[發(fā)明專利]發(fā)光二極管裝置及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880060577.8
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN111133593B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜鎮(zhèn)熙;姜智薰;趙晟佑
• 申請（專利權(quán)）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/50;H01L33/06;H01L33/44;H01L33/10;H01L33/58;H01L33/62
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周祺

提供了一種發(fā)光二極管裝置的制造方法。所述方法包括：在襯底上形成發(fā)光二極管；形成圍繞所述發(fā)光二極管的側(cè)表面的防漏光層；蝕刻所述襯底中與所述發(fā)光二極管相對應(yīng)的區(qū)域；以及在所述蝕刻的區(qū)域中將波長轉(zhuǎn)換材料結(jié)合到所述發(fā)光二極管的下部，其中所述波長轉(zhuǎn)換材料包括半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層包括量子阱層。

技術(shù)領(lǐng)域

與本文中所公開的內(nèi)容一致的裝置和方法大體上涉及一種LED裝置及其制造方法，并且更具體地，涉及一種可以以極小尺寸制造的LED裝置及其制造方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，二維LED元件使用III-V族半導(dǎo)體材料(Ga、In、Al)通過有源層的材料類型、厚度和摻雜工藝來控制光能帶隙，從而產(chǎn)生諸如紅色、綠色和藍色的單個顏色。可以通過金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)設(shè)備來沉積包括在有源層中的半導(dǎo)體層，并且可以在有源層內(nèi)包括量子阱層以便實現(xiàn)各個唯一的單色發(fā)光元件。形成在有源層內(nèi)的量子阱層被在形成在其上和其下的p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層圍繞，并且接收電子和空穴并將它們重新結(jié)合在激活層內(nèi)以發(fā)出唯一的單色光。然后，單色LED元件中的每一個構(gòu)成通過封裝或轉(zhuǎn)印工藝組合紅色、綠色和藍色的LED元件封裝，并且三色LED封裝元件可以將各種顏色表示為一種顏色。

然而，隨著LED的尺寸變小，各個單色2D?LED(包括納米線LED)具有用于實現(xiàn)各種顏色的非常有限的元件組合效率和LED元件陣列配置。特別地，雖然微型藍色LED元件具有30％的最大發(fā)光效率，但是對于具有5％的紅色LED元件和對于具有15％的綠色LED元件而言，發(fā)光效率是有限的。因此，雖然為了高分辨率需要實現(xiàn)使用微型LED元件的顯示器設(shè)備，但是由于如上所述的發(fā)光效率降低和LED元件布置的局限性，當前的顯示器設(shè)備不能滿足所需的亮度和能效。另外，存在與驅(qū)動各個LED元件相關(guān)聯(lián)的缺點。也就是說，由于驅(qū)動相應(yīng)的紅色、綠色和藍色LED元件需要不同的驅(qū)動電壓，因此顯示器設(shè)備的配置變得復(fù)雜。

同時，可以在LED元件有源層區(qū)域內(nèi)形成附加的III-V族半導(dǎo)體材料層(Multi-QW)以控制光的波長。然而，由于發(fā)光層與附加的顏色轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層之間的光學(xué)和量子干涉現(xiàn)象，因此難以獨立地控制每個層。例如，難以控制LED元件的發(fā)光特性、光的強度、諧振波長范圍以及半峰全寬(FWHM)。特別地，雖然紅色和綠色LED元件需要多個附加的絕緣層以形成諧振結(jié)構(gòu)，但是這將使工藝的適用性和工藝結(jié)構(gòu)的利用率劣化。這可能會限制每種顏色的LED元件的波長轉(zhuǎn)換效率。另外，在納米線型LED元件的情況下，考慮到納米線的尺寸，由于與線形狀相關(guān)聯(lián)的可加工性和不均勻厚度，因此難以在有源層內(nèi)形成諧振結(jié)構(gòu)。

同時，使用有機磷光體(磷光體或量子點)的顏色轉(zhuǎn)換LED元件通過將磷光體施加在單個顏色的LED元件上來實現(xiàn)紅色、綠色和白色。在這種情況下，通過諸如印刷或分配的方法將磷光體施加到LED元件的上部，但是由于磷光體層的不均勻而使得這種施加工藝導(dǎo)致特性的許多變化。特別地，目前，鑒于與有機磷光體材料的特性相關(guān)聯(lián)的限制，磷光體層具有相當大的厚度，以便僅產(chǎn)生期望的波長的光并阻斷不必要的波長的光。厚的磷光體層可以提高對具有不必要的波長的光的吸收率，但是與LED元件的發(fā)光效率相比，具有磷光體存在光的亮度、發(fā)光效率和色純度劣化的問題。另外，在施加工藝期間產(chǎn)生的不均勻磷光體層的厚度的誤差影響色域的變化。同時，由有機材料制成的磷光體層容易熱變形。在將磷光體直接施加在LED元件的表面上的結(jié)構(gòu)中，由于LED元件中所產(chǎn)生的熱量，磷光體的光學(xué)和化學(xué)特性劣化，這在LED元件的特性的可靠性方面引起了顯著問題。另外，由于磷光體材料和施加工藝的成本，使用磷光體的相關(guān)方法存在如下問題：諸如制造成本不可避免地增加、LED元件的制造工藝復(fù)雜。

因此，需要開發(fā)解決上述問題的LED元件。

提出以上信息作為背景信息僅是為了輔助理解本公開。并未確定和斷言以上任何內(nèi)容是否可以用作關(guān)于本公開的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

示例性實施例可以克服以上缺點和以上未描述的其他缺點。而且，不需要本公開來克服上述缺點，并且示例性實施例可以不克服上述問題中的任何任何問題。