TW202347824A - 微型ｌｅｄ結構和微型顯示面板 - Google Patents

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Abstract

一種微型發光二極管(LED)結構包括台面結構。所述台面結構進一步包括具有第一導電類型的第一半導體層、形成在所述第一半導體層上的發光層、形成在所述發光層上的第二半導體層、形成在所述台面結構的側壁上的側壁保護層、和形成在所述側壁保護層的表面上的側壁反射層，所述第二半導體層具有不同於所述第一導電類型的第二導電類型。所述第一半導體層進一步包括第一類型半導體區和圍繞所述第一類型半導體區形成的離子注入區，所述離子注入區的電阻比所述半導體區的電阻高。

Description

微型LED結構和微型顯示面板
發明領域
本公開文本總體上涉及發光二極管技術領域，並且更具體地涉及一種微型發光二極管(LED)結構和一種包括所述微型LED結構的微型顯示面板。
發明背景
無機微型發光二極管(也稱爲“微型LED”或“μ-LED”)由於其在包括例如自發射式微型顯示器、可見光通信和光遺傳學的各種應用中的使用而越來越重要。由於更好的應變弛豫、提高的光提取效率、均勻的電流擴展等，μ-LED比傳統LED具有更佳的輸出性能。與傳統LED相比，μ-LED的特徵在於改善的熱效應、在更高的電流密度下改進的操作、更好的響應速率、更大的工作溫度範圍、更高的分辨率、更寬的色域、更高的對比度、以及更低的功耗等。
μ-LED包括用於形成多個台面的III-V族外延層。在某些μ-LED設計中，需要在相鄰的μ-LED之間形成空間，以避免外延層中的載流子從一個台面擴散到相鄰台面。相鄰微型LED之間形成的空間可能會減小有效發光區域並降低光提取效率。消除所述空間可能會增加有效發光區域，但這將導致外延層中的載流子橫向擴散到相鄰的台面上，並因此降低發光效率。此外，在相鄰台面之間沒有所述空間的情況下，在相鄰的μ-LED之間會產生串擾，這將導致μ-LED不太可靠或不太準確。
此外，在一些μ-LED結構中，具有高電流密度的小LED像素將更可能經歷紅移、較低的最大效率和不均勻發射，這通常是由製造期間劣化的電注入引起的。此外，μ-LED的峰值外量子效率(EQE)和內量子效率(IQE)隨着芯片大小的減小而大大降低。EQE和IQE的降低是由未被正確蝕刻的量子阱側壁處的非輻射再結合引起的。IQE的降低是由μ-LED的不良電流注入和電子洩漏電流引起的。改善EQE和IQE需要優化量子阱側壁區域以降低電流密度。
發明概要
根據本公開文本，提供了一種微型LED結構。所述結構包括台面結構。所述台面結構進一步包括具有第一導電類型的第一半導體層、形成在所述第一半導體層上的發光層、形成在所述發光層上的第二半導體層、形成在所述台面結構的側壁上的側壁保護層、和形成在所述側壁保護層的表面上的側壁反射層，所述第二半導體層具有不同於所述第一導電類型的第二導電類型。使所述第二半導體層的頂表面區域大於所述第一半導體層的頂表面區域，使所述第二半導體層的頂表面區域大於所述第二半導體層的底表面區域，並且使所述第一半導體層的頂表面區域大於所述第一半導體層的底表面區域。所述第一半導體層進一步包括第一類型半導體區和圍繞所述半導體區形成的離子注入區，所述離子注入區的電阻比所述第一類型半導體區的電阻高。
此外，根據本公開文本，提供了一種微型顯示面板。所述微型顯示面板包括微型LED陣列。所述微型LED陣列包括第一微型LED結構和形成在所述第一微型LED結構下面的集成電路(IC)背板。所述第一微型LED結構電耦接到所述IC背板。
較佳實施例之詳細說明
在下文中，將參考附圖描述與本公開文本一致的實施方案。只要有可能，貫穿附圖，將使用相同的附圖標記來指代相同或相似的部分。
如上所討論的，現有技術的微型LED可能經歷像紅移、低最大效率、不均勻發射等問題。爲了解決這些問題，在本發明的實施方案中提供了一種微型LED結構。在與圖1一致的一些實施方案中，微型LED結構包括台面結構01、頂部觸頭02、底部觸頭03、頂部導電層04、側壁保護層104和側壁反射層105。台面結構01進一步包括第一類型半導體層101、發光層102和第二類型半導體層103。發光層102形成在第一類型半導體層101的頂部上。第二類型半導體層103位於發光層102的頂部上。在一些實施方案中，第一類型和第二類型是指不同的導電類型。例如，第一類型爲P型，而第二類型爲N型。在另一個例子中，第一類型爲N型，而第二類型爲P型。
仍參考圖1，側壁保護層104形成在台面結構01的側壁上，並且側壁反射層105形成在側壁保護層104的表面上。在一些進一步的實施方案中，側壁保護層104包括與第一半導體層101或第二半導體層103的材料相同的材料。側壁保護層104包括沒有導電性質的材料。在一些實施方案中，側壁保護層104包括InP或GaAs。側壁保護層104經由原子鍵與台面結構01的側壁鍵合。在一些實施方案中，側壁反射層104包括金和銀。在一些實施方案中，側壁反射層105包括與金和銀結合的介電材料。
仍參考圖1，使第二半導體層103的頂表面區域大於第一半導體層101的頂表面區域。在一些實施方案中，使第二半導體層103的頂表面區域大於第二半導體層103的底表面區域。使第一半導體層101的頂表面區域大於第一半導體層101的底表面區域。在一些實施方案中，第一半導體層101、發光層102和第二半導體層103的側壁在本實施方案中是在同一平面中，使得側壁是平坦的。在一些實施方案中，發光層102和第二半導體層103不在同一平面中並且所述側壁是不平坦的。在一些實施方案中，第二半導體層103的直徑小於發光層102的直徑。在一些實施方案中，第一半導體層101的直徑小於發光層102的直徑。
在一些實施方案中，第一類型半導體層101的材料包括p-GaAs、p-GaP、p-AlInP、p-GaN、p-InGaN、p-AlGaN等中的至少一種。第二類型半導體層103的材料包括n-GaAs、n-AlInP、n-GaInP、n-AlGaAs、n-AlGaInP、n-InGaN、n-AlGaN等中的至少一種。發光層102是由量子阱層形成的。量子阱層的材料包括GaAs、InGaN、AlGaN、AlInP、GaInP、AlGaInP等中的至少一種。在一些進一步的實施方案中，第一類型半導體層101的厚度大於第二類型半導體層103的厚度，並且發光層102的厚度小於第一類型半導體層101的厚度。在一些實施方案中，第一類型半導體層101的厚度的範圍爲700 nm至2 μm，並且第二類型半導體層103的厚度的範圍爲100 nm至200 nm。在一些實施方案中，量子阱層的厚度小於或等於30 nm。在一些實施方案中，量子阱層包括不多於三對量子阱。
在一些實施方案中，第一類型半導體層101包括一個或多個反射鏡1011。在一些實施方案中，反射鏡1011形成在第一類型半導體層101的底表面處。在一些實施方案中，反射鏡1011形成在第一類型半導體層101的內部。在一些實施方案中，反射鏡1011的材料是介電材料和金屬材料的混合物。在一些進一步的實施方案中，介電材料包括SiO2或SiNx，其中，“x”是正整數。在一些實施方案中，所述金屬材料包括Au或Ag。在一些實施方案中，多個反射鏡1011在不同的水平面中一個接一個地、水平地形成在第一類型半導體層1011中，從而將第一類型半導體層101劃分爲多個層。
在一些實施方案中，頂部觸頭02形成在第二類型半導體層103的頂表面處。頂部觸頭02的導電類型與第二類型半導體層103的導電類型相同。例如，如果第二類型爲N型，則頂部觸頭02爲N型觸頭；或者如果第二類型爲P型，則頂部觸頭02爲P型觸頭。在一些實施方案中，頂部觸頭02由包括AuGe、AuGeNi等中的至少一種的金屬或金屬合金製成。頂部觸頭02用於在頂部導電層04與第二類型半導體層103之間形成歐姆接觸，從而優化微型LED的電性質。在一些實施方案中，頂部觸頭02的直徑的範圍爲20 nm至50 nm，並且頂部觸頭02的厚度的範圍爲10 nm至20 nm。
在一些實施方案中，第一類型半導體層101包括第一類型半導體區1012和離子注入區1013。第一類型半導體區1012直接形成在底部觸頭03上。離子注入區1013圍繞第一類型半導體區1012形成。在一些實施方案中，離子注入區1013的電阻大於第一類型半導體區101的電阻。離子注入區1013是經由向離子注入區1013中進行額外的離子注入工藝而形成的。
在一些實施方案中，底部觸頭03的中心與第一類型半導體區1012的中心沿着垂直於第一類型半導體區101的底表面的軸線對準。在一些進一步的實施方案中，離子注入區1013的直徑大於或等於底部觸頭03的直徑。第一類型半導體區1012的直徑大於或等於底部觸頭03的直徑。並且離子注入區1013的直徑大於第一類型半導體區1012的直徑。在一些實施方案中，第一類型半導體區1012的直徑小於或等於底部觸頭03的直徑的三倍。在一些實施方案中，離子注入區1013的直徑大於第一類型半導體區1012的兩倍。在一些實施方案中，離子注入區1013的直徑的範圍爲500 nm至1250 nm，並且底部觸頭03的直徑的範圍爲20 nm至500 nm。
在一些實施方案中，離子注入區1013的導電類型與第一類型半導體區1012的導電類型相同。在一些進一步的實施方案中，離子注入區1013包括至少一種類型的注入離子。在一些實施方案中，注入離子選自以下離子中的一種或多種：氫、氮、氟、氧、碳、氬、磷、硼、矽、硫、砷、氯和金屬離子。金屬離子選自以下離子中的一種或多種：鋅、銅、銦、鋁、鎳、鈦、鎂、鉻、鎵、錫、銻、碲、鎢、鉭、鍺、鉬和鉑。
在一些進一步的實施方案中，第一類型半導體區1012的厚度大於或等於離子注入區1013的厚度。在一些實施方案中，第二類型半導體區103的厚度的範圍爲100 nm至200 nm，並且第一類型半導體區1012的厚度的範圍爲600 nm至900 nm，並且離子注入區1013的厚度的範圍爲500 nm至800 nm。
仍參考圖1，在一些實施方案中，微型LED結構進一步包括覆蓋第二類型半導體層103的頂表面、和頂部觸頭02的頂部導體層04。頂部導體層04是透明且導電的。在一些實施方案中，頂部導電層04包括銦錫氧化物(ITO)和氟摻雜的錫氧化物(FTO)中的至少一種。
在一些實施方案中，底部觸頭03形成在第一類型半導體層101的底表面處。底部觸頭03的導電類型與第一類型半導體層101的導電類型相同。例如，如果第一類型半導體層101爲P型，則底部觸頭03也爲P型。類似地，如果第一類型半導體層101爲N型，則底部觸頭03也爲N型。在一些實施方案中，光從台面結構01的頂表面發出。爲此，使底部觸頭03的直徑大於頂部觸頭02的直徑，並且使頂部觸頭02的直徑盡可能小，使得頂部觸頭02像是第二類型半導體層103的頂表面上的點。在一些實施方案中，使底部觸頭03的直徑等於或小於頂部觸頭02的直徑。在一些實施方案中，底部觸頭03被配置成連接至底部電極(諸如IC背板中的接觸焊盤)。在一些實施方案中，底部觸頭03的直徑的範圍爲20 nm至1 μm。在一些實施方案中，底部觸頭03的直徑的範圍爲800 nm至1 μm。在一些實施方案中，底部觸頭03的中心與頂部觸頭02的中心沿着垂直於第一類型半導體區的上表面的軸線對準。在一些實施方案中，底部觸頭03的中心、頂部觸頭02的中心、和第一類型半導體區的中心都沿着垂直於第一類型半導體區的上表面的軸線對準。在一些實施方案中，底部觸頭03的材料包括透明導電材料。在一些進一步的實施方案中，底部觸頭03的材料包括ITO或FTO。在一些實施方案中，底部觸頭03是不透明的，並且底部觸頭的材料是導電金屬。在一些實施方案中，底部觸頭的材料包括以下元素中的至少一種：Au、Zn、Be、Cr、Ni、Ti、Ag和Pt。
圖2是與本公開文本的實施方案一致的用於製造微型LED結構的方法的流程圖。圖3至圖15是示意性地示出用於實現圖2的方法的步驟的截面圖。可以想到，所公開的製造方法不限於圖3至圖15所示的特定微型LED結構。在與圖3至圖15一致的一些實施方案中，在此描述製造前述微型LED結構的方法。
在與圖3一致的一些實施方案中，提供了外延結構(圖2中的步驟1)。外延結構包括第一類型半導體層101、發光層102和第二類型半導體層103。在一些實施方案中，第一類型半導體層101、發光層102和第二類型半導體層103按從上到下的順序排列。在一些實施方案中，可以通過本領域已知的任何外延生長工藝在襯底00上形成外延結構。在一些進一步的實施方案中，第一半導體層101包括一個或多個反射鏡1011。反射鏡1011可以形成在第一半導體層101的底表面處。
在與圖4至圖7一致的一些實施方案中，在第一類型半導體層101中形成離子注入區1013(圖2中的步驟2)。在一些實施方案中，經由離子注入工藝形成離子注入區1013。在與圖4一致的一些實施方案中，在第一類型半導體層101上形成掩模M，從而在第一類型半導體層103中限定預設的第一類型半導體區和預設的離子注入區。更具體地，在一些實施方案中，在每個台面結構01中，預設的第一類型半導體區位於底部觸頭03下面，如圖4所示爲虛線之間的區。在一些實施方案中，預設的離子注入區圍繞各自的預設的第一類型半導體區，如圖4所示爲虛線之外的區。預設的第一類型半導體區被設置用於形成第一類型半導體區1012，並且預設的離子注入區被設置用於形成離子注入區103。
在與圖5一致的一些實施方案中，掩模M被圖案化以暴露預設的離子注入區。更具體地，在一些實施方案中，通過蝕刻工藝對掩模M進行圖案化。在一些實施方案中，在蝕刻工藝之後，保留預設的第一類型半導體區上方的掩模M，並去除預設的離子注入區上方的掩模M以暴露預設的離子注入區。
在與圖6一致的一些實施方案中，將離子注入到預設的離子注入區中。更具體地，在一些實施方案中，將離子注入到第一類型半導體層101中以形成離子注入區1013。在一些實施方案中，通過常規的離子注入技術來執行離子注入工藝。在一些實施方案中，注入離子包括以下離子中的至少一種：氫、氮、氟、氧、碳、氬、磷、硼、矽、硫、砷、氯和金屬離子。在一些進一步的實施方案中，金屬離子包括鋅、銅、銦、鋁、鎳、鈦、鎂、鉻、鎵、錫、銻、碲、鎢、鉭、鍺、鉬和鉑中的至少一種。在一些實施方案中，注入劑量的範圍爲10E12至10E16。在一些實施方案中，也將離子注入到對應於每個離子注入區的反射鏡1011中。在一些進一步的實施方案中，在沉積底部觸頭03之前執行離子注入工藝。在一些實施方案中，在沉積底部觸頭03之後執行離子注入工藝以形成離子注入區，並且然後當另一個掩模覆蓋離子注入區時在預設的第一類型半導體區上沉積底部觸頭03。在與圖7一致的一些實施方案中，經由本領域已知的化學蝕刻工藝去除掩模M。
在與圖8一致的一些實施方案中，通過蝕刻外延結構而形成台面(圖2中的步驟3)。通過依次蝕刻第一類型半導體層101、發光層102和第二類型半導體層103來形成台面。在一些實施方案中，台面的側壁相對於水平面(例如，襯底00)是豎直的或傾斜的。在一些實施方案中，蝕刻工藝包括乾法蝕刻工藝。在一些實施方案中，所述蝕刻工藝包括等離子體蝕刻工藝。在一些實施方案中，台面的側壁是平坦的，並且使台面的頂表面大於底表面。
在與圖9和圖10一致的一些實施方案中，側壁保護層104形成在台面的側壁上(圖2中的步驟4)。參考圖9，側壁保護層104沉積在襯底00的表面上的台面的側壁和頂部上。參考圖10，在沉積之後，通過常規蝕刻工藝從台面的頂部去除側壁保護層104，以暴露台面的頂表面。
在與圖11一致的一些實施方案中，底部觸頭03沉積在第一類型半導體層101的表面上(圖2中的步驟5)。通過本領域已知的化學氣相工藝或物理氣相工藝沉積底部觸頭03。在一些進一步的實施方案中，提供第一圖案化掩模以覆蓋台面的整個表面，其中台面頂部的一部分在沉積工藝期間暴露。在沉積之後，通過化學蝕刻方法去除第一圖案化掩模。
在與圖12一致的一些實施方案中，在保護層104的側壁上形成側壁反射層105(圖2中的步驟6)。如圖8所示，第二圖案化掩模形成在台面的頂部上並且其餘區被暴露。側壁反射層105沉積在側壁保護層104的側壁表面和底表面上。在沉積之後，通過常規化學蝕刻方法去除第二圖案化掩模。
在與圖13至圖14一致的一些實施方案中，頂部觸頭02沉積在第二類型半導體層103上(圖2中的步驟7)。在與圖13一致的一些實施方案中，在沉積頂部觸頭02之前，台面被顛倒放置以形成台面結構01，並且通過分離工藝將襯底00從台面結構01中去除，以暴露台面結構01的頂部。在與圖10一致的一些實施方案中，第二半導體層103的底部被置爲第二類型半導體層103的頂表面。在與圖11一致的一些實施方案中，在化學氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝中，頂部觸頭02沉積在第二類型半導體層103的頂表面上。在與圖11一致的一些實施方案中，使頂部觸頭02的區域盡可能小。更具體地，在與圖11一致的一些進一步的實施方案中，頂部觸頭02是點。
在與圖15一致的一些實施方案中，頂部導電層04形成在台面結構上(圖2中的步驟8)。更具體地，在一些實施方案中，頂部導電層04沉積在第二類型半導體層103上以及在頂部觸頭02的頂部和側壁上，覆蓋第二半導體層103和頂部觸頭02的暴露的頂表面。通過本領域已知的化學氣相沉積方法來執行頂部導電層04的沉積。
在與圖16一致的一些實施方案中，提供了一種微型顯示面板。所述微型顯示面板包括微型LED陣列和形成在微型LED陣列下面的IC背板06。微型LED陣列包括多個前述微型LED結構。微型LED結構電耦接或連接至IC背板06。在一些實施方案中，整個微型LED陣列的長度不超過5 cm。背板06的長度大於微型LED陣列的長度。在一些實施方案中，背板06的長度不大於6 cm。微型LED陣列的區域是有效顯示區域。
在一些實施方案中，微型LED結構進一步包括金屬鍵合結構。更具體地，金屬鍵合結構包括金屬鍵合層或連接孔。例如，如圖16所示，金屬鍵合結構爲連接孔05，並且連接孔05填充有鍵合金屬。連接孔05的頂側與底部觸頭03連接，並且連接孔05的底側與IC背板06的表面上的接觸焊盤09連接。在一些實施方案中，使微型顯示面板中的頂部導電層04覆蓋整個顯示面板。
仍參考圖16，所述微型顯示面板進一步包括介電層08。介電層08形成在相鄰的台面結構01之間。介電層08的材料是不導電的，使得相鄰的微型LED電隔離。在一些實施方案中，介電層的材料包括SiO2、Si3N4、Al2O3、AlN、HfO2、TiO2和ZrO2中的至少一種。在一些進一步的實施方案中，在相鄰的台面結構01之間的介電層08中形成反射結構07以避免串擾。在一些實施方案中，反射結構07不接觸台面結構01。在一些實施方案中，反射結構07的頂表面與台面結構01的頂表面對齊，並且反射結構07的底表面與台面結構01的底表面對齊。反射結構07的截面結構可以是三角形、矩形、梯形或任何其他形狀的結構。在一些實施方案中，離子注入區1013形成在第二類型半導體層103中，並且相鄰台面結構01之間的空間可以形成爲盡可能小。在一些實施方案中，反射結構07的底部向下延伸，低於台面結構01的底部。圖17是與圖13所示實施方案一致的用於製造微型顯示面板的方法的流程圖。圖18至圖35是示意性地示出用於實現圖17的方法的步驟的截面圖。可以想到，所公開的製造方法不限於圖18至圖35所示的特定微型LED結構。在與圖18至圖35一致的一些實施方案中，在此描述製造前述微型顯示面板的方法。
在與圖18一致的一些實施方案中，提供具有外延結構的襯底00(圖17中的步驟01)。更具體地，所述外延結構包括第一類型半導體層101、發光層102和第二類型半導體層103。在一些實施方案中，第一類型半導體層101、發光層102和第二類型半導體層103按從上到下的順序排列。在一些實施方案中，可以通過本領域已知的任何外延生長工藝在襯底00上形成外延結構。在一些進一步的實施方案中，第一類型半導體層101包括一個或多個反射鏡1011。反射鏡1011形成在第一類型半導體層101的表面上。
在與圖19至圖22一致的一些實施方案中，在第一類型半導體層101中形成離子注入區1013(圖17中的步驟2)。在一些實施方案中，經由離子注入工藝形成離子注入區1013。
在與圖19一致的一些實施方案中，在第一類型半導體層101上形成掩模M，從而在第一類型半導體層101中定義預設的第一類型半導體區和預設的離子注入區。更具體地，在一些實施方案中，在每個台面結構01中，預設的第一類型半導體區位於底部觸頭03下面，如圖16所示爲虛線之間的區。在一些實施方案中，預設的離子注入區圍繞各自的預設的第一類型半導體區，如圖19所示爲虛線之外的區。預設的第一類型半導體區被設置用於形成第一類型半導體區1012，並且預設的離子注入區被設置用於形成離子注入區103。
在與圖20一致的一些實施方案中，掩模M被圖案化以暴露預設的離子注入區。更具體地，在一些實施方案中，通過蝕刻工藝對掩模M進行圖案化。在一些實施方案中，在蝕刻工藝之後，保留預設的第二類型半導體區上方的掩模M，並去除預設的離子注入區上方的掩模M以暴露預設的離子注入區。
在與圖21一致的一些實施方案中，將離子注入到預設的離子注入區中。更具體地，在一些實施方案中，將離子注入到第一類型半導體層101中以形成離子注入區1013。在一些實施方案中，通過常規的離子注入技術來執行離子注入工藝。在一些實施方案中，注入離子包括以下離子中的至少一種：氫、氮、氟、氧、碳、氬、磷、硼、矽、硫、砷、氯和金屬離子。在一些進一步的實施方案中，金屬離子包括鋅、銅、銦、鋁、鎳、鈦、鎂、鉻、鎵、錫、銻、碲、鎢、鉭、鍺、鉬和鉑中的至少一種。在一些實施方案中，注入劑量的範圍爲10E12至10E16。在一些實施方案中，也將離子注入到對應於離子注入區1013的反射鏡1011中。
在一些實施方案中，在形成台面之前執行離子注入工藝。在一些實施方案中，在台面形成之後執行離子注入工藝，並且然後當另一個掩模覆蓋離子注入區時在預設的第一類型半導體區上沉積底部觸頭。在一些進一步的實施方案中，在沉積底部觸頭03之前執行離子注入工藝。在一些實施方案中，在沉積底部觸頭03之後執行離子注入工藝以形成離子注入區，並且然後當另一個掩模覆蓋離子注入區時在預設的第一類型半導體區上沉積底部觸頭03。在與圖22一致的一些實施方案中，經由本領域已知的化學蝕刻工藝去除掩模M。
在與圖23一致的一些實施方案中，通過蝕刻外延結構形成多個台面(圖17中的步驟3)。更具體地，通過依次蝕刻第一類型半導體層101、發光層102和第二類型半導體層103來形成台面。台面的側壁相對於水平面(例如，襯底00)是豎直的或傾斜的。在一些實施方案中，蝕刻工藝爲乾法蝕刻工藝。在一些實施方案中，蝕刻工藝爲等離子體蝕刻工藝。
在與圖24和圖25一致的一些實施方案中，側壁保護層104形成在台面的側壁上(圖17中的步驟4)。參考圖24，側壁保護層104沉積在襯底00的表面上的台面的側壁和頂部上。參考圖25，在沉積之後，通過常規蝕刻工藝從台面的頂部去除側壁保護層104，以暴露台面的頂表面。
在與圖26一致的一些實施方案中，底部觸頭03沉積在台面的表面上(圖17中的步驟4)。更具體地，通過化學氣相工藝或常規物理氣相工藝沉積底部觸頭03。在一些進一步的實施方案中，提供第一圖案化掩模以覆蓋台面的整個表面，其中台面頂部的一部分在沉積工藝期間暴露。在一些實施方案中，在沉積工藝之後，通過化學蝕刻方法去除第一圖案化掩模，從而在第一半導體層101上形成底部觸頭。
在與圖27一致的一些實施方案中，在保護層104的側壁上形成側壁反射層105(圖27中的步驟6)。如圖8所示，第二圖案化掩模形成在台面的頂部上並且其餘區被暴露。側壁反射層105沉積在側壁保護層104的側壁表面和底表面上。在沉積之後，通過常規化學蝕刻方法去除第二圖案化掩模。
在與圖28至圖29一致的一些實施方案中，在襯底00上沉積第一介電層08’(圖14中的步驟7)。更具體地，如圖28所示，第二介電層08沉積在台面的頂部和側壁上以及在底部觸頭03上，使得第一介電層08’覆蓋台面和底部觸頭03。
在與圖29一致的一些進一步的實施方案中，反射結構07形成在相鄰台面之間的介電層08’中。在一些實施方案中，通過用第一保護掩模蝕刻介電層08’而在相鄰台面之間的介電層08’中形成溝槽。第一保護掩模形成在台面和介電層08’上，使溝槽區暴露，從而保護不期望的蝕刻區域。在一些實施方案中，反射材料被填充到溝槽中以在相鄰台面之間形成反射結構。在一些實施方案中，在台面和介電層08’上形成第二保護掩模，使溝槽被暴露。在一些實施方案中，在前述溝槽被蝕刻之後，保護掩模被蝕刻到一定的厚度並且在反射材料的填充過程中留下部分保護掩模以保護不期望的填充區域。在一些進一步的實施方案中，在底部觸頭形成之前，反射結構也可以形成在相鄰的台面之間。
在一些實施方案中，在反射結構07形成之後，在襯底00上形成第二介電層08，覆蓋底部觸頭03、台面的頂部和第一半導體層101的頂部，以形成完整的介電層。
在與圖30至圖32一致的一些實施方案中，在介電層08中形成連接孔(圖17中的步驟8)。更具體地，在與圖30一致的一些實施方案中，首先通過在每個底部觸頭03上蝕刻介電層08，而在介電層08中形成孔以暴露底部觸頭03。在一些實施方案中，一個底部觸頭03耦接到一個孔。在與圖31一致的一些實施方案中，孔填充有鍵合金屬05’以形成連接孔05。更具體地，鍵合金屬05’也沉積在介電層08的頂表面上。在與圖32一致的一些實施方案中，將鍵合金屬05’的頂部拋光以暴露出介電層08的頂部並通過平坦化工藝形成連接孔05。在一些實施方案中，所述平坦化工藝包括化學機械拋光工藝。在一些實施方案中，鍵合金屬05’的頂部在介電層08上方。
在與圖33一致的一些實施方案中，在台面結構01與IC背板06之間執行鍵合工藝，從而去除襯底00(圖17中的步驟9)。更具體地，台面首先被顛倒放置以形成台面結構01。在一些實施方案中，連接孔05首先與IC背板06上的接觸焊盤對準。在一些進一步的實施方案中，連接孔05中的鍵合金屬經由金屬鍵合工藝與IC背板06的表面上的接觸焊盤鍵合。在一些實施方案中，第二半導體層103的底表面(如圖32所示)通過顛倒台面而被放置成第二類型半導體層103的頂表面(如圖33所示)。在一些實施方案中，經由本領域已知的襯底分離工藝，可以在鍵合工藝之前或之後去除襯底00。
在一些實施方案中，經由本領域已知的襯底分離工藝，可以在鍵合工藝之前或之後去除襯底00(圖17中的步驟9)。
在與圖34一致的一些實施方案中，在台面結構01上沉積頂部觸頭02(圖17中的步驟10)。在一些進一步的實施方案中，經由本領域已知的化學氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝將頂部觸頭02沉積在第二類型半導體層103的頂表面上。在一些實施方案中，頂部觸頭02的區域被配置成盡可能小。在一些實施方案中，頂部觸頭02的區域形成爲點。在一些實施方案中，提供圖案化掩模以通過暴露第二半導體層103的部分表面來覆蓋台面結構01。在一些實施方案中，所述圖案化掩模是圖案化光刻膠。在一些進一步的實施方案中，材料可以沉積在第二半導體層103的表面上以形成頂部觸頭03。
在與圖35一致的一些實施方案中(圖17中的步驟11)，頂部導電層04形成在台面結構01和第一介電層08’上。更具體地，頂部導電層04沉積在第二類型半導體層103、頂部觸頭02的頂部和側壁以及第一介電層08’上，覆蓋第二半導體層103、頂部觸頭02和介電層08’的暴露的頂表面。通過對本技術領域的技術人員爲已知的化學氣相沉積方法來執行頂部導電層04的沉積。
考慮到在此公開的本發明的說明書和實踐，本公開文本的其他實施方案對於本領域技術人員而言是顯而易見的。所述說明書和例子旨在僅被視爲示例性的，所附申請專利範圍指示了本發明的真實範圍和精神。
00:去除襯底 01:台面結構 02:頂部觸頭 03:底部觸頭 04:頂部導電層 05:IC背板;連接孔 05’:鍵合金屬 06:IC背板 07:反射結構 08,08’:介電層 031:金屬鍵合層 101,1012:第一類型半導體層 102:發光層 103:第二類型半導體層 104:側壁保護層 105:側壁反射層 1011:反射鏡 1013:離子注入區 M:掩模
圖1是根據本公開文本的示例性實施方案的微型LED結構的示意性截面視圖；
圖2是根據本公開文本的示例性實施方案的用於製造如圖1所示的微型LED結構的方法的流程圖；
圖3是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖4是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖5是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖6是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖7是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖8是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖9是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖10是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖11是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖12是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖13是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖14是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖15是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖2的方法的步驟的截面圖；
圖16是根據本公開文本的示例性實施方案的示例性微型顯示面板的至少一部分的示意性截面視圖；
圖17是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖16的方法的步驟的截面圖；
圖18是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖19是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖20是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖21是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖22是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖23是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖24是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖25是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖26是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖27是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖28是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖29是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖30是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖31是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖32是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖33是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；
圖34是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖；並且
圖35是示意性地展示根據本公開文本的示例性實施方案的用於實現圖17的方法的步驟的截面圖。
02:頂部觸頭
03:底部觸頭
04:頂部導電層
101,1012:第一類型半導體層
102:發光層
103:第二類型半導體層
104:側壁保護層
105:側壁反射層
1011:反射鏡
1013:離子注入區

Claims (30)

  1. 一種微型發光二極管(LED)結構，其包括： 台面結構，其包括： 具有第一導電類型的第一半導體層； 形成在所述第一半導體層上的發光層； 形成在所述發光層上的第二半導體層，所述第二半導體層具有不同於所述第一導電類型的第二導電類型； 形成在所述台面結構的側壁上的側壁保護層；以及， 形成在所述側壁保護層的表面上的側壁反射層； 其中，所述第二半導體層的頂表面區域大於以下中的每一個：所述第一半導體層的底表面區域、所述第一半導體層的頂表面區域、和所述第二半導體層的底表面區域；並且 其中，所述第一半導體層包括： 半導體區；以及 圍繞所述半導體區形成的離子注入區，所述離子注入區的電阻比所述半導體區的電阻高。
  2. 如請求項1所述的微型LED結構，其進一步包括： 形成在所述第二半導體層的頂表面上的頂部觸頭，所述頂部觸頭具有所述第二導電類型；以及 形成在所述第一半導體層的底表面上的底部觸頭，所述底部觸頭具有所述第一導電類型。
  3. 如請求項2所述的微型LED結構，其中，所述底部觸頭的中心、所述頂部觸頭的中心和所述半導體區的中心沿着垂直於所述第二半導體層的頂表面的同一軸線對準，並且其中，所述離子注入區的直徑大於或等於所述頂部觸頭的直徑。
  4. 如請求項2所述的微型LED結構，其進一步包括頂部導電層，其形成在所述第二半導體層和所述頂部觸頭上。
  5. 如請求項2所述的微型LED結構，其中， 所述半導體區的厚度大於或等於所述離子注入區的厚度， 所述半導體區的直徑大於或等於所述底部觸頭的直徑，並且 所述離子注入區的直徑大於所述半導體區的直徑。
  6. 如請求項5所述的微型LED結構，其中，所述半導體區的直徑小於或等於所述底部觸頭的直徑的三倍；並且所述離子注入區的直徑大於所述半導體區的直徑的兩倍。
  7. 如請求項5所述的微型LED結構，其中，所述半導體區的厚度的範圍爲600 nm至900 nm，所述離子注入區的厚度的範圍爲500 nm至800 nm，所述離子注入區的直徑的範圍爲500 nm至1250 nm，並且所述底部觸頭的直徑的範圍爲20 nm至500 nm。
  8. 如請求項1所述的微型LED結構，其中，所述側壁是平坦的。
  9. 如請求項1所述的微型LED結構，其中，所述側壁是不平坦的。
  10. 如請求項1所述的微型LED結構，其中，所述離子注入區包括至少一種類型的注入離子。
  11. 如請求項10所述的微型LED結構，其中，所述注入離子選自以下離子中的一種或多種：氫、氮、氟、氧、碳、氬、磷、硼、矽、硫、砷、氯和金屬離子。
  12. 如請求項11所述的微型LED結構，其中，所述金屬離子選自鋅、銅、銦、鋁、鎳、鈦、鎂、鉻、鎵、錫、銻、碲、鎢、鉭、鍺、鉬和鉑中的一種或多種。
  13. 如請求項1所述的微型LED結構，其中，所述第一半導體層的厚度大於所述第二半導體層的厚度。
  14. 如請求項13所述的微型LED結構，其中，所述第一半導體層的厚度的範圍爲700 nm至2 μm，並且所述第二半導體層的厚度的範圍爲100 nm至200 nm。
  15. 如請求項1所述的微型LED結構，其中，所述發光層的厚度小於所述第一半導體層的厚度。
  16. 如請求項1所述的微型LED結構，其中，所述發光層是由位於所述第一半導體層與所述第二半導體層之間的量子阱層形成的。
  17. 如請求項16所述的微型LED結構，其中，所述量子阱層的厚度小於或等於30 nm。
  18. 如請求項17所述的微型LED結構，其中，所述量子阱層包括三對或少於三對量子阱。
  19. 如請求項1所述的微型LED結構，其中，所述側壁保護層包括與所述第一半導體層或所述第二半導體層相同的材料， 不具有導電性質，並且 經由原子鍵與所述台面結構的側壁鍵合。
  20. 如請求項19所述的微型LED結構，其中，所述側壁保護層的材料包括InP或GaAs。
  21. 如請求項19所述的微型LED結構，其中，所述側壁反射層的材料包括Au和Ag、或者包括與Au和Ag結合的介電材料。
  22. 如請求項1所述的微型LED結構，其進一步包括：第一反射鏡，其形成在所述第一半導體層的底表面上。
  23. 如請求項22所述的微型LED結構，其進一步包括：第二反射鏡，其形成在所述第一半導體層的內部。
  24. 如請求項1所述的微型LED結構，其中，所述第一導電類型爲P型，並且所述第二導電類型爲N型。
  25. 一種微型顯示面板，其包括： 微型發光二極管(LED)陣列，其包括： 如請求項1所述的第一微型LED結構，所述第一微型LED結構包括第一台面結構；以及 形成在所述第一微型LED結構下面的集成電路(IC)背板， 其中，所述第一微型LED結構電耦接到所述IC背板。
  26. 如請求項24所述的微型顯示面板，其中，所述微型LED結構進一步包括： 連接孔， 其中，所述連接孔的第一側連接到所述底部觸頭，並且所述連接孔的第二側連接到所述IC背板。
  27. 如請求項26所述的微型顯示面板，其進一步包括： 如請求項1所述的第二微型LED結構，所述第二微型LED結構包括第二台面結構；以及 介電層， 其中，所述第二台面結構位於與所述第一台面結構相鄰處，並且 其中，所述介電層是不導電的並且形成在所述第一台面結構與所述第二台面結構之間。
  28. 如請求項27所述的微型顯示面板，其中，所述介電層的材料爲SiO 2、Si 3N 4、Al 2O 3、AlN、HfO 2、TiO 2和ZrO 2中的至少一種。
  29. 如請求項27所述的微型顯示面板，其進一步包括形成在所述介電層中並且在所述第一台面結構與所述第二台面結構之間的反射結構。
  30. 如請求項27所述的微型顯示面板，其中，所述第一台面結構和所述第二台面結構的所述側壁反射層連接在所述第一台面結構和所述第二台面結構的頂表面處。
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