专利名称：具有渐变折射率减反射层的发光器件及其制作方法
相关申请本申请要求于2003年4月30日提交的美国临时专利申请No.60/466,618的优先权权益，此处引用其全部内容作为参考。
背景技术：
本发明一般涉及微电子器件及其制作方法，尤其涉及发光器件及其制作方法。
发光二极管(LED)广泛地用在用电设备及商业应用中。对于本领域技术人员来讲已知的是，发光二极管一般包括微电子衬底上的二极管区域。微电子衬底可以包括例如，砷化镓、磷化镓、它们的合金、碳化硅和/或蓝宝石。对LED的持续开发已经产生能够覆盖并超出可见光谱区的高效率和机械鲁棒性的光源。这些特征，结合固态器件潜在的长的服务寿命，可以实现各种新型显示应用，并可以将LED放置在一个与已经牢固确立地位的白炽和荧光灯相竞争的位置。
现在参考
图1，常规的GaN基LED100包括SiC衬底105，该衬底具有第一和第二相对表面，分别为110a和110b，并对光辐射至少是部分透明的。包括n型层115、有源区域120、和p型层125的二极管区域布置在第二表面110b上，并配置成这样的形式一旦在二极管区域施加电压(例如在欧姆接触130和135上施加电压)其发射光辐射到SiC衬底105。
包括n型层115、有源区域120、和/或p型层125的二极管区域可以包括氮化镓基的半导体层，包括它们的合金，例如氮化铟镓和/或氮化铝铟镓。在碳化硅衬底上制作氮化镓，对于本领域技术人员来讲是已知的，例如，在美国专利6,177,688中有所描述，其公开内容此处引用作为参考。还应当理解例如，包括氮化铝的缓冲层或多个缓冲层可以提供在n型氮化镓层115和碳化硅衬底105之间，如美国专利5,393,933，5,523,589，6,177,688以及申请序列号No.09/154,363的名为Vertical Geometry InGaN Light Emitting Diode的申请中描述的，这些公开内容包含在此作为参考。
有源区域120可以包括单层n型、p型或本征氮化镓基材料、另一种同质结构、单异质结构、双异质结构、和/或量子阱结构，所有这些对本领域技术人员来讲都是熟知的。而且，有源区域120可以包括被一个或多个包层(cladding layer)限制的发光层。n型氮化镓层115可以包括掺硅的氮化镓，而p型氮化镓层125可以包括掺镁的氮化镓。另外，有源区域120可以包括至少一个氮化铟镓量子阱。
在一些LED中，用于p型氮化镓层125的欧姆接触135包括铂、镍和/或钛/金。在另一些LED中，可以使用例如包括铝和/或银的反射欧姆接触。n型氮化镓层115的欧姆接触130可以包括铝和/或钛。其它形成p型氮化镓和n型氮化镓的欧姆接触的合适材料可以分别用于制作欧姆接触135和130。例如，n型氮化镓层和p型氮化镓层的欧姆接触的例子在美国专利5,767,581中有所描述，其公开内容包含在此作为参考。
不幸的是，因为各种光学损耗，例如全内反射(TIR)，在LED器件内部产生的大部分光不能逸出器件。现在参考图2，当光从一个介质传播到另一个介质时，它可以被折射，折射角由下面的斯涅尔折射定律决定n1sinθ1＝n2sinθ2，其中n1是介质1的折射率，n2是介质2的折射率。而逃逸的光具有角度依赖关系，其小于“临界角”，由θlcriticat＝sin-1(n2/n1)定义。以大于临界角的角度入射的光不能进入介质2，而是反射回介质1。这种反射通常称为全内反射。这样，具有明显折射率差的介质可以导致光在两种介质中传输时的相对小的临界角，并可能因为全内反射导致显著的光学损耗。
发明简述根据本发明的一些实施例，发光二极管包括衬底，该衬底对于光辐射至少是部分透明的并具有第一折射率。二极管区域布置在衬底的第一表面上，并配置成响应其上施加的电压而发射光。减反射层布置在衬底的第二表面上，其具有渐变的折射率，该渐变折射率值的范围位于减反射层的第一表面的大约第一折射率和对应于减反射层的第二表面处的封装材料折射率的大约第二折射率之间。在其它实施例中，可以省略封装材料，减反射层可以使得具有第一折射率的衬底与具有第二折射率的空气分离。
有利的是，通过使用减反射层实现第一介质(例如衬底)和第二介质(例如封装材料或空气)之间的过渡，可以避免折射率的突变，这会减小在衬底和/或封装材料边界处内反射的光的数量。
在其它实施例中，衬底可以包括SiC和/或Al2O3，减反射层可以包括(SiC)x(SiO2)1-x和/或(Al2O3)x(SiO2)1-x。在其它实施例中，减反射层可以包括聚合物。
另一些实施例中，衬底可以包括折射率大约为2.6的SiC，封装材料的折射率大约为1.5。衬底可以包括折射率大约为1.8的Al2O3，封装材料的折射率大约为1.5。
渐变的折射率可以用函数f(x)表示，其中x代表减反射层的厚度，该减反射层的厚度起始于减反射层的第一表面，终止于减反射层的第二表面。在特定实施例中，f(x)是线性的。
根据一些实施例，减反射层可以在衬底上使用淀积工艺形成，例如，化学气相淀积(CVD)和/或等离子体增强化学气相淀积(PECVD)。另一些实施例中，减反射层可以使用例如热蒸发、电子束蒸发、溅射、旋涂、溶胶凝胶旋涂、和/或电镀在衬底上形成。
在衬底包括SiC且减反射层包括(SiC)x(SiO2)1-x的特定实施例中，减反射层可以通过在应用时间间隔期间，减少x的值将(SiC)x(SiO2)1-x施加到SiC衬底而形成。在衬底包括Al2O3的另一些实施例中，减反射层可以通过在应用时间间隔期间，减少x的值将(Al2O3)x(SiO2)1-x施加到Al2O3衬底而形成。当衬底包括SiC且减反射层包括(SiC)x(SiO2)1-x时，x的值在应用时间间隔的开始大约为1.0，在应用时间间隔的末尾大约为0。当衬底包括Al2O3且减反射层包括(Al2O3)x(SiO2)1-x时，x的值在应用时间间隔的开始大约为1.0，在应用时间间隔的末尾大约为0。
本发明的实施例并不限于倒装芯片结构，该结构中通过对于光辐射至少部分透明的衬底来提取光。另一些实施例中，发光器件包括衬底和衬底表面上的二极管区域，该二极管区域配置成响应其上施加的电压而发射光。光提取层布置在具有第一折射率的二极管区域上，减反射层布置在具有渐变折射率的光提取层上，该渐变折射率值的范围位于减反射层的第一表面处的大约第一折射率和与减反射层的第二表面相邻的第二介质有关的大约第二折射率之间。这样，可以通过光提取层提取光，例如，该光提取层可以实施为至少部分透明的欧姆接触。在特定实施例中，光提取层包括铂，第一折射率大约为2.33。
附图简述结合附图阅读，从下面特定实施例的详细描述中将更易于理解本发明的其它特征，附图中图1示出了常规GaN基发光二极管(LED)的剖面图；图2示出了光在两个不同折射率的介质中传输的剖面图；图3的剖面图示出了根据本发明的某些实施例的发光器件及其制作方法；图4示出了根据本发明的一些实施例，渐变折射率与各种衬底材料减反射层厚度的关系图；图5和6示出了根据本发明某些实施例制作发光器件的示例性操作的流程图；和图7的剖面图示出了根据本发明某些实施例的发光器件及其制作方法。
发明详述尽管本发明易受各种修改和备选形式的影响，但在附图中以实例的形式示出特定实施例并将在这里进行详细的描述。然而应当理解，无意将本发明限制成公开的特定形式，而正相反，本发明覆盖所有落在权利要求书定义的本发明的精神和范围内的修改、等价物和可替换实施例。贯穿附图，相同的数字指示相似的元件。图中，为清楚起见，层和区域的尺寸被放大。这里描述的每个实施例包括它的互补导电类型的实施例。
应当理解的是，当例如层、区域或衬底这样的元件被称为位于另一元件“之上”时，它可以直接位于其它元件之上，或可以存在中间元件。应当理解的是，如果元件的部分例如表面被称为“内部”时，它比该元件的其它部分更远离器件的外部。而且，相关术语例如“之下”或“上面”可以用在这里描述一个层或区域与相对于衬底或基层的另一个层或区域的关系，如图所示。应当理解这些术语除了图中指示的方向之外，还包含不同的器件定向。最后，术语“直接”意味着没有中间元件。用在这里，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意和所有组合。
应当理解，尽管术语第一、第二等可以用在这里描述不同的元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应由这些术语限制。这些术语仅用来使得一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分进行区分。这样，下面讨论的第一区域、层或部分可以称为第二区域、层或部分，类似地第二区域、层或部分也可以称为第一区域、层或部分，而不偏离本发明的教导。
现在描述本发明的实施例，通常参考SiC基和蓝宝石(Al2O3)基衬底上的GaN基的发光二极管(LED)。然而本发明不限于这些结构。本发明的实施例可以使用任何衬底(一般不吸收或对于光辐射至少部分透明)和二极管区域(响应其上施加的电压而发射光)。
可以用在本发明实施例中的发光器件的实例包括但不限于下面美国专利描述的器件No.6,201,262，6,187,606，6,120,600，5,912,477，5,739,554，5,631,190，5,604,135，5,523,589，5,416,342，5,393,993，5,338,944，5,210,051，5,027,168，4,966,862和/或4,918,497，这些公开内容包含在此作为参考。其它合适的LED和/或激光器在2002年5月7日提交的名为“GROUP IIINITRIDE BASED LIGHT EMITTING DIODE STRUCTURES WITH A QUANTUMWELL AND SUPERLATTICE，GROUP III INTRIDE BASED QUANTUM WELLSTRUCTURES AND GROUP III NITRIDE BASED SUPERLATTICESTRUCTURES”的美国专利申请序列号No.10/140,796，以及在2002年1月25日提交的名为“LIGHT EMITTING DIODES INCLUDINGSUBSTRATE MODIFICATIONS FOR LIGHT EXTRACTION ANDMANUFACTURING METHODS THEREFOR”的美国专利申请序列号No.10/057,821中有所描述，这些公开内容此处全部引用作为参考。而且，例如在2003年9月9日提交的名为“PHOSPHOR-COATED LIGHTEMITTING DIODES INCLUDING TAPERED SIDEWALLS，AND FABRICATIONMETHODS THEREFOR”的美国专利申请序列号No.10/659,241(其公开内容包含在此作为参考)中描述的覆盖磷的LED也适用于本发明的实施例。
LED和/或激光器可以配置成“倒装芯片”结构操作使得通过衬底产生光发射。在这种实施例中，衬底可以被图形化以增强器件的光输出，例如，如2002年1月25日提交的名为“LIGHT EMITTING DIODESINCLUDING SUBSTRATE MODIFACATIONS FOR LIGHT EXTRACTION ANDMANUFACTURING METHODS THEREFOR”的美国专利序列号No.10/057,821中描述的，其内容包含在此作为参考。
现在参考图3，它示出了根据本发明一些实施例的发光器件300。发光器件300包括GaN基的LED，与上述图1中描述的GaN LED类似。如图3中倒装芯片结构所示，该GaN基LED包括衬底305，该衬底具有第一和第二相对表面，分别称为310a和310b，并对光辐射至少是部分透明的。衬底305例如可以包括但不限于SiC衬底或蓝宝石(Al2O3)衬底。包括n型层315、有源层320和p型层325的二极管区域布置在第二表面310b上并配置成这样的形式一旦在二极管区域(例如跨越欧姆接触330和335)施加电压就发射光辐射到衬底305。
包括n型层315、有源层320、和/或p型层325的二极管区域可以包括氮化镓基半导体层，包括它们的合金，例如氮化铟镓和/或氮化铝铟镓。例如在上面引用的美国专利6,177,688中描述了在碳化硅上制作氮化镓。例如，包括氮化铝的缓冲层或多个缓冲层可以提供在n型氮化镓层315和碳化硅衬底305之间，如上面引用的美国专利5,393,993，5,523,589，6,177,688以及申请序列号No.09/154,363,名称为Vertical Geometry InGaN Light Emitting Diode中所描述的。
有源区域320可以包括单层n型、p型或本征的氮化镓基材料、另一种同质结构、单异质结构、双异质结构、和/或量子阱结构。而且，有源区域320可以包括由一个或多个包层限制的发光层。n型氮化镓层315可以包括掺硅的氮化镓，而p型氮化镓层可以包括掺镁的氮化镓。另外，有源区域320可以包括至少一个氮化铟镓量子阱。
一些实施例中，用于p型氮化镓层325的欧姆接触335包括铂、镍和/或钛/金。另一些实施例中，可以使用包括例如铝和/或银的反射欧姆接触。n型氮化镓层315的欧姆接触330可以包括铝和/或钛。其它形成p型氮化镓和n型氮化镓的欧姆接触的合适材料可以分别用于欧姆接触335和330。n型氮化镓层和p型氮化镓层的欧姆接触的实例在上面引用的美国专利5,767,581中有所描述。
使用键合区域345和350，LED以安装在安装支架340(例如热沉)上的倒装芯片或颠倒结构示出。键合区域345和350可以包括与二极管区域和/或安装支架340接触的焊料，使用常规焊料回流技术焊料可以回流以将欧姆接触335和330附着到安装支架340。键合区域345和350的其它实施例可以包括金、铟和/或铜。可以提供阳极导线355和阴极导线360用于外部连接。
如图3中所示，该倒装芯片或颠倒的封装结构放置衬底305以远离安装支架340并朝下放置二极管区域，以与安装支架340相邻。阻挡层区域(未示出)可以包括在欧姆接触335、330和键合区域345、350之间。阻挡层区域可以包括镍、镍/钒、和/或钛/钨。也可使用其它阻挡层区域。
根据本发明的一些实施例，减反射层365布置在衬底表面310a上，其具有渐变的折射率，该渐变折射率值的范围位于与相邻的第一介质(例如衬底305)有关的大约第一折射率和与相邻的第二介质有关的大约第二折射率之间。根据本发明的各种实施例，第二介质可以是空气或封装材料370，如图3所示。
这样，根据本发明的一些实施例，减反射层具有渐变的折射率，该渐变折射率值的范围在与不同光传输介质有关的不同折射率之间。有利的是，通过使用减反射层以实现不同介质间的过渡，可以避免折射率的突变，这可以减小在介质的一个或两个边界处内反射的光数量。
在衬底305是SiC的实施例中，减反射层365可以包括(SiC)x(SiO2)1-x。在衬底305是蓝宝石(Al2O3)的实施例中，减反射层365可以包括(Al2O3)x(SiO2)1-x。另一个实施例中，减反射层365可以包括聚合物，例如由Charlotte，NC的Waveguide Solutions Inc提供的溶胶凝胶聚合物组合。
图4中阐述的本发明的一些实施例中，减反射层365可以包括渐变的折射率，该渐变折射率基于分别与第一和第二介质有关的第一和第二折射率之差。SiC的折射率大约为2.6，蓝宝石(Al2O3)的折射率大约为1.8。封装材料(可以包括塑料、玻璃、硅凝胶和/或其它的材料)的折射率大约为1.5。空气的折射率大约为1.0。如图4所示，画出了减反射层365的折射率与该减反射层365的厚度x的关系，其中减反射层365布置在SiC衬底和封装材料之间，以及其中减反射层365布置在蓝宝石(Al2O3)衬底和封装材料之间。对于其它衬底材料和/或封装材料可以画出类似的图。另外，可以画出相对于各种衬底材料和没有封装材料(即，减反射层使得衬底305与空气分离)的实施例的图。
渐变折射率可以用函数f(x)表示，其中x代表减反射层的厚度，该减反射层的厚度起始于减反射层365的第一表面(例如，与第一光传输介质相邻的表面)，终止于减反射层365的第二表面(例如，与第二光传输介质相邻的表面)。折射率的突变可以增加反射回发光器件300中的光辐射的数量。在特定实施例中，f(x)可以是线性的以增加从发光器件300中传输出来的光辐射的数量。
现在参照图5和6的流程图和图3所示的剖面图，描述根据本发明一些实施例的形成发光器件的示例性操作。现在参考图5，在方框500开始操作，其中提供衬底305。在方框505，在衬底表面310b上形成二极管区域，即层315、320和325。在方框510，具有渐变折射率的减反射层365形成在衬底表面310a上。根据一些实施例，可以使用淀积工艺，例如化学气相淀积(CVD)和/或等离子体增强化学气相淀积(PECVD)在衬底305上形成减反射层365。另一些实施例中，可以使用例如热蒸发、电子束蒸发、溅射、旋涂、溶胶凝胶旋涂、和/或电镀等工艺在衬底305上形成减反射层365。可选地，在方框515，可以在减反射层365和衬底305上形成封装材料370。
在图6所示的本发明的特定实施例中，在方框600，通过在应用时间间隔期间减少x的值，将包括(衬底305材料)x(SiO2)1-x的化合物施加到衬底而形成减反射层365。根据本发明的各种实施例，如前面讨论的，衬底305可以包括例如SiC或蓝宝石(Al2O3)。
当衬底305包括SiC且减反射层365包括(SiC)x(SiO2)1-x时，x的值在应用时间间隔开始时大约为1.0，在应用时间间隔的末尾大约为0。当衬底305包括Al2O3且减反射层365包括(Al2O3)x(SiO2)1-x时，x的值在应用时间间隔的开始大约为1.0，在应用时间间隔的末尾大约为0。
已经在上面描述了参考“倒装芯片”结构的本发明的实施例，其中通过衬底提取光，该衬底对于光辐射至少是部分透明的。然而本发明不限于这些结构。如图7所示，根据本发明的一些实施例，发光器件700可以通过光提取层(例如透明电极)来提取光。现在参考图7，发光器件700包括衬底705和其上布置的二极管区域，该二极管区域包括n型层710、有源区域715和p型层720。发光器件700进一步包括布置在p型层720之上的光提取层725，并可以包括薄的、至少是部分透明的欧姆接触例如铂。铂的折射率大约为2.33。二极管区域配置成这样的形式一旦在二极管区域分别使用欧姆接触730和735施加电压就通过光提取层725发射出光辐射。
如图7所示，减反射层740，例如如上面讨论的根据图3的减反射层365，布置在光提取层725之上，减反射层740具有渐变的折射率，该渐变折射率值的范围该渐变折射率值的范围位于与相邻的第一介质(例如光提取层725)有关的大约第一折射率和与相邻的第二介质(例如空气、诸如塑料、玻璃、硅胶等的封装材料)有关的大约第二折射率之间。和上面参照图3讨论的一样，该减反射层可以用来过渡不同的介质以避免折射率突变，这会减小在一个或两个介质边界处内反射的光的数量。
总之，应当注意的是，在基本没有偏离本发明原则的情况下可以对优选实施例进行很多变形和修改。这里所有的变形和修改都包括在由下面权利要求书所限定的本发明范围之内。
权利要求
1.一种发光器件，包括衬底，其对于光辐射至少是部分透明的，并具有第一表面、第二表面和第一折射率；位于衬底的第一表面之上的二极管区域，配置成响应其上施加的电压而发射光；和位于衬底的第二表面之上的减反射层，其具有渐变的折射率，该渐变折射率值的范围位于减反射层的第一表面处的大约第一折射率和对应于减反射层的第二表面处封装材料折射率的大约第二折射率之间。
2.权利要求1所述的发光器件，其中减反射层的第一表面与衬底的第二表面邻近。
3.权利要求1所述的发光器件，其中衬底包括SiC，减反射层包括(SiC)x(SiO2)1-x。
4.权利要求3所述的发光器件，其中x在减反射层的第一表面大约为1.0，在减反射层的第二表面大约为0。
5.权利要求1所述的发光器件，其中衬底包括Al2O3，减反射层包括(Al2O3)x(SiO2)1-x。
6.权利要求5所述的发光器件，其中x在减反射层的第一表面大约为1.0，在减反射层的第二表面大约为0。
7.权利要求1所述的发光器件，其中减反射层包括聚合物。
8.权利要求1所述的发光器件，其中衬底包括SiC，第一折射率大约为2.6，第二折射率大约为1.5。
9.权利要求1所述的发光器件，其中衬底包括Al2O3，第一折射率大约为1.8，第二折射率大约为1.5。
10.权利要求1所述的发光器件，其中渐变折射率由函数f(x)表示，其中x代表减反射层的厚度，该减反射层的厚度起始于减反射层的第一表面终止于减反射层的第二表面。
11.权利要求10所述的发光器件，其中f(x)是线性的。
12.权利要求1所述的发光器件，其中封装材料位于减反射层的第二表面上。
13.一种形成发光器件的方法，包括提供对于光辐射至少是部分透明的衬底，该衬底包括第一表面、第二表面，和第一折射率；在衬底的第一表面上形成二极管区域，其响应其上施加的电压而发射光；和在衬底的第二表面上形成减反射层，其具有渐变的折射率，该渐变折射率值的范围位于减反射层的第一表面处的大约第一折射率和对应于减反射层的第二表面处的封装材料折射率的大约第二折射率之间。
14.权利要求13所述的方法，其中形成减反射层包括使用淀积工艺在衬底上淀积减反射层，淀积工艺选自由化学气相淀积(CVD)和等离子体增强化学气相淀积(PECVD)组成的工艺组。
15.权利要求13所述的方法，其中形成减反射层包括使用选自下面组的工艺在衬底上形成减反射层，该组由热蒸发、电子束蒸发、溅射、旋涂、溶胶凝胶旋涂和电镀组成。
16.权利要求13所述的方法，其中减反射层的第一表面与衬底的第二表面邻近。
17.权利要求13所述的方法，其中衬底包括SiC，减反射层包括(SiC)x(SiO2)1-x。
18.权利要求17所述的方法，其中形成减反射层包括通过在应用时间间隔期间减少x的值，而将(SiC)x(SiO2)1-x施加到SiC衬底。
19.权利要求18所述的方法，其中x在应用时间间隔的开始大约为1.0，在应用时间间隔的末尾大约为0。
20.权利要求13所述的方法，其中衬底包括Al2O3，减反射层包括(Al2O3)x(SiO2)1-x。
21.权利要求20所述的方法，其中形成减反射层包括通过在应用时间间隔期间减少x的值，而将(Al2O3)x(SiO2)1-x施加到Al2O3衬底。
22.权利要求21所述的方法，其中x在应用时间间隔的开始大约为1.0，在应用时间间隔的末尾大约为0。
23.权利要求13所述的方法，其中减反射层包括聚合物。
24.权利要求13所述的方法，其中衬底包括SiC，第一折射率大约为2.6，第二折射率大约为1.5。
25.权利要求13所述的方法，其中衬底包括Al2O3，第一折射率大约为1.8，第二折射率大约为1.5。
26.权利要求13所述的方法，其中渐变折射率由函数f(x)表示，其中x代表减反射层的厚度，该减反射层的厚度起始于减反射层的第一表面，终止于减反射层的第二表面。
27.权利要求26所述的方法，其中f(x)是线性的。
28.权利要求13所述的方法，进一步包括在减反射层的第二表面上形成封装材料。
29.一种发光器件，包括衬底，其对于光辐射至少是部分透明的，并具有第一表面、第二表面和第一折射率；位于衬底的第一表面之上的二极管区域，配置成响应其上施加的电压而发射光；和位于衬底的第二表面之上的减反射层，其具有渐变的折射率，该渐变折射率值的范围位于减反射层的第一表面处的大约第一折射率和与减反射层的第二表面处的空气有关的大约第二折射率之间。
30.权利要求29所述的发光器件，其中衬底包括SiC，减反射层包括(SiC)x(SiO2)1-x。
31.权利要求30所述的发光器件，其中x在减反射层的第一表面大约为1.0，在减反射层的第二表面大约为0。
32.权利要求29所述的发光器件，其中衬底包括Al2O3，减反射层包括(Al2O3)x(SiO2)1-x。
33.权利要求32所述的发光器件，其中x在减反射层的第一表面大约为1.0，在减反射层的第二表面大约为0。
34.权利要求29所述的发光器件，其中减反射层包括聚合物。
35.权利要求29所述的发光器件，其中衬底包括SiC，第一折射率大约为2.6，第二折射率大约为1.5。
36.权利要求29所述的发光器件，其中衬底包括Al2O3，第一折射率大约为1.8，第二折射率大约为1.5。
37.权利要求29所述的发光器件，其中渐变折射率由函数f(x)表示，其中x代表减反射层的厚度，该减反射层的厚度起始于减反射层的第一表面，终止于减反射层的第二表面。
38.权利要求37所述的发光器件，其中f(x)是线性的。
39.一种形成发光器件的方法，包括提供对于光辐射至少是部分透明的衬底，该衬底包括第一表面、第二表面、和第一折射率；在衬底的第一表面上形成二极管区域，其响应其上施加的电压而发射光；和在衬底的第二表面上形成减反射层，其具有渐变的折射率，该渐变折射率值的范围位于减反射层的第一表面处的大约第一折射率和与减反射层的第二表面处的空气有关的大约第二折射率之间。
40.权利要求39所述的方法，其中形成减反射层包括使用淀积工艺在衬底上淀积减反射层，淀积工艺选自由化学气相淀积(CVD)和等离子体增强化学气相淀积(PECVD)组成的组。
41.权利要求39所述的方法，其中形成减反射层包括使用选自下面组的工艺在衬底上形成减反射层，该组由热蒸发、电子束蒸发、溅射、旋涂、溶胶凝胶旋涂和电镀组成。
42.权利要求39所述的方法，其中衬底包括SiC，减反射层包括(SiC)x(SiO2)1-x。
43.权利要求42所述的方法，其中形成减反射层包括通过在时间间隔期间减小x的值，将(SiC)x(SiO2)1-x施加到SiC衬底。
44.权利要求43所述的方法，其中x在时间间隔的开始大约为1.0，在时间间隔的末尾大约为0。
45.权利要求39所述的方法，其中衬底包括Al2O3，减反射层包括(Al2O3)x(SiO2)1-x。
46.权利要求45所述的方法，其中形成减反射层包括通过在时间间隔期间减少x的值，将(Al2O3)x(SiO2)1-x施加到Al2O3衬底。
47.权利要求46所述的方法，其中x在时间间隔的开始大约为1.0，在时间间隔的末尾大约为0。
48.权利要求39所述的方法，其中减反射层包括聚合物。
49.权利要求39所述的方法，其中衬底包括SiC，第一折射率大约为2.6，第二折射率大约为1.5。
50.权利要求39所述的方法，其中衬底包括Al2O3，第一折射率大约为1.8，第二折射率大约为1.5。
51.权利要求39所述的方法，其中渐变折射率由函数f(x)表示，其中x代表减反射层的厚度，该减反射层的厚度起始于减反射层的第一表面，终止于减反射层的第二表面。
52.权利要求51所述的方法，其中f(x)是线性的。
53.一种发光器件，包括衬底；位于衬底的第一表面之上的二极管区域，配置成响应其上施加的电压而发射光；位于二极管区域上的光提取层，其具有第一折射率；和位于光提取层上的减反射层，其具有渐变的折射率，该渐变折射率值的范围位于减反射层的第一表面处的大约第一折射率和与减反射层的第二表面相邻的第二介质有关的大约第二折射率之间。
54.权利要求53所述的发光器件，其中光提取层包括铂，第一折射率为大约2.33。
55.权利要求53所述的发光器件，其中第二介质包括空气，第二折射率大约为1.0。
56.权利要求53所述的发光器件，其中第二介质包括封装材料，第二折射率大约为1.5。
57.一种形成发光器件的方法，包括提供衬底；在衬底的第一表面上形成二极管区域，其响应其上施加的电压而发射光；在二极管区域上形成光提取层，其具有第一折射率；和在光提取层上形成减反射层，其具有渐变的折射率，该渐变折射率值的范围位于减反射层的第一表面处的大约第一折射率和与减反射层的第二表面相邻的第二介质有关的大约第二折射率之间。
58.权利要求57所述的方法，其中光提取层包括铂，第一折射率大约为2.33。
59.权利要求57所述的方法，其中第二介质包括空气，第二折射率大约为1.0。
60.权利要求57所述的方法，其中第二介质包括封装材料，第二折射率大约为1.5。
61.一种发光器件，包括第一和第二介质，分别具有与之有关的第一和第二折射率；和第一和第二层之间的减反射层，其具有渐变折射率，该渐变折射率的斜率是基于第一和第二折射率之差。
62.一种形成发光器件的方法，包括形成减反射层，其具有在第一介质和第二介质之间渐变的折射率，该渐变折射率具有这样一种斜率，该斜率是基于与第一介质有关的第一折射率和与第二介质有关的第二折射率之差。
全文摘要
一种发光器件(300)，包括衬底(305)，其对于光辐射至少是部分透明的并具有第一折射率。二极管区域(315，320，325)布置在衬底的第一表面(310b)之上，配置成响应其上施加的电压而发射光。封装层(370)布置在衬底的第二表面上并具有第二折射率。减反射层(365)布置在衬底(305)的第一表面(310a)和封装层(370)之间。减反射层(365)具有渐变的折射率，该渐变折射率值的范围在减反射层(365)的第一表面处的大约第一折射率和减反射层(365)的第二表面处的大约第二折射率之间。还可以省略封装层(370)，并且减反射层(365)可以使得具有第一折射率的衬底(305)与具有第二折射率的空气分离。还公开了非“倒装芯片”的实施例。
文档编号H01L33/44GK1816917SQ200480011589
公开日2006年8月9日 申请日期2004年4月13日 优先权日2003年4月30日
发明者G·H·内格利 申请人:克里公司