特表 2023-532906 ディスプレイを形成する方法及びディスプレイ

(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】2023-08-01

(54)【発明の名称】ディスプレイを形成する方法及びディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/00 20060101AFI20230725BHJP

   H01L 33/40 20100101ALI20230725BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20230725BHJP

   G09F 9/33 20060101ALI20230725BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20230725BHJP

【ＦＩ】

G09F9/00 338

H01L33/40

H01L33/00 K

G09F9/33

G09F9/00 348Z

G09F9/30 349D

G09F9/30 330

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022580838

(86)(22)【出願日】2021-06-22

(85)【翻訳文提出日】2022-12-27

(86)【国際出願番号】 GB2021051573

(87)【国際公開番号】W WO2022003323

(87)【国際公開日】2022-01-06

(31)【優先権主張番号】2009890.1

(32)【優先日】2020-06-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520445406

【氏名又は名称】プレッシー・セミコンダクターズ・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＰＬＥＳＳＥＹ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳ ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】メゾウアリ，サミル

(72)【発明者】

【氏名】ピノス，アンドレア

(72)【発明者】

【氏名】タン，ウェイシン

【テーマコード（参考）】

5C094

5F241

5G435

【Ｆターム（参考）】

5C094AA42

5C094BA26

5C094DA13

5C094DB01

5C094EA05

5C094EA07

5C094EA10

5C094ED11

5C094FB01

5C094FB02

5C094FB12

5C094FB14

5C094FB16

5C094GB10

5F241AA41

5F241AA46

5F241AA47

5F241CA85

5F241FF06

5G435BB04

5G435EE41

5G435HH12

5G435HH13

5G435HH14

5G435HH18

5G435HH20

5G435KK05

5G435KK10

(57)【要約】

複数のバックプレーン電気接点を備えるバックプレーンを、対応する複数の電気接点を備えるモノリシック発光ダイオード構造に接合させることであって、接合させることは、複数のバックプレーン電気接点のうちの少なくとも１つと、モノリシック発光ダイオード構造の対応する電気接点との間に可逆的接合を形成することを含む、ことと；モノリシック発光ダイオード構造から材料を除去して、複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイを提供し、それにより、複数のバックプレーン電気接点のうちの少なくとも１つと、モノリシック発光ダイオード構造の対応する電気接点との間の可逆的接合を逆に戻すことにより、少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイの除去及び／又は置換が可能になることと、を含む、ディスプレイを形成する方法。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバックプレーン電気接点を備えるバックプレーンを、対応する複数の電気接点を備えるモノリシック発光ダイオード構造に接合させることであって、接合させることは、前記複数のバックプレーン電気接点のうちの少なくとも１つと、前記モノリシック発光ダイオード構造の対応する電気接点との間に可逆的接合を形成することを含む、ことと；
前記モノリシック発光ダイオード構造から材料を除去して、複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイを提供し、それにより、前記複数のバックプレーン電気接点のうちの前記少なくとも１つと、前記モノリシック発光ダイオード構造の前記対応する電気接点との間の前記可逆的接合を逆に戻すことにより、少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイの除去及び／又は置換が可能になる、ことと、
を含む、ディスプレイを形成する方法。

【請求項2】

前記バックプレーン電気接点のうちの前記少なくとも１つは、金属－金属接合及び／又は共晶接合を使用して、前記モノリシック発光ダイオード構造の前記対応する電気接点に可逆的に接合される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイを除去することと、
前記少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイを、異なる１つ以上の発光ダイオードダイに置換することと、
を含む、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイを除去することが、前記ディスプレイの温度を上昇させることにより、前記バックプレーン電気接点と、前記モノリシック発光ダイオード構造に関連する前記対応する電気接点との間の前記可逆的接合において、前記少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイの除去を可能にすること、を含み、好ましくは、前記ディスプレイの温度を上昇させることは、前記可逆的接合における温度を上昇させて前記可逆的接合の共晶温度を超えさせることを含み、好ましくは、前記可逆的接合は、ＡｕＳｎ共晶接合、ＣｕＳｎ共晶接合及びＩｎＳｎ共晶接合のうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイを除去することは、前記可逆的接合の静電力に打ち勝つことを含み、好ましくは、前記可逆的接合の前記静電力は、Ａｕ－Ａｕ金属接合及びＣｕ－Ｃｕ金属接合のうちの少なくとも１つの静電力である、請求項３に記載の方法。

【請求項6】

前記複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイのうちの少なくとも１つをテストすることと、
１つ以上の不良発光ダイオードダイを特定することと、
不良発光ダイオードダイを除去することと、
１つ以上の除去された前記不良発光ダイオードダイを置換することと、
を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記物理的に隔離された発光ダイオードダイの少なくとも一部分上にコンフォーマル金属層を形成し、それにより、物理的に隔離された発光ダイオードダイ間の光学的クロストークを減らすことと、
を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記複数の隔離された発光ダイオードダイ上に透明な導電層を形成し、それにより、共通電極を提供すること、
を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記物理的に隔離された発光ダイオードダイのうちの少なくとも１つに関連する１つ以上の磁性金属領域を形成することにより、物理的に隔離された発光ダイオードダイの除去を容易にすること、
を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記可逆的接合のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に誘電体層により横方向にて取り囲まれることにより、前記バックプレーンと前記モノリシック発光ダイオード構造とが分離され、好ましくは、前記誘電体層は、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｓｕ－８、ＳｒＦ_２、ＰＤＭＳ及びＰＭＭＡのうちの少なくとも１つを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記モノリシック発光構造の前記複数の接点は、高反射率金属を含み、好ましくは、前記高反射率金属は、Ｎｉ及びＡｇのうちの１つである、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記モノリシック発光ダイオード構造から材料を除去することは、前記モノリシック発光ダイオード構造の少なくとも１つの層に不連続を形成することを含み、好ましくは、前記モノリシック発光ダイオード構造の前記少なくとも１つの層はｎ型層であり、より好ましくは、前記ｎ型層は、ｎドープ窒化ガリウム層である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

複数のバックプレーン電気接点を備えるバックプレーンを備えるディスプレイであって、前記複数のバックプレーン電気接点は、複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイに接合され、前記発光ダイオードダイの各々が電気接点を有し、前記複数のバックプレーン電気接点のうちの少なくとも１つは、可逆的接合を用いて、前記複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイの対応する電気接点に接合され、それにより、前記複数のバックプレーン電気接点のうちの前記少なくとも１つと、前記複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイの前記対応する電気接点との間の前記可逆的接合を逆に戻すことにより、少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイの除去及び／又は置換が可能になり、前記複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイは、モノリシック発光ダイオード構造から形成される、ディスプレイ。

【請求項14】

前記バックプレーン電気接点のうちの前記少なくとも１つは、金属－金属接合及び／又は共晶接合を使用して、前記モノリシック発光ダイオード構造の前記対応する電気接点に可逆的に接合され、好ましくは、前記可逆的接合は、ＡｕＳｎ共晶接合、ＣｕＳｎ共晶接合、ＩｎＳｎ共晶接合、Ａｕ－Ａｕ金属接合及びＣｕ－Ｃｕ金属接合のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載のディスプレイ。

【請求項15】

前記可逆的接合は温度依存性を有する、請求項１２～１４のいずれか一項に記載のディスプレイ。

【請求項16】

前記物理的に隔離された発光ダイオードダイの少なくとも一部分上にコンフォーマル金属層を備えることにより、物理的に隔離された発光ダイオードダイ間の光学的クロストークが低減される、
請求項１３～１５のいずれか一項に記載のディスプレイ。

【請求項17】

前記複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイ上に透明な導電層を備えることにより、共通電極が提供される、
請求項１３～１６のいずれか一項に記載のディスプレイ。

【請求項18】

前記物理的に隔離された発光ダイオードダイのうちの少なくとも１つに関連する１つ以上の磁性金属領域を備えることにより、物理的に隔離された発光ダイオードダイの除去を容易にする、
請求項１３～１７のいずれか一項に記載のディスプレイ。

【請求項19】

前記複数の可逆的接合のうちの１つ以上を少なくとも部分的に取り囲む誘電体層を備えることにより、前記バックプレーンと前記モノリシック発光ダイオード構造とが分離され、好ましくは、前記誘電体層は、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｓｕ－８、ＳｒＦ_２、ＰＤＭＳ及びＰＭＭＡのうちの少なくとも１つを含む、請求項１３～１８のいずれか一項に記載のディスプレイ。

【請求項20】

前記モノリシック発光構造の前記複数の接点は、高反射率金属を含み、好ましくは、前記高反射率金属は、Ｎｉ及びＡｇのうちの１つである、請求項１３～１９のいずれか一項に記載のディスプレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はディスプレイの形成に関する。具体的には、しかし排他的にでなく、本発明は、モノリシックベースのマイクロ発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイと、ピクセルを置換する機能を有する、モノリシックベースのマイクロＬＥＤディスプレイを形成する方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスが、ディスプレイ用途のための非常に効果的で制御可能な光源を提供することが知られている。有利には、超微細ピッチの小さいピクセルを有するマイクロＬＥＤアレイへのＬＥＤデバイスの実装が高解像度ディスプレイの製造を可能にする。しかしながら、そのようなアレイにおいて不良ＬＥＤデバイスが存在すると問題になる可能性がある。典型的には、許容可能なディスプレイを提供するためには、欠陥ピクセル（例えば、マイクロＬＥＤアレイにおける不良ＬＥＤデバイス）の数は、好ましくは、２百万ピクセル当たり２個未満の欠陥ピクセル（すなわち、９９．９９９９％の良品歩留まり）である。

【0003】

そのような高歩留まりを、既知のプロセスを使用して実現することは困難であり得る。ＬＥＤデバイスにおける不良ピクセルの存在の影響を緩和すために、何らかのデバイスに故障が存在するピクセルに光を供給するために、ＬＥＤアレイにバックアップデバイスが提供される冗長性スキームを実装することが知られている。しかしながら、そのような冗長性スキームは追加の空間を使用し、それにより、密集した小型のＬＥＤデバイス（ダイ）、したがってマイクロＬＥＤディスプレイにおけるピクセルの提供に影響を及ぼす。

【0004】

デバイスアレイのモノリシック成長は、有益なことに、超微細ピッチを有するマイクロＬＥＤアレイの提供を可能にするが、不良デバイスが、一体化された構造の一部を形成するので、いかなる不良ＬＥＤデバイスの修復も困難である。それに応じて、モノリシック形成された超微細マイクロＬＥＤアレイを、ピクセルの十分に良好な歩留まりと共に実現することは挑戦的である。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

上述した問題の少なくともいくつかの影響を緩和するために、複数のバックプレーン電気接点を備えるバックプレーンを、対応する複数の電気接点を備えるモノリシック発光ダイオード構造に接合させることであって、接合させることは、複数のバックプレーン電気接点のうちの少なくとも１つと、モノリシック発光ダイオード構造の対応する電気接点との間に可逆的接合を形成することを含む、ことと；モノリシック発光ダイオード構造から材料を除去して、複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイを提供し、それにより、複数のバックプレーン電気接点のうちの少なくとも１つと、モノリシック発光ダイオード構造の対応する電気接点との間の可逆的接合を逆に戻すことにより、少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイの除去及び／又は置換が可能になることと、を含む、ディスプレイを形成する方法が提供される。

【0006】

電気接点を有する複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイに接合された複数のバックプレーン電気接点を備えるバックプレーンを備えるディスプレイも提供され、複数のバックプレーン電気接点のうちの少なくとも１つは、可逆的接合を用いて、複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイの対応する電気接点に接合され、それにより、少なくとも１つのバックプレーン電気接点と、複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイの対
応する電気接点との間の可逆的接合を逆に戻すことにより、少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイの除去及び／又は置換が可能になり、複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイは、モノリシック発光ダイオード構造から形成される。

【0007】

有利には、バックプレーンをモノリシック発光ダイオード構造に接合させ、複数のバックプレーン電気接点のうちの少なくとも１つと、モノリシック発光ダイオード構造の対応する電気接点との間において、材料を除去し可逆的接合を形成することによりディスプレイを形成することは、個々のＬＥＤダイを特定し置換することができ、それにより、冗長性のために使用される空間を必要とすることなく、ディスプレイにおいて、機能デバイスの十分に高い歩留まりが確実に存在すること、を意味する。有益には、個々の発光ダイオードデバイスダイを必要に応じて置換する機能を有する発光ピクセルのアレイを、高解像度ディスプレイに提供できる。

【0008】

好ましくは、バックプレーン電気接点のうちの少なくとも１つは、金属－金属接合及び／又は共晶接合を使用して、モノリシック発光ダイオード構造の対応する電気接点に可逆的に接合される。有利には、そのような接合は、機能デバイスを形成するための電気伝導性を提供しながら、及び、個々のＬＥＤデバイスからの光抽出を補助する反射面を提供しながら、ＬＥＤデバイスの除去及び置換を容易にする。

【0009】

好ましくは、方法は、少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイを除去することと、少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイを、異なる１つ以上の発光ダイオードダイに置換することと、を含む。有利には、ディスプレイは、個々の発光デバイスからの発光を、発光特性の好ましい構成を有するアレイにて提供するように適合されている。

【0010】

好ましくは、方法は、少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイを除去することが、ディスプレイの温度を上昇させることにより、バックプレーン電気接点と、モノリシック発光ダイオード構造に関連する対応する電気接点との間の可逆的接合において、少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイの除去を可能にすること、を含み、好ましくは、ディスプレイの温度を上昇させることは、可逆的接合における温度を上昇させて可逆的接合の共晶温度を超えさせることを含み、好ましくは、可逆的接合は、ＡｕＳｎ共晶接合、ＣｕＳｎ共晶接合及びＩｎＳｎ共晶接合のうちの少なくとも１つを含む。有利には、電気伝導性、可逆的接合、及び光抽出の向上のための比較的高い反射率を同時に可能にする、制御可能な方法が提示される。

【0011】

好ましくは、少なくとも１つの物理的に隔離された発光ダイオードダイを除去することは、可逆的接合の静電力に打ち勝つことを含み、好ましくは、可逆的接合の静電力は、Ａｕ－Ａｕ金属接合及びＣｕ－Ｃｕ金属接合のうちの少なくとも１つの静電力である。有利には、電気伝導性、可逆的接合、及び光抽出の向上のための比較的高い反射率を同時に可能にする、金属－金属接合を提供できる。

【0012】

好ましくは、方法は、複数の物理的に隔離された発光ダイオードダイのうちの少なくとも１つをテストすることと、１つ以上の不良発光ダイオードダイを特定することと、不良発光ダイオードダイを除去することと、１つ以上の除去された発光ダイオードダイを置換することと、を含む。有利には、モノリシック成長されたＬＥＤデバイスに基づいて、作動デバイスの高い歩留まりを有するディスプレイが提供され、それにより、高解像度ディスプレイが提供される。

【0013】

好ましくは、方法は、物理的に隔離された発光ダイオードダイの少なくとも一部分上にコンフォーマル金属層を形成し、それにより、物理的に隔離された発光ダイオードダイ間
の光学的クロストークが低減されることを含む。有利には、個々のＬＥＤダイからの光抽出が向上し、ＬＥＤダイに関連するピクセル間のコントラストが改善する。

【0014】

好ましくは、方法は、複数の隔離された発光ダイオードダイ上に透明な導電層を形成し、それにより、共通電極を提供することを含む。有利には、アレイにおける複数のデバイスが同時に接触され、それにより、多数のデバイスが効率的に処理される。

【0015】

好ましくは、方法は、物理的に隔離された発光ダイオードダイのうちの少なくとも１つに関連する１つ以上の磁性金属領域を形成することにより、物理的に隔離された発光ダイオードダイの除去を容易にすることを含む。有利には、磁気材料の使用により、個々のダイの除去が向上し、それにより、いかなる残留力にも打ち勝って、個々のＬＥＤデバイスの除去が補助される。

【0016】

好ましくは、可逆的接合のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に誘電体層により横方向にて取り囲まれることにより、バックプレーンとモノリシック発光ダイオード構造とが分離され、好ましくは、誘電体層は、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｓｕ－８、ＳｒＦ_２、ＰＤＭＳ及びＰＭＭＡのうちの少なくとも１つを含む。有利には、誘電体層は、個々のＬＥＤダイの除去を妨げることなく均一な処理を可能にする。

【0017】

好ましくは、モノリシック発光構造の複数の接点は、高反射率金属を含み、好ましくは、高反射率金属は、ニッケル（Ｎｉ）及び銀（Ａｇ）のうちの１つである。有利には、そのような金属は、光抽出を補助しながら、同時に電気伝導性を提供する。

【0018】

好ましくは、モノリシック発光ダイオード構造から材料を除去することは、モノリシック発光ダイオード構造の少なくとも１つの層に不連続を形成することを含み、好ましくは、モノリシック発光ダイオード構造の少なくとも１つの層はｎ型層であり、より好ましくは、ｎ型層は、ｎドープ窒化ガリウム層である。有利には、不連続部を形成することにより、個々の物理的に隔離されたダイの除去及び置換が可能になる。

【0019】

本発明の更なる態様が、本明細書及び添付の特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

【0020】

本発明の実施形態の詳細な説明が、図面を参照して、あくまで一例として説明される。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1A】エピタキシャル結晶構造を示す。

【図1B】メサを形成するために処理された図１Ａのエピタキシャル結晶構造を示す。

【図1C】更に処理された図１Ｂの構造を示す。

【図1D】更に処理された図１Ｃの構造を示す。

【図1E】更に処理された図１Ｄの構造を示す。

【図2】処理されたバックプレーンを示す。

【図3A】図２のバックプレーンに接合された図１Ｅの構造を示す。

【図3B】更に処理された図３Ａの構造を示す。

【図3C】更に処理された図３Ｂの構造を示す。

【図3D】ＬＥＤダイを除去するために更に処理された図３Ｃの構造を示す。

【図4A】置換ＬＥＤダイを有する図３Ｄの構造を示す。

【図4B】更に処理された図４Ａの構造を示す。

【図4C】更に処理された図４Ｂの構造を示す。

【図4D】更に処理された図４Ｃの構造を示す。

【図5】更に処理された図３Ｂの構造を示す。

【発明を実施するための形態】

【0022】

上述したように、モノリシック成長されたＬＥＤデバイスが、有益にも、高解像度ディスプレイ用途のための超微細ピッチのマイクロＬＥＤディスプレイの製造を可能にする一方で、ディスプレイアレイにおける不良ＬＥＤダイに関連する困難が存在する。図１～図５を参照して説明される以下のプロセス及び構造は、例えば大量移送のピックアンドプレースに基づく方法による非常に多数のピクセルを移送する必要性を回避しながら、必要な歩留まり要件を実現する、モノリシックマイクロＬＥＤディスプレイ用の修復及び置換プロセスを可能にする。この方法及び構造は、ピクセルのディスプレイアレイを提供することを可能にし、例えば、各ピクセルの発光表面積は、１００μｍ^２以下、好ましくは１６μｍ^２未満であり、ピクセルピッチは、１０μｍ未満、好ましくは４μｍ未満、及びより好ましくは、３μｍ未満である。

【0023】

有利には、不良ダイを置換するために、本明細書で説明される方法及び構造が使用されるが、更なる実施例では、この方法及び構造は、異なる波長の光を放出するように構成された、アレイ内のＬＥＤダイを、モノリシック成長されたＬＥＤデバイスのアレイ内に形成されたダイに提供するために使用される。例えば、青色又は緑色である主ピーク波長を有する光を放出するように構成された窒化物材料に基づいて、高効率なＬＥＤデバイスを提供することが知られているが、そのような材料を使用して赤色光を供給することはより挑戦的である。例えば、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）系材料は、赤色発光ＬＥＤダイに対する、より確立した技術である。したがって、一実施例では、本明細書で説明される方法を使用して、窒化物系ＬＥＤダイのモノリシック成長されたアレイにおけるＬＥＤダイを置換して、異なる波長の光が提供される。有利には、モノリシック成長されたアレイに移送されるであろうダイの数は、アレイにおけるダイの総数よりも遥かに少なく、高解像度の多色マイクロＬＥＤアレイを形成するための、より効率的で実用的な方法が提供される。

【0024】

図１Ａは、エピタキシャル結晶構造１００Ａの断面図である。エピタキシャル結晶構造１００Ａは、発光構造体を提供するために逐次的に成長又は堆積された結晶層から形成される構造である。エピタキシャル結晶構造１００Ａは、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）を使用して提供される。更なる実施例では、エピタキシャル結晶構造１００Ａを提供するために、成長及び／又は堆積の代替及び／又は追加の方法、例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）が使用される。有利には、エピタキシャル結晶構造１００Ａは、連続成長プロセスで提供され、高い結晶品質及び低い欠陥密度を有する。更なる実施例では、エピタキシャル構造１００Ａは、特定の特性、例えば、エピタキシャル結晶構造１００Ａの異なる領域からのキャリアの放射再結合による異なる波長の発光、の選択的提供を可能にする複数の成長ステップを使用して提供される。

【0025】

図１Ａでは、成長基板１０２が示され、その上にｎ型領域１０４が成長されている。成長基板１０２は、シリコン基板である。代替として、更なる実施例では、成長基板１０２を提供するために異なる材料が使用される。ｎ型領域１０４は、ｎ型ドープ窒化ガリウム（ＧａＮ）から形成される。更なる実施例では、ｎ型領域１０４は、追加及び／又は代替の層から形成される。例えば、更なるバッファ層が含まれる。ｎ型領域１０４の上に、活性領域１０６が示される。活性領域１０６は、ｎ型領域及びｐ型領域から注入されたキャリアの再結合に続いて光を放出する構成されている。活性領域１０６は、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含む。更なる実施例では、活性領域は、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造を含む。活性領域１０６は、制御された１次ピーク波長を有する光を放出するように構成されている。更なる実施例では、活性領域１０６の異なる部分は、異なる主ピーク波長を有する光を放出するように構成されている。

【0026】

活性領域１０６の上に、ｐ型領域１０８が示される。ｐ型領域１０８は、ｐ型ドープＧａＮから形成される。更なる実施例では、ｐ型領域１０８は、追加及び／又は代替の層から形成される。

【0027】

エピタキシャル結晶構造１００Ａは、ＩＩＩ－Ｖ族材料（ＩＩＩ族－窒化物材料、例えばＧａＮ系材料、など）に基づく。この構造は窒化物系の構造であることが示されているが、更なる実施例では、異なる材料を使用して発光デバイスのモノリシックアレイが提供される。ｎ型領域１０４、活性領域１０６、及びｐ型領域１０８が示されるが、更なる実施例では、エピタキシャル結晶構造１００Ａを提供するために、更なる層及び／又は代替の層が使用されることを、当業者は理解する。図１Ａに示すように、エピタキシャル結晶構造１００Ａがいったん提供されると、複数のモノリシック成長されたＬＥＤデバイスを形成するために、エピタキシャル結晶構造は処理される。これは、図１Ｂにて示される。図１Ｂは、図１Ａのエピタキシャル結晶構造１００Ａに基づく、処理された構造１００Ｂの断面図を示し、メサ１１０が形成されている。

【0028】

メサ１１０の各々が、ｐ型領域１０８及び活性領域１０６の部分を含む。メサ１１０は、ｎ型領域１０４上に形成されていることが示される。メサ１１０は、既知の技術を使用して、エピタキシャル結晶構造１００Ａを選択的にパターニング及びエッチングすることにより形成される。代わりに及び／又は加えて、メサ１１０が異なる及び／又は追加の層から形成されることを、当業者は理解する。

【0029】

メサ１１０が図１Ｂに示すようにいったん形成されると、プロセスは図１Ｃに移動し、そこでメサ１１０上にコンフォーマル層１１２が堆積される。図１Ｃは、図１Ｂの構造１００Ｂの処理されたバージョンである、処理された構造１００Ｃの断面図を示す。メサ１１０上に形成されたコンフォーマル層１１２が示される。コンフォーマル層１１２は、既知の堆積技術を使用して堆積され、後のステージにおいて他の層との不可逆的接合が回避されるように形成されている。コンフォーマル層１１２は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）から形成される誘電体層である。代わりに及び／又は加えて、更なる実施例では、コンフォーマル層は、異なる材料、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、Ｓｕ－８などのフォトレジスト、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ_２）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、又はポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、から形成される誘電体層である。更なる実施例では、最終的な構造が接合される、バックプレーンに接触するコンフォーマル層１１２の部分が接合することなく、接点における可逆的接合を可能にする好適な材料又は任意の他の好適な材料。

【0030】

ｐ型領域１０８に接点を提供するために、コンフォーマル層１１２は更に処理される。これは、図１Ｄにて示される。図１Ｄは、図１Ｃに関して説明した構造１００Ｃの処理されたバージョンである、処理されたエピタキシャル構造１００Ｄの断面図を示す。コンフォーマル層１１２を通してウィンドウを選択的にパターニング及びエッチングするために、図１Ｃの構造１００Ｃが処理され、それにより、ｐ型領域１０８に対するｐ型接点が形成されることになる、メサ１１０の各々の少なくとも一部分が露出される。ウィンドウがいったん設けられると、メサ１１０のウィンドウ内にｐ型接点１１４が形成される。

【0031】

電気ｐ型接点１１４は、金属から形成される。一実施例では、金属は、比較的高い反射性を有する。有利には、比較的高い反射性を有する電気ｐ型接点１１４の使用は、モノリシック成長された構造１００のメサ１１０に基づいて形成される個々のＬＥＤダイからの光抽出を補助する。電気ｐ型接点１１４は、バックプレーンに対する金属接合（例えば、金－金（Ａｕ－Ａｕ）接合、又は銅－銅（Ｃｕ－Ｃｕ）接合）、及び共晶接合（金－スズ（Ａｕ－Ｓｎ）、銅－スズ（Ｃｕ－Ｓｎ）、インジウム－スズ（ＩｎＳｎ））を可能にするために形成される。代わりに及び／又は加えて、更なる実施例では、電気ｐ型接点１１
４は、可逆的接合を形成するために使用できる任意の好適な反射性且つ導電性の材料から形成される。一実施例では、電気ｐ型接点１１４は、ニッケル及び／又は銀から形成される。電気ｐ型接点１１４は、更なるバックプレーンデバイスとの可逆的接合を形成するために使用され、したがって、そのような可逆的接合を促進する材料から形成される。これは、以下で更に詳細に説明される。

【0032】

電気ｐ型接点１１４が、図１Ｄに示すようにメサ１１０上にいったん形成されると、プロセスは、図１Ｅで示すプロセスに移動する。図１Ｅにおいて、図１Ｄのエピタキシャル構造１００Ｄの構造を平坦化するために更に処理された構造１００Ｅの断面図が示される。

【0033】

それに応じて、図１Ｅでは、メサ１１０間に形成される間隙内に堆積された材料１１６が示され、その材料の表面は平坦化されている。そのような平坦化は、更なるデバイスへの接合に好適な平坦面を形成するための、材料１１６の堆積及び化学的機械的研磨により実現される。更なる実施例では、成長基板１０２の反対側の表面を平坦化するために、代替及び／又は追加の方法が使用される。材料１１６は、金属である。更なる実施例、誘電体材料などの代替及び／又は追加の材料１１６が使用される。構造１００Ｅがいったん提供されると、図２及び図３を参照して後述するように、構造１００Ｅはバックプレーン構造に接合される。

【0034】

図２は、図１に関して上述したようなモノリシック成長されたＬＥＤアレイに可逆的に接合させるために処理された、処理されたバックプレーン２００を示す。

【0035】

図２は、誘電体層２０４が上に堆積されたＣＭＯＳバックプレーン２０２を示す。誘電体層２０４は、ウィンドウをパターニングし選択的にエッチングするために処理され、既知の技術を使用してウィンドウ内に材料が堆積されて電気バックプレーン接点２０６が形成される。ウィンドウの形成によりＣＭＯＳバックプレーン２０２の一部分が露出され、ＬＥＤデバイスのアレイにおける個々のＬＥＤデバイスからの光放出を制御するために、この一部分にｐ型接点を接続させることができる。バックプレーン２０２はＣＭＯＳバックプレーン２０２であるが、更なる実施例では、追加及び／又は代替のバックプレーンを使用して、ＬＥＤベースの構造に接合させて、機能ディスプレイが形成される。

【0036】

バックプレーン接点２０６は、図１Ｅに示される構造１００Ｅの電気ｐ型接点１１４との可逆的接合を形成するように設計されている。それに応じて、バックプレーン接点２０６は、金属接合（例えば、金－金（Ａｕ－Ａｕ）接合、又は銅－銅（Ｃｕ－Ｃｕ）接合）、及び共晶接合（金－スズ（Ａｕ－Ｓｎ）、銅－スズ（Ｃｕ－Ｓｎ）、インジウム－スズ（ＩｎＳｎ））を可能にするために形成される。それに応じて、図１Ｅに示される構造１００Ｅのｐ型接点１１４を形成するために使用される材料と、電気バックプレーン接点２０６との組合せは、可逆的接合を提供する材料の組合せを提供するように選択される。

【0037】

誘電体層２０４は、二酸化ケイ素から形成される。代わりに及び／又は加えて、誘電体層２０４は、窒化ケイ素、Ｓｕ－８、ＳｒＦ_２、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ、又は任意の他の好適な材料から形成される。誘電体層２０４は、コンフォーマル層１１２に接触するように形成され、それに応じて、目的は、誘電体層２０４がコンフォーマル層１１２との不可逆的接合を形成しないように、接合中に酸化物－酸化物の組合せを防止することである。それに応じて、コンフォーマル層１１２及び誘電体層２０４を形成するために使用される材料の組合せは、可逆的接合を、電気接点においては提供するが、処理されたバックプレーン２００とモノリシック成長されたエピタキシャル構造１００Ｅとの間の境界面の他の部分においては提供しない、材料の組合せを提供するように選択される。

【0038】

処理されたバックプレーン２００及び構造１００Ｅがいったん提供されると、これらは一緒に接合される。これは、図３Ａにて示される。

【0039】

図３Ａの構造３００Ａは、図２の処理された構造２００に接合される図１Ｅの構造１００Ｅの断面図を示す。構造１００Ｅ及び処理された構造２００は、熱圧縮接合技術を使用して接合される。更なる実施例では、構造１００Ｅ、２００を接合させるために、追加の及び／又は代替の技術が使用される。それに応じて、電気ｐ型接点１１４は、処理されたバックプレーン２００のバックプレーン接点２０６と整列している。組み合わされた構造３００Ａは断面で示されるが、このプロセスは、成長基板１０２上にモノリシック成長され、処理されたバックプレーン２００の平坦面に接合される、ＬＥＤデバイスの二次元アレイのために使用されることを、当業者は理解する。モノリシック成長されたＬＥＤアレイの電気ｐ型接点１１４は、バックプレーン２００のバックプレーン接点２０６に一致するように配置され、それにより、モノリシック成長されたＬＥＤアレイのｐ型接点１１４と、バックプレーン２００のバックプレーン接点２０６との間に、可逆的接合が形成される。

【0040】

図３Ａの構造３００Ａを提供するために、バックプレーン２００が構造１００Ｅにいったん接合されると、エピタキシャル結晶構造１００Ａの成長基板１０２は除去される。これは、図３Ｂにて示される。図３Ｂは、成長基板１０２を除去するために処理された図３Ａの構造３００Ａである構造３００Ｂを示す。成長基板１０２がいったん除去されると、ｎ型領域１０４は露出され、既知の技術を使用して選択的にパターニング及びエッチングすることができる。これは、図３Ｃにて示される。

【0041】

図３Ｃは、ｎ型領域１０４、コンフォーマル層１１２、及び平坦化材料１１６を通して選択的にエッチングし、エッチングされたチャネル３０２を通して、バックプレーン２００に関連する誘電体層２０４の少なくとも一部分を露出させるために更に処理された図３Ｂの構造３００Ｂである、構造３００Ｃの断面図を示す。有益には、そのようなエッチングは、図１Ｂに関連して上述したように形成される個々のメサ１１０に関連付けられるＬＥＤダイ（したがって、関連するピクセル）を物理的に隔離する。ＬＥＤダイのこのような物理的な隔離の結果、エッチングされたチャネル３０２が個々のＬＥＤダイを取り囲んでＬＥＤダイを物理的に隔離するので、不連続なｎ型領域１０４がもたらされる。有利には、ＬＥＤデバイスのモノリシック成長されたアレイが形成され、高解像度ピクセルアレイの提供が可能になる一方で、ＬＥＤダイの個々の隔離が更に可能になる。

【0042】

各々がピクセルに関連する個々のＬＥＤダイの物理的な隔離は、個々のピクセル（又はＬＥＤダイ）が、バックプレーンのバックプレーン接点２０６とＬＥＤダイの電気ｐ型接点１１４との間の接合を介してバックプレーン２０２に接合されることを意味する。誘電体層２０４とコンフォーマル層１１２との間、又は平坦化材料１１６と誘電体層２０４との間には、有意な接合は存在しない。バックプレーン２００のバックプレーン接点２０６とＬＥＤダイの電気ｐ型接点１１４との間の接合は可逆的接合である。すなわち、その接合は、ダイを除去するために破壊でき、同じ場所に置換ダイを接合させるために再形成できる。そのような可逆的接合は、熱圧縮接合により形成される金属－金属接合、又は共晶接合である。更なる実施例では、バックプレーン２００とＬＥＤダイとの間に可逆的な導電性の接合を提供するために、他の好適な材料を使用して代替及び／又は追加の可逆的接合が形成される。

【0043】

個々のダイがいったん隔離されると、それらは、いかなる不良ダイをも特定するためにテストされ得る。不良ダイがいったん特定されると、バックプレーンの特定のバックプレーン接点２０６と、関連する不良ダイ／ピクセルの関連するｐ型接点１１４との間の可逆的接合を破壊することにより、不良ダイを除去できる。そのようなダイは、いったん特定
されると除去できる。これは、図３Ｄにて示される。

【0044】

図３Ｄでは、構造３００Ｄを提供するために更に処理された図３Ｃの構造３００Ｃの断面図が示され、図３Ｃの中央のＬＥＤが除去されている（３０４）。そのような除去は、バックプレーン２００のバックプレーン接点２０６と電気ｐ型接点１１４とに関連する領域を、温度閾値を超えるまで加熱して、バックプレーン２００からのＬＥＤダイの分離を可能にすることにより容易になる。バックプレーン２００からのＬＥＤダイの分離を可能にするこのような温度閾値は、共晶接合の共晶温度である。更なる実施例では、温度閾値は、金属の融点又は他の好適な温度などの、異なる測定値に基づく。バックプレーン２００のバックプレーン接点２０６とＬＥＤデバイスの電気ｐ型接点１１４とを接合する力が十分に小さい場合、不良ダイは吸引プロセスにより除去される。更なる実施例では、選択されたＬＥＤダイを除去するために、追加及び／又は代替の技術が使用される。加えて、更なる実施例では、除去処理にて表面上に残されたいかなる残留材料も除去するために、プラズマ処理が使用される。不良ダイがいったん除去されると、置換ダイを堆積できる。これは、図４Ａにて示される。

【0045】

図４Ａは、置換ＬＥＤダイ４０２を提供するために更に処理された図３Ｄの構造３００Ｄである構造４００Ａの断面図を示す。（ｎ型領域、ｐ型領域、活性領域、及びｐ型接点４１４を含む）置換ＬＥＤダイ４０２は、バックプレーン接点２０６とｐ型接点４１４との間に共晶接合を形成する、バックプレーン２００のバックプレーン接点２０６と置換ダイＬＥＤ ４０２のｐ型接点４１４とを介して、バックプレーン２０２に接触する。ＬＥＤダイ４０２は、図１～図３に関連して説明されるモノリシック成長された構造のコンフォーマル層１１２と類似の方法で形成されたコンフォーマル層４０４を、その上に有する。接合は共晶接合であるのに対して、更なる実施例では、構造４００ＡのＬＥＤダイ４０２を固定するために代替及び／又は追加の接合方法が使用される。

【0046】

一方で、図３Ｄ及び図４Ａに関連して示されるプロセスは不良ダイの置換を示す。加えて及び／又は代わりに、更なる実施例では、ＬＥＤダイは、そのダイを異なるデバイスに置換するために除去されてもよい。例えば、赤色発光デバイス（例えば、ＡｌＩｎＧａＰベースの赤色発光ＬＥＤデバイス）を、高品質の青色及び／又は緑色発光ＬＥＤデバイスを有する発光デバイスのそのようなモノリシック成長されたアレイに挿入するためであり、この場合、高効率赤色発光ＬＥＤを形成する方法は、高効率青色及び／又は緑色発光ＬＥＤデバイスを形成するために使用される方法とは異なる。有利には、多色発光アレイを提供するために挿入される置換ＬＥＤデバイスの数は、ピックアンドプレース技術による多色発光ＬＥＤデバイスのアレイを形成する場合よりも大幅に少ない。

【0047】

不良／不必要なダイの置換が図４Ａに示すようにいったん置換されると、プロセスは図４Ｂに移動する。図４Ｂにおいて、図４Ｂの構造４００Ｂを提供するために処理された図４Ａの構造４００Ａの断面図が示される。構造４００Ｂは、構造４００Ａ上に堆積された金属性コンフォーマル層４０６を含む。このコンフォーマル層４０６は、ディスプレイアレイにおける発光デバイスダイに関連するピクセル間の光学的クロストークを減らすように機能する。図４Ｂにおいて金属性コンフォーマル層４０６がいったん堆積されると、プロセスは図４Ｃに移動する。

【0048】

図４Ｃにおいて、金属性コンフォーマル層４０６を異方性エッチングするために更に処理された図４Ｂの構造４００Ｄである構造４００Ｃの断面図が示される。そのような異方性エッチングの結果、発光ダイの側壁上に金属が残る。この異方性エッチングがいったん実施されると、ＬＥＤデバイス間の間隙内にフィラー材料４０８が形成される。そのようなフィラー材料４０８は、既知の技術を使用して堆積され、化学的機械的研磨技術を使用して平坦化される。更なる実施例では、構造４００Ｃのデバイスのｎ型側を平坦化するた
めに、代替及び／又は追加の方法が使用される。構造４００Ｃがいったん平坦化されると、プロセスは移動して、図４Ｄにて示される構造が提供される。

【0049】

図４Ｄは、透明な導電性材料層４１０を堆積させるために順番に処理された図４Ｃの４００Ｃに対する構造である構造４００Ｄの断面図を示す。このような層は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から形成される。代わりに及び／又は加えて、異なる導電性透明材料が使用される更なる実施例。透明な導電性材料層４１０は、現在は隔離されている複数のダイのｎ型領域１０４に対するｎ形接点の形成を可能にする。更なる実施例では、代替及び／又は追加の層が使用され、例えば、電流広がりを支援するために金属トラックが使用される。

【0050】

それに応じて、モノリシック成長されたダイのアレイにおいて修復及び／又は置換ダイを提供するための方法が記載され、そのアレイでは複数のダイが、ＣＭＯＳバックプレーン２０２により駆動されるピクセルに関連する発光表面において光源を提供する。

【0051】

有利な機能を提供するために、異なる及び／又は追加の層が全体的に実装されてもよいことを、当業者は理解する。例えば、図５は、選択されたダイのリフトオフがどのように強化されるかを示す。図５は、個々のダイに関連して形成される追加の磁気材料５０２を有する図３Ｂの構造である構造５００を示す。そのような磁気材料５０２（例えば鉄、ニッケル、コバルト）が、ピクセルに関連する個々のＬＥＤデバイスの一部の上に堆積される。更なる実施例では、個々のダイに関連する磁気機能を提供するために、代替及び／又は追加の構成が使用される。ピクセルの隔離の後、リフトオフを容易にするために磁気材料５０２が使用される。不良の及び／又は不必要なダイの修復及び／又は置換がいったん実施されると、磁気材料５０２がエッチングで除去されて、図４Ｄに関連して説明したように透明な導電性材料４１０の更なる堆積が可能になる。

【0052】

有利には、本明細書で説明される方法は、モノリシックマイクロディスプレイの修復を可能にし、必要な歩留まりの要件の達成が可能になる。更に、本方法は、異なる色の発光ＬＥＤデバイスをモノリシックディスプレイ上に堆積すること、例えば青色／緑色モノリシックディスプレイへの赤色ＬＥＤダイの堆積を可能にする。

【0053】

上述したプロセスは特定の順序で示されているが、更なる実施例では、モノリシック成長されたＬＥＤデバイスのアレイにおけるＬＥＤダイの除去及び置換を可能にするために、代替及び／又は追加のステップが提供される。

【0054】

本明細書で説明されるエピタキシャル構造は、成長基板上へのｎ型成長が活性領域及びｐ型領域の形成の前に行われ、続いて、バックプレーンとの接続のためにｐ型接点がメサ上に形成されることを参照して説明されているが、更なる実施例では、この技術は、異なる形態で形成された構造、例えば、逆にした成長シーケンスに基づく構造、及び／又は追加層若しくは代替層を有する構造、及び／又はメサ上にｎ型接点が形成されてバックプレーンの対応する接点にて可逆的接合が形成される構造、に適用できることを当業者は理解する。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【国際調査報告】