微型发光二极管的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微型发光二极管。
【背景技术】
[0002] 近年来，发光二极管（light-emitting diode,LED)已经普遍使用在一般和商业照 明应用中。作为光源，发光二极管具有许多优点，包含较低的能量消耗、较长的寿命、更小的 尺寸以及较快的开关速度，因此传统的照明光源，例如白炽灯，逐渐被发光二极管光源所替 换。在一发光二极管中，当电子与电洞跨过半导体带隙而复合，复合能量会以光子的形式发 射并产生光线。此复合机制就是所谓的福射复合(radiative recombination)。
[0003] 在使用微型的发光二极管阵列的发光二极管显示器中，为了提供适当的亮度，例 如500尼特(nit)至1000尼特，每个发光二极管的平均发射能量必须减少。否则，发光二极管 显示器的亮度将会太大。控制发射能量并维持显示器的效率与均匀性是重要的。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种微型发光二极管，具有较小的发光区域，因此可继续 缩小微型发光二极管的发光面积，同时维持微型发光二极管的尺寸。
[0005] 依据本发明的一实施方式，一种微型发光二极管(micro-LED)包含第一型半导体 层、第二型半导体层、第一电流控制层、第一电极以及第二电极。第二型半导体层连接第一 型半导体层。第一电流控制层连接第一型半导体层。第一电流控制层具有至少一个开口于 其内。第一电极电性耦接第一型半导体层。第二电极电性耦接第二型半导体层。第一电极与 第二电极中的至少一个具有透光部分。第一电流控制层在第一电极与第二电极中的前述至 少一个上的垂直投影与透光部分重叠。透光部分为透明的或半透明的。
[0006] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电流控制层的开口在第一电极与 第二电极中的前述至少一个上的垂直投影与透光部分重叠。
[0007] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电流控制层为介电层。
[0008] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一型半导体层与第二型半导体层形 成第一PN接面(p-n junction)。第一电流控制层与第一型半导体层形成第二PN接面。第一 电极与第二电极配置成正向偏压第一 PN接面，并反向偏压第二PN接面。
[0009] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一型半导体层为P型半导体层。第二 型半导体层与第一电流控制层为N型半导体层。
[0010]在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一型半导体层为N型半导体层。第二 型半导体层与第一电流控制层为P型半导体层。
[0011] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一型半导体层与第二型半导体层形 成PN接面。第一电流控制层与第一型半导体层形成萧特基阻障(Schottky barrier)。
[0012] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电流控制层为第一型半导体层的 电衆处理(plasma-treated)部位。
[0013] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一型半导体层的电阻率。第一 电流控制层为电阻率为Ph的高电阻率层，且Ph>Pi。
[0014] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电流控制层为电子阻挡层。第一 型半导体层为N型半导体层。
[0015] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电流控制层为电洞阻挡层。第一 型半导体层为P型半导体层。
[0016] 依据本发明的一实施方式，一种微型发光二极管显示器包含基板以及前述的微型 发光二极管。基板具有接合电极。第一型半导体层、第二型半导体层、第一电流控制层、第一 电极与第二电极的组合连接接合电极。第一型半导体层远离基板。第二型半导体层邻近基 板。
[0017] 依据本发明的一实施方式，一种微型发光二极管显示器包含基板以及前述的微型 发光二极管。第一型半导体层、第二型半导体层、第一电流控制层、第一电极与第二电极的 组合连接基板。第一型半导体层远离基板。第二型半导体层邻近基板。第二电极作为基板的 接合电极。
[0018] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电流控制层为透明的或单色透明 的。
[0019] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电流控制层为反射的或单色反射 的。
[0020] 依据本发明的一实施方式，一种微型发光二极管显示器包含基板以及前述的微型 发光二极管。基板具有接合电极。第一型半导体层、第二型半导体层、第一电流控制层、第一 电极与第二电极的组合连接接合电极。第一型半导体层邻近基板。第二型半导体层远离基 板。
[0021] 依据本发明的一实施方式，一种微型发光二极管显示器包含基板以及前述的微型 发光二极管。第一型半导体层、第二型半导体层、第一电流控制层、第一电极与第二电极的 组合连接基板。第一型半导体层邻近基板。第二型半导体层远离基板。第一电极作为基板的 接合电极。
[0022] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述具有透光部分的第一电极与第二电极中 的前述至少一个为全透明的。
[0023] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电流控制层具有多个前述开口于 其中。
[0024] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电极经由第一电流控制层的开口 电性耦接第一型半导体层。
[0025]在本发明的一个或多个实施方式中，横向方向上的电流扩散长度（current spreading length)正比于其中t为厚度而P为电阻率(resistivity)。上述的第一 型半导体层的电阻率与厚度分别为0 1与七。第二型半导体层的电阻率与厚度分别为02与^， J
。
[0026] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的微型发光二极管还包含第二电流控制 层。第二电流控制层连接第二型半导体层并具有至少一个开口于其中。第二电极延伸穿过 第二电流控制层的开口以电性耦接第二型半导体层。
[0027] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电极至少部分覆盖第一电流控制 层的开口。
[0028] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第二电极至少部分接触第二型半导体 层。
[0029] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电极至少部分接触第一型半导体 层。
[0030] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的微型发光二极管还包含主动层。主动 层设置于第一型半导体层与第二型半导体层之间。第一电流控制层设置于第一型半导体层 的至少一部分与主动层之间。
[0031] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电流控制层接触主动层。
[0032] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一电流控制层设置于第一型半导体 层中且未接触主动层。
[0033] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的微型发光二极管还包含第二电流控制 层。第二电流控制层设置于第二型半导体层的至少一部分与主动层之间。
[0034] 在本发明的一个或多个实施方式中，上述的微型发光二极管还包含第二电流控制 层。第二电流控制层连接第二型半导体层并具有至少一个开口。第二电极延伸穿过第二电 流控制层的开口以电性耦接第二型半导体层。
[0035]开口可控制大部分的电流进入主动层的特定区域。当微型发光二极管正向偏压 时，电荷载子由所述开口流动至第一型半导体层与第二型半导体层之间的接面。由于开口 使得发光面积限缩于主动层上电流通过的区域，因此相较于不具有电流控制层以及开口形 成于其内的微型发光二极管来说，具有电流控制层以及开口形成于其内的微型发光二极管 可以具有较小的发光区域。借此，继续缩小微型发光二极管的发光面积将有其可行性，同时 也可维持微型发光二极管的尺寸，因此在制造微型发光二极管时可保有可接受的良率 (yield rate)。另外，微型发光二极管的转移、控制、操作与处理将变得更容易。
[0036] 进一步来说，由于开口限制了电流进入微型发光二极管的面积，因此微型发光二 极管的发光面积可减少得比主动层的面积还小，进而提供适当的亮度，且微型发光二极管 的发光面积内的电流密度可增加且更均匀，借此也增加了微型发光二极管的效率。
[0037] 以上所述仅是用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生 的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关图式中详细介绍。
【附图说明】
[0038]图1为根据本发明一实施方式绘示微型发光二极管设置于接收基板上的剖面侧视 图。
[0039] 图2A为根据本发明一实施方式绘示块状发光二极管基材的剖面侧视图。
[0040] 图2B为绘示图2A中的PN二极管层的放大图。
[0041] 图2C为根据本发明一实施方式绘示将经图案化的电流控制层形成于图2A中的PN 二极管层上的剖面侧视图。
[0042]图2D为根据本发明一实施方式绘示将第一导电层形成于图2C中的经图案化的电 流控制层上的剖面侧视图。
[0043]图2E为根据本发明一实施方式绘示载体基板与粘合层的剖面侧视图。
[0044]图2F为根据本发明一实施方式绘示将图2D所示的结构与图2E所示的结构相互接 合的剖面侧视图。
[0045]图2G为根据本发明一实施方式绘示由图2F所示的接合结构移除成长基材并薄化 PN二极管层的剖面侧视图。
[0046]图2H为根据本发明一实施方式绘示蚀刻图2G所示的PN二极管层与第一导电层以 形成微型PN二极管的剖面侧视图。
[0047] 图21为根据本发明一实施方式绘示转移头将微型发光二极管由图2H所示的载体 基板拾起的剖面侧视图。
[0048] 图3A为根据本发明第一实施方式绘示图1中的微型发光二极管的放大剖面图。
[0049] 图3B为根据本发明第二实施方式绘示图1中的微型发光二极管的放大剖面图。
[0050] 图3C为根据本发明第三实施方式绘示图1中的微型发光二极管的放大剖面图。 [0051]图4A为根据本发明一实施方式绘示微型发光二极管设置于接收基板上的剖面侧 视图。
[0052]图4B为根据本发明一实施方式绘示图4A中的微型发光二极管的放大剖面图。
[0053]图4C为根据本发明一实施方式绘示图4A中的微型发光二极管的放大剖面图。
[0054]图5A为根据本发明一实施方式绘示微型发光二极管设置于接收基板上的剖面侧 视图。
[0055]图5B为根据本发明一实施方式绘示图5A中的微型发光二极管的放大剖面图。
[0056]图6为根据本发明另一实施方式绘示微型发光二极管的放大剖面图。
[0057]图7A为根据本发明一实施方式绘示微型发光二极管设置于接收基板上的剖面侧 视图。
[0058]图7B为根据本发明一实施方式绘示图7A中的微型发光二极管的放大剖面图。
[0059] 图7C为根据本发明另一实施方式绘示图7A中的微型发光二极管的放大剖面图。
[0060] 图7D为根据本发明另一实施方式绘示图7A中的微型发光二极管的放大剖面图。
[0061] 图7E为根据本发明另一实施方式绘示图7A中的微型发光二极管的放大剖面图。 [0062]图7F为根据本发明另一实施方式绘示图7A中的微型发光二极管的放大剖面图。 [0063]图7G为根据本发明另一实施方式绘示图7A中的微型发光二极管的放大剖面图。 [0064]图8A为根据本发明一实施方式绘示电流控制层的平面图。
[0065] 图8B为根据本发明另一实施方式绘示电流控制层的平面图。
[0066] 图8C为根据本发明另一实施方式绘示电流控制层的平面图。
[0067] 图8D为根据本发明另一实施方式绘示电流控制层的平面图。
[0068] 图9为根据本发明一实施