微型LED器件及微型LED阵列的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种微型LED器件及微型LED阵列。

背景技术：

传统的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有较大的尺寸，典型的尺寸范围在几十到上千微米。在制作这些传统LED的过程中，需要刻蚀掉部分P-型GaN层与量子阱层等结构以限定发光区域和形成隔离结构，这样就会在器件中形成台阶结构。在形成分立LED器件的过程中还需要通过刻蚀、切割等手段将每个LED分离，以形成独立的LED器件。

上述器件结构适合形成尺寸较大的LED器件，但对于器件尺寸很小的MicroLED(微型LED)和单光子器件，上述器件结构就会存在多个不利因素。MicroLED的器件尺寸仅有微米级别大小，单光子器件的发光区域仅有百纳米级别大小。如果在LED器件的外围形成了较深的台阶结构，将不不利于后续工艺和互联。同时，具有台阶结构的非平面化的结构不利于器件的微缩，难于形成较小的器件。此外，LED器件的台阶结构不利于器件间的互联，从而难以形成复杂的阵列。在刻蚀台阶结构时会造成刻蚀面的损伤，严重降低发光效率，小器件由于表面积占比高使得发光效率降低的尤为严重。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种微型LED器件及微型LED阵列。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种微型LED器件，其特征在于，包括：

基底；

位于所述基底一侧并间隔设置的第一高电阻层和第二高电阻层；

位于所述第一高电阻层和第二高电阻层之间，基于所述基底制作的第一N型半导体层、第一发光层和第一P型半导体层；

位于所述第二高电阻层远离所述第一高电阻层一侧，基于所述基底制作的第二N型半导体层、第二发光层和第二P型半导体层，其中，所述第一高电阻层和第二高电阻层的电阻大于所述第一N型半导体层、第一发光层、第一P型半导体层、第二N型半导体层、第二发光层和第二P型半导体层的电阻；

与所述第二N型半导体层相接触的N型欧姆电极；

基于所述第一P型半导体层制作的第一P型欧姆电极。

进一步地，该微型LED器件还包括：

第三N型半导体层，所述第三N型半导体层基于所述基底制作形成，设置在所述第二高电阻层、所述第一N型半导体层以及所述第二N型半导体层三者与所述基底之间，所述N型欧姆电极与所述第三N型半导体层相接触。

进一步地，该微型LED器件还包括：

基于所述第二P型半导体层制作的第二P型欧姆电极。

进一步地，所述基底包括衬底和基于所述衬底制作的缓冲层。

进一步地，所述第一高电阻层和第二高电阻层掺杂有C、N、Ar、B和F离子中的一种或多种。

本实用新型还提供了一种微型LED阵列，包括多个上述的微型LED器件，所述微型LED阵列中的微型LED器件成矩阵式排列，多个所述微型LED器件的第一N型半导体层或第二N型半导体层互相连通，多个所述微型LED器件之间通过所述第一高电阻层和第二高电阻层互相电隔离，多个所述微型LED器件的第一P型欧姆电极互相连通，多个所述微型LED器件的N型欧姆电极互相连通。

进一步地，该微型LED阵列还包括与互相连通的所述第一P型欧姆电极相连接的第一电极和与互相连通的所述N型欧姆电极连接的第二电极。

进一步地，该微型LED器件还包括：

基于所述第二P型半导体层制作的第二P型欧姆电极。

进一步地，所述基底包括衬底和基于所述衬底制作的缓冲层。

进一步地，所述第一高电阻层和第二高电阻层掺杂有C、N、Ar、B和F离子中的一种或多种。

进一步地，多个所述微型LED器件共用同一基底。

本实用新型提供了一种新的器件结构。通过在器件中形成两个高电阻区，两个高电阻区域具有较高的电阻，可以限定LED的发光区域主要发生在高电阻以外的区域。本申请保留了LED外延层的平面结构，避免了在LED发光区域外围形成台阶结构，有利于器件的微缩，有利于在器件间形成复杂的互联和阵列结构。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种微型LED器件的剖面结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种微型LED器件的另一剖面结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的一种微型LED器件的另一剖面结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的一种微型LED阵列的顶面示意图。

图标：10-微型LED器件；101-基底；102-第一高电阻层；103-第三N型半导体层；104-第二高电阻层；105-第一N型半导体层；106-第一发光层；107-第一P型半导体层；108-第二N型半导体层；109-第二发光层；110-第二P型半导体层；111-缓冲层；201-第一P型欧姆电极；202-N型欧姆电极；203-第二P型欧姆电极；204-绝缘层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例提供了一种微型LED器件10，如图1所示，包括基底101、第一高电阻层102、第二高电阻层104、第一N型半导体层105、第一发光层106、第一P型半导体层107、第二N型半导体层108、第二发光层109、第二P型半导体层110、N型欧姆电极202和第一P型欧姆电极201。

详细的，本申请实施例中的基底101可以选用蓝宝石衬底、硅衬底或其他材质的衬底。在另一种实施方式中，基底101不仅可以包括衬底材料，还可以包括基于衬底材料制作的缓冲层111(如图3所示)。本申请实施例并不限制基底101的具体材质。

第一高电阻层102和第二高电阻层104间隔设置于所述基底101表面的一侧，第一高电阻层102和第二高电阻层104的厚度可以根据实际情况确定。第一高电阻层102和第二高电阻层104的厚度可以相同或不同，如图1所示，第一高电阻层102和第二高电阻层104的厚度相同，第一高电阻层102和第二高电阻层104都直接与基底101接触。

第一N型半导体层105、第一发光层106和第一P型半导体层107位于所述第一高电阻层102和第二高电阻层104之间，第一N型半导体层105、第一发光层106和第一P型半导体层107可以是基于所述基底101制作的，第一N型半导体层105位于基底101一侧，第一发光层106位于第一N型半导体层105远离基底101的一侧，第一P型半导体层107位于第一发光层106远离第一N型半导体层105的一侧。

第二N型半导体层108、第二发光层109和第二P型半导体层110位于所述第二高电阻层104远离所述第一高电阻层102一侧。所述第一高电阻层102的电阻和第二高电阻层104的电阻大于第一P型半导体层107、第一N型半导体层105、第二N型半导体层108及第二P型半导体层110的电阻。

N型欧姆电极202与第二N型半导体层108相接触。在另一种实施方式中，N型欧姆电极202与第二P型半导体层110、第二发光层109之间还可以制作绝缘材料，形成绝缘层204。

第一P型欧姆电极201基于所述第一P型半导体层107制作，第一P型欧姆电极201可以将第一高电阻层102和第二高电阻层104之间的第一P型半导体层107的表面全部覆盖或者覆盖一部分。

在另一种实施方式中，如图2所示，第一N型半导体层105、第二高电阻层104以及第二N型半导体层108三者与基底101之间还可以形成第三N型半导体层103。在图1所示结构中，第二高电阻层104将第一N型半导体层105和第二N型半导体层108相互隔离。在图2所示结构中，第一N型半导体层105、第二N型半导体层108以及第三N型半导体层103作为器件的N型半导体材料，第二高电阻层104没有将N型半导体材料完全隔离。在图2所示结构中，N型欧姆电极202可以与第三N型半导体层103相接触。

在另一种实施方式中，该LED还包括基于所述第二P型半导体层110制作的第二P型欧姆电极203。如图3所示，所述基底101还可以包括衬底和基于所述衬底制作的缓冲层111。

本申请实施例还提供了一种微型LED阵列，如图4所示，包括多个微型LED器件10，所述微型LED阵列中的微型LED器件10成矩阵式排列，多个所述微型LED器件10的第三N型半导体层103互相连通，多个所述微型LED器件10之间通过所述第一高电阻层102和第二高电阻层104互相电隔离，多个所述微型LED器件10的第一P型欧姆电极201和N型欧姆电极202互相连通。

该微型LED阵列还包括与互相连通的所述第一P型欧姆电极201相连接的第一电极和与互相连通的所述N型欧姆电极202连接的第二电极。

在本申请实施例中，可以先基于基底制作形成N型半导体层、发光层和P型半导体层，再通过向N型半导体层、发光层和P型半导体层注入离子形成第一高电阻层102和第二高电阻层104。在制作第二高电阻层104时，离子注入的深度不同，可以形成不同的结构。在第二高电阻层104所在位置注入的离子完全渗透N型半导体层时，可以形成图1所示的器件结构。在第二高电阻层104所在位置注入的离子没有完全渗透N型半导体层时，就可以形成如图2所示的结构。N型半导体层可以形成前述图1和图2中的第一N型半导体层105、第二N型半导体层106和第三N型半导体层103。详细的，位于第一高电阻层102和第二高电阻层104之间的部分N型半导体层形成第一N型半导体层105，位于第二高电阻层104和N型欧姆电极202之间的N型半导体层形成第二N型半导体层108，其余部分的N型半导体层形成第三N型半导体层103。

本实用新型提供了一种新的器件结构。通过在器件中形成两个高电阻区，两个高电阻区域具有较高的电阻，可以限定LED的发光区域主要发生在高电阻以外的区域。本申请保留了LED外延层的平面结构，避免了在LED发光区域外围形成台阶结构，有利于器件的微缩，有利于在器件间形成复杂的互联和阵列结构。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。