具有发光二极管的光电设备制造技术

本发明专利技术涉及一种制造光电设备(10)的方法，包括以下连续步骤：a)提供衬底，该衬底至少部分地由半导体材料制成并具有第一和第二相对面；b)在衬底上形成发光二极管(16)，每个发光二极管包括被壳体覆盖的半导体微米线或纳米线(46)；c)形成围绕发光二极管的封装层(50)；d)在封装层上形成导电衬垫(18)，其在封装层的与衬底相对的一侧上，与发光二极管接触；以及e)从第二面的那一侧在衬底中形成通过开口(26)，所述开口与发光二极管的至少一部分相对并且在衬底中对壁(28)进行界定。

Photoelectric Equipment with Light Emitting Diodes

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有发光二极管的光电设备本专利申请要求法国专利申请FR16/63508的优先权，所述申请将被视为本说明书的组成部分。
技术介绍
本专利技术涉及一种光电设备，特别是具有基于半导体材料的发光二极管的显示屏或图像投影设备及其制造方法。相关技术的讨论图像的像素对应于由光电设备显示的图像的单位元件。当光电设备是彩色图像显示器光电设备时，它通常包括用于显示图像的每个像素的至少三个组件，也称为显示子像素，其各自发射基本上为单色(例如，红色、绿色和蓝色)的光辐射。由三个显示子像素发射的辐射的叠加为观察者提供对应于所显示图像的像素的色感。在这种情况下，由用于显示图像的像素的三个显示子像素形成的组件被称为光电设备的显示像素。存在包括发光二极管的光电设备，该发光二极管具有微米范围或纳米范围的半导体元件，尤其是例如由至少一种III族元素和一种V族元素(在下文中称为III-V族化合物，特别是氮化镓(GaN))制成的半导体微米线或纳米线。光电设备可以包括形成在发光二极管上的光致发光材料块。每个块适合于将发光二极管发射的辐射转换成期望的辐射。块根据子像素布置位于发光二极管上。在图像显示设备中，当由与一个子像素相关联的发光二极管发射的光到达与另一个子像素相关联的光致发光块时，发生串扰。为了减少子像素之间的串扰并增加对比度，在光致发光块之间提供不透明或反射壁是已知的。壁可以通过电镀技术制成。然而，这些技术通常不允许形成具有适合于子像素和光致发光块的尺寸的纵横比的壁，特别是对于具有小于15μm的横向尺寸的子像素。期望具有高且薄的壁。标准技术允许有高且厚的壁或者薄而小的壁。特别地，期望具有尽可能高的纵横比，并且优选地高于5。还期望减小壁所占的空间。存在一些光电设备的制造方法，其包括在衬底中形成沟槽以界定子像素。然而，特别是对于具有小于15μm的横向尺寸的子像素，难以具有高密度的沟槽以获得精细间距。还存在一些光电设备的制造方法，其包括完全或部分地撤回其上形成有发光二极管的衬底。然而，在去除衬底和形成壁期间可能存在形成裂缝的风险。
技术实现思路
实施例的目的旨在克服先前描述的光电设备的全部或部分缺点，所述光电设备包括具有微米范围或纳米范围的半导体元件的发光二极管，其被布置为形成显示子像素。实施例的另一个目的是减少相邻子像素之间的串扰。实施例的另一个目的是增加对比度。实施例的另一个目的是光电设备包括具有小于15μm的横向尺寸的子像素。因此，一个实施例提供了一种制造光电设备的方法，包括以下连续步骤：a)提供衬底，该衬底至少部分地由半导体材料制成并具有第一和第二相对面；b)在衬底上形成发光二极管，每个发光二极管包括被壳体覆盖的半导体微米线或纳米线；c)形成围绕发光二极管的封装层；d)在封装层上形成导电衬垫，其在封装层的与衬底相对的一侧上与发光二极管接触；以及e)从第二面的那一侧在衬底中形成通过开口，所述开口与发光二极管的至少一部分相对并且在衬底中界定壁。根据一个实施例，该方法还包括以下步骤：f)在开口中的至少一些中形成光致发光块。根据一个实施例，步骤b)包括形成与衬底接触的种子层，该种子层由有利于半导体微米线或纳米线的生长的材料制成，并且使线在种子层上生长。根据一个实施例，种子层可以至少部分地由氮化铝、硼、氮化硼、钛或氮化钛、钽、氮化钽、铪、氮化铪、铌、氮化铌、锆、硼酸锆、氮化锆、碳化硅、碳氮化钽、MgxNy形式的氮化镁，其中x等于3至10％内并且y等于2至10％内、或氮化镁镓、钨、氮化钨或其组合制成。根据一个实施例，该方法还包括在步骤e)之前使衬底变薄的步骤。根据一个实施例，该方法还包括在步骤e)之前将封装层接合到电子电路或保持件的步骤。根据一个实施例，该方法还包括在步骤d)之前在发光二极管之间的封装层中刻蚀沟槽并利用反射涂层覆盖每个沟槽、利用填充材料至少部分地填充每个沟槽和/或使空气或部分空隙在每个沟槽中的步骤。根据一个实施例，在步骤d)处，导电衬垫被形成为与壳体接触。根据一个实施例，该方法还包括在步骤d)之前刻蚀壳体的部分以暴露半导体微米线或纳米线的端部的步骤，导电衬垫在步骤d)处被形成为与半导体微米线或纳米线接触并且与壳体电绝缘。根据一个实施例，每个半导体微米线或纳米线包括侧面和与衬底相对的顶面，并且对于每个发光二极管，壳体覆盖微米线或纳米线的侧面和顶面。根据一个实施例，每个半导体微米线或纳米线包括侧面和与衬底相对的顶面，并且对于每个发光二极管，壳体仅覆盖微米线或纳米线的顶面。另一个实施例提供了一种光电设备，包括：发光二极管，每个发光二极管包括被壳体覆盖的半导体微米线或纳米线，该发光二极管被封装层围绕；壁，其至少部分地由搁置在封装层上的半导体材料制成，所述壁界定开口，所述开口与发光二极管的至少一部分相对；以及导电衬垫，其在封装层的与壁相对的一侧上与发光二极管接触。根据一个实施例，光电设备还包括开口中的至少一些中的光致发光块。根据一个实施例，光电设备还包括种子层，其在壁和封装层之间与壁接触，种子层由有利于半导体微米线或纳米线的生长的材料制成。根据一个实施例，种子层可以至少部分地由氮化铝、硼、氮化硼、钛或氮化钛、钽、氮化钽、铪、氮化铪、铌、氮化铌、锆、硼酸锆、氮化锆、碳化硅、碳氮化钽、MgxNy形式的氮化镁，其中x等于3至10％内并且y等于2至10％内、氮化镁镓、钨、氮化钨或其组合制成。根据一个实施例，光电设备还包括在封装层中延伸的沟槽，每个沟槽至少覆盖有反射涂层。根据一个实施例，导电衬垫与壳体接触。根据一个实施例，导电衬垫与半导体微米线或纳米线接触并且与壳体电绝缘。附图说明将在下面结合附图对特定实施例的非限制性描述中详细讨论前述和其他特征和优点，其中：图1和图2是光电设备的一个实施例的简化截面图；图3是图1中所示的光电设备的发光二极管的更详细的截面图；图4和图5是光电设备的另一个实施例的分别类似于图1和图3的视图；图6A至图6F是在制造图1和图2所示的光电设备的方法的实施例的连续步骤处获得的结构的局部简化截面图；图7A至图7F是在制造图4所示的光电设备的方法的实施例的连续步骤处获得的结构的局部简化截面图；图8至图12是光电设备的其他实施例的局部简化截面图；图13是光电设备的一个实施例的局部简化截面图；并且图14A至图14H是在制造图13所示的光电设备的方法的实施例的连续步骤处获得的结构的局部简化截面图。具体实施方式为清楚起见，在各个附图中相同的元件用相同的附图标记表示，并且，如通常在电子电路的表示中那样，各种附图未按比例。此外，仅示出并将描述对理解本说明书有用的那些元件。特别地，用于偏置光电设备的发光二极管的器件是公知的，并且将不再描述。在以下描述中，除非另有指示，否则术语“基本上”、“约”和“大约”表示“在10％以内”。此外，发光二极管的“有源区”表示发光二极管提供的电磁辐射中的大部分从其发射的发光二极管的区域。此外，当第一元件被称为通过外延关系连接到第二元件时，这意味着第一元件由第一层制成，并且第二元件由通过在第一层上外延来生长的第二层制成，或者相反地。此外，应当从广义上理解诸如在本公开的上下文中使用的术语“颗粒”，并且其不仅对应于或多或少具有球形形状的致密颗粒，而且对应于角形颗粒、扁平颗粒、薄片状的颗粒、纤维状颗粒或纤维颗粒等。应该理解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造光电设备(10；60；90；95；100；105；110)的方法，包括以下相继步骤：a)提供衬底(70)，所述衬底(70)至少部分地由半导体材料制成并具有第一相对面和第二相对面(72，74)；b)在所述衬底上形成发光二极管(16)，每个所述发光二极管包括被壳体(48)覆盖的半导体微米线或纳米线(46)；c)形成围绕所述发光二极管的封装层(50)；d)在所述封装层上形成导电衬垫(18)，其在所述封装层的与所述衬底相对的一侧上与所述发光二极管接触；以及e)从第二面(72)的那一侧在所述衬底中形成通过开口(26)，所述开口与所述发光二极管的至少一部分相对并且在衬底中对壁(28)进行界定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.29 FR 16635081.一种制造光电设备(10；60；90；95；100；105；110)的方法，包括以下相继步骤：a)提供衬底(70)，所述衬底(70)至少部分地由半导体材料制成并具有第一相对面和第二相对面(72，74)；b)在所述衬底上形成发光二极管(16)，每个所述发光二极管包括被壳体(48)覆盖的半导体微米线或纳米线(46)；c)形成围绕所述发光二极管的封装层(50)；d)在所述封装层上形成导电衬垫(18)，其在所述封装层的与所述衬底相对的一侧上与所述发光二极管接触；以及e)从第二面(72)的那一侧在所述衬底中形成通过开口(26)，所述开口与所述发光二极管的至少一部分相对并且在衬底中对壁(28)进行界定。2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：f)在所述开口中的至少一些开口中形成光致发光块(34)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤b)包括形成与所述衬底(70)接触的种子层(38)，所述种子层由有利于所述半导体微米线或纳米线(46)的生长的材料制成，并且使线(46)在所述种子层上生长。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述种子层(38)能够至少部分地由氮化铝(AlN)、硼(B)、氮化硼(BN)、钛(Ti)或氮化钛(TiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)、铪(Hf)、氮化铪(HfN)、铌(Nb)、氮化铌(NbN)、锆(Zr)、硼酸锆(ZrB2)、氮化锆(ZrN)、碳化硅(SiC)、碳氮化钽(TaCN)、MgxNy形式的氮化镁、氮化镁镓(MgGaN)、钨(W)、氮化钨(WN)或其组合制成，其中x等于3至10％内并且y等于2至10％内。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括在步骤e)之前减薄所述衬底(70)的步骤。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括在步骤e)之前将所述封装层(50)接合到电子电路(14)或保持件(84)的步骤。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括在步骤d)之前在所述发光二极管(16)之间的所述封装层(50)中刻蚀沟槽(80)并利用反射涂层(54)覆盖每个沟槽、利用填充材料至少部分地填充每个沟槽和/或使在每个沟槽中有空气或部分空隙的步骤。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在步骤d)处，所述导电衬垫(18)被形成为与所述壳体(48)接触。9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括在步骤d)之前刻蚀所述壳体(48)的部分以暴露所述半导体微米线或纳米线(46)的端部的步骤，所述导电衬垫(18)在步骤d)处被形成为与所述半导体微米线或纳米线接触并且与所述壳体电绝缘。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，每个半...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡正松，谭伟新，文森特·贝克斯，菲力浦·吉莱，皮埃尔·柴尔菲安，
申请(专利权)人：艾利迪公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR