1.一種用于制造激光二極管器件的方法,所述方法包括:
提供具有表面區(qū)域的基板;
形成上覆所述表面區(qū)域的外延材料,所述外延材料包括n型包覆區(qū)域、包括上覆所述n型包覆區(qū)域的至少一個有源層的有源區(qū)、以及上覆有源層區(qū)域的p型包覆區(qū)域;
圖案化所述外延材料以形成多個管芯,所述管芯中的每一個對應(yīng)于至少一個激光二極管器件;
將多個所述管芯中的每一個轉(zhuǎn)移至一個或多個載體基板;
處理所述載體基板的至少一個上的多個所述管芯中的至少一個;并且
利用所述基板封裝所述管芯以構(gòu)造模塊器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,每個管芯的特征在于在一對管芯之間具有第一節(jié)距,所述第一節(jié)距小于設(shè)計寬度;其中,將多個所述管芯中的每一個轉(zhuǎn)移至一個或多個所述載體基板,使得每對管芯被構(gòu)造為在每對管芯之間具有第二節(jié)距,所述第二節(jié)距大于對應(yīng)于所述設(shè)計寬度的所述第一節(jié)距;其中,所述載體基板被構(gòu)造為模塊器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,每個管芯成型為臺面,并且每對管芯具有寬度介于1μm與10μm之間或者10微米與50微米之間或者50μm與100μm之間、長度為50μm至3000μm的第一節(jié)距;并且所述圖案化包括蝕刻處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述載體基板上的所述第二節(jié)距在50微米與200微米之間、或者在200微米與500微米之間或者在500微米與1000微米之間、或者大于1000微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,進一步包括在所述轉(zhuǎn)移之后對所述管芯中的每個進行處理以在每個管芯上形成至少一個激光器件,或者所述方法進一步包括在所述外延材料的每個管芯上形成一個或多個激光二極管腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,上覆所述載體基板的每對管芯由第二節(jié)距限定;并且所述方法進一步包括形成上覆由所述第二節(jié)距限定的空間的一個或多個組件,所述一個或多個組件選自接觸區(qū)或者粘結(jié)墊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述激光二極管器件中的每一個包括通過分裂處理或者蝕刻處理構(gòu)造的一對刻面,所述蝕刻處理選自于感應(yīng)耦合等離子體蝕刻、化學(xué)輔助離子束刻蝕、或者反應(yīng)離子束蝕刻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述外延材料包括GaN、AlN、InN、InGaN、AlGaN、InAlN、InAlGaN、AlAs、GaAs、GaP、InP、AlP、AlGaAs、AlInAs、InGaAs、AlGaP、AlInP、InGaP、AlInGaP、AlInGaAs或者AlInGaAsP中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述外延材料包含鎵和氮并且在極性、非極性、或者半極性平面上生長。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述轉(zhuǎn)移包括將一個或者多個所述管芯選擇性地粘結(jié)至所述載體基板,所述管芯中的每一個被配置到所述載體基板上的粘結(jié)墊;因此所述載體基板具有大于所述基板的直徑;因此粘結(jié)物中的每一個是金屬-金屬對、氧化物-氧化物對、旋涂玻璃、焊粘結(jié)金、聚合物、光致抗蝕劑、或者蠟,并且所述方法進一步包括在每個選擇性粘結(jié)期間通過分離與每個管芯相關(guān)聯(lián)的釋放區(qū)域同時保持所述外延材料的一部分完整來釋放所述管芯中的每一個。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中,所述外延材料包括GaN、AlN、InN、InGaN、AlGaN、InAlN、InAlGaN中的至少一種;其中,所述分離包括使用包括所述外延材料的一部分的所述釋放區(qū)域的帶隙選擇性光電化學(xué)(PEC)蝕刻來選擇性地蝕刻。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中,所述外延材料包括AlAs、GaAs、GaP、InP、AlP、AlGaAs、AlInAs、InGaAs、AlGaP、AlInP、InGaP、AlInGaP、AlInGaAs或者AlInGaAsP中的至少一種;其中,所述分離包括使用包括所述外延材料的一部分的所述釋放區(qū)域的組成上的選擇性濕蝕刻來選擇性地蝕刻。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法,其中,所述釋放區(qū)域包括AlGaAs、InGaAs、InGaAP、GaAs、InAlAs、InGaAlAs、InP、AlSb、GaAsSb、AlInP、AlInGaAs、AlInGaP或者AlInGaAsP中的至少一種;因此選擇性蝕刻化學(xué)劑包括HF、HF:H2O、HCl:H2O、NH4OH:H2O2、琥珀酸:NH4OH、C6H6O7:H2O2:H2O或者HF:H2OO2:H2O中的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中,選擇性蝕刻選擇性地移除釋放區(qū)域的基本全部,同時保留一部分完整,以提供在選擇性地粘結(jié)一個或多個所述管芯之前并且被配置為在粘結(jié)一個或多個所述管芯之后分離的結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中,選擇性蝕刻選擇性地移除釋放區(qū)域,同時保留固定器定區(qū)域完整,以在選擇性地粘結(jié)一個或多個所述管芯之前支撐所述管芯,并且所述固定器定區(qū)域在選擇性地粘結(jié)一個或多個所述管芯之后分離。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,進一步包括在所述轉(zhuǎn)移之前形成上覆一個或多個所述管芯的金屬材料,同時保留暴露的一個或多個固定器定區(qū)域,所述固定器定區(qū)域被配置為在選擇性粘結(jié)之后選擇性地與所述管芯中的每個斷開并分離。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述管芯中的每一個包括一個或多個組件,所述一個或多個組件單獨地或者以任意組合的方式選自于電氣接觸、電流散布區(qū)域、光學(xué)包覆區(qū)域、激光器脊部、激光器脊部鈍化、或者一對刻面中的至少一個。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,在將多個所述管芯中的每一個轉(zhuǎn)移至一個或多個所述載體基板之后,所述基板被回收并且制備為用于重復(fù)使用。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述激光二極管器件是包含鎵和氮的發(fā)射紫光、藍光或者綠光的激光二極管器件,或者其中,所述激光二極管設(shè)備是包含鎵和砷的激光二極管器件。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述激光二極管器件是包括紅色激光二極管、綠色激光二極管及藍色激光二極管的RGB器件。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述激光二極管器件包括激光二極管陣列。
22.一種激光二極管器件,所述激光二極管器件包括:
載體芯片,從載體基板上單片化;
一個或多個外延材料管芯,從基板被轉(zhuǎn)移至所述載體基板,所述外延材料包括n型包覆區(qū)域、包括上覆所述n型包覆區(qū)域的至少一個有源層的有源區(qū)以及上覆有源層區(qū)域的p型包覆區(qū)域;
一個或多個激光二極管條帶區(qū)域,形成在所述外延材料管芯中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件,其中,所述激光二極管器件包括通過分裂處理或者蝕刻處理構(gòu)造的一對刻面,所述蝕刻處理選自于感應(yīng)耦合等離子體蝕刻、化學(xué)輔助離子束刻蝕、或者反應(yīng)離子束蝕刻。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件,其中,所述外延材料包括GaN、AlN、InN、InGaN、AlGaN、InAlN、InAlGaN中的一種或多種或者AlAs、GaAs、GaP、InP、AlP、AlGaAs、AlInAs、InGaAs、AlGaP、AlInP、InGaP、AlInGaP、AlInGaAs和AlInGaAsP中的一種或多種。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件,其中,所述載體基板具有大于約150K/mW的熱導(dǎo)率。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件,其中,所述載體基板包括碳化硅、氮化鋁、氧化鈹、金、銀、銅或石墨、碳納米管或者石墨烯中的一種或多種或者它們的復(fù)合材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件,其中,所述載體基板包括單晶硅、多晶硅、藍寶石或者多晶氮化鋁中的至少一種。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件,其中,電絕緣層被布置為覆蓋所述載體基板。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件,其中,所述管芯中的每一個包括一個或多個組件,所述一個或多個組件單獨地或者以任意組合的方式選自于電氣接觸、電流散布區(qū)域、光學(xué)包覆區(qū)域、激光器脊部、激光器脊部鈍化或者一對刻面中的至少一個。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件,其中,粘結(jié)墊位于載體的與所粘結(jié)的外延材料相對的一側(cè)上;其中,所述激光二極管器件包括能夠以約1W以上的光學(xué)輸出功率操作的一個或多個含鎵和氮的發(fā)射紫光或藍光的激光二極管;其中,由所述載體基板產(chǎn)生的所述載體芯片具有大于約150K/mW的熱導(dǎo)率并且由碳化硅、氮化鋁、氧化鈹、金、銀、銅或石墨、碳納米管或者石墨烯中的一種或多種或者它們的復(fù)合材料組成;并且其中,光學(xué)輸出被配置為激發(fā)諸如熒光體材料的波長轉(zhuǎn)換材料。
31.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件,其中,所述激光二極管器件是包括一個或多個含鎵和氮的發(fā)射藍光和綠光的激光二極管和一個或多個含鎵和砷的發(fā)射紅光的激光二極管的RGB器件;其中,發(fā)射藍光、綠光及紅光的激光二極管中的每一個能以小于100mW、小于50mW及小于10mW的功率操作;并且其中,從所述載體基板產(chǎn)生的所述載體芯片由硅組成。
32.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件,其中,所述載體芯片被構(gòu)造為直接粘結(jié)至封裝件。
33.一種用于制造包括激光二極管器件的發(fā)光器件的方法,所述方法包括:
提供具有表面區(qū)域的基板;
形成上覆所述表面區(qū)域的外延材料,所述外延材料包括n型包覆區(qū)域、包括上覆所述n型包覆區(qū)域的至少一個有源層的有源區(qū)、以及上覆有源層區(qū)域的p型包覆區(qū)域;
圖案化所述外延材料以形成多個管芯,所述管芯中的每一個對應(yīng)于至少一個所述激光二極管器件;
將多個所述管芯中的每一個轉(zhuǎn)移至一個或多個載體基板;
處理所述載體基板的至少一個上的多個所述管芯中的至少一個;
利用所述載體基板封裝所述管芯;
利用波長轉(zhuǎn)換元件構(gòu)造所述管芯,所述波長轉(zhuǎn)換元件與所述管芯光學(xué)耦接以發(fā)射處于白色光譜中的電磁輻射,所述電磁輻射通過所述波長轉(zhuǎn)換元件被部分轉(zhuǎn)換或通過所述波長轉(zhuǎn)換元件被完全轉(zhuǎn)換。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法,其中,轉(zhuǎn)移多個所述管芯中的每一個將至少一對管芯之間的空間間隔在一個或多個所述載體基板上從第一節(jié)距配置到第二節(jié)距。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法,其中,所述管芯是在所述載體基板上以陣列布置的多個管芯中的一個;其中,所述管芯被配置為發(fā)射范圍為440nm和460nm的波長;并且其中,所述波長轉(zhuǎn)換元件是熒光體材料。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法,其中,所述波長轉(zhuǎn)換元件包括熒光體、石榴石基質(zhì)材料及摻雜元素。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法,其中,所述波長轉(zhuǎn)換元件包括熒光體、釔鋁石榴石基質(zhì)材料及稀土摻雜元素。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法,其中,所述波長轉(zhuǎn)換元件包括熒光體、從Ce、Nd、Er、Yb、Ho、Tm、Dy和Sm中的一種或多種、它們的組合中選擇的稀土摻雜元素。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法,其中,所述波長轉(zhuǎn)換元件包括具有大于90%純基質(zhì)晶體的密度的高密度熒光體元件。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法,其中,所述波長轉(zhuǎn)換元件被構(gòu)造有與所述管芯對準的幾何特征;并且所述波長轉(zhuǎn)換元件在基板構(gòu)件附近進一步包括光學(xué)反射材料,所述基板構(gòu)件對于電磁輻射的傳輸是光學(xué)透明的。
41.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法,其中,所述封裝包括使用密封元件包圍所述管芯以防止暴露至周圍環(huán)境。
42.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法,進一步包括將所述管芯耦接至波束成型元件,所述波束成型元件被配置為提供大于80%的發(fā)射光被包含在30度的發(fā)射角內(nèi)的光學(xué)波束,或者其中,所述波束成型元件提供大于80%的發(fā)射光優(yōu)選地包含在10度的發(fā)射角內(nèi)的光學(xué)波束。
43.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法,其中,所述封裝被配置用于MR型燈具、PAR型燈具或者AR111型燈具并且進一步將所述管芯配置到集成的電子電源。
44.一種光學(xué)裝置,包括:
外延生長材料,利用次底座器件的表面區(qū)域上的界面區(qū)域粘結(jié)至所述次底座器件,所述外延生長材料的特征在于厚度小于10微米并且大于0.5微米并且與生長所述外延材料的基板分離;
至少一個激光器件,由所述外延生長材料配置,一個所述激光器件包括在所述外延生長材料中制作的激光器脊部;
所述次底座器件的外圍區(qū)域,由單片化的載體構(gòu)造以提供所述次底座器件,所述外圍區(qū)域由鋸切、劃線和折斷或者分裂處理來配置;以及
至少一對粘結(jié)墊,配置在所述次底座器件上以電連接至所述激光器件,并且被配置為將電流注入所述激光器件中。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置,進一步包括利用所述激光器件配置的應(yīng)用,所述應(yīng)用選自電燈泡、顯示器或者其他應(yīng)用。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置,其中,所述外延生長材料包括含鎵和氮的材料;其中,所述界面區(qū)域包括粘結(jié)材料的粘結(jié)區(qū)域。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置,其中,所述外延生長材料、激光器件和次底座被配置在模塊器件內(nèi)。
48.一種光學(xué)裝置,所述裝置包括:
共用載體構(gòu)件,包括表面區(qū)域;
發(fā)射紅光的AlInGaAsP外延激光器結(jié)構(gòu)(RED),被配置在含鎵和砷的基板構(gòu)件上并且從含鎵和砷的基板構(gòu)件轉(zhuǎn)移到所述表面區(qū)域的第一部分上,或者發(fā)射紅光的AlInGaAsP激光器外延結(jié)構(gòu)形成在所述共用載體構(gòu)件的表面區(qū)域上;
發(fā)射綠光的含鎵和氮的激光器外延結(jié)構(gòu)(GREEN),被配置在含鎵和氮的基板構(gòu)件上并且從含鎵和氮的基板構(gòu)件轉(zhuǎn)移到所述表面區(qū)域的第二部分上;
發(fā)射藍光的含鎵和氮的激光器外延結(jié)構(gòu)(BLUE),被配置在含鎵和氮的基板構(gòu)件上并且從含鎵和氮的基板構(gòu)件轉(zhuǎn)移到所述表面區(qū)域的第三部分上;
紅色激光器件(RED激光器)、綠色激光器件(GREEN激光器)及藍色激光器件(BLUE激光器),分別由所述RED、所述GREEN及所述BLUE經(jīng)由所述RED、所述GREEN及所述BLUE的處理來配置以形成波導(dǎo)區(qū)域、刻面區(qū)域及接觸區(qū)。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的裝置,進一步包括:
第一連接結(jié)構(gòu),在配置所述RED激光器之后被處理到所述共用載體構(gòu)件上;
第二連接結(jié)構(gòu),在配置和轉(zhuǎn)移所述GREEN激光器之后被處理到所述共用載體構(gòu)件上;
第三連接結(jié)構(gòu),在配置和轉(zhuǎn)移所述BLUE激光器之后被處理到所述共用載體構(gòu)件上;以及
模塊殼,被配置為容納所述GREEN激光器、所述BLUE激光器及所述RED激光器(統(tǒng)稱為“RGB激光器”)。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的裝置,其中,所述模塊殼被配置有投影顯示裝置或激光顯示器。
51.根據(jù)權(quán)利要求48所述的裝置,其中,所述激光器件中的每一個在范圍從10微米至100微米的節(jié)距內(nèi)。
52.根據(jù)權(quán)利要求48所述的裝置,其中,至少所述BLUE和所述GREEN使用p側(cè)向下配置粘結(jié)至所述共用載體構(gòu)件,所述激光器件中的每一個使用設(shè)置在所述共用載體構(gòu)件上的共用p型電極彼此耦接;并且所述裝置進一步包括電氣鈍化材料,所述電氣鈍化材料上覆所述激光器件中的每一個同時暴露用于單獨的n型電極的區(qū)域。
53.根據(jù)權(quán)利要求48所述的裝置,其中,所述激光器件中的每一個被配置為減小激光散斑;并且所述RGB激光器中的每一個是獨立可尋址的。
54.根據(jù)權(quán)利要求48所述的裝置,其中,所述RGB激光器中的每一個耦接至共用光學(xué)元件。