本發(fā)明涉及具有溝槽的垂直薄膜發(fā)光器件，所述溝槽被放置成引導(dǎo)光離開頂部接觸件。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管（led）作為光源在許多應(yīng)用中被廣泛地接受，所述應(yīng)用要求低功耗、小尺寸和高可靠性。在可見頻譜的黃色-綠色到紅色區(qū)中發(fā)射光的能量高效的二極管通常包含由iii磷化物合金形成的有源層。

圖1圖示了在通過引用并入本文的us2011/0266568中更詳細(xì)描述的垂直薄膜iii磷化物器件的部分。在垂直器件中，在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部和底部表面上形成接觸件。電流通過接觸件注入并且在垂直方向上行進(jìn)。垂直架構(gòu)的一個缺點在于，在給定電極配置的情況下，電流往往在頂部接觸件正下方流動并且優(yōu)先在頂部接觸件正下方的有源區(qū)中生成光。在頂部接觸件正下方生成的光很可能被頂部接觸件吸收，這可能減少來自器件的光學(xué)提取。

圖1圖示了處于頂部n接觸件35之下的器件500的部分。器件包括n型區(qū)50、發(fā)光或有源區(qū)52、p型區(qū)54和p型接觸層56。

嵌入半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的反射鏡45防止光在n接觸件35下方生成或者被n接觸件35吸收。反射鏡45形成在蝕刻于半導(dǎo)體器件中的溝槽44中，所述溝槽44可以被蝕刻穿過有源區(qū)52。溝槽可以與n接觸件35對準(zhǔn)并且具有與n接觸件35相同的寬度。溝槽44可以延伸到n型區(qū)50中。更深的溝槽形成更有效的反射鏡；然而，溝槽44的深度受到以下需要所限制：通過n型區(qū)50使電流散布，并且在處理和操作期間維持半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性。形成n接觸件35之下的反射鏡的溝槽44的底部處的寬度可以與n接觸件35的寬度相同。溝槽44可以具有成角度的或者筆直的側(cè)壁。側(cè)壁在一些實施例中相對于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部表面的法線成30°到60°的角度并且在一些實施例中相對于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部表面的法線成45°的角度?？梢岳缤ㄟ^加熱光致抗蝕劑掩模使得它回流以形成傾斜側(cè)壁來形成成角度的側(cè)壁。傾斜側(cè)壁的形狀通過干法蝕刻而轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體。

溝槽44和p型接觸層56的頂部表面與電介質(zhì)材料58并排，所述電介質(zhì)材料58諸如是通過例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積形成的sio2。電介質(zhì)材料58可以是材料的單個層或者相同或不同材料的多個層。在一些實施例中，電介質(zhì)層58的厚度足以確保全內(nèi)反射。用于該效果的最小必要厚度是光學(xué)波長的分?jǐn)?shù)，并且取決于電介質(zhì)的折射率。例如，對于sio2電介質(zhì)層58，至少50nm的厚度將是適合的，并且可以使用如一個或若干微米那么大的厚度。

反射鏡45包括反射傳導(dǎo)層62（通常反射金屬層，諸如銀或鋁）和電介質(zhì)層58。電介質(zhì)層定位在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與反射傳導(dǎo)層62之間，并且還在一些實施例中提供電氣隔離。反射層62可以是例如銀，并且可以通過例如蒸發(fā)或濺射來沉積。反射層62可以是材料的單個層或者相同或不同材料的多個層。在一些實施例中，反射層62的厚度在1000?和5000?之間。

在n接觸件35的方向上發(fā)射的光被反射鏡45反射離開n接觸件35。在一些實施例中，反射鏡45的側(cè)面傾斜以朝向器件的頂部表面引導(dǎo)光。以大角度入射在反射鏡上的光被電介質(zhì)層58全內(nèi)反射。以小角度入射在反射鏡上的光穿過電介質(zhì)層并且被反射層62反射。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種垂直薄膜器件，所述垂直薄膜器件具有頂部接觸件下方的溝槽，以引導(dǎo)光離開頂部接觸件。

本發(fā)明的實施例包括一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在n型區(qū)與p型區(qū)之間的發(fā)光層。底部接觸件設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的底部表面上。底部接觸件電氣連接到n型區(qū)和p型區(qū)中的一個。頂部接觸件設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部表面上。頂部接觸件電氣連接到n型區(qū)和p型區(qū)中的另一個。反射鏡設(shè)置在頂部接觸件正下方。反射鏡包括形成在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的溝槽以及設(shè)置在溝槽中的反射材料。溝槽從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的底部表面延伸。溝槽沒有穿透發(fā)光層。

本發(fā)明的實施例包括一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在n型區(qū)與p型區(qū)之間的發(fā)光層。底部接觸件設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的底部表面上。底部接觸件電氣連接到n型區(qū)和p型區(qū)中的一個。頂部接觸件設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部表面上。頂部接觸件電氣連接到n型區(qū)和p型區(qū)中的另一個。頂部接觸件包括第一側(cè)以及與第一側(cè)相對的第二側(cè)。第一溝槽形成在頂部接觸件的第一側(cè)下方的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中。第二溝槽形成在頂部接觸件的第二側(cè)下方的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中。

附圖說明

圖1圖示了具有形成在溝槽中的反射鏡的現(xiàn)有技術(shù)iii磷化物器件。

圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的垂直薄膜器件中的n和p接觸件的布置。

圖3是包括設(shè)置在n接觸件下方的兩個溝槽的器件的部分的截面。

圖4是包括設(shè)置在n接觸件下方的淺溝槽的器件的部分的截面。

具體實施方式

在圖1中圖示的結(jié)構(gòu)中，溝槽44切穿半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的有源區(qū)52。溝槽還創(chuàng)建熱學(xué)絕緣的空隙空間。緊鄰高電流注入和高溫度的區(qū)域放置熱學(xué)絕緣的空隙空間可能降低器件的效率，或者導(dǎo)致器件故障。最終，溝槽44減小半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的厚度，增加半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以斷裂的可能性。

本發(fā)明的實施例針對垂直發(fā)光器件中的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)防止光在諸如頂部n接觸件之類的吸收結(jié)構(gòu)下方生成，和/或引導(dǎo)光離開吸收結(jié)構(gòu)，而沒有遭受以上描述的圖1結(jié)構(gòu)的缺點。

取決于上下文，如本文中所使用的，“algainp”或“alingap”可以特別地是指鋁、銦、鎵和磷的四元合金，或者一般是指鋁、銦、鎵和磷的任何二元、三元或四元合金?！癷ii氮化物”可以是指任何iii族原子（諸如鋁、銦和鎵）和氮的二元、三元或四元合金。取決于上下文，如本文中所使用的，“接觸件”可以特別地是指金屬電極，或者一般是指半導(dǎo)體接觸層、金屬電極、以及設(shè)置在半導(dǎo)體接觸層與金屬電極之間的任何結(jié)構(gòu)的組合。雖然在以下示例中半導(dǎo)體發(fā)光器件是alingapled，但是可以使用除led之外的半導(dǎo)體發(fā)光器件，諸如激光二極管，以及從其它材料系統(tǒng)制成的半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述其它材料系統(tǒng)諸如是其它iii-v材料、iii氮化物、iii磷化物、iii砷化物、ii-vi材料、zno或者基于si的材料。

圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的垂直alingap器件中的n和p接觸件的布置。n接觸件結(jié)構(gòu)形成在器件的頂部表面——自其從器件提取大部分光的表面——上。p接觸件結(jié)構(gòu)形成在器件的底部表面——與頂部表面相對的表面——上。

n接觸件包括大接觸墊20，以及一個或多個較窄的接觸臂22。在圖2中圖示的配置中，n接觸墊20定位成靠近結(jié)構(gòu)的左下角。器件包括四個接觸臂22a、22b、22c和22d，其集體為接觸臂22。兩個接觸臂22a和22b從接觸墊20延伸以與另兩個接觸臂22c和22d連接以形成方形。

p接觸件結(jié)構(gòu)形成在器件的底部表面上。因為通過頂部表面從器件提取大部分光，所以在底部表面的方向上發(fā)射的光優(yōu)選地朝向頂部表面反射。然而，典型地用于alingap器件中的p接觸件的材料是吸收性的，而不是反射性的。相應(yīng)地，為了最小化p接觸件的面積，p接觸件分布在許多小區(qū)域24之上。使器件23的底部表面在p接觸件區(qū)域24之間為反射性的。p接觸件區(qū)域24形成在由n接觸臂22a、22b、22c和22d形成的方形內(nèi)部的區(qū)域27中，以及由n接觸臂22形成的方形外部的區(qū)域29中。n接觸臂22a、22b、22c和22d具有下文描述的內(nèi)壁32和外壁30。

圖3和4是根據(jù)一些實施例的alingap器件的部分的截面視圖。n接觸臂22a的區(qū)在圖3和4中圖示。在圖3的器件中，在n接觸臂22a下方形成兩個窄溝槽，而不是如圖1中圖示的單個寬溝槽。在圖4的器件中，在n接觸臂22a下方形成寬的淺溝槽，而不是如圖1中圖示的寬的深溝槽。雖然在圖3和4中圖示了n接觸臂22a，但是所圖示的結(jié)構(gòu)可以形成在其它n接觸臂22b、22c和22d中的任一個下方。圖3和4中圖示的器件如下形成。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)71生長在生長襯底（未示出）之上。生長襯底通常是gaas，雖然可以使用任何適合的生長襯底。蝕刻停止層（未示出）生長在生長襯底之上。蝕刻停止層可以是任何材料，其可以用于停止用來稍后移除生長襯底的蝕刻。蝕刻停止層可以是例如ingap、algaas或者algainp。蝕刻停止層的材料可以晶格匹配到生長襯底（典型地，gaas），雖然它不需要如此。沒有晶格匹配到生長襯底的蝕刻停止層可以足夠薄以避免松弛和/或可以經(jīng)應(yīng)變補(bǔ)償。蝕刻停止層的厚度取決于用來移除gaas襯底的蝕刻溶液的選擇性；蝕刻的選擇性越小，蝕刻停止層就越厚。algaas蝕刻停止層可以例如在2000和5000?之間，雖然可以使用更厚的蝕刻停止層，如果蝕刻停止層用于紋理化器件的發(fā)射表面的話，如下文所描述的。alxga1-xas蝕刻停止層的組成x可以例如在0.50和0.95之間。

器件層71，包括夾在n型區(qū)和p型區(qū)之間的發(fā)光區(qū)中的至少一個發(fā)光層，生長在蝕刻停止層之上，以n型區(qū)70開始。選擇n型區(qū)70的厚度和摻雜濃度以得到低電阻和良好的電流分布。例如，n型區(qū)70可以包括algainp層，其在一些實施例中至少1μm，在一些實施例中不多于10μm厚，在一些實施例中至少3μm厚，并且在一些實施例中不多于5μm厚。algainp層可以利用te或si摻雜到在一些實施例中至少5×10¹⁷cm^-3并且在一些實施例中不多于5×10¹⁸cm^-3的濃度。algainpn型區(qū)70通常晶格匹配到gaas。在較高的摻雜劑濃度下，相同電流分布可以利用較薄的層可實現(xiàn)；然而，不合期望的自由載流子吸收可能在較高的摻雜劑濃度下增加。n型區(qū)70因而可能包括非均勻的摻雜濃度，諸如摻雜到在一些實施例中至少5×10¹⁷cm^-3并且在一些實施例中不多于5×10¹⁸cm^-3的濃度的一個或多個厚區(qū)，以及更重地?fù)诫s直到例如1×10¹⁹cm^-3的一個或多個薄區(qū)。這些高度摻雜的區(qū)可以摻雜有te、si、s或其它適合的摻雜劑，并且高摻雜濃度可以通過外延生長、通過摻雜劑擴(kuò)散或者二者來實現(xiàn)。在一個示例中，具有配置成發(fā)射紅色光的發(fā)光區(qū)的器件中的n型區(qū)70的組成為(al0.40ga0.60)0.5in0.5p。

發(fā)光或有源區(qū)72生長在n型區(qū)70之上。適合的發(fā)光區(qū)的示例包括單個發(fā)光層，以及多量子阱發(fā)光區(qū)，其中多個厚或薄的發(fā)光阱通過屏障層分離。在一個示例中，配置成發(fā)射紅色光的器件的發(fā)光區(qū)72包括通過(al0.65ga0.35)0.5in0.5p屏障分離的(al0.06ga0.94)0.5in0.5p發(fā)光層。發(fā)光層和屏障可以每一個具有例如在20和200?之間的厚度。發(fā)光區(qū)的總厚度例如可以在500?和3μm之間。

p型區(qū)74生長在發(fā)光區(qū)72之上。p型區(qū)74配置成限制發(fā)光區(qū)72中的載流子。在一個示例中，p型區(qū)74是(al0.65ga0.35)0.5in0.5p并且包括高al組分的薄層以限制電子。p型區(qū)74的厚度可以在微米的量級上；例如，在0.5和3μm之間。發(fā)光區(qū)的發(fā)光層通過薄p型區(qū)74對p接觸件的接近性還可以降低器件的熱學(xué)阻抗。

p型接觸層76生長在p型區(qū)74之上。p型接觸層76可以是高度摻雜的并且對于由發(fā)光區(qū)72發(fā)射的光透明。例如，p型接觸層76可以摻雜到在一些實施例中至少5×10¹⁸cm^-3并且在一些實施例中至少1×10¹⁹cm^-3的空穴濃度。在該情況下，p型接觸層76可以具有100?和1000?之間的厚度。如果p型接觸層76沒有高度摻雜，則厚度可以增加到如2μm那么大。p型接觸層76可以是gap或者任何其它適合的材料。

在一些實施例中，p型接觸層76是高度摻雜的gap。例如，通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積而生長的gap接觸層76可以摻雜有mg或zn，其被激活到5×10¹⁷和5×10¹⁸cm^-3之間的空穴濃度。gap層可以以低生長溫度和低生長速率生長；例如，以~850℃的典型gap生長溫度以下近似50至200℃的生長溫度，并且以~5μm/hr的典型gap生長速率的近似1%到10%的生長速率。通過分子束外延而生長的gap接觸件可以利用c摻雜到至少1×10¹⁹cm^-3的濃度。

作為在生長期間并入摻雜劑的可替換方案，可以生長p型接觸層76，然后可以在生長之后使摻雜劑從氣相源擴(kuò)散到p型接觸層中，例如通過在擴(kuò)散爐中或者在生長反應(yīng)器中提供高壓摻雜劑源，如本領(lǐng)域中已知的。摻雜劑可以從氣相源擴(kuò)散到p型接觸層76的表面的整個區(qū)域中，或者在p型接觸層76的離散區(qū)中，例如通過在摻雜劑擴(kuò)散之前利用例如電介質(zhì)層掩蔽p型接觸層76的部分。

在一些實施例中，p型接觸層76是高度摻雜的gap或者經(jīng)晶格匹配的algainp層。通過生長半導(dǎo)體材料，然后在所生長的層之上沉積包括摻雜劑源的層來對該層進(jìn)行摻雜。例如，摻雜劑源層可以是元素zn、auzn合金或者經(jīng)摻雜的電介質(zhì)層。包括摻雜劑源的層可以可選地蓋有擴(kuò)散阻擋層。對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行退火使得摻雜劑從摻雜劑源層擴(kuò)散到半導(dǎo)體中。然后可以剝掉擴(kuò)散阻擋層和其余摻雜劑源層。在一個示例中，3000?到5000?的包含4%zn的auzn合金沉積在gap層之上，隨后是tiw擴(kuò)散阻擋層。對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱，然后剝?nèi)テ溆鄑iw和auzn。在另一示例中，圖案化的auzn層留在原位作為例如在圖3和4中示出的p接觸件區(qū)域24中的接觸金屬。

在一些實施例中，p型接觸層76是高度摻雜的ingap或algainp層，其沒有晶格匹配到gaas。該層可以在100?厚和300?厚之間并且利用mg或zn摻雜到至少1×10¹⁹cm^-3的空穴濃度。

在一些實施例中，在圖3和4中圖示的半導(dǎo)體層的次序顛倒。在稱為倒置架構(gòu)器件的這樣的器件中，頂部接觸臂22a-22d和接觸墊20形成在p型接觸層76上，使得通過器件頂部上的p型接觸層76提取大部分光。底部接觸件電氣連接到n型區(qū)70。在倒置架構(gòu)器件中，gap或其它適合的p型接觸層76可以生長得更厚，例如到10和15μm之間的厚度，以便使得能夠?qū)崿F(xiàn)跨較長距離的電流散布。在圖3和4中圖示的器件中的任一個可以以倒置架構(gòu)形成。雖然在以下描述中將接觸臂22a稱為n接觸臂22a，但是在倒置架構(gòu)器件中，所圖示的接觸臂22a將是p接觸件的部分。

然后形成在圖3和4中圖示的溝槽。

在圖3中，兩個窄溝槽80a和80b在n接觸臂22a-22d的任一側(cè)上形成，或者與n接觸臂22a-22d的側(cè)面略微重疊。在一些實施例中，單個窄溝槽（即，溝槽80a或80b中的僅一個）或者如在圖3中圖示的兩個窄溝槽形成在n接觸墊20的外邊緣下方。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)71的完整厚度留在溝槽80a和80b之間，這可以改進(jìn)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度并且減少來自其中形成溝槽的區(qū)域中的斷裂的故障。在一些實施例中，如圖3中所圖示的，溝槽80a和80b延伸通過p型層74和76并且通過有源區(qū)72。在一些實施例中，溝槽80a和80b的最深部分處在n型區(qū)70中。溝槽80a和80b的深度受到以下需要所限制：通過n型區(qū)70使電流散布，并且在處理和操作期間維持半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性。在一些實施例中，溝槽80a和80b比圖3中所圖示的更淺，使得它們僅延伸到有源區(qū)72中，或者僅延伸到p型區(qū)74或76中。在一些實施例中，溝槽80a和80b可以在n接觸臂22a-22d的外壁30和內(nèi)壁32下方對準(zhǔn)。在一些實施例中，溝槽80a和80b定位成使得它們處在接觸臂22a-22d的邊緣內(nèi)部或外部。

在各種實施例中，溝槽80a和80b可以具有成角度的或者筆直的側(cè)壁。側(cè)壁在一些實施例中相對于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部表面的法線成30°到90°的角度并且在一些實施例中相對于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂部表面的法線成45°的角度?？梢岳缤ㄟ^加熱光致抗蝕劑掩模使得它回流以形成傾斜側(cè)壁來形成成角度的側(cè)壁。傾斜側(cè)壁的形狀通過干法蝕刻而轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體。

溝槽80a和80b的寬度81在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的底部表面處限定。將寬度選擇為使得兩個溝槽80a和80b寬度81的總和加上溝槽80a和80b之間的間隙25近似等于接觸臂的寬度（2×81+25≈22a）。溝槽的最小寬度81取決于光刻和蝕刻能力，但是可以在一些實施例中為至少0.5μm寬并且在一些實施例中為不多于10μm寬。一般地，較小的溝槽寬度81是合期望的。圖3中圖示的取向中的溝槽的頂部處的寬度取決于所選擇的蝕刻角度。在其中接觸臂22a-22d寬度為20μm的一些實施例中，每一個溝槽可以在底部處為5μm寬（寬度81），并且間隙25可以為10μm。在其它實施例中，間隙可以更小，諸如例如5μm，使得溝槽設(shè)置在接觸臂22a-22d的輪廓內(nèi)部（即，邊緣內(nèi)部）。在其它實施例中，間隙可以更寬，諸如例如20μm，使得溝槽設(shè)置在接觸臂22a-22d的輪廓外部（即，邊緣外部）。將間隙25選擇為盡可能大以最大化保留在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的底部表面處的半導(dǎo)體71的量。

在圖4中，在n接觸臂22a-22d下方形成單個寬的淺溝槽90。在一些實施例中，在n接觸墊20的外邊緣下方形成單個窄溝槽或者寬的淺溝槽，如在圖4中所圖示的。溝槽90的最深點處的寬度可以與n接觸臂22a的寬度相同，以防止光在n接觸臂22的正下方生成。選擇接觸臂22a-22d的寬度以優(yōu)化在led的半導(dǎo)體層內(nèi)散布的電流，而同時最小化可以阻擋來自半導(dǎo)體的光發(fā)射的過量寬度。在實踐中，最小寬度由光刻和工藝限制來確定。接觸臂22a-22d可以在一些實施例中為至少5μm寬，并且在一些實施例中為不多于50μm寬。溝槽90的寬度可以是與接觸臂22a相同的寬度，或者稍微更小或更大。在一些實施例中，溝槽90的寬度可以加上或者減去接觸臂22a的寬度的10%。例如，如果接觸臂22a為20μm寬，溝槽90可以在18μm和22μm寬之間。

在一些實施例中，溝槽90延伸通過p型接觸層76并且延伸到p型區(qū)74中，如在圖4中所圖示的。在一些實施例中，溝槽90比圖4中圖示的更深或更淺。在一些實施例中，溝槽從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的底部表面延伸并且沒有穿透發(fā)光層。較淺的溝槽準(zhǔn)許半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在處理和操作期間的更好的電流散布以及更好的結(jié)構(gòu)完整性。溝槽90可以具有在一些實施例中至少0.5μm并且在一些實施例中不多于5μm的深度91。溝槽90的深度可以由所存在的半導(dǎo)體層的厚度來確定。例如，延伸通過有源區(qū)72或者延伸到n型層70中的溝槽可以比沒有延伸通過有源區(qū)72的溝槽更深。

在形成溝槽之后，溝槽80a和80b或者溝槽90以及p型接觸層76的頂部表面與電介質(zhì)材料78并排。電介質(zhì)材料78可以是通過任何適合的技術(shù)形成的任何適合的材料。電介質(zhì)材料78可以例如是通過例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積形成的sio2。電介質(zhì)材料78可以是材料的單個層或者相同或不同材料的多個層。在一些實施例中，電介質(zhì)層78的厚度足以確保入射在電介質(zhì)層上的光的全內(nèi)反射（tir）。用于tir的最小必要厚度是光學(xué)波長的分?jǐn)?shù)，并且取決于電介質(zhì)的折射率。例如，對于sio2電介質(zhì)層78，至少50nm的厚度將是適合的，并且可以使用如一個或若干微米那么大的厚度。

小孔被蝕刻在電介質(zhì)層78中，其中對p型接觸層76的電氣接觸是所期望的。在圖3中，為了防止光在溝槽80a和80b之間生成，其中它很可能被n接觸臂22吸收，沒有在溝槽80a和80b之間的電介質(zhì)78中形成p接觸開口。在圖4中，沒有在n接觸臂22a下方形成p接觸開口。相應(yīng)地，沒有通過n接觸臂22a下方的有源區(qū)72生成光。p接觸孔填充有接觸金屬以形成p接觸件24。接觸金屬可以通過例如auzn的濺射以及剝離過程來形成。電介質(zhì)78上的小孔的蝕刻以及金屬接觸件的剝離可以利用單個光致抗蝕劑掩模來執(zhí)行，從而導(dǎo)致自對準(zhǔn)過程。在一些實施例中，填充有接觸金屬的電介質(zhì)78中的小孔24的直徑在1μm和10μm之間，其中全覆蓋百分比在p型接觸層76的頂部表面的1%到10%之間。

反射層82形成在電介質(zhì)層78和p接觸件24上。反射層82與溝槽并排。反射層82可以填充溝槽，如在圖3中圖示的，雖然它不需要如此，如在圖4中圖示的。反射層82可以是例如銀并且可以通過例如蒸發(fā)或濺射來沉積。反射層82可以是材料的單個層或者相同或不同材料的多個層。在一些實施例中，反射層82的厚度在1000?和5000?之間。反射層82是導(dǎo)電的并且與其中形成接觸金屬的區(qū)24中的p接觸金屬電氣接觸。

反射層82可以如本領(lǐng)域中已知的那樣圖案化以便從其中不想要它的區(qū)域（諸如器件的邊緣）移除反射層。防護(hù)材料（未示出），諸如例如tiw，可以形成在反射層82之上并且在器件的邊緣處靠近反射層82。防護(hù)材料可以將反射層密封就位，這可以減少或者防止諸如銀反射層82的電遷移或氧化之類的問題。防護(hù)材料可以是材料的單個層或者相同或不同材料的多個層。防護(hù)材料可以在一些實施例中是導(dǎo)電的。

一個或多個鍵合層84設(shè)置在器件與底座86之間。一個鍵合層可以形成在反射金屬82上，并且一個鍵合層可以形成在底座86上。

形成在反射金屬82之上的鍵合層84可以例如是au或ag，或者諸如auin或ausn合金之類的焊料合金，并且可以例如通過蒸發(fā)或濺射來形成。每一個鍵合層84可以是材料的單個層或者相同或不同材料的多個層。在其中反射金屬82沒有完全填充溝槽的實施例中，鍵合層材料或者另一材料可以被沉積以填充溝槽80a和80b中的空隙空間或者填充溝槽90中的空隙空間92。

然后通過鍵合層84將器件連接到底座86。（鍵合層可以在鍵合之前應(yīng)用到器件晶片和/或底座晶片。）可以將底座86選擇為具有合理接近地匹配到半導(dǎo)體層的熱學(xué)膨脹系數(shù)（cte）的cte。底座86可以例如是gaas、si、ge、諸如鉬之類的金屬、或者任何其它適合的材料。形成在底座86上的鍵合層可以例如是au或任何其它適合的材料。鍵合例如通過熱壓鍵合或者任何其它適合的技術(shù)而形成在兩個鍵合墊之間。例如通過底座86的底部上的接觸件（未示出）來做出對p型區(qū)的電氣接觸。底座86可以是傳導(dǎo)性的或者可以包括傳導(dǎo)區(qū)或跡線，所述傳導(dǎo)區(qū)或跡線通過反射傳導(dǎo)層82、鍵合層84和任何居間層而將底部上的接觸件電氣連接到p接觸件24。作為將器件鍵合到底座的可替換方案，可以例如通過電鍍技術(shù)在器件晶片上生長厚的底座。

在將器件附連到底座之后，通過適合于生長襯底材料的技術(shù)來移除生長襯底（未示出）。例如，gaas生長襯底可以通過濕法蝕刻來移除，所述濕法蝕刻終止于在器件層之前生長在生長襯底之上的蝕刻停止層上?？梢钥蛇x地減薄半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

n接觸金屬，諸如例如au/ge/au或者任何其它適合的一個或多個接觸金屬，可以被沉積然后圖案化以形成n接觸臂22a-22d和鍵合墊20?？梢岳鐚Y(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱以便使n接觸件20和22a-22d和/或p接觸件24退火。通過移除生長襯底而暴露的n型區(qū)70的表面34可以粗糙化以改進(jìn)光提取，例如通過光電化學(xué)、等離子體蝕刻，或者通過例如納米壓印光刻而圖案化以形成光子晶體或其它光散射結(jié)構(gòu)。在其它實施例中，光提取特征埋藏在結(jié)構(gòu)中。光提取特征可以是例如與器件的頂部表面平行（即，與半導(dǎo)體層的生長方向垂直）的方向上的折射率中的變化。在一些實施例中，p型接觸層的表面可以在形成電介質(zhì)層78之前粗糙化或圖案化。在一些實施例中，在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的生長之前或期間，低折射率材料層沉積在生長襯底上或者半導(dǎo)體層上，并且圖案化以形成低折射率材料中的開口或者低折射率材料柱。半導(dǎo)體材料然后生長在圖案化的低折射率層之上以形成設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)內(nèi)的折射率中的變化。

然后可以測試器件的晶片并且將其單分成單獨的器件。單獨的器件可以放置在封裝中，并且電接觸件，諸如導(dǎo)線鍵合，可以形成在器件的鍵合墊20上以將n接觸件連接到諸如引線之類的封裝的部分。

在操作中，經(jīng)由底座86通過接觸件24在p型區(qū)中注入電流。在器件的頂部表面上，通過鍵合墊20在n型區(qū)中注入電流。電流從鍵合墊20向n接觸臂22a-22d注入到n型區(qū)70中。

當(dāng)有源區(qū)72發(fā)射光時，以大角度入射在溝槽80a、80b和90的側(cè)壁上的光被電介質(zhì)層78全內(nèi)反射。以小角度入射在溝槽80a、80b和90的側(cè)壁上的光穿過電介質(zhì)層78并且被反射層82反射。溝槽引導(dǎo)光離開n接觸臂22。溝槽可以類似地形成在n接觸墊20下方以引導(dǎo)光離開n接觸墊20。溝槽、設(shè)置在溝槽中的電介質(zhì)材料、以及設(shè)置在電介質(zhì)材料上的反射材料形成反射鏡以引導(dǎo)光離開n接觸墊20和n接觸臂22a-22d中的一個或二者。

在圖3和4中圖示的器件是薄膜器件，這意味著從最終器件移除生長襯底。在以上描述的薄膜器件中，將器件連接到底座的鍵合層的頂部表面與頂部接觸件之間的總厚度在一些實施例中不多于20微米并且在一些實施例中不多于15微米。

本文所描述的結(jié)構(gòu)可以提供優(yōu)點。

例如，利用如圖3中圖示的兩個溝槽80a和80b之間的電氣隔離的半導(dǎo)體材料來取代圖1的溝槽的大的寬空隙空間可以創(chuàng)建更加機(jī)械上魯棒的結(jié)構(gòu)，減少半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在處理和/或操作期間斷裂的機(jī)會。此外，利用如圖3中圖示的n接觸件的任一側(cè)上的雙溝槽結(jié)構(gòu)來取代圖1的單個寬反射鏡溝槽可以通過創(chuàng)建用于光反射的附加表面而改進(jìn)光提取。圖3的雙溝槽結(jié)構(gòu)仍然服務(wù)圖1結(jié)構(gòu)的原始目的——通過阻擋電流注入并且通過重新引導(dǎo)光離開n接觸件下方的光學(xué)死空間而防止n接觸件下方的光生成。

利用如圖4中圖示的沒有延伸通過有源區(qū)的較淺溝槽來取代如圖1中的延伸通過有源區(qū)的深溝槽可以通過消除向有源層中引入缺陷或污染物的機(jī)會而改進(jìn)可靠性。圖4的淺溝槽結(jié)構(gòu)仍然服務(wù)圖1結(jié)構(gòu)的原始目的——通過阻擋電流注入并且通過重新引導(dǎo)光離開n接觸件下方的光學(xué)死空間而防止n接觸件下方的光生成。

最后，利用圖3和4二者中的半導(dǎo)體材料來取代圖1的寬的深溝槽的熱阻性空隙空間可以創(chuàng)建從n接觸臂22a-22d到底座86的熱學(xué)傳導(dǎo)路徑，以用于在n接觸臂22a-22d中生成的熱量。這可以改進(jìn)器件的效率。

已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會到，在給定本公開的情況下，可以對本發(fā)明做出修改而不脫離本文描述的發(fā)明概念的精神。因此，不意圖將本發(fā)明的范圍限制到所圖示和描述的具體實施例。