本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，尤其涉及一種雙色led及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代光電器件的研究與應(yīng)用中，led(light-emitting?diode，發(fā)光二極管)技術(shù)已成為核心技術(shù)之一，尤其是在照明和顯示領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用。

2、隨著技術(shù)的進(jìn)步，研究者們開(kāi)始探索更為復(fù)雜的led結(jié)構(gòu)，如納米柱led，以進(jìn)一步提升光電器件的性能和應(yīng)用的多樣性。相較于傳統(tǒng)的平面led，納米柱led展示了更高的光提取效率和靈活的發(fā)光波長(zhǎng)調(diào)控能力。納米柱的高比表面積提供了更多的光的生成和提取區(qū)域，這對(duì)提高led的整體效率尤為重要。

3、一般納米柱led具有軸向結(jié)構(gòu)或徑向結(jié)構(gòu)，軸向結(jié)構(gòu)led的量子阱及p型層生長(zhǎng)在納米柱頂部(即軸向方向上)，徑向結(jié)構(gòu)led的量子阱及p型層生長(zhǎng)在納米柱側(cè)壁(即徑向方向上)。通過(guò)結(jié)合兩種結(jié)構(gòu)，在軸向和徑向分別生長(zhǎng)量子阱及p型層，可以獲得雙色led，兩種結(jié)構(gòu)在生長(zhǎng)過(guò)程中不受到彼此影響，并且間隔很小，可以實(shí)現(xiàn)良好的混色效果。

4、雙色led芯片一般采用疊層生長(zhǎng)不同發(fā)光波長(zhǎng)量子阱的結(jié)構(gòu)或?qū)煞N不同的led器件制備好后封裝集成在一起，疊層生長(zhǎng)量子阱面臨著材料質(zhì)量受多層結(jié)構(gòu)影響以及上層量子阱對(duì)下層量子阱光吸收的問(wèn)題，集成兩種單獨(dú)的led器件則存在出光不均勻以及混色效果差等問(wèn)題，且芯片尺寸難以微縮。使用納米柱結(jié)構(gòu)在軸向和徑向分別生長(zhǎng)兩種波長(zhǎng)的量子阱，實(shí)現(xiàn)雙色led的集成制備，可以有效解決以上問(wèn)題，并可以將芯片尺寸進(jìn)一步縮小。但仍然存在設(shè)計(jì)靈活性不夠、應(yīng)用范圍較窄或存在光學(xué)串?dāng)_等問(wèn)題。

5、本發(fā)明至少解決上述問(wèn)題中的一個(gè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種雙色led及其制備方法，用于實(shí)現(xiàn)雙色led微縮化和行能提升，擴(kuò)展納米柱led的應(yīng)用領(lǐng)域。

2、本發(fā)明的第一方面，提供一種雙色led的制備方法，包括：

3、提供襯底，在所述襯底表面依次層疊形成n型層和掩膜層；

4、去除部分掩膜層，以使所述掩膜層形成露出所述n型層的多個(gè)間隔的第一空白區(qū)，在每個(gè)所述第一空白區(qū)內(nèi)形成納米柱；

5、在每個(gè)所述納米柱頂面形成第一發(fā)光結(jié)構(gòu)，并形成覆蓋所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)側(cè)面的保護(hù)層；

6、在每個(gè)所述納米柱的至少部分側(cè)面形成第二發(fā)光結(jié)構(gòu)；

7、在所述掩膜層表面形成覆蓋所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)表面的導(dǎo)電層；

8、形成n電極、與每個(gè)所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的第一p電極以及與每個(gè)所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的第二p電極；

9、其中，所述第一p電極設(shè)置于每個(gè)所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)上，所述第二p電極設(shè)置于所述導(dǎo)電層上，所述n電極設(shè)置于所述n型層上。

10、在一些可能的實(shí)施方式中，形成覆蓋所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)側(cè)面的保護(hù)層包括：

11、在所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)頂面形成延伸至對(duì)應(yīng)所述納米柱側(cè)面的保護(hù)層；

12、以預(yù)設(shè)刻蝕角度刻蝕去除部分保護(hù)層，露出所述納米柱至少部分側(cè)面，以使剩余保護(hù)層至少覆蓋所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)的頂面、側(cè)面；

13、和/或，所述預(yù)設(shè)刻蝕角度的范圍為30～60°。

14、在一些可能的實(shí)施方式中，在所述掩膜層表面形成覆蓋所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)表面的導(dǎo)電層，包括：

15、在所述掩膜層與所述保護(hù)層表面形成所述導(dǎo)電層；去除所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)表面的部分導(dǎo)電層，以使保留的導(dǎo)電層覆蓋所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)且覆蓋所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層的頂面不超過(guò)所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)的頂面；

16、或者，在所述掩膜層表面形成所述導(dǎo)電層，以使覆蓋所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)表面的導(dǎo)電層的頂面不高于與所述保護(hù)層的頂面。

17、在一些可能的實(shí)施方式中，所述形成n電極、與每個(gè)所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的第一p電極以及與每個(gè)所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的第二p電極包括：

18、在覆蓋所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)表面的導(dǎo)電層頂面形成第二p電極；

19、在所述導(dǎo)電層表面形成第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層至少覆蓋所述第二p電極的側(cè)面；

20、依次去除所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)頂面的部分第一介質(zhì)層、部分導(dǎo)電層和部分保護(hù)層，直至露出所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)，在所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成所述第一p電極；

21、依次去除部分第一介質(zhì)層、部分導(dǎo)電層和部分掩膜層，直至露出所述n型層，在所述n型層上形成所述n電極。

22、在一些可能的實(shí)施方式中，在所述納米柱頂面形成第一發(fā)光結(jié)構(gòu)包括：在所述納米柱頂面依次生長(zhǎng)層疊的第一量子阱層以及第一p型層，得到所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)；和/或，

23、在所述納米柱的至少部分側(cè)面形成第二發(fā)光結(jié)構(gòu)包括：在所述納米柱的至少部分側(cè)面沿所述納米柱的徑向依次生長(zhǎng)層疊的第二量子阱層以及第二p型層，得到所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)；和/或，

24、所述第一量子阱層(51)包括沿著所述納米柱(4)頂面依次層疊生長(zhǎng)的多個(gè)第一量子阱結(jié)構(gòu)；所述第一量子阱結(jié)構(gòu)包括層疊的第一inaga1-an阱層與第一gan壘層，在所述納米柱(4)頂面生長(zhǎng)第一量子阱層(51)包括：在第一生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)所述第一inaga1-an阱層，在第二生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)所述第一gan壘層；或者，所述第一量子阱結(jié)構(gòu)包括層疊的第一alx1ga1-x1n阱層與第一aly1ga1-y1n壘層，在所述納米柱(4)頂面生長(zhǎng)第一量子阱層(51)包括：在第三生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)所述第一alx1ga1-x1n阱層，在第四生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)所述第一aly1ga1-y1n壘層；和/或，

25、所述第二量子阱層(71)包括沿著所述納米柱(4)側(cè)面依次層疊生長(zhǎng)的多個(gè)第二量子阱結(jié)構(gòu)，所述第二量子阱結(jié)構(gòu)包括層疊的第二inbga1-bn阱層與第二gan壘層；在所述納米柱(4)的至少部分側(cè)面生長(zhǎng)第二量子阱層(71)包括：在所述第一生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)所述第二inbga1-bn層，在所述第二生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)所述第二gan壘層；或者，所述第二量子阱結(jié)構(gòu)包括層疊的第二alx2ga1-x2n阱層與第二alx2ga1-x2n阱層，在所述納米柱(4)的至少部分側(cè)面生長(zhǎng)第二量子阱層(71)包括：在所述第三生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)所述第二alx2ga1-x2n阱層，在所述第四生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)所述第二aly2ga1-y2n壘層；

26、其中，0.08<a<0.3，0.08<b<0.3，0.1<x1<0.5，0.2<y1<0.6，0.3<x2<0.6，0.4<y2<0.8。

27、在一些可能的實(shí)施方式中，所述第一生長(zhǎng)條件包括：生長(zhǎng)厚度為2～3nm、生長(zhǎng)溫度為700～800℃、生長(zhǎng)壓力為200～600mbar、v-iii比為10000～40000、載氣為n2；和/或

28、所述第二生長(zhǎng)條件包括生長(zhǎng)厚度為8～15nm、生長(zhǎng)溫度為830～950℃、生長(zhǎng)壓力為200～600mbar、v-iii比為5000～20000、載氣為n2；和/或，

29、所述三生長(zhǎng)條件包括：生長(zhǎng)厚度為1～3nm、生長(zhǎng)溫度為1100～1250℃、生長(zhǎng)壓力為50～200mbar、v-iii比為500～3000、載氣為h2；和/或，所述第四生長(zhǎng)條件包括：生長(zhǎng)厚度為5～15nm、生長(zhǎng)溫度為1100～1250℃、生長(zhǎng)壓力為50～200mbar、v-iii比為100～3000、載氣為h2；

30、其中，所述第一量子阱結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)周期為1～10個(gè)，所述第二量子阱結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)周期為1～10個(gè)。

31、在一些可能的實(shí)施方式中，所述第一p型層和/或所述第二p型層的材料為gan或alzga1-zn，z<y1或z<y2；

32、當(dāng)所述第一p型層和/或所述第二p型層的材料為gan時(shí)，生長(zhǎng)條件包括：生長(zhǎng)厚度為50～300nm、生長(zhǎng)溫度為950～1100℃、生長(zhǎng)壓力為100～400mbar、v-iii比為5000～20000、載氣為h2或載氣為h2與n2的混合；

33、當(dāng)所述第一p型層和/或所述第二p型層的材料為alzga1-zn時(shí)，生長(zhǎng)條件包括：生長(zhǎng)厚度為50～300nm、生長(zhǎng)溫度為1100～1250℃、生長(zhǎng)壓力為50～200mbar、v-iii比為500～3000、載氣為h2。

34、其中，0.15<z<0.65。

35、在一些可能的實(shí)施方式中，在所述掩膜層表面形成導(dǎo)電層后，所述制備方法還包括：

36、去除一部分導(dǎo)電層，直至露出所述掩膜層，以使所述掩膜層表面形成位于相鄰兩個(gè)所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)導(dǎo)電層之間的第二空白區(qū)；

37、在所述第二空白區(qū)形成絕緣層，所述絕緣層的頂面與所述導(dǎo)電層頂面齊平；

38、去除又一部分導(dǎo)電層，直至露出所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)頂面，以使所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)頂面形成第三空白區(qū)。

39、在所述第三空白區(qū)形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層頂面與導(dǎo)電層頂面齊平。

40、在一些可能的實(shí)施方式中，所述形成n電極、與每個(gè)所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的第一p電極以及與每個(gè)所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的第二p電極包括：

41、在覆蓋所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)表面的導(dǎo)電層頂面形成第二p電極；

42、依次去除所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)頂面的部分導(dǎo)電層和部分保護(hù)層，直至露出所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)，在所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成所述第一p電極；

43、依次去除部分導(dǎo)電層和部分掩膜層，直至露出所述n型層，在所述n型層上形成所述n電極。

44、本發(fā)明的第二方面，提供一種雙色led，包括：

45、襯底；

46、n型層和掩膜層，依次設(shè)置在所述襯底表面，所述掩膜層具有露出所述n型層的多個(gè)間隔的空白區(qū)；

47、多個(gè)納米柱，每個(gè)空白區(qū)設(shè)置有一個(gè)納米柱；

48、所述納米柱頂面設(shè)置第一發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述納米柱至少部分側(cè)面設(shè)置位于所述掩膜層表面的第二發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)和第二發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)光顏色不同；

49、所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)頂面設(shè)置有第一p電極，所述第一發(fā)光結(jié)構(gòu)側(cè)面設(shè)置有完全包覆的保護(hù)層；

50、導(dǎo)電層，設(shè)置在所述掩膜層表面并覆蓋所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)表面；

51、第二p電極，位于最外周的所述納米柱外側(cè)的導(dǎo)電層表面和位于所述納米柱之間的導(dǎo)電層表面；

52、n電極，設(shè)置在所述n型層表面，并位于最外周的所述納米柱另一外側(cè)。

53、在一些可能的實(shí)施方式中，所述雙色led還包括絕緣層與第二介質(zhì)層，所述絕緣層設(shè)置在所述掩膜層表面，并位于相鄰兩個(gè)所述第二發(fā)光結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)導(dǎo)電層之間，所述第二介質(zhì)層圍繞所述保護(hù)層設(shè)置；和/或

54、所述雙色led還包括第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層設(shè)置在所述導(dǎo)電層表面，所述第一介質(zhì)層至少覆蓋所述第一p電極和/或所述第二p電極的側(cè)面；和/或

55、所述導(dǎo)電層的頂面與所述保護(hù)層的頂面齊平。

56、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：通過(guò)在納米柱上不同方向的選區(qū)分別制備第二發(fā)光結(jié)構(gòu)和第一發(fā)光結(jié)構(gòu)，將納米柱作為核，實(shí)現(xiàn)在軸向和徑向不同方向分別形成不同發(fā)光波長(zhǎng)的發(fā)光結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)基于納米柱的雙色led的集成；通過(guò)保護(hù)層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)第二發(fā)光結(jié)構(gòu)和第一發(fā)光結(jié)構(gòu)的有效隔離，減少了發(fā)光結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)串?dāng)_；通過(guò)導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)電極控制納米柱，使用芯片整片發(fā)光或同時(shí)控制多個(gè)納米柱上的發(fā)光結(jié)構(gòu)同時(shí)工作。