FR3087580A1 - Procede de realisation d’un dispositif optoelectronique comprenant des diodes electroluminescentes homogenes en dimensions - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d'un dispositif optoélectronique (10) comportant les étapes de formation d'un substrat (11) présentant une face support (111); formation d'une première série de premières zones (131, 131a) adaptées à la formation de tout ou partie de diodes électroluminescentes (13), formation d'une deuxième série de secondes zones (151, 151a) sur la face support (111), adaptées à la formation d'élément de parois de confinement lumineux (152) apte à former une paroi de confinement lumineux (15), les deuxièmes zones (151, 151a) étant distinctes des premières zones (131, 131a), les deuxièmes zones (151, 151a) définissant entre elles des zones de sous-pixel (14); formation, à partir des premières zones (131, 131a), de diodes électroluminescentes (13); formation, par la même technique qu'à l'étape précédente, à partir des secondes zones (151, 151a), d'éléments de parois de confinement lumineux (152), concomitamment à tout ou partie des diodes électroluminescentes (13) formées à l'étape précédente.
Description
Procédé de réalisation d'un dispositif optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes homogènes en dimensions DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif optoélectronique comportant une pluralité de diodes électroluminescentes.
L'invention concerne également un dispositif optoélectronique en tant que tel.
L'invention trouve une application notamment dans les écrans d'affichage ou les systèmes de projection d'images.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Par dispositif optoélectronique, on entend ici un dispositif adapté à 15 effectuer la conversion d'un signal électrique en un rayonnement électromagnétique à émettre, notamment de la lumière.
Il existe des dispositifs optoélectroniques comportant des diodes électroluminescentes, également connues sous l'acronyme LED pour « light-emitting diode » selon la terminologie anglo-saxonne consacrée, formées sur un substrat.
20 Il est connu que chaque diode électroluminescente comprend une portion semiconductrice dopée selon un premier type de dopage pour jouer le rôle de portion dopée N, une autre portion comportant une zone active exploitant ou non des puits quantiques, et une troisième portion semiconductrice dopée selon un deuxième type de dopage pour jouer le rôle de portion dopée P.
25 Chaque diode électroluminescente peut être formée sur la base d'éléments tridimensionnels ou bidimensionnels semiconducteurs, eux-mêmes au moins partiellement obtenus par croissance par épitaxie au moyen de techniques telles que la MBE « Molecular Beam Epitaxy », ou la MOVPE « Molecular Organic Vapor Phase Epitaxy» selon les termes anglais consacrés ou la déposition chimique en phase vapeur 30 d'organométalliques (MOCVD) ou par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma ou par (PECVD) ou par PVD (physical vapor deposition).
Les diodes électroluminescentes sont typiquement formées à base de matériaux semiconducteurs comprenant par exemple des éléments de la colonne III et de la colonne V du tableau périodique, tel qu'un composé III-V, notamment le nitrure de gallium (GaN), le nitrure 35 d'indium et de gallium (InGaN) ou le nitrure d'aluminium et de gallium (AIGaN).
2 Il existe des dispositifs optoélectroniques comportant une matrice de diodes électroluminescentes présentant une certaine surface d'émission au travers de laquelle est transmis le rayonnement lumineux émis par les diodes électroluminescentes.
De tels dispositifs optoélectroniques peuvent notamment être 5 utilisés dans la constitution d'écrans d'affichage ou de systèmes de projection d'images, où la matrice de diodes électroluminescentes définit en fait une matrice de pixels lumineux où chaque pixel comporte au moins un sous-pixel contenant lui-même au moins une diode électroluminescente.
Un sous-pixel peut par exemple contenir de 1 jusqu'à 100000 diodes électroluminescentes.
10 L'une des difficultés est de parvenir à ce que le rayonnement lumineux émis par les diodes électroluminescentes d'un sous-pixel ne se mélange pas avec le rayonnement lumineux émis par les diodes électroluminescentes d'un sous-pixel adjacent afin d'améliorer les contrastes.
Notamment, une problématique est de parvenir à éviter les excitations de couleurs de type diaphonie entre les sous-pixels, phénomène également connu sous le nom de « cross-talk » dans le domaine technique concerné.
Or, cette problématique s'avère de plus en plus difficile à résoudre compte tenu de la miniaturisation croissante des diodes électroluminescentes.
Une solution connue consiste à former des parois de confinement lumineux aptes à bloquer la transmission du rayonnement lumineux émis par au moins 20 une diode électroluminescente donnée vers au moins une diode électroluminescente adjacente.
Une technique connue pour former de telles parois de confinement lumineux consiste à réaliser une étape supplémentaire, après la formation des diodes électroluminescentes, en déposant une couche de résine sur les diodes 25 électroluminescentes, la résine étant photolithographiée en respectant un motif garantissant la présence de tranchées destinées à être ensuite remplies d'un matériau, par exemple par une technique de croissance, apte à bloquer le rayonnement lumineux voire à en assurer une réflexion.
Cette technique présente l'inconvénient qu'il est difficile de respecter un 30 alignement précis entre les parois de confinement et les diodes électroluminescentes.
Cette problématique est d'autant plus présente compte tenu de la miniaturisation croissante des diodes électroluminescentes afin d'obtenir au final une résolution élevée.
Une autre difficulté est de pouvoir obtenir des diodes 35 électroluminescentes dans un même sous-pixel qui soient homogènes entre elles en terme de hauteur et de largeur lorsque lesdites diodes électroluminescentes sont disposées sur les bords de rangées.
Par exemple lorsqu'un arrangement bidimensionnel de diodes électroluminescentes se termine, l'apport de matière, autour des diodes électroluminescentes de bordure, est excédentaire par rapport à la situation de diodes électroluminescentes complètement entourées par d'autres diodes 5 électroluminescentes.
Il en résulte des diodes électroluminescentes de hauteur et de largeur très différentes, si elles sont en périphérie, par rapport aux dimensions moyennes d'une même zone.
L'état de la technique fait apparaître que le diamètre moyen des éléments de diodes électroluminescentes situés en périphérie est en moyenne supérieur à 20% au diamètre moyen des éléments de diode 10 électroluminescente de la zone.
Il en est de même pour les hauteurs.
Il en résulte également des dépôts parasites de matière dans les zones où la densité de diode électroluminescente est plus faible.
Ces phénomènes sont résumés par « l'effet de bord ».
Une autre difficulté est de pouvoir fabriquer des diodes 15 électroluminescentes dont la longueur d'onde émise par chaque diode ne varie pas de plus de 2% sur tout un sous-pixel.
Pour adresser le problème de différence de diamètre des diodes électroluminescentes situées en périphérie, l'homme du métier peut envisager de retoucher les dimensions des masques préliminaires à la formation des éléments de diodes électroluminescentes situées à la périphérie.
Cela a un coût non négligeable puisque cela implique la retouche extrêmement minutieuse des masques de photolithographie.
EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention a pour but de répondre à tout ou partie des problèmes présentés ci-avant.
Notamment, un but est de fournir une solution répondant à au moins l'un des objectifs suivants : - obtenir une homogénéité des hauteurs et des largeurs des diodes 30 électroluminescentes d'une même zone ou sous-pixel, - obtenir une homogénéité d'émission de longueur d'onde entre des diodes électroluminescentes d'une même zone, - réduire les dépôts parasites déposés dans les zones où les diodes électroluminescentes sont absentes, 35 - réduire le nombre d'étapes de fabrication des parois de confinement lumineux. 4 - faciliter le positionnement des parois de confinement lumineux par rapport au diodes électroluminescentes.
Ce but peut être atteint grâce à la mise en oeuvre d'un procédé de 5 fabrication d'un dispositif optoélectronique comportant une étape a) de formation d'un substrat présentant une face support.
Le procédé comporte également une étape b) de formation d'une première série de premières zones sur la face support adaptées à la formation de tout ou partie de diodes électroluminescentes, lesdites diodes électroluminescentes comprenant une première portion dopée selon un premier type 10 de dopage, une deuxième portion formant une zone active et une troisième portion dopée selon un deuxième type de dopage.
Le procédé comporte en outre une étape c) de formation d'une deuxième série de secondes zones sur la face support, adaptées à la formation d'au moins un élément de parois de confinement lumineux apte à former une paroi de confinement lumineux, les deuxièmes zones étant distinctes des 15 premières zones, les deuxièmes zones définissant entre elles des zones de sous-pixel.
Une étape d) supplémentaire du procédé consiste en la formation à partir des premières zones, de tout ou partie de diodes électroluminescentes.
Enfin le procédé comporte une étape e) de formation, par la même technique qu'à l'étape d), à partir des secondes zones, de tout ou partie d'éléments de parois de confinement lumineux, 20 concomitamment à tout ou partie des diodes électroluminescentes formées à l'étape d).
Certains aspects préférés mais non limitatifs du procédé sont les suivants.
Au moins deux des secondes zones adaptées à la formation d'éléments de parois de confinement lumineux sont agencées pour permettre l'obtention de parois 25 de confinement lumineux par coalescence d'éléments de parois de confinement lumineux.
Tout ou partie des secondes zones adaptées à la formation d'éléments de parois de confinement lumineux sont agencées pour permettre la formation des éléments de parois de confinement lumineux d'un seul tenant.
Les parois de confinement lumineux contiennent au moins en partie des portions en matériau isolant électriquement.
Les diodes électroluminescentes présentent une forme filaire allongée suivant un axe longitudinal, s'étendant suivant une direction transversale du dispositif optoélectronique orientée transversalement à la face support.
Les premières, deuxièmes et troisièmes portions des diodes électroluminescentes sont empilées parallèlement à la face support.
Tout ou partie des diodes électroluminescentes d'une même zone de sous-pixel sont positionnées à une distance D1 par rapport aux éléments de parois de confinement lumineux, la distance vérifiant au moins l'une des conditions suivantes : - la distance D1 est comprise entre la moitié et 100 fois le pas séparant 5 tout ou partie de deux diodes électroluminescentes adjacentes, - la distance D1 est comprise entre une fois et 500 fois le diamètre de tout ou partie des diodes électroluminescentes, - la distance D1 est inférieure ou égale à deux fois la longueur de diffusion des espèces atomiques composant tout ou partie des diodes électroluminescente.
10 Les éléments de parois de confinement lumineux formés à l'étape e) ont une aptitude à capter tout ou partie de la matière utilisée lors de l'étape d) pour la formation des premières, deuxièmes et troisièmes portions de diodes électroluminescentes.
Les éléments de parois de confinement lumineux sont formés, en tout ou 15 partie, sensiblement dans les mêmes matériaux que les premières, deuxièmes et troisièmes portions de diodes électroluminescentes.
Tout ou partie des parois de confinement lumineux est réalisée concomitamment à la formation de la première portion des diodes électroluminescentes, et concomitamment à la formation de la deuxième portion des 20 diodes électroluminescentes.
Les parois de confinement lumineux comprennent un premier élément dopé selon un premier type de dopage formé concommitamment à la première portion dopée selon un premier type de dopage des diodes électroluminescentes, les parois de confinement lumineux comprenant en outre un deuxième élément, apte à constituer 25 une zone active, obtenu concommitamment à la deuxième portion formant la zone active des diodes électroluminescecentes.
Le procédé comporte une étape supplémentaire f), mise en oeuvre après l'étape e), de formation d'une couche d'un matériau isolant électriquement, ladite couche de matériau isolant électriquement étant formée, de façon sélective, sur les 30 surfaces extérieures des parois de confinement lumineux, sur les surfaces définies par l'espacement entre les parois de confinement lumineux et les diodes électroluminescentes, et sur les surfaces définies par l'espacement entre tout ou partie des diodes électroluminescentes.
Le procédé comporte une étape g) de formation d'une électrode 35 supérieure sur la surface exempte de matériau isolant électriquement résultant de l'étape f).
6 Chaque paroi de confinement lumineux est isolée électriquement d'au moins un élément choisi parmi : les autres parois de confinement lumineux de la zone de sous-pixel, tout ou partie des électrodes supérieures et tout ou partie de parties conductrices du substrat.
5 Les parois de confinement lumineux n'émettent pas de lumière.
Le procédé comporte une étape h) de formation d'une couche d'un matériau bloquant des ondes électromagnétiques issues ou en direction des diodes électroluminescentes, ladite couche de matériau bloquant les ondes électromagnétiques étant formée sur les surfaces libres résultant de l'étape g) à 10 l'exception des surfaces latérales et sommitales des diodes électroluminescentes.
La couche de matériau opaque ou réfléchissant les ondes électromagnétiques, est formée directement sur tout ou partie des surfaces extérieures des parois de confinement lumineux, sur tout ou partie des surfaces définies par l'espacement entre les parois de confinement lumineux et les diodes 15 électroluminescentes et sur tout ou partie des surfaces définies par l'espacement entre les diodes électroluminescentes à l'exception des parois latérales et sommitales des diodes électroluminescentes.
La couche de matériau bloquant les ondes électromagnétiques, est formée directement sur tout ou partie des surfaces libres de la couche de matériau 20 isolant obtenues à l'étape f), à l'exception des parois latérales et sommitales des diodes électroluminescentes.
Le procédé comprend une étape i) de formation d'une couche d'encapsulation entourant au moins en partie les diodes électroluminescentes contenues dans une même zone de sous-pixel.
25 L'invention porte également sur un dispositif optoélectronique obtenu par la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication selon l'invention où tout ou partie des parois de confinement lumineux sont formées dans les mêmes matériaux que tout ou partie des premières, deuxièmes et troisièmes portions de diodes électroluminescentes.
30 Certains aspects préférés mais non limitatifs du dispositif optoélectronique sont les suivants.
Toutes les diodes électroluminescentes comprises dans la même zone de sous-pixel ont un diamètre compris entre 0,8 fois le diamètre moyen des diodes électroluminescentes de la zone de sous-pixel et 1,2 fois le diamètre moyen des diodes 35 électroluminescentes de la zone de sous-pixel et une hauteur comprise entre 0,8 fois la 7 hauteur moyenne des diodes électroluminescentes de la zone de sous-pixel et 1,2 fois la hauteur moyenne des diodes électroluminescentes de la zone de sous-pixel.
Toutes les diodes électroluminescentes comprises dans la même zone de sous-pixel émettent une lumière d'une longueur d'onde comprise entre 0,98 fois la 5 longueur d'onde moyenne de la lumière émise par les diodes électroluminescentes de la zone de sous-pixel et 1,02 fois la longueur d'onde moyenne de la lumière émise par les diodes électroluminescentes de la zone de sous-pixel.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 10 D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 représente une vue de dessus d'un exemple de création de 15 zones préliminaires à la formation de portions de diodes électroluminescentes d'une part et de zones préliminaires à la formation d'éléments de parois de confinement lumineux d'autre part.
La figure 2 représente une vue de dessus d'une variante de la figure 1 où les zones préliminaires à la formation d'éléments de parois de confinement lumineux 20 sont formées d'un seul tenant.
La figure 3 représente en vue de dessus une variante de la figure 2.
La figure 4 illustre une coupe transversale d'une diode électroluminescente tridimensionnelle.
Les figures 5 à 8 représentent, en coupe latérale, des étapes successives 25 d'un exemple de procédé de fabrication selon l'invention mises en oeuvre à partir de la situation de figure 1 ou 2.
La figure 9 représente une vue en perspective de la formation d'éléments de parois de confinement lumineux.
La figure 10 illustre une vue en perspective de la formation d'éléments de 30 parois de confinement lumineux.
La figure 11 représente une vue en perspective de parois de confinement lumineux.
Les figures 12 et 13 représentent, en vue de coupe, deux variantes de dispositifs optoélectroniques fabriqués selon le procédé de fabrication.
35 La figure 14 et 15 représentent, en vue de coupe, deux variantes de dispositifs optoélectroniques fabriqués selon le procédé de fabrication.
8 EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires.
De plus, les différents éléments ne 5 sont pas représentés à l'échelle de manière à privilégier la clarté des figures.
Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux.
Dans la suite de la description, sauf indication contraire, les termes "sensiblement", "environ" et "de l'ordre de" signifient "à 10 % près".
10 Les figures 1 ou 2, 5 à 9 sont des vues partielles de dessus et en coupe de différentes étapes d'un premier exemple de mise en oeuvre d'un procédé de fabrication selon l'invention.
A des fins d'illustration exclusivement, mais sans aucune limitation, chacune des figures 5 à 9 ou 12 et 15 représente uniquement un ensemble comprenant 15 trois diodes électroluminescentes 13 et deux parois de confinement lumineux 15.
Le nombre de diodes électroluminescentes 13 et de parois de confinement lumineux 15 n'est cependant pas limité aux exemples particuliers illustrés sur les figures.
L'invention porte en premier lieu sur un procédé de fabrication d'un dispositif optoélectronique 10 comportant des diodes électroluminescentes 13, 20 arrangées en zones de sous-pixel 14 définies par les parois de confinement lumineux 15 situées en regard, lesdites diodes électroluminescentes 13 d'une même zone de sous-pixel 14 présentant une homogénéité de dimensions entre elles améliorée par rapport à l'art antérieur.
Elle porte également sur un dispositif optoélectronique 10 en tant que tel, 25 issu du procédé.
Grâce à l'aménagement des zones de sous-pixel 14 de diodes électroluminescentes 13, une application particulièrement visée est la fourniture d'un écran d'affichage d'images ou d'un dispositif de projection d'images.
Il est également clair que l'invention peut viser d'autres applications, en 30 particulier la détection ou la mesure de radiations électromagnétiques ou encore des applications photovoltaïques et d'éclairage.
Les figures 5 à 8 illustrent différentes étapes d'un premier exemple de mise en oeuvre d'un procédé de fabrication selon l'invention.
Dans une première étape non représentée et commune aux différents 35 modes de réalisation, le procédé de fabrication comprend une étape de formation d'un substrat 11 ayant une face support 111.
9 Le substrat 11 est constitué par exemple par un empilement d'une couche monolithique (non représentée), d'une couche d'électrode inférieure (non représentée) qui peut être une couche de germination conductrice et d'une première couche d'isolation électrique (non représentée).
L'homme du métier pourra se référer 5 par exemple au brevet FR3053530 pour mettre en oeuvre un tel substrat.
La face support 111 du substrat 11 est constituée par exemple par la face libre de ladite première couche d'isolation électrique.
La couche monolithique peut être formée dans un matériau semiconducteur dopé ou non, par exemple de FA12O3 ou du silicium ou encore du 10 germanium, et plus particulièrement du silicium monocristallin.
Il peut aussi être formé en saphir voire en un matériau semiconducteur III-V, par exemple en GaN.
Il peut alternativement s'agir d'un substrat de type silicium sur isolant ou « SOI » pour « Silicon On Insulator » selon la terminologie anglo-saxonne consacrée.
Alternativement, la couche monolithique peut être formée dans un matériau électriquement isolant.
15 La couche d'électrode inférieure peut servir de couche de germination pour la croissance de portions de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c ou des éléments de parois de confinement lumineux 152.
La couche d'électrode inférieure peut être continue ou discontinue.
Le matériau composant la couche d'électrode inférieure peut être un nitrure, un carbure ou un borure d'un métal de transition de la 20 colonne IV, V ou VI du tableau périodique des éléments ou une combinaison de ces composés.
A titre d'exemple, la couche d'électrode inférieure peut être en nitrure d'aluminium, en oxyde d'aluminium, en bore, en nitrure de bore, en titane, en nitrure de titane, en tantale, en nitrure de tantale, en hafnium, en nitrure d'hafnium, en niobium, en nitrure de niobium, en zirconium, en borure de zirconium, en nitrure de 25 zirconium, en carbure de silicium, en nitrure et carbure de tantale, 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 sous la forme Mg3N2.
La couche d'électrode inférieure peut être dopée et du même type de conductivité que celle des éléments semiconducteurs destinés à croître, et présenter une épaisseur par exemple comprise 30 entre 1 nm et 200 nm, de préférence comprise entre 10 nm et 50 nm.
La couche d'électrode inférieure peut être composée d'un alliage ou d'un empilement d'au moins un matériau mentionné dans la liste ci-dessus.
Ladite première couche d'isolation électrique peut comprendre une première couche isolante intermédiaire qui recouvre ladite couche d'électrode 35 inférieure.
Elle forme un masque de croissance autorisant la croissance par exemple épitaxiale des premières portions 13a dopées des diodes électroluminescentes 13 à 10 partir d'ouvertures traversantes débouchant localement sur les surfaces de la couche d'électrode inférieure.
Ladite première couche d'isolation électrique forme également un masque de croissance autorisant la croissance par exemple épitaxiale des éléments de parois de confinement 152 à partir d'ouvertures traversantes débouchant 5 localement sur les surfaces de la couche d'électrode inférieure.
Ladite première couche d'isolation électrique participe également à assurer l'isolation électrique entre les premières électrodes inférieures (non représentées) et les secondes électrodes supérieures 17.
La première couche isolante intermédiaire est réalisée dans au moins un matériau(x) diélectrique(s) tel(s) que, par 10 exemple, un oxyde de silicium (par exemple SiO2 ou SiON) ou un nitrure de silicium (par exemple Si3N4 ou SiN), voire un oxynitrure de silicium, un oxyde d'aluminium (par exemple A1203) ou un oxyde de hafnium (par exemple Hf02).
L'épaisseur de la première couche isolante intermédiaire peut être comprise entre 5 nm et 1 ktrn, de préférence comprise entre 20 nm et 500 nm, par exemple égale à 100 nm environ.
15 Ladite première couche de matériau isolant électriquement peut comporter, en outre, une deuxième couche isolante électriquement intermédiaire (non représentée) qui recouvre les premières électrodes inférieures et participe à assurer l'isolation électrique entre les premières électrodes inférieures et les secondes électrodes supérieures.
Ladite deuxième couche isolante électriquement intermédiaire 20 peut recouvrir également le masque de croissance formé par la première couche isolante intermédiaire.
La deuxième couche isolante intermédiaire peut être réalisée en un matériau diélectrique identique ou différent de celui du masque de croissance, tel que, par exemple, un oxyde de silicium (par exemple SiO2) ou un nitrure de silicium (par exemple Si3N4 ou SiN), voire un oxynitrure de silicium, ou un oxyde de hafnium (par 25 exemple Hf02).
L'épaisseur de la deuxième couche isolante intermédiaire peut être comprise entre 5 nm et 1 'lm, de préférence comprise entre 20 nm et 500 nm, par exemple égale à 100 nm environ.
En référence d'abord aux figures 1, 2 et 3, une deuxième étape appelée b), commune aux différents modes de réalisation, est la formation d'une première série 30 de premières zones 131, 131a adaptées à la formation de portions de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c sur la face support 111.
Chaque zone 131, 131a adaptée à la formation de premières portions 13a de diodes électroluminescentes 13 peut être formée par exemple par des ouvertures obtenues à travers ladite première couche isolante électriquement et débouchant sur 35 la couche d'électrode inférieure.
Ces ouvertures peuvent être également tout en partie remplies de matériaux de germination comme décrits précédemment.
Ce dépôt, 11 délimité par les ouvertures dans la première couche isolante, constitue des plots de germination permettant de faciliter la croissance des éléments de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c et des éléments de parois de confinement lumineux 152.
A titre d'exemple, le matériau constituant les plots de germination peut être un 5 métal de transition de la colonne IV, V ou VI du tableau périodique des éléments ou un nitrure, un carbure ou un borure d'un métal de transition de la colonne IV, V ou VI, ou une combinaison de ces composés.
En référence d'abord aux figures 1, 2 et 3, une troisième étape appelée c), commune aux différents modes de réalisation, est la formation d'une deuxième série 10 de deuxièmes zones 151, 151a adaptées à la formation d'éléments de parois de confinement lumineux 152 sur la face support 111.
Chaque zone 151, 151a adaptée à la formation d'éléments de parois de confinement lumineux 152 peut être formée par exemple par des ouvertures obtenues à travers ladite première couche isolante électriquement et débouchant sur la couche 15 d'électrode inférieure.
Ces ouvertures peuvent être également tout en partie remplies de matériaux de germination comme décrits précédemment.
Préférentiellement les étapes b), c) sont réalisées en tout ou partie dans le même temps et selon les même techniques, cela permet de gagner du temps de procédé et gagner en précision.
20 Une quatrième étape appelée d), commune aux différents modes de réalisation, est la formation successive de portions 13a, 13b, 13c de diodes électroluminescentes à partir des zones 131, 131a.
De façon générale, chaque diode électroluminescente 13 comprend des éléments semiconducteurs dont une première portion 13a dopée selon un premier type 25 de dopage, une deuxième portion 13b formant une partie active et une troisième portion 13c dopée selon un deuxième type de dopage.
Ces éléments semiconducteurs peuvent être agencés selon une organisation bidimensionnelle ou, comme cela est représenté sur la figure 4, de manière tridimensionnelle, selon des dimensions micrométriques ou nanométriques.
Préférentiellement, les éléments semiconducteurs 30 des diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c de chaque zone de sous-pixel 14 présentent une forme sensiblement filaire, conique ou tronconique.
Dans la suite du texte, les termes « élément de diode électroluminescente» font référence à une première portion dopée selon un premier type de dopage 13a et/ou une deuxième portion 13b formant une partie active et/ou une troisième portion dopée selon un 35 deuxième type de dopage 13c, ainsi que l'empilement de ces différentes portions.
12 Dans la suite de la description et sur les figures, les modes de réalisation sont décrits pour des diodes électroluminescentes 13 tridimensionnelles de type coeur-coquille comme montré sur la figure 4.
Toutefois, ces modes de réalisation peuvent indifféremment être mis en oeuvre pour des diodes électroluminescentes 13 5 tridimensionnelles présentant une structure axiale où la première portion dopée 13a, la partie active 13b et la troisième portion dopée 13c sont empilées selon une direction transversale au plan du substrat 11.
Les modes de réalisations peuvent également s'appliquer pour des diodes électroluminescentes présentant un empilement de couches parallèles à la face support 111 d'une première portion 13a, d'une deuxième 10 portion 13b et d'une troisième portion 13c.
Contrairement aux modes de réalisations présentés sur les figures 1 et 2, présentant une multitude zones 131 pour former une multitude de diodes électroluminescentes par zone de sous-pixel 14, un mode de réalisation montré sur la figure 3 fait état d'une unique diode électroluminescente par zone de sous-pixel 14, la diode électroluminescente 13 étant en outre composée d'au 15 moins une première portion dopée 13a selon un premier dopage, une deuxième portion formant une zone active 13b et une troisième portion dopée selon un deuxième type de dopage, l'empilement de ces trois couches étant parallèle à la face support 111.
Dans ce dernier mode de réalisation, le procédé selon l'invention permettra d'homogénéiser les épaisseurs des couches 13a, 13b, 13c, entre les bords extérieurs de la diode 20 électroluminescente 13 et son centre.
De manière générale, chaque première portion 13a de diode électroluminescente 13a d'une même zone de sous-pixel 14 est connectée à une première électrode inférieure, formée dans le substrat (non représentée et qui peut être la couche de germination), continue ou non.
L'homme du métier pourra se référer 25 au brevet FR3053530 pour réaliser le substrat contenant les électrodes inférieures idoines.
Une électrode supérieure 17 en contact avec les troisièmes portions dopées 13c est formée sur toutes les diodes électroluminescentes 13 d'une même zone de sous-pixel 14.
Il doit être compris dans le texte que les termes "diamètre" ou "diamètre 30 moyen" d'un fil ou d'une diode électroluminescente 13 ou d'une couche déposée autour ou sur une diode électroluminescente 13 désignent une quantité de diamètre associée à la surface de la coupe droite du fil 13 ou à la diode électroluminescente 13, par exemple cela correspond au diamètre du disque dont l'aire est équivalente à celle de coupe droite de la diode 13.
35 Comme cela est représenté sur la figure 4, chaque diode électroluminescente 13 peut avoir une forme filaire formée par l'empilement 13 tridimensionnel d'une première portion dopée selon un premier type de dopage 13a, d'une deuxième portion 13b et d'une troisième portion 13c, l'empilement s'étendant transversalement au plan de la première face 111.
Dans le texte les termes « fils » et « éléments de diode électroluminescente » sont équivalents.
5 A titre d'exemple, les diodes électroluminescentes 13 peuvent être, au moins en partie, formés à partir de matériaux semiconducteurs de groupe IV comme du silicium ou du germanium ou bien comportant majoritairement un composé III-V, par exemple des composés III-N.
Des exemples du groupe III comprennent le gallium, l'indium ou l'aluminium.
Des exemples de composés III-N sont GaN, AIN, InGaN ou 10 AIInGaN.
D'autres éléments du groupe V peuvent également être utilisés, par exemple, le phosphore, l'arsenic ou l'antimoine.
De façon générale, les éléments dans le composé III-V peuvent être combinés avec différentes fractions molaires.
Il convient de préciser que les diodes électroluminescentes 13 peuvent indifféremment être formés à partir de matériaux semiconducteurs comportant majoritairement un composé II-VI.
Le 15 dopant peut être choisi, dans le cas d'un composé III-V, parmi le groupe comprenant un dopant de type P du groupe II, par exemple du magnésium, du zinc, du cadmium ou du mercure, un dopant du type P du groupe IV par exemple du carbone, ou un dopant de type N du groupe IV, par exemple du silicium, du germanium, du sélénium, du souffre, du terbium ou de l'étain.
20 La section droite des fils 13 peut avoir différentes formes telles que, par exemple, une forme ovale, circulaire ou polygonale (par exemple carrée, rectangulaire, triangulaire, hexagonale).
Sur les figures 1 et 2, la forme de la section droite des diodes électroluminescentes 13 est hexagonale, sur la figure 3, la section droite est rectangulaire.
25 La couche active 13b est la couche depuis laquelle est émise la majorité du rayonnement fourni par la diode électroluminescente 13.
Elle peut comporter des moyens de confinement des porteurs de charge électrique, tels que des puits quantiques.
Elle est, par exemple, constituée d'une alternance de couches de GaN et d'InGaN.
Les couches de GaN peuvent être dopées.
Alternativement, la couche active 30 est constituée par une unique couche d'InGaN.
De manière générale les différentes couches 13a, 13b, 13c constituant les diodes électroluminescentes 13 peuvent être obtenues par toute technique de l'homme du métier comme par exemple : un dépôt chimique en phase vapeur (CVD) sigle anglais pour chemical Layer deposition, un dépôt de couche atomique (ALD) sigle 35 anglais pour Atomic Layer Deposition, ou dépôt physique en phase vapeur (PVD) sigle 14 anglais pour Physical Vapor Deposition ou encore par épitaxie (par exemple MBE, MOVPE).
Une cinquième étape appelée e), commune aux différents modes de réalisation, est la formation d'éléments de parois de confinement lumineux 152 à partir 5 des zones 151, 151a.
On entend par éléments de parois de confinement lumineux 152, les portions des parois de confinement lumineux 15 formés pendant l'étape e) qui se déroule en tout ou partie dans le même temps que la formation des éléments de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c.
Un élément de parois de confinement lumineux 10 152 peut par exemple être constitué d'une première portion sensiblement identique (en composition de matériau et en épaisseur) à la première portion 13a d'une diode électroluminescente 13 ou encore comporter une deuxième portion sensiblement identique (en composition de matériau et en épaisseur) à une deuxième portion 13b de diode électroluminescente 13 ou encore comporter une troisième portion 15 sensiblement identique (en composition de matériau et en épaisseur) à une troisième portion 13c de diode électroluminescente 13.
Les éléments de parois de confinement lumineux 152 peuvent être considérés comme étant eux-mêmes des parois de confinement lumineux 15.
Avantageusement, les éléments de parois de confinement lumineux 152 20 sont agencés de manière à obtenir une dispersion inférieure à 20% en hauteurs et en largeurs des diodes électroluminescentes 13 contenues dans une même zone de sous-pixel 14 et ce sans étape supplémentaire par rapport aux étapes de formation des diodes électroluminescentes 13.
Avantageusement, les éléments de parois de confinement 152 sont 25 obtenus dans le même temps et par la même technique que les éléments de diodes électroluminescentes 13.
Ainsi la formation des éléments de parois de confinement lumineux 152 va influer la formation des éléments des diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c.
Comme illustré sur les figures 10 et 11, les éléments de parois de 30 confinement lumineux peuvent coalescer en tout ou partie pendant l'étape e).
Préférentiellement la coalescence des éléments 152 forme des parois de confinement lumineux d'un seul tenant.
Préférentiellement, les éléments de parois de confinement lumineux 152 sont constitués en tout ou partie par les mêmes matériaux que les portions 13a, 13b, 35 13c de diodes électroluminescentes.
15 La nature similaire des éléments de parois de confinement lumineux 152 et des portions 13a, 13b et 13c des diodes électroluminescentes et l'agencement des parois de confinement lumineux du procédé de l'invention permettent ainsi avantageusement de réduire les résidus parasites de matière constituant les éléments 5 de diodes électroluminescentes par leur adsorption ou absorption par les éléments de parois de confinement lumineux 152 dans les zones où les diodes électroluminescentes sont absentes.
Les éléments de parois de confinement lumineux 152 et donc également les parois de confinement lumineux 15 sont, à titre d'exemple, au moins en partie, 10 formés à partir de matériaux semiconducteurs de groupe IV comme du silicium ou du germanium ou bien comportant majoritairement un composé III-V, par exemple des composés III-N.
Des exemples du groupe III comprennent le gallium, l'indium ou l'aluminium.
Des exemples de composés III-N sont GaN, AIN, InGaN ou AIInGaN.
D'autres éléments du groupe V peuvent également être utilisés, par exemple, le 15 phosphore, l'arsenic ou l'antimoine.
De façon générale, les éléments dans le composé III-V peuvent être combinés avec différentes fractions molaires.
Il convient de préciser que les éléments de parois de confinement lumineux 152 peuvent indifféremment être formés à partir de matériaux semiconducteurs comportant majoritairement un composé II-VI.
Le dopant peut être choisi, dans le cas d'un composé III-V, parmi le 20 groupe comprenant un dopant de type P du groupe II, par exemple du magnésium, du zinc, du cadmium ou du mercure, un dopant du type P du groupe IV par exemple du carbone, ou un dopant de type N du groupe IV, par exemple du silicium, du germanium, du sélénium, du souffre, du terbium ou de l'étain.
De manière générale les différentes couches constituant les éléments 25 parois de confinement lumineux 152 peuvent être obtenues par toute technique de l'homme du métier comme par exemple : un dépôt chimique en phase vapeur (CVD), un dépôt de couche atomique (ALD), ou dépôt physique en phase vapeur (PVD) ou encore par épitaxie (MOVPE, MBE) ou épitaxie par jets moléculaires ou encore par déposition assistée par laser (PLD pour Pulsed Laser deposition).
30 Avantageusement les parois de confinement lumineux 15 ne sont pas connectées électriquement au substrat 11.
L'homme du métier peut utiliser toute technique pour isoler électriquement les parois de confinement lumineux 15 par exemple en créant une discontinuité dans la couche de germination conductrice autour des parois de confinement lumineux 15.
L'homme du métier pourra également par 35 exemple créer des tranchées profondes d'isolation dans le substrat 11 par la face opposée à la face support 111 et les remplir par un isolant électrique.
L'homme du 16 métier pourra également choisir de créer une discontinuité de la couche d'électrode supérieure 17 pour isoler électriquement, par la face libre, les parois de confinement lumineux 15.
Ces différentes techniques sont décrites, à titre d'exemple, dans la demande de brevet FR-A1-3053530.
La figure 14 illustre un exemple de tranchées 5 isolantes 20 placées au niveau des parois de confinement lumineux 15.
Etant avantageusement isolées électriquement, les parois de confinement lumineux n'émettent avantageusement pas de lumière ce qui est avantageux pour ne pas émettre de lumière interférentielle avec celle venue des diodes électroluminescentes 13.
10 Dans un deuxième mode de réalisation, et comme illustré sur la figure 1, les zones 151a adaptées à la formation d'éléments de parois de confinement lumineux 152 sont agencées et dimensionnées de manière à obtenir des sous-zones 151a inter distantes de 50nm à 5 jtm.
Par ce procédé, la formation complète des parois de confinement lumineux 15, se fait par coalescence des éléments de parois de 15 confinement lumineux 152.
Les figures 10 et 11 illustrent ce procédé, où à partir d'éléments 152 discontinus de parois de confinement lumineux, on obtient par croissance et coalescence de chacun de ces éléments 152 de parois de confinement lumineux une paroi de confinement lumineux en un seul bloc.
La coalescence peut néanmoins n'être pas tout à fait totale et laisser apparaître des espaces libres 152a au 20 sein ou entre les parois de confinement lumineux 152.
Une couche d'isolant électrique 16 peut alors être déposée dans ces espaces libres 152a par exemple au cours d'une des étapes spécifiées ultérieurement.
Dans un troisième mode de réalisation, et comme illustré sur les figures 2, 3 et 9, les zones 151 adaptées à la formation d'éléments de parois de confinement 25 lumineux 152 sont agencées et dimensionnées de manière à obtenir par croissance des éléments de parois de confinement lumineux 152 directement d'un seul tenant.
Dans un quatrième mode de réalisation, les zones 151 préliminaires à la formation des éléments de parois de confinement lumineux 152 sont agencées à une distance D1 des zones préliminaires à la formation de portions de diodes 30 électroluminescentes 131 situées en périphérie d'une même zone de sous-pixel 14 définie par l'agencement des parois de confinement lumineux 15.
La distance Dl peut vérifier avantageusement au moins l'une des conditions suivantes : - la distance Dl est comprise entre la moitié et 100 fois le pas séparant tout ou partie de deux diodes électroluminescentes adjacentes 13, 35 - la distance D1 est comprise entre une fois et 500 fois le diamètre de tout ou partie des diodes électroluminescentes 13, 17 - la distance D1 est inférieure ou égale à deux fois la longueur de diffusion des espèces atomiques composant au moins tout ou partie d'au moins une diode électroluminescente 13.
On appelle « pas » la distance périodique séparant au moins deux diodes 5 électroluminescentes 13.
Préférentiellement D1 est comprise entre 2,5 et 50 Rrn et idéalement entre 5 et 25 Rm.
La distance D1 est avantageuse car pour des cas où les hauteurs de diodes électroluminescentes 13 sont de l'ordre de 0,5 à 40 Rm de hauteur, avec un pas de 5Rm 10 inter diode 13, les éléments de paroi de confinement lumineux 152 permettent de limiter par captation de matière résiduelle, lors de leur formation, à moins de 20% la différence entre le diamètre individuel des éléments de diode électroluminescentes 13 situés en périphérie d'une même zone de sous-pixel 14 et le diamètre moyen des éléments de diode électroluminescente 13a, 13b, 13c de la zone de sous-pixel 14 15 concernée.
Dans un cinquième mode de réalisation, avantageusement, les éléments de parois de confinement lumineux 152 sont formés, avec la même technique, avec les mêmes matériaux que les portions de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c, dans les mêmes conditions que les portions de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c et 20 obtenus dans le même temps que les portions de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c.
La similitude de matériau entre les portions de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c et les éléments de parois de confinement lumineux 152 permet avantageusement que les éléments de parois de confinement lumineux 152 25 aient l'aptitude à capter tout ou partie de la matière utilisée pour la formation des éléments de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c lors de la partie commune de leur étape de formation e).
On entend par aptitude à capter de la matière, la capacité qu'ont les structures à attirer à elles la matière (atomes ou molécules) afin de grossir ou grandir 30 lors de la croissance, et ce par adsorption, absorption, transformation épitaxie ou captation des atomes/molécules fournis lors de la phase de croissance.
Cette étape e) se passe avantageusement en tout ou partie concomitamment à l'étape de formation des éléments des diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c de sorte que la formation d) des éléments de diodes électroluminescentes 35 13a, 13b, 13c situés en périphérie d'une même zone de sous-pixel 14 définie par l'agencement des parois de confinement lumineux 15 soit contrôlée par la formation, 18 préférentiellement avec la même technique pour un gain de temps, dans le même temps des éléments de parois de confinement lumineux limitant la zone de sous-pixel 14.
On entend par « concomitamment » une action se passant au même 5 moment ou de façon simultanée.
Cela peut impliquer l'utilisation d'une même technique de réalisation pour garantir une simultanéité temporelle.
Cela peut également impliquer une proximité spatiale, de l'ordre de Dl, des éléments de diodes 13a, 13b, 13c et des éléments de parois de confinement lumineux 152 pour que la simultanéité de la croissance des éléments de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 10 13c et des éléments de parois de confinement lumineux 152 puisse permettre une influence des seconds sur les premiers.
En effet, la présence d'éléments de parois de confinement lumineux 152 décrits précédemment permet avantageusement de limiter l'apport de matière, par absorption ou adsorption de matière par les éléments de parois de confinement 15 lumineux 152 lors de leur croissance, qui est usuellement calibré par l'homme du métier pour former des éléments de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c agencées selon une densité donnée et qui devient donc excédentaire pour les portions de diodes 13a, 13b, 13c situées en périphérie de zone de sous-pixel 14 en l'absence de parois de confinement lumineux 15.
20 Avantageusement, avec la présence d'éléments de parois de confinement lumineux 152 placés à une distance D1, ce procédé permet de limiter à moins de 20% la différence entre le diamètre des éléments de diode électroluminescentes 13a, 13b, 13c situés en périphérie de zone de sous-pixel 14 définie par l'agencement des parois de confinement lumineux 15 et le diamètre moyen des éléments de diode 25 électroluminescente 13a, 13b, 13c de la zone de sous-pixel 14 concernée.
Avantageusement, ce procédé permet également de limiter à moins de 20% la différence entre la hauteur des éléments de diode électroluminescentes 13a, 13b, 13c situés en périphérie d'une zone de sous-pixel 14 et la hauteur moyenne des diodes électroluminescentes 13 de la zone de sous-pixel 14 concernée.
30 Avantageusement le procédé de l'invention permet que la longueur d'onde émise par chacune des diodes électroluminescentes 13 d'une même zone de sous-pixel 14 soit sensiblement homogène d'une diode à l'autre y compris pour une diode électroluminescente 13 située en périphérie par rapport à celles situées au centre.
Plus préférentiellement, toutes les diodes électroluminescentes 13 comprises 35 dans la même zone de sous-pixel 14 émettent une lumière d'une longueur d'onde comprise entre 0,98 fois la longueur d'onde moyenne de la lumière émise par les diodes 19 électroluminescentes 13 de la zone de sous-pixel 14 et 1,02 fois la longueur d'onde moyenne de la lumière émise par les diodes électroluminescentes 13 de la zone de sous-pixe114.
Par exemple, pour une longueur d'onde visée de 450 nm alors la longueur d'onde émise grâce à l'application du procédé issu de l'invention permet d'obtenir une 5 émission lumineuse comprise entre 441 nm et 459 nm.
Pour adresser le problème de différence de diamètre des diodes électroluminescentes 13 situées en périphérie d'une même zone de sous-pixel 14, l'homme du métier aurait diminué les dimensions des ouvertures 131 préliminaires à la formation des éléments de diodes électroluminescentes situées à la périphérie des 10 zones 14.
Cela a un coût non négligeable puisque cela implique la retouche très minutieuse et a posteriori des masques de photolithographie nécessaire à la définition des zones 131.
Dans un sixième mode de réalisation, et comme illustré sur la figure 6, le procédé comporte une étape f), après l'étape e), de formation d'une couche d'un matériau isolant électriquement 16, ladite couche de matériau isolant électriquement 15 16 étant formée, de façon sélective, sur les surfaces extérieures 153 des éléments de parois de confinement lumineux 152 ainsi que sur les surfaces 112 définies par l'espacement entre les éléments de parois de confinement lumineux 152 et les éléments de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c ainsi que sur les surfaces 113 définies par l'espacement entre les éléments de diodes électroluminescentes 13a, 13b, 20 13c.
La couche isolante 16 peut être un matériau diélectrique, par exemple en oxyde de silicium, en nitrure de silicium, en oxynitrure de silicium, en oxyde d'aluminium, en oxyde d'hafnium, ou en diamant.
Cette couche isolante 16 présente une épaisseur par exemple comprise entre 5 nm et 800 nm.
Dans un septième mode de réalisation, et comme illustré sur la figure 7, le 25 procédé comporte une étape g) de formation d'une couche 17 d'électrode supérieure composée d'au moins un matériau conducteur préférentiellement transparent, comme de l'oxyde d'étain indium ITO (pour Indium Tin Oxyde en anglais) ou du ZnO dopé par exemple avec de l'aluminium ou du gallium, sur la surface libre de la couche formée à l'étape f).
Cette couche 17 d'électrode supérieure permet de réaliser le contact 30 électrique sur la troisième portion 13c des diodes électroluminescentes 13.
La couche d'électrode supérieure 17 peut comprendre un empilement de plusieurs couches de matériaux conducteurs.
En référence à la figure 8, dans un huitième mode de réalisation, le procédé comporte une étape h) de formation d'une couche 18 d'un matériau bloquant 35 les ondes électromagnétiques issues ou étant en direction des diodes électroluminescentes 13.
Par « bloquant les ondes électromagnétiques » on entend 20 « être opaque ou réfléchissant ».
La couche 18 de matériau bloquant les ondes électromagnétiques peut également réfléchir ou être opaque pour les ondes électromagnétiques converties par les convertisseurs de couleurs comme par exemple des quantum dots ou bien des phosphores.
Ladite couche 18 de matériau opaque ou 5 réfléchissant est formée sur les surfaces libres résultant de l'étape g) à l'exception des surfaces latérales 171 et sommitales 172 des diodes électroluminescentes 13.
Le matériau opaque ou réfléchissant les ondes électromagnétiques peut être formé d'un même matériau ou d'une pluralité de différents matériaux déposés les uns sur les autres.
Les matériaux réfléchissants peuvent être choisis parmi l'aluminium, l'argent, le 10 nickel, le platine, ou tout autre matériau adapté comme des matériaux d'indices optiques différents.
Dans un neuvième mode de réalisation et en référence à la figure 12, le matériau 18 opaque ou réfléchissant les ondes électromagnétiques émises par les diodes électroluminescentes 13, est formé directement sur tout ou partie des surfaces 15 extérieures 153 des éléments de parois de confinement lumineux 152 et tout ou partie des surfaces 112 définies par l'espacement entre les éléments de parois de confinement lumineux 152 et les diodes électroluminescentes 13 ainsi que sur tout ou partie des surfaces 113 définies par l'espacement entre les diodes électroluminescentes 13 à l'exception des parois latérales 171 et sommitales 172 des diodes électroluminescentes 20 13.
Dans un dixième mode de réalisation et en référence à la figure 13, le matériau 18 opaque ou réfléchissant les ondes électromagnétiques émises par les diodes électroluminescentes 13, est formé directement sur tout ou partie des surfaces libres 171 de la couche de matériau isolant 16 obtenues à l'étape f), à l'exception des 25 parois latérales 171 et sommitales 172 des diodes électroluminescentes 13.
En référence à la figure 14, un onzième mode de réalisation correspond à la réalisation de l'isolation électrique des éléments de parois de confinement lumineux 152 par la formation de tranchées isolantes 20, par toute technique connue de l'homme du métier, depuis la face arrière 114.
30 En référence à la figure 15, un douzième mode de réalisation correspond à une étape i) de recouvrement au moins en partie des diodes électroluminescentes 13 d'une même zone de sous-pixel 14 par une couche d'encapsulation 21.
La couche d'encapsulation 21 peut être réalisée en un matériau isolant au moins partiellement transparent.
L'épaisseur minimale de la couche d'encapsulation 21 est comprise entre 35 250 nm et 50 Rm de sorte que la couche d'encapsulation 21 recouvre tout ou partie les diodes électroluminescentes et tout ou partie d'au moins une même zone de sous-pixel 21 14.
La couche d'encapsulation 21 peut être réalisée en un matériau inorganique au moins partiellement transparent.
A titre d'exemple, le matériau inorganique est choisi parmi le groupe comprenant les oxydes de silicium du type SiOx où x est un nombre réel compris entre 1 et 2 ou SiOyNz où y et z sont des nombres réels compris entre 0 et 1 et 5 les oxydes d'aluminium, par exemple A1203.
La couche d'encapsulation 21 peut étre réalisée en un matériau organique au moins partiellement transparent.
A titre d'exemple, la couche d'encapsulation 21 est un polymère silicone, un polymère époxyde, un polymère acrylique ou un polycarbonate.
Dans un autre exemple, la couche d'encapsulation 21 est composée avec au moins un luminophore.
Ledit 10 luminophore peut par exemple absorber la lumière bleue profond ou UV émise par les diodes électroluminescentes et la transformer en vert ou en rouge, voire en bleu.
L'avantage d'utiliser un luminophore bleu et non l'émission naturelle des diodes électroluminescentes est une insensibilité de la qualité du bleu ou UV aux variations de couleur de l'émission spontanée des fils, d'un lot à l'autre ou au sein d'un même 15 substrat.
Une méthode de dépôt sélectif de luminophore consiste à mélanger les grains de luminophore d'une première couleur avec de la résine silicone photosensible, puis après étalement sur l'ensemble du substrat et des diodes électroluminescentes, à fixer des luminophores sur les zones 14 voulues par photolithographie.
On réitère l'opération avec un second luminophore pour une deuxième couleur et autant de fois qu'il y a de 20 zones 14 définie par l'agencement des parois de confinement lumineux 15 de couleurs différentes.
Une autre méthode est d'utiliser un équipement d'impression de type jet d'encre avec une « encre » composée du mélange silicone-luminophore et d'adjuvants spécifiques.
Par impression, à partir d'une cartographie et de l'orientation et d'un référencement des zones 14 définies par l'agencement des parois de confinement 25 lumineux 15, les luminophores sont déposés aux emplacements requis.
En outre la couche d'encapsulation 21 peut contenir des boîtes quantiques («
Claims (22)
- REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un dispositif optoélectronique (10) comportant les étapes suivantes : a) formation d'un substrat (11) présentant une face support (111); b) formation d'une première série de premières zones (131, 131a) sur la face support (111) adaptées à la formation de tout ou partie de diodes électroluminescentes (13), lesdites diodes électroluminescentes (13) comprenant une première portion (13a) dopée selon un premier type de dopage, une deuxième portion (13b) formant une zone active et une troisième portion (13c) dopée selon un deuxième type de dopage; c) formation d'une deuxième série de secondes zones (151, 151a) sur la face support (111), adaptées à la formation d'au moins un élément de parois de confinement lumineux (152) apte à former une paroi de confinement lumineux (15), les deuxièmes zones (151, 151a) étant distinctes des premières zones (131, 131a), les deuxièmes zones (151, 151a) définissant entre elles des zones de sous-pixel (14); d) formation, à partir des premières zones (131, 131a), de tout ou partie de diodes électroluminescentes (13); e) formation, par la même technique qu'à l'étape d), à partir des secondes zones (151, 151a), de tout ou partie d'éléments de parois de confinement lumineux (152), concomitamment à tout ou partie des diodes électroluminescentes (13) formées à l'étape d).
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux des secondes zones (151, 151a) adaptées à la formation d'éléments de parois de confinement lumineux (152), sont agencées pour permettre l'obtention de parois de confinement lumineux (15) par coalescence d'éléments de parois de confinement lumineux (152).
- 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que tout ou partie des secondes zones (151, 151a) adaptées à la formation d'éléments de parois de confinement lumineux (152) sont agencées pour permettre la formation des éléments de parois de confinement lumineux (152) d'un seul tenant.
- 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois de confinement lumineux (15) contiennent au moins en partie des portions en matériau isolant électriquement (16). 23
- 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes (13) présentent une forme filaire allongée suivant un axe longitudinal, s'étendant suivant une direction transversale du dispositif optoélectronique orientée transversalement à la face support (111).
- 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les premières (13a), deuxièmes (13b) et troisièmes (13c) portions des diodes électroluminescentes (13) sont empilées parallèlement à la face support (111).
- 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que tout ou partie des diodes électroluminescentes (13) d'une même zone de sous-pixel (14) sont positionnées à une distance (D1) par rapport aux éléments de parois de confinement lumineux (152), la distance (D1) vérifiant au moins l'une des conditions suivantes : - la distance (D1) est comprise entre la moitié et 100 fois le pas séparant tout ou partie de deux diodes électroluminescentes adjacentes (13), - la distance (D1) est comprise entre une fois et 500 fois le diamètre de tout ou partie des diodes électroluminescentes (13), - la distance (D1) est inférieure ou égale à deux fois la longueur de diffusion des espèces atomiques composant tout ou partie des diodes électroluminescente (13).
- 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de parois de confinement lumineux (152) formés à l'étape e) ont une aptitude à capter tout ou partie de la matière utilisée lors de l'étape d) pour la formation des premières, deuxièmes et troisièmes portions (13a, 13b, 13c) de diodes électroluminescentes (13).
- 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de parois de confinement lumineux (152) sont formés, en tout ou partie, sensiblement dans les mêmes matériaux que les premières, deuxièmes et troisièmes portions (13a, 13b, 13c) de diodes électroluminescentes (13).
- 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que tout ou partie des parois de confinement lumineux (15) est réalisée concomitament à la formation de la première portion (13a) des diodes électroluminescentes (13), et concomitamment à la formation de la deuxième portion (13b) des diodes électroluminescentes (13). 24
- 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caratérisé en ce que les parois de confinement lumineux (15) comprennent un premier élément dopé selon un premier type de dopage formé concommitamment à la première portion (13a) dopée selon un premier type de dopage des diodes électroluminescentes (13), les parois de confinement lumineux (15) comprenant en outre un deuxième élément, apte à constituer une zone active, obtenu concommitamment à la deuxième portion (13b) formant la zone active des diodes électroluminescecentes (13).
- 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape f), mise en oeuvre après l'étape e), de formation d'une couche d'un matériau isolant électriquement (16), ladite couche de matériau isolant électriquement (16) étant formée, de façon sélective, sur les surfaces extérieures (153) des parois de confinement lumineux (15), sur les surfaces (112) définies par l'espacement entre les parois de confinement lumineux (15) et les diodes électroluminescentes (13), et sur les surfaces (113) définies par l'espacement entre tout ou partie des diodes électroluminescentes (13).
- 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte une étape g) de formation d'une électrode supérieure (17) sur la surface exempte de matériau isolant électriquement résultant de l'étape f).
- 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que chaque paroi de confinement lumineux (15) est isolée électriquement d'au moins un élément choisi parmi : les autres parois de confinement lumineux (15) de la zone de sous-pixel (14), tout ou partie des électrodes supérieures (17) et tout ou partie de parties conductrices du substrat (11).
- 15. Procédé selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce qu'il comporte une étape h) de formation d'une couche (18) de matériau opaque ou réfléchissant des ondes électromagnétiques issues ou en direction des diodes électroluminescentes (13), ladite couche (18) de matériau bloquant les ondes électromagnétiques étant formée sur les surfaces libres résultant de l'étape g) à l'exception des surfaces latérales (171) et sommitales (172) des diodes électroluminescentes (13).
- 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la couche (18) de matériau opaque ou réfléchissant les ondes électromagnétiques, est formée 25 directement sur tout ou partie des surfaces extérieures (153) des parois de confinement lumineux (15), sur tout ou partie des surfaces (112) définies par l'espacement entre les parois de confinement lumineux (15) et les diodes électroluminescentes (13) et sur tout ou partie des surfaces (113) définies par l'espacement entre les diodes électroluminescentes (13) à l'exception des parois latérales (171) et sommitales (172) des diodes électroluminescentes (13).
- 17. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la couche (18) de matériau opaque ou réfléchissant les ondes électromagnétiques, est formée directement sur tout ou partie des surfaces libres (171) de la couche de matériau isolant (16) obtenues à l'étape f), à l'exception des parois latérales (171) et sommitales (172) des diodes électroluminescentes (13).
- 18. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois de confinement lumineux (15) n'émettent pas de lumière.
- 19. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape i) de formation d'une couche d'encapsulation (21) entourant au moins en partie les diodes électroluminescentes (13) contenues dans une même zone de sous-pixel (14).
- 20. Dispositif optoélectronique (10) obtenu par la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 caractérisé en ce que tout ou partie des parois de confinement lumineux (15) sont formées dans les mêmes matériaux que tout ou partie des premières, deuxièmes et troisièmes portions de diodes électroluminescentes (13a, 13b, 13c).
- 21. Dispositif optoélectronique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que toutes les diodes électroluminescentes (13) comprises dans la même zone de sous-pixel (14) ont un diamètre compris entre 0,8 fois le diamètre moyen des diodes électroluminescentes (13) de la zone de sous-pixel (14) et 1,2 fois le diamètre moyen des diodes électroluminescentes (13) de la zone de sous-pixel (14) et une hauteur (H) comprise entre 0,8 fois la hauteur moyenne des diodes électroluminescentes (13) de la zone de sous-pixel (14) et 1,2 fois la hauteur moyenne des diodes électroluminescentes (13) de la zone de sous-pixel (14).
- 22. Dispositif optoélectronique (10) selon l'une des revendications 20 et 21, caractérisé en ce que toutes les diodes électroluminescentes (13) comprises dans la 26 même zone de sous-pixel (14) émettent une lumière d'une longueur d'onde comprise entre 0,98 fois la longueur d'onde moyenne de la lumière émise par les diodes électroluminescentes (13) de la zone de sous-pixel (14) et 1,02 fois la longueur d'onde moyenne de la lumière émise par les diodes électroluminescentes (13) de la zone de sous-pixel (14).
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