[發明專利]具有諧振腔的發光二極管結構及其制造方法

有效

• 申請號: 202110380291.1
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113193091B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 莊永漳
• 申請（專利權）人: 鐳昱光電科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L33/46
• 分類號: H01L33/46;H01L33/00
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發明涉及一種LED結構，包括基板、在基板上形成的LED單元、在基板和LED單元之間形成的第一反射器層，以及在LED單元上形成的第二反射器層。所述LED單元的公共陽極層在第一反射器層上形成。所述第一反射器層、LED單元和第二反射器層被配置成共同地提供諧振腔。

相關申請的交叉引用

本申請要求2020年4月14日提交的，標題為“具有諧振腔的微型LED(Micro-LEDswith resonant cavity)”的美國臨時專利申請第63/009,995號的優先權權益，本申請還要求2021年3月23日提交的，標題為“具有諧振腔的發光二極管結構及其制造方法(Lightemitting diode structure having resonant cavity and method for manufacturingthe same)”的美國正式專利申請第17/209,658號的優先權權益，其公開內容在此通過引用以整體并入。

技術領域

本發明涉及一種發光二極管(LED)結構和一種制造該LED結構的方法，更具體地涉及一種具有諧振腔的LED結構及其制造方法。

背景技術

近年來，LED已經在照明應用中變得流行。作為光源，LED具有許多優點，包括更高的光效率、更低的能耗、更長的使用壽命、更小的尺寸以及更快的開關速度。

具有微型尺寸LED的顯示器被稱為微型LED(micro-LEDs)。微型LED顯示器具有形成單個像素元件的微型LED陣列。像素可以是顯示屏上的微小照明區域，可以由許多像素構成圖像。換句話說，像素可以是小的離散元素，它們一起構成顯示器上的圖像。像素通常以二維(2D)矩陣排列，并使用點、正方形、矩形或其他形狀表示。像素可以是顯示器或數字圖像的基本單元，并具有幾何坐標。

由于微型LED的發光材料的隨機發射光子，常規的微型LED具有大發射角的物理特性。當將微型LED用于需要準直發光的各種應用中時，例如虛擬/增強現實眼鏡或投影儀，出光量將會顯著減少，并且顯示圖像的對比度也將受到影響。

常規微型LED的另一缺點是所謂的紅移。由于LED由直接能隙半導體制成，因此就發射光的光譜而言，它集中在由能隙定義的特定波長之內和附近。通過由連續使用引起的溫度升高，帶隙能量減少，發射的波長增大。之后是峰值波長向更長的波長移動(即，朝著紅光的波長方向移動)，因此這種現象通常被稱為紅移。因此，熱穩定性是使用微型LED的彩色顯示器的重要問題之一。

常規微型LED的另一缺點是發光效率低。與大型LED相比，微型LED的外部量子效率相對較低。當將微型LED應用于電池供電的消費電子產品(例如智能眼鏡)時，發光效率不足以滿足要求。

本發明的實施例通過提供一種具有諧振腔的LED結構及其制造方法解決了上述問題，因此，可以提升出光量、減輕紅移和發光效率低等缺點。

發明內容

本說明書公開了LED結構和形成該LED結構的方法的實施例。

在一個實施例中，公開了一種LED結構。該LED結構包括：基板；LED單元，其在基板上形成；第一反射器層，其在基板和LED單元之間形成；以及第二反射器層，其在LED單元上形成。LED單元的公共陽極層在第一反射器層上形成。第一反射器層、LED單元和第二反射器層被配置成共同提供諧振腔。

在另一實施例中，公開了一種LED結構。LED結構包括：基板；第一反射器層，其在基板上形成；光學腔結構，其在第一反射器層上形成；以及第二反射器層，其在光學腔結構上形成。光學腔結構由被離子注入材料所圍繞的至少一個LED單元形成。

在進一步的實施例中，公開了一種制造LED結構的方法，包括：在第一基板上形成第一反射器層和半導體結構；執行離子注入操作以在半導體結構中形成隔離材料圍繞至少一個光學腔單元；在半導體結構上形成第二反射器層。第一反射器層、每個光學腔單元以及第二反射器層被配置成共同提供諧振腔。