一种改善侧壁非辐射复合的LED芯片及其制备方法与流程

本发明涉及led制备，尤其涉及一种改善侧壁非辐射复合的led芯片及其制备方法。

背景技术：

1、目前，微型发光二极管单元隔离结构，通过发光单元台面通过干法刻蚀制作隔离沟槽，使用碱性溶液进行侧壁损伤修复后利用原子层沉积方法制作钝化层，隔离沟槽填充光学隔离材料，实现单元光学隔离。

2、但现有技术采用刻蚀方法制作发光单元，不可避免的引起发光单元侧壁损伤及形成悬挂键，导致形成反向漏电流及非辐射复合中心，通过侧壁处理及钝化层只能改善这种状况，并不能在结构上杜绝。

3、因此，目前亟需一种能够减少单独干法刻蚀方法导致的量子阱缺陷和损伤，减小非辐射复合率，提升发光单元发光效率的led芯片结构。

技术实现思路

1、本发明提供了一种改善侧壁非辐射复合的led芯片及其制备方法，以解决现有技术中发光单元侧壁损伤及形成悬挂键，导致形成反向漏电流及非辐射复合中心，非辐射复合率高，发光单元发光效率低的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种改善侧壁非辐射复合的led芯片的制备方法，包括：

3、在衬底上方依次生长n型氮化镓层、发光层和p型氮化镓层；

4、在p型氮化镓层表面生成光刻图形，并进行离子注入，从而得到第一高阻区和若干发光单元；

5、在所述发光单元之外的n型氮化镓层、发光层和p型氮化镓层的区域中，分别进行离子注入，形成重掺n型氮化镓层、第二高阻区和重掺p型氮化镓层；

6、根据预设刻蚀长度，在重掺n型氮化镓层、第二高阻层和重掺p型氮化镓层中刻蚀出物理隔离区；其中，所述预设刻蚀长度小于每个发光单元之间的距离，所述第二高阻层为经过离子注入后的发光层；

7、在所述物理隔离区中填充光学隔离材料，得到光学隔离层，从而完成改善侧壁非辐射复合led芯片的制备。

8、作为优选方案，在p型氮化镓层表面生成光刻图形之前，还包括：

9、在所述p型氮化镓上方沉积金属电极层，并通过光刻和刻蚀方式将所述金属电极层形成若干电极图形；其中，每个电极图形之间的间隔均相同。

10、作为优选方案，所述在p型氮化镓层表面生成光刻图形，并进行离子注入，从而得到若干发光单元，具体为：

11、通过光刻显影，在p型氮化镓层表面生成光刻图形；其中，所述光刻图形用于作为每个电极图形所覆盖的区域与未覆盖的区域进行离子注入时的掩膜；

12、在所述光刻图形中进行离子注入，从而得到对应每一个电极图形的发光单元以及对应离子注入后光刻图形的第一高阻区；其中，每个电极图形所覆盖的区域与未覆盖的区域实现了隔离。

13、相应地，本发明还提供一种改善侧壁非辐射复合的led芯片，由上任意一项所述的改善侧壁非辐射复合的led芯片的制备方法所制备，包括：衬底以及设置于所述衬底上方的发光单元；

14、每个所述发光单元的侧壁均生成有重掺区，每个所述发光单元之间均设置有光学隔离层，所述光学隔离层与所述重掺区接壤。

15、作为优选方案，所述发光单元包括n型氮化镓层、发光层和p型氮化镓层；

16、所述发光层设置于所述n型氮化镓层上方，所述p型氮化镓层设置于所述发光层上方。

17、作为优选方案，所述发光单元还包括金属电极层；所述金属电极层设置于所述p型氮化镓上方。

18、作为优选方案，所述金属电极层的制备材料包括金、铜、铝、银或钛。

19、作为优选方案，所述重掺区生长于所述发光单元的侧壁，所述重掺区设置于所述发光单元的侧壁和所述光学隔离层之间。

20、作为优选方案，所述重掺区和所述发光单元的侧壁之间，以及所述光学隔离层和所述重掺区的底部，均设置有第一高阻区；其中，所述第一高阻区为经过第一次离子注入后的n型氮化镓层、发光层和p型氮化镓层。

21、作为优选方案，所述重掺区由下至上分别设置有重掺n型氮化镓层、第二高阻层和重掺p型氮化镓层；其中，所述第二高阻层为经过离子注入后的发光层。

22、作为优选方案，所述第一高阻区和第二高阻区所注入的离子包括氮离子或氟离子。

23、相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

24、本发明的技术方案通过在衬底上生长n型氮化镓层、发光层和p型氮化镓层，以及离子注入和刻蚀等步骤，实现了对发光单元的精确控制和光电性能的优化，从而提高了led芯片的光电转换效率，并且通过离子注入和刻蚀，在n型氮化镓层、发光层和p型氮化镓层之间创建物理隔离区，有效隔离了不同发光单元之间的干扰，提高了芯片的发光均匀性和色彩稳定性，同时通过填充光学隔离材料在物理隔离区中，形成光学隔离层，实现了改善侧壁非辐射复合led芯片的制备，而由于重掺区的载流子浓度较高，可以产生边缘电场，使得发光单元中的载流子受到电场的作用向发光中心移动，避免了被发光单元侧壁的缺陷捕获，即避免了侧壁的非辐射复合，，加之通过精确控制离子注入和刻蚀的过程，能够实现良好的物理隔离效果，并填充光学隔离材料，有效防止不同区域之间的电荷扩散和漏电，提高芯片的可靠性和稳定性。

25、进一步地，通过顺序生长和离子注入等步骤，实现了对不同层和区域的控制，简化了制备过程，提高了制备效率和降低了制备成本。

技术特征：

1.一种改善侧壁非辐射复合的led芯片的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种改善侧壁非辐射复合的led芯片的制备方法，其特征在于，在p型氮化镓层表面生成光刻图形之前，还包括：

3.如权利要求2所述的一种改善侧壁非辐射复合的led芯片的制备方法，其特征在于，所述在p型氮化镓层表面生成光刻图形，并进行离子注入，从而得到第一高阻区和若干发光单元，具体为：

4.一种改善侧壁非辐射复合的led芯片，其特征在于，由权利要求1-3任意一项所述的改善侧壁非辐射复合的led芯片的制备方法所制备，包括：衬底以及设置于所述衬底上方的发光单元；

5.如权利要求4所述的一种改善侧壁非辐射复合的led芯片，其特征在于，所述发光单元包括n型氮化镓层、发光层和p型氮化镓层；

6.如权利要求5所述的一种改善侧壁非辐射复合的led芯片，其特征在于，所述发光单元还包括金属电极层；所述金属电极层设置于所述p型氮化镓上方。

7.如权利要求6所述的一种改善侧壁非辐射复合的led芯片，其特征在于，所述金属电极层的制备材料包括金、铜、铝、银或钛。

8.如权利要求4所述的一种改善侧壁非辐射复合的led芯片，其特征在于，所述重掺区生长于所述发光单元的侧壁，所述重掺区设置于所述发光单元的侧壁和所述光学隔离层之间。

9.如权利要求8所述的一种改善侧壁非辐射复合的led芯片，其特征在于，所述重掺区和所述发光单元的侧壁之间，以及所述光学隔离层和所述重掺区的底部，均设置有第一高阻区；其中，所述第一高阻区为经过第一次离子注入后的n型氮化镓层、发光层和p型氮化镓层。

10.如权利要求9所述的一种改善侧壁非辐射复合的led芯片，其特征在于，所述重掺区由下至上分别设置有重掺n型氮化镓层、第二高阻层和重掺p型氮化镓层；其中，所述第二高阻层为经过第二次离子注入后的发光层。

11.如权利要求9所述的一种改善侧壁非辐射复合的led芯片，其特征在于，所述第一高阻区和第二高阻层所注入的离子包括氮离子或氟离子。

技术总结
本发明公开了一种改善侧壁非辐射复合的LED芯片及其制备方法，方法包括：在衬底上依次生长N型氮化镓层、发光层和P型氮化镓层；在P型氮化镓层表面生成光刻图形，并在光刻图形中进行离子注入；在发光单元之外的N型氮化镓层、发光层和P型氮化镓层的区域中，分别进行离子注入；根据预设刻蚀长度，在离子注入后的重掺N型氮化镓层、第二高阻层和重掺P型氮化镓层中刻蚀出物理隔离区；在物理隔离区中填充光学隔离材料，得到光学隔离层，从而完成LED芯片的制备。本发明解决现有技术中发光单元侧壁损伤及形成悬挂键，导致形成反向漏电流及非辐射复合中心，非辐射复合率高，避免了载流子被发光单元侧壁的缺陷捕获的技术问题。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：星钥（珠海）半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11