用于形成光电器件的生长基板、制造该基板的方法以及该基板特别是在微显示器领域的使用技术

本发明专利技术涉及一种用于形成光电器件的生长基板(1)，其包括生长介质(2)以及设置在该生长介质(2)上的具有第一晶格参数的第一组晶体半导体岛状物(3a)以及具有不同于第一晶格参数的第二晶格参数的第二组晶体半导体岛状物(3b)。本发明专利技术还涉及一种用于制造该生长基板的方法以及用于在该生长基板上集体制造多个光电器件的方法。本发明专利技术用于提供单片式发光二极管微面板或微显示器。

Growth substrate for forming photoelectric devices, method for manufacturing the substrate and use of the substrate in the field of micro display

The invention relates to a growth substrate (1) for forming a photoelectric device, which comprises a growth medium (2), a first group of crystal semiconductor islands (3a) with a first lattice parameter and a second group of crystal semiconductor islands (3b) with a second lattice parameter different from the first lattice parameter, which are arranged on the growth medium (2). The invention also relates to a method for manufacturing the growth substrate and a method for collectively manufacturing a plurality of photoelectric devices on the growth substrate. The invention is used to provide a monolithic led micro panel or micro display.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成光电器件的生长基板、制造该基板的方法以及该基板特别是在微显示器领域的使用
本专利技术涉及一种用于形成光电器件的生长基板以及制造该基板的方法。其还适用于使用该基板来集体制造具有可彼此不同的光电性质的器件。本专利技术可特别适用于微显示器屏领域。
技术介绍
文献EP2151852和EP2151856公开了一种旨在在基板上形成弛豫或部分弛豫晶体半导体材料的岛状物的技术。这些岛状物可用于集体制造发光二极管(LED)，例如文献EP2865021中详细说明的。多个产品将以各种波长发射的LED组合以形成彩色光点。除了别的以外，对于允许形成由像素组成的图像的显示器屏就是如此，各个像素组合红色、绿色和蓝色LED，其发射可被单独地控制以通过将光发射组合来形成所选颜色的光点。组合以形成像素的LED通常并非使用相同的技术由相同的材料制造。由此，绿色或绿色LED可由氮化物(具有通式InGaN)组成，红色LED可由磷化物(具有通式AlGaInP)组成。制造屏幕涉及逐个组装二极管，以例如使用取放技术形成最终装置的像素。由于材料不具有相同的性质，所以与使用它们的器件的老化、热/电行为和/或效率有关的特性通常非常不同。在设计包括由不同材料组成的LED的产品时必须考虑这些可变性，这有时可能使得设计非常复杂。其它解决方案提供用于由全部相同、在同一基板上和/或使用相同技术制造的二极管形成像素。然后可实现具有减小的尺寸和高分辨率的单片式微LED面板。作为这种实现的示例，可参考题为“360PPIFlip-ChipMountedActiveMatrixAddressableLightEmittingDiodeonSilicon(LEDoS)Micro-Displays”(ZhaoJunLiu等人，JournalofDisplayTechnology，2013年4月)的文献。由微面板的LED发射的光辐射可在紫外范围内选择并且从一个二极管到另一二极管选择性地转换为各种波长以便与红色、绿色和蓝色光发射对应以形成彩色屏幕。该转换可通过在LED的发射面上放置磷光材料来实现。然而，该转换消耗光能，这减少了由各个像素发射的光的量，因此降低了显示装置的效率。还需要在LED的发射表面上分配磷光材料，这使得这些微面板的制造方法更复杂。此外，磷光材料的颗粒的大小可能超过亮像素的期望尺寸，这不总是允许使用该解决方案。为了克服上述限制，将理想的是，能够在同一基板上使用相同的技术同时制造能够以不同的波长发射的LED。更一般地，将有利的是，集体制造具有彼此不同的光电性质的器件。
技术实现思路
考虑到实现这些目标之一，在第一方面，本专利技术提供一种用于制造具有各种晶格参数的多个晶体半导体岛状物的方法。该方法包括旨在提供弛豫基板的步骤，该弛豫基板包括介质、设置在介质上的流层以及布置在流层上的多个晶体半导体岛状物，所述多个晶体半导体岛状物具有相同的初始晶格参数，并且包括具有第一横向膨胀势的第一组岛状物以及具有不同于第一横向膨胀势的第二横向膨胀势的第二组岛状物。还包括如下的步骤，即，该步骤旨在在高于或等于流层的玻璃化转变温度的温度下对弛豫基板进行热处理以导致第一和第二组的岛状物的差异化弛豫，第一组的弛豫岛状物和第二组的弛豫岛状物的晶格参数然后具有不同的值。根据本专利技术的其它有利和非限制性特性(单独地或按照任何技术上可行的组合)：-在热处理步骤之前，第一组的岛状物具有第一应变水平并且第二组具有不同于第一应变水平的第二应变水平；-提供弛豫基板的步骤包括以下步骤：ο在基础基板上形成具有应变水平不同的第一区域和第二区域的基本晶体半导体层的层叠物；ο将层叠物的至少一部分转移到介质；ο在层叠物上开沟槽，以在第一区域中形成第一组岛状物中的岛状物并在第二区域中形成第二组岛状物中的岛状物；-在层叠物中开沟槽的步骤在向介质转移的步骤之后执行；-在基础基板上形成层叠物的步骤包括以下步骤：ο形成具有不同组成的多个假晶基本层；ο局部去除基本层的部分以限定第一区域和第二区域；-流层由在弛豫温度下具有第一粘度的第一组块以及在弛豫温度下具有不同于第一粘度的第二粘度的第二组块组成，第一组岛状物中的岛状物布置在第一组块中的块上，第二组岛状物中的岛状物布置在第二组块中的块上；-提供基板的步骤包括以下步骤：ο在介质上形成由第一材料制成的第一流层；ο在第一流层中形成至少一个凹陷；ο考虑到形成流层的层叠物，在第一流层上和在凹陷中沉积由第二材料制成的第二流层；ο将层叠物平坦化以除了凹陷中之外消除第二层，并形成第一组块和第二组块；-提供步骤包括以下步骤：ο在流层上形成多个晶体半导体岛状物，所述多个岛状物具有相同的初始应变水平；ο选择性地处理应变岛状物以形成第一组的应变岛状物和第二组的应变岛状物；-选择性处理步骤包括形成在第一组应变岛状物上具有第一厚度并在第二组应变岛状物上具有第二厚度的加强层；-选择性处理步骤包括在第一组应变岛状物上形成由第一材料形成的加强层并在第二组应变岛状物上形成由不同于第一材料的第二材料形成的加强层；-选择性处理步骤包括减小第一组应变岛状物和/或第二组应变岛状物的厚度，以使得它们具有不同的厚度；-在400℃至900℃范围内的温度下执行热处理；-晶体半导体岛状物(3a,3b)由III-N材料组成；-制造方法包括第一组的弛豫岛状物和第二组的弛豫岛状物被转移到生长介质的步骤。在另一方面，本专利技术提供了一种用于形成光电器件的生长基板，其包括生长介质、组装层以及布置在组装层上的具有第一晶格参数的第一组晶体半导体岛状物和具有不同于第一晶格参数的第二晶格参数的第二组晶体半导体岛状物。根据该生长基板的其它有利和非限制性特性(单独地或按照任何技术上可行的组合)：-生长介质是硅或蓝宝石晶圆；-晶体半导体岛状物由InGaN组成；-第一组的各个岛状物被放置在第二组的岛状物旁边以形成像素；-组装层包括至少一种介电材料。在另一方面，本专利技术提供了一种使用生长基板来集体制造包括各种组成的有源层的多个光电器件的方法，该方法包括以下步骤：提供生长基板以及将生长基板暴露于包含初始浓度的原子元素的气氛以在第一组的岛状物上形成吸收第一浓度的原子元素的第一有源层并在第二组的岛状物上形成吸收不同于第一浓度的第二浓度的原子元素的第二有源层。根据该用途的其它有利和非限制性特性(单独地或按照任何技术上可行的组合)：-所述气氛由包括TMGa、TEGa、TMIn和氨的前体气体形成；-原子元素是铟；-第一和第二有源层包括n掺杂InGaN层、多量子阱、p掺杂InGaN或GaN层。附图说明本专利技术的另外的特性和优点将从参照附图进行的本专利技术的详细描述而清楚，附图中：-图1a、图1b和图1c示意性地示出根据本专利技术的生长基板的横截面和俯视图；-图2a、图2b和图2c示出晶体半导体岛状物可如何在生长介质的表面上排列和分布的示例；-图3a至图3e示出根据本专利技术的制造生长基板的第一方法；-图4a至图4c示出根据本专利技术的制造生长基板的第二方法；-图5a至图5d示出制备包括不同粘度的块的流层的方法；-图6a至图6m示出根据本专利技术的制造生长基板的第三方法。具体实施方式生长基板在第一方面，本专利技术涉及一种用于形成光电器件的生长基板1。图1a和图1b示意性地示出根据本专利技术的两个生长基板的横截面。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造具有各种晶格参数的多个晶体半导体岛状物(3a,3b)的方法，其中，该方法包括以下步骤：‑提供弛豫基板(6)，该弛豫基板(6)包括介质(7)、设置在所述介质(7)上的流层(8)以及布置在所述流层上的多个晶体半导体岛状物(9)，所述多个晶体半导体岛状物(9)具有相同的初始晶格参数，并且包括具有第一横向膨胀势的第一组岛状物(9a)以及具有不同于所述第一横向膨胀势的第二横向膨胀势的第二组岛状物(9b)；‑在高于或等于所述流层(8)的玻璃化转变温度的弛豫温度下对所述弛豫基板(6)进行热处理以导致所述第一组和所述第二组的岛状物的差异化弛豫，这是因为所述第一组的弛豫岛状物(3a)和所述第二组的弛豫岛状物(3b)的晶格参数然后具有不同的值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.17 FR 1752230;2018.03.13 FR 1852155;2018.01.一种用于制造具有各种晶格参数的多个晶体半导体岛状物(3a,3b)的方法，其中，该方法包括以下步骤：-提供弛豫基板(6)，该弛豫基板(6)包括介质(7)、设置在所述介质(7)上的流层(8)以及布置在所述流层上的多个晶体半导体岛状物(9)，所述多个晶体半导体岛状物(9)具有相同的初始晶格参数，并且包括具有第一横向膨胀势的第一组岛状物(9a)以及具有不同于所述第一横向膨胀势的第二横向膨胀势的第二组岛状物(9b)；-在高于或等于所述流层(8)的玻璃化转变温度的弛豫温度下对所述弛豫基板(6)进行热处理以导致所述第一组和所述第二组的岛状物的差异化弛豫，这是因为所述第一组的弛豫岛状物(3a)和所述第二组的弛豫岛状物(3b)的晶格参数然后具有不同的值。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在热处理步骤之前，所述第一组岛状物(9a)具有第一应变水平，并且所述第二组(9b)具有不同于所述第一应变水平的第二应变水平。3.根据权利要求2所述的制造方法，其中，提供所述弛豫基板(6)的步骤包括以下步骤：-在基础基板(14)上形成具有应变水平不同的第一区域(13a)和第二区域(13b)的基本晶体半导体层(12a,12b)的层叠物(12)；-将所述层叠物(12)的至少部分转移到所述介质(7)；-在所述层叠物(12)上开沟槽(4)以使所述第一组岛状物(9a)中的岛状物(9)形成在所述第一区域(13a)中并使所述第二组岛状物(9b)中的岛状物(9)形成在所述第二区域(13b)中。4.根据权利要求3所述的制造方法，其中，在所述层叠物(12)中开所述沟槽(4)的步骤在向所述介质(7)转移的步骤之后执行。5.根据权利要求3或4所述的制造方法，其中，在所述基础基板(14)上形成所述层叠物(12)的步骤包括以下步骤：-形成具有不同组成的多个假晶基本层(12a,12b)；-局部去除所述基本层(12a,12b)的部分以限定所述第一区域(13a)和所述第二区域(13b)。6.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述流层(8)由在所述弛豫温度下具有第一粘度的第一组块(8a)以及在所述弛豫温度下具有不同于所述第一粘度的第二粘度的第二组块(8b)组成，所述第一组岛状物(9a)中的岛状物布置在所述第一组块(8a)中的块上，并且所述第二组岛状物(9b)中的岛状物布置在所述第二组块(8b)中的块上。7.根据权利要求6所述的制造方法，其中，提供所述基板的步骤包括以下步骤：-在所述介质(7)上形成由第一材料制成的第一流层(8a)；-在所述第一流层(8a)中形成至少一个凹陷(10)；-考虑形成流层的层叠物，在所述第一流层(8a)上以及在所述凹陷(10)中沉积由第二材料制成的第二流层(8b)；-将所述层叠物平坦化以除了所述凹陷中之外消除所述第二层并形成所述第一组块(8a)以及所述第二组块(8b)。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·索塔，奥利弗·勒杜，O·邦宁，JM·贝斯奥谢，莫尔加纳·洛吉奥，R·考尔米隆，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR