專利名稱：具有鍵合界面的發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體發(fā)光器件，其具有摻雜的晶片鍵合界面和/或較少吸收的蝕刻
停止層。相關(guān)技術(shù)描述發(fā)光二極管(LED)在需要低功耗、小尺寸和高可靠性的許多應用中作為光源而被 廣為接受。發(fā)射可見光譜的黃綠色到紅色區(qū)域內(nèi)的光的能量有效二極管包含由AlGalnP合 金形成的有源層。圖1和圖2示出了常規(guī)透明襯底(TS)AlGalnP LED的制作。在圖1中，在 典型地為GaAs的半導體襯底10上生長諸如1000人??！-工！^力知孑層的蝕刻停止層12。在蝕 刻停止層12上生長包括全部置于雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)配置中的下限制層、至少一個(AlxGai_x)yIni_yP 有源層和上限制層的器件層14，之后是可選的厚(例如介于5i!m與lOOym之間厚)窗口 層16，該窗口層16通常為通過氣相外延生長的p型GaP。所述限制層由透明半導體制成并 且增強了 LED的內(nèi)量子效率，該內(nèi)量子效率定義為有源層內(nèi)復合并且發(fā)射光的電子-空穴 對的份額。同樣為透明半導體的窗口層16增大了跨過有源層的電流的擴展，并且增強了二 極管的內(nèi)量子效率。發(fā)光區(qū)域可以包括單一的厚的均勻成分層或者一系列薄的阱和勢壘。GaAs優(yōu)選為生長襯底，因為它與有利于形成發(fā)射可見光譜黃綠色到紅色區(qū)域內(nèi)的 光的LED的成分中的y 0. 5的(AlxGai_x)yIni_yP晶格匹配。由于GaAs是吸收性的，因而 它典型地被移除并且由透明襯底18代替，如圖2所示。圖1中示出的GaAs襯底10通過以 比蝕刻停止層12快得多的速率蝕刻GaAs的蝕刻來移除。典型地為n型GaP的透明襯底 18通常通過在施加單軸力的同時在升高的溫度下對外延結(jié)構(gòu)退火來晶片鍵合到該外延結(jié) 構(gòu)(圖2中的蝕刻停止層12)的下表面。然后，使用適合用于p型外延GaP陽極和n型晶 片鍵合GaP陰極的常規(guī)的金屬接觸和芯片制造技術(shù)從鍵合的晶片加工LED芯片。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一些實施例中，透明襯底AlInGaP器件包括與常規(guī)蝕刻停止層相比可 以吸收較少的蝕刻停止層。在本發(fā)明的一些實施例中，透明襯底AlInGaP器件包括鍵合界 面，該界面可以被配置成與常規(guī)鍵合界面相比給出更低的正向電壓。降低器件中的吸收和 /或正向電壓可以提高該器件的效率。在一些實施例中，發(fā)光器件包括第一半導體結(jié)構(gòu)和第二半導體結(jié)構(gòu)，第一半導體 結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在n型區(qū)域與p型區(qū)域之間的AlGalnP發(fā)光層。在設(shè)置于第一和第二半導體 結(jié)構(gòu)之間的界面處形成的鍵將第一半導體結(jié)構(gòu)連接到第二半導體結(jié)構(gòu)。界面處的至少一個 半導體層被摻雜到至少2X 1018cnT3的濃度。增大鍵合界面處的摻雜劑濃度可以降低器件的 正向電壓。在一些實施例中，通過在GaAs襯底上生長第一半導體結(jié)構(gòu)形成發(fā)光器件。該第 一半導體結(jié)構(gòu)包括厚度小于150人的蝕刻停止層以及設(shè)置在n型區(qū)域與P型區(qū)域之間的AlGalnP發(fā)光層。移除GaAs襯底，然后將第一半導體結(jié)構(gòu)鍵合到第二半導體結(jié)構(gòu)。蝕刻停 止層可以是InGaP或AlGalnP，并且可以與或不與GaAs晶格匹配。減小蝕刻停止層的厚度 和/或改變蝕刻停止層的帶隙可以降低通過蝕刻停止層的吸收。


圖1示出了生長在吸收襯底上的現(xiàn)有技術(shù)AlGalnP LED器件結(jié)構(gòu)。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的透明襯底AlGalnP LED。圖3示出了具有與常規(guī)蝕刻停止層相比吸收較少的蝕刻停止層的透明襯底 AlGalnP LED。圖4為Al、In、Ga和P的二元、三元和四元合金以及GaAs的能隙與晶格常數(shù)的函 數(shù)關(guān)系的曲線圖。圖5示出了具有改進的晶片鍵合界面的透明襯底AlGalnP LED。圖6為封裝的發(fā)光器件的分解視圖。
具體實施例方式希望的是最大化AlGalnP LED的電光轉(zhuǎn)換效率(wall plugeff iciency，WPE)，其 定義為從器件提取的光與供應給該器件的電功率之比。本發(fā)明的實施例嘗試通過改善外延 器件結(jié)構(gòu)與透明襯底之間鍵合界面的光學特性和/或電氣特性來提高AlGalnP LED的電光 轉(zhuǎn)換效率。增大AlGalnP LED的光輸出的一種方法是減少器件內(nèi)的光吸收。一種吸收源是圖 2的InGaP蝕刻停止層12。由于InGaP具有比AlGalnP發(fā)光區(qū)域更窄的帶隙，蝕刻停止層 12將吸收一些發(fā)光區(qū)域發(fā)射的光。圖3示出了具有吸收較少的蝕刻停止層20的器件。圖3中示出的器件的制作類 似于圖2中示出的器件。在吸收襯底上生長蝕刻停止層20，之后是器件層14和可選的厚窗 口層16。將吸收襯底移除，并且將剩余結(jié)構(gòu)晶片鍵合到透明襯底18。在晶片鍵合結(jié)構(gòu)上形 成接觸，然后切出單獨的各LED。在一些實施例中，蝕刻停止層20為如在常規(guī)蝕刻停止層中那樣與GaAs生長襯底 晶格匹配的InGaP，但是比常規(guī)InGaP蝕刻停止層形成得更薄并且因而與厚蝕刻停止層相
比吸收更少。例如，InGaP蝕刻停止層20可以具有小于250A的厚度，更優(yōu)選地小于150A,
并且更優(yōu)選地小于130人。在一些實施例中，蝕刻停止層20為具有比InQ.5Gaa5P更大帶隙的材料，并且因而 更透明。該帶隙可以通過增加蝕刻停止層內(nèi)的鋁的量或者通過減少蝕刻停止層內(nèi)的銦的 量來增大。例如，蝕刻停止層20可以是具有比Ina5Ga(l.5P大的帶隙的四元AlGalnP或者三 元InGaP層。在AlGalnP或InGaP蝕刻停止層20內(nèi)，InP成分可以小于50%，優(yōu)選地介于 40%與50%之間。AlGalnP層內(nèi)的A1P成分可以介于0與50%之間，最佳的A1P成分取決 于LED配置。例如，在其中電流通過蝕刻停止層的配置中，較低的A1P成分是優(yōu)選的，例如在 從0%A1P到10% A1P的范圍內(nèi)，其中10%A1P指的是合金(Al0.20Ga0.80)0.5In0.5P?？商鎿Q 地，在其中電流不通過蝕刻停止層的配置中，較高的A1P成分是優(yōu)選的，例如在從10% A1P 到 20% A1P 的范圍內(nèi)，其中 20% A1P 指的是合金(Al0.40Ga0.60)0.5In0.5P。
較大帶隙的蝕刻停止層20可以與或不與GaAs生長襯底晶格匹配。圖4示出了帶 隙與Al、In、Ga和P的二元、三元和四元合金的晶格常數(shù)的函數(shù)關(guān)系。GaAs接近圖的底部。 InP成分小于50%的InGaP層不與GaAs晶格匹配。圖4中沿著豎直虛線示出的具有成分 (AlxGai_x)a5Ina5P的四元AlInGaP層與GaAs晶格匹配。不沿著該豎直線但是具有比晶格匹 配的InGaP更高帶隙的其它四元合金可能適合作為蝕刻停止層20。
例如，(Ala 10Ga0.90) o. 5In0.5P的四元蝕刻停止層可以用于被配置成發(fā)射具有 彡620nm的主波長的可見光譜紅色區(qū)域內(nèi)的光的LED。在這種情況下，四元蝕刻停止層的 厚度優(yōu)選地S500A,更優(yōu)選地<250人，并且更優(yōu)選地S150A?？商鎿Q地，非零A1P成分 可以與較低的InP成分組合以制成更透明的層，例如仏‘…知。^』!^』。對于被配置 成發(fā)射較短波長的光(例如黃色或琥珀色光)的LED而言，較高的A1P成分會是優(yōu)選的， 例如(Al0.15Ga0 85) 0.5In0 5P 或者(Al0.15Ga0.85) 0.55In0.45P。具有與(Al0.30Ga0.70)0.5In0.5P—樣高 的A1P成分的蝕刻停止層被證明起作用，盡管在具有(AkjGaaJuInuP蝕刻停止層的這 樣的LED的一些實例中，觀察到LED Vf增大，這可能是由于暴露于空氣、高溫晶片鍵合過 程中的環(huán)境或者蝕刻停止層蝕刻溶液的高A1P成分層的氧化而引起的。一種降低內(nèi)部吸 收同時避免這種高Vf的方法可以是以一系列不連續(xù)的梯級或者以連續(xù)斜坡緩慢地增加蝕 刻停止層的A1P成分?？商鎿Q地，如果該蝕刻停止層不用作電接觸層，那么該蝕刻停止層 處的氧化就不是問題，并且可以使用甚至更高的A1P成分、例如(Ala4(lGa(l.6CI)a5In(l.5P或者 (Al0.40Ga0.60) 0.55In0.45P 而沒有 Vf 不利結(jié)果。LED的發(fā)射光譜由FWHM ^ 1. 8kT近似給出，其中FWHM為以eV為單位測量的LED 發(fā)射光譜的半高全寬，k為玻爾茲曼常數(shù)，并且T為以開爾文為單位的LED溫度。為了最小 化蝕刻停止層內(nèi)的內(nèi)部吸收，蝕刻停止層的帶隙因而應當增大到有源層帶隙能量以上的至 少近似1. 8kT的值。由于室溫對應于大約25meV，并且由于經(jīng)偏置的LED將加熱到室溫以 上，因而在一些實施例中，蝕刻停止層的帶隙通過使用增加的A1P成分或者減少的InP成分 或者這兩者而增大到有源層帶隙以上的至少50meV的值。在其中發(fā)光層發(fā)射長波長的光(例如紅色和橙紅色光)的器件中，發(fā)光層中的 A1P成分足夠低，從而可以使得蝕刻停止層20是透明的。例如，被配置成發(fā)射紅色光的 LED可以具有(AU^JuInuPm有源層成分。在這種情況下，可以通過使用具有諸如 (Al0.15Ga0.85)0.5In0.5P或(Alc^Gau^^In。.』的成分的蝕刻停止層來使得蝕刻停止層是透 明的。在其中蝕刻停止層是透明的這些情況下，蝕刻停止層的厚度由應變和馬修斯-布萊 克斯利(Matthews-Blakeslee)臨界厚度限制，因此可以使用達到例如500人厚的較厚的蝕 刻停止層。在一些情況下，增大蝕刻停止層帶隙超過有源層帶隙以上50meV可能是不實際 的，因此圖1中的常規(guī)蝕刻停止層12與上面所描述的透明蝕刻停止層之間的折中會是優(yōu)選 的。例如，帶隙等于或稍大于有源層帶隙的蝕刻停止層在一些情況下會是優(yōu)選的，而在其它 情況下，帶隙=有源層帶隙+kT 有源層帶隙+0. 025eV的蝕刻停止層或者帶隙=有源層帶 隙+2kT 有源層帶隙+0. 050eV的蝕刻停止層會是優(yōu)選的。晶格失配的蝕刻停止層可以是薄的。通常，晶格失配越大，那么該層應當越薄，以 便避免應變弛豫。例如，由生長在GaAs上的(AlxGai_x)a6C1In(1.4(1P構(gòu)成的蝕刻停止層應當保 持低于大約300A的厚度，而由生長在GaAs上的(AlxGai_x)a55In(1.45P構(gòu)成的蝕刻停止層應 當保持低于大約800人的厚度，以便避免應變弛豫。如果這些成分對于有源層發(fā)射的光不是透明的，那么較薄的這些成分的蝕刻停止層會是優(yōu)選的，以便避免吸收。例如，晶格失配 的蝕刻停止層20可以小于250A厚，更優(yōu)選地小于150A,并且更優(yōu)選地小于130入。將A1P添加到晶格匹配或晶格失配的蝕刻停止層可以增大生長蝕刻停止層的溫 度，這可以有利地抑制氧雜質(zhì)并入蝕刻停止層中。在一些實施例中，所述器件中包括多個蝕刻停止層。多個蝕刻停止層可以通過 GaAs層彼此分開，但是它們不是必須彼此分開。這些多個蝕刻停止層中的至少一個可以 由諸如InGaP或AlInGaP之類的磷化物層構(gòu)成，而一個或多個其它蝕刻停止層可以由諸如 AlGaAs之類的砷化物層構(gòu)成。各器件層生長在最后的蝕刻停止層上。上面的實施例中描述 的任何蝕刻停止層可以用在具有多個蝕刻停止層的器件中。器件中的各蝕刻停止層中的每 一個可以具有相同的性質(zhì)(例如成分和厚度)，但是它們不是必須如此。在第一實例中，第 一 InGaP蝕刻停止層生長在GaAs襯底上，之后是GaAs層，之后是第二 InGaP蝕刻停止層。 在第二實例中，AlGaAs第一蝕刻停止層生長在GaAs襯底上，之后是InGaP第二蝕刻停止層。 在第三實例中，AlGaAs第一蝕刻停止層生長在GaAs襯底上，之后是AlInGaP第二蝕刻停止 層。以上描述的任何方法或者單獨地或者以任意組合地可以降低內(nèi)部吸收并且因而 增大LED光輸出或者WPE。增大AlGalnP LED的WPE的另一種方法是降低器件的正向電壓Vf。晶片鍵合透明 襯底AlGalnP LED中增大的Vf的一種來源是透明GaP襯底18與AlGalnP器件層14之間 的晶片鍵合界面，該晶片鍵合界面可以包含不完整的“懸掛”鍵，或者與晶體生長、蝕刻和晶 片鍵合過程相關(guān)聯(lián)的諸如碳、氧或者有機或無機化合物的雜質(zhì)。這些懸掛鍵或雜質(zhì)典型地在晶片鍵合界面處或其附近產(chǎn)生妨礙跨界面載流子輸 運的電子缺陷態(tài)。一種降低這些缺陷態(tài)對\的影響的方法是如圖5所示對晶片鍵合界面 處或其附近的區(qū)域進行摻雜。在圖5的器件中，器件層14通過鄰近器件層14生長的蝕刻 停止層20與在透明襯底18上生長的InGaP鍵合層22之間的界面而鍵合到透明襯底18。 InGaP鍵合層22可以具有例如0 %與50 %之間、更優(yōu)選地5 %與30 %之間并且更優(yōu)選地8 % 與16%之間的InP成分。在常規(guī)器件中，形成鍵合界面的層典型地摻雜到大約lX1018cm_3 的摻雜劑濃度。在圖5所示的器件中，鍵合層22和蝕刻停止層20之一或這兩者中的摻雜 劑濃度為至少2X1018cm_3，更優(yōu)選地至少5X1018cm_3，并且更優(yōu)選地至少7 X 1018cm_3，直到 例如2X1019cnT3。在一優(yōu)選實施例中，摻雜劑為Te，但是可以使用Si、S或者包括p型摻雜 劑的任何其它適當?shù)膿诫s劑。當使用諸如Si的典型地不完全激活的摻雜劑時，優(yōu)選的摻雜 水平可以更高。此外，鍵合層22中最佳的InP成分可以更高，因為較小的Si原子不向晶格 添加附加的應變。器件層14包括夾在n型區(qū)域與p型區(qū)域之間的發(fā)光區(qū)域。該發(fā)光區(qū)域包括經(jīng)常 不摻雜的至少一個發(fā)光層。在一些實施例中，蝕刻停止層20和鍵合層22之一或這兩者與 n型區(qū)域和p型區(qū)域之一或這兩者相比被更重地摻雜。在圖5中所示的鍵合界面的頂側(cè)上，蝕刻停止層20可以是與GaAs晶格匹配的常 規(guī)厚InGaP層或者一個或多個如上所述的依照本發(fā)明實施例的蝕刻停止層。在圖1所示的 現(xiàn)有技術(shù)器件中，InGaP蝕刻停止層12生長在GaAs緩沖層上，該緩沖層生長在GaAs襯底 10上。從GaAs到InGaP或者到(AlxGai_x)yIni_yP的轉(zhuǎn)變要求氣相化學從GaAs層中的AsH3改變?yōu)镮nGaP或(AlxGai_x)yIni_yP層中的PH3，并且生長暫停典型地用于這種AsH3到PH3的 切換順序。在本發(fā)明的一些實施例中，摻雜劑源流在該生長暫停期間保持繼續(xù)以便增大蝕 刻停止層20中的摻雜劑濃度。因此當蝕刻停止層的生長開始時，晶片的表面利用摻雜劑預 凈化，這可以增大蝕刻停止層20中的摻雜劑濃度。在一些實施例中，PH3的流量在蝕刻停止 層20的生長期間降低。在這樣的情況下，在蝕刻停止層20的生長期間使用的PH3流量可 以小于用來生長器件層14的PH3流量。例如，在一些實施例中，用來生長蝕刻停止層20的 ？氏流量可以僅為用來生長器件層14的最低PH3流量的80%。在其它實施例中，用來生長 層20的PH3流量可以僅為用來生長器件層14的最低PH3流量的50%。鍵合層22位于圖5中所示的鍵合界面的底側(cè)上。透明襯底18由GaP構(gòu)成并且鍵 合層22由InxGai_xP構(gòu)成，其中x典型地介于0%與50%之間，更優(yōu)選地介于5%與30%之 間，并且更優(yōu)選地介于8%與16%之間。由于x典型地不為0%，因而鍵合層22不與GaP襯 底18晶格匹配，并且InGaP鍵合層22生長到典型地處于從馬修斯_布萊克斯利臨界厚度 的0.5x到3x的范圍內(nèi)以用于應變弛豫。如果發(fā)生弛豫，那么InGaP鍵合層22典型地在晶 片表面上具有輕度的交叉影線(crosshatch)，在10X10或50X50 iim原子力顯微圖像中峰 至谷表面粗糙度為 5至15nm，并且RMS粗糙度為 2至3nm。鍵合層中的高摻雜常規(guī)上通過增大摻雜劑源流來實現(xiàn)。在大的摻雜劑原子(例如 Te)的情況下，在并入諸如Te的大摻雜原子與并入諸如銦的大基體元素原子到較小的GaP 晶格中之間存在顯著的競爭。這種競爭在InGaP鍵合層22內(nèi)產(chǎn)生Te抑制與銦抑制之間的 反饋環(huán)。維持期望的InP成分同時增大Te摻雜濃度要求使用較高的Te摻雜源流，但是較高 的Te摻雜源流抑制銦的并入并且降低InP成分，這要求使用較高的銦源流。而該較高的銦 源流又抑制Te的并入并且要求甚至更高的Te摻雜源流，這又要求甚至更高的銦源流。這種 競爭通常導致或者鍵合層22中太少的InP，或者鍵合層22中太多的InP，這使得難以可復 現(xiàn)地生長具有期望的厚度、InP成分和摻雜劑濃度的鍵合層。太多的InP可能導致發(fā)生三維 島生長模式，這種生長模式給出太粗糙的表面，并且通常導致有高度缺陷且不傳導的膜，從 而產(chǎn)生具有高的LED。太少的InP可能導致低質(zhì)量的鍵，以及鍵合界面處的氣泡。由 于InP具有比GaP更弱的鍵強度，因而晶片鍵合界面處InP的存在允許在晶片鍵合期間在 晶片鍵合界面處實現(xiàn)更多的原子重新排列，并且因而改善透明襯底18與蝕刻停止層20之 間的鍵。因此，在鍵合界面處最小量的InP是優(yōu)選的。在本發(fā)明的一些實施例中，InGaP鍵合層22生長到其中鍵合層22足夠弛豫以便允 許更多的摻雜劑并入的厚度。例如，鍵合層22可以生長到這樣的厚度，該厚度大于3000人 厚，更優(yōu)選地介于5000與20000人之間，并且更優(yōu)選地介于5000與10000人之間，這可能 超過馬修斯-布萊克斯利臨界厚度與3x —樣多或者更多。隨著鍵合層22的厚度的增大，表 面粗糙度典型地增大，例如增大到峰至谷表面粗糙度 15nm至 50nm或者更多，以及3nm 至6nm或者更多的RMS粗糙度。粗糙的表面和減小的應變可以降低鍵合層中In和Te并入 之間的競爭，并且可能顯著地對In和Te并入到鍵合層中之間的相互作用去耦合，從而對于 給定Te摻雜源流而言允許并入更多Te。Te和In并入的這種去耦合可以導致更加可復現(xiàn) 的制造工藝。在一些實施例中，鍵合層22生長得足夠厚以便開始基本上弛豫，并且在生長 InGaP鍵合層22期間使用恒定的摻雜源流，從而導致對于固定的摻雜源流速自然增大的摻 雜劑濃度。在其它實施例中，使用固定的摻雜劑源流，直到InGaP鍵合層22基本上弛豫，然后使用更高的摻雜劑源流以便進一步增大膜中的摻雜劑濃度，而不顯著降低膜中的銦成 分，或者不增大銦源流。在這樣的實施例中，膜中的摻雜濃度可以增大到大于lX1019cnT3， 同時將鍵合層22中的InP成分維持到目標值的0. 5 %內(nèi)，而銦源流沒有變化。在一些實施 例中，InGaP鍵合層的至少一部分摻雜到至少5X 1018cm_3的濃度。與Hoshi在美國專利5，196，375中教導峰至谷粗糙度< 13nm的更平滑表面對于 晶片鍵合層中的低氣泡密度是優(yōu)選的形成對照的是，鍵合層22的增大的表面粗糙度也可 以通過減少晶片鍵合界面處的氣泡來增大晶片鍵合成品率。在依照本發(fā)明實施例的TS AlGalnP器件的第一實例中，蝕刻停止層是常規(guī)的例如 與GaAs晶格匹配的InGaP，其生長到大于250人的厚度。鍵合層22是InP成分介于0%與 50%之間、更優(yōu)選地介于5%與30%之間并且更優(yōu)選地介于8%與16%之間的InGaP，其生 長到大于700人的厚度，并且用Te摻雜到8 X 1018cm_3的濃度。已經(jīng)觀察到這種器件的Vf小 于常規(guī)器件的Vf。在依照本發(fā)明實施例的TS AlGalnP器件的第二實例中，蝕刻停止層是常規(guī)的例如 與GaAs晶格匹配的InGaP，其生長到大于250人的厚度。鍵合層22是InP成分介于0%與 50%之間、更優(yōu)選地介于5%與30%之間并且更優(yōu)選地介于8%與16%之間的InGaP，其生 長到介于2000A與20000A之間的厚度，并且用Te摻雜到8X 1018cnT3的濃度。已經(jīng)觀察 到這種器件的Vf小于常規(guī)器件的Vf。依照本發(fā)明的實施例，在第三實例中，蝕刻停止層20為與GaAs晶格匹配的InGaP， 其生長到小于150人的厚度并且用Te摻雜到小于1018cm_3的濃度。鍵合層22是InP成分 介于0%與50%之間、更優(yōu)選地介于5%與30%之間并且更優(yōu)選地介于8%與16%之間的 InGaP，其生長到介于2000人與20000人之間的厚度，并且用Te摻雜到8X1018cnT3的濃 度。已經(jīng)觀察到這種器件的、大約與常規(guī)器件的Vf相同，但是該器件具有比常規(guī)器件更高 的光輸出。在第四實例中，蝕刻停止層20為與GaAs晶格失配的AlGalnP，其生長得足夠薄以 便避免應變弛豫，具有例如(AlaAa^hjIn^P的成分和小于500入的厚度，用Te摻雜到 大于2X 1018cm_3的濃度。鍵合層22是InP成分介于0%與50%之間、更優(yōu)選地介于5%與 30%之間并且更優(yōu)選地介于8%與16%之間的InGaP，其生長到介于2000人與20000人之 間的厚度，并且用Te摻雜到8X 1018cm_3的濃度。在第五實例中，有源層為0. 45彡y彡0. 55的Ini_yGayP，并且蝕刻停止 層20為與GaAs晶格失配的AlGalnP，其生長得足夠薄以便避免應變弛豫，具有例如 (Al0.10Ga0.90) 0.55In0.45P的成分和小于 500人的厚度，用Te摻雜到大于5X 1017cm_3的濃度。 鍵合層22是InP成分介于8%與16%之間的InGaP，其生長到介于800人與20000人之間 的厚度，并且用Te摻雜到大于lX1018cm_3的濃度。圖6為如在美國專利6，274，924中更詳細地描述的封裝發(fā)光器件的分解視圖。散 熱器嵌塊100放置到插入模制引線框架中。插入模制引線框架為例如圍繞提供電氣路徑的 金屬框架106模制的填充塑性材料105。嵌塊100可以包括可選的反射器杯102?？梢詾?上面實施例中描述的器件中的任何一個的發(fā)光器件管芯104直接地或者通過導熱載具103 間接地安裝到嵌塊100?？梢蕴砑涌梢允枪鈱W透鏡的覆蓋物108。
已經(jīng)詳細地描述了本發(fā)明之后，鑒于本公開內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解的是， 在不脫離本文描述的發(fā)明構(gòu)思的精神的情況下，可以對本發(fā)明做出若干修改。例如，盡管本 文描述的實施例為III-P發(fā)光二極管，但是應當理解的是，例如激光器的其它器件和其它 材料系統(tǒng)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，不應當預期本發(fā)明的范圍限于所說明和描述的特 定實施例。
權(quán)利要求
一種器件，包括第一半導體結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在n型區(qū)域與p型區(qū)域之間的AlGaInP發(fā)光層；第二半導體結(jié)構(gòu)；以及在設(shè)置在該第一半導體結(jié)構(gòu)和第二半導體結(jié)構(gòu)之間的界面處形成的鍵；其中該鍵將該第一半導體結(jié)構(gòu)連接到該第二半導體結(jié)構(gòu)；并且鄰近該界面的半導體層被摻雜到至少2×1018cm 3的濃度。
2.權(quán)利要求1的器件，其中鄰近該界面的半導體層被摻雜到至少5X IO18CnT3的濃度并 且具有大于3000人的厚度。
3.權(quán)利要求ι的器件，其中鄰近該界面的半導體層為5000人與10000人厚之間并且 用Te摻雜到至少5 X IO18CnT3的濃度的InGaP層。
4.權(quán)利要求3的器件，其中鄰近該界面的該半導體層是鄰近該界面的第一半導體層；并且 鄰近該界面的第二半導體層是小于250人厚且用Te摻雜的InGaP層。
5.權(quán)利要求1的器件，其中鄰近該界面的半導體層具有大于15nm的峰至谷粗糙度。
6.權(quán)利要求1的器件，其中鄰近該界面的半導體層具有與GaAs的體晶格常數(shù)不同的體 晶格常數(shù)。
7.權(quán)利要求6的器件，其中具有與GaAs的體晶格常數(shù)不同的體晶格常數(shù)的鄰近該界面 的該半導體層是InGaP和AlGaInP之一。
8.權(quán)利要求1的器件，其中鄰近該界面的該半導體層具有漸變的成分。
9.權(quán)利要求1的器件，其中鄰近該界面的半導體層的帶隙大于該發(fā)光層的帶隙。
10.權(quán)利要求1的器件，其中鄰近該界面的半導體層的帶隙大于該發(fā)光層的帶隙加上 0.025eVo
11.權(quán)利要求1的器件，其中該第二半導體結(jié)構(gòu)包括至少 ομ m厚的透明GaP層。
12.權(quán)利要求1的器件，其中鄰近該界面的半導體層與該ρ型區(qū)域和η型區(qū)域中的至少 一個相比被更重地摻雜。
13.權(quán)利要求1的器件，其中鄰近該界面的半導體層是鄰近該界面的第一半導體層；并且 鄰近該界面的該第一半導體層是厚度小于500人且用Te摻雜到大于2 X IO18CnT3的濃 度的 AlGaInP ；鄰近該界面的第二半導體層是InP成分介于8 %與16 %之間、具有2000人與20000人 之間的厚度且用Te摻雜到8 X IO18CnT3的濃度的InGaP。
14.一種方法，包括在GaAs襯底上生長第一半導體結(jié)構(gòu)，該第一半導體結(jié)構(gòu)包括厚度小于150人的蝕刻停止層；以及設(shè)置在η型區(qū)域與ρ型區(qū)域之間的AlGaInP發(fā)光層；移除該GaAs襯底；以及將該第一半導體結(jié)構(gòu)鍵合到第二半導體結(jié)構(gòu)。
15.權(quán)利要求14的方法，其中該蝕刻停止層是InP成分介于45%與50%之間的InGaP 或AlGalnP。
16.權(quán)利要求14的方法，其中該蝕刻停止層和該GaAs襯底具有相同的體晶格常數(shù)。
17.權(quán)利要求14的方法，其中該蝕刻停止層和該GaAs襯底具有不同的體晶格常數(shù)。
18.權(quán)利要求14的方法，其中該第二半導體結(jié)構(gòu)包括鍵合層；并且該第一半導體結(jié)構(gòu)和該第二半導體結(jié)構(gòu)通過設(shè)置在該蝕刻停止層與該鍵合層之間的 鍵而鍵合。
19.權(quán)利要求18的方法，其中該鍵合層具有至少5000人的厚度。
20.權(quán)利要求18的方法，其中該鍵合層摻雜到至少5XIO18CnT3的濃度。
21.權(quán)利要求14的方法，其中 該蝕刻停止層為第二蝕刻停止層；該第一半導體結(jié)構(gòu)還包括第一蝕刻停止層。
22.權(quán)利要求21的方法，其中該第一蝕刻停止層和第二蝕刻停止層具有不同的成分。
23.權(quán)利要求21的方法，其中該第一蝕刻停止層為AlGaAs并且該第二蝕刻停止層為 InGaP 和 AlInGaP 之一。
24.一種方法，包括在GaAs襯底上生長第一半導體結(jié)構(gòu)，該第一半導體結(jié)構(gòu)包括 體晶格常數(shù)與GaAs的晶格常數(shù)不同的蝕刻停止層；以及 設(shè)置在η型區(qū)域與ρ型區(qū)域之間的AlGaInP發(fā)光層； 移除該GaAs襯底，以及 將該第一半導體結(jié)構(gòu)鍵合到第二半導體結(jié)構(gòu)。
25.權(quán)利要求24的方法，其中該第一半導體結(jié)構(gòu)通過設(shè)置在該蝕刻停止層與鍵合層之間的界面處的鍵而鍵合到該 第二半導體結(jié)構(gòu)；該蝕刻停止層為具有小于500人的厚度并且用Te摻雜到大于5Χ IO17CnT3的濃度的 AlGaInP ；并且該鍵合層是InP成分介于8%與16%之間、具有介于800Α與20000人之間的厚度并 且用Te摻雜到大于1 X IO18CnT3的濃度的InGaP。
26.權(quán)利要求24的方法，還包括形成該第二半導體結(jié)構(gòu)，其中形成該第二半導體結(jié)構(gòu) 包括提供透明襯底；以及在該透明襯底上生長鍵合層；其中該鍵合層具有與該透明襯底的體晶格常數(shù)不同的體晶格常數(shù)；并且 該鍵合層生長到大于該鍵合層應變弛豫的臨界厚度的厚度。
全文摘要
在本發(fā)明的一些實施例中，透明襯底AlInGaP器件包括與常規(guī)蝕刻停止層相比吸收可以較少的蝕刻停止層。在本發(fā)明的一些實施例中，透明襯底AlInGaP器件包括可以被配置成與常規(guī)鍵合界面相比給出更低正向電壓的鍵合界面。降低器件中的吸收和/或正向電壓可以提高器件的效率。
文檔編號H01L33/02GK101897047SQ200880120873
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者A·芒克霍爾姆, D·L·科布倫茨, H·趙, P·N·格里洛特, R·I·阿爾達茲 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司;飛利浦拉米爾德斯照明設(shè)備有限責任公司