微型发光二极管及其制备方法、发光装置制造方法及图纸

本申请公开了一种微型发光二极管及其制备方法、发光装置，该微型发光二极管包括由第一半导体层、有源层和第二半导体层组成的半导体堆叠层，第二半导体层中远离有源层的一侧表面设置有窗口层；窗口层包括砷化铝镓层、以及由砷化铝镓层侧壁的外表面向内氧化预设厚度的钝化层。本申请将窗口层的侧壁氧化成钝化层，该钝化层能够保证注入的电流不会流经窗口层和半导体堆叠层的侧壁，进而避免因窗口层和半导体堆叠层的侧壁缺陷所导致的非辐射复合现象，并提高微型发光二极管的发光效率。并提高微型发光二极管的发光效率。并提高微型发光二极管的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
微型发光二极管及其制备方法、发光装置


[0001]本申请涉及半导体相关
，尤其涉及一种微型发光二极管及其制备方法、发光装置。

技术介绍

[0002]微型发光二极管(Micro LED)是新一代的显示技术，具有尺寸小、重量轻、亮度高、寿命长、功耗低、响应时间快以及可控性强等优点。在微型发光二极管的制备过程中，需采用干法蚀刻移除部分半导体堆叠层和形成在部分半导体堆叠层上的窗口层以形成台面结构，干法蚀刻时，会在台面结构侧壁处形成缺陷，这些侧壁缺陷会充当电荷载流子陷阱并增加漏电流和非辐射复合的可能性，从而降低微型发光二极管的发光效率。微型发光二极管的发光面积一般小于50
×
50μm2，其具有高的侧壁周长/发光面积比，侧壁周长/发光面积比越大，则因侧壁缺陷所导致的非辐射复合现象也就越严重，并严重影响微型二极管的发光效率。
[0003]因此，如何提供一种微型发光二极管，以降低因侧壁缺陷所导致的非辐射复合现象，并提高微型发光二极管的发光效率，成为本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种微型发光二极管，其通过将窗口层的侧壁氧化成钝化层，以保证注入的电流不会流经窗口层和半导体堆叠层的侧壁，进而避免因侧壁缺陷所导致的非辐射复合现象，并提高微型发光二极管的发光效率。
[0005]另一目的还在于提供一种微型发光二极管的制备方法，以及发光装置。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种微型发光二极管，其包括半导体堆叠层，半导体堆叠层包括第一半导体层、第二半导体层以及位于两者之间的有源层，第二半导体层远离有源层的一侧表面设置有窗口层；
[0007]窗口层包括砷化铝镓层、以及由砷化铝镓层侧壁的外表面向内氧化预设厚度的钝化层。
[0008]在一种可能的实施方案中，窗口层靠近第二半导体层的表面定义为A面，钝化层在A面处的厚度D
A1
介于1～4μm。
[0009]在一种可能的实施方案中，窗口层包括Al
x
Ga1‑
x
As，在半导体堆叠层的高度方向上，x为定值，且x的取值介于0.45～1，钝化层的厚度D1为定值。
[0010]在一种可能的实施方案中，窗口层包括Al
y
Ga1‑
y
As，在半导体堆叠层的高度方向上，y为渐变值，且y的取值介于0.45～1，钝化层的厚度D1渐变。
[0011]在一种可能的实施方案中，窗口层靠近第二半导体层的表面定义为A面，窗口层远离第二半导体层的一侧表面定义为B面，y的取值自A面向B面递减，钝化层的厚度D1自A面向B面递减。
[0012]在一种可能的实施方案中，窗口层靠近第二半导体层的表面定义为A面，窗口层远
离第二半导体层的一侧表面定义为B面，y的取值自A面向B面递增，钝化层的厚度D1自A面向B面递增。
[0013]在一种可能的实施方案中，窗口层包括由第一叠层和第二叠层交替形成的周期性结构，且每个周期内第一叠层位于窗口层靠近第二半导体层的一侧；在半导体堆叠层的高度方向上，窗口层中的铝含量渐变，钝化层的厚度D1渐变。
[0014]在一种可能的实施方案中，钝化层的厚度D1介于0.1～4μm。
[0015]在一种可能的实施方案中，每个周期内，第一叠层中的铝含量大于第二叠层中的铝含量。
[0016]在一种可能的实施方案中，窗口层靠近第二半导体层的表面定义为A面，窗口层远离第二半导体层的一侧表面定义为B面，窗口层在A面处的铝含量大于窗口层在B面处的铝含量，钝化层在A面的厚度D
A1
大于钝化层在B面的厚度D
B1
。
[0017]在一种可能的实施方案中，第一叠层包括Al
m1
Ga1‑
m1
As，m1的取值介于0.45～1；随着窗口层周期数的增大，第一叠层中的m1减小，第一叠层侧壁处的钝化层厚度D1减小。
[0018]在一种可能的实施方案中，m1在A面的取值介于0.90～1，钝化层在A面处的厚度D
A1
介于1～4μm。
[0019]在一种可能的实施方案中，第二叠层包括Al
m2
Ga1‑
m2
As，m2的取值介于0.45～0.6；随着窗口层周期数的增大，第二叠层中的m2保持不变或者减小，第二叠层侧壁处的钝化层厚度D1保持不变或者减小。
[0020]在一种可能的实施方案中，窗口层的周期数为3～20，且每个周期内第一叠层和第二叠层的总高度介于0.1～0.2μm。
[0021]在一种可能的实施方案中，每个周期内，第一叠层的折射率不同于第二叠层的折射率；第一叠层的折射率介于3.18～3.22，第二叠层的折射率介于3.37～3.42。
[0022]在一种可能的实施方案中，微型发光二极管还包括反射层，该反射层覆盖窗口层、半导体堆叠层上表面除窗口层之外的区域以及半导体堆叠层的侧壁；反射层包括金属反射镜或者分布式布拉格反射镜。
[0023]第二方面，本申请实施例提供了一种微型发光二极管的制备方法，其包括：
[0024]形成半导体堆叠层，半导体堆叠层包括第一半导体层、第二半导体层以及位于两者之间的有源层；
[0025]于第二半导体层远离有源层的一侧表面形成窗口层，窗口层包括砷化铝镓层；
[0026]蚀刻窗口层和半导体堆叠层并形成台面结构；
[0027]对窗口层的侧壁进行氧化，并在窗口层的侧壁形成自该侧壁的外表面向内延伸预设厚度的钝化层。
[0028]第三方面，本申请实施例提供了一种发光装置，其包括基板和若干个固定在基板上的上述实施例中的微型发光二极管。
[0029]与现有技术相比，本申请至少具有如下有益效果：
[0030]1)将窗口层的侧壁氧化成钝化层，该钝化层能够保证注入的电流不会流经窗口层的侧壁，且在钝化层的限制作用下，电流自窗口层流进半导体堆叠层时，电流向半导体堆叠层的中间区域流动，避免电流流经半导体堆叠层的侧壁，进而避免因窗口层和半导体堆叠层的侧壁缺陷所导致的非辐射复合现象，并提高微型发光二极管的发光效率。
[0031]2)钝化层的厚度是渐变的，且钝化层在A面处的厚度D
A1
大于钝化层在B面处的厚度D
B1
，进一步增强电流向半导体堆叠层的中间区域流动的能力，以避免因窗口层和半导体堆叠层的侧壁缺陷所导致的非辐射复合现象。
[0032]3)窗口层为两种不同折射率的叠层所交替形成的周期性结构，该窗口层具有良好的反射作用，其能够直接反射有源层所发出的光，并减小上述光在反射前的传播距离，增加法向出光，并减小微型发光二极管的发光角度。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型发光二极管，包括半导体堆叠层，所述半导体堆叠层包括第一半导体层、第二半导体层以及位于两者之间的有源层，所述第二半导体层远离有源层的一侧表面设置有窗口层；其特征在于，所述窗口层包括砷化铝镓层、以及由所述砷化铝镓层侧壁的外表面向内氧化预设厚度的钝化层。2.根据权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述窗口层靠近第二半导体层的表面定义为A面，所述钝化层在A面处的厚度D
A1
介于1～4μm。3.根据权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述窗口层包括Al
x
Ga1‑
x
As，在所述半导体堆叠层的高度方向上，所述x为定值，且所述x的取值介于0.45～1，所述钝化层的厚度D1为定值。4.根据权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述窗口层包括Al
y
Ga1‑
y
As，在所述半导体堆叠层的高度方向上，所述y为渐变值，且所述y的取值介于0.45～1，所述钝化层的厚度D1渐变。5.根据权利要求4所述的微型发光二极管，其特征在于，所述窗口层靠近第二半导体层的表面定义为A面，所述窗口层远离第二半导体层的表面定义为B面，所述y的取值自所述A面向所述B面递减，所述钝化层的厚度D1自所述A面向所述B面递减。6.根据权利要求4所述的微型发光二极管，其特征在于，所述窗口层靠近第二半导体层的表面定义为A面，所述窗口层远离第二半导体层的表面定义为B面，所述y的取值自所述A面向所述B面递增，所述钝化层的厚度D1自所述A面向所述B面递增。7.根据权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述窗口层包括由第一叠层和第二叠层交替形成的周期性结构，且每个周期内所述第一叠层位于所述窗口层靠近第二半导体层的一侧；在所述半导体堆叠层的高度方向上，所述窗口层中的铝含量渐变，所述钝化层的厚度D1渐变。8.根据权利要求7所述的微型发光二极管，其特征在于，所述钝化层的厚度D1介于0.1～4μm。9.根据权利要求7所述的微型发光二极管，其特征在于，每个周期内，所述第一叠层中的铝含量大于所述第二叠层中的铝含量。10.根据权利要求7所述的微型发光二极管，其特征在于，所述窗口层靠近第二半导体层的表面定义为A面，所述窗口层远离第二半导体层的一侧表面定义为B面，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦钦，陈劲华，郭桓邵，彭钰仁，黄少华，
申请(专利权)人：厦门三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：