專(zhuān)利名稱(chēng)：具有通過(guò)粗化的改進(jìn)的光提取的發(fā)光二極管(led)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管并且更特別地涉及用于增加它們的光提取的新的LED結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是將電能轉(zhuǎn)換成光的固態(tài)器件中的重要類(lèi)別。LED通常提供了夾在兩個(gè)相對(duì)摻雜層之間的半導(dǎo)體材料的有源層。當(dāng)跨越摻雜層施加偏壓時(shí)，空穴和電子被注入到其中它們重新結(jié)合以生成光的有源層中。由有源區(qū)所生成的光在所有方向上發(fā)射并且光通過(guò)所有暴露的表面逃逸出半導(dǎo)體芯片。隨著半導(dǎo)體材料已經(jīng)改進(jìn)，半導(dǎo)體器件的效率也已經(jīng)提高。新的LED正由諸如 InAlGaN的材料制成，其支持紫外線到琥珀色光譜中的有效照明。與常規(guī)光源相比較新的 LED中的許多在將電能轉(zhuǎn)換成光方面是更高效的并且它們可以是更可靠的。隨著LED改進(jìn)， 期望它們?cè)谠S多應(yīng)用中代替常規(guī)光源，諸如交通信號(hào)、戶(hù)外顯示器和室內(nèi)顯示器、汽車(chē)頭燈和尾燈、常規(guī)室內(nèi)照明等等。常規(guī)LED的效率受到它們無(wú)法發(fā)射由它們的有源層所生成的全部光的限制。當(dāng) LED通電時(shí)，從其有源層(在所有方向上)發(fā)射的光以許多不同的角度到達(dá)發(fā)射表面。與周?chē)諝?n = 1.0)或灌封環(huán)氧(n 1.5)相比較，典型的半導(dǎo)體材料具有高折射率 (n 2. 2-3. 8)。根據(jù)斯涅爾定律，在特定臨界角(相對(duì)于表面法向方向)內(nèi)的從具有高折射率的區(qū)傳播到具有低折射率的區(qū)的光將過(guò)渡到較低的折射率區(qū)。到達(dá)表面超過(guò)臨界角的光將不過(guò)渡但是將經(jīng)歷全內(nèi)發(fā)射(TIR)。在LED的情況下，TIR光能夠繼續(xù)在LED內(nèi)反射直到其被吸收為止。由于這個(gè)現(xiàn)象，所以由常規(guī)LED所生成的大量的光沒(méi)有發(fā)射，這降低了它的效率。減少TIR光的部分的一個(gè)方法在于在LED的表面上以隨機(jī)織構(gòu)化的形式創(chuàng)建光散射中心。隨機(jī)織構(gòu)化在活性離子刻蝕期間通過(guò)使用作為掩膜的LED表面上的亞微米直徑聚苯乙烯球體而形成圖案到表面中。有紋理的表面具有大約由于隨機(jī)干擾效應(yīng)不以斯涅爾定律所預(yù)測(cè)的方式折射和反射光的光的波長(zhǎng)的特征。已經(jīng)證明這個(gè)方法將發(fā)射效率提高了 9 至 30%。如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6，821，804中所討論，表面織構(gòu)化的一個(gè)缺點(diǎn)是它能夠阻止有效電流在具有用于諸如P型GaN的有紋理的電極層的不良電導(dǎo)電性的LED中擴(kuò)散。在較小的器件或具有良好電導(dǎo)電性的器件中，來(lái)自P和n型層觸點(diǎn)的電流將傳遍各層。采用較大的器件或由具有不良電導(dǎo)電性的材料制成的器件，電流不能夠從觸點(diǎn)傳遍層。因此，有源層的一部分將不經(jīng)歷電流并且將不發(fā)射光。為了跨越二極管區(qū)域創(chuàng)建均勻電流注入，能夠?qū)?dǎo)電材料的擴(kuò)散層沉積在表面上。然而，這個(gè)擴(kuò)散層常常需要是光學(xué)上透明的從而使得光能夠發(fā)射穿過(guò)該層。當(dāng)在LED表面上引入了隨機(jī)表面結(jié)構(gòu)時(shí)，不能夠容易地沉積有效薄的并且光學(xué)上透明的電流撒布器。增加從LED的光提取的另一方法是包括使光從其內(nèi)部俘獲角改變方向到由表面的形狀和周期所確定的定義模式的發(fā)射表面或內(nèi)部界面的周期圖樣。見(jiàn)給Krames et al 的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，779，924。這個(gè)技術(shù)是其中干擾效應(yīng)不再是隨機(jī)的并且表面將光耦合到特定模式或方向中的隨機(jī)有紋理的表面的特殊情況。這個(gè)方法的一個(gè)缺點(diǎn)是可能難以制造該結(jié)構(gòu)，因?yàn)楸砻嫘螤詈蛨D案必須是均勻的并且是非常小的，約LED的光的單個(gè)波長(zhǎng)。這個(gè)圖案在沉積如上文所描述的光學(xué)上透明的電流擴(kuò)散層中還能夠帶來(lái)困難。還已經(jīng)通過(guò)將LED的發(fā)射表面成形到半球體中實(shí)現(xiàn)了在光提取方面的增加，其中發(fā)射層在中心。雖然這個(gè)結(jié)構(gòu)增加了發(fā)射的光的數(shù)量，但是其制造是困難的。給Scifres 和Burnham的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)3，954，534公開(kāi)了一種使用在LED中的每一個(gè)之上的相應(yīng)半球體來(lái)形成LED的陣列的方法。半球體被形成在基底中并且二極管陣列生長(zhǎng)在它們之上。然后遠(yuǎn)離基底對(duì)二極管和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行蝕刻。這個(gè)方法的一個(gè)缺點(diǎn)是它受限于在基底界面處結(jié)構(gòu)的形成，并且來(lái)自基底的結(jié)構(gòu)的升離導(dǎo)致增加的制造成本。同樣地，每個(gè)半球體都具有直接在其之上的發(fā)射層，這需要精確的制造。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，431，766公開(kāi)了在缺乏水和氧的情況下硅(Si)的光電化學(xué)氧化和分解。無(wú)水HF乙晴(MeCN)溶液中的蝕刻速率和光電流直接與光強(qiáng)度成比例多達(dá)至少 600mW/cm2，產(chǎn)生大于4微米/分鐘的空間選擇性蝕刻速率。由于來(lái)自高能反應(yīng)中間體的電子注入的原因每硅分子的四個(gè)電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)發(fā)生了大于3. 3的量子產(chǎn)額。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，793，062公開(kāi)了一種用于通過(guò)包括光非吸收層以使光改變方向遠(yuǎn)離諸如觸點(diǎn)的吸收區(qū)、并且還使光改變方向朝向LED的表面來(lái)增加從LED的光提取的結(jié)構(gòu)。 這個(gè)結(jié)構(gòu)的一個(gè)缺點(diǎn)是非吸收層要求底切狹小角層的形成，這在許多材料系統(tǒng)中可能難以制造。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6，744，071公開(kāi)了具有其電極彼此面對(duì)的相對(duì)電極結(jié)構(gòu)的氮化半導(dǎo)體元件。氮化半導(dǎo)體元件在支承基底上接連包括導(dǎo)電層、第一電極、具有發(fā)光層的氮化半導(dǎo)體、以及第二電極。第一電極和第一絕緣保護(hù)層被插入在導(dǎo)電層與氮化半導(dǎo)體的第一導(dǎo)電型氮化半導(dǎo)體層之間。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6，821，804公開(kāi)了在LED上或之內(nèi)具有提高其效率的光提取結(jié)構(gòu)的 LED。新的光提取結(jié)構(gòu)提供了更有利于光逃逸到外殼中的用于將光發(fā)射、折射或散射到各方向中的表面。該結(jié)構(gòu)可以是光提取元件或擴(kuò)散器層的陣列。光提取元件能夠具有許多不同的形狀并且被放置在許多位置以提高超過(guò)常規(guī)LED的LED的效率。擴(kuò)散器層提供了用于光的散射中心并且也能夠被放置在許多位置。如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6，821，804中所進(jìn)一步討論的，增加光提取的另一方式是在LED的發(fā)射表面上的薄膜金屬層內(nèi)將光子耦合到發(fā)射回到輻射模態(tài)中的表面等離子體激元模態(tài)中。這些結(jié)構(gòu)依賴(lài)在金屬層中從半導(dǎo)體發(fā)射的光子到表面等離子體激元中的耦合，其還被耦合到最終被提取的光子中。這個(gè)器件的一個(gè)缺點(diǎn)是難以制造，因?yàn)橹芷诮Y(jié)構(gòu)是具有淺槽深度(<0. Iym)的一維刻劃光柵。同樣地，很可能由于光子到表面等離子體激元和表面等離子體激元到周?chē)庾愚D(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的效率低的原因，總外量子效率是低的(I. 4-1.5%)。這個(gè)結(jié)構(gòu)也帶來(lái)與電流擴(kuò)散層方面相同的困難，如上文所描述的那樣。光提取也能夠通過(guò)使 LED芯片的側(cè)表面成角度以創(chuàng)建倒置的截棱錐來(lái)提高。成角的表面提供了在具有發(fā)射表面的基底材料中捕獲的TIR光。使用這個(gè)方法已經(jīng)證明外量子效率對(duì)于InGaAlP材料系統(tǒng)提高了 35%至50%。這個(gè)方法適用于其中在基底中捕獲了巨量光的器件。對(duì)于生長(zhǎng)在藍(lán)寶石基底上的GaN器件而言，在GaN薄膜中捕獲了大量光使得使LED芯片的側(cè)表面成角度將不會(huì)提供所期望的增加。用于增加光提取的又一方法是光子再循環(huán)。這個(gè)方法依賴(lài)具有將電子和空穴容易地轉(zhuǎn)換成光并且反之亦然的高效率有源層的LED。TIR光從LED的表面反射出去并且照在有源層，其中它被轉(zhuǎn)換回成電子空穴對(duì)。由于有源層的高效率，所以電子空穴對(duì)將幾乎立即被重新轉(zhuǎn)換成在隨機(jī)方向上再次發(fā)射的光。再循環(huán)的光的部分將照著臨界角內(nèi)的LED發(fā)射表面之一并且逃逸。反射回到有源層的光再次經(jīng)過(guò)相同的處理。

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)了用于通過(guò)在LED器件上形成n型氮化鎵(n_GaN)層、并且對(duì)n_GaN層的表面進(jìn)行粗化以增加從該LED器件的內(nèi)部的光提取來(lái)制造半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)器件的系統(tǒng)和方法。上述系統(tǒng)的實(shí)施方式可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè)。通過(guò)光電化學(xué)氧化和蝕刻處理來(lái)對(duì)LED晶片的n-GaN層進(jìn)行粗化。LED晶片包括導(dǎo)電基底(諸如Cu、W、Mo或它們的合金)；一個(gè)或多個(gè)外延層；一個(gè)或多個(gè)在外延層與導(dǎo)電基底之間的歐姆接觸和反射金屬層 (例如，Ni、Au、Pt、Cr、Ti、Pd以及Ag);在獨(dú)立LED的側(cè)壁上的諸如Si02、Si3N4、或SiON的保護(hù)層；以及在頂部n-GaN層上的n型電極。光電化學(xué)氧化和蝕刻處理能夠在具有水溶液的系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、以及電偏置系統(tǒng)中執(zhí)行。所述水溶液可以是氧化劑和酸性溶液或堿性溶液的組合。氧化劑尤其可以是H202、K2S2O8中的一個(gè)或組合。酸性溶液可以是H2S04、HF、 HC1、H3P04、HN03、以及CH3COOH中的一個(gè)或更多個(gè)。例如，堿性溶液可以是KOH、NaOH、NH4OH 中的一個(gè)或混合物。能夠通過(guò)具有范圍在可見(jiàn)的與紫外線光譜之中的波長(zhǎng)的Hg或Xe弧光燈系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行照明。照明以小于200mW/cm2的強(qiáng)度暴露在n型III族氮化物半導(dǎo)體上。電偏壓能夠被施加到導(dǎo)電基底并且電壓被控制在-10與+IOV之間。通過(guò)改變水溶液的成分、 電偏壓、以及照明強(qiáng)度，能夠控制氧化主導(dǎo)、蝕刻主導(dǎo)或組合反應(yīng)以對(duì)n-GaN表面的粗糙度進(jìn)行優(yōu)化。在粗化處理之后，還露出了無(wú)序有紋理的形態(tài)。粗化處理能夠適用于在晶片級(jí)的n-GaN向上垂直LED的暴露的n_GaN。在基于GaN 的LED外延薄膜被轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電基底之后，n型電極(諸如Cr/Ni)被形成在n型GaN層上。 n型金屬墊不僅充當(dāng)歐姆接觸而且充當(dāng)用于后續(xù)粗化處理的掩膜。通過(guò)光電化學(xué)(PEC)氧化和蝕刻方法執(zhí)行的粗化處理采用了所述n型電極金屬化。晶片在照明下被浸入到水溶液中并且對(duì)導(dǎo)電基底進(jìn)行電偏置。水溶液是氧化劑和酸性溶質(zhì)或堿性溶質(zhì)的組合。n型GaN 的經(jīng)粗化的表面將露出不像角錐、圓錐形、或半圓形的形態(tài)的無(wú)序有紋理的形態(tài)。通過(guò)改變?nèi)芤旱母鞒煞?、偏置電壓、以及照明?qiáng)度，能夠?qū)⒋只瘷C(jī)構(gòu)控制成氧化主導(dǎo)或蝕刻主導(dǎo)反應(yīng)。表面粗糙度的RMS值被控制在0.05um至2微米。經(jīng)粗化的表面尺寸被選擇成以近似1/2 A最佳地散射光。在另一實(shí)施方式中，經(jīng)粗化的表面的有效反射率近似為2. 0 2. 5。經(jīng)粗化的表面的優(yōu)點(diǎn)可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè)。經(jīng)粗化的表面在GaN上產(chǎn)生了有效粗糙的表面以從內(nèi)部提取更多的光。與具有平坦表面的LED相比較，具有無(wú)序有紋理的表面的LED的亮度能夠增加到大于兩倍。對(duì)于相同的芯片尺寸/功耗而言LED能夠提供更多的光?；蛘?，假定給定相同的光輸出要求LED能夠被制造得更小并且這樣的更小的尺寸消耗更少功率以及不動(dòng)產(chǎn)，這帶來(lái)了節(jié)省。能夠使用標(biāo)準(zhǔn)處理技術(shù)來(lái)制造LED使它們比標(biāo)準(zhǔn)LED具有更高的成本競(jìng)爭(zhēng)性。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是一種方法。所述方法通常包括提供發(fā)光二極管(LED) 晶片組件；對(duì)n型摻雜層的表面應(yīng)用掩膜；對(duì)n型摻雜層的表面進(jìn)行蝕刻使得經(jīng)蝕刻的凹坑被形成在該表面中；移除所述掩膜；以及對(duì)包括經(jīng)蝕刻的凹坑的n型摻雜層的表面進(jìn)行粗化或紋理化。LED晶片組件通常包括導(dǎo)電基底、布置在導(dǎo)電基底之上的p型摻雜層、布置在P型摻雜層之上的有源層、以及布置在所述有源層之上的n型摻雜層。本發(fā)明的另一實(shí)施方式是一種方法。所述方法通常包括對(duì)發(fā)光二極管(LED)晶片的表面應(yīng)用掩膜JtLED晶片的表面進(jìn)行蝕刻使得經(jīng)蝕刻的凹坑被形成在該表面中；移除所述掩膜；以及對(duì)包括經(jīng)蝕刻的凹坑的LED晶片的表面進(jìn)行粗化或紋理化。本發(fā)明的又一實(shí)施方式是一種方法。所述方法通常包括提供具有布置在導(dǎo)電基底之上的多個(gè)LED棧的LED晶片組件(所述LED棧中的每一個(gè)通常都包括布置在所述導(dǎo)電基底之上的P型摻雜層、布置在所述P型摻雜層之上的用于發(fā)射光的有源層、以及布置在該有源層之上的n型摻雜層)；針對(duì)多個(gè)LED棧中的每一個(gè)應(yīng)用覆蓋n型摻雜層的表面的選擇部分的保護(hù)層；通過(guò)粗化和紋理化中的至少一個(gè)來(lái)改變n型摻雜層的表面，其中，在該改變期間保護(hù)層屏蔽了多個(gè)LED棧中的每一個(gè)的所選擇的部分；以及移除該保護(hù)層。本發(fā)明的又一實(shí)施方式是一種方法。所述方法通常包括提供具有布置在導(dǎo)電基底之上的多個(gè)LED棧的LED晶片組件(所述LED棧中的每一個(gè)通常都包括布置在導(dǎo)電基底之上的P型摻雜層、布置在該P(yáng)型摻雜層之上的用于發(fā)射光的有源層、以及布置在該有源層之上的n型摻雜層)；針對(duì)多個(gè)LED棧中的每一個(gè)應(yīng)用覆蓋n型摻雜層的表面的選擇部分的保護(hù)層；將具有所應(yīng)用的保護(hù)層的n型摻雜層的表面沉浸在電解溶液中；對(duì)導(dǎo)電基底應(yīng)用電偏壓；并且照射n型摻雜層的表面使得PEC氧化和蝕刻發(fā)生以對(duì)該n型摻雜層的表面進(jìn)行粗化，其中，在照射期間保護(hù)層屏蔽了多個(gè)LED棧中的每一個(gè)的所選擇的部分。本發(fā)明的又一實(shí)施方式是一種方法。所述方法通常包括提供包括多個(gè)LED管芯的LED晶片組件；并且通過(guò)粗化和紋理化中的至少一個(gè)選擇性地改變多個(gè)LED管芯中的每一個(gè)的發(fā)光表面的期望的部分，其中，多個(gè)LED管芯中的每一個(gè)都具有從所述改變排除的發(fā)光表面的剩余部分。本發(fā)明的又一實(shí)施方式是一種方法。所述方法通常包括提供LED晶片組件；對(duì) n型摻雜層的表面應(yīng)用掩膜；對(duì)11型摻雜層的表面進(jìn)行蝕刻使得突起留在經(jīng)蝕刻的表面上， 其中，突起的側(cè)面與n型摻雜層的經(jīng)蝕刻的表面形成大于90°的角；移除掩膜；以及對(duì)包括突起的n型摻雜層的蝕刻的表面進(jìn)行粗化或紋理化。LED晶片組件通常包括導(dǎo)電基底；布置在所述導(dǎo)電基底之上的P型摻雜層；布置在P型摻雜層之上的有源層；以及布置在有源層之上的n型摻雜層。本發(fā)明的又一實(shí)施方式是一種方法。所述方法通常包括對(duì)LED晶片的表面應(yīng)用
6掩膜；對(duì)該LED晶片的表面進(jìn)行蝕刻使得突起留在經(jīng)蝕刻的表面上，其中，突起的側(cè)面與n 型摻雜層的經(jīng)蝕刻的表面形成大于90°的角；移除掩膜；以及對(duì)包括突起的LED晶片的經(jīng)蝕刻的表面進(jìn)行粗化或紋理化。本發(fā)明的又一實(shí)施方式提供了一種LED結(jié)構(gòu)。該LED結(jié)構(gòu)通常包括用于發(fā)射光的多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的表面具有多個(gè)突起，其中，突起的側(cè)面與多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面形成大于90°的角。對(duì)結(jié)構(gòu)的表面和突起進(jìn)行粗化或紋理化以得到增加的表面面積。


圖1示出了執(zhí)行光電化學(xué)氧化和蝕刻(PEC)處理的示例性系統(tǒng)。圖2A-圖2D示出了對(duì)于各種持續(xù)時(shí)間的在氧化主導(dǎo)條件下具有金屬掩膜的第一樣品的表面輪廓圖。圖3A-圖3D示出了對(duì)于各種持續(xù)時(shí)間的在蝕刻主導(dǎo)條件下具有金屬掩膜的第二樣品的表面輪廓圖。圖4示出了具有頂部n-GaN層的垂直發(fā)光二極管(LED)晶片的結(jié)構(gòu)。圖5示出了在暴露的n-GaN層的粗化之后的垂直LED晶片的橫截面圖。圖6是示出了 n-GaN表面的無(wú)序有紋理的形態(tài)的示例性掃描電子顯微鏡(SEM) 圖。圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、在表面粗化之前的LED晶片組件的n型摻雜層的表面面積和發(fā)出的光的路徑。圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、對(duì)圖7中的n型摻雜層的表面應(yīng)用掩膜并且進(jìn)行蝕刻。圖9A圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、在對(duì)圖8進(jìn)行蝕刻之后的n型摻雜層的表面面積。圖9B圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、在大體上通過(guò)n型摻雜層對(duì)圖8進(jìn)行蝕刻以接近有源層之后的表面激發(fā)增強(qiáng)。圖9C圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、在化學(xué)濕式蝕刻圖8從而在表面上形成六棱錐結(jié)構(gòu)之后的n型摻雜層的表面面積。圖9D圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、在通過(guò)n型摻雜層、有源層、以及p型摻雜層對(duì)圖8進(jìn)行蝕刻之后的LED晶片組件。圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、在對(duì)圖9A的經(jīng)蝕刻的表面進(jìn)行粗化之后的n型摻雜層的表面面積。圖IlA-圖IlD圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、使用保護(hù)層選擇性地改變n型摻雜層的表面。圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、示出了經(jīng)蝕刻的凹坑、經(jīng)蝕刻的凹坑的平滑壁、以及與圖10相關(guān)聯(lián)的經(jīng)粗化的表面的示例性SEM圖像。圖13圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、對(duì)圖7中的n型摻雜層的表面應(yīng)用半球形的掩膜并且進(jìn)行蝕刻。圖14A圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、在對(duì)圖13進(jìn)行蝕刻之后的n型摻雜層的增加的表面面積和突起的傾斜壁。
圖14B圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、在對(duì)具有圖14A的突起的經(jīng)蝕刻的表面進(jìn)行粗化之后的n型摻雜層的進(jìn)一步增加的表面面積。圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、與圖14B相關(guān)聯(lián)的經(jīng)粗化的突起的示例性SEM圖像。
具體實(shí)施例方式圖I示出了執(zhí)行光電化學(xué)(PEC)氧化和蝕刻處理的示例性系統(tǒng)。電解溶液的性質(zhì)在確保高速蝕刻速率中以及在確保與光強(qiáng)度直接成比例的蝕刻速率方面是特別的重要。在圖I中所示出的系統(tǒng)中執(zhí)行PEC蝕刻處理。在該系統(tǒng)中，光由光源投射到支撐在支架10之上并且由夾具12夾緊的LED晶片的表面上，其與電解溶液16接觸。可以選擇性地改變光強(qiáng)度從而選擇性地改變蝕刻的速率。單元可以具有許多幾何結(jié)構(gòu)并且可以由用于支承LED 半導(dǎo)體晶片并且用于包含具有離子的電解溶液16的任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥伞？梢詫?duì)單元的特定結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以用于高容量工業(yè)應(yīng)用。諸如鉬電極14的參考電極14通過(guò)單元體延伸到電解溶液16中。參考電極14建立了參考電壓VMf并且通常由諸如鉬或銀線的金屬線制成，為了方便，參考電極14通常由飽和甘汞電極(SCE)、或任何其它電極機(jī)構(gòu)制成。在單元中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)由本領(lǐng)域熟知的恒電勢(shì)器來(lái)供電并且監(jiān)控。恒電勢(shì)器包括用于跨越電極應(yīng)用電勢(shì)的、與源電壓串聯(lián)連接的電流檢測(cè)器和將恒電勢(shì)器連接到半導(dǎo)體晶片的連接?？梢越?jīng)由任何粘接機(jī)構(gòu)將連接附加到半導(dǎo)體晶片。在圖I的系統(tǒng)中執(zhí)行的PEC蝕刻處理中，半導(dǎo)體晶片部分地由氧化還原反應(yīng)制成。 半導(dǎo)體晶片構(gòu)成陽(yáng)極而反電極構(gòu)成陰極。電勢(shì)被應(yīng)用到半導(dǎo)體晶片。在處理中參考電極14 被用來(lái)測(cè)量并且監(jiān)控電勢(shì)。蝕刻由半導(dǎo)體晶片與電解溶液16之間的界面處的光生空穴所感應(yīng)的分解反應(yīng)產(chǎn)生。圖2A示出了對(duì)于各種持續(xù)時(shí)間在氧化主導(dǎo)條件之下的具有金屬掩膜的第一樣品的表面輪廓圖。樣品晶片包括基底30、GaN薄膜32以及具有粗化表面的金屬掩膜34。在氧化主導(dǎo)條件之下的具有金屬掩膜的樣品的表面輪廓圖在圖2B中持續(xù)200秒、在圖2C中持續(xù)400秒以及在圖2D中持續(xù)600秒。圖3示出了對(duì)于各種持續(xù)時(shí)間在蝕刻主導(dǎo)條件之下的具有金屬掩膜的第二樣品的表面輪廓圖。樣品晶片包括基底30、GaN薄膜32以及具有粗化表面的金屬掩膜34。在氧化主導(dǎo)條件之下的具有金屬掩膜的樣品的表面輪廓圖在圖3B中持續(xù)200秒、在圖3C中持續(xù)400秒以及在圖3D中持續(xù)600秒。圖4示出了垂直LED晶片的結(jié)構(gòu)。示例性n_GaN向上LED的多層外延結(jié)構(gòu)被示出在這個(gè)示例中可以為厚銅層的金屬基底70上。在金屬基底70之上形成的多層外延結(jié)構(gòu)包括n-GaN基層80、MQW有源層78以及反射器/接觸層74。例如，n_GaN基層80具有4微米的厚度?？梢酝ㄟ^(guò)進(jìn)行以下來(lái)形成多層外延層在載體基底(未示出)之上沉積n-GaN部分(例如，n-GaN層80);在n_GaN部分之上沉積有源層(例如，MQff有源層78)；以及在有源層之上沉積P-GaN部分(例如，P-GaN層76);沉積第一個(gè)或更多個(gè)金屬層(例如，反射器 /接觸層74);應(yīng)用掩膜層(未示出)；以及對(duì)金屬、P-GaN層、有源層、以及n-GaN層進(jìn)行蝕刻。然后可以移除掩膜，沉積鈍化層(例如，層84)，以及移除在p-GaN的頂部上的鈍化層的一部分以使第一個(gè)或更多個(gè)金屬層暴露?？梢猿练e第二個(gè)或更多個(gè)金屬層(例如，層72)， 沉積金屬基底(例如，金屬基底70)，移除載體基底(未示出)以使n-GaN部分暴露，以及對(duì) n-GaN部分進(jìn)行粗化。MQff有源層78可以是InGaN/GaN MQff有源層。一旦在n_GaN基層80與接觸層74 之間饋給了電力，則MQW有源層78就可以被激發(fā)并且因此生成光。所生成的光能夠具有 250nm至600nm之間的波長(zhǎng)。p型層76可以是諸如P+_GaN、P+-InGaN或P+-AlInGaN層的 P+-GaN基層并且其厚度可以是在0. 05-0. 5微米之間。圖5示出了在粗化處理之后的垂直 LED晶片的橫截面視圖。如圖5-圖6中所示出的，無(wú)序有紋理的表面波度被形成在n-GaN 表面上。圖5示出了在圖4的LED的金屬層上的粗化表面的橫截面視圖，而圖6示出了粗化的表面的示例性SEM圖像。表面上的各變化有效地對(duì)該表面進(jìn)行粗化，并且導(dǎo)致對(duì)空氣的折射率的更佳匹配。因此，壓痕使得能夠?qū)崿F(xiàn)從LED的內(nèi)部的更多的光提取。盡管已經(jīng)參考其特定優(yōu)選實(shí)施方式相當(dāng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是可以有其它的版本。在替代性實(shí)施方式中，使用了球/球體或使用濕式/干式蝕刻技術(shù)對(duì)GaN層的表面進(jìn)行粗化。利用LEE陣列的其它LED結(jié)構(gòu)也能夠由本領(lǐng)域的技術(shù)人員預(yù)象到。新的LED能夠具有LEE (光提取元件)陣列和擴(kuò)散器層的不同組合。LEE能夠具有不同的形狀、尺寸、鄰近LEE之間的間隔，并且能夠被放置在不同的位置。類(lèi)似地，擴(kuò)散器層能夠由不同的材料制成并且能夠被放置在不同的位置。因此，隨附權(quán)利要求的精神和范圍不應(yīng)該局限于上文中所描述的優(yōu)選實(shí)施方式。另一示例性表面粗化技術(shù)本發(fā)明的實(shí)施方式提供了用于增加從當(dāng)LED半導(dǎo)體管芯被布置在晶片或晶片組件的一部分上時(shí)可以應(yīng)用的發(fā)光二極管(LED)的光提取的技術(shù)。這些技術(shù)可以被應(yīng)用到任何LED晶片或包括多個(gè)管芯的晶片組件，而且垂直發(fā)光二極管(VLED)管芯的情況被作為示例提供。在隨后的圖中，僅僅示出了三個(gè)VLED管芯，但是這個(gè)代表了 LED晶片上的多個(gè)管
-I-H
o現(xiàn)在參考圖8，可以提供具有多個(gè)VLED管芯700和導(dǎo)電基底718、或厚導(dǎo)電層 (TCL)的LED晶片組件722。VLED管芯700可以包括由III族/V簇化學(xué)元素組成的若干化合物半導(dǎo)體外延層，所述III族/V簇化學(xué)元素諸如GaN、AlN、InN、等等的化學(xué)元素。除了電導(dǎo)之外，導(dǎo)電基底718可以支持離開(kāi)VLED管芯700的p_n結(jié)的有效散熱。導(dǎo)電基底718 的各層可以包括任何適當(dāng)?shù)慕饘倩蚪饘俸辖?，諸如Cu、Ni、Ni-Co、Ag、Au、Cu-Co、Cu-Mo、Ni/ Cu、Cu/Ni-Co/Cu、Cu/Ni-Co/Cu/Ni-Co、或 Ni/Cu-Mo。LED晶片組件722可以具有布置在導(dǎo)電基底718之上的反射層710、布置在反射層 710之上的諸如p-GaN的p型摻雜層708、布置在p型摻雜層708之上的用于發(fā)射光的有源層706、以及布置在有源層706之上的諸如n-GaN的n型摻雜層704。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，可以省略反射層710。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，例如，可以在VLED管芯700之間采用鈍化層712以企圖在管芯分離期間保護(hù)VLED管芯。在這個(gè)階段，表面720可以大體上是平坦的，并且當(dāng)從頂部或側(cè)面觀看LED晶片組件722時(shí)很可能不存在對(duì)于n型摻雜層704的許多表面變化。盡管在這個(gè)處理階段從有源層706發(fā)出的光724中的某些可以從n型摻雜層的表面720發(fā)出，但是到達(dá)臨界角之外的表面720的光724將很可能不穿過(guò)并且可能經(jīng)歷如上文所描述的根據(jù)斯涅爾定律的全內(nèi)反射(TIR)?？梢云谕~外的處理。因此，如圖8中所描繪的，掩膜726可以被應(yīng)用到n型摻雜層704的表面720，并且然后可以相繼地對(duì)表面720進(jìn)行蝕刻以增強(qiáng)n型摻雜層的表面面積以獲得從VLED管芯700 的增加的光提取。蝕刻可以通過(guò)濕式蝕刻、光增強(qiáng)濕式蝕刻、干式蝕刻(例如，電感耦合等離子體/活性離子刻蝕(ICP/RIE))、或其組合來(lái)完成。掩膜726的化合物可以是足夠硬以經(jīng)得起重復(fù)的蝕刻的任何適當(dāng)?shù)牟牧?，諸如Ni、Si02、Si3N4或光刻膠。可以以任何期望的方式來(lái)對(duì)掩膜726進(jìn)行圖案形成使得可以選擇性地對(duì)表面720進(jìn)行蝕刻。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，掩膜726可以處理例如柵格狀、棋盤(pán)格(如所示出)、蜂窩結(jié)構(gòu)、三角形的、矩形的、或其它成某種形狀的多邊形的圖案。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，可以對(duì)不同尺寸的期望的多邊形或不同的多邊形進(jìn)行組合以對(duì)掩膜726進(jìn)行圖案形成。在已經(jīng)對(duì)n型摻雜層704的表面720進(jìn)行蝕刻之后，可以將掩膜726移除離開(kāi)晶片組件，如圖9A中所示。表面720可以在材料被移除的地方具有若干經(jīng)蝕刻的凹坑728， 留下若干齒730以在兩維橫截面中形成梳狀表面，如所示。對(duì)于表面720的經(jīng)蝕刻的凹坑 728和齒730的棋盤(pán)格圖案被圖示在圖9A的頂視圖中。由于由經(jīng)蝕刻的凹坑728和齒730 所創(chuàng)建的表面面積(B)大于圖7中的n型摻雜層704的表面面積(A)，所以這些特征可以提高光發(fā)出率。因此，在這個(gè)處理階段根據(jù)斯涅爾定律和TIR理論可以從該表面提取更多的光 724。對(duì)于圖9B中所圖示的某些實(shí)施方式而言，可以幾乎一直穿過(guò)來(lái)對(duì)n型摻雜層704 進(jìn)行蝕刻使得經(jīng)蝕刻的凹坑728的深度可以接近有源層706在I至IOnm之內(nèi)。結(jié)果表面激勵(lì)特征(SEF) 732可以提高LED半導(dǎo)體中的狀態(tài)的密度和自發(fā)發(fā)射速率。SEF 732也可以引起SEF/量子井耦合的增強(qiáng)。因此，可以進(jìn)一步地增強(qiáng)光提取。對(duì)于采用圖8的掩膜726的其它實(shí)施方式而言，可以使用化學(xué)濕式蝕刻法來(lái)對(duì)表面720進(jìn)行蝕刻。由于在LED制造中使用的諸如GaN的許多化合物半導(dǎo)體材料的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的原因，所以六棱錐結(jié)構(gòu)可以被形成在n型摻雜層704中，如圖9C中所示出的。因此，可以控制濕式蝕刻，并且因此很好地控制六棱錐結(jié)構(gòu)的尺寸?，F(xiàn)在參考圖9D，對(duì)于某些實(shí)施方式而言，具有如圖8中所示出的掩膜726的LED晶片組件可以被完全穿過(guò)n型摻雜層704、有源層706、以及p型摻雜層708進(jìn)行蝕刻。按照這種方式，可以形成微型盤(pán)或微型環(huán)VLED結(jié)構(gòu)。通過(guò)控制掩膜726的尺寸和周期，可以創(chuàng)建諸如納米棒VLED的納米級(jí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)與圖7中的n型摻雜層704的表面720相比時(shí)，微型盤(pán)、微型環(huán)、以及納米棒VLED結(jié)構(gòu)全部具有增加的表面面積，并且因此，這些結(jié)構(gòu)可以提供超過(guò)常規(guī)VLED結(jié)構(gòu)的增加的光提取。對(duì)于其中n型摻雜層704被完全蝕刻穿過(guò)的某些實(shí)施方式而言，有源層706可以被部分地或完全地蝕刻穿過(guò)。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，如果有源層706被完全地蝕刻穿過(guò)，則p型摻雜層708可以被部分地或完全地蝕刻穿過(guò)?，F(xiàn)在參考圖10，可以對(duì)圖9A(或上文所描述的其它實(shí)施方式)的頂視圖和橫截面圖中示出的n型摻雜層704的表面720進(jìn)行粗化或紋理化以增加表面面積并且，從而更進(jìn)一步地增加光提取。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，具有有圖案的蝕刻的凹坑728的表面720可以通過(guò)包括如上文所描述的濕式蝕刻、光增強(qiáng)濕式蝕刻、干式蝕刻、或光電化學(xué)(PEC)氧化和蝕刻的任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來(lái)進(jìn)行粗化。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，可以通過(guò)對(duì)包括經(jīng)蝕刻的
10凹坑728的表面的n型摻雜層的表面720施加諸如聚苯乙烯半球體的亞微米尺寸的對(duì)象來(lái)增加n型摻雜層704的表面面積。又一示例性表面粗化技術(shù)常規(guī)表面粗化技術(shù)、以及本文中所公開(kāi)的和上文所描述的技術(shù)中的一些可以導(dǎo)致從LED晶片組件最后產(chǎn)生的LED器件方面的不穩(wěn)定的正向電壓(Vf)和增加的漏電流。本發(fā)明的實(shí)施方式提供了用于通過(guò)僅對(duì)LED晶片組件表面的特定部分進(jìn)行粗化來(lái)增加從LED 的光提取而沒(méi)有導(dǎo)致正向電壓不穩(wěn)定性或增加的漏電流的技術(shù)。再者，這些技術(shù)可以被應(yīng)用到任何LED晶片或包括多個(gè)管芯的晶片組件，并且VLED管芯的情況被作為示例提供。現(xiàn)在參考圖7，可以提供具有多個(gè)VLED管芯700和導(dǎo)電基底718的LED晶片組件 722。LED晶片組件722可以具有布置在導(dǎo)電基底718之上的反射層710、布置在反射層710 之上的P型摻雜層708、布置在p型摻雜層708之上的用于發(fā)射光的有源層706、以及布置在有源層706之上的n型摻雜層704。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，可以省略反射層710。在這個(gè)階段，n型摻雜層704的表面720可以大體上是平坦的。現(xiàn)在參考圖11A，保護(hù)層1200可以被添加到圖7的LED晶片組件722。保護(hù)層1200 可以是諸如掩膜的有圖案的結(jié)構(gòu)，其覆蓋了 VLED管芯700的邊緣和指定用于如所圖示的n 型摻雜層704的表面720上的n型電極的區(qū)域。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，保護(hù)層1200可以覆蓋鄰近VLED管芯700的邊緣和在管芯700之間中的材料(例如，芯片間隔區(qū)域)。設(shè)計(jì)為抵抗化學(xué)處理并且保護(hù)底層材料，保護(hù)層1200可以是有機(jī)的或無(wú)機(jī)的、光敏的或非光敏的，并且由任何適當(dāng)?shù)牟牧辖M成，所述任何適當(dāng)?shù)牟牧现T如聚合物、聚酰亞胺、光刻膠、環(huán)氧、SU-8、NR-7、AZ5214E、熱塑性塑料、Si3N4, SiO2, ZnO, Ta2O5, TiO2, HfO 或 MgO 的材料。一旦保護(hù)層1200已經(jīng)被應(yīng)用到LED晶片組件722，則可以如上文所描述隨后地對(duì) n型摻雜層704的表面720進(jìn)行粗糙化或紋理化以企圖增加n型摻雜層的表面面積以獲得從VLED管芯700的增加的光提取，如圖IlB中所圖示。對(duì)表面720進(jìn)行粗化和/或紋理化可以由用于增加表面面積的任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來(lái)完成，所述任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)諸如如上文所描述的濕式蝕刻、光增強(qiáng)濕式蝕刻、干式蝕刻、或光電化學(xué)(PEC)氧化和蝕刻的技術(shù)。保護(hù)層 1200可以支持表面720的選擇性粗化和/或紋理化以企圖防止正向電壓不穩(wěn)定性并且限制漏電流。在已經(jīng)對(duì)所選擇的n型摻雜層704的表面進(jìn)行了粗化和/或紋理化之后，可以移除保護(hù)層1200，如圖IlC中所描繪的。接下來(lái)，n型電極1210可以被添加到指定區(qū)域中的 VLED管芯700，如圖IlD中所示出的。由保護(hù)層1200所覆蓋的指定的n型電極區(qū)域可以提供用于耦合到n型電極1210的大體上平坦的表面，從而當(dāng)與已經(jīng)根據(jù)常規(guī)技術(shù)進(jìn)行了粗化的指定區(qū)域相比時(shí)產(chǎn)生了提高的可靠性。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，在粗化和/或紋理化期間可以在應(yīng)用保護(hù)層1200之前形成n型電極1210并且由保護(hù)層1200來(lái)覆蓋。對(duì)于其它實(shí)施方式而言，可以在不使用保護(hù)層1200的情況下完成選擇性粗化和/ 或紋理化。例如，諸如聚苯乙烯半球體的亞微米尺寸對(duì)象可以被應(yīng)用到LED晶片組件722 的表面，除了諸如VLED管芯700的邊緣和指定給n型電極1210的區(qū)域的選擇的區(qū)域以外。 可以預(yù)想其它仍未知的技術(shù)來(lái)選擇性地對(duì)LED晶片組件722的特定部分進(jìn)行粗化和/或紋理化。又一示例性表面粗化技術(shù)
當(dāng)與常規(guī)發(fā)射二極管(LED)相比時(shí)，使用形成如參考圖8-10在上文所描述的蝕刻的凹坑的技術(shù)，額外的粗化步驟可以增加n型摻雜層704的表面720的表面面積(并且因此，光提取)和蝕刻的凹坑728的基部。圖12是圖示了一個(gè)這樣的蝕刻的凹坑728和粗化表面的示例性掃描電子顯微鏡(SEM)圖像1200。然而，如圖像1200中所描繪的，經(jīng)蝕刻的凹坑728的壁1202是陡峭的，與經(jīng)蝕刻的凹坑728的基部形成了約90°的角并且與n型摻雜層704的表面720形成了約90°的另一角。采用上文所描述的表面粗化技術(shù)，陡峭的壁 1202可以保持相對(duì)光滑，從而限制可能以別的方式獲得的光提取的數(shù)量。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了用于增加從LED的光提取而無(wú)需形成可能難以進(jìn)一步粗化或紋理化的陡峭的壁的技術(shù)。再者，這些技術(shù)可以被應(yīng)用到任何LED晶片或包括多個(gè)管芯的晶片組件，并且垂直發(fā)光二極管(VLED)管芯的情況被作為示例提供。現(xiàn)在參考圖7，可以提供具有多個(gè)VLED管芯700和導(dǎo)電基底718的LED晶片組件 722。LED晶片組件722可以具有布置在導(dǎo)電基底718之上的反射層710、布置在反射層710 之上的P型摻雜層708、布置在p型摻雜層708之上的用于發(fā)射光的有源層706、以及布置在有源層706之上的n型摻雜層704。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，可以省略反射層710。在這個(gè)階段，n型摻雜層704的表面720可以大體上是平坦的。現(xiàn)在參考圖13，掩膜1300可以被應(yīng)用到VLED管芯700的n型摻雜層704的表面 720。掩膜1300可以包括布置在圖案中的多個(gè)提高的中空小塊1302。中空小塊1302可以具有任何期望的三維形狀，諸如半球形、立方體、圓柱體、或棱柱體(例如，六角棱柱體)，并且不同的小塊1302可以具有不同的形狀?？梢砸匀魏纹谕姆绞絹?lái)對(duì)小塊1302進(jìn)行圖案形成使得可以選擇性地對(duì)表面720進(jìn)行蝕刻。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，掩膜1300的中空小塊1302可以被布置在具有固定行和列的陣列中、在對(duì)角線圖案中、在曲折圖案中、在隨機(jī)或表面上隨機(jī)圖案中、或在任何其它期望的圖案中。掩膜1300的化合物可以是足夠硬以經(jīng)得起蝕刻的有害作用的任何適當(dāng)?shù)牟牧?，諸如Ni、SiO2, Si3N4或光刻膠、等等。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，掩膜1300可以由耐熱處理的組成以具有所期望的形狀的中空小塊1302。在掩膜1300已經(jīng)被應(yīng)用到LED晶片組件之后，可以隨后對(duì)n型摻雜層704的表面 720進(jìn)行蝕刻以增加n型摻雜層的表面面積以獲得從VLED管芯700的增加的光提取。蝕刻可以通過(guò)濕式蝕刻、光增強(qiáng)濕式蝕刻、干式蝕刻(例如，電感耦合等離子體/活性離子刻蝕 (ICP/RIE))、或其組合來(lái)完成。對(duì)于其中n型摻雜層包括n型摻雜GaN的某些實(shí)施方式而言，可以使用氯來(lái)完成蝕刻。因?yàn)楸砻?20被蝕刻，所以掩膜1300也可能被侵蝕。隨著蝕刻進(jìn)行，掩膜1300的中空小塊1302可以允許n型摻雜層704的半導(dǎo)體材料保持并且呈現(xiàn)中空出來(lái)的部分的形狀。在n型摻雜層704的表面720已經(jīng)被蝕刻之后，可以將來(lái)自掩膜1300的剩余材料移除離開(kāi)晶片組件，如圖14A中所示。經(jīng)蝕刻的表面720可以具有若干突起1400(即，小圓點(diǎn)、飾釘、凸起、或提高的部分)，其中在蝕刻期間多層外延結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料保留在掩膜 1300的中空小塊1302下面。隨著蝕刻進(jìn)行，掩膜1300可以被逐漸地侵蝕產(chǎn)生具有傾斜側(cè)面的突起。圖14A的放大圖1402圖示了傾斜側(cè)面1404并且經(jīng)蝕刻的表面與給定傾斜側(cè)面 1404之間的角0是如何大于90°。對(duì)于其中掩膜1300的小塊1302被成形為中空?qǐng)A頂?shù)哪承?shí)施方式而言，由此引起的突起1400的形狀將很可能是平截頭圓錐體。對(duì)于其中小塊 1302被成形為中空長(zhǎng)方體的某些實(shí)施方式而言，由此引起的突起1400的形狀將很可能是四棱體。在經(jīng)蝕刻的表面720上的突起1400的圖案被圖示在圖14A的頂視圖中。由于由突起1400所創(chuàng)建的表面面積(B)大于圖7中的基本上平坦的n型摻雜層704的表面面積 (A)，所以這些特征可以提高光發(fā)射率。因此，在這個(gè)處理階段，根據(jù)斯涅爾定律和全內(nèi)反射 (TIR)理論可以從表面提取更多的光724?，F(xiàn)在參考圖14B，可以對(duì)圖14A的頂視圖和放大的視圖1406中示出的n型摻雜層 704的經(jīng)蝕刻的表面720進(jìn)行粗化或紋理化以增加表面面積，并且從而更進(jìn)一步地增加光提取。對(duì)于某些實(shí)施方式而言，可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來(lái)對(duì)突起1400的經(jīng)蝕刻的表面 720和上表面及側(cè)表面進(jìn)行粗化，所述任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)包括如上文中所描述的濕式蝕刻、光增強(qiáng)濕式蝕刻、干式蝕刻、或光電化學(xué)(PEC)氧化和蝕刻技術(shù)。對(duì)于其它實(shí)施方式而言，可以通過(guò)對(duì)包括突起1400的上表面和傾斜側(cè)面1404的n型摻雜層的表面720應(yīng)用諸如聚苯乙烯球體的亞微米尺寸對(duì)象來(lái)增加n型摻雜層704的表面面積。此外，經(jīng)粗化的和/或有紋理的表面可以支持以狹角從有源層發(fā)射的光724以從VLED管芯700的發(fā)射表面逃逸。圖15是示出了諸如圖14B中的那些的粗化的突起1400的示例性SEM圖像1500。 通過(guò)比較這個(gè)SEM圖像1500與經(jīng)蝕刻的凹坑728的SEM圖像1200，能夠觀察到通過(guò)引入具有已經(jīng)被粗化和/或紋理化的傾斜表面1404的突起1400的光滑表面(即，壁1202)的消除。因此，當(dāng)與常規(guī)技術(shù)和上文中所描述的其它技術(shù)相比較時(shí)，采用粗化的或有紋理的突起的本發(fā)明的實(shí)施方式可以從增加的光提取中獲益。雖然已經(jīng)通過(guò)示例的方式并且按照優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是將要理解的是本發(fā)明不局限于此。正相反，旨在涵蓋各種修改以及類(lèi)似配置和過(guò)程，并且所附權(quán)利要求的范圍因此應(yīng)當(dāng)符合最廣泛的解釋以便包含所有這樣的修改以及類(lèi)似配置和過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu),該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括用于發(fā)射光的多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)的表面具有多個(gè)突起，其中，所述突起的側(cè)面與所述多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面形成大于90°的角，并且其中所述結(jié)構(gòu)的表面和所述突起被進(jìn)行粗化或紋理化以獲得增加的表面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED結(jié)構(gòu)，其中，所述結(jié)構(gòu)的表面和所述突起被以聚苯乙烯球體進(jìn)行紋理化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED結(jié)構(gòu)，其中，所述多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括P型慘雜層；有源層，所述有源層被布置在所述P型摻雜層之上以用于發(fā)射光；以及 n型摻雜層，所述n型摻雜層被布置在所述有源層之上，使得具有所述多個(gè)突起的所述結(jié)構(gòu)的表面是所述n型摻雜層的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED結(jié)構(gòu)，該LED結(jié)構(gòu)還包括布置在所述多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之下的導(dǎo)電基底。
全文摘要
公開(kāi)了用于通過(guò)在LED器件上形成n型摻雜氮化鎵(n-GaN)層并且對(duì)所述n-GaN層的表面進(jìn)行粗化以從所述LED器件的內(nèi)部提取光來(lái)制造半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)器件的系統(tǒng)和方法。
文檔編號(hào)H01L33/22GK102593288SQ201210002738
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月11日
發(fā)明者劉文煌, 朱振甫, 樊峰旭, 鄭兆禎, 鄭好鈞 申請(qǐng)人:旭瑞光電股份有限公司