包括光子晶体和发光陶瓷的发光装置制造方法及图纸

半导体结构（４０２）与陶瓷层（４０８）组合，该半导体结构包括布置在ｎ型区和ｐ型区之间的发光层以及形成在该半导体结构内或者该半导体结构的表面上的光子晶体（４０４），该陶瓷层布置在由发光层发射的光的路径内。该陶瓷层由诸如磷光体之类的波长转换材料组成或者包括诸如磷光体之类的波长转换材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及波长转换半导体发光装置。相关技术描述发光二极管(LED)是可以生成在光谱特定区域中具有峰值波长的光的公知固态 装置。LED典型地用作照明器、指示器和显示器。传统上，最高效的LED发射在光谱的红色 区域内具有峰值波长的光，即红光。然而，III族氮化物LED已经得到发展，其可以有效地发 射在光谱的紫外到绿色区域内具有峰值波长的光。III族氮化物LED可以提供比传统LED 明显更亮的输出光。此外，由于来自III族氮化物装置的光一般具有比红光更短的波长，所以由III族 氮化物LED生成的光可以容易地被转换以产生具有更长波长的光。在本领域中公知的是， 具有第一峰值波长的光("初级光")可以利用被称为发光/荧光的过程而转换成具有更 长峰值波长的光("次级光")。荧光过程涉及由诸如磷光体之类的波长转换材料吸收初 级光，激发该磷光体材料的发光中心，这些发光中心发射次级光。次级光的峰值波长将取决 于磷光体材料。磷光体材料的类型可以被选择以产生具有特定峰值波长的次级光。参考图1，示出了美国专利6，351，069中描述的现有技术磷光体LED 10。LED 10 包括在被激励时生成蓝色初级光的III族氮化物管芯12。III族氮化物管芯12置于反射 器杯引线框14上且电学耦合到引线16和18。引线16和18传导电功率到III族氮化物管 芯12。III族氮化物管芯12被包括波长转换材料22的层20覆盖，此层经常为透明树脂。 取决于将由荧光材料22生成的次级光的期望光谱分布，用于形成层20的波长转换材料的 类型可以改变。III族氮化物管芯12和荧光层20被透镜24密封。透镜24典型地由透明 环氧树脂或硅酮制成。在工作中，电功率被供应到III族氮化物管芯12以激励管芯。受激励时，管芯12 发射离开管芯的顶表面的初级光。所发射的初级光的一部分被层20内的波长转换材料22 吸收。波长转换材料22随后响应于初级光的吸收而发射次级光，即，具有更长峰值波长的 转换光。发射的初级光的其余未被吸收部分与该次级光一起透射穿过波长转换层。透镜24 沿着由箭头26指示的总体方向引导未被吸收的初级光和次级光作为输出光。因此，输出光 是由从管芯12发射的初级光和从波长转换层20发射的次级光组成的复合光。波长转换材 料也可以配置成使得非常少或没有初级光从装置逸出，如发射紫外初级光的管芯与发射可 见的次级光的一种或多种波长转换材料组合的情形。由于III族氮化物LED在较大功率和较高温度下工作，所以在层20中使用的有机密封剂的透明度趋于退化，从而不期望地降低装置的光提取效率且潜在地不期望地变更从该装置发射的光的外观。波长转换材料的数种可替代的配置已被提出，诸如，如美国专利 6，630，691中所描述的在单晶发光衬底上生长LED装置，如在美国专利6，696，703中所描 述的薄膜磷光体层，以及通过如美国专利6，576，488中所描述的电泳沉积或者如美国专利 6，650，044中所描述的模版印刷(stenciling)而沉积的共形层。然而，现有解决方案的一 个主要缺点在于，磷光体/密封剂系统的光学不均勻性，这引起散射，潜在地导致转换效率 损失。
技术实现思路
依据本专利技术的实施例，包括布置在η型区和ρ型区之间的发光层以及光子晶体的 半导体结构与布置在由发光层发射的光的路径中的陶瓷层组合，所述光子晶体形成在所述 半导体结构内或者所述半导体结构的表面上。该陶瓷层由诸如磷光体之类的波长转换材料 组成或者包括诸如磷光体之类的波长转换材料。附图说明图1说明现有技术磷光体转换半导体发光装置。图2说明包括陶瓷磷光体层的倒装芯片半导体发光装置。图3说明包括结合主衬底和陶瓷磷光体层的半导体发光装置。图4说明陶瓷磷光体层中掺杂分布(profile)的示例。图5说明包括多个陶瓷层的半导体发光装置。图6说明包括成形的陶瓷磷光体层的半导体发光装置。图7说明包括比装置中外延层宽的陶瓷磷光体层的半导体发光装置。图8说明包括陶瓷磷光体层和热提取结构的半导体发光装置。图9为没有生长衬底的光子晶体发光装置的实施例的截面图。图10为图9的装置的平面图。图11说明本专利技术的替代性实施例。图12A至12D为图11的装置的剪切平面图(cut away plan view)。图13为包括孔洞的平面晶格(lattice)的光子晶体结构的平面图。图14说明制作图9的装置的方法。图15说明在结合到主衬底之前的外延结构。图16说明将外延结构结合到主衬底的方法。图17说明从III族氮化物外延结构除去蓝宝石衬底的方法。图18说明在除去生长衬底后的光电化学蚀刻以减薄外延层。图19至22说明形成光子晶体结构的方法。图23A和23B说明形成光子晶体结构的方法。图24说明包括与包括光子晶体的半导体结构分开的发光陶瓷和光阀的装置。图25说明包括粘合到包括光子晶体的半导体结构的发光陶瓷和光阀的装置。图26说明包括与包括光子晶体的半导体结构分开的光阀、发光陶瓷和透镜的装置。图27说明包括与包括光子晶体的半导体结构分开的光阀和成形为透镜的发光陶 瓷的装置。图28说明包括通过透镜与包括光子晶体的半导体结构分开的光阀和发光陶瓷的装置.图29说明包括通过透镜分开且连接到包括光子晶体的半导体结构的光阀和发光 陶瓷的装置。图30为对于以数个入射角照在光阀上的光的透射百分比与波长的曲线。图31说明例如从包括光子晶体的半导体发光装置发射的窄辐射图案。图32说明例如从包括粗糙表面的半导体发光装置发射的朗伯辐射图案。图33为对于从朗伯光源以及从窄辐射图案源照在光阀上的光的透射百分比与波 长的曲线。图34为对于从数个以各种窄辐射图案发光的光源照在光阀上的光的透射百分比 与波长的曲线。专利技术详述具有薄膜或共形磷光体层的上述装置可能难以控制，因为磷光体层有易碎的倾 向。依据本专利技术的实施例，诸如磷光体的波长转换材料形成为陶瓷片(ceramic slab)，这里 称之为“发光陶瓷”。陶瓷片通常为自支撑层，其与半导体装置分开地形成，接着附连到成品 半导体装置或者用作半导体装置的生长衬底。陶瓷层可以是半透明或者透明的，这可以减 少与诸如共形层的不透明波长转换层相关的散射损耗。发光陶瓷层可以比薄膜或共形磷光 体层更加鲁棒。此外，由于发光陶瓷层为固体，所以可以更容易地光学接触到也是固体的诸 如透镜和次级光学器件的附加的光学元件。可以形成为发光陶瓷层的磷光体的示例包括在黄色-绿色范围内发光的通式 为(LUl_x_y_a_bYxGdy)3 (AlhGaz)5O12: CeaPrb 的铝石榴石磷光体，其中 0<x<l，0<y<l，0 <z<0. l，0<a<0. 2 及 0<b<0. 1，诸如 Lu3Al5O12 Ce3+ 和 Y3Al5O12 Ce3+ ；以及在红色 范围内发光的(SiVryBaxCay)2_zSi5_aAlaN8_a0a:Euz2+，其中 O ^ a < 5,0 < χ ^ 1,0 ^ y ^ 1 及O < ζ彡1，诸如Sr2Si5N8:Eu2+。适合的Y3Al5O12 = Ce3+陶瓷片可从北卡罗来纳州夏洛特的 Baikowski International本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：半导体结构，包括：布置在ｎ型区和ｐ型区之间的发光层；以及形成在该半导体结构内或该半导体结构的表面上的折射率变化；以及布置在由该发光层发射的光的路径中的陶瓷层，该陶瓷层包括波长转换材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJ小韦勒，S比尔休詹，AJF戴维，MR克拉梅斯，RJ韦斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]