[發明專利]在硅襯底上生長的發光器件

在審

• 申請號: 201380015388.6
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN104205369A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: R.辛格;J.E.埃普勒
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H01L33/16
• 分類號: H01L33/16;H01L33/12;H01L33/44;H01L33/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王興秋;汪揚

技術領域

本發明涉及半導體發光器件，諸如在硅襯底上生長的III族氮化物發光二極管。

背景技術

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（諸如表面發射激光器（VCSEL））和邊緣發射激光器的半導體發光器件是當前可用的最高效的光源之一。當前在能夠跨可見光譜進行操作的高亮度發光器件的制造中感興趣的材料體系包括III-V族半導體，特別是鎵、鋁、硼、銦和氮的二元、三元和四元合金，，其也被稱為III族氮化物材料。典型地，通過借由金屬-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族氮化物或其它合適的襯底上外延生長不同組成和摻雜濃度的半導體層的堆疊來制作III族氮化物發光器件。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。電接觸形成在n型區和p型區上。

圖1圖示了在US?7,256,483中更詳細地描述的倒裝芯片LED。該LED包括n型層16、有源層18以及p型層20，其生長在藍寶石生長襯底（未示出）上。p層20和有源層18的部分在LED形成過程期間被蝕刻掉，并且金屬50（金屬化層加鍵合金屬）在與p接觸金屬24同側上接觸n層16。底層填充材料52可以沉積在LED下方的空隙中以降低跨LED的熱梯度，增加LED與封裝襯底之間的附連的機械強度，并且防止污染物接觸LED材料。n金屬50和p金屬24分別被鍵合到封裝襯底12上的墊22A和22B。封裝襯底12上的接觸墊22A和22B使用通孔28A和28B和/或金屬跡線連接到可焊電極26A和26B。生長襯底被移除，從而暴露n型層16的表面。例如通過使用KOH溶液的光電化學蝕刻來粗糙化該表面以得到增加的光提取。

發明內容

本發明的目的是提供展現改善的光提取的生長在硅襯底上的發光器件。

本發明的實施例包括半導體結構，該半導體結構包括布置在n型區與p型區之間的III族氮化物發光層，以及含鋁層。含鋁層形成半導體結構的頂部表面。透明材料被布置在含鋁層上。透明材料的表面被紋理化。

根據本發明的實施例的方法包括在包括硅的襯底上生長半導體結構。半導體襯底包括與襯底直接接觸的含鋁層，以及布置在n型區與p型區之間的III族氮化物發光層。該方法還包括移除襯底。在移除襯底之后，形成與含鋁層直接接觸的透明材料。透明材料被紋理化。

本發明的實施例包括半導體結構，其包括布置在n型區與p型區之間的III族氮化物發光層。該半導體結構還包括含鋁層。多孔III族氮化物區被布置在含鋁層與III族氮化物發光層之間。

附圖說明

圖1圖示了具有粗糙化的頂部表面的倒裝芯片LED。

圖2圖示了生長在硅襯底上的III族氮化物結構。

圖3圖示了在倒裝芯片配置中附連到支撐的圖2的結構。

圖4圖示了包括布置在圖3的半導體結構上的粗糙化的透明材料的器件的頂部表面的部分。

圖5圖示了包括布置在準備層與器件結構之間的多孔層的半導體結構的部分。

圖6圖示了包括波導中斷區和散射結構的器件。

圖7圖示了多孔III族氮化物層中的孔的生長。

圖8圖示了用于形成多孔III族氮化物層的裝置。

具體實施方式

盡管以下示例是指發射藍光或UV光的III族氮化物LED，但是諸如激光二極管之類的LED以外的半導體發光器件，以及由其它材料體系（諸如其它III-V族材料、III族磷化物以及III族砷化物材料）制成的半導體發光器件都可以使用在本發明的實施例中。

III族氮化物器件通常生長在藍寶石或SiC襯底上。如上所述，可以通過蝕刻、激光剝離或任何其它合適的技術來移除這些襯底。通過移除這些襯底而暴露的III族氮化物材料常常是GaN，其可以例如通過光電化學蝕刻被容易地粗糙化。