CN114005914A - 发光二极管及其制作方法、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种发光二极管及其制作方法、显示装置,发光二极管包括衬底、设置在衬底一侧的外延层、以及设置在外延层远离衬底一侧的反射结构层,反射结构层包括第一反射层和第二反射层,第一反射层覆盖外延层,第二反射层设置在第一反射层远离衬底的一侧且覆盖第一反射层;第一反射层设有多个间隔设置且贯穿第一反射层的金属结构,金属结构用于反射外延层发出的光线。通过在第一反射层中设置多个金属结构,第一反射层、第二反射层和多个金属结构结合形成的反射结构层对于不同角度的入射光均有较好的反射效果,和只采用第一反射层、第二反射层或只采用银镜结构作为反射结构层的方式相比,提高了发光二极管的发光效率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体器件技术领域,具体而言,本申请涉及一种发光二极管及其制作方法、显示装置。
背景技术
近年来,氮化镓基发光二极管(GaNLED)凭借其寿命长、可靠性高、体积小、功耗低和响应速度快等诸多优点,被广泛应用于固态照明、图像显示和光学通信等领域。倒装型LED由于不需要焊线工艺,荧光粉涂布均匀,且在大电流驱动下的亮度和可靠性好,更是凭借自身优势广泛涉猎于各个领域。
然而,现有的倒装型LED存在着反射率较低,发光效率较低的问题。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点,提出一种发光二极管及其制作方法、显示装置,用以解决现有技术中的倒装型LED存在的反射率较低,发光效率较低的问题。
第一个方面,本申请实施例提供了一种发光二极管,包括:
衬底;
外延层,设置在所述衬底的一侧,包括依次层叠设置的第一接触层、量子阱层、以及第二接触层;
反射结构层,包括第一反射层和第二反射层,所述第一反射层设置在所述外延层远离所述衬底的一侧且覆盖所述外延层,所述第二反射层设置在所述第一反射层远离所述衬底的一侧且覆盖所述第一反射层;
所述第一反射层设有多个间隔设置且贯穿所述第一反射层的金属结构,所述金属结构在所述衬底上的正投影与所述量子阱层在所述衬底上的正投影交叠,所述金属结构用于反射所述外延层发出的光线。
可选的,所述外延层还包括设置在所述第二接触层和所述反射结构层之间的透明电极层,所述透明电极层在所述衬底上的正投影与所述第二接触层在所述衬底上的正投影重叠,所述金属结构与所述透明电极层连接。
可选的,相邻两所述金属结构之间的间隔相同;
所述金属结构的材料包括银。
可选的,还包括设置在所述外延层远离所述衬底一侧的第一电极和第二电极;
所述第一电极贯穿所述第一反射层且在所述衬底上的正投影与所述量子阱层在所述衬底上的正投影交叠,所述第一电极与所述透明电极层连接;
所述第二电极贯穿所述第一反射层且在所述衬底上的正投影与所述量子阱层在所述衬底上的正投影无交叠,所述第二电极与所述第一接触层连接。
可选的,所述第一电极、所述第二电极和所述金属结构同层设置;
所述第一电极包括多个间隔设置的第一子电极,所述第一子电极的尺寸与所述金属结构的尺寸相同;
所述第二电极包括多个间隔设置的第二子电极,所述第二子电极的尺寸与所述金属结构的尺寸相同。
可选的,还包括设置在所述第二反射层远离所述衬底一侧的第一焊盘和第二焊盘;
所述第一焊盘通过贯穿所述第二反射层的第一过孔与所述第一电极连接;
所述第二焊盘通过贯穿所述第二反射层的第二过孔与所述第二电极连接。
第二个方面,本申请实施例提供了一种显示装置,包括本申请实施例中的发光二极管。
第三个方面,本申请实施例提供了一种发光二极管的制作方法,包括:
提供一衬底;
在所述衬底一侧制作外延层,所述外延层包括依次层叠设置的第一接触层、量子阱层、以及第二接触层;
在所述外延层远离所述衬底一侧制作第一反射层,所述第一反射层包括多个间隔设置且贯穿所述第一反射层的金属结构,所述金属结构在所述衬底上的正投影与所述量子阱层在所述衬底上的正投影交叠,所述金属结构用于反射所述外延层发出的光线;
在所述第一反射层远离所述衬底一侧制作第二反射层,所述第二反射层覆盖所述第一反射层。
可选的,所述在所述外延层远离所述衬底一侧制作第一反射层,以及在所述第一反射层远离所述衬底一侧制作第二反射层,包括:
在所述外延层远离所述衬底一侧制作第一反射结构层,所述第一反射结构层覆盖所述外延层表面;
通过构图工艺在所述第一反射结构层上开设多个间隔设置且贯穿所述第一反射层的第一通孔,所述第一通孔的位置与需要形成金属结构的位置对应;
在所述第一通孔内填充金属层,使所述金属层远离所述衬底一侧的表面与所述第一反射层远离所述衬底一侧的表面平齐,以形成包括所述金属结构的第一反射层;
在所述第一反射层远离所述衬底的一侧制作第二反射层,使所述第二反射层覆盖所述第一反射层。
可选的,所述在所述外延层远离所述衬底一侧制作第一反射层,以及在所述第一反射层远离所述衬底一侧制作第二反射层,包括:
在所述外延层远离所述衬底一侧制作第一反射结构层,所述第一反射结构层覆盖所述外延层表面;
通过构图工艺在所述第一反射结构层上开设多个间隔设置且贯穿所述第一反射层的第一通孔、第二通孔以及第三通孔,所述第一通孔的位置与需要形成金属结构的位置对应,所述第二通孔的位置与需要形成第一电极的位置对应,所述第三通孔的位置与需要形成第二电极的位置对应;
在所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔内填充金属层,使所述金属层远离所述衬底一侧的表面与所述第一反射层远离所述衬底一侧的表面平齐,以形成包括所述金属结构的第一反射层,以及第一电极和第二电极;
在所述第一反射层远离所述衬底的一侧制作第二反射层,使所述第二反射层覆盖所述第一反射层。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括:
本申请实施例中的发光二极管包括衬底、设置在衬底一侧的外延层、以及设置在外延层远离衬底一侧的反射结构层,反射结构层包括第一反射层和第二反射层,第一反射层设置在外延层远离衬底的一侧且覆盖外延层,第二反射层设置在第一反射层远离衬底的一侧且覆盖第一反射层;第一反射层设有多个间隔设置且贯穿第一反射层的金属结构,金属结构在衬底上的正投影与量子阱层在衬底上的正投影交叠,金属结构用于反射外延层发出的光线。通过在第一反射层中设置多个金属结构,由于金属结构对于不同角度入射光的反射率较为一致,可以弥补第一反射层和第二反射层对于大角度入射光反射效果不佳的缺点,同时由于第一反射层对于小角度入射光的反射率高于金属结构,因此第一反射层、第二反射层和多个金属结构结合形成的反射结构层对于不同角度的入射光均有较好的反射效果,和只采用第一反射层以及第二反射层的方式相比,可以反射的入射光范围更大,和只采银镜结构的方式相比反射率更高,由此提高了发光二极管的发光效率。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为DBR结构对不同入射角度的红、绿、蓝三色光的透过率;
图2为只设置DBR结构时发光二极管的反射光光路示意图;
图3为本申请实施例提供的发光二极管的结构示意图;
图4为本申请实施例中发光二极管的反射光光路示意图;
图5为本申请实施例中两个发光二极管互相连接的结构示意图;
图6为本申请实施例提供的发光二极管的制作流程视图;
图7a至图7k为本申请实施例提供的第一种制作发光二极管的不同过程的结构示意图;
图8a至图8i为本申请实施例提供的第二种制作发光二极管的不同过程的结构示意图。
图中:
10-发光二极管;11-衬底;12-外延层;13-反射结构层;
121-第一接触层;122-第二接触层;123-量子阱层;124-透明电极层;
130-金属层;131-第一反射层;132-第二反射层;1310-反射层;133-金属结构;15-第一电极;16-第二电极;150-第一子电极;160-第二子电极;
1311-第一通孔;1312-第二通孔;1313-第三通孔;1321-第一过孔;1322-第二过孔;
20-光刻胶层;21-第一焊盘;22-第二焊盘;
31-连接电极;32-钝化层。
具体实施方式
下面详细描述本申请,本申请的实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外,如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的,则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语),具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语,应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样被特定定义,否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时,它可以直接连接或耦接到其他元件,或者也可以存在中间元件。此外,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本申请的发明人考虑到,在现有的倒装型发光二极管中,通常采用银镜结构或者分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflection,DBR)作为反射结构层,以反射发光二极管中的量子阱层所发出的光线。DBR结构对于垂直入射的光线反射率较高,可以达到99%以上。但是当光线的入射角大于40°时,DBR对于入射光线的透过率增加,反射率降低。如图1所示,当入射角度超过40°时,DBR对蓝光的透过率升高、反射率降低。由于量子阱层在电场的激发下发出蓝光,因此,如图2所示,采用DBR结构作为反射结构层时,只能有效反射入射角在40°以内的光线(图2中A1至A2范围)。
和DBR结构相比,银镜结构对于不同角度入射光的反射率较为一致,但是银镜结构的最大反射率小于DBR结构的最大反射率。另外,银镜结构与发光二极管外延层之间的粘附性较差,为了避免银镜结构脱落,需要在银镜结构和外延层之间增加一层镍金属,而镍的反射率低于银,这也降低了银镜结构的反射率。因此,采用银镜结构或者分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflection,DBR)作为反射结构层时,发光二极管的发光效率均较低。
本申请提供的发光二极管及其制作方法、显示装置,旨在解决现有技术的如上技术问题。
下面结合附图详细介绍一下本申请实施例提供的发光二极管10及其制作方法、显示装置。
如图3所示,本申请实施例提供的发光二极管10包括:
衬底11;
外延层12,设置在衬底11的一侧,包括依次层叠设置的第一接触层121、量子阱层123、以及第二接触层122;
反射结构层13,包括第一反射层131和第二反射层132,第一反射层131设置在外延层12远离衬底11的一侧且覆盖外延层12,第二反射层132设置在第一反射层131远离衬底11的一侧且覆盖第一反射层131;
第一反射层131设有多个间隔设置且贯穿第一反射层131的金属结构133,金属结构133在衬底11上的正投影与量子阱层123在衬底11上的正投影交叠,金属结构133用于反射外延层12发出的光线。
具体的,衬底11的材料包括蓝宝石、碳化硅或者硅,第一接触层121包括n-GaN层、GaN缓冲层以及未掺杂GaN(图3中均未示出),第二接触层122包括P-GaN层和电子阻挡层(图3中均未示出)。外延层12通过金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic ChemicalVapor Deposition,MOCVD)工艺在衬底11上制作形成。第一接触层121在衬底11上的正投影面积,大于量子阱层123以及第二接触层122在衬底11上的正投影面积,如图3所示,发光二极管10在左侧形成台阶结构。
外延层12远离衬底11的一侧依次层叠地设有第一反射层131和第二反射层132,第一反射层131和第二反射层132的材料相同,均包括交替层叠设置的氧化钛层和氧化硅层(图3中均未示出),第一反射层131和第二反射层132可以通过蒸镀的工艺制作,以形成DBR反射结构。氧化钛层和氧化硅层的折射率不同,氧化钛层和氧化硅层的光学厚度可以是四分之一的中心反射波长,通过调节氧化钛层和氧化硅层的折射率和厚度,可以增强对特定波长光的反射率,因此第一反射层131和第二反射层132的具体结构和厚度可以根据实际情况进行确定。第一反射层131上设有多个间隔设置且贯穿第一反射层131的第一通孔1311,通过在第一通孔1311内填充金属材料,形成多个金属结构133,金属结构133在衬底11上的正投影与量子阱层123在衬底11上的正投影交叠,可以反射外延层12中的量子阱层123所发出的光线。
通过在第一反射层131中设置多个金属结构133,由于金属结构133对于不同角度入射光的反射率较为一致,可以弥补第一反射层131和第二反射层132对于大角度入射光反射效果不佳的缺点。另外,由于第一反射层131和第二反射层132对于小角度入射光的反射率高于金属结构133,因此第一反射层131、第二反射层132以及多个金属结构133结合形成的反射结构层13对于不同角度的入射光均有较好的反射效果。如图4所示,第一反射层131、第二反射层132和金属结构133结合后,可以反射B1至B2范围的入射光,和只采用第一反射层131以及第二反射层132的方式相比,可以反射的入射光范围更大,和只采用银镜结构的方式相比反射率更高,由此提高了发光二极管10的发光效率。
另一方面,由于第一反射层131上设有多个间隔设置且贯穿第一反射层131的第一通孔1311,可以为第一反射层131释放一部分的应力,避免在发光二极管10的切割过程中第一反射层131因为材质较脆而产生裂纹。
为了提高第二接触层122的电流扩展性,以使电流均匀地注入量子阱层123,提高发光二极管10的发光效率,可选的,如图3所示,在本申请的实施例中外延层12还包括设置在第二接触层122和反射结构层13之间的透明电极层124,透明电极层124在衬底11上的正投影与第二接触层122在衬底11上的正投影重叠,金属结构133与透明电极层124连接。透明电极层124作为发光二极管10的电流扩展层,其材料包括铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)。在本申请的实施例中,由于金属结构133与透明电极层124电连接,金属结构133相当于多个间隔设置的小电极,可以分担透明电极层124边缘的空穴数量,降低透明电极层124边缘的空穴浓度,以缓解电流拥挤效应,有利于提高发光二极管10的发光效率。
金属结构133可以采用铝或者银等材料,可选的,金属结构133的材料为反射率较高的银。当金属结构133的材料采用银时,由于金属结构133设置在第一反射层131的通孔之中,金属结构133和第一反射层131的结合较为紧密,而第一反射层131和透明电极层124之间的粘附力较大,因此克服了金属结构133与透明电极层124之间粘合较差的问题,降低了金属结构133脱落的风险,并且因为不需要在金属结构133与透明电极层124之间设置增强粘附力的镍,避免了设置镍后导致反射率降低的问题。另一方面,由于第二反射层132覆盖第一反射层131和金属结构133,可以防止金属结构133与空气中的氧气接触发生氧化,因此不需要再另外设置保护层,节约了成本。
需要说明的是,第一反射层131上的多个第一通孔1311之间的间隔可以相同也可以不同。可选的,多个第一通孔1311之间的间隔相同,即多个第一通孔1311呈周期性排布,相邻两金属结构133之间的间隔相同。因此,可以使反射结构层13在不同位置的反射率一致,使发光二极管10的出光更加均匀。另外,多个第一通孔1311周期排列,在加工时也更加方便。如图3所示,在本申请的实施例中,沿衬底11指向外延层12的方向(即沿图中竖直向上的方向)上,第一通孔1311的截面形状为矩形。可以理解的是,第一通孔1311的截面形状也可以是圆形、梯形等其他形状。相邻两个第一通孔1311之间的距离可以在0.2微米至1微米之间,具体可以根据实际情况进行确定,此处不作限定。
在本申请的实施例中,如图3所示,发光二极管10还包括设置在外延层12远离衬底11一侧的第一电极15和第二电极16。其中,第一电极15贯穿第一反射层131且在衬底11上的正投影与量子阱层123在衬底11上的正投影交叠,第一电极15与透明电极层124连接;第二电极16贯穿第一反射层131且在衬底11上的正投影与量子阱层123在衬底11上的正投影无交叠,第二电极16与第一接触层121连接。通过设置与透明电极层124电连接的第一电极15,以及与第一接触层121电连接的第二电极16,可以使第一接触层121、第二接触层122更方便地与电源连接,以使量子阱层123在电场的激发下发光。
第一电极15以及第二电极16的结构以及材料可以根据实际情况进行确定,可选的,如图3所示,第一电极15、第二电极16和金属结构133同层设置。第一电极15包括多个间隔设置的第一子电极150,第一子电极150的尺寸与金属结构133的尺寸相同;第二电极16包括多个间隔设置的第二子电极160,第二子电极160的尺寸与金属结构133的尺寸相同。由于第一电极15、第二电极16和金属结构133同层设置,因此在发光二极管10的制作过程中,第一电极15、第二电极16和金属结构133可以通过一次构图工艺制作形成。
具体的,在第一反射层131上开设多个第一通孔1311的同时,在准备设置第一电极15的位置开设第二通孔1312,在准备设置第二电极16的位置开设第三通孔1313。在第一通孔1311中填充金属形成金属结构133时,同时在第二通孔1312中填充金属形成多个第一子电极150,在第三通孔1313中填充金属形成多个第二子电极160,多个第一子电极150组成第一电极15,多个第二子电极160组成第二电极16。因此,第一电极15、第二电极16以及金属结构133可以通过一次工艺制作形成,简化了制作过程。当填充的金属材料采用银时,第一电极15和第二电极16的导电性也可以得到提高。
在本申请的实施例中,如图3所示,发光二极管10还包括设置在第二反射层132远离衬底11一侧的第一焊盘21和第二焊盘22。第一焊盘21通过贯穿第二反射层132的第一过孔与第一电极15连接,第二焊盘22通过贯穿第二反射层132的第二过孔与第二电极16连接。通过设置第一焊盘21和第二焊盘22,发光二极管10能更加方便与外界电源电连接,并且可以使发光二极管10通过第一焊盘21和第二焊盘22被更好地固定在显示面板中。
如图5所示,本申请实施例中的反射结构(反射层加金属结构的设置方式)同样适用于倒装型高压lED,相邻两个发光二极管10之间可以通过连接电极31实现电连接,具体的,左边发光二极管10的透明电极层124和连接电极31连接,右边发光二极管10的第一接触层121和连接电极31连接,左右两边发光二极管10的第一接触层121之间设置有钝化层32,以实现绝缘效果。需要说明的是,图5中的反射层1310包括第一反射层131和第二反射层132(第一反射层131和第二反射层132在图5中未示出)。
基于同一种发明构思,本申请实施例还提供一种显示装置,该显示装置包括本申请实施例提供的上述发光二极管10。由于显示装置包括本申请实施例提供的上述发光二极管10,因此该显示装置具有与发光二极管10相同的有益效果,这里不再赘述。显示装置可以是手机、平板电脑、电视等装置,此处不作限定。
基于同一种发明构思,本申请实施例还提供一种发光二极管的制作方法,如图6所示,包括:
提供一衬底;
在衬底一侧制作外延层,外延层包括依次层叠设置的第一接触层、量子阱层、以及第二接触层;
在外延层远离衬底一侧制作第一反射层,第一反射层包括多个间隔设置且贯穿第一反射层的金属结构,金属结构在衬底上的正投影与量子阱层在衬底上的正投影交叠,金属结构用于反射外延层发出的光线;
在第一反射层远离衬底一侧制作第二反射层,第二反射层覆盖第一反射层。
本申请实施例提供的发光二极管10的制作方法中,通过在第一反射层131中设置多个金属结构133,由于金属结构133对于不同角度入射光的反射率较为一致,可以弥补第一反射层131和第二反射层132对于大角度入射光反射效果不佳的缺点,同时由于第一反射层131对于小角度入射光的反射率高于金属结构133,因此第一反射层131、第二反射层132和多个金属结构133结合形成的反射结构层13对于不同角度的入射光均有较好的反射效果,和只采用第一反射层131、第二反射层132的方式相比能反射的入射光范围更大,和只采银镜结构的方式相比反射率更高,由此提高了发光二极管10的发光效率。
在第一种具体的实施方式中,本申请实施例中在外延层12远离衬底11一侧制作第一反射层131,以及在第一反射层131远离衬底11一侧制作第二反射层132,包括:
在外延层远离衬底一侧制作第一反射结构层,第一反射结构层覆盖外延层表面;
通过构图工艺在第一反射结构层上开设多个间隔设置且贯穿第一反射层的第一通孔,第一通孔的位置与需要形成金属结构的位置对应;
在第一通孔内填充金属层,使金属层远离衬底一侧的表面与第一反射层远离衬底一侧的表面平齐,以形成包括金属结构的第一反射层;
在第一反射层远离衬底的一侧制作第二反射层,使第二反射层覆盖第一反射层。
具体的,本申请实施例中的构图工艺包括光刻胶的涂覆、曝光、显影、刻蚀以及去除光刻胶的部分或全部过程。
下面结合附图详细介绍该第一种实施方式制作发光二极管10的具体过程。
如图7a所示,首先提供一衬底11,并在衬底11上依次外延生长第一接触层121(包括N-GaN层、GaN缓冲层、未掺杂GaN),量子阱层123以及第二接触层122(包括P-GaN层和电子阻挡层)。
如图7b所示,之后,在第二接触层122远离衬底11的一侧制作透明电极层124,以形成外延层12。透明电极侧的材料包括ITO,可以通过磁控溅射的方法制作形成。
如图7c所示,之后,对透明电极层124、第二接触层122和量子阱层123进行刻蚀,以形成台阶结构。
如图7d所示,之后,在外延层12远离衬底11的一侧制作第一反射层131,并使第一反射层131覆盖外延层12。第一反射层131由交替堆叠的氧化钛层和氧化硅层(图中未示出)构成,可通过蒸镀工艺制作形成。氧化钛层和氧化硅层的厚度可以根据实际情况进行确定。
如图7e所示,之后,在第一反射层131上涂覆光刻胶层20,并对光刻胶层20进行曝光显影,然后通过干刻工艺在第一反射层131上开设多个间隔设置的第一通孔1311。
如图7f所示,之后,沉积金属层130,并使金属层130填充第一通孔1311,以形成金属结构133。在衬底11指向外延层12方向上,金属结构133的厚度与第一反射层131的厚度相同,具体可以根据实际情况进行确定。
如图7g所示,之后,剥离第一反射层131上多余的光刻胶层20和金属层130。
如图7h所示,之后,在第一反射层131远离衬底11的一侧制作第二反射层132,并使第二反射层132覆盖第一反射层131表面。第二反射层132由交替堆叠的氧化钛层和氧化硅层(图中未示出)构成,可通过蒸镀工艺制作形成。氧化钛层和氧化硅层的厚度可以根据实际情况进行确定。
如图7i所示,之后,在第二反射层132远离衬底11的一侧开设第一过孔1321和第二过孔1322,并使第一过孔1321贯穿至透明电极层124,使第二过孔1322贯穿至第一接触层121。第一过孔1321和第二过孔1322可以通过干刻工艺制作形成。
如图7j所示,之后,在第一过孔1321和第二过孔1322中沉积金属层130,以形成与透明电极层124电连接的第一电极15,和与第一接触层121电连接的第二电极16,具体地,沉积的金属层130的厚度与金属结构133的厚度相同。
如图7k所示,之后,在与第一电极15的位置对应位置处制作第一焊盘21,并使第一焊盘21与第一电极15电连接;在与第二电极16的位置对应位置处制作第二焊盘22,并使第二焊盘22与第二电极16电连接,完成发光二极管10的制作。
在第二种具体的实施方式中,本申请实施例中在外延层12远离衬底11一侧制作第一反射层131,以及在第一反射层131远离衬底11一侧制作第二反射层132,包括:
在外延层远离衬底一侧制作第一反射结构层,第一反射结构层覆盖外延层表面;
通过构图工艺在第一反射结构层上开设多个间隔设置且贯穿第一反射层的第一通孔、第二通孔以及第三通孔,第一通孔的位置与需要形成金属结构的位置对应,第二通孔的位置与需要形成第一电极的位置对应,第三通孔的位置与需要形成第二电极的位置对应;
在第一通孔、第二通孔和第三通孔内填充金属层,使金属层远离衬底11一侧的表面与第一反射层远离衬底一侧的表面平齐,以形成包括金属结的第一反射层,以及第一电极和第二电极;
在第一反射层远离衬底的一侧制作第二反射层,使第二反射层覆盖第一反射层。
下面结合附图详细介绍该第二种实施方式制作发光二极管10的具体过程。
如图8a所示,首先提供一衬底11,并在衬底11上依次外延生长第一接触层121(包括N-GaN层、GaN缓冲层、未掺杂GaN),量子阱层123以及第二接触层122(包括P-GaN层和电子阻挡层)。
如图8b所示,之后,在第二接触层122远离衬底11的一侧制作透明电极层124,以形成外延层12。透明电极侧的材料包括ITO,可以通过磁控溅射的方法制作形成。
如图8c所示,之后,对透明电极层124、第二接触层122和量子阱层123进行刻蚀,以形成台阶结构。
如图8d所示,之后,在第一反射层131上涂覆光刻胶层20,并对光刻胶层20进行曝光显影,然后通过干刻工艺在第一反射层131上开设多个间隔设置的第一通孔1311、第二通孔1312以及第三通孔1313。第一通孔1311的位置与需要形成金属结构133的位置对应,第二通孔1312的位置与需要形成第一电极15的位置对应,第三通孔1313的位置与需要形成第二电极16的位置对应。第一通孔1311、第二通孔1312以及第三通孔1313均贯穿第一反射层131。
如图8e所示,之后,沉积金属层130,并使金属层130填充第一通孔1311以形成金属结构133,使金属层130填充第二通孔1312以形成第一电极15,使金属层130填充第三通孔1313以形成第二电极16。
如图8f所示,之后,剥离第一反射层131上多余的光刻胶层20和金属层130。
如图8g所示,之后,在第一反射层131远离衬底11的一侧制作第二反射层132,并使第二反射层132覆盖第一反射层131表面。第二反射层132由交替堆叠的氧化钛层和氧化硅层(图中未示出)构成,可通过蒸镀工艺制作形成。氧化钛层和氧化硅层的厚度可以根据实际情况进行确定。
如图8h所示,之后,在第二反射层132远离衬底11的一侧且与第一电极15的位置对应位置处开设第一过孔1321,在第二反射层132远离衬底11的一侧且与第二电极16的位置对应位置处第二过孔1322,并使第一过孔1321和第二过孔1322贯穿第二反射层132。第一过孔1321和第二过孔1322可以通过干刻工艺制作形成。
如图8i所示,之后,在与第一电极15的位置对应位置处制作第一焊盘21,第一焊盘21通过第一过孔1321与第一电极15电连接;在与第二电极16的位置对应位置处制作第二焊盘22,第二焊盘22通过第二过孔1322与第二电极16电连接,完成发光二极管10的制作。
和第一种实施方式相比,第二种实施方式中金属结构133、第一电极15和第二电极16可以通过一次沉积工艺制作形成,由此简化了发光二极管10的制作流程。
应用本申请实施例,至少能够实现如下有益效果:
1.在本申请的实施例中,通过在第一反射层131中设置多个金属结构133,由于金属结构133对于不同角度入射光的反射率较为一致,可以弥补第一反射层131和第二反射层132对于大角度入射光反射效果不佳的缺点。另外,由于第一反射层131和第二反射层132对于小角度入射光的反射率高于金属结构133,因此第一反射层131、第二反射层132以及多个金属结构133结合形成的反射结构层13对于不同角度的入射光均有较好的反射效果,和只采用第一反射层131、第二反射层132的方式相比能反射的入射光范围更大,和只采银镜结构的方式相比反射率更高,由此提高了发光二极管10的发光效率。
2.通过在第二接触层122和反射结构层13之间设置透明电极层124,提高了第二接触层122的电流扩展性,可以使电流均匀地注入量子阱层123,使发光二极管10的发光效率得到了提升。
3.在本申请的实施例中,由于金属结构133与透明电极层124电连接,金属结构133相当于多个间隔设置的小电极,可以分担透明电极层124边缘的空穴数量,降低透明电极层124边缘的空穴浓度,以缓解电流拥挤效应,有利于提高发光二极管10的发光效率。
4.在本申请的实施例中,由于金属结构133设置在第一反射层131的通孔之中,金属结构133和第一反射层131的结合较为紧密,而第一反射层131和透明电极层124之间的粘附力较大,因此克服了金属结构133与透明电极层124之间粘合较差的问题,降低了金属结构133脱落的风险,并且因为不需要在金属结构133与透明电极层124之间设置增强粘附力的镍,避免了反射率降低的问题。
5.在本申请的实施例中,由于第二反射层132覆盖第一反射层131和金属结构133,可以防止金属结构133与空气中的氧气接触发生氧化,因此不需要再另外设置保护层,节约了发光二极管10的制作成本。
6.通过在第一反射层131上设有多个间隔设置且贯穿第一反射层131的第一通孔1311,可以为第一反射层131释放一部分的应力,避免在发光二极管10的切割过程中第一反射层131因为材质较脆而产生裂纹。
7.通过使多个第一通孔1311之间的间隔相同,即多个第一通孔1311呈周期性排布,相邻两金属结构133之间的间隔相同。因此,可以使反射结构层13在不同位置的反射率一致,使发光二极管10的出光更加均匀,在制作发光二极管10时也更加容易。
8.通过使第一电极15、第二电极16和金属结构133同层设置,即在发光二极管10的制作过程中,使第一电极15、第二电极16和金属结构133通过一次沉积工艺制作形成,简化了发光二极管10的制作流程。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅是本申请的部分实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种发光二极管,其特征在于,包括:
衬底;
外延层,设置在所述衬底的一侧,包括依次层叠设置的第一接触层、量子阱层、以及第二接触层;
反射结构层,包括第一反射层和第二反射层,所述第一反射层设置在所述外延层远离所述衬底的一侧且覆盖所述外延层,所述第二反射层设置在所述第一反射层远离所述衬底的一侧且覆盖所述第一反射层;
所述第一反射层设有多个间隔设置且贯穿所述第一反射层的金属结构,所述金属结构在所述衬底上的正投影与所述量子阱层在所述衬底上的正投影交叠,所述金属结构用于反射所述外延层发出的光线。
2.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述外延层还包括设置在所述第二接触层和所述反射结构层之间的透明电极层,所述透明电极层在所述衬底上的正投影与所述第二接触层在所述衬底上的正投影重叠,所述金属结构与所述透明电极层连接。
3.根据权利要求2所述的发光二极管,其特征在于,相邻两所述金属结构之间的间隔相同;
所述金属结构的材料包括银。
4.根据权利要求2所述的发光二极管,其特征在于,还包括设置在所述外延层远离所述衬底一侧的第一电极和第二电极;
所述第一电极贯穿所述第一反射层且在所述衬底上的正投影与所述量子阱层在所述衬底上的正投影交叠,所述第一电极与所述透明电极层连接;
所述第二电极贯穿所述第一反射层且在所述衬底上的正投影与所述量子阱层在所述衬底上的正投影无交叠,所述第二电极与所述第一接触层连接。
5.根据权利要求4所述的发光二极管,其特征在于,所述第一电极、所述第二电极和所述金属结构同层设置;
所述第一电极包括多个间隔设置的第一子电极,所述第一子电极的尺寸与所述金属结构的尺寸相同;
所述第二电极包括多个间隔设置的第二子电极,所述第二子电极的尺寸与所述金属结构的尺寸相同。
6.根据权利要求4或5所述的发光二极管,其特征在于,还包括设置在所述第二反射层远离所述衬底一侧的第一焊盘和第二焊盘;
所述第一焊盘通过贯穿所述第二反射层的第一过孔与所述第一电极连接;
所述第二焊盘通过贯穿所述第二反射层的第二过孔与所述第二电极连接。
7.一种显示装置,其特征在于,包括权利要求1至6中任意一项所述的发光二极管。
8.一种发光二极管的制作方法,其特征在于,包括:
提供一衬底;
在所述衬底一侧制作外延层,所述外延层包括依次层叠设置的第一接触层、量子阱层、以及第二接触层;
在所述外延层远离所述衬底一侧制作第一反射层,所述第一反射层包括多个间隔设置且贯穿所述第一反射层的金属结构,所述金属结构在所述衬底上的正投影与所述量子阱层在所述衬底上的正投影交叠,所述金属结构用于反射所述外延层发出的光线;
在所述第一反射层远离所述衬底一侧制作第二反射层,所述第二反射层覆盖所述第一反射层。
9.根据权利要求8所述的制作方法,其特征在于,所述在所述外延层远离所述衬底一侧制作第一反射层,以及在所述第一反射层远离所述衬底一侧制作第二反射层,包括:
在所述外延层远离所述衬底一侧制作第一反射结构层,所述第一反射结构层覆盖所述外延层表面;
通过构图工艺在所述第一反射结构层上开设多个间隔设置且贯穿所述第一反射层的第一通孔,所述第一通孔的位置与需要形成金属结构的位置对应;
在所述第一通孔内填充金属层,使所述金属层远离所述衬底一侧的表面与所述第一反射层远离所述衬底一侧的表面平齐,以形成包括所述金属结构的第一反射层;
在所述第一反射层远离所述衬底的一侧制作第二反射层,使所述第二反射层覆盖所述第一反射层。
10.根据权利要求8所述的制作方法,其特征在于,所述在所述外延层远离所述衬底一侧制作第一反射层,以及在所述第一反射层远离所述衬底一侧制作第二反射层,包括:
在所述外延层远离所述衬底一侧制作第一反射结构层,所述第一反射结构层覆盖所述外延层表面;
通过构图工艺在所述第一反射结构层上开设多个间隔设置且贯穿所述第一反射层的第一通孔、第二通孔以及第三通孔,所述第一通孔的位置与需要形成金属结构的位置对应,所述第二通孔的位置与需要形成第一电极的位置对应,所述第三通孔的位置与需要形成第二电极的位置对应;
在所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔内填充金属层,使所述金属层远离所述衬底一侧的表面与所述第一反射层远离所述衬底一侧的表面平齐,以形成包括所述金属结构的第一反射层,以及第一电极和第二电极;
在所述第一反射层远离所述衬底的一侧制作第二反射层,使所述第二反射层覆盖所述第一反射层。
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