專利名稱：發(fā)光器件、包括發(fā)光系統(tǒng)的封裝和系統(tǒng)以及其構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光器件、包含發(fā)光器件的封裝和系統(tǒng)以及制備發(fā)光 器件和包含發(fā)光器件的封裝的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及諸如發(fā) 光二極管和半導(dǎo)體激光器的發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
諸如發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器的發(fā)光器件具有各種用途。具體 來說，發(fā)光二極管(LED)由于優(yōu)于白熾燈泡和熒光燈的某些益處而得 到極大關(guān)注。這些益處包括增長(zhǎng)的壽命和較低的電力要求。例如，許 多LCD屏幕利用LED。除了照明使用之外，LED還可以用于殺菌和消 毒。類似地，由于諸如激光二極管的半導(dǎo)體激光器可以用在各種應(yīng)用 中，因此它們得到極大關(guān)注。例如，半導(dǎo)體激光器可以用在激光打印 機(jī)、CD/DVD播放器和光學(xué)計(jì)算中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及具有導(dǎo)電襯底的發(fā)光器件。這些發(fā)光器件可以能夠(i) 主要向著至少一個(gè)預(yù)定方向發(fā)射光、(ii)增大反射光的發(fā)射、或(iii) 將熱從發(fā)光器件熱傳導(dǎo)出，或者(i) 、 (ii)和(iii)的任何組合。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及制造發(fā)光器件的第一常規(guī)方法。該方法 包括在第一襯底上形成至少一個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)；在發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成構(gòu)圖 的絕緣層，其中，絕緣層包括暴露第二覆層的一部分的凹進(jìn)；在凹進(jìn)中和絕緣層的至少一部分上形成第一電極層；將第一電極層的表面的
至少一部分附著到第二導(dǎo)電襯底；去除第一襯底，以暴露第一覆層的 至少一個(gè)表面；以及在發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一覆層的暴露表面上形成第二電
極。發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一覆層，所述第一覆層的至少一部分在第一襯 底上；有源層，在第一覆層上；第二覆層，在有源層上；以及至少一 個(gè)傾斜的側(cè)表面，所述側(cè)表面包括第一覆層、有源層和第二覆層的暴 露面。該方法還可包括將第二襯底和發(fā)光結(jié)構(gòu)周圍的區(qū)域分離，以形 成包括至少一個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)發(fā)光器件。
在另一個(gè)實(shí)施例中，第一常規(guī)方法還可以包括如下的步驟形成 至少一個(gè)凹槽，所述凹槽將至少第二覆層和有源層分離，同時(shí)至少提 供第一覆層的連續(xù)部分，其中，凹槽的一個(gè)部分限定發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部 分，凹槽的另一個(gè)部分限定發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分。在這個(gè)實(shí)施例中，(i) 絕緣層中的凹進(jìn)可以形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部分上以及(ii)形成第二電 極的步驟可以被更改成包括在次部分的第一覆層的暴露表面上形成第 二電極。可以在發(fā)光結(jié)構(gòu)中形成超過一個(gè)直凹槽和/或一個(gè)或多個(gè)彎曲 的凹槽，以提供發(fā)光結(jié)構(gòu)的島型次部分。
在另一個(gè)實(shí)施例中，第一常規(guī)方法還可以包括由第一覆層來形成 凸起結(jié)構(gòu)的步驟，以及可以隨后在凸起結(jié)構(gòu)上形成第二電極。這個(gè)附 加的步驟可以應(yīng)用到在此描述的實(shí)施例中的任何實(shí)施例。例如，通過 由發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部分的第一覆層形成凸起結(jié)構(gòu)，這個(gè)附加步驟可以應(yīng) 用到前面的段落中描述的開有凹槽的實(shí)施例。
在另一個(gè)實(shí)施例中，通過利用包括齊納二極管的第二導(dǎo)電襯底， 可以更改第一常規(guī)方法(以及在前描述的實(shí)施例中的任何實(shí)施例)， 所述齊納二極管包括導(dǎo)電襯底的摻雜區(qū)，其中，摻雜區(qū)具有與第二導(dǎo) 電襯底的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型，其中，只有摻雜區(qū)與第一電極電 連通。
9本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及制造具有通過孔的發(fā)光器件的第二常 規(guī)方法。這個(gè)方法包括在第一襯底上形成至少一個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述 發(fā)光結(jié)構(gòu)包括在第一襯底上的第一覆層、在第一覆層上的有源層、在 有源層上的第二覆層、至少一個(gè)側(cè)表面和至少一個(gè)凹槽，所述至少一 個(gè)側(cè)表面包括所述第一覆層、所述有源層和所述第二覆層的暴露面， 所述至少一個(gè)凹槽將至少第二覆層和有源層分離，同時(shí)至少提供第一 覆層的連續(xù)部分，其中，凹槽的一個(gè)部分限定發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部分，凹 槽的另一個(gè)部分限定發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分；在發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成構(gòu)圖的絕 緣層，其中，絕緣層包括暴露發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部分中的第二覆層的一部
分的凹進(jìn)；在凹進(jìn)中和絕緣層的至少一部分上形成構(gòu)圖的第一電極層， 其中，第一電極層在凹槽區(qū)中是不連續(xù)的，以將次部分與主部分電隔 離；形成絕緣的通過孔接觸，所述通過孔接觸從第一電極層延伸到發(fā) 光結(jié)構(gòu)的次部分的第一覆層；將第一電極層的表面的至少一部分附著 到第二導(dǎo)電襯底，其中，第二導(dǎo)電襯底包括構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層，所述 導(dǎo)電中間層具有第一部分和第二部分，所述第一部分用于附著到與所 述凹進(jìn)相對(duì)應(yīng)的第一電極層的表面，所述第二部分用于與通過孔接觸 電連通；去除第一襯底，以暴露第一覆層的至少一個(gè)表面；以及將第 二襯底和發(fā)光結(jié)構(gòu)周圍的區(qū)域分離，以形成包括至少一個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的 至少一個(gè)發(fā)光器件。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可以更改第二常規(guī)方法，使得第二導(dǎo)電襯底 包括(i)具有第一摻雜區(qū)的齊納二極管以及(ii)延伸穿過第二導(dǎo)電襯
底的第二摻雜區(qū)，其中，構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層的第一部分設(shè)置在第二導(dǎo) 電襯底的第一摻雜區(qū)上并且附著到與凹進(jìn)相對(duì)應(yīng)的第一電極層的表面 的至少一部分，以及其中，構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層的第二部分設(shè)置在導(dǎo)電 襯底的第二摻雜區(qū)上和第二摻雜區(qū)內(nèi)，并且接觸發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分的 通過孔接觸。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可以更改第二常規(guī)方法，使得第二導(dǎo)電襯底 包括(i)具有第一摻雜區(qū)的齊納二極管以及(ii)延伸穿過第二導(dǎo)電襯底的絕緣的通過孔接觸，其中，構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層的第一部分設(shè)置在 導(dǎo)電襯底的第一摻雜區(qū)上和第一摻雜區(qū)內(nèi)，并且附著到與凹進(jìn)相對(duì)應(yīng) 的第一電極層的表面的至少一部分，以及其中，構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層的 第二部分設(shè)置在導(dǎo)電襯底的通過孔接觸上，并接觸發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分 的通過孔接觸。
本發(fā)明還涉及由上述的方法中的任何方法或其任何步驟的組合得 到的發(fā)光器件。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及第一常規(guī)發(fā)光器件。該發(fā)光器件包括.-發(fā)光結(jié)構(gòu)，其具有光發(fā)射第一表面、第二表面、與第二表面相比傾斜 成角度的至少一個(gè)側(cè)表面、具有第一表面和第二表面的有源層、第一 覆層和第二覆層，所述第一覆層在有源層的第一表面上并還提供發(fā)光 結(jié)構(gòu)的第一表面，所述第二覆層在有源層的第二表面上并還提供發(fā)光 結(jié)構(gòu)的第二表面；絕緣層，其在發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)側(cè)表面的至少一 部分和第二表面上，其中，絕緣層包括暴露第二覆層的至少一部分的 凹進(jìn)；第一電極和第二電極，其連接到發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中，第一電極與 第二覆層電連通并且設(shè)置在絕緣層的至少大部分上；以及導(dǎo)電襯底， 其附著到第一電極的表面的至少一部分。
在另一個(gè)實(shí)施例中，第一常規(guī)器件還可以包括凹槽，所述凹槽沿 著發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二表面，以提供發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部分和發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部 分，其中，凹槽將至少發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二覆層和有源層分離，同時(shí)至少 提供第一覆層的連續(xù)部分，以及其中，第二電極位于發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部 分的第一表面上。在發(fā)光結(jié)構(gòu)中，可以形成超過一個(gè)的直凹槽和/或一 個(gè)或多個(gè)彎曲的凹槽，以提供發(fā)光結(jié)構(gòu)的島型的次部分。
在另一個(gè)實(shí)施例中，第一常規(guī)器件可以包括具有凸起形狀的透鏡 部分的第一覆層。這個(gè)附加結(jié)構(gòu)限制可以包括在在此描述的實(shí)施例中 的任何實(shí)施例中。例如，開有凹槽的器件的主部分可以包括具有凸起形狀的第一覆層的一部分。
在另一個(gè)實(shí)施例中，前述的實(shí)施例中的任何實(shí)施例可以具有還包 括齊納二極管的導(dǎo)電襯底。齊納二極管可以包括導(dǎo)電襯底的摻雜區(qū)， 其中，只有摻雜區(qū)與第一電極電連通。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及第二常規(guī)發(fā)光器件。該器件包括發(fā) 光結(jié)構(gòu)，其具有光發(fā)射第一表面、至少一個(gè)側(cè)表面和第二表面；構(gòu)圖 的絕緣層，其在發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二表面和至少一個(gè)側(cè)表面的至少一部分 上，其中，絕緣層包括暴露第二表面的一部分的凹進(jìn)；襯底，其支撐 所述發(fā)光結(jié)構(gòu)；第一電導(dǎo)管，用于連接到電源；第二電導(dǎo)管，用于連 接到所述電源；用于將發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一表面與所述第一電導(dǎo)管電連接 的裝置；以及用于將發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二表面與第一電導(dǎo)管電連接并且用 于將沖擊在發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)側(cè)表面上的光進(jìn)行反射的裝置。用于 將光反射的裝置還可以起到將熱導(dǎo)離發(fā)光結(jié)構(gòu)的作用。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及第三常規(guī)發(fā)光器件。這個(gè)器件包括 發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)具有光發(fā)射第一表面、第二表面、與所述第 二表面相比傾斜成角度的至少一個(gè)側(cè)表面、具有第一表面和第二表面 的有源層、第一覆層、第二覆層以及至少一個(gè)凹槽，所述第一覆層在 有源層的第一表面上并且提供發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一表面，所述第二覆層在 有源層的第二表面上并且提供發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二表面，所述至少一個(gè)凹 槽分離至少第二覆層和有源層，同時(shí)至少提供第一覆層的連續(xù)部分， 其中，凹槽的一個(gè)部分限定發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部分，以及凹槽的另一個(gè)部 分限定發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分；絕緣層，其在發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)側(cè)表面 的至少一部分和第二表面上，其中，絕緣層包括暴露發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部 分的第二覆層的至少一部分的凹進(jìn)；構(gòu)圖的第一電極層，其在凹進(jìn)中 并且在絕緣層的至少一部分上，其中，第一電極層在凹槽區(qū)中是不連 續(xù)的；絕緣的通過孔接觸，其從第一電極層延伸到發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分 的第一覆層；導(dǎo)電襯底，其附著到第一電極，其中，導(dǎo)電襯底包括構(gòu)
12圖的導(dǎo)電中間層，所述導(dǎo)電中間層具有第一部分和第二部分，所述第 一部分用于附著到與凹進(jìn)相對(duì)應(yīng)的第一電極的表面，所述第二部分用 于與所述通過孔接觸電連通。
在另一個(gè)實(shí)施例中，第三常規(guī)器件可以包括導(dǎo)電襯底，所述導(dǎo)電 襯底包括(i)具有第一摻雜區(qū)的齊納二極管以及(ii)延伸穿過第二導(dǎo) 電襯底的第二摻雜區(qū)，其中，構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層的第一部分設(shè)置在導(dǎo) 電襯底的第一摻雜區(qū)上和第一摻雜區(qū)內(nèi)并且附著到與凹進(jìn)相對(duì)應(yīng)的第 一電極層的表面的至少一部分，以及其中，構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層的第二 部分設(shè)置在導(dǎo)電襯底的第二摻雜區(qū)上，并且接觸發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分的 通過孔接觸。
在又一個(gè)實(shí)施例中，第三常規(guī)發(fā)光器件可以包括導(dǎo)電襯底，所述 導(dǎo)電襯底包括(i)具有第一摻雜區(qū)的齊納二極管、(ii)延伸穿過第二 導(dǎo)電襯底的絕緣的通過孔接觸，其中，構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層的第一部分 設(shè)置在導(dǎo)電襯底的第一摻雜區(qū)上，并且附著到與凹進(jìn)相對(duì)應(yīng)的第一電 極層的表面的至少一部分，以及其中，構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層的第二部分 設(shè)置在導(dǎo)電襯底的通過孔接觸上，并且接觸發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分的通過 孔接觸。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及包括前述的發(fā)光器件中的任何發(fā)光器 件的第一常規(guī)發(fā)光封裝。在這個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光封裝包括基座，其 包括第一導(dǎo)電區(qū)和第二導(dǎo)電區(qū)；發(fā)光器件，其設(shè)置在基座的第一導(dǎo)電 區(qū)上，所述發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)具有光發(fā)射第一表 面、第二表面、與第二表面相比傾斜成角度的至少一個(gè)側(cè)表面、具有 第一表面和第二表面的有源層、第一覆層以及第二覆層，所述第一覆 層在有源層的第一表面上并且提供發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一表面，所述第二覆 層在有源層的第二表面上并且提供發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二表面；絕緣層，其 在發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)側(cè)表面的至少一部分和第二表面上，其中，所 述絕緣層包括暴露第二覆層的至少一部分的凹進(jìn)；第一電極和第二電極，其連接到發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中，第一電極在凹進(jìn)中和絕緣層的至少大 部分上；以及導(dǎo)電襯底，其附著到第一電極的表面的至少一部分和基 座的第一導(dǎo)電區(qū)；第一布線，其連接發(fā)光器件的第二電極和基座的第 二導(dǎo)電區(qū)。在第一常規(guī)封裝的權(quán)利要求中可以使用前述的發(fā)光器件(以 及它們的變形)中的任何發(fā)光器件。
在另一個(gè)實(shí)施例中，第一常規(guī)發(fā)光封裝包括基座，所述基座具有 第三導(dǎo)電區(qū)、第四導(dǎo)電區(qū)、至少一個(gè)第一通過孔以及至少一個(gè)第二通 過孔，所述至少一個(gè)第一通過孔連接第一導(dǎo)電區(qū)和第三導(dǎo)電區(qū)，所述 至少一個(gè)第二通過孔連接第二導(dǎo)電區(qū)和第四導(dǎo)電區(qū)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，第一常規(guī)發(fā)光封裝(包括發(fā)光器件的所有前 述的實(shí)施例)可以包括具有導(dǎo)電襯底的發(fā)光器件，所述導(dǎo)電襯底具有 齊納二極管，所述齊納二極管包括導(dǎo)電襯底的未摻雜區(qū)和摻雜區(qū)，其 中，摻雜區(qū)具有與第二導(dǎo)電襯底的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型，以及其 中，只有摻雜區(qū)與第一電極電連通；其中，第二導(dǎo)電襯底還包括構(gòu)圖 的導(dǎo)電中間層，所述導(dǎo)電中間層包括第一部分，所述第一部分形成在 導(dǎo)電襯底的摻雜區(qū)上和摻雜區(qū)內(nèi)，以及其中，第一電極層的表面的至 少一部分接合到導(dǎo)電中間層的第一部分，以提供第一電極層和導(dǎo)電中 間層的第一部分之間的電連通；以及其中，第一布線將發(fā)光器件的第 二電極電連接到基座的第一導(dǎo)電區(qū)，以及第二布線將導(dǎo)電中間層與基 座的第二導(dǎo)電區(qū)電連接。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及包括發(fā)光器件的第二常規(guī)發(fā)光封裝。 在這個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光封裝包括基座，所述基座包括第一導(dǎo)電區(qū)和 第二導(dǎo)電區(qū)；發(fā)光器件，其設(shè)置在基座的所述第一導(dǎo)電區(qū)上，所述發(fā) 光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)具有第一表面、至少一個(gè)側(cè)表面 和第二表面，其中，至少一個(gè)側(cè)面與第二表面相比傾斜成角度，所述 發(fā)光結(jié)構(gòu)包括具有第一側(cè)表面和第二側(cè)表面的有源層、第一覆層和第 二覆層以及至少一個(gè)凹槽，所述第一覆層在有源層的第一側(cè)表面上并且提供發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一表面，所述第二覆層在有源層的第二側(cè)表面上 并且提供發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二表面，所述至少一個(gè)凹槽將至少第二覆層和 有源層分離，同時(shí)至少提供第一覆層的連續(xù)部分，其中，凹槽的一個(gè) 部分限定發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部分，以及凹槽的另一個(gè)部分限定發(fā)光結(jié)構(gòu)的 次部分；絕緣層，其形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)側(cè)表面的至少一部分 和第二表面上，其中，絕緣層包括暴露第二覆層的至少一部分的凹進(jìn)； 構(gòu)圖的第一電極層，其形成在凹進(jìn)中和絕緣層的至少一部分上，其中， 第一電極層在凹槽區(qū)中是不連續(xù)的；通過孔接觸，其從第一電極層延 伸到發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分的第一覆層；以及導(dǎo)電襯底，其附著到第一電 極的表面的至少一部分，導(dǎo)電襯底包括構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層和第一摻雜 區(qū)，其中，構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層具有第一部分和第二部分，所述第一部 分被放置成附著到與凹槽相對(duì)應(yīng)的第一電極層的表面的至少一部分， 所述第二部分被放置成與發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分的通過孔接觸電連通，以 及其中，第一摻雜區(qū)具有與第二導(dǎo)電襯底的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型， 并被放置成與發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分的通過孔接觸以及基座的第一導(dǎo)電區(qū) 電連通；以及布線，其電連接導(dǎo)電中間層的第一部分和基座的第二導(dǎo) 電區(qū)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，第二常規(guī)發(fā)光封裝包括具有第二導(dǎo)電襯底的 發(fā)光器件，所述第二導(dǎo)電襯底包括替代第一摻雜區(qū)的通過孔接觸，其 中，所述通過孔接觸延伸穿過第二導(dǎo)電襯底，并被放置成與構(gòu)圖的導(dǎo) 電中間層的第一部分、發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分的通過孔接觸以及基座的第 一導(dǎo)電區(qū)電連通，
在另一個(gè)實(shí)施例中，在此描述的封裝中的任何封裝還可以包括覆 蓋發(fā)光器件的密封劑或至少一種磷光體或其組合。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及包括在此描述的發(fā)光封裝中的任何封 裝的發(fā)光系統(tǒng)。這些封裝也可以被形成為陣列。


通過參照下面結(jié)合附圖時(shí)的詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上和其他優(yōu)點(diǎn) 將變得顯而易見，在附圖中
圖1A至圖1H示出用于構(gòu)造發(fā)光器件的方法的一個(gè)示例； 圖2A示出加工多個(gè)第一襯底的一個(gè)方法；
圖2B示出在形成LED的p-n結(jié)時(shí)有用的各種材料的某些屬性； 圖3和圖4示出可以從圖1A至圖1H所示的方法得到的發(fā)光器件
的兩個(gè)實(shí)施例；
圖5示出圖3和圖4中所示的實(shí)施例的橫截面圖6A至圖6C示出用于構(gòu)造發(fā)光器件的方法的另一個(gè)實(shí)施例；
圖7、圖9和圖IO示出可以從圖6A至圖6C所示的方法得到的發(fā)
光器件的三個(gè)實(shí)施例；
圖8示出圖7中示出的實(shí)施例的橫截面圖IIA至圖IID示出用于構(gòu)造發(fā)光器件的方法的另一個(gè)實(shí)施例； 圖IIE示出圖IIA至圖11D中示出的方法的變形； 圖12和圖14示出可以從圖IIA至圖IID示出的方法得到的發(fā)光 器件的兩個(gè)實(shí)施例；
圖13示出可以從圖IIE示出的方法得到的發(fā)光器件的另一個(gè)實(shí)施
例；
圖15是示出具有齊納二極管的發(fā)光器件的電路圖16A和圖16B示出具有齊納二極管的發(fā)光器件的兩個(gè)實(shí)施例；
圖17示出發(fā)光封裝的實(shí)施例；
圖18示出圖17中示出的實(shí)施例的橫截面圖19和圖20示出具有齊納二極管的發(fā)光封裝的兩個(gè)實(shí)施例
圖21A和圖21B示出具有齊納二極管的發(fā)光封裝的兩個(gè)另外的實(shí)
施例；
圖22示出發(fā)光封裝的另一個(gè)實(shí)施例；
圖23A至圖23D示出發(fā)光封裝的另外的實(shí)施例；
圖24至圖26示出發(fā)光封裝的陣列的各種實(shí)施例；以及
圖27至圖31示出具有一個(gè)或多個(gè)發(fā)光封裝或發(fā)光封裝陣列的系
16統(tǒng)的各種實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
將參照附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不 同的形式來實(shí)施，并不應(yīng)該被理解為局限于在此闡述的實(shí)施例。而是， 提供這些實(shí)施例，使得本發(fā)明的公開將是全面和完整的，并將向本領(lǐng) 域技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下， 可以在變化且眾多實(shí)施例中采用本發(fā)明的原理和特征。在附圖中，為 了清晰起見，可以夸大層和區(qū)的相對(duì)尺寸。附圖不是按比例繪制的。 除非另外地指出，否則在整個(gè)附圖中類似的附圖標(biāo)記指示類似的元件。
如在此所使用的，短語(yǔ)"構(gòu)圖工藝"或"被構(gòu)圖的元件"(其中 "元件"可以是特定的層、區(qū)或元件)意味著形成層、區(qū)或元件的預(yù) 定圖案。例如，這樣的預(yù)定圖案可以通過使用下面步驟的任何組合來 得到至少一個(gè)沉積步驟；至少一個(gè)光掩蔽步驟；至少一個(gè)蝕刻步驟； 和/或至少一個(gè)光掩模去除步驟。構(gòu)圖工藝的兩個(gè)示例包括下面的步驟 的組合(i)沉積步驟，然后光掩蔽步驟，然后蝕刻步驟，然后光掩 模去除步驟；或(ii)光掩蔽步驟，然后沉積步驟，然后光掩模去除步 驟。在另一個(gè)示例中，短語(yǔ)"沉積和構(gòu)圖"意味著包括至少沉積步驟、 光掩蔽步驟、蝕刻步驟和光掩模去除步驟的構(gòu)圖工藝。多個(gè)掩模、沉 積和/或蝕刻步驟可以用于得到特定層、區(qū)或元件的期望圖案。沉積方
法的非限制性示例包括PVD、 CVD (包括ALD)、鍍敷(例如，電鍍
和非電鍍)和涂覆(例如旋涂和噴涂)。
如在此所使用的，術(shù)語(yǔ)"發(fā)光"意味著光發(fā)射。例如，短語(yǔ)"發(fā) 光器件"意味著光發(fā)射器件。發(fā)光器件的非限制性示例包括發(fā)光二極
管(LED)和激光器。雖然在此的所有實(shí)施例都依據(jù)LED來描述，但 是所有實(shí)施例可以被轉(zhuǎn)換成對(duì)激光器，例如對(duì)發(fā)光表面具有反射性的 第一電極和半透明鏡層(也被稱為輸出耦合器)的LED的實(shí)施例可以 被轉(zhuǎn)換成對(duì)激光器。如在此所使用的，當(dāng)元件或?qū)颖环Q作"在"另一個(gè)元件或?qū)?上"、 "連接"和/或"耦合"到另一個(gè)元件或?qū)訒r(shí)，該元件或?qū)涌梢灾苯釉?另一個(gè)元件或?qū)由?、連接和/或耦合到另一個(gè)元件或?qū)樱蛘呖梢源嬖?插入元件或插入層。相反，當(dāng)元件被稱作"直接在"另一個(gè)元件或?qū)?上、"直接連接到"和/或"直接耦合"到另一個(gè)元件或?qū)訒r(shí)，不存在 插入元件或插入層。如在此所使用的，術(shù)語(yǔ)"和/或"可以包括一個(gè)或 多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任何和全部組合。
此外，雖然術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"等可以在此用來描述各種元 件、組件、區(qū)、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)、層和/或部分 不應(yīng)該受這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)可以用來將一個(gè)元件、組件、區(qū)、 層和/或部分與另一個(gè)元件、組件、區(qū)、層和/或部分區(qū)分開。例如，在 不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)、層 和/或部分可以被稱作第二元件、組件、區(qū)、層和/或部分。
諸如"在...之下"、"在...下方"、"下面的"、"在...上方"、 "上面的"等的空間相關(guān)的術(shù)語(yǔ)可以用于描述例如在附圖中所示的元 件和/或部件與另外的元件和/或部件的關(guān)系。將理解的是，除了附圖中 描述的方位之外，空間相關(guān)的術(shù)語(yǔ)意圖還包括器件在使用和/或操作中 的不同方位。例如，當(dāng)翻轉(zhuǎn)附圖中的器件時(shí)，被描述為"在"其他元 件或部件"下方"和/或"之下"的元件將隨后被定位為"在"其他元 件或部件"上方"。器件可以以另外的方式來定位(例如，旋轉(zhuǎn)90度 或位于其他方位)，并且相應(yīng)解釋在此使用的空間相關(guān)的描述詞。
在此使用的術(shù)語(yǔ)只是出于描述特定實(shí)施例的目的，并不意在成為 本發(fā)明的限制。如在此所使用的，除非上下文清楚地指出，否則單數(shù) 形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式。還將理解的是，術(shù)語(yǔ)"包括"和/或"包含" 當(dāng)在此使用時(shí)，指明所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的 存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組的存在或添加。
除非另外地限定，否則在此使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科 技術(shù)語(yǔ))可以具有與本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常所理解的含義相同的含 義。還將理解的是，諸如在通用字典中定義的術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有 與該說明書的上下文和相關(guān)領(lǐng)域中它們的含義一致的含義，并且除非 在此被清楚地如此限定，否則將不以理想化和/或過度正式意義來解釋。
參照作為本發(fā)明的理想化實(shí)施例的示意性圖示的橫截面圖，描述 本發(fā)明的實(shí)施例。如此，將預(yù)料的是作為例如制造技術(shù)和/或容限的結(jié) 果的圖示的形狀的變化。因而，本發(fā)明的實(shí)施例將不應(yīng)該被理解為限 于在此描述的區(qū)域的特定形狀，而是將包括作為例如制造的結(jié)果的形 狀的偏差。例如，被示出為矩形的區(qū)域?qū)⑼ǔ＞哂袌A形或彎曲的特征。 因而，附圖中示出的區(qū)域在器件的本質(zhì)方面是示意性的，并不意在限 制本發(fā)明的范圍。
下文中提供的實(shí)施例全面提供具有導(dǎo)電襯底的發(fā)光器件。這些發(fā)
光器件可以能夠(i)主要向著至少一個(gè)預(yù)定方向發(fā)射光，或(ii)充分
地增強(qiáng)反射光的發(fā)射，(iii)將熱從發(fā)光器件熱傳導(dǎo)出，或者(i)、 (ii)和(iii)的任何組合。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種利用高產(chǎn)量工藝來制造垂直型發(fā)光
器件的方法。圖1A至圖1H是示出用于單個(gè)發(fā)光器件的方法的橫截面 圖。如有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員充分理解的，如圖2中所示，可以在單個(gè)襯 底上將多個(gè)發(fā)光器件一起制造，以及可以一次制造多個(gè)襯底。
如圖1A中示出的，該方法可以利用預(yù)先形成的、多層的發(fā)光異質(zhì) 結(jié)構(gòu)?？梢云谕闹圃旎蛞?guī)格來得到預(yù)先形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。用于異質(zhì) 結(jié)構(gòu)的有用的制造工藝的示例可以在授予Nakmura等人的標(biāo)題為 "Nitride Semiconductor Light-Emitting Device " 的美國(guó)專禾UNo.5,777,350、授予Koide等人的標(biāo)題為"Semiconductor Light-Emitting Device"的美國(guó)專利No.6,040,588、授予Nakamura等人的標(biāo)題為"Nitride Semiconductor Device"的美國(guó)專利No.5，959，307、授予Sassa等人的標(biāo) 題為"Light-Emitting Semiconductor Device Using a Group III Nitride Compound and Having a Contact Layer Upon Which an Electrode is Formed"的美國(guó)專利No.5，753，939、授予Nagahama等人的標(biāo)題為 "Nitride Semiconductor Light-Emitting and Light-Receiving Devices"的 美國(guó)專利No.6，172,382、以及授予Park等人的標(biāo)題為"Vertical GAN Light Emitting Diode and Method for Manufacturing the Same"的美國(guó)專 利No.7，112,456中找到，這些專利中的每個(gè)的全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合 于此。預(yù)先形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)典型地包括至少第一襯底100、第一覆層 112a、有源層114a和第二覆層116a。
第一襯底100典型地是電介質(zhì)或半導(dǎo)體。用于第一襯底100的有 用材料的示例包括但不限于藍(lán)寶石(A1203) 、 ZnO、 Si、 SiC、 GaAs、 GaP、其混合物以及其合金。優(yōu)選地利用與第一覆層112a具有良好的 晶格匹配的襯底。
第一覆層112a、第二覆層116a以及有源層114a典型地包括GaN 或InGaN的形式，其可以用化學(xué)式InxAIyGa(1.x.y)N來表示，其中，0Sx SI且0SySl。因此，有用的材料包括但不限于AlGaN和InGaN。 在圖2B中示出其他有用的材料。還可以用各種材料來?yè)诫s覆層和有源 層。例如，第一覆層112a可以是Si摻雜的n型InGaN，第二覆層116a 可以是Mg摻雜的p型InGaN。此外，第一覆層112a和第二覆層116a 通常具有相反的導(dǎo)電類型，并且可以切換第一覆層112a和第二覆層 116a的導(dǎo)電類型。例如，如果第一覆層是n型，則第二覆層是p型， 以及如果第一覆層是p型，則第二覆層是n型。出于這個(gè)實(shí)施例的目 的，第一覆層112a將被指定為n型且第二覆層116a將被指定為p型。
有源層114a通過在p-n結(jié)中將電子和空穴復(fù)合來產(chǎn)生光。所發(fā)射的光的頻率(或波長(zhǎng))以及因此其顏色取決于形成p-n結(jié)的材料的帶隙
能量，并且所發(fā)射的光的頻率(或波長(zhǎng))可以是紅外線、可見光或紫 外線。有源層包括形成單量子阱的至少一個(gè)勢(shì)阱和勢(shì)壘。有源層還可
以包括多個(gè)量子阱，以提供多量子阱?？梢酝ㄟ^用從B、 Al、 P、 Si、 Mg、 Zn、 Mn、 Se或其組合組成的組中選擇的化合物來?yè)诫s勢(shì)壘，調(diào) 節(jié)發(fā)光特性。優(yōu)選的摻雜材料包括A1、 Si或其組合。
可以通過對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員是公知的任何工藝，在第一襯底100 上順序地形成第一覆層112a、有源層114a以及第二覆層116a。例如， 可以通過MOCVD (金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)、液相外延生長(zhǎng)、氫化物 氣相外延生長(zhǎng)、分子束外延生長(zhǎng)和/或金屬有機(jī)氣相外延生長(zhǎng)，在襯底 上形成這些層。此后，可以執(zhí)行熱處理工藝來激活p型覆層。典型的 熱處理溫度是大約400'C至大約800°C。例如，如果第二覆層116a是用 Mg摻雜的I^AlyGa("x.y)N，則相信的是，可以去除與Mg相關(guān)聯(lián)的氫， 以提供更好的p型特性。所得的異質(zhì)結(jié)(例如，在有源層中或有源層 附近通過第一覆層和第二覆層形成的p-n結(jié)區(qū))在室溫下提供高注入效 率。
在圖1A中示出的多層發(fā)光異質(zhì)結(jié)構(gòu)經(jīng)受構(gòu)圖工藝，以形成如圖 1B中所示的至少具有至少一個(gè)側(cè)壁113和頂表面115的發(fā)光結(jié)構(gòu)110。 構(gòu)圖工藝可以包括一個(gè)或多個(gè)掩蔽步驟和蝕刻步驟。優(yōu)選地，例如， 通過改進(jìn)(i)光子的內(nèi)部反射、(ii)反射后的光子的光射出角(escape angle) /路徑或(iii)光子的內(nèi)部反射以及反射后的光子的光射出角/ 路徑，將發(fā)光結(jié)構(gòu)構(gòu)圖為具有增大發(fā)光效率的形狀。例如，圖1B中示 出的發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)側(cè)壁表面113形成角度以改進(jìn)光反射和光發(fā) 射。具體來說，如圖1B中所示，優(yōu)選地在與頂表面115重合的虛構(gòu)線 和側(cè)壁表面113之間形成角度a，使得頂表面115的表面積小于有源層 114的表面積。角度a優(yōu)選地大于大約30°而小于或等于9(T ，以及 更可優(yōu)選地在大約40。至大約70°之間。角度a可以是恒定的或者連 續(xù)變化，以形成局部或全部的凹入或凸起的側(cè)壁形狀。發(fā)光結(jié)構(gòu)110的構(gòu)圖形狀的另外的非限制性示例包括倒置的拋物線、倒置截平的拋 物線、平截頭錐形體(即，截錐)、平截頭的棱錐(即，截棱錐)以 及其組合。
如圖1C中所示，在形成發(fā)光結(jié)構(gòu)之后，在發(fā)光結(jié)構(gòu)110上形成絕
緣層120 (例如，用于提供電絕緣)。絕緣層120可以保形地形成在發(fā) 光結(jié)構(gòu)110上，以便防止p型區(qū)和n型區(qū)之間通過第一電極140的電 短路，這在下文中描述。也認(rèn)為絕緣層120為發(fā)光結(jié)構(gòu)IIO提供附加 的結(jié)構(gòu)支撐。絕緣層120還可優(yōu)選地導(dǎo)熱(例如，通過材料的選擇或 者通過利用非常薄的層)，使得熱可以被傳送到第一電極層140并且 遠(yuǎn)離發(fā)光結(jié)構(gòu)110。絕緣層還可優(yōu)選地是透明的，例如足夠半透明以允 許光穿過絕緣層并被隨后形成的第一電極反射，這在下文中描述。絕 緣層中使用的材料的透明度還將取決于絕緣層的厚度(例如較薄的層 將更透明)以及發(fā)射光的波長(zhǎng)。因此，絕緣層120的厚度可優(yōu)選地從 大約10 A至大約ljiim，以及更可優(yōu)選地從大約1000A至大約3000A， 以及其中，根據(jù)制造工藝和對(duì)其的變形，該厚度可以是恒定的或者變 化的。應(yīng)該注意的是傾斜的側(cè)壁表面113的臺(tái)階覆蓋。用于絕緣層的 有用材料包括但不限于Si02、 SiNx、 ZnO、 A1203、 A1N和其組合。
可以通過本領(lǐng)域的任何公知方法來形成絕緣層120。在一個(gè)示例 中，可以以兩個(gè)步驟的工藝來形成絕緣層120?？梢岳弥T如Si02的 第一絕緣層作為間隙填充物。然后，可以在第一絕緣層上形成第二絕 緣層，第二絕緣層具有比第一絕緣層更高的蝕刻選擇性。此后，可以 利用構(gòu)圖和蝕刻工藝來形成絕緣層120的期望厚度和形狀。
可替選地，可以以任何方式形成絕緣層120，以防止p型區(qū)和n 型區(qū)之間通過第一電極140的電短路，這在下文中描述。例如，在可 替選的實(shí)施例中，例如通過形成構(gòu)圖的絕緣層，可以將絕緣層120形 成為只覆蓋第一覆層112和有源層114的暴露的側(cè)表面。在又一可替 選的實(shí)施例中，可以將絕緣層120形成為只覆蓋在其上形成隨后形成
22的第一電極的部分。例如，當(dāng)在構(gòu)圖的絕緣層上形成構(gòu)圖的第一電極 140時(shí)，可以只在第二覆層116和有源層114的暴露的側(cè)表面上形成構(gòu)
圖的絕緣層120。在又一可替選的實(shí)施例中，如果只在第二覆層116上 形成構(gòu)圖的第一電極140 (下文中描述的)，則可以跳過用于形成絕緣 層的工藝步驟。在這個(gè)實(shí)施例中，因?yàn)榈谝浑姌O140不與有源層114 或第一覆層接觸，所以防止了電短路。在這個(gè)實(shí)施例中，利用在所形 成的發(fā)光結(jié)構(gòu)110上的光掩模，然后對(duì)第一電極140進(jìn)行鍍敷，可以 形成構(gòu)圖的第一電極140。
例如，通過構(gòu)圖工藝，絕緣層被形成為包括至少一個(gè)凹進(jìn)121， 以暴露第二覆層116的表面的一部分，由此允許第二覆層116和隨后 形成的第一電極HO之間的電連通，這在下文中描述。雖然圖1C只示 出了一個(gè)凹進(jìn)121，但是可以形成多于一個(gè)的凹進(jìn)，并且凹進(jìn)可以具有 諸如環(huán)形的各種幾何形狀。最后，可以沿著發(fā)光結(jié)構(gòu)IIO的頂表面115、 沿著發(fā)光結(jié)構(gòu)110的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁表面113下至有源層114或者其 任何組合，在任何地方形成凹進(jìn)121。增加在第二覆層116和隨后形成 的第一電極140之間的用于電連通的可用表面積可以是有益的。
絕緣層優(yōu)選地是透明的，例如足夠半透明以允許光穿過絕緣層并 被隨后形成的第一電極反射，這在下文中描述。絕緣層中使用的材料 的透明度將取決于絕緣層的厚度(例如較薄的層將更透明)以及發(fā)射 光的波長(zhǎng)。用于絕緣層的有用材料包括但不限于Si02、 SiNx、 ZnO、 A1203、 A1N和其組合。
如在圖ID中局部示出的，在形成了絕緣層之后，在絕緣層120 的上方和絕緣層的凹進(jìn)121中形成第一電極層140。認(rèn)為由于第一電極 層140可以與發(fā)光結(jié)構(gòu)110的第二覆層表面115和至少一個(gè)側(cè)壁表面 113的至少一部分熱連通，所以第一電極層140可以提供改進(jìn)的將熱遠(yuǎn) 離發(fā)光結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)?？商孢x地，當(dāng)以防止p型區(qū)和n型區(qū)之間通過第一電極140電短 路的方式來形成絕緣層120時(shí)，可以在發(fā)光結(jié)構(gòu)110的第二覆層116 的暴露部分上形成第一電極層140，并且還可選地在絕緣層120的任何 部分上形成第一電極層140。例如，當(dāng)只在第一覆層112和有源層114 的暴露的側(cè)表面上形成構(gòu)圖的絕緣層120時(shí)，可以在第二覆層115上 形成第一電極140，并且還可選地在絕緣層120的任何部分上形成第一 電極140。類似地，當(dāng)只在第二覆層116和有源層114的暴露的側(cè)表面 上形成構(gòu)圖的絕緣層，然后在構(gòu)圖的絕緣層120上形成構(gòu)圖的第一電 極140時(shí)，例如，第一電極沒有形成在第一覆層112上。由于第一電 極140與發(fā)光結(jié)構(gòu)IIO的至少第二覆層表面116和至少一個(gè)側(cè)表面113 的至少一部分熱連通，因此這些可替選的實(shí)施例也改進(jìn)了熱傳導(dǎo)。
第一電極層140可以是任何的導(dǎo)電材料。有用的材料的非限制性 示例包括ITO (銦-錫-氧化物)、Cu、 Ni、 Cr、 Ag、 Al、 Au、 Ti、 Pt、 V、 W、 Mo、其混合物以及其合金。然而，為了反射穿過絕緣層120 的光并且充分增加發(fā)光效率，對(duì)于第一電極層140，優(yōu)選地利用反射性 材料。有用的反射性材料的示例包括但不限于Ag、 Al、 Pt或其合金， 以增加發(fā)光效率。因此，連續(xù)的第一電極層140可以用作下面兩個(gè)附 加功能中的一個(gè)或者兩個(gè)(i)電接觸以及(ii)光的反射器。
在可替選的實(shí)施例中，在形成第一電極層140之前，例如通過構(gòu) 圖的沉積，在凹進(jìn)121內(nèi)可以形成歐姆層130，如圖1D中所示。用于 歐姆層130的有用材料包括但不限于ITO、 ZnO、 Ag、 Cu、 Ti、 W、 Al、 Au、 Pt、 Ni、 ln203、 Sn02、 Zn、其混合物以及其合金。用于歐姆 層的優(yōu)選的材料包括但不限于Zn、 Ni、 Ag、 Ti、 W、 Pt、 ITO、其混合 物以及其合金。此外，可以執(zhí)行熱處理來激活歐姆層。典型地，在形 成第一電極層之前，可以在大約400'C下進(jìn)行熱處理。
雖然沒有被示出，但是可以在第一電極層上添加附加的層。例如， 可以添加附加的層來保護(hù)第一電極或者對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)110提供附加的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
在形成第一電極層140之后，可選的工藝步驟包括將每個(gè)發(fā)光結(jié) 構(gòu)110分離開的區(qū)域111構(gòu)圖(例如，掩蔽和蝕刻步驟的組合)，以
提供分離開的發(fā)光結(jié)構(gòu)110，如圖IE中所示。因此，圍繞發(fā)光結(jié)構(gòu)110 的區(qū)域lll中，去除第一電極層140、絕緣層120和第一覆層112，以 暴露第一襯底100。然而，該構(gòu)圖步驟可以被省略或者在隨后的時(shí)間執(zhí) 行，例如，在轉(zhuǎn)移到第二襯底之后或者在分離第二襯底的過程中執(zhí)行。 如果在轉(zhuǎn)移第二襯底200之后對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)110周圍的區(qū)域111進(jìn)行構(gòu) 圖，則將對(duì)第一覆層112進(jìn)行構(gòu)圖，這導(dǎo)致局部去除至少第一覆層112。 如果在轉(zhuǎn)移到第二襯底200之后對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)IIO周圍的區(qū)域進(jìn)行構(gòu)圖， 則還局部去除絕緣層120和第一電極層140也是優(yōu)選的。
在形成第一電極層之后(假設(shè)沒有進(jìn)行發(fā)光結(jié)構(gòu)周圍的區(qū)域的構(gòu) 圖步驟)，第一電極層140的至少一部分(例如，與發(fā)光結(jié)構(gòu)的頂表 面115相對(duì)應(yīng)的最外面的部分)鍵合到第二襯底200，如圖1F中所示。 可以利用本領(lǐng)域中任何公知的鍵合方法。鍵合方法的非限制性示例包 括電共晶鍵合(例如，使用Au、 Sn、 Ag、 Pb、其混合物以及其合金)、 焊接、金-硅鍵合和粘合劑鍵合。導(dǎo)電粘合劑層也是有用的，如在授予 Park等人的標(biāo)題為"Vertical GAN Light Emitting Diode and Method for Manufacturing the Same"的美國(guó)專利No.7,112,456中描述的，該專利的 全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合于此。
第二襯底200優(yōu)選地是傳導(dǎo)性的(典型地用于n型第一覆層的p 型硅)，以允許例如通過第一電極和可選的歐姆層與第二覆層116電 連通。用于第二襯底的有用材料包括但不限于Si、應(yīng)變Si、 Si合金、 Si-Al、 SOI (絕緣體上硅)、SiC、 SiGe、 SiGeC、 Ge、 Ge合金、GaAs、
InAs、第m-v族半導(dǎo)體、第n-vi族半導(dǎo)體、其組合以及其合金。
如在圖1F中所示出的，第二襯底200還可包括構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層210，以增強(qiáng)第二襯底200和第一電極層140之間的結(jié)合，例如補(bǔ)償?shù)?一襯底和/或第二襯底中的扭曲。在將第二襯底200鍵合到第一電極層 140的至少一部分(例如，與發(fā)光結(jié)構(gòu)的頂表面115相對(duì)應(yīng)的最外面的 部分)之前，在第二襯底200上形成構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層210,如圖1F 中所示。導(dǎo)電中間層210被構(gòu)圖為與第一電極層140的鍵合表面(或 表面)充分地對(duì)準(zhǔn)和匹配。中間層210 (典型地用于共晶鍵合)可以具 有比第一電極低的反射性特性。用于中間層210的有用材料包括但不 限于Au、 Ag、 Pt、 Ni、 Cu、 Sn、 Al、 Pb、 Cr、 Ti、 W、其組合以及其 合金。例如，當(dāng)Au-Sn用作中間層210時(shí)，通過熱工藝(例如，在大 約20(rC至大約40(TC)并可選地利用壓力，可以進(jìn)行鍵合。此外，中 間層可以是單層或者多層，例如，每層具有不同的材料或合金。
另一個(gè)可選的附加工藝步驟是因?yàn)殡y以在去除第一襯底100之 后將第二導(dǎo)電襯底減薄，所以在去除第一襯底100之前將第二導(dǎo)電襯 底200減薄成期望的厚度。例如，可以通過CMP工藝、研磨工藝、蝕 刻工藝或其組合，將第二導(dǎo)電襯底減薄。
當(dāng)去除第一襯底IOO以暴露第一覆區(qū)112時(shí)，轉(zhuǎn)移到第二襯底200 被完成，如圖1G中所示?？梢岳脤?duì)有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員公知的任何方 法，去除第一襯底。例如，可以利用激光器來分離第一襯底，如在授 予Park等人的標(biāo)題為"Vertical GaN Light Emitting Diode and Method for Manufacturing the Same"的美國(guó)專利No.7,112,456中所提供的，該專利 的全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合于此。如果利用激光器，則可優(yōu)選地在利用 激光器之前(例如，通過CMP、研磨和/或蝕刻)將第一襯底首先減薄 和/或拋光。在另一個(gè)示例中，使用諸如化學(xué)剝離(CLO)的化學(xué)工藝， 可以去除第一襯底100。合適的CLO工藝的示例在IEEE Photonics Technology Letters第20巻，第3期，第175-77頁(yè)(2008年2月1曰) 的由Ha等人所著的標(biāo)題為"The Fabrication of Vertical Light-Emitting Diodes Using Chemical Lift-Off Process"的文中以及授予Gmitter并且 標(biāo)題為"Method for Lifting-Off Epitaxial Films"的美國(guó)專利No.4，846，931中提供，它們的全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合于此。
在去除第一襯底之后，在暴露的第一覆區(qū)112上形成第二電極 150，如圖1H中所示。由于第二電極被可優(yōu)選地成形以最小化對(duì)光發(fā)
射干涉，所以與第一覆區(qū)112的表面積相比，第二電極150典型地具 有基本上更小的表面積?？梢允褂糜薪?jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員公知的任何工藝， 形成第二電極。例如，可以使用(i)沉積(例如，第二電極材料的CVD、 濺射等)以及構(gòu)圖工藝或(ii)光致抗蝕劑剝離工藝，形成第二電極。
第二電極150也可以具有各種構(gòu)造來改進(jìn)電流擴(kuò)展。例如，第二 電極可以形成(i)在第一覆層區(qū)的至少一個(gè)邊緣附近、(ii)為在第一 覆層區(qū)的邊緣上形成的框架的形狀和/或(iii)包括多個(gè)較小的電極。
用于第二電極150的有用材料包括但不限于ITO(銦-錫-氧化物)、 Cu、 Ni、 Cr、 Au、 Ti、 Pt、 Al、 V、 W、 Mo、 Ag、其混合物以及其合 金。第二電極150可以形成為單層或多層，例如，每層具有不同的材 料或合金。第二電極150可優(yōu)選地由至少半透明的材料制成。
在可替選的實(shí)施例中，可以在第一覆層112的表面和第二電極150 之間形成歐姆層(未示出)。用于歐姆層的有用材料包括但不限于ITO、 ZnO、 Zn、 Ti、 Pt、 Al、 Ni、 ln203、 Sn02、其混合物以及其合金。用 于歐姆層的優(yōu)選的材料包括但不限于ITO、 Ti、 Pt、 Ni、其混合物以及 其合金。此外，可以執(zhí)行熱處理來激活歐姆層。典型地，在形成第二 電極150之前，可以在大約40(TC下進(jìn)行熱處理。
雖然在圖1H中沒有示出，但是例如在附著第二電極150之前，為 了改進(jìn)電流擴(kuò)展，還可以向第一覆層的表面添加導(dǎo)電層。上文中描述 的歐姆層也可以用作導(dǎo)電層。優(yōu)選地使用諸如ITO (銦-錫-氧化物)的
透明導(dǎo)電層。在附著第二電極150之前，還可以將第一覆層112的暴露表面紋 理化，以增大發(fā)光效率。表面紋理化可以應(yīng)用到在此描述的實(shí)施例中
的任何實(shí)施例。為了增強(qiáng)第二電極150與第一覆層112的暴露表面的 附著，第一覆層112的區(qū)域(其中附著有第二電極150)可以不受表面 紋理化。相信的是，表面紋理化減少由第一覆層和空氣之間的折射率 差異導(dǎo)致的全部?jī)?nèi)部反射?？梢酝ㄟ^對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員公知的任何 工藝來進(jìn)行表面紋理化。這樣的工藝的一個(gè)示例是使用諸如KOH的濕 法蝕刻劑。
在形成第二電極150之后，可以分離第二襯底200和發(fā)光結(jié)構(gòu)周 圍的區(qū)域，以形成包括至少一個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)110的至少一個(gè)發(fā)光器件1， 如圖1H中所示?？梢允褂脤?duì)有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員公知的任何工藝，分離 第二襯底200和發(fā)光結(jié)構(gòu)周圍的區(qū)域。用于分離第二襯底200和發(fā)光 結(jié)構(gòu)周圍的區(qū)域的工藝的非限制性示例包括但不限于激光鋸切、刀刃 鋸切、金剛石切割、蝕刻以及其組合。
如圖1G和圖1H中所示，在將第二襯底分離成單個(gè)的發(fā)光器件的 工藝步驟之前或者與之同時(shí)，可以進(jìn)行上文中描述的將發(fā)光結(jié)構(gòu)周圍 的區(qū)域111構(gòu)圖的"可選的工藝步驟"(例如，如與圖1E相關(guān)的上文 中所描述的)。例如，可以將發(fā)光結(jié)構(gòu)周圍的區(qū)域構(gòu)圖(例如，至少 一個(gè)掩蔽和蝕刻步驟的組合)，以局部去除第一覆層112、絕緣層120 和第一電極層140。此后，可以通過例如激光鋸切，分離第二襯底。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例也涉及在導(dǎo)電襯底上形成的垂直型發(fā)光器 件。這樣的發(fā)光器件可以根據(jù)上文中描述的高產(chǎn)量工藝來制造。
圖3至圖5示出垂直型發(fā)光器件1的兩個(gè)實(shí)施例。圖3示出具有 基本為正方形形狀的頂部輪廓的一個(gè)實(shí)施例。圖4示出具有基本為矩 形形狀的頂部輪廓的另一個(gè)實(shí)施例，以及圖5是沿著軸A-A的圖3和 圖4中示出的實(shí)施例的橫截面圖示。雖然與發(fā)光結(jié)構(gòu)110的形狀或其頂部輪廓的形狀相關(guān)地來描述這些實(shí)施例，但是這些引用只是意圖作 為發(fā)光結(jié)構(gòu)110的頂部輪廓或整體形狀的參考。因此，在此描述的發(fā) 光器件不限于這些形狀，并且可以具有任何期望的整體外形。
在圖3至圖5所示的實(shí)施例中，垂直型發(fā)光器件l包括(i)具有
第一表面109、第二表面115以及至少一個(gè)側(cè)表面113的多層的、發(fā)射 光的發(fā)光結(jié)構(gòu)110、 (ii)覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)10的第二表面115以及至少 一個(gè)側(cè)表面113的至少一部分的絕緣層120、 (iii)與發(fā)光結(jié)構(gòu)110連 接的第一電極和第二電極(分別為140、 150)以及(iv)接合到第一 電極140的導(dǎo)電襯底200。發(fā)光器件1還可以包括在第一電極140和 導(dǎo)電襯底200之間的中間層210以便增強(qiáng)結(jié)合，例如補(bǔ)償導(dǎo)電襯底200 中的扭曲；以及被定位成與發(fā)光結(jié)構(gòu)U0的第二表面115和第一電極 140接觸的歐姆區(qū)130，例如，歐姆區(qū)可以被放置在絕緣層120內(nèi)的凹 進(jìn)中。
多層的、發(fā)射光的發(fā)光結(jié)構(gòu)110包括第一覆層112、有源層114 以及第二覆層116。這個(gè)實(shí)施例的發(fā)光結(jié)構(gòu)可優(yōu)選地被成形為通過改進(jìn) (i)光的內(nèi)部反射、(ii)光在反射后的光射出角/路徑或(iii)光的 內(nèi)部反射和光在反射后的光射出角/路徑來增加發(fā)光效率。例如，圖5 中示出的發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)側(cè)壁表面113可以具有角度以改進(jìn)光反 射。具體地，如圖5中所示，優(yōu)選地在與第二表面115重合的虛構(gòu)線 和側(cè)壁表面113之間形成內(nèi)角a，使得第一表面109的頂表面面積大于 有源層114的頂表面面積。角度a優(yōu)選地大于大約30°而小于或等于 90° ，更優(yōu)選地在大約40。至大約70°之間。角度a可以是恒定的或 者連續(xù)變化，以形成局部或全部的凹入或凸起的側(cè)壁形狀。發(fā)光結(jié)構(gòu) IIO的形狀的另外的非限制性示例包括拋物線、截平的拋物線、倒置的 平截頭錐形體(即，截錐)、倒置平截頭的棱錐臺(tái)(即，截棱錐)和 其組合。例如，圖3和圖4分別示出具有倒置平截頭的圓錐體(例如， 具有基本上正方形的底部)和拉長(zhǎng)平截頭的棱錐臺(tái)(例如，具有基本 上矩形的底部)的形狀的發(fā)光結(jié)構(gòu)IIO。此外，如上文中描述的，第一覆層112的暴露表面可以被紋理化 (未示出)。也可以在所選擇的區(qū)域中，例如在第二電極150附著到 第一覆層112的暴露表面的區(qū)域中，防止表面紋理化。
絕緣層防止p型區(qū)和n型區(qū)之間通過第一電極140電短路，這將 在下文中描述。認(rèn)為絕緣層還提供對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)110的附加的結(jié)構(gòu)支撐。 絕緣層120還優(yōu)選地傳導(dǎo)熱(例如，通過材料的選擇或者通過利用非 常薄的層)，使得熱可以被傳送到第一電極層140并遠(yuǎn)離發(fā)光結(jié)構(gòu)110。 絕緣層還優(yōu)選地是透明的，例如足夠半透明以允許光穿過絕緣層并被 隨后形成的第一電極反射，這在下文中描述。絕緣層中使用的材料的 透明度還將取決于絕緣層的厚度，例如較薄的層將更透明，以及取決 于發(fā)射的光的波長(zhǎng)。用于絕緣層的有用材料包括但不限于Si02、 SiNx、 ZnO、 A1203、 A1N以及其組合。
如圖5中所示，絕緣層120可以覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)110的第二表面115 和整個(gè)側(cè)表面113。在另一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層120可以覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu) 110的第二表面115和至少一個(gè)側(cè)表面113的至少一部分，例如覆蓋至 少第二覆層116和有源層114。在另一個(gè)實(shí)施例中，例如通過形成構(gòu)圖 的絕緣層120，絕緣層120可以只覆蓋第一覆層112和有源層114的暴 露的側(cè)表面。在又一個(gè)可替選方案中，例如當(dāng)?shù)谝浑姌O沒有與第一覆 層112或有源層114電連通時(shí)，如果第一電極140只是延伸到第二覆 層116的側(cè)面上，則絕緣層是可選的并且可以被去除。
絕緣層還包括暴露發(fā)光結(jié)構(gòu)110的第二覆層116的至少一個(gè)凹進(jìn) 121，以允許穿過絕緣層的電連通。雖然沒有示出，但是一個(gè)或多個(gè)凹 進(jìn)121可以被安置成(i)處于沿著第二表面115的偏離中心的位置、 (ii)沿著發(fā)光結(jié)構(gòu)110的第二表面115以及發(fā)光結(jié)構(gòu)110的側(cè)表面 113，但位于有源層114的下方、(iii)沿著一個(gè)或多個(gè)側(cè)表面113， 但位于有源層114的下方、或者(i) 、 (ii)和(m)的組合。凹進(jìn)121的這些可替選的位置對(duì)于改進(jìn)電流流動(dòng)可以是有用的。絕緣層120
優(yōu)選地是透明的，例如足夠半透明以允許至少一些光穿過絕緣層。
第一電極和第二電極(分別為140、 150)與發(fā)光結(jié)構(gòu)110電連通。 更具體來說，第一電極140與發(fā)光結(jié)構(gòu)110的第二覆層116電連通， 以及第二電極150與發(fā)光結(jié)構(gòu)110的第一覆層112電連通。
因此，第一電極140與有源層114以及第一覆層112電隔離。通 過使第一電極沿著側(cè)表面113延伸而不到達(dá)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的有源層114，例 如只沿著第二表面115或者沿著發(fā)光結(jié)構(gòu)110的第二表面115和側(cè)表 面113的一部分延伸，可以得到第一電極140的電隔離?？商孢x地， 如在圖5中示出的以及在用于該實(shí)施例的絕緣層的描述中和在制造方 法部分中上文所描述的，通過利用絕緣層可以得到電隔離。
在圖5中示出的實(shí)施例中，只要第一電極的一部分通過絕緣層120 的凹進(jìn)121與第二覆層116進(jìn)行電連通，第一電極140就可以覆蓋絕 緣層的任何部分。例如，如圖5中所示，第一電極140可以覆蓋基本 上絕緣層120的全部。認(rèn)為絕緣層和第一電極可以提供對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)110 的進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)支撐。可替選地，當(dāng)構(gòu)圖的絕緣層120只覆蓋第一覆 層112和有源層114的暴露的側(cè)表面時(shí)，可以在第二覆層115上并可 選地在絕緣層120的任何部分上，形成第一電極140。類似地，當(dāng)構(gòu)圖 的絕緣層只覆蓋第二覆層116和有源層114的暴露的側(cè)表面，隨后構(gòu) 圖的第一電極140覆蓋構(gòu)圖的絕緣層120時(shí)，例如第一電極沒有形成 在第一覆層112上。
關(guān)于第二電極150，選擇尺寸和形狀以將電流流動(dòng)最大化，同時(shí)
使得對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)110發(fā)射的光的干涉最小化。因此，第二電極150可 以具有各種構(gòu)造來改進(jìn)電流擴(kuò)展和/或降低與發(fā)射光的干涉。例如，第
二電極150可以形成(i)在第一覆層112的至少一個(gè)邊緣附近、(ii)
在第一覆層的邊緣上形成的框架的形狀和/或(m)包括多個(gè)較小的電極，或(i) 、 (ii)和(iii)的組合。雖然在圖1H中沒有示出，但是
為了改進(jìn)電流擴(kuò)展，還可以向第一覆層112的第一表面109添加導(dǎo)電 層。優(yōu)選地使用諸如ITO (銦-錫-氧化物)的透明導(dǎo)電層。
發(fā)光器件1還包括接合到第一電極140的至少一部分的導(dǎo)電襯底 200，由此允許與第二覆層116的電連通?？梢岳帽绢I(lǐng)域中公知的任 何鍵合方法。鍵合方法的非限制性示例包括共晶鍵合、焊接、金-硅鍵 合和粘合劑鍵合。導(dǎo)電粘合劑層也是有用的，如在授予Park等人的標(biāo) 題為"Vertical GAN Light Emitting Diode and Method for Manufacturing the Same"的美國(guó)專利No. 7,112,456中所描述的，其全部?jī)?nèi)容通過引 用結(jié)合于此。
導(dǎo)電襯底200還可以包括導(dǎo)電中間層210，以增強(qiáng)與第一電極140 的結(jié)合，例如補(bǔ)償?shù)谝灰r底和/或第二襯底中的扭曲。中間層210 ( — 般用于共晶鍵合)可以具有比第一電極低的反射特性。中間層可以是 單層或多層，例如，每層具有不同的材料或合金。
在上述對(duì)制造發(fā)光器件的方法的描述部分中，可以發(fā)現(xiàn)關(guān)于發(fā)光 器件1和其各種部件(例如，發(fā)光結(jié)構(gòu)110、第一電極140和第二電極 150、導(dǎo)電襯底200等)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)(例如，如何制造以及材料組成)。
如圖5中所示出的，認(rèn)為在圖5中示出的發(fā)光器件1可以顯著地 改進(jìn)光發(fā)射，特別是在利用透明的絕緣層120和反射性的第一電極140 時(shí)可以顯著地改進(jìn)光發(fā)射。除了直接從有源區(qū)發(fā)射的光線(例如，光 線L1)之外，發(fā)光器件1的成角度的側(cè)表面113允許至少一次被反射 的光(例如，光線L2)和兩次被反射的光(例如，光線L3)從異質(zhì)結(jié) 構(gòu)發(fā)射出。因此，可以充分地控制發(fā)射光的方向性，同時(shí)充分地增加 總的發(fā)射光量。此外，認(rèn)為由于第一電極層140與發(fā)光結(jié)構(gòu)110的第 二覆層表面115和至少一個(gè)側(cè)壁表面113的至少一部分熱連通，所以 第一電極層114可以提供改進(jìn)的使熱發(fā)光結(jié)構(gòu)110傳導(dǎo)出并且傳導(dǎo)到導(dǎo)電襯底200中的傳導(dǎo)性。由于第一電極層140與導(dǎo)電襯底200還具 有大的接觸面積，所以這個(gè)冷卻效果可以是充分的。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及一種制造具有第二電極150 (例如，
頂電極)的發(fā)光器件的方法，所述第二電極被提供在對(duì)從異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)
射出的光沒有干涉的位置處。如圖6A至圖6C所示出的，通過形成開
有凹槽的發(fā)光結(jié)構(gòu)，可以得到這樣的構(gòu)造。這種方法是上述用于制造
垂直型發(fā)光器件的方法的變形。因此，除了下面描述的特定改變之外，
該方法的大體步驟與應(yīng)用到本實(shí)施例的基本相同和等同。例如，這個(gè)
實(shí)施例的方法還經(jīng)受下面的工藝步驟(i)形成發(fā)光結(jié)構(gòu)；(ii)形成
具有凹進(jìn)的絕緣層；(iii)形成第一電極和可選的歐姆層；(iv)可選
地對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)周圍的區(qū)域進(jìn)行構(gòu)圖(可以在隨后的時(shí)間進(jìn)行)；(V) 將第一電極表面鍵合到第二導(dǎo)電襯底；(vi)去除第一襯底；(vii)形
成第二電極；以及(viii)將第二襯底分離成單個(gè)的發(fā)光器件。類似地， 關(guān)于上述對(duì)早先的實(shí)施例(例如，涉及圖1A至圖1H以及圖3至圖5) 的描述的絕緣層120和第一電極140的所有變形同等地應(yīng)用到這個(gè)實(shí) 施例。
在這個(gè)實(shí)施例中，如圖6A中所示，預(yù)先形成的、多層的、發(fā)射光 的異質(zhì)結(jié)構(gòu)(圖1A中所示)經(jīng)受構(gòu)圖工藝，以形成具有至少一個(gè)凹槽 118的發(fā)光結(jié)構(gòu)110,凹槽118分離發(fā)光結(jié)構(gòu)110的至少第二覆層116 和有源層114。凹槽的一個(gè)部分限定發(fā)光結(jié)構(gòu)110的主部分110a的側(cè) 表面113b，凹槽的另一個(gè)部分限定發(fā)光結(jié)構(gòu)110的次部分110b的側(cè)表 面117。因此，第一覆層112的至少一部分保持為連續(xù)的層，以提供發(fā) 光結(jié)構(gòu)的次部分110b和主部分U0a之間的電連通。側(cè)表面113b和/ 或側(cè)表面117可以如與圖5中示出的實(shí)施例相關(guān)的上文描述那樣形成 角度。在這個(gè)實(shí)施例中，只有發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部分110a發(fā)射光。雖然圖 6A至圖6B示出直的凹槽118，但是凹槽也可以是彎曲的。
如通過圖6B和圖6C所示出的，這個(gè)實(shí)施例的剩余的工藝步驟與上述的制造發(fā)光器件的方法中的工藝步驟基本地相同(除了第二電極 的形成之外)，該方法的全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合于此。例如，絕緣層 120 (包括凹進(jìn)121)被形成為與發(fā)光結(jié)構(gòu)的形狀一致，例如，在凹槽
118中也形成絕緣層。絕緣層120還包括可以通過構(gòu)圖工藝來形成的凹 進(jìn)121。此后，如圖6B中所示，在絕緣層120 (包括與凹槽相對(duì)應(yīng)的 區(qū)域)上和凹進(jìn)121中形成第一電極層140。可替選地，也如圖6B中 所示，可以在凹進(jìn)121中形成歐姆層130。此后，如在圖6C中局部示 出的，第二導(dǎo)電襯底200 (可以可選地具有構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層210)接 合到第一電極層140的至少一部分，并且去除第一襯底IOO。此外，導(dǎo) 電襯底200還可以包括構(gòu)圖的中間層210，以增強(qiáng)導(dǎo)電襯底200和第一 電極層140之間的結(jié)合。
然而，與上述方法對(duì)比，如圖6C中所示，這個(gè)實(shí)施例的方法在發(fā) 光結(jié)構(gòu)的次部分110b的第一覆層112上形成第二電極150。因此，第 二電極150 (位于次部分110b上)對(duì)從發(fā)光結(jié)構(gòu)IIO的主部分110a發(fā) 射的光沒有干涉。因此，第二電極150可以由適于第一覆層112的任 何導(dǎo)電材料(例如，可以是透明材料、不透明材料或非透明材料)制 成，以及第二電極150可以在發(fā)光結(jié)構(gòu)110b的次部分的第一覆層的一 部分或整個(gè)表面上延伸。
此外，雖然在圖6C中沒有示出，但是例如在附著第二電極150 之前，為了改進(jìn)電流擴(kuò)展，還可以向主部分110a的第一覆層112的表 面添加導(dǎo)電層并且可選地對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)110的次部分100b添加導(dǎo)電層。 由于該導(dǎo)電層將覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)110的發(fā)射光的主部分110a，所以優(yōu)選 地使用諸如ITO (銦-錫-氧化物)的透明導(dǎo)電材料。
如圖6C中所示，在形成第二電極150之后，可以分離第二襯底 200和發(fā)光結(jié)構(gòu)周圍的區(qū)域，以形成包括至少一個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)110的至少 一個(gè)發(fā)光器件2?？梢允褂脤?duì)有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員公知的任何工藝，分離 第二襯底和發(fā)光結(jié)構(gòu)周圍的區(qū)域。用于分離第二襯底和發(fā)光結(jié)構(gòu)周圍
34的區(qū)域的工藝的非限制性示例包括但不限于激光鋸切、刀刃鋸切、金 剛石切割、蝕刻以及其組合。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例也涉及在導(dǎo)電襯底上形成的垂直型發(fā)光器 件，其中，頂電極對(duì)主要向至少一個(gè)預(yù)定方向發(fā)射的光沒有干涉。根
據(jù)上述的用于具有開有凹槽的發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的高產(chǎn)量工藝，可 以制造這樣的發(fā)光器件。因此，上述工藝中提供的所有細(xì)節(jié)(例如， 材料、構(gòu)造等)也應(yīng)用到這個(gè)實(shí)施例。
圖7和圖8示出具有主發(fā)光部分110a和用于附著第二電極150的 次部分110b的發(fā)光器件2的一個(gè)實(shí)施例。圖8是沿著圖7中的軸B-B 的發(fā)光器件2的橫截面圖。如圖7和圖8中所示，在發(fā)光導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的 基本為矩形(頂部輪廓)的次部分IlOb上形成第二電極150。凹槽118 限定發(fā)光結(jié)構(gòu)110的主部分110a和次部分110b。因此，與發(fā)光結(jié)構(gòu)110 的部分相對(duì)應(yīng)的發(fā)光器件2的部分將分別被稱作"發(fā)光器件的主部分" 和"發(fā)光器件的次部分"。
凹槽118將發(fā)光結(jié)構(gòu)110的至少有源層114和第二覆層120 (以 及可選的第一覆層112的一部分)分離。結(jié)果，第一覆層112的至少 一部分在整個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)110中連續(xù)。由于第二電極150在發(fā)光器件2 的次部分中附著到第一附著層112，所以電流沿著連續(xù)的第一附著層 112 (或沿著其表面)流動(dòng)并且分布在將產(chǎn)生光的發(fā)光器件2的主部分 內(nèi)。
除了沒有第二電極150之外，發(fā)光器件2的主部分(對(duì)應(yīng)于主部 分U0a)基本上與圖5中示出的發(fā)光器件1類似。因此，發(fā)光器件1 的所有細(xì)節(jié)和變化同等地應(yīng)用到發(fā)光器件2的主部分。例如，發(fā)光器 件2的主部分包括(i)多層的、發(fā)射光的發(fā)光結(jié)構(gòu)110，其具有第一 表面109、第二表面115以及至少一個(gè)側(cè)表面113a (或形成凹槽118 的一部分的側(cè)表面113b) ; (ii)絕緣層120，其具有凹進(jìn)121并且覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二表面115以及側(cè)面113a、 113b的至少一部分；(iii) 第一電極140，其連接到發(fā)光結(jié)構(gòu)110的主部分；以及(W)導(dǎo)電襯底 200，其接合到第一電極140。發(fā)光器件2的主部分還可以包括歐姆區(qū) 130，其被定位成與發(fā)光結(jié)構(gòu)110的第二表面115和第一電極140接觸， 例如，歐姆區(qū)130可以被放置在絕緣層120內(nèi)的凹進(jìn)中。發(fā)光器件2 還可以包括中間層210以增強(qiáng)結(jié)合，例如補(bǔ)償導(dǎo)電襯底200中的扭曲。
此外，在將第二電極150附著到發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分110b的第一覆 層112上之前，還可以將主部分110a的第一覆層112的暴露表面被紋 理化，以增大發(fā)光效率。為了增強(qiáng)第二電極150與次部分110b的第一 覆層112的暴露表面的附著，附著第二電極150的次部分110b的第一 覆層112的區(qū)域可以不被紋理化。認(rèn)為表面紋理化減少由次部分110a 的第一覆層112和空氣之間的折射率差導(dǎo)致的全部?jī)?nèi)部反射?？梢酝?過對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員公知的任何工藝來進(jìn)行表面紋理化。這樣的工 藝的一個(gè)示例是使用諸如KOH的濕法蝕刻劑。
如圖8中所示，發(fā)光器件2的次部分110b包括與第一覆層112電 連通的第二電極150。第二電極150可以在發(fā)光結(jié)構(gòu)110b的次部分的 第一覆層的一部分或整個(gè)表面上延伸。例如，第二電極可以具有月牙 形狀，以增強(qiáng)電流分布。因此，發(fā)光器件2的次部分110b還包括絕緣 層120以及可選的第一電極層140。雖然發(fā)光器件2的次部分不需要第 一電極層140，但是在高產(chǎn)量加工期間可以更方便地包括第一電極層 140。
認(rèn)為圖7和圖8中示出的發(fā)光器件2可以通過在非干涉位置處放 置第二電極150來顯著地改進(jìn)光發(fā)射，尤其當(dāng)利用透明的絕緣層120 和反射性的第一電極140時(shí)。除了直接從有源區(qū)發(fā)射的光線(例如， 光線Ll)之外，發(fā)光器件1的成角度的側(cè)表面113允許從異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā) 射至少一次被反射的光(例如，光線L2)和兩次被反射的光(例如， 光線L3)。因此，發(fā)射光的方向性可以被充分地控制，同時(shí)充分地增大總的發(fā)射光量。此外，認(rèn)為由于第一電極層MO與發(fā)光結(jié)構(gòu)UO的
第二覆層表面115以及主部分110a的至少一個(gè)側(cè)壁表面113的至少一 部分熱連通，所以第一電極140可以提供改進(jìn)的熱從發(fā)光結(jié)構(gòu)110傳 導(dǎo)出并且傳導(dǎo)到導(dǎo)電襯底200中的傳導(dǎo)性。由于第一電極層140與導(dǎo) 電襯底200還具有大的接觸面積，所以該冷卻效果可以是充分的。
在可替選的實(shí)施例中，如圖9中所示，上述用于制造開有凹槽的 發(fā)光結(jié)構(gòu)的工藝可以更改為制造發(fā)光器件3，發(fā)光器件3具有在角象限 (corner quadrant)中的在(例如，由兩個(gè)凹槽118限定的)發(fā)光結(jié)構(gòu) 110的基本正方形(頂部輪廓)的次部分110b上形成的第二電極150。 因此，當(dāng)從頂部輪廓來看時(shí)，在具有正方形形狀的頂部輪廓的發(fā)光器 件的一個(gè)角象限處，形成基本正方形的次部分110b。在這個(gè)實(shí)施例的 另一個(gè)變形中，發(fā)光器件3可以具有超過一個(gè)基本正方形的次部分(未 示出)，例如在相對(duì)的角象限處的一個(gè)或每個(gè)角象限處一個(gè)。在這些 可替選的實(shí)施例中，預(yù)先形成的、多層的、發(fā)射光的異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以被 構(gòu)圖為形成具有多個(gè)凹槽的發(fā)光結(jié)構(gòu)。
在另一可替選的實(shí)施例中，如從頂部輪廓看并在圖10中示出的， 發(fā)光器件4可以包括在發(fā)光結(jié)構(gòu)110的中心位置中形成的發(fā)光結(jié)構(gòu)的 次部分110b。在這個(gè)實(shí)施例中，可以利用正方形形式的四個(gè)凹槽(或 圓形形式的單個(gè)凹槽)，以在發(fā)光結(jié)構(gòu)UO的中心位置中將次部分110b 形成為島。由于第二電極150形成在次部分110b上，所以其中心位置 可以有助于增大從發(fā)光結(jié)構(gòu)110的中心到外部的發(fā)光主部分110a以徑 向方向向外的電流分布。在這個(gè)實(shí)施例中，絕緣層具有凹進(jìn)(和可選 的歐姆層)，所述凹進(jìn)具有與主部分的形狀相對(duì)應(yīng)的基本正方形的形 狀。
雖然上文中引用的所有形狀是正方形或矩形，但是對(duì)于上述發(fā)光 器件的任何部分，其他形狀也是可能的。例如，發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分可 以具有圓形或橢圓形的頂部輪廓形狀。在這個(gè)實(shí)施例中，單個(gè)凹槽將具有圓形或橢圓形的形狀。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及制造具有透鏡的垂直型發(fā)光器件 的方法，如圖IIA至圖11D中所示。這個(gè)方法是上述用于制造垂直型 發(fā)光器件和具有凹槽的垂直型發(fā)光器件的方法的變形。在這個(gè)實(shí)施例 中，利用第一覆層的一部分來形成透鏡。認(rèn)為通過減小光射出錐角， 透鏡的曲率增大發(fā)光效率，這是由第一覆層和空氣之間的折射率差導(dǎo) 致的現(xiàn)象。
如圖11A中所示，在這個(gè)實(shí)施例中，該方法利用預(yù)先形成、多層
的、發(fā)射光的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。與關(guān)于圖1A描述的預(yù)先形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)類似 地，在圖11A中示出的這個(gè)實(shí)施例的預(yù)先形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括至少第 一襯底100、第一覆層llla、有源層114a和第二覆層116a。然而，這 個(gè)實(shí)施例中的預(yù)先形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有充分地較厚以補(bǔ)償透鏡部分的 第一覆層llla。在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)從頂部輪廓看時(shí)，第一覆層llla 的厚度通常比在其上將形成透鏡的發(fā)光結(jié)構(gòu)110的第一表面109的最 短邊(或最短直徑)的長(zhǎng)度的大約十分之一大。在上述開有凹槽的發(fā) 光器件中，只有主部分110a的第一表面109對(duì)于確定最短邊(或最短 直徑)有關(guān)。通過對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員公知的任何方法，如氣相外延， 可以得到這樣的厚的第一覆層llla。
其他工藝步驟基本與上述制造垂直型發(fā)光器件和具有凹槽的垂直 型發(fā)光器件的方法的工藝步驟相同。例如，這個(gè)實(shí)施例的方法還經(jīng)受 下面的工藝步驟(i)形成發(fā)光結(jié)構(gòu)；(ii)形成具有凹進(jìn)的絕緣層；
(iii)形成第一電極以及可選的歐姆層；(iv)可選地對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)周圍 的區(qū)域進(jìn)行構(gòu)圖(可以在隨后的時(shí)間進(jìn)行)；(V)將第一電極表面鍵 合到第二導(dǎo)電襯底；(Vi)去除第一襯底；(Vii)形成第二電極；以及
(Viii)將第二襯底分離成單個(gè)的發(fā)光器件。
然而，如圖11C中所示，在這個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括由第一覆層111形成透鏡119的附加步驟。如圖11B中所示，在去除第一襯
底的工藝步驟之后，暴露第一覆層111。此后，如圖11B和圖11C中
所示，使用成形的光致抗蝕劑圖案，對(duì)第一覆層111進(jìn)行構(gòu)圖工藝，
以從第一覆層111形成透鏡119并且限定透鏡周圍的區(qū)域。形成透鏡 的構(gòu)圖工藝的示例在Optical Engineering的第33巻第11期第3547-51 頁(yè)(1994年11月)由Stern等人所著的"Dry etching for coherent refractive microlens arrays"以及在1999年9月7日授予Okazaki等人的標(biāo)題為 "Microlens array and method of forming same and solid-state image pickup device and method of manufacturing same " 的美國(guó)專禾U No.5,948，281中描述，其全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合于此。
雖然圖IIA至圖IID示出凸透鏡，但是第一覆層111的形狀可以 被成形為任何期望的形狀，以得到期望的光發(fā)射圖形。例如，如圖11E 中所示，在上述工藝步驟的變形中，通過改變透鏡成形圖形以提供多 個(gè)較小的透鏡，可以得到多個(gè)透鏡119。
如圖IID中示出和在前所述的，在形成至少一個(gè)透鏡之后，在由 第一覆層111制成的透鏡(或多個(gè)透鏡)上形成第二電極150。在發(fā)光 器件具有凹槽的實(shí)施例中，可以在發(fā)光器件的次部分的第一覆層111 上形成第二電極150。
本發(fā)明還涉及在導(dǎo)電襯底上形成的垂直型發(fā)光器件，其中，發(fā)光 器件包括透鏡。在前描述的實(shí)施例中的任何一個(gè)可以包括在此描述的 透鏡?？梢愿鶕?jù)上述用于具有透鏡的發(fā)光器件描述的高產(chǎn)量工藝，制 造這樣的發(fā)光器件。
圖12至圖14示出具有由第一覆層111形成的透鏡的垂直型發(fā)光 器件的三個(gè)變形。圖12和圖13分別示出具有一個(gè)大的透鏡和多個(gè)較 小的透鏡的發(fā)光器件。在圖12中，發(fā)光器件5包括具有單個(gè)透鏡19 的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中，第二電極150接合到透鏡。在圖13中，發(fā)光器件
396包括具有多個(gè)透鏡19的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中，第二電極150接合到位于 中心的小透鏡的組?？商孢x地，接合第二電極的區(qū)域可以是平坦的，
例如無透鏡。這些發(fā)光結(jié)構(gòu)還包括接合到導(dǎo)電襯底200的第一電極140。 導(dǎo)電襯底200還可以包括中間層210，以增強(qiáng)接合，例如補(bǔ)償導(dǎo)電襯底 200中的扭曲。
類似地，圖14示出具有凹槽118的發(fā)光器件7，凹槽1I8限定發(fā) 光器件的主部分110a和次部分110b。發(fā)光器件的主部分包括透鏡119， 以及發(fā)光器件的次部分包括第二電極150。如上所述，在這個(gè)實(shí)施例中， 第二電極150對(duì)發(fā)光器件的主部分所發(fā)射的光沒有干涉。因此，第二 電極150可以由任何期望的導(dǎo)電材料制成，并且它可以采用任何形狀， 例如，第二電極150可以覆蓋發(fā)光器件的次部分中的第一覆層的整個(gè) 表面。雖然在圖13中未示出，但是發(fā)光器件7還可以包括電流擴(kuò)展層， 電流擴(kuò)展層在第一覆層的表面上并且可選地在透鏡119的表面上。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種制造在導(dǎo)電襯底200內(nèi)具有 嵌入的齊納二極管的垂直型發(fā)光器件的方法。雖然在此的實(shí)施例將導(dǎo) 電基底描述為通常包括具有至少一個(gè)n型摻雜區(qū)的p型襯底，但是導(dǎo) 電襯底還可以是具有至少一個(gè)p型摻雜區(qū)的n型襯底。另外，如上所 述，在此的所有實(shí)施例還可以包括具有透鏡部分的第一覆層。此外， 雖然利用上述發(fā)光器件，但是任何合適的垂直型發(fā)光器件可以被替代， 由此利用導(dǎo)電襯底200中的嵌入的齊納二極管。
圖15提供示出發(fā)光器件和齊納二極管的功能方面的電路圖。導(dǎo)電 襯底200摻雜有導(dǎo)電類型與導(dǎo)電襯底的導(dǎo)電類型相反的化合物。例如， 當(dāng)使用p型襯底200時(shí)，所選擇的部分襯底摻雜有n型化合物，以及 當(dāng)使用n型襯底200時(shí)，所選擇的部分襯底摻雜有p型化合物，以產(chǎn) 生齊納二極管。然后，導(dǎo)電襯底200的摻雜區(qū)被放置成與發(fā)光結(jié)構(gòu)110 的第二覆層116電連通，發(fā)光結(jié)構(gòu)IIO的第二覆層116與導(dǎo)電襯底200 是相同的導(dǎo)電類型。例如，導(dǎo)電襯底200的n型摻雜區(qū)被放置成與發(fā)光結(jié)構(gòu)110的p型覆層116電連通。認(rèn)為齊納二極管有效地保護(hù)發(fā)光 結(jié)構(gòu)110免受反向偏置電壓的有害浪涌的影響，例如免受靜電放電的 影響。
圖16A示出包括齊納二極管的發(fā)光器件8的一個(gè)實(shí)施例。圖16A 中示出的發(fā)光器件8與圖5中示出的發(fā)光器件1基本類似。然而，發(fā) 光器件8包括齊納二極管，所述齊納二極管包括具有n型摻雜區(qū)205 的p型導(dǎo)電襯底200b。此外，第一覆層112b是n型，以及第二覆層 116b是p型。因此，當(dāng)有害的反向偏置電壓進(jìn)入n型摻雜區(qū)205時(shí)， 它將無害地流入到p型襯底200b中并且保護(hù)發(fā)光結(jié)構(gòu)110。當(dāng)使用中 間層210時(shí)，如圖16A中所示，中間層只與摻雜區(qū)205電連通，艮P， 中間層210不應(yīng)該接觸導(dǎo)電襯底200b的未摻雜區(qū)。
類似地，圖16B示出包括齊納二極管的發(fā)光器件9的另一個(gè)實(shí)施 例。圖16B中示出的具有凹槽的發(fā)光器件9與圖8中示出的發(fā)光器件2 基本類似。然而，發(fā)光器件9包括齊納二極管，所述齊納二極管包括p 型導(dǎo)電襯底200b以及n型摻雜區(qū)205。此外，第一覆層112b是n型， 以及第二覆層U6b是p型。因此，當(dāng)有害的反向偏置電壓進(jìn)入n型摻 雜區(qū)205時(shí)，它將無害地流入到p型襯底200b中并且保護(hù)發(fā)光結(jié)構(gòu)110。 當(dāng)使用中間層211時(shí)，如圖16B中所示，中間層應(yīng)該只與摻雜區(qū)205 電連通，即，中間層211不應(yīng)該與導(dǎo)電襯底200b的未摻雜區(qū)接觸。
可以通過對(duì)上述用于制造垂直型發(fā)光器件以及具有凹槽的垂直型 發(fā)光器件的方法包括附加的工藝步驟，得到這些發(fā)光器件8和9。所述 附加的工藝步驟可以包括如下步驟(i)在與對(duì)應(yīng)于絕緣層120中的 凹進(jìn)121的第一電極層的一部分電連通的所選擇的區(qū)域中，用適當(dāng)?shù)?摻雜劑(例如，與襯底相反的導(dǎo)電類型)摻雜導(dǎo)電襯底；(ii)在導(dǎo)電 襯底200b的摻雜區(qū)205上可選地形成構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層210 (以及用 于具有凹槽的發(fā)光器件的211) ; (iii)將摻雜區(qū)205或構(gòu)圖的導(dǎo)電中 間層210 (對(duì)應(yīng)于摻雜區(qū)205)與對(duì)應(yīng)于絕緣層120中的凹進(jìn)121的第一電極層的一部分對(duì)準(zhǔn)和附著；以及其步驟的任何組合。構(gòu)圖的導(dǎo)電 中間層210優(yōu)選地形成在摻雜區(qū)205內(nèi)，以便不與導(dǎo)電襯底200b的未 摻雜區(qū)接觸(或直接電連通)。
本發(fā)明還涉及包括上述的垂直型發(fā)光器件的發(fā)光封裝(例如，芯 片尺寸封裝)。通過將封裝連接到電源，可以在任何適當(dāng)?shù)陌l(fā)光系統(tǒng) 中利用這些封裝。由于可以在在此描述的發(fā)光封裝中充分地控制發(fā)射 光的方向性，因此可以充分地簡(jiǎn)化芯片尺寸封裝。雖然可以使用傳統(tǒng) 的封裝(例如，包括反射器或反射性側(cè)表面或背表面)，但是由于在 此描述的發(fā)光封裝已經(jīng)能夠充分地控制發(fā)射光的方向性，因此不需要 這樣的傳統(tǒng)封裝。發(fā)光封裝可以被劃分為兩大種類未密封的和密封 的。如在此所使用的，附圖標(biāo)記300是基座，基座是具有用于將電力 提供到發(fā)光器件的至少兩個(gè)導(dǎo)電區(qū)的襯底?；姆窍拗菩允纠?電路板或印刷電路板。然而，為了簡(jiǎn)化起見，參考附圖標(biāo)記300在此 被稱作電路板。
圖17和圖18示出未密封的發(fā)光封裝IO的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)光封裝 10包括發(fā)光器件1，所述發(fā)光器件1接合到電路板300上的第一導(dǎo)電 區(qū)310(也被稱作接觸)。電路板300還包括電路板300上的第二導(dǎo)電 區(qū)320 (也被稱作接觸)，以及布線330提供第二電極150和第二導(dǎo)電 區(qū)320之間的電連通(例如，布線鍵合)。如果利用的話，則因?yàn)橐?導(dǎo)電中間層210的方式通過導(dǎo)電襯底200提供第二電連接，所以這個(gè) 實(shí)施例只需要一個(gè)布線330電連接。雖然發(fā)光器件1與圖5中示出的 器件基本相同，但是上述發(fā)光器件中的任何一個(gè)可以被這個(gè)實(shí)施例中 的發(fā)光器件l替代。
圖19、圖20、圖21A和圖21B示出包括具有齊納二極管的發(fā)光 器件的未密封的發(fā)光封裝的各種實(shí)施例。雖然這些實(shí)施例描述上述發(fā) 光器件的使用，但是任何適當(dāng)垂直型發(fā)光器件可以被替代，由此利用 導(dǎo)電襯底200中的嵌入的齊納二極管。圖19示出包括具有齊納二極管的發(fā)光器件8的未密封的發(fā)光封裝
11的另一個(gè)實(shí)施例，發(fā)光器件8接合到電路板300上的第一導(dǎo)電區(qū)310。 發(fā)光器件8具有包含n型摻雜區(qū)205的p型導(dǎo)電襯底200b。導(dǎo)電中間 層210 (i)增強(qiáng)(發(fā)光結(jié)構(gòu)110)的第一電極140的表面和p型第二襯 底200b之間的結(jié)合，以及(ii)覆蓋(或接觸)p型導(dǎo)電襯底200b的 n型摻雜區(qū)205的至少一部分。中間層210只與摻雜區(qū)205電連通，艮P ， 中間層210不應(yīng)該接觸導(dǎo)電襯底200b的未摻雜區(qū)。第一布線330提供 (發(fā)光結(jié)構(gòu)110的)第二電極150和第一導(dǎo)電區(qū)域310之間的電連通， 以及第二布線332提供導(dǎo)電中間層210和電路板上的第二導(dǎo)電區(qū)320 之間的電連通。
圖20示出包括具有齊納二極管的發(fā)光器件9的未密封的發(fā)光封裝 12的另一個(gè)實(shí)施例，發(fā)光器件9接合到電路板300上的第一導(dǎo)電區(qū)310。 發(fā)光器件9包括具有光發(fā)射主部分110a和次部分110b的發(fā)光結(jié)構(gòu)110， 第二電極150設(shè)置在次部分110b上。如基本在圖16B中示出的，發(fā)光 器件9還具有包含n型摻雜區(qū)205的p型導(dǎo)電襯底200b。第一導(dǎo)電中 間層210 (i)增強(qiáng)第一電極140 (位于發(fā)光結(jié)構(gòu)110的光發(fā)射主部分 110a上)的表面與p型導(dǎo)電襯底200b之間的結(jié)合以及(ii)覆蓋(或 接觸)p型導(dǎo)電襯底200b的n型摻雜區(qū)205的至少一部分。中間層210 只與摻雜區(qū)205電連通，即，中間層210不應(yīng)該接觸導(dǎo)電襯底200b的 未摻雜區(qū)。第二導(dǎo)電中間層211增強(qiáng)第一電極140 (位于發(fā)光結(jié)構(gòu)110 的次部分110b上)的表面與p型襯底200b之間的結(jié)合。第一導(dǎo)電中 間層210和第二導(dǎo)電中間層211可以由相同的材料或不同的材料制成。 可優(yōu)選地，在第一導(dǎo)電中間層210和第二導(dǎo)電中間層211之間設(shè)置間 隙。第一布線330提供第二電極150(位于發(fā)光結(jié)構(gòu)110的次部分U0b 上)與第一導(dǎo)電區(qū)310之間的電連通，以及第二布線332提供導(dǎo)電中 間層210與電路板300上的第二導(dǎo)電區(qū)320之間的電連通。
可以以基本類似的方式，利用發(fā)光封裝11 (圖19中所示)和發(fā)光封裝12 (圖20中所示)。通過對(duì)發(fā)光封裝施加正向偏置，例如對(duì)第 一導(dǎo)電區(qū)310施加負(fù)偏置并且對(duì)第二導(dǎo)電區(qū)320施加正偏置，發(fā)光封 裝11和發(fā)光封裝12被激活(例如，發(fā)光)。如圖19和圖20的左側(cè) 的虛線剪頭所示出的，電子通過第一布線330從第一導(dǎo)電區(qū)310流向 第二電極150。當(dāng)對(duì)發(fā)光封裝施加反向偏置，例如對(duì)第一導(dǎo)電區(qū)310施 加正偏置并且對(duì)第二導(dǎo)電區(qū)320施加負(fù)偏置時(shí)，電子將從第二導(dǎo)電區(qū) 320流向?qū)щ娭虚g層210。當(dāng)反向偏置的電壓達(dá)到特定擊穿電壓(例如 靜電放電的危險(xiǎn)電平)時(shí)，齊納二極管(即，n型摻雜區(qū)205和p型導(dǎo) 電襯底200b)將允許電子流過n型摻雜區(qū)205和p型導(dǎo)電襯底并且通 過第一導(dǎo)電區(qū)310流出，由此保護(hù)發(fā)光器件8、 9。
圖21A示出包括具有齊納二極管的更改的發(fā)光器件9'的未密封的 發(fā)光封裝13的另一個(gè)實(shí)施例，更改的發(fā)光器件9'接合到電路板300上 的第一導(dǎo)電區(qū)310。如基本對(duì)于發(fā)光封裝9的圖16B中所示出的，發(fā)光 器件9'包括發(fā)光結(jié)構(gòu)110，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)110具有光發(fā)射主部分110a 和上面設(shè)置第二電極150的次部分110b。然而，這個(gè)發(fā)光器件9，被更 改，因?yàn)?i)它包括代替第二電極150的在發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分中的通 過孔接觸145以及(ii)在發(fā)光結(jié)構(gòu)110的主部分110a和次部分110b 之間的區(qū)域中去除第一電極層140。通過孔145接觸n型第一覆層112b， 并且從n型第一覆層112b延伸到絕緣層120的外部。通過孔145可以 包括中心的導(dǎo)電材料以及可選的外部的絕緣層(未示出)。可以通過 在本領(lǐng)域中公知的任何方法來形成通過孔。用于形成通過孔的可接受 的工藝的非限制性示例可以在2005年7月12日授予Yamaguchi的標(biāo) 題為"Method for Manufacturing Semiconductor Device, and Method for Manufacturing Semiconductor Module"的美國(guó)專利No.6，916,725、 2007 年3月20日授予Yamaguchi的標(biāo)題為"Semiconductor Device, Method for Manufacturing the Same， Circuit Substrate and Electronic Device "的美 國(guó)專利No.7,193,297以及2007年5月8日授予Miyazawa的標(biāo)題為 "Method of manufacturing semiconductor device, semiconductor device, circuit substrate and electronic apparatus"的美國(guó)專禾廿No.7,214,615中找
44至(j，它們的全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合于此。
發(fā)光器件9'還具有p型導(dǎo)電襯底200b， p型導(dǎo)電襯底200b具有第 一 n型摻雜區(qū)205以及第二 n型摻雜區(qū)206。第一導(dǎo)電中間層210 (i) 增強(qiáng)第一電極140 (位于發(fā)光結(jié)構(gòu)110的光發(fā)射主部分110a上)的表 面與p型導(dǎo)電襯底200b之間的結(jié)合以及(ii)覆蓋(或接觸)p型導(dǎo)電 襯底200b的第一n型摻雜區(qū)205的至少一部分。類似地，第二導(dǎo)電中 間層211 (i)增強(qiáng)第一電極140 (位于發(fā)光結(jié)構(gòu)IIO的次部分110b上) 的表面與p型導(dǎo)電襯底200b之間的結(jié)合以及(ii)覆蓋(或接觸)p 型導(dǎo)電襯底200b的第二 n型摻雜區(qū)206的至少一部分。中間層210只 與第一n型摻雜區(qū)205電連通，g卩，中間層210不應(yīng)該接觸導(dǎo)電襯底 200b的未摻雜區(qū)，以及中間層211只與第二 n型摻雜區(qū)206電連通。 第一導(dǎo)電中間層210和第二導(dǎo)電中間層211可以由相同的材料或不同 的材料制成。在這個(gè)實(shí)施例中，在第一導(dǎo)電中間層210和第二導(dǎo)電中 間層211之間設(shè)置間隙。通過孔145經(jīng)由第二導(dǎo)電中間層211和導(dǎo)電 襯底200b的第二 n型摻雜區(qū)206在n型第一覆層112b (位于發(fā)光結(jié)構(gòu) 110的次部分110b上)與第一導(dǎo)電區(qū)310之間提供電連通，以及布線 332在導(dǎo)電中間層210與電路板300上的第二導(dǎo)電區(qū)320之間提供電連 通。
圖21B示出包括具有齊納二極管的更改的發(fā)光器件9"的未密封的 發(fā)光封裝14的另一個(gè)實(shí)施例，更改的發(fā)光器件9"接合到電路板300上 的第一導(dǎo)電區(qū)310。這個(gè)實(shí)施例的發(fā)光封裝14與圖21A中示出的發(fā)光 封裝13基本類似。因此，上面討論的發(fā)光封裝13的描述也應(yīng)用到發(fā) 光封裝14。然而，發(fā)光器件14的p型導(dǎo)電襯底200b具有替代第二 n 型摻雜區(qū)206的通過孔接觸212。通過孔接觸212可以包括中心的導(dǎo)電 材料以及可選的外部的絕緣層(未示出)。結(jié)果，第二導(dǎo)電中間層211 (i)增強(qiáng)在第一電極140 (位于發(fā)光結(jié)構(gòu)110的次部分110b上)的表 面與p型導(dǎo)電襯底200b之間的結(jié)合以及(ii)與p型導(dǎo)電襯底200b中 的通過孔接觸212進(jìn)行電連通(或接觸)。通過更改上述用于制造(i)具有凹槽的垂直型發(fā)光器件(圖8中 示出的發(fā)光器件2)以及(ii)具有凹槽和齊納二極管的垂直型發(fā)光器
件(圖16B中示出的發(fā)光器件8)的方法，可以得到發(fā)光器件9'(圖 21A中示出)和9"(圖21B中示出)。對(duì)于發(fā)光器件9'和9"的兩個(gè)共 同的附加工藝步驟可以包括下面的步驟(i)從凹槽區(qū)域118的至少 一部分(例如，發(fā)光結(jié)構(gòu)110的主部分110a和次部分110b之間的區(qū)域) 局部地去除第一電極層140，以將主部分100a的第一電極層140與次 部分100b斷開，或者形成在凹槽區(qū)域118中斷開的構(gòu)圖的第一電極層； 以及(ii)在形成第一電極層之前或之后，在發(fā)光結(jié)構(gòu)110的次部分110b 中形成通過孔接觸145 (例如，形成直到第一覆層112的通孔并且用導(dǎo) 電材料填充該通孔)，如圖6B中所示。在鍵合到第二導(dǎo)電襯底200之 前，進(jìn)行這些附加的步驟。
進(jìn)行"從凹槽區(qū)域118的至少一部分局部地去除第一電極層140 并且使第一電極層140斷開"的工藝步驟，以防止通過第一電極層140 在發(fā)光結(jié)構(gòu)IIO的次部分100b和主部分100a之間進(jìn)行電連通，由此防 止器件內(nèi)的電短路。因此，可替選的方法包括形成構(gòu)圖的第一電極層 140，其中，構(gòu)圖的第一電極層是用于主部分100a的分離開的第一電極 層140和用于次部分100b的分離開的第一電極層140，由此防止發(fā)光 結(jié)構(gòu)的主部分和次部分之間的電連通。在又一可替選的方法中，可以 只在主部分100a上而不在次部分100b上，形成構(gòu)圖的第一電極層140。
對(duì)于發(fā)光器件9'(圖21A)，附加的工藝步驟可以包括下面的步 驟(i)在鍵合導(dǎo)電襯底之前，除了在前描述的區(qū)域205的摻雜以外， 摻雜(例如通過離子注入)導(dǎo)電襯底200b的附加區(qū)206 (對(duì)應(yīng)于發(fā)光 結(jié)構(gòu)的次部分100b) ; (ii)在導(dǎo)電襯底200b的摻雜區(qū)205和206內(nèi) 可選地形成構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層210和211; (iii)將構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層 210和211 (對(duì)應(yīng)于摻雜區(qū)205和206)與第一電極層的與絕緣層120 中的凹進(jìn)121和通過孔接觸145相對(duì)應(yīng)的部分對(duì)準(zhǔn)和附著；以及其步
46驟的任何組合?？梢耘c用于摻雜區(qū)205的摻雜工藝同時(shí)進(jìn)行用于摻雜
區(qū)206的摻雜工藝的至少一部分，禾a/或可以以分離開的工藝步驟來進(jìn)
行用于摻雜區(qū)206的摻雜工藝。此外，導(dǎo)電襯底200b在隨后的階段(例 如，在鍵合之后)可以被減薄，以允許摻雜區(qū)206暴露在導(dǎo)電襯底200b 的兩個(gè)面上。
對(duì)于發(fā)光器件9"(圖21B)，附加的工藝步驟可以包括下面的步 驟(i)在形成摻雜區(qū)205之前或之后，形成與發(fā)光結(jié)構(gòu)110的次部 分110b相對(duì)應(yīng)的通過孔接觸212 (例如，形成穿過導(dǎo)電襯底200b的通 孔，并且用導(dǎo)電材料填充該通孔)；(iii)在導(dǎo)電襯底200b的摻雜區(qū) 205內(nèi)可選地形成構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層210和211，并且對(duì)應(yīng)于通過孔接 觸212; (iii)將構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層210和212 (對(duì)應(yīng)于摻雜區(qū)205和 通過孔接觸212)與第一電極層的與絕緣層120中的凹進(jìn)121和通過孔 接觸145相對(duì)應(yīng)的部分對(duì)準(zhǔn)和附著；以及其步驟的任何組合。
可以以與上述發(fā)光封裝12基本類似的方式來利用發(fā)光封裝13(圖 21A中示出)和發(fā)光封裝14 (圖21B中示出)。通過對(duì)發(fā)光封裝施加 正向偏置，例如對(duì)第一導(dǎo)電區(qū)310施加負(fù)偏置并且對(duì)第二導(dǎo)電區(qū)320 施加正偏置，使發(fā)光封裝13和發(fā)光封裝14激活(例如，發(fā)光)。如 圖21A和圖21B的左側(cè)的虛線箭頭所示出的，通過第二 n型摻雜區(qū)206 或通過孔接觸212的方式，電子從第一導(dǎo)電區(qū)310流向通過孔接觸145。 當(dāng)對(duì)發(fā)光封裝施加反向偏置，例如對(duì)第一導(dǎo)電區(qū)310施加正偏置并且 對(duì)第二導(dǎo)電區(qū)320施加負(fù)偏置時(shí)，電子將從第二導(dǎo)電區(qū)320流向?qū)щ?中間層210。當(dāng)反向偏置的電壓達(dá)到某一擊穿電壓(例如靜電放電的危 險(xiǎn)電平)時(shí)，齊納二極管(即，n型摻雜區(qū)205和p型導(dǎo)電襯底200b) 將允許電子流過n型摻雜區(qū)205和p型導(dǎo)電襯底并且從第一導(dǎo)電區(qū)310 流出，由此保護(hù)發(fā)光器件9'、 9"。
圖19至圖21B中示出的實(shí)施例還可以包括在光發(fā)射表面上的表面 紋理化(未示出)或在光發(fā)射表面上的一個(gè)透鏡或多個(gè)透鏡。圖22示出未密封的發(fā)光封裝15的另一個(gè)實(shí)施例，發(fā)光封裝15包 括接合到電路板300上的第一導(dǎo)電區(qū)310的發(fā)光器件1。該實(shí)施例與圖 H和圖18中描述的實(shí)施例類似。因此，相似的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)封裝的相 同元件(或結(jié)構(gòu))。然而，該實(shí)施例中的電路板300包括(i)具有在 前所述的第一導(dǎo)電區(qū)310和第二導(dǎo)電區(qū)320的第一表面以及(ii)具有 第三導(dǎo)電區(qū)312和第四導(dǎo)電區(qū)322的第二表面。電路板300還包括(a) 連接第一導(dǎo)電區(qū)310和第三導(dǎo)電區(qū)312的至少一個(gè)第一通過孔316以 及(b)連接第二導(dǎo)電區(qū)320和第四導(dǎo)電區(qū)322的至少一個(gè)第二通過孔 326。由于通過孔316、 326允許連接到外部器件(例如，電源)而不 需要附加的連接，所以這個(gè)特定實(shí)施例是有益的。
圖23A至圖23D示出各種密封的實(shí)施例，艮P，密封的發(fā)光封裝 16-19。雖然這些附圖示出未密封的封裝10的使用(圖17和圖18中示 出)，但是在前所述的封裝中的任何一個(gè)可以類似地被密封。密封提 供了至少以下益處(i)用作保護(hù)的物理阻擋；以及(ii)能夠俘獲磷 光體，由此允許控制要被發(fā)射的光(例如，顏色)的波長(zhǎng)?？梢允褂?一層或多層的密封。
可以使用對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員公知的任何適當(dāng)?shù)拿芊狻Ｓ糜诿芊?劑的有用材料包括但不限于環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅(silicone)、剛性有機(jī) 硅(rigid silicone)、聚氨酯、氧雜環(huán)丁烷(oxethane)、丙烯酸類樹 脂(acryl)、聚碳酸酯、聚酰亞胺、其混合物以及其組合。優(yōu)選地， 使用(i)基本透明以使光發(fā)射最大化的以及(ii)在其未固化的狀態(tài)下 可流動(dòng)的密封劑。
類似地，可以使用對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員公知的任何合適的磷光體。 有用的磷光體的合適的示例可以在1999年12月7日授予Shimizu等人 并且標(biāo)題為 "Light Emitting Device Having a Nitride Compound Semiconductor and a Phosphor Containing a Garnet Fluorescent Material"的美國(guó)專利No.5,998,925、 2007年11月20日授予Tamaki等人并且標(biāo) 題為 "Nitride Phosphor and Production Process Thereof, and Light Emitting Device"的美國(guó)專利No.7，297,293、 2007年7月24日授予 Murazaki等人并且標(biāo)題為"Light Emitting Device "的美國(guó)專利 No.7,247,257、 2007年11月27日授予Izuno等人并且標(biāo)題為"Light Emitting Apparatus and Method of Manufacturing the Same"的美國(guó)專禾!j No.7，301，175 、 2000年5月23日授予Hohn等人并且標(biāo)題為
"Wavelength-Converting Casting Composition and Its Use"的美國(guó)專禾!j No.6，066,861 、 2004年11月2日授予Reeh等人并且標(biāo)題為
"Light-Radiating Semiconductor Component with a Luminescence Conversion Element"的美國(guó)專利No.6,812,500、 2002年7月9日授予 Mueller等人并且標(biāo)題為"Phosphor Converting Light Emitting Diode"的 美國(guó)專利No.6，417,019、 2005年5月10日授予Kozawa等人并且標(biāo)題 為"Light Emitting Device"的美國(guó)專利No.6,891,203、 2007年1月2 日授予Ota等人并且標(biāo)題為"Light Emitting Device Having a Divalent-Europium-ActivatedAlkalineEarthMetal Orthosilicate Phosphor"的美國(guó)專利No.7，157，746以及授予Tasch等人并且標(biāo)題為 "Light Source Comprising Light-Emitting Element " 的美國(guó)專禾U No.6,809,347中找到，它們的全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合于此。如上所述， 磷光體可以將發(fā)光器件產(chǎn)生的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成另一波長(zhǎng)的光， 由此允許被發(fā)射的光的顏色改變。例如，通過利用發(fā)射藍(lán)光的發(fā)光結(jié) 構(gòu)并且使用包括黃色熒光材料的磷光體，可以得到白光。類似地，可 以利用紅色磷光體來增加顯色指數(shù)。
圖23A示出密封的發(fā)光封裝16，所述密封的發(fā)光封裝16包括發(fā) 光封裝10、包括在第一密封劑342中密封的多個(gè)磷光體微粒344的磷 光體區(qū)340以及密封磷光體區(qū)340的第二密封劑350。第一密封劑342 和第二密封劑350可以由相同的材料或不同的材料制成。認(rèn)為第二密 封劑350可以防止對(duì)磷光體區(qū)340的損害(例如，由濕氣造成的損害)。圖23B示出密封的發(fā)光封裝17，所述密封的發(fā)光封裝17包括發(fā) 光封裝10、磷光體層344以及密封劑350。在密封涂覆有磷光體的封 裝之前，可以將薄的磷光體層344噴射到未密封的封裝11上。
圖23C示出密封的發(fā)光封裝18，所述密封的發(fā)光封裝18包括發(fā) 光封裝10、磷光體層344、密封劑342以及具有垂直延伸的側(cè)壁301 的更改的電路板300。雖然電路板300的側(cè)壁301是直的，但是可以將 側(cè)壁301形成角度，以增大光反射和光發(fā)射。在這個(gè)實(shí)施例中，側(cè)壁 301優(yōu)選地是反射性的。如所示出的，在不用密封劑的情況下可以利用 該實(shí)施例，尤其當(dāng)在被包圍的照明系統(tǒng)內(nèi)利用發(fā)光封裝18時(shí)?？商孢x 地，如前所述，可以將密封劑(未示出)和/或磷光體(未示出)添加 到由電路板300和側(cè)壁301產(chǎn)生的包圍內(nèi)。
圖23D示出密封的發(fā)光封裝19，所述密封的發(fā)光封裝19包括由 第一密封劑342密封發(fā)光封裝10、覆蓋第一密封劑342的磷光體層344 以及第二密封劑350，第二密封劑350密封由磷光體層344覆蓋的第一 密封劑342。第一密封劑342和第二密封劑350可以由相同的材料或不 同的材料制成。認(rèn)為第二密封劑350可以防止對(duì)磷光體層344的損害 (例如，由濕氣造成的損害)。
圖24至圖26提供不同的封裝構(gòu)造，所述封裝構(gòu)造提供發(fā)光器件 l的陣列。圖24示出發(fā)光器件1的陣列，其中，串聯(lián)地放置發(fā)光器件 1的子組。每個(gè)子組中的發(fā)光器件接合到電路板300上的公共的第一導(dǎo) 電區(qū)310。每個(gè)子組中的每個(gè)發(fā)光器件1的第二電極150電連接到電路 板300上的公共的第二導(dǎo)電區(qū)320。圖25示出這樣的發(fā)光器件1的陣 列，其中，串聯(lián)放置的發(fā)光器件1的每個(gè)子組由公共的磷光體區(qū)340 和/或公共的第二密封劑350密封。圖26示出這樣的發(fā)光器件l的陣列， 其中，每個(gè)發(fā)光器件由磷光體區(qū)340和/或第二密封劑350各自地密封。
圖27至圖31示出包括本發(fā)明的發(fā)光封裝和發(fā)光器件的照明系統(tǒng)。圖27示出LCD面板，所述LCD面板包括(i)發(fā)光封裝，其包括在具 有反射性側(cè)壁301的電路板300上安裝的至少一個(gè)發(fā)光器件1、 (ii) 具有圖形412a的反射性片412，所述反射性片412被形成角度，以控 制在預(yù)定方向上的光的反射、(iii)轉(zhuǎn)移片410、 (iv)擴(kuò)展片414、 (v)至少一個(gè)棱鏡片416以及(vi)顯示面板。當(dāng)使用發(fā)光器件1時(shí)， 提供發(fā)射光的方向控制的反射性側(cè)壁301不是必需的。
圖28示出投影系統(tǒng)，所述投影系統(tǒng)包括(i)光源410，其包括如 在此描述的發(fā)光封裝、(ii)聚光透鏡420、 (iii)濾色器430、 (iv) 銳化透鏡(sha卬ening lens) 440、 (v)數(shù)字微鏡裝置450以及(vi) 投影透鏡480。所得圖像被投影到屏幕490上。
類似地，圖29至圖31分別示出具有發(fā)光封裝10的汽車的前燈、 具有至少一個(gè)發(fā)光封裝10的街燈以及具有至少一個(gè)發(fā)光封裝10的泛 光燈。
權(quán)利要求
1.一種制造發(fā)光器件的方法，包括在第一襯底上形成至少一個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括在所述第一襯底上的第一覆層、在所述第一覆層上的有源層、在所述有源層上的第二覆層以及至少一個(gè)傾斜的側(cè)表面，所述至少一個(gè)傾斜的側(cè)表面包括所述第一覆層、所述有源層以及所述第二覆層的暴露面；在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成構(gòu)圖的絕緣層，其中，所述絕緣層包括暴露所述第二覆層的一部分的凹進(jìn)；在所述凹進(jìn)中和在所述絕緣層的至少一部分上形成第一電極層；將所述第一電極層的至少一部分附著到第二導(dǎo)電襯底；去除所述第一襯底，以暴露所述第一覆層的至少一個(gè)表面；以及在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一覆層的暴露表面上形成第二電極。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括將所述第二襯底與所述發(fā)光 結(jié)構(gòu)周圍的區(qū)域分離，以形成包括至少一個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)發(fā)光 器件。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述的形成絕緣層的步驟包 括在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)傾斜的側(cè)表面的至少一部分以及所述第 二覆層上形成絕緣層。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述的形成絕緣層的步驟包 括在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的有源層的至少暴露的側(cè)表面以及所述第一覆層上 形成絕緣層，以及其中，所述的形成第一電極層的步驟包括在至少所 述第二覆層上形成第一電極層。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括在所述凹進(jìn)中形成歐姆層， 其中，所述第一電極層形成在所述歐姆層以及所述絕緣層的至少一部分上。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)被形成為還包括至少一個(gè)凹槽，所述凹槽將 至少所述第二覆層與所述有源層分離，同時(shí)至少提供所述第一覆層的 連續(xù)部分，其中，所述凹槽的一個(gè)部分限定所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部分，以及所述凹槽的另一個(gè)部分限定所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分；以及其中，所述的形成第二電極的步驟包括在所述次部分的第一覆層 的暴露表面上形成第二電極。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括從所述第一覆層的一部分形 成凸起結(jié)構(gòu)，其中，所述第二電極形成在所述凸起結(jié)構(gòu)上。
8. 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第二導(dǎo)電 襯底包括齊納二極管，所述齊納二極管包括所述導(dǎo)電襯底的摻雜區(qū)， 其中，所述摻雜區(qū)具有與所述第二導(dǎo)電襯底的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類 型，以及其中，只有所述摻雜區(qū)與所述第一電極電連通。
9. 一種制造發(fā)光器件的方法，包括-在第一襯底上形成至少一個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括在所述第一襯底上的第一覆層、在所述第一覆層上的有源層、在所述有源層上的第二覆層、至少一個(gè)側(cè)表面以及至少一個(gè)凹槽，所述至少一個(gè)側(cè)表面包括所述第一覆層、所述有源層以及所述第二覆層的暴露面，所 述至少一個(gè)凹槽將至少所述第二覆層與所述有源層分離，同時(shí)至少提供所述第一覆層的連續(xù)部分，其中，所述凹槽的一個(gè)部分限定所述發(fā) 光結(jié)構(gòu)的主部分，以及所述凹槽的另一個(gè)部分限定所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的次 部分；在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成絕緣層，其中，所述絕緣層包括暴露所述 第二覆層的一部分的凹進(jìn)；在所述凹進(jìn)中和在所述絕緣層的至少一部分上形成構(gòu)圖的第一電 極層，其中，所述第一電極層在所述凹槽區(qū)中是不連續(xù)的，以電隔離所述次部分；形成絕緣的通過孔接觸，所述通過孔接觸從所述第一電極層延伸 到所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分的第一覆層；將所述第一電極層的表面的至少一部分附著到第二導(dǎo)電襯底，其 中，所述第二導(dǎo)電襯底包括構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層，所述導(dǎo)電中間層具有 第一部分和第二部分，所述第一部分用于附著到與所述凹進(jìn)相對(duì)應(yīng)的 所述第一電極層的表面，以及所述第二部分用于與所述通過孔接觸電 連通；去除所述第一襯底，以暴露所述第一覆層的至少一個(gè)表面；以及 將所述第二襯底與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)周圍的區(qū)域分離，以形成包括至 少一個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)發(fā)光器件。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第二導(dǎo)電襯底包括(i) 具有第一摻雜區(qū)的齊納二極管以及(ii)延伸穿過所述第二導(dǎo)電襯底的 第二摻雜區(qū)，其中，所述構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層的第一部分設(shè)置在所述導(dǎo) 電襯底的第一摻雜區(qū)上以及第一摻雜區(qū)內(nèi)，以及附著到與所述凹進(jìn)相 對(duì)應(yīng)的所述第一電極層的表面的至少一部分，以及其中，所述構(gòu)圖的 導(dǎo)電中間層的第二部分設(shè)置在所述導(dǎo)電襯底的第二摻雜區(qū)上以及第二 摻雜區(qū)內(nèi)，以及接觸所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分的通過孔接觸。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中，所述第二導(dǎo)電襯底包括(i) 具有第一摻雜區(qū)的齊納二極管、(ii)延伸穿過所述第二導(dǎo)電襯底的絕 緣通過孔接觸，其中，所述構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層的第一部分設(shè)置在所述 導(dǎo)電襯底的第一摻雜區(qū)上以及第一摻雜區(qū)內(nèi)，以及附著到與所述凹進(jìn) 相對(duì)應(yīng)的所述第一電極層的表面的至少一部分，以及其中，所述構(gòu)圖 的導(dǎo)電中間層的第二部分設(shè)置在所述導(dǎo)電襯底的通過孔接觸上，以及 接觸所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分的通過孔接觸。
12. —種發(fā)光器件，其由根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法得到。
13. —種發(fā)光器件，包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，其具有光發(fā)射第一表面、第二表面、與所述第二表面 相比傾斜成角度的至少一個(gè)側(cè)表面、具有第一表面和第二表面的有源 層、第一覆層以及第二覆層，所述第一覆層在所述有源層的第一表面 上并且提供所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一表面，所述第二覆層在所述有源層的 第二表面上并且提供所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二表面；絕緣層，其在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)側(cè)表面的至少一部分和所 述第二表面上，其中，所述絕緣層包括暴露了所述第二覆層的至少一 部分的凹進(jìn)；第一電極和第二電極，其連接到所述發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中，所述第一 電極在所述凹進(jìn)中并且在所述絕緣層的至少大部分上；以及 導(dǎo)電襯底，其附著到所述第一電極的表面的至少一部分。
14. 如權(quán)利要求13所述的器件，其中，所述絕緣層在所述發(fā)光結(jié) 構(gòu)的側(cè)表面上延伸，以包圍至少所述有源層。
15. 如權(quán)利要求13所述的器件，其中，所述絕緣層在所述發(fā)光結(jié) 構(gòu)的整個(gè)側(cè)表面上延伸。
16. 如權(quán)利要求13所述的器件，其中，所述絕緣層至少在所述發(fā) 光結(jié)構(gòu)的與所述有源層相對(duì)應(yīng)的側(cè)表面上以及所述第一覆層上，以及 其中，所述第一電極層至少在所述第二覆層上。
17. 如權(quán)利要求13所述的器件，其中，所述第一電極層在所述第 二覆層上和所述絕緣層的至少一部分上。
18. 如權(quán)利要求13所述的器件，還包括凹槽，所述凹槽沿著所述 發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二表面，以提供所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部分和所述發(fā)光結(jié)構(gòu) 的次部分，其中，所述凹槽將至少所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二覆層與所述有 源層分離，同時(shí)至少提供所述第一覆層的連續(xù)部分；以及其中，所述第二電極在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分的第一表面上。
19. 如權(quán)利要求13所述的器件，其中，所述第一覆層包括凸起形 狀的透鏡部分。
20. 如權(quán)利要求18所述的器件，其中，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的主部分的 第一覆層的一部分具有凸起形狀，以及其中，所述第二電極設(shè)置在所 述發(fā)光結(jié)構(gòu)的次部分的第一表面上。
21. 如權(quán)利要求13或18所述的器件，其中，所述導(dǎo)電襯底包括 齊納二極管，所述齊納二極管包括所述導(dǎo)電襯底的摻雜區(qū)，其中，只 有所述慘雜區(qū)與所述第一電極電連通。
22. 如權(quán)利要求21所述的器件，其中，所述第二導(dǎo)電襯底還包括 構(gòu)圖的導(dǎo)電中間層，所述導(dǎo)電中間層設(shè)置在所述導(dǎo)電襯底的摻雜區(qū)上 和摻雜區(qū)內(nèi)，以及其中，所述第一電極層的表面的至少一部分連接到 所述導(dǎo)電中間層。
23. —種垂直型發(fā)光器件，包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，其具有光發(fā)射第一表面、至少一個(gè)側(cè)表面以及第二表面；構(gòu)圖的絕緣層，其在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二表面和至少一個(gè)側(cè)表面 的至少一部分上，其中，所述絕緣層包括暴露所述第二表面的一部分 的凹進(jìn)；襯底，其支撐所述發(fā)光結(jié)構(gòu)；第一電導(dǎo)管，用于連接到電源；第二電導(dǎo)管，用于連接到電源；用于將所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一表面與所述第一電導(dǎo)管電連接的裝 置；以及用于將所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二表面與所述第一電導(dǎo)管電連接以及用于將沖擊在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)側(cè)表面上的光進(jìn)行反射的裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的器件，其中，所述的用于反射光的裝置 還將熱導(dǎo)離所述發(fā)光結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光器件、包括發(fā)光系統(tǒng)的封裝和系統(tǒng)以及其構(gòu)造方法。本發(fā)明涉及一種垂直型發(fā)光器件和制造該發(fā)光器件的高產(chǎn)量方法?？梢栽诳梢栽诎l(fā)光系統(tǒng)中放置的各種發(fā)光封裝中利用這些發(fā)光器件。發(fā)光器件被設(shè)計(jì)成將發(fā)光效率和/或散熱最大化。其他的改進(jìn)包括嵌入的齊納二極管，以避免有害的反向偏置電壓。
文檔編號(hào)H01L33/38GK101599457SQ20091013701
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者金維植 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社