[发明专利]发光二极管装置及其制造方法

说明书

提供了一种发光二极管装置的制造方法。所述方法包括：在衬底上形成发光二极管；形成围绕所述发光二极管的侧表面的防漏光层；蚀刻所述衬底中与所述发光二极管相对应的区域；以及在所述蚀刻的区域中将波长转换材料结合到所述发光二极管的下部，其中所述波长转换材料包括半导体层，所述半导体层包括量子阱层。

技术领域

与本文中所公开的内容一致的装置和方法大体上涉及一种LED装置及其制造方法，并且更具体地，涉及一种可以以极小尺寸制造的LED装置及其制造方法。

背景技术

在现有技术中，二维LED元件使用III-V族半导体材料(Ga、In、Al)通过有源层的材料类型、厚度和掺杂工艺来控制光能带隙，从而产生诸如红色、绿色和蓝色的单个颜色。可以通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备来沉积包括在有源层中的半导体层，并且可以在有源层内包括量子阱层以便实现各个唯一的单色发光元件。形成在有源层内的量子阱层被在形成在其上和其下的p型半导体层和n型半导体层围绕，并且接收电子和空穴并将它们重新结合在激活层内以发出唯一的单色光。然后，单色LED元件中的每一个构成通过封装或转印工艺组合红色、绿色和蓝色的LED元件封装，并且三色LED封装元件可以将各种颜色表示为一种颜色。

然而，随着LED的尺寸变小，各个单色2D LED(包括纳米线LED)具有用于实现各种颜色的非常有限的元件组合效率和LED元件阵列配置。特别地，虽然微型蓝色LED元件具有30％的最大发光效率，但是对于具有5％的红色LED元件和对于具有15％的绿色LED元件而言，发光效率是有限的。因此，虽然为了高分辨率需要实现使用微型LED元件的显示器设备，但是由于如上所述的发光效率降低和LED元件布置的局限性，当前的显示器设备不能满足所需的亮度和能效。另外，存在与驱动各个LED元件相关联的缺点。也就是说，由于驱动相应的红色、绿色和蓝色LED元件需要不同的驱动电压，因此显示器设备的配置变得复杂。

同时，可以在LED元件有源层区域内形成附加的III-V族半导体材料层(Multi-QW)以控制光的波长。然而，由于发光层与附加的颜色转换半导体层之间的光学和量子干涉现象，因此难以独立地控制每个层。例如，难以控制LED元件的发光特性、光的强度、谐振波长范围以及半峰全宽(FWHM)。特别地，虽然红色和绿色LED元件需要多个附加的绝缘层以形成谐振结构，但是这将使工艺的适用性和工艺结构的利用率劣化。这可能会限制每种颜色的LED元件的波长转换效率。另外，在纳米线型LED元件的情况下，考虑到纳米线的尺寸，由于与线形状相关联的可加工性和不均匀厚度，因此难以在有源层内形成谐振结构。

同时，使用有机磷光体(磷光体或量子点)的颜色转换LED元件通过将磷光体施加在单个颜色的LED元件上来实现红色、绿色和白色。在这种情况下，通过诸如印刷或分配的方法将磷光体施加到LED元件的上部，但是由于磷光体层的不均匀而使得这种施加工艺导致特性的许多变化。特别地，目前，鉴于与有机磷光体材料的特性相关联的限制，磷光体层具有相当大的厚度，以便仅产生期望的波长的光并阻断不必要的波长的光。厚的磷光体层可以提高对具有不必要的波长的光的吸收率，但是与LED元件的发光效率相比，具有磷光体存在光的亮度、发光效率和色纯度劣化的问题。另外，在施加工艺期间产生的不均匀磷光体层的厚度的误差影响色域的变化。同时，由有机材料制成的磷光体层容易热变形。在将磷光体直接施加在LED元件的表面上的结构中，由于LED元件中所产生的热量，磷光体的光学和化学特性劣化，这在LED元件的特性的可靠性方面引起了显著问题。另外，由于磷光体材料和施加工艺的成本，使用磷光体的相关方法存在如下问题：诸如制造成本不可避免地增加、LED元件的制造工艺复杂。

因此，需要开发解决上述问题的LED元件。

提出以上信息作为背景信息仅是为了辅助理解本公开。并未确定和断言以上任何内容是否可以用作关于本公开的现有技术。

发明内容

技术问题

示例性实施例可以克服以上缺点和以上未描述的其他缺点。而且，不需要本公开来克服上述缺点，并且示例性实施例可以不克服上述问题中的任何任何问题。