[发明专利]包括光提取改型的发光二极管及其制作方法

说明书

本申请是申请日为2002年2月1日、申请号为02804417.7、发明名称为“包括光提取改型的发光二极管及其制作方法”的专利申请的分案申请。

一些临时申请专利的交叉引用

本申请请求在2001年2月1日提出的、序列号为60/265,707的、标题为“Light Emitting Diode With Optically Transparent Silicon Carbide Substrate(有光学透明碳化硅衬底的发光二极管)”的临时申请，和在2001年7月23日提出的、序列号为60/307,235的、标题为“Light Emitting Diodes Including Modifications for Light Extraction and Manufacturing Methods Therefor(包括光提取改型的发光二极管及其制作方法)”的临时申请的利益，它们两者的内容在此作为参考完整引入，如同在此处完全陈述。

技术领域

本发明涉及微电子器件和其制作方法，更具体而言，涉及发光二极管(LED)及其制作方法。

背景技术

发光二极管广泛用于消费和商业应用。本领域的技术人员众所周知，发光二极管通常包括在微电子衬底上的二极管区。微电子衬底包括，例如，砷化镓，磷化镓和它们的合金，碳化硅和/或蓝宝石。LED的不断发展已经产生高效和机械坚固的光源，该光源能够覆盖和超出可见光范围的光谱。这些特性结合固态器件潜在的长工作寿命，可以使多种新的显示应用成为可能，也可以使LED处于与已经很好确立的白炽灯和荧光灯相竞争的位置。

LED效率的一个测量标准是每流明的成本。对LED，每流明的成本可以是每个LED芯片的制作成本、LED材料内量子效率和耦合或提取器件产生的光的能力的函数。关于光提取问题的评论，可参见1997年Academic Press(科学出版社)Stringfellow等人的标题为“High Brightness Light Emitting Diodes(高亮度发光二极管)”的教科书，特别是Craford的标题为“Overview of Device Issues in High -Brightness Light Emitting Diodes(高亮度发光二极管的器件问题评论)”的第二章，47-63页。

光提取已经由例如与制作二极管区和衬底的材料有关的很多方法实现。例如，在砷化镓和磷化镓材料系统中，厚的p型顶侧窗口层可以用于光提取。因为在砷化镓/磷化镓材料系统中，采用液相和/或汽相外延方法，高的外延生长速率是可能的，因此可以生长p型窗口层。此外，由于p型顶侧窗口层的电导率也可以得到电流传播。有高腐蚀速率和高腐蚀选择性的化学腐蚀也可以被用于去除至少部分衬底，如果该衬底是光学吸收的话。分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector)也已经在吸收衬底和二极管区之间生长，以对发射区和吸收区去耦合。

其它的光提取方法可以包括使二极管区和/或衬底机械成形或形成纹理。然而，仍然希望提供进一步改善提取效率的其它光提取技术。此外，也希望增加LED芯片的面积，从约0.1mm²至较大的面积，从而提供较大的LED。不幸的是，对更高的功率/强度和/或其它应用，当芯片尺寸按比例增大时，这些成形技术的有效性不再保持。

最近很多开发兴趣和商业活动已经聚焦到在碳化硅内或上制造的LED，因为这些LED能在可见光谱的蓝/绿光部分发射光。例如见，Edmond等人的、标题为“Blue Light-Emitting Diode With High External Quantum Efficiency(高外量子效率的蓝光发射二极管)”的美国专利5,416,342，已转让给本申请的受让人，其内容在此作为参考完整引入，如同在此处完全陈述。对包括碳化硅衬底上的基于氮化镓的二极管的LED也有兴趣，因为这些器件也可以高效率发光。例如见，授予Linthicum等人的、标题为“Pendeoepitaxial Gallium Nitride Semiconductor Layers On Silicon Carbide Substrates”的美国专利6,177,688，其内容在此作为参考完整引入，如同在此处完全陈述。