TW201914061A - 微型led元件、影像顯示元件、及製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的微型LED元件(100i,j)包含有氮化物半導體層(13)，該氮化物半導體層(13)包含N型層(10)，第一界面(界面17)與發光層(11)所夾的角度(θ1)為既定的第一角度(例如45度)，第二界面(界面19)與發光層(11)所夾的角度(θ2)大於第一角度(例如θ1=45度)。

Description

微型LED元件、影像顯示元件、及製造方法
本發明關於微細的LED元件即微型LED元件、及該微型LED元件的製造方法。又，本發明也關於具備有複數個如所述的微型LED元件的影像顯示元件。
在平面顯示器領域中，無論從大型至中小型的顯示器的尺寸，廣泛地被使用液晶顯示元件作為顯示元件。液晶顯示元件藉由利用液晶元件對背光源光進行ON／OFF(開／關)，調整各像素的輝度。
作為顯示元件而使用了液晶顯示元件的液晶顯示器，存在有難以提高對比度(contrast)的課題。那是因為，即使是以背光源光成為OFF的方式控制了液晶顯示元件的情形，液晶顯示元件也難以完全遮斷背光源光。
又，液晶顯示器存在有難以提高演色性的課題。那是因為，使用於表現各原色的複數個彩色濾光片(color filter)(例如RGB的三色)，難以完全遮斷其通帶以外的光，結果，無法完全分離各彩色濾光片的通帶。
另一方面，作為顯示元件而採用了有機EL元件的有機EL顯示器正被實用化。有機EL元件為自發光元件，且為R、G、B的各單色發光元件。因此，有機EL顯示器被期待能夠解決前述的液晶顯示器的對比度和演色性的課題，從而在實際上於智慧型手機用的小型平面顯示器領域中被實用化。
然而，有機EL顯示器存在有有機EL元件的輝度容易隨著時間推移劣化的課題。那是因為，有機EL元件的發光層是由有機物構成。因而，有機EL顯示器被採用於產品壽命相對較短(換句話說，更換周期短)的智慧型手機，但難以採用於產品壽命長(換句話說，更換周期長)的產品(例如電視等)。又，在採用有機EL顯示器於產品壽命長的產品的情形時，用於補償輝度的隨著時間推移劣化的複雜的電路成為必要。
如以上的、作為解決液晶顯示器及有機EL顯示器的課題的平面顯示器，被提出有採用了化合物半導體製的LED元件作為顯示元件的LED顯示器(參照專利文獻1及2)。LED顯示器，藉由將化合物半導體製的LED元件呈二維陣列狀地配置而構成，從而對比度高，演色性優異，且輝度難以隨著時間推移劣化。
尤其與有機EL元件相比，LED元件的發光效率高，且長期可靠度高(輝度的隨著時間推移劣化等少)。因此，LED顯示器能夠實現即使在屋外也容易看到的高輝度顯示器。關於超大型的平面顯示器領域，作為數位看板(digital signage)用而開始著LED顯示器的實用化。又，關於穿戴式終端或TV用等從中小型至大型的平面顯示器領域， LED顯示器的開發也正進展中。
如上述的LED元件，被稱為微型LED元件。在研究開發水準中，微型LED元件的微細化正被進展著，於學會中被發表出7μm左右的大小的微型LED元件(參照非專利文獻1)。
專利文獻1：日本國公開專利公報「特開2009－272591號公報(2009年11月19日公開)」 專利文獻2：日本國公表專利公報「特表2016－503958號公報(2016年2月8日公開)」
非專利文獻1：Francois Olivier, Anis Daami, Ludovic Dupre, Franck Henry, Bernard Aventurier, Francois Templier, "Investigation and Improvement of 10μm Pixel－pitch GaN－based Micro－LED Arrays with Very High Brightness", SID 2017 DIGEST, P353, 2017
然而，在上述的專利文獻1、2及非專利文獻1中記載的微型LED元件，存在有如下述的課題。
首先，如非專利文獻1中記載般在進展微型LED元件的微細化的情形，微型LED元件存在有外部量子效率(發光功率的相對於投入電力的比率)變非常地小的課題。具體而言，在尺寸小於10μm的微型LED元件中，其外部量子效率小於11%。相對於此，一般尺寸(例如100μm以上1000μm以下)的LED元件的外部量子效率，為30%～60%左右。如所述，尺寸小於10μm的微型LED元件，與一般尺寸的LED元件相比，外部量子效率顯著地低。微型LED顯示器，被期待發光效率的高程度。因此，因微型LED顯示器而外部量子效率低的情況，是極為嚴重的問題。
進一步地，使微型LED元件的微細化越進展，則存在有作為微型LED元件整體的發光效率降低的課題。其原因在於：使微型LED元件的微細化越進展，即，使微型LED元件的面積越小，則外周部的面積相對於微型LED元件的面積所占的比例變高。如非專利文獻1中記載般，在微型LED元件中，其外周部的發光效率，較外周部以外的部分的發光效率低。因此，使微型LED元件的微細化越進展，則微型LED元件的發光效率低的部分的比例變高，結果，作為微型LED元件整體的發光效率降低。此在藉由微型LED元件的微細化而使微型LED顯示器的高精細化或成本降低往前進展上成為莫大障礙。
本發明是鑑於上述的課題而完成的，其目的在於提供即便是已將其尺寸微細化的情形，與以往的微型LED元件相比，也能夠抑制發光效率降低的微型LED元件、及如所述的微型LED元件的製造方法。又，其目的在於提供具備複數個如所述的微型LED元件的影像顯示元件。
為了解決上述的課題，本發明的一態樣的微型LED元件，包含從光出射面之側觀看而依序積層有N型層、發光層、及P型層的氮化物半導體層、以及形成於該P型層側的P側電極層，該N型層包含與該發光層相接的第一區域、和含有該光出射面的第二區域。
該微型LED元件中，其特徵在於，圍繞該氮化物半導體層中至少該第一區域的側方的第一界面與該發光層所夾的角度，為使向沿著該發光層的方向傳播的光向朝向該光出射面的方向反射的、既定的第一角度；圍繞該氮化物半導體層中該第二區域的側方的第二界面與該發光層所夾的角度，為大於該第一角度的既定的第二角度。
為了解決上述的課題，本發明的一態樣的製造方法，包括：第一堆積步驟，藉由在成長基板上依序堆積N型層、發光層、及P型層而得到氮化物半導體層；第一蝕刻步驟，藉由對該氮化物半導體層的一部分進行蝕刻而形成第一槽部，在該N型層內設置其側方被蝕刻的第一區域、和該第一區域以外的區域即第二區域；第二堆積步驟，在該第一槽部堆積埋入層；研磨步驟，對該埋入層的表面進行研磨；P側電極形成步驟，於在該研磨步驟中被研磨後的表面形成P側電極層；以及第二蝕刻步驟，藉由對該埋入層和該第二區域進行蝕刻，形成使該成長基板的一部分露出的第二槽部。
在該製造方法中，其特徵在於，該第一蝕刻步驟，以如下的方式形成該第一槽部，即，圍繞該氮化物半導體中至少該第一區域的側方的第一界面與該發光層所夾的角度，成為使向沿著該發光層的方向傳播的光向朝向該光出射面的方向反射的、既定的第一角度；該第二蝕刻步驟，以如下的方式形成該第二槽部，即，圍繞該氮化物半導體中該第二區域的側方的第二界面與該發光層所夾的角度，成為大於該第一角度的既定的第二角度。
為了解決上述的課題，本發明的一態樣的製造方法，包括：第一堆積步驟，藉由在成長基板上依序堆積N型層、發光層、及P型層而得到氮化物半導體層；第一蝕刻步驟，藉由對該氮化物半導體層的一部分進行蝕刻而形成第一槽部，在該N型層內設置其側方被蝕刻的第一區域、和該第一區域以外的區域即第二區域；第二堆積步驟，在該氮化物半導體層上堆積保護層；接觸孔形成步驟，以該第一區域的一部分露出的方式在該保護層形成接觸孔；P側電極形成步驟，以覆蓋該接觸孔的方式形成P側電極層；以及第二蝕刻步驟，藉由對該保護層和該第二區域進行蝕刻，形成使該成長基板的一部分露出的第二槽部。
該製造方法中，其特徵在於，該第一蝕刻步驟，以如下的方式形成該第一槽部，即，圍繞該氮化物半導體中至少該第一區域的側方的第一界面與該發光層所夾的角度，成為使向沿著該發光層的方向傳播的光向朝向該光出射面的方向反射的、既定的第一角度；該第二蝕刻步驟，以如下的方式形成該第二槽部，即，圍繞該氮化物半導體中該第二區域的側方的第二界面與該發光層所夾的角度，成為大於該第一角度的既定的第二角度。
根據本發明的一態樣，能夠提供即便是已將其尺寸微細化的情形，與以往的微型LED元件相比，也能夠抑制發光效率降低的微型LED元件、具備複數個如所述的微型LED元件的影像顯示元件、以及如所述的微型LED元件的製造方法。
〈第一實施形態〉 (微型LED元件100i,j 的構成) 以下，針對搭載本發明的第一實施形態的微型LED元件100i,j 作為光源的影像顯示元件200，參照圖1～圖5進行說明。圖1的(a)是具備複數個微型LED元件100i,j 的影像顯示元件200的剖面圖。圖1的(b)是從P側電極層30之側觀看微型LED元件100i,j 的情形時的俯視圖。圖2是微型LED元件100i,j 的製造方法S1的流程圖。圖3的(a)～(e)是製造方法S1的各步驟中的微型LED元件100i,j 的剖面圖。圖4是影像顯示元件200的製造方法S2的流程圖。圖5的(a)～(c)是製造方法S2的各步驟中的影像顯示元件200的剖面圖。
另外，圖1中，將相對於驅動電路基板90的表面的法線方向定為z軸方向。又，相對於驅動電路基板90的表面平行的平面之中，將沿著微型LED元件100i,j 的長邊的方向定為x軸方向，將沿著微型LED元件100i,j 的短邊的方向定為y軸方向。進一步地，將z軸方向之中從驅動電路基板90朝向共通N側電極層40的方向定為z軸正方向，以與z軸正方向一起形成右手系統的正交座標系統的方式決定x軸正方向及y軸正方向。另外，於以下，將z軸正方向方面稱為上方向，將z軸負方向方面稱為下方向。
如圖1所示，微型LED元件100i,j 具備氮化物半導體層13、埋入層20、P側電極層30、以及共通N側電極層40。氮化物半導體層13藉由N型層10、發光層11、及P型層12而構成。在從光出射面之側觀看氮化物半導體層13的情形時，以N型層10、發光層11、及P型層12的順序積層。P側電極層30形成於氮化物半導體層13的P型層12之側(下側)，與P型層12接觸。共通N側電極層40形成於氮化物半導體層13的N型層10之側，與N型層10接觸。如所述，微型LED元件100i,j 是所謂的上下電極型的微型LED元件。
如所述構成的微型LED元件100i,j 中，在發光層11中生成的光，從形成有共通N側電極層40之側(z軸正方向側)出射光。因此，微型LED元件100i,j 中，共通N側電極層40的與N型層10相反側的表面成為光出射面。又，氮化物半導體層13中，N型層10與共通N側電極層40的界面成為光出射面。
微型LED元件100i,j 中，N型層10包含z軸負方向側的區域即第一區域101、和z軸正方向側的區域即第二區域102。第一區域101與發光層11相接。第二區域與發光層11分開，包含N型層10中的光出射面。
圍繞氮化物半導體層13之中第一區域101、發光層11、及P型層12之側方的界面17與發光層11的表面所夾的角度θ1 ，設定為使向沿著發光層11表面的方向(例如x軸方向或y軸方向)傳播的光向朝向光出射面的方向(z軸正方向)反射的角度。界面17及角度θ1 ，分別與申請專利範圍中記載的第一界面及既定的第一角度對應。本實施形態中，角度θ1 為45度。
圍繞氮化物半導體層13之中第二區域102的側方的界面19與發光層11的表面所夾的角度θ2 ，設定為大於第一角度(θ1 =45度)。界面19及角度θ2 ，分別與申請專利範圍中記載的第二界面及既定的第二角度對應。本實施形態中，角度θ2 為80度。
另外，微型LED元件100i,j 中，在界面17與界面19之間，進一步設置與發光層11的表面所夾的角度為0度的界面18。該界面18也可以根據角度θ1 及微型LED元件100i,j 的尺寸而省略。
又，影像顯示元件200，具備驅動電路基板90、和二維陣列狀地積層於驅動電路基板90的表面上之複數個微型LED元件100i,j 。另外，本實施形態中，複數個微型LED元件100i,j ，意指被排列成n行m列(n, m為任意的正整數)的二維陣列狀的微型LED元件之中、配置於任意位置即i行j列的微型LED元件。即，i是1≦i≦n的任意整數，j是1≦j≦m的任意整數。又，將配置成二維陣列狀的複數個微型LED元件100i,j 稱為微型LED元件陣列100。
在驅動電路基板90，形成有將驅動電流分別供給至複數個微型LED元件100i,j 的驅動電路。圖1中，僅圖示與驅動電路連接的一方的電極即驅動電路側P電極80，未圖示驅動電路側N電極。
複數個微型LED元件100i,j 之各個，P側電極層30使用連接層70而與驅動電路側P電極80連接，且共通N側電極層40與未圖示的驅動電路側N電極連接。藉由從驅動電路基板90的驅動電路分別往複數個微型LED元件100i,j 供給驅動電流，複數個微型LED元件100i,j 之各個發光。微型LED元件100i,j 發出的光的強度，根據驅動電流的大小而決定。另外，微型LED元件100i,j 也可以進一步具有配置於光的出射側(較共通N側電極層40靠近z軸正方向側)的波長轉換層、光擴散層、彩色濾光片等，但由於與微型LED元件100i,j 無直接關係，因此於圖中不記載。
如上述，氮化物半導體層13之中第一區域101、發光層11、及P型層12之側方，藉由界面17，其全周被覆蓋。本實施形態中，微型LED元件100i,j ，在俯視觀察下，構成為其輪廓成為長方形。於該情形，界面17由四枚平面構成。該等四枚平面，配置成構成底面為長方形的四角錐體的側面。
另外，微型LED元件100i,j 的俯視觀察下的輪廓，可以取代長方形(包含正方形)而為其他的多邊形(例如正六邊形)，也可以為圓形，亦可以為橢圓形。例如，在俯視觀察下的輪廓為N邊形(N為3以上的整數)的情形時，界面17由N枚平面構成。該等N枚平面，配置成構成底面為N邊形的N角錐體之側面。又，例如，在俯視觀察下的輪廓為圓形的情形時，界面17由一個曲面構成。該一個曲面，配置成構成圓錐體之側面。
如上述，角度θ1 被設定為45度。其中，如後述般，界面17是藉由對氮化物半導體層13的一部分進行蝕刻(參照圖2所示的第一蝕刻步驟S12)而形成。實際製造出的微型LED元件100i,j 中的角度θ1 ，依賴於該蝕刻的精度，而在某程度的範圍內搖擺。在採用乾式蝕刻作為第一蝕刻步驟S12的蝕刻技法的情形下，起因於蝕刻精度的角度θ1 的搖擺，估計為±10度左右。因此，實際製造出的微型LED元件100i,j 中的角度θ1 ，不限定於既定的角度即角度θ1 ，只要包含於以角度θ1 為中心的既定的角度、即角度θ1 ±10度的範圍內即可。另外，上述的角度θ1 的搖擺，依賴於後述的第一蝕刻步驟S12中採用的蝕刻技法而可改變。
又，為了將向沿著發光層11的表面的方向傳播的光向沿著發光層11的法線方向的方向反射，角度θ1 較佳為45度。但是，角度θ1 也可以被決定為包含於35度以上55度以下的範圍的角度。
本實施形態中，界面17形成為圍繞N型層10的第一區域101之側方、發光層11之側方、及P型層12之側方。因此，形成有界面17的區域的厚度tIF (沿著z軸方向的長度)，可由第一區域101的厚度tn1 、發光層11的厚度tmqw 、與P型層12的厚度tp 之和而被賦與( tIF = tn1 ＋tmqw ＋tp )。
又，如上述，角度θ2 被設定為80度。角度θ2 可在大於角度θ1 的範圍內任意地決定，但較佳為接近90度的角度。另外，實際製造出的微型LED元件100i,j 中的角度θ2 ，與實際製造出的微型LED元件100i,j 中的角度θ1 的情形同樣地，不限定於既定的角度即角度θ2 ，只要包含於角度θ2 ±10度的範圍內即可。
如圖1的(a)所示，界面17的外側，由埋入層20覆蓋。埋入層20的下端面201，沿著xy平面，被研磨成為平坦(參照圖2中記載的研磨步驟S14)。即，下端面201具有高表面平坦性。
P型層12之中從埋入層20露出的區域(與P側電極層30的接觸區域301接觸的區域)，稍微較下端面201位於z軸正方向側。但是，該露出的區域與下端面201之間產生的高低落差為100nm以下，若與厚度tIF 相比，則非常地小。
埋入層20較佳為相對於可見光為透明，且，藉由折射率小於構成氮化物半導體層13之物質的折射率之物質構成。作為構成埋入層20的較佳的物質的例子，可舉出SiO2 。
P側電極層30，覆蓋下端面201的大致整體，繼承埋入層20的下端面201的高表面平坦性。因此，P側電極層30的下端面，與下端面201同樣地具有高表面平坦性。
界面17，能夠將從發光層11朝向沿著發光層11的表面的方向出射的光，往朝向光出射面的方向(即上方向)反射。因而，微型LED元件100i,j ，除了從發光層11朝向上方向(z軸正方向)出射的光之外，還能夠很有效率地從光出射面出射從發光層11朝向沿著發光層11的表面的方向出射的光。因此，微型LED元件100i,j ，與未設有界面17的習知的微型LED元件相比，能夠大幅地提高發光效率。換句話說，微型LED元件100i,j ，即便是已將其尺寸微細化的情形，與習知的微型LED元件相比，也能夠抑制發光效率的降低。
〔第一實施例〕 針對作為本發明的第一實施例的微型LED元件100i,j ，於以下進行說明。本實施例的微型LED元件100i,j ，是在圖1所示的微型LED元件100i,j 中，採用了以下的構成。 ．俯視觀察下的輪廓：一片長度為7μm的大致正方形 ．Tp =100nm ．Tmqw =70nm ．tn1 =1500nm ．θ1 =45度 又，使用從本實施例的微型LED元件100i,j 的構成中省略了界面17與埋入層20的微型LED元件，作為第一比較例。
在分別供給相同的驅動電流的狀態下，測量本實施例的微型LED元件100i,j 及第一比較例的微型LED元件的光輸出。其結果，本實施例的微型LED元件100i,j 的光輸出，相對於第一比較例的微型LED元件的光輸出為210%。
作為該光輸出的顯著的增加之主要原因，本案發明者推測為以下之方面產生貢獻。首先第一，設置大的界面17(厚度tIF 較厚度tp 厚的界面17)，以厚的透明的由低折射率材料構成的埋入層20圍繞該界面17的外側。藉此，從發光層11往水平方向(沿著發光層11之表面的方向)與其周邊出射的光，向上方(向z軸正方向)全反射。第二，該反射光相對於N型層10的光出射面大致垂直地入射，往外部射出。
如所述的光，若無界面17，則將從發光層11往水平方向射出，而被周邊的金屬層等吸收，或者，在氮化物半導體層13之中於反覆反射的過程中衰減。即，如所述的光，不往外部射出。
相對於此，本實施例的微型LED元件100i,j 中，由於藉由界面17的全反射而將從發光層11往水平方向出射的光往上方反射，因此幾乎沒有光的損失。又，在界面17反射的反射光，由於相對於N型層10的光出射面大致垂直地入射，因此能夠使穿過N型層10的情形時的光路長變短。因此，反射光難以在N型層10被吸收。作為其等的結果，本實施例的微型LED元件100i,j ，具有非常高的光的取出效率。
微型LED元件100i,j 中，界面17相對於發光層11的表面傾斜。因而，發光層11的面積，與微型LED元件100i,j 的面積相比，大幅地縮小。本實施例中，發光層11的面積相對於微型LED元件100i,j 的面積的比例，為 ｛7000－(70＋1500)＊2｝^2／7000^2 ＝0.304，僅成為30%左右。
進一步地，因對氮化物半導體層13進行乾式蝕刻而發光層11的周邊部受到損傷，因此有效地對發光產生貢獻的發光層11的面積被認為更小。又，由於該等的損傷部分不發光且消耗電流，因此被推測為產生發光效率的降低。如所述的效果，顯現為微型LED元件100i,j 的內部量子效率的下降。
使用外部量子效率的電流依賴性的資料，將內部量子效率與光取出效率分離，對內部量子效率進行評價。其結果，本實施例的微型LED元件100i,j 的內部量子效率、及第一比較例的微型LED元件的內部量子效率，分別為69%和70%，兩者並無大的差異。因此，得知本實施例的微型LED元件100i,j 中的發光效率提高兩倍以上，主要是由光取出效率的提高引起。
另一方面，發光層11的面積，相對於第一比較例的微型LED元件具備的發光層的面積為1／3左右。一般，在發光層11的面積被縮小的情形下，內部量子效率理應大幅地變小。但是，本實施例的微型LED元件100i,j 的內部量子效率與第一比較例的微型LED元件的內部量子效率相比並無大幅劣化，推測其原因為已能大幅減少對發光層11的損傷。
本構造中，P型層12的面積，相對於微型LED元件100i,j 的面積，大幅地小。儘管如此，P側電極層30的面積，與微型LED元件100i,j 的面積大致相等，且其表面平坦。儘管P型層12的面積小，但由於可形成面積廣且表面平坦的P側電極層30，因此，微型LED元件100i,j 利用連接層70而與驅動電路側P電極80穩定且牢固地連接。因此，在後述的成長基板剝離步驟S22(參照圖4)中將成長基板1從N型層10剝離時，能夠降低微型LED元件100i,j 被成長基板1拉伸而缺落、因機械性的衝擊而傾斜的不良情況。
(微型LED元件100i,j 的製造方法S1) 接下來，針對微型LED元件100i,j 的製造方法的一例即製造方法S1，參照圖2及圖3進行說明。
如圖2所示，製造方法S1，包含第一堆積步驟S11、第一蝕刻步驟S12、第二堆積步驟S13、研磨步驟S14、保護罩去除步驟S15、P側電極層形成步驟S16、和第二蝕刻步驟S17。
第一堆積步驟S11，如圖3的(a)所示，是藉由在成長基板1上依序堆積N型層10、發光層11、及P型層12而得到氮化物半導體層13的步驟。作為構成成長基板1的物質，可使用例如藍寶石(Al2 O3 )、SiC等。又，作為構成氮化物半導體層13的物質，可使用例如GaN系的半導體等。又，作為使氮化物半導體層13於成長基板1上成長的裝置，可使用例如MOCVD裝置。另外，成長基板1也可以在表面具有凹凸構造。
發光層11，包含由InGaN層、GaN層構成的多重量子井層。N型層10及P型層12，分別由複雜的多層構造構成。本實施形態中，N型層10、發光層11、及P型層12的具體的構成，並不特別限定，例如，可適宜地採用習知的微型LED元件所採用的N型層、發光層、及P型層的構成。因此，本實施形態中，省略關於N型層10、發光層11、及P型層12的具體的構成的說明。
另外，N型層10的厚度tn (第一區域101的厚度tn1 與第二區域102的厚度tn2 之和)，一般為10μm以下，且5μm ± 2μm左右的情形多。發光層11的厚度tmqw ，一般為10nm以上200nm以下，且50nm以上100nm以下左右的情形多。P型層12的厚度tp ，一般為50nm以上1000nm以下，且100nm以上300nm以下左右的情形多。
製造方法S1中，在氮化物半導體層13的成長結束後，形成表面保護膜14。如所述，第一堆積步驟S11，也可以包含表面保護膜14的形成。
第一蝕刻步驟S12，如圖3的(b)所示，是藉由對氮化物半導體層13的一部分進行蝕刻而形成槽部16，且在N型層10內設置其側方被蝕刻的第一區域101、和第一區域101以外的區域即第二區域102的步驟。第一蝕刻步驟S12，以氮化物半導體層13之中至少界面17與發光層11的表面所夾的角度θ1 成為既定的第一角度即45度的方式，即，以槽部16的側壁的表面與發光層11的表面所夾的角度θ1 成為45度的方式，形成槽部16。另外，槽部16，為申請專利範圍中記載的第一槽部。
另外，本實施形態中，以槽部16的底面與發光層11的表面成為平行的方式形成槽部16。該底面，形成界面18。
為了形成槽部16，首先，使用一般的光刻法(photolithography)步驟，在槽部16形成具有開口部的抗蝕圖案(resist pattern)。其後，使用乾式蝕刻裝置，對表面保護膜14、P型層12、發光層11、N型層10的一部分進行蝕刻。藉由以上的步驟，形成槽部16。藉由實施第一蝕刻步驟S12，在P型層12的表面上殘留表面保護膜14的殘存部即保護罩15，其周圍由界面17包圍。如所述方式，形成圍繞第一區域101之側方的界面17。槽部16的深度，與上述的界面17的厚度tIF 相等。
第二堆積步驟S13，是在槽部16堆積埋入層20的步驟。埋入層20，例如，藉由CVD法形成SiO2 (二氧化矽)。
研磨步驟S14，是藉由對保護罩15及埋入層20的表面進行研磨而去除在保護罩15的表面上堆積的SiO2 的步驟。作為研磨保護罩15及埋入層20的表面的技法，可以採用例如CMP(化學機械研磨)法。
藉由實施該等的第二堆積步驟S13及研磨步驟S14，如圖3的(c)所示，得到保護罩15及埋入層20的表面已被研磨平坦的構造。保護罩15、即表面保護膜14，較佳為以研磨步驟S14中作為止擋件(stopper)而發揮功能的材料構成。作為止擋件而發揮功能的材料，換句話說，作為難以被蝕刻的材料，可舉出例如SiN(氮化矽)等。保護罩15，可為研磨步驟S14的實施後些微殘留的程度。另外，研磨步驟S14的實施前之表面保護膜14的厚度，為30nm至100nm左右。
另外，保護罩15，除了作為CMP的止擋件的功能外，還能夠防止在研磨步驟S14的實施中使P型層12的表面暴露在研磨液、研磨墊。藉由形成有保護罩15，可獲得如下的效果，即，抑制因P型層12的膜厚度減少所造成的接觸不良的發生、及因氮化物半導體層13的金屬污染所造成的發光效率的降低。
保護罩去除步驟S15，是去除保護罩15的步驟。
P側電極層形成步驟S16，如圖3的(d)所示，是在藉由研磨步驟S14而被研磨後的埋入層20的表面形成P側電極層30的步驟。由於藉由保護罩去除步驟S15而保護罩15被去除，因此形成於埋入層20之表面的P側電極層30，與P型層12接觸。P側電極層形成步驟S16，也可包含在形成P側電極層30之前實施的活性化退火步驟。藉由實施活性化退火步驟，P型層12被活性化。
P側電極層30，如圖1的(b)所示，較佳為在從z軸負方向側俯視觀察微型LED元件100i,j 時，形成於完全覆蓋發光層11的區域，更佳為覆蓋微型LED元件100i,j 的z軸負方向側的表面的盡可能廣的面積。另外，除了伴隨於去除保護罩15而產生的數十nm左右的些微的高低落差，P側電極層30的表面為平坦。
作為P側電極層30，例如，可採用藉由鈀、鋁、鎳、白金、及金構成的多層膜。如所述的多層膜，例如，可使用電子束蒸鍍法來形成。在使用電子束蒸鍍法形成P側電極層30的情形時，在形成P側電極層30的區域形成具有開口部的抗蝕圖案，在蒸鍍多層膜後，使用藉由超音波振動、藥液去除抗蝕圖案的剝離(lift－off)方式，藉此可得到P側電極層30。又，使用以下的方法，也能夠得到P側電極層30，即，堆積由鈀、鋁、鎳、鈦、氮化鈦、鋁銅合金等構成的多層膜，設置覆蓋形成P側電極層30的區域的抗蝕圖案，藉由乾式蝕刻去除形成在不要的區域的多層膜。
第二蝕刻步驟S17，如圖3的(e)所示，是藉由對埋入層20及第二區域102的一部分進行乾式蝕刻，使成長基板1的一部分露出的步驟。藉由實施第二蝕刻步驟S17，形成槽部50。
此處，第二蝕刻步驟S17，以既定的第二角度即角度θ2 大於既定的第一角度即角度θ1 的方式形成槽部50。另外，槽部50為申請專利範圍中記載的第二槽部。藉由實施第二蝕刻步驟S17，形成在一枚成長基板1上的氮化物半導體層13及埋入層20，被分割成二維陣列狀地排列的複數個微型LED元件100i,j 。即，可得到微型LED元件陣列100。
在微型LED元件100i,j 的外周部設置具有開口部的抗蝕圖案，首先對埋入層20進行乾式蝕刻，接著，對氮化物半導體層13的第二區域102進行蝕刻，藉此形成槽部50。
藉由角度θ2 大於角度θ1 ，能夠盡可能使微型LED元件100i,j 的出射面的面積變大。
在第二蝕刻步驟S17中使用的乾式蝕刻中，被要求形成相對於厚度厚的氮化物半導體層13角度θ2 接近垂直的槽部50。因此，存在有於乾式蝕刻使用的電漿(plasma)中的離子的能量變高的傾向，也在已被蝕刻的槽部50的側壁，於蝕刻中入射能量高的離子。若該等的離子擊中發光層11，則產生結晶缺陷，導致發光效率的降低。但是，在微型LED元件100i,j 中，由於發光層11與槽部50隔離，且埋入層20覆蓋其側方，因此能夠大幅減少能量高的離子擊中發光層11的可能性。因此，製造方法S1，能夠大幅減少第二蝕刻步驟S17中會產生的發光層11的損傷。即，即便是已將微型LED元件100i,j 微細化的情形，也能夠抑制其內部量子效率降低。
另外，第二蝕刻步驟S17，是製造方法S1之中使用離子的能量最大的電漿的步驟，且是會對發光層11造成大幅損傷的步驟。但是，如上述般製造方法S1能夠大幅降低發光層11的損傷。
第一蝕刻步驟S12中使用的乾式蝕刻中，發光層11裸露的期間，主要是對P型層12進行蝕刻的期間。又，發光層11的端部暴露於電漿的時間短。又，由於槽部16中的角度θ1 小於槽部50中的角度θ2 ，因此也無須在第二蝕刻步驟S17中使用的乾式蝕刻的情形時提高入射的離子的能量。基於這些理由，第一蝕刻步驟S12中會產生的發光層11的損傷，比第二蝕刻步驟S17中會產生的發光層11的損傷少。
另外，製造方法S1，也可以在第一蝕刻步驟S12之後，增加對氮化物半導體層13進行退火(例如在氫環境氣氛中進行退火)的步驟，或者，在槽部16的表面(即界面17及界面18)之上形成極薄的高電阻GaN層的步驟等。
製造方法S1中，藉由將槽部16的蝕刻與槽部50的蝕刻分離，可期待有以下效果，即，降低因蝕刻而在發光層11會產生的損傷，並且使很少產生的缺陷恢復，提高內部量子效率。又，藉由氫環境氣氛的退火，能夠使In自發光層11的多重量子井層(InGaN層)之端部蒸發。因此，藉由氫環境氣氛的退火，也能夠期待以下效果，即，在多重量子井層之端部形成低銦區域，防止注入至多重量子井層的電子及電洞接近端部之界面的情況，且降低非輻射重合。
如上述的第一比較例的微型LED元件般未形成有界面17的情形時，藉由用於形成槽部50的乾式蝕刻，同時加工發光層11。於該情形，在對發光層11進行了蝕刻的階段，由於形成有P側電極層30，因此難以使退火溫度充分上升，無法期待充分的退火效果。
另外，圖3的(e)中，雖槽部50到達成長基板1的表面，但無須所有的槽部50到達成長基板1的表面。例如，構成微型LED元件陣列100的複數個微型LED元件100i,j 之中、一部分相鄰接的微型LED元件100i,j 彼此，也可以藉由N型層10的第二區域102而部分地連接。
(影像顯示元件200的製造方法S2) 接下來，針對使用了具備有複數個微型LED元件100i,j 的微型LED元件陣列100的影像顯示元件200的製造方法的一例即製造方法S2，參照圖4及圖5進行說明。
在製造方法S2之前，準備驅動電路基板90，該驅動電路基板90內置有驅動各個微型LED元件100i,j 的驅動電路。在驅動電路基板90的表面，設有用於使電流流往微型LED元件100i,j 的驅動電路側P電極80與驅動電路側N電極81(未圖示)。在驅動電路基板90的內部雖內置有用於選擇各微型LED元件100i,j ，使既定的電流流過的各種電路，但與本發明無直接關係。因此，此處省略該等的說明。又，也省略與微型LED元件100i,j 的N側電極連接的驅動電路側電極。驅動電路基板90可以為矽LSI本身，也可以包含形成於玻璃或薄膜上的TFT。
製造方法S2，如圖4所示，包含構裝步驟S21、成長基板剝離步驟S22、填充步驟S23、及共通N側電極層形成步驟S24。
構裝步驟S21，如圖5的(a)所示，是將微型LED元件陣列100構裝於驅動電路基板90的步驟。在構裝步驟S21中，於驅動電路側P電極80之上，形成連接層70。藉由於其之上黏貼微型LED元件陣列100，P側電極層30介隔連接層70而與驅動電路側P電極80導通。此時，為了在驅動電路側P電極80之上重疊對應的P側電極層30，較佳為使用具有充分的對準精度的晶片接合器(chip bonder)。
連接層70可以為印刷於驅動電路側P電極80上的導電糊，也可以為像金凸塊那樣直接形成合金的材料。又，圖5的(a)中，在各個驅動電路側P電極80之上，個別地配置與各者對應的連接層70。但是，在驅動電路基板90的表面上的整體，也可以配置各向異性導電膜。或者，將嵌段共聚物(聚苯乙烯 － 嵌段 － 聚(2－乙烯基吡啶))(polystyrene－block－poly(2－vinylpyridine))旋轉塗佈在驅動電路基板90上，浸泡於Na2 PdCl4 水溶液，於嵌段共聚物內的2－乙烯基吡啶 (2－vinylpyridine)核心選擇性地使Pd(鈀)離子析出，藉由等離子處理去除聚合物。藉此，藉由使數十nm尺寸的Pd奈米顆粒以100nm至300nm左右的間隔析出，也能夠成為連接層70。該方法，有著無需高價的裝置，且，能夠於室溫連接P側電極層30與驅動電路側P電極80的優點，非常地佳。
成長基板剝離步驟S22，是藉由雷射剝離法，將成長基板1從微型LED元件陣列100剝離的步驟。如圖5的(b)所示，藉由剝離成長基板1，使N型層10的光出射面露出。
填充步驟S23，是在槽部50填充填充劑60的步驟。作為構成填充劑60的材料的例子，可舉出藉由在樹脂混合白色顏料而得到的反射性高的材料、藉由在樹脂混合黑色顏料或碳黑而得到的吸光性高的材料等。使用反射性高的材料及吸光性高的材料的哪一種，可依照影像顯示元件200的用途而適宜地分開使用。
共通N側電極層形成步驟S24，如圖5的(c)所示，是在露出的N型層10的光出射面之上，形成共通N側電極層40的步驟。共通N側電極層40，藉由使複數個微型LED元件100i,j 的光出射面短路，使各微型LED元件100i,j 的光出射面成為等電位。其後，共通N側電極層40，與圖5中未圖示的驅動電路側N電極連接。因此，複數個微型LED元件100i,j 的N型層10，介隔共通N側電極層40及驅動電路側N電極而與驅動電路連接。
另外，作為共通N側電極層40，可以採用ITO等的透明導電膜，也可以使用在光出射面103的大部分具有開口部、且在槽部50上配置有金屬薄膜圖案的金屬製的網目(mesh)狀電極，也可以組合兩者。本實施形態中，採用ITO等的透明導電膜。
〔第一變形例〕 針對本發明的第一變形例的微型LED元件100ai,j 的構成及製造方法S1，參照圖6進行說明。圖6的(a)～(e)，是本變形例的製造方法S1的各步驟中的微型LED元件100ai,j 的剖面圖。
微型LED元件100ai,j ，是藉由省略圖2所示的製造方法S1中使用的表面保護膜14(即保護罩15)而獲得。另外，本變形例中，僅針對微型LED元件100ai,j 的構成及製造方法中、與微型LED元件100i,j 的構成及製造方法不同之處進行說明。又，為了便於說明，針對構成微型LED元件100ai,j 的構件之中與微型LED元件100i,j 具有相同功能的構件，標記相同符號，並省略其說明。關於此等方面，後述的第二變形例及第三變形例也相同。
本變形例的製造方法S1中所包含的第一堆積步驟S11，與圖2所示的第一堆積步驟S11相同。但是，本變形例的第一堆積步驟S11中，省略形成表面保護膜14的步驟。
本變形例的製造方法S1中所包含的第一蝕刻步驟S12，如圖6的(b)所示，是藉由對氮化物半導體層13的一部分進行蝕刻而形成槽部16的步驟。
本變形例的製造方法S1中所包含的第二堆積步驟S13，與圖2記載的第二堆積步驟S13相同。
本變形例的製造方法S1中所包含的研磨步驟S14，是藉由對P型層12及埋入層20的表面進行研磨，而使該表面變平坦的步驟。也在本變形例的研磨步驟S14中，作為用於研磨表面的技法，例如可採用CMP。其中，本變形例的製造方法S1中，由於省略保護罩15，因此圖2所示的製造方法S1所包含的保護罩去除步驟S15被省略。因此，需要注意(1) P型層12膜厚度減少，以及(2) 可能有因P型層12的表面暴露在研磨液、研磨墊而導致產生氮化物半導體層13中的金屬污染之虞。P型層12的膜厚度減少，可以利用第一堆積步驟S11中預先厚形成P型層12來因應。關於金屬污染，可以利用強化CMP後的洗淨而抑制為最小限度。
關於本變形例的製造方法S1中所包含的P側電極層形成步驟S16(參照圖6的(d))及第二蝕刻步驟S17(參照圖6的(e))，分別與圖2中記載的P側電極層形成步驟S16及第二蝕刻步驟S17相同。
又，作為使用藉由複數個微型LED元件100ai,j 構成的微型LED元件陣列100a製造影像顯示元件的製造方法，可應用圖4記載的製造方法S2。
〔第二變形例〕 針對作為本發明的第二變形例的微型LED元件100bi,j 的構成及製造方法S1，參照圖7進行說明。圖7的(a)～(e)，是本變形例的製造方法S1的各步驟中的微型LED元件100bi,j 的剖面圖。
微型LED元件100bi,j ，取代圖2所示的製造方法S1中使用的表面保護膜14(即保護罩15)，可藉由使用透明導電層14b(即透明P側電極層15b)來獲得。
本變形例的製造方法S1中所包含的第一堆積步驟S11，與圖2所示的第一堆積步驟S11相同。但是，本變形例的第一堆積步驟S11中，取代形成表面保護膜14而形成透明導電層14b(參照圖7的(a))。另外，本變形例中，在形成透明導電層14b之前進行P型層12的活性化退火。作為構成透明導電層14b的材料，可舉出例如ITO(Indium-Tin-Oxide)或氧化錫(SnOx )等。透明導電層14b的厚度，較佳為包含於40nm以上500nm以下的範圍。
本變形例的製造方法S1中所包含的第一蝕刻步驟S12，與圖2所示的第一蝕刻步驟S12相同(參照圖7的(b))。藉由實施第一蝕刻步驟S12，在P型層12的表面上殘留透明導電層14b的殘存部即透明P側電極層15b。藉由第一蝕刻步驟S12，如圖7的(b)所示般形成槽部16。
本變形例的製造方法S1中所包含的第二堆積步驟S13及研磨步驟S14，是與圖2所記載的第二堆積步驟S13及研磨步驟S14相同的步驟(參照圖7的(c))。
圖2記載的製造方法S1中，在研磨步驟S14之後實施保護罩去除步驟S15。但是，本變形例中，並不去除透明P側電極層15b，而維持原狀地實施P側電極層形成步驟S16。
關於本變形例的製造方法S1中所包含的P側電極層形成步驟S16(參照圖7的(d))及第二蝕刻步驟S17(參照圖7的(e))，分別與圖2記載的P側電極層形成步驟S16及第二蝕刻步驟S17相同。
又，作為使用藉由複數個微型LED元件100bi,j 構成的微型LED元件陣列100b製造影像顯示元件的製造方法，可應用圖4記載的製造方法S2。
〔第二實施例〕 針對作為本發明的第二實施例的微型LED元件100bi,j ，於以下進行說明。本實施例的微型LED元件100bi,j ，與本發明的第一實施例的微型LED元件100i,j 相同地構成，僅在取代保護罩15而具備透明P側電極層15b的這方面不同。
本實施例的微型LED元件100bi,j 的光輸出，相對於第一實施例的微型LED元件100i,j 的光輸出，提高了3%左右。由於本實施例的微型LED元件100bi,j 的內部量子效率，與第一實施例的微型LED元件100i,j 的內部量子效率在偏差的範圍內一致，因此發明者推測光取出效率提高為光輸出提高的理由。
又，在微型LED元件100bi,j 中，在P側電極層30與P型層12之間介隔透明P側電極層15b。其結果，在P側電極層30與P型層12的界面(即P側電極層30的接觸區域301b)的反射率提高，被P側電極層30吸收的光減少。發明者推測此為光取出效率提高的理由。
如以上，微型LED元件100bi,j ，與微型LED元件100i,j 比較，能夠使光輸出進一步提高。
〔第三變形例〕 針對作為本發明的第三變形例的微型LED元件100ci,j 的構成及製造方法S1，參照圖8進行說明。圖8的(a)～(e)，是本變形例的製造方法S1的各步驟中的微型LED元件100ci,j 的剖面圖。
微型LED元件100ci,j ，除了槽部16c及埋入層20c的形狀之外，與圖7所示的微型LED元件100bi,j 相同地構成。本變形例中，針對此方面進行說明。
設於微型LED元件100bi,j 的界面17，形成為圍繞P型層12、發光層11、及N型層10的第一區域101的側方。相對於此，設於微型LED元件100ci,j 的界面17c，形成為僅圍繞第一區域101c的側方。
本變形例的製造方法S1中所包含的第一堆積步驟S11，與第二變形例的製造方法S1中所包含的第一堆積步驟S11相同。因此，如圖7的(a)所示，在成長基板1之上依序堆積氮化物半導體層13與透明導電層14b。其中，將與微型LED元件100bi,j 具備的N型層10、發光層11、P型層12、氮化物半導體層13、及透明導電層14b對應的各構件，在本變形例中，分別稱為N型層10c、發光層11c、P型層12c、氮化物半導體層13c、及透明導電層14c。此外，將與微型LED元件100bi,j 具備的透明P側電極層15b、界面17、及埋入層20對應的各構件，在本變形例中，分別稱為透明P側電極層15c、界面17c、及埋入層20c。
本變形例的製造方法S1中所包含的第一蝕刻步驟S12，是使用與圖7所示的第一蝕刻步驟S12相同的技法來實施。但是，如圖8的(a)所示，第一蝕刻步驟S12中形成的槽部16c的形狀，與圖7的(b)所示的槽部16的形狀不同。具體而言，槽部16，形成為其側壁的所有部分(與第一區域101對應的部分、與發光層11對應的部分、及與P型層12對應的部分)、與發光層11的表面所夾的角度成為45度。相對於此，槽部16c，形成為其側壁之中與第一區域101c對應的部分、與發光層11c的表面所夾的角度成為45度，且其側壁之中與發光層11c對應的部分及與P型層12c對應的部分、與發光層11c的表面所夾的角度成為約90度。因此，角度θ1 為45度的界面17c，僅圍繞第一區域101c。
藉由以如所述方式構成槽部16c，與微型LED元件100bi,j 相比，微型LED元件100ci,j 能夠使發光層11c的面積及P型層12c的面積變大。
本變形例的製造方法S1中所包含的第二堆積步驟S13及研磨步驟S14，是與圖7記載的第二堆積步驟S13及研磨步驟S14相同的步驟(參照圖8的(b))。
也在本變形例的製造方法S1中，不去除透明P側電極層15b。
本變形例的製造方法S1中所包含的P側電極層形成步驟S16，是與圖7記載的P側電極層形成步驟S16相同的步驟(參照圖8的(c))。
本變形例的製造方法S1中所包含的第二蝕刻步驟S17，是與圖7記載的第二蝕刻步驟S17相同的步驟(參照圖8的(d))。
又，作為使用藉由複數個微型LED元件100ci,j 構成的微型LED元件陣列100c製造影像顯示元件的製造方法，可應用圖4記載的製造方法S2。
〔第三實施例〕 針對作為本發明的第三實施例的微型LED元件100ci,j ，於以下進行說明。本實施例的微型LED元件100ci,j ，是以本發明的第一實施例的微型LED元件100i,j 的構成為基礎，在取代保護罩15而具備透明P側電極層15c的方面、以及界面17c僅圍繞第一區域101c的側方的方面不同。
本實施例的微型LED元件100ci,j 的光輸出，與省略了界面17c的微型LED元件100的光輸出相比，提高了50%左右。本實施例的微型LED元件100ci,j 的內部量子效率大於省略了界面17c的微型LED元件100的內部量子效率(70%)，為73%。本實施例的微型LED元件100ci,j 的光取出效率為25%，與省略了界面17c的微型LED元件100的光取出效率(15%)相比大幅地提高。
如所述，界面17c，至少發揮若僅形成於圍繞第一區域101c的側方的區域則使光取出效率提高的效果。因此，可以如微型LED元件100i,j 、微型LED元件100ai,j 、及微型LED元件100bi,j 般，界面17形成於圍繞第一區域101、發光層11及P型層12的側方的區域，也可以如微型LED元件100ci,j 般，界面17c僅形成於僅圍繞第一區域101c的區域。
〈第二實施形態〉 (微型LED元件100di,j 的構成) 以下，針對搭載本發明的第二實施形態的微型LED元件100di,j 作為光源的影像顯示元件200d，參照圖9～圖13進行說明。
圖9的(a)是具備複數個微型LED元件100di,j 的影像顯示元件200d的剖面圖。圖9的(b)是從P側電極層30d及N側電極層40d之側觀看微型LED元件100di,j 的情形時的俯視圖。圖10是微型LED元件100di,j 的製造方法S101的流程圖。圖11的(a)～(e)是製造方法S101的各步驟中的微型LED元件100di,j 的剖面圖。圖12是影像顯示元件200d的製造方法S102的流程圖。圖13的(a)～(c)是製造方法S102的各步驟中的影像顯示元件200d的剖面圖。另外，圖9圖示的座標系，與圖1圖示的座標系相同地決定。
又，在構成微型LED元件100di,j 的各構件，附有在構成第一實施形態的微型LED元件100i,j 的各構件的構件號碼的末尾標記上字母的「d」而成的構件號碼。例如，微型LED元件100di,j 具備的N型層10d、發光層11d、P型層12d、及氮化物半導體層13d，分別與微型LED元件100i,j 具備的N型層10、發光層11、P型層12、及氮化物半導體層13對應。關於此等以外的構件也相同。另外，本實施形態中，針對具有與第一實施形態中已說明的構件相同功能的構件，省略其說明。
如圖9所示，微型LED元件100di,j ，具備氮化物半導體層13d、埋入層20d、P側電極層30d、以及N側電極層40d。氮化物半導體層13d藉由N型層10d、發光層11d、及P型層12d而構成。在從光出射面之側觀看氮化物半導體層13d的情形時，以N型層10d、發光層11d、及P型層12d的順序積層。
N型層10d，包含第一區域101d與第二區域102d。第一區域101d、發光層11d、及P型層12d之側方，由界面17d圍繞。界面17d與發光層11d的表面所夾的角度θ1 ，在本實施形態中為45度(申請專利範圍中記載的既定的第一角度)。第二區域102d的側方，由界面19d圍繞。界面19d與發光層11d的表面所夾的角度θ2 ，在本實施形態中為大於45度的80度(申請專利範圍中記載的既定的第二角度)。界面17d及界面19d，分別為申請專利範圍中記載的第一界面及第二界面。
P側電極層30d，形成於氮化物半導體層13d的P型層12d之側(下側)，與P型層12d接觸。
氮化物半導體層13d，進一步具有連接界面17d與界面19d的界面18d。界面18d，為申請專利範圍中記載的第三界面。在從下方俯視觀察微型LED元件100di,j 的情形下，界面18d形成於形成有P側電極層30d的區域以外的區域。界面18d與發光層11d的表面，在本實施形態中雖為平行，但並不一定限定為平行。
在堆積於圍繞第一區域101d的界面17d的外側的埋入層20d之中、形成有P側電極層30d的區域以外的區域，形成有N側電極層40d。N側電極層40d，在界面18d的一部分中接觸區域401d從埋入層20d露出，接觸區域401d與第二區域102d接觸。
又，與圖1所示的影像顯示元件200的情形相同地，影像顯示元件200d，具備有驅動電路基板90d、及二維陣列狀地積層於驅動電路基板90d的表面上的複數個微型LED元件100di,j 。將該被排列成二維陣列狀的複數個微型LED元件100di,j 稱為微型LED元件陣列100d。
複數個微型LED元件100di,j 之各個，P側電極層30d使用連接層70d而與驅動電路側P電極80d連接，且N側電極層40d使用連接層71d而與驅動電路側N電極81d連接。從驅動電路基板90d的驅動電路分別供給驅動電流至複數個微型LED元件100di,j ，藉此，複數個微型LED元件100di,j 之各個發光。微型LED元件100i,j 發出的光的強度，根據驅動電流的大小決定。另外，微型LED元件100di,j ，雖也可以進一步具有配置於光的出射側(較第二區域102的光出射面靠近z軸正方向側)的波長轉換層、光擴散層、彩色濾光片等，但由於與微型LED元件100di,j 無直接關係，因此於圖中不記載。
如上述，氮化物半導體層13d之中第一區域101d、發光層11d、及P型層12d之側方，藉由界面17d，其全周被覆蓋。微型LED元件100di,j ，在俯視觀察下，構成為其輪廓成為長方形。於該情形，界面17d由四枚平面構成。該等四枚平面，配置成構成底面為長方形的四角錐體的側面。
另外，微型LED元件100di,j 的俯視觀察下的輪廓，可以取代長方形(包含正方形)而為其他的多邊形(例如正六邊形)，也可以為圓形，亦可以為橢圓形。此方面與微型LED元件100i,j 相同。又，角度θ1 及角度θ2 分別只要包含於角度θ1 ±10度的範圍及角度θ2 ±10度的範圍即可的這方面，也與微型LED元件100i,j 相同。此外，較佳為角度θ2 接近垂直的這方面，也與微型LED元件100i,j 相同。
如圖9的(a)所示，界面17d的外側、與P型層12的下方的一部分，由埋入層20d覆蓋。埋入層20d的下端面201d，沿著xy平面，被研磨成為平坦(參照圖10中記載的研磨步驟S114)。即，下端面201d具有高表面平坦性。
又，埋入層20d，相對於可見光為透明，且較佳為藉由折射率較構成氮化物半導體層13的物質的折射率小的物質構成。作為構成埋入層20d的較佳的物質的例子，可舉出SiO2 。
藉由埋入層20d使微型LED元件100di,j 的下部平坦化，而能夠將P側電極層30d與N側電極層40d配置於微型LED元件100d的下面的大致整體，且能夠最大限度地擴大電極面積。又，繼承埋入層20d的表面平坦性，P側電極層30d與N側電極層40d具有平坦的表面。藉由實現寬廣且平坦的電極表面，能夠使與驅動電路基板90d的連接變容易。
〔第四實施例〕 針對本發明的第四實施例的微型LED元件100di,j ，於以下進行說明。本實施例的微型LED元件100di,j ，是在圖9所示的微型LED元件100di,j 中，採用了以下的構成。 ．俯視觀察下的輪廓：短邊長度為7μm，長邊長度為14μm的長方形 ．Tp =100nm ．Tmqw =70nm ．tn1 =1500nm ．θ1 =45度 又，使用從本實施例的微型LED元件100di,j 的構成中省略了界面17d的微型LED元件，作為第二比較例。
在分別供給相同的驅動電流的狀態下，測量本實施例的微型LED元件100di,j 及第二比較例的微型LED元件的光輸出。其結果，本實施例的微型LED元件100di,j 的光輸出，相對於第二比較例的微型LED元件的光輸出為220%。
與第二比較例的微型LED元件相比，微型LED元件100di,j 的光輸出顯著增加之理由，本案發明者推測為與微型LED元件100i,j 中光輸出增加的理由相同。
微型LED元件100i,j 中，發光層11d的面積，與微型LED元件100di,j 的面積相比，大幅地縮小。本實施例中，發光層11的面積相對於微型LED元件100i,j 的面積的比例，成為 ｛7000－(70+1500)＊2｝＊｛7000－(70+1500)＊2－1000｝／(7000＊13000)=0.418 ，為約42%左右。另外，無關於界面17d的有無，用於使N側電極層40d接觸於N型層10d的區域是必要的。在上述的計算中，該區域除外。
進一步地，因對氮化物半導體層13d進行乾式蝕刻而發光層11d的周邊部受到損傷，因此有效地對發光產生貢獻的發光層11d的面積被認為更小。又，由於該等的損傷部分不發光且消耗電流，因此被推測為產生發光效率的降低。如所述的效果，顯現為微型LED元件100di,j的內部量子效率的下降。從外部量子效率的電流依賴性的資料，將內部量子效率與光取出效率分離，對內部量子效率進行評價。其結果，本實施例的微型LED元件100di,j 的內部量子效率、及第二比較例的微型LED元件的內部量子效率，分別為69.5%和71%，兩者並無大的差異。因此，得知發光效率提高兩倍以上，主要是由光取出效率的提高引起。
另一方面，發光層11d的面積，相對於第二比較例的微型LED元件具備的發光層的面積為1／2.4左右。一般，在發光層11d的面積被縮小的情形下，內部量子效率理應大幅地變小。但是，本實施例的微型LED元件100di,j 的內部量子效率與第二比較例的微型LED元件的內部量子效率相比並無大幅劣化，推測其原因為已能大幅減少對發光層11d的損傷。
本構造中，P型層12d的面積，相對於微型LED元件100di,j 的面積，大幅地小。儘管如此，P側電極層30d的面積與N側電極層40d的面積之和，仍與微型LED元件100di,j 的面積大致相等，且其表面為平坦。儘管P型層12d的面積小，還是能夠形成面積寬廣且表面平坦的P側電極層30d電極及N側電極層40d。因而，微型LED元件100di,j 的P側電極層30d電極及N側電極層40d之各者，分別使用連接層70d及連接層71d，而分別相對於驅動電路側P電極80d及驅動電路側N電極81d穩定且牢固地連接。因此，能夠減少後述的成長基板剝離步驟S122(參照圖12)中在將成長基板1d從N型層10d剝離時，微型LED元件100di,j 被成長基板1d拉伸而脫落、因機械性的衝擊而傾斜等的不良情況。
(微型LED元件100di,j 的製造方法S1) 接下來，針對微型LED元件100di,j 的製造方法的一例即製造方法S101，參照圖10及圖11進行說明。
如圖10所示，製造方法S101，包含第一堆積步驟S111、第一蝕刻步驟S112、第二堆積步驟S113、研磨步驟S114、接觸孔形成步驟S115、電極層形成步驟S116、以及第二蝕刻步驟S117。
第一堆積步驟S111，與圖2所示的第一堆積步驟S11相同地，是在成長基板1d上依序堆積N型層10d、發光層11d、及P型層12d而藉此得到氮化物半導體層13d的步驟。成長基板1d，與製造方法S1中使用的成長基板1相同地構成。又，由N型層10d、發光層11d、及P型層12d構成的氮化物半導體層13d，與製造方法S1中使用的由N型層10、發光層11、及P型層12構成的氮化物半導體層13相同地構成。
第一蝕刻步驟S112，如圖11的(a)所示，是藉由對氮化物半導體層13d的一部分進行蝕刻而形成槽部16d，且在N型層10d內設置其側方被蝕刻的第一區域101d、和第一區域101d以外的區域即第二區域102d的步驟。第一蝕刻步驟S112，與製造方法S1中所包含的第一蝕刻步驟S12相同地實施。
第二堆積步驟S113，是在槽部16d堆積埋入層20d的步驟，且與製造方法S1中所包含的第二堆積步驟S13相同地實施。
研磨步驟S114，是藉由對埋入層20d的表面進行研磨而將埋入層20d的表面研磨平坦的步驟。作為研磨埋入層20d的表面的技法，可採用例如CMP(化學機械研磨)法。此處，以埋入層20d的一部分在P型層12d上殘留一定膜厚的方式，調整CMP的研磨量。P型層12d上殘留的埋入層20d的膜厚，為50nm左右至1000nm左右。
藉由實施該等的第二堆積步驟S113及研磨步驟S114，如圖11的(b)所示，可得到埋入層20d的表面被研磨平坦的構造。
接觸孔形成步驟S115，如圖11的(c)所示，是在P型層12上堆積的埋入層20d形成接觸孔20d1，且在槽部16d之上堆積的埋入層20d形成接觸孔20d2的步驟。
電極層形成步驟S116，如圖11的(d)所示，是在接觸孔20d1的內部及埋入層20d的表面上形成P側電極層30d，且在接觸孔20d2的內部及埋入層20d的表面上形成N側電極層40d的步驟。在接觸孔20d2的寬高比(aspect ratio)高的情形時，也可以在接觸孔20d2的內部埋入鎢栓塞(Tungsten Plug)。在寬高比為1以上的情形時，較佳為埋入鎢栓塞。在寬高比未達1的情形時，可藉由使用一般的薄膜堆積法，來形成N側電極層40d。
第二蝕刻步驟S117，如圖11的(e)所示，是藉由對埋入層20d及第二區域102d的一部分進行乾式蝕刻，使成長基板1d的一部分露出的步驟。藉由實施第二蝕刻步驟S117，形成槽部50d。第二蝕刻步驟S117，與製造方法S1中所包含的第二蝕刻步驟S17相同地實施。
藉由以上的步驟，形成於一枚成長基板1d上的氮化物半導體層13d及埋入層20d，被分割成二維陣列狀地排列的複數個微型LED元件100di,j 。即，可得到微型LED元件陣列100d。
(影像顯示元件200d的製造方法S2) 接下來，針對使用了具備有複數個微型LED元件100di,j的微型LED元件陣列100d的影像顯示元件200d的製造方法的一例即製造方法S102，參照圖12及圖13進行說明。
在製造方法S102之前，準備驅動電路基板90d，該驅動電路基板90d內置有驅動微型LED元件100di,j 的驅動電路。在驅動電路基板90d的表面，設有用於使電流流往微型LED元件100di,j 的驅動電路側P電極80d與驅動電路側N電極81d。在驅動電路基板90d的內部雖內置有用於選擇各微型LED元件100di,j ，使既定的電流流過的各種電路，但與本發明無直接關係。因此，此處省略該等的說明。驅動電路基板90d可以為矽LSI本身，也可以包含形成於玻璃或薄膜上的TFT。
製造方法S102，如圖12所示，包含構裝步驟S121、成長基板剝離步驟S122、及填充步驟S123。
構裝步驟S121，如圖13的(a)所示，是將微型LED元件陣列100d構裝於驅動電路基板90d的步驟。在構裝步驟S121中，於驅動電路側P電極80d之上形成連接層70d，且於驅動電路側N電極81d之上形成連接層71d。藉由於其上黏貼微型LED元件陣列100d，P側電極層30d介隔連接層70d而與驅動電路側P電極80d導通，且N側電極層40d介隔連接層71d而與驅動電路側N電極81d導通。
另外，微型LED元件100di,j 中，P側電極層30d及N側電極層40d分別分離。同樣地，驅動電路側P電極80d及驅動電路側N電極81d也分別分離，連接層70d及連接層71d也分別分離。其結果，在P側電極層30d、連接層70d、及驅動電路側P電極80d、與N側電極層40d、連接層71d、及驅動電路側N電極81d之間，形成空隙51d。
成長基板剝離步驟S122，如圖13的(b)所示，是藉由雷射剝離法，將成長基板1從微型LED元件陣列100d剝離的步驟，且與製造方法S2中所包含的成長基板剝離步驟S22相同地實施。
填充步驟S123，如圖13的(c)所示，是在槽部50d填充填充劑60d、在空隙51d填充填充劑61d的步驟，且與製造方法S2中所包含的填充步驟S23相同地實施。
〈第三實施形態〉 以下，針對本發明的第三實施形態的微型LED元件100ei,j ，參照圖14～圖15進行說明。
圖14是微型LED元件100ei,j 的製造方法S201的流程圖。圖15的(a)～(f)是製造方法S201的各步驟中的微型LED元件100ei,j 的剖面圖。
另外，為了便於說明，針對與本發明的第二變形例中已說明的構件具有相同功能的構件，標記相同符號，並省略其說明。
例如，微型LED元件100ei,j 具備的N型層10、發光層11、P型層12、氮化物半導體層13、及透明P側電極層15b，分別與微型LED元件100bi,j 中的N型層10、發光層11、P型層12、氮化物半導體層13、及透明P側電極層15b相同。又，微型LED元件100ei,j 具備的保護層20e及P側電極層30e，分別與微型LED元件100bi,j 中的埋入層20及P側電極層30b對應。
本發明的第二變形例的微型LED元件100bi,j 中，藉由使埋入層20的表面平坦化，至少使P側電極層30b的表面平坦化，藉此實現與驅動電路基板90的牢固的連接。微型LED元件100ei,j 中，取代埋入層20而使用膜厚大致一定的保護層20e，除此之外，藉由使P側電極層30e的表面平坦化，得到與微型LED元件100i,j 相同的效果。本實施形態中，主要針對保護層20e及P側電極層30e進行說明。
如圖14所示，製造方法S201，包含第一堆積步驟S211、第一蝕刻步驟S212、第二堆積步驟S213、接觸孔形成步驟S214、P側電極層形成步驟S215、研磨步驟S216、P側電極層圖案化步驟S217、和第二蝕刻步驟S218。
第一堆積步驟S211及第一蝕刻步驟S212，分別與本發明的第二變形例中實施的第一堆積步驟S11及第一蝕刻步驟S12相同。因此，圖15的(a)所示的構造，與圖7的(b)所示的構造相同。
第二堆積步驟S213，如圖15的(b)所示，是在氮化物半導體層13之上堆積膜厚大致一定的保護層20e的步驟。保護層20e的膜厚，為100nm至1500nm左右。在形成了保護層20e的階段，在保護層20e的表面具有反映槽部16的形狀的凹凸。
接觸孔形成步驟S214，如圖15的(c)所示，是在保護層20e之中透明P側電極層15b上的區域形成接觸孔21e的步驟。
P側電極層形成步驟S215，是藉由在保護層20e的表面上及從保護層20e露出的透明P側電極層15b的表面上堆積導電體而形成P側電極層30e的步驟。作為此處使用的導電體，可採用鎳、鋁、鈦、氮化鈦、鋁銅合金等。P側電極層30e，較佳為藉由從該等的導電體依次堆積幾個導電體而得到的多層膜。
研磨步驟S216，是藉由對P側電極層30e的表面進行研磨而使其表面變平坦的步驟。藉由實施P側電極層形成步驟S215及研磨步驟S216，可得到圖15的(d)所示的構造。研磨步驟S216，可與圖2所示的研磨步驟S14相同地實施。
又，本實施形態中，P側電極層形成步驟S215中採用回流(reflow)成膜法，也可以在P側電極層30e的成膜中使其表面平坦化。於該情形，使P側電極層30e的表面平坦化的步驟包含於P側電極層形成步驟S215中。
P側電極層圖案化步驟S217，如圖15的(e)所示，是藉由對P側電極層30e的一部分進行蝕刻而將P側電極層30e圖案化成所欲的形狀的步驟。藉由實施P側電極層圖案化步驟S217，形成槽部50e，且相鄰接的P側電極層30e彼此分離。
第二蝕刻步驟S218，如圖15的(f)所示，是藉由對保護層20e與第二區域102的一部分進行蝕刻而使槽部50e變更深，使成長基板1的一部分露出的步驟。第二蝕刻步驟S218，可以與圖7記載的第二蝕刻步驟S17相同地實施。
藉由以上的步驟，形成於一枚成長基板1上的氮化物半導體層13及保護層20e，被分割成二維陣列狀地排列的複數個微型LED元件100ei,j 。即，得到微型LED元件陣列100e。
微型LED元件100ei,j 的光輸出，是與本發明的第二變形例的微型LED元件100bi,j 相同程度的光輸出。即，微型LED元件100ei,j ，與微型LED元件100bi,j 同樣地，發揮使光取出效率提高的效果。
另外，本實施形態中，省略關於影像顯示元件的製造方法的詳細的說明。但是，使用微型LED元件陣列100e與驅動電路基板90，實施圖4所示的製造方法S2，藉此能夠製造共通N側電極層40已積層於光出射面103之上的影像顯示元件。
〔附記事項〕 以上，針對本發明的實施形態進行了說明。另外，上述的實施形態為示例，對於其各構成要素及各處理的組合可以進行各式各樣的變形，本領域技術人員應理解其屬於本發明的範圍。
此外，本發明的各實施形態的微型LED元件、微型LED元件陣列、及影像顯示元件，例如，可適當地利用於投影機、抬頭顯示器、頭戴式顯示器、可穿戴終端等。
〔總結〕 本發明的態樣1的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，包含從光出射面103, 103c, 103d之側觀看而依序積層有N型層10, 10c, 10d、發光層11, 11c, 11d、及P型層12, 12c,12d的氮化物半導體層13, 13c, 13d、以及形成於P型層12, 12c, 12d側的P側電極層30, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e。
N型層10, 10c, 10d，包含與發光層11, 11c, 11d相接的第一區域101, 101c, 101d、以及包含光出射面103, 103c, 103d的第二區域102, 102c, 102d；圍繞氮化物半導體層13, 13c, 13d中至少第一區域101, 101c, 101d的側方的第一界面(界面17, 17c, 17d)與發光層11, 11c, 11d所夾的角度θ1 ，為使向沿著發光層11, 11c, 11d的方向(例如x軸方向或y軸方向)傳播的光向朝向光出射面103, 103c, 103d的方向(z軸正方向)反射的、既定的第一角度(例如θ1 =45度)；圍繞氮化物半導體層13, 13c, 13d中第二區域102, 102c, 102d的側方的第二界面(界面19, 19d)與發光層11, 11c, 11d所夾的角度θ2 ，為大於第一角度(例如45度)的既定的第二角度。
根據上述的構成，第一界面(界面17、17c、17d)，使向沿著發光層11, 11c, 11d的方向傳播的光向朝向光出射面103, 103c, 103d的方向反射。因此，微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，與未設有第一界面(界面17、17c、17d)的微型LED元件相比，發揮使光取出效率提高的效果。換句話說，微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，即便是已將其尺寸微細化的情形，與習知的微型LED元件相比，也能夠抑制發光效率的降低。
本發明的態樣2的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，較佳為在上述態樣1中，第一角度為包含於以45度為中心的既定的範圍的角度(例如θ1 包含於45±10度的範圍)。
根據上述的構成，微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，即便是已將其尺寸微細化的情形，與習知的微型LED元件相比，也能夠確實地抑制發光效率的降低。另外，在實施了用於形成第一界面(界面17, 17c, 17d)的蝕刻的情形，起因於蝕刻的精度而導致的角度θ1 的搖擺，預估為±10度左右。因此，實際製造出的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j 中的角度θ1 ，並不限定為既定的角度即角度θ1 ，只要包含於角度θ1 ±10度的範圍即可。另外，上述的角度θ1 的搖擺，依賴於第一蝕刻步驟中採用的蝕刻技法而可改變。
本發明的態樣3的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，較佳為在上述態樣1中，第一角度為包含於35度以上55度以下的範圍的角度。
根據上述的構成，微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，即便是已將其尺寸微細化的情形，與習知的微型LED元件相比，也能夠確實地抑制發光效率的降低。
本發明的態樣4的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，較佳為在上述態樣1～3的任一態樣中，第一區域101, 101c, 101d的厚度tn1 ，較P型層12, 12c, 12d的厚度tp 厚。
根據上述的構成，第一界面(界面17, 17c, 17d)，沿著從發光層朝向光出射面103, 103c, 103d的方向(z軸方向)而形成於充分寬廣的區域。因此，第一界面(界面17, 17c, 17d)，除了向沿著發光層11, 11c, 11d的方向傳播的光之外，還能夠將向相對於發光層11, 11c, 11d具有向z軸正方向側的仰角的方向傳播的光，向朝向光出射面103, 103c, 103d的方向進行反射。因此，微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，即便是已將其尺寸微細化的情形，與習知的微型LED元件相比，也能夠確實地抑制發光效率的降低。
本發明的態樣5的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100di,j , 100ei,j ，較佳為在上述態樣1～4的任一態樣中，第一界面(界面17, 17d)，除了第一區域101, 101d的側方之外，還構成為圍繞發光層11, 11d的側方及P型層12, 12d的側方。
根據上述的構成，第一界面(界面17, 17d)，不僅第一區域101, 101d的側方，還圍繞發光層11, 11d的側方及P型層12, 12d的側方。因此，第一界面(界面17, 17d)，除了向沿著發光層11的方向傳播的光、和向相對於發光層11, 11d具有向z軸正方向側的仰角的方向傳播的光之外，還能夠將向相對於發光層11, 11d具有向z軸負方向側的仰角的方向傳播的光，向朝向光出射面103, 103d的方向進行反射。因此，微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100di,j , 100ei,j ，即便是已將其尺寸微細化的情形，與習知的微型LED元件相比，也能夠確實地抑制發光效率的降低。
本發明的態樣6的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，較佳為在上述態樣1～5的任一態樣中，在從P側電極層30, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e之側俯視觀察的情形下，P側電極層30, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e形成於覆蓋發光層11, 11c, 11d的整體的區域。
根據上述的構成，儘管P型層12, 12c, 12d的面積小，但由於能夠形成面積廣的P側電極層30, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e，因此，微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，利用連接層70, 70d而與驅動電路側P電極80, 80d穩定且牢固地連接。因此，能夠抑制微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j 的製造步驟中會產生的不良情況的產生頻率。進一步地，能夠降低製造步驟(尤其是第二蝕刻步驟S17、S117、S218)中會產生的對發光層11, 11c, 11d的損傷，提高內部量子效率，且提高發光效率。
本發明的態樣7的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，較佳為在上述態樣6中，P側電極層30, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e的與該P型層相反側的表面為平坦。
根據上述的構成，儘管P型層12, 12c, 12d的面積小，但由於能夠形成面積寬廣且表面平坦的P側電極層30, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e，因此，微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，利用連接層70, 70d而與驅動電路側P電極80, 80d更穩定且更牢固地連接。因此，能夠更加抑制微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j 的製造步驟中會產生的不良情況的產生頻率。
本發明的態樣8的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j ，較佳為在上述態樣7中，在第一區域101, 101c, 101d的外側、與P側電極層30, 30a, 30b, 30c, 30d之間，形成有圍繞第一界面(界面17, 17c, 17d)的埋入層20, 20c, 20d；P側電極層30, 30a, 30b, 30c, 30d與埋入層20, 20c, 20d的界面(下端面201, 201c, 201d)，與發光層11, 11c, 11d平行。
由於P側電極層30, 30a, 30b, 30c, 30d與埋入層20, 20c, 20d的界面(下端面201, 201c, 201d)與發光層11, 11c, 11d平行，因此無需使P側電極層30, 30a, 30b, 30c, 30d的表面平坦化。因此，即便是比較薄的電極層，也與發光層11, 11c, 11d平行。其結果，在已將微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j 構裝於驅動電路基板90, 90d的情形下，驅動電路基板90, 90d的表面與發光層11, 11c, 11d自動地成為平行。因此，根據上述的構成，在將微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j 構裝於驅動電路基板90, 90d的情形時，由於無需留意微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j 的傾斜，因此構裝作業變容易。
本發明的態樣9的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100ei,j ，也可以在上述態樣1～8的任一態樣中，採用N側電極層(共通N側電極層40)積層於光出射面103, 103c, 103d之側的構成。
根據上述的構成，微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100ei,j ，與後述的本發明的態樣10的微型LED元件100di,j 相比，由於能夠使P側電極層及發光層的面積變大，因此能夠容易製造更小的微型LED元件。
又，本發明的態樣10的微型LED元件100di,j ，也可以在上述態樣1～8的任一態樣中，構成為：氮化物半導體層13d進一步具有連接第一界面(界面17d)與第二界面(界面19d)的第三界面(界面18d)，N側電極層40d在第三界面(界面18d)中與N型層10d的第二區域102d接觸。
根據上述的構成，無需如上述的本發明的態樣9的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100ei,j 般，在光出射面103, 103c, 103d之上積層N側電極層。因此，微型LED元件100di,j ，與微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100ei,j 相比，能夠在影像顯示元件200d的製造步驟中，省略共通N側電極層形成步驟。其結果，能夠使製造步驟單純化，降低設備投資，且降低製造成本。
本發明的態樣11的影像顯示元件200，較佳為，包含上述態樣1～10的任一態樣的、複數個微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j 、以及形成有將驅動電流分別供給至複數個微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j 的驅動電路的驅動電路基板90, 90d；複數個微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j ，二維陣列狀地積層於驅動電路基板90, 90d上。
本發明的態樣12的製造方法S1, S101，包括：第一堆積步驟S11, S111，藉由在成長基板1, 1d上依序堆積N型層10, 10c, 10d、發光層11, 11c, 11d、及P型層12, 12c, 12d而得到氮化物半導體層13, 13c, 13d；第一蝕刻步驟S12, S112，藉由對氮化物半導體層13, 13c, 13d的一部分進行蝕刻而形成第一槽部(槽部16, 16c, 16d)，在N型層10, 10c, 10d內設置其側方被蝕刻的第一區域101, 101c, 101d、和第一區域101, 101c, 101d以外的區域即第二區域102, 102c, 102d；第二堆積步驟S13, S113，在第一槽部(槽部16, 16c, 16d)堆積埋入層20, 20c, 20d；研磨步驟S14, S114，對埋入層20, 20c, 20d的表面進行研磨；P側電極形成步驟S15(電極層形成步驟S116)，於在研磨步驟S14, S114中被研磨後的表面形成P側電極層；以及第二蝕刻步驟S16, S117，藉由對埋入層20, 20c, 20d和第二區域102, 102c, 102d進行蝕刻，形成使成長基板1, 1d的一部分露出的第二槽部(槽部50, 50d)。
第一蝕刻步驟S12, S112，以如下的方式形成第一槽部(槽部16, 16c, 16d)，即，圍繞氮化物半導體層13, 13c, 13d中至少第一區域101, 101c, 101d的側方的第一界面(界面17, 17c, 17d)與發光層11, 11c, 11d所夾的角度θ1 ，成為使向沿著發光層11, 11c, 11d的方向傳播的光向朝向光出射面103, 103c, 103d的方向反射的、既定的第一角度(例如45度)；第二蝕刻步驟S16, S117，以如下的方式形成第二槽部(槽部50, 50d)，即，圍繞氮化物半導體層13, 13c, 13d中第二區域102, 102c, 102d的側方的第二界面(界面19, 19c, 19d)與發光層11, 11c, 11d所夾的角度θ2 ，成為大於第一角度(例如45度)的既定的第二角度。
本發明的態樣13的製造方法S201，包括：第一堆積步驟S211，藉由在成長基板1上依序堆積N型層10、發光層11、及P型層12而得到氮化物半導體層13；第一蝕刻步驟S212，藉由對氮化物半導體層13的一部分進行蝕刻而形成第一槽部(槽部16)，在N型層10內設置其側方被蝕刻的第一區域101、和第一區域101以外的區域即第二區域102；第二堆積步驟S213，在氮化物半導體層13上堆積保護層20e；接觸孔形成步驟S214，以第一區域101的一部分露出的方式在保護層20e形成接觸孔21e；P側電極形成步驟S215，以覆蓋接觸孔21e的方式形成P側電極層30e；以及第二蝕刻步驟S218，藉由對保護層20e和第二區域102進行蝕刻，形成使成長基板1的一部分露出的第二槽部(槽部50e)。
第一蝕刻步驟S212，以如下的方式形成第一槽部(槽部16)，即，圍繞氮化物半導體層13中至少第一區域101的側方的第一界面(界面17)與發光層11所夾的角度θ1 ，成為使向沿著發光層11的方向傳播的光向朝向光出射面103的方向反射的、既定的第一角度(例如45度)；第二蝕刻步驟S218，以如下的方式形成第二槽部(槽部50e)，即，圍繞氮化物半導體層13中第二區域102的側方的第二界面(界面19)與發光層11所夾的角度θ2 ，成為大於第一角度(例如45度)的既定的第二角度。
根據上述的構成，影像顯示元件200、製造方法S1、製造方法S101、及製造方法S201，均發揮與本發明的態樣1的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j 相同的效果。即，即便是已將各微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j 的尺寸微細化的情形，影像顯示元件200也能夠抑制發光效率的降低。又，製造方法S1、製造方法S101、及製造方法S201，能夠製造即便是已將其尺寸微細化的情形也能抑制發光效率的降低的微型LED元件100i,j , 100ai,j , 100bi,j , 100ci,j , 100di,j , 100ei,j 。
本發明並不限定於上述各實施形態，可在請求項所示的範圍內進行各種的變更，關於適當地組合不同的實施形態中所分別揭示的技術性手段而獲得的實施形態也包含在本發明的技術性範圍中。進一步地，藉由組合各實施形態中所分別揭示的技術性手段，能夠形成新的技術性特徵。
1、1d‧‧‧成長基板
10、10c、10d‧‧‧N型層
101、101c、101d‧‧‧第一區域
102、102c、102d‧‧‧第二區域
103、103c、103d‧‧‧光出射面
11、11c、11d‧‧‧發光層
12、12c、12d‧‧‧P型層
13、13c、13d‧‧‧氮化物半導體層
16、16c、16d‧‧‧槽部(第一槽部)
17、17c、17d‧‧‧界面(第一界面)
18‧‧‧界面
18d‧‧‧界面(第三界面)
19、19c、19d‧‧‧界面(第二界面)
20、20c、20d‧‧‧埋入層
20e‧‧‧保護層
30、30a、30b、30c、30d、30e‧‧‧P側電極層
40‧‧‧共通N側電極層
40d‧‧‧N側電極層
100i,j、100ai,j、100bi,j、100ci,j、100di,j、100ei,j‧‧‧微型LED元件
100、100a、100b、100c、100d、100e‧‧‧微型LED元件陣列
200‧‧‧影像顯示元件
圖1的(a)是具備複數個本發明的第一實施形態的微型LED元件的影像顯示元件的剖面圖，(b)是從P側電極層之側觀看(a)所示的微型LED元件的情形時的俯視圖。 圖2是圖1所示的微型LED元件的製造方法的流程圖。 圖3的(a)～(e)是圖2所示的製造方法的各步驟中的微型LED元件的剖面圖。 圖4是圖1所示的影像顯示元件的製造方法的流程圖。 圖5的(a)～(c)是圖4所示的製造方法的各步驟中的影像顯示元件的剖面圖。 圖6的(a)～(e)是製造本發明的第一實施形態的微型LED元件的第一變形例之製造方法的各步驟中的微型LED元件的剖面圖。 圖7的(a)～(e)是製造本發明的第一實施形態的微型LED元件的第二變形例之製造方法的各步驟中的微型LED元件的剖面圖。 圖8的(a)～(d)是製造本發明的第一實施形態的微型LED元件的第三變形例之製造方法的各步驟中的微型LED元件的剖面圖。 圖9的(a)是具備複數個本發明的第二實施形態的微型LED元件的影像顯示元件的剖面圖，(b)是從P側電極層之側觀看(a)所示的微型LED元件的情形時的俯視圖。 圖10是圖9所示的微型LED元件的製造方法的流程圖。 圖11的(a)～(e)是圖10所示的製造方法的各步驟中的微型LED元件的剖面圖。 圖12是圖9所示的影像顯示元件的製造方法的流程圖。 圖13的(a)～(c)是圖12所示的製造方法的各步驟中的影像顯示元件的剖面圖。 圖14是本發明的第三實施形態的微型LED元件的製造方法的流程圖。 圖15的(a)～(f)是圖14所示的製造方法的各步驟中的微型LED元件的剖面圖。

Claims (13)

  1. 一種微型LED元件，包含從光出射面之側觀看而依序積層有N型層、發光層、及P型層的氮化物半導體層、以及形成於該P型層側的P側電極層，其特徵在於： 該N型層，包含與該發光層相接的第一區域、以及包含該光出射面的第二區域； 圍繞該氮化物半導體層中至少該第一區域的側方的第一界面與該發光層所夾的角度，為使向沿著該發光層的方向傳播的光向朝向該光出射面的方向反射的、既定的第一角度； 圍繞該氮化物半導體層中該第二區域的側方的第二界面與該發光層所夾的角度，為大於該第一角度的既定的第二角度。
  2. 如申請專利範圍第1項的微型LED元件，其中，該第一角度為包含於以45度為中心的既定的範圍的角度。
  3. 如申請專利範圍第1項的微型LED元件，其中，該第一角度為包含於35度以上55度以下的範圍的角度。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的微型LED元件，其中，該第一區域的厚度，較該P型層的厚度厚。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項的微型LED元件，其中，該第一界面，除了該第一區域的側方之外，還圍繞該發光層的側方及該P型層的側方。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項的微型LED元件，其中，在從該P側電極層之側俯視觀察的情形下，該P側電極層形成於覆蓋該發光層的整體的區域。
  7. 如申請專利範圍第6項的微型LED元件，其中，該P側電極層的與該P型層相反側的表面為平坦。
  8. 如申請專利範圍第7項的微型LED元件，其中，在該第一區域的外側、與該P側電極層之間，形成有圍繞該第一界面的埋入層； 該P側電極層與該埋入層的界面，與該發光層平行。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項的微型LED元件，其中，N側電極層積層於該光出射面之上。
  10. 如申請專利範圍第1至8項中任一項的微型LED元件，其中，該氮化物半導體層進一步具有連接該第一界面與該第二界面的第三界面； N側電極層在該第三界面中與該N型層的該第二區域接觸。
  11. 一種影像顯示元件，其特徵在於，包含申請專利範圍第1至10項中任一項的複數個微型LED元件、以及 形成有將驅動電流分別供給至該複數個微型LED元件的驅動電路的驅動電路基板； 該複數個微型LED元件，二維陣列狀地積層於該驅動電路基板上。
  12. 一種製造方法，其特徵在於，包括： 第一堆積步驟，藉由在成長基板上依序堆積N型層、發光層、及P型層而得到氮化物半導體層； 第一蝕刻步驟，藉由對該氮化物半導體層的一部分進行蝕刻而形成第一槽部，在該N型層內設置其側方被蝕刻的第一區域、和該第一區域以外的區域即第二區域； 第二堆積步驟，在該第一槽部堆積埋入層； 研磨步驟，對該埋入層的表面進行研磨； P側電極形成步驟，於在該研磨步驟中被研磨後的表面形成P側電極層；以及 第二蝕刻步驟，藉由對該埋入層和該第二區域進行蝕刻，形成使該成長基板的一部分露出的第二槽部； 該第一蝕刻步驟，以如下的方式形成該第一槽部，即，圍繞該氮化物半導體層中至少該第一區域的側方的第一界面與該發光層所夾的角度，成為使向沿著該發光層的方向傳播的光向朝向光出射面的方向反射的、既定的第一角度； 該第二蝕刻步驟，以如下的方式形成該第二槽部，即，圍繞該氮化物半導體層中該第二區域的側方的第二界面與該發光層所夾的角度，成為大於該第一角度的既定的第二角度。
  13. 一種製造方法，其特徵在於，包括： 第一堆積步驟，藉由在成長基板上依序堆積N型層、發光層、及P型層而得到氮化物半導體層； 第一蝕刻步驟，藉由對該氮化物半導體層的一部分進行蝕刻而形成第一槽部，在該N型層內設置其側方被蝕刻的第一區域、和該第一區域以外的區域即第二區域； 第二堆積步驟，在該氮化物半導體層上堆積保護層； 接觸孔形成步驟，以該第一區域的一部分露出的方式在該保護層形成接觸孔； P側電極形成步驟，以覆蓋該接觸孔的方式形成P側電極層；以及 第二蝕刻步驟，藉由對該保護層和該第二區域進行蝕刻，形成使該成長基板的一部分露出的第二槽部； 該第一蝕刻步驟，以如下的方式形成該第一槽部，即，圍繞該氮化物半導體層中至少該第一區域的側方的第一界面與該發光層所夾的角度，成為使向沿著該發光層的方向傳播的光向朝向光出射面的方向反射的、既定的第一角度； 該第二蝕刻步驟，以如下的方式形成該第二槽部，即，圍繞該氮化物半導體層中該第二區域的側方的第二界面與該發光層所夾的角度，成為大於該第一角度的既定的第二角度。
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