CN112909136A - 发光二极管、显示面板、显示装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管、显示面板、显示装置及制备方法。该发光二极管包括:外延层,包括依次层叠设置的第一半导体层、发光层及第二半导体层,第二半导体层包括靠近发光层的镓极性面;通道,位于外延层内,通道贯穿第一半导体层和发光层,通道延伸至镓极性面;第一电极层,位于第一半导体层背向发光层的一侧且填充通道,与通道内的镓极性面形成欧姆接触,且与第一半导体层及发光层绝缘设置;第二电极层,包围外延层,通过欧姆接触层与第一半导体层形成欧姆接触。根据本发明实施例,能够避免在半导体上不易制作良好欧姆接触电极的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体及显示技术领域,具体涉及一种发光二极管、显示面板、显示装置及发光二极管的制备方法。
背景技术
发光二极管技术的发展日新月异,从最初的固态照明电源到现在的应用发光二极管的显示屏,发光二极管的自发光、小尺寸、高亮度、长寿命、低功耗与快响应都为发光二极管的更广泛应用提供坚实的基础。
目前,发光二极管的一个电极与半导体层的氮极性面形成欧姆接触,存在稳定性不佳的问题。
因此,亟需一种新的改进的发光二极管。
发明内容
为了解决现有技术中的至少一个技术问题,本发明提供一种发光二极管、显示面板、显示装置及发光二极管的制备方法,能够避免在半导体上不易制作良好欧姆接触电极的问题。
第一方面,本发明实施例提供一种发光二极管,其包括:
外延层,包括依次层叠设置的第一半导体层、发光层及第二半导体层,第二半导体层包括靠近发光层的镓极性面;
通道,位于外延层内,通道贯穿第一半导体层和发光层,通道延伸至镓极性面;
第一电极层,位于第一半导体层背向发光层的一侧且填充通道,与通道内的镓极性面形成欧姆接触,且与第一半导体层及发光层绝缘设置;
第二电极层,包围外延层,通过欧姆接触层与第一半导体层形成欧姆接触。
根据本发明实施例的一个方面,欧姆接触层包括:
第一导电膜层,位于第一半导体层背向发光层的一侧;
第一反射层,位于第一导电膜层背向第一半导体层的一侧;
其中,第二电极层位于第一导电膜层上。
第一导电膜层及第一反射层构成的欧姆接触层,一方面,能够使第二电极层与第一半导体层形成良好的欧姆接触,另一方面,能够保证尽量少的吸收发光层发出的光,保证发光二极管的发光效率。
根据本发明实施例的一个方面,发光二极管还包括:
第一保护层,位于欧姆接触层的外周侧且与欧姆接触层同层设置;
第二保护层,在第一保护层和第一反射层背向第一半导体层的一侧及通道的侧壁上连续地延伸,第一电极层通过第二保护层与第一半导体层及发光层绝缘。
第一保护层及第二保护层保护欧姆接触层免于氧化。另外,第二保护层能够使第一电极层与第一半导体层及发光层绝缘。
根据本发明实施例的一个方面,第一半导体层及发光层整体上为倒梯形结构,欧姆接触层包括:
第二导电膜层,位于第一半导体层背向发光层的一侧;
第二反射层,绝缘的包围第一半导体层及发光层的侧壁,且第二反射层靠近通道的区域与第二导电膜层接触;
其中,第二电极层位于第二反射层上远离所述通道的区域,第二电极层通过第二反射层及第二导电膜层与第一半导体层欧姆接触。
第二电极层通过第二反射层及第二导电膜层与第一半导体层形成良好的欧姆接触,第二反射层包围了发光层的外周,能够反射发光层出射的横向光,避免光串扰,且发光层的下方也设置有第二反射层,以反射发光层向下出射的光,保证发光二极管的发光效率。
根据本发明实施例的一个方面,发光二极管还包括:
第三保护层,位于第二反射层与第一半导体层及发光层之间,且第三保护层第二导电膜层的侧壁接触;
第四保护层,在第二反射层背向外延层的一侧及通道的侧壁上连续地延伸;其中,第一电极层通过第四保护层与第一半导体层及发光层绝缘;
平坦化层,位于第四保护层与第一电极层之间,平坦化层背向第四保护层的表面与靠近通道的第四保护层背向第一半导体层的表面位于同一平面上。
第三保护层使第二反射层与外延层之间绝缘,且保护外延层的侧壁及发光层免受导电污染。第四保护层一方面使第一电极层通过第四保护层与第一半导体层及发光层之间绝缘,另一方面,能够保护第一半导体层及发光层位于通道处的侧壁免受导电污染。平坦化层使通道之外的第一电极层位于平坦的表面上,降低键合时的难度。
第二方面,本发明实施例提供一种显示面板,其包括如第一方面的发光二极管。
第三发明,本发明实施例提供一种显示装置,其包括如第一方面的显示面板。
第四方面,本发明实施例提供一种发光二极管的制备方法,包括:
依次层叠铺设第二半导体层、发光层及第一半导体层,以形成外延层;其中,第二半导体层包括靠近发光层的镓极性面;
在第一半导体层背向发光层的一侧对外延层进行蚀刻,蚀刻贯穿第一半导体层和发光层,得到通道,通道的底部为第二半导体层的镓极性面;
在第一半导体层背向发光层一侧及通道内形成第一电极层,第一电极层与通道内露出的第二半导体层的镓极性面形成欧姆接触,且使第一电极层与第一半导体层及发光层绝缘;
在外延层的外周侧形成第二电极层,并使第二电极层通过欧姆接触层与第一半导体层欧姆接触。
根据本发明实施例提供的发光二极管,外延层上设置有通道,通道贯穿第一半导体层和发光层,并且通道的底部为第二半导体层的镓极性面;第一电极层位于第一半导体层背向发光层的一侧且填充通道,与通道内的第二半导体层的镓极性面形成欧姆接触;第二电极层包围外延层,且通过欧姆接触层与第一半导体层形成欧姆接触。一方面,第一电极层与第二半导体层的镓极性面形成欧姆接触,避免与第二半导体的氮极性面欧姆接触,从而避免不易制作良好欧姆接触电极的问题,且规避了氮极性面上欧姆接触的稳定性不佳的问题;另一方面,第二电极层包围外延层,能够一定程度上避免光串扰。
附图说明
通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显,其中,相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征,附图并未按照实际的比例绘制。
图1示出根据本发明一种实施例提供的发光二极管的截面结构示意图;
图2示出根据本发明另一种实施例提供的发光二极管的截面结构示意图;
图3示出根据本发明一种实施例提供的发光二极管的制备方法的流程示意图;
图4a至图4o示出根据本发明一种实施例提供的发光二极管的制备方法中形成发光二极管包括的各个部件的步骤的截面结构示意图;
图5a至图5m示出根据本发明另一种实施例提供的发光二极管的制备方法中形成发光二极管包括的各个部件的步骤的截面结构示意图。
附图标记说明:
100-发光二极管;
101-生长衬底;1011-发光模块;102-缓冲层;
110-外延层;111-第一半导体层;112-发光层;113-第二半导体层;通道-114;
120-欧姆接触层;121-第一导电膜层;122-第一反射层;123-第二导电膜层;124-第二反射层;
131-第一保护层;132-第二保护层;133-第三保护层;134-第四保护层;
150-平坦化层;160-第一电极层;170-第二电极层;180-第一键合层;
200-载体基板;210-第二键合层;211-凸起。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例,为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施例,对本发明进行进一步详细描述。应理解,此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明,并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说,本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
应当理解,在描述部件的结构时,当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时,可以指直接位于另一层、另一个区域上面,或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且,如果将部件翻转,该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
现有的发光二极管存在稳定性不佳的问题,发明人经过研究发现,在制备垂直结构的发光二极管时,在衬底上先生长N型氮化镓层,形成的N型氮化镓层的氮原子位于下层,镓原子位于上层,以致于N型氮化镓层靠近衬底的一面为氮极性面,远离衬底的一面为镓极性面;之后形成阴极时需去除衬底,暴露出N型氮化镓层的氮极性面。一般情况下,发光二极管的顶电极作为阴极,在N型氮化镓层的氮极性面上形成阴极,若使用透明导电电极作为阴极,此阴极与氮极性面较难形成欧姆接触,导致阴极与N型氮化镓层难做欧姆接触,进而造成阴极与N型氮化镓层的接触电阻增大,使得发光二极管工作时产生的热量增加;若使用金属电极作为阴极,则存在制备时退火温度高、遮光等问题。
为了解决现有技术中的至少一个技术问题,本发明实施例提供一种发光二极管、显示面板、显示装置及发光二极管的制备方法,以下将结合附图对发光二极管的各实施例进行说明。
图1和图2示出了本发明两个实施例的发光二极管的截面结构示意图。如图1和图2所示,本发明实施例提供的发光二极管100包括外延层110、通道114、第一电极层160及第二电极层170。
外延层110包括由下至上依次层叠设置的第一半导体层111、发光层112及第二半导体层113。示例性的,第一半导体层111可以为P型半导体层,例如,P型掺杂的氮化镓GaN层;第二半导体层可以为N型半导体层,例如N型掺杂的GaN层;发光层112可以为多种单量子阱层(SQW)或者多量子阱层(MQW)。第二半导体层113包括靠近发光层112的镓极性面。
通道114位于外延层110内,通道114贯穿第一半导体层111和发光层112,通道114的底部为第二半导体层113的镓极性面。通道114在第二半导体113的上的正投影的形状可以为圆形、椭圆形、正方形、长方形等。通道114可以位于外延层110的中心区域或者中心区域之外的其他区域。优选的,通道114在第二半导体113的上的正投影的形状为圆形,通道114位于外延层110的中心区域,以保证发光二极管的电流流动的均匀性,进而保证发光二极管的发光稳定性。进一步的,通道114的侧壁可以为图1或图2所示的垂直于第二半导体113的下表面,也可以根据实际工艺条件,设置为通道114的侧壁与第二半导体113的下表面构成锐角或钝角,本发明对此不作限定。
第一电极层160位于第一半导体层111背向发光层112的一侧且填充通道114,与通道114内的第二半导体层113的镓极性面形成欧姆接触,且与第一半导体层111及发光层112绝缘设置。第二电极层170包围外延层110,第二电极层170通过欧姆接触层120与第一半导体层111形成欧姆接触。示例性的,第二电极层170可以部分包围外延层110。如图1或图2所示,第一电极层160整体上呈倒“T”字形结构,第二电极层170为环形,环形的高度可以小于等于外延层110的厚度,发光二极管100整体上可以是中心对称结构。
示例性的,第一电极层160可以是金属叠层,例如Cr/Al/Ti/Au金属叠层,在制备金属叠层时可以是一层一层的对金属进行沉积,进而得到第一电极层160。由于金属材料要填充通道114,得到的第一电极层160背向第二半导体层113的一面可以是非平坦面,例如,在对应通道114的位置存在凹陷。第二电极层170的材料可以包括Cr、Ti、Pt、Au等。
第一电极层160可以为发光二极管100的阴极,第二电极层170可以为发光二极管100的阳极。本发明实施例提供的发光二极管100为类垂直结构的发光二极管,与传统的垂直结构的发光二极管不同的是,一方面,阴极并非位于N型半导体层的氮极性面上,而是位于N型半导体层的下方,通过设置通道露出N型半导体层的镓极性面,使阴极与N型半导体层的镓极性面形成欧姆接触;另一方面,阳极并非位于P型半导体层的下方,而是设置在外延层的外围。
根据本发明实施例提供的发光二极管100,外延层110上设置有通道114,通道114贯穿第一半导体层111和发光层112,并且通道114的底部延伸至第二半导体层113的镓极性面;第一电极层160位于第一半导体层111背向发光层112的一侧且填充通道114,与通道114内的第二半导体层113的镓极性面形成欧姆接触;第二电极层170包围外延层110,且通过欧姆接触层120与第一半导体层111形成欧姆接触。一方面,第一电极层160与第二半导体层113的镓极性面形成欧姆接触,避免与第二半导体113的氮极性面欧姆接触,从而避免不易制作良好欧姆接触电极的问题,且规避了氮极性面上欧姆接触的稳定性不佳的问题;另一方面,第二电极层170包围外延层110,能够一定程度上避免光串扰。
在一些实施例中,请参阅图1,欧姆接触层120包括第一导电膜层121及第一反射层122。第一导电膜层121位于第一半导体层111背向发光层112的一侧。如图1所示,第一导电膜层121环绕通道114分布,且第一导电膜层121远离通道的区域未被第一半导体层111覆盖,形成露出区域。第一反射层122位于第一导电膜层121背向第一半导体层111的一侧。其中,第二电极层170位于第一导电膜层121的露出区域上。
示例性的,第一导电膜层121可以由氧化铟锡、氧化铟锌等形成,第一反射层122为具有反射特性的金属叠层,例如Ni/Ag/Ti/Pt、Cr/Al/Ti/Pt等金属叠层。第一导电膜层121及第一反射层122构成的欧姆接触层120,一方面,能够使第二电极层170与第一半导体层111形成良好的欧姆接触,另一方面,能够保证尽量少的吸收发光层112发出的光,保证发光二极管的发光效率。
在一些实施例中,请继续参阅图1,发光二极管100还包括第一保护层131及第二保护层132。第一保护层131位于欧姆接触层120的外周侧且与欧姆接触层120同层设置。第二保护层132位于外延层110与第一电极层160之间,且在第一保护层131和第一反射层122背向第一半导体层111的一侧及通道114的侧壁上连续地延伸,第一电极层160通过第二保护层132与第一半导体层111及发光层112绝缘。
示例性的,第一保护层131及第二保护层132为绝缘保护层,可以由二氧化硅、氮化硅等形成。第一保护层131及第二保护层132保护欧姆接触层120免于氧化,且保护制备过程中对外延层110的伤害,另外,第二保护层132能够使第一电极层160与第一半导体层111及发光层112绝缘。
在一些实施例中,请参阅图2,欧姆接触层120包括第二导电膜层123、第二反射层124。第二导电膜层123位于第一半导体层111背向发光层112的一侧。第二反射层124绝缘的包围第一半导体层111及发光层112的侧壁,且第二反射层124靠近通道114的区域与第二导电膜层123接触,远离通道114的区域未被第二半导体层113覆盖;其中,第二电极层170位于欧姆接触层120未被第二半导体层113覆盖且远离通道114的第二反射层124上,第二电极层170通过第二反射层124及第二导电膜层123与第一半导体层111欧姆接触。如图2所示,第二导电膜层123及第二反射层124均环绕通道114分布。
示例性的,第二导电膜层123可以由氧化铟锡、氧化铟锌等形成,第二反射层124可以是具有反射特性的金属层,例如Ag、Al等;第二反射层124也可以是具有反射特性的金属叠层,例如Ni/Ag/Ti/Pt、Cr/Al/Ti/Pt等金属叠层。
第二电极层170通过第二反射层124及第二导电膜层123与第一半导体层111形成良好的欧姆接触,第二反射层124包围了发光层112的外周,能够反射发光层112出射的横向光,避免光串扰,且发光层112的下方也设置有第二反射层124,以反射发光层112向下出射的光,保证发光二极管的发光效率。
在一些实施例中,请继续参阅图2,发光二极管进一步包括第三保护层133、第四保护层134及平坦化层150。第三保护层133位于第二反射层124与第一半导体层111及发光层112之间,且第三保护层133靠近通道114的区域与第二导电膜层123的侧壁接触。第四保护层134位于外延层110与第一电极层160之间,且在第二反射层124背向外延层110的一侧及通道114的侧壁上连续地延伸;其中,第一电极层160通过第四保护层134与第一半导体层111及发光层112绝缘。平坦化层150位于第四保护层134与第一电极层160之间,平坦化层150背向第四保护层134的表面与靠近通道114的第四保护层134背向第一半导体层111的表面位于同一平面上。
第三保护层133为绝缘保护层,可以由二氧化硅、氮化硅等形成。第三保护层133覆盖了第一半导体层111及发光层112的侧壁,使第二反射层124与外延层110之间绝缘,且保护外延层的侧壁及发光层112免受导电污染。
示例性的,第四保护层134为绝缘保护层,可以由二氧化硅、氮化硅等形成。第四保护层134一方面使第一电极层160通过第四保护层134与第一半导体层111及发光层112之间绝缘,另一方面,能够保护第一半导体层111及发光层112位于通道处的侧壁免受导电污染。
平坦化层150为绝缘介质,可以由二氧化硅、氮化硅等形成。平坦化层150与第四保护层134可以为一体结构,使通道114之外的第一电极层160位于平坦的表面上,降低键合时的难度。
在一些实施例中,上述实施例中的发光二极管100可以是微发光二极管。
本实施例中,发光二极管100是微发光二极管,通常情况下,如图4o或图5m所示,会将微发光二极管临时键合在载体基板200上。进一步的,微发光二极管还可以包括第一键合层180,第一键合层180位于第一电极层160背向外延层110的一侧,第一键合层180由bonding金属形成,bonding金属可以是一些软焊料,如铟(In)或者锡(Sn)等。载体基板200的一侧设置有第二键合层210,第二键合层210也由bonding金属形成,bonding金属可以是一些软焊料,如铟(In)或者锡(Sn)等。示例性的,可对第二键合层210进行图案化处理,得到图案化的第二键合层210,例如,第二键合层210上包括多个凸起211,凸起211的分布结构可以如图4i所示的平行排布或图4j所示的错位排布。第一键合层180与第二键合层210键合后具备加热后可解键合的特性,两者具有浸润性,键合后不会形成合金,且图案化的第二键合层210降低了解键合难度,进而提高良率。
本发明实施例还提供一种显示面板,该显示面板可以包括上述任一实施方式的发光二极管。示例性的,上述任一实施方式的发光二极管为微发光二极管,显示面板包括驱动背板及多个上述任一实施方式的微发光二极管,可以根据需要,利用具有加热功能的巨量转移吸头将多个上述任一实施方式的微发光二极管转移到驱动背板上。由于该显示面板解决问题的原理与上述发光二极管100相似,因此该显示面板的实施可以参见上述发光二极管100的实施例,重复之处不再赘述。
本发明实施例还提供一种显示装置,该显示装置可以包括上述任一实施方式的显示面板。该显示装置可以应用于虚拟现实设备、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪、可穿戴手表、物联网节点等任何具有显示功能的产品或部件。
本发明实施例还提供一种发光二极管的制备方法。如图3所示,本发明实施例提供的发光二极管的制备方法包括如下步骤:
S10,依次层叠铺设第二半导体层、发光层及第一半导体层,以形成外延层;其中,第二半导体层包括靠近发光层的镓极性面;
S20,在第一半导体层背向发光层的一侧对外延层进行蚀刻,蚀刻贯穿第一半导体层和发光层,得到通道,通道的底部为第二半导体层的镓极性面;
S30,在第一半导体层背向发光层一侧及通道内形成第一电极层,第一电极层与通道内露出的第二半导体层的镓极性面形成欧姆接触,且使第一电极层与第一半导体层及发光层绝缘;
S40,在外延层的外周侧形成第二电极层,并使第二电极层通过欧姆接触层与第一半导体层欧姆接触。
在一些实施例中,S40包括:
在第一半导体层背向发光层的一侧形成图案化的第一导电膜层,并使第一导电膜层环绕通道分布;
在第一导电膜层背向第一半导体层的一侧形成第一反射层,第一导电膜层及第一反射层构成欧姆接触层;
蚀刻外延层的外周,露出部分第一导电膜层,在露出的第一导电膜层上形成第二电极层。
下面,以微发光二极管为例,通过图4a至图4o示出的形成微发光二极管包括的各个部件的步骤的截面结构示意图详细说明上述制备方法。图4a至图4o对应于图1所示的发光二极管的结构。
如图4a及图4b所示,提供一生长衬底101,生长衬底101的一侧生成有缓冲层102,在缓冲层102背向生长衬底101的一侧依次形成第二半导体层113、发光层112及第一半导体层111,构成外延层。示例性的,生长衬底101可以为蓝宝石衬底、硅衬底等。第二半导体层113为N型掺杂的GaN层,第一半导体层111为P型掺杂的GaN层,发光层112为多量子阱层。可以根据需求设置发光模块1011的尺寸,例如,通过匀胶光刻、等离子蚀刻等,蚀刻到生长衬底101,将外延层及缓冲层划分为若干个发光模块1011,图4b示出了两个发光模块1011的截面结构示意图。
以下,以一个发光模块1011为例进行说明,其他任意一个发光模块1011的处理流程可以与下述相同。
划分为若干个发光模块1011后,在发光模块1011的第一半导体层111背向发光层112的一侧沉积二氧化硅,并进行图形化处理,露出第一半导体层111的部分区域。例如,对沉积的二氧化硅的中心区域进行开孔处理,以露出第一半导体层111的中心区域,得到如图4c所示的第一保护层131。
在第一半导体层111背向发光层112的一侧沉积氧化铟锡或者氧化铟锌,并进行图形化处理,得到如图4d所示的第一导电膜层121。然后在第一导电膜层121背向第一半导体层111的一侧蒸镀金属或Ni/Ag/Ti/Pt或者Cr/Al/Ti/Pt具有反射特性的金属叠层,并进行金属剥离,实现图案化处理,得到如图4d所示的第一反射层122。第一导电膜层121及第一反射层122露出第一半导体层111的中心区域。
通过匀胶光刻、等离子蚀刻露出的第一半导体层111的中心区域,蚀刻贯穿第一半导体层111及发光层112,并蚀刻到部分第二半导体层113,以确保通道114内露出第二半导体层113的镓极性面,得到如图4e所示的通道114。
在通道114的侧壁、第一反射层122及第一保护层131背向第一半导体层111的一侧沉积二氧化硅,得到如图4f所示的第二保护层132。
在通道114内及第二保护层132背向第一半导体层111的一侧沉积电极材料,如Cr/Al/Ti/Au,然后蒸镀bonding金属材料,如铟(In)或者锡(Sn)等,得到如图4g所示的第一电极层160及第一键合层180。
提供如图4h所示的载体基板200,在载体基板200的一侧形成第二键合层210。示例性的,可对第二键合层210进行图案化处理,在第二键合层210上形成多个凸起211,凸起211的分布结构可以如图4i所示的平行排布或图4j所示的错位排布。图案化的第二键合层210能够降低解键合难度,进而提高良率。
如图4k所示,将第一键合层180与第二键合层210进行临时键合,键合后的第一键合层180与第二键合层210具备加热后可以解键和的特性,两者具有浸润性,不具备形成合金条件。
如图4l所示,可利用激光剥离,去除生长衬底101,使各个发光模块1011相互独立。如图4m所示,蚀刻掉缓冲层102,也可以根据实际需求,保留缓冲层102。
如图4n所示,利用匀胶光刻,然后等离子蚀刻,蚀刻掉外延层110的外周,露出第一导电膜层121。然后,如图4o所示,在露出的第一导电膜层121上形成第二电极层170。形成的第二电极层170包围外延层110,能够在一定程度上避免光串扰。
在另一些实施例中,S40还包括:
蚀刻第一半导体层及发光层的外周侧,使第一半导体层及发光层整体上为倒梯形结构;
在第一半导体层背向发光层的一侧形成图案化的第二导电膜层,第二导电膜层环绕通道分布;
在第一半导体层及发光层的外周侧形成第二反射层,第二反射层与第一半导体层及发光层绝缘,且第二反射层靠近通道的区域与第二导电膜层接触;
在第二反射层上远离通道的区域形成第二电极。
下面,以微发光二极管为例,通过图5a至图5m示出的形成微发光二极管包括的各个部件的步骤的截面结构示意图详细说明上述制备方法。图5a至图5m对应于图2所示的发光二极管的结构,与图4a至图4o的重复之处,不再详细赘述。
对如图4b得到的发光模块1011进行蚀刻,例如,蚀刻第一半导体层111及发光层112的外周,以及第二半导体层113背向缓冲层102的边缘区域,得到如图5a所示的整体上呈现倒梯形结构的第一半导体层111及发光层112。
整面沉积二氧化硅,并进行图形化处理,得到图5b所示的第三保护层133,第三保护层133覆盖第一半导体层111及发光层112的侧壁、第二半导体层113背向缓冲层102一侧的边缘区域及第一半导体层111背向发光层112一侧的边缘区域,以保护外延层。
整面沉积氧化铟锡或者氧化铟锌,并进行图形化处理,得到如图5c所示的第二导电膜层123。然后,蒸镀或者溅镀具有反射特性的金属材料,并进行金属剥离或者蚀刻,得到如图5d所示的第二反射层124。第二导电膜层123及第二反射层124露出第一半导体层111的中心区域。
通过匀胶光刻、等离子蚀刻露出的第一半导体层111的中心区域,蚀刻贯穿第一半导体层111及发光层112,并蚀刻到部分第二半导体层113,以确保通道114内露出第二半导体层113的镓极性面,得到如图5e所示的通道114。
在通道114的侧壁、第二反射层124背向第一半导体层111的一侧沉积二氧化硅,得到如图5f所示的第四保护层134。
在第二反射层124背向第一半导体层111的一侧的边缘区域形成如图5g所示的平坦化层150,使平坦化层150背向外延层110的表面与靠近通道114的第四保护层134背向第一半导体层111的表面位于同一平面上。
图5h所示的第一电极层160及第一键合层180的形成步骤与图4g所示的第一电极层160及第一键合层180的形成步骤、图5i所示的第一键合层180与第二键合层210的键合步骤与图4k所示第一键合层180与第二键合层210的键合步骤、图5j至图5k所示的生长衬底101及缓冲层102的去除步骤与图4l至图4m所示的生长衬底101及缓冲层102的去除步骤,上述步骤均可以相同,在此不再赘述。
如图5l所示,利用匀胶光刻,然后等离子蚀刻,蚀刻掉第二半导体层113及第三保护层133的外周,露出第二发射层124。然后,如图5m所示,在露出的第二发射层124上形成第二电极层170。形成的第二电极层170包围外延层110,能够在一定程度上避免光串扰。
至此,根据本发明实施例提供的发光二极管的制备方法,通过在外延层110上设置通道114,使通道114贯穿第一半导体层111和发光层112,并且通道114的底部为第二半导体层113的镓极性面;将第一电极层160设置在第一半导体层111背向发光层112的一侧且填充通道114,与通道114内的第二半导体层113的镓极性面形成欧姆接触;将第二电极层170设置为包围外延层110,且通过欧姆接触层120与第一半导体层111形成欧姆接触。一方面,第一电极层160与第二半导体层113的镓极性面形成欧姆接触,避免与第二半导体层113的氮极性面欧姆接触,从而避免不易制作良好欧姆接触电极的问题,且规避了氮极性面上欧姆接触的稳定性不佳的问题;另一方面,第二电极层170包围外延层110,能够一定程度上避免光串扰。
依照本发明如上文所述的实施例,这些实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然,根据以上描述,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种发光二极管,其特征在于,包括:
外延层,包括依次层叠设置的第一半导体层、发光层及第二半导体层,所述第二半导体层包括靠近所述发光层的镓极性面;
通道,位于所述外延层内,所述通道贯穿所述第一半导体层和所述发光层,所述通道延伸至所述镓极性面;
第一电极层,位于所述第一半导体层背向所述发光层的一侧且填充所述通道,与所述通道内的所述镓极性面形成欧姆接触,且与所述第一半导体层及所述发光层绝缘设置;
第二电极层,包围所述外延层,通过欧姆接触层与所述第一半导体层形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述欧姆接触层包括:
第一导电膜层,位于所述第一半导体层背向所述发光层的一侧;
第一反射层,位于所述第一导电膜层背向所述第一半导体层的一侧;
其中,所述第二电极层位于所述第一导电膜层上。
3.根据权利要求2所述的发光二极管,其特征在于,所述发光二极管还包括:
第一保护层,位于所述欧姆接触层的外周侧且与所述欧姆接触层同层设置;
第二保护层,在所述第一保护层和所述第一反射层背向所述第一半导体层的一侧及所述通道的侧壁上连续地延伸,所述第一电极层通过所述第二保护层与所述第一半导体层及所述发光层绝缘。
4.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述第一半导体层及所述发光层整体上为倒梯形结构,所述欧姆接触层包括:
第二导电膜层,位于所述第一半导体层背向所述发光层的一侧;第二反射层,绝缘的包围所述第一半导体层及所述发光层的侧壁,且所述第二反射层靠近所述通道的区域与所述第二导电膜层接触;
其中,所述第二电极层位于所述第二反射层上远离所述通道的区域,所述第二电极层通过所述第二反射层及所述第二导电膜层与所述第一半导体层欧姆接触。
5.根据权利要求4所述的发光二极管,其特征在于,所述发光二极管还包括:
第三保护层,位于所述第二反射层与所述第一半导体层及所述发光层之间,且所述第三保护层与所述第二导电膜层接触;
第四保护层,在所述第二反射层背向所述外延层的一侧及所述通道的侧壁上连续地延伸;其中,所述第一电极层通过所述第四保护层与所述第一半导体层及所述发光层绝缘;
平坦化层,位于所述第四保护层与所述第一电极层之间,所述平坦化层背向所述第四保护层的表面与靠近所述通道的第四保护层背向所述第一半导体层的表面位于同一平面上。
6.一种显示面板,其特征在于,包括如权利要求1-5任一项所述的发光二极管。
7.一种显示装置,其特征在于,包括如权利要求6所述的显示面板。
8.一种发光二极管的制备方法,其特征在于,包括:
依次层叠铺设第二半导体层、发光层及第一半导体层,以形成外延层;其中,所述第二半导体层包括靠近所述发光层的镓极性面;
在所述第一半导体层背向所述发光层的一侧对所述外延层进行蚀刻,蚀刻贯穿所述第一半导体层和所述发光层,得到通道,所述通道的底部为所述第二半导体层的镓极性面;
在所述第一半导体层背向所述发光层一侧及所述通道内形成第一电极层,所述第一电极层与所述通道内露出的所述第二半导体层的镓极性面形成欧姆接触,且使所述第一电极层与所述第一半导体层及所述发光层绝缘;
在所述外延层的外周侧形成第二电极层,并使所述第二电极层通过欧姆接触层与所述第一半导体层欧姆接触。
9.根据权利要求8所述的发光二极管的制备方法,其特征在于,所述在所述外延层的外周侧形成第二电极层,并使所述第二电极层通过欧姆接触层与所述第一半导体层欧姆接触,包括:
在所述第一半导体层背向所述发光层的一侧形成图案化的第一导电膜层,并使所述第一导电膜层环绕所述通道分布;
在所述第一导电膜层背向所述第一半导体层的一侧形成第一反射层,所述第一导电膜层及所述第一反射层构成所述欧姆接触层;
蚀刻所述外延层的外周,露出部分所述第一导电膜层,在露出的所述第一导电膜层上形成第二电极层。
10.根据权利要求8所述的发光二极管的制备方法,其特征在于,所述在所述外延层的外周侧形成第二电极层,并使所述第二电极层通过欧姆接触层与所述第一半导体层欧姆接触,包括:
蚀刻所述第一半导体层及所述发光层的外周侧,使所述第一半导体层及所述发光层整体上为倒梯形结构;
在所述第一半导体层背向所述发光层的一侧形成图案化的第二导电膜层,所述第二导电膜层环绕所述通道分布;
在所述第一半导体层及所述发光层的外周侧形成第二反射层,所述第二反射层与所述第一半导体层及所述发光层绝缘,且所述第二反射层靠近所述通道的区域与所述第二导电膜层接触;
在所述第二反射层上远离所述通道的区域形成第二电极。
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