FR3068515A1 - Dispositif optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un circuit optoélectronique (10) comprenant un substrat (12) et des pixels d'affichage (Pix), chaque pixel d'affichage comprenant une première diode électroluminescente (18) adaptée à émettre un premier rayonnement et une deuxième diode électroluminescente (40, 42) adaptée à émettre un deuxième rayonnement, la première diode électroluminescente ayant une structure plane et reposant sur le substrat et la deuxième diode électroluminescente ayant une structure tridimensionnelle et reposant sur la première diode électroluminescente ou traversant au moins en partie la première diode électroluminescente.
Description
DISPOSITIF OPTOELECTRONIQUE COMPRENANT DES DIODES ELECTROLUMINESCENTES
Domaine
La présente invention concerne un dispositif optoélectronique, notamment un écran d'affichage ou un dispositif de projection d'images, comprenant des diodes électroluminescentes à base de matériaux semiconducteurs et leurs procédés de fabrication.
Exposé de 11 art antérieur
Un pixel d'une image correspond à l'élément unitaire de l'image affichée par un dispositif optoélectronique. Lorsque le dispositif optoélectronique est un écran d'affichage d'images couleur, il comprend en général pour l'affichage de chaque pixel de l'image au moins trois composants, également appelés souspixels d'affichage, qui émettent chacun un rayonnement lumineux sensiblement dans une seule couleur (par exemple, le rouge, le vert et le bleu). La superposition des rayonnements émis par ces trois sous-pixels d'affichage fournit à l'observateur la sensation colorée correspondant au pixel de l'image affichée. On appelle dans ce cas pixel d'affichage de l'écran d'affichage l'ensemble formé par les trois sous-pixels d'affichage utilisés pour l'affichage d'un pixel d'une image.
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Il existe des dispositifs optoélectroniques comprenant des diodes électroluminescentes à base de matériaux semiconducteurs, chaque diode comprenant un empilement de couches semiconductrices comportant par exemple majoritairement au moins un élément du groupe III et un élément du groupe V, appelé par la suite composé III-V, notamment le nitrure de gallium (GaN), ou comportant majoritairement au moins un élément du groupe II et un élément du groupe VI, par exemple l'oxyde de zinc (ZnO), appelé par la suite composé II-VI.
Lorsque les diodes électroluminescentes sont formées par épitaxie sur le même substrat, il peut être compliqué de former, pour chaque pixel d'affichage, des diodes électroluminescentes émettant des rayonnements à des longueurs d'onde différentes.
En outre, lorsque les dimensions latérales du pixel d'affichage, appelées également pas de pixel, sont inférieures à 10 pm, il peut être difficile de fabriquer trois diodes émettant des rayonnements par pixel d'affichage.
En outre, les diodes électroluminescentes connues comprenant un empilement de couches semiconductrices, par exemple comprenant un composé III-V ou II-VI, et émettant une lumière rouge présentent une efficacité quantique interne (IQE) faible pour des structures classiques à base de III-V ou II-VI, notamment lorsque les dimensions latérales du pixel d'affichage appelées également pas de pixel, sont inférieures à 10 pm.
Résumé
Ainsi, un objet d'un mode de réalisation est de pallier au moins en partie les inconvénients des dispositifs optoélectroniques comprenant des diodes électroluminescentes décrits précédemment.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que les diodes électroluminescentes comprennent un empilement de couches semiconductrices, par exemple comprenant majoritairement un composé III-V ou II-VI.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que le pas de pixel du dispositif optoélectronique est inférieur à 10 pm.
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Un autre objet d'un mode de réalisation est de simplifier le procédé de fabrication d'un dispositif optoélectronique à trois couleurs.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que le dispositif optoélectronique peut être formé à une échelle industrielle et à bas coût.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que le procédé de fabrication du dispositif optoélectronique comprend la fabrication de diodes électroluminescentes par épitaxie.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que 1'efficacité quantique interne des diodes électroluminescentes rouges du dispositif optoélectronique est augmentée.
Ainsi un mode de réalisation prévoit un circuit optoélectronique comprenant un substrat et des pixels d'affichage, chaque pixel d'affichage comprenant une première diode électroluminescente adaptée à émettre un premier rayonnement et une deuxième diode électroluminescente adaptée à émettre un deuxième rayonnement, la première diode électroluminescente ayant une structure plane et reposant sur le substrat et la deuxième diode électroluminescente ayant une structure tridimensionnelle et reposant sur la première diode électroluminescente ou traversant au moins en partie la première diode électroluminescente.
Selon un mode de réalisation, chaque pixel d'affichage comprend en outre une troisième diode électroluminescente adaptée à émettre un troisième rayonnement, ayant une structure tridimensionnelle et reposant sur la première diode électroluminescente ou traversant au moins en partie la première diode électroluminescente.
Selon un mode de réalisation, au moins l'un des premier, deuxième ou troisième rayonnements est à une longueur d'onde comprise entre 600 nm et 720 nm, un autre des premier, deuxième ou troisième rayonnements est compris entre 510 nm et 570 nm et un autre des premier, deuxième ou troisième rayonnements est compris entre 430 nm et 490 nm.
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Selon un mode de réalisation, le substrat comprend des première et deuxième faces opposées, la première diode électroluminescente comprenant une première région active adaptée à émettre le premier rayonnement, la deuxième diode électroluminescente comprenant une deuxième région active adaptée à émettre le deuxième rayonnement, et l'aire, vue selon une direction perpendiculaire à la première face, de la première région active est au moins égale à deux fois l'aire, vue selon ladite direction, de la deuxième région active.
Selon un mode de réalisation, la première diode électroluminescente comprend des première et deuxième couches serai conductrices planes, la première région active étant prise en sandwich entre les première et deuxième couches semiconductrices planes et la deuxième diode électroluminescente comprend un élément semiconducteur tridimensionnel, la deuxième région active recouvrant au moins partiellement l'élément semiconducteur tridimensionnel, l'élément tridimensionnel reposant sur la première diode électroluminescente ou traversant au moins en partie la première diode électroluminescente.
Selon un mode de réalisation, la première couche semiconductrice plane est en contact avec le substrat et chaque pixel d'affichage comprend une ouverture s'étendant au travers de la deuxième couche semiconductrice plane, au travers de la première région active et partiellement au travers de la première couche semiconductrice plane, l'élément semiconducteur tridimensionnel s'étendant au moins à l'intérieur de l'ouverture.
Selon un mode de réalisation, le circuit optoélectronique comprend une couche conductrice électriquement recouvrant la deuxième diode électroluminescente et connectée électriquement à la deuxième diode électroluminescente.
Selon un mode de réalisation, la couche conductrice électriquement est en outre en contact avec la première diode électroluminescente.
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Selon un mode de réalisation, la première diode électroluminescente et la deuxième diode électroluminescente comprennent au moins un puits quantique.
Selon un mode de réalisation, chaque pixel d'affichage comprend un élément conducteur électriquement s'étendant au travers du substrat et relié électriquement à la deuxième diode électroluminescente.
Selon un mode de réalisation, chaque pixel d'affichage comprend en outre un mur métallique entourant latéralement au moins une partie de la deuxième diode électroluminescente.
Selon un mode de réalisation, chaque pixel d'affichage comprend en outre une couche isolante électriquement interposée entre le mur métallique et la deuxième diode électroluminescente.
Un mode de réalisation prévoit également un dispositif optoélectronique comprenant le circuit optoélectronique tel que défini précédemment et comprenant un circuit additionnel collé au circuit optoélectronique du côté du substrat opposé à la première diode électroluminescente.
Un mode de réalisation prévoit également un procédé de fabrication d'un circuit optoélectronique comprenant un substrat et des pixels d'affichage, le procédé comprenant pour chaque pixel d'affichage les étapes successives suivantes :
former une première diode électroluminescente adaptée à émettre un premier rayonnement et ayant une structure plane ; et former sur le substrat une deuxième diode électroluminescente adaptée à émettre un deuxième rayonnement, ayant une structure tridimensionnelle et reposant sur la première diode électroluminescente ou traversant au moins en partie la première diode électroluminescente.
Selon un mode de réalisation, les première et deuxième diodes électroluminescentes sont formées par épitaxie.
Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de
B16083 - 2D3D réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
les figures 1 et 2 sont respectivement une vue en coupe et une vue de dessus, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique ;
les figures 3 et 4 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, respectivement de modes de réalisation d'une diode électroluminescente tridimensionnelle ;
les figures 5 et 6 sont respectivement une vue en coupe et une vue de dessus, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique ;
les figures 7 à 11 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, d'autres modes de réalisation de dispositifs optoélectroniques ;
les figures 12A à 12J sont des coupes, partielles et schématiques, des structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique de la figure 8 ; et les figures 13A à 13K sont des coupes, partielles et schématiques, des structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique 80 de la figure 10.
Description détaillée
Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, comme cela est habituel dans la représentation des circuits électroniques, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. En outre, seuls les éléments utiles à la compréhension de la présente description ont été représentés et sont décrits. En particulier, les circuits de commande d'une diode électroluminescente d'un dispositif optoélectronique sont bien connus et ne sont pas décrits en détail.
Dans la suite de la description, sauf indication contraire, les termes sensiblement, environ et de l'ordre de signifient à 10 % près. En outre, la région active d'une
B16083 - 2D3D diode électroluminescente désigne la région depuis laquelle est émise la majorité du rayonnement électromagnétique fourni par la diode électroluminescente. En outre, lorsqu'un premier élément est dit relié à un deuxième élément par une relation d'épitaxie, ceci signifie que le premier élément est formé à partir d'une première couche et que le deuxième élément est formé à partir d'une deuxième couche que l'on fait croître par épitaxie sur la première couche ou inversement.
Une diode électroluminescente est dite avoir une structure plane ou bidimensionnelle lorsque la région active de la diode électroluminescente est formée sur une couche plane. Une diode électroluminescente est dite avoir une structure tridimensionnelle lorsque la région active de la diode électroluminescente recouvre un élément tridimensionnel, par exemple un microfil ou un nanofil.
Le terme microfil, nanofil désigne une structure tridimensionnelle de forme allongée selon une direction privilégiée dont au moins deux dimensions, appelées dimensions mineures, sont comprises entre 5 nm et 5 pm, de préférence de 100 nm à 2 pm, la troisième dimension, appelée dimension majeure, étant supérieure ou égale à 1 fois, de préférence supérieure ou égale à 5 fois et encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 10 fois, la plus grande des dimensions mineures. Dans certains modes de réalisation, les dimensions mineures peuvent être inférieures ou égales à environ 5 pm, de préférence comprises entre 100 nm et 5 pm, plus préférentiellement entre 200 nm et 1,5 pm. Dans certains modes de réalisation, la hauteur de chaque microfil ou nanofil peut être supérieure ou égale à 500 nm, de préférence comprise entre 1 pm et 50 pm. Dans la suite de la description, on utilise le tenue fil pour signifier microfil ou nanofil.
La section droite des fils peut avoir différentes formes, par exemple, une forme ovale, circulaire ou polygonale, notamment triangulaire, rectangulaire, carrée ou hexagonale. On comprendra que le terme diamètre utilisé en relation avec une
B16083 - 2D3D section droite d'un fil désigne une quantité associée avec l'aire du fil dans cette section droite, correspondant, par exemple, au diamètre du disque ayant la même aire que la section droite du fil.
Selon un mode de réalisation, le circuit optoélectronique comprend, pour chaque pixel d'affichage, au moins des première et deuxième diodes électroluminescentes formées à partir du même substrat. La première diode électroluminescente est une diode électroluminescente plane qui est enterrée à 1'intérieur du circuit optoélectronique et la deuxième diode électroluminescente est une diode électroluminescente tridimensionnelle recouvrant la première diode électroluminescente. Pour chaque pixel d'affichage, une troisième diode électroluminescente tridimensionnelle peut être également prévue recouvrant la première diode électroluminescente. La fabrication d'un pixel d'affichage ayant un pas de pixel inférieur à 10 pm est plus facile puisque les diodes électroluminescentes sont empilées.
L'aire de la région active de la première diode électroluminescente peut être supérieure à l'aire de la région active de la deuxième diode électroluminescente, par exemple égale à l'aire du pixel d'affichage. Lorsque la première diode électroluminescente est une diode électroluminescente rouge, l'efficacité quantique de la diode électroluminescente rouge reste donc élevée, par exemple supérieure à 10 %, même lorsque le pas de pixel est inférieur à 10 pm.
La figure 1 représente un mode de réalisation d'un pixel d'affichage Pix d'un circuit optoélectronique 10, correspondant par exemple à un écran d'affichage ou à un dispositif de projection d'images.
Selon un mode de réalisation, le circuit optoélectronique 10 comprend pour chaque pixel d'affichage Pix :
un substrat 12 ayant deux faces opposées 14, 16, de préférence planes ;
B16083 - 2D3D une première diode électroluminescente 18 recouvrant la face 16 et comprenant une première couche semiconductrice 20 d'un premier matériau semiconducteur dopé d'un premier type de conductivité en contact avec la face 16, une région active 22 ayant la forme d'une couche recouvrant la couche semiconductrice 20 et en contact avec la couche semiconductrice 20 et une deuxième couche semiconductrice 24 du premier matériau semiconducteur dopé d'un deuxième type de conductivité opposé au première type de conductivité et recouvrant la région active 22 et en contact avec la région active 22, la deuxième couche semiconductrice 24 délimitant une face supérieure 26 ;
deux ouvertures 30, 32 traversant complètement la deuxième couche semiconductrice 24 depuis la face 26, traversant complètement la région active 22 et traversant partiellement la première couche semiconductrice 20 ;
une couche isolante électriquement 34 recouvrant la face supérieure 26 et les parois latérales des ouvertures 30, 32 ;
un plot de germination 36, 38 au fond de chaque ouverture 30, 32 et ayant une relation d'épitaxie avec la couche semiconductrice 20 ;
une deuxième diode électroluminescente 40 sur le plot de germination 36 ; et une troisième diode électroluminescente 42 sur le plot de germination 38.
A titre de variante, les ouvertures 30, 32 peuvent s'étendre seulement partiellement au travers de la couche semiconductrice 24 de sorte que les plots de germination 36, 38 ont une relation d'épitaxie avec la couche semiconductrice 24.
Dans le présent mode de réalisation, les diodes électroluminescentes 40, 42 ont une structure tridimensionnelle et la diode électroluminescente 18 a une structure plane. En figure 1, les électrodes des diodes électroluminescentes 18, 40, 42 ne sont pas représentées. En fonctionnement, la lumière émise par les diodes électroluminescentes 40, 42 s'échappe vers le haut en figure 1 comme cela est représenté respectivement par les
B16083 - 2D3D flèches 44, 46. La lumière émise par la diode électroluminescente 18 s'échappe vers le haut en figure 1 comme cela est représenté par les flèches 48. A titre de variante, les plots de germination 36, 38 peuvent ne pas être présents.
La figure 2 est une vue de dessus d'un pixel d'affichage Pix et représente de façon schématique, par des surfaces hachurées 50, 52, 54, les surfaces du pixel Pix depuis lesquelles la lumière, émise respectivement par les diodes électroluminescentes 18, 40, 42, s'échappe du pixel Pix. Dans le présent mode de réalisation, le pixel d'affichage Pix a, en vue de dessus, une forme circulaire, triangulaire, hexagonale, carrée ou rectangulaire. Le pas de pixel P peut correspondre au grand côté du rectangle dans lequel est inscrit le pixel d'affichage Pix en vue de dessus. Le pas de pixel P peut être compris entre 3 pm et 100 pm. Selon un mode de réalisation, l'aire vue selon une direction orthogonale à la face 16 de la région active 22 de la diode électroluminescente 18 est égale à au moins deux fois, de préférence à au moins cinq fois, plus préférentiellement à au moins dix fois, l'aire vue selon ladite direction de la région active de la diode électroluminescente 40 ou 42. Selon un mode de réalisation, l'aire vue selon une direction orthogonale à la face 16 de la région active 22 de la diode électroluminescente 18 est sensiblement égale à l'aire du pixel d'affichage Pix. Selon un mode de réalisation, dans la vue de dessus de la figure 2, chaque surface 52, 54 peut être inscrite dans un cercle ayant un diamètre compris entre 1 pm et 100 pm, de préférence entre 3 pm et 15 pm.
Selon un mode de réalisation, la diode électroluminescente 18 est adaptée à émettre de la lumière à une première longueur d'onde par pompage optique. La diode électroluminescente 40 est adaptée à émettre de la lumière à une deuxième longueur d'onde par pompage optique. La diode électroluminescente 42 est adaptée à émettre de la lumière à une troisième longueur d'onde par pompage optique. Selon un mode de réalisation, les première, deuxième et troisième longueurs d'onde sont différentes. Selon un mode de réalisation, la première
B16083 - 2D3D longueur d'onde correspond à de la lumière rouge et est comprise entre 600 nm et 720 nm. Selon un mode de réalisation, la deuxième longueur d'onde correspond à de la lumière verte et est comprise entre 510 nm et 570 nm. Selon un mode de réalisation, la troisième longueur d'onde correspond à de la lumière bleue et est comprise entre 430 nm et 490 nm. De préférence, la première longueur d'onde correspond à de la lumière rouge et est comprise entre 600 nm et 720 nm.
Selon un mode de réalisation, chaque pixel Pix du circuit optoélectronique 10 comprend une diode électroluminescente supplémentaire ayant une structure générale analogue aux diodes électroluminescentes 40, 42 et adaptée à émettre de la lumière à une quatrième longueur d'onde par pompage optique. Selon un mode de réalisation, la quatrième longueur d'onde correspond à de la lumière jaune et est comprise entre 570 nm et 600 nm.
La figure 3 représente un mode de réalisation de la diode électroluminescente tridimensionnelle 40. La diode électroluminescente 42 peut avoir la même structure.
La diode électroluminescente 40 comprend, du bas vers le haut en figure 3 :
un élément semiconducteur tridimensionnel 60, qui correspond dans le présent mode de réalisation à un fil d'axe D, comprenant une portion inférieure, dopée d'un premier type de conductivité, par exemple de type N, en contact avec le plot de germination 36, et une portion supérieure, dopée du premier type de conductivité ou non intentionnellement dopée, la couche isolante 34 recouvrant les parois latérales de la portion inférieure du fil 60 ;
une région active 62 recouvrant la portion supérieure du fil 60 ;
une couche semiconductrice 64 d'un deuxième type de conductivité opposé au premier type de conductivité, recouvrant la région active 62 ;
B16083 - 2D3D une région conductrice électriquement 66 recouvrant la couche semiconductrice 64 et en contact avec la couche semiconductrice 64.
La couche conductrice 66 forme une électrode de la diode électroluminescente 40. La couche conductrice 66 peut s'étendre sur la couche isolante 34. A titre de variante, une couche isolante électriquement peut s'étendre autour d'une portion latérale inférieure du fil 60 depuis la couche isolante 34 et en contact avec le fil 60. Dans la description qui suit, une apostrophe est ajoutée à la référence désignant un élément de la diode électroluminescente 40 pour la distinguer de la référence désignant le même élément de la diode électroluminescente 42.
En figure 3, la diode électroluminescente 40 est dite en configuration radiale, ou en configuration coeur/coquille, puisque la région active 62 est formée à la périphérie de l'élément semiconducteur tridimensionnel 60. La région active d'une diode électroluminescente en configuration radiale peut de façon avantageuse avoir une grande aire.
La figure 4 représente un autre mode de réalisation de la diode électroluminescente tridimensionnelle 40 dans laquelle la région active 62 recouvre seulement l'extrémité du fil 60 opposée au plot de germination 36 et ne recouvre pas les faces latérales du fil 60. En figure 4, la diode électroluminescente 40 est dite en configuration axiale, puisgue la région active 62 est formée selon 1'axe D de 1'élément semiconducteur tridimensionnel 60. Les diodes électroluminescentes tridimensionnelles en configuration axiale ont une région active avec une aire inférieure aux diodes électroluminescentes en configuration radiale, mais ont l'avantage d'être formées en un matériau semiconducteur de meilleure qualité cristalline, offrant ainsi une efficacité quantique interne plus élevée, en particulier en raison d'une meilleure relaxation des contraintes mécaniques aux interfaces entre les couches semiconductrices. Dans le cas de puits quantiques en InGaN, les diodes électroluminescentes tridimensionnelles en configuration axiale permettent
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1'incorporation de davantage d'indium pour émettre par exemple dans le rouge ou dans le vert.
Les figures 5 et 6 représentent un autre mode de réalisation des connections électriques des diodes électroluminescentes 18, 40, 42 du circuit optoélectronique 10. Dans le présent mode de réalisation, le substrat 12 est conducteur électriquement et le circuit optoélectronique 10 comprend une couche conductrice électriquement 70 recouvrant la face 14 du substrat 12 et en contact avec la face 14. La couche conductrice 70 est une électrode commune pour les diodes électroluminescentes 18, 40, 42. Dans le cas où la couche semiconductrice 20 est dopée du type N, la couche conductrice 70 forme une cathode commune pour les diodes électroluminescentes 18, 40, 42.
Les figures 5 et 6 représentent la couche conductrice 66 de la diode électroluminescente 40 et la couche conductrice 66' de la diode électroluminescente 42, qui est séparée de la couche conductrice 66 de la diode électroluminescente 40. En outre, le circuit optoélectronique 10 comprend une couche conductrice électriquement 72 en contact avec la face 26 de la couche semiconductrice 24, au travers d'une ouverture 74 réalisée dans la couche isolante 34, et formant une électrode pour la diode électroluminescente 18.
En fonctionnement, des tensions sont appliquées entre la couche conductrice 70 et les couches conductrices 66, 66' et 72, de sorte que, pour chaque pixel Pix, la région active de chaque diode électroluminescente 18, 40, 42 émet de la lumière avec une intensité qui dépend de la tension appliquée entre les couches conductrices 66, 66' et 72 associées respectivement avec la diode électroluminescente 18, 40, 42 et la couche conductrice 70. Dans le présent mode de réalisation, les pixels d'affichage Pix peuvent être arrangés selon une matrice et un procédé d'adressage par matrice active peut être mis en oeuvre.
La figure 7 représente une variante du mode de réalisation représenté sur les figures 5 et 6 dans laquelle le substrat 12 est isolant électriquement. En figure 7, le circuit
B16083 - 2D3D optoélectronique 10 comprend une tranchée verticale isolée 76 traversant complètement la couche semiconductrice 24 depuis la face 26, traversant complètement la région active 22 et en contact à une extrémité avec la couche semiconductrice 20. La tranchée verticale isolée 76 comprend un coeur conducteur électriquement 78 en contact avec la couche semiconductrice 20 et séparé de la couche semiconductrice 24 et de la région active 22 par une paroi isolante électriquement 80. En outre, le circuit optoélectronique 10 comprend une couche conductrice électriquement 82 en contact avec le coeur 78. La couche conductrice électriquement 82 forme une électrode commune pour les diodes électroluminescentes 18, 40, 42.
La figure 8 représente un autre mode de réalisation des connections électriques des diodes électroluminescentes 18, 40, 42 du circuit optoélectronique 10. Le substrat 12 peut être isolant électriquement.
Le circuit optoélectronique 10 fait partie d'un dispositif optoélectronique 90 qui comprend en outre un autre circuit intégré 92, comprenant des composants électroniques, non représentés, en particulier des transistors, utilisés pour commander les diodes électroluminescentes 18, 40, 42 du circuit optoélectronique 10. Le circuit intégré 92 est appelé circuit de commande ou puce de commande dans la description qui suit. Le circuit optoélectronique 10 est fixé au circuit de commande 92. Selon le type de collage, des plots de liaison 94 peuvent être présents entre le circuit optoélectronique 10 et le circuit de commande 92. Dans le présent mode de réalisation, la couche conductrice 66 est commune aux diodes électroluminescentes 40 et 42. La couche conductrice 66 est également en contact avec la face 26 de la couche semiconductrice 24, au travers d’une ouverture 96 réalisée dans la couche isolante 34. La couche conductrice 66 est une électrode commune pour les diodes électroluminescentes 18, 40, 42. Dans le cas où la couche semiconductrice 20 est dopée du type N, la couche conductrice 66 forme une anode commune pour les diodes électroluminescentes 18, 40, 42.
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Le circuit optoélectronique 10 comprend en outre des tranchées verticales isolées 98, 100, 102 traversant le substrat 12 de la face 14 à la face 16, chaque tranchée verticale isolée 98, 100, 102 comprenant un coeur conducteur électriquement 104 isolé latéralement par une paroi isolante électriquement 106. La tranchée verticale isolée 98 est en contact à une extrémité avec l'un des plots de liaison 94 et est en contact à l'extrémité opposée avec la couche semiconductrice 20. La tranchée verticale isolée 100 est en contact à une extrémité avec l'un des plots de liaison 94 et est en contact à l'extrémité opposée avec le plot de germination 36. La tranchée verticale isolée 102 est en contact à une extrémité avec l'un des plots de liaison 94 et est en contact à 1'extrémité opposée avec le plot de germination 38.
En fonctionnement, des tensions ou des courants sont appliqués entre les plots conducteurs 94 reliés aux diodes électroluminescentes 18, 40, 42 et la couche conductrice 66, de sorte que, pour chaque pixel Pix, la région active de chaque diode électroluminescente 18, 40, 42 émet de la lumière avec une intensité qui dépend de la tension appliquée entre les plots conducteurs 94 associés respectivement avec la diode électroluminescente 18, 40, 42 et la couche conductrice 66. Dans le présent mode de réalisation, les pixels d'affichaqe Pix peuvent être arrangés selon une matrice et un procédé d'adressage par matrice active peut être mis en oeuvre.
Le substrat 12 est au moins en partie en un matériau semiconducteur qui permet la croissance par épitaxie des couches semiconductrices de la diode électroluminescente 18. Le substrat 12 peut être en silicium, en germanium, en carbure de silicium, en saphir, en un composé III-V, en un composé II-VI, ou en une combinaison d'au moins deux de ces composés.
Le substrat 12, les fils 60, les couches semiconductrices 20, 24, 64, et les régions actives 22, 62 peuvent être, au moins en partie, en matériaux semiconducteurs comportant majoritairement un composé III-V, par exemple un composé III-N, un composé à base d'arséniure ou un composé à base de phosphure.
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Des exemples d'éléments du groupe III comprennent le gallium (Ga), l'indium (In) ou l'aluminium (Al). Des exemples de composés IIIN sont GaN, AIN, InN, InGaN, AlGaN ou AlInGaN. Un exemple de composé à base d'arséniure est l’arséniure de gallium (GaAs). Des exemples d'éléments à base de phosphure comprennent l'aluminium (Al), le gallium (Ga) , l'indium (In) et le phosphore (P). Des exemples de composés à base de phosphure sont AlInGaP, InGaP, GaP, ou AlGaP. D'autres éléments du groupe V peuvent également être utilisés, par exemple, le phosphore ou l'arsenic. De façon générale, les éléments dans le composé III-V peuvent être combinés avec différentes fractions molaires.
Le substrat 12, les fils 60, les couches semiconductrices 20, 24, 64, et les régions actives 22, 62 peuvent être formés à partir de matériaux semiconducteurs comportant majoritairement un composé II-VI. Des exemples d'éléments du groupe II comprennent des éléments du groupe IIA, notamment le béryllium (Be) et le magnésium (Mg) et des éléments du groupe IIB, notamment le zinc (Zn) , le cadmium (Cd) et le mercure (Hg) . Des exemples d'éléments du groupe VI comprennent des éléments du groupe VIA, notamment l'oxygène (O) et le tellure (Te). Des exemples de composés II-VI sont ZnO, ZnMgO, CdZnO, CdZnMgO, CdHgTe, CdTe ou HgTe. De façon générale, les éléments dans le composé II-VI peuvent être combinés avec différentes fractions molaires.
L'épaisseur du substrat 12 est comprise entre 0 et 2 mm, de préférence entre 10 pm et 1 mm. L'épaisseur de la couche semiconductrice 20 est comprise entre 10 nm et 50 pm. L'épaisseur de la couche semiconductrice 24 est comprise entre 10 nm et 50 pm. L'épaisseur de la couche semiconductrice 64 est comprise entre 10 nm et 5 pm. L'épaisseur de la région active 22 est comprise entre 5 nm et 1 pm. L'épaisseur de la région active 62 est comprise entre 5 nm et 1 pm.
Les plots de germination 36, 38 sont en un matériau favorisant la croissance des fils 60. A titre d'exemple, le matériau composant les plots de germination 36, 38 peut être un
B16083 - 2D3D nitrure, un carbure ou un borure d'un métal de transition de la colonne IV, V ou VI du tableau périodique des éléments ou une combinaison de ces composés. A titre d'exemple, les plots de germination 36, 38 peuvent être en nitrure d'aluminium (AIN), en bore (B), en nitrure de bore (BN), en titane (Ti), en nitrure de titane (TiN), en tantale (Ta), en nitrure de tantale (TaN), en hafnium (Hf) , en nitrure d'hafnium (HfN), en niobium (Nb) , en nitrure de niobium (NbN), en zirconium (Zr) , en borate de zirconium (ZrBg), en nitrure de zirconium (ZrN), en carbure de silicium (SiC), en nitrure et carbure de tantale (TaCN) , ou en nitrure de magnésium sous la forme MgxNy, où x est environ égal à 3 et y est environ égal à 2, par exemple du nitrure de magnésium selon la forme Mgg^ ou du nitrure de magnésium et de gallium (MgGaN), en tungstène (W), en nitrure de tungstème (WN) ou en une combinaison de ces composés. Les plots de germination 36, 38 peuvent être dopés du même type de conductivité que le substrat 12. Chaque plot de germination 36, 38 peut avoir une structure monocouche ou peut correspondre à un empilement de deux couches ou de plus de deux couches.
La région active 22 de la diode électroluminescente 18 est la couche depuis laquelle est émise la majorité du rayonnement fourni par la diode électroluminescente 18. Selon un exemple, la région active 22 peut comporter des moyens de confinement. La région active 22 peut comprendre un puits quantique unique, des puits quantiques multiples ou une hétérostructure double. Elle peut alors comprendre un matériau semiconducteur différent du matériau semiconducteur formant les couches semiconductrices 20 et 24 et ayant une bande interdite inférieure à celle des couches semiconductrices 20 et 24. La région active 22 peut comprendre des puits quantiques multiples. Elle comprend alors un empilement de couches semiconductrices formant une alternance de puits quantiques et de couches barrières. La région active 62 peut comprendre un puits quantique unique, des puits quantiques multiples ou une hétérostructure double comme cela est décrit précédemment pour la région active 22.
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La couche conductrice 66, 66', 72 peut être en un matériau conducteur et transparent tel que le graphène ou un oxyde conducteur et transparent (TCO), par exemple l'oxyde d'indiumétain (ITO), l'oxyde de zinc-gallium (GZO) ou l'oxyde de zincaluminium (AZO). A titre d'exemple, la couche conductrice 66 a une épaisseur comprise entre 5 nm et 1000 nm, de préférence entre 20 nm et 50 nm.
Les coeurs conducteurs 78, 104 et la couche conductrice 70 sont en un matériau conducteur, par exemple un métal tel que l'aluminium, l'argent, le cuivre ou le zinc.
Les parois isolantes 80, 106 et la couche isolante 34 peuvent être en un matériau diélectrique, par exemple en oxyde de silicium (S1O2), en nitrure de silicium (SixNy, où x est environ égal à 3 et y est environ égal à 4, par exemple du S13N4), en oxynitrure de silicium (notamment de formule générale SiOxNy, par exemple du S12ON2), en oxyde d'aluminium (ΆΙ2Ο3), en oxyde d'hafnium (HfO2) ou en une combinaison de matériaux diélectriques.
La figure 9 représente un autre mode de réalisation d'un circuit optoélectronique 110 comprenant tous les éléments du circuit optoélectronique 10, chaque diode électroluminescente 40, 42 étant en outre entourée par une gaine 112 comprenant une couche conductrice électriquement 114 séparée de la diode électroluminescente 40, 42 par une couche isolante électriquement 116. La couche conductrice 114 permet d'empêcher le pompage optique parasite et la couche isolante 116 permet de réduire l'absorption due à l'effet de guide d'onde. La couche conductrice 114 peut être en un matériau conducteur, par exemple un métal tel que l'aluminium, l'argent, le cuivre ou le zinc. L'épaisseur de la couche conductrice 114, mesurée selon une direction parallèle à la face 26, est comprise entre 5 nm et 1 pm, de préférence entre 10 nm et 200 nm.
La figure 10 représente un autre mode de réalisation d'un circuit optoélectronique 120 comprenant tous les éléments du circuit optoélectronique 10 à la différence qu'il comprend en outre un bloc de support 122 comprenant des faces opposées 124,
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126, de préférence planes, la face 14 du substrat 12 étant en contact avec la face 126, et que les ouvertures 30, 32 s'étendent au travers de la couche semiconductrice 20 et le substrat 12 jusqu'à la face 126. Les plots de germination 36, 38 sont en contact avec le bloc de support 122. Le bloc de support 122 est en un matériau adapté à la formation des diodes électroluminescentes 40, 42. Le bloc de support 122 est par exemple en silicium, en germanium, en carbure de silicium, en un composé III-V, en un composé II-VI, ou en une combinaison d'au moins deux de ces composés.
La figure 11 représente un autre mode de réalisation d'un circuit optoélectronique 130 comprenant tous les éléments du circuit optoélectronique 10 à la différence que les plots de germination 36, 38 reposent sur la face 26 de la couche semiconductrice 24. Les plots de germination 36, 38 peuvent ne pas être présents. Les diodes électroluminescentes 40, 42 reposent alors directement sur la face 26.
A titre de variante, dans les modes de réalisation décrits précédemment, une couche réfléchissante peut être prévue entre le substrat 12 et la couche semiconductrice 20. La couche réfléchissante permet de réfléchir la lumière émise par la région active 22 de la diode électroluminescente 18 vers la face 26. Lorsque le substrat 12 ,est transparent, la couche réfléchissante peut être disposée sur la face 14 du substrat 12.
Les figures 12A à 12J sont des coupes, partielles et schématiques, des structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique représenté en figure 8.
Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique représenté en figure 8 comprend les étapes successives suivantes, réalisées pour chaque pixel d'affichage Pix :
a) Formation de la diode électroluminescente 18 sur la face 16 du substrat 12, de préférence en utilisant un procédé de croissance à faible température (figure 12Ά) . Les couches de
B16083 - 2D3D la diode électroluminescente 18 peuvent être formées par un procédé tel que dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou dépôt chimique en phase vapeur aux organométalliques (MOCVD), également connu sous le nom d'épitaxie organométallique en phase vapeur (MOVPE). Toutefois, des procédés tels que l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) , la MBE à source de gaz (GSMBE) , la MBE organométallique (MOMBE), la MBE assistée par plasma (PAMBE), l'épitaxie par couche atomique (ALE), l'épitaxie en phase vapeur aux hydrures (HVPE) peuvent être utilisés ainsi qu'un procédé de dépôt de couche mince atomique (ALD). En outre, des procédés électrochimiques peuvent être utilisés, par exemple le dépôt en bain chimique (CBD), les procédés hydrothermiques, la pyrolise d'aérosol liquide, l'électrodépôt ou la pulvérisation cathodique. Selon un mode de réalisation, la couche semiconductrice 20 de la diode électroluminescente 18 est liée au substrat 12 par une relation d'épitaxie.
b) Formation des ouvertures 30, 32 s'étendant depuis la face 26 et traversant la couche semiconductrice 24, la région active 22 et s'arrêtant dans la couche semiconductrice 20 (figure 12B) . Selon un autre mode de réalisation, les ouvertures 30, 32 peuvent s'arrêter dans la couche semiconductrice 20.
c) Formation de la couche isolante 34 sur la face 26 et sur les faces latérales des ouvertures 30, 32 (figure 12C).
d) Formation des plots de germination 36, 38 au fond des ouvertures 30, 32 en contact avec la couche semiconductrice 20 et formation des diodes électroluminescentes 40, 42, à l'exception de l'électrode 66, sur les plots de germination 36, 38, de préférence en utilisant un procédé de croissance à faible température (figure 12D). Les plots de germination 36, 38 et les diodes électroluminescentes 40, 42 peuvent être formés par un procédé tel que CVD, MOCVD, MBE, GSMBE, MOMBE, PAMBE, ALE, HVPE, ALD. En outre, des procédés électrochimiques peuvent être utilisés, par exemple CBD, les procédés hydrothermiques, la pyrolise d'aérosol liquide, ou l'électrodépôt. Selon un mode de réalisation, les plots de germination 36, 38 sont liés à la couche
B16083 - 2D3D semiconductrice 20 par une relation d'épitaxie et les couches semiconductrices 60 des diodes électroluminescentes 40, 42 sont liées aux plots de germination 36, 38 par une relation d'épitaxie.
| e) | Formation | de | l'ouverture 96 dans | la | couche | |
| isolante | 34 | pour exposer | la | couche semiconductrice | 24 | (figure |
| 12E) . | ||||||
| f) | Formation | de | la couche conductrice | 66, | sur la |
structure représentée en figure 12E, sur la couche isolante 34, sur les diodes électroluminescentes 40, 42 et dans l'ouverture 96, la couche conductrice 66 étant en contact avec la couche semiconductrice 24 au fond de l'ouverture 96 (figure 12F).
g) Formation d'une couche d'encapsulation 132 sur la structure représentée en figure 12F (figure 12G). L'épaisseur de la couche d'encapsulation 132 est supérieure à la hauteur des parties des diodes électroluminescentes 40, 42 s'étendant audessus de la couche conductrice 66. La couche d'encapsulation 132 peut être en un matériau diélectrique, par exemple en oxyde de silicium (SiC>2), en nitrure de silicium (SixNy, où x est environ égal à 3 et y est environ égal à 4, par exemple du S13N4), en oxynitrure de silicium (notamment de formule générale SiOxNy, par exemple du S12ON2), en oxyde d'aluminium (AI2O3), en oxyde d'hafnium (HfC^), en des polymères tels que le benzocyclobutène (BCB) ou en une résine photosensible négative à base d'époxy, par exemple du SU-8.
h) Amincissement du substrat 12 depuis la face 14 (figure 12H).
i) Formation des tranchées isolées verticales 98, 100, 102 au travers du substrat 12 et partiellement au travers de la couche semiconductrice 20 (figure 121). Les tranchées isolées verticales 98, 100, 102 peuvent être formées par gravure d'ouvertures 134 au travers du substrat 12 et partiellement au travers de la couche semiconductrice 20 jusqu'à atteindre les plots de germination 36 et 38 pour les ouvertures 100 et 102, par recouvrement des faces latérales des ouvertures 134 avec les parois isolantes 106 et par formation des coeurs conducteurs 104
B16083 - 2D3D à l'intérieur des ouvertures 134. La gravure mise en oeuvre peut être une gravure sèche, par exemple par l'intermédiaire d'un plasma à base de CI2 ou une gravure ionique réactive (RIE).
j ) Fixation de la puce de commande 92 au circuit optoélectronique 10 (figure 12J). Dans le présent mode de réalisation, le collage de la puce de commande 92 au circuit optoélectronique 10 est réalisé en utilisant des inserts tels que les plots de liaison 94. A titre de variante, le collage de la puce de commande 92 au circuit optoélectronique 10 peut être réalisé par liaison directe, sans utilisation d'inserts. La liaison directe peut comprendre une liaison directe métal à métal de régions métalliques de la puce de commande 92 et de régions métalliques des tranchées verticales isolées 98, 100, 102 et une liaison diélectrique à diélectrique de régions diélectriques à la surface du circuit optoélectronique 10 et de régions diélectriques à la surface de la puce de commande 92. La liaison de la puce de commande 92 au circuit optoélectronique 10 peut être réalisée par un procédé de thermocompression dans lequel le circuit optoélectronique 10 est appliqué contre la puce de commande 92, avec compression et chauffage.
Etant donné que, pour chaque pixel d'affichage Pix, la diode électroluminescente 18 est formée sur la totalité du substrat 12 et que seules les diodes électroluminescentes 40, 42 doivent être formées ultérieurement à des emplacements spécifiques, les étapes d'épitaxie pour la fabrication des diodes électroluminescentes sont plus simples que pour un circuit optoélectronique dans lequel toutes les diodes électroluminescentes ont une structure tridimensionnelle.
Les figures 13A à 13K sont des coupes, partielles et schématiques, des structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique représenté en figure 10.
Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique représenté en figure 10 comprend les
B16083 - 2D3D étapes successives suivantes, réalisées pour chaque pixel d'affichage Pix :
a') Formation de la diode électroluminescente 18 sur la face 16 du substrat 12, de préférence en utilisant un procédé de croissance à faible température comme pour l'étape a) décrite précédemment (figure 13A) .
b') Fixation du substrat 12 au bloc de support 122 (figure 13B). Le substrat 12 peut être aminci avant l'étape de fixation. Le collage du substrat 12 au bloc de support 122 peut être réalisé par collage direct.
c') Formation des ouvertures 30, 32 s'étendant depuis la face 26 et traversant la couche semiconductrice 24, la région active 22, la couche semiconductrice 20, le substrat 12 et s'arrêtant sur le bloc de support 122 (figure 13C).
d') Formation de la couche isolante 34 sur la face 26 et sur les faces latérales des ouvertures 30, 32 (figure 13D).
e') Formation des plots de germination 36, 38 au fond des ouvertures 30, 32 en contact avec le bloc de support 122 et formation des diodes électroluminescentes 40, 42, à l'exception de l'électrode 66, sur les plots de germination 36, 38, de préférence en utilisation un procédé de croissance à faible température (figure 13E). Les plots de germination 36, 38 et les diodes électroluminescentes 40, 42 peuvent être formés par un procédé tel que CVD, MOCVD, MBE, GSMBE, MOMBE, PAMBE, ALE, HVPE, ALD. En outre, des procédés électrochimiques peuvent être utilisés, par exemple CBD, les procédés hydrothermiques, la pyrolise d'aérosol liquide, ou l'électrodépôt. Selon un mode de réalisation, les plots de germination 36, 38 sont reliés à la couche semiconductrice 20 par une relation d'épitaxie et les couches semiconductrices 60 des diodes électroluminescentes 40, 42 sont reliées aux plots de germination 36, 38 par une relation d'épitaxie. En figure 13E, les diodes électroluminescentes 40, 42 ont une configuration axiale. Lorsque la diode électroluminescente 18 émet de la lumière rouge, la région active 22 comprend de façon avantageuse du InGaN plutôt que du AlInGaP, de sorte que la
B16083 - 2D3D formation des diodes électroluminescentes 40, 42 à une température supérieure à 1000 °C est possible.
f') Formation de la couche isolante électriquement 136 recouvrant les parties des diodes électroluminescentes 40, 42 s'étendant en dehors des ouvertures 30, 32 et recouvrant la couche isolante 34 entres les diodes électroluminescentes 40, 42 (figure 13F) .
g') Formation de l'ouverture 96 dans les couches isolantes 136 et 34 pour exposer la couche semiconductrice 24 et formation des ouvertures 138 dans la couche isolante 136 pour exposer la couche semiconductrice 64 de chaque diode électroluminescente 40, 42 (figure 13G).
h') Formation de la couche conductrice 66 sur la structure représentée en figure 13G, sur la couche isolante 136, dans l'ouverture 96 et dans les ouvertures 138, la couche conductrice 66 étant en contact avec la couche semiconductrice 24 au fond de l'ouverture 96 et en contact avec la couche semiconductrice 64 de chaque diode électroluminescente 40, 42 au travers des ouvertures 138 (figure 13H).
i') Formation des ouvertures 140, 142, 144 au travers du bloc de support 122 et, seulement pour l'ouverture 140, au travers du substrat 12 et formation des couches isolantes électriquement 145 sur les faces latérales des ouvertures 140, 142, 144 (figure 131). L'ouverture 142 expose le plot de germination 36 et l'ouverture 144 expose le plot de germination 38. La gravure mise en oeuvre peut être une gravure sèche, par exemple par l'intermédiaire d'un plasma à base de Cl2 ou une gravure ionique réactive (RIE). A titre de variante, les plots de germination 36, 38 peuvent être également retirés lors de la formation des ouvertures 140, 142, 144.
j’) Formation de plots de liaison 146 dans les ouvertures 140, 142, 144 (figure 13J), le plot de liaison 146 à l'intérieur de l'ouverture 140 étant en contact avec la couche semiconductrice 20, le plot de liaison 146 à l'intérieur de l'ouverture 142 étant en contact avec le plot de germination 36
B16083 - 2D3D et le plot de liaison 146 à l'intérieur de l'ouverture 144 étant en contact avec le plot de germination 38. Les plots de liaison 146 se projettent à l'extérieur des ouvertures 140, 142, 144.
k' ) Fixation de la puce de commande 92 au circuit optoélectronique 120 (figure 13K). Dans le présent mode de réalisation, le collage de la puce de commande 92 au circuit optoélectronique 120 est réalisé en utilisant les plots de liaison 94 qui sont collés aux plots de liaison 146.
A titre de variante, une couche additionnelle peut être formée sur les faces latérales des ouvertures 30, 32, 140, 142, 144, cette couche étant opaque à la lumière émise par les diodes électroluminescentes 40 et 42 pour optimiser la sortie de couleur.
Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, même si dans les modes de réalisation décrits précédemment, les éléments semiconducteurs 60 ont la forme de fil, les éléments semiconducteurs 60 peuvent avoir une forme différente, par exemple une forme de pyramide.
En outre, divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On note que divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes peuvent être combinés. A titre d'exemple, les modes de réalisation des connexions électriques représentés sur les figures 5 et 8 peuvent être appliqués à n'importe lequel des modes de réalisation du circuit optoélectronique représenté sur les figures 9 à 11.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Circuit optoélectronique (10; 110; 120; 130) comprenant un substrat (12) et des pixels d'affichage (Pix), chaque pixel d'affichage comprenant une première diode électroluminescente (18) adaptée à émettre un premier rayonnement et une deuxième diode électroluminescente (40, 42) adaptée à émettre un deuxième rayonnement, la première diode électroluminescente ayant une structure plane et reposant sur le substrat et la deuxième diode électroluminescente ayant une structure tridimensionnelle et reposant sur la première diode électroluminescente ou traversant au moins en partie la première diode électroluminescente.
- 2. Circuit optoélectronique selon la revendication 1, dans lequel chaque pixel d'affichage (Pix) comprend en outre une troisième diode électroluminescente (42) adaptée à émettre un troisième rayonnement, ayant une structure tridimensionnelle et reposant sur la première diode électroluminescente (18) ou traversant au moins en partie la première diode électroluminescente.
- 3. Circuit optoélectronique selon la revendication 2, dans lequel au moins l'un des premier, deuxième ou troisième rayonnements est à une longueur d'onde comprise entre 600 nm et 720 nm, dans lequel un autre des premier, deuxième ou troisième rayonnements est compris entre 510 nm et 570 nm et dans lequel un autre des premier, deuxième ou troisième rayonnements est compris entre 430 nm et 490 nm.
- 4. Circuit optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le substrat (12) comprend des première et deuxième faces opposées (14, 16) , dans lequel la première diode électroluminescente (18) comprend une première région active (22) adaptée à émettre le premier rayonnement, dans lequel la deuxième diode électroluminescente (40, 42) comprend une deuxième région active (62) adaptée à émettre le deuxième rayonnement, et dans lequel l'aire, vue selon une direction perpendiculaire à la première face, de la première région activeB16083 - 2D3D est au moins égale à deux fois l'aire, vue selon ladite direction, de la deuxième région active.
- 5. Circuit optoélectronique selon la revendication 4, dans lequel la première diode électroluminescente (18) comprend des première et deuxième couches semiconductrices planes (20, 24), la première région active (22) étant prise en sandwich entre les première et deuxième couches semiconductrices planes et dans lequel la deuxième diode électroluminescente (40, 42) comprend un élément semiconducteur tridimensionnel (60), la deuxième région active (62) recouvrant au moins partiellement l'élément semiconducteur tridimensionnel, l'élément tridimensionnel reposant sur la première diode électroluminescente ou traversant au moins en partie la première diode électroluminescente.
- 6. Circuit optoélectronique selon la revendication 5, dans lequel la première couche semiconductrice plane (20) est en contact avec le substrat (12) et dans lequel chaque pixel d'affichage (Pix) comprend une ouverture (30, 32) s'étendant au travers de la deuxième couche semiconductrice plane (24), au travers de la première région active (22) et partiellement au travers de la première couche semiconductrice plane, l'élément semiconducteur tridimensionnel (60) s'étendant au moins à 1'intérieur de 1'ouverture.
- 7. Circuit optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une couche conductrice électriquement (66) recouvrant la deuxième diode électroluminescente (40, 42) et connectée électriquement à la deuxième diode électroluminescente.
- 8. Circuit optoélectronique selon la revendication 7, dans lequel la couche conductrice électriquement (66) est en outre en contact avec la première diode électroluminescente (18).
- 9. Circuit optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la première diode électroluminescente (18) et la deuxième diode électroluminescente (40, 42) comprennent au moins un puits quantique.B16083 - 2D3D
- 10. Circuit optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel chaque pixel d'affichage (Pix) comprend un élément conducteur électriquement (100, 102) s'étendant au travers du substrat (12) et relié électriquement à la deuxième diode électroluminescente (40, 42).
- 11. Circuit optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel chaque pixel d'affichage (Pix) comprend en outre un mur métallique (114) entourant latéralement au moins une partie de la deuxième diode électroluminescente (40, 42) .
- 12. Circuit optoélectronique selon la revendication 11, dans lequel chaque pixel d'affichage (Pix) comprend en outre une couche isolante électriquement (116) interposée entre le mur métallique (114) et la deuxième diode électroluminescente (40, 42) .
- 13. Dispositif optoélectronique (90) comprenant le circuit optoélectronique (10; 110; 120; 130) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 et comprenant un circuit additionnel (92) collé au circuit optoélectronique du côté du substrat (12) opposé à la première diode électroluminescente (18).
- 14. Procédé de fabrication d'un circuit optoélectronique (10; 110; 120; 130) comprenant un substrat (12) et des pixels d'affichage (Pix), le procédé comprenant pour chaque pixel d'affichage les étapes successives suivantes :former sur le substrat (12) une première diode électroluminescente (18) adaptée à émettre un premier rayonnement et ayant une structure plane ; et former sur le substrat une deuxième diode électroluminescente (40, 42) adaptée à émettre un deuxième rayonnement, ayant une structure tridimensionnelle et reposant sur la première diode électroluminescente ou traversant au moins en partie la première diode électroluminescente.
- 15. Méthode selon la revendication 14, dans lequel les première et deuxième diodes électroluminescentes (18, 40, 42) sont formées par épitaxie.
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| US20110095260A1 (en) * | 2009-10-28 | 2011-04-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light emitting device |
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