TW202143505A - 發光二極體前驅物 - Google Patents

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Abstract

本案提供一種形成發光二極體（LED）前驅物的方法。方法包含以下步驟：在基板上形成包括複數個III族氮化物層的LED堆疊，LED堆疊包括LED堆疊表面，LED堆疊表面形成在LED堆疊的與基板相對的一側上；以及遮蔽LED堆疊表面的第一部分，而使LED堆疊表面的第二部分暴露。 使LED堆疊表面的第二部分經受毒化處理，使得LED堆疊表面的第二部分下方的包括LED堆疊的III族氮化物層中的至少一層的LED堆疊的第二區域的電阻率相對較高於LED堆疊表面的第一部分下方的LED堆疊的第一區域中相應的III族氮化物層的電阻率。

Description

發光二極體前驅物
本揭示內容涉及發光二極體（LED）前驅物和發光二極體陣列前驅物。特定而言，本揭示內容涉及包含III族氮化物的LED前驅物和LED陣列前驅物。
微型LED（Micro LED）陣列通常定義為尺寸為100×100μm2 或更小的LED陣列。微型LED陣列是微型顯示器/投影機中的自發光組件，適用於各種裝置，例如智能手錶、頭戴式顯示器、平視顯示器、便攜式攝像機、取景器、多站點激發源、和微微-投影機（pico-projectors）。
一種類型的微型LED陣列包括由III族氮化物形成的複數個LED。III族氮化物LED是無機半導體LED，其包括例如GaN及其在主動發光區域中與InN和AlN的合金。與習知的大面積LED（例如其中發光層是有機化合物的有機發光二極體（OLED））相比，可以以顯著更高的電流密度驅動III族氮化物LED並發出更高的光功率密度。結果，較高的流明（亮度）（定義為在給定方向上光源的每單位面積發出的光量）使微型LED適用於需要或受益於高亮度的應用。例如，受益於高亮度的應用可以包括高亮度環境中的顯示器或投影機。另外，與其他習知大面積LED相比，已知III族氮化物微型LED陣列具有相對較高的發光效率，以每瓦流明（lm / W）表示。與其他光源相比，III族氮化物微型LED陣列具有較高的發光效率，可降低功耗，並使微型LED特別適用於便攜式裝置。
由III族氮化物LED形成微型LED的各種方法是技術人員已知的。
例如，在US-B-7,087,932中描述了選擇性區域生長（SAG）方法。在選擇性區域生長技術中，在緩衝層上圖案化遮罩。遮罩中的材料使得在生長條件下，沒有其他材料直接在遮罩上生長，而是僅在暴露出下面的緩衝層的表面的一部分的內部孔中生長。沿[0001]方向生長的III族氮化物的選擇性區域生長的另一個值得注意的特徵是，取決於生長參數（例如生長溫度、壓力和V/III比），相對於（0001）平面的傾斜面（亦稱為c面（c-plane））也在由圖案化遮罩的開口區域所限定的c面半導體的生長部分的周界周圍獲得。傾斜面通常沿纖鋅礦晶體的{10 1}或{10 2}平面定向，並且與c平面表面（半極性表面）相比，偏振場減小。
在許多應用中，期望提供一種能夠輸出具有一定波長範圍的光的微型LED陣列（即彩色顯示器/投影儀）。例如，在許多彩色顯示器中，期望提供在共同基板上具有多個像素的微型LED陣列，其中每個像素可以輸出例如紅色、綠色和藍色光的組合。
本領域已知的一種方法是由複數個子像素形成LED陣列的每個像素。每個像素可以配備有一種或多種顏色轉換材料，例如磷光體或量子點。這種顏色轉換材料可以將較高能量的光（泵浦光）轉換為較低能量的光（轉換光），以便提供子像素的所需顏色。
本發明的目的是提供一種改進的形成LED的方法，此方法解決與現有技術方法相關的至少一個問題，或者至少為其提供商業上有用的替代方案。
本發明人已經意識到，期望提供一種LED，其中在操作期間，電流被限制為朝向LED的中心區域並且遠離LED的側壁區域。
因此，根據本揭示內容的第一態樣，提供了一種形成發光二極體（LED）前驅物的方法。方法包括以下步驟：
在基板上形成包括複數個III族氮化物層的LED堆疊，LED堆疊包括LED堆疊表面，LED堆疊表面形成在LED堆疊的與基板相對的一側上；
遮蔽LED堆疊表面的第一部分，而使LED堆疊表面的第二部分暴露；以及
使LED堆疊表面的第二部分經受毒化處理，使得LED堆疊表面的第二部分下方的包括LED堆疊的III族氮化物層中的至少一層的LED堆疊的第二區域的電阻率相對較高於LED堆疊表面的第一部分下方的LED堆疊的第一區域中相應的III族氮化物層的電阻率。
本發明人已經認識到，可以使用毒化處理（poisoning process）來改變所沉積的LED堆疊的區域的電阻率。透過遮蔽LED堆疊表面的一部分，在LED堆疊表面的被遮蔽的第一部分下方的LED堆疊區域實質上不受毒化處理的影響。因此，在毒化處理之後，LED堆疊表面的第一部分下方的LED堆疊的第一區域的局部電阻率，低於LED堆疊表面的第二部分下方的第二區域中的LED堆疊的局部電阻率。也就是說，毒化處理改變了LED堆疊的複數個層中的至少一個的電阻率，使得至少一個層的第二區域大於所述層的第一區域。透過改變LED堆疊的第二區域的電阻率，可以在使用期間改善LED中的電流限制。
例如，在一些具體實施例中，電流限制可以朝著LED的中心區域增加並且遠離LED的側壁區域。LED的側壁區域可能容易產生洩漏電流。透過將電流限制在側壁區域之外，可以減小或消除LED的側壁區域中的洩漏電流的影響。如此，在一些LED中，增加電流限制可以改善LED的光提取效率。
在一些LED中，還可以提供顏色轉換層。通常，來自LED的光被引導到顏色轉換層中。LED中的側壁洩漏電流的存在，可能導致LED輸出的光的強度在LED的整個發光表面上通常不均勻。如此，LED輸出的光可以提供「熱點」。熱點是發光表面的區域，在區域中光以高強度輸出（相對於LED跨發光表面輸出的平均光強度）。由於光的強度高，熱點可能會隨著時間的推移降低顏色轉換材料的功能。因此，本揭示內容的目的是減少在由本揭示內容的LED前驅物形成的LED中熱點的存在。
應當理解，毒化處理透過在LED中形成較高電阻率的區域來減少側壁洩漏電流。此外，毒化處理可用於在LED堆疊中形成一個或多個較高電阻率的區域，以改善穿過LED堆疊的電流分佈。當使用時，這相應改善了光通量在LED的發光表面上的分佈，從而減少或消除了熱點的形成。因此，根據本揭示內容的LED前驅物可以用於改善LED中的顏色轉換材料的壽命。
在一些具體實施例中，遮蔽LED堆疊表面的第一部分包括以下步驟：在LED堆疊表面的第一部分上選擇性地形成接觸層。如此，根據第一態樣的方法使用接觸層作為毒化處理的自對準遮罩。
在一些具體實施例中，形成LED堆疊包括以下步驟：形成第一半導體層，第一半導體層包括設置在基板上的III族氮化物；在第一半導體層上形成主動層，主動層包括III族氮化物；以及形成p型半導體層，p型半導體層包括設置在主動層上的III族氮化物。在p型半導體層的與主動層相反的一側上的p型半導體層的主表面提供了LED堆疊的LED堆疊表面。
在一些具體實施例中，毒化處理選擇性地增加了p型半導體層的第二部分的電阻率。這樣的毒化處理可以是表面處理處理，表面處理處理增加形成LED堆疊表面的第二部分的p型半導體層的第二部分的電阻率。
在一些具體實施例中，LED堆疊的第二區域包括主動層的第二區域；且LED堆疊的第一區域包括主動層的第一區域。例如，在一些具體實施例中，LED堆疊的毒化的第二區域可以從LED堆疊表面延伸穿過p型半導體層的第二區域到達主動層的第二區域。如此，LED堆疊的（毒化的）第二區域可以是包括主動層和p型半導體層的第二區域的連續區域。在毒化處理影響主動層的具體實施例中，可以減少進入主動層的側壁洩漏電流，從而改善LED內的電流限制。
在一些具體實施例中，LED堆疊的第二區域包括第一半導體層的第二區域，且LED堆疊的第一區域包括第一半導體層的第一區域。例如，在一些具體實施例中，LED堆疊的（毒化的）第二區域可以從LED堆疊表面延伸穿過p型半導體層的第二區域及主動層到達第一半導體層的第二區域。如此，LED堆疊的（毒化的）第二區域可以是包括第一半導體層、主動層和p型半導體層的第二區域的連續區域。
將理解的是，LED堆疊的第二區域在大體上與垂直於LED堆疊/基板表面的發光表面的方向對準的方向上延伸。如此，第二區域內的LED堆疊的層形成具有由LED堆疊表面的第二部分限定的橫截面積的柱。
在一些具體實施例中，LED堆疊表面的第二部分環繞LED堆疊表面的第一部分。因此，LED堆疊表面的第二部分可以相對於LED堆疊表面的第一部分佈置，以進一步減小來自LED堆疊的側壁區域的洩漏電流。
在一些具體實施例中，遮蔽LED堆疊表面的第一部分包括以下步驟：遮蔽複數個第一部分，以限定LED堆疊表面的複數個第二部分，其中可選地，LED堆疊表面的複數個第二部分以環形或棋盤圖案的方式佈置。如此，可以在毒化處理之前利用被配置為進一步減少在LED的發光表面上出現熱點的圖案來對LED堆疊表面進行圖案化。
在一些具體實施例中，LED堆疊表面的第一部分被接觸層遮蔽，並且LED堆疊表面的第三部分被遮蔽層遮蔽，使得LED堆疊表面的第一部分和第三部分被覆蓋並且LED堆疊表面的第二部分被暴露。因此，在一些具體實施例中，接觸層可以與遮蔽層結合使用，以限定要經受毒化處理的LED堆疊表面的第二部分。例如，在一些具體實施例中，在LED堆疊表面上形成遮蔽層和接觸層，以限定具有環形或棋盤圖案的LED堆疊表面的一個或多個第二部分。
在一些具體實施例中，毒化處理包括：使LED堆疊表面的第二部分暴露至包含氫離子的電漿。在其他具體實施例中，可以使用其他類型的電漿。在另一個具體實施例中，可以使用離子注入處理來毒化期望區域中的LED堆疊。
在一些具體實施例中，LED堆疊包括在垂直於基板表面的平面上具有規則梯形截面的柱。透過形成具有規則梯形橫截面的LED堆疊，LED堆疊可以包括相對於LED的基板/發光表面傾斜的側壁（傾斜側壁）。在一些具體實施例中，相對於LED堆疊的台面部分，LED堆疊的傾斜側壁區域可以具有增加的電阻率。如此，穿過LED堆疊的電流大體上可以被限制在LED堆疊的台面部分。傾斜側壁還可以透過朝著LED堆疊的發光表面內部反射光，來提高在LED堆疊的主動層中產生的光的光提取效率。
在一些具體實施例中，形成LED堆疊包含以下步驟：在基板的基板表面上形成第一半導體層，第一半導體層在第一半導體層的與基板相反的一側具有生長表面；選擇性地去除第一半導體層的一部分以形成台面結構，使得第一半導體層的生長表面包括台面表面和本體半導體表面；在第一半導體層的生長表面上單片形成包含III族氮化物的第二半導體層，使得第二半導體層覆蓋台面表面和本體半導體表面。在第二半導體層上形成主動層和p型半導體層。因此，LED堆疊可以結合台面結構，LED堆疊的其他層在台面結構上過度生長。透過在台面結構上過度生長主動層，可以將電荷載子進一步限制在與台面結構對準的主動層的區域中，並遠離LED結構的側壁區域。
在一些具體實施例中，第二半導體層形成在第一半導體層的生長表面上以提供傾斜側壁部分，傾斜側壁部分延伸在第一半導體層的台面表面上的第二半導體層的第一部分和第一半導體層的本體半導體表面上的第二半導體層的第二部分之間。在一些具體實施例中，第一半導體層可以是n型摻雜的半導體（即，n型摻雜的III族氮化物半導體）。在一些具體實施例中，第二半導體層可以是n型摻雜的半導體（即，n型摻雜的III族氮化物半導體）。例如，第一和第二半導體層可以由實質上相同的III族氮化物形成。在一些具體實施例中，第二半導體層可以是實質上未摻雜的半導體（即，不包括任何故意摻雜劑的III族氮化物半導體）。
在一些具體實施例中，LED堆疊的第二區域包括第二半導體層的第二區域，且LED堆疊的第一區域包括第二半導體層的第一區域。例如，在一些具體實施例中，LED堆疊的（毒化的）第二區域可以從LED堆疊表面延伸穿過p型半導體層的第二區域及主動層到達第二半導體層的第二區域。如此，LED堆疊的（毒化的）第二區域可以是包括第二半導體層、主動層和p型半導體層的第二區域的連續區域。
在一些具體實施例中，在基板上形成第一半導體層包括以下步驟：在基板表面上形成包括III族氮化物的第一半導體子層；在第一半導體子層上形成介電子層，介電子層限定穿過介電子層的厚度的孔；以及在介電子層上形成包括III族氮化物的第二半導體子層。選擇性地去除第一半導體層的一部分以形成台面結構包括以下步驟：選擇性地去除第二半導體子層的一部分，以形成與介電子層的孔對準的台面結構。因此，可以在LED堆疊的n型側上包括另一絕緣子層，此絕緣子層包括可以流過電流的孔。可以提供孔以進一步改善LED堆疊朝向台面並且遠離側壁區域的電流限制。
在一些具體實施例中，LED堆疊的主動層包括被配置為輸出可見光的複數個量子阱層。例如，LED堆疊的主動層可以設置為輸出具有至少420nm的峰值波長的光。LED堆疊的主動層被佈置為輸出具有不大於650nm的峰值波長的光。如此，LED堆疊可以被設置為輸出通常是藍色、綠色或紅色的可見光。特定而言，可以將主動層設置為輸出具有至少425nm且不大於490nm的波長的可見光。
在一些具體實施例中，LED前驅物是微型LED前驅物，其中LED堆疊在基板上的表面積不大於100μm×100μm，或者不大於10μm×10μm。如此，可以根據第一態樣的方法形成微型LED前驅物。將理解的是，複數個LED前驅物或微型LED前驅物可以作為陣列形成在基板上。這樣的前驅物可以被進一步處理以形成包括複數個LED /微型LED的顯示器。
根據本揭示內容的第二態樣，提供了一種LED前驅物。LED前驅物包括LED堆疊。LED堆疊包括複數個III族氮化物層。LED堆疊包括LED堆疊表面，LED堆疊表面形成在LED堆疊的與LED堆疊的發光表面相反的一側上。LED堆疊表面的第一部分在LED堆疊表面下方限定了具有第一電阻率的LED堆疊的複數個層中的至少一個的第一區域。LED堆疊表面的第二部分限定了LED堆疊表面下方的LED堆疊的第二區域，其中LED堆疊的各個層的電阻率增加（相對於LED堆疊的第一區域）。
根據第二態樣的LED前驅物可以透過根據本揭示內容的第一態樣的方法形成。如此，可以在毒化處理之後形成LED堆疊的第二區域，在毒化處理中，第二區域的電阻率增加。因此，第二態樣的LED前驅物可以結合本揭示內容的第一態樣的所有上述特徵。
在一些具體實施例中，LED前驅物還包括形成在LED堆疊表面的第一部分上的接觸層。如此，接觸層可以用作用於限定LED堆疊表面的第一和第二部分的自對準遮罩。在一些具體實施例中，接觸層可以形成為覆蓋LED堆疊表面的第一部分和LED堆疊表面的第二部分中的至少一些。
在一些具體實施例中，LED堆疊包括：第一半導體層，包括提供LED堆疊的發光表面的III族氮化物；主動層，包括III族氮化物，並設置在第一半導體層上；以及p型半導體層，包括III族氮化物並設置在主動層上。在p型半導體層的與主動層相反的一側上的p型半導體層的主表面提供了LED堆疊的LED堆疊表面。
在一些具體實施例中，LED前驅物是微型LED前驅物，其中LED堆疊在基板上的表面積不大於100μm×100μm。在一些具體實施例中，複數個LED前驅物或微型LED前驅物可以作為陣列形成在基板上。這樣的前驅物可以被進一步處理以形成包括複數個LED /微型LED的顯示器。
根據本揭示內容的第三態樣，提供了一種LED。LED包含LED層，LED層被配置為從發光表面發射具有泵浦光波長的泵浦光。LED層包括根據本揭示內容的第二態樣的LED前驅物。LED還包括設置在LED層的發光表面上的容器層。容器層在容器層的與發光表面相反的一側上具有容器表面。容器表面包括開口，開口限定了穿過容器層到LED層的發光表面的容器容積。LED還包括設置在容器容積中的顏色轉換層。顏色轉換層被配置為吸收泵浦光並發射轉換光，轉換光具有比泵浦光波長更長的轉換光波長。LED還包括透鏡，透鏡設置在開口上方的容器表面上，透鏡在透鏡的與顏色轉換層相反的一側上具有凸面。
因此，提供了一種包括顏色轉換層的LED，LED具有由於改善光束分佈而減少的熱點。因此，本揭示內容的第三態樣的顏色轉換層可以具有改善的壽命。
在一些具體實施例中，第三態樣的LED可以被提供為LED陣列（即，複數個LED）。因此，可以在LED層中提供複數個LED前驅物，並且可以提供複數個容器容積。可以在複數個容器容積中的另一個容器容積中提供另一個顏色轉換層，此另一個顏色轉換層被配置為吸收泵浦光並且發射第二轉換光，第二轉換光的波長長於第一轉換光。可以在另外的容器容積上設置透鏡。因此，可以提供具有不同顏色（例如紅色、綠色、藍色）的LED的陣列。
根據本案，提供了發光二極體（LED）前驅物1和形成發光二極體前驅物1的方法。
根據本揭示內容的具體實施例的LED前驅物1包括：基板10；LED堆疊12；和接觸層14。接觸層14設置在LED堆疊表面15a的第一部分上，此第一部分覆蓋LED堆疊12的第一部分，使得接觸層14在接觸層下方限定LED堆疊12的第一區域。LED堆疊表面15b的第二部分在LED堆疊表面15的第二部分下方限定LED堆疊12的第二區域。在LED堆疊12的第二區域中，LED堆疊的複數個層中的至少一層的電阻率相對於LED堆疊的第一區域中的LED堆疊12的相應層的電阻率增加。
在一些具體實施例中，LED前驅物可以是微型LED前驅物，其中LED堆疊在基板10上的表面積不大於100μm×100μm，或者不大於10μm×10μm。
基板10可以是適合於形成III族氮化物電子裝置的任何基板10。例如，基板10可以是藍寶石基板或矽基板。基板10可以包括一個或多個緩衝層，緩衝層被配置為提供適合於形成III族氮化物層的基板表面。
LED堆疊12包括複數個層。LED堆疊12的每一層包括III族氮化物。在一些具體實施例中，LED堆疊包括第一半導體層、主動層和p型半導體層。LED堆疊12被配置為提供能夠產生可見光的III族氮化物半導體接點。LED堆疊的III族氮化物層可以以各種佈置提供。現在將參照圖1至圖4描述用於形成LED堆疊12的方法的一個可能示例。在GB 1912853.7中也可以找到形成LED堆疊12的方法的更多細節。
如圖1所示，可以提供用於在其上形成LED的基板10。基板可以是適合於形成III族氮化物光電裝置的任何基板10。
第一半導體層20可以形成在基板表面上。第一半導體層20包括III族氮化物。在一些具體實施例中，第一半導體層20可以是n型摻雜的。在其他具體實施例中，第一半導體層20可以不被故意摻雜。
例如，在圖1的具體實施例中，第一半導體層20包括GaN。可以使用諸如Si或Ge的合適摻雜劑對GaN進行n型摻雜。可以使用用於製造III族氮化物薄膜的任何合適的處理來沉積第一半導體層20，例如金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）或分子束外延（MBE）。第一半導體層20具有第一表面，第一表面是第一半導體層20的在第一半導體層20的與基板10相反的一側上的表面。第一表面用於形成生長表面22的至少一部分，在其上沉積LED結構的層。
在一些具體實施例中，第一半導體層20可以形成在基板10上，基板10具有平行於基板表面設置的（0001）晶面。
隨後可以使用選擇性去除處理來使第一半導體層20的生長表面22成形。如此，第一半導體層20的部分被選擇性地去除以形成台面結構24，使得第一半導體層20的生長表面22包括台面表面25和本體半導體層表面26。
例如，在圖1中，生長表面22可以使用蝕刻處理來成形。在蝕刻處理中，可以在第一半導體層20的第一表面上沉積台面限定遮罩層（未示出）。台面限定遮罩層被配置為遮蔽第一半導體層20的旨在形成生長表面的台面表面25的部分。隨後可以使用乾蝕刻處理選擇性地去除第一半導電層20的未遮蔽部分，通常在使用基於Cl2 的氣體的感應耦合電漿系統中。蝕刻劑可以蝕刻掉第一半導體層20的一部分以暴露第一半導體層20的本體半導體層表面26。也就是說，蝕刻劑可能無法完全蝕刻穿過第一半導體層20的厚度以暴露下面的基板10。隨後可以從第一半導體層去除台面限定遮罩層。藉由遵循上述處理，第一半導體層20可以被成形為提供台面結構24，台面結構24單片設置在本體半導體層表面26上，例如如圖1所示。
在一些具體實施例中，可以不選擇性地去除第一半導體層20的台面表面25部分。因此，在選擇性去除步驟之後，台面表面25相對於基板10的對準可以保持不變。如此，台面表面25可以平行於基板的表面。在一些具體實施例中，蝕刻第一半導體層，使得本體半導體表面26也實質平行於基板10。因此，第一半導體層20的台面表面25和本體半導體表面26都可以是實質上彼此平行的表面。在一些具體實施例中，台面表面25和本體半導體表面26可以與形成第一半導體層20的III族氮化物的（0001）平面對準。
在圖1中，台面結構24包含側壁，這些側壁實質上垂直於本體半導體表面26和台面表面25。在其他具體實施例中，台面結構24可以形成有傾斜的側壁。例如，可以使用不同的蝕刻劑來控制在選擇性去除處理期間形成的側壁的形狀。
接下來，可以在第一半導體層20的生長表面22上單片形成LED堆疊12的附加層。LED堆疊12的附加層覆蓋台面表面25和本體半導體層表面26。因此，LED堆疊12包括複數個層，其中每個層包括III族氮化物。在一些具體實施例中，III族氮化物包括AlInGaN、AlGaN、InGaN和GaN中的一種或多種。
單片形成LED堆疊12是指將LED結構形成為單件。也就是說，LED堆疊12的附加層在第一半導體層20的生長表面上形成為單件。
在本揭示內容的一個具體實施例中，如圖2所示，可以在第一半導體層20上沉積第二半導體層30。在第一半導體層20的與基板10相反的一側的第一半導體層20上形成第二半導體層30。如此，第二半導體層30形成單片LED結構的複數個層中的第一層。作為參考，圖2以虛線示意性地示出了圖1的生長表面22的輪廓。
第二半導體層30可以藉由用於III族氮化物生長的任何合適的生長方法形成在生長表面22上。在圖2的具體實施例中，第二半導體層30單片地形成在生長表面22上（即，過度生長方法）。第二半導體層30可以形成為實質上覆蓋整個生長表面22的連續層。可以使用用於製造III族氮化物薄膜的任何合適的處理來沉積第二半導體層30，例如金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）或分子束外延（MBE）。
第二半導體層30包括III族氮化物。在圖2的具體實施例中，第二半導體層30包括GaN。第二半導體層可以是n型摻雜的。可以使用諸如Si或Ge的合適摻雜劑對GaN進行n型摻雜。在圖2的具體實施例中，第二半導體層30不是故意摻雜的。如此，第二半導體層30可以是（實質上）未摻雜的層。藉由實質上未摻雜，可以理解的是，III族氮化物層不包括任何大量的摻雜元素，同時意識到由於製造處理可能存在一些雜質。如此，可能沒有故意地摻雜實質上未摻雜的III族氮化物。
藉由在第一半導體層20上生長第二半導體層30，第二半導體層可以具有與第一半導體層20的晶體結構相對應的晶體結構。例如，在第一半導體層20的台面表面25與III族氮化物的（0001）平面對準的情況下，第二半導體層30也可以以相似的晶體定向生長。
在圖2的具體實施例中，第二半導體層30形成在生長表面22上以提供傾斜側壁部分32，傾斜側壁部分32延伸在第一半導體層的台面表面25上的第二半導體層34的第一部分和第一半導體層的本體半導體表面26上的第二半導體層36的第二部分之間。因此，第二半導體層30可以在第一半導體層20的台面結構24上過度生長，以提供包括第二半導體層台面表面35並且被傾斜側壁部分33圍繞的III族氮化物半導體層。如此，第二半導體層30可以形成在基板10的基板表面上，以限定平行於基板表面的（n型）台面表面35，以及圍繞相對於基板表面傾斜的n型台面表面35的（n型）側壁表面33。
如此，第二半導體層30可以在台面結構24上過度生長以形成具有垂直於基板的規則梯形橫截面的柱，其中第二半導體層台面表面35形成梯形橫截面的實質平坦的上表面。第二半導體層台面表面35可以與平行於在其上形成層的基板表面的平面對準。
「規則梯形橫截面」是指柱的頂部比底部窄，並且柱具有實質平坦的上表面以及傾斜的線性側面。這可能導致截頭圓錐形，或更可能具有三邊或更多邊，通常為六邊的截頭錐體形。「規則梯形橫截面」的描述是指在台面結構24上生長的第二半導體層34的第一部分。第二半導體層34的第一部分包括在第二半導體層的與台面結構24相反的一側上的表面。第二半導體層表面35的第一部分大致平行於台面表面24。梯形截面是第二半導體層的不連續部分，其在第二半導體層的連續平面部分上方延伸。柱的梯形橫截面的漸縮側在本文中稱為側壁部分33。
在一些具體實施例中，柱的側壁部分33與平行於第一半導體層的平面具有實質一致的角度（α）。換言之，柱的側面與平行於第一半導體的平面之間的角度沒有明顯改變。例如，角度α在50°至70°之間，更優選地在58°至64°之間，最優選地大約62°。
因此，在一些具體實施例中，柱的側壁部分33可以相對於第一半導體層20的晶體結構的（0001）平面傾斜。傾斜的側壁通常可以沿著纖鋅礦晶體的{101}或{102}平面定向，並且與c平面表面（半極性表面）相比呈現出減小的偏振場，類似於由SAG產生的結構。
在一些具體實施例中，第二半導體層30中的柱是截頂的六棱錐。
如圖2所示，隨後可以在第二半導體層30上形成主動層40。主動層40被配置為產生第一波長的光作為整體LED結構的一部分。
在圖2的具體實施例中，主動層40可以包括一個或多個量子阱層（未示出）。如此，主動層40可以是多量子阱層。複數個量子阱層被配置為輸出可見光。主動層40內的量子阱層可以包括III族氮化物半導體，優選地包括In的III族氮化物合金。例如，在圖2的具體實施例中，主動層40可以包括GaN和Inz Ga1-z N的交替層，其中0＜Z≤1。可以控制量子阱層的厚度和In含量，以便控制由主動層產生的光的波長。主動層40可以形成為覆蓋第二半導體層30的暴露表面的大部分（例如全部）的連續層。可以使用用於製造III族氮化物薄膜的任何合適的處理來沉積主動層40，例如，金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）或分子束外延（MBE）。
主動層40在第二半導體層30上的沉積可以在台面表面25上的第二半導體層表面35的第一部分上以相對較高的沉積速率發生，而在傾斜側壁33上以明顯較低的沉積速率發生。此效果是由於各個表面的晶面排列不同而導致的，導致台面表面25、35上的主動層40比傾斜側壁33上的主動層40厚。此效果在GB1811109.6中有更詳細的描述。
接著可以在主動層40的與第二半導體層30相反的一側上的主動層40上沉積LED堆疊12的其他層。圖3示出了形成LED堆疊12的複數個層的示例。LED堆疊12的複數個層可以各自形成為連續層。
在圖3的具體實施例中，在第一半導體層20上形成包括未摻雜的GaN的第二半導體層30。圖3中的第一半導體層包括n型摻雜的GaN。如上所述，在第二半導體層30上設置主動層40。
在圖3的具體實施例中，電子阻障層50設置在主動層40上。電子阻障層50設置在主動層40的與主動層的設置有第二半導體層30的一側相對的一側上。電子阻障層50包括III族氮化物。電子阻障層50可以形成為覆蓋主動層40的暴露表面的大部分（例如全部）的連續層。電子阻障層50被配置為減少電子從主動層30流入單片LED結構的p型半導體層60中。例如，在圖3的具體實施例中，電子阻障層50可以包括Alx Ga1-x N。合適的電子阻障層50的進一步細節至少可以在Schubert,E.（2006），發光二極體，劍橋：劍橋大學出版社中找到。
如圖3所示，在主動層40上設置有p型半導體層60。p型半導體層60設置在電子阻障層50的與設置有主動層40的電子阻障層50的一側相反的一側上。p型半導體層60包括III族氮化物。p型半導體層摻雜有合適的電子受體，例如Mg。p型半導體層60可以形成為連續層，其覆蓋主動層40（或電子阻障層50，若存在）的暴露表面的大部分（例如全部）。
因此，p型半導體層60可以設置有實質上與台面結構24對準的第一部分64。也就是說，p型半導體層65的第一部分的表面被對準在台面表面25上（即，各個表面的中心對準）。p型半導體層60還包括第二部分66，第二部分66覆蓋本體半導體表面26遠離台面表面24的至少一部分。p型半導體層66的第二部分包括表面67，表面67在p型半導體層60的與本體半導體表面26相反的一側上與本體半導體表面對準。p型半導體層62的傾斜側壁部分在p型半導體層64、66的第一和第二部分之間延伸。
因此，可以在基板10上製造包括複數個III族氮化物層的LED堆疊12。當然，將理解到，上述方法僅僅是根據本揭示內容的形成LED堆疊12的方法的一個示例。在GB 1811109.6中描述了用於形成LED堆疊12的合適方法的另一示例。從以上描述中將認識到，LED堆疊12可以形成為具有大體上圓柱形的形狀。也就是說，柱從基板10沿大體上垂直於基板的方向延伸。柱可以在垂直於基板表面的平面中具有通常為梯形的橫截面（例如規則的梯形橫截面）。例如，根據圖1至圖3的方法形成的LED堆疊12包括規則的梯形橫截面。
在形成LED堆疊12之後，在LED堆疊12上形成接觸層14。例如，如圖4所示，可以在圖3所示的具體實施例的LED堆疊表面15的第一部分上形成接觸層14。更特定而言，接觸層14可以形成在p型半導體層65a的第一部分的表面的第一子部分上（即，僅部分地覆蓋p型半導體層65的台面表面）。接觸層14不覆蓋LED堆疊表面15b的第二部分。如此，可以使LED堆疊表面15b的第二部分暴露。在圖4中，暴露出未被接觸層14覆蓋的p型半導體層65b的第一部分的表面的第二子部分。
接觸層14被配置為形成與LED堆疊12的電接觸。例如，在圖4的具體實施例中，接觸層14被配置為形成與p型半導體層60的歐姆接觸。接觸層14可以包括適合於形成與LED堆疊14的歐姆接觸的材料。例如，在圖4的具體實施例中，接觸層可以包括諸如Ti、Al、Ni、Pd、ITO等的金屬。
在形成接觸層之後，可以對LED堆疊表面15b的暴露的第二部分進行毒化處理。毒化處理被配置為在LED堆疊表面15b的暴露的第二部分下方的區域中選擇性地增加LED堆疊12的至少一層的電阻率。
在一些具體實施例中，毒化處理包括對LED堆疊表面15b的暴露的第二部分進行表面處理。表面處理處理可以透過補償p型半導體層60中的電洞來選擇性地增加p型半導體層60的電阻率。例如，使LED堆疊的暴露的第二部分15b（即p型半導體層65b的暴露部分）暴露於電漿處理處理，可以補償p型半導體層60內的電洞。p型半導體層60中的電洞的補償，增加了補償區域中p型半導體層的局部電阻率，而未曝光區域（即，LED堆疊表面15a的第一部分下方的p型半導體層的區域）的電阻率大抵保持不變。合適的電漿處理處理包括暴露於氫電漿（即包含氫離子的電漿），CF4 電漿或CHF4 電漿。其他電漿處理也可能適用於補償III族氮化物中的電洞。
毒化處理不僅限於增加p型半導體層的電阻率，而且還增加LED堆疊的其他層的電阻率。例如，在一些具體實施例中，LED堆疊的毒化可穿透LED堆疊12的各層。如此，在一些具體實施例中，LED堆疊的第二區域可以包括以下的第二區域：電子阻障層50；主動層40；第二半導體層30和第一半導體層20。取決於毒化處理的條件（例如持續時間），可以控制毒化處理穿透LED堆疊12的深度。因此，儘管在一些具體實施例中，僅p型半導體層60被毒化，但是在其他具體實施例中，毒化處理可以限定LED堆疊的第二區域，例如包括電子阻障層50、主動層40、及第二半導體層30的第二區域。特定而言，一些LED堆疊易於在側壁區域與主動層40之間產生相對較高的洩漏電流。因此，透過毒化主動層40的第二區域，可以減少由主動層引起的側壁洩漏電流，從而改善LED中的電流限制。
在一些具體實施例中，毒化處理可以包括使LED堆疊表面15b的暴露的第二部分經受離子注入處理。接觸層14充當用於在LED堆疊表面15a的第一部分下方的LED堆疊12區域的遮罩。如此，離子注入處理可以實質上僅影響LED堆疊表面15b的暴露的第二部分下方的LED堆疊12的區域。離子注入處理可能不會影響LED堆疊表面15a的第一部分下方被接觸層14覆蓋的LED堆疊12區域。離子注入處理可以注入離子，這些離子增加了被注入離子於其中的LED堆疊12的層的電阻率。將理解的是，取決於離子注入處理的能量，可以將離子注入在p型半導體層60下方的LED堆疊12的層中。如此，可以透過毒化處理來增加第一半導體層20、第二半導體層30、主動層40或電子阻障層50中的至少一個的區域的電阻率。
可以將各種離子注入LED堆疊12中以增加LED堆疊的區域的電阻率。例如，形成相對高電阻率區域的合適離子包括H、N、He、Zn或C。當然，本揭示內容不限於以上示例，並且可以使用其他原子或分子。
作為毒化處理的結果，可以增加LED堆疊12的區域的電阻率。例如，在圖4的具體實施例中，p型半導體層60暴露於氫電漿。沉積的p型半導體層60包括p型摻雜的GaN。所沉積的p型半導體層60可以具有約0.5Ω-cm的電阻率。在毒化處理之後，在LED堆疊表面15b的暴露的第二部分下方的p型半導體層60的區域的電阻率增加，可以是所沉積的電阻率值的電阻率的至少10倍。例如，對於具有約0.5Ω-cm的電阻率的沉積的p型半導體層，毒化處理可以將電阻率增加到至少5Ω-cm。在一些具體實施例中，毒化處理可以將電阻率增加到不大於所沉積的電阻率值的電阻率的10,000倍。p型半導體層的未曝光區域，例如，接觸層14下方的p型半導體層的區域，可以具有與所沉積的值大致相同的電阻率。
透過使LED堆疊表面15b的暴露區域經受毒化處理，LED堆疊12的第二區域可以相對於LED堆疊的第一區域具有增加的局部電阻率。因此，LED堆疊12朝向傾斜側壁的局部電阻率增加。因此，隨著從LED堆疊的中心台面部分流向側壁區域的電流減少，可以減小穿過側壁區域的洩漏電流。
此外，在圖4的具體實施例中，p型半導體層62的傾斜側壁部分的表面65c也暴露於毒化處理。因此，LED堆疊的傾斜側壁部分62（通常具有比LED堆疊12的台面部分高的沉積電阻率）也被進一步毒化。因此，透過將p型半導體層65c的傾斜的側壁部分也暴露於毒化處理，可以進一步減小側壁洩漏電流。
在圖4的具體實施例中，僅由接觸層14覆蓋的LED堆疊表面15a的第一部分不暴露於毒化處理。如此，暴露於毒化處理的LED堆疊表面15b的第二部分，包括p型半導體層65b的第一部分的表面的第二子部分，p型半導體層65c的傾斜側壁部分的表面，和p型半導體層66的第二部分的表面67。
在毒化處理之後，鈍化層70可以沉積在LED堆疊12的側壁部分上以鈍化LED堆疊表面15c的表面狀態。例如，在圖5的具體實施例中，鈍化層70沉積在LED堆疊的側壁和本體半導體區域上以鈍化LED堆疊12。鈍化層通常是介電層，例如SiN或SiO2 層。
儘管圖5的具體實施例僅示出了覆蓋LED堆疊12的側壁部分的鈍化層70，但是應當理解，可以提供鈍化層70以鈍化LED堆疊12的其他表面。在一些具體實施例中，可以在毒化處理之後提供鈍化層70以覆蓋接觸層14或LED堆疊表面15b的第二部分的至少一些。例如，在毒化處理之後，鈍化層70可以形成在圖4的具體實施例的整個LED堆疊表面15和接觸層14上。隨後可以選擇性地去除鈍化層70的部分以提供進入接觸層14的通路以形成電接觸。
圖6示出了從LED前驅物上方的LED堆疊表面15的平面圖。圖6示出了LED堆疊表面15，LED堆疊表面15包括LED堆疊表面15b的暴露的第二部分和接觸層14。還示出了LED堆疊15c的傾斜側壁圍繞LED堆疊表面。圖4所示的LED堆疊12的橫截面代表圖6的LED堆疊12沿線A-A'的橫截面。圖5中的LED堆疊的橫截面表示圖6的LED堆疊12沿線B-B'的橫截面。
在圖4的具體實施例中，接觸層14用於有效地圖案化LED堆疊表面15以用於毒化處理。在其他具體實施例中，可以沉積遮蔽層（未示出）代替接觸層。可以以與接觸層14類似的方式使用遮蔽層，以限定用於毒化處理的LED堆疊表面15a、15b的第一和第二部分。在毒化處理之後，可以去除遮蔽層並且可以沉積接觸層14。透過使用遮蔽層來限定LED堆疊表面15a、15b的第一和第二部分，可以隨後以不同的形狀（圖案）將接觸層沉積到LED堆疊表面15a的第一部分。
可以提供遮蔽層以限定LED堆疊12的複數個區域，這些區域將不進行毒化處理。可以使用諸如微影蝕刻的任何合適技術來形成遮蔽層，以限定圖案化的遮蔽層。遮蔽層可以包括任何合適的遮蔽材料。例如，在一些具體實施例中，遮蔽層可以包括SiO2 。
圖7a示出了根據本揭示內容的具體實施例的LED堆疊表面15的LED前驅物的另一平面圖，LED前驅物已經用遮蔽層進行圖案化以限定複數個第一和第二區域15a、15b。圖7a示出了在形成接觸層14之前從LED堆疊表面15上方觀察的LED前驅物的p型半導體層65的第一部分的平面圖。在圖7a的具體實施例中，LED堆疊表面15被圖案化以限定LED堆疊表面15b的複數個第二部分和LED堆疊表面15a的複數個第一部分。
圖7a的LED堆疊表面15被圖案化以包括在LED堆疊表面15d的圖案化區域中的棋盤圖案。圖案化區域15d包括LED堆疊表面15a、15b的複數個第一和第二部分。圖案化區域被配置為限定第二LED堆疊部分的圖案，用於分配電流以減少熱點。在圖7a的具體實施例中，接觸層14將形成在圖案化區域15d上方（在圖7a中以虛線示出）。圖案化區域15d由電流洩漏周邊區域15e圍繞。電流洩漏周邊區域是未被遮蔽的環形區域（即，LED堆疊表面15b的第二部分）。電流洩漏周邊區域15b被佈置為減小來自LED堆疊的側壁區域的洩漏電流。
儘管在圖7a的具體實施例中，遮蔽層（未示出）用於形成圖案，但是在其他具體實施例中，接觸層12可以用於形成圖案。在其他具體實施例中，接觸層12和遮蔽層的組合可以用於在LED堆疊表面15上限定用於毒化處理的圖案。
應當理解，圖7a的LED堆疊表面15被圖案化以限定LED堆疊表面15b的一個或多個暴露的第二部分。在圖7a的具體實施例中，LED堆疊表面15a、15b的第一和第二部分被佈置成為LED堆疊表面15b的暴露的第二部分限定棋盤圖案。因此，在毒化處理之後具有增加的電阻率的LED堆疊12的區域可以分佈在LED堆疊12的表面區域上。因此，在使用期間由LED產生的光的光通量密度可以更均勻地分佈在LED的表面區域上，從而減少了熱點。
儘管圖7a中所示的具體實施例包括棋盤圖案，但是應當理解，在其他具體實施例中，LED堆疊表面15可以被圖案化為具有各種不同的圖案。例如，在圖7b中，LED堆疊表面15被圖案化為具有圖案化區域15d和電流洩漏周邊區域15e。在圖7b的具體實施例中，圖案化區域15d限定了包括圍繞中心部分的複數個環形部分的圖案。如此，LED堆疊表面15a、15b的第一和第二部分可以被佈置為限定LED堆疊表面15b的複數個環形的第二部分。在圖7b的具體實施例中，LED堆疊表面12的環形第二部分圍繞LED堆疊表面15a的第一部分的中心子部分同心地佈置。環形的第二部分15b以大約相等的間隔彼此間隔開（即，被LED堆疊表面15a的第一部分的環形子部分間隔開）。
類似於圖7a的具體實施例，在毒化處理之後，可以在圖7b的具體實施例的圖案化區域15d上形成接觸層14（由虛線示出）。
將理解的是，圖7b的具體實施例是LED堆疊表面15b的環形第二部分的一個可能示例。儘管圖7b的具體實施例包括矩形的環形部分，但是在其他具體實施例中，環形部分通常可以是橢圓形、三角形、五邊形、六邊形或任何其他形式的多邊形。也就是說，LED堆疊15b的環形第二部分可以具有任何合適的形狀。
因此，上述方法可以提供發光二極體（LED）前驅物。透過以上方法形成的LED前驅物包括LED堆疊12。在一些具體實施例中，LED前驅物可以設置在基板10上（即，在基板10的基板表面上）。在其他具體實施例中，可以去除基板10。在如此的具體實施例中，LED堆疊12可以被佈置成從LED的與LED堆疊表面15相反的一側上的發光表面21發射光。
在一些具體實施例中，LED堆疊12包括設置在基板表面上的複數個層。LED堆疊包括：第一半導體層20，包括設置在基板表面上的III族氮化物；主動層40，包括III族氮化物，設置在第一半導體層20上；以及p型半導體層60，包括設置在主動層40上的III族氮化物；以及接觸層14。在p型半導體層60的與主動層相反的一側上的p型半導體層60的主表面65提供了LED堆疊12的LED堆疊表面15。
接觸層14設置在LED堆疊表面15a的第一部分上，此第一部分覆蓋p型半導體層65的第一部分，接觸層在接觸層14下方限定LED堆疊12的第一區域。LED堆疊表面15b的暴露的第二部分在LED堆疊表面15b的暴露的第二部分下方限定LED堆疊14的第二區域，其中LED堆疊12的複數個層中的至少一層的電阻率增加（相對於LED堆疊12的第一區域中LED堆疊的相應層的電阻率）。
例如，在圖6的具體實施例中（參考圖4和5的橫截面），提供了LED前驅物。LED前驅物包括基板10、LED堆疊12和接觸層14。
圖6的LED堆疊12包括第一半導體層20、第二半導體層30、主動層40、電子阻障層50和p型半導體層60。上面更詳細地描述了LED堆疊12的III族氮化物層的佈置。當然，在其他具體實施例中，III族氮化物層的其他組合可以用於形成LED堆疊12。
如圖4所示，LED堆疊12包括在垂直於基板表面10的平面上具有規則梯形截面的柱。
接觸層14設置在LED堆疊表面15a的第一部分上，此第一部分覆蓋p型半導體層65a的第一部分。接觸層在接觸層14下方限定LED堆疊12的第一區域。
LED堆疊表面15b的第二部分在LED堆疊表面15b的第二部分下方限定LED堆疊12的第二區域，其中LED堆疊12的複數個層中的至少一層的電阻率增加（相對於LED堆疊12的第一區域中LED堆疊的相應層的電阻率）。在一些具體實施例中，例如在圖6中，LED堆疊表面15b的第二部分可以被暴露。當然，在其他具體實施例中，LED堆疊表面15b的第二部分可以被LED前驅物的其他材料覆蓋，例如，填充間隙的絕緣體。
在一些具體實施例中，例如，諸如圖6（以及圖7a和7b）的佈置，LED堆疊表面15b的第二部分可以環繞LED堆疊表面15a的第一部分。
在一些具體實施例中，鈍化層70也可以沉積在LED堆疊14的側壁部分上。如此，LED前驅物的側壁部分可以類似於以上圖7的具體實施例。鈍化層70在上面更詳細地論述。如上所述，在隨後的後毒化處理步驟中，鈍化層還可以覆蓋LED堆疊表面15b的部分或全部。
因此，可以提供在使用時具有改善的通量分佈的LED前驅物1。如此的LED前驅物可以產生在LED的發光表面上更均勻地分佈的光。這繼而可以減少或消除發光表面21上熱點的存在。
圖4的LED前驅物可以經受進一步的處理步驟以便形成LED。
例如，在一些具體實施例中，可以從LED前驅物去除基板10。圖8示出了根據本揭示內容具體實施例的LED的示例。在圖8的具體實施例中，已經對圖4的LED前驅物進行了進一步處理，以去除基板10，並將LED前驅物粘合到背板電子基板100。在去除基板10之後，透明導電氧化物120已經沉積在第一半導體層20的發光表面21上。
在將背板電子基板粘結到LED前驅物之前，可以使用間隙填充絕緣體80和第一可粘結介電層84將LED堆疊表面平坦化。間隙填充絕緣體80可以用作鈍化層以鈍化LED堆疊12的表面狀態（類似於圖5的具體實施例中的鈍化層70）。第一可粘結介電層84提供與接觸層14對準的平面粘結表面86。可粘結的介電層84和間隙填充絕緣體80可以包括SiO2 或SiNx 或任何其他合適的介電質。
背板電子基板100可以包括接觸表面和被配置為向LED提供功率的控制電子裝置。背板電子基板100的粘結表面可以包括第二可粘結介電層104和背板接觸層102。可以使用本領域技術人員已知的用於製備用於接合的基板的多種方法來提供這種背板電子基板100以用於接合。在圖8的具體實施例中，背板接觸層102可以與接觸層14對準。隨後可以使背板電子基板的結合表面與LED前驅物的結合表面86接觸。隨後，溫度和/或壓力的施加可以促進兩個可粘結介電層84、104與接觸層14、102之間的粘結的形成。在GB 1917182.6中描述了適於將背板電子基板100結合到III族氮化物LED上的方法的更多細節。
接下來，將描述LED堆疊12和毒化處理的一些替代佈置。
在以上具體實施例中，接觸層14可以用於形成用於毒化處理的圖案化LED堆疊表面15的層的一部分。在一些具體實施例中，可以在形成接觸層14之前使用遮蔽層來對LED堆疊表面15進行圖案化。
例如，圖9示出了LED前驅物的具體實施例，其中遮蔽層（未示出）已經用於限定LED堆疊表面15a的複數個第一部分。隨後對LED堆疊表面15b的暴露的第二部分進行毒化處理，以增加p型半導體層60的對應於LED堆疊表面15b的第二部分的區域中的p型半導體層60的電阻率。p型半導體層60的與LED堆疊表面的第一部分相對應的區域，可以具有與所沉積的p型半導體層60實質相同的電阻率。
在毒化處理之後，在圖9的具體實施例中，去除遮蔽層並且在LED堆疊表面15上沉積接觸層14。如此，接觸層14覆蓋LED堆疊表面15a、15b的第一和第二部分。
用於限定LED堆疊表面15上的第一和第二部分的遮蔽層（未示出）可以具有任何合適的圖案。例如，可以以如圖7a所示的棋盤圖案或如圖7b所示的環形圖案來佈置遮蔽層。因此，遮蔽層可以用於限定用於LED堆疊表面15的圖案，圖案旨在減少在使用LED時在主動層40中熱點的形成。
在本揭示內容的另一具體實施例中，可以透過在LED堆疊12的n型側上在LED堆疊12中包括絕緣子層，來進一步減小圍繞LED堆疊12的外圍的洩漏電流。絕緣子層28形成為第一半導體層20的一部分。絕緣子層28包括穿過絕緣子層28的孔。孔與LED堆疊12對準，以將電荷載子引向LED堆疊12的中心部分，並減小圍繞LED堆疊12的外圍的洩漏電流。
例如，在圖10的具體實施例中，第一半導體層20包括第一半導體子層27、絕緣子層28和第二半導體子層29。
第一半導體子層27包括III族氮化物。第一半導體子層27形成在基板表面上。第一半導體子層27可以以與上述第一半導體層20實質相同的方式形成。
絕緣子層28形成在第一半導體子層27上。絕緣子層形成為橫跨第一半導體子層27的實質上連續的層。隨後在絕緣子層的整個厚度上形成孔，從而露出第一半導體子層27。絕緣子層28的平面中的孔表面積不大於LED堆疊表面12的表面積。在一些具體實施例中，孔的表面積不大於LED堆疊表面12的表面積的50％。孔通常可以在LED表面12的平面中圍繞LED前驅物的中心居中。
第二半導體子層29形成在絕緣子層28上，並且也在絕緣子層28的孔內。第二半導體子層29在絕緣子層上包括III族氮化物。第二半導體子層29可以包括與第一半導體層27相同的III族氮化物。第二半導體層29可以跨絕緣子層28形成為實質連續的層，以便如上所述提供第一半導體層20的生長表面22。因此，當形成根據圖10和圖11的具體實施例的LED前驅物時，選擇性地去除第一半導體層20的一部分以形成台面結構24包括以下步驟：選擇性地去除第二半導體子層29的一部分，以形成與絕緣子層28的孔對準的台面結構24。
在形成台面結構24之後，可以以與以上針對圖1至圖6的具體實施例論述的方法類似的方式形成LED堆疊12的其他層。
根據本揭示內容的具體實施例，LED前驅物可以形成為包括顏色轉換材料的LED。例如，圖12示出了根據本揭示內容的具體實施例的由複數個LED前驅物形成的LED 200的陣列的圖。圖12所示的LED陣列包括綠色LED 202、紅色LED 204和藍色LED 206。
LED陣列200包括光產生層220。光產生層220包括陣列LED，其中根據本揭示內容，被配置為輸出泵浦光的每個半導體結由LED前驅物形成。
如圖12所示，LED陣列200包括容器層230。容器層230設置在光產生層220的發光表面上。容器層230包括複數個內側壁234，內側壁234在光產生層220的發光表面224上限定了複數個容器容積231、232、233。透過容器層提供每個容器容積（即貫穿容器層230的厚度）。如此，每個容器容積231、232、233從容器層的容器表面235中的開口穿過發光表面224延伸。
如圖2所示，容器容積231、232中的至少一個可以選擇性地包括顏色轉換層241。在圖12的具體實施例中，第一（綠色）容器容積231包括第一（綠色）顏色轉換層241。第二（紅色）容器容積232包括第二（紅色）顏色轉換層242。每個顏色轉換層被配置為將泵浦光轉換為不同波長的轉換光。例如，第一顏色轉換層241可以被配置為將泵浦光轉換為綠色可見光，而第二顏色轉換242層可以被配置為將泵浦光轉換為紅色可見光。如此，顏色轉換層可以被配置為轉換具有至少440nm和/或不大於480nm的波長的泵浦光。第一顏色轉換層241可以將泵浦光轉換為具有至少500nm和/或不大於560nm的波長的轉換光。第二顏色轉換層242可以將泵浦光轉換為具有至少590nm和/或不大於650nm的波長的轉換光。
在一些具體實施例中，顏色轉換層241、242可以包括量子點。在一些具體實施例中，顏色轉換層241、242可以包括磷光體。在一些具體實施例中，顏色轉換層241、242可以包括磷光體和量子點的組合。對於LED以及具有表面積超過1mm2 的容器容積的LED陣列，較大粒徑的磷光體可能是有利的。對於具有小於1mm2 的表面積的容器容積的LED和LED陣列，例如微型LED，由於較小的粒徑，使用包括量子點的顏色轉換層可能是有利的。包括量子點的顏色轉換材料是技術人員已知的。至少在「Monolithic Red/Green/Blue Micro-LEDs with HBR and DBR structures」（Guan-Syun Chen等人著）中，可以找到用作顏色轉換層的合適量子點的更多細節。
如圖12所示，顏色轉換層241、242可以跨容器容積231、232延伸。容器容積231、232至少部分地由顏色轉換層填充。
如圖12所示，LED陣列200的容器容積233中的至少一個可以不包括任何顏色轉換層。因此，LED陣列200中的一些LED可以透過未填充的容器容積輸出泵浦光。例如，在泵浦光是藍色可見光的情況下，容器容積可以不包括顏色轉換層以便提供藍色LED 300。
如圖12所示，透鏡251也可以設置在覆蓋第一顏色轉換層241的開口上方的容器表面235上。透鏡251在透鏡的與第一顏色轉換層241相反的一側具有凸面。可以設置透鏡以減少在LED和外部環境之間的界面處全內反射的轉換光的量。
關於提供包括顏色轉換層的LED的更多細節可以在GB 1911008.9中找到。
因此，根據以上論述的具體實施例，可以提供LED前驅物和形成LED前驅物的方法。應當理解，本揭示內容不限於上述具體實施例，並且根據所附申請專利範圍，各種修改和變化對於技術人員將是顯而易見的。
1:LED前驅物 10:基板 12:LED堆疊 14:接觸層 15:LED堆疊表面 20:第一半導體層 21:發光表面 22:生長表面 24:台面結構 25:台面表面 26:本體半導體層表面 27:第一半導體子層 28:絕緣子層 29:第二半導體子層 30:第二半導體層 32:傾斜側壁部分 33:傾斜側壁部分 34:第二半導體層 35:台面表面 36:第二半導體層 40:主動層 50:電子阻障層 60:p型半導體層 62:p型半導體層 64:p型半導體層 65:p型半導體層 66:p型半導體層 67:表面 70:鈍化層 80:絕緣體 84:第一可粘結介電層 86:平面粘結表面 100:背板電子基板 102:背板接觸層 104:第二可粘結介電層 120:透明導電氧化物 200:LED 202:綠色LED 204:紅色LED 206:藍色LED 220:光產生層 224:發光表面 231:容器容積 232:容器容積 233:容器容積 234:內側壁 235:容器表面 241:第一（綠色）顏色轉換層 242:第二（紅色）顏色轉換層 251:透鏡 15a:LED堆疊表面 15b:LED堆疊表面 15c:LED堆疊表面 15d:LED堆疊表面 15e:電流洩漏周邊區域 65a:p型半導體層 65b:p型半導體層 65c:p型半導體層
現在將結合以下非限制性附圖來描述本揭示內容。當結合附圖考慮時，透過參考詳細描述，本揭示內容的其他優點將變得顯而易見，其中：
圖1示出了根據本揭示內容具體實施例的方法的中間步驟的圖，其中提供了包括台面結構的第一半導體層；
圖2示出了根據本揭示內容具體實施例的方法的中間步驟的示意圖，其中提供了具有過度生長的第二半導體層的第一半導體層；
圖3示出了根據本揭示內容的具體實施例的方法的中間步驟的圖，其中在基板上提供LED堆疊；
圖4示出了根據本揭示內容具體實施例的經歷毒化處理的LED堆疊的第一截面A-A'的圖；
圖5示出了根據本揭示內容具體實施例的經歷毒化處理的LED堆疊的第二截面A-A'的圖；
圖6示出了LED堆疊表面的平面圖；
圖7a示出了具有棋盤圖案的LED堆疊表面的平面圖；
圖7b示出了具有環形圖案的LED堆疊表面的平面圖；
圖8示出了根據本揭示內容的具體實施例的結合至背板電子基板的LED的圖。
圖9示出了LED前驅物的具體實施例，其中遮蔽層已經被用於限定LED堆疊表面的複數個第一部分；
圖10示出了具有絕緣子層的LED前驅物的橫截面；
圖11示出了具有絕緣子層的LED前驅物的另一橫截面；
圖12示出了根據本揭示內容具體實施例的包括顏色轉換層的LED陣列的圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
1:LED前驅物
10:基板
12:LED堆疊
20:第一半導體層
25:台面表面
30:第二半導體層
40:主動層
50:電子阻障層
60:p型半導體層
70:鈍化層
15b:LED堆疊表面
15c:LED堆疊表面
65b:p型半導體層
65c:p型半導體層
70:鈍化層

Claims (36)

  1. 一種形成一發光二極體（LED）前驅物的方法，包含以下步驟： 在一基板上形成包括複數個III族氮化物層的一LED堆疊，該LED堆疊包括一LED堆疊表面，該LED堆疊表面形成在該LED堆疊的與該基板相對的一側上； 遮蔽該LED堆疊表面的一第一部分，而使該LED堆疊表面的一第二部分暴露， 使該LED堆疊表面的該第二部分經受一毒化處理，使得該LED堆疊表面的該第二部分下方的包括該LED堆疊的該等III族氮化物層中的至少一層的該LED堆疊的一第二區域的一電阻率相對較高於該LED堆疊表面的該第一部分下方的該LED堆疊的一第一區域中該相應的III族氮化物層的一電阻率。
  2. 如請求項1所述之形成一發光二極體（LED）前驅物的方法，其中 遮蔽該LED堆疊表面的該第一部分包括以下步驟：在該LED堆疊表面的該第一部分上選擇性地形成一接觸層。
  3. 如請求項1或請求項2所述之形成一LED前驅物的方法，其中 形成該LED堆疊包括以下步驟： 在該基板上形成包括一III族氮化物的一第一半導體層； 在該第一半導體層上形成包含一III族氮化物的一主動層；以及 在該主動層上形成包括一III族氮化物的一p型半導體層，其中在該p型半導體層的與該主動層相反的一側上的該p型半導體層的一主表面提供了該LED堆疊的一LED堆疊表面。
  4. 如請求項3所述之方法，其中 該LED堆疊的該第二區域包括該p型半導體層的一第二區域，以及 該LED堆疊的該第一區域包括該p型半導體層的一第一區域。
  5. 如請求項3或請求項4所述之方法，其中 該LED堆疊的該第二區域包括該主動層的一第二區域；以及 該LED堆疊的該第一區域包括該主動層的一第一區域。
  6. 如請求項3至5中任一項所述之方法，其中， 該LED堆疊的該第二區域包括該第一半導體層的一第二區域；以及 該LED堆疊的該第一區域包括該第一半導體層的一第一區域。
  7. 如前述請求項之任一項所述之方法，其中該LED堆疊表面的該第二部分環繞該LED堆疊表面的該第一部分。
  8. 如前述請求項之任一項所述之方法，其中遮蔽該LED堆疊表面的該第一部分包括以下步驟：遮蔽複數個第一部分，以限定該LED堆疊表面的複數個第二部分，其中，可選地，該LED堆疊表面的複數個第二部分以環形或棋盤圖案的方式佈置。
  9. 如前述請求項之任一項所述之方法，其中該LED堆疊表面的一第一部分被一接觸層遮蔽，並且該LED堆疊表面的一第三部分被一遮蔽層遮蔽，使得該LED堆疊表面的該第一部分和該第三部分被覆蓋並且該LED堆疊表面的該第二部分被暴露。
  10. 如請求項9所述之方法，其中 在該LED堆疊表面上形成該遮蔽層和該接觸層，以限定具有一環形或棋盤圖案的該LED堆疊表面的一個或多個第二部分。
  11. 如前述請求項之任一項所述之方法，其中 該毒化處理包括：使該LED堆疊表面的該第二部分暴露至包含氫離子的一電漿。
  12. 如前述請求項之任一項所述之方法，其中 所形成的該LED堆疊包括在垂直於該基板表面的一平面上具有一規則梯形截面的一柱。
  13. 如請求項12所述之方法，其中形成該LED堆疊包括以下步驟： 在該基板的一基板表面上形成該第一半導體層，該第一半導體層在該第一半導體層的與該基板相反的一側具有一生長表面； 選擇性地去除該第一半導體層的一部分以形成一台面結構，使得該第一半導體層的該生長表面包括一台面表面和一本體半導體表面， 在該第一半導體層的該生長表面上單片形成包含一III族氮化物的一第二半導體層，使得該第二半導體層覆蓋該台面表面和該本體半導體表面。 其中在該第二半導體層上形成該主動層和該p型半導體層。
  14. 如請求項13所述之方法，其中 該LED堆疊的該第二區域包括該第二半導體層的一第二區域；以及 該LED堆疊的該第一區域包括該第二半導體層的一第一區域。
  15. 如請求項14所述之方法，其中 該第二半導體層形成在該第一半導體層的該生長表面上以提供一傾斜側壁部分，該傾斜側壁部分延伸在該第一半導體層的該台面表面上的該第二半導體層的一第一部分和該第一半導體層的該本體半導體表面上的該第二半導體層的一第二部分之間。
  16. 如請求項14或15中任一項所述之方法，其中， 在該基板上形成該第一半導體層包括以下步驟： 在該基板表面上形成包括一III族氮化物的一第一半導體子層； 在該第一半導體子層上形成一介電子層，該介電子層限定穿過該介電子層的一厚度的一孔；以及 在該介電子層上形成包括一III族氮化物的一第二半導體子層，以及 其中選擇性地去除該第一半導體層的一部分以形成一台面結構包括以下步驟：選擇性地去除該第二半導體子層的一部分，以形成與該介電子層的該孔對準的一台面結構。
  17. 如請求項3至16中任一項所述之方法，其中， 該LED堆疊的該主動層包括被配置為輸出可見光的複數個量子阱層。
  18. 如前述請求項之任一項所述之方法，其中 該LED前驅物是一微型LED前驅物，其中該LED堆疊在該基板上的表面積不大於100μm×100μm，或者不大於10μm×10μm。
  19. 一種發光二極體（LED）前驅物，包括： 一LED堆疊，該LED堆疊包括複數個III族氮化物層，該LED堆疊包括一LED堆疊表面，該LED堆疊表面形成在該LED堆疊的與該LED堆疊的一發光表面相反的一側上； 其中該LED堆疊表面的一第一部分在該LED堆疊表面下方限定了具有一第一電阻率的該LED堆疊的複數個層中的至少一個的一第一區域；以及 該LED堆疊表面的一第二部分限定了該LED堆疊表面下方的該LED堆疊的一第二區域，其中該LED堆疊的各個層的一電阻率增加（相對於該LED堆疊的該第一區域）。
  20. 如請求項19所述之LED前驅物，該LED前驅物進一步包括形成在該LED堆疊表面的該第一部分上的一接觸層。
  21. 如請求項19或20所述之LED前驅物，其中 該LED堆疊包括： 一第一半導體層，該第一半導體層包括提供該LED堆疊的該發光表面的一III族氮化物； 一主動層，該主動層包含設置在該第一半導體層上且包含一III族氮化物；以及 一p型半導體層，該p型半導體層設置在該主動層上並包括一III族氮化物，其中在該p型半導體層的與該主動層相反的一側上的該p型半導體層的一主表面提供了該LED堆疊的一LED堆疊表面。
  22. 如請求項21所述之LED前驅物，其中 該LED堆疊的該第二區域包括該p型半導體層的一第二區域，以及 該LED堆疊的該第一區域包括該p型半導體層的一第一區域。
  23. 如請求項21或22所述之LED前驅物，其中 該LED堆疊的該第二區域包括該主動層的一第二區域；以及 該LED堆疊的該第一區域包括該主動層的一第一區域。
  24. 如請求項21至23之任一項所述之LED前驅物，其中 該LED堆疊的該第二區域包括該第一半導體層的一第二區域；以及 該LED堆疊的該第一區域包括該第一半導體層的一第一區域。
  25. 如請求項19至24之任一項所述之LED前驅物，其中該LED堆疊表面的該第二部分環繞該LED堆疊表面的該第一部分。
  26. 如請求項19至25之任一項所述之LED前驅物，其中該LED堆疊表面包括該LED堆疊表面的複數個第一部分和複數個第二部分，其中可選地，該LED堆疊表面的該複數個第一和第二部分以環形或棋盤圖案佈置。
  27. 如請求項19至26中任一項所述之LED前驅物，其中在該LED堆疊表面的該第一部分上設置有一接觸層，並且在該LED堆疊表面的一第三部分上設置有一遮罩層。
  28. 如請求項27所述之LED前驅物，其中 在該LED堆疊表面上設置該遮蔽層和該接觸層，以限定具有一環形或棋盤圖案的該LED堆疊表面的一個或多個第二部分。
  29. 如請求項19至28之任一項所述之LED前驅物，其中 該LED堆疊包括在垂直於該基板表面的一平面上具有一規則梯形截面的一柱。
  30. 如請求項19至29之任一項所述之LED前驅物，其中： 該第一半導體層在該第一半導體層的相對兩側上各具有該LED堆疊的該發光表面與一生長表面； 該第一半導體層包含一台面結構，使得該第一半導體層的該生長表面包括一台面表面和一本體半導體表面， 在該第一半導體層的該生長表面上提供一第二半導體層，使得該第二半導體層覆蓋該台面表面和該本體半導體表面。 其中在該第二半導體層上形成該主動層和該p型半導體層。
  31. 如請求項30所述之LED前驅物，其中 該LED堆疊的該第二區域包括該第二半導體層的一第二區域；以及 該LED堆疊的該第一區域包括該第二半導體層的一第一區域。
  32. 如請求項30或31所述之LED前驅物，其中 該第二半導體層形成在該第一半導體層的該生長表面上以提供一傾斜側壁部分，該傾斜側壁部分延伸在該第一半導體層的該台面表面上的該第二半導體層的一第一部分和該第一半導體層的該本體半導體表面上的該第二半導體層的一第二部分之間。
  33. 如請求項29至32之任一項所述之LED前驅物，其中 該第一半導體層包括： 一第一半導體子層，該第一半導體子層包括設置在該基板表面上的一III族氮化物； 一絕緣子層，該絕緣子層設置在該第一半導體子層上，該絕緣層限定穿過該絕緣子層的一厚度的一孔；以及 一第二半導體子層，該第二半導體子層包括設置在該絕緣層上並且在該絕緣子層的該孔內的一III族氮化物， 其中該台面結構由該第二半導體子層的一部分和與該絕緣層的該孔對準的該台面結構提供。
  34. 如請求項19至33之任一項所述之LED前驅物，其中 該LED堆疊的該主動層包括被配置為輸出可見光的複數個量子阱層。
  35. 如請求項19至34之任一項所述之LED前驅物，其中 該LED前驅物是一微型LED前驅物，其中該LED堆疊在該基板上的表面積不大於100μm×100μm。
  36. 一種LED，包括： 一LED層，該LED層被配置為從一發光表面發射具有一泵浦光波長的泵浦光，該LED層包括如請求項19至35中任一項所述之一LED前驅物； 一容器層，該容器層設置在該LED層的該發光表面上，該容器層在該容器層的與該發光表面相反的一側上具有一容器表面，該容器表面包括一開口，該開口限定了穿過該容器層至該LED層的該發光表面的一容器容積； 一顏色轉換層，該顏色轉換層設置在該容器容積內，該顏色轉換層被配置成吸收泵浦光並發射轉換光，該轉換光具有比該泵浦光波長更長的一轉換光波長；以及 一透鏡，該透鏡設置在該開口上方的該容器表面上，該透鏡在該透鏡的與該顏色轉換層相反的一側上具有一凸面。
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