專利名稱：具有改善的光提取的激光剝離發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
下述內(nèi)容涉及照明技術(shù)。該內(nèi)容尤其涉及包含有利用激光剝離
才支術(shù)從沉積基板轉(zhuǎn)移到宿主(host)基板或承載基板(sub-mount) 的III族氮化物基發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光器件以及制造該發(fā)光 器件的方法，下面將對(duì)該內(nèi)容進(jìn)4亍描述。然而，下述內(nèi)容還包4舌關(guān) 于其他發(fā)光半導(dǎo)體器件的申請(qǐng)，這些發(fā)光半導(dǎo)體器件包括從沉積基 板轉(zhuǎn)移到宿主基板或承載基板半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層。
背景技術(shù)：
III族氮化物基LED用于產(chǎn)生綠、藍(lán)、紫和紫外線光發(fā)射。這 些LED包括疊層，該疊層通常包括氮化鎵(GaN)層、氮化鋁(A1N) 層、氮化銦(InN)層及其三元合金或四元合金層，這些層限定pn 二極管。通過將這樣的一種LED與適當(dāng)?shù)牧坠怏w耦合，可制作出 白LED。例如，可用包含磷光體的密封劑來涂覆該LED芯片，并 且可布置III族氮化物基LED陣列，以照射包含磷光體或涂覆有磷 光體的光學(xué)鏡等。
用于外延生長(zhǎng)III族氮化物層的沉積基板應(yīng)當(dāng)與外延沉積的III 族氮化物層的晶格常數(shù)、生長(zhǎng)溫度和化學(xué)性質(zhì)基本一致。理想的基 板是諸如GaN基板的III族氮化物基板；然而，在形成大面積III 族氮化物晶片方面已經(jīng)遇到一些困難。目前，大多數(shù)III族氮化物 生長(zhǎng)在由藍(lán)寶石(A1203)或碳化硅(SiC)制成的沉積基板上。藍(lán)寶石和石灰化石圭具有在成品器件中可能不利的特性，諸如電絕 緣、表現(xiàn)出有限的導(dǎo)熱性等。因此，對(duì)將外延生長(zhǎng)的III族氮化物
pn 二極管疊層從沉積基板轉(zhuǎn)移至更有利的宿主基板或承載基板方 面產(chǎn)生了關(guān)注，該宿主基板或承載基板對(duì)最終制作的LED器件提 供結(jié)構(gòu)支持(并且可選地還提供電連通性)。適當(dāng)?shù)乃拗骰寤虺?載基板可以包括例如硅或砷化鎵(GaAs )基板或承載基板、涂覆有 電介質(zhì)的金屬基板或承載基板等。為實(shí)現(xiàn)剝離，將外延生長(zhǎng)的III 族氮化物疊層的表面附著在宿主基板或承載基板上并與藍(lán)寶石、 SiC或其^也沉積基一反分離。
用于分離III族氮化物半導(dǎo)體疊層的一種方法是應(yīng)用激光剝離 工藝。激光剝離分離工藝采用其能量在III族氮化物疊層與沉積基 一反之間的界面附近;f皮吸收的激光器。例如， 一些受激準(zhǔn)分子激光器 產(chǎn)生激光束，這些激光束很好的透過藍(lán)寶石，但被GaN有效地吸收。 由于III族氮化物層結(jié)合于宿主基板，受激準(zhǔn)分子激光沖擊 (impinge)藍(lán)寶石基^反。由于藍(lán)寶石刈、敫光束是透明的，因此〗敫光 束在基本沒有削弱的情況下穿過該藍(lán)寶石基板，并在GaN/藍(lán)寶石 界面處被吸收，從而造成該藍(lán)寶石基板的分離。
盡管激光剝離技術(shù)提供了具有有利特性的宿主基板或承載基 板，但是來自分離后的III族氮化物疊層中的光提取由于該剝離而 劣化。剝離后的III族氮化物疊層較薄(該疊層的典型厚度為約幾 孩吏米至約幾十樣么米)，^f旦是卻具有基本更大的4黃向尺寸(通常為幾 百微米至一厘米或更大)。由激光剝離技術(shù)產(chǎn)生的新表面是光滑的。 而且，III ;疾氮4匕物材3牛的4斤射率4交高。高紛、沖黃比(aspect ratio )尺 寸、光滑的表面以及高折射率共同作用而造成在剝離后的III族氮 化物疊層中產(chǎn)生的光的全內(nèi)反射和波導(dǎo)，這基本上減少了光提取。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)方面，公開了一種發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括限定pn 結(jié)的半導(dǎo)體疊層以及設(shè)置在半導(dǎo)體疊層之上的介電層。該介電層具 有與半導(dǎo)體疊層的折射率基本匹配的折射率。該介電層具有遠(yuǎn)離半
導(dǎo)體疊層的主表面。該遠(yuǎn)端主表面包含有纟皮構(gòu)造成以便促進(jìn)半導(dǎo)體 疊層中所產(chǎn)生光的提取的圖案(patterning),粗糙度(roughening) 或紋理(texturing )。
才艮據(jù)另一方面，公開了一種制造發(fā)光器件的方法。形成限定發(fā) 光pn結(jié)的半導(dǎo)體疊層。在該半導(dǎo)體疊層之上設(shè)置介電層。該介電 層具有與半導(dǎo)體疊層的折射率基本匹配的折射率。該介電層具有遠(yuǎn)
離半導(dǎo)體疊層的主表面。該遠(yuǎn)端主表面包含被構(gòu)造成以便促進(jìn)半導(dǎo) 體疊層中所產(chǎn)生光的提取的圖案、粗糙度或紋理。
根據(jù)再一方面，公開了一種發(fā)光器件，其包括限定pn結(jié)的半 導(dǎo)體疊層以及其上設(shè)置半導(dǎo)體疊層的宿主基板或承載基板。該宿主 基板或承載基板與其上已形成有半導(dǎo)體疊層的沉積基板不同。；波構(gòu) 造成以便促進(jìn)半導(dǎo)體疊層中所產(chǎn)生光的提取的圖案、粗糙度或紋理 形成于半導(dǎo)體疊層的遠(yuǎn)離宿主基板或承載基板的遠(yuǎn)端主表面上。
根據(jù)又一方面，公開了一種制造發(fā)光器件的方法。在沉積基板 上形成限定發(fā)光pn結(jié)的半導(dǎo)體疊層。將所形成的半導(dǎo)體疊層從沉 積基板轉(zhuǎn)移到宿主基板或承載基板。該轉(zhuǎn)移過程露出半導(dǎo)體疊層的 新主表面，當(dāng)在沉積基^反上形成半導(dǎo)體疊層時(shí)該新主表面未露出。 在半導(dǎo)體疊層的新主表面上形成被構(gòu)造為以便促進(jìn)半導(dǎo)體疊層中 所產(chǎn)生光的4是取的圖案、相4造度或紋理。


圖1A至圖ID示意性地示出了包括激光剝離工藝的適當(dāng)?shù)腎II 族氮化物L(fēng)ED的制作工藝。圖1A示意性地示出了沉積在沉積基斗反 上的半導(dǎo)體疊層。圖IB示意性地示出了在沉積基板的激光剝離工 藝期間附著于宿主基板或承載基板的半導(dǎo)體疊層。圖1C示意性地 示出了在沉積基才反分離之后附著于宿主基板或載基板的半導(dǎo)體
疊層。圖ID示意性地示出了制作的發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括設(shè) 置在半導(dǎo)體疊層之上的介電層，這些半導(dǎo)體層具有這樣的遠(yuǎn)端基礎(chǔ)
(principal)表面，該遠(yuǎn)端主表面包含有^皮構(gòu)造成以i"更促進(jìn)半導(dǎo)體 疊層中所產(chǎn)生光的提取的圖案、粗糙度或紋理。
圖2示意性地示出了所制作的發(fā)光器件的另一實(shí)施例，其中， 介電層包括延伸穿過其以露出半導(dǎo)體疊層的一部分的開口 ，這些開 口限定遠(yuǎn)端主表面的圖案、粗糙度或玟理的形成。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1A至圖ID,如下制作LED。將限定發(fā)光pn結(jié)的III 力矣氮4匕物半導(dǎo)體疊層10 ;冗積在沉積基4反12上。在一些實(shí)施例中， 限定發(fā)光pn結(jié)的III族氮化物半導(dǎo)體疊層10包括選自由氮化4家 (GaN)層、氮化鋁(AIN)層、氮化銦(InN)層、包含有GaN、 AIN或InN的三元合金層以及包含有GaN、 AIN或InN的四元合金 層組成的組中的半導(dǎo)體層。然而，可以形成^,代^ III族氮化物半導(dǎo) 體層的其他半導(dǎo)體層，或者除了 III族氮化物半導(dǎo)體層之外還形成 其他半導(dǎo)體層。例如，III族氮化物疊層可以包括III族磷化物層、 ni力矣石申^匕物層、IV力臭半導(dǎo)體層等。該pn結(jié)可以是界面，或者該pn 結(jié)可以包括限定有源區(qū)的層。例如，該pn結(jié)可以包括多量子阱區(qū)， 該多量子阱區(qū)包括含有InN或其合金的多個(gè)層。對(duì)于III族氮化物 半導(dǎo)體層而言，可以利用金屬有才/M匕學(xué)氣相沉^只(MOCVD)、分子
12束外延(MBE)、氫化物氣相外延(HVPE)等方法來進(jìn)行該沉積工
藝
在一些實(shí)施例中，沉積基板12是有利地與GaN嚴(yán)密晶格匹配 的藍(lán)寶石或SiC。然而，可以4吏用其4也:;冗積基+反。該;兄積基^反應(yīng)該 與III族氮化物半導(dǎo)體疊層嚴(yán)密地晶格匹配。然而，也可以容許其 間存在一些晶格失配?？蛇x地，可以采用諸如漸變(graded)外延 半導(dǎo)體i爰沖的^支術(shù)或薄且適應(yīng)的沉積基才反來調(diào)節(jié)所沉積的疊層與
沉積基々反之間的晶才各失配。
圖1A示出了形成于沉積基一反12上的III ;疾氮化物半導(dǎo)體疊層 10。所形成的III族氮化物半導(dǎo)體疊層10包括第一主表面14，在 沉積期間，疊層10通過該主表面固定于沉積基4反12;以及第二主 表面16 ，遠(yuǎn)離;兄積基氺反12 。
在形成該結(jié)構(gòu)之后，將III族氮化物半導(dǎo)體疊層10的第二主表 面16附著于諸如硅承載基板的宿主基板或承載基板20上。所示宿 主基板或承載基板20包括與半導(dǎo)體疊層10電連接以便能夠電激勵(lì) (energizing)發(fā)光pn結(jié)的連接凸起22。通常，連接凸起22與金 屬性的或其他高導(dǎo)電性的電極層(未示出)電連接，在連接之前， 這些金屬性的或其他高導(dǎo)電性的電極層被沉積在半導(dǎo)體疊層10的 第二主表面16上。所示宿主基板或承載基板20進(jìn)一步包括導(dǎo)電過 孑L 24,這些導(dǎo)電過孔通過前側(cè)導(dǎo)電線3各(trace) 26與這些連4妾凸 起22電連接，以便為該器件提供后側(cè)電接觸?？蛇x地，在所附著 的半導(dǎo)體疊層io與宿主基板或承載基板20之間的介于連接凸起22 間設(shè)置底層填料28。該底層填料可以提供諸如改善從半導(dǎo)體疊層 10到宿主基板或4義載基板20的附著性和導(dǎo)熱性等的優(yōu)點(diǎn)。底層填 泮牛28應(yīng)當(dāng)電絕纟彖，并且該底層填津?？梢允墙^熱的或者導(dǎo)熱的，以 促進(jìn)^人半導(dǎo)體疊層10到宿主基一反或承載基纟反20的傳熱。在將III族氮化物半導(dǎo)體疊層10的第二主表面16附著于宿主 基板或承載基板20之后，將III族氮化物半導(dǎo)體疊層10與沉積基 *反12分離。在一些實(shí)施例中，4吏用;敫光剝離4支術(shù)來完成該分離。 在適當(dāng)?shù)募す鈩冸x方法中，將激光束30 (在圖1B中由框形箭頭示 意性地示出)施加于沉積基4反12。盡管這里4吏用傳統(tǒng)術(shù)語"激光" 來說明激光剝離工藝，但是這里所使用的"激光"包括諸如受激準(zhǔn) 分子激光器的傳統(tǒng)激光光源或者聚焦的高強(qiáng)度弧燈光源、聚焦的高 強(qiáng)度白熾光源或其他高強(qiáng)度光源兩者。選擇激光束30的波長(zhǎng)或光 子能以使其對(duì)于沉積基板12而言基本透明，從而使得激光束30基 本無衰減:t也穿過沉積基4反12。進(jìn)一步選#^敫光束30的波長(zhǎng)或光子 能以卩吏其凈皮III;疾半導(dǎo)體疊層10的一種或多種材^H雖效吸收，,人而 ^f吏得激光束30在最4妄近半導(dǎo)體疊層10的第一主表面14之處^皮吸 收而造成沉積基板12與半導(dǎo)體疊層10分離。
圖1B示意性地示出了在激光剝離工藝期間對(duì)激光束30的應(yīng) 用。圖1C示意性地示出了激光剝離工藝之后的發(fā)光器件。在圖1C 所示工藝期間， 一奪半導(dǎo)體疊層10的第二主表面16附著于宿主基斗反 或承載基板20,同時(shí)通過沉積基板12的分離而露出第一主表面14。 通常，所露出的第一主表面14相對(duì)較光滑。在一些實(shí)施例中，所 露出的第一主表面14具有幾納米至幾微米的RMS粗糙度度。所露 出的該相對(duì)光滑的第一主表面14促進(jìn)半導(dǎo)體疊層10中產(chǎn)生的光在 第一主表面14處的全內(nèi)反射，并且促進(jìn)攔截(trap)半導(dǎo)體疊層10 內(nèi)的光的波導(dǎo)作用。這些作用降低了光提取效率。
參照?qǐng)D1D,在半導(dǎo)體疊層10之上設(shè)置介電層40。介電層40 對(duì)半導(dǎo)體疊層io發(fā)射出的光基本是透明的，并且該介電層具有與 半導(dǎo)體疊層10的折射率基本匹配的折射率。介電層40包括與半導(dǎo) 體疊層10 4妻觸的近端主表面42以及遠(yuǎn)離半導(dǎo)體疊層10的遠(yuǎn)端主 表面44。遠(yuǎn)端主表面44包含有被構(gòu)造成以便促進(jìn)半導(dǎo)體疊層中所產(chǎn)生光的提取的圖案、粗糙度或紋理50。在圖1D的實(shí)施例中，圖 案、粗糙度或紋理50僅部分地延伸穿過介電層40。因此，近端主 表面42不包含遠(yuǎn)端主表面44的圖案、粗糙度或紋理50。相反，近 端主表面42為連續(xù)的并且覆蓋半導(dǎo)體疊層10的第一主表面14。
參照?qǐng)D2,在另一些實(shí)施例中，在半導(dǎo)體疊層10之上i殳置介電 層40，。介電層40，對(duì)半導(dǎo)體疊層10發(fā)射出的光基本是透明的，并 且該介電層具有與半導(dǎo)體疊層10的折射率基本匹配的折射率。介 電層40，包括與半導(dǎo)體疊層10接觸的近端主表面42，以及遠(yuǎn)離半導(dǎo) 體疊層10的遠(yuǎn)端主表面44，。遠(yuǎn)端主表面44，包含有#1構(gòu)造成以使_ 促進(jìn)半導(dǎo)體疊層中所產(chǎn)生光的提取的圖案、粗糙度或紋理50'。圖2 所示實(shí)施例與圖1D所示實(shí)施例的不同之處在于，圖案、粗糙度或 紋理50，延伸穿過近端主表面42，， /人而近端主表面42，包含圖案、 粗糙度或紋理50'。遠(yuǎn)端主表面44，的圖案、粗糙度或紋理50，由介 電層40，對(duì)半導(dǎo)體疊層的不完全覆蓋來限定。該不完全覆蓋中的開 口限定遠(yuǎn)端主表面的圖案、粗糙度或紋理50，。
在一些實(shí)施例中，圖案、粗糙度或紋理50、 50，基本上是隨機(jī) 的且非周期性的。在另一些實(shí)施例中，圖案、粗糙度或紋理50、 50， 限定出顯孩i透4竟。在又另一些實(shí)施例中，圖案、粗4造度或紋理50、 50，具有^f吏所纟是耳又的光朝向選定一見角偏斜(bias)的傾殺牛表面或其他 結(jié)構(gòu)。圖案、粗糙度或紋理50、 50，降低遠(yuǎn)端主表面44、 44，的平坦 性，以通過降低全內(nèi)反射和波導(dǎo)作用而提高光提取。圖案、粗4造度 或紋理50、 50，包含有基于由限定發(fā)光pn結(jié)的半導(dǎo)體疊層10發(fā)射 出的光的波長(zhǎng)而提高光提取的特征尺寸。
介電層40、 40，基本上可以是具有與半導(dǎo)體材料的折射率相當(dāng) 的折射率的任意透明介電材料。
一種適當(dāng)?shù)慕殡姴牟⑴Ｊ堑?br> (SiNx)。 SiNx的折射率耳又決于化學(xué)定量關(guān)系(stoichiometry),并 且該折射率趨向于隨著Si/N比的增加而增力口。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)通過等離子體增強(qiáng)4匕學(xué)氣相沉積(PECVD)方法:咒積了 SiNx,并 且已經(jīng)測(cè)量出在680nm時(shí)的折射率大于2.4。該折射率的大小足以 與680nm時(shí)GaN的4斤射率(已經(jīng)有才艮告稱該4斤射率約為2.3，參見 Zauner等人的MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 3, 17 ( 1998 )， 第1-4頁)基本匹配。其他適當(dāng)?shù)慕殡姴牧习ɡ缪趸?SiOx) 和氧氮化石圭(SixNy )。
介電層40、 40，的折射率應(yīng)該與半導(dǎo)體疊層10的折射率基本匹
反射而言，臨界角ec與界面法線之間的關(guān)系由sin(0c)-nd/ns表示， 其中，nd是介電層40、 40，的折射率，而ns是半導(dǎo)體的折射率。當(dāng) nc^ris時(shí)，對(duì)乂人半導(dǎo)體疊層10進(jìn)入介電層40、 40，的光而言不發(fā)生全
是說，使介電層40、 40，的折射率與半導(dǎo)體疊層10的折射率基本匹 酉己的K牛1 rid ns或nd>ns。
可以通過各種方法來制造包括具有圖案、4:a4造度或紋理50、 50，
的遠(yuǎn)端主表面44、 44，的介電層40、 40，。在一種方法中，半導(dǎo)體疊 層10的第一主表面14上基本均勻地沉積介電層。然后利用掩才莫采 用諸如等離子體蝕刻的蝕刻工藝(etch down process),以形成圖案、 粗糙度或紋理50、 50，。該掩?？梢允窃诟街谒拗骰寤虺休d基 板20之后適于對(duì)器件圖案化的非接觸式掩才莫?？梢浴嚼粲眠m于光刻、 x射線光刻或電子束光刻工藝的非接觸式掩模?？梢允褂迷撗谀Ｔ?沉積的介電層上形成諸如光致抗蝕劑圖案的抗蝕圖案；該抗蝕圖案 用于限定蝕刻區(qū)和未蝕刻區(qū)?？商鎿Q地，在定向干蝕刻工藝中，可 以4尋該掩才莫用作遮光4反。
另 一方法是在所沉積的介電層的表面上沉積諸如聚苯乙烯J求 的小聚苯乙烯件，并將那些件或球用作等離子體蝕刻掩模。該方法通常提供隨機(jī)的或非周期性的圖案、粗糙度或紋理。用于形成圖案、
粗糙度或紋理50的又一方法是利用光柵(grating )光刻工藝。這一
方法通常提供周期性的粗糙度。
這些蝕刻方法可以制造出不完全穿過介電層40的圖案、4且4造 度或紋理50,或者制造出完全穿過介電層40，的圖案、粗糙度或紋 理50'，以便在介電層40，中限定開口。這二者的差異僅在于蝕刻工 藝穿透的深度。如果利用蝕刻工藝來制造包含開口的介電層40，， 那么最好選擇不傷害構(gòu)成半導(dǎo)體疊層IO的半導(dǎo)體材料的蝕刻工藝。
還可利用剝離工藝來限定圖案、粗糙度或紋理50。首先，使用 4奄^t在半導(dǎo)體疊層10的第一主表面14上限定抗蝕圖案(諸如光致 抗蝕劑圖案)。然后，將具有與半導(dǎo)體材料相匹配的折射率的介電 層沉積在第一主表面14和該抗蝕圖案的頂部上，4妄下來，進(jìn)4亍將 抗蝕圖案以及所沉積介電層的i殳置于抗蝕圖案上的部分去除的剝 離工藝。
可以以只于半導(dǎo)體疊層10不造成損壞的方式來容易i也完成該剝 離工藝，以便于制造包含開口的介電層40，。例如，該抗蝕圖案可 以是由不損壞半導(dǎo)體材料的曝光量形成的光致蝕刻劑圖案。為利用 剝離工藝制造介電層40，可以首先沉積由介電材沖+形成的連續(xù)層， 然后在該連續(xù)介電層的頂部上限定屏蔽的(masked)抗蝕圖案，接 下來沉積第二介電層并將第二介電層的選定部分剝離。
在又一方法中，首先使用掩模來限定抗蝕圖案，然后使用蝕刻 工藝直接在半導(dǎo)體材料上形成圖案。然而，這一方法具有的缺點(diǎn)在 于，對(duì)半導(dǎo)體材料的蝕刻可能會(huì)使半導(dǎo)體疊層10受損，從而導(dǎo)致 LED性能下降。在圖案化工藝之后可以制造出具有期望形狀的圖案。介電(或 半導(dǎo)體)島和島陣列的形狀可以有效地形成顯微透鏡，以使光輸出
能最優(yōu)?？蛇x地，可以形成所選擇的島形狀和圖案邊墻陵度(sidewall angle )，以改變工程(engineer ) 3見角?？蛇x地，在圖案化工藝之后， 用抗反射涂層涂覆遠(yuǎn)端主表面44、 44，，以進(jìn)一步4是高光提取率。 當(dāng)半導(dǎo)體的折射率ns較高并且介電材料相應(yīng)地具有與半導(dǎo)體疊層
的高折射率ns基本匹配的高折射率nd時(shí)，抗反射涂層尤其有益。
已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。顯而易見地，在閱讀和理 解前述詳細(xì)描述的情況下，可以進(jìn)行修改和改變。應(yīng)該理解，本發(fā) 明包括落入所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)的所有這些修改和改變。
權(quán)利要求
1. 一種發(fā)光器件，包括半導(dǎo)體疊層，限定發(fā)光pn結(jié)；以及介電層，設(shè)置在所述半導(dǎo)體疊層之上，所述介電層具有的折射率與所述半導(dǎo)體疊層的折射率基本匹配，所述介電層具有遠(yuǎn)離所述半導(dǎo)體疊層的主表面，該遠(yuǎn)端主表面包含有被構(gòu)造成促進(jìn)所述半導(dǎo)體疊層中所產(chǎn)生光的提取的圖案、粗糙度或紋理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，進(jìn)一步包括宿主基板或承載基板，其上設(shè)置有所述半導(dǎo)體疊層，所 述宿主基板或承載基板與其上形成所述半導(dǎo)體疊層的沉積基 板不同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光器件，其中，所述宿主基板或承載 基板包括連接凸起，所述連接凸起與所述半導(dǎo)體疊層電連接， 以能夠電激勵(lì)所述發(fā)光pn結(jié)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)光器件，其中，所述宿主基板或 承載基板為硅基板或硅承載基板。
5. 才艮據(jù);K利要求2至4中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中，所述半 導(dǎo)體疊層具有相對(duì)的第一和第二主表面，所述第二主表面^f皮固 定于所述宿主基^反；而所述第一主表面已經(jīng)在所述半導(dǎo)體疊層 形成于所述沉積基板上期間被固定于所述沉積基板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中，所述發(fā) 光pn結(jié)包^r多量子阱區(qū)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中，所述半 導(dǎo)體疊層包括選自由以下層組成的組中的半導(dǎo)體層氮化鎵(GaN)層、氮化鋁(A1N)層、氮化銦(InN)層、包含GaN、 A1N或InN的三元合金的層、以及包含GaN、 A1N或InN的四元合金的層。
8. 才艮據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件，其中，所述發(fā)光pn結(jié)包括 多量子阱區(qū)，所述多量子阱區(qū)包括含有InN或其合金的多個(gè)層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中，所述介 電層不完全覆蓋所述半導(dǎo)體疊層，所述遠(yuǎn)端主表面的所述圖 案、粗糙度或紋理通過所述半導(dǎo)體疊層的不完全覆蓋來限定。
10. 才艮據(jù)斥又利要求1至8中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中，所述介 電層包括露出下面的半導(dǎo)體疊層的開口 ，所述開口限定所述遠(yuǎn) 端主表面的所述圖案、粗糙度或紋理。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中，所述介 電層具有接觸所述半導(dǎo)體疊層的近端主表面，接觸所述半導(dǎo)體 疊層的所述近端主表面不包含所述遠(yuǎn)端主表面的所述圖案、粗 糙度或纟丈理。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中，所述 遠(yuǎn)端主表面的所述圖案、^U造度或紋理包4舌至少一個(gè)4黃向周期。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中，所述 遠(yuǎn)端主表面的所述圖案、粗糙度或紋理基本上是隨機(jī)的和非周 期性的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中，所述 圖案、粗糙度或紋理限定顯微透鏡。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中，所述 圖案、粗糙度或紋理使所提取的光朝向選定的視角偏斜。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，進(jìn)一步包括抗反射涂層，i殳置在所述介電層的所述遠(yuǎn)端主表面上。
17. —種制造發(fā)光器件的方法，所述方法包括以下步驟形成限定發(fā)光pn結(jié)的半導(dǎo)體疊層；以及在所述半導(dǎo)體疊層的上方設(shè)置介電層，所述介電層具有 的折射率與所述半導(dǎo)體疊層的折射率基本匹配，所述介電層具有遠(yuǎn)離所述半導(dǎo)體疊層的主表面，該遠(yuǎn)端主表面包含有一皮構(gòu)造 成促進(jìn)所述半導(dǎo)體疊層中所產(chǎn)生光的提取的圖案、粗糙度或紋 理。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述形成步驟包括在沉積基纟反上沉積所述半導(dǎo)體疊層。
19. 才艮據(jù)沖又利要求18所述的方法，其中，所述形成步驟進(jìn)一步包 括將所述半導(dǎo)體疊層,人所述沉積基一反轉(zhuǎn)移至宿主基纟反或岸義 載基板。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)移步驟包括通過激光剝離工藝將所述半導(dǎo)體疊層與所述沉積基板分離。
21. 才艮據(jù)詩又利要求19所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)移步驟包括將所述半導(dǎo)體疊層的第二主表面附著于所述宿主基板或 承載基板；以及將與所述第二主表面相對(duì)的第一主表面與所述沉積基板分離。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述分離步驟包括對(duì)所述沉積基板施加激光束，所述激光束基本無損地穿 過所述沉積基板并且在所述半導(dǎo)體疊層的所述第一主表面附 近被吸收。
23. 才艮據(jù)—又利要求21或22所述的方法，其中，所述附著步-驟包括將所述半導(dǎo)體疊層的所述第二主表面附著于所述宿主基 板或承載基板的連接凸起，這一連接實(shí)現(xiàn)了所述連接凸起中的 至少一些與所述半導(dǎo)體疊層的電連接，以能夠電激勵(lì)所述發(fā)光pn結(jié)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求17至23中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述形成 步艱《包4舌形成這樣的半導(dǎo)體疊層，所述半導(dǎo)體疊層包括選自由以 下層組成的組中的半導(dǎo)體層氮化鎵(GaN)層、氮化鋁(A1N ) 層、氮化銦(InN)層、包含GaN、 A1N或InN的三元合金的 層、以及包含GaN、 A1N或InN的四元合金的層。
25. 根據(jù)權(quán)利要求17至24中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述形成 步-驟包4舌形成包括多量子阱區(qū)的所述pn結(jié)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求17至25中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述半 導(dǎo)體疊層的上方設(shè)置所述介電層的步驟包括在i殳置所述介電層之后，在所述遠(yuǎn)端主表面中形成所述 圖案、粗4造度或紋理。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，形成所述圖案、粗糙度 或鄉(xiāng)丈理的步備聚包4舌蝕刻去除所設(shè)置的介電層的選定部分。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述選定部分延伸至下 面的半導(dǎo)體疊層，以在所設(shè)置的介電層中限定開口。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述選定部分并不延伸 至下面的半導(dǎo)體疊層。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27至29中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述選定 部分由4奄才莫來限定。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27至29中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述遠(yuǎn) 端主表面中形成所述圖案、粗糙度或紋理的步驟進(jìn)一步包括在所設(shè)置的介電層上設(shè)置聚苯乙烯件，所設(shè)置的聚苯乙 烯件限定出所述選定部分。
32. 根據(jù)權(quán)利要求17至25中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述半 導(dǎo)體疊層的上方設(shè)置所述介電層的步驟包括使用限定所述圖案、粗糙度或紋理的剝離圖案化工藝設(shè) 置所述介電層。
33. —種發(fā)光器件，包括半導(dǎo)體疊層，限定發(fā)光pn結(jié)；宿主基板或承載基板，其上設(shè)置有所述半導(dǎo)體疊層，所 述宿主基板或承載基板與其上形成所述半導(dǎo)體疊層的沉積基 板不同；圖案、湘4造度或紋理，所述圖案、相4造度或紋理;陂構(gòu)造 成促進(jìn)所述半導(dǎo)體疊層中所產(chǎn)生的光的提取，并且形成在所述 半導(dǎo)體疊層的遠(yuǎn)離所述宿主基板或承載基板的遠(yuǎn)端主表面上。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的發(fā)光器件，進(jìn)一步包括介電層，設(shè)置在所述半導(dǎo)體疊層的所述遠(yuǎn)端主表面的上 方，所述介電層具有的折射率與所述半導(dǎo)體疊層的折射率基本匹配。
35. —種制造發(fā)光器件的方法，所述方法包括以下步驟在沉積基板上形成限定發(fā)光pn結(jié)的半導(dǎo)體疊層；將所形成的半導(dǎo)體疊層^人所述沉積基纟反轉(zhuǎn)移至宿主基板 或承載基板，所述轉(zhuǎn)移步驟露出所述半導(dǎo)體疊層的新主表面， 當(dāng)在所述沉積基板上形成所述半導(dǎo)體疊層時(shí)，所述新主表面未 蜂皮露出；以及在所述半導(dǎo)體疊層的所述新主表面上形成圖案、粗糙度 或紋理，所述圖案、粗纟造度或紋理^皮構(gòu)造成促進(jìn)所述半導(dǎo)體疊 層中所產(chǎn)生的光的提取。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)移步驟包括利用激光剝離工藝將所述半導(dǎo)體疊層與所述沉積基板分離。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35或36所述的方法，進(jìn)一步包括在包含所述圖案、相4造度或紋理的所述新主表面上i殳置 介電層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括限定發(fā)光pn結(jié)的半導(dǎo)體疊層以及設(shè)置在半導(dǎo)體疊層上方的介電層。介電層具有與半導(dǎo)體疊層的折射率基本匹配的折射率。介電層具有遠(yuǎn)離半導(dǎo)體疊層的主表面。遠(yuǎn)端主表面包含有被構(gòu)造成以便促進(jìn)半導(dǎo)體疊層中所產(chǎn)生光的提取的圖案、粗糙度或紋理。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101438422SQ200680025472
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月11日
發(fā)明者伊萬·埃利亞舍維奇, 哈里·S·韋努高普蘭, 邁克爾·薩克賴森, 翔 高 申請(qǐng)人:吉爾科有限公司