特許 7360753 発光ダイオード構造およびその製造方法

(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】

(24)【登録日】2023-10-04

(45)【発行日】2023-10-13

(54)【発明の名称】発光ダイオード構造およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/02 20100101AFI20231005BHJP

   H01L 33/62 20100101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H01L33/02

H01L33/62

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022580259

(86)(22)【出願日】2021-03-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-04-28

(86)【国際出願番号】 CN2021083173

(87)【国際公開番号】W WO2021203986

(87)【国際公開日】2021-10-14

【審査請求日】2022-09-14

(31)【優先権主張番号】63/007,831

(32)【優先日】2020-04-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/177,827

(32)【優先日】2021-02-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】522365258

【氏名又は名称】▲れい▼▲うぃ▼光電科技（蘇州）有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＲＡＹＳＯＬＶＥ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ （ＳＵＺＨＯＵ） ＣＯ． ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｂ３０２， Ｂｌｏｃｋ １， Ｃｒｅａｔｉｖｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐａｒｋ， Ｎｏ． ３２８ Ｘｉｎｇｈｕ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｓｕｚｈｏｕ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ Ｓｕｚｈｏｕ， Ｊｉａｎｇｓｕ ２１５０００， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】チュン ウィンチョン

【審査官】村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１９－５３０２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第１３／１５７１７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００１４９９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１０９５７３９９（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３３３０４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０２０－５０３６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２２３８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８６４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５１７２７３（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】

発光ダイオード構造であって、
基板と、
前記基板上に形成された結合層と、
前記結合層上に形成された第１ドープ半導体層と、
前記第１ドープ半導体層上に形成された多重量子井戸層と、
前記多重量子井戸層上に形成された、イオン注入によって形成された分離材料を含む第２ドープ半導体層と、
前記第２ドープ半導体層上に形成されたパッシベーション層と、
前記パッシベーション層上に形成され、前記パッシベーション層上の第１開口を介して前記第２ドープ半導体層の一部と接触する電極層と、を含む
ことを特徴とする発光ダイオード構造。

【請求項2】

前記分離材料は、前記第２ドープ半導体層を複数の発光ダイオードメサに分割する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード構造。

【請求項3】

前記基板内に形成された駆動回路の、複数の接点をさらに含み、
各接点は隣接する発光ダイオードメサの間のギャップに位置する
ことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード構造。

【請求項4】

前記電極層は、前記第１開口および各接点の上方の第２開口を介して、前記第２ドープ半導体層と前記接点とを電気的に接続する
ことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード構造。

【請求項5】

前記複数の発光ダイオードメサは、第１発光ダイオードメサと、前記第１発光ダイオードメサに隣接する第２発光ダイオードメサとを含み、
前記第１発光ダイオードメサの下方にある前記多重量子井戸層、前記第１ドープ半導体層および前記結合層は、前記第２発光ダイオードメサの下方にある前記多重量子井戸層、前記第１ドープ半導体層および前記結合層まで水平に延在する
ことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード構造。

【請求項6】

前記分離材料は、イオン注入された材料を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード構造。

【請求項7】

発光ダイオード構造であって、
基板と、前記基板上に形成された複数の発光ダイオードユニットと、を含み、
各発光ダイオードユニットは、
前記基板上に形成された結合層と、
前記結合層上に形成された第１ドープ半導体層と、
前記第１ドープ半導体層上に形成された多重量子井戸層と、
前記多重量子井戸層上に形成された第２ドープ半導体層と、を含み、
前記複数の発光ダイオードユニットは、第１発光ダイオードユニットと、前記第１発光ダイオードユニットに隣接する第２発光ダイオードユニットとを含み、
前記第１発光ダイオードユニットの前記第２ドープ半導体層は、イオン注入された材料によって前記第２発光ダイオードユニットの前記第２ドープ半導体層と電気的に分離される
ことを特徴とする発光ダイオード構造。

【請求項8】

前記第１発光ダイオードユニットの前記多重量子井戸層、前記第１ドープ半導体層および前記結合層は、前記第２発光ダイオードユニットの前記多重量子井戸層、前記第１ドープ半導体層および前記結合層まで水平に延在する
ことを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード構造。

【請求項9】

前記イオン注入された材料は、前記第２ドープ半導体層の内部および前記多重量子井戸層の上に形成される
ことを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード構造。

【請求項10】

パッシベーション層および電極層をさらに含み、
前記パッシベーション層は、前記イオン注入された材料により分離される前記複数の発光ダイオードユニットの前記第２ドープ半導体層の上に形成され、
前記電極層は、前記パッシベーション層の上に形成され、各発光ダイオードユニットの前記パッシベーション層における第１開口を介して各発光ダイオードユニットの前記第２ドープ半導体層の一部と接触する
ことを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード構造。

【請求項11】

前記基板内に形成された駆動回路の、複数の接点をさらに含み、
各接点は隣接する発光ダイオードユニットの間のギャップに位置する
ことを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード構造。

【請求項12】

前記電極層は、各発光ダイオードユニットの前記第１開口および各接点の上にある第２開口を介して、各発光ダイオードユニットの前記第２ドープ半導体層と各接点とを電気的に接続する
ことを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオード構造。

【請求項13】

前記イオン注入された材料は、水素、ヘリウム、窒素、酸素、フッ素、マグネシウム、シリコンまたはアルゴンのイオンが注入された材料を含む
ことを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード構造。

【請求項14】

発光ダイオード構造を製造する方法であって、
半導体層を第１基板上に形成することであって、前記半導体層は第１ドープ半導体層と、前記第１ドープ半導体層上の多重量子井戸層と、前記多重量子井戸層上の第２ドープ半導体層とを含むことと、
注入操作を実行して前記第２ドープ半導体層内にイオン注入された材料を形成することと、
第１エッチング操作を実行して、少なくとも、前記イオン注入された材料の一部、前記多重量子井戸層の一部、前記第１ドープ半導体層の一部および結合層の一部を除去することによって、前記第１基板内に形成された駆動回路の接点を露出させることと、
前記第２ドープ半導体層上にパッシベーション層を形成することと、
前記パッシベーション層において第１開口を形成して前記第２ドープ半導体層の一部を露出させ、前記パッシベーション層において第２開口を形成して前記接点を露出させることと、
前記第１開口および前記第２開口を覆うように前記パッシベーション層上に電極層を形成することと、を含む
ことを特徴とする発光ダイオード構造を製造する方法。

【請求項15】

前記第２ドープ半導体層内に前記イオン注入された材料を形成することは、
注入によって前記第２ドープ半導体層内に前記イオン注入された材料を形成することによって、前記第２ドープ半導体層を複数の発光ダイオードメサに分割することを含み、
各発光ダイオードメサは、前記イオン注入された材料により電気的に分離される
ことを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード構造を製造する方法。

【請求項16】

前記注入操作を実行して前記第２ドープ半導体層内に前記イオン注入された材料を形成することは、
前記イオン注入された材料が前記第１ドープ半導体層に接触しないようにする注入深さでイオン材料を前記半導体層における所定領域に注入することを含む
ことを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード構造を製造する方法。

【請求項17】

前記注入操作を実行して前記第２ドープ半導体層内に前記イオン注入された材料を形成することは、
前記イオン注入された材料が前記第１ドープ半導体層および前記多重量子井戸層に接触しないようにする注入深さでイオン材料を前記半導体層における所定領内にイオン材料を注入することを含む
ことを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード構造を製造する方法。

【請求項18】

前記注入操作は約１０ｋｅＶから約３００ｋｅＶの間のイオン注入電力で実行される
ことを特徴とする請求項１６に記載の発光ダイオード構造を製造する方法。

【請求項19】

前記イオン材料は、水素、ヘリウム、窒素、酸素、フッ素、マグネシウム、シリコンまたはアルゴンのイオンを含む
ことを特徴とする請求項１６に記載の発光ダイオード構造を製造する方法。

【請求項20】

前記第１基板上に前記半導体層を形成することは、
前記第１基板内に駆動回路を形成することと、
第２基板上に前記半導体層を形成することと、
結合層を介して前記半導体層を前記第１基板上に結合することと、
前記第２基板を除去することと、を含む
ことを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード構造を製造する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

＜関連出願の相互引用＞
本発明は、出願日が２０２０年４月９日であり、発明名称が「イオン注入のマイクロＬＥＤ（Ｉｏｎ－ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｍｉｃｒｏ－ＬＥＤ）」である米国仮特許出願第６３/００７,８３１号の優先権の利益を主張すると同時に、出願日が２０２１年２月１７日であり、発明名称が「発光ダイオード構造およびその製造方法（ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ）」である米国公式特許出願第１７/１７７，８２７号の優先権の利益を主張し、その開示内容を参照により全体として本明細書に組み込む。

【0002】

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）構造および当該ＬＥＤ構造を製造する方法に関し、さらに具体的には、分離層によって包囲された複数のＬＥＤユニットを有するＬＥＤ構造およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0003】

近年、ＬＥＤは照明用途で普及している。光源として、ＬＥＤは、より高い光効率、より低いエネルギー消費、より長い使用寿命、より小さいサイズ、より速いスイッチング速度など、多くの利点がある。

【0004】

マイクロサイズのＬＥＤを有するディスプレイは、マイクロＬＥＤ（ｍｉｃｒｏ－ＬＥＤ）と呼ばれる。マイクロＬＥＤディスプレイは、それぞれのピクセル要素を形成するマイクロＬＥＤアレイを有する。ピクセルは、画像を構成する多数のピクセルのうちの１つとして、ディスプレイ画面上の１つの小さな照明領域であり得る。言い換えれば、ピクセルは小さな個別の要素であり得、それらの要素がディスプレイ上の画像を構成することができる。ピクセルは、一般に、２次元（２Ｄ）マトリックスに配列され、ドット、正方形、長方形または他の形状で表される。ピクセルは、ディスプレイまたはデジタル画像の基本的な構成要素であり得、幾何学的座標を持っている。

【0005】

マイクロＬＥＤを作製するとき、一般にはドライエッチングやウェットエッチングなどのプロセスによって個々のマイクロＬＥＤを電気的に分離する。複数の完全に分離された機能的マイクロＬＥＤメサを生成するために、従来のプロセスでは一般に、連続する機能的エピタキシャル層をエッチングして完全に除去する。しかしながら、従来のマイクロＬＥＤメサを駆動回路基板などの基板に転写するときまたは転写した後、完全に分離された機能的マイクロＬＥＤメサはマイクロＬＥＤメサの接着力が弱いため基板から容易に剥離される可能性がある。マイクロＬＥＤメサが小さくなるほど、この問題はさらに深刻になる。また、従来のエッチングプロセスによってマイクロＬＥＤメサを分離するとき、マイクロＬＥＤメサの側壁が損傷を受けてＬＥＤ構造の光学的および電気的特性に影響を与える可能性がある。

【0006】

本発明の実施例は、上記の課題を解決するために、分離層によって包囲された複数のＬＥＤユニットを有するＬＥＤ構造およびその製造方法を提供して、エッチングプロセスによる欠点を回避することができる。

【発明の概要】

【0007】

本発明は、ＬＥＤ構造および当該ＬＥＤ構造を形成する方法の実施例を開示する。

【0008】

１つの実施例においては、ＬＥＤ構造を開示する。当該ＬＥＤ構造は、基板と、結合層と、第１ドープ半導体層と、多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ，ＭＱＷ）層と、第２ドープ半導体層と、パッシベーション層と、電極層と、を含む。結合層は基板上に形成され、第１ドープ半導体層は結合層上に形成される。ＭＱＷ層は第１ドープ半導体層上に形成され、第２ドープ半導体層はＭＱＷ層上に形成される。第２ドープ半導体層は、イオン注入によって製造された分離材料を含み、パッシベーション層は、第２ドープ半導体層上に形成される。電極層は、パッシベーション層上に形成され、パッシベーション層上の第１開口を介して第２ドープ半導体層の一部に接触される。

【0009】

もう１つの実施例においては、ＬＥＤ構造を開示する。当該ＬＥＤ構造は、基板と、基板上に形成された複数のＬＥＤユニットと、を含む。各ＬＥＤユニットは、基板上に形成された結合層と、結合層上に形成された第１ドープ半導体層と、第１ドープ半導体層上に形成された多重量子井戸（ＭＱＷ）層と、ＭＱＷ層上に形成された第２ドープ半導体層と、を含む。複数のＬＥＤユニットは、第１ＬＥＤユニットと、第１ＬＥＤユニットに隣接する第２ＬＥＤユニットと、を含む。第１ＬＥＤユニットの第２ドープ半導体層は、イオン注入された材料によって第２ＬＥＤユニットの第２ドープ半導体層と電気的に分離される。

【0010】

別の１つの実施例においては、ＬＥＤ構造を製造する方法を開示する。半導体層は第１基板上に形成される。該半導体層は、第１ドープ半導体層と、第１ドープ半導体層上のＭＱＷ層と、ＭＱＷ層上の第２ドープ半導体層と、を含む。注入工程によって、第２ドープ半導体層の内には、イオン注入された材料が形成される。第１エッチング操作を実行することによって、少なくともイオン注入された材料の一部、ＭＱＷの一部、第１ドープ半導体層の一部、および結合層の一部を除去して、第１基板内に形成された駆動回路の接点を露出させる。パッシベーション層は第２ドープ半導体層上に形成される。パッシベーション層上に第１開口を形成して第２ドープ半導体層の一部を露出させ、パッシベーション層上に第２開口を形成して第１基板上の接点を露出させる。パッシベーション層上に、第１開口および第２開口を覆う電極層を形成する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

本明細書に組み込まれて明細書の一部を構成する図面は、本発明の実施形態を示し、当業者が本願発明を製造や使用できるように本発明のより詳しい説明に寄与する。

【図1】本発明のいくつかの実施形態による例示的なＬＥＤ構造の上面図である。

【図2】本発明のいくつかの実施形態による例示的なＬＥＤ構造の断面図である。

【図3】本発明のいくつかの実施形態による例示的なＬＥＤ構造のもう１つの断面図である。

【図4】本発明のいくつかの実施形態による例示的なＬＥＤ構造のもう１つの上面図である。

【図5】本発明のいくつかの実施形態によるもう１つの例示的なＬＥＤ構造の上面図である。

【図6A-6H】本発明のいくつかの実施形態による製造プロセスの異なる段階における例示的なＬＥＤ構造の断面図である。

【図7A-7D】本発明のいくつかの実施形態による製造プロセスの異なる段階における例示的なＬＥＤ構造の上面図である。

【図8】本発明のいくつかの実施形態による、ＬＥＤ構造を製造するための例示的な方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参考しながら本発明の実施形態を説明する。具体的な構成および配置が記載されるが、ここでの記載は説明のためのものに過ぎないことを理解すべきである。したがって、本発明の範囲から逸脱しない前提で、他の構成および配置が使用されることができる。さらに、本発明は、さまざまな他の用途にも適用されることができる。本発明に記載の機能的および構造的な特徴は、図面に具体的に示されていない方式で互いに組み合わせ、調整、および変更されることができ、このような組み合わせ、調整、および変更も本発明の範囲に属するべきである。

【0013】

一般に、用語は少なくとも部分的に文脈の用法に基づいて理解されることができる。例えば、本明細書で使用される「１つまたは複数」のような用語は、少なくとも部分的に、文脈に応じて、任意の部品、構造、または特徴を単数形で記述するか、または、部品、構造、または特徴の組み合わせを複数形で記述するために使用され得る。同様に、「１」、「１つ」、「当該」などの用語についても、単数として使用されるかまたは複数として使用されるかを少なくとも部分的に文脈に応じて理解することができる。また、「に基づいて」のような用語は、排他的な一連の要因を表すことを必ずしも意図しておらず、少なくとも部分的に、文脈に応じて、必ずしも明示的に記述する必要のない付加の要素を代替的に許す。

【0014】

本発明における「…上に」、「…の上に」および「…上面に」の意味は、最も広い意味で解釈される。「…上に」は、「直接」ある物の「上にある」を意味するのみでなく、両者の間にある中間部品や層の「上に」あることも意味することができる。また、「ある物の上にある」または「ある物の上面にある」が「ある物の上にある」または「ある物の上面にある」を意味するのみでなく、両者の間に存在する中間部品や層の「上にある」または「上面にある」（すなわち、直接ある物の上にある）も意味すべきであると、容易に理解すべきである。

【0015】

さらに、説明を容易にするために、本明細書で、「…の下面に」、「…の下の」、「の下部」、「…の上に」、「の上部」などの空間的に相対的な用語を使用して、１つの要素または部品と、図面に示す他の要素または部品との関係を記載することがある。図面に記載される向きに加えて、空間的に相対的な用語は、装置の使用中または操作中の向きも含むことを意図している。デバイスは、他の方式で向きが決められてもよく（９０°回転されるか、または他の向きに決められてもよく）、本明細書で使用される空間的に相対的な用語も同様に、それに応じて解釈され得る。

【0016】

本明細書で使用される「層」のような用語は、一定の厚さを有する領域の材料の部分を指す。層は、全体的な下層構造または上層構造において延在するか、または下層構造または上層構造よりも範囲が小さくてもよい。なお、層は、均一または不均一な連続構造の領域であってもよく、その厚さは連続構造の厚さよりも小さい。例えば、層は、連続構造の上面と底面との間、またはそれらの間の任意の１対の水平面の間に位置することができる。層は、水平、垂直、および／またはテーパ面に沿って延在することができる。基板は１つまたは複数の層を含む層であってもよく、および/または、その上、その上面、および/またはその下には１つまたは複数の層が配置されてもよい。１つの層は複数の層を含み得る。例えば、半導体層は、１つまたは複数のドープまたは非ドープの半導体層を含んでもよく、同一または異なる材料からなってもよい。

【0017】

本明細書で使用される「基板」のような用語は、その上に後続の材料層が追加される部材を指す。基板自体は、パターン化されることができる。基板の上部に追加された材料は、パターン化されていてもよく、パターン化されていないままであってもよい。なお、基板は、シリコン、炭化シリコン、窒化ガリウム、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウムなどの多種多様な半導体材料を含み得る。代替的に、基板は、ガラス、プラスチックまたはサファイアウェーハなどの非導電性材料で作成されてもよい。さらに、基板は、その中に形成された半導体装置または回路を有してもよい。

【0018】

本明細書で使用される「マイクロ」ＬＥＤ、「マイクロ」ｐ－ｎダイオード、または「マイクロ」装置のような用語は、本発明の実施形態による特定の装置または構造の説明的なサイズを指す。本明細書で使用される「マイクロ」装置または構造のような用語は、０.１から１００μｍのスケールを指すことを意図している。しかしながら、本発明の実施形態は、かならずしもこれに限定されず、実施形態の特定の態様は、より大きなサイズスケールおよびより小さなサイズスケールに適用できることを理解すべきである。

【0019】

本発明のいくつかの実施形態は、ＬＥＤ構造またはマイクロＬＥＤ構造および当該構造を製造するための方法を記載する。マイクロＬＥＤディスプレイを製造するために、エピタキシャル層を受容基板に結合させる。受容基板は、たとえば、ＣＭＯＳバックプレーンまたはＴＦＴガラス基板を含むディスプレイ基板であってもよいが、これらに限定されない。次いで、エピタキシャル層は、受容基板上のマイクロＬＥＤアレイにより形成されている。受容基板上にマイクロＬＥＤが形成される場合、小さな機能的マイクロＬＥＤメサの、受容基板への接着力が弱く、加えてメサの大きさに比例するので、複数の小さな機能的マイクロＬＥＤメサが受容基板上から剥離されてしまって製造プロセス中にディスプレイ不良（デッドピクセル）を引き起こす可能性がある。上記の課題を解決するために、本発明の実施形態は以下の解決策を導入する。エピタキシャル層上でエッチングプロセスを実行せず、機能的マイクロＬＥＤメサを分離材料によって分離させ、したがって、機能的マイクロＬＥＤと受容基板との間の接着面積を拡大して、潜在的な剥離リスクを回避することができる。また、本発明の実施形態に記載される製造方法は、機能的マイクロＬＥＤメサの側壁の物理的損傷をさらに低減し、ＬＥＤの発光領域としての量子井戸構造の損傷を低減し、機能的メサの光学的特性および電気的特性を改善することができる。

【0020】

図１は、本発明のいくつかの実施形態による例示的なＬＥＤ構造１００の上面図であり、図２は、本発明のいくつかの実施形態による例示的なＬＥＤ構造１００の、線Ａ－Ａ’に沿った断面図を示す。以下、本発明をより良く解釈するために、図１に示すＬＥＤ構造１００の上面図および図２に示すＬＥＤ構造１００の断面図を一緒に説明する。ＬＥＤ構造１００は、第１基板１０２および複数のＬＥＤユニット１１８（例えば、図２に示すＬＥＤユニット１１８－１、１１８－２、１１８－３、１１８－４）を含む。ＬＥＤユニット１１８は、結合層１０４を介して第１基板１０２上に結合される。いくつかの実施形態において、第１基板１０２は、シリコン、炭化シリコン、窒化ガリウム、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウムなどの半導体材料を含み得る。いくつかの実施形態において、第１基板１０２は、ガラス、プラスチック、サファイアウェーハなどの非導電性材料からなってもよい。いくつかの実施形態において、第１基板１０２は、内部に駆動回路が形成されていてもよく、ＣＭＯＳバックプレーンまたはＴＦＴガラス基板であり得る。駆動回路は、電気的信号をＬＥＤユニット１１８に提供して輝度を制御する。いくつかの実施形態において、駆動回路は、アクティブマトリックス駆動回路を含むことができ、その中、各々の単独のＬＥＤユニット１１８は、独立したドライバに対応するように構成される。いくつかの実施形態において、駆動回路は、パッシブマトリックス駆動回路を含むことができ、その中、複数のＬＥＤユニット１１８は、アレイ状に配列され、駆動回路によって駆動されるデータ線および走査線に接続される。

【0021】

結合層１０４は、第１基板１０２上に形成され、第１基板１０２とＬＥＤユニット１１８とを結合させるように構成される接着材料層である。いくつかの実施形態において、結合層１０４は、金属または金属合金などの導電性材料を含み得る。いくつかの実施形態において、結合層１０４は、Ａｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、ＣｕまたはＴｉを含み得る。いくつかの実施形態において、結合層１０４は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの非導電性材料を含み得る。いくつかの実施形態において、結合層１０４は、ＳＵ－８フォトレジストなどのフォトレジストを含み得る。いくつかの実施形態において、結合層１０４は、水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）またはジビニルシロキサン－ビス－ベンゾシクロブテン（ＤＶＳ－ＢＣＢ）であり得る。結合層１０４の材料に対する記載は、限定的なものではなく、ただ例示的なものであり、当業者は必要に応じて変更することができ、このような変更はすべて本発明の範囲に属するべきである。

【0022】

図２を参考すると、各ＬＥＤユニット１１８はそれ自身に割り当てられる、結合層１０４、第１ドープ半導体層１０６、第２ドープ半導体層１０８、および、第１ドープ半導体層１０６と第２ドープ半導体層１０８との間に形成される多重量子井戸層１１０を含む。第１ドープ半導体層１０６は結合層１０４上に形成される。いくつかの実施形態において、第１ドープ半導体層１０６および第２ドープ半導体層１０８は、ＩＩ－ＶＩ材料（ＺｎＳｅ、ＺｎＯなど）またはＩＩＩ－Ｖ窒化物材料（ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＡｓおよびそれらの合金など）によって形成された１つまたは複数の層を含み得る。

【0023】

いくつかの実施形態において、第１ドープ半導体層１０６は、複数のＬＥＤユニット１１８（例えば図２に示す４つのＬＥＤユニット１１８）をわたって延在してこれらのＬＥＤユニット１１８の共通アノードを形成するｐ型半導体層であり得る。例えば、ＬＥＤユニット１１８－２の第１ドープ半導体層１０６は、それ自身に隣接するＬＥＤユニット１１８－１および１１８－３まで延在し、同様に、ＬＥＤユニット１１８－３の第１ドープ半導体層１０６は、それ自身に隣接するＬＥＤユニット１１８－２および１１８－４まで延在する。いくつかの実施形態において、ＬＥＤユニットをわたって延在する第１ドープ半導体層１０６は、比較的薄くてもよい。各ＬＥＤユニット上に、連続する第１ドープ半導体としての薄層を設けることにより、基板１０２と複数のＬＥＤユニット１１８との間の結合領域を、第２ドープ半導体層１０８の下方の領域に限定されないようにして、各ＬＥＤユニット同士の間の領域まで更に延在させる。言い換えれば、連続する第１ドープ半導体１０６としての薄層が設けられることによって、結合層１０４は面積が広くなる。したがって、基板１０２と複数のＬＥＤユニット１１８との間の結合強度が向上して、ＬＥＤ構造１００の剥離リスクが緩和される。

【0024】

いくつかの実施形態において、第１ドープ半導体層１０６は、ｐ型ＧａＮを含むことができる。いくつかの実施形態において、第１ドープ半導体層１０６は、マグネシウム（Ｍg）がドープされたＧａＮから形成されることができる。いくつかの実施形態において、第１ドープ半導体層１０６は、ｐ型ＩｎＧａＮを含むことができる。いくつかの実施形態において、第１ドープ半導体層１０６は、ｐ型ＡｌＩｎＧａＰを含むことができる。各ＬＥＤユニット１１８は、駆動回路に接続されたアノードおよびカソードを有し、例示的に、駆動回路は基板１０２に形成される（駆動回路は明示されていない）。例えば、各ＬＥＤユニット１１８は、アノードが定電圧源に接続され、カソードが駆動回路のソース/ドレインに接続される。言い換えれば、各ＬＥＤユニット１１８をわたって連続する第１ドープ半導体１０６が形成されたため、複数のＬＥＤユニット１１８は、第１ドープ半導体層１０６および結合層１０４によって形成された共通のアノードを有する。

【0025】

いくつかの実施形態において、第２ドープ半導体層１０８はｎ型半導体層であって各ＬＥＤユニット１１８のカソードを形成することができる。いくつかの実施形態において、第２ドープ半導体層１０８はｎ型ＧａＮを含んでもよい。いくつかの実施形態において、第２ドープ半導体層１０８はｎ型ＩｎＧａＮを含んでもよい。いくつかの実施形態において、第２ドープ半導体層１０８はｎ型ＡｌＩｎＧａＰを含んでもよい。異なるＬＥＤユニット１１８の第２ドープ半導体層１０８は電気的に分離されるため、各ＬＥＤユニット１１８は、他のユニットと電圧レベルが異なる可能性があるカソードを有する。開示された実施形態の結果として、複数の個別に動作可能なＬＥＤユニット１１８は、第１ドープ半導体層１０６が隣接するＬＥＤユニットをわたって水平に延在するとともに、第２ドープ半導体層１０８が隣接するＬＥＤユニットから電気的に分離されるように形成される。各ＬＥＤユニット１１８は、第１ドープ半導体層１０６と第２ドープ半導体層１０８との間に形成された多重量子井戸（ＭＱＷ）層１１０をさらに含む。ＭＱＷ層１１０は、ＬＥＤユニット１１８のアクティブ領域である。

【0026】

いくつかの実施形態において、第２ドープ半導体層１０８は分離材料１１６によって分割される。例えば、図２に示すように、第２ドープ半導体層１０８は分離材料１１６によって複数のＬＥＤメサ（１０８－１、１０８－２、１０８－３および１０８－４）に分割される。言い換えれば、ＬＥＤメサ（１０８－１、１０８－２、１０８－３および１０８－４）はそれらの間に形成された分離材料１１６によって電気的に分離される。例えば、ＬＥＤユニット１１８－２のＬＥＤメサ１０８－２は分離材料１１６によってＬＥＤユニット１１８－１のＬＥＤメサ１０８－１およびＬＥＤユニット１１８－３のＬＥＤメサ１０８－３と電気的に分離される。

【0027】

いくつかの実施形態において、分離材料１１６は、イオン注入された材料であり得る。いくつかの実施形態においては、第２ドープ型半導体層１０８内にイオン材料を注入することによって分離材料１１６を形成することができる。いくつかの実施形態においては、第２ドープ型半導体層１０８内にＨ+、Ｈｅ+、Ｎ+、Ｏ+、Ｆ+、Ｍg+、Ｓｉ+またはＡｒ+のイオンを注入することによって、分離材料１１６を形成することができる。いくつかの実施形態においては、第２ドープ型半導体層１０８に１つまたは複数のイオン材料を注入することによって分離材料１１６を形成することができる。分離材料１１６は、電気絶縁体の物理的特性を有する。第２ドープ半導体層１０８における所定領域にイオン材料を注入することによって、所定領域内の第２ドープ半導体層１０８を分離材料１１６に変換することができ、分離材料１１６は複数のＬＥＤメサ（１０８－１、１０８－２、１０８－３、および１０８－４）を互いに電気的に分離する。

【0028】

いくつかの実施形態において、図２に示すように、分離材料１１６は、第２ドープ半導体層１０８内に形成されることができ、その深さはＭＱＷ層１１０を貫通するほど深くはない。各ＬＥＤメサの下方のＭＱＷ層１１０、第１ドープ半導体層１０６および結合層１０４は、隣接するＬＥＤメサの下方のＭＱＷ層１１０、第１ドープ半導体層１０６および結合層１０４まで水平に延在することができる。例えば、ＬＥＤメサ１０８－２の下方のＭＱＷ層１１０、第１ドープ半導体層１０６および結合層１０４は、ＬＥＤメサ１０８－１およびＬＥＤメサ１０８－３の下方のＭＱＷ層１１０、第１ドープ半導体層１０６および結合層１０４まで水平に延在することができる。

【0029】

いくつかの実施形態において、分離材料１１６のイオン注入深さは図２に示すようにＭＱＷ層１１０の上方にあるように制御されることができる。いくつかの実施形態において、分離材料１１６のイオン注入深さはＭＱＷ層１１０を貫通しないように制御されて、分離材料１１６は第１ドープ半導体層１０６に接触できないように停止される。図２に示す分離材料１１６の位置、形状および深さは限定的なものではなく、説明的なものに過ぎず、当業者は必要に応じて変更することができ、このような変更はすべて本発明の範囲に属するべきである。

【0030】

図２に示すように、パッシベーション層１１２は、ＬＥＤメサ（１０８－１、１０８－２、１０８－３、１０８－４）および分離材料１１６を含む第２ドープ半導体層１０８の上に形成される。パッシベーション層１１２は、ＬＥＤユニット１１８を保護および分離するために使用されることができる。いくつかの実施形態において、パッシベーション層１１２は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＮまたは他の適当な材料を含み得る。いくつかの実施形態において、パッシベーション層１１２は、ポリイミド、ＳＵ－８フォトレジスト、または他のフォトリソグラフィでパターニング可能なポリマーを含み得る。電極層１１４はパッシベーション層１１２の一部の上に形成され、電極層１１４はパッシベーション層１１２における開口１２４を介して第２ドープ半導体層１０８に電気的に接続される。いくつかの実施形態において、電極層１１４は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、ＧｅまたはＮｉなどの導電性材料であってもよい。

【0031】

図３は、本発明のいくつかの実施形態による例示的なＬＥＤ構造１００の線Ｂ－Ｂ’に沿った断面図である。第１基板１０２内には、ＬＥＤユニット１１８を駆動するための駆動回路が形成される。駆動回路の接点１２０は２つのＬＥＤユニット１１８同士の間の開口１２２から露出され、接点１２０は電極層１１４を介して第２ドープ半導体層１０８に電気的に接続される。言い換えれば、第２ドープ半導体層１０８と駆動回路の接点１２０との間の電気的接続は、電極層１１４によって提供される。上述のように、第２ドープ半導体層１０８が各ＬＥＤユニット１１８のカソードを形成するので、接点１２０は各ＬＥＤユニット１１８の駆動電圧を、電極層１１４を介して、駆動回路から第２ドープ半導体層１０８に提供する。

【0032】

図４は、本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤ構造１００のもう１つの上面図である。図４においては、解釈の便宜上、電極層１１４およびパッシベーション層１１２の下方にある層を破線で示す。図４によるＬＥＤ構造１００は１６個のＬＥＤユニット１１８を含む。各ＬＥＤユニット１１８は、第１ドープ半導体層１０６と第２ドープ半導体層１０８と多重量子井戸１１０とによって形成されるｐ－ｎダイオード層を含む。パッシベーション層１１２はｐ－ｎダイオード層上に形成され、電極層１１４はパッシベーション層１１２上に形成される。

【0033】

パッシベーション層１１２上には第２ドープ半導体層１０８を露出するために開口１２４が形成され、また、パッシベーション層１１２上には接点１２０を露出するために開口１２２が形成される。電極層１１４は開口１２４および開口１２２を覆うようにパッシベーション層１１２の一部の上に形成され、したがって電極層１１４は第２ドープ半導体層１０８および接点１２０と電気的に接続される。図４の例において、開口１２４は各ＬＥＤユニット１１８の中心に位置し、開口１２２は、隣接するＬＥＤユニット１１８同士の間のギャップに位置する。開口１２４、開口１２２および電極層１１４の位置と設計（例えば形状とサイズ）は、具体的な実施形態に応じて、図４に示す例と相違してもよく、これらに限定されないことを理解すべきである。

【0034】

図４において、ＬＥＤ構造１００は１６個のＬＥＤユニット１１８を含み、各ＬＥＤユニット１１８は個別に動作可能である。各ＬＥＤユニット１１８の第２ドープ半導体層１０８は、分離材料１１６によって電気的に分離される。第１ドープ半導体層１０６は、第２ドープ半導体層１０８およびパッシベーション層１１２の下に位置し、第１ドープ半導体層１０６はこれら１６個のＬＥＤユニット１１６の共通アノードである。本発明によると、これらのＬＥＤユニット（例えば、１６個のＬＥＤユニット１１８）の第１ドープ半導体層１０６は、ＬＥＤ構造１００を形成する製造プロセスの間だけでなく、製造プロセスの後にも電気的に接続されて、各ＬＥＤユニット１１８は異なる駆動回路によって個別に駆動されることができ、よって、複数のＬＥＤユニットを「個別に動作可能である」と表現する。

【0035】

図５は、本発明のいくつかの実施形態によるもう１つのＬＥＤ構造５００の上面図である。図５の上面図において、ＬＥＤメサ１０８－１の形状は円形であり、図４に示すＬＥＤ構造１００の上面図によるＬＥＤメサ１０８－１の形状とは異なる。第２ドープ半導体層１０８において異なるように画定された領域にイオン材料を注入することによって、ＬＥＤメサ１０８－１の形状を異なるように形成することができる。いくつかの実施形態において、上面図におけるＬＥＤメサの位置および形状は様々な設計または用途に従って変更されてもよく、ここでは上面図におけるＬＥＤメサまたはＬＥＤユニット１１８の形状を限定しないことを理解すべきである。いくつかの実施形態において、上面図における開口１２４、開口１２２、電極層１１４または接点１２０の位置および形状も、様々な設計および用途に従って変更されることができ、ここの記載に限定されない。

【0036】

図６Ａ～図６Ｈは、本発明のいくつかの実施形態による製造プロセス中における例示的なＬＥＤ構造１００の断面図を示し、図７Ａ～図７Ｄは、本発明のいくつかの実施形態による製造プロセスの異なる段階におけるＬＥＤ構造１００の上面図を示し、図８は、本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤ構造１００を製造するための例示的な方法８００のフローチャートを示す。本発明をより良く解釈するために、図６Ａ～図６Ｉ、図７Ａ～図７Ｄおよび図８を一緒に説明する。

【0037】

図６Ａにおいて、駆動回路は第１基板１０２内に形成され、当該駆動回路は接点１２０を含む。例えば、当該駆動回路はシリコンウェーハ上に製造されたＣＭＯＳデバイスを含んでよく、いくつかのウェーハレベルのパッケージング層またはファンアウト構造がＣＭＯＳ装置上に積み重ねられて接点１２０を構成する。もう１つの例の場合、駆動回路はガラス基板上に製造されたＴＦＴを含んでもよく、いくつかのウェーハレベルパッケージング層またはファンアウト構造がＴＦＴ上に積み重ねられて接点１２０を構成する。半導体層は第２基板１２６上に形成され、当該半導体層は第１ドープ半導体層１０６と、第２ドープ半導体層１０８と、ＭＱＷ層１１０と、を含む。

【0038】

いくつかの実施形態において、第１基板１０２または第２基板１２６は、シリコン、炭化シリコン、窒化ガリウム、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウムなどの半導体材料を含み得る。いくつかの実施形態において、第１基板１０２または第２基板１２６は、ガラス、プラスチックまたはサファイアウェーハなどの非導電性材料によって製造されてもよい。いくつかの実施形態において、第１基板１０２の内部には駆動回路が形成されてもよく、第１基板１０２はＣＭＯＳバックプレーンまたはＴＦＴガラス基板を含むことができる。いくつかの実施形態において、第１ドープ半導体層１０６および第２ドープ半導体層１０８は、ＩＩ－ＶＩ材料（ＺｎＳｅまたはＺｎＯなど）またはＩＩＩ－Ｖ窒化物材料（ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＡｓおよびそれらの合金など）に基づいた１つまたは複数の層を含み得る。いくつかの実施形態において、第１ドープ半導体層１０６はｐ型半導体層を含むことができ、第２ドープ半導体層１０８はｎ型半導体層を含むことができる。

【0039】

図６Ｂにおいて、結合層１０４は第１基板１０２上に形成される。いくつかの実施形態において、結合層１０４は金属または金属合金などの導電性材料を含み得る。いくつかの実施形態において、結合層１０４は、Ａｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、ＣｕまたはＴｉを含み得る。いくつかの実施形態において、結合層１０４はポリイミド（ＰＩ）またはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの非導電性材料を含み得る。いくつかの実施形態において、結合層１０４はＳＵ－８フォトレジストなどのフォトレジストを含み得る。いくつかの実施形態において、結合層１０４は水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）またはジビニルシロキサン－ビス－ベンゾシクロブテン（ＤＶＳ－ＢＣＢ）などを含み得る。いくつかの実施形態において、導電性層１２８は第１ドープ半導体層１０６上に形成され得る。いくつかの実施形態において、導電性層１２８は、第１ドープ半導体層１０６の全体を覆う共通電極を構成する。いくつかの実施形態において、導電性層１２８は第１ドープ半導体層１０６上にオーミック接触を形成することができる。いくつかの実施形態において、導電性層１２８と結合層１０４は後続の操作において１つの層として表されてもよい。

【0040】

図６Ｃおよび図８の操作８０２を参照すると、第２基板１２６と、第１ドープ半導体層１０６、第２ドープ半導体層１０８およびＭＱＷ層１１０を含む半導体層とは、反転され、結合層１０４および導電性層１２８を介して第１基板１０２に結合される。その後、第２基板１２６は半導体層から除去されることができる。図６Ｃは、第１基板１０２と第１ドープ半導体層１０６との間にある結合層１０４を示す。しかしながら、いくつかの実施形態において、結合層１０４は１つまたは複数の層を含んで第１基板１０２と第１ドープ半導体層１０６を結合することができる。例えば、結合層１０４は１つの導電性層または非導電性層を含み得る。もう１つの例として、結合層１０４は接着層と、導電性または非導電性層とを含み得る。いくつかの実施形態において、操作８０２の後、結合層１０４と導電性層１２８は１つの層として表され得る。結合層１０４の材料に対する記載は説明的なものに過ぎず、限定的なものではなく、当業者は必要に応じて変更することができ、このような変更はすべて本発明の範囲に属するべきである。

【0041】

図６Ｄにおいて、第２ドープ半導体層１０８に対して薄化操作を実行することによって、第２ドープ半導体層１０８の一部を除去することができる。図７Ａは、薄化操作後の第２ドープ半導体層１０８の上面図を示す。いくつかの実施形態において、薄化操作はドライエッチング操作またはウェットエッチング操作を含み得る。いくつかの実施形態において、薄化操作は化学機械研磨（ＣＭＰ）操作を含み得る。いくつかの実施形態において、第１ドープ半導体層１０６、ＭＱＷ層１１０および第２ドープ半導体層１０８を含む厚さは、約０.３μｍないし約５ｕｍであり得る。いくつかの他の実施形態において、第１ドープ半導体層１０６、ＭＱＷ層１１０および第２ドープ半導体層１０８を含む厚さは、約０.４μｍないし約４ｕｍであり得る。いくつかの選択的な実施形態において、第１ドープ半導体層１０６、ＭＱＷ層１１０および第２ドープ半導体層１０８を含む厚さは、約０.５μｍないし約３μｍであり得る。

【0042】

図６Ｅと、図８による操作８０４とに示すように、注入操作を実行して第２ドープ半導体層１０８内において分離材料１１６を形成する。イオン注入の結果として、第２ドープ半導体層１０８は分離材料１１６によって複数のＬＥＤメサ（１０８－１、１０８－６、１０８－１１および１０８－１６）に分割される。複数のＬＥＤメサ（１０８－１、１０８－６、１０８－１１および１０８－１６）は分離材料１１６によって互いに電気的に分離される。図７Ｂは注入操作後のＬＥＤ構造１００の上面図を示し、図６Ｅは、図７Ｂにおける線Ｂ－Ｂ’に沿った断面図を示す。図７Ｂにおいて、第２ドープ半導体層１０８は分離材料１１６によって複数のＬＥＤメサ（１０８－１、１０８－６、１０８－１１および１０８－１６）に分割される。

【0043】

いくつかの実施形態においては、第２ドープ半導体層１０８における所定領域にイオン材料を注入することによって分離材料１１６を形成することができる。いくつかの実施形態においては、第２ドープ型半導体層１０８にＨ+、Ｈｅ+、Ｎ+、Ｏ+、Ｆ+、Ｍg+、Ｓｉ+またはＡｒ+のイオンを注入することによって分離材料１１６を形成することができる。いくつかの実施形態においては、第２ドープ型半導体層１０８に１つまたは複数のイオン材料を注入することによって分離材料１１６を形成することができる。分離材料１１６は電気絶縁体の物理的特性を有する。第２ドープ半導体層１０８における所定領域にイオン材料が注入されることによって、所定領域内の第２ドープ半導体層１０８の材料は分離材料１１６に変化してＬＥＤメサ（１０８－１、１０８－６、１０８－１１および１０８－１６）を電気的に分離することができる。いくつかの実施形態においては、約１０ｋｅＶから約３００ｋｅＶの間のイオン注入電力で注入操作を実行することができる。いくつかの実施形態においては、約１５ｋｅＶから約２５０ｋｅＶの間のイオン注入電力で注入操作を実行することができる。いくつかの実施形態においては、約２０ｋｅＶから約２００ｋｅＶの間のイオン注入電力で注入操作を実行することができる。

【0044】

いくつかの実施形態において、分離材料１１６は、第２ドープ半導体層１０８内に形成されることができ、その深さはＭＱＷ層１１０を貫通するほど深くはない。各ＬＥＤメサの下方のＭＱＷ層１１０、第１ドープ半導体層１０６および結合層１０４は、隣接するＬＥＤメサの下方のＭＱＷ層１１０、第１ドープ半導体層１０６および結合層１０４まで水平に延在することができる。例えば、ＬＥＤメサ１０８－６の下方のＭＱＷ層１１０、第１ドープ半導体層１０６および結合層１０４は、ＬＥＤメサ１０８－１およびＬＥＤメサ１０８－１１の下方のＭＱＷ層１１０、第１ドープ半導体層１０６および結合層１０４まで水平に延在することができる。

【0045】

いくつかの実施形態において、図６Ｅに示すように、分離材料１１６のイオン注入深さは、分離材料１１６がＭＱＷ層１１０に接触しないように制御される。いくつかの実施形態において、分離材料１１６のイオン注入深さはＭＱＷ層１１０を貫通しないように制御されて、分離材料は第１ドープ半導体層１０６に接触する前に停止される。図６Ｅに示す分離材料１１６の位置、形状および深さは説明的なものに過ぎず、限定的なものではなく、当業者は具体的な実施形態に従って変更することができ、このような変更はすべて本発明の範囲に属するべきである。

【0046】

図６Ｆと、図８における操作８０６とを参照すると、第１エッチング操作を実行して、分離材料１１６の一部、ＭＱＷ層１１０の一部、および第１ドープ半導体層１０６の一部を除去することによって、第１基板１０２内に形成された駆動回路の接点１２０を露出させる。図７Ｃは、第１エッチング操作後のＬＥＤ構造１００の上面図を示す。第１エッチング操作は、ドライエッチング操作またはウェットエッチング操作であり得る。ドライエッチング操作またはウェットエッチング操作においては、フォトリソグラフィプロセスによって第２ドープ半導体層１０８上にハードマスク（例えば、フォトレジスト）を形成することができる。その後、ドライエッチングプラズマまたはウェットエッチング溶液によって、第２ドープ半導体層１０８の、覆われていない部分を除去することによって、接点１２０を露出させる。第１エッチング操作が行われている間、ＬＥＤメサは絶縁材料１１６により保護されるため、ＬＥＤメサの側壁は物理的損傷から守られる。

【0047】

図６Ｇと、図８による操作８０８および操作８１０とを参照すると、パッシベーション層１１２は第２ドープ半導体層１０８上に形成され、第１開口１２４はパッシベーション層１１２上に形成されて第２ドープ半導体層１０８の一部を露出させ、第２開口１２２はパッシベーション層１１２上に形成されて接点１２０を露出させる。図７Ｄは、開口１２２および開口１２４が形成された後のＬＥＤ構造１００の上面図を示す。ＬＥＤ構造１００はパッシベーション層１１２により覆われ、開口１２２および開口１２４は第２ドープ半導体層１０８および接点１２０を露出させる。

【0048】

いくつかの実施形態において、パッシベーション層１１２は、分離機能および保護機能を提供できるＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＮまたは他の適当な材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、パッシベーション層１１２は、ポリイミド、ＳＵ－８フォトレジスト、または他のフォトリソグラフィでパターニング可能なポリマーを含み得る。図８の操作８１０において、開口１２４および開口１２２は、第２ドープ半導体層１０８の一部および接点１２０を露出させるように形成される。いくつかの実施形態において、操作８１０は、第２エッチング操作によってパッシベーション層１１２の一部を除去して開口１２４および開口１２２を形成することを含み得る。いくつかのさらなる実施形態において、感光性材料（例えば、ポリイミド、ＳＵ－８フォトレジスト、または他のフォトリソグラフィでパターニング可能なポリマーなど）からなるパッシベーション層１１２が提供されて、操作８１０は、パッシベーション層１１２をフォトリソグラフィ操作によってパターン化して開口１２４および開口１２２を露出させることを含み得る。

【0049】

図６Ｈと、図８の操作８１２とを参照すると、電極層１１４は開口１２４および開口１２２を覆うようにパッシベーション層１１２上に形成される。図１は、操作８１２が行われた後のＬＥＤ構造１００の上面図を示す。電極層１１４は、第２ドープ半導体層１０８と接点１２０とを電気的に接続し、電気経路を形成してＬＥＤユニットと基板１０２内の駆動回路とを接続する。駆動回路は接点１２０および電極層１１４を介して第２ドープ半導体層１０８の電圧および電流のレベルを制御することができる。いくつかの実施形態において、電極層１１４は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、ＧｅまたはＮｉなどの導電性材料を含み得る。

【0050】

本発明は、第２ドープ半導体層１０８が分離材料１１６によって分離されるＬＥＤ構造と、当該ＬＥＤ構造を製造するための方法を提供する。エピタキシャル層に対するエッチングプロセスを実行する必要がなく、機能的ＬＥＤメサは分離材料１１６によって分離され、したがって、機能的ＬＥＤと受容基板との間の接着面積が広くなって、潜在的な剥離を回避することができる。イオン注入された半導体材料は高抵抗の物理的特性を持つことができるため、ＬＥＤユニットの電流は、発光領域を画定するための特定の半導体層の内部に限定されることができる。イオン注入を利用して半導体の機能を有するエピタキシャル層の内部に分離材料を形成して高抵抗領域を形成することによって、本発明は、ＬＥＤメサを形成する際のウェットエッチングまたはドライエッチングを排除してＬＥＤメサの側壁の物理的損傷を回避し、ＬＥＤユニットの光電特性を改善することができる。なお、メサ間で従来の分離トレンチを使用しないため、物理トレンチによって制限されるマイクロＬＥＤアレイの空間と密度を大幅に向上させることができる。

【0051】

本発明の１つの態様によると、ＬＥＤ構造を開示する。当該ＬＥＤ構造は、基板と、結合層と、第１ドープ半導体層と、多重量子井戸（ＭＱＷ）層と、第２ドープ半導体層と、パッシベーション層と、電極層と、を含む。結合層は基板上に形成され、第１ドープ半導体層は結合層上に形成される。第１ドープ半導体層上にＭＱＷ層が形成され、ＭＱＷ層上に第２ドープ半導体層が形成される。第２ドープ半導体層はイオン注入によって製造された分離材料を含み、パッシベーション層は第２ドープ半導体層上に形成される。電極層は、パッシベーション層上に形成され、パッシベーション層における第１開口を介して第２ドープ半導体層の一部に接触する。

【0052】

いくつかの実施形態において、分離材料は、第２ドープ半導体層を複数のＬＥＤメサに分割する。いくつかの実施形態において、ＬＥＤ構造は、基板内に形成された駆動回路の複数の接点をさらに含み、各接点は、隣接するＬＥＤメサの間のギャップに位置する。いくつかの実施形態において、電極層は、各接点上の第１開口と第２開口を介して、第２ドープ半導体層と接点とを電気的に接続する。

【0053】

いくつかの実施形態において、複数のＬＥＤメサは第１ＬＥＤメサと、第１ＬＥＤメサに隣接する第２ＬＥＤメサとを含み、第１ＬＥＤメサの下方のＭＱＷ層、第１ドープ半導体層および結合層は、第２ＬＥＤメサの下方のＭＱＷ層、第１ドープ半導体層および結合層まで水平に延在する。いくつかの実施形態において、分離材料は、イオン注入された材料を含む。

【0054】

本発明のもう１つの態様によると、ＬＥＤ構造を開示する。当該ＬＥＤ構造は、基板と、基板上に形成された複数のＬＥＤユニットと、を含む。各ＬＥＤユニットは、基板上に形成された結合層と、結合層上に形成された第１ドープ半導体層と、第１ドープ半導体層上に形成された多重量子井戸（ＭＱＷ）層と、ＭＱＷ層上に形成された第２ドープ半導体層と、を含む。複数のＬＥＤユニットは、第１ＬＥＤユニットと、第１ＬＥＤユニットと隣接する第２ＬＥＤユニットと、を含む。第１ＬＥＤユニットの第２ドープ半導体層は、イオン注入された材料によって第２ＬＥＤユニットの第２ドープ半導体層と電気的に分離される。

【0055】

いくつかの実施形態において、第１ＬＥＤユニットのＭＱＷ層、第１ドープ半導体層および結合層は、第２ＬＥＤユニットのＭＱＷ層、第１ドープ半導体層、および結合層まで水平に延在される。いくつかの実施形態において、イオン注入された材料は、第２ドープ半導体層の内部およびＭＱＷ層の上に形成される。

【0056】

いくつかの実施形態において、当該ＬＥＤ構造はパッシベーション層および電極層をさらに含む。パッシベーション層は、イオン注入された材料によって分離された複数のＬＥＤユニットの第２ドープ半導体層上に形成され、電極層は、各ＬＥＤユニットのパッシベーション層上の第１開口を介して各ＬＥＤの第２ドープ半導体層の一部と接触する。

【0057】

いくつかの実施形態において、ＬＥＤ構造は、基板内に形成された駆動回路の複数の接点をさらに含み、各接点は隣接するＬＥＤユニットの間のギャップに位置する。いくつかの実施形態において、電極層は、各ＬＥＤユニットの第１開口および各接点上の第２開口を介して、各ＬＥＤユニットの第２ドープ型半導体層と各接点とを電気的に接続する。いくつかの実施形態において、イオン注入された材料は、水素、ヘリウム、窒素、酸素、フッ素、マグネシウム、シリコンまたはアルゴンのイオンが注入された材料を含む。

【0058】

本発明の別の１つの態様によると、ＬＥＤ構造を製造するための方法を開示する。第１基板上に半導体層が形成される。半導体層は、第１ドープ半導体層と、第１ドープ半導体層上のＭＱＷ層と、ＭＱＷ層上の第２ドープ半導体層と、を含む。注入操作によって、第２ドープ半導体層内にイオン注入された材料が形成される。第１エッチング操作によって、少なくとも、イオン注入された材料の一部、ＭＱＷの一部、第１ドープ半導体層の一部および結合層の一部が除去されて、第１基板内に形成された駆動回路の接点が露出する。第２ドープ半導体層上にパッシベーション層が形成される。パッシベーション層に第１開口が形成されて第２ドープ半導体層の一部が露出し、パッシベーション層に第２開口が形成されて第１基板上の接点が露出する。電極層が第１開口および第２開口を覆うようにパッシベーション層上に形成される。

【0059】

いくつかの実施形態において、イオン注入された材料は、注入作業によって第２ドープ半導体層内に形成されて、第２ドープ半導体層を複数のＬＥＤメサに分割する。各ＬＥＤメサはイオン注入された材料によって電気的に分離される。いくつかの実施形態において、イオン材料は、イオン注入された材料が第１ドープ半導体層と接触しないようにする深さで、半導体層における所定領域に注入される。いくつかの実施形態において、イオン材料は、イオン注入された材料が第１ドープ半導体層およびＭＱＷ層と接触しないようにする深さで、半導体層における所定領域に注入される。

【0060】

いくつかの実施形態において、約１０ｋｅＶから約３００ｋｅＶの間のイオン注入電力で注入操作を実行する。いくつかの実施形態において、イオン材料は、水素、ヘリウム、窒素、酸素、フッ素、マグネシウム、シリコンまたはアルゴンのイオンを含む。

【0061】

いくつかの実施形態において、第１基板内に駆動回路を形成し、第２基板上に半導体層を形成し、結合層によって半導体層を第１基板上に結合させ、第２基板を除去する。

【0062】

具体的な実施形態に対する前述の説明は、容易に変更および/または様々な用途に適合されることができる。したがって、本明細書で提示される教示およびガイダンスに基づいて、このような適応および修正は、開示された実施形態の等価物の意味および範囲内にあることが意図される。

【0063】

本発明の広さおよび範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物のみにより定義されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図6F】

【図6G】

【図6H】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】