发光器件及制造方法技术

一种发光器件通过在衬底上形成的缓冲层上形成发光结构而制造。发光结构接着与缓冲层和衬底分开。诸如镜子或透镜的导光元件接着使用粘合剂连于发光结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
在GaN材料系统中制造包括发光层和无源光学元件(诸如镜子或透镜)的器件是需要的。一个示例是具有顶部和底部的布拉格反射器(DBR)型反射镜的GaN垂直腔表面发射型激光器(VCSEL)。GaN材料系统为使用外延生长制造这种器件提出了挑战。例如，请注意作者为Joan M.Redwing、David A.S.Loeber、Neal G.Anderson、Michael A.Tischler和Jeffrey S.Flynn且名称为“An opticallypumped GaN-AlGaN vertical cavity surface emitting laser”的论文，其描述一种结合有反射器堆叠的VCSEL结构。通过金属有机物气相外延生长(MOVPE)在蓝宝石衬底上生长VCSEL结构。如本公开的图1中所示，这种现有技术VCSEL包括夹在两个反射器堆叠之间的有源层。有源层110是夹在布拉格反射器堆叠105和115之间10um的GaN层，每一个堆叠是为30周期的Al0.4Ga0.60N/Al0.12Ga0.88N 多层堆叠。在所谈到的这篇论文中，公开了有关光学和机械特性的若干个缺点。这些缺点包括“网状裂隙”的出现和对VCSEL的性能是次优的反射率参数。此外，如果光通过衬底出射，那么，半导体发光器件由于光学信号损失而进一步被防碍。例如，用于靠近衬底形成的缓冲层中的半导体材料的损耗特性导致光学信号的损失和信号的恶化。衬底进一步引起光学信号损失。因而，需要消除存在于现有的发光器件中的诸如缓冲层和衬底的某些元件。
技术实现思路
发光器件通过在衬底上形成的缓冲层上形成发光结构而制造。发光结构接着与缓冲层和衬底分开。诸如镜子或透镜的导光元件然后使用粘合剂连于发光结构。附图说明参照下面附图，可以更好地了解本专利技术的许多方面。附图中的部件不必按比例。相反，强调清楚地示出本专利技术的原理。而且，在附图中，类似的标号指示整个若干个视图对应的部件。图1示出含有衬底的现有技术VCSEL，在衬底上生长有夹在两个反射器堆叠之间的有源区域；图2示出根据本专利技术在衬底上形成有发光机构的发光器件的示例性实施例；图3示出与衬底分开的图2的发光结构；图4示出使用粘合剂连于图3的发光结构的导光元件；图5示出发光器件的第一示例性实施例，其中导光元件是镜子；图6示出发光器件的第二示例性实施例，其中导光元件是透镜；图7示出制造根据本专利技术的发光器件的示例性方法的流程图。具体实施例方式各种实施例一般而言涉及具有发光结构的发光器件，导光元件连于该发光结构。在一个示例性实施例中，发光结构是使用金属有机物气相外延生长(MOVPE)工艺制造的发光源。所连的导光元件使用不同于MOVPE的工艺制造。MOVPE工艺允许针对光学和机械特性对发光结构进行优化，而另一个工艺允许导光元件独立于发光结构被优化。图2示出具有发光结构250的发光器件200的示例性实施例，在该实施例中，发光器件200是VCSEL，该发光结构250包括由GaN基化合物组成的有源层210。在一个示例性实施例中，GaN基化合物由InxAlyGa1-x-yN(1≥X≥0；1≥y≥0；1≥x+y≥0)。有源层210夹在第一覆盖层205和第二覆盖层215之间。这两个覆盖层有时用其它术语，称为阻挡层和反射层。如现有技术中所公知，两个覆盖层工作时将光限制在有源层210中以产生激光。缓冲层225靠近衬底220形成。尽管图2示出由夹在第一覆盖层205和第二覆盖层215之间的有源层210形成的发光结构250，但在其它的示例性实施例中，发光结构250包括附加层。附加层的一些示例是电流传导层和接触层。一个或多个这些附加层形成在缓冲层225和第二覆盖层215之间。在这些其它示例性实施例中，附加层是发光结构250的一部分。请注意发光器件200中的光学信号路径260。在若干个层中，缓冲层225和衬底220在光信号路径260中引起光学信号衰减，因而，需要通过消除缓冲层225以及衬底220来使该衰减最小化。作为附加的益处，缓冲层225和衬底220的消除还导致半导体结255和265的消除。结255和265通过引起信号吸收和信号散射而有助于光学信号损失。图3示出与缓冲层225分开的发光结构250，从而从发光结构250消除如图2所示的缓冲层225、衬底220和结255。在一个示例性实施例中，通过使用激光剥离工艺使发光结构250与缓冲层225分开。在其它实施例中，该分开使用其它技术实施。在图4中，将粘合剂涂到发光结构250的主要表面。在图4所示的示例性实施例中，第二覆盖层215的主要表面示出作为粘合剂405涂覆的发光结构250的主要表面。在另一个实施例中，粘合剂405涂到一个不同层的主要表面，该不同层是发光结构250的一部分。例如，粘合剂405涂到导电层(未示出)或接触层(未示出)的一部分。各种材料可以用于粘合剂405的组分中。例如，可以使用光学品质环氧粘合剂，这种光学品质环氧粘合剂是透明的并且具有低的信号传输损失。环氧粘合剂提供允许外部元件以半永久或永久的方式连于第二覆盖层215的粘合品质。作为第二示例，粘合剂405提供两个硅氧化物(SiO2)表面之间的粘合。导光元件410是用来以所需的方向引导一个或更多波长的光的光学元件。导光元件410的一些示例是a)透镜b)镜子c)光栅，d)滤光器e)光耦合器。可以理解到术语“导光元件”是一般概念，除了以上提供的几个示例元件以外，还用来描述若干其他光学元件。所属
的技术人员将意识到若干个其它这种元件。导光元件410通过使用有利于生产这种导光结构的制造工艺作为一个制造单元来生产。另一方面，发光结构250使用更适合于生产最佳的发光结构的工艺作为一个第二单元独立地制造。制造导光元件410和发光结构250的方法将在下面更详细地解释。导光元件410的制造取决于导光元件的性质。例如，当导光元件410是半导体器件时，可以使用类似于用于制造发光结构250工艺的外延生长工艺。在一个示例性实施例中，用于单个地制造两个单元的两个外延生长工艺互相一致。在另一个示例性实施例中，两个外延生长工艺在诸如生长温度、生长速度等制造参数方面互相不同，尽管用在生长两个单元的诸如GaN、AlGaN和AlN的半导体材料互相一致。这里仍然是，两个单元互相独立地制造。当导光元件410由诸如玻璃的材料制造时，可以使用适用于玻璃而不是半导体材料的制造工艺。例如，当导光元件410是透镜时，透镜由玻璃坯件经过适当地切割、研磨和成形制造。在本示例中，导光元件410用有关玻璃的制造工艺制造，而发光结构250独立地使用外延生长工艺制造。导光元件410使用粘合剂405连于第二覆盖层215。粘合剂405通常基于关于使光学信号损失最小化的光学特性而选定。粘合剂405还基于诸如粘合力和应力的物理特性而选定。图5示出发光器件500的示例性实施例，其中导光元件是镜子510。镜子510作为第一制造单元独立于发光结构250的制造而制造。在一个示例性实施例中，镜子519通过将有某种介电常数的材料涂在另一种具有不同介电常数的材料上而制造。两种材料基于某种需要的特性而单个地选择，因此，能够按照最佳的方式来实施制造工艺，因而导致镜子519的性能得以改进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，包括：　　　　包括由Ｉｎ↓［ｘ］Ａｌ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｘ－ｙ］Ｎ形成的有源层的发光结构；　　　　涂到所述发光结构的主要表面的粘合剂；　　　　通过所述粘合剂连于所述发光结构的主要表面的导光元件。

【技术特征摘要】
US 2005-7-22 11/187,4691.一种发光器件，包括包括由InxAlyGa1-x-yN形成的有源层的发光结构；涂到所述发光结构的主要表面的粘合剂；通过所述粘合剂连于所述发光结构的主要表面的导光元件。2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述发光结构是第一制造单元；所述导光元件是独立于所述第一制造单元的第二制造单元。3.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述发光结构使用金属有机物气相外延生长工艺制造；所述导光元件使用不同于金属有机物气相外延生长工艺制造。4.根据权利要求3所述的发光器件，其中，所述粘合剂包括光学品质环氧粘合剂。5.根据权利要求4所述的发光器件，其中，所述导光元件是镜子。6.根据权利要求5所述的发光器件，其中，在有源层中产生的光被所述镜子反射，并且在穿过所述粘合剂和所述发光结构之后传输出所述发光器件。7.根据权利要求4所述的发光器件，其中，所述导光元件是透镜。8.根据权利要求7所述的发光器件，其中，在所述有源层中产生的光在穿过所述粘合剂和所述发光结构的一部分之后传输出所述发光器件。9.根据权利要求3所述的发光器件，其中，所述发光器件是垂直腔表面放射激光器。10.根据权利要求9所述的发光器件，其中，所述发光结构的所述主要表面是覆盖层的主表面，所述覆盖层位于所述发光...

【专利技术属性】
技术研发人员：维金奈M罗宾斯，史蒂文D莱斯特尔，
申请(专利权)人：安华高科技ECBUIP新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]