JP2021530114A - モノリシックledアレイおよびその前駆体 - Google Patents
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Abstract
Description
(i) 表面を有する基板を提供するステップと、
(ii) 基板の表面上に連続的な第1の半導体層を形成するステップと、
(iii) 複数の開口を含むマスキング層を第1の半導体層上に堆積させることにより、第1の半導体層を選択的にマスクするステップと、
(iv) 基板に直角な正台形断面と略平坦な上面部分とを各々有する複数の柱を形成するために、マスキング層の開口を通して、第1の半導体層のマスクされていない部分上に第2の半導体層を成長させるステップと、
(v) 第2の半導体層を覆う第3の半導体層を形成するステップとを含み、第3の半導体層は1つ以上の量子井戸副層を含むとともに略平坦な上面部分を有し、この方法はさらに、
(vi) 第3の半導体層を覆う第4の半導体層を形成するステップを含み、それにより、第4の半導体層は略平坦な上面部分を有し、この方法はさらに、
(vii) 第4の半導体層の略平坦な上面部分上に一次電気接点を形成するステップを含み、
第1〜第4の半導体層はIII族窒化物を含む、方法を提供する。
(a) 連続的なマスキング層を堆積させるステップと、
(b) 複数の開口を提供するために、前記マスク層の複数の部分を選択的に除去するステップとによる。
第5のステップは、オプションで非連続的な第2の半導体層を覆う、オプションで非連続的な第3の半導体層を形成することを伴い、第3の半導体層は1つ以上の量子井戸副層を含むとともに略平坦な上面部分を有する。
(i) 表面を有する基板を提供するステップと、
(ii) 基板の表面上に連続的な第1の半導体層を形成するステップと、
(iii) アモルファス表面領域を形成するために、第1の半導体層を選択的に処理するステップとを含み、アモルファス表面領域は、第1の半導体層の複数の未処理部分を規定し、この方法はさらに、
(iv) 基板に直角な正台形断面と略平坦な上面部分とを各々有する複数の柱を形成するために、第1の半導体層の未処理部分上に第2の半導体層を成長させるステップと、
(v) 第2の半導体層を覆う第3の半導体層を形成するステップとを含み、第3の半導体層は1つ以上の量子井戸副層を含むとともに略平坦な上面部分を有し、この方法はさらに、
(vi) 第3の半導体層を覆う第4の半導体層を形成するステップを含み、それにより、第4の半導体層は略平坦な上面部分を有し、この方法はさらに、
(vii) 第4の半導体層の略平坦な上面部分上に一次電気接点を形成するステップを含み、
第1〜第4の半導体層はIII族窒化物を含む、方法を提供する。
(a) 連続的な第1の半導体層上に、マスキング層材料を含む連続的なマスキング層を堆積させるステップと、
(b)第1の半導体層の複数のマスクされた領域を提供するために、マスキング層材料を選択的に除去するステップと、
(c) マスクされた領域以外で前記層にアモルファス材料を形成するために、第1の半導体層をイオン注入で処理するステップと、
(b) 第1の半導体層の複数の未処理部分を提供するために、残っているマスキング層材料を除去し、およびオプションで、第1の半導体層の複数の対応する部分を除去するステップとを含む。
好ましくは、第2の半導体層はn型にドープされる。好ましくは、第2の半導体層は、シリコンまたはゲルマニウム、好ましくはシリコンでn型にドープされる。
好ましくは、第4の半導体層はp型にドープされ、好ましくは、第4の半導体層はマグネシウムでドープされる。
形成されるモノリシックLEDアレイ前駆体は好ましくは、少なくとも4つのLED構造を含み、各LED構造は、別個の第2の半導体層部分、その上に形成された対応する第3の半導体層部分、その上に形成された対応する第4の半導体層部分、および、その上に形成された対応する一次電気接点に対応する。LEDアレイ前駆体は好ましくは、マイクロLEDアレイである。
第1の半導体層を共有する複数のLED構造を含み、第1の半導体層は、LEDアレイ前駆体の平面を規定し、各LED構造は、
(i) LEDアレイ前駆体の平面と平行な上面部分を有する、第1の半導体層上の第2の半導体層を含み、第2の半導体層は、第2の半導体層が傾斜側面を有するように、上面部分に直角な正台形断面を有し、各LED構造はさらに、
(ii) LEDアレイ前駆体の平面と平行な上面部分を有する、第2の半導体層上の第3の半導体層を含み、第3の半導体層は、第3の半導体層が第2の半導体層の傾斜側面と平行な傾斜側面を有するように、上面部分に直角な正台形断面を有し、各LED構造はさらに、
(iii) LEDアレイ前駆体の平面と平行な上面部分を有する、第3の半導体層上の第4の半導体層を含み、第4の半導体層は、第4の半導体層が第3の半導体層の傾斜側面と平行な傾斜側面を有するように、上面部分に直角な正台形断面を有し、各LED構造はさらに、
(iv) 第4の半導体層上の一次電気接点を含み、接点は、LEDアレイ前駆体の平面と平行な第4の半導体層の上面部分上のみにあり、
第3の半導体層は複数の量子井戸副層を含み、量子井戸副層は、LEDアレイ前駆体の平面と平行な部分上のより大きい厚さと、LEDアレイ前駆体の平面と平行でない部分上の減少した厚さとを有する、モノリシックLEDアレイ前駆体を提供する。
Claims (20)
- モノリシックLEDアレイ前駆体であって、
第1の半導体層を共有する複数のLED構造を含み、前記第1の半導体層は、前記LEDアレイ前駆体の平面を規定し、各LED構造は、
(i) 前記LEDアレイ前駆体の前記平面と平行な上面部分を有する、前記第1の半導体層上の第2の半導体層を含み、前記第2の半導体層は、前記第2の半導体層が傾斜側面を有するように、前記上面部分に直角な正台形断面を有し、各LED構造はさらに、
(ii) 前記LEDアレイ前駆体の前記平面と平行な上面部分を有する、前記第2の半導体層上の第3の半導体層を含み、前記第3の半導体層は、前記第3の半導体層が前記第2の半導体層の前記傾斜側面と平行な傾斜側面を有するように、前記上面部分に直角な正台形断面を有し、各LED構造はさらに、
(iii) 前記LEDアレイ前駆体の前記平面と平行な上面部分を有する、前記第3の半導体層上の第4の半導体層を含み、前記第4の半導体層は、前記第4の半導体層が前記第3の半導体層の前記傾斜側面と平行な傾斜側面を有するように、前記上面部分に直角な正台形断面を有し、各LED構造はさらに、
(iv) 前記第4の半導体層上の一次電気接点を含み、前記接点は、前記LEDアレイ前駆体の前記平面と平行な前記第4の半導体層の前記上面部分上のみにあり、
前記第3の半導体層は複数の量子井戸副層を含み、前記量子井戸副層は、前記LEDアレイ前駆体の前記平面と平行な部分上のより大きい厚さと、前記LEDアレイ前駆体の前記平面と平行でない部分上の減少した厚さとを有する、モノリシックLEDアレイ前駆体。 - 前記第2の半導体層の前記傾斜側面からの前記第3の半導体層の前記傾斜側面の間隔は、前記第2の半導体層の前記上面部分からの前記第3の半導体層の前記上面部分の間隔よりも小さく、および/または、
前記第3の半導体層の前記傾斜側面からの前記第4の半導体層の前記傾斜側面の間隔は、前記第3の半導体層の前記上面部分からの前記第4の半導体層の前記上面部分の間隔よりも小さい、請求項1に記載のモノリシックLEDアレイ前駆体。 - 各層の前記傾斜面は、複数の平面状小面を形成する、請求項1または請求項2に記載のモノリシックLEDアレイ前駆体。
- 前記第2、第3、および第4の半導体層はLED構造間で共有される、請求項1〜3のいずれか1項に記載のモノリシックLEDアレイ前駆体。
- 前記第1の半導体層は、(0001)面を有するウルツ鉱結晶構造を有し、前記第4の半導体層の略平坦な前記上面部分は、前記第1の半導体層の前記(0001)面と平行である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のモノリシックLEDアレイ前駆体。
- 前記第1の半導体層は、前記複数のLED構造に対応し、前記複数のLED構造と整列された複数のレンズ構造を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のモノリシックLEDアレイ前駆体。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のモノリシックLEDアレイ前駆体を含み、前記量子井戸副層を横切って前記一次電気接点と電気通信している1つ以上の二次電気接点をさらに含む、モノリシックLEDアレイ。
- 前記モノリシックLEDアレイは、LED構造の少なくとも第1および第2のサブアレイを含み、各サブアレイは異なる主波長の光を放出することができる、請求項7に記載のモノリシックLEDアレイ。
- 請求項7または8のいずれか1項に記載のモノリシックLEDアレイを含む、ディスプレイデバイス。
- モノリシックLEDアレイ前駆体を形成する方法であって、前記方法は、
(i) 表面を有する基板を提供するステップと、
(ii) 前記基板の前記表面上に連続的な第1の半導体層を形成するステップと、
(iii) 複数の開口を含むマスキング層を前記第1の半導体層上に堆積させることにより、前記第1の半導体層を選択的にマスクするステップと、
(iv) 前記基板に直角な正台形断面と略平坦な上面部分とを各々有する複数の柱を形成するために、前記マスキング層の前記開口を通して、前記第1の半導体層のマスクされていない部分上に第2の半導体層を成長させるステップと、
(v) 前記第2の半導体層を覆う第3の半導体層を形成するステップとを含み、前記第3の半導体層は1つ以上の量子井戸副層を含むとともに略平坦な上面部分を有し、前記方法はさらに、
(vi) 前記第3の半導体層を覆う第4の半導体層を形成するステップを含み、それにより、前記第4の半導体層は略平坦な上面部分を有し、前記方法はさらに、
(vii) 前記第4の半導体層の前記略平坦な上面部分上に一次電気接点を形成するステップを含み、
前記第1〜第4の半導体層はIII族窒化物を含む、方法。 - 前記第2、第3、および第4の半導体層は非連続的である、請求項10に記載の方法。
- ステップ(iii)は、
(a) 連続的なマスキング層を堆積させるステップと、
(b) 複数の開口を提供するために、前記マスク層の複数の部分を選択的に除去するステップとを含み、オプションで、前記マスキング層の複数の部分を選択的に除去するステップは、前記第1の半導体層の複数の対応する部分を選択的に除去するステップを含む、請求項10または請求項11に記載の方法。 - モノリシックLEDアレイ前駆体を形成する方法であって、前記方法は、
(i) 表面を有する基板を提供するステップと、
(ii) 前記基板の前記表面上に連続的な第1の半導体層を形成するステップと、
(iii) アモルファス表面パターンを形成するために、前記第1の半導体層を選択的に処理するステップとを含み、前記アモルファス表面パターンは、前記第1の半導体層の複数の未処理部分を規定し、前記方法はさらに、
(iv) 前記基板に直角な正台形断面と略平坦な上面部分とを各々有する複数の柱を形成するために、前記第1の半導体層の前記未処理部分上に第2の半導体層を成長させるステップと、
(v) 前記第2の半導体層を覆う第3の半導体層を形成するステップとを含み、前記第3の半導体層は1つ以上の量子井戸副層を含むとともに略平坦な上面部分を有し、前記方法はさらに、
(vi) 前記第3の半導体層を覆う第4の半導体層を形成するステップを含み、それにより、前記第4の半導体層は略平坦な上面部分を有し、前記方法はさらに、
(vii) 前記第4の半導体層の前記略平坦な上面部分上に一次電気接点を形成するステップを含み、
前記第1〜第4の半導体層はIII族窒化物を含む、方法。 - 前記複数の開口は、規則的間隔のアレイを形成する、請求項10〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の半導体層は、(0001)面を有するウルツ鉱結晶構造を有し、前記第4の半導体層の前記略平坦な上面部分は、前記第1の半導体層の前記(0001)面と平行である、請求項10〜14のいずれか1項に記載の方法。
- モノリシックLEDアレイを形成するために、前記量子井戸副層を横切って前記一次電気接点と電気通信している1つ以上の二次電気接点を形成するステップをさらに含み、好ましくは、前記1つ以上の二次電気接点は前記第1の半導体層上に形成される、請求項10〜15のいずれか1項に記載の方法。
- 前記モノリシックLEDアレイ前駆体は、LED構造の少なくとも第1および第2のサブアレイを含み、各サブアレイは異なる主波長の光を放出することができる、請求項10〜16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の半導体層の前記複数の柱の各々に対応し、前記第2の半導体層の前記複数の柱の各々と整列された複数のドームまたはレンズ構造を形成するために、前記基板を少なくとも部分的に除去し、前記第1の半導体層を少なくとも部分的に除去するステップをさらに含む、請求項10〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記基板は、複数の平行化チャネルを形成するために選択的に除去され、前記平行化チャネルの各々は、前記第4の半導体層の前記略平坦な上面部分上に形成された一次接点と整列される、請求項10〜18のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項10〜19のいずれか1項に記載の方法によって得られ得る、モノリシックLEDアレイ前駆体またはLEDアレイ。
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