TWI804742B - 發光元件、發光元件的模板及其製備方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種發光元件、發光元件的模板及其製備方法，藉由在基板上設置GaN基底半導體層和遮罩層，其中遮罩層包括多個間隔設置的遮罩開孔，且使用GaN基底半導體層填充遮罩開孔；並且在多個間隔設置的遮罩開孔內的GaN基底半導體層表面設置犧牲層。利用間隔設置遮罩開孔，可以直接在遮罩開孔上形成間隔的發光單元，避免側壁蝕刻，提高了發光元件的發光效率，並且藉由蝕刻犧牲層來剝離發光元件，實現模板的重複利用，降低成本。

Description

發光元件、發光元件的模板及其製備方法
本發明涉及發光二極體元件領域，具體涉及一種發光元件結構、發光元件模板結構，及其製備方法。
傳統顯示技術是LCD和OLED。但是LCD效率低，OLED有壽命和可靠性問題。Micro-LED是LED的微縮化和矩陣化技術。在一個晶片上集成高密度微小尺寸的LED陣列，使其體積約為目前主流LED大小的1%。
Micro-LED承接LED的高效率、高亮度、高可靠性及反應時間快等特點，而耗電量僅為LCD的10%，色飽和度接近OLED，被視為新一代顯示技術的完美應用。與同樣是自發光顯示的OLED相比，Micro-LED亮度比其高30倍，解析度可達1500 PPI，色彩也比OLED更容易調試，使用壽命更長。
Micro-LED生產製備鏈簡化為磊晶生長，晶片加工，像素轉移，檢測與修復，全彩，以及驅動。目前低的生產良率和高的製造成本是阻礙Micro-LED發展的瓶頸。
導致生產良率低的因素主要有： 1. 磊晶方面：晶圓尺寸小轉移效率低；翹曲大，影響後續晶片加工；波長均勻性差，需要對晶粒進行分選，成本高； 2. 晶片加工：由於晶粒尺寸小，蝕刻導致的發光單元側壁的非輻射複合增加，從而導致發光效率低； 3. 像素轉移：採用傳統的“取”和“放”的方式，將晶粒轉移到驅動背板上，製備時間長，不滿足產業化需求； 4. 檢測與修復：壞點多，檢測與修復工作量大，生產成本高。 5. 全彩：採用RGB三色LED，成本高。
有鑑於此，本發明實施例致力於提供一種發光元件結構、發光元件的模板結構，及對應的製備方法，解決了上述製備Micro-LED過程中成本高且發光效率低的問題。
根據本發明的一方面，本發明一實施例提供的一種發光元件的模板，包括： 基板， 設置於所述基板上的GaN基底半導體層和遮罩層，其中所述遮罩層包括多個間隔設置的遮罩開孔，且所述GaN基底半導體層填充所述遮罩開孔；以及 設置於所述GaN基底半導體層遠離所述基板一側的表面，且位於所述多個間隔設置的遮罩開孔內的犧牲層。
在一實施例中，所述犧牲層包括多個孔洞結構。
在一實施例中，所述發光元件的模板更可以包括設於所述基板與所述遮罩層之間的GaN基底半導體層。
在一實施例中，所述發光元件的模板更可以包括設於所述基板與所述GaN基底半導體層之間的緩衝層。
在一實施例中，所述犧牲層遠離所述基板一側的高度不高於所述遮罩層遠離所述基板一側的高度。
在一實施例中，所述遮罩開孔的寬度不大於300微米(µm)。
在一實施例中，所述遮罩開孔橫向剖面形狀包括以下形狀中的任一種或多種的組合：六邊形、圓形、三角形、菱形、矩形。
在一實施例中，所述遮罩層的材質包括以下材質中的任一種或兩種的組合：二氧化矽和氮化矽。
根據本發明的另一方面，本發明一實施例提供的一種發光元件，包括： 製備所述發光單元的模板； 製備於所述模板上的多個間隔設置的發光單元； 其中，所述模板包括如上所述的發光單元的模板，每個所述發光單元形成於所述遮罩開孔上。
在一實施例中，所述發光單元沿排列方向的最小寬度不大於300微米。
在一實施例中，所述發光單元縱向剖面形狀包括以下形狀中的任一種或多種的組合：矩形，梯形，三角形。
根據本發明的另一方面，本發明一實施例提供的一種發光元件的模板的製備方法，包括： 在基板上製備遮罩層，其中所述遮罩層包括多個間隔設置的遮罩開孔； 在所述遮罩開孔內製備GaN基底半導體層，以填充所述遮罩開孔；以及 在所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層上製備犧牲層。
在一實施例中，所述之在所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層上製備犧牲層係包括：在所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層上通入腐蝕性氣體以形成犧牲層。
在一實施例中，所述之在所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層上製備犧牲層係包括：藉由原位甲矽烷對所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層進行蝕刻，以形成帶有孔洞結構的犧牲層。
在一實施例中，所述之在所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層上製備犧牲層係包括：藉由電化學選擇性方法對所述GaN基底半導體層進行蝕刻，以形成帶有孔洞結構的犧牲層。
在一實施例中，所述之在所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層上製備犧牲層係更包括：藉由調節所述GaN基底半導體層的摻雜濃度，控制所述孔洞結構的大小及佔有率。
根據本發明的另一方面，本發明一實施例提供的一種發光元件的製備方法，包括： 製備模板；以及 在所述模板的所述遮罩層及所述犧牲層上製備多個間隔設置的發光單元，其中，每個所述發光單元形成於所述遮罩開孔上；其中，所述製備模板採用上述任一項所述的製備方法。
在一實施例中，所述發光單元包括第一半導體層、活性層、第二半導體層、電極、反射鏡金屬電極、絕緣層。
在一實施例中，所述的發光元件的製備方法包括將所述發光單元藉由電極接觸墊與臨時載體連接。
在一實施例中，在所述遮罩層及所述GaN基底半導體層上製備多個間隔設置的發光單元之後，更包括：將所述發光單元從所述遮罩層及所述GaN基底半導體層上剝離。
在一實施例中，所述之將所述發光單元從所述遮罩層及所述GaN基底半導體層上剝離係包括：藉由剝離所述犧牲層，將所述發光單元從所述遮罩層及所述GaN基底半導體層上剝離。
本發明實施例提供的一種發光元件的模板，依序在基板上設置GaN基底半導體層和遮罩層，其中遮罩層包括多個間隔設置的遮罩開孔，且使用GaN基底半導體層填充遮罩開孔；並且在多個間隔設置的遮罩開孔內的GaN基底半導體層表面設置犧牲層。利用間隔設置遮罩開孔，可以直接在發光元件的模板上形成多個間隔的發光單元，避免側壁蝕刻，選擇性磊晶，避免由於蝕刻導致的非輻射複合問題，提高了發光元件的發光效率，並且利用犧牲層進行蝕刻剝離，可以實現模板的重複利用，減少材料的浪費。
為使本發明的目的、技術手段和優點更加清楚明白，以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
圖1所示為本發明一實施例提供的一種發光元件的模板結構示意圖。如圖1所示，該發光元件的模板包括： 基板1； 設置於基板1上的GaN基底半導體層2和遮罩層3，其中遮罩層3包括多個間隔設置的遮罩開孔，且GaN基底半導體層2填充遮罩開孔； 並且在GaN基底半導體層2遠離基板1一側的表面，且位於多個間隔設置的遮罩開孔內設置犧牲層4。
藉由設置包括上述結構的模板，然後在該模板上製備發光元件，即在遮罩層3和犧牲層4的表面製備發光元件。利用間隔設置遮罩開孔，可以直接形成多個間隔的發光單元，避免側壁蝕刻，提高了發光元件的發光效率，並且利用犧牲層進行蝕刻剝離，可以實現模板的重複利用，減少材料的浪費，降低成本。
圖2所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件的模板結構示意圖。如圖2所示，基板1與遮罩層3之間可以設置GaN基底半導體層2。藉由在基板和遮罩層之間設置GaN基底半導體層，並且遮罩開孔中的GaN基底半導體層上繼續生成GaN基底材料，以得到品質較好的GaN基底半導體層來填充遮罩開孔。
進一步的，所述發光元件的模板更包括：設於基板1與GaN基底半導體層2之間的緩衝層。
在一實施例中，犧牲層4遠離基板1一側的高度不高於遮罩層3遠離基板1一側的高度（如圖1所示），便於後續利用犧牲層4將發光模板與發光元件剝離。
圖3所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件的模板結構示意圖。如圖3所示，犧牲層4可包括多個孔洞結構。藉由設置多個孔洞結構，方便在模板上製備發光元件後的剝離過程，同時，由於孔洞結構的存在，剝離後的發光元件與模板接觸的表面會形成粗化的表面，提高了發光元件的發光效率。應當理解，本發明實施例可以根據實際的應用情境而選擇是否在犧牲層上設置孔洞結構，本發明實施例對於犧牲層上是否設置孔洞結構不做限定。應當理解，本發明實施例也可以將犧牲層設置為缺陷結構等其他可以方便發光元件的剝離且能夠在發光元件的表面形成粗化層的結構。
在一實施例中，多個孔洞結構的直徑可以小於500奈米(nm)。應當理解，本發明實施例可以根據實際的應用情境而選取孔洞結構的直徑大小，只要所選取的孔洞結構的直徑大小能夠方便發光元件的剝離且能夠在發光元件表面形成粗化結構即可，本發明實施例對於孔洞結構的具體直徑大小不做限定。
在一實施例中，多個孔洞結構的大小和形狀可以不一致（如圖4所示）。在一實施例中，多個孔洞結構可以呈單層排列（如圖3所示），也可以呈多層排列（如圖4所示）。在一實施例中，多個孔洞結構可以是規則排列（如圖3所示），也可以是不規則排列（如圖4所示）。應當理解，本發明實施例可以根據實際的應用情境而選取孔洞結構的不同大小、形狀、排列方式，只要所選取的孔洞結構的不同大小、形狀、排列方式能夠方便發光元件的剝離且能夠在發光元件表面形成粗化結構即可，本發明實施例對於孔洞結構的具體大小、形狀、排列方式不做限定。
在一實施例中，遮罩開孔的寬度可以不大於300微米。根據發光元件的製備需求，可以適應性的設置遮罩開孔的寬度（如圖1所示的d1），根據目前常用的Micro-LED結構和尺寸，本發明實施例將遮罩開孔的寬度限定為不大於300微米。應當理解，本發明實施例可以根據實際的應用情境而選取遮罩開孔的寬度，只要所選取的遮罩開孔的寬度能夠滿足製備發光元件的尺寸需求即可，本發明實施例對於遮罩開孔的具體寬度不做限定。
圖5、6、7所示分別為本發明一實施例提供的一種發光元件的模板結構俯視示意圖。如圖5、6、7所示，遮罩開孔橫向（與層疊方向垂直的方向）剖面形狀可以包括以下形狀中的任一種或多種的組合：六邊形、圓形及三角形，菱形、矩形，具體而言，圖5a、5b分別為圓形、六邊形的俯視示意圖；圖6為矩形的俯視示意圖；圖7為三角形的俯視示意圖。應當理解，本發明實施例可以根據實際的應用情境而選取遮罩開孔橫向剖面的不同形狀，只要所選取的遮罩開孔橫向剖面的形狀能夠滿足製備發光元件的需求即可，本發明實施例對於遮罩開孔橫向剖面的具體形狀不做限定。
在一實施例中，遮罩層3的材質可以包括以下材質中的任一種或兩種的組合：二氧化矽和氮化矽。本發明實施例中遮罩層3的材質可以只包括二氧化矽，也可以只包括氮化矽，更可以同時包括二氧化矽和氮化矽。應當理解，本發明實施例可以根據實際的應用情境而選取遮罩層的不同材質，只要所選取的遮罩層的材質能夠滿足製備發光元件的需求即可，本發明實施例對於遮罩層的具體材質不做限定。
圖8所示為本發明一實施例提供的一種發光元件的結構示意圖。如圖8所示，該發光元件包括製備發光單元的模板和製備於模板上的多個間隔設置的發光單元5；其中，模板包括如上任一項的發光單元的模板，每個發光單元5形成於遮罩開孔上。在上述結構的模板上製備發光單元5，可以利用上述遮罩開孔的結構，在遮罩開孔上（包括遮罩開孔兩側的遮罩層的部分結構）和犧牲層4表面直接製備發光單元5，可以直接形成多個間隔排列的發光單元5，避免為形成多個發光單元5而進行側壁蝕刻，從而避免了非輻射複合嚴重而導致的發光效率低；並且利用犧牲層4可以更好的實現發光單元5從該模板上的剝離，且剝離後的模板可以重複使用，繼續在模板上形成發光元件，避免材料的浪費，降低了成本。
應當理解，在本發明發光元件的實施例中，所採用的模板可以是上述實施例中的任一項所描述的模板結構，因此，本發明實施例中的發光元件可以具備上述模板結構的實施例中的所有技術特徵和技術效果。
在一實施例中，發光單元5沿排列方向的最小寬度可以不大於300微米，較佳地，發光單元5沿排列方向的最小寬度可以不大於50微米。根據發光元件的製備需求，可以適應性的設置製備發光元件過程中發光單元5之間的最小寬度（如圖8所示的d2），根據目前常用的Micro-LED結構和尺寸，本發明實施例將相鄰的發光單元5之間的最小寬度限定為不大於300微米。應當理解，本發明實施例可以根據實際的應用情境而選取相鄰的發光單元之間的最小寬度，只要所選取的發光單元之間的最小寬度能夠滿足發光元件的需求即可，本發明實施例對於發光單元之間的最小寬度的具體值不做限定。
在一實施例中，發光單元5縱向（層疊方向）剖面形狀可以包括以下形狀中的任一種或多種的組合：矩形（如圖8所示）、梯形（如圖9所示）、三角形。應當理解，本發明實施例可以根據實際的應用情境而選取發光單元縱向剖面的不同形狀，只要所選取的發光單元縱向剖面的形狀能夠滿足發光元件的需求即可，本發明實施例對於發光單元縱向剖面的具體形狀不做限定。
圖10所示為本發明一實施例提供的一種發光元件的模板製備方法的流程圖。如圖10所示，該方法包括如下步驟： 步驟110：在基板上製備遮罩層，其中遮罩層包括多個間隔設置的遮罩開孔。
在一實施例中，遮罩開孔的的形成方法可以包括：在製備遮罩層後，在遮罩層表面藉由蝕刻（例如濕式蝕刻）出多個間隔的開孔。當然，本發明實施例也可以選取其他的方法來實現在遮罩層上形成多個間隔設置的遮罩開孔，本發明實施例對於形成多個間隔設置的遮罩開孔的具體方法不做限定。
基板1可以是藉由製備得到或者是直接獲取的包括基板的結構。
在一實施例中，基板1與遮罩層3之間可以製備GaN基底半導體層2。在進一步的實施例中，基板1與GaN基底半導體層2之間更可以設置緩衝層。
本實施例中，所述基板1包括半導體材料、陶瓷材料、高分子材料，較佳的是藍寶石、碳化矽、矽、鈮酸鋰、絕緣基板矽（SOI）、氮化鎵、氮化鋁。進一步較佳的是基板1採用Si材料，所述Si基板尺寸大，轉移效率高；可以理解的是，本案不限制基板1的製備材料。
在基板1上設置相互間隔的遮罩開孔以形成遮罩層3（如圖11a所示），藉由設置相互間隔的遮罩開孔，可以實現遮罩開孔上直接製備相互間隔的發光單元，避免了現有技術中生成整個結構後利用側壁蝕刻得到多個發光單元的過程，有效提高發光單元的發光效率，並且可以藉由控制相鄰的遮罩開孔的大小，來控制相鄰的發光單元之間的間隔距離，以滿足發光元件的不同需求。
本實施例中，所述遮罩層的材質可以包括以下材質中的任一種或兩種的組合：二氧化矽和氮化矽；可以理解的是，本案不對遮罩層的材質進行限制，只要能夠可以實現遮罩層以及犧牲層與發光結構元件的剝離即可。
步驟120：在遮罩開孔內製備GaN基底半導體層，以填充遮罩開孔。
在遮罩開孔內製備GaN基底半導體層（如圖11b所示），即使用GaN基底材料填充遮罩開孔，所謂GaN基底材料為至少包括Ga原子、N原子的半導體材料，如GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN等。
步驟130：在遮罩開孔內的GaN基底半導體層上製備犧牲層（如圖11c所示）。
在相鄰的遮罩開孔內的GaN基底半導體層2上製備犧牲層4，即犧牲層4設置於GaN基底半導體層2上且位於遮罩開孔內，在犧牲層4和遮罩開孔上製備發光單元，可以利用犧牲層4可以更好的實現發光單元從該模板上的剝離，且剝離後的模板可以重複使用，避免材料的浪費，降低了成本。
在一實施例中，在遮罩開孔內的GaN基底半導體層上製備犧牲層的具體實現方式可以包括：在遮罩開孔內的GaN基底半導體層上通入腐蝕性氣體，或者藉由原位甲矽烷對遮罩開孔內的GaN基底半導體層進行蝕刻，或者藉由電化學選擇性方法對GaN基底半導體層進行蝕刻，以形成犧牲層。
其中，藉由在GaN基底半導體層上通入腐蝕性氣體的方式可以實現在GaN基底半導體層表面形成帶有孔洞結構的犧牲層，其中，腐蝕性氣體可以包括矽烷、乙矽烷、鹽酸等。應當理解，本發明實施例也可以選取其他的腐蝕性氣體以實現在GaN基底半導體層表面形成帶有孔洞結構的犧牲層。
藉由上述方式中的任一種在GaN基底半導體層表面形成帶有孔洞結構的犧牲層，並利用犧牲層可以更好的實現發光單元從該模板上的剝離，且剝離後的模板可以重複使用，並且剝離後的發光單元表面自身具有粗化效果，提高發光效率。
在一實施例中，在遮罩開孔內的GaN基底半導體層上製備犧牲層的具體實現方式更可以包括：電化學的方法製備，藉由控制製備條件，如調控偏壓的大小或者調控GaN基底半導體層的摻雜濃度都可以實現調控孔洞大小和密度的目的。
應當理解，本發明實施例中所列舉的n型GaN及對應的雜質矽只是示例性的，本發明實施例可以根據具體的應用情境而選取不同的濃度調節方式以及對應的摻雜雜質，本發明實施例對於具體的濃度調節方式以及對應的摻雜雜質不做限定。
圖12所示為本發明一實施例提供的一種發光元件製備方法的流程圖。如圖12所示，該方法包括如下步驟： 步驟210：製備模板。其中，製備模板採用上述任一項的製備方法。
藉由上述實施例中的任一種方法製備得到模板，在遮罩開孔內的GaN基底半導體層上製備犧牲層，即犧牲層設置於GaN基底半導體層上且位於遮罩開孔內，在犧牲層和遮罩開孔上製備發光單元，可以利用犧牲層可以更好的實現發光單元從該模板上的剝離，且剝離後的模板可以重複使用，避免材料的浪費，降低了成本。
步驟220：在模板的遮罩層及犧牲層上製備多個間隔設置的發光單元，其中，每個發光單元形成於遮罩開孔上。
在已經製備的模板的遮罩層及犧牲層上製備多個間隔設置的發光單元，藉由設置相互間隔的遮罩開孔，可以實現遮罩層上直接製備相互間隔的發光單元，避免了現有技術中形成整個結構後利用側壁蝕刻得到多個發光單元的過程，有效提高了發光單元的發光效率，並且可以藉由控制相鄰的遮罩開孔，來控制相鄰的發光單元之間的間隔距離，以滿足發光元件的不同需求。
圖13所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件的結構示意圖。如圖13所示，發光單元5可以包括第一半導體層51、活性層52、第二半導體層53、電極54、反射鏡金屬電極55、絕緣層56。其中，第一半導體層51可以是n型半導體，第二半導體層53是p型半導體；也可以是，第一半導體層51是p型半導體，第二半導體層53是n型半導體。
在一實施例中，製備發光單元可以包括如下過程： 如圖14a所示，在遮罩層3和犧牲層4上製備第一半導體層51；在第一半導體層51上形成活性層52；在活性層52上形成第二半導體層53。 如圖14b所示，從所述第二半導體層53遠離活性層52的一側開始蝕刻凹槽，所述凹槽貫穿第二半導體層53、活性層52，停止於第一半導體層51或者部分貫穿第一半導體層51；其中，在不需要蝕刻的第二半導體層53的表面及發光單元5之間的遮罩層3上製備光阻劑，以保護光阻劑覆蓋的半導體材料。 如圖14c所示，在蝕刻完成後，去除光阻劑並在凹槽的側壁及相鄰發光單元5之間的遮罩層3上製備絕緣層56；並且在凹槽內製備電極54；其中，電極54與第一半導體層51電導通，電極54與第二半導體層53、活性層52絕緣。 如圖14d所示，在第二半導體層53上製備反射鏡金屬電極55，其中，反射鏡金屬電極55與第二半導體層53電導通，並且反射鏡金屬電極55與電極54、遮罩層3之間存在絕緣層。
本實施例中，所述發光元件更包括發光單元藉由電極接觸墊與臨時載體連接，所述臨時載體包括驅動背板等。具體而言，如圖14e所示，在電極54上和反射鏡金屬電極55上製備電極接觸墊57，並且在反射鏡金屬電極55上未製備電極接觸墊57的位置及相鄰的電極接觸墊57之間繼續製備絕緣層材料。本實施例中，所述電極接觸墊57分別設於連接第一半導體層的電極54上以及連接第二半導體層的反射鏡金屬電極55上，藉由電極接觸墊57將電極54與反射鏡金屬電極55分別與臨時載體連接起來，所述電極接觸墊57包括銀、金、銅、鋁的一種金屬材料或者多種金屬結合的多層金屬材料。
如圖14f所示，在電極接觸墊57上設置驅動背板58，最終形成發光元件結構。
圖15所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件製備方法的流程圖。如圖15所示，在步驟220之後，該方法更可以包括： 步驟230：將發光單元從遮罩層及GaN基底半導體層上剝離。
藉由設置犧牲層，並且在犧牲層和GaN基底半導體層上製備發光單元，當發光單元製備完成後，利用犧牲層可以更好的實現發光單元從GaN基底半導體層上剝離，且剝離後的模板可以繼續在其上形成發光單元，重複使用，避免材料的浪費，降低了成本。
在一實施例中，如圖16所示，將發光單元從遮罩層及GaN基底半導體層上剝離的具體方式可以包括：藉由剝離犧牲層，將發光單元從遮罩層及GaN基底半導體層上剝離，得到如圖17所示的發光元件以及如圖18所示的發光元件的模板。可以藉由濕式蝕刻犧牲層等方式實現發光單元從模板上剝離，避免了蝕刻對模板的損壞，實現了模板的重複使用。所述犧牲層更可以使得剝離後形成的發光元件的表面自身具有粗化，提高出光效率。在一實施例中，當剝離後模板上有殘留的發光單元的絕緣層時，可以藉由蝕刻和清洗的方式將該殘留的發光單元的絕緣層除去，以實現模板的重複使用。
本實施例中，在發光元件的模板上製備的是水平結構的發光元件，在其他實施例中，更包括在發光元件的模板上製備垂直結構的發光元件，具體如圖19a-19d所示，具體而言： 如圖19a所示，在所述發光元件的模板上的遮罩層3和犧牲層4上依序形成第一半導體層51、活性層52、第二半導體層53、反射鏡金屬電極55、絕緣層56；藉由電極接觸墊57將反射鏡金屬電極55與驅動背板58連接。本實施例中，所述電極接觸墊57將反射鏡金屬電極55與驅動背板58連接，其他實施例中，所述電極接觸墊57將反射鏡金屬電極55與其他臨時載體連接，所述載體只要可以實現發光元件的轉移即可，本案對此不做限制。 如圖19b所示，將上述發光元件從發光元件的模板上剝離，本實施例中，可以藉由濕式蝕刻犧牲層等方式使得上述發光元件和發光元件的模板分離。 如圖19c所示，藉由驅動背板58將上述形成的發光元件翻轉。 如圖19d所示，在所述反轉後的發光元件的第一半導體層51上製備電極54，形成垂直型發光元件。
本發明中，模板可以重複使用，避免材料的浪費，降低了成本；所述發光單元採用選擇性磊晶的方法，避免由於蝕刻導致的非輻射複合問題，提高發光效率；利用臨時載體，實現發光結構元件的整體轉移，避免單個發光單元轉移，降低轉移成本；發光結構元件製備過程緊密，含冗餘設計，減少檢測與修復成本；發光元件結構是微面結構，發光單元可設置多種顏色，實現全彩設計的同時可以有效減少全彩製造成本。
以上僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
1:基板 2:GaN基底半導體層 3:遮罩層 4:犧牲層 5:發光單元 51:第一半導體層 52:活性層 53:第二半導體層 54:電極 55:反射鏡金屬電極 56:絕緣層 57:電極接觸墊 58:驅動背板 d1,d2:寬度
圖1所示為本發明一實施例提供的一種發光元件的模板結構示意圖。 圖2所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件的模板結構示意圖。 圖3所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件的模板結構示意圖。 圖4所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件的模板結構示意圖。 圖5a所示為本發明一實施例提供的一種發光元件的模板結構俯視示意圖。 圖5b所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件的模板結構俯視示意圖。 圖6所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件的模板結構俯視示意圖。 圖7所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件的模板結構俯視示意圖。 圖8所示為本發明一實施例提供的一種發光元件的結構示意圖。 圖9所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件的結構示意圖。 圖10所示為本發明一實施例提供的一種發光元件的模板製備方法的流程圖。 圖11a所示為本發明一實施例提供的一種發光元件的模板製備過程中的結構示意圖。 圖11b所示為本發明一實施例提供的一種發光元件的模板製備過程中的結構示意圖。 圖11c所示為本發明一實施例提供的一種發光元件的模板製備過程中的結構示意圖。 圖12所示為本發明一實施例提供的一種發光元件製備方法的流程圖。 圖13所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件的結構示意圖。 圖14a所示為本發明一實施例提供的一種發光元件製備過程中的結構示意圖。 圖14b所示為本發明一實施例提供的一種發光元件製備過程中的結構示意圖。 圖14c所示為本發明一實施例提供的一種發光元件製備過程中的結構示意圖。 圖14d所示為本發明一實施例提供的一種發光元件製備過程中的結構示意圖。 圖14e所示為本發明一實施例提供的一種發光元件製備過程中的結構示意圖。 圖14f所示為本發明一實施例提供的一種發光元件製備過程中的結構示意圖。 圖15所示為本發明另一實施例提供的一種發光元件製備方法的流程圖。 圖16所示為本發明發光元件與發光元件模板剝離的結構示意圖。 圖17所示為本發明剝離後的發光元件的結構示意圖。 圖18所示為本發明發光元件剝離後可重複利用的發光元件模板的結構示意圖。 圖19a-19d所示為垂直型發光元件製備過程。
4:犧牲層
51:第一半導體層
52:活性層
53:第二半導體層
54:電極
55:反射鏡金屬電極
56:絕緣層
57:電極接觸墊
58:驅動背板

Claims (21)

  1. 一種發光元件的模板，其特徵在於，包括：基板，設置於所述基板上的GaN基底半導體層和遮罩層，其中所述遮罩層包括多個間隔設置的遮罩開孔，且所述GaN基底半導體層填充所述遮罩開孔；以及設置於所述GaN基底半導體層遠離所述基板一側的表面，且位於所述多個間隔設置的遮罩開孔內的犧牲層。
  2. 如請求項1所述的發光元件的模板，其中所述犧牲層包括多個孔洞結構。
  3. 如請求項1所述的發光元件的模板，更包括設於所述基板與所述遮罩層之間的GaN基底半導體層。
  4. 如請求項3所述的發光元件的模板，更包括設於所述基板與所述GaN基底半導體層之間的緩衝層。
  5. 如請求項1所述的發光元件的模板，其中所述犧牲層遠離所述基板一側的高度不高於所述遮罩層遠離所述基板一側的高度。
  6. 如請求項1所述的發光元件的模板，其中所述遮罩開孔的寬度不大於300微米。
  7. 如請求項1所述的發光元件的模板，其中所述遮罩開孔橫向剖面形狀包括以下形狀中的任一種或多種的組合：六邊形、圓形、三角形、菱形、矩形。
  8. 如請求項1所述的發光元件的模板，其中所述遮罩層的材質包括以下材質中的任一種或兩種的組合：二氧化矽和氮化矽。
  9. 一種發光元件，包括製備發光單元的模板和製備於所述模板上的多個間隔設置的發光單元；其中，所述模板包括如請求項1至8中任一項所 述的發光元件的模板，每個所述發光單元形成於所述遮罩開孔上。
  10. 如請求項9所述的發光元件，其中所述發光單元沿排列方向的最小寬度不大於300微米。
  11. 如請求項9所述的發光元件，其中所述發光單元縱向剖面形狀包括以下形狀中的任一種或多種的組合：矩形、梯形、三角形。
  12. 一種發光元件的模板的製備方法，包括：在基板上製備遮罩層，其中所述遮罩層包括多個間隔設置的遮罩開孔；在所述遮罩開孔內製備GaN基底半導體層，以填充所述遮罩開孔；以及在所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層上製備犧牲層。
  13. 如請求項12所述的發光元件的模板的製備方法，其中所述之在所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層上製備犧牲層係包括：在所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層上通入腐蝕性氣體以形成犧牲層。
  14. 如請求項12所述的發光元件的模板的製備方法，其中所述之在所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層上製備犧牲層係包括：藉由原位甲矽烷對所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層進行蝕刻，以形成帶有孔洞結構的犧牲層。
  15. 如請求項12所述的發光元件的模板的製備方法，其中所述之在所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層上製備犧牲層係包括：藉由電化學選擇性方法對所述GaN基底半導體層進行蝕刻，以形成帶有孔洞結構的犧牲層。
  16. 如請求項15所述的發光元件的模板的製備方法，其中所述之在所述遮罩開孔內的所述GaN基底半導體層上製備犧牲層係更包括：藉由調節所述GaN基底半導體層的摻雜濃度，控制所述孔洞結構的大小及佔 有率。
  17. 一種發光元件的製備方法，其特徵在於，包括：製備模板；以及在所述模板的遮罩層及犧牲層上製備多個間隔設置的發光單元，其中，每個所述發光單元形成於遮罩開孔上；其中，所述製備模板採用如請求項12至16中任一項所述的製備方法。
  18. 如請求項17所述的發光元件的製備方法，其中所述發光單元包括第一半導體層、活性層、第二半導體層、電極、反射鏡金屬電極、絕緣層。
  19. 如請求項17所述的發光元件的製備方法，其中將所述發光單元藉由電極接觸墊與臨時載體連接。
  20. 如請求項17所述的發光元件的製備方法，其中在所述遮罩層及所述GaN基底半導體層上製備多個間隔設置的發光單元之後，更包括：將所述發光單元從所述遮罩層及所述GaN基底半導體層上剝離。
  21. 如請求項20所述的發光元件的製備方法，其中所述之將所述發光單元從所述遮罩層及所述GaN基底半導體層上剝離係包括：藉由剝離所述犧牲層，將所述發光單元從所述遮罩層及所述GaN基底半導體層上剝離。
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