用于具有較高光提取率的led的結構化基底的制作方法【專利摘要】一種用于對入射光線進行反向散射的器件，包括主基底(20)和結構化層(10)，所述結構化層包括：第一面(12)，所述第一面與主基底(20)的正面(22)接觸；第二平整面(14)，所述第二平整面與第一面(12)平行；第一材料A和第二材料B，所述第一材料A和第二材料B在混合平面內(nèi)形成交替表面(16)，所述交替表面中的至少一個的尺寸介于300nm與800nm之間，所述混合平面位于所述結構化層的第一面和第二面之間，所述第一材料和第二材料的光學指數(shù)不同，所述結構化層(10)覆蓋有特定層(30)，所述特定層由不同于所述結構化層的材料A和材料B的材料C制成并且為晶體和半導體?！緦＠f明】用于具有較高光提取率的LED的結構化基底【
技術領域：
】[0001]本發(fā)明的【
技術領域：
】涉及多層發(fā)光器件，尤其是二極管類型電致發(fā)光器件或者LED?！?br>背景技術：
】[0002]電致發(fā)光二極管1由位于基底頂端的多層組成（圖1)。該多層結構包括至少一個發(fā)光的活性層，光線的波長取決于活性層的構成。例如，基于氮化鎵（GaN)合金的發(fā)光二級管可以發(fā)射波長在360nm和580nm之間的光線。[0003]為此，這些二極管包括至少三層半導體層，這些半導體層由在通常為藍寶石制成的基底2上外延來形成。摻雜有銦的活性層6(InxGa(1_x)N)將第一η型摻雜層4與第二p型摻雜層7分隔開。摻雜增加了負電荷載流子（η型摻雜）或者正電荷載流子（ρ型摻雜）8的數(shù)量。電荷載流子由借助于電極5連接到摻雜層上的電壓源提供。由于其本身的性質(zhì)，ρ型摻雜層的導電能力弱于η型摻雜層的導電能力。為了確保ρ型摻雜層中電荷的均勻分布，連接到電極5上的半透明導電層9可以覆蓋在ρ型摻雜層的表面。因此，由電極帶來的相反電荷朝著多層結構的中心遷移以在活性結構的點10處結合，同時在隨機方向上發(fā)光（圖2)。[0004]此類型器件的一個內(nèi)在問題在于，大量的光線在多層結構中由界面處的連續(xù)反射捕獲。更確切地說，由于將活性層與外部環(huán)境分隔開的光學表面12或13上的全反射現(xiàn)象，活性層6所發(fā)射的光子11'和11"并未到達外部環(huán)境100中。被反射的光子隨后被電接觸5或者摻雜層（通過激發(fā)自由電荷載流子）又或者被活性層4中的結構缺陷所吸收。[0005]對于發(fā)射上述波長范圍的光線的二極管，由氮化鎵構成的層具有大約2.45的折射率。當多層結構置于空氣中時，允許光子11穿過界面13的臨界入射極限角度或者臨界提取角度（CEA，criticalextractionangle)約為24°。[0006]該角度只允許4%到5%的光線被直接發(fā)射到器件1的外部。[0007]因而，增大這一數(shù)值對于增加該多層結構的電光轉(zhuǎn)換效率而言是至關重要的。[0008]第一種技術包括改進界面13的結構，界面13將器件的ρ型摻雜層與外部環(huán)境100分隔開（圖3)。界面13可以由不同方向上的面組成，以使得提取張角范圍更大。換言之，面13被結構化以限制界面13處的光子的全反射過程。然而，該技術的使用并不能確保保留P型摻雜層的電學特性。實際上，為了獲得更好的提取效率，結構化必須盡可能深，因此會對結構化層的導電特性以及器件的整體效率產(chǎn)生負面影響。[0009]本領域的技術人員還知道，半透明導電層9可以代替ρ型摻雜層被結構化，以便保留后者的電學特性（應用物理學報，2007年，第91卷17期17114-1至17114-3頁）。該替代方案包括將P型摻雜層與η型摻雜層倒置（圖4)(應用物理學報，2007年2月，第84卷69期855頁）。ρ型摻雜層7隨后通過金屬層15被電連接到電壓源，金屬層15被插入在基底2與層7之間。該金屬層還可以作為鏡子將光子反射到外部環(huán)境100。該技術需要一個將多層結構（3、6、7)轉(zhuǎn)移到基底2上的步驟。該步驟成本高并且嚴苛，這是因為在翻轉(zhuǎn)多層結構的過程中有可能對其造成損傷，并且因為通過釬焊將多層結構維持在金屬層上需要熱量。[0010]另一替代方案包括不對該結構進行倒置并且對η型摻雜層4與基底2之間的界面14結構化（圖5)("GaN-basedLight-EmittingDiodessuitableforWhiteLight(適用于白光的基于氮化鎵的發(fā)光二級管）"，SPIE會議記錄，第4996卷156-165頁）。[0011]因此，由基底2上外延形成的層的第一部分4a適合于結構化的面14的形狀。該制造技術具有技術上很難實現(xiàn)的缺點，尤其是對于諸如藍寶石之類的堅硬材料。沉積層4和基底2還可能具有不同的性質(zhì)，因而在層4的形成過程中這兩種材料之間產(chǎn)生晶格失配的區(qū)域。因此，層4b必須具有額外厚度，以使得活性層6的結構不會受到界面14的影響或者干擾。本申請中的術語厚度指的是將一層或者多個疊加層的最大表面分離的距離。另一缺點在于，當基底的折射率接近于η型摻雜層的折射率時，會導致光子漫射到基底中。為了限制此效應，有必要將基底中不與摻雜層接觸的面金屬化，或者通過諸如使用反射鏡之類的其他方法來收集光子。[0012]本發(fā)明的目的在于提高LED型電致發(fā)光器件的電光轉(zhuǎn)換效率，從而在對其制造過程中的損傷風險進行限制的同時降低生成成本。換言之，本發(fā)明意在解決以下問題：[0013]-減小構成電致發(fā)光器件的各個層之間存在的晶格失配區(qū)域的厚度，尤其是摻雜層與活性層的界面處的厚度，[0014]-和/或減小活性層的電流密度，[0015]-和/或增大發(fā)射到電致發(fā)光器件外部的光子的比例，[0016]-和/或在不采用倒置步驟的情況下制作這樣的器件，[0017]-和/或降低制造該器件的成本?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0018]以上所述目標通過一種用于對至少一束入射光線進行反射或者反向散射的器件來實現(xiàn)，所述器件包括主基底和稱為結構化層的層，所述結構化層包括：[0019]-第一面，所述第一面與所述主基底的正面接觸；[0020]-第二平整面，所述第二平整面與所述第一面平行或者大體上平行；[0021]-第一材料A和第二材料B，所述第一材料A和第二材料B在被稱為混合平面的平面內(nèi)形成表面，所述表面的尺寸中的至少一個介于300nm與800nm之間，其中，所述混合平面位于所述結構化層的所述第一面和所述第二面之間；[0022]-其中，所述第一材料和所述第二材料的折射率不同。[0023]優(yōu)選地，所述混合平面與所述結構化層的所述第一面和/或所述第二面平行或者大體上平行。可選地，所述混合平面與所述結構化層的所述第一面或第二面一致。[0024]所述第一材料和所述第二材料可以沿著所述混合平面內(nèi)的一個或者兩個方向相互交替，以便產(chǎn)生所述平面內(nèi)的所述折射率的變化。所述折射率的變化允許對入射到所述混合平面上的光線進行反向散射。[0025]在所述混合平面內(nèi)，所述第一材料和第二材料形成無定形或者結構化的圖案，所述界面的尺寸介于300nm與800nm之間或350nm與600nm之間，優(yōu)選地大約為所述入射光線的波長。所述尺寸沿著包含在所述混合平面內(nèi)的軸測量得到。所述尺寸的測量優(yōu)選地對應于給定圖案的兩個相對邊緣之間相隔的距離。[0026]可選地，混合平面可以包括多于兩種的材料，這些材料具有不同的折射率并且符合上述條件。[0027]混合平面可以與其它的混合平面平行并且接觸，以便形成混合體，所述混合體的厚度沿著與這些平面中的一個正交的軸進行限定。所述厚度還可被限定為一層或者多個重疊層的最大表面之間相隔的距離。[0028]該混合體可以包括所述結構化層的第一表面和/或第二表面。[0029]所述結構化層的所述第一面和第二面相隔一定距離，該距離允許屬于入射光線的至少一個光子通過漫射和/或反射與至少一個混合平面或者混合體相互作用。例如，所述結構化層的所述第一面和第二面之間相隔的距離介于50nm與500nm之間。[0030]所述第一材料可以具有比所述第二材料的大于或者等于2的折射率更小的折射率。[0031]優(yōu)選地，所述第一材料和第二材料的折射率之差的絕對值除以上述折射率之一大于0·1。[0032]所述第一材料或者所述第二材料可以吸收低于30%或20%或者10%的入射光線，所述入射光線只穿過該材料并且可選地穿過所述結構化層的所述第一表面和所述第二表面。[0033]換言之，上述材料之一可以在保持相對透明的同時具有虛部盡可能小的折射率，以便對入射到所述混合平面或者混合體上的光線的強度造成最少的不利影響。[0034]優(yōu)選地，以上材料之一的折射率虛部盡可能小，使得由吸收造成的光強度損失不超過穿過該材料的光線強度的30%或20%或者10%。[0035]形成所述結構化層的所述材料可以是絕緣的或者半導體的。[0036]這些材料可以由諸如氧化鈦（Ti02)、氧化鉭（Ta205)、氧化鋅（ZnO)或硫化鋅（ZnS)之類的具有高折射率的材料，和/或諸如二氧化硅（Si02)之類的具有低折射率的材料制成。[0037]主基底可以由諸如藍寶石、氧化鋁（A1203)、硅（Si)、氮化鋁（A1N)或者碳化硅(SiC)的單晶或者多晶之類的半導體或者絕緣材料形成。[0038]所述主基底和所述結構化層形成結構化基底，所述結構化基底能夠?qū)υ谒鼋Y構化層處的入射光線進行反向散射（即反射和/或折射）。更加詳細地，所述光線可以在混合平面或者混合體中被反向散射。[0039]所述結構化基底能夠包括金屬層，所述金屬層被設置在所述主基底與所述結構化層之間或者與所述主基底和/或所述結構化層接觸，以便限制所述入射光線在這兩部分之間穿過。[0040]所述金屬層可以由鎢（W)制成?？梢圆捎闷渌哂袑ζ溥M行800攝氏度以上的熱處理可提高反射率的特性的金屬，諸如鑰（Mo)或鉭（Ta)或鈮（Nb)或鉻（Cr)或鈦（Ti)或硅（Si)或者氮化鈦（TiN)。[0041]有利地，為了達到大于上述金屬層的折射率，可以用介電多層來替代金屬層。多層可以包括以下成分：氧化鋁（A1203)和二氧化硅（Si02)，或者氧化鈦（Ti02)和二氧化硅(Si02)。[0042]以上金屬層或者介電多層可以被插入到所述結構化層的所述第一材料和所述第二材料之間以分隔不同的光學區(qū)域。[0043]所述金屬層和/或所述介電多層可以具有介于幾納米和幾百納米之間的厚度（例如，約為l〇〇nm)。優(yōu)選地，其反射系數(shù)大于10%。[0044]所述結構化層優(yōu)選地覆蓋有稱為特定層的層，所述特定層為晶體、半導體并且可選為平整的。所述特定層的厚度可以小于Ιμπι或者小于500nm。所述特定層的厚度可以介于幾納米與幾百納米之間（例如，5nm與200nm之間，或者5nm與50nm之間，又或者50nm與200nm之間）。所述特定層可以包括氮或錯或氮化銦鎵或者由這些成分制成的合金。該特定層的折射率有利地接近于或者等于所述結構化層的所述第一材料或所述第二材料的折射率，以便有利于入射光線傳播到混合平面。[0045]優(yōu)選地，所述特定層與以上各層之一的折射率之間的最大差值小于30%或20%或者10%。[0046]具有大于材料A與材料B的折射率的材料優(yōu)選地與所述特定層接觸。[0047]所述特定層可以包括材料C或者由材料C構成，所述材料C與材料A和/或材料B不同。所述特定層優(yōu)選地由不同于形成所述結構化層的材料A和材料B的材料C制成。[0048]有利地，所述特定層為氮化鎵以及氮（InGaN)所組成的層。所述特定層還包括氮化鎵或碳化硅或硅，或者氮化銦鎵。[0049]所述特定層可被轉(zhuǎn)移到所述結構化層上，因而相較于例如在所述結構化層上通過外延形成的層，針對晶格失配的補償區(qū)更薄。[0050]所述特定層優(yōu)選無應力的，也就是說，其晶體結構是均勻的并且沒有形變。換言之，所述特定層的狀態(tài)是松弛的，從而有利于通過外延技術形成于第一層的一個面上。[0051]換言之，具有減小厚度的LED型多層結構可以通過使用所述特定層形成于上述反向散射器件上。[0052]所述第一層可以屬于LED型多層結構，以便形成發(fā)光器件，所述發(fā)光器件位于上述用于對入射光線進行反向散射的器件之一上，其中，所述第一層與所述反向散射器件之一接觸。[0053]該第一層為晶體并且優(yōu)選地，其晶格參數(shù)與所述結構化層的晶格參數(shù)接近、相似或者相同。因此，這兩層之間的晶格失配區(qū)域盡可能的小，并且優(yōu)選地，兩者的晶格參數(shù)之差小于1%。[0054]所述第一層的厚度可以大于100nm，或者介于100nm與Ιμπι之間。所述第一層可以包括氮化鎵或者鋁與氮化鎵的合金。所述第一層可選地為Ρ型或者η型摻雜。[0055]優(yōu)選地，所述第一層由氮和氮化鎵（InxGa(1_x)N)組成，以便通過外延技術來促進在其面之一上生長基于氮化銦鎵的活性層，所述活性層屬于LED型多層結構。[0056]所述活性層的厚度小于200nm或者小于150nm或者小于100nm。[0057]當電流流經(jīng)所述活性層時，所述活性層發(fā)射至少一道位于可見光范圍內(nèi)或者介于350nm與700nm之間，優(yōu)選地介于430nm與500nm之間的光線。[0058]所述活性層可以將例如η型摻雜的所述第一晶體半導體層與的第二晶體半導體ρ型摻雜層分隔開，從而組裝形成電致發(fā)光二極管或者LED型多層結構。[0059]在上述混合平面或混合體處的折射率的交替可以是隨機的或者有序的，以便可選地促進形成一個或者更多個來自LED的光線的反射角和/或折射角。[0060]有利地，來自所述混合平面或混合體的光線在面對或者相對于所述結構化層的所述第一面的LED表面處或LED與外部環(huán)境接觸的面處具有一入射角度，所述外部環(huán)境在有利于從所述LED提取光線的數(shù)值范圍內(nèi)。該數(shù)值范圍取決于形成所述LED器件的層的折射率以及層在空間中的設置。例如，入射到所述LED表面上的光線可以具有介于-40°與+40°之間或者-24°與+24°之間的數(shù)值范圍。[0061]可選地，在活性層與P型摻雜層之間存在空穴阻止層。該層可以包括與所述活性層相同的成分，但是比例不同。[0062]至少一上述層的組成可包括一種或者更多種與所述特定層共同的成分（例如，氮化銦鎵），使得這些層之間的晶格參數(shù)相同或者相似或者接近。優(yōu)選地，氮化鎵與氮的混合物（InxGa(1_x)N)中的數(shù)值X在0.05與0.2之間變化。以此方式，這些不同層的界面上的晶格失配區(qū)域被減到最小或者被減小。那么構成電致發(fā)光器件的所述第一層和/或所述活性層和/或所述第二層的厚度可以被減小或者增大，以便于降低制造成本并且/或者優(yōu)化所述器件的效率。[0063]電接觸可以連接到所述第一層和/或第二層上。[0064]半導體和半透明層可以將電接觸與所述第一和/或第二p型摻雜層分隔開。[0065]電壓源可以連接到分別為η型摻雜和p型摻雜（或者相反）的所述第一層和所述第二層處。隨后，分隔這些層的所述活性層在電壓源作用時發(fā)光。因此，上述入射光線可以由上述活性層發(fā)射。[0066]換言之，本發(fā)明還涉及一種電致發(fā)光二極管或者LED類型的發(fā)光器件，所述發(fā)光器件位于一個上述結構化基底上或者與之接觸。有利地，所述發(fā)光器件允許由所述活性層發(fā)射的光進行反向散射，從而增加發(fā)射到所述電致發(fā)光器件外部的光的百分比。[0067]本發(fā)明還涉及一種用于制造上述結構化基底的方法，所述方法包括以下步驟：[0068]-在主基底的正面上沉積由第一材料A制成的層；[0069]-沉積第二材料B，使得所述第一材料A和第二材料B在被稱為混合平面的平面內(nèi)形成一組交替表面。[0070]可選地，所述用于沉積第二材料的步驟之前是用于去除所述材料A的一部分的步驟，使得所述材料A不具有均勻的厚度。應當注意的是，在本申請文件中，厚度被定義為一層或者一組疊層的最大表面所隔開的距離，所述最大表面相對并且可選地相互平行。厚度可以沿著與所述主基底的所述正面垂直或者大體上垂直的軸進行定義。[0071]這些材料的沉積可以通過濺射法來實現(xiàn)。[0072]刻蝕技術可以是平板印刷或光刻刻蝕。[0073]所述第一材料和所述第二材料形成如上定義的結構化層。[0074]換言之，去除材料A層中的材料和/或使用材料B覆蓋材料A層得到實現(xiàn)，從而獲得至少一個混合平面或者一個混合體。[0075]制造工藝可以包括用于至少在一個與所述主基底的正面平行或者大體上平行的面上對所述結構化層進行機械和/或化學拋光的步驟。形成所述結構化層的步驟之前可以是用于通過類似方法將由諸如鎢之類制成的金屬層或者介電多層沉積在所述主基底的所述正面上的步驟。[0076]所述介電多層可以包括以下成分：氧化鋁（A1203)和二氧化硅（Si02);或者氧化鈦(Ti02)和二氧化硅。[0077]可選地，上述金屬層或者介電多層可以在第一材料A被第二材料B覆蓋之前在所述第一材料A上沉積或者形成。因此，所述金屬層或者所述介電多層可以將所述第一材料和所述第二材料分隔開。[0078]如上所述，特定層可以隨后被沉積或者保持在所述結構化或者反向散射層上。優(yōu)選地，所述特定層由材料C制成，所述材料C與所述結構化層的材料A和材料B不同。[0079]有利地，依據(jù)層轉(zhuǎn)移技術或者包括有分子間附著步驟的技術，該特定層可以被轉(zhuǎn)移到所述結構層上。該特定層可以是松弛的。[0080]以此方式，所述特定層的結構不受應力，或換言之其晶格參數(shù)并未形變或者是均勻的。[0081]所述特定層隨后被諸如LED或者電致發(fā)光二極管類型的多層結構覆蓋。[0082]所述特定層可有利地是包括鎵和/或銦和/或氮，優(yōu)選為這三種成分組成的合金的層。該層處于松弛狀態(tài)的這一事實有利于例如通過外延方法在該層的一個面上生長具有接近的或者相似構成的（η型摻雜或者p型摻雜的）第一層。[0083]例如，該第一層可以由氮化銦鎵（InxGa(1_x)N)組成。因此，這些層之間的晶格失配區(qū)域被減小或者減至最小。換言之，這些層之間應力的減小允許所述第一層的所需厚度也減小，從而使其晶格參數(shù)在面對并且相對于所述特定層的第一面上為均勻的。這代表了在其形成過程中的時間節(jié)約以及由此帶來的成本縮減。[0084]同樣地，并且出于與以上相同的原因，在所述第一層上形成活性層。有利地，所述活性層與所述第一層具有相似的構成。因此，活性層能夠更快地形成，并且可選地具有更大的厚度，從而允許減小所述活性層中由幾何效應造成的電流密度并因此使得俄歇效應達到最小。[0085]具有與所述第一層和/或所述活性層相似或者接近的構成的p型摻雜或者η型摻雜的第二層還可以通過在所述活性層上的外延來形成。[0086]金屬接觸可以被連接到由活性層分隔開的兩個不同類型的摻雜層的至少一個上。[0087]電壓源可以連接到所述金屬接觸上，以便允許相反符號的電荷在所述活性層中結合并因此發(fā)射光線。[0088]沉積在所述結構化層上的無應力特定層有利地允許形成LED型多層結構，其中，所述多層的晶格參數(shù)相同、接近或者相似。因此，能夠減小所述摻雜層的厚度，這就代表了時間節(jié)約和財產(chǎn)節(jié)約。所述活性層的厚度還可以增加以改善光子發(fā)射效率。[0089]本發(fā)明還允許在反向散射支撐物上制作LED型結構；在此情況下，上述結構之一不具有會對所述結構造成損傷的倒置步驟。[0090]換言之，本發(fā)明還涉及一種用于制造發(fā)光器件的方法，所述發(fā)光器件包括多層LED型結構，所述多層LED型結構位于上述用于對入射光線進行反向散射的器件之一上，所述方法包括用于通過外延形成第一層的步驟，所述第一層屬于與所述特定層接觸或者位于所述特定層之上的LED型多層結構。[0091]有利地，所述特定層允許通過外延形成具有減小的厚度的LED型多層結構。【專利附圖】【附圖說明】[0092]本發(fā)明的其它細節(jié)和特征將從下面結合以下附圖進行的說明中變得顯而易見。[0093]各個附圖的相同、相似或者等效部分采用相同的附圖標記以便易于從一幅圖移動到另一幅圖。為了使附圖更具有可讀性，附圖中所示的各個部分并不要求采用統(tǒng)一尺寸。附圖中所示的參考坐標系為直角坐標系。[0094]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的LED型器件的剖面圖。[0095]圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的LED型器件的剖面圖，其中，一部分光線在該器件內(nèi)被捕獲。[0096]圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的LED型器件的剖面圖，其中，正面被結構化以允許從該器件中更好地提取光線。[0097]圖4示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的另一LED型器件的剖面圖，該LED型器件的正面被結構化。[0098]圖5示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的LED型器件的剖面圖，其中，LED/基底界面被結構化。[0099]圖6A至6D示出了結構化基底的剖面圖，該結構化基底由結構化層覆蓋的主基底組成。[0100]圖7示出了屬于圖6A至6D中的器件之一的混合平面的俯視圖。[0101]圖8示出了圖6中器件的剖面圖，該器件包括主基底與結構化層之間的金屬層。[0102]圖9示出了結構化基底的剖面圖，該結構化基底由結構化層和特定層所覆蓋的主基底組成。[0103]圖10示出了圖8中器件的剖面圖，該器件由疊層覆蓋并且包括連接到電壓源上的電接觸。[0104]圖11示出了圖10中器件的剖面圖，其中顯示了疊層的細節(jié)。[0105]圖12A至12F示出了在根據(jù)本發(fā)明的用于創(chuàng)建結構化基底的方法中的步驟。[0106]圖12G至12H表示用于將特定層轉(zhuǎn)移到結構化基底上的步驟?！揪唧w實施方式】[0107]將在下文中對用于根據(jù)本發(fā)明制造光學反向散射器件的模型進行說明，該模型包括與主基底20相接觸的結構化層10。[0108]結構化層10包括與第二面14平行或者大體上平行的第一面12(圖6A至6D)。第一面和/或第二面可以是平整的或者大體上平整的，以便易于與另一平整面接觸。第一面和第二面可以相隔一定距離e(幾納米到幾微米之間，或者幾納米到幾百納米之間，優(yōu)選地為50nm到500nm之間）。[0109]結構化層10包括至少一個稱為混合平面的平面，該平面包括至少具有不同折射率的第一材料和第二材料。在下文中，第一材料由字母A表示（折射率為nA)并且第二材料由字母B表示（折射率為nB)。[0110]nA與nB之差可以大于10%，以便于在混合平面內(nèi)的折射率沿著一個或者兩個方向變化。折射率nA的值可以小于折射率nB，其中，nB具有大于2的值并且優(yōu)選地在2與2.45之間，折射率％的值可以小于2并且優(yōu)選地小于1.6。[0111]優(yōu)選地，該混合平面與第一面12和/或第二面14平行或者大體上平行。[0112]混合平面與第一表面12和/或第二表面14相隔的距離可以介于0到500nm之間。例如，混合平面可以包括圖6A至6D上所示的直線（I、II)。[0113]結構化層可以包括多個相互接觸并且相互平行的混合平面，以便形成混合體（圖6A至6D)。該混合體的厚度f沿著與組成該混合體的混合平面中的一個平面垂直的方向進行定義。厚度f可以介于〇與結構化層10的厚度之間，以便包括所述層的第一面和/或第二面（圖6A)。[0114]根據(jù)一替代方案，混合體具有小于結構化層厚度e的厚度f，表面12和14并未包括在所述混合體內(nèi)（圖6B至6D)。例如，f的值介于50nm與500nm之間?；旌象w優(yōu)選地盡量靠近結構化層的第二表面14。[0115]材料A與材料B中具有較大折射率的材料最靠近特定層或者到所述層的距離至少與另一材料相同。[0116]混合體中第一材料與第二材料之間的沿著橫切面的界面可以是鋸齒形（圖6B)、凹凸形（圖6C)或者波浪形（圖6D)。[0117]上述區(qū)域A和B沿著至少一個或者更多個維度互相交替，以便對入射到混合平面或者混合體上的光線進行反向散射。術語反向散射表示入射到混合平面或者混合體上的光線的光漫射和/或折射現(xiàn)象。[0118]這些交替區(qū)域A和B不必是周期性的，并且它們的設置可以不同于光子晶體?？梢詫Σ牧螦和B進行設置以便于至少在混合平面處形成隨機的或者符合阿基米德幾何的排布。換言之，混合平面或者混合體包括具有不同的光學指數(shù)的區(qū)域以形成隨機網(wǎng)絡。[0119]這些圖案16的形狀可以是與基底20的表面22平行的平面上的無定形或者多邊形（正方形和/或矩形和/或三角形和/或六邊形），又或者并不包括任何角度（例如，橢圓形或者圓形）（圖7)。為了確保簡化工藝制造，可以優(yōu)選圓形圖案。[0120]在至少一個混合平面中測量的圖案16的尺寸可以介于50nm與5μπι之間，或者50nm與1μm之間，或者50nm與500nm之間，或者50nm與200nm之間。優(yōu)選地，這些尺寸通常為所要反向散射的入射光線的波長量級。優(yōu)選地，沿著混合平面內(nèi)所包含的至少一個軸測量所述尺寸。[0121]不同折射率的區(qū)域可以由與結構化層的面12和14垂直或者大體上垂直的壁17限制（圖6A)。因此，壁17和表面16對體15進行界定，所述體可選地穿過結構化層10以到達面12和/或面14。[0122]這些區(qū)域中的至少一個區(qū)域（例如，區(qū)域B)可以由材料B組成，該材料B對波長介于300nm和800nm(優(yōu)選地，360nm和580nm)之間的穿過結構化層10且只穿過該區(qū)域的光線的吸收率低于30%線。換言之，該區(qū)域B具有虛部盡可能小的折射率，使得穿過結構化層且穿過材料B區(qū)域的光線的強度損失通常不會超過30%。[0123]這些具有不同的折射率的區(qū)域可以由以下半導體材料中的一種制成：氧化鈦(Ti02)、二氧化硅（Si02)、硫化鋅（ZnS)、氧化鋅（ZnO)以及氧化鉭（Ta205)。這些材料在所希望反射的光線的波長（例如，在可見光范圍內(nèi)和/或在近紫外光）處是透明或者部分透明的。這些材料可以具有與包括氮化鎵（GaN)的LED層接近或者相同的折射率。[0124]結構化層的第一面12與主基底20的正面22接觸。該主基底由單一或者復合材料制成，該單一或者復合材料支持多層堆疊以形成發(fā)射光線（優(yōu)選地，在紫外光與可見光范圍內(nèi)）的器件。這樣的器件可以是諸如電致發(fā)光的二極管或者LED類型。[0125]有利地，主基底20可以由至少一種材料制成，該材料有利于在其各個面之間進行熱量交換，以便更加容易地將熱量從結構化層移除。該材料可以由以下成分形成：藍寶石、氧化鋁、硅、氮化鋁或者碳化硅的單晶或者多晶。[0126]主基底以及結構化層形成結構化基底1(圖6A至6D)。有利地，該結構化基底可以由對隨后包括在結構化層10上形成多層結構的步驟完全不敏感或者不太敏感的材料組成。[0127]結構化層可以包括被插入到結構化層10與主基底20之間的金屬層50(圖8)。該金屬層限制或者阻止光線從結構化層透射到主基底層。該層可具有大于l〇〇nm的厚度并且由能夠經(jīng)受形成LED型多層結構過程中的各個步驟的材料制成。例如，該材料可以是鎢（W)或鑰（Mo)或鉭（Ta)或銀（Nb)或鉻（Cr)或鈦（Ti)或娃（Si)或者氮化鈦（TiN)。[0128]上述金屬層之一可以被包括以下成分的介電多層替代：氧化鋁（A1203)和二氧化硅（Si02);或者氧化鈦（Ti02)和二氧化硅（Si02)。[0129]特定層30可以覆蓋結構化層10的第二面14(圖9)。[0130]優(yōu)選地，該層30是平整的并且包括與第二面34平行或者大體上平行的第一面32。這兩個面可以被分開介于幾納米與幾百納米之間的距離；優(yōu)選地，該層的厚度小于500nm或者1μm。第一面32與結構化層10的第二面14接觸。該特定層可以是晶體、半導體并且由氮化物或者氮化銦鎵（InxGa(1_x)N)制成。變量X表示銦的原子比例。該比例可以小于30%或20%或10%，并且通常約為5%。該特定層還可以是氮化鎵。[0131]特定層30還可以被包括半導體晶體結構的多層結構40覆蓋（圖10)。[0132]多層結構40可以包括至少一個活性層44,其厚度可以介于幾納米與幾百納米之間，優(yōu)選地介于2納米與100納米之間（圖11)?；钚詫拥奶卣髟谟诰哂卸鄠€量子阱，這些量子阱允許電子-空穴對結合，同時發(fā)光（優(yōu)選地，介于360納米與700nm之間）。例如，活性層可以由InxGa(1_x)N組合的氮化銦鎵制成。對量子阱的銦含量進行選擇以便發(fā)射所需波長的光（例如，在基于5%銦的層上，其中X等于17%，則活性層發(fā)射波長為450nm的光）。[0133]與特定側30接觸的第一層42可以有利地具有與特定層相同或者相似的晶格參數(shù)，并且其厚度可以介于幾納米和幾微米之間（優(yōu)選地，大于500nm)以在與活性層44接觸的表面上提供良好的晶格質(zhì)量和/或均勻結構。[0134]多層結構40可以包括至少一個第一η型摻雜層42和第二p型摻雜層48,所述摻雜層由至少一個活性層44分隔開。這些層的厚度可以大于100nm或者大于200nm或者大于500nm并且小于1μm。[0135]空穴阻止層46還可以位于第二p型摻雜層48與活性層44之間。該層46可以包括與活性層44相同的成分但是其比例不同，或者可以包括一小部分鋁。[0136]有利地，特定層30和覆蓋它的疊層40由共有的、或相似或者相同的材料制成(例如，基于氮化物的材料，更具體地為基于氮化銦鎵InxGa(1_x)N的材料，或者可選地為ZnxMg(1_x)0合金，其中對于InGaN而言x介于5%與20%之間，并且對于ZnMg0而言x介于0與20%之間）。[0137]當半導體和半透明層49為p型摻雜層時可以覆蓋疊層40的第二層48。[0138]上述多層結構之一可以包括被連接在第二層48處或連接在第二層48上的第一金屬接觸60和被連接到該疊層的第一層42的第二電接觸62。這兩個連接層被至少一個活性層44分隔開。[0139]本發(fā)明還涉及一種用于制造上述器件之一的技術。[0140]制造方法可以包括第一步驟，該第一步驟用于在主基底20的平整面22上沉積諸如二氧化硅（Si02)之類的材料A(圖12A)。該沉積可以通過使用濺射類型的方法以層的形式實現(xiàn)。材料A層的厚度可以大于幾納米或者大于50nm或者大于100nm又或者大于500nm。[0141]傳統(tǒng)光刻類型的感光樹脂層80(Shipley公司的SJR1818樹脂）能夠在通過掩膜部分地暴露于光源下之前覆蓋第一層，以對區(qū)域15的表面16進行界定（圖12B)。[0142]未暴露部分隨后在浸入到用于對光刻樹脂進行刻蝕的第一溶池中時被化學侵蝕(圖12C)。[0143]通過利用基于按照10:1的比例混合的CHF3與02的反應離子刻蝕（RIE，ReactiveIonEtching)干法刻蝕,未被層80保護的表面被刻蝕以部分或者全部地去除立柱31之間的材料A(圖12D)?？涛g深度能夠根據(jù)刻蝕時間來控制。材料A的去除可選地為非均勻的和/或不完全的，以便獲得諸如圖6B至6D中所示的各層的剖面圖。[0144]第二材料B層隨后可以與材料A相同的方式進行沉積。[0145]該材料B層可以覆蓋層80以至少部分地填充立柱31之間的空腔（圖12E)。材料B可以基于氧化鈦（Ti02)。[0146]覆蓋基底20的正面22的層隨后被機械地和/或化學地拋光。優(yōu)選地，對拋光環(huán)境進行選擇以免在材料A與B之間產(chǎn)生額外的拓撲結構（圖12F)。[0147]進行拋光使得結構化層10的表面14變得平整，以便可選地有利于與另一平整平面接觸。[0148]氧化鈦可以被硫化鋅（ZnS)或者氧化鋅（ZnO)代替。[0149]根據(jù)一替代方案，上述工藝可以包括一步驟，該步驟用于在主基底20與結構化層10之間和/或材料A層與材料B層之間沉積金屬層50。該金屬層優(yōu)選地是耐熱處理，以便使用外延在特定層30上生長第一半導體層42。該金屬層可以是鎢系材料。同樣可以使用諸如鑰（Mo)或鉭（Ta)或鈮（Nb)或鉻（Cr)或鈦（Ti)或硅（Si)或氮化鈦（TiN)之類的其它在熱處理之后具有改善的折射率的金屬。[0150]上述金屬層50之一可以被包括以下成分的介電多層代替：氧化鋁（A1203)和二氧化硅（Si02);或者氧化鈦（Ti02)和二氧化硅（Si02)。[0151]圖12G和12H示出了用于根據(jù)層轉(zhuǎn)移技術將特定層30轉(zhuǎn)移到結構化層10上的技術。該轉(zhuǎn)移技術可以包括如專利文件EP2151852A1所述的松弛步驟。該層轉(zhuǎn)移技術包括通過外延在支撐32上生長第一層來形成施主基底?？商娲?，可以使用整體的施主基底。離子注入步驟隨后被用于，，在施主基底中或者當該施主基底包括支撐物32或外延處理層30時在這樣的層中形成脆性界面。在該外延處理層與支撐物在脆性區(qū)域處分離之前，特別通過分子間附著組裝被轉(zhuǎn)移到目標支撐物上（在此為結構化支撐物10)(圖12G和12H)。層30優(yōu)選地由氮化銦鎵或者氮化鎵或者娃（1,1,1)又或者碳化娃制成。[0152]如專利文件EP2151852A1所述，該工藝特別允許獲得一松弛層，該層包含非零部分的銦（例如，約為5%)。[0153]根據(jù)已知替代的層轉(zhuǎn)移技術，施主基底被組裝在目標支撐物上，并且通過機械或者化學磨損來變薄以形成層30。優(yōu)選地，通過分子間附著來進行組裝。[0154]優(yōu)選地，特定層30和形成多層結構40的層都具有相同或者相近或者相似的晶格參數(shù)，以允許或者有助于通過外延形成結構40。[0155]當?shù)谝粚?2和層30的構成相同時，這些層之間的晶格失配補償區(qū)因而被減小甚至是不存在的。[0156]電接觸60、62可以直接或在用于對多層結構40進行塑形的步驟之后形成于由活性層44分隔開的兩個摻雜層上。[0157]當電壓被施加到包括活性層44的多層結構上時，該活性層朝各個方向發(fā)射光線。入射到結構化層10上的光線被表面16和/或區(qū)域15沿著隨機方向或者優(yōu)選的方向反射或反向散射，因而增加了以適當?shù)慕嵌入x開該器件的光子的數(shù)量。[0158]本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，本發(fā)明允許對主基底和結構化層的選擇進行優(yōu)化，以便更有效地在結構化層（表面16和/或區(qū)域15)處對光線進行反射。[0159]該結構化區(qū)域使得針對主基底的限制條件被克服。實際上，該結構化層在很大程度上限制了主基底與存在于結構化層上的發(fā)光器件之間的光學現(xiàn)象。[0160]因而不再需要對主基底進行刻蝕或者將其限制為光反射材料。主基底可以根據(jù)新的標準（例如，對發(fā)光器件所產(chǎn)生的熱量進行消散的有效性）進行選擇。[0161]與金屬層相比，本發(fā)明還允許更加容易地將特定層轉(zhuǎn)移到結構化層上。這意味著可以使用并不需要升高所述層的溫度的分子間附著技術。[0162]為了在轉(zhuǎn)移步驟之后形成多層LED結構，還允許延遲外延步驟，因而降低了高成本步驟的影響。[0163]此外，根據(jù)本發(fā)明，構成發(fā)光器件的摻雜層可以不被結構化。因此，可以避免它們的電學特性變差。[0164]相反地，可以對η型摻雜層而不是p型摻雜層進行結構化，從而優(yōu)化p層上形成的接觸并由此最佳地促進將載流子注入多層結構中?！緳嗬蟆?.一種用于對入射光線進行反向散射的器件，包括主基底（20)和稱為結構化層的層(10)，所述結構化層包括：第一面（12)，所述第一面與所述主基底（20)的正面（22)接觸；第二平整面（14)，所述第二平整面與所述第一面（12)平行或者大體上平行；第一材料A和第二材料B，所述第一材料A和第二材料B在被稱為混合平面的平面內(nèi)形成交替表面（16)，所述交替表面中的至少一個的尺寸介于300nm與800nm之間，其中，所述混合平面位于所述結構化層的所述第一面和所述第二面之間，其中，所述第一材料和所述第二材料的折射率不同，其中，所述結構化層（10)被稱為特定層的層（30)覆蓋，所述特定層由不同于所述結構化層的材料A和材料B的材料C制成，其中，所述特定層為晶體和半導體并且具有小于1μm優(yōu)選地小于500nm的厚度。2.根據(jù)前述權利要求所述的用于對入射光線進行反向散射的器件，其中，所述特定層(30)的折射率與所述第二材料B的折射率nB之差小于30%。3.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的用于對入射光線進行反向散射的器件，其中，所述特定層（30)包括氮化鎵、碳化硅、硅或者氮化銦鎵。4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的用于對入射光線進行反向散射的器件，其中，所述結構化層（10)的所述第一面（12)和所述第二面（14)相隔50nm至500nm的距離。5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的用于對入射光線進行反向散射的器件，其中，所述第一材料A的折射率（nA)小于所述第二材料B的折射率（nB)，所述折射率（nA)小于或者等于1.6。6.根據(jù)前述權利要求所述的用于對入射光線進行反向散射的器件，其中，所述第二材料與所述特定層（30)接觸。7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的用于對入射光線進行反向散射的器件，其中，所述第一材料A或所述第二材料B吸收小于30%的所述光線。8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的用于對入射光線進行反向散射的器件，其中，所述第一材料A和所述第二材料B在所述混合平面內(nèi)沿著一個或者兩個方向交替。9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的用于對入射光線進行反向散射的器件，其中，所述表面（16)形成無定形或者結構化的圖案，所述表面（16)的尺寸介于350nm與600nm之間，優(yōu)選地大約為所述入射光線的波長。10.根據(jù)前述權利要求所述的用于對入射光線進行反向散射的器件，其中，多個混合平面相互接觸并且相互平行，以便在所述結構化層（10)中形成混合體。11.根據(jù)權利要求10所述的用于對入射光線進行反向散射的器件，其中，所述混合體包括所述結構化層（10)的所述第一表面（12)和/或所述第二表面（14)。12.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的用于對入射光線進行反向散射的器件，其中，所述第一材料和/或所述第二材料為氧化鈦、氧化鉭、氧化鋅或二氧化硅。13.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的用于對入射光線進行反向散射的器件，其中，金屬層（50)或者介電多層存在于所述主基底（20)與所述結構化層（10)之間和/或形成所述結構化層（10)的所述第一材料和/或第二材料之間，其中，所述金屬層（50)和/或所述介電多層的厚度介于幾納米與幾百納米之間或小于150nm或小于100nm。14.一種發(fā)光器件，包括：根據(jù)前述權利要求中任一項所述的器件，所述器件用于對入射光線進行反向散射；LED型多層結構（40)，所述多層結構包括在特定層（30)上形成的第一晶體層（42)，其中，所述第一層和所述特定層的晶格參數(shù)接近或者相同。15.根據(jù)權利要求14所述的發(fā)光器件，其中，所述第一層（42)具有超過500nm或者介于100nm與1μm之間的厚度。16.根據(jù)權利要求14或15所述的發(fā)光器件，其中，所述多層結構（40)包括活性層(44)，所述活性層的厚度小于200nm或小于150nm或小于100nm。17.根據(jù)權利要求16所述的發(fā)光器件，其中，所述第一層（42)為η型摻雜，并且其中，所述多層結構（40)包括第二晶體ρ型摻雜層（48)，利用所述活性層（44)將所述第一層和所述第二層分隔開。18.根據(jù)權利要求17所述的發(fā)光器件，其中，所述第一層和第二層（42、48)中的每層包括一個電接觸（60、62)。19.根據(jù)權利要求18所述的發(fā)光器件，其中，所述多層結構（40)包括半導體和半透明層（49)，所述半導體和半透明層將所述第二層（48)與所述第二層（48)的電接觸￠0)分隔開。20.根據(jù)權利要求17至19中任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述多層結構（40)包括所述第一層和第二層（42、48)之間的空穴阻止層（46)。21.根據(jù)權利要求14至20中任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述第一層（42)表現(xiàn)出與所述特定層（30)的組成相近或者相同的組成。22.根據(jù)權利要求14至21中任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述入射光線由所述發(fā)光器件發(fā)射。23.-種用于制造根據(jù)權利要求1至13中任一項所述的用于對入射光線進行反向散射的器件的方法，包括以下步驟：a)形成結構化層（10)，所述結構化層具有第一面（12)以及第二平整面（14)，所述第一面與主基底（20)的正面（22)接觸，所述第二面與所述第一面平行或者大體上平行，其中，步驟a)包括以下子步驟：al)在所述正面（22)上沉積第一材料A;a2)沉積第二材料B，使得所述第一材料A和第二材料B在被稱為混合平面的平面內(nèi)形成交替表面（16)，所述交替表面中的至少一個的尺寸介于300nm與800nm之間，其中，所述混合平面位于所述結構化層的所述第一面和所述第二面之間，所述第一材料A與所述第二材料B的折射率不同；b)將特定層（30)轉(zhuǎn)移到所述結構化層（10)的所述第二面上，所述特定層由不同于所述結構化層的材料A和材料B的材料C制成，其中，所述特定層為晶體和半導體并且具有小于1μm優(yōu)選地小于500nm的厚度。24.根據(jù)權利要求23所述的制造方法，其中，所述步驟a)包括子步驟a3)，所述子步驟a3)用于在所述第二面（14)上對所述結構化層（10)進行機械和/或化學拋光。25.根據(jù)權利要求23或24所述的制造方法，其中，在所述步驟al)之后去除所述第一沉積材料A的一部分使所述第一沉積材料A的厚度不均勻，并且其中，執(zhí)行步驟a2)使所述第二材料B覆蓋所剩的第一材料A。26.根據(jù)權利要求23至25中任一項所述的制造方法，其中，所述轉(zhuǎn)移步驟b)利用包括分子間附著步驟的技術來執(zhí)行。27.根據(jù)權利要求14至22中任一項所述的用于發(fā)光器件的制造方法，包括用于在特定層（30)上通過外延形成第一晶體層（42)的步驟，所述第一晶體層屬于LED型多層結構(40)，所述特定層屬于根據(jù)權利要求1至13中任一項所述的用于對入射光線進行反向散射的器件。28.根據(jù)權利要求27所述的制造方法，包括用于根據(jù)權利要求23至26中的一個來制造所述反向散射器件的步驟?！疚臋n編號】H01L33/10GK104160518SQ201380012487【公開日】2014年11月19日申請日期:2013年1月4日優(yōu)先權日:2012年1月5日【發(fā)明者】約翰·戴斯萊斯,菲利普·吉萊,帕斯卡·昆納德申請人:原子能和替代能源委員會,Soitec公司