JP7374516B2 - 超低漏洩電流を伴うマイクロled - Google Patents
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Description
本出願は、米国特許法第119条(e)項の下で、以下の同時係属中でかつ同一出願人による出願の利益を主張する:
連邦支援研究および開発に関する陳述
本発明は、米国陸軍研究所から授与された補助金番号W911NF-09-D-0001の下の政府支援によって行われた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
1.発明の分野
本発明は、超低漏洩電流を伴うマイクロサイズの発光ダイオード(マイクロLED)に関する。
(注:本出願は、括弧内の1またはこれより大きい参照番号、例えば、[x]によって本明細書全体を通じて示されるとおり、多くの異なる刊行物を参照する。これらの参照番号に従って整理されたこれらの異なる刊行物のリストは、以下の「参考文献」という標題の節において見出され得る。これら刊行物の各々は、本明細書に参考として援用される。)
本発明は、超低漏洩電流を伴うマイクロLEDを開示する。具体的には、本発明は、側壁損傷および表面再結合を低減または排除する、化学処理、続いて、コンフォーマル誘電体蒸着を使用する、μLEDのための側壁パッシベーション法を記載し、上記パッシベーション処理したμLEDは、側壁処理なしのμLEDより高い効率を達成し得る。さらに、μLEDの側壁プロフィールは、化学処理の条件を変動させることによって変更され得る。
好ましい実施形態の以下の説明において、参照は、本明細書の一部を形成しかつ本発明が実施され得る具体的実施形態の例証によって示される添付の図面に対してなされる。他の実施形態が利用され得、構造変化が、本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることは、理解されるべきである。
III族窒化物またはIII~V族のLEDは、固体素子の照明用途のために開発された。ここでIII族窒化物またはIII-Vとは、化学式 GawAlxInyBzN(ここで0≦w≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、およびw+x+y+z=1)を有する(Ga、Al、In、B)N半導体の任意の合金組成物に言及する。
本発明において、サイズ非依存性ピークEQE挙動を伴うμLEDは、化学処理および原子層堆積(ALD)側壁パッシベーションの組み合わせを使用することによって、10×10μm2から100×100μm2までを示した。化学処理および側壁パッシベーションは、μLEDの理想係数を、3.4から2.5へと改善した。化学処理およびALD側壁パッシベーションの組み合わせからの結果は、サイズ依存性効率の問題が、ドライエッチング後の適切な側壁処理で解決され得ることを示唆する。
図8は、本発明の1つの実施形態において使用されるプロセス工程のフローチャートである。
μLEDは、超高解像度を有するディスプレイを生じ得、かつ現在のディスプレイ技術よりエネルギー効率的である、将来的なディスプレイ用途に関する最も有望な候補である。μLEDを有するディスプレイを形成するために、数千万から数億個のμLEDが必要とされ、各μLEDは、可能な限り効率的であるべきである。言い換えると、μLEDは、高い光出力および低い漏洩電流を有するべきである。本発明を使用することによって、各μLEDは、漏洩電流を低減し、かつ光出力を増大させることによって、より効率的であり得る。本発明において記載される処理ありのμLEDは、均一な光放射、高い光出力電力性能、および超低漏洩電流を伴う電流電圧特性を有する。本発明は、高エネルギー効率を有するディスプレイを提供するμLED性能に役立ち得る。
これは、本発明の好ましい実施形態の説明を締めくくる。本発明の1またはこれより多くの実施形態の前述の説明は、例証および説明の目的で提示されている。網羅的であることまたは本発明を開示される正確な形態に限定することは意図されない。多くの改変およびバリエーションが、上記の教示に鑑みて可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によって限定されるのではなく、むしろ本明細書に添付される特許請求の範囲によって限定されることが意図される。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目1)
方法であって、
1またはこれより多くのIII族窒化物半導体層を基材上に成長させる工程;
デバイスの製作の間に前記III族窒化物半導体層をドライエッチングする工程であって、ここで前記ドライエッチングは、前記デバイスの1またはこれより多くの側壁に欠陥および表面状態を導入し、前記欠陥および表面状態は、電荷キャリアトラップとして働き、前記欠陥および表面状態は、前記デバイスの漏洩電流および前記デバイスにおける非発光再結合の確率を増大させる工程;
1またはこれより多くの化学処理を行って、前記デバイスの側壁から損傷を除去する工程;ならびに
1またはこれより多くの誘電体材料を前記デバイスの側壁に蒸着させて、前記デバイスの側壁をパッシベーション処理し、前記ドライエッチングによって生成される前記デバイスの漏洩電流を低下させるために前記欠陥および表面状態を埋める工程、
を包含する方法。
(項目2)
前記化学処理は、前記誘電体材料が蒸着される前に行われる、項目1に記載の方法。
(項目3)
他の製作プロセスが、前記化学処理を行う工程と前記誘電体材料を蒸着する工程との間に、前記デバイスに対して行われる、項目2に記載の方法。
(項目4)
前記誘電体材料が、前記化学処理が行われる前に蒸着される、項目1に記載の方法。
(項目5)
他の製作プロセスは、前記誘電体材料を蒸着する工程と前記化学処理を行う工程との間に、前記デバイスに対して行われる、項目4に記載の方法。
(項目6)
前記ドライエッチングは、プラズマベースのドライエッチングを含み、前記プラズマベースのドライエッチングは、前記化学処理を行う工程および/または前記誘電体材料を蒸着する工程からの効果を増強するように変更される、項目1に記載の方法。
(項目7)
前記化学処理は、水酸化カリウム(KOH)を使用するウェットエッチングを含む、項目1に記載の方法。
(項目8)
前記デバイスは、前記化学処理を行う前に保護される、項目1に記載の方法。
(項目9)
前記デバイスの側壁のうちの1またはこれより多くのプロフィールは、前記化学処理によって変更される、項目1に記載の方法。
(項目10)
前記誘電体材料は、III族窒化物半導体層と比較して、より大きな電気抵抗を有する、項目1に記載の方法。
(項目11)
前記誘電体材料は、SiO 2 、SiN x 、Al 2 O 3 、AlN、または別の絶縁性の酸化物もしくは窒化物を含む、項目1に記載の方法。
(項目12)
前記誘電体材料の蒸着は、コンフォーマル側壁カバレッジを提供する蒸着法を使用して行われる、項目1に記載の方法。
(項目13)
前記誘電体材料の蒸着は、原子層堆積(ALD)を使用して行われる、項目12に記載の方法。
(項目14)
前記デバイスの漏洩電流の低減は、前記デバイスの効率の増大を生じる、項目1に記載の方法。
(項目15)
項目1に記載の方法を使用して製作されるデバイス。
Claims (11)
- 方法であって、
1またはこれより多くのIII族窒化物半導体層を基材上に成長させる(800)工程;
デバイスの製作の間に前記III族窒化物半導体層のプラズマベースのドライエッチングを行って(801)メサを規定する工程であって、ここで前記プラズマベースのドライエッチングは、前記メサの1またはこれより多くの側壁に欠陥および表面状態を導入し、前記欠陥および表面状態は、電荷キャリアトラップとして働き、前記欠陥および表面状態は、前記デバイスの漏洩電流および前記デバイスにおける非発光再結合の確率を増大させる工程;
1またはこれより多くの化学処理を行って(802)、前記メサの側壁から、前記プラズマベースのドライエッチングから生じる損傷を除去する工程であって、ここで、前記化学処理が、水酸化カリウム(KOH)を使用して前記メサの側壁を処理することを含む、工程;ならびに
原子層堆積(ALD)を使用して、二酸化ケイ素(SiO 2 )から構成される誘電体材料を前記メサの側壁に蒸着させて(803)、前記メサの側壁をパッシベーション処理し、前記プラズマベースのドライエッチングによって生成される前記デバイスの漏洩電流を低下させるために前記欠陥および表面状態を埋める工程、
を包含する方法。 - 前記化学処理は、前記誘電体材料が蒸着される(803)前に行われる(802)、請求項1に記載の方法。
- 他の製作プロセスが、前記化学処理を行う(802)工程と前記誘電体材料を蒸着する(803)工程との間に、前記デバイスに対して行われる、請求項2に記載の方法。
- 誘電体材料が、前記化学処理が行われる(802)前に蒸着される、請求項1に記載の方法。
- 他の製作プロセスは、前記化学処理を行う(802)工程の前に、前記デバイスに対して行われる、請求項4に記載の方法。
- 前記化学処理は、水酸化カリウム(KOH)を使用するウェットエッチングを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記デバイスは、前記化学処理を行う(802)前に保護される、請求項1に記載の方法。
- 前記デバイスの側壁のうちの1またはこれより多くのプロフィールは、前記化学処理によって変更される、請求項1に記載の方法。
- 前記誘電体材料は、III族窒化物半導体層と比較して、より大きな電気抵抗を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記誘電体材料の蒸着(803)は、コンフォーマル側壁カバレッジを提供する蒸着法を使用して行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記デバイスの漏洩電流の低減は、前記デバイスの効率の増大を生じる、請求項1に記載の方法。
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