[发明专利]制造纳米结构的半导体发光元件的方法

说明书

技术领域

本发明构思涉及一种用于制造纳米结构半导体发光装置的方法。

背景技术

诸如发光二极管(LED)的半导体发光装置作为包括发射光的材料的装置，可将在结半导体中通过电子和空穴的复合产生的能量转换为将要从其中发射的光。发光二极管广泛地用在照明装置和显示装置中并且用作光源，因此加速了其发展。

发明内容

技术问题

本发明构思的一方面提供了一种通过利用纳米结构所提供的优点来制造具有稳定发光效率的纳米结构半导体发光装置的方法。

技术方案

根据本发明构思的一方面，提供了一种制造纳米结构半导体发光装置的方法，包括以下步骤：在基层上形成具有多个开口的掩模；在所述基层的暴露的区域上生长第一导电类型的半导体层，使得所述多个开口被填充，从而形成多个纳米芯；部分地去除所述掩模，以暴露出所述多个纳米芯的侧表面；在部分地去除所述掩模之后对所述多个纳米芯进行热处理；在所述热处理之后，在所述多个纳米芯的表面上依次生长有源层和第二导电类型的半导体层，以形成多个发光纳米结构；以及对所述多个发光纳米结构的上部分进行平坦化，以暴露出所述多个纳米芯的上表面。

可在从600℃至1200℃的温度范围内执行所述热处理。

在所述热处理之前，所述多个纳米芯可具有实质上圆柱形的形状，并且在所述热处理之后，所述多个纳米芯可具有实质上六棱柱的形状。

形成所述多个纳米芯的步骤可包括：在所述第一导电类型的半导体层的生长过程中在使所述第一导电类型的半导体层的生长暂时中断之后执行热处理的晶体稳定化操作。

所述方法还可包括：在平坦化工艺之前，在所述多个发光纳米结构的表面上形成接触电极。这里，所述方法还可包括：在形成所述接触电极之后，形成绝缘层以填充所述多个发光纳米结构之间的空间。

所述方法还可包括：部分地去除所述接触电极以使得所述接触电极的高度低于所述多个发光纳米结构的上表面。

所述多个纳米芯的侧表面的晶面可垂直于所述基层的上表面。这里，所述多个发光纳米结构和所述基层可为氮化物单晶体，并且所述多个纳米芯的侧表面可为非极性面(m面)。

所述掩模可包括位于所述基层上的第一材料层和位于所述第一材料层上并且蚀刻率大于所述第一材料层的蚀刻率的第二材料层，并且部分地去除所述掩模的步骤包括：去除所述第二材料层以仅保留所述第一材料层。

所述多个开口可分类为属于两个或更多个组，两个或更多个组在所述多个开口的直径和所述多个开口之间的间隔中的至少一个方面彼此不同，各组中的开口可具有实质上相同的直径和间隔，位于不同组的开口中的发光纳米结构可发射具有不同波长的光，并且位于相同组的开口中的发光纳米结构可发射具有实质上相同波长的光。

从位于不同组的开口中的发光纳米结构发射的不同波长的光可被组合以形成白光。

根据本发明构思的一方面，还提供了一种制造纳米结构半导体发光装置的方法，该方法包括以下步骤：在基层上形成具有多个开口的掩模；在所述基层的暴露的区域上生长第一导电类型的半导体层，使得所述多个开口被填充，从而形成多个纳米芯；在所述多个纳米芯的表面上依次生长有源层和第二导电类型的半导体层，以形成多个发光纳米结构；在所述多个发光纳米结构的表面上形成接触电极；对所述多个发光纳米结构的上部分进行平坦化，以暴露出所述多个纳米芯的上表面；以及部分地去除所述接触电极，使得所述接触电极的高度低于所述多个发光纳米结构的上表面。

所述方法还可包括：在形成所述接触电极的步骤与平坦化的步骤之间，形成绝缘层以填充所述多个发光纳米结构之间的空间。

所述掩模可包括位于所述基层上的第一材料层和位于所述第一材料层上并且蚀刻率大于所述第一材料层的蚀刻率的第二材料层，并且所述方法还可包括：在形成所述多个发光纳米结构之前，去除所述第二材料层，以暴露出所述多个纳米芯的侧表面并且仅保留所述第一材料层。

有益效果

即使在使用3D纳米结构的情况下，也可在相同晶面上设置有源层，从而可获得优秀的发光特性。

另外，即使在由于在3D晶体结构的生长工艺中生长速度根据3D纳米结构的直径(或宽度)或分布而不同从而导致纳米结构的生长高度不同的情况下，可应用平坦化工艺，可形成具有均匀高度的纳米结构，从而向发光装置的制造提供优点。具体地说，这种工艺可有效地用于为了实现多种波长的光(例如，白光)而使纳米结构的截面面积(或直径)和/或纳米结构之间的间隔不同的情况。