JP2020013811A - Light-emitting element manufacturing method and light-emitting element - Google Patents

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喜美 塩谷
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Abstract

To provide a micro LED capable of being collectively transferred to a wiring substrate and having a small warpage of the substrate, and a method of manufacturing the same.SOLUTION: On both surfaces of the semiconductor substrate 1, a SiC layer 2 for etching stop and for improving the crystallinity of a GaN epitaxial layer, a GaN buffer layer 3 for improving the crystallinity of the GaN epitaxial layer, a p-type GaN epitaxial layer 4, which is a GaN epitaxial layer, a quantum well layer 5, and an n-type GaN epitaxial layer 6 are formed.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、発光素子の製造方法および発光素子に関するものであり、そしてより具体的には発光素子の基板毎またはブロック毎の一括転写を使用した発光素子の製造方法およびそれにより製造される発光素子に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a light-emitting element and a light-emitting element, and more specifically, a method for manufacturing a light-emitting element using collective transfer of a light-emitting element for each substrate or block, and a light-emitting element manufactured thereby It is about.

現在、表示装置として液晶表示装置や有機発光ダイオードが使用されている。   Currently, liquid crystal display devices and organic light emitting diodes are used as display devices.

表示装置としては、LEDが、現在照明分野に広く使用されているが、近年、マイクロLEDが開発され、表示装置としてとして、利用され始めている。 As a display device, an LED is currently widely used in the field of lighting. In recent years, a micro LED has been developed and has begun to be used as a display device.

特開2018‐10309号公報JP 2018-10309A

従来のマイクロLEDにおいては、LEDの結晶性を良くする目的で、Si基板の表面のみに、まずGaNバッファ層を5〜10μと非常に厚く形成し、その上にGaNエピタキシャル層を形成し、マイクロLEDを製造する方法を採用していた。このため表面に形成したGaNバッファ層およびGaNエピタキシャル層のストレスにより、ウェハが大きく反ってしまい、その結果、マイクロLEDの寸法および位置の精度が均一なパターンを得ることができず、マイクロLEDを配線用基板に一括転写することが困難であった。   In a conventional micro LED, in order to improve the crystallinity of the LED, a very thick GaN buffer layer is first formed on the surface of the Si substrate as 5 to 10 μm, and a GaN epitaxial layer is formed thereon. A method of manufacturing an LED has been adopted. For this reason, the wafer is greatly warped due to the stress of the GaN buffer layer and the GaN epitaxial layer formed on the surface, and as a result, it is not possible to obtain a pattern in which the size and position accuracy of the micro LED are uniform, and the micro LED is wired. It was difficult to transfer them all at once to the substrate.

さらに、特許文献1に示すように、従来の技術では、表示用基板には、マイクロLEDチップが1チップずつ転写されるため、非常に多くの作業時間が必要であり、さらにチップの数が多いため、全てのチップの位置合わせを完全に正確に同一にすることは不可能であった。 Further, as shown in Patent Literature 1, in the conventional technology, since a micro LED chip is transferred to a display substrate one chip at a time, a very large amount of work time is required, and the number of chips is large. Therefore, it has not been possible to make the alignment of all chips exactly the same.

従って、本発明が解決しようとする課題は、発光素子の製造方法において、発光素子のフォトリソグラフィー工程での半導体基板の反りを最小限に抑え、かつ半導体基板毎、またはブロック毎のマイクロLEDチップの一括転写を実現することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a light-emitting element, in which the warpage of a semiconductor substrate in a photolithography step of the light-emitting element is minimized, and a micro LED chip for each semiconductor substrate or for each block. This is to realize batch transfer.

本願請求項1に記載の発光素子の製造方法は、
半導体基板の両面にSiC層およびGaNバッファ層をこの順序で形成することにより、前記半導体基板の反りを少なくする工程、
前記半導体基板の表面にGaNエピタキシャル層を形成する工程、
前記半導体基板表面の前記SiC層および前記GaNバッファ層上に青色マイクロLEDを形成する工程、
前記半導体基板裏面の前記GaNバッファ層、前記SiC層および前記半導体基板を研削する工程、
前記マイクロLEDを半導体基板毎またはブロック毎に、表示用配線基板に転写する工程、
前記表示配線基板に転写した状態で前記半導体基板の残りの部分と、前記半導体基板表面の前記SiC層およびGaNバッファ層と、を除去する工程、
前記青色マイクロLEDパターン間に層間絶縁層を形成する工程、
露出した前記青色マイクロLEDの裏面に透明導電層パターンを形成する工程、
前記透明導電層パターン上に赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターンおよび透明絶縁層パターンを形成する工程
を備えた、発光素子の製造方法を提供することにより、上記課題を解決している。
The method for manufacturing a light emitting device according to claim 1 of the present application
Forming a SiC layer and a GaN buffer layer on both surfaces of the semiconductor substrate in this order to reduce the warpage of the semiconductor substrate;
Forming a GaN epitaxial layer on the surface of the semiconductor substrate;
Forming a blue micro LED on the SiC layer and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate;
Grinding the GaN buffer layer on the back surface of the semiconductor substrate, the SiC layer and the semiconductor substrate,
A step of transferring the micro LED to a display wiring substrate for each semiconductor substrate or each block,
Removing the remaining portion of the semiconductor substrate and the SiC layer and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate in a state of being transferred to the display wiring substrate;
Forming an interlayer insulating layer between the blue micro LED patterns,
Forming a transparent conductive layer pattern on the exposed back surface of the blue micro LED,
The object is achieved by providing a method for manufacturing a light emitting device, comprising a step of forming a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer pattern on the transparent conductive layer pattern.

本願請求項1に記載の発光素子の製造方法は、半導体基板表面に青色マイクロLEDのみを形成し、その後前記青色マイクロLEDの上にそれぞれ赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子を形成し、前記赤色発光素子と、前記緑色発光素子、および前記青色発光素子を一組とした発光素子を完成させる。ここで発光素子とは、前記青色マイクロLED上にそれぞれ前記赤色蛍光層パターンと、前記緑色蛍光層パターン、または前記絶縁層パターンを形成し、形成した前記赤色発光素子と、前記緑色発光素子、および前記青色発光素子を一組としたものである。そして図1に示すように半導体基板を準備し、図2に示すように、前記半導体基板の両面にエッチストップ用とGaNエピタキシャル層の結晶性を向上させるためのSiC層と、GaNエピタキシャル層の結晶性を向上させるためのGaNバッファ層を形成する。前記半導体基板の両面に前記SiC層と前記GaNバッファ層を形成する理由は、前記半導体基板のそりを少なくするためである。図3に示すように前記半導体基板の表面にGaNエピタキシャル層であるp型GaN層と、量子井戸層、およびn型GaN層を形成し、図4に示すように前記青色マイクロLEDを製造する場合に、裏面にも前記SiC層および厚い前記GaNバッファ層が存在するため、前記半導体基板のそりを少なくできる。このことにより、従来のようにマイクロLEDパターンを形成するフォトグラフィー工程での半導体基板の大きなそりが原因で半導体基板を露光ステージへに完全に平坦に吸着できないという問題を解決でき、マイクロLEDのパターンの寸法と位置精度を制御よく形成できる。従来は、半導体基板の表面のみにGaNバッファ層およびGaNエピタキシャル層を形成するために、ウェハが大きく反り、このため、露光ステージに強制的に吸着させても、半導体基板のそりは残り、マイクロLEDのパターンおよび位置の精度が必ずしも均一にならないという欠点があった。以上の理由により、従来、半導体基板またはブロック毎の一括転写においては、マイクロLEDの位置合わせが困難であった。本発明では、図5に示すように、前記青色マイクロLEDパターンを形成した後は、表面のストレスは、解放されるが、裏面に形成した層によるストレスが残る。このため、図6、図7に示すように前記半導体基板の裏面の前記GaNバッファ層と、前記SiC層および前記半導体基板を研削し、裏面のストレスを開放する。さらに前記半導体基板を研削する理由は、前記青色マイクロLEDを備えるブロックを切り出しやすくするためでもある。そして図24に示すように前記青色マイクロLEDを半導体基板のブロック毎に切り出す。その後、図25に示すように、前記半導体基板のブロックを反転させ、図27に示すように表示用配線基板を準備し、図28に示すように前記表示用配線基板と位置合わせを行い、対向する電極同士が接合できるようにする。図29には、前記青色マイクロLEDを備えた前記半導体基板ブロックを表示配線用基板に転写した状態を示す。図30に示すように前記半導体ブロック毎の前記青色マイクロLEDを前記表示用配線基板に転写した工程後に、前記半導体基板の裏面を除いて、転写した構造全体をレジスト層または絶縁層で覆う。そして、図31に示すように、表示装置に必要のない、前記半導体基板の残りの部分と、前記半導体基板の表面の前記SiC層および前記GaNバッファ層をプラズマエッチングおよびウェットエッチングにより除去する。その後、図32に示すように、前記青色のマイクロLEDパターンの間に、層間絶縁層を形成する。その後、図33に示すように露出した前記青色のマイクロLEDの裏面に透明導電体層パターンを形成し、図34に示すように前記透明導電体層パターン上に赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成し、図35に示すように引き出し電極上の前記層間絶縁膜を除去し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子を備えた表示装置を完成させることができる。   The method for manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein only a blue micro LED is formed on the surface of a semiconductor substrate, and then a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer are respectively formed on the blue micro LED. A pattern is formed, and a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element are formed, and a light emitting element in which the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element are combined is completed. Here, the light emitting element, the red fluorescent layer pattern, the green fluorescent layer pattern, or the insulating layer pattern is formed on the blue micro LED, respectively, the formed red light emitting element, the green light emitting element, The blue light emitting device is a set. Then, a semiconductor substrate is prepared as shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 2, an SiC layer for etching stop and for improving the crystallinity of the GaN epitaxial layer and a crystal of the GaN epitaxial layer are formed on both surfaces of the semiconductor substrate. A GaN buffer layer for improving the performance is formed. The reason why the SiC layer and the GaN buffer layer are formed on both surfaces of the semiconductor substrate is to reduce the warpage of the semiconductor substrate. When a p-type GaN layer as a GaN epitaxial layer, a quantum well layer, and an n-type GaN layer are formed on the surface of the semiconductor substrate as shown in FIG. 3, and the blue micro LED is manufactured as shown in FIG. In addition, since the SiC layer and the thick GaN buffer layer also exist on the back surface, warpage of the semiconductor substrate can be reduced. This solves the problem that the semiconductor substrate cannot be completely and flatly attracted to the exposure stage due to the large warpage of the semiconductor substrate in the photolithography process for forming the micro LED pattern as in the related art. Size and position accuracy can be formed with good control. Conventionally, since the GaN buffer layer and the GaN epitaxial layer are formed only on the surface of the semiconductor substrate, the wafer is largely warped. Therefore, even if the semiconductor substrate is forcibly adsorbed on the exposure stage, the warpage of the semiconductor substrate remains, and the micro LED There is a disadvantage that the accuracy of the pattern and position is not always uniform. For the above reasons, it has been conventionally difficult to align the micro LEDs in batch transfer for each semiconductor substrate or block. In the present invention, as shown in FIG. 5, after the blue micro LED pattern is formed, the stress on the front surface is released, but the stress due to the layer formed on the back surface remains. Therefore, as shown in FIGS. 6 and 7, the GaN buffer layer, the SiC layer, and the semiconductor substrate on the back surface of the semiconductor substrate are ground to release stress on the back surface. Further, the reason why the semiconductor substrate is ground is to make it easier to cut out a block including the blue micro LED. Then, as shown in FIG. 24, the blue micro LED is cut out for each block of the semiconductor substrate. Thereafter, as shown in FIG. 25, the block of the semiconductor substrate is inverted, a display wiring substrate is prepared as shown in FIG. 27, and the display wiring substrate is aligned with the display wiring substrate as shown in FIG. Electrodes to be joined together. FIG. 29 shows a state where the semiconductor substrate block provided with the blue micro LED is transferred to a display wiring substrate. As shown in FIG. 30, after the step of transferring the blue micro LED of each semiconductor block to the display wiring substrate, the entire transferred structure is covered with a resist layer or an insulating layer except for the back surface of the semiconductor substrate. Then, as shown in FIG. 31, the remaining portion of the semiconductor substrate and the SiC layer and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate which are not necessary for the display device are removed by plasma etching and wet etching. Thereafter, as shown in FIG. 32, an interlayer insulating layer is formed between the blue micro LED patterns. Thereafter, a transparent conductive layer pattern is formed on the back surface of the blue micro LED exposed as shown in FIG. 33, and a red fluorescent layer pattern and a green fluorescent layer are formed on the transparent conductive layer pattern as shown in FIG. A display including a light emitting element including a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element by forming a pattern and a transparent insulating layer pattern, removing the interlayer insulating film on the extraction electrode as shown in FIG. The device can be completed.

このようにして、そりの少ない基板を使用し、フォトリソグラフィー工程で精度よく青色マイクロLEDを形成し、かつ、半導体基板毎またはブロック毎に表示用配線基板に一括転写することにより転写作業の効率を向上させたうえで、表示装置を完成できる。赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子の下部電極と、上部透明電極間に電圧を印加し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子青色の光強度を調整し、表示装置として望ましい色の光を発光させることができる。なお、蛍光層は、青色LED上に形成し、赤色および緑色を発光させるために広く使用され、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子を容易に形成できる利点がある。   In this way, by using a substrate with less warpage, a blue micro LED is formed with high precision in the photolithography process, and the transfer efficiency is improved by collectively transferring the semiconductor substrate or block to the display wiring substrate. After the improvement, the display device can be completed. A voltage is applied between the lower electrode and the upper transparent electrode of the light emitting element including the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element, and the light emitting element including the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element. Can be adjusted to emit light of a desired color as a display device. Note that the fluorescent layer is formed on a blue LED and is widely used for emitting red and green light, and has an advantage that a light emitting element including a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element can be easily formed. .

本願請求項2に記載の発光素子の製造方法は、
半導体基板の両面にSiC層とGaNバッファ層およびGaNエピタキシャル層をこの順序で形成することにより、前記半導体基板の反りを少なくする工程、
前記半導体基板表面の前記SiC層および前記GaNバッファ層上に青色マイクロLEDを形成する工程、
前記半導体基板裏面の前記GaNエピタキシャル層、前記GaNバッファ層、前記SiC層、および前記半導体基板を研削する工程、
前記マイクロLEDを半導体基板毎またはブロック毎に、表示用配線基板に転写する工程、
前記表示用配線基板に転写した状態で前記半導体基板の残りの部分と、前記半導体基板表面の前記SiC層および前記GaNバッファ層と、を除去する工程、
前記青色マイクロLEDパターン間に層間絶縁層を形成する工程、
露出した前記青色マイクロLEDの裏面に透明導電層パターンを形成する工程、
前記透明導電層パターン上に赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成する工程
を備えた、発光素子の製造方法を提供することにより、上記課題を解決している。
The method for manufacturing a light emitting device according to claim 2 of the present application
Forming a SiC layer, a GaN buffer layer and a GaN epitaxial layer on both surfaces of the semiconductor substrate in this order, thereby reducing the warpage of the semiconductor substrate;
Forming a blue micro LED on the SiC layer and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate;
Grinding the GaN epitaxial layer on the back surface of the semiconductor substrate, the GaN buffer layer, the SiC layer, and the semiconductor substrate;
A step of transferring the micro LED to a display wiring substrate for each semiconductor substrate or each block,
Removing the remaining portion of the semiconductor substrate and the SiC layer and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate in a state of being transferred to the display wiring substrate;
Forming an interlayer insulating layer between the blue micro LED patterns,
Forming a transparent conductive layer pattern on the exposed back surface of the blue micro LED,
The above object is achieved by providing a method for manufacturing a light emitting device, comprising a step of forming a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer pattern on the transparent conductive layer pattern.

本願請求項2に記載の発光素子の製造方法は、半導体基板表面に青色マイクロLEDのみを形成し、その後前記青色マイクロLEDの上にそれぞれ赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子を形成し、前記赤色発光素子と、前記緑色発光素子、および前記青色発光素子を一組とした発光素子を完成させる。ここで発光素子とは、青色マイクロLED上にそれぞれ前記赤色蛍光層パターンと、前記緑色蛍光層パターン、または前記絶縁層パターンを形成し、形成した前記赤色発光素子と、前記緑色発光素子、および前記青色発光素子を一組としたものである。そして図1に示すように前記半導体基板を準備し、図8に示すように、前記半導体基板の両面にエッチストップ用とGaNエピタキシャル層の結晶性を向上させるためのSiC層と、GaNエピタキシャル層の結晶性を向上させるためのGaNバッファ層、およびGaNエピタキシャル層であるp型GaN層と、量子井戸層、およびn型GaN層を形成する。前記半導体基板の両面に前記SiC層と、前記GaNバッファ層、および前記GaNエピタキシャル層を形成する理由は、前記半導体基板のそりを少なくするためである。図9に示すように前記青色マイクロLEDを製造する場合に、裏面にも前記SiC層、厚い前記GaNバッファ層、および前記GaNエピタキシャル層が存在するため、前記半導体基板のそりを少なくできる。このことにより、従来のようにマイクロLEDパターンを形成するフォトグラフィー工程での前記半導体基板の大きなそりが原因で前記半導体基板を露光ステージへに完全に平坦に吸着できないという問題を解決でき、マイクロLEDのパターンの寸法と位置精度を制御よく形成できる。従来は、半導体基板の表面のみにGaNバッファ層およびGaNエピタキシャル層を形成するために、ウェハが大きく反り、このため、露光ステージに強制的に吸着させても、半導体基板のそりは残り、マイクロLEDのパターンおよび位置の精度が必ずしも均一にならないという欠点があった。以上の理由により、従来、半導体基板またはブロック毎の一括転写においては、マイクロLEDの位置合わせが困難であった。本発明では、図10に示すように、前記青色のマイクロLEDパターンを形成した後は、表面のストレスは、解放されるが、裏面に形成した層によるストレスが残る。このため、図11、図12に示すように前記半導体基板の裏面の前記GaNエピタキシャル層と、前記GaNバッファ層と、前記SiC層および前記半導体基板を研削し、裏面のストレスを開放する。さらに前記半導体基板を研削する理由は、前記青色マイクロLEDを備えるブロックを切り出しやすくするためでもある。そして図24に示すように前記青色マイクロLEDを半導体基板のブロック毎に切り出す。その後、図25に示すように、前記半導体基板のブロックを反転させ、図27に示すように表示用配線基板を準備し、図28に示すように前記表示用配線基板と位置合わせを行い、対向する電極同士が接合できるようにする。図29には、前記青色マイクロLEDを備えた前記半導体基板ブロックを前記表示配線用基板に転写した状態を示す。図30に示すように前記半導体ブロック毎の青色マイクロLEDを前記表示用配線基板に転写した工程後に、前記半導体基板の裏面を除いて、転写した構造全体をレジスト層または絶縁層で覆う。そして、図31に示すように、表示装置に必要のない、前記半導体基板の残りの部分と、前記半導体基板の表面の前記SiC層および前記GaNバッファ層をプラズマエッチングおよびウェットエッチングにより除去する。その後、図32に示すように、前記青色のマイクロLEDパターンの間に、層間絶縁層を形成する。その後、図33に示すように露出した前記青色のマイクロLEDの裏面に透明導電体層パターンを形成し、図34に示すように前記透明導電体層パターン上に赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成し、図35に示すように引き出し電極上の前記層間絶縁膜を除去し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子を備えた表示装置を完成させることができる。   The method for manufacturing a light emitting device according to claim 2 of the present application includes forming only a blue micro LED on the surface of a semiconductor substrate, and then forming a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer on the blue micro LED, respectively. A pattern is formed, and a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element are formed, and a light emitting element in which the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element are combined is completed. Here, the light emitting element, the red fluorescent layer pattern, the green fluorescent layer pattern, or the insulating layer pattern is formed on a blue micro LED, respectively, the formed red light emitting element, the green light emitting element, and It is a set of blue light emitting elements. Then, as shown in FIG. 1, the semiconductor substrate is prepared, and as shown in FIG. 8, an SiC layer for etching stop and for improving the crystallinity of the GaN epitaxial layer and a GaN epitaxial layer are formed on both surfaces of the semiconductor substrate. A GaN buffer layer for improving crystallinity, a p-type GaN layer as a GaN epitaxial layer, a quantum well layer, and an n-type GaN layer are formed. The reason for forming the SiC layer, the GaN buffer layer, and the GaN epitaxial layer on both surfaces of the semiconductor substrate is to reduce the warpage of the semiconductor substrate. As shown in FIG. 9, when manufacturing the blue micro LED, since the SiC layer, the thick GaN buffer layer, and the GaN epitaxial layer also exist on the back surface, the warpage of the semiconductor substrate can be reduced. As a result, it is possible to solve the problem that the semiconductor substrate cannot be completely and flatly attracted to the exposure stage due to the large warpage of the semiconductor substrate in the photolithography process for forming the micro LED pattern as in the related art. The size and positional accuracy of the pattern can be formed with good control. Conventionally, since the GaN buffer layer and the GaN epitaxial layer are formed only on the surface of the semiconductor substrate, the wafer is largely warped. Therefore, even if the semiconductor substrate is forcibly adsorbed on the exposure stage, the warpage of the semiconductor substrate remains, and the micro LED There is a disadvantage that the accuracy of the pattern and position is not always uniform. For the above reasons, it has been conventionally difficult to align the micro LEDs in batch transfer for each semiconductor substrate or block. In the present invention, as shown in FIG. 10, after the blue micro LED pattern is formed, the stress on the front surface is released, but the stress due to the layer formed on the back surface remains. Therefore, as shown in FIGS. 11 and 12, the GaN epitaxial layer, the GaN buffer layer, the SiC layer, and the semiconductor substrate on the back surface of the semiconductor substrate are ground to release stress on the back surface. Further, the reason why the semiconductor substrate is ground is to make it easier to cut out a block including the blue micro LED. Then, as shown in FIG. 24, the blue micro LED is cut out for each block of the semiconductor substrate. Thereafter, as shown in FIG. 25, the block of the semiconductor substrate is inverted, a display wiring substrate is prepared as shown in FIG. 27, and the display wiring substrate is aligned with the display wiring substrate as shown in FIG. Electrodes to be joined together. FIG. 29 shows a state where the semiconductor substrate block provided with the blue micro LED is transferred to the display wiring substrate. As shown in FIG. 30, after the step of transferring the blue micro LEDs of each semiconductor block to the display wiring substrate, the entire transferred structure is covered with a resist layer or an insulating layer except for the back surface of the semiconductor substrate. Then, as shown in FIG. 31, the remaining portion of the semiconductor substrate and the SiC layer and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate which are not necessary for the display device are removed by plasma etching and wet etching. Thereafter, as shown in FIG. 32, an interlayer insulating layer is formed between the blue micro LED patterns. Thereafter, a transparent conductive layer pattern is formed on the back surface of the blue micro LED exposed as shown in FIG. 33, and a red fluorescent layer pattern and a green fluorescent layer are formed on the transparent conductive layer pattern as shown in FIG. A display including a light emitting element including a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element by forming a pattern and a transparent insulating layer pattern, removing the interlayer insulating film on the extraction electrode as shown in FIG. The device can be completed.

このようにして、そりの少ない基板を使用し、フォトリソグラフィー工程で精度よく青色マイクロLEDを形成し、かつ、半導体基板毎またはブロック毎に表示用配線基板に一括転写することにより転写作業の効率を向上させたうえで、表示装置を完成できる。赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子の下部電極と、上部透明電極間に電圧を印加し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子青色の光強度を調整し、表示装置として望ましい色の光を発光させることができる。なお、蛍光層は、青色LED上に形成し、赤色および緑色を発光させるために広く使用され、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子を容易に形成できる利点がある。   In this way, by using a substrate with less warpage, a blue micro LED is formed with high precision in the photolithography process, and the transfer efficiency is improved by collectively transferring the semiconductor substrate or block to the display wiring substrate. After the improvement, the display device can be completed. A voltage is applied between the lower electrode and the upper transparent electrode of the light emitting element including the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element, and the light emitting element including the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element. Can be adjusted to emit light of a desired color as a display device. Note that the fluorescent layer is formed on a blue LED and is widely used for emitting red and green light, and has an advantage that a light emitting element including a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element can be easily formed. .

本願請求項3に記載の発光素子の製造方法は、
半導体基板の両面にGaN層バッファを形成することにより、前記半導体基板の反りを少なくする工程、
半導体基板の表面にGaNエピタキシャル層を形成する工程、
前記半導体基板表面の前記GaNバッファ層上に青色マイクロLEDを形成する工程、
前記半導体基板裏面の前記GaNバッファ層および前記半導体基板を研削する工程、
前記青色マイクロLEDを半導体基板毎またはブロック毎に、表示用配線基板に転写する工程、
前記表示配線基板に転写した状態で前記半導体基板の残りの部分と、前記半導体基板表面の前記GaN層とを、除去する工程、
前記青色マイクロLEDパターン間に層間絶縁層を形成する工程、
前記透明導電層パターン上に赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成する工程
を備えた、発光素子の製造方法を提供することにより、上記課題を解決している。
The method of manufacturing a light emitting device according to claim 3 of the present application
Forming a GaN layer buffer on both surfaces of the semiconductor substrate to reduce the warpage of the semiconductor substrate;
Forming a GaN epitaxial layer on the surface of the semiconductor substrate,
Forming a blue micro LED on the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate;
Grinding the GaN buffer layer and the semiconductor substrate on the back surface of the semiconductor substrate,
Transferring the blue micro LED to a display wiring board for each semiconductor substrate or block;
Removing the remaining portion of the semiconductor substrate and the GaN layer on the surface of the semiconductor substrate while being transferred to the display wiring substrate;
Forming an interlayer insulating layer between the blue micro LED patterns,
The object is achieved by providing a method for manufacturing a light emitting device, comprising a step of forming a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer pattern on the transparent conductive layer pattern.

本願請求項3に記載の発光素子の製造方法は、半導体基板表面に青色マイクロLEDのみを形成し、その後前記青色マイクロLEDの上にそれぞれ赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子を形成し、前記赤色発光素子と、前記緑色発光素子、および前記青色発光素子を一組とした発光素子を完成させる。ここで発光素子とは、前記青色マイクロLED上にそれぞれ前記赤色蛍光層パターンと、前記緑色蛍光層パターン、および前記絶縁層パターンを形成し、形成した前記赤色発光素子と、前記緑色発光素子、および前記青色発光素子を一組としたものである。そして図1に示すように半導体基板を準備し、図13に示すように、前記半導体基板の両面にGaNエピタキシャル層の結晶性を向上させるためのGaNバッファ層を形成する。前記半導体基板の両面に前記GaNバッファ層を形成する理由は、前記半導体基板のそりを少なくするためである。図14に示すように前記半導体基板の表面に前記GaNエピタキシャル層であるp型GaN層と、量子井戸層、およびn型GaN層を形成し、図15に示すように前記青色マイクロLEDを製造する場合に、裏面にも厚い前記GaNバッファ層が存在するため、前記半導体基板のそりを少なくできる。このことにより、従来のようにマイクロLEDパターンを形成するフォトグラフィー工程での前記半導体基板の大きなそりが原因で前記半導体基板を露光ステージへに完全に平坦に吸着できないという問題を解決でき、マイクロLEDのパターンの寸法と位置精度を制御よく形成できる。従来は、半導体基板の表面のみにGaNバッファ層およびGaNエピタキシャル層を形成するために、ウェハが大きく反り、このため、露光ステージに強制的に吸着させても、半導体基板のそりは残り、マイクロLEDのパターンおよび位置の精度が必ずしも均一にならないという欠点があった。以上の理由により、従来、半導体基板またはブロック毎の一括転写においては、マイクロLEDの位置合わせが困難であった。本発明では、図16に示すように、前記青色のマイクロLEDパターンを形成した後は、表面のストレスは、解放されるが、裏面に形成した層によるストレスが残る。このため、図17、図18に示すように前記半導体基板の裏面の前記GaNバッファ層、および前記半導体基板を研削し、裏面のストレスを開放する。さらに前記半導体基板を研削する理由は、前記青色マイクロLEDを備えるブロックを切り出しやすくするためでもある。そして図24に示すように前記青色マイクロLEDを半導体基板のブロック毎に切り出す。その後、図26に示すように、前記半導体基板のブロックを反転させ、図27に示すように表示用配線基板を準備し、図28に示すように前記表示用配線基板と位置合わせを行い、対向する電極同士が接合できるようにする。図29には、前記青色マイクロLEDを備えた前記半導体基板ブロックを前記表示配線用基板に転写した状態を示す。図30に示すように前記半導体ブロック毎の青色マイクロLEDを表示用配線基板に転写した工程後に、半導体基板の裏面を除いて、転写した構造全体をレジスト層または絶縁層で覆う。そして、図31に示すように、表示装置に必要のない、前記半導体基板の残りの部分と、前記半導体基板の表面の前記GaNバッファ層をプラズマエッチングおよびウェットエッチングにより除去する。その後、図32に示すように、前記青色マイクロLEDパターンの間に、層間絶縁層を形成する。その後、図33に示すように露出した前記青色マイクロLEDの裏面に透明導電体層パターンを形成し、図34に示すように前記透明導電体層パターン上に赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成し、図35に示すように引き出し電極上の前記層間絶縁膜を除去し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子を備えた表示装置を完成させることができる。   The method of manufacturing a light emitting device according to claim 3, wherein only a blue micro LED is formed on the surface of the semiconductor substrate, and then a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer are respectively formed on the blue micro LED. A pattern is formed, and a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element are formed, and a light emitting element in which the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element are combined is completed. Here, the light emitting element, the red fluorescent layer pattern, the green fluorescent layer pattern, and the insulating layer pattern are respectively formed on the blue micro LED, the formed red light emitting element, the green light emitting element, The blue light emitting device is a set. Then, a semiconductor substrate is prepared as shown in FIG. 1, and a GaN buffer layer for improving the crystallinity of the GaN epitaxial layer is formed on both surfaces of the semiconductor substrate as shown in FIG. The reason why the GaN buffer layers are formed on both surfaces of the semiconductor substrate is to reduce the warpage of the semiconductor substrate. A p-type GaN layer as the GaN epitaxial layer, a quantum well layer, and an n-type GaN layer are formed on the surface of the semiconductor substrate as shown in FIG. 14, and the blue micro LED is manufactured as shown in FIG. In this case, since the thick GaN buffer layer also exists on the back surface, the warpage of the semiconductor substrate can be reduced. As a result, it is possible to solve the problem that the semiconductor substrate cannot be completely and flatly attracted to the exposure stage due to the large warpage of the semiconductor substrate in the photolithography process for forming the micro LED pattern as in the related art. The size and positional accuracy of the pattern can be formed with good control. Conventionally, since the GaN buffer layer and the GaN epitaxial layer are formed only on the surface of the semiconductor substrate, the wafer is largely warped. Therefore, even if the semiconductor substrate is forcibly adsorbed on the exposure stage, the warpage of the semiconductor substrate remains, and the micro LED There is a disadvantage that the accuracy of the pattern and position is not always uniform. For the above reasons, it has been conventionally difficult to align the micro LEDs in batch transfer for each semiconductor substrate or block. In the present invention, as shown in FIG. 16, after the blue micro LED pattern is formed, the stress on the front surface is released, but the stress due to the layer formed on the back surface remains. Therefore, as shown in FIGS. 17 and 18, the GaN buffer layer on the back surface of the semiconductor substrate and the semiconductor substrate are ground to release stress on the back surface. Further, the reason why the semiconductor substrate is ground is to make it easier to cut out a block including the blue micro LED. Then, as shown in FIG. 24, the blue micro LED is cut out for each block of the semiconductor substrate. Thereafter, as shown in FIG. 26, the block of the semiconductor substrate is inverted, a display wiring board is prepared as shown in FIG. 27, and the display wiring board is aligned with the display wiring board as shown in FIG. Electrodes to be joined together. FIG. 29 shows a state where the semiconductor substrate block provided with the blue micro LED is transferred to the display wiring substrate. As shown in FIG. 30, after the step of transferring the blue micro LED of each semiconductor block to the display wiring substrate, the entire transferred structure is covered with a resist layer or an insulating layer except for the back surface of the semiconductor substrate. Then, as shown in FIG. 31, the remaining portion of the semiconductor substrate and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate which are not necessary for the display device are removed by plasma etching and wet etching. Thereafter, as shown in FIG. 32, an interlayer insulating layer is formed between the blue micro LED patterns. Thereafter, a transparent conductive layer pattern is formed on the exposed back surface of the blue micro LED as shown in FIG. 33, and a red fluorescent layer pattern and a green fluorescent layer pattern are formed on the transparent conductive layer pattern as shown in FIG. And a transparent insulating layer pattern, and the interlayer insulating film on the lead-out electrode is removed as shown in FIG. 35, and a display device provided with a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element Can be completed.

このようにして、そりの少ない基板を使用し、フォトリソグラフィー工程で精度よく青色マイクロLEDを形成し、かつ、半導体基板毎またはブロック毎に表示用配線基板に一括転写することにより転写作業の効率を向上させたうえで、表示装置を完成できる。赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子の下部電極と、上部透明電極間に電圧を印加し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子青色の光強度を調整し、表示装置として望ましい色の光を発光させることができる。なお、蛍光層は、青色LED上に形成し、赤色および緑色を発光させるために広く使用され、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子を容易に形成できる利点がある。   In this way, by using a substrate with less warpage, a blue micro LED is formed with high precision in the photolithography process, and the transfer efficiency is improved by collectively transferring the semiconductor substrate or block to the display wiring substrate. After the improvement, the display device can be completed. A voltage is applied between the lower electrode and the upper transparent electrode of the light emitting element including the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element, and the light emitting element including the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element. Can be adjusted to emit light of a desired color as a display device. Note that the fluorescent layer is formed on a blue LED and is widely used for emitting red and green light, and has an advantage that a light emitting element including a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element can be easily formed. .

本願請求項4に記載の発光素子の製造方法は、
半導体基板の両面にGaN層バッファおよびGaNエピタキシャル層をこの順序で形成することにより、前記半導体基板の反りを少なくする工程、
前記半導体基板表面の前記GaNバッファ層上に青色マイクロLEDを形成する工程、
前記半導体基板裏面の前記GaNエピタキシャル層と、GaNバッファ層、および前記半導体基板を研削する工程、
前記青色マイクロLEDを半導体基板毎またはブロック毎に、表示用配線基板に転写する工程、
前記表示配線基板に転写した状態で前記半導体基板の残りの部分と、前記半導体基板表面の前記GaNバッファ層とを、除去する工程、
前記青色マイクロLEDパターン間に層間絶縁層を形成する工程、
露出した前記青色マイクロLEDの裏面に透明導電層パターンを形成する工程、
前記透明導電層パターン上に赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成する工程
を備えた発光素子の製造方法を提供することにより、上記課題を解決している。
The method for manufacturing a light emitting device according to claim 4 of the present application
Forming a GaN layer buffer and a GaN epitaxial layer on both surfaces of the semiconductor substrate in this order to reduce the warpage of the semiconductor substrate;
Forming a blue micro LED on the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate;
Grinding the GaN epitaxial layer on the back surface of the semiconductor substrate, a GaN buffer layer, and the semiconductor substrate;
Transferring the blue micro LED to a display wiring board for each semiconductor substrate or block;
Removing the remaining portion of the semiconductor substrate in a state transferred to the display wiring substrate and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate;
Forming an interlayer insulating layer between the blue micro LED patterns,
Forming a transparent conductive layer pattern on the exposed back surface of the blue micro LED,
The above object is achieved by providing a method for manufacturing a light emitting device comprising a step of forming a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer pattern on the transparent conductive layer pattern.

本願請求項4に記載の発光素子の製造方法は、半導体基板表面に青色マイクロLEDのみを形成し、その後前記青色マイクロLEDの上にそれぞれ赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子を形成し、前記赤色発光素子と、前記緑色発光素子、および前記青色発光素子を一組とした発光素子を完成させる。ここで発光素子とは、前記青色マイクロLED上にそれぞれ前記赤色蛍光層パターンと、前記緑色蛍光層パターン、または前記絶縁層パターンを形成し、形成した前記赤色発光素子と、前記緑色発光素子、および前記青色発光素子を一組としたものである。そして図1に示すように半導体基板を準備し、図19に示すように、前記半導体基板の両面にGaNエピタキシャル層の結晶性を向上させるためのGaNバッファ層と、GaNエピタキシャル層であるp型GaN層と、量子井戸層、およびn型GaN層を形成する。半導体基板の両面に前記GaNバッファ層、および前記GaNエピタキシャル層を形成する理由は、前記半導体基板のそりを少なくするためである。図20に示すように前記青色マイクロLEDを製造する場合に、裏面にも厚い前記GaNバッファ層、および前記GaNエピタキシャル層が存在するため、前記半導体基板のそりを少なくできる。このことにより、従来のようにマイクロLEDパターンを形成するフォトグラフィー工程での前記半導体基板の大きなそりが原因で前記半導体基板を露光ステージへに完全に平坦に吸着できないという問題を解決でき、マイクロLEDのパターンの寸法と位置精度を制御よく形成できる。従来は、半導体基板の表面のみにGaNバッファ層およびGaNエピタキシャル層を形成するために、ウェハが大きく反り、このため、露光ステージに強制的に吸着させても、半導体基板のそりは残り、マイクロLEDのパターンおよび位置の精度が必ずしも均一にならないという欠点があった。以上の理由により、従来、半導体基板またはブロック毎の一括転写においては、マイクロLEDの位置合わせが困難であった。本発明では、図21に示すように、前記青色マイクロLEDパターンを形成した後は、表面のストレスは、解放されるが、裏面に形成した層によるストレスが残る。このため、図22、図23に示すように前記半導体基板の裏面の前記GaNエピタキシャル層と、前記GaNバッファ層、および前記半導体基板を研削し、裏面のストレスを開放する。さらに前記半導体基板を研削する理由は、前記青色マイクロLEDを備えるブロックを切り出しやすくするためでもある。そして図24に示すように前記青色マイクロLEDを前記半導体基板のブロック毎に切り出す。その後、図26に示すように、前記半導体基板のブロックを反転させ、図27に示すように表示用配線基板を準備し、図28に示すように前記表示用配線基板と位置合わせを行い、対向する電極同士が接合できるようにする。図29には、前記青色マイクロLEDを備えた半導体基板ブロックを前記表示配線用基板を転写した状態を示す。図30に示すように前記半導体ブロック毎の前記青色マイクロLEDを前記表示用配線基板に転写した工程後に、前記半導体基板の裏面を除いて、転写した構造全体をレジスト層または絶縁層で覆う。そして、図31に示すように、表示装置に必要のない、前記半導体基板の残りの部分と、前記半導体基板の表面の前記GaNバッファ層をプラズマエッチングおよびウェットエッチングにより除去する。その後、図32に示すように、前記青色マイクロLEDパターンの間に、層間絶縁層を形成する。その後、図33に示すように露出した前記青色マイクロLEDの裏面に透明導電体層パターンを形成し、図34に示すように前記透明導電体層パターン上に赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成し、図35に示すように引き出し電極上の前記層間絶縁膜を除去し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子を備えた表示装置を完成させることができる。   The method of manufacturing a light emitting device according to claim 4, wherein only a blue micro LED is formed on the surface of the semiconductor substrate, and then a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer are respectively formed on the blue micro LED. A pattern is formed, and a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element are formed, and a light emitting element in which the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element are combined is completed. Here, the light emitting element, the red fluorescent layer pattern, the green fluorescent layer pattern, or the insulating layer pattern is formed on the blue micro LED, respectively, the formed red light emitting element, the green light emitting element, The blue light emitting device is a set. Then, a semiconductor substrate is prepared as shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 19, a GaN buffer layer for improving the crystallinity of the GaN epitaxial layer and a p-type GaN A layer, a quantum well layer, and an n-type GaN layer. The reason why the GaN buffer layer and the GaN epitaxial layer are formed on both surfaces of the semiconductor substrate is to reduce the warpage of the semiconductor substrate. As shown in FIG. 20, when manufacturing the blue micro LED, since the thick GaN buffer layer and the GaN epitaxial layer also exist on the back surface, the warpage of the semiconductor substrate can be reduced. As a result, it is possible to solve the problem that the semiconductor substrate cannot be completely and flatly attracted to the exposure stage due to the large warpage of the semiconductor substrate in the photolithography process for forming the micro LED pattern as in the related art. The size and positional accuracy of the pattern can be formed with good control. Conventionally, since the GaN buffer layer and the GaN epitaxial layer are formed only on the surface of the semiconductor substrate, the wafer is largely warped. Therefore, even if the semiconductor substrate is forcibly adsorbed on the exposure stage, the warpage of the semiconductor substrate remains, and the micro LED There is a disadvantage that the accuracy of the pattern and position is not always uniform. For the above reasons, it has been conventionally difficult to align the micro LEDs in batch transfer for each semiconductor substrate or block. In the present invention, as shown in FIG. 21, after the blue micro LED pattern is formed, the stress on the front surface is released, but the stress due to the layer formed on the back surface remains. Therefore, as shown in FIGS. 22 and 23, the GaN epitaxial layer, the GaN buffer layer, and the semiconductor substrate on the back surface of the semiconductor substrate are ground to release the stress on the back surface. Further, the reason why the semiconductor substrate is ground is to make it easier to cut out a block including the blue micro LED. Then, as shown in FIG. 24, the blue micro LED is cut out for each block of the semiconductor substrate. Thereafter, as shown in FIG. 26, the block of the semiconductor substrate is inverted, a display wiring board is prepared as shown in FIG. 27, and the display wiring board is aligned with the display wiring board as shown in FIG. Electrodes to be joined together. FIG. 29 shows a state in which the semiconductor substrate block provided with the blue micro LEDs is transferred to the display wiring substrate. As shown in FIG. 30, after the step of transferring the blue micro LED of each semiconductor block to the display wiring substrate, the entire transferred structure is covered with a resist layer or an insulating layer except for the back surface of the semiconductor substrate. Then, as shown in FIG. 31, the remaining portion of the semiconductor substrate and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate which are not necessary for the display device are removed by plasma etching and wet etching. Thereafter, as shown in FIG. 32, an interlayer insulating layer is formed between the blue micro LED patterns. Thereafter, a transparent conductive layer pattern is formed on the exposed back surface of the blue micro LED as shown in FIG. 33, and a red fluorescent layer pattern and a green fluorescent layer pattern are formed on the transparent conductive layer pattern as shown in FIG. And a transparent insulating layer pattern, and the interlayer insulating film on the lead-out electrode is removed as shown in FIG. 35, and a display device provided with a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element Can be completed.

このようにして、そりの少ない基板を使用し、フォトリソグラフィー工程で精度よく青色マイクロLEDを形成し、かつ、半導体基板毎またはブロック毎に表示用配線基板に一括転写することにより転写作業の効率を向上させたうえで、表示装置を完成できる。赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子の下部電極と、上部透明電極間に電圧を印加し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子青色の光強度を調整し、表示装置として望ましい色の光を発光させることができる。なお、蛍光層は、青色LED上に形成し、赤色および緑色を発光させるために広く使用され、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子を容易に形成できる利点がある。   In this way, by using a substrate with less warpage, a blue micro LED is formed with high precision in the photolithography process, and the transfer efficiency is improved by collectively transferring the semiconductor substrate or block to the display wiring substrate. After the improvement, the display device can be completed. A voltage is applied between the lower electrode and the upper transparent electrode of the light emitting element including the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element, and the light emitting element including the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element. Can be adjusted to emit light of a desired color as a display device. Note that the fluorescent layer is formed on a blue LED and is widely used for emitting red and green light, and has an advantage that a light emitting element including a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element can be easily formed. .

本願請求項5に記載の発光素子の製造方法は、
前記半導体基板が、Si基板である、請求項1から4に記載の発光素子の製造方法を
提供することにより、上記課題を解決している。
The method for manufacturing a light emitting device according to claim 5 of the present application is
The object is achieved by providing the method for manufacturing a light emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the semiconductor substrate is a Si substrate.

Si基板は、半導体プロセスで広く使用されているため、発光素子のプロセスで用いる、フォトリソグラフィー工程、研削工程、転写工程、エッチング工程を容易に行うことができ、発光素子を容易に形成できる。   Since a Si substrate is widely used in a semiconductor process, a photolithography step, a grinding step, a transfer step, and an etching step used in a light emitting element process can be easily performed, and a light emitting element can be easily formed.

本願請求項6に記載の発光素子の製造方法は、
前記半導体基板が、サファイヤ基板である、請求項1から4に記載の発光素子の製造方法
を提供することにより、上記課題を解決している。
The method for manufacturing a light emitting device according to claim 6 of the present application
The object is achieved by providing the method for manufacturing a light emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the semiconductor substrate is a sapphire substrate.

サファイヤ基板は、LEDプロセスで広く使用されているため、発光素子のプロセスで用いる、フォトリソグラフィー工程、研削工程、転写工程、エッチング工程を容易に行うことができ、発光素子を容易に形成できる。   Since the sapphire substrate is widely used in the LED process, the photolithography step, the grinding step, the transfer step, and the etching step used in the process of the light emitting element can be easily performed, and the light emitting element can be easily formed.

本願請求項7に記載の発光素子の製造方法は、
前記表示用配線基板が、赤色と、緑色、および青色発光をそれぞれ独立に制御することを可能にする配線構造を備える、請求項1から4に記載の発光素子の製造方法
を提供することにより、上記課題を解決している。
The method for manufacturing a light emitting device according to claim 7 of the present application
5. The method according to claim 1, wherein the display wiring substrate includes a wiring structure that enables red, green, and blue light emission to be independently controlled. 6. The above problem has been solved.

この表示用配線基板は、赤色と、緑色、および青色発光素子をそれぞれ独立して制御できるため、カラーの表示用装置を動作させることができる。   The display wiring board can independently control the red, green, and blue light-emitting elements, so that the color display device can be operated.

本願請求項8に記載の発光素子は、
請求項1から4の何れか1項に記載の発光素子の製造方法により製造される発光素子
を提供することにより、上記課題を解決している。
The light emitting device according to claim 8 of the present application is:
The above object is achieved by providing a light emitting device manufactured by the method for manufacturing a light emitting device according to any one of claims 1 to 4.

本願請求項8に記載の発光素子は、請求項1から4何れか1項に記載の工程を行い、青色マイクロLEDを使用した赤色と、緑色、および青色発光素子を一組とした発光素子の多数の組を備え、それらの発光強度を調整し、カラーの表示装置を動作させることができる。   The light emitting device according to claim 8 of the present application performs the process according to any one of claims 1 to 4, and is a red light emitting device using a blue micro LED, a green light emitting device, and a blue light emitting device. A large number of sets can be provided, their emission intensity can be adjusted, and a color display device can be operated.

本発明によると、半導体基板の両面にそれぞれSiC層とGaNバッファ層、SiC層とGaNバッファ層およびGaNエピタキシャル層、GaNバッファ層、GaNバッファ層およびGaNエピタキシャル層を形成し、堆積工程での半導体基板の反りを少なくできるために、発光素子の製造工程での吸着障害を無くし、フォトリソグラフィー処理工程における半導体基板内の発光素子の寸法および位置を精度よく形成できる。   According to the present invention, a SiC layer and a GaN buffer layer, a SiC layer and a GaN buffer layer and a GaN epitaxial layer, a GaN buffer layer, a GaN buffer layer and a GaN epitaxial layer are formed on both surfaces of a semiconductor substrate, respectively. Since the warpage of the light emitting device can be reduced, the size of the light emitting device and the position of the light emitting device in the semiconductor substrate in the photolithography process can be formed with high precision by eliminating the adsorption obstacle in the manufacturing process of the light emitting device.

次に、発光素子を有する半導体基板を正方形、および長方形ブロックに切り出し、発光素子の寸法および位置の精度がよいために、これらを備えるブロックと表示用配線基板の位置合わせが容易になり、このブロック毎に表示用配線基板に一括転写できることにより、マイクロLEDを一つずつ転写する方式に比べ大幅に作業時間を短縮できる。   Next, the semiconductor substrate having the light-emitting element is cut into a square and a rectangular block. Since the dimensions and the position of the light-emitting element are accurate, the block including the light-emitting element can be easily aligned with the display wiring board. By being able to collectively transfer the micro LEDs to the display wiring board every time, the working time can be greatly reduced as compared with the method of transferring the micro LEDs one by one.

そして、青色マイクロLEDを使用した赤色と、緑色、および青色発光素子を、表示用配線基板に転写するよって、任意の色を発光できる青色マイクロLEDを使用した赤色、緑色、および青色発光素子を含む表示装置を実現できる。   And, by transferring the red, green, and blue light emitting elements using the blue micro LED to the display wiring board, the red, green, and blue light emitting elements using the blue micro LED that can emit any color are included. A display device can be realized.

さらに、赤色と、緑色、および青色発光素子からなる発光素子を有するブロックを何枚も組み合わせるだけで、大型基板の赤色と、緑色、および青色発光素子からなる発光素子を備えた表示装置を、容易に実現できる利点がある。そして本発光素子を備えた表示装置を自動車、航空機、ロボット、IOT、通信機器、健康器具、セキュリティ機器などに利用できる。 Further, by simply combining a plurality of blocks having light-emitting elements including red, green, and blue light-emitting elements, a display device including light-emitting elements including red, green, and blue light-emitting elements on a large substrate can be easily formed. There are advantages that can be realized. The display device including the light emitting element can be used for automobiles, aircraft, robots, IOTs, communication devices, health appliances, security appliances, and the like.

Si基板を準備する工程を示す。4 shows a step of preparing a Si substrate. 青色マイクロLEDを形成するため、Si基板の両面にSiC層とGaNバッファ層を形成する工程後の状態を示す。The state after the step of forming a SiC layer and a GaN buffer layer on both surfaces of a Si substrate to form a blue micro LED is shown. 青色マイクロLEDを形成するため、Si基板の両面にSiC層とGaNバッファ層を形成した後、表面にのみGaNエピタキシャル層を形成する工程後の状態を示す。This figure shows a state after a process of forming a SiC layer and a GaN buffer layer on both surfaces of a Si substrate and then forming a GaN epitaxial layer only on the surface to form a blue micro LED. Si基板表面のGaNエピタキシャル層上にレジストパターンを形成し、青色マイクロLEDを形成する工程を示す。点線は、青色マイクロLEDを形成する領域を示す。5 shows a step of forming a resist pattern on a GaN epitaxial layer on the surface of a Si substrate to form a blue micro LED. The dotted line indicates the area where the blue micro LED is formed. Si基板表面に青色マイクロLEDを形成する工程後の状態を示す。The state after the step of forming the blue micro LED on the surface of the Si substrate is shown. Si基板表面に青色マイクロLEDを形成した工程後に裏面のGaNバッファ層、SiC層、およびSi基板を研削する工程を示す。点線で囲んだ領域が研削する領域である。3 shows a step of grinding the GaN buffer layer, the SiC layer, and the Si substrate on the back surface after the step of forming the blue micro LED on the surface of the Si substrate. The area surrounded by the dotted line is the area to be ground. 青色マイクロLEDを形成するため、裏面のGaNバッファ層、SiC層、およびSiを研削する工程後の状態を示す。The state after the step of grinding the GaN buffer layer, SiC layer, and Si on the back surface to form a blue micro LED is shown. 青色マイクロLEDを形成するため、Si基板の両面にSiC層と、GaNバッファ層、およびGaNエピタキシャル層を形成する工程後の状態を示す。The state after the step of forming a SiC layer, a GaN buffer layer, and a GaN epitaxial layer on both surfaces of a Si substrate to form a blue micro LED is shown. Si基板表面のGaNエピタキシャル層上にレジストパターンを形成し、青色マイクロLEDを形成する工程を示す。点線は、青色マイクロLEDを形成する領域を示す。5 shows a step of forming a resist pattern on a GaN epitaxial layer on the surface of a Si substrate to form a blue micro LED. The dotted line indicates the area where the blue micro LED is formed. Si基板表面に青色マイクロLEDを形成する工程後の状態を示す。The state after the step of forming the blue micro LED on the surface of the Si substrate is shown. Si基板表面に青色マイクロLEDを形成した工程後に、裏面のGaNエピタキシャル層、GaNバッファ層、SiC層、およびSi基板を研削する工程を示す。点線で囲んだ領域が研削する領域である。After the step of forming the blue micro LED on the surface of the Si substrate, a step of grinding the GaN epitaxial layer, GaN buffer layer, SiC layer, and Si substrate on the back surface is shown. The area surrounded by the dotted line is the area to be ground. 裏面のGaNエピタキシャル層、GaNバッファ層、SiC層、およびSiを研削する工程後の状態を示す。The state after the step of grinding the GaN epitaxial layer, GaN buffer layer, SiC layer, and Si on the back surface is shown. 青色マイクロLEDを形成するため、Si基板の両面にGaNバッファ層を形成する工程後の状態を示す。The state after the step of forming a GaN buffer layer on both surfaces of a Si substrate to form a blue micro LED is shown. 青色マイクロLEDを形成するため、Si基板の両面にGaNバッファ層を形成した後に、表面にのみGaNエピタキシャル層を形成する工程後の状態を示す。This figure shows a state after forming a GaN buffer layer on both surfaces of a Si substrate and then forming a GaN epitaxial layer only on the surface in order to form a blue micro LED. Si基板表面のGaNエピタキシャル層上にレジストパターンを形成し、青色マイクロLEDを形成する工程を示す。点線は、青色マイクロLEDを形成する領域を示す。5 shows a step of forming a resist pattern on a GaN epitaxial layer on the surface of a Si substrate to form a blue micro LED. The dotted line indicates the area where the blue micro LED is formed. Si基板表面に青色マイクロLEDを形成する工程後の状態を示す。The state after the step of forming the blue micro LED on the surface of the Si substrate is shown. Si基板表面に青色マイクロLEDを形成した工程後に、裏面のGaNバッファ層、およびSi基板を研削する工程を示す。点線で囲んだ領域が研削する領域である。After the step of forming the blue micro LED on the surface of the Si substrate, a step of grinding the GaN buffer layer on the back surface and the Si substrate is shown. The area surrounded by the dotted line is the area to be ground. 裏面のGaNバッファ層、およびSiを研削する工程後の状態を示す。The state after the step of grinding the GaN buffer layer on the back surface and Si is shown. 青色マイクロLEDを形成するため、Si基板の両面にGaNバッファ層およびGaNエピタキシャル層を形成する工程後の状態を示す。The state after the step of forming a GaN buffer layer and a GaN epitaxial layer on both surfaces of a Si substrate to form a blue micro LED is shown. Si基板表面のGaNエピタキシャル層上にレジストパターンを形成し、青色マイクロLEDを形成する工程を示す。点線は、マイクロLEDを形成する領域を示す。5 shows a step of forming a resist pattern on a GaN epitaxial layer on the surface of a Si substrate to form a blue micro LED. Dotted lines indicate regions where micro LEDs are formed. Si基板表面に青色マイクロLEDを形成する工程後の状態を示す。The state after the step of forming the blue micro LED on the surface of the Si substrate is shown. Si基板表面に青色マイクロLEDを形成した工程後に、裏面のGaNエピタキシャル層、GaNバッファ層、およびSi基板を研削する工程を示す。点線で囲んだ領域が研削する領域である。After the step of forming the blue micro LED on the surface of the Si substrate, the step of grinding the GaN epitaxial layer, the GaN buffer layer, and the Si substrate on the back surface is shown. The area surrounded by the dotted line is the area to be ground. 裏面のGaNエピタキシャル層、GaNバッファ層、およびSiを研削する工程後の状態を示す。The state after the step of grinding the GaN epitaxial layer, GaN buffer layer, and Si on the back surface is shown. 青色マイクロLEDを形成したSi基板を矩形ブロックに切断する工程を示す。The process which cuts the Si substrate in which the blue micro LED was formed into a rectangular block is shown. SiC層を備えSi基板の表面に青色マイクロLEDを形成したブロックを表示用配線基板に接合するために反転させる工程を示す。5 shows a step of inverting a block having a SiC layer and forming a blue micro LED on the surface of a Si substrate in order to join the block to a display wiring substrate. SiC層を備えずSi基板の表面に青色マイクロLEDを形成したブロックを表示用配線基板に接合するために反転させる工程を示す。A step of inverting a block having no SiC layer and having a blue micro LED formed on the surface of a Si substrate for bonding to a display wiring substrate is shown. 表示用配線基板を準備する工程を示す。4 shows a step of preparing a display wiring substrate. Si基板上の青色マイクロLEDと表示用配線基板を位置合わせし、マイクロLEDを備えるSi基板ブロックを表示用配線基板に転写する工程を示す。The process of aligning the blue micro LED on the Si substrate with the display wiring substrate and transferring the Si substrate block including the micro LED to the display wiring substrate is shown. 青色マイクロLEDを形成したSi基板ブロックとマイクロLEDの表示用配線基板を接合する工程後の状態を示す。The state after the step of bonding the Si substrate block on which the blue micro LED is formed and the display wiring substrate of the micro LED is shown. 赤色と、緑色、および青色表示用マイクロLEDを形成したSi基板ブロックとマイクロLEDの表示用配線基板基板を接合した工程後に、Si基板ブロックの裏面以外にレジスト膜等を形成する工程後の状態を示す。After bonding the Si substrate block on which the red, green, and blue display micro LEDs are formed and the display wiring substrate of the micro LED, the state after the step of forming a resist film or the like other than on the back surface of the Si substrate block is shown. Show. 青色マイクロLEDを形成したSi基板ブロックとマイクロLEDの表示用配線基板を接合した工程後に、Si基板をドライエッチングおよびウェットエッチングし、さらにSiC層とGaNバッファ層またはGaNバッファ層をドライエッチングおよびウェットエッチングする工程後の状態を示す。After the step of bonding the Si substrate block on which the blue micro LED is formed and the display wiring substrate of the micro LED, the Si substrate is dry-etched and wet-etched, and the SiC layer and the GaN buffer layer or the GaN buffer layer are dry-etched and wet-etched. This shows the state after the step of performing the above. 青色マイクロLEDを形成したSi基板ブロックとマイクロLEDの表示用配線基板用を接合した構造のマイクロLED間に層間絶縁膜を形成する工程後の状態を示す。The state after the step of forming an interlayer insulating film between the micro LED having a structure in which the Si substrate block on which the blue micro LED is formed and the micro LED for a display wiring board are joined is shown. 青色マイクロLEDを形成したSi基板ブロックとマイクロLEDの表示用配線基板用を接合し、マイクロLED間に層間絶縁膜を形成した工程後に、青色マイクロLED上に透明電極および透明配線を形成する工程後の状態を示す。After bonding the Si substrate block on which the blue micro LED is formed and the wiring substrate for display of the micro LED, forming an interlayer insulating film between the micro LEDs, and then forming a transparent electrode and a transparent wiring on the blue micro LED The state of is shown. 青色マイクロLED上の透明電極および透明配線上に、赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成し、赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子を形成する工程後の状態を示す。A red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer pattern are formed on a transparent electrode and a transparent wiring on a blue micro LED, and a light emitting element including a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element 2 shows the state after the step of forming. 赤色発光素子と、緑色発光素子、および青色発光素子からなる発光素子を形成した工程後に、引き出し電極上の層間絶縁膜を除去する工程後の状態を示す。The state after the step of forming the light emitting element including the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element and then removing the interlayer insulating film on the extraction electrode is shown.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において同一部分には、同一の符号を付している。
(実施形態1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals.
(Embodiment 1)

この実施形態は、赤色と、緑色、および青色LEDを形成する代わりに青色マイクロLED13を形成し、その上に透明電極配線48を形成した後、その上に赤色蛍光層51パターンと、緑色蛍光層52パターン、および透明絶縁層パターン53を形成し、それぞれ、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を形成するものであり、またこれら赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を一組とした発光素子を基板1上に多数展開し、カラー表示装置として機能させるものである。   In this embodiment, instead of forming red, green, and blue LEDs, a blue micro LED 13 is formed, a transparent electrode wiring 48 is formed thereon, and a red fluorescent layer 51 pattern and a green fluorescent layer are formed thereon. 52, and a transparent insulating layer pattern 53 are formed to form a red light emitting element 61, a green light emitting element 62, and a blue light emitting element 63, respectively. , And a large number of light-emitting elements, each of which is a set of blue light-emitting elements 63, are developed on the substrate 1 so as to function as a color display device.

図1に示すように半導体基板1を準備し、図2に示すように、低圧CVD法(図示せず)により半導体基板1の両面に50〜200nmのSiC層2を形成し、その上に3〜10μmのGaNバファ層3を形成し、そして図3に示すように、半導体基板1の表面に0.3〜2μmのp型GaN層4と、10〜100nmの量子井戸層5、0.3〜2μmのn型GaN層6をエピタキシャル成長し、青色マイクロLEDの形成前に半導体基板1の反りを少なくした構造を形成する工程を示す。なお、半導体基板1の表面にエピタキシャル層を形成するのは、市販のエピタキシャル装置を利用することを考慮したものである。   As shown in FIG. 1, a semiconductor substrate 1 is prepared, and as shown in FIG. 2, a 50-200 nm SiC layer 2 is formed on both surfaces of the semiconductor substrate 1 by a low-pressure CVD method (not shown). A GaN buffer layer 3 of 10 to 10 μm is formed, and a p-type GaN layer 4 of 0.3 to 2 μm and quantum well layers 5 and 0.3 of 10 to 100 nm are formed on the surface of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. A step of epitaxially growing an n-type GaN layer 6 having a thickness of about 2 μm to form a structure in which the semiconductor substrate 1 has less warpage before forming a blue micro LED will be described. The reason why the epitaxial layer is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 is to consider the use of a commercially available epitaxial device.

図4は、さらにn型エピタキシャル層6上に電極層7を形成し、その上に青色マイクロLEDを形成するためのレジストパターン8を形成する。図5は、半導体基板1の表面に青色マイクロLED13を形成する工程を示す。各マイクロLEDは、0.3〜2μmのp型GaN層4と、10〜100nmの量子井戸層5、0.3〜2μmのn型GaN層6および500nm〜2μmの電極層7を含んだ構造となっている。量子井戸層のIn濃度の調整は、選択的なイオン注入によっても良いし、また選択的なエピタキシャル成長によっても良い。このようにして半導体基板1上には3個の青色マイクロLEDを一組としたマイクロLEDの多数の組を展開する。 In FIG. 4, an electrode layer 7 is further formed on the n-type epitaxial layer 6, and a resist pattern 8 for forming a blue micro LED is formed thereon. FIG. 5 shows a step of forming the blue micro LED 13 on the surface of the semiconductor substrate 1. Each micro LED includes a p-type GaN layer 4 of 0.3 to 2 μm, a quantum well layer 5 of 10 to 100 nm, an n-type GaN layer 6 of 0.3 to 2 μm, and an electrode layer 7 of 500 to 2 μm. It has become. The adjustment of the In concentration in the quantum well layer may be performed by selective ion implantation or by selective epitaxial growth. In this manner, a large number of sets of micro LEDs, each set of three blue micro LEDs, are developed on the semiconductor substrate 1.

図6は、裏面のGaNバッファ層3と、SiC層2、および導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、半導体基板1の残りの厚さを50〜300μmとする工程を示す。点線部分は研削する部分である。図7は、裏面のGaNバッファ層3と、SiC層2、および導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、半導体基板1の残りの厚さを50〜300μmの厚さになるまで研削する工程後の状態を示す。 FIG. 6 shows a step of grinding the back surface of the GaN buffer layer 3, the SiC layer 2, and the back surface of the conductive substrate 1 with a grinder to reduce the remaining thickness of the semiconductor substrate 1 to 50 to 300 μm. The dotted line is the part to be ground. FIG. 7 shows the back surface of the GaN buffer layer 3, the SiC layer 2, and the back surface of the conductive substrate 1 ground by a grinder, and the remaining thickness of the semiconductor substrate 1 is ground to a thickness of 50 to 300 μm. The state of is shown.

図24は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1を表示用配線基板40に転写するために、ブロック30に切り出す工程を示す。 FIG. 24 shows a step of cutting the semiconductor substrate 1 having the blue micro LEDs 13 into blocks 30 in order to transfer the semiconductor substrate 1 to the display wiring substrate 40.

図25は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1を表示用配線基板40に転写するために、反転させる工程を示す。 FIG. 25 shows a step of inverting the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LEDs 13 to transfer the semiconductor substrate 1 to the display wiring substrate 40.

図27は、青色マイクロLED13を駆動する配線を有する表示用配線基板40を示し、表示用配線基板の中には、赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42と、青色発光素子用埋め込み配線43、さらに赤色発光素子用コンタクト電極44と、緑色発光素子用コンタクト電極45と、青色発光素子用コンタクト電極46、および引出し電極47を含む。 FIG. 27 shows a display wiring board 40 having a wiring for driving the blue micro LED 13. The display wiring board includes a red light emitting element embedded wiring 41, a green light emitting element embedded wiring 42, and a blue light emitting element. The device includes an embedded wiring 43, a contact electrode for a red light emitting element 44, a contact electrode for a green light emitting element 45, a contact electrode for a blue light emitting element 46, and an extraction electrode 47.

図28は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1のブロック30を、表示用配線基板40に位置合わせし、両基板の対応する電極同士を接合させる転写工程を示す。表示配線基板40の表面の電極表面には、導電性接着剤またははんだ(図示せず)を形成してある。ここでは、一点鎖線の矢印で示すように3個一組の青色マイクロLED13の一つと赤色発光素子用コンタクト電極44、3個一組の青色マイクロLED13の他の一つと緑色発光素子コンタクト電極45、3個一組の青色マイクロLED13の別の一つと青色発光素子用コンタクト電極46をアライメントした上で接合する。   FIG. 28 shows a transfer step of aligning the block 30 of the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LED 13 with the display wiring substrate 40 and joining the corresponding electrodes of both substrates. A conductive adhesive or solder (not shown) is formed on the electrode surface on the surface of the display wiring substrate 40. Here, as indicated by the dashed line arrow, one of the three sets of blue micro LEDs 13 and the contact electrode 44 for the red light emitting element, the other of the set of three blue micro LEDs 13 and the green light emitting element contact electrode 45, Another one of the set of three blue micro LEDs 13 is joined to the blue light emitting element contact electrode 46 after being aligned.

図29は、半導体基板1のブロック30と表示用配線基板40を接合する工程後の状態を示す。 FIG. 29 shows a state after the step of joining the block 30 of the semiconductor substrate 1 and the display wiring substrate 40.

図30は、接合した半導体基板1のブロック30と表示用配線基板40構造の半導体基板1のブロック30以外をレジスト(または有機物、または絶縁層)21で塗布する工程を示し、半導体基板1のブロック30をエッチングする際に、他の部分を、ウェットエッチングチング液またはプラズマエッチング用イオンまたはラジカルが内部に侵入しないように保護する。ここで、半導体基板1のブロック30を覆うレジスト21を紫外線露光および現像し、露出させる。
プラズマエッチングを使用する場合には、半導体基板1のブロック以外を絶縁層、例えばSOG膜で覆う。
FIG. 30 shows a step of applying a block other than the bonded block 30 of the semiconductor substrate 1 and the block 30 of the semiconductor substrate 1 having the structure of the display wiring board 40 with a resist (or an organic material or an insulating layer) 21. When etching 30, other parts are protected so that a wet etching solution or ions or radicals for plasma etching do not enter inside. Here, the resist 21 covering the block 30 of the semiconductor substrate 1 is exposed to ultraviolet light, developed, and exposed.
When plasma etching is used, portions other than the block of the semiconductor substrate 1 are covered with an insulating layer, for example, an SOG film.

図31は、半導体基板1をTMAHまたはTMAH+過硫酸アンモニウムで選択的にウェットエッチングし、表面側のSiC層2およびバッファ層3をプラズマエッチングにより除去し、またまた周辺のレジスト層21も除去する工程後の状態を示す。SF6により選択ドライエッチングを行う場合には、エッチング後に、SOG膜を除去する。   FIG. 31 shows a state after the step of selectively wet etching the semiconductor substrate 1 with TMAH or TMAH + ammonium persulfate, removing the SiC layer 2 and the buffer layer 3 on the front side by plasma etching, and removing the peripheral resist layer 21. Indicates the status. When performing selective dry etching by SF6, the SOG film is removed after the etching.

図32は、青色マイクロLED13のパターン間に層間絶縁層22を形成する工程後の状態を示す。   FIG. 32 shows a state after the step of forming the interlayer insulating layer 22 between the patterns of the blue micro LEDs 13.

図33は、青色マイクロLED13の表面に透明電極配線48形成する工程後の状態を示す。透明電極配線48は、図32に示す青色マイクロLED13を備える表示装置に直接フォトリソグラフィーを使用して形成しても良いし、あらかじめ別な透明基板(図示せず)に電極配線構造48を形成し、この透明基板を表示装置に接合しても良い。通常はこの電極配線構造48をグランドとするが、それに限定するものではない。 FIG. 33 shows a state after the step of forming the transparent electrode wiring 48 on the surface of the blue micro LED 13. The transparent electrode wiring 48 may be formed directly using photolithography on the display device having the blue micro LED 13 shown in FIG. 32, or the electrode wiring structure 48 may be formed on another transparent substrate (not shown) in advance. Alternatively, this transparent substrate may be bonded to a display device. Normally, the electrode wiring structure 48 is used as the ground, but the present invention is not limited to this.

図34には、透明電極配線上に、赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および青色をそのまま発光させる絶縁層パターンを形成し、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を形成する工程後の状態を示す。   In FIG. 34, a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and an insulating layer pattern that emits blue light as they are are formed on the transparent electrode wiring, and a red light emitting element 61, a green light emitting element 62, and a blue light emitting element are formed. This shows the state after the step of forming 63.

図35には、引き出し電極47の上部の層間絶縁層を除去し、電源(図示せず)と接続させる工程後の状態を示す。 FIG. 35 shows a state after the step of removing the interlayer insulating layer above the extraction electrode 47 and connecting to a power supply (not shown).

このようにして得られた赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子からなる発光素子を備える表示装置を、表示用配線基板40の赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42、および青色発光素子用埋め込み配線43と、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子からなる発光素子表面の透明電極48間に電圧を印加し、電圧の大きさを組み合わせて、各種発光色を生成する表示装置として機能させる。
(実施形態2)
The display device including the red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the light emitting element including the blue light emitting element obtained in this manner is connected to the red light emitting element embedded wiring 41 of the display wiring board 40 and the green light emitting element. A voltage is applied between the transparent wiring 48 on the surface of the light emitting element composed of the embedded wiring 42 for blue light emitting element, the embedded wiring 43 for blue light emitting element, the red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the blue light emitting element. To function as a display device that generates various luminescent colors.
(Embodiment 2)

この実施形態は、赤色と、緑色、および青色LEDを形成する代わりに青色マイクロLED13を形成し、その上に透明電極配線48を形成した後、その上に赤色蛍光層51パターンと、緑色蛍光層52パターン、および透明絶縁層パターン53を形成し、それぞれ、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を形成するものであり、またこれら赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を一組とした発光素子を基板1上に多数展開し、カラー表示装置として機能させるものである。   In this embodiment, instead of forming red, green, and blue LEDs, a blue micro LED 13 is formed, a transparent electrode wiring 48 is formed thereon, and a red fluorescent layer 51 pattern and a green fluorescent layer are formed thereon. 52, and a transparent insulating layer pattern 53 are formed to form a red light emitting element 61, a green light emitting element 62, and a blue light emitting element 63, respectively. , And a large number of light-emitting elements, each of which is a set of blue light-emitting elements 63, are developed on the substrate 1 so as to function as a color display device.

図1に示すように半導体基板1を準備し、図8に示すように、低圧CVD法(図示せず)により半導体基板1の両面に50〜200nmのSiC層2を形成し、その上に3〜10μmのGaNバファ層3を形成し、そして0.3〜2μmのp型GaN層4と、10〜100nmの量子井戸層5、0.3〜2μmのn型GaN層6をエピタキシャル成長し、マイクロLEDの形成前に半導体基板1の反りを少なくした構造を形成する工程を示す。   As shown in FIG. 1, a semiconductor substrate 1 is prepared, and as shown in FIG. 8, a 50-200 nm SiC layer 2 is formed on both surfaces of the semiconductor substrate 1 by a low-pressure CVD method (not shown). A GaN buffer layer 3 of 10 to 10 μm is formed, and a p-type GaN layer 4 of 0.3 to 2 μm, a quantum well layer 5 of 10 to 100 nm, and an n-type GaN layer 6 of 0.3 to 2 μm are epitaxially grown. A step of forming a structure in which the warpage of the semiconductor substrate 1 is reduced before forming an LED will be described.

図9は、さらにn型エピタキシャル層6上に電極層7を形成し、その上にマイクロLEDを形成するためのレジストパターン8を形成する。図10は、半導体基板1の表面に青色マイクロLED13を形成する工程を示す。各マイクロLEDは、0.3〜2μmのp型GaN層4と、10〜100nmの量子井戸層5、0.3〜2μmのn型GaN層6および500nm〜2μmの電極層11を含んだ構造となっている。量子井戸層のIn濃度の調整は、選択的なイオン注入によりに形成しても良いし、また選択的なエピタキシャル成長によっても良い。このようにして半導体基板1上には3個の青色マイクロLEDを一組としたマイクロLEDの多数の組を展開する。 In FIG. 9, an electrode layer 7 is further formed on the n-type epitaxial layer 6, and a resist pattern 8 for forming a micro LED is formed thereon. FIG. 10 shows a step of forming the blue micro LED 13 on the surface of the semiconductor substrate 1. Each micro LED includes a p-type GaN layer 4 of 0.3 to 2 μm, a quantum well layer 5 of 10 to 100 nm, an n-type GaN layer 6 of 0.3 to 2 μm, and an electrode layer 11 of 500 to 2 μm. It has become. The In concentration of the quantum well layer may be adjusted by selective ion implantation or by selective epitaxial growth. In this manner, a large number of sets of micro LEDs, each set of three blue micro LEDs, are developed on the semiconductor substrate 1.

図11は、裏面のn型GaN層6と、量子井戸層5と、p型GaN層4と、GaNバッファ層3と、SiC層2、および半導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、半導体基板1基板の残りの厚さを50〜300μmとする工程を示す。点線部分は研削する部分である。図12は、裏面のn型GaN層6と、量子井戸層5と、p型GaN層4と、GaNバッファ層3と、SiC層2、および半導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、半導体基板1を50〜300μmの厚さになるまで研削する工程後の状態を示す。 FIG. 11 shows that the back surface of the n-type GaN layer 6, the quantum well layer 5, the p-type GaN layer 4, the GaN buffer layer 3, the SiC layer 2, and the back surface of the semiconductor substrate 1 are ground by a grinder, The step of setting the remaining thickness of one substrate to 50 to 300 μm will be described. The dotted line is the part to be ground. FIG. 12 shows that the back surface of the n-type GaN layer 6, the quantum well layer 5, the p-type GaN layer 4, the GaN buffer layer 3, the SiC layer 2, and the back surface of the semiconductor substrate 1 are ground by a grinder, 1 shows a state after the step of grinding until the thickness of No. 1 reaches a thickness of 50 to 300 μm.

図24は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1を表示用配線基板40に転写するために、ブロック30に切り出す工程を示す。 FIG. 24 shows a step of cutting the semiconductor substrate 1 having the blue micro LEDs 13 into blocks 30 in order to transfer the semiconductor substrate 1 to the display wiring substrate 40.

図25は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1を表示用配線基板40に転写するために、反転させる工程を示す。 FIG. 25 shows a step of inverting the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LEDs 13 to transfer the semiconductor substrate 1 to the display wiring substrate 40.

図27は、青色マイクロLEDを駆動する配線を有する表示用配線基板40を示し、表示用配線基板の中には、赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42、および青色発光素子用埋め込み配線43、さらに赤色発光素子用コンタクト電極44と、緑色発光素子用コンタクト電極45と、青色発光素子用コンタクト電極46、および引出し電極47を含む。 FIG. 27 shows a display wiring board 40 having wiring for driving a blue micro LED. In the display wiring board, a red light emitting element embedded wiring 41, a green light emitting element embedded wiring 42, and a blue light emitting element are provided. The device includes an embedded wiring 43, a contact electrode for a red light emitting element 44, a contact electrode for a green light emitting element 45, a contact electrode for a blue light emitting element 46, and an extraction electrode 47.

図28は、青色マイクロLEDを備えた半導体基板1のブロック30を、表示用配線基板40に位置合わせし、両基板の対応する電極同士を接合させる転写工程を示す。表示配線基板40の表面の電極表面には、導電性接着剤またははんだ(図示せず)を形成してある。ここでは、一点鎖線の矢印で示すように3個一組の青色マイクロLED13の一つと赤色発光素子用コンタクト電極44、3個一組の青色マイクロLED13の他の一つと緑色発光素子コンタクト電極45、3個一組の青色マイクロLED13の別の一つと青色発光素子用コンタクト電極46をアライメントした上で接合する。   FIG. 28 shows a transfer step of aligning the block 30 of the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LED with the display wiring substrate 40 and joining the corresponding electrodes of both substrates. A conductive adhesive or solder (not shown) is formed on the electrode surface on the surface of the display wiring substrate 40. Here, as indicated by the dashed line arrow, one of the three sets of blue micro LEDs 13 and the contact electrode 44 for the red light emitting element, the other of the set of three blue micro LEDs 13 and the green light emitting element contact electrode 45, Another one of the set of three blue micro LEDs 13 is joined to the blue light emitting element contact electrode 46 after being aligned.

図29は、半導体基板1のブロック30と表示用配線基板40を接合する工程後の状態を示す。 FIG. 29 shows a state after the step of joining the block 30 of the semiconductor substrate 1 and the display wiring substrate 40.

図30は、接合した半導体基板1のブロック30と表示用配線基板40構造の半導体基板1のブロック30以外をレジスト(または有機物、または絶縁層)21で塗布する工程を示し、半導体基板1のブロック30をエッチングする際に、他の部分を、ウェットエッチングチング液またはプラズマエッチング用イオンまたはラジカルが内部に侵入しないように保護する。ここで、半導体基板1のブロック30を覆うレジスト21を紫外線露光および現像し、露出させる。
プラズマエッチングを使用する場合には、半導体基板1のブロック以外を絶縁層、例えばSOG膜で覆う。
FIG. 30 shows a step of applying a block other than the bonded block 30 of the semiconductor substrate 1 and the block 30 of the semiconductor substrate 1 having the structure of the display wiring board 40 with a resist (or an organic material or an insulating layer) 21. When etching 30, other parts are protected so that a wet etching solution or ions or radicals for plasma etching do not enter inside. Here, the resist 21 covering the block 30 of the semiconductor substrate 1 is exposed to ultraviolet light, developed, and exposed.
When plasma etching is used, portions other than the block of the semiconductor substrate 1 are covered with an insulating layer, for example, an SOG film.

図31は、半導体基板1をTMAHまたはTMAH+過硫酸アンモニウムで選択的にウェットエッチングし、表面側のSiC層2およびバッファ層3をプラズマエッチングにより除去し、またまた周辺のレジスト層21も除去する工程後の状態を示す。SF6により選択ドライエッチングを行う場合には、エッチング後に、SOG膜を除去する。   FIG. 31 shows a state after the step of selectively wet etching the semiconductor substrate 1 with TMAH or TMAH + ammonium persulfate, removing the SiC layer 2 and the buffer layer 3 on the front side by plasma etching, and removing the peripheral resist layer 21. Indicates the status. When performing selective dry etching by SF6, the SOG film is removed after the etching.

図32は、青色マイクロLED13のパターン間に層間絶縁層22を形成する工程後の状態を示す。   FIG. 32 shows a state after the step of forming the interlayer insulating layer 22 between the patterns of the blue micro LEDs 13.

図33は、青色マイクロLED13の表面に透明電極配線48形成する工程後の状態を示す。透明電極配線48は、図32に示す青色マイクロLED13を備える表示装置に直接フォトリソグラフィーを使用して形成しても良いし、あらかじめ別な透明基板(図示せず)に電極配線構造48を形成し、この透明基板を表示装置に接合しても良い。通常はこの電極配線構造48をグランドとするが、それに限定するものではない。 FIG. 33 shows a state after the step of forming the transparent electrode wiring 48 on the surface of the blue micro LED 13. The transparent electrode wiring 48 may be formed directly using photolithography on the display device having the blue micro LED 13 shown in FIG. 32, or the electrode wiring structure 48 may be formed on another transparent substrate (not shown) in advance. Alternatively, this transparent substrate may be bonded to a display device. Normally, the electrode wiring structure 48 is used as the ground, but the present invention is not limited to this.

図34には、透明電極配線上に、赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および青色をそのまま発光させる絶縁層パターンを形成し、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を形成する工程後の状態を示す。   In FIG. 34, a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and an insulating layer pattern that emits blue light as they are are formed on the transparent electrode wiring, and a red light emitting element 61, a green light emitting element 62, and a blue light emitting element are formed. This shows the state after the step of forming 63.

図35には、引き出し電極47の上部の層間絶縁層を除去し、電源(図示せず)と接続させる工程後の状態を示す。 FIG. 35 shows a state after the step of removing the interlayer insulating layer above the extraction electrode 47 and connecting to a power supply (not shown).

このようにして得られた赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子からなる発光素子を備えた表示装置を、表示用配線基板12の赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42、および青色発光素子用埋め込み配線43と、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子からなる発光素子表面の透明電極48間に電圧を印加し、電圧の大きさを組み合わせて、各種発光色を生成する表示装置として機能させる。
(実施形態3)
The display device including the red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the light emitting element including the blue light emitting element obtained as described above is connected to the red light emitting element embedded wiring 41 of the display wiring board 12 by the green light emitting element. A voltage is applied between the element embedded wiring 42 and the blue light emitting element embedded wiring 43, the transparent electrode 48 on the surface of the light emitting element composed of the red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the blue light emitting element. By combining these, the display device functions as a display device that generates various luminescent colors.
(Embodiment 3)

この実施形態は、赤色と、緑色、および青色LEDを形成する代わりに青色マイクロLED13を形成し、その上に透明電極配線48を形成した後、その上に赤色蛍光層51パターンと、緑色蛍光層52パターン、および透明絶縁層パターン53を形成し、それぞれ、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を形成するものであり、またこれら赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を一組とした発光素子を基板1上に多数展開し、カラー表示装置として機能させるものである。 In this embodiment, instead of forming red, green, and blue LEDs, a blue micro LED 13 is formed, a transparent electrode wiring 48 is formed thereon, and a red fluorescent layer 51 pattern and a green fluorescent layer are formed thereon. 52, and a transparent insulating layer pattern 53 are formed to form a red light emitting element 61, a green light emitting element 62, and a blue light emitting element 63, respectively. , And a large number of light-emitting elements, each of which is a set of blue light-emitting elements 63, are developed on the substrate 1 so as to function as a color display device.

図1に示すように半導体基板1を準備し、図13に示すように、低圧CVD法(図示せず)により半導体基板1の両面に3〜10μmのGaNバファ層3を形成し、そして図14に示すように、半導体基板1の表面に0.3〜2μmのp型GaN層4と、10〜100nmの量子井戸層5、および0.3〜2μmのn型GaN層6をエピタキシャル成長し、青色マイクロLEDの形成前に半導体基板1の反りを少なくした構造を形成する工程を示す。なお、半導体基板1の表面にエピタキシャル層を形成するのは、市販のエピタキシャル装置を利用することを考慮したものである。   A semiconductor substrate 1 is prepared as shown in FIG. 1, and a GaN buffer layer 3 of 3 to 10 μm is formed on both surfaces of the semiconductor substrate 1 by a low pressure CVD method (not shown) as shown in FIG. As shown in FIG. 1, a p-type GaN layer 4 of 0.3 to 2 μm, a quantum well layer 5 of 10 to 100 nm, and an n-type GaN layer 6 of 0.3 to 2 μm are epitaxially grown on the surface of the semiconductor substrate 1 to obtain a blue color. A step of forming a structure in which the warpage of the semiconductor substrate 1 is reduced before forming a micro LED will be described. The reason why the epitaxial layer is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 is to consider the use of a commercially available epitaxial device.

図15は、さらにn型エピタキシャル層6上に電極層7を形成し、その上に青色マイクロLEDを形成するためのレジストパターン8を形成する。図16は、半導体基板1の表面に青色マイクロLED13を形成する工程を示す。青色マイクロLEDは、0.3〜2μmのp型GaN層4と、10〜100nmの量子井戸層5、0.3〜2μmのn型GaN層6および500nm〜2μmの電極層7を含んだ構造となっている。量子井戸層のIn濃度の調整は、選択的なイオン注入によっても良いし、また選択的なエピタキシャル成長によっても良い。このようにして半導体基板1上には3個の青色マイクロLEDを一組としたマイクロLEDの多数の組を展開する。 In FIG. 15, an electrode layer 7 is further formed on the n-type epitaxial layer 6, and a resist pattern 8 for forming a blue micro LED is formed thereon. FIG. 16 shows a step of forming the blue micro LED 13 on the surface of the semiconductor substrate 1. The blue micro LED has a structure including a p-type GaN layer 4 of 0.3 to 2 μm, a quantum well layer 5 of 10 to 100 nm, an n-type GaN layer 6 of 0.3 to 2 μm, and an electrode layer 7 of 500 to 2 μm. It has become. The adjustment of the In concentration in the quantum well layer may be performed by selective ion implantation or by selective epitaxial growth. In this manner, a large number of sets of micro LEDs, each set of three blue micro LEDs, are developed on the semiconductor substrate 1.

図17は、裏面のGaNバッファ層3および半導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、半導体基板1基板の残りの厚さを50〜300μmとする工程を示す。点線部分は研削する部分である。図18は、裏面のGaNバッファ層3および半導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、半導体基板1を50〜300μmの厚さになるまで研削する工程後の状態を示す。 FIG. 17 shows a process in which the GaN buffer layer 3 on the back surface and the back surface of the semiconductor substrate 1 are ground by a grinder to reduce the remaining thickness of the semiconductor substrate 1 substrate to 50 to 300 μm. The dotted line is the part to be ground. FIG. 18 shows a state after the step of grinding the back surface of the GaN buffer layer 3 and the back surface of the semiconductor substrate 1 with a grinder to grind the semiconductor substrate 1 to a thickness of 50 to 300 μm.

図24は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1を表示用配線基板40に転写するために、ブロック30に切り出す工程を示す。 FIG. 24 shows a step of cutting the semiconductor substrate 1 having the blue micro LEDs 13 into blocks 30 in order to transfer the semiconductor substrate 1 to the display wiring substrate 40.

図26は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1を表示用配線基板40に転写するために、反転させる工程を示す。 FIG. 26 shows a step of inverting the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LEDs 13 to transfer the semiconductor substrate 1 to the display wiring substrate 40.

図27は、青色マイクロLED13を駆動する配線を有する表示用配線基板40を示し、表示用配線基板の中には、赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42と、青色発光素子用埋め込み配線43、さらに赤色発光素子用コンタクト電極44と、緑色発光素子用コンタクト電極45と、青色発光素子用コンタクト電極46、および引出し電極47を含む。 FIG. 27 shows a display wiring board 40 having a wiring for driving the blue micro LED 13. The display wiring board includes a red light emitting element embedded wiring 41, a green light emitting element embedded wiring 42, and a blue light emitting element. The device includes an embedded wiring 43, a contact electrode for a red light emitting element 44, a contact electrode for a green light emitting element 45, a contact electrode for a blue light emitting element 46, and an extraction electrode 47.

図28は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1のブロック30を、表示用配線基板40に位置合わせし、両基板の対応する電極同士を接合させる転写工程を示す。表示配線基板40の表面の電極表面には、導電性接着剤またははんだ(図示せず)を形成してある。ここでは、一点鎖線の矢印で示すように3個一組の青色マイクロLED13の一つと赤色発光素子用コンタクト電極44、3個一組の青色マイクロLED13の他の一つと緑色発光素子コンタクト電極45、3個一組の青色マイクロLED13の別の一つと青色発光素子用コンタクト電極46をアライメントした上で接合する。   FIG. 28 shows a transfer step of aligning the block 30 of the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LED 13 with the display wiring substrate 40 and joining the corresponding electrodes of both substrates. A conductive adhesive or solder (not shown) is formed on the electrode surface on the surface of the display wiring substrate 40. Here, as indicated by the dashed line arrow, one of the three sets of blue micro LEDs 13 and the contact electrode 44 for the red light emitting element, the other of the set of three blue micro LEDs 13 and the green light emitting element contact electrode 45, Another one of the set of three blue micro LEDs 13 is joined to the blue light emitting element contact electrode 46 after being aligned.

図29は、半導体基板1のブロック30と表示用配線基板40を接合する工程後の状態を示す。 FIG. 29 shows a state after the step of joining the block 30 of the semiconductor substrate 1 and the display wiring substrate 40.

図30は、接合した半導体基板1のブロック30と表示用配線基板40構造の半導体基板1のブロック30以外をレジスト(または有機物、または絶縁層)21で塗布する工程を示し、半導体基板1のブロック30をエッチングする際に、他の部分を、ウェットエッチングチング液またはプラズマエッチング用イオンまたはラジカルが内部に侵入しないように保護する。ここで、半導体基板1のブロック30を覆うレジスト21を紫外線露光および現像し、露出させる。
プラズマエッチングを使用する場合には、半導体基板1のブロック以外を絶縁層、例えばSOG膜で覆う。
FIG. 30 shows a step of applying a block other than the bonded block 30 of the semiconductor substrate 1 and the block 30 of the semiconductor substrate 1 having the structure of the display wiring board 40 with a resist (or an organic material or an insulating layer) 21. When etching 30, other parts are protected so that a wet etching solution or ions or radicals for plasma etching do not enter inside. Here, the resist 21 covering the block 30 of the semiconductor substrate 1 is exposed to ultraviolet light, developed, and exposed.
When plasma etching is used, portions other than the block of the semiconductor substrate 1 are covered with an insulating layer, for example, an SOG film.

図31は、半導体基板1をTMAHまたはTMAH+過硫酸アンモニウムで選択的にウェットエッチングし、表面側のバッファ層3をプラズマエッチングにより除去し、またまた周辺のレジスト層21も除去する工程後の状態を示す。
SF6により選択ドライエッチングを行う場合には、エッチング後に、SOG膜を除去する。
FIG. 31 shows a state after the step of selectively wet etching the semiconductor substrate 1 with TMAH or TMAH + ammonium persulfate, removing the buffer layer 3 on the front side by plasma etching, and removing the peripheral resist layer 21.
When performing selective dry etching by SF6, the SOG film is removed after the etching.

図32は、青色マイクロLEDのパターン間に層間絶縁層22を形成する工程後の状態を示す。   FIG. 32 shows a state after the step of forming the interlayer insulating layer 22 between the patterns of the blue micro LED.

図33は、青色マイクロLED13の表面に透明電極配線48形成する工程後の状態を示す。透明電極配線48は、図32に示す青色マイクロLEDを備える表示装置に直接フォトリソグラフィーを使用して形成しても良いし、あらかじめ別な透明基板(図示せず)に電極配線構造48を形成し、この透明基板を表示装置に接合しても良い。通常はこの電極配線構造48をグランドとするが、それに限定するものではない。 FIG. 33 shows a state after the step of forming the transparent electrode wiring 48 on the surface of the blue micro LED 13. The transparent electrode wiring 48 may be formed directly on the display device including the blue micro LED shown in FIG. 32 by using photolithography, or the electrode wiring structure 48 may be formed on another transparent substrate (not shown) in advance. Alternatively, this transparent substrate may be bonded to a display device. Normally, the electrode wiring structure 48 is used as the ground, but the present invention is not limited to this.

図34には、透明電極配線上に、赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および青色をそのまま発光させる絶縁層パターンを形成し、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を形成する工程後の状態を示す。   In FIG. 34, a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and an insulating layer pattern that emits blue light as they are are formed on the transparent electrode wiring, and a red light emitting element 61, a green light emitting element 62, and a blue light emitting element are formed. This shows the state after the step of forming 63.

図35には、引き出し電極47の上部の層間絶縁層を除去し、電源(図示せず)と接続させる工程後の状態を示す。 FIG. 35 shows a state after the step of removing the interlayer insulating layer above the extraction electrode 47 and connecting to a power supply (not shown).

このようにして得られた赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子を備える3色の発光素子を使用した表示装置を、表示用配線基板12の赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42、および青色発光素子用埋め込み配線43と、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子からなる発光素子表面の透明電極48間に電圧を印加し、電圧の大きさを組み合わせて、各種発光色を生成する表示装置として機能させる。
(実施形態4)
The display device using the three color light-emitting elements including the red light-emitting element 61, the green light-emitting element 62, and the blue light-emitting element thus obtained is connected to the red light-emitting element embedded wiring 41 of the display wiring board 12 A voltage is applied between the green light emitting element embedded wiring 42 and the blue light emitting element embedded wiring 43, and the transparent electrode 48 on the surface of the light emitting element composed of the red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the blue light emitting element; The display device functions as a display device that generates various luminescent colors by combining the magnitudes of the voltages.
(Embodiment 4)

この実施形態は、赤色と、緑色、および青色LEDを形成する代わりに青色マイクロLED13を形成し、その上に透明電極配線48を形成した後、その上に赤色蛍光層51パターンと、緑色蛍光層52パターン、および透明絶縁層パターン53を形成し、それぞれ、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を形成するものであり、またこれら赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を一組とした発光素子を基板1上に多数展開し、カラー表示装置として機能させるものである。   In this embodiment, instead of forming red, green, and blue LEDs, a blue micro LED 13 is formed, a transparent electrode wiring 48 is formed thereon, and a red fluorescent layer 51 pattern and a green fluorescent layer are formed thereon. 52, and a transparent insulating layer pattern 53 are formed to form a red light emitting element 61, a green light emitting element 62, and a blue light emitting element 63, respectively. , And a large number of light-emitting elements, each of which is a set of blue light-emitting elements 63, are developed on the substrate 1 to function as a color display device.

図1に示すように半導体基板1を準備し、図19に示すように、低圧CVD法(図示せず)により半導体基板1の両面に3〜10μmのGaNバファ層3を形成し、そして0.3〜2μmのp型GaN層4と、10〜100nmの量子井戸層5、0.3〜2μmのn型GaN層6をエピタキシャル成長し、マイクロLEDの形成前に半導体基板1の反りを少なくした構造を形成する工程を示す。   As shown in FIG. 1, a semiconductor substrate 1 is prepared, and as shown in FIG. 19, a GaN buffer layer 3 of 3 to 10 μm is formed on both surfaces of the semiconductor substrate 1 by a low-pressure CVD method (not shown). A structure in which a p-type GaN layer 4 of 3 to 2 μm, a quantum well layer 5 of 10 to 100 nm, and an n-type GaN layer 6 of 0.3 to 2 μm are epitaxially grown to reduce the warpage of the semiconductor substrate 1 before forming a micro LED. Is shown.

図20は、さらにn型エピタキシャル層6上に電極層7を形成し、その上に、青色マイクロLEDを形成するための、レジストパターン8を形成する。図21は、半導体基板1の表面に青色マイクロLED13を形成する工程を示す。青色マイクロLEDは、0.3〜2μmのp型GaN層4と、10〜100nmの量子井戸層5、0.3〜2μmのn型GaN層6および500nm〜2μmの電極層7を含んだ構造となっている。量子井戸層のIn濃度の調整は、選択的なイオン注入によっても良いし、また選択的なエピタキシャル成長によっても良い。このようにして半導体基板1上には3個の青色マイクロLEDを一組としたマイクロLEDの多数の組を展開する。 In FIG. 20, an electrode layer 7 is further formed on the n-type epitaxial layer 6, and a resist pattern 8 for forming a blue micro LED is formed thereon. FIG. 21 shows a step of forming the blue micro LED 13 on the surface of the semiconductor substrate 1. The blue micro LED has a structure including a p-type GaN layer 4 of 0.3 to 2 μm, a quantum well layer 5 of 10 to 100 nm, an n-type GaN layer 6 of 0.3 to 2 μm, and an electrode layer 7 of 500 to 2 μm. It has become. The adjustment of the In concentration in the quantum well layer may be performed by selective ion implantation or by selective epitaxial growth. In this manner, a large number of sets of micro LEDs, each set of three blue micro LEDs, are developed on the semiconductor substrate 1.

図22は、裏面のn型GaN層6と、量子井戸層5と、p型GaN層4と、GaNバッファ層3、および半導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、半導体基板1基板の残りの厚さを50〜300μmとする工程を示す。点線部分は研削する部分である。図23は、裏面のn型GaN層6と、量子井戸層5と、p型GaN層4と、GaNバッファ層3および半導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、半導体基板1を50〜300μmの厚さになるまで研削する工程後の状態を示す。 FIG. 22 shows that the back surface of the n-type GaN layer 6, the quantum well layer 5, the p-type GaN layer 4, the GaN buffer layer 3, and the back surface of the semiconductor substrate 1 are ground by a grinder, The step of setting the thickness to 50 to 300 μm is shown. The dotted line is the part to be ground. FIG. 23 shows that the back surface of the n-type GaN layer 6, the quantum well layer 5, the p-type GaN layer 4, the GaN buffer layer 3, and the back surface of the semiconductor substrate 1 are ground by a grinder, so that the semiconductor substrate 1 is 50 to 300 μm thick. This shows the state after the step of grinding to a thickness.

図24は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1を表示用配線基板40に転写するために、ブロック30に切り出す工程を示す。 FIG. 24 shows a step of cutting the semiconductor substrate 1 having the blue micro LEDs 13 into blocks 30 in order to transfer the semiconductor substrate 1 to the display wiring substrate 40.

図26は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1を表示用配線基板40に転写するために、反転させる工程を示す。 FIG. 26 shows a step of inverting the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LEDs 13 to transfer the semiconductor substrate 1 to the display wiring substrate 40.

図27は、青色マイクロLED13を駆動する配線を有する表示用配線基板40を示し、表示用配線基板の中には、赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42と、青色発光素子用埋め込み配線43、さらに赤色発光素子用コンタクト電極44と、緑色発光素子用コンタクト電極45と、青色発光素子用コンタクト電極46、および引出し電極47を含む。 FIG. 27 shows a display wiring board 40 having a wiring for driving the blue micro LED 13. The display wiring board includes a red light emitting element embedded wiring 41, a green light emitting element embedded wiring 42, and a blue light emitting element. The device includes an embedded wiring 43, a contact electrode for a red light emitting element 44, a contact electrode for a green light emitting element 45, a contact electrode for a blue light emitting element 46, and an extraction electrode 47.

図28は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1のブロック30を、表示用配線基板40に位置合わせし、両基板の対応する電極同士を接合させる転写工程を示す。表示配線基板40の表面の電極表面には、導電性接着剤またははんだ(図示せず)を形成してある。ここでは、一点鎖線の矢印で示すように3個一組の青色マイクロLED13の一つと赤色発光素子用コンタクト電極44、3個一組の青色マイクロLED13の他の一つと緑色発光素子コンタクト電極45、3個一組の青色マイクロLED13の別の一つと青色発光素子用コンタクト電極46をアライメントした上で接合する。   FIG. 28 shows a transfer step of aligning the block 30 of the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LED 13 with the display wiring substrate 40 and joining the corresponding electrodes of both substrates. A conductive adhesive or solder (not shown) is formed on the electrode surface on the surface of the display wiring substrate 40. Here, as indicated by the dashed line arrow, one of the three sets of blue micro LEDs 13 and the contact electrode 44 for the red light emitting element, the other of the set of three blue micro LEDs 13 and the green light emitting element contact electrode 45, Another one of the set of three blue micro LEDs 13 is joined to the blue light emitting element contact electrode 46 after being aligned.

図29は、半導体基板1のブロック30と表示用配線基板40を接合する工程後の状態を示す。 FIG. 29 shows a state after the step of joining the block 30 of the semiconductor substrate 1 and the display wiring substrate 40.

図30は、接合した半導体基板1のブロック30と表示用配線基板40構造の半導体基板1のブロック30以外をレジスト(または有機物、または絶縁層)21で塗布する工程を示し、半導体基板1のブロック30をエッチングする際に、他の部分を、ウェットエッチングチング液またはプラズマエッチング用イオンまたはラジカルが内部に侵入しないように保護する。ここで、半導体基板1のブロック30を覆うレジスト21を紫外線露光および現像し、露出させる。
プラズマエッチングを使用する場合には、半導体基板1のブロック以外を絶縁層、例えばSOG膜で覆う。
FIG. 30 shows a step of applying a block other than the bonded block 30 of the semiconductor substrate 1 and the block 30 of the semiconductor substrate 1 having the structure of the display wiring board 40 with a resist (or an organic material or an insulating layer) 21. When etching 30, other parts are protected so that a wet etching solution or ions or radicals for plasma etching do not enter inside. Here, the resist 21 covering the block 30 of the semiconductor substrate 1 is exposed to ultraviolet light, developed, and exposed.
When plasma etching is used, portions other than the block of the semiconductor substrate 1 are covered with an insulating layer, for example, an SOG film.

図31は、半導体基板1をTMAHまたはTMAH+過硫酸アンモニウムで選択的にウェットエッチングし、表面側のバッファ層3をプラズマエッチングにより除去し、またまた周辺のレジスト層21も除去する工程後の状態を示す。SF6により選択ドライエッチングを行う場合には、エッチング後に、SOG膜を除去する。   FIG. 31 shows a state after the step of selectively wet etching the semiconductor substrate 1 with TMAH or TMAH + ammonium persulfate, removing the buffer layer 3 on the front side by plasma etching, and removing the peripheral resist layer 21. When performing selective dry etching by SF6, the SOG film is removed after the etching.

図32は、青色マイクロLED13のパターン間に層間絶縁層22を形成する工程後の状態を示す。   FIG. 32 shows a state after the step of forming the interlayer insulating layer 22 between the patterns of the blue micro LEDs 13.

図33は、青色マイクロLED13の表面に透明電極配線48形成する工程後の状態を示す。透明電極配線48は、図32に示す青色マイクロLEDを備える表示装置に直接フォトリソグラフィーを使用して形成しても良いし、あらかじめ別な透明基板(図示せず)に電極配線構造48を形成し、この透明基板を表示装置に接合しても良い。通常はこの電極配線構造48をグランドとするが、それに限定するものではない。 FIG. 33 shows a state after the step of forming the transparent electrode wiring 48 on the surface of the blue micro LED 13. The transparent electrode wiring 48 may be formed directly on the display device including the blue micro LED shown in FIG. 32 by using photolithography, or the electrode wiring structure 48 may be formed on another transparent substrate (not shown) in advance. Alternatively, this transparent substrate may be bonded to a display device. Normally, the electrode wiring structure 48 is used as the ground, but the present invention is not limited to this.

図34には、透明電極配線上に、赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および青色をそのまま発光させる絶縁層パターンを形成し、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を形成する工程後の状態を示す。   In FIG. 34, a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and an insulating layer pattern that emits blue light as they are are formed on the transparent electrode wiring, and a red light emitting element 61, a green light emitting element 62, and a blue light emitting element are formed. This shows the state after the step of forming 63.

図35には、引き出し電極47の上部の層間絶縁層を除去し、電源(図示せず)と接続させる工程後の状態を示す。 FIG. 35 shows a state after the step of removing the interlayer insulating layer above the extraction electrode 47 and connecting to a power supply (not shown).

このようにして得られた赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子からなる発光素子を備えた表示装置を、表示用配線基板12の赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42、および青色発光素子用埋め込み配線43と、色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子からなる発光素子表面の透明電極48間に電圧を印加し、電圧の大きさを組み合わせて、各種発光色を生成する表示装置として機能させる。
(実施例1)
The display device including the red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the light emitting element including the blue light emitting element obtained as described above is connected to the red light emitting element embedded wiring 41 of the display wiring board 12 by the green light emitting element. A voltage is applied between the element embedded wiring 42 and the blue light emitting element embedded wiring 43, the color light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the transparent electrode 48 on the surface of the light emitting element including the blue light emitting element. By combining these, the display device functions as a display device that generates various luminescent colors.
(Example 1)

図1に示すように半導体基板1を準備し、図3に示すように、低圧CVD法(図示せず)により半導体基板1の両面に100nmのSiC層2を形成し、その上に7μmのGaNバファ層3を形成し、そして図4に示すように、半導体基板1の表面に0.7μmのp型GaN層4と、50nmの量子井戸層5、および0.7μmのn型GaN層6をエピタキシャル成長し、青色マイクロLED13の形成前にSi基板1の反りを少なくした構造を形成した工程後の状態を示す。   As shown in FIG. 1, a semiconductor substrate 1 is prepared, and as shown in FIG. 3, a 100 nm SiC layer 2 is formed on both surfaces of the semiconductor substrate 1 by a low pressure CVD method (not shown), and a 7 μm GaN layer is formed thereon. A buffer layer 3 is formed, and as shown in FIG. 4, a 0.7 μm p-type GaN layer 4, a 50 nm quantum well layer 5, and a 0.7 μm n-type GaN layer 6 are formed on the surface of the semiconductor substrate 1. The state after the step of epitaxially growing and forming a structure in which the warpage of the Si substrate 1 is reduced before the formation of the blue micro LED 13 is shown.

図4は、さらにn型エピタキシャル層6上に電極層7を形成し、その上にマイクロLEDを形成するためのレジストパターン8を形成した。図5は、半導体基板1の表面に青色マイクロLED13を形成した工程後の状態を示す。青色マイクロLEDは、0.7μmのp型GaN層4と、50nmの量子井戸層5と、0.7μmのn型GaN層6および1μmの電極層7を含んだ構造となっている。量子井戸層のIn濃度の調整は、エピタキシャル成長によった。このようにしてSi基板1上には3個の青色マイクロLED13を一組としたマイクロLEDの多数の組を展開した。 In FIG. 4, an electrode layer 7 is further formed on the n-type epitaxial layer 6, and a resist pattern 8 for forming a micro LED is formed thereon. FIG. 5 shows a state after the step of forming the blue micro LED 13 on the surface of the semiconductor substrate 1. The blue micro LED has a structure including a 0.7 μm p-type GaN layer 4, a 50 nm quantum well layer 5, a 0.7 μm n-type GaN layer 6 and a 1 μm electrode layer 7. The In concentration of the quantum well layer was adjusted by epitaxial growth. In this manner, a large number of sets of micro LEDs each including three blue micro LEDs 13 were developed on the Si substrate 1.

図6は、裏面のGaNバッファ層3と、SiC層2、および導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、基板の残りの厚さを250μmとした工程を示す。点線部分は研削した部分である。図7は、裏面のGaNバッファ層3と、SiC層2、およびSi基板1の裏面をグラインダーによって研削し、Si基板の残りの厚さを250μmの厚さになるまで研削した工程後の状態を示す。 FIG. 6 shows a process in which the back surface of the GaN buffer layer 3, the SiC layer 2, and the back surface of the conductive substrate 1 are ground by a grinder to make the remaining thickness of the substrate 250 μm. The dotted line is the ground portion. FIG. 7 shows a state after the step of grinding the back surface of the GaN buffer layer 3, the SiC layer 2, and the back surface of the Si substrate 1 by a grinder, and grinding the remaining thickness of the Si substrate to a thickness of 250 μm. Show.

図24は、青色マイクロLED13を備えたSi基板1を表示用配線基板40に転写するために、ブロック30に切り出した工程を示す。 FIG. 24 shows a process in which the Si substrate 1 having the blue micro LEDs 13 is cut into blocks 30 in order to transfer the Si substrate 1 to the display wiring substrate 40.

図25は、青色マイクロLED13を備えたSi基板1を表示用配線基板40に転写するために、反転させた工程を示す。 FIG. 25 shows a reversed process for transferring the Si substrate 1 provided with the blue micro LED 13 to the display wiring substrate 40.

図27は、青色マイクロLED13を駆動する配線を有する表示用配線基板40を示し、表示用配線基板の中には、赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42と、青色発光素子用埋め込み配線43、さらに赤色発光素子用コンタクト電極44と、緑色発光素子用コンタクト電極45と、青色発光素子用コンタクト電極46、および引出し電極47を含む。 FIG. 27 shows a display wiring board 40 having a wiring for driving the blue micro LED 13. The display wiring board includes a red light emitting element embedded wiring 41, a green light emitting element embedded wiring 42, and a blue light emitting element. The device includes an embedded wiring 43, a contact electrode for a red light emitting element 44, a contact electrode for a green light emitting element 45, a contact electrode for a blue light emitting element 46, and an extraction electrode 47.

図28は、青色マイクロLED13を備えたSi基板1のブロック30を、表示用配線基板40に位置合わせし、両基板の対応する電極同士を接合させた転写工程を示す。表示配線基板40の表面の電極表面には、導電性接着剤(図示せず)を形成してある。ここでは、一点鎖線の矢印で示すように3個一組の青色マイクロLED13の一つと赤色発光素子用コンタクト電極44、3個一組の青色マイクロLED13の他の一つと緑色発光素子コンタクト電極45、3個一組の青色マイクロLED13の別の一つと青色発光素子用コンタクト電極46をアライメントした上で接合した。   FIG. 28 shows a transfer step in which the block 30 of the Si substrate 1 provided with the blue micro LED 13 is aligned with the display wiring substrate 40 and the corresponding electrodes of both substrates are joined. A conductive adhesive (not shown) is formed on the electrode surface on the display wiring substrate 40. Here, as indicated by the dashed line arrow, one of the three sets of blue micro LEDs 13 and the contact electrode 44 for the red light emitting element, the other of the set of three blue micro LEDs 13 and the green light emitting element contact electrode 45, Another one of the set of three blue micro LEDs 13 was joined to the blue light emitting element contact electrode 46 after being aligned.

図29は、Si基板1のブロック30と表示用配線基板40を接合した工程後の状態を示す。 FIG. 29 shows a state after the step of bonding the block 30 of the Si substrate 1 and the display wiring substrate 40.

図30は、接合したSi基板1のブロック30と表示用配線基板40構造のSi基板1のブロック30以外をレジスト21で塗布した工程を示し、半導体基板1のブロック30をエッチングする際に、他の部分を、ウェットエッチングチング液またはプラズマエッチング用イオンまたはラジカルが内部に侵入しないように保護した。ここで、半導体基板1のブロック30を覆うレジスト21を紫外線露光および現像し、露出させた。 FIG. 30 shows a process in which the block 30 of the bonded Si substrate 1 and the block 30 of the Si substrate 1 having the structure of the display wiring substrate 40 are coated with the resist 21, and when the block 30 of the semiconductor substrate 1 is etched, Was protected so that a wet etching solution or ions or radicals for plasma etching did not enter inside. Here, the resist 21 covering the block 30 of the semiconductor substrate 1 was exposed to ultraviolet light and developed to be exposed.

図31は、Si基板1を25重量%の水酸化テトラメチルアンモニウム液(TMAH)に2重量%の過硫酸アンモニウムを加えたエッチング液でウェットエッチングし、表面側のSiC層2およびバッファ層3をCF4のプラズマエッチングにより除去し、またまた周辺のレジスト層21も除去した工程後の状態を示す。   FIG. 31 shows that the Si substrate 1 is wet-etched with an etching solution in which 2% by weight of ammonium persulfate is added to 25% by weight of tetramethylammonium hydroxide solution (TMAH), and the SiC layer 2 and the buffer layer 3 on the surface side are CF4 The state after the step of removing by the plasma etching and removing the peripheral resist layer 21 is also shown.

図32は、青色マイクロLED13のパターン間に層間絶縁層22を形成した工程後の状態を示す。   FIG. 32 shows a state after the step of forming the interlayer insulating layer 22 between the patterns of the blue micro LEDs 13.

図33は、青色マイクロLED13の表面に透明電極配線48形成した工程後の状態を示す。透明電極配線48は、図32に示す青色マイクロLED13を備える表示装置に直接フォトリソグラフィーを使用した。この電極配線構造48をグランドとした。 FIG. 33 shows a state after the step of forming the transparent electrode wiring 48 on the surface of the blue micro LED 13. As the transparent electrode wiring 48, photolithography was directly used for a display device including the blue micro LED 13 shown in FIG. This electrode wiring structure 48 was used as ground.

図34には、透明電極配線上に、赤色蛍光層51パターンと、緑色蛍光層52パターン、および青色をそのまま発光させる絶縁層53パターンを形成し、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を形成した工程後の状態を示す。   In FIG. 34, on the transparent electrode wiring, a red fluorescent layer 51 pattern, a green fluorescent layer 52 pattern, and an insulating layer 53 pattern for emitting blue light as it is are formed, and a red light emitting element 61, a green light emitting element 62, and The state after the step of forming the blue light emitting element 63 is shown.

図35には、引き出し電極47の上部の層間絶縁層を除去し、電源(図示せず)と接続する準備を行った工程後の状態を示す。 FIG. 35 shows a state after the step of removing the interlayer insulating layer above the extraction electrode 47 and preparing for connection to a power supply (not shown).

このようにして得られた赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子からなる発光素子を使用した表示装置の表示用配線基板12の赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42、および青色発光素子用埋め込み配線43と、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子からなる発光素子の表面の透明電極48間に電圧を印加し、電圧の大きさを組み合わせて、各種発光色を生成する表示装置として機能させた。
(実施例2)
The red light-emitting element embedded wiring 41 of the display wiring board 12 of the display device using the light-emitting element including the red light-emitting element 61, the green light-emitting element 62, and the blue light-emitting element thus obtained, and the green light-emitting element A voltage is applied between the transparent wiring 48 on the surface of the light emitting element composed of the embedded wiring 42 for blue light emitting element, the embedded wiring 43 for blue light emitting element, the red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the blue light emitting element. By combining the above, they functioned as a display device for generating various luminescent colors.
(Example 2)

図1に示すようにSi基板1を準備し、図8に示すように、低圧CVD法(図示せず)によりSi基板1の両面に100nmのSiC層2を形成し、その上に7μmのGaNバファ層3を形成し、そして0.7μmのp型GaN層4と、50nmの量子井戸層5、0.7μmのn型GaN層6をエピタキシャル成長し、青色マイクロLEDの形成前にSi基板1の反りを少なくした構造を形成した工程を示す。   As shown in FIG. 1, a Si substrate 1 is prepared, and as shown in FIG. 8, a 100 nm SiC layer 2 is formed on both surfaces of the Si substrate 1 by a low pressure CVD method (not shown), and a 7 μm GaN is formed thereon. A buffer layer 3 is formed, and a 0.7 μm p-type GaN layer 4, a 50 nm quantum well layer 5, and a 0.7 μm n-type GaN layer 6 are epitaxially grown. 4 shows a step of forming a structure with reduced warpage.

図9は、さらにn型エピタキシャル層6上に電極層7を形成し、その上に、青色マイクロLEDを形成するためのにレジストパターン8を形成した。図10は、Si基板1の表面に青色マイクロLED13を形成した工程を示す。青色マイクロLED13は、0.7μmのp型GaN層4と、50nmの量子井戸層5と、0.7μmのn型GaN層6および1μmの電極層11を含んだ構造となっている。量子井戸層のIn濃度の調整は、エピタキシャル成長によった。このようにしてSi基板1上には3個の青色マイクロLED13を一組としたマイクロLEDの多数の組を展開した。 In FIG. 9, an electrode layer 7 is further formed on the n-type epitaxial layer 6, and a resist pattern 8 is formed thereon for forming a blue micro LED. FIG. 10 shows a step of forming the blue micro LED 13 on the surface of the Si substrate 1. The blue micro LED 13 has a structure including a 0.7 μm p-type GaN layer 4, a 50 nm quantum well layer 5, a 0.7 μm n-type GaN layer 6 and a 1 μm electrode layer 11. The In concentration of the quantum well layer was adjusted by epitaxial growth. In this manner, a large number of sets of micro LEDs each including three blue micro LEDs 13 were developed on the Si substrate 1.

図11は、裏面のn型GaN層6と、量子井戸層5と、p型GaN層4と、GaNバッファ層3と、SiC層2、および導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、Si基板1の残りの厚さを250μmとした工程を示す。点線部分は研削した部分である。図12は、裏面のn型GaN層6と、量子井戸層5と、p型GaN層4と、GaNバッファ層3と、SiC層2、および導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、Si基板1の残りの厚さを250μmの厚さになるまで研削した工程後の状態を示す。 FIG. 11 shows that the back surface of the n-type GaN layer 6, the quantum well layer 5, the p-type GaN layer 4, the GaN buffer layer 3, the SiC layer 2, and the back surface of the conductive substrate 1 are ground by a grinder, 1 shows a process in which the remaining thickness of No. 1 was set to 250 μm. The dotted line is the ground portion. FIG. 12 shows that the back surface of the n-type GaN layer 6, the quantum well layer 5, the p-type GaN layer 4, the GaN buffer layer 3, the SiC layer 2, and the back surface of the conductive substrate 1 are ground by a grinder, The state after the step of grinding the remaining thickness of No. 1 to a thickness of 250 μm is shown.

図24は、青色マイクロLED13を備えたSi基板1を表示用配線基板40に転写するために、ブロック30に切り出した工程を示す。 FIG. 24 shows a process in which the Si substrate 1 having the blue micro LEDs 13 is cut into blocks 30 in order to transfer the Si substrate 1 to the display wiring substrate 40.

図25は、青色マイクロLED13を備えたSi基板1を表示用配線基板40に転写するために、反転させた工程を示す。 FIG. 25 shows a reversed process for transferring the Si substrate 1 provided with the blue micro LED 13 to the display wiring substrate 40.

図27は、青色マイクロLED13を駆動する配線を有する表示用配線基板40を示し、表示用配線基板の中には、赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42と、青色発光素子用埋め込み配線43、さらに赤色発光素子用コンタクト電極44と、緑色発光素子用コンタクト電極45と、青色発光素子用コンタクト電極46、および引出し電極47を含む。 FIG. 27 shows a display wiring board 40 having a wiring for driving the blue micro LED 13. The display wiring board includes a red light emitting element embedded wiring 41, a green light emitting element embedded wiring 42, and a blue light emitting element. The device includes an embedded wiring 43, a contact electrode for a red light emitting element 44, a contact electrode for a green light emitting element 45, a contact electrode for a blue light emitting element 46, and an extraction electrode 47.

図28は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1のブロック30を、表示用配線基板40に位置合わせし、両基板の対応する電極同士を接合させた転写工程を示す。表示配線基板40の表面の電極表面には、導電性接着剤(図示せず)を形成してある。ここでは、一点鎖線の矢印で示すように3個一組の青色マイクロLED13の一つと赤色発光素子用コンタクト電極44、3個一組の青色マイクロLED13の他の一つと緑色発光素子コンタクト電極45、3個一組の青色マイクロLED13の別の一つと青色発光素子用コンタクト電極46をアライメントした上で接合した。   FIG. 28 shows a transfer step in which the block 30 of the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LED 13 is aligned with the display wiring substrate 40 and the corresponding electrodes of both substrates are joined. A conductive adhesive (not shown) is formed on the electrode surface on the display wiring substrate 40. Here, as indicated by the dashed line arrow, one of the three sets of blue micro LEDs 13 and the contact electrode 44 for the red light emitting element, the other of the set of three blue micro LEDs 13 and the green light emitting element contact electrode 45, Another one of the set of three blue micro LEDs 13 was joined to the blue light emitting element contact electrode 46 after being aligned.

図29は、半導体基板1のブロック30と表示用配線基板40を接合した工程後の状態を示す。 FIG. 29 shows a state after the step of bonding the block 30 of the semiconductor substrate 1 and the display wiring substrate 40.

図30は、接合したSi基板1のブロック30と表示用配線基板40構造のSi基板1のブロック30以外をレジスト21で塗布した工程を示し、半導体基板1のブロック30をエッチングする際に、他の部分を、ウェットエッチングチング液またはプラズマエッチング用イオンまたはラジカルが内部に侵入しないように保護した。ここで、半導体基板1のブロック30を覆うレジスト21を紫外線露光および現像し、露出させた。 FIG. 30 shows a process in which the block 30 of the bonded Si substrate 1 and the block 30 of the Si substrate 1 having the structure of the display wiring substrate 40 are coated with the resist 21, and when the block 30 of the semiconductor substrate 1 is etched, Was protected so that a wet etching solution or ions or radicals for plasma etching did not enter inside. Here, the resist 21 covering the block 30 of the semiconductor substrate 1 was exposed to ultraviolet light and developed to be exposed.

図31は、Si基板1を25重量%の水酸化テトラメチルアンモニウム液(TMAH)に2重量%の過硫酸アンモニウムを加えたエッチング液でウェットエッチングし、表面側のSiC層2およびバッファ層3をCF4のプラズマエッチングにより除去し、またまた周辺のレジスト層21も除去した工程後の状態を示す。   FIG. 31 shows that the Si substrate 1 is wet-etched with an etching solution in which 2% by weight of ammonium persulfate is added to 25% by weight of tetramethylammonium hydroxide solution (TMAH), and the SiC layer 2 and the buffer layer 3 on the surface side are CF4 The state after the step of removing by the plasma etching and removing the peripheral resist layer 21 is also shown.

図32は、青色マイクロLED13のパターン間に層間絶縁層22を形成した工程後の状態を示す。   FIG. 32 shows a state after the step of forming the interlayer insulating layer 22 between the patterns of the blue micro LEDs 13.

図33は、青色マイクロLED13の表面に透明電極配線48形成した工程後の状態を示す。透明電極配線48は、図32に示す青色マイクロLEDを備える表示装置に直接フォトリソグラフィーを使用して形成した。この電極配線構造48をグランドとした。 FIG. 33 shows a state after the step of forming the transparent electrode wiring 48 on the surface of the blue micro LED 13. The transparent electrode wiring 48 was formed by directly using photolithography on a display device including the blue micro LED shown in FIG. This electrode wiring structure 48 was used as ground.

図34には、透明電極配線上に、赤色蛍光層51パターンと、緑色蛍光層52パターン、および青色をそのまま発光させる絶縁層53パターンを形成し、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を形成した工程後の状態を示す。   In FIG. 34, on the transparent electrode wiring, a red fluorescent layer 51 pattern, a green fluorescent layer 52 pattern, and an insulating layer 53 pattern for emitting blue light as it is are formed, and a red light emitting element 61, a green light emitting element 62, and The state after the step of forming the blue light emitting element 63 is shown.

図35には、引き出し電極47の上部の層間絶縁層を除去し、電源(図示せず)と接続する準備を行った工程を示す。 FIG. 35 shows a step in which the interlayer insulating layer on the extraction electrode 47 is removed and preparations for connection to a power supply (not shown) are made.

このようにして得られた赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子からなる発光素子を備えた表示装置の表示用配線基板12の赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42、および青色発光素子用埋め込み配線43と、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子からなる発光素子表面の透明電極48間に電圧を印加し、電圧の大きさを組み合わせて、各種発光色を生成する表示装置として機能させた。
(実施例3)
The red light emitting element embedded wiring 41 of the display wiring board 12 of the display device including the light emitting element including the red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the blue light emitting element thus obtained, and the green light emitting element A voltage is applied between the transparent wiring 48 on the surface of the light emitting element composed of the embedded wiring 42 for blue light emitting element, the embedded wiring 43 for blue light emitting element, the red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the blue light emitting element. Were combined to function as a display device for generating various luminescent colors.
(Example 3)

図1に示すようにSi基板1を準備し、図13に示すように、低圧CVD法(図示せず)により半導体基板1の両面に7μmのGaNバファ層3を形成し、そして図14に示すように、Si基板1の表面に0.7μmのp型GaN層4と、50nmの量子井戸層5、および0.7μmのn型GaN層6をエピタキシャル成長し、青色マイクロLED13の形成前に半導体基板1の反りを少なくした構造を形成した工程を示す。   As shown in FIG. 1, a Si substrate 1 is prepared, and as shown in FIG. 13, a 7 μm GaN buffer layer 3 is formed on both surfaces of the semiconductor substrate 1 by a low-pressure CVD method (not shown), and as shown in FIG. As described above, a 0.7 μm p-type GaN layer 4, a 50 nm quantum well layer 5, and a 0.7 μm n-type GaN layer 6 are epitaxially grown on the surface of the Si substrate 1, and the semiconductor substrate is formed before the blue micro LED 13 is formed. 1 shows a step of forming a structure in which the warpage is reduced.

図15は、さらにn型エピタキシャル層6上に電極層7を形成し、その上にマイクロLEDを形成するためのレジストパターン8を形成した。図16は、Si基板1の表面に青色マイクロLED13を形成した工程を示す。青色マイクロLEDは、0.7μmのp型GaN層4と、50nmの量子井戸層5と、0.7μmのn型GaN層6および1μmの電極層11を含んだ構造となっている。量子井戸層のIn濃度の調整は、エピタキシャル成長によった。このようにして半導体基板1上には3個の青色マイクロLEDを一組としたマイクロLEDの多数の組を展開した。 In FIG. 15, an electrode layer 7 is further formed on the n-type epitaxial layer 6, and a resist pattern 8 for forming a micro LED is formed thereon. FIG. 16 shows a step of forming the blue micro LED 13 on the surface of the Si substrate 1. The blue micro LED has a structure including a 0.7 μm p-type GaN layer 4, a 50 nm quantum well layer 5, a 0.7 μm n-type GaN layer 6, and a 1 μm electrode layer 11. The In concentration of the quantum well layer was adjusted by epitaxial growth. In this way, a large number of sets of micro LEDs each including three blue micro LEDs were developed on the semiconductor substrate 1.

図17は、裏面のGaNバッファ層3および導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、Si基板1の残りの厚さを250μmとした工程を示す。点線部分は研削した部分である。図18は、裏面のGaNバッファ層3およびSi基板1の裏面をグラインダーによって研削し、Si基板1の残りの厚さを250μmの厚さになるまで研削した工程後の状態を示す。 FIG. 17 shows a step of grinding the back surface of the GaN buffer layer 3 and the back surface of the conductive substrate 1 with a grinder to make the remaining thickness of the Si substrate 1 250 μm. The dotted line is the ground portion. FIG. 18 shows a state after the step of grinding the back surface of the GaN buffer layer 3 and the back surface of the Si substrate 1 by a grinder and grinding the remaining thickness of the Si substrate 1 to a thickness of 250 μm.

図24は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1を表示用配線基板40に転写するために、ブロック30に切り出した工程を示す。 FIG. 24 shows a process in which the semiconductor substrate 1 having the blue micro LEDs 13 is cut into blocks 30 in order to transfer the semiconductor substrate 1 to the display wiring substrate 40.

図26は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1を表示用配線基板40に転写するために、反転させた工程を示す。 FIG. 26 shows a reversed process for transferring the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LEDs 13 to the display wiring substrate 40.

図27は、青色マイクロLED13を駆動する配線を有する表示用配線基板40を示し、表示用配線基板の中には、赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42と、青色発光素子用埋め込み配線43、さらに赤色発光素子用コンタクト電極44と、緑色発光素子用コンタクト電極45と、青色発光素子用コンタクト電極46、および引出し電極47を含む。 FIG. 27 shows a display wiring board 40 having a wiring for driving the blue micro LED 13. The display wiring board includes a red light emitting element embedded wiring 41, a green light emitting element embedded wiring 42, and a blue light emitting element. The device includes an embedded wiring 43, a contact electrode for a red light emitting element 44, a contact electrode for a green light emitting element 45, a contact electrode for a blue light emitting element 46, and an extraction electrode 47.

図28は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1のブロック30を、表示用配線基板40に位置合わせし、両基板の対応する電極同士を接合させた転写工程を示す。表示配線基板40の表面の電極表面には、はんだ(図示せず)を形成してある。ここでは、一点鎖線の矢印で示すように3個一組の青色マイクロLED13の一つと赤色発光素子用コンタクト電極44、3個一組の青色マイクロLED13の他の一つと緑色発光素子コンタクト電極45、3個一組の青色マイクロLED13の別の一つと青色発光素子用コンタクト電極46をアライメントした上で接合した。   FIG. 28 shows a transfer step in which the block 30 of the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LED 13 is aligned with the display wiring substrate 40 and the corresponding electrodes of both substrates are joined. Solder (not shown) is formed on the electrode surface on the surface of the display wiring substrate 40. Here, as indicated by the dashed line arrow, one of the three sets of blue micro LEDs 13 and the contact electrode 44 for the red light emitting element, the other of the set of three blue micro LEDs 13 and the green light emitting element contact electrode 45, Another one of the set of three blue micro LEDs 13 was joined to the blue light emitting element contact electrode 46 after being aligned.

図29は、半導体基板1のブロック30と表示用配線基板40を接合した工程後の状態を示す。 FIG. 29 shows a state after the step of bonding the block 30 of the semiconductor substrate 1 and the display wiring substrate 40.

図30は、接合したSi基板1のブロック30と表示用配線基板40構造のSi基板1のブロック30以外をレジスト21で塗布した工程を示し、半導体基板1のブロック30をエッチングする際に、他の部分を、ウェットエッチングチング液またはプラズマエッチング用イオンまたはラジカルが内部に侵入しないように保護した。ここで、半導体基板1のブロック30を覆うレジスト21を紫外線露光および現像し、露出させた。 FIG. 30 shows a process in which the block 30 of the bonded Si substrate 1 and the block 30 of the Si substrate 1 having the structure of the display wiring substrate 40 are coated with the resist 21, and when the block 30 of the semiconductor substrate 1 is etched, Was protected so that a wet etching solution or ions or radicals for plasma etching did not enter inside. Here, the resist 21 covering the block 30 of the semiconductor substrate 1 was exposed to ultraviolet light and developed to be exposed.

図31は、Si基板1を25重量%の水酸化テトラメチルアンモニウム液(TMAH)に2重量%の過硫酸アンモニウムを加えたエッチング液でウェットエッチングし、表面側のバッファ層3をCF4のプラズマエッチングにより除去し、またまた周辺のレジスト層21も除去した工程後の状態を示す。   FIG. 31 shows that the Si substrate 1 is wet-etched with an etching solution obtained by adding 2% by weight of ammonium persulfate to 25% by weight of tetramethylammonium hydroxide solution (TMAH), and the buffer layer 3 on the front side is subjected to plasma etching of CF4. The state after the step of removing the peripheral resist layer 21 and removing the peripheral resist layer 21 is shown.

図32は、青色マイクロLED13のパターン間に層間絶縁層22を形成した工程後の状態を示す。   FIG. 32 shows a state after the step of forming the interlayer insulating layer 22 between the patterns of the blue micro LEDs 13.

図33は、青色マイクロLED13の表面に透明電極配線48形成した工程後の状態を示す。透明電極配線48は、図32に示す青色マイクロLEDを備える表示装置に直接フォトリソグラフィーを使用して形成した。この電極配線構造48をグランドとした。 FIG. 33 shows a state after the step of forming the transparent electrode wiring 48 on the surface of the blue micro LED 13. The transparent electrode wiring 48 was formed by directly using photolithography on a display device including the blue micro LED shown in FIG. This electrode wiring structure 48 was used as ground.

図34には、透明電極配線上に、赤色蛍光層パターン51と、緑色蛍光層パターン52、および青色をそのまま発光させる絶縁層パターン53を形成し、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を形成した工程後の状態を示す。   In FIG. 34, a red fluorescent layer pattern 51, a green fluorescent layer pattern 52, and an insulating layer pattern 53 that emits blue light as it is formed on the transparent electrode wiring, and a red light emitting element 61, a green light emitting element 62, and The state after the step of forming the blue light emitting element 63 is shown.

図35には、引き出し電極47の上部の層間絶縁層を除去し、電源(図示せず)と接続する準備を行った工程を示す。 FIG. 35 shows a step in which the interlayer insulating layer on the extraction electrode 47 is removed and preparations for connection to a power supply (not shown) are made.

このようにして得られた赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子を備える3色の発光素子を使用した表示装置の表示用配線基板12の赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42、および青色発光素子用埋め込み配線43と、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子表面の透明電極48間に電圧を印加し、電圧の大きさを組み合わせて、各種発光色を生成する表示装置として機能させた。
(実施例4)
The red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the red light emitting element embedded wiring 41 of the display wiring substrate 12 of the display device using the three color light emitting elements including the blue light emitting element, A voltage is applied between the green light emitting element embedded wiring 42 and the blue light emitting element embedded wiring 43, the red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the transparent electrode 48 on the surface of the blue light emitting element to reduce the magnitude of the voltage. In combination, they functioned as a display device for generating various luminescent colors.
(Example 4)

図1に示すようにSi基板1を準備し、図19に示すように、低圧CVD法(図示せず)により半導体基板1の両面に7μmのGaNバファ層3を形成し、そして0.7μmのp型GaN層4と、50nmの量子井戸層5と、0.7μmのn型GaN層6をエピタキシャル成長し、マイクロLEDの形成前にSi基板1の反りを少なくした構造を形成した工程を示す。   As shown in FIG. 1, a Si substrate 1 is prepared. As shown in FIG. 19, a 7 μm GaN buffer layer 3 is formed on both surfaces of the semiconductor substrate 1 by a low-pressure CVD method (not shown). A step of epitaxially growing a p-type GaN layer 4, a quantum well layer 5 of 50 nm, and an n-type GaN layer 6 of 0.7 μm to form a structure in which the warpage of the Si substrate 1 is reduced before forming a micro LED is shown.

図20は、さらにn型エピタキシャル層6上に電極層7を形成し、その上にマイクロLEDを形成するためのレジストパターン8を形成した。図21は、Si基板1の表面に青色マイクロLED13を形成した工程を示す。青色マイクロLEDは、0.7μmのp型GaN層4と、50nmの量子井戸層5と、0.7μmのn型GaN層6および1μmの電極層7を含んだ構造となっている。量子井戸層のIn濃度の調整は、エピタキシャル成長によった。このようにして半導体基板1上には3個の青色マイクロLEDを一組としたマイクロLEDの多数の組を展開した。 In FIG. 20, an electrode layer 7 is further formed on the n-type epitaxial layer 6, and a resist pattern 8 for forming a micro LED is formed thereon. FIG. 21 shows a step of forming the blue micro LED 13 on the surface of the Si substrate 1. The blue micro LED has a structure including a 0.7 μm p-type GaN layer 4, a 50 nm quantum well layer 5, a 0.7 μm n-type GaN layer 6 and a 1 μm electrode layer 7. The In concentration of the quantum well layer was adjusted by epitaxial growth. In this way, a large number of sets of micro LEDs each including three blue micro LEDs were developed on the semiconductor substrate 1.

図22は、裏面のn型GaN層6と、量子井戸層5と、p型GaN層4と、GaNバッファ層3および導体基板1の裏面をグラインダーによって研削し、基板の残りの厚さを250μmとした工程を示す。点線部分は研削した部分である。図23は、裏面のn型GaN層6と、量子井戸層5と、p型GaN層4と、GaNバッファ層3、およびSi基板1の裏面をグラインダーによって研削し、Si基板1の残りの厚さを250μmの厚さになるまで研削した工程後の状態を示す。 FIG. 22 shows that the back surface of the n-type GaN layer 6, the quantum well layer 5, the p-type GaN layer 4, the GaN buffer layer 3, and the back surface of the conductive substrate 1 are ground by a grinder to reduce the remaining thickness of the substrate to 250 μm. Are shown. The dotted line is the ground portion. FIG. 23 shows that the back surface of the n-type GaN layer 6, the quantum well layer 5, the p-type GaN layer 4, the GaN buffer layer 3, and the back surface of the Si substrate 1 are ground by a grinder, and the remaining thickness of the Si substrate 1 is reduced. This shows the state after the step of grinding to a thickness of 250 μm.

図24は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1を表示用配線基板40に転写するために、ブロック30に切り出した工程を示す。 FIG. 24 shows a process in which the semiconductor substrate 1 having the blue micro LEDs 13 is cut into blocks 30 in order to transfer the semiconductor substrate 1 to the display wiring substrate 40.

図26は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1を表示用配線基板40に転写するために、反転させた工程を示す。 FIG. 26 shows a reversed process for transferring the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LEDs 13 to the display wiring substrate 40.

図27は、青色マイクロLED13を駆動する配線を有する表示用配線基板40を示し、表示用配線基板の中には、赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42と、青色発光素子用埋め込み配線43、さらに赤色発光素子用コンタクト電極44と、緑色発光素子用コンタクト電極45と、青色発光素子用コンタクト電極46、および引出し電極47を含む。 FIG. 27 shows a display wiring board 40 having a wiring for driving the blue micro LED 13. The display wiring board includes a red light emitting element embedded wiring 41, a green light emitting element embedded wiring 42, and a blue light emitting element. The device includes an embedded wiring 43, a contact electrode for a red light emitting element 44, a contact electrode for a green light emitting element 45, a contact electrode for a blue light emitting element 46, and an extraction electrode 47.

図28は、青色マイクロLED13を備えた半導体基板1のブロック30を、表示用配線基板40に位置合わせし、両基板の対応する電極同士を接合させた転写工程を示す。表示配線基板40の表面の電極表面には、はんだ(図示せず)を形成してある。ここでは、一点鎖線の矢印で示すように3個一組の青色マイクロLED13の一つと赤色発光素子用コンタクト電極44、3個一組の青色マイクロLED13の他の一つと緑色発光素子コンタクト電極45、3個一組の青色マイクロLED13の別の一つと青色発光素子用コンタクト電極46をアライメントした上で接合した。   FIG. 28 shows a transfer step in which the block 30 of the semiconductor substrate 1 provided with the blue micro LED 13 is aligned with the display wiring substrate 40 and the corresponding electrodes of both substrates are joined. Solder (not shown) is formed on the electrode surface on the surface of the display wiring substrate 40. Here, as indicated by the dashed line arrow, one of the three sets of blue micro LEDs 13 and the contact electrode 44 for the red light emitting element, the other of the set of three blue micro LEDs 13 and the green light emitting element contact electrode 45, Another one of the set of three blue micro LEDs 13 was joined to the blue light emitting element contact electrode 46 after being aligned.

図29は、Si基板1のブロック30と表示用配線基板40を接合した工程後の状態を示す。 FIG. 29 shows a state after the step of bonding the block 30 of the Si substrate 1 and the display wiring substrate 40.

図30は、接合したSi基板1のブロック30と表示用配線基板40構造のSi基板1のブロック30以外をレジスト21で塗布した工程を示し、半導体基板1のブロック30をエッチングする際に、他の部分を、ウェットエッチングチング液またはプラズマエッチング用イオンまたはラジカルが内部に侵入しないように保護した。ここで、半導体基板1のブロック30を覆うレジスト21を紫外線露光および現像し、露出させた。 FIG. 30 shows a process in which the block 30 of the bonded Si substrate 1 and the block 30 of the Si substrate 1 having the structure of the display wiring substrate 40 are coated with the resist 21, and when the block 30 of the semiconductor substrate 1 is etched, Was protected so that a wet etching solution or ions or radicals for plasma etching did not enter inside. Here, the resist 21 covering the block 30 of the semiconductor substrate 1 was exposed to ultraviolet light and developed to be exposed.

図31は、Si基板1を25重量%の水酸化テトラメチルアンモニウム液(TMAH)に2重量%の過硫酸アンモニウムを加えたエッチング液でウェットエッチングし、表面側のバッファ層3をCF4のプラズマエッチングにより除去し、またまた周辺のレジスト層21も除去した工程後の状態を示す。   FIG. 31 shows that the Si substrate 1 is wet-etched with an etching solution obtained by adding 2% by weight of ammonium persulfate to 25% by weight of tetramethylammonium hydroxide solution (TMAH), and the buffer layer 3 on the front side is subjected to plasma etching of CF4. The state after the step of removing the peripheral resist layer 21 and removing the peripheral resist layer 21 is shown.

図32は、青色マイクロLED13のパターン間に層間絶縁層22を形成した工程後の状態を示す。   FIG. 32 shows a state after the step of forming the interlayer insulating layer 22 between the patterns of the blue micro LEDs 13.

図33は、青色マイクロLED13の表面に透明電極配線48形成した工程後の状態を示す。透明電極配線48は、図32に示す青色マイクロLEDを備える表示装置に直接フォトリソグラフィーを使用して形成した。この電極配線構造48をグランドとした。 FIG. 33 shows a state after the step of forming the transparent electrode wiring 48 on the surface of the blue micro LED 13. The transparent electrode wiring 48 was formed by directly using photolithography on a display device including the blue micro LED shown in FIG. This electrode wiring structure 48 was used as ground.

図34には、透明電極配線上に、赤色蛍光層パターン51と、緑色蛍光層パターン52、および青色をそのまま発光させる絶縁層パターン53を形成し、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子63を形成した工程後の状態を示す。   In FIG. 34, a red fluorescent layer pattern 51, a green fluorescent layer pattern 52, and an insulating layer pattern 53 that emits blue light as it is formed on the transparent electrode wiring, and a red light emitting element 61, a green light emitting element 62, and The state after the step of forming the blue light emitting element 63 is shown.

図35には、引き出し電極47の上部の層間絶縁層を除去し、電源(図示せず)と接続する準備を行った工程を示す。 FIG. 35 shows a step in which the interlayer insulating layer on the extraction electrode 47 is removed and preparations for connection to a power supply (not shown) are made.

このようにして得られた赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子からなる発光素子を備えた表示装置の表示用配線基板12の赤色発光素子用埋め込み配線41と、緑色発光素子用埋め込み配線42、および青色発光素子用埋め込み配線43と、赤色発光素子61と、緑色発光素子62、および青色発光素子表面の透明電極48間に電圧を印加し、電圧の大きさを組み合わせて、各種発光色を生成する表示装置として機能させた。   The red light emitting element embedded wiring 41 of the display wiring board 12 of the display device including the light emitting element including the red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the blue light emitting element thus obtained, and the green light emitting element A voltage is applied between the embedded wiring 42 for embedded light and the embedded wiring 43 for blue light emitting element, the red light emitting element 61, the green light emitting element 62, and the transparent electrode 48 on the surface of the blue light emitting element, and the magnitude of the voltage is combined. It was made to function as a display device for generating various emission colors.

1 半導体基板(Siウェハ)または絶縁体基板(サファイヤウェハ)
2 SiC層(またはGaNの格子定数に近い格子定数を有する結晶層)
3 GaNバッファ層(または半導体バッファ層)
4 p型GaNエピタキシャル層
5 量子井戸層
6 n型GaNエピタキシャル層
7 電極層
8 レジストパターン
13 青色マイクロLED
21 レジスト層または絶縁層
22 絶縁層
30 半導体基板矩形ブロック(Si矩形ブロック)またはサファイヤ矩形ブロック)
40 表示用配線基板
41 赤色発光素子用埋め込み配線
42 緑色発光素子用埋め込み配線
43 青色発光素子用埋め込み配線
44 赤色発光素子用コンタクト電極
45 緑色発光素子用コンタクト電極
46 青色発光素子用コンタクト電極
47 引出し電極
48 透明電極配線
51 赤色蛍光層パターン
52 緑色蛍光層パターン
53 透明絶縁層パターン
61 赤色発光素子
62 緑色発光素子
63 青色発光素子
1 semiconductor substrate (Si wafer) or insulator substrate (sapphire wafer)
2 SiC layer (or crystal layer having a lattice constant close to that of GaN)
3 GaN buffer layer (or semiconductor buffer layer)
4 p-type GaN epitaxial layer 5 quantum well layer 6 n-type GaN epitaxial layer 7 electrode layer 8 resist pattern
13. Blue micro LED
21 Resist layer or insulating layer 22 Insulating layer 30 Semiconductor substrate rectangular block (Si rectangular block) or sapphire rectangular block)
Reference Signs List 40 Display wiring board 41 Red light emitting element embedded wiring 42 Green light emitting element embedded wiring 43 Blue light emitting element embedded wiring 44 Red light emitting element contact electrode 45 Green light emitting element contact electrode 46 Blue light emitting element contact electrode 47 Leader electrode 48 Transparent electrode wiring 51 Red fluorescent layer pattern 52 Green fluorescent layer pattern 53 Transparent insulating layer pattern 61 Red light emitting element 62 Green light emitting element 63 Blue light emitting element

Claims (8)

半導体基板の両面にSiC層およびGaNバッファ層をこの順序で形成することにより、前記半導体基板の反りを少なくする工程、
前記半導体基板の表面にGaNエピタキシャル層を形成する工程、
前記半導体基板表面の前記SiC層および前記GaNバッファ層上に青色マイクロLEDを形成する工程、
前記半導体基板裏面の前記GaNバッファ層、前記SiC層および前記半導体基板を研削する工程、
前記マイクロLEDを半導体基板毎またはブロック毎に、表示用配線基板に転写する工程、
前記表示配線基板に転写した状態で前記半導体基板の残りの部分と、前記半導体基板表面の前記SiC層およびGaNバッファ層と、を除去する工程、
前記青色マイクロLEDパターン間に層間絶縁層を形成する工程、
露出した前記青色マイクロLEDの裏面に透明導電層パターンを形成する工程、
前記透明導電層パターン上に赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターンおよび透明絶縁層パターンを形成する工程
を備えた、発光素子の製造方法。
Forming a SiC layer and a GaN buffer layer on both surfaces of the semiconductor substrate in this order to reduce the warpage of the semiconductor substrate;
Forming a GaN epitaxial layer on the surface of the semiconductor substrate;
Forming a blue micro LED on the SiC layer and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate;
Grinding the GaN buffer layer on the back surface of the semiconductor substrate, the SiC layer and the semiconductor substrate,
A step of transferring the micro LED to a display wiring substrate for each semiconductor substrate or each block,
Removing the remaining portion of the semiconductor substrate and the SiC layer and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate in a state transferred to the display wiring substrate;
Forming an interlayer insulating layer between the blue micro LED patterns,
Forming a transparent conductive layer pattern on the exposed back surface of the blue micro LED,
Forming a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer pattern on the transparent conductive layer pattern.
半導体基板の両面にSiC層とGaNバッファ層およびGaNエピタキシャル層をこの順序で形成することにより、前記半導体基板の反りを少なくする工程、
前記半導体基板表面の前記SiC層および前記GaNバッファ層上に青色マイクロLEDを形成する工程、
前記半導体基板裏面の前記GaNエピタキシャル層、前記GaNバッファ層、前記SiC層、および前記半導体基板を研削する工程、
前記マイクロLEDを半導体基板毎またはブロック毎に、表示用配線基板に転写する工程、
前記表示用配線基板に転写した状態で前記半導体基板の残りの部分と、前記半導体基板表面の前記SiC層および前記GaNバッファ層と、を除去する工程、
前記青色マイクロLEDパターン間に層間絶縁層を形成する工程、
露出した前記青色マイクロLEDの裏面に透明導電層パターンを形成する工程、
前記透明導電層パターン上に赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成する工程
を備えた、発光素子の製造方法。
Forming a SiC layer, a GaN buffer layer and a GaN epitaxial layer on both surfaces of the semiconductor substrate in this order, thereby reducing the warpage of the semiconductor substrate;
Forming a blue micro LED on the SiC layer and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate;
Grinding the GaN epitaxial layer on the back surface of the semiconductor substrate, the GaN buffer layer, the SiC layer, and the semiconductor substrate;
A step of transferring the micro LED to a display wiring substrate for each semiconductor substrate or each block,
Removing the remaining portion of the semiconductor substrate and the SiC layer and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate in a state of being transferred to the display wiring substrate;
Forming an interlayer insulating layer between the blue micro LED patterns,
Forming a transparent conductive layer pattern on the exposed back surface of the blue micro LED,
Forming a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer pattern on the transparent conductive layer pattern.
半導体基板の両面にGaN層バッファを形成することにより、前記半導体基板の反りを少なくする工程、
半導体基板の表面にGaNエピタキシャル層を形成する工程、
前記半導体基板表面の前記GaNバッファ層上に青色マイクロLEDを形成する工程、
前記半導体基板裏面の前記GaNバッファ層および前記半導体基板を研削する工程、
前記青色マイクロLEDを半導体基板毎またはブロック毎に、表示用配線基板に転写する工程、
前記表示配線基板に転写した状態で前記半導体基板の残りの部分と、前記半導体基板表面の前記GaN層とを、除去する工程、
前記青色マイクロLEDパターン間に層間絶縁層を形成する工程、
前記透明導電層パターン上に赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成する工程
を備えた、発光素子の製造方法。
Forming a GaN layer buffer on both surfaces of the semiconductor substrate to reduce the warpage of the semiconductor substrate;
Forming a GaN epitaxial layer on the surface of the semiconductor substrate,
Forming a blue micro LED on the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate;
Grinding the GaN buffer layer and the semiconductor substrate on the back surface of the semiconductor substrate,
Transferring the blue micro LED to a display wiring board for each semiconductor substrate or block;
Removing the remaining portion of the semiconductor substrate and the GaN layer on the surface of the semiconductor substrate in a state of being transferred to the display wiring substrate;
Forming an interlayer insulating layer between the blue micro LED patterns,
Forming a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer pattern on the transparent conductive layer pattern.
半導体基板の両面にGaN層バッファおよびGaNエピタキシャル層をこの順序で形成することにより、前記半導体基板の反りを少なくする工程、
前記半導体基板表面の前記GaNバッファ層上に青色マイクロLEDを形成する工程、
前記半導体基板裏面の前記GaNエピタキシャル層と、前記GaNバッファ層、および前記半導体基板を研削する工程、
前記青色マイクロLEDを半導体基板毎またはブロック毎に、表示用配線基板に転写する工程、
前記表示配線基板に転写した状態で前記半導体基板の残りの部分と、前記半導体基板表面の前記GaNバッファ層とを、除去する工程、
前記青色マイクロLEDパターン間に層間絶縁層を形成する工程、
露出した前記青色マイクロLEDの裏面に透明導電層パターンを形成する工程、
前記透明導電層パターン上に赤色蛍光層パターンと、緑色蛍光層パターン、および透明絶縁層パターンを形成する工程
を備えた発光素子の製造方法。
Forming a GaN layer buffer and a GaN epitaxial layer on both surfaces of the semiconductor substrate in this order to reduce the warpage of the semiconductor substrate;
Forming a blue micro LED on the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate;
Grinding the GaN epitaxial layer on the back surface of the semiconductor substrate, the GaN buffer layer, and the semiconductor substrate;
Transferring the blue micro LED to a display wiring board for each semiconductor substrate or block;
Removing the remaining portion of the semiconductor substrate and the GaN buffer layer on the surface of the semiconductor substrate in a state of being transferred to the display wiring substrate;
Forming an interlayer insulating layer between the blue micro LED patterns,
Forming a transparent conductive layer pattern on the exposed back surface of the blue micro LED,
Forming a red fluorescent layer pattern, a green fluorescent layer pattern, and a transparent insulating layer pattern on the transparent conductive layer pattern.
前記半導体基板が、Si基板である、請求項1から4の何れか1項に記載の発光素子の製造方法。   The method for manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a Si substrate. 前記半導体基板が、サファイヤ基板である、請求項1から4の何れか1項に記載の発光素子の製造方法。   The method for manufacturing a light-emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a sapphire substrate. 前記表示用配線基板が、赤色、緑色、および青色発光をそれぞれ独立に制御することを可能にする配線構造を備える、請求項1から4の何れか1項に記載の発光素子の製造方法。   The method for manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein the display wiring substrate includes a wiring structure that enables independent control of red, green, and blue light emission. 請求項1から4の何れか1項に記載の発光素子の製造方法により製造される発光素子。   A light-emitting device manufactured by the method for manufacturing a light-emitting device according to claim 1.
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