KR20190008527A - 복수의 질화갈륨 다이오드를 포함하는 광전자 장치를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광전자 장치 제조 방법에 관한 것으로, a) 서로 반대되는 전도성 유형을 갖는 적어도 제1 도핑 반도체 층(153)과 제2 도핑 반도체 층(157)을 포함하는 능동형 다이오드 적층체(150)를 복수의 금속 연결 패드(113)를 포함하는 통합형 제어 회로(110)의 표면 상에 전달하여, 적층체의 제2 층(157)이 제어 회로(110)의 금속 패드(113)에 전기적으로 연결되게 하는 단계; 및 b) 제어 회로(110)의 서로 다른 금속 패드(113)에 연결되는 복수의 다이오드(172)의 경계를 한정하는 트렌치(170)를 상기 능동형 적층체(150)에 형성하는 단계를 포함한다

Description

복수의 질화갈륨 다이오드를 포함하는 광전자 장치를 제조하기 위한 방법
본 출원은 광전자(optoelectronic) 장치의 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 출원은 복수의 질화갈륨 다이오드와 이들 다이오드를 제어하기 위한 전자 회로를 포함하는 광전자 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
발광형 표시 장치는, 질화갈륨 발광 다이오드(LED)의 어셈블리 및 이미지를 표시하기 위해 LED를 개별적으로 제어할 수 있는 제어 회로를 포함한다.
이러한 장치를 형성하기 위해, 제어 화로와 LED 어셈블리를 따로따로 제조하고, 그런 다음에 그것들을 서로 연결하여 표시 장치를 얻을 수 있다. 제어 회로는 반도체 기판, 예컨대 규소 기판 내부에 또는 그 위에 통합될 수 있다. 일 예로, 제어 회로는 CMOS 기술로 제조된다. 제어 회로는, 그의 한 표면 측에서, 복수의 금속 패드를 포함할 수 있으며, 각 패드는 LED 어셈블리의 LED의 전극에 연결되어 LED를 개별적으로 제어할 수 있다. LED 어셈블리는 예컨대 지지 기판에 단체형으로 형성되며 그런 다음에 제어 회로 상에 전달되고, 그래서 각 LED는 제어 회로의 금속 패드 중의 하나에 연결되는 전극(양극 또는 음극)을 갖게 된다.
이러한 제조 방법의 단점은, 각 LED가 제어 회로 내의 대응하는 금속 패드 상에 효과적으로 위치하도록 제어 회로와 LED 어셈블리의 조립 단계 동안에 제어 회로와 LED 어셈블리를 정확하게 정렬시키는 것이 필요하다는 것이다. 화소 피치(pixel pitch)가 감소할 때 이러한 정렬은 달성하기가 특히 어렵고, 또한 해상도 및/또는 화소 집적 밀도를 증가시키는데에 장애가 된다.
질화갈륨 LED의 어셈블리와 이들 LED를 제어하기 위한 회로를 포함하는 광전자 장치를 형성하는 다른 방법은, 모든 LED를 지지 기판 상에 단체형으로 형성하고 그런 다음에 TFT-형 트랜지스터("박막 트랜지스터")를 LED 어셈블리 상에 위치시켜 제어 회로를 형성하는 것을 포함한다.
이러한 방법의 단점은, 성능이 비교적 낮고 또한 제어 회로의 TFT의 제조 분산이 비교적 높다라는 것이다. 또한, TFT는 부피가 비교적 큰데, 이러한 점 또한 해상도 및/또는 화소 집적 밀도의 증가를 제한하게 된다.
따라서, 일 실시형태는 광전자 장치 제조 방법을 제공하는 바, 이 방법은 a) 서로 반대되는 전도성 유형을 갖는 적어도 제1 도핑 반도체 층과 제2 도핑 반도체 층을 포함하는 능동형 다이오드 적층체를 복수의 금속 연결 패드를 포함하는 통합형 제어 회로의 표면 상에 전달하여, 상기 적층체의 제2 층이 상기 제어 회로의 금속 패드에 전기적으로 연결되게 하는 단계; 및 b) 상기 제어 회로의 서로 다른 금속 패드에 연결되는 복수의 다이오드의 경계를 한정하는 트렌치(trench)를 상기 능동형 적층체에 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 본 방법은, 단계 a) 전에, 상기 금속 패드 측에서 실질적으로 상기 제어 회로의 전체 표면 위에 적어도 하나의 제1 금속 층을 배치하는 단계; 및 상기 제1 반도체 층의 반대편에 있는 실질적으로 상기 제2 반도체 층의 전체 표면에 적어도 하나의 제2 금속 층을 배치하는 단계 중의 적어도 하나를 더 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 제1 금속 층과 제2 금속 층 중의 적어도 하나는 은 반사 층을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제1 금속 층과 제2 금속 층 중의 적어도 하나는 TaN, TiN, WN, TiW 또는 이들 재료 중의 하나 또는 복수의 재료의 조합으로 만들어진 장벽 층을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 제1 금속 층과 제2 금속 층 중의 적어도 하나는 Ti, Ni, Pt, Sn, Au, Ag, Al, Pd, W, Pb, Cu, AuSn, TiSn, NiSn 또는 이들 재료 모두 또는 일부의 합금으로 만들어진 결합 층을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 단계 b)에서 형성되는 상기 트렌치는 상기 능동형 적층체의 전체 높이를 따라 또한 상기 제1 금속 층과 제2 금속 층을 가로질러 연장되어 있다.
일 실시형태에 따르면, 단계 a)의 실행 동안에, 상기 능동형 적층체는 상기 제2 반도체 층의 반대편에 있는 상기 제1 반도체 층의 측에 위치되는 지지 기판에 의해 지지되고, 상기 방법은 단계 a)와 단계 b) 사이에서 상기 지지 기판을 제거하는 단계를 더 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 방법은, 단계 b) 후에, 상기 제2 반도체 층의 반대편에 있는 상기 제1 반도체 층의 표면 위에 있고 이 표면과 접촉하는 전극을 각 다이오드 상에 배치하는 단계를 더 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 전극은 연속적인 금속 그리드를 형성하고, 연속적인 금속 그리드는, 각 다이오드의 높이에서, 상기 제2 반도체 층의 반대편에 있는 상기 제1 반도체 층의 표면은 다이오드의 주변부에서 상기 그리드와 접촉하고 또한 상기 제1 반도체 층의 표면은 상기 다이오드의 중심부에서 상기 그리드로 뒤덮히지 않도록 배치된다.
일 실시형태에 따르면, 전극은 실질적으로 상기 장치의 전체 표면을 뒤덮는 투명한 전도성 재료로 만들어진 연속적인 층을 형성한다.
일 실시형태에 따르면, 반도체 다이오드는 발광 다이오드이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 방법은, 단계 b) 후에, 실질적으로 상기 장치의 전체 표면을 뒤덮고 복수의 양자 우물(quantum well)을 갖는 광휘성(photoluminescent) 전환 적층체를 상기 제어 회로의 반대편에 있는 상기 장치의 표면 상에 전달하는 단계를 더 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 방법은, 상기 전환 적층체를 전달한 후에, 상기 반도체 다이오드 중 단지 일부의 반대편에서 상기 전환 적층체를 제거하는 단계를 더 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 다이오드는 광다이오드이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제1 반도체 층과 제2 반도체 층은 질화갈륨 층이고, 상기 다이오드는 질화갈륨 다이오드이다.
전술한 그리고 다른 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련하여 특정 실시형태에 대한 이하의 비한정적인 설명에서 상세히 논의될 것이다.
도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h 및 1i는 광전자 장치 제조 방법의 일 실시형태의 단계를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h 및 1i의 방법의 대안적인 실시형태를 도시하는 단면도이다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d는 도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h 및 1i의 방법의 다른 대안적인 실시형태를 도시하는 단면도이다.
서로 다른 도에서 동일한 요소는 동일한 참조 번호로 나타나 있고 또한 다양한 도는 축척을 따르지 않는다. 명료성을 위해, 설명된 실시형태의 이해에 유용한 요소들만 나타나 있고 상세히 설명되었다. 특히, 질화갈륨 다이오드를 제어하기 위한 통합형 회로의 형성은 상세히 설명되지 않았고, 설명된 실시형태는 그러한 제어 회로를 제조하는 통상적인 구조 및 방법과 양립할 수 있다. 또한, 능동형 질화갈륨 다이오드 적층체의 서로 다른 층들의 조성 및 레이아웃은 상세히 설명되지 않았고, 설명된 실시형태는 통상적인 능동형 질화갈륨 다이오드 적층체와 양립할 수 있다. 이하의 설명에서, 달리 명시되어 있지 않다면, "전방", "후방", "정상", "바닥", "좌측", "우측" 등의 용어와 같은 수식하는 절대적인 위치 용어 또는 "위쪽", "아래", "상측", "하측" 등의 용어와 같은 상대적인 위치 용어 또는 "수평", "수직", "옆" 등의 용어와 같은 수식하는 방향 용어가 언급되는 경우, 그러한 용어는 대응하는 도면의 배향을 기준으로 하고, 실제로는, 설명된 장치 및 어셈블리는 다르게 배향될 수 있음을 이해할 것이다. 달리 명시되어 있지 않다면, "대략", "실질적으로" 및 "∼의 정도" 라는 표현은 10% 내, 바람직하게는 5% 내를 의미하는 것이다.
일 실시형태의 양태에 따르면, 복수의 질화갈륨 LED 및 이들 LED를 제어하기 위한 전자 회로를 포함하는 광전자 장치를 제조하기 위해,
먼저, 예컨대 LED를 통해 흐르는 전류를 개별적으로 제어할 수 있도록 LED에 연결되는 복수의 금속 패드를 표면에서 포함하는 통합형 회로의 형태로 된 제어 회로를 형성하고, 그런 다음에,
금속 패드를 포함하는 제어 회로의 표면 상에, 서로 반대되는 전도성 유형을 갖는 적어도 제1 및 제2 도핑 질화갈륨 층을 포함하는 능동형 질화갈륨 LED 적층체를 배치하여, 그 적층체의 제1 및 제2 질화갈륨 층 중의 하나가 제어 회로의 금속 패드와 전기적으로 접촉하게 하며, 그리고 나서,
능동형 적층체를 구조화하여 그 적층체에서 장치의 서로 다른 LED들을 결정하게 된다.
이러한 제조 방법의 이점은, 능동형 질화갈륨 LED 적층체를 제어 회로 상에 전달하는 단계 동안에 그 능동형 적층체에 있는 장치의 서로 다른 LED의 위치가 아직 정해져 있지 않다는 것이다. 따라서, 전달 동안에 정렬의 정확도에 대한 강한 제약 조건이 없다. 그런 다음에, 능동형 적층체에서 서로 다른 LED의 경계를 한정하는 것은, 기판 구조화 및 절연 층과 전도성 층을 기판 상에 배치하는 방법으로 수행될 수 있으며, 이리하여, 기판을 다른 기판에 전달하는 동안에 얻어질 수 있는 정렬 정확도보다 훨씬 더 큰 정렬 정확도가 얻어진다.
도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h 및 1i는 광전자 장치 제조 방법의 일 실시형태의 단계를 도시하는 단면도이다.
도 1a는 통합형 제어 회로(110)를 개략적으로 나타내는데, 이 제어 회로는 사전에 반도체 기판(111), 예컨대 규소 기판 내부에 또는 그 위에 형성된다. 이 예에서, 제어 회로(110)는 그의 상측 표면 측에서 장치의 LED 각각을 위해 금속 연결 패드(113)를 포함하고, 이 금속 연결 패드는 LED의 전극(양극 또는 음극) 중의 하나에 연결되어, LED를 통해 흐르는 전류를 제어하고/제어하거나 LED에 전압을 인가할 수 있다. 제어 회로는 각 LED(LED 전용의 금속 패드(113)에 연결됨)를 위해 단일적인 제어 셀을 더 포함하며, 이 단일적인 제어 셀은 하나의 또는 복수의 트랜지스터를 포함하고 있어, LED를 통해 흐르는 전류 및/또는 LED에 인가되는 전압을 제어할 수 있다. 제어 회로(110)는 예컨대 CMOS 기술로 만들어진다. 금속 패드(113)는 옆에서 절연재(114), 예컨대 산화규소로 둘러싸일 수 있으며, 그래서 제어 회로(110)는, 서로 교대로 있는 금속 영역(113)과 절연 영역(114)을 포함하는 실질적으로 평평한 상측 표면을 갖는다. 패드(113)에 연결되지 않는 LED의 전극(음극 또는 양극)에 대한 접촉은 예컨대 제어 회로(110)의 주변 영역에서 제어 회로(110)의 연결 패드(도면에는 나타나 있지 않음) 중의 하나 또는 복수의 연결 패드를 통해 일괄적으로 이루어질 수 있다.
도 1a는 능동형 질화갈륨 LED 적층체(150)를 더 개략적으로 나타내는데, 이 적층체는 지지 기판(151)의 상측 표면 상에 배치된다. 지지 기판(151)은 예컨대 규소, 사파이어, 코런덤(corundum), 또는 임의의 다른 재료로 만들어지는 기판이고, 이 기판 상에 능동형 질화갈륨 LED 적층체가 배치될 수 있다. 나타나 있는 예에서, 능동형 적층체는, 기판(151)의 상측 표면에서부터 시작하는 순서로, N-형 도핑 질화갈륨 층(153), 발광 층(155), 및 P-형 도핑 질화갈륨 층(157)을 포함한다. 발광 층(155)은 예컨대 GaN, InN, InGaN, AlGaN, AlN, AlInGaN, GaP, AlGaP, AlInGaP 또는 이들 재료 중의 하나 또는 복수의 재료의 조합을 포함하는 양자 우물(quantum well)을 형성하는 하나의 또는 복수의 발광 층의 적층체로 형성된다. 일 변형예로, 발광 층(155)은, 예컨대 1015 내지 1018 원자/cm3의 범위, 예컨대 1017 원자/cm3 정도의 잔류 도너(donor) 농도를 갖는 본래의(즉, 의도적으로 도핑되지 않은) 질화갈륨 층일 수 있다. 이 예에서, 발광 층(155)의 하측 표면은 층(153)의 상측 표면과 접촉하고, 발광 층(155)의 상측 표면은 층(157)의 하측 표면과 접촉한다. 실제로, 기판(151)의 특성에 따라, 하나의 또는 복수의 버퍼층(나타나 있지 않음)의 적층체가 지지 기판(151)과 질화갈륨 층(153) 사이의 계면을 형성할 수 있다. 능동형 적층체(150)는 예컨대 에피택시(epitaxy)로 지지 기판(151) 상에 위치될 수 있다.
도 1b는 제어 회로(110)의 상측 표면 상에 금속 층(116)을 배치하는 단계를 도시한다. 나타나 있는 예에서, 금속 층(116)은 실질적으로 제어 회로(110)의 전체 상측 표면을 뒤덮는다. 특히, 금속 층(116)은 제어 회로(110)의 금속 연결 패드(113)와 접촉한다.
도 1b는 능동형 질화갈륨 다이오드 적층체(150)의 상측 표면 상에 금속 층(159)를 위치시키는 단계를 더 도시한다. 나타나 있는 예에서, 금속 층(159)은 질화갈륨 층(157)의 상측 표면 위에 배치되고 그 상측 표면과 접촉한다. 금속 층(159)은 예컨대 실질적으로 능동형 적층체의 전체 상측 표면을 뒤덮는다.
도 1c는 능동형 질화갈륨 LED 적층체(150)가 제어 회로(110)의 상측 표면 상에 배치되는 단계를 도시한다. 이를 달성하기 위해, 지지 기판(151)과 능동형 적층체(150)를 포함하는 어셈블리가 뒤집힐 수 있고, 그런 다음에 제어 회로(110) 상에 배치되어, 금속 층(159)의 상측 표면(도 1b의 배향으로 있음)이 금속 층(116)의 상측 표면과 접촉하게 된다. 이 단계 동안에, 능동형 적층체(150)는 제어 회로(110)에 결합된다. 일 예로, 능동형 적층체(150)와 제어 회로(110)의 결합은 서로 접촉하는 두 표면 사이의 분자 결합으로 얻어질 수 있다. 일 변형예로, 두 표면의 결합은 열압축, 공정(eutectic) 결합, 또는 임의의 다른 적합한 결합 방법으로 수행될 수 있다.
도 1d는 도 1c의 전달 단계 다음의 단계를 도시하는데, 이 단계 동안에는 능동형 질화갈륨 LED 적층체(150)의 지지 기판(151)이 제거되어 질화갈륨 층(153)의 상측 표면이 노출된다. 기판(151)은 능동형 적층체(150)의 반대편에 있는 표면으로부터 예컨대 연삭 및/또는 엣칭으로 제거된다. 일 변형예에서, 투명한 기판(151), 예컨대 사파이어 또는 코런덤 기판의 경우에, 기판(151)은 능동형 적층체(150)의 반대편에 있는 표면으로부터 투사되어 기판(151)을 통과하는 레이저 비임에 의해 능동형 적층체(150)로부터 분리될 수 있다(리프트-오프 레이저 방법). 더 일반적으로, 기판(151)을 제거할 수 있는 어떤 다른 방법도 사용될 수 있다. 기판의 제거 후에, 추가적인 엣칭 단계를 제공하여, 질화갈륨 층(153)의 상측 표면 측에 남아 있을 수 있는 버퍼 층을 제거할 수 있다. 또한, 질화갈륨 층(153)의 두께의 일부분이 예컨대 엣칭으로 제거될 수 있다. 이 단계의 끝에서, 능동형 적층체(150)는 불연속이 없이 실질적으로 제어 회로(110)의 전체 표면을 뒤덮는다. 일 예로, 도 1d의 단계의 끝에서 능동형 적층체(150)의 두께는 0.5 내지 2 ㎛ 이다.
도 1e는 도 1d의 단계 다음의 단계를 도시하는데, 이 단계 동안에는 예컨대 리소그래피 및 그 다음의 엣칭에 의해 능동형 적층체(150)에 이의 상측 표면에서부터 트렌치(trench)가 형성되어, 복수의 질화갈륨 LED(172)의 경계가 한정된다. 각 LED(172)는, 적층체(150)에 형성되고 옆에서 트렌치(170)로 둘러싸여 있는 아이랜드(island) 또는 메사(mesa)에 대응한다. 트렌치(170)는 적층체(150)의 전체 높이를 따라 수직 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 각 LED(172)는, 금속 층(159)의 상측 표면에서부터 시작하는 순서로, 질화갈륨 층(157)(이 예에서는 LED의 양극에 대응함)의 일부분, 발광 층(155)의 일부분, 및 질화갈륨 층(153)(이 예에서는 LED의 음극에 대응함)의 일부분을 포함하는 수직 적층체를 포함한다. 트렌치(170)는 제어 회로(110)에 사전에 형성되어 있는 표시물 상에 정렬될 수 있다. 나타나 있는 예에서, 각 LED(172)는 수직 투영에서 볼 때 제어 회로(110)의 단일 금속 패드(113)와 마주하여 위치한다. 이 예에서, 트렌치(170)는 수직 투영에서 볼 때 제어 회로(110)의 상측 표면의 절연 영역(114)과 마주하여 위치한다. 나타나 있는 예에서, 금속 층(159)은 능동형 적층체(150)에 트렌치(170)를 형성하는 동안에 엣칭 중지 층으로서 사용된다.
도 1f는 트렌치(170)의 바닥에 위치하는 금속 층(159, 116)의 일부분을 예컨대 엣칭으로 제거하여 트렌치(170)를 제어 회로(110)의 상측 표면의 절연 영역(114)까지 계속되게 하는 다음 단계를 도시한다. 이 단계의 끝에서, 서로 다른 LED(172)의 양극(영역(157))들이 트렌치(170)에 의해 서로 전기 절연되고, 각 LED(172)의 양극은 LED와 패드(113) 사이에 남아 있는 금속 층(159, 116)의 일부분을 통해 밑의 금속 패드(113)에 연결된다. 이리하여, 제어 회로(110)로 LED를 개별적으로 제어할 수 있다.
도 1g는 예컨대 산화규소로 만들어진 절연 부동태화(passivation) 층(174)을 LED(172)의 측면에 배치하는 다음 단계를 도시한다. 층(174)은 예컨대 등각(conformal) 증착 기술로 어셈블리의 전체 상측 표면 위에 배치되고, 그런 다음에, 예컨대 이방성 엣칭으로 LED(172)의 상측 표면으로부터 또한 트렌치(170)의 바닥으로부터만 제거된다.
도 1h는 도 1g의 단계의 다음 단계를 도시하는데, 이 단계 동안에는 트렌치(170)가 절연재(176), 예컨대 산화규소로 채워진다. 일 예로, 트렌치(170)를 채우기에 충분히 두꺼운 산화규소 층이 어셈블리의 전체 상측 표면 위에 배치되고, 그 후에 평평화 단계, 예컨대 화학 기계적 연마(CMP)가 수행되어 LED(172)의 상측 표면으부터 산화규소를 제거한다. 이 단계의 끝에서, 어셈블리의 상측 표면은 실질적으로 평평하며, 서로 교대로 있는 절연 영역(174, 176)과 질화갈륨 영역(153)을 포함한다. 일 변형예로, 트렌치(170)를 채우는 단계(도 1h) 및 LED의 측면을 부동태화하는 단계(도 1g)는 조합될 수 있다.
도 1h는 트렌치(170)를 절연재(176)로 채운 다음의 단계를 더 도시하는데, 이 단계 동안에는 하나의 또는 복수의 금속화부(178)가 LED(172)의 음극 영역(153)과 접촉하여 장치의 상측 표면에 형성된다. 이 예에서, LED(172)의 음극 영역 모두는 동일한 금속화부(178)에 연결된다. 금속화부(178)는, 각 LED(172)에서 LED의 음극 영역(153)의 상측 표면의 주변부와 접촉하는 그리드를 형성한다. 하지만, 각 LED(172)의 높이에서, LED의 중심부는 금속 그리드(178)로 덮혀 있지 않아, LED에 의해 방출된 빛이 통과할 수 있다. 사실, 나타나 있는 예에서, 표시 장치는 그의 상측 표면 측에서 관찰되도록 되어 있다. 금속 그리드(178)는, 능동형 적층체(150) 또는 트렌치(170)를 채우는 절연재(176), 예컨대 장치의 주변 영역에 형성되어 있는 예컨대 하나의 또는 복수의 비아(via)(나타나 있지 않음)를 통해 제어 회로(110)에 연결될 수 있다.
도 1i는 금속화부(178)를 배치한 다음의 단계를 도사하며, 이 단계 동안에는 예컨대 산화규소로 만들어진 절연 층(180)이 실질적으로 장치의 전체 상측 표면 위에 배치되어, 금속화부(178)와 질화갈륨 층(153)의 명백한 부분을 보호한다. 절연 층(180)을 평평하게 하여, 실질적으로 평평한 상측 표면을 갖는 표시 장치를 얻을 수 있다.
도 1a 내지 1i와 관련하여 설명한 실시형태에서, 능동형 적층체(150)를 제어 회로(110) 상에 전달하기(도 1c의 단계) 전에 제어 회로(110)와 능동형 적층체(150)에 금속 층(116, 159)을 배치하면(도 1b의 단계), 여러 가지 이점이 얻어진다.
특히, 층(116, 159)에 의해 두 구조체 사이의 결합의 질이 개선될 수 있다. 사실, 가능하기는 하지만, 질화갈륨 층(157)의 상측 표면(도 1a의 배향으로 있음)과 제어 회로(110)(서로 교대로 있는 절연 영역(114)과 금속 영역(113)을 포함함)의 상측 표면의 직접적인 접촉은 달성하기가 비교적 어렵다.
또한, 층(159)은 질화갈륨 층(157)과의 양호한 옴(ohmic) 접촉을 달성하기 위해 유리하게 선택될 수 있다. 제어 회로(110)의 금속 패드(113)의 재료, 예컨대 구리 또는 알루미늄은 사실 그러한 옴 접촉의 형성에 적합하지 않을 수 있다.
또한, 층(116 및/또는 159)은, 방출 효율을 증가시키고 또한 제어 회로(110)에서 빛 손실을 피하기 위해, LED(172)에 의해 방출된 빛에 대해 반사성을 갖는 금속을 포함할 수 있다.
또한, 층(116) 및/또는 층(159)은, 제어 회로의 연결 패드(113)의 금속, 예컨대 구리가 질화갈륨 층(157) 쪽으로 확산되는 것을 피하도록 선택할 수 있고, 이러한 확산은 질화갈륨 층(157)과의 옴 접촉의 질을 특히 악화시킬 수 있다.
실제로, 층(116, 159) 각각은 단일 층이거나 또는 다른 재료로 된 하나 또는 복수의 층의 적층체가 위에서 언급한 기능 모두 또는 일부분을 보장해 줄 수 있다.
일 예로, 층(116)은 상측 층(도 1b의 배향으로 있음)과 동일한 특성의 금속으로 만들어진 상측 층을 포함하고, 그 금속은 도 1c의 단계 동안에 두 구조체 사이의 양호한 결합이 얻어지도록 선택되는데, 예컨대, Ti, Ni, Pt, Sn, Au, Ag, Al, Pd, W, Pb, Cu, AuSn, TiSn, NiSn 또는 이들 재료 모두 또는 일부의 합금을 포함하는 그룹의 금속이다. 층(116, 159)으로 형성되는 적층체는 LED에 의해 방출된 빛을 반사시킬 수 있는 금속, 예컨대 은으로 만들어진 하나의 층 또는 복수의 층을 더 포함할 수 있다. 또한, 층(116, 159)으로 형성되는 적층체는, 적층체(116/159) 및/또는 금속 패드(113)에 포함되어 있는 구리 또는 은과 같은 금속의 확산을 막는 장벽을 형성할 수 있는 하나 또는 복수의 층, 예컨대 TaN, TiN, WN, TiW 또는 이들 재료 모두 또는 일부의 조합으로 된 층을 포함할 수 있다.
일 변형예로, 그러나 층(116) 및/또는 층(159)은 생략될 수 있다. 바람직하게는, 층(116, 159) 중의 적어도 하나가 제공되는데, 바람직하게는, 능동형 LED 적층체(150) 측에 형성되는 층(159)이 제공된다.
도 2는 도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h 및 1i의 방법의 대안적인 실시형태를 도시하는 단면도이다. 도 2의 방법은, 도 1h의 단계에서, 트렌치(170)를 절연재(176)로 채운 후에, LED(172)의 음극 영역과의 접촉부는, 불투명한 재료로 만들어진 금속화부(178)에 의해서가 아닌, 투명한 전도성 재료로 만들어진, 예컨대 ITO(산화주석인듐)로 만들어진 전극(182)으로 형성된다는 점에서 전술한 방법과 본질적으로 다르다. 나타나 있는 예에서, 전극(182)은 실질적으로 장치의 전체 상측 표면을 뒤덮는 연속적인 전극이다. 특히, 이 예에서, 전극(182)은 실질적으로 LED(172)의 전체 상측 표면을 덮는다. 전극(182)은 예컨대 능동형 적층체(150)에 또는 트렌치(170)를 채우는 절연재(176)에, 예컨대 장치의 주변 영역에 형성되는 하나 또는 복수의 비아(나타나 있지 않음)를 통해 제어 회로(110)에 연결될 수 있다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d는, 칼라 이미지 표시 장치의 형성에 적합하게 된 도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h 및 1i의 방법의 다른 대안적인 실시형태의 단계를 도시하는 단면도이다. 사실, 도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h 및 1i의 예에서, LED(172) 모두는 실질적으로 동일하고, 실질적으로 동일한 파장에서 방출한다. 따라서, 도 1i의 단계의 끝에서 얻어지는 장치는 단색 표시 장치이다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d의 방법은, 도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h 및 1i의 방법의 끝에서 얻어지는 장치로부터 시작하여 실행된다. 이 구조체는 다시 도 3a에 나타나 있다.
도 3a는, 복수의 양자 우물을 갖는 광휘성(photoluminescent) 전환 적층체(203)를 지지 기판(201), 예컨대 GaAs 기판의 상측 표면에 형성하는 단계를 더 개략적으로 도시한다. 적층체(203)는 복수의 층을 포함하고, 각 층은 양자 우물을 규정한다. 적층체(203)는 LED(172)의 방출 파장에서 광자를 흡수할 수 있고 또한 다른 파장에서 광자를 재방출 할 수 있다. 일 예로, 적층체(203)는 청색 빛을 적색 빛으로 전환시키거나 또는 적색 빛을 녹색 빛으로 전환시킬 수 있다. 전환 적층체(203)는 예컨대 에피택시로 지지 기판(201) 상에 형성된다.
나타나 있는 예에서, 코팅 층(205), 예컨대 산화물 층(예컨대, 산화규소)이 전환 적층체(203)의 상측 표면 상에 위치되어 그 상측 표면과 접촉하며, 층(205)이 실질적으로 전환 적층체(203)의 전체 상측 표면 위에서 연장되어 있다.
도 3b는 전환 적층체(203)가 표시 장치의 상측 표면 상에 배치되는 단계를 도시한다. 이를 달성하기 위해, 지지 기판(201)과 전환 적층체(203)를 포함하는 어셈블리가 뒤집힐 수 있고, 그런 다음에 표시 장치 상에 배치되어, 코팅 층(205)의 상측 표면(도 3a의 배향으로 있음)이 표시 장치의 상측 층(180)의 상측 표면과 접촉하게 된다. 이 단계 동안에, 전환 적층체(203)가 표시 장치에 결합된다. 일 예로, 능동형 적층체(203)와 표시 장치의 결합은 서로 접촉하는 두 표면 사이의 분자 결합으로 얻어질 수 있다. 일 변형예로, 두 표면의 결합은 열압축, 공정 결합, 또는 임의의 다른 적합한 결합 방법으로 수행될 수 있다. 코팅 층(205)은 두 구조체의 결합을 잘 되게 해 줄 수 있다. 그러나, 일 변형예로, 층(205)은 생략될 수 있고, 그래서 전환 적층체(203)의 상측 표면(도 3a의 배향으로 있음)이 표시 장치의 상측 표면과 직접 접촉하게 된다.
도 3c는 도 3b의 전달 단계 다음의 단계를 도시하는데, 이 단계 동안에 전환 적층체(203)의 지지 기판(201)이 제거된다. 기판(201)은 그의 상측 표면, 즉 전환 적층체(203)의 반대편에 있는 표면으로부터 예컨대 연삭 및/또는 화학적 엣칭으로 제거된다. 이 단계의 끝에서, 전환 적층체(203)가 불연속이 없이 실질적으로 표시 장치의 전체 표면을 뒤덮는다.
도 3d는 도 3c의 단계 다음의 단계를 도시하며, 이 단계 동안에는 전환 적층체(203)의 일부분이 표시 장치의 어떤 부분의 반대편에서 예컨대 건식 엣칭으로 제거된다. 더 구체적으로 말하면, 이 단계 동안에, 전환 적층체(203)는 어떤 LED(172) 위쪽에서부터 제거될 수 있고 다른 LED(172) 위쪽에서는 유지될 수 있다. 이렇게 해서, 제1 파장에서 빛을 방출할 수 있는 제1 화소(pixel)와 제2 파장에서 빛을 방출할 수 있는 제2 화소를 포함하는 표시 장치가 얻어진다.
일 변형예로, 장치에 의해 표시될 수 있는 색의 수를 증가시키기 위해, 도 3a, 3b, 3c 및 3d의 단계를 복수회 반복하여, 서로 다른 전환 특성을 갖는 복수의 양자 우물을 갖는 광휘성 전환 적층체를 형성할 수 있다.
또한, 일 변형예로, 도 3a, 3b, 3c 및 3d의 방법은 도 2의 단색 표시 장치를 초기 구조체로서 사용하여 실행될 수 있다.
특정 실시형태를 설명하였다. 다양한 변경과 수정이 당업자에게 떠오를 것이다. 특히, 질화갈륨 층(153)(설명된 예에서는 N 형)과 질화갈륨 층(157)(설명된 예에서는 P 형)의 전도성 유형은 반대로 될 수 있다.
또한, 추가적인 단계를 제공하여, LED에 의해 방출된 빛의 추출을 개선할 수 있는 구조체를 표시 장치의 상측 표면 측에 형성할 수 있다.
또한, 질화갈륨 LED에 근거한 표시 장치의 실시형태만 설명했지만, 설명된 실시형태는, 이미지를 얻기 위해 개별적으로 다룰 수 있는 복수의 질화갈륨 광다이오드를 포함하는 센서를 제조하는데에 적합하게 될 수 있다.
보다 일반적으로, 설명된 실시형태는, 질화갈륨 이외의 반도체 재료에 기반한 것을 포함하는 반도체 다이오드, 예컨대 다른 Ⅲ-Ⅴ반도체 재료에 기반한 다이오드 또는 규소계 다이오드에 기반하는 표시 장치 또는 광감성 센서의 제조에도 적합하게 될 수 있다.

Claims (15)

  1. 광전자 장치 제조 방법으로서,
    a) 서로 반대되는 전도성 유형을 갖는 적어도 제1 도핑 반도체 층(153)과 제2 도핑 반도체 층(157)을 포함하는 능동형 다이오드 적층체(150)를 복수의 금속 연결 패드(113)를 포함하는 통합형 제어 회로(110)의 표면 상에 전달하여, 상기 적층체의 제2 층(157)이 상기 제어 회로(110)의 금속 패드(113)에 전기적으로 연결되게 하는 단계; 및
    b) 상기 제어 회로(110)의 서로 다른 금속 패드(113)에 연결되는 복수의 다이오드(172)의 경계를 한정하는 트렌치(trench)(170)를 상기 능동형 적층체(150)에 형성하는 연속적인 단계를 포함하는, 광전자 장치 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단계 a) 전에,
    상기 금속 패드(113) 측에서 실질적으로 상기 제어 회로(110)의 전체 표면 위에 적어도 하나의 제1 금속 층(116)을 배치하는 단계; 및
    상기 제1 반도체 층(153)의 반대편에 있는 실질적으로 상기 제2 반도체 층(157)의 전체 표면에 적어도 하나의 제2 금속 층(159)을 배치하는 단계
    중의 적어도 하나의 단계를 더 포함하는, 광전자 장치 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 금속 층(116)과 제2 금속 층(159) 중의 적어도 하나는 은 반사 층을 포함하는, 광전자 장치 제조 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 금속 층(116)과 제2 금속 층(159) 중의 적어도 하나는 TaN, TiN, WN, TiW 또는 이들 재료 중의 하나 또는 복수의 재료의 조합으로 만들어진 장벽 층을 포함하는, 광전자 장치 제조 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속 층(116)과 제2 금속 층(159) 중의 적어도 하나는 Ti, Ni, Pt, Sn, Au, Ag, Al, Pd, W, Pb, Cu, AuSn, TiSn, NiSn 또는 이들 재료 모두 또는 일부의 합금으로 만들어진 결합 층을 포함하는, 광전자 장치 제조 방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 b)에서 형성되는 상기 트렌치(170)는 상기 능동형 적층체(150)의 전체 높이를 따라 또한 상기 제1 금속 층(116)과 제2 금속 층(159)을 가로질러 연장되어 있는, 광전자 장치 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)의 실행 동안에, 상기 능동형 적층체(150)는 상기 제2 반도체 층(157)의 반대편에 있는 상기 제1 반도체 층(153)의 측에 위치되는 지지 기판(201)에 의해 지지되고, 상기 방법은 단계 a)와 단계 b) 사이에서 상기 지지 기판(201)을 제거하는 단계를 더 포함하는, 광전자 장치 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 b) 후에, 상기 제2 반도체 층(157)의 반대편에 있는 상기 제1 반도체 층(153)의 표면 위에 있고 이 표면과 접촉하는 전극(178; 182)을 각 다이오드(172) 상에 배치하는 단계를 더 포함하는, 광전자 장치 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전극(178)은 연속적인 금속 그리드를 형성하고, 연속적인 금속 그리드는, 각 다이오드(172)의 높이에서, 상기 제2 반도체 층(157)의 반대편에 있는 상기 제1 반도체 층(153)의 표면은 다이오드(172)의 주변부에서 상기 그리드와 접촉하고 또한 상기 제1 반도체 층(153)의 표면은 상기 다이오드(172)의 중심부에서 상기 그리드로 뒤덮히지 않도록 배치되는, 광전자 장치 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 전극(182)은 실질적으로 상기 장치의 전체 표면을 뒤덮는 투명한 전도성 재료로 만들어진 연속적인 층을 형성하는, 광전자 장치 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 다이오드(172)는 발광 다이오드인, 광전자 장치 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    단계 b) 후에, 실질적으로 상기 장치의 전체 표면을 뒤덮고 복수의 양자 우물(quantum well)을 갖는 광휘성(photoluminescent) 전환 적층체(203)를 상기 제어 회로(110)의 반대편에 있는 상기 장치의 표면 상에 전달하는 단계를 더 포함하는, 광전자 장치 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전환 적층체(203)를 전달한 후에, 상기 반도체 다이오드(172) 중 단지 일부의 반대편에서 상기 전환 적층체(203)를 제거하는 단계를 더 포함하는, 광전자 장치 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이오드는 광다이오드인, 광전자 장치 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 반도체 층(153)과 제2 반도체 층(157)은 질화갈륨 층이고, 상기 다이오드(172)는 질화갈륨 다이오드인, 광전자 장치 제조 방법.
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