用于降低发光二极管中表面复合速度的外延层的原位选择性刻蚀和选择性再生长制造技术

描述了以经蚀刻的台面为特征的LED设备和用于制造LED设备的技术，包括用于减少表面复合的技术和用于电荷载流子限制的技术。可以使用一个或更多个半导体再生长层的外延再生长来使LED台面的经蚀刻的端面钝化。一个或更多个半导体再生长层可以包括过渡层。过渡层可以被配置成具有在过渡层的相对侧上的层的带隙能量之间的带隙能量。过渡层可以分离经蚀刻的端面和另一个再生长层或分离两个再生长层。在一些情况下，可以执行选择性蚀刻以相对于阻挡层优先蚀刻量子阱层。选择性蚀刻去除表面缺陷，这有助于表面复合，并且在量子阱层的经蚀刻的端面中比在阻挡层的经蚀刻的端面中更普遍。遍。遍。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于降低发光二极管中表面复合速度的外延层的原位选择性刻蚀和选择性再生长
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年11月14日提交的标题为“IN SITU SELECTIVE ETCHING AND SELECTIVE REGROWTH OF EPITAXIAL LAYER FOR SURFACE RECOMBINATION VELOCITY REDUCTION IN LIGHT EMITTING DIODES”的美国临时申请第62/935,534号的权益，该美国临时申请通过引用以其整体并入本文。
[0003]背景
[0004]本公开内容的方面涉及发光二极管(LED)的设计。随着LED的物理尺寸被减小，由于表面复合(surface recombination)导致的效率损失作为影响整体性能的因素变得越来越重要。从层状外延结构(layered epitaxial structure)蚀刻台面(mesa)通常导致包括表面缺陷的经蚀刻的台面端面(etched mesa facet)。这样的不期望的特征倾向于增加表面复合速度并且引起暗电流，这降低LED的光转换效率。可以解决在经蚀刻的台面中表现出的表面复合问题的技术将改善LED的效率。
[0005]概述
[0006]根据本专利技术的方面，提供了一种发光二极管(LED)阵列设备，包括：多于一个台面，其从层状外延结构蚀刻，其中层状外延结构包括：量子阱层，其根据第一蚀刻速率被蚀刻；以及阻挡层，其根据第二蚀刻速率被蚀刻，所述阻挡层被定位成邻近量子阱层，其中第一蚀刻速率大于第二蚀刻速率，使得沿着多于一个台面的经蚀刻的端面，由于蚀刻到与阻挡层相比更大的深度，在量子阱层中形成底切的区域；以及一个或更多个再生长半导体层，其包括第一再生长半导体层，所述一个或更多个再生长半导体层在多于一个台面的经蚀刻的端面上外延生长，其中对于每个台面，第一再生长半导体层覆盖量子阱层和阻挡层。
[0007]任选地，阻挡层包括选自以下的材料：氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓铟(AlGaInN)、磷化铝铟镓(AlInGaP)、磷化铝铟(AlInP)、砷化铝镓(AlGaAs)或磷砷化铝铟镓(aluminum indium gallium arsenide phosphide)(AlInGaAsP)。
[0008]任选地，量子阱层包括选自以下的材料：氮化铟镓(InGaN)、磷化铝铟镓(AlInGaP)、磷化铟镓(InGaP)、磷砷化镓(GaAsP)或氮化镓(GaN)。
[0009]任选地，层状外延结构包括总共1个至10个量子阱层和总共1个至10个阻挡层，其中连续的层在量子阱层和阻挡层之间交替。
[0010]任选地，一个或更多个再生长半导体层至少部分地填充底切的区域。
[0011]任选地，LED阵列设备还包括：在多于一个台面的相邻台面之间的空隙，其中一个或更多个再生长半导体层部分地填充空隙。
[0012]任选地，第一再生长半导体层具有比量子阱层宽的带隙。
[0013]根据本专利技术的另外的方面，提供了一种发光二极管(LED)阵列设备，包括：多于一个台面，其从层状外延结构蚀刻，其中层状外延结构包括P型掺杂的半导体层、量子阱层和N型掺杂的半导体层；以及一个或更多个再生长半导体层，其包括第一再生长半导体层，所述
一个或更多个再生长半导体层在多于一个台面的经蚀刻的端面上外延生长，其中对于每个台面，第一再生长半导体层围绕台面的整个周边覆盖P型掺杂的半导体层、量子阱层和N型掺杂的半导体层。
[0014]任选地，一个或更多个再生长半导体层完全填充多于一个台面的相邻台面之间的空隙。
[0015]任选地，一个或更多个再生长半导体层部分地填充多于一个台面的相邻台面之间的空隙。
[0016]任选地，第一再生长半导体层被掺杂以达到费米能级，使得由第一再生长半导体层形成的横向结比由量子阱层形成的垂直结更不利于电荷流动。
[0017]任选地，第一再生长半导体层包括选自以下的材料：氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)、砷化铝镓(AlGaAs)、磷化铝铟(AlInP)、氧化锌(ZnO)、磷化铝镓铟(AlGaInP)、磷化镓(GaP)、磷化铝(AlP)、磷化铝镓(AlGaP)或磷化铟镓(InGaP)。
[0018]任选地，一个或更多个再生长半导体层包括在第一再生长半导体层上形成的第二再生长半导体层，并且其中，第二再生长半导体层具有比第一再生长半导体层窄的带隙。
[0019]任选地，第一再生长半导体层是未掺杂的，并且其中，第二再生长半导体层被掺杂到足以实现费米能级的能级，这处于中间能隙状态或接近中间能隙状态。
[0020]任选地，第一再生长半导体层是未掺杂的，并且其中第二再生长半导体层是P型掺杂的或N型掺杂的。
[0021]任选地，一个或更多个再生长半导体层还包括在第一再生长半导体层与P型掺杂的半导体层、量子阱层和N型掺杂的半导体层的经蚀刻的端面之间的过渡层，并且其中过渡层形成光滑表面，第一再生长半导体层在光滑表面上生长。
[0022]任选地，一个或更多个再生长半导体层还包括在第一再生长半导体层和第二再生长半导体层之间的过渡层，并且其中过渡层具有比第一再生长半导体层的带隙窄且比第二再生长半导体层的带隙宽的带隙。
[0023]根据本专利技术的另外的方面，提供了一种用于形成发光二极管(LED)阵列的方法，所述方法包括：形成层状外延结构，其中所述层状外延结构包括P型掺杂的半导体层、量子阱层和N型掺杂的半导体层；蚀刻所述层状外延结构以形成多于一个台面，其中所述蚀刻暴露多于一个台面的经蚀刻的端面；并且在多于一个台面的经蚀刻的端面上外延生长一个或更多个再生长半导体层，所述再生长半导体层包括第一再生长半导体层，其中对于每个台面，第一再生长半导体层围绕台面的整个周边覆盖P型掺杂的半导体层、量子阱层和N型掺杂的半导体层。
[0024]任选地，外延生长一个或更多个再生长半导体层包括进行外延生长，直到一个或更多个再生长半导体层完全填充多于一个台面的相邻台面之间的空隙。
[0025]任选地，外延生长一个或更多个再生长半导体层包括在一个或更多个再生长半导体层可以完全填充多于一个台面的相邻台面之间的空隙之前结束外延生长。
[0026]任选地，所述方法还包括：掺杂第一再生长半导体层以达到费米能级，使得由第一再生长半导体层形成的横向结比由量子阱层形成的垂直结更不利于电荷流动。
[0027]任选地，第一再生长半导体层包括选自以下的材料：氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)、砷化铝镓(AlGaAs)、磷化铝铟(AlInP)、氧化锌(ZnO)、磷化铝镓铟(AlGaInP)、磷化
镓(GaP)、磷化铝(AlP)、磷化铝镓(AlGaP)或磷化铟镓(InGaP)。
[0028]任选地，外延生长一个或更多个再生长半导体层包括：在第一再生长半导体层上生长第二再生长半导体层，其中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】1.一种发光二极管(LED)阵列设备，包括：多于一个台面，其从层状外延结构蚀刻，其中所述层状外延结构包括：量子阱层，其根据第一蚀刻速率被蚀刻；和阻挡层，其根据第二蚀刻速率被蚀刻，所述阻挡层被定位成邻近所述量子阱层，其中所述第一蚀刻速率大于所述第二蚀刻速率，使得沿着所述多于一个台面的经蚀刻的端面，由于蚀刻到与所述阻挡层相比更大的深度，在所述量子阱层中形成底切的区域；以及一个或更多个再生长半导体层，其包括第一再生长半导体层，所述一个或更多个再生长半导体层在所述多于一个台面的所述经蚀刻的端面上外延生长，其中对于每个台面，所述第一再生长半导体层覆盖所述量子阱层和所述阻挡层。2.根据权利要求1所述的LED阵列设备，其中所述阻挡层包括选自以下的材料：氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓铟(AlGaInN)、磷化铝铟镓(AlInGaP)、磷化铝铟(AlInP)、砷化铝镓(AlGaAs)或磷砷化铝铟镓(AlInGaAsP)。3.根据权利要求1所述的LED阵列设备，其中所述量子阱层包括选自以下的材料：氮化铟镓(InGaN)、磷化铝铟镓(AlInGaP)、磷化铟镓(InGaP)、磷砷化镓(GaAsP)或氮化镓(GaN)。4.根据权利要求1所述的LED阵列设备，其中所述层状外延结构包括总共1个至10个量子阱层和总共1个至10个阻挡层，其中连续的层在量子阱层和阻挡层之间交替。5.根据权利要求1所述的LED阵列设备，以及以下中的任一项：a)其中所述一个或更多个再生长半导体层至少部分地填充所述底切的区域；或者b)还包括：在所述多于一个台面的相邻台面之间的空隙，其中所述一个或更多个再生长半导体层部分地填充所述空隙；或者c)其中所述第一再生长半导体层具有比所述量子阱层更宽的带隙。6.一种发光二极管(LED)阵列设备，包括：多于一个台面，其从层状外延结构蚀刻，其中所述层状外延结构包括P型掺杂的半导体层、量子阱层和N型掺杂的半导体层；和一个或更多个再生长半导体层，其包括第一再生长半导体层，所述一个或更多个再生长半导体层在所述多于一个台面的经蚀刻的端面上外延生长，其中对于每个台面，所述第一再生长半导体层围绕所述台面的整个周边覆盖所述P型掺杂的半导体层、所述量子阱层和所述N型掺杂的半导体层。7.根据权利要求6所述的LED阵列设备，以及以下中的任一项：a)其中所述一个或更多个再生长半导体层完全填充所述多于一个台面的相邻台面之间的空隙。b)其中所述一个或更多个再生长半导体层部分地填充所述多于一个台面的相邻台面之间的空隙；或者c)其中所述第一再生长半导体层被掺杂以达到费米能级，使得由所述第一再生长半导体层形成的横向结比由所述量子阱层形成的垂直结更不利于电荷流动；或者d)其中所述第一再生长半导体层包括选自以下的材料：氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)、砷化铝镓(AlGaAs)、磷化铝铟(AlInP)、氧化锌(ZnO)、磷化铝镓铟(AlGaInP)、磷化
镓(GaP)、磷化铝(AlP)、磷化铝镓(AlGaP)或磷化铟镓(InGaP)。8.根据权利要求6所述的LED阵列装备，其中所述一个或更多个再生长半导体层包括在所述第一再生长半导体层上形成的第二再生长半导体层，并且其中所述第二再生长半导体层具有比所述第一再生长半导体层更窄的带隙。9.根据权利要求8所述的LED阵列设备，以及以下中的任一项：a)其中所述第一再生长半导体层是未掺杂的，并且其中所述第二再生长半导体层被掺杂到足以实现在中间带隙状态或接近中间带隙状态的费米能级的能级；或者b)其中所述第一再生长半导体层是未掺杂的，并且其中所述第二再生长半导体层是P型掺杂的或N型掺杂的；或者c)其中所述一个或更多个再生长半导体层还包括在所述第一再生长半导体层与所述P型掺杂的半导体层、所述量子阱层和所述N型掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿努拉格，
申请(专利权)人：元平台技术有限公司，
类型：发明
国别省市：