特許 6162890 マイクロ発光ダイオード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6162890

(24)【登録日】2017年6月23日

(45)【発行日】2017年7月12日

(54)【発明の名称】マイクロ発光ダイオード

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/20 20100101AFI20170703BHJP

   H01L 33/14 20100101ALI20170703BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/20

   H01L33/14

【請求項の数】17

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-516928(P2016-516928)

(86)(22)【出願日】2015年5月27日

(65)【公表番号】特表2016-536779(P2016-536779A)

(43)【公表日】2016年11月24日

(86)【国際出願番号】CN2015079957

(87)【国際公開番号】WO2015180651

(87)【国際公開日】20151203

【審査請求日】2016年3月24日

(31)【優先権主張番号】14/290,999

(32)【優先日】2014年5月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】516080851

【氏名又は名称】ミクロ メサ テクノロジー カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100116872

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 和子

(72)【発明者】

【氏名】チャン ペイ−ユ

【審査官】 佐藤 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１１０３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１１１３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６６５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２５７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５６３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３８９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０７４３７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−００８８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１７８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０２４８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１型半導体層と、
前記第１型半導体層に設けられる第２型半導体層と、
前記第２型半導体層に設けられており、少なくとも前記第２型半導体層の一部を露出するための少なくとも１つの開口を有し、前記開口の縁部と前記第２型半導体層の側面との間に、１マイクロメートル（μｍ）以上の第１の最短経路を有する第１の誘電体層と、
少なくとも前記第１の誘電体層の一部に設けられており、前記第１の誘電体層の前記開口を介して前記第２型半導体層の露出部に電気的に接続される第１の電極と、
を備え、
前記第１型半導体層は抵抗率（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）ρ_１と厚さｔ_１を有し、前記第２型半導体層は抵抗率ρ_２と厚さｔ_２を有し、且つ

【数1】

であるマイクロ発光ダイオード。

【請求項2】

前記第１の誘電体層の前記開口の側面と前記第２型半導体層の側面との間に、１マイクロメートル（μｍ）以上の幾何加重平均距離を有する請求項１に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項3】

前記第１型半導体層はｎ型半導体層であり、前記第２型半導体層はｐ型半導体層である請求項１に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項4】

前記第１型半導体層の電流拡散長は、前記第２型半導体層の電流拡散長より２０倍以上大きい請求項１に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項5】

前記第１型半導体層に設けられており、少なくとも前記第１型半導体層の一部を露出するための少なくとも１つの開口を有し、前記開口の縁部と前記第１型半導体層の側面との間に、１マイクロメートル（μｍ）以上の第２の最短経路を有する第２の誘電体層と、
前記第２の誘電体層の一部に設けられており、前記第２の誘電体層の前記開口を介して前記第１型半導体層の前記露出部に電気的に接続される第２の電極と、
を更に備える請求項１に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項6】

前記第１の誘電体層の前記開口の数は、１個〜１０００個にある請求項１に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項7】

前記第１の誘電体層に垂直な方向から見る場合の前記第１の誘電体層の前記開口の面積は、前記第１の誘電体層に垂直な方向から見る場合の前記第１の誘電体層の合計面積の２．５％〜９０％にある請求項１に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項8】

前記第１の誘電体層は、少なくとも前記第２型半導体層の前記第１型半導体層から離れる主表面の一部を覆う請求項１に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項9】

前記第１の誘電体層は、少なくとも前記第２型半導体層の側面の一部を覆う請求項８に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項10】

前記第１型半導体層と前記第２型半導体層との間に設けられており、少なくとも側面の一部が前記第１の誘電体層により覆われるアクティブ層を更に備える請求項９に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項11】

前記第１の誘電体層は、少なくとも前記第１型半導体層の側面の一部に覆う請求項１０に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項12】

少なくとも前記第１型半導体層と前記第２型半導体層の一部が前記第１の電極と第２の電極との間に位置するように、少なくとも前記第１型半導体層の一部に設けられる第２の電極を更に備える請求項１に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項13】

前記第１型半導体層と前記第２型半導体層との間に設けられるアクティブ層を更に備え、
前記第１型半導体層、前記アクティブ層、前記第２型半導体層、及び前記開口を有する前記第１の誘電体層は、少なくとも２つの平面を有する塊体のような、組み合わせである請求項１に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項14】

前記第１型半導体層、前記アクティブ層、前記第２型半導体層及び前記開口を有する前記第１の誘電体層からなる前記組み合わせは、円柱体、多面体又は台形である請求項１３に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項15】

前記第１の誘電体層の前記開口の数は、１個、２個又は３個である請求項１に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項16】

前記第１の誘電体層の複数の開口は、同じ形状を有する請求項１に記載のマイクロ発光ダイオード。

【請求項17】

前記第１の誘電体層の複数の開口は、異なる形状を有する請求項１に記載のマイクロ発光ダイオード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロ発光ダイオードに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ−ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）は、既に一般照明用及び商業照明用に広く使用されている。発光ダイオードは、光源として使用される場合、例えば、低エネルギー消費、長寿命、よりコンパクト及び高速スイッチングのような多くのメリットを有する。そのため、発光ダイオード光源は、白熱電灯のような従来の照明に取って代わる。

【0003】

発光ダイオードにおいて、電子と正孔とが半導体のバンドギャップで再結合すると、再結合によるエネルギーは、光子として放出され、発光する。このような再結合メカニズムを、放射再結合と呼ぶ。しかしながら、電子と正孔とが半導体の欠陥バンドギャップで再結合する場合、再結合によるエネルギーは、光子ではなく、熱として放出され、発光ダイオードの発光効率が低下する。このような再結合メカニズムを非放射再結合と呼ぶ。発光ダイオードの側面に、一般的に、表面エネルギー状態及び欠陥エネルギー状態が大量にある。そのため、発光ダイオードの側面に近接する電子及び正孔は、非放射再結合の形態でこれらの表面エネルギー状態及び欠陥エネルギー状態を通過する。このような非放射再結合の発生するエネルギーとしては、熱エネルギーが光エネルギーを取って代わり、発光ダイオードの発光効率が大幅に低下する。また、発光ダイオードのサイズがマイクロ化される場合、電子及び正孔が更にマイクロ発光ダイオードの側面に拡散しやすいため、この現象による問題もより厳しくなる。

【0004】

また、電子及び正孔が更にマイクロ発光ダイオードの側面に拡散しやすいので、マイクロ発光ダイオードの発光領域における電流密度は、低下して不安定になる。マイクロ発光ダイオードの発光領域において、この低下して不安定になる電流密度により、マイクロ発光ダイオードの発光効率も低下してしまう。

【0005】

なお、一般的には、発光ダイオードの側面にエッチング又は（且つ）切断プロセスによって結晶欠陥が大量に存在し、これらの結晶欠陥により漏れ電流が発生することがある。発光ダイオードのサイズがマイクロ化された後、マイクロ発光ダイオードにおける結晶欠陥を有する結晶の比率が向上し、更に、マイクロ発光ダイオードの全電流における漏れ電流の比率がそれにつれて向上し、マイクロ発光ダイオードの発光効率が低下する。

【0006】

また、発光ダイオードのサイズがマイクロ化された後、マイクロ発光ダイオードは、プロセスが変化する許容値が低下するため、その歩留まりもそれにつれて低下する。また、例えば、マイクロ発光ダイオードに対する転移工程、制御工程、操作工程及び処理工程のような、マイクロ発光ダイオードに対する工程もますます困難になる。

【発明の概要】

【0007】

本発明の一実施形態によると、第１型半導体層と、第１型半導体層に設けられる第２型半導体層と、第２型半導体層に設けられており、少なくとも第２型半導体層の一部を露出するための少なくとも１つの開口を有し、開口の縁部と第２型半導体層の側面との間に、１マイクロメートル以上の第１の最短経路を有する第１の誘電体層と、少なくとも第１の誘電体層の一部に設けられており、第１の誘電体層の開口を介して第２型半導体層の露出部に電気的に接続される第１の電極と、を備えるマイクロ発光ダイオードを提供する。

【0008】

開口により、第１の電極と第２型半導体層との接触界面が定義される。マイクロ発光ダイオードに順方向バイアス電圧が加えられる場合、電荷キャリアは、この第１の電極と第２型半導体層との間に位置する接触界面から第１型半導体層と第２型半導体層との接合へ流れる。第１の最短経路が１マイクロメートル（μｍ）以上であるため、マイクロ発光ダイオードの側面に拡散する電荷キャリア数が非常に少なく又はゼロに近い。またその原因で、マイクロ発光ダイオードの側面での非放射再結合が抑制されるので、マイクロ発光ダイオードの発光効率が向上する。

【0009】

また、開口により電流がマイクロ発光ダイオードに流れる面積が制限されるため、マイクロ発光ダイオードは、発光領域の電流密度が向上し均一になり、発光効率が向上する。

【0010】

なお、マイクロ発光ダイオードの側面に結晶欠陥が存在するかに関らず、マイクロ発光ダイオードの側面に拡散する電荷キャリア数が非常に少なく又はゼロに近いので、マイクロ発光ダイオードの漏れ電流は少なくなる。

【0011】

また、開口によりマイクロ発光ダイオードの発光領域のサイズがマイクロ発光ダイオードのサイズのよりもちいさくなるため、マイクロ発光ダイオードのサイズを維持したまま、マイクロ発光ダイオードの歩留まりを許可される範囲内に制御するように、マイクロ発光ダイオードの発光領域をマイクロ化することができる。また、結晶欠陥の点から、大きいサイズのマイクロ発光ダイオードは、同時に極めて低い静電感度、極めて低い表面漏れ電流及び極めて低い側面漏れ電流を有する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１の実施形態によるマイクロ発光ダイオード（ｍｉｃｒｏ−ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ−ｄｉｏｄｅ；ｍｉｃｒｏ−ＬＥＤ）を示す側面断面図である。

【図2】本発明の第２の実施形態によるマイクロ発光ダイオードを示す側面断面図である。

【図3】本発明の第３の実施形態によるマイクロ発光ダイオードを示す側面断面図である。

【図4】本発明の第４の実施形態によるマイクロ発光ダイオードを示す側面断面図である。

【図5】本発明の第５の実施形態によるマイクロ発光ダイオードを示す側面断面図である。

【図6】本発明の第６の実施形態によるマイクロ発光ダイオードを示す側面断面図である。

【図7】本発明の第７の実施形態によるマイクロ発光ダイオードを示す側面断面図である。

【図8】本発明の第８の実施形態によるマイクロ発光ダイオードを示す平面図であり、第１の電極又は第２の電極は図示されていない。

【図9】本発明の第９の実施形態によるマイクロ発光ダイオードを示す平面図であり、第１の電極又は第２の電極は図示されていない。

【図10】本発明の第１０の実施形態によるマイクロ発光ダイオードを示す平面図であり、第１の電極又は第２の電極は図示されていない。

【図11】本発明の第１１の実施形態によるマイクロ発光ダイオードを示す平面図であり、第１の電極又は第２の電極は図示されていない。

【図12】本発明の第１２の実施形態によるマイクロ発光ダイオードを示す平面図であり、第１の電極又は第２の電極は図示されていない。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面で本発明の複数の実施形態を開示し、明らかに説明するために、多くの実務上の細部を下記で合わせて説明する。しかしながら、理解すべきなのは、これらの実務上の細部が、本発明を限定するためのものではない。つまり、本発明の実施形態の一部において、これらの実務上の細部は、必要としないものである。また、図面を簡略化するために、ある従来慣用の構造及び素子は、図面において簡単で模式的に示される。

【0014】

図１は、本発明の第１の実施形態によるマイクロ発光ダイオード（ｍｉｃｒｏ−ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ−ｄｉｏｄｅ；ｍｉｃｒｏ−ＬＥＤ）１００を示す側面断面図である。マイクロ発光ダイオード１００は、第１型半導体層１１０と、アクティブ層１１５と、第２型半導体層１２０と、第１の誘電体層１３０と、第１の電極１４０と、を備える。第２型半導体層１２０が第１型半導体層１１０に設けられる。アクティブ層１１５が第１型半導体層１１０と第２型半導体層１２０との間に設けられる。第１の誘電体層１３０が第２型半導体層１２０に設けられる。第１の誘電体層１３０は、少なくとも第２型半導体層１２０の一部を露出するための少なくとも１つの開口Ｏ１を有する。第１の誘電体層１３０の開口Ｏ１の縁部と第２型半導体層１２０の側面１２２との間に、１マイクロメートル（μｍ）以上の第１の最短経路Ｄ１を有する。第１の電極１４０は、少なくとも第１の誘電体層１３０の一部に設けられており、第１の誘電体層１３０の開口Ｏ１を介して第２型半導体層１２０の露出部に電気的に接続される。

【0015】

図１に示すように、開口Ｏ１により、第１の電極１４０と第２型半導体層１２０との接触界面が定義される。マイクロ発光ダイオード１００に順方向バイアス電圧が加えられる場合、電荷キャリアは、この第１の電極１４０と第２型半導体層１２０との間に位置する接触界面からアクティブ層１１５へ流れる。第１の最短経路Ｄ１が１マイクロメートル（μｍ）以上であるため、側面１２２又は（且つ）アクティブ層１１５の側面１１７に拡散する電荷キャリアの数は、非常に少なく、又はゼロに近い。また、その原因で、側面１１７に発生する非放射再結合が抑制され、マイクロ発光ダイオード１００の発光効率が向上する。

【0016】

また、開口Ｏ１により、マイクロ発光ダイオード１００に流れる電流の面積が制限されるため、マイクロ発光ダイオード１００は、発光領域の電流密度が向上し均一になり、発光効率が向上する。

【0017】

なお、側面１２２又は（且つ）側面１１７に結晶欠陥が存在するかに関らず、側面１２２又は（且つ）アクティブ層１１５の側面１１７に拡散する電荷キャリアの数が非常に少なく又はゼロに近いので、マイクロ発光ダイオード１００の漏れ電流は少なくなる。

【0018】

また、開口Ｏ１により、マイクロ発光ダイオード１００の発光領域のサイズがマイクロ発光ダイオード１００のよりも小さくなるため、マイクロ発光ダイオード１００のサイズを維持したまま、マイクロ発光ダイオード１００の歩留まりを許可される範囲内に制御するように、マイクロ発光ダイオード１００の発光領域をマイクロ化することができる。例としては、２マイクロメートル＊２マイクロメートルのサイズの開口を有するサイズが２０マイクロメートル（μｍ）＊２０マイクロメートル（μｍ）であるマイクロ発光ダイオード１００は、サイズが２マイクロメートル（μｍ）＊２マイクロメートル（μｍ）である別のマイクロ発光ダイオード１００と同様な光学特性を表現することができる。また、結晶欠陥の点から、大きいサイズのマイクロ発光ダイオード１００は、同時に極めて低い静電感度、極めて低い表面漏れ電流及び極めて低い側面漏れ電流も有する。

【0019】

ある実施形態において、マイクロ発光ダイオード１００は、サイズが１００マイクロメートル（μｍ）＊１００マイクロメートル（μｍ）又は０．０１平方ミリメートル（ｍｍ^２）より小さい。

【0020】

ある実施形態において、第１の誘電体層１３０の開口Ｏ１の側面と第２型半導体層１２０の側面１２２との間に、１マイクロメートル（μｍ）以上の幾何加重平均距離を有する。また、第１の誘電体層１３０に垂直にな方向から見る場合の第１の誘電体層１３０の開口Ｏ１の面積は、第１の誘電体層１３０に垂直な方向から見る場合の第１の誘電体層１３０の合計面積の２．５％〜９０％である。開口Ｏ１の面積の第１の誘電体層１３０の合計面積に対する比率が２．５％よりも小さくなると、開口Ｏ１は、サイズが小さすぎるので、複雑なリソグラフィープロセスによって完成する必要がある。開口Ｏ１の面積の第１の誘電体層１３０の合計面積に対する比率が９０％よりも大きくなると、第１の最短経路Ｄ１が１マイクロメートル（μｍ）より小さくなるので、電荷キャリアが側面１２２又は（且つ）側面１１７の位置に拡散する。

【0021】

ある実施形態において、第２型半導体層１２０の電流拡散長は第１型半導体層１１０の電流拡散長より小さい。つまり、第１型半導体層１１０の電流拡散長は第２型半導体層１２０の電流拡散長より大きい。ある実施形態において、第１型半導体層１１０の電流拡散長は第２型半導体層１２０の電流拡散長より２０倍以上大きい。この配置では、第２型半導体層１２０における電荷キャリアは、更に、側面１２２又は（且つ）側面１１７
の位置に拡散することはない。そのため、側面１１７に発生する非放射再結合が抑制され、マイクロ発光ダイオード１００の発光効率が向上する。

【0022】

ダイオードにおける半導体層の電流拡散長は、下記の方程式によって推定することができる。

【数1】

ただし、Ｌ_Ｓはダイオードにおける半導体層の電流拡散長であり、ｔは半導体層の厚さであり、ｎ_{ｉｄｅａｌ}はダイオードの理想係数であり、Ｋはボルツマン定数であり、Ｔは半導体層の温度であり、単位はケルビン温度目盛（絶対温度）であり、ρは半導体層の抵抗率（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）であり、Ｊ_０は半導体層とダイオード電極との間の界面の電流密度であり、ｅはプロトンの電量である。

【0023】

上記方程式（Ｉ）によると、ダイオードにおける半導体層の電流拡散長は、

【数2】

と正比例をなす。そのため、ある実施形態において、第１型半導体層１１０は抵抗率ρ_１と厚さｔ_１を有し、第２型半導体層１２０は抵抗率ρ_２と厚さｔ_２を有し、且つ

【数3】

であり、第２型半導体層１２０の電流拡散長が第１型半導体層１１０の電流拡散長より小さくなるように制御される。ある実施形態において、第１型半導体層１１０はｎ型半導体層であり、第２型半導体層１２０はｐ型半導体層である。

【0024】

また、マイクロ発光ダイオードの電流−電圧関係図（ＩＶ ｃｕｒｖｅ）については、電流−電圧関係図の閾値電圧に近い位置に、順電流と順電圧との間にシャープな傾斜率を有する。このシャープな傾斜率により順電流が制御されにくいため、マイクロ発光ダイオードの発光強度が制御されにくくなる。

【0025】

そのため、ある実施形態において、開口Ｏ１を有する第１の誘電体層１３０は、短い電流拡散長を有する第２型半導体層１２０に設けられる。第２型半導体層１２０は、短い電流拡散長を有するので、高抵抗率及び小さな厚さを同時に有する。この配置では、マイクロ発光ダイオード１００の直列抵抗値が向上するので、順電流と順電圧との間に緩やかな傾斜率を有する。この緩やかな傾斜率により、順電流が制御されやすいので、マイクロ発光ダイオード１００の発光強度が制御されやすい。

【0026】

ある実施形態において、第１型半導体層１１０の材料としては、例えば、ｎ型ドープのシリコン基板上窒化ガリウム（ＧａＮ：ＳＩ）であってよい。第１型半導体層１１０の厚さは、０．１マイクロメートル（μｍ）〜５０マイクロメートル（μｍ）の範囲にあってよい。第１型半導体層１１０のプロセスとして、例えば、エピタキシーによって形成されてよい。

【0027】

図１に示すマイクロ発光ダイオード１００は、第２の電極１６０を更に備えてもよい。第２の電極１６０は、第１型半導体層１１０、アクティブ層１１５及び第２型半導体層１２０が第１の電極１４０と第２の電極１６０との間に位置するように、少なくとも第１型半導体層１１０の一部に設けられる。第２の電極１６０が第１型半導体層１１０に電気的に接続される。第１の電極１４０と第２の電極１６０の材料は、導電性の材料であり、つまり、酸化インジウムスズ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）のような金属又は透明導電材料である。第１の電極１４０と第２の電極１６０は、例えば、物理気相成長（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＶＤ）又は化学気相成長（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）によって形成されることができる。

【0028】

ある実施形態において、第１型半導体層１１０は、第２の電極１６０と第１型半導体層１１０との間の抵抗を低下させるために、更にオーム接触層を含んでもよい。ある実施形態において、オーム接触層と他の第１型半導体層１１０の材料はｎ型ドープのシリコン基板上窒化ガリウムであり、オーム接触層のドープ濃度が他の第１型半導体層１１０のドープ濃度より高い。オーム接触層の厚さは、５ナノメートル〜２マイクロメートルの範囲にある。他の第１型半導体層１１０の厚さは、０．１マイクロメートル（μｍ）〜５０マイクロメートル（μｍ）の範囲にある。

【0029】

ある実施形態において、第２型半導体層１２０の材料は、例えば、ｐ型ドープの窒化ガリウム（ＧａＮ）又はｐ型ドープのリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）であってよい。第２型半導体層１２０の厚さは、５０ナノメートル（ｎｍ）〜２０マイクロメートル（μｍ）の範囲にある。第１型半導体層のプロセスとしては、例えば、エピタキシーによって形成されてよい。

【0030】

同様に、第２型半導体層１２０は、第１の電極１４０と第２型半導体層１２０との間の抵抗を低下させるために、更にオーム接触層を含んでもい。ある実施形態において、オーム接触層と他の第２型半導体層１２０の材料はｐ型ドープの窒化ガリウム又はｐ型ドープのリン化アルミニウム・ガリウム・インジウムであり、オーム接触層のドープ濃度が他の第２型半導体層１２０のドープ濃度より高い。又は、オーム接触層の材料は窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）であり、他の第２型半導体層１２０の材料はｐ型ドープの窒化ガリウム又はｐ型ドープのリン化アルミニウム・ガリウム・インジウムである。オーム接触層の厚さは、５ナノメートル（ｎｍ）〜２マイクロメートル（μｍ）の範囲にある。他の第２型半導体層１２０の厚さは、５０ナノメートル（ｎｍ）〜２０マイクロメートル（μｍ）の範囲にある。

【0031】

ある実施形態において、アクティブ層１１５の材料は、例えば、ヘテロ接合構造又は量子井構造であってもよい。アクティブ層１１５の厚さは、５０ナノメートル（ｎｍ）〜５マイクロメートル（μｍ）の範囲にある。アクティブ層１１５のプロセスとしては、例えば、エピタキシーによって形成されてもよい。

【0032】

ある実施形態において、アクティブ層１１５は省略されてもよい。アクティブ層１１５が省略された場合、第２型半導体層１２０は、第１型半導体層１１０に設けられる。

【0033】

ある実施形態において、第１の誘電体層１３０の材料は、例えば、窒化ケイ素又は二酸化ケイ素のような誘電体材料であってよい。第１の誘電体層１３０の厚さは、１０ナノメートル（ｎｍ）〜５マイクロメートル（μｍ）の範囲にある。第１の誘電体層１３０のプロセスとしては、例えば、物理気相成長（ＰＶＤ）によって形成されてもよい。

【0034】

ある実施形態において、第１型半導体層１１０、アクティブ層１１５、第２型半導体層１２０及び開口Ｏ１を有する第１の誘電体層１３０は、少なくとも２つの平面を有する塊体のような組み合わせである。例としては、第１型半導体層１１０、アクティブ層１１５、第２型半導体層１２０、及び開口Ｏ１を有する第１の誘電体層１３０からなる組み合わせは、円柱体、多面体又は台形である。

【0035】

図２は、本発明の第２の実施形態によるマイクロ発光ダイオード１００を示す側面断面図である。本実施形態において、図２に示す第１の電極１４０が少なくとも第１の誘電体層１３０の上面の一部に覆うが、これは、図１に示す第１の電極１４０が第１の誘電体層１３０の上面の全体に覆う第１の実施形態と異なるである。

【0036】

また、図２に示すマイクロ発光ダイオード１００の他の細部が図１に示すマイクロ発光ダイオード１００と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

【0037】

図３は、本発明の第３の実施形態によるマイクロ発光ダイオード１００を示す側面断面図である。本実施形態は、マイクロ発光ダイオード１００が第１の誘電体層１３０の代わりに第２の誘電体層１５０を備えることに第１の実施形態と異なっている。第２の誘電体層１５０が第１型半導体層１１０に設けられる。第２の誘電体層１５０は、少なくとも第１型半導体層１１０の一部を露出するための少なくとも１つの開口Ｏ２を有する。第２の誘電体層１５０の開口Ｏ２の縁部と第１型半導体層１１０の側面１１２との間に、１マイクロメートル（μｍ）以上の第２の最短経路Ｄ２を有する。第２の電極１６０は、少なくとも第２の誘電体層１５０の一部に設けられ、第２の誘電体層１５０の開口Ｏ２を介して第１型半導体層１１０の露出部に電気的に接続される。

【0038】

同様に、開口Ｏ２の存在により、側面１１２に拡散し又は（且つ）側面１１７に拡散する電荷キャリアの数が非常に少なく又はゼロに近いので、側面１１７に発生する非放射再結合が抑制される。第１型半導体層１１０の電流拡散長が第２型半導体層１２０の電流拡散長より２０倍以上大きくならない場合、側面１１７に発生する非放射再結合を抑制するように、開口Ｏ２を有する第２の誘電体層１５０は、開口Ｏ１を有する第１の誘電体層１３０を取って代わってもよい。開口Ｏ２を有する第２の誘電体層１５０の他の細部については、開口Ｏ１を有する第１の誘電体層１３０と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

【0039】

また、図３に示すマイクロ発光ダイオード１００の他の細部については、図１に示すマイクロ発光ダイオード１００と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

【0040】

図４は、本発明の第４の実施形態によるマイクロ発光ダイオード１００を示す側面断面図である。本実施形態は、図４に示すマイクロ発光ダイオード１００が開口Ｏ１を有する第１の誘電体層１３０と開口Ｏ２を有する第２の誘電体層１５０を同時に含むことに、第１の実施形態又は第３の実施形態と異なっている。

【0041】

図４に示すマイクロ発光ダイオード１００の他の細部については、図１と図３に示すマイクロ発光ダイオード１００と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

【0042】

図５は、本発明の第５の実施形態によるマイクロ発光ダイオード１００を示す側面断面図である。図１に示す第１の誘電体層１３０と同様に、図５に示す第１の誘電体層１３０は、少なくとも第２型半導体層１２０の第１型半導体層１１０から離れる主表面の一部に覆う。図５に示す第１の誘電体層１３０は、更に少なくとも第２型半導体層１２０の側面１２２に覆うことに、図１に示す第１の誘電体層１３０と異なっている。この配置によって、側面１２２は、第１の誘電体層１３０によって水蒸気又は機械的損傷を防止することができる。

【0043】

図５に示すマイクロ発光ダイオード１００の他の細部については、図１に示すマイクロ発光ダイオード１００と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

【0044】

図６は、本発明の第６の実施形態によるマイクロ発光ダイオード１００を示す側面断面図である。図６に示す第１の誘電体層１３０は、更に少なくともアクティブ層１１５の側面１１７の一部及び第１型半導体層１１０の側面１１２の一部に覆うことに、図５に示す第１の誘電体層１３０と異なっている。この配置では、側面１１７又は（且つ）側面１１２は、第１の誘電体層１３０によって水蒸気又は機械的損傷を防止することができる。

【0045】

図６に示すマイクロ発光ダイオード１００の他の細部については、図５に示すマイクロ発光ダイオード１００と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

【0046】

図７は、本発明の第７の実施形態によるマイクロ発光ダイオード１００を示す側面断面図である。図７に示す第１の誘電体層１３０と第２の誘電体層１５０は、更に少なくとも側面１２２と側面１１７の一部、又は（且つ）側面１１２の一部に覆うことに、図４に示す第１の誘電体層１３０と第２の誘電体層１５０と異なっている。この配置では、側面１２２と側面１１７、又は（且つ）側面１１２は、第１の誘電体層１３０と第２の誘電体層１５０によって水
蒸気又は機械的損傷を防止することができる。

【0047】

図７に示すマイクロ発光ダイオード１００の他の細部については、図４に示すマイクロ発光ダイオード１００と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

【0048】

図８は、本発明の第８の実施形態によるマイクロ発光ダイオード１００を示す平面図であり、第１の電極１４０又は第２の電極１６０は図示されていない。図８に示すように、第１の誘電体層１３０又は第２の誘電体層１５０は、複数の開口Ｏ１又はＯ２を含む。開口Ｏ１又はＯ２の数は１個〜１０００個の範囲にある。開口Ｏ１又はＯ２は、アレイで配列され、同じ形状を有する。より具体的には、図８に示す開口Ｏ１又はＯ２の形状は円状である。

【0049】

図８に示すマイクロ発光ダイオード１００の他の細部については、図１に示すマイクロ発光ダイオード１００と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

【0050】

図９は、本発明の第９の実施形態によるマイクロ発光ダイオード１００を示す平面図であり、第１の電極１４０又は第２の電極１６０は図示されていない。図９に示すマイクロ発光ダイオード１００は、開口Ｏ１又はＯ２の形状が矩形であることに、図８に示すマイクロ発光ダイオード１００と異なっている。

【0051】

図９に示すマイクロ発光ダイオード１００の他の細部については、図８に示すマイクロ発光ダイオード１００と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

【0052】

図１０は、本発明の第１０の実施形態による複数のマイクロ発光ダイオード１００を示す平面図であり、第１の電極１４０又は第２の電極１６０は図示されていない。図１０に示すように、マイクロ発光ダイオード１００は、アレイで配列される。マイクロ発光ダイオード１００は同じ形状を有するが、開口Ｏ１又はＯ２は異なる形状を有する。

【0053】

図１０に示すマイクロ発光ダイオード１００の他の細部については、図１に示すマイクロ発光ダイオード１００と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

【0054】

図１１は、本発明の第１１の実施形態による複数のマイクロ発光ダイオード１００を示す平面図であり、第１の電極１４０又は第２の電極１６０は図示されていない。図１１に示すように、マイクロ発光ダイオード１００は、アレイで配列される。マイクロ発光ダイオード１００は異なる形状を有するが、開口Ｏ１又はＯ２は同じ形状を有する。

【0055】

図１１に示すマイクロ発光ダイオード１００の他の細部については、図１０に示すマイクロ発光ダイオード１００と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

【0056】

図１２は、本発明の第１２の実施形態による複数のマイクロ発光ダイオード１００を示す平面図であり、第１の電極１４０又は第２の電極１６０は図示されていない。図１２に示すように、マイクロ発光ダイオード１００は、アレイで配列される。マイクロ発光ダイオード１００は異なる形状を有し、且つ開口Ｏ１又はＯ２も異なる形状を有する。つまり、１つのマイクロ発光ダイオード１００の開口Ｏ１又はＯ２の形状が別のマイクロ発光ダイオード１００の開口Ｏ１又はＯ２の形状と異なる。また、複数のマイクロ発光ダイオード１００の各々の開口Ｏ１又はＯ２も異なる形状を有し、つまり開口Ｏ１又はＯ２の形状が互いに異なる。図１２に示すように、複数のマイクロ発光ダイオード１００の各々の開口Ｏ１又はＯ２の数は１個、２個又は３個であり、且つ開口Ｏ１又はＯ２の形状は円状又は多角形であってよい。

【0057】

図１２に示すマイクロ発光ダイオード１００の他の細部については、図１１に示すマイクロ発光ダイオード１００と同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

【0058】

本発明の実施形態を前述の通りに開示したが、これは、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の思想と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えてもよく、したがって、本発明の保護範囲は、下記添付の特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。

【符号の説明】

【0059】

１００ マイクロ発光ダイオード１１０ 第１型半導体層１１２、１１７、１２２、側面１１５ アクティブ層１２０ 第２型半導体層１３０ 第１の誘電体層１４０ 第１の電極１５０ 第２の誘電体層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】