[發明專利]用于創建多孔反射接觸件的方法和裝置

有效

• 申請號: 201480014149.3
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN105009308B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: J.E.伊普勒
• 申請（專利權）人: 亮銳控股有限公司
• 主分類號: H01L33/16
• 分類號: H01L33/16;H01L33/42
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫之剛;景軍平

發光器件包括半導體結構，其具有設置在N型區（103）和P型區（101）之間的發光區（102）。多孔區（103A）設置在發光區（102）與電氣連接到N型區（103）和P型區（101）中的一個的接觸件（N接觸件131）之間。多孔區（102）將光散射離開接觸件（131），這可以改進來自器件的光提取。在一些實施例中，多孔區（103A）是N型半導體材料，諸如GaN或GaP。多孔區（103A）可以連接到包括ITO和/或銀區的反射接觸件。反射接觸件與多孔區的結合可以朝向（多個）主發光表面反射漫射光。

技術領域

本發明涉及半導體發光器件，諸如包括多孔半導體區的發光二極管。

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（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。當前在能夠跨可見光譜操作的高亮度發光器件的制造中感興趣的材料系統包括III-V族半導體，特別是還被稱為III氮化物材料的鎵、鋁、銦和氮的二元、三元和四元合金。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、III氮化物或其它合適襯底上外延生長具有不同組成和摻雜劑濃度的半導體層的堆疊來制造III氮化物發光器件。堆疊通常包括在襯底之上形成的摻雜有例如Si的一個或多個n型層、在N型區或層之上形成的有源區中的一個或多個發光層、以及在有源區之上形成的摻雜有例如Mg的一個或多個P型區。電氣接觸件形成在N和P型區上。通常，N型區沉積在襯底上，然后有源區沉積在N型區上，然后P型區沉積在有源區上。層的順序可以顛倒使得P型區鄰近于襯底，盡管這種實踐方式并不常見。

LED是包含許多光學損耗機制的非理想器件，所述光學損耗機制不僅在半導體層內，諸如有源區再吸收和自由載流子吸收，而且在其中高反射性的有效歐姆接觸件難以實現的半導體-金屬界面處。通過全內反射或波導俘獲的光線尤其受到這些機制的影響。

LED將典型地具有作為LED的“頂部”的發光表面。與頂表面相對的表面被描述為LED的“底部”。為了高效的光提取，大面積底部反射器的光學損耗必須最小化。底部反射器在許多LED設計中還是電氣接觸件，這限制可以用作反射器的材料的選擇。此外，高效的LED必須包含某種設計元素以增強光從高折射率半導體堆疊到低折射率封裝體中并且然后到空氣中的提取。在高折射率材料與低折射率材料之間的平面界面處，僅位于逸出錐內的射線將穿過，更高角度的射線被反射回到芯片中。除非這些更高角度的射線通過散射重定向，否則它們將在芯片內“波導”并且以高概率被吸收。如果半導體堆疊相對于LED寬度足夠厚，比方說至少0.3:1的高度與寬度比，則可以通過優化芯片的側壁角度而將光線引導成通過LED的“頂部”和/或側面逸出。為了實現“高”透明器件結構，外延層可以生長在透明襯底上或者可替換地它們可以生長在吸收襯底上，吸收襯底被移除并且然后利用半導體到半導體工藝將外延層鍵合到透明窗口襯底。通過第二方法形成的該設計元素的示例是從PhillipsLumileds Lighting商業可獲得的眾所周知的截頭倒金字塔形（TIP）AlInGaP LED。第二設計元素是頂表面的粗糙化或圖案化。撞擊非平面界面的半導體中的光線具有較大的逸出幾率。同樣地，散射回到半導體中的光子具有高重定向概率，這減少波導。第三設計元素是埋入半導體內部的散射層。該層的功能主要是隨機化光子方向并且減少波導。由于散射導致一些反射，所以在有源區下方具有散射級（level）是特別有效的。如果散射層可以構建到底部反射器中，則可以特別有效。在該情況下，預期到反射率中的一些改進并且散射效果將限制波導并且增強提取。

多孔半導體是可以并入到半導體堆疊中的有效光學散射層。材料由于空氣與半導體之間的大折射率差異以及大界面面積而幾乎是無損耗且高度散射的。對于如通過引用并入本文的美國專利No. 8,174,025中所描述的AlInGaP LED，多孔GaP區已經與AuGe接觸件組合。但是存在進一步改進這種類型的接觸件的需要。

發明內容