发光二极管前体及其制备方法技术

提供了一种形成发光二极管(LED)前体的方法。该方法包括在衬底上形成包括多个III族氮化物层的LED堆叠，该LED堆叠包括在该LED堆叠的与衬底相反的一侧上形成的LED堆叠表面，以及掩蔽LED堆叠表面的第一部分，使LED堆叠表面的第二部分暴露。LED堆叠表面的第二部分经受中毒处理，使得在LED堆叠表面的第二部分下方的包括LED堆叠的至少一个III族氮化物层的LED堆叠的第二区域的电阻率相对更高于在LED堆叠表面的第一部分下方的LED堆叠的第一区域中的相应III族氮化物层的电阻率。相应III族氮化物层的电阻率。相应III族氮化物层的电阻率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光二极管前体及其制备方法


[0001]本公开涉及一种发光二极管(light emitting diode，LED)前体和一种发光二极管阵列前体。具体而言，本公开涉及包括III族氮化物的LED前体和LED阵列前体。

技术介绍

[0002]微型LED(Micro LED)阵列通常定义为尺寸为100
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100μm 2
或更小的LED阵列。微型LED阵列是微型显示器/投影仪中的自发光组件，适用于各种设备，例如智能手表、头戴式显示器、平视显示器、摄录像机、取景器、多点激发源和微型投影仪。
[0003]一种类型的微型LED阵列包括由III族氮化物形成的多个LED。III族氮化物LED是无机半导体LED，包括例如GaN及其与InN和AlN的合金在有源发光区域。与传统的大面积LED(例如其中发光层是有机化合物的有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED))相比，III族氮化物LED可以在显著更高的电流密度下被驱动，并且发射更高的光功率密度。因此，更高的辉度(亮度)(定义为光源在给定方向上每单位面积发出的光量)使微型LED适用于需要或受益于高亮度的应用。例如，受益于高亮度的应用可以包括高亮度环境中的显示器或投影仪。此外，与其他传统大面积LED相比，III族氮化物微型LED阵列已知具有相对较高的发光效率，发光效率以每瓦流明(lumens per watt，lm/W)表示。与其他光源相比，III族氮化物微型LED阵列相对较高的发光效率降低了功耗，并使微型LED尤其适用于便携式设备。
[0004]用于由III族氮化物LED形成微型LED的各种方法是技术人员已知的。
[0005]例如，在US
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B
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7,087,932中描述了选择性区域生长(selective area growth，SAG)方法。在选择性区域生长技术中，掩模在缓冲层上形成图案。掩模中的材料使得在生长条件下，没有额外的材料直接生长在掩模上，而是仅在使下面的缓冲层表面的部分被暴露的内部孔中生长。沿[0001]方向生长的III族氮化物选择性区域生长的另一个值得注意的特征是，取决于生长参数(例如生长温度、压力和V/III比)，围绕由图案化掩模的开口区域限定的c平面半导体的生长部分的周界获得相对于(0001)平面(也称为c平面)的倾斜面。倾斜面通常沿纤锌矿晶体的或平面取向，并且与c平面表面(半极性表面)相比呈现减小的极化场。
[0006]在许多应用中，希望提供一种能够输出具有一定波长范围的光的微型LED阵列(即彩色显示器/投影仪)。例如，在许多彩色显示器中，希望设置在公共衬底上具有多个像素的微型LED阵列，其中每个像素可以输出例如红光、绿光和蓝光的组合。
[0007]本领域已知的一种方法是由多个子像素形成LED阵列的每个像素。每个像素可以设置有一种或多种颜色转换材料，例如磷光体或量子点。这种颜色转换材料可以将较高能量的光(泵浦光)转换为较低能量的光(转换光)，以提供子像素的所需颜色。
[0008]本专利技术的目的是提供一种改进的形成LED的方法，该方法解决与现有技术方法相关的至少一个问题，或者至少为其提供一种商业上有用的替代方案。

技术实现思路

[0009]本专利技术人已经意识到，希望提供一种LED，在操作期间，电流被限制为朝向LED的中心区域并且远离LED的侧壁区域。
[0010]因此，根据本公开的第一方面，提供了一种形成LED前体的方法。该方法包括：
[0011]在衬底上形成包括多个III族氮化物层的LED堆叠，所述LED堆叠包括在所述LED堆叠的与所述衬底相反的一侧上形成的LED堆叠表面；
[0012]掩蔽所述LED堆叠表面的第一部分，使所述LED堆叠表面的第二部分暴露；和
[0013]使所述LED堆叠表面的所述第二部分经受中毒处理，使得在所述LED堆叠表面的所述第二部分下方的包括所述LED堆叠的至少一个III族氮化物层的所述LED堆叠的第二区域的电阻率相对更高于在所述LED堆叠表面的所述第一部分下方的所述LED堆叠的第一区域中的相应III族氮化物层的电阻率。
[0014]本专利技术人已经意识到可以使用中毒处理来改变所沉积的LED堆叠的区域的电阻率。通过掩蔽LED堆叠表面的一部分，在LED堆叠表面的被掩蔽的第一部分下方的LED堆叠区域基本上不受中毒处理的影响。因此，在中毒处理之后，LED堆叠表面的第一部分下方的LED堆叠的第一区域的局部电阻率低于LED堆叠表面的第二部分下方的LED堆叠的第二区域的局部电阻率。也就是说，中毒处理改变了LED堆叠的多个层中的至少一个层的电阻率，使得至少一个层的第二区域大于所述层的第一区域。通过改变LED堆叠的第二区域的电阻率，可以在使用期间改进LED中的电流限制。
[0015]例如，在一些实施例中，电流限制可以朝着LED的中心区域增加并远离LED的侧壁区域。LED的侧壁区域可能容易出现泄漏电流。通过限制电流远离侧壁区域，可以减少或消除LED侧壁区域中的泄漏电流的影响。因此，在一些LED中，增加电流限制可以提高LED的光提取效率。
[0016]在一些LED中，还可以设置颜色转换层。通常，来自LED的光被引导到颜色转换层中。LED中的侧壁泄漏电流的存在可能导致LED输出的光的强度在LED的整个发光表面上通常不均匀。因此，LED输出的光可能提供“热点”。热点是发光表面的区域，在其中光以高强度输出(相对于LED在整个发光表面上输出的光的平均强度)。由于光的高强度，热点可能会随着时间的推移降低颜色转换材料的功能。因此，本公开的一个目的是减少由本公开的LED前体形成的LED中热点的存在。
[0017]应当理解，中毒处理通过在LED中形成更高电阻率的区域来减少侧壁泄漏电流。此外，中毒处理可用于在LED堆叠中形成一个或多个电阻率较高的区域，以改善通过LED堆叠的电流分布。这进而改善了在使用时LED的发光表面上的光通量分布，从而减少或消除了热点的形成。因此，根据本公开的LED前体可用于提高LED中的颜色转换材料的寿命。
[0018]在一些实施例中，掩蔽LED堆叠表面的第一部分包括在LED堆叠表面的第一部分上选择性地形成接触层。因此，根据所述第一方面的方法使用接触层作为中毒处理的自对准掩模。
[0019]在一些实施例中，形成LED堆叠包括：在衬底上形成包括III族氮化物的第一半导体层；在第一半导体层上形成包括III族氮化物的有源层；以及在有源层上形成包括III族氮化物的p型半导体层。在p型半导体层的与有源层相反的一侧上的p型半导体层的主表面提供了LED堆叠的LED堆叠表面。
[0020]在一些实施例中，中毒处理选择性地增加了p型半导体层的第二部分的电阻率。因此，中毒处理可以是这样的表面处理工序：其增加了形成LED堆叠表面的第二部分的p型半导体层的第二部分的电阻率。
[0021]在一些实施例中，LED堆叠的第二区域包括有源层的第二区域；并且LED堆叠的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成发光二极管(LED)前体的方法，包括：在衬底上形成包括多个III族氮化物层的LED堆叠，所述LED堆叠包括在所述LED堆叠的与所述衬底相反的一侧上形成的LED堆叠表面；掩蔽所述LED堆叠表面的第一部分，使所述LED堆叠表面的第二部分暴露，使所述LED堆叠表面的所述第二部分经受中毒处理，使得在所述LED堆叠表面的所述第二部分下方的包括所述LED堆叠的至少一个III族氮化物层的所述LED堆叠的第二区域的电阻率相对更高于在所述LED堆叠表面的所述第一部分下方的所述LED堆叠的第一区域中的相应III族氮化物层的电阻率。2.根据权利要求1所述的形成发光二极管(LED)前体的方法，其中掩蔽所述LED堆叠表面的所述第一部分包括在所述LED堆叠表面的所述第一部分上选择性地形成接触层。3.根据权利要求1或2所述的形成LED前体的方法，其中形成所述LED堆叠包括：在所述衬底上形成包括III族氮化物的第一半导体层；在所述第一半导体层上形成包括III族氮化物的有源层；和在所述有源层上形成包括III族氮化物的p型半导体层，其中在所述p型半导体层的与所述有源层相反的一侧上的所述p型半导体层的主表面提供了所述LED堆叠的LED堆叠表面。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述LED堆叠的所述第二区域包括所述p型半导体层的第二区域，并且所述LED堆叠的所述第一区域包括所述p型半导体层的第一区域。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述LED堆叠的所述第二区域包括所述有源层的第二区域；并且所述LED堆叠的所述第一区域包括所述有源层的第一区域。6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中所述LED堆叠的所述第二区域包括所述第一半导体层的第二区域；并且所述LED堆叠的所述第一区域包括所述第一半导体层的第一区域。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述LED堆叠表面的所述第二部分环绕所述LED堆叠表面的所述第一部分。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中掩蔽所述LED堆叠表面的所述第一部分包括掩蔽多个第一部分以限定所述LED堆叠表面的多个第二部分，其中可选地，所述LED堆叠表面的所述多个第二部分以环形或棋盘图案布置。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述LED堆叠表面的第一部分被接触层掩蔽，并且所述LED堆叠表面的第三部分被掩蔽层掩蔽，使得所述LED堆叠表面的所述第一部分和所述第三部分被覆盖并且所述LED堆叠表面的所述第二部分被暴露。10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述LED堆叠表面上形成所述掩蔽层和所述接触层，以限定具有环形或棋盘图案的所述LED堆叠表面的一个或多个第二部分。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中
所述中毒处理包括将所述LED堆叠表面的所述第二部分暴露于包括氢离子的等离子体。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中形成的所述LED堆叠包括在垂直于所述衬底表面的平面中具有规则梯形横截面的柱。13.根据权利要求12所述的方法，其中形成所述LED堆叠包括：在所述衬底的衬底表面上形成所述第一半导体层，所述第一半导体层在所述第一半导体层的与所述衬底相反的一侧上具有生长表面；选择性地去除所述第一半导体层的一部分以形成台面结构，使得所述第一半导体层的所述生长表面包括台面表面和体半导体表面，在所述第一半导体层的所述生长表面上单片地形成包含III族氮化物的第二半导体层，使得所述第二半导体层覆盖所述台面表面和所述体半导体表面，其中在所述第二半导体层上形成所述有源层和所述p型半导体层。14.据权利要求13所述的方法，其中所述LED堆叠的所述第二区域包括所述第二半导体层的第二区域；并且所述LED堆叠的所述第一区域包括所述第二半导体层的第一区域。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二半导体层形成在所述第一半导体层的所述生长表面上，以提供倾斜侧壁部分，所述倾斜侧壁部分在所述第一半导体层的所述台面表面上的所述第二半导体层的第一部分和所述第一半导体层的所述体半导体表面上的所述第二半导体层的第二部分之间延伸。16.根据权利要求14或15中任一项所述的方法，其中在所述衬底上形成所述第一半导体层包括：在所述衬底表面上形成包括III族氮化物的第一半导体子层；在所述第一半导体子层上形成介电子层，所述介电子层限定穿过所述介电子层的厚度的孔；和在所述介电子层上形成包括III族氮化物的第二半导体子层，以及其中选择性地去除所述第一半导体层的一部分以形成台面结构包括：选择性地去除所述第二半导体子层的一部分，以形成与所述介电子层的所述孔对齐的台面结构。17.根据权利要求3至16中任一项所述的方法，其中所述LED堆叠的所述有源层包括被配置为输出可见光的多个量子阱层。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述LED前体是微型LED前体，其中所述LED堆叠在所述衬底上的表面积不大于100μm
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100μm，或不大于10μm
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10μm。19.一种发光二极管(LED)前体，包括：LED堆叠，包括多个III族氮化物层，所述LED堆叠包括形成在所述LED堆...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：普列斯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：