專利名稱：發(fā)光器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光器件及其制造方法。
技術(shù)背景
最近，發(fā)光二極管(LED)被關(guān)注作為發(fā)光器件。由于LED能夠高效率地將電能轉(zhuǎn) 換為光能并且具有大約5年或更長的壽命，所以LED能夠顯著地減少能量消耗以及維修并 且維護(hù)成本。在這點(diǎn)，在下一代發(fā)光領(lǐng)域中關(guān)注照明LED。
此LED包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，其中有源層根據(jù) 被施加給第一和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的電流產(chǎn)生光。
同時(shí)，LED要求電流擴(kuò)展層將光分散在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的整個(gè)區(qū)域并且光提取 結(jié)構(gòu)必須形成在電流擴(kuò)展層上以允許從有源層產(chǎn)生的光被發(fā)射到LED的外面而沒有在LED 中消失。
然而，光提取結(jié)構(gòu)可能不容易形成在電流擴(kuò)展層上并且當(dāng)光提取結(jié)構(gòu)形成在電流 擴(kuò)展層上時(shí)電流擴(kuò)展層可能被損壞。發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
實(shí)施例提供具有新穎的結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件及其制造方法。
實(shí)施例提供具有光提取結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件及其制造方法。
實(shí)施例提供能夠提高光效率的發(fā)光器件及其制造方法。
[技術(shù)解決方案]
根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件可以包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源 層；有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的電流擴(kuò)展層；電流擴(kuò)展層上的 結(jié)合層；以及結(jié)合層上的光提取結(jié)構(gòu)。
根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件可以包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有 源層；有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的電流擴(kuò)展層；電流擴(kuò)展層上 的結(jié)合層；結(jié)合層上的光提取結(jié)構(gòu)；以及導(dǎo)電通孔，該導(dǎo)電通孔形成為穿過結(jié)合層以將電 流擴(kuò)展層電氣地連接至光提取結(jié)構(gòu)。
根據(jù)實(shí)施例的制造發(fā)光器件的方法可以包括下述步驟在生長襯底上形成包括第 一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的發(fā)光半導(dǎo)體層，并且在發(fā)光半導(dǎo)體層上 形成電流擴(kuò)展層；在臨時(shí)襯底上形成犧牲分離層并且在犧牲分離層上形成光提取層；通過 在電流擴(kuò)展層與光提取層之間插入結(jié)合層之后將電流擴(kuò)展層與光提取層結(jié)合來形成復(fù)合 結(jié)構(gòu)；從復(fù)合結(jié)構(gòu)移除犧牲分離層和臨時(shí)襯底；在光提取層的表面上形成紋理或者圖案； 以及執(zhí)行蝕刻工藝而部分地暴露電流擴(kuò)展層和第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層，從而在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體 層上形成第一電極層以及在電流擴(kuò)展層上形成第二電極層。
根據(jù)實(shí)施例的制造發(fā)光器件的方法可以包括下述步驟在生長襯底上形成包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的發(fā)光半導(dǎo)體層，并且在發(fā)光半導(dǎo)體層上 形成電流擴(kuò)展層；在臨時(shí)襯底上形成犧牲分離層并且在犧牲分離層上形成光提取層；通過 在電流擴(kuò)展層與光提取層之間插入結(jié)合層之后將電流擴(kuò)展層與光提取層結(jié)合形成復(fù)合結(jié) 構(gòu)；從復(fù)合結(jié)構(gòu)移除犧牲分離層和臨時(shí)襯底；在光提取層的表面上形成紋理或者圖案；形 成穿過光提取層和結(jié)合層的通孔并且用具有導(dǎo)電性的材料填充通孔；以及執(zhí)行蝕刻工藝從 而部分地暴露第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層，從而在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上形成第一電極層以及在光提 取層上形成第二電極層。
有益效果
實(shí)施例能夠提供具有新穎的結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件及其制造方法。
實(shí)施例能夠提供具有光提取結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件及其制造方法。
實(shí)施例能夠提供能夠提高光效率的發(fā)光器件及其制造方法。


圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件的截面圖2是示出根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件的截面圖；以及
圖3至圖14是示出用于制造根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的過程的視圖。
具體實(shí)施方式
在實(shí)施例的描述中，應(yīng)該理解的是，當(dāng)層(或膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)被稱為在另一 個(gè)襯底、另一個(gè)層(或膜)、另一個(gè)區(qū)域、另一個(gè)墊或另一個(gè)圖案的“上”或“下”時(shí)，它可以 “直接”或“間接”在另一個(gè)襯底上、層(或膜)、區(qū)域、墊或圖案上，或者也可以存在一個(gè)或 多個(gè)中間層。
為了方便或清楚起見，附圖所示的每個(gè)層的厚度和尺寸可以被夸大、省略或示意 性繪制。另外，元件的尺寸沒有完全反映真實(shí)尺寸。
將會(huì)參考附圖詳細(xì)地描述根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件及其制造方法。
圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件的截面圖。
參考圖1，根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件1包括其上形成有緩沖層110的生長襯底 10、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20、有源層30、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40、電流擴(kuò)展層50、結(jié)合層80、以 及光提取結(jié)構(gòu)90。另外，第一電極層70形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20上并且第二電極層60 形成在電流擴(kuò)展層50上。
生長襯底10可以包括藍(lán)寶石或者碳化硅(SiC)。
緩沖層110可以改進(jìn)生長襯底10和發(fā)光半導(dǎo)體層之間的晶格匹配并且可以包括 AlN 或者 GaN。
第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20可以包括η型氮化物基包覆層并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40可 以包括P型氮化物基包覆層。相反地，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20可以包括P型氮化物基包覆層 并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40可以包括η型氮化物基包覆層。
第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20可以包括滿足復(fù)合化學(xué)式^!/明 ^?、?x、0 ( y、 x+y ^ 1)的材料并且能夠通過摻雜硅形成。
有源層30是用于電子和空穴的復(fù)合區(qū)域。例如，有源層30可以包括InGaN，AlGaN,GaN, and AlInGaN中的一種?？梢愿鶕?jù)用于有源層30的材料的類型確定從發(fā)光器件1發(fā) 射的光的波長。
有源層30可以包括其中重復(fù)地形成阱層和阻擋層的多層。阻擋層和阱層可以包 括被表達(dá)為hxAlyGaa_x_y)N(0 ( x、0 ( y、x+y ( 1)的二元或者四元氮化物基半導(dǎo)體層。另 外，通過摻雜Si或者M(jìn)g可以形成阻擋層和阱層。
第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40可以包括滿足復(fù)合化學(xué)式^!/明 ^?、?x、0 ( y、 x+y彡1)的材料并且能夠通過摻雜Si或者M(jìn)g形成。
盡管在附圖中未示出，但是超晶格結(jié)構(gòu)、第一導(dǎo)電hGaN層、第二導(dǎo)電InGaN層或 者具有氮極性表面的氮化物層能夠形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40上。
發(fā)光器件1可以包括堆疊結(jié)構(gòu)，其中順序地堆疊第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20、有源層30 以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40。在這樣的情況下，有源層30形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20的頂 表面的部分上，并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40形成在有源層30上。因此，部分第一導(dǎo)電半導(dǎo)體 層20的頂表面被結(jié)合到有源層30并且第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20的頂表面的剩余的部分暴露 到外面。
同時(shí)，電流擴(kuò)展層50形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40的頂表面的整個(gè)區(qū)域或者部分 上從而以高透射率透射從有源層30發(fā)射的光。
例如，電流擴(kuò)展層50可以包括Ni-Au-0、ITO,以及SiO中的至少一種并且與第二 導(dǎo)電半導(dǎo)體層40歐姆接觸。
電流擴(kuò)展層50在600nm或者以下的波長帶中表現(xiàn)出大約70%或者以上的較高的 光透射率并且能夠通過PVD (物理氣相沉積)或者CVD (化學(xué)氣相沉積)形成。
電流擴(kuò)展層50均勻地分散被施加給第一和第二電極層70和60的電流以提高發(fā) 光器件1的發(fā)光效率。
結(jié)合層80形成在電流擴(kuò)展層50的頂表面的一部分上并且包括具有較高透射率的 材料以允許從有源層產(chǎn)生的光被有效率地發(fā)射到外部。
另外，結(jié)合層80可以以較高的機(jī)械和熱穩(wěn)定性將光提取結(jié)構(gòu)90結(jié)合到電流擴(kuò)展 層50。
例如，通過使用Si02、SiNx、Al203、Zn0、ZnS、MgF2以及SOG(旋塗玻璃)中的一個(gè)通 過PVD或者CVD能夠形成結(jié)合層80。另外，結(jié)合層80可以包括電絕緣材料。
光提取結(jié)構(gòu)90形成在結(jié)合層80上以有效率地提取從有源層30產(chǎn)生的光。詳細(xì) 地，光提取結(jié)構(gòu)90減少在發(fā)光器件1中全反射而沒有被發(fā)射到外部的光的量，從而提高光 提取效率。
光提取結(jié)構(gòu)90包括不具有表面紋理或者圖案的第一光提取結(jié)構(gòu)901和形成有表 面紋理或者圖案的第二光提取結(jié)構(gòu)902。特別地，第二光提取結(jié)構(gòu)902被暴露到大氣并且改 變光的入射角使得更大量的光能夠被發(fā)射到外部。
光提取結(jié)構(gòu)90可以包括能夠進(jìn)行蝕刻的材料。例如，光提取結(jié)構(gòu)90可以包括包 括具有六方結(jié)構(gòu)的GaN的III族氮化物基元素或者包括具有透明外延六方結(jié)構(gòu)的ZnO的II簇氧化物基元素。
優(yōu)選地，第二光提取結(jié)構(gòu)902包括非金屬表面，諸如外延負(fù)極性六邊形表面或外 延混合極性六邊形表面，而不是諸如外延正極性六邊形表面的金屬表面。
例如，第二光提取結(jié)構(gòu)902可以包括透明外延六方結(jié)構(gòu)，諸如具有氮極性的III簇 氮化物基元素或者具有氧極性的II簇氧化物基元素，其能夠在蝕刻溶液中容易地形成有 具有錐形的圖案或者表面紋理。
除了外延結(jié)構(gòu)之外，光提取結(jié)構(gòu)90可以包括多晶透明六方結(jié)構(gòu)或者無定形透明 六方結(jié)構(gòu)。
光提取結(jié)構(gòu)90可以包括包括摻雜物元素或者其它層的透明六方結(jié)構(gòu)以執(zhí)行發(fā) 光、抗反射或者濾光功能。
在從電流擴(kuò)展層50移除一部分結(jié)合層80和光提取層90之后，第二電極層60形 成在暴露給大氣的電流擴(kuò)展層50上。至少部分第二電極層60在水平方向上與結(jié)合層80重疊。
第二電極層60可以包括Cr、Al、Ag、Ti、Au、Pt以及Pd中的至少一個(gè)。例如，第二 電極層60可以包括諸如Cr-Au合金的金屬。
優(yōu)選地，第二電極層60與電流擴(kuò)展層50形成肖特基接觸或者歐姆接觸。
如果第二電極層60包括Cr-Au合金，那么能夠改進(jìn)第二電極層60和電流擴(kuò)展層 50之間的粘附性質(zhì)并且能夠在其間形成接觸面間表面。
第一電極層70形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20上。至少部分第一電極層70在水平 方向上與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20重疊。
第一電極層70可以包括Cr、Al、Ag、Ti、Au、Pt以及Pd中的至少一個(gè)。例如，第一 電極層70可以包括諸如Cr-Au合金的金屬。
優(yōu)選地，第一電極層70與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20形成歐姆接觸。
如果第一電極層70包括Cr-Al合金，那么能夠改進(jìn)第一電極層70和第一導(dǎo)電半 導(dǎo)體層20之間的粘附性質(zhì)并且能夠在其間形成歐姆接觸面間表面。
圖2是示出根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件的截面圖。
參考圖2，根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件2包括其上形成有緩沖層110的生長襯底 10、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20、有源層30、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40、電流擴(kuò)展層50、結(jié)合層80、光提 取結(jié)構(gòu)90、導(dǎo)電通孔903以及第三光提取結(jié)構(gòu)904。另外，第一電極層70形成在第一導(dǎo)電 半導(dǎo)體層20上并且第二電極層60形成在第三光提取結(jié)構(gòu)904上。
生長襯底10可以包括藍(lán)寶石或者碳化硅(SiC)。
緩沖層110可以改進(jìn)生長襯底10和發(fā)光半導(dǎo)體層之間的晶格匹配并且可以包括 AlN 或者 GaN。
第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20可以包括η型氮化物基包覆層并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40可 以包括P型氮化物基包覆層。相反地，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20可以包括P型氮化物基包覆層 并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40可以包括η型氮化物基包覆層。
第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20可以包括滿足復(fù)合化學(xué)式^!/明 ^小⑴(x、0 ( y、 χ+y ^ 1)的材料并且能夠通過摻雜硅形成。
有源層30是用于電子和空穴的復(fù)合區(qū)域。例如，有源層30可以包括InGaN、AWaN、 GaN、以及AlInGaN中的一個(gè)。可以根據(jù)用于有源層30的材料的類型確定從發(fā)光器件2發(fā) 射的光的波長。
有源層30可以包括其中重復(fù)地形成阱層和阻擋層的多層。阻擋層和阱層可以包括表達(dá)為hxAlyGa(1_x_y)N(0 ( x、0 ( y、x+y ( 1)的二元或者四元氮化物基半導(dǎo)體層。另 外，可以通過摻雜Si或者M(jìn)g形成阻擋層和阱層。
第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40可以包括滿足復(fù)合化學(xué)式^!/明 ^?、?x、0 ( y、 x+y彡1)的材料并且能夠通過摻雜Si或者M(jìn)g形成。
盡管在附圖中未示出，但是超晶格結(jié)構(gòu)、第一導(dǎo)電hGaN層、第二導(dǎo)電InGaN層或 者具有氮極性表面的氮化物層能夠形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40上。
發(fā)光器件2可以包括堆疊結(jié)構(gòu)，其中順序地堆疊第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20、有源層30 以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40。在這樣的情況下，有源層30形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20的頂 表面的一部分上，并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40形成在有源層30上。因此，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層 20的頂表面的部分結(jié)合到有源層30并且第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20的頂表面的剩余的部分暴露 給外面。
同時(shí)，電流擴(kuò)展層50形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40的頂表面的整個(gè)區(qū)域上從而以 高透射率透射從有源層30發(fā)射的光。
例如，電流擴(kuò)展層50可以包括Ni-Au-0、ITO,以及SiO中的至少一個(gè)并且與第二 導(dǎo)電半導(dǎo)體層40歐姆接觸。
電流擴(kuò)展層50在600nm或者以下的波長帶中表現(xiàn)出大約70%或者以上的光透射 率并且能夠通過PVD (物理氣相沉積)或者CVD (化學(xué)氣相沉積)形成。
電流擴(kuò)展層50均勻地分散施加給第一和第二電極層70和60的電流以提高發(fā)光 器件2的發(fā)光效率。
結(jié)合層80形成在電流擴(kuò)展層50的頂表面上并且包括具有較高的透射率的材料以 允許從有源層產(chǎn)生的光被有效率地發(fā)射到外部。
另外，結(jié)合層80可以以較高的機(jī)械和熱穩(wěn)定性將光提取結(jié)構(gòu)90結(jié)合到電流擴(kuò)展 層50。
例如，通過使用Si02、SiNx、Al203、Zn0、ZnS、MgF2以及SOG(旋塗玻璃)中的一個(gè)通 過PVD或者CVD能夠形成結(jié)合層80。另外，結(jié)合層80可以包括電絕緣材料。
光提取結(jié)構(gòu)90形成在結(jié)合層80上以有效率地提取從有源層30產(chǎn)生的光。詳細(xì) 地，光提取結(jié)構(gòu)90減少在發(fā)光器件2中全反射而沒有被發(fā)射到外部的光的量，從而提高光 提取效率。
光提取結(jié)構(gòu)90包括不具有表面紋理或者圖案的第一光提取結(jié)構(gòu)901和形成有表 面紋理或者圖案的第二光提取結(jié)構(gòu)902。特別地，第二光提取結(jié)構(gòu)902被暴露給大氣并且改 變光的入射角從而更大量的光能夠發(fā)射到外面。
光提取結(jié)構(gòu)90可以包括能夠進(jìn)行蝕刻的材料。例如，光提取結(jié)構(gòu)90可以包括包 括具有六方結(jié)構(gòu)的GaN的III族氮化物基元素或者包括具有透明外延六方結(jié)構(gòu)的ZnO的II簇氧化物基元素。
優(yōu)選地，第二光提取結(jié)構(gòu)902包括非金屬表面，諸如外延負(fù)極性六邊形表面或者 外延混合極性六邊形表面，而不是金屬表面，諸如外延正極性六邊形表面。
例如，第二光提取結(jié)構(gòu)902可以包括透明外延六方結(jié)構(gòu)，諸如具有氮極性的III簇 氮化物基元素或者具有氧極性的II簇氧化物基元素，其能夠在蝕刻溶液中容易地形成有 具有錐形的圖案或者表面紋理。
除了外延結(jié)構(gòu)之外，光提取結(jié)構(gòu)90可以包括多晶透明六方結(jié)構(gòu)或者無定形透明 六方結(jié)構(gòu)。
光提取結(jié)構(gòu)90可以包括包含摻雜物元素或者其它層的透明六方結(jié)構(gòu)以執(zhí)行發(fā) 光、抗反射或者濾光功能。
導(dǎo)電通孔903形成為穿過結(jié)合層80以將結(jié)合層80的上結(jié)構(gòu)電氣地連接至結(jié)合層 80的下結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地，導(dǎo)電通孔903將電流擴(kuò)展層50電氣地連接至第一光提取結(jié)構(gòu)901、 第二光提取結(jié)構(gòu)902以及第三光提取結(jié)構(gòu)904中的至少一個(gè)。
通過用諸如ITO或者SiO的具有導(dǎo)電性的透明材料填充形成在結(jié)合層80和第一 光提取結(jié)構(gòu)901中的通孔能夠獲得導(dǎo)電通孔903。
第三光提取結(jié)構(gòu)904形成在第二光提取結(jié)構(gòu)902上并且包括諸如ITO或者ZnO的 具有導(dǎo)電性的光學(xué)透明材料。
第三光提取結(jié)構(gòu)904能夠被選擇性地省略。在這樣的情況下，第二電極層60形成 在第二光提取結(jié)構(gòu)902上。
第二電極層60形成在第三光提取結(jié)構(gòu)904上。第二電極層60可以包括Cr、Al、 Ag、Ti、Au、Pt以及Pd中的至少一個(gè)。例如，第二電極層60可以包括諸如Cr-Au合金的金屬。
優(yōu)選地，第二電極層60與第三光提取結(jié)構(gòu)904形成肖特基接觸或者歐姆接觸。
如果第二電極層60包括Cr-Au合金，那么能夠改進(jìn)第二電極層60和第三光提取 結(jié)構(gòu)904之間的粘附性質(zhì)并且能夠在其間形成接觸面間表面。
第一電極層70形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20上。第一電極層70可以包括Cr、Al、 Ag、Ti、Au、Pt以及Pd中的至少一個(gè)。例如，第一電極層70可以包括諸如Cr-Au合金的金屬。
優(yōu)選地，第一電極層70與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20形成歐姆接觸。
如果第一電極層70包括Cr-Al合金，那么能夠改進(jìn)第一電極層70和第一導(dǎo)電半 導(dǎo)體層20之間的粘附性質(zhì)并且能夠在其間形成歐姆接觸面間表面。
圖3至圖14是示出根據(jù)實(shí)施例的用于制造發(fā)光器件的過程的視圖。
參考圖3，在生長襯底10上形成緩沖層110上之后，在緩沖層110上形成包括第一 導(dǎo)電半導(dǎo)體層20、有源層30以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40的發(fā)光半導(dǎo)體層。
生長襯底10可以包括藍(lán)寶石或者碳化硅(SiC)。此外，能夠使用圖案化的襯底或 褶皺的襯底作為生長襯底10。
緩沖層110可以改進(jìn)生長襯底10和發(fā)光半導(dǎo)體層之間的晶格匹配并且可以包括 AlN 或者 GaN。
第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20可以包括滿足復(fù)合化學(xué)式^!/明 ^?、裴陎、0彡y、 χ+y ^ 1)的材料并且能夠通過摻雜硅形成。
有源層30是用于電子和空穴的復(fù)合區(qū)域。例如，有源層30可以包括InGaN、AWaN、 GaN以及AUnGaN中的一個(gè)。
有源層30可以包括其中重復(fù)地形成阱層和阻擋層的多層。阻擋層和阱層可以包 括表達(dá)為hxAlyGa(1_x_y)N(0 ( x、0 ( y、x+y ( 1)的二元或者四元氮化物基半導(dǎo)體層。另 外，可以通過摻雜Si或者M(jìn)g形成阻擋層和阱層。
第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40可以包括滿足復(fù)合化學(xué)式( x、0 ≤ y、 x+y≤1)的材料并且可以通過摻雜Si或者M(jìn)g。
盡管在附圖中未示出，但是超晶格結(jié)構(gòu)、第一導(dǎo)電^iGaN層、第二導(dǎo)電InGaN層或 者具有氮極性表面的氮化物層能夠形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40上。
參考圖4，電流擴(kuò)展層50形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40上。
例如，電流擴(kuò)展層50可以包括Ni-Au-0、ΙΤ0,以及SiO中的至少一個(gè)并且與第二 導(dǎo)電半導(dǎo)體層40歐姆接觸。
電流擴(kuò)展層50在600nm或者以下的波長帶中表現(xiàn)出大約70%或者更高的光透射 率并且可以通過PVD (物理氣相沉積)或者CVD (化學(xué)氣相沉積)形成。
為了改進(jìn)電流擴(kuò)展層50的電氣和光學(xué)特性，能夠在電流擴(kuò)展層50已經(jīng)沉積在第 二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40上之后執(zhí)行額外的退火工藝。
參考圖5，制備臨時(shí)襯底11并且要形成光提取結(jié)構(gòu)的光提取層91和犧牲分離層 120形成在臨時(shí)襯底11上。
優(yōu)選地，臨時(shí)襯底11由與生長襯底10相同的材料制成，但是實(shí)施例不限于此。例 如，臨時(shí)襯底11可以包括諸如41203、5比、玻璃、41631411631或者InGaN的在600nm或 者以下的波長帶中表現(xiàn)出大約50%或者以上的光透射率的材料，或者臨時(shí)襯底11可以包 括諸如GaAs或者Si的能夠被容易地蝕刻的材料。
犧牲分離層120可以包括能夠通過蝕刻溶液中的化學(xué)反應(yīng)或者通過光子束的化 學(xué)和熱化學(xué)淀積反應(yīng)容易從光提取層91剝離的材料。
光提取層91由能夠進(jìn)行蝕刻的材料制成。例如，光提取層91可以包括包括具有 六方結(jié)構(gòu)的GaN的III簇氮化物基元素或者包括具有透明外延六方結(jié)構(gòu)的SiO的II簇氧 化物基元素并且能夠通過MOCVD (金屬有機(jī)CVD)、MBE (分子束外延)、PVD或者CVD形成。
參考圖6，通過使用結(jié)合層80將圖4中所示的結(jié)構(gòu)與圖5中所示的結(jié)構(gòu)結(jié)合來形 成復(fù)合結(jié)構(gòu)3。
詳細(xì)地，通過被插入在電流擴(kuò)展層50和光提取層91之間的結(jié)合層80將電流擴(kuò)展 層50和光提取層91彼此結(jié)合，從而形成復(fù)合結(jié)構(gòu)3。
結(jié)合層80被布置在電流擴(kuò)展層50和光提取層91之間從而以較高的機(jī)械和熱穩(wěn) 定性將光提取層91結(jié)合到電流擴(kuò)展層50。例如，通過使用諸如SiNx、A1203、ZnO, ZnS，MgF2 以及SOG (旋塗玻璃)電絕緣材料通過PVD或者CVD能夠形成結(jié)合層80。
在形成復(fù)合結(jié)構(gòu)3之前，可以對(duì)于形成在生長襯底10上的結(jié)構(gòu)和形成在臨時(shí)襯底 11上的結(jié)構(gòu)執(zhí)行隔離蝕刻工藝以獲得具有預(yù)定的尺寸和形狀的單元器件。
參考圖7和圖8，將臨時(shí)襯底11與圖6中所示的復(fù)合結(jié)構(gòu)3分離。圖7和圖8分 別示出用于分離臨時(shí)襯底11的方法。
首先，如圖7中所示，光子束12被照射到臨時(shí)襯底11的背側(cè)以通過熱化學(xué)分解反 應(yīng)移除犧牲分離層，從而分離臨時(shí)襯底11。
光子束12具有預(yù)定的波長并且透射通過臨時(shí)襯底11。光子束12被在犧牲分離層 中強(qiáng)烈地吸收同時(shí)生成高溫?zé)?，從而分解組成吸收隔離層的材料。
另外，如圖8中所示，通過使用蝕刻溶液13通過化學(xué)分解反應(yīng)選擇性地移除犧牲 分離層120能夠分離臨時(shí)襯底11。
盡管在附圖中未示出，但是能夠通過拋光工藝或者化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝移除 臨時(shí)襯底11。
參考圖9，由于臨時(shí)襯底11已經(jīng)被分離所以光提取層91暴露，并且表面紋理或者 圖案形成在光提取層91的表面上，從而形成第二光提取結(jié)構(gòu)902。
參考圖10，執(zhí)行隔離蝕刻工藝以選擇性地移除從第二光提取結(jié)構(gòu)902到緩沖層 110的多余的結(jié)構(gòu)，從而暴露生長襯底10。
如圖10中所示，通過隔離蝕刻工藝將圖9中所示的結(jié)構(gòu)劃分為具有預(yù)定的尺寸和 形狀的單元器件。
同時(shí)，如上所述，能夠在形成復(fù)合結(jié)構(gòu)3之前執(zhí)行隔離蝕刻工藝。
參考圖11和圖12，執(zhí)行蝕刻工藝從而能夠部分暴露電流擴(kuò)展層50和第一導(dǎo)電半 導(dǎo)體層20并且然后第二電極層60形成在電流擴(kuò)展層50上。
參考圖13和圖14，第一電極層70形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20上。
為了參考，圖12和圖14示出通過隔離蝕刻工藝獲得的單元器件的截面形狀。
這樣，能夠制造根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件1。
制造根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件2的方法與參考圖3至圖14解釋的第一實(shí)施例 的相同。
然而，根據(jù)第二實(shí)施例，在與第一實(shí)施例的圖9相對(duì)應(yīng)的工藝步驟中，通孔被形成 為穿過第一光提取結(jié)構(gòu)901并且在通孔中填充具有導(dǎo)電性的材料以形成導(dǎo)電通孔901。
另外，在與第一實(shí)施例的圖11至圖14相對(duì)應(yīng)的工藝步驟中，第三光提取結(jié)構(gòu)904 形成在第二光提取結(jié)構(gòu)902上并且執(zhí)行蝕刻工藝以部分地暴露第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20。然 后，第二電極層60形成在第三提取結(jié)構(gòu)904上并且第一電極層形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20 上。
這樣，能夠制造根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件2。
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例描述了實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員能夠想到多個(gè)其它修改和實(shí)施例，其都將落入本發(fā)明原理的精神和范圍內(nèi)。更 加具體地，在本說明書、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的主要內(nèi)容組合布置的組成部件和/ 或布置中，各種變化和修改都是可能的。除了組成部件和/或布置中的變化和修改之外，對(duì) 于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，替代使用也將是顯而易見的。
[工業(yè)實(shí)用性]
實(shí)施例可應(yīng)用于包括發(fā)光二極管的發(fā)光器件。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括 第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層； 所述有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層； 所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的電流擴(kuò)展層； 所述電流擴(kuò)展層上的結(jié)合層；以及 所述結(jié)合層上的光提取結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，進(jìn)一步包括所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層下面的緩沖層 和生長襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，進(jìn)一步包括所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的第一電極 層，其中至少部分所述第一電極層在水平方向上與所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層重疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，進(jìn)一步包括所述電流擴(kuò)展層上的第二電極層，其 中至少部分所述第二電極層在水平方向上與所述結(jié)合層重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其中所述電流擴(kuò)展層與所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層形 成歐姆接觸并且所述第二電極層與所述電流擴(kuò)展層形成肖特基接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述結(jié)合層包括電絕緣材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光器件，其中所述結(jié)合層包括從由Si02、SiNx,A1203、ZnO, aiS、MgF2、以及SOG (旋塗玻璃)組成的組中選擇的一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述光提取結(jié)構(gòu)具有表面紋理或者圖案，并 且包括外延負(fù)極性六邊形表面或者外延混合極性六邊形表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述光提取結(jié)構(gòu)包括具有氮極性的III簇氮 化物基元素或者具有氧極性的II簇氧化物基元素。
10.一種發(fā)光器件，包括 第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層； 所述有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層； 所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的電流擴(kuò)展層； 所述電流擴(kuò)展層上的結(jié)合層； 所述結(jié)合層上的光提取結(jié)構(gòu)；以及導(dǎo)電通孔，所述導(dǎo)電通孔形成為穿過所述結(jié)合層以將所述電流擴(kuò)展層電氣地連接至所 述光提取結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光器件，進(jìn)一步包括所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層下面的緩沖 層和生長襯底。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光器件，進(jìn)一步包括所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的第一電 極層和所述光提取結(jié)構(gòu)上的第二電極層。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光器件，其中所述結(jié)合層包括電絕緣材料。
14.一種制造發(fā)光器件的方法，所述方法包括在生長襯底上形成包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的發(fā)光半導(dǎo) 體層，以及在所述發(fā)光半導(dǎo)體層上形成電流擴(kuò)展層；在臨時(shí)襯底上形成犧牲分離層并且在所述犧牲分離層上形成光提取層； 通過在所述電流擴(kuò)展層和所述光提取層之間插入結(jié)合層之后將所述電流擴(kuò)展層與所 述光提取層結(jié)合來形成復(fù)合結(jié)構(gòu)；從所述復(fù)合結(jié)構(gòu)移除所述犧牲分離層和所述臨時(shí)襯底； 在所述光提取層的表面上形成紋理或者圖案；以及執(zhí)行蝕刻工藝從而部分地暴露所述電流擴(kuò)展層和所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層，從而在所述 第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上形成第一電極層，并且在所述電流擴(kuò)展層上形成第二電極層。
15. 一種制造發(fā)光器件的方法，所述方法包括在生長襯底上形成包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的發(fā)光半導(dǎo) 體層，并且在所述發(fā)光半導(dǎo)體層上形成電流擴(kuò)展層；在臨時(shí)襯底上形成犧牲分離層并且在所述犧牲分離層上形成光提取層； 通過在所述電流擴(kuò)展層和所述光提取層之間插入結(jié)合層之后將所述電流擴(kuò)展層與所 述光提取層結(jié)合來形成復(fù)合結(jié)構(gòu)；從所述復(fù)合結(jié)構(gòu)移除所述犧牲分離層和所述臨時(shí)襯底； 在所述光提取層的表面上形成紋理或者圖案；穿過所述光提取層和所述結(jié)合層形成通孔并且使用具有導(dǎo)電性的材料填充通孔；以及 執(zhí)行蝕刻工藝而部分地暴露所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層，從而在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上 形成第一電極層，以及在所述光提取層上形成第二電極層。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)光器件及其制造方法。根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件可以包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層；有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的電流擴(kuò)展層；電流擴(kuò)展層上的結(jié)合層；以及結(jié)合層上的光提取結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L33/14GK102037574SQ200980111134
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月24日
發(fā)明者宋俊午 申請(qǐng)人:宋俊午