具有纹理化衬底的波长转换发光设备制造技术

本发明专利技术的实施例包括倒装芯片半导体发光设备和布置在从该倒装芯片半导体发光设备提取的光的路径中的波长转换结构。具有纹理化顶表面的衬底定位成底表面面向波长转换结构。波长转换结构布置在衬底和倒装芯片半导体发光设备之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有纹理化衬底的波长转换发光设备相关申请的交叉引用本申请要求2015年10月19日提交的美国临时专利申请第62/243,470号的优先权。美国临时专利申请第62/243,470号结合于此。
本专利技术涉及具有含有纹理化表面的衬底的波长转换光发射设备，该衬底定位于从波长转换结构提取的光的路径中。
技术介绍
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（VCSEL）以及边发射激光器的半导体发光设备属于当前可用的最高效的光源。在能够在可见光谱各处操作的高亮度发光设备的制造中，当前引起兴趣的材料系统包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟与氮的二元、三元和四元合金，也称为III族氮化物材料。典型地，通过利用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、III族氮化物或其它适当的衬底上外延生长不同组分和掺杂剂浓度的半导体层的叠层来制造III族氮化物发光设备。该叠层常常包括在衬底之上形成的用例如Si掺杂的一个或多个n型层、在该一个或多个n型层之上形成的有源区中的一个或多个发光层、以及在该有源区之上形成的用例如Mg掺杂的一个或多个p型层。电接触部在n型和p型区上形成。可通过将波长转换材料定位在从LED提取的光的路径中来创建白光。图1图示在US2013/0258634中更详细描述的波长转换LED的一个示例。US2013/0258634教导了图1的设备“包括在LED之上形成的微结构膜以及在LED之上和膜之下形成的光转换材料。光转换材料可包括光磷光体的层，其可以直接沉积在LED上或可放置在LED上或附接到LED作为预形成膜的层。这个结构可用于白色LED光设备，在其中光转换材料将LED光转换成白光。在光转换材料层和LED的结构的顶部上，形成具有微结构的光偏转膜的层。从LED发射的光子和由于LED光的吸收而在磷光体层处发射的光子与顶部偏转膜交互作用，并在结构内来回反射以创建光成形效果，其中光在LED和光偏转膜之间反射并以由偏转膜中的微结构限定的选定方向从顶部偏转膜出射。偏转膜也可在从偏转膜出来的光上引起光聚焦效果，且光聚焦可取决于偏转膜的光学折射率。偏转膜的几何结构也可影响光聚焦。”。
技术实现思路
本专利技术的一目的是提供具有纹理化衬底的波长转换发光设备，其可至少部分地准直从波长转换结构提取的光。本专利技术的实施例包括倒装芯片半导体发光设备和布置在从倒装芯片半导体发光设备提取的光的路径中的波长转换结构。具有纹理化顶表面的衬底定位成底表面面向波长转换结构。波长转换结构布置在衬底和倒装芯片半导体发光设备之间。本专利技术的实施例包括半导体发光设备和布置在从半导体发光设备提取的光的路径中的波长转换结构。衬底布置在从波长转换结构提取的光的路径中。衬底包括主体和布置在该主体上的电介质层。电介质层的顶表面被纹理化。附图说明图1图示包括LED管芯、光转换材料和光学器件层的现有技术结构。图2是LED的截面视图。图3是包括LED、波长转换结构和纹理化衬底的设备的截面视图。图4图示图3的纹理化衬底的底表面。图5是包括LED、波长转换结构和衬底的设备的截面视图，该衬底包括生长在主体上的纹理化电介质材料。图6是在衬底和波长转换结构之间没有间隙的图5的设备的截面视图。图7是包括多个纹理化衬底的设备的截面视图。图8是针对具有纹理化衬底的设备的截面远场强度的标绘图。具体实施方式在本专利技术的实施例中，诸如半导体发光二极管的波长转换半导体发光设备与具有纹理化表面的衬底组合。图2图示III族氮化物LED的一个示例。可使用任何适当的半导体发光设备，且本专利技术的实施例不限于图2中所图示的LED。此外，虽然在下面的示例中半导体发光设备是发射蓝光或UV光的III族氮化物LED，但是除了LED以外的半导体发光设备（诸如激光二极管）和由其它材料系统（诸如其它III-V族材料、III族磷化物、III族砷化物、II-VI族材料、ZnO或Si基材料）制成的半导体发光设备可被使用。在图2的设备中，大部分光经过生长衬底从LED提取。这样的设备可被称为倒装芯片设备。通过如在本领域中已知的在生长衬底10上生长III族氮化物半导体结构，形成图2的LED。生长衬底常常是蓝宝石，但可以是任何适当的衬底，诸如例如非III族氮化物材料、SiC、Si、GaN或复合衬底。其上生长III族氮化物半导体结构的生长衬底的表面可在生长之前被图案化、粗糙化或纹理化，这可提高从设备的光提取。与生长表面相对的生长衬底的表面（即，在倒装芯片配置中，大部分光经过其被提取的表面）可在生长之前或之后图案化、粗糙化或纹理化，这可提高从设备的光提取。半导体结构包括夹在n型和p型区之间的发光或有源区。n型区16可首先生长，并可包括不同组分和掺杂剂浓度的多个层，包括例如诸如缓冲层或成核层的准备层（其可以是n型或非有意掺杂的）以及针对特定的光学、材料或电气特性而设计的n型或甚至p型设备层，这些特性对于使发光区高效地发射光是合意的。发光或有源区18在n型区之上生长。适当的发光区的示例包括单个厚的或薄的发光层或多个量子阱发光区，其包括由阻挡层分离的多个薄的或厚的发光层。然后，p型区20可在发光区之上生长。如同n型区，p型区可包括不同组分、厚度和掺杂剂浓度的多个层，包括非有意掺杂的层或n型层。在半导体结构的生长之后，反射p接触部在p型区的表面上形成。p接触部21常常包括多个导电层，诸如反射金属和可阻止或减小反射金属的电迁移的保护金属。反射金属常常是银，但可使用任何适当的一种或多种材料。在形成p接触部21之后，p接触部21、p型区20和有源区18的部分被移除以暴露n型区16的部分，其上形成n接触部22。n接触部22和p接触部21通过可填充有电介质的间隙25彼此电隔离，该电介质诸如是硅的氧化物或任何其它适当材料。可形成多个n接触部通孔；n接触部22和p接触部21不限于图2中所图示的布置。可以重新分布n接触部和p接触部以形成具有电介质/金属叠层的结合焊盘（bondpad），如在本领域中已知的。为了将LED电气和物理地附接到另一结构，一个或多个互连26和28在n接触部22和p接触部21上形成或电气地连接到n接触部22和p接触部21。在图3中互连26电气地连接到n接触部22。互连28电气地连接到p接触部21。通过电介质层24和间隙27，互连26和28与n接触部22和p接触部21电气地隔离并彼此电气地隔离。互连26和28可以是例如焊料、凸块、金层或任何其它适当的结构。很多单独的LED在单个晶圆上形成然后从设备的晶圆切割。衬底10可以在半导体结构的生长之后或在形成单独的设备之后被减薄。在一些实施例中，从图2的设备移除衬底。从图2的设备提取的大部分光经过衬底10（或通过移除衬底10而暴露的半导体结构的表面）被提取。在下面的附图中，LED由块1表示。在衬底10上形成的结构（包括半导体结构、金属和电介质层）由块12表示。本专利技术的实施例不限于倒装芯片LED—可使用任何适当的设备。在下面描述的实施例中，波长转换结构可布置在从发光设备提取的光的路径中。波长转换结构包括一种或多种波长转换材料，其可以是例如常规磷光体、有机磷光体、量子点、有机半导体、II-VI或III-V族半导体、II-VI或III-V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构，包括：倒装芯片半导体发光设备；波长转换结构，其布置在从所述倒装芯片半导体发光设备提取的光的路径中；以及衬底，其中：所述波长转换结构布置在所述衬底和所述倒装芯片半导体发光设备之间；所述衬底的底表面面向所述波长转换结构；并且所述衬底的顶表面被纹理化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.19 US 62/2434701.一种结构，包括：倒装芯片半导体发光设备；波长转换结构，其布置在从所述倒装芯片半导体发光设备提取的光的路径中；以及衬底，其中：所述波长转换结构布置在所述衬底和所述倒装芯片半导体发光设备之间；所述衬底的底表面面向所述波长转换结构；并且所述衬底的顶表面被纹理化。2.如权利要求1所述的结构，还包括介于所述波长转换结构和所述衬底的所述底表面的部分之间的间隙。3.如权利要求2所述的结构，其中所述底表面包括多个柱，其中所述间隙布置在所述柱之间。4.如权利要求1所述的结构，其中所述衬底的所述顶表面被纹理化成多个特征在阵列中排列，其中特征之间的峰到峰间距相隔在50nm和500nm之间。5.如权利要求4所述的结构，其中所述特征具有选自由柱状物、棱锥、圆锥、截棱锥、截圆锥、任何约翰逊固体和任何近约翰逊固体组成的组的形状。6.如权利要求1所述的结构，其中所述衬底是蓝宝石。7.如权利要求1所述的结构，其中所述衬底包括：主体；以及在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T洛佩斯，
申请(专利权)人：亮锐控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL