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CN111194484A - 发光二极管及其制造方法 - Google Patents

发光二极管及其制造方法 Download PDF

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CN111194484A CN201880065361.0A CN201880065361A CN111194484A CN 111194484 A CN111194484 A CN 111194484A CN 201880065361 A CN201880065361 A CN 201880065361A CN 111194484 A CN111194484 A CN 111194484A
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Abstract

提供了一种制造发光二极管(LED)的方法。所述方法包括：在衬底上形成n型半导体层；在n型半导体层的第一区域中形成n型电极；在n型半导体层的第二区域中形成有源层，第二区域是除第一区域以外的区域；在有源层上形成p型半导体层；以及通过蚀刻有源层和p型半导体层的区域来形成电阻层。

Description

发光二极管及其制造方法
技术领域
与本公开一致的装置和方法涉及一种发光二极管(LED)装置及其制造方法，更具体地，涉及一种包括电阻层的LED装置及其制造方法。
背景技术
发光二极管(LED)具有相对较长的寿命、低功耗和快速响应速度，因此被用在各种类型的显示装置和照明设备中。
显示器的每英寸像素(ppi)和亮度根据显示装置的目的、尺寸等而变化。因此，显示器的每个像素所需的发光强度可以变化。作为响应，可以通过控制电流量或控制LED的芯片尺寸来满足所需的发光强度。
然而，如果仅控制电流量，则可能会降低效率，并且如果控制芯片尺寸，则可能需要各种生产线，从而增加了单位生产成本。
发明内容
【技术问题】
【技术方案】
根据本公开的一方面，提供了一种制造发光二极管(LED)的方法，所述方法包括：在衬底上形成n型半导体层；在n型半导体层的第一区域中形成n型电极；在n型半导体层的第二区域中形成有源层，第二区域是除第一区域以外的区域；在有源层上形成p型半导体层；以及通过蚀刻有源层和p型半导体层的区域来形成电阻层。
形成电阻层可以包括通过蚀刻有源层的外部区域和p型半导体层的外部区域的至少一部分将具有高于或等于预设电阻的电阻值的高电阻层形成为等于p型半导体层的高度，其中所述方法还可以包括在p型半导体层的区域中形成p型电极。
形成电阻层可以包括通过蚀刻有源层的外部区域和p型半导体层的外部区域的至少一部分将具有高于或等于预设电阻的电阻值的高电阻层形成为等于p型半导体层的高度；以及在高电阻层和p型半导体层上形成具有低于预设电阻的电阻值的低电阻层，其中所述方法还可以包括在低电阻层的区域中形成p型电极。
所述方法还可以包括：在p型半导体层上形成p型电极，其中形成电阻层可以包括通过从p型电极向有源层蚀刻堆叠有源层、p型半导体层和p型电极的区域的一部分，形成绝缘层。
p型电极可以通过绝缘层被划分为第一p型电极和第二p型电极，其中所述方法还可以包括形成p型焊盘，所述p型焊盘被配置为在第一p型电极和第二p型电极中的仅一个p型电极上连接到外部衬底。
第一区域可以是n型半导体层的外部区域，并且第二区域可以是矩形区域，所述矩形区域包括n型半导体层中的除外部区域以外的内部区域的中央部分，其中形成电阻层包括蚀刻堆叠有n型电极、n型半导体层、有源层、p型半导体层和p型电极的区域，以从形成在第一区域的第一边缘处的n型电极的一部分横跨到形成在与第一边缘相对的第二边缘处的n型电极的一部分；以及通过用绝缘材料填充蚀刻区域来形成绝缘层。
型电极可以通过绝缘层被划分为第一n型电极和第二n型电极，其中所述方法还可以包括形成n型焊盘，所述n型焊盘被配置为在第一n型电极和第二n型电极中的仅一个n型电极上连接到外部衬底。
n型电极可以通过绝缘层被划分为第一n型电极和第二n型电极，其中所述方法还可以包括形成第一n型焊盘和第二n型焊盘，以分别将第一n型电极和第二n型电极连接到外部衬底。
根据本公开的另一方面，提供了一种发光二极管(LED)，所述LED包括：衬底；n型半导体层，形成在衬底上；n型电极；形成在n型半导体层的第一区域中；有源层，形成在n型半导体层的第二区域中，第二区域是除第一区域以外的区域；p型半导体层，形成在有源层上；以及电阻层，形成在有源层和p型半导体层的区域中。
电阻层可以包括高电阻层，所述高电阻层被形成为在有源层和p型半导体层的外部区域的蚀刻部分中具有等于p型半导体层的高度，并具有大于或等于预设电阻的电阻值，其中LED还可以包括p型电极，所述p型电极形成在p型半导体层的区域中。
电阻层可以包括高电阻层，所述高电阻层被形成为在有源层和p型半导体层的外部区域的蚀刻部分中具有等于p型半导体层的高度，被配置为具有大于或等于预设电阻的电阻值，以及低电阻层，形成在高电阻层和p型半导体层上，被配置为具有低于预设电阻的电阻值，其中LED还可以包括p型电极，所述p型电极形成在低电阻层的区域中。
LED还可以包括p型电极，所述p型电极形成在p型半导体层上，其中电阻层可以包括绝缘层，所述绝缘层在堆叠有源层、p型半导体层和p型电极的区域中将p型电极连接到有源层。
p型电极可以通过绝缘层被划分为第一p型电极和第二p型电极，其中所述LED还可以包括p型焊盘，所述p型焊盘将第一p型电极和第二p型电极中的仅一个p型电极连接到外部衬底。
第一区域可以是n型半导体层的外部区域，并且第二区域可以是矩形区域，所述矩形区域包括n型半导体层中的除外部区域以外的内部区域的中央部分，其中电阻层可以包括绝缘层，所述绝缘层被形成为在堆叠有n型半导体层、有源层、p型半导体层和p型电极的区域中从形成在第一区域的第一边缘处的n型电极的一部分横跨到形成在与第一边缘相对的第二边缘处的n型电极的一部分。
n型电极可以通过绝缘层被划分为第一n型电极和第二n型电极，其中所述LED还可以包括n型焊盘，所述n型焊盘将第一n型电极和第二n型电极中的仅一个n型电极连接到外部衬底。
所述n型电极可以被所述绝缘层划分为第一n型电极和第二n型电极，其中LED还可以包括第一n型焊盘和第二n型焊盘，所述第一n型焊盘和第二n型焊盘分别形成在第一n型电极和第二n型电极上，分别将第一n型电极和第二n型电极连接到外部衬底。
【有益效果】
附图说明
通过绑定附图的以下描述，本公开的某些实施例的上述和其他方面、特征以及优点将更清楚明白，在附图中：
图1是示出了根据实施例的发光二极管(LED)的横截面图；
图2A和图2B是示出了根据实施例的制造LED的方法的横截面图；
图3A至图3H是示出了根据实施例的制造LED的方法的横截面图；
图4是示出了根据实施例的LED的平面图；
图5A和图5B是示出了根据实施例的具有倒装芯片结构的LED的横截面图；
图6是示出了根据实施例的LED的平面图；
图7A和图7B是示出了根据实施例的具有倒装芯片结构的LED的横截面图；
图8示出了根据实施例的用于描述LED的输出效率的曲线图；以及
图9是根据实施例的制造LED的方法的流程图。
实施本发明的最佳模型
具体实施方式
现在将详细参考实施例，在附图中示出了实施例的示例，其中在所有附图中，相同的附图标记指代相同的元件。在这点上，实施例可以具有不同的形式，并且不应当被解释为受限于本文中所阐述的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施例以解释各方面。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或多个列出项的任何和所有组合。当诸如“...中的至少一个”和“选自...中的至少一个”的表述位于元素列表之前时，其修饰整个元素列表而非修饰列表中的单独元素。例如，“选自a、b和c中的至少一个”应被理解为仅包括a、仅包括b、仅包括c、包括a和b两者、包括a和c两者、包括b和c两者或包括a、b和c的全部。
本公开中所使用的术语仅出于描述实施例的目的，而非旨在进行限制。除非另有明确指示，否则单数形式也旨在包括复数形式。在整个说明书中，当一个部件连接到另一部件时，该部件不仅直接连接到另一部件，而且通过插入它们中的另一器件电连接到该另一部件。如果假设某个部件包括某个组件，则术语“包括”，“包含”和“具有”表示对应的组件还可以包括其他组件，除非写了与对应的组件相反的特定含义。
“一”、“一个”和“该(所述)”以及与之类似的其他指示词的使用可以对应于单数形式和复数形式两者。除非明确提及或描述根据本公开的方法的操作顺序，否则本公开不受所提及的操作顺序的限制。
本说明书的各个部分中所使用的诸如“在一些实施例中”或“在实施例中”的短语不一定指代同一实施例。
在描述中定义的内容，例如详细结构和要素，是提供用来帮助对本公开的全面理解。因此，显而易见的是，可以在没有那些具体定义的事项的情况下实施实施例。而且，不详细描述公知的功能或构造。
除非另有定义，否则当一个元件包括另一元件时，这可能意味着该元件还包括其他元件而不排除其他元件。
附图中所示出的各种元件和区域是示意性地绘制的。因此，本公开的技术精神不受附图中所绘制的相对尺寸或间隙的限制。
图1是示出了根据实施例的发光二极管(LED)1000的横截面图。
参考图1，LED 1000包括衬底10、n型半导体层20、n型电极30、有源层40、p型半导体层50和p型电极60。
衬底10可以是能够在其上表面上生长半导体材料的半导体生长衬底。详细地，衬底10可以是例如蓝宝石衬底、硅(Si)衬底、氧化锌(ZnO)衬底、氮化物半导体衬底、或者其上堆叠有选自氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铝铟镓(AlInGaN)中的至少一种的模板衬底。例如，衬底10可以是能够生长具有六方晶系的氮化物层的蓝宝石衬底。然而，衬底10不限于此，并且可以是由诸如铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、银(Ag)、金(Au)、钼(Mo)、钯(Pd)、钨(W)、铝(Al)等的金属材料形成的金属衬底。在下文中，作为示例，衬底10将被描述为蓝宝石衬底。
n型半导体层20可以形成在衬底10上。在此，n型半导体层20可以是基于氮化物的半导体层，即，由选自GaN、InAlGaN、AlGaN、InGaN、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)和氮化铝铟(AlInN)中的至少一种形成的半导体层。例如，n型半导体层20可以是n型掺杂的n-GaN。
n型电极30可以电连接到n型半导体层20。由于n型电极30电连接到n型半导体层20，因此电子可以从n型电极30注入到n型半导体层20中。
根据实施例，在将n型半导体层20形成在衬底10上之后，n型电极30可以形成在n型半导体层20的第一区域中。在此，第一区域不限于n型半导体层20的特定区域，并且根据制造工艺、制造目的等可以是各种类型的区域。例如，第一区域可以是n型半导体层20的一个边缘区域或在n型半导体层20上围绕四侧的外部区域。
根据实施例，在蚀刻n型半导体层20从而暴露n型半导体层20的上部的一部分之后，可以在蚀刻区域中形成n型电极30。例如，被蚀刻和暴露的区域可以具有约1μm与约3μm之间的深度。n型电极30可以被形成为与在n型半导体层20中被蚀刻和暴露的区域的深度具有相同的高度。然而，n型电极30不限于此，并且可以被形成为在n型半导体层20上的各种类型区域中具有各种高度，以便将电子注入到n型半导体层20中。
有源层40可以形成在第二区域中，所述第二区域包括在n型半导体层20中除第一区域以外的区域中。在此，第二区域是指在n型半导体层20中除形成有n型电极30的区域以外的区域。
有源层40是通过将穿过p型半导体层50注入的空穴和穿过n型半导体层20注入的电子进行重组而发出具有预设能量的光的层。在此，有源层40可以是由诸如InGaN等的单一材料形成的层，或者如果有源层40由氮化物半导体形成，则可以使用可以是单量子阱结构或其中量子势垒层与量子阱层交替的多量子阱(MQW)结构，例如，GaN/InGaN结构。
p型半导体层50可以形成在有源层40上。p型半导体层50可以是基于氮化物的半导体层，即，由选自GaN、InAlGaN、AlGaN、InGaN、AlN、InN和AlInN中的至少一种形成的半导体层。例如，p型半导体层50可以是p型掺杂的p-GaN。
p型电极60可以形成在p型半导体层50上并且可以电连接到p型半导体层50。例如，p型电极60可以被形成为覆盖p型半导体层50的上表面。例如，p型半导体电极60可以由选自铟锡氧化物(ITO)、铝锌氧化物(AZO)、铟锌氧化物(IZO)、ZnO、ZnO：Ga(GZO)、In2O3、SnO2、CdO、CdSnO4和Ga2O3中的至少一种形成。
如果p型电极60电连接到p型半导体层50，则空穴可以从p型电极60注入到p型半导体层50中。如上所述，如果n型电极30电连接至n型半导体层20，则电子可以从n型电极30注入到n型半导体层20中。而且，如果p型电极60将空穴注入到p型半导体层50中，则位于n型半导体层20与p型半导体层50之间的有源层40可以通过电子和空穴的重组来发出具有预设能量的光。
根据实施例的LED 1000可以用在具有各种尺寸的显示装置中，诸如移动设备、电视(TV)、数字标牌等。显示器的每英寸像素(ppi)和亮度可以根据显示器的尺寸而变化，因此显示器的每个像素所需的发光强度可以变化。
例如，设置在智能手机中的显示器需要400ppi和350nit的规格，因此显示器的每个像素所需的发光强度为0.00139mCd。作为另一示例，诸如数字标牌的大型显示器需要20ppi和1000nit的规格，因此大型显示器的每个像素所需的发光强度为1.61mCd。基于上述这两个示例，根据显示器的尺寸差异，每个像素所需的发光强度的差异可能超过1000倍。
根据实施例的制造LED 1000的方法不仅可以控制用于LED 1000的光发射的电流量，而且如果所需的强度根据LED 1000的使用目的(例如，根据显示器的尺寸)而改变，则还可以在制造LED 1000的过程中控制有源层40的面积、尺寸等。
例如，可能需要制造需要相对较低的发光强度的显示器。在这种情况下，可以通过在小面积中制造衬底100来控制LED 1000的整体尺寸。然而，在这种情况下，可能会发生一些问题，即，制造成本增加或需要使生产线多样化。根据实施例的LED 1000可以维持诸如衬底10、n型半导体层20等的其他层的面积，通过控制形成在n型半导体层20上的有源层40的面积来满足所需的发光强度mCd，并且增加电流强度A/cm2和外部量子效率(EQE)。稍后将参考图8详细描述电流强度和EQE。在下文中，将描述通过向LED 1000设置电阻层来控制有源层40的有效面积的各种实施例。
本文中所使用的术语“沉积”、“生长”、“堆叠”等被用作与形成半导体材料层的含义相同的含义。根据各种实施例形成的层或薄膜可以通过使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)生长在生长室中，或者可以通过使用诸如等离子体增强CVD(PECVD)、大气压CVD(APCVD)、低压CVD(LPCVD)、超高真空CVD(LHCVD)、物理气相沉积(PVD)、电子束法、电阻加热法等的各种方法而沉积的。
图2A和图2B是示出了根据本发明的示例性实施例的制造LED 1000的方法的横截面图。
参考图2A，在根据实施例的制造LED 1000的方法中，可以设置衬底10、并且可以沉积n型半导体层20、n型电极30、有源层40和p型半导体层50。
可以蚀刻有源层40和p型半导体层50的区域。在此，区域可以指有源层40和p型半导体层50的外部区域的一部分。例如，可以蚀刻有源层40和p型半导体层50的外部区域的一部分，并且可以不蚀刻形成在有源层40下的n型半导体层20的一部分。然而，实施例不限于此，并且可以在n型半导体层20中执行蚀刻至预设深度。
根据实施例，可以在台面结构中蚀刻形成在n型半导体层20的区域中的有源层40和p型半导体层50。根据实施例，可以执行蚀刻至n型半导体层20的预设深度。图案化工艺可以是各种类型的工艺，比如光刻工艺、压印工艺等。而且，蚀刻工艺可以是使用化学药的湿法蚀刻、使用反应气体的诸如等离子体蚀刻的干法蚀刻、使用离子碰撞效应的反应离子蚀刻(RIE)等，或者使用激光的激光烧蚀工艺。
参考图2B，可以在有源层40和p型半导体层50的蚀刻区域中形成电阻层70。在此，包括在电阻层70中的材料与有源层40不同。与有源层40中不同，在电阻层70中无法重组电子和空穴，并且不从电阻层70发射光。
例如，电阻层70可以包括由具有高于或等于预设电阻的电阻值的材料形成的高电阻层71，即，高电阻器。然而，高电阻层71不限于此，并且可以由提供电绝缘的绝缘材料形成。例如，高电阻层71可以由聚酰亚胺、SiNx等形成，或者可以由具有比有源层40大的带隙能量的材料形成，并且可以包括AlGaN或AlInGaN。
可以在有源层40的蚀刻区域中形成电阻层70。因此，如果电阻层70的面积增加，则有源层40的面积可以减小。
可以在高电阻层71和p型半导体层50上方形成p型电极60。在此，p型电极60可以将空穴注入到p型半导体层50中，并且注入到p型半导体层50中的空穴可以与有源层40中的电子重组。由p型电极60注入的空穴可以不流入高电阻层71。由于LED 1000的发光的区域是有源层40，所以发光的区域随高电阻层71的面积的增加而减小。
如图2B中所示，根据实施例的高电阻层71可以被形成为与p型半导体层50相同的高度。然而，高电阻层71不限于此，并且可以被形成在形成在有源层40的蚀刻区域中的各区域中具有各种高度，以便减小有源层40的有效面积。
根据实施例的电阻层70可以包括高电阻层71和低电阻层72。在此，低电阻层72可以由具有低于预设电阻的电阻值的材料形成，即，低电阻器。与高电阻器不同，低电阻器可以是电子和空穴可以通过的材料。例如，低电阻器可以是诸如Cu、Cr、Ni、Ag、Au、Mo、Pd、W、Al等金属材料。
参考图2B，可以在覆盖高电阻层71和p型半导体层50的上表面的结构中形成低电阻层72。p型电极60可以形成在低电阻层72的区域中。由于低电阻层72包括电子和空穴可以通过的材料，因此可以将由p型电极60注入的空穴通过低电阻层72注入到p型半导体层50中。
在根据实施例的制造方法中，根据LED的使用目的，即，显示装置的尺寸，可以蚀刻有源层40，可以在蚀刻区域中形成高电阻层71，并且可以在制造工艺中控制高电阻层71的面积。有源层40的有效面积随着有源层40中的蚀刻区域的增加和高电阻层71的面积的增加而减小。随着有源层40的有效面积减小，电流密度A/cm2和EQE改变。
在根据实施例的制造方法中，可以不蚀刻有源层40和p型半导体层50，并且可以在p型半导体层50上形成电阻层70。之后，可以在电阻层70上形成p型电极60。在此，电阻层70可以是包括高电阻器和低电阻器的层。例如，当从上方看电阻层70时，电阻层70的外部区域可以包括高电阻器，并且电阻层70的内部区域可以包括低电阻器。
根据实施例，由p型电极60注入的空穴可以通过低电阻器，即，电阻层70的内部区域，并且可以不通过高电阻器，即，电阻层70的外部区域。由于通过电阻层70的内部区域的空穴被注入到p型半导体层50中，因此p型半导体层50的实际有效面积可以减小。而且，有源层40的有效面积可以与p型半导体层50的有效面积的减小成正比地减小。
根据实施例，由于未蚀刻p型半导体层50和有源层40，并且在p型半导体层50上形成包括高电阻器和低电阻器的电阻层70，因此有源层40和p型半导体层50的实际有效面积可以减小。
图3A至图3H是示出了根据实施例的制造LED 100的方法的横截面图。
参考图3A和图3B，在根据实施例的制造LED 1000的方法中，可以提供衬底10，并且可以在衬底10上生长n型半导体层20(或者，n型半导体基层)。
此后，参考图3C至图3F，可以顺序地沉积n型电极30、有源层40、p型半导体层50和p型电极60。
参考图3G，堆叠有有源层40、p型半导体层50和p型电极60的区域的一部分可以从p型电极60蚀刻到有源层40。
如图3G和图3F中所示，p型电极60的面积可以与有源层40和p型半导体层50的面积不同。堆叠有有源层40、p型半导体层50和p型电极60全部的区域的一部分可以从p型电极60蚀刻到有源层40。例如，可以不蚀刻形成在有源层40下方的n型半导体层20。在这种情况下，有源层40可以被划分为第一有源层40-1和第二有源层40-2，p型半导体层50可以被划分为第一p型半导体层50-1和第二p型半导体层50-2，并且p型电极60可以被划分为第一p型电极60-1和第二p型电极60-2。
然而，实施例不限于此，并且可以从p型电极60执行蚀刻至n型半导体层20的预设深度。
参考图3H，可以在蚀刻区域中形成电阻层70。根据实施例，可以在蚀刻区域中形成绝缘层，以便从p型电极60连接到有源层40。然而，实施例不限于此，并且如果执行蚀刻至n型半导体层20的预设深度，则绝缘层可以被形成为从p型电极60连接到n型半导体层20的预设深度。
例如，电阻层70可以包括高电阻器，并且可以通过用高电阻器填充蚀刻区域来形成。作为另一示例，电阻层70可以包括由阻挡电连接的绝缘材料形成的绝缘层，并且可以通过用绝缘材料填充蚀刻区域来形成。
在此，绝缘层可以由聚酰亚胺、SiNx等形成，可以由具有比有源层40大的带隙能量的材料形成，或可以包括A1GaN或AlInGaN。然而，绝缘材料不限于此，并且可以由能够阻止材料之间的电连接的各种类型的绝缘材料形成。
图4是示出了根据实施例的LED的平面图。
当形成电阻层70时，p型电极60可以被电阻层70划分为第一p型电极60-1和第二p型电极60-2。在此，第一p型电极60-1和第二p型电极60-2可以不彼此连接并可以彼此绝缘。
由于电阻层70被形成为从p型电极60连接到有源层40，所以除了p型电极60之外，还可以划分有源层40和p型半导体层50。例如，有源层40可以被划分为第一有源层40-1和第二有源层40-2，并且p型半导体层50可以被划分为第一p型半导体层50-1和第二p型半导体层50-2。
图5A和图5B是示出了根据实施例的具有倒装芯片结构的LED的横截面图。
如图5A中所示，在封装LED 1000时可以使用倒装芯片接合。在此，倒装芯片接合是指形成朝向LED 1000的n型电极30和p型电极60的凸块；将LED 1000上下颠倒，即，翻转LED1000(例如，通过使用底部发射法)；以及通过使用焊接法或热声法将LED 1000绑定到封装衬底的工艺。
然而，实施例不限于此。例如，当LED 1000被绑定到封装衬底时，可以应用与参考图5A和图5B描述的底部发射法不同的顶部发射法。在下文中，作为示例，将描述使用底部发射法。然而，各种实施例可以应用于顶部发射法。
在封装具有倒装芯片结构的LED 1000的工艺中使用的凸绑定和倒装芯片绑定的详细工艺和方法是众所周知的技术。
有源层40可以被电阻层70划分为第一有源层40-1和第二有源层40-2。而且，p型半导体层50可以划分为第一p型半导体层50-1和第二p型半导体层50-2。
根据实施例，n型焊盘90可以形成在n型电极30上，且p型焊盘80可以形成在p型电极60上。在此，n型焊盘90和p型焊盘80可以分别绑定到封装衬底上的(即，背板上的)凸块。在将n型焊盘90和p型焊盘80绑定到凸块时，n型电极30和p型电极60可以分别将电子和空穴注入到n型半导体层20和p型半导体层50中。
在根据实施例的LED 1000中，p型焊盘80可以形成在被电阻层70划分出的第一p型电极60-1和第二p型电极60-2中的仅一个p型电极上。例如，p型焊盘80可以仅形成在第一p型电极60-1上。在这种情况下，第一p型电极60-1可以将空穴注入到第一p型半导体层50-1中，并且可以通过电子和空穴的重组从第一有源层40-1发光。相反，第二p型电极60-2可以不将空穴注入到第二p型半导体层50-2中，并且可以不从第二有源层40-2发光。
因此，虽然LED 1000的尺寸或芯片的尺寸不变，但是有源层40的有效面积可以减小为第一有源层40-1。
根据实施例，如图5B中所示，p型焊盘80可以被形成为连接到第一p型电极60-1和第二p型电极60-2两者。如果p型焊盘80连接到第一p型电极60-1和第二p型电极60-2，则第一有源层40-1和第二有源层40-2分别发光。
如果p型焊盘80仅连接到第一p型电极60-1，则可以从第一有源层40-1和第二有源层40-2中的仅一个有源层发射光。如果p型焊盘80连接到第一p型电极60-1和第二p型电极60-2两者，则可以从第一有源层40-1和第二有源层40-2两者发光。
根据实施例的LED 1000可以使用底部发射法并可以包括反射层。
例如，由于从有源层40发射出的光从反射层反射然后发射穿过作为透明蓝宝石衬底的衬底10，因此可以提高光的提取效率。
LED 1000可以包括荧光物质。荧光物质可以是一种发光材料，即可以是作为通过吸收能量来发射红(R)光、绿(G)光和蓝(B)光等的材料的量子点等。荧光物质可以堆叠在衬底10上。如果堆叠有荧光物质，则衬底10的特性得到区分。例如，LED 1000可以发射光，并且荧光物质可以堆叠在衬底10上，以便操作作为R、G和B子像素之一。然而，实施例不限于此，并且如果没有堆叠荧光物质，则LED 1000可以发射B光，并且可以操作作为B子像素。
图6是示出了根据实施例的LED的平面图。
根据实施例，在将n型半导体层20形成在衬底10上之后，n型电极30可以形成在n型半导体层20的第一区域中。在此，第一区域可以是n型半导体层20的外部区域。在此，外部区域是指在从上方观察LED 1000时具有矩形结构的外围区域。而且，除外部区域以外的区域是指除上述外部区域以外的其他区域，即内部区域的区域。
有源层40可以形成在n型半导体层20上的内部区域的第二区域中。在此，第二区域可以是矩形区域，所述矩形区域包括n型半导体层20上的除了外部区域之外的内部区域的中央部分。
在根据实施例的制造方法中，可以在堆叠有n型半导体层20、有源层40、p型半导体层50和p型电极60的区域中自p型电极60向n型半导体层20蚀刻一区域。
根据实施例，可以蚀刻n型电极30的区域。例如，可以蚀刻n型半导体层20、有源层40、p型半导体层50、p型电极60和n型电极30中的每一个的区域，从而横跨到n型电极30的形成在面向n型电极30上的一边缘的另一边缘处的一部分。
电阻层70可以形成在蚀刻区域中。
在蚀刻区域中形成有电阻层70的LED 1000的平面图如图6中所示。如果形成电阻层70，则n型半导体层20可以划分为第一n型半导体层20-1和第二n型半导体层20-2。而且，n型电极30可以被划分为第一n型电极30-1和第二n型电极30-2。
在此，第一n型半导体层20-1和第二n型半导体层20-2可以不彼此连接而是可以彼此绝缘，并且第一n型电极30-1和第二n型电极30-2可以不彼此连接而是可以彼此绝缘。换言之，在参考图4至图5B描述的实施例的LED 1000中，n型半导体层20和n型电极30可以被电阻层70额外地划分。
图7A和图7B是示出了根据实施例的具有倒装芯片结构的LED的横截面图。
在根据实施例的LED 1000中，n型焊盘90可以形成在被电阻层70划分出的第一n型电极30-1和第二n型电极30-2中的仅一个n型电极上。例如，n型焊盘90可以仅形成在第一n型电极30-1上。在这种情况下，第一n型电极30-1可以将电子注入到第一n型半导体层20-1中，并且可以通过电子和空穴的重组从第一有源层40-1发光。相反，第二n型电极30-2可以不将电子注入到第二n型半导体层20-2中，并且可以不从第二有源层40-2发光。
因此，虽然LED 1000的尺寸或芯片的尺寸不变，但是有源层40的有效面积可以减小为第一有源层40-1。
根据实施例，如图7B中所示，n型焊盘90可以被形成为连接到第一n型电极30-1和第二n型电极30-2两者。例如，如果第一n型焊盘90-1连接到第一n型电极30-1，且第二n型焊盘90-2连接到第二n型电极30-2，以便连接到外部衬底，则可以通过注入电子和空穴分别从第一有源层40-1和第二有源层40-2发射光。
根据实施例，封装衬底可以通过使用引线绑定连接到包括在LED 1000中的n型电极30和p型电极60。
图8示出了根据各种实施例的用于描述LED的输出效率的曲线图。
根据实施例的LED 1000可以用在具有各种尺寸的显示装置中，诸如用户终端装置、TV等。显示器的ppi和亮度可以根据显示器的尺寸而变化，因此显示器的每个像素所需的发光强度可以变化。
例如，130英寸的电视的每个像素所需的发光强度可以是0.28mCd，并且65英寸的电视的每个像素所需的发光强度可以是0.07mCd。如果分别安装在显示器中的LED的芯片尺寸即使在所需的发光强度随显示器的尺寸减小而减小时也是相同的，则可以通过减小LED中的电流来满足所需的发光强度。然而，如果仅控制电流，则EQE可以降低。在此，EQE是指基于下面的式1计算出的值，即通过将每秒发射到自由空间中的光子数P/(hv)除以每秒注入到LED中的电子数I/e而获得的值。
【数学式1】
Figure BDA0002441117480000151
下面的表1示出了当根据常规方法仅改变注入到LED中的电流量时的EQE和电流强度，以及当减小显示器的尺寸并保持LED的尺寸相同时根据各种实施例改变注入电流量和有源层40的有效面积时的EQE和电流强度。
[表1]
Figure BDA0002441117480000152
Figure BDA0002441117480000161
基于如上所述的两个示例，根据显示器尺寸的差异，每个像素所需的发光强度的差异可以超过1000倍。根据各种实施例，可以通过减小注入电流来维持电流强度。因此，可以均等地维持EQE，并且可以减少功耗。
图9是根据本发明的示例性实施例的制造LED的方法的流程图。
在操作S910中，在衬底上形成n型半导体层。在操作S920中，在n型半导体层的第一区域中形成n型电极。在操作S930中，从n型半导体层在除第一区域以外的第二区域中形成有源层。在操作S940中，在有源层上形成p型半导体层。在操作S950中，通过蚀刻有源层和p型半导体层的区域来形成电阻层。
在此，形成电阻层的操作S950可以包括：通过蚀刻有源层和p型半导体层的外部区域的至少一部分将具有高于或等于预设电阻的电阻值的高电阻层形成为与p型半导体层的高度相同。而且，根据本示例性实施例的制造方法还可以包括在p型半导体层的区域中形成p型电极。
形成电阻层的操作S950可以包括：通过蚀刻有源层和p型半导体层的外部区域的至少一部分将具有高于或等于预设电阻的电阻值的高电阻层形成为与p型半导体层的高度相同，并在p型半导体层上形成具有低于预设电阻的电阻值的低电阻层。根据实施例的制造方法还可以包括在低电阻层的区域中形成p型电极。
此外，该制造方法还可以包括：在p型半导体层上形成p型电极，其中形成电阻层的操作S950可以包括通过自p型电极向有源层蚀刻堆叠有源层、p型半导体层和p型电极的区域的一部分，来形成绝缘层。
在此，该制造方法还可以包括：通过绝缘层将p型电极划分为第一p型电极和第二p型电极；以及在第一p型电极和第二p型电极中仅一个p型电极上形成用于与外部衬底连接的p型焊盘。
而且，在根据实施例的制造方法中，第一区域可以是n型半导体层的外部区域，并且第二区域可以矩形区域，所述矩形区域包括n型半导体层的除外部区域之外的内部区域的中央部分。形成电阻层的操作950可以包括：蚀刻堆叠有n型电极、n型半导体层、有源层、p型半导体层和p型电极的区域，以从形成在第一区域的边缘处的n型电极的一部分横跨到形成在面向该边缘的另一边缘处的n型电极的一部分；以及通过用绝缘材料填充蚀刻区域来形成绝缘层。
在此，该制造方法还可以包括：通过绝缘层将n型电极划分为第一n型电极和第二n型电极；以及在第一n型电极和第二n型电极中仅一个n型电极上形成用于与外部衬底连接的n型焊盘。
而且，根据实施例，制造方法还可以包括：通过绝缘层将n型电极划分为第一n型电极和第二n型电极；以及在第一n型电极和第二n型电极上形成用于分别将第一n型电极和第二n型电极连接到外部衬底的第一n型焊盘和第二n型焊盘。
通过使用软件、硬件或它们的组合，可以在计算机可读记录介质或类似装置中实施上述各种实施例。在某些情况下，本文中所描述的示例性实施例可以被具体实施为处理器。根据软件实施例，诸如本文中所描述的过程和功能的示例性实施例可以被具体实施为附加软件模块。所述软件模块可以分别执行本文中所描述的至少一个或多个功能和操作。
可以将用于执行上述根据本公开的各种示例性实施例的处理操作的计算机指令存储在非暂时性计算机可读介质上。当存储在非暂时性计算机可读介质上的计算机指令由处理器执行时，计算机指令可以使特定设备能够执行根据上述各种示例性实施例的处理操作。
非暂时性计算机可读介质是半永久地存储数据的介质而不是诸如寄存器、高速缓存和存储器之类临时存储数据的介质，并且可以由设备读取。更特别地，上述应用或程序可以存储在非暂时性计算机可读介质中，例如压缩盘(CD)、数字视频盘(DVD)、硬盘、蓝光盘、通用串行总线(USB)、存储卡和只读存储器(ROM)。
虽然已参考附图描述了一个或多个实施例，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种制造发光二极管LED的方法，所述方法包括：
在衬底上形成n型半导体层；
在所述n型半导体层的第一区域中形成n型电极；
在所述n型半导体层的第二区域中形成有源层，所述第二区域是除所述第一区域以外的区域；
在所述有源层上形成p型半导体层；以及
通过蚀刻所述有源层和所述p型半导体层的区域来形成电阻层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述电阻层包括：通过蚀刻所述有源层的外部区域和所述p型半导体层的外部区域的至少一部分，将具有大于或等于预设电阻的电阻值的高电阻层形成为等于所述p型半导体层的高度，
其中所述方法还包括在所述p型半导体层的区域中形成p型电极。
3.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述电阻层包括：
通过蚀刻所述有源层的外部区域和所述p型半导体层的外部区域的至少一部分，将具有大于或等于预设电阻的电阻值的高电阻层形成为等于所述p型半导体层的高度；以及
在所述高电阻层和所述p型半导体层上形成具有低于所述预设电阻的电阻值的低电阻层，
其中所述方法还包括在所述低电阻层的区域中形成p型电极。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述p型半导体层上形成p型电极，
其中形成所述电阻层包括：通过从所述p型电极向所述有源层蚀刻堆叠有所述有源层、所述p型半导体层和所述p型电极的区域的一部分，形成绝缘层。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述p型电极被所述绝缘层划分为第一p型电极和第二p型电极，
其中所述方法还包括：形成被配置为在所述第一p型电极和所述第二p型电极中的仅一个p型电极上连接到外部衬底的p型焊盘。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一区域是所述n型半导体层的外部区域，并且所述第二区域是矩形区域，所述矩形区域包括所述n型半导体层中的除所述外部区域以外的内部区域的中央部分，
其中形成所述电阻层包括：蚀刻堆叠有所述n型电极、所述n型半导体层、所述有源层、所述p型半导体层和所述p型电极的区域，以自形成在所述第一区域的第一边缘处的n型电极的一部分横跨到形成在与所述第一边缘相对的第二边缘处的n型电极的一部分；
通过用绝缘材料填充所蚀刻区域来形成所述绝缘层。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述n型电极被所述绝缘层划分为第一n型电极和第二n型电极，
其中所述方法还包括：形成被配置为在所述第一n型电极和所述第二n型电极中的仅一个n型电极上连接到外部衬底的n型焊盘。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述n型电极被所述绝缘层划分为第一n型电极和第二n型电极，
其中所述方法还包括形成第一n型焊盘和第二n型焊盘，以分别将所述第一n型电极和所述第二n型电极连接到外部衬底。
9.一种发光二极管LED，包括：
衬底；
n型半导体层，形成在所述衬底上；
n型电极，形成在所述n型半导体层的第一区域中；
有源层，形成在所述n型半导体层的第二区域中，所述第二区域是除所述第一区域以外的区域；
p型半导体层，形成在所述有源层上；以及
电阻层，形成在所述有源层和所述p型半导体层的区域中。
10.根据权利要求9所述的LED，其中所述电阻层包括高电阻层，所述高电阻层被形成为在所述有源层和所述p型半导体层的外部区域的蚀刻部分中具有等于所述p型半导体层的高度，并具有大于或等于预设电阻的电阻值，
其中所述LED还包括p型电极，所述p型电极形成在所述p型半导体层的区域中。
11.根据权利要求9所述的LED，其中所述电阻层包括：
高电阻层，所述高电阻层被形成为在所述有源层和所述p型半导体层的外部区域的蚀刻部分中具有等于所述p型半导体层的高度，并被配置为具有大于或等于预设电阻的电阻值；以及
低电阻层，所述低电阻层形成在所述高电阻层和所述p型半导体层上，被配置为具有低于所述预设电阻的电阻值，
其中所述LED还包括形成在所述低电阻层的区域中的p型电极。
12.根据权利要求9所述的LED，还包括：
p型电极，形成在所述p型半导体层上，
其中所述电阻层包括绝缘层，所述绝缘层在堆叠有所述有源层、所述p型半导体层和所述p型电极的区域中将所述p型电极连接到所述有源层。
13.根据权利要求12所述的LED，其中所述p型电极被所述绝缘层划分为第一p型电极和第二p型电极，
其中所述LED还包括p型焊盘，所述p型焊盘将所述第一p型电极和所述第二p型电极中的仅一个p型电极连接到外部衬底。
14.根据权利要求12所述的LED，其中所述第一区域是所述n型半导体层的外部区域，并且所述第二区域是矩形区域，所述矩形区域包括所述n型半导体层中的除所述外部区域以外的内部区域的中央部分，
其中所述电阻层包括绝缘层，所述绝缘层被形成为在堆叠有所述n型半导体层、所述有源层、所述p型半导体层和所述p型电极的区域中，以自形成在所述第一区域的第一边缘处的n型电极的一部分横过到形成在与所述第一边缘相对的第二边缘处的n型电极的一部分。
15.根据权利要求14所述的LED，其中所述n型电极被所述绝缘层划分为第一n型电极和第二n型电极，
其中所述LED还包括n型焊盘，所述n型焊盘将所述第一n型电极和所述第二n型电极中的仅一个n型电极连接到外部衬底。
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