CN113451475B - 微型发光二极管及其制作方法、显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体显示技术领域，具体涉及一种微型发光二极管及其制作方法、显示面板；所述微型发光二极管包括衬底；以及于所述衬底上依次形成缓冲层、半导体层、第一导电类型半导体层、有源层第二导电类型半导体层；其中，所述第一导电类型半导体层具有一凹槽，所述有源层填充于所述凹槽内但不与所述凹槽的侧壁接触以形成一空隙；一光阻层，填充于所述空隙内；本发明通过在有源层的外侧生长一个光阻层，利用光阻层阻隔微型发光二极管的侧向光向周边微型发光二极管传播，以减弱微型发光二极管的侧向光对周边显示单元的光串扰，从而能够显著提升显示效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体显示技术领域，具体涉及一种微型发光二极管及其制作方法、显示面板。
背景技术
微型发光二极管(Micro Light Emitting Diode，Micro LED)技术，即发光二极管(Light Emitting Diode，LED)微缩化和矩阵化技术，指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列；随着科学技术的发展，Micro LED的显示器件，由于其具有良好的稳定性，寿命，以及运行温度上的优势，同时也承继了LED低功耗、色彩饱和度、反应速度快、对比度强等优点,故其应用越来越广泛，制作工艺也日趋成熟。
但是，当Micro LED芯片尺寸缩小至10um×10um时，Micro LED芯片所发出的侧向光的比例将会变大，显示面板上相邻Micro LED芯片所发出的侧向光会互相干扰，从而形成光串扰(Light cross)；而Light cross现象会随着Micro LED芯片尺寸和显示面板上相邻Micro LED芯片距离越小而变得更严重，极大的制约了Micro LED技术的发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种微型发光二极管及其制作方法、显示面板，以减弱微型发光二极管的侧向光对周边显示单元的光串扰，从而有利于提升显示面板的显示效果。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种微型发光二极管，包括：
衬底；以及
依次形成于所述衬底上的缓冲层、半导体层、第一导电类型半导体层、有源层、第二导电类型半导体层；
其中，所述第一导电类型半导体层具有一凹槽，所述有源层填充于所述凹槽内但不与所述凹槽的侧壁接触以形成一空隙；
一光阻层，填充于所述空隙内。
上述微型发光二极管通过在有源层外侧填充一个光阻层，利用光阻层阻隔微型发光二极管的侧向光向周边微型发光二极管传播，以减弱微型发光二极管的侧向光对周边显示单元的光串扰。
可选的，所述第一导电类型半导体层与所述第二导电类型半导体层之间还设置有隔离层，所述凹槽贯穿所述隔离层，并部分延伸至所述第一导电类型半导体层。
本发明通过设置隔离层，将第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层进行隔离，能够有效的增加微型发光二极管的绝缘与隔离的可靠性。
可选的，所述光阻层为布拉格反射镜。
本发明所述布拉格反射镜的能够将多路反射光直接或间接的反射成为正向出光，能够有效的减少侧向光而增加正向光。
可选的，所述凹槽的底部还填充有一导电类型与所述第一导电类型相同的半导体层。
本发明通过预先填设的第一导电类型半导体层，使得所述光阻层被夹设于第一导电类型半导体层之间，使光阻层不易发生偏折和脱离，从而使微型发光二极管的结构更为稳固。
可选的，所述光阻层与所述有源层的夹角为A，其中90°≤A≤160°。
基于相同的构思，本发明提供一种显示面板，包括：
基板；和
阵列设置在基板上的多个发光器件；
其中，所述发光器件为上述任一项所述的微型发光二极管。
上述微型发光二极管通过在有源层外侧填充一个光阻层，利用光阻层阻隔微型发光二极管的侧向光向周边微型发光二极管传播，以减弱微型发光二极管的侧向光对周边显示单元的光串扰。
基于相同的构思，本发明提供一种微型发光二极管的制作方法，包括如下步骤：
于衬底上依次形成缓冲层、半导体层、第一导电类型半导体层；
在所述第一导电类型半导体层上形成凹槽；
在所述凹槽内沉积形成一填充层；其中，所述填充层与所述凹槽的侧壁留有空隙；
在所述空隙内沉积形成光阻层；
去除所述填充层，在原所述填充层的位置上形成有源层；
在所述有源层及所述第一导电类型半导体层上形成第二导电类型半导体层。
上述微型发光二极管通过在有源层外侧填充一个光阻层，利用光阻层阻隔微型发光二极管的侧向光向周边微型发光二极管传播，以减弱微型发光二极管的侧向光对周边显示单元的光串扰。
可选的，所述去除所述填充层的步骤之后，还包括：
在所述凹槽的底部填充一导电类型与所述第一导电类型相同的半导体层，再在所述半导体层之上形成所述有源层。
本发明通过预先填设的半导体层，使得所述光阻层被夹设于第一导电类型半导体层与该半导体层之间，使光阻层不易发生偏折和脱离，从而使微型发光二极管的结构更为稳固。
可选的，在形成所述凹槽之前，还包括：
在所述第一导电类型半导体层上形成一隔离层；
其中，形成的所述凹槽贯穿所述隔离层，并部分延伸至所述第一导电类型半导体层。
本发明通过设置隔离层，将第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层进行隔离，能够有效的增加微型发光二极管的绝缘与隔离的可靠性。
可选的，所述凹槽的形成工艺包括黄光微影及蚀刻制程工艺。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。
图1为本发明微型发光二极管的剖视结构示意图；
图2为本发明微型发光二极管的制作过程示意图；
图3为本发明微型发光二极管的制作过程示意图；
图4为本发明微型发光二极管的制作过程示意图；
图5为本发明微型发光二极管的制作过程示意图；
图6为本发明微型发光二极管的制作过程示意图；
图7为本发明微型发光二极管的制作过程示意图；
图8为本发明微型发光二极管示面板的剖视结构示意图；
图9为本发明微型发光二极管示面板的制作流程示意图。
附图标记说明：
1-衬底；2-低温氮化镓层；3-未掺杂的氮化镓层；4-N型氮化镓层；5-光阻层；6-多量子阱层；7-P型氮化镓层；8-填充层；9-基板；11-N-pad；12-隔离层；13-P-pad；10-衬底；20-缓冲层；30-半导体层；40-第一导电类型半导体层；50-光阻层；60-有源层；70-第二导电类型半导体层；120-隔离层。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
如图1所示，下面以一个实施例对本发明的一种微型发光二极管进行详细阐述，包括：衬底10；以及依次形成于所述衬底上的缓冲层2、半导体层30、第一导电类型半导体层40、有源层60、第二导电类型半导体层70；其中，所述第一导电类型半导体层40具有一凹槽，所述有源层填充于所述凹槽内但不与所述凹槽的侧壁接触以形成一空隙；一光阻层50，填充于所述空隙内。作为一种可选的实施方式，所述第一导电类型半导体层40与第二导电类型半导体层70之间还设置有隔离层120，所述凹槽贯穿所述隔离层120，并部分延伸至所述第一导电类型半导体层40。
具体的，如图2-8所示，所述缓冲层为低温氮化镓层(Low temperature GaN，LT-GaN)2、所述半导体层为未掺杂的氮化镓层(Undoped GaN层)3和所述第一导电类型半导体层为N型氮化镓层(N-type GaN层)4，所述有源层为多量子阱层(Multiple Quantum Well，MQW)6，所述第二导电类型半导体层为P型氮化镓层(P-type GaN层)7；其中，所述N型氮化镓4层具有凹槽，所述多量子阱层6填充于所述凹槽内但不与所述凹槽的侧壁接触以形成一空隙；一光阻层5，填充于所述空隙内；还包括设置在所述N型氮化镓层4和所述多量子阱层之上6的P型氮化镓层7。
上述微型发光二极管通过在有源层外侧填充一个光阻层，利用光阻层阻隔MicroLED的侧向光向周边Micro LED传播，以减弱Micro LED的侧向光对周边显示单元的光串扰。作为一种可选的实施方式，所述光阻层5的厚度大于等于所述多量子阱层6的厚度，以更好的避免侧向光串扰。可选的，所述衬底为蓝宝石(sapphire)衬底1。作为一种可选的实施方式，所述N型氮化镓层4与所述P型氮化镓层7之间还设置有隔离层12，所述凹槽贯穿所述隔离层12，并部分延伸至所述第一导电类型半导体层4；所述隔离层12为二氧化硅层。
作为一种可选的实施方式，所述光阻层5还可以进一步改进为反射层，所述反射层的反射面朝向所述多量子阱层6；所述反射层为布拉格反射镜(distributed Braggreflector，DBR)结构。所述布拉格反射镜(distributed Bragg reflector，DBR)是由两种不同折射率的材料以交替排列方式组成的周期结构；其中最常用的是四分之一反射镜，每一层的厚度都对应四分之一的波长。所述布拉格反射镜(distributed Bragg reflector，DBR)通过设置不同层单元的折射率或者是厚度，可以选择性调节对对应波长的光进行增强反射。当层数足够且不同单元之间的反射波长变化很小，则能够对连续波长段都能有很强反射效果。
本发明应用所述布拉格反射镜结构后，当光从多量子阱层6出光,光线打到布拉格反射镜表面后，因入射角的不同，且根据光学定理(入射角等于反射角)将存在两种反射光路：第一种，所述布拉格反射镜直接把光反射至蓝宝石基板上出光，第二种，所述布拉格反射镜把光反射至显示面板，经由显示面板再次反射至蓝宝石基板后再出光。所述布拉格反射镜的以上两种反射光路都能够减少侧向光而增加正向光。
如图1所示，所述反射层与所述多量子阱层6的夹角为A，其中90°≤A≤160°；当夹角A为90°时，光阻层5或反射层对侧向光的隔绝效果最佳，图1所示夹角A＝90°；当夹角A为135°时，反射层将侧向光转为正向光的效果最佳，对显示效果提升最好。
可参照图6，作为一种可选的实施方式，在所述多量子阱层6填充于所述凹槽前，预先填充一层半导体层，该半导体层的导电类型与第一导电类型半导体层的导电类型相同，也即是说，该半导体层可以为N-type GaN层。如此，则形成所述光阻层5一端嵌入所述N-type GaN层4中，所述光阻层5的另一端与所述多量子阱层6的上端面平齐的结构；此种结构在保证消除光串扰的情况下，还能增强各层结构之间的连接稳定性，提升Micro LED芯片的使用寿命。
可选的，所述Micro LED芯片结构可为任意形状(如：方形，圆形，长方形等)。
如图8所示，一种显示面板，包括：基板9和阵列设置在基板9上的多个发光器件；所述发光器件通过P-pad及N-pad连接在所述基板9上；
所述发光器件可以为前述任一实施例所描述的微型发光二极管。
可以理解，由于本申请的显示面板包含前述实施例所描述的微型发光二极管，故，对于与前述微型发光二极管实施例相同的有益效果部分不做赘述。
基于相同的构思，本发明提供一种微型发光二极管的制作方法，如图9所示，该方法包括如下步骤：
于衬底上依次形成缓冲层、半导体层、第一导电类型半导体层；
在所述第一导电类型半导体层上形成凹槽；
在所述凹槽内沉积形成一填充层；其中，所述填充层与所述凹槽的侧壁留有空隙；
在所述空隙内沉积形成光阻层；
去除所述填充层，在原所述填充层的位置上形成有源层；
在所述有源层及所述第一导电类型半导体层上形成第二导电类型半导体层。
作为一种可选的实施方式，如图2所示，利用金属有机化合物化学气相沉淀法在所述衬底上依次形成缓冲层、半导体层、第一导电类型半导体层；其中所述缓冲层、半导体层、第一导电类型半导体层分别具体为氮化镓层2、未掺杂的氮化镓层3及N型氮化镓层4；
如图3所示，在N型氮化镓层4上刻蚀形成一凹槽；
如图4所示，在N型氮化镓层4凹槽底部形成填充层8；所述填充层8与N型氮化镓层4凹槽的侧壁留有一定空隙；
如图5所示，在所述空隙内形成所述光阻层5；作为一种可选的实施方式，所述光阻层5为反射层；
如图6所示，去除填充层，在原填充层的位置上形成有源层，所述有源层具体为多量子阱层6；作为一种可选的实施方式，在去除填充层8后，还包括在填充层8位置先形成一层N型氮化镓层4，再在该N型氮化镓层4之上再形成多量子阱层6。作为另一种可选的实施方式，在形成凹槽前，还包括在所述N型氮化镓层4上形成隔离层12；所述隔离层12为二氧化硅层；前述形成的所述凹槽是贯穿所述隔离层12，并部分延伸至所述N型氮化镓层4。
如图7所示，在多量子阱层6及隔离层12上形成第二导电类型半导体层，所述第二导电类型半导体层具体为P型氮化镓层7；
将衬底及生长层倒片封装，形成Micro LED。
上述微型发光二极管通过在有源层外侧填充一个光阻层，利用光阻层阻隔MicroLED的侧向光向周边Micro LED传播，以减弱Micro LED的侧向光对周边显示单元的光串扰。
可选的，所述凹槽的形成工艺包括黄光微影及蚀刻制程工艺。
本发明一种微型发光二极管及其制作方法、显示面板，通过在多量子阱层(Multiple Quantum Well，MQW)的外侧利用金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organicChemical Vapor Deposition，MOCVD)法生长一个光阻层，利用光阻层阻隔Micro LED的侧向光向周边Micro LED传播，以减弱Micro LED的侧向光对周边显示单元的光串扰；同时光阻层还能将侧向光经反射后形成正向光，从而能够显著提升显示效果。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种微型发光二极管，其特征在于，包括：
衬底；以及
依次形成于所述衬底上的缓冲层、半导体层、第一导电类型半导体层、有源层和 第二导电类型半导体层；
其中，所述第一导电类型半导体层开设有一凹槽，所述有源层填充于所述凹槽内但不与所述凹槽的侧壁接触以形成一空隙；
一光阻层，填充于所述空隙内。
2.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述第一导电类型半导体层与所述第二导电类型半导体层之间还设置有隔离层，所述凹槽贯穿所述隔离层，并部分延伸至所述第一导电类型半导体层。
3.如权利要求2所述的微型发光二极管，其特征在于，所述光阻层为布拉格反射镜。
4.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述凹槽的底部还填充有一导电类型与所述第一导电类型相同的半导体层。
5.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述光阻层与所述有源层的夹角为A，其中90°≤A≤160°。
6.一种显示面板，其特征在于，包括：
基板；和
阵列设置在基板上的多个发光器件；
其中，所述发光器件为权利要求1-5中任一项所述的微型发光二极管。
7.一种微型发光二极管的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
于衬底上依次形成缓冲层、半导体层、第一导电类型半导体层；
在所述第一导电类型半导体层上形成凹槽；
在所述凹槽内沉积形成一填充层；其中，所述填充层与所述凹槽的侧壁留有空隙；
在所述空隙内沉积形成光阻层；
去除所述填充层，在所述填充层的位置上形成有源层；
在所述有源层及所述第一导电类型半导体层上形成第二导电类型半导体层。
8.如权利要求7所述的微型发光二极管的制作方法，其特征在于，所述去除所述填充层的步骤之后，还包括：
在所述凹槽的底部填充一导电类型与所述第一导电类型相同的半导体层，再在所述半导体层之上形成所述有源层。
9.如权利要求7所述的微型发光二极管的制作方法，其特征在于，在形成所述凹槽之前，还包括：
在所述第一导电类型半导体层上形成一隔离层；
其中，形成的所述凹槽贯穿所述隔离层，并部分延伸至所述第一导电类型半导体层。
10.如权利要求7所述的微型发光二极管的制作方法，其特征在于，所述凹槽的形成工艺包括黄光微影及蚀刻制程工艺。
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