形成複合襯底以及在複合襯底上生長iii-v族發光器件的方法
2023-12-11 14:15:32
專利名稱：形成複合襯底以及在複合襯底上生長iii-v族發光器件的方法
技術領域：
本發明涉及複合襯底以及在複合襯底上的πι-v族發光器件的生長。
背景技術：
包括發光二極體(LED)、共振腔發光二極體(RCLED)、垂直腔雷射二極體(VCSEL)、以及邊緣發射雷射器的半導體發光器件是目前可獲得的最有效的光源。在能夠跨越可見光譜範圍工作的高亮發光器件的製造中，目前感興趣的材料系統包括III-V族半導體，特別是鎵、鋁、銦和氮的ニ元、三元、和四元合金，也稱為III族氮化物材料。典型地，III族氮化物發光器件通過由金屬有機化學氣相沉積(M0CVD)、分子束外延(MBE)、或者其它的外延技術在藍寶石、碳化矽、III族氮化物、或者其它合適的襯底上外延生長不同的組分和摻雜濃度的半導體層的堆疊來製造。堆疊通常包括在襯底上形成的摻雜有例如Si的一個或者多個η-型層，在η-型層(多個η-型層)上形成的有源區中的一個或者多個發光層，以及在有源區上形成的摻雜有例如Mg的ー個或者多個P-型層。在η-型區域和P-型區域上形成電接觸。圖I圖示了更詳細地在US2007/0072324中描述的複合生長襯底，其通過引用併入於此。「襯底10包括基體襯底12、種子層16、以及將基體12和種子16結合的結合層14…襯底10中的層由可以經受器件中生長半導體層所要求的加工條件的材料來形成。例如，在由MOCVD生長III族氮化物器件的情形中，襯底10中的每ー層在超過1000°C的溫度時必須能夠容許H2環境；在由MBE生長III族氮化物器件的情形中，襯底10中的每ー層在真空中必須能夠容許超過600°C的溫度。「基體襯底12為襯底10和在襯底10上生長的半導體器件層18提供機械支撐。基體襯底12 —般地厚度在3和500微米之間並且通常比100微米更厚。在基體襯底12仍然是器件的一部分的實施例中，如果通過基體襯底12從器件來提取光，基體襯底12可以至少部分地透明。基體襯底12 —般地不必是單晶材料，因為器件層18未直接在基體襯底12上生長。在一些實施例中，基體襯底12的材料被選擇具有匹配器件層18的熱膨脹係數(CTE)和種子層16的CTE的CTE。能夠經受外延層18的加工條件的任何材料可以是合適的…包括半導體、陶瓷、以及金屬。例如GaAs的材料(其具有理想地接近器件層18的CTE的CTE，但是其在由MOCVD生長III族氮化物層所要求的溫度時通過升華來分解)可以與不透水帽層(例如，在GaAs基體和種子層16之間沉積的氮化娃)一起使用。「種子層16是在其上生長器件層18的層，因而其必須是在其上III族氮化物晶體可以形成晶核的材料。種子層16可以厚度在大約50A和Ιμπι之間。在一些實施例中，種子層16的CTE與器件層18的材料相匹配。種子層16 —般地是單晶材料，其與器件層18是相當接近的晶格匹配。通常在其上生長器件層18的種子層16的頂面上的晶向是纖鋅礦c-軸。在種子層16仍然是完成了的器件的一部分的實施例中，如果通過種子層16從器件來提取光，種子層16可以是透明的或者薄的。
「ー個或者多個結合層14將基體襯底12與種子層16結合。結合層14可以厚度在大約IOOA和I μ m之間。合適的結合層的實例包括SiOx (例如，SiO2), SiNx (例如，Si3N4),HfO2、其混合物、金屬(例如，Mo、Ti、TiN)、其它合金、或者其它半導體或電介質。因為結合層14將基體襯底12與種子層16連接，形成結合層14的材料被選擇以在基體12和種子16之間提供好的粘合。在一些實施例中，結合層14是釋放層，其由可以通過不腐蝕器件層18的蝕刻劑來蝕刻的材料形成，由此將器件層18和種子層16從基體襯底12上釋放。例如，結合層14可以是SiO2，其可以由HF來溼法蝕刻，而不會導致對III族氮化物器件層18的損壞。在結合層14仍然是所完成的器件的一部分的實施例中，結合層14優選地是透明的或者非常薄。在一些實施例中，結合層14可以被省略，並且種子層16可以直接附著到基體襯底12上。「在外延層18中的另外的應變消除可以通過在結合層14上將種子層形成為條紋或網格(而不是形成為單個不間斷的層)來提供。可替代地，種子層可以被形成為單個不間斷的層，然後例如通過形成溝道在某些位置被去除，從而提供應變消除。單個不間斷的種子層16可以通過結合層14附著到基體襯底12，然後通過傳統的光刻技術來圖案化，以去除種子層的一部分，從而形成條紋。每個種子層條紋的邊緣可以通過將位錯集中到種子層條紋的邊緣處的外延層18內部來提供附加的應變消除。種子層16、結合層14以及晶核形成層的組分可以被選擇使得晶核形成層材料優選地在種子層16上形成晶核，而不是在由種子層16的部分之間的空間所暴露的結合層14的部分上形成晶核。「在發光器件的晶片上，種子層16中的溝道可以以單個器件寬度的數量級(例如，幾百微米或者毫米)來間隔。在具有圖案化的種子層的複合襯底上形成的器件的晶片可以被劃分以使得種子層部分的邊緣不位於單獨器件的發光層下面，因為在種子層的邊緣處集中的位錯可以引起差的性能或者可靠性問題。可替代地，可以在例如以微米或者幾十微米的數量級間隔開的單個器件的寬度內形成多個溝道。在這些襯底上的生長條件可以被選擇使得在種子層16上形成的晶核形成層或者後來的外延層在種子層16中形成的溝道上合併，從而使得晶片上器件的發光層形成為不由種子層16中的溝道間斷的連續層。當種子層是III族氮化物材料吋，「種子層在生長襯底上發生應變地生長。當種子層16與基體襯底12連接並且從生長襯底釋放，如果種子層16和基體襯底16之間的連接是相容的(compliant)，例如，相容的結合層14，種子層16可以至少部分地弛豫。因而，雖然種子層生長為應變層，但是組分可以被選擇使得在種子層從生長襯底釋放並且弛豫後，種子層的晶格常數相當地接近或者匹配在種子層上生長的外延層18的晶格常數。「例如，當III族氮化物器件按慣例在Al2O3上生長時，在襯底上生長的第一層一般地是具有大約3. 19晶格常數的GaN緩衝層。GaN緩衝層設定在緩衝層上生長的所有器件層的晶格常數，包括通常是InGaN的發光層。因為弛豫，獨立的InGaN具有比GaN更大的晶格常數，當發光層在GaN緩衝層上生長時發生應變。相反，一InGaN種子層可以在傳統的襯底上發生應變地生長，然後與基體結合併且從生長襯底釋放，以使得InGaN種子層至少部分地弛豫。在弛豫之後，InGaN種子層具有比GaN更大的晶格常數。因此，InGaN種子層的晶格常數比GaN更加接近匹配與InGaN發光層相同的組分的弛豫獨立層的晶格常數。在InGaN種子層上生長的器件層(包括InGaN發光層)將複製InGaN種子層的晶格常數。因此，具有弛豫的InGaN種子層晶格常數的InGaN發光層比具有GaN緩衝層晶格常數的InGaN發、光層更小地發生應變。減少發光層中的應變可以改善器件的性能。「III族氮化物種子層材料可以需要附加的結合步驟，以便於形成在理想方向具有III族氮化物種子層的複合襯底。在藍寶石或者SiC生長襯底上生長的III族氮化物層典型地生長為C-平面纖鋅礦結構。這種纖鋅礦型III族氮化物結構具有鎵面和氮面。III族氮化物優選地生長，以使得生長層的頂表面是鎵面，而底表面(與生長襯底相鄰的表面)是氮面。常規地在藍寶石或者SiC上簡單生長種子層材料、然後將種子層材料與基體連接並去除生長襯底將導致複合襯底，其中，III族氮化物種子層具有暴露的氮面。如上所述，III族氮化物優選地在鎵面上生長，即，具有作為頂表面的鎵面，因而在氮面上的生長可能將缺陷非預期地引入晶體內，或者導致差質量材料，來作為從以氮面作為頂表面的取向至以鎵面作為頂表面的晶體取向轉換。「為了形成複合襯底，其中，III族氮化物種子層具有作為頂表面的鎵面，種子層材料可以常規地在生長襯底上生長，然後與任何合適的第一基體襯底結合，然後與生長襯底分離，以使得種子層材料通過鎵面與第一基體襯底結合，從而留下通過去除生長襯底所暴露的氮面。種子層材料的氮面然後與第二基體襯底10、複合襯底的基體襯底結合…。在與 第二基體襯底結合之後，第一基體襯底通過適於生長襯底的技術來去除。在最後的複合襯底中，種子層材料16的氮面通過可選的結合層14與基體襯底12 (第二基體襯底)結合，以使得III族氮化物種子層16的鎵面被暴露用於外延層18的生長。「例如，GaN緩衝層常規地在藍寶石襯底上生長，接下來是InGaN層，其將形成複合襯底的種子層。使用或無需結合層，InGaN層與第一基體襯底結合。藍寶石生長襯底通過雷射熔化與藍寶石相鄰的GaN緩衝層來去除，然後通過去除藍寶石暴露的殘留GaN緩衝層由蝕刻來去除，這導致了與第一基體襯底結合的InGaN層。該InGaN層可以被注入例如氫、氘或者氦的材料，以在與最後的複合襯底中的種子層的理想厚度相對應的深度處形成氣泡層…。InGaN層可以可選地被加工，以形成用於結合的足夠平的表面。然後，InGaN層需要或者不需要結合層來與第二基體襯底結合，其將在最後的複合襯底中形成基體。第一基體襯底(InGaN層)和第二基體襯底然後被加熱…，從而使得注入InGaN層的氣泡層膨脹，使InGaN層的薄的種子層部分與InGaN層和第一基體襯底的剰餘部分分層，從而導致了如上所述具有與基體襯底結合的InGaN種子層的已完成的複合襯底。現有技術中所必須的是具有III族氮化物種子層的複合襯底，其至少部分地弛豫，在所述複合襯底上，半導體層可以以更少的應變來生長。
發明內容
本發明的目的是在複合襯底上生長半導體層，所述半導體層具有大於複合襯底上種子層區域橫向延伸的橫向延伸。根據本發明實施例的方法包括提供包含基體和與基體結合的種子層的襯底。種子層包含多個區域。包含在η-型區域和P-型區域之間沉積的發光層的半導體結構在襯底上生長。在種子層上生長的半導體層的頂表面具有比多個種子層區域中每ー個更大的橫向延伸。
圖I圖示了在複合生長襯底上生長的III族氮化物半導體結構，所述複合生長襯底包括基體襯底、結合層、以及種子層。圖2圖示了在襯底上生長的種子層。圖3圖示了將種子層結合至臨時襯底以及去除生長襯底。圖4圖示了在圖案化之後的種子層。圖5圖示了在弛豫之後與基體襯底結合的種子層。圖6圖示了包括種子層、結合層和基體襯底的複合襯底。
圖7圖示了在圖6的複合襯底上生長的III族氮化物器件層。圖8、9和10圖示了種子層材料和溝道的區域布置。圖11圖示了附著到底座的LED。圖12和13圖示了具有三次対稱的種子層材料區域的布置。
具體實施例方式標題為「Semiconductor Light Emitting Devices Grown on CompositeSubstrates」以及通過引用併入於此的美國申請No. 12/236，853描述了 III族氮化物器件，其包括在複合襯底上生長的III族氮化物結構的組，其中，在種子層材料的島狀物之間形成溝道。III族氮化物結構在更喜歡垂直而不是橫向生長的條件下生長，以使得溝道維持在材料的島狀物之間。單獨的島狀物可以是任意大或者小，但是典型地長度在數十微米和幾毫米之間。分離島狀物的溝道寬度可以在5和50微米之間。在美國申請No. 12/236，853的器件中，每個島狀物的n_和p-型區域必須被製作電連接。在製造LED、在其上安裝LED的結構、以及兩者過程中，形成這種電連接需要附加的步驟，這可能増加製造器件的成本。在本發明的實施例中，複合襯底的種子層材料中的溝道被形成，以使得器件的發光區域可以形成為合併(coalesce)的連續薄膜，而不是一系列分立的島狀物。圖2-6圖示了根據本發明實施例來形成複合襯底。除了以下描述的特定材料和方法，在US2007/0072324中所描述的材料和方法可以用在圖2_6中所圖示的結構和方法中。圖7圖示了根據本發明實施例的III族氮化物器件，其在圖6中所圖示的複合襯底上生長。在圖2中，III族氮化物種子層24常規地在施主襯底20上生長，所述襯底可以是例如藍寶石或者Sic。種子層24可以在犧性的半導體層22上生長，其被注入有注入種26，例如，促進施主襯底20從種子層24後來分離的H"。在一些實施例中，犧牲層22是GaN並且種子層24是發生應變的InGaN。在一些實施例中，InGaN種子層具有大於O直到6%的InN組分。在圖3中，可選的結合層30和相容層28形成在臨時襯底32上。圖2中所圖示的結構的種子層24通過相容層28與臨時襯底32結合。在一些實施例中，可選的結合層30是一個或者多個氧化物、氮化物、碳化物、或者矽、鋁、硼、磷、鋅、鎵、鍺、銦、錫、銻、鉛、鉍、鈦、鎢、鎂、鈣、鉀、鎳、釔、鋯、鉿、釹和鉭的氟化物。在一些實施例中，相容層28是硼磷矽酸鹽玻璃(BPSG)或者通過例如蒸發、濺射以及沉澱所沉積的其它商品化的玻璃。種子層24通過激勵注入種26 (圖2)與施主襯底20 (圖2)分離，以分開犧牲層22(圖2)。植入犧牲層以及通過激勵植入種將種子層與施主襯底分離在美國專利申請公布2005/0026394和美國專利5，374，564中更詳細地描述，其通過弓I用併入於此。可替代地，施主襯底可以通過雷射熔化犧牲層22 (圖2)來去除。在圖4中，任何殘留犧牲層22被從種子層24去除，並且溝道34形成在種子層24中向下直到相容層28。結構被處理為使得發生應變的種子層材料24的區域弛豫，例如，通過加熱，這使得種子層區域沿著相容層28滑動並且膨脹。在本發明的實施例中，種子層材料34和溝道34的區域的尺寸、位置、和間隔被選擇以使得種子層材料24的區域在弛豫時膨脹到接近或者幾乎接近種子層材料的相鄰區域之間的間隙(即，溝道34的寬度)。在ー些實施例中，種子層材料的相鄰島狀物的側壁在弛豫後接觸，正如圖5中的界面36所圖示的。
然而，因為種子層的相鄰區域由溝道分離，所以在弛豫後，在種子層的相鄰區域之間的界面處不存在任何化學結合。溝道34的最小寬度可以由InGaN種子層的組分和在種子層弛豫過程中所獲得的弛豫量來確定。例如，具有更大的InN組分的種子層可以弛豫更多，其可以比具有較小InN組分的種子層需要更大的溝道寬度。在結晶層中的應變可以被限定如下給定層具有與和該層相同組分的獨立材料的晶格常數相對應的主體晶格常數abulk，以及與生長時該層的晶格常數相對應的平面內晶格常數ain_pl■。層中的應變量是形成特殊層的材料的平面內晶格常數與器件中層的主體晶格常數之間的差異，其除以主體晶格常數。在InGaN層中的應變對於含10%InN的InGaN是 1%，因此，對於10%InN的完全弛豫薄膜，在弛豫前的最小溝道寬度將是種子區域尺寸的 1%。如果溝道34的寬度比最小值更小，種子區域在弛豫過程中可以碰撞，這可能引起在隨後生長層上的材料質量問題。溝道34的寬度在一些實施例中小於I微米,在一些實施例中小於500nm,並且在一些實施例中小於200nm。對於不連續的種子區域，如以下圖8和10中所圖示的，相鄰種子區域上的任何兩個點之間的最小距離可以如下對於是GaN的種子層(0%ΙηΝ)，最小溝道寬度34可以是在一些實施例中對於I微米長度的區域是Onm，在一些實施例中對於5微米長度的區域是Onm，以及在一些實施例中對於10微米長度的區域是Onm ;對於是具有5% InN的InGaN的種子層，最小溝道寬度34可以是在一些實施例中對於I微米長度的區域是5nm，在一些實施例中對於5微米長度的區域是25nm，以及在一些實施例中對於10微米長度的區域是50nm ；以及對於是具有10% InN的InGaN的種子層，最小溝道寬度34可以是在一些實施例中對於I微米長度的區域是10nm，在一些實施例中對於5微米長度的區域是50nm，以及在一些實施例中對於10微米長度的區域是lOOnm。在一些實施例中，在弛豫之後相鄰種子層區域之間的間隙可以至多在幾(1-2)微米的數量級。在種子層中的間隙上合併的層的生長是比較慢的過程，其要求橫向附生(overgrowth)0在種子層區域之間附生大間隙(例如，幾十微米)，儘管不是技術上不可行的，將很貴，這是由於在生長器件層之前合併層所需要的大的循環時間，正如以下參考圖7所述。較大的間隙(例如，在5和20微米之間的間隙)可以被忍受，其中，合併層的生長條件可以被調整以促進橫向晶體表面上的生長，而在垂直定向的平面上抑制它，其允許人們合併薄膜，同時保持整體薄膜厚度相對薄。例如，可以調整GaN的生長條件，以希望橫向生長勝過垂直生長。如果間隙在弛豫後保持在種子層材料的區域之間，相容層28 (其通常是非結晶的或者多晶的材料)可以被選擇，以成為在其上III族氮化物材料將不成核的材料，因為在間隙中非結晶的或者多晶的相容層28上成核的III族氮化物材料可以不結晶化排列(line up)，而材料在種子區域上生長，這將引起後續生長的層的材料質量問題。圖8、9和10圖示了種子層材料24和溝道34的區域的布置的三個實例。在圖8中所圖示的布置中，形成種子層材料24的島狀物，其由溝道34來完全環繞。在圖9中所圖示的布置中，種子層材料的區域在材料的連續網中被連接，以有助於在種子層上生長的半導體層生長期間的晶體取向。在O. 2和I微米寬之間的開ロ在種子層材料24中形成。圖10中所圖示的布置是圖9中的布置的鏡像-種子層材料殘留在圖10中的布置的區域中，其中，其從圖9的布置中去除， 反之亦然。可以使用種子層材料和溝道的區域的布置的其它形狀，例如，三角形和溝道的其它晶格、網格、以及任何其它合適的布置。在一些實施例中，種子層材料24的區域保持比特定種子層材料的屈曲長度更小，其是能夠弛豫而不屈曲(buckle)的最長種子層區域的長度。屈曲長度取決於種子層的組分，並且可以是例如幾十微米或者更大。在一些實施例中，種子層材料的區域被成形以具有與形成種子層的材料相同的旋轉對稱。例如，在一些實施例中，種子層24是III族氮化物材料，例如，GaN或者InGaN。在例如藍寶石和SiC的襯底上生長的III族氮化物材料常常是纖鋅礦結構(具有六角形晶胞的晶體)，其被定向以使得III族氮化物材料的頂面是C-平面。在一些實施例中，C-平面、纖鋅礦、III族氮化物種子層材料的區域是具有三次対稱的形狀，例如，三角形(正如圖12中所圖示的)，或者六角形(正如圖13中所圖示的)。在一些實施例中，正如圖12和13中所圖示的，島狀物邊緣與纖鋅礦的結晶平面(例如，纖鋅礦的a-和m-平面)平行。具有纖鋅礦的結晶平面的島狀物邊緣的對齊可以促進島狀物邊緣鄰接合併壁。在一些實施例中，種子層是非極性或者半極性III族氮化物的纖鋅礦材料。例如，種子層可以被定向以使得頂面是a-平面或者m-平面，其具有兩次對稱。因此，當種子層是非極性或者半極性材料時，例如，a-或者m-平面纖鋅礦，方形或者矩形的種子區域與晶體對稱對齊。纖鋅礦III族氮化物種子層可以更趨向於在ー些結晶方向上屈曲。在一些實施例中，與在其中種子層更趨向於屈曲的方向相比，種子層區域可以沿著在其中種子層材料更少趨向於屈曲的方向上更長。種子層材料的遠距離區域膨脹，並且因此溝道34的寬度可以取決於種子層材料的區域尺寸和種子層材料中的InN組分。種子層材料的小區域將比種子層材料的大區域膨脹更少。具有更大InN組分的種子層更加發生應變，並且因此將比具有更小InN組分的種子層膨脹得多。在圖5中，弛豫的種子層24與基體襯底40結合，在所述基體襯底上形成可選的結合層38。基體襯底40可以是例如藍寶石或者任何其它合適材料。結合層38可以是例如一種或者多種氧化物、氮化物、碳化物、或者矽、鋁、硼、磷、鋅、鎵、鍺、銦、錫、銻、鉛、鉍、鈦、鎢、鎂、 丐、鉀、鎳、乾、錯、鉿、釹和鉭的氟化物。臨時襯底32、結合層30、以及相容層28在圖6中被去除。在圖7中所圖示的結構中，器件層18在弛豫的種子層24上生長。與種子層24相鄰的層的組分可以由於其晶格常數或者其它屬性，和/或由於其在種子層24的材料上成核的能力而被選定。在種子層24上生長的層可以在以下條件下生長使得層在種子層材料24的區域之間的任何殘留間隙上合井，從而形成連續的、基本平坦的層。器件層18包括η-型區域42、發光或者有源區44、以及ρ-型區域46。η_型區域42首先生長。η-型區域可以包括不同組分和摻雜濃度的多個層，其包括例如，如緩衝層或者成核層的預備層，其可以是η-型或者非有意摻雜、釋放層，其被設計成便於複合襯底後來釋放或者在襯底去除之後使半導體結構變薄，以及η-或者甚至ρ-型器件層，其被針對對於發光區域希望的特定光或者電屬性來設計以有效發光。在一些實施例中，η-型區域42是InGaN或者包括ー個或多個InGaN層。在具有膨脹的晶格常數的種子層上生長的GaN可以受拉，因而在器件中的任何GaN層的厚度可以被限制，以防止破裂。發光或者有源區44在η-型區域42上生長。合適的發光區域的實例包括單個厚的或者薄的發光層，或者包括由勢壘層分離的多個薄的或者厚的量子阱發光層的多量子阱 發光區域。例如，多量子阱發光區域可以包括多個發光層，每個發光層具有25Α或者更少的厚度，其由勢壘分離，每個勢壘具有100Α或者更少的厚度。在一些實施例中，器件中的發光層的每一個的厚度比50Α更厚。ρ-型區域46在發光區域44上生長。類似於η_型區域，ρ-型區域可以包括不同組分、厚度和摻雜濃度的多個層，其包括非有意摻雜的層，或者η-型層。在一些實施例中，P-型區域46是InGaN或者包括ー個或多個InGaN層。圖11圖示了附著到底座54的III族氮化物LED。反射金屬p_接觸50在ρ-型區域上形成。P-接觸50的部分、ρ-型區域24、和半導體結構48的發光區域被蝕刻掉以暴露η-型區域的部分。N-接觸52在η-型區域的暴露部分上形成。LED通過η-和ρ-的互連56和58與底座54結合。互連56和58可以是任何合適的材料，例如，焊料、金、金錫、或者其它金屬，並且可以包括多層材料。在一些實施例中，互連包括至少ー個金層，並且LED和底座54之間的結合由超聲波焊接來形成。對於超聲波焊接，LED管芯設置在底座54上。結合頭設置在LED管芯的頂表面上，通常在複合襯底的頂表面上。結合頭與超聲換能器連接。超聲換能器可以是例如鋯鈦酸鉛(PZT)層的堆疊。當電壓以使得系統諧振的頻率(通常是幾十或者幾百kHz的數量級的頻率)被施加到換能器時，換能器開始振動，其接下來使得結合頭和LED管芯通常以微米數量級的振幅振動。振動使得在LED上結構的金屬晶格(例如，η-和ρ-接觸或者在η-和ρ-接觸上形成的金屬層)中的原子與底座54上的結構互相擴散，從而導致了由互連56和58在圖11中所表現的冶金學上連續的接頭。在結合過程中可以添加熱量和/或壓力。在將LED管芯與底座54結合之後，在其上生長半導體層48的襯底的所有部分和一部分可以被去除。例如，藍寶石基體襯底可以通過雷射剝離或者通過蝕刻在基體40和種子層24之間的結合層38來去除，正如圖6中所圖示的。結合層可以被去除或者可以仍然為器件的一部分。在去除基體襯底後殘留的半導體結構可以例如通過光電化學蝕刻來變薄。例如，種子層24的全部或者部分可以被去除，或者可以仍然為器件的一部分。在種子層上生長的第一層(其在種子層24的區域之間的界面36上合井)可以被去除或者可以仍然為器件的一部分。所暴露的半導體表面可以例如以光子晶體結構被粗糙化或者圖案化，其可以增加從器件的光提取。吸收由發光區域所發射的光並且發射ー個或多個不同峰值波長的光的光學波長轉換材料60可以布置在LED上。波長轉換材料60可以是例如布置在例如矽樹脂(silicone)或環氧樹脂(epoxy)的透明材料中並通過絲網印刷或者模板印刷來沉積在LED上的一種或者多種磷光體粉末、由電泳沉積所形成的一種或者多種磷光體粉末、或者與LED膠合或結合的ー種或者多種陶瓷磷光體、ー種或者多種染料、或者以上所述波長轉換層的任意組合。陶瓷磷光體在US 7，361，938中被更詳細地描述，其通過引用合併於此。波長轉換材料60可以被形成以使得由發光區域所發射的光的一部分未由波長轉換材料來轉換。在一些實例中，未轉換的光是藍色並且被轉換的光是黃色、緑色、和/或紅色，以使得從器件所發射的未轉換的和轉換的光的組合顯現白色。在一些實施例中，現有技術中已知的偏振器、ニ向色濾光器或者其它光學器件在LED上形成或者在波長轉換材料60上形成。雖然圖11圖示了薄膜式倒裝晶片器件，圖7中所圖示的結構可以被加工成任何其它合適的器件結構，例如，在其中接觸形成在半導體結構對側的垂直器件、在其中襯底仍然附著至器件的倒裝晶片器件、或者其中光通過在半導體結構相同或者相對側上形成的透明接觸提取的結構。 通過詳細描述本發明，本領域普通技術人員將理解的是，給定本公開內容，可以對本發明做出修改，而不脫離此處所描述的本創新性概念的精神。例如，雖然以上實例指出了III族氮化物器件，但是由其它材料系統製成的器件(例如，其它III-V族材料、III-As或III-P器件、或者II-VI族器件)可以用在本發明的實施例中。因此，本發明的範圍不旨在 被限於所圖示和所描述的特定實施例中。
權利要求
1.ー種方法，包括 提供襯底，該襯底包括 基體；以及 與基體結合的種子層，該種子層包括多個區域， 其中，種子層的相鄰區域在相鄰區域之間的界面處彼此直接接觸；以及在襯底上生長半導體結構，該半導體結構包括在η-型區域和P-型區域之間設置的發光層; 其中，在種子層上生長的半導體層的頂表面具有大於多個種子層區域中的每ー個的橫向延伸。
2.如權利要求I所述的方法，進ー步地包括 將半導體結構與底座連接；以及 去除基體。
3.如權利要求2所述的方法，進ー步地包括去除種子層。
4.如權利要求I所述的方法，其中，發光層是III族氮化物層。
5.如權利要求I所述的方法，其中，界面延伸穿過種子層的整個厚度。
6.如權利要求I所述的方法，其中，每個區域由界面與最近的鄰近區域完全分離。
7.如權利要求I所述的方法，其中，界面在種子層的相鄰區域之間基本上沒有化學結ムロ ο
8.如權利要求I所述的方法，其中，每個區域具有在I和10微米之間的橫向延伸。
9.ー種方法，包括 提供襯底，該襯底包括 基體；以及 與基體結合的種子層，該種子層包括由界面分離的多個區域，其中，連接相鄰區域，以形成種子層材料的連續網；以及 在襯底上生長半導體結構，該半導體結構包括在η-型區域和P-型區域之間設置的發光層; 其中，在種子層上生長的半導體層的頂表面具有大於多個種子層區域中的每ー個的橫向延伸。
10.如權利要求9所述的方法，其中，發光層是III族氮化物層。
11.如權利要求9所述的方法，其中，界面處種子層區域之間的間隙在小於I微米寬。
12.—種方法,包括 提供襯底，該襯底包括 基體；以及 與基體結合的種子層，該種子層包括多個區域，其中，種子層是具有結晶晶胞的結晶材料，其中，每個種子層區域被成形以具有與結晶晶胞的旋轉對稱相同的旋轉對稱；以及 在襯底上生長半導體結構，該半導體結構包括在η-型區域和P-型區域之間沉積的發光層; 其中，在種子層上生長的半導體層的頂表面具有大於多個種子層區域中的每ー個的橫向延伸。
13.如權利要求12所述的方法，其中，發光層是III族氮化物層。
14.如權利要求12所述的方法，其中，種子層是纖鋅礦結構並且每個種子層區域被成形為三角形或者六角形。
15.如權利要求12所述的方法，其中，每個種子層區域由間隙或者界面與最近的鄰近種子層區域完全分離。
全文摘要
一種根據本發明實施例的方法包括提供襯底，該襯底包含基體和與基體結合的種子層。種子層包括多個區域。包括在n-型區域和p-型區域之間設置的發光層的半導體結構在襯底上生長。在種子層上生長的半導體層的頂面具有大於多個種子層區域中每一個的橫向延伸。
文檔編號H01L33/00GK102696120SQ201180006006
公開日2012年9月26日 申請日期2011年1月10日 優先權日2010年1月15日
發明者M.B.麥老恩, M.R.克拉梅斯, N.F.加德納, S.伊 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司, 飛利浦拉米爾德斯照明設備有限責任公司