KR102488929B1 - 포토레지스트의 광발광 패드들을 포함하는 광전자 디바이스를 제조하기 위한 프로세스 - Google Patents

포토레지스트의 광발광 패드들을 포함하는 광전자 디바이스를 제조하기 위한 프로세스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드들(4)의 매트릭스 어레이 및 상기 발광 다이오드들(4) 중 적어도 일부에 대면하여 각각 위치된 복수의 광발광 패드(61, 62, 63...)를 포함하는 광전자 디바이스(1)를 생성하기 위한 프로세스에 관한 것이고, 상기 방법은: - 캐리어 표면(3; 3') 상에 사전에 퇴적된 광발광 입자들을 포함하는 적어도 하나의 포토레지스트(51, 52, 53...)의 포토리소그래피에 의해 상기 복수의 광발광 패드(61, 62, 63...)를 형성하는 단계; 및 - 상기 광발광 패드들(61, 62, 63...)의 측면 플랭크들(81, 82, 83...) 상에 적어도 하나의 박층 부분(91, 92, 93...)을 퇴적함으로써, 상기 측면 플랭크들(81, 82, 83...)을 커버하는 반사 벽들(101, 102, 103...)을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

포토레지스트의 광발광 패드들을 포함하는 광전자 디바이스를 제조하기 위한 프로세스
본 발명의 분야는 광발광 패드들과 연관된 발광 다이오드들을 포함하는 광전자 디바이스들을 제조하기 위한 방법들이다. 본 발명은 특히 이미지들을 투사하기 위한 디스플레이 스크린들 또는 시스템들에 적용가능하다.
방출 표면을 가진 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이(matrix array)를 포함하는 다양한 광전자 디바이스들이 존재하며, 이 방출 표면은 광발광 패드들로 적어도 부분적으로 코팅된다. 그런 광전자 디바이스들은 다양한 컬러들의 발광 화소들의 매트릭스 어레이를 포함하는 디스플레이 스크린들 또는 이미지-투사 시스템들을 형성할 수 있다.
발광 다이오드들은 주기율 표의 III족 V족 원소들(이를테면 III-V 화합물) 및 특히 갈륨 질화물(GaN), 인듐 갈륨 질화물(InGaN) 또는 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN)을 포함하는 반도체에 기반할 수 있다. 발광 다이오드들은, 발광 다이오드들에 의해 방출된 광 방사선이 투과되는 방출 표면을 가진 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이를 형성하도록 배열된다.
따라서, 디스플레이 스크린 또는 이미지-투사 시스템의 경우, 광전자 디바이스는 발광 화소들의 매트릭스 어레이를 포함할 수 있고, 각각의 발광 화소들은 하나 이상의 발광 다이오드를 포함한다. 다양한 컬러들, 예컨대 청색, 녹색 또는 적색의 광을 방출하기에 적합한 발광 화소들을 획득할 목적으로, 발광 다이오드들은 청색 광을 방출하도록 설계될 수 있고, 소정의 발광 화소들은 발광 다이오드들에 의해 방출된 청색 광을 적어도 부분적으로 흡수하고 응답으로 녹색 또는 적색 광을 방출하기에 적합한 광발광 패드들을 포함할 수 있다. 광발광 패드들은 통상적으로 광발광 재료, 이를테면 세륨-도핑 이트륨 알루미늄 가닛(garnet)(YAG:Ce)의 입자들을 포함하는 결합 매트릭스로 형성된다.
일반적으로, 콘트라스트(contrast)를 최적화하면서 해상도가 증가되게 하는 광전자 디바이스를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이 필요하다.
본 발명의 목적은 발광 다이오드들 및 광발광 패드들을 포함하는 광전자 디바이스를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이고, 상기 방법은 고-해상도 및 고-콘트라스트 광전자 디바이스들이 획득되게 한다.
이 목적을 위해, 본 발명의 하나의 주제는 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이 및 상기 발광 다이오드들의 적어도 일부에 대면하여 각각 배치된 복수의 광발광 패드를 포함하는 광전자 디바이스를 생성하기 위한 광전자 디바이스를 제조하기 위한 방법이고, 방법은:
- 광발광 입자들을 포함하는 적어도 하나의 포토레지스트로부터 포토리소그래피에 의해 상기 복수의 광발광 패드를 형성하는 단계 - 상기 포토레지스트는 지지 표면 상에 사전에 퇴적되었음 -;
- 측면 플랭크(flank)들 상에 적어도 하나의 박층 섹션의 퇴적에 의해 상기 광발광 패드들의 측면 플랭크들을 커버하는 반사 벽들을 형성하는 단계
를 포함한다.
다음은 이 방법의 확실히 바람직한 양상들이지만 비제한적 양상들이다.
반사 벽들을 형성하는 단계는 광발광 패드들을 커버하기 위해 반사 재료로 이루어진 적어도 하나의 박층을 등각으로 퇴적하고, 이어서 광발광 패드들의 상부 표면으로 지칭되는 것을 자유롭게 하기 위해 퇴적된 박층들을 국부적으로 에칭하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 상부 표면은 상기 지지 표면에 대향하여 위치된다.
복수의 광발광 패드를 형성하고 반사 벽들을 형성하는 단계들은:
- 제1 광발광 입자들을 포함하는 제1 포토레지스트로부터 포토리소그래피에 의해 복수의 제1 광발광 패드를 형성하는 단계 - 상기 제1 포토레지스트는 상기 지지 표면 상에 사전에 퇴적되었음 -;
- 제1 광발광 패드들 상에 얇은 반사 층을 등각으로 퇴적하고 이어서 제1 광발광 패드들의 상부 표면을 자유롭게 하기 위해 국부적으로 에칭함으로써 상기 제1 광발광 패드들의 측면 플랭크들을 커버하는 제1 반사 벽들을 형성하는 단계; 및
- 제2 광발광 입자들을 포함하는 제2 포토레지스트로부터 포토리소그래피에 의해 복수의 제2 광발광 패드를 형성하는 단계 - 상기 제2 포토레지스트는 상기 지지 표면 상에 사전에 퇴적되었고, 제2 광발광 입자들은 제1 광발광 입자들과 상이함 -
를 포함할 수 있다.
방법은, 복수의 제2 광발광 패드를 형성하는 단계 이후에:
- 제1 및 제2 광발광 패드들 상에 얇은 반사 층을 등각으로 퇴적하고 이어서 제1 및 제2 광발광 패드들의 상부 표면을 자유롭게 하기 위해 국부적으로 에칭함으로써 상기 제2 광발광 패드들의 측면 플랭크들을 커버하는 제2 반사 벽들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
각각의 제2 광발광 패드는 바람직하게 적어도 하나의 제1 반사 벽과 접촉한다.
각각의 제1 반사 벽은 바람직하게 10 nm 내지 500 nm의 두께를 가진다.
복수의 광발광 패드를 형성하는 단계는 적어도 제1 광발광 입자들을 포함하는 복수의 제1 광발광 패드를 형성하고 이어서 제1 광발광 입자들과 상이한 제2 광발광 입자들을 포함하는 복수의 제2 광발광 패드를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 반사 벽들을 형성하는 단계는 적어도 제1 및 제2 광발광 패드들이 형성된 이후 수행된다.
반사 벽들은 바람직하게 전착에 의해 형성된다.
광발광 입자들의 평균 크기는 바람직하게 500 nm 이하이다.
광발광 입자들은 바람직하게 양자점들이고 50 nm 이하의 평균 크기를 가진다.
광발광 패드들은 바람직하게 30 μm 이하의 평균 높이를 가진다.
발광 다이오드들은 지지 층의 주 평면에 실질적으로 직각으로 종방향으로 연장되는 세장형 3-차원 컴포넌트들일 수 있다.
발광 다이오드들은 포토레지스트 패드들 내에 위치될 수 있고, 그 패드들의 적어도 일부는 광발광 입자들을 포함하는 광발광 패드들이다.
광발광 패드들은 바람직하게 투과 표면으로 지칭되는 것인 지지 표면 상에 놓이고, 상기 지지 표면은 발광 다이오드들을 커버하는 스페이서 층에 의해 형성된다.
본 발명의 다른 주제는 광전자 디바이스이고, 광전자 디바이스는:
- 지지 층 상에 놓이는 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이;
- 상기 발광 다이오드들의 적어도 일부에 대면하여 각각 위치되고 제1 광발광 입자들을 포함하는 제1 포토레지스트로부터 각각 형성된 복수의 제1 광발광 패드 - 상기 제1 광발광 패드들은 제1 반사 벽을 형성하는 퇴적된 박층 섹션에 의해 커버되는 측면 플랭크들을 가짐 -;
- 상기 발광 다이오드들의 적어도 일부에 대면하여 각각 위치되고 제1 광발광 입자들과 상이한 제2 광발광 입자들을 포함하는 제2 포토레지스트로부터 각각 형성된 복수의 제2 광발광 패드 - 상기 패드들은 제2 반사 벽을 형성하는 퇴적된 박층 섹션에 의해 커버되는 측면 플랭크들을 가짐 -
를 포함한다.
각각의 제2 광발광 패드는 바람직하게 제1 반사 벽과 접촉한다.
발광 다이오드들은 바람직하게 지지 층에 실질적으로 직각인 종방향 축을 따라 세장형인 3-차원 구조를 가진다.
발광 다이오드들은 바람직하게 광발광 패드들 내에 위치된다.
발광 다이오드들은 바람직하게 메사(mesa) 구조를 가진다.
본 발명의 다른 양상들, 목적들, 장점들 및 특징들은 본 발명의 바람직한 실시예들의 다음 상세한 설명을 읽고 더 분명히 명확하게 될 것이고, 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 비제한 예로써 주어진다.
도 1a 내지 도 1f는 광발광 패드들이 광발광 입자들을 포함하는 다양한 포토레지스트로부터 포토리소그래피에 의해 생성되는 제1 실시예에 따른 제조 방법의 다양한 단계의 부분 개략 단면도들이다.
도 2a 내지 도 2h는, 화소들의 해상도가 제1 실시예에 따른 방법을 사용하여 획득된 해상도에 비해 증가될 수 있는, 제2 실시예에 따른 제조 방법의 다양한 단계의 부분 개략 단면도들이다.
도 3a는 각각의 제2 광발광 패드의 측면 플랭크들이 제1 반사 벽들과 접촉하는(여기서 이는 베이어 매트릭스(Bayer matrix)의 예임) 제2 실시예에 따른 제조 방법의 일 변형의 위로부터의 개략적인 부분 도면이고; 도 3b는, 반사 벽들이 경사진 제2 실시예에 따른 제조 방법의 다른 변형을 사용하여 획득된 광전자 디바이스의 개략 부분 단면도이다.
도 4a는, 발광 다이오드들이 와이어(wire) 발광 다이오드들인 제2 실시예에 따른 제조 방법에 의해 획득된 광전자 디바이스의 개략 부분 단면도이고, 도 4b는 코어(core)/쉘(shell) 구성을 가진 예시적인 와이어 발광 다이오드를 상세히 예시하고, 도 4c는 축 구성을 가진 다른 예시적인 와이어 발광 다이오드를 예시한다.
도 5는, 발광 다이오드들이 메사 다이오드들인 제2 실시예에 따른 제조 방법에 의해 획득된 광전자 디바이스의 개략 부분 단면도이다.
도 6a 내지 도 6i는 발광 다이오드들이 포토레지스트 패드들 내에 위치되는 제3 실시예에 따른 제조 방법의 다양한 단계의 개략적인 부분 단면도들이다.
도 7은, 2 개의 인접한 광발광 패드의 반사 벽들이 서로 접촉하는 제2 실시예에 따른 방법의 일 변형에 의해 획득된 광전자 디바이스의 개략 부분 단면도이다.
도면들 및 설명의 나머지에서, 동일하거나 유사한 컴포넌트들은 동일한 참조부호들에 의해 지칭된다. 게다가, 다양한 컴포넌트들은 도면들을 더 명확하게 하기 위해 실척으로 도시되지 않는다. 게다가, 다양한 실시예들 및 변형들은 서로 배타적이지 않고 함께 조합될 수 있다. 달리 표시되지 않으면, "실질적으로", "약" 및 "대략"이라는 용어는 10% 이내를 의미한다.
본 발명은 발광 다이오드들 및 광발광 패드들을 포함하는 광전자 디바이스를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 더 정확하게, 광전자 디바이스는 다양한 발광 화소들에 분포된 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이를 포함하며, 광발광 패드들 각각은 발광 다이오드들의 적어도 일부에 대면하여 위치된다. 대면하여 위치됨으로써가 의미하는 것은, 광발광 패드들이 발광 다이오드들에 직접 대향하여 위치되고 발광 다이오드들로부터 이격되거나 접촉할 수 있다는 것이다.
아래에 주어진 세부사항들인 일 실시예에 따라, 광발광 패드들은 발광 다이오드들에 대면하여 위치되고 스페이서 층에 의해 발광 다이오드들로부터 이격될 수 있다. 다른 말로, 광발광 패드들은 발광 다이오드들과 접촉하지 않는다. 광발광 패드들은 스페이서 층의 광학 투과 표면으로 지칭되는 것인 지지 표면 상에 놓일 수 있다. 투과 표면은, 광발광 패드들의 방향으로 발광 다이오드들에 의해 방출된 여기 방사선으로 지칭되는 것이 광 방사선이 투과되는 스페이서 층의 표면이다. 변형으로서, 투과 표면은, 광발광 패드들이 사전에 생성된 투명 플레이트의 표면일 수 있고, 이어서 투명 플레이트는 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이에, 예컨대 스페이서 층 상에 부가 및 고정된다.
아래에 주어진 세부사항들인 다른 실시예에 따라, 광발광 패드들은 발광 다이오드들에 대면하여 위치되고 발광 다이오드들과 접촉할 수 있다. 다른 말로, 발광 화소에서, 발광 다이오드들은 대응하는 광발광 패드 내에 위치되고 접촉한다. 이어서, 광발광 패드는 대응하는 발광 다이오드들 각각을 둘러싼다. 발광 다이오드들 및 광발광 패드들은 지지 층으로 지칭되는 것의 하나의 그리고 동일한 지지 표면 상에 놓인다. 이 실시예는 보다 특히 와이어 발광 다이오드들과 관련이 있다.
광발광 패드들은 발광 다이오드들에 의해 방출된 여기 광 방사선을 상이한 파장의 발광 광 방사선이라 칭해지는 것으로 적어도 부분적으로 변환시키기에 적합하다. 각각의 광발광 패드는, 여기 및 발광 광 방사선에 투명하고 광발광 입자들이 분산된 결합 매트릭스를 포함한다. 광발광 패드들은 지지 표면, 예컨대 발광 다이오드들이 또한 놓이는 지지 층의 표면, 또는 발광 다이오드들을 커버하는 투명 스페이서 층의 표면, 또는 심지어 부가된 투명 플레이트의 표면 상에 놓인다. 각각의 광발광 패드는 지지 표면에 대향하는, 광발광 광 방사선을 투과시키도록 의도된 상부 표면이라 칭해지는 것, 및 상부 표면으로부터 지지 표면까지 연장되고 따라서 측방향으로 패드의 경계를 이루는 측면 플랭크들을 가진다.
광발광 패드들의 결합 매트릭스는 여기서 포토레지스트이다. 포토레지스트에 의해, 여기서 의미된 것은 여기서 포토리소그래피 단계의 맥락에서, 포토레지스트에 적용되는 주어진 광 방사선의 효과하에서 현상액에서 용해도가 변화하는 재료이다. 포토레지스트는 포지티브 또는 네거티브 레지스트들로부터 선택될 수 있고, 포토레지스트의 이들 카테고리들은 통상의 기술자들에게 알려져 있다. 각각의 광발광 패드는 광발광 입자들을 포함하여, 하나의 패드로부터 다음 패드까지 동일하거나 상이할 수 있는 포토레지스트로 형성된다.
포토레지스트는 발광 다이오드들 및 광발광 입자들에 의해 방출된 광 방사선에 투명하고 광학적으로 불활성이다. 따라서, 레지스트는 발광 다이오드들에 의해 방출된 광 및 광발광 입자들에 의해 방출된 광의 적어도 50% 및 바람직하게 적어도 80%를 투과시키고, 이 광의 흡수에 응답하여 광을 방출하지 않는다. 레지스트는 실리콘, 폴리실록산, 이를테면 PDMS(polydimethylsiloxane), 레지스트 SU-8, 열가소성 중합체들, 이를테면 PMMA(polymethyl methacrylate), 폴리이미드 또는 다른 적합한 포토레지스트들로부터 선택될 수 있다.
광발광 입자들은 여기 광을 더 긴 파장의 발광 광으로 적어도 부분적으로 변환시키기에 적합한 적어도 하나의 광발광 재료의 입자들이다. 예로써, 광발광 입자들은 청색 광, 즉 파장이 약 440 nm 내지 490 nm의 광을 흡수하고, 그리고 녹색에서, 즉 약 495 nm 내지 560 nm의 파장에서 방출하거나, 심지어 적색에서, 즉 600 nm 내지 650 nm의 파장에서 방출하기에 적합할 수 있다. 파장에 의해, 여기서 의미된 것은 방출 스펙트럼의 세기 피크의 파장이다. 순수하게 예시적 예에 의해, 발광 다이오드들은 세기 피크가 380 nm 내지 490 nm에 위치된 방출 스펙트럼을 가질 수 있다.
광발광 입자들은 서로 분리되고 임의의 형상, 예컨대 구형, 각진 형, 평포형, 세장형 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 입자의 크기는 여기서 입자의 가장 작은 치수이고, 평균 크기는 입자들의 크기의 산술 평균이다. 광발광 입자들은 0.2 nm 내지 1000 nm, 예컨대 500 nm, 예컨대 100 nm, 및 바람직하게 50 nm보다 낮은 평균 크기를 가질 수 있다.
바람직하게, 광발광 입자들은 양자점들의 형태, 즉 양자 구속이 실질적으로 3 차원인 반도체 단결정들의 형태를 취한다. 이어서, 양자점들의 평균 크기는 0.2 nm 내지 50 nm이고 예컨대 1 nm 내지 30 nm일 수 있다. 양자점들은, 예컨대 구리 또는 망간, 그래핀이 도핑된 CdSe(cadmium selenide), InP(indium phosphide), InGaP(indium gallium phosphide), CdS(cadmium sulphide), ZnS(zinc sulphide), CdO(cadmium oxide) 또는 ZnO(zinc oxide), CdZnSe(cadmium zinc selenide), ZnSe(zinc selenide) 또는 다른 적합한 반도체들로부터 선택될 수 있는 적어도 하나의 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 양자점들은 또한 코어/쉘 구조를 가질 수 있고, 코어/쉘은 재료의 조합들, 이를테면 CdSe/ZnS, CdSe/CdS, CdSe/CdS/ZnS, PbSe/PbS, CdTe/CdSe, CdSe/ZnTe, InP/ZnS 등으로 만들어진다. 광발광 입자들의 크기 및/또는 조성은 발광에 대해 원해지는 파장에 의존하여 선택된다.
광발광 패드들 각각은 포토레지스트 블록 형태를 취하고, 그 블록 두께는 그 블록이 놓이는 표면에 직각인 축을 따라 자신의 가장 큰 치수로서 정의된다. 패드들이 놓이는 상기 표면에 평행한 평면에서 패드들의 단면은 다양한 형상들일 수 있고 예컨대 원형, 달걀형, 다각형 및 예컨대 삼각형, 정사각형, 직사각형 또는 심지어 육각형일 수 있다. 여기서, 패드의 폭은 패드의 단면의 횡방향 치수인 것으로 정의된다. 국부적 폭은 패드의 주어진 높이에서 패드의 폭이다. 평균 폭은 패드의 두께에 걸쳐 국부적 폭들의 평균(예컨대 산술 평균)이다.
광발광 패드의 두께는 0.1 μm 내지 50 μm일 수 있고, 바람직하게 1 μm 내지 30 μm이고 예컨대 약 20 μm와 동일하다. 광발광 패드의 폭은 발광 화소의 폭에 의존하고 그러므로 광전자 디바이스의 애플리케이션에 의존한다. 광발광 패드는 디스플레이 스크린 또는 투사 시스템의 경우 0.5 μm 내지 100 μm, 예컨대 1 μm 내지 20 μm 및 예컨대 약 10 μm와 동일할 수 있다. 게다가, 포토레지스트에서 광발광 입자들의 단위 중량 당 분율은 10% 내지 70%일 수 있고, 바람직하게 25% 내지 60%이고 예컨대 30%와 동일하다. 분율은 특히 포토레지스트의 두께 모두가 포토리소그래피 단계에 노출되게 하기 위해 광발광 패드의 두께, 및 원하는 광 변환 효율에 의존하게 적응된다.
도 1a 내지 도 1f는 제1 실시예에 따른 발광 다이오드들을 포함하는 광전자 디바이스를 제조하기 위한 방법을 예시한다.
평면(X, Y)이 실질적으로 광전자 칩(2)의 주 평면에 평행하고 그리고 Z-축이 XY-평면에 직각 방향으로 배향되는 직접 3-차원 좌표계(X,Y,Z)가 여기서 정의되고 상세한 설명의 나머지에서 참조될 것이다.
도 1a는 투과 표면(3)을 가진 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이의 제공 및 제1 광발광 입자들을 포함하는 제1 포토레지스트(51)의 퇴적을 예시한다.
발광 다이오드들(도시되지 않음)의 매트릭스 어레이는 여기서 광전자 칩(2)에 형성되고 발광 화소들(P)의 매트릭스 어레이를 정의한다. 광전자 칩(2)의 하나의 표면은 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이의 투과 표면(3)을 형성한다. 투과 표면(3)은, 광 추출이 개선되게 하는 마이크로구조들이 선택적으로 본원에 제시될 수 있지만, 여기서 실질적으로 평면이다.
발광 다이오드들은 여기서 하나의 그리고 동일한 반도체 화합물, 예컨대 III-V 화합물, 이를테면 GaN에 기반한다. 이런 기반에 의해, 의미된 것은, 발광 다이오드들이 주로 상기 반도체 화합물로 만들어지는 것이다. 아래에서 상세된 바와 같이, 각각의 발광 다이오드는 제1 및 제2 도핑된 반도체 섹션의 스택(stack)을 포함하고, 그 섹션들 사이에 활성 구역이 위치된다. 활성 구역은, 광 방사선이 생성되는 발광 다이오드의 구역이다. 발광 다이오드들은 다양한 구조들, 이를테면 와이어 또는 메사 구조들을 가질 수 있고, 이의 예들은 각각 도 4b 및 도 4c 및 도 5를 참조하여 아래에 설명된다. 이 예에서, 발광 다이오드들은 청색 광, 즉 발광 다이오드들의 방출 스펙트럼이 약 440 nm 내지 490 nm의 파장에서 세기 피크를 가진 광을 방출하도록 설계된다.
제1 포토레지스트(51)는 여기서 발광 다이오드들과 접촉하지 않고 발광 다이오드들 상에 퇴적된다. 더 정확히, 제1 포토레지스트(51)는 발광 다이오드들에 대면하게 위치되도록, 여기서 광전자 칩(2)의 투과 표면(3)인 지지 표면 상에 퇴적된다. 제1 포토레지스트(51)는 발광 다이오드들에 의해 방출된 청색 광을 적색 광, 녹색 광 또는 다른 컬러의 광 및 여기서, 예컨대 적색 광으로 적어도 부분적으로 변환시키기에 적합한 제1 광발광 입자들, 여기서 양자점들을 포함한다. 포토레지스트(51)는 투과 표면(3)을 완전히 커버하도록 퇴적될 수 있다. 포토레지스트(51)는 통상의 기술자들에게 알려진 종래의 기법, 예컨대 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 윤전그라비어(rotogravure) 프린팅, 스크린 프린팅 등을 사용하여 퇴적될 수 있다.
포토레지스트(51)는 투과 표면(3) 상의 모든 곳에서 실질적으로 일정한 국부적 두께를 가지며 바람직하게 0.1 μm 내지 50 μm이고, 바람직하게 1 μm 내지 40 μm이고 그리고 예컨대 약 20 μm와 동일한 평균 두께를 가진다.
이 예에서, 포토레지스트(51)는 발광 다이오드들에 의해 방출된 청색 광을 적색 광으로 적어도 부분적으로 변환시키기에 적합한 광발광 입자들, 여기서 양자점들을 포함한다. 예로써, 평균 크기가 약 3 nm 내지 12 nm인 CdSe 반도체 나노결정들로부터 형성된 양자점들은 청색 광을 적색 광으로 변환시키기에 적합하다. 제1 포토레지스트(51)는 10% 내지 70%일 수 있고, 바람직하게 25% 내지 60%이고 예컨대 약 30%과 동일한 양자점들의 단위 중량 당 분율을 포함한다.
도 1b는 제1 포토레지스트(51)로부터 포토리소그래피에 의해 제1 광발광 패드들(61)을 형성하는 단계를 예시한다. 제1 패드들(61)은 서로 분리되고 적색 광을 방출하도록 의도된 화소들(PR)의 투과 표면(3) 상에 위치결정된다.
이 예에서, 모든 제1 광발광 패드들(61)은 실질적으로 서로 동일한 치수들을 가진다. 모든 제1 광발광 패드들(61)은 여기서 XY-평면에서 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 가진 제1 포토레지스트(51)의 블록으로 형성된다. 따라서, 각각의 제1 광발광 패드(61)는 투과 표면(3)에 대향하는 상부 표면(71)이라 칭해지는 것 및 상부 표면(71)으로부터 투과 표면(3)으로 연장되는 측면 플랭크들(81)을 가진다. 다른 말로, 발광 다이오드들은 광전자 칩의 지지 층(도시되지 않음) 상에 놓이고, 광발광 패드들의 상부 표면은, Z-축을 따라 지지 층에 대향하는 패드들의 표면이다. 제1 패드들(61)의 두께는 여기서 실질적으로 20 μm와 동일하고 이들의 평균 폭은 실질적으로, 여기서 예컨대 약 10 μm와 동일한 화소의 크기와 동일하다.
도 1c는 투과 표면(3) 상에 제2 포토레지스트(52)를 퇴적하는 단계를 예시한다. 이런 포토레지스트는 제1 광발광 패드들(61)이 코팅되지 않은 투과 표면(3)을 커버하기 위해, 위에 언급된 기법들 중 하나를 사용하여 퇴적될 수 있다. 따라서, 이런 포토레지스트는 제1 광발광 패드들(61)의 측면 플랭크들(81)과 접촉한다. 이 예에서, 이런 포토레지스트는 실질적으로 제1 광발광 패드들(61)의 두께와 동일한 두께를 가지지만 상이한 두께, 예컨대 더 큰 두께를 가질 수 있다.
이 예에서, 제2 포토레지스트(52)는 발광 다이오드들에 의해 방출된 청색 광을 제1 광발광 입자들에 의해 방출된 것과 상이한 광 그리고 여기서 예컨대 녹색 광으로 적어도 부분적으로 변환시키기에 적합한 제2 광발광 입자들, 여기서 양자점들을 포함한다. 예로써, 평균 크기가 약 1.3 nm와 동일한 CdSe 반도체 나노결정들로부터 형성된 양자점들은 청색 광을 녹색 광으로 변환시키기에 적합하다. 제2 포토레지스트(52)는 제1 포토레지스트(51)와 동일하거나 상이한 양자점들의 단위 중량 당 분율을 포함할 수 있다. 비록 제2 광발광 입자들이 제1 광발광 입자들과 상이하지만, 제2 포토레지스트(52)를 형성하는 결합 매트릭스는 제1 포토레지스트(51)를 형성하는 결합 매트릭스와 동일할 수 있다.
도 1d는 제2 포토레지스트(52)로부터 포토리소그래피에 의해 제2 광발광 패드들(62)을 형성하는 단계를 예시한다. 제2 패드들(62)은 서로 분리되고, 제2 패드들(62)이 서로 접촉하지 않는 한 또한 제1 패드들(61)로부터 분리된다. 제2 패드들(62)은 녹색 광을 방출하도록 의도된 화소들(PG)의 투과 표면(3) 상에 위치결정된다.
제2 광발광 패드들(62)은 하나의 제2 패드(62)로부터 다음 제2 패드까지 동일하거나 상이하고, 제1 패드들(61)의 치수들과 동일하거나 상이한 치수들을 가질 수 있다. 이 예에서, 모든 다양한 패드들(61, 62)은 실질적으로 서로 동일한 치수들을 가진다. 따라서, 제2 광발광 패드들(62)은 XY-평면에서 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 가진 제2 포토레지스트(52)의 블록으로 형성된다. 제1 패드들과 유사하게, 각각의 제2 광발광 패드(62)는 투과 표면(3)에 대향하는 상부 표면(72)이라 칭해지는 것 및 상부 표면(72)으로부터 투과 표면(3)으로 연장되는 측면 플랭크들(82)을 가진다.
이웃 패드들(61, 62)로부터 각각의 광발광 패드(61, 62)를 분리하는 XY-평면에서의 최소 거리는 반사 벽들(101, 102)이 광발광 패드들(61, 62)의 측면 플랭크들(81, 82)을 커버하여 형성되게 하도록 적응된다. 따라서, 이 거리는 대략 몇 백 나노미터 내지 몇 미크론 또는 정말로 그 이상일 수 있다.
이 예에서, 투과 표면(3)은, 존들이 하나 이상의 발광 다이오드들에 대면하게 위치되는 광발광 패드들(61, 62)이 코팅되지 않은 존들을 포함하고, 따라서 청색 광을 방출하도록 의도된 발광 화소들(PB)을 정의한다. 이들 화소들(PB)은 광발광 패드들(61, 62)을 포함하는 발광 화소들(PG, PR)의 크기들과 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다. 변형으로서, 청색 화소들을 형성하도록 의도된 존들은, 광발광 입자들이 다이오드들에 의해 방출된 청색 광의 파장과 상이한 파장의 청색 광을 방출하기에 적합한 광발광 패드들을 포함할 수 있다. 예로써, 다이오드들은 약 450 nm의 파장을 방출할 수 있고 광발광 입자들은 약 480 nm의 파장을 방출할 수 있다.
도 1e는 적어도 하나의 반사 재료 및 예컨대 적어도 하나의 금속으로 만들어진 박층(9)을 등각으로 퇴적하는 단계를 예시한다. 따라서, 박층(9)은 화학 기상 퇴적에 의해(예컨대 원자 층 퇴적에 의해) 또는 심지어 물리 기상 퇴적에 의해(예컨대 전자-빔 물리 기상 퇴적 또는 캐소드 스퍼터링에 의해), 기타 등등에 의해 퇴적될 수 있다. 등각 퇴적에 의해, 의미된 것은, 박층이 커버하는 표면에 국부적으로 실질적으로 평행하게 연장되도록 박층이 광발광 패드들(6) 상에 퇴적되는 것이다. 등각으로 퇴적된 박층은 실질적으로 균일한 두께를 가진다. 그러나, 그 국부적 두께는 예컨대 XY-평면에 실질적으로 직각인 표면에서의 최소 값과, 예컨대 XY-평면에 실질적으로 평행한 표면에서의 최대 값 사이에서 가변할 수 있다. 순수하게 예시적인 예로써, 200 nm의 두께로 등각으로 퇴적된 박층에 대해, 층의 두께는 패드(6)의 측면 플랭크들(8) 상의 100 nm 값과 패드들(6)의 상부 표면들(7)과 투과 표면(3) 상의 200 nm 값 사이에 가변할 수 있다.
박층(9)은 단지 하나의 반사 재료 또는 서로의 상에 퇴적된 복수의 다양한 재료로 형성될 수 있다. 반사 재료들은 알루미늄, 은, 백금 또는 임의의 다른 적합한 재료로 선택될 수 있다. 박층(9)은 10 nm 내지 500 nm 및 바람직하게 50 nm 내지 300 nm일 수 있고 예컨대 패드들(6)의 측면 플랭크들(8) 상에 약 100 nm와 동일한 실질적으로 균일한 평균 두께를 가진다.
박층(9)은 다양한 광발광 패드들(61, 62) 및 패드들(61, 62)이 코팅되지 않은 투과 표면(3)을 커버한다. 따라서, 박층(9)은 제1 및 제2 광발광 패드들(61, 62)의 측면 플랭크들(81, 82) 및 상부 표면들(71, 72), 및 광발광 블록들, 즉 여기서 녹색 화소들(PG) 및 적색 화소들(PR)을 포함하는 2 개의 인접한 발광 화소 사이에 그리고 광발광 패드, 즉 여기서 청색 화소들(PB)을 포함하지 않는 발광 화소들에 위치된 투과 표면(3)을 연속으로 커버한다.
도 1f는 박층(9)을 국부적으로 에칭함으로써 광발광 패드들(61, 62)의 측면 플랭크들(81, 82)을 커버하는 반사 벽들(101, 102)을 형성하는 단계를 예시한다.
따라서, 광발광 패드들(61, 62)의 측면 플랭크들(81, 82)과 접촉하여 위치되지 않은 얇은 반사 층(9)의 이들 부분들은 에칭된다. 따라서, 광발광 패드들(61, 62)의 상부 표면들(71, 72)을 커버하는 박층(9)의 부분들은 제거되고, 청색 화소들(PB)을 정의하는 투과 표면(3)의 존들을 커버하는 박층(9)의 부분들은 또한 제거된다. 따라서, 박층(9)에 의해 커버된 상부 표면들(71, 72) 및 투과 표면(3)은 자유롭게 된다. 자유에 의해, 의미된 것은, 표면들이 층에 의해 커버되지 않는 것이다. 광발광 블록들을 포함하는 2 개의 인접한 발광 화소(PG, PR) 사이의 투과 표면(3) 상에 위치된 박층(9)의 이들 부분들은 또한 제거된다. 따라서, 패드들(6)의 측면 플랭크들(8)은 반사 벽들(10)에 의해 커버된다. 다른 말로, 반사 벽들(10)은 측면 플랭크들 상에 놓이고 측면 플랭크들과 접촉하는 동안 측면 플랭크들을 연속으로 커버한다.
이런 에칭 단계는 건식 에칭 단계 및 예컨대 플라즈마 에칭(RIE, ICP 등) 단계일 수 있다. 건식 에칭이 고도로 이방성이기 때문에, 광발광 패드들(61, 62)의 측면 플랭크들(81, 82)을 커버하는 얇은 반사 층(9)의 부분들만이 남아있고, 따라서 XY-평면과 평행한 평면에서 광발광 패드들(61, 62)을 둘러싸는 반사 벽들(101, 102)을 형성한다.
투과 표면(3)의 층은 금속의 건식 에칭에 대한 에칭 정지부로서 작용할 수 있고, 따라서 발광 다이오드들의 무결성이 보존되게 한다. 따라서, 투과 표면(3)의 층은 유기 또는 무기 재료로 만들어진 평탄화 층, 또는 유전체 재료, 예컨대 실리콘 산화물(예컨대 SiO2), 실리콘 질화물(예컨대 Si3N4), 또는 실리콘 산질화물(SiON)로 만들어진 심지어 패시베이션 층의 면일 수 있다.
따라서, 이런 제1 실시예에 따른 제조 방법은 고 해상도 및 고 콘트라스트를 가진 광전자 디바이스가 획득되게 한다. 구체적으로, 광발광 입자들 및 유리하게 양자점들을 포함하는 포토레지스트를 사용하여, 포토리소그래피에 의해 직접 광발광 패드들을 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 광발광 입자들을 포함하는 액적들의 국부적인 퇴적 같은 대안적인 기법들에 대한 의지를 회피하면서, 고 해상도의 광발광 패드들의 매트릭스 어레이를 획득하는 것이 가능하다. 그런 기법들은 원하는 해상도가 획득되는 것을 막을 수 있는 액적들의 크기의 제어, 발광 화소들에 관하여 액적-분산 헤드의 정렬 등에 특별히 관련된 단점들을 가진다. 게다가, 등각 퇴적 다음 국부적 에칭에 의한 반사 벽들의 형성은, 화소와 연관된 광 방사선이 이웃 화소의 광발광 블록에 도달할 수 없는 한 고 콘트라스트가 획득되게 한다.
도 2a 내지 도 2h는 제2 실시예에 따른 발광 다이오드들을 포함하는 광전자 디바이스(1)를 제조하기 위한 방법을 예시한다.
도 2a는 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이를 제공하는 단계 및 제1 광발광 입자들을 포함하는 제1 포토레지스트(51)의 퇴적 단계를 예시한다. 단계들은 도 1a를 참조하여 설명된 단계들과 동일하거나 유사하고 더 상세히 설명되지 않는다.
도 2b는 제1 포토레지스트(51)로부터 포토리소그래피에 의해 제1 광발광 패드들(61)을 형성하는 단계를 예시한다. 이 단계는 또한 도 1b를 참조하여 설명된 단계와 유사하거나 동일하다.
도 2c는 적어도 하나의 반사 재료로 만들어진 제1 박층(91)을 등각으로 퇴적하는 단계를 예시한다. 제1 실시예와 대조적으로, 제1 얇은 반사 층(91)은, 제2 광발광 패드들(62)이 형성되기 전에 퇴적된다.
따라서, 제1 박층(91)은 위에 언급된 기법들 중 하나에 의해 퇴적될 수 있다. 제1 박층(91)은 하나 및 단지 하나의 반사 재료 또는 서로의 상에 퇴적된 복수의 다양한 재료로 형성되고, 예컨대 약 100 nm와 동일한 실질적으로 일정한 두께를 가질 수 있다.
제1 박층(91)은 제1 광발광 패드들(61) 및 제1 패드들(61)이 코팅되지 않은 투과 표면(3)을 커버한다. 따라서, 제1 박층(91)은 제1 광발광 패드들(61)의 측면 플랭크들(81) 및 상부 표면(71) 및 다른 발광 화소들, 즉 여기서 녹색 화소들(PG) 및 청색 화소들(PB)을 형성하도록 의도된 투과 표면(3)의 이들 존들을 연속으로 커버한다.
도 2d는 제1 박층(91)의 국부적 에칭에 의해, 제1 광발광 패드들(61)의 측면 플랭크들(81)을 커버하는 제1 반사 벽들(101)을 형성하는 단계를 예시한다.
따라서, 제1 광발광 패드들(61)의 측면 플랭크들(81)과 접촉하여 위치되지 않은 박층(91)의 이들 부분들은 에칭된다. 따라서, 제1 광발광 패드들(61)의 상부 표면들(71)을 커버하는 박층(9)의 부분들은 제거되고, 녹색 화소들(PG) 및 청색 화소들(PB)을 정의하는 투과 표면(3)의 존들을 커버하는 부분들은 또한 제거된다.
이런 에칭 단계는 건식 에칭 단계 및 예컨대 위에 언급된 기법들 중 하나를 구현하는 단계일 수 있다. 건식 에칭이 고도로 이방성이기 때문에, 제1 광발광 패드들(61)의 측면 플랭크들(81)을 커버하는 제1 박층(91)의 부분들만이 남아있고, 따라서 XY-평면과 평행한 평면에서 제1 광발광 패드들(61)을 둘러싸는 제1 반사 벽들(101)을 형성한다.
도 2e는 투과 표면(3) 상에 제2 포토레지스트(52)를 퇴적하는 단계를 예시한다. 제2 포토레지스트는 제1 광발광 패드들(61)이 코팅되지 않은 투과 표면(3)을 커버하기 위해, 위에 언급된 기법들 중 하나를 사용하여 퇴적될 수 있다. 따라서, 제2 포토레지스트는 제1 패드들(61)의 반사 벽들(101)과 접촉하고, 이 예에서 제1 광발광 패드들(61)의 두께와 실질적으로 동일한 두께를 가진다. 제2 포토레지스트(52)는 제1 실시예에 설명된 것들과 유사하거나 동일한 제2 광발광 입자들, 여기서 양자점들을 포함한다.
도 2f는 제2 포토레지스트(52)로부터 포토리소그래피에 의해 제2 광발광 패드들(62)을 형성하는 단계를 예시한다. 이 예에서, 제2 광발광 패드들(62)은 녹색 광을 방출하도록 의도된 화소들(PG)의 투과 표면(3) 상에 위치결정된다.
제1 실시예와 대조적으로, 적어도 하나의 제2 광발광 패드(62) 및 여기서 각각 제2 광발광 패드(62)는 대응하는 제1 반사 벽(101)과 접촉하기 위해 제1 광발광 패드(61)에 붙어 위치된다. 여기서 상기 패드는 적어도 하나의 제1 반사 벽(101)과 접촉하지만, 또한 적어도 하나의 자유 측면-플랭크 부분(82), 즉 제1 반사 벽(101)과 접촉하지 않는 부분을 포함한다.
제2 광발광 패드들(62)은 서로 분리되고, 또한 제1 광발광 패드들(61)로부터 분리된다. 게다가, 각각의 제2 패드(62)는 제1 반사 벽(101)에 의해 위치된 제1 패드(61)로부터 선택적으로 그리고 구조적으로 분리된다. 따라서, 제1 광발광 입자들에 의해 방출된 발광 광 방사선은 인접한 제2 광발광 패드(62)로 투과되지 않을 수 있고, 제2 광발광 입자들에 의해 방출된 발광 광 방사선도 인접한 제1 광발광 패드(61)로 투과되지 않는다.
도 2g는 반사 재료로 만들어진 제2 박층(92)을 퇴적하는 단계를 예시한다. 제2 박층(92)은 제1 박층(91)의 재료 또는 재료들과 동일한 하나 이상의 재료들로 형성될 수 있다. 바람직하게, 제2 박층(92)은 재료 및 두께 측면에서, 제1 박층(91)과 동일하다.
제2 박층(92)은 제1 및 제2 광발광 패드들(61, 62) 및 광발광 패드들(61, 62)이 코팅되지 않은 투과 표면(3)을 커버하기 위해 퇴적된다. 따라서, 제2 박층(92)은 제1 및 제2 광발광 패드들(61, 62)의 상부 표면들(71, 72), 제2 광발광 패드들(62)의 측면 플랭크들(82) 및 제1 광발광 패드들(61)의 제1 반사 벽(101)을 연속으로 커버한다. 제2 박층(92)은 또한 청색 화소들(PB)을 형성하도록 의도된 투과 표면(3)의 이들 존들을 커버한다.
도 2h는 제2 박층(92)의 국부적 에칭에 의해, 제1 반사 벽(101)과 접촉하지 않는 제2 광발광 패드들(62)의 측면 플랭크들(82)을 커버하는 제2 반사 벽들(102)을 형성하는 단계를 예시한다. 따라서, 제2 광발광 패드들(62)의 측면 플랭크들(82)과 접촉하여 위치되지 않은 제2 박층(92)의 이들 부분들은 에칭된다. 따라서, 제1 및 제2 광발광 패드들(61, 62)의 상부 표면들(71, 72)을 커버하는 박층(92)의 부분들은 제거되고, 청색 화소들(PB)을 정의하는 투과 표면(3)의 존들을 커버하는 부분들은 또한 제거된다.
이런 에칭 단계는 건식 에칭 단계 및 예컨대 위에 언급된 기법들 중 하나를 구현하는 단계일 수 있다. 건식 에칭이 고도로 이방성이기 때문에, 제2 광발광 패드들(62)의 측면 플랭크들(82)을 커버하는 제2 박층(92)의 부분들만이 남아있고, 따라서 제2 반사 벽들(102)을 형성한다. 각각의 제1 반사 벽(101)이 XY-평면에 평행한 평면에서, 대응하는 제1 광발광 패드(61)를 연속으로 둘러싸는 반면, 각각의 제2 반사 벽(102)은 대응하는 제2 광발광 패드(62)의 측면 플랭크들(82)의 일부와만 접촉한다. 제1 반사 벽(101)의 일부가 제2 반사 벽(102)의 일부에 의해 커버되고, 이것이 반사 재료의 국부적 두께를 증가시키는 것을 명확하게 알 수 있다.
따라서, 제2 실시예에 따른 방법은, 서로 바로 옆에 위치된 제1 및 제2 광발광 패드들(61, 62)이 단일 반사 벽에 의해서만 상호 분리되는 한, 훨씬 더 높은 해상도를 가진 광전자 디바이스가 획득되게 하고, 단일 반사 벽의 두께는 500 nm보다 작고, 예컨대 약 100 nm 또는 정말로 그 이하와 거의 동일할 수 있다. 따라서, 화소들 사이에 높은 콘트라스트를 유지하면서, 광전자 디바이스의 해상도를 증가시키는 것이 가능하다.
도 3a에 예시된 하나의 변형에 따라, 발광 화소들은 베이어 매트릭스를 형성하도록, 즉 상이한 파장들, 예컨대 2 개의 녹색 화소(PG), 하나의 적색 화소(PR) 및 하나의 청색 화소(PB)에서 방출하기에 적합한 복수의 발광 화소의 세트의 기하학적 반복을 형성하도록 배열되고, 화소들은 인접하게 쌍으로 배열된다.
이 예에서, 주어진 녹색 화소(PG)는 4 개의 상이한 적색 화소들(PR)에 인접한다. 더 정확하게, 청색 여기 광을 녹색 광으로 변환시키기에 적합한 주어진 제2 광발광 패드(62)는 서로 분리되고 청색 여기 광을 적색 광으로 변환시키기에 적합한 4 개의 제1 광발광 패드들(61)에 의해 경계가 지어진다. 따라서, 각각의 제2 패드(62)는 4 개의 인접한 제1 패드들(61)의 제1 반사 벽들(101)과 접촉한다.
따라서, 제2 실시예에 따른 방법의 이런 변형은 제2 패드들(62)의 측면 플랭크들(82)을 커버하는 제2 반사 벽들(102)을 형성하는 단계를 포함하지 않는다. 구체적으로, 제2 포토레지스트(52)의 퇴적 동안, 제2 포토레지스트(52)는 제1 광발광 패드들(61) 사이에 형성된 공간들 및 더 정확하게 상호 대면하는 제1 반사 벽들(101) 사이에 형성된 공간들을 채운다. 이어서, 제2 포토레지스트(52)는 청색 발광 화소들(PB)을 형성하도록 의도된 존들로부터 포토리소그래피에 의해 제거된다. 따라서 형성된 제2 광발광 패드들(62)은 그러므로 복수의 이웃 제1 광발광 패드(61)의 반사 벽들(101)과 접촉한다. 그러므로, 제2 광발광 패드들(62)은 XY-평면에서 제1 반사 벽들(101)에 의해 측방향으로 경계가 지어진다.
발광 화소들의 다른 배열체들도 물론 가능하다. 따라서, 도 3b의 예에서, X-축을 따라, 제1 광발광 패드들(61)은 제2 광발광 패드(62)에 의해 또는 청색 화소(PB)를 형성하도록 의도된 투과 표면(3)의 존에 의해 쌍으로 이격된다.
도 3b에 예시된 다른 변형에 따라, 반사 벽들(101)은 XY-평면에 관하여 경사진다. 경사진에 의해, 의미되는 것은, 반사 벽들(101)이 XY-평면에 대해 90° 이외의 경사 각도를 가지는 것이다. 따라서, 이런 경사 각도는 엄격하게 90°보다 작고 예컨대 약 20°와 동일할 수 있는 최대 비제로 값의 경사보다 크거나 같을 수 있다. 이들 벽들은 여기서 실질적으로 평면이고 실질적으로 일정한 국부적 경사 각도를 가진다. 바람직하게 여기 광을 적색으로 변환시키기에 적합한 제1 광발광 패드들(61)은 절두된 피라미드 형상을 가지며, 즉 상부 표면(71)에 의해 점유되는 영역은 투과 표면(3)과 접촉하는 패드의 베이스에 의해 점유되는 영역보다 더 작다.
대조적으로, 바람직하게 여기 광을 녹색으로 변환시키기에 적합한 제2 광발광 패드들(62)은, 상부 표면(72)에 의해 점유되는 영역이 베이스에 의해 점유되는 영역보다 더 큰 한, 나팔 모양 형상을 가진다. 따라서, 제2 광발광 패드들(62)은 역전된 절두된 피라미드 형상을 가진다. 제2 광발광 패드들(62)이 외향으로 나팔 모양인 형상을 가진다는 사실은 발광 광 방사선의 추출이 개선되게 한다. 구체적으로, 동일한 광발광 입자들에 의한 발광 방사선의 재흡수는 이에 따라 제한될 수 있고, 이것은, 동일한 광발광 입자들이 녹색의 발광 광을 방출하기에 적합할 때 특히 유리하다.
변형으로서, 반사 벽들(101, 102)은 평면일 필요가 없지만, 특히 제1 광발광 패드들(61)이 실질적으로 곡선형 측면 플랭크들(81)을 가질 때, 곡선형 형상을 가질 수 있다. 곡선형에 의해, 특히 의미되는 것은 평면 존들이 없거나, 또는 쌍으로 경사진 일련의 평면 존들로부터 형성된 표면이다. 이어서, 광의 추출을 최적화하고 제2 광발광 패드들(62)의 발광 광의 재흡수를 제한하면서 얇은 반사 층들(91, 92)의 건식 에칭 단계에서 반사 벽들(101, 102)의 부분 에칭을 제한하는 것이 가능하다.
일반적으로, 발광 다이오드들은 다양한 타입들의 구조들을 가질 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 여기서 코어-쉘 구성이라 칭해진 구성에서 와이어-타입 발광 다이오드들(4)의 예를 예시한다.
도 4a를 참조하여, 광전자 디바이스는, 발광 다이오드들(4)의 매트릭스 어레이가 위치된 광전자 칩(2)을 포함한다. 따라서, 각각의 발광 화소는 복수의 와이어 발광 다이오드(4)를 포함한다. 발광 다이오드들(4)은 각각의 발광 화소에 균일하게 분포되고, 서로 전기적으로 분리된 다이오드들의 세트들을 형성할 수 있다. 따라서, 다이오드들의 각각의 세트는 다이오드들의 다른 세트들과 무관하게 활성화될 수 있는 하나의 발광 화소에 속한다. 주어진 세트에서, 발광 다이오드들(4)은, 대응하는 화소가 활성화될 때 동시에 방출하도록 병렬로 연결된다.
발광 다이오드들(4)은 지지 층(25), 예컨대 성장 기판 상에 놓인다. 성장 기판(25)이 전기적으로 절연인 경우, 전기 라인들(도시되지 않음)은 발광 다이오드들(4)의 다양한 화소들이 바이어싱되게 하기 위해 기판(25)의 내부에 존재할 수 있다. 전기 전도성 성장 기판(25), 예컨대 실리콘에 기반한 기판의 경우, 트렌치(trench) 절연들(도시되지 않음)은 화소들을 서로 전기적으로 절연시키기 위해 제공될 수 있다. 게다가, 지지 층(25)은 광전자 디바이스의 전기 제어를 보장하기에 적합한 제어 칩(도시되지 않음)에 고정되고 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 다이오드들(4)은 적어도 하나의 스페이서 층(12)이 코팅되고, 지지 층에 대향하는 스페이서 층(12)의 면은 투과 표면(3)을 형성한다. 스페이서 층(12)은 발광 다이오드들(4)에 의해 방출된 광 방사선에 대해 투명하다. 스페이서 층(12)은 유전체 재료, 및 선택적으로 평탄화 층으로 형성된 패시베이션 층에 의해 생성될 수 있다. 유전체 재료는 산화물, 질화물 또는 심지어 산질화물로부터 선택될 수 있다. 다른 재료들은 또한 적합할 수 있다. 평탄화 층은 유기 또는 무기 재료, 이를테면 실리콘 또는 PMMA로 형성될 수 있다. 스페이서 층은 발광 다이오드들(4)을 균일하게 커버하기 위해 Z-축을 따라, 발광 다이오드들(4)의 종방향 치수보다 더 큰 두께를 가진다.
도 4a는 주어진 발광 화소에 속하는 예시적인 발광 다이오드(4)를 예시하고, 다이오드는 코어/쉘 구성의 와이어 다이오드이다. 발광 다이오드(4)는 세장형 3-차원 형상을 가지며 Z-축과 평행한 축을 따라 종방향으로 연장된다. 이 예에서, 발광 다이오드(4)는 성장 기판(25)의 전면 측 상에 놓이는 핵화 패드(24)로부터 종방향으로 연장되는 와이어 형태를 취하는, 예컨대 n-도핑된 제1 도핑 섹션(21)을 포함한다. 유전체 재료로 이루어진 성장 마스크(26)는 기판(25)의 전면 측을 커버하고 핵화 패드(24) 상에 애퍼처(aperture) 개구를 포함한다. 핵화 패드들(24)은 서로 분리된 패드들, 또는 주어진 얇은 연속적인 층의 더 다양한 존들일 수 있다. 제1 도핑 섹션(21)의 상부 부분은, 자신의 상부 경계 및 자신의 측면 경계에서, 적어도 하나의 양자 우물을 포함하는 활성 존(23)을 형성하는 하나 이상의 층들에 의해 커버된다. 활성 존(23) 자체는 여기서 p-도핑된 제2 도핑 섹션(22)을 형성하는 층에 의해 커버된다. 발광 다이오드들(4)은 여기서 코어/쉘 구성에서 나노와이어들 또는 마이크로와이어들이고, 도핑 섹션(21) 및 도핑 섹션(22)은 각각 와이어의 코어와 쉘을 형성한다.
주어진 발광 화소의 발광 다이오드들(4)은 여기서 병렬로 전기적으로 연결된다. 여기서 전기적으로 전도성인 기판(25)의 후면 측은 제1 바이어싱 전극(27)이 코팅되고 도핑 섹션들(22)은 제2 바이어싱 전극(28)을 형성하는 연속적인 층으로 커버된다. 마지막으로, 스페이서 층(12)은 발광 다이오드들(4)을 전체적으로 커버한다. 상기 층은 발광 다이오드들(4)의 매트릭스 어레이의 투과 표면(3)을 형성하는 여기서 실질적으로 평면 상부 면을 가진다.
도 4c는 주어진 발광 화소에 속하는 다른 예시적인 발광 다이오드(4)를 예시하고, 다이오드는 축 구성의 와이어 다이오드이다. 이 예에서, 와이어는 Z-축에 평행한 종방향 축을 따라 연장되는 제1 도핑 섹션(21), 활성 존(23) 및 제2 도핑 섹션(22)의 스택에 의해 형성된다. 코어/쉘 구성과 대조적으로, 활성 존(23)은 도핑 섹션(21)의 상부 경계만을 실질적으로 커버하고, 도핑 섹션(22)은 활성 존(23)의 상부 경계만을 실질적으로 커버한다. 위와 같이, 와이어는 성장 기판(25)의 전면 측 상에 놓이는 핵화 패드(24)로부터 종방향으로 연장한다. 성장 마스크(26)는 기판(25)의 전면 측을 커버하고 핵화 패드(24) 상에 애퍼처 개구를 포함한다. 스페이서 층은 와이어의 측면 경계를 커버하고, 제2 도핑 섹션(22)의 상부 경계와 접촉하는 제2 바이어싱 전극(28)이 통과된다. 스페이서 층(12)은 투과 표면(3)을 형성하는 상부 면을 가진다.
순수하게 예로써, 발광 다이오드들(4)은 GaN을 기반으로 하고 청색의 여기 방사선을 방출하기에 적합할 수 있다. 발광 다이오드들(4)은 10 nm 내지 10 μm 및 예컨대 100 nm 내지 5 μm의 횡방향 치수들을 가질 수 있다. 발광 다이오드들(4)의 높이는 이들 횡방향 치수들보다 더 크고, 예컨대 2 배, 5 배, 및 바람직하게 적어도 10 배 크고, 약 10 μm와 동일할 수 있다.
도 5는, 발광 다이오드들(4)이 메사 구조를 가진 광전자 디바이스를 예시한다. 이 예에서, 각각의 발광 화소는 다른 다이오드들(4)과 무관하게 활성화될 수 있는 단일 발광 다이오드(4)를 포함한다.
발광 다이오드들(4)은 여기서 n 타입의 제1 도핑 섹션(31), 및 여기서 p 타입의 제2 도핑 섹션(32)의 스택에 의해 각각 형성되고, 이들 섹션들 사이에 활성 존(33)이 위치된다. 발광 다이오드들은 서로 실질적으로 동일 평면인 메사 구조들을 형성한다. 발광 다이오드들(4)의 이런 구조는 문헌 EP2960940에 설명된 구조와 유사하거나 동일하고, 그 문헌의 텍스트는 본 설명에 완전하게 통합되는 것으로 고려된다. 메사 구조에 의해, 의미되는 것은 에칭 단계 다음 성장 기판 위로 돌출되는 반도체 섹션들(31, 32, 33)의 스택으로부터 형성된 구조이다. 메사 구조들은, 발광 다이오드들(4)의 제1 도핑 섹션들(31)이 각각 동일 평면인 한 실질적으로 동일 평면이다. 활성 존들(33) 및 제2 도핑 섹션들(32)에 대해서도 동일하다.
각각의 발광 다이오드(4)는 제1 도핑 섹션(31)을 가지며, 활성 존(33)에 대향하는 제1 도핑 섹션(31)의 표면은, 다이오드(4)의 광 방사선이 방출되는 표면이다. 제1 도핑 섹션(31) 및 제2 도핑 섹션(32)의 측면 플랭크들, 및 활성 존(33)의 측면 플랭크들은, 제1 도핑 섹션(31)의 브레이크아웃(breakout) 표면(35)을 제외하고, 유전체 층(34)으로 커버된다.
발광 다이오드들(4)은 다이오드들 사이에서 Z-축을 따라 연장되는 측방향 전기 연결 컴포넌트들(36)에 의해 서로 분리된다. 따라서, 각각의 발광 다이오드(4)는 제1 도핑 섹션(31)의 브레이크아웃 표면(35)과 전기 접촉하는 측방향 연결 컴포넌트(36)와 연관되어, 결정된 전기 전위가 제1 도핑 섹션(31)에 인가되게 한다. 그러나, 이런 측방향 연결 컴포넌트(36)는 자신의 유전체 층들(34)에 의해 인접한 다이오드들(4)로부터 전기적으로 절연된다.
이 예에서 광전자 칩(2)은 지지 층을 형성하는 전기 연결 층이라 칭해진 층(37)을 포함하고, 층(37)은 제어 칩(도시되지 않음)과, i) 측방향 전기 연결 컴포넌트들(36) 사이, 및 (ii) 제2 도핑 섹션들(32)과 접촉하여 위치된 전기 연결 섹션들(38) 사이의 전기 접촉을 허용한다. 따라서, 연결 층(37)은 유전체 재료에 의해 서로 전기적으로 절연된 연결 패드들(39)을 포함한다. 따라서, 제어 칩은 전기 전위를 발광 다이오드들(4) 중 임의의 하나에 인가하고, 따라서 발광 다이오드들(4)을 서로 독립적으로 활성화시킬 수 있다.
스페이서 층(12)은 여기서 측방향 연결 컴포넌트들(36) 및 발광 다이오드들(4)의 제1 도핑 섹션들(31)의 방출 면을 커버하는 유전체 재료로 만들어진 패시베이션 층을 포함하고, 상기 스페이서 층은 선택적으로 평탄화 층으로 완료된다. 발광 다이오드들(4)에 대향하는 스페이서 층(12)의 면은 다이오드 매트릭스 어레이의 투과 표면(3)을 형성한다.
순수하게 예로써, 발광 다이오드들(4)은 GaN을 기반으로 하고 청색의 광 방사선을 방출하기에 적합할 수 있다. 발광 다이오드들(4)은 100 nm 내지 50 μm의 두께를 가지며, 이들의 측방향 치수들은 500 nm 내지 몇 백 미크론일 수 있고, 바람직하게 50 μm 보다 작고, 바람직하게 30 μm보다 작고, 그리고 10 μm 또는 심지어 5 μm와 동일할 수 있다.
제1 및 제2 실시예들에 대한 변형으로서 - 이들 실시예들에서 광발광 패드들(6)은 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이의 방출 표면(3) 상에 직접 생성됨 -, 광발광 패드들(6) 및 반사 벽들(10)을 형성하는 단계들은, 발광 다이오드들에 의해 방출된 광 방사선에 투명한 플레이트의 지지 표면으로 지칭되는 것 상에서 수행될 수 있고, 이어서 투명 플레이트는 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이 및 예컨대 스페이서 층에 부가 및 고정된다. 이어서, 이런 변형에 따른 방법은 위에서 설명된 제1 및 제2 실시예들의 방법과 유사하고, 이어서 방출 표면(3)은 투명 플레이트의 표면이다. 투명 플레이트는 유리 및 특히 보로실리케이트 유리, 이를테면 파이렉스(Pyrex), 또는 사파이어, 또는 임의의 다른 적합한 재료로 생성될 수 있다. 투명 플레이트는, 처리가 가능하고 그러므로 다이오드들에 부가되게 하는 두께를 가진다. 투명 플레이트는 임의의 수단, 예컨대 다이오드들에 의해 방출된 광 방사선에 투명한 접착제를 사용하여 접착 본딩에 의해 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이 및 예컨대 위에서 언급된 스페이서 층에 고정될 수 있다. 투명 플레이트를 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이에 부가하는 단계 이후, 광발광 패드들은 적어도 하나의 발광 다이오드에 대면하게 각각 위치된다.
도 6a 내지 도 6i는 제3 실시예에 따른 발광 다이오드들을 포함하는 광전자 디바이스(1)를 제조하기 위한 방법을 예시하고, 제3 실시예는, 특히 다이오드들이 와이어 다이오드들이고, 일부 또는 모두가 광발광성인 포토레지스트 패드들 내에 위치된다는 점에서 제1 및 제2 실시예들과 상이하다. 내에 위치됨으로써, 의미되는 것은, 포토레지스트 패드가 XY-평면에서 대응하는 발광 다이오드들 각각을 둘러싸고 대응하는 발광 다이오드들을 Z-축을 따라 커버하는 것이다. 그러므로, 발광 다이오드들은 패드의 포토레지스트와 접촉하고 제1 및 제2 실시예들에서와 같이 스페이서 층에 의해 이격되지 않는다.
도 6a는 바람직하게 코어/쉘 구성을 가진 와이어 발광 다이오드들의 매트릭스 어레이를 제공하는 단계를 예시한다. 발광 다이오드들(4)은 여기서, 스페이서 층(12)을 제외하고, 도 4b에 도시된 것과 동일하거나 유사한 구조를 가진다. 따라서, 발광 다이오드들(4)은 지지 층, 예컨대 성장 기판(25)의 표면으로부터 Z-축과 평행한 종방향 축을 따라 연장되는 세장형 3-차원 구조의 형태를 취한다.
발광 다이오드들(4)은 발광 다이오드들의 세트들로 지지 층(25) 상에 배열되고, 그 세트들은 다양한 방출 컬러들의 발광 화소들, 예컨대 여기서 청색 화소들(PB), 적색 화소들(PR) 및 녹색 화소들(PG)을 형성하도록 의도된다. 따라서, 바람직하게, 주어진 세트, 및 그러므로 주어진 발광 화소의 다이오드들은 병렬로 전기적으로 연결되고, 다이오드들의 각각의 세트는 다른 세트들과 전기적으로 무관하다. 예시로써, 발광 다이오드들(4)은 약 10 μm와 동일한 높이를 가질 수 있다. 이 예에서, 발광 다이오드들(4)은 GaN을 기반으로 하고 청색 여기 광을 방출하기에 적합하다.
도 6b는 지지 표면(3'), 여기서 지지 층(25)의 표면 상에, 제1 광발광 입자들을 포함하는 제1 포토레지스트(51)를 퇴적하는 단계를 예시한다. 포토레지스트(51)는 지지 층(25)의 표면(3')과 접촉하여 커버하고, 자신의 방출 표면 상의 각각의 발광 다이오드(4)와 접촉하고 커버한다. 따라서, 포토레지스트(51)는 XY-평면과 평행한 평면에서, 발광 다이오드들(4)의 각각의 사이에서 연장되고 발광 다이오드들(4)의 높이보다 큰 두께를 가진다. 예시로써, 제1 포토레지스트(51)는 약 20 μm와 동일한 두께를 가질 수 있다. 제1 광발광 입자들은 여기서 발광 다이오드들(4)에 의해 방출된 청색 여기 광을 적색 광으로 변환시키기에 적합할 수 있다. 제1 광발광 입자들은 여기서 양자점들이고, 양자점들의 평균 크기는 50 nm 보다 더 작다.
도 6c는 제1 포토레지스트(51)로부터 포토리소그래피에 의해 제1 광발광 패드들(61)을 형성하는 단계를 예시한다. 제1 광발광 패드들(61)은 적색 발광 화소들(PR)을 형성하도록 의도된 존들 내에 위치된다. 따라서, 각각의 제1 패드(61)는 대응하는 화소(PR)의 발광 다이오드들(4)을 커버하고 그 사이에서 연장된다. 다른 말로, 화소들(PR)의 다이오드들(4)은 제1 패드들(61) 내에 위치되고 위에서 설명된 제1 및 제2 실시예들에서와 같이 화소들(PR)의 다이오드들(4)로부터 떨어진 거리에 위치되지 않는다. 예시로써, 제1 패드들(61)은 실질적으로 20 μm와 동일한 두께 및 실질적으로 10 μm와 동일한 폭을 가진다. 제1 광발광 패드들(61)은, 각각의 제1 패드(61)가 대응하는 발광 화소(PR) 상에서 연장되고 다른 컬러들의 이웃 발광 화소들(PB 및 PG)을 형성하도록 의도된 존들 위에서 연장되지 않도록 하는 폭을 가진다. 다른 컬러들의 발광 화소들, 예컨대 여기서 청색 화소들(PB) 및 녹색 화소들(PG)을 형성하도록 의도된 존들은 제1 광발광 패드들(61)을 포함하지 않는다.
도 6d는 제2 광발광 입자들을 포함하는 제2 포토레지스트(52)를 퇴적하는 단계를 예시한다. 제2 광발광 입자들은, 이들의 방출 스펙트럼이 제1 광발광 입자들의 스펙트럼과 상이한 한, 제1 광발광 입자들과 상이하다. 이 예에서, 제2 광발광 입자들은 발광 다이오드들(4)에 의해 방출된 청색 여기 광을 녹색 광으로 변환시키기에 적합하다. 제2 광발광 입자들은 여기서 양자점들이고, 양자점들의 평균 크기는 50 nm 보다 더 작다. 제2 레지스트(52)는 지지 층(25)의 표면(3')과 접촉하여 커버하고, 제1 패드들(61)에 위치되지 않은 각각의 발광 다이오드(4)와 접촉하고 커버한다. 따라서, 제2 레지스트(52)는, XY-평면과 평행한 평면에서, 청색 발광 화소들(PB) 및 녹색 발광 화소들(PG)을 형성하도록 의도된 존들 내에 위치된 발광 다이오드들(4) 사이에서 연장되고, 발광 다이오드들(4)의 높이보다 더 큰 두께를 가진다. 예시로써, 제2 포토레지스트(52)는 실질적으로 약 20 μm와 동일한 두께를 가질 수 있다.
도 6e는 제2 포토레지스트(52)로부터 포토리소그래피에 의해 제2 광발광 패드들(62)을 형성하는 단계를 예시한다. 제2 패드들(62)은 녹색 발광 화소들(PG)을 형성하도록 의도된 존들 내에 위치된다. 따라서, 각각의 제2 패드(62)는 대응하는 화소(PG)의 발광 다이오드들(4)을 커버하고 대응하는 화소(PG)의 발광 다이오드들(4)과 접촉하는 동안 다이오드들(4) 사이에서 연장된다. 다른 말로, 화소들(PG)의 다이오드들(4)은 제2 패드들(62) 내에 위치된다. 예시로써, 제2 패드들(62)은 실질적으로 20 μm와 동일한 두께 및 실질적으로 10 μm와 동일한 폭을 가진다. 제2 패드들(62)은, 각각의 제2 패드(62)가 대응하는 발광 화소(PG)에서 연장되고 이웃 청색 발광 화소들(PB)을 형성하도록 의도된 존들 위에서 연장되지 않도록 하는 폭을 가진다. 청색 발광 화소들(PB)을 형성하도록 의도된 존들은 제2 광발광 패드들(62)을 포함하지 않는다.
도 6f는, 청색 화소들(PB)을 형성하도록 의도된 존들에 위치된 다이오드들을 커버하도록 제3 포토레지스트(53)를 퇴적하는 단계를 예시한다. 제3 포토레지스트(53)는 지지 층(25)의 표면(3')과 접촉하고 커버한다. 제3 포토레지스트(53)는 제1 및 제2 광발광 입자들과 상이한 제3 광발광 입자들을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 광발광 입자들을 포함하지 않는 경우, 발광 화소(PB)는 그 스펙트럼이 발광 다이오드들의 스펙트럼에 대응하는 광을 방출하기에 적합하다. 이 예에서, 발광 화소(PB)는 발광 다이오드들(4)에 의해 방출된 청색 여기 광을 다른 파장의 청색 광으로 변환시키기에 적합한, 그 평균 크기가 50 nm보다 작은 제3 광발광 입자들, 여기서 양자점들을 포함한다. 예로써, 다이오드들은 약 450 nm의 파장을 방출할 수 있고 제3 입자들은 약 480 nm의 발광 광을 방출하기에 적합할 수 있다. 제3 레지스트(53)는 지지 층의 표면과 접촉하여 커버하고, 제1 및 제2 패드들(61 및 62)에 위치되지 않은 각각의 다이오드(4)와 접촉하고 커버한다. 따라서, 제3 레지스트(53)는, XY-평면과 평행한 평면에서, 청색 발광 화소들(PB)을 형성하도록 의도된 존들 내에 위치된 발광 다이오드들(4) 사이에서 연장되고, 발광 다이오드들(4)의 높이보다 더 큰 두께를 가진다. 예시로써, 제3 포토레지스트(53)는 실질적으로 약 20 μm와 동일한 두께를 가질 수 있다.
도 6g는 제3 포토레지스트(53)로부터 포토리소그래피에 의해 제3 패드들(63), 여기서 광발광 패드들을 형성하는 단계를 예시한다. 제3 패드들(63)은 청색 발광 화소들(PB)을 형성하도록 의도된 존들 내에 위치된다. 각각의 제3 패드(63)는 대응하는 화소(PB)의 다이오드들과 접촉하는 동안 대응하는 화소(PB)의 다이오드들(4)을 커버하고 그 사이에서 연장된다. 다른 말로, 화소들(PB)의 다이오드들(4)은 제3 패드들(63) 내에 위치된다. 예시로써, 제3 패드들(63)은 실질적으로 20 μm와 동일한 두께 및 실질적으로 10 μm와 동일한 폭을 가진다. 제3 패드들(63)은, 각각의 제3 패드(63)가 대응하는 청색 발광 화소(PB)에서 연장되도록 하는 폭을 가진다.
도 6h는 제1, 제2 및 제3 패드들(61, 62, 63)을 커버하기 위해, 적어도 하나의 반사 재료 및 예컨대 적어도 하나의 금속으로 만들어진 박층(9)을 등각으로 퇴적하는 단계를 예시한다. 따라서, 박층은 패드들(61, 62, 63)의 상부 표면들(71, 72, 73) 및 측면 플랭크들(81, 82, 83)을 연속으로 코팅한다. 박층은 패드들(6)의 측면 플랭크들(8) 상에 예컨대 약 100 nm와 동일한 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있다.
도 6i는 박층(9)을 국부적으로 에칭함으로써 측면 플랭크들(81, 82, 83)을 커버하는 반사 벽들(101, 102, 103)을 형성하는 단계를 예시한다. 따라서, 상부 표면들(71, 72, 73)을 커버하는 박층(9)의 부분들은 여기서 건식 에칭에 의해 에칭된다. 지지 층(25)의 표면(3') 상에 놓이는 박층(9)의 부분들은 또한 에칭된다.
따라서, 제3 실시예에 따른 제조 방법으로, 광전자 디바이스를 획득하는 것이 가능하고, 광전자 디바이스의 와이어-타입 발광 다이오드들은 포토레지스트 패드들 내에 위치되고, 포토레지스트 패드들 중 적어도 일부는 광발광성이다. 고 해상도는, 포토레지스트 패드들이 포토리소그래피에 의해 생성되기 때문에 그리고 광발광 입자들이 양자점들이기 때문에 획득될 수 있다.
도 7은, 패드들(61, 62, 63)의 측면 플랭크들(81, 82, 83) 상의 얇은 반사 층(9)의 두께가 XY-평면에서 2 개의 이웃 패드를 분리하는 거리의 절반보다 더 크도록 얇은 반사 층(9)이 퇴적되는 제3 실시예에 따른 방법의 변형을 예시한다. 따라서, 박층(9)을 퇴적하는 단계에서, 2 개의 이웃 패드(6)의 상호 대면하는 반사 벽들(10) 사이에서 접촉이 획득된다.
도 7 및 위에서 설명된 제3 실시예의 변형으로서, 반사 벽들(10)은 전착에 의해 형성될 수 있다. 더 정확하게, 도 6a-도 6g에 예시된 바와 같이, 지지 층(25)의 표면(3') 상에 놓이는 포토레지스트 패드들(6)이 생성된다. 패드들(6)의 각각을 둘러싸기 위해, 적어도 하나의 금속, 예컨대 티타늄, 구리 또는 알루미늄으로부터 생성된 얇은 성장 트랙은 지지 층(25)의 표면(3') 상에 위치되고 쌍의 이웃 패드들(6) 사이에서 연장된다. 다음으로, 도 6h 및 도 6i에 대한 변형으로서, 반사 벽들(10)은 반사 재료, 이를테면 금속, 예컨대 니켈, 알루미늄 또는 은의 전착에 의해 생성된다. 이어서, 금속은 얇은 성장 층으로부터 성장하고, 상호 대면하는 측면 플랭크들(8)에 의해 경계가 지어진 공간을 채운다. 따라서, 금속은 패드들(6)의 측면 플랭크들을 커버하고 반사 벽들을 형성한다. 이어서, 광전자 디바이스(1)는, 반사 벽들(10)이 이웃 패드들(6) 사이에 형성된 공간을 채운다는 면에서 도 7에 예시된 것과 유사하다. 예시로써, 2 개의 이웃 패드(6) 사이의 거리는 0.5 μm 내지 5 μm일 수 있다.
위에서 설명된 제3 실시예에 따른 방법에 대한 변형으로서, 제1, 제2 및 제3 광발광 패드들(6) 및 대응하는 반사 벽들(10)은 연속으로 생성될 수 있다. 더 정확하게, 제2 실시예와 유사하게, 제1 광발광 패드들(61)이 형성되고, 이어서 제1 반사 벽들(101)이 형성되고, 이어서 제2 광발광 패드들(62)이 형성되고, 이어서 제2 반사 벽들(102)이 형성되는 식이다.
특정 실시예들만이 설명되었다. 다양한 변형들 및 수정들은 통상의 기술자들에게 명백한 것으로 보일 것이다. 따라서, 발광 다이오드들은 청색 이외의 컬러의 여기 광을 방출하기에 적합할 수 있고, 다양한 광발광 패드들은 여기 광을 적색 및 녹색을 제외한 컬러들로 변환시키기에 적합할 수 있다. 게다가, 패드들은 임의의 광발광 입자들을 포함하지 않을 수 있다. 게다가, 일반적으로, 광발광 패드(6)는 서로 상이한 두께 및/또는 폭 치수들을 가질 수 있다.

Claims (17)

  1. 발광 다이오드들(4)의 매트릭스 어레이 및 상기 발광 다이오드들(4) 중 적어도 일부에 대면하여 각각 위치되는 복수의 광발광 패드(61, 62, 63...)를 포함하는 광전자 디바이스(1)를 생성하기 위한 방법으로서,
    o 광발광 입자들을 포함하는 적어도 하나의 포토레지스트(51, 52, 53...)로부터 포토리소그래피에 의해 상기 복수의 광발광 패드(61, 62, 63...)를 형성하는 단계 - 상기 포토레지스트는 지지 표면(3; 3') 상에 사전에 퇴적됨 -;
    o 상기 광발광 패드들(61, 62, 63...)의 측면 플랭크들(lateral flanks)(81, 82, 83...) 상에 적어도 하나의 박층 섹션(thin-layer section)(91, 92, 93...)의 퇴적에 의해 상기 측면 플랭크들(81, 82, 83...)을 커버하는 반사 벽들(101, 102, 103...)을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사 벽들(101, 102, 103)을 형성하는 단계는 상기 광발광 패드들(61, 62, 63)을 커버하기 위해 반사 재료로 만들어진 적어도 하나의 박층(91, 92, 93)을 등각으로 퇴적하고, 이어서 상기 광발광 패드들(61, 62, 63)의 상부 표면(71, 72, 73)으로 지칭되는 것을 자유롭게 하기 위해 상기 퇴적된 박층(91, 92, 93)을 국부적으로 에칭하는 단계를 포함하고, 상기 상부 표면은 상기 지지 표면(3; 3')에 대향하여 위치되는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 광발광 패드(61, 62)를 형성하는 단계 및 상기 반사 벽들(101, 102)을 형성하는 단계는:
    o 제1 광발광 입자들을 포함하는 제1 포토레지스트(51)로부터 포토리소그래피에 의해 복수의 제1 광발광 패드(61)를 형성하는 단계 - 상기 제1 포토레지스트는 상기 지지 표면(3; 3') 상에 사전에 퇴적됨 -;
    o 상기 제1 광발광 패드들(61) 상에 얇은 반사 층(91)을 등각으로 퇴적하고 이어서 상기 제1 광발광 패드들(61)의 상부 표면(71)을 자유롭게 하기 위해 국부적으로 에칭함으로써 상기 제1 광발광 패드들(61)의 측면 플랭크들(81)을 커버하는 제1 반사 벽들(101)을 형성하는 단계; 및
    o 제2 광발광 입자들을 포함하는 제2 포토레지스트(52)로부터 포토리소그래피에 의해 복수의 제2 광발광 패드(62)를 형성하는 단계 - 상기 제2 포토레지스트는 상기 지지 표면(3; 3') 상에 사전에 퇴적되고, 상기 제2 광발광 입자들은 상기 제1 광발광 입자들과 상이함 -
    를 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 제2 광발광 패드(62)를 형성하는 단계 이후에,
    o 상기 제1 및 제2 광발광 패드들(61, 62) 상에 얇은 반사 층(92)을 등각으로 퇴적하고, 이어서 상기 제1 및 제2 광발광 패드들(61, 62)의 상부 표면(71, 72)을 자유롭게 하기 위해 국부적으로 에칭함으로써 상기 제2 광발광 패드들(62)의 측면 플랭크들(82)을 커버하는 제2 반사 벽들(102)을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 각각의 제2 광발광 패드(62)는 적어도 하나의 제1 반사 벽(101)과 접촉하는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 각각의 제1 반사 벽(101)은 10 nm 내지 500 nm의 두께를 가지는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 광발광 패드(61, 62, 63)를 형성하는 단계는 제1 광발광 입자들을 포함하는 복수의 제1 광발광 패드(61)를 형성하는 단계, 및 이어서 상기 제1 광발광 입자들과 상이한 제2 광발광 입자들을 포함하는 복수의 제2 광발광 패드(62)를 형성하는 단계를 적어도 포함하고, 상기 반사 벽들(101, 102, 103)을 형성하는 단계는 적어도 상기 제1 및 제2 광발광 패드들(61, 62)이 형성된 이후 수행되는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 반사 벽들(101, 102, 103)은 전착에 의해 형성되는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광발광 입자들은 양자점들이고 50 nm 이하의 평균 크기를 가지는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 발광 다이오드들(4)은 지지 층(25, 37)의 주 평면에 실질적으로 직각으로 종방향으로 연장되는 세장형 3-차원 컴포넌트들인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 발광 다이오드들(4)은 포토레지스트 패드들 내에 위치되고, 포토레지스트 패드들의 적어도 일부는 광발광 입자들을 포함하는 광발광 패드들(61, 62, 63)인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광발광 패드들(61, 62, 63)은 투과 표면으로 지칭되는 것인 지지 표면(3) 상에 놓이고, 상기 지지 표면은 상기 발광 다이오드들(4)을 커버하는 스페이서 층(12)에 의해 형성되는 방법.
  13. 광전자 디바이스(1)로서,
    o 지지 층 상에 놓이는 발광 다이오드들(4)의 매트릭스 어레이;
    o 상기 발광 다이오드들(4)의 적어도 일부에 대면하여 각각 위치되고 제1 광발광 입자들을 포함하는 제1 포토레지스트(51)로 각각 형성되는 복수의 제1 광발광 패드(61) - 상기 제1 광발광 패드들은 제1 반사 벽(101)을 형성하는 퇴적된 박층 섹션에 의해 커버되는 측면 플랭크들(81)을 가짐 -;
    o 상기 발광 다이오드들(4)의 적어도 일부에 대면하여 각각 위치되고 상기 제1 광발광 입자들과 상이한 제2 광발광 입자들을 포함하는 제2 포토레지스트(52)로 각각 형성되는 복수의 제2 광발광 패드(62) - 상기 제2 광발광 패드들은 제2 반사 벽(102)을 형성하는 퇴적된 박층 섹션에 의해 커버되는 측면 플랭크들(82)을 갖고, 각각의 제2 광발광 패드(62)는 제1 반사 벽(101)과 접촉함 -
    를 포함하는 광전자 디바이스(1).
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서, 상기 발광 다이오드들(4)은 상기 지지 층(25, 37)에 실질적으로 직각인 종방향 축을 따라 세장형인 3-차원 구조를 가지는 광전자 디바이스(1).
  16. 제15항에 있어서, 상기 발광 다이오드들(4)은 상기 광발광 패드들(61, 62) 내에 위치되는 광전자 디바이스(1).
  17. 제13항에 있어서, 상기 발광 다이오드들(4)은 메사 구조를 가지는 광전자 디바이스(1).
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