JP2020506535A - 直視型ディスプレイのための一体型反射体を備える発光ダイオード、および、その製造方法 - Google Patents

Abstract

ＬＥＤサブピクセルは、視野角を制御する反射層を提供する。第１の導電型コアおよび活性層を含むナノワイヤのアレイを形成した後、第２の導電型の半導体材料層、透明導電性酸化物層、および、誘電体材料層が、順次形成される。開口部は、ナノワイヤのアレイ上の誘電体材料層を通り形成される。反射層は、ナノワイヤのアレイの周りに、透明導電性酸化物層上の誘電体材料層の開口部を通して形成されうる。導電性ボンディング構造が、反射層と電気的に接触して形成される。

Description

この出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる２０１７年１月９日に出願された米国仮出願番号６２／４４４，０１０の優先権の利益を主張する。

本発明は発光デバイスに関し、特に、一体型反射体を含むナノワイヤ発光ダイオードおよびその製造方法に関する。

発光デバイスなどの発光デバイスは、ラップトップまたはテレビに配置された液晶ディスプレイのバックライトのような電子ディスプレイに使用される。発光デバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）および光を発するように構成される各種の他のタイプの電子デバイスを含む。

発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光デバイスの場合、発光波長は、厚さによって決定される閉じ込め効果と共に、ＬＥＤの活性領域のバンドギャップによって決定される。多くの場合、活性領域は、１つまたは複数のバルク半導体層または量子井戸（ＱＷ）を含む。ＧａＮベースデバイスのようなＩＩＩ族窒化物ベースのＬＥＤデバイスの場合、活性領域（例えば、バルク半導体層またはＱＷ井戸層）材料は、好ましくはＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮのような三元であり、ここで、０＜ｘ＜１である。

そのようなＩＩＩ族窒化物のバンドギャップは、活性領域に取り込まれるＩｎの量に依存する。より高いインジウムの取り込みは、より小さいバンドギャップ、したがって、より長い波長の発光を生じる。本明細書で用いられる場合、"波長"という用語は、ＬＥＤのピーク発光波長を指す。半導体ＬＥＤの典型的な発光スペクトルは、ピーク波長を中心とする狭帯域の波長であることを理解されたい。

本開示の一態様によれば、ドープされた化合物半導体層を含む基板と、ドープされた化合物半導体層の上面から垂直に延在するナノワイヤのアレイであって、アレイ内の各ナノワイヤが第１の導電型のドーピングを有するナノワイヤコアおよび活性発光層を含む活性シェルを含むナノワイヤのアレイと、ナノワイヤのアレイ内の各ナノワイヤの側壁に接触する第２の導電型の半導体材料層と、ナノワイヤのアレイの上にある横方向に延在する部分およびナノワイヤのアレイを横方向に取り囲む側壁部分を含む反射層と、はんだ材料を含み反射層の上にある導電性ボンディング構造と、を含む発光デバイスが提供される。

本開示の別の態様によれば、ドープされた化合物半導体層を含む基板と、活性発光層と、第２の導電型の半導体材料層と、反射層と、はんだ材料を含み反射層の上にある導電性ボンディング構造と、を含む発光デバイスが提供される。はんだ材料は、合金または層スタックとして貴金属およびスズを含み、はんだ材料は、その厚さの５から２０％を圧縮可能である。

本開示のさらに別の態様によれば、発光デバイスを形成する方法が提供される。ドープされた化合物半導体層を含む基板を覆い、ナノワイヤのアレイが形成される。アレイ内の各ナノワイヤは、ドープされた化合物半導体層の上面から垂直に延在し、アレイ内の各ナノワイヤは、第１の導電型のドーピングを有するナノワイヤコアと活性発光層を含む活性シェルとを含む。第２の導電型の半導体材料層は、ナノワイヤの側壁上に形成される。反射層は、第２の導電型の半導体材料層を覆うように形成される。反射層は、ナノワイヤのアレイの上に重なる横方向に延びる部分と、ナノワイヤのアレイを横方向に取り囲む側壁部分とを含む。導電性ボンディング構造が、反射層を覆うように形成される。

本開示の別の態様によれば、直視型ディスプレイデバイスは、バックプレーンと、各画素が赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードを含むバックプレーン上の画素のアレイと、画素のアレイ内の赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードのそれぞれを横方向に取り囲む誘電体マトリクスと、誘電体マトリクス上に配置され、各画素の赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードのコンタクトノードに電気的に接続された共通の透明導電酸化物層と、を含む。

図１Ａは、本開示の実施形態による、基板およびパターン化された誘電体マスク層を含む第１の例示的な構造の平面図である。

図１Ｂは、図１Ａの第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図２は、本開示の実施形態による、ナノワイヤの形成後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図３は、本開示の実施形態による、第２の導電型の半導体材料層の形成後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図４は、本開示の実施形態による、透明導電性酸化物層の形成後の例示的な構造の垂直断面図である。

図５は、本開示の実施形態による、透明導電性酸化物層、第２の導電型の半導体材料層およびナノワイヤのスタックをパターニングした後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図６は、本開示の実施形態による、マスキング層をトリミングし、透明導電性酸化物層の物理的に露出した部分をエッチングした後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図７は、本開示の実施形態による、誘電体材料層の形成後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図８は、本開示の実施形態による、誘電体材料層を通る開口部を形成した後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図９は、本開示の実施形態による、リフトオフマスク層を形成し、反射材料を堆積した後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図１０は、本開示の実施形態による、少なくとも１つの金属バリア層およびボンディング材料層の形成後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図１１は、本開示の実施形態による、リフトオフマスク層をリフトオフした後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図１２は、本開示の実施形態による、堀状トレンチの形成後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図１３は、本開示の実施形態による、第１の発光ダイオードをバックプレーンにボンディングした後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図１４は、本開示の実施形態による、追加の発光ダイオードをバックプレーンに接合し、第１の発光ダイオードの基板から支持基板を除去した後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図１５は、本開示の実施形態による、誘電体マトリクスの形成後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。

図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。 図１６Ａ〜１６Ｐは、本開示の実施形態による、ＬＥＤをディスプレイパネルに組み込む方法におけるステップの概略垂直断面発明である。

図１７は、本開示の実施形態による、電極金属層および電極バリア層を堆積した後の第２の例示的な構造の垂直断面図である。

図１８は、本発明の実施形態による、金属電極および電極バリア層をパターニングした後の第２の例示的な構造の垂直断面図である。

図１９は、本開示の実施形態による、反射誘電体層の形成およびパターニング後の第２の例示的な構造の垂直断面図である。

図２０は、本開示の実施形態による、リフトオフマスク層、少なくとも１つの金属バリア層およびボンディング材料層の形成後の第２の例示的な構造の垂直断面図である。

図２１は、本開示の実施形態による、リフトオフマスク層をリフトオフし、堀状トレンチを形成した後の第２の例示的な構造の垂直断面図である。

図２２は、本開示の実施形態による、リフトオフマスク層の形成後の第３の例示的な構造の垂直断面図である。

図２３は、本開示の実施形態による、透明導電性酸化物層の形成後の第３の例示的な構造の垂直断面図である。

図２４は、本開示の実施形態による、反射材料層、少なくとも１つの金属バリア層およびボンディング材料層の堆積後の第３の例示的な構造の垂直断面図である。

図２５は、本開示の実施形態による、リフトオフマスク層をリフトオフし、堀状トレンチを形成した後の第３の例示的な構造の垂直断面図である。

図２６は、本開示の実施形態による、各サブピクセル領域の中央部内に開口部を形成するためのフォトレジスト層の塗布およびパターニング後の第４の例示的な構造の垂直断面図である。

図２７は、本発明の実施形態による、各サブピクセル領域への上部コンタクト電極の形成後の第４の例示的な構造の垂直断面図である。

図２８は、本開示の実施形態による、フォトレジスト層をリフトオフした後の第４の例示的な構造の垂直断面図である。

図２９は、本開示の実施形態による、上部コンタクト電極エッチングマスクを使用する異方性エッチングプロセスによって、各サブピクセル領域へのメサ構造の形成後の第４の例示的な構造の垂直断面図である。

図３０は、本開示の実施形態による、フォトレジスト層を適用およびパターニングし、バッファ層をパターニングした後の第４の例示的な構造の垂直断面図である。

図３１は、本開示の実施形態による、誘電体材料層の形成後の第４の例示的な構造の垂直断面図である。

図３２は、本開示の実施形態による、パターニングされたフォトレジスト層の形成後の第４の例示的な構造の垂直断面図である。

図３３は、本開示の実施形態による、各サブピクセル領域内への反射構造を形成した後の第４の例示的な構造の垂直断面図である。

図３４は、本開示の実施形態による、パターニングされたフォトレジスト層の除去後の第４の例示的な構造の垂直断面図である。

図３５は、本開示の実施形態による、誘電体材料層のマスクされていない部分をエッチングした後の第４の例示的な構造の垂直断面図である。

図３６は、本開示の実施形態による、導電性ボンディング構造を取り付けた後の第４の例示的な構造の垂直断面図である。

図３７は、本開示の実施形態による、第４の例示的な構造の代わりの実施形態の垂直断面図である。

直視型ディスプレイのようなディスプレイデバイスは、画素の規則的なアレイから形成されうる。各画素は、それぞれのピーク波長で光を発するサブピクセルのセットを含みうる。例えば、画素は、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、および、青色サブピクセルを含みうる。各サブピクセルは、特定の波長の光を発する１つまたは複数の発光ダイオードを含みうる。従来の配置は、各画素内に赤、緑および青（ＲＧＢ）のサブピクセルを有することである。色域内の色の任意の組み合わせが、各画素についてディスプレイ上に示されてもよいように、各画素は、バックプレーン回路によって駆動される。ディスプレイパネルは、ＬＥＤサブピクセルがバックプレーン上に配置されるボンドパッドに、はんだ付けされるか、または、他の方法で電気的に取り付けられるプロセスによって形成されうる。ボンドパッドは、バックプレーン回路および他の駆動電子回路によって電気的に駆動される。

本開示の実施形態において、多色（例えば、３色以上）直視型ディスプレイを製造する方法は、各画素において異なる色の光を発光する発光デバイスを使用することによって実行されてもよい。１つの実施形態において、ナノ構造（例えば、ナノワイヤ）またはバルク（例えば、プレーナ）ＬＥＤが、使用されてもよい。各ＬＥＤは、各ピクセルに青色、緑色および赤色のサブピクセルを形成するために、青色、緑色および赤色の発光活性領域をそれぞれ有してもよい。代わりの実施形態において、各ピクセルに赤色発光サブピクセルを形成するために、赤色発光活性領域が、ＬＥＤのうちの１つの青色または緑色活性領域の上に形成されうる。別の実施形態において、赤色発光サブピクセルを形成するために、ダウンコンバート要素（例えば、赤色発光蛍光体、染料または量子ドット）が、青色または緑色発光ＬＥＤを覆うように形成されうる。別の実施形態において、赤色発行サブピクセルを形成するために、各画素内の青色または緑色発光ナノワイヤＬＥＤが、有機または無機赤色発光プレーナＬＥＤなどの再成長赤色発光プレーナＬＥＤで置き換えられる。

好ましくは、半導体ＬＥＤのアレイは、活性領域およびボリューム素子を含むシェルによって囲まれた、本明細書ではテンプレートと呼ばれるナノ構造（例えば、ナノワイヤまたはナノピラミッド）コアを含む。そのようなナノ構造ＬＥＤは、細長いストライプまたはプレーナバルク半導体層を含むバルク（例えば、プレーナ）ＬＥＤ構造とは異なる、光またはＵＶ放射の"点光源"とみなされてもよい。テンプレートは、ナノワイヤコアのような単一成長層を含でもよいし、以下で説明されるように、複数の層から形成されてもよい。

図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、第１の例示的な構造は、下から上へ、支持基板２２、バッファ層２４、および、ドープされた化合物半導体層２６のスタックを含む基板２０を含む。支持基板２２は、バッファ層２４の単結晶半導体材料を成長させるためのテンプレートとして機能する、単結晶材料層を含みうる。支持基板２２には、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料のような化合物半導体材料を、単結晶材料層の上面からエピタキシャル成長させることが可能であれば、任意の単結晶材料層が使用されうる。支持基体２２は、底面またはｒ面成長面のいずれかを用いるＡｌ_２Ｏ_３（サファイア）、ダイアモンド、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ウルツ鉱（α）および閃亜鉛鉱（β）形態のＳｉＣ、ＩｎＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、および、ＺｎＳｅのような単結晶物質を含むことができる。例えば、支持基板２２は、適切な表面配向を有するサファイア（すなわち、単結晶酸化アルミニウム）を含みうる。

支持基板２２は、パターニングされた（例えば、粗い）成長表面を有するパターニングされたサファイア基板（ＰＳＳ）を含んでいてもよい。バッファ層の単結晶化合物半導体材料のエピタキシャル成長を容易にするために、後続の分離プロセスにおいてバッファ層２４を支持基板２２から分離することを容易にするために、および／または、バッファ層２４を通る光抽出効率を向上するために、バンプ、ディンプル、および／または、斜めカットが、支持基板２２の上面に設けられてもよいし、設けられなくてもよい。バンプおよび／またはディンプルが支持基板２２の上面に設けられる場合、各バンプまたは各ディンプルの横方向の寸法は、より小さいおよびより大きい横方向の寸法もまた使用されうるが、１．５ミクロンから６ミクロンの範囲でありうる。バンプまたはディンプルの隣接するペアの間の中心間距離は、より小さなおよびより大きな距離もまた使用されうるが、３ミクロンから１５ミクロンの範囲でありうる。バンプまたはディンプルの配置には、様々な幾何学的形状が使用されうる。バンプの高さおよび／またはディンプルの深さは、より小さな及びより大きな高さおよび／または深さもまた使用されうるが、１ミクロンから３ミクロンのオーダーであってもよい。

バッファ層２４は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料のような単結晶化合物半導体材料を含む。バッファ層２４を形成するための堆積プロセスは、有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、水素化物気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）、液相エピタキシー（ＬＰＥ）、有機金属分子線エピタキシー（ＭＯＭＢＥ）、および、原子層堆積（ＡＬＤ）のいずれかを使用することができる。バッファ層２４は、支持基板２２との界面におけるバッファ層２４の組成が支持基板２２の上面の２次元格子構造と実質的に格子整合を提供するように、一定のまたは傾斜した組成を有しうる。バッファ層２４の組成は、堆積プロセスの間に徐々に変化させられうる。ＰＳＳ支持基板２２が使用される場合、バッファ層２４の底面は、パターニングされた（すなわち、粗い）表面であってもよい。

バッファ層２４の底部に使用されうる材料は、例えば、ｗおよびｙがゼロでありうるＧａ_１−ｗＩｎ_ｗＡｓ_１Ｎ_１−ｙ（すなわち、ＧａＮ）であり、支持基体２２の上面の格子定数に適合するように選択される。バッファ層の底部のための材料にＡｌまたはＰもまた使用されうり、その場合、バッファ層２４の底部は、支持基板２２の上面の格子定数に適合するＧａ_{１−ｗ−Ｚ}Ｉｎ_ｗＰ_ＺＮ_{１−ｘ−ｙ}Ａｓ_ｙＰ_ｘを含みうる。バッファ層２４の上部に使用されうる材料は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、および、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）のような直接バンドギャップＩＩＩ−Ｖ化合物材料を含むが、これに限定されない。成長方向（垂直方向）に沿った緩やかな格子パラメータ変化によって引き起こされる転位が、バッファ層２４の上面に伝播しないように、バッファ層２４の組成は、バッファ層２４の底部とバッファ層２４の上部との間で徐々に変化しうる。１つの実施形態において、１ミクロン未満の厚さのバッファ層２４の薄い底部が、ドープされていなくてもよく、または、低濃度のシリコンでドープされていてもよい。

バッファ層２４の上表面には、欠陥密度が低い高品質の単結晶表面が提供されうる。任意で、例えば、化学機械平坦化によって、平坦な上面を提供することで、バッファ層２４の上面が平坦化されてもよい。平坦化処理の後に、バッファ層２４の上面から汚染物質を除去するために、適切な表面洗浄処理が行われうる。バッファ層２４の平均の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２ミクロンから２０ミクロンの範囲でありうる。

ドープされた化合物半導体層２６は、続いて、バッファ層２４の上面の上に直接形成される。ドープされた化合物半導体層２６は、第１の導電型のドーピングを有するドープされた化合物半導体材料を含む。第１の導電型は、ｎ型またはｐ型でありうる。１つの実施形態において、第１の導電型は、ｎ型でありうる。

ドープされた化合物半導体層２６は、バッファ層２４の上部の単結晶化合物半導体材料と格子整合しうる。ドープされた化合物半導体層２６は、バッファ層２４の上部と同じ化合物半導体材料を含んでいてもよいし、含まなくてもよい。１つの実施形態において、ドープされた化合物半導体層２６は、ｎドープ直接バンドギャップ化合物半導体材料を含みうる。１つの実施形態において、ドープされた化合物半導体層２６は、ｎドープ窒化ガリウム（ＧａＮ）を含みうる。ドープされた化合物半導体層２６を形成するための堆積プロセスは、有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、水素化物気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）、液相エピタキシー（ＬＰＥ）、有機金属分子線エピタキシー（ＭＯＭＢＥ）、および、原子層堆積（ＡＬＤ）のいずれかを使用することができる。ドープされた化合物半導体層２６の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１００ｎｍから２ミクロンの範囲でありうる。

パターニングされた誘電体マスク層４２が、基板２０の上面に形成されうる。パターニングされた誘電体マスク層４２は、例えば、誘電体材料層を堆積し、誘電体材料層をパターニングして、その中に開口部を形成することによって形成されうる。例えば、窒化ケイ素層、酸化ケイ素層、または、誘電性金属酸化物層（酸化アルミニウム層のような）が、基板２０の上面の上に形成されうる。１つの実施形態において、誘電体材料層は、窒化シリコン層を含みうる。誘電体材料層の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、３ｎｍから１００ｎｍの範囲でありうる。

フォトレジスト層（図示せず）が、誘電体材料層の上面を覆うように塗布されうり、リソグラフィ露光および現像によって、それを通る開口部を形成するようにリソグラフィでパターンニングされうる。１つの実施形態において、フォトレジスト層の開口部は、２次元周期アレイとして形成されうる。各開口部のサイズおよび形状は、後に形成されるナノワイヤの形状およびサイズを最適化するように選択されうる。フォトレジスト層の開口部のパターンは、パターニングされた誘電体マスク層４２を形成するために、誘電体材料層を通して転写されうる。フォトレジスト層は、その後、例えば、アッシングによって除去されうる。

パターニングされた誘電体マスク層４２は開口部４３を含み、開口部４３は２次元周期アレイとして配されてもよいし、配されなくてもよい。各開口部４３の形状は、円形、楕円形、または多角形（六角形のような）であってもよい。パターニングされた誘電体マスク層４２の各開口部の最大の横寸法は、より小さなおよびより大きな最大の横寸法もまた使用されうるが、３０ｎｍから３００ｎｍのような、１０ｎｍから１０００ｎｍの範囲でありうる。ドープされた化合物半導体層２６の上面の一部は、パターニングされた誘電体マスク層４２を通る各開口部４３の下部に物理的に露出される。

第１の例示的な構造の領域が本明細書に示されているが、第１の例示的な構造は、２次元アレイとして２つの独立した水平方向に沿って横方向に延在しうることを理解されたい。したがって、図面に示された構造の複数のインスタンスを、第１の例示的な構造に形成することができ、これは、典型的には本開示のデバイスの商業的な製造中の場合である。

図２を参照すると、ナノワイヤコア３２のアレイが、パターニングされた誘電体マスク層４２の開口部４３を通して成長する。各ナノワイヤコア３２は、第１の導電型のドーピング、すなわちドープされた化合物半導体層２６のドーピングの導電型を有するドープされた化合物半導体材料を含む。ナノワイヤコア３２の材料は、ドープされた化合物半導体層２６の材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。１つの実施形態において、第１の導電型はｎ型でありうり、各ナノワイヤコア３２は、ｎドープ窒化ガリウムなどのｎドープされた化合物半導体材料を含む。代わりに、任意の他の適切なＩＩＩ−Ｖ族またはＩＩ−ＶＩ族材料が使用されてもよい。

ナノワイヤコア３２の各々は、一組の実質的に垂直な側壁と、角度のついたファセット、すなわち、水平ではなく垂直ではないファセットを有する先端部分と、で形成されうる。ナノワイヤコア３２は、例えば、ｎドープされた化合物半導体材料の選択的エピタキシャル成長によって成長させられうる。選択的エピタキシャル成長プロセスのプロセスパラメータは、ｎドープされた化合物半導体材料がパターニングされた誘電体マスク層４２を通って各開口部４３から実質的に垂直な側壁および角度のついたファセットで上方に成長するように選択されうる。パターニングされた誘電体マスク層４２の開口部４３を通して、実質的に垂直な側壁およびファセット先端部分を有するナノワイヤコア３２を成長させる方法は、例えば、Ｋｏｎｓｅｋらの米国特許第８，６６４，６３６号、Ｋｏｎｓｅｋらの米国特許第８，６６９，５７４号、Ｋｏｎｓｅｋらの米国特許第９，２８７，４４３号、および、Ｒｏｍａｎｏらの米国特許第９，２８１，４４２号に記載されており、これらの各々はＧｌｏ ＡＢに譲渡されており、Ｓｅｉｆｅｒｔらの米国特許第８，３０９，４３９号は、ＱｕＮａｎｏ Ａｂに譲渡されている。ナノワイヤコア３２の高さは、より小さなおよびより大きな高さもまた使用されうるが、２ミクロンから４０ミクロンの範囲でありうる。

続いて、活性シェル３４が、各ナノワイヤコア３２上に形成される。活性シェル３４は、適切な電気的バイアスの適用時に、光を発する少なくとも１つの半導体材料を含む。例えば、活性シェル３４は、それを横切る電気的バイアスの適用時に、光を発する単一または多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含みうる。例えば、量子井戸は、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムガリウムバリア層の間に配置される窒化インジウムガリウムウェルを含んでいてもよい。代わりに、活性シェル３４が、ナノワイヤコア３２の表面上に成長させることができれば、発光ダイオードのアプリケーションのための任意の他の適切な半導体層または層のスタックを含むことができる。活性シェル３４内の全ての層のセットは、本明細書では活性層と呼ばれる。活性シェルは、青色光、緑色光、または、赤色光のような任意の色の光を発光してもよい。１つの実施形態において、活性シェル３４が、発光材料（例えば、ＭＱＷ）を取り囲む第２の導電型（例えば、ｐ型）の追加の半導体ボリューム素子を含みうる。ボリューム素子は、ｐ型ドープ窒化ガリウムおよび／または窒化アルミニウムガリウムシェルを含んでいてもよい。

活性シェル３４を成長させるために、選択的エピタキシープロセスが使用されうる。選択的エピタキシープロセスのプロセスパラメータは、活性シェル３４が全体にわたって同じ厚さを有するコンフォーマル構造として成長されるように選択されうる。別の実施形態において、活性シェル３４が、垂直部分が全体にわたって同じ厚さを有し、ナノワイヤコア３２の先端上のファセット部分が垂直部分の厚さとは異なる厚さを有する擬似コンフォーマル構造として成長させられうる。ナノワイヤコア３２上に活性シェル３４を成長させる方法は、例えば、Ｋｏｎｓｅｋらの米国特許第８，６６４，６３６号、Ｋｏｎｓｅｋらの米国特許第８，６６９，５７４号、Ｋｏｎｓｅｋらの米国特許第９，２８７，４４３号、およびＲｏｍａｎｏらの米国特許第９，２８１，４４２号に記載されており、これらの各々はＧｌｏ ＡＢに譲渡されており、Ｓｅｉｆｅｒｔらの米国特許第８，３０９，４３９号は、ＱｕＮａｎｏ Ａｂに譲渡されている。活性シェル３４の垂直部分の厚さは、活性シェル３４が互いに融合しないように選択されうる。活性シェル３４の垂直部分の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１００ｎｍから２ミクロンの範囲でありうる。

ナノワイヤコア３２と、ナノワイヤコア３２に接触し、取り囲み、覆う活性シェル３４とのセットは、ナノワイヤ（３２、３４）を構成する。１つの実施形態において、基板２０上に形成されたすべてのナノワイヤ（３２、３４）のセットは、最終デバイス構造に残るナノワイヤ（３２、３４）のグループと、ナノワイヤ（３２、３４）のグループの領域の外側に配置され、その後除去され、したがって、最終デバイス構造に組み込まれない追加のナノワイヤ（３２、３４）とを含みうる。ナノワイヤ（３２、３４）のアレイおよび追加のナノワイヤ（３２、３４）を含むすべてのナノワイヤ（３２、３４）は、少なくとも１つの選択的エピタキシープロセスを使用して、パターニングされた誘電体マスク層４２の開口部４３を通して成長されうり、選択的エピタキシープロセスは、ナノワイヤコア３２を形成する第１の選択的エピタキシープロセスおよび活性シェル３４を形成する少なくとも１つの第２の選択的エピタキシープロセスを含む少なくとも２つの選択的エピタキシープロセスでありうる。

ナノワイヤ（３２、３４）は、２つの独立した方向に沿って周期性を有する２次元アレイとして形成されうる。アレイ内の各ナノワイヤ（３２、３４）は、ドープされた化合物半導体層２６の上面から垂直に延在する。アレイ内の各ナノワイヤ（３２、３４）は、第１の導電型のドーピングを有するナノワイヤコア３２と、それを通る電気バイアスを印加すると光を発光する好ましくはドーピングされていない活性層および任意で活性層を取り囲む第２の導電型のボリューム素子を含む活性シェル３４と、を含む。

図３を参照すると、第２の導電型の半導体材料層３６が、ナノワイヤ（３２、３４）の側壁およびファセット外面上に形成される。第２の導電型の半導体材料層３６は、第１の導電型とは反対の第２の導電型のドーピングを有するドープされた半導体材料を含む。例えば、第１の導電型がｎ型である場合、第２の導電型はｐ型である。第１の導電型がｐ型である場合、第２の導電型はｎ型である。

第２の導電型の半導体材料層３６は、第２の導電型のドーピングを有する化合物半導体材料を含みうる。第２の導電型の半導体材料層３６の化合物半導体材料は、ｐ型の窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムガリウムのような任意で適切な半導体材料でありうる。１つの実施形態において、ナノワイヤコア３２がｎドープＧａＮを含みうり、第２の導電型の半導体材料層３６はｐドープＧａＮを含みうる。

１つの実施形態において、第２の導電型の半導体材料層３６の堆積された化合物半導体材料の厚さは、隣接するナノワイヤ（３２、３４）のペア間のボリュームが第２の導電型の半導体材料層３６の垂直部分で充填されるように選択されうる。第２の導電型の半導体材料層３６は、水平方向に連続的に延在し、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイの上に重なる水平方向に延在する部分と、隣接するナノワイヤ（３２、３４）のペア間に配置される垂直部分と、を含む。第２の導電型の半導体材料層３６の水平方向に延在する部分は、ナノワイヤ（３２、３４）のファセット面に接触し、第２の導電型の半導体材料層３６の垂直部分の上に重なる。第２の導電型の半導体材料層３６の各垂直部分は、パターニングされた誘電体マスク層４２の上面の一部と接触しうり、第２の導電型の半導体材料層３６の水平方向に延在する部分に隣接されうる。（垂直方向に沿って測定される）第２の導電型の半導体材料層３６の水平方向に延在する部分の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２００ｎｍから１ミクロンのような、１００ｎｍから２ミクロンの範囲でありうる。代わりに、連続層３６の代わりに、第２の導電型材料は、それぞれのナノワイヤコアの周りに複数の個別のシェルを含んでいてもよい。

図４を参照すると、透明導電性酸化物層のような任意の透明導電層３８が、第２の導電型の半導体材料層３６の水平方向に延在する部分を覆うように堆積されうる。透明導電性酸化物層３８は、インジウムスズ酸化物またはアルミニウムドープ酸化亜鉛のような、透明導電性酸化物材料を含む。透明導電性酸化物層３８は、第２の導電型の半導体材料層３６の全領域にわたって、すなわちナノワイヤ（３２、３４）のアレイの全領域にわたって延在する連続材料層として堆積されうる。透明導電性酸化物層３８の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２００ｎｍから１ミクロンのような、１００ｎｍから２ミクロンの範囲でありうる。

代わりに、透明導電層３８が、ｐ型半導体材料へのコンタクトを提供するための物理蒸着によって堆積され、アニールされた銀層に置き換えられてもよい。この場合、銀層は反射材料層として機能しうり、後の反射材料層の堆積は省略されうる。

図５を参照すると、フォトレジスト層５３が、透明導電性酸化物層３８を覆うように塗布されうり、最終デバイス構造に組み込まれるナノワイヤ（３２、３４）の少なくとも１つのグループをマスクするようにパターニングされうる。フォトレジスト層５３は、透明導電性酸化物層３８を覆うように塗布され、その後、リソグラフィ法によって（すなわち、リソグラフィ露光および現像によって）パターニングされる。

パターニングされたフォトレジスト層５３の領域の外側から、透明導電性酸化物層３８、第２の導電型の半導体材料層３６と、ナノワイヤ（３２、３４）の材料と、を除去するために、少なくとも１つのエッチングプロセスが実行されうる。１つの実施形態において、少なくとも１つの異方性エッチングプロセスは、透明導電性酸化物層３８の物理的に露出した部分（すなわち、フォトレジスト層５３によってマスクされていない部分）をエッチングする第１のエッチングプロセスと、第２の導電型の半導体材料層３６およびナノワイヤ（３２、３４）の物理的に露出した部分をエッチングする第２のエッチングプロセスと、を含みうる。第１のエッチングプロセスは、ウェットエッチングプロセスまたはドライエッチングプロセス（反応性イオンエッチングプロセスのような）でありうる。第２のエッチングプロセスは、反応性イオンエッチングプロセスなどの異方性エッチングプロセスでありうる。ナノワイヤ（３２、３４）の各グループと、第２の導電型の半導体材料層３６の一部と、パターニングされたフォトレジスト層５３の部分の下にある透明導電性酸化物層とは、メサ構造５４としてそのまま残るが、パターニングされたフォトレジスト層５３によって覆われていない追加のナノワイヤ（３２、３４）は、第２のエッチングプロセスによって除去される。１つの実施形態において、第２のエッチングプロセスが、複数のマスクおよびエッチングプロセスを含んでいてもよい。

第２の導電型の半導体材料層３６を含むメサ構造の残る部分の側壁、および、任意で、ナノワイヤコア３２および／または活性シェル３４の物理的に露出した側壁は、実質的に垂直であってもよく（すなわち、垂直方向からの逸脱が１度未満または１度まで）、または、テーパ状であってもよい（すなわち、１度から１５度までのように、１度よりも大きいテーパ角を有する）。１つの実施形態において、第２の導電型の半導体材料層３６の残る部分の側壁とナノワイヤコア３２および活性シェル３４の物理的に露出した側壁とは、１度から４５度の範囲でありうるテーパ角αでテーパが付けられうる。１つの実施形態において、テーパ角αは、２度から３０度の範囲でありうる。テーパ角αは、２度から１０度の範囲でありうる。１つの実施形態において、テーパ角は、１０度から２０度の範囲でありうる。１つの実施形態において、テーパ角は、２００度から３０度の範囲でありうる。１つの実施形態において、テーパ角は、後に形成される反射層の反射特性を最適化するために選択されうる。

第２の導電型の半導体材料層３６の残る部分のテーパ付き側壁、および、任意で、ナノワイヤコア３２および活性シェル３４の物理的に露出した側壁は、反応性イオンエッチングの異方性によって影響を受ける。一般的に言えば、反応性イオンエッチングプロセスの異方性が小さいほど（すなわち、等方性が大きいほど）、テーパ角は大きくなる。反応性イオンエッチングにおける異方性の程度を制御するパラメータは、ポリマー生成の程度である。ポリマーは、例えば、水素ガスをエッチャントガス（フルオロカーボンガスのような）と共に使用し、高密度プラズマを使用することによって形成されうる。例えば、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、または、Ｃ_３Ｆ_８の高密度プラズマと高い水素ガス流量と高い処理圧力を使用する反応性イオンエッチングは、ハイドロフルオロカーボンポリマーの生成に有効である傾向があり、反応性イオンエッチングプロセスの異方性を高める傾向がある。対照的に、ポリマーの生成は、例えば、酸素ガスをエッチャントガスと共に使用し、反応性イオンエッチング処理のために低圧のセッティングを使用することによって最小限に抑えることができる。

第２の導電型の半導体材料層３６およびナノワイヤ（３２、３４）の材料をエッチングする異方性エッチングプロセスは、パターニングされた誘電体マスク層４２の材料に対して選択的であってもよいし、選択的でなくてもよい。１つの実施形態において、パターニングされた誘電体マスク層４２がフォトレジスト層５３の領域の外側に存在してもよい。別の実施形態において、パターニングされた誘電体マスク層４２がフォトレジスト層５３の領域の外側で副次的にエッチングされてもよい。この場合、パターニングされた誘電体マスク層４２は、フォトレジスト層５３の領域内のメサ構造５４の下にのみ残っていてもよい。ドープされた化合物半導体層２６の上面は、メサ構造５４の外側、すなわちフォトレジスト層５３の領域の外側に物理的に露出させることができる。

図６を参照すると、フォトレジスト層５３はトリミングされうる。フォトレジスト層５３の側壁は、メサ構造５４の残る部分（すなわち、透明導電性酸化物層３８および第２の導電型の半導体材料層３６の外側）の側壁に対して、６００ｎｍから２ミクロンのように、３００ｎｍから４ミクロンの範囲でありうるトリミング距離だけ横方向に窪んでいる。１つの実施形態において、フォトレジスト層５３のフォトレジスト材料を収縮させるために、制御されたベーキングプロセスが、使用されうる。

フォトレジスト層５３をトリミングした後、透明導電性酸化物層３８の物理的に露出した部分の除去のために、等方性エッチングプロセスが行われうる。エッチング処理が第２の導電型の半導体材料層３６の材料に対して選択的であれば、等方性エッチングプロセスまたは異方性エッチングプロセスが行われうる。１つの実施形態において、透明導電性酸化物層３８の物理的に露出したエッジ部分を除去し、メサ構造のエッジでの電流リークを低減するために、第２の導電型の半導体材料層３６の材料に対して選択的に透明導電性酸化物層３８の材料をエッチングするウェットエッチングプロセスが行われうる。したがって、第２の導電型の半導体材料層３６のエッジ部分が透明導電性酸化物層３８の下に露出されるように、透明導電性酸化物層３８は、第２の導電型の半導体材料層３６よりも短い長さを有する。フォトレジスト層５３は、その後、透明導電性酸化物層３８および第２の導電型の半導体材料層３６に対して選択的に除去されうる。例えば、フォトレジスト層５３は、アッシングによって除去されうる。

図７を参照すると、透明導電性酸化物層３８および第２の導電型の半導体材料層３６を覆うように、任意の誘電体材料層６０が堆積されてもよい。誘電体材料層６０は、酸化シリコン、窒化シリコン、誘電金属酸化物（酸化アルミニウムのような）、有機ケイ酸ガラス、または、それらの多孔質変形のような、透明誘電体材料を含む。誘電体材料層６０は、コンフォーマルな堆積法（低圧化学気相堆積（ＬＰＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）のような）によって、または、非コンフォーマルな堆積法（プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）または物理気相堆積（スパッタリングまたはｅビーム堆積のような）のような）によって堆積されうる。

誘電体材料層６０は、メサ構造５４を覆うように（すなわち、第２の導電型の半導体材料層３６を覆うように、および、ナノワイヤ（３２、３４）の残る各グループの周り）に形成されうる。１つの実施形態において、メサ構造５４内のナノワイヤ（３２、３４）の少なくとも１つの残るグループは、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイを構成しうる。誘電体材料層６０は、透明導電性酸化物層３８および下にあるナノワイヤ（３２、３４）のアレイの上に重なる第１の水平方向に延在する部分と、誘電体材料層６０の水平方向に延在する部分の周囲に隣接し、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイを含むメサ構造５４を横方向に囲む側壁（すなわち、非水平）の部分と、基板２０の上面の上にあり、誘電体材料層６０の側壁部分に隣接する、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイの領域の外側に配置される第２の水平部分と、を含みうる。ナノワイヤ（３２、３４）のアレイの外側の領域のような平面領域の上方で測定される誘電体材料層６０の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２００ｎｍから２ミクロンのような、１００ｎｍから４ミクロンの範囲でありうる。

図８を参照すると、フォトレジスト層５７が、誘電体材料層６０を覆うように塗布されうる。フォトレジスト層５７のフォトレジスト材料は、スピンコーティングのような自己平坦化プロセスによって塗布されうる。塗布されるフォトレジスト材料の量は、フォトレジスト材料の平坦な上面が誘電体材料層６０の最上面の上方に配置されるように選択されうる。

ナノワイヤ（３２、３４）のアレイを含む各メサ構造５４の上方、すなわち、ナノワイヤ（３２、３４）のそれぞれのアレイの上に重なる透明導電性酸化物層３８の各インスタンスの上方に、リソグラフィ露光および現像によって、フォトレジスト層５７を通る開口部が形成される。各開口部の領域は、完全に下にある透明導電性酸化物層３８の領域内にあってもよく、または、透明導電性酸化物層３８の領域よりも大きくてもよく、それによって、下部の第２の導電型の半導体材料層３６の半導体材料を、後に堆積される金属ミラー材料に露出させる。１つの実施形態において、フォトレジスト層５７を通る各開口部が、下にある透明導電性酸化物層３８の周囲から、例えば１００ｎｍから２ミクロンの範囲でありうる所定の最小横方向オフセット距離だけ横方向にオフセットされうる。

フォトレジスト層５７を通る開口部のパターンは、等方性エッチングプロセスまたは異方性エッチングプロセスでありうるエッチングプロセスによって、誘電体材料層６０を通して転写されうる。誘電体材料層６０を通る少なくとも１つの開口部を形成するエッチングプロセスは、透明導電性酸化物層３８に対して選択的でありうり、すなわち、透明導電性酸化物層３８の材料を著しくエッチングしない。例えば、誘電体層６０が酸化シリコンを含む場合、フッ化水素酸を含むウェットエッチング、または、フッ化水素酸蒸気を含むドライエッチングが使用されうる。代わりに、酸化シリコンをエッチングするために、クロロカーボンガスをエッチャントとして使用する反応性イオンエッチングが使用されうる。透明導電性酸化物層３８の中央領域を覆い、露出させる開口部が、誘電体材料層６０の各部分を通して形成される。

図９を参照すると、リフトオフマスク層５９を形成するために、フォトレジスト層５７が、リソグラフィ露光および現像されうる。代わりに、フォトレジスト層５７が例えばアッシングによって除去されうり、新しいフォトレジスト層が、リフトオフマスク層５９を形成するために、誘電体材料層６０を覆うように塗布され、リソグラフィによってパターニングされうる。

リフトオフマスク層５９は、リフトオフマスク層５９がナノワイヤ（３２、３４）の各アレイを含むメサ構造５４の領域の外側にのみ配置されるようにパターニングされる。リフトオフマスク層５９の側壁は、誘電体材料層６０の各側壁から外側に横方向に間隔を置いて配置されている。リフトオフマスク層５９の側壁のセットは、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイを含むメサ構造５４を横方向に取り囲む誘電体材料層６０の側壁の各セットを横方向に取り囲みうる。

反射材料が、誘電体材料層６０を覆うようにおよびリフトオフマスク層５９を覆うように堆積されうる。反射材料は、メサを封止する薄膜分布ブラッグ反射体（ＤＢＲ）でありうる。堆積された反射材料は、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイを含むメサ構造を覆うように連続的に延在し、横方向に取り囲む、導電性反射層８２を形成する。導電性反射層８２は、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイを含むメサ構造の上に重なる横方向に延在する部分８２１と、誘電体材料層６０の開口部を通って延在し、透明導電性酸化物層３８に接触し、横方向に延在する部分８２１の内周に隣接する下向きに突出する部分８２ｄと、誘電体材料層６０の側壁部分およびナノワイヤ（３２、３４）のアレイを含むメサ構造を横方向に取り囲み、横方向に延在する部分８２１の外周に隣接する側壁部分８２ｓと、を含む。残留反射材料部分８２ｘは、メサ構造５４から離れたリフトオフマスク層５９の上面の上方に形成されうる。

導電性反射層８２は、透明導電性酸化物層３８を介して第２の導電型の半導体材料層３６に電気的に短絡される。導電性反射層８２は、誘電体材料層６０の側壁部分によって、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイから横方向に間隔を置いて配置されている。導電性反射層８２は、金属のような反射材料を含む。１つの実施形態において、導電性反射層８２は、銀、アルミニウム、銅、および、金から選択される少なくとも１つの材料を含む。１つの実施形態において、反射材料は、より良い反射性を提供するために、小さい屈折率変化を有する薄膜ＤＢＲでありうる。

１つの実施形態において、反射材料は、物理蒸着（スパッタリング）または真空蒸着のような、方向性堆積法によって堆積されうる。方向性堆積は、反射材料を非コンフォーマルに堆積させうる。したがって、堆積された材料の水平部分は、堆積された材料の垂直部分よりも厚い厚さを有しうる。したがって、誘電体材料層６０の内側側壁の第２の導電型の半導体材料層３６の側壁間のインターフェースのテーパ角が大きいほど、導電性反射層８２の側壁部分の厚さは大きくなる。導電性反射層８２の水平部分の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１０ｎｍから２５０ｎｍのような、５ｎｍから５００ｎｍの範囲でありうる。

導電性反射層８２は、活性シェル３４から発光された光を、３０度から１５０度の範囲でありうる、さらに、６０度から１２０度であってもよい、制御された視野角で下方に（すなわち、バッファ層２４に向かって）反射するために使用されうる。有効視野角は、ナノワイヤ（３２、３４）と第２の導電型の半導体材料層３６とのアセンブリを含むメサ構造５４の側壁のテーパ角によって決定されうる。したがって、最適なテーパ角を選択することによって、ナノワイヤアレイ（３２、３４）の活性領域３４から発光される光の有効視野角が最適化されうる。

図１０を参照すると、少なくとも１つの金属（すなわち、導電性）バリア層（８４、８６）が、導電性反射層８２上に少なくとも１つの連続材料層として形成されうる。少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）は、導電性反射層８２の横方向に延在する部分８２１の領域上に直接形成されうり、導電性反射層８２の下向きに突出する部分８２ｄの側壁および窪んだ上面上に直接形成されうる。導電性反射層８２の下向きに突出する部分８２ｄの窪んだ上面は、透明導電性酸化物層３８の非平坦な上面の輪郭に従う非平坦な表面であってもよい。少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）は、導電性反射層８２、透明導電性酸化物層３８、および、第２の導電型の半導体材料層３６に電気的に短絡される。

少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）は、アンダーバンプ冶金（ＵＢＭ）に用いることができる金属または金属合金（すなわち、金属）材料層を含み、すなわち、金属層のセットが、導電性ボンディング構造とダイとの間に提供される。１つの実施形態において、少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）は、拡散バリア層８４および接着促進層８６を含みうる。拡散バリア層８４に用いることができる例示的な材料は、チタン、チタン−タングステン、チタン−プラチナ、または、タンタルを含む。接着促進層８６に使用されうる例示的な材料は、タングステン、白金、または、タングステンおよび白金のスタックを含む。当技術分野で知られている任意の他のアンダーバンプ冶金も、また使用されうる。

ボンディング材料層４３１Ｌは、少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）上に形成されうる。ボンディング材料層４３１Ｌは、スズを含みうるはんだ材料を含み、任意で、スズと銀、金、銅、ビスマス、インジウム、亜鉛、および／または、アンチモンとの合金を含む。図示のようなボンディング材料層４３１Ｌの形状は、概略的なものに過ぎず、ボンディング材料層４３１Ｌの真の形状を表すものではないことを理解されたい。ボンディング材料層４３１Ｌは、５から７ミクロン厚のような、２から１０ミクロン厚でありうる。

本開示の一態様によれば、ボンディング材料層４３１Ｌは、スズ含有はんだ材料を含みうる。１つの実施形態において、スズ含有はんだ材料は、スズ−銀合金、スズ−金合金、スズ−銀−銅合金のような貴金属−スズ合金でありうる。貴金属−スズ合金の非限定的な例は、Ｓｎ９６．５／Ａｇ３．５、Ｓｎ９５／Ａｇ５、ＳＡＣ１０５（銀１％、銅０．５％、残りスズ）、および、ＳＡＣ０３０７（銀０．３％、銅０．７％、残りスズ）を含む。スズの原子濃度は、９０％から９９．５％の範囲でありうる。ボンディング材料層４３１Ｌの組成の残りは、Ａｕ、Ａｇ、および／または、Ｃｕのような、少なくとも１つの金属を含みうる。この場合、スズとＡｕ、ＣｕおよびＡｇのうちの少なくとも１つとは、ボンディング材料層４３１Ｌの堆積中に真空環境中で共蒸着されうる。１つの実施形態において、ボンディング材料層４３１Ｌの材料の真空蒸着が、それぞれ温度制御部、および／または、少なくとも１つの電子ビーム（ｅビーム）蒸発源を備えた少なくとも１つのエフュージョンセルを使用して行われうる。スズおよび少なくとも１つの貴金属のフラックスは、堆積されるスズ合金の原子濃度で、少なくとも９０原子％、しかし、９９．５原子％未満のスズを含むスズ合金を提供するように制御されうる。スズ−銀合金またはスズ−銀−銅が使用される場合、スズ合金は、９０原子％から９９原子％の範囲の原子濃度のスズを含みうり、残りは、本質的にＡｇおよび任意でＣｕからなる。１つの実施形態において、貴金属−スズ合金は、９８原子％から９９．５原子％の範囲の原子濃度のスズと、スズの原子濃度の残りの総原子濃度のＡｕ、ＡｇおよびＣｕのうちの少なくとも１つと、を含みうる。

代わりに、ボンディング材料層４３１Ｌが、スズ層と、Ａｕ、ＡｇまたはＣｕを含む少なくとも１つの貴金属層と、の層スタックとして形成されてもよい。この場合、接合材層４３１Ｌ内のスズ原子の数は、接合材層４３１Ｌ内の原子の総数の９８％から９９．５％の範囲であってもよく、Ａｕ原子、Ａｇ原子、および、Ｃｕ原子の総数は、接合材層４３１Ｌ内の原子の総数に対するスズ原子のパーセンテージの残りであってもよい。ボンディング材料層４３１Ｌが層スタックを含む場合、以下でより詳細に説明するように、ボンディング材料層４３１Ｌの材料をバックプレーン上のボンディングパッドにボンディングするレーザの照射中に、スズと、Ａｇ、Ａｕおよび／またはＣｕとが、混合されうる。

本開示の発明者らは、真空蒸着によって形成された貴金属スズ合金がその中に微細孔を含むことを認識した。微細孔の体積は、蒸着の条件および合金の組成に応じて、５％から２０％の範囲であってもよい。多孔質スズ合金は、微細孔に起因して、同じ組成を有する圧縮バルク合金よりも低い密度を有し、高められた圧縮性および／または展性を有する。例えば、導電性ボンディング構造は、横方向の膨張を考慮しない（すなわち、ＬＥＤとバックプレーンとの間で水平方向に広がるボンディング材料を考慮しない）厚さの１０から１５％など、５から２０％圧縮されうる。したがって、ボンディング材料層部分を含む導電性ボンディング構造は、後のプロセスステップにおけるボンディングパッドへのボンディング中の高められた適合性を提供しうる。ボンディング材料層４３１Ｌは、図１０の挿入図内に示されるように、マイクロバンプ４３１Ｍを含む微細構造化表面を有しうる。

図１１を参照すると、リフトオフマスク層５９と、残留反射材料部分８２ｘ（図９に示す）と、少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）およびボンディング材料層４３１Ｌ（図１０に示す）の周辺部分と、は、例えば、溶媒中でリフトオフマスク層５９の材料を溶解することによって、誘電体材料層６０からリフトオフされうる。誘電体材料層６０および導電性反射層８２の表面から、残留反射材料部分８２ｘ（および任意で金属バリア層（８４、８６）および／または導電性ボンディング構造４３１）の何れの残る部分を除去するために、適切な洗浄プロセス（メガソニック洗浄プロセスのような）が行われうる。メサ構造上のボンディング材料層４３１Ｌの各残る部分は、導電性ボンディング構造４３１を構成する。

図１２を参照すると、堀状トレンチ８９が、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイおよびその上にある導電性ボンディング構造４３１を含む各領域の周りに、誘電体材料層６０、バッファ層２４および第１の導電型のドープされた化合物半導体層２６を通り形成される。堀状トレンチ８９は、例えば、マスク層（図示せず）で各メサ構造およびその上にある導電性ボンディング構造４３１をマスキングし、マスキング層によってマスキングされていない誘電体材料層６０、ドープされた化合物半導体層２６およびバッファ層２４の部分を異方性エッチングすることによって形成されうる。エッチングは、少なくとも１つの異方性エッチングプロセスによって形成される、誘電体材料層６０、ドープされた化合物半導体層２６およびバッファ層２４の側壁が基板２０の上面に垂直な垂直方向に対してテーパ角を有するような、少なくとも１つの異方性エッチングプロセスでありうる。テーパ角は、３度から３０度の範囲でありうる。

１つの実施形態において、マスキング層は、フォトレジスト層またはポリイミド層でありうる。パターニングされたマスク層は、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイを含むメサ構造と、その上にある導電性ボンディング構造４３１と、の各組合せを覆うが、ナノワイヤ（３２、３４）の隣接するアレイ間のチャネルは、物理的に露出される。一連の異方性エッチングプロセスが、堀状トレンチ８９を形成するために使用されうるが、パターニングされたマスク層は、導電性ボンディング構造４３１およびその下にあるナノワイヤ（３２、３４）のアレイを保護する。１つの実施形態において、支持基板２２が、少なくとも１つの異方性エッチングプロセスのうちの最後の異方性エッチングプロセスのためのエッチストップ層として使用されうる。マスキング（存在する場合）層は、その後、例えば、アッシングによって除去されうる。代わりの実施形態において、リフトオフマスク層５９の除去の後、誘電体材料層６０、バッファ層２４および第１の導電型のドープされた化合物半導体層２６が露出される。露出した誘電体材料層６０、バッファ層２４およびドープされた化合物半導体層２６は、その中に堀状トレンチ８９を形成するために、導電性ボンディング構造４３１、金属バリア層（８４、８６）、導電性反射層８２およびメサ構造５４をマスクとして使用しエッチングされる。この代わりの実施形態において、マスキング層は省略されうる。堀状トレンチ８９によって横方向に囲まれた要素の各連続セットは、発光デバイス１０の個別のダイ（２４、２６、４３、３２、３４、３６、３８、６０、８２、８４、８６、４３１）を構成する（すなわち、堀状トレンチ８９は、隣接するＬＥＤ１０を分離する）。各発光デバイス１０のダイは、支持基板２２に取り付けられる。各発光デバイス１０は、同じまたは異なる色の光を発しうる。例えば、発光デバイス１０は、青色発光ＬＥＤ１０Ｂ、緑色発光ＬＥＤ１０Ｇまたは赤色発光ＬＥＤ１０Ｒ（図１６Ａに示す）を含む発光ダイオード（ＬＥＤ）でありうる。したがって、ダイのアレイは、さらなるプロセスのために、支持基板２２に取り付けられている間に輸送されうる。

図１３を参照すると、発光デバイス１０は、バックプレーン４０１上のボンドパッド（４２１、４２２、４２３）の１つに導電性ボンディング構造４３１をボンディングすることによって、バックプレーン４０１に取り付けられる。バックプレーンは、発光デバイスを駆動するためのアクティブまたはパッシブマトリクスバックプレーン基板でありうる。本明細書で用いられる場合、"バックプレーン基板"は、複数のデバイスをその上に貼るように構成された任意の基板を指す。バックプレーン４００は、バックプレーン基板４００を含む。バックプレーン基板４００は、後に各種のデバイス（例えば、ＬＥＤ）が転送されうる基板である。１つの実施形態において、バックプレーン基板４００は、シリコン、ガラス、プラスチック、および／または、後にその上に転送されるデバイスに構造的支持を提供しうる少なくとも他の材料の基板とされうる。１つの実施形態において、バックプレーン基板４００は、金属配線を含む金属相互接続構造４４０が、例えば、十字交差グリッド内に存在し、能動デバイス回路が存在しない受動バックプレーン基板としてもよい。別の実施形態において、バックプレーン基板４００は、導電配線の十字交差グリッドのような金属相互接続構造４４０を含み、導電配線の十字交差グリッドの１つ以上の交点にデバイス回路をさらに含む、能動バックプレーン基板としてもよい。デバイス回路は、１つ以上のトランジスタを含みうる。

続いて、バックプレーン４０１に取り付けられた発光デバイス１０から、支持基板２２が取り外されうる。例えば、支持基板２２に近接するバッファ層２４の表面部分を加熱するために、支持基板２２側からのレーザ照射が、使用されうる。レーザビームの波長は、支持基板２２がレーザビームの波長で透明であり、バッファ層２４の底部の材料がレーザビームの波長で吸収性であるように選択される。例えば、支持基板２２がサファイアを含み、バッファ層２４がＧａＮを含む場合、レーザビームの波長は、約３．５ｅＶから８．２ｅＶの光子エネルギに対応する１５０ｎｍから３５０ｎｍの範囲でありうる。レーザビームは、ダイがバックプレーン４０１にのみ取り付けられ、支持基板２２には取り付けられないように、各ダイの裏面に連続的に照射されうる。支持基板２２は、図１４に示されるように、また、図１６Ａ〜１６Ｐで以下により詳細に記載するように、支持基板２２および発光デバイス１０を引き離すことによって、発光デバイス１０から取り外されうる。

図１４を参照すると、追加の発光ダイオードが、図１６Ａ〜図１６Ｐで記載される方法を使用してバックプレーン４０１に転送されてもよい。１つの実施形態において、バックプレーン４０１は、直視型ディスプレイデバイスのためのディスプレイフレームでありうり、直視型ディスプレイデバイスの各画素は、６２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲のピーク波長で光を発するように構成された少なくとも１つの赤色発光ダイオード１０Ｒと、４９５ｎｍから５７０ｎｍの範囲のピーク波長で光を発するように構成された少なくとも１つの緑色発光ダイオード１０Ｇと、４５０ｎｍから４９５ｎｍの範囲のピーク波長で光を発するように構成された少なくとも１つの青色発光ダイオード１０Ｂと、を含んでいてもよい。

図１５に示されるように、誘電体マトリクス５０が、支持基板２２の除去の前または後に、各発光デバイス１０（例えば、１０Ｒ、１０Ｇおよび／または１０Ｂ）ダイの周りに形成されうる。誘電体マトリクス５０は、スピンオンガラス（ＳＯＧ）、または、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）またはポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）（例えば、商品名Ｚｙｌｏｎで販売されているポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール））のようなポリマー材料のような自己平坦化誘電体材料を堆積することによって形成されうる。ポリマー材料は、堆積後に、２００℃以下、例えば、１００から１９０℃で硬化する低温硬化性材料であってもよい。発光デバイス１０が既にバックプレーン４０１に取り付けられている場合、誘電体マトリクス５０は、発光デバイス１０とバックプレーン４０１との間の空間に提供される（例えば、注入または押し込まれる）。誘電体マトリクス５０は、発光デバイス１０の導電性反射層８２、誘電体材料層６０およびメサ構造５４の周りに形成されうる。

各発光デバイス１０ダイは、例えば、赤色、緑色または青色であってもよい特定色の光を発するサブピクセルを構成しうる。図１６Ａ〜１６Ｐは、青色、緑色および／または赤色発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）のような発光デバイス１０を、直視型ディスプレイの１つの画素に組み込む方法を示す。発光デバイス１０は、図１から１５に対応して上述したナノワイヤＬＥＤ、異なるナノワイヤＬＥＤおよび／またはバルク（すなわち、平面）ＬＥＤでありうる。画素のそれぞれは、６２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲のピーク波長で光を発するように構成される赤色発光ダイオード１０Ｒと、４９５ｎｍから５７０ｎｍの範囲のピーク波長で光を発するように構成される緑色発光ダイオード１０Ｇと、４５０ｎｍから４９５ｎｍの範囲のピーク波長で光を発するように構成される青色発光ダイオード１０Ｂと、を含む。

図１６Ａを参照すると、本開示の実施形態による例示的な発光デバイスアセンブリ（例えば、直視型ディスプレイ）を形成するために使用されうるプロセス中の構造が示されている。

例示的な発光デバイスアセンブリは、第１、第２および第３のＬＥＤ（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）のそれぞれに対して同じ厚さのボンディングパッド（４２１、４２２、４２３）、および、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、 ４３３）のための同じ高さを含みうる。ボンドパッド（４２１、４２２、４２３）は、互いに同じ組成を有しうる。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、互いに同じ組成を有しうる。この実施形態において、バックプレーン基板４００は、実質的に平坦な（すなわち、階段状でない）上面、または、階段状の上面を有していてもよい。ボンドパッド（４２１、４２２、４２３）は、同じ高さ、または、異なる高さを有しうる。導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）は、同じ高さ、または、異なる高さを有しうる。

１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）が、バックプレーン４０１に転送される発光デバイス１０上に形成されうる。例えば、第１発光ダイオード１０Ｂは、バックプレーン基板４００に転送される第１デバイスでありうる。第１発光ダイオード１０Ｂは、第１の転送基板または第１のタイプの成長基板でありうる第１の支持基板２２上に配置されうる。導電性ボンディング構造４３１は、例えば上述のように、第１の発光ダイオード１０Ｂの第１のサブセット上に形成され、導電性ボンディング構造４３１を含む。第２の導電性ボンディング構造４３２は、第１の発光ダイオード１０Ｂの第２のサブセット上に形成され、第３の導電性ボンディング構造４３３は、第１の発光ダイオード１０Ｂの第３のサブセット上に形成される。

１つの実施形態において、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３２）は、実質的に球形、実質的に楕円形、または、実質的に円筒形でありうる。各導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の最大水平寸法（球形または円筒形の直径のような）は、より小さなおよびより大きな高さもまた使用されうるが、１５ミクロンから１００ミクロン（２０ミクロンから６０ミクロンのような）の範囲でありうる。

図１６Ｂを参照すると、バックプレーン４０１および第１の発光ダイオード１０Ｂを含むアセンブリは、各導電性ボンディング構造４３１が１つの第１の発光デバイス１０Ｂに取り付けられ、それぞれのボンディングパッド４２１に接触するように配置される。各第２の導電性ボンディング構造４３２は、別の第１の発光デバイス１０Ｂに取り付けられうり、第２のボンディングパッド４２２に接触する。各第３の導電性ボンディング構造４３３は、さらに別の第１の発光デバイス１０Ｒに取り付けられ、第３のボンディングパッド４２３に接触する。

加熱レーザ４６７が、第１の導電性ボンディング構造４３１をリフローするために使用されうる。加熱レーザ４６７は、支持基板２２の材料内、または、転送されるデバイス（例えば、第１の発光デバイス１０Ｂ）の材料内よりも、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の材料内により大きなエネルギの吸収を誘起する波長を有しうる。例えば、加熱レーザ４６７は、リフローされるべき導電性ボンディング構造４３１の材料と、リフローされえうべきではない導電性ボンディング構造４３２、４３３の材料と、の間に選択加熱を提供するために、０．８ミクロンから２０ミクロン、１から２ミクロンのような範囲の波長を有しうる。導電性ボンディング構造４３１と、支持基板２２および転送されるデバイスの材料と、の間にも、また、選択加熱が提供される。各第１の導電性ボンディング構造４３１をリフローするために、第１の導電性ボンディング構造４３１は、加熱レーザ４６７からのレーザビームの連続する照射によって選択的に加熱されうり、各第１の導電性ボンディング構造４３１を、上にある第１の発光デバイス１０Ｂおよび下にある第１のボンディングパッド４２１にボンディングする。好ましくは、レーザビームは、支持基板２２を介して提供される。レーザビームは、支持基板２２を通って、デバイスを通って、レーザビームを吸収し、選択的な加熱およびリフローのために隣接する導電性ボンディング構造４３１を加熱する導電性反射層８２に伝達されてもよい。代わりに、残りの導電性ボンディング構造（４３２、４３３）をリフローすることなく、導電性接合構造４３１を選択的に加熱およびリフローするために、導電性ボンディング構造４３１に隣接する支持基板またはデバイスによって、レーザビームが吸収されてもよい。

図１６Ｃを参照すると、図１５のプロセスステップと同様の方法で、ボンディングされた各第１の発光素子１０Ｂを第１の支持基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。レーザ４７７（本明細書では"アブレーションレーザ"と呼ばれる）の波長は、加熱レーザ４６７の波長とは異なりうり（例えば、より短い）、０．２５から０．５ミクロンのような、例えば、０．１ミクロンと０．７５ミクロンとの間である。レーザは、支持基板２２および転送されたデバイス（例えば、第１発光ダイオード１０Ｂ）の材料よりも、アブレーション材料層１３０の材料により多くの加熱を提供する。アブレーション材料層１３０は、上述の半導体バッファ層２４（例えば、窒化ガリウム層）、または、レーザ放射吸収性絶縁剥離層（例えば、シリコンリッチ窒化シリコン層）などの別の材料を含んでいてもよい。第１導電性接合構造４３１の上にあるアブレーション材料層１３０の各部分は、下にある各第１発光デバイス１０Ｂを解離するために、レーザ４７７からのレーザビームによって連続的に照射されうる。

図１６Ｄを参照すると、第１の支持基板２２と取り付けられた第１の発光ダイオード１０Ｂ（すなわち、第１発光ダイオード１０Ｂの第１サブセットの相補物）とのアセンブリは、バックプレーン４０１および第１の発光ダイオード１０Ｂの第１のサブセットから分離される。

図１６Ｅを参照すると、任意で第１の導電性ボンディング構造４３１を熱リフローしている間、第１の導電性ボンディング構造４３１上の第１の発光ダイオード１０Ｂをバックプレーン４０１に向かって押すために、ダミー基板７００が使用されうる。圧縮可能な第１の導電性ボンディング構造は、このステップの間に、それらの厚さの５から２０％を圧縮されうる。

図１６Ｆを参照すると、第２の発光デバイス１０Ｇの第１のサブセットが除去された第２の支持基板（第２の成長または転送基板のような）２２Ｇが、プロセス中の例示的な発光デバイスアセンブリの上に配置され、第２発光ダイオード１０Ｇの第２サブセットが第２ボンディングパッド４２２の上に重なるように位置合わせされる。

図１６Ｇを参照すると、バックプレーン４０１および第２の発光ダイオード１０Ｇを含むアセンブリは、各第２の導電性ボンディング構造４３２が第２の発光デバイス１０Ｇに取り付けられ、第２のボンディングパッド４２２に接触するように配置される。

１つの実施形態において、各第２の導電性ボンディング構造４３２が、上にある第２の発光デバイス１０Ｇのうちの１つに取り付けられうり、第２のボンディングパッド４２２および各第３の導電性ボンディング構造４３３は、上にある第２の発光デバイス１０Ｇのうちの１つに取り付けられうり、第３のボンディングパッド４２３に接触する。

加熱レーザ４６７が、残りの導電性ボンディング構造（４３１、４３３）をリフローすることなく、第２導電性ボンディング構造４３２をリフローするために使用される。加熱レーザ４６７は、支持基板２２Ｇの材料内、または、転送されるデバイス（例えば、第２の発光デバイス１０Ｇ）の材料内よりも、導電性ボンディング構造（４３１、４３２、４３３）の材料内により大きなエネルギの吸収を誘起する波長を有しうる。図１６Ｂのプロセスステップと同様のレーザ照射工程が使用されうる。各第２導電性ボンディング構造４３２をリフローするために、第２導電性ボンディング構造４３２は、加熱レーザ４６７からのレーザビームによって連続的に照射されうり、各第２導電性ボンディング構造４３２を、上にある第２発光デバイス１０Ｇおよび下にある第２ボンディングパッド４２２にボンディングする。

図１６Ｈを参照すると、図１５のプロセスステップと同様の方法で、ボンディングされた各第２の発光素子１０Ｇを第２の支持基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。レーザ４７７の波長は、加熱レーザ４６７の波長とは異なりうり、支持基板２２Ｇおよび転送されたデバイス（例えば、第２の発光ダイオード１０Ｇ）の材料よりも、アブレーション材料層１３０の材料により多くの加熱を提供する。第２の導電性接合構造４３２の上にあるアブレーション材料層１３０の各部分は、下にある各第２の発光デバイス１０Ｇを解離するために、レーザ４７７からのレーザビームによって連続的に照射されうる。

図１６Ｉを参照すると、第２の支持基板２２Ｇと取り付けられた第２の発光ダイオード１０Ｇ（第２の支持基板上に残る第２の発光ダイオード１０Ｇの第３サブセット）とのアセンブリは、バックプレーン４０１およびバックプレーン４０１に取り付けられた第２の発光ダイオード１０Ｇの第２のサブセットから分離される。

図１６Ｊを参照すると、上述したのと同様に、第２の導電性接合構造４３２上の第２の発光ダイオード１０Ｇをバックプレーン４０１に向かって押すために、ダミー基板７００が使用されうる。

図１６Ｋを参照すると、第３の発光デバイス１０Ｒの第１サブセットおよび第２サブセットが前の処理ステップで除去された第３の支持基板（第３の転送基板２２Ｒのような）が、プロセス中の例示的な発光デバイスアセンブリの上に配置され、第３の発光ダイオード１０Ｒの第３のサブセットが第３のボンディングパッド４２３の上に重なるように位置合わせされる。

図１６Ｌを参照すると、バックプレーン４０１および第３の発光ダイオード１０Ｒを含むアセンブリは、各第３の導電性ボンディング構造４３３が第３の発光デバイス１０Ｒに取り付けられ、第３のボンディングパッド４２３に接触するように配置される。任意の追加の導電性ボンディング構造（不図示）が存在する場合、そのような追加のボンディングパッドの上にある追加の導電性ボンディング構造（不図示）は、下にある追加のボンディングパッドおよび上にある第３の発光デバイス１０Ｒに接触することができ、下にある追加のボンディングパッドまたは上にある第３の発光デバイス１０Ｒに取り付けることができる。

加熱レーザ４６７が、第３導電性ボンディング構造４３３をリフローするために使用される。加熱レーザ４６７は、支持基板２２Ｒの材料内、または、転送されるデバイス（例えば、第３の発光デバイス１０Ｒ）の材料内よりも、第３の導電性ボンディング構造４３３の材料内により大きなエネルギの吸収を誘起する波長を有しうる。図１６Ｂまたは図１６Ｇのプロセスステップと同様のレーザ照射工程が使用されうる。各第３導電性ボンディング構造４３３をリフローするために、第３の導電性ボンディング構造４３３は、加熱レーザ４６７からのレーザビームによって連続的に照射されうり、各第３の導電性ボンディング構造４３３を、上にある第３の発光デバイス１０Ｒおよび下にある第３のボンディングパッド４２３にボンディングする。

図１６Ｍを参照すると、図１５のプロセスステップと同様の方法で、ボンディングされた各第３の発光素子１０Ｒを第３の支持基板から分離するためのレーザ照射プロセスが行われる。

図１６Ｎを参照すると、第３の導電性ボンディング構造４３３上の第３の発光ダイオード１０Ｒをバックプレーン４０１に向かって押すために、ダミー基板７００が使用されてもよい。第３の支持基板２２Ｒおよび残る第３の発光ダイオード１０Ｒのアセンブリがもしあれば、上述と同様に、バックプレーン４０１から分離され、第３の発光ダイオード１０Ｒの第３のサブセットは、バックプレーン４０１に取り付けられる。バックプレーン４０１に取り付けられた第１、第２および第３のＬＥＤ（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）は、同一平面上面および底面（例えば、第１の共通平面から０．２５ミクロン未満（例えば、０から０．２ミクロン）だけずれた上面、および、圧縮可能な導電性ボンディング構造のために第２の共通平面から０．２５ミクロン未満（例えば、０から０．２ミクロン）だけずれた底面）を有する。

図１６Ｏを参照すると、図１５に示す誘電体マトリクス５０は、バックプレーン４０１にボンディングされた発光デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）の間の空間に適用されうる。図１６Ｏは、３つのデバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）のみを示しているが、画素のアレイがバックプレーン４０１上に形成され、各ピクセルは第１発光デバイス１０Ｂとして青色発光ダイオード、第２発光デバイス１０Ｇとして緑色発光ダイオード、および、第３発光デバイス１０Ｒとして赤色発光ダイオードのような発光デバイスのセットを含むことを理解されたい。誘電体マトリクス５０は、画素のアレイ内の赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および、青色発光ダイオードのそれぞれを横方向に取り囲みうる。誘電体マトリクス５０は、スピンオンガラス（ＳＯＧ）またはポリマーのような自己平坦化誘電体材料を含みうり、または、リセスエッチングまたは化学機械平坦化によって平坦化されうる。平坦化された誘電体マトリクス５０の上面は、デバイス（１０Ｂ。１０Ｇ、１０Ｒ）の上面を含む水平面内にありうる、または、デバイス（１０Ｂ。１０Ｇ、１０Ｒ）の上面を含む水平面の下に垂直に窪みうる。

図１６Ｐを参照すると、前側透明導電性酸化物層４５０が、誘電体マトリクス５０の上の、各デバイス（１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ）の上に配置される電気的ノードに直接形成されうる。例えば、前面透明導電性酸化物層４５０は、半導体バッファ層２４上に、または、第１の導電型の化合物半導体材料層２６上に直接、堆積されうる。例えば、バッファ層２４が高い抵抗率を有し、上述のレーザアブレーションステップ中に除去されない場合、バッファ層２４を除去し、第１の導電型のドープされた化合物半導体層２６を露出させるために、追加のエッチバックまたはＣＭＰが行われる。

この場合、前側透明導電性酸化物層４５０は、赤色発光ダイオード１０Ｒ、緑色発光ダイオード１０Ｇ、および、青色発光ダイオード１０Ｂのそれぞれのための共通接地電極でありうる。

任意の透明パッシベーション誘電体層４５２が、前側透明導電性酸化物層４５０の上に形成されうる。透明パッシベーション誘電体層４５２は、窒化シリコンまたは酸化シリコンを含みうる。したがって、ＬＥＤ１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、化合物半導体材料層２６、前面透明導電性酸化物層４５０、および、透明パッシベーション誘電体層４５２を介して光を発する、いわゆる底面発光垂直ＬＥＤである。その両側に電気接点（すなわち、層４５０およびボンディング構造またはパッド（４３１、４３２、４３３））を有するため、ＬＥＤは、垂直デバイスである。

上述したタイプの赤色発光ダイオード、青色発光ダイオードおよび／または緑色発光ダイオードは、図１６Ｐの直視型ディスプレイデバイス４６０に配置される。このような直視型ディスプレイデバイスは、バックプレーン４０１上に配置される画素のアレイを含む。画素のそれぞれは、６２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲のピーク波長で光を発するように構成される赤色発光ダイオードと、４９５ｎｍから５７０ｎｍの範囲のピーク波長で光を発するように構成される緑色発光ダイオードと、４５０ｎｍから４９５ｎｍの範囲のピーク波長で光を発するように構成される青色発光ダイオードと、を含む。赤色発光ダイオード１０Ｒ、緑色発光ダイオード１０Ｇ、および、青色発光ダイオード１０Ｂのそれぞれは、平面ＬＥＤまたはナノワイヤＬＥＤでありうる。

１つの実施形態において、各画素の赤色発光ダイオードが、第１のｐドープされた化合物半導体材料層３６に電気的に短絡され、バックプレーン４０１上のそれぞれのボンディングパッド４２３にボンディングされる第１の導電性ボンディング構造４３３（導電性ボンディング構造のような）を含み、各画素の緑色発光ダイオード１０Ｇおよび青色発光ダイオード１０Ｂのうちの少なくとも１つが、それぞれのｐドープされた化合物半導体材料層３６に電気的に短絡され、バックプレーン４０１上の別のそれぞれのボンディングパッド（４２１または４２２）にボンディングされる第２の導電性ボンディング構造（４３１または４３２）（導電性ボンディング構造のような）を含む。

１つの実施形態において、直視型ディスプレイデバイスが、画素のアレイ内の赤色発光ダイオード１０Ｒ、緑色発光ダイオード１０Ｇおよび青色発光ダイオード１０Ｂの各々を横方向に取り囲む誘電体マトリクス５０と、誘電体マトリクス５０上に配置され、各画素内の赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードのコンタクトノード（例えば、層２４および／または２６の各インスタンスのコンタクトノードに短絡される）に電気的に接続される、共通の前面透明導電性酸化物層４５０と、をさらに含みうる。

図１４および図１５に示される各発光デバイス１０ダイは、ドープされた化合物半導体層２６および任意でバッファ層２４を含む基板２０と、ドープされた化合物半導体層２６の上面から垂直に延在するナノワイヤ（３２、３４）であって、アレイ内の各ナノワイヤ（３２、３４）は、第１導電型のドーピングを有するナノワイヤコア３２と、活性発光層（それを通る電気バイアスの適用時に光を発する）を含む活性シェル３４とを含むナノワイヤ（３２、３４）のアレイと、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイ内の各ナノワイヤ（３２、３４）の側壁に接触する第２の導電型の半導体材料層３６と、第２の導電型の半導体材料層３８の上にあり、ナノワイヤのアレイ（３２、３４）を横方向に取り囲む誘電体材料層６０と、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイの上に横方向に延在する部分８２１およびナノワイヤ（３２、３４）のアレイを横方向に取り囲み、第２の導電型の半導体材料層３６に電気的に接続された（例えば、短絡された）側壁部８２ｓを含む導電性反射層８２と、反射層４３１の上にあり、反射層４３１に電気的に接続された（例えば、短絡された）導電性ボンディング構造と、を含む。

１つの実施形態において、導電性反射層８２は、誘電体材料層６０の側壁部分によって、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイから横方向に間隔を置いて配置されている。１つの実施形態において、誘電体材料層６０が、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイを含むメサ構造の領域の外側に配置され、基板２０の上面を覆い、誘電体材料層６０の側壁部分に隣接する水平部分を含む。誘電体材料層６０の水平部分は、ドープされた化合物半導体層２６と接触していてもよい。

発光デバイスは、導電性反射層８２の横方向に延在する部分８２１の領域に接触し、導電性ボンディング構造４３に電気的に短絡された少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）をさらに含みうる。１つの実施形態において、発光デバイスは、誘電体材料層６０および基板（２４、２６）を横方向に取り囲む誘電体マトリクス５０を含みうる。１つの実施形態において、誘電体マトリクス５０と誘電体材料層６０のいずれかと基板（２４、２６）との間の各界面は、基板（２４、２６）の上面に垂直な垂直方向に対してテーパ角を有する。テーパ角は、３度から３０度の範囲でありうる。

１つの実施形態において、第２の導電型の半導体材料層３６が、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイの上に重なる水平方向に延在する部分を含み、発光デバイスは、第２の導電型の半導体材料層３６の水平方向に延在する部分の上に配置される透明導電性酸化物層３８をさらに含む。第２の導電型の半導体材料層３６の水平方向に延在する部分のエッジ部分が透明導電性酸化物層３８の下に露出されるように、透明導電性酸化物層３８は、水平方向に延在する部分の第２の導電型の半導体材料層３６よりも短い長さを有する。

１つの実施形態において、導電性反射層８２の下向きに突出する部分８２ｄが、誘電体材料層６０の開口部を通って延在し、透明導電性酸化物層３８に接触する。

１つの実施形態において、導電性反射層８２は、銀およびアルミニウムから選択される少なくとも１つの材料を含む。１つの実施形態において、パターニングされた誘電体マスク層４２が、基板（２４、２６）の上面に配置されうる。各ナノワイヤコア３２は、パターニングされた誘電体マスク層４２を通るそれぞれの開口部４３を通って垂直に延在しうる。パターニングされた誘電体マスク層４２は、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイの領域の外側に配置される追加の開口部４３をさらに含みうる。この場合、誘電体材料層６０は、追加の開口部４３を介してドープされた化合物半導体層２６と接触する。

導電性反射層８２は、ナノワイヤ（３２、３４）のアセンブリの側壁と第２の導電型の半導体材料層３６と誘電体材料層６０の内側側壁との間のインターフェースのテーパ角によって引き起こされるテーパ側壁部分を有しうる。導電性反射層８２のテーパ付き側壁部分の全体的な角度を調整することによって、ドープされた化合物半導体層２６およびバッファ層２４を通って発光ダイオードから発光される光の角度分布が、目標視野角の外側に発光される迷光の無駄を最小限に抑えて視認するように最適化されうる。

図１７を参照すると、第２の例示的な構造は、第２の導電型の半導体材料層３６を覆うように、電極金属層１３８Ｌおよび電極バリア層１３９のスタックを堆積することによって、図３の第１の例示的な構造から派生しうる。電極金属層１３８Ｌは、第２の導電型の半導体材料層３６内に拡散しない反射材料を含む。例えば、導電性金属層は、銀または銀合金を含みうる。１つの実施形態において、導電性金属層は、本質的に銀からなりうる。電極金属層１３８Ｌの厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１００ｎｍから１０００ｎｍの範囲でありうる。

電極バリア層１３９は、絶縁誘電体層のように、電極金属層１３８Ｌの材料が、その後にその上に堆積される材料層内に拡散するのを防止しうる材料を含む。１つの実施形態において、電極バリア層１３９は、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮまたはチタン／白金合金などの材料を含みうる。電極バリア層１３９は、真空蒸着またはスパッタリングによって堆積されうる。電極バリア層１３９の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、３ｎｍから１００ｎｍの範囲でありうる。

図１８を参照すると、図５の処理ステップは、透明導電性酸化物層３８の代わりに、電極バリア層１３９および電極金属層１３８Ｌのスタックをパターニングするために、化学エッチングの変化を伴って行われうる。例えば、フォトレジスト層（図示せず）が、電極バリア層１３９を覆うように塗布され、パターニングされうる。ナノワイヤ（３２、３４）のグループと、第２の導電型の半導体材料層３６の一部と、電極金属層１３８Ｌの一部と、パターニングされたフォトレジスト層の部分の下にある電極バリア層１３９の一部との各組合せは、メサ構造５４としてそのまま残るが、パターニングされたフォトレジスト層によって覆われていない追加のナノワイヤ（３２、３４）は、第２のエッチングプロセスによって除去される。電極金属層１３８Ｌの各残る部分は、金属電極１３８、好ましくは反射性金属電極を構成する。化学エッチングは、電極バリア層１３９、電極金属層１３８Ｌおよび第２の導電型の半導体材料層３６およびナノワイヤ（３２、３４）の半導体材料の材料を順次エッチングするように選択されうる。異方性エッチングプロセス（反応性イオンエッチングプロセスのような）および／または等方性エッチングプロセス（ウェットエッチングプロセスのような）が、使用されてもよい。

続いて、フォトレジスト層は、図６の処理ステップのようにトリミングされてもよい。電極バリア層１３９および金属電極１３８は、その後、等方性エッチングまたは異方性エッチングによってトリミングされうる。フォトレジスト層は、その後、例えば、アッシングによって除去されうる。

図１９を参照すると、反射誘電体材料が、メサ構造５４の上に堆積され、絶縁反射層１６０を形成する。反射誘電体層１６０は、光学波長範囲（すなわち、４００ｎｍと８００ｎｍとの間）において、高い反射率を提供する誘電体材料を含む。１つの実施形態において、反射誘電体材料は、絶縁薄膜分布ブラッグ反射体（ＤＢＲ）材料を含むことができ、例示的な実施例では、反射誘電体層１６０は、ＤＢＲ構造を提供するために、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ_２、および／または、ＣａＦ_２などの材料の複数の層を含みうる。

続いて、金属電極１３８上に開口部を形成するために、絶縁反射層１６０がパターニングされうる。電極バリア層１３９の上面は、反射誘電体層１６０の開口部の底部で物理的に露出される。

図２０を参照すると、リフトオフマスク層５９を形成するために、リフトオフマスク材料が、絶縁反射層１６０を覆うように塗布され、リソグラフィによってパターニングされうる。リフトオフマスク層５９は、リフトオフマスク層５９がナノワイヤ（３２、３４）の各アレイを含むメサ構造５４の領域の外側にのみ配置されるようにパターニングされる。リフトオフマスク層５９の側壁は、絶縁反射層１６０の各側壁から外側に横方向に間隔を置いて配置されている。リフトオフマスク層５９の側壁のセットは、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイを含むメサ構造５４を横方向に取り囲む絶縁反射層１６０の側壁の各セットを横方向に取り囲みうる。

少なくとも１つの金属（すなわち、導電性）バリア層（８４、８６）が、導電性反射層８２上に少なくとも１つの連続材料層として形成されうる。少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）は、電極バリア層１３９の上面および絶縁反射層１６０の表面上に直接形成されうる。少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）は、電極バリア層１３９、金属電極１３８、および、第２の導電型の半導体材料層３６に電気的に短絡される。

少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）は、アンダーバンプ冶金（ＵＢＭ）に用いることができる金属または金属合金（すなわち、金属）材料層を含み、すなわち、金属層のセットが、導電性ボンディング構造とダイとの間に提供される。１つの実施形態において、少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）は、拡散バリア層８４および接着促進層８６を含みうる。少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）の各構成要素は、図１０の第１の例示的な構造における対応する構成要素と同じ組成および厚さを有しうる。

ボンディング材料層４３１Ｌは、少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）上に形成されうる。ボンディング材料層４３１Ｌは、スズを含みうるはんだ材料を含み、任意で、スズと銀、金、銅、ビスマス、インジウム、亜鉛、および／または、アンチモンとの合金を含む。ボンディング材料層４３１Ｌは、図１０のボンディング材料層４３１Ｌと同じ厚さ、圧縮率、および、同じ組成を有しうる。

図２１を参照すると、リフトオフマスク層５９と、少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）の周辺部分と、および、リフトオフマスク層５９の上にあるボンディング材料層４３１Ｌの周辺部分とは、例えば、溶媒中にリフトオフマスク層５９の材料を溶解することによって、誘電体材料層６０からリフトオフされうる。金属バリア層（８４、８６）および／または導電性接合構造４３１の残る部分を、絶縁反射層１６０および導電性反射層８２の表面から除去するために、適切な洗浄プロセス（メガソニック洗浄プロセスなど）が行われうる。メサ構造上のボンディング材料層４３１Ｌの各残る部分は、導電性ボンディング構造４３１を構成する。

続いて、図１２の処理ステップと同様に、堀状トレンチ８９が、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイおよびその上にある導電性ボンディング構造４３１を含む各領域の周りに、絶縁反射層１６０、バッファ層２４、および、第１の導電型のドープされた化合物半導体層２６を通り形成される。

図１３〜図１５の処理ステップが、図２１に示される発光ダイオードの複数のインスタンスをバックプレーン４０１にボンディングするために、続いて行われうる。

図２２を参照すると、第３の例示的な構造は、第２の導電型の半導体材料層３６の上にフォトレジスト層をパターニングし、パターニングされたフォトレジスト層によってマスクされていない第２の導電型の半導体材料層３６およびナノワイヤ（３２、３４）の部分をエッチングしてメサ構造５４を形成することによって、図３の第１の例示的な構造から派生しうる。フォトレジスト層は、その後、例えば、アッシングによって除去されうる。

続いて、リフトオフマスク層５９を形成するために、リフトオフマスク材料が、メサ構造５４を覆うように塗布されうる。リフトオフマスク層５９は、フォトレジスト材料などの自己平坦化材料を含みうる。リフトオフマスク層５９は、ナノワイヤ（３２、３４）のそれぞれのアレイを含む各メサ構造５４を横方向に取り囲む。１つの実施形態において、リフトオフマスク５９の上面は、各メサ構造５４の上部周辺部、または、その周りに位置しうる。

図２３を参照すると、各メサ構造５４およびリフトオフマスク層５９の上に、透明導電性酸化物層３８が形成されうる。透明導電性酸化物層３８は、図４に示される透明導電性酸化物層３８と同じでありうる。

図２４を参照すると、導電性反射層８２、少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）、および、ボンディング材料層４３１Ｌが、順次堆積されうる。導電性反射層８２、少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）、および、ボンディング材料層４３１Ｌの各々は、図９および図１０に示される第１の例示的な構造と同じでありうる。

図２５を参照すると、リフトオフマスク層５９と、透明導電性酸化物層３８の周辺部分と、少なくとも１つの金属バリア層（８４、８６）の周辺部分と、リフトオフマスク層５９の上にあるボンディング材料層４３１Ｌの周辺部分とは、例えば、溶媒中にリフトオフマスク層５９の材料を溶解することによって、メサ構造からリフトオフされうる。メサ構造５４、導電性反射層８２の表面から、残留反射材料部分（および任意で金属バリア層（８４、８６）および／または導電性ボンディング構造４３１）の何れの残る部分を除去するために、適切な洗浄プロセス（メガソニック洗浄プロセスのような）が行われうる。メサ構造上のボンディング材料層４３１Ｌの各残る部分は、導電性ボンディング構造４３１を構成する。

続いて、図１２の処理ステップと同様に、堀状トレンチ８９が、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイおよびその上にある導電性ボンディング構造４３１を含む各領域の周りに、バッファ層２４、および、第１の導電型のドープされた化合物半導体層２６を通り形成される。

図１３〜図１５の処理ステップが、図１２に示される発光ダイオードの複数のインスタンスをバックプレーン４０１にボンディングするために、続いて行われうる。

図２６を参照すると、各サブピクセル領域の中央部分内に開口部３９を形成するために、フォトレジスト層１３７を塗布し、パターニングすることによって、図４の第１の例示的な構造から派生する、本開示の実施形態による第４の例示的な構造が示されている。各開口部３９の領域は、それぞれの発光ダイオードのサブピクセルの発光領域の全体の上部領域と一致しうる。

図２７を参照すると、透明導電層３８の上面に、金属材料が堆積される。金属材料は、アルミニウム、銀、銅、および／または、金のような反射性金属を含むことができる。金属材料は、例えば、スパッタリングによって堆積されうる。堆積された金属材料の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、５０ｎｍから５００ｎｍの範囲でありうる。フォトレジスト層１３７の開口部３９に堆積される金属材料の各部分は、上部コンタクト電極１３８を構成する。金属材料部分１３８'は、フォトレジスト層１３７の上面に堆積されうる。

任意で、少なくとも１つの金属（すなわち、導電性）バリア層（図示せず）が、上部コンタクト電極１３８の構成要素として形成されうる。この場合、少なくとも１つの金属バリア層は、上部コンタクト電極１３８の上面に配置されうり、メサ構造を覆うはんだ材料の後の接合を容易にするために使用されうる。少なくとも１つの金属バリア層は、アンダーバンプ冶金（ＵＢＭ）に用いることができる金属または金属合金（すなわち、金属）材料層を含み、すなわち、金属層のセットが、導電性ボンディング構造とダイとの間に提供される。１つの実施形態において、少なくとも１つの金属バリア層は、拡散バリア層および接着促進層を含みうる。拡散バリア層に用いることができる例示的な材料は、チタン、チタン−タングステン、チタン−プラチナ、または、タンタルを含む。接着促進層に使用されうる例示的な材料は、タングステン、白金、または、タングステンおよび白金のスタックを含む。当技術分野で知られている任意の他のアンダーバンプ冶金も、また使用されうる。

図２８を参照すると、フォトレジスト層１３７および金属材料部分１３８'は、例えば、溶媒中で溶解することによって、透明導電層３８の上面からリフトオフされうる。

図２９を参照すると、上部コンタクト電極１３８をエッチングマスクとして使用し、透明導電層３８、第２の導電型の半導体材料層３６、半導体ナノワイヤ（３２、３４）、パターニングされた成長マスク層４２、および、ドープされた化合物半導体層２６の部分をエッチングするための、異方性エッチングプロセスが行われうる。バッファ層２４は、エッチストップ構造として使用されうる。代わりに、異方性エッチングが、バッファ層２４の上部をエッチングしてもよいし、ドープされた化合物半導体層２６の窪んだ表面を形成した後に停止してもよい。透明導電層３８、第２の導電型の半導体材料層３６、半導体ナノワイヤ（３２、３４）、パターニングされた成長マスク層４２、および、ドープされた化合物半導体層２６の残る部分の各連続したセットは、メサ構造１６１を集合的に構成する。透明導電層３８、第２の導電型の半導体材料層３６、パターニング成長マスク層４２、および／または、ドープされた化合物半導体層２６の側壁は、各メサ構造１６１に対して、テーパ状であってもよく、また、例えば、窪んだ表面を有するようにカーブしていてもよい。ナノワイヤコア（３２、３４）の側壁は、最も外側のナノワイヤコア（３２、３４）において物理的に露出されてもよい。

図３０を参照すると、フォトレジスト層１４７が、第４の例示的な構造を覆うように塗布されうり、サブピクセル領域を定義するためにリソグラフィでパターニングされうる。具体的には、フォトレジスト層１４７の領域は、後に形成されるサブピクセルの領域と同じでありうる。フォトレジスト層１４７によって覆われていないバッファ層２４の部分をエッチングするために、フォトレジスト層１４７を使用して異方性エッチングが行われる。支持基板２２は、異方性エッチングプロセスのための停止構造として使用されうる。したがって、支持基板２２の上面は、サブピクセルの領域の外側、すなわち、フォトレジスト層１４７のパターニングされた部分によって覆われた領域の外側に、物理的に露出されうる。フォトレジスト層１４７は、その後、例えば、アッシングによって除去されうる。

図３１を参照すると、誘電体材料層６０が、上部コンタクト電極１３８およびメサ構造１６１の側壁を覆い、および、メサ構造１６０の間の支持基板２２の表面上に堆積されてもよい（図３１の切り欠き図では明確にするために図示せず）。誘電体材料層６０は、酸化シリコン、窒化シリコン、誘電金属酸化物（酸化アルミニウムのような）、有機ケイ酸ガラス、または、それらの多孔質変形のような、透明誘電体材料を含む。誘電体材料層６０は、コンフォーマルな堆積法（低圧化学気相堆積（ＬＰＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）のような）によって、または、非コンフォーマルな堆積法（プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）または物理気相堆積（スパッタリングまたはｅビーム堆積のような）のような）によって堆積されうる。

誘電体材料層６０は、支持基板２２と組み合わせて各メサ構造１６１を封止しうる。１つの実施形態において、メサ構造１６１内のナノワイヤ（３２、３４）の少なくとも１つの残るグループは、ナノワイヤ（３２、３４）のアレイを構成しうる。１つの実施形態において、誘電体材料層６０がコンフォーマル材料層、すなわち、全体にわたって均一な厚さを有する層として形成されうる。誘電体材料層６０の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２００ｎｍから２００ｎｍのような、１０ｎｍから１００ｎｍの範囲でありうる。

図３２を参照すると、フォトレジスト層１５７が、第４の例示的な構造を覆うように塗布されうり、各メサ構造１６１の中央部分を覆い、各メサ構造１６１の周囲の全体を覆わないようにリソグラフィでパターニングされうる。メサ構造１６０の隣接するペアの間に配置される支持基板２２上の誘電体材料層６０の表面の部分は、パターニングされたフォトレジスト層１５７で覆われうる。１つの実施形態において、例示的な構造の覆われていない領域は、各メサ構造１６１の周囲に配置される環状領域を含みうる。環状領域は、支持基板２２の下にある部分を覆うフォトレジスト層１５７の残る部分によって、互いに横方向に間隔を置いて配置されうる。１つの実施形態において、パターニングされたフォトレジスト層１５７の側壁は、後の金属材料堆積プロセスにおける金属材料の堆積を最小限に抑えるために、逆テーパを有しうる。

図３３を参照すると、反射材料が、フォトレジスト層１５７で覆われていない領域で、誘電体材料層６０を覆うように堆積させられうる。反射材料は、真空蒸着または物理蒸着のような、方向性蒸着法によって堆積されうる。誘電体材料層６０上に直接堆積される反射材料の各部分は、反射層７０の側壁部分を構成し、この側壁部分は、リングと位相的に同相でありうる。１つの実施形態において、反射層７０の各側壁部分が、金属のような反射材料を含む。１つの実施形態において、反射層７０の各側壁部分は、銀、アルミニウム、銅、および、金から選択される少なくとも１つの材料を含む。１つの実施形態において、反射材料は、より良い反射性を提供するために、小さい屈折率変化を有する薄膜分布ブラッグ反射体（ＤＢＲ）でありうる。反射材料は、少なくとも１つの導電性材料および／または少なくとも１つの電気的絶縁材料を含むことができる。

フォトレジスト層７７のパターニングされた部分の上面には、反射材料部分７１が形成されている。反射層７０の側壁部分の水平部分の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１０ｎｍから２５０ｎｍのような、５ｎｍから５００ｎｍの範囲でありうる。

図３４を参照すると、フォトレジスト層１５７の残る部分およびその上の反射材料部分７１は、例えば、溶媒中でフォトレジスト層１５７を溶解することによって、例示的な構造からリフトオフされうる。

図３５を参照すると、誘電体材料層６０のマスクされていない部分をエッチングするために、エッチングプロセスが行われうる。エッチングプロセスは、異方性エッチングプロセス（例えば、ＣＦ_４プラズマエッチング）または等方性エッチングプロセスであってもよい。反射層７０によってマスクされていない誘電体材料層６０の部分は、エッチングプロセスによって除去される。各上部コンタクト電極１３８の上面および支持基板２２の上面は、反射層７０で覆われていない各領域において物理的に露出している。メサ構造１６１と、誘電体材料層６０と、環状の構成を有する反射層７０の側壁部分とを含む、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０が提供される。上部コンタクト電極１３８の上面は、反射層７０の側壁部分の孔内、および、誘電体材料層６０の孔内に物理的に露出される。各ＬＥＤ１０は、その後、ディスプレイデバイスのサブピクセルとして使用されうる。

図３６を参照すると、導電性ボンディング構造４３１が、各メサ構造１６１の上に形成される。 １つの実施形態において、導電性ボンディング構造４３１は、上部コンタクト電極１３８の最上層でありうる少なくとも１つの金属バリア層上に直接形成されうる。導電性ボンディング構造４３１は、スズを含みうるはんだ材料を含み、任意で、スズと銀、金、銅、ビスマス、インジウム、亜鉛、および／または、アンチモンとの合金を含む。 導電性ボンディング構造４３１は、はんだボールとして形成されうり、または、少なくとも１つのはんだ材料を含む層スタックとして形成されうる。

第４の例示的な構造において、反射層（７０、１３８）は、反射上部コンタクト電極１３８および側壁部分７０を含む横方向に延在する部分を含む導電性反射層である。反射層１３８の横方向に延在する部分は、第２の導電型の半導体材料層３６および導電性ボンディング構造４３１に電気的に接続される。図３６に示されるように、反射層１３８の横方向に延びる部分の周辺部分１３８Ｐは、誘電体材料層６０の第１の部分６０Ｐの下にある。反射層７０の側壁部分は、誘電体材料層６０の第１の部分６０Ｐおよび第２の部分６０Ｓの上にある。誘電体材料層６０は、反射層７０の側壁部分を反射層１３８の横方向に延びる部分から分離する。反射層７０の側壁部分は、反射層１３８の横方向に延びる部分と電気的または物理的に接触しない。

図３７を参照すると、図２９のプロセスステップでメサ構造１６１を形成する異方性エッチング中にテーパープロファイルを変更することによって、図３６の第４の例示的構造から派生しうる、第４の例示的構造の代わりの実施形態が示されている。一般に、メサ構造１６１の側壁のテーパープロファイルは、照明方向へ向かう光の反射を最大化するために、垂直プロファイル、テーパープロファイル、および／または、カーブプロファイル（窪んだプロファイルのような）のそれぞれを含むように最適化でき、これは一般に下向きであり、所定の画角として、２０度から１５０度のような１０度から１８０度でありうる。

その後、図１６Ａ〜１６Ｐのプロセスステップが、第１から第３の実施形態と同様に実行されうる。

開示された実施形態の上述の説明は、任意の当業者が本発明を実施または使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されてもよい。したがって、本発明は、本明細書に示された実施形態に限定されることを意図するものではなく、以下の特許請求の範囲および本明細書に開示される原理および新たな特徴と一致した最も広い範囲が与えられるべきである。

Claims (26)

1. ドープされた化合物半導体層を含む基板と、
   前記ドープされた化合物半導体層の上面から垂直に延在するナノワイヤのアレイであって、前記アレイ内の各ナノワイヤが第１の導電型のドーピングを有するナノワイヤコアおよび活性発光層を含む活性シェルを含むナノワイヤのアレイと、
   前記ナノワイヤのアレイ内の各ナノワイヤの側壁に接触する第２の導電型の半導体材料層と、
   前記ナノワイヤのアレイの上にある横方向に延在する部分および前記ナノワイヤのアレイを横方向に取り囲む側壁部分を含む反射層と、
   はんだ材料を含み前記反射層の上にある導電性ボンディング構造と、を含むことを特徴とする発光デバイス。
2. 前記第２の導電型の半導体材料層の上にあり、前記ナノワイヤのアレイを横方向に取り囲む誘電体材料層をさらに含み、
   前記反射層は、導電性反射層であり、
   前記反射層の前記横方向に延在する部分は、前記第２の導電型の半導体材料層および前記導電性ボンディング構造に電気的に接続され、
   前記反射層の前記横方向に延在する部分の周辺部分は、前記誘電体材料層の第１の部分の下にあり、
   前記反射層の前記側壁部分は、前記誘電体材料層の前記第１の部分および第２の部分の上にあり、
   前記誘電体材料層は、前記反射層の前記側壁部分を前記反射層の前記横方向に延在する部分から分離し、
   前記反射層の前記側壁部分は、前記反射層の横方向に延在する部分と電気的または物理的に接触しないことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
3. 前記反射層と前記導電性ボンディング構造との間に配置されるバリア層と、
   前記第２の導電型の半導体材料層の上にあり、前記ナノワイヤのアレイを横方向に取り囲み、前記反射層の下にある誘電体材料層であって、前記反射層が導電性反射層であり、前記反射層が、前記第２の導電型の半導体材料層と、前記バリア層を介して前記導電性ボンディング構造と、に電気的に接続されている誘電体材料層と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
4. 前記反射層の側壁が、前記誘電体材料層の側壁部分によって前記ナノワイヤのアレイから横方向に間隔を置いて配置され、
   前記誘電体材料層が、前記ナノワイヤのアレイを含むメサ構造の領域の外側に配置され、前記誘電体材料層の前記側壁部分に隣接する水平部分を含み、
   前記反射層が、前記誘電体材料層の前記側壁部分に隣接し、前記誘電体材料層の前記水平部分の上にある水平周辺領域を含むことを特徴とする請求項３に記載の発光デバイス。
5. 前記第２の導電型の半導体材料層の前記水平方向に延在する部分の上に配置される透明導電性酸化物層をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の発光デバイス。
6. 前記透明導電性酸化物層が、前記第２の導電型の半導体材料層の上部周辺から内側に横方向に窪み、
   前記第２の導電型の半導体材料層の前記水平方向に延在する部分のエッジ部分が、前記透明導電性酸化物層の下に露出され、
   前記誘電体材料層が、前記第２の導電型の半導体材料層の前記水平方向に延在する部分の前記露出したエッジ部分と接触することを特徴とする請求項５に記載の発光デバイス。
7. 前記反射層の下向きに突出した部分が、前記誘電体材料層の開口部を通って延在し、前記透明導電性酸化物層に接触することを特徴とする請求項５に記載の発光デバイス。
8. 前記反射層が絶縁反射層であり、前記第２の導電型の半導体材料層の上にあり、前記ナノワイヤのアレイを横方向に取り囲むことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
9. 前記第２の導電型の半導体材料層の上面に配置され、前記第２の導電型の半導体材料層の上部周辺から内側に横方向に窪んだ金属電極をさらに含み、前記絶縁反射層が、前記金属電極の上を通る開口部を含み、前記導電性ボンディング構造が、前記絶縁反射層の前記開口部を通って延在する少なくとも１つの導電材料によって前記第２の導電型の半導体材料層に電気的に接続されることを特徴とする請求項８に記載の発光デバイス。
10. 前記絶縁反射層の側壁が、前記ナノワイヤのアレイの側壁と接触し、
    前記金属電極が、本質的に銀からなることを特徴とする請求項８に記載の発光デバイス。
11. 前記導電性ボンディング構造が、合金または層スタックとして貴金属およびスズを含むはんだ材料を含み、前記はんだ材料は、その厚さの５から２０％を圧縮可能であることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
12. 前記反射層および前記基板の側壁を横方向に取り囲み、接触する誘電体マトリクスと、
    前記導電性ボンディング構造に電気的に接続されたバックプレーンと、
    前記バックプレーンに電気的に接続され、前記誘電体マトリクスに埋め込まれた、異なる色の光を発する複数の追加の発光ダイオードと、
    前記マトリクス層の上および前記化合物半導体材料層の上に配置され、前記複数の追加の発光ダイオードのコンタクトノードに電気的に接続された共通の透明導電性酸化物層と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
13. 前記基板の上面に配置されるパターニングされた誘電体マスク層をさらに含み、各ナノワイヤコアは、前記パターニングされた誘電体マスク層を通るそれぞれの開口部を通って垂直に延在し、前記パターニングされた誘電体マスク層は、前記ナノワイヤのアレイの領域の外側に配置される追加の開口部をさらに含み、前記誘電体材料層は、前記追加の開口部を通って前記ドープされた化合物半導体層に接触することを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
14. ドープされた化合物半導体層を含む基板と、
    活性発光層と、
    第２の導電型の半導体材料層と、
    反射層と、
    前記反射層の上にあり、はんだ材料を含む導電性ボンディング構造であって、前記はんだ材料が合金または層スタックとして貴金属およびスズを含み、前記はんだ材料が、その厚さの５から２０％を圧縮可能である導電性ボンディング構造と、を含むことを特徴とする発光デバイス。
15. 前記ドープされた化合物半導体層の上面から垂直に延在するナノワイヤのアレイをさらに含み、前記アレイ内の各ナノワイヤが、第１の導電型のドーピングを有するナノワイヤコアおよび前記活性発光層を含む活性シェルを含み、前記反射層が、前記ナノワイヤのアレイの上にある横方向に延在する部分を含むことを特徴とする請求項１４に記載の発光デバイス。
16. 前記はんだ材料に、５％から２０％の範囲の体積分率のボイドが含まれていることを特徴とする請求項１４に記載の発光デバイス。
17. 前記はんだ材料が、スズ層と、Ａｕ、ＡｇおよびＣｕの少なくとも１つを含む貴金属層と、の層スタックを含み、前記はんだ材料の原子の総数に対する前記貴金属層の原子の総数の割合が、０．５％から２．０％の範囲であることを特徴とする請求項１４に記載の発光デバイス。
18. 前記はんだ材料が、スズと、Ａｕ、ＡｇおよびＣｕから選択される少なくとも１つの貴金属と、の合金を含み、前記合金の前記少なくとも１つの貴金属の全原子濃度が、０．５％から２．０％の範囲であることを特徴とする請求項１４に記載の発光デバイス。
19. ドープされた化合物半導体層を含む基板を覆うナノワイヤのアレイであって、前記アレイ内の各ナノワイヤは、前記ドープされた化合物半導体層の上面から垂直に延在し、前記アレイ内の各ナノワイヤは、第１の導電型のドーピングを有するナノワイヤコアと活性発光層を含む活性シェルとを含むナノワイヤのアレイを形成する工程と、
    前記ナノワイヤの側壁に第２の導電型の半導体材料層を形成する工程と、
    前記第２の導電型の半導体材料層を覆う反射層であって、前記ナノワイヤのアレイの上にある横方向に延在する部分と、前記ナノワイヤのアレイを横方向に取り囲む側壁部分と、を含む反射層を形成する工程と、
    前記反射層を覆う導電性ボンディング構造を形成する工程と、を含むことを特徴とする発光デバイスの形成の方法。
20. 前記第２の導電型の半導体材料層を覆う第１のリフトオフマスクを形成する工程と、
    前記第１のリフトオフマスクを覆いおよび前記第２の導電型の半導体材料層を覆う第１の反射導電層を形成する工程と、
    前記反射層の横方向に延在する部分を形成するために、前記第１のリフトオフマスクをリフトオフする工程と、
    メサ構造を形成するために、前記反射層の前記横方向に延在する部分をエッチングマスクとして使用して、前記第２の導電型の半導体材料層、前記ナノワイヤのアレイ、および、前記ドープされた化合物半導体層をエッチングする工程と、
    前記反射層の前記横方向に延在する部分を覆いおよび前記メサ構造の周りに誘電体材料層を形成する工程と、
    前記反射層の前記横方向に延在する部分の中央部分を覆うように配置される前記誘電体材料層の中央部分を覆う第２のリフトオフマスクを形成する工程と、
    前記第２のリフトオフマスクを覆いおよび前記誘電体材料層の露出した側壁部分を覆う第２の反射導電層を形成する工程と、
    前記誘電体材料層の側壁部分を覆うように配置される前記反射層の前記側壁部分を形成するために、前記第２のリフトオフマスクをリフトオフする工程と、
    前記誘電体材料層に前記反射層の前記横方向に延在する部分を露出させる開口部を形成するために、前記反射層の前記側壁部分をマスクとして使用し、前記誘電体材料層をエッチングする工程であって、前記導電性ボンディング構造が、前記反射層の前記横方向に延在する部分に電気的に接触するように前記開口部に形成される工程と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記第２の導電型の半導体材料層を覆いおよび前記ナノワイヤのアレイの周りにある誘電体材料層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
22. 前記反射層は、導電性反射層であり、前記第２の導電型の半導体材料層に電気的に接続され、前記導電性ボンディング構造に電気的に接続され、
    前記反射層は、前記誘電体材料層の前記側壁部分によって前記ナノワイヤのアレイから横方向に間隔を置いて配置され、
    前記第２の導電型の半導体材料層を覆うように透明導電性酸化物層を形成する工程と、
    前記透明導電性酸化物層を覆うようにフォトレジスト層を形成し、パターニングする工程と、
    メサ構造を形成するために、前記パターニングされたフォトレジスト層の領域の外側から前記透明導電性酸化物層、前記第２の導電型の半導体材料層、および、前記ナノワイヤをエッチングする工程と、
    前記パターニングされたフォトレジスト層を収縮させる工程と、
    前記第２の導電型の半導体材料層の水平方向に延在する部分のエッジ部分を露出させるために、前記収縮したパターニングされたフォトレジスト層をマスクとして使用して、前記透明導電性酸化物層を選択的にエッチングする工程と、
    をさらに含み、
    前記誘電体材料層は、前記第２の導電型の半導体材料層の前記水平方向に延在する部分の露出した前記エッジ部分に接触することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記反射層が、絶縁反射層であり、前記第２の導電型の半導体材料層の上にあり、前記ナノワイヤのアレイを横方向に取り囲むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
24. 反射層の上にバリア層を形成する工程であって、前記導電性ボンディング構造が前記バリア層の上に形成される工程と、
    前記基板の前記上面にパターニングされた誘電体マスク層を形成する工程と、
    少なくとも１つの選択的エピタキシープロセスを使用して、前記パターニングされた誘電体マスク層の開口部を通して前記ナノワイヤおよび追加のナノワイヤのアレイを成長させる工程と、
    前記ナノワイヤのアレイをマスキングしている間に、エッチングプロセスによって前記追加のナノワイヤを除去する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
25. 前記導電性ボンディング構造をバックプレーンに取り付ける工程と、
    異なる色の光を発光する複数の追加の発光ダイオードを前記バックプレーンに取り付ける工程と、
    レーザリフトオフを使用して、前記ドープされた化合物半導体層から支持基板を除去する工程と、
    前記複数の追加の発光ダイオードの間に誘電体マトリクスを形成する工程と、
    前記マトリクス層上および前記化合物半導体材料層上に、前記複数の追加の発光ダイオードのコンタクトノードに電気的に接続する共通の透明導電性酸化物層を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
26. バックプレーンと、
    各画素が赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードを含む前記バックプレーン上の画素のアレイと、
    前記画素のアレイ内の前記赤色発光ダイオード、前記緑色発光ダイオードおよび前記青色発光ダイオードのそれぞれを横方向に取り囲む誘電体マトリクスと、
    前記誘電体マトリクス上に配置され、各画素の前記赤色発光ダイオード、前記緑色発光ダイオードおよび前記青色発光ダイオードのコンタクトノードに電気的に接続された共通の透明導電酸化物層と、を含むことを特徴とする直視型ディスプレイデバイス。

Images