具有谐振腔的发光二极管结构及其制造方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年4月14日提交的，标题为“具有谐振腔的微型led(micro-ledswithresonantcavity)”的美国临时专利申请第63/009,995号的优先权权益，本申请还要求2021年3月23日提交的，标题为“具有谐振腔的发光二极管结构及其制造方法(lightemittingdiodestructurehavingresonantcavityandmethodformanufacturingthesame)”的美国正式专利申请第17/209,658号的优先权权益，其公开内容在此通过引用以整体并入。

本发明涉及一种发光二极管(led)结构和一种制造该led结构的方法，更具体地涉及一种具有谐振腔的led结构及其制造方法。

背景技术：

近年来，led已经在照明应用中变得流行。作为光源，led具有许多优点，包括更高的光效率、更低的能耗、更长的使用寿命、更小的尺寸以及更快的开关速度。

具有微型尺寸led的显示器被称为微型led(micro-leds)。微型led显示器具有形成单个像素元件的微型led阵列。像素可以是显示屏上的微小照明区域，可以由许多像素构成图像。换句话说，像素可以是小的离散元素，它们一起构成显示器上的图像。像素通常以二维(2d)矩阵排列，并使用点、正方形、矩形或其他形状表示。像素可以是显示器或数字图像的基本单元，并具有几何坐标。

由于微型led的发光材料的随机发射光子，常规的微型led具有大发射角的物理特性。当将微型led用于需要准直发光的各种应用中时，例如虚拟/增强现实眼镜或投影仪，出光量将会显著减少，并且显示图像的对比度也将受到影响。

常规微型led的另一缺点是所谓的红移。由于led由直接能隙半导体制成，因此就发射光的光谱而言，它集中在由能隙定义的特定波长之内和附近。通过由连续使用引起的温度升高，带隙能量减少，发射的波长增大。之后是峰值波长向更长的波长移动(即，朝着红光的波长方向移动)，因此这种现象通常被称为红移。因此，热稳定性是使用微型led的彩色显示器的重要问题之一。

常规微型led的另一缺点是发光效率低。与大型led相比，微型led的外部量子效率相对较低。当将微型led应用于电池供电的消费电子产品(例如智能眼镜)时，发光效率不足以满足要求。

本发明的实施例通过提供一种具有谐振腔的led结构及其制造方法解决了上述问题，因此，可以提升出光量、减轻红移和发光效率低等缺点。

技术实现要素：

本说明书公开了led结构和形成该led结构的方法的实施例。

在一个实施例中，公开了一种led结构。该led结构包括：基板；led单元，其在基板上形成；第一反射器层，其在基板和led单元之间形成；以及第二反射器层，其在led单元上形成。led单元的公共阳极层在第一反射器层上形成。第一反射器层、led单元和第二反射器层被配置成共同提供谐振腔。

在另一实施例中，公开了一种led结构。led结构包括：基板；第一反射器层，其在基板上形成；光学腔结构，其在第一反射器层上形成；以及第二反射器层，其在光学腔结构上形成。光学腔结构由被离子注入材料所围绕的至少一个led单元形成。

在进一步的实施例中，公开了一种制造led结构的方法，包括：在第一基板上形成第一反射器层和半导体结构；执行离子注入操作以在半导体结构中形成隔离材料围绕至少一个光学腔单元；在半导体结构上形成第二反射器层。第一反射器层、每个光学腔单元以及第二反射器层被配置成共同提供谐振腔。

附图说明

结合在本说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与说明一起进一步用于解释本发明，并使本领域技术人员能够制造和使用本发明。

图1示出了根据本发明的一些实施方式的例证性led结构的顶视图。

图2示出了根据本发明的一些实施方式的例证性led结构的横截面图。

图3示出了根据本发明的一些实施方式的例证性led结构的发光方向性。

图4示出了根据本发明的一些实施方式的例证性led结构的光谱。

图5a至图5h示出了根据本发明的一些实施方式的制造工艺的不同阶段的例证性led结构的横截面图。

图6a至图6e示出了根据本发明的一些实施方式的制造工艺的不同阶段的例证性led结构的顶视图。

图7示出了根据本发明的一些实施方式的用于制造led结构的例证性方法的流程图。

将参考附图描述本发明的实施方式。

具体实施方式

尽管讨论了具体的配置和布置，但是应理解，这样做仅出于说明的目的。因此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用其他配置和布置。而且，本发明也可以在多种其他应用中采用。在本发明中描述的功能和结构特征可以彼此并以附图中未具体示出的多种方式结合、调整和修改，使得这些组合、调整和修改在本发明的范围内。

通常，可以至少部分地根据上下文的用法来理解术语。例如，本说明书所使用的术语“一个或多个”至少部分地取决于上下文，可以用于以单数形式描述任何部件、结构或特征，或者可用于以复数形式描述部件、结构或特征的组合。类似地，诸如“一”、“一个”或“该”的术语也可以至少部分地取决于上下文理解为传达单数用法或传达复数用法。另外，术语“基于…”可以理解为不一定旨在传达一组排他的因素，而是至少部分地取决于上下文可以代替地允许存在不一定必须明确描述的附加因素。

应容易理解，本发明中的“在…上”、“在…之上”和“在…上面”的含义应该以最广义的方式解释，使得“在…上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还意味着包括存在两者之间的中间部件或层的“在某物上”，并且“在某物之上”或“在某物上面”不仅意味着“在某物之上”或“在某物上面”的含义，而且也包括不存在两者之间的中间部件或层的“在某物之上”或“在某物上面”的含义(即，直接在某物上)。

此外，为了便于描述，本说明书中可能使用诸如“在…下面”、“在…之下”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语来描述一个元件或部件与附图中所示的另一元件或部件的关系。除了在图中描述的方位之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同方位。设备可以以其他方式定向(旋转90度或以其他定向)，并且在本说明书中使用的空间相对描述语可以被同样地相应地解释。

本说明书中所使用的术语“层”是指包括具有一定厚度的区域的材料部分。层可以在整个下层或上层结构上延伸，或者可以具有小于下层或上层结构的范围的程度。此外，层可以是均质或不均质连续结构的区域，其厚度小于连续结构的厚度。例如，层可以位于连续结构的顶表面和底表面之间或在其之间的任何一对水平平面之间。层可以水平地、垂直地和/或沿着锥形表面延伸。基板可以是一层，可以在其中包括一个或多个层，和/或可以在其上、之上和/或之下具有一个或多个层。一层可以包括多层。例如，半导体层可以包括一个或多个掺杂或未掺杂的半导体层，并且可以具有相同或不同的材料。

本说明书中使用的术语“基板”是指在其上添加后续材料层的材料。基板本身可以被图案化。添加到基板顶部的材料可以被图案化或可以保持未图案化。此外，基板可以包括各种各样的半导体材料，诸如硅、碳化硅、氮化镓、锗、砷化镓、磷化铟等，且不限于此。可替选地，基板可以由非导电材料制成，诸如玻璃、塑料或蓝宝石晶片等，且不限于此。进一步可替选地，基板可以具有在其中形成的半导体装置或电路。

本说明书中使用的术语“微型”led、“微型”p-n二极管或“微型”装置是指根据本发明的实施方式的某些装置或结构的描述性尺寸。本说明书中使用的术语“微型”装置或结构旨在表示0.1至100μm的规模。然而，应明白，本发明的实施方式不一定限于此，并且实施方式的某些方面可以适用于更大的以及可能更小的尺寸规模。

本发明的实施方式描述了一种具有谐振腔的led结构或微型led结构以及一种用于制造该结构的方法。该led结构具有形成在led单元上方和下方的第一反射器层和第二反射器层，并且由led单元发射的光从第二反射器层定向地出射led结构。图1示出了根据本发明的一些实施方式的例证性led结构100的顶视图。图2示出了根据本发明的一些实施方式的沿线a-a’的led结构100的横截面图。为了更好地描述实施例，将一起描述图1中的led结构100的顶视图和图2中的led结构100的横截面图。

如图1中所示，led结构100的最顶层是第二反射器层110，并且其他层，例如电极层122，被第二反射器层110覆盖，因此在顶视图中由虚线示出。如图2中所示，led结构100包括第一基板102、第一反射器层106、至少一个led单元108以及第二反射器层110。第一反射器层106通过键合层104键合在第一基板102上。

在一些实施方式中，第一基板102可以包括半导体材料，诸如硅，碳化硅，氮化镓，锗，砷化镓，磷化铟。在一些实施方式中，第一基板102可以由非导电材料制成，诸如玻璃，塑料或蓝宝石晶片。在一些实施方式中，第一基板102可以具有在其中形成的驱动电路，并且第一基板102可以是cmos底板或tft玻璃基板。驱动电路将电信号提供给led单元108以控制亮度。在一些实施方式中，驱动电路可以包括有源矩阵驱动电路，其中，每个单独的led单元108相应于独立的驱动器。在一些实施方式中，驱动电路可以包括无源矩阵驱动电路，其中，多个led单元108以阵列布置并且被连接到由驱动电路驱动的数据线路和扫描线路。

键合层104是形成在第一基板102上以键合第一基板102和第一反射器层106的粘合材料层。在一些实施方式中，键合层104可以包括导电材料，诸如金属或金属合金。在一些实施方式中，键合层104可以包括au、sn、in、cu或ti等，且不限于此。在一些实施方式中，键合层104可以包括非导电材料，诸如聚酰亚胺(pi)、聚二甲基硅氧烷(pdms)等，且不限于此。在一些实施方式中，键合层104可以包括光刻胶，诸如su-8光刻胶。在一些实施方式中，键合层104可以是氢倍半硅氧烷(hsq)或二乙烯基硅氧烷-双-苯并环丁烯(dvs-bcb)等，且不限于此。应理解，对键合层104的材料的描述仅是示例性的，而不是限制性的，本领域技术人员可以根据要求进行改变，所有这些改变在本申请的范围内。

第一反射器层106形成在键合层104上。在一些实施方式中，第一反射器层106可以包括反射p型欧姆接触层。第一反射器层106可以提供从led单元108到键合层104的电流传导。第一反射器层106还可以用作金属反射镜，以将由led单元108发出的光反射到第二反射器层110。在一些实施方式中，第一反射器层106可以是具有高反射率的金属或金属合金层，例如，银，铝，金及其合金等，且不限于此。应理解，对第一反射器层106的材料的描述仅是示例性的而不是限制性的，并且还考虑其他材料，所有这些材料均在本申请的范围内。

led单元108形成在第一反射器层106上。在一些实施方式中，led单元108包括第一掺杂型半导体层112、第二掺杂型半导体层116，以及在第一掺杂型半导体层112和第二掺杂型半导体层116之间形成的多量子阱层114。在一些实施方式中，第一掺杂型半导体层112和第二掺杂型半导体层116可以包括由ii-vi材料(诸如znse或zno)或iii-v氮化物材料(诸如gan、aln、inn、ingan、gap、alingap、algaas及其合金等)形成的一个或多个层。

在一些实施方式中，第一掺杂型半导体层112可以是跨多个led单元108延伸并形成这些led单元108的公共阳极的p型半导体层。在一些实施方式中，第一掺杂型半导体层112可以p型gan。在一些实施方式中，第一掺杂型半导体层112可以通过在gan中掺杂镁(mg)来形成。在一些实施方式中，第一掺杂型半导体层112可以包括p型ingan。在一些实施方式中，第一掺杂型半导体层112可以包括p型alingap。如上所述，第一反射器层106可以包括反射性p型欧姆接触层，因此，第一反射器层106可以提供来自p型半导体层到键合层104的电流传导。

在一些实施方式中，第二掺杂型半导体层116可以是n型半导体层并且形成led单元108的阴极。在一些实施方式中，第二掺杂型半导体层116可以包括n型gan。在一些实施方式中，第二掺杂型半导体层116可以包括n型ingan。在一些实施方式中，第二掺杂型半导体层116可以包括n型alingap。不同led单元108的第二掺杂型半导体层116被电隔离，因而每个led单元108具有可以具有与其他单元不同的电压电平的阴极。

作为本发明的实施方式的结果，形成多个可单独工作的led单元108，其第一掺杂型半导体层112水平地延伸跨过相邻的led单元，并且其第二掺杂型半导体层116电隔离在相邻的led单元之间。每个led单元108进一步包括形成在第一掺杂型半导体层112和第二掺杂半导体层116之间的mqw(multiplequantumwell)层114。mqw层114是led单元108的有源区域。

在一些实施方式中，第二掺杂型半导体层116被隔离材料118分隔。如图2中所示，第二掺杂型半导体层116被隔离材料118包围。在一些实施方式中，隔离材料118可以是离子注入材料。在一些实施方式中，隔离材料118可以通过在第二掺杂型半导体层116中注入离子来形成。在一些实施方式中，隔离材料118可以通过在第二掺杂类型的半导体层116中注入h+，he+，n+，o+，f+，mg+，si+或ar+离子等形成。在一些实施方式中，第二掺杂类型的半导体层116可以被注入一种或多种离子以形成隔离材料118。隔离材料118具有电绝缘的物理特性。通过将离子注入到第二掺杂类型半导体层116的限定区域中，可以将限定区域中的第二掺杂类型半导体层116的材料转变为隔离材料118，其将多个led单元108的led台面彼此电隔离。

在第二掺杂型半导体层116周围形成隔离材料118，并且隔离材料118是不导电的，因此可以将电流限制在光圈区域124内。结果，在led单元108中形成了光学腔。第二掺杂型半导体层116和隔离材料118可以具有不同的折射率。在一些实施方式中，隔离材料118的折射率低于第二掺杂型半导体层116的折射率。因为离子注入操作可以将第二掺杂型半导体层116的单晶结构变为隔离材料118的部分非晶结构，并且部分非晶区域呈现出比单晶结构更低的折射率，所以在第二掺杂型半导体层116中存在折射率变化。

如上所述，led单元108包括第一掺杂型半导体层112、第二掺杂型半导体层116和mqw层114，并且通过离子注入在第二掺杂型半导体层116中形成隔离材料118。因为隔离材料118具有电绝缘的物理特性，并且可以限制由第二掺杂型半导体层116形成的光圈区域124内的电流，所以在具有开口大小等同于光圈区域124的led单元108中形成光学腔。

如图2中所示，led单元108可以进一步包括钝化层120和形成在隔离材料118与第二掺杂型半导体层116上的电极层122。钝化层120可以用于保护和隔离led单元108。在一些实施方式中，钝化层120可以包括sio2，al2o3，sin或其他合适的材料。在一些实施方式中，钝化层120可以包含聚酰亚胺，su-8光刻胶或其他可光图案化的聚合物。电极层122形成在钝化层120的一部分上，并且电极层122通过钝化层120上的开口126电连接第二掺杂型半导体层116。在一些实施方式中，电极层122可以是透明导电材料，诸如氧化铟锡(ito)或氧化锌(zno)等，且不限于此。

参考图2，钝化层120上的开口126大于由第二掺杂型半导体层116形成的光圈区域124。光圈区域124的整个区域被透明电极层122覆盖。因此，从光圈区域124发出的光将不会被钝化层120阻挡或干扰。

第二反射器层110形成在led单元108上。在一些实施方式中，第二反射器层110可以是分布式布拉格反射器(dbr)。在一些实施方式中，第二反射器层110可以包括多对tio2/sio2层或多对sio2/hfo2层。在一些实施方式中，第二反射器层110可以包括3至10对的tio2/sio2层或3至10对的sio2/hfo2层。

第一反射器层106的第一反射率大于第二反射器层110的第二反射率。作为所公开的实施方式的结果，第一反射器层106、led单元108和第二反射器层110共同提供谐振腔，led单元108发出的光从第二反射器层110射出led结构100。

图3示出了根据本发明的一些实施方式的led结构100的发光方向性。如图3中所示，通过所公开的实施方式，可以获得大约27°至30°的较小的半功率角。因为谐振腔效应可以增加led结构100的光波的方向性，所以提高了提取效率。提取效率也可以称为光学效率。当在led结构内产生光子时，它们必须从晶体中逸出以便产生发光效果。提取效率是在有源区域中产生的，从led结构中逸出的光子所占的比例。由于通过使用谐振腔改善了led结构100的光波的方向性，因此增加了从led结构100的第二反射器层110逸出的光子，并且提高了光提取效率。

图4示出了根据本发明的一些实施方式的常规led结构和led结构100之间的光谱比较。图4示出了具有谐振腔的led结构100的光学特性可以具有更窄的谐振波长峰。换句话说，led结构100的半高全宽1(fwhm1)明显小于常规led的fwhm2。led的特征在于具有窄带宽的纯色和饱和发射色，并且具有更窄fwhm的光源将引起更宽的色域。通过较小的fwhm，具有谐振腔的led结构100的光谱纯度得以提高。

通过使用第一反射器层106，led单元108和第二反射器层110共同形成谐振腔，由led单元108向下或向侧面发出的光可以被第一反射器层106反射，并且隔离材料118可以将电流限制在光圈区域124内并提供优异的光学限制。结果，由led单元108发出的光从第二反射器层110定向地出射led结构100。因此，所公开的实施方式具有所发出的光的优异方向性，稳定的峰值波长，光谱纯度以及高外部量子效率。

图5a至图5h示出了根据本发明的一些实施方式的制造工艺的不同阶段的led结构100的横截面图。图6a至图6e示出了根据本发明的一些实施方式的制造工艺的不同阶段的led结构100的顶视图。图7示出了根据本发明的一些实施方式的用于制造led结构100的方法700的流程图。为了更好地解释本发明，将一起描述图5a至图5h、图6a至图6e以及图7。

在图5a中，驱动电路(未示出)可以形成在第一基板102中。例如，驱动电路可以包括在硅晶片上制造的cmos器件。对于另一个示例，驱动电路可以包括在玻璃基板上制造的tft。如图7中的操作702所示，在第二基板130上形成半导体层，并且该半导体层包括第一掺杂型半导体层112、第二掺杂型半导体层116和mqw层114。

在一些实施方式中，第一基板102或第二基板130可以包括半导体材料，诸如硅，碳化硅，氮化镓，锗，砷化镓，磷化铟等，且不限于此。在一些实施方式中，第一基板102或第二基板130可以由非导电材料制成，例如玻璃，塑料或蓝宝石晶片等，且不限于此。在一些实施方式中，第一基板102可以具有在其中形成的驱动电路，并且第一基板102可以包括cmos背板或tft玻璃基板。在一些实施方式中，第一掺杂类型半导体层112和第二掺杂类型半导体层116可以包括由ii-vi材料(诸如znse或zno)或iii-v氮化物材料(诸如gan、aln、inn、ingan、gap、alingap、algaas及其合金)等形成的一个或多个层。在一些实施方式中，第一掺杂型半导体层112可以包括p型半导体层，并且第二掺杂型半导体层116可以包括n型半导体层。

参考图5b和图7的操作704，第一反射器层106形成在第一掺杂型半导体层112上。在一些实施方式中，第一反射器层106可以是反射p型欧姆接触层。第一反射器层106可以提供从第一掺杂型半导体层112到之后形成的键合层104的电流传导。第一反射器层106还可以用作金属反射镜，以将由led单元108发出的光反射到第二反射器层110。在一些实施方式中，第一反射器层106可以是具有高反射率的金属或金属合金层，例如，银，铝，金及其合金等，且不限于此。在一些实施方式中，可以使用化学气相沉积(cvd)，物理气相沉积(pvd)，原子层沉积(ald)，等离子体增强cvd(pecvd)，等离子体增强ald(peald)，其他合适的工艺和/或其组合来形成第一反射器层106。

如图5c和图7的操作706所示，第二基板130、第一反射器层106以及包括第一掺杂型半导体层112、第二掺杂型半导体层116和mqw层114的半导体层被翻转，并通过键合层104键合到第一基板102。在一些实施方式中，键合层104可以包括导电材料，诸如金属或金属合金。在一些实施方式中，键合层104可以包括au，sn，in，cu或ti等，且不限于此。在一些实施方式中，键合层104可以包括非导电材料，例如聚酰亚胺(pi)或聚二甲基硅氧烷(pdms)等，且不限于此。在一些实施方式中，键合层104可以包括光刻胶，诸如su-8光刻胶。在一些实施方式中，键合层104可以包括氢倍半硅氧烷(hsq)或二乙烯基硅氧烷-双-苯并环丁烯(dvs-bcb)等，且不限于此。

然后，如图5d和图7的操作708中所示，可以从半导体层去除第二基板130。在一些实施方式中，可以可选地在第二掺杂型半导体层116上执行减薄操作以去除第二掺杂型半导体层116的一部分。例如，图6a示出了第二掺杂型半导体层116或在减薄操作之后的第二掺杂型半导体层116的顶视图。在一些实施方式中，减薄操作可以包括干法刻蚀或湿法刻蚀操作。在一些实施方式中，减薄操作可以包括化学机械抛光(cmp)操作。

参考图5e和图7的操作710，执行离子注入操作以在第二掺杂型半导体层116中形成隔离材料118，并且在注入后，第二掺杂型半导体层116被隔离材料118围绕。在注入之后，led单元108的第二掺杂型半导体层116通过隔离材料118与相邻的led单元108的其他第二掺杂型半导体层116电隔离。例如，图6b示出了离子注入操作之后的led结构100的顶视图。

在一些实施方式中，可以通过将离子注入第二掺杂型半导体层116中的限定区域来形成隔离材料118。在一些实施方式中，可以通过在第二掺杂类型的半导体层116中注入h⁺，he⁺，n⁺，o⁺，f⁺，mg⁺，si⁺或ar⁺离子来形成隔离材料118。在一些实施方式中，第二掺杂类型的半导体层116可以被注入一种或多种离子以形成隔离材料118。隔离材料118具有电绝缘的物理性质。在一些实施方式中，可以以大约10kev至大约300kev之间的注入功率来执行离子注入操作。在一些实施方式中，可以以大约15kev至大约250kev之间的注入功率来执行离子注入操作。在一些实施方式中，可以以大约20kev至大约200kev之间的注入功率来执行离子注入操作。在一些实施方式中，隔离材料118可以形成在第二掺杂型的半导体层116中，其深度不足以穿透mqw层114。在一些实施方式中，隔离材料118的注入深度可以被控制成使得隔离材料118不接触mqw层114。应理解，隔离材料118的位置、形状和深度仅是示例性的，而不是限制性的，并且本领域技术人员可以根据要求进行改变，所有这些都在本申请的范围之内。

led单元108包括第一掺杂型半导体层112、第二掺杂型半导体层116和mqw层114，并且通过离子注入围绕第二掺杂型半导体层116形成隔离材料118。因为隔离材料118形成为围绕第二掺杂型半导体层116，所以形成了光圈区域124，如图5e中所示。隔离材料118可以将电流限制在光圈区域124内，并且在led单元108中形成光学腔。

另外，第二掺杂型半导体层116和隔离材料118可以具有不同的折射率。在一些实施方式中，隔离材料118的折射率低于第二掺杂型半导体层116的折射率。因为离子注入操作可以将第二掺杂型半导体层116的单晶结构转变为隔离材料118的部分非晶结构，并且部分非晶区域呈现比单晶结构低的折射率，所以在第二掺杂型半导体层116和隔离材料118中发生折射率变化。该折射率变化可以进一步提供光学限制，并且发出的光的总反射概率在光圈区域中增大。

参考图5f和图7的操作712，钝化层120形成在隔离材料118上，并且在钝化层120上形成开口126，暴露一部分的隔离材料118和第二掺杂型半导体层116。钝化层120上的开口126大于第二掺杂型半导体层116形成的光圈区域124。光圈区域124的整个区域被之后形成的透明电极层122覆盖。因此，从光圈区域124发出的光将不会被钝化层120阻挡或干涉。例如，图6c示出了在形成钝化层120之后的led结构100的顶视图。在一些实施方式中，钝化层120可以包括用于隔离和保护的sio2，al2o3，sin或其他合适的材料。在一些实施方式中，钝化层120可以包括聚酰亚胺，su-8光刻胶或其他可光图案化的聚合物。

参考图5g和图7的操作714，电极层122形成在钝化层120上并覆盖开口126。电极层122将第二掺杂型半导体层116和第一基板102中的驱动电路电连接。驱动电路可以通过电极层122控制第二掺杂型半导体层116的电压和电流水平。例如，图6d示出了在形成电极层122之后的led结构100的顶视图。在一些实施方式中，电极层122可以包括导电材料，诸如氧化铟锡(ito)，cr，ti，pt，au，al，cu，ge或ni等，但不限于此。

参考图5h和图7的操作716，第二反射器层110形成在钝化层120和电极层122上。图6e示出了形成第二反射器层110之后的led结构100的顶视图。在一些实施方式中，第二反射器层110可以是分布式布拉格反射器(dbr)。在一些实施方式中，第二反射器层110可以包括多对tio2/sio2层或多对sio2/hfo2层。在一些实施方式中，第二反射器层110可以包括3至10对tio2/sio2层或3至10对sio2/hfo2层。

第一反射器层106的第一反射率大于第二反射器层110的第二反射率。作为所公开的实施方式的结果，第一反射器层106、led单元108和第二反射器层110共同提供谐振腔，并且led单元108发出的光从第二反射器层110射出led结构100。

通过使用第一反射器层106，led单元108和第二反射器层110共同形成谐振腔，由led单元108向下或向侧面发出的光可以被第一反射器层106反射，并且隔离材料118可以将电流限制在光圈区域124内并提供优异的光学限制。结果，由led单元108发出的光从第二反射器层110定向地离开led结构100。因此，所公开的实施方式具有优异的发光方向性，稳定的峰值波长，光谱纯度和高外部量子效率。

根据本发明的一个方面，公开了一种led结构。led结构包括基板、形成在基板上的led单元、形成在基板与led单元之间的第一反射器层，以及形成在led单元上的第二反射器层。led单元的公共阳极层形成在第一反射器层上。第一反射器层、led单元和第二反射器层被配置成共同提供谐振腔。

在一些实施方式中，第一反射器层的第一反射率大于第二反射器层的第二反射率，并且led单元发出的光从第二反射器层射出led结构。在一些实施方式中，第二反射器层是分布式布拉格反射器(dbr)。在一些实施方式中，dbr包括多个tio2/sio2层或多个sio2/hfo2层。

在一些实施方式中，led单元包括第一掺杂型半导体层，多量子阱层和第二掺杂型半导体层。第一掺杂型半导体层形成在第一反射器层上。mqw层形成在第一掺杂型半导体层上。第二掺杂型半导体层形成在mqw层上。第二掺杂型半导体层包括通过离子注入制成的隔离材料，并且隔离材料将第二掺杂型半导体层划分为多个led台面。隔离材料的第一折射率低于led台面的第二折射率。

在一些实施方式中，第一反射器层是第一掺杂型欧姆接触层。在一些实施方式中，led单元进一步包括：形成在第二掺杂型半导体层上的钝化层；以及形成在钝化层上的电极层，电极层通过钝化层上的开口与第二掺杂型半导体层的一部分接触。led台面的孔径小于钝化层上的开口。

根据本发明的另一方面，提供了一种led结构。该led结构包括基板、第一反射器层、光学腔结构以及第二反射器层。第一反射器层形成在基板上。光学腔结构形成在第一反射器层上。第二反射器层形成在光学腔结构上。光学腔结构由至少一个被离子注入材料包围的led单元形成。

在一些实施方式中，第二反射器层是分布式布拉格反射器(dbr)。在一些实施方式中，dbr包括多个tio2/sio2层或多个sio2/hfo2层。在一些实施方式中，第一反射器层的第一反射率大于第二反射器层的第二反射率。

在一些实施方式中，led单元包括第一掺杂型半导体层，多量子阱层和第二掺杂型半导体层。在第一反射器层上形成第一掺杂型半导体层。在第一掺杂型半导体层上形成mqw层。在mqw层上形成第二掺杂型半导体层。第二掺杂型半导体层包括通过离子注入制成的隔离材料，并且隔离材料将第二掺杂型半导体层划分为多个led台面。隔离材料的第一折射率低于led台面的第二折射率。

在一些实施方式中，第一反射器层是第一掺杂型欧姆接触层。在一些实施方式中，led单元进一步包括：形成在第二掺杂型半导体层上的钝化层；以及形成在钝化层上的电极层，电极层通过钝化层上的开口与第二掺杂型半导体层的一部分接触。led台面的孔径小于钝化层上的开口。

根据本发明的进一步方面，公开了一种用于制造led结构的方法。在第一基板上形成第一反射器层和半导体结构。执行离子注入操作以形成围绕半导体结构中的至少一个光学腔单元的隔离材料。在半导体结构上形成第二反射器层。第一反射器层、每个光学腔单元以及第二反射器层被配置成共同提供谐振腔。

在一些实施方式中，在第一反射器层上形成第一掺杂型半导体层。在第一掺杂型半导体层上形成多量子阱层。在mqw层上形成第二掺杂型半导体层。

在一些实施方式中，执行离子注入操作以在第二掺杂型半导体层中形成离子注入材料，以将第二掺杂型半导体层划分为多个led台面。每个led台面被离子注入材料电隔离。

在一些实施方式中，离子注入材料的第一折射率低于led台面的第二折射率。在一些实施方式中，在半导体结构上形成分布式布拉格反射器(dbr)。dbr包括多个tio2/sio2层或多个sio2/hfo2层。在一些实施方式中，第一反射器层的第一反射率大于第二反射器层的第二反射率。

具体实施方式的前述说明可以容易的修改和/或适用于各种应用。因此，基于本说明书提出的教导和指导，这样的改编和修改有意在所公开的实施方式的等效形式的含义和范围内。

本发明的广度和范围不应受到任何上述例证性实施方式的限制，而是应仅根据所附权利要求及其等效物来限定。