JP2024059811A - Light emitting diode structure and method of manufacture thereof - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の個別的に機能可能なLEDユニットを備えたLED構造を提供する。【解決手段】発光ダイオード(LED)構造は、基板102と、基板の上に形成される複数のLEDユニット116とを含む。各LEDユニットは、基板の上に形成される結合層104、第1のドーピング型半導体層106、第2のドーピング型半導体層108、パッシベーション層112、第2のドーピング型半導体層と接触する電極層114を含む。複数のLEDユニットは、第1のLEDユニット116-1と、第1のLEDユニットに隣接する第2のLEDユニット116-2とを含む。第1のLEDユニットの第1のドーピング型半導体層は、第1のLEDユニットに隣接する第2のLEDユニットの第1のドーピング型半導体層まで水平に延在し、第1のLEDユニットおよび第2のLEDユニットは、個別的に機能可能なLEDユニットである。【選択図】図2An LED structure with a plurality of individually operable LED units is provided. The light emitting diode (LED) structure includes a substrate 102 and a plurality of LED units 116 formed on the substrate. Each LED unit includes a bonding layer 104 formed on the substrate, a first doping type semiconductor layer 106, a second doping type semiconductor layer 108, a passivation layer 112, and an electrode layer 114 in contact with the second doping type semiconductor layer. The plurality of LED units includes a first LED unit 116-1 and a second LED unit 116-2 adjacent to the first LED unit. The first doping type semiconductor layer of the first LED unit extends horizontally to the first doping type semiconductor layer of the second LED unit adjacent to the first LED unit, and the first LED unit and the second LED unit are individually operable LED units. [Selected Figure]

Description

出願に関連する相互参照文献
本願は、2020年4月9日に出願された米国仮出願番号No.63/007,829(名称:Semiconductor Array and Method of Monolithic Integration,)、および2021年1月29日に出願された仮出願ではない米国出願番号No.17/162,515(名称:Light Emitting Diode Structure and Method for Manufacturing the Same)の優先権を主張する。これらの内容は、ここで引用することにより、すべてが本出願に組み込まれるものとする。
CROSS-REFERENCES RELATED TO THE APPLICATION This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 63/007,829, entitled "Semiconductor Array and Method of Monolithic Integration," filed April 9, 2020, and non-provisional U.S. Application No. 17/162,515, entitled "Light Emitting Diode Structure and Method for Manufacturing the Same," filed January 29, 2021, the contents of which are incorporated herein by reference in their entireties.

本発明開示は、発光ダイオード(LED)構造およびLED構造を製造するための方法、より具体的には、ドーピング層を共有しながら複数の個別に機能するLEDユニットを有するLED構造およびそれを製造するための方法に関する。 The present disclosure relates to a light emitting diode (LED) structure and a method for manufacturing the LED structure, and more specifically to an LED structure having multiple independently functioning LED units sharing a doping layer and a method for manufacturing the same.

近年、LEDは照明用途で人気がある。光源としてのLEDには、発光効率の向上、エネルギー消費の削減、寿命の延長、サイズの小型化、スイッチングの高速化など、多くの利点がある。 In recent years, LEDs have become popular for lighting applications. As a light source, LEDs offer many advantages, including improved luminous efficiency, reduced energy consumption, longer life, smaller size, and faster switching speeds.

マイクロスケールLEDを備えたディスプレイは、マイクロLEDとして知られている。マイクロLEDディスプレイには、個々のピクセル要素を形成するマイクロLEDのアレイがある。ピクセルは、画像を構成する多くの領域の1つで、ディスプレイスクリーン上の微細な光輝領域でもよい。言い換えれば、ピクセルは、ディスプレイ上の画像を構成する小さな個別の要素でもよい。ピクセルは通常、2次元(2D)マトリックス状に配置され、ドット、正方形、長方形、またはその他の形状を使用して表される。ピクセルは、ディスプレイまたはデジタル画像の基本的な構成要素であり、幾何学的な座標を持ってもよい。 Displays with micro-scale LEDs are known as micro-LEDs. Micro-LED displays have an array of micro-LEDs that form individual pixel elements. A pixel is one of many areas that make up an image and may be a tiny area of light on a display screen. In other words, a pixel may be a small individual element that makes up an image on a display. Pixels are usually arranged in a two-dimensional (2D) matrix and are represented using dots, squares, rectangles, or other shapes. Pixels are the basic building blocks of a display or digital image and may have geometric coordinates.

マイクロLEDを製造する場合、個々のマイクロLEDを電気的に分離するために、ドライエッチングやウェットエッチングプロセスなどのエッチングプロセスが頻繁に使用される。複数の完全に分離された機能的なマイクロLEDメサを生成するために、従来のプロセスは通常、連続的で機能的なエピタキシー層を完全にエッチングする。ただし、マイクロLEDメサの接着力が弱いため、従来のマイクロLEDメサを駆動回路基板などの基板に転写する場合や転写後に、完全に分離された機能的なマイクロLEDメサが基板から容易に剥がれる可能性がある。マイクロLEDメサがさらに小さくなると、この問題はさらに深刻になる。さらに、マイクロLEDメサを分離するための従来のエッチングプロセス中に、マイクロLEDメサの側壁が損傷し、LED構造の光学的および電気的特性に影響を与える可能性がある。 When manufacturing micro-LEDs, etching processes, such as dry etching and wet etching processes, are frequently used to electrically isolate individual micro-LEDs. To generate multiple fully isolated functional micro-LED mesas, conventional processes typically completely etch away a continuous and functional epitaxy layer. However, due to the weak adhesion of the micro-LED mesa, the fully isolated functional micro-LED mesa may easily peel off from the substrate during or after the transfer of the conventional micro-LED mesa to a substrate such as a driving circuit board. This problem becomes even more severe as the micro-LED mesa becomes even smaller. Furthermore, during the conventional etching process to isolate the micro-LED mesa, the sidewalls of the micro-LED mesa may be damaged, affecting the optical and electrical properties of the LED structure.

本発明開示の実施形態は、ドーピング層または結合層およびそれを製造するための方法を示しながら、複数の個別的に機能可能なLEDユニットを備えたLED構造を提供することによって上記の問題に対処するものである。 The disclosed embodiments address the above problems by providing an LED structure with multiple individually functional LED units, showing doping or bonding layers and methods for fabricating the same.

LED構造の実施形態およびLED構造を形成するための方法が本明細書に開示される。 Embodiments of LED structures and methods for forming LED structures are disclosed herein.

一例において、LED構造が開示されている。LED構造には、基板と、基板の上に形成された複数のLEDユニットが含まれる。各LEDユニットは、基板の上に形成された結合層、結合層の上に形成された第1のドーピング型半導体層、第1のドーピング型半導体層の上に形成された第2のドーピング型半導体層、第1のドーピング型半導体層の一部および第2のドーピング型半導体層の上に形成されたパッシベーション層、およびパッシベーション層の一部に形成され第2のドーピング型半導体層と接触する電極層を含む。複数のLEDユニットは、第1のLEDユニットと、第1のLEDユニットに隣接する第2のLEDユニットとを含む。第1のLEDユニットの第1のドーピング型半導体層は、第1のLEDユニットに隣接する第2のLEDユニットの第1のドーピング型半導体層に水平的に延びかつ物理的に接続され、第1のLEDユニットおよび第2のLEDユニットは個別的に機能するLEDユニットである。 In one example, an LED structure is disclosed. The LED structure includes a substrate and a plurality of LED units formed on the substrate. Each LED unit includes a bonding layer formed on the substrate, a first doped type semiconductor layer formed on the bonding layer, a second doped type semiconductor layer formed on the first doped type semiconductor layer, a passivation layer formed on a portion of the first doped type semiconductor layer and on the second doped type semiconductor layer, and an electrode layer formed on a portion of the passivation layer and in contact with the second doped type semiconductor layer. The plurality of LED units includes a first LED unit and a second LED unit adjacent to the first LED unit. The first doped type semiconductor layer of the first LED unit extends horizontally and is physically connected to the first doped type semiconductor layer of the second LED unit adjacent to the first LED unit, and the first LED unit and the second LED unit are individually functioning LED units.

もう一つの例において、LED構造が開示されている。LED構造には、基板と、基板の上に形成された複数のLEDユニットが含まれる。各LEDユニットは、基板の上に形成されたp-nダイオード層、p-nダイオード層の上に形成されたパッシベーション層、およびパッシベーション層の上に形成されp-nダイオード層に接触する電極層を含む。複数のLEDユニットは、第1のLEDユニットと、第1のLEDユニットに隣接する第2のLEDユニットとを含む。第1のLEDユニットと第2のLEDユニットには共通のアノードがあり、第1のLEDユニットと第2のLEDユニットは個別的に機能するLEDユニットである。 In another example, an LED structure is disclosed. The LED structure includes a substrate and a plurality of LED units formed on the substrate. Each LED unit includes a p-n diode layer formed on the substrate, a passivation layer formed on the p-n diode layer, and an electrode layer formed on the passivation layer and in contact with the p-n diode layer. The plurality of LED units includes a first LED unit and a second LED unit adjacent to the first LED unit. The first LED unit and the second LED unit have a common anode, and the first LED unit and the second LED unit are individually functioning LED units.

さらなる例においては、LED構造を製造するための方法が開示される。半導体層が第1の基板の上に形成される。その半導体層は、第1のドーピング型半導体層と第2のドーピング型半導体層とを含む。第1のドーピング型半導体層の一部を露出させ第2のドーピング型半導体層の一部を除去するために、第1のエッチング操作が施される。第1のドーピング型半導体層の一部を除去しピクセル回路の接触を伴い第1の基板の一部を露出させるために、第2のエッチング操作が施される。パッシベーション層は、第2のドーピング型半導体層と露出した第1のドーピング型半導体層の上に形成される。第3のエッチング操作を行って、第2のドーピング型半導体層のパッシベーション層に第1の開口部を形成し、ピクセル回路と接触して第1の基板のパッシベーション層に第2の開口部を形成する。電極層は、第2のドーピング型半導体層と接触するパッシベーション層の上に形成される第1の開口部と、ピクセル回路と接触し第1の基板と接触する第2の開口部とを覆う。 In a further example, a method for manufacturing an LED structure is disclosed. A semiconductor layer is formed on a first substrate. The semiconductor layer includes a first doping type semiconductor layer and a second doping type semiconductor layer. A first etching operation is performed to expose a portion of the first doping type semiconductor layer and remove a portion of the second doping type semiconductor layer. A second etching operation is performed to remove a portion of the first doping type semiconductor layer and expose a portion of the first substrate with a pixel circuit contact. A passivation layer is formed on the second doping type semiconductor layer and the exposed first doping type semiconductor layer. A third etching operation is performed to form a first opening in the passivation layer of the second doping type semiconductor layer and a second opening in the passivation layer of the first substrate in contact with the pixel circuit. An electrode layer covers the first opening formed on the passivation layer in contact with the second doping type semiconductor layer and the second opening in contact with the pixel circuit and in contact with the first substrate.

本明細書に組み込まれ、明細書の一部を構成する添付図面は、本発明開示の実施について示している。そして、本明細書の説明とともに更に本発明開示が説明され関連技術の当業者が本発明開示を実施できることを可能にしている。 The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate the practice of the present disclosure and, together with the description in this specification, further explain the present disclosure and enable one of ordinary skill in the relevant art to practice the present disclosure.

本開示のいくつかの実施例による、例示的なLED構造の平面図を示す。1 shows a plan view of an exemplary LED structure according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、例示的なLED構造の断面図を示す。1 shows a cross-sectional view of an exemplary LED structure according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、例示的なLED構造の別の断面図を示す。2 shows another cross-sectional view of an exemplary LED structure according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、例示的なLED構造の別の平面図を示す。2 illustrates another plan view of an exemplary LED structure, according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、別の例示的なLED構造の平面図を示す。1 shows a top view of another example LED structure, according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なLED構造の断面を示す。1A-1D illustrate cross sections of an exemplary LED structure at different stages of a manufacturing process according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なLED構造の断面を示す。1A-1D illustrate cross sections of an exemplary LED structure at different stages of a manufacturing process according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なLED構造の断面を示す。1A-1D illustrate cross sections of an exemplary LED structure at different stages of a manufacturing process according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なLED構造の断面を示す。1A-1D illustrate cross sections of an exemplary LED structure at different stages of a manufacturing process according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なLED構造の断面を示す。1A-1D illustrate cross sections of an exemplary LED structure at different stages of a manufacturing process according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なLED構造の断面を示す。1A-1D illustrate cross sections of an exemplary LED structure at different stages of a manufacturing process according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なLED構造の断面を示す。1A-1D illustrate cross sections of an exemplary LED structure at different stages of a manufacturing process according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なLED構造の断面を示す。1A-1D illustrate cross sections of an exemplary LED structure at different stages of a manufacturing process according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施例による、LED構造を製造するための例示的な方法のフローチャートである。1 is a flowchart of an exemplary method for fabricating an LED structure according to some embodiments of the present disclosure.

本開示の実施例は、添付の図面を参照して説明される。 Embodiments of the present disclosure are described with reference to the accompanying drawings.

特定の構成および配置について説明するが、これは説明のみを目的としてなされていると理解すべきである。したがって、本発明開示の範囲から逸脱することなく他の構成および配置が使用可能である。また、本発明開示は、他の様々な用途にも使用することができる。本発明開示に記載される機能的および構造的特徴は、これらの組み合わせ、調整、および変更が本発明開示の範囲内にあるように、図面に具体的に示されていない方法で、互いに組み合わせ、調整、変更することができる。 While particular configurations and arrangements are described, it should be understood that this is done for illustrative purposes only. Accordingly, other configurations and arrangements can be used without departing from the scope of the present disclosure. The present disclosure can also be used for a variety of other applications. The functional and structural features described in the present disclosure can be combined, coordinated, and modified with one another in ways not specifically shown in the drawings, such that such combinations, coordination, and modifications are within the scope of the present disclosure.

一般的に、用語は文脈での使用法から少なくとも部分的に理解することができる。たとえば、本明細書で使用される「1つまたは複数」という用語は、少なくとも部分的に文脈に応じて、単一の意味での任意の特徴、構造、または特徴を説明するために使用されてよいし、または複数の意味での機能、構造、または特性の組み合わせを説明するために使用されてもよい。同様に、「a」、「an」、または「the」などの用語は、少なくとも部分的に文脈に応じて、単一での使用法か、または複数での使用法を示すと理解されてよい。さらに「基づく」という用語は、必ずしも排他的な要因を示すことを意図していないと理解されてよく、その代わりに、少なくとも部分的に文脈に応じて、必ずしも明示的に説明されていない追加の要因の存在を可能にしてもよい。 Generally, terms can be understood at least in part from their usage in context. For example, the term "one or more" as used herein may be used to describe any feature, structure, or characteristic in a singular sense, or may be used to describe a combination of features, structures, or characteristics in a plural sense, depending at least in part on the context. Similarly, terms such as "a," "an," or "the" may be understood to indicate either the singular use or the plural use, depending at least in part on the context. Furthermore, the term "based on" may be understood not to be necessarily intended to indicate exclusive factors, but instead may allow for the existence of additional factors not necessarily explicitly described, depending at least in part on the context.

本開示における「…の上に(on)」、「…から離れてそれより上に(above)」、および「…の真上に(over)」の意味は、「…の上に(on)」が何かを「直接の上」を意味するだけでなく、中間の特徴またはその間に層がある何かの「上」のような意味も含むように、また、「…から離れてそれより上に(above)」または「…の真上に(over)」とは、何かの「…から離れてそれより上に(above)」または「…の真上に(over)」の意味を意味するだけでなく、中間の特徴または層がない何かの「…から離れてそれより上に(above)」または「…の真上に(over)」の意味(つまり、何かに直接)を含むように、最も広い方法で解釈されるべきであることは容易に理解されるべきである。 It should be readily understood that the meanings of "on," "above," and "over" in this disclosure should be interpreted in the broadest manner, such that "on" does not only mean "directly on" something, but also includes the meaning of "on" something with intermediate features or layers between them, and "above" or "over" does not only mean "above" or "over" something, but also includes the meaning of "above" or "over" something without intermediate features or layers (i.e., directly on something).

さらに、「…の下に(beneath)」、「…から離れてそれより下に(below)」、「低くする(lower)」、「…から離れてそれより上に(above)」、「上のほうの(upper)」などのような空間的に相対的な用語は、説明を容易にするために、図面に示されているように、ある要素または他の要素と機能との関係を説明するために使用することができる。空間的に相対的な用語は、図に示されている方向に加えて、使用中または操作中のデバイスのさまざまな方向を包含することを意図している。装置に関しては、他の方法で方向付けられ(90度または他の方向に回転され)、本明細書で使用される空間的に相対的な記述は、同様にそれに応じて解釈されてもよい。 In addition, spatially relative terms such as "beneath," "below," "lower," "above," "upper," and the like, may be used to describe the relationship of one element to another element and function as shown in the drawings for ease of description. Spatially relative terms are intended to encompass various orientations of the device during use or operation in addition to the orientation shown in the drawings. The device may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or at other orientations) and the spatially relative descriptions used herein may be interpreted accordingly.

本明細書で使用される場合、「層」という用語は、厚さのある領域を含む材料部分を指す。層は、下にある構造または上にある構造全体に広がることができ、または、下にある構造または上にある構造の範囲よりも小さい範囲を有してもよい。さらに、層は、連続構造の厚さよりも薄い厚さを有する均質または不均質の連続構造の領域であることも可能である。たとえば、層は、連続構造の上面と下面の間、またはその上にある水平面の任意のペアの間に配置できる。層は、水平方向、垂直方向、および/またはテーパー面に沿って延びることができる。基板は、層であることができ、その中に1つまたは複数の層を含むことができ、および/または、その上および/または下に1つまたは複数の層を有することができる。層には複数の層を含めることができる。たとえば、半導体層は、1つまたは複数のドープまたは非ドープの半導体層を含むことができ、同じまたは異なる材料を有することができる。 As used herein, the term "layer" refers to a portion of material that includes a region of thickness. A layer can extend across an underlying or overlying structure, or it can have an extent that is less than the extent of the underlying or overlying structure. Additionally, a layer can be a homogeneous or heterogeneous region of a continuous structure that has a thickness that is less than the thickness of the continuous structure. For example, a layer can be disposed between the top and bottom surfaces of a continuous structure, or between any pair of horizontal surfaces above it. A layer can extend along horizontal, vertical, and/or tapered surfaces. A substrate can be a layer and can include one or more layers therein and/or have one or more layers above and/or below it. A layer can include multiple layers. For example, a semiconductor layer can include one or more doped or undoped semiconductor layers and can have the same or different materials.

本明細書で使用される場合、「基板」という用語は、後続の材料層が追加される材料を指す。基板自体はパターン化可能である。基板の上に追加された材料は、パターン化することも、パターン化しないままにすることも可能である。さらに、基板は、シリコン、シリコンカーバイド、ガリウムナイトライド、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、インジウムホスファイドなどの幅広い半導体材料を含むことができる。あるいは、基板は、ガラス、プラスチック、またはサファイアウェーハなどの非導電性材料から作成可能である。さらにその代わりに、基板は、その中に形成された半導体デバイスまたは回路を有することができる。 As used herein, the term "substrate" refers to a material to which a subsequent layer of material is added. The substrate itself can be patterned. The material added onto the substrate can be patterned or left unpatterned. Additionally, the substrate can include a wide range of semiconductor materials, such as silicon, silicon carbide, gallium nitride, germanium, gallium arsenide, indium phosphide, and the like. Alternatively, the substrate can be made from a non-conductive material, such as glass, plastic, or a sapphire wafer. Additionally, the substrate can alternatively have semiconductor devices or circuits formed therein.

本明細書で使用される場合、「マイクロ」LED、「マイクロ」p-nダイオードまたは「マイクロ」デバイスという用語は、本発明開示の実施による特定のデバイスまたは構造の記述的な大きさを示す。本明細書で使用される場合、「マイクロ」デバイスまたは構造という用語は、0.1から100μmの大きさを示すことを意味する。しかしながら、本発明開示の実施では必ずしもそのように限定されるわけではなく、実施の特定での見方は、より大きく、場合によってはより小さな大きさのスケールに適用可能であり得ることを理解されたい。 As used herein, the term "micro" LED, "micro" p-n diode or "micro" device refers to a descriptive dimension of a particular device or structure according to the practice of the present disclosure. As used herein, the term "micro" device or structure is meant to refer to a dimension of 0.1 to 100 μm. However, it should be understood that the practice of the present disclosure is not necessarily so limited and that certain aspects of the practice may be applicable to larger and possibly smaller dimension scales.

本発明の実施は、LED構造またはマイクロLED構造、および構造を製造するための方法を説明する。マイクロLEDディスプレイを製造するために、エピタキシー層が受容基板に結合される。受容基板は、例えば、これらに限定されないが、CMOS背面配線板またはTFTガラス基板を含むディスプレイ基板でもよい。次に、エピタキシー層は、受容基板の上のマイクロLEDのアレイで形成される。受容基板の上にマイクロLEDを形成する場合、受容基板への小さな機能性メサの接着は弱くメサのサイズに比例するため、複数の小さな機能メサが受容基板から剥がれ製造プロセス中にディスプレイの故障(ドット抜け)を引き起こす可能性がある。前述の問題に対処するために、本発明開示は、機能エピタキシー層が部分的にパターン化/エッチングされ、薄い連続的機能層および結合層を残して潜在的な剥離を回避することを可能にする解決策を導入する。さらに、本発明開示に記載の製造方法は、機能性メサの側壁の物理的損傷をさらに低減し、LEDの発光領域である量子井戸構造の損傷を低減し、機能性メサの光学的および電気的特性を改善することができる。 The implementation of the present invention describes an LED or micro LED structure and a method for fabricating the structure. To fabricate a micro LED display, an epitaxy layer is bonded to a receiving substrate. The receiving substrate may be a display substrate, including, for example, but not limited to, a CMOS backplane or a TFT glass substrate. The epitaxy layer is then formed with an array of micro LEDs on the receiving substrate. When forming micro LEDs on the receiving substrate, the adhesion of the small functional mesas to the receiving substrate is weak and proportional to the size of the mesa, so that multiple small functional mesas may peel off from the receiving substrate and cause display failures (dead pixels) during the fabrication process. To address the aforementioned problem, the present disclosure introduces a solution that allows the functional epitaxy layer to be partially patterned/etched, leaving a thin continuous functional layer and bonding layer to avoid potential peeling. Furthermore, the fabrication method described in the present disclosure can further reduce physical damage to the sidewalls of the functional mesas, reduce damage to the quantum well structure, which is the light emitting region of the LED, and improve the optical and electrical properties of the functional mesas.

図1は、本発明開示のいくつかの実施形態による、例示的なLED構造100の平面図を示しており、図2は、本発明開示のいくつかの実施形態による、線A-A’に沿った例示的なLED構造100の断面図を示している。本開示をよりよく説明するために、図1のLED構造100の平面図と図2のLED構造100の断面図を一緒に説明する。LED構造100は、第1の基板102および複数のLEDユニット116(例えば、図2に示されるようなLEDユニット116-1、116-2、116-3、および116-4)を含む。LEDユニット116は、結合層104を介して第1の基板102の上に結合される。いくつかの実施形態では、第1の基板102は、シリコン、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素化ガリウム、リン化インジウムなどの半導体材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第1の基板102は、ガラス、プラスチック、またはサファイアウェーハなどの非導電性材料から作製されてもよい。いくつかの実施形態では、第1の基板102は、その中に形成された駆動回路を有してもよく、第1の基板102は、CMOS背面配線板またはTFTガラス基板でもよい。駆動回路は、輝度を制御するためにLEDユニット116に電子信号を提供する。いくつかの実施形態では、駆動回路は、個々のLEDユニット116が独立したドライバに対応するアクティブマトリックス駆動回路を含んでもよい。いくつかの実施形態では、駆動回路は複数のLEDユニット116がアレイ状に整列され、駆動回路によって駆動されるデータラインおよびスキャンラインに接続されるパッシブマトリックス駆動回路を含んでもよい。 FIG. 1 shows a plan view of an exemplary LED structure 100 according to some embodiments of the present disclosure, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of the exemplary LED structure 100 along line A-A' according to some embodiments of the present disclosure. To better explain the present disclosure, the plan view of the LED structure 100 in FIG. 1 and the cross-sectional view of the LED structure 100 in FIG. 2 are described together. The LED structure 100 includes a first substrate 102 and a plurality of LED units 116 (e.g., LED units 116-1, 116-2, 116-3, and 116-4 as shown in FIG. 2). The LED units 116 are bonded onto the first substrate 102 via a bonding layer 104. In some embodiments, the first substrate 102 may include a semiconductor material such as silicon, silicon carbide, gallium nitride, germanium, gallium arsenide, indium phosphide, or the like. In some embodiments, the first substrate 102 may be made of a non-conductive material such as glass, plastic, or a sapphire wafer. In some embodiments, the first substrate 102 may have a driving circuit formed therein, and the first substrate 102 may be a CMOS backplane or a TFT glass substrate. The driving circuit provides electronic signals to the LED units 116 to control brightness. In some embodiments, the driving circuit may include an active matrix driving circuit in which each LED unit 116 corresponds to an independent driver. In some embodiments, the driving circuit may include a passive matrix driving circuit in which a plurality of LED units 116 are arranged in an array and connected to data lines and scan lines that are driven by the driving circuit.

結合層104は、第1の基板102とLEDユニット116とを結合するために第1の基板102の上に形成された接着剤の層である。いくつかの実施形態では、結合層104は、金属または金属合金などの導電性材料を含んでもよい。いくつかの実施例では、結合層104は、金、スズ、インジウム、銅またはチタンを含んでもよい。いくつかの実施形態では、結合層104は、ポリイミド(PI)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)などの非導電性材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、結合層104は、SU-8フォトレジストなどのフォトレジストを含んでもよい。いくつかの実施形態では、結合層104は、ハイドロシルセスキオキサン(HSQ)またはジビニルシロキサン-ビス-ベンゾシクロブテン(DVS-BCB)でもよい。結合層104の材料の説明は、単なる例示であり限定するものではなく、当技術分野の当業者は要求に応じて変更することができ、そのすべてが本出願の範囲内であることが理解される。 The bonding layer 104 is a layer of adhesive formed on the first substrate 102 to bond the first substrate 102 and the LED unit 116. In some embodiments, the bonding layer 104 may include a conductive material such as a metal or a metal alloy. In some examples, the bonding layer 104 may include gold, tin, indium, copper, or titanium. In some embodiments, the bonding layer 104 may include a non-conductive material such as polyimide (PI), polydimethylsiloxane (PDMS), etc. In some embodiments, the bonding layer 104 may include a photoresist such as SU-8 photoresist. In some embodiments, the bonding layer 104 may be hydrosilsesquioxane (HSQ) or divinylsiloxane-bis-benzocyclobutene (DVS-BCB). It is understood that the description of the material of the bonding layer 104 is merely exemplary and not limiting, and can be modified as required by those skilled in the art, all of which are within the scope of the present application.

図2を参照すると、各LEDユニット116は、結合層104のその部分、第1のドーピング型半導体層106、および第2のドーピング型半導体層108を含む。第1のドーピング型半導体層106は、結合層104の上に形成される。いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106および第2のドーピング型半導体層108は、ZnSeやZnOなどのII-VI材料、またはGaN、AlN、InN、InGaN、GaP、AlInGaP、AlGaAsなどのIII-V窒化物材料、およびそれらの合金に基づく1つまたは複数の層を含んでもよい。 Referring to FIG. 2, each LED unit 116 includes its portion of the bonding layer 104, a first doped type semiconductor layer 106, and a second doped type semiconductor layer 108. The first doped type semiconductor layer 106 is formed on the bonding layer 104. In some embodiments, the first doped type semiconductor layer 106 and the second doped type semiconductor layer 108 may include one or more layers based on II-VI materials such as ZnSe and ZnO, or III-V nitride materials such as GaN, AlN, InN, InGaN, GaP, AlInGaP, AlGaAs, and alloys thereof.

いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106は、複数のLEDユニット116(例えば、図2に示されるような4つのLEDユニット116)にまたがり、これらのLEDユニット116の共通アノードを形成するp型半導体層でもよい。例えば、LEDユニット116-2の第1のドーピング型半導体層106は、隣接するLEDユニット116-1および116-3まで延在し、同様に、LEDユニット116-3の第1のドーピング型半導体層106は、隣接するLEDユニット116-2および116-4まで延在する。いくつかの実施形態では、LEDユニットを横切って延びる第1のドーピング型半導体層106は、比較的薄くてもよい。いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106の厚さは、約0.05μmから約1μmの間であってもよい。他のいくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106の厚さは、約0.05μmから約0.7μmの間でもよい。いくつかの置き換えられた実施形態では、第1のドーピング型半導体層106の厚さは、約0.05μmから約0.5μmの間でもよい。個々のLEDユニット全体にわたって連続的な第1のドーピング型半導体の薄い層を有することにより、第1の基板102と複数のLEDユニット116との間の結合領域は、第2のドーピング型半導体層108の下の領域に限定されず、個々のLEDユニット間の領域にも拡張される。換言すれば、連続的な第1のドーピング型半導体の薄い層を有することにより、結合層104の面積が増加する。したがって、第1の基板102と複数のLEDユニット116との間の結合強度が強化され、LED構造100の剥離のリスクを低減することができる。 In some embodiments, the first doped type semiconductor layer 106 may be a p-type semiconductor layer that spans multiple LED units 116 (e.g., four LED units 116 as shown in FIG. 2) and forms a common anode for these LED units 116. For example, the first doped type semiconductor layer 106 of LED unit 116-2 extends to adjacent LED units 116-1 and 116-3, and similarly, the first doped type semiconductor layer 106 of LED unit 116-3 extends to adjacent LED units 116-2 and 116-4. In some embodiments, the first doped type semiconductor layer 106 that extends across the LED units may be relatively thin. In some embodiments, the thickness of the first doped type semiconductor layer 106 may be between about 0.05 μm and about 1 μm. In other embodiments, the thickness of the first doped type semiconductor layer 106 may be between about 0.05 μm and about 0.7 μm. In some alternative embodiments, the thickness of the first doped type semiconductor layer 106 may be between about 0.05 μm and about 0.5 μm. By having a continuous thin layer of the first doped type semiconductor throughout the individual LED units, the bonding area between the first substrate 102 and the plurality of LED units 116 is not limited to the area under the second doped type semiconductor layer 108, but also extends to the area between the individual LED units. In other words, by having a continuous thin layer of the first doped type semiconductor, the area of the bonding layer 104 is increased. Thus, the bonding strength between the first substrate 102 and the plurality of LED units 116 is enhanced, and the risk of delamination of the LED structure 100 can be reduced.

いくつかの実施装形態では、第1のドーピング型半導体層106は、p型のGaNでもよい。いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106は、GaNにマグネシウム(Mg)をドーピングすることによって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106は、p型のInGaNであってもよい。いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106は、p型AlInGaPでもよい。LEDユニット116のそれぞれは、駆動回路、例えば第1の基板102(駆動回路は明示的に示されていない)に形成されたものに接続されたアノードおよびカソードを有する。例えば、各LEDユニット116は、定電圧源に接続されたアノードと、駆動回路のソース/ドレイン電極に接続されたカソードを有する。換言すると、個々のLEDユニット116にわたって連続的な第1のドーピング型半導体層106を形成することにより、複数のLEDユニット116は、第1のドーピング型半導体層106および結合層104によって形成される共通のアノードを有する。 In some embodiments, the first doped type semiconductor layer 106 may be p-type GaN. In some embodiments, the first doped type semiconductor layer 106 may be formed by doping GaN with magnesium (Mg). In some embodiments, the first doped type semiconductor layer 106 may be p-type InGaN. In some embodiments, the first doped type semiconductor layer 106 may be p-type AlInGaP. Each of the LED units 116 has an anode and a cathode connected to a driving circuit, for example, formed on the first substrate 102 (driving circuit not explicitly shown). For example, each LED unit 116 has an anode connected to a constant voltage source and a cathode connected to the source/drain electrodes of the driving circuit. In other words, by forming a continuous first doped type semiconductor layer 106 across the individual LED units 116, the multiple LED units 116 have a common anode formed by the first doped type semiconductor layer 106 and the bonding layer 104.

いくつかの実施形態では、第2のドーピング型半導体層108は、n型半導体層でもよく、各LEDユニット116のカソードを形成する。いくつかの実施形態では、第2のドーピング型半導体層108は、n型GaNでもよい。いくつかの実施形態では、第2のドーピング型半導体層108は、n型InGaNでもよい。いくつかの実施形態では、第2のドーピング型半導体層108は、n型AlInGaPでもよい。異なるLEDユニット116の第2のドーピング型半導体層108は電気的に絶縁されており、したがって、各LEDユニット116は他のユニットとは異なる電圧レベルを有することができるカソードを有する。開示された実施の結果として、複数の個別に機能可能なLEDユニット116が、隣接するLEDユニットにわたって水平方向に延在する第1のドーピング型半導体層106と、隣接するLEDユニット間で電気的に絶縁される第2のドーピング型半導体層108とを伴って形成される。 In some embodiments, the second doped type semiconductor layer 108 may be an n-type semiconductor layer and forms the cathode of each LED unit 116. In some embodiments, the second doped type semiconductor layer 108 may be n-type GaN. In some embodiments, the second doped type semiconductor layer 108 may be n-type InGaN. In some embodiments, the second doped type semiconductor layer 108 may be n-type AlInGaP. The second doped type semiconductor layers 108 of different LED units 116 are electrically isolated, and thus each LED unit 116 has a cathode that can have a different voltage level than the other units. As a result of the disclosed implementations, a plurality of individually functional LED units 116 are formed with the first doped type semiconductor layer 106 extending horizontally across adjacent LED units and the second doped type semiconductor layer 108 being electrically isolated between adjacent LED units.

各LEDユニット116は、第1のドーピング型半導体層106と第2のドーピング型半導体層108との間に形成された多重量子井戸(MQW)層110をさらに含む。MQW層110は、LEDユニット116のアクティブ領域である。いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106、MQW層110、および第2のドーピング型半導体層108を含む厚さは、約0.3μmから約5μmの間でもよい。他のいくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106、MQW層110、および第2のドーピング型半導体層108を含む厚さは、約0.4μmから約4μmの間でもよい。いくつかの代替的な実施形態では、第1のドーピング型半導体層106、MQW層110、および第2のドーピング型半導体層108を含む厚さは、約0.5μmから約3μmの間でもよい。 Each LED unit 116 further includes a multiple quantum well (MQW) layer 110 formed between the first doped type semiconductor layer 106 and the second doped type semiconductor layer 108. The MQW layer 110 is the active region of the LED unit 116. In some embodiments, the thickness including the first doped type semiconductor layer 106, the MQW layer 110, and the second doped type semiconductor layer 108 may be between about 0.3 μm and about 5 μm. In other embodiments, the thickness including the first doped type semiconductor layer 106, the MQW layer 110, and the second doped type semiconductor layer 108 may be between about 0.4 μm and about 4 μm. In some alternative embodiments, the thickness including the first doped type semiconductor layer 106, the MQW layer 110, and the second doped type semiconductor layer 108 may be between about 0.5 μm and about 3 μm.

図2に示すように、パッシベーション層112は、第2のドーピング型半導体層108および第1のドーピング型半導体層106の一部の上に形成される。パッシベーション層112は、LEDユニット116を保護および隔離するために使用してもよい。いくつかの実施形態では、パッシベーション層112は、SiO、Al、SiNまたは他の適切な材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、パッシベーション層112は、ポリイミド、SU-8フォトレジスト、または他の光学パターン化可能なポリマーを含んでもよい。パッシベーション層112の一部の上に電極層114が形成され、電極層114はパッシベーション層112の上の開口部を介して第2のドーピング型半導体層108と電気的に接続する。いくつかの実施形態では、電極層114は、インジウムスズ酸化物(ITO)、Cr、Ti、Pt、Au、Al、Cu、GeまたはNiなどの導電性材料でもよい。 As shown in FIG. 2, a passivation layer 112 is formed on the second doped type semiconductor layer 108 and a portion of the first doped type semiconductor layer 106. The passivation layer 112 may be used to protect and isolate the LED units 116. In some embodiments, the passivation layer 112 may include SiO 2 , Al 2 O 3 , SiN, or other suitable materials. In some embodiments, the passivation layer 112 may include polyimide, SU-8 photoresist, or other photopatternable polymers. An electrode layer 114 is formed on a portion of the passivation layer 112, and the electrode layer 114 is in electrical communication with the second doped type semiconductor layer 108 through an opening on the passivation layer 112. In some embodiments, the electrode layer 114 may be a conductive material such as indium tin oxide (ITO), Cr, Ti, Pt, Au, Al, Cu, Ge, or Ni.

図3は、本開示のいくつかの実施形態による、線B-B’に沿った例示的なLED構造100の別の断面図を示す。第1の基板102は、LEDユニット116を駆動するためにその中に形成された駆動回路を有する。駆動回路の接触部118は2つのLEDユニット116の間に露出しており、接触部118は電極層114を介して第2のドーピング型半導体層108と電気的に接続されている。換言すれば、第2のドーピング型半導体層108と駆動回路の接触部118との電気的接続は、電極層114によって達成される。上記のように、第2のドーピング型半導体層108は各LEDユニット116のカソードを形成し、したがって、接触部118は電極層114を介して駆動回路から第2のドーピング型半導体層108への各LEDユニット116のカソードの駆動電圧を提供する。 3 shows another cross-sectional view of the exemplary LED structure 100 along line B-B' according to some embodiments of the present disclosure. The first substrate 102 has a driving circuit formed therein to drive the LED units 116. A contact 118 of the driving circuit is exposed between the two LED units 116, and the contact 118 is electrically connected to the second doped type semiconductor layer 108 through the electrode layer 114. In other words, the electrical connection between the second doped type semiconductor layer 108 and the contact 118 of the driving circuit is achieved by the electrode layer 114. As described above, the second doped type semiconductor layer 108 forms the cathode of each LED unit 116, and thus the contact 118 provides the driving voltage of the cathode of each LED unit 116 from the driving circuit to the second doped type semiconductor layer 108 through the electrode layer 114.

図4は、本開示のいくつかの実施形態による、LED構造100の別の平面図を示す。図4では、説明のために、電極層114およびパッシベーション層112の下の層が破線で示されている。図4では、LED構造100は16個のLEDユニット116を含む。各LEDユニット116は、第1のドーピング型半導体層106および第2のドーピング型半導体層108および多重量子井戸110によって形成されたp-nダイオード層を含む。パッシベーション層112は、p-nダイオード層の上に形成され、電極層114はパッシベーション層112の上に形成される。 Figure 4 shows another plan view of an LED structure 100 according to some embodiments of the present disclosure. In Figure 4, the layers below the electrode layer 114 and the passivation layer 112 are shown with dashed lines for illustration purposes. In Figure 4, the LED structure 100 includes 16 LED units 116. Each LED unit 116 includes a p-n diode layer formed by a first doped type semiconductor layer 106 and a second doped type semiconductor layer 108 and a multiple quantum well 110. The passivation layer 112 is formed on the p-n diode layer, and the electrode layer 114 is formed on the passivation layer 112.

開口部120は、第2のドーピング型半導体層108を露出するパッシベーション層112の上に形成され、開口部122は、接触部118を露出するパッシベーション層112の上に形成される。電極層114は、開口部120および開口部122を覆うパッシベーション層112の一部の上に形成される。したがって電極層114は、第2のドーピング型半導体層108および接触部118と電気的に接続する。図4に示される例において、開口部120は各LEDユニット116の中心に配置され、開口部122は隣接するLEDユニット116の空間に配置される。開口部120、開口部122、および電極層114の位置および設計(形状およびサイズなど)は、要求に基づいて図4に示される例から逸脱してもよく、ここに限定されないことは理解される。 The opening 120 is formed on the passivation layer 112 exposing the second doped type semiconductor layer 108, and the opening 122 is formed on the passivation layer 112 exposing the contact portion 118. The electrode layer 114 is formed on a portion of the passivation layer 112 covering the opening 120 and the opening 122. Thus, the electrode layer 114 electrically connects with the second doped type semiconductor layer 108 and the contact portion 118. In the example shown in FIG. 4, the opening 120 is disposed at the center of each LED unit 116, and the opening 122 is disposed in the space between adjacent LED units 116. It is understood that the positions and designs (such as shapes and sizes) of the opening 120, the opening 122, and the electrode layer 114 may deviate from the example shown in FIG. 4 based on requirements and are not limited thereto.

図4では、LED構造100は16個のLEDユニット116を含み、各LEDユニット116は個別的に機能することができる。第1のドーピング型半導体層106は、第2のドーピング型半導体層108およびパッシベーション層112の下に位置し、第1のドーピング型半導体層106はこれらの16個のLEDユニット116の共通のアノードである。これらのLEDユニットの第1のドーピング型半導体層106(例えば、16個のLEDユニット116)が、LED構造100を形成する製造プロセス中だけでなく、製造プロセス後にも電気的に接続されるとき、本開示では一貫して、複数のLEDユニットは「個別的に機能可能」であると言われ、各LEDユニット116は、異なる駆動回路によって個別的に駆動することができる。 In FIG. 4, the LED structure 100 includes 16 LED units 116, each of which can function individually. The first doped type semiconductor layer 106 is located under the second doped type semiconductor layer 108 and the passivation layer 112, and the first doped type semiconductor layer 106 is a common anode for these 16 LED units 116. When the first doped type semiconductor layers 106 of these LED units (e.g., the 16 LED units 116) are electrically connected not only during the manufacturing process to form the LED structure 100 but also after the manufacturing process, throughout this disclosure, the multiple LED units are said to be "individually functional", and each LED unit 116 can be driven individually by a different driving circuit.

図5は、本開示のいくつかの実施形態による別のLED構造500の平面図を示す。図5の平面図における第2のドーピング型半導体層108の形状は円形であり、これは図4に示されるLED構造100の平面図における第2のドーピング型半導体層108の形状とは異なる。いくつかの実施形態では、平面図における第2のドーピング型半導体層108の位置および形状は、様々な設計または用途に応じて変更可能で、また平面図における第2のドーピング型半導体層108またはLEDユニット116の形状がこれに限定されないことは理解される。いくつかの実施形態では、平面図における開口部120、開口部122、電極層114、または接触部118の位置および形状も、様々な設計および用途に応じて変更することができ、これに限定されない。 5 shows a plan view of another LED structure 500 according to some embodiments of the present disclosure. The shape of the second doped type semiconductor layer 108 in the plan view of FIG. 5 is circular, which is different from the shape of the second doped type semiconductor layer 108 in the plan view of the LED structure 100 shown in FIG. 4. In some embodiments, the position and shape of the second doped type semiconductor layer 108 in the plan view can be changed according to various designs or applications, and it is understood that the shape of the second doped type semiconductor layer 108 or the LED unit 116 in the plan view is not limited thereto. In some embodiments, the position and shape of the opening 120, the opening 122, the electrode layer 114, or the contact 118 in the plan view can also be changed according to various designs and applications, and is not limited thereto.

図6A~6Hは、本開示のいくつかの実施形態による、製造プロセス中の例示的なLED構造100の断面を示す。図7は、本開示のいくつかの実施形態による、LED構造100を製造するための例示的な製造方法700のフローチャートである。本開示をよりよく説明するために、図6A~6Iおよび図7のフローチャートが一緒に説明される。図6Aでは、駆動回路が第1の基板102に形成され、駆動回路は接触部118を含む。例えば、駆動回路は、シリコンウェーハの上に製造されたCMOSデバイスを含んでもよく、いくつかのウェーハレベルのパッケージング層またはファンアウト構造が、接触部118を形成するためにCMOSデバイスの上に積み重ねられる。別の例としては、駆動回路はガラス基板の上に製造されたTFTを含んでもよく、いくつかのウェーハレベルのパッケージング層またはファンアウト構造が、接触部118を形成するためにTFTの上に積み重ねられる。第2の基板124の上に半導体層が形成され、当該半導体層は、第1のドーピング型半導体層106、第2のドーピング型半導体層108、およびMQW層110を含む。 Figures 6A-6H show cross-sections of an exemplary LED structure 100 during a manufacturing process according to some embodiments of the present disclosure. Figure 7 is a flowchart of an exemplary manufacturing method 700 for manufacturing an LED structure 100 according to some embodiments of the present disclosure. To better explain the present disclosure, Figures 6A-6I and the flowchart of Figure 7 are described together. In Figure 6A, a driving circuit is formed on a first substrate 102, and the driving circuit includes a contact portion 118. For example, the driving circuit may include a CMOS device fabricated on a silicon wafer, and several wafer-level packaging layers or fan-out structures are stacked on the CMOS device to form the contact portion 118. As another example, the driving circuit may include a TFT fabricated on a glass substrate, and several wafer-level packaging layers or fan-out structures are stacked on the TFT to form the contact portion 118. A semiconductor layer is formed on a second substrate 124, and the semiconductor layer includes a first doping type semiconductor layer 106, a second doping type semiconductor layer 108, and an MQW layer 110.

いくつかの実施形態では、第1の基板102または第2の基板124は、シリコン、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素化ガリウム、リン化インジウムなどの半導体材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第1の基板102または第2の基板124は、ガラス、プラスチック、またはサファイアウェーハなどの非導電性材料から作製されてもよい。いくつかの実施形態では、第1の基板102は、その中に形成された駆動回路を有してもよく、第1の基板102は、CMOS背面配線板またはTFTガラス基板を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106および第2のドーピング型半導体層108は、ZnSeやZnOなどのII-VI材料、またはGaN、AlN、InN、InGaN、GaP、AlInGap,AlGaAsおよびそれらの合金などのIII-V窒化物材料に基づく1つまたは複数の層を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106はp型半導体層を含んでもよく、第2のドーピング型半導体層108はn型半導体層を含んでもよい。 In some embodiments, the first substrate 102 or the second substrate 124 may include a semiconductor material such as silicon, silicon carbide, gallium nitride, germanium, gallium arsenide, indium phosphide, etc. In some embodiments, the first substrate 102 or the second substrate 124 may be made of a non-conductive material such as glass, plastic, or a sapphire wafer. In some embodiments, the first substrate 102 may have driving circuitry formed therein, and the first substrate 102 may include a CMOS backplane or a TFT glass substrate. In some embodiments, the first doped semiconductor layer 106 and the second doped semiconductor layer 108 may include one or more layers based on II-VI materials such as ZnSe and ZnO, or III-V nitride materials such as GaN, AlN, InN, InGaN, GaP, AlInGap, AlGaAs, and alloys thereof. In some embodiments, the first doped type semiconductor layer 106 may include a p-type semiconductor layer and the second doped type semiconductor layer 108 may include an n-type semiconductor layer.

図6Bでは、結合層104が第1の基板102の上に形成される。いくつかの実施形態では、結合層104は金属または金属合金などの導電性材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、結合層104は、Au、Sn、In、CuまたはTiを含んでもよい。いくつかの実施形態では、結合層104はポリイミド(PI)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)などの非導電性材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、結合層104はSU-8フォトレジストなどのフォトレジストを含んでもよい。いくつかの実施形態では、結合層104はハイドロシルセスキオキサン(HSQ)またはジビニルシロキサン-ビス-ベンゾシクロブテン(DVS-BCB)を含んでもよい。いくつかの実施形態では、導電層126は、第1のドーピング型半導体層106の上に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、導電層126は、第1のドーピング型半導体層106を覆う共通の電極を形成してもよい。いくつかの実施形態では、導電層126は、第1のドーピング型半導体層106の上に抵抗接触を形成してもよい。いくつかの実施形態では、導電層126および結合層104は、後の操作で集合的に1つの層として参照されることがある。 In FIG. 6B, a bonding layer 104 is formed on the first substrate 102. In some embodiments, the bonding layer 104 may include a conductive material such as a metal or metal alloy. In some embodiments, the bonding layer 104 may include Au, Sn, In, Cu, or Ti. In some embodiments, the bonding layer 104 may include a non-conductive material such as polyimide (PI), polydimethylsiloxane (PDMS), or the like. In some embodiments, the bonding layer 104 may include a photoresist such as SU-8 photoresist. In some embodiments, the bonding layer 104 may include hydrosilsesquioxane (HSQ) or divinylsiloxane-bis-benzocyclobutene (DVS-BCB). In some embodiments, a conductive layer 126 may be formed on the first doped semiconductor layer 106. In some embodiments, the conductive layer 126 may form a common electrode over the first doped semiconductor layer 106. In some embodiments, the conductive layer 126 may form an ohmic contact on the first doped semiconductor layer 106. In some embodiments, the conductive layer 126 and the bonding layer 104 may be collectively referred to as one layer in subsequent operations.

図6Cおよび図7の操作702を参照すると、第1のドーピング型半導体層106、第2のドーピング型半導体層108およびMQW層110を含む第2の基板124および半導体層は裏返され、結合層104および導電層126を介して第1の基板102に結合される。次に、第2の基板124が半導体層から除去される。図6Cは、第1の基板102と第1のドーピング型半導体層106との間の結合層104を示す。しかしながら、いくつかの実施形態では、結合層104は、第1の基板102および第1のドーピング型半導体層106を結合するための1つまたは複数の層を含んでもよい。例えば、結合層104は単一の導電層または非導電層を含んでもよい。別の例として、結合層104は接着剤および導電層または非導電層を含んでもよい。いくつかの実施形態では、結合層104および導電層126は、操作702の後、集合的に1つの層として参照してもよい。結合層104の材料の説明は、単なる例示であり、限定するものではなく、当技術分野の当業者は、要求に応じて変更することができ、そのすべてが本出願の範囲内であると理解される。 6C and 7, the second substrate 124 and semiconductor layers including the first doped semiconductor layer 106, the second doped semiconductor layer 108, and the MQW layer 110 are flipped over and bonded to the first substrate 102 via the bonding layer 104 and the conductive layer 126. The second substrate 124 is then removed from the semiconductor layers. FIG. 6C shows the bonding layer 104 between the first substrate 102 and the first doped semiconductor layer 106. However, in some embodiments, the bonding layer 104 may include one or more layers for bonding the first substrate 102 and the first doped semiconductor layer 106. For example, the bonding layer 104 may include a single conductive or non-conductive layer. As another example, the bonding layer 104 may include an adhesive and a conductive or non-conductive layer. In some embodiments, the bonding layer 104 and the conductive layer 126 may be collectively referred to as one layer after the operation 702. The description of the materials for the bonding layer 104 is merely illustrative and not limiting, and those skilled in the art can make modifications as required, all of which are understood to be within the scope of this application.

図6Dでは、第2のドーピング型半導体層108に対して薄化操作を行い、第2のドーピング型半導体層108の一部を除去することができる。いくつかの実施形態では、薄化操作はドライエッチングまたはウェットエッチング操作を含んでもよい。いくつかの実施形態では、薄化操作は化学機械研磨(CPM)操作を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106、MQW層110、および第2のドーピング型半導体層108を含む厚さは、約0.3μmから約5μmの間でもよい。他のいくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106、MQW層110、および第2のドーピング型半導体層108を含む厚さは、約0.4μmから約4μmの間でもよい。いくつかの他の実施形態では、第1のドーピング型半導体層106、MQW層110、および第2のドーピング型半導体層108を含む厚さは、約0.5μmから約3μmの間でもよい。 6D, a thinning operation may be performed on the second doped type semiconductor layer 108 to remove a portion of the second doped type semiconductor layer 108. In some embodiments, the thinning operation may include a dry etching or wet etching operation. In some embodiments, the thinning operation may include a chemical mechanical polishing (CPM) operation. In some embodiments, the thickness including the first doped type semiconductor layer 106, the MQW layer 110, and the second doped type semiconductor layer 108 may be between about 0.3 μm and about 5 μm. In some other embodiments, the thickness including the first doped type semiconductor layer 106, the MQW layer 110, and the second doped type semiconductor layer 108 may be between about 0.4 μm and about 4 μm. In some other embodiments, the thickness including the first doped type semiconductor layer 106, the MQW layer 110, and the second doped type semiconductor layer 108 may be between about 0.5 μm and about 3 μm.

図6Eおよび図7の操作704を参照すると、第1のエッチング操作を行うと、第2のドーピング型半導体層108の一部を除去し、第1のドーピング型半導体層106の一部を露出させることができる。第1のドーピング型半導体層106の一部は、第1のドーピング型半導体層106の所定の厚さが第1の基板102の上に残るまで露光される。いくつかの実施形態では、残った第1のドーピング型半導体層106は、LED構造100の複数のLEDユニット116(図6Eに示される4つのLEDユニット116など)を横切って水平に延びる。いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106のあらかじめ決められた厚さは、約0.05μmから約1μmの間でもよい。他のいくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106のあらかじめ決められた厚さは、約0.05μmから約0.7μmの間でもよい。いくつかの代替できる実施形態では、第1のドーピング型半導体層106のあらかじめ決められた厚さは、約0.05μmから約0.5μmの間でもよい。704の操作の後、各LEDユニット116の第2のドーピング型半導体層108およびMQW層110は、電気的に分離されてもよく、隣接するLEDユニット116(LEDユニット116-1、116-2、116-3および116-4など)の第1のドーピング型半導体層106は、電気的に接続されてもよい。 6E and 7, a first etching operation may be performed to remove a portion of the second doped type semiconductor layer 108 and expose a portion of the first doped type semiconductor layer 106. The portion of the first doped type semiconductor layer 106 is exposed until a predetermined thickness of the first doped type semiconductor layer 106 remains on the first substrate 102. In some embodiments, the remaining first doped type semiconductor layer 106 extends horizontally across a plurality of LED units 116 (such as the four LED units 116 shown in FIG. 6E) of the LED structure 100. In some embodiments, the predetermined thickness of the first doped type semiconductor layer 106 may be between about 0.05 μm and about 1 μm. In other embodiments, the predetermined thickness of the first doped type semiconductor layer 106 may be between about 0.05 μm and about 0.7 μm. In some alternative embodiments, the predetermined thickness of the first doped type semiconductor layer 106 may be between about 0.05 μm and about 0.5 μm. After operation 704, the second doped type semiconductor layer 108 and the MQW layer 110 of each LED unit 116 may be electrically isolated, and the first doped type semiconductor layers 106 of adjacent LED units 116 (such as LED units 116-1, 116-2, 116-3, and 116-4) may be electrically connected.

いくつかの実施形態では、704の操作中に、第1のエッチング操作が、第2のドーピング型半導体層108の一部を除去するために行われ、MQW層110の一部を露出させる。MQW層110の一部は、あらかじめ決められた厚さの第1のドーピング型半導体層106およびMQW層110が第1の基板102の上に残るまで露光される。いくつかの実施形態では、残った第1のドーピング型半導体層106およびMQW層110は、LED構造100の複数のLEDユニット116(図6Eに示される4つのLEDユニット116など)にわたって水平に延びる。いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106およびMQW層110のあらかじめ決められた厚さは、約0.05μmから約1μmの間でもよい。他のいくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層106およびMQW層110のあらかじめ決められた厚さは、約0.05μmから約0.7μmの間でもよい。いくつかの代替できる実施形態では、第1のドーピング型半導体層106およびMQW層110のあらかじめ決められた厚さは、約0.05μmから約0.5μmの間でもよい。704の操作の後、各LEDユニット116の第2のドーピング型半導体層108は電気的に分離されてもよく、隣接するLEDユニット116(LEDユニット116-1、116-2、116-3、116-4など)の第1のドーピング型半導体層106およびMQW層110は、電気的に接続されてもよい。 In some embodiments, during operation 704, a first etching operation is performed to remove a portion of the second doped type semiconductor layer 108 to expose a portion of the MQW layer 110. The portion of the MQW layer 110 is exposed until a predetermined thickness of the first doped type semiconductor layer 106 and the MQW layer 110 remains on the first substrate 102. In some embodiments, the remaining first doped type semiconductor layer 106 and the MQW layer 110 extend horizontally across a plurality of LED units 116 (such as the four LED units 116 shown in FIG. 6E) of the LED structure 100. In some embodiments, the predetermined thickness of the first doped type semiconductor layer 106 and the MQW layer 110 may be between about 0.05 μm and about 1 μm. In other embodiments, the predetermined thickness of the first doped type semiconductor layer 106 and the MQW layer 110 may be between about 0.05 μm and about 0.7 μm. In some alternative embodiments, the predetermined thickness of the first doped type semiconductor layer 106 and the MQW layer 110 may be between about 0.05 μm and about 0.5 μm. After operation 704, the second doped type semiconductor layer 108 of each LED unit 116 may be electrically isolated, and the first doped type semiconductor layer 106 and the MQW layer 110 of adjacent LED units 116 (LED units 116-1, 116-2, 116-3, 116-4, etc.) may be electrically connected.

図6Fを参照すると、第2のエッチング操作は、第1のドーピング型半導体層106の一部を除去し接触部118を露出させるために為されてもよい。第2のエッチング操作は、ドライエッチングまたはウェットエッチング操作でもよい。ドライエッチング操作またはウェットエッチング操作において、ハードマスク(例えば、フォトレジスト)は、フォトリソグラフィープロセスによって第2のドーピング型半導体層108および第1のドーピング型半導体層106の一部の上に形成されてもよい。次に、第1のドーピング型半導体層106の覆われていない部分が、接触部118を露出させるために、ドライエッチングプラズマまたはウェットエッチング溶液によって除去される。 Referring to FIG. 6F, a second etching operation may be performed to remove a portion of the first doped type semiconductor layer 106 to expose the contact 118. The second etching operation may be a dry etching or wet etching operation. In the dry etching or wet etching operation, a hard mask (e.g., photoresist) may be formed on the second doped type semiconductor layer 108 and a portion of the first doped type semiconductor layer 106 by a photolithography process. Then, the uncovered portion of the first doped type semiconductor layer 106 is removed by a dry etching plasma or a wet etching solution to expose the contact 118.

図6Gおよび図7の操作706を参照すると、パッシベーション層112は、第2のドーピング型半導体層108、露出された第1のドーピング型半導体層106、および露出された接触部118の上に形成される。いくつかの実施形態では、パッシベーション層112は、SiO2、Al2O3、SiN、または分離および保護のための他の適切な材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、パッシベーション層112は、ポリイミド、SU-8フォトレジスト、または他の光学パターン化可能なポリマーを含んでもよい。図7の操作708では、図6Gに示すように、開口部120および開口部122が形成される。開口部120は第2のドーピング型半導体層108の一部を露出させ、開口部122は接触部118を露出させる。いくつかの実施形態では、操作708は、パッシベーション層112の一部を除去し開口部120および開口部122を形成するために、第3のエッチング操作によって為されてもよい。いくつかのさらなる実施形態において、用意されたパッシベーション層112が感光性材料(例えば、ポリイミド、SU-8フォトレジスト、または他の光学パターン化可能ポリマー)によって形成されるとき、708の操作は、パッシベーション層112をパターンニングするためのフォトリソグラフィー操作によって実行されてもよく、開口部120および開口部122を露出させる。 6G and operation 706 of FIG. 7, a passivation layer 112 is formed over the second doped type semiconductor layer 108, the exposed first doped type semiconductor layer 106, and the exposed contact 118. In some embodiments, the passivation layer 112 may include SiO2, Al2O3, SiN, or other suitable materials for isolation and protection. In some embodiments, the passivation layer 112 may include polyimide, SU-8 photoresist, or other photopatternable polymer. In operation 708 of FIG. 7, an opening 120 and an opening 122 are formed, as shown in FIG. 6G. The opening 120 exposes a portion of the second doped type semiconductor layer 108, and the opening 122 exposes the contact 118. In some embodiments, the operation 708 may be done by a third etching operation to remove a portion of the passivation layer 112 to form the opening 120 and the opening 122. In some further embodiments, when the provided passivation layer 112 is formed of a photosensitive material (e.g., polyimide, SU-8 photoresist, or other photopatternable polymer), the operation of 708 may be performed by a photolithography operation to pattern the passivation layer 112, exposing the openings 120 and 122.

図6Hおよび図7の710の操作を参照すると、電極層114は開口部120および開口部122を覆うためにパッシベーション層112の上に形成される。したがって、電極層114は第2のドーピング型半導体層108と接触部118を電気的に接続し、LEDユニットを第1の基板102の駆動回路と接続するための電気経路を形成する。駆動回路は、接触部118および電極層114を介して第2のドーピング型半導体層108の電圧および電流レベルを制御してもよい。いくつかの実施形態では、電極層114はインジウムスズ酸化物(ITO)、Cr、Ti、Pt、Au、Al、Cu、GeまたはNiなどの導電性材料を含んでもよい。 6H and operation 710 of FIG. 7, the electrode layer 114 is formed on the passivation layer 112 to cover the opening 120 and the opening 122. Thus, the electrode layer 114 electrically connects the second doped type semiconductor layer 108 and the contact 118, forming an electrical path for connecting the LED unit with a driving circuit of the first substrate 102. The driving circuit may control the voltage and current levels of the second doped type semiconductor layer 108 through the contact 118 and the electrode layer 114. In some embodiments, the electrode layer 114 may include a conductive material such as indium tin oxide (ITO), Cr, Ti, Pt, Au, Al, Cu, Ge, or Ni.

本発明開示は、LED構造と、第1のドーピング型半導体層106および第2のドーピング型半導体層108などの機能性エピタキシー層が、部分的にパターン化/エッチングされて薄い連続機能層(第1のドーピング型半導体層106など)が潜在的な剥離を回避して残すことを可能にするLED構造の製造方法と、そのLED構造を提供する。さらに、本発明開示は、第1のドーピング型半導体層106の上にMQW層を残すための別のオプションも提供する。また、本発明開示で紹介する製造方法は、機能メサ(LEDユニット116など)の側壁の物理的損傷をさらに低減し、LEDの発光領域である量子井戸構造の損傷を低減し、機能性メサの光学的および電気的特性を改善することができる。 The present disclosure provides an LED structure and a method for manufacturing the LED structure in which the functional epitaxy layers, such as the first doped semiconductor layer 106 and the second doped semiconductor layer 108, are partially patterned/etched to leave a thin continuous functional layer (such as the first doped semiconductor layer 106) avoiding potential peeling. In addition, the present disclosure also provides another option for leaving the MQW layer on the first doped semiconductor layer 106. The manufacturing method introduced in the present disclosure can also further reduce physical damage to the sidewalls of the functional mesa (such as the LED unit 116), reduce damage to the quantum well structure, which is the light-emitting region of the LED, and improve the optical and electrical properties of the functional mesa.

本発明開示の一つの態様に応じて、LED構造が開示される。LED構造は、基板と、その基板の上に形成された複数のLEDユニットとを含む。各LEDユニットは、基板の上に形成された結合層、結合層の上に形成された第1のドーピング型半導体層、第1のドーピング型半導体層の上に形成された第2のドーピング型半導体層、第2のドーピング型半導体層と第1のドーピング型半導体層の一部の上に形成されたパッシベーション層、およびパッシベーション層の一部の上に形成され第2のドーピング型半導体層と接触する電極層を含む。複数のLEDユニットは、第1のLEDユニットと、第1のLEDユニットに隣接する第2のLEDユニットとを含む。第1のLEDユニットの第1のドーピング型半導体層は、第1のLEDユニットに隣接する第2のLEDユニットの第1のドーピング型半導体層まで水平に延在し、第1のLEDユニットおよび第2のLEDユニットは、個別に機能するLEDユニットである。 According to one aspect of the present disclosure, an LED structure is disclosed. The LED structure includes a substrate and a plurality of LED units formed on the substrate. Each LED unit includes a bonding layer formed on the substrate, a first doped type semiconductor layer formed on the bonding layer, a second doped type semiconductor layer formed on the first doped type semiconductor layer, a passivation layer formed on the second doped type semiconductor layer and a portion of the first doped type semiconductor layer, and an electrode layer formed on a portion of the passivation layer and in contact with the second doped type semiconductor layer. The plurality of LED units includes a first LED unit and a second LED unit adjacent to the first LED unit. The first doped type semiconductor layer of the first LED unit extends horizontally to the first doped type semiconductor layer of the second LED unit adjacent to the first LED unit, and the first LED unit and the second LED unit are individually functioning LED units.

いくつかの実施形態では、第1のLEDユニットの第2のドーピング型半導体層は、第2のLEDユニットの第2のドーピング型半導体層から電気的に絶縁されている。いくつかの実施形態では、各LEDユニットは、第1のドーピング型半導体層と第2のドーピング型半導体層との間に形成された多重量子井戸(MQW)層をさらに含む。 In some embodiments, the second doped type semiconductor layer of the first LED unit is electrically insulated from the second doped type semiconductor layer of the second LED unit. In some embodiments, each LED unit further includes a multiple quantum well (MQW) layer formed between the first doped type semiconductor layer and the second doped type semiconductor layer.

いくつかの実施形態では、第1のドーピング型半導体層はp型半導体層であり、第1のLEDユニットおよび第2のLEDユニットの共通のアノードである。いくつかの実施形態では、第2のドーピング型半導体層はn型半導体層であり、第1のLEDユニットおよび第2のLEDユニットのカソードである。 In some embodiments, the first doped semiconductor layer is a p-type semiconductor layer and is a common anode of the first LED unit and the second LED unit. In some embodiments, the second doped semiconductor layer is an n-type semiconductor layer and is a cathode of the first LED unit and the second LED unit.

いくつかの実施形態では、基板は、複数のLEDユニットを駆動するための駆動回路を含む。いくつかの実施形態では、各LEDユニットの電極層は、第1のドーピング型半導体層の開口部を介して駆動回路に接続される。 In some embodiments, the substrate includes a drive circuit for driving the plurality of LED units. In some embodiments, the electrode layer of each LED unit is connected to the drive circuit through an opening in the first doped semiconductor layer.

本開示の別の態様によれば、LED構造が開示される。LED構造は、基板と、基板の上に形成された複数のLEDユニットとを含む。各LEDユニットは、基板の上に形成されたp-nダイオード層、p-nダイオード層の上に形成されたパッシベーション層、およびそのパッシベーション層の上に形成されてp-nダイオード層と接触する電極層を含む。複数のLEDユニットは、第1のLEDユニットと、第1のLEDユニットに隣接する第2のLEDユニットとを含む。第1のLEDユニットと第2のLEDユニットは共通のアノードを有し、第1のLEDユニットと第2のLEDユニットは個別的に機能するLEDユニットである。 According to another aspect of the present disclosure, an LED structure is disclosed. The LED structure includes a substrate and a plurality of LED units formed on the substrate. Each LED unit includes a p-n diode layer formed on the substrate, a passivation layer formed on the p-n diode layer, and an electrode layer formed on the passivation layer and in contact with the p-n diode layer. The plurality of LED units includes a first LED unit and a second LED unit adjacent to the first LED unit. The first LED unit and the second LED unit have a common anode, and the first LED unit and the second LED unit are individually functioning LED units.

いくつかの実施形態では、p-nダイオード層は、pドープ層、nドープ層、およびpドープ層とnドープ層との間に形成された多重量子井戸(MQW)層とを含む。いくつかの実施形態では、pドープ層は第1のLEDユニットおよび第2のLEDユニットの共通のアノードである。いくつかの実施形態では、第1のLEDユニットおよび第2のLEDユニットのnドープ層は電気的に絶縁されている。 In some embodiments, the p-n diode layer includes a p-doped layer, an n-doped layer, and a multiple quantum well (MQW) layer formed between the p-doped layer and the n-doped layer. In some embodiments, the p-doped layer is a common anode of the first LED unit and the second LED unit. In some embodiments, the n-doped layers of the first LED unit and the second LED unit are electrically isolated.

いくつかの実施形態では、各LEDユニットは、基板とp-nダイオード層との間に形成された結合層をさらに含む。いくつかの実施形態では、基板は、複数のLEDユニットを駆動するための駆動回路を含む。いくつかの実施形態では、各LEDユニットの電極層は、p-nダイオード層の開口部を介して駆動回路に接続される。 In some embodiments, each LED unit further includes a bonding layer formed between the substrate and the p-n diode layer. In some embodiments, the substrate includes a drive circuit for driving the plurality of LED units. In some embodiments, the electrode layer of each LED unit is connected to the drive circuit through an opening in the p-n diode layer.

本発明開示のさらなる態様によれば、LED構造を製造するための方法が開示される。第1の基板の上に半導体層が形成される。半導体層は、第1のドーピング型半導体層と第2のドーピング型半導体層とを含む。第2のドーピング型半導体層の一部を除去し第1のドーピング型半導体層の一部を露出させるために、第1のエッチング操作が行われる。第2のドーピング型半導体層と露出した第1のドーピング型半導体層の上にパッシベーション層が形成される。そのパッシベーション層の上に第1の開口部が形成される。第1の開口部を覆い第2のドーピング型半導体層と接触するために、パッシベーション層の上に電極層が形成される。 According to a further aspect of the present disclosure, a method for fabricating an LED structure is disclosed. A semiconductor layer is formed on a first substrate. The semiconductor layer includes a first doping type semiconductor layer and a second doping type semiconductor layer. A first etching operation is performed to remove a portion of the second doping type semiconductor layer to expose a portion of the first doping type semiconductor layer. A passivation layer is formed on the second doping type semiconductor layer and the exposed first doping type semiconductor layer. A first opening is formed on the passivation layer. An electrode layer is formed on the passivation layer to cover the first opening and contact the second doping type semiconductor layer.

いくつかの実施形態では、第1のエッチング操作を行うことは、第2のドーピングタイプの半導体層の一部を除去し、第1のドーピング型半導体層のあらかじめ決められた厚さが第1の基板の上に残るまで第1のドーピング型半導体層の一部を露光することをさらに含む。残った第1のドーピング型半導体層は、LED構造の複数のLEDユニットにまたがって水平に延びる。 In some embodiments, performing the first etching operation further comprises removing a portion of the second doping type semiconductor layer and exposing a portion of the first doping type semiconductor layer until a predetermined thickness of the first doping type semiconductor layer remains on the first substrate. The remaining first doping type semiconductor layer extends horizontally across multiple LED units of the LED structure.

いくつかの実施形態では、第1の基板の上に半導体層を形成することは、結合層を介して半導体層を第1の基板の上に結合することをさらに含む。いくつかの実施形態では、第1の基板の上に半導体層を形成することは、第1の基板の上に駆動回路を形成し、第2の基板の上に半導体層を形成し、結合層を介して半導体層を第1の基板の上に結合し、第2の基板を除去することをさらに含む。 In some embodiments, forming the semiconductor layer on the first substrate further includes bonding the semiconductor layer onto the first substrate via a bonding layer. In some embodiments, forming the semiconductor layer on the first substrate further includes forming a drive circuit on the first substrate, forming a semiconductor layer on a second substrate, bonding the semiconductor layer onto the first substrate via a bonding layer, and removing the second substrate.

いくつかの実施形態では、パッシベーション層の上に第1の開口部を形成することは、駆動回路の接触部を露出させるためにパッシベーション層の上に第2の開口部を形成することをさらに含む。いくつかの実施形態では、第1の開口部を覆い第2のドーピング型半導体層と接触するパッシベーション層の上に電極層を形成することは、第2のドーピング型半導体層と駆動回路の接触部とを電気的に接続するために、パッシベーション層の上に第1の開口部と第2の開口部を覆う電極層を形成することをさらに含む。 In some embodiments, forming a first opening on the passivation layer further includes forming a second opening on the passivation layer to expose a contact of the drive circuit. In some embodiments, forming an electrode layer on the passivation layer covering the first opening and in contact with the second doped type semiconductor layer further includes forming an electrode layer on the passivation layer covering the first opening and the second opening to electrically connect the second doped type semiconductor layer to the contact of the drive circuit.

特定の実施形態の前述の説明は、様々なアプリケーションに容易に修正および/または適合させることができる。したがって、そのような適合および修正は、本明細書に開示される教示およびガイダンスに基づいて、開示された実施形態と同等の意味および範囲内にあることが意図される。 The foregoing description of specific embodiments may be readily modified and/or adapted for a variety of applications. Therefore, such adaptations and modifications are intended to be within the meaning and range of equivalents of the disclosed embodiments, based on the teaching and guidance disclosed herein.

本発明開示の幅および範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれかによって制限されず、以下の特許請求の範囲およびそれらの同等物に従ってのみ定義される。 The breadth and scope of the present disclosure should not be limited by any of the above-described exemplary embodiments, but should be defined only in accordance with the following claims and their equivalents.

Claims (16)

基板と、前記基板の上に形成される複数のLEDユニットを含む発光ダイオード(LED)構造であって、
前記基板の上に結合層が形成されており、前記結合層の上に第1のドーピング型半導体層が形成されており、前記第1のドーピング型半導体層は前記複数のLEDユニットの共通の電極を構成し、
LEDユニットはさらに、
記第1のドーピング型半導体層の上に形成される第2のドーピング型半導体層と、
前記基板に形成される接触部と、
前記接触部及び前記第2のドーピング型半導体層に接触する電極層と、を含み、
前記第2のドーピング型半導体層は前記LEDユニットの他方の電極を構成し、前記接触部は、前記複数のLEDユニットが個別に機能できるように、前記電極層を介して前記LEDユニットに駆動電圧を提供するように構成される、発光ダイオード構造。
A light emitting diode (LED) structure including a substrate and a plurality of LED units formed on the substrate,
a bonding layer is formed on the substrate, and a first doped semiconductor layer is formed on the bonding layer, the first doped semiconductor layer forming a common electrode of the plurality of LED units;
Each LED unit further includes:
a second doped type semiconductor layer formed on the first doped type semiconductor layer;
A contact portion formed on the substrate;
an electrode layer in contact with the contact portion and the second doped type semiconductor layer;
the second doped type semiconductor layer constitutes the other electrode of the LED unit, and the contact portion is configured to provide a driving voltage to the LED unit through the electrode layer so that the plurality of LED units can function individually.
前記複数のLEDユニットのうち、いずれのLEDユニットの2のドーピング型半導体層も、隣接するLEDユニットの2のドーピング型半導体層から電気的に絶縁されている請求項1に記載の発光ダイオード構造。 2. The light emitting diode structure of claim 1, wherein the second doping type semiconductor layer of any one of the plurality of LED units is electrically insulated from the second doping type semiconductor layer of an adjacent LED unit. LEDユニットは、前記第1のドーピング型半導体層と前記第2のドーピング型半導体層との間に形成される多重量子井戸(MQW)層をさらに含む請求項1に記載の発光ダイオード構造。 10. The light emitting diode structure of claim 1, wherein each LED unit further comprises a multiple quantum well (MQW) layer formed between the first doped type semiconductor layer and the second doped type semiconductor layer. 前記第1のドーピング型半導体層はp型半導体層であり、前記第2のドーピング型半導体層はn型半導体層である請求項1に記載の発光ダイオード構造。 2. The light emitting diode structure of claim 1, wherein the first doping type semiconductor layer is a p-type semiconductor layer and the second doping type semiconductor layer is an n-type semiconductor layer . 各LEDユニットは、前記第1のドーピング型半導体層の一部と前記第2のドーピング型半導体層の上に形成されるパッシベーション層をさらに含み、Each LED unit further includes a passivation layer formed on a portion of the first doped type semiconductor layer and the second doped type semiconductor layer;
前記電極層は前記パッシベーション層の一部の上に形成される請求項1に記載の発光ダイオード構造。2. The light emitting diode structure of claim 1, wherein the electrode layer is formed on a portion of the passivation layer.
前記基板は、前記接触部を介して前記複数のLEDユニットを駆動するように構成される駆動回路を含む請求項1に記載の発光ダイオード構造。 2. The light emitting diode structure of claim 1, wherein the substrate includes a driving circuit configured to drive the plurality of LED units through the contacts . 記第1のドーピング型半導体層には複数の開口が設けられて前記接触部を露出させ、前記電極層は前記開口を介して前記接触部に接続されている請求項6に記載の発光ダイオード構造。 7. The light emitting diode structure of claim 6 , wherein the first doping type semiconductor layer is provided with a plurality of openings to expose the contacts, and the electrode layer is connected to the contacts through the openings. 前記結合層は導電材料からなるか、及び/又は、the bonding layer is made of a conductive material; and/or
前記結合層と前記第1のドーピング型半導体層との間には前記第1のドーピング型半導体層とオーミック接触する導電層がさらに設けられる請求項1に記載の発光ダイオード構造。2. The light emitting diode structure as claimed in claim 1, further comprising a conductive layer disposed between the bonding layer and the first doped type semiconductor layer and in ohmic contact with the first doped type semiconductor layer.
結合層によって半導体層を第1の基板の上に接合することであって、前記半導体層は前記結合層から離れる方向において順次設けられる第1のドーピング型半導体層と第2のドーピング型半導体層含むとと、
第1のエッチング操作を行うことにより、前記第2のドーピング型半導体層の一部を除去して互いに電気的に絶縁される複数の第2のドーピング型半導体メサを形成するとともに、前記第1のドーピング型半導体層の、隣接する第2のドーピング型半導体メサ同士の間にある部分を露出させることであって、前記第1のドーピング型半導体層は複数のLEDユニットの共通の電極を構成し、各第2のドーピング型半導体メサは1つのLEDユニットの他方の電極を構成することと、
第2のエッチング操作を行うことにより、前記第1のドーピング型半導体層の露出部分において複数の開口を形成して前記第1の基板における複数の接触部を露出させることであって、前記複数の接触部と前記複数の第2のドーピング型半導体メサとは一対一対応して、各接触部は1つのLEDユニットに電圧を提供するように構成されることと、
各LEDユニットの電極層を形成することであって、前記電極層は前記LEDユニットの第2のドーピング型半導体メサ及びそれに対応する接触部を同時に接触し、それによって前記第2のドーピング型半導体メサと前記接触部とが接続して前記LEDユニットが個別に機能できるようにすることと、を含む発光ダイオード構造の製造方法。
Bonding a semiconductor layer onto a first substrate by a bonding layer , the semiconductor layer including a first doped type semiconductor layer and a second doped type semiconductor layer disposed sequentially in a direction away from the bonding layer ;
performing a first etching operation to remove a portion of the second doped type semiconductor layer to form a plurality of second doped type semiconductor mesas electrically insulated from each other and to expose a portion of the first doped type semiconductor layer between adjacent second doped type semiconductor mesas , wherein the first doped type semiconductor layer constitutes a common electrode of a plurality of LED units and each second doped type semiconductor mesa constitutes the other electrode of one LED unit;
performing a second etching operation to form a plurality of openings in the exposed portion of the first doped type semiconductor layer to expose a plurality of contacts in the first substrate, the plurality of contacts having a one-to-one correspondence with the plurality of second doped type semiconductor mesas, each contact being configured to provide a voltage to one LED unit;
forming an electrode layer for each LED unit, the electrode layer simultaneously contacting a second doping type semiconductor mesa and a corresponding contact portion of the LED unit, whereby the second doping type semiconductor mesa and the contact portion are connected to enable the LED units to function individually.
前記した、各LEDユニットの電極層を形成することの前に、前記製造方法は、Before forming the electrode layer of each LED unit, the manufacturing method includes:
前記半導体層の上にパッシベーション層を形成することと、forming a passivation layer over the semiconductor layer;
各第2のドーピング型半導体メサの上に位置する前記パッシベーション層において第1の開口部を形成して前記第2のドーピング型半導体メサの一部を露出させ、各接触部の上に位置する前記パッシベーション層において第2の開口部を形成して前記接触部を露出させることと、をさらに含む請求項9に記載の発光ダイオード構造の製造方法。10. The method of claim 9, further comprising: forming a first opening in the passivation layer over each second doping type semiconductor mesa to expose a portion of the second doping type semiconductor mesa; and forming a second opening in the passivation layer over each contact to expose the contact.
前記第1のエッチング操作の行うことは、
記第1のドーピング型半導体層の露出部分を、予め決められた厚さになるまで薄くすること、をさらに含み、
前記予め決められた厚さの第1のドーピング型半導体層は、前記複数のLEDユニットの間において水平に延びる請求項に記載の製造方法。
The first etching operation is performed by:
thinning the exposed portion of the first doped type semiconductor layer to a predetermined thickness ;
The method of claim 9 , wherein the first doping type semiconductor layer of predetermined thickness extends horizontally between the plurality of LED units.
前記した、結合層によって半導体層を第1の基板の上に接合することの前に、前記製造方法は、
前記第1の基板において前記複数の接触部を備える駆動回路を形成することと、
第2の基板の上に前記半導体層を形成することと、をさらに含み、
前記した、結合層によって半導体層を第1の基板の上に接合することの後に、前記製造方法は、
前記第2の基板を除去すること、をさらに含む請求項に記載の製造方法。
Prior to bonding the semiconductor layer onto the first substrate by the bonding layer, the method further comprises:
forming a drive circuit comprising the plurality of contacts on the first substrate;
forming the semiconductor layer on a second substrate ;
After bonding the semiconductor layer onto the first substrate by the bonding layer, the method further comprises:
The method of claim 9 further comprising removing the second substrate.
前記した、第2の基板の上に前記半導体層を形成することの後に、前記製造方法は、After forming the semiconductor layer on the second substrate, the method further comprises:
前記半導体層の上に、前記第1のドーピング型半導体層を覆って前記第1のドーピング型半導体層とオーミック接触する導電層を形成することをさらに含み、forming a conductive layer on the semiconductor layer, the conductive layer covering the first doped type semiconductor layer and in ohmic contact with the first doped type semiconductor layer;
前記した、結合層によって半導体層を第1の基板の上に接合することは、The bonding of the semiconductor layer onto the first substrate by the bonding layer may include:
前記結合層及び前記導電層を介して、前記半導体層を前記第1の基板の上に接合することを含む請求項12に記載の製造方法。The method of claim 12 , further comprising bonding the semiconductor layer onto the first substrate through the bonding layer and the conductive layer.
前記結合層は導電材料からなる請求項9又は13に記載の製造方法。The method according to claim 9 or 13, wherein the bonding layer is made of a conductive material. 前記半導体層は前記第1のドーピング型半導体層と前記第2のドーピング型半導体層との間に形成される多重量子井戸層をさらに含む請求項9に記載の製造方法。10. The method of claim 9, wherein the semiconductor layer further comprises a multiple quantum well layer formed between the first doped type semiconductor layer and the second doped type semiconductor layer. 前記第1のドーピング型半導体層はp型半導体層であり、前記第2のドーピング型半導体層はn型半導体層である請求項9に記載の製造方法。10. The method of claim 9, wherein the first doping type semiconductor layer is a p-type semiconductor layer and the second doping type semiconductor layer is an n-type semiconductor layer.
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