特表2023-525440共振する空洞を有する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】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-16
(54)【発明の名称】共振する空洞を有する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 33/10 20100101AFI20230609BHJP
【ＦＩ】
H01L33/10
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022555665
(86)(22)【出願日】2021-04-12
(85)【翻訳文提出日】2022-09-13
(86)【国際出願番号】 CN2021086408
(87)【国際公開番号】W WO2021208824
(87)【国際公開日】2021-10-21
(31)【優先権主張番号】63/009,995
(32)【優先日】2020-04-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/209,658
(32)【優先日】2021-03-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522364295
【氏名又は名称】▲ライ▼▲イク▼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 ＣＮ
(74)【代理人】
【識別番号】110002181
【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰ－ＦＯＣＵＳ
(72)【発明者】
【氏名】ウィン チャン チョン
【テーマコード（参考）】
5F241
【Ｆターム（参考）】
5F241AA03
5F241AA06
5F241AA11
5F241CA05
5F241CA22
5F241CA36
5F241CA37
5F241CA38
5F241CA40
5F241CA43
5F241CA71
5F241CB04
5F241CB15
5F241CB33
5F241FF06
(57)【要約】
ＬＥＤ構造は、基板、基板上に形成されたＬＥＤユニット、基板とＬＥＤユニットとの間に形成された第１の反射層、およびＬＥＤユニット上に形成された第２の反射層を含む。ＬＥＤユニットの共通アノード層は、第１の反射層上に形成される。第１の反射層、ＬＥＤユニットおよび第２の反射層は、集合的に共振空洞を提供するように構成される。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、前記基板上に形成されるＬＥＤユニットと、
前記基板と前記ＬＥＤユニットとの間に形成される第１の反射層と、
前記ＬＥＤユニット上に形成される第２の反射層とを含み、
前記ＬＥＤユニットの共通アノード層は前記第１の反射層上に形成され、
前記第１の反射層、前記ＬＥＤユニットおよび前記第２の反射層は、集合的に共振空洞を備えるように構成される発光ダイオード構造。
【請求項2】
前記第１の反射層の第１の反射率は、前記第２の反射層の第２の反射率よりも大きく、前記ＬＥＤユニットによって放出された光は、前記第２の反射層から前記ＬＥＤ構造を脱出する請求項１に記載の発光ダイオード構造。
【請求項3】
前記第２の反射層が分散型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）である請求項１に記載の発光ダイオード構造。
【請求項4】
前記分散型ブラッグ反射器が複数のＴｉＯ２／ＳｉＯ２層または複数のＳｉＯ２／ＨｆＯ２層を含む、請求項３に記載の発光ダイオード構造。
【請求項5】
前記ＬＥＤユニットは、前記第１の反射層上に形成された第１のドーピング型半導体層と、
前記第１のドーピング型半導体層上に形成された多重量子井戸（ＭＱＷ）層と、
前記多重量子井戸層上に形成された第２のドーピング型半導体層とを含み、
前記第２のドーピング型半導体層は注入によって作製された隔離材料を含み、前記隔離材料は前記第２のドーピング型半導体層を複数のＬＥＤメサに分割し、前記隔離材料の第１の屈折率は、前記ＬＥＤメサの第２の屈折率よりも低い請求項１に記載の発光ダイオード構造。
【請求項6】
前記第１の反射層が、第１のドーピング型オーミック接触層である、請求項５に記載の発光ダイオード構造。
【請求項7】
前記ＬＥＤユニットは、前記第２のドーピング型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開口部を介して前記第２のドーピング型半導体層の一部と接触する電極層とをさらに含み、
前記ＬＥＤメサの開口は前記パッシベーション層上の前記開口部よりも小さい請求項５に記載の発光ダイオード構造。
【請求項8】
基板と、前記基板上に形成された第１の反射層と、
前記第１の反射層上に形成された光学空洞構造と、
前記光学空洞構造上に形成された第２の反射層とを含み、
前記光学空洞構造は、イオン注入された材料に囲まれた少なくとも１つのＬＥＤユニットによって形成されている発光ダイオード構造。
【請求項9】
前記第２の反射層が分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）である請求項８に記載の発光ダイオード構造。
【請求項10】
前記分布ブラッグ反射器が複数のＴｉＯ２／ＳｉＯ２層または複数のＳｉＯ２／ＨｆＯ２層を含む請求項９に記載の発光ダイオード構造。
【請求項11】
前記第１の反射層の第１の反射率が、前記第２の反射層の第２の反射率よりも大きい請求項８に記載の発光ダイオード構造。
【請求項12】
前記ＬＥＤユニットは、第１の反射層上に形成された第１のドーピング型半導体層と、
前記第１のドーピング型半導体層上に形成された多重量子井戸（ＭＱＷ）層と、
前記多重量子井戸層上に形成された第２のドーピング型半導体層とを含み、
前記第２のドーピング型半導体層は、注入によって作製された隔離材料を含み、前記隔離材料は、前記第２のドーピング型半導体層を複数のＬＥＤメサに分割し、
前記隔離材料の第１の屈折率は、前記ＬＥＤメサの第２の屈折率よりも低い請求項８に記載の発光ダイオード構造。
【請求項13】
前記第１の反射層が、第１のドーピング型オーミック接触層である請求項１２に記載の発光ダイオード構造。
【請求項14】
前記ＬＥＤユニットは、前記第２のドーピング型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開口部を介して前記第２のドーピング型半導体層の一部と接触する電極層と、をさらに含み、
前記ＬＥＤメサの開口は前記パッシベーション層上の前記開口部よりも小さい請求項１２に記載の発光ダイオード構造。
【請求項15】
発光ダイオード（ＬＥＤ）構造の製造方法であって、第１の基板上に第１の反射層および半導体構造を形成することと、
注入操作を行って、前記半導体構造内の少なくとも１つの光学空洞ユニットを取り囲む隔離材料を形成することと、
前記半導体構造上に第２の反射層を形成することと、を含み、
前記第１の反射層、前記各光学空洞ユニット、および前記第２の反射層は、集合的に共振空洞を提供するように構成された発光ダイオード構造の製造方法。
【請求項16】
前記半導体構造を形成することは、前記第１の反射層上に第１のドーピング型半導体層を形成することと、
前記第１のドーピング型半導体層上に多重量子井戸（ＭＱＷ）層を形成することと、
前記多重量子井戸層上に第２のドーピング型半導体層を形成することと、をさらに含む請求項１５に記載の製造方法。
【請求項17】
注入操作を行って、前記半導体構造内の少なくとも１つの光学空洞ユニットを取り囲む隔離材料を形成することは、前記第２のドーピング型半導体層を複数のＬＥＤメサに分割するように、注入操作を行い、前記第２のドーピング型半導体層内にイオン注入された材料を形成することをさらに含み、
前記各ＬＥＤメサは、前記イオン注入された材料によって電気的に隔離される請求項１６に記載の製造方法。
【請求項18】
前記イオン注入された材料の第１の屈折率が、前記ＬＥＤメサの第２の屈折率よりも低い請求項１７に記載の製造方法。
【請求項19】
前記半導体構造上に前記第２の反射層を形成することは、前記半導体構造上に分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を形成することをさらに含み、
前記分布ブラッグ反射器は複数のＴｉＯ２／ＳｉＯ２層または複数のＳｉＯ２／ＨｆＯ２層を含む請求項１５に記載の製造方法。
【請求項20】
前記第１の反射層の第１の反射率が、前記第２の反射層の第２の反射率よりも大きい請求項１５に記載の製造方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
出願に関連する相互参照文献
本願は、２０２０年４月１４日に出願された米国仮出願番号Ｎｏ．６３／００９，９９５（名称、Ｍｉｒｃｏ－ＬＥＤｓ ｗｉｔｈ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｃａｖｉｔｙ）、および２０２１年３月２３日に出願された仮出願ではない米国出願番号Ｎｏ．１７／２０９，６５８（名称：Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｈａｖｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｃａｖｉｔｙ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ）の優先権を主張する。これらの内容は、ここで引用することにより、すべてが本出願に組み込まれるものとする。
本願は、２０２０年４月１４日に出願された米国仮出願番号Ｎｏ．６３／００９，９９５（名称、Ｍｉｒｃｏ－ＬＥＤｓ ｗｉｔｈ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｃａｖｉｔｙ）、および２０２１年３月２３日に出願された仮出願ではない米国出願番号Ｎｏ．１７／２０９，６５８（名称：Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｈａｖｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｃａｖｉｔｙ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ）の優先権を主張する。これらの内容は、ここで引用することにより、すべてが本出願に組み込まれるものとする。
【0002】
本出願は、発光ダイオード（ＬＥＤ）の構造とそのＬＥＤ構造を製造するための方法に関するものであり、より具体的には、共振する空洞を有するＬＥＤ構造とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0003】
近年、発光ダイオードは照明にますます使用されるようになってきている。光源として、ＬＥＤは高発光効率で低消費電力長寿命で小型かつ短いスイッチング時間などの多くの利点を有する。
【0004】
マイクロスケールＬＥＤを有するディスプレイは、マイクロＬＥＤとして知られている。マイクロＬＥＤディスプレイは、個別のピクセル要素を形成するマイクロＬＥＤの配列を有する。ピクセルはディスプレイスクリーン上の微細な明るい部分であってもよく、画像を構成する多くの内の一つである。言い換えると、ピクセルはディスプレイ上の画像を構成する小さな個別的な要素であってもよい。ピクセルは通常は２次元（２Ｄ）マトリックスにして設けられ、ドット、正方形、長方形またはその他の形状を使って表される。ピクセルは、ディスプレイやデジタル画像の基本的な構成要素であり幾何学的座標を伴ってもよい。
【0005】
従来のマイクロＬＥＤは、マイクロＬＥＤの発光材料のランダムな発光光子のため、大きな発光角の物理的特性を持っている。マイクロＬＥＤを収束された発光を必要とするさまざまな用途（例えば、仮想／拡張現実用ガラスやプロジェクターなど）で使用すると、光の減衰が問題となり表示画像の質（収束）にも影響する。
【0006】
従来のマイクロＬＥＤのもう１つの欠点は、赤方シフトと呼ばれるものである。ＬＥＤは直接的なエネルギーギャップ半導体でできているため、放出される光のスペクトルに関しては、エネルギーギャップによって規定される特定の波長の周辺波長に集まる。連続使用による温度上昇により、バンドギャップエネルギーが減少し、発光波長が増加する。したがって、ピーク波長はより長い波長にシフトする。（つまり、赤色光の波長に向かってシフトする）。このシフトは一般に赤色シフトと呼ばれる。したがって、熱安定性は、マイクロＬＥＤを使用したカラーディスプレイの重要な問題の１つである。
【0007】
従来のマイクロＬＥＤのさらなる欠点は、発光効率である。大型ＬＥＤと比較すると、マイクロＬＥＤの外部量子効率は比較的低い。マイクロＬＥＤをバッテリー駆動の家電製品（例えばスマートグラスなど）に適用する場合、発光効率は要件を満たすには不十分である。
【0008】
本開示の実施形態は、共振空洞を有するＬＥＤ構造およびそれを製造するための方法を提供することによって上記の問題に対処する。それによって、光の減少、赤方シフトおよび低い発光効率の欠点が軽減可能である。
【発明の概要】
【0009】
ＬＥＤ構造およびＬＥＤ構造を形成するための方法の実施形態が本明細書に開示される。
【0010】
一つの実施例において、ＬＥＤ構造が開示される。そのＬＥＤ構造は、基板とその基板上に形成されるＬＥＤユニット、その基板と当該ＬＥＤユニットの間に形成される第１の反射層、およびＬＥＤユニット上に形成された第２の反射層を含む。第１の反射層、ＬＥＤユニットおよび第２の反射層は、まとめて共振空洞を提供するように構成される。
【0011】
他の実施例においても、ＬＥＤ構造が開示される。そのＬＥＤ構造は、基板とその基板上に形成された第１の反射層、第１の反射層上に形成された光学空洞構造、および光学空洞構造上に形成された第２の反射層を含む。光学空洞構造は、イオン注入された材料で囲まれた少なくとも１つのＬＥＤユニットによって形成される。
【0012】
更なる実施例においては、ＬＥＤ構造を製造するための方法が開示される。第１の反射層と半導体構造が第１基板上に形成される。注入操作は、半導体構造内の少なくとも１つの光学空洞ユニットを囲む隔離材料を形成するために実行される。第２の反射層は、その半導体基板上に形成される。第１の反射層、個々の光学空洞ユニット（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｕｎｉｔ）および第２の反射層が、共振空洞をまとめて備えるために構成される。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本明細書に組み込まれ、明細書の一部を構成する添付図面は、本発明開示の実施について示している。そして、本明細書の説明とともに更に本発明開示が説明され関連技術の当業者が本発明開示を実施できることを可能にしている。
【0014】
【図1】本開示のいくつかの実施例による、例示的なＬＥＤ構造の平面図を示す。
【図2】本開示のいくつかの実施例による、例示的なＬＥＤ構造の断面図を示す。
【図3】本開示のいくつかの実施例による、例示的なＬＥＤ構造の発光指向性を示す。
【図4】本開示のいくつかの実施例による、例示的なＬＥＤ構造によるスペクトルを示している。
【図5A】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の断面を示している。
【図5B】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の断面を示している。
【図5C】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の断面を示している。
【図5D】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の断面を示している。
【図5E】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の断面を示している。
【図5F】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の断面を示している。
【図5G】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の断面を示している。
【図5H】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の断面を示している。
【図6A】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の平面図を示す。
【図6B】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の平面図を示す。
【図6C】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の平面図を示す。
【図6D】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の平面図を示す。
【図6E】本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階での例示的なＬＥＤ構造の平面図を示す。
【図7】本開示のいくつかの実施例による、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。
【0015】
本発明開示の実施は、添付の図面を参照して説明される。
【発明を実施するための形態】
【0016】
特定の構成と配置について説明するが、これは説明の目的でのみ行われることを理解する必要がある。したがって、本開示の範囲から逸脱することがなければ、他の構成および配置を使用することができる。また、本開示は、他の様々な用途にも使用することができる。本発明開示に記載される機能的および構造的特徴は、これらの組み合わせ、調整、および変更が本開示の範囲内にあるように、互いに、および図面に具体的に示されていない方法で、組み合わせ、調整、および変更することができる。
【0017】
一般的に、用語は文脈での使用法から少なくとも部分的に理解することができる。たとえば、本明細書で使用される「１つまたは複数」という用語は、少なくとも部分的に文脈に応じて、単一の意味での任意の特徴、構造、または特徴を説明するために使用されてよいし、または複数の意味での機能、構造、または特性の組み合わせを説明するために使用されてもよい。同様に、「ａ」、「ａｎ」、または「ｔｈｅ」などの用語は、少なくとも部分的に文脈に応じて、単一での使用法か、または複数での使用法を示すと理解されてよい。さらに「基づく」という用語は、必ずしも排他的な要因を示すことを意図していないと理解されてよく、その代わりに、少なくとも部分的に文脈に応じて、必ずしも明示的に説明されていない追加の要因の存在を可能にしてもよい。
【0018】
本開示における「…の上に（ｏｎ）」、「…から離れてそれより上に（ａｂｏｖｅ）」、および「…の真上に（ｏｖｅｒ）」の意味は、「…の上に（ｏｎ）」が何かを「直接の上」を意味するだけでなく、中間の特徴またはその間に層がある何かの「上」のような意味も含むように、また、「…から離れてそれより上に（ａｂｏｖｅ）」または「…の真上に（ｏｖｅｒ）」とは、何かの「…から離れてそれより上に（ａｂｏｖｅ）」または「…の真上に（ｏｖｅｒ）」の意味を意味するだけでなく、中間の特徴または層がない何かの「…から離れてそれより上に（ａｂｏｖｅ）」または「…の真上に（ｏｖｅｒ）」の意味（つまり、何かに直接）を含むように、最も広い方法で解釈されるべきであることは容易に理解されるべきである。
【0019】
さらに、「…の下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「…から離れてそれより下に（ｂｅｌｏｗ）」、「低くする（ｌｏｗｅｒ）」、「…から離れてそれより上に（ａｂｏｖｅ）」、「上のほうの（ｕｐｐｅｒ）」などのような空間的に相対的な用語は、説明を容易にするために、図面に示されているように、ある要素または他の要素と機能との関係を説明するために使用することができる。空間的に相対的な用語は、図に示されている方向に加えて、使用中または動作中のデバイスのさまざまな方向を包含することを意図している。装置に関しては、他の方法で方向付けられ（９０度または他の方向に回転され）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述は、同様にそれに応じて解釈されてもよい。
【0020】
本明細書で使用される場合、「層」という用語は、厚さのある領域を含む材料部分を指す。層は、下にある構造または上にある構造全体に広がることができ、または、下にある構造または上にある構造の範囲よりも小さい範囲を有してもよい。さらに、層は、連続構造の厚さよりも薄い厚さを有する均質または不均質の連続構造の領域であることも可能である。たとえば、層は、連続構造の上面と下面の間、またはその上にある水平面の任意のペアの間に配置できる。層は、水平方向、垂直方向、および／またはテーパー面に沿って延びることができる。基板は、層であることができ、その中に１つまたは複数の層を含むことができ、および／または、その上および／または下に１つまたは複数の層を有することができる。層には複数の層を含めることができる。たとえば、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むことができ、同じまたは異なる材料を有することができる。
【0021】
本明細書で使用される場合、「基板」という用語は、後続の材料層が追加される材料を指す。基板自体はパターン化可能である。基板の上に追加された材料は、パターン化することも、パターン化しないままにすることも可能である。さらに、基板は、シリコン、シリコンカーバイド、ガリウムナイトライド、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、インジウムホスファイドなどの幅広い半導体材料を含むことができる。あるいは、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から作成可能である。さらにその代わりに、基板は、その中に形成された半導体デバイスまたは回路を有することができる。
【0022】
本明細書で使用される場合、「マイクロ」ＬＥＤ、「マイクロ」ｐ－ｎダイオードまたは「マイクロ」デバイスという用語は、本発明開示の実施による特定のデバイスまたは構造の記述的な大きさを示す。本明細書で使用される場合、「マイクロ」デバイスまたは構造という用語は、０．１から１００μｍの大きさを示すことを意味する。しかしながら、本発明開示の実施では必ずしもそのように限定されるわけではなく、実施の特定での見方は、より大きく、場合によってはより小さな大きさのスケールに適用可能であり得ることを理解されたい。
【0023】
本発明開示の実施では、共振空洞を有するＬＥＤ構造またはマイクロＬＥＤ構造、およびその構造を製造するための方法を記載する。ＬＥＤの構造には、ＬＥＤユニットの上下に形成された第１の反射層と第２の反射層があり、ＬＥＤユニットによって放出された光は、ＬＥＤ構造の第２の反射層から指向性をもって出てくる。図１は、本開示のいくつかの実施例による、例示的なＬＥＤ構造１００の平面図を示す。図２は、本開示のいくつかの実施例による、線Ａ－Ａ’に沿ったＬＥＤ構造１００の断面図を示す。実施形態をよりよく説明するために、図１のＬＥＤ構造１００の平面図と図２のＬＥＤ構造１００の断面図を一緒に説明する。
【0024】
図１に示すように、ＬＥＤ構造１００の最上層は第２の反射層１１０であり、他の層、たとえば電極層１２２は第２の反射層１１０で覆われているため、平面図では破線で示されている。図２に示すように、ＬＥＤ構造１００は、第１の基板１０２、第１の反射層１０６、少なくとも１つのＬＥＤユニット１０８、および第２の反射層１１０を含む。第１の反射層１０６は、結合層１０４を介して第１の基板１０２上に結合されている。
【0025】
いくつかの実施形態では、第１の基板１０２は、シリコン、シリコンカーバイド、ガリウム窒化物、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、インジウムホスファイドなどの半導体材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の基板１０２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から作製され得る。いくつかの実施形態では、第１の基板１０２は、その中に形成された駆動回路を有してもよく、第１の基板１０２は、ＣＭＯＳの背面またはＴＦＴガラス基板でもよい。駆動回路は、輝度を制御するためにＬＥＤユニット１０８に電気信号を提供する。いくつかの実施形態では、駆動回路は、個々のＬＥＤユニット１０８が独立したドライバに対応するアクティブマトリックス駆動回路を含んでもよい。いくつかの実施形態では、駆動回路は、複数のＬＥＤユニット１０８がアレイ状に配置され、駆動回路によって駆動されるデータラインおよびスキャンラインに接続されるパッシブマトリックス駆動回路を含んでもよい。
【0026】
結合層１０４は、第１の基板１０２および第１の反射層１０６を結合するために第１の基板１０２上に形成された接着材料の層である。いくつかの実施形態では、結合層１０４は、金属または金属合金などの導電性材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、結合層１０４は、金、スズ、インジウム、銅またはチタンを含んでもよい。いくつかの実施形態では、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んでもよい。いくつかの実施形態では、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んでもよい。いくつかの実施形態では、結合層１０４は、ハイドロ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）でもよい。結合層１０４の材料の説明は、単なる例示であり、限定するものではなく、当技術分野の当業者は、要件に応じて変更することができ、そのすべてが本出願の範囲内であることが理解される。
【0027】
第１の反射層１０６は、結合層１０４上に形成される。いくつかの実施形態では、第１の反射層１０６は、反射ｐ型オーミック接触層を含んでもよい。第１の反射層１０６は、ＬＥＤユニット１０８から結合層１０４への電流を提供することができる。第１の反射層１０６は、ＬＥＤユニット１０８によって放出された光を第２の反射層１１０に反射するための金属ミラーとしても機能してもよい。いくつかの実施形態では、第１の反射層１０６は、高い反射率を有する金属または金属合金層、例えば、銀、アルミニウム、金、およびそれらの合金であってもよい。第１の反射層１０６の材料の説明は、単に例示的なものでこれらに限定するものではなく、他の材料も考慮されることが理解されるものであり、これらはすべて本出願の範囲内にある。
【0028】
ＬＥＤユニット１０８は、第１の反射層１０６上に形成される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤユニット１０８は、第１のドーピング型半導体層１１２、第２のドーピング型半導体層１１６、および第１のドーピング型半導体層１１２と第２のドーピングタイプ半導体層１１５の間に形成される多重量子井戸（ＭＱＷ）層１１４を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１のドーピング型半導体層１１２および第２のドーピング型半導体層１１６は、ＺｎＳｅまたはＺｎＯなどのＩＩ－ＶＩ材料、またはＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＧａＰ、ＡｌｉｎＧａｐ，ＡｌＧａＡｓやこれらの合金などのＩＩＩ－Ｖ窒化物材料で形成された１つまたは複数の層を含んでもよい。
【0029】
いくつかの実施形態では、第１のドーピング型半導体層１１２は、複数のＬＥＤユニット１０８にまたがって広がり、これらのＬＥＤユニット１０８の共通のアノードを形成するｐ型半導体層でもよい。いくつかの実施形態では、第１のドーピング型半導体層１１２は、ｐ型のＧａＮを含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１のドーピング型半導体層１１２は、ＧａＮにマグネシウム（Ｍｇ）をドープすることによって形成してもよい。いくつかの実施形態では、第１のドーピング型半導体層１１２は、ｐ型のＩｎＧａＮを含み得る。いくつかの実施形態では、第１のドーピング型半導体層１１２は、ｐ型ＡｌＩｎＧａＰを含んでもよい。上記のように、第１の反射層１０６は、反射性ｐ型オーミック接触層を含んでもよく、したがって、第１の反射層１０６は、ｐ型半導体層から結合層１０４へ電流を提供してもよい。
【0030】
いくつかの実施形態では、第２のドーピング型半導体層１１６は、ｎ型半導体層であってもよく、ＬＥＤユニット１０８のカソードを形成してもよい。いくつかの実施形態では、第２のドーピング型半導体層１１６は、ｎ型ＧａＮを含んでもよい。いくつかの実施形態では、第２のドーピング型半導体層１１６は、ｎ型ＩｎＧａＮを含んでもよい。いくつかの実施形態では、第２のドーピング型半導体層１１６は、ｎ型ＡｌＩｎＧａＰを含んでもよい。異なるＬＥＤユニット１０８の第２のドーピング型半導体層１１６は電気的に隔離されており、したがって、各ＬＥＤユニット１０８は、他のユニットとは異なる電圧レベルを有することができるカソードを有する。
【0031】
開示された実施の結果として、複数の個別に機能するＬＥＤユニット１０８が形成され、それらの第１のドーピング型半導体層１１２は隣接するＬＥＤユニットを横切って水平に延ばされ、それらの第２のドーピング型半導体層１１６は隣接するＬＥＤユニット間で電気的に隔離される。各ＬＥＤユニット１０８は、第１のドーピング型半導体層１１２と第２のドーピング型半導体層１１６との間に形成されたＭＱＷ層１１４をさらに含む。ＭＱＷ層１１４は、ＬＥＤユニット１０８の活性領域である。
【0032】
いくつかの実施形態では、第２のドーピング型半導体層１１６は、隔離材料１１８によって分割される。図２に示すように、第２のドーピング型半導体層１１６は、隔離材料１１８によって囲まれている。いくつかの実施形態では、隔離材料１１８は、イオン注入された材料でもよい。いくつかの実施形態では、隔離材料１１８は、第２のドーピング型半導体層１１６にイオン材料を注入することによって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、隔離材料１１８は、第２のドーピング型半導体層１１６にＨ＋、Ｈｅ＋、Ｎ＋、Ｏ＋、Ｆ＋、Ｍｇ＋、Ｓｉ＋またはＡｒ＋イオンを移植することによって形成してもよい。いくつかの実施形態では、第２のドーピング型半導体層１１６に１つまたは複数のイオン材料を移植して、隔離材料１１８を形成してもよい。隔離材料１１８は、電気的絶縁の物理的特性を有する。第２のドーピング型半導体層１１６の規定領域にイオン材料を注入することにより、定義された領域の第２のドーピング型半導体層１１６の材料は、複数のＬＥＤユニット１０８のＬＥＤメサを互いに電気的に絶縁する隔離材料１１８に変換することができる。
【0033】
隔離材料１１８は、第２のドーピング型半導体層１１６の周囲に形成され、隔離材料１１８は非導電性であり、したがって、電流の流れを光開口領域１２４内に閉じ込めることができる。その結果、ＬＥＤユニット１０８に光学空洞が形成される。第２のドーピング型半導体層１１６および隔離材料１１８は、異なる屈折率をもってもよい。いくつかの実施形態では、隔離材料１１８の屈折率は、第２のドーピング型半導体層１１６の屈折率よりも低い。イオン注入操作は、第２のドーピング型半導体層１１６の単結晶構造を隔離材料１１８のアモルファス構造に部分的に移す可能性があり、その部分的アモルファス領域は単結晶構造よりも低い屈折率を示すので、第２のドーピング型半導体層１１６には屈折率の変化がある。
【0034】
上記のように、ＬＥＤユニット１０８は、第１のドーピング型半導体層１１２、第２のドーピング型半導体層１１６およびＭＱＷ層１１４を含み、隔離材料１１８は、注入によって第２のドーピング型半導体層１１６に形成される。隔離材料１１８は、電気絶縁の物理的特性を有し第２のドーピング型半導体層１１６によって形成される光開口領域１２４内に電流の流れを閉じ込めることができるので、光学空洞は、光開口領域１２４としての開口サイズを有するＬＥＤユニット１０８に形成される。
【0035】
図２に示されるように、ＬＥＤユニット１０８は、隔離材料１１８および第２のドーピング型半導体層１１６上に形成されたパッシベーション層１２０および電極層１２２をさらに含んでもよい。パッシベーション層１２０は、ＬＥＤユニット１０８を保護および隔離するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、パッシベーション層１２０は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮまたは他の適切な材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、パッシベーション層１２０は、ポリイミド、ＳＵ－８フォトレジスト、または他の光パターン化可能なポリマーを含んでもよい。電極層１２２は、パッシベーション層１２０の一部上に形成され、電極層１２２は、パッシベーション層１２０上の開口部１２６を介して第２のドーピング型半導体層１１６を電気的に接続する。いくつかの実施形態では、電極層１２２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの透明な導電性材料でもよい。
【0036】
図２を参照すると、パッシベーション層１２０上の開口部１２６は、第２のドーピング型半導体層１１６によって形成された光開口領域１２４よりも大きい。光開口領域１２４の全領域は、透明な電極層１２２によって覆われている。したがって、光開口領域１２４から放出された光は、パッシベーション層１２０によって遮断または干渉されないだろう。
【0037】
ＬＥＤユニット１０８上に第２の反射層１１０が形成されている。いくつかの実施形態では、第２の反射層１１０は、分布ブラッグ反射器（ＤＣＲ）でもよい。いくつかの実施形態では、第２の反射層１１０は、複数の対のＴｉＯ２／ＳｉＯ２層または複数の対のＳｉＯ２／ＨｆＯ２層を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第２の反射層１１０は、３から１０対のＴｉＯ２／ＳｉＯ２層または３から１０対のＳｉＯ２／ＨｆＯ２層を含んでもよい。
【0038】
第１の反射層１０６の第１の反射率は、第２の反射層１１０の第２の反射率よりも大きい。開示された実施例の結果として、第１の反射層１０６、ＬＥＤユニット１０８および第２の反射層１１０は集合的に共振空洞を備え、ＬＥＤユニット１０８によって放出される光は、第２の反射層１１０からＬＥＤ構造１００を脱出する。
【0039】
図３は、本開示のいくつかの実施例による、ＬＥＤ構造１００の発光の指向性を示している。図３に示されるように、約２７°から３０°のより小さな電力半値角が、開示された実施例によって得られる。共振空洞効果は、ＬＥＤ構造１００の光波の指向性を増加させる可能性があるため、抽出効率が改善される。抽出効率は、光学効率とも呼ばれる。光子がＬＥＤ構造内で生成されるとき、発光効果を生み出すために、光子は結晶から脱出する必要がある。抽出効率は、アクティブ領域で生成された光子がＬＥＤ構造から脱出する光子の割合である。共振空洞を利用することにより、ＬＥＤ構造１００の光波の指向性が向上するため、ＬＥＤ構造１００の第２の反射層１１０から脱出する光子が増加し、抽出効率が向上する。
【0040】
図４は、本開示のいくつかの実施による、従来のＬＥＤ構造とＬＥＤ構造１００との間のスペクトルの比較を示している。図４は、共振空洞を有するＬＥＤ構造１００の光学特性が、より狭い共振波長ピークを有し得ることを示している。言い換えると、ＬＥＤ構造１００の最大値の半分の全幅１（ＦＷＨＭ１）は、従来のＬＥＤのＦＷＨＭ２よりも明らかに小さい。ＬＥＤは、帯域幅が狭い純粋で飽和した発光色によって特徴付けられ、ＦＷＨＭが狭い光源は、色域が広くなる。ＦＷＨＭが小さいほど、共振空洞を有するＬＥＤ構造１００のスペクトル純度が改善される。
【0041】
第１の反射層１０６、ＬＥＤユニット１０８および第２の反射層１１０を使用して集合的に共振空洞を形成することにより、ＬＥＤユニット１０８によって下向きまたは横方向に放出された光は第１の反射層１０６によって反射され、隔離材料１１８は、電流の流れを光開口領域１２４内に閉じ込めて優れた光学的閉じ込めを備えることができる。結果として、ＬＥＤユニット１０８によって放出された光は、第２の反射層１１０からＬＥＤ構造１００から指向性をもって脱出する。したがって、開示された実施例では、放出された光の優れた指向性、安定したピーク波長、スペクトル純度、および高い外部量子効率を有する。
【0042】
図５Ａ～５Ｈは、本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階でのＬＥＤ構造１００の断面を示す。図６Ａ～６Ｅは、本開示のいくつかの実施例による、製造プロセスの異なる段階でのＬＥＤ構造１００の平面図を示す。図７は、本開示のいくつかの実施例による、ＬＥＤ構造１００を製造するための方法７００のフローチャートである。本開示をよりよく説明する目的で、図５Ａ～５Ｈ、図６Ａ～６Ｅ、および図７をまとめて説明する。
【0043】
図５Ａでは、駆動回路（図示せず）が第１の基板１０２に形成されてもよい。たとえば、駆動回路には、シリコンウェーハ上に製造されたＣＭＯＳデバイスが含まれてもよい。別の例として、駆動回路はガラス基板上に製造されたＴＴＦを含んでもよい。図７の動作７０２に示されるように、半導体層が第２の基板１３０上に形成され、半導体層は、第１のドーピング型半導体層１１２、第２のドーピング型半導体層１１６およびＭＱＷ層１１４を含む。
【0044】
いくつかの実施形態では、第１の基板１０２または第２の基板１３０は、シリコン、シリコンカーバイド、ガリウム窒化物、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、インジウムホスファイドなどの半導体材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の基板１０２または第２の基板１３０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から作製されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の基板１０２は、その中に形成された駆動回路を有してもよく、第１の基板１０２は、ＣＭＯＳ背面板またはＴＦＴガラス基板を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１のドーピング型半導体層１１２および第２のドーピング型半導体層１１６は、ＺｎＳｅまたはＺｎＯなどのＩＩ－ＶＩ材料、またはＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＧａＰ、ＡｌｉｎＧａｐ，ＡｌＧａＡｓやこれらの合金などのＩＩＩ－Ｖ窒化物材料で形成された１つまたは複数の層を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１のドーピング型半導体層１１２は、ｐ型半導体層を含んでもよく、第２のドーピング型半導体層１１６は、ｎ型半導体層を含んでもよい。
【0045】
図５Ｂおよび図７の動作７０４を参照すると、第１の反射層１０６は、第１のドーピング型半導体層１１２上に形成される。いくつかの実施形態では、第１の反射層１０６は、反射型ｐ型オーミック接触層でもよい。第１の反射層１０６は、第１のドーピング型半導体層１１２から後に形成される結合層１０４への電流伝導を提供してもよい。第１の反射層１０６はまた、ＬＥＤユニット１０８によって放出された光を第２の反射層１１０に反射するための金属ミラーとして機能し得る。いくつかの実施形態では、第１の反射層１０６は、高い反射率を有する金属または金属合金層、例えば、銀、アルミニウム、金、およびそれらの合金であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の反射層１０６は、化学的気相成長（ＣＶＤ）、物理的気相成長（ＰＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ励起化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ励起原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、および／またはそれらの組み合わせや。他の適切なプロセスを使用して形成されてもよい。
【0046】
図５Ｃおよび図７の動作７０６に示されるように、第２の基板１３０、第１の反射層１０６、および第１のドーピング型半導体層１１２、第２のドーピング型半導体層１１６およびＭＱＷ層１１４を含む半導体層は、裏返され、結合層１０４を介した第１の基板１０２に結合される。いくつかの実施形態では、結合層１０４は、金属または金属合金などの導電性材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、結合層１０４は、金、スズ、インジウム、銅またはチタンを含んでもよい。いくつかの実施形態では、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んでもよい。いくつかの実施形態では、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んでもよい。いくつかの実施形態では、結合層１０４は、ハイドロ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）を含んでもよい。
【0047】
次に、図５Ｄおよび図７の操作７０８に示されるように、第２の基板１３０を半導体層から除去することができる。いくつかの実施形態では、薄くする操作は、第２のドーピング型半導体層１１６の一部を除去するために、第２のドーピング型半導体層１１６上で随意的になされてもよい。例えば、図６Ａは、薄くする操作後の第２のドーピング型半導体層１１６、または第２のドーピング型半導体層１１６の平面図を示している。いくつかの実施形態では、薄くする操作は、乾式エッチングまたは湿式エッチング操作を含んでもよい。いくつかの実施形態では、薄くする操作は、化学機械研磨（ＣＭＰ）を含んでもよい。
【0048】
図５Ｅおよび図７の操作７１０を参照すると、第２のドーピング型半導体層１１６に隔離材料１１８を形成するために注入操作が行われ、注入の結果として、第２のドーピング型半導体層１１６は隔離材料１１８によって囲まれる。注入後、ＬＥＤユニット１０８の第２のドーピング型半導体層１１６は、隔離材料１１８によって、隣接するＬＥＤユニット１０８の他の第２のドーピング型半導体層１１６から電気的に隔離される。例えば、図６Ｂは、注入操作後のＬＥＤ構造１００の平面図を示している。
【0049】
いくつかの実施形態では、隔離材料１１８は、第２のドーピング型半導体層１１６の規定された領域にイオン材料を注入することによって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、隔離材料１１８は、第２のドーピング型半導体層１１６にＨ＋、Ｈｅ＋、Ｎ＋、Ｏ＋、Ｆ＋、Ｍｇ＋、Ｓｉ＋またはＡｒ＋イオンを注入することによって形成してもよい。いくつかの実施形態では、第２のドーピング型半導体層１１６に１つまたは複数のイオン材料を注入して、隔離材料１１８を形成してもよい。隔離材料１１８は、電気的絶縁の物理的特性を有する。いくつかの実施形態では、注入操作は、約１０ｋｅＶから約３００ｋｅＶの間の注入電力で実施してもよい。いくつかの実施形態では、注入操作は、約１５ｋｅＶから約２５０ｋｅＶの間の注入電力で実施してもよい。いくつかの実施形態では、注入操作は、約２０ｋｅＶから約２００ｋｅＶの間の注入電力で実施してもよい。いくつかの実施形態では、隔離材料１１８は、ＭＱＷ層１１４を貫通するのに十分でない深さのために、第２のドーピング型半導体層１１６に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、隔離材料１１８の注入深さは、隔離材料１１８がＭＱＷ層１１４に接触するために短く停止するように制御されてもよい。隔離材料１１８の位置、形状、および深さは、単なる例示であり、限定するものではなく、当技術分野の当業者は要望に応じて変更することができ、これらはすべて本出願の範囲内であることが理解される。
【0050】
ＬＥＤユニット１０８は、第１のドーピング型半導体層１１２、第２のドーピング型半導体層１１６およびＭＱＷ層１１４を含み、隔離材料１１８が、注入によって第２のドーピング型半導体層１１６を取り囲むように形成される。図５Ｅに示すように、第２のドーピング型半導体層１１６の周囲に隔離材料１１８が形成されることにより、光開口領域１２４が形成される。隔離材料１１８は、電流の流れを光開口領域１２４内に閉じ込めて、光学的空洞がＬＥＤユニット１０８内に形成される。
【0051】
さらに、第２のドーピング型半導体層１１６および隔離材料１１８は、異なる屈折率を有してもよい。いくつかの実施形態では、隔離材料１１８の屈折率は、第２のドーピング型半導体層１１６の屈折率よりも低い。イオン注入操作は、第２のドーピング型半導体層１１６の単結晶構造を隔離材料１１８を部分的にアモルファス構造に移し、その部分的なアモルファスな領域は単結晶構造よりも低い屈折率を示すので、第２のドーピング型半導体層１１６および隔離材料１１８において屈折率変化が生じる。屈折率の変化はさらに光学的閉じ込めを備える可能性があり、発光光の全反射の確率は光開口領域で増加する。
【0052】
図５Ｆおよび図７の動作７１２を参照すると、パッシベーション層１２０が隔離材料１１８上に形成され、開口部１２６がパッシベーション層１２０上に形成され、隔離材料１１８の一部および第２のドーピング型半導体層１１６を露出させる。パッシベーション層１２０上の開口部１２６は、第２のドーピング型半導体層１１６によって形成された光開口領域１２４よりも大きい。光開口領域１２４の全領域は、後で形成される透明な電極層１２２によって覆われる。したがって、光開口領域１２４から放出された光は、パッシベーション層１２０によって遮断または干渉されない。例えば、図６Ｃは、パッシベーション層１２０を形成した後のＬＥＤ構造１００の平面図を示している。いくつかの実施形態では、パッシベーション層１２０は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、または分離および保護のための他の適切な材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、パッシベーション層１２０は、ポリイミド、ＳＵ－８フォトレジスト、または他の光学的パターン化可能なポリマーを含んでもよい。
【0053】
図５Ｇおよび図７の動作７１４を参照すると、電極層１２２は、開口部１２６を覆うパッシベーション層１２０上に形成される。電極層１２２は、第２のドーピング型半導体層１１６と第１の基板１０２の駆動回路とを電気的に接続する。駆動回路は、電極層１２２を介して第２のドーピング型半導体層１１６の電圧および電流レベルを制御することができる。例えば、図６Ｄは、電極層１２２を形成した後のＬＥＤ構造１００の平面図を示している。いくつかの実施形態では、電極層１２２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、クロム、チタン、白金、金、アルミニウム、銅、ゲルマニウムまたはニッケルなどの導電性材料を含んでもよい。
【0054】
図５Ｈおよび図７の動作７１６を参照すると、第２の反射層１１０が、パッシベーション層１２０および電極層１２２上に形成されている。図６Ｅは、第２の反射層１１０を形成した後のＬＥＤ構造１００の平面図を示している。いくつかの実装形態では、第２の反射層１１０は、分布ブラッグ反射器（ＤＣＲ）であり得る。いくつかの実施形態では、第２の反射層１１０は、複数の対のＴｉＯ２／ＳｉＯ２層または複数の対のＳｉＯ２／ＨｆＯ２層を含んでもよい。
【0055】
第１の反射層１０６の第１の反射率は、第２の反射層１１０の第２の反射率よりも大きい。開示された実施例の結果として、第１の反射層１０６、ＬＥＤユニット１０８および第２の反射層１１０は集合的に共振空洞を提供し、ＬＥＤユニット１０８によって放出される光は、第２の反射層１１０からＬＥＤ構造１００を脱出する。
【0056】
第１の反射層１０６、ＬＥＤユニット１０８および第２の反射層１１０を使用して集合的に共振空洞を形成することにより、ＬＥＤユニット１０８によって下向きまたは横方向に放出された光は第１の反射層１０６によって反射され、隔離材料１１８は電流の流れを光開口領域１２４内に閉じ込めて優れた光学的閉じ込め構造を提供できる。結果として、ＬＥＤユニット１０８によって放出された光は、第２の反射層１１０から指向性をもってＬＥＤ構造１００を脱出する。したがって、開示された実施例では、放出された光の優れた指向性、安定したピーク波長、スペクトル純度、および高い外部量子効率を有する。
【0057】
本開示の一つの態様によれば、ＬＥＤ構造が開示される。ＬＥＤ構造は、基板、基板上に形成されたＬＥＤユニット、基板とＬＥＤユニットとの間に形成された第１の反射層、およびＬＥＤユニット上に形成された第２の反射層を含む。ＬＥＤユニットの共通のアノード層は、第１の反射層に形成される。第１の反射層、ＬＥＤユニットおよび第２の反射層は、集合的に共振空洞を提供するように構成される。
【0058】
いくつかの実施形態では、第１の反射層の第１の反射率は、第２の反射層の第２の反射率よりも大きく、ＬＥＤユニットによって放出される光は、第２の反射層からＬＥＤ構造を脱出する。いくつかの実施例では、第２の反射層は分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）である。いくつかの実施形態では、ＤＢＲは複数のＴｉＯ２／ＳｉＯ２層または複数のＳｉＯ２／ＨｆＯ２層を含む。
【0059】
いくつかの実施形態では、ＬＥＤユニットは、第１のドーピング型半導体層、多重量子井戸（ＭＱＷ）層、および第２のドーピング型半導体層を含む。第１のドーピング型半導体層は、第１の反射層上に形成される。ＭＱＷ層は第１のドーピング型半導体層上に形成される。ＭＱＷ層上に第２のドーピング型半導体層が形成される。第２のドーピング型半導体層は、注入により作製された隔離材料を含み、隔離材料は、第２のドーピング型半導体層を複数のＬＥＤメサに分割する。隔離材料の第１屈折率は、ＬＥＤメサの第２屈折率よりも低くなっている。
【0060】
いくつかの実施形態では、第１の反射層は、第１のドーピング型オーミック接触層である。いくつかの実施形態では、ＬＥＤユニットは、第２のドーピング型半導体層上に形成されたパッシベーション層、およびパッシベーション層の開口部を通して第２のドーピング型半導体層の一部と接触するパッシベーション層上に形成された電極層をさらに含む。ＬＥＤメサの開口部はパッシベーション層の開口部よりも小さい。
【0061】
本開示の別の態様によれば、ＬＥＤ構造が開示される。ＬＥＤ構造は、基板、第１の反射層、光学空洞構造、および第２の反射層を含む。第１の反射層は基板上に形成される。光学空洞構造は第１の反射層上に形成される。第２の反射層は、光学空洞構造上に形成される。光学空洞構造は、イオン注入された材料によって囲まれた少なくとも一つのＬＥＤによって形成される。
【0062】
いくつかの実施例では、第２の反射層は分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）である。いくつかの実施形態では、ＤＢＲは複数のＴｉＯ２／ＳｉＯ２層または複数のＳｉＯ２／ＨｆＯ２層を含む。いくつかの実施形態では、第１の反射層の第１の反射率は、第２の反射層の第２の反射率よりも大きい。
【0063】
いくつかの実施形態では、ＬＥＤユニットは、第１のドーピング型半導体層、多重量子井戸（ＭＱＷ）層、および第２のドーピング型半導体層を含む。第１のドーピング型半導体層は、第１の反射層上に形成される。ＭＱＷ層は第１のドーピング型半導体層上に形成される。ＭＱＷ層上に第２のドーピング型半導体層が形成される。第２のドーピング型半導体層は、注入により作製された隔離材料を含み、隔離材料は第２のドーピング型半導体層を複数のＬＥＤメサに分割する。隔離材料の第１屈折率は、ＬＥＤメサの第２屈折率よりも低くなっている。
【0064】
いくつかの実施形態では、第１の反射層は、第１のドーピング型オーミック接触層である。いくつかの実施形態では、ＬＥＤユニットは、第２のドーピング型半導体層上に形成されたパッシベーション層、およびパッシベーション層の開口部を通して第２のドーピング型半導体層の一部と接触するパッシベーション層上に形成された電極層をさらに含む。ＬＥＤメサの開口部はパッシベーション層の開口部よりも小さい。
【0065】
本開示のさらなる態様によれば、ＬＥＤ構造を製造するための方法が開示される。第１の基板上に第１の反射層および半導体構造が形成される。注入操作は、半導体構造内の少なくとも１つの光学空洞ユニットを囲む隔離材料を形成するために為される。第２の反射層は、半導体構造上に形成される。第１の反射層、各光学空洞ユニットおよび第２の反射層は、集合的に共振空洞を提供するように構成される。
【0066】
いくつかの実施形態では、第１のドーピング型半導体層が第１の反射層上に形成される。多重量子井戸（ＭＱＷ）層は、第１のドーピング型半導体層上に形成される。第２のドーピング型半導体層は、ＭＱＷ層上に形成される。
【0067】
いくつかの実施形態では、注入操作は、第２のドーピング型半導体層にイオン注入された材料を形成し第２のドーピング型半導体層を複数のＬＥＤメサに分割するために為される。各ＬＥＤは、イオン注入された材料によって電気的に隔離されている。
【0068】
いくつかの実施形態では、イオン注入された材料の第１の屈折率は、ＬＥＤメサの第２の屈折率よりも低い。いくつかの実施形態では、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）が半導体構造上に形成される。ＤＢＲには、複数のＴｉＯ２／ＳｉＯ２層または複数のＳｉＯ２／ＨｆＯ２層が含まれる。いくつかの実施形態では、第１の反射層の第１の反射率は、第２の反射層の第２の反射率よりも大きい。
【0069】
特定の実施例に関する前述の説明は、さまざまなアプリケーションに容易に変更および／または適合させることができる。したがって、そのような適合および修正は、本明細書に提示される教示およびガイダンスに基づいて、開示された実施形態と同等の意味および範囲内にあることが意図される。
【0070】
本開示の広がりや範囲は、上記の例示的な実施のいずれかによって限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの同等物に従ってのみ定義される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図5H】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図7】
【国際調査報告】