超小型LED元件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种超小型LED元件及其制造方法，并且更加具体地涉及一种超小型LED元件，其包括：第一导电半导体层；活性层，其形成在第一导电半导体层上；以及微米或纳米尺寸的半导体发光二极管，其包括形成在活性层上的第二导电半导体层，其中，半导体发光二极管是在其外围表面上包括涂敷的绝缘膜的超小型LED元件，并且涉及一种用于制造超小型LED元件的方法，该方法包括以下步骤：1)在基板上按顺序形成第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层；2)蚀刻第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层，以便LED元件的直径为纳米或微米尺寸；以及3)在第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层的外围表面上形成绝缘膜，并且去除基板。根据本发明专利技术，通过组合自顶向下方法和自底向上方法可以有效地产生纳米或微米尺寸的超小型LED元件，并且通过防止产生的超小型LED元件的表面缺陷可以提高光发射效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超小型LED元件及其制造方法
本公开涉及超小型LED元件及其制造方法，并且更加具体地涉及这样一种超小型LED元件及其制造方法，所述超小型LED元件能够通过组合自顶向下方式和自底向上方式来有效地产生纳米或微米尺寸的超小型LED元件，并且能够通过防止产生的超小型LED元件的表面缺陷来提高光发射效率。
技术介绍
目前，针对通过以下方式来开发具有高的光转换效率的发光二极管（LED）存在积极的努力：通过使用具有大带隙的基于氮化物的半导体来改进基于氮化物的半导体生长结构或生长膜制造工艺。然而，迄今在现有技术中已知的LEDTV采用白或三色LED元件作为背光，而不是现有的LCDTV中使用的冷阴极荧光灯（CCFL）背光，并且这实际上是使用LED背光的LCDTV。详细地，具有插入到超大基板中的几万或几十万个三色（红、绿和蓝）LED灯的户外电子显示板被认为是目前可用的全色LED显示器，它基本上是日常生活遇到的唯一可用产品。因此，在准确的概念中，LED全色显示器目前尚未被实施为家庭TV或计算机监视器。由于使用LED元件的显示器制造技术和全色实现技术方面的限制，尚未使用现有的LED元件开发出具有TV或监视器尺寸的显示器。在现有的LED元件制造方法中，III-V族材料的p型半导体层、量子阱层和n型半导体层借助于金属有机化学气相沉积（MOCVD）沉积到2至8英寸的蓝宝石基板，然后通过各种后处理如切割、布线或封装等做出期望形状的LED元件。如果通过使用这种方法直接做出用于TV的显示器，则通过简单的计算，可以通过连接5至40个2至8英寸的晶片来产生40英寸的TV。因此，为了通过使用已知的制造技术用LED元件来直接实现TV级别的显示器，存在众多的当前技术尚未克服的问题。另外，为了实现全色，红绿蓝三色LED元件应当放到单个像素中，而通过简单地接合红绿蓝晶片不能实现LED全色显示器。为了实现高效LED显示器，可以使用自底向上方式，在所述自底向上方式中，在用于实际显示器的大尺寸的玻璃基板的图案化的像素部位直接生长III-V族膜和纳米棒LED元件。如迄今许多研究中已知的那样，在其中生长III-V族膜的MOCVD方法中，考虑到设备，直接沉积到诸如用于TV的显示器之类的大尺寸基板的工艺是不可能的。此外，在现有技术中已知的是，考虑到结晶学，在透明非晶玻璃基板上图案化的透明电极上生长高结晶度/高效III-V族膜和纳米棒异质结LED元件是非常困难的。由于这样的技术限制，用于在不使用小元件的情况下通过直接在大尺寸的玻璃基板上生长LED元件来实现用于TV或监视器的全色显示器的方法基本上未被尝试。许多研究者从事的用于实现LED显示器的另一种方法是基于纳米技术的自底向上方式。在这种方法中，在单晶基板上生长纳米棒型LED，然后这在用像素图案化的电极上以自底向上的方式部分地拾取并重新布置，从而实现大尺寸的显示器。然而，与在现有的晶片上生长的膜型LED相比，以自底向上方式制造的纳米棒LED具有严重不良的光发射效率。因此，即使使用这种技术实现了LED显示器，效率恶化问题在相当长的时期内可能也不易解决。此外，为了借助于自底向上方式的自组装而在电极上布置以自底向上方式生长的纳米棒LED元件，有必要获得具有统一尺寸和高度的纳米棒元件。然而，如果使用在现有技术中众所周知的纳米棒生长方法如气-液-固（VLS）方法，则具有适合于自组装的统一尺寸和特性的纳米棒LED元件的大规模生产的可能性非常低。作为另一种方案，存在自顶向下方式，在所述自顶向下方式中，通过切割高效LED元件来实现LED显示器。一般而言，在这种方法中，通过以下方式来实现显示器：以一对一的关系在大尺寸玻璃基板的每个子像素部位布置以自顶向下方式制备的单个微型LED元件。详细地，由于以自顶向下方式制备的单独微型LED被制造到每个子像素中，所以针对小的微型LED显示器已开发了微米尺寸的LED显示器。在这种情况下，在LED元件在蓝宝石基板上生长之后，将LED元件图案化成微米尺寸以做出微型LED元件，然后电极被布线，从而实现比晶片基板尺寸小的微型LED显示器。如果使用这种方法，则效率方面没有问题，但是由于基板尺寸和制造工艺方面的限制，不可能实现大尺寸的LED显示器。结果，由于蚀刻工作造成的表面缺陷的增加，使用现有的自顶向下或自底向上方式制造的超小型LED元件很有可能在效率和稳定性方面造成问题。另外，在独立的超小型LED元件的情况下，由于超小型元件之间的表面极性而生成相互粘结性以形成聚集体，这可能在像素图案化过程中导致许多缺陷。因此，制造独立的超小型微型LED元件在实现允许大规模生产的高效/大尺寸LED显示器方面具有限制。进一步，在根据现有方法制备的超小型LED元件定位于LED显示基板的子像素（像素部位）的情况下，由于LED元件的小尺寸，超小型LED元件可能不会直立地站在LED显示器的子像素上，而可能会躺倒或翻转。
技术实现思路
技术问题本公开旨在提供一种超小型LED元件的制造方法，其可以解决由用于超小型LED元件的蚀刻工作造成的表面缺陷的增加引起的超小型LED元件的聚集以及效率和稳定性恶化的问题。本公开还旨在提供一种超小型LED元件，其可以准确地定位于LED显示器的子像素（像素部位）而不会躺下或翻转。技术方案在本公开的一方面，提供了一种超小型LED元件的制造方法，该方法包括：1）在基板上按顺序形成第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层；2）蚀刻所述第一导电半导体层、所述活性层和所述第二导电半导体层，以便所述LED元件具有纳米或微米级别的直径；以及3）在所述第一导电半导体层、所述活性层和所述第二导电半导体层的外围上形成绝缘膜，并且去除所述基板。根据本公开的实施例，第一导电半导体层可以包括至少一个n型半导体层，并且第二导电半导体层可以包括至少一个p型半导体层。根据本公开的另一个实施例，步骤2）可以包括：2-1）在所述第二导电半导体层上按顺序形成第二电极层、绝缘层和金属掩模层；2-2）在所述金属掩模层上形成聚合物层，并且以纳米或微米间隔来图案化所述聚合物层；2-3）根据具有纳米或微米间隔的图案来干蚀刻或湿蚀刻所述第一导电半导体层、所述活性层和所述第二导电半导体层；以及2-4）去除所述绝缘层、所述金属掩模层和所述聚合物层。根据本公开的另一个实施例，步骤2）可以包括：2-5）在所述第二导电半导体层上形成第二电极层、绝缘层和金属掩模层；2-6）在所述金属掩模层上形成纳米球或微米球单层并且执行自组装；2-7）根据具有纳米或微米间隔的图案来干蚀刻或湿蚀刻所述第一导电半导体层、所述活性层和所述第二导电半导体层；以及2-8）去除所述绝缘层、所述金属掩模层和所述单层。根据本公开的另一个实施例，纳米球或微米球可以由聚苯乙烯制成。根据本公开的另一个实施例，步骤3）可以包括：3-1）在所述第二电极层上形成支持膜；3-2）在包括所述第一导电半导体层、所述活性层和所述第二导电半导体层的外围上形成绝缘膜；3-3）用疏水膜涂敷所述绝缘膜的上部；3-4）去除所述基板；3-5）在所述第一导电半导体层的下部形成第一电极层；以及3-6）去除所述支持膜以制造多个超小型LED元件。根据本公开的另一个实施例，步骤3）可以包括：3-7）在所述第二电极层上形成支持膜；3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超小型LED元件的制造方法，包括：1）在基板上按顺序形成第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层；2）蚀刻所述第一导电半导体层、所述活性层和所述第二导电半导体层，以便所述LED元件具有纳米或微米级别的直径；以及3）在所述第一导电半导体层、所述活性层和所述第二导电半导体层的外围上形成绝缘膜，并且去除所述基板。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.28 KR 10-2011-00401741.一种超小型LED元件的制造方法，包括：1)在基板上按顺序形成第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层；2)蚀刻所述第一导电半导体层、所述活性层和所述第二导电半导体层，以便所述LED元件具有纳米或微米级别的直径；以及3)在所述第一导电半导体层、所述活性层和所述第二导电半导体层的外围上形成绝缘膜，用疏水膜涂敷所述绝缘膜的上部，并且去除所述基板。2.根据权利要求1所述的超小型LED元件的制造方法，其中，所述第一导电半导体层包括至少一个n型半导体层，并且所述第二导电半导体层包括至少一个p型半导体层。3.根据权利要求1所述的超小型LED元件的制造方法，其中，所述步骤2)包括：2-1)在所述第二导电半导体层上按顺序形成第二电极层、绝缘层和金属掩模层；2-2)在所述金属掩模层上形成聚合物层，并且以纳米或微米间隔来图案化所述聚合物层；2-3)根据具有纳米或微米间隔的图案来干蚀刻或湿蚀刻所述第一导电半导体层、所述活性层和所述第二导电半导体层；以及2-4)去除所述绝缘层、所述金属掩模层和所述聚合物层。4.根据权利要求1所述的超小型LED元件的制造方法，其中，所述步骤2)包括：2-5)在所述第二导电半导体层上形成第二电极层、绝缘层和金属掩模层；2-6)在所述金属掩模层上形成纳米球或微米球单层并且执行自组装；2-7)根据具有纳米或微米间隔的图案来干蚀刻或湿蚀刻所述第一导电半导体层、所述活性层和所述第二导电半导体层；以及2-8)去除所述绝缘层、所述金属掩模层和所述单层。5.根据权利要求4所述的超小型LED元件的制造方法，其中，所述纳米球或微米球由聚苯乙烯制成。6.根据权利要求3或4所述的超小型LED元件的制造方法，其中，所述步骤3)包括：3-1)在所述第二电极层上形成支持膜；3-2)在包括所述第一导电半导体层、所述活性层和所述第二导电半导体层的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：都永洛，成演国，
申请(专利权)人：国民大学校产学协力团，PSI株式会社，
类型：
国别省市：