具有結構化襯底的發光二極管制造技術

本發明專利技術的實施例包括半導體發光器件。器件包括具有第一表面和與第一表面相對的第二表面的襯底。器件還包括設置在襯底的第一表面上的半導體結構。腔體設置在襯底內。腔體從襯底的第二表面延伸。腔體具有傾斜側壁。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及發光器件，諸如具有形成在襯底中的中空部的發光二極管。
技術介紹
包括發光二極管（LED）、諧振腔發光二極管（RCLED）、垂直腔激光二極管（VCSEL）和邊緣發射激光器的半導體發光器件是當前可獲得的最高效的光源之一。當前在制造能夠跨可見光譜操作的高亮度發光器件方面感興趣的材料系統包括III-V族半導體，特別地鎵、鋁、銦和氮的二元、三元和四元合金，其還被稱為III氮化物材料。典型地，III氮化物發光器件通過以下來制作：通過金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其它外延技術在藍寶石、碳化硅、硅、III氮化物或其它合適的襯底上外延地生長不同組成和摻雜劑濃度的半導體層的堆疊。堆疊通常包括形成在襯底之上的摻雜有例如Si的一個或多個n型層、形成在一個或多個n型層之上的有源區中的一個或多個發光層、以及形成在有源區之上的摻雜有例如Mg的一個或多個p型層。電氣接觸形成在n和p型區上。圖1圖示了在US 2012/0012856中更加詳細描述的現有技術器件。US 2012/0012856描述了對III氮化物發光二極管的藍寶石襯底成形。US 2012/0012856在段落45中描述了圖1的器件。圖1的器件是“包括藍寶石襯底404和外延層402的GaN發光二極管[401]。斜坡405和凹陷4042二者形成”在襯底中。“藍寶石襯底404的下部包封在分布式布拉格反射器407中。銀膠層408應用在分布式布拉格反射器407下方以及藍寶石襯底404的斜坡405上以用于從藍寶石襯底404的斜坡405反射光。如我們可以預期到的，…[圖1的器件]由于側光束的增加而具有良好的光提取效率”。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種具有形成在襯底中的中空部或腔體的器件。這樣的器件可以通過器件的側壁高效地提取光。腔體可以采取以任何合適幾何形狀的腔室的形式，例如棱柱、擬柱體或多面體。本專利技術的實施例包括半導體發光器件。器件包括具有第一表面和與第一表面相對的第二表面的襯底。器件還包括設置在襯底的第一表面上的半導體結構。腔體設置在襯底中。腔體從襯底的第二表面延伸。腔體具有傾斜側壁。附圖說明圖1圖示了具有成形藍寶石襯底的現有技術器件。圖2是根據本專利技術的實施例的III氮化物器件結構的截面視圖。圖3是在圖2中圖示的器件的平面視圖。圖4是沿圖3中示出的軸28所取得的包括成形襯底的器件的截面視圖。圖5A是沿圖3中示出的軸29所取得的包括成形襯底的器件的截面視圖。圖5B是方形器件的頂視圖。圖6圖示了包括高折射率涂層和導熱材料的器件。圖7圖示了具有設置在器件和封裝劑之間的間隙的經封裝的器件。具體實施方式本專利技術的實施例針對發光器件，諸如主要從器件的側部提取光的LED。盡管在以下示例中半導體發光器件是發射藍光或UV光的III氮化物LED，但是可以使用除LED之外的半導體發光器件，諸如激光二極管以及從諸如其它III-V材料、III磷化物、III砷化物、II-VI材料、ZnO或基于Si的材料之類的其它材料系統所制得的半導體發光器件。圖2圖示了可以使用在本專利技術的實施例中的III氮化物LED的器件結構。可以使用任何合適的半導體發光器件結構并且本專利技術的實施例不限于在圖2中圖示的布置。圖2的器件通過在如本領域中已知的生長襯底10上生長III氮化物半導體結構12而形成。生長襯底通常是藍寶石，但是可以是任何合適的結構，諸如例如非III氮化物材料、藍寶石、SiC、Si、GaN或復合襯底。在其上生長III氮化物半導體結構12的生長襯底的表面13可以在生長之前被圖案化、粗糙化或紋理化，這可以改進到襯底中的光提取。半導體結構12包括夾在n和p型區16和20之間的發光或有源區18。n型區16可以首先生長并且可以包括不同組成和摻雜劑濃度的多個層，包括例如可以是n型或非有意摻雜的諸如緩沖層或成核層之類的準備層，以及設計用于得到對于使發光區高效地發射光而言合期望的特定光學、材料或電氣性質的n或甚至p型器件層。發光或有源區18生長在n型區之上。合適的發光區的示例包括單個厚或薄的發光層，或者包括通過屏障層分離的多個薄或厚的發光層的多量子阱發光區。p型區20可以生長在發光區之上。與n型區相似，p型區可以包括不同組成、厚度和摻雜劑濃度的多個層，包括非有意摻雜的層或者n型層。部分的p型區20和有源區18被移除以暴露在其上形成n接觸22的n型區16的部分。電流阻擋層23可以形成在其中形成p接觸的區域中的p型區20上。電流阻擋層23防止電流注入p接觸正下方的有源區中，這防止或減少在該區中生成的光的量。在p接觸正下方生成的光可能由于通過p接觸21的吸收而損失。電流阻擋層23可以從任何合適的材料形成，包括例如電介質材料，諸如硅的氧化物、SiO2和硅的氮化物。透明傳導層24可以形成在電流阻擋層和p型區20的其余表面之上。透明傳導層24可以提供在p型區20中擴散的電流。合適材料的示例包括透明傳導氧化物，諸如氧化銦錫（ITO）。p接觸21形成在可選的電流阻擋層23之上。n和p接觸22和21可以是任何合適的材料，諸如鋁、金或銀。n和p接觸22和21不需要是相同材料。n和p接觸22和21通過間隙25彼此電氣隔離，間隙25可以填充有諸如硅的氧化物之類的電介質或任何其它合適的材料。圖3是在圖2中圖示的n和p接觸的平面視圖。n接觸包括n接觸墊22以及比n接觸點22窄并且從n接觸墊22延伸的n接觸臂22A。p接觸包括p接觸墊21以及比p接觸墊21窄并且從p接觸墊21延伸的兩個p接觸臂21A和21B。n接觸臂22A以圖3中圖示的布置而插入p接觸臂21A和21B。間隙25使n接觸墊22和n接觸臂22A與器件的p型區電氣隔離。可以使用接觸的任何合適布置。本專利技術不限于在圖3中圖示的布置。可以通過器件的頂表面穿過透明傳導層24來提取光。LED晶片通常被切分成方形LED。在一些實施例中，器件是除方形之外的形狀。例如，在圖3中圖示的器件是矩形。器件可以是任何合適的形狀，包括但不限于多邊形、圓形和六邊形。在圖3中圖示的矩形器件中，器件的短邊可以在一些實施例中為例如500μm寬，在一些實施例中至少350μm寬，并且在一些實施例中不多于650μm寬。在圖3中圖示的矩形器件的長邊可以在一些實施例中例如為至少650μm寬，在一些實施例中不多于700μm寬，在一些實施例中至少550μm寬，并且在一些實施例中不多于800μm寬。在本專利技術的實施例中，襯底10被成形以改進從器件的側部的光提取。在一些實施例中，在襯底10中形成腔體，其在本文中還被稱為中空部。腔體可以采取以任何合適幾何形狀的腔室的形式，例如棱柱、擬柱體或多面體。圖4和5A是圖示了腔體的一個示例的截面。圖4是沿圖3中圖示的軸28所取得的部分截面。圖5A是沿圖3中圖示的軸29所取得的部分截面。圖4和5A示出生長襯底10的形狀。以簡化形式包括半導體結構12以用于參考。接觸21和22、電流阻擋層23以及透明傳導層24為了清楚而被省略。如在圖4和5A中所圖示的，襯底10被成形以形成從與半導體結構12相對的襯底的表面朝向半導體結構延伸的中空部40。中空部40在圖4中圖示的截面中具有三角形截面。襯底的外部側壁基本上豎直，如在常規器件中那樣。外部側壁通常在從器件的晶片切分器件時形成本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體發光器件，包括：具有第一表面和與第一表面相對的第二表面的襯底；設置在襯底的第一表面上的半導體結構；以及設置在襯底中的腔體，腔體從襯底的第二表面延伸，腔體具有傾斜側壁。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.02.06 US 61/936,3621.一種半導體發光器件，包括：具有第一表面和與第一表面相對的第二表面的襯底；設置在襯底的第一表面上的半導體結構；以及設置在襯底中的腔體，腔體從襯底的第二表面延伸，腔體具有傾斜側壁。2.權利要求1所述的半導體發光器件，其中：襯底具有在第一方向上的厚度，第一方向垂直于第一和第二表面；并且在第一方向上測量的腔體的最深部分是襯底在第一方向上的厚度的至少70%。3.權利要求1所述的半導體發光器件，其中腔體具有沿第一軸的三角形截面。4.權利要求3所述的半導體發光器件，其中腔體具有沿與第一軸垂直的第二軸的三角形截面。5.權利要求4所述的半導體發光器件，其中半導體發光器件是方形。6.權利要求1所述的半導體發光器件，其中腔體包括包含腔體的體積加上襯底的體積在內的體積的至少50%。7.權利要求1所述的半導體發光器件，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：T洛佩斯，
申請(專利權)人：皇家飛利浦有限公司，
類型：發明
國別省市：荷蘭;NL