发光二极管晶粒及其制造方法_2

文档序号:9689501阅读:来源:国知局
在本 实施例中,所述金属层240采用金属钛(Ti)。所述金属层240设于所述基板210的第二电 极212上并完全包覆所述第二绝缘层232的侧表面。所述金属层240的厚度均匀。所述金 属层240呈一中空六棱柱体结构,其横截面为一正六边形环,纵截面为分列所述第二绝缘 层232两侧的二矩形。所述金属层240的高度等于所述第二绝缘层232的高度。所述金属 层240完全覆盖所述基板210的第二电极212,即所述金属层240的横截面尺寸与所述基板 210的第二电极212的横截面尺寸相等。所述金属层240与所述预生长层220之间借由所 述第二绝缘层232相互绝缘。所述金属层240与所述基板210的第二电极212直接电性连 接。
[0026] 与单晶粒200的所述基板210相对应,二相邻所述单晶粒200的金属层240之间 也共用一部分金属层240,即金属层240的其中一面金属与其相邻的另一单晶粒200的所述 金属层240的对应金属相重合。
[0027] 所述发光结构250呈一六棱椎体结构,该椎体结构设于所述预生长层220上,且完 全覆盖所述预生长层220、绝缘层230和金属层240。所述发光结构250包括依次磊叠生长 的一第一半导体层251、一有源层252和一第二半导体层253。
[0028] 请同时参见图6,所述第一半导体层251为一N型半导体层。在本实施例中,所述 第一半导体层251采用与所述预生长层220相同的材料制成,即氮化镓(GaN)。所述第一半 导体层251填充所述第一绝缘层230形成的窗口 2311并同时向上凸起成锥体结构。该椎 体呈一六棱椎体,其横截面为一正六边形,纵截面为一等腰三角形。该椎体的底面尺寸与所 述基板210的第一电极211的横截面尺寸相等。所述第一半导体层251通过所述预生长层 220与所述基板210的第一电极211电性连接。
[0029] 所述有源层252是自所述第一半导体层251的表面外延生长而成。所述有源层252 的厚度均匀。所述有源层252的纵截面为倒扣于所述第一半导体层251外表面的一V形。 所述有源层252的底面贴附所述绝缘层230,且其底面尺寸介于第二绝缘层232的横截面的 内环尺寸和外环尺寸之间。在本实施例中,所述有源层252完全覆盖所述第一半导体层251 的外表面和所述第一绝缘层231,并部分覆盖所述第二绝缘层232。所述有源层252包括可 至少一量子井和至少二量子能障。量子井和量子能障相互间隔层叠,且每一量子井由二量 子能障夹设其中。在本实施例中,所述有源层252包括三层结构:一所述量子井2521和分 设所述量子井2521内外表面的二量子能障2522。所述有源层252与所述预生长层220之 间借由所述第一绝缘层231避免直接电导通。所述有源层252与所述金属层240之间通过 所述第二绝缘层232阻隔以避免二者直接电导通。
[0030] 所述第二半导体层253为一P型半导体层。在本实施例中,所述第二半导体层253 采用氮化镓(GaN)制成。所述第二半导体层253的厚度均匀。所述第二半导体层253形成 于所述有源层252上,其纵截面为倒扣于所述有源层252外表面的一V形。所述第二半导 体层253的底面贴附所述第二绝缘层232和金属层240。所述第二半导体层253的底面外 环尺寸等于所述金属层240的横截面的外环尺寸。所述第二半导体层253的底面内环尺寸 介于第二绝缘层232的横截面的内环尺寸和外环尺寸之间。在本实施例中,所述第二半导 体层253完全覆盖所述有源层252的表面和所述金属层240,并部分覆盖所述第二绝缘层 232。所述第二半导体层253通过所述金属层240与所述基板210的第二电极212电性连 接。
[0031] 与单晶粒200的所述基板210和金属层240相对应,二相邻所述单晶粒200的第 二半导体层253之间也共用一部分半导体层,即第二半导体层253的其中一部分半导体层 与其相邻的另一单晶粒200的所述第二半导体层253的对应半导体层相重合。
[0032] 相比于现有技术,本发明的发光二极管晶粒100是由若干单晶粒200组成,每一单 晶粒200的第一电极211和第二电极212均设于所述基板210上,且位于所述第一半导体 层251和所述第二半导体才253的下方。如此,当电流注入时,电流只有一条路线可走,即, 电流从第二电极212经金属层240流入第二半导体层253直至其椎体尖部;接着在发光结 构250内自所述第二半导体层253流向所述第一半导体层251 ;然后经预生长层220流入 第一电极211以形成回路。因发光结构250的椎体尖部的缺陷密度最大,本发明的结构有 效地避免了电流单从其椎体尖部注入,从而可以有效地避免漏电现象的产生。同时,因电流 注入时电流会流经整个发光结构250,有效地增加了所述单晶粒200的光取出面积,从而提 升整个发光二极管晶粒100的光取出面积。
[0033] 本发明还提供了一种上述发光二极管晶粒100的制作方法。
[0034] 图4为本发明的上述发光二极管晶粒100的制作流程图。
[0035] 请参见图2,本发明的上述发光二极管晶粒100的制作方法包括以下步骤: S1提供一衬底,在衬底一侧外延磊叠生长一缓冲层、一掺杂层和一预生长层; S2在所述预生长层上形成一第一绝缘层并开设若干均匀分布的窗口; S3在所述窗口上生长一发光结构; S4提供一辅助基板,将上述结构倒扣地固定于辅助基板上,并移除所述衬底,同时蚀刻 掉所述缓冲层和掺杂层直至预生长层; S5蚀刻所述预生长层和第一绝缘层直至第二半导体层; S6在保留的预生长层外围形成一第二绝缘层,并镀上一金属层; S7提供一具有第一电极和第二电极的基板,将上述结构倒置于所述基板上,并移除所 述辅助基板。
[0036] 请参见图5,提供一衬底310。在本实施例,所述衬底310可采用平面蓝宝石基板。 可以理解的,在其它实施例中,所述衬底310也可以采用其它材料,具有其它的形状。在所 述衬底310上外延生长一缓冲层320。所述缓冲层20为低温生长的一半导体层,在本实施 例中,所述缓冲层20采用氮化镓(GaN)。所述缓冲层320完全覆盖所述衬底310。在所述 缓冲层320上外延生长一掺杂层330。在本实施例中,所述掺杂层330为一氮化镓(GaN)半 导体掺杂层。所述掺杂层330完全覆盖所述缓冲层320。在所述掺杂层330上外延生长一 预生长层340。所述预生长层340为一N型半导体层,所述预生长层340采用氮化镓(GaN) 材料。所述预生长层340完全覆盖所述掺杂层330。
[0037] 然后在所述预生长层340上形成一第一绝缘层350并开设若干均匀分布的窗口 2311。所述第一绝缘层350采用二氧化硅(Si02)材料。在本实施例中,所述窗口 2311呈圆 洞形。所述窗口 2311按照上述单晶粒200排列规则周期性排列。在本实施例中,每一窗口 2311都被6个相同的其它窗口 2311均匀环绕。该窗口 2311的直径介于2~5um,相邻二窗 口 2311之间的距离介于0· 5~L5um。在本实施例中,所述窗口 2311的直径约为3um,相 邻二窗口 2311之间的距离约为1um。
[0038] 在本实施例中,可采用以下方法得到图5所示结构:先在所述预生长层340的顶面 部分区域上铺设若干均匀分布的光阻圆,该光阻圆的厚度约l〇〇nm。该光阻圆的位置即所 述窗口 2311的位置。接着在所述预生长层340和所述光阻圆上形成一层二氧化硅(Si02)。 该二氧化硅层完全覆盖所述预生长层340和光阻圆。所述二氧化硅层的厚度与所述光阻圆 的厚度相等。移除所述光阻圆和覆盖在所述光阻圆上的二氧化硅层,保留覆盖在所述预生 长层340上的二氧化硅层以形成所述第一绝缘层350,原光阻圆所在区域即形成所述窗口 2311。在其它实施例中,也可采用其它方法得到上述结构。
[0039] 请参见图6,在所述窗口 2311上生长上述单晶粒200的发光结构250。在所述窗 口 2311的底部外延生长上
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