[发明专利]制造垂直发光器件的方法及用于该发光器件的衬底组件

说明书

技术领域

本发明一般地涉及发光器件，更具体地涉及一种提高器件产量和光提取效率的制造垂直发光器件的方法以及一种用于该垂直发光器件的衬底组件。

背景技术

由于缺乏商用氮化物体材料，作为下一代常规照明光源的氮化物基发光二极管(LEDs)目前只好异质外延在诸如蓝宝石、碳化硅和硅等异质衬底上。但是，这些衬底限制LED在高功率领域的应用，因为蓝宝石具有较差的散热性能，而硅和导电碳化硅对可见光不透明。一种克服该限制的方法是将发光结构转移到另一具有较好散热性能的衬底或衬顶上，并且有可能在发光结构和衬顶之间加入反射镜。薄膜转移工艺包含将薄膜从原来衬底上分离，然后将薄膜粘在所选的衬顶上。

对于在蓝宝石衬底上的氮化镓基LEDs，已经发展出一种激光剥离技术。有关氮化镓激光剥离技术可以参考美国专利No.7,202,141，在此通过参考的方式援引其全部内容。简单来说，一束光子能量大于氮化镓禁带宽度的激光穿过蓝宝石照在氮化镓和蓝宝石界面上。光子能量被界面处很小厚度(小于1微米)的氮化镓层吸收，从而导致界面处氮化镓层的气化，并产生高压氮气以将发光结构从蓝宝石衬底上分离。然而，高压氮蒸汽及其振动波可以在发光结构中引入额外缺陷，导致较低的发光效率和较大的器件正向/反向漏电流，一句话，导致较低的器件合格率及较差的器件性能。

美国专利No.7,781,247和专利申请No.2005/0247950都指出通过利用一个夹在衬底和发光结构之间的InGaN牺牲层来提高器件剥离质量和产量。在此通过参考的方式援引美国专利No.7,781,247和专利申请No.2005/0247950的全部内容。InGaN禁带比氮化镓禁带窄，可以吸收更多激光能量，从而降低受损薄膜的厚度。除此之外，InGaN在相对较低的温度下离解，因而需要较少激光能量来完成剥离。

激光剥离工艺露出用以形成接触的半导体表面，通过分别在发光层两相对侧形成n接触电极和p接触电极以获得垂直LED。垂直LED具有更均匀的电流分布，从而更适合高电流驱动的高功率应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种制造垂直发光器件的方法，其中通过形成空隙于衬底和发光二极管结构之间进行分离或剥离的界面层，利于将衬底从其上形成的发光二极管结构上分离或剥离。本发明还提供一种用以在其上外延生长发光二极管结构的衬底组件，其中该衬底组件包括衬底和外延层，以可控方式在该衬底和外延层之间的界面处形成多个空隙，然后，在该外延层上形成发光二极管结构，接着将发光二极管结构附着在一衬顶上，从外延层上分离该衬底，并在外延层的剥离面上形成导电层和接触电极，从而形成发光器件。

本发明的一个方案提供一种制造发光器件的方法。该方法包括：制备在顶面具有交替形成的多个凹陷和多个外延生长部分的衬底；在该衬底的顶面上沉积外延层以覆盖但不完全填满所述凹陷，从而在凹陷中形成多个空隙；在该外延层上形成发光二极管结构；将该发光二极管结构附着在一衬顶上；以及从该外延层上分离该衬底。

本发明的另一方案提供制造一种衬底组件，用于在其上生长发光二极管结构。该衬底组件包括：在顶面具有交替形成的多个凹陷和多个外延生长部分的衬底；以及在该衬底的顶面形成的外延层，其中该外延层覆盖但不完全填满所述凹陷，从而在凹陷中形成多个空隙。

附图说明

本发明包括的附图用来提供对本发明的进一步理解并构成本申请的一部分，所述附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在整个附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且一个层可以表示与相同功能相关的一组层。

图1A示出根据本发明实施例的衬底的横截面图。

图1B示出根据本发明实施例的沉积在衬底上的LED结构的横截面图。

图1C示出将图1B中所示的LED结构从衬底上分离。

图1D示出根据本发明实施例的垂直LED的横截面图。

图1E示出根据本发明实施例的垂直LED的横截面图。

图2A示出根据本发明实施例的衬底的横截面图。

图2B示出根据本发明实施例沉积在衬底上的LED结构的横截面图。

图2C示出将图2B中所示的LED结构从衬底上分离。

图2D示出根据本发明实施例的垂直LED的横截面图。

图3A示出根据本发明实施例的衬底的透视图。

图3B示出根据本发明另一实施例的衬底的透视图。

图4示出根据本发明实施例的衬底的透视图。