專利名稱：包括多孔層的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括多孔半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體發(fā)光器件，如發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光器件如發(fā)光二極管(LED)是當(dāng)前可利用的最有效的光 源之一。在能夠在整個(gè)可見光譜上操作的高亮度發(fā)光二極管的制造過 程中，當(dāng)前感興趣的材料系統(tǒng)包括in-V族的半導(dǎo)體，特別是鎵、鋁、
銦、氮的二、三、四元合金，也稱之為m族氮化物材料；和鎵、鋁、
銦、砷、和磷的二、三、四元合金。通常，m族氮化物器件是外延生 長(zhǎng)在藍(lán)寶石、碳化硅、或in族氮化物基片上的，in族磷化物器件是外
延生長(zhǎng)在砷化鎵上的，所用的方法是金屬有機(jī)化學(xué)蒸汽淀積(M0CVD) 分子束外延(MBE )或其它的外延技術(shù)。通常在基片上淀積一個(gè)n-型區(qū)， 然后在n-型區(qū)上淀積一個(gè)有源區(qū)，之后再在有源區(qū)上淀積一個(gè)p-型區(qū)。 各層的順序可以倒過來，使p-型區(qū)靠近基片。
市場(chǎng)上的發(fā)光二極管不是理想的器件，它們?cè)诎雽?dǎo)體層內(nèi)(如有 源層的重復(fù)吸收和自由載流子吸收)以及在半導(dǎo)體-金屬的界面(在 該界面上強(qiáng)反射性的高效歐姆接觸是難以實(shí)現(xiàn)的)上包含許多光學(xué)損 耗機(jī)制。這些機(jī)制特別要影響通過全內(nèi)反射或波導(dǎo)捕獲的光線。
圖1說明的是美國(guó)專利6229160中更詳細(xì)描述的一個(gè)發(fā)光器件， 該專利在這里引作參考。圖1的發(fā)光二極管包括一個(gè)異質(zhì)結(jié)構(gòu)，該異質(zhì) 結(jié)構(gòu)包括多個(gè)在基片(如GaAs， GaP，或藍(lán)寶石)上生長(zhǎng)的p-型和n-型 摻雜的外延層10。對(duì)于p-型層和n-型層進(jìn)行安排，以便在有源區(qū)11 內(nèi)或有源區(qū)11附近提供一個(gè)p-n結(jié)區(qū)。透明基片或透明層12是用于 光提取(和電流散布)的窗口，是這個(gè)器件的頂部窗口層。類似地， 可以通過晶片粘結(jié)、外延生長(zhǎng)、或重復(fù)生長(zhǎng)將用于光提取(和電流散 布)的窗口層13與相對(duì)著頂部窗口層的側(cè)上的外延層連結(jié)，使窗口層 13變?yōu)榈撞看翱趯?。連結(jié)到窗口層的頂部和底部電歐姆接觸14、 15 允許電子和空穴注入到P-n結(jié)區(qū)，以便復(fù)合并允許隨后從有源區(qū)產(chǎn)生 光。為了增加光從器件的提取，主窗口的側(cè)壁16的取向相對(duì)于垂直方 向成一個(gè)角度(或多個(gè)角度)e，以使頂部表面17的面積大小大于有 效器件面積的面積大小。側(cè)壁相對(duì)于這個(gè)異質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)傾斜的角 度。角度P作為器件高度的函數(shù)不必是不變的(如圖1所示)，而是 可以按照器件高度連續(xù)變化的，從而產(chǎn)生部分地或整個(gè)地凹進(jìn)或凸出 的側(cè)壁形狀。側(cè)壁的取向使擊中側(cè)壁的光全內(nèi)反射地反射到位于器件 的頂部表面的逃逸圓錐內(nèi)，如圖1中的光線18所示。在頂部表面上全 內(nèi)反射的大部分光被重定向到側(cè)壁的逃逸圓錐內(nèi)，如光線19所示。
雖然圖1所示的器件的形狀可以增加光的提取，但器件還有幾個(gè) 缺點(diǎn)。首先，由于接觸14、 15的固有的吸收，所以器件的效率還有問 題。用通用的全片狀合金AuZn作為后接觸15，由于反射率很差，所以 減小了光輸出。替換與反射性的基于銀的小片連接環(huán)氧樹脂結(jié)合的圖 案化的AuZn的后接觸(具有約為20%面積覆蓋率)，可以略微增加光 輸出。第二，在器件中存在一個(gè)或多個(gè)厚的窗口層實(shí)際上只能通過高 溫生長(zhǎng)和加工步驟來實(shí)現(xiàn)，而所述的加工步驟能通過重新分配缺陷和 摻雜的原子來對(duì)半導(dǎo)體層的質(zhì)量進(jìn)行折衷。第三，所述的結(jié)構(gòu)的厚度 和橫向大小必須一起縮放以維持合適的形狀。因此，成形的芯片是不 容易縮放的，并且對(duì)于非正方形的覆蓋區(qū)域(footprint )是不適用的。 有源區(qū)的面積近似等于總的橫向芯片大小的一半，在有源區(qū)產(chǎn)生兩倍 的電流密度，這可以在高操作溫度和電流的情況下減小內(nèi)部效率。
在本領(lǐng)域內(nèi)需要的是改善光提取的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的實(shí)施例，發(fā)光器件包括一個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它具有設(shè) 置在n-型區(qū)和p-型區(qū)之間的發(fā)光層。多孔區(qū)設(shè)置在發(fā)光層和接觸之間， 所述接觸電連接到n-型區(qū)和p-型區(qū)之一上。多孔區(qū)將光從吸收接觸散 射開去，這可以改善光從器件的提取。在某些實(shí)施例中，多孔區(qū)是一 種n-型半導(dǎo)體材料，如GsN或GaP。


圖l是在美國(guó)專利6229160中描述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的剖面圖； 圖2是在一個(gè)基片上生長(zhǎng)的器件層的剖面圖；圖3是粘結(jié)到第二結(jié)構(gòu)的圖2的器件的剖面圖4是包括設(shè)置在接觸和半導(dǎo)體器件層之間的多孔半導(dǎo)體區(qū)的成 型器件的剖面圖，該成型器件具有設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部表面和底 部表面之間的接觸；
圖5是在基片上生長(zhǎng)的器件層的剖面圖6是粘結(jié)到笫二結(jié)構(gòu)的圖5的器件的剖面圖7是包括設(shè)置在接觸和半導(dǎo)體器件層之間的多孔半導(dǎo)體區(qū)的成 型器件的剖面圖，該成型器件具有兩個(gè)設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的底部表面 的接觸；
圖8說明用于形成多孔半導(dǎo)體區(qū)的電化學(xué)陽(yáng)極蝕刻過程； 圖9是在基片上生長(zhǎng)的器件層的剖面圖IO是在包括多孔半導(dǎo)體區(qū)的基片上生長(zhǎng)的器件層的剖面圖； 圖11是在形成接觸并將器件安裝在一個(gè)基底上以后圖IO所示的 器件的剖面圖12是在移除生長(zhǎng)基片并使由于移除基片而露出的表面粗糙化以 后圖11所示的器件的剖面圖13是包括多孔半導(dǎo)體區(qū)的點(diǎn)發(fā)射體器件的剖面圖； 圖"是用于半導(dǎo)體發(fā)光器件的組件的分解視圖。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明的實(shí)施例，半導(dǎo)體發(fā)光器件包括一個(gè)散射層，如多孔 半導(dǎo)體層。所述散射層使從器件發(fā)射的光子的方向隨機(jī)化，確定該散 射層的位置使之通過作為漫反射器而引導(dǎo)光離開吸收結(jié)構(gòu)(例如吸收 接觸)，所述的漫反射器朝向器件的期望發(fā)射表面(如器件的頂部表 面)散射光，在這里可以發(fā)射從器件提取的大多數(shù)光。雖然在下面的 例中所述的器件在一般情況下包括在一個(gè)GaAs基片上生長(zhǎng)的m族磷化
物半導(dǎo)體層，但在某些實(shí)施例中，也可以使用m族氮化物半導(dǎo)體層。
在某些實(shí)施例中，散射層是一個(gè)多孔的GaP層，或其它的m族-P 層。多孔層在一般情況下是導(dǎo)電和導(dǎo)熱的。多孔層通常是由一個(gè)n-型 層形成的，當(dāng)然要在產(chǎn)生多孔之后，可將n-型多孔層轉(zhuǎn)換成p-型導(dǎo)電 性(conductivity)，在下面的某些實(shí)施例中對(duì)此再進(jìn)行描述。散射 的量由多孔層的厚度和孔隙率確定。多孔層的厚度通常在4和4 0微米之間，當(dāng)然在某些實(shí)施例中，器件中的整個(gè)n-摻雜的基片或二元外 延層都可以做成多孔的。多孔層的孔隙率可以在5 %和8 0%之間， 通常具有的孔隙率在2 0 %和4 0 %之間。多孔層散射光的能力將孔 隙率限制在下端，多孔層的電阻率和機(jī)械穩(wěn)定性將孔隙率限制在上端。 合適的孔隙率可能與多孔區(qū)的厚度有關(guān)。為了提供相同量的散射，與 較薄的多孔區(qū)相比，較厚的多孔區(qū)可以是較少的多孔。
可以通過兩步法形成多孔層。在第一步，通過電化學(xué)陽(yáng)極浸蝕產(chǎn) 生孔。在這一步，確定多孔區(qū)的深度。在第二步，通過光化學(xué)陽(yáng)極蝕 刻將孔增大， 一直到達(dá)到期望的孔隙率。在圖8中說明了電化學(xué)陽(yáng)極 蝕刻的第一步的一個(gè)例子。蝕刻層例如可以是一個(gè)n-型GaP單晶層， 施主密度是2 x I017cm—3。晶片80例如通過銀漿84連接到銅板82。諸 如特氟綸86之類的材料隔開晶片80的要構(gòu)成多孔的部分88。晶片作 為在標(biāo)準(zhǔn)電化電池中的工作電極暴露于0. 5M的硫酸(112304)電解液81， 飽和甘汞電極(SCE) 83作為基準(zhǔn)，還有一個(gè)鉑的反電極85。通過穩(wěn) 壓器87來控制電池。加上強(qiáng)的正電位(15伏飽和甘汞電極)，在表面 缺陷上引起亞微米的凹坑的蝕刻，凹坑以微米量級(jí)分開。這些凹坑作 為用于蝕刻溝道狀結(jié)構(gòu)的亞表面網(wǎng)絡(luò)的起始點(diǎn)。蝕刻主要發(fā)生在溝道 的端部，以使網(wǎng)絡(luò)的生長(zhǎng)較深但溝道不會(huì)擴(kuò)大并融合在一起。除去的 材料量主要是時(shí)間積分的電流密度的函數(shù)，當(dāng)然腐蝕溶液、偏置電壓 和基片摻雜都影響孔的密度和大小。多孔結(jié)構(gòu)的最終深度是所有這些 變量的函數(shù)。在蝕刻之前，通過利用例如SiN或光刻膠掩蓋非多孔的 區(qū)域，可以控制多孔區(qū)的橫向大小。
在光化學(xué)陽(yáng)極蝕刻的第二步的一個(gè)實(shí)例中，將電化學(xué)蝕刻晶片暴 露到1120:112304: 11202電解液中，使用來自氣燈的50mW / cm2的次帶隙光 (sub-bandgap light )，所加的正電位為2伏SCE。所加的電位太低， 以致不能發(fā)生上述的陽(yáng)極蝕刻過程，并且在電解液-半導(dǎo)體的界面上只 吸收次帶隙光，因此主要的效果是增加了在第一步中確定的層的孔隙 率?？紫堵实某潭扔蓵r(shí)間積分的電流密度確定，這個(gè)電流密度是光強(qiáng) 度、蝕刻劑的濃度和基片的參數(shù)的函數(shù)。通過以上所述的方法可以使 任何合適的半導(dǎo)體材料成為多孔的，如Si，GaN，SiC，GaP。 二元材料如 GaP, GaN是多孔區(qū)的吸引人的候選材料，當(dāng)然三元和四元的ffl族磷化物
和m族氮化物材料也可以形成多孔。半導(dǎo)體材料中的導(dǎo)電型和摻雜濃度可以例如通過影響所形成的孔的大小和間距影響多孔層的特性。在 某些實(shí)施例中，多孔區(qū)是由不是P-型層的一個(gè)層形成的，即，這一層
不是故意摻雜的，或者是摻雜的n-型層，摻雜的濃度在0 (沒有故意 摻雜)和1019cm—3之間。
圖2、 3、 4說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造。在圖2中，在一個(gè) n-型GaAs基片或任何其它合適的基片30上生長(zhǎng)一個(gè)n-型區(qū)32， n-型 區(qū)例如包括一個(gè)n-AlInGaP層。在n-型區(qū)32上生長(zhǎng)一個(gè)發(fā)光區(qū)或有源 區(qū)34，該發(fā)光區(qū)或有源區(qū)34例如包括單個(gè)的AlInGaP發(fā)光層或多個(gè)由 阻擋層分開的AlInGaP量子勢(shì)阱層，接下去是一個(gè)p-型區(qū)36， p-型區(qū) 36例如包括一個(gè)p-AlGaAs區(qū)。n-型區(qū)32、有源區(qū)34、和p-型區(qū)36 中的每一個(gè)都可以包括不同組分和摻雜濃度的多個(gè)層，例如包括相反 的導(dǎo)電型的層，或沒有故意摻雜的層，如緩沖層或核化層之類的制備 層，設(shè)計(jì)成便于后來釋放生長(zhǎng)基片或去除基片后使半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)變薄的 釋放層，針對(duì)發(fā)光區(qū)有效發(fā)光所期望的特定光學(xué)或電學(xué)性質(zhì)而設(shè)計(jì)的 器件層。在p-型區(qū)36上生長(zhǎng)一個(gè)厚區(qū)38，厚區(qū)38例如可以是通過汽 相外延形成的厚的p-型GaP區(qū)。厚區(qū)38對(duì)于外延層32、 34、 36提供 機(jī)械支撐，因此可以將基片30去掉。
在圖3中，基片30可以是一個(gè)吸收性的GaAs基片，將基片30去 掉并用透明區(qū)40代替，透明區(qū)40粘結(jié)39到除去基片30后露出的n-型區(qū)32的表面。在美國(guó)專利5376580中比較詳細(xì)地描述了所述的粘結(jié)， 該專利在此引作參考。粘結(jié)區(qū)40例如可以是一個(gè)n-型的GaP區(qū)。粘結(jié) 之后，如圖4所示，區(qū)40的整體或某個(gè)部分如以上所述可以做成多孔 的?？梢匀鐖D所示對(duì)于器件進(jìn)行整形，并且在器件的頂部表面和底部 表面形成第一和第二接觸46、 44。多孔區(qū)40散射離開接觸44向器件 底部引導(dǎo)的任何光，否則光在接觸44將被吸收。器件的主光提取表面 是接觸46形成在其上的頂部表面(在圖4中厚區(qū)30的頂部表面)和 器件的四個(gè)側(cè)表面。其它形狀也是可能的，其中包括具有垂直側(cè)壁的 長(zhǎng)方體，具有向內(nèi)成角度的側(cè)壁的截頭棱錐。可以加上在區(qū)38的頂部 和芯片的側(cè)邊編造的隨機(jī)的表面或周期性的表面，以增加光提取。在 某些實(shí)施例中，可以使器件的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁做成多孔的。
圖5、 6、 7說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的制造。如圖5所示，首 先在基片30上形成p-型區(qū)36，接下來是有源區(qū)34和n-型區(qū)36。在n-型區(qū)32上形成數(shù)量級(jí)為15微米厚的一個(gè)厚的n-型區(qū)38。如以上所 述使部分或全部的區(qū)38成為多孔的。將接觸金屬44連結(jié)到區(qū)38上， 如圖6所示。然后經(jīng)過接觸44將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)粘結(jié)到主基片42。如圖7 所示除去基片30，并且在p-型區(qū)36的暴露表面上形成第二接觸46。 如圖7所示的器件避免了高溫晶片粘結(jié)步驟，如將n-型區(qū)32粘結(jié)到圖 3中粘結(jié)的區(qū)40所需的步驟。
圖9、 10、 11、 12說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的制造。在圖9中， 在基片30上生長(zhǎng)器件層，該器件層包括n-型InGaP-AlInP超晶格 (superlattice)或n-型AlGaAs層92、發(fā)光區(qū)94、 p-型AlInGaP層 96、和厚的n-型GaP層98。在圖10中通過以上所述方法使厚的n-型 GaP層98成為多孔的。在n-型多孔的GaP層98上形成包含Zn (例如可 以是AuZn)的層124 (圖11 ),然后通過加熱器件以使Zn從層124擴(kuò) 散到層98來使層98成為P-型。按照另一種方式，通過氣相工藝也可 以使層98成為p-型的，在這里將器件放在包含Zn的一個(gè)安瓿中，然 后加熱安瓿，驅(qū)動(dòng)Zn從氣相進(jìn)入層98。按照另一種方式，通過將器件 放在生長(zhǎng)反應(yīng)器中并且引入Zn源(例如二乙基鋅)，使得Zn從Zn源 離解并結(jié)合進(jìn)層98來使層98成為P-型。
如圖11所示，將一部分多孔區(qū)98、 p-型區(qū)96、和有源區(qū)94除掉 以形成一個(gè)臺(tái)地121，臺(tái)地121露出n-型區(qū)92的一部分。在某些實(shí)施 例中，在基片30和n-型區(qū)92之間的界面91在蝕刻臺(tái)地in時(shí)起到蝕 刻停止層的作用。例如通過蒸發(fā)或電鍍?cè)谂_(tái)地121內(nèi)形成接觸120。接 觸120在臺(tái)地121的側(cè)面和/或底面電連接到n-型區(qū)92，并且通過電 介質(zhì)層122與p-型區(qū)96和98電絕緣?？梢韵葘⑵骷木谐梢粋€(gè) 個(gè)的器件，然后再相對(duì)于生長(zhǎng)方向倒裝每個(gè)器件，并將其安裝在一個(gè) 基底130上，在這種情況下基底130的橫向大小大于器件的橫向大小。 按照另一種方式，可以將器件的晶片連接到基底的晶片上，然后切成 一個(gè)個(gè)器件?；?30例如可以是半導(dǎo)體如Si、金屬、或陶瓷如A1N， 并且可以具有至少一個(gè)與p-接觸126電連接的金屬墊(metal pad)132 和至少一個(gè)與n接觸120電連接的金屬墊134。互連128例如可以是焊 料或金凸點(diǎn)(stud bump)，用于連接半導(dǎo)體器件與基底130。
在圖12中，通過適合于基片材料的方法如蝕刻將基片30去掉。 在器件和基底130之間可以提供一個(gè)剛性的未充滿(underfill),用于支撐半導(dǎo)體層，并防止去除基片期間的碎裂。例如通過蝕刻方法如
光電化學(xué)的蝕刻，或通過機(jī)械的方法如研磨，可以使由于除去基片30 而露出的n-型區(qū)92的頂部表面粗糙化136。粗糙化提取光的表面可以 改善光從器件上的提取?；蛘撸梢栽谟捎诔セ?0而露出的n-型區(qū)92的頂部表面中形成光子的晶體結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，在GaAs 生長(zhǎng)基片上生長(zhǎng)有分級(jí)的含鋁層。因?yàn)橥ㄟ^蝕刻除去了 GaAs基片，所 以當(dāng)蝕刻劑遇到所述分級(jí)的含鋁層時(shí)，蝕刻速率隨鋁含量而變化，導(dǎo) 致粗糙的表面。于是，在一個(gè)單個(gè)的蝕刻步驟中就可以除掉生長(zhǎng)基片 并粗糙化露出的表面。在除掉生長(zhǎng)基片的實(shí)施例中，可以按照一個(gè)晶 片的尺度(scale)去除生長(zhǎng)基片，這樣一來，在一個(gè)步驟當(dāng)中，從器 件的整個(gè)晶片上除掉生長(zhǎng)基片，在生長(zhǎng)基片除掉后再切片 一個(gè)個(gè)器件。 按照另一種方式，將器件的晶片切成一個(gè)個(gè)器件，將一個(gè)個(gè)器件連結(jié) 到任意橫向大小的另一個(gè)結(jié)構(gòu)上，然后再按照管芯的尺度從一個(gè)個(gè)器 件上除去生長(zhǎng)基片。
在上述的實(shí)施例中，多孔區(qū)散射光使其離開吸收接觸。因?yàn)闇p小了 抵達(dá)接觸的光的量，所以不需限制吸收接觸的橫向大小，從而改善了器 件的電學(xué)性質(zhì)，并借此改善了性能。另外，與同樣特性的非多孔層相 比，增加接觸的橫向大小可以補(bǔ)償由多孔層的較高的電阻率引起的電 阻的任何增加。在某些實(shí)施例中，多孔區(qū)定位在有源區(qū)和吸收接觸之 間，從而使靠近有源區(qū)的多孔區(qū)的表面距有源區(qū)的間隔是0.1-0.4微 米，多孔層的作用是散射陷入波導(dǎo)內(nèi)的光。可以有益地提取某些散射 光，貢獻(xiàn)給器件的效率。在某些實(shí)施例中，在器件的頂部表面136上
(圖12)形成一個(gè)任選的線柵偏振片138,以便把不需要的光的偏振 反射回到芯片，同時(shí)允許具有期望偏振的光離開芯片。多孔層可以使 增加具有期望偏振的光輸出的反向反射光的偏振隨機(jī)分布化。在某些 實(shí)施例中，在頂部表面136上可以形成一個(gè)透明的導(dǎo)體，如氧化銦錫
(IT0)，以增加整個(gè)芯片的電流散布。基片30的去除可以露出部分 接觸金屬120，提供用于改善導(dǎo)電性的直接的金屬-氧化銦錫接觸。
多孔區(qū)還可以用于在芯片內(nèi)橫向地限制光。圖13是包括散射層在 內(nèi)的點(diǎn)發(fā)射體器件的剖面圖。在一個(gè)生長(zhǎng)基片上生長(zhǎng)包括區(qū)140、 142 的一個(gè)n-型區(qū)，接下去是有源區(qū)146和p-型區(qū)148。將部分有源區(qū)146 和p-型區(qū)148除去，所以在器件的底部表面上形成p-接觸和n-接觸147和144這兩者。在基底145上安裝這個(gè)器件?？梢猿ドL(zhǎng)基片(未 示出)。如以上所述使n-型區(qū)的一些部分140成為多孔的。電流從n 接觸144通過多孔區(qū)140和n-型區(qū)142向有源區(qū)146散布。多孔區(qū)140 將任何光都散射到n-型區(qū)142的非多孔區(qū)域，從而使從器件發(fā)出的任 何光都從相應(yīng)于n-型區(qū)142的表面發(fā)射。因而，多孔區(qū)140將光限制 到一個(gè)小的發(fā)射區(qū)，按照期望產(chǎn)生了一個(gè)小的源尺寸。n-型區(qū)142、有
源區(qū)146、和p-型區(qū)148可以是m族磷化物或者m族氮化物層。
在某些實(shí)施例中，在器件的表面上，可以加上波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層如磷光 體，和/或二次光學(xué)器件如二向色材料或偏振片，這在本領(lǐng)域中是公 知的。
圖14是組件式發(fā)光器件的分解視圖，在美國(guó)專利6274924中有較 詳細(xì)描述。散熱塊(slug) IOO放在內(nèi)插模制的引導(dǎo)架中。內(nèi)插模制的 引導(dǎo)架例如是圍繞金屬框架106模制的填充塑料材料105，金屬框架 106提供電氣通路。塊IOO可以包括一個(gè)任選的反射體杯102。發(fā)光器 件管芯104可以是以上實(shí)施例所述的任何器件，將發(fā)光器件管芯104 直接地或經(jīng)過導(dǎo)熱的襯底103間接地安裝到塊100上?？梢约由弦粋€(gè) 上蓋108，上蓋108可以是一個(gè)光學(xué)透鏡。
雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到， 在給出本公開的條件下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)而不偏離這里公開的 本發(fā)明主題的構(gòu)思的范圍。例如，如以上所述，雖然這些例子描述的 是具有ffl族磷化物半導(dǎo)體層，但可以利用m族氮化物半導(dǎo)體層，II -IV族半導(dǎo)體層，或任何其它合適材料系統(tǒng)的半導(dǎo)體層來實(shí)施本發(fā)明的 實(shí)施例。此外，雖然在以上給出的實(shí)例中外延結(jié)構(gòu)是用特定的接觸裝 置表示的，但外延結(jié)構(gòu)和接觸裝置是可以互換的，不限于以上所述特 定實(shí)施方案。因此不要企圖將本發(fā)明的范圍限制于已經(jīng)表示和描述的 特定實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種器件，包括-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在n-型區(qū)和p-型區(qū)之間的發(fā)光層；-接觸，電連接到n-型區(qū)和p-型區(qū)之一上；其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括一個(gè)多孔區(qū)，多孔區(qū)設(shè)置在接觸和發(fā)光層之間；并且其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步還包括頂部表面，從頂部表面發(fā)出從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)提取的光，其中發(fā)光層設(shè)置在頂部表面和多孔區(qū)之間。
2、 權(quán)利要求l的器件，其中多孔區(qū)的厚度在4和40微米之間。
3、 權(quán)利要求l的器件，其中多孔區(qū)的孔隙率在5%和80%之間，其中的孔隙率是在多孔區(qū)中空氣體積的百分?jǐn)?shù)。
4、 權(quán)利要求1的器件，其中多孔區(qū)的孔隙率在20%和40%之間，其中的孔隙率是在多孔區(qū)中空氣體積的百分?jǐn)?shù)。
5、 權(quán)利要求1的器件，其中
6、 權(quán)利要求1的器件，其中
7、 權(quán)利要求1的器件，其中
8、 權(quán)利要求1的器件，其中光層0. 1-0. 4微米。
9、 權(quán)利要求1的器件，其中:
10、 權(quán)利要求9的器件，其中多孔區(qū)包括一個(gè)n-型區(qū)。多孔區(qū)包括一個(gè)p-型區(qū)。多孑L區(qū)包4舌GaP。最靠近發(fā)光層的多孔區(qū)的表面距發(fā)多孔區(qū)設(shè)置在n-型區(qū)和接觸之間。所述的接觸是第一接觸，第一接觸電連接到位于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的底部表面上的n-型區(qū)，所述的器件進(jìn)一步還包括第二接觸，第二接觸電連接到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部表面上的p-型區(qū)。
11、 權(quán)利要求l的器件，其中多孔區(qū)設(shè)置在p-型區(qū)和接觸之間。
12、 權(quán)利要求11的器件，其中所述的接觸是第一接觸，第一接觸電連接到p-型區(qū)，所述的器件進(jìn)一步還包括第二接觸，第二接觸電連接到n-型區(qū)，其中第一接觸設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的底部表面，至少一部分笫二接觸設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成的一個(gè)溝道中。
13、 權(quán)利要求l的器件，其中所述的接觸是第一接觸，該器件進(jìn)一步還包括第二接觸，其中第一和第二接觸之一設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的底部表面，第一和第二接觸中的另一個(gè)設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成的一個(gè)溝道中。
14、 權(quán)利要求13的器件，進(jìn)一步還包括設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部表面上的一種導(dǎo)電材料。
15、 權(quán)利要求14的器件，其中導(dǎo)電材料包括氧化銦錫。
16、 權(quán)利要求13的器件，進(jìn)一步還包括超晶格，該超晶格包括AlInP和InGaP的交替層，其中超晶格設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的發(fā)光層和頂部表面之間。
17、 權(quán)利要求l的器件，其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的側(cè)表面基本上垂直于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部表面。
18、 權(quán)利要求l的器件，其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的側(cè)表面對(duì)于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部表面是傾斜的。
19、 權(quán)利要求l的器件，其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的側(cè)表面是多孔的。
20、 權(quán)利要求l的器件，進(jìn)一步還包括設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部表面的一個(gè)偏振片。
21、 一種器件，包括-具有頂部表面的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在一個(gè)n-型區(qū)和一個(gè)p-型區(qū)之間的一個(gè)發(fā)光層；其中-頂部表面的第一部分是多孔區(qū)的頂部表面；以及-頂部表面的第二部分是一個(gè)非多孔區(qū)的頂部表面。
22、 權(quán)利要求21的器件，其中頂部表面的第二部分是發(fā)射從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)提取的大多數(shù)光的表面。
23、 權(quán)利要求21的器件，其中發(fā)光層的橫向大小對(duì)應(yīng)于頂部表面的第二部分。
24、 權(quán)利要求21的器件，其中多孔區(qū)是GaN。
25、 一種方法，包括-提供一個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在n-型區(qū)和p-型區(qū)之間的一個(gè)發(fā)光層；-使半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一個(gè)區(qū)域成為多孔的；以及-在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上形成一個(gè)接觸，其中將接觸電連接到n-型區(qū)和P-型區(qū)之一上；其中將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的多孔區(qū)設(shè)置在接觸和發(fā)光層之間；以及其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步還包括一個(gè)頂部表面，從該頂部表面發(fā)射從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)提取的光，其中的發(fā)光層設(shè)置在頂部表面和多孔區(qū)之間。
26、 權(quán)利要求25的方法，其中提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括在一個(gè)生長(zhǎng)基片上生長(zhǎng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述的方法進(jìn)一步還包括-除去生長(zhǎng)基片；和-將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)粘結(jié)到一個(gè)主基片上。
27、 權(quán)利要求25的方法，其中提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括在一個(gè)生長(zhǎng)基片上生長(zhǎng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述的方法進(jìn)一步還包括-將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)切成一個(gè)個(gè)發(fā)光器件；連接單個(gè)發(fā)光器件到一個(gè)基底上；以及在所述的連接之后，除去生長(zhǎng)基片。
28、 權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步還包括使由于除去生長(zhǎng)基片而露出的表面粗糙化，
29、 權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步還包括在由于除去生長(zhǎng)基片而露出的表面上形成導(dǎo)電材料。
30、 權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步還包括在由于除去生長(zhǎng)基片而露出的表面上淀積一個(gè)偏振片。
31、 權(quán)利要求25的方法，其中在使所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一個(gè)區(qū)域成為多孔的步驟之后，多孔區(qū)的孔隙率在5%和80%之間，其中的孔隙率是多孔區(qū)中空氣體積的百分?jǐn)?shù)。
32、 權(quán)利要求25的方法，其中在使所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一個(gè)區(qū)域成為多孔的步驟之后，多孔區(qū)的孔隙率在20%和40%之間，其中的孔隙率是多孔區(qū)中空氣體積的百分?jǐn)?shù)。
33、 權(quán)利要求25的方法，其中多孔區(qū)包括一個(gè)n-型區(qū)。
34、 權(quán)利要求25的方法，其中多孔區(qū)包括一個(gè)p-型區(qū)。
35、 權(quán)利要求25的方法，其中多孔區(qū)包括GaP
36、 權(quán)利要求25的方法，其中使所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一個(gè)區(qū)域成為多孔包括-在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中提供一個(gè)n-型層；-使n-型層變?yōu)槎嗫椎?；以?將n-型多孔層轉(zhuǎn)換成p-型導(dǎo)電性。
全文摘要
一種發(fā)光器件，包括具有發(fā)光層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，發(fā)光層設(shè)置在n-型區(qū)和p-型區(qū)之間。在發(fā)光層和一個(gè)接觸之間設(shè)置多孔區(qū)，接觸電連接到n-型區(qū)和p-型區(qū)之一上。多孔區(qū)散射光，使之離開吸收接觸，從而可以改善光從器件的提取。在某些實(shí)施例中，多孔區(qū)是一種n-型半導(dǎo)體材料，如GaN或GaP。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101467268SQ200780021454
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者H·趙, J·C·金, J·E·埃普勒, M·R·克拉梅斯 申請(qǐng)人:飛利浦拉米爾德斯照明設(shè)備有限責(zé)任公司