[发明专利]改善含镓发光器件性能的方法

说明书

在衬底上生长含镓半导体层，随后在器件制造期间干法蚀刻含镓半导体层。干法蚀刻后，执行表面处理以去除器件侧壁的损伤。在表面处理之后，在器件的侧壁上沉积电介质材料，以钝化器件的侧壁。这些步骤导致器件的正向电流‑电压特性的改善和泄漏电流的降低，以及器件光输出功率和效率的提高。

相关申请的交叉引用

本申请要求根据《美国法典》第35编第119(e)享有以下共同未决和共同转让申请的权益：

美国临时申请序列号62/927,859，由Matthew S.Wong、Jordan M.Smith和StevenP.DenBaars于2019年10月30日提交，标题为“METHOD TO IMPROVE THE PERFORMANCE OFGALLIUM-CONTAINING LIGHT-EMITTING DEVICES”，代理人案卷号GC 30794.0754USP 1(UC2020-086-1)；

该申请通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及发光二极管(LED)，更具体地说，涉及一种改善含镓LED的性能的方法。

背景技术

近年来，具有优异分辨率和色域的显示器的发展已经获得了显著的研究关注。微型LED(也称为微型LED或μLED)被认为是下一代显示应用中最有前途的显示技术。然而，在将该技术应用于商业生产之前，需要解决一些挑战。

在所有挑战中，红色μLED的材料选择是μLED显示器的主要问题之一。对于全色显示器，需要红色(～630nm)、绿色(～525nm)和蓝色(～480nm)。使用InGaN材料系统的高效蓝色和绿色发光μLED已经被证明并且是商业上可获得的，然而使用InGaN材料系统的高性能红色发光LED还没有被开发并且由于材料原因很难实现。

另一方面，传统的III-V半导体材料，即AlGaInP/GaAs材料系统，已经被用作成熟的红光发射器，用于各种商业用途。AlGaInP器件在大尺寸下工作良好，但是随着器件缩小，效率急剧下降，因为AlGaInP材料系统具有高的少数载流子扩散长度，这使得诸如泄漏电流和非辐射复合的问题。

因此，此项技术中需要用于制造基于AlGaInP的μLED的改进方法。本发明满足了这一需求。

发明内容

本发明公开了一种提高含镓LED的性能的方法。在衬底上生长含镓半导体层，随后在器件的制造期间通过干法蚀刻(dry etching)含镓半导体层。在干法蚀刻后，执行表面处理以去除器件的侧壁的损伤。在表面处理之后，在器件的侧壁上沉积电介质材料，以钝化器件的侧壁。这些步骤导致正向电流-电压特性的改善和器件泄漏电流的降低，以及器件光输出功率和效率的提高。

附图说明

图1示出了在衬底上生长的半导体材料的示意图。

图2示出了半导体材料的示意图，包括n型掺杂层、有源层和p型掺杂层。

图3示出了氮等离子体处理后器件的侧壁轮廓的图。

图4和图5示出了20×20μm² AlGaInPμLED在0至3.5V和-4至3.5V范围内的正向电流-电压特性。

图6和图7呈现了100×100和20×20μm² AlGaInPμLED的光输出功率和效率曲线。

图8和9展示了具有不同侧壁钝化技术的不同器件尺寸的泄漏电流密度和效率。

图10是本发明的过程步骤的流程图。

具体实施方式