一种MicroLED器件及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，尤其是涉及一种micro led器件及其制备方法。

背景技术：

1、micro led(微型发光二极管)作为新一代的显示技术，比现有的oled(有机发光二极管)的亮度更高、发光效率更好、功率更低，具有较高的研发价值及使用价值。在microled生产过程中，需要进行硅基氮化镓器件的制备，目前该micro led器件采用氮化镓材料逐层生长后进行光刻和刻蚀，以及绝缘层的制作，最终得到顶端可发光的器件。

2、然而，现有的micro led器件侧壁绝缘层材料为透明材质的二氧化硅，存在透光问题，且顶端的光线容易发散，发光点间存在光串扰，严重影响器件发光效率的提升。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种micro led器件及其制备方法，以解决上述技术问题，实现对器件发光路径的控制，避免光线发散，减少光串扰，有效提升器件发光效率。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种micro led器件，包括依次连接的衬底、缓冲层和n-gan层，在n-gan层上设置有发光单元、绝缘层和出光结构；所述绝缘层包裹于所述发光单元侧壁上；所述出光结构覆盖所述n-gan层并将所述发光单元和绝缘层包裹，并在所述发光单元的顶部发光位置设置有出光口。

3、上述方案中，通过在micro led器件上制作可以控制器件发光路径的出光结构，以避免光线发散，使得光线可以最大概率以直线射出，减少光串扰；同时，出光结构将绝缘层包裹，可以有效减少绝缘层的透光率，进而有效提升器件发光效率。

4、进一步地，所述发光单元由n-gan块、多层量子阱块和p-gan块依次连接而成。

5、进一步地，所述出光口小于所述发光单元顶部发光位置，该结构一方面可以保证出光结构可以严密地将绝缘层进行包裹，减少绝缘层的透光率，另一方面可以将光线有效限制在出光口中，避免光线向四周发散，提高器件的发光效率。

6、进一步地，所述出光结构为金属结构，高反射率的金属结构可以保证出光结构对光线的包裹和出光路径的反射控制。

7、进一步地，所述出光结构包括挡光壁和挡光盖，所述出光口设置在所述挡光盖上；所述挡光壁覆盖所述n-gan层并将所述绝缘层侧壁包裹；所述挡光盖设置于所述挡光壁顶部，将所述绝缘层顶部包裹；所述出光口与所述发光单元的顶部发光位置对应。

8、上述方案提供的一种micro led器件具备出光结构，可以实现对器件发光路径的控制，避免光线发散，减少光串扰，有效提升器件发光效率，其是对于器件的结构/工艺直接进行了优化，在实际应用过程中无需增加其它模块进行集成。

9、本发明还提供一种micro led器件的制备方法，其包括以下步骤：

10、在衬底上依次生长缓冲层、n-gan层、多层量子阱和p-gan层，获取第一衬底；

11、基于第一衬底，在n-gan层、多层量子阱和p-gan层上刻蚀出若干个间隔的发光单元并在n-gan层上沉积包裹在发光单元侧壁上的绝缘层，获取第二衬底；

12、在第二衬底上制备出光结构，以覆盖n-gan层并将发光单元和绝缘层包裹，并在发光单元的顶部发光位置设置出光口，完成micro led器件的制备。

13、上述方案制备的micro led器件通过制作可以控制器件发光路径的出光结构，避免了器件光线发散，使得光线可以最大概率以直线射出，减少光串扰；同时，其出光结构将绝缘层包裹，有效减少了绝缘层的透光率，有效提升器件发光效率。

14、进一步地，所述基于第一衬底，在n-gan层、多层量子阱和p-gan层上刻蚀出若干个间隔的发光单元，具体为：

15、基于第一衬底，在n-gan层、多层量子阱和p-gan层上图形化若干个间隔的发光单元，获取图形化结果；

16、基于图形化结果对n-gan层、多层量子阱和p-gan层进行刻蚀，以得到若干个间隔的由n-gan块、多层量子阱块和p-gan块依次连接的发光单元。

17、进一步地，在所述在发光单元的顶部发光位置设置出光口中，所述出光口小于所述发光单元顶部发光位置。

18、上述方案中，出光口小于发光单元顶部发光位置这个结构的设计，一方面可以保证出光结构可以严密地将绝缘层进行包裹，减少绝缘层的透光率，另一方面可以将光线有效限制在出光口中，避免光线向四周发散，提高器件的发光效率。

19、进一步地，所述出光结构为金属结构，高反射率的金属结构可以保证出光结构对光线的包裹和出光路径的反射控制。

20、进一步地，所述在第二衬底上制备出光结构，以覆盖n-gan层并将发光单元和绝缘层包裹，并在发光单元的顶部发光位置设置出光口，完成micro led器件的制备，具体为：

21、在第二衬底上制备用以覆盖所述n-gan层并将所述绝缘层侧壁包裹的挡光壁；

22、在挡光壁顶部制备用以将所述绝缘层顶部包裹的挡光盖，并在挡光盖上开设与所述发光单元的顶部发光位置对应的出光口，完成micro led器件的制备。

23、上述方案提供的一种micro led器件的制备方法，其制备的出光结构，可以实现对器件发光路径的控制，避免光线发散，减少光串扰，有效提升器件发光效率，其是对于器件的结构/工艺直接进行了优化，在实际应用过程中无需增加其它模块进行集成。

技术特征：

1.一种micro led器件，包括依次连接的衬底、缓冲层和n-gan层，其特征在于，在n-gan层上设置有发光单元、绝缘层和出光结构；所述绝缘层包裹于所述发光单元侧壁上；所述出光结构覆盖所述n-gan层并将所述发光单元和绝缘层包裹，并在所述发光单元的顶部发光位置设置有出光口。

2.根据权利要求1所述的一种micro led器件，其特征在于，所述发光单元由n-gan块、多层量子阱块和p-gan块依次连接而成。

3.根据权利要求1所述的一种micro led器件，其特征在于，所述出光口小于所述发光单元顶部发光位置。

4.根据权利要求1所述的一种micro led器件，其特征在于，所述出光结构为金属结构。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种micro led器件，其特征在于，所述出光结构包括挡光壁和挡光盖，所述出光口设置在所述挡光盖上；所述挡光壁覆盖所述n-gan层并将所述绝缘层侧壁包裹；所述挡光盖设置于所述挡光壁顶部，将所述绝缘层顶部包裹；所述出光口与所述发光单元的顶部发光位置对应。

6.一种micro led器件的制备方法，其包括步骤：在衬底上依次生长缓冲层、n-gan层、多层量子阱和p-gan层，获取第一衬底；其特征在于，还包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种micro led器件的制备方法，其特征在于，所述基于第一衬底，在n-gan层、多层量子阱和p-gan层上刻蚀出若干个间隔的发光单元，具体为：

8.根据权利要求6所述的一种micro led器件的制备方法，其特征在于，在所述在发光单元的顶部发光位置设置出光口中，所述出光口小于所述发光单元顶部发光位置。

9.根据权利要求6所述的一种micro led器件的制备方法，其特征在于，所述出光结构为金属结构。

10.根据权利要求6～9任一项所述的一种micro led器件的制备方法，其特征在于，所述在第二衬底上制备出光结构，以覆盖n-gan层并将发光单元和绝缘层包裹，并在发光单元的顶部发光位置设置出光口，完成micro led器件的制备，具体为：

技术总结
本发明提供了一种Micro LED器件及其制备方法，该器件包括依次连接的衬底、缓冲层和n‑GaN层，在n‑GaN层上设置有发光单元、绝缘层和出光结构；所述绝缘层包裹于所述发光单元侧壁上；所述出光结构覆盖所述n‑GaN层并将所述发光单元和绝缘层包裹，并在所述发光单元的顶部发光位置设置有出光口。本发明提供了一种Micro LED器件，通过在Micro LED器件上制作可以控制器件发光路径的出光结构，以避免光线发散，使得光线可以最大概率以直线射出，减少光串扰；同时，出光结构将绝缘层包裹，可以有效减少绝缘层的透光率，进而有效提升器件发光效率。

技术研发人员：王思维,方士伟,葛明月
受保护的技术使用者：星钥（珠海）半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22