发光二极管器件的制作方法

1.本公开的实施例总体上涉及发光二极管(led)器件阵列及其制造方法。更特别地，实施例针对包括光致发光量子阱和电致发光量子阱以及双层接触的发光二极管器件。


背景技术：

2.发光二极管(led)是一种半导体光源，当电流流过它时，其发射可见光。led组合了p型半导体与n型半导体。led通常使用iii族化合物半导体。iii族化合物半导体在比使用其他半导体的器件更高的温度下提供稳定的操作。iii族化合物通常形成在由蓝宝石或碳化硅(sic)形成的衬底上。
3.通常，彩色led显示器通过从单独的蓝色、绿色和红色发光晶片中拾取led，并且然后在显示器上以交替的紧密接近方式对齐它们来制造。这种方法难以应用于需要微米级led像素的高分辨率显示器。随着管芯尺寸减小以满足分辨率要求，越来越多数量的管芯必须在每次拾取和放置操作被传送以填充(populate)给定尺寸的显示器。如果可以在同一半导体晶片内的受控位置处制作三原色的led，则制造led显示器将大大简化。
4.因此，存在对其中不同颜色的led处于同一晶片中的led器件的需要。


技术实现要素：

5.本公开的实施例针对led器件和制造led器件的方法。在一个或多个实施例中，一种发光二极管(led)器件包括：第一子像素，其包括在第一台面上的第一阳极接触，该第一台面具有在衬底上的第一台面n型层上的第一台面电致发光量子阱上的第一台面隧道结；第二子像素，其包括在第二台面上的第二阳极接触，该第二台面具有在衬底上的第二台面n型层上的第二台面电致发光量子阱上的第二台面隧道结上的第二台面第一光致发光量子阱和第二台面第二光致发光量子阱；第三子像素，其包括在第三台面上的第三阳极接触，该第三台面具有在衬底上的第三台面n型层上的第三台面电致发光量子阱上的第三台面隧道结上的第三台面光致发光量子阱；分隔第一子像素和第二子像素的第一沟槽；分隔第二子像素和第三子像素的第二沟槽；以及形成在第一子像素、第二子像素和第三子像素的至少一部分之上的电介质层。
6.本公开的其他实施例涉及一种发光二极管(led)系统，包括：发光二极管(led)阵列，其包括与第二子像素相邻的第一子像素，第二子像素与第三子像素相邻；第一子像素、第二子像素和第三子像素被一个或多个沟槽分隔，电介质层形成在第一子像素、第二子像素和第三子像素的至少一部分之上；第一子像素包括第一台面，该第一台面具有在第一台面n型层上的第一台面电致发光量子阱上的第一台面隧道结，第二子像素包括第二台面，该第二台面具有在第二台面n型层上的第二台面电致发光量子阱上的第二台面隧道结上的第二台面第一光致发光量子阱和第二台面第二光致发光量子阱，第三子像素包括第三台面，该第三台面具有在第三台面n型层上的第三台面电致发光量子阱上的第三台面隧道结上的第三台面光致发光量子阱；led器件附接区，其具有耦合到第一子像素上的第一阳极接触的
第一电极、耦合到第二子像素上的第二阳极接触的第二电极、以及耦合到第三子像素上的第三阳极接触的第三电极；以及驱动器电路，其被配置为向第一电极、第二电极和第三电极中的一个或多个提供独立电压。
7.一个或多个实施例针对一种制造led器件的方法。在一个或多个实施例中，该方法包括：在衬底上形成成核层；在成核层上形成缺陷减少层；在缺陷减少层上形成n型层；在n型层上形成至少一个电致发光量子阱；在至少一个电致发光量子阱上形成隧道结；在隧道结上形成n型层；在n型层上形成至少一个第一光致发光量子阱；在至少一个第一光致发光量子阱上形成至少一个第二光致发光量子阱；形成第一台面、第二台面和第三台面，第一台面和第二台面由第一沟槽分隔，第二台面和第三台面由第二沟槽分隔；从第一台面移除至少一个第一光致发光量子阱和至少一个第二光致发光量子阱；从第三台面移除至少一个第二光致发光量子阱；在第一台面、第二台面和第三台面上共形地沉积电介质层；在第一台面、第二台面和第三台面中形成接触孔；以及在第一台面上形成第一接触，在第二台面上形成第二接触，并且在第三台面上形成第三接触。
8.本公开的实施例针对led器件和制造led器件的方法。在一个或多个实施例中，发光二极管(led)器件包括：第一子像素，其包括在第一台面上的第一阴极接触，该第一台面具有在第一台面n型层上的第一台面隧道结上的第一台面电致发光量子阱；第二子像素，其包括在第二台面上的第二阴极接触，该第二台面具有在第二台面n型层上的第二台面隧道结上的第二台面电致发光量子阱上的第二台面第一光致发光量子阱和第二台面第二光致发光量子阱；第三子像素，其包括在第三台面上的第三阴极接触，该第三台面具有在第三台面n型层上的第三台面隧道结上的第三台面电致发光量子阱上的第三台面光致发光量子阱；分隔第一子像素和第二子像素的第一沟槽；分隔第二子像素和第三子像素的第二沟槽；以及形成在第一子像素、第二子像素和第三子像素的至少一部分之上的电介质层。
9.本公开的其他实施例针对一种发光二极管(led)系统，包括：发光二极管(led)阵列，包括与第二子像素相邻的第一子像素，第二子像素与第三子像素相邻；第一子像素、第二子像素和第三子像素被一个或多个沟槽分隔，电介质层形成在第一子像素、第二子像素和第三子像素的至少一部分之上；第一子像素包括第一台面，该第一台面具有在第一台面n型层上的第一台面隧道结上的第一台面电致发光量子阱，第二子像素包括第二台面，该第二台面具有在第二台面n型层上的第二台面隧道结上的第二台面电致发光量子阱上的第二台面第一光致发光量子阱和第二台面第二光致发光量子阱，第三子像素包括第三台面，该第三台面具有在第三台面n型层上的第三台面隧道结上的第三台面电致发光量子阱上的第三台面光致发光量子阱；led器件附接区，其具有耦合到第一子像素上的第一阴极接触的第一电极、耦合到第二子像素上的第二阴极接触的第二电极、以及耦合到第三子像素上的第三阴极接触的第三电极；以及驱动器电路，其被配置为向第一电极、第二电极和第三电极中的一个或多个提供独立电压。
10.一个或多个实施例针对一种制造led器件的方法。在一个或多个实施例中，该方法包括制造led器件，包括：在衬底上形成成核层；在成核层上形成缺陷减少层；在缺陷减少层上形成n型层；在n型层上形成至少一个第一光致发光量子阱；在至少一个第一光致发光量子阱上形成至少一个第二光致发光量子阱；在第二光致发光量子阱上形成至少一个电致发光量子阱；在至少一个电致发光量子阱上形成隧道结；在隧道结上形成n型层；形成第一台
面、第二台面和第三台面，第一台面和第二台面由第一沟槽分隔，第二台面和第三台面由第二沟槽分隔；从第一台面移除至少一个第一光致发光量子阱和至少一个第二光致发光量子阱；从第三台面移除至少一个第二光致发光量子阱；在第一台面、第二台面和第三台面上共形地沉积电介质层；在第一台面、第二台面和第三台面中形成接触孔；在第一台面上形成第一接触，在第二台面上形成第二接触，并且在第三台面上形成第三接触；以及移除衬底。
附图说明
11.为便于可以详细理解本公开的上面列举的特征，可以参考实施例对上文简要概述的本公开进行更具体的描述，这些实施例中的一些在所附附图中说明。然而，要注意的是，所附附图仅示出了本公开的典型实施例，并因此不应被认为限制其范围，因为本公开可以容许其他等效的实施例。如本文所描述的实施例是通过示例而非限制的方式在附图的各图中示出的，在附图中，类似的附图标记指示相似的元件。
12.图1示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
13.图2示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
14.图3示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
15.图4示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
16.图5示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
17.图6示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
18.图7示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
19.图8示出了根据一个或多个实施例的系统的截面图；
20.图9示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；以及
21.图10示出了根据一个或多个实施例的系统的截面图；
22.图11示出了根据一个或多个实施例的系统的截面图；
23.图12示出了根据一个或多个实施例的系统的截面图；
24.图13示出了根据一个或多个实施例的方法的工艺流程图；
25.图14示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
26.图15a示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
27.图15b示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
28.图16示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
29.图17示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
30.图18示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
31.图19示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
32.图20示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
33.图21示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
34.图22示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
35.图23示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
36.图24示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
37.图25示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；
38.图26示出了根据一个或多个实施例的包括多个量子阱的led器件的截面图；以及
39.图27示出了根据一个或多个实施例的方法的工艺流程图。
40.为便于理解，在可能的场合，相同的附图标记已用于表示附图中公用的相同元件。附图不是按比例绘制的。例如，台面的高度和宽度没有按比例绘制。
具体实施方式
41.在描述本公开的几个示例性实施例之前，应理解本公开不限于以下描述中阐述的构造或工艺步骤的细节。本公开能够有其他实施例，并且能够以各种方式实践或执行。
42.根据一个或多个实施例，如本文中使用的术语“衬底”是指一种中间的或最终的、具有表面或表面的一部分的、工艺在其上进行的结构。另外，在一些实施例中，提及衬底也是指衬底的仅一部分，除非上下文清楚地以其他方式指示。此外，根据一些实施例，提及在衬底上沉积包括在裸衬底上沉积，或者在其上沉积或形成有一个或多个层、膜、特征或材料的衬底上沉积。
43.在一个或多个实施例中，“衬底”意味着在制作工艺期间在其之上进行膜加工的任何衬底或衬底上形成的材料表面。在示例性实施例中，取决于应用，在其上进行加工的衬底表面包括诸如以下的材料：硅、氧化硅、绝缘体上硅(soi)、应变硅、非晶硅、掺杂硅、掺杂碳的氧化硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石、和任何其他合适的材料(诸如金属、金属氮化物、iii族-氮化物(例如gan、aln、inn、和其他合金)、金属合金、和其他导电材料)。衬底包括而不限于发光二极管(led)器件。在一些实施例中，衬底暴露于预处理工艺以抛光、蚀刻、还原、氧化、羟基化、退火、uv固化、电子束固化、和/或烘焙衬底表面。除了直接在衬底本身的表面上的膜加工之外，在一些实施例中，所公开的膜加工步骤中的任何一个也在衬底上形成的底层上进行，并且术语“衬底表面”旨在包括如上下文指示的这种底层。因此，例如，在膜/层或部分膜/层已经沉积到衬底表面上的场合，新沉积的膜/层的暴露表面成为衬底表面。
44.在本公开中，术语“晶片”和“衬底”将可互换使用。因此，如本文中所使用的，晶片用作形成本文所述led器件的衬底。
45.本文所述的实施例描述了led器件和用于形成led器件的方法。特别地，本公开描述了led器件和制造led器件的方法，该led器件有利地具有在同一外延晶片中生长的两组或更多组量子阱(qw)。在一个或多个实施例中，只有具有最短发射波长的第一组qw被放置在p-n结的p型层和n型层之间。具有更长波长的其他组的qw被放置在led结构的一部分中的p-n结外部，在该部分中不发生少数载流子的电注入。由第一组qw发射的电致发光被(一个或多个)其他组吸收并作为更长波长的光重新发射。在晶片上制造的单个管芯的颜色可以通过在该管芯的位置蚀刻掉不想要的较长波长qw组或者保持它们完整来控制，这将在下面讨论。在一个或多个实施例中，增加下转换效率的波长选择镜可以选择性地应用于期望更长波长发射的管芯。在一个或多个实施例中，隧道结接触的使用有助于将波长选择镜集成到管芯的外表面，并避免了蚀刻的p-gan层上的导电类型转换问题。隧道结接触的使用进一步放松了对(一个或多个)pl发射(pl-emitting)的qw组的导电类型的要求，并允许它们在外延过程(epitaxyrun)结束时生长，从而通过生长led结构的其他层来最小化施加在所述qw上的热负荷。
46.在一个或多个实施例中，与使用三种不同颜色的晶片的传统方法制造显示器相比，将不同颜色的led单片集成在同一晶片中提供了优势。在一个或多个实施例中，与现有
方法相比，有利地减少了为生产uled显示器的源管芯而必须制造的单独外延配方的数量，从而降低了外延制造阶段中的成本和复杂性。现有方法需要产生单独的蓝色、绿色和红色配方。
47.在一个或多个实施例中，填充显示器所需的拾取和放置操作的数量减少了，因为像素阵列可以一起传送，而不是一次只传送一个颜色类型的像素。更少的拾取和放置操作将有利地导致在显示器组装阶段的成本和产量的改善。
48.一些实施例完全消除了对拾取和放置的需要，并且代替地允许像素在显示器上的整个晶片级传送，因为一个晶片可以包含所有3种所需的颜色。整个加工过的晶片或它的一大块可以直接结合到显示器中。
49.在一个或多个实施例中，因为颜色转换层已在外延生长期间内置于晶片中，所以不需要添加颜色转换材料的单独外延后加工步骤。因此，避免了与(例如)将颜色转换量子点精确涂覆到微米大小的空间中相关联的基本技术困难。另外，在一个或多个实施例中，绿色发射led或红色发射led的效率可能比相同颜色的传统led的效率更高，特别是针对高驱动电流密度。
50.在一个或多个实施例中，仅需要生长一个隧道结和一个p-gan层来产生三种颜色。因此，与利用隧道结在同一晶片上产生不同颜色的led的其他外延生长方法相比，该外延生长不太复杂。
51.通过附图的方式描述了本公开的实施例，其说明了根据本公开的一个或多个实施例的器件(例如，晶体管)和形成器件的工艺。所示出的工艺仅仅是所公开的工艺的说明性的可能用途，并且本领域技术人员将认识到所公开的工艺不限于所示出的应用。
52.参考附图描述了本公开的一个或多个实施例。图1至图8示出了根据一个或多个实施例的器件100的截面图。本公开的一个方面涉及一种制造led阵列的方法。参考图1，制造led器件100，其在同一晶片中包含两组或更多组不同发射波长的量子阱。在一个或多个实施例中，第一组量子阱(具有最短发射波长)位于p型层和与p型层形成p-n结的第一n型层之间。在一个或多个实施例中，隧道结将p-n结的p型层与外延堆叠中相对于第一n型层的不同位置处的第二n型层连接。在一个或多个实施例中，具有较长发射波长的第二和第三组量子阱位于放置在它们和p-n结之间的第二n型层内。在一个或多个实施例中，隧道结将p-n结的p型层与第二n型层连接。
53.在一个或多个实施例中，外延的第一部分涉及成核层122、缺陷减少层120和n型层118的生长，并且可以与使用蓝宝石或其他可适用生长衬底102的传统led生长过程(growthrun)中的相同。在一个或多个实施例中，n型层118可以包括n型电流扩散层。
54.衬底102可以为本领域技术人员已知的任何衬底，其被配置成在led器件的形成中使用。在一个或多个实施例中，衬底102包括蓝宝石、碳化硅、二氧化硅(si)、石英、氧化镁(mgo)、氧化锌(zno)、尖晶石等中的一种或多种。在一个或多个实施例中，衬底102是透明衬底。在具体实施例中，衬底102包括蓝宝石。在一个或多个实施例中，在形成led之前，衬底102没有被图案化。因此，在一些实施例中，衬底102没有被图案化，并且可以被认为是平坦的或基本平坦的。在其他实施例中，衬底102是图案化衬底。
55.在一个或多个实施例中，n型层118可以包括任何iii-v族半导体，其包括镓(ga)、铝(al)、铟(in)和氮(n)的二元、三元和四元合金，也称为iii族氮化物材料。因此，在一些实
施例中，n型层118包括氮化镓(gan)、氮化铝(aln)、氮化铟(inn)、氮化镓铝(gaaln)、氮化镓铟(gainn)、氮化铝镓(algan)、氮化铝铟(alinn)、氮化铟镓(ingan)、氮化铟铝(inaln)等中的一种或多种。在具体实施例中，n型层118包括氮化镓(gan)。在一个或多个实施例中，n型层118掺杂有n型掺杂剂，诸如硅(si)或锗(ge)。n型层118可以具有足够显著的掺杂浓度，以承载横向通过该层的电流。
56.在一个或多个实施例中，通过溅射沉积、原子层沉积(ald)、金属有机化学气相沉积(mocvd)、物理气相沉积(pvd)、等离子体增强原子层沉积(peald)、和等离子体增强化学气相沉积(pecvd)中的一种或多种来沉积形成第一led、第二led和第三led的iii族氮化物材料层。
57.如本文中所使用的“溅射沉积”是指通过溅射进行薄膜沉积的物理气相沉积(pvd)方法。在溅射沉积中，例如iii族氮化物的材料从作为源的靶喷射到衬底上。该技术基于对源材料(靶)的离子轰击。由于纯物理过程，即靶材料的溅射，离子轰击产生蒸汽。
58.如根据本文的一些实施例所使用的，“原子层沉积”(ald)或“循环沉积”是指用于在衬底表面上沉积薄膜的气相技术。ald工艺涉及将衬底表面或衬底的一部分暴露于交替的前驱体，即两种或更多种反应性化合物，以在衬底表面上沉积材料层。当衬底暴露于交替的前驱体时，前驱体被顺序或同时引入。将前驱体引入加工腔的反应区，并将衬底或衬底的一部分单独暴露于前驱体。
59.如本文根据一些实施例所使用的，“化学气相沉积”是指通过化学物质在衬底表面上的分解从气相沉积材料膜的过程。在cvd中，衬底表面同时或基本上同时暴露于前驱体和/或共试剂。led制造中通常使用的cvd工艺的一个特定子集使用金属有机前驱体化学物质，并且被称为mocvd或金属有机气相外延(movpe)。如本文中所使用的，“基本上同时”是指前驱体的大部分暴露共流或存在重叠。
60.如本文根据一些实施例所使用的，“等离子体增强原子层沉积(peald)”是指在衬底上沉积薄膜的技术。在相对于热ald工艺的peald工艺的一些示例中，材料可以由相同的化学前驱体形成，但是以更高的沉积速率和更低的温度。一般来说，在peald工艺中，将反应物气体和反应物等离子体顺序引入到腔中具有衬底的处理腔中。第一反应物气体在处理腔中被脉冲，并被吸附到衬底表面上。此后，反应物等离子体被脉冲到处理腔中，并与第一反应物气体反应以形成沉积材料，例如衬底上的薄膜。类似于热ald工艺，可以在每种反应物的输送之间进行清洗(purge)步骤。
61.如本文根据一个或多个实施例所使用的，“等离子体增强化学气相沉积(pecvd)”是指在衬底上沉积薄膜的技术。在pecvd工艺中，将气相或液相的源材料(诸如气相iii族氮化物材料或液相iii族氮化物材料的蒸汽)引入到pecvd腔中，所述气相或液相iii族氮化物材料已经被夹带在载气中。等离子体引发的气体也被引入腔内。腔中等离子体的产生产生了受激的自由基。受激的自由基化学键合到位于腔内的衬底表面，在其上形成期望的膜。
62.在一个或多个实施例中，通过将衬底102置于金属有机气相外延(movpe)反应器中使得led器件层外延生长，来制造led器件100。
63.在一个或多个实施例中，成核层122在缺陷减少层120之前形成于衬底102上。在一个或多个实施例中，成核层包括iii族氮化物材料。在具体实施例中，成核层122包括氮化镓(gan)或氮化铝(aln)。
64.在一个或多个实施例中，多个电致发光发射量子阱114生长在电流扩散层108上，其中(多个)稀释铟浓度层116可选地生长在电致发光发射量子阱114之前。在一个或多个实施例中，电致发光发射量子阱114可以用n型掺杂来掺杂。
65.可以使用本领域技术人员已知的任何沉积技术形成电致发光发射量子阱114。电致发光发射量子阱114可以包括一系列发射相同波长光的多个量子阱。在一个或多个实施例中，电致发光发射量子阱114发射波长在从约410nm至约495nm范围内的光。电致发光发射量子阱114可以包括不同的氮化铟镓(ingan)层和氮化镓(gan)层。发射颜色可以由ingan层中铟(in)和镓(ga)的相对摩尔分数和/或由多个量子阱的厚度来控制。
66.在一个或多个实施例中，电致发光发射量子阱114内的单个量子阱可以具有在从约0.5nm至约10nm范围内的ingan厚度和在从约2nm至约100nm范围内的gan势垒厚度。电致发光发射量子阱114中的量子阱的总数可以在从1至50的范围内。
67.在一个或多个实施例中，在生长电致发光发射量子阱114后，使用本领域技术人员已知的沉积技术生长电子阻挡层和p型层112。在一个或多个实施例中，p型层112包括氮化镓(gan)。
68.在完成led的p型层112后，然后改变生长条件以生长隧道结110。在一个或多个实施例中，隧道结110可以类似于但不限于本领域技术人员已知的隧道结。在隧道结110生长之后，在隧道结110上生长n型层104。n型层104可以是薄的，或者它可以厚得多，其厚度在几十或几百纳米。
69.在一个或多个实施例中，n型层104的掺杂浓度可以足够高，以促进与常见金属(诸如al)形成欧姆接触，但n型层104的掺杂浓度无需与隧道结110的掺杂浓度一样高。在一个或多个实施例中，n型层104可以具有分级掺杂浓度，或者它可以被分成具有不同掺杂浓度的几个部分。
70.在形成n型层104后，生长一组光致发光量子阱108。在一个或多个实施例中，光致发光量子阱108发射波长在从约460nm至约570nm范围内的光。在一个或多个实施例中，光致发光量子阱108的设计可以不同于传统绿色led的有源区，因为除了其他可能的差异之外，n型掺杂浓度和阱的数量可以不同。在一个或多个实施例中，光致发光量子阱108中的掺杂浓度被设置得足够高，以避免当该层是led电路的一部分时的显著的电压降。随后，在光致发光量子阱108上生长第二n型层104。第二n型层104b具有与第一n型层104a相同的掺杂要求，但是第一n型层104a和第二n型层104b可以具有不同的厚度。
71.在一个或多个实施例中，第二组光致发光量子阱106生长在第二n型层104b的顶表面上。在一个或多个实施例中，光致发光量子阱106发射波长在从约600nm至约750nm范围内的光。在一个或多个实施例中，光致发光量子阱106的设计可以不同于传统(红色)led的有源区，因为除了其他可能的差异之外，n型掺杂浓度和阱的数量可以不同。最后，第三n型层104c可以生长在光致发光量子阱106之上。第三n型层104c具有与第一n型层104a和第二n型层104b相同的掺杂要求，但是第一n型层104a、第二n型层104b和第三n型层104c可以具有不同的厚度。
72.应注意，在一个或多个实施例中，外延堆叠101内的光致发光量子阱108和光致发光量子阱106的位置可以互换。在一个或多个实施例中，将光致发光量子阱108定位成更靠近p-n结(图1中所示的布置)具有以下优点：由光致发光量子阱108在衬底方向上发射的光
不能被光致发光量子阱106吸收，从而增加了绿色led的效率。然而，其具有以下缺点：蓝色电致发光在其到达光致发光量子阱106之前被吸收在光致发光量子阱108中，这可能降低红色led的效率。光致发光量子阱106中绿光的吸收系数不一定是高的。取决于光致发光量子阱106和光致发光量子阱108的内部量子效率(iqe)值和吸收系数，与图1中描绘的布置相比，qw的位置互换的布置对于一些应用可能是有利的。
73.参考图2，通过将第一子像素105a、第二子像素105b和第三子像素105c蚀刻到晶片101中，形成多个子像素。在一个或多个实施例中，第一子像素105a和第二子像素105b被沟槽107a分开。在一些实施例中，沟槽107a可以使用传统的定向蚀刻工艺(诸如干法蚀刻)形成。沟槽107a可以是任何合适的深度，并且可以从第三n型层104c的顶表面穿过成核层122延伸到衬底102。沟槽107a可以包括至少一个侧壁109a和底表面111a。在一个或多个实施例中，第二子像素105b和第三子像素105c被沟槽107b分开。在一些实施例中，沟槽107b可以使用传统的定向蚀刻工艺(诸如干法蚀刻)形成。沟槽107b可以是任何合适的深度，并且可以从第三n型层104c的顶表面穿过成核层122延伸到衬底102。沟槽107b可以包括至少一个侧壁109b和底表面111b。
74.在一个或多个实施例中，第一子像素105a的高度(厚度)可以小于第二子像素105b的高度(厚度)且可以小于第三子像素105c的高度(厚度)。在一个或多个实施例中，第三子像素105c的高度(厚度)可以小于第二子像素105b的高度(厚度)。
75.在一个或多个实施例中，已蚀刻表面(沟槽107a、107b)可以具有高达45度的倾斜角。在一些实施例中，已蚀刻表面(沟槽107a、107b)可以是完全垂直的。
76.在一个或多个实施例中，与传统led制造方法相比，多个子像素105a、105b、105c的形成涉及附加的蚀刻步骤。在一个或多个实施例中，附加的蚀刻步骤移除衬底102上第一组位置105a处的第一组光致发光量子阱108和第二组光致发光量子阱106，移除衬底102上第二组位置105c处的第二组光致发光量子阱106，并留下衬底102上未蚀刻的第三组位置105b。需要从第一组位置105a蚀刻的材料厚度比需要从第二组位置105c移除的材料厚度更厚。可以通过将附加的蚀刻工艺分成两个单独的蚀刻步骤，或者通过将牺牲层涂覆到第二组位置105c上以减少在单个蚀刻步骤中在那些位置蚀刻的材料的深度，来适应厚度差异。使用有利于高垂直/横向蚀刻速率的工艺条件的干法蚀刻可以用于附加的蚀刻步骤。该附加的蚀刻步骤可以是该工艺中的第一步骤之一，或者它可以在该工艺中稍后进行(例如，在台面蚀刻以暴露p-n结下的n型层之后)。
77.在一个或多个实施例中，第一子像素105a为包括电致发光发射量子阱114的台面。更具体地，第一子像素105a包括第一台面，该第一台面包括在电子阻挡层和p型层112上的隧道结110上的第一n型层104a。p型层112在电致发光发射量子阱114上。电致发光发射量子阱可以在n型层118上的可选稀释铟浓度层116上、在缺陷减少层120上、在成核层122上、在衬底102上。
78.在一个或多个实施例中，第二子像素105b为台面，其包括电致发光量子阱114上的第一组光致发光量子阱108和第二组光致发光量子阱106。更具体地，第二子像素105b包括第二台面，该第二台面包括在第二组光致发光量子阱106上的第三n型层104c、在第一组光致发光量子阱108上的第二n型层104b、在电子阻挡层和p型层112上的隧道结110上的第一n型层104a。p型层112在电致发光发射量子阱114上。电致发光发射量子阱114可以在n型层
118上的可选稀释铟浓度层116上、在缺陷减少层120上、在成核层122上、在衬底102上。
79.在一个或多个实施例中，第三子像素105c为台面，其包括电致发光量子阱114上的第一组光致发光量子阱108。更具体地，第三子像素105c包括第三台面，该第三台面包括在第一组光致发光量子阱108上的第二n型层104b、在电子阻挡层和p型层112上的隧道结110上的第一n型层104a。p型层112在电致发光发射量子阱114上。电致发光发射量子阱114可以在n型层118上的可选稀释铟浓度层116上、在缺陷减少层120上、在成核层122上、在衬底102上。
80.在一个或多个实施例中，可以在蚀刻多个子像素后执行p型层活化退火步骤，因为氢难以穿过n型层104a、104b、105c，且台面蚀刻后的退火允许氢从蚀刻的侧壁横向逸出。
81.图3示出了在多个子像素105a、105b、105c上和在沟槽107a、107b中形成电介质层124。电介质层124可以使用传统的沉积技术形成，所述传统的沉积技术诸如例如cvd、pecvd、ald、蒸发、溅射、化学溶液沉积、旋涂沉积、或其他类似的工艺。
82.如本文中所使用的，术语“电介质”是指可以被施加的电场极化的电绝缘体材料。在一个或多个实施例中，电介质层124可以包括本领域技术人员已知的任何合适的电介质材料。在一些实施例中，电介质材料包括氮化硅(sin)、氧化钛(tio
x
)、氧化铌(nbo
x
)、氧化铝(alo
x
)、氧化铪(hfo
x
)、氧化钽(tao
x
)、氮化铝(aln)、氧化硅(sio
x
)和掺铪二氧化硅(hfsio
x
)中的一种或多种。虽然术语“氧化硅”可以用于描述电介质层124，但是本领域技术人员将认识到本公开不限于特定的化学计量。例如，术语“氧化硅”和“二氧化硅”都可以用来描述具有任何合适化学计量比的硅原子和氧原子的材料。在一个或多个实施例中，电介质层124的厚度大于约300nm，或大于约500nm，或大于约1000nm。
83.在一个或多个实施例中，电介质层124基本上是共形的。如本文中所使用的，“基本上共形”的层是指厚度在各处(例如，在每个子像素的顶表面上，在至少一个侧壁109a、109b上，以及在沟槽107a、107b的底表面111a、111b上)大致相同的层。基本上共形的层的厚度变化小于或等于约5％、2％、1％或0.5％。
84.在一些实施例中，电介质层124形成于沟槽107的底表面111a、111b上。在其他实施例中，电介质层124不在沟槽107a、107b的底表面111a、111b上，并且衬底102暴露在沟槽107a、107b的底表面上。参考图4，可以从沟槽107a、107b的底表面111a、111b和至少一个侧壁109a、109b移除电介质层124的各部分。可以使用传统的定向蚀刻工艺(诸如干法蚀刻)来移除电介质层124的各部分。在一个或多个实施例中，当从沟槽107a、107b的底表面111a、111b和至少一个侧壁109a、109b移除电介质层124的各部分时，形成暴露部分125a、125b。暴露部分125a、125b可以包括n型层118、缺陷减少层120、成核层122的各部分，并且衬底102可以暴露在沟槽107a、107b中。
85.参考图5，在一个或多个实施例中，阴极接触金属126或n型接触沉积在沟槽107a、107b中的暴露部分125上。因此，阵列中的led可以共享如图6a中所描绘的公共n型接触电极。在一个或多个实施例中，阴极接触金属126可以包括本领域技术人员已知的任何合适的材料。在一个或多个实施例中，阴极接触金属126包括选自铝(al)、钛(ti)和铬(cr)中的一种或多种的n型接触材料。
86.图6示出了在电介质层124中形成接触孔128，从而暴露n型层104的顶表面。在一些实施例中，在第一子像素105a的电介质层124中形成第一接触孔128a，从而暴露第一n型层
104a的顶表面。第二接触孔128b可以形成在第二子像素105b的电介质层124中，从而暴露第三n型层104c的顶表面。第三接触孔128c可以形成在第三子像素105c的电介质层124中，从而暴露第二n型层104b的顶表面。接触孔128a、128b、128c可以使用传统的定向蚀刻工艺(诸如干法蚀刻)形成。
87.参考图7，阳极接触金属130沉积在接触孔128中。在一个或多个实施例中，阳极接触金属130可以包括本领域技术人员已知的任何合适的材料。在一个或多个实施例中，阳极接触金属130包括选自铝(al)、银(ag)、金(au)、铂(pt)和钯(pd)中的一种或多种的p型接触材料。在具体实施例中，阳极接触金属130包括银(ag)。在一些实施例中，附加的金属可以少量添加到阳极接触金属作为增粘剂。这种增粘剂包括但不限于镍(ni)、钛(ti)和铬(cr)中的一种或多种。
88.在一个或多个实施例中，阳极接触130和阴极接触126可以在相同的沉积和剥离步骤中由相同的金属制成。
89.电介质钝化层124在图中显示为单层，但它可以替代地实施为高折射率材料和低折射率材料的多层涂层，其厚度针对蓝色波长的最大反射率进行了优化。如果实施为单层，则电介质钝化层124的光学厚度可以与阴极金属126共同优化，以最大化蓝色波长的反射率。可以在台面105a、105b、105c的侧面上对n型层制造阴极接触126，使得使用单个台面蚀刻步骤来将led彼此隔离并暴露阴极接触以进行金属化成为可能。
90.在加工的后期阶段中，台面105a、105b、105c之间的空间填充有导电材料146，其可以为例如电镀铜(cu)。整个晶片100或晶片100中的一块(其可以小到包含三个microled子像素的单个像素)被接合到诸如显示器背板的系统衬底140，以形成系统200。着陆焊盘142、144的阵列布置在系统衬底140上，其尺寸与led晶片100上的接合焊盘的尺寸对齐。着陆焊盘142、144可以连接到系统衬底140中的显示驱动器电路。着陆焊盘142、144可以包括不同高度的子像素，以适应晶片上led的高度差异，如图8中所示。替代地，着陆焊盘142、144可以由足够软的材料制成，以适应接合工艺中由机械变形引起的高度差异。在一个或多个实施例中，接合机制可以基于施加压力、局部加热、或两者的组合。
91.参考图8，在一个或多个实施例中，如果衬底为uv透明材料(诸如蓝宝石)，则在接合后，使用诸如激光剥离的工艺移除生长衬底102。其他类型的生长衬底可以通过选择性化学蚀刻移除。在一个或多个实施例中，波长选择性反射器涂层132、134被施加到子像素105b、105c的暴露表面，以防止在较长波长的qw中未被完全吸收的较短波长的光对这些像素的颜色污染。在一些实施例中，波长选择性反射器涂层132、134可以包括分色镜。
92.在一个或多个具体实施例中，第三子像素105c的波长选择性反射器涂层132可以为分布式布拉格反射器(dbr)，其由电介质材料的重复堆叠组成，该电介质材料的重复堆叠具有高折射率和低折射率以及经优化以使蓝色电致发光峰值波长处的反射率最大化的厚度。在一个或多个实施例中，第二子像素105b可以使用两个连接的分布式布拉格反射器(dbr)——其分别针对蓝色波长和绿色波长下的高反射率进行了优化——作为波长选择性反射器涂层132、134。在一个或多个实施例中，波长选择性反射器涂层132、134可以通过光刻方法来图案化，或者如果子像素尺寸足够大，则使用阴影掩模(shadowmask)来图案化。
93.在一个或多个实施例中，生长衬底102包括光学透明材料，诸如但不限于蓝宝石、氧化镁(mgo)、石英等。可以使用浅得多的台面蚀刻，而不是一直延伸到衬底，并且可以避免
在台面蚀刻之后需要填充材料146(诸如电沉积的cu)来平面化表面。在一个或多个实施例中，这些差异可以简化对接收器衬底上的着陆焊盘142、144的要求，尽管可能仍然需要适应一些小的高度差异。在一个或多个实施例中，衬底102可以在接合之前被减薄和光学抛光，但是在接合之后不被移除。在一个或多个实施例中，在波长选择性涂层132、134的沉积和图案化之后，可以在衬底之上涂覆不透明网格，以防止子像素之间的光学串扰。
94.图9示出了一个替代实施例。图9中所示的外延生长与图1至图8的外延生长略有不同。参考图9，在一个或多个实施例中，两个外延反射器136、138在处于p-n结下的n型层118之前生长。在一些实施例中，外延反射器136、138可以是分色镜。在具体实施例中，外延反射器136、138可以是分布式布拉格反射器(dbr)，其包括具有不同折射率的一系列交替层iii族氮化物材料，诸如但不限于氮化镓(gan)和氮化铝镓(algan)或氮化铝铟(alinn)、或其混合物。在一个或多个实施例中，在其中生长后加工以氧化或引入孔隙到dbr的材料之一中来降低其折射率的实施方式也是可能的。在一个或多个实施例中，选择第一外延dbr136的周期以最大化在绿色光致发光波长下的反射率。选择第二外延dbr138的周期以最大化在蓝色电致发光波长下的反射率。
95.参考图10，与系统衬底140的接合如关于图8所述来执行。参考图11，在一个或多个实施例中，晶片100可以在移除衬底102之后经受蚀刻步骤，其对应于在图8中执行波长选择性反射涂层132、132的沉积的工艺的相同阶段。在一个或多个实施例中，对于第一子像素105a，外延dbr136、138两者都被蚀刻掉，对于第三子像素105c，仅第一外延dbr136被蚀刻掉，并且对于第二子像素105b不进行蚀刻。换句话说，如参考图8讨论的外部反射器涂层的图案化被嵌入外延中的反射器的位置选择性蚀刻所取代。在一个或多个实施例中，图9至图10中所表示的实施例的优点在于，可以使用无掩模光电化学或掩模干法蚀刻方法来对暴露的gan表面进行纹理化，以提高光提取效率。参考图11，仅第二子像素105b被纹理化148，但是通过在第一和第二外延dbr 136、138之间包括足够厚的gan层，使得它可以在第三子像素105c中的第一dbr的选择性蚀刻之后被纹理化，并且通过纹理化n型层118(其针对第一子像素105a而被暴露)，纹理化可以扩展到所有三个子像素105a、105b、105c。
96.参考图12，在一个或多个实施例中，仅生长一个外延反射器137。在一些实施例中，外延反射器137可以被调节用于蓝色电致发光。在一个或多个实施例中，外延反射器137可以被设计成具有足够低的垂直电阻，使得它不在led工作电流的典型范围内引起显著的电压降。在一个或多个实施例中，金属接触被设计成具有高光学透射率，这可以通过减小金属层的厚度和/或由它们覆盖的表面积来实现。在一个或多个实施例中，n型层104a、104b、104c的薄层电导是足够的，使得电流通过有源层扩散不需要金属。在一个或多个实施例中，波长选择性反射器涂层132、134被施加到第二子像素105b和第三子像素105c。已经用阳极接触网格和透明薄膜晶体管驱动器电路预图案化的玻璃衬底160被接合到晶片，形成半透明显示器300。在一个或多个实施例中，如图12所示，对暴露在晶片边缘的n型层118制造公共阴极接触168。
97.除了适用于半透明显示器之外，图12所示的实施例还具有以下优点：由于器件两侧上均存在选择性蓝色反射器，蓝色光子更有效地转换成绿色光子和红色光子。
98.在一个或多个未示出的实施例中，形成仅包含两种不同颜色的led的器件(例如，省略图1所示外延生长工艺的第二光致发光量子阱106和第三n型层104c以及与其相关联的
额外生长后加工)。尽管上述实施例涉及蓝色、红色和绿色，但是本公开不限于这些颜色。在一个或多个实施例中，各颜色或同一颜色的各阴影(shade)的任何组合(例如，具有430nm、450nm和470nm波长的三组qw，这些波长都被眼睛感知为蓝色)。在一个或多个实施例中，第一组qw的电致发光的吸收概率在第二组qw和第三组qw中是不可忽略的。
99.图13示出了根据一个或多个实施例的制造led器件的方法500的工艺流程图。在一个或多个实施例中，制造发光二极管(led)器件的方法开始于操作502，其中半导体层沉积或生长在衬底上。在一个或多个实施例中，半导体层包括衬底102、成核层122、缺陷减少层120、n型层118、稀释铟浓度层116、电致发光量子阱114、电子阻挡层和p型层112、隧道结110、第一n型层104a、第一组光致发光量子阱116、第二n型层104b、第二组光致发光量子阱106、和第三n型层104c中的一个或多个。在操作504，蚀刻半导体层以至少形成第一子像素105a、第二子像素105b和第三子像素105c。第一子像素105a和第二子像素105b由沟槽107a分开，并且第二子像素105b和第三子像素105c由沟槽107b分开。在操作506，电介质层124沉积在半导体表面上。在一个或多个实施例中，在操作508，移除沟槽107a、107b中的电介质层的一部分。在操作510，在沟槽107a、107b中形成阴极接触。在操作512，形成接触孔128。
100.在操作514，在接触孔128中沉积阳极接触金属130。
101.在一些实施例中，在操作516处的方法500还包括将晶片附接到背板，以及在操作518处，形成外部波长选择性反射器涂层，其施加到器件100的与阳极接触130相反的一侧。
102.图14至图21示出了根据一个或多个实施例的器件1000的截面图。本公开的一个方面涉及一种制造led阵列的方法。参考图14，制造led器件1000，其在同一晶片中包含两组或更多组不同发射波长的量子阱。在一个或多个实施例中，第一组量子阱(具有最短发射波长)位于p型层和与p型层形成p-n结的第一n型层之间。在一个或多个实施例中，隧道结将p-n结的p型层与外延堆叠中相对于第一n型层的不同位置处的第二n型层连接。在一个或多个实施例中，具有较长发射波长的第二和第三组量子阱位于放置在它们和p-n结之间的第二n型层内。在一个或多个实施例中，隧道结将p-n结的p型层与第二n型层连接。
103.在一个或多个实施例中，外延的第一部分涉及成核层1022、缺陷减少层1020和n型层1004a的生长，并且可以与使用蓝宝石或其他可适用生长衬底1002的传统led生长过程中的相同。
104.衬底1002可以为本领域技术人员已知的任何衬底，其被配置成在led器件的形成中使用。在一个或多个实施例中，衬底1002包括蓝宝石、碳化硅、二氧化硅(si)、石英、氧化镁(mgo)、氧化锌(zno)、尖晶石等中的一种或多种。在一个或多个实施例中，衬底1002是透明衬底。在具体实施例中，衬底1002包括蓝宝石。在一个或多个实施例中，衬底1002在形成led之前没有被图案化。因此，在一些实施例中，衬底1002没有被图案化，并且可以被认为是平坦的或基本平坦的。在其他实施例中，衬底1002是图案化衬底。
105.在一个或多个实施例中，n型层1004a可以包括任何iii-v族半导体，其包括镓(ga)、铝(al)、铟(in)和氮(n)的二元、三元和四元合金，也称为iii族氮化物材料。因此，在一些实施例中，n型层1004a包括氮化镓(gan)、氮化铝(aln)、氮化铟(inn)、氮化镓铝(gaaln)、氮化镓铟(gainn)、氮化铝镓(algan)、氮化铝铟(alinn)、氮化铟镓(ingan)、氮化铟铝(inaln)等中的一种或多种。在具体实施例中，n型层1004a包括氮化镓(gan)。在一个或多个实施例中，n型层1004a掺杂有n型掺杂剂，诸如硅(si)或锗(ge)。n型层1004a可以具有
足够显著的掺杂浓度，以承载横向通过该层的电流。
106.在一个或多个实施例中，通过溅射沉积、原子层沉积(ald)、金属有机化学气相沉积(mocvd)、物理气相沉积(pvd)、等离子体增强原子层沉积(peald)、和等离子体增强化学气相沉积(pecvd)中的一种或多种来沉积形成第一led、第二led和第三led的iii族氮化物材料层。
107.在一个或多个实施例中，通过将衬底1002置于金属有机气相外延(movpe)反应器中使得led器件层外延生长，来制造led器件1000。
108.在一个或多个实施例中，成核层1022在缺陷减少层1020之前形成于衬底1002上。在一个或多个实施例中，成核层包括iii族氮化物材料。在具体实施例中，成核层1022包括氮化镓(gan)或氮化铝(aln)。
109.在一个或多个实施例中，第一组光致发光量子阱1006生长在n型层1004a的顶表面上。在一个或多个实施例中，光致发光量子阱1006发射波长在从约600nm至约750nm范围内的光。在一个或多个实施例中，光致发光量子阱1006的设计可以不同于传统(红色)led的有源区，因为除了其他可能的差异之外，n型掺杂浓度和阱的数量可以不同。
110.在一个或多个实施例中，可以在光致发光量子阱1006之上生长第二n型层1004b。第二n型层1004b具有与第一n型层1004a相同的掺杂要求，但是第一n型层1004a和第二n型层1004b可以具有不同的厚度。
111.在形成n型层1004b后，生长一组光致发光量子阱1008。在一个或多个实施例中，光致发光量子阱1008发射波长在从约460nm至约570nm范围内的光。在一个或多个实施例中，光致发光量子阱1008的设计可以不同于传统绿色led的有源区，因为除了其他可能的差异之外，n型掺杂浓度和阱的数量可以不同。在一个或多个实施例中，光致发光量子阱1008中的掺杂浓度被设置得足够高，以避免当该层是led电路的一部分时的显著的电压降。随后，在光致发光量子阱1008上生长第三n型层1004c。第三n型层1004c具有与第一n型层1004a和第二n型层1004b相同的掺杂要求，但是第一n型层1004a、第二n型层1004b和第三n型层1004c可以具有不同的厚度。
112.应注意，在一个或多个实施例中，外延堆叠1001内的光致发光量子阱1008和光致发光量子阱1006的位置可以互换。取决于光致发光量子阱1006和光致发光量子阱1008的内部量子效率(iqe)值和吸收系数，与图14中描绘的布置相比，qw的位置互换的布置对于一些应用可能是有利的。
113.在一个或多个实施例中，多个电致发光发射量子阱1014生长在第三n型层1004c上。在一个或多个实施例中，电致发光发射量子阱1014可以用n型掺杂来掺杂。
114.可以使用本领域技术人员已知的任何沉积技术形成电致发光发射量子阱1014。电致发光发射量子阱1014可以包括一系列发射相同波长光的多个量子阱。在一个或多个实施例中，电致发光发射量子阱1014发射波长在从约410nm至约495nm范围内的光。电致发光发射量子阱1014可以包括不同的氮化铟镓(ingan)层和氮化镓(gan)层。发射颜色可以由ingan层中铟(in)和镓(ga)的相对摩尔分数和/或由多个量子阱的厚度来控制。
115.在一个或多个实施例中，电致发光发射量子阱1014内的单个量子阱可以具有在从约0.5nm至约10nm范围内的ingan厚度和在从约2nm至约100nm范围内的gan势垒厚度。电致发光发射量子阱1014中的量子阱的总数可以在从1至25的范围内。
116.在一个或多个实施例中，在生长电致发光发射量子阱1014后，使用本领域技术人员已知的沉积技术生长电子阻挡层和p型层1012。在一个或多个实施例中，p型层1012包括氮化镓(gan)。
117.在完成led的p型层1012后，然后改变生长条件以生长隧道结1010。在一个或多个实施例中，隧道结1010可以类似于但不限于本领域技术人员已知的隧道结。在隧道结1010生长之后，在隧道结1010上生长n型层1018。n型层1018可以是薄的，或者它可以厚得多，其厚度在几十或几百纳米。在一个或多个实施例中，n型层1018是电流扩散层。
118.在一个或多个实施例中，n型层1018可以包括任何iii-v族半导体，其包括镓(ga)、铝(al)、铟(in)和氮(n)的二元、三元和四元合金，也称为iii族氮化物材料。因此，在一些实施例中，n型层1018包括氮化镓(gan)、氮化铝(aln)、氮化铟(inn)、氮化镓铝(gaaln)、氮化镓铟(gainn)、氮化铝镓(algan)、氮化铝铟(alinn)、氮化铟镓(ingan)、氮化铟铝(inaln)等中的一种或多种。在具体实施例中，n型层1018包括氮化镓(gan)。在一个或多个实施例中，n型层1018掺杂有n型掺杂剂，诸如硅(si)或锗(ge)。n型层1018可以具有足够显著的掺杂浓度，以承载横向通过该层的电流。
119.在一个或多个实施例中，n型层1018的掺杂浓度可以足够高，以促进与常见金属(诸如al)形成欧姆接触，但n型层1018的掺杂浓度无需与隧道结1010的掺杂浓度一样高。在一个或多个实施例中，n型层1018可以具有分级掺杂浓度，或者它可以被分成具有不同掺杂浓度的几个部分。
120.参考图15a，外延堆叠1001接合至处理晶片900。处理晶片900形成与n型层1018的临时接合。在一个或多个实施例中，处理晶片可以由可以被加工成具有足够低的粗糙度和翘曲的晶片以用于接合的任何材料组成，其在接合工艺期间保持机械刚性。在一些实施例中，使用由与生长衬底相同的材料、或者在热性质和机械性质上与生长衬底没有太大不同的材料制成的处理晶片可能是有利的。在一个或多个实施例中，接合工艺通常涉及在接合之前在处理晶片和生长衬底的背面上涂覆一层或多层。各种工艺是可能的，并且可以利用金属共晶、聚合物、或氧化物-氧化物键。
121.参考图15b，移除衬底1002。在一些实施例中，可以通过本领域技术人员已知的任何技术(包括但不限于激光剥离、选择性化学蚀刻等)移除衬底1002。在一个或多个实施例中，成核层1022和缺陷减少层1020被移除。成核层1022和缺陷减少层1020可以通过本领域技术人员已知的任何合适的技术(包括但不限于干法蚀刻)移除。
122.参考图16，通过将第一子像素1005a、第二子像素1005b和第三子像素1005c蚀刻到晶片1001中，形成多个子像素。在一个或多个实施例中，第一子像素1005a和第二子像素1005b被沟槽1007a分开。在一些实施例中，沟槽1007a可以使用传统的定向蚀刻工艺(诸如干法蚀刻)形成。沟槽1007a可以是任何合适的深度，并且可以从第一n型层1004a的顶表面穿过n型层1018延伸到处理晶片900。沟槽1007a可以包括至少一个侧壁1009a和底表面1011a。在一个或多个实施例中，第二子像素1005b和第三子像素1005c被沟槽1007b分开。在一些实施例中，沟槽1007b可以使用传统的定向蚀刻工艺(诸如干法蚀刻)形成。沟槽1007b可以是任何合适的深度，并且可以从第一n型层1004a的顶表面穿过n型层1018延伸到处理晶片900。沟槽1007b可以包括至少一个侧壁1009b和底表面1011b。
123.在一个或多个实施例中，第一子像素1005a的高度(厚度)可以小于第二子像素
1005b的高度(厚度)且可以小于第三子像素1005c的高度(厚度)。在一个或多个实施例中，第三子像素1005c的高度(厚度)可以小于第二子像素1005b的高度(厚度)。
124.在一个或多个实施例中，已蚀刻表面(沟槽1007a，1007b)可以具有高达45度的倾斜角。在一些实施例中，已蚀刻表面(沟槽1007a、1007b)可以是基本上完全垂直的。
125.在一个或多个实施例中，与传统led制造方法相比，多个子像素1005a、1005b、1005c的形成涉及附加的蚀刻步骤。在一个或多个实施例中，附加的蚀刻步骤在处理晶片900上的第一组位置1005a处移除第一组光致发光量子阱1008和第二组光致发光量子阱1006，在处理晶片900上的第二组位置1005c处移除第二组光致发光量子阱1006，并在处理晶片上留下未蚀刻的第三组位置1005b。需要从第一组位置1005a蚀刻的材料厚度比需要从第二组位置1005c移除的材料厚度更厚。可以通过将附加的蚀刻工艺分成两个单独的蚀刻步骤，或者通过将牺牲层涂覆到第二组位置1005c上以减少在单个蚀刻步骤中在那些位置蚀刻的材料的深度，来适应厚度差异。使用有利于高垂直/横向蚀刻速率的工艺条件的干法蚀刻可以用于附加的蚀刻步骤。该附加的蚀刻步骤可以是该工艺中的第一步骤之一，或者它可以在该工艺中稍后进行(例如，在台面蚀刻以暴露p-n结下的n型层之后)。
126.在一个或多个实施例中，第一子像素1005a为包括电致发光发射量子阱1014的台面。更具体地，第一子像素1005a包括第一台面，该第一台面包括在电子阻挡层和p型层1012上的隧道结1010上的电致发光发射量子阱1014上的第三n型层1004c。p型层112可以在处理晶片900上的n型层118上。
127.在一个或多个实施例中，第二子像素1005b为台面，其包括电致发光量子阱1014上的第一组光致发光量子阱1008和第二组光致发光量子阱1006。更具体地，第二子像素1005b包括第二台面，该第二台面包括在第二组光致发光量子阱1006上的第一n型层1004a、在第一组光致发光量子阱1008上的第二n型层1004b、在一组电致发光发射量子阱1014上的第三n型层1004b。该组电致发光发射量子阱1014可以在处理晶片900上的n型层118上的隧道结1010上的电子阻挡层和p型层112上。
128.在一个或多个实施例中，第三子像素1005c为台面，其包括电致发光量子阱1014上的第一组光致发光量子阱1008。更具体地，第三子像素1005c包括第三台面，该第三台面包括在第一组光致发光量子阱1008上的第二n型层1004b、在一组电致发光发射量子阱1014上的第三n型层1004c。该组电致发光发射量子阱1014可以在处理晶片900上的n型层118上的隧道结1010上的电子阻挡层和p型层112上。
129.在一个或多个实施例中，可以在蚀刻多个子像素后执行p型层活化退火步骤，因为氢难以穿过n型层1004a、1004b、1005c，且台面蚀刻后的退火允许氢从蚀刻的侧壁横向逸出。
130.图17示出了在多个子像素1005a、1005b、1005c上和沟槽1007a、1007b中形成电介质层1024。电介质层1024可以使用传统的沉积技术形成，所述传统的沉积技术诸如例如cvd、pecvd、ald、蒸发、溅射、化学溶液沉积、旋涂沉积、或其他类似的工艺。
131.在一个或多个实施例中，电介质层1024可以包括本领域技术人员已知的任何合适的电介质材料。在一些实施例中，电介质材料包括氮化硅(sin)、氧化钛(tio
x
)、氧化铌(nbo
x
)、氧化铝(alo
x
)、氧化铪(hfo
x
)、氧化钽(tao
x
)、氮化铝(aln)、氧化硅(sio
x
)和掺铪二氧化硅(hfsio
x
)中的一种或多种。在一个或多个实施例中，电介质层1024的厚度大于约
100nm，或大于约500nm，或大于约1000nm。
132.在一个或多个实施例中，电介质层1024基本上是共形的。如本文中所使用的，“基本上共形”的层是指厚度在各处(例如，在每个子像素的顶表面上，在至少一个侧壁1009a、1009b上，以及在沟槽1007a、1007b的底表面1011a、1011b上)大致相同的层。基本上共形的层的厚度变化小于或等于约5％、2％、1％或0.5％。
133.在一些实施例中，电介质层1024形成于沟槽1007a、1007b的底表面1011a、1011b上。在其他实施例中，电介质层1024不在沟槽1007a、1007b的底表面1011a、1011b上，并且处理晶片900暴露在沟槽1007a、1007b的底表面上。参考图18，可以从沟槽1007a、1007b的底表面1011a、1011b和至少一个侧壁1009a、1009b移除电介质层1024的各部分。电介质层1024的各部分可以使用传统的定向蚀刻工艺(诸如干法蚀刻)移除。在一个或多个实施例中，当从沟槽1007a、1007b的底表面1011a、1011b和至少一个侧壁1009a、1009b移除电介质层1024的各部分时，形成暴露部分1025a、1025b。暴露部分1025a、1025b可以包括n型层1018的各部分，并且处理晶片900可以暴露在沟槽1007a、1007b中。
134.参考图19，在一个或多个实施例中，阳极接触金属1026沉积在沟槽1007a、1007b中的暴露部分1025上。在一个或多个实施例中，阳极接触金属1026可以包括本领域技术人员已知的任何合适的材料。在一个或多个实施例中，阳极接触金属1026包括选自银(ag)、铝(al)、金(au)、铂(pt)和钯(pd)中的一种或多种的金属。在具体实施例中，阳极接触金属1026包括银(ag)或铝(al)。在一些实施例中，附加的金属可以少量添加到阳极接触金属中作为增粘剂。这种增粘剂包括但不限于镍(ni)、钛(ti)和铬(cr)中的一种或多种。
135.图20示出了在电介质层1024中形成接触孔1028，从而暴露n型层1004的顶表面。在一些实施例中，第一接触孔1028a形成在第一子像素1005a的电介质层1024中，从而暴露第三n型层104c的顶表面。第二接触孔1028b可以形成在第二子像素1005b的电介质层1024中，从而暴露第一n型层1004a的顶表面。第三接触孔1028c可以形成在第三子像素1005c的电介质层1024中，从而暴露第二n型层1004b的顶表面。接触孔1028a、1028b、1028c可以使用传统的定向蚀刻工艺(诸如干法蚀刻)形成。
136.参考图21，阴极接触金属1030沉积在接触孔1028中。在一个或多个实施例中，阴极接触金属1030可以包括本领域技术人员已知的任何合适的材料。在一个或多个实施例中，阴极接触金属1030包括选自铝(al)、钛(ti)和铬(cr)中的一种或多种的n型接触材料。
137.在一个或多个实施例中，阴极接触1030和阳极接触1026可以在相同的沉积和剥离步骤中由相同的金属制成。
138.电介质钝化层1024在图中显示为单层，但它可以替代地实施为高折射率材料和低折射率材料的多层涂层，其厚度针对蓝色波长的最大反射率进行了优化。如果实施为单层，则电介质钝化层1024的光学厚度可以与阴极金属1030共同优化，以最大化蓝色波长的反射率。可以在台面1005a、1005b、1005c的侧面上对n型层制造阴极接触1030，使得使用单个台面蚀刻步骤来将led彼此隔离并暴露阴极接触以进行金属化成为可能。
139.参考图22，在加工的后期阶段中，台面1005a、1005b、1005c之间的空间填充有导电材料1046，其可以为例如电镀铜(cu)。整个晶片1000或晶片1000中的一块(其可以小到包含三个microled子像素的单个像素)被接合到诸如显示器背板的系统衬底1040，以形成系统2000。着陆焊盘1042、1044的阵列布置在系统衬底1040上，其尺寸与led晶片1000上的接合
焊盘的尺寸对齐。着陆焊盘1042、1044可以连接到系统衬底1040中的显示驱动器电路。着陆焊盘1042、1044可以包括不同高度的子像素，以适应晶片上led的高度差异，如图22中所示。替代地，着陆焊盘1042、1044可以由足够软的材料制成，以适应接合工艺中由机械变形引起的高度差异。在一个或多个实施例中，接合机制可以基于施加压力、局部加热、或两者的组合。
140.参考图22，在一个或多个实施例中，接合后，使用本领域技术人员已知的任何合适技术(诸如通过选择性化学蚀刻)移除处理晶片900。在一个或多个实施例中，波长选择性反射器涂层1032、1034被施加到子像素1005b、1005c的暴露表面，以防止在较长波长的qw中未被完全吸收的较短波长的光对这些像素的颜色污染。在一些实施例中，波长选择性反射器涂层1032、1034可以包括分色镜。
141.在一个或多个特定实施例中，第三子像素1005c的波长选择性反射器涂层1032可以为分布式布拉格反射器(dbr)，其由电介质材料的重复堆叠组成，该电介质材料的重复堆叠具有高折射率和低折射率以及经优化以使蓝色电致发光峰值波长处的反射率最大化的厚度。在一个或多个实施例中，第二子像素1005b可以使用两个连接的分布式布拉格反射器(dbr)——其分别针对蓝色波长和绿色波长下的高反射率进行了优化——作为波长选择性反射器涂层1032、1034。在一个或多个实施例中，波长选择性反射器涂层1032、1034可以通过光刻方法来图案化。
142.图23示出了一个替代实施例。图23中所示的外延生长与图14至22的外延生长略有不同。参考图23，在一个或多个实施例中，生长两个外延反射器1036、1038。在一些实施例中，至少一个n型层1004形成在外延反射器1036、1038上。在一个或多个实施例中，外延反射器1036、1038是分色镜。在具体实施例中，外延反射器1036、1038可以是分布式布拉格反射器(dbr)，其包括具有不同折射率的一系列交替层iii族氮化物材料，诸如但不限于氮化镓(gan)和氮化铝镓(algan)或氮化铝铟(alinn)、或其混合物。在一个或多个实施例中，在其中生长后加工以氧化或引入孔隙到dbr的材料之一中来降低其折射率的实施方式也是可能的。在一个或多个实施例中，选择第一外延dbr1036的周期以最大化在绿色光致发光波长下的反射率。选择第二外延dbr 1038的周期以最大化在蓝色电致发光波长下的反射率。在一个或多个实施例中，外延反射器1036、1038在以表面纹理化为特征的实施方式中是有利的，如图25中所描绘。在不以表面纹理化为特征的实施例中，使用非外延的单独的沉积镜。
143.参考图24，与系统衬底1040的接合如关于图22所述来执行。参考图25，在一个或多个实施例中，在移除处理晶片900之后，晶片1000可以经受蚀刻步骤，其对应于在图22中执行波长选择性反射涂层1032、1032的沉积的工艺的相同阶段。在一个或多个实施例中，对于第一子像素1005a，外延dbr1036、1038两者都被蚀刻掉，对于第三子像素1005c，仅第一外延dbr1036被蚀刻掉，并且对于第二子像素1005b不进行蚀刻。换句话说，如参考图25讨论的外部反射器涂层的图案化被嵌入外延中的反射器的位置选择性蚀刻所取代。在一个或多个实施例中，图23至图25中所示的实施例具有以下优点：可以使用无掩模光电化学或掩模干法蚀刻方法来对暴露的gan表面进行纹理化1004，以增加光提取效率。参考图25，仅第二子像素1005b被纹理化1048，但是通过在第一和第二外延dbr1036、1038之间包括足够厚的gan层，使得它可以在第三子像素1005c中的第一dbr的选择性蚀刻之后被纹理化，并且通过纹理化n型层1018(其针对第一子像素1005a而被暴露)，纹理化可以扩展到所有三个子像素
1005a、1005b、1005c。
144.参考图26，在一个或多个实施例中，仅生长一个外延反射器1037。在一些实施例中，外延反射器1037可以被调节用于蓝色电致发光。在一个或多个实施例中，外延反射器1037可以被设计成具有足够低的垂直电阻，使得它不在led工作电流的典型范围内引起显著的电压降。在一个或多个实施例中，金属接触被设计成具有高光学透射率，这可以通过减小金属层的厚度和/或由它们覆盖的表面积来实现。在一个或多个实施例中，n型层1004a、1004b、1004c的薄层电导是足够的，使得电流通过有源层扩散不需要金属。在一个或多个实施例中，波长选择性反射器涂层1032、1034被施加到第二子像素1005b和第三子像素1005c。已经用阳极接触网格和透明薄膜晶体管驱动器电路预图案化的玻璃衬底1060被接合到晶片，形成半透明显示器3000。在一个或多个实施例中，如图26中所示，对暴露在晶片边缘的n型层1018制造公共阴极接触1068。
145.除了适用于半透明显示器之外，图26中所示的实施例还具有以下优点：由于器件两侧上均存在选择性蓝色反射器，蓝色光子更有效地转换成绿色光子和红色光子。
146.在一个或多个未示出的实施例中，形成仅包含两种不同颜色的led的器件(例如，省略图14所示外延生长工艺的第二光致发光量子阱1006和第三n型层1004c以及与其相关联的额外生长后加工)。尽管上述实施例涉及蓝色、红色和绿色，但是本公开不限于这些颜色。在一个或多个实施例中，各颜色或同一颜色的各阴影的任何组合(例如，具有430nm、450nm和470nm波长的三组qw，这些波长都被眼睛感知为蓝色)。在一个或多个实施例中，第一组qw的电致发光的吸收概率在第二组qw和第三组qw中是不可忽略的。
147.图27示出了根据一个或多个实施例的制造led器件的方法5000的工艺流程图。在一个或多个实施例中，制造发光二极管(led)器件的方法开始于操作5002，其中半导体层沉积或生长在衬底上。在一个或多个实施例中，半导体层包括衬底1002、成核层1022、缺陷减少层1020、n型层1018、稀释铟浓度层1016、电致发光量子阱1014、电子阻挡层和p型层1012、隧道结1010、第一n型层1004a、第一组光致发光量子阱1008、第二n型层1004b、第二组光致发光量子阱1006、和第三n型层1004c中的一个或多个。在操作5004，蚀刻半导体层以至少形成第一子像素1005a、第二子像素1005b和第三子像素1005c。第一子像素1005a和第二子像素1005b被沟槽1007a分开，并且第二子像素1005b和第三子像素1005c被沟槽1007b分开。在操作5006，电介质层1024沉积在半导体表面上。在一个或多个实施例中，在操作5008，移除沟槽1007a、1007b中的电介质层的一部分。在操作5010，在沟槽1007a、1007b中形成阳极接触。在操作5012，形成接触孔1028。
148.在操作5014中，在接触孔1028中沉积阴极接触金属1030。
149.在一些实施例中，在操作5016处的方法5000还包括将晶片附接到背板，以及在操作5018处，形成施加到器件1000侧面的外部波长选择性反射器涂层。
150.本公开的另一方面涉及电子系统。在一个或多个实施例中，电子系统包括本文所述的led器件和阵列以及被配置为向一个或多个p型接触层提供独立电压的驱动器电路。在一个或多个实施例中，电子系统选自由基于led的灯具、发光条带、发光片、光学显示器、和microled显示器组成的组。
151.实施例
152.以下列出了各种实施例。将理解，下面列出的实施例可以与根据本发明的范围的
所有方面和其他实施例相组合。
153.实施例(a)。一种发光二极管(led)器件，包括：第一子像素，其包括在第一台面上的第一阳极接触，该第一台面具有在衬底上的第一台面n型层上的第一台面电致发光量子阱上的第一台面隧道结；第二子像素，其包括在第二台面上的第二阳极接触，该第二台面具有在衬底上的第二台面n型层上的第二台面电致发光量子阱上的第二台面隧道结上的第二台面第一光致发光量子阱和第二台面第二光致发光量子阱；第三子像素，其包括在第三台面上的第三阳极接触，该第三台面具有在衬底上的第三台面n型层上的第三台面电致发光量子阱上的第三台面隧道结上的第三台面光致发光量子阱；分隔第一子像素和第二子像素的第一沟槽；分隔第二子像素和第三子像素的第二沟槽；以及形成在第一子像素、第二子像素和第三子像素的至少一部分之上的电介质层。
154.实施例(b)。根据实施例(a)所述的led器件，还包括衬底上的第一分色镜和第一分色镜上的第二分色镜。
155.实施例(c)。根据实施例(a)至(b)所述的led器件，还包括衬底上的成核层和成核层上的缺陷减少层。
156.实施例(d)。根据实施例(a)至(c)所述的led器件，其中第一台面电致发光量子阱、第二台面电致发光量子阱和第三台面电致发光量子阱独立地发射波长在从约410nm至约495nm范围内的光，其中第二台面第一光致发光量子阱和第三台面光致发光量子阱独立地发射波长在从约460nm至约570nm范围内的光，并且其中第二台面第二光致发光量子阱发射波长在从约600nm至约750nm范围内的光。
157.实施例(e)。根据实施例(a)至(d)所述的led器件，还包括第一沟槽中的第一阴极接触和第二沟槽中的第二阴极接触。
158.实施例(f)。根据实施例(a)至(e)所述的led器件，其中第二台面第一光致发光量子阱、第二台面第二光致发光量子阱和第三台面光致发光量子阱独立地包括发射相同波长的光的多个量子阱。
159.实施例(g)。根据实施例(a)至(f)所述的led器件，其中衬底是透明衬底。
160.实施例(h)。一种系统，包括：根据实施例(a)至(g)所述的led器件；led器件附接区，其具有耦合到第一子像素上的第一阳极接触的第一电极、耦合到第二子像素上的第二阳极接触的第二电极、以及耦合到第三子像素上的第三阳极接触的第三电极；以及驱动器电路，其被配置为向第一电极、第二电极和第三电极中的一个或多个提供独立电压。
161.实施例(i)。一种发光二极管(led)器件，包括：第一子像素，其包括在第一台面上的第一阴极接触，该第一台面具有在第一台面n型层上的第一台面隧道结上的第一台面电致发光量子阱；第二子像素，其包括在第二台面上的第二阴极接触，该第二台面具有在第二台面n型层上的第二台面隧道结上的第二台面电致发光量子阱上的第二台面第一光致发光量子阱和第二台面第二光致发光量子阱；第三子像素，其包括在第三台面上的第三阴极接触，该第三台面具有在第三台面n型层上的第三台面隧道结上的第三台面电致发光量子阱上的第三台面光致发光量子阱；分隔第一子像素和第二子像素的第一沟槽；分隔第二子像素和第三子像素的第二沟槽；以及形成在第一子像素、第二子像素和第三子像素的至少一部分之上的电介质层。
162.实施例(j)。根据实施例(i)所述的led器件，其中第一台面电致发光量子阱、第二
台面电致发光量子阱和第三台面电致发光量子阱独立地发射波长在从约410nm至约495nm范围内的光，其中第二台面第一光致发光量子阱和第三台面光致发光量子阱独立地发射波长在从约460nm至约570nm范围内的光，并且其中第二台面第二光致发光量子阱发射波长在从约600nm至约750nm范围内的光。
163.实施例(k)。根据实施例(i)至(j)所述的led器件，还包括第一沟槽中的第一阳极接触和第二沟槽中的第二阳极接触。
164.实施例(l)。根据实施例(i)至(k)所述的led器件，其中第二台面第一光致发光量子阱、第二台面第二光致发光量子阱和第三台面光致发光量子阱独立地包括发射相同波长的光的多个量子阱。
165.实施例(m)一种系统，包括：根据实施例(i)至(l)所述的led器件；led器件附接区，其具有耦合到第一子像素上的第一阴极接触的第一电极、耦合到第二子像素上的第二阴极接触的第二电极、以及耦合到第三子像素上的第三阴极接触的第三电极；以及驱动器电路，其被配置为向第一电极、第二电极和第三电极中的一个或多个提供独立电压。
166.实施例(n)。一种制造根据实施例(a)至(h)所述的led器件的方法，该方法包括：在衬底上形成成核层；在成核层上形成缺陷减少层；在缺陷减少层上形成n型层；在n型层上形成至少一个电致发光量子阱；在至少一个电致发光量子阱上形成隧道结；在隧道结上形成n型层；在n型层上形成至少一个第一光致发光量子阱；在至少一个第一光致发光量子阱上形成至少一个第二光致发光量子阱；形成第一台面、第二台面和第三台面，第一台面和第二台面由第一沟槽分隔，第二台面和第三台面由第二沟槽分隔；从第一台面移除至少一个第一光致发光量子阱和至少一个第二光致发光量子阱；从第三台面移除至少一个第二光致发光量子阱；在第一台面、第二台面和第三台面上共形地沉积电介质层；在第一台面、第二台面和第三台面中形成接触孔；以及在第一台面上形成第一接触，在第二台面上形成第二接触，并且在第三台面上形成第三接触。
167.实施例(o)。根据实施例(n)所述的方法，还包括从第一沟槽和从第二沟槽移除电介质层的至少一部分。
168.实施例(p)。根据实施例(n)至(o)所述的方法，还包括在第一沟槽中形成第一阴极接触和在第二沟槽中形成第二阴极接触。
169.实施例(q)。根据实施例(n)至(p)所述的方法，还包括在衬底上形成第一分色镜和在第一分色镜上形成第二分色镜。
170.实施例(r)。一种制造根据实施例(i)至(l)所述的led器件的方法，该方法包括：在衬底上形成成核层；在成核层上形成缺陷减少层；在缺陷减少层上形成n型层；在n型层上形成至少一个第一光致发光量子阱；在至少一个第一光致发光量子阱上形成至少一个第二光致发光量子阱；在第二光致发光量子阱上形成至少一个电致发光量子阱；在至少一个电致发光量子阱上形成隧道结；在隧道结上形成n型层；形成第一台面、第二台面和第三台面，第一台面和第二台面由第一沟槽分隔，第二台面和第三台面由第二沟槽分隔；从第一台面移除至少一个第一光致发光量子阱和至少一个第二光致发光量子阱；从第三台面移除至少一个第二光致发光量子阱；在第一台面、第二台面和第三台面上共形地沉积电介质层；在第一台面、第二台面和第三台面中形成接触孔；在第一台面上形成第一接触，在第二台面上形成第二接触，并且在第三台面上形成第三接触；以及移除衬底。
171.实施例(s)。根据实施例(r)所述的方法，还包括从第一沟槽和从第二沟槽移除电介质层的至少一部分。
172.实施例(t)。根据实施例(r)至(s)所述的方法，还包括在第一沟槽中形成第一阳极接触，并且在第二沟槽中形成第二阳极接触。
173.实施例(u)。根据实施例(r)至(t)所述的方法，还包括在衬底上形成第一分色镜和在第一分色镜上形成第二分色镜。
174.在描述本文所讨论的材料和方法的上下文中(尤其是在以下权利要求的上下文中)，术语“一”和“一个”和“该”以及类似指称的使用应被解释为涵盖单数和复数两者，除非本文中以其他方式指示或者与上下文明显矛盾。除非本文中以其他方式指示，否则本文中值的范围的叙述仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的速记方法，并且每个单独值都被结合到本说明书中，如同其在本文中被单独叙述一样。除非本文中以其他方式指示或与上下文以其他方式明显矛盾，否则本文描述的所有方法都可以以任何合适的顺序执行。本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明材料和方法，并且除非以其他方式要求保护，否则不对范围构成限制。本说明书中的任何语言都不应该被解释为指示任何未要求保护的元件对于实践所公开的材料和方法是必不可少的。
175.遍及本说明书，提及术语第一、第二、第三等可以在本文中用来描述各种元件，并且这些元件不应该被这些术语所限制。这些术语可以用于区分一个元件与另一个元件。
176.遍及本说明书，提及层、区域或衬底在另一个元件“上”或延伸到另一个元件“上”，意味着它可以直接在另一个元件上或直接延伸到另一个元件上，或者也可以存在中间元件。当一个元件被称为“直接在”另一个元件上或“直接延伸到”另一个元件上时，可能没有中间元件的存在。此外，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件和/或经由一个或多个中间元件连接或耦合到另一个元件。当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，在该元件和另一个元件之间没有中间元件的存在。将理解，除了各图中描绘的任何取向之外，这些术语旨在涵盖元件的不同取向。
177.诸如“下方”、“上方”、“上边”、“下边”、“水平”或“垂直”的相对术语在本文中可以用于描述一个元件、层或区域相对于另一个元件、层或区域的关系，如各图中所图示的。将理解，除了各图中描绘的取向之外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。
178.遍及本说明书，提及“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”或“实施例”意味着结合实施例描述的特定特征、结构、材料或特性包含在本公开的至少一个实施例中。因此，诸如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一个实施例中”或“在实施例中”之类的短语在遍及本说明书各处的出现不一定指代本公开的同一实施例。在一个或多个实施例中，特定的特征、结构、材料或特性以任何合适的方式组合。
179.尽管已经参考特定实施例描述了本公开，但是应理解，这些实施例仅仅是本公开的原理和应用的说明。对于本领域技术人员来说，将清楚的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开的方法和装置进行各种修改和变化。因此，意图是本公开包括在所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变化。

技术特征：
1.一种发光二极管(led)器件，包括：第一子像素，其包括在第一台面上的第一阳极接触，所述第一台面具有在衬底上的第一台面n型层上的第一台面电致发光量子阱上的第一台面隧道结；第二子像素，其包括在第二台面上的第二阳极接触，所述第二台面具有在所述衬底上的第二台面n型层上的第二台面电致发光量子阱上的第二台面隧道结上的第二台面第一光致发光量子阱和第二台面第二光致发光量子阱；第三子像素，其包括在第三台面上的第三阳极接触，所述第三台面具有在所述衬底上的第三台面n型层上的第三台面电致发光量子阱上的第三台面隧道结上的第三台面光致发光量子阱；分隔所述第一子像素和所述第二子像素的第一沟槽；分隔所述第二子像素和所述第三子像素的第二沟槽；和电介质层，其形成在所述第一子像素、所述第二子像素和所述第三子像素的至少一部分之上。2.根据权利要求1所述的led器件，还包括所述衬底上的第一分色镜和所述第一分色镜上的第二分色镜。3.根据权利要求1所述的led器件，还包括所述衬底上的成核层和所述成核层上的缺陷减少层。4.根据权利要求1所述的led器件，其中所述第一台面电致发光量子阱、所述第二台面电致发光量子阱和所述第三台面电致发光量子阱独立发射波长在从约410nm至约495nm范围内的光，其中所述第二台面第一光致发光量子阱和所述第三台面光致发光量子阱独立发射波长在从约460nm至约570nm范围内的光，并且其中所述第二台面第二光致发光量子阱发射波长在从约600nm至约750nm范围内的光。5.根据权利要求1所述的led器件，还包括所述第一沟槽中的第一阴极接触和所述第二沟槽中的第二阴极接触。6.根据权利要求1所述的led器件，其中所述第二台面第一光致发光量子阱、所述第二台面第二光致发光量子阱和所述第三台面光致发光量子阱独立地包括发射相同波长光的多个量子阱。7.根据权利要求1所述的led器件，其中所述衬底为透明衬底。8.一种系统，包括：根据权利要求1所述的led器件；led器件附接区，其具有耦合到第一子像素上的第一阳极接触的第一电极、耦合到第二子像素上的第二阳极接触的第二电极、以及耦合到第三子像素上的第三阳极接触的第三电极；和驱动器电路，其被配置为向所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极中的一个或多个提供独立电压。9.一种发光二极管(led)器件，包括：第一子像素，其包括在第一台面上的第一阴极接触，所述第一台面具有在第一台面n型层上的第一台面隧道结上的第一台面电致发光量子阱；第二子像素，其包括在第二台面上的第二阴极接触，所述第二台面具有在第二台面n型
层上的第二台面隧道结上的第二台面电致发光量子阱上的第二台面第一光致发光量子阱和第二台面第二光致发光量子阱；第三子像素，其包括在第三台面上的第三阴极接触，所述第三台面具有在第三台面n型层上的第三台面隧道结上的第三台面电致发光量子阱上的第三台面光致发光量子阱；分隔所述第一子像素和所述第二子像素的第一沟槽；分隔所述第二子像素和所述第三子像素的第二沟槽；和电介质层，其形成在所述第一子像素、所述第二子像素和所述第三子像素的至少一部分之上。10.根据权利要求9所述的led器件，其中所述第一台面电致发光量子阱、所述第二台面电致发光量子阱和所述第三台面电致发光量子阱独立发射波长在从约410nm至约495nm范围内的光，其中所述第二台面第一光致发光量子阱和所述第三台面光致发光量子阱独立发射波长在从约460nm至约570nm范围内的光，并且其中所述第二台面第二光致发光量子阱发射波长在从约600nm至约750nm范围内的光。11.根据权利要求9所述的led器件，还包括所述第一沟槽中的第一阳极接触和所述第二沟槽中的第二阳极接触。12.根据权利要求9所述的led器件，其中所述第二台面第一光致发光量子阱、所述第二台面第二光致发光量子阱和所述第三台面光致发光量子阱独立地包括发射相同波长光的多个量子阱。13.一种系统，包括：根据权利要求9所述的led器件；led器件附接区，其具有耦合到第一子像素上的第一阴极接触的第一电极、耦合到第二子像素上的第二阴极接触的第二电极、以及耦合到第三子像素上的第三阴极接触的第三电极；和驱动器电路，其被配置为向所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极中的一个或多个提供独立电压。14.一种制造根据权利要求1所述的led器件的方法，所述方法包括：在衬底上形成成核层；在所述成核层上形成缺陷减少层；在所述缺陷减少层上形成n型层；在所述n型层上形成至少一个电致发光量子阱；在所述至少一个电致发光量子阱上形成隧道结；在所述隧道结上形成n型层；在所述n型层上形成至少一个第一光致发光量子阱；在所述至少一个第一光致发光量子阱上形成至少一个第二光致发光量子阱；形成第一台面、第二台面和第三台面，所述第一台面和所述第二台面由第一沟槽分隔，所述第二台面和所述第三台面由第二沟槽分隔；从所述第一台面移除所述至少一个第一光致发光量子阱和所述至少一个第二光致发光量子阱；从所述第三台面移除所述至少一个第二光致发光量子阱；
在所述第一台面、所述第二台面和所述第三台面上共形地沉积电介质层；在所述第一台面、所述第二台面和所述第三台面中形成接触孔；以及在所述第一台面上形成第一接触，在所述第二台面上形成第二接触，并且在所述第三台面上形成第三接触。15.根据权利要求14所述的方法，还包括从所述第一沟槽和从所述第二沟槽移除所述电介质层的至少一部分。16.根据权利要求15所述的方法，还包括在所述第一沟槽中形成第一阴极接触，并且在所述第二沟槽中形成第二阴极接触。17.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述衬底上形成第一分色镜和在所述第一分色镜上形成第二分色镜。18.一种制造根据权利要求9所述的led器件的方法，所述方法包括：在衬底上形成成核层；在所述成核层上形成缺陷减少层；在所述缺陷减少层上形成n型层；在所述n型层上形成至少一个第一光致发光量子阱；在所述至少一个第一光致发光量子阱上形成至少一个第二光致发光量子阱；在第二光致发光量子阱上形成至少一个电致发光量子阱；在所述至少一个电致发光量子阱上形成隧道结；在所述隧道结上形成n型层；形成第一台面、第二台面和第三台面，所述第一台面和所述第二台面由第一沟槽分隔，所述第二台面和所述第三台面由第二沟槽分隔；从所述第一台面移除所述至少一个第一光致发光量子阱和所述至少一个第二光致发光量子阱；从所述第三台面移除所述至少一个第二光致发光量子阱；在所述第一台面、所述第二台面和所述第三台面上共形地沉积电介质层；在所述第一台面、所述第二台面和所述第三台面中形成接触孔；在所述第一台面上形成第一接触，在所述第二台面上形成第二接触，并且在所述第三台面上形成第三接触；以及移除所述衬底。19.根据权利要求18所述的方法，还包括从所述第一沟槽和从所述第二沟槽移除所述电介质层的至少一部分。20.根据权利要求19所述的方法，还包括在所述第一沟槽中形成第一阳极接触，并且在所述第二沟槽中形成第二阳极接触。21.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述衬底上形成第一分色镜和在所述第一分色镜上形成第二分色镜。

技术总结
描述了在同一晶片中包括电致发光量子阱和光致发光有源区的组合的发光二极管(LED)器件。具有最短发射波长的第一组QW被放置在p-n结的p型层和n型层之间。具有更长波长的其他组的QW被放置在LED结构的一部分中的p-n结外部，在该部分中不发生少数载流子的电注入。由第一组QW发射的电致发光被(一个或多个)其他组吸收并作为更长波长的光重新发射。增加下转换效率的波长选择镜可以选择性地应用于期望更长波长发射的管芯。隧道结接触的使用有助于将波长选择镜集成到管芯的外表面，并避免了蚀刻的p-GaN层上的导电类型转换问题。GaN层上的导电类型转换问题。GaN层上的导电类型转换问题。


技术研发人员：I
受保护的技术使用者：亮锐有限责任公司
技术研发日：2021.09.22
技术公布日：2023/10/7