JP2023526488A - 発光素子のための歪み管理層の組合せ - Google Patents

Abstract

本開示は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子のための歪み管理層の様々な局面を説明する。本開示は、基板上に形成され、基板上に支持されている歪み管理領域と、ＬＥＤ構造に関連付けられる発光を提供するよう構成されている活性領域とを有するＬＥＤ構造を説明する。歪み管理領域は、複数の繰り返される第１の副層および第２の副層を有する超格子を含む第１の層と、バルク層を含む第２の層とを含む。一実施形態では、第１の副層および第２の副層ならびにバルク層の少なくとも１つは、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの組成を含む。複数のＬＥＤ構造を有するデバイスおよびＬＥＤ構造を作製する方法も記載される。

Description

関連出願への相互参照
本出願は、２０２０年５月１９日に提出された米国仮特許出願連続番号第６３／０２７，０４９号から利益を享受し、それに対する優先権を主張し、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

開示の背景
本開示の局面は、概して、様々なタイプのディスプレイで使用されるような発光素子に関し、より具体的には、発光素子の構造における改善された歪み管理層に関する。

高効率窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）ＬＥＤなどのいくつかの発光ダイオード（ＬＥＤ）は、活性領域（例えば、発光を行う領域）の下に、現代のＬＥＤ用途に必要な性能レベルを有する活性領域を形成するためのタイプの材料品質を提供する層構造を必要とする。複数の層を含んでもよいこの層構造は、概して、歪み管理層または準備（プレップ）層と呼ばれ得る。歪み管理層は、通常、発光波長および発光効率などの所望の発光特性を有する活性領域の形成を可能にするのに好適な材料特性を提供するために使用される。しかしながら、例えばＩｎＧａＮ ＬＥＤと共に使用される１つ以上のインジウム（Ｉｎ）含有層などの歪み管理層は、その上に堆積された活性領域から非理想的な発光性能をもたらす表面欠陥を生じやすい可能性がある。

本開示の局面は、歪み管理層、および発光素子における性能に対するそれらの全体的な効果を改善する技術ならびに構造を提供する。

開示の概要
以下は、そのような局面の基本的な理解を提供するために、１つ以上の局面の簡略化された概要を提示する。この概要は、すべての企図された局面の包括的な概観ではなく、すべての局面の主要または重要な要素を識別するものでも、いずれかまたはすべての局面の範囲を定めるものでもない。その目的は、１つ以上の局面のいくつかの概念を、この後提示する、より詳細な説明の前置きとして、簡略化された形で提示することである。

本開示は、ＬＥＤなどの発光デバイスにおける歪み層超格子（ＳＬＳ）およびバルクＩｎ含有層などの歪み管理層の組合せの適用について記載する。例えば、そのような組み合わせは、厚い層が表面モフォロジーを回復することを可能にし、活性領域の改善を提供し、ならびに／またはＳＬＳが歪み層の管理および活性領域の性能を改善することを可能にし得る。

本開示の一局面では、基板上に形成されるＬＥＤ構造が記載される。ＬＥＤ構造は、基板上に支持されている歪み管理領域と、ＬＥＤ構造に関連付けられる発光を提供するよう構成されている活性領域とを含む。歪み管理領域は、複数の繰り返される第１の副層および第２の副層を有する超格子を含む第１の層と、バルク層を含む第２の層とを含む。一実施形態では、第１の副層および第２の副層ならびにバルク層の少なくとも１つは、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの組成を含む。

本開示の別の局面では、半導体テンプレートと、半導体テンプレート上に支持されている発光構造のアレイとを含む発光デバイスが記載される。発光構造のアレイの発光構造の少なくとも１つは、少なくとも１つの発光構造に関連付けられる発光を提供するよう構成されている活性領域を含む。少なくとも１つの発光構造はまた、複数の繰り返される第１の副層および第２の副層を有する超格子を含む第１の層と、バルク層を含む第２の層とを含む歪み管理領域を含む。一実施形態では、第１の副層および第２の副層ならびにバルク層の少なくとも１つは、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの組成を含む。

図面の簡単な説明
添付の図面は、いくつかの実現例のみを示し、したがって、範囲を限定するものと見なされるべきではない。

歪み層超格子（ＳＬＳ）歪み管理手法を使用するＬＥＤ構造の一例を示す。 厚いＩｎ含有層準備手法を使用するＬＥＤ構造の一例を示す。 本開示の局面による、ＳＬＳおよびバルク歪み管理層の組合せを使用するＬＥＤ構造の例を示す。 本開示の局面による、ＳＬＳおよびバルク歪み管理層の組合せを使用するＬＥＤ構造の例を示す。 本開示の局面による、ＵＶ超格子構造を含むＬＥＤ構造の一例を示す。 本開示の局面による、非発光量子井戸構造を含むＬＥＤ構造の一例を示す。 本開示の局面による、平坦な表面上にＳＬＳとバルク歪み管理層との組合せを有するＬＥＤ構造の例を示す。 本開示の局面による、台座上にＳＬＳとバルク歪み管理層との組合せを有するＬＥＤ構造の例を示す。 本開示の局面による、マスクによって画定されるテンプレートの領域上にＳＬＳとバルク歪み管理層との組合せを有するＬＥＤ構造の例を示す。 本開示の局面による、ディスプレイの一部としてのＬＥＤ構造のアレイの一部を示す図である。 本開示の局面による、ＬＥＤ構造を製造する方法を説明するフローチャートを示す。 本開示の局面による、ＬＥＤ構造を製造する方法を説明するフローチャートを示す。

詳細な説明
添付の図面または図に関連して以下で記載される詳細な説明は、様々な構成の説明として意図され、本明細書で記載される概念が実施され得る唯一の構成を表すことを意図するものではない。詳細な記載は、様々な概念の完全な理解のための具体的な詳細を含む。ただし、これらの概念はこれらの具体的な詳細なしに実施されてもよいことが当業者には明らかであろう。いくつかの例では、そのような概念を不明瞭にすることを回避するために、周知の構成要素がブロック図の形態で示される。

より良好なユーザ体験を提供し、新たな用途を可能にするために、ディスプレイ内の発光構造または発光素子（例えば画素）の数を絶えず増加させる必要性があるが、それらをより多くを追加することは、課題となる。数および密度の両方を増加させるために、ますます小さい発光構造を達成することは、小型ＬＥＤ（例えば、マイクロＬＥＤまたはナノエミッタ）の使用の潜在性をより魅力的なものにしたが、小型ＬＥＤを、多数、高密度で、異なる色（例えば、赤色、緑色、青色）を生成可能にするいくつかの技術は、現在のところ、煩雑であり、時間がかかり、費用がかかり、または性能制限を伴う構造をもたらす。高密度およびライトフィールドディスプレイのためのものなどの、より洗練されたディスプレイアーキテクチャは、小型ＬＥＤの使用から利益を享受し得るが、そのようなディスプレイの要件は、小型ＬＥＤの実現を困難にする。したがって、同じ基板（例えば、単一の集積半導体デバイス）上に異なる色の光を生成する多数の小さな発光構造のモノリシック集積を可能にする新たな技術およびデバイスが望ましい。

例えば、エピタキシャル成長およびドライエッチングまたは選択領域成長（ＳＡＧ）等の、発光構造を作製するためのある半導体プロセス技術の使用は、単一の集積半導体デバイス上の多数のマイクロＬＥＤのモノリシック集積のための有望な手法を提供する。発光構造を作製するために半導体テンプレート上に成長される材料の品質は、ＬＥＤの性能特性に重大な影響を及ぼす。

この目的のために、高品質の活性（例えば、発光）領域を有する小さな発光構造の形成を可能にする構造的構成が必要とされる。例えば、量子井戸（ＱＷ）ベースのＬＥＤの場合、準備層の戦略的包含は、発光構造内の活性領域のモフォロジーおよび／もしくは歪み特性を改善または向上させることができる。

ＬＥＤにおける歪み管理のために、２つの別個の異なる手法が一般に使用される。１つの手法では、Ｉｎ含有層および非インジウム含有層の複数の対が、歪み層超格子（ＳＬＳ）を歪み管理機構として形成する。しかしながら、ＳＬＳ手法は、ＳＬＳ表面上における活性ＱＷ層の形成前における、ＳＬＳ表面上のピット形成の傾向によって、阻害される。例えば、ＳＬＳを形成するためにＩｎＧａＮ－ＧａＮ対の薄い層が積層される場合、ＳＬＳ形成に必要な低温エピタキシャル成長プロセスは、ピット形成につながる傾向がある。代替手法では、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、またはＡｌＩｎＧａＮの厚い層等のバルク層が、半導体テンプレートと活性ＱＷ領域との間の歪み管理のために使用され得る。ＳＬＳまたはバルク層手法のいずれも、インジウムの含有がＬＥＤにおける発光効率の向上を与えることが経験的に示されているため、Ｉｎ含有層が使用される。層のＩｎ含有量は、Ｉｎ含有ＳＬＳまたはバルク層における光吸収を防止するために、一般に活性ＱＷ領域のＩｎ含有量を超えない。

本開示は、ＬＥＤ内の歪み管理層としてＳＬＳおよび１つ以上のバルク層（厚いＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮまたはＡｌＩｎＧａＮ層等）の両方の組み合わされた適用を提供する。本明細書で提示される局面は、バルク層とＳＬＳとの組み合わせを使用して、改善されたまたは最適な歪み層管理および活性領域性能を提供する。

図１は、上述の歪み層超格子（ＳＬＳ）歪み管理手法を使用するＬＥＤ構造１００の一例を示す図を示す。ＬＥＤ構造１００は、半導体テンプレート１１０上に形成される。いくつかの実現例では、半導体テンプレート１１０上のＬＥＤ構造１００の位置、形状、およびサイズを画定するために、エピタキシャル成長およびドライエッチングまたは選択領域成長（ＳＡＧ）などの技術が使用され得る。一例では、半導体テンプレート１１０は、半導体基板上に形成されたｎ型ＧａＮテンプレートまたはエピタキシャル層から形成される。

図１に示すように、ＬＥＤ構造１００は、半導体テンプレート１１０上に形成されたＳＬＳ１１５を含む。ＬＥＤ構造１００はまた、ＬＥＤ構造１００からの発光が生成される活性量子井戸（ＱＷ）１４０と、ＬＥＤ構造１００との電気的接触を可能にする１つ以上のｐ層１５０とを含む。ＱＷ１４０からの発光は、例えば可視スペクトルの波長範囲を有する電磁波であってもよい。Ｐ層１５０は、例えば、ｐドープ層および／またはコンタクト層を含んでもよい。ＬＥＤ構造１００の様々な構成要素は、図１に示される例示的な構成において、互いに隣接して成長（例えば、エピタキシャル成長）、堆積、または他の方法で形成される。

一例では、ＳＬＳ１１５は、第１の層１６５および第２の層１７０の、１つ以上の対１６０を含む。いくつかの例では、ＳＬＳ１１５は、ＳＬＳ１１５の２０ナノメートル以上（＞２０ｎｍ）の合計厚みに対して数十の対１６０を含む。いくつかの例では、ＳＬＳ１１５は、第１の層および第２の層の２０～６０またはそれより多い対１６０を含む。第１層１６５は、例えば、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮまたはＡｌＩｎＧａＮを含む。第２層１７０は、例えばＧａＮを含む。ある例では、半導体テンプレート１１０とＳＬＳ１１５との間、またはＳＬＳ１１５と活性ＱＷ１４０との間に、任意選択の層構造（図示せず）を形成してもよい。

上述のように、ＳＬＳ１１５を含めることは、ＬＥＤ構造１００の活性ＱＷ１４０の歪み特性を改善し得るが、ＳＬＳ１１５は、ピットを形成しやすく、ＬＥＤ構造１００からの発光における潜在的な性能問題につながる。

図２は、歪み管理層としてバルク層を有するＬＥＤ構造２００の例を示す。図１に示すＬＥＤ構造１００と同様に、ＬＥＤ構造２００は、半導体テンプレート１１０上に形成された活性ＱＷ１４０とｐ層１５０との組み合わせを含む。ＳＬＳ構造の代わりに、ＬＥＤ構造２００は、活性ＱＷ１４０と半導体テンプレート１１０との間に形成されたバルク層２１０および中間層２２０を含む歪み管理構造２０５を含む。バルク層２１０は、例えば、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮまたはＡｌＩｎＧａＮを含む厚い層である。いくつかの場合において、バルク層２１０の厚みは５０ｎｍ以上である。中間層２２０は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、またはＩｎＧａＮから形成されてもよく、活性ＱＷ１４０の堆積のための好適な界面を提供するために構成されている。

ＬＥＤ内に活性領域（例えば、活性ＱＷ１４０）を成長させるためにピットの低減をもたらし得る、本開示で提案される解決策は、図１および図２のそれぞれにおけるＬＥＤ構造１００および２００に関連して記載される局面の組み合わせを含む。本明細書に提示される局面は、ＳＬＳとバルク層との組み合わせを提供する。あるデバイスは、組み合わせの１つ以上の組、例えば、１～１０の組、または１０を超える組を含んでもよい。この解決策は、マイクロＬＥＤ（例えば、エッチングまたはＳＡＧ技術を用いて作製される、数ミクロン以下のオーダのデバイスピッチを有するＬＥＤ）に好適であり得るが、より大きいＬＥＤにも適用可能であり得る。

図３は、本開示の局面による、ＳＬＳとバルク歪み管理層との組み合わせを使用するＬＥＤ構造３００を示す。図１および図２にそれぞれ示されるＬＥＤ構造１００および２００と同様に、ＬＥＤ構造３００は、半導体テンプレート１１０上に形成される。ＬＥＤ構造３００は、半導体テンプレート１１０上に形成、成長（例えば、エピタキシャル成長）、または堆積される歪み管理領域３１５を含む。

歪み管理領域３１５は、１つ以上の組３２０を含んでもよい。ある例では、各組３２０は、第１の層３２６および第２の層３２７の複数の対から形成されるＳＬＳ３２５などの第１の準備層構造と、バルク層３３５などの第２の準備層構造とを含む。ＳＬＳ構造３２５は、超格子を形成するために、第１の層３２６および第２の層３２７に追加の層を含んでもよいことに留意されたい。

歪み管理領域３１５は、ＳＬＳ構造３２５およびバルク層３３５の複数の組を含んでもよい。例えば、歪み管理領域３１５は、第１の層３２６および第２の層３２７の２～５０対以上を含んでもよい。さらに、歪み管理領域３１５は、さらに、ＳＬＳ３２５およびバルク層３３５の組３２０の１～１０組を含んでもよい。さらに、複数の組３２０が歪み管理領域３１５内に含まれる場合、ＳＬＳ構造３２５内の対の数は、歪み管理領域３１５内に含まれる組３２０全体にわたって調整され得る。

引き続き図３を参照すると、ＳＬＳ構造３２５を形成する第１の層３２６および第２の層３２７は、たとえば、スタックを形成するために繰り返されるＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層を含む。バルク層３３５は、例えば、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮまたはＡｌＩｎＧａＮなどのＩｎ含有層を含み、歪み管理機構として超格子のみを使用するよりも改善された表面モフォロジー（例えば、ピット形成の低減）を提供するように構成されている。本開示によれば、第１の層３２６、第２の層３２７、およびバルク層３３５のうちの少なくとも１つは、Ｉｎ含有層であってもよい。一例では、第１の層３２６、第２の層３２７、およびバルク層３３５のうちの１つは、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎを含んでもよい。別の例では、第１の層３２６および第２の層３２７ならびにバルク層３３５のうちの１つ以上は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎをそれぞれの組成で含み、すなわち、これらの層の各々の組成は、他の層の組成と異なってもよい。例えば、バルク層に対するＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの組成は、０～０．１５の範囲のｘの値に基づいてもよい。ＳＬＳ構造内の第１の層に対するＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの組成は、０～０．３の範囲のｘの値に基づいてもよく、ＳＬＳ構造内の第２の層に対するＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの組成は、０～０．１の範囲のｘの値に基づいてもよい。

図３に示されるように、バルク層３３５は、ＳＬＳ構造３２５内の個々の対（例えば、層３２６および層３２７の対）よりも大きい厚みを有してもよい。バルク層３３５はさらに、図２でバルク層２１０に関連して記載される局面を含んでもよい。活性ＱＷ３４０は、例えば、ＬＥＤ構造３００の動作中に光を放出するよう構成されている多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含む。放出される光は、例えば可視スペクトルにおける電磁波長範囲とすることができる。ＬＥＤ構造３００はまた、ＬＥＤ構造３００との電気的接触を提供するための１つ以上のｐ層３５０を含む。

図３に示されるように、ＬＥＤ構造３００は、ＳＬＳ構造３２５が、組３２０において、バルク層３３５の下に、すなわち、バルク層３３５よりも半導体テンプレート１１０の近くに、またはバルク層３３５よりも活性ＱＷ３４０から遠くに位置決めされた状態で、示される。しかしながら、本明細書で提示される局面はまた、組３２０内において第１の層および第２の層の反対の順序に適用されてもよい。

図４は、歪み管理領域４１５が、バルク層３３５およびＳＬＳ構造４２５の、１つ以上の組４２０を含む、例示的なＬＥＤ構造４００を示す。各組４２０において、ＳＬＳ構造４２５は、バルク層３３５の上に、例えば、各組４２０内においてバルク層３３５よりも半導体基板１１０から遠くに位置決めされる。さらに、図４は、ＳＬＳ構造４２５内の第１の層３２６および第２の層３２７の順序が図３のＳＬＳ構造３２５から切り替えられたことを示す。

図５は、仮に超格子が活性領域として電気的にアドレス指定された場合に、活性ＱＷ層よりも短い波長で発光を生じるように設計された超格子構造を含む、例示的なＬＥＤ構造５００を示す。図５に示すように、ＬＥＤ構造５００は、図３および図４に示す構造と同様に、活性ＱＷ３４０およびｐ層３５０を含む構造を支持する半導体テンプレート１１０を含む。加えて、ＬＥＤ構造５００は、ＵＶ超格子（ＵＶＳＬ）スタック５２０を含む歪み管理領域５１５を含む。ＵＶＳＬスタック５２０は、例えば、バルク層３３５およびＵＶＳＬ構造５２５を含んでもよい。バルク層５３５は、例えばＩｎＧａＮ層で形成されてもよい。ＵＶＳＬ構造５２５は、例えば、繰り返されてＵＶＳＬ構造５２５を形成する第１の層５２６および第２の層５２７を含む。例として、ＵＶＳＬ構造５２５は、仮に層が電気的にアドレス指定された場合に（すなわち、適切な電圧または電流がＵＶＳＬ構造５２５にわたって与えられた場合に）、層が紫外線（ＵＶ）波長範囲における電磁波放出をもたらすであろうように構成されてもよい。例えば、第１の層５２６は、厚みが約１ナノメートルのオーダの薄いＩｎＧａＮ層であってもよく、第２の層５２７は、厚みが約数ナノメートルのオーダのわずかにより厚いＧａＮ層であってもよい。第１の層５２６および第２の層５２７は、５～１０回など、数回繰り返されてもよい。しかしながら、ＵＶＳＬ構造５２５は、ＬＥＤ構造５００が、ＵＶＳＬ構造５２５ではなく、特に活性ＱＷ３４０から発光を生じさせるための適切な電気的入力で電気的にアドレス指定されるため、ＵＶ波長範囲内の電磁波を放出しない。すなわち、ＬＥＤ構造５００は、ＵＶＳＬ構造５２５ではなく、活性ＱＷ３４０からの発光のために構成されているが、歪み管理領域５１５の存在は、活性ＱＷ３４０の改善された歪み管理、欠陥低減、および表面特性を促進し、したがって、歪み管理領域５１５がＬＥＤ構造５００内に含まれていない場合と比較して、活性ＱＷ３４０からの改善された発光特性をもたらす。

一実施形態では、ＵＶＳＬ構造５２５およびバルク層５３５を含むＵＶＳＬスタック５２０は、歪み管理領域５１５内で２回以上繰り返されてもよい。第１の層５２６、第２の層５２７、および／またはバルク層５３５の各々のＩｎ含有量は、所望の材料特性および活性ＱＷ３４０からの発光性能のために調整されてもよい。電子ブロック層、バッファ層またはスペーサ層、および他の機能層などの追加の層が、ＬＥＤ構造５００に含まれてもよい。

図６は、別の例示的なＬＥＤ構造を示す。ＬＥＤ構造６００は、例としてｎ－ＧａＮで形成された半導体テンプレート６１０を含む。ＬＥＤ構造６００はまた、半導体テンプレート６１０上に形成された歪み管理領域６１５を含む。歪み管理領域６１５は、例えば、半導体テンプレート６１０上に形成されるＵＶＳＬ準備層６２５を含む。ＵＶＳＬ準備層６２５は、例えば、ＵＶＳＬ準備層６２５内で２回以上繰り返される、図５のＵＶＳＬ構造５２５およびバルク層５３５の組み合わせを含んでもよい。さらに、ＬＥＤ構造６００は、青色ＱＷ構造６３５を含む。青色ＱＷ構造６３５は、一例では、仮に青色ＱＷ構造６３５が青色発光に特に適切な電圧または電流で電気的にアドレス指定された場合に、青色波長範囲における発光のために構成されている多重量子井戸構造である。ＬＥＤ構造６００はさらに、赤色多重量子井戸（ＭＱＷ）構造６４０と、最後に、ＬＥＤ構造６００との電気的接触を提供するためのｐ－ＧａＮ層６５０とを含む。

ここでも、ＬＥＤ構造６００は、ＵＶＳＬ５２５でも青色ＱＷ構造６３５でもなく、赤色ＭＱＷ構造６４０からの発光のために構成されているが、歪み管理領域６１５の存在は、赤色ＭＱＷ構造６４０の改善された歪み管理、欠陥低減、および表面特性を促進し、したがって、歪み管理領域６１５がＬＥＤ構造６００内に含まれていない場合と比較して、改善された赤色発光特性をもたらす。要素６２５，６３５，および６４０は、ＵＶ、青色、および赤色等の特定の波長記述を使用して記載されるが、重要な要因は、非発光の歪み管理領域６１５内の超格子および量子井戸構造の設計波長が、活性ＱＷ領域、すなわち、赤色ＭＱＷ構造６４０からの意図される発光波長より短いことである。例えば、ＵＶＳＬ６２５および青色ＱＷ構造６３５の使用は、赤色ＭＱＷ領域６４０が、仮に、橙色、黄色、または緑色の波長範囲における発光のために意図される多重量子井戸構造で置換された場合でも、発光性能を改善してもよい。

電子ブロック層、バッファ層もしくはスペーサ層、または他の機能層などの追加の中間層がＬＥＤ構造６００内に含まれてもよいことに留意されたい。例えば、ＬＥＤ構造６００は、スペーサ層６７２（例えば、ＧａＮから形成される）、障壁層６７４（これも、例えば、ＧａＮから形成される）、または電子ブロック層６７６（例えば、ＡｌＧａＮから形成される）を任意に含んでもよい。そのような追加の層の包含は、電流漏れの低減、特定の層内におけるドーパントの閉じ込めの改善、表面特性の改善、および機能層、特に活性ＱＷ領域内の欠陥の低減などの機能性を提供するために選択されてもよい。

図３～図６に示す例示的な実現例は非排他的であり、ＬＥＤ構造は、図３～図６に示す局面の任意の組合せに基づいてもよい。さらに、中間層などの、図３～図６に示されていない追加の層も、本開示の精神から逸脱することなく、ＬＥＤ構造３００，４００，５００，または６００内に含まれてもよい。例えば、図３～図６に示す実現例の活性ＱＷ３４０は、歪み管理領域３１５，４１５，５１５，または６１５に直接隣接して形成されてもよいが、他の実現例では、歪み管理領域と活性ＱＷ３４０との間に１つ以上の層が形成されてもよい。例えば、ＬＥＤ構造６００に関して上述した追加の層は、ＬＥＤ構造３００，４００，および５００のいずれに組み込まれてもよい。

図７～図９は、本開示の局面による、平面デバイスまたは小型ＬＥＤデバイスのアレイとして形成された歪み管理領域の組み合わせを有するＬＥＤ構造の例を示す。例えば、図７の平面ＬＥＤ構造７００は、複数の層７２０が上に形成された平面基板７１０を含む。平面基板７１０および層７２０は、図３～図６に示すＬＥＤ構造３００，４００，５００，および６００と同じまたは同様の構成を含んでもよい。

別の例では、図８のアレイ８００は、パターン化された基板８３０上に形成された複数のＬＥＤ構造８２０を含む。パターン化された基板８３０は、隆起した台座領域８３２を含み、その上にＬＥＤ構造８２０が形成され、より低い凹み領域８３４によって分離される。例えば、ＬＥＤ構造８２０のうちの１つ以上が、まず、図７のＬＥＤ構造７００のように形成されてもよく、次いで、エッチングプロセスを用いて、ＬＥＤ構造を別個のＬＥＤ構造８２０に分離することができる。より低い凹み領域８３４は、ある例では、隣接するＬＥＤ構造８２０をさらに電気的に絶縁する役割を果たすことができるが、より低い凹み領域８３４は、複数のＬＥＤ構造８２０のアレイ８００が平面基板（例えば、図７の平面基板７１０）上に形成されるように、任意に取り除かれてもよい。代替的に、台座８３２を、まず、パターン化された基板８３０上に形成してもよく、次いで、ＬＥＤ構造８２０を、例えば、マスクされた堆積プロセスによって、台座８３２上に形成することができる。ＬＥＤ構造８２０は、図３～図６に示すＬＥＤ構造３００，４００，５００，および６００と同じまたは同様の構成を含んでもよい。

さらに別の例では、図９のアレイ９００は、パターン化された基板９４０上に形成された複数のＬＥＤ構造９２０を含む。パターン化された基板９４０は、隆起領域９４４によって分離される、ＬＥＤ構造９２０が形成される、より低い凹み領域９４２を含む。実施例として、凹み領域９４２は、まず、マスクされたエッチングプロセスを使用して形成され、次いで、マスクされた堆積プロセスにおいて、その中にＬＥＤ構造９２０が形成されてもよい。ＬＥＤ構造９２０は、図３～図６に示すＬＥＤ構造３００，４００，５００，および６００と同じまたは同様の構成を含んでもよい。例として、凹み領域９４２は、１ミクロン以下の直径を有してもよい。他の例では、凹み領域は、１ミクロンより大きい直径を有してもよい。凹みの具体的なサイズは、本明細書に提示される概念の潜在的適用を例示するために提示されるにすぎず、ここでも、上記で記載される概念は、任意のサイズのＬＥＤ構造に適用されてもよい。

ＬＥＤ構造の一部分のみが図３～図９に示されているが、本明細書で提示される概念は、平面ＬＥＤ構造および平らでないＬＥＤ構造に適用されてもよい。

図１０は、本開示の局面による、例示的なＬＥＤアレイ１０００の上面図を示す。ＬＥＤアレイ１０００は、例として、基板１０４０上に支持されている、それぞれ赤色波長、緑色波長、および青色波長で発光する複数のＬＥＤ構造１０１０，１０２０，および１０３０を含む。アレイは、例えば、ディスプレイを形成する、またはディスプレイの一部である、発光デバイスの一部であってもよく、画素の配置、それらの形状、それらの数、それらのサイズ、およびそれらの対応する波長放出は、特定の適用例のために調整されることができる。上述のように、ディスプレイは、ライトフィールドのアプリケーションで使用されるもののような、高解像度、高密度ディスプレイであることができる。ＬＥＤ構造１０１０、１０２０、および／または１０３０のいずれも、図３～図９に関連して説明した局面を用いて形成されてもよい。

図１１は、本開示の局面による、ＬＥＤ構造を製造する方法１１００を説明する簡略化されたフローチャートを示す。ステップ１１１０において、方法１１００は、歪み管理領域を形成することを含む。ステップ１１１０は、図３～図９に関連して説明した局面を含んでもよい。ステップ１１２０において、方法１１００は、ＬＥＤ構造に関連付けられる光を生成するよう構成される活性領域を形成することを含む。

方法１１００の１１１０の例示的な実施形態のさらなる詳細を図１２に示す。図１２に図示される例に示されるように、実施形態では、ステップ１１１０はさらに、ステップ１２１０において、第１の準備層構造を形成することを含む。第１の準備層構造は、例えば、上述のように、超格子構造（例えば、ＳＬＳ構造３２５）またはバルク層（例えば、バルク層３３５）を含む。ステップ１１１０はまた、ステップ１２２０において第２の準備層構造を形成することを含む。第２の準備層構造も、例えば、超格子構造（例えば、ＳＬＳ構造３２５）またはバルク層（例えば、バルク層３３５）を含む。形成される特定のＬＥＤ構造に対して追加の準備層が望ましいかどうかを判断するために、判断１２３０が行われる。判断１２３０に対する答えがＹＥＳである場合、より多くの準備層が必要とされ、次いでプロセスは１２１０に戻る。判断１２３０に対する答えがＮＯであり、より多くの準備層が必要でない場合、プロセスは図１１の方法１１００の１２２０に進む。

本開示は、発光素子（例えば、ＬＥＤ）からの改善された発光性能のために、それら発光素子内の歪み管理構造の使用を可能にする、種々の技術および構造を説明する。

したがって、本開示は、示される実現例に従って提供されているが、当業者は、実施形態に対する変形形態があり得、それらの変形形態は本開示の範囲内であることを容易に認識するであろう。したがって、特許請求の範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの修正が行われ得る。

Claims (20)

1. 基板上に形成される発光ダイオード（ＬＥＤ）構造であって、前記ＬＥＤ構造は、
   前記基板上に支持されている歪み管理領域と、
   前記ＬＥＤ構造に関連付けられる発光を提供するよう構成されている活性領域とを備え、
   前記歪み管理領域は、
   複数の繰り返される第１の副層および第２の副層を有する超格子を含む第１の層と、
   バルク層を含む第２の層とを含む、ＬＥＤ構造。
2. 前記歪み管理領域は、前記歪み管理領域がない別のＬＥＤ構造と比較して、前記活性領域からの前記発光を改善するように構成されている、請求項１に記載のＬＥＤ構造。
3. 前記歪み管理領域は、交互する第１の層および第２の層の複数の組を含む、請求項１に記載のＬＥＤ構造。
4. 前記第１の層は、前記基板に隣接して配置される、請求項１に記載のＬＥＤ構造。
5. 前記第２の層は、前記基板に隣接して配置される、請求項１に記載のＬＥＤ構造。
6. 前記第１の副層および前記第２の副層ならびに前記バルク層の少なくとも１つは、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの組成を含む、請求項１に記載のＬＥＤ構造。
7. 前記バルク層のＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの前記組成は、０から０．１５の範囲のｘの値に基づく、請求項６に記載のＬＥＤ構造。
8. 前記第１の副層のＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの前記組成は、０から０．３の範囲のｘの値に基づく、請求項６に記載のＬＥＤ構造。
9. 前記第２の副層のＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの前記組成は、０から０．１の範囲のｘの値に基づく、請求項６に記載のＬＥＤ構造。
10. 前記活性領域は、少なくとも１つの量子井戸を含む、請求項１に記載のＬＥＤ構造。
11. 前記ＬＥＤ構造に関連付けられる前記発光は、可視波長範囲における電磁放射を含む、請求項１に記載のＬＥＤ構造。
12. 前記第１の層は、歪み層超格子（ＳＬＳ）を含み、前記ＳＬＳは、前記ＳＬＳのない別のＬＥＤ構造と比較して、前記活性領域の歪み管理および材料品質を改善するよう構成されている、請求項１に記載のＬＥＤ構造。
13. 前記バルク層は、前記バルク層を伴わない別のＬＥＤ構造と比較して、前記活性領域の表面モフォロジーおよび材料品質を改善するために構成されている、請求項１に記載のＬＥＤ構造。
14. 半導体テンプレートと、
    前記半導体テンプレート上に支持されている発光構造のアレイとを備え、前記発光構造のアレイの少なくとも１つの発光構造は、
    前記少なくとも１つの発光構造に関連付けられる発光を提供するよう構成されている活性領域と、
    歪み管理領域とを含み、前記歪み管理領域は、
    複数の繰り返される第１の副層および第２の副層を有する超格子を含む第１の層と、
    バルク層を含む第２の層とを含む、発光デバイス。
15. 前記少なくとも１つの発光構造の前記歪み管理領域は、前記歪み管理領域のない別のＬＥＤ構造と比較して、前記活性領域からの前記発光を改善するように構成されている、請求項１４に記載の発光デバイス。
16. 前記少なくとも１つの発光構造の前記歪み管理領域は、交互する第１の層および第２の層の複数の組を含む、請求項１４に記載の発光デバイス。
17. 前記少なくとも１つの発光構造の前記歪み管理領域の前記第１の副層および前記第２の副層ならびに前記バルク層の少なくとも１つは、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの組成を含む、請求項１４に記載の発光デバイス。
18. 前記少なくとも１つの発光構造の前記歪み管理領域の前記バルク層に対するＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの前記組成は、０から０．１５の範囲のｘの値に基づく、請求項１７に記載の発光デバイス。
19. 前記少なくとも１つの発光構造の前記歪み管理領域の前記第１の副層に対するＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの前記組成は、０から０．３の範囲のｘの値に基づく、請求項１７に記載の発光デバイス。
20. 前記少なくとも１つの発光構造の前記歪み管理領域の前記第２の副層に対するＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎの前記組成は、０から０．１の範囲のｘの値に基づく、請求項１７に記載の発光デバイス。

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