CN115224173A - 发光二极管、发光装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种发光二极管、发光装置及其制作方法。发光二极管至少可包括衬底、外延叠层、第一金属电极及第二金属电极，外延叠层包括依次层叠在衬底上的第二半导体层、有源发光层和第一半导体层；外延叠层还具有贯穿第一半导体层至有源发光层的沟槽，沟槽将第一半导体层和有源发光层划分为相互独立的发光区结构和岛状结构；岛状结构台面及侧壁覆盖有阻挡层；第一金属电极形成于发光区结构上且电连接第一半导体层；第二金属电极形成于阻挡层上且电连接第二半导体层。本发明提供的发光二极管通过岛状结构及阻挡层的设计，使得两金属电极的高度差降到较低，保证发光二极管易于固晶，能够有效提高良品率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种发光二极管、发光装置及其制作方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)为半导体发光元件，通常是由如GaN、GaAs、GaP、GaAsP等半导体制成，其核心是具有发光特性的PN结构，在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区，电子与空穴复合而使得发光二极管发光。LED具有发光强度大、效率高、体积小、使用寿命长等优点，广泛应用于各个领域。
倒装LED是发光二极管中的一种，其通过覆晶技术进行封装，在覆晶焊锡过程中，对于芯片的P N电极高度差要求较高。尤其是mini级或者micro级倒装芯片，如果芯片的P N电极高度差异较大，在固晶过程中，芯片会发生歪斜、脱焊以及由于金属应力拉扯导致的裂晶异常等。因此，如何保证芯片在封装时易于固晶已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题之一。
发明内容
本发明一实施例提供一种发光二极管，所述发光二极管至少包括衬底、外延叠层、第一金属电极、第二金属电极。外延叠层包括依次层叠在衬底上的第二半导体层、有源发光层和第一半导体层；外延叠层还具有贯穿第一半导体层至有源发光层的沟槽，沟槽将第一半导体层和有源发光层划分为相互独立的发光区结构和岛状结构；发光区结构具有位于背离有源发光层一侧的第一半导体层表面所形成的发光区结构台面，岛状结构具有位于背离有源发光层一侧的第一半导体层表面所形成的岛状结构台面，岛状结构台面及侧壁覆盖有阻挡层；第一金属电极形成于发光区结构上且电连接第一半导体层；第二金属电极形成于阻挡层上且电连接第二半导体层。
在一些实施例中，阻挡层为导电材料或绝缘材料制成。
在一些实施例中，阻挡层形成在岛状结构台面及侧壁上且延伸至第二半导体层；第二金属电极形成于阻挡层上且延伸至第二半导体层。
在一些实施例中，覆盖在岛状结构台面上的阻挡层厚度范围介于0.1微米～1微米。
在一些实施例中，岛状结构台面为水平中心对称图形。
在一些实施例中，岛状结构台面的形状为梯形、圆形、矩形中的一种。
在一些实施例中，岛状结构台面与发光区结构台面的水平投影间距L1大于等于2微米。
在一些实施例中，从发光二极管的上方朝向外延叠层俯视，岛状结构台面的垂直最长宽度L2大于等于发光区结构台面垂直最长宽度L3的1/2。
在一些实施例中，从发光二极管的上方朝向外延叠层俯视，岛状结构台面的水平中心线与发光区结构台面的水平中心线的距离L4范围为大于等于0且小于等于发光区结构台面垂直最长宽度L3的1/4。
在一些实施例中，发光二极管还包括绝缘保护层，绝缘保护层至少覆盖外延叠层的表面及侧壁。
在一些实施例中，所述发光元件还包括：第一焊接电极和第二焊接电极；绝缘保护层具有位于第一金属电极上方的第一开口和位于第二金属电极上方的第二开口；第一焊接电极通过第一开口电性连接第一金属电极；第二焊接电极通过第二开口电性连接第二半导体层。
在一些实施例中，所述发光区结构台面与第一金属电极之间还形成有欧姆接触层，所述欧姆接触层在所述外延叠层上的投影位于所述第一金属电极在所述外延叠层上的投影范围内。
在一些实施例中，衬底与外延叠层之间还形成有键合层。
本发明还提供一种发光装置，采用如前所述的发光二极管。
本发明还提供一种发光二极管的制作方法，包括步骤：提供一生长在生长衬底上的外延叠层，外延叠层包括第一半导体层、有源发光层、第二半导体层；将外延叠层键合在衬底上并剥离生长衬底；通过掩膜法蚀刻掉部分第一半导体体层和有源发光层以形成沟槽，沟槽将第一半导体层和有源发光层划分为发光区结构和岛状结构；通过蒸镀工艺在岛状结构的台面及侧壁上沉积阻挡层；在发光区结构上制作第一金属电极，在阻挡层上制作第二金属电极。
在一些实施例中，还包括步骤：制作绝缘保护层，使其覆盖于外延叠层的表面及侧壁；制作第一焊接电极、第二焊接电极，并分别与第一金属电极和第二金属电极电性连接。
本发明一实施例提供的一种发光二极管，通过在第一半导体层和有源发光层上蚀刻沟槽以形成相独立的发光区结构和岛状结构，并在发光区结构上设置金属电极，在岛状结构上包覆阻挡层后再设置金属电极，以使得两金属电极的高度差降到较低，有利于发光二极管固晶或覆晶封装。其中阻挡层的设置能够增强金属电极与岛状结构的附着性，避免金属电极与外延叠层高温连接时破坏岛状结构，进一步提高整个二极管的可靠性。
本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明提供的一实施例中发光二极管的结构示意图；
图2是本发明提供的一实施例中发光二极管的俯瞰透视结构示意图；
图3是本发明提供的另一实施例中发光二极管的结构示意图；
图4是本发明提供的带有欧姆接触层的发光二极管的结构示意图；
图5～图12是本发明实施例示出的发光二极管处于不同制作阶段的结构示意图。
附图标记：
10-衬底；20-外延叠层；30-阻挡层；21-第一半导体层；22-有源发光层；23-第二半导体层；24-沟槽；41-第一金属电极；42-第二金属电极；43-欧姆接触层；50-绝缘保护层；61-第一焊接电极；62-第二焊接电极；70-生长衬底。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参阅图1，图1为本发明提供的一实施例中发光二极管的结构示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的一实施例提出一种发光二极管，其至少可包括衬底10、外延叠层20、第一金属电极41及第二金属电极42。
外延叠层20设置在衬底10上，衬底10可以是导电基板或非导电基板，也可以是透明衬底或非透明衬底。在图1所示实施例中，衬底10为透明非导电基板(或称基座)。衬底10可以是导电或者半导体材料所制成的。例如，衬底10可以是碳化硅(SiC)、硅(Si)、氧化镁(MgO)、铝镓氧化物(LiGaO2)及氮化镓(GaN)中的至少一种。
衬底10可采用透明材料，且具有足以机械性地支撑外延叠层20的强度，并且能透过从该外延叠层20射出的光，由相对于来自有源发光层22的发光波长在光学上透明的材料构成。另外，衬底10可以为耐湿性优异的化学上稳定的材质，例如可采用不含有容易腐蚀的Al等的材质。衬底10可以为热膨胀系数与外延结构20接近、耐湿性性能优异的基板，例如为导热性能良好的GaP、SiC、蓝宝石或者透明玻璃。
进一步说明的是，本说明书中上述上、下位置上以衬底10的位置设定为界限。假定靠近衬底10的方向为下，远离衬底10的方向为上。本说明书中的上下位置设定仅限于说明图示实施例中各部件的位置关系，不代表指示或暗示其必须具有特定的方位。
外延叠层20可通过有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相沉积法(HVPE)、物理气相沉积法(PVD)或离子电镀方法等方式形成于生长衬底70上。所述生长衬底70可以选用蓝宝石(Al2O3)、SiC、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP以及Ge中的至少一种，但并不限于此处所列举的示例。在图1所述实施例中，生长衬底70的材质优选为GaAs。
衬底10与外延叠层20之间还可形成有键合层。在生长衬底70上形成外延叠层20后，外延叠层20可通过键合层键合于衬底10上。键合层可以为透光性材料，也可是透明材料。键合层可为单层或复合层结构，可采用导电材料或绝缘材料制成，亦可以是透明或者非透明材料。当键合层为复合层结构时，在一较佳实施例中，可采用键合导电层和键合非导电层组成，其中，键合非导电层相较于键合导电层更接近于衬底10。当键合层为透明键合层时，在一较佳实施例中，可对远离生长衬底70一侧的外延叠层20表面进行粗化处理，粗化处理可采用例如蚀刻、机械研磨的方式；再通过镀膜工艺在外延叠层20的粗化表面上沉积透明键合层并经过抛光工艺后，将外延叠层20通过键合层键合转移至衬底10上。
外延叠层20可提供特定中心发射波长的光，例如蓝光、绿光或者红光或者红外光或者紫光或者紫外光。本图示实施例中以外延叠层20提供红光或者红外光为例进行说明。在图1所示实施例中，外延叠层20包括依次层叠在所述衬底10上的第二半导体层23、有源发光层22和第一半导体层21；其中，第一半导体层21和第二半导体层23具有不同的导电型态、电性、极性或依掺杂的元素以提供电子或空穴。
在本实施例中，第一半导体层21可以为N型半导体层，在电源作用下可以向有源发光层22提供电子。在一些实施例中，第一半导体层21中N型半导体层可以是N型掺杂的AlGaInP、AlGaAs，或者是与这两种属于同一体系的其它材料。
有源发光层22可以为量子阱结构(Quantum Well，简称QW)。在一些实施例中，有源发光层22可以是由量子阱层与量子势垒层交替地堆叠的多量子阱(multiple quantumwells，简称：MQWs)结构。有源发光层22可以是单量子阱结构，或者是多量子阱结构。量子势垒层可为GaN层或AlGaN层。在一些实施例中，有源发光层22可包括GaN/AlGaN、InAlGaN/InAlGaN、InGaN/AlGaN、InGaAS/AlGaAs、GaInP/AlGaInP或GaInP/AlInP的多量子阱结构。为了提高有源发光层22的发光效率，可通过在有源发光层22中改变量子阱的深度、成对的量子阱和量子势垒的层数、厚度和/或其它特征来实现。
第二半导体层23可以为P型半导体层，在电源作用下可以向有源发光层22提供空穴。在一些实施例中，第二半导体层23中P型半导体层包括P型掺杂的氮化物层，磷化物层或者砷化物层。P型掺杂的氮化物层、磷化物层或者砷化物层可包括一个或多个II族元素的P型杂质。P型杂质可以是Mg、Zn、Be中的一种或其组合。第二半导体层23可以是单层结构，也可以是多层结构，该多层结构具有不同的组成。当然，外延叠层20的设置不限于此，可以是依据实际需求来选择其它对发光元件的性能具有优化作用的功能结构层。
请再参考图1，外延叠层20还具有贯穿第一半导体层21至有源发光层22的沟槽24，沟槽24将第一半导体层21和有源发光层22划分为相互独立的发光区结构和岛状结构。其中，沟槽24可通过蚀刻工艺形成。发光区结构具有位于背离有源发光层22一侧的第一半导体层21表面所形成的发光区结构台面，发光区结构台面用于发光。岛状结构具有位于背离有源发光层22一侧的第一半导体层21表面所形成的岛状结构台面，岛状结构台面及其侧壁覆盖有阻挡层30。在一些较佳的实施例中，岛状结构台面为水平中心对称图形，例如梯形、圆形、矩形中的一种。
在本实施例中，发光二极管还包括第一金属电极41和第二金属电极42，其中，第一金属电极41形成于发光区结构台面上且电连接第一半导体层21；第二金属电极42形成于阻挡层30上且电连接第二半导体层23。其中，由于发光区结构台面与岛状结构台面处于同一水平面上，第一金属电极41和第二金属电极42之间存在的高度差很小，此种设置有利于在固晶过程中减少芯片发生歪斜、脱焊以及因金属应力拉扯导致的裂晶异常等现象，从而提升芯片整体的光电性能。
进一步的，将阻挡层30设置在第二金属电极42和岛状结构之间，其作用在于：在发光二极管的制程过程中，第二金属电极42高温熔合过程，阻挡层30可阻挡或防止第二金属电极42中的金属材料与第一半导体层21之间的过渡扩散而破坏岛状结构，从而不影响发光二极管的品质；再者，通过阻挡层30可增强第二金属电极42与岛状结构之间的附着性，从而有效提高发光二极管的整体可靠性。
更优选地，阻挡层30形成在岛状结构台面及侧壁上且延伸至第二半导体层23；第二金属电极42形成于阻挡层30上且延伸至第二半导体层23，从而使得第二金属电极42能够直接与第二半导体层23接触以形成电连接，简化工艺制程。
阻挡层30为导电材料或绝缘材料制成。绝缘材料包含但不限于氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiOx)、氧化钛(TiO2)、氧化钽(Ta2O5)、氮化硅(SiNx)等。导电材料包含但不限于钛、镍、硅等一种或多种惰性材料组成的氧化物，也可以为上述中的相同材料或者组合材料。较佳地，覆盖在岛状结构台面上的阻挡层30厚度范围介于0.1微米～1微米。
作为一种优选方案，本实施例中可通过调整第一金属电极41、第二金属电极42以及阻挡层30的高度，使得第一金属电极41和第二金属电极42的上表面位于同一等高面上，令不同电极之间几乎没有高度差，以进一步提高固晶的稳定性。特别是在小尺寸的发光二极管中，第一金属电极41与第二金属电极42之间的等高设置，对于发光二极管整体发光性能的提升或改善具有显著成效。小尺寸的发光二极管可以是芯粒尺寸小于等于300μm，如MiniLED、MicroLED。
进一步的，第一金属电极41和第二金属电极42可由金属材料构成，例如铬(Cr)、钛(Ti)、钨(W)、金(Au)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、镍(Ni)、铑(Rh)、铂(Pt)、锗(Ge)、铍(Be)、金锗(AuGe)、金锗镍(AuGeNi)、铍金(BeAu)、金锌(AuZn)等中的一种或者多种的组合。第一金属电极41和第二金属电极42可以为单层结构或叠层结构，例如，可以是Ti/Au、Ti/Pt/Au、Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ni/Au、Ni/Pt/Au、Cr/Al/Cr/Ni/Au、Au/AuGeNi/Au或Au/BeAu/Au等。
在一实施例中，如图2所示，岛状结构台面与发光区结构台面的水平投影间距L1大于等于2微米，以避免岛状结构台面和发光区结构台面过近所带来的加工难以操作、第二金属电极42容易触碰到发光区结构而产生漏电等不利影响。
较佳地，如图2所示，从发光二极管的上方朝向外延叠层20俯视，岛状结构台面的垂直最长宽度L2大于等于发光区结构台面垂直最长宽度L3的1/2。换言之，需保证岛状结构具有足够的宽度，以有利于阻挡层30和第二金属电极42的覆盖，在制程过程中不易脱落，确保工艺质量。更优选地，岛状结构台面的垂直最长宽度L2等于发光区结构台面垂直最长宽度L3的1/2。
较佳地，从发光二极管的上方朝向外延叠层20俯视，岛状结构台面的水平中心线与发光区结构台面的水平中心线的距离L4范围为大于等于0且小于等于发光区结构台面垂直最长宽度L3的1/4。更优选地，岛状结构台面的水平中心线与发光区结构台面的水平中心线的距离L4等于0，即岛状结构在外延叠层20上是位于水平中心位置，从而方便加工。
在另一实施例中，如图3所示，发光二极管还包括绝缘保护层50，绝缘保护层50至少覆盖外延叠层20的表面及侧壁，以对外延叠层20进行绝缘保护，从而确保发光二极管整体的光学性能。可选地，所述绝缘保护层50为透明绝缘层，具体为Al2O3、TiO2、SiO2、SiN等相同材料或者组合材料。
具体地，所述发光二极管还包括：第一焊接电极61和第二焊接电极62；其中，绝缘保护层50具有位于第一金属电极41上方的第一开口和位于第二金属电极42上方的第二开口；第一焊接电极61通过第一开口电性连接第一金属电极41；第二焊接电极62通过第二开口电性连接第二半导体层23。
在另外实施例中，如图4所示，发光区结构台面与第一金属电极41之间还形成有欧姆接触层43，所述欧姆接触层43在外延叠层20上的投影位于第一金属电极41在外延叠层20上的投影范围内，从而保证第一金属电极41与第一半导体层21之间具有足够电连接的面积，同时减少欧姆接触层43对有源发光层22发出光的吸收，提高发光二极管的发光效率。
本实施例还提供一种发光装置，该装置采用上述任意实施例提供的发光二极管，其具体结构与技术效果不再赘述。
图5～图12是本发明实施例示出的发光元件处于不同制作阶段的结构示意图，本发明还提供一种发光二极管的制作方法，该方法至少包括如下步骤：
请参考图5，提供一生长在生长衬底70上的外延叠层20，外延叠层20包括第一半导体层21、有源发光层22、第二半导体层23；外延叠层20可利用已知的方法生长在生长衬底70上，例如有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、分子束沉积法(MBE)或者氢化物气相沉积法(HVPE)等技术。
请参考图6，将外延叠层20键合在衬底10上并剥离生长衬底70；具体为在外延叠层20的表面沉积键合层，再对键合层进行平坦化处理。键合层可以采用透明材料沉积而成，而后采用抛光法对所形成的透明键合层进行表面平坦处理，确保外延叠层20在转移至衬底10时具有平整或平坦的接触面，进而使得发光二极管在外延叠层20转移时整体的光电性能不受影响。其中，衬底10可以是支撑衬底10、金属基板等，其材质可依据发光二极管的实际需求情况而选取、确定。图示例中，衬底10优选为透明衬底10。
请参考图7、图8，通过掩膜法蚀刻掉部分第一半导体体层和有源发光层22以形成沟槽24，所述沟槽24将第一半导体层21和有源发光层22划分为发光区结构和岛状结构；再通过掩膜法继续去除外围一定水平宽度的外延叠层20以露出部分键合层，从而形成切割道；
请参考图9，通过蒸镀工艺在岛状结构的台面及侧壁上沉积阻挡层30；
请参考图10，在发光区结构上制作第一金属电极41，在阻挡层30上制作第二金属电极42。其中，在与发光区结构台面等高的岛状结构台面上方的阻挡层30上制作第二金属电极42，能够减少第一金属电极41与第二金属电极42之间的高度差，有利于发光二极管的固晶或覆晶封装。阻挡层30可使得第二金属电极42在高温熔合过程中有效防止第二金属电极42中的金属材料与岛状结构之间的过渡扩散，同时能够提高第二金属电极42与岛状结构的附着性。
进一步的，还包括以下步骤：请参考图11，制作绝缘保护层50，使其覆盖于外延叠层20的表面、侧壁以及切割道；
请参考图12，在绝缘保护层50上开设有位于第一金属电极41上方的第一开口和位于第二金属电极42上方的第二开口，再制作第一焊接电极61、第二焊接电极62，并通过第一开口、第二开口分别与第一金属电极41、第二金属电极42电性连接。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的发光二极管通过在第一半导体层和有源发光层上蚀刻沟槽以形成相独立的发光区结构和岛状结构，并在发光区结构上设置金属电极，在岛状结构上包覆阻挡层后再设置金属电极，以使得两金属电极的高度差降到较低，有利于发光二极管固晶或覆晶封装。其中，阻挡层的设置能够增强金属电极与岛状结构的附着性，避免金属电极与外延叠层高温连接时破坏岛状结构，能够进一步提高整个二极管的可靠性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (16)
1.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括：
衬底；
外延叠层，所述外延叠层包括依次层叠在所述衬底上的第二半导体层、有源发光层和第一半导体层；所述外延叠层还具有贯穿第一半导体层至有源发光层的沟槽，所述沟槽将第一半导体层和有源发光层划分为相互独立的发光区结构和岛状结构；
所述发光区结构具有位于背离有源发光层一侧的第一半导体层表面所形成的发光区结构台面，所述岛状结构具有位于背离有源发光层一侧的第一半导体层表面所形成的岛状结构台面，所述岛状结构台面及侧壁覆盖有阻挡层；
第一金属电极，形成于发光区结构上且电连接第一半导体层；
第二金属电极，形成于阻挡层上且电连接第二半导体层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述阻挡层为导电材料或绝缘材料制成。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述阻挡层形成在岛状结构台面及侧壁上且延伸至第二半导体层；所述第二金属电极形成于阻挡层上且延伸至第二半导体层。
4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：覆盖在所述岛状结构台面上的阻挡层厚度范围介于0.1微米～1微米。
5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述岛状结构台面为水平中心对称图形。
6.根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于：所述岛状结构台面的形状为梯形、圆形、矩形中的一种。
7.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述岛状结构台面与发光区结构台面的水平投影间距L1大于等于2微米。
8.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：从发光二极管的上方朝向所述外延叠层俯视，所述岛状结构台面的垂直最长宽度L2大于等于发光区结构台面垂直最长宽度L3的1/2。
9.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：从发光二极管的上方朝向所述外延叠层俯视，所述岛状结构台面的水平中心线与发光区结构台面的水平中心线的距离L4范围为大于等于0且小于等于发光区结构台面垂直最长宽度L3的1/4。
10.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述发光二极管还包括绝缘保护层，所述绝缘保护层至少覆盖所述外延叠层的表面及侧壁。
11.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述发光元件还包括：第一焊接电极和第二焊接电极；
所述绝缘保护层具有位于第一金属电极上方的第一开口和位于第二金属电极上方的第二开口；所述第一焊接电极通过第一开口电性连接所述第一金属电极；所述第二焊接电极通过第二开口电性连接所述第二半导体层。
12.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述发光区结构台面与第一金属电极之间还形成有欧姆接触层，所述欧姆接触层在所述外延叠层上的投影位于所述第一金属电极在所述外延叠层上的投影范围内。
13.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述衬底与外延叠层之间还形成有键合层。
14.一种发光装置，其特征在于：采用如权利要求1-13任一项所述的发光二极管。
15.一种发光二极管的制作方法，其特征在于，包括步骤：
提供一生长在生长衬底上的外延叠层，所述外延叠层包括第一半导体层、有源发光层、第二半导体层；
将外延叠层键合在衬底上并剥离生长衬底；通过掩膜法蚀刻掉部分第一半导体体层和有源发光层以形成沟槽，所述沟槽将第一半导体层和有源发光层划分为发光区结构和岛状结构；
通过蒸镀工艺在岛状结构的台面及侧壁上沉积阻挡层；
在发光区结构上制作第一金属电极，在阻挡层上制作第二金属电极。
16.根据权利要求15所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，还包括步骤：
制作绝缘保护层，使其覆盖于外延叠层的表面及侧壁；
制作第一焊接电极、第二焊接电极，并分别与第一金属电极和第二金属电极电性连接。
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|---|---|---|---|---|
| WO2024140035A1 (zh) * | 2022-12-30 | 2024-07-04 | 厦门三安光电有限公司 | 一种微发光二极管及其显示装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114551674A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-27 | 厦门乾照半导体科技有限公司 | 一种微型发光元件及其制备方法、显示装置 |
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|---|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024140035A1 (zh) * | 2022-12-30 | 2024-07-04 | 厦门三安光电有限公司 | 一种微发光二极管及其显示装置 |
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