[发明专利]在硅衬底上生长的发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光器件，诸如在硅衬底上生长的III族氮化物发光二极管。

背景技术

包括发光二极管（LED）、谐振腔发光二极管（RCLED）、垂直腔激光二极管（诸如表面发射激光器（VCSEL））和边缘发射激光器的半导体发光器件是当前可用的最高效的光源之一。当前在能够跨可见光谱进行操作的高亮度发光器件的制造中感兴趣的材料体系包括III-V族半导体，特别是镓、铝、硼、铟和氮的二元、三元和四元合金，，其也被称为III族氮化物材料。典型地，通过借由金属-有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其它外延技术在蓝宝石、碳化硅、硅、III族氮化物或其它合适的衬底上外延生长不同组成和掺杂浓度的半导体层的堆叠来制作III族氮化物发光器件。堆叠通常包括形成在衬底之上的掺杂有例如Si的一个或多个n型层、形成在一个或多个n型层之上的有源区中的一个或多个发光层以及形成在有源区之上的掺杂有例如Mg的一个或多个p型层。电接触形成在n型区和p型区上。

图1图示了在US 7,256,483中更详细地描述的倒装芯片LED。该LED包括n型层16、有源层18以及p型层20，其生长在蓝宝石生长衬底（未示出）上。p层20和有源层18的部分在LED形成过程期间被蚀刻掉，并且金属50（金属化层加键合金属）在与p接触金属24同侧上接触n层16。底层填充材料52可以沉积在LED下方的空隙中以降低跨LED的热梯度，增加LED与封装衬底之间的附连的机械强度，并且防止污染物接触LED材料。n金属50和p金属24分别被键合到封装衬底12上的垫22A和22B。封装衬底12上的接触垫22A和22B使用通孔28A和28B和/或金属迹线连接到可焊电极26A和26B。生长衬底被移除，从而暴露n型层16的表面。例如通过使用KOH溶液的光电化学蚀刻来粗糙化该表面以得到增加的光提取。

发明内容

本发明的目的是提供展现改善的光提取的生长在硅衬底上的发光器件。

本发明的实施例包括半导体结构，该半导体结构包括布置在n型区与p型区之间的III族氮化物发光层，以及含铝层。含铝层形成半导体结构的顶部表面。透明材料被布置在含铝层上。透明材料的表面被纹理化。

根据本发明的实施例的方法包括在包括硅的衬底上生长半导体结构。半导体衬底包括与衬底直接接触的含铝层，以及布置在n型区与p型区之间的III族氮化物发光层。该方法还包括移除衬底。在移除衬底之后，形成与含铝层直接接触的透明材料。透明材料被纹理化。

本发明的实施例包括半导体结构，其包括布置在n型区与p型区之间的III族氮化物发光层。该半导体结构还包括含铝层。多孔III族氮化物区被布置在含铝层与III族氮化物发光层之间。

附图说明

图1图示了具有粗糙化的顶部表面的倒装芯片LED。

图2图示了生长在硅衬底上的III族氮化物结构。

图3图示了在倒装芯片配置中附连到支撑的图2的结构。

图4图示了包括布置在图3的半导体结构上的粗糙化的透明材料的器件的顶部表面的部分。

图5图示了包括布置在准备层与器件结构之间的多孔层的半导体结构的部分。

图6图示了包括波导中断区和散射结构的器件。

图7图示了多孔III族氮化物层中的孔的生长。

图8图示了用于形成多孔III族氮化物层的装置。

具体实施方式

尽管以下示例是指发射蓝光或UV光的III族氮化物LED，但是诸如激光二极管之类的LED以外的半导体发光器件，以及由其它材料体系（诸如其它III-V族材料、III族磷化物以及III族砷化物材料）制成的半导体发光器件都可以使用在本发明的实施例中。

III族氮化物器件通常生长在蓝宝石或SiC衬底上。如上所述，可以通过蚀刻、激光剥离或任何其它合适的技术来移除这些衬底。通过移除这些衬底而暴露的III族氮化物材料常常是GaN，其可以例如通过光电化学蚀刻被容易地粗糙化。