[发明专利]发光二极管和形成发光二极管的方法

说明书

一种形成发光二极管(LED)前体的方法，包括：在基底上形成包括III族氮化物的第一半导体层，选择性地去除部分第一半导体层以形成台面结构，并形成单片LED结构。根据该方法，第一半导体层在第一半导体层的与基底相反的一侧上具有生长表面。根据该方法，选择性地去除第一半导体层以形成台面结构，使得第一半导体层的生长表面包括台面表面和体半导体表面。此外，单片LED结构在第一半导体层的生长表面上形成，使得单片LED结构覆盖台面表面和体半导体表面，单片LED结构包括多层，每层包括III族氮化物，单片LED结构包括：第二半导体层；设置在第二半导体层上的有源层，该有源层被配置为产生光；以及设置在有源层上的p型半导体层。在覆盖台面表面的p型半导体层的第一部分和覆盖体半导体表面的p型半导体层的第二部分之间提供势垒。该势垒围绕对台面表面进行覆盖的p型半导体层的第一部分。

技术领域

本公开涉及III族氮化物半导体。具体而言，本公开涉及包括III族氮化物半导体的发光二极管(Light Emitting Diodes，LED)。

背景技术

微型LED阵列通常定义为尺寸为100×100μm²或更小的LED阵列。微型LED阵列是微型显示器/投影仪中的自发光组件，适合在各种设备，例如智能手表、头戴式显示器、平视显示器、摄像机、取景器、多点激发源和微型-投影仪中使用。

一类微型LED阵列包括由III族氮化物形成的多个LED。III族氮化物LED是无机半导体LED，包括例如GaN及其合金，其中InN和AlN在有源发光区域中。与传统的大面积LED(例如有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)，其中发光层是有机化合物)相比，III族氮化物LED可以在明显更高的电流密度下被驱动，并且发射更高的光功率密度。因此，更高的发光度(亮度)使微型LED适用于需要或受益于高亮度的应用，其中所述发光度(亮度)定义为光源在给定方向上每单位面积发出的光量。例如，受益于高亮度的应用可能包括高亮度环境中的显示器，或投影仪。此外，与其他传统大面积LED相比，已知III族氮化物微型LED阵列具有相对较高的发光效率(以每瓦流明(lm/W)表示)。与其他光源相比，III族氮化物微型LED阵列的相对较高的发光效率降低了功耗，并使微型LED特别适用于便携式设备。

由III族氮化物形成微型LED，特别是微型LED阵列的一个方法是选择性区域生长(selective area growth，SAG)，例如在US-B-7,087,932中描述的。在选择性区域生长技术中，掩模在缓冲层上形成图案。掩模中的材料使得在生长条件下，额外的材料不在掩模上直接生长，而仅在暴露下面缓冲层的部分表面的孔内。沿[0001]方向生长的III族氮化物的选择性区域生长的另一个值得注意的特征是，取决于生长温度、压力和V/III比等生长参数，相对于(0001)面(也被称为c面)的倾斜刻面，是在由图案化掩模的开口区域限定的c平面半导体的生长部分的周边的周围获得的。倾斜刻面通常沿纤锌矿晶体的或面取向，并且与c面表面(半极性表面)相比呈现减小的极化场。

本发明的目的是提供一种用于形成LED前体的改进方法，以及解决与现有技术方法和阵列相关的至少一个问题的改进的LED前体，或者对此至少提供一种有商业价值的替代方案。

发明内容

本发明人已经意识到SAG方法高度依赖于待制造的层/器件的几何形状。鉴于此，用不同的掩模几何形状在基底上进行相同的SAG制造工艺可能会导致由孔径尺寸的局部变化引起的掺杂分布和层组分的不良局部变化。此外，由于布局的不同，不同基底上的掺杂分布和层组分也可能存在差异。也就是说，由SAG形成的LED器件的每一层的掺杂分布/合金组分可能取决于器件的几何形状。因此，器件的几何形状或器件的阵列的微小变化可能需要针对器件的每一层再次校准SAG工艺。