发光器件及其制造方法与流程

专利2025-06-04  17


本公开涉及半导体领域,尤其涉及一种发光器件及其制造方法。


背景技术:

1、相比传统的led显示技术,led微显示技术设计简单,可以减少整体系统体积、重量,制造成本下降空间大,同时兼顾低功耗、光能利用率高、响应速度快及工作温度范围宽、抗干扰能力强等优点。

2、但是目前led微显示技术仍然存在一些技术难题:例如对于led微显示,为了提高像素,芯粒与芯粒之间的距离很小,发射光的角度很大反而容易造成各芯粒之间发光的串扰。


技术实现思路

1、鉴于此,本公开提供一种发光器件及其制造方法,能够有效地改善发光器件的串扰问题。

2、根据本公开的第一方面,提供一种发光器件,包括:衬底,所述衬底上设置有贯穿所述衬底的至少一个导光通道,每个所述导光通道包括彼此相对的第一开口和第二开口,所述第二开口的横截面积大于所述第一开口的横截面积,所述衬底包括层叠设置的第一衬底和用于控制所述导光通道的出光方向的第二衬底;以及发光结构,所述发光结构设置于所述衬底的所述第一开口所在的一侧,所述发光结构包括至少一个发光单元,每个所述导光通道至少与一个所述发光单元对应。

3、可选地,所述第一衬底的材料包括蓝宝石、碳化硅、铝氮和[111]晶向的单晶硅中的任一种。

4、可选地,所述衬底为soi复合衬底。

5、可选地,所述第二衬底为[100]晶向的单晶硅,所述导光通道包括位于所述第二衬底中的光扩散通道,所述光扩散通道包括相对设置的第一侧面和第二侧面、以及相对设置的第三侧面和第四侧面,所述第一侧面、所述第二侧面、所述第三侧面和所述第四侧面均为[111]晶向。

6、可选地,在第一方向上所述第一侧面与所述第二侧面之间的距离逐渐增大,在所述第一方向上所述第三侧面与所述第四侧面之间的距离逐渐增大,其中所述第一方向为从所述第一开口指向所述第二开口的方向。

7、可选地,所述光扩散通道在平行于所述衬底所在平面的截面为矩形。

8、可选地,所述第二衬底为[110]晶向的单晶硅,所述导光通道包括位于所述第二衬底中的光扩散通道,所述光扩散通道包括相对设置的第五侧面和第六侧面、以及相对设置的第七侧面和第八侧面,所述第五侧面、所述第六侧面、所述第七侧面和所述第八侧面均为[111]晶向。

9、可选地,所述第五侧面与所述第六侧面彼此平行,在第一方向上所述第七侧面与所述第八侧面之间的距离逐渐增大,其中所述第一方向为从所述第一开口指向所述第二开口的方向。

10、可选地,所述发光结构包括依次层叠的第一半导体层、有源层和第二半导体层,所述第一半导体层紧邻所述衬底的所述第一开口所在的一侧设置;所述发光结构的每个发光单元包括第一电极和第二电极,所述第一半导体层通过所述第一电极与驱动衬底电连接,所述第二半导体层通过所述第二电极与所述驱动衬底电连接。

11、可选地,所述第二半导体层远离所述有源层的一侧设置有第一反射层。

12、可选地,所述第二半导体层和所述第一反射层之间设置有透明导电层。

13、可选地,所述有源层包括量子阱结构,所述量子阱结构包括第一发光层和第二发光层,所述第一发光层的发光波长不同于第二发光层的发光波长。

14、可选地,所述导光通道内形成有波长转换介质层,所述波长转换介质层包括量子点或荧光粉。

15、可选地,所述发光结构包括多个发光单元,所述发光单元之间包括隔离件。

16、可选地,所述的发光器件还包括第二反射层,所述第二反射层位于所述导光通道的侧壁。

17、根据本公开的第二方面,提供一种发光器件的制造方法,包括:提供衬底,其中,所述衬底包括层叠设置的第一衬底和第二衬底;在所述衬底上形成发光结构,所述发光结构包括至少一个发光单元;刻蚀所述衬底以形成贯穿所述第一衬底和所述第二衬底的至少一个导光通道,所述第二衬底用于控制所述导光通道的出光方向,每个所述导光通道至少与一个所述发光单元对应,其中,每个所述导光通道包括彼此相对的第一开口和第二开口,所述第二开口的横截面积大于所述第一开口的横截面积。

18、可选地,所述第二衬底的材料为[100]晶向的单晶硅,所述刻蚀所述衬底以形成贯穿所述第一衬底和所述第二衬底的至少一个导光通道,包括:刻蚀第二衬底以在所述第二衬底中形成光扩散通道,所述光扩散通道包括相对设置的第一侧面和第二侧面以及相对设置的第三侧面和第四侧面,在第一方向上所述第一侧面与所述第二侧面之间的距离逐渐增大,在所述第一方向上所述第三侧面与所述第四侧面之间的距离也逐渐增大,其中所述第一方向为从所述第一开口指向所述第二开口的方向,所述第一侧面、所述第二侧面、所述第三侧面和所述第四侧面均为[111]晶向;刻蚀所述第一衬底以形成贯穿所述第一衬底的第一通道,从而所述第一通道与所述光扩散通道共同形成所述导光通道。

19、可选地,所述第二衬底的材料为[110]晶向的单晶硅,所述刻蚀所述衬底以形成贯穿所述第一衬底和所述第二衬底的至少一个导光通道,包括:刻蚀第二衬底以在所述第二衬底中形成光扩散通道,所述光扩散通道包括相对设置的第五侧面和第六侧面以及相对设置的第七侧面和第八侧面,所述第五侧面与所述第六侧面彼此平行,在第一方向上所述第七侧面与所述第八侧面之间的距离逐渐增大,其中所述第一方向为从所述第一开口指向所述第二开口的方向,所述第五侧面、所述第六侧面、所述第七侧面和所述第八侧面均为[111]晶向;刻蚀所述第一衬底以形成贯穿所述第一衬底的第一通道,从而所述第一通道与所述光扩散通道共同形成所述导光通道。

20、可选地,所述在所述衬底上形成发光结构,包括:在所述第一衬底上依次生长第一半导体层、有源层和第二半导体层;形成第一电极和第二电极,使得所述第一半导体层通过所述第一电极与驱动衬底电连接,所述第二半导体层通过所述第二电极与所述驱动衬底电连接。

21、可选地,所述的发光器件的制造方法还包括:在所述导光通道内形成波长转换介质层,其中,所述波长转换介质层包括量子点或荧光粉。

22、本公开所提供的半导体结构及其制作方法至少包括以下有益效果:

23、通过刻蚀衬底形成控制出光方向的导光通道使每个发光单元的出光均匀,方向性好,光提取率高,避免了发光单元与发光单元之间发射光的串扰。



技术特征:

1.一种发光器件,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的发光器件,其特征在于,所述第一衬底(101)的材料包括蓝宝石、碳化硅、铝氮和[111]晶向的单晶硅中的任一种。

3.根据权利要求1所述的发光器件,其特征在于,所述衬底(1)为soi复合衬底(1)。

4.根据权利要求1所述的发光器件,其特征在于,所述第二衬底(102)为[100]晶向的单晶硅,所述导光通道(105)包括位于所述第二衬底(102)中的光扩散通道,所述光扩散通道包括相对设置的第一侧面(1051)和第二侧面(1052)、以及相对设置的第三侧面(1053)和第四侧面(1054),所述第一侧面(1051)、所述第二侧面(1052)、所述第三侧面(1053)和所述第四侧面(1054)均为[111]晶向。

5.根据权利要求4所述的发光器件,其特征在于,在第一方向上所述第一侧面(1051)与所述第二侧面(1052)之间的距离逐渐增大,在所述第一方向上所述第三侧面(1053)与所述第四侧面(1054)之间的距离逐渐增大,其中所述第一方向为从所述第一开口(103)指向所述第二开口(104)的方向。

6.根据权利要求4所述的发光器件,其特征在于,所述光扩散通道在平行于所述衬底(1)所在平面的截面为矩形。

7.根据权利要求1所述的发光器件,其特征在于,所述第二衬底(102)为[110]晶向的单晶硅,所述导光通道(105)包括位于所述第二衬底(102)中的光扩散通道,所述光扩散通道包括相对设置的第五侧面(1055)和第六侧面(1056)、以及相对设置的第七侧面(1057)和第八侧面(1058),所述第五侧面(1055)、所述第六侧面(1056)、所述第七侧面(1057)和所述第八侧面(1058)均为[111]晶向。

8.根据权利要求7所述的发光器件,其特征在于,所述第五侧面(1055)与所述第六侧面(1056)彼此平行,在第一方向上所述第七侧面(1057)与所述第八侧面(1058)之间的距离逐渐增大,其中所述第一方向为从所述第一开口(103)指向所述第二开口(104)的方向。

9.根据权利要求1所述的发光器件,其特征在于,

10.根据权利要求9所述的发光器件,其特征在于,所述第二半导体层(202)远离所述有源层(203)的一侧设置有第一反射层(6)。

11.根据权利要求10所述的发光器件,其特征在于,所述第二半导体层(202)和所述第一反射层(6)之间设置有透明导电层(7)。

12.根据权利要求9所述的发光器件,其特征在于,所述有源层(203)包括量子阱结构,所述量子阱结构包括第一发光层(2031)和第二发光层(2032),所述第一发光层(2031)的发光波长不同于第二发光层(2032)的发光波长。

13.根据权利要求1所述的发光器件,其特征在于,所述导光通道(105)内形成有波长转换介质层(9),所述波长转换介质层(9)包括量子点或荧光粉。

14.根据权利要求1所述的发光器件,其特征在于,所述发光结构(2)包括多个发光单元,所述发光单元之间包括隔离件(10)。

15.根据权利要求1所述的发光器件,其特征在于,还包括第二反射层(8),所述第二反射层(8)位于所述导光通道(105)的侧壁。

16.一种发光器件的制造方法,其特征在于,包括:

17.根据权利要求16所述的发光器件的制造方法,其特征在于,所述第二衬底(102)的材料为[100]晶向的单晶硅,所述刻蚀所述衬底(1)以形成贯穿所述第一衬底(101)和所述第二衬底(102)的至少一个导光通道(105),包括:

18.根据权利要求16所述的发光器件的制造方法,其特征在于,所述第二衬底(102)的材料为[110]晶向的单晶硅,所述刻蚀所述衬底(1)以形成贯穿所述第一衬底(101)和所述第二衬底(102)的至少一个导光通道(105),包括:

19.根据权利要求16所述的发光器件的制造方法,其特征在于,所述在所述衬底(1)上形成发光结构(2),包括:

20.根据权利要求16所述的发光器件的制造方法,其特征在于,还包括:在所述导光通道(105)内形成波长转换介质层(9),其中,所述波长转换介质层(9)包括量子点或荧光粉。


技术总结
本公开提供一种发光器件及其制造方法。该发光器件包括:衬底,衬底上设置有贯穿所述衬底的至少一个导光通道,每个导光通道包括彼此相对的第一开口和第二开口,第二开口的横截面积大于第一开口的横截面积,衬底包括层叠设置的第一衬底和用于控制导光通道的出光方向的第二衬底;以及发光结构,发光结构设置于衬底的第一开口所在的一侧,发光结构包括至少一个发光单元,每个导光通道至少与一个发光单元对应。本公开通过刻蚀衬底形成控制出光方向的导光通道,每个发光单元的出光均匀,方向性好,光提取率高,避免了发光单元与发光单元之间发射光的串扰。

技术研发人员:张丽旸,程凯
受保护的技术使用者:苏州晶湛半导体有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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