本專利申請要求法國專利申請F(tuán)R14/53148的優(yōu)先權(quán)益，其將通過引用的方式包含于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及基于半導(dǎo)體材料的光電裝置以及用于制造該光電裝置的方法。本發(fā)明更具體地涉及包括發(fā)光二極管的光電裝置。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管的發(fā)射圖、也稱為輻射圖，表示由發(fā)光二極管發(fā)射的光輻射的相對強(qiáng)度的角分布。通常地通過發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)決定了發(fā)光二極管的發(fā)射圖。

形成包括形成在平坦支撐件上的疊層的發(fā)光二極管是已知的。此發(fā)光二極管的發(fā)射圖的相對強(qiáng)度大體上沿著對應(yīng)于垂直于使發(fā)光二極管形成在其上的支撐件的表面的方向的參考方向是最大的并且相對于參考方向隨著發(fā)射方向的傾斜而減小。

包括發(fā)光二極管的光電裝置然后可以包括輔助光學(xué)系統(tǒng)，尤其是透鏡或其它光學(xué)系統(tǒng)，以改變發(fā)光二極管的發(fā)射圖。實(shí)際上，對于特定應(yīng)用來說，可能期望的是無論什么發(fā)射方向?qū)τ诎l(fā)射圖的相對強(qiáng)度而言都是基本上相同的。對于其它應(yīng)用來說，可能期望的是一旦發(fā)射方向相對于參考方向傾斜發(fā)射圖的相對強(qiáng)度顯著地減小。

現(xiàn)有光電裝置的弊端是輔助光學(xué)系統(tǒng)可能是設(shè)計(jì)上笨重的和/或復(fù)雜的以獲得期望的發(fā)射圖。此外，它們是昂貴的并且它們的效率小于1，這會引起大體上的流量損失。

現(xiàn)有光電裝置的另一個(gè)弊端是輔助光學(xué)系統(tǒng)的使用使得光電裝置制造方法更加復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由此，實(shí)施方式的目的是克服上述的包括發(fā)光二極管的光電裝置及其制造方法的弊端的至少一部分。

實(shí)施方式的另一個(gè)目的是在不使用輔助光學(xué)系統(tǒng)的情況下控制包括發(fā)光二極管的光電裝置的發(fā)射圖。

實(shí)施方式的另一個(gè)目的是減小光電裝置的體積。

實(shí)施方式的另一個(gè)目的是針對能夠以工業(yè)規(guī)模以及以低成本制造包括發(fā)光二極管的光電裝置。

由此，實(shí)施方式提供了光電裝置，其包括支撐件，此支撐件包括具有至少一個(gè)凹形部分或凸起部分的表面，所述部分的撓度的幅值大于所述部分的弦的1/20，以及擱置在所述部分上的發(fā)光二極管，每個(gè)發(fā)光二極管都包括與所述部分接觸的圓柱形、圓錐形或錐形半導(dǎo)體元件，在每個(gè)半導(dǎo)體元件與所述部分之間的接觸表面的撓度的幅值小于或等于0.5μm。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述部分的曲率半徑大于所述部分的弦的一半。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，每個(gè)半導(dǎo)體元件的接觸表面積與所述部分的表面積的比率小于0.7。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，此裝置包括擱置在所述部分上的至少4個(gè)發(fā)光二極管。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，每個(gè)發(fā)光二極管都包括能夠發(fā)出光輻射的有源區(qū)域，其中有源區(qū)域至少部分地覆蓋半導(dǎo)體元件并且不與所述部分接觸。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，每個(gè)半導(dǎo)體元件都主要地由III-V合成物制成。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，每個(gè)半導(dǎo)體元件都主要地包括氮化鎵。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，支撐件包括具有大于100nm厚度的金屬材料、絕緣材料或半導(dǎo)體材料的層，其中所述層的外表面形成所述部分。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述層由硅制造。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，每個(gè)半導(dǎo)體元件的平均直徑在從5nm到2.5μm的范圍內(nèi)。

實(shí)施方式還提供了制造光電裝置的方法，包括以下步驟：

(1)在基板上形成發(fā)光二極管，每個(gè)發(fā)光二極管都包括與基板接觸的圓柱形、圓錐形、或錐形半導(dǎo)體元件；

(2)使基板至少在發(fā)光二極管的位置處變??；以及

(3)使基板變形以形成使發(fā)光二極管擱置在其上的至少凹形或凸起部分，所述部分的撓度的幅值大于所述部分的弦的1/20，在每個(gè)半導(dǎo)體元件與所述部分之間的接觸表面的所述撓度的幅值小于或等于0.5μm。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在步驟(3)處，基板夾置在第一部分與第二部分之間，第一部分與第二部分的至少一個(gè)包括具有與所述部分互補(bǔ)的形狀的突出部或腔體。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述突出部包括可變形材料。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，步驟(2)包括在與發(fā)光二極管相對的一側(cè)上將開口蝕刻到基板中。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，步驟(2)包括將把手緊固在發(fā)光二極管的一側(cè)上并且使整個(gè)基板變薄。

附圖說明

在下面的具體實(shí)施方式的非限定描述中將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明上述以及其它特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：

圖1示出了在本申請中使用的參數(shù)；

圖2至圖4是光電裝置的實(shí)施方式的局部簡化橫截面視圖；

圖5和圖6是圖2或圖3的光電裝置的發(fā)光二極管的實(shí)施方式的局部簡化橫截面視圖；

圖7示出了已知的光電裝置的發(fā)射圖以及圖2和圖4中示出的光電裝置的發(fā)射圖；

圖8示出了根據(jù)針對多個(gè)層厚度的層的最大相對變形的層的曲率半徑的變化的曲線；

圖9示出了根據(jù)針對多個(gè)層厚度的層的曲率半徑的層的撓度的變化的曲線；

圖10A到圖10F是在制造圖2中示出的光電裝置的方法的另一個(gè)實(shí)施方式的連續(xù)步驟處獲得的結(jié)構(gòu)的局部簡化橫截面視圖；以及

圖11A至圖11E是在制造圖4中示出的光電裝置的方法的另一個(gè)實(shí)施方式的連續(xù)步驟處獲得的結(jié)構(gòu)的局部簡化橫截面視圖。

具體實(shí)施方式

為了清楚起見，在不同附圖中相同的元件以相同的附圖標(biāo)記指示，并且此外，如通常在電子電路的描述中那樣，不同附圖不成比例。此外，已經(jīng)示出并且將要描述對于理解本描述有用的僅這些元件。特別地，用于給光電裝置的發(fā)光二極管加偏壓的裝置是眾所周知的并且將不再描述。

在下面描述中，除非另外指明，術(shù)語“基本上”、“大概”、以及“大約”表示在10％以內(nèi)。此外，“主要由材料形成的化合物”或者“基于材料的化合物”表示化合物包括大于或等于所述材料的95％，此百分比優(yōu)選地大于99％。

圖1是表面S的簡化橫截面視圖。在下面的描述中，稱撓度F是表面S與參考平面Pref.之間的最大距離。在圖1中，表面S的邊緣擱置在參考平面Pref.上。作為變型，參考平面Pref可以是與表面S相切的平面。稱表面S的平均曲率半徑Rm為等于表面S的曲率半徑的平均值的曲率半徑。在其中表面S與球冠相應(yīng)的情形中，表面S的曲率半徑是恒定的并且等于平均曲率半徑Rm。稱O是與具有平均曲率半徑Rm與撓度F的表面相關(guān)的平均曲率中心，并且稱角度α是含有從平均曲率中心O觀察的表面S的角度。在其中表面S的邊緣擱置在參考平面Pref的情形中，稱表面S的弦C為具有與由在參考平面Pref上的表面S的接觸曲線界定的平坦表面相同面積的圓盤的直徑，這與在參考平面Pref上的表面S的接觸的曲線的平均直徑、換句話說表面S的邊界的平均直徑相應(yīng)。

圖2是具有發(fā)光二極管的光電裝置5的實(shí)施方式的局部簡化橫截面視圖，該光電裝置包括：

傳導(dǎo)支撐件10，其包括平坦下表面12和具有鼓起部分15的上表面14，鼓起部分15在下文中也稱為凸起部分，與導(dǎo)電層16的外表面相對應(yīng)；

分布在層16上的發(fā)光二極管18；

電極20，其至少部分地透明，與每個(gè)發(fā)光二極管18接觸并且在表面14上延伸，絕緣部分21插入在電極20與支撐件10之間；

與電極20接觸的傳導(dǎo)墊22；

基座24，包括支撐件10附接至其的平坦上表面26以及與上表面26相對的平坦下表面28；

過孔30，其穿過基座24并且連接到支撐件10的后表面12，例如、一傳導(dǎo)區(qū)域32在表面26上延伸并且位于支撐件10與基座24之間，過孔30由導(dǎo)電材料制成并且與基座24絕緣；

過孔34，其穿過基座24并且連接到支撐件10的墊22，例如、傳導(dǎo)區(qū)域36與傳導(dǎo)導(dǎo)線38，過孔34由導(dǎo)電材料制成并且與基座24絕緣；

連接到過孔30的接觸墊40；以及

連接到過孔34的接觸墊42。

在圖2中示出的實(shí)施方式中，通過在電極20與支撐件10的下表面12之間施加電壓執(zhí)行發(fā)光二極管18的加偏壓。

圖3是光電裝置50的另一個(gè)實(shí)施方式的局部簡化橫截面視圖，其包括表面14上的傳導(dǎo)墊51以及在表面26上與過孔30接觸并且通過傳導(dǎo)導(dǎo)線53連接到傳導(dǎo)墊51的傳導(dǎo)區(qū)域52。在圖3中示出的實(shí)施方式中，通過在接觸墊22與51之間施加電壓執(zhí)行發(fā)光二極管18的加偏壓，該偏壓以如用于圖2中示出的光電裝置5的相同方式，轉(zhuǎn)化為電極20與傳導(dǎo)支撐件10、更具體地說支撐件10的層16的外表面之間的電勢差。

在圖2和圖3中，經(jīng)由墊22通過透明電極20提供上部接觸，絕緣部分21確?；?0與層16絕緣。在圖2中，經(jīng)由電連接到基座24的墊32的基板10通過層16實(shí)現(xiàn)下部接觸。在圖3中，基板10可以是電絕緣的并且接觸仍通過層16提供設(shè)置但是在墊21的前表面處具有接觸區(qū)域。

作為變型，層16可以是非導(dǎo)電的。在此情形中，穿過層16的傳導(dǎo)過孔可以設(shè)置為與二極管18與支撐件10電連接。

圖4是包括發(fā)光二極管的光電裝置55的另一個(gè)實(shí)施方式的局部簡化橫截面視圖。光電裝置55包括圖2中示出的裝置5的全部元件，其中，區(qū)別在于以中空部分56、即也在下文中稱為凹形部分來替換鼓起部分15。

此外也可以通過圖4中示出的實(shí)施方式實(shí)施圖3中示出的變型。

凸起部分15或凹形部分56撓度的幅值應(yīng)該足以允許發(fā)射圖的基本上的修改。通常地，此撓度應(yīng)該大于凸起部分15或凹形部分56的弦C的1/20。例如，對于具有其弦C等于1mm的凸起部分15或凹形部分56來說，撓度F至少是50μm并且對于具有其弦C等于250μm的凸起部分15或凹形部分56來說，撓度F至少是12.5μm。優(yōu)選地，撓度F等于凸起部分15或凹形部分56的弦C的四分之一。為獲得凹形或凸起半球形形狀，此撓度F等于凸起部分15或凹形部分56的弦C的一半。例如，相對于含有凸起部分15或凹形部分56的邊界的全部點(diǎn)的平面測量此撓度。

凸起部分15或凹形部分56的曲率半徑對于具有1-mm弦以及大約6μm基本二極管厚度的凸起部分15或凹形部分56而言位于從0.5mm到3mm的范圍內(nèi)，對于具有250-μm弦的凸起部分15或凹形部分56而言具有在從125到750μm的范圍內(nèi)的曲率半徑。凸起部分15或凹形部分56的曲率半徑可以不是常數(shù)。

在橫向截面平面中，考慮凸起部分15或者凹形部分56的平均曲率中心，含有凸起部分15或凹形部分56的角度大于23度，優(yōu)選地大于23度，優(yōu)選地大于106度。

在含有凸起部分15或凹形部分56的撓度的橫向截面平面中，由凸起部分15或凹形部分56形成的圓弧的長度對于具有1-mm弦的凸起部分15或者凹形部分56而言大于1.007mm、并且對于具有250-μm弦的凸起部分15或凹形部分56而言大于252μm(在其中撓度等于弦的1/20的情形)，優(yōu)選地對于具有1-mm弦的凸起部分15或者凹形部分56而言大于1.16mm并且對于具有250-μm弦的凸起部分15或凹形部分56而言大于290μm(在其中撓度等于弦的1/4的情形)。

光電裝置5可以包括從幾個(gè)發(fā)光二極管18到幾千個(gè)發(fā)光二極管18，通常地每mm²從10,000個(gè)到100,000個(gè)二極管。

根據(jù)光電裝置的期望的發(fā)射圖來選擇凸起部分15或凹形部分56的形狀。根據(jù)實(shí)施方式，凸起部分15或凹形部分56與半球或球冠相應(yīng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，凸起部分15或凹形部分56與半圓柱或者與圓柱扇形部分相應(yīng)。

在實(shí)施方式中，發(fā)光二極管由三維元件形成，例如圓柱形、圓錐形或錐形元件，尤其是導(dǎo)線元件，尤其是微米線或納米線。三維元件在表面14的鼓起部分15或凹形部分56的位置處布置在層16上。

每個(gè)發(fā)光二極管的有源區(qū)域，就是由發(fā)光二極管供給的大部分電磁輻射從其發(fā)射的區(qū)域，形成在三維元件上并且不與層16接觸。

在三維元件與層16之間的接觸表面的撓度的幅值小于0.5μm，優(yōu)選地小于0.1μm，0.5-μm值與具有100-μm弦的凸起部分15或凹形部分56相應(yīng)，并且0.1-μm值與具有20-μm弦的凸起部分15或凹形部分56相應(yīng)?；诖藯l件，三維元件(以及由此基本二極管)的光電特性，尤其是發(fā)射波長未改變。

術(shù)語“微米線”或“納米線”指代沿優(yōu)選方向具有細(xì)長形狀的三維結(jié)構(gòu)，具有稱為次要尺寸的、位于從5nm到2.5μm、優(yōu)選地從50nm到2.5μm的范圍內(nèi)的至少兩個(gè)尺寸，稱為主要尺寸的第三尺寸，至少1倍于，優(yōu)選地至少5倍于，并且更優(yōu)選地仍至少10倍于最大次要尺寸。在一些實(shí)施方式中，次要尺寸可以小于或者等于大約1μm、優(yōu)選地在從100nm到1μm，更優(yōu)選地從100nm到800nm的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)微米線或納米線的高度可以大于或等于500nm，優(yōu)選地在從1μm到50μm的范圍內(nèi)。

在下面的描述中，術(shù)語“導(dǎo)線”用于表示“微米線或納米線”。優(yōu)選地，沿垂直于導(dǎo)線的優(yōu)選方向的平面延伸通過橫截面的重心的導(dǎo)線的中線，基本上是直線式的并且此后稱作為導(dǎo)線的“軸線”。

圖5是光電裝置5的更加詳細(xì)的橫截面視圖并且示出發(fā)光二極管18的實(shí)施方式，其中示出了三個(gè)發(fā)光二極管。

在此實(shí)施方式中，光電裝置5從底部到頂部包括：

種層60，其利于導(dǎo)線的增長并且布置在層16上；

絕緣層62，其覆蓋種層60并且包括開口64以暴露種層60的一部分；

導(dǎo)線66，其通過開口64中的一個(gè)與種層60接觸，每個(gè)導(dǎo)線20都包括與種層60接觸的下部68，以及持續(xù)下部68的上部70；

殼體72，其包括覆蓋每個(gè)上部70的半導(dǎo)體層的疊層；

絕緣層74，其在每個(gè)導(dǎo)線66的下部68的橫向側(cè)上的絕緣層62上、并且可能地在殼體72的一部分上延伸；以及

層20，其形成覆蓋每個(gè)殼體72并且進(jìn)一步在絕緣層74上延伸的電極20。

光電裝置5還可以包括位于導(dǎo)線66之間、至少部分地覆蓋電極層20的導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層不在導(dǎo)線66上延伸并且形成墊22。

圖6是光電裝置5的更加詳細(xì)的橫截面視圖并且示出了發(fā)光二極管18的另一個(gè)實(shí)施方式，其中示出了三個(gè)發(fā)光二極管。

在此實(shí)施方式中，光電裝置5從底部到頂部包括：

與種層60接觸的圓柱支腳80；

在每個(gè)支腳80頂部處的作用部分82；

位于支腳80之間、在層16上延伸的絕緣部分84；以及

形成電極20的層，其覆蓋每個(gè)作用部分82并且進(jìn)一步在絕緣部分84上延伸。

光電裝置5還可以包括覆蓋全部結(jié)構(gòu)并且尤其是電極20的封裝層。光電裝置5還可以包括設(shè)置在封裝層上或者與其混雜的熒光層(未示出)。層16的撓度的幅值應(yīng)該足以允許發(fā)射圖的基本上的修改。通常地，此撓度應(yīng)該大于凸起部分15或凹形部分56的弦的1/20。例如，對于具有1-mm弦的凸起部分15或凹形部分56來說，此撓度將至少是50μm并且對于具有250-μm弦的凸起部分15或凹形部分56來說，撓度至少是12.5μm并且優(yōu)選地等于凸起部分15或凹形部分56的弦的1/4。為獲得凹形或凸起的半球形形狀，此撓度將等于凸起部分15或凹形部分56的弦的一半。例如，相對于含有凸起部分15或凹形部分56的邊緣的平面來測量此撓度。層16優(yōu)選地由能夠彈性變形而不斷裂的、具有從0.1到50μm范圍內(nèi)的厚度的材料制成。最大厚度由抗拉強(qiáng)度限定并且在硅的情形中大約等于50μm。

層16優(yōu)選地由半導(dǎo)體材料制成，例如由硅、鍺、碳化硅、III-V化合物，諸如GaN或GaAs、或ZnO基板。優(yōu)選地，層16由單晶硅制成。優(yōu)選地，層16由能夠與在微電子中實(shí)施的制造方法兼容的半導(dǎo)體材料制成。作為變型，層16可以是金屬層(例如，由鎢或鉬制成)。

作為變型，層16可以由能夠與期望的變形兼容的、具有彈性極限的耐火材料(通常地具有大于或等于1,000℃的熔化溫度)制成。

層16可以在電性上是非導(dǎo)電的，在此情形中，經(jīng)由布置在層16與二極管18之間的中間導(dǎo)電層提供二極管18的偏壓。

層16可以由基于二氧化硅的材料制成。二氧化硅為基礎(chǔ)的材料的實(shí)例是石英、熔融二氧化硅或石英玻璃。

種層60由有利于導(dǎo)線66的增長的材料制成。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，以種墊替換種層60，每個(gè)導(dǎo)線66都擱置在種墊中的一個(gè)上。作為實(shí)例，形成種層60的材料可以是來自元素周期表的IV、V、或VI欄的過渡金屬的氮化物、碳化物或硼化物或者這些化合物的組合。作為實(shí)例，種層60可以由氮化鋁(AlN)、硼(B)、氮化硼(BN)、鈦(Ti)、或氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鉿(Hf)、氮化鉿(HfN)、鈮(Nb)、氮化鈮(NbN)、鋯(Zr)、二硼化鋯(ZrB2)、氮化鋯(ZrN)、碳化硅(SiC)、碳氮化鉭(TaCN)，以MgxNy形式的氮化鎂，其中x大約等于3并且y大約等于2，例如根據(jù)形式Mg3N2或者鎂氮化鎵(MgGaN)的氮化鎂、鎢(W)、氮化鎢(WN)或者其組合制成。

絕緣層62、74與絕緣部分84可以由介電材料，例如，由二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si_xN_y，其中x大約等于3并且y大約等于4，例如Si₃N₄)、氮氧化硅(SiO_xN_y，其中x可以大約等于1/2并且y可以大約等于1，例如Si₂ON₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、二氧化鉿(HfO₂)、或金剛石的介電材料制成。作為實(shí)例，絕緣層62與絕緣層74的厚度在從5nm到500nm的范圍內(nèi)，例如近似地等于100nm。

根據(jù)至少一種半導(dǎo)體材料至少部分地形成導(dǎo)線66與支腿80。半導(dǎo)體材料可以是硅、鍺、碳化硅、III-V化合物、II-VI化合物、或者這些化合物中的至少兩種的組合。

導(dǎo)線66與支腳80可以至少部分地由主要地包括III-V化合物的半導(dǎo)體材料制成，例如III-N化合物。III族元素的實(shí)例包括鎵(Ga)、銦(In)、或鋁(Al)。III-N化合物的實(shí)例是GaN、AlN、InN、InGaN、AlGaN、或AlInGaN。還可以使用例如磷或砷的其它V組元素。通常來說，在III-V化合物中的元素可以以不同的摩爾分?jǐn)?shù)相結(jié)合。

導(dǎo)線66與支腳80可以至少部分地根據(jù)主要地包括II-VI化合物的半導(dǎo)體材料制成。II族元素的實(shí)例包括IIA族元素，尤其是鈹(Be)和鎂(Mg)，以及IIB族元素，尤其是鋅(Zn)和鎘(Cd)。VI族元素的實(shí)例包括VIA族元素，尤其是氧(O)和碲(Te)。II-VI化合物的實(shí)例是ZnO、ZnMgO、CdZnO、或CdZnMgO。通常來說，在II-VI化合物中的元素可以以不同的摩爾分?jǐn)?shù)相結(jié)合。

導(dǎo)線66與支腳80可以包括摻雜物。作為實(shí)例，對于III-V化合物來說，摻雜物可以選自包括II族P型摻雜物、例如，鎂(Mg)，鋅(Zn)，鎘(Cd)，或汞(Hg)，IV族P型摻雜物，例如，碳(C)、或IV族N型摻雜物，例如，硅(Si)、鍺(Ge)、硒(Se)、硫(S)、鋱(Tb)、或錫(Sn)的組中選擇。

導(dǎo)線66與支腳80的橫截面可以具有不同形狀，諸如，例如橢圓形、圓形或者多邊形、尤其是三角形、矩形、正方形或者六邊形。由此應(yīng)該理解的是，關(guān)于導(dǎo)線或支腳的橫截面涉及的術(shù)語“直徑”指示與此橫截面中的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的表面積相關(guān)聯(lián)的量，例如與具有與導(dǎo)線橫截面的表面積相同的表面積的圓盤的直徑相對應(yīng)。優(yōu)選地，導(dǎo)線66或支腳80的平均直徑在從5nm到2.5μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地從50nm到2.5μm，更優(yōu)選地從200nm到1μm，尤其從300nm到800nm。

兩個(gè)相鄰導(dǎo)線66或者兩個(gè)相鄰支腳80的軸線可以遠(yuǎn)離0.5μm到10μm并且優(yōu)選地從1.5μm到4μm。

殼體72或有源區(qū)域82可以包括多個(gè)層的疊層，尤其地包括：

作用層，其覆蓋導(dǎo)線66或相關(guān)聯(lián)支腳80的上部；

中間層，其具有與導(dǎo)線或支腳相反并且覆蓋所述作用層的導(dǎo)電類型；以及

結(jié)合層，其覆蓋所述中間層并且覆蓋有電極20。

作用層是由發(fā)光二極管傳送的大部分輻射從其發(fā)出的層。根據(jù)實(shí)例，作用層可以包括諸如多個(gè)量子阱的約束裝置。例如其由分別具有從5到20nm(例如8nm)的厚度與從1到10nm(例如，2.5nm)的厚度的交替的GaN層與InGaN層形成。GaN層可以摻雜成為例如N或P型。根據(jù)另一個(gè)實(shí)例，作用層可以包括例如具有大于5nm的厚度的單個(gè)InGaN層。

例如P型摻雜的中間層可以與半導(dǎo)體層或者半導(dǎo)體層的疊層相應(yīng)，并且允許形成P-N結(jié)或P-I-N結(jié)，作用層包括在中間P型層與P-N結(jié)或P-I-N結(jié)的N型部分之間。

結(jié)合層可以與半導(dǎo)體層或者與半導(dǎo)體層的疊層相應(yīng)并且能夠在中間層與電極20之間形成歐姆接觸。作為實(shí)例，結(jié)合層可以非常地重?fù)诫s有與導(dǎo)線66或支腳80相反的類型。

半導(dǎo)體層的疊層可以包括例如由三元合金、例如與作用層和中間層接觸的氮化鎵鋁(AlGaN)或者氮化鋁銦(AlInN)形成的電子勢壘層，以確保電載流子在作用層中的良好分布。

電極20能夠使發(fā)光二極管的作用層撓度并且使由發(fā)光二極管發(fā)出的電磁輻射通過。形成電極20的材料可以是諸如氧化銦錫(ITO)、氧化鋅鋁、或石墨烯的透明和導(dǎo)電材料。作為實(shí)例，電極層20具有從5nm到200mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地從20nm到50nm的厚度。

有利地，可以通過改變具有形成在其上的發(fā)光二極管18的凸起部分15或凹形部分56的曲率半徑來控制光電裝置的發(fā)射圖的形狀。特別地，根據(jù)凸起部分15或凹形部分56的曲率可以使得發(fā)射圖或多或少是各向同性的。

圖7分別示出了在圖2中示出的具有對應(yīng)于半球的凸起部分15的光電裝置5、在圖4中示出的具有對應(yīng)于半球的凹形部分56的光電裝置55以及發(fā)光二極管針對其形成在平坦支撐件上的光電裝置的發(fā)射圖D1、D2和D3。

發(fā)射圖D3基本上是鐘狀，這意味著沿著垂直于使發(fā)光二極管形成在其上的平坦表面的觀察方向獲得最大相對強(qiáng)度，并且當(dāng)觀察方向相對于最大相對強(qiáng)度的方向傾斜時(shí)該最大相對強(qiáng)度減小。

根據(jù)發(fā)射圖D1，不管觀察方向的傾斜，相關(guān)強(qiáng)度基本上是相同的。有利地獲得了均勻發(fā)光。根據(jù)發(fā)射圖D2，當(dāng)觀察方向相對于最大相對強(qiáng)度的方向傾斜時(shí)，相關(guān)強(qiáng)度比發(fā)射圖D3降低得更快。由此獲得了通過二極管發(fā)出的光束的更好集中。

制造光電裝置的上述實(shí)施方式的方法連續(xù)地包括在半導(dǎo)體層16上形成發(fā)光二極管18同時(shí)半導(dǎo)體層16基本上是平坦的并且使層16變形。

發(fā)明人首先試圖在層16所有部分上形成發(fā)光二極管。然而當(dāng)層16變形時(shí)，觀察到由發(fā)光二極管發(fā)出的輻射的波長的變化，此變化取決于施加到發(fā)光二極管的作用層的曲率。

圖8示出了根據(jù)針對于相應(yīng)的2-μm、4-μm、6-μm、8-μm、和10-μm層厚度的層的最大相對變形的曲率半徑的變化的曲線C₁到C₅。

發(fā)明人已經(jīng)示出當(dāng)發(fā)光二極管的有源區(qū)域的最大相對變形小于0.2％時(shí)，獲得了小于2nm的波長的變化。對于全部6-μm二極管厚度來說(種層60、導(dǎo)線66、用于圖5中示出的二極管的殼體78以及用于圖8中示出的二極管的面積80和82)，這與最小2.5-mm的曲率半徑相應(yīng)。

圖9以對數(shù)刻度示出了根據(jù)針對在橫向橫截面平面中的250-μm、500-μm、750-μm、和1-mm的弦的曲率半徑的層的撓度的變化的曲線E₁到E₄。對于具有1.007mm的弧長的發(fā)光二極管來說，2.5mm的最小曲率半徑與最大50-μm撓度相應(yīng)。此最大撓度是小的，使得不能夠相對于平坦結(jié)構(gòu)顯著地改變光電裝置的發(fā)射圖。

發(fā)明人已經(jīng)示出可以通過在層16上形成多個(gè)不同的發(fā)光二極管來獲得具有大于100μm的撓度幅值的層16。實(shí)際上，然后每個(gè)基本二極管的有源區(qū)域的撓度幅值小于層16的撓度幅值。這使得既能夠控制通過層16的曲率獲得的發(fā)射圖并且相對于平坦結(jié)構(gòu)保持發(fā)出的輻射的波長的變化少于2nm。

圖10A至圖10F示出了制造光電裝置5的方法的實(shí)施方式。此實(shí)施方式包括步驟：

(1)在基板90(圖10A)上形成發(fā)光二極管18。在當(dāng)前實(shí)施方式中，基板90包括覆蓋絕緣材料、比如二氧化硅的層92的層16，其自身覆蓋例如硅的半導(dǎo)體材料的晶圓94。介電層92的厚度可以在從50nm到10μm的范圍內(nèi)。晶圓94的厚度可以在從525μm到2mm的范圍內(nèi)。可以在基板90上形成多個(gè)光電裝置。發(fā)光二極管18然后聚集在二極管的組中以用于每個(gè)光電裝置。絕緣層95在發(fā)光二極管18周圍覆蓋層16。

在其中發(fā)光二極管18具有圖5中示出的結(jié)構(gòu)的情形中，可以通過使導(dǎo)線66增長并且隨后形成覆蓋導(dǎo)線66的橫向側(cè)和頂部的殼體72來形成該結(jié)構(gòu)。在其中發(fā)光二極管18具有圖6中示出的結(jié)構(gòu)的情形中，可以通過在層16所有部分上形成具有與期望發(fā)光二極管相同結(jié)構(gòu)的疊層，通過蝕刻此疊層、例如通過等離子蝕刻、化學(xué)蝕刻、或者通過激光切割，以界定每個(gè)發(fā)光二極管18，并且通過以絕緣部分84填充發(fā)光二極管之間的空間而形成該結(jié)構(gòu)。

(2)針對每個(gè)光電裝置例如通過、保形沉積(conformal deposition)形成電極20與導(dǎo)電墊22(圖10B)。

(3)針對每個(gè)光電裝置在晶圓94中以及在介電層92中蝕刻開口96以暴露基本上與光電裝置的發(fā)光二極管18的組相對的層16的一部分(圖10C)。通過介電層92與晶圓94的部分98界定開口96。開口96的形成可以包括第一步驟與第二步驟。第一步驟包括蝕刻晶圓94，介電層92然后能夠起到蝕刻晶圓94時(shí)候的蝕刻停止層的作用。第二步驟包括蝕刻介電層92，半導(dǎo)體層16然后能夠在介電層92的蝕刻過程中起到蝕刻停止層的作用。在仰視圖中，開口96可以占據(jù)大約1mm²的表面積。兩個(gè)相鄰開口96的橫向側(cè)之間的距離可以是大約50μm。

(4)針對每個(gè)光電裝置在被開口96(圖10D)暴露的層16的表面上形成導(dǎo)電區(qū)域100。作為實(shí)例，導(dǎo)電區(qū)域100是金屬區(qū)域。導(dǎo)電區(qū)域100可以包括疊層。作為實(shí)例，導(dǎo)電區(qū)域100可以包括與層16例如硅化鎳(SiNi)或硅化鈦(TiSi₂)接觸的硅化物的層以及金屬層。

(5)使層16變形以獲得凸起部分15(圖10E)。圖10E是用于使層16成形的系統(tǒng)的分解圖。根據(jù)實(shí)施方式，使用插入件102與配對模具104。針對每個(gè)光電裝置，插入件102可以包括板106，此板具有形成在其上的可變形材料的塊108。優(yōu)選地，塊108與板106每個(gè)都由導(dǎo)電材料制成。作為實(shí)例，每個(gè)塊108都由焊接材料制成。配對模具104對于每個(gè)光電裝置而言包括具有與光電裝置的期望的外表面相互補(bǔ)充的形狀的腔體110。

通過將基板90夾置在插入件102與配對模具104之間獲得層16的變形，其中可變形材料的塊填充開口96。在裝配步驟過程中可以將彈性體的薄膜112插入在配對模具104與發(fā)光二極管之間以增加施加到發(fā)光二級管18的應(yīng)力的均勻性。可以在插入件106與基板90之間設(shè)置導(dǎo)電粘結(jié)層114。

塊108的體積確定為當(dāng)基板90壓靠板102時(shí)，開口96完全地填充有形成塊108的材料以及層16根據(jù)腔體110的形狀變形。優(yōu)選地，裝配操作執(zhí)行在以凱爾文表示的低于形成塊108的材料的熔化溫度的溫度處以及在高于形成塊108的材料的熔化溫度的三分之二的溫度處。作為實(shí)例，在塊108由SAC305型的錫、銀及銅合金制成時(shí)，裝配溫度可以大于55℃。

在變形前以及變型后，變形部分的弦是恒定的，因?yàn)樵谧冃芜^程中此部分的端部被阻擋。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，配對模具110僅在其中不存在發(fā)光二極管18的位置處支撐抵靠基板10。這有利地使能夠不在發(fā)光二極管18上施加壓力。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，插入件102可以與單塊結(jié)構(gòu)相應(yīng)并且通過機(jī)加工或者通過沖壓形成。

(6)切割插入件102與基板90以使光電裝置5分離(圖10F)。圖2和圖3中示出的支撐件10與包括插入件102的切割部分、基板90的切割部分、以及塊108的組件相對應(yīng)。

此方法包括將插入件102緊固到基座24的后續(xù)步驟。

圖11A到圖11E示出了制造光電裝置55的方法的實(shí)施方式。此實(shí)施方式包括上述步驟(1)和(2)。還包括步驟：

(3)'將把手120緊固到電極20(圖11A)。

(4)'蝕刻板94與介電層92以暴露層16(圖11B)。把手120有利地能夠操作層16。

(5)'將層16施加在插入件122上，針對每個(gè)光電裝置該插入件122具有腔體124，該腔體124具有與用于層16(圖11C)的期望形狀互補(bǔ)的形狀?？梢栽诓迦爰?22與層16之間設(shè)置粘結(jié)層。

(6)'移除把手120(圖11D)。

(7)'使層16變形(圖11E)。根據(jù)實(shí)施方式，使用配對模具126。配對模具126針對每個(gè)光電裝置包括具有與光電裝置的期望的外表面互補(bǔ)的形狀的突出部128。

通過將層16夾置在插入件122與配對模具126之間獲得層16的變形?？梢栽谘b配步驟過程中將彈性體的薄膜(未示出)插入在配對模具126與電極20之間以增加施加到發(fā)光二極管18的應(yīng)力的均勻性。

在變形前以及變型后，變形部分的弦是恒定的，因?yàn)樵谧冃芜^程中此部分的端部被阻擋。此方法通過切割光電裝置55以及將插入件122緊固到基座24繼續(xù)。

已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施方式。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將會想到多種修改與變型。此外，盡管在上述實(shí)施方式中，每個(gè)導(dǎo)線66在導(dǎo)線與種層60接觸的基座處都包括鈍化部分，該鈍化部分可以不存在。