JP2019534565A - 窒化インジウムガリウム赤色発光ダイオード、および、その製造方法 - Google Patents

窒化インジウムガリウム赤色発光ダイオード、および、その製造方法 Download PDF

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Abstract

赤色発光ダイオードは、ｎドープ部と、ｐドープ部と、ｎドープ部とｐドープ部との間に位置する発光領域と、を含む。発光領域は、それを横切る電気的バイアス下において、６００ｎｍと７５０ｎｍとの間のピーク波長で光を放射する発光窒化インジウムガリウム層と、発光窒化インジウムガリウム層の上に位置する窒化アルミニウムガリウム層と、窒化アルミニウムガリウム層の上に位置するＧａＮバリア層と、を含む。

Description

この出願は、すべての目的のためにその全体が参照によって本明細書に組み込まれる２０１６年１０月２４日に出願された米国仮出願第６２／４１２，０６５号、および、２０１７年３月２２日に出願された米国仮出願第６２／４７４，７８５号の優先権の利益を主張する。
本発明の実施形態は一般に、半導体発光デバイスに関し、特に、窒化インジウムガリウムを含む赤色発光ダイオード、および、その製造方法に関する。
発光デバイスなどの発光デバイスは、ラップトップ、または、ＬＥＤテレビの液晶ディスプレイなどの電子ディスプレイに使用される。発光デバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、および、光を放射するように構成される種々の他のタイプの電子デバイスを含む。
本開示の一態様によると、赤色発光ダイオードは、ｎドープ部と、ｐドープ部と、ｎドープ部とｐドープ部との間に位置する発光領域と、を含む。発光領域は、それを横切る電気的バイアス下において、６００ｎｍと７５０ｎｍとの間のピーク波長で光を放射する発光窒化インジウムガリウム層と、発光窒化インジウムガリウム層の上に位置するＩＩＩ族窒化物層と、ＩＩＩ族窒化物層の上に位置するＧａＮバリア層とを含む。発光ダイオードは、（ａ）発光ダイオードが、ナノワイヤデバイスを含む、または、（ｂ）発光領域が、１つ、または、２つの量子井戸からなる、または、（ｃ）ＩＩＩ族窒化物層が、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎの組成を有する窒化アルミニウムガリウム層を含み、ここでｙは０．３から１．０の範囲である、または、（ｄ）ＵＶ放射ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子が、ｎドープ部と発光領域との間に位置する、から選択される少なくとも１つの特徴を含む。
本開示の別の態様によると、ナノワイヤ赤色発光ダイオードは、ｎドープナノワイヤコア部と、ｐドープ部と、ｐドープ部の下のｎドープナノワイヤコアの上に位置する発光シェルと、を含む。発光シェルは、それを横切る電気的バイアス下において、６００ｎｍと７５０ｎｍとの間のピーク波長で光を放射する発光窒化インジウムガリウムシェルと、発光窒化インジウムガリウムシェルの上に位置するＩＩＩ族窒化物シェルと、ＩＩＩ族窒化物シェルの上に位置するＧａＮバリアシェルと、を含む。
本開示の別の態様によると、直視型ディスプレイデバイスの製造方法は、第１発光ダイオードを提供することを含み、第１発光ダイオードのそれぞれは、６００ｎｍから７５０ｎｍの範囲の第１ピーク波長で光を放射するように構成されるエピタキシャル材料層スタックを含み、エピタキシャル材料層スタックは、一方の側から他方の側へ、単結晶ｎドープＧａＮ部と、単結晶ｎドープＧａＮ層の上に位置し、それぞれ介在窒化インジウムガリウム層および介在ＧａＮ層を含む複数のひずみ変調層スタックと、複数のひずみ変調層スタックの上に位置し、それを横切る電気的バイアス下において、第１ピーク波長で発光する発光窒化インジウムガリウム層と、ＧａＮバリア層と、ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層と、を含む。この方法はまた、４００ｎｍから６００ｎｍの範囲の第２ピーク波長で光を放射するように構成される第２発光ダイオードを提供することと、画素のアレイを形成するために、第１発光ダイオードおよび第２発光ダイオードをバックプレーンにボンディングすることと、を含む。
本開示の別の態様によると、バックプレーンの上に位置する画素のアレイを含む直視型ディスプレイデバイスが提供される。画素のそれぞれは、６００ｎｍから７５０ｎｍの範囲の第１ピーク波長で光を放射するように構成される第１発光ダイオードと、４００ｎｍから６００ｎｍの範囲の第２ピーク波長で光を放射するように構成される第２発光ダイオードと、を含む。それぞれの画素の第１発光ダイオードは、一方の側から他方の側へ、単結晶ｎドープＧａＮ部と、単結晶ｎドープＧａＮ層の上に位置し、それぞれ介在窒化インジウムガリウム層および介在ＧａＮ層を含む複数のひずみ変調層スタックと、複数のひずみ変調層スタックの上に位置し、それを横切る電気的バイアス下において、第１ピーク波長で光を放射する発光窒化インジウムガリウム層と、ＧａＮバリア層と、ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層とを含むエピタキシャル材料層スタックを含む。
本開示の別の態様によると、直視型ディスプレイデバイスの製造方法が提供され、直視型ディスプレイデバイスを製造する方法は、第１発光ダイオードを提供するステップであって、第１発光ダイオードのそれぞれは６００ｎｍから７５０ｎｍの範囲の第１ピーク波長で光を放射するように構成されるエピタキシャル材料層スタックを含み、エピタキシャル材料層スタックは、一方の側から他方の側へ、単結晶ｎドープＧａＮ部と、単結晶ｎドープＧａＮ層の上に位置し、それぞれ介在窒化インジウムガリウム層および介在ＧａＮ層を含む複数のひずみ変調層スタックと、複数のひずみ変調層スタックの上に位置し、それを横切る電気的バイアス下において、第１ピーク波長で発光する発光窒化インジウムガリウム層と、ＧａＮバリア層と、ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層とを含む、ステップと、４００ｎｍから６００ｎｍの範囲の第２ピーク波長で光を放射するように構成される第２発光ダイオードを提供することと、画素のアレイを形成するために第１発光ダイオードおよび第２発光ダイオードをバックプレーンにボンディングすることと、を含む。
本開示の一態様によると、バックプレーンの上に位置する画素のアレイを含む直視型ディスプレイデバイスが提供される。画素のそれぞれは、６２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射するように構成される赤色発光ダイオードと、４９５ｎｍから５７０ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射するように構成される緑色発光ダイオードと、４５０ｎｍから４９５ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射するように構成される青色発光ダイオードと、を含む。それぞれの画素の赤色発光ダイオードは、第１単結晶ｎドープ窒化ガリウム層と、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層とエピタキシャル整列した単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層と、窒化インジウムガリウム層の少なくとも１つのインスタンスと少なくとも１つの窒化インジウムガリウム層よりも大きなバンドギャップを有する化合物半導体材料層の少なくとも１つのインスタンスとを含む活性層と、第１ｐドープ化合物半導体材料層と、を含み、活性層は、単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層とｐドープ化合物半導体材料層との間に電気的バイアスを印加すると６２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射するように構成される。
本開示の別の態様によると、直視型ディスプレイデバイスの製造方法が提供される。赤色発光ダイオードが提供され、それぞれの赤色発光ダイオードは、第１単結晶ｎドープ窒化ガリウム層と、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層とエピタキシャル整列した単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層と、窒化インジウムガリウム層の少なくとも１つのインスタンスと少なくとも１つの窒化インジウムガリウム層よりも大きなバンドギャップを有する化合物半導体材料層の少なくとも１つのインスタンスとを含む活性層と、第１ｐドープ化合物半導体材料層と、を含み、活性層は、単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層とｐドープ化合物半導体材料層との間に電気的バイアスを印加すると６２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射するように構成される。方法は、４９５ｎｍから５７０ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射するように構成される緑色発光ダイオードを提供することと、４５０ｎｍから４９５ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射するように構成される青色発光ダイオードを提供することと、画素のアレイを形成するために赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および、青色発光ダイオードをバックプレーンにボンディングすることと、を含む。
本開示の別の態様によると、デバイスアセンブリを形成する方法が提供される。基板の上には、複数のタイプの半田材料部が形成される。複数のタイプの半田材料部は、第１半田材料を含む少なくとも１つの第１半田材料部と、第２半田材料を含む少なくとも１つの第２半田材料部と、を含む。複数のタイプのデバイスが提供される。複数のタイプのデバイスは、少なくとも１つの第１ボンディングパッドを含む第１タイプのデバイスと、少なくとも１つの第２ボンディングパッドを含む第２タイプのデバイスと、を含む。第１および第２ボンディングパッドは、共通のボンディング材料を含む。第１半田材料と共通のボンディング材料とは、第１共晶温度を有する第１共晶系を形成する。第２半田材料と共通のボンディング材料とは、第１共晶温度よりも高い第２共晶温度を有する第２共晶系を形成する。第１タイプのデバイスは、それぞれの第１ボンディングパッドをそれぞれ第１半田材料部の上に配し、それぞれの第１ボンディングパッドを第１共晶温度よりも高くかつ第２共晶温度よりも低い温度に加熱することによって、基板にボンディングされる。第２タイプのデバイスは、それぞれの第２ボンディングパッドをそれぞれ第２半田材料部の上に配し、それぞれの第２ボンディングパッドを第２共晶温度よりも高い温度に加熱することによって、基板にボンディングされる。
本開示の一態様によると、少なくとも１つの集積発光デバイスアセンブリを形成する方法が提供される。第１ソース基板と第１波長の光を放射する第１発光デバイスとを含む第１アセンブリが、バックプレーンの上に配される。第１導電性ボンディング構造は、バックプレーンと第１アセンブリとの間に配される。第１発光デバイスの第１サブセットは、第１導電性ボンディング構造を介してバックプレーンにボンディングされる。第１発光デバイスの第１サブセットは、第１発光デバイスの第１サブセットの上にある材料部のレーザアブレーションによって、第１ソース基板から分離される。第１ソース基板と第１発光デバイスの第２サブセットとを含むアセンブリは、バックプレーンから分離され、一方、第１発光デバイスの第１サブセットはバックプレーンに結合されたままである。
本開示の別の態様によると、上面に階段状水平面を有するバックプレーンを含む集積発光デバイスアセンブリが提供される。階段状水平面は、第１水平面表面に位置する階段状水平面の第１サブセットと、階段状水平面の第１サブセットがバックプレーンの背面に位置するよりもバックプレーンの背面により近接する第２水平面表面に位置する階段状水平面の第２サブセットと、を含む。集積発光デバイスアセンブリは、バックプレーンの階段状水平面の上に位置する導電性ボンディング構造を含む。導電性ボンディング構造は、階段状水平面の第１サブセットの上にある第１導電性ボンディング構造と、階段状水平面の第２サブセットの上にある第２導電性ボンディング構造と、を含む。さらに、集積発光デバイスアセンブリは、導電性ボンディング構造にボンディングされた発光デバイスを含む。発光デバイスは、第１波長の光を放射し、階段状水平面の第１サブセットの上にある第１発光デバイスと、第２波長の光を放射し、階段状水平面の第２サブセットの上にある第２発光デバイスと、を含む。
本開示のさらに別の態様によると、バックプレーンにボンディングされた第１発光デバイスおよび第２発光デバイスを含む集積発光デバイスアセンブリが提供される。それぞれの第１発光デバイスは、第１波長の光を放射する。それぞれの第２発光デバイスは、第１波長とは異なる第２波長で光を放射する。それぞれの第１発光デバイスは、第１ボンディングパッドおよび第１導電性ボンディング構造を含む第１スタックを介してバックプレーンにボンディングされる。それぞれの第２発光デバイスは、第２ボンディングパッドおよび第２導電性ボンディング構造を含む第２スタックを介してバックプレーンにボンディングされる。第１ボンディングパッドと第１導電性ボンディング構造との間の第１インターフェースを含む第１面は、第２ボンディングパッドと第２導電性ボンディング構造との間の第２インターフェースを含む第２面から垂直にオフセットされる。
本開示のさらに別の態様によると、バックプレーンにボンディングされた第１発光デバイスおよび第２発光デバイスを含む集積発光デバイスアセンブリが提供される。それぞれの第１発光デバイスは、第１波長の光を放射する。それぞれの第２発光デバイスは、第１波長とは異なる第２波長で光を放射する。各第１発光デバイスは、第１ボンディングパッドおよび第１導電性ボンディング構造を含む第１スタックを介してバックプレーンにボンディングされる。各第２発光デバイスは、第２ボンディングパッドおよび第２導電性ボンディング構造を含む第２スタックを介してバックプレーンにボンディングされる。第１導電性ボンディング構造および第２導電性ボンディング構造は、同じ高さを有する。第１導電性ボンディング構造のそれぞれは、第１体積を有する。第２導電性ボンディング構造のそれぞれは、第１体積よりも小さい第２体積を有する。
図１は、本開示の実施形態による、初期成長基板から、その上に、それぞれのデバイスを有する成長基板のアセンブリを生成するステップの概略図である。
図２は、本開示の実施形態による、それぞれのデバイスを介して、成長基板をそれぞれの第１搬送基板にボンディングするステップの概略図である。
図３は、本開示の実施形態による、成長基板を除去するステップの概略図である。
図４は、本開示の実施形態による、第１搬送基板の上の第１ボンディング材料層の形成、第２搬送基板の提供、および、剥離層および第２ボンディング材料層の形成のステップの概略図である。
図５は、本開示の実施形態による、第１搬送基板と第２搬送基板との各ペアをボンディングするステップの概略図である。
図６は、本開示の実施形態による、ボンディング構造からそれぞれの第１搬送基板が除去されるステップの概略図である。
図７は、本開示の実施形態による、第２搬送基板、その上の第１発光デバイスのアレイ、および、第１発光デバイスの間のギャップを充填する任意の光学保護材料層の垂直断面図である。
図８は、本開示の実施形態による、バックプレーン基板の垂直断面図である。
図９は、本開示の実施形態による、バックプレーンの上に種々の誘電材料層を形成することによって形成されるバックプレーンの垂直断面図である。
図１０は、本開示の実施形態による、光学保護材料を含む任意の保護層の形成およびパターニング後のバックプレーンの垂直断面図である。
図１１は、本開示の実施形態による、水平階段状表面の第１サブセットの上に第１導電性ボンディング構造を形成した後のバックプレーンの垂直断面図である。
図１２は、本開示の実施形態による、バックプレーンの水平階段状表面の第１サブセットの上の第１導電性ボンディング構造に、第１転送基板の上の第１発光デバイスの第１サブセットをボンディングする間のバックプレーンの垂直断面図である。
図１３は、本開示の実施形態による、第１転送基板の剥離層の一部のレーザ照射およびアブレーションを使用する第１発光デバイスの第１サブセットの中から発光デバイスを取り外す間の、バックプレーンおよび第１転送基板の垂直断面図である。
図１４は、本開示の実施形態による、第１転送基板を分離した後のバックプレーンの垂直断面図である。
図１５は、本開示の実施形態による、第２転送基板をその上の第２発光デバイスと位置合わせした後のバックプレーンの垂直断面図である。
図１６は、本開示の実施形態による、第２転送基板の剥離層の一部のレーザ照射およびアブレーションを使用する第２発光デバイスの第１サブセットの中から発光デバイスを取り外す間の、バックプレーンおよび第２転送基板の垂直断面図である。
図１７は、本開示の実施形態による、第２転送基板を分離した後のバックプレーンの垂直断面図である。
図１８は、本開示の実施形態による、第３転送基板の剥離層の一部のレーザ照射およびアブレーションを使用する第３発光デバイスの第１サブセットの中から発光デバイスを取り外す間の、バックプレーンおよび第３転送基板の垂直断面図である。
図１９は、本開示の実施形態による、第３転送基板を分離した後のバックプレーンの垂直断面図である。
図２０は、本開示の実施形態による、第４転送基板の剥離層の一部のレーザ照射およびアブレーションを使用するセンサデバイスの第１サブセットの中からセンサデバイスを取り外す間の、バックプレーンおよび第４転送基板の垂直断面図である。
図２１は、本開示の実施形態による、第４転送基板を分離した後のバックプレーンの垂直断面図である。
図２２は、本開示の実施形態による、透明封止誘電体層の形成後の第１の例示的な発光デバイスアセンブリの垂直断面図である。
図２３は、本開示の実施形態による、導電性相互接続構造の形成後の第１の例示的な発光デバイスアセンブリの代替実施形態の垂直断面図である。
図２４は、本開示の実施形態による、初期成長基板の上のデバイスの代替実施形態である。
図２５は、本開示の実施形態による、第１の例示的な発光デバイスアセンブリの別の代替実施形態の垂直断面図である。
図２６は、本開示の実施形態による、第１の例示的な発光デバイスアセンブリのさらに別の代替実施形態の垂直断面図である。
図２７は、ダミー基板が、ボンディングされた発光デバイスの上面の上に配される、本開示の代替実施形態におけるプロセスステップを示す。
図２８は、半田ボールがリフロー温度に加熱されている間に、ダミー基板が、ボンディングされた発光ダイオードを押圧する、本開示の代替実施形態におけるプロセスステップを示す。
図２９は、本開示の実施形態による、第１の例示的な発光デバイスアセンブリのさらに別の代替実施形態を示す。
図３０は、４つの異なるタイプのデバイスを４つの転送基板から４つのバックプレーンに転送するための例示的な転送パターンおよび例示的な転送シーケンスを示す。
図３１Ａ〜３１Ｅは、図３０に示される例示的な転送パターンによる発光ダイオードの転送のための概略シーケンスである。 図３１Ａ〜３１Ｅは、図３０に示される例示的な転送パターンによる発光ダイオードの転送のための概略シーケンスである。 図３１Ａ〜３１Ｅは、図３０に示される例示的な転送パターンによる発光ダイオードの転送のための概略シーケンスである。 図３１Ａ〜３１Ｅは、図３０に示される例示的な転送パターンによる発光ダイオードの転送のための概略シーケンスである。 図３１Ａ〜３１Ｅは、図３０に示される例示的な転送パターンによる発光ダイオードの転送のための概略シーケンスである。
図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３２Ａ〜３２Ｎは、本開示の実施形態による、第２の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。
図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｎは、本開示の実施形態による、第３の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。
図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３４Ａ〜３４Ｎは、本開示の実施形態による、第４の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。
図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。 図３５Ａ〜３５Ｎは、本開示の実施形態による、第５の例示的な発光デバイスアセンブリの形成のためのプロセスを示す、順次的な垂直断面図である。
図３６は、本開示の実施形態による、誘電体材料層の形成後の赤色発光ダイオードの形成のための例示的な構造である。
図３７は、本開示の実施形態による、導電性ボンディング構造の形成後の赤色発光ダイオードの形成のための例示的な構造である。
図３８は、本開示の実施形態による、下地基板をシンギュレーションおよび除去した後の、分離された赤色発光ダイオードのサブピクセルである。
図３９は、発光ダイオードのそれぞれが１つの導電性ボンディング構造で提供される場合の、バックプレーンおよび発光ダイオードを含む画素のアレイのアセンブリである。
図４０Ａは、本開示の実施形態による、絶縁ダイ間充填材料層の適用後のバックプレーンおよび画素のアレイのアセンブリである。
図４０Ｂは、本開示の実施形態による、前側透明導電性酸化物層および透明誘電体保護層の形成後のバックプレーンおよび画素のアレイのアセンブリである。
図４１は、本開示の実施形態による、６００ｎｍから７５０ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射する発光ダイオードを提供するために、基板の上に形成されうる第１の例示的な平面材料層スタックの垂直断面図である。
図４２は、本開示の実施形態による、６００ｎｍから７５０ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射する発光ダイオードを提供するために、基板の上に形成されうる第２の例示的な平面材料層スタックの垂直断面図である。
図４３は、本開示の実施形態による、パターン形成成長マスクを形成した後にナノワイヤ含有発光ダイオードを形成するための例示的なデバイス構造の垂直断面図である。
図４４は、本開示の実施形態による、ナノワイヤコアを形成した後の例示的なデバイス構造の垂直断面図である。
図４５は、本開示の実施形態による、シェル構造を形成した後の例示的なデバイス構造の垂直断面図である。
図４６Ａは、図４５の例示的な構造の拡大領域Ｍの垂直断面図である。 図４６Ｂは、図４５の例示的な構造の拡大領域Ｒの透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。
図４７は、本開示の実施形態による、ｐ型外側シェル層の形成後の例示的なデバイス構造の垂直断面図である。
図４８は、本開示の実施形態による、連続的ｐ型半導体材料層の形成後の例示的なデバイス構造の縦断面図である。
図４９は、本開示の実施形態による、透明導電性酸化物層および反射層の形成後の例示的なデバイス構造の縦断面図である。
図５０は、本開示の実施形態による、図４１の第１の例示的な平面材料層スタック、または、図４２の第２の例示的な平面材料層スタックを使用する発光デバイスのサンプルの外部量子効率を示すグラフである。
図５１は、本開示の実施形態による、図４２の第２の例示的な平面材料スタックの放射強度対波長のグラフである。
図５２は、本開示の実施形態による、種々の動作電流密度条件で、図４２の第２の例示的な平面材料スタックを使用する、封止されていない２０ミクロンマイクロＬＥＤのサンプルのデバイスの電流−電圧プロットを示す。
図５３は、本開示の実施形態による、図４９の例示的なデバイス構造を使用する発光デバイスのサンプルの外部量子効率を示すグラフである。
上述したように、本開示は、窒化インジウムガリウムを含む赤色発光サブピクセルを含む発光ディスプレイパネル、および、その製造方法に関し、その様々な態様が以下に示される。図面全体を通して、同等の要素は同じ参照番号によって示される。図面は、縮尺通りに描かれない。要素の重複がないことが明確に記載されているか、そうでないことが明示的に示されていない限り、要素の単一のインスタンスが書かれていても、要素の複数のインスタンスが複製されてもよい。特に明記しない限り、同じ参照番号を有する要素は、同じ組成、および／または、成分を有すると推定される。例えば、"第１"、"第２"、および、"第３"などの序数は、単に同様の要素を識別するために用いられ、本開示の明細書および特許請求の範囲にわたって異なる序数が用いられてもよい。
本明細書で用いられる場合、"発光デバイス"は、光を放射するように構成された任意のデバイスを指し、発光ダイオード（ＬＥＤ）、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のようなレーザ、および、適切な電気的バイアスの印可によって光を放射するように構成された任意の他のエレクトロニックデバイスを含むが、これに限られることはない。発光デバイスは、ｐ側のコンタクトとｎ側のコンタクトとが構造の反対側に位置する縦型構造（例えば、縦型ＬＥＤ）であってもよいし、また、ｐ側のコンタクトとｎ側のコンタクトとが構造の同じ側に位置する横型構造であってもよい。本明細書で用いられる場合、"発光デバイスアセンブリ"は、少なくとも１つの発光デバイスが、少なくとも１つの発光デバイスの安定した機械的支持を提供するように構成される基板、マトリックス、または、任意の他の構造を含みうる支持構造に対して構造的に固定されるアセンブリを指す。
本開示において、成長基板からターゲット基板へのデバイスのアレイ（例えば、発光デバイスのアレイ、または、センサデバイスのアレイ）を転送するための方法が提供される。ターゲット基板は、任意の構成が所望される複数のタイプのデバイスの形成される任意の基板でありうる。例示的な一例において、ターゲット基板は、発光デバイスを駆動するための能動、または、受動マトリックスバックプレーン基板のようなバックプレーン基板でありうる。本明細書で用いられる場合、"バックプレーン基板"は、複数のデバイスをその上に貼るように構成された任意の基板を指す。１つの実施形態において、バックプレーン基板上の隣接する発光デバイスの中心と中心との距離は、成長基板上の隣接する発光デバイスの中心と中心との距離の整数倍でありうる。発光デバイスは、１つは青色光を放射するように構成され、１つは緑色光を放射するように構成された２つの発光デバイスのグループのような複数の発光デバイスを含んでいてもよい。発光デバイスは、１つは青色光を放射するように構成され、１つは緑色光を放射するように構成され、１つは赤色光を放射するように構成された３つの発光デバイスのグループを含んでいてもよい。本明細書で用いられる場合、"隣接する発光デバイス"は、少なくとも他の発光デバイスよりも近接して位置する複数の２つ以上の発光デバイスを指す。本開示の方法は、成長基板上の発光デバイスアレイからバックプレーン基板へ発光デバイスの一部分の選択的な転送を提供しうる。
図１を参照すると、デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）は、当技術分野で公知の方法を使用して、それぞれの初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ、１０１Ｓ）上に製造されうる。本明細書で用いられる場合、"初期成長基板"は、その上、または、その中にデバイスを形成するように処理される基板を指す。デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）は、発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）、および／または、センサデバイス１０Ｓ（例えば、光検出器）、および／または、任意の他のエレクトロニックデバイスを含みうる。発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）は、任意のタイプの発光デバイス、すなわち、縦型発光デバイス、横型発光デバイス、または、それらの任意の組み合わせでありうる。同じタイプのデバイスは、各初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ、１０１Ｓ）上に形成されうる。デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）は、それぞれの初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ、１０１Ｓ）上にアレイとして形成されうる。
１つの実施形態において、初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ、１０１Ｓ）は、シリコン基板のような吸収基板を含みうる。本明細書で用いられる場合、"吸収基板"は、紫外領域、可視領域および赤外領域を含むスペクトル領域内で、光エネルギの５０％よりも多くを吸収する基材を指す。本明細書で用いられる場合、"紫外領域"は、１０ｎｍから４００ｎｍの波長領域を指し、"可視領域"は、４００ｎｍから８００ｎｍの波長領域を指し、"赤外領域"は、８００ｎｍから１ｍｍの波長領域を指す。
初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ、１０１Ｓ）が吸収基板である場合、デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の各アレイが、それぞれの透明基板にその全体が転送される完全なウェーハ転送処理によって、デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の各アレイは、それぞれの透明搬送基板、または、"透明基板"に転送されうる。本明細書で用いられる場合、"透明基板"は、紫外領域、可視領域および赤外領域を含むスペクトル領域内の波長で、光エネルギの５０％よりも多くを透過する基材を指す。
１つの実施形態において、デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）は、発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）を含みうる。１つの実施形態において、各発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）は、単一のピーク波長の光を放射するように構成されうる。発光デバイスは、典型的に、光の強度が最大である単一の波長を中心とする狭い波長帯域の光を放射し、発光デバイスの波長はピーク波長を指すことが理解される。例えば、第１発光デバイス１０Ｂのアレイは、第１タイプの成長基板１００Ｂに形成されうり、第２発光デバイス１０Ｇのアレイは、第２タイプの成長基板１００Ｇに形成されうり、第３発光デバイス１０Ｒのアレイは、第３タイプの成長基板１００Ｒに形成されうる。加えて、センサデバイス１０Ｓのアレイは、第４タイプの成長基板１００Ｓに形成されうる。また、発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）のうち１つ以上のタイプが、少なくとも２つの異なる波長の光を放射するように構成された集積発光デバイスとされうる。１つの実施形態において、発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）が、ナノワイヤのアレイ、または、他のナノ構造を含んでいてもよい。
コンタクトパッドのようなコンタクト構造（不図示）が、各発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）上に提供される。各発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）のためのコンタクト構造は、アノードコンタクト構造およびカソードコンタクト構造を含みうる。発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）のうち１つ以上が、少なくとも２つの異なる波長の光を放射するように構成された集積発光デバイスの場合、共通コンタクト構造（共通カソードコンタクト構造など）が、使用されうる。例えば、単一の集積発光デバイスとして統合された青色、緑色および赤色の発光デバイスのトリプレットは、単一のカソードコンタクトを有していてもよい。
各初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ）上の発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）のアレイは、発光デバイスがその後に転送されるバックプレーン基板上の発光デバイスの中心と中心との距離が、初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ）上の発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）の中心と中心との距離の整数倍であるように構成される。
各初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ、１０１Ｓ）およびその上のデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）は、適切な大きさにダイシングされうる。各初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ、１０１Ｓ）の各ダイシングされた一部は、本明細書において、成長基板（１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ、１００Ｓ）と呼ばれる。成長基板（１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ、１００Ｓ）とその上のそれぞれのデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）のアセンブリとは、このように生成される。換言すると、成長基板（１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ、１００Ｓ）は、初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ、１０１Ｓ）の全体、または、ダイシングされた一部の何れかであり、デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）のアレイは、各成長基板（１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ、１００Ｓ）上に存在する。各成長基板（１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ、１００Ｓ）上のデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）のアレイは、同じタイプのデバイスのアレイでありうる。
各初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ、１０１Ｓ）が、対応する成長基板（１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ、１００Ｓ）に個片化される前、または、後に、各デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）、例えば、発光デバイス、発光デバイスのグループ、または、センサデバイスは、デバイスの各隣接するペアの間に溝を形成することによって、互いに機械的に分離されうる。例示的な一例において、発光デバイスアレイ、または、センサアレイが、初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ、１０１Ｓ）上に配される場合、溝は、発光デバイスアレイ、または、センサアレイの最終成長面から初期成長基板（１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ、１０１Ｓ）の上面に延在しうる。
デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の各アレイを、本明細書において転送基板と呼ばれるそれぞれの透明基板に転送するために、種々の方式が使用されうる。図２〜６は、デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の各アレイを、それぞれの透明基板に転送するために使用されうる例示的な方式を示す。
図２を参照すると、成長基板（１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ、１００Ｓ）上にデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）を製造する間、各デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の上のコンタクト構造が、各デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の上面上に形成される場合、第１搬送基板２００が、任意に使用されうる。第１搬送基板２００は、デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）にボンディングされうり、（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）に構造的支持を提供できる任意の適切な基板でありうる。デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の各成長したアレイとそれぞれの成長基板１００とは、第１搬送基板２００にボンディングされる。したがって、各成長基板１００は、それぞれのデバイス１０を介して、それぞれの第１搬送基板２００と結合されうる。換言すると、デバイス１０は、成長基板１００と第１搬送基板との間の各ボンディング構造（１００、１０、２００）に存在する。例示的な一例において、第１タイプ成長基板１００Ｂは、第１発光デバイス１０Ｂを介して、第１タイプ第１搬送基板２００Ｂとボンディングされうり、第２タイプ成長基板１００Ｇは、第２発光デバイス１０Ｇを介して、第２タイプ第１搬送基板２００Ｇとボンディングされうり、第３タイプ成長基板１００Ｒは、第３発光デバイス１０Ｒを介して、第３タイプ第１搬送基板２００Ｒとボンディングされうり、第４タイプ成長基板１００Ｓは、センサデバイス１０Ｓを介して、第４タイプ第１搬送基板２００Ｓとボンディングされうる。
図３を参照すると、各成長基板１００は、成長基板１００、デバイス１０のアレイおよび第１搬送基板２００を含む過渡的ボンディング構造から除去されうる。例えば、成長基板１００がシリコン基板の場合、成長基板１００は、湿式化学エッチングプロセス、研削、研磨、剥離（例えば、水素注入層で）、または、それらの組み合わせによって除去されうる。例えば、基板の剥離は、脆弱領域（半導体材料内に注入された水素原子など）を形成する原子の注入と、基板を２つの部分に剥離させるための適切なプロセス条件（例えば、高温、および／または、機械的な力でのアニール）の適用と、によって、行われうる。
図４を参照すると、第１ボンディング材料層３０Ａが、各第１搬送基板２００上に形成されうる。第１ボンディング材料層３０Ａは、適切な処理（熱、および／または、圧力の適用など）によって、他のボンディング材料にボンディングされうる任意のボンディング材料を含む。１つの実施形態において、第１ボンディング材料層３０Ａは、酸化シリコン、リンボロンガラス（ＢＰＳＧ）、スピンオンガラス（ＳＯＧ）材料などの誘電体、および／または、ＳＵ−８またはベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などの接着剤を含みうる。第１ボンディング材料層３０Ａの厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、５０ｎｍから５ミクロンの範囲でありうる。１つの実施形態において、第１ボンディング材料層３０Ａは、約１ミクロンの厚さを有する酸化シリコン層でありうる。第１ボンディング材料層３０Ａは、化学気相成長、または、スピンコートのような適切な堆積方法によって形成されうる。
転送基板３００が提供される。本明細書で用いられる場合、"転送基板"は、少なくとも１つのデバイスが、そこからバックプレーン基材を含みうるターゲット基材に転送される基板を指す。１つの実施形態において、各転送基板３００は、それぞれの第１搬送基板２００からデバイスのアレイを受け取り、デバイスの一部分が後続のプロセスでターゲット基板に転送されるまで、デバイスのアレイを搬送するために使用されうる第２キャリア基板でありうる。
いくつかの実施形態において、転送基板３００は、レーザ波長において光学的に透明でありうる。レーザ波長は、それぞれの転送基板３００からターゲット基板へ、個別にかつ選択的にデバイスを転送するために後続で使用されるレーザビームの波長であり、紫外波長、可視波長、または、赤外波長でありうる。１つの実施形態において、転送基板３００は、サファイア、ガラス（酸化シリコン）、または、当技術分野で公知の他の光学的に透明な材料を含みうる。別の実施形態において、転送基板３００は、透明な成長基板、または、そのダイシングされた一部でありうる。いくつかの他の実施形態では、薄い基板を提供するために、初期成長基板が劈開され（例えば、水素、または、希ガスが注入された層で）、転送基板を使用することなく、そこから発光ダイオードがバックプレーンに転送され、初期成長基板は、レーザ波長でレーザを吸収してもよい。
剥離層２０と第２ボンディング材料層３０Ｂとが、各転送基板３００上に順次、堆積されうる。剥離層２０は、転送基板３００と十分な接着性を提供することができ、後続の選択的な転送プロセスの間、後続で使用されるレーザビームのレーザ波長で吸収性である材料を含む。例えば、剥離層２０は、シリコンリッチな窒化シリコン、または、レーザ照射によって加熱されうるＧａＮ層のような半導体層を含みうる。剥離層２０の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１００ｎｍから１ミクロンの範囲でありうる。
第２ボンディング材料層３０Ｂは、酸化シリコンのような誘電体を含みうる。第２ボンディング材料層３０Ｂの厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、５０ｎｍから５ミクロンの範囲でありうる。１つの実施形態において、第２ボンディング材料層３０Ｂは、約１ミクロンの厚さを有する酸化シリコン層でありうる。第２ボンディング材料層３０Ｂは、化学気相成長、または、スピンコートのような適切な堆積方法によって形成されうる。
転送基板３００は、各第１搬送基板２００に提供されうる。例えば、第１転送基板３００Ｂは、第１タイプ第１搬送基板２００Ｂのために提供されうり、第２転送基板３００Ｇは、第２タイプ第１搬送基板２００Ｇのために提供されうり、第３転送基板３００Ｒは、第３タイプ第１搬送基板２００Ｒのために提供されうり、追加の基板３００Ｓは、追加タイプ第１搬送基板２００Ｓのために提供されうる。第１転送基板３００Ｂ、剥離層２０および第２ボンディング材料層３０Ｂの積層を含む第１スタック構造（３００Ｂ、２０、３０Ｂ）、第２転送基板３００Ｇ、剥離層２０および第２ボンディング材料層３０Ｂの積層を含む第２スタック構造（３００Ｇ、２０、３０Ｂ）、第３転送基板３００Ｒ、剥離層２０および第２ボンディング材料層３０Ｂの積層を含む第３スタック構造（３００Ｒ、２０、３０Ｂ）、および、追加の転送基板３００Ｓ、剥離層２０および第２ボンディング材料層３０Ｂの積層を含む追加のスタック構造（３００Ｂ、２０、３０Ｂ）、を含む複数のスタック構造が形成されうる。
第１発光デバイス１０Ｂのアレイと第１転送基板３００Ｂとの組み合わせは、本明細書において、第１転送アセンブリ（３００Ｂ、１０Ｂ）と呼ばれ、第２発光デバイス１０Ｇのアレイと第２転送基板３００Ｇとの組み合わせは、本明細書において、第２転送アセンブリ（３００Ｇ、１０Ｇ）と呼ばれ、第３発光デバイス１０Ｒのアレイと第３転送基板３００Ｒとの組み合わせは、本明細書において、第３転送アセンブリ（３００Ｒ、１０Ｒ）と呼ばれる。加えて、センサデバイス１０Ｓと第４転送基板３００Ｓとの組み合わせは、本明細書において、第４転送アセンブリ（３００Ｓ、１０Ｓ）と呼ばれる。
図５を参照すると、第１搬送基板２００と転送基板３００（第２搬送基板でありうる）との各ペアがボンディングされうる。例えば、第２ボンディング材料層３０Ｂは、対応する第１搬送基板２００上のそれぞれの第１ボンディング材料層３０Ａとボンディングされうり、ボンディング材料層３０を形成する。各ボンディングアセンブリは、第１転送基板３００、剥離層２０、ボンディング材料層３０およびデバイス１０のアレイを含む。
図６を参照すると、第１搬送基板２００は、例えば、研磨、研削、劈開、および／または、化学エッチングによって、各ボンディングアセンブリ（３００、２０、３０、２００）から除去される。デバイス２０の各アレイは、その上に、すなわち透明な転送基板とデバイス２０のアレイとの間に剥離層２０を有する透明な搬送基板である、搬送基板３００上に配される。
図７を参照すると、それぞれの転送基板３００上のデバイス１０の各アレイは、各デバイス１０が溝によって隣接するデバイス１０から横に離間するように配されうる。例えば、第１転送基板３００Ｂ上の第１発光デバイス１０Ｂのアレイは、溝によって互いに横に離間されうる。任意に、第１発光デバイス１０Ｂの間のギャップを充填するために、第１光学保護材料層１７Ｂが適用されうる。同様に、他の転送基板（３００Ｇ、３００Ｒ、３００Ｓ）上のデバイス１０の各アレイの間のギャップを充填するために、光学保護材料層が適用されうる。各光学保護材料層は、後続で使用されるレーザビームのレーザ波長で、光を吸収、または、散乱する材料を含む。各光学保護材料層は、例えば、シリコンリッチ窒化シリコン、有機または無機の反射防止コーティング（ＡＲＣ）材料、または、フォトレジスト材料を含みうる。各光学保護材料層は、デバイス１０の外側表面が光学保護材料層によって覆われないように形成されうる。光学保護材料層は、例えば、スピンコートによって、または、堆積とリセスエッチングの組み合わせによって、形成されうる。
転送基板３００およびデバイス１０のアレイを含む各アセンブリ（３００、２０、３０、１０）は、各転送基板３００に接触し、紫外領域、可視領域および赤外領域から選択される波長の光を吸収する材料を含む剥離層２０と、剥離層２０およびデバイス１０のそれぞれのアレイと接触するボンディング材料層３０と、をさらに含みうる。
図８を参照すると、バックプレーン基板４００が提供される。バックプレーン基板４００は、後に種々のデバイスが転送されうる基板である。１つの実施形態において、バックプレーン基板４００は、シリコン、ガラス、プラスチック、および／または、後にその上に転送されるデバイスに構造的支持を提供しうる少なくとも他の材料の基板とされうる。１つの実施形態において、バックプレーン基板４００は、金属配線を含む金属相互接続構造４４０が、例えば、十字交差グリッド内に存在し、能動デバイス回路が存在しない受動バックプレーン基板としてもよい。別の実施形態において、バックプレーン基板４００は、導電配線の十字交差グリッドのような金属相互接続構造４４０を含み、導電配線の十字交差グリッドの１つ以上の交点にデバイス回路をさらに含む、能動バックプレーン基板としてもよい。デバイス回路は、１つ以上のトランジスタを含みうる。
図９を参照すると、階段状水平面を含むバックプレーン４０１が形成されている。本明細書で用いられる場合、"階段状水平面"は、垂直方向に間隔をおいて配され、階段状に接続された水平面のセットを指す。１つの実施形態において、階段状水平面は、種々の誘電材料層４１０と、追加の誘電材料層４１０に埋め込まれた追加の金属相互接続構造と、をバックプレーン基板４００に追加することによって形成しうる。１つの実施形態において、種々の誘電材料層４１０は、誘電材料マトリックスの上にある上側誘電材料層４１３の複数の部分と、上側誘電材料層４１３と誘電材料マトリックスとの間に介在する中間誘電材料層４１２の複数の部分と、中間誘電材料層４１２と誘電マトリックスとの間に介在する下側誘電材料層４１１の複数の部分と、を含みうる。代わりに、図８のプロセスステップで提供されるようなバックプレーン基板４０１の表面部分が、階段状水平面を含むバックプレーン４０１を形成するために、異なる深さまで窪まされうる。階段状水平面は、バックプレーン４０１の上面に設けられうる。
階段状水平面の第１サブセットは、バックプレーン４０１の最上部の水平面を含む水平面表面である第１水平面表面ＨＳＰ１内に配されうる。階段状水平面の第２サブセットは、階段状水平面の第１サブセットがバックプレーン４０１の背面４０９よりも、バックプレーン４０１の背面４０９に近接しうる第２水平面表面ＨＳＰ２内に配されうる。階段状水平面の第３サブセットは、階段状水平面の第２サブセットがバックプレーン４０１の背面４０９よりも、バックプレーン４０１の背面４０９に近接しうる第３水平面表面ＨＳＰ３内に配されうる。階段状水平面の追加のサブセットは、階段状水平面の第３サブセットがバックプレーン４０１の背面４０９よりも、バックプレーン４０１の背面４０９に近接しうる追加の水平面表面ＨＳＰ４内に配されうる。階段状水平面の第１サブセットは、第１領域Ｒ１に形成されうり、階段状水平面の第２サブセットは、第２領域Ｒ２に形成されうり、階段状水平面の第３サブセットは、第３領域Ｒ３に形成されうり、階段状水平面の追加のサブセットは、第４領域Ｒ４に形成されうる。第１領域Ｒ１は、第１発光デバイス１０Ｂのような第１タイプのデバイスが後に取り付けられる位置を含む。第２領域Ｒ２は、第２発光デバイス１０Ｇのような第２タイプのデバイスが後に取り付けられる位置を含む。第３領域Ｒ３は、第３発光デバイス１０Ｒのような第３タイプのデバイスが後に取り付けられる位置を含む。第４領域Ｒ４は、センサデバイス１０Ｓのような第４タイプのデバイスが後に取り付けられる位置を含む。
１つの実施形態において、上側誘電材料層４１３の水平上面は、階段状水平面の第１サブセットを構成しうり、中間誘電材料層４１２の水平上面は、階段状水平面の第２サブセットを構成しうり、下側誘電材料層４１１の水平上面は、階段状水平面の第３サブセットを構成しうり、バックプレーン基板４００の物理的に露出した表面は、階段状水平面の第４サブセットを構成しうる。
ボンドパッド４２０は、デバイスがその後にボンディングされる各位置に提供されうる。例えば、ボンドパッド４２０は、バックプレーン４０１の金属相互接続構造４４０の十字交差線の各交点に形成されうる。ボンドパッド４２０は、Ｓｎ、ＡｕＳｎ、ＳＡＣ、または、他の半田付け可能な金属などの金属材料を含む金属パッドを含みうる。加えて、または、代わりに、ボンドパッド４２０は、熱圧着プロセスによって別の金属との接触を形成しうるＣｕ、または、Ａｕ、または、他の金属を含みうる。ボンドパッド４２０は、金属相互接続構造４４０の部品としてバックプレーン４０１に埋め込まれうり、または、バックプレーン４０１の誘電体表面の上に形成されうる。
１つの実施形態において、バックプレーン４０１上のボンドパッド４２０の中心と中心との距離は、それぞれの成長基板１００上、それぞれの第１搬送基板２００上、または、それぞれの手相基板３００上の、装置１０の中心と中心との距離の整数倍とされうる。
１つの実施形態において、バックプレーン４０１は、誘電材料マトリックスに埋め込まれた金属相互接続構造４４０を含みうる。ボンドパッド４２０は、バックプレーン４４０内のそれぞれの金属相互接続構造４４０に電気的に接続される。本明細書で用いられる場合、第１要素が第２要素に電気的に短絡される場合、第１要素は、第２要素に"電気的に接続される"とする。
１つの実施形態において、バックプレーン４０１上のボンドパッド４２０は、（発光デバイスのような）デバイス１０上のコンタクトパッドと位置合わせするように構成されうる。１つ以上のボンドパッド４０１が、グループで提供されてもよい。例えば、バックプレーン４０１に転送されるデバイス１０が、複数の赤色、緑色、および、青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む場合、ＬＥＤ上のコンタクトパッドと整列して配された４つのボンドパッド４２０のグループがあってもよい。例えば、ボンドパッド４１０のグループは、赤色ＬＥＤ用のアノードコンタクト、青色ＬＥＤ用のアノードコンタクト、緑色ＬＥＤ用のアノードコンタクト、および、カソードコンタクトを含みうる。例えば、バックプレーン４０１に転送されるデバイス１０が、単一のＬＥＤを含む場合、ＬＥＤ上のコンタクトパッドと整列して配された２つのボンドパッド４２０のグループがあってもよい。
図１０を参照すると、光学保護材料を含む保護層４２２が、バックプレーン４０１の側面に任意に形成されうる。保護層４２２は、後に使用されるレーザビームのレーザ波長の光を吸収、または、散乱する材料を含む。１つの実施形態において、保護層４２２は、シリコンリッチな窒化シリコン、または、反射防止コーティング材料などの誘電材料を含みうる。保護層４２２の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２００ｎｍから２ミクロンの範囲でありうる。保護層４２２は、後に形成される導電性ボンディング構造（すなわち、コンタクト構造）がボンドパッド４２０に接触できるように形成されうる。適切な開口が、保護層４２２に形成されうる。１つの実施形態において、保護層４２２のすべての開口部が、同じパターニングステップで形成されうる。別の実施形態において、保護層４２２の開口部が、例えば、導電性ボンディング構造の各セットの形成の直前に、順次形成されうる。
図１１を参照すると、導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）は、バックプレーン４０１の上面に位置する水平階段状表面の上に形成されうる。導電性ボンディング構造４３０は、第１領域Ｒ１の水平階段状表面の第１サブセットの上に形成される第１導電性ボンディング構造４３０Ｂと、第２領域Ｒ２の水平階段状表面の第２サブセットの上に形成される第２導電性ボンディング構造４３０Ｇと、第３領域Ｒ３内の水平階段状表面の第３サブセット上に形成される第３導電性ボンディング構造４３０Ｒと、第４領域Ｒ１の水平階段状表面の第４サブセット上に形成される追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓと、を含みうる。
第１導電性ボンディング構造４３０Ｂは、第１発光デバイス１０Ｂの転送が所望される位置に形成される。第２導電性ボンディング構造４３０Ｇは、第２発光デバイス１０Ｇの転送が所望される位置に形成される。第３導電性ボンディング構造４３０Ｒは、第３発光デバイス１０Ｒの転送が所望される位置に存在する。追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓは、センサデバイス１０Ｓの転送が所望される位置に存在する。
１つの実施形態において、導電性ボンディング構造４３０のそれぞれは、バックプレーン４０１の上に提供されたボンドパッド４２０とボンディングすることができる金属スタックを含みうる。１つの実施形態において、導電性ボンディング構造４３０は、銅、および／または、金を含みうり、ボンディングパッドは、Ｓｎによって形成されうる。１つの実施形態において、導電性ボンディング構造４３０は、金の層を含みうり、ボンディングパッド４２０は、ＡｕＳｎ、または、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金によって形成されうる。１つの実施形態において、導電性ボンディング構造４３０は、銅によって形成されうり、ボンディングパッドは、銅によって形成されうる。導電性ボンディング構造４３０は、バックプレーン４０１のそれぞれの金属相互接続構造４４０に電気的に接続される。一般に、本開示の目的のために使用されうる種々の導電性ボンディング構造は、（１）（バックプレーンの回路に電気的に取り付けられた銅、または、アルミニウムのような）下部導電性材料、（２）（ＴｉＰｔ層のような）下部導電性材料を覆い、拡散バリアを提供する、接着のための１つ以上の薄層、および、（３）（純粋な錫またはインジウム、または、ＡｕＳｎまたはＳＡＣのような合金のような）半田付け可能な材料、を含みうる。
１つの実施形態において、導電性ボンディング構造４３０は、バックプレーン４０１に転送される種々のデバイスを電気的および機械的に結合するために使用されうる。種々のデバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）サブピクセル、センサ画素、および、他の電子素子を含みうる。追加のコンタクトは、このステップで階段状水平面のセットの他の水平面の上に形成されうる、または、後続のプロセスステップで形成されうる。
種々の導電性ボンディング構造（導電性ボンディング構造４３０を含む）は、垂直方向にオフセットされた複数の水平面上に形成されてもよい。例えば、センサを含む３色ＲＧＢディスプレイパネルのために、種々の導電性ボンディング構造が、４つの異なる水平面に配されうる。例示的な一例において、ディスプレイパネルの青色サブピクセルの導電性ボンディング構造は、階段状水平面の第１サブセットを含む第１水平面ＨＳＰ１のような第１面の上に配されうる。緑色サブピクセルのすべてのための種々の導電性ボンディング構造は、階段状水平面の第２サブセットを含む第２水平面ＨＳＰ２のような第２面の上に配されうる。第２面は、第１面よりもある距離、例えば、２ミクロン低くされうる。赤色サブピクセルのすべてのための種々の導電性ボンディング構造は、階段状水平面の第３サブセットを含む第３水平面ＨＳＰ３のような第３面の上に配されうる。第３面は、第１コンタクト面よりも、例えば、４ミクロン低くされうる。センササブピクセルのすべてのための種々の導電性ボンディング構造は、階段状水平面の追加のサブセットを含む追加の水平面ＨＳＰ１のような第４面の上に配されうる。第４面は、第１コンタクト面よりも、例えば、６ミクロン低くされうる。４色ディスプレイパネルや５色ディスプレイパネルのような３色よりも色の数が多いディスプレイパネルも同様に形成されうる。３色よりも多いディスプレイパネルの利点の１つは、このような表示パネルが不均一、または、ドット抜けに対して感度が低くなりうることである。
第２導電性ボンディング構造４３０Ｇのそれぞれは、第１導電性ボンディング構造４３０Ｂの任意の実施形態と同じ材料スタック（または、同じ材料組成）を有しうる。第２導電性ボンディング構造４３０Ｇは、バックプレーン４０１のそれぞれの金属相互接続構造４４０に電気的に接続される。１つの実施形態において、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇは、バックプレーン４０１に転送される種々のデバイスを電気的および機械的に結合するために使用されうる。１つの実施形態において、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇは、第１導電性ボンディング構造４３０Ｂよりも大きい高さを有しうる。換言すると、第１導電性ボンディング構造４３０Ｂは、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇよりも小さい高さを有することができる。
第３導電性ボンディング構造４３０Ｒのそれぞれは、第１導電性ボンディング構造４３０Ｂ、または、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇの任意の実施形態と同じ材料スタック（または、同じ材料組成）を有しうる。第３導電性ボンディング構造４３０Ｒは、バックプレーン４０１のそれぞれの金属相互接続構造４４０に電気的に接続される。１つの実施形態において、第３導電性ボンディング構造４３０Ｒは、バックプレーン４０１に転送される種々のデバイスを電気的および機械的に結合するために使用されうる。１つの実施形態において、第３導電性ボンディング構造４３０Ｒは、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇよりも大きい高さを有しうる。換言すると、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇは、第３導電性ボンディング構造４３０Ｒよりも小さい高さを有することができる。
追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓのそれぞれは、第１導電性ボンディング構造４３０Ｂ、または、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇ、または、第３導電性ボンディング構造４３０Ｒの任意の実施形態と同じ材料スタック（または、同じ材料組成）を有しうる。追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓは、バックプレーン４０１のそれぞれの金属相互接続構造４４０に電気的に接続される。１つの実施形態において、追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓは、バックプレーン４０１に転送される種々のデバイスを電気的および機械的に結合するために使用されうる。１つの実施形態において、追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓは、第３導電性ボンディング構造４３０Ｒよりも大きい高さを有しうる。換言すると、第３導電性ボンディング構造４３０Ｒは、追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓよりも小さい高さを有することができる。
図１２を参照すると、第１転送基板３０１Ｂと第１波長の光を放射する第１発光デバイス１０Ｂとを含むアセンブリは、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂが第１導電性ボンディング構造４３０Ｂに接触し、第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセット１２Ｂが何れの導電性ボンディング構造に接触しないように、バックプレーン４０１上に配される。第１転送基板３０１Ｂおよび第１発光デバイス１０Ｂを含むアセンブリは、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂのコンタクトパッド（不図示）がそれぞれの第１導電性ボンディング構造４３０Ｂに接触するように、バックプレーン４０１に位置合わせされる。具体的には、第１発光デバイス１０Ｂのアレイが、各ボンドパッド４２０と、その上にある第１発光デバイス１０Ｂの対応するコンタクトパッドとが、それらの間に位置する第１導電性ボンディング構造４３０Ｂと接触するように、バックプレーン４０１の上に位置合わせされうる。
第１転送基板３０１Ｂの上の第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂは、バックプレーン４０１の水平階段状表面の第１サブセットの上に位置する第１導電性ボンディング構造４３０Ｂにボンディングされる。１つの実施形態において、ボンドパッド４２０は、半田付け可能なボンドパッドでありうり、半田材料がリフローし、ボンドパッド４２０が第１導電性ボンディング構造４３０Ｂに取り付けられるように、バックプレーン４０１および第１転送基板３０１Ｂに熱サイクルが適用されうる。１つの実施形態において、ボンドパッド４２０は、コールドボンディングボンドパッドとされうり、第１導電性ボンディング構造４３０Ｂは、Ｃｕスタッドバンプのような金属スタッドバンプとされうる。この場合、各ボンドパッド４２０および対応する第１導電性ボンディング構造４３０Ｂが互いに嵌合するように、機械的な力が適用される。任意で、第１転送基板３０１Ｂは、バックプレーン４０１と位置合わせする前に、１００ミクロン未満の厚さまで薄くされうる。
図１３を参照すると、第１導電性ボンディング構造４３０Ｂにボンディングされた各第１発光デバイス１０Ｂは、第１転送基板３０１Ｂから個々に分離されうり、一方、第１導電性ボンディング構造４３０Ｂにボンディングされていない、すなわち、分離されていない第１発光デバイス１０Ｂは、そのままである。第１導電性ボンディング構造４３０Ｂにボンディングされた第１発光デバイス１０Ｂのセットは、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂであり、第１導電性ボンディング構造４３０Ｂにボンディングされない第１発光デバイス１０Ｂのセットは、第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセット１２Ｂである。第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂの中の各第１発光デバイス１０Ｂは、レーザ４７７によって放射されるターゲットレーザ照射を使用して分離されうる。剥離層２０の材料は、レーザビームが剥離層２０によって吸収されるように選択される。レーザビームのサイズ、または、レーザビームがラスタされる場合のレーザビームのラスタ領域のサイズは、単一の第１発光デバイス１０Ｂのエリアに実質的に一致するように選択されうる。第１光学保護材料層１７Ｂは、存在する場合、それに付随的に作用するレーザビームの一部を吸収、または、反射しうる。１つの実施形態において、剥離層２０の照射部分は、アブレーションされうる。さらに、剥離層２０のアブレーションされた部分の下にある結合材料層３０の部分は、レーザ照射の間、付随的にアブレーションされるか、または、構造的に損傷されうる。
第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂの上に重なる剥離層２０の各部分は、レーザビームによって連続的に、すなわち１度に１つずつ照射される。レーザビームによって照射される剥離層２０の部分は、まとめて剥離層２０の第１部分と呼ばれ、一方、レーザビームによって照射されない剥離層２０の部分は、まとめて剥離層２０の第２部分と呼ばれる。第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂの上にある剥離層２０の第１部分は、選択的かつ連続的に除去され、一方、第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセット１２Ｂの上にある剥離層２０の第２部分は除去されない。第１転送基板３０１Ｂは、レーザ波長で光学的に透明な材料を含む。
１つの実施形態において、剥離層２０は窒化シリコンを含みうり、レーザ波長は紫外線波長（２４８ｎｍ、または、１９３ｎｍのような）とされうり、剥離層２０の第１部分へのレーザビームの照射は、剥離層２０の第１部分をアブレーションする。剥離層２０の第２部分を除去せずに、剥離層２０の第１部分を選択的に除去するプロセスは、本明細書において、領域選択レーザリフトオフプロセス、または、ダイ選択レーザリフトオフプロセスと呼ばれる。レーザビームのレーザ照射のエリアの大きさ（すなわち、ショットサイズ）は、レーザ照射のエリアが各第１発光素子１０Ｂ（または、複数の第１発光素子１０Ｂが同時に転送される場合には複数の第１発光素子）の面積よりもわずかに大きくなるように選択されうる。第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂ、すなわち、下にあるボンドパッド４２０に結合されたそれぞれの導電性コンタクト構造４３０Ｂを有する第１発光デバイス１０Ｂ（または、第１発光デバイス１０Ｂのグループ）のサブセットのみが、選択レーザリフトオフプロセスによって処理される。レーザビームは、バックプレーン４０１にボンディングされていない第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセット１２Ｂから離れる方向に向けられる。
図１４を参照すると、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂの上にある剥離層２０のすべての第１部分が除去された後、第１転送基板３０１Ｂ、および／または、バックプレーン４０１を互いに引き離すことによって、第１転送基板３０１Ｂは、バックプレーン４０１から分離されうる。１つの実施形態において、剥離層２０の第１部分がレーザビームで照射された後に、ボンディング材料層３０の残された部分３０Ｆが、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂのうちの少なくとも１つの上に形成されうる。別の実施形態において、剥離層２０の照射された部分の下の結合材料層３０の部分は、例えば、下にある第１発光デバイス１０Ｂの側壁に沿って、アブレーション、または、液化され、流出しうる。結合材料層３０の何れかの部分が剥離層２０の照射された部分の下に残っている場合、そのような部分の周囲は、第１転送基板３０１Ｂおよび第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセット１２Ｂを含むアセンブリがバックプレーン４０１から分離される間に、破砕されうる。第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂが第１導電性ボンディング構造４３０Ｂにボンディングされたままである間に、第１転送基板３０１Ｂおよび第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセット１２Ｂを含むアセンブリのバックプレーン４０１からの分離が行われうる。
第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセット１２Ｂは、第１発光デバイス１０Ｂの別のサブセットを後で別のバックプレーン（不図示）に転送するために使用されうる。第２転送基板３００Ｇ（図６参照）上の第２発光デバイス１０Ｇは、第２発光デバイス１０Ｇのサブセットをさらに別のバックプレーン（不図示）に転送するために同様に使用されうる。第３転送基板３００Ｒ（図６参照）上の第３発光デバイス１０Ｒは、第３発光デバイス１０Ｒのサブセットをさらに別のバックプレーン（不図示）に転送するために同様に使用されうる。追加の転送基板３００Ｓ（図６参照）上のセンサデバイス１０Ｓは、センサデバイス１０Ｓのサブセットをさらに別のバックプレーン（不図示）に転送するために同様に使用されうる。
任意で、ウエット化学洗浄プロセスが、バックプレーン４０１およびその上の第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂから残留材料を除去するために行われうる。例えば、希フッ化水素酸が、バックプレーン４０１および第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット１１Ｂの表面から残留材料を除去するために使用されうる。
図１５を参照すると、第２転送基板３０１Ｇと第２波長の光を放射する第２発光デバイス１０Ｇとを含むアセンブリが提供される。第２波長は、第１波長とは異なる。例えば、第１波長は青色光の波長とされうり、第２波長は緑色光の波長とされうる。第２発光デバイス１０Ｇは、第２発光デバイス１０Ｇがバックプレーン４０１の上面に面する構成において、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットが存在するバックプレーン４０１上の位置に対応する位置には存在しない。換言すると、第２発光デバイス１０Ｇは、第２発光デバイス１０Ｇが下側向きであり、バックプレーン４０１上の第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットが上側向きである構成において、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットのエリアと重なるエリアには存在しない。１つの実施形態において、バックプレーン４０１上の既存の第１デバイス１０Ｂと重なる位置に位置する任意の第２発光デバイス１０Ｇは、第２転送基板３０１Ｇが第２発光デバイス１０Ｇのサブセットの転送のためにバックプレーン４０１と位置合わせされる前に、第２転送基板３０１Ｇから除去されうる。任意で、第２光学保護材料層１７Ｇが、第２発光デバイス１０Ｇのサブセットを重なり合う位置から除去する前に、第２発光デバイス１０Ｇの間のギャップを充填するために適用されうる。第２光学保護材料層１７Ｇは、第１光学保護材料層１７Ｂと同じ組成を有しうる。第２発光デバイス１０Ｇが、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットが存在するバックプレーン４０１上の位置に対応する位置に存在しないことを確実にすることによって、第２発光デバイス１０Ｇと第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットとの間の衝突の可能性は、第２転送基板３０１Ｇが後にバックプレーン４０１上に配されて第２発光デバイス１０Ｇのサブセットをボンディングする際に、回避されうる。
第２転送基板３０１Ｇおよび第２発光デバイス１０Ｇのアセンブリをバックプレーン４０１に位置合わせした後、第２転送基板３０１Ｇおよび第２発光デバイス１０Ｇのアセンブリは、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが第２導電性ボンディング構造４３０Ｇに接触し、第２発光デバイス１０Ｇの第２サブセットが何れの導電性ボンディング構造に接触しないように、バックプレーン４０１上に配される。第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットのコンタクトパッド（不図示）は、それぞれの第２導電性ボンディング構造４３０Ｇに接触する。具体的には、第２発光デバイス１０Ｇのアレイが、各ボンドパッド４２０と、その上にある第２発光デバイス１０Ｇの対応するコンタクトパッドとが、それらの間に位置する第２導電性ボンディング構造４３０Ｇと接触するように、バックプレーン４０１の上に位置合わせされうる。
第２導電性ボンディング構造４３０Ｇは、第２発光デバイス１０Ｇの転送が所望される位置に存在する。第２転送基板３０１Ｇの上の第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットは、バックプレーン４０１の水平階段状表面の第２サブセットの上に位置する第２導電性ボンディング構造４３０Ｇにボンディングされる。ボンドパッド４２０と第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセット上の重なるコンタクトパッドとの各ペアは、上述のボンディング方法、すなわち、ボンドパッド４２０と第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット上の重なるコンタクトパッドとの各ペアを、それぞれの第１導電性ボンディング構造４３０Ｂを介してボンディングするために使用することができるボンディング方法の何れかを使用して、それぞれの第２導電性ボンディング構造４３０Ｇを介してボンディングされうる。
次いで、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇにボンディングされた各第２発光デバイス１０Ｇは、第２転送基板３０１Ｇから個々に分離されうり、一方、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇにボンディングされていない、すなわち、分離されていない第２発光デバイス１０Ｇは、そのままである。第２導電性ボンディング構造４３０Ｇにボンディングされた第２発光デバイス１０Ｇのセットは、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットであり、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇにボンディングされない第２発光デバイス１０Ｇのセットは、第２発光デバイス１０Ｇの第２サブセットである。第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットの中の各第２発光デバイス１０Ｇは、前のプロセスステップで第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットを分離するために使用されるのと同じ方法で、レーザ４７７によって放射されるターゲットレーザ照射を使用して分離されうる。したがって、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットの上にある剥離層２０の第１部分は、選択的かつ連続的に除去され、一方、第２発光デバイス１０Ｇの第２サブセットの上にある剥離層２０の第２部分は除去されない。第２転送基板３０１Ｇは、レーザ波長で光学的に透明な材料を含む。１つの実施形態において、剥離層２０は窒化シリコンを含みうり、レーザ波長は紫外線波長（２４８ｎｍ、または、１９３ｎｍのような）とされうり、剥離層２０の第１部分へのレーザビームの照射は、剥離層２０の第１部分をアブレーションする。
図１７を参照すると、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットの上にある剥離層２０のすべての第１部分が除去された後、第２転送基板３０１Ｇ、および／または、バックプレーン４０１を互いに引き離すことによって、第２転送基板３０１Ｇは、バックプレーン４０１から分離されうる。１つの実施形態において、剥離層２０の第１部分がレーザビームで照射された後に、ボンディング材料層３０の残された部分３０Ｆが、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットのうちの少なくとも１つの上に形成されうる。別の実施形態において、剥離層２０の照射された部分の下の結合材料層３０の部分は、例えば、下にある第２発光デバイス１０Ｇの側壁に沿って、アブレーション、または、液化され、流出しうる。結合材料層３０の何れかの部分が剥離層２０の照射された部分の下に残っている場合、そのような部分の周囲は、第２転送基板３０１Ｇおよび第２発光デバイス１０Ｇの第２サブセットを含むアセンブリがバックプレーン４０１から分離される間に、破砕されうる。第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが第２導電性ボンディング構造４３０Ｇにボンディングされたままである間に、第２転送基板３０１Ｇおよび第２発光デバイス１０Ｇの第２サブセットを含むアセンブリのバックプレーン４０１からの分離が行われうる。
第２発光デバイス１０Ｇの第２サブセットは、第２発光デバイス１０Ｇの別のサブセットを後で別のバックプレーン（不図示）に転送するために使用されうる。任意で、ウエット化学洗浄プロセスが、バックプレーン４０１、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット、および、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットから残留材料を除去するために行われうる。例えば、希フッ化水素酸が、バックプレーン４０１、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット、および、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットの表面から残留材料を除去するために使用されうる。
図１８を参照すると、第３転送基板３０１Ｒと第３波長の光を放射する第３発光デバイス１０Ｒとを含むアセンブリが提供される。第３波長は、第１波長および第２波長とは異なる。例えば、第１波長は青色光の波長とされうり、第２波長は緑色光の波長とされうり、第３波長は赤色光の波長とされうる。第３発光デバイス１０Ｒは、第３発光デバイス１０Ｒがバックプレーン４０１の上面に面する構成において、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット、または、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが存在するバックプレーン４０１上の位置に対応する位置には存在しない。換言すると、第３発光デバイス１０Ｒは、第３発光デバイス１０Ｒが下側向きであり、バックプレーン４０１上の第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットおよび第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが上側向きである構成において、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット、または、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットのエリアと重なるエリアには存在しない。
１つの実施形態において、バックプレーン４０１上の既存のデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ）と重なる位置に位置する任意の第３発光デバイス１０Ｒは、第３転送基板３０１Ｒが第３発光デバイス１０Ｒのサブセットの転送のためにバックプレーン４０１と位置合わせされる前に、第３転送基板３０１Ｒから除去されうる。任意で、第３光学保護材料層１７Ｒが、第３発光デバイス１０Ｒのサブセットを重なり合う位置から除去する前に、第３発光デバイス１０Ｒの間のギャップを充填するために適用されうる。第３光学保護材料層１７Ｒは、第１光学保護材料層１７Ｂと同じ組成を有しうる。第３発光デバイス１０Ｒが、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットおよび第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが存在するバックプレーン４０１上の位置に対応する位置に存在しないことを確実にすることによって、第３発光デバイス１０Ｒと第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットとの間、または、第３発光デバイス１０Ｒと第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットとの間の衝突の可能性は、第３転送基板３０１Ｒが後にバックプレーン４０１上に配されて第３発光デバイス１０Ｒのサブセットをボンディングする際に、回避されうる。
第３転送基板３０１Ｒおよび第３発光デバイス１０Ｒのアセンブリをバックプレーン４０１に位置合わせした後、第３転送基板３０１Ｒおよび第３発光デバイス１０Ｒのアセンブリは、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットが第３導電性ボンディング構造４３０Ｒに接触し、第３発光デバイス１０Ｒの第２サブセットが何れの導電性ボンディング構造に接触しないように、バックプレーン４０１上に配される。第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットのコンタクトパッド（不図示）は、それぞれの第３導電性ボンディング構造４３０Ｒに接触する。具体的には、第３発光デバイス１０Ｒのアレイが、各ボンドパッド４２０と、その上にある第３発光デバイス１０Ｒの対応するコンタクトパッドとが、それらの間に位置する第３導電性ボンディング構造４３０Ｒと接触するように、バックプレーン４０１の上に位置合わせされうる。
第３導電性ボンディング構造４３０Ｒは、第３発光デバイス１０Ｒの転送が所望される位置に存在する。第３転送基板３０１Ｒの上の第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットは、バックプレーン４０１の水平階段状表面の第３サブセットの上に位置する第３導電性ボンディング構造４３０Ｒにボンディングされる。ボンドパッド４２０と第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセット上の重なるコンタクトパッドとの各ペアは、上述のボンディング方法、すなわち、ボンドパッド４２０と第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット上の重なるコンタクトパッドとの各ペアを、それぞれの第１導電性ボンディング構造４３０Ｂを介してボンディングするために使用することができるボンディング方法の何れかを使用して、それぞれの第３導電性ボンディング構造４３０Ｒを介してボンディングされうる。
次いで、第３導電性ボンディング構造４３０Ｒにボンディングされた各第３発光デバイス１０Ｒは、第３転送基板３０１Ｒから個々に分離されうり、一方、第３導電性ボンディング構造４３０Ｒにボンディングされていない、すなわち、分離されていない第３発光デバイス１０Ｒは、そのままである。第３導電性ボンディング構造４３０Ｒにボンディングされた第３発光デバイス１０Ｒのセットは、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットであり、第２導電性ボンディング構造４３０Ｒにボンディングされない第３発光デバイス１０Ｒのセットは、第３発光デバイス１０Ｒの第２サブセットである。第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットの中の各第３発光デバイス１０Ｒは、前のプロセスステップで第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットを分離するために使用されるのと同じ方法で、レーザ４７７によって放射されるターゲットレーザ照射を使用して分離されうる。したがって、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットの上にある剥離層２０の第１部分は、選択的かつ連続的に除去され、一方、第３発光デバイス１０Ｒの第２サブセットの上にある剥離層２０の第２部分は除去されない。第３転送基板３０１Ｒは、レーザ波長で光学的に透明な材料を含む。１つの実施形態において、剥離層２０は窒化シリコンを含みうり、レーザ波長は紫外線波長（２４８ｎｍ、または、１９３ｎｍのような）とされうり、剥離層２０の第１部分へのレーザビームの照射は、剥離層２０の第１部分をアブレーションする。
図１９を参照すると、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットの上にある剥離層２０のすべての第１部分が除去された後、第３転送基板３０１Ｒ、および／または、バックプレーン４０１を互いに引き離すことによって、第３転送基板３０１Ｒは、バックプレーン４０１から分離されうる。１つの実施形態において、剥離層２０の第１部分がレーザビームで照射された後に、ボンディング材料層３０の残された部分３０Ｆが、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットのうちの少なくとも１つの上に形成されうる。別の実施形態において、剥離層２０の照射された部分の下の結合材料層３０の部分は、例えば、下にある第３発光デバイス１０Ｒの側壁に沿って、アブレーション、または、液化され、流出しうる。結合材料層３０の何れかの部分が剥離層２０の照射された部分の下に残っている場合、そのような部分の周囲は、第３転送基板３０１Ｒおよび第３発光デバイス１０Ｒの第２サブセットを含むアセンブリがバックプレーン４０１から分離される間に、破砕されうる。第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットが第３導電性ボンディング構造４３０Ｒにボンディングされたままである間に、第３転送基板３０１Ｒおよび第３発光デバイス１０Ｒの第２サブセットを含むアセンブリのバックプレーン４０１からの分離が行われうる。
第３発光デバイス１０Ｒの第２サブセットは、第３発光デバイス１０Ｒの別のサブセットを後で別のバックプレーン（不図示）に転送するために使用されうる。任意で、ウエット化学洗浄プロセスが、バックプレーン４０１、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセット、および、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットから残留材料を除去するために行われうる。例えば、希フッ化水素酸が、バックプレーン４０１、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセット、および、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットの表面から残留材料を除去するために使用されうる。
異なる高さおよび同じ水平ピッチ、すなわち、２つの水平方向に沿った同じ周期性を有する複数のタイプのデバイスのボンディングを可能にするために、種々のデバイスをボンディングする順序を入れ替えることができることを理解されたい。一般に、異なるデバイス１０をボンディングするシーケンスおよびそれぞれの導電性ボンディング構造の高さは、バックプレーン４０１上の既存のボンディングされたデバイスとボンディングされる新しいデバイスとの間の衝突を避けるように選択されうる。デバイスと、バックプレーン４１０上に配された転送基板のボンディング材料層との間のインターフェースを含む水平面は、バックプレーン４０１上の既存のデバイスの最上面の上に位置する。
図２０を参照すると、追加の転送基板３０１Ｓと、少なくとも１つのパラメータを感知するセンサデバイスと、を含むアセンブリが提供される。少なくとも１つのパラメータは、明度、圧力、温度、および／または、他の物理的パラメータとされうる。センサデバイス１０Ｓは、センサデバイス１０Ｓがバックプレーン４０１の上面に面する構成において、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセット、または、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットが存在するバックプレーン４０１上の位置に対応する位置には存在しない。換言すると、センデバイス１０Ｒは、センデバイス１０Ｒが下側向きであり、バックプレーン４０１上の第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセット、および、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットが上側向きである構成において、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセット、または、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットのエリアと重なるエリアには存在しない。１つの実施形態において、バックプレーン４０１上の既存のデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）と重なる位置に位置する任意のセンサデバイス１０Ｓは、追加の転送基板３０１Ｓがセンサデバイス１０Ｓのサブセットの転送のためにバックプレーン４０１と位置合わせされる前に、追加の転送基板３０１Ｓから除去されうる。任意で、第４光学保護材料層１７Ｓが、センサデバイス１０Ｓのサブセットを重なり合う位置から除去する前に、センサデバイス１０Ｓの間のギャップを充填するために適用されうる。第４光学保護材料層１７Ｓは、第１光学保護材料層１７Ｂと同じ組成を有しうる。センサデバイス１０Ｓが、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセット、および、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットが存在するバックプレーン４０１上の位置に対応する位置に存在しないことを確実にすることによって、センサデバイス１０Ｓと発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）との間の衝突の可能性は、追加の転送基板３０１Ｓが後にバックプレーン４０１上に配されてセンサデバイス１０Ｓのサブセットをボンディングする際に、回避されうる。
追加の転送基板３０１Ｒおよびセンサデバイス１０Ｓのアセンブリをバックプレーン４０１に位置合わせした後、追加の転送基板３０１Ｓおよびセンサデバイス１０Ｓのアセンブリは、センサデバイス１０Ｓの第１サブセットが追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓに接触し、センサデバイス１０Ｓの第２サブセットが何れの導電性ボンディング構造に接触しないように、バックプレーン４０１上に配される。センサデバイス１０Ｓの第１サブセットのコンタクトパッド（不図示）は、それぞれ追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓに接触する。具体的には、センサデバイス１０Ｓのアレイが、各ボンドパッド４２０と、その上にあるセンサデバイス１０Ｓの対応するコンタクトパッドとが、それらの間に位置する追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓと接触するように、バックプレーン４０１の上に位置合わせされうる。
追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓは、センサデバイス１０Ｓの転送が所望される位置のみに存在する。追加の転送基板３０１Ｓの上のセンサデバイス１０Ｓの第１サブセットは、バックプレーン４０１の水平階段状表面の第４サブセットの上に位置する追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓにボンディングされる。ボンドパッド４２０とセンサデバイス１０Ｓの第１サブセット上の重なるコンタクトパッドとの各ペアは、上述のボンディング方法、すなわち、ボンドパッド４２０と第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット上の重なるコンタクトパッドとの各ペアを、それぞれの第１導電性ボンディング構造４３０Ｂを介してボンディングするために使用することができるボンディング方法の何れかを使用して、それぞれの追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓを介してボンディングされうる。
次いで、追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓにボンディングされた各センサデバイス１０Ｓは、追加の転送基板３０１Ｇから個々に分離されうり、一方、追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓにボンディングされていない、すなわち、分離されていないセンサデバイス１０Ｓは、そのままである。追加の導電性ボンディング構造４３０Ｇにボンディングされたセンサデバイス１０Ｓのセットは、センサンデバイス１０Ｓの第１サブセットであり、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇにボンディングされないセンサデバイス１０Ｓのセットは、センサデバイス１０Ｓの第２サブセットである。センサデバイス１０Ｓの第１サブセットの中の各センサデバイス１０Ｓは、前のプロセスステップで第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットを分離するために使用されるのと同じ方法で、レーザ４７７によって放射されるターゲットレーザ照射を使用して分離されうる。したがって、センサデバイス１０Ｓの第１サブセットの上にある剥離層２０の第１部分は、選択的かつ連続的に除去され、一方、センサデバイス１０Ｓの第２サブセットの上にある剥離層２０の第２部分は除去されない。追加の転送基板３０１Ｓは、レーザ波長で光学的に透明な材料を含む。１つの実施形態において、剥離層２０は窒化シリコンを含みうり、レーザ波長は紫外線波長（２４８ｎｍ、または、１９３ｎｍのような）とされうり、剥離層２０の第１部分へのレーザビームの照射は、剥離層２０の第１部分をアブレーションする。
図２１を参照すると、センサデバイス１０Ｓの第１サブセットの上にある剥離層２０のすべての第１部分が除去された後、追加の転送基板３０１Ｓ、および／または、バックプレーン４０１を互いに引き離すことによって、追加の転送基板３０１Ｓは、バックプレーン４０１から分離されうる。１つの実施形態において、剥離層２０の第１部分がレーザビームで照射された後に、ボンディング材料層３０の残された部分３０Ｆが、センサデバイス１０Ｓの第１サブセットのうちの少なくとも１つの上に形成されうる。別の実施形態において、剥離層２０の照射された部分の下の結合材料層３０の部分は、例えば、下にあるセンサデバイス１０Ｓの側壁に沿って、アブレーション、または、液化され、流出しうる。結合材料層３０の何れかの部分が剥離層２０の照射された部分の下に残っている場合、そのような部分の周囲は、追加の転送基板３０１Ｓおよびセンサデバイス１０Ｓの第２サブセットを含むアセンブリがバックプレーン４０１から分離される間に、破砕されうる。センサデバイス１０Ｓの第１サブセットが追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓにボンディングされたままである間に、追加の転送基板３０１Ｓおよびセンサデバイス１０Ｓの第２サブセットを含むアセンブリのバックプレーン４０１からの分離が行われうる。
センサデバイス１０Ｓの第２サブセットは、センサデバイス１０Ｓの別のサブセットを後で別のバックプレーン（不図示）に転送するために使用されうる。任意で、ウエット化学洗浄プロセスが、バックプレーン４０１、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセット、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセット、および、センサデバイス１０Ｓの第１サブセットから残留材料を除去するために行われうる。例えば、希フッ化水素酸が、バックプレーン４０１、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセット、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセット、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセット、および、センサデバイス１０Ｓの第１サブセットの表面から残留材料を除去するために使用されうる。
図２２を参照すると、電子部品（発光デバイスのサブピクセル、センサ、または、他の部品）は、透明封止材料によって封止することができる。透明封止材料は、発光デバイスのサブピクセルからの光の抽出を増加させ、ディスプレイパネルによる発光の量を増加させる。透明封止材料は、ピークと谷との高さ変動が少ないディスプレイパネルの上面を提供することができる。透明封止誘電体層４７０を形成するために、透明材料がバックプレーン４０１上に堆積されうる。封止材は、誘電性樹脂（ベンゾシクロブテン、ポリメチルメタクリレート、ポリベンゾオキサゾール、または、ポリイミドのような）、シリコーン、誘電体（ＴｉＯ２、または、ＳｉＯ２のような）、または、低融点ガラス、または、スピンオンガラスのような材料の範囲の何れであってもよい。
導電性ボンディング構造の厚さ、および／または、電子部品（発光デバイス、センサ、または、他の電子素子）の厚さは、部品のグループのそれぞれにおいて異なっていてもよい。センサを含む３色ＲＧＢディスプレイパネルの例示的な例において、第１発光デバイス１０Ｂは青色発光デバイスでありうり、第２発光デバイスは緑色発光デバイスでありうり、第３発光デバイスは赤色発光デバイスでありうる。青色発光デバイスは、６ミクロンの厚さを有してもよく、バックプレーン基板と青色発光デバイスとの間の第１導電性ボンディング構造４３０Ｂは、約２ミクロン厚であってもよい。緑色発光デバイスは、７ミクロンの厚さを有してもよく、バックプレーン基板と緑色発光デバイスとの間の第２導電性ボンディング構造４３０Ｇは、４ミクロン厚であってもよい。赤色発光デバイスは、８ミクロンの厚さを有してもよく、バックプレーン基板と赤色発光デバイスとの間の第３導電性ボンディング構造４３０Ｒは、５ミクロン厚であってもよい。センサデバイス１０Ｓは、８ミクロンの厚さを有してもよく、バックプレーン基板とセンサとの間の追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓは、７ミクロン厚であってもよい。この例において、バックプレーン基板の面の上方の電子部品の遠位面（バックプレーン４３０から最も遠い発光デバイス、または、センサの面）の高さは、青色発光デバイス、緑色発光デバイス、赤色発光デバイス、および、センサについて、それぞれ、８ミクロン、１１ミクロン、１３ミクロン、および１５ミクロンとしてもよい。
ディスプレイパネルにおいて、電子部品（発光デバイス、センサなど）のための導電性ボンディング構造の厚さは、上述の例に記載したように、異なっていてもよいし、電子部品（発光素子、センサなど）の厚さが異なっていてもよいし、それらの組み合わせであってもよい。
導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）は、バックプレーン４０１に固定された各要素に１つ以上の電気的コンタクトを形成するように構成されてもよい。１つの実施形態において、緑色発光デバイスのサブピクセルが、２つの導電性ボンディング構造によって、バックプレーン基板に固定されてもよい。第１導電性ボンディング構造は、緑色発光デバイスのカソードをバックプレーン４３０内の電子回路に接続し、第２導電性ボンディング構造は、発光デバイスのアノードをバックプレーン４０１内の電子回路に接続する。１つの実施形態において、第１および第２導電性ボンディング構造が、異なる水平面上に位置してもよい。例えば、アノードコンタクト面は、カソードコンタクト面よりも０．５ミクロン高くてもよい。１つの実施形態において、第１および第２導電性ボンディング構造が、異なる厚さであってもよい。例えば、アノードボンディング構造体の厚さが、カソードボンディング構造体よりも０．５μｍ厚くてもよい。
別の実施形態において、青色発光デバイスのサブピクセルが、アノードボンディング構造、または、カソードボンディング構造の何れかであってもよい１つの導電性ボンディング構造によって、バックプレーン４３０に固定されてもよい。別の実施形態では、シリコン光検出デバイスが、２つの導電性ボンディング構造によって、バックプレーン４０１に固定されてもよい。別の実施形態において、３つのシリコン光検出器のアレイが、６つの導電性ボンディング構造によって、バックプレーン４０１に固定されてもよい。別の実施形態において、シリコン光検出デバイスが、アノードまたはカソードボンディング構造、または、カソードボンディング構造の何れかであってもよい１つの導電性ボンディング構造によって、バックプレーン４３０に固定されてもよい。
１つの実施形態において、青色光を放射するように構成された発光デバイスが、緑色光を放射するように構成された発光デバイスに隣接して、赤色光を放射するように構成された発光デバイスに隣接して形成されてもよい。１つの実施形態において、バックプレーン４０１に固定された電子デバイスへのすべてのコンタクトが、バックプレーン４０１と電子部品との間に提供されうり、透明封止誘電体層４７０が、単一の上面（すなわち、平坦化される）を有しうる。別の実施形態において、透明封止誘電体層４７０は、例えば、各電子部品上にドーム状表面を有するマイクロレンズアレイとして形成することができる。
電子部品（発光デバイスのサブピクセル、センサ、または、他の部品）とバックプレーン４０１との間の導電性ボンディング構造は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｓｂを含んでいてもよい。導電性ボンディング構造は、複数の金属、または、金属合金を含む複数の層を含んでいてもよい。デバイスの異なるグループのための導電性ボンディング構造は、異なる金属、または、金属合金を含んでいてもよい。例えば、青色発光デバイスをバックプレーン４０１に固定する導電性ボンディング構造はＡｕＳｎを含んでいてもよく、緑色発光デバイスをバックプレーン４０１に固定する導電性ボンディング構造はＮｉＳｎを含んでいてもよく、赤色発光デバイスをバックプレーン基板に固定する導電性ボンディング構造はＩｎＳｎを含んでいてもよい。
図２２の例示的な構造は、上面に階段状水平面を有するバックプレーン４０１を含む第１の例示的な発光デバイスアセンブリである。階段状水平面は、第１水平面ＨＳＰ１内に位置する階段状水平面の第１サブセットと、階段状水平面の第１サブセットからバックプレーン４０１の背面４０９よりもバックプレーン４０１の背面４０９により近接する第２水平面ＨＳＰ２内に位置する階段状水平面の第２サブセットと、階段状水平面の第２サブセットからバックプレーン４０１の背面４０９よりもバックプレーン４０１の背面４０９により近接する第３水平面ＨＳＰ３内に位置する階段状水平面の第３サブセットと、階段状水平面の第３サブセットからバックプレーン４０１の背面４０９よりもバックプレーン４０１の背面４０９により近接する第４水平面ＨＳＰ４内に位置する階段状水平面の第４サブセットと、を含む。各連続する平面間の各ステップの高さは、０ミクロンから３ミクロンの範囲（例えば、０．２ミクロンから２ミクロンの範囲）とされうる。有限のステップ高さの有無は、発光デバイス（または、センサデバイス）を選択的に取り付けるために使用される方法に依存し、これは、本開示の方法を実施するために使用される実施形態に依存する。換言すると、いくつかの実施形態において、ステップが存在しなくてもよく、そのような場合、水平面（ＨＳＰ１、ＨＳＰ２、ＨＳＰ３、ＨＳＰ４）のすべては、同じ水平面内に位置しうる。ステップの存在は、他の方法で可能であるよりも低い高さ差で形成される種々の電子部品（発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）およびセンサデバイス１０Ｓのような）の最上面の形成を容易にする。
集積発光デバイスアセンブリは、さらに、バックプレーン４０１の階段状水平面の上に位置する導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）を含む。導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）は、階段状水平面の第１サブセットに接触する第１導電性ボンディング構造４３０Ｂと、階段状水平面の第２サブセットに接触する第２導電性ボンディング構造４３０Ｇと、階段状水平面の第３サブセットに接触する第３導電性ボンディング構造４３０Ｒと、階段状水平面の第４サブセットに接触する追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓと、を含みうる。
集積発光デバイスアセンブリは、さらに、それぞれの導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）にボンディングされた発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）を含みうる。発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）は、第１波長の光を放射し、階段状水平面の第１サブセットの上に重なる第１発光デバイス１０Ｂと、第２波長の光を放射し、階段状水平面の第２サブセットの上に重なる第２発光デバイス１０Ｇと、第３波長の光を放射し、階段状水平面の第３サブセットの上に重なる第３発光デバイス１０Ｒと、を含む。
集積発光デバイスアセンブリは、さらに、第４導電性ボンディング構造４３０Ｓを介してバックプレーン４１０にボンディングされたセンサデバイス１０Ｓを含みうる。センサデバイス１０Ｓは、階段状水平面の第４サブセットの上に重なりうる。
種々のボンディングされた部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の位置、種々の導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）の高さ、および、種々の階段状水平面の高さは、バックプレーン４０１にボンディングされたときの部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の最上面間の高さの差が、種々の部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の間の高さの差より小さくなるように、組み合わせられうる。１つの実施形態において、第１発光デバイス１０Ｂと第１導電性ボンディング構造４０３Ｂとの間のインターフェースを含む第１水平界面ＨＩＰ１は、第２水平面ＨＳＰ２に対して（または、第４水平面ＨＳＰ４または裏面４０９のような任意の他の水平基準面から）、第２発光デバイス１０Ｇと第２導電性ボンディング構造４３０Ｇとの間の第２水平界面ＨＩＰ２よりも、第２水平面ＨＳＰ２から（または、第４水平面ＨＳＰ４または裏面４０９のような任意の他の水平基準面から）遠位にありうる。
１つの実施形態において、種々の導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）は、ボンディングされた部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の最上面の間の高さ差を低減するために、異なる高さを有しうる。１つの実施形態において、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇは、第１導電性ボンディング構造４３０Ｂよりも大きい高さを有しうる。第３導電性ボンディング構造４３０Ｒは、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇよりも大きい高さを有しうる。追加の導電性ボンディング構造４３０Ｓは、第３導電性ボンディング構造４３０Ｒよりも大きい高さを有しうる。種々の導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）間の高さの差は、種々のボンディングされた部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）間の固有の高さの差、バックプレーン４０１の階段状水平面の間のステップの高さの差、および、種々のボンディングされた部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の位置が、種々の転送基板（３００Ｂ、３００Ｇ、３００Ｒ、３００Ｓ）の連続するボンディングの間の衝突を回避するために組み合わせられるならば、任意に提供されうる。
１つの実施形態において、第１発光デバイス１０Ｂの上面を含む第１水平上面ＨＴＰ１は、第２水平面ＨＳＰ２に対して（または、第４水平面ＨＳＰ４または裏面４０９のような任意の他の水平基準面から）、第２発光デバイス１０Ｇの上面を含む第２水平上面ＨＴＰ２よりも、第２水平面ＨＳＰ２に（または、第４水平面ＨＳＰ４または裏面４０９のような任意の他の水平基準面から）近接しうる。第２発光デバイス１０Ｇの上面を含む第２水平上面ＨＴＰ２は、第２水平面ＨＳＰ２に対して（または、第４水平面ＨＳＰ４または裏面４０９などの任意の他の水平基準面から）、第３発光デバイス１０Ｒの上面を含む第３水平上面ＨＴＰ３よりも、第２水平面ＨＳＰ２に（または、第４水平面ＨＳＰ４または裏面４０９などの任意の他の水平基準面から）近接しうる。第３発光デバイス１０Ｒの上面を含む第３水平上面ＨＴＰ３は、第２水平面ＨＳＰ２に対して（または、第４水平面ＨＳＰ４または裏面４０９などの任意の他の水平基準面から）、センサデバイス１０Ｓの上面を含む第４水平上面ＨＴＰ４よりも、第２水平面ＨＳＰ２に（または、第４水平面ＨＳＰ４または裏面４０９などの任意の他の水平基準面から）近接しうる。
１つの実施形態において、第２発光デバイス１０Ｇは、第１発光デバイス１０Ｂよりも大きい高さを有しうり、第３発光デバイス１０Ｒは、第２発光デバイス１０Ｇよりも大きい高さを有しうり、センサデバイス１０Ｓは、第３発光デバイス１０Ｒよりも大きい高さを有しうる。
１つの実施形態において、バックプレーン４０１は、誘電材料マトリックス内に埋め込まれた金属相互接続構造４４０を含む。導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）は、バックプレーン４０１のそれぞれの金属相互接続構造４４０に電気的に接続される。金属相互接続構造４４０は、バックプレーン４１０上に位置する、または、バックプレーン４１０内に埋め込まれるボンドパッド４２０を含みうる。ボンドパッド４２０は、導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）のそれぞれの底面に接触する。１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）は、それぞれのボンドパッド４２０、および、それぞれの発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）またはそれぞれのセンサデバイス１０Ｓにボンディングされた半田ボールを含みうる。
１つの実施形態において、ボンディング材料層の残された部分３０Ｆが、ボンディングされた部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）のうちの１つ以上の上に存在しうる。例えば、酸化シリコン材料部が、発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｓ）のそれぞれの上面に接触しうり、互いに横方向に間隔を置いて配されうる。１つの実施形態において、透明封止誘電体層４７０が、バックプレーン４０１の上に重なりうり、発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）およびセンサデバイス１０Ｓを埋め込みうる。
任意で、保護材料層４２２が、バックプレーン４０１の階段状水平面および側壁上に位置してもよい。保護材料層４２２は、紫外光、可視光、および、赤外光を含む波長範囲内の光を吸収する材料を含みうる。１つの実施形態において、発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）、および／または、センサデバイス１０Ｓは、水平方向に沿って隣接する発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）の中心と中心との距離が単位距離の整数倍である周期的アレイに配されうる。１つの実施形態において、周期的アレイは、発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）、および／または、センサデバイス１０Ｓが矩形格子の格子サイトに配される矩形アレイでありうる。
図２３を参照すると、集積発光デバイスアセンブリの代替的な実施形態が示されている。導電性相互接続構造４８０は、例えば、リソグラフィパターニングと少なくとも１つのエッチングプロセスとの組合せによって、ラインキャビティおよびビアキャビティを形成し、ラインキャビティおよびビアキャビティに少なくとも１つの導電性材料を充填することによって、透明封止誘電体層４７０内に形成されうる。代わりに、または、加えて、導電性相互接続構造４８０は、例えば、導電性材料層の堆積、および、リソグラフィパターニングと少なくとも１つのエッチングプロセスとの組み合わせによって導電性材料層をパターニングし、透明封止誘電体層４７０上に形成されうる。導電性相互接続構造４８０は、ボンディングされた部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）のうちの１つ以上と電気的に接触しうる。例えば、導電性相互接続構造４８０は、透明封止誘電体層４７０内に埋め込まれうり、それぞれの発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）、および／または、それぞれのセンサデバイス１０Ｓに電気的に接触しうる。１つの実施形態において、導電性相互接続構造４８０のうち少なくとも１つが、バックプレーン４０１内に埋め込まれた金属相互接続構造４４０に電気的に接続されうる。
１つの実施形態において、電子部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）への電気的コンタクトの第１部分のみが、部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）とバックプレーン４０１との間に形成された導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）によって提供されうる。電子部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）への電気的コンタクトの第２部分は、導電性相互接続構造４８０によって具現化されるような上部コンタクト層によって提供されうる。導電性相互接続構造４８０は、電子部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の上に形成され、透明封止誘電体層４７０内に埋め込まれうり、および／または、透明封止誘電体層４７０の上に形成されうる。
１つの実施形態において、透明封止誘電体層４７０は、本開示の集積発光デバイスアセンブリを組み込んだディスプレイパネルの上面を部分的に平坦化してもよい。ビアキャビティは、各電子部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｓ）の上面の真上の透明封止誘電体層４７０に提供されうり、ＩＴＯまたはＡＺＯ、銀ナノワイヤメッシュ、銀メッシュ電極、または他の透明または半透明コンタクト構造のような透明導電性酸化物が、封止材および電子部品の上に提供されうり、導電性相互接続構造４８０として具現化されるようなコンタクト構造を形成しうる。上部コンタクト構造は、例えば、ワイヤボンディングによって、または、透明封止誘電体層４７０を通って延在するコンタクトビア構造によって、バックプレーン４０１上のある特定の場所でバックプレーン４０１に電気的に結合されてもよい。上部コンタクト構造は、バックプレーン４０１上のすべての電子部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）を覆うフルシートコンタクトであってもよいし、または、特定の部品または部品のグループに複数の上部コンタクト構造を提供するようにパターン化されてもよく、この場合、上部コンタクト構造は、例えば、ワイヤボンディングによって、または、バックプレーン４０１上に形成された金属電極との接触によって、いくつかの特定の場所でバックプレーン４０１に電気的に結合されてもよい。
図２４を参照すると、成長基板５００上のデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の代替的な実施形態が示されている。この場合、部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）は、当技術分野で知られているデバイス製造技術を使用して、成長基板５００から成長、または、製造されうる。例えば、成長基板５００は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板（例えば、ＧａＡｓ、または、ＧａＮ基板）でありうる半導体材料を含む半導体基板、または、サファイアのような絶縁基板でありうる。各成長基板５００は、例えば、注入された水素層、注入された酸素層、注入された窒素層のような注入された材料層、または、レーザの照射または他の方法によって局所的な加熱の際に劈開を容易にする任意の他の原子種の注入によって形成された層でありうる、内部剥離層５２０を提供しうる。内部剥離層５２０は、上述の剥離層２０の機能を行う。
各成長基板５００は、成長基板５００の材料の薄層でありうるソース基板５３０を提供しうり、ソース基板５３０は内部剥離層５２０の隣接部分のレーザ照射時に破砕、アブレーション、または、他の方法で除去されるのに十分薄い。ソース基板５３０の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、５０ｎｍから３ミクロンの範囲でありうる。１つの実施形態において、第１発光デバイス１０Ｂは、第１成長基板５００Ｂ上に製造されうり、第２発光デバイス１０Ｇは、第２成長基板５００Ｇ上に製造されうり、第３発光デバイス１０Ｒは、第３成長基板５００Ｒ上に製造されうり、センサデバイス１０Ｓは、第４成長基板５００Ｓ上に製造されうる。
図２５を参照すると、上述と同じプロセスシーケンスが、集積発光デバイスアセンブリの形成に使用されうる。ソース基板５３０の一部は、各レーザ照射プロセス中にアブレーションされる。ソース基板５３０が各成長基板５００上に存在するため、ソース基板５３０の残りの部分５３０Ｆは、ボンディングされた部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の上および透明封止誘電体層４７０内に存在しうる。
本開示の方法は、放射型ディスプレイパネルを形成するために使用されうる。放射型ディスプレイパネルは、観察者が異なる色の発光サブピクセルからの異なる色の放射によって作られた画像を直接見る、直視型ディスプレイである。サブピクセルは、発光ダイオードのような無機発光デバイスでありうる。したがって、直視型ディスプレイは、バックライトからの異なる色の光が組み合わされて液晶材料および液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のカラーフィルタを照明するために使用される光を形成し、観察者は、カラーフィルタおよび液晶材料を透過した異なる色の光を見る、ＬＣＤのバックライトとは異なる。バックプレーン４０１上の要素および発光デバイスは、ディスプレイパネルの組み立てを容易にしうる。放射型ディスプレイパネルは、同様の方法でディスプレイパネル上に組み立てられたセンサ、または、他の電子素子を含んでいてもよい。センサ、および／または、電子素子の要素は、ディスプレイパネルの組み立てを容易にする。
放射素子として無機発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する放射型ディスプレイパネルを製造するために、数百万のＬＥＤをバックプレーン基板に取り付けなければならない。バックプレーン４０１は、光が放射され、画像がディスプレイ上に形成されるように、個々のＬＥＤサブピクセルを通る電流を駆動する電子回路を含む。
１つの実施形態において、ディスプレイが３色ディスプレイパネルであり、ディスプレイの各画素内に、赤色、緑色、および、青色の光を放射する３つのサブピクセルがある。各サブピクセルは、無機ＬＥＤとすることができる。青色および緑色のサブピクセルは、ＩｎＧａＮ ＬＥＤで作られていてもよい。赤色のサブピクセルは、ＩｎＧａＮ、または、ＡｌＩｎＧａＰ、または、ＡｌＧａＡｓ ＬＥＤで作られていてもよい。ディスプレイパネルは、より多くの色を有していてもよい。例えば、４色ディスプレイが、画素ごとに４つのサブピクセルを含みうる。サブピクセルは、約４７０ｎｍの波長の青色光、約５０５ｎｍの波長のエメラルド緑色光、約５７０ｎｍの波長の黄緑色光、および、約６１０ｎｍの波長の赤色光を放射してもよい。１つの実施形態において、サブピクセルはすべてＩｎＧａＮで形成されていてもよい。
サブピクセルを形成する発光デバイスは、各ナノワイヤが発光デバイスであるような、ナノワイヤのアレイを含んでいてもよい。ナノワイヤ発光ダイオード（ＬＥＤ）は、いくつかの理由においてサブピクセルを形成するのに有利である。第１に、ナノワイヤＬＥＤは、横方向の寸法が１ミクロンのように小さくてもよい。これは、各サブピクセルを形成するために使用されなければならないＬＥＤ材料の量を最小化する。これは、また、サブピクセルが小さなピッチで配置されることを可能にし、高解像度ディスプレイを形成する。第２に、ナノワイヤＬＥＤは、小電力で駆動される場合、優れた有効性（電力入力のワット当たりのルーメン）を有する。
図２６を参照すると、本開示の構造の別の代替的な実施形態が示されている。階段状水平面を有する階段状のバックプレーン４０１を有することに加えて、階段状の発光デバイス面が、発光デバイスアセンブリを形成することで使用されうる。１つの実施形態において、バックプレーン４０１にボンディングされた各発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）、または、各センサ構造１０Ｓの側面に、半田付け可能な金属構造の異なる厚さ、または、部分的な欠如を使用することによって、階段状の発光デバイス面が提供されうる。１つの実施形態において、半田付け可能な金属構造は、少なくとも第１厚さを有する第１コンタクトパッド１５と、第１厚さとは異なる第２厚さを有する第２コンタクトパッド１６と、を含む、異なる厚さのコンタクトパッド（１５、１６）のセットでありうる。第１厚さと第２厚さとの各組合せは、各タイプのボンディングされた部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）に対して同じ厚さの導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）の使用を可能にするように選択されうる。異なる厚さのコンタクトパッド（１５、１６）のセットのような半田付け可能な金属構造は、例えば、初期成長基板（１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ、１００Ｓ）をダイシングする前に電気めっきすることによって形成されうる。１つ以上のタイプのボンディングされた部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）は、異なる厚さのコンタクトパッド（１５、１６）を有しうる。代わりに、１つ以上のタイプのボンディングされた部品（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）は、同じ厚さを有する均一な厚さのコンタクトパッド（１５、１６）を有しうる。
種々のタイプのデバイスが、バックプレーン４０１にボンディングされうる。例えば、センサデバイス１０Ｓのセットをボンディングすることに加えて、または、その代わりに、プローブまたは他の電子プロセッサ集積チップ（ＩＣ）が、バックプレーン４０１にボンディングされうる。プローブの非限定的な例示的な例は、ジェスチャ認識の機能を提供するために検出器と組み合わせて使用される高出力赤外線発光ダイオード（ＩＲ ＬＥＤ）、または、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。電子ＩＣの非限定的な例示的な例は、アクティブバックプレーン上での直接製造が経済的ではなく、成長基板からバックプレーンへの転送がより経済的である低密度高コストプロセッサチップである。
複数のセンサ、プローブ、および／または、電子ＩＣが、複数のボンディングステップを使用してバックプレーン４０１上に集積されうる。１つの実施形態において、複数の垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が、投影ディスプレイを形成するために使用されうる。
透明封止誘電体層４７０の形成前に、本開示のアセンブリプロセスの任意の段階で、必要に応じて試験および再加工プロセスが行われうる。再加工プロセスは高速ピックアンドプレース動作を含みうり、バックプレーン４０１にボンディングされた既知の欠陥電子部品（１０Ｇ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）が、選択的にピックされうり（例えば、それぞれの導電性ボンディング構造の局所加熱を使用して）、機能を代替する電子部品（１０Ｇ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）が、その代わりに配される。機能を代替する電子部品をボンディングする前に、導電性ボンディング構造の新しいセットの適切な清浄および配置が、行なわれうる。再加工プロセスが後の段階で行われる場合、代替する電子部品は、バックプレーン４０１上の既存の電子部品よりも大きい高さを有しうり（例えば、より厚いボンディング材料層を追加することによって、または、より大きい高さを有する電子部品を製造することによって）、または、隣接する電子部品を妨害しない配置方法が使用されうる。
１つの実施形態において、本開示の導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）は、半田材料部、すなわち、半田"ボール"でありうる。半田"ボール"は、球形であってもなくてもよく、円筒形のような他の形状も、半田"ボール"として使用されうることを理解されたい。図２７を参照すると、本開示のプロセスシーケンスは、バックプレーン４０１からボンディングされたデバイスの上面の同一平面性を促進するように変更されてもよい。例えば、図１４のプロセスステップの後、図１７のプロセスステップの後、図１９のプロセスステップの後、および／または、図２１のプロセスステップの後など、デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、または、１０Ｓ）をバックプレーン４０１にボンディングし、転送アセンブリの残りを除去した後に、平坦な底面を有するダミー基板７００が、新たにボンディングされたデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、または、１０Ｓ）の上面上およびバックプレーン４０１の上に配されうる。
図２７は、第１転送基板３０１Ｂおよび第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセットを含むアセンブリをバックプレーン４０１から分離した後に、平坦な底面を有するダミー基板７０１が第１発光デバイス１０Ｂの上面に配された後の例示的な構造を示す。転送基板（３０１Ｂ、３０１Ｇ、３０１Ｒ、３０１Ｓ）の何れかを分離した後に、同様の方法が適用されうる。ダミー基板７０１は、繰り返し使用されてもよいし、使用毎に新しいものに置き換えられてもよい。ダミー基板７０１は、ダミー基板７０１の底面が平坦な剛性面、すなわち、水平ユークリッド二次元平面と実質的に一致する表面を提供すれば、絶縁材料、導電材料、半導体材料、または、それらの組合せを含みうる。
図２８を参照すると、導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）、すなわち、半田ボールが、リフロー温度に加熱される間、ダミー基板７００に下向きの圧力が適用されうる。このプロセスステップの間、ダミー基板７００は、新たにボンディングされたデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、または、１０Ｓ）をバックプレーン４０１に向かって押圧する。いくつかの実施形態において、ダミー基板７００は、最後のリフローステップの間、転送されたデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、および、１０Ｓ）の上面を押し下げて、すべての転送されたダイの上面が同じ水平面内に確実に位置するように使用されうる。いくつかの他の実施形態において、以前にボンディングされたデバイスは、以前に結合されたデバイスの上面の高さを慎重に選択することによって（例えば、後にボンディングされるデバイスの上面が以前にボンディングされたデバイスよりも各バックプレーン４０１からより遠くなるように、複数のバックプレーン４０１に対してボンドパッド４２０の階段状表面の高さおよび導電性ボンディング構造４３０の高さを選択することによって）、その後の転送に影響を与えなくてもよい。図２８は、ダミー基板７００が転送された第１発光素子１０Ｂをバックプレーン４１０に向かって押圧する間、第１導電性ボンディング構造４３０Ｂをリフローするステップを示す。
図２９を参照すると、上述の実施形態の何れかを使用してボンディングされたデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）を封止するために、後続のプロセスステップが行われうる。導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、４３０Ｇ、４３０Ｒ、４３０Ｓ）は、凸状リフロー面のようなリフローされた半田材料部の特有の特徴を含みうる。
複数の転送アセンブリおよび複数のバックプレーンは、異なるタイプのデバイスを各バックプレーンに転送し、各バックプレーン上にデバイスセットの周期的アレイを形成するために使用されうる。各転送アセンブリ内のデバイスは、一連のデバイス転送の前に、同じ２次元周期性を有しうる。デバイスセットの周期的アレイは、バックプレーンにわたって同じでありうり、転送アセンブリ上のデバイスの２次元周期性の倍数である２次元周期性を有しうる。
図３０を参照すると、４つの異なるタイプのデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）（例えば、それぞれ、青色、緑色および赤色発光ＬＥＤ、および、センサ）を４つのバックプレーン（ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３、ＢＰ４）に転送するための例示的な転送パターンおよび例示的な転送シーケンスが示されている。デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の４つの異なるタイプは、４つの転送基板（３０１Ｂ、３０１Ｇ、３０１Ｒ、３０１Ｓ）、または、４つの成長基板（１００／５００Ｂ、１００／５００Ｂ、１００／５００Ｃ、１００／５００Ｄ）、または、それらの組み合わせを含む４つのソース基板（Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｓ）上に提供されうる。第１発光ダイオード１０Ｂは第１ソース基板Ｂに提供されうり、第２発光ダイオード１０Ｇは第２ソース基板Ｇに提供されうり、第３発光ダイオード１０Ｒは第３ソース基板Ｒに提供されうり、センサデバイス１０Ｓは第４ソース基板Ｓに提供されうる。
"１"とラベル付けされた第１デバイス１０Ｂのサブセットは、第１ソース基板Ｂから、第１バックプレーンＢＰ１の"１"と記された位置に転送されうる。その後、"２"とラベル付けされた第２デバイス１０Ｇのサブセットは、第２ソース基板Ｇから、第２基板ＢＰ２に、第２バックプレーンＢＰ２の"２"と記された位置に転送されうる。連続する転送は、数字インデックス"１６"でラベル付けされたデバイスのセットまで、徐々に増加する数字インデックスでラベル付けされた各デバイスセットで続けられる。
転送シーケンスの各ステップにおけるソース基板（Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｓ）およびバックプレーン（ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３、ＢＰ４）上の種々のデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の有無の変化が、図３１Ａ〜３１Ｅに示される。図３１Ａは、デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）の何れの転送の前の構成に対応し、図３１Ｂは、転送ステップ１〜４を行った後の構成に対応し、図３１Ｃは、ステップ５〜８を行った後の構成に対応し、図３１Ｄは、ステップ９〜１２を行った後の構成に対応し、図３１Ｅは、ステップ１３〜１６を行った後の構成に対応する。図３１Ｂに示すステップ１〜４は、ステップ１〜４が互いに独立しているため、任意の順序でシャッフルしてもよく、図３１Ｃに示すステップ５〜８は、ステップ５〜８が互いに独立しているため、任意の順序でシャッフルしてもよく、図３１Ｄに示すステップ９〜１２は、ステップ９〜１２が互いに独立しているため、任意の順序でシャッフルしてもよく、図３１Ｅに示すステップ１３〜１６は、ステップ１３〜１６が互いに独立しているため、任意の順序でシャッフルしてもよいことに注意すべきである。
例示的な転送パターンおよび例示的な転送シーケンスは、４つのソース基板（Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｓ）および４つのバックプレーン（ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３、ＢＰ４）が使用される場合について例示されるが、本開示の方法は、ｍが１よりも大きい整数であり、ｎが１よりも大きい整数であり、ｎがｍ以上であるｍ個の転送アセンブリおよびｎ個のバックプレーンが使用される任意の場合に適用されうる。ｎ個のバックプレーンは、ｍ個の転送アセンブリからのデバイスとボンディングし、ｎ個の集積発光デバイスアセンブリを形成する。１つの実施形態において、ｎはｍと同じであってもよく、または、ｍよりも大きくてもよい。
複数の転送アセンブリ、例えば、ｍ個の転送アセンブリが提供される。ｍ個の転送アセンブリのそれぞれは、それぞれのソース基板（Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｓ）と、同じ２次元周期性を有する２次元アレイ内のそれぞれのデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）と、を含む。本明細書で用いられる場合、複数の構造に対する同じ２次元周期性は、複数の構造のそれぞれがそれぞれの単位構造を有し、それぞれの単位構造のインスタンスが周期性の２つの独立した方向（例えば第１周期性方向と第２周期性方向）に沿って繰り返される構成を指し、単位構造は、すべての複数の構造について、同じ第１ピッチでそれぞれの第１周期性方向に沿って繰り返され、同じ第２ピッチでそれぞれの第２周期性方向に沿って繰り返され、第１周期性方向と第２周期性方向との間の角度は、全ての複数の構造に対して同じである。ｎ個のバックプレーンのそれぞれは、ｍ個のタイプのデバイスを実装するように構成された、それぞれの単位導電性ボンディング構造パターンの周期的な繰り返しを有する。
ｍ個のタイプのデバイスのそれぞれは、ｍ個の転送アセンブリ間のそれぞれの転送アセンブリ内のデバイスのうちの１つでありうる。ｎ個のバックプレーンのそれぞれ内の２つの独立した方向に沿った各単位導電性ボンディング構造パターンのピッチは、ｍ個の転送アセンブリのそれぞれ内のデバイスの２次元周期性のそれぞれのピッチの倍数でありうる。例示的な例において、デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）のそれぞれは、第１方向に沿った第１周期ａと、第２方向（第１方向に垂直であってもよい）に沿った第２周期ｂと、を有するそれぞれの転送アセンブリ内で周期的でありうる。バックプレーンのそれぞれ内の単位導電性ボンドパッドパターンは、第１方向に沿った第１周期２ａ（ａの整数倍である）を有し、第２方向（第１方向に垂直であってもよい）に沿った第２周期２ｂ（ｂの整数倍である）を有しうる。
それぞれの転送アセンブリ上の既存のデバイスの、それぞれのバックプレーン（ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３、ＢＰ４）に以前にボンディングされていた何れかのデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）との衝突を妨げる位置に、それぞれの移送アセンブリをそれぞれのバックプレーン（ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３、ＢＰ４）上に配することによって、ｍ個の転送アセンブリのそれぞれからのデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）のサブセットは、ｎ個のバックプレーンのうちのそれぞれのバックプレーン（ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３、ＢＰ４）に順次転送されうる。
図３２Ａを参照すると、異なる高さのボンドパッドが使用される本開示の実施形態による第２の例示的な発光デバイスアセンブリを形成するために使用されうるプロセス中の構造が示されている。本明細書で用いられる場合、"プロトタイプ"構造、または、"プロセス中"構造は、その後に、その中の少なくとも１つの部品の形状、または、組成が変更される過渡構造を指す。第２の例示的な発光デバイスアセンブリのためのプロセス中の構造は、内部に金属相互接続構造４４０を含むバックプレーン基板４００を含みうる。第１発光ダイオード１０Ｂは、上述の剥離層２０、または、上述のソース基板５３０の一部でありうるアブレーション材料層１３０を介して、ソース基板３０１Ｂに取り付けられうる。この実施形態において、バックプレーン基板４００は、実質的に平坦な（すなわち、階段状でない）上面、または、図９に示されるような、階段状の上面を有していてもよい。
ボンドパッド（４２１、４２２、４２３）は、種々のデバイスがその後ボンディングされる位置に形成されうる。種々のデバイスは、上述の第１発光デバイス１０Ｂ、第２発光デバイス１０Ｇ、第３発光デバイス１０Ｒ、および／または、センサデバイス１０Ｓを含みうる。種々のデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｓ）は、転送基板（３０１Ｂ、３０１Ｇ、３０１Ｒ、３０１Ｓ）、成長基板（１００／５００Ｂ、１００／５００Ｇ、１００／５００Ｒ、１００／５００Ｓ）、または、これらの組み合わせでありうるソース基板（Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｓ；図３０を参照）上に提供されうる。バックプレーン４０１は、バックプレーン基板４００およびボンドパッド（４２１、４２２、４２３）を含む。
ボンドパッド（４２１、４２２、４２３）は、上述のボンドパッド４２０と同じ組成を有しうる。ボンドパッド（４２１、４２２、４２３）は、異なる厚さを有する複数のタイプを含みうる。例えば、ボンドパッド（４２１、４２２、４２３）は、第１厚さを有する第１ボンドパッド４２１と、第２厚さを有する第２ボンドパッド４２２と、第３厚さを有する第３ボンドパッド４２３と、を含みうる。異なる厚さを有する追加のボンドパッド（不図示）が、また、使用されてもよい。１つの実施形態において、第１厚さは第２厚さよりも大きくされうり、第２厚さは第３厚さよりも大きくされうる。第１厚さと第２厚さとの間の差は、０．３ミクロンから１０ミクロン（１ミクロンから５ミクロンのような）の範囲でありうり、第２厚さと第３厚さとの間の差は、０．３ミクロンから１０ミクロン（１ミクロンから５ミクロンのような）の範囲でありうる。最も薄いボンドパッドの厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１ミクロンから２０ミクロン（２ミクロンから１０ミクロンのような）の範囲でありうる。
１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）が、バックプレーン４０１に転送されるデバイス上に形成されうる。例えば、第１発光ダイオード１０Ｂは、バックプレーン基板４００に転送される第１デバイスでありうる。第１発光ダイオード１０Ｂは、第１転送基板３００Ｂ、または、第１タイプの成長基板１００Ｂ、または、５００Ｂでありうる第１ソース基板３０１Ｂ上に位置しうる。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、上述の導電性ボンディング構造４３０のいずれであってもよい。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）は、後にバックプレーン基板４００に転送される第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセット上に形成された第１導電性ボンディング構造４３１と、後に他のバックプレーン基板（不図示）に転送される第１発光ダイオード１０Ｂの第２サブセット上に形成された第２導電性ボンディング構造４３２と、後にさらに別のバックプレーン基板に転送される第１発光ダイオード１０Ｂの第３サブセット上に形成された第３導電性ボンディング構造４３３と、後にさらに別のバックプレーン基板に転送される第１発光ダイオード１０Ｂの他のサブセット上に形成された任意の追加の導電性ボンディング構造と、を含みうる。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、第１発光ダイオード１０Ｂ上に同時に形成されうる。
代わりに、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）が、バックプレーン４０１のボンドパッド（４２１、４２２、４２３）上に形成されてもよい。この場合、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、すべてのボンドパッド（４２１、４２２、４２３）上に同時に形成されうる。
さらに代わりに、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）の一部が第１発光ダイオード１０Ｂ上に形成され、対応する導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）の他の一部が整合するボンドパッド（４２１、４２２、または、４２３）の表面上に形成されるように、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、２つの物理的に分離した部分として形成されうる。１つの実施形態において、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、第１発光ダイオード１０Ｂ上に形成された上部とボンドパッド（４２１、４２２、または、４２３）上に形成された下部との間で、ほぼ均等に分割された２つの分離部として形成されうる。
１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）のそれぞれは、同じ高さ（または、２つの部分で形成される場合には全体の高さ）を有しうる。１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）のそれぞれは、同じ高さおよび同じ体積（または、２つの部分で形成される場合には全体の体積）を有しうる。１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）のそれぞれは、同じ高さ、同じ体積、および、同じ形状（または、２つの部分で形成される場合には２つの形状の同じセット）を有しうる。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）の高さは、より小さなおよびより大きな高さもまた使用されうるが、１５ミクロンから１００ミクロン（２０ミクロンから６０ミクロンのような）の範囲でありうる。１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）は、実質的に球形、実質的に楕円形、または、実質的に円筒形でありうる。各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の最大水平寸法（球形または円筒形の直径のような）は、より小さなおよびより大きな高さもまた使用されうるが、１５ミクロンから１００ミクロン（２０ミクロンから６０ミクロンのような）の範囲でありうる。
図３２Ｂを参照すると、各第１導電性ボンディング構造４３１が、第１発光デバイス１０Ｂの１つおよび第１ボンディングパッド４２１に取り付けられ、他の第１発光デバイス１０Ｂおよび第１ボンディングパッド４２１に接触するように、バックプレーン４０１および第１発光ダイオード１０Ｂを含むアセンブリは配置される。種々のタイプのボンディングパッド（４２１、４２２、４２３）の厚さの差に起因して、第２導電性ボンディング構造４３２および第３導電性ボンディング構造４３３は、下にある何れかのボンディングパッド（４２２、４２３）と接触しない（第２導電性ボンディング構造４３２および第３導電性ボンディング構造４３３が、第１発光素子１０Ｂに取り付けられる場合）、または、上に重なる第１発光デバイス１０Ｂと接触しない（第２導電性ボンディング構造４３２および第３導電性ボンディング構造４３３が、第２ボンディングパッド４２２または第３ボンディング４２３に取り付けられる場合）。
その後、リフロープロセスが行われる。環境温度は、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）の材料のリフロー温度まで上昇させられうる。第１導電性ボンディング構造４３１のみが、下にある第１ボンディングパッド４２１（第１導電性ボンディング構造４３１が、既に第１発光デバイス１０Ｂにボンディングされている場合）、または、上にある第１発光デバイス１０Ｂ（第１導電性ボンディング構造４３１が、既に第１ボンディングパッド４２１にボンディングされている場合）との追加のボンディングを形成する。したがって、各第１導電性ボンディング構造４３１は、上にある第１発光デバイス１０Ｂおよび下にある第１ボンディングパッド４２１にボンディングされるようになり、一方、リフロープロセスの間、第２および第３導電性ボンディング構造（４３２、４３３）のための追加のボンディングは形成されない。本開示は、バックプレーン４０１と第１発光ダイオード１０Ｂを含むアセンブリとが、リフロープロセスの前に、互いに接触させられる実施形態を使用して説明されるが、バックプレーン４０１と第１発光ダイオード１０Ｂを含むアセンブリとの機械的移動がリフロープロセスと同時に、例えば、リフロープロセスの温度上昇ステップの間に行われる実施形態が、本明細書で明確に企図される。第１ボンディングパッド４２１は、上述において"下にある"ものとして説明され、一方、第１発光デバイスは例示の便宜上"上にある"ものとして説明されるが、部品は、プロセスの間に、上下逆に（すなわち、第１ボンディングパッド４２１が"下にある"ものであり、第１発光デバイスが"下にある"）、または、任意の他の位置に配されてもよいことを理解すべきである。
図３２Ｃを参照すると、ボンディングされた各第１発光素子１０Ｂを第１ソース基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。上述と同様のレーザ照射プロセスが、使用されうる。（バックプレーン４０１に結合された）第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセットの上にあるアブレーション材料層１３０の部分が、レーザビームによって照射され、アブレーションされる。レーザアブレーションは、第１サブセット内の各第１発光ダイオード１０Ｂに対して連続的に行なわれうる。
図３２Ｄを参照すると、第１ソース基板３０１Ｂと取り付けられた第１発光ダイオード１０Ｂ（すなわち、第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセットの相補物）とのアセンブリは、バックプレーン４０１および第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセットから分離される。第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセットは、第１導電性ボンディング構造４３１を介してバックプレーン４０１に取り付けられ、プロセス中の第２の例示的な発光デバイスアセンブリを形成する。
図３２Ｅを参照すると、ダミー基板７００のような任意の適切な圧力プレートが、第１導電性ボンディング構造４３１上の第１発光ダイオード１０Ｂをバックプレーン４０１に向かって押すために使用される。ダミー基板７００が第１発光ダイオード１０Ｂをバックプレーン４０１に向かって押すと、第２発光デバイスアセンブリのプロセス中の温度が第１導電性ボンディング構造４３１のリフロー温度まで上昇し、第１導電性ボンディング構造４３１のリフローを誘起する。押す距離は、第１ボンディングパッド４２１の底面と第１発光ダイオード１０Ｂの上面との間の垂直距離が最も薄いボンディングパッド（例えば、第３ボンディングパッド４２１）の厚さ、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）（導電性ボンディング構造の間で同じである）の高さ、および、その後に取り付けられるデバイス（１０Ｇ、１０Ｒ）の最小の高さ（高さが異なる場合）またはその後に取り付けられるデバイス（１０Ｇ、１０Ｒ）の共通の高さ（高さが同じ場合）の合計よりも小さくなるように選択される。
図３２Ａ〜３２Ｅのプロセスステップは、図３１Ｂに示すステップ１に対応しうり、バックプレーン４０１は、図３１ＢのバックプレーンＢＰ１に対応する。第２ソース基板Ｇ（第２転送基板３００Ｇまたは第２タイプの成長基板１００／５００Ｇでありうる）から第２バックプレーンＢＰ２の第１ボンディングパッド４２１に、図３１Ｂに示す転送パターン（または、任意の他のパターン）を使用して、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットを転送するために、同等のプロセスステップ（図３１Ｂに示すステップ２に対応する）が、行われうる。このようなプロセスステップは、バックプレーン４０１上の第１発光ダイオード１０Ｂのパターンと一致するパターンで、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが除去される第２ソース基板Ｇを提供しうる。
図３２Ｆを参照すると、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが除去された第２ソース基板（第２転送基板３０１Ｇのような）が、プロセス中の第２の例示的な発光デバイスアセンブリの上に配置され、第２発光ダイオード１０Ｇの第２サブセットが第２ボンディングパッド４２２の上に重なるように位置合わせされる。
図３２Ｇを参照すると、各第２導電性ボンディング構造４３２が、第２発光デバイス１０Ｇの１つおよび第２ボンディングパッド４２２に取り付けられ、他の第２発光デバイス１０Ｇおよび第２ボンディングパッド４２２に接触するように、バックプレーン４０１および第２発光ダイオード１０Ｇを含むアセンブリは配置される。第２および第３ボンディングパッド（４２２、４２３）の厚さの差に起因して、第３導電性ボンディング構造４３３は、下にある何れかのボンディングパッド４２３と接触しない（第２導電性ボンディング構造４３２および第３導電性ボンディング構造４３３が、第２発光素子１０Ｇに取り付けられる場合）、または、上に重なる第２発光デバイス１０Ｇと接触しない（第２導電性ボンディング構造４３２および第３導電性ボンディング構造４３３が、第２ボンディングパッド４２２または第３ボンディング４２３に取り付けられる場合）。
その後、リフロープロセスが行われる。環境温度は、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）の材料のリフロー温度まで上昇させられうる。第２導電性ボンディング構造４３２が、下にある第２ボンディングパッド４２２（第２導電性ボンディング構造４３２が既に第２発光デバイス１０Ｇにボンディングされている場合）、または、上にある第２発光デバイス１０Ｇ（第２導電性ボンディング構造４３２が既に第２ボンディングパッド４２２にボンディングされている場合）との追加のボンディングを形成する。したがって、各第２導電性ボンディング構造４３２は、上にある第２発光デバイス１０Ｇおよび下にある第２ボンディングパッド４２２にボンディングされるようになり、一方、リフロープロセスの間、第３導電性ボンディング構造４３３のための追加のボンディングは形成されない。
図３２Ｈを参照すると、ボンディングされた各第２発光素子１０Ｇを第２ソース基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。（バックプレーン４０１に結合された）第２発光ダイオード１０Ｇのボンディングされたサブセット（すなわち、第２サブセット）の上にあるアブレーション材料層１３０の部分が、レーザビームによって照射され、アブレーションされる。レーザアブレーションは、バックプレーン４０１にボンディングされた第２発光ダイオード１０Ｇのサブセット内の各第２発光ダイオード１０Ｇに対して連続的に行われうる。
図３２Ｉを参照すると、第２ソース基板３０１Ｇと取り付けられた第２発光ダイオード１０Ｇ（第２ソース基板上に残る第２発光ダイオード１０Ｇの第３サブセット）とのアセンブリは、バックプレーン４０１およびバックプレーン４０１に取り付けられた第２発光ダイオード１０Ｇの第２サブセットから分離される。第２発光ダイオード１０Ｇの第２サブセットは、第２導電性ボンディング構造４３２を介してバックプレーン４０１に取り付けられ、プロセス中の第２の例示的な発光デバイスアセンブリを形成する。
図３２Ｊを参照すると、ダミー基板７００が、第２導電性ボンディング構造４３２上の第２発光ダイオード１０Ｇをバックプレーン４０１に向かって押すために使用される。ダミー基板７００が第２発光ダイオード１０Ｇをバックプレーン４０１に向かって押すと、第２発光デバイスアセンブリのプロセス中の温度が第２導電性ボンディング構造４３２のリフロー温度まで上昇し、第２導電性ボンディング構造４３２のリフローを誘起する。押す距離は、第２ボンディングパッド４２２の底面と第２発光ダイオード１０Ｇの上面との間の垂直距離が最も薄いボンディングパッド（例えば、第３ボンディングパッド４２３）の厚さ、当初提供された導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）（導電性ボンディング構造の間で同じである）の高さ、および、その後に取り付けられるデバイス（１０Ｒ、１０Ｓ）の最小の高さ（高さが異なる場合）またはその後に取り付けられる装置（１０Ｒおよび任意で１０Ｓ）の共通の高さ（高さが同じ場合）の合計よりも小さくなるように選択される。
図３２Ｆ〜３２Ｊのプロセスステップは、図３１Ｃに示すステップ６に対応しうり、バックプレーン４０１は、図３１ＣのバックプレーンＢＰ１に対応する。図３１Ｂのステップ３および図３１Ｃのステップ７に対応するプロセスステップは、図３１Ｂおよび図３１Ｃに示す転送パターン（または、任意の他のパターン）を使用して、第３ソース基板Ｒ（第３転送基板３００Ｒ、または、第３タイプの成長基板１００／５００Ｒでありうる）から第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットを、追加のバックプレーンのボンディングパッド（例えば、図３１ＢのＢＰ３および図３１ＣのＢＰ４）に転送するために行われうる。このようなプロセスステップは、バックプレーン４０１上の第１発光ダイオード１０Ｂおよび第２発光ダイオード１０Ｇの組み合わされたパターンと一致するパターンで、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットが除去される第３ソース基板Ｒを提供しうる。
図３２Ｋを参照すると、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットが前の処理ステップで除去された第３ソース基板（第３転送基板３０１Ｒのような）が、プロセス中の第２の例示的な発光デバイスアセンブリの上に配置され、第３発光ダイオード１０Ｒの第３サブセットが第３ボンディングパッド４２３の上に重なるように位置合わせされる。
図３２Ｌを参照すると、各第３導電性ボンディング構造４３３が、第３発光デバイス１０Ｒの１つおよび第３ボンディングパッド４２３に取り付けられ、他の第３発光デバイス１０Ｒおよび第３ボンディングパッド４２３に接触するように、バックプレーン４０１および第３発光ダイオード１０Ｒを含むアセンブリは配置される。より薄い厚さを有する追加のボンディングパッド（不図示）が存在する場合、そのような追加のボンディングパッドの上にある追加の導電性ボンディング構造（不図示）は、下にある追加のボンディングパッドと接触しない（追加の導電性ボンディング構造が、第３ソース基板に取り付けられる場合）、または、上にある第３発光デバイス１０Ｒと接触しない（追加の導電性ボンディング構造が、追加のボンディングパッドに取り付けられる場合）。
その後、リフロープロセスが行われる。環境温度は、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）の材料のリフロー温度まで上昇させられうる。第３導電性ボンディング構造４３３が、下にある第３ボンディングパッド４２３（第３導電性ボンディング構造４３３が、既に第３発光デバイス１０Ｒにボンディングされている場合）、または、上にある第３発光デバイス１０Ｒ（第３導電性ボンディング構造４３３が、既に第３ボンディングパッド４２３にボンディングされている場合）との追加のボンディングを形成する。したがって、各第３導電性ボンディング構造４３３は、上にある第３発光デバイス１０Ｒおよび下にある第３ボンディングパッド４２３にボンディングされるようになり、一方、リフロープロセスの間、追加の導電性ボンディング構造（存在する場合）のための追加のボンディングは形成されない。
図３２Ｍを参照すると、ボンディングされた各第３発光素子１０Ｒを第３ソース基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。（バックプレーン４０１に結合された）第３発光ダイオード１０Ｒのボンディングされたサブセット（すなわち、第３サブセット）の上にあるアブレーション材料層１３０の部分が、レーザビームによって照射され、アブレーションされる。レーザアブレーションは、バックプレーン４０１にボンディングされた第３発光ダイオード１０Ｒのサブセット内の各第３発光ダイオード１０Ｒに対して連続的に行われうる。
図３２Ｎを参照すると、第３ソース基板３０１Ｒともしあれば残りの第３発光ダイオード１０Ｒとのアセンブリは、バックプレーン４０１およびバックプレーン４０１に取り付けられた第３発光ダイオード１０Ｒの第３サブセットから分離されている。第３発光ダイオード１０Ｒの第３サブセットは、第３導電性ボンディング構造４３３を介してバックプレーン４０１に取り付けられ、第２の例示的な発光デバイスアセンブリを形成する。
任意で、ダミー基板７００が、第３導電性ボンディング構造４３３上の第３発光ダイオード１０Ｒをバックプレーン４０１に向かって押すために使用されてもよい。ダミー基板７００が第３発光ダイオード１０Ｒをバックプレーン４０１に向かって押すと、第２発光デバイスアセンブリの温度が第３導電性ボンディング構造４３３のリフロー温度まで上昇し、第３導電性ボンディング構造４３３のリフローを誘起する。任意の追加のデバイス（センサデバイス１０Ｓのような）が後にバックプレーン４０１に取り付けられる場合、押す距離は、第３ボンディングパッド４２３の底面と第３発光ダイオード１０Ｒの上面との間の垂直距離が追加のボンディングパッドの厚さ、追加の導電性ボンディング構造の高さ（当初提供された他の導電性ボンディングパッド（４３１、４３２、４３３）の高さと同じでありうる）、および、後に行われるデバイス（センサデバイス１０Ｓのような）の最小の高さの合計よりも小さくなるように選択されうる。
図３３Ａを参照すると、本開示の実施形態による第３の例示的な発光デバイスアセンブリを形成するために使用されうるプロセス中の構造が示されている。プロセス中の第３の例示的な発光デバイスアセンブリは、ボンディングパッド（４２１、４２２、４２３）に同じ厚さを使用し、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）に異なる高さを使用することによって、図３２Ａのプロセス中の第２の例示的な発光デバイスアセンブリから派生しうる。ボンドパッド（４２１、４２２、４２３）は、上述のボンドパッド４２０と同じ組成を有しうる。この実施形態において、バックプレーン基板４００は、実質的に平坦な（すなわち、階段状でない）上面、または、図９に示されるような、階段状の上面を有していてもよく、ボンドパッド（４２１、４２２、４２３）は、同じ高さ、または、図３２Ａに示されるような、異なる高さを有していてもよい。
導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、異なる高さを有する複数のタイプを含みうる。例えば、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、第１高さを有する第１導電性ボンディング構造４３１と、第２高さを有する第２導電性ボンディング構造４３２と、第３高さを有する第３導電性ボンディング構造４３３と、を含みうる。異なる高さを有する追加の導電性ボンディング構造（不図示）が、また、使用されてもよい。１つの実施形態において、第１高さは第２高さよりも大きくされうり、第２高さは第３高さよりも大きくされうる。第１高さと第２高さとの間の差は、０．３ミクロンから１０ミクロン（１ミクロンから５ミクロンのような）の範囲でありうり、第２高さと第３高さとの間の差は、０．３ミクロンから１０ミクロン（１ミクロンから５ミクロンのような）の範囲でありうる。最小の導電性ボンディング構造（例えば、４３３）の高さは、より小さなおよびより大きな高さもまた使用されうるが、１０ミクロンから８０ミクロン（例えば、１５ミクロンから５０ミクロン）の範囲でありうる。
１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）が、バックプレーン４０１に転送されるデバイス上に形成されうる。例えば、第１発光ダイオード１０Ｂは、バックプレーン基板４００に転送される第１デバイスでありうる。第１発光ダイオード１０Ｂは、第１転送基板３０Ｂまたは第１タイプの成長基板１００Ｂでありうる第１ソース基板Ｂ上に位置しうる。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、上述の導電性ボンディング構造４３０のいずれであってもよい。導電性ボンディング構造４３１は、第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセット上に形成され、その後、バックプレーン基板４００に転送される。第２導電性ボンディング構造４３２は、第１発光ダイオード１０Ｂの第２サブセット上に形成され、その後、別のバックプレーン基板（不図示）に転送される。第３導電性ボンディング構造４３３は、第１発光ダイオード１０Ｂの第３サブセット上に形成され、その後、さらに別のバックプレーン基板に転送される。任意で、追加の導電性ボンディング構造が、第１発光ダイオード１０Ｂの別のサブセット上に形成され、その後、さらに別のバックプレーン基板に転送される。
代わりに、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）が、バックプレーン４０１のボンドパッド（４２１、４２２、４２３）上に形成されてもよい。この場合、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、すべてのボンドパッド（４２１、４２２、４２３）上に同時に形成されうる。
さらに代わりに、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）の一部が第１発光ダイオード１０Ｂ上に形成され、対応する導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）の他の一部が整合するボンドパッド（４２１、４２２、または、４２３）の表面上に形成されるように、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、２つの物理的に分離した部分として形成されうる。１つの実施形態において、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、第１発光ダイオード１０Ｂ上に形成された上部とボンドパッド（４２１、４２２、または、４２３）上に形成された下部との間で、ほぼ均等に分割された２つの分離部として形成されうる。
異なるタイプの導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、第１発光ダイオード１０Ｂ上に連続的に形成されうる。第１導電性ボンディング構造４３１は、第２導電性ボンディング構造４３２よりも大きな体積を有しうり、第２導電性ボンディング構造４３２は、第３導電性ボンディング構造４３３よりも大きな体積を有しうる。１つの実施形態において、異なるタイプの導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、実質的に同じ最大横寸法（例えば、球形、または、円筒形の直径）を有しうる。
１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）は、実質的に楕円形、または、実質的に円筒形でありうる。各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の最大水平寸法（球形、または、円筒形の直径のような）は、より小さなおよびより大きな高さもまた使用されうるが、１５ミクロンから１００ミクロン（２０ミクロンから６０ミクロンのような）の範囲でありうる。
図３３Ｂを参照すると、各第１導電性ボンディング構造４３１が、第１発光デバイス１０Ｂの１つおよび第１ボンディングパッド４２１に取り付けられ、他の第１発光デバイス１０Ｂおよび第１ボンディングパッド４２１に接触するように、バックプレーン４０１および第１発光ダイオード１０Ｂを含むアセンブリは配置される。種々のタイプの導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）の高さの差に起因して、第２導電性ボンディング構造４３２および第３導電性ボンディング構造４３３は、下にある何れかのボンディングパッド（４２２、４２３）と接触しない（第２導電性ボンディング構造４３２および第３導電性ボンディング構造４３３が、第１発光素子１０Ｂに取り付けられる場合）、または、上に重なる第１発光デバイス１０Ｂと接触しない（第２導電性ボンディング構造４３２および第３導電性ボンディング構造４３３が、第２ボンディングパッド４２２または第３ボンディング４２３に取り付けられる場合）。
その後、図３２Ｂのプロセスステップと同様の方法で、リフロープロセスが行われる。
図３３Ｃを参照すると、図３２Ｃのプロセスステップと同様の方法で、ボンディングされた各第１発光素子１０Ｂを第１ソース基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。
図３３Ｄを参照すると、第１ソース基板３０１Ｂと取り付けられた第１発光ダイオード１０Ｂ（すなわち、第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセットの相補物）とのアセンブリは、バックプレーン４０１および第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセットから分離される。
図３３Ｅを参照すると、図３２Ｅのプロセスステップと同様の方法で、第１導電性ボンディング構造４３１をリフローさせる間、ダミー基板７００が、第１導電性ボンディング構造４３１上の第１発光ダイオード１０Ｂをバックプレーン４０１に向かって押すために使用されてもよい。
図３３Ａ〜３３Ｅのプロセスステップは、図３１Ｂに示すステップ１に対応しうり、バックプレーン４０１は、図３１ＢのバックプレーンＢＰ１に対応する。第２ソース基板Ｇ（第２転送基板３００Ｇ、または、第２タイプの成長基板１００／５００Ｇでありうる）から第２バックプレーンＢＰ２の第１ボンディングパッド４２１に、図３１Ｂに示す転送パターン（または、任意の他のパターン）を使用して、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットを転送するために、同等のプロセスステップ（図３１Ｂに示すステップ２に対応する）が、行われうる。このようなプロセスステップは、バックプレーン４０１上の第１発光ダイオード１０Ｂのパターンと一致するパターンで、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが除去される第２ソース基板Ｇを提供しうる。
図３３Ｆを参照すると、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが除去された第２ソース基板（第２転送基板３０１Ｇのような）が、プロセス中の第４の例示的な発光デバイスアセンブリの上に配置され、第２発光ダイオード１０Ｇの第２サブセットが第２ボンディングパッド４２２の上に重なるように位置合わせされる。
図３３Ｇを参照すると、各第２導電性ボンディング構造４３２が、第２発光デバイス１０Ｇの１つおよび第２ボンディングパッド４２２に取り付けられ、他の第２発光デバイス１０Ｇおよび第２ボンディングパッド４２２に接触するように、バックプレーン４０１および第２発光ダイオード１０Ｇを含むアセンブリは配置される。第２および第３導電性ボンディング構造（４３２、４３３）の高さの差に起因して、第３導電性ボンディング構造４３３は、下にある何れかのボンディングパッド４２３と接触しない（第２導電性ボンディング構造４３２および第３導電性ボンディング構造４３３が、第２発光素子１０Ｇに取り付けられる場合）、または、上に重なる第２発光デバイス１０Ｇと接触しない（第２導電性ボンディング構造４３２および第３導電性ボンディング構造４３３が、第２ボンディングパッド４２２または第３ボンディング４２３に取り付けられる場合）。
その後、図３２Ｇのプロセスステップと同様の方法で、リフロープロセスが行われる。各第２導電性ボンディング構造４３２は、上にある第２発光デバイス１０Ｇおよび下にある第２ボンディングパッド４２２にボンディングされるようになり、一方、リフロープロセスの間、第３導電性ボンディング構造４３３のための追加のボンディングは形成されない。
図３３Ｈを参照すると、ボンディングされた各第２発光素子１０Ｇを第２ソース基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。図３２Ｈのプロセスステップと同様のレーザ照射工程が行われうる。
図３３Ｉを参照すると、第２ソース基板３０１Ｇと取り付けられた第２発光ダイオード１０Ｇ（第２ソース基板上に残る第２発光ダイオード１０Ｇの第３サブセット）とのアセンブリは、バックプレーン４０１およびバックプレーン４０１に取り付けられた第２発光ダイオード１０Ｇの第２サブセットから分離される。
図３３Ｊを参照すると、図３２Ｊのプロセスステップと同様の方法で、ダミー基板７００が、第２導電性ボンディング構造４３２上の第２発光ダイオード１０Ｇをバックプレーン４０１に向かって押すために使用される。
図３３Ｆ〜３３Ｊのプロセスステップは、図３１Ｃに示すステップ６に対応しうり、バックプレーン４０１は、図３１ＣのバックプレーンＢＰ１に対応する。図３１Ｂのステップ３および図３１Ｃのステップ７に対応するプロセスステップは、図３１Ｂおよび図３１Ｃに示す転送パターン（または、任意の他のパターン）を使用して、第３ソース基板Ｒ（第３転送基板３００Ｒ、または、第３タイプの成長基板１００／５００Ｒでありうる）から第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットを、追加のバックプレーンのボンディングパッド（例えば、図３１ＢのＢＰ３および図３１ＣのＢＰ４）に転送するために行われうる。このようなプロセスステップは、バックプレーン４０１上の第１発光ダイオード１０Ｂおよび第２発光ダイオード１０Ｇの組み合わされたパターンと一致するパターンで、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットが除去される第３ソース基板Ｒを提供しうる。
図３３Ｋを参照すると、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットが前の処理ステップで除去された第３ソース基板（第３転送基板３０１Ｒのような）が、プロセス中の第２の例示的な発光デバイスアセンブリの上に配置され、第３発光ダイオード１０Ｒの第３サブセットが第３ボンディングパッド４２３の上に重なるように位置合わせされる。
図３３Ｌを参照すると、各第３導電性ボンディング構造４３３が、第３発光デバイス１０Ｒの１つおよび第３ボンディングパッド４２３に取り付けられ、他の第３発光デバイス１０Ｒおよび第３ボンディングパッド４２３に接触するように、バックプレーン４０１および第３発光ダイオード１０Ｒを含むアセンブリは配置される。より薄い高さを有する追加の導電性ボンディング構造（不図示）が存在する場合、そのような追加のボンディングパッドの上にある追加の導電性ボンディング構造（不図示）は、下にある追加のボンディングパッドと接触しない（追加の導電性ボンディング構造が、第３ソース基板に取り付けられる場合）、または、上にある第３発光デバイス１０Ｒと接触しない（追加の導電性ボンディング構造が、追加のボンディングパッドに取り付けられる場合）。
その後、図３２Ｌのプロセスステップと同様の方法で、リフロープロセスが行われる。
図３３Ｍを参照すると、図３２Ｍのプロセスステップと同様の方法で、ボンディングされた各第３発光素子１０Ｒを第３ソース基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。
図３３Ｎを参照すると、図３２Ｎのプロセスステップと同様の方法で、第３ソース基板３０１Ｒともしあれば残りの第３発光ダイオード１０Ｒとのアセンブリは、バックプレーン４０１およびバックプレーン４０１に取り付けられた第３発光ダイオード１０Ｒの第３サブセットから分離されている。
任意で、図３２Ｎのプロセスステップと同様の方法で、ダミー基板７００が、第３導電性ボンディング構造４３３上の第３発光ダイオード１０Ｒをバックプレーン４０１に向かって押すために使用されてもよい。
図３４Ａを参照すると、デバイスをバックプレーンにボンディングするために選択的レーザ半田付けが使用される、本開示の実施形態による第４の例示的な発光デバイスアセンブリを形成するために使用されうるプロセス中の構造が示されている。プロセス中の第４の例示的な発光デバイスアセンブリは、ボンディングパッド（４２１、４２２、４２３）に同じ厚さを使用し、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）に同じ高さを使用することによって、図３２Ａのプロセス中の第２の例示的な発光デバイスアセンブリ、または、図３３Ａのプロセス中の第３の例示的な発光デバイスアセンブリから派生しうる。ボンドパッド（４２１、４２２、４２３）は、上述のボンドパッド４２０と同じ組成を有しうる。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、上述の導電性ボンディング構造４３０と同じ組成を有しうる。この実施形態において、バックプレーン基板４００は、実質的に平坦な（すなわち、階段状でない）上面、または、図９に示されるような、階段状の上面を有していてもよい。ボンドパッド（４２１、４２２、４２３）は、同じ高さ、または、図３２Ａに示されるような、異なる高さを有しうる。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、同じ高さ、または、図３３Ａに示されるような、異なる高さを有しうる。
１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）が、バックプレーン４０１に転送されるデバイス上に形成されうる。例えば、第１発光ダイオード１０Ｂは、バックプレーン基板４００に転送される第１デバイスでありうる。第１発光ダイオード１０Ｂは、第１転送基板３００Ｂまたは第１タイプの成長基板１００／５００Ｂでありうる第１ソース基板３０１Ｂ上に位置しうる。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、上述の導電性ボンディング構造４３０のいずれであってもよい。導電性ボンディング構造４３１は、第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセット上に形成され、その後、バックプレーン基板４００に転送される。第２導電性ボンディング構造４３２は、第１発光ダイオード１０Ｂの第２サブセット上に形成され、その後、別のバックプレーン基板（不図示）に転送される。第３導電性ボンディング構造４３３は、第１発光ダイオード１０Ｂの第３サブセット上に形成され、その後、さらに別のバックプレーン基板に転送される。任意で、追加の導電性ボンディング構造が、第１発光ダイオード１０Ｂの別のサブセット上に形成され、その後、さらに別のバックプレーン基板に転送される。
代わりに、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）が、バックプレーン４０１のボンドパッド（４２１、４２２、４２３）上に形成されてもよい。この場合、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、すべてのボンドパッド（４２１、４２２、４２３）上に同時に形成されうる。
さらに代わりに、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）の一部が第１発光ダイオード１０Ｂ上に形成され、対応する導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）の他の一部が整合するボンドパッド（４２１、４２２、または、４２３）の表面上に形成されるように、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、２つの物理的に分離した部分として形成されうる。１つの実施形態において、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、第１発光ダイオード１０Ｂ上に形成された上部とボンドパッド（４２１、４２２、または、４２３）上に形成された下部との間で、ほぼ均等に分割された２つの分離部として形成されうる。
１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）は、実質的に球形、実質的に楕円形、または、実質的に円筒形でありうる。各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の最大水平寸法（球形、または、円筒形の直径のような）は、より小さなおよびより大きな高さもまた使用されうるが、１５ミクロンから１００ミクロン（２０ミクロンから６０ミクロンのような）の範囲でありうる。
図３４Ｂを参照すると、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）が、第１発光デバイス１０Ｂの１つおよびボンディングパッド（４２１、４２２、４２３）に取り付けられ、他の第１発光デバイス１０Ｂおよびボンディングパッド（４２１、４２２、または、４２３）に接触するように、バックプレーン４０１および第１発光ダイオード１０Ｂを含むアセンブリは配置される。１つの実施形態において、各第１導電性ボンディング構造４３１が上にある第１発光デバイス１０Ｂの１つおよび第１ボンディングパッド４２１に取り付けられ、上にある他の第１発光デバイス１０Ｂおよび第１ボンディングパッド４２１に接触し、各第２導電性ボンディング構造４３２は上にある第１発光デバイス１０Ｂの１つおよび第２ボンディングパッド４２２に取り付けられ、上にある他の第１発光デバイス１０Ｂおよび第２ボンディングパッド４２２に接触し、各第３導電性ボンディング構造４３３は上にある第１発光デバイス１０Ｂの１つおよび第３ボンディングパッド４２３に取り付けられ、上にある他の第１発光デバイス１０Ｂおよび第３ボンディングパッド４２３に接触する。
加熱レーザ４６７が、第１導電性ボンディング構造４３１をリフローするために使用されうる。加熱レーザ４６７は、ソース基板３０１Ｂの材料内、または、転送されるデバイス（例えば、第１発光デバイス１０Ｂ）の材料内よりも、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の材料内により大きなエネルギの吸収を誘起する波長を有しうる。例えば、加熱レーザ４６７は、リフローされるべき導電性ボンディング構造４３１の材料と、リフローされるべきではない導電性ボンディング構造４３２、４３３の材料と、の間に選択加熱を提供するために、１から２ミクロンのような、０．８ミクロンから２０ミクロンの範囲の波長を有しうる。導電性ボンディング構造４３１と、ソース基板３０１Ｂおよび転送されるデバイスの材料と、の間にも、また、選択加熱が提供される。各第１導電性ボンディング構造４３１をリフローするために、第１導電性ボンディング構造４３１は、加熱層４６７からのレーザビームの連続する照射によって選択的に加熱されうり、各第１導電性ボンディング構造４３１を、上にある第１発光デバイス１０Ｂおよび下にある第１ボンディングパッド４２１にボンディングする。好ましくは、レーザビームは、ソース基板３０１Ｂを介して提供される。レーザビームは、選択的な加熱のために、ソース基板３０１Ｂを通って、デバイスを通って、導電性ボンディング構造４３１に伝達されてもよい。代わりに、残りの導電性ボンディング構造（４３２、４３３）をリフローすることなく、導電性ボンディング構造４３１を選択的に加熱およびリフローするために、導電性ボンディング構造４３１に隣接するソース基板またはデバイスによって、レーザビームが吸収されてもよい。
図３４Ｃを参照すると、図３２Ｃのプロセスステップと同様の方法で、ボンディングされた各第１発光素子１０Ｂを第１ソース基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。レーザ４７７（本明細書では"アブレーションレーザ"と呼ばれる）の波長は、加熱レーザ４６７の波長とは異なりうり（例えば、より短い）、０．２５から０．５ミクロンのような、例えば、０．１ミクロンと０．７５ミクロンとの間である。レーザは、ソース基板３０１Ｂおよび転送されたデバイス（例えば、第１発光ダイオード１０Ｂ）の材料よりも、アブレーション材料層１３０の材料により多くの加熱を提供する。第１導電性ボンディング構造４３１の上にあるアブレーション材料層１３０の各部分は、下にある各第１発光デバイス１０Ｂを解離するために、レーザ４７７からのレーザビームによって連続的に照射されうる。
図３４Ｄを参照すると、第１ソース基板３０１Ｂと取り付けられた第１発光ダイオード１０Ｂ（すなわち、第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセットの相補物）とのアセンブリは、バックプレーン４０１および第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセットから分離される。
図３４Ｅを参照すると、図３２Ｅのプロセスステップと同様の方法で、第１導電性ボンディング構造４３１をリフローさせる間、ダミー基板７００が、第１導電性ボンディング構造４３１上の第１発光ダイオード１０Ｂをバックプレーン４０１に向かって押すために使用されてもよい。
図３４Ａ〜３４Ｅのプロセスステップは、図３１Ｂに示すステップ１に対応しうり、バックプレーン４０１は、図３１ＢのバックプレーンＢＰ１に対応する。第２ソース基板Ｇ（第２転送基板３００Ｇ、または、第２タイプの成長基板１００／５００Ｇでありうる）から第２バックプレーンＢＰ２の第１ボンディングパッド４２１に、図３１Ｂに示す転送パターン（または、任意の他のパターン）を使用して、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットを転送するために、同等のプロセスステップ（図３１Ｂに示すステップ２に対応する）が、行われうる。このようなプロセスステップは、バックプレーン４０１上の第１発光ダイオード１０Ｂのパターンと一致するパターンで、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが除去される第２ソース基板Ｇを提供しうる。
図３４Ｆを参照すると、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが除去された第２ソース基板（第２転送基板３０１Ｇのような）が、プロセス中の第４の例示的な発光デバイスアセンブリの上に配置され、第２発光ダイオード１０Ｇの第２サブセットが第２ボンディングパッド４２２の上に重なるように位置合わせされる。
図３４Ｇを参照すると、各第２導電性ボンディング構造４３２が、第２発光デバイス１０Ｇの１つおよび第２ボンディングパッド４２２に取り付けられ、他の第２発光デバイス１０Ｇおよび第２ボンディングパッド４２２に接触するように、バックプレーン４０１および第２発光ダイオード１０Ｇを含むアセンブリは配置される。
１つの実施形態において、各第２導電性ボンディング構造４３２は上にある第２発光デバイス１０Ｇの１つおよび第２ボンディングパッド４２２に取り付けられ、上にある他の第２発光デバイス１０Ｇおよび第２ボンディングパッド４２２に接触し、各第３導電性ボンディング構造４３３は上にある第２発光デバイス１０Ｇの１つおよび第３ボンディングパッド４２３に取り付けられ、上にある他の第２発光デバイス１０Ｇおよび第３ボンディングパッド４２３に接触する。
加熱レーザ４６７が、残りの導電性ボンディング構造（４３１、４３３）をリフローすることなく、第２導電性ボンディング構造４３２をリフローするために使用される。加熱レーザ４６７は、ソース基板３０１Ｇの材料内、または、転送されるデバイス（例えば、第２発光デバイス１０Ｇ）の材料内よりも、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の材料内により大きなエネルギの吸収を誘起する波長を有しうる。図３４Ｂのプロセスステップと同様のレーザ照射工程が使用されうる。各第２導電性ボンディング構造４３２をリフローするために、第２導電性ボンディング構造４３２は、加熱層４６７からのレーザビームによって連続的に照射されうり、各第２導電性ボンディング構造４３２を、上にある第２発光デバイス１０Ｇおよび下にある第２ボンディングパッド４２２にボンディングする。
図３４Ｈを参照すると、図３２Ｈのプロセスステップと同様の方法で、ボンディングされた各第２発光素子１０Ｇを第２ソース基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。レーザ４７７の波長は加熱レーザ４６７の波長とは異なりうり、ソース基板３０１Ｇおよび転送されたデバイス（例えば、第２発光ダイオード１０Ｇ）の材料よりも、アブレーション材料層１３０の材料により多くの加熱を提供する。第２導電性ボンディング構造４３２の上にあるアブレーション材料層１３０の各部分は、下にある各第２発光デバイス１０Ｇを解離するために、層４７７からのレーザビームによって連続的に照射されうる。
図３４Ｉを参照すると、第２ソース基板３０１Ｇと取り付けられた第２発光ダイオード１０Ｇ（第２ソース基板上に残る第２発光ダイオード１０Ｇの第３サブセット）とのアセンブリは、バックプレーン４０１およびバックプレーン４０１に取り付けられた第２発光ダイオード１０Ｇの第２サブセットから分離される。
図３４Ｊを参照すると、図３２Ｊのプロセスステップと同様の方法で、ダミー基板７００が、第２導電性ボンディング構造４３２上の第２発光ダイオード１０Ｇをバックプレーン４０１に向かって押すために使用される。
図３４Ｆ〜３４Ｊのプロセスステップは、図３１Ｃに示すステップ６に対応しうり、バックプレーン４０１は、図３１ＣのバックプレーンＢＰ１に対応する。図３１Ｂのステップ３および図３１Ｃのステップ７に対応するプロセスステップは、図３１Ｂおよび図３１Ｃに示す転送パターン（または、任意の他のパターン）を使用して、第３ソース基板Ｒ（第３転送基板３００Ｒ、または、第３タイプの成長基板１００／５００Ｒでありうる）から第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットを、追加のバックプレーンのボンディングパッド（例えば、図３１ＢのＢＰ３および図３１ＣのＢＰ４）に転送するために行われうる。このようなプロセスステップは、バックプレーン４０１上の第１発光ダイオード１０Ｂおよび第２発光ダイオード１０Ｇの組み合わされたパターンと一致するパターンで、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットが除去される第３ソース基板Ｒを提供しうる。
図３４Ｋを参照すると、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットが前の処理ステップで除去された第３ソース基板（第３転送基板３０１Ｒのような）が、プロセス中の第４の例示的な発光デバイスアセンブリの上に配置され、第３発光ダイオード１０Ｒの第３サブセットが第３ボンディングパッド４２３の上に重なるように位置合わせされる。
図３４Ｌを参照すると、バックプレーン４０１および第３発光ダイオード１０Ｒを含むアセンブリは、各第３導電性ボンディング構造４３３が第３発光デバイス１０Ｒの１つおよび第３ボンディングパッド４２３に取り付けられ、他の第３発光デバイス１０Ｒおよび第３ボンディングパッド４２３に接触するように配置される。任意の追加の導電性ボンディング構造（不図示）が存在する場合、そのような追加のボンディングパッドの上にある追加の導電性ボンディング構造（不図示）は、下にある追加のボンディングパッドおよび上にある第３発光デバイス１０Ｒに接触することができ、下にある追加のボンディングパッドまたは上にある第３発光デバイス１０Ｒに取り付けることができる。
加熱レーザ４６７が、第３導電性ボンディング構造４３３をリフローするために使用される。加熱レーザ４６７は、ソース基板３０１Ｒの材料内、または、転送されるデバイス（例えば、第３発光デバイス１０Ｒ）の材料内よりも、第３導電性ボンディング構造４３３の材料内により大きなエネルギの吸収を誘起する波長を有しうる。図３４Ｂ、または、図３４Ｇのプロセスステップと同様のレーザ照射工程が使用されうる。各第３導電性ボンディング構造４３３をリフローするために、第３導電性ボンディング構造４３３は、加熱層４６７からのレーザビームによって連続的に照射されうり、各第３導電性ボンディング構造４３３を、上にある第３発光デバイス１０Ｒおよび下にある第３ボンディングパッド４２３にボンディングする。
図３４Ｍを参照すると、図３２Ｍのプロセスステップと同様の方法で、ボンディングされた各第３発光素子１０Ｒを第３ソース基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。
図３４Ｎを参照すると、図３２Ｎのプロセスステップと同様の方法で、第３ソース基板３０１Ｒともしあれば残りの第３発光ダイオード１０Ｒとのアセンブリは、バックプレーン４０１およびバックプレーン４０１に取り付けられた第３発光ダイオード１０Ｒの第３サブセットから分離されている。
任意で、図３２Ｎのプロセスステップと同様の方法で、ダミー基板７００が、第３導電性ボンディング構造４３３上の第３発光ダイオード１０Ｒをバックプレーン４０１に向かって押すために使用されてもよい。
図３５Ａを参照すると、部品が選択的レーザ加熱ではなく非選択的加熱によって同時にボンディングされる本開示の実施形態による第５の例示的な発光デバイスアセンブリを形成するために使用されうるプロセス中の構造が示されている。プロセス中の第５の例示的な発光デバイスアセンブリは、図３４Ａのプロセス中の第４の例示的な発光デバイスアセンブリと同様でありうる。この実施形態において、バックプレーン基板４００は、実質的に平坦な（すなわち、階段状でない）上面、または、図９に示されるような、階段状の上面を有していてもよい。ボンドパッド（４２１、４２２、４２３）は、同じ高さ、または、図３２Ａに示されるような、異なる高さを有しうる。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、同じ高さ、または、図３３Ａに示されるような、異なる高さを有しうる。
１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）が、バックプレーン４０１に転送されるデバイス上に形成されうる。例えば、第１発光ダイオード１０Ｂは、バックプレーン基板４００に転送される第１デバイスでありうる。第１発光ダイオード１０Ｂは、第１転送基板３００Ｂ、または、第１タイプの成長基板１００／５００Ｂでありうる第１ソース基板Ｂ上に位置しうる。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、上述の導電性ボンディング構造４３０のいずれであってもよい。
代わりに、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）が、バックプレーン４０１のボンドパッド（４２１、４２２、４２３）上に形成されてもよい。この場合、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、すべてのボンドパッド（４２１、４２２、４２３）上に同時に形成されうる。
さらに代わりに、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）の一部が第１発光ダイオード１０Ｂ上に形成され、対応する導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）の他の一部が整合するボンドパッド（４２１、４２２、または、４２３）の表面上に形成されるように、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、２つの物理的に分離した部分として形成されうる。１つの実施形態において、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、第１発光ダイオード１０Ｂ上に形成された上部とボンドパッド（４２１、４２２、または、４２３）上に形成された下部との間で、ほぼ均等に分割された２つの分離部として形成されうる。
１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）は、実質的に球形、実質的に楕円形、または、実質的に円筒形でありうる。各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の最大水平寸法（球形、または、円筒形の直径のような）は、より小さなおよびより大きな高さもまた使用されうるが、１５ミクロンから１００ミクロン（２０ミクロンから６０ミクロンのような）の範囲でありうる。
図３５Ｂを参照すると、各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）が、第１発光デバイス１０Ｂの１つおよびボンディングパッド（４２１、４２２、４２３）に取り付けられ、他の第１発光デバイス１０Ｂおよびボンディングパッド（４２１、４２２、または、４２３）に接触するように、バックプレーン４０１および第１発光ダイオード１０Ｂを含むアセンブリは配置される。１つの実施形態において、各第１導電性ボンディング構造４３１が上にある第１発光デバイス１０Ｂの１つおよび第１ボンディングパッド４２１に取り付けられ、上にある他の第１発光デバイス１０Ｂおよび第１ボンディングパッド４２１に接触し、各第２導電性ボンディング構造４３２は上にある第１発光デバイス１０Ｂの１つおよび第２ボンディングパッド４２２に取り付けられ、上にある他の第１発光デバイス１０Ｂおよび第２ボンディングパッド４２２に接触し、各第３導電性ボンディング構造４３３は上にある第１発光デバイス１０Ｂの１つおよび第３ボンディングパッド４２３に取り付けられ、上にある他の第１発光デバイス１０Ｂおよび第３ボンディングパッド４２３に接触する。
リフロープロセスが、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）をリフローするために行われる。リフロープロセスは、例えば、バックプレーン４０１とその上に取り付けられた構造を有する第１ソース基板３０１Ｂとのアセンブリを、炉、または、任意の他の温度制御された環境内に設置することによって、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）に均一な加熱を提供することで行われうる。各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、上にある第１発光デバイス１０Ｂおよび下にあるボンディングパッド（４２１、４２２、４２３）にボンディングされうる。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）のボンディングは、同時に起きうる。
図３５Ｃを参照すると、図３２Ｃのプロセスステップと同様の方法で、ボンディングされた各第１発光素子１０Ｂを第１ソース基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。レーザ４７７の波長は、ソース基板３０１Ｂおよび転送されたデバイス（例えば、第１発光ダイオード１０Ｂ）の材料よりも、アブレーション材料層１３０の材料により多くの加熱を提供する。第１導電性ボンディング構造４３１の上にあるアブレーション材料層１３０の各部分は、下にある各第１発光デバイス１０Ｂを解離するために、層４７７からのレーザビームによって連続的に照射されうる。１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の温度は、レーザ照射を使用する解離プロセスの間、リフロー温度未満に維持されうる。代わりに、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の温度は、レーザ照射を使用する解離プロセスの間、リフロー温度付近に維持されうる。
図３５Ｄを参照すると、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の温度は、炉加熱などの非選択的加熱によって、本明細書では"分離温度"と呼ばれるプリセット温度に変更されうる。分離温度は、第２および第３導電性ボンディング構造（４３２、４３３）のそれぞれが、第２および第３ボンディング構造（４３２、４３３）に追加の破損を引き起こすことなく、２つの部分に分割されうる温度である。分離温度は、リフロー温度と同じであってもよく、リフロー温度よりも低くてもよく（例えば、摂氏１０度未満）、または、リフロー温度よりも高くてもよい（例えば、摂氏２０度未満）。１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の温度は、図３５Ｂのプロセスステップにおけるリフロー温度であってもよく、図３５Ｃのプロセスステップにおけるリフロー温度よりも低いプロセス温度まで下げられてもよく、図３５Ｄのプロセスステップにおける分離温度まで上げられてもよい。
第１導電性ボンディング構造４３１は、図３５Ｃのレーザアブレーションプロセスの後に、第１ソース基板３０１Ｂに取り付けられない。第１ソース基板３０１Ｂおよび取り付けられた第１発光ダイオード１０Ｂのアセンブリ（すなわち、第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセットの相補物）が、分離温度でバックプレーン４０１および第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセットから引き離されると、第２および第３導電性ボンディング構造（４３２、４３３）のそれぞれが、２つの部分に分割されうる。例えば、各第２導電性結合構造４３２は、第１発光デバイス１０Ｂに取り付けられた上部第２導電性ボンディング材料部４３２Ｕと、バックプレーン４０１に取り付けられた下部第２導電性ボンディング材料部４３２Ｌと、に分割されうり、各第３導電性ボンディング構造４３３は、第１発光デバイス１０Ｂに取り付けられた上部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｕと、バックプレーン４０１に取り付けられた下部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｌと、に分割されうる。下部導電性ボンディング材料部（４３２Ｌ、または、４３３Ｌ）における導電性ボンディング材料の量に対する上部導電性ボンディング材料部（４３２Ｕ、または、４３３Ｕ）における導電性ボンディング材料の量の比は、分離温度の選択に応じて、約１または１未満とされうる。
図３５Ｅを参照すると、図３２Ｅのプロセスステップと同様の方法で、第１導電性ボンディング構造４３１をリフローさせる間、ダミー基板７００が、第１導電性ボンディング構造４３１上の第１発光ダイオード１０Ｂをバックプレーン４０１に向かって押すために使用されてもよい。
図３５Ａ〜３５Ｅのプロセスステップは、図３１Ｂに示すステップ１に対応しうり、バックプレーン４０１は、図３１ＢのバックプレーンＢＰ１に対応する。第２ソース基板Ｇ（第２転送基板３００Ｇ、または、第２タイプの成長基板１００／５００Ｇでありうる）から第２バックプレーンＢＰ２の第１ボンディングパッド４２１に、図３１Ｂに示す転送パターン（または、任意の他のパターン）を使用して、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットを転送するために、同等のプロセスステップ（図３１Ｂに示すステップ２に対応する）が、行われうる。このようなプロセスステップは、バックプレーン４０１上の第１発光ダイオード１０Ｂのパターンと一致するパターンで、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが除去される第２ソース基板Ｇを提供しうる。
図３５Ｆを参照すると、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットが除去された第２ソース基板（第２転送基板３０１Ｇのような）が、プロセス中の第５の例示的な発光デバイスアセンブリの上に配置され、第２発光ダイオード１０Ｇの第２サブセットが第２ボンディングパッド４２２の上に重なるように位置合わせされる。各上部導電性ボンディング材料部（４３２Ｕ、または、４３３Ｕ）は、位置合わせプロセス後に、下にある下部導電性ボンディング材料部（４３２Ｌ、または、４３３Ｌ）に位置合わせすることができる。
図３５Ｇを参照して、上部導電性ボンディング材料部（４３２Ｕ、４３３Ｕ）および下部導電性ボンディング材料部（４３２Ｌ、４３３Ｌ）の材料のリフロー温度まで昇温させ、バックプレーン４０１と第２発光ダイオード１０Ｇを含むアセンブリとが、互いに接触する。温度の上昇と、上部導電性ボンディング材料部（４３２Ｕ、４３３Ｕ）と下部導電性ボンディング材料部（４３２Ｌ、４３３Ｌ）との間の分離距離の減少と、を同時に行うことは、上部導電性ボンディング材料部（４３２Ｕ、４３３Ｕ）と下部導電性ボンディング材料部（４３２Ｌ、４３３Ｌ）との間の、その形状の不規則性に起因する破損、および／または、不整合を回避させうる。
上部第２導電性ボンディング材料部４３２Ｕおよび下部第２導電性ボンディング材料部４３２Ｌの垂直方向に隣接する各ペアは、第２導電性ボンディング構造４３２を形成するように融合する。上部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｕおよび下部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｌの垂直方向に隣接する各ペアは、第２導電性ボンディング構造４３３を形成するように融合する。各第２導電性ボンディング構造４３２は、上にある第２発光デバイス１０Ｇおよび下にある第２ボンディングパッド４２２にボンディングされる。各第３導電性ボンディング構造４３３は、上にある第２発光デバイス１０Ｇおよび下にある第２ボンディングパッド４２３にボンディングされる。
図３５Ｈを参照すると、図３２Ｈのプロセスステップと同様の方法で、ボンディングされた各第２発光素子１０Ｇを第２ソース基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。レーザ４７７の波長は、ソース基板３０１Ｇおよび転送されたデバイス（例えば、第２発光ダイオード１０Ｇ）の材料よりも、アブレーション材料層１３０の材料により多くの加熱を提供する。第２導電性ボンディング構造４３２の上にあるアブレーション材料層１３０の各部分は、下にある各第２発光デバイス１０Ｇを解離するために、層４７７からのレーザビームによって連続的に照射されうる。
図３５Ｉを参照すると、第２導電性ボンディング構造４３２は、図３５Ｃのレーザアブレーションプロセスの後に、第２ソース基板３０１Ｂに取り付けられない。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の温度は、分離温度に変更されうり、第２ソース基板３０１Ｇおよび取り付けられた第２発光ダイオード１０Ｇのアセンブリは、分離温度でバックプレーン４０１および第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセットから引き離される。第３導電性ボンディング構造４３３のそれぞれが、２つの部分に分割されうる。具体的には、各第３導電性ボンディング構造４３３が、第１発光デバイス１０Ｂに取り付けられた上部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｕと、バックプレーン４０１に取り付けられた下部第３導電性ボンディング材料部分４３３Ｌと、に分割されうる。下部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｌにおける導電性ボンディング材料の量に対する上部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｕにおける導電性ボンディング材料の量の比は、分離温度の選択に応じて、約１または１未満とされうる。
図３５Ｊを参照すると、図３２Ｊのプロセスステップと同様の方法で、ダミー基板７００が、第２導電性ボンディング構造４３２上の第２発光ダイオード１０Ｇをバックプレーン４０１に向かって押すために使用される。
図３５Ｆ〜３５Ｊのプロセスステップは、図３１Ｃに示すステップ６に対応しうり、バックプレーン４０１は、図３１ＣのバックプレーンＢＰ１に対応する。図３１Ｂのステップ３および図３１Ｃのステップ７に対応するプロセスステップは、図３１Ｂおよび図３１Ｃに示す転送パターン（または、任意の他のパターン）を使用して、第３ソース基板Ｒ（第３転送基板３００Ｒ、または、第３タイプの成長基板１００／５００Ｒでありうる）から第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットを、追加のバックプレーンのボンディングパッド（例えば、図３１ＢのＢＰ３および図３１ＣのＢＰ４）に転送するために行われうる。このようなプロセスステップは、バックプレーン４０１上の第１発光ダイオード１０Ｂおよび第２発光ダイオード１０Ｇの組み合わされたパターンと一致するパターンで、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットが除去される第３ソース基板Ｒを提供しうる。
図３５Ｋを参照すると、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットが前の処理ステップで除去された第３ソース基板（第３転送基板３０１Ｒのような）が、プロセス中の第５の例示的な発光デバイスアセンブリの上に配置され、第３発光ダイオード１０Ｒの第３サブセットが第３ボンディングパッド４２３の上に重なるように位置合わせされる。各上部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｕは、位置合わせプロセス後に、下にある下部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｌに位置合わせすることができる。
図３５Ｌを参照して、上部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｕおよび下部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｌの材料のリフロー温度まで昇温させ、バックプレーン４０１と第２発光ダイオード１０Ｇを含むアセンブリとが、互いに接触する。温度の上昇と、上部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｕと下部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｌとの間の分離距離の減少と、を同時に行うことは、上部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｕと下部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｌとの間の、その形状の不規則性に起因する破損、および／または、不整合を回避させうる。
上部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｕおよび下部第３導電性ボンディング材料部４３３Ｌの垂直方向に隣接する各ペアは、第２導電性ボンディング構造４３３を形成するように融合する。各第３導電性ボンディング構造４３３は、上にある第２発光デバイス１０Ｇおよび下にある第２ボンディングパッド４２３にボンディングされる。
図３５Ｍを参照すると、図３２Ｍのプロセスステップと同様の方法で、ボンディングされた各第３発光素子１０Ｒを第３ソース基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。
図３５Ｎを参照すると、図３２Ｎのプロセスステップと同様の方法で、第３ソース基板３０１Ｒと、もしあれば残りの第３発光ダイオード１０Ｒと、のアセンブリは、バックプレーン４０１およびバックプレーン４０１に取り付けられた第３発光ダイオード１０Ｒの第３サブセットから分離されている。
任意で、図３２Ｎのプロセスステップと同様の方法で、ダミー基板７００が、第３導電性ボンディング構造４３３上の第３発光ダイオード１０Ｒをバックプレーン４０１に向かって押すために使用されてもよい。
本開示の種々の実施形態によれば、少なくとも１つの集積発光デバイスアセンブリを形成する方法が提供される。第１ソース基板３０１Ｂと第１波長の光を放射する第１発光デバイス１０Ｂとを含む第１アセンブリが、バックプレーン４０１の上に配される。第１導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、または、４３１）は、バックプレーン４０１と第１アセンブリとの間に配される。第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットは、第１導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、または、４３１）を介してバックプレーン４０１にボンディングされる。第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットは、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットの上にある材料部１３０のレーザアブレーションによって、第１ソース基板３０１Ｂから分離される。第１ソース基板３０１Ｂと第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセットとを含むアセンブリは、バックプレーン４０１から分離され、一方、図１４、３２Ｄ、３３Ｄ、３４Ｄおよび３５Ｄに示されるように、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットはバックプレーン４０１に結合されたままである。
１つの実施形態において、第２ソース基板３０１Ｇおよび第２発光デバイス１０Ｇを含む第２アセンブリが提供される。第２発光デバイス１０Ｇは、第１波長とは異なる第２波長の光を放射する。第２発光デバイス１０Ｇは、第１パターン（図３１Ｂの第２ソース基板Ｇのパターン、または、空隙のような）を形成する空隙位置には存在しない。第２ソース基板３０１Ｇおよび第２発光デバイス１０Ｇを含む第２アセンブリは、バックプレーン４０１の上に配される。第２導電性ボンディング構造４３２は、バックプレーン４０１と第２アセンブリとの間に配される。図１５、図１６、図３２Ｆ、図３２Ｇ、図３３Ｆ、図３３Ｇ、図３４Ｆ、図３４Ｇ、図３５Ｆおよび図３５Ｇに示されるように、第１パターンの空隙位置は、第２アセンブリがバックプレーン４０１の上に配されたときに、バックプレーン４０２にボンディングされる第１発光デバイス１０Ｂのすべてのエリアの上に重なる。
１つの実施形態において、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットは、第２導電性ボンディング構造（４３０Ｇ、または、４３２）を介してバックプレーン４０１にボンディングされる。第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットは、第２発光デバイスの第１サブセットの上にある材料部１３０のレーザアブレーションと１０Ｇとによって、第２ソース基板３０１Ｇから分離される。第２ソース基板３０１Ｇと第２発光デバイス１０Ｇの第２サブセットとを含むアセンブリは、バックプレーン４０１から分離され、一方、図１７、３２Ｉ、３３Ｉ、３４Ｉおよび３５Ｉに示されるように、第２発光デバイス１０Ｇの第１サブセットはバックプレーン４０１に結合されたままである。
１つの実施形態において、第３ソース基板３０１Ｒおよび第３発光デバイス１０Ｒを含む第３アセンブリが提供される。第３発光デバイス１０Ｒは、第１波長および第２波長とは異なる第３波長の光を放射する。第３発光デバイス１０Ｒは、図３１Ｃの第３ソース基板Ｒの上の空隙位置のパターンのような第２パターンを形成する空隙位置には存在しない。第３ソース基板３０１Ｒおよび第３発光デバイス１０Ｒを含む第３アセンブリは、バックプレーン４０１の上に配される。第３導電性ボンディング構造（４３０Ｒ、または、４３３）は、バックプレーン４０１と第３アセンブリとの間に配される。図１８、図３２Ｋ、図３２Ｌ、図３３Ｋ、図３３Ｌ、図３４Ｋ、図３４Ｌ、図３５Ｋおよび図３５Ｌに示されるよう、第２パターンの空隙位置は、第３アセンブリがバックプレーン４０１の上に配されたときに、バックプレーン４０１にボンディングされる第１および第２発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ）のすべてのエリアの上に重なる。
１つの実施形態において、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットは、第３導電性ボンディング構造（４３０Ｒ、または、４３３）を介してバックプレーン４０１にボンディングされる。第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットは、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットの上にある材料部１３０のレーザアブレーションによって、第３ソース基板３０１Ｒから分離される。第３ソース基板３０１Ｒと第３発光デバイス１０Ｒの第２サブセットとを含むアセンブリは、バックプレーン４０１から分離され、一方、図１９に示されるように、または、図３２Ｍ、３３Ｍ、３４Ｍまたは３５Ｍのプロセスステップの直後のプロセスステップにおいて、第３発光デバイス１０Ｒの第１サブセットはバックプレーン４０１に結合されたままである。
第１ボンディングパッド（４２０、または、４２１）および第２ボンディングパッド（４２０、または、４２１）は、バックプレーン４０１上に提供される。第１導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、または、４３１）は、第１ボンディングパッド（４２０、または、４２１）の上にあり、第２導電性ボンディング構造（４３０Ｇ、または、４３２）は、第１アセンブリがバックプレーン４０１の上に配されたときに第２ボンディングパッド（４２０、または、４２２）の上にある。第１導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、または、４３１）は、図１２、３２Ｂ、３３Ｂ、３４Ｂおよび３５Ｂに示されるように、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットがバックプレーン４０１にボンディングされるとき、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットおよび第１ボンディングパッド（４２０、または、４２１）にボンディングされる。
いくつかの実施形態において、第２ボンディングパッド（４２０、または、４２２）および第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセットから選択された構造｛（４２０または４２２）、または、１０Ｂ｝の１つのセットは、図１３、３２Ｂ、および３３Ｂに示されるように、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットがバックプレーン４０１にボンディングされるとき、第２導電性ボンディング構造（４３０Ｇ、または、４３２）に物理的に接触しない。いくつかの実施態様において、第１導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、または、４３１）は、第１ボンディングパッド（４２０、または、４２１）にボンディングされ、第２導電性ボンディング構造（４３０Ｇ、または、４３２）は、第２ボンディングパッド（４２０、または、４２２）にボンディングされ、一方、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットは、上述の第２から第５の例示的な集積発光デバイスアセンブリのように、図１１および図１２に示されるように、バックプレーン４０１にボンディングされる。いくつかの実施形態において、上述の第１の例示的な集積発光デバイスアセンブリについて図３２Ａ、３２Ｂ、３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ、３５Ａおよび３５Ｂに示されるように、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットがバックプレーン４０１にボンディングされる前に、一方、第１および導電性ボンディング構造（４３０Ｂまたは４３１）のそれぞれが、それぞれの第１発光デバイス１０Ｂにボンディングされる。
いくつかの実施形態において、第１発光ダイオード１０Ｂの近接面（すなわち、第１発光ダイオード１０Ｂの底面のような、バックプレーン４０１に最も近い面）は、図１２、３２Ａ、３２Ｂ、３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ、３５Ａおよび３５Ｂに示されるように、第１アセンブリがバックプレーン上に配されるとき、水平面内にある。図１２、３２Ａおよび３２Ｂに示されるように、第１アセンブリがバックプレーン４０１の上に配されるとき、第１ボンディングパッド（４２０、または、４２１）は、第２ボンディングパッド（４２０、または、４２２）が水平面に対するよりも水平面により近い。いくつかの実施形態において、第１ボンディングパッド（４２１は、図３２Ａ〜図３２Ｎに示されるように、第２ボンディングパッド４２２よりも大きい厚さを有する。いくつかの実施形態において、第１ボンディングパッド４２０の裏面が、図１２に示されるように、第１アセンブリがバックプレーン４０１の上に配されるとき、第２ボンディングパッド４２０の裏面が水平面から離れる距離よりも短い距離だけ水平面から垂直方向に離間される。いくつかの実施形態において、バックプレーン４０１は、バックプレーン４０１の平面な裏面４０９から異なる分離距離を有する階段状表面を有し、第１ボンディングパッド４２０は、図９〜図１２に示されるように、第２ボンディングパッド４２０とは異なる階段状表面に位置する。
いくつかの実施形態において、図３３Ａに示されるように、第１ボンディングパッド４２１および第２ボンディングパッド４２２は同じ厚さを有し、第１導電性ボンディング構造４３１は、その形成時に、第２導電性ボンディング構造４３２よりも大きい高さを有する。
いくつかの実施形態において、図３４Ｂおよび３５Ｂに示されるように、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットがバックプレーン４０１にボンディングされるとき、第２ボンディングパッド４２２および第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセットは、第２導電性ボンディング構造４３２と物理的に接触する。
いくつかの実施形態において、図３４Ｂに示されるように、各第１導電性ボンディング構造１０Ｂを選択的に加熱するレーザビームの照射によって、第１導電性ボンディング構造４３１は、下にある第１ボンディングパッド４２１および上にある第１発光デバイス１０Ｂにボンディングされる。いくつかの実施形態において、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットがバックプレーン４０１にボンディングされるとき、第２ボンディングパッド４２２および第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセットから選択された構造（４２２、または、１０Ｂ）の１つのセットは、第２導電性ボンディング構造４３２にボンディングされない。
いくつかの実施形態において、図１２、３２Ｂ、３３Ｂおよび３５Ｂに示されるように、第１導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、または、４３１）を均一に加熱することによって、第１導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、または、４３１）は、下にある第１ボンディングパッド（４２０、または、４２１）および上にある第１発光デバイス１０Ｂにボンディングされる。
いくつかの実施形態において、図３５Ｂに示されるように、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットがバックプレーン４０１にボンディングされるとき、第２導電性ボンディング構造４３２が、第２ボンディングパッド４２２および第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセットにボンディングされる。この場合、図３５Ｄに示されるように、第１ソース基板３０１Ｂおよび第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセットを含むアセンブリをバックプレーン４０１から分離しながら、第２導電性ボンディング構造４３２のそれぞれが、２つの部分（４３２Ｕ、４３２Ｌ）に分離されうる。２つの部分（４３２Ｕ、４３２Ｌ）は、第２セット内のそれぞれの第１発光デバイス１０Ｂにボンディングされた上部４３２Ｕと、それぞれの第２ボンディングパッド４２１にボンディングされた下部４３２Ｌとを含みうる。
いくつかの実施形態において、図３５Ｂの処理ステップにおいて、同じリフロー温度で同時に、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットが第１ボンディングパッド４２１にボンディングされ、第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセットが第２ボンディングパッド４２２にボンディングされる。レーザアブレーションは、図３５Ｃのプロセスステップにおけるリフロー温度よりも低い温度で行われうる。図３５Ｄのプロセスステップにおいて、第１ソース基板３０１Ｂおよび第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセットを含むアセンブリが、いくつかの場合において、リフロー温度以上になるように選択されうる分離温度で、バックプレーン４０１から分離される。
いくつかの実施形態において、図２７、２８、３２Ｅ、３３Ｅ、３４Ｅおよび３５Ｅに示されるように、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットが、第１ソース基板３０１Ｂおよび第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセットを含むアセンブリがバックプレーン４０１から分離された後に、第１導電性ボンディング構造をリフローさせる間、バックプレーンのより近くに押される。いくつかの実施形態において、第１発光デバイス１０Ｂ第１サブセットを押す間の垂直押圧距離が、第２導電性ボンディング構造（４３０Ｇ、または、４３２）と、上にある第１発光ダイオード１０Ｂおよび下にある第２ボンディングパッド（４２０、または、４２２）から選択される構造と、の間のギャップの間の最大の高さよりも大きくされうる。ギャップは、図１２および図１３に示されるように、第２導電性ボンディング構造（４３０Ｇ、または、４３２）と上にある第１発光ダイオード１０Ｂとの間に存在することができる、または、図３２Ｂおよび図３３Ｂに示されるように、第２導電性ボンディング構造（４３０Ｇ、または、４３２）と下にある第２ボンディングパッド（４２０、または、４２２）との間に存在することができる。
いくつかの実施形態において、別のソース基板（４０１Ｓ、または、１０１Ｓ）およびセンサデバイス１０Ｓを含む追加のアセンブリが提供されうる。センサ素子１０Ｓは、他のパターンを形成する空隙位置には存在せず、例えば、図３１Ｄの第４ソース基板Ｓにおける空隙位置のパターンとされうる。追加のソース基板（４０１Ｓ、または、１０１Ｓ）およびセンサデバイス１０Ｓを含む追加のアセンブリは、バックプレーン４０１の上に配されうる。追加の導電性ボンディング構造４２０は、図１９に示されるように、追加のアセンブリがバックプレーン４０１の上に配されたとき、バックプレーン４０１と追加のアセンブリとの間に配されうり、追加のパターン内の空隙位置は、バックプレーン４０１にボンディングされる第１発光デバイス１０Ｂ（および、存在する場合には、第２および第３発光デバイス（１０Ｇ、１０Ｒ））のすべてのエリアの上に重なる。センサデバイス１０Ｓのバックプレーン４０１への転送は、第２から第５集積発光デバイスアセンブリについて明確には説明されていないが、バックプレーン４０１上に転送された個別のデバイスと同じピッチを有するアレイ構成において、任意の数の異なるタイプの個別のデバイスの転送と同じデバイスの転送方法が、繰り返し使用されうることを理解されたい。
１つの実施形態において、センサデバイス１０Ｓの第１サブセットが、追加の導電性ボンディング構造４２０を介してバックプレーン４０１にボンディングされうる。センサデバイス２０Ｓの第１サブセットは、図２０に示されるように、センサデバイス１０Ｓの第１サブセットの上にある材料部２０のレーザアブレーションによって、追加のソース基板（４０１Ｓ、または、１０１Ｓ）から分離されうる。追加のソース基板（４０１Ｓ、または、１０１Ｓ）およびセンサデバイス１０Ｓの第２サブセットを含むアセンブリは、バックプレーン４０１から分離されうり、一方、図２１に示されるように、センサデバイス１０の第１サブセットは、バックプレーン４０１にボンディングされたままである。
いくつかの実施形態において、図１３、３２Ｃ、３３Ｃ、３４Ｃおよび３５Ｃに示されるように、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットは、第１サブセット内の各第１発光デバイス１０Ｂへのレーザビームの連続的な照射によって、１度に１つずつ第１ソース基板（４０１Ｂ、または、１０１Ｂ）から分離される。
第１ボンディングパッド（４２０、４２１）は、バックプレーン４０１上に提供され、第１導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、または、４３１）のそれぞれは、第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットがバックプレーン４０１にボンディングされるとき、第１サブセットのそれぞれの第１ボンディングパッド（４２０、４２１）およびそれぞれの第１発光デバイス１０Ｂにボンディングされる。いくつかの実施形態において、第１発光ダイオードの第１サブセットをバックプレーン４０１に結合するときに、第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセットとバックプレーン４０１上に位置する第２ボンディングパッド（４２０、４２２）との間に、第２導電性ボンディング構造（４３０Ｇ、または、４３２）が配され、図１３、３２Ｂおよび３３Ｂに示すように、各第２導電性ボンディング構造（４３０Ｇまたは４３２）は、第２サブセット内の上にある第１発光デバイス１０Ｂおよび下にある第２ボンディングパッド（４２０、４２２）のうちの１つにボンディングされ、他の第２サブセット内の上にある第１発光デバイス１０Ｂおよび下にある第２ボンディングパッド（４２０、４２２）に物理的に接触しない。
いくつかの実施形態において、図９〜図２３および図２５〜図２９に示されるように、バックプレーン４０１は、階段状水平面を提供する。階段状水平面は、図９に示されるように、第１水平面表面ＨＳＰ１に位置する階段状水平面の第１サブセットと、階段状水平面の第１サブセットがバックプレーン４０１の背面４０９に位置するよりもバックプレーン４０１の背面４０９により近接する第２水平面表面ＨＳＰ２に位置する階段状水平面の第２サブセットと、を含みうる。この場合、第１導電性ボンディング構造４２０は、階段状水平面の第１サブセットに形成されうり、第２導電性ボンディング構造４２０は、階段状水平面の第２サブセットに形成されうる。階段状水平面は、階段状水平面の第２サブセットがバックプレーン４０１の背面４０９に対するよりもバックプレーン４０１の背面４０９により近接する第３水平面表面ＨＳＰ３に位置する階段状水平面の第３サブセットを含みうり、第３導電性ボンディング構造４２０は、階段状水平面の第３サブセットに形成されうる。
１つの実施形態において、第１ソース基板（４０１Ｂ、１０１Ｂ）および第１発光デバイス１０Ｂを含む第１アセンブリは、第１ソース基板に接触し、紫外領域、可視領域および赤外領域から選択される波長の光を吸収する材料を含む剥離層２０をさらに含みうる。ボンディング材料層３０は、剥離層２０および第１発光デバイス１０Ｂに接触しうる。
第１発光デバイス１０Ｂの第１サブセットの上にある剥離層２０の第１部分（アブレーション材料層１３０である）は、選択的に除去されうり、一方、第１発光デバイス１０Ｂの第２サブセットの上にある剥離層２０の第２部分は除去されない。いくつかの実施形態において、剥離層２０は窒化シリコンを含み、レーザ波長は紫外線波長であり、剥離層２０の第１部分へのレーザビームの照射は、剥離層２０の第１部分をアブレーションする。
いくつかの実施形態において、第１ソース基板は、第１発光デバイス１０Ｂが製造される成長基板５００Ｂの上部５３０でありうる。第１ソース基板１０１Ｂは、成長基板５００Ｂの上部５３０を成長基板５００Ｂの下部から分離することによって提供されうる。１つの実施形態において、成長基板５００Ｂは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を含みうり、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板でありうる。
本開示のいくつかの実施形態によると、上面に階段状水平面を有するバックプレーン４０１を含む集積発光デバイスアセンブリが提供される。階段状水平面は、図９に示されるように、第１水平面表面ＨＳＰ１に位置する階段状水平面の第１サブセットと、階段状水平面の第１サブセットがバックプレーン４０１の背面４０９に位置するよりもバックプレーン４０１の背面４０９により近接する第２水平面表面ＨＳＰ２に位置する階段状水平面の第２サブセットと、を含む。集積発光デバイスアセンブリは、バックプレーン４０１の階段状水平面の上に重なる導電性ボンディング構造４３０を含みうる。導電性ボンディング構造４３０は、階段状水平面の第１サブセットの上にある第１導電性ボンディング構造４３０Ｂと、階段状水平面の第２サブセットの上にある第２導電性ボンディング構造４３０Ｇと、を含む。集積発光デバイスアセンブリは、導電性ボンディング構造４３０にボンディングされた発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）を含みうる。発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）は、第１波長の光を放射し、階段状水平面の第１サブセットの上にある第１発光デバイス１０Ｂと、第２波長の光を放射し、階段状水平面の第２サブセットの上にある第２発光デバイス１０Ｇと、を含みうる。
いくつかの実施形態において、図２２、２３、２４、２５および２９に示されるように、第１発光デバイス１０Ｂと第１導電性ボンディング構造４３０Ｂとの間のインターフェースを含む第１水平界面は、第２発光デバイス１０Ｇと第２導電性ボンディング構造４３０Ｇとの間の第２水平界面よりも第２水平面表面から遠位である。いくつかの実施形態において、図９に示されるように、階段状水平面は、階段状水平面の第２サブセットよりもバックプレーン４０１の裏面４０９により近接する第３水平面表面ＨＳＰ３内に位置する階段状水平面の第３サブセットをさらに含む。導電性ボンディング構造４３０は、階段状水平面の第３サブセットの上に重なる第３導電性ボンディング構造４３０Ｒをさらに含みうる。
いくつかの実施形態において、発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）は、第３波長の光を放射し、階段状水平面の第３サブセットの上に重なる第３発光デバイス１０Ｒをさらに備える。図２２、２３、２４、２５および２９に示されるように、第３発光デバイス１０Ｒと第３導電性ボンディング構造４３０Ｒとの間のインターフェースを含む第３水平界面は、第２水平界面が第２水平表面ＨＳＰ２に対するよりも、第２水平表面ＨＳＰ２に近接しうる。
いくつかの実施形態において、図２２、２３、２４、２５および２９に示されるように、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇは、第１導電性ボンディング構造４３０Ｂよりも大きい高さを有する。いくつかの実施形態において、図２２、２３、２４、２５および２９に示されるように、第３導電性ボンディング構造４３０Ｒは、第２導電性ボンディング構造４３０Ｇよりも大きい高さを有する。いくつかの実施形態において、集積発光デバイスアセンブリは、第４導電性ボンディング構造４３０Ｓを介してバックプレーン４０１にボンディングされたセンサデバイス１０Ｓを含みうる。
いくつかの実施形態において、図２２、２３、２４、２５および２９に示されるように、第１発光デバイス１０Ｂの上面を含む第１水平上面は、第２発光デバイス１０Ｇの上面を含む第２水平上面が第２水平表面ＨＳＰ２に対するよりも、第２水平表面ＨＳＰ２に近接しうる。
いくつかの実施形態において、発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）は、第３波長の光を放射し、階段状水平面の第３サブセットの上に重なる第３発光デバイス１０Ｒをさらに備える。図２２、２３、２４、２５および２９に示されるように、第３発光デバイス１０Ｒの上面を含む第１水平上面は、第２水平上面が第２水平表面からよりも、第２水平表面から遠位でありうる。
いくつかの実施形態において、図２２、２３、２４、２５および２９に示されるように、第２発光デバイス１０Ｇは、第１発光デバイス１０Ｇよりも大きい高さを有しうる。いくつかの実施形態において、第３発光デバイス１０Ｒは、第２発光デバイス１０Ｇよりも大きい高さを有しうる。
いくつかの実施形態において、発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）は、水平方向に沿って隣接する発光デバイスの中心と中心との距離が単位距離の整数倍である周期的アレイに配されうる。
本開示のいくつかの実施形態によると、バックプレーン４０１にボンディングされた第１発光デバイス１０Ｂおよび第２発光デバイス１０Ｇを含む集積発光デバイスアセンブリが提供される。各第１発光デバイス１０Ｂは、第１波長で光を放射し、各第２発光デバイス１０Ｇは、第１波長とは異なる第２波長で光を放射する。各第１発光デバイス１０Ｂは、第１ボンディングパッド（４２０、または、４２１）および第１導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、または、４３１）を含む第１スタックを介してバックプレーン４０１にボンディングされる。各第２発光デバイス１０Ｇは、第２ボンディングパッド（４２０、または、４２２）および第２導電性ボンディング構造（４３０Ｇ、または、４３２）を含む第２スタックを介してバックプレーン４０１にボンディングされる。図２２、２３、２４、２５、２９および３２に示されるように、第１ボンディングパッド（４２０、または、４２１））と第１導電性ボンディング構造（４３０Ｂ、または、４３１）との間の第１インターフェースを含む第１面は、第２ボンディングパッド（４２０、または、４２２）と第２導電性ボンディング構造（４３０Ｇ、または、４３２）との間の第２インターフェースを含む第２面から垂直にオフセットされる。
いくつかの実施形態において、図３２Ｎに示されるように、第１発光デバイス１０Ｂおよび第２発光デバイス１０Ｇの遠位表面（すなわち、上面）は、第１および第２平面から間隔を置いて、第１および第２平面に平行である同じ平面内にありうる。いくつかの実施形態において、図３２Ｎに示されるように、第１ボンディングパッド４２１は、第１厚さを有しうり、第２ボンディングパッド４２２は、第１厚さよりも小さい第２厚さを有しうる。
いくつかの実施形態において、第１ボンディングパッド４２０および第２ボンディングパッド４２０は、同じ厚さを有しうり、階段状水平面に位置する。図２２、２３、２４、２５および２９に示されるように、第１ボンディングパッド４２０の底面は、階段状水平面の第１サブセットに位置し、第２ボンディングパッド４２０の底面は、階段状水平面の第１サブセットから垂直にオフセットされた階段状水平面の第２サブセットに位置する。
いくつかの実施形態において、図３２Ｎに示されるように、第１導電性ボンディング構造４３２は、第１高さを有し、第２導電性ボンディング構造４３２は、第１高さよりも小さい第２高さを有する。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）のそれぞれは、形成時（例えば、図３２Ａのプロセスステップ）において、同じ体積で形成することができ、第１導電性ボンディング構造４３１および第２導電性ボンディング構造４３２のそれぞれは、同じ体積を有しうる。第１導電性ボンディング構造４３１および第２導電性ボンディング構造は、同じ材料組成を有しうる。いくつかの実施形態では、図３２Ｎに示されるように、第１ボンディングパッド４２１は、第１厚さを有しうり、第２ボンディングパッド４２２は、第２厚さを有しうり、第１導電性ボンディング構造４３１の第１厚さと第１高さとの合計は、第２導電性ボンディング構造４３２の第２厚さと第２高さとの合計と同じでありうる。
いくつかの実施形態において、第３発光デバイス１０Ｒが、バックプレーン４０１にボンディングされうる。各第３発光デバイス１０Ｒは、第１波長および第２波長とは異なる第３波長で光を放射する。各第３発光デバイス１０Ｒは、第３ボンディングパッド４２３および第３導電性ボンディング構造４３３を含む第３スタックを介してバックプレーン４０１にボンディングされうる。第３ボンディングパッド４２３と第３導電性ボンディング構造４３３との間の第３インターフェースを含む第３面は、第１平面から、および、第２面から垂直にオフセットしうる。
本開示のいくつかの実施形態によると、バックプレーン４０１にボンディングされた第１発光デバイス１０Ｂおよび第２発光デバイス１０Ｇを含む集積発光デバイスアセンブリが提供される。各第１発光デバイス１０Ｂは、第１波長で光を放射し、各第２発光デバイス１０Ｇは、第１波長とは異なる第２波長で光を放射する。各第１発光デバイス１０Ｂは、第１ボンディングパッド４２１および第１導電性ボンディング構造４３１を含む第１スタックを介してバックプレーン４０１にボンディングされうり、各第２発光デバイス１０Ｇは、第２ボンディングパッド４２２および第２導電性ボンディング構造４３２を含む第２スタックを介してバックプレーン４０１にボンディングされうる。第１導電性ボンディング構造４３１および第２導電性ボンディング構造は、同じ高さを有しうる。いくつかの実施形態において、図３２Ｎに示されるように、第１導電性ボンディング構造４３１のそれぞれは第１体積を有しうり、第２導電性ボンディング構造４３２のそれぞれは、第１体積よりも小さい第２体積を有しうる。図３３Ａのプロセスステップで形成されるように、第１導電性ボンディング構造４３１、第２導電性ボンディング構造４３２、および、第３導電性ボンディング構造４３３は、異なる体積を有しうる。例えば、第１導電性ボンディング構造４３１の体積は、第２導電性ボンディング構造４３２の体積よりも大きくされうり、第２導電性ボンディング構造４３２の体積は、第３導電性ボンディング構造４３３の体積よりも大きくされうる。図３３Ａのプロセスステップで形成されるように、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、ほぼ同じ横方向の広がり、および、異なる垂直方向の広がりを有しうる。
いくつかの実施形態において、第１発光デバイス１０Ｂおよび第２発光デバイス１０Ｇの遠位面（すなわち、上面）は、バックプレーン４０１の上面、および、バックプレーン４０１の裏面４０９から間隔を置いて、それらに平行である同じ平面内にありうる。
いくつかの実施形態において、図３３Ｎに示されるように、第１ボンディングパッド４２１および第２ボンディングパッド４２２は、同じ厚さを有しうる。いくつかの実施形態において、第１ボンディングパッド４２１および第２ボンディングパッド４２２の底面は、バックプレーン４０１の上面を含む同じ平面内に位置しうる。いくつかの実施形態において、第１導電性ボンディング構造４２１および第２導電性ボンディング構造４２２は、同じ材料組成を有しうる。
いくつかの実施形態において、第３発光デバイス１０Ｒが、バックプレーン４０１にボンディングされうる。各第３発光デバイス１０Ｒは、第１波長および第２波長とは異なる第３波長で光を放射する。各第３発光デバイス１０Ｒは、第３ボンディングパッド４２３および第３導電性ボンディング構造４３３を含む第３スタックを介してバックプレーン４０１にボンディングされうる。第１導電性ボンディング構造４３１、第２導電性ボンディング構造４３２、および、第３導電性ボンディング構造４３３は、同じ高さを有しうり、第３導電性ボンディング構造４３３のそれぞれは、第２体積よりも小さい第３体積を有しうる。
本開示の一態様によると、熱に敏感なプロセスのための超低温ボンディングが、低融点金属、共晶、および、急速拡散反応の周りに設計されうる。別々のボンドパッドの組み合わせを組み合わせることは、選択的ダイボンディングと呼ばれるプロセスをもたらす。本開示は、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、およびテルル（Ｔｅ）を含む３つの材料の組合せを使用して説明されるが、以下の表１から選択され、異なる溶融温度を有する任意の複数の材料の組合せが、多段階でダイ（デバイス）を順次、ボンディングすることを可能にするために、対応するボンドパッド冶金と併せて半田材料のセットとして使用されうる。
さらに、本開示の特徴を実施するために、種々のタイプのボンディング材料が使用されうる。３つの実施形態は、完全に可逆的な純金属結合、部分的に可逆的な共晶反応、および、ほぼ不可逆的な低温拡散反応を含む。
Ｉｎ（融点１５６℃）、Ｓｎ（融点２３２℃）およびＴｅ（融点４４９℃）を有する完全に可逆的な純金属結合が、ボンディングされるデバイスの片側、または、両側に堆積される。結合界面は、何度も再溶融して作り直すことができる。各金属は、下にあるデバイス、または、基板と矛盾しない適切な拡散バリアおよび接着層の上に堆積されなければならない。例えば、Ｓｎは、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｃｒ上で使用されうる。層の厚さは、１０ｎｍから数ミクロンの範囲であってもよい。溶融した半田の横方向の流れは、ボンディング条件、ボンドパッドの幾何学的形状、濡れ層の設計、および、熱圧着パラメータによって制御される。
部分的に可逆的な共晶反応は、合金系が相図（例えば、Ｃｕ−Ｓｎ）系における一連のカスケード共晶反応を含むか、または、共晶点に隣接する拡張された２相液体＋固相領域を有するボンディングである。これらのボンディングは、結合界面の組成が２つの合金成分の混合（拡散）が合金の温度を上昇させるが、依然として純粋な成分および低融点の固溶体を含有するように設計される場合、部分的に可逆的である。反応した合金は、低温で再溶融しない金属間化合物を形成するため、反応は部分的に可逆的である。このタイプのダイボンディングの方法は、また、金属層の厚さが、より高い安定性の金属間化合物へのより低い融点の材料の完全な消費をもたらすように設計される場合、恒久的なボンディングをもたらしうる。これらの系は、一般に、少なくとも１つの再融解および再結合シーケンス、および、４つ以上もの数（Ａｕ−Ｓｎ）の再融解および再結合シーケンスを可能にする。第１ボンディングは、最低融点成分の融点よりわずかに高い温度で行われる。再加工温度は、最初のボンディング温度よりもほぼ１０℃〜１５℃高い。より高温の成分が、合金形成においてより多く消費されるにつれて、再結合／再加工温度は上昇する。各金属は、下にあるデバイスまたは基板と矛盾しない適切な拡散バリアおよび接着層の上に堆積されなければならない。例えば、Ｓｎは、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｃｒ上で使用されうる。層の厚さは、１０ｎｍから数ミクロンの範囲であってもよい。溶融した半田の横方向の流れは、ボンディング条件、ボンドパッドの幾何学的形状、濡れ層の設計、および、熱圧着パラメータによって制御される。
ほぼ不可逆的な低温拡散反応は、急速な拡散プロセスおよび安定な高温化合物の形成のために、ボンディング結合を一度だけ再加工することが可能でありうる系である。反応は急速であるが、化合物の形成を阻止し、残りの低温固溶体の融解を可能にするために、急速熱プロセスと共に使用されうる。各金属は、下にあるデバイス、または、基板と矛盾しない適切な拡散バリアおよび接着層の上に堆積されなければならない。例えば、Ｓｎは、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｃｒ上で使用されうる。層の厚さは、１０ｎｍから数ミクロンの範囲であってもよい。溶融した半田の横方向の流れは、ボンディング条件、ボンドパッドの幾何学的形状、濡れ層の設計、および熱圧着パラメータによって制御される。
例示的な系は、部分的、または、完全に可逆的であることが示されている、４５０℃未満の反応温度を有するものを含むが、これらに限定されない。純粋な金属、完全に可逆的な系は、Ｉｎ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｓｎ、および、Ｔｅ−Ｔｅである。完全および部分的に可逆的なボンディングは、Ｉｎ、Ｓｎ、または、Ｔｅの１つ以上を含む。錫ベースの結合の場合、最も注目すべき例は、Ｉｎ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎ、Ａｌ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ｓｎ、Ｇｅ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ｓｎである。インジウムベースの結合の場合、最も重要な系は、Ｉｎ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｉｎ、Ａｕ−Ｉｎ、Ｃｕ−Ｉｎ、Ｉｎ−Ｐｔ、Ｉｎ−Ｐｄである。テルルの興味深い系は、Ｉｎ−Ｔｅ、Ｓｎ−Ｔｅ、Ａｇ、Ｔｅ、Ｃｕ−Ｔｅ、および、Ｇｅ−Ｔｅである。
ボンディングされる系の選択的エリアにおけるこれらの基本的な低温反応を組み合わせることには、混合技術、または、ダイのタイプの選択的な転送を可能にする。基板は、異なるタイプの半田材料を提供されうる。１つの実施形態において、半田材料が、上述の導電性ボンディング構造（４３０、４３１、４３２、４３３）として実施されうる。代わりに、ボンディング方式がボンドパッドとボンドパッドとの直接ボンディングを使用する場合、上述のボンドパッド（４２０、４２１、４２２、４２３）が、半田材料を含みうる。
例えば、支持基板が、Ｉｎ、ＳｎおよびＴｅのボンドパッドから構成され、嵌合する部分が、銅のボンドパッドを有する場合、以下のシーケンスが、Ｉｎ、Ｓｎ、または、Ｔｅの位置でのみ部分を選択的にボンディングするために使用できる。
第１に、Ｃｕ（３つの共晶点の中で最も低い共晶点である）との第１共晶点を有する第１材料（例えば、Ｉｎ）から開始して、基板は第１共晶点（例えば、Ｉｎ−Ｃｕ系の場合、１５６℃）を丁度超えるまで加熱されうり、第１Ｃｕパッド含有ダイ、すなわち、銅ボンディングパッドを含む第１デバイス１０Ｂと接触されうる。これは共晶合金を形成し、時間および温度の長さに応じて、第１Ｃｕパッド含有ダイは、接触状態に保持され、結合部は、その後の再加熱プロセス中に３１０℃を超えるまで再溶融しない安定な金属間化合物を形成する。このような低温では、ＳｎまたはＴｅとの他の位置は、Ｃｕ材料と感知できるほどに反応しない。
第２に、第２Ｃｕパッド含有ダイ、すなわち、銅ボンディングパッドを含む第２デバイス１０Ｇは、第２Ｃｕパッド含有ダイを設置し、接触された部品の温度をＣｕとの第２材料（例えば、Ｓｎ）の第２共晶点の丁度上まで上昇させることによって、基板にボンディングされうる。第２共晶点は、第１共晶点よりも高く、第３材料のＣｕとの第３共晶点よりも低い。Ｓｎが第２材料である場合、第２共晶温度は１８６℃である。基板は第２共晶点を丁度超えるまで加熱されうり、第２Ｃｕパッド含有ダイ、すなわち、第２デバイス１０Ｇの銅ボンディングパッドと接触されうる。これは共晶合金を形成し、時間および温度の長さに応じて、第２Ｃｕパッド含有ダイは、接触状態に保持され、結合部は、その後の再加熱プロセス中に３４０℃を超えるまで再溶融しない安定な金属間化合物を形成する。金属間化合物は、結合部を安定化させる。
最後に、第３Ｃｕパッド含有ダイ、すなわち、銅ボンディングパッドを含む第３デバイス１０Ｒは、第３Ｃｕパッド含有ダイを設置し、接触された部品の温度をＣｕとの第３材料（例えば、Ｔｅ）の第３共晶点の丁度上まで上昇させることによって、基板にボンディングされうる。第３材料がＴｅである場合、第３共晶温度は約３４０℃である。
基板（バックプレーン４０１のような）およびダイ（任意のデバイスでありうる）が、互い違いの反応温度の複数の組合せ冶金を有する、追加のボンディング方式が提供される。例えば、基板は、Ｉｎ、ＳｎおよびＴｅボンディングパッドを有するサイトを含みうる。少なくとも１つのＡｕボンディングパッドを有する第１ダイ（第１発光デバイス１０Ｂのような）は、１４４℃でＩｎサイトに結合しうり、少なくとも１つのＣｕボンディングパッドを有する第２ダイ（第２発光デバイス１０Ｇのような）は、１８６℃〜２２７℃でＳｎサイトに結合しうり、少なくとも１つのＡｇボンディングパッドを有する第３ダイ（第３発光デバイス１０Ｒのような）は、２９５℃〜３５３℃でＴｅサイトに結語することができる。多くの組み合わせが可能であり、種々のタイプのボンディングパッドの層の厚さは、個々のボンディングの再溶融および再加工を可能にするのに十分なＩｎ、Ｓｎ、またはＴｅが各選択的ダイ取り付け段階で残るように調整されうる。
共通のボンディングパッド材料（Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、または、Ｉｎのような）と異なる共晶温度を有する複数のタイプの半田材料を使用する種々の方法が、上述の任意のダイ（デバイス）転送方法と併せて使用されうる。
表１は、関心のある冶金系、および、最初の選択的ダイ取り付けのための最低ボンディング温度を列挙している。
表１：本開示の種々のボンディング方式のための異なる共晶温度を有する共晶系のセットを提供するために使用されうる例示的な共晶系およびそれぞれの共晶温度。
Figure 2019534565
図３６を参照すると、基板８０２および単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４を含む例示的な構造が示されている。１つの実施形態において、基板８０２は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料が、エピタキシャルに堆積されうる単結晶基板でありうる。例えば、基板８０２は、上面の結晶面としてｃ面（０００１面）を有するサファイア（酸化アルミニウム）層でありうる。
単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４は、基板８０２の結晶構造とエピタキシャル整列した単結晶窒化ガリウム材料を含む。単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４は、例えば、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）プロセスのようなエピタキシャルな堆積プロセスによって形成されうる。単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の厚さは、基板８０２と窒化ガリウムとの格子定数の間の格子不整合によって引き起こされる転位欠陥が修復され、欠陥密度が単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の上面でのデバイス製造に適切なレベルまで減少するように選択されうる。例えば、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１．２ミクロンから６ミクロンの範囲でありうる。単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４は、第１導電型の電気的ドーパントでドープされてもよい。例えば、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４は、エピタキシャル堆積プロセスの間、ｎ型ドーパントとしてシリコンを導入することによってｎドープされてもよい。
単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層８０８は、エピタキシャル堆積法によって、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４上に堆積される。１つの実施形態において、単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層８０８は、インジウム濃度が単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の上面からの距離と共に徐々に増加するように、傾斜組成で形成されうる。１つの実施形態において、単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層８０８の下部におけるインジウム原子の原子濃度の、インジウム原子の原子濃度とガリウム原子の原子濃度との和に対する比率（すなわち、ＩＩＩ族に対するインジウムの比率）は、０．０１から０．２のような、０．００１から０．４の範囲であってもよい。単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層８０８の上部のＩＩＩ族に対するインジウムの比率は、より小さなおよびより大きな比率もまた使用されうるが、０．３から０．６のような、０．１から０．７の範囲であってもよい。単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層８０８の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２ミクロンから５ミクロンのような、１．５ミクロンから１０ミクロンの範囲でありうる。
活性層８１０は、単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層８０８上に形成される。活性層８１０は、適切な電気的バイアスの適用時に、光を放射する少なくとも１つの半導体材料を含む。例えば、活性層８１０は、それを横切る電気的バイアスの適用時に、赤色光を放射するように導電性である多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含みうる。例えば、活性層８１０は、第１厚さ（１ｎｍから１０ｎｍの範囲であってもよい）を有する窒化インジウムガリウム層と窒化アルミニウムガリウム層（０．５ｎｍから５ｎｍの範囲であってもよい）との組み合わせの複数の繰り返しを含む多重量子井戸を含みうる。活性層８１０を成長させるために、一連のエピタキシープロセスが使用されうる。活性層８１０の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２０ｎｍから１ミクロンの範囲でありうる。活性層８１０は、それを横切る電気的バイアスの適用時に、６２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲のピーク波長の赤色光を放射するように構成されうる。１つの実施形態において、活性層８１０は、窒化インジウムガリウム層の少なくとも１つのインスタンスと、少なくとも１つの窒化インジウムガリウム層よりも大きいバンドギャップを有する化合物半導体材料層の少なくとも１つのインスタンスと、を含みうる。
１つの実施形態において、活性層８１０は、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の上面に平行な上面と底面との間に均一な厚さを有する平面層でありうる。１つの実施形態において、活性層８１０は、窒化インジウムガリウム層および化合物半導体材料層の複数のインスタンスを含む多重量子井戸構造を含みうる。１つの実施形態において、化合物半導体材料層は、窒化アルミニウムガリウムを含む。１つの実施形態において、活性層８１０の窒化インジウムガリウム層のＩＩＩ族に対するインジウムの比率（例えば、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）比率）は、０．３から０．４のような、０．２５から０．５の範囲であってもよい。窒化アルミニウムガリウムのＩＩＩ族に対するアルミニウムの比率（例えば、Ａｌ／（Ａｌ＋Ｇａ）比）は、例えば、０．９から０．９４、０．８５から０．９５のような、０．５から０．９８であってもよい。
１つの実施形態において、活性層がＨｗａｎｇ ｅｔ ａｌ、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ ７、０７１００３（２０１４）に記載されているＩｎＧａＮベースの量子井戸を含んでいてもよく、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。具体的には、Ｈｗａｎｇらは、ｃ面サファイア基板上に位置する、各中間層にＡｌ含有量が９０％のＡｌＧａＮ中間層を埋め込む４周期のＩｎＧａＮ量子井戸を記載している。３ｎｍ厚のＩｎＧａＮ量子井戸におけるインジウム含有量は、約３５％であり、１ｎｍ厚のＡｌＧａＮ中間層において１％未満である。
活性層８１０上に、ｐドープ化合物半導体材料層８１２が、形成されうる。ｐドープ化合物半導体材料層８１２は、窒化インジウムガリウムのような、単結晶化合物半導体材料を含みうる。１つの実施形態において、ｐドープ化合物半導体材料層８１２のインジウムのＩＩＩ族に対する比率は、格子不整合によって引き起こされるひずみを最小化するために、単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層８０８のインジウムのＩＩＩ族に対する比率と同じであってもよく、または実質的に同じであってもよい。ｐドープ化合物半導体材料層８１２の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、３００ｎｍから３ミクロンの範囲でありうる。
透明導電性酸化物層９６４のような透明導電性電極が、ｐドープ化合物半導体材料層８１２の上に堆積されうる。活性層８１０からの発光が、透明導電性電極の上に続いて形成される反射層によって、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４に向かって下方に向けられる場合、透明導電性酸化物層９６４は、本明細書では裏側透明導電性酸化物層９６４と呼ばれる。透明導電性酸化物層９６４は、インジウム錫酸化物またはアルミニウムドープ酸化亜鉛のような、透明導電性酸化物材料を含む。透明導電性酸化物層９６４は、ｐドープ化合物半導体材料層８１２のエリア全体にわたって延在する連続材料層として堆積されうる。透明導電性酸化物層９６４の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２００ｎｍから１ミクロンのような、１００ｎｍから２ミクロンの範囲でありうる。
任意で、裏側透明導電性酸化物層９６４および活性層８１０の上に連続的に延在する反射層９６６を形成するために、反射材料が堆積されうる。反射層９６６は、裏側透明導電性酸化物層９６４を介して、ｐドープ化合物半導体材料層８１２に電気的に短絡される。１つの実施形態において、反射層９６６は、銀、アルミニウム、銅、および、金から選択される少なくとも１つの材料を含む。１つの実施形態において、反射材料は、物理蒸着（スパッタリング）または真空蒸着のような、方向性堆積法によって堆積されうる。反射層９６６は、活性層８１０からの発光を下方に反射するために使用されうる。
反射層９６６の上に任意の誘電体材料が堆積され、誘電体材料層９７０を形成する。誘電体材料層９７０は、反射層９６６の上および周囲に形成される。誘電体材料層９７０の誘電体材料は、スピンコーティングによって形成することができるスピンオンガラス（ＳＯＧ）のような自己平坦化誘電体材料でありうる。代わりに、誘電体材料層９７０の誘電体材料は、非自己平坦化材料であってもよい。この場合、誘電体材料層９７０は、その後に平坦化されてもよいし、されなくてもよい。誘電体材料層９７０が平坦化される場合、化学機械平坦化（ＣＭＰ）プロセスが使用されうる。１つの実施形態において、誘電体材料層９７０の誘電体材料は、ドープケイ酸塩ガラス、または、ドープされていないケイ酸塩ガラスを含みうる。誘電体材料層９７０の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２００ｎｍから２ミクロンのような、１００ｎｍから４ミクロンの範囲でありうる。
図３７を参照すると、開口が、誘電体材料層９７０を貫通し、反射体層９６６の上面まで形成されうる。例えば、フォトレジスト層（不図示）が、誘電体材料層９７０の上に塗布されうり、その中に開口部を形成するためにリソグラフィでパターニングされうる。誘電体材料層９７０に開口を形成するために、フォトレジスト層の開口のパターンが、異方性エッチング、または、等方性エッチングによって、誘電体材料層９７０を通して転写されうる。例えば、フッ化水素酸を使用するウェットエッチング、または、フルオロカーボンエッチャントを使用する反応性イオンエッチングが、誘電材料層９７０を貫通する開口を形成するために使用されうる。１つの実施形態において、誘電体材料層９７０を貫通する１つの開口が、１つのダイエリアごとに、すなわち、単一の赤色発光サブピクセルに使用される活性層８１０の各部分ごとに形成されうる。
少なくとも１つの金属バリア層（９８４、９８６）が、誘電体材料層９７０の上面の上および誘電体材料層９７０を貫通する開口内に、少なくとも１つの連続材料層として形成されうる。少なくとも１つの金属バリア層（９８４、９８６）は、反射層９６６上に直接形成されうる。少なくとも１つの金属バリア層（９８４、９８６）は、誘電体材料層９７０を貫通する開口を通って垂直に延在し、反射層９６６、透明導電性酸化物層９５４、および、ｐドープ化合物半導体材料層８１２に電気的に短絡される。
少なくとも１つの金属バリア層（９８４、９８６）は、アンダーバンプ冶金（ＵＢＭ）に用いることができる金属材料層、すなわち、半田バンプとダイとの間に提供される金属層のセットを含む。１つの実施形態において、少なくとも１つの金属バリア層（９８４、９８６）は、拡散バリア層９８４および接着促進層９８６を含みうる。拡散バリア層９８４に使用されうる例示的な材料は、チタンおよびタンタルを含む。接着促進層９８６に使用されうる例示的な材料は、下から上に銅およびニッケルの積層体、タングステン、白金、および、タングステンおよび白金の積層体が含まれる。当技術分野で知られている任意の他のアンダーバンプ冶金も、また使用されうる。少なくとも１つの金属バリア層（９８４、９８６）は、誘電体材料層９７０の上に重なる水平部分と、水平部分の内周に隣接し、誘電体材料層９７０および反射体層９６６の側壁に接触する垂直突出部分と、を含む。
導電性ボンディング構造４３３（半田バンプのような）が、誘電体材料層９７０の開口内の各空洞、および、誘電体材料層９７０の開口の周りに位置する少なくとも１つの金属バリア層（９８４、９８６）の上面の一部の上に形成されうる。導電性ボンディング構造４３３は、錫と、任意で銀、銅、ビスマス、インジウム、亜鉛、および／または、アンチモンと、を含む半田材料を含む半田バンプでありうる。少なくとも１つの金属バリア層（９８４、９８６）の上面を含む水平面の上に位置する導電性ボンディング構造４３３の上部は、球体の主たる部分の形状を有しうる。図示のような導電性ボンディング構造４３３の形状は、概略的なものに過ぎず、導電性ボンディング構造４３３の真の形状を表すものではないことを理解されたい。導電性ボンディング構造４３３の下部は、誘電材料層９７０の開口を充填する。
導電性ボンディング構造４３３が、球の主たる部分の形状を有する場合、球の直径は、より小さなおよびより大きな直径もまた使用されうるが、１５ミクロンから６０ミクロンの範囲でありうる。導電性ボンディング構造４３３の下部は、誘電体材料層９７０を貫通する開口内の少なくとも１つの金属バリア層（９８４、９８６）の側壁に直接形成されうり、少なくとも１つの金属バリア層（９８４、９８６）の窪みの上面に直接形成されうる。導電性ボンディング構造４３３は、反射層９６６、透明導電性酸化物層９５４、および、ｐドープ化合物半導体材料層８１２に電気的に短絡される。
図３８を参照すると、基板８０２は、任意で除去されうる。例えば、レーザビームが、基板８０２（サファイアのような材料を含む）を通過しうり、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の底面領域をアブレーションしうり、それによって、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の残りの部分およびその上の構造から基板８０２を分離する。単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の物理的に露出した表面は、本明細書では遠位表面、すなわち、活性領域８１０から遠位の表面と呼ばれる。例示的な構造は、赤色発光ダイオードを含む表示装置を形成するために、その後、個片化、および／または、転送されうる。各個片化されたダイは、上述の第３発光デバイス１０Ｒとして使用されうる、赤色発光ダイオードでありうる。
１つの実施形態において、各発光ダイオードのための電極が、それぞれの導電性ボンディング構造４３３上に形成されうり、各発光ダイオードのための別の電極が、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の遠位表面のそれぞれの部分上に形成されうる。
図３９は、上述のバックプレーンのうちの任意の１つであってもよいバックプレーン４０１に、赤色発光デバイス１０Ｒがボンディングされるアセンブリプロセスを示す。デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）ごとに２つの導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）が形成される場合、２つの導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）のそれぞれは、発光デバイスのそれぞれのノードに接続されうる。デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）ごとに１つの導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）のみが形成される場合、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）は、それぞれのデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）の１つのノードに接続され、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、または、４３３）の反対側に位置する各デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）の材料部分は、それぞれのデバイス（１０Ｇ、１０Ｇ、１０Ｒ）の他方のノードに接続される。
図３８に示される赤色発光ダイオード１０Ｒが、図３９の構造に使用される場合、ｐドープ化合物半導体材料層８１２は、その上の導電性ボンディング構造４３３に電気的に接続され、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４は、図３９に示される赤色発光ダイオード１０Ｒの最上面でありうる。
図４０Ａを参照すると、バックプレーン４０１にボンディングされたデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）の間の空間に、誘電体充填材料層７９８が適用されうる。図４０Ａは、３つのデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）のみを示しているが、画素のアレイがバックプレーン４０１上に形成され、各ピクセルは第１発光デバイス１０Ｂとして青色発光ダイオード、第２発光デバイス１０Ｇとして緑色発光ダイオード、および、第３発光デバイス１０Ｒとして赤色発光ダイオードのような発光デバイスのセットを含むことを理解されたい。誘電体充填材料層７９８は、画素のアレイ内の赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および、青色発光ダイオードのそれぞれを横方向に取り囲みうる。誘電体充填材料層７９８は、スピンオンガラス（ＳＯＧ）のような自己平坦化誘電体材料を含みうり、または、リセスエッチングまたは化学機械平坦化によって平坦化されうる。平坦化された誘電体充填材料層７９８の上面は、デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）の上面を含む水平面内にありうる、または、デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）の上面を含む水平面の下に垂直に窪みうる。
図４０Ｂを参照すると、前側透明導電性酸化物層７９６が、誘電体充填材料層７９８の上の、各デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）の上部に位置する電気的ノードに直接形成されうる。例えば、各赤色発光ダイオードは、物理的に露出されたノードとして、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４を含みうる。緑色発光ダイオード、および／または、青色発光ダイオードが、上部の物理的に露出されたノードとして単結晶ｎドープ窒化ガリウム層を含む場合、前側透明導電性酸化物層７９６は、そのような単結晶ｎドープ窒化ガリウム層に直接堆積されうる。この場合、前側透明導電性酸化物層７９６は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および、青色発光ダイオードのそれぞれのための共通接地電極でありうる。
透明パッシベーション誘電体層７９４が、前側透明導電性酸化物層７９６の上に形成されうる。透明パッシベーション誘電体層７９４は、窒化シリコン、または、酸化シリコンを含みうる。
図３８に示されるタイプの赤色発光ダイオードは、図４０Ｂの直視型ディスプレイデバイスにおいて、上述したタイプの青色発光ダイオード、および／または、緑色発光ダイオードを用いずに、または、組み合わせて使用されうる。このような直視型ディスプレイデバイスは、バックプレーン４０１上に位置する画素のアレイを含む。画素のそれぞれは、６２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射するように構成される赤色発光ダイオードと、４９５ｎｍから５７０ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射するように構成される緑色発光ダイオードと、４５０ｎｍから４９５ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射するように構成される青色発光ダイオードと、を含む。それぞれの画素の赤色発光ダイオードは、第１単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４と、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４とエピタキシャル整列した単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層８０８と、窒化インジウムガリウム層の少なくとも１つのインスタンスと少なくとも１つの窒化インジウムガリウム層よりも大きなバンドギャップを有する化合物半導体材料層の少なくとも１つのインスタンスとを含む活性層８１０と、第１ｐドープ化合物半導体材料層８１２と、を含み、活性層は、単結晶ｎドープ窒化インジウムガリウム層８０８とｐドープ化合物半導体材料層８１２との間に電気的バイアスを印加すると６２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲のピーク波長で光を放射するように構成される。
１つの実施形態において、活性層８１０は、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の上面に平行な上面と底面との間に均一な厚さを有する平面層である。１つの実施形態において、活性層８１０は、窒化インジウムガリウム層および化合物半導体材料層の複数のインスタンスを含む多重量子井戸構造を含む。１つの実施形態において、化合物半導体材料層は、窒化アルミニウムガリウムを含む。
赤色発光ダイオード１０Ｒ、緑色発光ダイオード１０Ｇ、および、青色発光ダイオード１０Ｂのそれぞれは、平面ＬＥＤまたはナノワイヤＬＥＤでありうる。
１つの実施形態において、各画素の赤色発光ダイオードが、第１ｐドープ化合物半導体材料層８１２に電気的に短絡され、バックプレーン４０１上のそれぞれのボンディングパッド４２３にボンディングされる第１導電性ボンディング構造４３３（半田バンプのような）を含み、各画素の緑色発光ダイオード１０Ｇおよび青色発光ダイオード１０Ｂのうちの少なくとも１つが、第２ｐドープ化合物半導体材料層に電気的に短絡され、バックプレーン４０１上の別のそれぞれのボンディングパッド（４２１、または、４２２）にボンディングされる第２導電性ボンディング構造（４３１、または、４３２）（半田バンプのような）を含む。
１つの実施形態において、各画素の赤色発光ダイオード１０Ｒが、第１ｐドープ化合物半導体材料層８１２と第１導電性ボンディング構造４３３との間に位置し、第１単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４に向かって光を反射するように構成された第１反射層９６６を含む。
１つの実施形態において、各画素の赤色発光ダイオード１０Ｒが、第１ｐドープ化合物半導体材料層８１２と第１導電性ボンディング構造４３３との間に位置し、第１ｐドープ化合物半導体材料層８１２と第１導電性ボンディング構造４３３とに電気的に短絡された、第１透明導電性酸化物層９６４を含む。
１つの実施形態において、直視型ディスプレイデバイスは、画素のアレイ内の赤色発光ダイオード１０Ｒ、緑色発光ダイオード１０Ｇ、および、青色発光ダイオード１０Ｂのそれぞれを横方向に取り囲む誘電体充填材料層７９８と、誘電体充填材料層７９８上に位置し、画素のアレイ内の第１および第２単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の各インスタンスに電気的に短絡された、前側透明導電性酸化物層７９６と、をさらに含みうる。
図４１を参照すると、本開示の実施形態による第１の例示的な平面材料層スタックが示されている。第１の例示的な平面材料層スタックは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料がエピタキシャルに堆積されうる単結晶基板でありうる基板８０２を提供することによって形成されうる。例えば、基板８０２は、上面の結晶面としてｃ面（０００１面）を有するサファイア（酸化アルミニウム）基板でありうる。基板８０２は、平坦な上面を有することができる。本明細書で用いられる場合、"平坦"な面は、表面粗さが原因になる変動内のユークリッド二次元平面と実質的に一致する面を指す。
単結晶窒化ガリウム（ＧａＮ）層８０４は、エピタキシャル堆積プロセスによって成長されうる。窒化ガリウム層８０４は、意図せずに、または、意図的にｎドープされてもよい。単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４は、基板８０２（単結晶サファイア基板のような）上に成長させた単結晶窒化ガリウム材料を含む。堆積時、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４は、基板８０２の平坦な上面に平行な平坦な上面および平坦な底面を有する平坦な単結晶ｎドープＧａＮ層である。単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４は、例えば、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）プロセスのようなエピタキシャルな堆積プロセスによって形成されうる。単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の厚さは、基板８０２と窒化ガリウムとの格子定数の間の格子不整合によって引き起こされる転位欠陥が修復され、欠陥密度が単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の上面でのデバイス製造に適切なレベルまで減少するように選択されうる。非限定的な例示的な例において、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１．２ミクロンから６ミクロンの範囲でありうる。単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４は、第１導電型の電気的ドーパントでドープされてもよい。例えば、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４は、エピタキシャル堆積プロセスの間、ｎ型ドーパントとしてシリコンを導入することによってｎドープされてもよい。後続のプロセスで第１の例示的な平面材料層スタックを個片化すると、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４の各個別の部分は、第１発光デバイス１０Ｒでありうる、それぞれの発光デバイス内の単結晶ｎドープＧａＮ部となる。
１つの実施形態において、平面層スタック（１１１０、１１１８、１１２０、１１３０、１１４０、１１５０、１１６０）が単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４上に形成される。平面層スタック（１１１０、１１１８、１１２０、１１３０、１１４０、１１５０、１１６０）は、それぞれ、ひずみ変調層スタック（１１１２、１１１４）および／または（１１１２、１１２４）を含む１つ以上の平面超格子構造（１１１０、１１２０）と、平面発光窒化インジウムガリウム層１１３２および平面ＧａＮバリア層１１３４を含む平面発光量子井戸と、好ましくはｐドープ窒化アルミニウムガリウム層である平面ｐドープＩＩＩ族窒化物層１１４０と、を順に含むエピタキシャル材料層スタック（すなわち、互いにエピタキシャル的に整列したエピタキシャル材料層のスタック）を含みうる。しかしながら、ｐドープＩＩＩ族窒化物層１１４０は、代わりに、窒化ガリウム、または、低インジウム含有量の窒化インジウムアルミニウムガリウムを含んでいてもよい。複数の平面超格子構造（１１１０、１１２０）は、平面発光ＩｎＧａＮ層１１３２のひずみを変調および低減することができ、それによって、低い欠陥形成で高いインジウムの組み込みを可能にし、したがって、赤色波長範囲にわたって高い放射効率を可能にする。平面発光窒化インジウムガリウム層１１３２は、それを横切る電気的バイアス下において、６００ｎｍから７５０ｎｍの範囲の第１ピーク波長で光を放射するように構成される。１つの実施形態において、第１ピーク波長は、６１０ｎｍから６８０ｎｍの範囲でありうる。
例示的な例において、複数のひずみ変調層スタックが、第１ひずみ変調層スタック（１１１２、１１１４）および第２ひずみ変調層スタック（１１２２、１１２４）を含みうる。各第１ひずみ変調層スタック（１１１２、１１１４）は、第１介在窒化インジウムガリウム層１１１２と、第１介在ＧａＮ層１１１４と、を含みうる。各第２ひずみ変調層スタック（１１２２、１１２４）は、第２介在窒化インジウムガリウム層１１２２と、第２介在ＧａＮ層１１２４と、を含みうる。代わりの実施形態において、第１介在ＧａＮ層１１１４および第２介在ＧａＮ層１１２４のうち少なくとも１つの層が、それぞれのひずみ変調層スタック内の第１介在窒化インジウムガリウム層１１１２、または、第２介在窒化インジウムガリウム層１１２２とは異なるインジウム濃度を有する、それぞれ介在窒化アルミニウムガリウム層、または、介在窒化インジウムガリウム層に置き換えられてもよい。
１つの実施形態において、第１介在窒化インジウムガリウム層１１１２が、第２介在窒化インジウムガリウム層１１２２よりも低いインジウム濃度を有しうる。例えば、第１介在窒化インジウムガリウム層１１１２は、より小さなおよびより大きなｐの値もまた使用されうるが、ｐが０．０４から０．０８の範囲である、ＩｎｐＧａ（１−ｐ）Ｎの組成を有しうる。第２介在窒化インジウムガリウム層１１２２は、より小さなおよびより大きなｑの値もまた使用されうるが、ｑが０．０８から０．１２の範囲である、ＩｎｑＧａ（１−ｑ）Ｎの組成を有しうる。
より低いインジウム濃度の第１介在窒化インジウムガリウム層１１１２を含む第１ひずみ変調層スタック（１１１２、１１１４）は、"ＵＶ"スタック（例えば、４００ｎｍ未満のピーク波長を有するＵＶ放射を放射する）とみなされうる。より高いインジウム濃度の第２介在窒化インジウムガリウム層１１２２を含む第２ひずみ変調層スタック（１１２２、１１２４）は、"青色"スタック（例えば、４００ｎｍと４９５ｎｍとの間のピーク波長を有する青色可視光を放射する）とみなされうる。
各第１介在窒化インジウムガリウム層１１１２の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、０．７ｎｍから１．５ｎｍの範囲でありうる。各第１介在ＧａＮ層１１１４の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、３ｎｍから６ｎｍの範囲でありうる。各第２在窒化インジウムガリウム層１１２２の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２ｎｍから３ｎｍの範囲でありうる。各第２介在ＧａＮ層１１２４の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１５ｎｍから２０ｎｍの範囲でありうる。
第１および第２超格子構造（１１１０、１１２０）の層は、ｐ型またはｎ型ドーパントで意図的にドープされなくてもよい。意図的にドープされていないこのようなＩＩＩ族窒化物層は、典型的にはｎ型導電性を有する。
いかなる特定の理論によって縛られることを望まないが、第２超格子構造１１２０の第２ひずみ変調層スタック（１１２２、１１２４）における第２介在窒化インジウムガリウム層１１２２が、第１超格子構造１１１０の第２ひずみ変調層スタック（１１２２、１１２４）における第１介在窒化インジウムガリウム層１１１２よりも高いインジウム含有量であることに起因して、第２超格子構造１１２０の有効格子定数は、第１超格子構造１１１０の有効格子定数よりも大きいことが可能であると考えられる。
第１超格子構造１１１０は、より少ないおよびより大きな数も繰り返し使用されうるが、１０から１５のような、３から３０の第１ひずみ変調層スタック（１１１２、１１１４）を含みうる。第１多重量子井戸構造１１１０の全体の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２０ｎｍから１５０ｎｍの範囲でありうる。
第２超格子構造１１２０は、より少ないおよびより大きな数も繰り返し使用されうるが、５から１０のような、２から１５の第２ひずみ変調層スタック（１１２２、１１２４）を含みうる。第２超格子構造１１２０の全体の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２０ｎｍから１５０ｎｍの範囲でありうる。第２超格子構造１１２０は、第１超格子構造１１１０よりも少ない数のひずみ変調層スタック（すなわち、より少ない数の層）を含みうる。
各ひずみ変調層スタック（１１１２、１１１４）または（１１２２、１１２４）は、それぞれの超格子構造（１１１０、１１２０）内のひずみ変調層スタックの両側に位置する２つの層の間にひずみの調整を提供するバッファ層として機能しうる。例えば、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４と平面発光窒化インジウムガリウム層１１３２との格子定数の差は、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４と平面発光窒化インジウムガリウム層１１３２との間の格子定数の緩やかな遷移を提供するひずみ変調層スタックによって調整されうり、その結果、平面発光窒化インジウムガリウム層１１３２が、高品質なエピタキシャル膜として形成されうる。超格子構造（１１１０、１１２０）は、基板、または、下にある層８０４から、平面発光窒化インジウムガリウム層１１３２を含む発光領域１１３０（すなわち、活性領域）に、転位および他の欠陥のような格子欠陥が伝播するのを阻止する。
複数のひずみ変調層スタック（１１１２、１１１４）または（１１２２、１１２４）内の窒化インジウムガリウム層および窒化ガリウム層は、それぞれウルツ鉱構造を有することに注意されたい。本明細書で用いられる場合、ウルツ鉱構造を有する層スタックの"有効格子定数"は、各格子定数"ａ"がそれぞれの成分層内のすべての原子の数を層スタック内のすべての原子の数で割ったものによって定義される割合によって重み付けされる、層スタック内のすべての成分層のウルツ鉱構造の六方晶面格子定数"ａ"の重み付け平均である。
１つの実施形態において、複数のひずみ変調層スタック（１１１２、１１１４）または（１１２２、１１２４）の介在窒化インジウムガリウム層（１１１２、１１２２）のインジウムの有効格子定数および原子濃度は、単結晶ｎドープＧａＮ部から、すなわち、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４からの各ひずみ変調層スタック（１１１２、１１１４）または（１１２２、１１２４）の物理的な距離と共に単調に増加しうる。したがって、第１超格子１１１０の下部の第１介在窒化インジウムガリウム層１１１２は、第１超格子１１１０の上部の第１介在窒化インジウムガリウム層１１１２よりも低いインジウム含有量および低い格子定数を有していてもよい。代わりに、第１超格子１１１０のすべての第１介在窒化インジウムガリウム層１１１２が、ほぼ同じインジウム含有量および同じ格子定数を有していてもよい。
同様に、１つの実施形態において、第２超格子１１２０の下部の第２介在窒化インジウムガリウム層１１２２は、第２超格子１１２０の上部の第２介在窒化インジウムガリウム層１１２２よりも低いインジウム含有量および低い格子定数を有していてもよい。代わりに、第２超格子１１２０のすべての第２介在窒化インジウムガリウム層１１２２が、ほぼ同じインジウム含有量および同じ格子定数を有していてもよい。
任意に、層のエピタキシャル成長の間の全体的なひずみを低減するために、第１超格子構造１１１０の第１ひずみ変調層スタック（１１１２、１１１４）の群と、第２超格子構造１１２０の第２ひずみ変調層スタック（１１２２、１１２４）の群と、の間に、平面ＧａＮスペーサ層１１１８が提供されうる。例えば、平面ＧａＮスペーサ層１１１８は、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、３０ｎｍから５０ｎｍの範囲の厚さを有しうる。平面ＧａＮスペーサ層１１１８は、ｐ型またはｎ型ドーパントで意図的にドープされなくてもよい。意図的にドープされていないこのようなＧａＮ層は、典型的にはｎ型導電性を有する。
発光領域１１３０は、平面発光量子井戸１１３０を含むことができる。平面発光量子井戸１１３０は、第２超格子構造１１２０内の最も遠位の第２ひずみ変調層スタック（１１２２、１１２４）でありうる最も遠位のひずみ変調層スタック上に形成されうる。平面発光量子井戸１１３０は、平面発光窒化インジウムガリウム層１１３２と、平面窒化アルミニウムガリウム層１１３３と、平面ＧａＮバリア層１１３４と、をこの順で含む。１つの実施形態において、これらの層は意図的にドープされていない。
平面発光窒化インジウムガリウム層１１３２は、６００ｎｍから７５０ｎｍの範囲、好ましくは６１０ｎｍから６８０ｎｍの範囲のピーク波長で発光する組成を有するエピタキシャル窒化インジウムガリウム材料を含む。１つの実施形態において、平面発光窒化インジウムガリウム層１１３２は、ＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｎの組成を有し、ｘは０．２６から０．５５の範囲（すなわち、下にある窒化インジウムガリウム層１１１２および１１２２よりも高いインジウム含有量）である。１つの実施形態において、平面発光窒化インジウムガリウム層１１３２は、２ｎｍから５ｎｍの範囲の厚さを有しうる。
平面窒化アルミニウムガリウム層１１３３は、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎの組成を有しうり、ｙは０．３から１．０（０．５から０．８のような）である。１つの実施形態において、平面窒化アルミニウムガリウム層は、０．５ｎｍから１．０ｎｍのような、０．５ｎｍから５．０ｎｍの範囲の厚さを有しうる。いかなる特定の理論によって縛られることを望まないが、平面窒化アルミニウムガリウム層１１３３は、層１１３２が赤色の範囲のピーク波長を有する可視光を放射する（例えば、赤色光を放射する）ことを可能にするための十分に高いインジウム含有量を層１１３２に提供するために、堆積の間に下にある平面発光窒化インジウムガリウム層１１３２からのインジウムの蒸発を低減、または、防止すると考えられる。加えて、または、代わりに、第２超格子構造１１２０のバンド構造および圧電効果の変更は、窒化アルミニウムガリウム層１１３３からより長い波長に向かって、すなわち、６１０ｎｍから６８０ｎｍの赤色波長範囲に向かって、ピーク波長のシフトを可能にしてもよい。さらに、平面窒化アルミニウムガリウム層１１３３は、ｐ側層１１４０および１１５０とのひずみ補償を提供して、より良い品質（すなわち、より低い欠陥）のｐ側層を提供してもよく、および／または、電子と正孔とを分離する望ましくない圧電効果に起因する平面窒化アルミニウムガリウム層１１３２内の量子井戸バンド構造を緩和してもよい。ひずみ補償は、量子井戸（赤色光を放射する）とエピタキシャルスタックの残りの部分との間で起こりうり、主に、活性層自体（ならびにｐ層）におけるミスフィット欠陥形成を低減する。
平面ＧａＮバリア層１１３４は、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１５ｎｍから２０ｎｍの範囲の厚さを有しうる。平面ＧａＮバリア層１１３４は、平面発光窒化インジウムガリウム層１１３２と、後に形成される（例えば、発光のための量子井戸を形成するための）ｐ型化合物半導体材料層と、の間にエネルギーバリアを提供する。
第１超格子構造１１１０、平面ＧａＮスペーサ層１１１８、第２超格子構造１１２０、および、平面発光量子井戸１１３０内の種々の材料層は、"ドープされていない"、すなわち、真性である（すなわち、電気ドーパントを含まない）、または、リアクタチャンバの残留ドーパントの組み込みによって典型的に引き起こされる低レベルのドーパント濃度でありうる。本明細書で用いられる場合、"ドープされていない"半導体材料は、製造の間に意図的なドーピングプロセスを受けていない半導体材料を指す。ドープされていない半導体材料は、典型的には自由電荷キャリア濃度を有し、これは、半導体材料を導電性にするには不十分であることは当該技術分野において周知である。典型的には、ドープされていない半導体材料は、１．０×１０１６／ｃｍ３以下の自由電荷キャリアを有する。
ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１１４０のような平面ｐドープＩＩＩ族窒化物層は、平面発光量子井戸１１３０上に形成されうる。例えば、平面ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１１４０は、平面ＧａＮバリア層１１３４上に直接形成されうる。１つの実施形態において、平面ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１１４０は、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１０ｎｍから２０ｎｍの範囲の厚さを有しうる。１つの実施形態において、平面ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１１４０は、より小さなおよびより大きな自由電荷キャリア濃度もまた使用されうるが、３．０×１０１７／ｃｍ３から１．０×１０２０／ｃｍ３のような、１．０×１０１７／ｃｍ３から３．０×１０２０／ｃｍ３の自由電荷キャリア濃度（すなわち、正孔の濃度）を提供するドーパント濃度でｐドープされうる。平面ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１１４０は、窒化アルミニウムガリウム層１１３３よりも低いアルミニウムコンタクトを有しうる。例えば、平面ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１１４０は、ＡｌｚＧａ（１−ｚ）Ｎの組成を有しうり、ｚは、０．２から０．３のような、０．５未満である。
任意で第１ｐドープ化合物半導体材料層１１５０が、平面ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１１４０上に形成されうる。第１ｐドープ化合物半導体材料層１１５０は、ｐドープ窒化ガリウムのような、ｐドープ単結晶化合物半導体材料を含みうる。１つの実施形態において、第１ｐドープ化合物半導体材料層１１５０は、より小さなおよびより大きな自由電荷キャリア濃度もまた使用されうるが、３．０×１０１７／ｃｍ３から１．０×１０２０／ｃｍ３のような、１．０×１０１７／ｃｍ３から３．０×１０２０／ｃｍ３の自由電荷キャリア濃度（すなわち、正孔の濃度）を提供するドーパント濃度でｐドープされうる。
第２ｐドープ化合物半導体材料層１１６０が、第１ｐドープ化合物半導体材料層１１５０上に形成されうる。第２ｐドープ化合物半導体材料層１１６０は、ｐドープ窒化ガリウムのような、高濃度ｐドープ単結晶化合物半導体材料を含みうる。第２ｐドープ化合物半導体材料層１１６０のドーパント濃度は、第１ｐドープ化合物半導体材料層１１５０のドーパント濃度よりも大きくされうる。１つの実施形態において、第２ｐドープ化合物半導体材料層１１６０は、より小さなおよびより大きな自由電荷キャリア濃度もまた使用されうるが、１．０×１０２０／ｃｍ３から２．０×１０２１／ｃｍ３のような、５．０×１０１９／ｃｍ３から３．０×１０２１／ｃｍ３の自由電荷キャリア濃度（すなわち、正孔の濃度）を提供するドーパント濃度でｐドープされうる。第１および第２ｐドープ化合物半導体材料層（１１５０、１１６０）の合計厚さは、より小さなおよびより大きな厚さも使用されうるが、９０ｎｍから２００ｎｍの範囲でありうる。
透明導電性酸化物層９６４などの透明導電性電極が、第１および第２ｐドープ化合物半導体材料層（１１５０、１１６０）の上に堆積されうる。発光窒化インジウムガリウム層１１３２からの発光が、透明導電性電極の上に続いて形成される反射層によって、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層８０４に向かって下方に向けられる場合、透明導電性酸化物層９６４は、本明細書では裏側透明導電性酸化物層９６４と呼ばれる。透明導電性酸化物層９６４は、インジウム錫酸化物またはアルミニウムドープ酸化亜鉛のような、透明導電性酸化物材料を含む。透明導電性酸化物層９６４は、ｐドープ化合物半導体材料層８１２のエリア全体にわたって延在する連続材料層として堆積されうる。透明導電性酸化物層９６４の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２００ｎｍから１ミクロンのような、１００ｎｍから２ミクロンの範囲でありうる。
任意で、裏側透明導電性酸化物層９６４の上に連続的に延在する反射層９６６を形成するために、反射材料が堆積されうる。反射層９６６は、裏側透明導電性酸化物層９６４を介して、ｐドープ化合物半導体材料層１１６０に電気的に短絡される。１つの実施形態において、反射層９６６は、銀、アルミニウム、銅、および、金から選択される少なくとも１つの材料を含む。１つの実施形態において、反射材料は、物理蒸着（スパッタリング）または真空蒸着によって堆積されうる。反射層９６６は、透明基板８０２を通して活性領域１１３０からの発光を反射するために使用されうる。
その後、誘電体材料層を形成するための図３６の追加のプロセスステップが実行されうり、複数の第１発光ダイオード１０Ｒを提供するための図３７および図３８のプロセスステップが実行されうる。複数の第１発光ダイオード１０Ｒに個片化すると、図４１の構造の各平面材料層は、平坦な上面を有する単結晶ｎドープＧａＮ部である第１発光ダイオード１０Ｒ内の単結晶ｎドープＧａＮ層のそれぞれの部分に平行な層になる。
各第１発光ダイオード１０Ｒは、図４１に示される第１の例示的な平面材料層スタックの一部を含む。各第１発光ダイオード１０Ｒは、平坦な上面を有する単結晶ｎドープＧａＮ層である単結晶ｎドープＧａＮ部を含む。複数のひずみ変調層スタック内の各層、発光窒化インジウムガリウム層、ＧａＮバリア層、および、ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層は、単結晶ｎドープＧａＮ層の平坦な上面に平行なそれぞれの上面およびそれぞれの底面を有する平面層である。
図４２を参照すると、２つの平面発光量子井戸を含むように（すなわち、発光窒化インジウムガリウム層１１３２、平面窒化アルミニウムガリウム層１１３３、および、ＧａＮバリア層１１３４の２つの繰り返しを含むように）発光領域１１３０を変更することによって、第１の例示的平面材料層スタックから派生しうる、第２の例示的平面材料層スタックが示されている。したがって、第２の例示的な平面材料層スタックの発光領域１１３０は、平面単結晶ｎドープＧａＮ層８０４の近接側から平面単結晶ｎドープＧａＮ層８０４の遠位側に向かい、発光窒化インジウムガリウム層１１３２、平面窒化アルミニウムガリウム層１１３３、ＧａＮバリア層１１３４、ＧａＮバリア層１１３４上に位置する追加の発光窒化インジウムガリウム層１１３２、追加の平面窒化アルミニウムガリウム層１１３３、および、追加の発光窒化インジウムガリウム層１１３３上に位置する追加のＧａＮバリア層１１３４のスタックを含む。ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１１４０は、追加のＧａＮバリア層１１３４上に直接形成されうる。
第１発光ダイオード１０Ｒを提供するために、図４１の第１の例示的な平面材料層サック上のように、第２の例示的な平面材料層スタック上で追加のプロセスステップが実行されうる。
図４１および図４２の第１または第２の例示的な平面材料層スタックが使用される場合、各第１発光ダイオード１０Ｒ内に提供されるエピタキシャル材料層スタックと同じ層シーケンスを平面層スタックが有するように基板８０２上に平面層スタックを形成し、平面層スタックの上に導電性ボンディング構造（図３７に示される導電性ボンディング構造４３３のような）を形成し、および、第１発光ダイオード１０Ｒを提供するために基板８０２および平面層スタックをダイシングすることによって、第１発光ダイオード１０Ｒを提供しうる。
図４３を参照すると、ナノワイヤを含む発光ダイオードを形成するための例示的なデバイス構造が示されている。本開示の１つの実施形態において、赤色可視光を放射するナノワイヤを含む発光ダイオードを提供するために、ナノワイヤ成長方法が使用される。
本明細書で用いられる場合、"ｐ面"は、ナノワイヤの先端における対角面（例えば、｛１−１０１｝面）である"ピラミッド面"を意味し、"ｃ面"は、（０００１）ベース面を表し、"ｍ面"は、｛１０−１０｝垂直側壁面のいずれかを表す。成長速度とは、特に断らない限り、成長面に垂直な方向に沿った層の成長速度を意味する。
図４３に示される例示的なデバイス構造は、基板８０２上のナノワイヤを含む発光ダイオードのためのプロセス中構造である。本明細書で用いられる場合、"プロセス中"構造は、最終構造を作製するために後に変更される構造を指す。基板８０２は、成長基板２２（サファイア基板のような）、任意のバッファ半導体層２４、および、平面単結晶ｎドープＧａＮ層２６を含みうる。平面単結晶ｎドープＧａＮ層２６は、後に形成される各発光ダイオードの１つのノードとして機能する。任意のバッファ半導体層２４および平面単結晶ｎドープＧａＮ層２６は、バッファ半導体層２４および平面単結晶ｎドープＧａＮ層２６のそれぞれが、成長基板８０２（単結晶サファイア（Ａ２Ｏ３）基板を含みうる）の単結晶構造にエピタキシャル配向された単結晶半導体材料を含むように、エピタキシャル堆積プロセスによって形成されうる。
次に、成長マスク４２が、平面単結晶ｎドープＧａＮ層２６の上面上に形成される。成長マスク４２は窒化シリコン、または、酸化シリコンのような誘電体材料を含み、例えば、化学気相成長によって形成されうる。成長マスク４２の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１０ｎｍから５００ｎｍの範囲でありうる。
開口部４３は、例えば、フォトレジスト層（不図示）の塗布およびパターニングと、続いてパターニングされたフォトレジスト層をエッチングマスクとして使用して、成長マスク４２の物理的に露出した部分をエッチングするエッチングプロセスと、によって、成長マスク４２を貫通して形成される。フォトレジスト層は、その後、例えば、アッシングによって除去されうる。開口部は、円形、楕円形、または、多角形であってもよい。例示的な例において、各開口部４３の最大横寸法（直径、または、長軸など）は、より小さなおよびより大きな最大横寸法もまた使用されうるが、５０ｎｍから５００ｎｍの範囲でありうる。開口部４３は、例えば、六角形アレイ（正三角形アレイを含む）、長方形アレイ、または、平行四辺形アレイであってもよい二次元アレイを形成しうる。隣接するペアの開口部４３間の中心と中心との距離は、より小さなおよびより大きな距離もまた使用されうるが、１５０ｎｍから５ミクロンの範囲でありうる。
図４４を参照すると、ナノワイヤコア３２が、Ｖ族限定で実行される選択エピタキシャルプロセスによって、パターニングされた成長マスク４２の開口部４３を通して成長しうる。代わりに、シリコンエンリッチ成長ＣＶＤ法、パルス成長ＣＶＤ法、または、ＭＢＥ法が、ナノワイヤコア３２を形成するために使用されうる。各ナノワイヤコア３２は、基板８０２の上面に実質的に垂直な方向に沿って、パターニングされた成長マスク４２のそれぞれの開口部４３を通って延在する。ナノワイヤコア３２は、ｃ面に垂直な方向に沿って第１導電型のドーピング（ｎドープＧａＮのような）を有する単結晶ドープ半導体材料のエピタキシャル成長を提供するプロセス条件下で、選択エピタキシャルプロセスによって、平面単結晶ｎドープＧａＮ層２６の物理的に露出した表面から成長されうる。ｃ面は、平面単結晶ｎドープＧａＮ層２６の上面に平行でありうる。ナノワイヤコア３２の成長は、誘電体表面から何れの半導体材料を成長させずに、主としてｃ方向、すなわち、ｃ平面に垂直な方向に沿って、物理的に露出した半導体表面から単結晶半導体材料を成長させる選択半導体堆積プロセスによって行われうる。各ナノワイヤコア３２の全体は、単結晶でありうり、平面単結晶ｎドープＧａＮ層２６とエピタキシャル整列しうる。
本明細書で用いられる場合、各ナノワイヤコア３２のアスペクト比は、成長マスク４２を通るそれぞれの開口部の最大横方向寸法であるナノワイヤコアのベースにおける最大横方向寸法に対するナノワイヤコアの最終の高さとして定義される。ナノワイヤコア３２のアスペクト比は、より小さなおよびより大きなアスペクト比もまた使用されうるが、２から４０の範囲でありうる。
図４５、図４６Ａおよび図４６Ｂを参照すると、シェル層スタック３４が、単結晶ｎドープＧａＮ部である各ナノワイヤコア３２上に形成される。図４６Ａは、図４５の例示的なデバイス構造の領域Ｍの拡大図であり、図４６Ｂは、図４５の例示的なデバイス構造の領域Ｒの拡大ＴＥＭ顕微鏡写真である。成長モードは、シェル層スタック３４内にシェル層を形成するために、ＩＩＩ−Ｖ族材料の従来の成長で使用される高Ｖ／ＩＩＩ成長モードとも呼ばれるＩＩＩ族限定成長モードに変更されうる。したがって、シェル層は、それぞれの選択エピタキシャルプロセスの間に、すべての物理的に露出された半導体表面上に形成されうる。
シェル層スタック３４は、任意の複数のシェルひずみ変調層スタック（１２１０、１２２０、１２２５）を順番に含むエピタキシャルシェル層スタック（すなわち、互いにエピタキシャルに整列されたエピタキシャルシェル層のスタック）、シェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２を含むシェル発光量子井戸、シェル窒化アルミニウムガリウム層１１３３、シェルＧａＮバリア層１２３４、および、シェルｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１２４０を含みうる。シェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２は、それを横切る電気的バイアス下において、６００ｎｍから７５０ｎｍの範囲の第１ピーク波長で光を放射するように構成される。１つの実施形態において、第１ピーク波長は、６１０ｎｍから６８０ｎｍの範囲でありうる。本明細書で用いられる場合、"シェル層"は、ナノワイヤコア３２のすべてのファセットを横方向に囲み、その上に重なる連続材料層を指す。シェル層の厚さは、ナノワイヤコア３２のファセットにわたって変化してもよい。例えば、シェル層の垂直部分は、シェル層の傾斜部分よりも厚くてもよい。
各ひずみ変調層スタック（１２１０、１２２０、１２２５）は、それぞれ介在窒化インジウムガリウム層（１２１２、１２２２、１２２６）、および、介在ＧａＮ層（１２１４、１２２４、１２２８）の層の少なくとも１つのペアを含む。最も内側のひずみ変調層スタックは、層１２１２および１２１４のペアの複数のスタックを含む超格子シェル１２１０を含んでいてもよい。各ひずみ変調層スタック（１２１０、１２２０、１２２５）は、ひずみ変調層スタック（１２１０、１２２０、１２２５）の両側に位置する２つの層の間にひずみの緩和を提供するバッファ層として機能しうる。例えば、ナノワイヤコア３２の単結晶ｎドープ窒化ガリウム部とシェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２との格子定数の差は、シェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２が高品質のエピタキシャル膜として形成されうるように、ナノワイヤコア３２とシェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２との間の格子定数の緩やかな遷移を提供し、かつ、格子欠陥をトラップするひずみ変調層スタック（１２１０、１２２０、１２２５）によって調整されうる。
複数のシェルひずみ変調層スタック（１２１０、１２２０、１２２５）内の種々の層は、それぞれウルツ鉱構造を有する。例示的な例において、複数のひずみ変調層スタック（１２１０、１２２０、１２２５）は、複数（例えば、５から１０）の第１ひずみ変調層スタック（１２１２、１２１４）の超格子シェル１２１０と、第２ひずみ変調層スタック１２２０と、第３ひずみ変調層スタック１２２５と、を含みうる。各第１ひずみ変調層スタック（１２１２、１２１４）は、第１介在窒化インジウムガリウム層１２１２と、第１介在ＧａＮ層１２１４と、を含みうる。第２ひずみ変調層スタック１２２０は、第２介在窒化インジウムガリウム層１２２２と、第２介在ＧａＮ層１２２４と、を含みうる。第３ひずみ変調層スタック１２２５は、第３介在窒化インジウムガリウム層１２２６と、第３介在ＧａＮ層１２２８と、を含みうる。
第１ひずみ変調層スタック（１２１２、１２１４）のそれぞれは、第１有効格子定数を有しうり、第２ひずみ変調層スタック１２２０は、第１有効六方晶面格子定数よりも大きい第２有効六方晶面格子定数を有しうり、第３ひずみ変調層スタック１２２５は、第２有効六方晶面格子定数よりも大きい第３有効六方晶面格子定数を有しうる。
１つの実施形態において、複数のひずみ変調層スタック（１２１０、１２２０、１２２５）の介在窒化インジウムガリウム層（１２１２、１２２２、１２２６）のインジウムの原子濃度は、単結晶ｎドープＧａＮ部、すなわち、ナノワイヤコア３２からの各ひずみ変調層スタック（１２１０、１２２０、１２２５）の物理的な距離と共に単調に増加しうる。
１つの実施形態において、第１介在窒化インジウムガリウム層１２１２が、第２介在窒化インジウムガリウム層１２２２よりも低いインジウム濃度を有しうる。例えば、第１介在窒化インジウムガリウム層１２１２は、より小さなおよびより大きなｐの値もまた使用されうるが、ｐが０．０４から０．０８の範囲である、ＩｎｐＧａ（１−ｐ）Ｎの組成を有しうる。第２介在窒化インジウムガリウム層１２２２は、より小さなおよびより大きなｑの値もまた使用されうるが、ｑが０．１０から０．１２の範囲である、ＩｎｑＧａ（１−ｑ）Ｎの組成を有しうる。第３介在窒化インジウムガリウム層１２２６は、より小さなおよびより大きなｒの値もまた使用されうるが、ｒが０．１５から０．３０の範囲である、ＩｎｒＧａ（１−ｒ）Ｎの組成を有しうる。各第１介在窒化インジウムガリウム層１２１２の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、０．７ｎｍから１．５ｎｍの範囲でありうる。各第１介在ＧａＮ層１２１４の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、３ｎｍから５ｎｍの範囲でありうる。第２介在窒化インジウムガリウム層１２２２の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、４ｎｍから６ｎｍの範囲でありうる。第２介在ＧａＮ層１２２４の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２ｎｍから４ｎｍの範囲でありうる。第３介在窒化インジウムガリウム層１２２６の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２．５ｎｍから８ｎｍの範囲でありうる。第３介在ＧａＮ層１２２４の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、６ｎｍから１０ｎｍの範囲でありうる。
任意に、シェル層のエピタキシャル成長の間の全応力を低減するために、第１ひずみ変調層スタック（１２１２、１２１４）（すなわち、超格子シェル１２１０）のグループと第２ひずみ変調層スタック１２２０との間に、シェルＧａＮスペーサ層１２１８が提供されうる。例えば、シェルＧａＮスペーサ層１２１８は、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、３０ｎｍから５０ｎｍの範囲の厚さを有しうる。
１つの実施形態において、第２ひずみ変調層スタック１２２０の有効六方晶面格子定数が、第１超格子シェル１２１０の有効六方晶面格子定数よりも大きくされうり、第３ひずみ変調層スタック１２２５の有効六方晶面格子定数が、第２ひずみ変調層スタック１２２０の有効六方晶面格子定数よりも大きくされうる。さらに、第２介在窒化インジウムガリウム層１２２２のインジウムの原子濃度は、第１介在窒化インジウムガリウム層１２１２のインジウムの原子濃度よりも大きくされうり、第３介在窒化インジウムガリウム層１２２６のインジウムの原子濃度は、第２介在窒化インジウムガリウム層１２２２のインジウムの原子濃度よりも大きくされうる。第２ひずみ変調層スタック１２２０のインジウムの原子パーセンテージは、超格子シェル１２１０のインジウムの原子パーセンテージよりも大きくされうり、第３ひずみ変調層スタック１２２５のインジウムの原子パーセンテージは、第２ひずみ変調層スタック１２２０のインジウムの原子パーセンテージよりも大きくされうる。
超格子シェル１２１０は、ＵＶ放射を放射しうり、第２ひずみ変調層スタック１２２０は、青色可視光を放射しうり、第３ひずみ変調層スタック１２２５は、緑色可視光を放射しうる。１つの実施形態において、第２ひずみ変調層スタック１２２０は、少なくとも３つのピークを有する不均一な表面プロファイルを有しうり、少なくとも３つのピークのそれぞれは、谷によって少なくとも３つのピークのうちの隣接するピークから分離され、少なくとも３つのピークのそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第９，２８１，４４２号明細書に記載されるように、隣接する谷から離れる半径方向に少なくとも２ｎｍ延在する。不均一な表面プロファイルを有するこの第２ひずみ変調層スタック１２２０は、ひずみの管理に加えて、インジウムリッチ領域を有する発光領域シェル１２３０の表面プロファイルの変更／準備のために使用されうる。
発光領域シェル１２３０は、第３ひずみ変調層スタック１２２５でありうる最も遠位のひずみ変調層スタック上に形成される発光量子井戸でありうる。シェル発光量子井戸１２３０は、シェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２と、シェル窒化アルミニウムガリウム層１２３３と、シェルＧａＮバリア層１２３４と、を含む。
シェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２は、６００ｎｍから７５０ｎｍの範囲、好ましくは６１０ｎｍから６８０ｎｍの範囲のピーク波長で発光する組成を有するエピタキシャル窒化インジウムガリウム材料を含む。１つの実施形態において、シェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２は、３ｎｍから７ｎｍの範囲の厚さを有しうる。
１つの実施形態において、シェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２は、活性領域量子井戸シェルのインジウム不足領域よりも少なくとも５原子パーセント高いインジウム含有量を有するインジウムリッチ領域を含み、これは米国特許第９，２８１，４４２号明細書に記載されているように、下にある第２ひずみ変調層スタック１２２０の不均一な表面プロファイルに少なくとも部分的に起因すると考えられる。
１つの実施形態において、シェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２は、図４６Ｂに示されるインジウムリッチな"ナノリング"または"ひさし"領域１２３２Ａも含む。その両方が、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる国際公開第２１０６／０２５３２５号および２０１４年８月１２日に出願されたその優先件を主張する米国仮出願６２／０３６，３６３号に記載されているように、ナノリング領域１２３２Ａは、シェルの上端部のｐ面からシェルの下部のｍ面への構造的不連続性を含む。領域１２３２Ａは、傾斜したｐ面側壁を有する層１２３２の上端部および実質的に垂直なｍ面側を有する層１２３２の下部よりも少なくとも５原子パーセント高いインジウム含有量を有する。ナノリング領域１２３２Ａは、ナノワイヤコア３２の上端部と下部との間の、ナノワイヤコア３２の中央部の全周を取り囲むリング形状領域である。ナノリング領域１２３２Ａは、インジウム対ガリウムの原子比が３．５：６．５のような、インジウム対ガリウムの原子比が少なくとも３：７であってもよい。しかしながら、３：７未満のような他の比率が、また使用されてもよい。１つの実施形態において、シェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２の少なくとも一部（少なくともナノリング領域１２３２Ａのような）は、ＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｎの組成を有し、ｘは、０．３５から０．５０のような、０．２６から０．５５の範囲である。
シェル窒化アルミニウムガリウム層１２３３は、製造の間、下にあるシェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２からのインジウムの蒸発を防止しうる薄い窒化アルミニウムガリウム材料を含む。シェル窒化アルミニウムガリウム層１２３３は、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎの組成を有しうり、ｙは０．３から１．０（０．５から０．８のような）である。１つの実施形態において、シェル窒化アルミニウムガリウム層は、０．５ｎｍから１．０ｎｍのような、（０．５ｎｍから１．５ｎｍのような）０．２ｎｍから３．０ｎｍの範囲の厚さを有しうる。
シェルＧａＮバリア層１２３４は、５ｎｍから２０ｎｍの範囲の厚さを有しうる。シェルＧａＮバリア層１２３４は、シェル発光窒化インジウムガリウム層１２３２と、後に形成されるｐ型化合物半導体材料層と、の間にエネルギーバリアを提供する。任意に、ナノワイヤコア３２のナノコンプライアンスに起因して、上述の種々のひずみ変調層（１２１０、１２１８、１２２０、１２２５）のうちの１つ以上が省略されてもよく、シェル発光量子井戸１２３０がナノワイヤコア３２上、ＧａＮ、または、ＡｌＧａＮバリア層上、および／または、ナノワイヤコア３２上に位置する他のシェル層の１つの上に直接形成されてもよい。
超格子シェル１２１０、シェルＧａＮスペーサ層１２１８、第２ひずみ変調層スタック１２２０、第３ひずみ変調層スタック１２２５、および、シェル発光量子井戸１２３０内の種々の材料層は、ドープされていなくてもよく（例えば、意図的にドープされていない）、１．０×１０１９／ｃｍ３以下の自由電荷キャリア濃度を有していてもよい。
シェルｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１２４０は、シェル層スタック３４上、すなわち、シェル発光量子井戸１２３０上に形成されうる。例えば、シェルｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１２４０は、シェルＧａＮバリア層１２３４上に直接形成されうる。１つの実施形態において、シェルｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１２４０は、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１０ｎｍから３０ｎｍの範囲の厚さを有しうる。１つの実施形態において、シェルｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１２４０は、より小さなおよびより大きな自由電荷キャリア濃度もまた使用されうるが、３．０×１０１７／ｃｍ３から１．０×１０２０／ｃｍ３のような、１．０×１０１７／ｃｍ３から３．０×１０２０／ｃｍ３の自由電荷キャリア濃度（すなわち、正孔の濃度）を提供するドーパント濃度でｐドープされうる。シェルｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１２４０は、シェル窒化アルミニウムガリウム層１２３３よりも低いアルミニウム含有量を有しうり、ＡｌｚＧａ（１−ｚ）Ｎの組成を有しうり、ｚは、０．２から０．３のような、０．５未満である。
図４７を参照すると、第１ｐドープ化合物半導体材料層１２５０が、シェルスタック３４上に（例えば、シェルスタック３４の外面を形成するシェルｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１２４０上に）形成されうる。第１ｐドープ化合物半導体材料層１２５０は、ｐドープ窒化ガリウムのような、ｐドープ単結晶化合物半導体材料を含みうる。１つの実施形態において、第１ｐドープ化合物半導体材料層１２５０は、より小さなおよびより大きな自由電荷キャリア濃度もまた使用されうるが、３．０×１０１７／ｃｍ３から１．０×１０２０／ｃｍ３のような、１．０×１０１７／ｃｍ３から３．０×１０２０／ｃｍ３の自由電荷キャリア濃度（すなわち、正孔の濃度）を提供するドーパント濃度でｐドープされうる。堆積されたｐドープ化合物半導体材料は、各ナノワイヤを横方向に取り囲む垂直シームまたはボイドを伴ってまたは伴わずにナノワイヤ間で合体し、連続材料層として第１ｐドープ化合物半導体材料層１２５０を形成する。
ナノワイヤコア３２、シェル層スタック３４、シェルｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１２４０、および、第１ｐドープ化合物半導体材料層１２５０の各組合せは、半導体ナノワイヤ１３００を構成する。
図４８を参照すると、第２ｐドープ化合物半導体材料層１２６０が、第１ｐドープ化合物半導体材料層１２５０上に形成されうる。第２ｐドープ化合物半導体材料層１２６０は、ｐドープ窒化ガリウムのような、ｐドープ単結晶化合物半導体材料を含みうる。第２ｐドープ化合物半導体材料層１２６０のドーパント濃度は、第１ｐドープ化合物半導体材料層１２５０のドーパント濃度よりも大きくされうる。１つの実施形態において、第２ｐドープ化合物半導体材料層１２６０は、より小さなおよびより大きな自由電荷キャリア濃度もまた使用されうるが、１．０×１０２０／ｃｍ３から２．０×１０２１／ｃｍ３のような、５．０×１０１９／ｃｍ３から３．０×１０２１／ｃｍ３の自由電荷キャリア濃度（すなわち、正孔の濃度）を提供するドーパント濃度でｐドープされうる。第２ｐドープ化合物半導体材料層１２６０の厚さは、第２ｐドープ化合物半導体材料層１２６０が半導体ナノワイヤ１３００間のギャップを充填し、連続上面を提供する連続材料層として形成される、または、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第８，３５０，２４９号明細書に記載されるように、半導体ナノワイヤ間のエアギャップを封入するエアブリッジ構造を形成するように選択される。
図４９を参照すると、透明導電性酸化物層９６４などの透明導電性電極が、第１および第２ｐドープ化合物半導体材料層（１２５０、１２６０）の上に堆積されうる。発光窒化インジウムガリウム層１２３２からの発光が、透明導電性電極の上に続いて形成される反射層９６６によって、単結晶ｎドープ窒化ガリウム層２６に向かって下方に向けられる場合、透明導電性酸化物層９６４は、本明細書では裏側透明導電性酸化物層９６４と呼ばれる。透明導電性酸化物層９６４は、インジウム錫酸化物またはアルミニウムドープ酸化亜鉛のような、透明導電性酸化物材料を含む。透明導電性酸化物層９６４は、第１および第２ｐドープ化合物半導体材料層（１２５０、１２６０）のエリア全体にわたって延在する連続材料層として堆積されうる。透明導電性酸化物層９６４は、発光ダイオードの各グループの独立した動作を可能にするために、発光ダイオードの隣接するグループにわたって（例えば、パターニングによって）不連続とすることができる。透明導電性酸化物層９６４の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２００ｎｍから１ミクロンのような、１００ｎｍから２ミクロンの範囲でありうる。
任意で、裏側透明導電性酸化物層９６４の上に連続的に延在する反射層９６６を形成するために、反射材料が堆積されうる。反射層９６６は、裏側透明導電性酸化物層９６４を介して、第１および第２ｐドープ化合物半導体材料層（１２５０、１２６０）に電気的に短絡される。１つの実施形態において、反射層９６６は、銀、アルミニウム、銅、および、金から選択される少なくとも１つの材料を含む。１つの実施形態において、反射材料は、物理蒸着（スパッタリング）または真空蒸着のような、方向性堆積法によって堆積されうる。反射層９６６は、発光領域１２３０からの発光を下方に反射するために使用されうる。
その後、誘電体材料層を形成するための図３６の追加のプロセスステップが実行されうり、複数の第１発光ダイオード１０Ｒを提供するための図３７および図３８のプロセスステップが実行されうる。複数の第１発光ダイオード１０Ｒに個片化すると、各第１発光ダイオードは、複数の半導体ナノワイヤ１３００を含みうる。
各第１発光ダイオード１０Ｒは、平坦な上面を有する単結晶ｎドープＧａＮ層２６の水平面から垂直に突出する単結晶ｎドープＧａＮ部としてのナノワイヤコア３２を含む。複数のひずみ変調層スタック（１２１０、１２２０、１２２５）、発光窒化インジウムガリウム層１２３２、ＧａＮバリア層１２３４、および、ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１２４０内の各層を含む任意のシェル層スタック３４は、ナノワイヤコア３２を横方向に取り囲み、垂直方向に沿って延在し、単結晶ｎドープＧａＮ層２６の平坦な上面に垂直な垂直部を含む。
図４３〜４９に示す実施形態において、平坦な上面を有する平面単結晶ｎドープＧａＮ層２６が、基板８０２上に形成される。ｎドープＧａＮを含むナノワイヤコア３２は、平面単結晶ｎドープＧａＮ層２６上に形成することができる。シェル層スタック３４は、ナノワイヤコア３２上に形成される。シェル層スタックは、１つ以上のシェルひずみ変調層スタック（１２１０、１２２０、１２２５）、シェル発光窒化インジウムガリウム層１３３２、シェルＧａＮバリア層１３３２、および、シェルｐドープ窒化アルミニウムガリウム層１２４０を含む。シェルひずみ変調層スタック（１２１０、１２２０、１２２５）内の層の厚さは、シェル発光窒化インジウムガリウム層１３３２上のひずみに適合するように薄くされうる。代わりに、シェル発光窒化インジウムガリウム層１３３上のひずみに適合するナノワイヤコア３２のナノコンプライアンスに起因して、スタック（１２１０、１２２０、および／または、１２２５）の１つ以上が、省略されうる。先の実施形態に記載した導電性ボンディング構造４３３は、第１および第２ｐドープ化合物半導体材料層（１２５０、１２６０）を形成できるように電気的に短絡される。基板８０２およびその上の材料構造は、第１発光ダイオード１０Ｒを提供するためにダイシングされうる。各第１発光ダイオード内の単結晶ｎドープＧａＮ層（平面単結晶ｎドープＧａＮ層２６の残りの部分である）への電気的コンタクトの形成を可能にするために、基板８０２の一部が除去されうる。
直視型ディスプレイデバイスのための画素のアレイを形成するために、第１発光ダイオード１０Ｒは、上述の任意の方法を使用してバックプレーンにボンディングされうる。４００ｎｍから６００ｎｍの範囲の第２ピーク波長で光を放射するように構成された第２発光ダイオード１０Ｇが、バックプレーンにボンディングされうる。任意に、第３発光ダイオード１０Ｂのような追加の発光ダイオードが、バックプレーンに転送されうる。例えば、第２発光ダイオードは、緑色発光ダイオードであってもよく、第２ピーク波長は、４９５ｎｍから５７０ｎｍの範囲であってもよく、第３発光ダイオード１０Ｂは、４００ｎｍから４９５ｎｍの範囲の第３ピーク波長で光を放射するように構成された青色発光ダイオードであってもよい。
非限定的な例において、図４０Ｂに示されるように、第１発光ダイオード１０Ｒのそれぞれが、それぞれのｐドープ窒化アルミニウムガリウム層（１１４０、１２４０）に電気的に接続され、バックプレーン４０１上のそれぞれのボンディングパッド４２３にボンディングされる第１導電性ボンディング構造４３３を含みうり、第２発光ダイオード１０Ｇのそれぞれは、第２発光ダイオード１０Ｇ内のそれぞれのｐドープ化合物半導体材料層に電気的に短絡され、バックプレーン４０１上の別のそれぞれのボンディングパッド４２２にボンディングされる第２導電性ボンディング構造４２２を含みうる。
１つの実施形態において、第１発光ダイオード１０Ｒのそれぞれが、それぞれのｐドープ窒化アルミニウムガリウム層（１１４０、１２４０）と第１導電性ボンディング構造４３３との間に位置し、ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層（１１４０、１２４０）に向かって光を反射するように構成された第１反射層９６６を含みうる。１つの実施形態において、第１発光ダイオード１０Ｒのそれぞれが、ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層（１１４０、１２４０）と第１導電性ボンディング構造４３３との間に位置し、それらに電気的に短絡された第１透明導電性酸化物層９６４を含みうる。
１つの実施形態において、図４０Ａおよび４０Ｂの方法が、画素のアレイを形成するために発光ダイオード（１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ）をボンディングした後に行われうる。具体的には、図４０Ａに示されるように、第１発光ダイオード１０Ｒおよび第２発光ダイオード１０Ｇをバックプレーン４０１にボンディングした後に、画素のアレイ内の第１発光ダイオード１０Ｒおよび第２発光ダイオード１０Ｇのそれぞれを横方向に取り囲む誘電体充填材料層７９８が形成されうる。続いて、前側透明導電性酸化物層７９６が、前側透明導電性酸化物層７９６が画素のアレイ内の第１発光ダイオード１０Ｒの各単結晶ｎドープＧａＮ部（８０４、３２）に電気的に短絡されるように、誘電体充填材料層７９８の上に形成されうる。前側透明導電性酸化物層７９６は、第１発光ダイオード１０Ｒおよび第２発光ダイオード１０Ｇのそれぞれのための共通接地電極でありうる。
図４１〜４９の実施形態の赤色発光ダイオード１０Ｒは、マルチカラー直視型ディスプレイに使用されるものとして上述されているが、これらの赤色発光ダイオードは、ＬＣＤディスプレイのためのバックライト、照明器具（例えば、ランプ）、車両のヘッドランプ、車両のテールライト、交通信号灯、眼内プロジェクションデバイスなどのような、赤色発光が所望される任意の適切な発光デバイスに使用されうることを理解すべきである。
図５０は、図４１の第１の例示的な平面材料層スタック、および、図４２の第２の例示的な平面材料層スタックを使用する発光デバイスのサンプルの外部量子効率を示すグラフである。ピーク波長と、電流密度１．２Ａ／ｃｍ２における外部量子効率と、の間の関係が、グラフにプロットされている。黒丸は、図４１の第１の例示的な平面材料層スタックの構成を有するサンプルのデータ点に対応し、第１フィッティングカーブ５００１でフィッティングされる。白丸は、図４２の第２の例示的な平面材料層スタックの構成を有するサンプルのデータ点に対応し、第２フィッティングカーブ５００２でフィッティングされる。６００から６４０ｎｍの間のピーク発光波長において、２から１０％のような、２％以上の外部量子効率が提供される。６２０よりも大きいピーク波長で２％よりも大きい、鮮明な赤色を提供する外部量子効率は、本開示の構造を実施するサンプルによって実証されている。発光ダイオードにおける外部量子効率は、６００ｎｍを超える波長で増加とともに急速に減少することがよく知られている。本開示の構造を実施するサンプルによって提供される、６２０ｎｍよりも大きいピーク波長（６２８ｎｍで３．９％のような）で２％よりも大きい外部量子効率は、任意の公知の先行技術のＩｎＧａＮベースの赤色発光デバイスよりも性能が優れていると考えられる。
テストされた層スタックは、ダイシングも封止もされておらず、反射体を有していなかった。さらに、実際の電極の代わりに、ニッケルドットがスタック上に堆積され、ニッケルドットをスタック内に拡散させるために高電圧スパイクされた。次いで、電圧が、ｐ側ドットとｎ側ドットとの間で測定された。銀反射ヘッダにエポキシ（ランプ）と共に完全に封入されたチップは、ニッケルドットデバイスと比較して、４倍のＥＱＥの向上をもたらすことが期待される。発光領域に１つの量子井戸を有するスタックは、発光領域に２つの量子井戸を有するスタックよりも、所与のピーク発光波長に対してより高い外部量子効率を示すことに注意すべきである。特定の理論によって縛られることを望まないが、この効果は、単一量子井戸デバイスにおけるより低いひずみに起因しうると考えられる。したがって、本開示の１つの実施形態において、発光領域は、１つまたは２つの量子井戸、または３つ以上の量子井戸を含む。
図５１は、図４２の第２の例示的な平面材料スタックの放射強度対波長のプロットである。スタックは、１．２Ａ／ｃｍ２の電流密度で５０ｎｍ未満（例えば、約４５ｎｍ）の半値全幅（ＦＷＨＭ）を示した。
図５２は、本開示の実施形態による、種々の動作電流密度条件で、６１０ｎｍのピーク発光波長における、図４２の第２の例示的な平面材料スタックを使用する、封止されていない２０ミクロンマイクロＬＥＤの電流−電圧プロットを示す。
図５３を参照すると、図４９の例示的なデバイス構造を使用する発光デバイスのサンプルのスペクトル分布が示されている。ピーク外部量子効率は、１Ａ／ｃｍ２未満の低い電流密度で発生し、それはナノワイヤベースＬＥＤを１Ａ／ｃｍ２未満の低い電流密度で動作する直視型ディスプレイに適したものにする。
上述したように、図４１〜５３の実施形態の平面およびナノワイヤＬＥＤは、比較的低い電流密度（例えば、１から２Ａ／ｃｍ２）、および、例えば、４５から５０ｎｍ、５０ｎｍ以下のような、１００ｎｍ以下のＦＷＨＦに対して、高い外部量子効率（例えば、２から１０％）を有する赤色発光（６１５から６３０ｎｍのような、例えば、６１０から６５０ｎｍ）を示す。発光領域（１１３０、１２３０）の窒化アルミニウムガリウム層（例えば、キャップ層）（１１３３、１２３３）のＩＩＩ族の組成は、９９％未満のアルミニウム（例えば、５０から８０％のＡｌ）を含んでいてもよい。デバイスは、発光領域に５つ未満の量子井戸（例えば、１つまたは２つの量子井戸）を含んでいてもよい。デバイスは、また、ひずみの緩和および発光領域の品質の改善のために、デバイスの発光領域とｎ型側との間に、超格子（１１１０および１２１０）ＵＶ発光ＩｎＧａＮ／ＧａＮスタックと、少なくとも１つの青色、または、緑色発光ＩｎＧａＮ／ＧａＮスタックとを含んでいてもよい。
本開示の赤色発光ダイオードは、１ミクロンから１００ミクロンの範囲の横方向寸法（図４０Ｂの赤色発光ダイオード１０Ｒの左から右に測定される）を有するマイクロ赤色ＬＥＤでありうる。複数の赤色発光ダイオードまたは単一の赤色発光ダイオードは、ディスプレイデバイスの単一のサブピクセルを構成してもよい。例えば、眼内プロジェクションデバイスは、単一の赤色サブピクセルとして、単一の赤色発光ナノワイヤ１３００を含みうる。本開示の赤色光ディスプレイダイオードは、バックプレーン上に形成されたモノカラーディスプレイデバイス、または、ＲＧＢモノリシックディスプレイデバイスにおいて使用されてもよい。
前述は、特定の好ましい実施形態を指すが、本発明は、それに限定されないことが理解されるであろう。当業者であれば、開示された実施形態に様々な変更を加えることができ、そのような変更は本発明の範囲内にあることが意図されている。特定の構造、および／または、構成を用いる実施形態が本開示に示されている場合、本発明は、そのような置換が明示的に禁止されていないか、または、当業者には不可能であることが知られていなければ、機能的に等価な他の適合する構造、および／または、構成で実施できることが理解される。

Claims (22)

  1. ｎドープ部と、
    ｐドープ部と、
    前記ｎドープ部とｐドープ部との間に位置する発光領域と、
    を含む赤色発光ダイオードであって、
    前記発光領域は、
    それを横切る電気的バイアス下において、６００ｎｍと７５０ｎｍとの間のピーク波長で光を放射する発光窒化インジウムガリウム層と、
    前記発光窒化インジウムガリウム層の上に位置するＩＩＩ族窒化物層と、
    前記ＩＩＩ族窒化物層の上に位置するＧａＮバリア層と、を含み、
    前記発光ダイオードは、
    （ａ）前記発光ダイオードが、ナノワイヤデバイスを含む、または、
    （ｂ）前記発光領域が、１つまたは２つの量子井戸からなる、または、
    （ｃ）前記ＩＩＩ族窒化物層が、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎの組成を有する窒化アルミニウムガリウム層を含み、ここでｙは０．３から１．０の範囲である、または、
    （ｄ）ＵＶ放射ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子が、前記ｎドープ部と前記発光領域との間に位置する、
    から選択される少なくとも１つの特徴を含むことを特徴とする発光ダイオード。
  2. 前記ｎドープ部が、単結晶ｎドープＧａＮ部を含み、前記ｐドープ部が、ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層を含むｐドープＩＩＩ族窒化物層を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  3. 前記単結晶ｎドープＧａＮ層と発光領域との間に位置する少なくとも１つのひずみ変調層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  4. 前記少なくとも１つのひずみ変調層が、前記単結晶ｎドープＧａＮ層の上に位置し、それぞれ介在窒化インジウムガリウム層および介在ＧａＮ層を含む複数のひずみ変調層スタックを含むことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード。
  5. 前記複数のひずみ変調層スタックの各ひずみ変調層スタックの有効格子定数が、前記単結晶ｎドープＧａＮ部からの距離と共に単調に増加し、
    前記複数のひずみ変調層スタックの前記介在窒化インジウムガリウム層のインジウムの原子濃度が、前記単結晶ｎドープＧａＮ部から各ひずみ変調層スタックの物理的な距離と共に単調に増加することを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード。
  6. 前記発光窒化インジウムガリウム層が、ＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｎの組成を有し、ここでｘは０．２６から０．５５の範囲であり、
    前記発光窒化インジウムガリウム層が、３ｎｍから７ｎｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  7. 前記ｐドープＩＩＩ族窒化物層が、０．５ｎｍから５．０ｎｍの範囲の厚さを有するｐドープ窒化アルミニウムガリウム層を含み、前記ＧａＮバリア層が、５ｎｍから２０ｎｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオード。
  8. 前記ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層の上に位置するｐドープＧａＮ層をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード。
  9. 前記単結晶ｎドープＧａＮ部が、平坦な上面を有する単結晶ｎドープＧａＮ層であり、
    前記複数のひずみ変調層スタック内の各層、前記発光窒化インジウムガリウム層、前記ＩＩＩ族窒化物層、および、前記ＧａＮバリア層が、前記単結晶ｎドープＧａＮ層の平坦な上面に平行なそれぞれの上面およびそれぞれの底面を有する平面層であることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード。
  10. 前記単結晶ｎドープＧａＮ部が、平坦な上面を有する単結晶ｎドープＧａＮ層の水平面から垂直に突出するナノワイヤコアであり、
    前記複数のひずみ変調層スタック内の各層、前記発光窒化インジウムガリウム層、前記ＩＩＩ族窒化物層、および、前記ＧａＮバリア層が、前記ナノワイヤコアを横方向に取り囲み、垂直方向に沿って延在し、前記単結晶ｎドープＧａＮ層の平坦な上面に垂直な垂直部を含み、
    発光窒化インジウムガリウム層が、前記発光窒化アルミニウムガリウム層のｐ面部とｍ面部との間に構造的不連続性を含み、前記発光窒化インジウムガリウム層の前記ｐ面部および前記ｍ面部よりも少なくとも５原子パーセント高いインジウム含有量を含むインジウムリッチナノリング領域を含み、前記ナノリング領域は、ＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｎの組成を有し、ここでｘは０．２６から０．５５の範囲であることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード。
  11. 前記発光ダイオードが、（ａ）の特徴を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  12. 前記発光ダイオードが、（ｂ）の特徴を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  13. 前記発光ダイオードが、（ｃ）の特徴を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  14. 前記発光ダイオードが、（ｄ）の特徴を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  15. 前記発光ダイオードが、（ａ）から（ｄ）の特徴のうち２つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  16. 前記赤色発光ダイオードが、バックプレーンの上の直視型ディスプレイに位置する１ミクロンと１００ミクロンとの間の幅を有する第１発光ダイオードを含み、さらに、前記バックプレーンの上に位置する第２緑色発光発光ダイオードと第３青色発光ダイオードとを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  17. 前記発光窒化インジウムガリウム層が、それを横切る電気的バイアス下において、６１０ｎｍと６５０ｎｍとの間のピーク波長で光を放射することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  18. ｎドープナノワイヤコア部と、
    ｐドープ部と、
    前記ｐドープ部の下の前記ｎドープナノワイヤコアの上に位置する発光シェルと、
    を含むナノワイヤ赤色発光ダイオードであって、
    前記発光シェルは、
    それを横切る電気的バイアス下において、６００ｎｍと７５０ｎｍとの間のピーク波長で光を放射する発光窒化インジウムガリウムシェルと、
    前記発光窒化インジウムガリウムシェルの上に位置するＩＩＩ族窒化物シェルと、
    前記ＩＩＩ族窒化物シェルの上に位置するＧａＮバリアシェルと、
    を含むこと特徴とするナノワイヤ赤色発光ダイオード。
  19. 前記ＩＩＩ族窒化物層が、ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層を含むことを特徴とする請求項１８に記載のナノワイヤ赤色発光ダイオード。
  20. 直視型ディスプレイデバイスの製造方法であって、
    第１発光ダイオードを提供することを含み、前記第１発光ダイオードのそれぞれは、６００ｎｍから７５０ｎｍの範囲の第１ピーク波長で光を放射するように構成されるエピタキシャル材料層スタックを含み、
    前記エピタキシャル材料層スタックは、一方の側から他方の側へ、
    単結晶ｎドープＧａＮ部と、
    前記単結晶ｎドープＧａＮ層の上に位置する少なくとも１つのひずみ変調層と、
    前記複数のひずみ変調層スタックの上に位置し、それを横切る電気的バイアス下において、前記第１ピーク波長で光を放射する発光窒化インジウムガリウム層と、
    ＧａＮバリア層と、
    ｐドープ窒化アルミニウムガリウム層と、
    を含み、
    ４００ｎｍから６００ｎｍの範囲の第２ピーク波長で光を放射するように構成される第２発光ダイオードを提供することと、
    画素のアレイを形成するために、前記第１発光ダイオードおよび前記第２発光ダイオードをバックプレーンにボンディングすることと、
    を含むことを特徴とする方法。
  21. 前記少なくとも１つのひずみ変調層が、前記単結晶ｎドープＧａＮ層の上に位置し、それぞれ介在窒化インジウムガリウム層および介在ＧａＮ層を含む複数のひずみ変調層スタックを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  22. 前記複数のひずみ変調層スタックの各ひずみ変調層スタックの有効六方晶面格子定数が、前記単結晶ｎドープＧａＮ部からの距離と共に単調に増加し、
    前記発光窒化インジウムガリウム層が、ＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｎの組成を有し、ここでｘは０．２６から０．５５の範囲であり、
    前記発光窒化インジウムガリウム層が、３ｎｍから７ｎｍの範囲の厚さを有し、
    前記エピタキシャル材料層スタックが、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎの組成を有する窒化アルミニウムガリウム層をさらに含み、ここでｙは０．３から１．０の範囲であり、
    前記窒化アルミニウムガリウム層が、０．２ｎｍから３．０ｎｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
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