CN209561450U

CN209561450U - 微型发光器件及微型发光阵列

Info

Publication number: CN209561450U
Application number: CN201920338607.9U
Authority: CN
Inventors: 黎子兰; 李成果; 张树昕
Original assignee: Guangdong Semiconductor Industry Technology Research Institute
Current assignee: Institute of Semiconductors of Guangdong Academy of Sciences
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2019-10-29
Anticipated expiration: 2029-03-15

Abstract

本实用新型提供一种微型发光器件及微型发光阵列，通过在微型发光区域形成平面化的结构，以利于形成尺寸很小的器件，同时利于多个器件间的互联形成复杂的阵列，使激活层不会对器件造成损伤，进而提高器件的发光效率。详细地，本申请实施例提供微型发光器件，在发光层上不仅设置有P型半导体层，还设置有激活层，激活层的电阻要明显小于P型半导体层的电阻，该激活层可以作为微型发光器件的有效发光区域，该区域可以制作成很小的尺寸，从而实现整体微型发光器件的微型化。同时，通过形成激活层无需在发光区域附近形成台阶，可以方便其他工艺和其他结构的互联。

Description

微型发光器件及微型发光阵列

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种微型发光器件及微型发光阵列。

背景技术

传统的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有较大的尺寸，典型的尺寸范围在几十到上千微米。图一给出了典型GaN基LED的结构，在制作上述传统LED的过程中，需要刻蚀掉部分P-型GaN层与量子阱层等结构以限定发光区域和形成隔离，这样导致了台阶结构的形成。在形成分立器件的过程中还需要通过刻蚀、切割等手段将每个LED分离，以形成独立的器件。

上述器件结构适合形成较大的LED器件，但对于器件尺寸很小的MicroLED(微型LED)和单光子器件则存在多个不利因素。MicroLED的器件尺寸仅有微米级别大小，单光子器件的发光区域仅有百纳米级别大小。如图1所示，在LED器件的外围形成了较深的台阶结构100，不利于后面的工艺和互联；非平面化的结构不利于器件的微缩，难于形成较小的器件；LED器件的台阶结构不利于器件间的互联以形成复杂的阵列；在刻蚀台阶结构时会造成刻蚀面的损伤，严重降低发光效率，小器件由于表面积占比高而发光效率降低的尤为严重。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种微型发光器件及微型发光阵列，具有更高的发光效率。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种微型发光器件，包括：

衬底；

基于所述衬底制作的N型半导体层；

基于所述N型半导体层制作的发光层；

基于所述发光层制作的P型半导体层和激活层；其中，所述激活层覆盖所述发光层的一部分，所述P型半导体层覆盖所述发光层的其他部分，所述激活层的电阻小于所述P型半导体层的电阻；

基于所述P型半导体层和激活层制作的P型欧姆电极，所述P型欧姆电极覆盖所述激活层，所述P型欧姆电极与所述激活层形成欧姆接触；以及

与所述N型半导体层形成欧姆接触的N型欧姆电极。

进一步地，该微型发光器件还包括：

制作于所述衬底与所述N型半导体层之间的缓冲层。

进一步地，所述N型欧姆电极是去除所述P型半导体层和发光层的一部分后，基于暴露出的N型半导体层制作的。

进一步地，所述衬底为蓝宝石衬底。

进一步地，所述P型半导体层为氮化镓。

进一步地，所述激活层是通过电子束激活方法制备的。

进一步地，所述N型欧姆电极位于所述微型发光器件的一端。

本实用新型还提供了一种微型发光阵列，包括多个微型发光器件，多个所述微型发光器件呈阵列式排布，互联形成所述微型发光阵列，其中，所述微型发光器件包括：

衬底；

基于所述衬底制作的N型半导体层；

基于所述N型半导体层制作的发光层；

与所述N型半导体层形成欧姆接触的N型欧姆电极。

进一步地，所述微型发光器件还包括：

制作于所述衬底与所述N型半导体层之间的缓冲层。

本申请实施例中的微型发光器件，在发光层上不仅设置有P型半导体层，还设置有激活层，激活层的电阻要明显小于P型半导体层的电阻，该激活层可以作为微型发光器件的有效发光区域，该区域可以制作成很小的尺寸，从而实现整体微型发光器件的微型化。同时，通过形成激活层无需在发光区域附近形成台阶，可以方便其他工艺和其他结构的互联。该微型发光区域形成了平面化的结构，有利于形成尺寸很小的器件，同时利于多个器件间的互联形成复杂的阵列。激活层不会对器件造成损伤，提高了器件的发光效率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本实用新型提供的现有的发光器件的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种微型发光器件的剖面结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的一种微型发光器件中制作激活层的剖面结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的一种微型发光器件的剖面结构示意图。

图标：100-台阶结构；10-微型发光器件；101-衬底；102-N型半导体层；103-发光层；104-P型半导体层；105-激活层；106-P型欧姆电极；107-N型欧姆电极；108-缓冲层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例提供了一种微型发光器件10，如图2所示，包括衬底101、N型半导体层102、发光层103、P型半导体层104、激活层105、P型欧姆电极106和N型欧姆电极107。

详细的，衬底101可以选择硅衬底101、蓝宝石衬底101或其他材质的衬底101，本申请实施例对此并不做出限制。

N型半导体层102基于所述衬底101制作的。N型半导体层102可以由n-GaN、n-AlGaInN或其他材质组成，本申请实施例对N型半导体层102的材质并不做出限制。

发光层103基于所述N型半导体层102制作，发光层103可以选用氮化镓或是氮化铟镓制成，发光层103可以被激发进而发出光线。

P型半导体层104和激活层105基于所述发光层103制作。其中，所述激活层105覆盖所述发光层103的一部分，所述P型半导体层104覆盖所述发光层103的其他部分，所述激活层105的电阻小于所述P型半导体层104的电阻。激活层105覆盖的位置可以根据器件的结构确定，激活层105可以位于发光层103表面，靠近发光层103一端的位置。在制作激活区时，可以先基于发光层103制作P型半导体层104，然后在需要制作激活层105的位置，使用电子束激发使得局部区域的P型半导体层104被激活，该激活层105可以成为发光器件的有效区域。该激活层105可以具有很小的平面尺寸，在此基础上制作的LED就可以具有很小的发光区域，可实现发光器件的微型化，并且避免了在发光区域附近台阶的形成。激活层105的电阻可以是远远小于P型半导体层104的电阻的，P型半导体层104可以选择氮化镓等材料，本申请实施例并不限制P型半导体层104的具体材质。

如图3所示，使用电子束制作激活层105时，可以直接在P型半导体层104选定某一区域进行电子束激活，也可以使用光刻掩膜将不需要制作激活层105的区域遮挡住。

P型欧姆电极106基于所述P型半导体层104和激活层105制作，所述P型欧姆电极106覆盖所述激活层105，所述P型欧姆电极106与激活层105形成欧姆接触。N型欧姆电极107与所述N型半导体层102形成欧姆接触，P型欧姆电极106和N型欧姆电极107的材料可以为Ni、Al、Au或Ti中的任何一种金属或由以上多种金属构成的合金材料。

在制作N型欧姆电极107时，可以先将所述P型半导体层104和发光层103的一部分去除，将N型半导体层102暴露出，再基于暴露出的N型半导体层102制作形成N型欧姆电极107。

在另一种实施方式中，如图4所示，该微型发光器件10还包括制作于所述衬底101与所述N型半导体层102之间的缓冲层108。本申请实施例中的微型发光器件10可以设置缓冲层108，也可以不设置缓冲层108。

所述N型欧姆电极107位于所述微型发光器件10的一端。在制作N型欧姆电极107时，可以将P型半导体层104和发光层103去除一部分，将器件一端的N型半导体层102暴露出，再在暴露出的N型半导体层102表面制作电极材料，电极材料与N型半导体层102形成欧姆接触，从而形成N型欧姆电极107。

综上所述，本申请实施例中的微型发光器件10，在发光层103上不仅设置有P型半导体层104，还设置有激活层105，激活层105的电阻要明显小于P型半导体层104的电阻，该激活层105可以作为微型发光器件10的有效发光区域，该区域可以制作成很小的尺寸，从而实现整体微型发光器件10的微型化。同时，通过形成激活层105无需在发光区域附近形成台阶，可以方便其他工艺和其他结构的互联。该微型发光区域形成了平面化的结构，有利于形成尺寸很小的器件，同时利于多个器件间的互联形成复杂的阵列。激活层105不会对器件造成损伤，提高了器件的发光效率。

本实用新型还提供了一种微型发光阵列，包括多个微型发光器件10，多个所述微型发光器件10呈阵列式排布，互联形成所述微型发光阵列，其中，所述微型发光器件10包括：

衬底101；

基于所述衬底101制作的N型半导体层102；

基于所述N型半导体层102制作的发光层103；

基于所述发光层103制作的P型半导体层104和激活层105；其中，所述激活层105覆盖所述发光层103的一部分，所述P型半导体层104覆盖所述发光层103的其他部分，所述激活层105的电阻小于所述P型半导体层104的电阻；

基于所述P型半导体层104和激活层105制作的P型欧姆电极106，所述P型欧姆电极106覆盖所述激活层105，所述P型欧姆电极106与所述激活层105形成欧姆接触；

与所述N型半导体层102形成欧姆接触的N型欧姆电极107。

进一步地，所述微型发光器件10还包括：

制作于所述衬底101与所述N型半导体层102之间的缓冲层108。

进一步地，所述N型欧姆电极107是去除所述P型半导体层104和发光层103的一部分后，基于暴露出的N型半导体层102制作的。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种微型发光器件，其特征在于，包括：

衬底；

基于所述衬底制作的N型半导体层；

基于所述N型半导体层制作的发光层；

与所述N型半导体层形成欧姆接触的N型欧姆电极。

2.根据权利要求1所述的微型发光器件，其特征在于，该微型发光器件还包括：

制作于所述衬底与所述N型半导体层之间的缓冲层。

3.根据权利要求1所述的微型发光器件，其特征在于，所述N型欧姆电极是去除所述P型半导体层和发光层的一部分后，基于暴露出的N型半导体层制作的。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的微型发光器件，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的微型发光器件，其特征在于，所述P型半导体层为氮化镓。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的微型发光器件，其特征在于，所述N型欧姆电极位所述微型发光器件的一端。

7.一种微型发光阵列，其特征在于，包括多个微型发光器件，多个所述微型发光器件呈阵列式排布，所述微型发光器件包括：

衬底；

基于所述衬底制作的N型半导体层；

基于所述N型半导体层制作的发光层；

与所述N型半导体层形成欧姆接触的N型欧姆电极；

其中，多个所述微型发光器件的P型欧姆电极或N型欧姆电极互联。

8.根据权利要求7所述的微型发光阵列，其特征在于，所述微型发光器件还包括：

制作于所述衬底与所述N型半导体层之间的缓冲层。

9.根据权利要求7所述的微型发光阵列，其特征在于，所述N型欧姆电极是去除所述P型半导体层和发光层的一部分后，基于暴露出的N型半导体层制作的。

10.根据权利要求7至9任意一项所述的微型发光阵列，其特征在于，所述P型半导体层为氮化镓。