IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ アレディアの特許一覧

特開2024-161439画素がいくつかの色を発する発光ダイオードを含む光電子デバイス及び製造方法
<>
  • 特開-画素がいくつかの色を発する発光ダイオードを含む光電子デバイス及び製造方法 図1
  • 特開-画素がいくつかの色を発する発光ダイオードを含む光電子デバイス及び製造方法 図2
  • 特開-画素がいくつかの色を発する発光ダイオードを含む光電子デバイス及び製造方法 図3
  • 特開-画素がいくつかの色を発する発光ダイオードを含む光電子デバイス及び製造方法 図4
  • 特開-画素がいくつかの色を発する発光ダイオードを含む光電子デバイス及び製造方法 図5
  • 特開-画素がいくつかの色を発する発光ダイオードを含む光電子デバイス及び製造方法 図6
  • 特開-画素がいくつかの色を発する発光ダイオードを含む光電子デバイス及び製造方法 図7
  • 特開-画素がいくつかの色を発する発光ダイオードを含む光電子デバイス及び製造方法 図8
  • 特開-画素がいくつかの色を発する発光ダイオードを含む光電子デバイス及び製造方法 図9
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024161439
(43)【公開日】2024-11-19
(54)【発明の名称】画素がいくつかの色を発する発光ダイオードを含む光電子デバイス及び製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 33/08 20100101AFI20241112BHJP
   H01L 33/32 20100101ALI20241112BHJP
【FI】
H01L33/08
H01L33/32
【審査請求】有
【請求項の数】23
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024133756
(22)【出願日】2024-08-09
(62)【分割の表示】P 2022502149の分割
【原出願日】2020-06-26
(31)【優先権主張番号】1907920
(32)【優先日】2019-07-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(71)【出願人】
【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】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】シカウイ ワルフ
(72)【発明者】
【氏名】クマレゾン ヴィシュヌヴァルサン
(72)【発明者】
【氏名】ジレ フィリップ
(57)【要約】      (修正有)
【課題】小型、低コスト、高光強度を有する発光装置を提供する。
【解決手段】光電子デバイス10は、基板101の支持面110上に形成された一次発光ダイオード111を含む、少なくとも1つの一次サブ画素11aをそれぞれ含む複数の画素11を、備える。一次発光ダイオードは、先端112aを含む略ワイヤ形状を有する第1一次半導体部112と、第1一次半導体部の先端上に配置された一次格子パラメータ調節層と、少なくとも一次格子パラメータ調節層上に配置された第2一次アクティブ半導体部114と、第2一次アクティブ半導体部上に配置された第3一次半導体部115と、を備える。一次格子パラメータ調節層は、第2一次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、第2一次アクティブ半導体部に対して2.12%と0.93%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第1差分を有する。
【選択図】図9
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1波長を実質的に有する第1光放射を発するように適合され且つ基板(101)の支持面(110)上に形成された少なくとも1つの一次発光ダイオード(111)を含む、少なくとも1つの一次サブ画素(11a)をそれぞれ含む複数の画素(11)を備える、光電子デバイス(10)であって、
各前記一次発光ダイオード(111)は、
第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされ、前記基板(101)の前記支持面(110)に略垂直な第1方向(111a)に延びる長手軸(A)に沿って延長された略ワイヤ形状を有し、前記基板(101)の前記支持面(110)に面する近位端とは反対側の先端(112a)を含む、少なくとも1つの第1一次半導体部(112)と、
少なくとも前記第1一次半導体部(112)の前記先端(112a)上に配置されて接触した、少なくとも1つの一次格子パラメータ調節層(113)と、
前記一次格子パラメータ調節層(113)からのエピタキシャル成長によって形成され、少なくとも前記一次格子パラメータ調節層(113)上に配置されて接触した、第2一次アクティブ半導体部(114)と、
第2電極に電気的に接続され且つ前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、少なくとも前記第2一次アクティブ半導体部(114)上に配置されて接触した、第3一次半導体部(115)と、を備え、
前記第2一次アクティブ半導体部(114)は、前記第1電極及び前記第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、前記第1光放射を発するように構成されており、
前記一次格子パラメータ調節層(113)は、少なくとも前記第2一次アクティブ半導体部(114)とのインターフェースにおいて、前記第2一次アクティブ半導体部(114)に対して2.12%と0.93%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第1差分を有する、光電子デバイス(10)。
【請求項2】
前記一次格子パラメータ調節層(113)は、少なくとも前記第1一次半導体部(112)とのインターフェースにおいて、前記第1一次半導体部(112)に対して1.07%と2.17%との間の一次格子パラメータにおける第2差分を有する、請求項1に記載の光電子デバイス(10)。
【請求項3】
前記一次格子パラメータ調節層(113)は、少なくとも1つの第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113a)を含み、
前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113a)は、該第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113a)上に形成されて接触する前記第2一次アクティブ半導体部(114)によって発せられ得る前記第1光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されている、請求項1又は2に記載の光電子デバイス(10)。
【請求項4】
前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113a)は、少なくとも前記第1一次半導体部(112)とのインターフェースにおいて、前記第1一次半導体部(112)の格子パラメータに対して1.07%と0.65%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第3差分を有する、請求項3に記載の光電子デバイス(10)。
【請求項5】
前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113a)は、アルミニウム、ガリウム、インジウム及び窒素の第1合金を含み、特に、前記第1方向(111a)及び前記第1一次半導体部(112)の前記先端(112a)と反対の方向に減少するガリウム比率
を含む、請求項3又は4に記載の光電子デバイス(10)。
【請求項6】
前記一次格子パラメータ調節層(113)は、少なくとも1つの第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)を含み、
前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)は、該第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)上に形成されて接触する前記第2一次アクティブ半導体部(114)によって発せられ得る前記第1光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されている、請求項1から5のいずれか1つに記載の光電子デバイス(10)。
【請求項7】
前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)は、少なくとも前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113a)上に配置されて接触しており、前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)は、少なくとも前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113a)とのインターフェースにおいて、前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113a)の格子パラメータに対して1.71%と3.22%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第4差分を有する、請求項3から5のいずれか1つ及び請求項6に記載の光電子デバイス(10)。
【請求項8】
前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)は、ガリウム、インジウム及び窒素の第2合金を含み、特に、前記第1方向(111a)及び前記第1一次半導体部(112)の前記先端(112a)と反対の方向に減少するインジウム比率を含む、請求項6又は7に記載の光電子デバイス(10)。
【請求項9】
前記一次格子パラメータ調節層(113)は、少なくとも1つの第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113c)を含み、
前記第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113c)は、該第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113c)上に形成されて接触する前記第2一次アクティブ半導体部(114)によって発せられる得る前記第1光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている、請求項1から8のいずれか1つに記載の光電子デバイス(10)。
【請求項10】
前記第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113c)は、少なくとも前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)上に配置されて接触しており、前記第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113c)は、少なくとも前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)とのインターフェースにおいて、前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)の格子パラメータに対して1.25%と1.75%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第5差分を有する、請求項6から8のいずれか1つ及び請求項9に記載の光電子デバイス(10)。
【請求項11】
前記第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113c)は、ガリウム、インジウム及び窒素の第3合金を含む、ことを特徴とする請求項9又は10に記載の光電子デバイス(10)。
【請求項12】
各前記画素(11)は、前記第1波長とは異なる第2波長を実質的に有する第2光放射を発するように適合され且つ前記基板(101)の前記支持面(110)上に形成された少なくとも1つの二次発光ダイオード(121)を含む少なくとも1つの二次サブ画素(11b)を備え、
各前記二次発光ダイオード(121)は、
前記支持面(110)に略平行な面において前記第1一次半導体部(112)に対してオフセットされ、第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされ、前記第1方向(111a)に延びる長手軸(A)に沿って延長された略ワイヤ形状を有し、前記基板(101)の前記支持面(110)に面する近位端とは反対側の先端(122a)を含む、少なくとも1つの第1二次半導体部(122)と、
少なくとも前記第1二次半導体部(122)の前記先端(122a)上に配置されて接触した、少なくとも1つの二次格子パラメータ調節層(123)と、
前記二次格子パラメータ調節層(123)からのエピタキシャル成長によって形成され、少なくとも前記二次格子パラメータ調節層(123)上に配置されて接触した、第2二次アクティブ半導体部(124)と、
第2電極に電気的に接続され且つ前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、少なくとも前記第2二次アクティブ半導体部(124)上に配置されて接触した、第3二次半導体部(125)と、を備え、
前記第2二次アクティブ半導体部(124)は、前記第1電極及び前記第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、前記第2光放射を発するように構成されており、
前記二次格子パラメータ調節層(123)は、少なくとも前記第2二次アクティブ半導体部(124)とのインターフェースにおいて、前記第2二次アクティブ半導体部(124)に対して3.51%と0.30%との間に含まれる二次格子パラメータにおける第1差分を有する、請求項1から11のいずれか1つに記載の光電子デバイス(10)。
【請求項13】
前記少なくとも1つの二次格子パラメータ調節層(123)は、以下のサブ層のうちの少なくとも1つを含む、
第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123a):該第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123a)上に形成されて接触する前記第2二次アクティブ半導体部(124)によって発せられ得る前記第2光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されている、
第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123b):該第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123b)上に形成されて接触する前記第2二次アクティブ半導体部(124)によって発せられ得る前記第2光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることよって略緑色になるように構成されている、
第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123c):該第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123c)上に形成されて接触する前記第2二次アクティブ半導体部(124)によって発せられ得る前記第2光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている、請求項12に記載の光電子デバイス(10)。
【請求項14】
各前記画素(11)は、前記第1波長及び前記第2波長とは異なる第3波長を実質的に有する第3光放射を発するように適合され且つ前記基板(101)の前記支持面(110)上に形成された少なくとも1つの三次発光ダイオード(131)を含む少なくとも1つの三次サブ画素(11c)を備え、
各前記三次発光ダイオード(131)は、
前記支持面(110)に略平行な面において前記第1一次半導体部(112)に対して及び前記第1二次半導体部(122)に対してオフセットされ、第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされ、前記第1方向(111a)に延びる長手軸(A)に沿って延長された略ワイヤ形状を有し、前記基板(101)の前記支持面(110)に面する
近位端とは反対側の先端(132a)を含む、少なくとも1つの第1三次半導体部(132)と、
少なくとも前記第1三次半導体部(132)の前記先端(132a)上に配置されて接触した、少なくとも1つの三次格子パラメータ調節層(133)と、
前記三次格子パラメータ調節層(133)からのエピタキシャル成長によって形成され、少なくとも前記三次格子パラメータ調節層(133)上に配置されて接触した、第2三次アクティブ半導体部(134)と、
第2電極に電気的に接続され且つ前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、少なくとも前記第2三次アクティブ半導体部(134)上に配置されて接触した、第3三次半導体部(135)と、を備え、
前記第2三次アクティブ半導体部(134)は、前記第1電極及び前記第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、前記第3光放射を発するように構成されており、
前記三次格子パラメータ調節層(133)は、少なくとも前記第2三次アクティブ半導体部(134)とのインターフェースにおいて、前記第2三次アクティブ半導体部(134)に対して4.39%と1.21%との間に含まれる三次格子パラメータにおける第1差分を有する、請求項12又は13に記載の光電子デバイス(10)。
【請求項15】
前記少なくとも1つの三次格子パラメータ調節層(133)は、以下のサブ層のうちの少なくとも1つを含む、
第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層(133a):該第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層(133a)上に形成されて接触する前記第2三次アクティブ半導体部(134)によって発せされ得る前記第3光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されている、
第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層(133b):該第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層(133b)上に形成されて接触する前記第2三次アクティブ半導体部(134)によって発せられ得る前記第3光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されている、
第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層(133c):該第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層(133c)上に形成されて接触する前記第2三次アクティブ半導体部(134)によって発せられ得る前記第3光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている、請求項14に記載の光電子デバイス(10)。
【請求項16】
複数の画素(11)を備える光電子デバイス(10)の製造方法であって、前記複数の画素(11)の形成は、各前記画素(11)について、第1波長を実質的に有する第1光放射を発するように適合され且つ基板(101)の支持面(110)上に形成された少なくとも1つの一次発光ダイオード(111)を含む、少なくとも1つの一次サブ画素(11a)を形成することからなる、第1フェーズの実施を含み、
前記第1フェーズは、以下のステップを含み、
ステップa)
第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、前記基板(101)の前記支持面(110)に略垂直な第1方向(111a)に延びる長手軸(A)に沿って延長された略ワイヤ形状を有し、前記基板(101)の前記支持面(110)に面する近位端とは反対側の先端(112a)を含む、少なくとも1つの第1一次半導体部(112)を、前記基板(101)の前記支持面(110)上に形成する、
ステップb)
前記ステップa)で形成された少なくとも前記第1一次半導体部(112)の前記先端(112a)上に接触した、少なくとも1つの一次格子パラメータ調節層(113)を、形成する、
ステップc)
前記ステップb)で形成された前記一次格子パラメータ調節層(113)からのエピタキシャル成長によって、前記一次格子パラメータ調節層(113)上に配置されて接触した、第2一次アクティブ半導体部(114)を、形成する、

ステップd)
第2電極に電気的に接続され且つ前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、少なくとも前記第2一次アクティブ半導体部(114)上に接触した、第3一次半導体部(115)を、形成する、
前記ステップc)で形成された前記第2一次アクティブ半導体部(114)は、前記第1電極及び前記第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、前記第1光放射を発するように構成されており、
前記ステップb)で形成された前記一次格子パラメータ調節層(113)は、少なくとも前記ステップc)で形成された前記第2一次アクティブ半導体部(114)とのインターフェースにおいて、前記第2一次アクティブ半導体部(114)に対して2.12%と0.93%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第1差分を有する、光電子デバイス(10)の製造方法。
【請求項17】
前記ステップb)は、以下のサブステップのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする、
サブステップb1)
少なくとも1つの第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113a)の形成:該第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113a)上に前記ステップc)で形成されて接触する前記第2一次アクティブ半導体部(114)によって発せられ得る前記第1光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されている、
サブステップb2)
少なくとも1つの第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)の形成:該第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)上に前記ステップc)で形成されて接触する前記第2一次アクティブ半導体部(114)によって発せられ得る前記第1光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されている、
サブステップb3)
少なくとも1つの第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113c)の形成:該第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113c)上に前記ステップc)で形成されて接触する前記第2一次アクティブ半導体部(114)によって発せられる得る前記第1光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている、請求項16に記載の光電子デバイス(10)の製造方法。
【請求項18】
前記複数の画素(11)の形成は、各前記画素(11)について、前記第1波長とは異なる第2波長を実質的に有する第2光放射を発するように適合され且つ前記基板(101)の前記支持面(110)上に形成された少なくとも1つの二次発光ダイオード(121)を含む、少なくとも1つの二次サブ画素(11b)を形成することからなる、第2フェーズの実施を、前記第1フェーズと本質的に同時に、含み、
前記第2フェーズは、以下のステップを含み、
ステップe)
第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、前記第1方向(111a)に延びる長手軸(A)に沿って延長された略ワイヤ形状を有し、前記基板(101)の前記支持面(110)に面する近位端とは反対側の先端(122a)を含む、前記基板(101)の前記支持面(110)に略平行な面において前記第1一次半導体部(112)に対してオフセットされた、第1二次半導体部(122)を、前記基板(101)の前記支持面(110)に、前記ステップa)と同手法で同時に、形成する、
ステップf)
前記ステップe)で形成された少なくとも前記第1二次半導体部(122)の前記先端(122a)上に接触した、少なくとも1つの二次格子パラメータ調節層(123)を、形成する、
ステップg)
前記ステップf)で形成された前記二次格子パラメータ調節層(123)からのエピタキシャル成長によって、前記二次格子パラメータ調節層(123)上に配置されて接触した、第2二次アクティブ半導体部(124)を、前記ステップc)と同手法で同時に、形成する、
ステップh)
第2電極に電気的に接続され且つ前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、少なくとも前記第2二次アクティブ半導体部(124)上に接触した、第3二次半導体部(125)を、形成する、
前記ステップg)で形成された前記第2二次アクティブ半導体部(124)は、前記第1電極及び前記第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、前記第2光放射を発するように構成されており、
前記ステップf)で形成された前記二次格子パラメータ調節層(123)は、少なくとも前記ステップg)で形成された前記第2二次アクティブ半導体部(124)とのインターフェースにおいて、前記第2二次アクティブ半導体部(124)に対して3.51%と0.30%との間に含まれる二次格子パラメータにおける第1差分を有する、請求項17に記載の光電子デバイス(10)の製造方法。
【請求項19】
前記ステップf)は、以下のサブステップのうちの少なくとも1つを含む、
サブステップf1)
少なくとも1つの第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123a)の形成:該第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123a)上に前記ステップg)で形成されて接触する前記第2二次アクティブ半導体部(124)によって発せられ得る前記第2光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されており、組成及び厚みが前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113a)に類似しており、前記ステップb1)と同手法で同時に実行される、
サブステップf2)
少なくとも1つの第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123b)の形成:該第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123b)上に前記ステップg)で形成されて接触する前記第2二次アクティブ半導体部(124)によって発せられ得る前記第2光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されており、組成及び厚みが前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)に類似しており、前記ステップb2)と同手法で同時に実行される、
サブステップf3)
少なくとも1つの第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123c)の形成:該第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123c)上に前記ステップg)で形成され
て接触する前記第2二次アクティブ半導体部(124)によって発せられ得る前記第2光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されており、組成及び厚みが前記第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113c)に類似しており、前記ステップb3)と同手法で同時に実行される、請求項17及び18に記載の光電子デバイス(10)の製造方法。
【請求項20】
前記複数の画素(11)の形成は、各前記画素(11)について、前記第1波長及び前記第2波長とは異なる第3波長を実質的に有する第3光放射を発するように適合され且つ前記基板(101)の前記支持面(110)上に形成された少なくとも1つの三次発光ダイオード(131)を含む、少なくとも1つの三次サブ画素(11c)を形成することからなる、第3フェーズの実施を、前記第1フェーズ及び前記第2フェーズと本質的に同時に、含み、
前記第3フェーズは、以下のステップを含み、
ステップi)
第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、前記第1方向(111a)に延びる長手軸(A)に沿って延長された略ワイヤ形状を有し、前記基板(101)の前記支持面(110)に面する近位端とは反対側の先端(132a)を含む、前記基板(101)の前記支持面(110)に略平行な面において前記第1一次半導体部(112)に対して及び前記第1二次半導体部(122)に対してオフセットされた、第1三次半導体部(132)を、前記基板(101)の前記支持面(110)に、前記ステップa)及び前記ステップe)と同手法で同時に、形成する、
ステップj)
前記ステップi)で形成された少なくとも前記第1三次半導体部(132)の前記先端(132a)上に接触した、少なくとも1つの三次格子パラメータ調節層(133)を、形成する、
ステップk)
前記ステップj)で形成された前記三次格子パラメータ調節層(133)からのエピタキシャル成長によって、前記三次格子パラメータ調節層(133)上に配置されて接触した、第2三次アクティブ半導体部(134)を、前記ステップc)及び前記ステップg)と同手法で同時に、形成する、
ステップl)
第2電極に電気的に接続され且つ前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、少なくとも前記第2三次アクティブ半導体部(134)上に接触した、第3三次半導体部(135)を、形成する、
前記ステップk)で形成された前記第2三次アクティブ半導体部(134)は、前記第1電極及び前記第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、前記第3光放射を発するように構成されており、
前記ステップj)で形成された前記三次格子パラメータ調節層(133)は、少なくとも前記ステップk)で形成された前記第2三次アクティブ半導体部(134)とのインターフェースにおいて、前記第2三次アクティブ半導体部(134)に対して4.39%と1.21%との間に含まれる三次格子パラメータにおける第1差分を有する、請求項18又は19に記載の光電子デバイス(10)の製造方法。
【請求項21】
前記ステップj)は、以下のサブステップのうちの少なくとも1つを含む、
サブステップj1)
少なくとも1つの第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層(133a)の形成:該第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層(133a)上に前記ステップk)で形成されて接触する前記第2三次アクティブ半導体部(134)によって発せされ得る前記第3光
放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されており、組成及び厚みが前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113a)及び前記第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123a)に類似しており、前記ステップb1)及び前記ステップf1)と同手法で同時に実行される、
サブステップj2)
少なくとも1つの第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層(133b)の形成:該第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層(133b)上に前記ステップk)で形成されて接触する前記第2三次アクティブ半導体部(134)によって発せられ得る前記第3光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されており、組成及び厚みが前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113b)及び前記第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123b)に類似しており、前記ステップb2)及び前記ステップf2)と同手法で同時に実行される、
サブステップj3)
少なくとも1つの第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層(133c)の形成:該第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層(133c)上に前記ステップk)で形成されて接触する前記第2三次アクティブ半導体部(134)によって発せられ得る前記第3光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されており、組成及び厚みが前記第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層(113c)及び前記第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層(123c)に類似しており、前記ステップbc)及び前記ステップfc)と同手法で同時に実行される、請求項19及び20に記載の光電子デバイス(10)の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、第1波長を実質的に有する第1光放射を発するように適合され且つ基板の支持面上に形成された少なくとも1つの一次発光ダイオードを含む、少なくとも1つの一次サブ画素をそれぞれ含む複数の画素を備える、光電子デバイスに、関する。
【0002】
本発明はまた、複数の画素を備える光電子デバイスの製造方法に関し、前記複数の画素の形成は、各前記画素について、第1波長を実質的に有する第1光放射を発するように適合され且つ基板の支持面上に形成された少なくとも1つの一次発光ダイオードを含む、少なくとも1つの一次サブ画素を形成することからなる、第1フェーズの実施を含む。
【0003】
本発明は、特にディスプレイスクリーン又は画像投影システムにおける適用を、見出す。
【背景技術】
【0004】
「光電子デバイス(optoelectronic device)」とは、ここでは、電気信号を、発せら
れる電磁放射へ、特に光へ、変換することを行うように適合されるデバイスを、意味する。
【0005】
基板の支持面上に形成され且つLEDの頭文字の下でも知られている発光ダイオードを含む光電子デバイスがある。
【0006】
各発光ダイオードが、量子井戸、Pドープ接続点として機能するために第1ドーピングタイプに従ってドープされた半導体部、及びNドープ接続点として機能するために第2ドーピングタイプに従ってドープされた半導体部を、利用し得る又は利用し得ないアクティブ材料を含むことが、知られている。
【0007】
各発光ダイオードは、マイクロメトリック又はさらにはナノメトリック半導体ワイヤ三次元要素に基づいて作られてもよく、順に少なくとも部分的には、エピタキシによる成長によって、又は有機金属蒸着(MOCVD)によって、若しくはプラズマアシスト堆積(PECVD)によって、得られてもよい。通常、発光ダイオードは、III-V族化合物、特に窒化ガリウム(GaN)、インジウム窒化ガリウム(InGaN)又はアルミニウム窒化ガリウム(AlGaN)のような、周期律表のIII族及びV族からの元素を含む半導体材料に基づいて、作られる。
【0008】
三次元発光ダイオードのアーキテクチャは、第1ドーピングタイプに従ってドープされ且つワイヤ形状の第1半導体部と、この第1部を覆うアクティブ半導体部と、第2ドーピングタイプに従ってドープされ且つアクティブ部を覆う第2半導体部と、を持つ「コア-シェル」タイプとされ得る。第1部は、「コア」であると考えられ、アクティブ部及び第2ドープ部は、それらが第1部を囲むので、「シェル」を形成する。
【0009】
第2の公知のアーキテクチャは、「軸構造」と呼ばれる。このアーキテクチャでは、第1ドーピングタイプに従ってドープされた第1半導体部、アクティブ部、及び第2ドーピングタイプに従ってドープされた第2半導体部は、発光ダイオードの長手軸に沿って全体的に又は部分的に積層される。
【0010】
発光ダイオードによって発せられた光放射が透過する、特定の発出面を有する発光ダイ
オードのアレイを含む、光電子デバイスがある。このような光電子デバイスは、特に、ディスプレイスクリーン又は画像投影システムの構成に使用され得て、発光ダイオードのアレイは、実際には、各画素が伝統的に各色を生成するために少なくとも1つのサブ画素を含んで、サブ画素自体が少なくとも1つの発光ダイオードを含む、発光画素のアレイを、規定する。所与のサブピクセルは、例えば、100,000個までの発光ダイオードを含み得る。画像を形成するために、光電子デバイスは、独立した画素に組織化され得る。
【0011】
特に、各画素は、従来、以下を含む。適切な光変換器を介して青色光を直接生成又は透過するように適合される少なくとも1つの発光ダイオードによって形成される少なくとも1つのサブピクセル。適切な光変換器を介して緑色光を直接生成又は透過するように適合される少なくとも1つの発光ダイオードによって形成される少なくとも1つのサブピクセル。適切な光変換器を介して赤色光を直接生成又は透過するように適合される少なくとも1つの発光ダイオードによって形成される少なくとも1つのサブピクセル。
【0012】
第1の公知の解決手段は、青色光を発するように適合される少なくとも1つの発光ダイオードと、緑色光を発するように適合される少なくとも1つの発光ダイオードと、赤色光を発するように適合される少なくとも1つの発光ダイオードと、を含む各画素に対して、提供することからなる。それを達成するために、所与の色で発光するように適合される発光ダイオードは、3つの色について別々に繰り返される、同じ基板上に製造される。次に、個々のデバイスを区切るために、各基板は、切断される。次に、各画素は、3つの色を有するように、そのような個々の装置を関連付けるために、機械的再構築によって、得られる。
【0013】
「ピック・アンド・プレース(pick and place)」という名前の下でも知られるこの解決手段は、多くの操作、長い製造時間及び高いコスト、並びにかなりの数の接続を含むので、最適ではない。残念ながら、小型化が進むことを考えると、この解決手段は、時々、実装が不可能であることが判明した。
【0014】
他の解決手段は、青色で発光するように適合される発光ダイオードを、提供することからなる。光画素が緑色及び/又は赤色で発することができるようにするために、後者は、カラーコンバータとして機能するフォトルミネッセンスパッドを、含んでもよい。これらのフォトルミネッセンスパッドは、通常、適切なバインダマトリックスによって、形成される。
【0015】
それにもかかわらず、この解決手段は、フォトルミネッセンスパッドが高い光損失を誘発するので、完全な満足を与えない。一般に、パッドの変換率は、実際には、50%と80%との間に含まれる。さらに、フォトルミネセンスパッドの製造専用のオペレーションのため、実装するのが、複雑且つ非常に高価なままである。
【0016】
1つの困難は、各画素が、特に青色、緑色及び赤色の異なる色の光を直接生成することができ、特に、形成技術をあるサブ画素から別の画素へ、そして、ある画素から別の画素へ変更する必要のない、GaN,InGaN又はAIGaNのような材料から生成することができることを、達成することである。
【0017】
別の大きな困難は、発光ダイオードの直径が、そこから発せられる光放射の色に影響することにある。従来、赤色又は緑色の光を発する発光ダイオードは、一般に、青色光を発する発光ダイオードよりも、大きな直径を有するであろう。光電子デバイスの最小化の進行を考慮すると、直径100ナノメートルの範囲の発光ダイオードを得ることが、必要となる。依然として、特に、発光ダイオードの位置を規定するリソグラフィステップの間に、100ナノメートルの範囲の寸法を有するパターンを得ることは、極めて高価になる。
【0018】
他の困難は、直径の小さな発光ダイオードが、特に原子格子の不整合のため、その先端に著しい構造的欠陥を有することにある。
【0019】
また、ワイヤされた発光ダイオードが、ワイヤされた発光ダイオードのサイズを大幅に減少するにつれて、発光ダイオードによって発せられる光強度は、大幅に減少する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0020】
本発明の目的は、上述の問題の全部又は一部に対処することにある。
【0021】
特に、本目的は、以下の目的の少なくとも1つに対処する解決手段を、提供することにある。「ピック・アンド・プレース」技術に頼ることなく、各画素が、2つ又は3つの異なる色を直接発することを、保証する。製造が、簡単且つ経済的である。異なる色を発するサブ画素が、同じ技術で機械的操作無しに製造され得ることを、保証する。各発光ダイオードからの高い光抽出を、保証する。カラーコンバータの必要を、除去する。非常に小さな直径を有する発光ダイオードの使用を、避ける。あるサブ画素から別のサブ画素への実質的に類似した直径を全て有する発光ダイオードの使用を、可能にする。
【課題を解決するための手段】
【0022】
この目的は、第1波長を実質的に有する第1光放射を発するように適合され且つ基板の支持面上に形成された少なくとも1つの一次発光ダイオードを含む、少なくとも1つの一次サブ画素をそれぞれ含む複数の画素を備える、光電子デバイスによって、達成され得る。各前記一次発光ダイオードは、第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされ、前記基板の前記支持面に略垂直な第1方向に延びる長手軸に沿って延長された略ワイヤ形状を有し、前記基板の前記支持面に面する近位端とは反対側の先端を含む、少なくとも1つの第1一次半導体部と、少なくとも前記第1一次半導体部の前記先端上に配置されて接触した、少なくとも1つの一次格子パラメータ調節層と、前記一次格子パラメータ調節層からのエピタキシャル成長によって形成され、少なくとも前記一次格子パラメータ調節層上に配置されて接触した、第2一次アクティブ半導体部と、第2電極に電気的に接続され且つ前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、少なくとも前記第2一次アクティブ半導体部上に配置されて接触した、第3一次半導体部と、を備える。前記第2一次アクティブ半導体部は、前記第1電極及び前記第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、前記第1光放射を発するように構成されている。前記一次格子パラメータ調節層は、少なくとも前記第2一次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2一次アクティブ半導体部に対して2.12%と0.93%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第1差分を有する。
【0023】
光電子デバイスのいくつかの好ましいが非限定的な態様は、以下の通りである。
【0024】
光電子デバイスの一実施形態では、前記一次格子パラメータ調節層は、少なくとも前記第1一次半導体部とのインターフェースにおいて、前記第1一次半導体部に対して1.07%と2.17%との間の一次格子パラメータにおける第2差分を有する。
【0025】
光電子デバイスの一実施形態では、前記一次格子パラメータ調節層は、少なくとも1つの第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層を含み、前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層は、該第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層上に形成されて接触する前記第2一次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第1光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光
線からなることによって略青色になるように構成されている。
【0026】
光電子デバイスの一実施形態では、前記第1性質の前記格子パラメータ調節一次サブ層は、少なくとも前記第1一次半導体部とのインターフェースにおいて、前記第1一次半導体部の前記格子パラメータに対して1.07%と0.65%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第3差分を有する。
【0027】
光電子デバイスの一実施形態では、前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層は、アルミニウム、ガリウム、インジウム及び窒素の第1合金を含み、特に、前記第1方向及び前記第1一次半導体部の前記先端と反対の方向に減少するガリウム比率を含む。
【0028】
光電子デバイスの一実施形態では、前記一次格子パラメータ調節層は、少なくとも1つの第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層を含み、前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層は、該第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層上に形成されて接触する前記第2一次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第1光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されている。
【0029】
光電子デバイスの一実施形態では、前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層は、少なくとも前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層上に配置されて接触しており、前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層は、少なくとも前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層とのインターフェースにおいて、前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層の前記格子パラメータに対して1.71%と3.22%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第4差分を有する。
【0030】
光電子デバイスの一実施形態では、前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層は、ガリウム、インジウム及び窒素の第2合金を含み、特に、前記第1方向及び前記第1一次半導体部の前記先端と反対の方向に減少するインジウム比率を含む。
【0031】
光電子デバイスの一実施形態では、前記一次格子パラメータ調節層は、少なくとも1つの第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層を含み、前記第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層は、該第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層上に形成されて接触する前記第2一次アクティブ半導体部によって発せられる得る前記第1光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている。
【0032】
光電子デバイスの一実施形態では、前記第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層は、少なくとも前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層上に配置されて接触しており、前記第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層は、少なくとも前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層とのインターフェースにおいて、前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層の前記格子パラメータに対して1.25%と1.75%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第5差分を有する。
【0033】
光電子デバイスの一実施形態では、前記第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層は、ガリウム、インジウム及び窒素の第3合金を含む。
【0034】
光電子デバイスの一実施形態では、各前記画素は、前記第1波長とは異なる第2波長を実質的に有する第2光放射を発するように適合され且つ前記基板の前記支持面上に形成された少なくとも1つの二次発光ダイオードを含む少なくとも1つの二次サブ画素を備える。各前記二次発光ダイオードは、前記支持面に略平行な面において前記第1一次半導体部
に対してオフセットされ、第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされ、前記第1方向に延びる長手軸に沿って延長された略ワイヤ形状を有し、前記基板の前記支持面に面する近位端とは反対側の先端を含む、少なくとも1つの第1二次半導体部と、少なくとも前記第1二次半導体部の前記先端上に配置されて接触した、少なくとも1つの二次格子パラメータ調節層と、前記二次格子パラメータ調節層からのエピタキシャル成長によって形成され、少なくとも前記二次格子パラメータ調節層上に配置されて接触した、第2二次アクティブ半導体部と、第2電極に電気的に接続され且つ前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、少なくとも前記第2二次アクティブ半導体部上に配置されて接触した、第3二次半導体部と、を備える。前記第2二次アクティブ半導体部は、前記第1電極及び前記第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、前記第2光放射を発するように構成されている。前記二次格子パラメータ調節層は、少なくとも前記第2二次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2二次アクティブ半導体部に対して3.51%と0.30%との間に含まれる二次格子パラメータにおける第1差分を有する。
【0035】
光電子デバイスの一実施形態では、前記少なくとも1つの二次格子パラメータ調節層は、以下のサブ層のうちの少なくとも1つを含む。第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層:該第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層上に形成されて接触する前記第2二次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第2光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されている。第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層:該第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層上に形成されて接触する前記第2二次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第2光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることよって略緑色になるように構成されている。第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層:該第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層上に形成されて接触する前記第2二次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第2光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている。
【0036】
光電子デバイスの一実施形態では、各前記画素は、前記第1波長及び前記第2波長とは異なる第3波長を実質的に有する第3光放射を発するように適合され且つ前記基板の前記支持面上に形成された少なくとも1つの三次発光ダイオードを含む少なくとも1つの三次サブ画素を備える。各前記三次発光ダイオードは、前記支持面に略平行な面において前記第1一次半導体部に対して及び前記第1二次半導体部に対してオフセットされ、第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされ、前記第1方向に延びる長手軸に沿って延長された略ワイヤ形状を有し、前記基板の前記支持面に面する近位端とは反対側の先端を含む、少なくとも1つの第1三次半導体部と、少なくとも前記第1三次半導体部の前記先端上に配置されて接触した、少なくとも1つの三次格子パラメータ調節層と、前記三次格子パラメータ調節層からのエピタキシャル成長によって形成され、少なくとも前記三次格子パラメータ調節層上に配置されて接触した、第2三次アクティブ半導体部と、第2電極に電気的に接続され且つ前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、少なくとも前記第2三次アクティブ半導体部上に配置されて接触した、第3三次半導体部と、を備える。前記第2三次アクティブ半導体部は、前記第1電極及び前記第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、前記第3光放射を発するように構成されている。前記三次格子パラメータ調節層は、少なくとも前記第2三次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2三次アクティブ半導体部に対して4.39%と1.21%との間に含まれる三次格子パラメータにおける第1差分を有する
【0037】
光電子デバイスの一実施形態では、前記少なくとも1つの三次格子パラメータ調節層は、以下のサブ層のうちの少なくとも1つを含む。第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層:該第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層上に形成されて接触する前記第2三次アクティブ半導体部によって発せされ得る前記第3光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されている。第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層:該第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層上に形成されて接触する前記第2三次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第3光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されている。第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層:該第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層上に形成されて接触する前記第2三次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第3光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている。
【0038】
本発明はまた、複数の画素を備える光電子デバイスの製造方法の実施に、関する。前記複数の画素の形成は、各前記画素について、第1波長を実質的に有する第1光放射を発するように適合され且つ基板の支持面上に形成された少なくとも1つの一次発光ダイオードを含む、少なくとも1つの一次サブ画素を形成することからなる、第1フェーズの実施を含む。前記第1フェーズは、以下のステップを含む。ステップa):第1電極に電気的に
接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、前記基板の前記支持面に略垂直な第1方向に延びる長手軸に沿って延長された略ワイヤ形状を有し、前記基板の前記支持面に面する近位端とは反対側の先端を含む、少なくとも1つの第1一次半導体部を、前記基板の前記支持面上に形成する。ステップb):前記ステップa)で形成された少なくとも前
記第1一次半導体部の前記先端上に接触した、少なくとも1つの一次格子パラメータ調節層を、形成する。ステップc):前記ステップb)で形成された前記一次格子パラメータ
調節層からのエピタキシャル成長によって、前記一次格子パラメータ調節層上に配置されて接触した、第2一次アクティブ半導体部を、形成する。ステップd):第2電極に電気
的に接続され且つ前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、少なくとも前記第2一次アクティブ半導体部上に接触した、第3一次半導体部を、形成する。前記ステップc)で形成された前記第2一次アクティブ半導体部は、前記第1電極及び前記第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、前記第1光放射を発するように構成されている。前記ステップb)で形成された前記一次格子パラメータ調節層は、少なくとも前記ステップc)で形成された前記第2一次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2一次アクティブ半導体部に対して2.12%と0.93%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第1差分を有する。
【0039】
製造方法のいくつかの好ましいが非限定的な態様は、以下の通りである。
【0040】
本方法の一実施態様では、前記ステップb)は、以下のサブステップのうちの少なくとも1つを含む。サブステップb1):少なくとも1つの第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層の形成:該第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層上に前記ステップc)で形成されて接触する前記第2一次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第1光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されている。サブステップb2):少なくとも1つの第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層の形成:該
第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層上に前記ステップc)で形成されて接触する前記第2一次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第1光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されている。サブステップb3):少なくとも1つの第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層の形成:該第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層上に前記ステップc)で形成されて接触する前記第2一次アクティブ半導体部によって発せられる得る前記第1光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている。
【0041】
本方法の一実施態様では、前記複数の画素の形成は、各前記画素について、前記第1波長とは異なる第2波長を実質的に有する第2光放射を発するように適合され且つ前記基板の前記支持面上に形成された少なくとも1つの二次発光ダイオードを含む、少なくとも1つの二次サブ画素を形成することからなる、第2フェーズの実施を、前記第1フェーズと本質的に同時に、含む。前記第2フェーズは、以下のステップを含む。ステップe):第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、前記第1方向に延びる長手軸に沿って延長された略ワイヤ形状を有し、前記基板の前記支持面に面する近位端とは反対側の先端を含む、前記基板の前記支持面に略平行な面において前記第1一次半導体部に対してオフセットされた、第1二次半導体部を、前記基板の前記支持面に、前記ステップa)と同手法で同時に、形成する。ステップf):前記ステップe)で形成された少なくとも前記第1二次半導体部の前記先端上に接触した、少なくとも1つの二次格子パラメータ調節層を、形成する。ステップg):前記ステップf)で形成された前記二次
格子パラメータ調節層からのエピタキシャル成長によって、前記二次格子パラメータ調節層上に配置されて接触した、第2二次アクティブ半導体部を、前記ステップc)と同手法で同時に、形成する。ステップh):第2電極に電気的に接続され且つ前記第1ドーピン
グタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、少なくとも前記第2二次アクティブ半導体部上に接触した、第3二次半導体部を、形成する。前記ステップg)で形成された前記第2二次アクティブ半導体部は、前記第1電極及び前記第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、前記第2光放射を発するように構成されている。前記ステップf)で形成された前記二次格子パラメータ調節層は、少なくとも前記ステップg)で形成された前記第2二次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2二次アクティブ半導体部に対して3.51%と0.30%との間に含まれる二次格子パラメータにおける第1差分を有する。
【0042】
本方法の一実施態様では、前記ステップf)は、以下のサブステップのうちの少なくとも1つを含む。サブステップf1):少なくとも1つの第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層の形成:該第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層上に前記ステップg)で形成されて接触する前記第2二次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第2光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されており、組成及び厚みが前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層に類似しており、前記ステップb1)と同手法で同時に実行される。サブステップf2):少なくとも1つの第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層の形成:該第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層上に前記ステップg)で形成されて接触する前記第2二次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第2光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されており、組成及び厚みが前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層に類似しており、前記ステップb2)と同手法で同時に実行される。サブステップf3):少なくとも1つの第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層の形成:該第3性質の格子パラメー
タ調節二次サブ層上に前記ステップg)で形成されて接触する前記第2二次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第2光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されており、組成及び厚みが前記第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層に類似しており、前記ステップb3)と同手法で同時に実行される。
【0043】
本方法の一実施態様では、前記複数の画素の形成は、各前記画素について、前記第1波長及び前記第2波長とは異なる第3波長を実質的に有する第3光放射を発するように適合され且つ前記基板の前記支持面上に形成された少なくとも1つの三次発光ダイオードを含む、少なくとも1つの三次サブ画素を形成することからなる、第3フェーズの実施を、前記第1フェーズ及び前記第2フェーズと本質的に同時に、含む。前記第3フェーズは、以下のステップを含む。ステップi):第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、前記第1方向に延びる長手軸に沿って延長された略ワイヤ形状を有し、前記基板の前記支持面に面する近位端とは反対側の先端を含む、前記基板の前記支持面に略平行な面において前記第1一次半導体部に対して及び前記第1二次半導体部に対してオフセットされた、第1三次半導体部を、前記基板の前記支持面に、前記ステップa)及び前記ステップe)と同手法で同時に、形成する。ステップj):前記ステップi)で形成された少なくとも前記第1三次半導体部の前記先端上に接触した、少なくとも1つの三次格子パラメータ調節層を、形成する。ステップk):前記ステップj)で形成された
前記三次格子パラメータ調節層からのエピタキシャル成長によって、前記三次格子パラメータ調節層上に配置されて接触した、第2三次アクティブ半導体部を、前記ステップc)及び前記ステップg)と同手法で同時に、形成する。ステップl):第2電極に電気的に
接続され且つ前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、少なくとも前記第2三次アクティブ半導体部上に接触した、第3三次半導体部を、形成する。前記ステップk)で形成された前記第2三次アクティブ半導体部は、前記第1電極及び前記第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、前記第3光放射を発するように構成されている。前記ステップj)で形成された前記三次格子パラメータ調節層は、少なくとも前記ステップk)で形成された前記第2三次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2三次アクティブ半導体部に対して4.39%と1.21%との間に含まれる三次格子パラメータにおける第1差分を有する。
【0044】
本方法の一実施態様では、前記ステップj)は、以下のサブステップのうちの少なくとも1つを含む。サブステップj1):少なくとも1つの第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層の形成:該第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層上に前記ステップk)で形成されて接触する前記第2三次アクティブ半導体部によって発せされ得る前記第3光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されており、組成及び厚みが前記第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層及び前記第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層に類似しており、前記ステップb1)及び前記ステップf1)と同手法で同時に実行される。サブステップj2):少なくとも1つの第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層の形成:該第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層上に前記ステップk)で形成されて接触する前記第2三次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第3光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されており、組成及び厚みが前記第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層及び前記第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層に類似しており、前記ステップb2)及び前記ステップf2)と同手法で同時に実行される。サブステップj3):少なくとも1つの第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層の形成:該第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層上に前記
ステップk)で形成されて接触する前記第2三次アクティブ半導体部によって発せられ得る前記第3光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されており、組成及び厚みが前記第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層及び前記第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層に類似しており、前記ステップbc)及び前記ステップfc)と同手法で同時に実行される。
【0045】
本発明の他の態様、目的、利点及び特徴は、非限定的な例として提供され、添付の図面を参照してなされる、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読むことにより、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0046】
図1図1は、本発明の第1実施形態に係る「コア-シェル」タイプのアーキテクチャの発光ダイオードの概略断面図を表す。
図2図2は、本発明の第1実施形態に係る「軸」タイプの発光ダイオードの概略断面図を表す。
図3図3は、本発明の第2実施形態に係る「軸」タイプの発光ダイオードの概略断面図を表す。
図4図4は、本発明の第3実施形態に係る「軸」タイプの発光ダイオードの概略断面図を表す。
図5図5は、本発明の第4実施形態に係る「軸」タイプの発光ダイオードの概略断面図を表す。
図6図6は、一次発光ダイオードを含む一次サブ画素と、二次発光ダイオードを含む二次サブ画素と、三次発光ダイオードを含む三次サブ画素と、を断面で見た、本発明に係る製造方法のステップの概略図を表す。
図7図7は、一次発光ダイオードを含む一次サブ画素と、二次発光ダイオードを含む二次サブ画素と、三次発光ダイオードを含む三次サブ画素と、を断面で見た、本発明に係る製造方法の追加ステップの概略図を表す。
図8図8は、一次発光ダイオードを含む一次サブ画素と、二次発光ダイオードを含む二次サブ画素と、三次発光ダイオードを含む三次サブ画素と、を断面で見た、本発明に係る製造方法の別ステップの概略図を表す。
図9図9は、一次発光ダイオードを含む一次サブ画素と、二次発光ダイオードを含む二次サブ画素と、三次発光ダイオードを含む三次サブ画素と、を断面で見た、本発明に係る製造方法の付加的なステップの概略図を表す。
【発明を実施するための形態】
【0047】
図及び以下の説明において、同じ参照番号は、同一又は類似の要素を表す。さらに、異なる要素は、図の明確性を高めるために、スケールで表されていない。さらに、異なる実施形態及び変形例は、互いを排除するものではなく、一緒に組み合わされてもよい。
【0048】
以下の説明では、特に示されない限り、用語「実質的に」、「約」及び「範囲内」は、「10%以内」を意味する。
【0049】
専ら例示を目的とするため、いかなる限定もされないが、添付の図の各々は、いくつかの発光ダイオード111,121,131を含むアセンブリのみを、表す。しかしながら
、サブ画素11a,11b,11c毎の発光ダイオードの数及び画素の数は、決して限定されない。
【0050】
先ず、本発明は、第1波長を実質的に有する第1光放射を発するように適合され且つ基板101の支持面110上に形成された少なくとも1つの一次発光ダイオード111を含
む、少なくとも1つの一次サブ画素11aをそれぞれ含む複数の画素11を備える、光電子デバイス10に、関する。
【0051】
本発明の三次元発光ダイオードの配置のおかげで、特に対象とされる用途は、イメージディスプレイスクリーン又は画像投影装置の提供である。
【0052】
また、製造方法が、他の用途、特に、電磁放射の検出若しくは測定、又は他には光起電用途に関し得ることが、明らかである。
【0053】
光電子デバイス10は、様々な実施形態に共通の要素である、支持面110を有する基板101から出発して、得られる。
【0054】
基板101は、例えば、モノリシック層(図示せず)と、シード層又は導電性核形成層と呼ばれ得る下部電極層(図示せず)と、第1電気絶縁層(図示せず)と、のスタックからなる。当業者は、例えば、このような基板101を提供するための文献FR-A1-3053530を、参照し得る。
【0055】
基板101の支持面110は、例えば、上記第1電気絶縁層又は核形成層の露出面によって、形成される。
【0056】
モノリシック層は、ドープされた又はドープされていない半導体材料、例えば、Al又はシリコン又はゲルマニウムさえ、特にさらに単結晶シリコンから、形成され得る。また、サファイアから又はIII-V族半導体材料さえから、例えばGaNから、形成され得る。あるいは、シリコン・オン・インシュレータ・タイプの基板又は「SOI」でもよい。あるいは、モノリシック層は、電気絶縁材料内に形成され得る。
【0057】
下部電極層は、発光ダイオード部の成長のためのシード層として、機能し得る。下部電極層は、連続的でも不連続的でもよい。下部電極層を構成する材料は、元素の周期表のIV,V若しくはVI族からの遷移金属の窒化物、炭化物若しくはホウ化物、又はこれらの化合物の組合せであってもよい。例えば、下部電極層は、式Mgの下(式中、xは約3に等しく、yは約2に等しい)、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、ホウ素、窒化ホウ素、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、ハフニウム、窒化ハフニウム、ニオブ、窒化ニオブ、ジルコニウム、ホウ化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭化シリコン、窒化炭化タンタル、又は窒化マグネシウム、例えば、式Mgの下、窒化マグネシウムで、作られ得る。下部電極層は、ドープされ得て、成長することを意図した半導体素子と同じタイプの導電率であり、例えば1nmと200nmとの間に含まれる、好ましくは10nmと50nmとの間に含まれる、厚みを有する。下部電極層は、上記リストで言及された少なくとも1つの材料の、合金又はスタックからなり得る。
【0058】
上記第1電気絶縁層は、上記下部電極層を覆う第1中間絶縁層を、含んでもよい。それは、例えば様々な発光ダイオード111,121,131からのエピタキシャル成長を許可する成長マスクを、下部電極層の表面に局所的に出現する開口を通じて、形成する。上記第1電気絶縁層は、第1下部電極(図示せず)と第2上部電極(図示せず)との間に電気絶縁を提供することにも、関係する。第1中間絶縁層は、例えば、酸化シリコン(例えば、SiO若しくはSiON)又は窒化シリコン(例えば、Si若しくはSiN)、さらには酸窒化シリコン、酸化アルミニウム(例えば、Al)又は酸化ハフニウム(例えば、HfO)のような、少なくとも1つの誘電体から作られる。第1中間絶縁層の厚みは、5nmと1μmとの間に含まれてもよく、好ましくは20nmと500nmとの間に含まれてもよく、例えば約100nmでもよい。
【0059】
上記電気絶縁材料の第1層は、第1下部電極を覆い且つ第1下部電極と第2上部電極との間に電気絶縁を提供することに関係する、第2中間電気絶縁層(図示せず)を、さらに含んでもよい。また、上記第2電気中間絶縁層は、上記第1中間絶縁層によって形成される成長マスクを、覆い得る。第2中間絶縁層は、例えば、酸化シリコン(例えば、SiO)又は窒化シリコン(例えば、Si若しくはSiN)、さらには酸窒化シリコン、酸化アルミニウム(例えば、Al)、又は酸化ハフニウム(例えば、HfO)のような、成長マスクの誘電体と同一又は異なる誘電体から、作られ得る。第2中間絶縁層の厚みは、5nmと1μmとの間に含まれてもよく、好ましくは20nmと500nmとの間に含まれてもよく、例えば約100nmでもよい。
【0060】
第1波長を実質的に有する第1光放射を発するように適合された少なくとも1つの発光ダイオード111は、基板101上に形成される。各発光ダイオード111は、基板101の支持面110に対して略垂直な第1方向111aに延びる長手軸Aに沿って延長された、実質的にワイヤされた形状を、有する。
【0061】
各発光ダイオード111は、第1電極に電気的に接続された少なくとも1つの第1一次半導体部112を、含む。一般に、各発光ダイオードは、連続的であるか否かにかかわらず、基板(図示せず、シード層であってもよい)内に形成された第1下部電極に接続される。当業者は、フランス特許第3053530号を参照して、適切な下部電極を含む基板101を製造することができるであろう。第1一次半導体部112は、Nタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従って、ドープされる。第1一次半導体部112は、基板101の支持面110に略垂直な第1方向111aに延びる長手軸Aに沿って延長された略ワイヤ形状を、有する。したがって、第1一次半導体部112は、マイクロメートル又はナノメートルの寸法に従った、三次元形状である。好ましくは、第1一次半導体部112は、実質的にワイヤされた円錐形状又は円錐台形状を、有する。テキストでは、用語「3次元」又は「ワイヤされた」又は「円錐台」又は「円錐」は、同等である。第1一次半導体部112は、基板101の支持面110に面する、第1一次半導体部112の近位端とは反対側の先端112aを、含む。
【0062】
説明及び図において、実施形態は、ワイヤされた発光ダイオード111,121,131について、説明される。
【0063】
例として、第1一次半導体部112は、第1二次半導体部122及び第1三次半導体部132についても有効であるが、少なくとも部分的に、シリコン若しくはゲルマニウムなどのIV族半導体材料、又は他には主にIII-V族化合物、例えばIII-N化合物を含むものから、形成され得る。III族の例は、ガリウム、インジウム又はアルミニウムを、含む。化合物III-Nの例は、GaN、AlN、InGaN又はAlInGaNである。V族の他の元素は、例えば、リン、ヒ素又はアンチモンをも、使用され得る。一般に、化合物III-Vにおける元素は、異なるモル分率で、組み合わされ得る。第1一次半導体部112は、化合物II-VIを主に含む半導体材料から、無関係に形成され得ることに、留意されたい。ドーパントは、化合物III-Vの場合、II族のPタイプドーパント、例えばマグネシウム、亜鉛、カドミウム若しくは水銀、IV族のPタイプドーパント、例えば炭素、又はIV族のNタイプドーパント、例えばシリコン、ゲルマニウム、セレン、硫黄、テルビウム若しくはスズを含む群の中から、選択され得る。
【0064】
第1一次半導体部112の右側部分は、第1二次半導体部122及び第1三次半導体部132についても有効であるが、例えば、卵形、円形又は多角形の形状(例えば、正方形、長方形、三角形、六角形)のような、異なる形状を有し得る。
【0065】
一般に、発光ダイオード111,121,131を構成する様々な層又はサブ層は、例
えば、化学蒸着(CVD)、原子層堆積(ALD)、又は物理蒸着(PVD)のような、当業者の任意の技術によって得られ得るが、しかし好ましくはエピタキシー(例えば、MBE,MOVPE)によって得られ得る。
【0066】
図1及び図2に示されるように、各発光ダイオード111は、少なくとも第1一次半導体部112の先端112a上に配置されて接した、少なくとも1つの一次格子パラメータ調節層113を含む。
【0067】
図1及び図2に示されるように、各発光ダイオード111は、一次格子パラメータ調節層113からのエピタキシャル成長によって形成される、少なくとも第2一次アクティブ半導体部114を含む。この第2一次アクティブ半導体部114は、少なくとも一次格子パラメータ調節層113上に配置されて接触する。
【0068】
図1図2及び図9に示されるように、各発光ダイオード111は、第2電極に電気的に接続される、少なくとも1つの第3一次半導体部115を含む。この第3一次半導体部115は、第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従って、ドープされる。第3一次半導体部115は、少なくとも第2一次アクティブ半導体部114上に配置されて接触する。この第3一次半導体部115は、一例では、少なくとも1つのサブ画素からなる、少なくとも全ての一次及び二次並びに三次発光ダイオードについて、同一である。この第3一次半導体部115は、シリコン若しくはゲルマニウムなどのIV族半導体材料から、又は化合物III-V、例えば化合物III-Nを主に含むものから、形成され得る。III族の例は、ガリウム、インジウム又はアルミニウムを含む。化合物III-Nの例は、GaN,AlN,InGaN又はAlInGaNである。V族の他の元素、例えば、リン、ヒ素又はアンチモンをも使用され得る。一般に、化合物III-Vにおける元素は、異なるモル分率で組み合わされ得る。第1一次半導体部112が、化合物II-VIを主に含む半導体材料から無関係に形成され得ることに、留意されたい。ドーパントは、化合物III-Vの場合、II族のPタイプドーパント、例えばマグネシウム、亜鉛、カドミウム若しくは水銀、IV族のPタイプドーパント、例えば炭素、又はIV族のNタイプドーパント、例えばシリコン、ゲルマニウム、セレン、硫黄、テルビウム若しくはスズを含む群から、選択され得る。
【0069】
第2電極は、優先的に透明であり、一例では、ドープ酸化スズのような透明導電性酸化物、又はさらには金属電極層で覆われている若しくは部分的に覆われていないドープ酸化亜鉛で、形成され得る。
【0070】
第2一次アクティブ半導体部114は、第1電極及び第2電極の少なくとも1つに電力供給されるときに、上記第1光放射を発するように構成されている。発せられる色、換言すると、第2一次アクティブ半導体部114から発せられる波長は、特に、そのインジウム濃度に依存する。第2一次アクティブ半導体部114は、単一又は複数の量子井戸のような電荷キャリアを閉じ込めるための手段を、含み得る。それは、例えば、5~20nm(例えば8nm)及び1~15nm(例えば2.5nm)のそれぞれの厚みを有するGaN及びInGaNの層の交互からなる。GaN層は、例えばNタイプ又はPタイプで、ドープされ得る。別の例によれば、アクティブ層は、例えば10nmよりも大きな厚みを持つInGaNの単一層を、含み得る。
【0071】
一次格子パラメータ調節層113は、少なくとも第2一次アクティブ半導体部114とのインターフェースにおいて、第2一次アクティブ半導体部114に対して2.32%と0.93%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第1差分を有する。
【0072】
このように構成された一次格子パラメータ調節層113は、第2一次アクティブ半導体
部114のエピタキシャル成長のための基礎として機能することを可能にし、そのインジウム濃度は、第2一次アクティブ半導体部114に対する一次格子パラメータ調節層113の一次格子パラメータにおける第1差分によって、少なくとも部分的に決定される。このことは、特に、第2一次アクティブ半導体部114におけるインジウム濃度の変化は、上記第2一次アクティブ半導体部114の格子パラメータの変化を含む、という一般的な事実に起因する。したがって、第2一次アクティブ半導体部114のエピタキシャル形成中に、格子パラメータを有する原子種が一次格子パラメータ調節層113の格子パラメータから離れすぎると、直ぐに脱着するであろう。したがって、選択されたインジウム濃度を有する第2一次アクティブ半導体部114を形成する合金のみは、一次格子パラメータ調節層113上に、長年にわたる方法で、成長及び形成することができるであろう。
【0073】
有利には、このことは、一次発光ダイオード111の直径に対して独立して選択された波長を発する第2一次アクティブ半導体部114を得ることを、可能にする。
【0074】
有利には、また、このことは、同じ反応器において、異なるインジウム含有量を有し且つ従って異なる波長で発する第2アクティブ半導体部を、シングルフェーズで得ることを、可能にする。
【0075】
したがって、一例では、一次格子パラメータ調節層113は、インジウム比率が13%と20%との間に含まれる第2一次アクティブ半導体部114に対して2%と2.5%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する材料で、形成される。このようにして得られた第2一次アクティブ半導体部114は、440nmと500nmとの間に含まれ且つ略青色の光放射に対応する第1放射を発することができる。
【0076】
別の例では、一次格子パラメータ調節層113は、インジウム比率が20%と27%との間に含まれる第2一次アクティブ半導体部114に対して1.5%と2%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する材料で、形成される。この一次格子パラメータ調節層113からのエピタキシによって得られる第2一次アクティブ半導体部114は、500nmと570nmとの間に含まれ且つ略緑色の光放射に対応する放射を発するように適合されている。
【0077】
別の例では、一次格子パラメータ調節層113は、インジウム比率が27%から40%との間に含まれる第2一次アクティブ半導体部114に対して1%と1.5%との間に含まれる格子パラメータにおける差分有する材料内で、形成される。この一次格子パラメータ調節層113からのエピタキシによって得られる第2一次アクティブ半導体部114は、570nmと680nmとの間に含まれ且つ略赤色の光放射に対応する放射を発するするよう適合されている。
【0078】
一次格子パラメータ調節層113は、一例では、少なくとも第1一次アクティブ半導体部112とのインターフェースにおいて、第1一次半導体部112に対して1.07%と2.17%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第2差分を有し得る。この例では、1.07%の一次格子パラメータにおける第2差分は、GaNとAl0.1Ga0.9Nとの間の格子パラメータにおける差分に対応しており、2.17%の一次格子パラメータにおける第2差分は、GaNとln0.2Ga0.8Nとの間の格子パラメータにおける差分に対応している。このことは、第1一次半導体部112からの形成中に、一次格子パラメータ調節層113が欠陥を全く又はほとんど表さないように、有利であり得る。上で説明された第1及び第2一次格子パラメータ差分条件が共存するのを可能にするために、一次格子パラメータ調節層113に原子濃度勾配を作ることが、有利であり得る。したがって、一例では、一次格子パラメータ調節層113におけるガリウム又はアルミニウム又はインジウムの割合を、第1方向111aにおいて、及び第1一次半導体部112の
先端112aとは反対方向、すなわち先端112aから離れる傾向にある方向において、減少するように、変化させることができる。有利には、このことは、第1一次半導体部112から一次格子パラメータ調節層113を通って第2一次アクティブ半導体部114までの間の格子パラメータを、徐々に適合させることを、可能にする。したがって、ストレスは低減され、転位は回避される。
【0079】
このドキュメントでは、「一次」の概念は、所与の画素における第1サブ画素のみを示しており、この第1サブ画素は、第1色に従って発光するように意図されている。「二次」の概念は、画素における第2サブ画素のみを示しており、この第2サブ画素は、第1色とは異なる第2色に従って発光するように意図されている。「三次」の概念は、画素における第3サブ画素のみを示しており、この第3サブ画素は、第1色及び第2色とは異なる第3色に従って発光するように意図されている。換言すると、「一次」、「二次」及び「三次」という用語は、製造の順序又は異なるサブ画素間における重要性の順序についての概念を、誘導しない。
【0080】
図3に示される第2実施形態では、一次格子パラメータ調節層113は、少なくとも1つの第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113aを含む。第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113aは、当該第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113a上に形成されて接触する第2一次アクティブ半導体部114が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色である第1光放射を発することができるように、構成されている。
【0081】
一例では、第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113aは、少なくとも第1一次半導体部112とのインターフェースにおいて、第1一次半導体部112の格子パラメータに対して1.07%と0.65%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第3差分を有する。
【0082】
一例では、第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113aは、アルミニウム、ガリウム、インジウム及び窒素の第1合金を含み、特に、第1方向111a及び第1一次半導体部112の先端112aと反対の方向に減少するガリウム比率を含む。
【0083】
図4に示される第3実施形態では、一次格子パラメータ調節層113は、少なくとも1つの第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113bを含む。第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113bは、当該第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113b上に形成されて接触する第2一次アクティブ半導体部114によって発せられ得る第1光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されている。
【0084】
一例では、第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113bは、少なくとも第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113a上に配置されて接触している。第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113bは、少なくとも第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113aとのインターフェースにおいて、第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113aの格子パラメータに対して1.71%と3.22%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第4差分を有する。
【0085】
別の例では、第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113bは、ガリウム、インジウム及び窒素の第2合金を含み、特に、第1方向111a及び第1一次半導体部112の先端112aと反対の方向に減少するインジウム比率を含む。
【0086】
図5に示される第4実施形態では、一次格子パラメータ調節層113は、少なくとも1
つの第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層113cを含む。当該第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層113c上に形成されて接触する第2一次アクティブ半導体部114は、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色である第1光放射を発するように、好ましくはエピタキシによって適合されている。
【0087】
一例では、第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層113cは、少なくとも第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113b上に配置されて接触している。そして、第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層113cは、少なくとも第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113bとのインターフェースにおいて、第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113bの格子パラメータに対して1.25%と1.75%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第5差分を有する。
【0088】
別の例では、第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層113cは、ガリウム、インジウム及び窒素の第3合金を含む。
【0089】
第5実施形態では、各画素11は、第1波長とは異なる第2波長を実質的に有する第2光放射を発するように適合され且つ基板101の支持面110上に形成された少なくとも1つの二次発光ダイオード121を含む少なくとも1つの二次サブ画素11bを備える。
【0090】
各二次発光ダイオード121は、支持面110に略平行な面において第1一次半導体部112に対してオフセットされ、第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされ、第1方向111aに延びる長手軸Aに沿って延長された略ワイヤ形状を有し、基板101の支持面110に面する近位端とは反対側の先端122aを含む、少なくとも1つの第1二次半導体部122と、少なくとも第1二次半導体部122の先端122a上に配置されて接触した、少なくとも1つの二次格子パラメータ調節層123と、二次格子パラメータ調節層123からのエピタキシャル成長によって形成され、少なくとも二次格子パラメータ調節層123上に配置されて接触した、第2二次アクティブ半導体部124と、第2電極に電気的に接続され且つ第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、少なくとも第2二次アクティブ半導体部124上に配置されて接触した、第3二次半導体部125と、を備える。
【0091】
第2二次アクティブ半導体部124は、第1電極及び第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、上記第2光放射を発するように構成されている。
【0092】
二次格子パラメータ調節層123は、少なくとも第2二次アクティブ半導体部124とのインターフェースにおいて、第2二次アクティブ半導体部124に対して3.51%と0.30%との間に含まれる二次格子パラメータにおける第1差分を有する。
【0093】
図9に示される第6実施形態では、少なくとも1つの二次格子パラメータ調節層123は、以下のサブ層のうちの少なくとも1つを含む。第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層123a:当該第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層123a上に形成されて接触する第2二次アクティブ半導体部124によって発せられ得る前記第2光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されている。第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層123b:当該第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層123b上に形成されて接触する第2二次アクティブ半導体部124によって発せられ得る第2光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることよって略緑色になるように構成されてい
る。第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層123c:当該第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層123c上に形成されて接触する第2二次アクティブ半導体部124によって発せられ得る第2光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている。
【0094】
好ましくは、第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層123cは、第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層113cと同じ組成であり、及び/又は同時に形成される。
【0095】
好ましくは、第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層123aは、第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113aと同じ組成であり、及び/又は同時に形成される。
【0096】
好ましくは、第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層123bは、第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113bと同じ組成であり、及び/又は同時に形成される。
【0097】
図9に示される第7実施形態では、各画素11は、第1波長及び第2波長とは異なる第3波長を実質的に有する第3光放射を発するように適合され且つ基板101の支持面110上に形成された少なくとも1つの三次発光ダイオード131を含む少なくとも1つの三次サブ画素11cを備える。
【0098】
各三次発光ダイオード131は、支持面110に略平行な面において第1一次半導体部112に対して及び第1二次半導体部122に対してオフセットされ、第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされ、第1方向111aに延びる長手軸Aに沿って延長された略ワイヤ形状を有し、基板101の支持面110に面する近位端とは反対側の先端132aを含む、少なくとも1つの第1三次半導体部132と、少なくとも第1三次半導体部132の先端132a上に配置されて接触した、少なくとも1つの三次格子パラメータ調節層133と、三次格子パラメータ調節層133からのエピタキシャル成長によって形成され、少なくとも三次格子パラメータ調節層133上に配置されて接触した、第2三次アクティブ半導体部134と、第2電極に電気的に接続され且つ第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、少なくとも第2三次アクティブ半導体部134上に配置されて接触した、第3三次半導体部135と、を備える。
【0099】
この実施形態では、第2三次アクティブ半導体部134は、第1電極及び第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、上記第3光放射を発するように構成されている。
【0100】
この実施形態では、三次格子パラメータ調節層133は、少なくとも第2三次アクティブ半導体部134とのインターフェースにおいて、第2三次アクティブ半導体部134に対して4.39%と1.21%との間に含まれる三次格子パラメータにおける第1差分を有する。
【0101】
一例では、少なくとも1つの三次格子パラメータ調節層133は、以下のサブ層のうちの少なくとも1つを含む。第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層133a:当該第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層133a上に形成されて接触する第2三次アクティブ半導体部134によって発せされ得る第3光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されている。第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層133b:当該第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層133b上に形成されて接触する第2三次アクティブ半導体部134によって発せられ得る第3光放射が、500nmに
等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されている。第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層133c:当該第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層133c上に形成されて接触する第2三次アクティブ半導体部134によって発せられ得る第3光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている。
【0102】
好ましくは、第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層133cは、第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層113cと同じ組成であり、及び/又は同時に形成される。
【0103】
好ましくは、第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層133aは、第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113aと同じ組成であり、及び/又は同時に形成される。
【0104】
好ましくは、第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層133bは、第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113bと同じ組成であり、及び/又は同時に形成される。
【0105】
予め説明されたように、一次、二次及び三次の発光ダイオード111,121,131で得られる光電子デバイス10は、光コンバータを使用することなく、異なる色の発光ダイオードを得ることを有利に可能にし、より安価である。
【0106】
有利には、このことは、より大きな直径を持つ発光ダイオードを得て、従って、特に青色発光ダイオードについて、光強度を改善することを、可能にする。
【0107】
別の利点は、異なる発光ダイオードに対して異なる性質の異なる調節層が使用される場合に、複数のアクティブ層組成物を製造するために、単一のアクティブ層成長ステップが使用され得るという、事実から生じる。
【0108】
本発明はまた、光電子デバイス10を製造するための方法をカバーしており、そのいくつかのステップは、図6~9に示されている。
【0109】
複数の画素11を備える光電子デバイス10において、上記複数の画素11の形成は、各画素11について、第1波長を実質的に有する第1光放射を発するように適合され且つ基板101の支持面110上に形成された少なくとも1つの一次発光ダイオード111を含む、少なくとも1つの一次サブ画素11aを形成することからなる、第1フェーズの実施を含む。
【0110】
第1フェーズは、以下のステップを含み。ステップa):第1電極に電気的に接続され
且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、基板101の支持面110に略垂直な第1方向111aに延びる長手軸Aに沿って延長された略ワイヤ形状を有し、基板101の支持面110に面する近位端とは反対側の先端112aを含む、少なくとも1つの第1一次半導体部112を、基板101の支持面110上に形成する。ステップb):ステップa)
で形成された少なくとも第1一次半導体部112の先端112a上に接触した、少なくとも1つの一次格子パラメータ調節層113を、形成する。ステップc):ステップb)で
形成された一次格子パラメータ調節層113からのエピタキシャル成長によって、一次格子パラメータ調節層113上に配置されて接触した、第2一次アクティブ半導体部114を、形成する。ステップd):第2電極に電気的に接続され且つ第1ドーピングタイプと
は反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、少なくとも第2一次アクティブ半導体部114上に接触した、第3一次半導体部115を、形成する。
【0111】
ステップc)で形成された第2一次アクティブ半導体部114は、第1電極及び第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、上記第1光放射を発するように構成されている。
【0112】
ステップb)で形成された一次格子パラメータ調節層113は、少なくともステップc)で形成された第2一次アクティブ半導体部114とのインターフェースにおいて、第2一次アクティブ半導体部114に対して2.12%と0.93%との間に含まれる一次格子パラメータにおける第1差分を有する。
【0113】
一例では、ステップb)は、以下のサブステップのうちの少なくとも1つを含む。サブステップb1):少なくとも1つの第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113aの形成:当該第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113a上にステップc)で形成されて接触する第2一次アクティブ半導体部114によって発せられ得る第1光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されている。サブステップb2):少なくとも1つの第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113bの形成:当該第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113b上にステップc)で形成されて接触する第2一次アクティブ半導体部114によって発せられ得る第1光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されている。サブステップb3):少なくとも1つの第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層113cの形成:当該第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層113c上に前記ステップc)で形成されて接触する第2一次アクティブ半導体部114によって発せられる得る第1光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている。
【0114】
別の例では、上記複数の画素11の形成は、各画素11について、第1波長とは異なる第2波長を実質的に有する第2光放射を発するように適合され且つ基板101の支持面110上に形成された少なくとも1つの二次発光ダイオード121を含む、少なくとも1つの二次サブ画素11bを形成することからなる、第2フェーズの実施を、第1フェーズと本質的に同時に、含む。
【0115】
第2フェーズは、以下のステップを含む。ステップe):第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、第1方向111aに延びる長手軸Aに沿って延長された略ワイヤ形状を有し、基板101の支持面110に面する近位端とは反対側の先端122aを含む、基板101の支持面110に略平行な面において第1一次半導体部112に対してオフセットされた、第1二次半導体部122を、基板101の支持面110に、ステップa)と同手法で同時に、形成する。ステップf):ステップe)で形成された少なくとも第1二次半導体部122の先端122a上に接触した、少なくとも1つの二次格子パラメータ調節層123を、形成する。ステップg):ステップf)で形成され
た二次格子パラメータ調節層123からのエピタキシャル成長によって、二次格子パラメータ調節層123上に配置されて接触した、第2二次アクティブ半導体部124を、ステップc)と同手法で同時に、形成する。ステップh):第2電極に電気的に接続され且つ
第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、少なくとも第2二次アクティブ半導体部124上に接触した、第3二次半導体部125を、形成する。
【0116】
ステップg)で形成された第2二次アクティブ半導体部124は、第1電極及び第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、上記第2光放射を発するように構成
されている。
【0117】
ステップf)で形成された二次格子パラメータ調節層123は、少なくともステップg)で形成された第2二次アクティブ半導体部124とのインターフェースにおいて、第2二次アクティブ半導体部124に対して3.51%と0.30%との間に含まれる二次格子パラメータにおける第1差分を有する。
【0118】
一例では、ステップf)は、以下のサブステップのうちの少なくとも1つを含む。サブステップf1):少なくとも1つの第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層123aの形成:当該第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層123a上にステップg)で形成されて接触する第2二次アクティブ半導体部124によって発せられ得る第2光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されており、組成及び厚みが第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113aに類似しており、ステップb1)と同手法で同時に実行される。サブステップf2):少なくとも1つの第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層123bの形成:当該第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層123b上にステップg)で形成されて接触する第2二次アクティブ半導体部124によって発せられ得る第2光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されており、組成及び厚みが第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113bに類似しており、ステップb2)と同手法で同時に実行される。サブステップf3):少なくとも1つの第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層123cの形成:当該第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層123c上にステップg)で形成されて接触する第2二次アクティブ半導体部124によって発せられ得る第2光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されており、組成及び厚みが第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層113cに類似しており、ステップb3)と同手法で同時に実行される。
【0119】
別の例では、上記複数の画素11の形成は、各画素11について、第1波長及び第2波長とは異なる第3波長を実質的に有する第3光放射を発するように適合され且つ基板101の支持面110上に形成された少なくとも1つの三次発光ダイオード131を含む、少なくとも1つの三次サブ画素11cを形成することからなる、第3フェーズの実施を、第1フェーズ及び第2フェーズと本質的に同時に、含む。
【0120】
第3フェーズは、以下のステップを含む。ステップi):第1電極に電気的に接続され且つNタイプドーピング及びPタイプドーピングのうちから選択される第1ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、第1方向111aに延びる長手軸Aに沿って延長された略ワイヤ形状を有し、基板101の支持面110に面する近位端とは反対側の先端132aを含む、基板101の支持面110に略平行な面において第1一次半導体部112に対して及び第1二次半導体部122に対してオフセットされた、第1三次半導体部132を、基板101の支持面110に、ステップa)及びステップe)と同手法で同時に、形成する。ステップj):ステップi)で形成された少なくとも第1三次半導体部132の先端132a上に接触した、少なくとも1つの三次格子パラメータ調節層133を、形成する。ステップk):ステップj)で形成された三次格子パラメータ調節層13
3からのエピタキシャル成長によって、三次格子パラメータ調節層133上に配置されて接触した、第2三次アクティブ半導体部134を、ステップc及びステップgと同手法で同時に、形成する。ステップl):第2電極に電気的に接続され且つ第1ドーピングタイ
プとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされることを意図して、少なくとも第2三次アクティブ半導体部134上に接触した、第3三次半導体部135を、形成する。
【0121】
この例では、ステップk)で形成された第2三次アクティブ半導体部134は、第1電極及び第2電極のうちの少なくとも1つに電力供給されるときに、上記第3光放射を発するように構成されている。
【0122】
さらに、ステップj)で形成された三次格子パラメータ調節層133は、少なくともステップk)で形成された第2三次アクティブ半導体部134とのインターフェースにおいて、第2三次アクティブ半導体部134に対して4.39%と1.21%との間に含まれる三次格子パラメータにおける第1差分を有する。

補足的な実施形態では、ステップj)は、以下のサブステップのうちの少なくとも1つを含む。サブステップj1):少なくとも1つの第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層133aの形成:当該第1性質の格子パラメータ調節三次サブ層133a上にステップk)で形成されて接触する第2三次アクティブ半導体部134によって発せされ得る第3光放射が、440nmに等しい第1最小値と500nmに等しい第1最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成されており、組成及び厚みが第1性質の格子パラメータ調節一次サブ層113a及び第1性質の格子パラメータ調節二次サブ層123aに類似しており、ステップb1)及びステップf1)と同手法で同時に実行される。サブステップj2):少なくとも1つの第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層133bの形成:当該第2性質の格子パラメータ調節三次サブ層133b上にステップk)で形成されて接触する第2三次アクティブ半導体部134によって発せられ得る第3光放射が、500nmに等しい第2最小値と570nmに等しい第2最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略緑色になるように構成されており、組成及び厚みが第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113b及び第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層123bに類似しており、ステップb2)及びステップf2)と同手法で同時に実行される。サブステップj3):少なくとも1つの第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層133cの形成:当該第3性質の格子パラメータ調節三次サブ層133c上に前記ステップk)で形成されて接触する第2三次アクティブ半導体部134によって発せられ得る第3光放射が、570nmに等しい第3最小値と680nmに等しい第3最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されており、組成及び厚みが第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層113c及び第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層123cに類似しており、ステップbc)及びステップfc)と同手法で同時に実行される。
【0123】
ステップc)を実行する前に、第3性質の格子パラメータ調節一次サブ層113c及び第2性質の格子パラメータ調節一次サブ層113bのエッチング操作を実行することが、必要であり得る。エッチングは、例えば、プラズマによって、又はウェットプロセスによって、又はさらには機械的-化学的研磨を使用することによって、実行され得る。
【0124】
同様に、ステップg)を実行する前に、第2性質の格子パラメータ調節二次サブ層123bを露出させるために、第3性質の格子パラメータ調節二次サブ層123cをエッチングするための操作を実行することが、必要であり得る。エッチングは、例えば、プラズマによって、又はウェットプロセスによって、又はさらには機械的-化学的研磨を使用することによって、実行され得る。
【0125】
示された図は、軸又は「コア-シェル」タイプの構造を示しており、本発明は、2つのタイプの発光ダイオード構造に、無関係に関し得る。
【0126】
第1及び第2電極は、意図的に表されておらず、当業者は、それらを製造するために、彼の知識を使用することができるであろう。
【0127】
もちろん、本発明は、表された及び上で説明された実施形態に限定されるものではなく、しかし逆に、それらの全ての変形例及び組合せカバーする。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
【手続補正書】
【提出日】2024-08-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の支持面上に形成された少なくとも1つの一次発光ダイオードを含む一次サブ画素と、少なくとも1つの二次発光ダイオードを含む二次サブ画素とを備えた、光電子デバイスであって、
記一次発光ダイオードは
第1ドーピングタイプに従ってドープされた、前記支持面から延びる一般的なワイヤ形状を有する第1一次半導体部と
少なくとも一部が前記第1一次半導体部の上端面と接触して配置された一次格子パラメータ調節層と
前記一次格子パラメータ調節層からエピタキシャル成長した第2一次アクティブ半導体部と
前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、前記第2一次アクティブ半導体部の上に接触して配置された第3一次半導体部と、を備え、
前記二次発光ダイオードは、
第1ドーピングタイプに従ってドープされ、前記支持面から延びる一般的なワイヤ形状を有する第1二次半導体部と、
少なくとも一部が前記第1二次半導体部の上端面と接触して配置された二次格子パラメータ調節層と、
前記二次格子パラメータ調節層からエピタキシャル成長した第2二次アクティブ半導体部と、
第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、前記第2二次アクティブ半導体部の上に接触して配置された第3二次半導体部と、を備え、
前記一次格子パラメータ調節層及び前記二次格子パラメータ調節層のそれぞれは、順次積層された第1サブ層及び第2サブ層を含み、前記第2一次アクティブ半導体部は前記一次格子パラメータ調節層の前記第1サブ層と接触し、前記第2二次アクティブ半導体部は前記二次格子パラメータ調節層の前記第2サブ層と接触する、光電子デバイス。
【請求項2】
前記第1サブ層は、少なくとも前記第2一次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2一次アクティブ半導体部に対して2.12%と0.93%との間の格子パラメータにおける差分を有し、
前記第2サブ層は、少なくとも前記第2二次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2二次アクティブ半導体部に対して3.51%と0.30%との間の格子パラメータにおける差分を有する、請求項1に記載の光電子デバイス。
【請求項3】
前記第2一次アクティブ半導体部によって発せられ得る光放射が、440nmに等しい最小値と500nmに等しい最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成され
前記第2二次アクティブ半導体部によって発せられ得る光放射が、500nmに等しい最小値と570nmに等しい最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることよって略緑色になるように構成されている、請求項1又は2に記載の光電子デバイス。
【請求項4】
前記第1サブ層は、少なくとも前記第1一次半導体部及び前記第1二次半導体部とのインターフェースにおいて、前記第1一次半導体部及び前記第1二次半導体部の格子パラメータに対して1.07%と2.17%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有し、
前記第2サブ層は、前記第1サブ層とのインターフェースにおいて、前記第1サブ層の格子パラメータに対して、1.71%と3.22%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項5】
前記一次格子パラメータ調節層及び前記二次格子パラメータ調節層は、アルミニウム、ガリウム、インジウム及び窒素の第1合金を含み、前記第1一次半導体部、前記第1二次半導体部側からガリウム比率が減少する、請求項1~4のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項6】
前記基板の支持面上に形成された、少なくとも1つの三次発光ダイオードを含む三次サブ画素をさらに備え、
前記三次発光ダイオードは、
第1ドーピングタイプに従ってドープされた、前記支持面から延びる一般的なワイヤ形状を有する第1三次半導体部と、
少なくとも一部が前記第1三次半導体部の上端面と接触して配置された三次格子パラメータ調節層と、
前記三次格子パラメータ調節層からエピタキシャル成長した第2三次アクティブ半導体部と、
第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、前記第2三次アクティブ半導体部の上に接触して配置された第3三次半導体部と、を備え、
前記三次格子パラメータ調節層は、順次積層された前記第1サブ層、前記第2サブ層及び第3サブ層を含み、前記第2三次アクティブ半導体部は前記三次格子パラメータ調節層の前記第3サブ層と接触する、請求項1~5のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項7】
前記第3サブ層は、少なくとも前記第2三次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2三次アクティブ半導体部に対して4.39%と1.21%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する、請求項6に記載の光電子デバイス。
【請求項8】
前記第2三次アクティブ半導体部によって発せられ得る光放射が、570nmに等しい最小値と680nmに等しい最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている、請求項6又は7に記載の光電子デバイス。
【請求項9】
前記第3サブ層は、前記第2サブ層とのインターフェースにおいて、前記第2サブ層の格子パラメータに対して、1.25%と1.75%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する、請求項6~8のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項10】
前記三次格子パラメータ調節層は、アルミニウム、ガリウム、インジウム及び窒素の第1合金を含み、前記第1三次半導体部側からガリウム比率が減少する、請求項6~9のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項11】
基板の支持面上に形成された、少なくとも1つの一次発光ダイオードを含む一次サブ画素と、少なくとも1つの二次発光ダイオードを含む二次サブ画素とを備えた、光電子デバイスの製造方法であって、
第1ドーピングタイプに従ってドープされた、前記基板の前記支持面から延びる一般的なワイヤ形状を有する第1一次半導体部及び第1二次半導体部を形成する第1半導体部形成ステップと、
前記第1一次半導体部及び前記第1二次半導体部の上に、第1サブ層及び第2サブ層を順次積層する格子パラメータ調節層形成層の形成ステップと、
前記第2サブ層を選択的に除去して、前記第1一次半導体部の上端面の上に前記第1サブ層が露出した一次格子パラメータ調節層を形成するステップと、
前記第1一次半導体部の上に形成された前記一次格子パラメータ調節層の上に第2一次アクティブ半導体部をエピタキシャル成長するステップと、
前記第1二次半導体部の上に形成された前記第1サブ層及び前記第2サブ層が積層された二次格子パラメータ調節層の上に第2二次アクティブ半導体部をエピタキシャル成長するステップとを備えている、光電子デバイスの製造方法法。
【請求項12】
前記第1サブ層は、少なくとも前記第2一次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2一次アクティブ半導体部に対して2.12%と0.93%との間の格子パラメータにおける差分を有し、
前記第2サブ層は、少なくとも前記第2二次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2二次アクティブ半導体部に対して3.51%と0.30%との間の格子パラメータにおける差分を有する、請求項11に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項13】
前記第2一次アクティブ半導体部によって発せられ得る光放射が、440nmに等しい最小値と500nmに等しい最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように前記第2一次アクティブ半導体部を形成し、
前記第2二次アクティブ半導体部によって発せられ得る光放射が、500nmに等しい最小値と570nmに等しい最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることよって略緑色になるように戦記第2二次アクティブ半導体部を形成する、請求項11又は12に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項14】
前記第1サブ層は、少なくとも前記第1一次半導体部及び前記第1二次半導体部とのインターフェースにおいて、前記第1一次半導体部及び前記第1二次半導体部の格子パラメータに対して1.07%と2.17%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有し、
前記第2サブ層は、前記第1サブ層とのインターフェースにおいて、前記第1サブ層の格子パラメータに対して、1.71%と3.22%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する、請求項11~13のいずれか1項に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項15】
前記光電子デバイスは、少なくとも1つの三次発光ダイオードを含む三次サブ画素を備え、
前記第1半導体部形成ステップにおいて、前記基板の前記支持面から延びる一般的なワイヤ形状を有する第1三次半導体部を形成し、
前記格子パラメータ調節層形成層の形成するステップにおいて、前記第2サブ層の上に第3サブ層を積層し、
前記一次格子パラメータ調節層を形成するステップよりも前に、前記第3サブ層を選択的に除去して、前記第1一次半導体部及び前記第1二次半導体部の上端面の上に前記第2サブ層が露出した二次格子パラメータ調節層を形成するステップを備え、
前記第1三次半導体部の上に形成された前記第1サブ層、前記第2サブ層及び前記第3サブ層が積層された三次格子パラメータ調節層の上に第2三次アクティブ半導体部をエピタキシャル成長するステップを備えている、請求項11~14のいずれか1項に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項16】
前記第3サブ層は、少なくとも前記第2三次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2三次アクティブ半導体部に対して4.39%と1.21%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する、請求項15に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項17】
前記第2三次アクティブ半導体部によって発せられ得る光放射が、570nmに等しい最小値と680nmに等しい最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように前記第2三次アクティブ半導体部を形成する、請求項15又は16に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項18】
前記第3サブ層は、前記第2サブ層とのインターフェースにおいて、前記第2サブ層の格子パラメータに対して、1.25%と1.75%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する、請求項15~17のいずれか1項に記載の光電子デバイスの製造方法。
【手続補正書】
【提出日】2024-09-12
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の支持面上に形成された、少なくとも1つの一次発光ダイオードを含む一次サブ画素と、少なくとも1つの二次発光ダイオードを含む二次サブ画素とを備えた、光電子デバイスであって、
前記一次発光ダイオードは、
第1ドーピングタイプに従ってドープされた、前記支持面から延びる一般的なワイヤ形状を有する第1一次半導体部と、
少なくとも一部が前記第1一次半導体部の上端面及び側面と接触して配置された一次格子パラメータ調節層と、
前記一次格子パラメータ調節層からエピタキシャル成長した第2一次アクティブ半導体部と、
前記第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、前記第2一次アクティブ半導体部の上に接触して配置された第3一次半導体部と、を備え、
前記二次発光ダイオードは、
第1ドーピングタイプに従ってドープされ、前記支持面から延びる一般的なワイヤ形状を有する第1二次半導体部と、
少なくとも一部が前記第1二次半導体部の上端面及び側面と接触して配置された二次格子パラメータ調節層と、
前記二次格子パラメータ調節層からエピタキシャル成長した第2二次アクティブ半導体部と、
第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、前記第2二次アクティブ半導体部の上に接触して配置された第3二次半導体部と、を備え、
前記一次格子パラメータ調節層及び前記二次格子パラメータ調節層のそれぞれは少なくとも、順次積層された第1サブ層及び第2サブ層を含み、前記第2一次アクティブ半導体部は前記一次格子パラメータ調節層の前記第1サブ層と接触し、前記第2二次アクティブ半導体部は前記二次格子パラメータ調節層の前記第2サブ層と接触する、光電子デバイス。
【請求項2】
前記第2一次アクティブ半導体部は、前記一次格子パラメータ調節層の前記第1サブ層の上端面と接触し、
前記第2二次アクティブ半導体部は、前記二次格子パラメータ調節層の前記第1サブ層と接触していない、請求項1に記載の光電子デバイス。
【請求項3】
前記第1一次半導体部と前記第1二次半導体部とは、同一の組成である請求項1又は2に記載の光電子デバイス。
【請求項4】
前記第1サブ層は、少なくとも前記第2一次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2一次アクティブ半導体部に対して2.12%と0.93%との間の格子パラメータにおける差分を有し、
前記第2サブ層は、少なくとも前記第2二次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2二次アクティブ半導体部に対して3.51%と0.30%との間の格子パラメータにおける差分を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項5】
前記第2一次アクティブ半導体部によって発せられ得る光放射が、440nmに等しい最小値と500nmに等しい最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように構成され
前記第2二次アクティブ半導体部によって発せられ得る光放射が、500nmに等しい最小値と570nmに等しい最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることよって略緑色になるように構成されている、請求項1~4のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項6】
前記第1サブ層は、少なくとも前記第1一次半導体部及び前記第1二次半導体部とのインターフェースにおいて、前記第1一次半導体部及び前記第1二次半導体部の格子パラメータに対して1.07%と2.17%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有し、
前記第2サブ層は、前記第1サブ層とのインターフェースにおいて、前記第1サブ層の格子パラメータに対して、1.71%と3.22%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項7】
前記一次格子パラメータ調節層及び前記二次格子パラメータ調節層は、アルミニウム、ガリウム、インジウム及び窒素の第1合金を含み、前記第1一次半導体部、前記第1二次半導体部側からガリウム比率が減少する、請求項1~6のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項8】
前記基板の支持面上に形成された、少なくとも1つの三次発光ダイオードを含む三次サブ画素をさらに備え、
前記三次発光ダイオードは、
第1ドーピングタイプに従ってドープされた、前記支持面から延びる一般的なワイヤ形状を有する第1三次半導体部と、
少なくとも一部が前記第1三次半導体部の上端面及び側面と接触して配置された三次格子パラメータ調節層と、
前記三次格子パラメータ調節層からエピタキシャル成長した第2三次アクティブ半導体部と、
第1ドーピングタイプとは反対の第2ドーピングタイプに従ってドープされ、前記第2三次アクティブ半導体部の上に接触して配置された第3三次半導体部と、を備え、
前記三次格子パラメータ調節層は、順次積層された前記第1サブ層、前記第2サブ層及び第3サブ層を含み、前記第2三次アクティブ半導体部は前記三次格子パラメータ調節層の前記第3サブ層と接触する、請求項1~7のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項9】
前記第2三次アクティブ半導体部は、前記三次格子パラメータ調節層の前記第1サブ層及び前記第2サブ層と接触していない、請求項8に記載の光電子デバイス。
【請求項10】
前記第3サブ層は、少なくとも前記第2三次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2三次アクティブ半導体部に対して4.39%と1.21%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する、請求項8又は9に記載の光電子デバイス。
【請求項11】
前記第2三次アクティブ半導体部によって発せられ得る光放射が、570nmに等しい最小値と680nmに等しい最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように構成されている、請求項8~10のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項12】
前記第3サブ層は、前記第2サブ層とのインターフェースにおいて、前記第2サブ層の格子パラメータに対して、1.25%と1.75%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する、請求項8~11のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項13】
前記三次格子パラメータ調節層は、アルミニウム、ガリウム、インジウム及び窒素の第1合金を含み、前記第1三次半導体部側からガリウム比率が減少する、請求項8~12のいずれか1項に記載の光電子デバイス。
【請求項14】
基板の支持面上に形成された、少なくとも1つの一次発光ダイオードを含む一次サブ画素と、少なくとも1つの二次発光ダイオードを含む二次サブ画素とを備えた、光電子デバイスの製造方法であって、
第1ドーピングタイプに従ってドープされた、前記基板の前記支持面から延びる一般的なワイヤ形状を有する第1一次半導体部及び第1二次半導体部を含む半導体部を形成するステップと、
前記第1一次半導体部及び前記第1二次半導体部の上に、それぞれ一次格子パラメータ調節層及び二次格子パラメータ調節層を含む格子パラメータ調節層を形成するステップであって、少なくとも前記第1一次半導体部及び第1二次半導体部の上端面の上に、少なくとも第1サブ層及び第2サブ層を順次積層し、前記第1一次半導体部において前記第2サブ層の少なくとも上端部を選択的に除去して、上端面に前記第1サブ層の上端面が露出した、前記一次格子パラメータ調節層を形成するステップと、
少なくとも前記第1一次半導体部の上に形成された前記一次格子パラメータ調節層の露出した前記第1サブ層からエピタキシャル成長して第2一次アクティブ半導体部を形成するステップと、
前記第1二次半導体部の上に形成された前記第1サブ層及び前記第2サブ層が積層された二次格子パラメータ調節層からエピタキシャル成長して第2二次アクティブ半導体部を形成するステップとを備えている、光電子デバイスの製造方法法。
【請求項15】
前記一次格子パラメータ調節層の前記第1サブ層と、前記二次格子パラメータ調節層の前記第1サブ層とは同時に形成され、
前記一次格子パラメータ調節層の前記第2サブ層と、前記二次格子パラメータ調節層の前記第2サブ層とは同時に形成される、請求項14に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項16】
前記第1サブ層は、少なくとも前記第2一次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2一次アクティブ半導体部に対して2.12%と0.93%との間の格子パラメータにおける差分を有し、
前記第2サブ層は、少なくとも前記第2二次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2二次アクティブ半導体部に対して3.51%と0.30%との間の格子パラメータにおける差分を有する、請求項14及び15に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項17】
前記第2一次アクティブ半導体部によって発せられ得る光放射が、440nmに等しい最小値と500nmに等しい最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略青色になるように前記第2一次アクティブ半導体部を形成し、
前記第2二次アクティブ半導体部によって発せられ得る光放射が、500nmに等しい最小値と570nmに等しい最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることよって略緑色になるように戦記第2二次アクティブ半導体部を形成する、請求項14~16のいずれか1項に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項18】
前記第1サブ層は、少なくとも前記第1一次半導体部及び前記第1二次半導体部とのインターフェースにおいて、前記第1一次半導体部及び前記第1二次半導体部の格子パラメータに対して1.07%と2.17%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有し、
前記第2サブ層は、前記第1サブ層とのインターフェースにおいて、前記第1サブ層の格子パラメータに対して、1.71%と3.22%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する、請求項14~17のいずれか1項に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項19】
前記光電子デバイスは、少なくとも1つの三次発光ダイオードを含む三次サブ画素を備え、
前記半導体部を形成するステップにおいて、前記基板の前記支持面から延びる一般的なワイヤ形状を有する第1三次半導体部を形成し、
前記格子パラメータ調節層を形成するステップにおいて、前記第2サブ層の上に第3サブ層を積層し、前記第1一次半導体部において前記第2サブ層の少なくとも上端部を選択的に除去する前に、前記第1一次半導体部において前記第3サブ層の少なくとも上端部を選択的に除去し、前記第2二次アクティブ半導体部を形成する前に、前記第1二次半導体部において前記第3サブ層の少なくとも上端部を選択的に除去して、前記第1三次半導体部の上に三次格子パラメータ調節層を形成し
前記第1三次半導体部の上端に形成された前記第1サブ層、前記第2サブ層及び前記第3サブ層が積層された三次格子パラメータ調節層からエピタキシャル成長して第2三次アクティブ半導体部を形成するステップをさらに備えている、請求項14~18のいずれか1項に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項20】
前記一次格子パラメータ調節層の前記第1サブ層と、前記二次格子パラメータ調節層の前記第1サブ層とは同時に形成され、
前記一次格子パラメータ調節層の前記第2サブ層と、前記二次格子パラメータ調節層の前記第2サブ層とは同時に形成され、
前記一次格子パラメータ調節層の前記第3サブ層と、前記二次格子パラメータ調節層の前記第3サブ層と、前記三次格子パラメータ調節層の前記第3サブ層とは同時に形成される、請求項19に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項21】
前記第3サブ層は、少なくとも前記第2三次アクティブ半導体部とのインターフェースにおいて、前記第2三次アクティブ半導体部に対して4.39%と1.21%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する、請求項19又は20に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項22】
前記第2三次アクティブ半導体部によって発せられ得る光放射が、570nmに等しい最小値と680nmに等しい最大値との間に含まれる波長を本質的に有する光線からなることによって略赤色になるように前記第2三次アクティブ半導体部を形成する、請求項19~21のいずれか1項に記載の光電子デバイスの製造方法。
【請求項23】
前記第3サブ層は、前記第2サブ層とのインターフェースにおいて、前記第2サブ層の格子パラメータに対して、1.25%と1.75%との間に含まれる格子パラメータにおける差分を有する、請求項19~22のいずれか1項に記載の光電子デバイスの製造方法。