[发明专利]垂直结构LED芯片及其制备方法、发光器件以及显示装置

说明书

本发明公开了一种垂直结构LED芯片及其制备方法、发光器件以及显示装置，由于在制备垂直结构LED芯片中形成多不连续圆孔的电流阻挡层，通过在制备芯片的步骤中在电流阻挡层设置有分布均匀且密集的小孔布满整个芯片底部，当芯片工作时电流会被强制扩散到芯片整面再从小孔中通过，改善芯片整体的电流分布而提高亮度；使得相同发光面积下，使用此垂直结构LED芯片的发光器件具有更高的发光通量。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别是涉及一种垂直结构LED芯片及其制备方法、发光器件以及显示装置。

背景技术

传统LED芯片主要通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)的方法在蓝宝石衬底上制备得到。但由于蓝宝石的电导率较低，基本上为绝缘体，所以必须进行台面蚀刻(MESA)外延层表面形成台面结构，但台面结构会带来以下缺点。

从原理上水平结构LED芯片电流只能通过横向扩展，在台面处极易产生电流拥堵效应(Current Crowding Effect)，电流拥堵效应会导致严重的电流分布不均，分布不均不仅会导致发光不均，光输出功率下降，进而导致电光转换效率降低，还会导致局部区域电流密度过大，导致产生过多的焦耳热，从而加速器件老化，并引起LED寿命下降等问题。对于小功率LED，电流热效应尚可通过各种散热手段缓解，但对于大电流驱动的大功率LED芯片，水平结构的电流拥堵效应将会更加严重，会造成水平结构LED芯片低下的电光转换效率。

发明内容

基于此，为了进一步改善电流分布，减少电流拥堵效应并提高LED芯片的发光通量，有必要提供一种垂直结构LED芯片及其制备方法、发光器件以及显示装置。

本发明提供一种垂直结构LED芯片的制备方法，包括以下步骤：

S10：在待键合衬底上依次形成层叠设置的第一氮化镓材料层、多量子阱材料层以及第二氮化镓材料层，自所述第二氮化镓材料层按照预设绝缘柱位置进行刻蚀至第一氮化镓材料层；

S20：在所述第二氮化镓材料层上依次形成金属反射材料层以及电流阻挡材料层，刻蚀预设绝缘柱位置的金属反射材料层以及电流阻挡材料层，在电流阻挡材料层上不连续地刻蚀多个圆孔至露出所述金属反射材料层，制备金属反射层以及电流阻挡层；

S30：在所述电流阻挡层上形成金属保护材料层，刻蚀预设绝缘柱位置的金属保护材料层，形成包绕所述金属反射层以及所述电流阻挡层的金属保护层；

S40：在预设绝缘柱位置填充绝缘柱材料，制备绝缘柱，并在所述金属保护层以及所述绝缘柱上形成绝缘材料层；

S50：自所述绝缘材料层按照预设第一电极柱位置进行刻蚀至第一氮化镓材料层，在预设第一电极柱位置填充第一电极柱材料，制备第一电极柱以及绝缘层，并在所述绝缘层以及所述第一电极柱上形成第一电极材料层，制备第一电极层；

S60：去除所述待键合衬底；

S70：去除所述第一氮化镓材料层上预设第一氮化镓层位置外的第一氮化镓材料，去除所述多量子阱材料层上预设多量子阱层位置外的多量子阱材料以及去除所述第二氮化镓材料层上预设第二氮化镓层位置外的第二氮化镓材料，制备第一氮化镓层、多量子阱层和第二氮化镓层，其中所述第一氮化镓层、所述多量子阱层以及所述第二氮化镓层的宽度相同，且大于所述金属反射层的宽度同时小于所述金属保护层的宽度；

S80：在所述金属保护层远离所述绝缘层的一侧上形成第二电极。

在其中一个实施例中，在步骤S10中，在所述待键合衬底上形成第一氮化镓材料层之前还包括：

在所述待键合衬底上形成缓冲层；

所述第一氮化镓材料层形成在所述缓冲层之上。

在其中一个实施例中，在步骤S50之后且在步骤S60之前还包括：