CN215342602U - 一种可控的微led点阵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可控的微LED点阵，包括蓝宝石衬底、N型层、P型层、钝化层、透明导电层、条形金属层和金属电极，所述N型层为沿X方向延伸成直条形并沿Y方向在所述蓝宝石衬底上平行分布，所述P型层在所述N型层上呈点阵分布有数个，所述钝化层覆盖所述P型层和所述N型层，且所述钝化层于所述P型层的顶面上设有开口，所述透明导电层设置在所述P型层上，所述条形金属层沿X方向平行地分布有数个并覆盖所述P型层，所述条形金属层遮挡所述P型层的顶面和四周侧壁，且所述条形金属层上设置有开孔，所述金属电极设置在所述N型层的端部上。可控的微LED点阵能够有效有效避免侧向光的发散产生，解决光斑问题，同时得到发光角度集中的强轴向光。

Description

一种可控的微LED点阵

技术领域

本实用新型涉及半导体发光技术领域，特别是涉及一种可控的微LED点阵。

背景技术

随着LED技术的快速发展以及LED光效的逐渐提高，LED的应用越来越广泛，从单个的LED芯片逐步发展到微LED点阵，而LED芯片的结构包括衬底和设置在衬底上的P型半导体层、N型半导体层；微LED点阵就是LED微缩化和矩阵化，是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列，将像素点距离从毫米级降低至微米级，一般采用共N电极的工艺，P电极单独驱动已控制各个像素点的点亮；由于LED是360度发光，以往单点发光时会同时产生轴向光和侧向光，侧向光经过其他LED射出表面，导致串光，形成单颗LED启动却形成光斑的现象，因此需要对此进行改进，解决这一缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种轴向光强，发光角度集中，无光斑现象的可控的微LED点阵。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种可控的微LED点阵。

一种可控的微LED点阵，包括蓝宝石衬底、N型层、P型层、钝化层、透明导电层、条形金属层和金属电极，所述N型层为沿X方向延伸成直条形并沿Y方向在所述蓝宝石衬底上平行分布有数个，所述P型层在所述N型层上沿X和Y方向呈点阵分布有数个，所述钝化层覆盖所述P型层并同时覆盖到所述N型层的端部附近，且所述钝化层于所述P型层的顶面上设有开口，所述透明导电层设置在所述钝化层的开口中的所述P型层上，且所述透明导电层凸出到所述钝化层上，所述条形金属层沿X方向平行地分布有数个，并每个所述条形金属层分别沿Y方向对应延伸地覆盖数个所述P型层，所述条形金属层遮挡所述P型层的顶面和四周侧壁，所述透明导电层与所述条形金属层抵接，且所述条形金属层上设置有与所述P型层的顶面对应并露出所述透明导电层的开孔，所述金属电极设置在所述N型层的端部上。

作为本实用新型的优选方案，所述N型层之间的距离≥3um。

作为本实用新型的优选方案，所述钝化层于所述P型层顶面上的开口尺寸小于所述P型层的顶面尺寸。

作为本实用新型的优选方案，所述透明导电层的顶面尺寸小于等于所述P型层的顶面尺寸，并且所述透明导电层的顶面尺寸大于所述钝化层于所述P型层上的刻蚀开口尺寸。

作为本实用新型的优选方案，所述条形金属层的开孔尺寸小于所述透明导电层的顶面尺寸。

作为本实用新型的优选方案，所述钝化层的材料为SiO₂。

作为本实用新型的优选方案，所述透明导电层的材料为ITO。

作为本实用新型的优选方案，所述条形金属层和所述金属电极的材料为Cr、Al、Ti、Pt、Au中的一种或多种。

作为本实用新型的优选方案，所述微LED点阵的长宽尺寸≥10um。

作为本实用新型的优选方案，所述条形金属层沿所述P型层的四周侧壁向下延伸并对应覆盖所述钝化层。

本实用新型实施例一种可控的微LED点阵与现有技术相比，其有益效果在于：通过金属层覆盖每个发光单元侧壁并仅保留轴向出光口，能够有效有效避免侧向光的发散产生，解决光斑问题，同时得到发光角度集中的强轴向光。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的微LED点阵结构正视图；

图2是图1中A－A处视向的截面结构示意图；

图3是图1中B－B处视向的截面结构示意图；

图中，1、蓝宝石衬底；2、钝化层；3、透明导电层；4、条形金属层；5、金属电极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，本实用新型中采用术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，还需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的机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实用新型的限制。

参考图1－3，本实用新型实施例的一种可控的微LED点阵，按工艺的先后顺序包括蓝宝石衬底1、N型层、P型层、钝化层2、透明导电层3、条形金属层4和金属电极5，所述N型层为沿X方向延伸成直条形并沿Y方向在所述蓝宝石衬底1上平行分布有数个，所述P型层在所述N型层上沿X和Y方向呈点阵分布有数个，所述钝化层2覆盖所述P型层并同时覆盖到所述N型层在X方向上的端部附近，且所述钝化层2于所述P型层的顶面上设有开口，所述透明导电层3设置在所述钝化层2的开口中的所述P型层上，且所述透明导电层3凸出到所述钝化层2上，所述条形金属层4沿X方向平行地分布有数个，并每个所述条形金属层4分别沿Y方向对应延伸地覆盖数个所述P型层，所述条形金属层4遮挡所述P型层的顶面和四周侧壁，所述透明导电层3与所述条形金属层4抵接，且所述条形金属层4上设置有与所述P型层的顶面对应并露出所述透明导电层3的开孔，所述金属电极5设置在所述N型层在X方向上的左右两端部上；每个所述P型层所在与所述N型层之间即构成点阵中的芯片，所述P型层与N型层在所述蓝宝石衬底1上生成并经过相应刻蚀后，然后镀上所述钝化层2将其进行覆盖保护并绝缘，仅在P型层的顶面上和N型层的两端留出让位，故通过镀上所述透明导电层3在所述钝化层2的开口中与所述P型层导电和通光，镀上所述条形金属条4即可将沿Y方向排列的P型层纵向排列导电连接，其中条形金属层4与透明导电层3附着抵接通电，并通过覆盖和遮挡每个发光单元中P型层的侧壁，阻挡侧向光发散，仅通过开孔保留轴向出光口，得到轴向集中的发光，从而解决发光时的光斑问题，而且在N型层的两端镀上的金属电极5让沿X方向延伸的N型层横向上共N极导电。

示例性的，所述N型层之间的距离≥3um，所述微LED点阵的长宽尺寸≥10um。

参考图2和3，示例性的，所述钝化层2于所述P型层顶面上的开口尺寸小于所述P型层的顶面尺寸。

参考图2和3，示例性的，所述透明导电层3凸出所述钝化层2的顶面尺寸小于等于所述P型层的顶面尺寸，并且所述透明导电层3的顶面尺寸大于所述钝化层2于所述P型层上的刻蚀开口尺寸。

参考图2和3，示例性的，所述条形金属层4的开孔尺寸小于所述透明导电层3的顶面尺寸。

示例性的，所述钝化层2的材料为SiO₂，所述透明导电层3的材料为ITO，所述条形金属层4和所述金属电极5的材料为Cr、Al、Ti、Pt、Au中的一种或多种。

参考图2和3，示例性的，所述条形金属层4沿所述P型层的四周侧壁向下延伸并对应覆盖所述钝化层2，进一步确保完全阻挡侧向光发散，对工艺要求也高。

参考图1－3，示例性的，本实用新型的一种可控的微LED点阵的制作方法，包括以下步骤：

一、利用MOCVD设备在蓝宝石衬底1上依次生长N型层和P型层，完成GaN基微LED的外延层制作；

二、刻蚀所述外延层，由上至下刻蚀的过程中自然先使所述P型层去掉，通过相应设定将所述P型层刻蚀出相应的部分而将其余部分的所述P型层去掉，从而可按需设置所述P型层成相应的阵列分布，同时也相应让相应的所述N型层部分显露出，故优选通过刻蚀裸露所述N型层的顶面并形成沿X和Y方向呈点阵分布的所述P型层，X和Y方向在所述蓝宝石衬底1平面上相互垂直地构成平面直角坐标系；

三、对所述N型层刻蚀，形成沿X方向延伸于所述P型层之下并沿Y方向平行分布的数个直条形的所述N型层，每条所述N型层作为相应的所述P型层共阴；

四、镀上覆盖所述P型层和所述N型层的钝化层2，再对所述钝化层2进行蚀刻，使所述P型层的顶面上的所述钝化层2形成开口，使所述P型层的顶面在所述钝化层2中露出，并使所述N型层于X方向的点阵外的端部露出，通过钝化层2保护所述P型层和N型层，并通过使所述P型部和所述N型层分别在相应部位的钝化层2刻蚀去除，便于所述P型层和所述N型层后续的导电连接；

五、在所述P型层的顶面露出处镀透明导电层3，且所述透明导电层3凸出所述钝化层2，所述透明导电层3与所述P型层顶面导电并透光；

六、沿Y方向镀上数条对应覆盖所述P型层的条形金属层4，即所述条形金属层4沿X方向平行分布并垂直与所述N型层，然后在所述条形金属层4开设与所述P型层顶面对应的开孔，使所述透明导电层3于所述条形金属层4的开孔中露出，并在所述N型层于X方向的点阵外的端部露出上镀上金属电极5，形成微LED点阵，所述条形金属层4通过每个所述透明导电层3与所述P型层导电，而所述金属电极5与所述N型层导电，从而实现每个点阵相应通电。

示例性的，所述步骤三中，每个所述N型层之间的距离≥3um，最优地实现工艺最精细并避免条形的N型层之间刻蚀残留。

参考图2和3，示例性的，所述步骤四中，所述钝化层2于所述P型层顶面上的刻蚀开口尺寸小于所述P型层的顶面尺寸，很好地将所述P型层的顶面以所述钝化层2覆盖和保护，并便于镀透明导电层4与P型层导电。

参考图2和3，示例性的，所述步骤五中，所述透明导电层3凸出所述钝化层2的顶面尺寸小于等于所述P型层的顶面尺寸，并且所述透明导电层3的顶面尺寸大于所述钝化层2于所述P型层上的刻蚀开口尺寸，使所述透明导电层3在所述条形金属层4和所述P型层之间具有最优的导电和透光效果。

参考图2和3，示例性的，所述步骤六中，所述条形金属层4的开孔尺寸小于所述透明导电层3的顶面尺寸，从而确保所述条形金属层4与所述透明导电层3的顶面具有足够的导电面。

示例性的，所述钝化层2的材料为SiO₂，用SiO₂薄膜层能隔离P、N电极防止短路并避免水汽、杂质原子对芯片表面的吸附，也能保护所述透明导电层3，提高发光效率，另外钝化层2的材料也可为SiNx、Al2O3或其它材料。

示例性的，所述透明导电层3的材料为ITO，ITO为铟锡金属氧化物的缩写，其形成的铟锡氧化膜具有很好的导电性和透明性。

示例性的，所述条形金属层4和所述金属电极5的材料为Cr、Al、Ti、Pt、Au中的一种或多种。

示例性的，所述微LED点阵的长宽尺寸≥10um。

示例性的，所述步骤六中，采用蒸镀工艺镀上所述条形金属层4和金属电极5，具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种可控的微LED点阵，其特征在于：包括蓝宝石衬底、N型层、P型层、钝化层、透明导电层、条形金属层和金属电极，所述N型层为沿X方向延伸成直条形并沿Y方向在所述蓝宝石衬底上平行分布有数个，所述P型层在所述N型层上沿X和Y方向呈点阵分布有数个，所述钝化层覆盖所述P型层并同时覆盖到所述N型层的端部附近，且所述钝化层于所述P型层的顶面上设有开口，所述透明导电层设置在所述钝化层的开口中的所述P型层上，且所述透明导电层凸出到所述钝化层上，所述条形金属层沿X方向平行地分布有数个，并每个所述条形金属层分别沿Y方向对应延伸地覆盖数个所述P型层，所述条形金属层遮挡所述P型层的顶面和四周侧壁，所述透明导电层与所述条形金属层抵接，且所述条形金属层上设置有与所述P型层的顶面对应并露出所述透明导电层的开孔，所述金属电极设置在所述N型层的端部上。

2.根据权利要求1所述的一种可控的微LED点阵，其特征在于：所述N型层之间的距离≥3um。

3.根据权利要求1所述的一种可控的微LED点阵，其特征在于：所述钝化层于所述P型层顶面上的开口尺寸小于所述P型层的顶面尺寸。

4.根据权利要求1所述的一种可控的微LED点阵，其特征在于：所述透明导电层的顶面尺寸小于等于所述P型层的顶面尺寸，并且所述透明导电层的顶面尺寸大于所述钝化层于所述P型层上的刻蚀开口尺寸。

5.根据权利要求1所述的一种可控的微LED点阵，其特征在于：所述条形金属层的开孔尺寸小于所述透明导电层的顶面尺寸。

6.根据权利要求1－5任一所述的一种可控的微LED点阵，其特征在于：所述钝化层的材料为SiO₂。

7.根据权利要求1－5任一所述的一种可控的微LED点阵，其特征在于：所述透明导电层的材料为ITO。

8.根据权利要求1－5任一所述的一种可控的微LED点阵，其特征在于：所述微LED点阵的长宽尺寸≥10um。

9.根据权利要求1－5任一所述的一种可控的微LED点阵，其特征在于：所述条形金属层沿所述P型层的四周侧壁向下延伸并对应覆盖所述钝化层。

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