特許 6961092 光電子デバイスのための疑似基板及びその製造方法

(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】6961092

(24)【登録日】2021年10月14日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】光電子デバイスのための疑似基板及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/32 20100101AFI20211025BHJP

   H01L 33/24 20100101ALI20211025BHJP

   H01L 33/08 20100101ALI20211025BHJP

   C30B 29/38 20060101ALI20211025BHJP

   C30B 25/18 20060101ALI20211025BHJP

   C23C 16/34 20060101ALI20211025BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20211025BHJP

   H01L 27/15 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/32

   H01L33/24

   H01L33/08

   C30B29/38 D

   C30B25/18

   C23C16/34

   H01L21/205

   H01L27/15 Z

【請求項の数】15

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2020-535517(P2020-535517)

(86)(22)【出願日】2018年11月21日

(65)【公表番号】特表2021-508943(P2021-508943A)

(43)【公表日】2021年3月11日

(86)【国際出願番号】FR2018052936

(87)【国際公開番号】WO2019129945

(87)【国際公開日】20190704

【審査請求日】2020年7月16日

(31)【優先権主張番号】17/63274

(32)【優先日】2017年12月27日

(33)【優先権主張国】FR

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515151273

【氏名又は名称】アレディア

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ロベン イヴァン−クリストフ

(72)【発明者】

【氏名】ナピエアラ ジェローム

【審査官】 淺見 一喜

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２０３２４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１６−５２７７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３９９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５０８６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１７−５１３２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０４４１２９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

Ｃ３０Ｂ ２９／３８

Ｃ３０Ｂ ２５／１８

Ｃ２３Ｃ １６／３４

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２７／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光電子デバイス（１００）のための疑似基板（１０）であって、前記疑似基板（１０）は、前記疑似基板（１０）上での発光ダイオード（１１，１２，１３）の成長に適合され、前記疑似基板（１０）は、基板（１）及び前記基板（１）の上面（１ａ）上に形成されたバッファ構造（２）を備え、前記バッファ構造（２）は、
少なくとも１つの第１部分（２１）であって、バルク窒化ガリウム（ＧａＮ）で形成された層（２１１）は、前記基板（１）の前記上面（１ａ）と反対側の面において第１型の少なくとも１つの自由表面（２１０）を区画し、前記第１型のそれぞれの自由表面（２１０）は、第１波長において光（Ｌ１）を放射することができるIII−Ｖ族化合物に主に基づいた少なくとも１つの発光ダイオード（１１）の自由表面上での成長に適合される、少なくとも１つの第１部分（２１）と、
少なくとも１つの第２部分（２２）であって、第２部分（２２）において、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）の層及びＧａＮの中間層を交互に備え、インジウムが第１質量比率で存在し、前記第２部分（２２）は、前記基板（１）の前記上面（１ａ）と反対側の面において第２型の少なくとも１つの自由表面（２２０）を区画し、前記第２型のそれぞれの自由表面（２２０）は、前記第１波長とは異なる第２波長において光（Ｌ２）を放射することができるIII−Ｖ族化合物に主に基づいた少なくとも１つの発光ダイオード（１２）の自由表面上での成長に適合される、少なくとも１つの第２部分（２２）と、
を備え、
前記基板（１）の前記上面（１ａ）の平面と平行に方向付けられた基準平面（Ｐ）において、前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第２部分（２２）は、前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第１部分（２１）に対してオフセットされており、
前記少なくとも１つの第２部分（２２）におけるインジウムの前記第１質量比率は、５−２５％の範囲に含まれる
疑似基板（１０）。

【請求項2】

前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第２部分（２２）において、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタック（２２１）は、前記基板の前記上面（１ａ）上に部分的に形成され、
前記疑似基板（１０）は、前記基板（１）の前記上面（１ａ）上に形成された核生成層を備え、
前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第２部分（２２）において、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタック（２２１）は、前記核生成層上に部分的に形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の疑似基板（１０）。

【請求項3】

前記発光ダイオードは、前記少なくとも１つの第２部分（２２）のＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタック（２２１）を備え、前記スタックは、ワイヤの形態であるか、又はピラミッドの形態である、少なくとも１つのナノ要素の形態である
ことを特徴とする請求項２に記載の疑似基板（１０）。

【請求項4】

前記バッファ構造（２）は、スタック（２３１）がＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備え、インジウムが前記第１質量比率と異なる第２質量比率で存在する、少なくとも１つの第３部分（２３）を含み、
第３部分（２３）は、前記基板（１）の前記上面（１ａ）と反対の側を向く第３型（２３０）の少なくとも１つの自由表面を区画し、
前記第３型（２３０）のそれぞれの自由表面は、前記第１波長及び前記第２波長とは異なる第３波長において光（Ｌ３）を放射することができるIII−Ｖ族化合物に主に基づいた少なくとも１つの発光ダイオード（１３）の自由表面上での成長に適合され、
前記基板（１）の上面（１ａ）の平面に平行に方向付けられた基準平面（Ｐ）において、前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第３部分（２３）は、前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第１部分（２１）に対して、かつ、前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第２部分（２２）に対して、オフセットされている
ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の疑似基板（１０）。

【請求項5】

前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第３部分（２３）において、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備える前記スタック（２３１）は、前記基板（１）の前記上面（１ａ）上に部分的に形成され、
前記疑似基板（１０）は、前記基板（１）の前記上面（１ａ）上に形成された核生成層を備え、
前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第３部分（２３）において、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備える前記スタック（２３１）は、前記核生成層上に少なくとも部分的に形成される
ことを特徴とする請求項４に記載の疑似基板（１０）。

【請求項6】

前記発光ダイオードは、前記少なくとも１つの第３部分（２３）のＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタック（２３１）を備え、前記スタックは、ワイヤの形態であるか、又はピラミッドの形態である、少なくとも１つのナノ要素の形態である
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の疑似基板（１０）。

【請求項7】

前記少なくとも１つの第３部分（２３）におけるインジウムの第２質量比率は、５−２５％の範囲に含まれる
ことを特徴とする請求項４−６のいずれか１項に記載の疑似基板（１０）。

【請求項8】

請求項１−７のいずれか１項に記載の疑似基板（１０）と、
前記疑似基板（１０）の前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第１部分（２１）の前記第１型（２１０）の前記自由表面上に成長によって形成されたIII−Ｖ族化合物に主に基づいた、前記第１波長において光（Ｌ１）を放射できる、少なくとも１つの発光ダイオード（１１）と、
前記疑似基板（１０）の前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第２部分（２２）の前記第２型（２２０）の前記自由表面上に成長によって形成されたIII−Ｖ族化合物に主に基づいた、前記第１波長とは異なる前記第２波長において光（Ｌ２）を放射できる、少なくとも１つの発光ダイオード（１２）と、
を備える光電子デバイス（１００）。

【請求項9】

前記疑似基板（１０）は、請求項４−６のいずれか１項に記載のものであり、
前記光電子デバイス（１００）は、前記疑似基板（１０）の前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第３部分（２３）の第３型（２３０）の前記自由表面上に成長によって形成されたIII−Ｖ族化合物に主に基づいた、前記第１波長及び前記第２波長とは異なる第３波長において光（Ｌ３）を放射できる、少なくとも１つの発光ダイオード（１３）を備える
ことを特徴とする請求項８に記載の光電子デバイス（１００）。

【請求項10】

請求項１−７のいずれか１項に記載の疑似基板（１０）を製造する方法であって、
前記基板（１）を提供する第１ステップと、
前記基板（１）の上面（１ａ）上にバルクＧａＮで形成された前記層（２１１）を形成する第２ステップと、
ＩｎＧａＮの層及びＧａｎの中間層を交互に備え、インジウムが前記第１質量比率で存在するスタック（２２１）を、前記第２ステップから生じる前記層（２１１）上に、及び／又は、前記基板（１）の前記上面（１ａ）上に形成する第３ステップと
を備えることを特徴とする方法。

【請求項11】

前記第３ステップは、前記第２ステップから生じるバルクＧａＮの前記層（２１１）を覆う第１マスク（３０）によって区画された開口（３１）において、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を堆積する連続するステップを含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の疑似基板（１０）を製造する方法。

【請求項12】

前記第３ステップは、前記第２ステップから生じる前記層（２１１）の表面全体にわたってＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を堆積する第１セットの連続するステップと、その後、前記第１セットの連続する堆積ステップから生じるスタック（５０）を貫通する第１エッチングステップ（Ｇ１）とを含み、前記第１エッチングステップ（Ｇ１）は、前記第２ステップから生じる前記層（２１１）の決定された表面を自由表面にするよう実行され、前記自由表面になった表面は、前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第１部分（２１）の第１型（２１０）の自由表面に対応する
ことを特徴とする請求項１０に記載の疑似基板（１０）を製造する方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の疑似基板（１０）を製造する方法であって、前記疑似基板（１０）は、請求項４−７のいずれか１項に記載の疑似基板（１０）であり、前記方法は、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備え、前記インジウムが第２質量比率で存在するスタック（２３１）を第２ステップから生じる前記層（２１１）上に、及び／又は、第３ステップから生じるスタック（２２１）上に形成する第４ステップを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項14】

前記第４ステップは、前記第２ステップから生じるバルクＧａＮの層（２１１）を少なくとも覆う第２マスク（４０）の開口（４１）の表面の全部又は一部において、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を堆積する、連続するステップを含む
ことを特徴とする請求項１３に記載の疑似基板（１０）を製造する方法。

【請求項15】

前記第４ステップは、第１セットの連続する堆積ステップから生じるスタック（５０）の表面全体の上にＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を堆積する第２セットの連続するステップと、その後の、前記第２セットの連続する堆積ステップから生じるスタック（６０）を貫通する第２エッチングステップ（Ｇ２）とを含み、前記第２エッチングステップ（Ｇ２）は、前記第１セットの連続する堆積ステップから生じる前記スタック（５０）の決定された表面を自由表面にするよう実行され、前記自由表面になった表面は、前記バッファ構造（２）の前記少なくとも１つの第２部分（２２）の第２型（２２０）の自由表面に対応する
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の疑似基板（１０）を製造する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、疑似基板上での発光ダイオードの成長に適した光電子デバイスのための疑似基板に関し、この疑似基板は、基板及び基板の上面に形成されたバッファ構造を備える。

【0002】

本発明は、そのような疑似基板、そのような光電子デバイスを製造する方法、及びそのような光電子デバイスを得る方法にも関する。

【0003】

本発明は、特にディスプレイスクリーン又は画像投写システムに適用される。

【背景技術】

【0004】

「光電子デバイス」という語は、電気信号を電磁放射に変換するのに適するデバイス、電磁放射、特に光を放射するのに特化されたデバイスを特に意味する。

【0005】

この目的のために、光電子デバイスは、従来は、「light-emitting diode」を意味する頭字語ＬＥＤとしても知られる発光ダイオードを備える。

【0006】

それぞれの発光ダイオードは、ドープされた接合Ｐとして働く第１型のドーピングに従ってドープされた半導体部分と、ドープされた接合Ｎとして働く第２型のドーピングに従ってドープされた半導体部分とを備える量子井戸を利用する活性材料を備えることが知られている。

【0007】

それぞれの発光ダイオードは、３次元半導体要素に基づいて形成され得るが、それら要素は、エピタキシャル成長によって少なくとも部分的には得られる。発光ダイオードは、III−Ｖ族化合物、特に窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、又は窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）のような、周期律表のＩＩＩ族及びＶ族の元素を含む半導体材料から典型的には形成される。

【0008】

ある種の放射表面を有する発光ダイオードのマトリクスを含む光電子デバイスが存在する。そのような光電子デバイスは、ディスプレイスクリーン又は画像投写システムの構成において特に用いられ得て、ここで発光ダイオードのマトリクスは、実際に、光画素のマトリクスを定義し、ここでそれぞれの画素は１つ以上の発光ダイオードを含む。

【0009】

困難な事柄のうちの１つとしては、それぞれの画素が異なる色、例えば青、緑、及び赤の光を放射できるようにすることがある。

【0010】

第１の既知の解決策は、それぞれの画素が、青色光を放射できる少なくとも１つの発光ダイオード、緑色光を放射できる少なくとも１つの発光ダイオード、及び赤色光を放射できる少なくとも１つの発光ダイオードを備えるように構成されるマトリクスを提供する。これを達成するために、所与の色の光を放射できる発光ダイオードは、同じ基板上で製造され、これが３色について別個に繰り返される。そしてそれぞれの基板は、個別のデバイスを切り離すために切断される。それぞれの画素は、そのような個別のデバイスを関連付けることによって３色を配列するために、再構築によってそれから得られる。

【0011】

「ピックアンドプレース」の名前でも知られるこの解決策は、非常に多くの接続点と共に、多くの操作、長い製造期間及び高いコストを生むので、最適ではない。さらなる小型化が続くことを考慮すると、残念ながらこの解決策は、時々は、実現が不可能でさえあり得る。

【0012】

さらに赤色は、ＩｎＧａＡｌＰから一般に得られるが、この手法は、温度の関数として波長の著しいばらつきを有すること、発光ダイオードのサイズに依存して効率がばらつく（３０ミクロン未満のマイクロダイオードについては効率が低下する）という事実、及びこの材料の成長が繊細であるという事実のような欠点を有する。

【0013】

第２の解決策は、青色光を放射するのに適合される発光ダイオードを提供することにある。光画素が緑色及び／又は赤色で発光できるように、後者は、色変換器として働くフォトルミネセントパッドを含み得る。すなわちそれぞれのフォトルミネセントパッドは、発光ダイオードによって放射された青色光のうちの少なくとも一部分を吸収し、それに応答して緑色光又は赤色光を放射するように設計される。これらフォトルミネセントパッドは、適切なボンディングマトリクスでふつうは形成される。

【0014】

それにもかかわらず、この解決策は、フォトルミネセントパッドは大きな光損失を招くので、完全に満足のいくものではない。一般に、パッドの変換率は、実際には５０％から８０％の間である。加えて、フォトルミネセントパッドの製造の専用の操作のために、実現するのは依然として複雑でかなり高価である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明は、上に提示された短所のうちの全て又は一部を解決することを目的とする。

【0016】

この文脈において、したがって目的は、以下の目的のうちの少なくとも１つを満足する解決策を提供することである。すなわち、
・簡単かつ経済的な製造を提案すること、
・高い光出力を有すること、
・量子井戸の効率を劣化させることなく、特にＩｎＧａＡｌＰの使用を避けるために、大量、特に２０％を越える比率のインジウムをＩｎＧａＮの量子井戸に入れること、である。

【課題を解決するための手段】

【0017】

この目的は、光電子デバイスのための疑似基板を提供することによって達成され得る。この疑似基板は、疑似基板上での発光ダイオードの成長に適合され、この疑似基板は、基板、及び基板の上面に形成されたバッファ構造を備える。このバッファ構造は、
・少なくとも１つの第１部分であって、バルク窒化ガリウムで形成された層は、前記基板の前記上面と反対側の面において第１型の少なくとも１つの自由表面を区画し、前記第１型のそれぞれの自由表面は、第１波長において光を放射することができるIII−Ｖ族化合物に主に基づいた少なくとも１つの発光ダイオードの自由表面上での成長に適合される、少なくとも１つの第１部分と、
・少なくとも１つの第２部分であって、第２部分において、窒化インジウムガリウムの層及びＧａＮの中間層を交互に備え、前記インジウムが第１質量比率で存在し、前記第２部分は、前記基板の前記上面と反対側の面において第２型の少なくとも１つの自由表面を区画し、前記第２型のそれぞれの自由表面は、前記第１波長とは異なる第２波長において光を放射することができるIII−Ｖ族化合物に主に基づいた少なくとも１つの発光ダイオードの自由表面上での成長に適合される、少なくとも１つの第２部分と、
を備え、
・前記基板の前記上面の平面と平行に方向付けられた基準平面において、前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第２部分は、前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第１部分に対してオフセットされている。

【0018】

このような疑似基板は、上で提示された問題に対応することを可能にするが、これは、それが、バッファ構造の異なる部分の自由表面上での成長を可能にするからである。異なる波長において光を放射することができる発光ダイオードの中では、典型的には、青及び赤、青及び緑、又は３色全てである。換言すれば、単一の疑似基板は、光電子デバイスを実現した後で、バッファ構造の異なる部分の自由表面上での発光ダイオードの成長を行うだけで、多色光画素を提供することを達成できる。この手法は、現状の技術に関連して記載された第１の解決策を用いる必要、又は色変換器を用いなければならないという必要を克服することが可能になる。

【0019】

さらに、しかしながら異なる色の光を放射することができる発光ダイオードの全ては、バッファ構造の想定される自由表面が何であれ、同一の成長プロセスによって非常に優位性高く実現される。第１型及び第２型の自由表面のそれぞれにおけるバッファ構造の材料の性質は、これら自由表面上に形成された発光ダイオードによって放射される光の色の青色、緑色、及び／又は赤色の間の適合を確実にする。

【0020】

さらに、そのような疑似基板の提供は、大量の、特に２０％より大きい比率のインジウムを、井戸の効率を悪化させることなく、ＩｎＧａＮの量子井戸に混ぜることを可能にするが、それは非常に有利である。

【0021】

疑似基板は、以下に提示される技術的特性を、単独で又は組み合わせて考慮したときに満たし得る。

【0022】

前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第２部分のレベルにおいて、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタックは、前記基板の前記上面上に少なくとも部分的には形成され、前記疑似基板は、前記基板の前記上面上に形成された核生成層を備え、前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第２部分のレベルにおいて、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタックは、前記核生成層上に少なくとも部分的には形成される。

【0023】

前記少なくとも１つの第２部分のＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタックは、ワイヤの形態であるか、又はピラミッドの形態である、少なくとも１つのナノ要素の形態である。

【0024】

前記バッファ構造は、スタックがＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備え、インジウムが前記第１質量比率と厳密に異なる第２質量比率で存在する、少なくとも１つの第３部分を含み、第３部分は、前記基板の前記上面と反対の側を向く第３型の少なくとも１つの自由表面を区画し、前記第３型のそれぞれの自由表面は、前記第１波長及び前記第２波長とは異なる第３波長において光を放射することができるIII−Ｖ族化合物に主に基づいた少なくとも１つの発光ダイオードの自由表面上での成長に適合され、前記基板の上面の平面に平行に方向付けられた基準平面において、前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第３部分は、前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第１部分に対して、かつ、前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第２部分に対して、オフセットされている。

【0025】

前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第３部分のレベルにおいて、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備える前記スタックは、前記基板の前記上面上に少なくとも部分的には形成され、前記基板は、前記基板の前記上面上に形成された核生成層を備え、前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第３部分のレベルにおいて、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備える前記スタックは、前記核生成層上に少なくとも部分的には形成される。

【0026】

前記少なくとも１つの第３部分のＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタックは、ワイヤの形態であるか、又はピラミッドの形態である、少なくとも１つのナノ要素の形態である。

【0027】

前記少なくとも１つの第２部分のレベルにおけるインジウムの前記第１質量比率は、５−２５％の範囲に含まれ、好ましくは１０−２０％の範囲に含まれる。

【0028】

前記少なくとも１つの第３部分のレベルにおけるインジウムの前記第２質量比率は、５−２５％の範囲に含まれ、好ましくは１０−２０％の範囲に含まれる。

【0029】

本発明は、また、そのような疑似基板と、
・前記疑似基板の前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第１部分の前記第１型の前記自由表面上に成長によって形成されたIII−Ｖ族化合物に主に基づいた、前記第１波長において光を放射できる、少なくとも１つの発光ダイオードと、
・前記疑似基板の前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第２部分の前記第２型の前記自由表面上に成長によって形成されたIII−Ｖ族化合物に主に基づいた、前記第１波長とは異なる前記第２波長において光を放射できる、少なくとも１つの発光ダイオードと、
を備える光電子デバイスに関する。

【0030】

前記光電子デバイスは、前記疑似基板の前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第３部分の前記第３型の前記自由表面上に成長によって形成されたIII−Ｖ族化合物に主に基づいた、前記第１波長及び前記第２波長とは異なる第３波長において光を放射できる、少なくとも１つの発光ダイオードを備える。

【0031】

本発明はまた、このような疑似基板を製造する方法に関し、これは、前記基板を提供する第１ステップと、前記基板の上面上にバルクＧａＮで形成された前記層を形成する第２ステップと、ＩｎＧａＮの層及びＧａｎの中間層を交互に備え、インジウムが前記第１質量比率で存在する前記スタックを、前記第２ステップから生じる前記層上に、及び／又は、前記基板の前記上面上に形成する第３ステップとを備える。

【0032】

前記第３ステップは、前記第２ステップから生じるバルクＧａＮの前記層を覆う第１マスクによって区画された開口において、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を堆積する連続するステップを含み得る。

【0033】

代替として、前記第３ステップは、前記第２ステップから生じる前記層の表面全体にわたってＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を堆積する第１セットの連続するステップと、その後の、前記第１セットの連続する堆積ステップから生じるスタックを貫通する第１エッチングステップとを含み、前記第１エッチングステップは、前記第２ステップから生じる前記層の決定された表面を自由表面にするよう実行され、前記自由表面になった表面は、前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第１部分の第１型の自由表面に対応する。

【0034】

前記方法は、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備え、前記インジウムが前記第２質量比率で存在する前記スタックを前記第２ステップから生じる前記層上に、及び／又は、前記第３ステップから生じる前記スタック上に形成する第４ステップを含み得る。

【0035】

特定の実施形態によれば、前記第４ステップは、前記第２ステップから生じるバルクＧａＮの層を少なくとも覆う第２マスクの前記開口の表面の全部又は一部において、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を堆積する、連続するステップを含む。

【0036】

前記第４ステップは、前記第１セットの連続する堆積ステップから生じるスタックの表面全体の上にＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を堆積する第２セットの連続するステップと、その後の、前記第２セットの連続する堆積ステップから生じるスタックを貫通する第２エッチングステップとを含み、前記第２エッチングステップは、前記第１セットの連続する堆積ステップから生じる前記スタックの決定された表面を自由表面にするよう実行され、前記自由表面になった表面は、前記バッファ構造の前記少なくとも１つの第２部分の第２型の自由表面に対応する。

【図面の簡単な説明】

【0037】

本発明は、非限定的な例として提供され、添付の図面に表されている本発明の具体的な実施形態の以下の記載からよりよく理解されよう。

【図1】図１は、本発明のある局面による疑似基板の第１実施形態の概略図である。

【図2】図２は、本発明の別の局面による光電子デバイスの第１実施形態の概略図である。

【図3】図３は、疑似基板を製造する方法の第１実施形態の異なる連続するステップを表す。

【図4】図４は、疑似基板を製造する方法の第１実施形態の異なる連続するステップを表す。

【図5】図５は、疑似基板を製造する方法の第１実施形態の異なる連続するステップを表す。

【図6】図６は、疑似基板を製造する方法の第１実施形態の異なる連続するステップを表す。

【図7】図７は、疑似基板を製造する方法の第１実施形態の異なる連続するステップを表す。

【図8】図８は、疑似基板を製造する方法の第２実施形態の異なる連続するステップを表す。

【図9】図９は、疑似基板を製造する方法の第２実施形態の異なる連続するステップを表す。

【図10】図１０は、本発明による光電子デバイスの第２実施形態を概略的に表す。

【図11】図１１は、本発明による疑似基板の第２実施形態の概略図である。概略図である。

【図12】図１２は、本発明による疑似基板の第３実施形態の概略図である。

【図13】図１３は、本発明による疑似基板の第４実施形態の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

図及び以下の記載において、同じ参照符号は、同一又は類似の要素を表す。加えて、さまざまな要素は、図の明瞭さを優先させるために同じ縮尺では表現されていない。

【0039】

図１及び図１１は、本発明のある局面による疑似基板１０の第１実施形態及び第２実施形態をそれぞれ概略的に表現し、これら２つの実施形態は、それにもかかわらず、非限定的であり、本発明の理解を促進するための例としてのみ示されている。これら２つの疑似基板１０のそれぞれは、光電子デバイス１００の後続の製造のために用いられ得るように構成される。本発明は、特に、そのような光電子装置１００に基づくディスプレイスクリーン又は画像投写システムの製造における応用例に用いられ得る。

【0040】

疑似基板１０は、基板１の上面１ａ上に形成された疑似基板１０のバッファ構造２によって区画された自由表面上における発光ダイオードの成長のために特に適する。より具体的には、発光ダイオードは、基板１の平面に直角な方向で見られるときに、基板１と反対の側にあるバッファ構造２上に形成されるように意図される。

【0041】

ある実施形態によれば、基板１は、シリコンから、バルクのIII−Ｖ族半導体（例えばＧａＮ）から、サファイアから、又はスピネルからなる。これは、代替として、絶縁体上のシリコン型の基板、つまり「Silicon On Insulator」を表すＳＯＩであり得る。

【0042】

バッファ構造２は、基板１とバッファ構造２の層との間の直接的接触によって、基板１の上面１ａ上に直接に形成され得る。代替としては、例えば表現されていない核生成層のような、中間層が基板１及びバッファ構造２の間に存在するはずだという前提の下で、バッファ構造２は、基板１上に非直接的に形成され得る。

【0043】

以下に提示される一般的な原理が２つの実施形態のそれぞれにおいて適用されるにしても、本質的に、図１及び図１１の２つの実施形態は、バッファ構造２を形成するやり方において互いに異なる。図７及び図９は、本発明による疑似基板１０の２つの他の追加の実施形態を示す。

【0044】

基板１上に形成されるバッファ構造２の性質及び構成は、この書類で提示される技術水準に対して、真の進歩を示し、その目的は、簡単で経済的な製造を提示しつつ、発光ダイオードの接続及び操作を制限し、及び／又は光電子デバイス１００の高い光出力を得ることである。

【0045】

この目的のために、バッファ構造２は、バルク窒化ガリウム（ＧａＮ）で形成された層２１１が、基板１の上面と反対の側を向く第１型２１０の少なくとも１つの自由表面を区画する（delimit）少なくとも１つの第１部分２１を備える。第１型２１０のそれぞれの自由境界は、第１波長における光Ｌ１（図２及び図１０で概略的に示される）を放射できるIII−Ｖ族化合物に主に基づいた少なくとも１つの発光ダイオード１１のその上での成長に適合される。第１波長は、第１型２１０の自由表面を区画する材料の組成に直接に依存する。

【0046】

加えて、バッファ構造２は、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）の層及びＧａＮの中間層を交互に備え、インジウムが第１所定質量比率で存在するスタック２２１が、基板１の上面１ａと反対の側に面する第２型２２０の少なくとも１つの自由表面を区画する、少なくとも１つの第２部分２２を備える。第２型２２０のそれぞれの自由表面は、前の段落で言及した第１波長とは異なる第２波長における光Ｌ２（図２及び図１０で概略的に示される）を放射することができるIII−Ｖ族化合物に主に基づく、少なくとも１つの発光ダイオード１２のその上での成長に適合される。第２波長は、第２型２２０の自由表面を区画する材料の組成に直接に依存する。

【0047】

例えば、ＩｎＧａＮのそれぞれの層は、９ｎｍ未満の厚さを有し、ＧａＮのそれぞれの中間層は、９ｎｍより大きい厚さを有する。

【0048】

よって、２つの別個の波長における２つの光Ｌ１及びＬ２を放射することができる発光画素が同じ製造方法の間に形成され得て、これは、操作の個数、製造時間、接続の個数及び／又は試験の個数を大幅に低減できる。これは、色変換器を使用する必要性も克服し、さらに、製造を促進し、非常に良好な光出力を達成する。

【0049】

図１において、疑似基板１０は、２つの第１部分２１及び２つの第２部分２２を含み、例示及び図示のためだけではあるが、第１型２１０の２つの別個の自由表面、及び第２型２２０の２つの別個の自由表面を区画する。言うまでもなく、第１型２１０の自由表面の個数及びそれらの分布は、自由である。同じことが第２型２２０の自由表面についても当てはまる。

【0050】

図１、図７、図９、又は図１１でわかるように、バッファ構造２の前記少なくとも１つの第２部分２２は、基板１の上面１ａの平面に平行な向きの基準平面Ｐ（図１で見える）において、バッファ構造２の前記少なくとも１つの第１部分２１に対してオフセットされて（offset）いる。第１型及び第２型２１０，２２０の異なる自由表面の間の基準平面Ｐにおけるそのようなオフセットは、いったん発光ダイオード１１，１２がその上に形成されると、基板１の平面に平行な平面内で発光ダイオード１１，１２の分布を確実にできる。この配置は、光画素が分布される放射表面を要求するディスプレイスクリーン又は画像投写システムの製造のために有利である。

【0051】

図１は、バッファ構造２の寸法又は構成の限定を実際には課すものではないことが強調される。よって、第１型２１０のそれぞれの自由表面は、平面であっても、平面でなくてもよい。第１型２１０の自由表面は、第２型２２０の自由表面と同じ平面内に配置されてもよく、されなくてもよい（基準平面Ｐに垂直な、すなわち基板１の平面に垂直な方向において、互いに垂直方向のオフセットが存在し得るという意味において）。同様に、第２型２２０のそれぞれの自由表面は、平面であっても、平面でなくてもよい。この意味で、図１１は、前記少なくとも１つの第２部分２２のＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタック２２１が、バルクＧａＮで形成された層２１１上に形成された少なくとも１つのナノワイヤの形態である、特定の場合を示す。ナノワイヤの形態であるそのようなスタック２２１は、例えば、平面Ｐ内でより広範囲に広がるＧａＮ／ＩｎＧａＮスタックを通してエッチングすること、又はさらに例えば、対応するマスクを通して順次成長させることのような、任意の既知の手法によって得られる。そのような構成は、それ自身がナノワイヤの形態である第２型２２０のそのような自由表面上のナノワイヤの形態である発光ダイオードの形成を特に促進し得て、これは、それらがコアシェル構造を有する発光ダイオードか又は軸構造を有する発光ダイオードかに依らない。

【0052】

もし図１１が、ＩｎＧａＮの層及び中間層が、それらが構成されるナノワイヤの高さに沿って軸方向にスタックされている特定の場合を示すなら、図１２は、スタック２２１を構成するために、ＩｎＧａＮコア、そしてこのコアの水平端及び上端をカバーする中間ＧａＮ層、そしてＧａＮ中間層の水平端及び上端をカバーするＩｎＧａＮ層、そして新しいＧａＮ中間層等を持つコアシェル構造に従って、これら層が同心円状にスタックされる代替の実施形態を示す。

【0053】

図１３は、前記少なくとも１つの第２部分２２のＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタック２２１が、バルクＧａＮで形成される層２１１上に形成された少なくとも１つのピラミッドの形態である他の実施形態を示す。ピラミッドの形態であるそのようなスタック２２１は、任意の既知の手法によって獲得され得る。そのような構成は、それ自身がピラミッドの形態である第２型２２０のそのような自由表面上でピラミッドの形態である発光ダイオード、特にコアシェル構造を有する発光ダイオードの形成を特に促進し得る。

【0054】

応用例によるバッファ構造２の構成についての必要に依存して、及び／又は疑似基板１０の製造のために選択される製造方法に依存して、バッファ構造２の前記少なくとも１つの第２部分２２のレベルにおいて、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタック２２１は、基板１の上面１ａ上に少なくとも部分的には形成されるように提供することが可能である。これは、例えば、図１の実施形態の場合であるが、これは、図１１、図１２、及び図１３の実施形態の場合ではない。「…上に形成される」という語は、スタック２２１が基板１の上面の上に直接に形成され得ること、又は上面１ａ上に形成され、その上にスタック２２１が形成される核生成層が挿入され、その上に非直接的に形成され得ることを意味する。後者の場合は、基板１がサファイア又はシリコンからなるときに有利に提供される。

【0055】

同じ理由で、バッファ構造２の前記少なくとも１つの第２部分２２のレベルにおいて、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタック２２１は、バルクＧａＮの層２１１上に少なくとも部分的に形成されることが提供され得る。これは、例えば、図１１、図１２、及び図１３の実施形態の場合であるが、図１の実施形態の場合ではない。

【0056】

これらの異なる可能性は、図３−図７による製造方法が実現されるか又はされない、又は図８及び図９に関連付けられた製造方法が実行されるか又はされないという事実からも生じる。

【0057】

異なる第１部分２１及び異なる第２部分２２に加えて、バッファ構造２は、オプションとしてだが有利には、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備え、その中でインジウムが前述の第１質量比率とは異なる第２質量比率で存在するスタック２３１が、基板１の上面１ａと反対の側に向く第３型２３０の少なくとも１つの自由表面を区画する、少なくとも１つの第３部分２３を備える。第３型２３０のそれぞれの自由表面は、第１波長及び第２波長と異なる第３波長において光Ｌ３（図２及び図１０で概略的に示される）を放射できるIII−Ｖ族化合物に主に基づく少なくとも１つの発光ダイオード１３のその上での成長に適合される。第３波長は、第３型２３０の自由表面を区画する材料の組成に直接的に依存する。

【0058】

図１、図７、図９、図１１又は図１３において見られるように、バッファ構造２の少なくとも１つの第３部分２３は、基準平面Ｐにおいて（任意の他の潜在的な第３部分２３と共に）、バッファ構造２の少なくとも１つの第１部分２１に対して、及びバッファ構造２の少なくとも１つの第２部分２２に対して、オフセットされている。重ねて、他の自由表面２１０、２２０、２３０に対する第３型２３０の自由表面のそのような分布は、光画素が分布される放射表面を必要とするディスプレイスクリーン又は画像投写システムの製造を促進する。

【0059】

図１において、疑似基板１０は、例示及び図示に過ぎないが、第３型２３０の２つの別個の自由表面を区画する２つの第３部分２３を含む。言うまでもなく、第３型２３０の自由表面の個数及びそれらの分布は、自由であり得る。

【0060】

第１型２１０の自由表面の、第２型２２０の自由表面の、及び第３型２３０の自由表面の結合された存在によって、光変換器の必要なしで、３つの異なる波長における３種類の光Ｌ１、Ｌ２及びＬ３を放射することができる発光画素を構成することが可能である。よって、ここで説明された解決策は、基板を切断してから光画素を再構築する負担をなくしつつ、光出力は、高い状態を維持する。

【0061】

もう一度、応用例に従った及び／又は疑似基板１０の製造のために選択された製造方法に依存するバッファ構造２の構成についての必要に依存して、バッファ構造２の少なくとも１つの第３部分２３のレベルにおいて、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタック２３１は、基板１の上面１ａ上で少なくとも部分的には形成されるよう提供することが可能である。これは、例えば図１の実施形態の場合であるが、これは、図１１及び図１３の実施形態の場合ではない。「…上に形成される」という語は、スタック２３１が基板１の上面１ａの上に直接に形成され得ること、又は上面１ａ上に形成され、その上にスタック２３１が形成される核生成層が挿入され、その上に非直接的に形成され得ることを意味する。同じ理由で、バッファ構造２の前記少なくとも１つの第３部分２３のレベルにおいて、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタック２３１は、バルクＧａＮの層２１１上に、及び／又は前記少なくとも１つの第２部分２２のスタック２２１上に少なくとも部分的に形成されることが提供され得る。これは、例えば、図１１及び図１３の実施形態の場合であるが、図１の実施形態の場合ではない。

【0062】

第３型２３０の自由表面は、自由表面２１０、２２０と同じ平面内に配置されてもよく、そうでなくてもよい（基準平面Ｐに垂直な、すなわち基板１の平面に垂直な方向において、互いに垂直方向のオフセットが存在し得るという意味において）。第３型２３０のそれぞれの自由表面は、平面であっても（例示として図１の場合のように）、平面でなくてもよい。この意味で、図１１は、前記少なくとも１つの第３部分２３のＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタック２３１が、バルクＧａＮで形成された層２１１上に形成された少なくとも１つのナノワイヤの形態である、特定の場合を示す。ナノワイヤの形態であるそのようなスタック２３１は、例えば、平面Ｐ内でより広範囲に広がるＧａＮ／ＩｎＧａＮスタックを通してエッチングすること、又はさらに例えば、対応するマスクを通して順次成長させることのような、任意の既知の手法によって得られる。そのような構成は、それ自身がナノワイヤの形態である第３型２３０のそのような自由表面上のナノワイヤの形態である発光ダイオード１３の形成を特に促進し得て、これは、それらがコアシェル構造を有する発光ダイオードか又は軸構造を有する発光ダイオードかに依らない。

【0063】

図１３は、前記少なくとも１つの第３部分２３のＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備えるスタック２３１が、バルクＧａＮで形成される層２１１上に形成された少なくとも１つのピラミッドの形態であるように構成する事実を代替として示す。ピラミッドの形態であるそのようなスタック２３１は、任意の既知の手法によって獲得され得る。そのような構成は、それ自身がピラミッドの形態である第３型２３０のそのような自由表面上でピラミッドの形態である発光ダイオード、特にコアシェル構造を有する発光ダイオードの形成を特に促進し得る。

【0064】

「自由表面」という語は、覆われていない表面を意味し、ここで発光ダイオードの後続の形成の時点において、もし「ピックアンドプレース」の既知の解決策を回避したいなら、以前の場合のように色変換器が装備されることなく、異なる波長において２つ又は３つの光Ｌ１、Ｌ２、及び場合によってはＬ３を放射することができる光電子デバイス１００を構成するために、それは、少なくとも１つのそのような発光ダイオードを後者から形成することを可能にする。

【0065】

したがって重要な考えは、バルクＧａＮの層２１１によって区画された第１型２１０の少なくとも１つの自由表面の、及びＧａＮの層及びＩｎＧａＮの層を交互に備えるスタック２２１によって区画された第２型２２０の少なくとも１つの自由表面の結合された存在が、第１質量比率に従うインジウムの存在を暗示することによって、自由表面２１０、２２０から互いに同一のやり方での発光ダイオードの形成の後で、２つの異なる光Ｌ１及びＬ２、典型的には青及び赤の色、又は青及び緑の色を自然に放射することができる光電子デバイス１００を獲得することが可能になったことを本出願人が特定したという事実に基づいている。

【0066】

実際、第１型２１０のそれぞれの自由表面は、青色光の光Ｌ１を放射することができる少なくとも１つの発光ダイオードの成長を可能にするよう適合される。スタック２２１におけるインジウムの第１質量比率を調節することによって、このスタック２２１によって区画された第２型２２０の自由表面上で形成された発光ダイオード１２によって放射される光Ｌ２の第２波長を最終的に調節することが可能である。

【0067】

一方で、ＧａＮの層及びＩｎＧａＮの層を交互に備えるスタック２３１によって区画される第３型２３０の少なくとも１つの自由表面の追加の存在が、第２質量比率に従うインジウムの存在を暗示することによって、１つの自由表面２１０、２２０、２３０から同一のやり方での発光ダイオード１１、１２、１３の形成の後で、光Ｌ１、Ｌ２とは異なる第３光Ｌ３を、典型的には、もし光Ｌ２が赤色であるなら緑色で、又はもし光Ｌ２が緑色であるなら赤色で、自然に放射することができる光電子デバイス１００を獲得することを可能にすることが本出願人によって特定されている。

【0068】

より正確には、ある実施形態によれば、バッファ構造２のそれぞれの第２部分２２におけるスタック２２１中のインジウムの第１質量比率は、５％及び２５％の間の範囲に含まれる。好ましくは、バッファ構造２のそれぞれの第２部分２２におけるスタック２２１中のインジウムの第１質量比率は、１０％及び２０％の間の範囲に含まれる。そのような特性は、光Ｌ２が緑色であることを可能にすることが本出願人によって観測されている。典型的には、第２波長は、５００−５６０ｎｍの範囲にある。

【0069】

この実施形態では、よって光電子デバイス１００は、少なくとも青色で１つの光Ｌ１を、かつ緑色で１つの光Ｌ２を放射することができる。

【0070】

さらにこの実施形態では、バッファ構造２中の少なくとも１つの第３部分２３の構成を想定すれば、それぞれの第３部分２３におけるスタック２３１中のインジウムの第２質量比率が１５％−５０％の間の範囲に含まれることは非常に優位性があるだろう。好ましくは、バッファ構造２のそれぞれの第３部分２３におけるスタック２３１中のインジウムの第２質量比率は、２０％−３５％の間の範囲に含まれる。本出願人によって、そのような特性は、光Ｌ３が赤色であることを可能にすることが見いだされた。典型的には、第３波長は、６００−７００ｎｍの範囲にある。

【0071】

他の実施形態によれば、バッファ構造２のそれぞれの第２部分２２におけるスタック２２１中のインジウムの第１質量比率は、１５％及び５０％の間の範囲に含まれる。好ましくは、バッファ構造２のそれぞれの第２部分２２におけるスタック２２１中のインジウムの第１質量比率は、２０％及び３５％の間の範囲に含まれる。本出願人によって、そのような特性は、光Ｌ２が赤色であることを可能にすることが見いだされた。典型的には、第２波長は、５８０−６８０ｎｍの範囲にある。

【0072】

この実施形態では、よって光電子デバイス１００は、少なくとも青色で１つの光Ｌ１を、かつ赤色で１つの光Ｌ２を放射することができる。

【0073】

さらにこの実施形態では、バッファ構造２中の少なくとも１つの第３部分２３の構成を想定すれば、それぞれの第３部分２３におけるスタック２３１中のインジウムの第２質量比率が５％−２５％の間の範囲に含まれることは非常に優位性があるだろう。好ましくは、バッファ構造２のそれぞれの第３部分２３におけるスタック２３１中のインジウムの第２質量比率は、１０％−２０％の間の範囲に含まれる。本出願人によって、そのような特性は、光Ｌ３が緑色であることを可能にすることが見いだされた。典型的には、第３波長は、５００−５６０ｎｍの範囲にある。

【0074】

前記少なくとも１つの第２部分２２のスタック２２１におけるインジウムの第１質量比率は、特に、さまざまなパラメータ、具体的には、ＩｎＧａＮの層の成長の間のインジウムの流量、この成長の間の温度、アニーリング条件、注入条件によって調節され得る。同じことが、前記少なくとも１つの第３部分２３のスタック２３１におけるインジウムの第２質量比率の調節についてもあてはまる。

【0075】

前述された疑似基板１０は、本文書の冒頭で定義された光電子デバイス１００を得るのに適する。このために、発光ダイオード１１、１２は、バッファ構造２の異なる部分２１、２２のそれぞれの第１型２１０及び第２型２２０の異なる自由表面上に形成される。バッファ構造２が前記少なくとも１つの第３部分２３も含む場合においては、少なくとも１つの発光ダイオード１３も、第３型２３０の異なる自由表面上に形成される。有利には、発光ダイオード１１、１２、１３を形成するやり方は、バッファ構造２の、全ての第１及び第２部分２１、２２のレベルにおいて、又は全ての第３部分２３のレベルにおいてさえも同一である。これは、既に提示されたその優位性が全てあるにもかかわらず、光電子デバイス１００を達成する方法を特に簡単にする。

【0076】

そのような疑似基板の提供によって、井戸の効率を悪化させることなく、大量の、特に２０％より大きい比率で、インジウムをＩｎＧａＮの量子井戸に取り込むことが非常に有利に可能になる。

【0077】

図２及び図１０は、光電子デバイス１００の２つの異なる実施形態を示す。以下に提示される一般的な原則が仮にこれら２つの実施形態に適用されるとしても、本質的には、図２及び図１０の２つの実施形態は、発光ダイオード１１、１２、１３を疑似基板１０のバッファ構造２上にどのように形成するかという点で互いに異なる。

【0078】

図２及び図１０を参照して、光電子デバイス１００は、上述の疑似基板１０、及び疑似基板１０のバッファ構造２の前記少なくとも１つの第１部分２１の第１型２１０の自由表面上に成長によって形成されたIII−Ｖ族化合物に主に基づいた少なくとも１つの発光ダイオード１１を備え、この発光ダイオード１１は、第１波長において光Ｌ１を放射することができる。

【0079】

光電子デバイス１００は、図２においてであろうが、図１０に従ってだろうが、疑似基板１０のバッファ構造２の前記少なくとも１つの第２部分２２の第２型２２０の自由表面上に成長によって形成されたIII−Ｖ族化合物に主に基づいた少なくとも１つの発光ダイオード１２も備え、この発光ダイオード１２は、第２波長において光Ｌ２を放射することができる。

【0080】

光電子デバイス１００は、疑似基板１０のバッファ構造２の前記少なくとも１つの第３部分２３の第３型２３０の自由表面上に成長によって形成されたIII−Ｖ族化合物に主に基づいた少なくとも１つの発光ダイオード１３をオプションとして備え得て、この発光ダイオード１３は、第３波長において光Ｌ３を放射することができる。

【0081】

それぞれの発光ダイオード１１、１２、１３は、３次元半導体要素に基づいて形成され得て、それらは少なくとも部分的には自由表面２１０、２２０又はさらには２３０からのエピタキシャル成長によって得られる。したがって発光ダイオード１１、１２、１３は、III−Ｖ族化合物型、特に窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、又は窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）の半導体材料から形成される。

【0082】

図１０の実施形態を参照すれば、それぞれの発光ダイオード１１、１２、１３は、好ましくは、ワイヤ、円錐（又はピラミッド）又は円錐台の形状のドーピングされたＩｎＧａＮ又はＧａＮからなる、３次元半導体ナノ要素を備え得る。３次元発光ダイオードは、キャリアの表面再結合を低減することを可能とし、したがって２次元構造よりも潜在的にはより効率が高い。これは、量子井戸の材料の品質を改善することも可能にし、より大きな成長した表面を有し、より多くの色が付けられた発光ダイオードを有する。

【0083】

逆に、図２の実施形態では、発光ダイオード１１、１２、１３は、基板１に反対の側にあるバッファ構造２上に形成されたモノリシック構造の形態で反対に得られて、このモノリシック構造は、それが構成する発光ダイオード１１、１２、１３からの多色光を放射することができる。モノリシック構造は、発光ダイオード１１、１２、１３のドーピングされた接合のうちの１つを構成するために、第１型２１０の自由表面上及び第２型２２０の自由表面上、又はさらに第３型２３０の自由表面上にも堆積された層１１０を備える。例えば、層１１０は、ｎ型でドーピングされた半導体を構成するようにドーピングされる。それは、シリコン又は窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）でドーピングされた窒化ガリウムであり得る。活性材料の層１１１が、典型的にはＩｎＧａＮに基づいて、層１１０の上にそれから堆積される。それから層１１２が、発光ダイオードの他のドーピングされた接合を構成するために層１１１の上に堆積される。例えば層１１２は、ｐ型でドーピングされた半導体を構成するようにドーピングされる。それは、例えば、マグネシウムでドーピングされた窒化ガリウムであり得る。これら層１１０、１１１及び１１３は、それぞれ疑似基板１０のバッファ構造２の第１部分２１、第２部分２２、及び第３部分２３のレベルにおいて発光ダイオード１１、１２、１３を構成する。

【0084】

本解決策においては、第１型２１０の自由表面の、及び第２型２２０の自由表面の性質によって、又は第３型２３０の自由表面の性質によっても、光電子デバイス１００全体についての単一の共通な形成プロシージャからそれにもかかわらず形成される発光ダイオード１１、１２、１３は、色変換器なしで、異なる波長で、特に青色光、赤色光、及び緑色光に位置する、光Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３を放射することができる。光出力は、非常に高く、製造は、簡単で経済的である。

【0085】

疑似基板１０の製造を達成するためには、例えば図１又は図１１において図示されるように、その原理が上で開示されてきたが、少なくとも以下の一般的なステップを実現する必要がある。すなわち、
・基板１を提供する第１ステップ、
・バルクＧａＮで形成された層２１１を基板１の上面１ａ上に形成する第２ステップ、
・ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備え、インジウムが第１質量比率で存在するスタック２２１を、前記第２ステップから生じるバルクＧａＮの層２１１上に、及び／又は基板１の上面１ａ上に形成する第３ステップ、である。

【0086】

この方法は、さらに、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を交互に備え、第２質量比率でインジウムが存在するスタック２３１を、前記第２ステップから生じるバルクＧａＮの層２１１上に、及び／又は前記第３ステップから生じるスタック２２１上に形成する第４ステップを含み得る。

【0087】

この一般的な製造方法の２つの異なる実施形態がここで記載される。

【0088】

よって図３−図７は、疑似基板１０を製造する方法の第１実施形態の異なる連続するステップを表す。

【0089】

図３は、バッファ構造２のその上での形成に適する上面を配置する、基板１を提供するステップを表す。基板１を提供するステップは、この目的のために当業者に知られる任意のステップを含み得る（面１ａを洗浄することであって、面１ａの機械又は化学研磨等）。基板１及びバッファ構造２の間に核生成層の形成も適宜、提供され得る。

【0090】

おおまかには、疑似基板１０を製造する方法のこの第１実施形態においては、図５を参照すれば、第３ステップは、第２ステップから生じるバルクＧａＮの層２１１を覆う第１マスク３０によって区画される開口３１においてＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を堆積する連続するステップを含む。

【0091】

図４は、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を堆積する連続するステップの実現の前に、第１マスク３０が部分的にバルクＧａＮの層２１１を覆う中間の状況を表す。図示される例において、これは非限定的であるが、第１マスク３０の開口３１は、バッファ構造２の第２部分２２に対応し、第１マスク３０の除去のあとに、第２型２２０の自由表面を規定する。

【0092】

それから、製造の第１実施形態では、第４ステップ（図６）は、第２ステップから生じるバルクＧａＮの少なくとも層２１１を覆う第２マスク４０の開口４１の表面の全部又は一部において、ＩｎＧａＮの層及びＧａＮ中間層を堆積する連続するステップを含む。図示される例では、これは非限定的であるが、第２マスク４０は、この製造方法の終了時で、第２マスク４０の除去の後には、第１型２１０の自由表面を構成するよう意図される下位層２１１の領域を正確に覆う。開口４１は、バッファ構造２の第２部分２２及び第３部分２３の両方を含む。第１マスク３０を介して以前に形成されたスタック２２１が存在しない場所で、後者のレベルにおいてだけ第２マスク４０の開口４１内にスタック２３１の連続する層を堆積するには、注意を要するかもしれない。

【0093】

図７は、第２マスク４０の除去の後の状況を表す。このように得られた疑似基板１０の特性は、図１で表される疑似基板１０のそれらと同一であるが、違いは、基準平面Ｐに直角な向きに沿って、第１型２１０の自由表面と、第２型２２０及び第３型２３０の自由表面との間のオフセットＤが存在することである。この構成は、ここではスタック２２１及び２３１がバルクＧａＮの層２１１上に形成されているという事実に由来し、これは、図１の実施形態の疑似基板における場合とは異なる。

【0094】

図８及び図９は、そして、疑似基板１０を製造する方法の第２実施形態の異なる連続するステップを表す。

【0095】

一般に、疑似基板１０を製造する方法のこの第２実施形態では、第３ステップは、以下を含む（図８）。すなわち
・第２ステップから生じるバルクＧａＮの層２１１の全体表面にわたってＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を堆積し、５０で参照されるスタックを形成する連続するステップの第１セット、
・その後、ＩｎＧａＮ／ＧａＮを堆積する連続するステップのこの第１セットから生じるスタック５０を貫通する、参照符号Ｇ１によってシンボル化される第１エッチングステップ（図９）
である。

【0096】

この第１エッチングステップＧ１は、バルクＧａＮの層２１１の規定された表面を自由表面にするよう実行され、これら表面は、バッファ構造２の前記少なくとも１つの第１部分２１の第１型２１０の自由表面に対応するようにエッチングすることによって自由表面になる。よって、第１エッチングＧ１が実行される領域は、疑似基板１０のバッファ構造２の第１部分２１に対応する。これら領域では、バルクＧａＮの下位層２１１の上面は、発光ダイオード１１の後続の成長に適する自由表面になる。

【0097】

そして、本製造方法の第２実施形態では、第４ステップは、以下を含む。すなわち
・それ自身は第１セットの連続する堆積ステップから生じるスタック５０の全体表面にわたってＩｎＧａＮの層及びＧａＮの中間層を堆積し、６０（図８）で参照されるスタックを形成する連続するステップの第２セット、
・その後、ＩｎＧａＮ／ＧａＮを堆積する連続するステップの第２セットから生じるスタック６０を貫通する、参照符号Ｇ２によってシンボル化される第２エッチングステップ（図９）
である。

【0098】

この第２エッチングステップＧ２は、第１セットの連続する堆積ステップから生じるスタック５０の規定された表面を自由表面にするよう実行される。このようにして自由表面になったスタック５０のこれら表面は、バッファ構造２の少なくとも１つの第２部分２２の第２型２２０の自由表面に対応する。

【0099】

第１エッチングＧ１は、例えば機械又は化学手段による、既知の適切な手法によって実行され得る。これは、第２エッチングＧ２についてもあてはまる。

【0100】

図９は、２つのエッチングＧ１、Ｇ２に続いて得られる疑似基板１０を表す。

【0101】

第１エッチングＧ１の間にエッチングされておらず、スタック６０によって覆われていないスタック５０の部分は、それぞれの第２部分２１のために規定されているスタック２２１を実際に構成する。第２エッチングＧ２が実行されるが、第１エッチングＧ１が実行されない領域は、疑似基板１０のバッファ構造２の第２部分２２に対応する。これら領域では、スタック５０の上面は、発光ダイオード１２の後に続く成長のために適する自由表面になる。

【0102】

第２エッチングＧ２の間にエッチングされていないスタック６０の部分は、それぞれの第３部分２３のために以前に規定されたスタック２３１を実際に構成する。第２エッチングＧ２が実行されず、第１エッチングＧ１も実行されない領域は、疑似基板１０のバッファ構造２の第３部分２３に対応する。これら領域では、スタック６０の上面は、発光ダイオード１３の後に続く成長のために適する自由表面になる。

【0103】

図８及び図９は、６０で参照されるスタックの形成につながる、堆積するステップの第２セットが、第１エッチングＧ１の実現の前に実行される特定の場合を表す。この構成は、製造方法の実行をより簡単にするが、本開示を限定するものではない。変形例として、スタック６０につながる第２セットの堆積ステップが実行される前に、第１エッチングＧ１がスタック５０を貫通して実行されることも十分に想定され得る。

【0104】

さらに、６０で参照されるスタックの形成につながる第２セットの堆積ステップが、第１エッチングＧ１の実現の前に実行される場合において（図８の状況につながる）、第２エッチングＧ２を実行する前に、第１エッチングＧ１を実行するが可能であり、又は逆に、第１エッチングＧ１を実行する前に、第２エッチングＧ２を実行するも可能である。

【0105】

光電子デバイス１００を得るために、例えば図２又は図１１において図示されるように、その原理が上で開示されてきたが、上述の製造方法を実現することによって疑似基板１０を提供する少なくとも１つの第１フェーズを、次に形成の第２フェーズを実現することが必要である。すなわち
・第１フェーズで提供される疑似基板１０のバッファ構造２の少なくとも１つの第１部分２１の第１型２１０のそれぞれの自由表面上の成長による少なくとも１つの発光ダイオード１１であって、この発光ダイオード１１は、第１波長において光Ｌ１を放射することが可能である、及び
・第１フェーズで提供される疑似基板１０のバッファ構造２の少なくとも１つの第２部分２２の第２型２２０のそれぞれの自由表面上の成長による少なくとも１つの発光ダイオード１２であって、この発光ダイオード１２は、第１波長とは異なる第２波長において光Ｌ２を放射することが可能である。

【0106】

光電子デバイス１００を得る方法は、この場合、第１フェーズで提供される疑似基板１０のバッファ構造２の少なくとも１つの第３部分２３の第３型２３０のそれぞれの自由表面上の成長による少なくとも１つの発光ダイオード１３を形成する、オプションとしての第３フェーズを含み得る。この発光ダイオード１３は、それぞれ光Ｌ１及びＬ２の第１及び第２波長とは異なる第３波長において光Ｌ３を放射することが特に可能である。

【0107】

既に前で示したように、発光ダイオード１１、１２、１３を形成する異なる手法が想定され得る。

【0108】

よって第１可能実施形態（図１０）によれば、それぞれの発光ダイオード１１、１２、１３は、３次元半導体要素に基づいて形成され得て、それらは少なくとも部分的には自由表面２１０、２２０又はさらには２３０からのエピタキシャル成長によって得られる。したがって発光ダイオード１１、１２、１３は、III−Ｖ族化合物型、特に窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、又は窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）の半導体材料から形成される。典型的には、第２フェーズにおいて及び第３フェーズにおいて形成されるそれぞれの発光ダイオード１１、１２、１３は、好ましくは、第１型２１０の自由表面、第２型２２０の自由表面、及び第３型２３０の自由表面からエピタキシーによって形成される、ワイヤ、円錐又は円錐台の形状のＩｎＧａＮ又はドーピングされたＧａＮからなる、３次元半導体ナノ要素を備え得る。これらの手法は、当業者にとっては従来からのものであり、当業者なら本願にそれらを適用することができるだろう。

【0109】

第２可能実施形態によれば（例えば図２を参照して）、発光ダイオード１１、１２、１３は、基板１とは反対の側のバッファ構造２上に形成されたモノリシック構造の形態で形成され、このモノリシック構造は、それが構成する発光ダイオード１１、１２、１３から多色光を放射することが可能である。第１型２１０の自由表面上の、及び第２型２２０の自由表面上の発光ダイオード１１、１２の形成の第２フェーズ、及び第３型２３０の自由表面上の発光ダイオードの形成の第３フェーズは、特に以下を含み得る。すなわち
・発光ダイオード１１、１２、１３のドーピングされた接合のうちの１つを構成するために、第１型２１０の自由表面上の、第２型２２０の自由表面上の、又はさらに第３型２３０の自由表面上の層１１０を堆積するステップ、例えば層１１０は、ｎ型でドーピングされた半導体材料を構成するようにドーピングされる。それは、シリコン又はＩｎＧａＮでドーピングされた窒化ガリウムであり得る。

【0110】

・層１１０上に、例えばエピタキシャル成長によって、活性材料の層１１１を堆積するステップであって、活性材料は、典型的には窒化インジウムガリウムに基づく。

【0111】

・層１１１上に、活性材料の層１１２を堆積することによって、発光ダイオード１１、１２、１３の他方ドーピングされた接合を構成するステップであって、例えば層１１２は、ｐ型でドーピングされた半導体を構成するようにドーピングされる。それは、例えばマグネシウムでドーピングされた窒化ガリウムであり得る。

【0112】

層１１０、１１１及び１１２のこのスタックは、疑似基板１０のバッファ構造２の第１部分２１、第２部分２２及び可能な第３部分２３のレベルにおいてそれぞれ発光ダイオード１１、１２及び１３を構成する。

【0113】

第１型２１０の自由表面、第２型２２０の自由表面及び第３型２３０の自由表面の性質から、光電子デバイス１００の全体について、発光ダイオード１１、１２、１３を形成するステップは同一であるが、それらの上に形成される発光ダイオード１１、１２、１３は、異なる波長で光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を放射することができる。この結果は、繰り返しになるが、このような光電子デバイス１００に基づくディスプレイスクリーン又は画像投写システムの製造について、製造の簡単さ及びコストの削減を生む。光出力は、現在の解決策よりも高く、この手法は、フォトルミネセントパッドの形態である色変換器を形成する必要をなくす。

【0114】

もちろん、本発明は、上で表現され説明された実施形態には限定されず、むしろ全ての変形例を包含する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】