專利名稱：帶有經(jīng)粗化的高折射率表面層以便進行高度光提取的發(fā)光二極管的制作方法
面層以便進行高度光提取的發(fā)光二極管方法
技術領域：
本發(fā)明是關于發(fā)光二極管(LED)，且更特定言之，是關于用于提高對來自LED 之光的提取的新結構。背景技術：
發(fā)光二極管(LED)是一類將電能轉換為光的重要固態(tài)裝置，且通常包含一夾與 兩相反摻雜層之間的半導體材料活性層。當將偏壓施加至整個慘雜層上時，空穴及 電子被注入活性層中，在活性層中其再結合以產生光。光自活性層且自LED之所有 表面全向射出。近期，我們已對由以第III族氮化物為主的材料系統(tǒng)形成之LED抱有濃厚的興 趣，因為其具有獨特的材料特性組合，包括高擊穿電場、寬帶隙(室溫下GaN的帶 隙為3.36eV)，大導帶偏移及高飽和電子漂移速度。摻雜層及活性層通常形成于可 由諸如硅(Si)、碳化硅(SiC)及藍寶石(Al203)等不同材料制成的基板上。SiC晶圓通 常較佳，因為其具有與第ni族氮化物更加匹配的晶格，此導致具有更高品質的第III 族氮化物薄膜。SiC亦具有很高的熱傳導性，使得SiC上第III族氮化物裝置的總輸出 功率不受晶圓熱阻的限制(如形成于藍寶石或硅上的一些裝置受限于此)。而且，半絕緣SiC晶圓的可用性為裝置隔離及減少的寄生電容提供容量，使得商業(yè)裝置成為 可能。SiC基板可自North Carolina, Durham的Cree Inc.購得，用于生產其之方法稱述 于科學文獻以及美國專利第Re. 34,861號；第4,946,547號及第5,200,022號中。在制造高效LED的過程中，對來自LED的光的有效提取是主要問題。對于常 規(guī)的具有單個外部耦合表面的LED，外部量子效率受來自LED之發(fā)射區(qū)域且穿過基 板的光的全內反射(TIR)限制。TIR可由LED的半導體與周圍環(huán)境之間的折射率之間 的較大差值引起。具有SiC基板的LED具有相對較低的光提取效率，因為SiC的折射 率(大 7自活性區(qū)域的光線由其可自SiC基板傳輸至環(huán)氧樹脂，且最終逃離LED封裝的較小 的逃逸錐面。已開發(fā)不同方法來降低TIR并改良總的光提取，其中較受歡迎的一種為表面織 構化(texturing)。表面織構化通過提供變化表面，使光子有多個機會找到逃逸錐 面來提高光的逃逸概率。未找到逃逸錐面的光會繼續(xù)經(jīng)受TIR，且以不同的角度反 射出織構化表面，直至其找到逃逸錐面。表面織構化的益處已在若干文章中論述過。 [請參閱Windisch等人的Impact of Texture- Enhanced Transmission on High-Efficiency Surface Textured Light Emitting Diodes,美國應用物理快報(Appl. Phys. Lett.)第79巻第15號，2001年10月，第2316-2317頁；Schnitzer等人的30% External Quantum Efficiency From Surface Textured, Thin Film Light Emitting Diodes,美國應用物理快報第64巻，第16號，1993年10月，第2174-2176頁；Windisch 等人的Light Extraction Mechanisms in High- Efficiency Surface Textured Light Emming Diodes, IEEE學報量子電子中所選主題(IEEE Journal on Selected Topics), 第8巻，第2號，2002年3月/4月，第248-255頁；Streubel等人的High Brightness AlGaNInP Light Emitting Diodes， IEEE學報量子電子中所選主題，第8巻，2002年3 月/4月號]。授予Cree Lighting公司之美國專利第6,410,942號揭示了LED結構，其包括形成 于第一布展層與第二布展層之間的一陣列電互連微LED。當將偏壓施加至整個涂布 機上時，微LED發(fā)射光。來自該等微LED中之每一微LED的光在僅行進一較短的距 離后便達到一表面，藉此降低TIR。亦授予Cree Lighting公司之美國專利第6,657,236號揭示了用于通過使用以一 陣列形成之內部及外部光學元件而提髙LED中之光提取的結構。光學元件具有許多 不同形狀，諸如半球形及棱錐形，且可置于LED各層的表面上或各層內。元件提供 可反射、折射或散射光的表面。
發(fā)明內容簡要概括而言，本發(fā)明是針對于具有用于提供增加的光提取之區(qū)域的發(fā)光二 極管(LED)。在若干方面中之一方面中，本發(fā)明是關于一種LED，其包含一p型 材料層；一n型材料層；及一活性層，其位于該p型層與該n型層之間。LED亦包含一經(jīng)粗化的透明材料層，其鄰近該p型材料層及該n型材料層之一。本發(fā)明亦是關于一種具有以下層的LED: —p型材料層；一n型材料層； 一活 性層，其位于該p型層與該n型層之間；及一透明導電材料層，其鄰近該p型材料層 及該n型材料層之一。該LED進一步包括一經(jīng)粗化的透明材料層，其鄰近該透明導 電層。在另一方面中，本發(fā)明是關于一種具有以下層的LED: —p型材料層；一n型 材料層； 一活性層，其位于該p型層與該n型層之間；及一金屬導電材料層，其鄰近 該p型材料層及該n型材料層之一。該LED亦包括一經(jīng)粗化的透明材料層，其鄰近該 金屬材料層。在若干其他方面中，本發(fā)明是關于形成一LED之過程。 一過程包括生長一基 礎LED結構，它包括一p型材料層、一n型材料層及一位于該p型層與該n型層之間的 活性層。該過程進一步包括在該p型材料層及該n型材料層之一附近沉積一透明材 料層，及粗化該透明材料層。形成一LED之另一過程包括生長一基礎LED結構，它包括一p型材料層、一n 型材料層及一位于該p型層與該n型層之間的活性層。該過程亦包括在該p型材料 層及該n型材料層之一附近沉積一透明導電材料層，及在該透明導電材料層附近沉 積一透明材料層。該過程進一步包括粗化該透明材料層。形成一LED之另一過程包括生長一基礎LED結構，它包括一p型材料層、一n 型材料層及一位于該p型層與該n型層之間的活性層。亦包括于此過程中的為在該 p型材料層及該n型材料層之一附近沉積一金屬材料層，及在該金屬材料層附近沉積 一透明材料層。該過程進一步包括粗化該透明材料層。本發(fā)明之此等及其他方面及優(yōu)點將自以下詳細說明及隨附圖式中顯而易見， 其通過舉例方式說明本發(fā)明之特征。
圖1為具有一包括一經(jīng)粗化的透明材料層的光提取區(qū)域之LED的P面朝上的剖視圖；圖2a-2偽圖l之LED之制造過程的各個階段的剖視圖，其中光提取區(qū)域包括一 經(jīng)粗化的透明材料層；圖3a-3f為圖l之LED之制造過程的各個階段的剖視圖，其中光提取區(qū)域包括一 經(jīng)粗化的透明導電材料層；圖4a-4偽圖l之LED之制造過程的各個階段的剖視圖，其中光提取區(qū)域包括一 透明導電材料層及一經(jīng)粗化的透明材料層；圖5a-5偽圖l之LED之制造過程的各個階段的剖視圖，其中光提取區(qū)域包括一 金屬材料層及一經(jīng)粗化的透明材料層；圖6為具有一包括一經(jīng)粗化的透明材料層的光提取區(qū)域之LED的n面朝上的剖視圖；圖7a-7d為圖6之基礎LED結構之制造過程的各個階段的剖視圖；圖8a-8c為圖6之LED之制造過程的各個階段的剖視圖，其中光提取區(qū)域包括一 經(jīng)粗化的透明材料層；圖9a-9c為圖6之LED之制造過程的各個階段的剖視圖，其中光提取區(qū)域包括一 經(jīng)粗化的透明導電材料層；圖10a-10c為圖6之LED之制造過程的各個階段的剖視圖，其中光提取區(qū)域包括 一透明導電材料層及一經(jīng)粗化的透明材料層；及圖lla-llc為圖6之LED之制造過程的各個階段的剖視圖，其中光提取區(qū)域包括 一金屬材料層及一經(jīng)粗化的透明材料層。
具體實施方式本發(fā)明通過一直接沉積于具有一相關LED接點之LED表面上的經(jīng)粗化的透明 材料層，來為發(fā)光二極管(LED)提供改良的光提取。該經(jīng)粗化的透明材料層具有與 鄰近該透明材料層之LED材料的折射率相近或大體相同的折射率。折射率的接近性 確保自LED發(fā)射出的大部分光將自LED材料穿過進入經(jīng)粗化的透明材料層中。透明材料層可由具有高透明度的材料形成，且其厚度要允許經(jīng)粗化的表面的 形成足以散射光且增加光提取。透明材料層可為導電材料，在該種狀況下，LED 材料與相關LED接點之間的電連通是穿過透明層的。在根據(jù)本發(fā)明之一些實施例中，粗化層可由未必導電的高透明材料形成。在 此等狀況下，LED材料與相關LED接點之間的電連通可通過LED接點與LED表面之 間的直接接觸提供，或通過在經(jīng)粗化的透明材料層與LED表面之間提供一額外導電材料層來提供。此額外層可為一諸如透明導電氧化物(TCO)材料層，或透明金屬材料層之透明導電材料層。當導體材料用作LED接點的歐姆、電流散布接點時，額外 導電材料層的透明度通常不如經(jīng)粗化的透明材料層的透明度高，且因此大體上比粗 化層薄。現(xiàn)請參看圖式，且特定參看圖l，圖中顯示了p面朝上的基礎LED結構10，其 中包括一p型材料層12，一n型材料層14及一夾于該p型層與該n型層之間的活性材料 層16。將一經(jīng)粗化的光提取區(qū)域18添加至基礎LED結構，以形成一具有高度光提取 屬性的LED。如下文所述，經(jīng)粗化的光提取區(qū)域18可采用若干形式中之任一者。p 型接點20與光提取區(qū)域18相關聯(lián)，而n型接點22與n型材料層相關聯(lián)。該基礎LED結構可由諸如以第III族氮化物為主之材料系統(tǒng)的不同材料系統(tǒng)制 成。第III族氮化物是指彼等在氮與周期表之第ni族中的元對通常為鋁(AL)、鈣(Ga) 及銦(In))之間形成的半導體化合物。該術語亦指三元及三重化合物，例如AlGaN及 AlInGaN。在一較佳實施例中，p型材料及n型材料為GaN，而活性材料為InGaN。 在替代實施例中，p型及n型材料可為AlGaN、 AlGaAs或AlGalnP。參看圖2a，通過在基板30上生長p-GaN層24、 n-GaN層26及活性材料層28而形 成根據(jù)本發(fā)明之一高度光提取LED之實施例。如圖所示，該n-GaN26鄰近基板30， 活性材料28在n-GaN層26上，而p-GaN在活性材料28上。在其他實施例中，此等層 之次序可有所不同，其中p-GaN鄰近基板30，而n-GaN層26作為頂層，其中活性材 料28位于兩者之間?；?0可由許多材料制成，例如藍寶石、碳化硅、氮化鋁(A1N)、 GaN，其中 適當?shù)幕鍨樘蓟璧?H多型體，但亦可使用包括3C、 6H及15R多型體在內的其他碳化硅多型體。與藍寶石相比，碳化硅具有與第m族氮化物更加匹配的晶格，且導致具有更高品質的第III族氮化物薄膜。碳化硅亦具有非常高的熱傳導，使得碳化 硅上之第III族氮化物裝置的總輸出功率不受基板的熱消耗限制(如形成于藍寶石上 之一些裝置可將受限于此)。而且，碳化硅基板的可用性為裝置隔離及減少的寄生電容提供容量，使得商業(yè)裝置成為可能。SiC基板可自North Carolina, Durham的Cree Research Inc.購得，用于生產其之方法稱述于科學文獻以及美國專利第Re. 34,861 號；第4,946,547號及第5,200,022號中。在根據(jù)本發(fā)明之一實施例中，通過使用有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)在基板30上生長層24、層26及層28。如圖2b中所示，亦較佳通過MOCVD直接在p型 層24之表面上沉積一透明材料層32。使用相同技術來沉積透明材料層32且生長基礎 LED結構層24、 26及28是有利的，因為其通過使用一單個制造系統(tǒng)而提供增加的效 率及成本降低。其他沉積透明材料層32之方法包括濺鍍及電子束沉積法。參看圖2c，例如通過激光或化學蝕刻移除透明材料層32之一部分，且通過使 用此項技術中常規(guī)之技術鄰近p-GaN層24之暴露部分形成一p型接點34。如圖2d中 所示，接著通過使用例如用以建立圖案之光刻與用以建立紋理之干式或濕式光電化 (PEC)蝕刻的組合來粗化透明材料層32。參看圖2e及圖2f，通過使用(例如)已知激光 剝離(LLO)過程來將基板30與n型層26分離且在n型層上形成n型接點(圖2e)，或通過 在基板上形成n型接點(圖2f)，而將n型接點36添加至LED中。若基板30是由諸如AlN 或藍寶石之絕緣材料形成，則使用前一種形成方法。若基板30是由諸如SiC或GaN 之導電材料形成，則可使用后一種形成方法。與p型接點相同，n型接點是通過使用 此項技術中常規(guī)技術形成。在此配置中，LED之光提取區(qū)域18(圖1)包括經(jīng)粗化的透明材料層32。在一較 佳實施例中，選擇具有與p型材料相近或大體相同之折射率的透明材料，使得穿過p 型層射向p型層與透明材料層之間的接面的光可穿過接面進入透明材料中，而不會 有顯著反射。折射率之間的接近性的例示性定量度量為± .3。因此，例如，若p型 層之材料為GaN，其折射率大約為2.45(n ^ 2.45)，則透明材料之折射率可在2.15 與2.75之間。折射率在此范圍內的可能材料包括氧化物材料，例如ZnO、MgO、In203、 Ti02、 PbO、 ZnSnO、 NiO及氧化銦錫(ITO)，以及其他材料，例如ZnS及CdS。透明材料層32可具有許多不同厚度，其典型厚度在1000至15，000埃(A)之范圍 內，且較佳厚度為大約2,500 A。此等厚度允許形成具有尺寸足以提高度光提取之 幾何特征的粗化表面。該等幾何特征可包括(例如)棱錐形、半球形或六角錐形。 此等幾何特征減少在材料/空間介面處的內部光反射，且將光向外散射。參看圖3a，亦通過在基板46上生長p-GaN層40、 n-GaN層42及活性材料層44而 初始形成根據(jù)本發(fā)明之高度光提取LED的另一實施例，其中在不同實施例中層的次 序不同，且基板是上述多種不同材料。在一較佳實施例中，通過使用MOCVD在基 板46之任一側上生長層40、層42及層44。如圖3b中所示，亦較佳通過MOCVD在p 型層40之上表面上直接沉積一透明導電材料層48。沉積透明導電層48的其他方法包括濺鍍及電子束沉積法。參看圖3c，可鄰近透明導電層48形成一p型接點50。如圖3d中所示，通過使用 (例如)PEC蝕刻可接著粗化圍繞p型接點50的透明導電層48。如圖3e及圖3f中所示， 通過使用LLO過程將基板46與n型層42分離且在n型層上形成n型接點(圖3e)，或在 導電基板46之狀況下，通過在基板上形成n型接點(圖3f)，可將n型接點52添加至LED中。在此配置中，LED之光提取區(qū)域18(圖1)包括經(jīng)粗化的透明導電層48。與先前 所描述之實施例相同，透明導電層較佳由具有與p型層40之材料相近或大體相同的 折射率的材料形成。該等透明導電材料之實例包括(但不限于)透明導電氧化物 (TCO)，例如Ga20" InO、 ZnO、 111203及1丁0。該透明導電層48可在整個p型層及n 型層上提供更加均勻的電流分布，且因此在活性區(qū)域中提供更均勻的光產生。透明導電層48可具有許多不同厚度，其典型厚度是在1,000至15,000埃(A)之范 圍內，且一較佳厚度為大約2,500 A。此等厚度允許形成具有尺寸足以提高度光提 取之幾何特征的粗化表面，以及用于電流分布之目的之鄰近p型層40的剩余透明導 電材料層兩者。參看圖4a，亦通過在一基板66上生長p-GaN層60、 n-GaN層62及活性材料層64 而初始形成根據(jù)本發(fā)明之高度光提取LED的另一配置，其中在其他實施例中層的次 序不同，且基板是由上述不同材料制成。在一實施例中，通過使用MOCVD在基板 66上生長層60、層62及層64。如圖4b中所示，在p型層60之上表面上直接沉積一透 明導電材料層68。在該透明導電層68之上表面上直接沉積一透明材料層70。該透明 導電層68及該透明材料70之沉積較佳是由MOCVD完成。其他沉積層68、 70的方法 包括濺鍍及電子束沉積法。參看圖4c，例如通過激光或化學蝕刻移除透明材料層70之一部分，且鄰近該 透明導電層68之暴露部分形成一p型接點72。如圖4d中所示，接著通過使用(例 如)PEC蝕刻可粗化圍繞p型接點72的透明材料層70。參看圖4e及4f，與先前所述之 配置相同，通過將基板66與n型層62分離且在n型層上形成n型接點(圖4e)，或在導 電基板之狀況下，通過在基板上形成n型接點(圖4f)，可將n型接點74添加至LED中。在此配置中，LED之光提取區(qū)域18(圖1)包括經(jīng)粗化的透明材料層70及透明導 電層68。該透明導電層68在整個p型層及n型層上提供更加均勻的電流分布，且因此在活性區(qū)域中提供更均勻的光產生，而該透明材料層70為透明度相對高于透明導電 層的材料提供了一個平臺。透明導電層68及透明材料層70皆可由具有與p型層之材料相近或大體相同的 折射率的材料形成。與上述類似，透明導電材料之實例包括Ga203、 InO、 ZnO、 111203及1丁0。透明材料層70之可能材料包括氧化物材料，例如ZnO、 MgO、 ln203、 Ti02、 PbO、 ZnSnO、 NiO及ITO，以及其他材料，例如ZnS及CdS。雖然透明導電 層68與透明材料層70可由相同材料形成，但在一較佳實施例中，透明材料層是由具 有高于透明導電層之材料的透明度的材料形成。透明導電層68與透明材料層70亦可具有許多不同厚度，其中該兩者之典型厚 度范圍為1,000至15,000A。透明導電層68應足夠厚，以執(zhí)行其電流分布功能，而同 時足夠薄，使得其較低的透明度不會降低光提取。透明材料層70通常厚于透明導電 層68，以便允許形成具有尺寸足以提高度光提取之幾何特征的粗化表面。參看圖5a，亦通過在基板86上，按圖所示次序或以不同次序生長p-GaN層80、 n-GaN層82及活性材料層84而初始形成根據(jù)本發(fā)明之高度光提取LED的另一配置。 該基板可由上述許多不同材料制成，且在一較佳實施例中，可通過使用MOCVD在 基板86上生長層80、層82及層84。如圖5b中所示，在p型層80上沉積一金屬材料薄 層88。該金屬材料88充當歐姆、電流散布接點，且較佳由諸如Pd、 Pt、 Pd/Au、 Pt/Au、 Ni/Au、NiO/Au或其任何合金的半透明金屬形成。金屬層的沉積可通過使用MOCVD 或其他常規(guī)方法完成，包括(例如)濺鍍及電子束沉積法。參看圖5c，鄰近金屬材料層88形成一p型接點90，且在該p型接點周圍沉積一 透明材料層92。該透明材料層92可通過使用MOCVD或其他常規(guī)方法沉積，包括(例 如)濺鍍及電子束沉積法。如圖5d中所示，接著通過使用(例如)PEC蝕刻而粗化圍繞 p型接點90之透明材料層92。參看圖5e及圖5f，與先前所述之配置相同，通過LLO 過程將基板86與n-GaN層82分離且在n-GaN層上形成n型接點(圖5e)，或通過在基板 上形成n型接點(圖5f)，而將n型接點94添加至LED中。在此配置中，LED之光提取區(qū)域18(圖1)包括金屬材料層88及經(jīng)粗化的透明材 料層92。與先前配置相同，透明材料層92較佳由具有與p型層之材料相近或大體相同的 折射率的材料形成。透明材料層92的可能材料包括氧化物材料，例如ZnO、 MgO、ln203、 Ti02、 PbO、 ZnSnO、 NiO及ITO;以及其他材料，例如ZnS及CdS。關于金屬材料層88與透明材料層92之相對厚度，該金屬材料層88之厚度通常 是在10至1000 A的范圍內，而透明材料層70之厚度通常是在1000至15,000A的范圍 內。在一個實施例中，該金屬層大約為100埃厚。金屬材料層88通常恰好足夠厚， 以執(zhí)行其電流分布功能，而同時足夠薄，使得其半透明性質不會顯著降低光提取。 金屬材料層88可由許多不同材料制成，包括(但不限于)Pd、 Au及NiAu。透明材 料層92通常厚于金屬材料層88，以便允許形成具有尺寸足以提高度光提取之幾何特 征的粗化表面?，F(xiàn)請參看圖6，圖中顯示了n面朝上的基礎LED結構lOO，其中包括一p型材料 層102， 一n型材料層104及一夾于該p型層與該n型層之間的活性材料層106。 LED 結構100亦包括一經(jīng)粗化的光提取區(qū)域108，其如下文所述，可采用若干形式中之任 一者。n型接點110與光提取區(qū)域108相關聯(lián)，而p型接點112與p型材料層相關聯(lián)。在 一較佳實施例中，p型材料及n型材料為GaN，而活性材料為InGaN。在其他實施例 中，p型及n型材料可為AlGaN、 AlGaAs或AlGalnP。參看圖7a，通過在基板120上生長p-GaN層114、 n-GaN層l 16及活性材料層118 而形成一LED基礎結構，其中該基板可由上述基板材料制成。在一較佳實施例中， 通過使用MOCVD在基板120之任一側上生長層114、層116及層118。如圖7b中所示， 于p型材料層114上形成一p型接點122。參看圖7c，將該結構倒置且粘合至子基板(submount) 124上。該子基板124 可為由不同材料制成的多種不同結構，例如鍍Au之Si子基板。可將圖7c中所示的基 板120自n型層116中脫離，留下圖7d中所示的LED基礎結構126?；?20可由許多 常規(guī)過程移除，包括LLO過程。如下文所述，可將若干經(jīng)粗化的光提取區(qū)域118中 之任一者添加至LED基礎結構126，以形成一具有高度光提取屬性的LED。如圖8a中所示，通過將一透明材料層130直接沉積至基礎LED結構之n型層116 之上表面上而形成根據(jù)本發(fā)明之高度光提取LED之一配置。該透明材料層130可通 過使用若干方法中之任一方法沉積，包括MOCVD、濺鍍及電子束沉積法。參看圖8b，例如通過激光或化學蝕刻移除透明材料層130之一部分，且鄰近n 型層116之暴露部分形成一n型接點132。如圖8c中所示，通過使用(例如)PEC蝕刻可 接著粗化透明材料層130。在此配置中，LED之光提取區(qū)域108(圖6)包括經(jīng)粗化的透明材料層130。該經(jīng) 粗化的透明材料層130具有與先前關于圖2a-2f^配置所述的相同的屬性。如圖9a中所示，通過將一透明導電材料層140直接沉積至基礎LED結構之n型 層116之上表面上而形成根據(jù)本發(fā)明之高度光提取LED的另一配置。透明導電材層 140可通過使用若干方法中之任一方法沉積，包括MOCVD、濺鍍及電子束沉積法。參看圖9b，鄰近透明導電層140形成一n型接點142。如圖9c中所示，接著通過 使用(例如)PEC蝕刻而粗化該透明導電層140。在此配置中，LED之光提取區(qū)域108(圖6)包括經(jīng)粗化的透明導電層140。此經(jīng) 粗化的透明導電層140具有與先前關于圖3a-3f^配置所述的相同的屬性。如圖10a中所示，通過將一透明導電材料層150直接沉積至基礎LED結構之n型 層116之上表面上而形成根據(jù)本發(fā)明之高度光提取LED的另一配置。直接在透明導 電層150上沉積一透明材料層152。該透明導電層150及該透明材料152之沉積較佳是 由MOCVD完成。沉積層150、 152之其他可能方法包括濺鍍及電子束沉積法。參看圖10b，例如通過激光或化學蝕刻移除透明材料層152之一部分，且鄰近 該透明導電層150之暴露部分形成一n型接點154。如圖10c中所示，可接著通過使用 (例如)PEC蝕刻粗化圍繞n型接點154之透明材料層152。在此配置中，LED之光提取區(qū)域108包括經(jīng)粗化的透明材料層152及透明導電 層150。此經(jīng)粗化的透明材料層152及該透明導電層150具有與先前關于圖4a-4f^配置所述的相同的屬性。參看圖lla，通過將一金屬材料薄層160沉積在基礎LED結構之n型層116上而 形成根據(jù)本發(fā)明之高度光提取LED的另一配置。該層較佳由諸如Pd、 Pt、 Pd/Au、 Pt/Au、 Ni/Au、 NiO/Au或其任意合金之半透明金屬形成。該金屬層之沉積可通過 使用MOCVD或其他常規(guī)方法完成，包括(例如)濺鍍及電子束沉積法。其次，參看圖llb，鄰近金屬材料層160形成一n型接點162，且在該n型接點周 圍沉積一透明材料層164。該透明材料層164可通過使用MOCVD或其他常規(guī)方法沉 積，包括(例如)濺鍍及電子束沉積法。如圖llc中所示，接著通過使用(例如)PEC蝕 刻而粗化圍繞n型接點162之透明材料層164。在此配置中，LED之光提取區(qū)域108(圖6)包括金屬材料層160及經(jīng)粗化的透明 材料層164。此金屬材料層160及該經(jīng)粗化的透明材料層164具有與先前關于圖5a-5f之配置所述的相同的屬性。將自上文中顯而易見雖然已說明且描述了本發(fā)明的特定形式，但可在不脫 離本發(fā)明之精神及范疇的情況下進行各種修改。相應的，本發(fā)明不欲受除附加專利 申請范圍以外的任何限制。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管(LED)，其包含一p型材料層；一n型材料層；一活性層，其位于該p型層與該n型層之間；及一經(jīng)粗化的透明材料層，其鄰近該p型材料層及該n型材料層之一。
2. 如權利要求1所述的LED，其特征在于，所述經(jīng)粗化的透明材料層具有一與 鄰近該透明材料層的材料的折射率大體相同的折射率。
3. 如權利要求2所述的LED，其特征在于，所述透明材料具有一在鄰近該透明 材料的材料的折射率的± .3范圍內的折射率。
4. 如權利要求1所述的LED，其特征在于，所述透明材料包含ZnO、ZnS、MgO、 ln203、 CdS、 Ti02、 PbO、 ZnSnO及氧化銦錫(ITO)中的至少一種。
5. 如權利要求1所述的LED，其特征在于，所述透明材料包含一透明氧化物材料。
6. 如權利要求5所述的LED，其特征在于，所述透明氧化物材料包含ZnO、 MgO、 ln203、 Ti02、 PbO、 ZnSnO、 NiO及氧化銦錫(ITO)中的至少一種。
7. 如權利要求1所述的LED，其特征在于，所述透明材料包含一透明導電材料。
8. 如權利要求7所述的LED，其特征在于，所述透明導電材料包含一透明導電 氧化物。
9. 如權利要求8所述的LED，其特征在于，所述透明氧化物材料包含ZnO、In203 及氧化銦錫(ITO)中的至少一種。
10. —種發(fā)光二極管(LED)，其包含 一p型材料層；一n型材料層；一活性層，其位于該p型層與該n型層之間；一透明導電材料層，其鄰近該p型材料層及該n型材料層之一；及 一經(jīng)粗化的透明材料層，其鄰近該透明導電層。
11. 如權利要求10所述的LED，其特征在于，所述透明材料包含一不同于該透明導電材料的材料。
12. 如權利要求11所述的LED，其特征在于，所述透明材料比所述透明導電 材料更透明。
13. 如權利要求10所述的LED，其特征在于，所述透明導電材料包含一透明 導電氧化物。
14. 如權利要求10所述的LED，其特征在于，所述透明導電材料具有一與鄰 近該透明導電層的p型材料或n型材料的折射率大體相同的折射率。
15. 如權利要求10所述的LED，其特征在于，鄰近該透明導電層的透明材料 具有一與鄰近該透明導電層的p型材料或n型材料的折射率大體相同的折射率。
16. —種發(fā)光二極管(LED)，其包含 一p型材料層；一n型材料層；一活性層，其位于該p型層與該n型層之間；一金屬導電材料層，其鄰近該p型材料層及該n型材料層之一；及 一經(jīng)粗化的透明材料層，其鄰近該金屬材料層。
17. 如權利要求16所述的LED，其特征在于，所述經(jīng)粗化的透明材料層具有 一與鄰近該金屬導電材料層的材料的折射率大體相同的折射率。
18. 如權利要求17所述的LED，其特征在于，所述透明材料具有一在鄰近該 金屬導電材料層的材料的折射率的± .3范圍內的折射率。
19. 一種形成一發(fā)光二極管的方法，其包含生長一基礎LED結構，所述基礎LED結構包含一p型材料層、一n型材料層及 一位于該p型層與該n型層之間的活性層；鄰近該p型材料層及該n型材料層之一沉積一透明材料層；及 粗化該透明材料層。
20. 如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述生長與沉積是使用相同技 術完成的。
21. 如權利要求20所述的方法，其特征在于，所述技術包含有機金屬化學氣 相沉積(MOCVD)。
22. 如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述基礎LED結構是p面朝上生長在一基板上的，且該透明材料層是鄰近該p型材料層而沉積的。
23. 如權利要求22所述的方法，其特征在于，所述透明材料是一透明導電材 料，且該方法進一步包含鄰近該透明導電材料層形成一p型接點。
24. 如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述基礎LED結構是p面朝上 生長在一基板上的，且該方法進一步包含鄰近該p型材料層形成一p型接點； 移除該基板；及使該LED結構p面朝下倒置安裝在一子基板上； 其中該透明材料層是鄰近該n型材料層而沉積的。
25. 如權利要求24所述的方法，其特征在于，所述透明材料是一透明導電材 料，且該方法進一步包含鄰近該透明導電材料層形成一n型接點。
26. —種形成一發(fā)光二極管的方法，其包含-生長一基礎LED結構，所述基礎LED結構包含一p型材料層、一n型材料層及 一位于該p型層與該n型層之間的活性層；鄰近該p型材料層及該n型材料層之一沉積一透明導電材料層； 鄰近該透明導電材料層沉積一透明材料層；及 粗化該透明材料層。
27. 如權利要求26所述的方法，其特征在于，所述生長與沉積是使用相同技 術完成的。
28. 如權利要求27所述的方法，其特征在于，所述技術包含有機金屬化學氣 相沉積(MOCVD)。
29. 如權利要求26所述的方法，其特征在于，所述基礎LED結構是p面朝上 生長在一基板上的，且該透明導電材料層是鄰近該p型材料層而沉積的。
30. 如權利要求29所述的方法，進一步包含 移除該透明材料層的一部分以暴露該透明導電材料層的一部分；及 鄰近該透明導電材料層形成一p型接點；
31. 如權利要求26所述的方法，其特征在于，所述基礎LED結構是p面朝上生長在一基板上的，且該方法進一步包含 鄰近該p型材料層形成一p型接點；移除該基板；及使該LED結構p面朝下倒置安裝在一子基板上。
32. 如權利要求31所述的方法，其特征在于，所述透明導電材料層是鄰近該 n型材料層而沉積的，且該方法進一步包含移除該透明材料層的一部分以暴露該透明導電材料層的一部分；及 鄰近該透明導電材料層形成一n型接點；
33. —種形成一發(fā)光二極管的方法，其包含生長一基礎LED結構，所述基礎LED結構包含一p型材料層、一n型材料層及 一位于該p型層與該n型層之間的活性層；鄰近該p型材料層及該n型材料層之一沉積一金屬材料層； 鄰近該金屬材料層沉積一透明材料層；及 粗化該透明材料層。
34. 如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述生長與沉積是使用相同技 術完成的。
35. 如權利要求34所述的方法，其特征在于，所述技術包含有機金屬化學氣 相沉積(MOCVD)。
36. 如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述基礎LED結構是p面朝上 生長在一基板上的，且該金屬材料層是鄰近該p型材料層而沉積的。
37. 如權利要求36所述的方法，進一步包含 移除該透明材料層的一部分以暴露該金屬材料層的一部分；及 鄰近該金屬材料層形成一p型接點。
38. 如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述基礎LED結構是p面朝上 生長在一基板上的，且該方法進一步包含鄰近該p型材料層形成一p型接點； 移除該基板；及使該LED結構p面朝下倒置安裝在一子基板上。
39. 如權利要求38所述的方法，其特征在于，所述金屬材料層是鄰近該n型 材料層而沉積的，且該方法進一步包含移除該透明材料層的一部分以暴露該金屬材料層的一部分；及鄰近該金屬材料層形成一n型接點,
全文摘要
一種發(fā)光二極管(LED)包括一p型材料層(12)；一n型材料層(14)；及一活性層(16)，其位于該p型層與該n型層之間。一經(jīng)粗化的透明材料層(18)位于該p型材料層(12)及該n型材料層(14)這兩者之一的附近。該經(jīng)粗化的透明材料層(18)具有與鄰近該透明材料層之材料的折射率相近或大體相同的折射率，且可以是透明氧化物材料或透明導電材料。一額外導電材料層(68，88)可位于該經(jīng)粗化的層與該n型層或該p型層之間。
文檔編號H01L33/00GK101248537SQ200680030998
公開日2008年8月20日 申請日期2006年6月26日 優(yōu)先權日2005年7月21日
發(fā)明者J·艾貝森, S·P·迪巴爾司, 中村修二 申請人:美商克立股份有限公司