[发明专利]微型发光二极管及其制作方法

说明书

本发明公开了一种微型发光二极管及其制作方法，该微型发光二极管器件包括外延叠层，其依次包含支撑层、第一类型半导体层、有源层、第二类型半导体层，所述支撑层具有足够的厚度以提供一定的物理强度。本发明提供了一种水平结构的微型发光二极管的外延结构及芯片结构，芯片P电极和N电极在同一侧，光从P/N电极面的反面发出，可提升了芯片亮度的同时，水平结构适用于更多LED芯片的封装方式，提高了封装效率，提升封装产能。

技术领域

本发明属于半导体制造领域，具体涉及一种微型发光二极管器件及其制作方法。

背景技术

微元件技术是指在衬底上以高密度集成的微小尺寸的元件阵列。微型器件的一些实例包括微机电系统(MEMS) 微动开关、发光二极管显示系统和基于MEMS或者石英的振荡器。目前，微发光二极管(Micro LED)显示具有高亮度、低功耗、超高分辨率与色彩饱和度等优点，吸引不少业者投入研发。

图1显示了一种常规四元系发光二极管外延结构示意图，其一般包括GaAs衬底101、GaAs缓冲层102、蚀刻截止层103、GaAs欧姆接触层111、GaInP过渡层112、n-AlGaInP窗口层121、n型覆盖层122、有源层123、p型覆盖层124和p型窗口层125。图2显示了采用上述外延结构的微型发光二极管，其在GaAs欧姆接触层111上制作n电极131，在p型窗口层125上制作p电极，并在p型窗口层125通过支撑柱151与一支撑基板161连接，部分下表面悬空，使得LED器件处于待拾取状态。

在该微型发光二极管器件中，由于GaAs欧姆接触层111非常薄且脆弱（通常为100nm以内），很容易发生断裂，从而导致芯片的p、n两端分离的异常。

发明内容

本发明提供了一种水平结构的微型发光二极管的外延结构及芯片结构，芯片P电极和N电极在同一侧，光从P/N电极面的反面发出，可提升了芯片亮度的同时，水平结构适用于更多LED芯片的封装方式，提高了封装效率，提升封装产能。

本发明的技术方案为：微型发光二极管，包括外延叠层，其依次包含支撑层、第一类型半导体层、有源层、第二类型半导体层，所述支撑层具有足够的厚度以提供一定的物理强度。

进一步地，所述微型发光二极管还包括：第一电极，设置于所述外延叠层的下表面，与所述第一类型半导体层形成电性连接；第二电极，设置于所述外延叠层的下表面，与所述第二类型半导体层形成电性连接；支撑基板，通过至少一个支撑柱与所述外延叠层的下表面连接，使得所述器件处于待拾取状态。

优选地，所述微型发光二极管还包括：绝缘保护层，形成于所述外延叠层的侧壁及表面；延伸电极，与所述第一电极连接，延伸至所述第二类型半导体层之上，与所述第二电极基本齐平。

优选地，所述支撑层的厚度为500nm以上，较佳值为1~3微米。

优选地，所述支撑层之远离所述有源层的一侧表面上具有粗化结构。

在一些实施例中，所述微型发光二极管为AlGaInP系发光二极管，所述支撑层的材料为Al_xGa_(1-x)InP，其中x＞0。

优选地，所述Al_xGa_(1-x)InP支撑层的铝组分x取值范围为：1≥x≥0.15，其材料可为AlInP或AlGaInP，一方面保证晶格常数与有源层的晶格常数匹配，另一方面尽量减少对有源层发射的光线的吸收作用。

优选地，所述第一类型半导体层包括欧姆接触层，其邻近述支撑层。

优选地，所述第一类型半导体层还包括一Al_yGa_(1-y)InP窗口层，其紧邻所述欧姆接触层之远离所述支撑层的一侧表面。