【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.07.03】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23TU0122
利用課題名 / Title
発光ダイオード用フォトマスクの作製
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
電極材料/ Electrode material,ワイドギャップ半導体/ Wide gap semiconductor,CVD,リソグラフィ/ Lithography,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,光リソグラフィ/ Photolithgraphy
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
岡田 成仁
所属名 / Affiliation
山口大学大学院創成科学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
森山 雅昭,庄子 征希
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-002：有機ドラフトチャンバー
TU-058：マスクレスアライナ
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
ノートパソコンやスマートフォンの液晶ディスプレイはバックライト光源から発せられた光がカラーフィルタを通過することでカラー映像を表示している。その構造上、バックライトの光を偏光させる、カラーフィルタを通過させる際の損失によって、取り出せるエネルギーは全体の数%となってしまう。そこで従来の発光ダイオード（LED）に比べ、1/100～1/1000に小型化することが可能なμ-LEDを用い、LED単体で各画素を構成し光らせ映像を映し出すことが出来ればエネルギー損失を大きく減らすことが可能となる。またμ-LEDのドットサイズが小さくなる程、映像の滑らかさの向上が期待できる。本研究では一辺が300
μmから10
μmまでの様々なドットサイズのμ-LEDを作製のためのフォトリソグラフィーマスクを作製し、最終的にμ-LEDを作製し、その発光特性に関する評価を行う。 p-GaN/多重量子井戸(MQW)/n-GaN構造に対しLEDプロセスを行った。はじめに、レジストを塗布し誘導性結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いてレジストが塗布されていない部分のp-GaNと発光層のドライエッチングを行いn-GaNを露出させた。このとき、一辺が300
μmから10
μmまで様々な総面積が同じとなるようにメサ構造が作製させ、発光総面積すべて90000
μm2とした。続いて、p-GaN上部が露出するように、またn-GaNとp-GaNが短絡しないように絶縁膜であるSiO2をプラズマ化学気相成長法で成膜させた。さらに、p電極であるITOを電子ビーム蒸着（EB）装置で成膜した。最終的に、p/nのパッド電極としてCr/AuをEB装置にて成膜した。すべてのメササイズのLEDのに対して設計通りにLEDが作製できており、μ-LEDプロセス技術を確立することができた。今回、フォトリソグラフィーマスクは、東北大学試作コインランドリで技術代行にて作製した。
実験 / Experimental
p-GaN/多重量子井戸(MQW)/n-GaN構造に対しLEDプロセスを行った。はじめに、レジストを塗布し誘導性結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いてレジストが塗布されていない部分のp-GaNと発光層のドライエッチングを行いn-GaNを露出させた。このとき、一辺が300 μmから10 μmまで様々な総面積が同じとなるようにメサ構造が作製させ、発光総面積すべて90000 μm2とした。続いて、p-GaN上部が露出するように、またn-GaNとp-GaNが短絡しないように絶縁膜であるSiO2をプラズマ化学気相成長法で成膜させた。さらに、p電極であるITOを電子ビーム蒸着（EB）装置で成膜した。最終的に、p/nのパッド電極としてCr/AuをEB装置にて成膜した。
結果と考察 / Results and Discussion
作製されたLEDはノマルスキー顕微鏡によって評価した。ドットサイズの一辺の長さの設計値は75μmであった場合、実際は76.1 μm となった。つまり発光総面積92659μm2となった。発光総面積の設計値とのずれは、ドットサイズの微細化が進むほど大きくなる傾向がみられた。すべてのメササイズのLEDのに対して設計通りにLEDが作製できており、μ-LEDプロセス技術を確立することができた。今後は実際にμ-LEDを動作させ、その発光特性に関する評価を行う予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件