JP2023519989A - モノリシック電子デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、III族窒化物半導体に関する。特に、本開示は、III族窒化物半導体を含む電子デバイスに関する。
マイクロLEDは、一般に、100μm×100μm以下のサイズを有するLEDとして定義される。マイクロLEDは、スマートウォッチ、ヘッドマウントディスプレイ、ARおよびVRアプリケーション用のピコプロジェクタ、ならびに大面積ディスプレイなどの様々なデバイスでの使用に適し得る自発光マイクロディスプレイ/プロジェクタを形成するためのアレイとして構成され得る。
本発明者らは、III族窒化物を含むモノリシック電子デバイスなどのピックアンドプレース部品の故障率を低減しようとするためには、ピックアンドプレース組立で使用する前に各部品を試験することが望ましいことを認識した。しかしながら、各部品を個別に試験することは時間がかかる。
a)モノリシック電子デバイスアレイを形成するステップであって、
犠牲基板上にIII族窒化物を備える共通半導体層を形成するステップと、
共通半導体層の犠牲基板とは反対側の共通半導体層の表面上にモノリシック電子デバイスのアレイを形成するステップであって、モノリシック電子デバイスのアレイの各モノリシック電子デバイスは、複数のIII族窒化物層を備える、モノリシック電子デバイスのアレイを形成するステップと、
共通半導体層の表面とほぼ位置合わせされた平坦化誘電体表面を提供するために、モノリシック電子デバイスのアレイの上に平坦化誘電体層を形成するステップと、
平坦化誘電体表面から犠牲基板まで平坦化誘電体層および共通半導体層をエッチングすることによってトレンチのグリッドを形成するステップであって、トレンチのグリッドは、各モノリシック電子デバイスを取り囲む、トレンチのグリッドを形成するステップと、
平坦化誘電体層を貫通して各モノリシック電子デバイスに第1の電気コンタクトを形成するステップと、
共通半導体層の表面とほぼ位置合わせされた第1の接合面を形成するために、トレンチのグリッドおよび平坦化誘電体層の平坦化表面の上に犠牲誘電体層を形成するステップであって、第1の接合面は、第1の電気コンタクトの各々と位置合わせされた第1の開口部を備える、犠牲誘電体層を形成するステップと、を備える、モノリシック電子デバイスアレイを形成するステップと、
b)試験基板を提供するステップであって、試験基板は、
モノリシック電子デバイスアレイのモノリシック電子デバイスの各々に電力を供給するように構成された電子試験回路を備える電子基板と、
モノリシック電子デバイスアレイの第1の電気コンタクトの配置に対応するように電子基板上に配置された複数の第2の電気コンタクトと、を備え、
第2の接合面を提供するために接合誘電体層が電子基板上に形成され、第2の接合面は、第2の電気コンタクトの各々と位置合わせされた第2の開口部を備える、試験基板を提供するステップと、
c)試験基板の前記第2の電気コンタクトをモノリシック電子デバイスアレイの第1の電気コンタクトと位置合わせし、第1および第2の電気コンタクトが電気的に接触するように、試験基板の第2の接合面を犠牲誘電体層の第1の接合面に接合するステップと、
d)モノリシック電子デバイスアレイのモノリシック電子デバイスの各々を複数の第1および第2の電気コンタクトを介して試験するために、試験基板からモノリシック電子デバイスアレイに電力を供給するステップと、
e)モノリシック電子デバイスの各々を分離するために、犠牲基板の厚さを貫通して犠牲基板の第1の部分を選択的に除去するステップと、モノリシック電子デバイスを試験基板から分離するために、犠牲誘電体層を除去するステップと、を備える。
本開示は、以下の非限定的な図に関連して説明される。本開示のさらなる利点は、詳細をより明確に示すように縮尺通りではない図面と併せて考慮すると、詳細な説明を参照することによって明らかであり、同様の参照番号は、いくつかの図を通して同様の要素を示す。
本開示によれば、モノリシック電子デバイスを形成および試験する方法が提供される。本開示の第1の実施形態によれば、形成および試験されるモノリシック電子デバイスは、モノリシックLEDピクセル1である。もちろん、本開示はモノリシックLEDピクセルの形成に限定されず、モノリシックLEDピクセル1の代わりに他のモノリシック電子デバイスが形成されてもよいことが理解されよう。例えば、本開示によるモノリシック電子デバイスは、コンデンサ、トランジスタ、抵抗器、ダイオード、LEDのうちの1つ以上を備えることができる。例えば、一実施形態では、各モノリシック電子デバイスは、共通半導体層102上に形成されたLEDおよびトランジスタを備えることができる。トランジスタは、各モノリシック電子デバイスがLEDおよび関連する駆動トランジスタを提供するように構成されるように、LEDへの駆動電流を制御するように構成されてもよい。
Claims (20)
- 複数のモノリシック電子デバイスを形成および試験する方法であって、
a)モノリシック電子デバイスアレイを形成するステップであって、
犠牲基板上にIII族窒化物を備える共通半導体層を形成するステップと、
前記共通半導体層の前記犠牲基板とは反対側の前記共通半導体層の表面上にモノリシック電子デバイスのアレイを形成するステップであって、前記モノリシック電子デバイスのアレイの各モノリシック電子デバイスは、複数のIII族窒化物層を備える、モノリシック電子デバイスのアレイを形成するステップと、
前記共通半導体層の前記表面とほぼ位置合わせされた平坦化誘電体表面を提供するために、前記モノリシック電子デバイスのアレイの上に平坦化誘電体層を形成するステップと、
前記平坦化誘電体表面から前記犠牲基板まで前記平坦化誘電体層および前記共通半導体層をエッチングすることによってトレンチのグリッドを形成するステップであって、前記トレンチのグリッドは、各モノリシック電子デバイスを取り囲む、トレンチのグリッドを形成するステップと、
前記平坦化誘電体層を貫通して各モノリシック電子デバイスに第1の電気コンタクトを形成するステップと、
前記共通半導体層の前記表面とほぼ位置合わせされた第1の接合面を形成するために、前記トレンチのグリッドおよび前記平坦化誘電体層の前記平坦化表面の上に犠牲誘電体層を形成するステップであって、前記第1の接合面は、前記第1の電気コンタクトの各々と位置合わせされた第1の開口部を備える、犠牲誘電体層を形成するステップと、を備えるモノリシック電子デバイスアレイを形成するステップと、
b)試験基板を提供するステップであって、前記試験基板は、
前記モノリシック電子デバイスアレイの前記モノリシック電子デバイスの各々に電力を供給するように構成された電子試験回路を備える電子基板と、
前記モノリシック電子デバイスアレイの前記第1の電気コンタクトの配置に対応するように前記電子基板上に配置された複数の第2の電気コンタクトと、を備え、
第2の接合面を提供するために接合誘電体層が前記電子基板上に形成され、前記第2の接合面は、前記第2の電気コンタクトの各々と位置合わせされた第2の開口部を備える、試験基板を提供するステップと、
c)前記試験基板の前記第2の電気コンタクトを前記モノリシック電子デバイスアレイの前記第1の電気コンタクトと位置合わせし、前記第1および前記第2の電気コンタクトが電気的に接触するように、前記試験基板の前記第2の接合面を前記犠牲誘電体層の前記第1の接合面に接合するステップと、
d)前記モノリシック電子デバイスアレイの前記モノリシック電子デバイスの各々を前記複数の第1および第2の電気コンタクトを介して試験するために、前記試験基板から前記モノリシック電子デバイスアレイに電力を供給するステップと、
e)前記モノリシック電子デバイスの各々を分離するために、前記犠牲基板の厚さを貫通して前記犠牲基板の第1の部分を選択的に除去するステップと、
各モノリシック電子デバイスを前記試験基板から分離するために、前記犠牲誘電体層を除去するステップと、を備える、方法。 - 前記接合誘電体層は犠牲接合誘電体層であり、前記犠牲接合誘電体層は、各モノリシック電子デバイスを前記テキスト基板から分離するために前記犠牲誘電体層と共に選択的に除去されるように構成されている、
請求項1に記載の方法。 - 前記犠牲誘電体層を前記除去して各モノリシック電子デバイスを前記試験基板から分離した後、前記試験基板は、複数のモノリシックデバイスを形成および試験する方法において再利用することができる、
請求項1または請求項2に記載の方法。 - 前記試験基板の前記電子試験回路は、前記モノリシック電子デバイスの各々に並列に電力を供給するように構成されている、
先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。 - 前記モノリシック電子デバイスアレイの各モノリシック電子デバイスは、発光ダイオード(LED)を備える、
先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。 - 各モノリシック電子デバイスは、前記共通半導体層の前記表面上に複数のLEDサブピクセルを備えるモノリシック発光ダイオード(LED)ピクセルであり、各LEDサブピクセルは、III族窒化物層のスタックを備える、
先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。 - 前記モノリシック電子デバイスアレイを前記試験基板に接合した後、前記方法は、
前記モノリシックLEDピクセルの各々のための光抽出特徴部を形成するステップであって、前記LEDサブピクセルの各々と位置合わせされた前記犠牲基板の第2の部分を選択的に除去するステップを備える、光抽出特徴部を形成するステップ、を備える、請求項6に記載の方法。 - 前記モノリシックLEDピクセルの各々の光抽出特徴部を形成するステップは、
前記LEDサブピクセルの各々と位置合わせされた前記犠牲基板の第2の部分を選択的に除去して、各LEDサブピクセルの容器容積を形成するステップと、
各モノリシックLEDピクセルの前記容器容積のうちの少なくとも1つに第1の色変換層を設けるステップであって、前記第1の色変換層は、第1の波長の光を吸収し、前記第1の波長よりも長い第1の変換光波長の変換光を放射するように構成されている、第1の色変換層を設けるステップと、を備える、
請求項7に記載の方法。 - 前記第1の変換光波長は、少なくとも500nmおよび/または650nm以下である、
請求項8に記載の方法。 - 各モノリシックLEDピクセルの前記容器容積のうちの少なくとも1つの他の中に第2の色変換層が設けられ、前記第2の色変換層は、第1の波長の光を吸収し、前記第1の変換光波長よりも長い第2の変換光波長の変換光を放射するように構成されている、
請求項8または9に記載の方法。 - 各LEDサブピクセルは、少なくとも380nmおよび/または490nm以下の第1の波長を有する光を生成するように構成されている、
請求項6から10のいずれか1項に記載の方法。 - 前記共通半導体層上の各LEDサブピクセルの前記表面積は、100μm×100μm以下の面積を画定することができる、
請求項6から11のいずれか1項に記載の方法。 - 請求項16から20のいずれか1項に記載の前記試験基板に接合するためのモノリシックデバイスアレイであって、
犠牲基板と、
前記犠牲基板上に設けられたIII族窒化物を備える共通半導体層と、
前記共通半導体層の前記犠牲基板とは反対側の前記共通半導体層の表面上に設けられたモノリシック電子デバイスのアレイであって、前記モノリシック電子デバイスのアレイの各モノリシック電子デバイスは、複数のIII族窒化物層を備える、モノリシック電子デバイスのアレイと、
前記モノリシック電子デバイスのアレイ上に設けられ、前記共通半導体層の前記表面と位置合わせされる平坦化誘電体表面を提供する平坦化誘電体層であって、
前記平坦化誘電体表面から前記犠牲基板まで延在するトレンチのグリッドを画定し、前記トレンチのグリッドは各モノリシック電子デバイスを取り囲む、平坦化誘電体層と、
各モノリシック電子デバイス用の第1の電気コンタクトであって、各モノリシック電子デバイスから前記平坦化誘電体表面まで延在する第1の電気コンタクトと、
前記トレンチのグリッド内および前記平坦化誘電体層の前記平坦化表面の上に設けられ、前記共通半導体層の前記表面とほぼ位置合わせされた第1の接合面を提供する犠牲誘電体層であって、前記第1の接合面は、前記第1の電気コンタクトの各々と位置合わせされた第1の開口部を備える、犠牲誘電体層と、を備える、モノリシックデバイスアレイ。 - 前記モノリシック電子デバイスアレイの各モノリシック電子デバイスは、発光ダイオード(LED)を備える、
請求項13に記載のモノリシックデバイスアレイ。 - 各モノリシック電子デバイスは、前記共通半導体層の前記表面上に複数のLEDサブピクセルを備えるモノリシック発光ダイオード(LED)ピクセルであり、各LEDサブピクセルは、III族窒化物層のスタックを備える、
請求項13または14に記載のモノリシックデバイスアレイ。 - 請求項13から15のいずれか1項に記載の前記モノリシックデバイスアレイに接合するための試験基板であって、
前記モノリシック電子デバイスアレイの前記モノリシック電子デバイスの各々に電力を供給するように構成された電子試験回路を備える電子基板と、前記モノリシック電子デバイスアレイの前記第1の電気コンタクトの配置に対応するように前記電子基板上に配置された複数の第2の電気コンタクトと、
第2の接合面を提供するために前記電子基板上に形成された接合誘電体層であって、前記第2の接合面は、前記第2の電気コンタクトの各々と位置合わせされた第2の開口部を備える、接合誘電体層と、を備える、試験基板。 - 前記接合誘電体層は犠牲接合誘電体層であり、前記犠牲接合誘電体層は、各モノリシック電子デバイスを前記テキスト基板から分離するために前記犠牲誘電体層と共に選択的に除去されるように構成されている、
請求項16に記載の試験基板。 - 前記犠牲接合誘電体層は、モノリシック電子デバイスへの接合のために前記試験基板が再使用され得るように、選択的に除去されるように構成されている、
請求項17に記載の試験基板。 - 前記接合誘電体層と前記電子基板との間に設けられたエッチング停止層をさらに備える、
請求項16から18のいずれか1項に記載の試験基板。 - 前記試験基板の前記電子試験回路は、前記モノリシック電子デバイスの各々に並列に電力を供給するように構成されている、
請求項16から19のいずれか1項に記載の試験基板。
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