特許 7382943 エミッタ、発光デバイス及び関連する表示画面並びに製造方法

(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】2023-11-09

(45)【発行日】2023-11-17

(54)【発明の名称】エミッタ、発光デバイス及び関連する表示画面並びに製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/24 20100101AFI20231110BHJP

   H01L 33/06 20100101ALI20231110BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20231110BHJP

【ＦＩ】

H01L33/24

H01L33/06

G09F9/30 360

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020542630

(86)(22)【出願日】2019-02-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-05-27

(86)【国際出願番号】 EP2019052942

(87)【国際公開番号】W WO2019154878

(87)【国際公開日】2019-08-15

【審査請求日】2021-11-19

(31)【優先権主張番号】1851027

(32)【優先日】2018-02-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(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】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ウェイ・シン・タン

(72)【発明者】

【氏名】パメラ・ルエダ・フォンセカ

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ・ジレ

【審査官】百瀬 正之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２８２９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２１８０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９５１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１７９３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０１４５３８２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００７／０２９６５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２０９２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２７０８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１１８９７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５３５４４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

Ｃ３０Ｂ １／００－３５／００

Ｇ０９Ｆ ９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の放射線を放出するように適合されたエミッタ（２５）であって、
前記エミッタ（２５）が、
基板（５５）と、
第１の半導体材料で作られるメサ（４０）であって、前記第１の半導体材料が、第１のバンドギャップ値を有し、前記メサ（４０）が、上面（７０）及び側面（７５）を有し、前記側面（７５）が、前記上面（７０）を囲い、前記基板（５５）と前記上面（７０）との間に延びる、メサ（４０）と、
１つ又は複数の放射線放出層（８５）を含む被覆層（４５）であって、少なくとも１つの放射線放出層（８５）が、第２の半導体材料で作られ、前記第２の半導体材料が、第２のバンドギャップ値を有し、前記第２のバンドギャップ値が、前記第１のバンドギャップ値よりも厳密に小さく、各放射線放出層（８５）が、前記上面（７０）に対応する第１の部分（９５）及び前記側面（７５）に対応する第２の部分（１００）を有し、第１の厚さ（ｅ１）が、前記第１の部分（９５）に定義され、第２の厚さ（ｅ２）が、前記第２の部分（１００）に定義され、前記第２の厚さ（ｅ２）が、前記第１の厚さ（ｅ１）より厳密に小さい、被覆層（４５）と、
を備え、
前記第１の厚さ（ｅ１）と前記第２の厚さ（ｅ２）との比率が、１．５から６の間に含まれ、
前記上面（７０）が、９平方マイクロメートルから９００平方マイクロメートルの間で構成される表面を有し、
前記被覆層（４５）が、前記メサ（４０）の少なくとも一部を覆う、第１の放射線を放出するように適合されたエミッタ（２５）。

【請求項2】

以下の特性：
－前記第１の部分（９５）が、前記メサの上面（７０）を少なくとも部分的に覆い、前記第２の部分（１００）が、前記メサ（４０）の側面（７５）を少なくとも部分的に覆う、
－前記第２の部分（１００）が、少なくとも１つの量子井戸を生成する、及び、
－前記側面（７５）が、複数の平面を含む、
のうちの少なくとも１つが満たされる、請求項１に記載のエミッタ。

【請求項3】

以下の特性：
－前記基板（５５）が半導体材料で作られ、前記メサ（４０）が、前記基板（５５）から前記基板（５５）に垂直な第１の方向（Ｄ）に沿って延在し、前記基板（５５）に電気的に接続され、前記基板（５５）が、前記第１の方向（Ｄ）に垂直な平面で前記メサ（４０）を囲む主表面（６５）を有し、前記基板（５５）が、前記主表面（６５）上に延びる電気絶縁層（６０）をさらに備え、前記絶縁層（６０）が、前記基板（５５）と前記被覆層（４５）との間に障壁を形成する、及び、
－前記側面（７５）の各点について、前記点を通過し、前記側面（７５）に垂直な方向に対応する軸（Ａ）が定義され、前記基板（５５）に垂直な第１の方向（Ｄ）と前記軸（Ａ）との間の角度（α）が、３０度から８０度の間に含まれる、
のうちの少なくとも１つが満たされる、請求項１又は２に記載のエミッタ。

【請求項4】

以下の特性：
－前記第１の半導体材料及び前記第２の半導体材料のうちの少なくとも１つが、ＩＩＩ族窒化物材料である、
－結晶構造体が、前記第１の半導体材料に対して定義され、前記結晶構造体が、少なくとも１つの極性方向及び少なくとも１つの半極性方向を有し、前記上面（７０）が、前記極性方向に垂直であり、前記側面（７５）の各点について、前記点を通過し、前記側面（７５）に垂直な方向に対応する軸（Ａ）が定義され、前記軸（Ａ）が、前記半極性方向に垂直である、
のうちの少なくとも１つが満たされる、請求項１から３の何れか一項に記載のエミッタ。

【請求項5】

以下の特性：
－前記エミッタ（２５）が、前記第１の部分（９５）に電気的に接続された第１の電気接点（５０）をさらに備え、前記エミッタ（２５）が、電流が前記第１の電気接点（５０）、前記被覆層（４５）及び前記メサ（４０）を通って流れるときに前記第１の放射線を放出するように構成され、前記第１の電気接点（５０）がさらに、前記第２の部分（１００）に電気的に接続される、
－前記エミッタ（２５）が、前記第１の部分（９５）に電気的に接続された第１の電気接点（５０）をさらに備え、前記エミッタ（２５）が、電流が前記第１の電気接点（５０）、前記被覆層（４５）及び前記メサ（４０）を通って流れるときに前記第１の放射線を放出するように構成され、前記第１の電気接点（５０）が、第１の接続層及び第２の障壁層を含み、前記第２の障壁層が、前記第１の接続層と前記被覆層（４５）との間に挿入され、前記第１の接続層が、第４の材料で作られ、前記第４の材料が、導電性材料又は半導体材料であり、前記第２の障壁層が、絶縁材料で作られ、前記被覆層（４５）、前記第２の障壁層及び前記第１の接続層が、トンネル接合を形成する、
－前記被覆層（４５）が、前記第２の半導体材料で作られた少なくとも２つの重ねられた放射線放出層（８５）を含み、第３の半導体材料で作られた第１の障壁層（９０）が、連続する放射線放出層（８５）の各対の間に挿入され、前記第３の半導体材料が、第３のバンドギャップ値を有し、前記第３のバンドギャップ値が、前記第２のバンドギャップ値よりも厳密に大きい、及び、
－前記第１の放射線が、第１の組の電磁波を含み、前記放射線放出層（８５）が、第２の組の電磁波を含む第２の放射線を放出するように構成され、前記エミッタ（２５）が、前記第２の放射線を吸収し、前記第１の放射線に応答して放出するように構成された放射線変換器（５２）をさらに備え、波長が、各電磁波に対して定義され、前記第１の組が、第１の波長範囲に対応し、前記第２の組が、第２の波長範囲に対応し、前記第１の波長範囲が、第１の平均波長を有し、前記第２の波長範囲が、第２の平均波長を有し、前記第１の平均波長が、前記第２の平均波長とは異なる、
のうちの少なくとも１つが満たされる、請求項１から４の何れか一項に記載のエミッタ。

【請求項6】

以下の特性：
－前記メサ（４０）が、最小横方向寸法（ｌ）及び高さ（ｈ）を有し、前記高さ（ｈ）が、前記基板（５５）に垂直な第１の方向（Ｄ）で測定され、前記最小横方向寸法（ｌ）が、前記第１の方向（Ｄ）に垂直な平面で測定され、前記高さ（ｈ）が、前記最小横方向寸法（ｌ）よりも厳密に小さい、
－前記メサ（４０）が、前記基板（５５）と接触する基部（８０）を有する錐台を形成し、前記基部（８０）が、長方形又は六角形である、
－前記メサ（４０）が、前記基板（５５）に垂直な第１の方向（Ｄ）に沿って測定された高さ（ｈ）を有し、前記高さ（ｈ）が、１００ナノメートルから１０００ナノメートルの間に含まれる、
のうちの少なくとも１つが満たされる、請求項１から５の何れか一項に記載のエミッタ。

【請求項7】

前記側面（７５）の各点について、前記点を通過し、前記側面（７５）に垂直な方向に対応する軸（Ａ）が定義され、前記基板（５５）に垂直な第１の方向（Ｄ）と前記軸（Ａ）との間の角度（α）が、５５度から６５度の間に含まれる。請求項１から６の何れか一項に記載のエミッタ。

【請求項8】

請求項１から７の何れか一項に記載の少なくとも２つのエミッタ（２５）を含む発光デバイス（１５）。

【請求項9】

請求項８に記載の発光デバイス（１５）の組を含む表示スクリーン（１０）。

【請求項10】

第１の放射線を放出するように適合されたエミッタ（２５）を製造するための方法であって、
基板（５５）の提供する段階と、
第１の半導体材料で作られるメサ（４０）を作成する段階であって、前記第１の半導体材料が、第１のバンドギャップ値を有し、前記メサ（４０）が、上面（７０）及び側面（７５）を有し、前記側面（７５）が、前記上面（７０）を囲い、前記基板（５５）と前記上面（７０）との間に延びる、メサ（４０）を作成する段階と、
前記メサ（４０）上に、１つ又は複数の放射線放出層（８５）を含む被覆層（４５）を堆積させる段階であって、少なくとも１つの放射線放出層（８５）が、第２の半導体材料で作られ、前記第２の半導体材料が、第２のバンドギャップ値を有し、前記第２のバンドギャップ値が、前記第１のバンドギャップ値よりも厳密に小さく、各放射線放出層（８５）が、前記上面（７０）に対応する第１の部分（９５）、及び、前記側面（７５）に対応する第２の部分（１００）を有し、第１の厚さ（ｅ１）が、前記第１の部分（９５）に定義され、第２の厚さ（ｅ２）が、前記第２の部分（１００）に定義され、前記第２の厚さ（ｅ２）が、前記第１の厚さ（ｅ１）より厳密に小さい、被覆層（４５）を堆積させる段階と、
を含み、
前記第１の厚さ（ｅ１）と前記第２の厚さ（ｅ２）との比率が、１．５から６の間に含まれ、
前記上面（７０）が、９平方マイクロメートルから９００平方マイクロメートルの間で構成される表面を有する、方法。

【請求項11】

メサ（４０）を作成する前記段階が、前記メサ（４０）を作成するために前記第１の半導体材料で作られたバルクの一部をエッチング除去する段階を含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

第１のエミッタ（２５）及び少なくとも１つの第２のエミッタ（２５）を含み、各エミッタ（２５）が、対応する第１の放射線を放出するように適合されている、発光デバイス（１５）を製造する方法であって、
基板（５５）の提供する段階と、
各エミッタ（２５）について、第１の半導体材料で作られるメサ（４０）を作成する段階であって、前記第１の半導体材料が、第１のバンドギャップ値を有し、前記メサ（４０）が、上面（７０）及び側面（７５）を有し、前記側面（７５）が、前記上面（７０）を囲い、前記基板（５５）と前記上面（７０）との間に延びる、メサ（４０）を作成する段階と、
前記メサ（４０）上に、１つ又は複数の放射線放出層（８５）を含む被覆層（４５）を堆積させる段階であって、少なくとも１つの放射線放出層（８５）が、第２の半導体材料で作られ、前記第２の半導体材料が、第２のバンドギャップ値を有し、前記第２のバンドギャップ値が、前記第１のバンドギャップ値よりも厳密に小さく、各放射線放出層（８５）が、前記上面（７０）に対応する第１の部分（９５）、及び、前記側面（７５）に対応する第２の部分（１００）を有し、第１の厚さ（ｅ１）が、前記第１の部分（９５）に定義され、第２の厚さ（ｅ２）が、前記第２の部分（１００）に定義され、前記第２の厚さ（ｅ２）が、前記第１の厚さ（ｅ１）より厳密に小さい、被覆層（４５）を堆積させる段階と、
を含み、
前記第１の厚さ（ｅ１）と前記第２の厚さ（ｅ２）との比率が、１．５から６の間に含まれ、
前記上面（７０）が、９平方マイクロメートルから９００平方マイクロメートルの間で構成される表面を有する、方法。

【請求項13】

各メサ（４０）を作成する前記段階が、各メサ（４０）を作成するために前記第１の半導体材料で作られたバルクの一部をエッチング除去する段階を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記バルクが、基板（５５）である、請求項１１又は１３に記載の方法。

【請求項15】

前記バルクが、前記第１の半導体材料で作られ、前記基板（５５）によって支持される層である、請求項１１又は１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エミッタに関する。本発明はまた、少なくとも２つのそのようなエミッタを含む発光デバイスに関する。本発明はまた、そのような発光デバイスのセットを含む表示スクリーンに関する。本発明は、同様に、そのようなエミッタを製造するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

発光構造体は、別個の発光メサのセットを形成するように構造化された、重ね合わされた半導体層のスタックを含む。このような構造体は通常、発光メサを画定するために、２次元層のスタックの一部をエッチングで除去することによって製造される。発光は通常、メサの上部又はその近くに位置する発光層によって提供される。

【0003】

発光メサは互いに分離されているため、このような構造体により、各メサに独立して電力が供給され、隣接するメサへの電流漏れのリスクが低減されるため、各メサの発光を簡単に制御することができる。前述の利点のために、そのような発光構造体を表示スクリーンの一部として使用することが提案されており、スクリーンがモノクロスクリーンの場合、各メサが画素を形成し、スクリーンが多色スクリーンの場合、サブ画素を形成する。従って、このような表示スクリーンの空間分解能は、メサの横方向寸法に直接関連する。

【0004】

しかしながら、メサの露出した側面は、キャリアの表面再結合の増加を引き起こす。従って、そのような構造体の全体的な発光効率（「ウォールプラグ効率」とも呼ばれる）は、メサの横方向寸法とともに減少する。なぜなら、横方向寸法が減少すると、発光層の表面と比較して側面の表面が相対的に増加するからである。その結果、メサベースの画素又は表示スクリーンのウォールプラグ効率は、スクリーンの解像度が上がると、特にメサの横方向寸法が１０マイクロメートル（μｍ）以下の場合に低下する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従って、横方向寸法が小さく、ウォールプラグ効率が高い発光体が必要である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

このために、本説明の詳細な説明は、第１の放射線を放出するように適合されたエミッタであって、エミッタが、
基板と、
第１の半導体材料で作られるメサであって、第１の半導体材料が、第１のバンドギャップ値を有し、メサが、上面及び側面を有し、側面が、上面を囲い、基板と上面との間に延びる、メサと、
１つ又は複数の放射線放出層を含む被覆層であって、少なくとも１つの放射線放出層が、第２の半導体材料で作られ、第２の半導体材料が、第２のバンドギャップ値を有し、第２のバンドギャップ値が、第１のバンドギャップ値よりも厳密に小さく、各放射線放出層が、上面に対応する第１の部分及び側面に対応する第２の部分を有し、第１の厚さが、第１の部分に定義され、第２の厚さが、第２の部分に定義され、第２の厚さが、第１の厚さより厳密に小さい、被覆層と、
を備える、第１の放射線を放出するように適合されたエミッタに関する。

【0007】

特定の実施形態によれば、エミッタは、別々に、または任意の可能な組み合わせに従って、以下の特徴のうちの１つ又はいくつかを含む：
以下の特性のうちの少なくとも１つが満たされる：
－第１の部分が、メサの上面を少なくとも部分的に覆い、第２の部分が、メサの側面を少なくとも部分的に覆い、
－第２の部分が、少なくとも１つの量子井戸を形成し、及び、
－側面が、複数の平面を含む。

【0008】

以下の特性のうちの少なくとも１つが満たされる：
－基板が半導体材料で作られ、メサが、基板から基板に垂直な第１の方向に沿って延在し、基板に電気的に接続され、基板が、第１の方向に垂直な平面でメサを囲む主表面を有し、基板が、主表面上に延びる電気絶縁層をさらに備え、絶縁層が、基板と被覆層との間に障壁を形成し、及び、
－側面の各点について、点を通過し、側面に垂直な方向に対応する軸が定義され、基板に垂直な第１の方向と軸との間の角度が、３０度から８０度の間に含まれる。

【0009】

以下の特性のうちの少なくとも１つが満たされる：
－第１の半導体材料及び第２の半導体材料のうちの少なくとも１つが、ＩＩＩ族窒化物材料であり、
－結晶構造が、第１の半導体材料に対して定義され、結晶構造が、少なくとも１つの極性方向及び少なくとも１つの半極性方向を有し、上面が、極性軸に垂直であり、点を通過する方向に対応し、側面に垂直な軸が、側面の各点に対して定義され、軸が、半極性方向に垂直である。

【0010】

以下の特性のうちの少なくとも１つが満たされる：
－エミッタが、第１の部分に電気的に接続された第１の電気接点をさらに備え、エミッタが、電流が前記第１の電気接点、被覆層及びメサを通って流れるときに第１の放射線を放出するように構成され、第１の電気接点がさらに、第２の部分に電気的に接続され、
－エミッタが、第１の部分に電気的に接続された第１の電気接点をさらに備え、エミッタが、電流が第１の電気接点、被覆層及びメサを通って流れるときに第１の放射線を放出するように構成され、第１の電気接点が、第１の接続層及び第２の障壁層を含み、第２の障壁層が、第１の接続層と被覆層との間に挿入され、第１の接続層が、第４の材料で作られ、第４の材料が、導電性材料又は半導体材料であり、第２の障壁層が、絶縁材料で作られ、被覆層、第２の障壁層及び第１の接続層が、トンネル接合を形成し、
－被覆層が、第２の半導体材料で作られた少なくとも２つの重ねられた放射線放出層を含み、第３の半導体材料で作られた第１の障壁層が、連続する放射線放出層の各対の間に挿入され、第３の半導体材料が、第３のバンドギャップ値を有し、第３のバンドギャップ値が、第２のバンドギャップ値よりも厳密に大きく、及び、
－第１の放射線が、第１の組の電磁波を含み、放射線放出層が、第２の組の電磁波を含む第２の放射を放出するように構成され、エミッタが、第２の放射線を吸収し、第１の放射線に応答して放出するように構成された放射線変換器をさらに備え、波長が、各電磁波に対して定義され、第１の組が、第１の波長範囲に対応し、第２の組が、第２の波長範囲に対応し、第１の範囲が、第１の平均波長を有し、第２の範囲が、第２の平均波長を有し、第１の平均波長が、第２の平均波長とは異なる。

【0011】

以下の特性のうちの少なくとも１つが満たされる：
－第１の厚さと第２の厚さとの比率が、１．５から６の間に含まれ、
－メサが、最小横方向寸法及び高さを有し、高さが、基板に垂直な第１の方向で測定され、最小横方向寸法が、第１の方向に垂直な平面で測定され、高さが、最小横方向寸法よりも厳密に小さく、
－メサが、基板と接触する基部を有する錐台を形成し、基部が、長方形であり、
－メサが、基板と接触する基部を有する錐台を形成し、基部が、六角形であり、
－メサが、基板に垂直な第１の方向に沿って測定された高さを有し、高さが、１００ナノメートルから１０００ナノメートルの間に含まれ、
－上面が、９平方マイクロメートルから９００平方マイクロメートルの間で構成される表面を有する。

【0012】

以前に定義された少なくとも２つのエミッタを含む発光デバイスも提案される。

【0013】

特定の実施形態によれば、発光デバイスは、別々に、又は任意の可能な組み合わせに従って、以下の特徴のうちの１つ又はいくつかを含む：
－メサの側面は、互いに接触し、
－各エミッタは、エミッタの第１の部分に電気的に接続された第１の電気接点を含み、発光デバイスは、単一の接続構造体をさらに含み、接続構造体は、メサ、被覆層及び第２の電気接点を含み、第２の電気接点は、接続構造体のメサの少なくとも上面及び少なくとも部分的に側面を部分的に覆い、第２の電気接点は、基板に電気的に接続され、各エミッタは、電流が、対応する第１の電気接点、対応する非複層、対応するメサ、基板及び第２の電気接点を通って流れるときに、対応する第１の放射線を放出するように構成され、
－発光デバイスは、３つのエミッタを含み、第１の放射線の各々は、第１の組の電磁波を含み、波長は、各電磁波に対して定義され、第１の組の各々は、第１の波長範囲に対応し、第１の範囲の各々は、対応する第１の平均波長を有し、各エミッタの第１の平均波長は、他の各エミッタの第１の平均波長とは互いに異なる。

【0014】

以前に定義された一組の発光デバイスを含む表示スクリーンも提案される。

【0015】

本説明はまた、第１の放射線を放出するように適合されたエミッタを製造するための方法であって、
基板の提供する段階と、
第１の半導体材料で作られるメサを作成する段階であって、第１の半導体材料が、第１のバンドギャップ値を有し、メサが、上面及び側面を有し、側面が、上面を囲い、基板と上面との間に延びる、メサを作成する段階と、
メサ上に、１つ又は複数の放射線放出層を含む被覆層を堆積させる段階であって、少なくとも１つの放射線放出層が、第２の半導体材料で作られ、第２の半導体材料が、第２のバンドギャップ値を有し、第２のバンドギャップ値が、第１のバンドギャップ値よりも厳密に小さく、各放射線放出層が、上面に対応する第１の部分、及び、側面に対応する第２の部分を有し、第１の厚さが、第１の部分に定義され、第２の厚さが、第２の部分に定義され、第２の厚さが、第１の厚さより厳密に小さい、被覆層を堆積させる段階と、
を含む、方法に関する。

【0016】

本発明の詳細な説明はさらに、第１のエミッタ及び少なくとも１つの第２のエミッタを含み、各エミッタが、対応する第１の放射線を放出するように適合されている、発光デバイスを製造する方法であって、
基板の提供する段階と、
各エミッタについて、第１の半導体材料で作られるメサを作成する段階であって、第１の半導体材料が、第１のバンドギャップ値を有し、メサが、上面及び側面を有し、側面が、上面を囲い、基板と上面との間に延びる、メサを作成する段階と、
メサ上に、１つ又は複数の放射線放出層を含む被覆層を堆積させる段階であって、少なくとも１つの放射線放出層が、第２の半導体材料で作られ、第２の半導体材料が、第２のバンドギャップ値を有し、第２のバンドギャップ値が、第１のバンドギャップ値よりも厳密に小さく、各放射線放出層が、上面に対応する第１の部分、及び、側面に対応する第２の部分を有し、第１の厚さが、第１の部分に定義され、第２の厚さが、第２の部分に定義され、第２の厚さが、第１の厚さより厳密に小さい、被覆層を堆積させる段階と、
を含む、方法に関する。

【0017】

特定の実施形態によれば、基板は、第１の側部及び第２の側部有し、第１の側部は、メサを支持し、第１の側部及び第２の側部は、互いに平行であり、各第１の放射線は、第１の組の電磁波を含み、各第２のエミッタの放射線放出層が、第２の組の電磁波を含み、この方法はさらに、各エミッタにおいて、第１の部分に電気的に接続された第１の電気接点を形成する段階を含み、このエミッタは、電流が第１の電気接点、被覆層及びメサを通って流れるとき、対応する第１の放射線を放出するように構成される。この方法はまた、各電流を生成するように適合された制御回路に各第１の電気接点を接続する段階と、第２の放射線を吸収し、第２のエミッタに対応する第１の放射線に対応して放出するように構成された放射線変換器を基板の第２の側部に配置する段階とを含み、波長は、各電磁波に対して定義され、第１の組の第２のエミッタは、第１の波長範囲に対応し、第２の組は、第２の波長範囲に対応し、第１の範囲は、第１の平均波長を有し、第２の範囲は、第２の平均波長を有し、第１の平均波長は、第２の平均波長とは異なる。

【0018】

本発明の特徴及び利点は、非限定的な例としてのみ与えられ、添付の図面を参照することにより、以下の明細書によって明らかにされるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一組の発光デバイスを含む表示スクリーンの部分上面図である。

【図2】図１の線ＩＩ－ＩＩに沿った発光デバイスの断面の側面図であり、各発光デバイスは、一組のエミッタを含む。

【図3】図２のエミッタの断面の拡大側面図である。

【図4】発光デバイスを製造するための方法の例の様々な段階での結果の概略図である。

【図5】発光デバイスを製造するための方法の例の様々な段階での結果の概略図である。

【図6】発光デバイスを製造するための方法の例の様々な段階での結果の概略図である。

【図7】発光デバイスを製造するための方法の例の様々な段階での結果の概略図である。

【図8】発光デバイスを製造するための方法の例の様々な段階での結果の概略図である。

【図9】発光デバイスを製造するための方法の例の様々な段階での結果の概略図である。

【図10】発光デバイスを製造するための方法の例の様々な段階での結果の概略図である。

【図11】発光デバイスを製造するための方法の例の様々な段階での結果の概略図である。

【図12】発光デバイスを製造するための方法の例の様々な段階での結果の概略図である。

【図13】発光デバイスの例の概略側面図である。

【図14】発光デバイスの例の概略側面図である。

【図15】発光デバイスの例の概略側面図である。

【図16】発光デバイスの例の概略側面図である。

【図17】発光デバイスの例の概略側面図である。

【図18】発光デバイスを製造するための方法の別の例の様々な段階での結果の概略図である。

【図19】発光デバイスを製造するための方法の別の例の様々な段階での結果の概略図である。

【図20】発光デバイスを製造するための方法の別の例の様々な段階での結果の概略図である。

【図21】発光デバイスの別の例の概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

表示スクリーン１０は、図１に部分的に示され、図１２に概略的に表されている。

【0021】

表示スクリーン１０は、例えば、携帯電話、タブレット、又はラップトップコンピュータなどの電子デバイスに統合される。別の実施形態では、表示スクリーン１０は、テレビセット、デスクトップコンピュータスクリーン、スマートウォッチ、又はスマートグラスなどの専用表示デバイスに統合することができる。

【0022】

表示スクリーン１０は、一組の画像を表示するように構成される。

【0023】

表示スクリーン１０は、一組の発光デバイス１５及び制御回路２０を備える。

【0024】

各発光デバイス１５は、「画像要素」又は略して「画素」とも呼ばれ、少なくとも１つの第１の放射線を放出するように構成される。

【0025】

便宜上、以下では、発光デバイス１５は、画素１５と名付けられる。

【0026】

例えば、各画素１５は、３つの第１の放射線を含む一組の電磁波のうちの１つを放出するように構成される。

【0027】

変形例では、３つより多い又は少ない放射線（例えば４つ）を放出するように構成された画素１５を有する実施形態を考慮することができる。

【0028】

各第１の放射線は、第１の組の電磁波を含む。

【0029】

電磁波毎に波長が定義される。

【0030】

各第１の組は、第１の波長範囲に対応する。第１の波長範囲は、第１の組の電磁波の全ての波長によって形成されるグループである。

【0031】

第１の平均波長は、各第１の波長範囲に定義される。

【0032】

各画素１５は、少なくとも１つの発光体２５、及び、少なくとも１つの接続構造体３０を含む。例えば、各画素１５は、３つの発光体２５及び単一の接続構造体３０を含む。

【0033】

各発光体２５は、それぞれの第１の放射線を放出するように構成される。特に、各発光体２５は、第１の電流が発光体２５を通って流れるときに、それぞれの第１の放射線を放出するように構成される。

【0034】

各発光体２５の第１の平均波長は、例えば、同じ画素１５の他の各発光体２５の第１の平均波長とは異なる。

【0035】

一実施形態によれば、１つの発光体２５の第１の平均波長は、４３０ナノメートル（ｎｍ）から４８０ｎｍの間に含まれ、別の発光体２５の第１の平均波長は、５００ｎｍから５６０ｎｍの間に含まれ、第３の発光体２５の第１の平均波長は、５８０ｎｍから６８０ｎｍの間に含まれる。

【0036】

単一画素１５の２つの異なる発光体２５の第１の平均波長が同一である実施形態もまた考慮され得る。

【0037】

図２に示されるように、各発光体２５は、基板５５、メサ４０、被覆層４５、第１の電気接点５０、放射線変換器５２、及び、絶縁層６０を備える。

【0038】

基板５５は、メサ４０、被覆層４５、及び、第１の電気接点５０を支持するように構成される。

【0039】

基板５５は、例えば、全ての発光体２５及び接触ブロック又は接続構造体に共通である。

【0040】

いくつかの実施形態では、基板５５は、支持プレート１２０をさらに含み得る。図２及び図３に示される実施形態では、基板５５は、いかなる支持プレート１２０も含まない。

【0041】

基板５５は、例えば、平坦である。平坦な基板は、平坦な主表面６５を有する基板である。

【0042】

法線方向Ｄは、基板５５に対して定義される。基板５５の主表面６５は、法線方向Ｄに垂直である。

【0043】

主表面６５は、法線方向Ｄに垂直な平面内で各メサ４０を囲む。

【0044】

基板５５は、第１の半導体材料で作られる。第１のバンドギャップ値は、第１の半導体材料に対して定義される。

【0045】

「バンドギャップ値」という表現は、材料の価電子帯と伝導帯との間の禁制帯の値を意味すると理解されるべきである。

【0046】

バンドギャップ値は、例えば、電子ボルト（ｅＶ）で測定される。

【0047】

価電子帯は、材料内の電子に許容されるエネルギーバンドの中で、２０ケルビン（Ｋ）以下の温度で完全に満たされている間に最も高いエネルギーを持つバンドとして定義される。

【0048】

第１のエネルギー準位は、価電子帯毎に定義される。第１のエネルギー準位は、価電子帯の最高エネルギー準位である。

【0049】

伝導帯は、材料内の電子に許容されるエネルギーバンドの中で、２０Ｋ以下の温度では完全に満たされていないのにエネルギーが最も低いバンドとして定義される。

【0050】

第２のエネルギー準位は、伝導帯毎に定義される。第２のエネルギー準位は、伝導帯の最高エネルギー準位である。

【0051】

従って、各バンドギャップ値は、材料の第１のエネルギー準位と第２のエネルギー準位との間で測定される。

【0052】

半導体材料は、バンドギャップ値がゼロより厳密に上で、６．５ｅＶ以下である材料である。

【0053】

第１の半導体材料は、例えば、ＩＩＩ族窒化物材料である。ＩＩＩ族窒化物材料は、ＧａＮ、ＡｌＮ及びＩｎＮと、ＧａＮ、ＡｌＮ及びＩｎＮの合金を含む材料のグループである。

【0054】

一実施形態によれば、第１の材料は、ＧａＮである。

【0055】

ドーピングは、材料中に、自由電荷キャリアをもたらす不純物の存在として定義される。不純物は、例えば、材料に自然に存在しない元素の原子である。

【0056】

不純物が、ドープされていない材料と比較して、材料の正孔の体積密度を増加させる場合、ドーピングは、ｐ型である。例えば、ＧａＮの層は、マグネシウム（Ｍｇ）原子を追加することによってｐドープされる。

【0057】

不純物が、ドープされていない材料と比較して、材料内の自由電子の体積密度を増加させる場合、ドーピングは、ｎ型である。例えば、ＧａＮの層は、シリコン（Ｓｉ）原子を追加することによってｎドープされる。

【0058】

第１の材料は、例えば、ｎドープされる。しかしながら、ドーピングのタイプは、いくつかの実施形態において変化し得る。

【0059】

第１の材料は、例えば、結晶性材料である。結晶又は結晶材料は、その構成要素（原子、分子、イオンなど）が高度に秩序化された微視的構造に配置され、すべての方向に伸びる結晶格子を形成する固体材料である。

【0060】

第１の材料には結晶構造が定義される。結晶学では、結晶構造は、結晶性材料内の原子、イオン又は分子の規則正しい配置の記述である。

【0061】

結晶構造は、例えば、極性構造である。極性構造は、正電荷及び負電荷の重心が空間的に離れている結晶構造である。

【0062】

結晶構造は、例えば、極性方向、少なくとも１つの非極性方向、及び、少なくとも１つの半極性方向を有する。

【0063】

極性方向は、正電荷及び負電荷の重心が空間的に離れている方向である。

【0064】

非極性方向は、正電荷及び負電荷の重心が同じになる方向である。

【0065】

半極性方向は、極性軸及び材料のすべての非極性方向の両方と非ゼロの角度を形成する方向である。

【0066】

例えば、結晶構造は、ウルツ鉱などの六方晶構造である。ウルツ鉱は、ＩＩＩ族窒化物の最も一般的な結晶構造である。ウルツ鉱型構造の極性軸は、ｃ軸と呼ばれる。

【0067】

法線方向Ｄは、例えば、結晶構造の極性方向に平行である。

【0068】

絶縁層６０は、主表面６５上に延在する。絶縁層６０は、例えば、法線方向Ｄに垂直な平面内の各メサ４０を囲む。

【0069】

絶縁層６０は、電気絶縁材料で作られる。例えば、絶縁層６０は、酸化ケイ素で作られる。

【0070】

絶縁層６０は、被覆層４５と基板５５との間に障壁を形成する。特に、絶縁層６０は、メサ４０を通って流れることなく、電流が被覆層４５と基板５５との間に流れるのを防ぐ。

【0071】

各メサ４０は、基板５５から法線方向Ｄに沿って延びる。

【0072】

各メサ４０は、上面７０、側面７５及び基部８０を有する。

【0073】

メサ４０は、法線方向Ｄに沿って、基部８０及び上面７０によって区切られている。

【0074】

各メサ４０は、例えば、錐台の形をしている。

【0075】

幾何学では、錐台は、固体を切断する１つ又は２つの平行な平面の間にある固体の部分である。切頭角錐台は、錐台の一例である。

【0076】

例えば、メサ４０は、切頭直角錐の形をしている。幾何学では、ピラミッドは、多角形の底面８０と頂点と呼ばれる点を接続することによって形成される多面体である。直角錐台の頂点は、基部８０の重心の真上にある。

【0077】

より正確には、メサ４０は、その頂点が法線方向Ｄに沿って基部８０の重心と整列している切頭角錐の形状をしている。

【0078】

各メサ４０は、法線方向Ｄに沿って測定された高さｈ、及び、法線方向に垂直な平面で測定された横方向の寸法を有する。横方向寸法のうち、メサの最小横方向寸法ｌは、法線方向Ｄに垂直な全ての方向の中でメサ４０が最小の寸法を有する方向に沿って測定されたメサ４０の寸法として定義される。

【0079】

メサ４０が、基部８０が偶数の辺を有する切頭直角錐の形状である場合、最小横方向寸法ｌは、基部８０の２つの対向する側部間の距離である。

【0080】

高さｈは、最小横寸法ｌよりも厳密に小さい。

【0081】

高さｈは、１００ｎｍから２μｍの間であり、例えば、１００ｎｍから１μｍの間である。

【0082】

メサ４０は、半導体材料で作られる。例えば、メサ４０は、第１の半導体材料で作られる。

【0083】

メサ４０は、基板５５に電気的に接続されている。一実施形態では、メサ４０は、基板５５と一体である。

【0084】

上面７０は、例えば、平坦である。図２に示す実施形態では、上面７０は、法線方向Ｄに垂直である。

【0085】

上面７０は、多角形である。

【0086】

図１に示されるように、基部８０は、例えば、長方形である。正方形の上面７０は、長方形の上辺７０の例である。

【0087】

他の実施形態では、上面７０は、六角形又は三角形である。

【0088】

上面７０は、４平方マイクロメートル（μｍ^２）から９００平方マイクロメートル（μｍ^２）の間で構成される表面を有し、例えば、９μｍ^２から９００μｍ^２の間で構成される。

【0089】

側面７５は、基板５５と上面７０との間に延びる。

【0090】

図３に見られるように、側面７５は、上面７０を囲む。側面７５は、法線方向Ｄに垂直な平面内でメサ４０を区切る。

【0091】

軸Ａは、側面７５の各点に対して定義される。軸Ａは、その点を通過し、その点において側面７５に垂直な方向に対応する。

【0092】

法線方向と軸Ａとの間の角度αは、側面７５の任意の点において、９０度（°）よりも厳密に小さい。特に、角度αは、３０から８０°である。例えば、各軸Ａは、半極方向に垂直である。

【0093】

換言すれば、法線方向Ｄと、法線方向Ｄを含む垂直面に含まれる、側面７５上の線との間の角度βは、ゼロよりも厳密に大きく、例えば、１０°から６０°である。

【0094】

一実施形態によれば、各角度αは、５０°から８０°である。言い換えれば、角度βは、１０°から４０°である。

【0095】

一実施形態によれば、角度αは、５５°から６５°である。

【0096】

側面７５は、例えば、複数の平面を含む。特に、メサ４０が切頭直角錐ある場合、各平面は、長方形であり、基部８０の片側から上面７０の片側まで延びる。この場合、同じ平面の任意の２点の角度αは同じである。

【0097】

一実施形態によれば、単一画素の少なくとも２つのエミッタ２５の側面７５は、互いに接触している。

【0098】

メサ４０の基部８０は、基板５５と接触している。

【0099】

基部８０は、上面７０の表面よりも厳密に高い表面を有する。

【0100】

基部８０は、多角形である。長方形又は六角形の基部８０は、多角形の基部８０の例である。例えば、基部８０の形状は、上面７０の形状と同じである。

【0101】

図１に示される例によれば、各メサ４０の基部８０の側面は、互いに平行である。

【0102】

被覆層４５は、図３により詳細に示されている。

【0103】

被覆層４５は、メサ４０の少なくとも一部を覆う。

【0104】

被覆層４５は、第１の電流をメサ４０から第１の電気接点５０に伝達するように適合されている。

【0105】

被覆層４５は、上面７０の少なくとも一部及び側面７５の少なくとも一部に延在する。特に、被覆層４５は、上面７０と接触する上部７７と、側面７５と接触する外部７８とを有する。

【0106】

メサ４０と第１の電気接点５０との間に流れる第１の電流が被覆層４５を通って流れるように、各被覆層４５は、第１の電気接点５０とメサ４０との間に挿入される。

【0107】

被覆層４５は、少なくとも１つの放射線放出層８５を含む。例えば、被覆層４５は、複数の重ね合わされた放射線放出層８５及び少なくとも１つの第１の障壁層９０を含む。

【0108】

被覆層４５は、第１の電流が被覆層４５を通って流れるとき、第１の電流が各放射線放出層８５を通って流れるように構成される。

【0109】

各放射線放出層８５は、第１の電流が放射線放出層８５を通って流れるときに放射線を放出するように構成される。例えば、各放射線放出層８５は、第２の放射線を放出するように構成される。

【0110】

各第２の放射線は、第２の組の電磁波を含む。

【0111】

各第２の組の電磁波は、第２の波長範囲に対応する。第２の波長範囲は、第２の組の電磁波の全ての波長によって形成されるグループである。

【0112】

第２の平均波長は、第２の波長範囲毎に定義される。第２の平均波長は、放射線放出層８５がその一部を構成する発光体２５に対応する第１の放射線の第１の平均波長とは異なる。例えば、第２の平均波長は、第１の平均波長よりも厳密に短い。

【0113】

別の実施形態によれば、第２の平均波長は、第１の放射線の第１の平均波長に等しい。

【0114】

第１の半導体材料は、第２の放射線に対して透明である。

【0115】

各放射線放出層８５は、第２の半導体材料で作られる。

【0116】

第２の半導体材料は、第２のバンドギャップ値を有する。第２のバンドギャップ値は、第１のバンドギャップ値よりも厳密に小さい。

【0117】

第２の半導体材料は、結晶性材料である。例えば、第２の半導体材料は、第１の半導体材料と同じ結晶構造を有する。第２の半導体材料が第１の半導体材料とは異なる結晶構造を有する実施形態を想定することができる。

【0118】

第２の半導体材料は、例えば、ＩＩＩ－Ｎ材料である。特に、第１の半導体材料がＧａＮの場合、第２の半導体材料は、ＩｎＧａＮである。

【0119】

各放射線放出層８５は、側面７５及び上面７０に延在する。

【0120】

特に、各放射線放出層８５は、側面７５の少なくとも一部及び上面７０を覆う。言い換えれば、各放射線放出層８５は、側面７５及び上面７０によって支持されている。

【0121】

各放射線放出層８５は、第１の部分９５及び第２の部分１００を有する。

【0122】

放射線放出層８５の第１の部分９５は、被覆層４５の上部７７の一部である放射線放出層８５の部分である。

【0123】

第１の部分９５は、上面７０に対応する。特に、第１の部分９５は、上面７０の少なくとも一部を覆う。例えば、第１の部分９５は、上面７０を完全に覆う。

【0124】

第１の部分９５は、法線方向Ｄに垂直である。

【0125】

第１の部分９５は、第１の厚さｅ１を有する。第１の厚さｅ１は、法線方向Ｄに沿って測定される。

【0126】

単一量子井戸の場合、第１の厚さｅ１は、１ｎｍから２０ｎｍである。

【0127】

同じエミッタ２５内の全ての放射線放出層８５の第１の部分９５は、法線方向Ｄに沿って重ね合わされる。言い換えれば、第１の部分９５は、法線方向Ｄに沿って積み重ねられた第１の部分９５のスタックを形成する。

【0128】

放射線放出層８５の第２の部分１００は、被覆層４５の側部７８の一部である放射線放出層８５の部分である。

【0129】

第２の部分１００は、側面７５に対応する。特に、第２の部分１００は、側面７５の少なくとも一部を覆う。

【0130】

一実施形態によれば、第２の部分は、側面７５の表面の少なくとも３０パーセント（％）を覆う。例えば、第２の部分１００は、側面７５の少なくとも５０％を覆う。第２の部分１００が側面７５の少なくとも９０％を覆う、特に側面７５を完全に覆う実施形態が想定され得る。

【0131】

第２の部分で覆われる側面７５の表面の百分率の上記の値は、例えば、絶縁層６０と接触していない側面７５の表面のみを考慮して計算される。

【0132】

しかしながら、第２の部分によって覆われる側面７５の表面の百分率が、絶縁層６０と接触していない側面７５の表面と、絶縁層６０で覆われている側面７５の表面との両方を考慮することによって計算される実施形態が考えられる。

【0133】

第２の部分１００は、側面７５の任意の点において、軸Ａに垂直である。

【0134】

同じエミッタ２５内の全ての放射線放出層８５の第２の部分１００は、互いに重ね合わされている。言い換えれば、これらの第２の部分１００は、第２の部分１００のスタックを形成する。第２の部分１００は、軸Ａに沿って積み重ねられている。

【0135】

各第２の部分１００は、第２の厚さｅ２を有する。第２の厚さｅ２は、対応する軸Ａに沿って、第２の部分１００の任意の点で測定される。

【0136】

第２の厚さｅ２は、第１の厚さｅ１よりも厳密に小さい。例えば、第１の厚さｅ１と第２の厚さｅ２との比は、１．５から６である。

【0137】

第２の部分１００は、第２の部分１００内の電荷キャリアのエネルギー準位が、第１の部分９５内の電荷キャリアのエネルギー準位よりも厳密に高いように配置されている。

【0138】

第２の厚さｅ２は、第２の部分１００が第２の材料の電荷キャリアのための量子井戸を形成するようなものである。

【0139】

構造的に、単一の量子井戸は、第２の半導体材料の２つの層の間に第１の半導体材料の層を挿入することによって作られ、ドープされた第１の半導体材料と第２の半導体材料は、異なるバンドギャップ値を有する。対照的に、多重量子井戸構造は、量子井戸と障壁とが交互に並んだ半導体層のスタックである。

【0140】

機能的には、量子井戸は、少なくとも１つのタイプの電荷キャリアに対して一方向に量子閉じ込めが発生する構造である。量子閉じ込めの効果は、その方向に沿った構造体の寸法が、一般に電子及び／又は正孔であるキャリアのドブロイ波長に匹敵するか、それよりも小さくなると発生し、「エネルギーサブバンド」と呼ばれるエネルギー準位につながる。

【0141】

このような量子井戸では、キャリアは離散的なエネルギー値しか持たない場合があるが、通常、閉じ込めが発生する方向に垂直な平面内を移動することができる。「エネルギー準位」とも呼ばれる、キャリアが利用できるエネルギー値は、閉じ込めが発生する方向に沿って量子井戸の寸法が減少すると増加する。従って、第２の部分１００の第２の厚さｅ２は、第１の部分９５の第１の厚さｅ１よりも小さいので、第２の部分１００のエネルギー準位は、第１の部分９５のエネルギー準位よりも高い。

【0142】

量子力学では、「ドブロイ波長」は、粒子が波と見なされるときの粒子の波長である。電子のドブロイ波長は、「電子波長」とも呼ばれる。電荷キャリアのドブロイ波長は、キャリアが含まれる材料によって異なる。

【0143】

第２の半導体材料の電子の電子波長と５との積よりも厳密に小さい第２の厚さｅ２を有する第２の部分１００は、量子井戸の例である。

【0144】

第２の厚さｅ２は、例えば、０．３ｎｍから１０ｎｍのである。

【0145】

各障壁層９０は、第３の半導体材料で作られる。第３の半導体材料は、第３のバンドギャップ値を有する。第３のバンドギャップ値は、第２のバンドギャップ値よりも厳密に大きい。

【0146】

一実施形態では、第３の半導体材料は、第１の半導体材料である。例えば、第３の半導体材料は、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物材料である。

【0147】

第３の半導体材料は、例えば、ドープされる。第３の半導体材料のドーピングのタイプは、例えば、第１の半導体材料のドーピングのタイプとは異なる。特に、第３の半導体材料は、ｐドープされる。

【0148】

１つの障壁層９０は、連続する放射線放出層８５の各対の間に挿入される。

【0149】

一実施形態では、１つの障壁層９０はまた、メサ４０から最も遠い放射線放出層８５を覆う。この障壁層９０は、メサ４０から最も遠い放射線放出層８５とエミッタ２５の外側との間に障壁を形成する。

【0150】

各障壁層９０は、１ｎｍから３０ｎｍの厚さを有する。第１の電気接点５０は、第１の電流を制御回路２０から被覆層４５に伝達するように構成される。

【0151】

第１の電気接点５０は、被覆層４５の上部７７と接触している。例えば、第１の電気接点５０は、上部７７と側部７８の両方に電気的に接続され、従って、発光層８５の第１の部分９５及び第２の部分１００の両方に電気的に接続される。

【0152】

第１の電気接点５０は、例えば、金属材料で作られる。

【0153】

別の実施形態では、第１の電気接点５０は、接続層及び第２の障壁層を含む。

【0154】

接続層は、第４の材料で作られる。第４の材料は、導電性材料又は半導体材料である。第４の材料は、１０^１９原子／ｃｍ^３を超える、好ましくは１０^２０原子／ｃｍ^３を超えるドーパント濃度のドーパントを用いて第１の導電性タイプで高濃度にドープされる。

【0155】

第２の障壁層は、電気絶縁材料で作られる。

【0156】

第２の障壁層は、接続層と被覆層４５との間に挿入される。

【0157】

第２の障壁層は、被覆層４５、第２の障壁層及び接続層がトンネル接合を生成するように構成される。

【0158】

このような文脈において、被覆層は、１０^１９原子／ｃｍ^３を超える、好ましくは１０^２０原子／ｃｍ^３を超えるドーパント濃度のドーパントを用いて第２の導電性タイプで高濃度にドープされた半導体である。第２の導電性タイプは、第１の半導体タイプとは異なる。

【0159】

トンネル接合は、２つの導電性材料の間に薄い絶縁層や電位などの障壁を含む構造である。障壁が薄いため、障壁が絶縁材料で作られても、電子は、量子トンネリングの技術によって障壁を通過する可能性がある。

【0160】

第２の障壁層は、５０ｎｍから３００ｎｍの厚さを有する。

【0161】

放射線変換器５２は、第２の放射線を第１の放射線に変換するように適合されている。

【0162】

放射線変換器５２は、フォトルミネッセンス材料、例えば、蛍光体又はナノ蛍光体である。

【0163】

変形例では、フォトルミネッセンス材料は、粒子の組である。フォトルミネッセンス材料の例は、ＹＡＧ：Ｃｅ又はＹＡＧ：Ｃｅ^３＋とも呼ばれる３価のセリウムイオンによって活性化されるイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）である。従来のフォトルミネッセンス材料の粒子の平均サイズは、５μｍを超える。

【0164】

一実施形態では、フォトルミネッセンス材料は、以下では半導体ナノ結晶又はナノ蛍光体粒子とも呼ばれる、半導体材料のナノメートル範囲の単結晶粒子をその中に分散させたマトリックスである。

【0165】

一実施形態によれば、ナノ結晶の平均サイズは、０．５ｎｍから１，０００ｎｍ、好ましくは０．５ｎｍから５００ｎｍ、より好ましくは１ｎｍから１００ｎｍ、特に２ｎｍから３０ｎｍの範囲にある。５０ｎｍ未満の寸法の場合、半導体ナノ結晶の光変換特性は、本質的に量子閉じ込め現象に依存する。半導体ナノ結晶は、量子箱又は量子ドットに対応する。

【0166】

一実施形態によれば、半導体結晶の半導体材料は、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化インジウム（ＩｎＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化カドミウム亜鉛（ＺｎＣｄＯ）、硫化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＺｎＳｅ）、硫化銀インジウム（ＡｇＩｎＳ_２）、及び、これらの化合物の少なくとも２つの混合物を含む群から選択される。

【0167】

マトリックスは、少なくとも部分的に透明な材料で作られる。マトリックスは、例えばシリカで作られる。マトリックスは、例えば、少なくとも部分的に透明なポリマー、特にシリコーン、エポキシ、又はポリ乳酸（ＰＬＡ）で作られる。マトリックスは、ＰＬＡなどの３次元プリンタで使用される少なくとも部分的に透明なポリマーで作られる場合がある。一実施形態によれば、マトリックスは、２質量％から９０質量％、好ましくは１０質量％から６０質量％のナノ結晶、例えば、約２０質量％のナノ結晶を含む。

【0168】

他の可能な実施形態によれば、放射線変換器５２は、感光性樹脂に埋め込まれた一群の半導体粒子を含む。図２に示されるように、放射変換器５２は、主表面６５の反対側で、メサ４０に面する基板５５の底面１０２によって支持される。

【0169】

底面１０２は、例えば、主表面６５に平行である。図２に示される例では、底面１０２は、法線方向Ｄに沿って基板５５を区切る。

【0170】

基板５５は、例えば、法線方向Ｄに沿って、主表面６５及び底面１０２によって区切られる。

【0171】

法線方向に沿って測定された、底面１０２と主表面６５との間の距離は、例えば、５００ｎｍから５０μｍである。

【0172】

接続構造体３０は、基板５５と制御回路２０とを電気的に接続するように構成されている。

【0173】

接続構造体３０は、例えば、メサ４０、被覆層４５及び第２の電気接点１０５を備える。

【0174】

接続構造体３０のメサ４０及び被覆層４５は、発光体のメサ４０及び被覆層４５と同一である。

【0175】

第２の電気接点１０５は、制御回路２０と基板５５とを電気的に接続する。例えば、第２の電気接点１０５は、絶縁層６０を介して制御回路２０と基板５５とを接続する。

【0176】

第２の電気接点１０５は、金属材料などの導電性材料で作られる。

【0177】

第２の電気接点１０５は、接続構造体３０のメサ４０及び被覆層４５によって支持される。例えば、第２の電気接点１０５は、接続構造体３０の上部７７及び側部７８の少なくとも一部を覆う。

【0178】

制御回路２０は、各発光体２５に対応する第１の電流を生成し、各第１の電流を対応する発光体２５に送信するように構成される。

【0179】

制御回路２０は、例えば、第１又は第２の電気接点５０、１０５にそれぞれ接続された接続パッド１１０を備える。

【0180】

より正確には、第２の電気接点１０５に対応する接続パッド１１０は、第２の電気接点１０５の一部と接触している。第２の電気接点１０５の前記部分は、対応する被覆層４５の第１の部分９５と接続パッド１１０との間に挿入される。

【0181】

次に、発光体２５の動作について説明する。

【0182】

制御回路２０が第１の電流を生成すると、第１の電流は、第２の電気接点１０５、基板５５、メサ４０、被覆層４５及び第１の電気接点５０を通って順次流れる。

【0183】

電流が流れると、各発光層８５に電子と正孔が到着する。発光層又は複数の発光層８５における電子正孔対の再結合は、第２の放射線の放出をもたらす。

【0184】

第２の放射線の少なくとも一部は、変換器５２によって吸収される。第２の放射線を吸収すると、変換器は、第１の放射線を放出する。

【0185】

発光体２５の動作中、第２の部分１００の電荷キャリアのエネルギー準位が、第１の部分９５内の同じキャリアのエネルギー準位よりも高いので、電荷キャリアは、発光層又は複数の発光層８５の第２の部分１００によって反発される。従って、電荷キャリアは、メサ４０の側面７５から離れるように駆動される。

【0186】

従って、メサ４０の側面７５でのキャリアの表面再結合は、第２の部分１００を含まない発光体２５と比較した場合に減少する。結果として、発光体２５の発光効率は、従来技術で知られている発光体２５の発光効率よりも高い。

【0187】

このような効果は、メサ４０の横方向寸法が減少するときに増加する。さらに、この効果は、側面７５の表面の３０％以上が第２の部分１００によって覆われている場合に、より強くなる。

【0188】

第１の部分９５よりも薄い第２の部分１００を使用することは、第２の部分１００が量子井戸を生成するのに十分薄い場合に容易に再現可能である第１の部分９５よりも第２の部分１００においてより高いエネルギー準位を得る方法である。１．５から６に含まれる第１の厚さ対第２の厚さの比は、第２の部分１００からのキャリアの良好な反発を可能にする第１の部分と第２の部分９５、１００との間のエネルギー差に対応する。

【0189】

角度αが１０°から５０°に含まれるメサ４０上への発光層８５の堆積は、そのようなより薄い第２の部分１００を容易に得ることを可能にする。実際に、そのような側面７５に堆積された材料は、通常の材料堆積チャンバの形状のために、上面７０に堆積されたときよりもゆっくりと成長する。

【0190】

画素１５のそのような容易な取得は、図４から１２によって概略的に示されるそのような画素１５を製造するための方法を実行する例を参照して説明される。

【0191】

画素１５を製造するための方法は、供給する段階、生成する段階、絶縁する段階、堆積する段階、形成する段階、接続する段階、及び、配置する段階を含む。

【0192】

供給する段階中に、基板５５が供給される。供給する段階中に、基板５５は、基板５５を支持する支持プレート１２０を備える。支持プレート１２０は、例えば、シリコン又はサファイアプレートである（特に図４を参照）。

【0193】

作成する段階中に、各メサ４０が作成される。例えば、各メサ４０は、第１の材料で作られたバルクの一部をエッチング除去することによって作成される。

【0194】

一実施形態によれば、各メサ４０は、基板５５の一部をエッチング除去することによって作成され（特に図５を参照）、この場合、バルクは、基板５５である。

【0195】

可能な変形によれば、この方法は、第１の材料の層を基板５５上に堆積させる段階を含む。従って、この層は、基板５５によって支持される。次に、各メサ４０は、前記層の一部をエッチング除去することによって作成される。従って、この場合、バルクは、基板５５によって支持される第１の材料の層である。

【0196】

絶縁する段階中に、絶縁層６０は、基板５５の主表面の選択された領域に堆積される。

【0197】

例えば、電気絶縁材料は、基板５５及びメサ４０上に堆積され、次いで、メサ４０から除去される。他の実施形態では、感光性樹脂の層がメサ４０上に堆積され、その結果、電気絶縁材料は、主表面６５上にのみ堆積される。

【0198】

堆積する段階は、対応するメサ４０上に各被覆層４５を堆積する段階を含む（特に図６を参照）。例えば、同一の被覆層４５が各メサ４０上に堆積される。

【0199】

堆積は、例えば、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などの堆積技術を使用して実行される。

【0200】

ＭＯＣＶＤは、「ＭＯＶＰＥ」とも呼ばれ、「Ｍｅｔａｌ－Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ」の略である。他の化学蒸着（ＣＶＤ）法も想定され得る。

【0201】

しかしながら、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、ガス源ＭＢＥ（ＧＳＭＢＥ）、金属有機ＭＢＥ（ＭＯＭＢＥ）、プラズマ支援ＭＢＥ（ＰＡＭＢＥ）、原子層エピタキシー（ＡＬＥ）、又は、水素化エピタキシー（ＨＶＰＥ）などの他の堆積技術を使用することもできる。

【0202】

上面７０及び側面７５の結晶配向が異なるため、発光層８５の堆積は、第２の厚さｅ２が第１の厚さｅ１よりも小さい結果となる。第１の厚さｅ１と第２の厚さｅ２との間の比率は、特に角度αに依存する。

【0203】

形成する段階中に、各第１の電気接点５０が形成される。例えば、各第１の電気接点５０及び各第２の電気接点１０５は、図７に示されるように、対応するメサ４０及び被覆層４５上に同時に堆積される。

【0204】

一実施形態では、保護樹脂の層が、堆積の前に、基板５５、メサ４０、及び、被覆層４５上に形成され、電気接点５０、１０５が堆積される領域のみを明らかに残すようにパターン化される（図８及び９を参照）。

【0205】

電気接点５０、１０５は、例えば、電子ビーム堆積、熱蒸着及びスパッタ堆積などの金属堆積技術を使用して堆積される。

【0206】

次に、各第１及び第２の電気接点５０、１０５は、接続する段階中に制御回路２０に電気的に接続される（図９を参照）。

【0207】

支持プレートを基板５５から取り外して、基板５５の底面１０２を露出させる（図１０を参照）。

【0208】

次に、各放射線変換器５２は、対応するメサ４０の反対側の底面１０２上に形成される。リソグラフィは、そのような変換器を配置するための適切な方法の例である（図１１を参照）。

【0209】

画素の製造は、いくつかの発光体を含む画素１５の場合について以前に説明された。しかしながら、単一の発光体２５を製造する方法は、作成する段階中に１つのメサ４０のみが作成され、堆積する段階中に、作成されたメサのみに保護層４５が堆積されるという条件で、供給する段階及び堆積する段階を含み得る。

【0210】

そのため、各製造する方法は、容易に実施される。

【0211】

さらに、メサ４０が、第１の材料の既存のバルクの一部をエッチング除去することによって作成されるので、メサ４０の形状は、効率的に制御され得る。特に、角度αは、自由に選択することができ、成長中に自然に得られる角度によって制限されない。従って、第２の部分１００からのキャリアの良好な反発と両立する第１及び第２の厚さｅ１及びｅ２の比率を可能にする角度αを得ることができる。特に、角度αは、所望の厚さｅ１及びｅ２に応じて修正することができる。

【0212】

エミッタ２５はまた、ここで説明される追加の利点を提供する。

【0213】

第１の電気接点５０が第２の部分１００に電気的に接続されている場合、電流は、軸Ａに沿って第２の部分１００と第１の電気接点５０との間を移動する。軸Ａが結晶構造の半極性方向に平行である場合、被覆層４５への正孔の注入が、より容易になる。

【0214】

被覆層４５と第１の電気接点５０との間のより大きな接触面積のために、電圧が低下し、壁プラグの効率が改善される（図１４を参照）。

【0215】

絶縁層６０の存在は、基板５５と被覆層４５との間の短絡による電気的損失を減少させる。隣接する発光体のメサ４０が互いに接触している場合にも同じ効果が得られる。なぜなら、その場合、被覆層４５と基板５５との間の電気的接触もまた排除されるからである。

【0216】

材料の結晶構造が六角形である場合、基部８０の六角形の形状は、ウルツ鉱の六角形の対称性のために、側面７５の面の特性が互いに同一であることを可能にする。

【0217】

さらに、六角形又は長方形の基部８０は、メサ４０を基板５５上にコンパクトに配置することを可能にし、従って、画素１５をより小さくすることを可能にする。従って、一組の画素１５を含む表示スクリーン１０の解像度はより高い。

【0218】

全ての発光層８５を堆積するために１つの堆積段階のみが実行されるので、光変換器５２を使用することにより、同一の発光層８５を有する発光体２５が、容易に製造されながら、異なる第１の放射線、特に異なる色の第１の放射線を放出することができる。

【0219】

単一画素１５の３つの発光体２５のそれぞれが異なる第１の放射線を放出するとき、その画素は、表示スクリーンにおいてカラー画素として使用され得る。

【0220】

しかしながら、１つ又はいくつかの発光体２５が放射線変換器５２を含まない実施形態が想定され得る。この場合、発光層８５によって放出される放射線が第１の発光である。

【0221】

例えば、発光体２５のうちの２つは、放射線変換器５２を含むが、第３の発光体２５は、特に第３の発光体２５が青色の第１の放射線を放出する場合、放射線変換器５２を含まない。別の実施形態では、発光体２５のいずれも放射線変換器５２を含まず、発光体２５の発光層８５は、例えば、発光体２５の第２の材料が異なる場合、異なる平均波長を有する第１の放射線を放出するように構成される。

【0222】

放射線変換器５２を奪われた発光体２５は、より効率的である。

【0223】

さらに、各発光体２５が放射線変換器５２を含む実施形態は、想定され得る。例えば、各放射線放出層８５は、紫外線放射線であり、各放射線変換器５２は、紫外線放射線を対応する第１の放射線に変換する。

【0224】

メサ４０は、切頭直角錐形状の場合に、ここで上に説明されている。しかしながら、メサ４０の形状は、異なる場合がある。

【0225】

一実施形態では、メサ４０は、円錐台の形をしている。例えば、上面７０及び基部８０は、円形である。

【0226】

上記の例では、第２の部分１００のみが量子井戸として記述されている。しかしながら、第１の部分９５が量子井戸を生成する実施形態が想定され得る。量子井戸の発光効率は、多くの場合、より厚い層の発光効率よりも優れる。

【0227】

平坦化層を使用できることに留意されたい。平坦化層は、基板５５、メサ４０、及び、被覆層４５上に堆積された材料の層であり、その結果、メサ４０及び被覆層４５は、平坦化層に埋め込まれ、従って、平面を形成する。平面は、デバイス処理に有益であり、より均一な電気的注入を提供する可能性がある（図１７を参照）。

【0228】

平坦化層は、例えば、第１の半導体材料で作られる。

【0229】

一実施形態では、平坦化層は、ドープされる。特に、平坦化層は、メサ４０とは異なる種類のドーピングを有する。

【0230】

特定の例では、平坦化層は、ｐドープＧａＮで作られる。

【0231】

発光層８５は、単一材料のコンパクトな層として説明されている。発光層８５が超格子である実施形態も想定される。超格子は、２つ以上の異なる材料の副層のスタックによって形成される層であり、スタック方向に沿って繰り返されるパターンを形成し、副層は、非常に薄いため、副層間に量子結合が存在する。

【0232】

上記で説明した様々な半導体材料は、ウルツ鉱型構造のＩＩＩ族窒化物材料である。しかしながら、他の結晶構造及び材料を使用することができる。

【0233】

例えば、第１、第２、第３及び第４の半導体材料のいずれか１つは、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓなどのヒ化物材料の中から、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＰなどのリン化物材料の中から、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅなどのＩＩ－ＶＩ材料の中から、又は、ＳｉやＧｅなどのＩＶ材料の中から、又は、そのような材料の任意の合金から選択され得る。

【0234】

考慮され得る様々な実施形態の一般的な例示として、特に、画素の例の概略側面図である図１３から１７が参照される。

【0235】

図１３は、メサマイクロＬＥＤに対応し、図１４は、重なり合うｐ－金属に対応し、図１５は、トンネル接合接点に対応し、図１６は、最密充填メサマイクロＬＥＤに対応し、図１７は、平坦化された表面を備えた最密充填メサマイクロＬＥＤに対応する。

【0236】

さらに、超格子が量子井戸の下に追加される実施形態を考慮することができる。

【0237】

画素１５を製造するための別の例は、図１８から２０に示される。

【0238】

この例によれば、被覆層４５は、絶縁層６０の堆積の前に堆積される。従って、被覆層４５は、メサ４０と主表面６５の両方を覆う（図１８を参照）。

【0239】

後続の除去段階中に、主表面６５を覆う被覆層４５の部分が、例えばエッチングによって除去される（図１９を参照）。一実施形態では、メサ４０の最下部を覆い、従って主表面６５と電気的に接触している被覆層４５の部分もまた除去される。

【0240】

絶縁段階は、取り外し後に任意に実行して、主表面６５を電気絶縁材料で覆うことができる（図２０を参照）。

【0241】

接続構造体３０は、メサ４０、被覆層４５及び第２の電気接点１０５を含むものとして、上で説明されてきた。しかしながら、接続構造体が第２の電気接点１０５のみを含む、より単純な実施形態が、想定され得る。この場合、第２の電気接点は、例えば、全高がエミッタ２５の全高に等しい導電性材料のブロックである（図２１を参照）。

【符号の説明】

【0242】

１０ 表示スクリーン
１５ 発光デバイス
２０ 制御回路
２５ エミッタ
３０ 接続構造体
４０ メサ
４５ 被覆層
５０ 第１の電気接点
５２ 放射線変換器
５５ 基板
６０ 絶縁層
６５ 主表面
７０ 上面
７７ 上部
７８ 側部
８０ 基部
８５ 放射線放出層
９０ 第１の障壁層
９５ 第１の部分
１００ 第２の部分
１０２ 底面
１０５ 第２の電気接点
１１０ 接続パッド
１２０ 支持プレート

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】