CN104409585A - 一种垂直led结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种垂直LED结构及其制作方法，首先通过离子注入技术将外延层分割成若干绝缘分离的独立发光半导体层，以取代传统的先制作隔离槽再填充绝缘材料的复杂工艺，并在各独立发光半导体层上形成独立接触层，接着在各独立接触层上形成网状结构的DBR反射层以取代银镜面反射层，再在各网状结构的DBR反射层上形成独立金属功能层。本发明通过在独立接触层上设置网状结构的DBR反射层以取代银镜面反射层，在网状结构的DBR反射层上设有价格便宜的独立金属功能层，在解决亮度提升问题和散热问题的同时，降低了LED的生产成本，适于商业化大规模生产。
Description
技术领域
本发明属于半导体光电芯片制造领域，尤其涉及一种垂直LED结构及其制作方法。
背景技术
自从20世纪90年代初商业化以来，经过二十几年的发展，GaN基LED已被广泛应用于户内外显示屏、投影显示用照明光源、背光源、景观亮化照明、广告、交通指示等领域，并被誉为二十一世纪最有竞争力的新一代固体光源。然而对于半导体发光器件LED来说，要代替传统光源，进入高端照明领域，必须同时解决三个问题：一是要解决发光亮度提升问题，二是要解决散热问题，三是要解决生产成本的降低问题。
近年来，在政府各种政策的激励和推动下，各种为提高LED发光亮度的技术应运而生，例如图形化衬底技术、高压芯片、垂直结构、DBR技术等。
其中图形化衬底技术最具成效，在2010年到2012年间，前后出现的锥状结构的干法图形化衬底和金字塔形状的湿法图形化衬底完全取代了表面平坦的蓝宝石衬底成为LED芯片的主流衬底，使LED的晶体结构和发光亮度都得到了革命性的提高。但是图形化的衬底代替表面平坦的蓝宝石衬底成为LED芯片的主流衬底无疑增加了LED的生产成本，虽然所增加的成本随着图形化衬底制作技术水平的提高会慢慢降低，但却无法完全消除。
随着半导体集成技术的高速发展，一种称为高压芯片的垂直LED结构应运而生，此种结构的LED一般是在外延层形成后，通过光刻刻蚀工艺形成隔离槽，再在隔离槽内填充绝缘材料，最后在各绝缘分离的外延层上制作电极并形成串联结构；虽然这种结构可以提高LED的发光亮度，但形成隔离槽、填充绝缘材料的工艺过程却大大增加了芯片的制造成本，不仅如此，在一定程度上还降低了LED芯片的可靠性，例如由于现有刻蚀均匀性达不到要求而导致的深槽刻蚀不干净，会最终导致漏电，降低LED芯片的抗击穿能力。
无论是上述的图形化衬底技术还是高压芯片都没有很好地解决LED芯片的散热问题。倒装芯片技术是将正装芯片倒装焊接于一导电导热性能良好的基板上，使得发热比较集中的发光外延层更接近于散热热尘，使大部分热量通过基板导出，而不是从散热不良的蓝宝石衬底导出，这在一定程度上缓解了LED芯片的散热问题，但倒装焊接技术无疑再次增加了LED芯片的生产成本。
垂直结构的LED芯片不需要刻蚀N区材料，这在一定程度上降低了LED的一部分生产成本，且与其它结构的LED芯片的电流流动方式不同，它更适于大电流的注入，进一步提高LED芯片的发光亮度，同时垂直结构的LED芯片也更好地解决了LED芯片的散热问题。然而，和高压芯片一样，垂直结构的LED也需要形成隔离槽，且现有的倒装垂直LED结构大多采用自然界反射率最高的贵重金属银作为镜面反射层，这又大大提高了LED的生产成本，不仅如此，银是一种非常易氧化、硫化和迁移的金属，所以为了抑制银的氧化、硫化和迁移问题必须用其他材料和工艺制作钝化层、阻挡层、保护层等，所以这再一次提高了LED芯片的生产成本。
发明内容
本发明针对上述问题提供一种垂直LED结构及其制作方法，所述垂直LED结构的制作方法无需形成隔离槽，也无需银做镜面反射层、更省去了钝化层、阻挡层、保护层等繁琐的工艺步骤，降低了生产成本。
为实现上述目的，本发明提供一种垂直LED结构制作方法，包括：
提供一衬底；
在所述衬底上形成发光半导体层，并通过离子注入工艺在发光半导体层的预定位置形成若干高阻态离子注入层，所述若干高阻态离子注入层将所述发光半导体层分割成若干绝缘分离的独立发光半导体层，各独立发光半导体层均包括依次层叠的N型半导体层、有源层和P型半导体层；
在各独立发光半导体层的P型半导体层上形成一独立接触层，相邻的独立接触层之间具有暴露所述高阻态离子注入层的空隙；
在各独立接触层上形成一网状结构的DBR反射层；
在各网状结构的DBR反射层以及网状结构的DBR反射层暴露出来的独立接触层上形成一独立金属功能层，相邻的独立金属功能层之间具有暴露所述高阻态离子注入层的空隙；
提供一基板，所述基板包括若干导电基板、用以绝缘隔离及固定所述若干导电基板的隔离固定板以及形成于每个导电基板上的第一焊盘；
将形成有所述独立金属功能层的衬底与所述基板组合在一起，所述隔离固定板插入到相邻的独立金属功能层之间的空隙中；
剥离掉所述衬底；
在各独立发光半导体层的N型半导体层上形成一第二焊盘；
沿所述高阻态离子注入层和隔离固定板进行切割，形成若干垂直LED结构。
可选的，在所述的垂直LED结构制作方法中，通过MOCVD工艺或分子束外延技术在所述衬底上形成发光半导体层之后，在所述发光半导体层上形成掩膜层，并以所述掩膜层做遮挡进行离子注入以在所述发光半导体层的预定位置形成若干高阻态离子注入层。
可选的，在所述的垂直LED结构制作方法中，通过MOCVD工艺或分子束外延技术在所述衬底上形成发光半导体层的过程中，同时通过离子注入技术在所述发光半导体层的预定位置形成若干高阻态离子注入层。
可选的，在所述的垂直LED结构制作方法中，在所述发光半导体层中注入氧离子形成所述若干高阻态离子注入层。
可选的，在所述的垂直LED结构制作方法中，所述接触层的材料为ITO。
可选的，在所述的垂直LED结构制作方法中，在各独立接触层上形成一网状结构的DBR反射层的步骤包括：在所有独立接触层上形成DBR膜，所述DBR膜系由SiO、SiO2、TiO2或者Ti3O5中的至少两种材料层叠形成，每种材料按照λ/4n厚度交替生长形成，所述DBR膜系的生长周期为3～20个；以及对所述DBR膜开通孔，形成网状结构的DBR反射层。
可选的，在所述的垂直LED结构制作方法中，所述独立金属功能层包括金属接触层、金属阻障层和金属电极层，所述金属接触层的材料为铬或镍，所述金属阻障层的材料为钛或镍，所述金属电极层的材料为铝。
可选的，在所述的垂直LED结构制作方法中，在各独立发光半导体层的N型半导体层上形成第二焊盘之前，减薄所述N型半导体层。
可选的，在所述的垂直LED结构制作方法中，通过倒装焊接或键合的方式将形成有所述独立金属功能层的衬底与所述基板组合在一起。
根据本发明的另一面，还提供一种垂直LED结构，包括：
独立发光半导体层，所述独立发光半导体层包括依次层叠的N型半导体层、有源层和P型半导体层；
形成于独立发光半导体层侧壁的高阻态离子注入层；
形成于所述P型半导体层上的独立接触层；
形成于所述独立接触层上的网状结构的DBR反射层；
形成于所述网状结构的DBR反射层及网状结构的DBR反射层暴露出来的独立接触层上的独立金属功能层；
与所述独立金属功能层组合在一起的基板，所述基板包括导电基板、形成于所述导电基板侧壁的隔离固定板以及形成于导电基板上的第一焊盘；以及
形成于所述N型半导体层上的第二焊盘。
可选的，在所述的垂直LED结构中，所述独立接触层的材料为ITO。
可选的，在所述的垂直LED结构中，所述独立金属功能层包括金属接触层、金属阻障层和金属电极层，所述金属接触层的材料为铬或镍，所述金属阻障层的材料为钛或镍，所述金属电极层的材料为铝。
与现有技术相比，本发明所提供的垂直LED结构的制作方法首先通过离子注入技术将外延层分割成若干绝缘分离的独立发光半导体层，以取代垂直结构的LED先制作隔离槽再填充绝缘材料的复杂工艺，并在各独立发光半导体层上形成独立接触层，接着在各独立接触层上形成网状结构的DBR反射层以取代银镜面反射层，再在各网状结构的DBR反射层上形成独立金属功能层，最后通过常规工艺完成垂直LED结构芯片的制作。本发明通过在独立接触层上设置网状结构的DBR反射层以取代银镜面反射层，在网状结构的DBR反射层上设有价格便宜的独立金属功能层，在解决亮度提升问题和散热问题的同时，降低了LED的生产成本，适于商业化大规模生产。
附图说明
参照附图，根据下面的详细描述可以更加清楚地理解本发明。为了清楚起见，图中各层的相对厚度以及特定区的相对尺寸并没有按比例绘制。在附图中：
图1-14是本发明一实施例的垂直LED结构制作过程中的结构示意图；
图15是本发明一实施例的垂直LED结构制作方法的流程示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。
如图15所示，本发明的垂直LED结构制作方法，包括如下步骤：
S1:提供一衬底；
S2:在所述衬底上形成发光半导体层，并通过离子注入工艺在发光半导体层的预定位置形成若干高阻态离子注入层，所述若干高阻态离子注入层将所述发光半导体层分割成若干绝缘分离的独立发光半导体层，各独立发光半导体层均包括依次层叠的N型半导体层、有源层和P型半导体层；
S3:在各独立发光半导体层的P型半导体层上形成一独立接触层，相邻的独立接触层之间具有空隙，所述空隙暴露所述高阻态离子注入层；
S4：在各独立接触层上形成一网状结构的DBR反射层；
S5：在各网状结构的DBR反射层以及网状结构的DBR反射层暴露出来的独立接触层上形成一独立金属功能层；
S6：提供一基板，所述基板包括若干导电基板、用以绝缘隔离及固定所述若干导电基板的隔离固定板以及形成于每个导电基板上的第一焊盘；
S7：将形成有所述独立金属功能层的衬底与所述基板组合在一起，所述隔离固定板插入到独立金属功能层之间的空隙中；
S8：剥离掉所述衬底；
S9：在各独立发光半导体层的N型半导体层上形成一第二焊盘；
S10：沿所述高阻态离子注入层和隔离固定板进行切割，形成若干独立的垂直LED结构。
下面结合图1-14更详细地说明本发明所提供的垂直LED结构制作方法。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，执行步骤S1，提供一衬底1，所述衬底1优选为蓝宝石衬底，更优选的，所述衬底1为图形化的蓝宝石衬底。
如图2所示，执行步骤S2，在所述衬底1上形成若干绝缘分离的独立发光半导体层2，所述若干绝缘分离的独立发光半导体层2中的每一个独立发光半导体层都至少包括N型半导体层21、有源层22和P型半导体层23。
在步骤S2中，可结合MOCVD工艺或分子束外延技术和离子注入技术在所述衬底1上形成若干绝缘分离的独立发光半导体层2。具体的，首先通过MOCVD工艺或分子束外延技术在所述衬底1上形成外延层(或称发光半导体层)，所述外延层至少包括依次层叠的N型半导体层、有源层和P型半导体层；然后，通过离子注入技术将所述外延层分割成若干绝缘分离的独立发光半导体层2。在此，通过MOCVD工艺或分子束外延技术在所述衬底1上形成外延层之后，在所述外延层上形成掩膜层，并以所述掩膜层做遮挡进行离子注入，从而在所述外延层的预定位置形成若干高阻态离子注入层20。或者，通过MOCVD工艺或分子束外延技术形成所述外延层的过程中，同时通过离子注入技术在所述外延层的预定位置形成若干高阻态离子注入层20，所述高阻态离子注入层20将所述外延层分割成若干绝缘分离的独立发光半导体层(即形成了独立发光半导体层阵列)。本实施例中，在外延层中注入氧离子形成高阻态离子注入层20。可以理解的是，在本发明其他实施例中还可注入其他离子，只要实现形成高阻态离子注入层的目的进而将外延层分割成若干绝缘分离的独立发光半导体层即可。
如图3和图4所示，执行步骤S3，在所述若干绝缘分离的独立发光半导体层2上形成若干独立接触层30，即，在各独立发光半导体层2上形成一独立接触层30，相邻的独立接触层30之间具有暴露高阻态离子注入层20的空隙。
具体的，在步骤S3中，如图3所示，可通过蒸发、溅射或喷涂工艺在所述若干绝缘分离的独立发光半导体层2上形成接触层3，所述接触层3的材料例如为ITO；然后，如图4所示，通过光刻、刻蚀工艺将接触层3分割成若干独立接触层30，即分别在各独立发光半导体层2上形成一独立接触层30，相邻的独立接触层30之间具有空隙，所述空隙对应位于所述高阻态离子注入层20的上方以暴露高阻态离子注入层20。
如图5和6所示，执行步骤S4，在各独立接触层30上形成一网状结构的DBR反射层40。
具体的，在步骤S4中，如图5所示，通过蒸发、溅射或喷涂工艺在所有独立接触层30上形成DBR膜4，所述DBR膜4由SiO、SiO2、TiO2、Ti3O5等氧化物材料中的至少两种层叠形成，每种材料按照λ/4n厚度交替生长所形成，生长周期为3-20个；然后，如图6所示，通过光刻、刻蚀工艺对所述DBR膜4开通孔，形成网状结构的DBR反射层(DBR反射层阵列)40。
如图7所示，执行步骤S5，在各网状结构的DBR反射层40上形成一独立金属功能层50。
具体的，在步骤S5中，可通过蒸发、溅射或喷涂工艺在所有网状结构的DBR反射层40上形成金属功能层，再通过光刻、刻蚀工艺将所述金属功能层分割成若干独立金属功能层，即分别在各独立发光半导体层2上形成一独立金属功能层50，所述独立金属功能层50覆盖网状结构的DBR反射层40以及由网状结构的DBR反射层40的通孔暴露出来的独立接触层30，相邻的独立金属功能层50之间具有空隙，所述空隙暴露高阻态离子注入层20。其中，所述独立金属功能层50包括金属接触层、金属阻障层和金属电极层，所述金属接触层的材料例如为铬或镍，所述金属阻障层的材料例如为钛或镍，所述金属电极层的材料例如为铝。本发明采用ITO作为接触层，并在ITO接触层上设置网状结构的DBR反射层以取代银镜面反射层，在网状结构的DBR反射层上设有价格便宜的独立金属功能层，避免了贵重金属银做镜面反射层的使用，与银相比，DBR更稳定，所以用网状结构的DBR代替银也省去了钝化层、阻挡层、保护层等繁琐的工艺步骤，而这些工艺步骤正是芯片制造端的技术瓶颈，在解决亮度提升问题和散热问题的同时，降低了LED的生产成本。
如图8所示，执行步骤S6，提供一基板6。优选实施例中，所述基板6包括若干导电基板61、形成于所述若干导电基板61之间用以绝缘隔离所述若干导电基板61的隔离固定板62、以及形成于若干导电基板61上的第一焊盘63，每个导电基板61上形成有一个第一焊盘63。可通过粘合的方式将导电基板61和隔离固定板62固定在一起。
如图9所示，执行步骤S7，将上述形成独立金属功能层50之后的衬底结构作为一个有机的整体与基板6组合在一起。本实施例中，将独立金属功能层50对准导电基板61，隔离固定板62插入到独立金属功能层50之间的空隙中，通过常规的倒装焊接或键合的方式将衬底与基板6固定。
本实施例中，在将形成独立金属功能层50之后的衬底结构作为一个有机的整体7倒装焊接或键合于基板6上之前，还包括在独立金属功能层50和/或导电基板61上形成粘合层(图中未示出)以固定二者，所述粘合层的材料优选为金。
如图10所示，执行步骤S8，剥离掉所述衬底1。
如图12所示，执行步骤S9，在各独立发光半导体层上形成一第二焊盘24，即，在独立发光半导体层阵列上形成第二焊盘阵列。
优选实施例中，如图11所示，在所述独立发光半导体层阵列2上形成第二焊盘阵列之前还包括减薄所述N型半导体层21。
最后，执行步骤S10，沿所述高阻态离子注入层20和隔离固定板62(如图13中虚线所示)进行切割，即可形成如图14所示的独立的垂直LED结构(LED管芯)9。
结合图1至图14，本发明还提供一种垂直LED结构，利用如上所述的方法形成，所述垂直LED结构包括：
独立发光半导体层，所述独立发光半导体层包括依次层叠的N型半导体层21、有源层22和P型半导体层23；
形成于独立发光半导体层侧壁的高阻态离子注入层20；
形成于所述P型半导体层23上的独立接触层30；
形成于所述独立接触层30上的网状结构的DBR反射层40；
形成于所述网状结构的DBR反射层40及网状结构的DBR反射层40暴露出来的独立接触层30上的独立金属功能层50；
与所述独立金属功能层50组合在一起的基板6，所述基板6包括导电基板61、形成于所述导电基板61侧壁的隔离固定板62以及形成于导电基板61上的第一焊盘63；以及
形成于所述N型半导体层上的第二焊盘24。
如上所述，P型半导体层23上依次设有独立接触层30、网状结构的DBR反射层40、独立金属功能层50和导电基板61，在导电基板61上设有第一焊盘63，在有源层22、N型半导体层21和P型半导体层23的侧壁边界处设置有呈高阻绝缘状态的高阻态离子注入层20，在独立接触层30、独立金属功能层50和导电基板61的侧边边界处设有隔离固定板62用于保护其侧壁。所述N型半导体层21用于提供电子，所述P型半导体层23用于提供空穴，所述电子和所述空穴在所述有源层22复合发光，所述有源层22、N型半导体层21和P型半导体层23共同组成独立发光半导体层2。
其中，第二焊盘24的材料例如为铬、钛、铝、镍、金中的至少三种组合；第一焊盘63的材料例如为铬、钛、铝、镍、金中的至少三种组合。所述独立接触层30的材料例如为ITO。所述网状结构的DBR反射层40的材料例如为SiO、SiO2、TiO2、Ti3O5等氧化物材料中的至少两种，按照λ/4n厚度交替生长所形成，生长周期为3-20个。所述独立金属功能层50包括金属接触层、金属阻障层和金属电极层，所述金属接触层的材料例如为铬或镍，所述金属阻障层的材料例如为钛或镍，所述金属电极层的材料例如为铝。
综上所述，本发明一种LED结构及其制作方法的有益效果是：首先，本发明所提供的LED结构及其制作方法无需通过光刻刻蚀工艺进行隔离槽的制作，更无须再用绝缘材料填充隔离槽；其次，本发明所提供的LED结构及其制作方法采用网状结构的DBR做反射层，避免了贵重金属银做镜面反射层的使用，与银相比，DBR更稳定，所以用网状结构的DBR代替银也省去了钝化层、阻挡层、保护层等繁琐的工艺步骤；而这些工艺步骤正是芯片制造端的技术瓶颈，所以本发明提供的LED结构及其制作方法在解决了芯片制造端的技术难题的同时大大降低了LED的生产成本。
Claims (12)
1.一种垂直LED结构制作方法，包括：
提供一衬底；
在所述衬底上形成发光半导体层，并通过离子注入工艺在发光半导体层的预定位置形成若干高阻态离子注入层，所述若干高阻态离子注入层将所述发光半导体层分割成若干绝缘分离的独立发光半导体层，各独立发光半导体层均包括依次层叠的N型半导体层、有源层和P型半导体层；
在各独立发光半导体层的P型半导体层上形成一独立接触层，相邻的独立接触层之间具有暴露所述高阻态离子注入层的空隙；
在各独立接触层上形成一网状结构的DBR反射层；
在各网状结构的DBR反射层以及网状结构的DBR反射层暴露出来的独立接触层上形成一独立金属功能层，相邻的独立金属功能层之间具有暴露所述高阻态离子注入层的空隙；
提供一基板，所述基板包括若干导电基板、用以绝缘隔离及固定所述若干导电基板的隔离固定板以及形成于每个导电基板上的第一焊盘；
将形成有所述独立金属功能层的衬底与所述基板组合在一起，所述隔离固定板插入到相邻的独立金属功能层之间的空隙中；
剥离掉所述衬底；
在各独立发光半导体层的N型半导体层上形成一第二焊盘；
沿所述高阻态离子注入层和隔离固定板进行切割，形成若干垂直LED结构。
2.如权利要求1所述的垂直LED结构制作方法，其特征在于，通过MOCVD工艺或分子束外延技术在所述衬底上形成发光半导体层之后，在所述发光半导体层上形成掩膜层，并以所述掩膜层做遮挡进行离子注入以在所述发光半导体层的预定位置形成若干高阻态离子注入层。
3.如权利要求1所述的垂直LED结构制作方法，其特征在于，通过MOCVD工艺或分子束外延技术在所述衬底上形成发光半导体层的过程中，同时通过离子注入技术在所述发光半导体层的预定位置形成若干高阻态离子注入层。
4.如权利要求2或3所述的垂直LED结构制作方法，其特征在于，在所述发光半导体层中注入氧离子形成所述若干高阻态离子注入层。
5.如权利要求1所述的垂直LED结构制作方法，其特征在于，所述接触层的材料为ITO。
6.如权利要求1所述的垂直LED结构制作方法，其特征在于，在各独立接触层上形成一网状结构的DBR反射层的步骤包括：
在所有独立接触层上形成DBR膜，所述DBR膜系由SiO、SiO2、TiO2或者Ti3O5中的至少两种材料层叠形成，每种材料按照λ/4n厚度交替生长形成，所述DBR膜系的生长周期为3～20个；以及
对所述DBR膜开通孔，形成网状结构的DBR反射层。
7.如权利要求1所述的垂直LED结构制作方法，其特征在于，所述独立金属功能层包括金属接触层、金属阻障层和金属电极层，所述金属接触层的材料为铬或镍，所述金属阻障层的材料为钛或镍，所述金属电极层的材料为铝。
8.如权利要求1所述的垂直LED结构制作方法，其特征在于，在各独立发光半导体层的N型半导体层上形成第二焊盘之前，减薄所述N型半导体层。
9.如权利要求1所述的垂直LED结构制作方法，其特征在于，通过倒装焊接或键合的方式将形成有所述独立金属功能层的衬底与所述基板组合在一起。
10.一种垂直LED结构，其特征在于，包括：
独立发光半导体层，所述独立发光半导体层包括依次层叠的N型半导体层、有源层和P型半导体层；
形成于独立发光半导体层侧壁的高阻态离子注入层；
形成于所述P型半导体层上的独立接触层；
形成于所述独立接触层上的网状结构的DBR反射层；
形成于所述网状结构的DBR反射层及网状结构的DBR反射层暴露出来的独立接触层上的独立金属功能层；
与所述独立金属功能层组合在一起的基板，所述基板包括导电基板、形成于所述导电基板侧壁的隔离固定板以及形成于导电基板上的第一焊盘；以及
形成于所述N型半导体层上的第二焊盘。
11.如权利要求10所述的垂直LED结构，其特征在于，所述独立接触层的材料为ITO。
12.如权利要求10所述的垂直LED结构，其特征在于，所述独立金属功能层包括金属接触层、金属阻障层和金属电极层，所述金属接触层的材料为铬或镍，所述金属阻障层的材料为钛或镍，所述金属电极层的材料为铝。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106981497A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-07-25 | 盐城东紫光电科技有限公司 | 一种高压倒装led芯片结构及其制造方法 |
| CN107068825A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-08-18 | 盐城东紫光电科技有限公司 | 一种高压倒装led芯片结构及其制造方法 |
| CN110010542A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-12 | 广东省半导体产业技术研究院 | 微型led器件、微型led阵列及制造方法 |
| CN110521010A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-11-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 发光二极管及其制作方法、显示装置 |
| JP2019220723A (ja) * | 2016-12-16 | 2019-12-26 | 日亜化学工業株式会社 | 発光素子の製造方法 |
| WO2020062363A1 (zh) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 半导体光电子器件的制作方法 |
| CN112786762A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-05-11 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN113328017A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-31 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种通孔式垂直结构led芯片及其制作方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060033113A1 (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-16 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Nitride semiconductor light emitting diode and method of manufacturing the same |
| CN102315353A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-01-11 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种倒装集成发光二极管及其制备方法 |
| CN104064640A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-09-24 | 映瑞光电科技(上海)有限公司 | 垂直型led结构及其制作方法 |
-
2014
- 2014-11-28 CN CN201410713540.4A patent/CN104409585B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060033113A1 (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-16 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Nitride semiconductor light emitting diode and method of manufacturing the same |
| CN102315353A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-01-11 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种倒装集成发光二极管及其制备方法 |
| CN104064640A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-09-24 | 映瑞光电科技(上海)有限公司 | 垂直型led结构及其制作方法 |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019220723A (ja) * | 2016-12-16 | 2019-12-26 | 日亜化学工業株式会社 | 発光素子の製造方法 |
| JP7144684B2 (ja) | 2016-12-16 | 2022-09-30 | 日亜化学工業株式会社 | 発光素子 |
| CN107068825A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-08-18 | 盐城东紫光电科技有限公司 | 一种高压倒装led芯片结构及其制造方法 |
| CN107068825B (zh) * | 2017-02-14 | 2019-11-22 | 盐城东紫光电科技有限公司 | 一种高压倒装led芯片结构及其制造方法 |
| CN106981497A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-07-25 | 盐城东紫光电科技有限公司 | 一种高压倒装led芯片结构及其制造方法 |
| WO2020062363A1 (zh) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 半导体光电子器件的制作方法 |
| CN110957399A (zh) * | 2018-09-26 | 2020-04-03 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 半导体光电子器件的制作方法 |
| CN110010542A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-12 | 广东省半导体产业技术研究院 | 微型led器件、微型led阵列及制造方法 |
| CN110521010A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-11-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 发光二极管及其制作方法、显示装置 |
| US11870011B2 (en) | 2019-06-25 | 2024-01-09 | Beijing Boe Technology Development Co., Ltd. | Light-emitting diode and method of manufacturing the same, and display device |
| CN112786762A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-05-11 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN112786762B (zh) * | 2021-01-04 | 2022-05-17 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN113328017A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-31 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种通孔式垂直结构led芯片及其制作方法 |
| CN113328017B (zh) * | 2021-05-24 | 2022-06-21 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种通孔式垂直结构led芯片及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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