FR2885455A1 - Diode electroluminescente a puce retournee sans substrat, et procede de fabrication de celle-ci - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de DEL sans substrat est fourni. Le dispositif de DEL comprend un substrat (216), une couche épitaxiale (204) disposée sur le substrat (216), une première électrode (212) disposée sur une partie de la couche épitaxiale (204), une seconde électrode (214) disposée sur une autre partie de la couche épitaxiale (204), et une couche de protection (218) disposée par-dessus la couche épitaxiale (204). On notera que, dans le dispositif de DEL, le substrat (216) comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat dispersant fortement la chaleur, et que la couche de protection (218) comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un matériau très transparent dispersant fortement la chaleur.
Description
DIODE ELECTROLUMINESCENTE A PUCE RETOURNEE
SANS SUBSTRAT, ET PROCEDE DE FABRICATION DE CELLE-CI
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne d'une façon générale une diode électroluminescente et un procédé de fabrication de celle-ci. Plus particulièrement, la présente invention est relative à une diode électroluminescente à puce retournée sans substrat et à un procédé de fabrication de celle-ci.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
La diode électroluminescente (DEL) est un composant à semi-conducteur qui a été abondamment employé comme dispositif d'émission de lumière. La puce d'émission de lumière de la DEL comprend généralement un semi-conducteur composé III-V tel que le phosphure de gallium (GaP), l'arséniure de gallium (GaAs) ou le nitrure de gallium (GaN). Le principe d'émission de lumière par une DEL réside dans la transformation d'énergie électrique en énergie lumineuse, qui est réalisée en appliquant un courant au semiconducteur composé pour générer des électrons et des trous. A la suite de cela, un excédent d'énergie est libéré par la combinaison d'électrons et de trous, et ainsi la DEL émet de la lumière. Globalement, la DEL présente les avantage d'une grande vitesse de réponse (généralement d'environ 10-9 secondes), d'une excellente lumière de couleur monochromatique, d'un faible encombrement, d'une basse consommation d'électricité, d'une faible pollution (ne contient pas de mercure), d'une grande fiabilité et d'un procédé de fabrication qui se prête à la fabrication en grandes séries. Par conséquent, l'emploi des DEL est très vaste et couvre, par exemple, les feux de signalisation routière, les panneaux d'affichage géants et l'écran de nombreux dispositifs électroniques portatifs.
En principe, une structure fondamentale d'un dispositif de DEL comprend une couche épitaxiale d'un composé des groupes III-V de type P et de type N entre lesquels se trouve une couche luminescente. Le rendement de luminescence du dispositif de DEL dépend du rendement quantique interne de la couche luminescente et du rendement d'extraction de lumière du dispositif. Un procédé pour accroître le rendement quantique interne comprend, essentiellement, une amélioration de la qualité de la couche luminescente et de la conception de la structure. Le procédé pour améliorer le rendement d'extraction de lumière comprend, pour l'essentiel, une diminution de la déperdition de lumière provoquée par l'absorption de la lumière émise par la couche luminescente par suite de la réflexion de la lumière à l'intérieur du dispositif de DEL.
Dans la technique antérieure, toutes sortes de structures et de procédés de fabrication de DEL ont été élaborées. On va décrire ci-dessous un exemple de forme de réalisation présentant la structure de DEL et le procédé de fabrication de celle-ci conformément au brevet US n 6 462 358. Les figures 1A et 1B sont des vues en coupe transversale illustrant schématiquement un processus de fabrication d'un dispositif de DEL selon la technique antérieure. En référence à la figure 1A, la structure épitaxiale 100 comprend un substrat 102 en GaAs de type N, une couche d'arrêt d'attaque chimique 104, une couche de placage inférieure 106 en (AlXGal_x) o,51no,5P de type N (0,5 <_ x <- 1,0), une couche active 108 en (AlXGal_x) o,5lno,5P (0 <- x <- 0,45), une couche de placage supérieure en (AlXGal_x) o,5lno,5P de type P (0,5 <_ x <- 1, 0), une couche épitaxiale 112 de type P et plusieurs contacts ohmiques 114a et 114b de type P. Ensuite, en référence à la figure 1B, une couche adhésive transparente 122 et un substrat transparent 124 sont formés par- dessus la couche épitaxiale 112 de type P et couvre les contacts ohmiques 114a et 114b de type P. Le substrat transparent 124 est connecté aux contacts ohmiques de type P 114a et 114b et à la couche épitaxiale 112 en pressant et en chauffant la couche adhésive transparente 122 pendant un moment à 250 C. La couche adhésive transparente 122 est composée de bisbenzocyclobutène (BCB) à état B ou d'autres matières adhésives transparentes telles qu'une résine époxy. Le substrat transparent 124 comprend un substrat polycristallin ou un substrat amorphe, par exemple un substrat en saphir, en verre, en GaP, en GaAsP, en ZnSe, en ZnS, en ZnSSe ou en SiC.
Ensuite, le substrat 102 est gravé à l'aide d'un agent d'attaque corrosif. Si la couche d'arrêt 104 d'attaque chimique est en matériaux absorbant la lumière, comme GaInP ou AlGaAs, la couche d'arrêt 104 d'attaque chimique doit être éliminée par la même solution. Ensuite, en référence à la figure 1B, une partie de la couche de placage inférieure 106, de la couche active 108 et de la couche de placage supérieure 110 est éliminée par attaque par voie sèche ou attaque par voie humide pour découvrir une partie de la couche épitaxiale 112. Après cela, la partie inférieure de la couche épitaxiale découverte 112 est éliminée pour former un canal 132 découvrant le contact ohmique de type P 114b. Ensuite, un contact ohmique de type N 134 est formé sur la couche de placage inférieure 106. A la suite de cela, une première couche 136 d'adhérence de métal est formée sur la couche épitaxiale 112 et le canal 132 est rempli de Au ou de Al pour former un canal 132 d'électrode connectant le contact ohmique de type P 114b. Ensuite, une seconde couche 138 d'adhérence de métal est formée sur la couche 134 de contact ohmique de type P. Enfin, une structure épitaxiale 150 de DEL est formée.
De la sorte, dans le procédé de fabrication de dispositif de DEL selon la technique antérieure, puisque la couche adhésive 122 et le substrat 124 doivent être transparents, l'efficacité de la dissipation de chaleur par le matériau de la couche adhésive 122 et du substrat 124 décrits cidessus est faible. Ainsi, la durée de vie du dispositif de DEL selon la technique antérieure est réduite. De plus, le substrat à meilleure transmittance de lumière tel que le saphir est très coûteux, si on dispose d'une substance à faible transmittance de lumière, le coût peut être réduit mais le rendement de luminescence du dispositif de DEL selon la technique antérieure est réduit lui aussi. De plus, pour améliorer la transmittance de lumière du dispositif de DEL selon la technique antérieure, la surface du substrat transparent 124 doit être polie, aussi le procédé est-il plus complexe et la productivité du procédé est-elle réduite.
EXPOSÉ DE L'INVENTION De la sorte, la présente invention concerne un dispositif de DEL sans substrat et un procédé de fabrication de celui-ci, dans lequel le dispositif de DEL n'a pas besoin d'un substrat transparent classique. Par conséquent, le coût du dispositif de DEL est réduit, l'efficacité de la dissipation de chaleur est améliorée et le procédé de fabrication du dispositif de DEL est simplifié.
L'invention propose un procédé de fabrication pour une DEL. Le procédé de fabrication comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, les étapes ci-après. Tout d'abord, un premier substrat est fourni et une couche épitaxiale est formée sur le premier substrat. Ensuite, un substrat de jonction est formé par-dessus la couche épitaxiale en faisant adhérer une couche adhésive entre la couche épitaxiale et le substrat de jonction. Ensuite, le premier substrat est éliminé. Après cela, une première électrode est formée sur la couche épitaxiale. Ensuite, une partie de la couche épitaxiale est éliminée pour former une couche épitaxiale réduite. Après cela, une seconde électrode est formée sur la couche épitaxiale réduite. Ensuite, un second substrat est formé par-dessus la première électrode et le second substrat. Après cela, le substrat de jonction et la couche adhésive sont éliminés et une couche de protection est formée par-dessus la couche épitaxiale.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le premier substrat comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat en arséniure de gallium (GaAs), en oxyde d'aluminium (Al2O3) ou en carbure de silicium (SiC).
Dans une forme de réalisation de l'invention, le matériau de la couche épitaxiale comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un semiconducteur composé à deux éléments tel que GaN, GaAs ou InN, un semiconducteur composé à trois éléments tel que GaAlAs ou un semi-conducteur composé à quatre éléments tel que AlInGaP.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le substrat de jonction comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat en verre, en silicium ou en oxyde d'aluminium (Al2O3) . Dans une forme de réalisation de l'invention, le premier substrat est éliminé par attaque chimique par voie sèche.
Dans une forme de réalisation de l'invention, l'épaisseur qui reste de la couche épitaxiale réduite est inférieure à l'épaisseur d'une couche de distribution de courant de la couche épitaxiale et la seconde électrode est connectée à la couche de distribution de courant de la couche épitaxiale.
Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche de distribution de courant est de type P, la première électrode comprend une électrode de contact ohmique de type N et la seconde électrode comprend une électrode de contact ohmique de type P. Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche de distribution de courant est de type N, la première électrode comprend une électrode de contact ohmique de type P et la seconde électrode comprend une électrode de contact ohmique de type N. Dans une forme de réalisation de l'invention, l'épaisseur totale des premières électrodes et de la couche épitaxiale est égale à l'épaisseur totale de la seconde électrode et de la couche épitaxiale réduite.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le second substrat comprend un substrat dissipant fortement la chaleur, par exemple en silicium ou en céramique.
Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche de protection comprend un substrat très transparent, dissipant fortement la chaleur, par exemple en carbone sous forme de diamant amorphe (CDA), en oxyde de silicium (SiO2) ou en nitrure de silicium (SiNX).
De plus, la présente invention propose un procédé de fabrication pour une diode électroluminescente (DEL). Le procédé de fabrication comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, les étapes ci-après. Pour commencer, un premier substrat est fourni. Ensuite, une couche épitaxiale est formée sur le premier substrat. Après cela, une première électrode est formée sur la couche épitaxiale. Ensuite, une partie de la couche épitaxiale est supprimée pour former une couche épitaxiale réduite. Après cela, une seconde électrode est formée sur la couche épitaxiale réduite. Ensuite, un second substrat est formé par-dessus la première électrode et le second substrat. Après cela, le premier substrat est éliminé et une couche de protection est formée par-dessus la couche épitaxiale.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le premier substrat comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat en arséniure de gallium (GaAs), en oxyde d'aluminium (Al2O3) ou en carbure de silicium (SiC).
Dans une forme de réalisation de l'invention, le matériau de la couche épitaxiale comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un semiconducteur composé à deux éléments tel que GaN, GaAs ou InN, un semiconducteur composé à trois éléments tel GaAlAs ou un semi-conducteur composé à quatre éléments tel que AlInGaP.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le premier substrat est éliminé par attaque chimique par voie sèche.
Dans une forme de réalisation de l'invention, l'épaisseur qui reste de la couche épitaxiale réduite est inférieure à l'épaisseur d'une couche de distribution de courant de la couche épitaxiale et la seconde électrode est connectée à la couche de distribution de courant de la couche épitaxiale.
Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche de distribution de courant est de type P, la première électrode comprend une électrode de contact ohmique de type N et la seconde électrode comprend une électrode de contact ohmique de type P. Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche de distribution de courant est de type N, la première électrode comprend une électrode de contact ohmique de type P et la seconde électrode comprend une électrode de contact ohmique de type N. Dans une forme de réalisation de l'invention, l'épaisseur totale des premières électrodes et de la couche épitaxiale est égale à l'épaisseur totale de la seconde électrode et de la couche épitaxiale réduite.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le second substrat comprend un substrat dissipant fortement la chaleur, par exemple en silicium ou en céramique.
Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche de protection comprend un substrat très transparent, dissipant fortement la chaleur, par exemple en carbone sous forme de diamant amorphe (CDA), en oxyde de silicium (SiO2) ou en nitrure de silicium (SiNX).
Par ailleurs, l'invention propose une DEL comprenant, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat, une couche épitaxiale disposée sur le substrat, une première électrode disposée sur une partie de la couche épitaxiale, une seconde électrode disposée sur une autre partie de la couche épitaxiale, et une couche de protection disposée par-dessus la couche épitaxiale. On notera que, dans le dispositif de DEL, le substrat comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat dissipant fortement la chaleur, et la couche de protection comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un matériau très transparent dissipant fortement la chaleur.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le matériau de la couche épitaxiale comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un semiconducteur composé à deux éléments tel que GaN, GaAs ou InN, un semiconducteur composé à trois éléments tel que GaAlAs ou un semi-conducteur composé à quatre éléments tel que AlInGaP.
Dans une forme de réalisation de l'invention, l'épaisseur qui reste de la couche épitaxiale réduite est inférieure à l'épaisseur d'une couche de distribution de courant de la couche épitaxiale et la seconde électrode est connectée à la couche de distribution de courant de la couche épitaxiale.
Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche de distribution de courant est de type P, la première électrode comprend une électrode de contact ohmique de type N et la seconde électrode comprend une électrode de contact ohmique de type P. Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche de distribution de courant est de type N, la première électrode comprend une électrode de contact ohmique de type P et la seconde électrode comprend une électrode de contact ohmique de type N. Dans une forme de réalisation de l'invention, l'épaisseur totale des premières électrodes et de la couche épitaxiale est égale à l'épaisseur totale de la seconde électrode et de la couche épitaxiale réduite.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le substrat dissipant fortement la chaleur comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, du silicium ou de la céramique.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le matériau très transparent, dissipant fortement la chaleur de la couche de protection comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, du carbone sous forme de diamant amorphe (CDA), de l'oxyde de silicium (SiO2) ou du nitrure de silicium (SiNX) . Ainsi, dans le dispositif de DEL selon la présente invention, puisque le substrat de la DEL selon la technique antérieure est remplacé par le substrat dissipant fortement la chaleur disposé sur l'autre face de la couche épitaxiale, l'efficacité de la dissipation de chaleur est améliorée et la résistance mécanique de la structure du dispositif de DEL est préservée. En outre, puisque la couche de protection très transparente, dissipant fortement la chaleur, est présente, la transmittance de lumière de la surface du dispositif de DEL est excellente, et ainsi le rendement de luminescence du dispositif de DEL est lui aussi excellent. En outre, la surface du dispositif de DEL selon l'invention n'a pas à être polie. De ce fait, la présente invention propose un dispositif de DEL à grand rendement de luminescence, grande efficacité de dissipation de chaleur, faible coût, et un procédé de fabrication de celle-ci par un processus simple et d'une grande productivité.
Il doit être compris que la description générale ci-dessus et la description détaillée ci-dessous sont à but d'exemples, et sont prévues pour fournir davantage d'explications de l'invention telle que revendiquée.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les figures ci-dessous sont incluses afin de fournir une autre compréhension de l'invention, et sont incorporées et constituent une partie de la demande. Les figures suivantes illustrent des modes de réalisation de l'invention et, avec la description, permettent de comprendre les principes de l'invention.
Les figures 1A à 1B sont des vues en coupe transversale illustrant schématiquement un procédé de fabrication d'un dispositif de DEL selon la technique antérieure.
Les figures 2A à 2G sont des vues en coupe transversale illustrant schématiquement le déroulement d'un procédé de fabrication d'un dispositif de DEL selon une forme de réalisation de la présente invention.
Les figures 3A à 3E sont des vues en coupe transversale illustrant schématiquement le déroulement d'un procédé de fabrication de dispositif de DEL selon une forme de réalisation de la présente invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On va maintenant décrire plus en détail la présente invention en référence aux dessins annexés, sur lesquels sont représentées des formes préférées de réalisation de l'invention. Cependant, la présente invention peut être mise en oeuvre sous de nombreuses formes différentes et ne doit pas être interprétée comme se limitant aux formes de réalisation présentées ici; au contraire, ces formes de réalisation sont prévues de façon que la présente description soit minutieuse et complète, et permette aux spécialistes de la technique de comprendre entièrement le cadre de l'invention. Sur toutes les figures, les mêmes repères désignent des éléments identiques.
Les figures 2A à 2G sont des vues en coupe transversale illustrant schématiquement le déroulement d'un procédé de fabrication d'un dispositif de DEL selon une forme de réalisation de la présente invention. Considérant la figure 2A, tout d'abord, un premier substrat 202 est fourni. Dans une forme de réalisation de l'invention, le premier substrat 202 comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat en arséniure de gallium (GaAs), en oxyde d'aluminium (Al203) ou en carbure de silicium (SiC). De plus, le premier substrat 202 est, à titre d'exemple nullement limitatif, transparent ou non transparent. Après cela, une couche épitaxiale 204 est formée sur le premier substrat 202. Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche épitaxiale 204 est, à titre d'exemple nullement limitatif, constituée par un semi- conducteur composé à deux éléments tel que GaN, GaAs ou InN, un semi-conducteur composé à trois éléments tel que GaAlAs ou un semi-conducteur composé à quatre éléments tel que AlInGaP.
Ensuite, considérant la figure 2B, un substrat de jonction 206 est disposé par-dessus la couche épitaxiale 204 à l'aide d'une couche adhésive 208, en utilisant, à titre d'exemple nullement limitatif, un procédé de compression thermique. Dans une forme de réalisation de la présente invention, l'intervalle de températures du processus de compression thermique peut, par exemple, être d'environ 200 C à environ 250 C. Le substrat de jonction 206 comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat en verre, en silicium ou en oxyde d'aluminium (Al2O3) . On notera que le substrat de jonction 206 ne sert qu'à supporter la couche épitaxiale 204 et le premier substrat 202 pour empêcher qu'ils ne soient endommagés ou cassés. Par conséquent, le substrat de jonction 206 et la couche adhésive 208 seront éliminés au cours d'étapes ultérieures du processus. Ainsi, le substrat de jonction 206 et la couche adhésive 208 peuvent, à titre d'exemple nullement limitatif, être constitués par un matériau transparent ou non transparent d'un faible coût. Cependant, dans le dispositif de DEL selon la technique antérieure, le substrat de jonction 206 et la couche adhésive 208 doivent être transparents et sont coûteux.
Ensuite, considérant la figure 2C, le premier substrat 202 est éliminé, à titre d'exemple nullement limitatif, par un processus d'attaque chimique par voie sèche ou par voie humide employant notamment un laser à excimère. Ensuite, en référence à la figure 2D, une électrode 212 est formée sur la couche épitaxiale 204. Une partie de la couche épitaxiale 204 est alors éliminée, à titre d'exemple nullement limitatif, par un procédé d'attaque chimique, et il se forme ainsi une couche épitaxiale réduite 204a. On notera que, comme représenté sur la figure 2D, l'épaisseur qui reste de la couche épitaxiale réduite 204a est inférieure à l'épaisseur de la couche de distribution de courant 210 de la couche épitaxiale 204. Par conséquent, une autre électrode 214 est formée sur la couche épitaxiale réduite 204a et est connectée à la couche de distribution de courant 210 de la couche épitaxiale 204. Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche de distribution de courant 210 est de type P/de type N, l'électrode 212 comprend une électrode de contact ohmique de type N/de type P et l'électrode 214 comprend une électrode de contact ohmique de type P/de type N. Par conséquent, deux électrodes 212 et 214 sont disposées sur la même face de la couche épitaxiale 204. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, l'épaisseur totale des électrodes 212 et de la couche épitaxiale 204 est égale à ou proche de l'épaisseur totale de l'électrode 214 et de la couche épitaxiale réduite 204a.
Ensuite, considérant la figure 2E, les électrodes 212 et 214 sont fixées à un second substrat 216. Le second substrat 216 comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat dissipant fortement la chaleur. Le matériau du substrat dissipant fortement la chaleur comprend du silicium ou de la céramique. Par conséquent, en référence à la figure 2F, le substrat de jonction 206 et la couche adhésive 208 sont éliminés, à titre d'exemple nullement limitatif, par attaque chimique. Ensuite, considérant la figure 2F, une couche de protection 218 est formée par- dessus la couche épitaxiale 204, en utilisant, à titre d'exemple nullement limitatif, un procédé de dépôt. La couche de protection 218 comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un matériau très transparent, dissipant fortement la chaleur, composé de carbone sous forme de diamant amorphe (CDA), d'oxyde de silicium (SiO2) ou de nitrure de silicium (SiNX). Ensuite, tout le second substrat 216 est découpé et divisé en plusieurs puces 220 de DEL à puces retournées. De la sorte, comme la couche luminescente n'est couverte que par la couche de protection 218 très transparente, dissipant fortement la chaleur, la puce 220 de DEL a un excellent rendement de luminescence et une grande efficacité de dissipation de chaleur. De plus, comme le substrat de la puce de DEL selon la technique antérieure est remplacé par le second substrat 216 dissipant fortement la chaleur, la résistance mécanique de la structure de la puce 220 de DEL est préservée. Dans une forme de réalisation de l'invention, la puce 220 de DEL et le procédé de fabrication illustrés par les figures 2A à 2G sont prévus, à titre d'exemple nullement limitatif, pour un dispositif de DEL à semi- conducteur composé à trois éléments/quatre éléments, émettant une lumière rouge/une lumière jaune.
On va maintenant présenter une autre forme de réalisation pour la fabrication d'une puce de DEL et d'un dispositif de DEL selon l'invention. Les figures 3A à 3E sont des vues en coupe transversale illustrant schématiquement un déroulement de processus de fabrication d'un dispositif de DEL selon une forme de réalisation de la présente invention. Pour commencer, considérant la figure 3A, un premier substrat 302 est fourni. Dans une forme de réalisation de l'invention, le premier substrat 302 comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat en arséniure de gallium (GaAs), en oxyde d'aluminium (Al2O3) ou en carbure de silicium (SiC). De plus, le premier substrat 302 est, à titre d'exemple nullement limitatif, transparent ou non transparent. Après cela, une couche épitaxiale 304 est formée sur le premier substrat 302. Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche épitaxiale 304 comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un semi-conducteur composé à deux éléments tel que GaN, GaAs ou InN, un semi-conducteur composé à trois éléments tel que GaAlAs ou un semi-conducteur composé à quatre éléments tel que AlInGaP.
Ensuite, considérant la figure 3B, une électrode 312 est formée sur la couche épitaxiale 304.
Ensuite, une partie de la couche épitaxiale 304 est éliminée, à titre d'exemple nullement limitatif, par attaque chimique, et il se forme ainsi une couche épitaxiale réduite 304a. On notera que, comme représenté sur la figure 3B, le reste de l'épaisseur de la couche épitaxiale réduite 304a est inférieure à l'épaisseur de la couche de distribution de courant 310 de la couche épitaxiale 304. Par conséquent, une autre électrode 314 est formée sur la couche épitaxiale réduite 304a et connectée à la couche de distribution de courant 310 de la couche épitaxiale 304. Dans une forme de réalisation de l'invention, la couche de distribution de courant 310 est de type P/de type N, l'électrode 312 comprend une électrode de contact ohmique de type N/de type P et l'électrode 314 comprend une électrode de contact ohmique de type P/de type N. Par conséquent, deux électrodes 312 et 314 sont disposées sur la même face de la couche épitaxiale 304. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, l'épaisseur totale des électrodes 312 et de la couche épitaxiale 304 est égale à ou proche de l'épaisseur totale de l'électrode 314 et de la couche épitaxiale réduite 304a.
Ensuite, considérant la figure 3C, les électrodes 312 et 314 sont fixées à un second substrat 316. Le second substrat 316 comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat dissipant fortement la chaleur. Le matériau du substrat dissipant fortement la chaleur comprend du silicium ou de la céramique. Par conséquent, en référence à la figure 3D, le premier substrat 302 est éliminé, à titre d'exemple nullement limitatif, par attaque par voie sèche, notamment à l'aide d'un laser à excimère. Ensuite, considérant la figure 3E, une couche de protection 318 est formée par-dessus la couche épitaxiale 304, à l'aide, à titre d'exemple nullement limitatif, d'un procédé de dépôt.
La couche de protection 318 comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un matériau très transparent dissipant fortement la chaleur, composé de carbone sous forme de diamant amorphe (CDA), d'oxyde de silicium (SiO2) ou de nitrure de silicium (SiNX). Ensuite, tout le second substrat 316 est découpé et divisé en un certain nombre de puces 320 de DEL à puces retournées. De la sorte, comme la couche luminescente n'est couverte que par la couche de protection 318 très transparente, dissipant fortement la chaleur, la puce 320 de DEL a un grand rendement de luminescence et une grande efficacité de dissipation de chaleur. De plus,puisque le substrat de la puce de DEL selon la technique antérieure est remplacé par le second substrat 316 dissipant fortement la chaleur, la résistance mécanique de la structure de la puce 320 de DEL est préservée. Dans une forme de réalisation de l'invention, la puce 320 de DEL et le processus de fabrication illustrés par les figures 3A à 3E est prévu, à titre d'exemple nullement limitatif, pour un semi-conducteur composé à deux éléments tel qu'un dispositif de DEL à GaN ou un dispositif de DEL à semi-conducteur contenant du nitrure, pour émettre de la lumière bleue ou de la lumière verte.
Dans une forme de réalisation de la présente invention, l'épaisseur de la couche épitaxiale 304 peut être d'environ 100 nm à environ 150 nm et peut dépendre du matériau de la couche épitaxiale 304. De plus, l'épaisseur de la couche épitaxiale 304 peut dépendre également du filtre d'une couleur correspondante de celle-ci, par exemple l'épaisseur de la couche épitaxiale 304 pour produire de la lumière rouge peut être différente de l'épaisseur de la couche épitaxiale pour produire de la lumière verte. L'épaisseur de la couche épitaxiale réduite 304a peut être d'environ 30 nm à environ 50 nm et l'épaisseur des électrodes 312 peut être d'environ 100 nm à 200 nm, et l'épaisseur de l'électrode 314 peut être d'environ 100 nm à 200 nm.
On va maintenant décrire un dispositif de DEL selon l'invention, en référence à la figure 2G ou la figure 3E. Considérant la figure 2G/la figure 3E, le dispositif de DEL 220/320 comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, le substrat 216/316, la couche épitaxiale 204/304, les électrodes 212/312 et 214/314 et la couche de protection 218/318. On notera que le substrat 216/316 comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat dissipant fortement la chaleur, et que la couche de protection 218/318 comprend, à titre d'exemple nullement limitatif, un substrat très transparent dissipant fortement la chaleur. Les configurations et les propriétés des éléments du dispositif de DEL 220/320 sont décrites dans les formes de réalisation précédentes de l'invention et ne seront pas décrites ci-après.
Ainsi, dans le dispositif de DEL selon la présente invention, puisque le substrat de la DEL selon la technique antérieure est remplacé par le substrat dissipant fortement la chaleur disposé sur l'autre face de la couche épitaxiale, l'efficacité de la dissipation de chaleur est améliorée et la résistance mécanique de la structure du dispositif de DEL est préservée. En outre, comme la couche de protection très transparente, dissipant fortement la chaleur, est présente, la transmittance de lumière de la surface du dispositif de DEL est excellente, aussi le rendement de luminescence du dispositif de DEL est-il lui aussi excellent. De plus, la surface du dispositif de DEL selon l'invention ne nécessite pas de polissage. Ainsi, la présente invention donne un dispositif de DEL à grand rendement de luminescence, grande efficacité de dissipation de chaleur, faible coût, et un procédé de fabrication de celui-ci par un processus simple et d'une grande productivité.
Il sera apparent pour l'homme du métier que diverses modifications et variations peuvent être appliquées à la structure de la présente invention sans s'écarter de la portée ou de l'esprit de l'invention.
Au vu de ce qui précède, la présente invention couvre les modifications et les variations de l'invention à condition qu'elles tombent dans la portée des revendications suivantes et de leurs équivalents.
Claims (48)
1. Procédé de fabrication pour une diode électroluminescente (DEL) , caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : fournir un premier substrat (202) ; former une couche épitaxiale (204) sur le premier substrat (202) ; former un substrat de jonction (206) par- dessus la couche épitaxiale (204) en faisant adhérer une couche adhérente (208) entre la couche épitaxiale (204) et le substrat de jonction (206) ; éliminer le premier substrat (202) ; former une première électrode (212) sur la couche épitaxiale (204) ; éliminer une partie de la couche épitaxiale (204) pour former une couche épitaxiale réduite (204a) ; former une seconde électrode (214) sur la couche épitaxiale réduite (204a) ; former un second substrat (216) par-dessus la première électrode (212) et le second substrat (216) ; éliminer le substrat de jonction (206) et la couche adhérente (208) ; et former une couche de protection (218) pardessus la couche épitaxiale (204).
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier substrat (202) comprend un substrat en arséniure de gallium (GaAs), en oxyde d'aluminium (Al2O3) ou en carbure de silicium (SiC).
3. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un matériau de la couche épitaxiale (204) comprend un semi-conducteur composé à deux éléments.
4. Procédé de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce que le semi-conducteur composé à deux éléments comprend du GaN, du GaAs ou du InN.
5. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un matériau de la couche épitaxiale (204) comprend un semi-conducteur composé à trois éléments.
6. Procédé de fabrication selon la revendication 5, caractérisé en ce que le semi- conducteur composé à trois éléments comprend du GaAlAs.
7. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un matériau de la couche épitaxiale (204) comprend un semi-conducteur composé à quatre éléments.
8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce que le semi- conducteur composé à quatre éléments comprend du AlInGaP.
9. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat de jonction (206) comprend un substrat en verre, en silicium, ou en oxyde d'aluminium (Al2O3).
10. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier substrat (202) est éliminé par attaque par voie sèche ou par attaque par voie humide.
11. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le reste de l'épaisseur de la couche épitaxiale réduite (204a) est inférieure à l'épaisseur d'une couche de distribution de courant (210) de la couche épitaxiale (204), et la seconde électrode (214) est connectée à la couche de distribution de courant (210) de la couche épitaxiale (204).
12. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de distribution de courant (210) est du type P, la première électrode (212) comprend une électrode de contact ohmique de type N et la seconde électrode (214) comprend une électrode de contact ohmique de type P.
13. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de distribution de courant (210) est de type N, la première électrode (212) comprend une électrode de contact ohmique de type P et la seconde électrode (214) comprend une électrode de contact ohmique de type N.
14. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une épaisseur totale des premières électrodes (212) et de la couche épitaxiale (204) est égale à une épaisseur totale de la seconde électrode (214) et de la couche épitaxiale réduite (204a).
15. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second substrat (216) comprend un substrat dispersant fortement la chaleur.
16. Procédé de fabrication selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'un matériau du substrat dispersant fortement la chaleur comprend du silicium ou de la céramique.
17. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de protection (218) comprend un substrat très transparent dispersant fortement la chaleur.
18. Procédé de fabrication selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'un matériau du substrat très transparent, dispersant fortement la chaleur, comprend du carbone sous forme de diamant amorphe (CDA), de l'oxyde de silicium (SiO2) ou du nitrure de silicium (SiNX).
19. Procédé de fabrication pour une diode électroluminescente (DEL), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : fournir un premier substrat (202) ; former une couche épitaxiale (204) sur le premier substrat (202) ; former une première électrode (212) sur la couche épitaxiale (204) ; éliminer une partie de la couche épitaxiale (204) pour former une couche épitaxiale réduite (204a) ; former une seconde électrode (214) sur la couche épitaxiale réduite (204a) ; former un second substrat (216) par-dessus la première électrode (212) et le second substrat (216) ; éliminer le premier substrat (202) ; et former une couche de protection (218) par-dessus la couche épitaxiale (204).
20. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce que le premier substrat (202) comprend un substrat en arséniure de gallium (GaAs), en oxyde d'aluminium (Al2O3) ou en carbure de silicium (SiC).
21. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'un matériau de la couche épitaxiale (204) comprend un semi-conducteur composé à deux éléments.
22. Procédé de fabrication selon la revendication 21, caractérisé en ce que le semi-conducteur composé à deux éléments comprend du GaN, du GaAs ou du InN.
23. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'un matériau de la couche épitaxiale (204) comprend un semi-conducteur composé à trois éléments.
24. Procédé de fabrication selon la revendication 23, caractérisé en ce que le semi-conducteur composé à trois éléments comprend du GaAlAs.
25. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'un matériau de la couche épitaxiale (204) comprend un semi-conducteur composé à quatre éléments.
26. Procédé de fabrication selon la revendication 25, caractérisé en ce que le semi-conducteur composé à quatre éléments comprend du AlInGaP.
27. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce que le premier substrat (202) est éliminé par attaque chimique par voie sèche.
28. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce que le reste de 25 l'épaisseur de la couche épitaxiale réduite (204a) est inférieure à l'épaisseur d'une couche de distribution de courant (210) de la couche épitaxiale (204), et la seconde électrode (214) est connectée à la couche de distribution de courant (210) de la couche épitaxiale (204).
29. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce que la couche de distribution de courant (210) est de type P, la première électrode (212) comprend une électrode de contact ohmique de type N et la seconde électrode (214) comprend une électrode de contact ohmique de type P.
30. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce que la couche de distribution de courant (210) est de type N, la première électrode (212) comprend une électrode de contact ohmique de type P et la seconde électrode (214) comprend une électrode de contact ohmique de type N.
31. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'épaisseur totale des premières électrodes (212) et de la couche épitaxiale (204) est égale à l'épaisseur totale de la seconde électrode (214) et de la couche épitaxiale réduite (204a).
32. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce que le second substrat (216) comprend un substrat dispersant fortement la chaleur.
33. Procédé de fabrication selon la revendication 32, caractérisé en ce qu'un matériau du substrat dispersant fortement la chaleur comprend du silicium ou de la céramique.
34. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce que la couche de protection (218) comprend un substrat très transparent, dispersant fortement la chaleur.
35. Procédé de fabrication selon la revendication 34, caractérisé en ce qu'un matériau du substrat très transparent, dispersant fortement la chaleur comprend du carbone sous forme de diamant amorphe (CDA), de l'oxyde de silicium (SiO2) ou du nitrure de silicium (SiNX).
36. Dispositif de diode électroluminescente (DEL), caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat (216) ; une couche épitaxiale (204), disposée sur le substrat (216) ; une première électrode (212), disposée sur une partie de la couche épitaxiale (204) ; une seconde électrode (214) disposée sur une autre partie de la couche épitaxiale (204) ; et une couche de protection (218), disposée par-dessus la couche épitaxiale (204) ; le substrat étant constitué par un substrat dispersant fortement la chaleur et la couche de protection (218) étant constituée par un matériau très transparent, dispersant fortement la chaleur.
37. Dispositif de DEL (220) selon la revendication 36, caractérisé en ce qu'un matériau de la couche épitaxiale comprend un semi-conducteur composé à deux éléments.
38. Dispositif de DEL (220) selon la revendication 37, caractérisé en ce que le semi-conducteur composé à deux éléments comprend du GaN, du GaAs ou du InN.
39. Dispositif de DEL (220) selon la revendication 36, caractérisé en ce qu'un matériau de la couche épitaxiale (204) comprend un semi-conducteur composé à trois éléments.
40. Dispositif de DEL (220) selon la revendication 39, caractérisé en ce que le semi-conducteur composé à trois éléments comprend du GaAlAs.
41. Dispositif de DEL (220) selon la revendication 36, caractérisé en ce qu'un matériau de la couche épitaxiale (204) comprend un semi-conducteur composé à quatre éléments.
42. Dispositif de DEL (220) selon la revendication 41, caractérisé en ce que le semi- conducteur composé à quatre éléments comprend du AlInGaP.
43. Dispositif de DEL (220) selon la revendication 36, caractérisé en ce que l'épaisseur de l'autre partie de la couche épitaxiale (204) est inférieure à l'épaisseur d'une couche de distribution de courant (210) de la couche épitaxiale (204), et la seconde électrode (214) est connectée à la couche de distribution de courant (210) de la couche épitaxiale (204).
44. Dispositif de DEL (220) selon la revendication 36, caractérisé en ce que la couche de distribution de courant (210) est de type P, la première électrode (212) comprend une électrode de contact ohmique de type N et la seconde électrode (214) comprend une électrode de contact ohmique de type P.
45. Dispositif de DEL (220) selon la revendication 36, caractérisé en ce que la couche de distribution de courant (210) est de type N, la première électrode (212) comprend une électrode de contact ohmique de type P et la seconde électrode (214) comprend une électrode de contact ohmique de type N.
46. Dispositif de DEL (220) selon la revendication 36, caractérisé en ce que l'épaisseur totale des premières électrodes (212) et de la partie de la couche épitaxiale (204) est égale à l'épaisseur totale de la seconde électrode (214) et de l'autre partie de la couche épitaxiale (204).
47. Dispositif de DEL (220) selon la revendication 36, caractérisé en ce qu'un matériau du substrat dispersant fortement la chaleur comprend du silicium ou de la céramique.
48. Dispositif de DEL (220) selon la revendication 36, caractérisé en ce qu'un matériau du substrat très transparent, dispersant fortement la chaleur, comprend du carbone sous forme de diamant amorphe (CDA), de l'oxyde de silicium (SiO2) ou du nitrure de silicium (SiNX).
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