在有碳化硅衬底的LED中，由于许多理由，以前优选的是避免有源区产生的光进 入衬底。例如，虽然碳化硅与砷化镓相比可以是高度透明的，常规碳化硅衬底能够吸收在可 见光谱的一部分的光。而且，由于常规碳化硅器件是衬底面向下安装的垂直器件，进入衬 底的一些光在它被从器件提取之前能够被反射回来通过衬底，因而增加在衬底中的吸收损 耗。反射损耗也可以减小器件的总效率。
[0047] 氮化镓和碳化硅有相似的折射率。特别是，氮化镓的折射率约2. 5,而碳化硅的折 射率约2. 6-2. 7。在那个意义上，氮化镓和碳化硅可以说是光学匹配的。因此，在氮化镓和 碳化硅之间的界面上可以出现非常小的内反射。结果，难于阻止在基于氮化镓的层内产生 的光进入碳化娃衬底。
[0048] 通过提供例如根据美国专利5, 718, 760描述的方法来进行生长补偿的、无色的 碳化硅衬底，可以减小可见光在碳化硅衬底内的吸收。本领域的技术人员都知道，由于所 谓"Biedermann效应"，当掺杂增加时，吸收损耗会增加。这样，当掺杂减小并优选最小化 时，可以增强从衬底提取可见光，从而改善了器件的总效率。与碳化硅相反，蓝宝石的折射 率约1. 8。因此，在基于蓝宝石的氮化镓LED中，氮化镓有源层中产生的光的大部分可以不 进入衬底而是被反射离开衬底。
[0049] 在本发明的其它实施例中，可以控制碳化硅衬底的掺杂，使得器件二极管区170 中产生的波长范围内的光不被衬底110吸收，虽然可以吸收其它波长的光。因此，碳化硅衬 底的吸收特性可以被调节以便通过希望波长的光。例如，可以设计有源区130以便发射在 450nm附加的蓝光。可以控制碳化硅衬底110的掺杂，使得波长近似450nm的光线基本上不 被衬底110吸收。因此，虽然衬底可能不是完全无色，也可以吸收其它波长，它仍然对感兴 趣的波长即在LED区170内产生的波长是透明的。在优选实施例中，控制碳化硅衬底110 的禁带宽度和/或掺杂，使得衬底对约390-550nm范围内的光是透明的。
[0050] 因此，在一些实施例中，衬底110可以认为是一个滤波器，它可以改善由器件输出 的光的光谱纯度。例如，本领域的技术人员熟知，基于氮化镓的蓝色LED除产生希望的发射 外还可以产生紫外（UV)光谱内不希望的发射。这样的UV发射即使在中等低功率水平也是 不希望的，因为它们可以使其中封装LED的塑料材料退化，这可以引起可靠性问题和/或减 小寿命。同样知道6H碳化硅吸收UV光。因此，优选的是，通过6H碳化硅衬底提取光，它可 以过滤掉不希望的UV发射。
[0051] 取代如常规做的那样阻止或者抑制光进入衬底，本发明的实施例可以鼓励在二极 管区170内产生的光进入衬底110,此处它能最有效地被提取。因此，本发明的一些实施例 提供了从衬底提取由二极管区发射进入衬底的至少一些光的装置。相应地，本发明的一些 实施例特别适于采用所谓的"倒装芯片"或"倒置"的封装结构，如将结合图2描述的那样。 本发明的一些实施例，也可以与常规的"正面向上"或"非倒装芯片"封装一起使用，如将结 合图16描述的那样。
[0052] 现在参照图2,示出根据本发明的实施例的发光二极管的其它实施例。在图2,示 出发光二极管200是倒装芯片，或者，利用焊接区220和230倒置安装在安装支架210上， 例如热沉上。焊接区220和230可以包括附于二极管区和/或安装支架210的焊剂预成型 件，使用常规的焊料回流技术，该焊剂预成型件可被回流以便把欧姆接触150和160附着到 安装支架210。其它的焊接区220和230可以包括金、铟和/或铜焊（braze)。如图2所示， 倒装芯片或倒置封装结构把碳化硅衬底110向上放置，远离安装支架210,把二极管区170 向下放置，与安装支架210相邻。阻挡区（未示出）也可以包括在相应的欧姆接触150,160 和相应的熔焊区220,230之间。阻挡区可以包括镍、镍/钒和/或钛/钨。也可以使用其 它阻挡区。
[0053] 还参照图2,如光线250所示，在有源区130内产生的光进入衬底110,从衬底110 的第一面ll〇a出去。为了使在有源区130内产生的光容易进入衬底110,可以提供反射器 240,它处在有源区130和安装支架210之间，与衬底110相对。反射器240可以处在有源区 130和p型层140之间，如图2所示。然而，在反射器240和有源区130和/或p型层140 之间也可以有一个或多个中间层。此外，P型层140可以处在反射器240和有源区130之 间。也可以提供其它结构，例如下面将结合图16描述的那样。
[0054] 反射器240可以包括铝镓氮化物（AlGaN)层和/或分布式Bragg反射器，它可以 把从有源区130来的光朝向衬底110反射回去。Bragg反射器的设计和制作对本领域的技 术人员是熟知的，例如在美国专利6, 045, 465中描述，它的公开内容在此作为参考引入，如 同在此完全陈述。也可以理解，反射器也可能修改来自有源区130本身的光子发射模式，从 而使更多的光子跑出器件。也可以使用其它的常规反射器结构。
[0055] 还参照图2,所示的示例性光线250说明从有源区130内产生的光是如何开始沿离 开衬底110的方向传播，但由反射器240反射回来通过衬底110并离开器件200。注意，在 图2说明的倒装芯片结构内，光线250在离开器件前仅仅需要通过衬底110 -次传播。
[0056] 根据本发明的实施例的LED 200可以封装在常规的圆屋顶结构280内，它包括光 学元件，例如用于光发射的透镜282。整个圆顶结构280可以用作光学元件。阳极引线260 和阴极引线270也可以提供外部连接。圆顶结构280可以包括塑料、玻璃和/或其它材料， 并且其中也可以包括硅氧烷凝胶体和/或其它材料。
[0057] 参照图3,通过在碳化硅衬底110的第一面110a上提供阴极欧姆接触160'，并在 第一面110a上阴极欧姆接触160'之间提供导线390或其它电连接到外部阴极引线270， 也可以将垂直发光二极管300封装在倒装芯片结构内。也可以提供非倒装结构，例如，如下 面将结合图16描述的那样。
[0058] 图4示出根据本发明的实施例的其它LED。在这些LED400中，阳极接触可以包括 欧姆和反射区410,它可以包括多个层，包括薄的透明欧姆接触412和反射器414。薄的透 明欧姆接触412可以包括铂，优选地应尽可能薄以避免相当大的光吸收。薄的透明欧姆接 触412的厚度对于铂透明电极412来说优选在约1〇人和约100人之间。在其它实施例中， 薄的透明欧姆接触412可以包括镍/金，氧化镍/金，氧化镍/铂，钛和/或钛/金，具有有 厚度在约10A和约100A之间。反射器414优选厚于约300A,并优选包括铝和/或银。图 4的实施例能够提供改善的电流扩展，因为反射器414在薄的透明欧姆接触412的整个表面 面积上接触薄的欧姆接触412。因此，如常规器件中的情况一样，电流不需要通过阳极接触 410水平传播。因此，可以增强电流扩展。图4的器件400也可以象图2和图3所出的那 样封装。也可以采用其它的接触结构，例如，下面将结合图16和图17详细描述的那样。例 如，包括例如镍、镍/钒和/或钛/钨的阻挡区155可以被提供在反射器414和焊接区220 之间和在欧姆接触160和焊接区230之间。
[0059] 图5示出了根据本发明的其它实施例的LED。LED500的这些实施例可以通过对衬 底110'的至少部分侧壁ll〇c形成斜面或倾斜从而增强从LED的光提取。由于照射斜面侧 壁ll〇c的的光入射角通常是比其它情况更接近法线，这样比较少的光可以被反射进入衬 底110'。相应地，可以从衬底110'提取光，这可以提高器件的总效率。通过使用常规方 法使衬底110'的侧壁ll〇c和/或第一面110a变粗糙或形成纹理，可进一步提高提取效 率。
[0060] 相应地，根据本发明的一些实施例的发光二极管包括衬底和基于氮化镓的二极管 区。衬底包括透明的碳化硅单晶用于感兴趣的的发射范围，优选通过升华法制备。衬底可 以是在约100 ym和约1000 ym之间的厚度。由于提高了从衬底提取光，二极管的外部效率 可以提高。在根据本发明的一些实施例中，二极管包括反射器，它把二极管区内产生的光反 射回衬底中，用于随后从器件提取。反射器可以包括在与衬底相对的有源区上一层折射率 相对低的材料（如AlGaN)。作为选择，反射器可以包括在结构内的Bragg反射器和/或在 透明欧姆接触上的铝和/或银的涂层。下面将要描述其它实施例。在其它实施例中，衬底 侧壁的一部分可以是成锥形和/或变粗糙以提高光提取。根据本发明的一些实施例的二极 管可以特别适合使用倒装芯片安装结构。然而，也可以使用非倒装芯片安装。
[0061] 由上述图1-6描述的本发明的实施例，提供碳化硅衬底的修改，以具体实施用于 提取预定波长范围的光的至少一些光的装置，从而允许在碳化硅上的氮化镓LED的倒装芯 片或非倒装芯片安装。现在描述本发明的其它实施例，此处对衬底作了各种几何修改，以提 供用于从衬底提取至少一些光的装置的其它实施例，以提高提取效率。在制造大面积芯片 时，这些衬底修改可以是特别适用，以提供用于从衬底提取至少一些光的装置的其它实施 例，允许从衬底内部区提高提取效率。这些提高可以与碳化硅衬底一起使用，如上面结合图 1-6 -起描述的那样，但是也可以与包括砷化镓、磷化镓、它们的合金和/或蓝宝石的常规 衬底一起使用。
[0062] 图7A是根据本发明的其它实施例的LED的顶视图。根据本发明的其它实施例，图 7B和图7C是图7A的LED沿图7A中的线7B-7B'的截面图。
[0063] 现在参照图7A-7C，这些LED包括分别有第一和第二相对面710a和710b的衬底 710,和在衬底710的第二面710b上的二极管区740。衬底710可以是例如，图1-6中所述 的碳化硅衬底110,和/或另一种常规的LED衬底。二极管区740可以包括如上面图1-5所 示的二极管区170,和/或任何其它的常规二极管区。
[0064] 也如图7A所示，这些LED700的第一面710a其中包括多个槽720,它在衬底中确定 了多个支座730。在图7A中，示出了三角形支座。然而，也可以提供其它多边形或非多边形 的支座。如图7B所示，槽720可以包括斜面底层722。然而，也可以包括平面底层。此外， 虽然示出槽的侧壁724对第一面710a和第二面710b成直角，但也可以包括锥形侧壁，其中 侧壁的横截面的区域优选从衬底710的第一面710a减少到第二面710b。
[0065] 图7C示出了提供非平面特