CN215342638U - Led芯片结构及显示模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED芯片结构及显示模组，包括依次层叠的N型层、量子肼有源层和P型层，所述LED芯片结构还设有若干孔结构，所述孔结构依次贯穿所述P型层和所述量子肼有源层，直至所述N型层内部，所述孔结构内设有量子点，所述量子点位于所述孔结构的底部，所述量子点与所述N型层直接接触且所述量子点不与所述量子肼有源层直接接触，所述量子点的高度不超过所述N型层的靠近所述P型层一侧的表面。本实用新型通过将量子点不与量子肼有源层以及P型层直接接触，避免P型层升温对量子点性能的影响。

Description

LED芯片结构及显示模组

技术领域

本实用新型涉及LED芯片技术领域，更具体地，涉及一种LED芯片结构及显示模组。

背景技术

现有NanoLED芯片结构包括依次层叠的N型层、量子肼有源层和P型层，N型层和P型层分别与电源相连接，NanoLED芯片结构还设有若干孔结构，孔结构依次贯穿P型层和量子肼有源层，直至N型层内部，孔结构内的N型层区域、量子肼有源层区域和P型层区域均填充有量子点，量子点受激发能产生特定波长的光线。由于填充的量子点与P型层接触，P型层连通电源后易升温，导致量子点的温度也升高，致使量子点性能不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种LED芯片结构，通过将量子点仅填充至N型层内部，且在量子肼有源层形成钝化层，钝化层将P型层与量子点隔离，避免P型层升温对量子点性能的影响。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种LED芯片结构，其特征在于，包括依次层叠的N型层、量子肼有源层和P型层，所述LED芯片结构还设有若干孔结构，所述孔结构依次贯穿所述P型层和所述量子肼有源层，直至所述N型层内部，所述孔结构内设有量子点，所述量子点与所述N型层直接接触且所述量子点不与所述量子肼有源层以及所述P型层直接接触，所述量子点的高度不超过所述N型层的靠近所述P型层一侧的表面。

优选的，还包括钝化层，所述钝化层设置于所述孔结构内且覆盖在所述量子点的上方，所述量子点比所述钝化层更靠近所述N型层，所述钝化层隔离所述量子点和所述量子肼有源层以及所述P型层。

优选的，所述钝化层的高度至少到达所述量子肼有有源层的靠近所述P型层一侧的表面。

优选的，所述钝化层的材质为SiO₂、Si₃N₄或Al₂O₃。

优选的，还包括电流扩展层，所述电流扩展层形成于所述P型层的远离所述量子肼有源层一侧的表面和所述孔结构内的所述P型层区域的侧壁。

优选的，还包括P电极层，所述P电极层层叠于所述电流扩展层的远离所述P型层一侧的表面。

优选的，所述P电极层完全覆盖所述电流扩展层，且使所述P电极层的背离所述P型层一侧的表面为平坦表面。

优选的，还包括导电基板，所述导电基板层叠至所述P电极层的背离所述P型层一侧的表面。

优选的，所述N型层背离所述P型层一侧的表面为粗化面。

优选的，还包括N电极，所述N电极层叠于所述N型层背离所述P型层一侧的表面。

本实用新型还公开了一种显示模组，包括上述的LED芯片结构。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

本实用新型实施例通过使量子点不与量子肼有源层以及P型层直接接触，避免P型层升温对量子点性能的影响；通过使量子点的高度不超过N型层的靠近P型层一侧的表面，也避免量子点对量子肼有源层的性能影响，从而维持量子点性能稳定以及量子肼有源层的性能稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

其中：

图1～图11分别是本实用新型一具体实施例的LED芯片结构的制备过程结构示意图；

其中，N型层3、量子肼有源层4、P型层5、孔结构6、量子点7、钝化层8、电流扩展层9、P电极层10、导电基板11、粗化面12、钝化膜13、N电极14。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

参考图11，本实用新型公开了一种LED芯片结构，包括依次层叠的N型层3、量子肼有源层4和P型层5，LED芯片结构还设有若干孔结构6，孔结构6从P型层5外表面穿过量子肼有源层4，直至N型层3内部，孔结构6内设有量子点7，量子点7位于孔结构6的底部，量子点7与N型层3直接接触且量子点7不与量子肼有源层4以及P型层接触，量子点7的高度不超过N型层3的靠近P型层5一侧的表面，避免量子点7对量子肼有源层4的性能影响。通过使量子点7不与量子肼有源层4以及P型层接触，避免P型层5升温对量子点7性能的影响。

参考图11，在一具体实施例中，LED芯片结构还包括钝化层8，钝化层8设置于孔结构6内，且覆盖在量子点7的上方，量子点7比钝化层8更靠近N型层3，即量子点7设置于孔结构6的底部，钝化层8隔离量子点7和量子肼有源层4以及P型层5。通过设置钝化层8，使钝化层8隔离量子点7和P型层5，避免P型层5升温对量子点7性能的影响。另，填充于孔结构6内的钝化层8，还能对量子阱有源区4侧壁的表面态、缺陷态进行钝化，从而起到减小有源区侧壁缺陷引起的漏电流发生的作用。

具体的，量子点7可以为一种量子点7，也可以为两种以上量子点7，量子点7的材料可以为ZnSe、ZnS、CdSe、CdS和InP等中的一种或两种以上。可以通过调节孔结构的孔径和/或N型层3的厚度来调节量子点7的填充量。

进一步的，在一具体实施例中，钝化层8的高度至少到达量子肼有源层4的靠近P型层5一侧的表面，使钝化层8安全遮挡孔结构6内的量子肼有源层4的侧壁，钝化量子肼有源层4侧壁的表面态、缺陷态，减小有源区侧壁缺陷引起的漏电流的大小。

具体的，钝化层8的材质可以为SiO₂、Si₃N₄或Al₂O₃等。

参考图11，本实用新型的LED芯片结构还包括电流扩展层9，电流扩展层9形成于P型层5的远离量子肼有源层4一侧的表面和孔结构6内的P型层5区域的侧壁，电流扩展层9能够增大P型层5的电流均匀性，进一步增大了P型层5的电流均匀性。

进一步的，LED芯片结构还包括P电极层10，P电极层10层叠于电流扩展层9的远离P型层5的一侧表面，P电极层10主要用于连接电源。

上述各实施例的LED芯片结构即可用于倒装LED芯片结构中，也可用于垂直LED芯片结构中，在倒装LED芯片结构中，使连接P型区的P电极和连接N型区的N电极14均位于LED芯片结构的同侧，在垂直LED芯片结构中，使连接P型区的P电极和连接N型区的N电极14分别位于LED芯片结构的两侧，垂直LED芯片结构较倒装LED芯片结构具有更好的电流扩展性。

图1～图11所示的本实用新型的一具体实施例的LED芯片结构为垂直LED芯片结构，在垂直LED芯片结构中，进一步的，P电极层10完全覆盖电流扩展层9，且使P电极层10的背离P型层5的一侧表面为平坦表面，形成垂直LED芯片结构，提高电流扩展性。

进一步的，P电极层10为具有反射功能的金属层。金属层可以包括一层或两层以上的金属层，金属层的材质可以为钛、铝、银、金或镍，在一具体实施例中，金属层可以为依次层叠的钛层、铝层、钛层和金层，在另一具体实施例中，金属层还可以为依次层叠的镍层和银层。

进一步的，LED芯片结构，还包括导电基板11，导电基板11层叠至P电极层10的背离P型层5一侧的表面，导电基板11完全覆盖P电极层10，导电基板11主要用于散热和连接电源，导电基板11热导率高，能够更好的为P型区产生的热量降温。导电基板11优选为铜导电基板11或硅导电基板11，热导率高，提高更好的散热效果。

N型层3背离P型层5一侧的表面为出光面，为了减少光的全反射，提高光提取效率，在一具体实施例中，N型层3背离P型层5一侧的表面为粗化面12。

LED芯片结构还包括N电极14，N电极14层叠于N型层3背离P型层5一侧的表面，N电极14与P电极层10不同侧，为垂直LED芯片结构。

上述各实施例的技术特征可以交叉使用。

在上述各实施例中，N型层3的厚度为1500nm～3000nm，N型层3的材质可以为N-GaN；量子肼有源层4的厚度为250nm～400nm；量子肼有源层4的材质可以为InGaN/GaN；P型层5的厚度为100nm～300nm，P型层5的材质可以为P-GaN；电流扩展层9的厚度为100nm～200nm，电流扩展层9的材质可以为ITO；P电极层10的厚度为100nm～300nm，N电极14的厚度为100nm～300nm，N电极14可以包括一层或两层以上的金属层，金属层的材质可以为钛、铝、金、铬或铂，在一具体实施例中，N电极14可以为依次层叠的钛层、铝层、钛层和金层，在另一具体实施例中，N电极14还可以为依次层叠的铬层、铂层和金层。

本实用新型还公开了一种显示模组，包括上述的LED芯片结构，显示模组可以是应用于手机、平板、笔记本电脑、电视、AR/VR设备、车仪表与中控、户外显示器、抬头显示器(HUD)等产品的显示模组。

参考图1～图11，本实用新型还提供了一种LED芯片结构的制备方法，包括以下过程：

步骤S1，提供基板，基板包括依次层叠的衬底层1、N型层3、量子肼有源层4和P型层5，基板还设有孔结构6，孔结构6从P型层5外表面穿过量子肼有源层4，直至N型层3内部。

在本步骤中，可以采用从上到下的方法形成基板，参考图1和图2，先依次在衬底层1上形成N型层3、量子肼有源层4和P型层5，然后采用刻蚀的方法形成孔结构6。

刻蚀孔结构6，具体的，包括以下过程：首先，在P型层5上沉积一层二氧化硅作掩膜层，曝光显影后采用RIE技术，通入CF₃和O₂的混合气体刻蚀二氧化硅，形成图形化的硬质掩膜层。接着，采用ICP技术，通入Cl₂和BCl₃的混合气体刻蚀图形化的硬质掩膜层未覆盖的区域，形成贯穿P型层5、量子肼有源层4和部分N型层3的孔结构6。之后，将样品放置在BOE溶液(Buffered Oxide Etch，缓冲氧化物刻蚀液，由氢氟酸与水或氟化铵与水混合而成。)中去除硬质掩膜层，得到如图2所示的样品。

将上述得到的样品放置在80℃1mol/L的KOH溶液中5min～10min，腐蚀孔结构6侧壁，以对孔结构6侧壁进行去损伤处理，然后进行HCl溶液清洗。

当然，也可以采用从下到上的方法形成基板，即在衬底层1上直接依次生长N型层3纳米柱阵列、量子肼有源区纳米柱阵列和P型层5纳米柱阵列，纳米柱之间的间隙形成孔结构6，从而形成图2所示的结构。

在本具体实施例中，为了避免界面处的晶格缺陷，在衬底层1上还形成缓冲层2，然后在缓冲层2上依次形成N型层3、量子肼有源层4和P型层5。

步骤S2：参考图3，向孔结构6内的N型层3区域填充量子点7。

步骤S3：参考图4，向孔结构6内的量子肼有源层4区域填充钝化层8，使钝化层8隔离量子点7和P型层5。

具体的，可以使用PECVD(等离子体增强化学气相沉积技术)或ALD(原子层沉积技术)在孔结构6中沉积与有源区同等深度的钝化层8。

步骤S4：参考图5，在P型层5的远离量子肼有源层4一侧的表面和孔结构6内的P型层5区域的侧壁形成电流扩展层9。

具体的，可以使用电子束蒸发或测控溅射技术形成电流扩展层9。

步骤S5：参考图6，在电流扩展层9的远离P型层5一侧的表面形成P电极层10。

具体的，通过电子束蒸发在孔结构6内以及及P型层5表面上沉积具有反射功能的金属层，即P电极层10。

步骤S6：参考图7，在P电极层10的背离P型层5一侧的表面上形成导电基板11。

具体的，将导电基板11键合至P电极层10上。

步骤S7：参考图8，去除衬底层1和缓冲层2，露出N型层3。

步骤S8：参考图9，将N型层3背离P型层5一侧的表面粗化形成粗化面12。

具体的，可以利用热的KOH溶液对n-GaN材质的N型层3表面进行粗化，使其形成六角锥形状，能够减少光的全反射，提高光提取效率。

步骤S9：参考图10，在粗化面12以及LED芯片结构的侧面形成图案化钝化膜13，图案化钝化膜13具有开孔至N型层3的镂空图案，镂空图案对应N电极14所在区域。

具体的，可以使用PECVD或ALD沉积钝化膜13，然后，在钝化膜13上旋涂光刻胶，曝光显影后干法刻蚀或湿法刻蚀腐蚀形成开孔至N型层3的镂空图案。钝化膜13的材质可以为SiO₂、Si₃N₄或Al₂O₃等。

步骤S10，参考图11，在镂空图案处形成N电极14。

具体的，可以采用电子束蒸镀N电极14金属形成N电极14。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种LED芯片结构，其特征在于，包括依次层叠的N型层、量子肼有源层和P型层，所述LED芯片结构还设有若干孔结构，所述孔结构依次贯穿所述P型层和所述量子肼有源层，直至所述N型层内部，所述孔结构内设有量子点，所述量子点与所述N型层直接接触且所述量子点不与所述量子肼有源层以及所述P型层直接接触，所述量子点的高度不超过所述N型层的靠近所述P型层一侧的表面。

2.根据权利要求1所述的LED芯片结构，其特征在于，还包括钝化层，所述钝化层设置于所述孔结构内且覆盖在所述量子点的上方，所述量子点比所述钝化层更靠近所述N型层，所述钝化层隔离所述量子点和所述量子肼有源层以及所述P型层。

3.根据权利要求2所述的LED芯片结构，其特征在于，所述钝化层的高度至少到达所述量子肼有有源层的靠近所述P型层一侧的表面。

4.根据权利要求3所述的LED芯片结构，其特征在于，所述钝化层的材质为SiO₂、Si₃N₄或Al₂O₃。

5.根据权利要求4所述的LED芯片结构，其特征在于，还包括电流扩展层，所述电流扩展层形成于所述P型层的远离所述量子肼有源层一侧的表面和所述孔结构内的所述P型层区域的侧壁。

6.根据权利要求5所述的LED芯片结构，其特征在于，还包括P电极层，所述P电极层层叠于所述电流扩展层的远离所述P型层一侧的表面。

7.根据权利要求6所述的LED芯片结构，其特征在于，所述P电极层完全覆盖所述电流扩展层，且使所述P电极层的背离所述P型层一侧的表面为平坦表面。

8.根据权利要求6或7所述的LED芯片结构，其特征在于，还包括导电基板，所述导电基板层叠至所述P电极层的背离所述P型层一侧的表面。

9.根据权利要求8所述的LED芯片结构，其特征在于，所述N型层背离所述P型层一侧的表面为粗化面。

10.根据权利要求8所述的LED芯片结构，其特征在于，还包括N电极，所述N电极层叠于所述N型层背离所述P型层一侧的表面。

11.一种显示模组，其特征在于，包括如权利要求1～10中任一项所述的LED芯片结构。

Images