具有限定的硬掩模开口的发光二极管器件制造技术

描述了发光二极管（LED）器件，其包括：限定像素的多个台面，每个台面包括半导体层；在多个台面中的每一个之间的空间中的n接触材料；将p型层和有源区的侧壁与金属绝缘的电介质材料。硬掩模层在半导体层上方，硬掩模层中具有多个开口，每个开口部分填充有衬垫层并且部分填充有p金属材料塞，p金属材料塞具有宽度；并且钝化膜在硬掩模层上，钝化膜中具有限定宽度的多个钝化膜开口，每个钝化膜开口的宽度小于p金属材料塞和衬垫层的组合的宽度。p金属材料塞和衬垫层的组合的宽度。p金属材料塞和衬垫层的组合的宽度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有限定的硬掩模开口的发光二极管器件


[0001]本公开的实施例总体上涉及发光二极管（LED）器件及其制造方法。更特别地，实施例涉及包括多层复合膜的发光二极管器件，该多层复合膜包括硬掩模层中的限定的开口。

技术介绍

[0002]发光二极管（LED）是一种半导体光源，当电流流过它时，其发射可见光。发光二极管组合了p型半导体和n型半导体。LED通常使用III
‑
V族化合物半导体。III
‑
V族化合物半导体在比使用其他半导体的器件更高的温度下提供稳定的操作。III
‑
V族化合物通常形成在由蓝宝石氧化铝（Al2O3）或碳化硅（SiC）形成的衬底上。
[0003]各种新兴显示器应用——包括可穿戴设备、头戴式显示器和大面积显示器——需要由高密度microLED（
µ
LED或uLED）阵列组成的小型化芯片，其横向尺寸低至小于100
µ
m
×
100
µ
m。microLED（uLED）的直径或宽度通常为约50
µ
m或更小，其用于通过紧密排列包含红色、蓝色和绿色波长的microLED来制造彩色显示器。一般地，两种方法已经被用于组装由单个microLED管芯构成的显示器。第一种是拾取和放置方法，其包括：拾取每个单独的蓝色、绿色和红色波长microLED，将每个单独的蓝色、绿色和红色波长microLED对准，并且然后将每个单独的蓝色、绿色和红色波长microLED附接到背板上，接着将背板电连接到驱动器集成电路。由于每个microLED的尺寸小，这种组装顺序是慢的，并且容易产生制造误差。此外，随着管芯尺寸的减小以满足显示器不断增加的分辨率要求，越来越多数量的管芯必须在每次拾取和放置操作中被转移以填充所需尺寸的显示器。第二种方法是将一组LED（例如单片电路管芯或阵列或矩阵）结合到背板，这消除了与拾取相关联的各个LED的处理。因此，需要开发有效制备LED组的方法，这些LED组随后可以用于结合到LED背板。

技术实现思路

[0004]本公开的实施例针对发光二极管（LED）器件，其包括：限定像素的多个台面，每个台面包括半导体层，所述半导体层包括n型层、有源区和p型层，每个台面的高度小于或等于其宽度；每个台面之间的空间中的n接触材料，金属提供每个台面之间的光学隔离，并且沿着n型层的侧壁电接触每个台面的n型层；电介质材料，其将p型层和有源区的侧壁与n接触材料绝缘；半导体层上方的硬掩模层，该硬掩模层中具有多个开口，每个开口部分填充有衬垫层并且部分填充有p金属材料塞（metal material plug），该p金属材料塞具有宽度；以及在硬掩模层上的钝化膜，该钝化膜中具有限定宽度的多个钝化膜开口，每个钝化膜开口的宽度小于p金属材料塞和衬垫层的组合的宽度。
[0005]附加实施例针对发光二极管（LED）器件，其包括：限定像素的多个台面，每个台面包括半导体层，半导体层包括n型层、有源区和p型层，每个台面的高度小于或等于其宽度；每个台面之间的空间中的金属，该金属提供每个台面之间的光学隔离，并且沿着n型层的侧壁电接触每个台面的n型层；电介质材料，其将p型层和有源区的侧壁与金属绝缘；p型层上的电流扩散层，该电流扩散层具有第一部分和第二部分；电流扩散层的第一部分上的p接触
层；电流扩散层的第二部分上的电介质层；覆盖p接触层的保护层；在电流扩散层的第二部分上方的保护层的第一部分上的硬掩模层，该硬掩模层中具有开口，该开口部分填充有衬垫层并且部分填充有p金属材料塞，衬垫层和p金属材料塞的组合具有宽度；以及在硬掩模层上的钝化膜，钝化膜中具有限定宽度的钝化膜开口，钝化膜开口的宽度小于p金属材料塞和衬垫层的组合的宽度，钝化膜覆盖衬垫层的表面和p金属材料塞的一部分。
[0006]另外的实施例针对一种制造发光二极管（LED）器件的方法，包括：在衬底上沉积包括n型层、有源区和p型层的多个半导体层；在p型层之上沉积硬掩模层；蚀刻半导体层的一部分和硬掩模层以形成限定像素的沟槽和多个台面，每个台面包括半导体层，并且每个台面的高度小于或等于其宽度；在沟槽中沉积电介质材料；在硬掩模层中形成开口，并蚀刻半导体层以暴露衬底的表面和n型层的侧壁；在衬底上沉积衬垫层，包括在硬掩模层中的开口、电介质材料、n型层、和衬底的表面上沉积衬垫层；在衬垫层上沉积电极金属；平面化衬底以形成沿着n型层的侧壁电接触每个台面的n型层的n接触材料，以及硬掩模层的开口中的衬垫层上的p金属材料塞，硬掩模层的开口中的p金属材料塞和衬垫层的组合具有宽度；以及在衬底上形成钝化层，并在钝化层中形成限定宽度的开口，钝化层中的每个开口的宽度小于p金属材料塞和衬垫层的组合的宽度。
附图说明
[0007]为便于详细理解本公开的上面列举的特征，可以参考实施例对上文简要概述的本公开进行更特定的描述，这些实施例中的一些在所附附图中说明。然而，要注意的是，所附附图仅示出了本公开的典型实施例，并因此不应被认为限制其范围，因为本公开可以容许其他等效的实施例。如本文所描述的实施例是通过示例而非限制的方式在附图的各图中示出的，在附图中，类似的附图标记指示相似的元件。
[0008]图1A示出了根据一个或多个实施例沉积在衬底上的半导体层、金属层（例如，p接触层）和电介质层（例如，硬掩模层）的堆叠的截面视图；图1B示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤之后的堆叠的截面视图；图1C示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤之后的堆叠的截面视图；图1D示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤之后的堆叠的截面视图；图1E示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤之后的堆叠的截面视图；图1F示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤之后的堆叠的截面视图；图1G示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤之后的堆叠的截面视图；图1H示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤之后的堆叠的截面视图；图1I示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤之后的堆叠的截面视
图；图1J示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤之后的堆叠的截面视图；图1K示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤之后的堆叠的截面视图；图1L示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤之后的堆叠的截面视图；图1M示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤之后的堆叠的截面视图；图1N为由图1E中虚线圆1N所指示的图1E的堆叠的一部分的放大视图；图1O示出了根据一个或多个实施例的在制造LED器件的步骤中的成品器件的截面视图；图2示出了根据一个或多个实施例的LED阵列的俯视图；图3A示出了根据一个或多个实施例的制造方法的工艺流程图；图3B示出了根据一个或多个实施例的制造方法的工艺流程图；图3C示出了根据一个或多个实施例的制造方法的工艺流程图；图3D示出了根据一个或多个实施例的制造方法的工艺流程图；图3E示出了根据一个或多个实施例的制本文档来自技高网...

【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）器件，包括：限定像素的多个台面，每个台面包括半导体层，所述半导体层包括n型层、有源区和p型层，每个台面的高度小于或等于其宽度；每个台面之间的空间中的n接触材料，金属提供每个台面之间的光学隔离、并且沿着所述n型层的侧壁电接触每个台面的n型层；电介质材料，所述电介质材料将所述p型层和所述有源区的侧壁与所述n接触材料绝缘；所述半导体层上方的硬掩模层，所述硬掩模层中具有多个开口，每个开口部分填充有衬垫层并且部分填充有p金属材料塞，所述p金属材料塞具有宽度；以及在所述硬掩模层上的钝化膜，所述钝化膜中具有限定宽度的多个钝化膜开口，每个钝化膜开口的宽度小于所述p金属材料塞和所述衬垫层的组合的宽度。2.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述钝化膜覆盖所述衬垫层的表面和所述p金属材料塞的一部分。3.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述钝化膜开口以所述p金属材料塞为中心。4.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述p金属材料塞包括铜。5.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述多个台面包括台面阵列。6.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述p型金属材料塞和所述衬垫层的组合的宽度在从2
µ
m至30
µ
m的范围内。7.根据权利要求6所述的LED器件，其中所述p金属材料塞和所述衬垫层的组合的宽度在从10
µ
m至20
µ
m的范围内。8.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述多个台面的像素间距在从5
µ
m至100
µ
m的范围内。9.根据权利要求8所述的LED器件，其中所述像素间距在从30
µ
m至50
µ
m的范围内。10.根据权利要求1所述的LED器件，其中所述半导体层的厚度在从2
µ
m至10
µ
m的范围内。11. 根据权利要求1所述的LED器件，其中所述电介质材料为外部间隔物的形式，所述外部间隔物包括从由SiO2、AlO
x
和SiN组成的组中选择的材料，其厚度在从200 nm至1
µ
m的范围内。12.根据权利要求1所述的LED器件，其中每个台面之间的空间包括沟槽，所述沟槽距台面的顶表面的深度在从0.5
µ
m至2
µ
m的范围内。13.根据权利要求1所述的LED器件，其中每个台面包括所述半导体层的侧壁，每个侧壁具有第一段和第二段，其中所述侧壁的第一段限定了与平行于所述n型层和所述p型层的水平面成在从60度至90度范围内的角度；并且所述侧壁的第二段与其上形成台面的衬底的顶表面形成在从75度至小于90度范围内的角度。14.一种发光二极管（LED）器件，包括：限定像素的多个台面，每个台面包括半导体层，所述半导体层包括n型层、有源区和p型层，每个台面的高度小于或等于其宽度；每个台面之间的空间中的金属，所述金属提供每...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：亮锐有限责任公司，
类型：发明
国别省市：