ２５０ａ～２５０ｅを支援することができる。いくつかの実施形態では、照明器２３０は、環境内の物体上にある特定の光パターンを投影するために使用可能である。いくつかの実施形態では、照明器２３０は、図１に関して上述されるロケータ１２６などのロケータとして使用されてよい。
【0050】
いくつかの実施形態では、ニアアイディスプレイ２００は、高解像度カメラ２４０も含んでよい。カメラ２４０は、視野における物理的環境の画像を取り込むことができる。取り込まれた画像は、例えば、取り込まれた画像に仮想物体を追加する、または取り込まれた画像における物体を修正するために仮想現実エンジン（例えば、図１の仮想現実エンジン１１６）によって処理されてよく、処理された画像はＡＲまたはＭＲアプリケーションのためにディスプレイ２１０によってユーザに表示可能である。
【0051】
本発明の実施形態は、人工現実システムと併せて含まれまたは実装されてよい。人工現実は、例えば、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、複合現実（ＭＲ）、混成現実、または、これらの何らかの組合せおよび／もしくは派生形を含んでよい、ユーザへの提示前に何らかのやり方で調節されている現実の形態である。人工現実コンテンツは、完全に生成されたコンテンツ、または取り込まれた（例えば、実世界の）コンテンツと組み合わせて生成されたコンテンツを含んでよい。人工現実コンテンツは、ビデオ、オーディオ、触覚フィードバック、もしくはこれらの何らかの組合せ、および（見る人に対して３次元効果を生じさせるステレオビデオなど）単一のチャネルまたは複数のチャネルにおいて提示されてよいもののいずれかを含んでよい。さらに、いくつかの実施形態では、人工現実はまた、例えば、人工現実においてコンテンツを作成するために使用される、および／または、その他の場合、人工現実において使用される（例えば、人工現実においてアクティビティを行う）、アプリケーション、製品、アクセサリ、サービス、またはこれらの何らかの組合せと関連していてよい。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、スタンドアロンＨＭＤ、モバイル機器もしくはコンピューティングシステム、または、一人または複数人の見る人に人工現実コンテンツを提供することが可能な任意の他のハードウェアプラットフォームを含む、さまざまなプラットフォーム上で実装されてよい。
【0052】
図３は、本明細書に開示された例示のニアアイディスプレイのいくつかを実装するためのヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）デバイス３００の形態の例示のニアアイディスプレイ（例えば、ニアアイディスプレイ１２０）の斜視図である。ＨＭＤデバイス３００は、例えば、仮想現実（ＶＲ）システム、拡張現実（ＡＲ）システム、複合現実（ＭＲ）システム、またはこれらの何らかの組合せの一部分であってよい。ＨＭＤデバイス３００は本体３２０およびヘッドストラップ３３０を含んでよい。図３は、斜視図において、本体３２０の上側３２３、前側３２５、および右側３２７を示す。ヘッドストラップ３３０は調節可能なまたは拡張可能な長さを有してよい。ユーザがユーザの頭上にＨＭＤデバイス３００を装着できるようにするためにＨＭＤデバイス３００の本体３２０とヘッドストラップ３３０との間に十分な空間があってよい。さまざまな実施形態では、ＨＭＤデバイス３００は、追加の、より少ない、または異なる構成要素を含んでよい。例えば、いくつかの実施形態では、ＨＭＤデバイス３００は、ヘッドストラップ３３０ではなく、眼鏡のテンプルおよびモダンを含んでよい。
【0053】
ＨＭＤデバイス３００は、コンピュータ生成要素による、物理的な現実世界環境の仮想ビューおよび／または拡張ビューを含むユーザ媒体に提示することができる。ＨＭＤデバイス３００によって提示される媒体の例には、画像（例えば、２次元（２Ｄ）または３次元（３Ｄ）画像）、ビデオ（例えば、２Ｄまたは３Ｄビデオ）、オーディオ、またはこれらの何らかの組合せが挙げられ得る。画像およびビデオは、ＨＭＤデバイス３００の本体３２０に収納される１つまたは複数のディスプレイアセンブリ（図３には図示せず）によってユーザのそれぞれの眼に提示可能である。さまざまな実施形態では、１つまたは複数のディスプレイアセンブリは、単一の電子表示パネルまたは複数の電子表示パネル（例えば、ユーザのそれぞれの眼用の１つの表示パネル）を含むことができる。電子表示パネルの例には、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、無機発光ダイオード（ＩＬＥＤ）ディスプレイ、マイクロＬＥＤディスプレイ、アクティブマトリックス式有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、透明有機発光ダイオード（ＴＯＬＥＤ）ディスプレイ、何らかの他のディスプレイ、またはこれらの何らかの組合せが挙げられ得る。ＨＭＤデバイス３００は２つのアイボックス領域を含んでよい。
【0054】
いくつかの実装形態では、ＨＭＤデバイス３００は、深度センサ、運動センサ、位置センサ、および視標追跡センサなどのさまざまなセンサ（図示せず）を含んでよい。これらのセンサのいくつかは検知するための構造化された光パターンを使用してよい。いくつかの実装形態では、ＨＭＤデバイス３００は、コンソールと通信するための入力／出力インターフェースを含んでよい。いくつかの実装形態では、ＨＭＤデバイス３００は、ＨＭＤデバイス３００内のアプリケーションを実行し、かつＨＭＤデバイス３００の、深度情報、位置情報、加速情報、速度情報、予測される今後の位置、またはこれらの何らかの組合せをさまざまなセンサから受信可能である仮想現実エンジン（図示せず）を含んでよい。いくつかの実装形態では、仮想現実エンジンによって受信される情報は、１つまたは複数のディスプレイアセンブリへの信号（例えば、表示命令）を生じさせるために使用されてよい。いくつかの実装形態では、ＨＭＤデバイス３００は、互いに対するおよび基準点に対する本体３２０上の固定位置に位置するロケータ（図示せず、ロケータ１２６など）を含んでよい。ロケータのそれぞれは、外部画像装置によって検出可能な光を放出してよい。
【0055】
図４は、本明細書に開示される例のいくつかを実装するための例示のニアアイディスプレイ（例えば、ＨＭＤデバイス）の例示の電子システム４００の簡略ブロック図である。電子システム４００は、ＨＭＤデバイス１０００の電子システムとしてまたは上述される他のニアアイディスプレイとして使用されてよい。この例では、電子システム４００は、１つまたは複数のプロセッサ４１０およびメモリ４２０を含んでよい。プロセッサ４１０は、いくつかの構成要素において動作を行うための命令を実行するように構成されてよく、例えば、ポータブル電子デバイス内の実装に適した汎用プロセッサまたはマイクロプロセッサとすることができる。プロセッサ４１０は、電子システム４００内の複数の構成要素と通信可能に結合されてよい。この通信結合を実現するために、プロセッサ４１０はバス４４０にわたって他の例証される構成要素と通信してよい。バス４４０は電子システム４００内のデータを転送するように適応される任意のサブシステムであってよい。バス４４０は、データを転送するために、複数のコンピュータバスと、追加の回路構成とを含んでよい。
【0056】
メモリ４２０はプロセッサ４１０に結合されてよい。いくつかの実施形態では、メモリ４２０は、短期記憶と長期記憶の両方を与えてよく、いくつかのユニットに分割されてよい。メモリ４２０は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）および／またはダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）といった揮発性、および／または、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）およびフラッシュメモリなどといった不揮発性であってよい。さらに、メモリ４２０は、セキュアデジタル（ＳＤ）カードなどの取り外し可能記憶デバイスを含んでよい。メモリ４２０は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、および電子システム４００に対する他のデータの記憶を提供してよい。いくつかの実施形態では、メモリ４２０は種々のハードウェアモジュール内に分散されてよい。命令セットおよび／またはコードはメモリ４２０上に記憶され得る。命令は、電子システム４００によって実行可能であってよい実行可能コードの形を成す場合がある、および／または（例えば、さまざまな一般に入手可能なコンパイラ、インストールプログラム、圧縮／展開ユーティリティなどのいずれかを使用して）電子システム４００上にコンパイルおよび／またはインストールされると、実行可能コードの形を成してよい、ソースコードおよび／またはインストール可能コードの形を成す場合がある。
【0057】
いくつかの実施形態では、メモリ４２０は、任意の数のアプリケーションを含んでよい、複数のアプリケーションモジュール４２２～４２４を記憶してよい。アプリケーションの例は、ゲームアプリケーション、会議アプリケーション、ビデオ再生アプリケーション、または他の適したアプリケーションを含んでよい。アプリケーションは、深さ検知機能または視標追跡機能を含んでよい。アプリケーションモジュール４２２～４２４は、プロセッサ４１０によって実行される特定の命令を含んでよい。いくつかの実施形態では、ある特定のアプリケーションまたはアプリケーションモジュール４２２～４２４の一部は、他のハードウェアモジュール４８０によって実行可能であってよい。ある特定の実施形態では、メモリ４２０は、セキュア情報に対する複写または他の不正アクセスを防止するための追加のセキュリティ制御を含んでよいセキュアメモリをさらに含んでよい。
【0058】
いくつかの実施形態では、メモリ４２０は、ロードされるオペレーティングシステム４２５を含んでよい。オペレーティングシステム４２５は、アプリケーションモジュール４２２～４２４によって提供される命令の実行を開始する、および／または他のハードウェアモジュール４８０のみならず、１つまたは複数の無線トランシーバを含んでよい無線通信サブシステム４３０とのインターフェースを管理するように動作可能であってよい。オペレーティングシステム４２５は、スレッディング、リソース管理、データ記憶制御、および他の同様の機能性を含む電子システム４００の構成要素にわたって他の動作を行うように適応されてよい。
【0059】
無線通信サブシステム４３０は、例えば、赤外線通信デバイス、無線通信デバイスおよび／もしくはチップセット（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、ＩＥＥＥ８０２．１１デバイス、Ｗｉ－Ｆｉデバイス、ＷｉＭａｘデバイス、セルラー通信設備など）、ならびに／または同様の通信インターフェースを含んでよい。電子システム４００は、無線通信サブシステム４３０の一部として、または該システムの任意の部分に結合される別個の構成要素としての無線通信のための１つまたは複数のアンテナ４３４を含んでよい。所望の機能性に応じて、無線通信サブシステム４３０は、無線広域ネットワーク（ＷＷＡＮ）、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、または無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）などの種々のデータネットワークおよび／またはネットワークタイプと通信することを含んでよい、無線基地局装置、および他の無線デバイス、およびアクセスポイントと通信するための別個のトランシーバを含んでよい。ＷＷＡＮは、例えば、ＷｉＭａｘ（ＩＥＥＥ８０２．１６）ネットワークであってよい。ＷＬＡＮは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘネットワークであってよい。ＷＰＡＮは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈネットワーク、ＩＥＥＥ８０２．１５ｘ、または何らかの他のタイプのネットワークであってよい。本明細書に説明される技法は、ＷＷＡＮ、ＷＬＡＮ、および／またはＷＰＡＮの任意の組合せに使用されてもよい。無線通信サブシステム４３０は、データが、ネットワーク、他のコンピュータシステム、および／または本明細書に説明される任意の他のデバイスと交換されることを可能にしてよい。無線通信サブシステム４３０は、アンテナ４３４および無線リンク４３２を使用して、ＨＭＤデバイスの識別子、位置データ、地図、ヒートマップ、写真、またはビデオなどのデータを送信または受信するための手段を含んでよい。無線通信サブシステム４３０、プロセッサ４１０、およびメモリ４２０は共に、本明細書に開示されるいくつかの機能を行うための手段の１つまたは複数の少なくとも一部を含んでよい。
【0060】
電子システム４００の実施形態はまた、１つまたは複数のセンサ４９０を含んでよい。センサ４９０は、例えば、画像センサ、加速度計、圧力センサ、温度センサ、近接センサ、磁力計、ジャイロスコープ、慣性センサ（例えば、加速度計およびジャイロスコープを組み合わせるモジュール）、環境光センサ、または深さセンサまたは位置センサなど、感覚出力を提供するおよび／または感覚入力を受信するように動作可能な任意の他の同様のモジュールを含んでよい。例えば、いくつかの実装形態では、センサ４９０は、１つまたは複数の慣性計測装置（ＩＭＵ）および／または１つまたは複数の位置センサを含んでよい。ＩＭＵは、位置センサの１つまたは複数から受信される測定信号に基づいて、ＨＭＤデバイスの初期位置に対するＨＭＤデバイスの推定位置を指示する較正データを生成してよい。位置センサは、ＨＭＤデバイスの動きに応答して１つまたは複数の測定信号を生成してよい。位置センサの例には、１つまたは複数の加速度計、１つまたは複数のジャイロスコープ、１つまたは複数の磁力計、動きを検出する別の適したタイプのセンサ、ＩＭＵのエラー訂正に使用されるあるタイプのセンサ、またはこれらの何らかの組合せが挙げられ得るが、これらに限定されない。位置センサは、ＩＭＵの外部に、ＩＭＵの内部に、またはこれらの何らかの組合せで位置してよい。少なくともいくつかのセンサは検知するための構造化された光パターンを使用してよい。
【0061】
電子システム４００は、ディスプレイモジュール４６０を含んでよい。ディスプレイモジュール４６０は、ニアアイディスプレイであってよく、電子システム４００からの画像、ビデオ、およびさまざまな命令などの情報を、ユーザに図で提示してよい。このような情報は、１つまたは複数のアプリケーションモジュール４２２～４２４、仮想現実エンジン４２６、１つまたは複数の他のハードウェアモジュール４８０、これらの組合せ、または、（例えば、オペレーティングシステム４２５によって）ユーザに対してグラフィックコンテンツを解釈するための任意の他の適した手段から導出されてよい。ディスプレイモジュール４６０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）技術、（例えば、ＯＬＥＤ、ＩＬＥＤ、ｍＬＥＤ、ＡＭＯＬＥＤ、ＴＯＬＥＤなどを含む）発光ダイオード（ＬＥＤ）技術、発光ポリマーディスプレイ（ＬＰＤ）技術、または何らかの他のディスプレイ技術を使用することができる。
【0062】
電子システム４００はユーザ入力／出力モジュール４７０を含んでよい。ユーザ入力／出力モジュール４７０は、ユーザが、電子システム４００にアクション要求を送ることを可能にしてよい。アクション要求は、特定のアクションを行うための要求であってよい。例えば、アクション要求は、アプリケーションを開始または終了すること、またはアプリケーション内の特定のアクションを行うことであってよい。ユーザ入力／出力モジュール４７０は、１つまたは複数の入力デバイスを含んでよい。例示の入力デバイスは、タッチスクリーン、タッチパッド、マイクロホン、ボタン、ダイアル、スイッチ、キーボード、マウス、ゲームコントローラ、または、アクション要求を受信し、かつ受信したアクション要求を電子システム４００に通信するための任意の他の適したデバイスを含み得る。いくつかの実施形態では、ユーザ入力／出力モジュール４７０は、電子システム４００から受信された命令に従ってユーザに触覚フィードバックを提供することができる。例えば、触覚フィードバックは、アクション要求が受信されるまたは実行された時に提供されてよい。
【0063】
電子システム４００は、例えば、ユーザの眼の位置を追跡するために、ユーザの写真またはビデオを撮るために使用可能であるカメラ４５０を含んでよい。カメラ４５０はまた、例えば、ＶＲ、ＡＲ、またはＭＲアプリケーションに対して、環境の写真またはビデオを撮るために使用されてよい。カメラ４５０は、例えば、数百万または数千万の画素を有する相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像センサを含んでよい。いくつかの実装形態では、カメラ４５０は３－Ｄ画像を取り込むために使用されてよい２つ以上のカメラを含んでよい。
【0064】
いくつかの実施形態では、電子システム４００は、複数の他のハードウェアモジュール４８０を含んでよい。他のハードウェアモジュール４８０のそれぞれは、電子システム４００内の物理モジュールであってよい。他のハードウェアモジュール４８０のそれぞれは構造として恒久的に構成可能であるが、他のハードウェアモジュール４８０のいくつかは、具体的な機能を行うように一時的に構成されてよいまたは一時的にアクティブ化されてよい。他のハードウェアモジュール４８０の例には、例えば、オーディオ出力および／または入力モジュール（例えば、マイクロホンまたはスピーカ）、近距離無線通信（ＮＦＣ）モジュール、再充電バッテリ、バッテリ管理システム、有線／無線バッテリ充電システムなどが挙げられ得る。いくつかの実施形態では、他のハードウェアモジュール４８０の１つまたは複数の機能はソフトウェアで実装されてよい。
【0065】
いくつかの実施形態では、電子システム４００のメモリ４２０はまた、仮想現実エンジン４２６を記憶してよい。仮想現実エンジン４２６は、電子システム４００内のアプリケーションを実行し、かつ、さまざまなセンサからのＨＭＤデバイスの、位置情報、加速情報、速度情報、予測される今後の位置、または、これらの何らかの組合せを受信してよい。いくつかの実施形態では、仮想現実エンジン４２６によって受信される情報は、ディスプレイモジュール４６０に対して信号（例えば、表示命令）を生じさせるために使用されてよい。例えば、受信した情報が、ユーザが左を見ていることを指示する場合、仮想現実エンジン４２６は、ＨＭＤデバイスが、仮想環境におけるユーザの移動をミラーリングするようにコンテンツを生成してよい。さらに、仮想現実エンジン４２６は、ユーザ入力／出力モジュール４７０から受信されたアクション要求に応答してアプリケーション内のアクションを行い、かつフィードバックをユーザに提供してよい。提供されたフィードバックは、可視、可聴、または触覚フィードバックであってよい。いくつかの実装形態では、プロセッサ４１０は、仮想現実エンジン４２６を実行することができる１つまたは複数のＧＰＵを含んでよい。
【0066】
さまざまな実装形態では、上述されるハードウェアおよびモジュールは、有線接続または無線接続を使用して互いに通信可能である単一のデバイス上でまたは複数のデバイス上で実装されてよい。例えば、いくつかの実装形態では、ＧＰＵ、仮想現実エンジン４２６、およびアプリケーション（例えば、追跡アプリケーション）などのいくつかの構成要素またはモジュールは、ヘッドマウントディスプレイデバイスと別個のコンソール上に実装されてよい。いくつかの実装形態では、１つのコンソールは複数のＨＭＤに接続されてよいまたはこれをサポートしてよい。
【0067】
代替的な構成では、種々のおよび／または追加の構成要素は電子システム４００に含まれてよい。同様に、構成要素の１つまたは複数の機能性は、上述されるやり方と異なるやり方で構成要素の間で分散可能である。例えば、いくつかの実施形態では、電子システム４００は、ＡＲシステム環境および／またはＭＲ環境などの他のシステム環境を含むように改良されてよい。
【0068】
上に論じられるように、ＬＥＤは、ディスプレイエレクトロニクス１２２、ロケータ１２６、および視標追跡ユニット１３０など、人工現実システムのさまざまな部分における光源として使用されてよい。さらに、ＬＥＤは、ヘッドアップディスプレイ、テレビディスプレイ、スマートフォンディスプレイ、腕時計ディスプレイ、ウェアラブルディスプレイ、およびフレキシブルディスプレイなどのさまざまなディスプレイ技術において使用可能である。ＬＥＤは、モノのインターネット（ＩＯＴ）などの多くのアプリケーションにおける複数のセンサと組み合わせて使用可能である。本明細書に説明されるＬＥＤは、紫外光、可視光、または赤外光など、任意の所望の波長を有する光を放出するように構成可能である。また、本明細書に説明されるＬＥＤは、平面、縦型、円錐形、半放物線形状、放物線形状、またはこれらの組合せなどの任意の適したメサ形状を有するように構成可能である。本明細書に説明されるＬＥＤは、５０μｍ未満、２０μｍ未満、または１０μｍ未満である線寸法を有する活性発光領域を有するマイクロＬＥＤであってよい。例えば、線寸法は、線寸法は２μｍまたは４μｍほどの大きさしかない場合がある。
【0069】
図５ａ～図５Ｆは、ＬＥＤを製造するウエハーツーウエハーボンディングの方法を示す。図５Ａに示されるように、方法は、基板５１５および半導体材料５０１を有する構造で始まる。半導体材料５０１は、基板５１５上に任意の適したエピタキシャル法によって成長させる複数のエピタキシャル層を含んでよい。例えば、半導体材料５０１は、ｎ型層５２５、量子井戸層５３０、およびｐ型層５３５を含んでよい。基板５１５は、半導体材料５０１を成長させるのに適している任意の材料から作られてよい。例えば、基板５１５は、サファイアから作られてよく、半導体材料５０１は、ＧａＮから作られてよい。基板５１５とｎ型層５２５との間のバッファ層など、他の層が、含まれていてもよい。バッファ層は、多結晶のＧａＮまたはＡｌＮなどの任意の適した材料から作られてよく、かつ５０ｎｍ未満の厚さを有してよい。
【0070】
図５Ｂに示されるように、コンタクト層５４０は、半導体材料５０１のｐ型層５３５上に堆積可能である。コンタクト層５４０は、金属など、半導体材料５０１に電気コンタクトを提供するための任意の適した材料から作られてよい。さらに、コンタクト層５４０は、高反射率を有するように最適化可能である。ボンディング層５４５は、コンタクト層５４０上に堆積可能である。ボンディング層５４５は、金属など、半導体材料５０１にボンディングを提供するための任意の適した材料から作られてよい。コンタクト層５４０およびボンディング層５４５は、異なる材料または同じ材料から作られてよい。コンタクト層５４０およびボンディング層５４５は、ｐ型層５３５上に堆積される単一層に含まれてよく、またはコンタクト層５４０およびボンディング層５４５は、図５Ｂに示されるように、別個の層であってよい。
【0071】
図５Ｃに示されるように、ベースウエハー５０５およびボンディング層５１０を含む別の構造が、設けられてよい。ベースウエハー５０５は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ウエハーであってよく、かつ複数のドライバ回路５８０を含んでよい。ボンディング層５１０は、金属など、ベースウエハー５０５にボンディングを提供するための任意の適した材料から作られてよい。
【0072】
図５Ｄに示されるように、ベースウエハー５０５は、ボンディング層５１０および／またはボンディング層５４５を介して半導体材料５０１にボンディング可能である。ボンディング層５１０およびボンディング層５４５は、同じ材料から作られてよい。この例は、ボンディング層５１０およびボンディング層５４５の組合せが、ボンディング層５５０として示される、図５Ｄに示される。代替的には、ボンディング層５１０およびボンディング層５４５は、異なる材料から作られてよい。以下にさらに詳細に論じられるように、ベースウエハー５０５は、さまざまな方法によって半導体材料５０１にボンディング可能である。
【0073】
図５Ｅに示されるように、基板５１５は、半導体材料５０１から除去されてよい。基板５１５は、レーザリフトオフ（ＬＬＯ）など、任意の適した方法によって除去されてよい。例えば、基板５１５は、基板５１５と半導体材料５０１との間の界面にレーザビームを集光することによって除去されてよい。代替的にはまたはさらに、基板５１５は、基板５１５を加熱すること、および／または基板５１５に水平力を適用することによって除去されてよい。
【0074】
図５Ｆに示されるように、トレンチ５７０は、半導体材料５０１、コンタクト層５４０、ボンディング層５５０、およびベースウエハー５０５の一部分によって形成されてよい。トレンチ５７０は、リソグラフィなどの任意の適した方法によって形成されてよい。トレンチ５７０がドライバ回路５８０と干渉せず、ドライバ回路５８０と垂直方向に揃わないように、トレンチ５７０のパターニングがドライバ回路５８０の場所に基づいてよい。結果として得られる構造は、トレンチ５７０によって別個にされる複数のＬＥＤを含む。図５Ｆに示されるように、ＬＥＤは、垂直な側壁を有してよい。例えば、ＬＥＤは、円筒形メサを有してよい。
【0075】
図６Ａ～図６Ｉは、ＬＥＤを製造するウエハーツーウエハーボンディングの別の方法を示す。図６Ａに示されるように、方法は、基板６１５および半導体材料６０１を有する構造で始まる。半導体材料６０１は、基板６１５上に任意の適したエピタキシャル法によって成長させる複数のエピタキシャル層を含んでよい。例えば、半導体材料６０１は、ｎ型層６２５、量子井戸層６３０、およびｐ型層６３５を含んでよい。基板６１５は、半導体材料６０１を成長させるのに適している任意の材料から作られてよい。例えば、基板６１５は、サファイアから作られてよく、半導体材料６０１は、ＧａＮから作られてよい。基板６１５とｎ型層６２５との間のバッファ層など、他の層が含まれていてもよい。バッファ層は、多結晶のＧａＮまたはＡｌＮなどの任意の適した材料から作られてよく、かつ５０ｎｍ未満の厚さを有してよい。
【0076】
図６Ｂに示されるように、複数の隣接するメサ形状６９０は、半導体材料６０１に複数の間隙６５０をパターニングすることによって形成されてよい。パターニングは、異方性エッチングなどの任意の適した方法によって行われてよい。メサ形状６９０の形状は、ＬＥＤの製造が完了すると、対応するＬＥＤから抽出される光量を増大または最適化させるように選定され得る。例えば、メサ形状６９０は、放物線形状、または別の非垂直な形状を有するように形成されてよい。反射層６５５は、各メサ形状６９０の少なくとも１つの側壁上に形成されてよい。反射層６５５は、銀または金などの任意の適した材料から作られてよい。反射層６５５は、蒸発またはスパッタリングなどの任意の適した方法によって形成されてよい。
【0077】
図６Ｃに示されるように、パッシベーション層６６０は、隣接するメサ形状６９０間の間隙６５０内に形成されてよい。パッシベーション層６６０は、酸化物などの任意の適した材料から作られてよい。パッシベーション層６６０は、平らなボンディング面を提供するように使用されてよい。例えば、パッシベーション層６６０が間隙６５０内に堆積された後、パッシベーション層６６０は、平らであるように、かつｐ型層６３５を露出させるようにポリッシュバックされてよい。代替的には、パッシベーション層６６０およびｐ型層６３５の薄層は、平らなボンディング面を形成するように除去されてよい。他の実施形態では、研磨および／または化学エッチングが、平らなボンディング面を形成するように使用されてよい。代替的にはまたはさらに、任意の他の適した方法は、パッシベーション層６６０およびｐ型層６３５を平坦化するように使用されてよい。
【0078】
図６Ｄに示されるように、コンタクト層６４０は、半導体材料６０１のｐ型層６３５、およびパッシベーション層６６０上に堆積可能である。コンタクト層６４０は、金属など、半導体材料６０１に電気コンタクトを提供するための任意の適した材料から作られてよい。さらに、コンタクト層６４０は、高反射率を有するように最適化可能である。代替策として、コンタクト層６４０は、メサ形状６９０の形成より先に堆積可能である。この例では、パッシベーション層６６０は、平らであるように、かつコンタクト層６４０を露出させるようにポリッシュバックされてよい。ボンディング層６４５は、コンタクト層６４０上に堆積可能である。ボンディング層６４５は、金属など、半導体材料６０１にボンディングを提供するための任意の適した材料から作られてよい。コンタクト層６４０およびボンディング層６４５は、異なる材料または同じ材料から作られてよい。コンタクト層６４０およびボンディング層６４５は、ｐ型層６３５およびパッシベーション層６６０上に堆積される単一層に含まれてよく、またはコンタクト層６４０およびボンディング層６４５は、図６Ｄに示されるように、別個の層であってよい。
【0079】
図６Ｅに示されるように、ベースウエハー６０５およびボンディング層６１０を含む別の構造が、設けられてよい。ベースウエハー６０５は、ＡＳＩＣウエハーであってよく、複数のドライバ回路６８０を含んでよい。ボンディング層６１０は、金属など、ベースウエハー６０５にボンディングを提供するための任意の適した材料から作られてよい。
【0080】
図６Ｆに示されるように、ベースウエハー６０５は、ボンディング層６１０および／またはボンディング層６４５を介して半導体材料６０１にボンディング可能である。ボンディング層６１０およびボンディング層６４５は、同じ材料から作られてよい。この例は、ボンディング層６１０およびボンディング層６４５の組合せがボンディング層６９５として示される、図６Ｆに示される。代替的には、ボンディング層６１０およびボンディング層６４５は、異なる材料から作られてよい。以下にさらに詳細に論じられるように、ベースウエハー６０５は、さまざまな方法によって、半導体材料６０１にボンディング可能である。ボンディング中、ベースウエハー６０５は、ドライバ回路６８０が隣接するメサ形状６９０と位置合わせされるように、半導体材料６０１と位置合わせされてよい。
【0081】
図６Ｇに示されるように、基板６１５は、半導体材料６０１から除去されてよい。基板６１５は、レーザリフトオフ（ＬＬＯ）など、任意の適した方法によって除去されてよい。例えば、基板６１５は、基板６１５と半導体材料６０１との間の界面にレーザビームを集光することによって除去されてよい。代替的にはまたはさらに、基板６１５は、基板６１５を加熱すること、および／または基板６１５に水平力を適用することによって除去されてよい。
【0082】
図６Ｈに示されるように、トレンチ６７０は、半導体材料６０１、コンタクト層６４０、およびボンディング層６９５によって形成されてよい。トレンチ６７０は、リソグラフィなどの任意の適した方法によって形成されてよい。トレンチ６７０は、ＬＥＤを単体化するために使用されてよく、トレンチ６７０がドライバ回路６８０と干渉せず、ドライバ回路６８０と縦方向に揃えられないように形成されてよい。結果として得られる構造は、トレンチ６７０によって別個にされる複数のＬＥＤを含む。図６Ｈに示されるように、ＬＥＤは、非垂直な側壁を有してよい。
【0083】
図６Ｉに示されるように、レンズ６７５は、各ＬＥＤの光出口表面に形成されてよい。レンズ６７５は、光抽出効率を増大させ、ＬＥＤの放射コーンを減少させることができる。例えば、図６Ｉに示された各ＬＥＤの光抽出効率は、少なくとも８５％であってよく、ビーム角は、４０°未満であってよい。代替的には、他の光抽出特徴は、光出口表面の粗面化など、各ＬＥＤの光出口表面に形成されてよい。他の光抽出特徴のいくつかの例は、グレーデッドインデックスオプティクス、フレネルレンズ、回折格子、フォトニック結晶、および反射防止（ＡＲ）膜を含む。代替的には、他の特徴が、自然放出率を増大させるために形成されてよい。
【0084】
図６Ｊは、ベースウエハー６０５に使用されてよい２Ｔ１Ｃ画素構造の一例を示す。２Ｔ１Ｃ画素構造は、コンデンサＣ１と共に２つのトランジスタＭ１およびＭ２を含んでよい。２Ｔ１Ｃ画素構造は、ドライバ回路６８０の一例である。
【0085】
図７Ａ～図７Ｆは、ＬＥＤを製造するウエハーツーウエハーボンディングのさらに別の方法を示す。図７Ａに示されるように、方法は、基板７１５および半導体材料７０１を有する構造で始まる。半導体材料７０１は、基板７１５上に任意の適したエピタキシャル法によって成長させる複数のエピタキシャル層を含んでよい。例えば、半導体材料７０１は、ｎ型層７２５、量子井戸層７３０、およびｐ型層７３５を含んでよい。基板７１５は、半導体材料７０１を成長させるのに適している任意の材料から作られてよい。例えば、基板７１５は、サファイアから作られてよく、半導体材料７０１は、ＧａＮから作られてよい。基板７１５とｎ型層７２５との間のバッファ層７２０など、他の層が、含まれていてもよい。バッファ層７２０は、多結晶のＧａＮまたはＡｌＮなどの任意の適した材料から作られてよく、かつ５０ｎｍ未満の厚さを有してよい。
【0086】
図７Ｂに示されるように、複数の低抵抗率領域と交互する複数の高抵抗率領域は、半導体材料７０１のｐ型層７３５をパターニングすることによって形成されてよい。高抵抗率領域は、低抵抗率領域よりも高い抵抗率を有する。ｐ型層７３５がパターニングされると、ｐ型層７３５は、複数の高抵抗率領域７８０と交互する（低抵抗率領域に対応する）複数の発光体７９０を含む。パターニングは、プラズマ処理またはイオン注入など、任意の適した方法によって行われてよい。例えば、リソグラフィは、それらの領域内で抵抗率を増大させるために、プラズマを用いてｐ型層７３５の選択領域を処理するように使用されてよい。処理の奥行は、ｐ層７３５全体を通じて及ぶことができ、量子井戸層７３０の中に及ばなくてよい。発光体７９０は、発光体７９０を上で説明される光抽出特徴と位置合わせすることによって構造の光抽出を増大させるように設計されてよい。ｐ型層７３５は、平らなボンディング面を与えるために平らであるようにポリッシュバックされてよい。代替的には、ｐ型層７３５の薄いスライスは、平らなボンディング面を形成するように除去されてよい。他の実施形態では、研磨および／または化学エッチングが、平らなボンディング面を形成するように使用されてよい。代替的にはまたはさらに、任意の他の適した方法は、ｐ型層７３５を平坦化するように使用されてよい。矢印７９５は、電流の流れを表し、電流は隣接する発光体７９０間に流れないことを示す。
【0087】
図７Ｃに示されるように、コンタクト層７４０は、半導体材料７０１のｐ型層７３５上に堆積可能である。コンタクト層７４０は、金属など、半導体材料７０１に電気コンタクトを提供するための任意の適した材料から作られてよい。代替策として、コンタクト層７４０は、発光体７９０の形成より先に堆積可能である。さらに、コンタクト層７４０は、高反射率を有するように最適化可能である。ボンディング層７４５は、コンタクト層７４０上に堆積可能である。ボンディング層７４５は、金属など、半導体材料７０１にボンディングを提供するための任意の適した材料から作られてよい。コンタクト層７４０およびボンディング層７４５は、異なる材料または同じ材料から作られてよい。コンタクト層７４０およびボンディング層７４５は、ｐ型層７３５上に堆積される単一層に含まれてよく、またはコンタクト層７４０およびボンディング層７４５は、図７Ｃに示されるように、別個の層であってよい。
【0088】
図７Ｄに示されるように、ベースウエハー７０５は、ボンディング層７５０を介して半導体材料７０１にボンディング可能である。ベースウエハー７０５は、ＡＳＩＣウエハーであってよく、複数のドライバ回路７８５を含んでよい。ボンディング層７４５およびボンディング層７５０は、同じ材料から作られてよい。ボンディング層７５０は、ボンディング層７４５を含んでよい。以下にさらに詳細に論じられるように、ベースウエハー７０５は、さまざまな方法によって半導体材料７０１にボンディング可能である。ボンディング中、ドライバ回路７８５が、隣接する発光体７９０と位置合わせされるように、ベースウエハー７０５は、半導体材料７０１と位置合わせされてよい。
【0089】
図７Ｅに示されるように、基板７１５は、半導体材料７０１から除去されてよい。基板７１５は、レーザリフトオフ（ＬＬＯ）など、任意の適した方法によって除去されてよい。例えば、基板７１５は、基板７１５と半導体材料７０１との間の界面にレーザビームを集光することによって除去されてよい。代替的にはまたはさらに、基板７１５は、基板７１５を加熱すること、および／または基板７１５に水平力を適用することによって除去されてよい。
【0090】
図７Ｆに示されるように、トレンチ７７０は、ＬＥＤを単体化するために、半導体材料７０１、コンタクト層７４０、ボンディング層７５０、およびベースウエハー７０５によって形成されてよい。代替的には、トレンチ７７０が、ＬＥＤを単体化するためにベースウエハー７０５を通じて一部分だけ形成されてよい。別の代替策として、ベースウエハー７０５は、ＬＥＤ配列サイズを判断するために一部分だけエッチングされてよく、各ＬＥＤ配列を分離するために初めから終わりまでエッチングされてよい。トレンチ７７０は、個々のＬＥＤが形成されるように、隣接する発光体７９０間に形成されてよい。トレンチ７７０は、リソグラフィなどの任意の適した方法によって形成されてよい。結果として得られる構造は、トレンチ７７０によって別個にされる複数のＬＥＤを含む。図７Ｆに示されるように、ＬＥＤは、垂直な側壁を有してよい。
【0091】
図７Ｇに示されるように、レンズ７７５が、各ＬＥＤの光出口表面に形成されてよい。レンズ７７５は、光抽出効率を増大させ、ＬＥＤの放射コーンを減少させることができる。代替的には、他の光抽出特徴は、光出口表面の粗面化など、各ＬＥＤの光出口表面に形成されてよい。他の光抽出特徴のいくつかの例は、グレーデッドインデックスオプティクス、フレネルレンズ、回折格子、および反射防止（ＡＲ）膜を含む。代替的には、フォトニック結晶または光アンテナなど、他の特徴が、自然放出率を増大させるように形成されてよい。
【0092】
図８Ａ～図８Ｃは、ベースウエハーを半導体ウエハーにボンディングするさまざまな方法を示す。図８Ａに示されるように、金属間ボンディングのための構造は、基板８１５および半導体材料８０１を含んでよい。半導体材料８０１は、基板８１５上に任意の適したエピタキシャル法によって成長させる複数のエピタキシャル層を含んでよい。例えば、半導体材料８０１は、ｎ型層８２５、量子井戸層８３０、およびｐ型層８３５を含んでよい。基板８１５は、半導体材料８０１を成長させるのに適している任意の材料から作られてよい。例えば、基板８１５は、サファイアから作られてよく、半導体材料８０１は、ＧａＮから作られてよい。基板８１５とｎ型層８２５との間のバッファ層８２０など、他の層が、含まれていてもよい。バッファ層８２０は、多結晶のＧａＮまたはＡｌＮなどの任意の適した材料から作られてよく、かつ５０ｎｍ未満の厚さを有してよい。
【0093】
複数の低抵抗率領域と交互する複数の高抵抗率領域は、半導体材料８０１のｐ型層８３５をパターニングすることによって形成されてよい。高抵抗率領域は、低抵抗率領域よりも高い抵抗率を有し得る。ｐ型層８３５がパターニングされると、ｐ型層８３５は、複数の高抵抗率領域８８０と交互する（低抵抗率領域に対応する）複数の発光体８９０を含む。パターニングは、プラズマ処理またはイオン注入など、任意の適した方法によって行われてよい。例えば、リソグラフィが、それらの領域内で抵抗率を増大させるために、プラズマを用いてｐ型層８３５の選択領域を処理するように使用されてよい。処理の奥行は、ｐ型層８３５全体を通じて及ぶことができ、量子井戸層８３０の中に及ばなくてよい。ｐ型層８３５は、平らなボンディング面を与えるために平らであるようにポリッシュバックされてよい。代替的には、ｐ型層８３５の薄いスライスは、平らなボンディング面を形成するように除去されてよい。他の実施形態では、研磨および／または化学エッチングが、平らなボンディング面を形成するように使用されてよい。代替的にはまたはさらに、任意の他の適した方法は、ｐ型層８３５を平坦化するように使用されてよい。
【0094】
コンタクト層８４０は、半導体材料８０１のｐ型層８３５上に堆積可能である。コンタクト層８４０は、金属などの半導体材料８０１に電気コンタクトを提供するための任意の適した材料から作られてよい。さらに、コンタクト層８４０は、高反射率を有するように最適化可能である。ボンディング層８４５は、コンタクト層８４０上に堆積可能である。ボンディング層８４５は、金属などの半導体材料８０１にボンディングを提供するための任意の適した材料から作られてよい。コンタクト層８４０およびボンディング層８４５は、異なる材料または同じ材料から作られてよい。コンタクト層８４０およびボンディング層８４５は、ｐ型層８３５上に堆積される単一層に含まれてよく、またはコンタクト層８４０およびボンディング層８４５は、図８Ａに示されるように、別個の層であってよい。ボンディング層８４５は、金属間ボンディングに使用されてよく、ボンディング層８４５は、Ｔｉまたは任意の他の適した金属から作られてよい。ボンディング層８４５および別の金属ボンディング層が共に押される時に、ボンディング層８４５が別の金属ボンディング層に共にくっつくように、ボンディング層８４５は、実質的に平らでよい。
【0095】
図８Ｂに示されるように、共晶ボンディングのための構造は、基板８１５と、ｎ型層８２５、量子井戸層８３０、およびｐ型層８３５を含む半導体材料８０１とを含んでよい。基板８１５は、半導体材料８０１を成長させるのに適している任意の材料から作られてよい。例えば、基板８１５は、サファイアから作られてよく、半導体材料８０１は、ＧａＮから作られてよい。基板８１５とｎ型層８２５との間のバッファ層８２０など、他の層が、含まれていてもよい。バッファ層８２０は、多結晶のＧａＮまたはＡｌＮなどの任意の適した材料から作られてよく、かつ５０ｎｍ未満の厚さを有してよい。複数の低抵抗率領域と交互する複数の高抵抗率領域は、半導体材料８０１のｐ型層８３５をパターニングすることによって形成されてよい。高抵抗率領域は、低抵抗率領域よりも高い抵抗率を有してよい。ｐ型層８３５がパターニングされると、ｐ型層８３５は、複数の高抵抗率領域８８０と交互する（低抵抗率領域に対応する）複数の発光体８９０を含む。パターニングは、プラズマ処理またはイオン注入など、任意の適した方法によって行われてよい。例えば、リソグラフィは、それらの領域内で抵抗率を増大させるために、プラズマを用いてｐ型層８３５の選択領域を処理するように使用されてよい。処理の奥行は、ｐ型層８３５全体を通じて及ぶことができ、量子井戸層８３０の中に及ばなくてよい。ｐ型層８３５は、平らなボンディング面を与えるために平らであるようにポリッシュバックされてよい。代替的には、ｐ型層８３５の薄いスライスは、平らなボンディング面を形成するように除去されてよい。他の実施形態では、研磨および／または化学エッチングが、平らなボンディング面を形成するように使用されてよい。代替的にはまたはさらに、任意の他の適した方法は、ｐ型層８３５を平坦化するように使用されてよい。共晶ボンディング層８８５は、半導体材料８０１のｐ型層８３５上に堆積可能である。共晶ボンディング層８８５は、ＣｕＳｎまたはＡｕＴｉなど、半導体材料８０１に共晶ボンドを提供するための任意の適した材料から作られてよい。共晶ボンディング層８８５および別の金属ボンディング層が共に加熱され、押される時に、共晶ボンディング層８８５が別の金属ボンディング層に共にくっつくので、共晶ボンディング層８８５は、実質的に平らである必要はない。
【0096】
図８Ｃに示されるように、金属酸化物ボンディングのための構造は、基板８１５と、ｎ型層８２５、量子井戸層８３０、およびｐ型層８３５を含む半導体材料８０１とを含んでよい。基板８１５は、半導体材料８０１を成長させるのに適している任意の材料から作られてよい。例えば、基板８１５は、サファイアから作られてよく、半導体材料８０１は、ＧａＮから作られてよい。基板８１５とｎ型層８２５との間のバッファ層８２０など、他の層が、含まれていてもよい。バッファ層８２０は、多結晶のＧａＮまたはＡｌＮなどの任意の適した材料から作られてよく、かつ５０ｎｍ未満の厚さを有してよい。複数の低抵抗率領域と交互する複数の高抵抗率領域は、半導体材料８０１のｐ型層８３５をパターニングすることによって形成されてよい。高抵抗率領域は、低抵抗率領域よりも高い抵抗率を有し得る。ｐ型層８３５がパターニングされると、ｐ型層８３５は、複数の高抵抗率領域８８０と交互する（低抵抗率領域に対応する）複数の発光体８９０を含む。パターニングは、プラズマ処理またはイオン注入など、任意の適した方法によって行われてよい。例えば、リソグラフィが、それらの領域内で抵抗率を増大させるために、プラズマを用いてｐ型層８３５の選択領域を処理するように使用されてよい。処理の奥行は、ｐ型層８３５全体を通じて及ぶことができ、量子井戸層８３０の中に及ばなくてよい。ｐ型層８３５は、平らなボンディング面を提供するためにポリッシュバックされてよい。代替的には、ｐ型層８３５の薄いスライスは、平らなボンディング面を形成するように除去されてよい。他の実施形態では、研磨および／または化学エッチングが、平らなボンディング面を形成するように使用されてよい。代替的にはまたはさらに、任意の他の適した方法は、ｐ型層８３５を平坦化するように使用されてよい。
【0097】
金属層８９５は、発光体８９０のそれぞれに形成されてよい。金属層８９５は、ＬＥＤデバイスのためのコンタクトであってよい。高抵抗率領域８８０は、別の基板をボンディングするために、酸化物層の機能を果たし得る。代替的には、酸化物層８９９は、高抵抗率領域８８０のそれぞれに形成されてよい。金属層８９５は、別のボンディング層とボンディングするために使用されてもよい。高抵抗率領域８８０または酸化物層８９９は、酸化物領域および金属領域の交互するパターニングも有する別の基板とのイニシャルボンドをもたらすように使用されてよい。基板が位置合わせされ、酸化物間ボンドが形成される。酸化物間ボンドは、室温で形成されてよい。さらにまた、金属層８９５は、電気接続を提供し、第１のボンドの強度を高めるために、第２のボンドをもたらすように使用されてよい。金属間ボンドは、２つの基板の金属領域間の間隙を閉じるように基板を加熱することによって形成されてよく、それによって導電性経路をもたらす。さらにまた、ボンディングされた基板は、外部圧力を加えることなく、金属領域を圧縮するようにさらに加熱されてよい。
【0098】
代替的にはまたはさらに、さまざまな他のボンディング方法が、使用されてよい。例えば、陽極ボンディング、熱圧着ボンディング、紫外線（ＵＶ）ボンディング、および／またはフュージョンボンディングが、使用されてよい。さらに、２ステップボンディングプロセスが、使用されてよく、程よい強度を有するイニシャルボンドがもたらされ、さらにまた、基板が除去された後、およびＬＥＤが単体化される前に、イニシャルボンドが強化される。
【0099】
図９Ａ～図９Ｄは、ウエハーツーウエハーボンディングのための表面を形成する方法を示す。図９Ａに示されるように、ウエハーツーウエハーボンディングのための構造は、基板９１５および半導体材料９０１を含んでよい。半導体材料９０１は、基板９１５上に任意の適したエピタキシャル法によって成長させる複数のエピタキシャル層を含んでよい。基板９１５は、半導体材料９０１を成長させるのに適している任意の材料から作られてよい。例えば、基板９１５は、サファイアから作られてよく、半導体材料９０１は、ＧａＮから作られてよい。上述されたものなど、他の層が、含まれていてもよい。
【0100】
図９Ｂに示されるように、コンタクト９４０は、半導体材料９０１上に堆積可能である。コンタクト９４０は、金属など、半導体材料９０１に電気コンタクトを提供するための任意の適した材料から作られてよい。さらに、コンタクト９４０は、高反射率を有するように最適化可能である。
【0101】
図９Ｃに示されるように、パッシベーション層９６０は、半導体材料９０１およびコンタクト９４０上に堆積可能である。パッシベーション層９６０は、酸化物など、任意の適した材料から作られてよい。
【0102】
図９Ｄに示されるように、パッシベーション層９６０の一部は、ボンディングのためにコンタクト９４０およびパッシベーション層９６０を有する表面を提供するために除去されてよい。パッシベーション層９６０は、平らなボンディング面を提供するように使用されてよい。例えば、パッシベーション層９６０は、平らであるように、かつコンタクト９４０を露出させるようにポリッシュバックされてよい。代替的には、パッシベーション層９６０の薄層、およびコンタクト９４０は、平らなボンディング面を形成するように除去されてよい。他の実施形態では、研磨および／または化学エッチングが、平らなボンディング面を形成するように使用されてよい。代替的にはまたはさらに、任意の他の適した方法は、パッシベーション層９６０およびコンタクト９４０を平坦化するように使用されてよい。平らなボンディング面は、上述されるように、金属酸化物ボンディングによって基板９１５を別のウエハーにボンディングするために使用されてよい。
【0103】
上に開示される方法、システム、およびデバイスは例である。さまざまな実施形態は、必要に応じてさまざまな手順または構成要素を、省略、代用、または追加可能である。例えば、代替的な構成では、説明した方法は、説明したものと異なる順序で行われてよい、および／またはさまざまな段階は、追加、省略、および／または組み合わせ可能である。また、ある特定の実施形態に関して説明される特徴は、さまざまな他の実施形態で組み合わせられてよい。実施形態の種々の態様および要素は同様のやり方で組み合わせられてよい。また、技術は発展しているため、要素の多くは、本開示の範囲をこれらの具体的な例に限定しない例である。
【0104】
実施形態を十分に理解してもらうために本明細書に具体的詳細を挙げている。しかしながら、実施形態はこれら具体的詳細なく実践可能である。例えば、周知の回路、プロセス、システム、構造、および技法は、実施形態を不明瞭にすることを回避するために不必要な詳細なしで示されている。本明細書は例示の実施形態のみを提供しており、本発明の範囲、応用性、または構成を限定することを意図するものではない。もっと正確に言えば、実施形態の前述の説明は、当業者に、さまざまな実施形態を実施するための実施可能な説明を提供するであろう。本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、要素の機能および配置においてさまざまな変更がなされてよい。
【0105】
また、いくつかの実施形態はフロー図またはブロック図として描写されるプロセスとして説明された。それぞれは、動作を逐次プロセスとして説明するものであり得るが、動作の多くは並列にまたは同時に行われてよい。さらに、動作の順序は再編成されてよい。プロセスは図に含まれない追加のステップを有する場合がある。また、方法の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはこれらの任意の組合せによって実装されてよい。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、またはマイクロコードで実装される時、関連しているタスクを行うためのプログラムコードまたはコードセグメントは、記憶媒体などのコンピュータ可読媒体に記憶されてよい。プロセッサは関連しているタスクを行ってよい。
【0106】
具体的な要件に従って大きく変化させてもよいことは、当業者には明らかであろう。例えば、カスタマイズされたまたは専用のハードウェアも使用されてよい、および／または特定の要素は、ハードウェア、（アプレットなどのポータブルソフトウェアを含む）ソフトウェア、またはこの両方で実装される場合がある。さらに、ネットワーク入力／出力デバイスなどの他のコンピューティングデバイスへの接続が用いられてよい。
【0107】
添付の図を参照すると、メモリを含むことができる構成要素は、非一時的な機械可読媒体を含むことができる。本明細書で使用されるような「機械可読媒体」および「コンピュータ可読媒体」という用語は、機械を具体的なやり方で動作させるデータを提供する際に関与する任意の記憶媒体を指す。以上に提供される実施形態において、さまざまな機械可読媒体は、命令／コードを処理ユニットおよび／または実行するための他のデバイスに提供する際に関与し得る。さらにまたは代替的に、機械可読媒体は、このような命令／コードを記憶するおよび／または伝えるために使用され得る。多くの実装形態では、コンピュータ可読媒体は物理記憶媒体および／または有形記憶媒体である。このような媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含むがこれらに限定されない多くの形を成してよい。コンピュータ可読媒体の一般的な形態は、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）もしくはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの磁気媒体および／または光媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する任意の他の物理媒体、ＲＡＭ、プログラム可能読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、以降で説明されるような搬送波、または、コンピュータが命令および／またはコードを読み出すことができる任意の他の媒体を含む。コンピュータプログラム製品は、手順、関数、サブプログラム、プログラム、ルーチン、アプリケーション（アプリ）、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラス、または、命令、データ構造、またはプログラム文の任意の組合せを表すことができるコードおよび／または機械実行可能命令を含んでよい。
【0108】
本明細書に説明されるメッセージを通信するために使用される情報および信号がさまざまな種々の技術および技法のいずれかを使用して表され得ることを、当業者は理解するであろう。例えば、上記の説明全体を通して言及され得る、データ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはこれらの任意の組合せによって表され得る。
【0109】
本明細書で使用されるような用語、「および（ａｎｄ）」および「または（ｏｒ）」は、このような用語が使用される文脈に少なくとも部分的に左右されることも予想されるさまざまな意味を含み得る。典型的には、Ａ、Ｂ、また、Ｃのようなリストを関連付けるために使用される場合の「または（ｏｒ）」は、本明細書において排他的な意味で使用されるＡ、Ｂ、またはＣと共に、本明細書において包含的な意味で使用されるＡ、Ｂ、およびＣを意味することが意図されている。さらに、本明細書で使用されるような「１つまたは複数の」という用語は、単数形の任意の特徴、構造、または特性を説明するために使用され得る、または、特徴、構造、または特性の何らかの組合せを説明するために使用され得る。しかしながら、これは単に例示的な例であり、特許請求される主題はこの例に限定されないことは留意されるべきである。さらに、Ａ、Ｂ、または、Ｃのようなリストを関連付けるために使用される場合の「少なくとも１つの」という用語は、Ａ、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ、ＡＡ、ＡＢＣ、ＡＡＢ、ＡＡＢＢＣＣＣなどのようなＡ、Ｂ、および／またはＣの任意の組合せを意味するように解釈可能である。
【0110】
さらに、ある特定の実施形態がハードウェアおよびソフトウェアの特定の組合せを使用して説明されているが、ハードウェアおよびソフトウェアの他の組合せも可能であることは認識されるべきである。ある特定の実施形態は、ハードウェアのみで、またはソフトウェアのみで、またはこれらの組合せを使用して実装されてよい。１つの例では、ソフトウェアは、本開示に説明されるステップ、動作、またはプロセスのいずれかまたは全てを行うために１つまたは複数のプロセッサによって実行可能なコンピュータプログラムコードまたは命令を含有するコンピュータプログラム製品で実装されてよく、ここで、コンピュータプログラムは非一時的なコンピュータ可読媒体上に記憶されてよい。本明細書に説明されるさまざまなプロセスは、同じプロセッサ上に、または種々のプロセッサの任意の組合せで実装可能である。
【0111】
デバイス、システム、構成要素、またはモジュールがある特定の動作または機能を行うように構成されるとして説明される場合、このような構成は、例えば、動作を行うように電子回路を設計することによって、コンピュータ命令またはコードを実行するなどによって動作を行うための（マイクロプロセッサなどの）プログラム可能電子回路、または非一時的なメモリ媒体上に記憶されるコードまたは命令を実行するようにプログラミングされるプロセッサもしくはコアをプログラミングすることによって、またはこれらの任意の組合せによって、成し遂げられ得る。プロセスは、プロセス間通信のための従来の技法を含むがこれに限定されないさまざまな技法を使用して通信でき、異なるプロセス対が異なる技法を使用してよい、または、同じプロセス対がその時々で異なる技術を使用してよい。
【0112】
本明細書および図面は、それに応じて、限定的意味ではなく例示的意味でみなされるべきである。しかしながら、特許請求の範囲に示されるようなより広範な趣旨および範囲から逸脱することなく、追加、代用、削除、ならびに他の改良および変更がなされてよいことは明らかであろう。よって、具体的な実施形態が説明されているが、これらは限定することを意図するものではない。さまざまな改良および等価物は以下の特許請求の範囲内にあるとする。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図6H】
【図6I】
【図6J】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図7G】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】