【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开文本总体上涉及一种发光二极管，并且更具体地涉及一种微型发光二极管(led)、一种微型led阵列面板及其制造方法。
技术介绍
1、无机微型像素发光二极管(也称为微型发光二极管、微型led或μ-led)由于其用于包括自发射式微型显示器、可见光通信和光遗传学的各种应用中而日益重要。由于更好的应变弛豫、提高的光提取效率和均匀的电流扩展，微型led比传统led展现出更高的输出性能。与传统led相比，微型led还展现出改善的热效应、快速的响应速率、更大的工作温度范围、更高的分辨率、色域和对比度、以及更低的功耗并且可以在更高的电流密度下操作。
2、无机微型led通常是形成为多个台面的iii-v族外延层。传统微型led结构中的相邻微型led之间形成空间，以避免外延层中的载流子从一个台面扩散到相邻台面。然而，相邻微型led之间形成的空间可能会减小有效发光区域并降低光提取效率。如果相邻微型led之间没有空间，则有效发光区域将增大，并且外延层中的载流子将会侧向地扩散至相邻台面，这降低了微型led的发光效率。此外，如果在相邻台面之间没有形成空间，则相邻微型led之间将产生串扰，这将会干扰微型led的操作。
3、然而，具有更高电流密度的更小微型led将经历红移、更低的最大效率和高电流密度下的不均匀发射，这归因于导致劣化电注入的制造工艺损害。此外，峰值外量子效率(eqe)和内量子效率(iqe)随着芯片大小的减小而大大降低。降低的eqe由于蚀刻损害所引起的非辐射复合而出现，而降低的iqe归因于微型led的不良电流注入和电子泄漏电
4、以上讨论仅提供用于帮助理解本公开文本所克服的技术问题，并不构成对上述为现有技术的承认。
技术实现思路
1、本公开文本的实施方案提供了一种微型led。所述微型led包括：第一类型半导体层；以及发光层，其形成在所述第一类型半导体层上；其中，所述第一类型半导体层包括台面结构、沟槽和与所述台面结构分离开的离子注入围栏，所述沟槽向上延伸穿过所述第一类型半导体层并且向上延伸到所述发光层的至少一部分中；并且所述离子注入围栏围绕所述沟槽形成；并且所述沟槽围绕所述台面结构形成；其中，所述离子注入围栏的电阻高于所述台面结构的电阻。
2、本公开文本的实施方案提供了一种用于制造微型led的方法。所述方法包括：提供外延结构，其中，所述外延结构从上到下依次包括第一类型半导体层、发光层和第二类型半导体层；图案化所述第一类型半导体层以形成台面结构、沟槽和围栏；在所述台面结构上沉积底部触头；以及向所述围栏中执行离子注入工艺，以形成第一离子注入围栏。
3、本公开文本的实施方案提供了一种微型led。所述微型led包括：第一类型半导体层；以及发光层，其形成在所述第一类型半导体层上；第二类型半导体层，其形成在所述发光层上；集成电路(ic)背板，其形成在所述第一类型半导体层的底表面处；其中，所述第二类型半导体层包括台面结构、沟槽和与所述台面结构分离开的离子注入围栏，所述沟槽向下延伸穿过所述第二类型半导体层并且向下延伸到所述发光层的至少一部分中；并且所述离子注入围栏围绕所述沟槽形成，并且所述沟槽围绕所述台面结构形成，其中，并且所述离子注入围栏的电阻高于所述台面结构的电阻。
4、本公开文本的实施方案提供了一种用于制造微型led的方法。所述方法包括：提供外延结构，其中，所述外延结构从上到下依次包括第一类型半导体层、发光层和第二类型半导体层；将所述外延结构与集成电路(ic)背板键合；图案化所述第二类型半导体层以形成台面结构、沟槽和围栏；在所述台面结构上沉积顶部触头；向所述围栏中执行离子注入工艺；在所述第二类型半导体层的顶表面上、在顶部触头上以及在所述沟槽中沉积顶部导电层。
5、本公开文本的实施方案提供了一种微型led。所述微型led包括：第一类型半导体层；发光层，其形成在所述第一类型半导体层上；以及第二类型半导体层，其形成在所述发光层上；其中，所述第一类型半导体层包括第一台面结构、第一沟槽、与所述第一台面结构分离开的第一离子注入围栏，所述第一沟槽向上延伸穿过所述第一类型半导体层，并且向上延伸到所述发光层的至少一部分中；所述第一离子注入围栏围绕所述第一沟槽形成，并且所述第一沟槽围绕所述第一台面结构形成；其中，所述第一离子注入围栏的电阻高于所述第一台面结构的电阻；并且所述第二类型半导体层包括第二台面结构、第二沟槽和与所述第二台面结构分离开的第二离子注入围栏，所述第二离子注入围栏围绕所述第二沟槽形成，并且所述第二沟槽围绕所述第二台面结构形成；其中，所述第二离子注入围栏的电阻高于所述第二台面结构的电阻。
6、本公开文本的实施方案提供了一种用于制造微型led的方法。所述方法包括：过程i，其包括图案化第一类型半导体层并向所述第一类型半导体层中注入第一离子；以及过程ii，其包括图案化第二类型半导体层并向所述第二类型半导体层中注入第二离子。
7、本公开文本的实施方案提供了一种微型led阵列面板。所述微型led阵列面板包括多个上述微型led。
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1.一种微型LED，包括：
2.根据权利要求1所述的微型LED，其中，所述离子注入围栏的顶表面低于所述第一类型半导体层的顶表面。
3.根据权利要求1所述的微型LED，其中，所述离子注入围栏的底表面对齐于或高于或低于所述第一类型半导体层的底表面。
4.根据权利要求1所述的微型LED，其中，所述离子注入围栏的顶表面低于所述沟槽的顶表面。
5.根据权利要求1所述的微型LED，其中，所述沟槽向上延伸穿过所述发光层。
6.根据权利要求1所述的微型LED，其进一步包括形成在所述发光层上的第二类型半导体层，其中，所述第二类型半导体层的导电类型不同于所述第一类型半导体层的导电类型。
7.根据权利要求6所述的微型LED，其中，所述沟槽向上延伸穿过所述发光层，并且进一步向上延伸到所述第二类型半导体层的内部中。
8.根据权利要求6所述的微型LED，其中，所述沟槽向上延伸穿过所述发光层，并且进一步向上延伸穿过所述第二类型半导体层。
9.根据权利要求1所述的微型LED，其中，所述台面结构包括一个或多个阶梯结构。
10.根据权利要求1所述的微型LED，其中，所述沟槽的宽度不大于所述台面结构的直径的50％。
11.根据权利要求10所述的微型LED，其中，所述沟槽的宽度不大于200nm。
12.根据权利要求1所述的微型LED，其中，所述离子注入围栏包括光吸收材料，并且所述光吸收材料选自GaAs、GaP、AlInP、GaN、InGaN或AlGaN中的一种或多种。
13.根据权利要求1所述的微型LED，其中，所述第一类型半导体层的厚度大于所述发光层的厚度。
14.根据权利要求1所述的微型LED，进一步包括底部隔离层，所述底部隔离层填充在所述沟槽中。
15.根据权利要求14所述的微型LED，其中，所述底部隔离层的材料选自SiO2、SiNx、Al2O3、AlN、HfO2、TiO2或ZrO2中的一种或多种。
16.根据权利要求1所述的微型LED，其中，所述离子注入围栏通过至少向所述第一类型半导体层中注入离子来形成。
17.根据权利要求16所述的微型LED，其中，注入到所述离子注入围栏中的离子选自H、N、Ar、Kr、Xe、As、O、C、P、B、Si、S、Cl或F中的一种或多种。
18.根据权利要求1所述的微型LED，其中，所述离子注入围栏的宽度不大于所述台面结构的直径的50％。
19.根据权利要求18所述的微型LED，其中，所述离子注入围栏的宽度不大于200nm，所述台面结构的直径不大于2500nm，并且所述第一类型半导体层的厚度不大于100nm。
20.根据权利要求6所述的微型LED，其中，所述第一类型半导体层的材料选自GaAs、GaP、AlInP、GaN、InGaN或AlGaN中的一种或多种，并且所述第二类型半导体层的材料选自GaAs、AlInP、GaInP、AlGaAs、AlGaInP、GaN、InGaN或AlGaN中的一种或多种。
21.根据权利要求1所述的微型LED，进一步包括集成电路(IC)背板，所述IC背板形成在所述第一类型半导体层下面；和连接结构，经由所述连接结构将所述IC背板与所述第一类型半导体层电连接。
22.根据权利要求21所述的微型LED，其中，所述连接结构为连接支柱或金属键合层。
23.根据权利要求21所述的微型LED，进一步包括底部触头，所述底部触头形成在所述第一类型半导体层的底表面上，所述连接结构的上表面与所述底部触头连接，并且所述连接结构的底表面与所述IC背板连接。
24.一种微型LED阵列面板，其包括多个根据权利要求1至23中任一项所述的微型LED。
25.一种用于制造微型LED的方法，所述方法包括：
26.根据权利要求25所述的方法，其中，在图案化所述第一类型半导体层以形成所述台面结构、所述沟槽和所述围栏之后，所述方法进一步包括：
27.根据权利要求26所述的方法，其中，在将所述底部隔离层沉积在所述隔离层和所述底部触头上时，所述底部隔离层的材料选自SiO2、SiNx、Al2O3、AlN、HfO2、TiO2或ZrO2中的一种或多种。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，在提供所述外延结构时，所述外延结构生长在衬底上。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，翻转所述外延结构并且将所述连接结构与所述IC背板键合进一步包括：
30.根据权利要求28所述的方法，其中，在翻转所述外延结构并且将...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种微型led，包括：
2.根据权利要求1所述的微型led，其中，所述离子注入围栏的顶表面低于所述第一类型半导体层的顶表面。
3.根据权利要求1所述的微型led，其中，所述离子注入围栏的底表面对齐于或高于或低于所述第一类型半导体层的底表面。
4.根据权利要求1所述的微型led，其中，所述离子注入围栏的顶表面低于所述沟槽的顶表面。
5.根据权利要求1所述的微型led，其中，所述沟槽向上延伸穿过所述发光层。
6.根据权利要求1所述的微型led，其进一步包括形成在所述发光层上的第二类型半导体层，其中，所述第二类型半导体层的导电类型不同于所述第一类型半导体层的导电类型。
7.根据权利要求6所述的微型led，其中，所述沟槽向上延伸穿过所述发光层，并且进一步向上延伸到所述第二类型半导体层的内部中。
8.根据权利要求6所述的微型led，其中，所述沟槽向上延伸穿过所述发光层，并且进一步向上延伸穿过所述第二类型半导体层。
9.根据权利要求1所述的微型led，其中，所述台面结构包括一个或多个阶梯结构。
10.根据权利要求1所述的微型led，其中，所述沟槽的宽度不大于所述台面结构的直径的50％。
11.根据权利要求10所述的微型led，其中，所述沟槽的宽度不大于200nm。
12.根据权利要求1所述的微型led，其中，所述离子注入围栏包括光吸收材料，并且所述光吸收材料选自gaas、gap、alinp、gan、ingan或algan中的一种或多种。
13.根据权利要求1所述的微型led，其中，所述第一类型半导体层的厚度大于所述发光层的厚度。
14.根据权利要求1所述的微型led，进一步包括底部隔离层，所述底部隔离层填充在所述沟槽中。
15.根据权利要求14所述的微型led，其中，所述底部隔离层的材料选自sio2、sinx、al2o3、aln、hfo2、tio2或zro2中的一种或多种。
16.根据权利要求1所述的微型led，其中，所述离子注入围栏通过至少向所述第一类型半导体层中注入离子来形成。
17.根据权利要求16所述的微型led，其中，注入到所述离子注入围栏中的离子选自h、n、ar、kr、xe、as、o、c、p、b、si、s、cl或f中的一种或多种。
18.根据权利要求1所述的微型led，其中，所述离子注入围栏的宽度不大于所述台面结构的直径的50％。
19.根据权利要求18所述的微型led，其中，所述离子注入围栏的宽度不大于200nm，所述台面结构的直径不大于2500nm，并且所述第一类型半导体层的厚度不大于100nm。
20.根据权利要求6所述的微型led，其中，所述第一类型半导体层的材料选自gaas、gap、alinp、gan、ingan或algan中的一种或多种，并且所述第二类型半导体层的材料选自gaas、alinp、gainp、algaas、algainp、gan、ingan或algan中的一种或多种。
21.根据权利要求1所述的微型led，进一步包括集成电路(ic)背板，所述ic背板形成在所述第一类型半导体层下面；和连接结构，经由所述连接结构将所述ic背板与所述第一类型半导体层电连接。
22.根据权利要求21所述的微型led，其中，所述连接结构为连接支柱或金属键合层。
23.根据权利要求21所述的微型led，进一步包括底部触头，所述底部触头形成在所述第一类型半导体层的底表面上，所述连接结构的上表面与所述底部触头连接，并且所述连接结构的底表面与所述ic背板连接。
24.一种微型led阵列面板，其包括多个根据权利要求1至23中任一项所述的微型led。
25.一种用于制造微型led的方法，所述方法包括：
26.根据权利要求25所述的方法，其中，在图案化所述第一类型半导体层以形成所述台面结构、所述沟槽和所述围栏之后，所述方法进一步包括：
27.根据权利要求26所述的方法，其中，在将所述底部隔离层沉积在所述隔离层和所述底部触头上时，所述底部隔离层的材料选自sio2、sinx、al2o3、aln、hfo2、tio2或zro2中的一种或多种。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，在提供所述外延结构时，所述外延结构生长在衬底上。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，翻转所述外延结构并且将所述连接结构与所述ic背板键合进一步包括：
30.根据权利要求28所述的方法，其中，在翻转所述外延结构并且将所述连接结构与所述ic背板键合之后，所述方法进一步包括：
31.根据权利要求25所述的方法，其中，图案化所述第一类型半导体层以形成所述台面结构、所述沟槽和所述围栏进一步包括：
32.根据权利要求25所述的方法，其中，图案化所述第一类型半导体层以形成所述台面结构、所述沟槽和所述围栏进一步包括：
33.根据权利要求25所述的方法，其中，图案化所述第一类型半导体层以形成所述台面结构、所述沟槽和所述围栏进一步包括：
34.根据权利要求25所述的方法，其中，在所述台面结构上沉积所述底部触头进一步包括：
35.根据权利要求25所述的方法，其中，向所述围栏中执行离子注入工艺以形成离子注入围栏进一步包括：
36.根据权利要求35所述的方法，其中，在向所述围栏中执行所述离子注入工艺以形成所述离子注入围栏时，以0kev至500kev的能量进行注入。
37.根据权利要求35所述的方法，其中，在向所述围栏中执行所述离子注入工艺以形成所述离子注入围栏时，注入1e10至9e17的剂量。
38.根据权利要求35所述的方法，其中，在向所述围栏中执行所述离子注入工艺以形成所述离子注入围栏时，注入到所述离子注入围栏中的离子选自h、n、ar、kr、xe、as、o、c、p、b、si、s、cl或f中的一种或多种。
39.根据权利要求35所述的方法，其中，在向所述围栏中执行所述离子注入工艺以形成所述离子注入围栏时，所述离子注入围栏的宽度不大于所述台面结构的直径的50％。
40.根据权利要求35所述的方法，其中，在向所述围栏中执行所述离子注入工艺以形成所述离子注入围栏时，所述离子注入围栏的宽度不大于200nm，所述台面结构的直径不大于2500nm，并且所述第一类型半导体层的厚度不大于300nm。
41.根据权利要求25所述的方法，其中，在图案化所述第一类型半导体层以形成所述台面结构、所述沟槽和所述围栏时，所述沟槽的宽度不大于所述台面结构的直径的50％。
42.根据权利要求25所述的方法，其中，所述第一类型半导体层的导电类型为p型，并且所述第二类型半导体层的导电类型为n型，其中，所述第一类型半导体层的材料选自p-gaas、p-gap、p-alinp、p-gan、p-ingan或p-algan中的一种或多种，并且所述第二类型半导体层的材料选自n-gaas、n-alinp、n-gainp、n-algaas、n-algainp、n-gan、n-ingan或n-algan中的一种或多种。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述离子注入围栏包括光吸收材料。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述光吸收材料选自p-gaas、p-gap、p-alinp、p-gan、p-ingan或p-algan中的一种或多种。
45.一种微型led，包括：
46.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述离子注入围栏的底表面高于所述第二类型半导体层的底表面。
47.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述离子注入围栏的顶表面对齐于或高于或低于所述第二类型半导体层的顶表面。
48.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述离子注入围栏的底表面高于所述沟槽的底表面。
49.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述沟槽向下延伸穿过所述发光层。
50.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述沟槽向下延伸穿过所述发光层，并且进一步向下延伸到所述第一类型半导体层的内部中。
51.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述沟槽向下延伸穿过所述发光层，并且进一步向下延伸穿过所述第一类型半导体层。
52.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述台面结构包括一个或多个阶梯结构。
53.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述沟槽的宽度不大于所述台面结构的直径的50％。
54.根据权利要求53所述的微型led，其中，所述沟槽的宽度不大于200nm。
55.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述离子注入围栏包括光吸收材料，其中，所述光吸收材料选自gaas、gap、alinp、gan、ingan或algan中的一种或多种。
56.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述第二类型半导体层的厚度大于所述发光层的厚度。
57.根据权利要求45所述的微型led，进一步包括底部隔离层，所述底部隔离层形成在所述第一类型半导体层的底表面上和所述ic背板的顶表面上。
58.根据权利要求57所述的微型led，其中，所述底部隔离层的材料选自sio2、sinx、al2o3、aln、hfo2、tio2或zro2中的一种或多种。
59.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述离子注入围栏通过至少向所述第二类型半导体层中注入离子来形成。
60.根据权利要求59所述的微型led，其中，注入到所述第二离子注入围栏中的离子选自h、n、ar、kr、xe、as、o、c、p、b、si、s、cl或f中的一种或多种。
61.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述离子注入围栏的宽度不大于所述台面结构的直径的50％。
62.根据权利要求61所述的微型led，其中，所述离子注入围栏的宽度不大于200nm，所述台面结构的直径不大于2500nm，并且所述第一类型半导体层的厚度不大于300nm。
63.根据权利要求45所述的微型led，其中，所述第一类型半导体层的材料选自gaas、gap、alinp、gan、ingan或algan中的一种或多种，并且所述第二类型半导体层的材料选自gaas、alinp、gainp、algaas、algainp、gan、ingan或algan中的一种或多种。
64.根据权利要求45所述的微型led，进一步包括连接结构，经由所述连接结构将所述ic背板与所述第一类型半导体层电连接。
65.根据权利要求64所述的微型led，其中，所述连接结构为连接支柱或金属键合层。
66.根据权利要求64所述的微型led，进一步包括：底部触头，所述底部触头形成在所述第一类型半导体层的底表面上；并且所述连接结构的上表面与所述底部触头连接，并且所述连接结构的底表面与所述ic背板连接。
67.一种微型led阵列面板，其包括多个根据权利要求45至66中任一项所述的微型led。
68.一种用于制造微型led的方法，所述方法包括：
69.根据权利要求68所述的方法，其中，提供所述外延结构进一步包括：
70.根据权利要求69所述的方法，其中，将所述外延结构与所述ic背板键合进一步包括：
71.根据权利要求70所述的方法，其中，在提供所述外延结构时，所述外延结构生长在衬底上。
72.根据权利要求71所述的方法，其中，将所述外延结构与所述ic背板键合进一步包括：
73.根据权利要求68所述的方法，其中，图案化所述第二类型半导体层以形成所述台面结构、所述沟槽和所述围栏进一步包括：
74.根据权利要求68所述的方法，其中，图案化所述第二类型半导体层以形成所述台面结构、所述沟槽和所述围栏进一步包括：
75.根据权利要求68所述的方法，其中，图案化所述第二类型半导体层以形成所述台面结构、所述沟槽和所...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝元坤，方安乐，刘德帅，
申请(专利权)人：上海显耀显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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