发光二极管器件的制作方法

本公开的实施例总体上涉及发光二极管(led)器件阵列及其制造方法。更特别地，实施例针对包括光致发光量子阱和电致发光量子阱以及双层接触的发光二极管器件。

背景技术：

1、发光二极管(led)是一种半导体光源，当电流流过它时，其发射可见光。led组合了p型半导体与n型半导体。led通常使用iii族化合物半导体。iii族化合物半导体在比使用其他半导体的器件更高的温度下提供稳定的操作。iii族化合物通常形成在由蓝宝石或碳化硅(sic)形成的衬底上。

2、通常，彩色led显示器通过从单独的蓝色、绿色和红色发光晶片中拾取led，并且然后在显示器上以交替的紧密接近方式对齐它们来制造。这种方法难以应用于需要微米级led像素的高分辨率显示器。随着管芯尺寸减小以满足分辨率要求，越来越多数量的管芯必须在每次拾取和放置操作被传送以填充(populate)给定尺寸的显示器。如果可以在同一半导体晶片内的受控位置处制作三原色的led，则制造led显示器将大大简化。

3、因此，存在对其中不同颜色的led处于同一晶片中的led器件的需要。

技术实现思路

1、本公开的实施例针对led器件和制造led器件的方法。在一个或多个实施例中，一种发光二极管(led)器件包括：第一子像素，其包括在第一台面上的第一阳极接触，该第一台面具有在衬底上的第一台面n型层上的第一台面电致发光量子阱上的第一台面隧道结；第二子像素，其包括在第二台面上的第二阳极接触，该第二台面具有在衬底上的第二台面n型层上的第二台面电致发光量子阱上的第二台面隧道结上的第二台面第一光致发光量子阱和第二台面第二光致发光量子阱；第三子像素，其包括在第三台面上的第三阳极接触，该第三台面具有在衬底上的第三台面n型层上的第三台面电致发光量子阱上的第三台面隧道结上的第三台面光致发光量子阱；分隔第一子像素和第二子像素的第一沟槽；分隔第二子像素和第三子像素的第二沟槽；以及形成在第一子像素、第二子像素和第三子像素的至少一部分之上的电介质层。

2、本公开的其他实施例涉及一种发光二极管(led)系统，包括：发光二极管(led)阵列，其包括与第二子像素相邻的第一子像素，第二子像素与第三子像素相邻；第一子像素、第二子像素和第三子像素被一个或多个沟槽分隔，电介质层形成在第一子像素、第二子像素和第三子像素的至少一部分之上；第一子像素包括第一台面，该第一台面具有在第一台面n型层上的第一台面电致发光量子阱上的第一台面隧道结，第二子像素包括第二台面，该第二台面具有在第二台面n型层上的第二台面电致发光量子阱上的第二台面隧道结上的第二台面第一光致发光量子阱和第二台面第二光致发光量子阱，第三子像素包括第三台面，该第三台面具有在第三台面n型层上的第三台面电致发光量子阱上的第三台面隧道结上的第三台面光致发光量子阱；led器件附接区，其具有耦合到第一子像素上的第一阳极接触的第一电极、耦合到第二子像素上的第二阳极接触的第二电极、以及耦合到第三子像素上的第三阳极接触的第三电极；以及驱动器电路，其被配置为向第一电极、第二电极和第三电极中的一个或多个提供独立电压。

3、一个或多个实施例针对一种制造led器件的方法。在一个或多个实施例中，该方法包括：在衬底上形成成核层；在成核层上形成缺陷减少层；在缺陷减少层上形成n型层；在n型层上形成至少一个电致发光量子阱；在至少一个电致发光量子阱上形成隧道结；在隧道结上形成n型层；在n型层上形成至少一个第一光致发光量子阱；在至少一个第一光致发光量子阱上形成至少一个第二光致发光量子阱；形成第一台面、第二台面和第三台面，第一台面和第二台面由第一沟槽分隔，第二台面和第三台面由第二沟槽分隔；从第一台面移除至少一个第一光致发光量子阱和至少一个第二光致发光量子阱；从第三台面移除至少一个第二光致发光量子阱；在第一台面、第二台面和第三台面上共形地沉积电介质层；在第一台面、第二台面和第三台面中形成接触孔；以及在第一台面上形成第一接触，在第二台面上形成第二接触，并且在第三台面上形成第三接触。

4、本公开的实施例针对led器件和制造led器件的方法。在一个或多个实施例中，发光二极管(led)器件包括：第一子像素，其包括在第一台面上的第一阴极接触，该第一台面具有在第一台面n型层上的第一台面隧道结上的第一台面电致发光量子阱；第二子像素，其包括在第二台面上的第二阴极接触，该第二台面具有在第二台面n型层上的第二台面隧道结上的第二台面电致发光量子阱上的第二台面第一光致发光量子阱和第二台面第二光致发光量子阱；第三子像素，其包括在第三台面上的第三阴极接触，该第三台面具有在第三台面n型层上的第三台面隧道结上的第三台面电致发光量子阱上的第三台面光致发光量子阱；分隔第一子像素和第二子像素的第一沟槽；分隔第二子像素和第三子像素的第二沟槽；以及形成在第一子像素、第二子像素和第三子像素的至少一部分之上的电介质层。

5、本公开的其他实施例针对一种发光二极管(led)系统，包括：发光二极管(led)阵列，包括与第二子像素相邻的第一子像素，第二子像素与第三子像素相邻；第一子像素、第二子像素和第三子像素被一个或多个沟槽分隔，电介质层形成在第一子像素、第二子像素和第三子像素的至少一部分之上；第一子像素包括第一台面，该第一台面具有在第一台面n型层上的第一台面隧道结上的第一台面电致发光量子阱，第二子像素包括第二台面，该第二台面具有在第二台面n型层上的第二台面隧道结上的第二台面电致发光量子阱上的第二台面第一光致发光量子阱和第二台面第二光致发光量子阱，第三子像素包括第三台面，该第三台面具有在第三台面n型层上的第三台面隧道结上的第三台面电致发光量子阱上的第三台面光致发光量子阱；led器件附接区，其具有耦合到第一子像素上的第一阴极接触的第一电极、耦合到第二子像素上的第二阴极接触的第二电极、以及耦合到第三子像素上的第三阴极接触的第三电极；以及驱动器电路，其被配置为向第一电极、第二电极和第三电极中的一个或多个提供独立电压。

6、一个或多个实施例针对一种制造led器件的方法。在一个或多个实施例中，该方法包括制造led器件，包括：在衬底上形成成核层；在成核层上形成缺陷减少层；在缺陷减少层上形成n型层；在n型层上形成至少一个第一光致发光量子阱；在至少一个第一光致发光量子阱上形成至少一个第二光致发光量子阱；在第二光致发光量子阱上形成至少一个电致发光量子阱；在至少一个电致发光量子阱上形成隧道结；在隧道结上形成n型层；形成第一台面、第二台面和第三台面，第一台面和第二台面由第一沟槽分隔，第二台面和第三台面由第二沟槽分隔；从第一台面移除至少一个第一光致发光量子阱和至少一个第二光致发光量子阱；从第三台面移除至少一个第二光致发光量子阱；在第一台面、第二台面和第三台面上共形地沉积电介质层；在第一台面、第二台面和第三台面中形成接触孔；在第一台面上形成第一接触，在第二台面上形成第二接触，并且在第三台面上形成第三接触；以及移除衬底。

技术特征：

1.一种发光二极管(led)器件，包括：

2.根据权利要求1所述的led器件，还包括所述衬底上的第一分色镜和所述第一分色镜上的第二分色镜。

3.根据权利要求1所述的led器件，还包括所述衬底上的成核层和所述成核层上的缺陷减少层。

4.根据权利要求1所述的led器件，其中所述第一台面电致发光量子阱、所述第二台面电致发光量子阱和所述第三台面电致发光量子阱独立发射波长在从约410nm至约495nm范围内的光，其中所述第二台面第一光致发光量子阱和所述第三台面光致发光量子阱独立发射波长在从约460nm至约570nm范围内的光，并且其中所述第二台面第二光致发光量子阱发射波长在从约600nm至约750nm范围内的光。

5.根据权利要求1所述的led器件，还包括所述第一沟槽中的第一阴极接触和所述第二沟槽中的第二阴极接触。

6.根据权利要求1所述的led器件，其中所述第二台面第一光致发光量子阱、所述第二台面第二光致发光量子阱和所述第三台面光致发光量子阱独立地包括发射相同波长光的多个量子阱。

7.根据权利要求1所述的led器件，其中所述衬底为透明衬底。

8.一种系统，包括：

9.一种发光二极管(led)器件，包括：

10.根据权利要求9所述的led器件，其中所述第一台面电致发光量子阱、所述第二台面电致发光量子阱和所述第三台面电致发光量子阱独立发射波长在从约410nm至约495nm范围内的光，其中所述第二台面第一光致发光量子阱和所述第三台面光致发光量子阱独立发射波长在从约460nm至约570nm范围内的光，并且其中所述第二台面第二光致发光量子阱发射波长在从约600nm至约750nm范围内的光。

11.根据权利要求9所述的led器件，还包括所述第一沟槽中的第一阳极接触和所述第二沟槽中的第二阳极接触。

12.根据权利要求9所述的led器件，其中所述第二台面第一光致发光量子阱、所述第二台面第二光致发光量子阱和所述第三台面光致发光量子阱独立地包括发射相同波长光的多个量子阱。

13.一种系统，包括：

14.一种制造根据权利要求1所述的led器件的方法，所述方法包括：

15.根据权利要求14所述的方法，还包括从所述第一沟槽和从所述第二沟槽移除所述电介质层的至少一部分。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括在所述第一沟槽中形成第一阴极接触，并且在所述第二沟槽中形成第二阴极接触。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述衬底上形成第一分色镜和在所述第一分色镜上形成第二分色镜。

18.一种制造根据权利要求9所述的led器件的方法，所述方法包括：

19.根据权利要求18所述的方法，还包括从所述第一沟槽和从所述第二沟槽移除所述电介质层的至少一部分。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括在所述第一沟槽中形成第一阳极接触，并且在所述第二沟槽中形成第二阳极接触。

21.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述衬底上形成第一分色镜和在所述第一分色镜上形成第二分色镜。

技术总结
描述了在同一晶片中包括电致发光量子阱和光致发光有源区的组合的发光二极管(LED)器件。具有最短发射波长的第一组QW被放置在p‑n结的p型层和n型层之间。具有更长波长的其他组的QW被放置在LED结构的一部分中的p‑n结外部，在该部分中不发生少数载流子的电注入。由第一组QW发射的电致发光被(一个或多个)其他组吸收并作为更长波长的光重新发射。增加下转换效率的波长选择镜可以选择性地应用于期望更长波长发射的管芯。隧道结接触的使用有助于将波长选择镜集成到管芯的外表面，并避免了蚀刻的p‑GaN层上的导电类型转换问题。

技术研发人员：I·威尔德森,R·阿米塔奇
受保护的技术使用者：亮锐有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15