特許 7208961 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】

(24)【登録日】2023-01-11

(45)【発行日】2023-01-19

(54)【発明の名称】発光ダイオード

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/02 20100101AFI20230112BHJP

   H01L 33/22 20100101ALI20230112BHJP

   H01L 33/48 20100101ALI20230112BHJP

【ＦＩ】

H01L33/02

H01L33/22

H01L33/48

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020183485

(22)【出願日】2020-11-02

(65)【公開番号】P2022003678

(43)【公開日】2022-01-11

【審査請求日】2020-11-02

(31)【優先権主張番号】109121380

(32)【優先日】2020-06-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】310014779

【氏名又は名称】隆達電子股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100194881

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 俊弘

(72)【発明者】

【氏名】郭修邑

(72)【発明者】

【氏名】許國翊

【審査官】村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０８８５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２３３６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５０４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５６６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５３４５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２０５４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１２８２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１１０８９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１１１６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１７７３７３６（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０１４１１（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】

能動層と、
それぞれ前記能動層の対向する両側に配置される第１型半導体層及び第２型半導体層と、
前記第１型半導体層に設けられる第１の接触パッドと、
前記第２型半導体層に設けられる第２の接触パッドと、
前記第２型半導体層に配置され、捕捉面として、パターン化された外面を有し、かつ、有機材料を含む捕捉層であって、レーザーにより解離可能な材料を含む捕捉層であって、前記捕捉層の上面がレーザーにより破壊された面である捕捉層と、
を含むものであって、
前記第１の接触パッドと前記第２の接触パッドの両方が、前記第２型半導体層の一方側に配置されており、かつ、
前記捕捉層が、前記第１の接触パッドと前記第２の接触パッドが配置されている側と反対側である前記第２型半導体層の他方側に配置されており、かつ、
前記捕捉層が、前記第２型半導体層の前記一方側と前記他方側との間に連結された前記第２型半導体層の側面には配置されていない発光ダイオード。

【請求項2】

前記捕捉層は、前記能動層の発する光により透過されることができる請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項3】

前記有機材料は、ベンゾシクロブテンを含む請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項4】

前記捕捉層は、感光性高分子材料を含む請求項１～３の何れか１項に記載の発光ダイオード。

【請求項5】

前記第２型半導体層は、粗面化された上面を含む請求項１～３の何れか１項に記載の発光ダイオード。

【請求項6】

前記パターン化された外面は、規則的なパターン化された表面である請求項１～３の何れか１項に記載の発光ダイオード。

【請求項7】

前記粗面化された上面は、不規則な粗面化された表面である請求項５に記載の発光ダイオード。

【請求項8】

前記粗面化された上面は、前記捕捉層に直接接触する請求項５に記載の発光ダイオード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光ダイオードに関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロ発光ダイオード（ｍｉｃｒｏ ＬＥＤ）は、新世代の表示技術である。マイクロ発光ダイオードのメリットとしては、低消費電力、高輝度、高解像度及び高彩度を含む。そのため、マイクロ発光ダイオードからなる表示パネルは、次世代の表示技術の主流と見なされている。

【0003】

マイクロ発光ダイオードの体積がマイクロオーダーであるため、大量転送は必然的且つ重要なプロセスとなる。従来、大量転送の形態は数多く存在し、ただし、レーザーによる転送は、現在、最小コストで最高の転送効率を達する機会のある形態であるが、その転送の歩留まりがマイクロ発光ダイオードの形態によって変更する可能性があり、安定したプロセスにはならない。そのため、レーザーによる転送によって大量転送を達成すると共に、転送の歩留まりを向上させることのできる新規なマイクロ発光ダイオード及びそのプロセスが必要とされている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、先行技術の課題を解決するために、革新的な発光ダイオード構造を提出する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一実施例において、発光ダイオードは、能動層と、それぞれ能動層の対向する両側に配置される第１型半導体層及び第２型半導体層と、第２型半導体層に配置され、転送時の捕捉面として、パターン化された外面を有する捕捉層と、を含む。

【0006】

本発明の一実施例において、捕捉層は、能動層の発する光により透過されることができる。

【0007】

本発明の一実施例において、捕捉層は、レーザーにより解離可能な材料を含む。

【0008】

本発明の一実施例において、捕捉層は、有機材料を含む。

【0009】

本発明の一実施例において、有機材料は、ベンゾシクロブテン（Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）を含む。

【0010】

本発明の一実施例において、捕捉層は、感光性高分子材料を含む。

【0011】

本発明の一実施例において、第２型半導体層は、粗面化された上面を含む。

【0012】

本発明の一実施例において、パターン化された外面は、規則的なパターン化された表面である。

【0013】

本発明の一実施例において、粗面化された上面は、不規則な粗面化された表面である。

【0014】

本発明の一実施例において、粗面化された上面は、捕捉層に直接接触する。

【発明の効果】

【0015】

以上をまとめると、本発明の発光ダイオードは、捕捉層として適当な材質を選用することにより、転送時の捕捉面として、パターン化された外面を形成することができるだけではなく、レーザーアブレーションプロセスの犠牲層として利用することもでき、発光ダイオード構造が少ない層数、及び低コストで高い転送効率を達成できるようにすることができる。捕捉面が規則的なパターンを有するので、捕捉面と捕捉装置との接触面積を増加させ、パターン化されていない平らな捕捉面に比べると、捕捉時の安定度を改善し、捕捉失敗の確率を低下させ、結晶粒転送の歩留まりを向上させることができる。

【0016】

以下、実施形態によって上記の説明を詳しく述べ、本発明の技術案を更に解釈する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

下記の添付図面の説明は、本発明の上記及び他の目的、特徴、メリットと実施例をより分かりやすくするためのものである。

【図1】本発明の一実施例による発光ダイオードを示す断面図である。

【図2】本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。

【図3】本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。

【図4】本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。

【図5】本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。

【図6】本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。

【図7】本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。

【図8】本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の説明をより詳しく完備にするように、添付の図面及び下記に示す各種の実施例を参照することができ、図面における同じ符号は同様又は類似の素子を表す。一方、本発明に不要な制限を避けるために、周知の素子や工程は実施例に記述されていない。

【0019】

実施形態と特許請求の範囲において、『電気的接続』に係る記述は、ある素子が他の素子によって別の素子に間接に電気的結合され、或いはある素子が他の素子によらずに別の素子に直接に電気的連結されることを大まかに指してよい。

【0020】

実施形態と特許請求の範囲において、本文には冠詞に対して特別に限定しない限り、「一」と「前記」は、単一又は複数をまとめて指すことができる。

【0021】

本発明の一実施例による発光ダイオードを示す断面図である図１を参照されたい。発光ダイオード１００は、第１型半導体層１０４と、能動層１０６と、第２型半導体層１０８と、捕捉層１１０と、を含む。ある実施例において、能動層１０６は、多層構造を有する量子井戸（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ；ＭＱＷ）である。量子井戸によって、電子と正孔とが結合する可能性が高く、光を発生させて、発光ダイオード１００の発光効率を向上させることができる。

【0022】

本実施例において、第１型半導体層１０４、能動層１０６及び第２型半導体層１０８の全厚さＴ２は捕捉層１１０の厚さＴ１よりも大きいが、これに限定されない。

【0023】

第１型半導体層１０４及び第２型半導体層１０８は、それぞれ能動層１０６の対向する両側に配置される。例としては、第１型半導体層１０４が能動層１０６の第１の表面に配置され、第２型半導体層１０８が能動層１０６の第２の表面に配置される。第１型半導体層１０４と第２型半導体層１０８の導電型（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｔｙｐｅ）は異なっている。ある実施例において、第１型半導体層１０４はＮ型ドープであり、第２型半導体層１０８はＰ型ドープである。ある実施例において、半導体層の材料はＩＩＩ－Ｖ族半導体を含み、例えば、ＩＩＩ族窒化物、ＩＩＩ族リン化物、ＩＩＩ族砒化物或いはＩＩＩ族リン化砒化物であってよい。本実施例において、第１型半導体層１０４はＮ型ドープのリン化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＰ）であってよく、第２型半導体層１０８はＰ型ドープのリン化ガリウム（ＧａＰ）であってよい。

【0024】

発光ダイオード１００は、それぞれ第１型半導体層１０４と第２型半導体層１０８に設けられる第１の接触パッド１７１と第２の接触パッド１７２を更に含む。第１の接触パッド１７１は、第１の半田付け金属層１８１を介して基板１０５の対応する電極に電気的接続される。第２の接触パッド１７２は、第２の半田付け金属層１８２を介して基板１０５の対応する電極に電気的接続される。発光ダイオード１００は、第１型、第２型半導体層と能動層１０６の側壁に位置する絶縁層１９０を更に含む。絶縁層１９０は、絶縁性を提供する以外、また好適な機械的強度を有し、第１型半導体層１０４、能動層１０６及び第２型半導体層１０８が傷つけられないようにする。

【0025】

本実施例において、捕捉層１１０は、捕捉面１１０ａとして、パターン化された外面を有し、且つ捕捉装置がその捕捉の形態を容易に制御できるように、捕捉面１１０ａは、規則的なパターン化された表面であってよいが、これに限定されない。

【0026】

本実施例において、捕捉層１１０は、第２型半導体層１０８の光取出し面に直接接触するため、光取出しの経路となるので、能動層１０６の発する光が透過可能なものでなければならない。

【0027】

本実施例において、第２型半導体層１０８の捕捉層１１０に接触する表面は、光取出し効率を向上させるために、粗面化された上面１０８ａであってよい。例えば、ウェットエッチングで第２型半導体層１０８の表面に不規則な粗面化された表面を形成してよい。

【0028】

本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を示す断面図である図２～図８を参照されたい。図２の工程において、規則的なパターン化された表面１０１ａを有する、例えば、パターン化されたサファイア基板である透光性基板１０１を提供する。

【0029】

図３の工程において、一次基板１０３を含むエピタキシャル積層体を提供し、透光性接着層１１０ｂによって透光性基板１０１に接着させる。エピタキシャル積層体は、順次に基板１０３に積層された第１型半導体層１０４、能動層１０６及び第２型半導体層１０８を含む。本実施例において、基板１０３は、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）の基板であってよい。透光性接着層１１０ｂは感光性高分子材料を含んでよく、光照射された後で前記の捕捉層１１０として固化され、且つ透光性基板１０１の規則的なパターン化された表面１０１ａが捕捉層１１０に転写されて、更に規則的なパターン化された外面の捕捉面１１０ａを形成する。

【0030】

図４の工程において、基板１０３をエピタキシャル積層体から除去する。

【0031】

図５の工程において、エピタキシャル積層体を複数の発光ダイオードに素子化して透光性基板１０１に接着させる。

【0032】

図６の工程において、透光性基板１０１を上下逆さにして、レーザー光２００で転送しようとする発光ダイオード１００ｂの捕捉層１１０を照射して、捕捉層１１０と透光性基板１０１との接面が解離されて破壊される（つまりレーザーアブレーションプロセスである）ので、透光性基板１０１から脱離して、仮基板１０２に位置する。所望の色（例えば、赤色、緑色、青色）の発光ダイオードを異なる基板から仮基板１０２に転送するために、類似なレーザーアブレーションプロセスを複数回実行する必要がある。捕捉層１１０は、レーザーアブレーション（ｌａｓｅｒ ｌｉｆｔ ｏｆｆ；ＬＬＯ）プロセスを採用するために、レーザーにより解離可能な材料を含む必要がある。捕捉層１１０の材料としては、例えばベンゾシクロブテン（Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）等のレーザーにより解離可能な材料のような有機材料を含んでよい。

【0033】

図７の工程において、捕捉装置１２０によって仮基板１０２から所望の色（例えば、赤色、緑色、青色）の発光ダイオード（１００ａ-ｃ）を捕捉する。捕捉面１１０ａがパターン化された表面であるため、捕捉面１１０ａと捕捉装置１２０との接触面積が増加し、パターン化されていない平らな捕捉面に比べると、捕捉時の安定度を改善し、捕捉失敗の確率を低下させ、結晶粒転送の歩留まりを向上させることができる。捕捉の歩留まりに影響を与える要素としては、結晶粒の寸法（捕捉面の面積）、捕捉装置１２０の結晶粒に対する捕捉力（例えば、粘度、吸引力等）、及び結晶粒と仮基板との接合力（仮基板の粘度、支持フレームの硬度等）等を含むが、捕捉面パターンの形状、密度、大きさ、浅深等の何れの条件も異なる状況に応じて調整されてよく、例えば、小さい結晶粒には小さく、浅いパターンを使用すればよいが、大きい結晶粒には大きく或いは深いパターンを使用すればよく、或いは、捕捉装置１２０の捕捉力が小さく（例えば、粘度が低い）、仮基板が粘っこく或いは支持フレームが硬い場合、捕捉面１１０ａには密集で深いパターンを使用する必要があるかもしれない。結晶粒を転送用の基板に置く前（捕捉パターンが形成される前）に、上記パラメータを考慮するだけで、最高の捕捉面パターンを設計することができる。

【0034】

図８の工程において、捕捉装置１２０によって既に捕捉された発光ダイオード（１００ａ-ｃ）を最終の基板１０５に転送して電気的接続させる。

【0035】

本発明の発光ダイオードは、捕捉層として適当な材質を選用することにより、転送時の捕捉面として、パターン化された外面を形成することができるだけではなく、レーザーアブレーションプロセスの犠牲層として利用することもでき、発光ダイオード構造が少ない層数、及び低コストで高い転送効率を達成できるようにすることができる。捕捉面が適当な規則的なパターンを有するので、チップと仮基板との間の接合力を打ち消すように捕捉面と捕捉装置との間の接合力を強化し、捕捉失敗の確率を低下させると共に、捕捉時の安定度を改善し、結晶粒転送の歩留まりを向上させることができる。

【0036】

本発明は、実施形態で前述の通りに開示されたが、それらに限定されなく、当業者であれば、本発明の精神や範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修飾を加えてもよく、従って、本発明の保護範囲は、後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】

【0037】

添付の符号についての説明は、本発明の上記及び他の目的、特徴、メリットと実施例をより分かりやすくするためのものである。
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 発光ダイオード
１０１ 透光性基板
１０１ａ パターン化された表面
１０２、１０３、１０５ 基板
１０４ 第１型半導体層
１０６ 能動層
１０８ 第２型半導体層
１０８ａ 粗面化された上面
１１０ 捕捉層
１１０ａ 捕捉面
１１０ｂ 透光性接着層
１２０ 捕捉装置
１７１ 第１の接触パッド
１７２ 第２の接触パッド
１８１ 第１の半田付け金属層
１８２ 第２の半田付け金属層
１９０ 絶縁層
２００ レーザー光
Ｔ１、Ｔ２ 厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】