具有内部限制的电流注入区域的LED制造技术

本发明专利技术公开了用于形成LED器件阵列的方法和结构。根据本发明专利技术的实施方案的LED器件可以包括内部限制电流注入区域，以减少由于边缘效应导致的非辐射复合。用于限制电流的几种方式可以包括蚀刻移除电流分布层、蚀刻移除电流分布层和有源层，之后进行台面再生长、通过离子植入或扩散进行隔离、量子阱混杂以及氧化物隔离。

LED with an internal current injection region

The invention discloses a method and a structure for forming an array of LED devices. The LED device according to the embodiment of the present invention may include an internal limiting current injection region to reduce non radiative recombination due to the edge effect. For several ways of limiting current can include etching remove current distribution layer, etching removal current distribution layer and the active layer, after re growth, mesa isolation, by ion implantation or diffusion quantum well intermixing and oxide isolation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
相关专利申请本申请是2013年12月27日提交的美国专利申请14/141,735的部分继续申请，该专利申请以引用方式并入本文。
本专利技术涉及发光二极管(LED)器件。更具体地，本专利技术的实施方案涉及具有限制电流注入区域的LED器件。
技术介绍
发光二极管(LED)越来越被认为是现有光源的替代技术。例如，LED存在于标牌、交通信号灯、汽车尾灯、移动电子显示器和电视机中。LED与传统照明源相比的各种益处可包括效率增大、寿命更长、发光光谱可变以及能够以各种形状因数集成。一种类型的LED是有机发光二极管(OLED)，其中二极管的发射层由有机化合物形成。OLED的一个优点是能够在挠性基板上印制有机发射层。OLED已经被集成到薄且挠性的显示器中，并常常用于制造用于便携式电子设备诸如移动电话和数字相机的显示器。另一种类型的LED是基于半导体的LED，其中二极管的发射层包括夹在更厚的基于半导体的覆层之间的一个或多个基于半导体的量子阱层。与OLED相比，基于半导体的LED的一些优点可以包括效率增大且寿命更长。以每瓦流明(lm/W)表示的高光视效能是基于半导体的LED照明的主要优点之一，与其他光源相比，实现了更低能量或功率使用。亮度(明亮度)是光源在给定方向上每光源单位面积发射的光量，并且以每平方米坎德拉(cd/m2)为单位测量，并且每平方米坎德拉还被通常称为尼特(nt)。亮度随着工作电流增大而增大，而光视效能取决于电流密度(A/cm2)，一开始随着电流密度增大而增大，到达最大值，然后由于所谓“效率下降”的现象而减小。很多因素有助于LED器件的光视效能，包括内部生成光子的能力，称为内量子效率(IQE)。内量子效率是LED器件质量和结构的函数。外量子效率(EQE)被定义为发射的光子数除以注入的电子数。EQE是LED器件的IQE和光提取效率的函数。在低工作电流密度(也称为注入电流密度，或正向电流密度)下，LED器件的IQE和EQE一开始随着工作电流密度增大而增大，然后开始在称为效率下降的现象中随着工作电流密度增大而逐渐减小。在低电流密度下，由于缺陷或电子和空穴复合而不生成光的其他过程(称为非辐射复合)的强效应，效率很低。随着那些缺陷变得饱和，辐射复合占支配地位，并且效率升高。在注入电流密度超过低值，通常在1.0和10A/cm2之间的值时，开始出现“效率下降”或效率逐渐减小。基于半导体的LED在各种应用中常见，包括用作指示器和标牌的低功率LED、诸如用于发光板和汽车尾灯的中等功率LED，以及诸如用于固态照明和液晶显示器(LCD)背光照明的高功率LED。在一种应用中，高功率基于半导体的LED照明器件可以通常工作于400-1500mA下，并可以表现出大于1,000,000cd/m2的亮度。高功率基于半导体的LED照明器件通常工作于LED器件效率曲线特性上的峰值效率右侧较远处的电流密度下。低功率基于半导体的LED指示器和标牌应用常常在大约20-100mA的工作电流下表现出大约100cd/m2的亮度。低功率基于半导体的LED照明器件通常工作于LED器件效率曲线特性上的峰值效率处或右侧的电流密度下。为了提供更大的光发射，必须增大LED晶粒尺寸，1mm2的晶粒正变成相当常见的尺寸。更大的LED晶粒尺寸可能会导致电流密度减小，这继而可以允许使用从几百mA到超过一安培的更高电流，由此减弱了在这些更高电流下与LED晶粒相关联的效率下降效应。因此，当前现有技术的基于半导体的LED趋势是既增大工作电流又增大LED尺寸，以便提高LED的效率，因为增大LED的尺寸会导致电流密度减小并使效率下降减小。当前，商用的基于半导体的LED器件没有远小于1mm2。
技术实现思路
本专利技术的实施方案描述了具有限制电流注入区域的LED器件。在一个实施方案中，LED器件包括位于第一电流扩展层支柱和第二电流扩展层之间的有源层。第一电流扩展层支柱掺杂有第一掺杂物类型，并且第二电流扩展层掺杂有与第一掺杂物类型相反的第二掺杂物类型。第一覆层位于第一电流扩展层支柱和有源层之间，并且第二覆层位于第二电流扩展层和有源层之间。第一电流扩展层远离第一覆层突出，并且第一覆层比第一电流扩展层支柱宽。在一个实施方案中，第一电流扩展层支柱掺杂有p掺杂物。在一个实施方案中，第一电流扩展层支柱包括GaP，并且第一覆层包括诸如AlInP、AlGaInP、或AlGaAs的材料。在一个实施方案中，有源层包括少于10个量子阱层。在一个实施方案中，有源层包括单个量子阱层，并且不包括多个量子阱层。在一个实施方案中，LED器件的有源层具有100μm或更小的最大宽度，并且第一电流扩展层支柱具有10μm或更小的最大宽度。在一个实施方案中，LED器件的有源层具有20μm或更小的最大宽度，并且第一电流扩展层支柱具有10μm或更小的最大宽度。在一个实施方案中，第二电流扩展层比第一电流扩展层支柱宽。钝化层可以沿第一覆层的表面和第一电流扩展层支柱的侧壁分布。在一个实施方案中，在第一电流扩展层支柱的与第一覆层相背对的表面上在钝化层中形成开口。然后可以在钝化层中的开口内形成与第一电流扩展层支柱电接触而不与第一覆层直接电接触的导电接触件。在一个实施方案中，LED器件由柱体支撑，并且该柱体的顶表面的表面积小于第一电流扩展层支柱的底表面的表面积。在这样的配置中，LED器件可以在承载基板上。在一个实施方案中，LED器件在显示基板的显示区域内结合到显示基板。例如，LED器件可以结合到与显示基板内的工作电路电连接的显示基板，或LED器件可以结合到显示基板并且与微芯片电连接，该微芯片也在显示区域内结合到显示基板。在一个实施方案中，在便携式电子设备的显示区域内并入LED器件。在一个实施方案中，一种形成LED器件的方法包括：对LED基板的p-n二极管层进行图案化，以形成电流扩展层支柱阵列，该电流扩展层支柱阵列被p-n二极管层的电流扩展层中的限制沟槽阵列分隔开，其中限制沟槽延伸通过电流扩展层，并且暴露p-n二极管层的位于电流扩展层下方的覆层。在电流扩展层支柱阵列和覆层上方形成牺牲剥离层。将LED基板结合到承载基板，并且从LED基板移除柄部基板。在电流扩展层支柱阵列之间对p-n二极管层横向地进行图案化，以形成LED器件阵列，其中每个LED器件包括电流扩展层支柱阵列的电流扩展层支柱。对p-n二极管层进行图案化可以包括蚀刻透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED器件，包括：有源层，所述有源层位于第一电流扩展层支柱和第二电流扩展层之间，其中所述第一电流扩展层支柱掺杂有第一掺杂物类型，并且所述第二电流扩展层掺杂有与所述第一掺杂物类型相反的第二掺杂物类型；第一覆层，所述第一覆层位于所述第一电流扩展层支柱和所述有源层之间；和第二覆层，所述第二覆层位于所述第二电流扩展层和所述有源层之间；其中所述第一电流扩展层支柱远离所述第一覆层突出，并且所述第一覆层比所述第一电流扩展层支柱宽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.27 US 14/141,735;2014.02.28 US 14/194,5091.一种LED器件，包括：
有源层，所述有源层位于第一电流扩展层支柱和第二电流扩展
层之间，其中所述第一电流扩展层支柱掺杂有第一掺杂物类型，并
且所述第二电流扩展层掺杂有与所述第一掺杂物类型相反的第二掺
杂物类型；
第一覆层，所述第一覆层位于所述第一电流扩展层支柱和所述
有源层之间；和
第二覆层，所述第二覆层位于所述第二电流扩展层和所述有源
层之间；
其中所述第一电流扩展层支柱远离所述第一覆层突出，并且所
述第一覆层比所述第一电流扩展层支柱宽。
2.根据权利要求1所述的LED器件，还包括钝化层，所述钝化层沿所
述第一覆层的表面和所述第一电流扩展层支柱的侧壁分布。
3.根据权利要求2所述的LED器件，还包括开口，所述开口在所述钝
化层中位于所述第一电流扩展层支柱的与所述第一覆层相背对的表
面上。
4.根据权利要求3所述的LED器件，还包括导电接触件，所述导电接
触件位于所述钝化层中的所述开口内并且与所述第一电流扩展层支
柱电接触。
5.根据权利要求4所述的LED器件，其中所述导电接触件不与所述第
一覆层直接电接触。
6.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述第二电流扩展层比所述
第一电流扩展层支柱宽。
7.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述LED器件由柱体支撑，
并且所述柱体的顶表面的表面积小于所述第一电流扩展层支柱的底
表面的表面积。
8.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述第一电流扩展层支柱掺
杂有p掺杂物。
9.根据权利要求8所述的LED器件，其中所述第一电流扩展层包括
GaP，并且所述第一覆层包括选自由以下各项组成的组的材料：
AlInP、AlGaInP、和AlGaAs。
10.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述LED器件的所述有源层
具有100μm或更小的最大宽度，并且所述第一电流扩展层支柱具有
10μm或更小的最大宽度。
11.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述LED器件的所述有源层
具有20μm或更小的最大宽度，并且所述第一电流扩展层支柱具有
10μm或更小的最大宽度。
12.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述有源层包括少于10个量
子阱层。
13.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述LED器件在显示基板的
显示区域内结合到所述显示基板，并且所述LED器件与所述显示基
板中的工作电路电连接。
14.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述LED器件在显示基板的
显示区域内结合到所述显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·麦格罗迪，胡馨华，A·比布尔，C·K·T·钱，D·A·黑格尔，
申请(专利权)人：勒克斯维科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US