发光装置的制作方法

专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本发明一般来说涉及一种发光装置，且更具体来说，涉及一种利用杆体结构来改进光提取效率的发光装置。在本发明的描述中引用并论述了一些参考文献，其可包含专利、专利申请案和各种公开文献。提供这些参考文献的引用和/或论述仅以阐明本发明的描述，并不承认任何此类参考文献为本文中所描述的本发明的“现有技术”。在本说明书中所引用并论述的所有参考文献的全文以引用的方式并入本文中，且在如同每一参考文献个别地以引用的方式并入本文中的相同程度上并入本文中。
背景技术：
发光二极管(LED)已普遍用于具有极大亮度的照明。LED通常包含多层结构，包括 P型半导体、η型半导体和夹在P型半导体与η型半导体之间的有源层；P电极和η电极，其置放在多层结构的表面上。在操作中，将电流从P电极和η电极注入到LED中，所述电流扩展至各自半导体层中。当电流跨越有源层流动时，由于在有源层处少数载流子的重组而产生光。通常，从有源层所产生的光会反射到不同的角度，借此使光提取效率降级。为了改进光提取效率，通常使用在光射出的表面上形成的微结构来减少光反射。 然而，通常通过光刻和/或蚀刻形成微结构，此情形不可避免地增加制造的复杂性和成本。 另一方面，当从有源层所产生的光透射到金属ρ电极和/或η电极时，大多数透射光可在其中被吸收，此情形降低光发射效率。因此，在此技术中有需要去解决前述的至今仍未解决的缺点和不足。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用杆体结构来改进光提取效率的发光
直ο在一方面中，本发明涉及一种发光装置。在实施例中，所述发光装置包含衬底； 缓冲层，形成在所述衬底上；第一型半导体层，形成在所述缓冲层上；有源层，形成在所述第一型半导体层上，使得所述第一型半导体层具有暴露区域；第二型半导体层，形成在所述有源层上；接触层，形成在所述第二型半导体层上；杆体结构，形成在所述接触层和所述第一型半导体层的所述暴露区域中的至少一者上；第二型电极，形成在所述接触层上；以及第一型电极，形成在所述第一型半导体层的所述暴露区域上。所述有源层包括多量子阱 (MQff)。在实施例中，所述缓冲层由未掺杂InAKiaN形成。所述第一型半导体层由η型 InAlGaN形成，且所述第二型半导体层由ρ型IniUGaN形成。在实施例中，所述发光装置可进一步包含未掺杂InAKiaN层，形成在所述缓冲层上。所述第一型半导体层形成在所述未掺杂InMGaN层上。所述接触层由透明导电氧化物形成，所述透明导电氧化物包含IT0、ai0、AZ0、GZ0、In2O3> SnO2或其组合。所述杆体结构由透明材料形成。在实施例中，所述透明材料包括透明导电氧化物， 其包含IT0、ai0、AZ0、GZ0、h203、Sr^2或其组合。在另一实施例中，所述透明材料包括SiN、 SiO2, TiO2, Al2O3 或其组合。所述杆体结构通过化学气相沉积、蒸发、溅射沉积、水热沉积、光刻、蚀刻或热氧化的制程形成。在实施例中，所述杆体结构通过包括蒸发或溅射的所述制程而在约25°C到 400°C的范围内的温度下且在约Osccm到IOsccm的范围内的氧流动速率下形成。在实施例中，所述杆体结构包括彼此隔开的多个杆体。所述多个杆体的平均间距在约IOnm到IOOOnm的范围内、平均直径在约IOnm到IOOOnm的范围内，并且平均高度在约 IOnm到2000nm的范围内。在实施例中，所述多个杆体形成为分别环绕所述第二型电极和所述第一型电极。在另一实施例中，所述多个杆体以所要图案形成在所述接触层中。在又一实施例中，所述多个杆体形成在所述第一型半导体层的所述暴露区域中。在另外实施例中，所述多个杆体形成在所述第一型半导体层的所述暴露区域中且形成为环绕所述第一型电极。在另一方面中，本发明涉及一种发光装置。在实施例中，所述发光装置包含衬底，具有相对的第一表面和第二表面；缓冲层，形成在所述衬底的所述第二表面上；分布布拉格反射器(Distributed Bragg Reflector, DBR)层，形成在所述缓冲层上；第一型半导体层，形成在所述DBR层上；有源层，形成在所述第一型半导体层上；第二型半导体层，形成在所述有源层上；光提取层，形成在所述第二型半导体层上；接触层，形成在所述光提取层上；杆体结构，形成在所述接触层的一部分上；第一型电极，形成在所述衬底的所述第一表面上；以及第二型电极，形成在所述接触层上。在实施例中，所述第一型半导体层由η型InMGaP形成，且所述第二型半导体层由 P型InMGaP形成。所述有源层包括MQW。所述接触层由ITO的第二型半导体和AuBe的半导体形成。所述杆体结构由透明材料形成。在实施例中，所述透明材料包括透明导电氧化物， 其包含IT0、ai0、AZ0、GZ0、h203、Sr^2或其组合。在另一实施例中，所述透明材料包括SiN、 SiO2, TiO2, Al2O3 或其组合。所述杆体结构通过化学气相沉积(CVD)、蒸发、溅射沉积、水热沉积、光刻、蚀刻或热氧化的制程形成。在实施例中，所述杆体结构通过包括蒸发或溅射的所述制程而在约 25°C到400°C的范围内的温度下且在约Osccm到IOsccm的范围内的氧流动速率下形成。在实施例中，所述杆体结构包括彼此隔开的多个杆体。所述多个杆体的平均间距在约IOnm到IOOOnm的范围内、平均直径在约IOnm到IOOOnm的范围内，并且平均高度在约 IOnm到2000nm的范围内。在实施例中，所述多个杆体形成为环绕所述第二型电极。在另一实施例中，所述多个杆体以所要图案形成在所述接触层的所述部分上。在又一方面中，本发明涉及一种发光装置。在实施例中，所述发光装置包含衬底；接合层，形成在所述衬底上；反射器，形成在所述接合层上；透明导电层，形成在所述反射器上；第二型半导体层，形成在所述透明导电层上；有源层，形成在所述第二型半导体层上；第一型半导体层，形成在所述有源层上；杆体结构，形成在所述第一型半导体层上 ’第一型电极，电耦合到所述第一型半导体层；以及第二型电极，形成在额外衬底上且电耦合到所述第二型半导体层。在实施例中，所述发光装置进一步包含欧姆接触层，形成在所述反射器与所述透明导电层之间。所述发光装置亦可包含透明导电氮氧化物层，形成在第一型半导体层上，且所述第一型电极形成在所述透明导电氮氧化物层上。在实施例中，所述第一型半导体层由η型InAKiaN形成，且其中所述第二型半导体层由ρ型IniUGaN形成。所述有源层包括MQW。所述杆体结构由透明材料形成。在实施例中，所述透明材料包括透明导电氧化物， 其包含IT0、ai0、AZ0、GZ0、h203、Sr^2或其组合。在另一实施例中，所述透明材料包括SiN、 SiO2, TiO2, Al2O3 或其组合。所述杆体结构通过化学气相沉积(CVD)、蒸发、溅射沉积、水热沉积、光刻、蚀刻或热氧化的制程形成。在实施例中，所述杆体结构通过包括蒸发或溅射的所述制程而在约 25°C到400°C的范围内的温度下且在约Osccm到IOsccm的范围内的氧流动速率下形成。在实施例中，所述杆体结构包括彼此隔开的多个杆体。所述多个杆体的平均间距在约IOnm到IOOOnm的范围内、平均直径在约IOnm到IOOOnm的范围内，并且平均高度在约 IOnm到2000nm的范围内。在实施例中，所述多个杆体形成为环绕所述第一型电极。在另一实施例中，所述多个杆体以所要图案形成在所述透明导电氮氧化物层中。在另外方面中，本发明涉及一种发光装置。在实施例中，所述发光装置包含衬底；接合层，形成在所述衬底上；欧姆接触层，形成在所述接合层上；第二型半导体层，形成在所述欧姆接触层上；有源层，形成在所述第二型半导体层上，使得所述第二型半导体层具有暴露区域；第一型半导体层，形成在所述有源层上；接触层，形成在所述第一型半导体层上；杆体结构，形成在所述第二型半导体层的所述暴露区域和所述接触层中的至少一者上； 第一型电极，形成在所述接触层上；以及第二型电极，形成在所述第二型半导体层的所述暴露区域上且通过导通孔(via)而电连接到所述欧姆接触层。所述接触层由透明导电氧化物形成。所述杆体结构由透明材料形成。在实施例中，所述透明材料包括透明导电氧化物， 其包含IT0、ai0、AZ0、GZ0、h203、Sr^2或其组合。在另一实施例中，所述透明材料包括SiN、 SiO2, TiO2, Al2O3 或其组合。所述杆体结构通过化学气相沉积(CVD)、蒸发、溅射沉积、水热沉积、光刻、蚀刻或热氧化的制程形成。在实施例中，所述杆体结构通过包括蒸发或溅射的所述制程而在约 25°C到400°C的范围内的温度下且在约Osccm到IOsccm的范围内的氧流动速率下形成。在实施例中，所述杆体结构包括彼此隔开的多个杆体。所述多个杆体的平均间距在约IOnm到IOOOnm的范围内、平均直径在约IOnm到IOOOnm的范围内，并且平均高度在约 IOnm到2000nm的范围内。在实施例中，所述多个杆体形成为分别环绕所述第二型电极和所述第一型电极。 在另一实施例中，所述多个杆体形成在所述接触层中。在又一实施例中，所述多个杆体形成在所述第一型半导体层的所述暴露区域中。在替代实施例中，所述多个杆体形成在所述第一型半导体层的所述暴露区域中且形成为环绕所述第一型电极。
在又一方面中，本发明涉及一种发光装置。在实施例中，所述发光装置包含外延层，具有形成在衬底上的多个半导体层；第一电极和第二电极，具有彼此相反的极性，且分别电耦合到所述外延层的对应半导体层；以及杆体结构，形成在所述外延层上。在实施例中，所述外延层包含缓冲层，由InMGaN形成在所述衬底上；第一型半导体层，由η型InMGaN形成在所述缓冲层上；有源层，具有MQW，所述有源层形成在所述第一型半导体层上；以及第二型半导体层，由P型InAKiaN形成在所述有源层上，其中所述第一型半导体层具有暴露区域且未由所述有源层和所述第二型半导体层覆盖。所述发光装置亦包含接触层，所述接触层由透明导电氧化物形成在所述第二型半导体层上。所述第一电极为形成在所述第一型半导体层的所述暴露区域上的η电极，且所述第二电极为形成在所述接触层上的P电极。所述杆体结构形成在所述接触层和所述第一型半导体层的所述暴露区域中的至少一者上。在另一实施例中，所述外延层包含缓冲层，形成在所述衬底上；分布布拉格反射器(DBR)层，形成在所述缓冲层上；第一型半导体层，由η型InMGaP形成在所述DBR层上；有源层，具有MQW，所述有源层形成在所述第一型半导体层上；第二型半导体层，由ρ型 InAlGaP形成在所述有源层上；以及光提取层，由InMGaP形成在所述第二型半导体层上。所述发光装置进一步包含接触层，所述接触层由ITO的第二型半导体和AuBe的半导体形成在所述光提取层上。所述第一电极为形成在所述衬底上的η电极，且所述第二电极为形成在所述接触层上的P电极。所述杆体结构形成在所述接触层的一部分上。在又一实施例中，所述外延层包含第一型半导体层，由η型GaN形成；第二型半导体层，由P型GaN形成；以及有源层，具有MQW，所述有源层形成在所述第一型半导体层与所述第二型半导体层之间。所述发光装置亦可具有接合层，形成在所述衬底上；反射器，形成在所述接合层上；以及透明导电层，形成在所述反射器上，其中由P型GaN形成的所述第二型半导体层形成在所述透明导电层上。所述杆体结构形成在所述第一型半导体层上。在替代实施例中，所述外延层包含第一型半导体层，由η型InMGaP形成；第二型半导体层，由P型InMGaP形成；以及有源层，具有MQW，所述有源层形成在所述第一型半导体层与所述第二型半导体层之间，其中所述第二型半导体层具有暴露区域且未由所述有源层和所述第一型半导体层覆盖。所述发光装置进一步具有接触层，所述接触层由透明导电氧化物形成在所述第一型半导体层上。所述第一电极为形成在所述接触层上的η电极，且所述第二电极为形成在所述第二型半导体层的所述暴露区域上且通过导通孔而电连接到所述欧姆接触层的P电极。所述杆体结构形成在所述第二型半导体层的所述暴露区域和所述接触层中的至少一者上。所述杆体结构由透明材料形成。在实施例中，所述透明材料包括透明导电氧化物， 其包含IT0、ai0、AZ0、GZ0、h203、Sr^2或其组合。在另一实施例中，所述透明材料包括SiN、 SiO2, TiO2, Al2O3 或其组合。所述杆体结构通过化学气相沉积(CVD)、蒸发、溅射沉积、水热沉积、光刻、蚀刻或热氧化的制程形成。在实施例中，所述杆体结构通过包括蒸发或溅射的所述制程而在约 25°C到400°C的范围内的温度下且在约Osccm到IOsccm的范围内的氧流动速率下形成。
在实施例中，所述杆体结构包括彼此隔开的多个杆体。所述多个杆体的平均间距在约IOnm到IOOOnm的范围内、平均直径在约IOnm到IOOOnm的范围内，并且平均高度在约 IOnm到2000nm的范围内。本发明的这些和其它方面将从结合以下附图所采取的优选实施例的以下描述变得显而易见，但可在不脱离本发明的新颖概念的精神和范围的情况下实现其中的变化和修改。本发明的有益效果是本发明通过设置有多个半导体层的外延层和形成在外延层上的杆体结构，改进了发光装置的光提取效率。


图1示意性地展示根据本发明的实施例的发光装置的横截面图；图2示意性地展示图1所示发光装置的俯视图；图3示意性地展示根据本发明的另一实施例的发光装置的横截面图；图4示意性地展示图3所示发光装置的俯视图；图5示意性地展示根据本发明的又一实施例的发光装置的横截面图；图6示意性地展示图5所示发光装置的俯视图；图7示意性地展示根据本发明的替代实施例的发光装置的横截面图；图8示意性地展示图7所示发光装置的俯视图；图9示意性地展示图1所示的发光装置的制造制程(a)；图10示意性地展示图1所示的发光装置的制造制程(b)；图11示意性地展示图1所示的发光装置的制造制程(C)；图12示意性地展示图1所示的发光装置的制造制程(d)；图13示意性地展示图1所示的发光装置的制造制程(e)；图14示意性地展示图1所示的发光装置的制造制程(f)；图15示意性地展示图1所示的发光装置的制造制程(g)；图16示意性地展示图1所示的发光装置的制造制程(h)；图17示意性地展示根据本发明的实施例的发光装置；图18示意性地展示图17所示的发光装置的制造制程(a)；图19示意性地展示图17所示的发光装置的制造制程(b)；图20示意性地展示图17所示的发光装置的制造制程(c)；图21示意性地展示图17所示的发光装置的制造制程(d)；图22示意性地展示图17所示的发光装置的制造制程(e)；图23示意性地展示图17所示的发光装置的制造制程(f)；图M示意性地展示图17所示的发光装置的制造制程(g)；图25示意性地展示图17所示的发光装置的制造制程(h)；图沈示意性地展示根据本发明的另一实施例的发光装置；图27示意性地展示图沈所示的发光装置的制造制程(a)；图观示意性地展示图沈所示的发光装置的制造制程(b)；图四示意性地展示根据本发明的另外实施例的发光装置；
图30示意性地展示图四所示的发光装置的制造制程(a)；以及图31示意性地展示图四所示的发光装置的制造制程(b)。
具体实施例方式

本发明的一个或一个以上实施例，且附图与书面描述一起用来解释本发明的原理。在可能时，贯穿所述图式使用相同附图标记来指代实施例的相同或相似元件。现将在下文中参看展示本发明的实施例的附图来更充分地描述本发明。然而，本发明可以许多不同形式加以体现，且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例。相反地，提供这些实施例以使得本发明将透彻且完整的，且将向所属领域的技术人员充分地传达本发明的范围。相同附图标记始终指代相似元件。本文中参考横截面说明来描述具体实施时的实施例，横截面说明是具体实施时的实施例的理想化实施例(和中间结构)的示意性说明。因而，应预料到存在相对于所述说明的形状的变化，例如由于制造技术和/或容差而存在相对于所述说明的形状的变化。因此，具体实施时的实施例不应被解释为限于本文中所说明的形状，而是将包含形状的偏差， 例如由制造引起的形状的偏差。举例来说，被说明为矩形的植入区将通常具有圆形或弯曲特征和/或在其边缘处的植入浓度梯度，而非从植入区到非植入区的二元改变。同样地，通过植入形成的内埋区可在所述内埋区与进行所述植入所通过的表面之间的区中导致某种植入。因此，诸图所说明的区本质上为示意性的，且其形状不希望说明装置的区的实际形状且不希望限制具体实施时的实施例的范围。应理解，当一元件或层被称为“在另一元件或层上”、“连接到另一元件或层”、“耦合到另一元件或层”或“覆盖另一元件或层”时，其可直接在另一元件或层上、连接到另一元件或层、耦合到另一元件或层或覆盖另一元件或层，或可存在介入元件或层。相反地，当元件被称为“直接在另一元件上”时，不存在介入元件。如本文中所使用，术语“和/或”包含关联列出项目中的一者或一者以上的任何和所有组合。应理解，尽管本文中可使用术语“第一”、“第二”、“第三”等等来描述各种元件、组件、区、层和/或区段，但这些元件、组件、区、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语仅用以区分一元件、组件、区、层或区段与另一元件、组件、区、层或区段。因此，在不脱离本发明的教示的情况下，可将下文所论述的第一元件、组件、区、层或区段称为第二元件、组件、区、层或区段。本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，且不希望限制本发明。如本文中所使用，除非上下文另有清晰指示，否则单数形式“一”和“所述”也包含复数形式。应进一步理解，术语“包括”或“包含”或“具有”在用于本说明书中时指定所叙述的特征、区、 整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、区、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。此外，本文中可使用例如“下部”或“底部”和“上部”或“顶部”的相对术语来描述如诸图所说明的一元件与另一元件的关系。应理解，除了诸图所描绘的定向以外，相对术语希望还包含装置的不同定向。举例来说，如果翻转诸图中的一者中的装置，那么被描述为在其它元件“下部”侧的元件接着将定向在其它元件的“上部”侧。因此，取决于所述图的特定定向，例示性术语“下部”可包含“下部”和“上部”两种定向。类似地，如果翻转诸图中的一者中的装置，那么被描述为在其它元件“下方”或“之下”的元件接着将定向在其它元件“上方”。因此，例示性术语“下方”或“之下”可涵盖上方和下方两种定向。除非另外定义，否则本文中所使用的所有术语(包含技术和科学术语)具有与所属领域技术人员通常所理解的含义相同的含义。应进一步理解，术语(例如常用辞典中所定义的术语)应被解释为具有与其在相关技术和本发明的内容背景中的含义一致的含义， 且不应在理想化或过度形式化的意义上加以解释，除非本文中明确地如此定义。如本文中所使用，术语“层”指代薄片或薄膜。如本文中所使用，术语“电极”为由一种或一种以上导电材料形成的导电层或膜。如本文中所使用，术语“欧姆接触”指代半导体装置的区，所述区已被制备成使得所述装置的电流-电压曲线为线性且对称的。将结合图1至图31的附图来描述本发明的实施例。根据本发明的目的(如本文中所体现和广泛地所描述)，在一方面中，本发明涉及一种发光装置。图1至图8展示根据本发明的蓝光水平式发光装置的各种实施例，且图9至图16 展示制造所述发光装置的制程。参看图1、图2和图9至图16，发光装置100包含外延层 101、接触层160、杆体结构170、第一型电极180和第二型电极190。外延层101包含缓冲层 120、第一型半导体层130、有源层140和第二型半导体层150。在发光装置100的制造中，提供衬底110，如图9所示。衬底110可通过任何已知或以后开发的衬底材料(例如蓝宝石(即，A1203)、碳化硅(SiC)、硅，或砷化镓(GaAs))形成。接着将外延层101形成在衬底100上，如图10至图12所示。由于在衬底110与半导体材料之间发生品格失配，所以需要将至少一个缓冲层120形成在衬底110上。具体来说， 通过将缓冲层120形成在衬底110上、将第一型半导体层130形成在缓冲层120上、将有源层140形成在第一型半导体层130上且接着将第二型半导体层150形成在有源层140上来形成外延层101，如图10至图12所示。在实施例中，缓冲层120由未掺杂AlN形成。缓冲层120可形成为包含GaNUnGaN、 AlGaN或A1N。第一型半导体层130由η型InAlGaN形成。第二型半导体层150由ρ型 InAKiaN形成。有源层140包括具有MQW的一个或一个以上层。亦可利用其它半导体来实践本发明。接下来，将蚀刻制程或其它切割制程中的一者应用在外延层101以蚀刻掉在外围区中的外延层101的第二型半导体层150和有源层140，以便暴露其中的第一型半导体层 130，如图13所示。因此，第一型半导体层130的暴露区域132未由有源层140和第二型半导体层150覆盖。接着，将透明导电氧化物(例如IT0、ai0、AZ0、GZ0、h203、Sr^2或其类似者)沉积在第二型半导体层150上以在其上形成接触层160，如图14所示。随后将杆体结构170形成在透明导电层160和/或第一型半导体层130的暴露区域132上，如图15所示。另外，第一型电极180为形成在η型半导体层130的暴露区域132上的η电极，且第二型电极190为形成在透明导电层160上的ρ电极，如图16所示。根据本发明，杆体结构170由透明材料形成。透明材料包含例如ΙΤ0、ZnO, ΑΖ0、 GZO、h203、SnO2或其类似者的透明导电氧化物。另外，透明材料可为SiN、Si02、Ti02、Al2O3或其类似者。杆体结构170可通过化学气相沉积(CVD)、蒸发、溅射沉积、水热沉积、光刻、蚀刻、 热氧化或其类似者的制程形成。举例来说，形成杆体结构170的透明导电氧化物可通过包括蒸发或溅射的制程而在约25°C到400°C的范围内的温度下且在约Osccm到IOsccm的范围内的氧流动速率下获得。或者，杆体结构170可通过光刻和蚀刻通过CVD(化学气相沉积)、气相沉积、溅射或热氧化形成的透明材料获得。杆体结构170包含彼此隔开的多个杆体171和172。多个杆体171和172具有在约IOnm到IOOOnm的范围内的平均间距、在约IOnm到IOOOnm的范围内的平均直径以及在约IOnm到2000nm的范围内的平均高度。如图1和图2所示，杆体171形成在透明导电层 160上且环绕ρ电极190，而杆体172形成在η型半导体层130的暴露区域132上且环绕η 电极180。图3和图4展示根据本发明的另一实施例的发光装置100Α，其类似于图1和图2 所示的发光装置100，不同之处在于杆体结构170包含形成在η型半导体层130的暴露区域 132上的多个杆体172和173。杆体172部分地环绕η电极180，而杆体173沿着η型半导体层130的外围暴露区域132排列。参看图5和图6，展示蓝光水平式发光装置100Β的替代实施例。发光装置100Β类似于图1和图2所示的发光装置100，不同之处在于杆体结构170包含形成在透明导电层 160上的多个杆体174。例如，杆体174以具有平行行的特定图案布置。图7和图8展示蓝光水平式发光装置100C的另一实施例。发光装置100C类似于图5和图6所示的发光装置100Β，不同之处在于每四个杆体175以正方形图案分组且各正方形在透明导电层160中以对称图案规则地布置。参看图17，展示根据本发明的另一实施例的垂直式发光装置600。发光装置600包含形成在衬底610上的外延层601。外延层601具有依序地堆叠在一起的缓冲层620、分布布拉格反射器(DBR)层625、第一型半导体层630、有源层640、第二型半导体层650和光提取层655。发光装置600亦包含形成在光提取层655上的接触层660、形成在光提取层655 上的杆体结构670、形成在衬底610的第一表面611上的第一型电极680以及形成在接触层 660上的第二型电极690。图18至图25中展示发光装置600的制造制程。首先，提供导电衬底610，如图18 所示。导电衬底610可通过任何已知或以后开发的衬底材料(例如SiC或GaAs)形成。接着将外延层601形成在衬底100上，如图19至图22所示。更具体来说，如下形成外延层 601 将缓冲层620形成在衬底610的顶部表面612上。接着，将分布布拉格反射器(DBR) 层625沉积在缓冲层620上。随后，将第一型半导体层630形成在DBR层625上；将有源层 640形成在第一型半导体层630上；将第二型半导体层650形成在有源层640上；以及将光提取层655形成在第二型半导体层650上。在实例中，第一型半导体层由η型InAKiaP形成，且第二型半导体层由ρ型 InAlGaP形成。有源层包含具有MQW的多层结构。缓冲层620形成为包含AlGaN、GaN、InGaN, AlGaN或A1N。光提取层655可由InAlGaP形成。接触层660(例如)由ITO或AuBe形成在光提取层655上，且第二型电极690 (ρ 电极)形成在接触层660上，如图23所示。
接下来，将杆体结构670形成在光提取层655上，如图M所示。杆体结构670包含彼此隔开的多个杆体。多个杆体670的平均间距在约IOnm到IOOOnm的范围内、平均直径在约IOnm到IOOOnm的范围内，并且平均高度在约IOnm到2000nm的范围内。多个杆体 670形成为环绕ρ电极690，或以所要图案形成在光提取层655上。多个杆体670由例如SiN, SiO2, TiO2, Al2O3的透明材料形成，或由包含ITO、ZnO, AZ0、GZ0、In203、Sr^2或其类似者的透明导电氧化物形成。杆体结构670通过化学气相沉积 (CVD)、蒸发、溅射沉积、水热沉积、光刻、蚀刻或热氧化的制程形成。举例来说，杆体结构670 通过包括蒸发或溅射的制程而在约25°C到400°C的范围内的温度下且在约Osccm到IOsccm 的范围内的氧流动速率下形成。接着将η电极680形成在衬底610的底部表面611上，如图25所示。参看图26、图27和图观，分别展示根据本发明的又一实施例的蓝光垂直式发光装置800及其制造制程。发光装置800包含第二衬底810、形成在第二衬底810上的接合层 820、形成在接合层820上的反射器825、形成在反射器825上的透明导电层860，以及外延层801，其中外延层801具有形成在透明导电层860上的第二型半导体层850、提供在第二型半导体层850上的有源层840以及提供在有源层840上的第一型半导体层830。第一型半导体层830、第二型半导体层850和有源层840构成外延层801。第一型半导体层830由η型IniUGaN形成。第二型半导体层850由ρ型IniUGaN形成。有源层 840 包括 MQW。在制造中，在图27所示的实施例中，将多层外延结构形成在第一衬底815上。将未掺杂GaN或未掺杂AlN的缓冲层865沉积在第一衬底815上。外延层801具有沉积在缓冲层865上的η型IniUGaN的第一型半导体层830、又沉积在第一型半导体层830上的有源层840，以及又沉积在有源层840上的ρ型InMGaN的第二型半导体层850。将透明导电层860形成在第二型半导体层850上。接着，将反射器825形成在透明导电层860上。在反射器825的顶部上，形成第一接合层820a。另外，提供第二衬底810，其具有用第二接合层820b涂覆的表面。第二衬底810由导电材料形成。下一制程使第二衬底810与多层外延结构接合，使得第一接合层820a与第二接合层820b接合以形成接合层820。接着，通过激光剥离技术而从接合结构移除第一衬底815以溶解缓冲层865，使得多层外延结构从第一衬底815完全转移到第二衬底810。另外，将通过蚀刻制程(例如ICP 蚀刻)移除在激光剥离制程之后剩余的缓冲层865。另外，杆体结构870形成在第一型半导体层830上，第一型电极880电耦合到第一型半导体层830，且第二型电极890形成在第二衬底810的另一表面上且电耦合到第二型半导体层850，如图观所示。类似地，杆体结构870包含彼此隔开的多个杆体，杆体结构870通过化学气相沉积 (CVD)、蒸发、溅射沉积、水热沉积、光刻、蚀刻或热氧化的制程形成。多个杆体870的平均间距在约IOnm到IOOOnm的范围内、平均直径在约IOnm到IOOOnm的范围内，并且平均高度在约IOnm到2000nm的范围内。或者，多个杆体870形成为环绕η电极880。图四展示根据本发明的水平式发光装置1000的实施例。如图30图和图31所示，水平式发光装置1000的制造制程类似于图27和图观所示的发射装置800的制造制程。 将多层外延结构形成在第一衬底1015上，第一衬底1015接合到第二衬底1010，第二衬底 1010具有用接合层1020涂覆的表面。接着，通过移除第一衬底1015上的缓冲层1002而从接合结构移除第一衬底1015，且将多层外延结构从第一衬底1015完全转移到第二衬底 1010。更具体来说，发光装置1000包含衬底1010、形成在衬底1010上的接合层1020、 形成在接合层1020上的第二欧姆接触层1025、形成在第二欧姆接触层1025上的外延层 1001，以及在外延层1001上的第一欧姆接触层1045。第一欧姆接触层1045可由(例如) AuBe制成。外延层1001包含光提取层(窗口层)1027、形成在欧姆接触层1025上的第二型半导体层1050、形成在第二型半导体层1050上的有源层1040，以及形成在有源层1040上的第一型半导体层1030。外延层1001可通过外延地且依序地在第二欧姆接触层1025上生长P型半导体(例如，由InMGaP形成的光提取层1027)、在光提取层1027上生长ρ型 IniUGaP、在ρ型半导体上生长MQW和在MQW上生长η型半导体(即，η型IniUGaP)而形成。 外延层1001可通过其它制程形成。随后，将蚀刻制程或其它切割制程中的一者应用在外延层1001以蚀刻掉在外围区中的外延层1001的第一欧姆接触层1045、第一型半导体层1030和有源层1040，以便暴露其中的第二型半导体层1050。因此，第二型半导体层1050的暴露区域1052未由有源层 1040和第一型半导体层1030覆盖。另外，导通孔1055亦通过蚀刻制程形成在暴露区域 1052上，导通孔1055穿过第二型半导体层1050、光提取层1027以到达欧姆接触层1050的顶部表面。接着，将透明导电氧化物(例如IT0、ai0、AZ0、GZ0、h203、Sr^2或其类似者)沉积在第一型半导体层1030上以在其上形成透明导电层1060。接下来，将杆体结构1070形成在第二型半导体层1050的暴露区域1052和透明导电层1060中的至少一者上。另外，第一型电极1080形成在透明导电层1060上，且第二型电极1030形成在第二型半导体层1050的暴露区域1052上且通过导通孔1055而电连接到欧姆接触层1025。杆体结构1070由包含SiN、SiO2, TiO2, Al2O的透明材料形成，或由例如ΙΤ0、SiO、 ΑΖ0、GZO、In203、SnO2或其类似者的透明导电氧化物形成。杆体结构1070通过化学气相沉积(CVD)、蒸发、溅射沉积、水热沉积、光刻、蚀刻或热氧化的制程形成。举例来说，杆体结构 1070可通过蒸发制程而在约25°C到400°C的范围内的温度下且在约Osccm到IOsccm的范围内的氧流动速率下形成。杆体结构1070包含彼此隔开的多个杆体1071和1072。多个杆体1071和1072的平均间距在约IOnm到IOOOnm的范围内、平均直径在约IOnm到IOOOnm的范围内，并且平均高度在约IOnm到2000nm的范围内。如图四所示，杆体1071形成在透明导电层1060上且环绕η电极1080，而杆体1072形成在ρ型半导体层1050的暴露区域1052上且环绕ρ电极 1090。简单来说，本发明尤其叙述一种发光装置，所述发光装置具有有多个半导体层的外延层和形成在所述外延层上的杆体结构以改进光提取效率。
以仅出于说明和描述的目的而呈现本发明的例示性实施例的前述描述，且前述描述不希望为详尽的或将本发明限于所揭示的精确形式。根据以上教示，许多修改和变化是可能的。选择和描述所述实施例，以便解释本发明的原理及其实际应用，以便激励其它所属领域的技术人员利用本发明和各种实施例，且通过适于所预期的特定用途的各种修改来利用本发明。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，替代实施例对于所属领域的技术人员将变得显而易见。因此，本发明的范围通过随附权利要求书界定，而非通过前述描述和在其中所描述的例示性实施例界定。
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于其包括 衬底；缓冲层，形成在所述衬底上； 第一型半导体层，形成在所述缓冲层上；有源层，形成在所述第一型半导体层上，使得所述第一型半导体层具有暴露区域； 第二型半导体层，形成在所述有源层上； 接触层，形成在所述第二型半导体层上；杆体结构，形成在所述接触层和所述第一型半导体层的所述暴露区域中的至少一者上；第二型电极，形成在所述接触层上；以及第一型电极，形成在所述第一型半导体层的所述暴露区域上。
2.一种发光装置，其特征在于其包括 衬底，具有相对的第一表面和第二表面；缓冲层，形成在所述衬底的所述第二表面上；分布布拉格反射器层，即DBR层，形成在所述缓冲层上；第一型半导体层，形成在所述DBR层上；有源层，形成在所述第一型半导体层上；第二型半导体层，形成在所述有源层上；光提取层，形成在所述第二型半导体层上；接触层，形成在所述光提取层上；杆体结构，形成在所述接触层的一部分上；第一型电极，形成在所述衬底的所述第一表面上；以及第二型电极，形成在所述接触层上。
3.一种发光装置，其特征在于其包括 衬底；外延层，具有形成在所述衬底上的多个半导体层；第一电极和第二电极，具有彼此相反的极性，且分别电耦合到所述外延层的对应半导体层；以及杆体结构，形成在所述外延层上。
4.根据权利要求3的发光装置，其特征在于其中所述外延层包括 缓冲层，形成在所述衬底上；第一型半导体层，由以η型GaN为基础的材料形成在所述缓冲层上；有源层，形成在所述第一型半导体层上；以及第二型半导体层，由以ρ型GaN为基础的材料形成在所述有源层上，其中所述第一型半导体层具有暴露区域且未由所述有源层和所述第二型半导体层覆至ΓΤΠ ο
5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于进一步包括接触层，所述接触层由透明导电氧化物形成在所述第二型半导体层上。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于其中所述第一电极是形成在所述第一型半导体层的所述暴露区域上的η电极，且所述第二电极是形成在所述接触层上的ρ电极。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于其中所述杆体结构形成在所述接触层和所述第一型半导体层的所述暴露区域中的至少一者上。
8.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于其中所述杆体结构形成为分别环绕所述第二电极和所述第一电极。
9.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于其中所述杆体结构以所要图案形成在所述接触层中。
10.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于其中所述杆体结构形成在所述第一型半导体层的所述暴露区域中且形成为环绕所述第一电极。
11.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于其中所述外延层包括缓冲层，形成在所述衬底上；分布布拉格反射器层，即DBR层，形成在所述缓冲层上；第一型半导体层，由η型InMGaP形成在所述DBR层上；有源层，具有多量子阱，即MQW，所述有源层形成在所述第一型半导体层上；第二型半导体层，由ρ型InMGaP形成在所述有源层上；以及光提取层，由InMGaP形成在所述第二型半导体层上。
12.根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于其进一步包括接触层，所述接触层形成在所述光提取层上。
13.根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于其中所述第一电极是形成在所述衬底上的η电极，且所述第二电极是形成在所述接触层上的ρ电极。
14.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于其中所述杆体结构由透明材料形成。
15.根据权利要求14所述的发光装置，其特征在于其中所述透明材料包括透明导电氧化物，所述透明导电氧化物包含ΙΤ0、ZnO, ΑΖ0, GZO、In2O3> SnO2或其组合。
16.根据权利要求14所述的发光装置，其特征在于其中所述透明材料包括SiN、Si02、 TiO2^Al2O3或其组合。
17.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于其中所述杆体结构通过包括蒸发、 溅射沉积、水热沉积、光刻、蚀刻或热氧化的制程形成。
18.根据权利要求17所述的发光装置，其特征在于其中所述杆体结构通过包括蒸发或溅射的所述制程而在25°C到400°C的范围内的温度下且在Osccm到IOsccm的范围内的氧流动速率下形成。
19.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于其中所述杆体结构包括彼此隔开的多个杆体。
20.根据权利要求19所述的发光装置，其特征在于其中所述多个杆体的平均间距在 IOnm到IOOOnm的范围内、平均直径在IOnm到IOOOnm的范围内，平均高度在IOnm到2000nm 的范围内。
全文摘要
在本发明的一个方面中，一种发光装置包含外延层，具有形成在衬底上的多个半导体层；第一电极和第二电极，具有彼此相反的极性，且分别电耦合到所述外延层的对应半导体层；以及杆体结构，形成在所述外延层上。所述杆体结构包含彼此隔开的多个杆体。
文档编号H01L33/44GK102403433SQ20101053812
公开日2012年4月4日 申请日期2010年11月8日 优先权日2010年9月7日
发明者余国辉, 卢宗宏, 朱长信, 李孟信, 蔡明记 申请人:佛山市奇明光电有限公司, 奇力光电科技股份有限公司