CN104160518A - 用于具有较高光提取率的led的结构化基底 - Google Patents
用于具有较高光提取率的led的结构化基底 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104160518A CN104160518A CN201380012487.9A CN201380012487A CN104160518A CN 104160518 A CN104160518 A CN 104160518A CN 201380012487 A CN201380012487 A CN 201380012487A CN 104160518 A CN104160518 A CN 104160518A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- incident ray
- structured
- backscattered
- carried out
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 144
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 36
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 15
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 12
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 12
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 7
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 6
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 6
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 4
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010397 one-hybrid screening Methods 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 230000026267 regulation of growth Effects 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000807 Ga alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003363 ZnMgO Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
- G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
- G02B5/0236—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
- G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
- G02B5/0284—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in reflection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/10—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
- H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0025—Processes relating to coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0058—Processes relating to semiconductor body packages relating to optical field-shaping elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
一种用于对入射光线进行反向散射的器件，包括主基底(20)和结构化层(10)，所述结构化层包括：第一面(12)，所述第一面与主基底(20)的正面(22)接触；第二平整面(14)，所述第二平整面与第一面(12)平行；第一材料A和第二材料B，所述第一材料A和第二材料B在混合平面内形成交替表面(16)，所述交替表面中的至少一个的尺寸介于300nm与800nm之间，所述混合平面位于所述结构化层的第一面和第二面之间，所述第一材料和第二材料的光学指数不同，所述结构化层(10)覆盖有特定层(30)，所述特定层由不同于所述结构化层的材料A和材料B的材料C制成并且为晶体和半导体。
Description
技术领域
本发明的技术领域涉及多层发光器件，尤其是二极管类型电致发光器件或者LED。
背景技术
电致发光二极管1由位于基底顶端的多层组成(图1)。该多层结构包括至少一个发光的活性层，光线的波长取决于活性层的构成。例如，基于氮化镓(GaN)合金的发光二级管可以发射波长在360nm和580nm之间的光线。
为此，这些二极管包括至少三层半导体层，这些半导体层由在通常为蓝宝石制成的基底2上外延来形成。掺杂有铟的活性层6(InxGa(1-x)N)将第一n型掺杂层4与第二p型掺杂层7分隔开。掺杂增加了负电荷载流子(n型掺杂)或者正电荷载流子(p型掺杂)8的数量。电荷载流子由借助于电极5连接到掺杂层上的电压源提供。由于其本身的性质，p型掺杂层的导电能力弱于n型掺杂层的导电能力。为了确保p型掺杂层中电荷的均匀分布，连接到电极5上的半透明导电层9可以覆盖在p型掺杂层的表面。因此，由电极带来的相反电荷朝着多层结构的中心迁移以在活性结构的点10处结合，同时在随机方向上发光(图2)。
此类型器件的一个内在问题在于，大量的光线在多层结构中由界面处的连续反射捕获。更确切地说，由于将活性层与外部环境分隔开的光学表面12或13上的全反射现象，活性层6所发射的光子11'和11″并未到达外部环境100中。被反射的光子随后被电接触5或者掺杂层(通过激发自由电荷载流子)又或者被活性层4中的结构缺陷所吸收。
对于发射上述波长范围的光线的二极管，由氮化镓构成的层具有大约2.45的折射率。当多层结构置于空气中时，允许光子11穿过界面13的临界入射极限角度或者临界提取角度(CEA，critical extraction angle)约为24°。
该角度只允许4％到5％的光线被直接发射到器件1的外部。
因而，增大这一数值对于增加该多层结构的电光转换效率而言是至关重要的。
第一种技术包括改进界面13的结构，界面13将器件的p型掺杂层与外部环境100分隔开(图3)。界面13可以由不同方向上的面组成，以使得提取张角范围更大。换言之，面13被结构化以限制界面13处的光子的全反射过程。然而，该技术的使用并不能确保保留p型掺杂层的电学特性。实际上，为了获得更好的提取效率，结构化必须尽可能深，因此会对结构化层的导电特性以及器件的整体效率产生负面影响。
本领域的技术人员还知道，半透明导电层9可以代替p型掺杂层被结构化，以便保留后者的电学特性(应用物理学报，2007年，第91卷17期17114-1至17114-3页)。该替代方案包括将p型掺杂层与n型掺杂层倒置(图4)(应用物理学报，2007年2月，第84卷69期855页)。p型掺杂层7随后通过金属层15被电连接到电压源，金属层15被***在基底2与层7之间。该金属层还可以作为镜子将光子反射到外部环境100。该技术需要一个将多层结构(3、6、7)转移到基底2上的步骤。该步骤成本高并且严苛，这是因为在翻转多层结构的过程中有可能对其造成损伤，并且因为通过钎焊将多层结构维持在金属层上需要热量。
另一替代方案包括不对该结构进行倒置并且对n型掺杂层4与基底2之间的界面14结构化(图5)(“GaN-based Light-Emitting Diodes suitable for WhiteLight(适用于白光的基于氮化镓的发光二级管)”，SPIE会议记录，第4996卷156-165页)。
因此，由基底2上外延形成的层的第一部分4a适合于结构化的面14的形状。该制造技术具有技术上很难实现的缺点，尤其是对于诸如蓝宝石之类的坚硬材料。沉积层4和基底2还可能具有不同的性质，因而在层4的形成过程中这两种材料之间产生晶格失配的区域。因此，层4b必须具有额外厚度，以使得活性层6的结构不会受到界面14的影响或者干扰。本申请中的术语厚度指的是将一层或者多个叠加层的最大表面分离的距离。另一缺点在于，当基底的折射率接近于n型掺杂层的折射率时，会导致光子漫射到基底中。为了限制此效应，有必要将基底中不与掺杂层接触的面金属化，或者通过诸如使用反射镜之类的其他方法来收集光子。
本发明的目的在于提高LED型电致发光器件的电光转换效率，从而在对其制造过程中的损伤风险进行限制的同时降低生成成本。换言之，本发明意在解决以下问题：
-减小构成电致发光器件的各个层之间存在的晶格失配区域的厚度，尤其是掺杂层与活性层的界面处的厚度，
-和/或减小活性层的电流密度，
-和/或增大发射到电致发光器件外部的光子的比例，
-和/或在不采用倒置步骤的情况下制作这样的器件，
-和/或降低制造该器件的成本。
发明内容
以上所述目标通过一种用于对至少一束入射光线进行反射或者反向散射的器件来实现，所述器件包括主基底和称为结构化层的层，所述结构化层包括：
-第一面，所述第一面与所述主基底的正面接触；
-第二平整面，所述第二平整面与所述第一面平行或者大体上平行；
-第一材料A和第二材料B，所述第一材料A和第二材料B在被称为混合平面的平面内形成表面，所述表面的尺寸中的至少一个介于300nm与800nm之间，其中，所述混合平面位于所述结构化层的所述第一面和所述第二面之间；
-其中，所述第一材料和所述第二材料的折射率不同。
优选地，所述混合平面与所述结构化层的所述第一面和/或所述第二面平行或者大体上平行。可选地，所述混合平面与所述结构化层的所述第一面或第二面一致。
所述第一材料和所述第二材料可以沿着所述混合平面内的一个或者两个方向相互交替，以便产生所述平面内的所述折射率的变化。所述折射率的变化允许对入射到所述混合平面上的光线进行反向散射。
在所述混合平面内，所述第一材料和第二材料形成无定形或者结构化的图案，所述界面的尺寸介于300nm与800nm之间或350nm与600nm之间，优选地大约为所述入射光线的波长。所述尺寸沿着包含在所述混合平面内的轴测量得到。所述尺寸的测量优选地对应于给定图案的两个相对边缘之间相隔的距离。
可选地，混合平面可以包括多于两种的材料，这些材料具有不同的折射率并且符合上述条件。
混合平面可以与其它的混合平面平行并且接触，以便形成混合体，所述混合体的厚度沿着与这些平面中的一个正交的轴进行限定。所述厚度还可被限定为一层或者多个重叠层的最大表面之间相隔的距离。
该混合体可以包括所述结构化层的第一表面和/或第二表面。
所述结构化层的所述第一面和第二面相隔一定距离，该距离允许属于入射光线的至少一个光子通过漫射和/或反射与至少一个混合平面或者混合体相互作用。例如，所述结构化层的所述第一面和第二面之间相隔的距离介于50nm与500nm之间。
所述第一材料可以具有比所述第二材料的大于或者等于2的折射率更小的折射率。
优选地，所述第一材料和第二材料的折射率之差的绝对值除以上述折射率之一大于0.1。
所述第一材料或者所述第二材料可以吸收低于30％或20％或者10％的入射光线，所述入射光线只穿过该材料并且可选地穿过所述结构化层的所述第一表面和所述第二表面。
换言之，上述材料之一可以在保持相对透明的同时具有虚部尽可能小的折射率，以便对入射到所述混合平面或者混合体上的光线的强度造成最少的不利影响。
优选地，以上材料之一的折射率虚部尽可能小，使得由吸收造成的光强度损失不超过穿过该材料的光线强度的30％或20％或者10％。
形成所述结构化层的所述材料可以是绝缘的或者半导体的。
这些材料可以由诸如氧化钛(TiO2)、氧化钽(Ta2O5)、氧化锌(ZnO)或硫化锌(ZnS)之类的具有高折射率的材料，和/或诸如二氧化硅(SiO2)之类的具有低折射率的材料制成。
主基底可以由诸如蓝宝石、氧化铝(Al2O3)、硅(Si)、氮化铝(AlN)或者碳化硅(SiC)的单晶或者多晶之类的半导体或者绝缘材料形成。
所述主基底和所述结构化层形成结构化基底，所述结构化基底能够对在所述结构化层处的入射光线进行反向散射(即反射和/或折射)。更加详细地，所述光线可以在混合平面或者混合体中被反向散射。
所述结构化基底能够包括金属层，所述金属层被设置在所述主基底与所述结构化层之间或者与所述主基底和/或所述结构化层接触，以便限制所述入射光线在这两部分之间穿过。
所述金属层可以由钨(W)制成。可以采用其它具有对其进行800摄氏度以上的热处理可提高反射率的特性的金属，诸如钼(Mo)或钽(Ta)或铌(Nb)或铬(Cr)或钛(Ti)或硅(Si)或者氮化钛(TiN)。
有利地，为了达到大于上述金属层的折射率，可以用介电多层来替代金属层。多层可以包括以下成分：氧化铝(Al2O3)和二氧化硅(SiO2)，或者氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)。
以上金属层或者介电多层可以被***到所述结构化层的所述第一材料和所述第二材料之间以分隔不同的光学区域。
所述金属层和/或所述介电多层可以具有介于几纳米和几百纳米之间的厚度(例如，约为100nm)。优选地，其反射系数大于10％。
所述结构化层优选地覆盖有称为特定层的层，所述特定层为晶体、半导体并且可选为平整的。所述特定层的厚度可以小于1μm或者小于500nm。所述特定层的厚度可以介于几纳米与几百纳米之间(例如，5nm与200nm之间，或者5nm与50nm之间，又或者50nm与200nm之间)。所述特定层可以包括氮或铝或氮化铟镓或者由这些成分制成的合金。该特定层的折射率有利地接近于或者等于所述结构化层的所述第一材料或所述第二材料的折射率，以便有利于入射光线传播到混合平面。
优选地，所述特定层与以上各层之一的折射率之间的最大差值小于30％或20％或者10％。
具有大于材料A与材料B的折射率的材料优选地与所述特定层接触。
所述特定层可以包括材料C或者由材料C构成，所述材料C与材料A和/或材料B不同。所述特定层优选地由不同于形成所述结构化层的材料A和材料B的材料C制成。
有利地，所述特定层为氮化镓以及氮(InGaN)所组成的层。所述特定层还包括氮化镓或碳化硅或硅，或者氮化铟镓。
所述特定层可被转移到所述结构化层上，因而相较于例如在所述结构化层上通过外延形成的层，针对晶格失配的补偿区更薄。
所述特定层优选无应力的，也就是说，其晶体结构是均匀的并且没有形变。换言之，所述特定层的状态是松弛的，从而有利于通过外延技术形成于第一层的一个面上。
换言之，具有减小厚度的LED型多层结构可以通过使用所述特定层形成于上述反向散射器件上。
所述第一层可以属于LED型多层结构，以便形成发光器件，所述发光器件位于上述用于对入射光线进行反向散射的器件之一上，其中，所述第一层与所述反向散射器件之一接触。
该第一层为晶体并且优选地，其晶格参数与所述结构化层的晶格参数接近、相似或者相同。因此，这两层之间的晶格失配区域尽可能的小，并且优选地，两者的晶格参数之差小于1％。
所述第一层的厚度可以大于100nm，或者介于100nm与1μm之间。所述第一层可以包括氮化镓或者铝与氮化镓的合金。所述第一层可选地为p型或者n型掺杂。
优选地，所述第一层由氮和氮化镓(InxGa(1-x)N)组成，以便通过外延技术来促进在其面之一上生长基于氮化铟镓的活性层，所述活性层属于LED型多层结构。
所述活性层的厚度小于200nm或者小于150nm或者小于100nm。
当电流流经所述活性层时，所述活性层发射至少一道位于可见光范围内或者介于350nm与700nm之间，优选地介于430nm与500nm之间的光线。
所述活性层可以将例如n型掺杂的所述第一晶体半导体层与的第二晶体半导体p型掺杂层分隔开，从而组装形成电致发光二极管或者LED型多层结构。
在上述混合平面或混合体处的折射率的交替可以是随机的或者有序的，以便可选地促进形成一个或者更多个来自LED的光线的反射角和/或折射角。
有利地，来自所述混合平面或混合体的光线在面对或者相对于所述结构化层的所述第一面的LED表面处或LED与外部环境接触的面处具有一入射角度，所述外部环境在有利于从所述LED提取光线的数值范围内。该数值范围取决于形成所述LED器件的层的折射率以及层在空间中的设置。例如，入射到所述LED表面上的光线可以具有介于-40°与+40°之间或者-24°与+24°之间的数值范围。
可选地，在活性层与p型掺杂层之间存在空穴阻止层。该层可以包括与所述活性层相同的成分，但是比例不同。
至少一上述层的组成可包括一种或者更多种与所述特定层共同的成分(例如，氮化铟镓)，使得这些层之间的晶格参数相同或者相似或者接近。优选地，氮化镓与氮的混合物(InxGa(1-x)N)中的数值x在0.05与0.2之间变化。以此方式，这些不同层的界面上的晶格失配区域被减到最小或者被减小。那么构成电致发光器件的所述第一层和/或所述活性层和/或所述第二层的厚度可以被减小或者增大，以便于降低制造成本并且/或者优化所述器件的效率。
电接触可以连接到所述第一层和/或第二层上。
半导体和半透明层可以将电接触与所述第一和/或第二p型掺杂层分隔开。
电压源可以连接到分别为n型掺杂和p型掺杂(或者相反)的所述第一层和所述第二层处。随后，分隔这些层的所述活性层在电压源作用时发光。因此，上述入射光线可以由上述活性层发射。
换言之，本发明还涉及一种电致发光二极管或者LED类型的发光器件，所述发光器件位于一个上述结构化基底上或者与之接触。有利地，所述发光器件允许由所述活性层发射的光进行反向散射，从而增加发射到所述电致发光器件外部的光的百分比。
本发明还涉及一种用于制造上述结构化基底的方法，所述方法包括以下步骤：
-在主基底的正面上沉积由第一材料A制成的层；
-沉积第二材料B，使得所述第一材料A和第二材料B在被称为混合平面的平面内形成一组交替表面。
可选地，所述用于沉积第二材料的步骤之前是用于去除所述材料A的一部分的步骤，使得所述材料A不具有均匀的厚度。应当注意的是，在本申请文件中，厚度被定义为一层或者一组叠层的最大表面所隔开的距离，所述最大表面相对并且可选地相互平行。厚度可以沿着与所述主基底的所述正面垂直或者大体上垂直的轴进行定义。
这些材料的沉积可以通过溅射法来实现。
刻蚀技术可以是平板印刷或光刻刻蚀。
所述第一材料和所述第二材料形成如上定义的结构化层。
换言之，去除材料A层中的材料和/或使用材料B覆盖材料A层得到实现，从而获得至少一个混合平面或者一个混合体。
制造工艺可以包括用于至少在一个与所述主基底的正面平行或者大体上平行的面上对所述结构化层进行机械和/或化学抛光的步骤。形成所述结构化层的步骤之前可以是用于通过类似方法将由诸如钨之类制成的金属层或者介电多层沉积在所述主基底的所述正面上的步骤。
所述介电多层可以包括以下成分：氧化铝(Al2O3)和二氧化硅(SiO2)；或者氧化钛(TiO2)和二氧化硅。
可选地，上述金属层或者介电多层可以在第一材料A被第二材料B覆盖之前在所述第一材料A上沉积或者形成。因此，所述金属层或者所述介电多层可以将所述第一材料和所述第二材料分隔开。
如上所述，特定层可以随后被沉积或者保持在所述结构化或者反向散射层上。优选地，所述特定层由材料C制成，所述材料C与所述结构化层的材料A和材料B不同。
有利地，依据层转移技术或者包括有分子间附着步骤的技术，该特定层可以被转移到所述结构层上。该特定层可以是松弛的。
以此方式，所述特定层的结构不受应力，或换言之其晶格参数并未形变或者是均匀的。
所述特定层随后被诸如LED或者电致发光二极管类型的多层结构覆盖。
所述特定层可有利地是包括镓和/或铟和/或氮，优选为这三种成分组成的合金的层。该层处于松弛状态的这一事实有利于例如通过外延方法在该层的一个面上生长具有接近的或者相似构成的(n型掺杂或者p型掺杂的)第一层。
例如，该第一层可以由氮化铟镓(InxGa(1-x)N)组成。因此，这些层之间的晶格失配区域被减小或者减至最小。换言之，这些层之间应力的减小允许所述第一层的所需厚度也减小，从而使其晶格参数在面对并且相对于所述特定层的第一面上为均匀的。这代表了在其形成过程中的时间节约以及由此带来的成本缩减。
同样地，并且出于与以上相同的原因，在所述第一层上形成活性层。有利地，所述活性层与所述第一层具有相似的构成。因此，活性层能够更快地形成，并且可选地具有更大的厚度，从而允许减小所述活性层中由几何效应造成的电流密度并因此使得俄歇效应达到最小。
具有与所述第一层和/或所述活性层相似或者接近的构成的p型掺杂或者n型掺杂的第二层还可以通过在所述活性层上的外延来形成。
金属接触可以被连接到由活性层分隔开的两个不同类型的掺杂层的至少一个上。
电压源可以连接到所述金属接触上，以便允许相反符号的电荷在所述活性层中结合并因此发射光线。
沉积在所述结构化层上的无应力特定层有利地允许形成LED型多层结构，其中，所述多层的晶格参数相同、接近或者相似。因此，能够减小所述掺杂层的厚度，这就代表了时间节约和财产节约。所述活性层的厚度还可以增加以改善光子发射效率。
本发明还允许在反向散射支撑物上制作LED型结构；在此情况下，上述结构之一不具有会对所述结构造成损伤的倒置步骤。
换言之，本发明还涉及一种用于制造发光器件的方法，所述发光器件包括多层LED型结构，所述多层LED型结构位于上述用于对入射光线进行反向散射的器件之一上，所述方法包括用于通过外延形成第一层的步骤，所述第一层属于与所述特定层接触或者位于所述特定层之上的LED型多层结构。
有利地，所述特定层允许通过外延形成具有减小的厚度的LED型多层结构。
附图说明
本发明的其它细节和特征将从下面结合以下附图进行的说明中变得显而易见。
各个附图的相同、相似或者等效部分采用相同的附图标记以便易于从一幅图移动到另一幅图。为了使附图更具有可读性，附图中所示的各个部分并不要求采用统一尺寸。附图中所示的参考坐标系为直角坐标系。
图1示出了根据现有技术的LED型器件的剖面图。
图2示出了根据现有技术的LED型器件的剖面图，其中，一部分光线在该器件内被捕获。
图3示出了根据现有技术的LED型器件的剖面图，其中，正面被结构化以允许从该器件中更好地提取光线。
图4示出了根据现有技术的另一LED型器件的剖面图，该LED型器件的正面被结构化。
图5示出了根据现有技术的LED型器件的剖面图，其中，LED/基底界面被结构化。
图6A至6D示出了结构化基底的剖面图，该结构化基底由结构化层覆盖的主基底组成。
图7示出了属于图6A至6D中的器件之一的混合平面的俯视图。
图8示出了图6中器件的剖面图，该器件包括主基底与结构化层之间的金属层。
图9示出了结构化基底的剖面图，该结构化基底由结构化层和特定层所覆盖的主基底组成。
图10示出了图8中器件的剖面图，该器件由叠层覆盖并且包括连接到电压源上的电接触。
图11示出了图10中器件的剖面图，其中显示了叠层的细节。
图12A至12F示出了在根据本发明的用于创建结构化基底的方法中的步骤。
图12G至12H表示用于将特定层转移到结构化基底上的步骤。
具体实施方式
将在下文中对用于根据本发明制造光学反向散射器件的模型进行说明，该模型包括与主基底20相接触的结构化层10。
结构化层10包括与第二面14平行或者大体上平行的第一面12(图6A至6D)。第一面和/或第二面可以是平整的或者大体上平整的，以便易于与另一平整面接触。第一面和第二面可以相隔一定距离e(几纳米到几微米之间，或者几纳米到几百纳米之间，优选地为50nm到500nm之间)。
结构化层10包括至少一个称为混合平面的平面，该平面包括至少具有不同折射率的第一材料和第二材料。在下文中，第一材料由字母A表示(折射率为nA)并且第二材料由字母B表示(折射率为nB)。
nA与nB之差可以大于10％，以便于在混合平面内的折射率沿着一个或者两个方向变化。折射率nA的值可以小于折射率nB，其中，nB具有大于2的值并且优选地在2与2.45之间，折射率nA的值可以小于2并且优选地小于1.6。
优选地，该混合平面与第一面12和/或第二面14平行或者大体上平行。
混合平面与第一表面12和/或第二表面14相隔的距离可以介于0到500nm之间。例如，混合平面可以包括图6A至6D上所示的直线(I、II)。
结构化层可以包括多个相互接触并且相互平行的混合平面，以便形成混合体(图6A至6D)。该混合体的厚度f沿着与组成该混合体的混合平面中的一个平面垂直的方向进行定义。厚度f可以介于0与结构化层10的厚度之间，以便包括所述层的第一面和/或第二面(图6A)。
根据一替代方案，混合体具有小于结构化层厚度e的厚度f，表面12和14并未包括在所述混合体内(图6B至6D)。例如，f的值介于50nm与500nm之间。混合体优选地尽量靠近结构化层的第二表面14。
材料A与材料B中具有较大折射率的材料最靠近特定层或者到所述层的距离至少与另一材料相同。
混合体中第一材料与第二材料之间的沿着横切面的界面可以是锯齿形(图6B)、凹凸形(图6C)或者波浪形(图6D)。
上述区域A和B沿着至少一个或者更多个维度互相交替，以便对入射到混合平面或者混合体上的光线进行反向散射。术语反向散射表示入射到混合平面或者混合体上的光线的光漫射和/或折射现象。
这些交替区域A和B不必是周期性的，并且它们的设置可以不同于光子晶体。可以对材料A和B进行设置以便于至少在混合平面处形成随机的或者符合阿基米德几何的排布。换言之，混合平面或者混合体包括具有不同的光学指数的区域以形成随机网络。
这些图案16的形状可以是与基底20的表面22平行的平面上的无定形或者多边形(正方形和/或矩形和/或三角形和/或六边形)，又或者并不包括任何角度(例如，椭圆形或者圆形)(图7)。为了确保简化工艺制造，可以优选圆形图案。
在至少一个混合平面中测量的图案16的尺寸可以介于50nm与5μm之间，或者50nm与1μm之间，或者50nm与500nm之间，或者50nm与200nm之间。优选地，这些尺寸通常为所要反向散射的入射光线的波长量级。优选地，沿着混合平面内所包含的至少一个轴测量所述尺寸。
不同折射率的区域可以由与结构化层的面12和14垂直或者大体上垂直的壁17限制(图6A)。因此，壁17和表面16对体15进行界定，所述体可选地穿过结构化层10以到达面12和/或面14。
这些区域中的至少一个区域(例如，区域B)可以由材料B组成，该材料B对波长介于300nm和800nm(优选地，360nm和580nm)之间的穿过结构化层10且只穿过该区域的光线的吸收率低于30％线。换言之，该区域B具有虚部尽可能小的折射率，使得穿过结构化层且穿过材料B区域的光线的强度损失通常不会超过30％。
这些具有不同的折射率的区域可以由以下半导体材料中的一种制成：氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、硫化锌(ZnS)、氧化锌(ZnO)以及氧化钽(Ta2O5)。这些材料在所希望反射的光线的波长(例如，在可见光范围内和/或在近紫外光)处是透明或者部分透明的。这些材料可以具有与包括氮化镓(GaN)的LED层接近或者相同的折射率。
结构化层的第一面12与主基底20的正面22接触。该主基底由单一或者复合材料制成，该单一或者复合材料支持多层堆叠以形成发射光线(优选地，在紫外光与可见光范围内)的器件。这样的器件可以是诸如电致发光的二极管或者LED类型。
有利地，主基底20可以由至少一种材料制成，该材料有利于在其各个面之间进行热量交换，以便更加容易地将热量从结构化层移除。该材料可以由以下成分形成：蓝宝石、氧化铝、硅、氮化铝或者碳化硅的单晶或者多晶。
主基底以及结构化层形成结构化基底1(图6A至6D)。有利地，该结构化基底可以由对随后包括在结构化层10上形成多层结构的步骤完全不敏感或者不太敏感的材料组成。
结构化层可以包括被***到结构化层10与主基底20之间的金属层50(图8)。该金属层限制或者阻止光线从结构化层透射到主基底层。该层可具有大于100nm的厚度并且由能够经受形成LED型多层结构过程中的各个步骤的材料制成。例如，该材料可以是钨(W)或钼(Mo)或钽(Ta)或铌(Nb)或铬(Cr)或钛(Ti)或硅(Si)或者氮化钛(TiN)。
上述金属层之一可以被包括以下成分的介电多层替代：氧化铝(Al2O3)和二氧化硅(SiO2)；或者氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)。
特定层30可以覆盖结构化层10的第二面14(图9)。
优选地，该层30是平整的并且包括与第二面34平行或者大体上平行的第一面32。这两个面可以被分开介于几纳米与几百纳米之间的距离；优选地，该层的厚度小于500nm或者1μm。第一面32与结构化层10的第二面14接触。该特定层可以是晶体、半导体并且由氮化物或者氮化铟镓(InxGa(1-x)N)制成。变量x表示铟的原子比例。该比例可以小于30％或20％或10％，并且通常约为5％。该特定层还可以是氮化镓。
特定层30还可以被包括半导体晶体结构的多层结构40覆盖(图10)。
多层结构40可以包括至少一个活性层44，其厚度可以介于几纳米与几百纳米之间，优选地介于2纳米与100纳米之间(图11)。活性层的特征在于具有多个量子阱，这些量子阱允许电子-空穴对结合，同时发光(优选地，介于360纳米与700nm之间)。例如，活性层可以由InxGa(1-x)N组合的氮化铟镓制成。对量子阱的铟含量进行选择以便发射所需波长的光(例如，在基于5％铟的层上，其中x等于17％，则活性层发射波长为450nm的光)。
与特定侧30接触的第一层42可以有利地具有与特定层相同或者相似的晶格参数，并且其厚度可以介于几纳米和几微米之间(优选地，大于500nm)以在与活性层44接触的表面上提供良好的晶格质量和/或均匀结构。
多层结构40可以包括至少一个第一n型掺杂层42和第二p型掺杂层48，所述掺杂层由至少一个活性层44分隔开。这些层的厚度可以大于100nm或者大于200nm或者大于500nm并且小于1μm。
空穴阻止层46还可以位于第二p型掺杂层48与活性层44之间。该层46可以包括与活性层44相同的成分但是其比例不同，或者可以包括一小部分铝。
有利地，特定层30和覆盖它的叠层40由共有的、或相似或者相同的材料制成(例如，基于氮化物的材料，更具体地为基于氮化铟镓InxGa(1-x)N的材料，或者可选地为ZnxMg(1-x)O合金，其中对于InGaN而言x介于5％与20％之间，并且对于ZnMgO而言x介于0与20％之间)。
当半导体和半透明层49为p型掺杂层时可以覆盖叠层40的第二层48。
上述多层结构之一可以包括被连接在第二层48处或连接在第二层48上的第一金属接触60和被连接到该叠层的第一层42的第二电接触62。这两个连接层被至少一个活性层44分隔开。
本发明还涉及一种用于制造上述器件之一的技术。
制造方法可以包括第一步骤，该第一步骤用于在主基底20的平整面22上沉积诸如二氧化硅(SiO2)之类的材料A(图12A)。该沉积可以通过使用溅射类型的方法以层的形式实现。材料A层的厚度可以大于几纳米或者大于50nm或者大于100nm又或者大于500nm。
传统光刻类型的感光树脂层80(Shipley公司的SJR1818树脂)能够在通过掩膜部分地暴露于光源下之前覆盖第一层，以对区域15的表面16进行界定(图12B)。
未暴露部分随后在浸入到用于对光刻树脂进行刻蚀的第一溶池中时被化学侵蚀(图12C)。
通过利用基于按照10:1的比例混合的CHF3与O2的反应离子刻蚀(RIE，Reactive Ion Etching)干法刻蚀，未被层80保护的表面被刻蚀以部分或者全部地去除立柱31之间的材料A(图12D)。刻蚀深度能够根据刻蚀时间来控制。材料A的去除可选地为非均匀的和/或不完全的，以便获得诸如图6B至6D中所示的各层的剖面图。
第二材料B层随后可以与材料A相同的方式进行沉积。
该材料B层可以覆盖层80以至少部分地填充立柱31之间的空腔(图12E)。材料B可以基于氧化钛(TiO2)。
覆盖基底20的正面22的层随后被机械地和/或化学地抛光。优选地，对抛光环境进行选择以免在材料A与B之间产生额外的拓扑结构(图12F)。
进行抛光使得结构化层10的表面14变得平整，以便可选地有利于与另一平整平面接触。
氧化钛可以被硫化锌(ZnS)或者氧化锌(ZnO)代替。
根据一替代方案，上述工艺可以包括一步骤，该步骤用于在主基底20与结构化层10之间和/或材料A层与材料B层之间沉积金属层50。该金属层优选地是耐热处理，以便使用外延在特定层30上生长第一半导体层42。该金属层可以是钨系材料。同样可以使用诸如钼(Mo)或钽(Ta)或铌(Nb)或铬(Cr)或钛(Ti)或硅(Si)或氮化钛(TiN)之类的其它在热处理之后具有改善的折射率的金属。
上述金属层50之一可以被包括以下成分的介电多层代替：氧化铝(Al2O3)和二氧化硅(SiO2)；或者氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)。
图12G和12H示出了用于根据层转移技术将特定层30转移到结构化层10上的技术。该转移技术可以包括如专利文件EP2151852A1所述的松弛步骤。该层转移技术包括通过外延在支撑32上生长第一层来形成施主基底。可替代地，可以使用整体的施主基底。离子注入步骤随后被用于，，在施主基底中或者当该施主基底包括支撑物32或外延处理层30时在这样的层中形成脆性界面。在该外延处理层与支撑物在脆性区域处分离之前，特别通过分子间附着组装被转移到目标支撑物上(在此为结构化支撑物10)(图12G和12H)。层30优选地由氮化铟镓或者氮化镓或者硅(1，1，1)又或者碳化硅制成。
如专利文件EP2151852A1所述，该工艺特别允许获得一松弛层，该层包含非零部分的铟(例如，约为5％)。
根据已知替代的层转移技术，施主基底被组装在目标支撑物上，并且通过机械或者化学磨损来变薄以形成层30。优选地，通过分子间附着来进行组装。
优选地，特定层30和形成多层结构40的层都具有相同或者相近或者相似的晶格参数，以允许或者有助于通过外延形成结构40。
当第一层42和层30的构成相同时，这些层之间的晶格失配补偿区因而被减小甚至是不存在的。
电接触60、62可以直接或在用于对多层结构40进行塑形的步骤之后形成于由活性层44分隔开的两个掺杂层上。
当电压被施加到包括活性层44的多层结构上时，该活性层朝各个方向发射光线。入射到结构化层10上的光线被表面16和/或区域15沿着随机方向或者优选的方向反射或反向散射，因而增加了以适当的角度离开该器件的光子的数量。
本发明的一个优点在于，本发明允许对主基底和结构化层的选择进行优化，以便更有效地在结构化层(表面16和/或区域15)处对光线进行反射。
该结构化区域使得针对主基底的限制条件被克服。实际上，该结构化层在很大程度上限制了主基底与存在于结构化层上的发光器件之间的光学现象。
因而不再需要对主基底进行刻蚀或者将其限制为光反射材料。主基底可以根据新的标准(例如，对发光器件所产生的热量进行消散的有效性)进行选择。
与金属层相比，本发明还允许更加容易地将特定层转移到结构化层上。这意味着可以使用并不需要升高所述层的温度的分子间附着技术。
为了在转移步骤之后形成多层LED结构，还允许延迟外延步骤，因而降低了高成本步骤的影响。
此外，根据本发明，构成发光器件的掺杂层可以不被结构化。因此，可以避免它们的电学特性变差。
相反地，可以对n型掺杂层而不是p型掺杂层进行结构化，从而优化p层上形成的接触并由此最佳地促进将载流子注入多层结构中。
Claims (28)
1.一种用于对入射光线进行反向散射的器件，包括主基底(20)和称为结构化层的层(10)，所述结构化层包括：
第一面(12)，所述第一面与所述主基底(20)的正面(22)接触；
第二平整面(14)，所述第二平整面与所述第一面(12)平行或者大体上平行；
第一材料A和第二材料B，所述第一材料A和第二材料B在被称为混合平面的平面内形成交替表面(16)，所述交替表面中的至少一个的尺寸介于300nm与800nm之间，其中，所述混合平面位于所述结构化层的所述第一面和所述第二面之间，
其中，所述第一材料和所述第二材料的折射率不同，
其中，所述结构化层(10)被称为特定层的层(30)覆盖，所述特定层由不同于所述结构化层的材料A和材料B的材料C制成，其中，所述特定层为晶体和半导体并且具有小于1μm优选地小于500nm的厚度。
2.根据前述权利要求所述的用于对入射光线进行反向散射的器件，其中，所述特定层(30)的折射率与所述第二材料B的折射率nB之差小于30％。
3.根据前述权利要求中任一项所述的用于对入射光线进行反向散射的器件，其中，所述特定层(30)包括氮化镓、碳化硅、硅或者氮化铟镓。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于对入射光线进行反向散射的器件，其中，所述结构化层(10)的所述第一面(12)和所述第二面(14)相隔50nm至500nm的距离。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用于对入射光线进行反向散射的器件，其中，所述第一材料A的折射率(nA)小于所述第二材料B的折射率(nB)，所述折射率(nA)小于或者等于1.6。
6.根据前述权利要求所述的用于对入射光线进行反向散射的器件，其中，所述第二材料与所述特定层(30)接触。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于对入射光线进行反向散射的器件，其中，所述第一材料A或所述第二材料B吸收小于30％的所述光线。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于对入射光线进行反向散射的器件，其中，所述第一材料A和所述第二材料B在所述混合平面内沿着一个或者两个方向交替。
9.根据前述权利要求中任一项所述的用于对入射光线进行反向散射的器件，其中，所述表面(16)形成无定形或者结构化的图案，所述表面(16)的尺寸介于350nm与600nm之间，优选地大约为所述入射光线的波长。
10.根据前述权利要求所述的用于对入射光线进行反向散射的器件，其中，多个混合平面相互接触并且相互平行，以便在所述结构化层(10)中形成混合体。
11.根据权利要求10所述的用于对入射光线进行反向散射的器件，其中，所述混合体包括所述结构化层(10)的所述第一表面(12)和/或所述第二表面(14)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的用于对入射光线进行反向散射的器件，其中，所述第一材料和/或所述第二材料为氧化钛、氧化钽、氧化锌或二氧化硅。
13.根据前述权利要求中任一项所述的用于对入射光线进行反向散射的器件，其中，金属层(50)或者介电多层存在于所述主基底(20)与所述结构化层(10)之间和/或形成所述结构化层(10)的所述第一材料和/或第二材料之间，其中，所述金属层(50)和/或所述介电多层的厚度介于几纳米与几百纳米之间或小于150nm或小于100nm。
14.一种发光器件，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的器件，所述器件用于对入射光线进行反向散射；
LED型多层结构(40)，所述多层结构包括在特定层(30)上形成的第一晶体层(42)，其中，所述第一层和所述特定层的晶格参数接近或者相同。
15.根据权利要求14所述的发光器件，其中，所述第一层(42)具有超过500nm或者介于100nm与1μm之间的厚度。
16.根据权利要求14或15所述的发光器件，其中，所述多层结构(40)包括活性层(44)，所述活性层的厚度小于200nm或小于150nm或小于100nm。
17.根据权利要求16所述的发光器件，其中，所述第一层(42)为n型掺杂，并且其中，所述多层结构(40)包括第二晶体p型掺杂层(48)，利用所述活性层(44)将所述第一层和所述第二层分隔开。
18.根据权利要求17所述的发光器件，其中，所述第一层和第二层(42、48)中的每层包括一个电接触(60、62)。
19.根据权利要求18所述的发光器件，其中，所述多层结构(40)包括半导体和半透明层(49)，所述半导体和半透明层将所述第二层(48)与所述第二层(48)的电接触(60)分隔开。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的发光器件，其中，所述多层结构(40)包括所述第一层和第二层(42、48)之间的空穴阻止层(46)。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的发光器件，其中，所述第一层(42)表现出与所述特定层(30)的组成相近或者相同的组成。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的发光器件，其中，所述入射光线由所述发光器件发射。
23.一种用于制造根据权利要求1至13中任一项所述的用于对入射光线进行反向散射的器件的方法，包括以下步骤：
a)形成结构化层(10)，所述结构化层具有第一面(12)以及第二平整面(14)，所述第一面与主基底(20)的正面(22)接触，所述第二面与所述第一面平行或者大体上平行，其中，步骤a)包括以下子步骤：
a1)在所述正面(22)上沉积第一材料A；
a2)沉积第二材料B，使得所述第一材料A和第二材料B在被称为混合平面的平面内形成交替表面(16)，所述交替表面中的至少一个的尺寸介于300nm与800nm之间，其中，所述混合平面位于所述结构化层的所述第一面和所述第二面之间，所述第一材料A与所述第二材料B的折射率不同；
b)将特定层(30)转移到所述结构化层(10)的所述第二面上，所述特定层由不同于所述结构化层的材料A和材料B的材料C制成，其中，所述特定层为晶体和半导体并且具有小于1μm优选地小于500nm的厚度。
24.根据权利要求23所述的制造方法，其中，所述步骤a)包括子步骤a3)，所述子步骤a3)用于在所述第二面(14)上对所述结构化层(10)进行机械和/或化学抛光。
25.根据权利要求23或24所述的制造方法，其中，在所述步骤a1)之后去除所述第一沉积材料A的一部分使所述第一沉积材料A的厚度不均匀，并且其中，执行步骤a2)使所述第二材料B覆盖所剩的第一材料A。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的制造方法，其中，所述转移步骤b)利用包括分子间附着步骤的技术来执行。
27.根据权利要求14至22中任一项所述的用于发光器件的制造方法，包括用于在特定层(30)上通过外延形成第一晶体层(42)的步骤，所述第一晶体层属于LED型多层结构(40)，所述特定层属于根据权利要求1至13中任一项所述的用于对入射光线进行反向散射的器件。
28.根据权利要求27所述的制造方法，包括用于根据权利要求23至26中的一个来制造所述反向散射器件的步骤。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1250130A FR2985609B1 (fr) | 2012-01-05 | 2012-01-05 | Substrat structure pour leds a forte extraction de lumiere |
| FR1250130 | 2012-01-05 | ||
| PCT/EP2013/050109 WO2013102664A1 (fr) | 2012-01-05 | 2013-01-04 | Substrat structure pour leds a forte extraction de lumiere |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104160518A true CN104160518A (zh) | 2014-11-19 |
| CN104160518B CN104160518B (zh) | 2017-05-24 |
Family
ID=47520116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201380012487.9A Active CN104160518B (zh) | 2012-01-05 | 2013-01-04 | 用于具有较高光提取率的led的结构化基底 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9412904B2 (zh) |
| CN (1) | CN104160518B (zh) |
| DE (1) | DE112013000499T5 (zh) |
| FR (1) | FR2985609B1 (zh) |
| WO (1) | WO2013102664A1 (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105870290A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-08-17 | 天津三安光电有限公司 | 发光二极管及其制作方法 |
| CN110383506A (zh) * | 2017-03-07 | 2019-10-25 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 发射辐射的半导体本体和半导体芯片 |
| CN111512453A (zh) * | 2019-04-08 | 2020-08-07 | 厦门三安光电有限公司 | 一种复合绝缘反射层 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023018611A1 (en) * | 2021-08-13 | 2023-02-16 | Lumileds Llc | Semiconductor light-emitting device with near-field quasi-guided-mode reflector |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050145872A1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Chao-Yi Fang | High performance nitride-based light-emitting diodes |
| US20060157719A1 (en) * | 2004-12-31 | 2006-07-20 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Semiconductor light emitting diode having textured structure and method of manufacturing the same |
| CN101017869A (zh) * | 2006-02-10 | 2007-08-15 | 三星电机株式会社 | 氮化物基半导体发光器件及其制造方法 |
| CN101022146A (zh) * | 2006-02-14 | 2007-08-22 | 三星电机株式会社 | 半导体发射器件及其制造方法 |
| US20090272993A1 (en) * | 2008-05-02 | 2009-11-05 | Cheong Hung Seob | Semiconductor light emitting device |
| CN101783382A (zh) * | 2009-01-21 | 2010-07-21 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件 |
| CN102163653A (zh) * | 2010-02-23 | 2011-08-24 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件、发光器件封装、制造发光器件的方法和照明*** |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001041225A2 (en) | 1999-12-03 | 2001-06-07 | Cree Lighting Company | Enhanced light extraction in leds through the use of internal and external optical elements |
| JP2006228855A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子およびその製法 |
| JP4954536B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2012-06-20 | ローム株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
| FR2900279B1 (fr) | 2006-04-19 | 2008-06-06 | Commissariat Energie Atomique | Filtre spectral micro-structure et capteur d'images |
| KR100836455B1 (ko) * | 2007-01-11 | 2008-06-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 반도체 발광소자의 제조 방법 |
| JP2009054882A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Univ Of Tokushima | 発光装置の製造方法 |
| WO2009131401A2 (ko) | 2008-04-25 | 2009-10-29 | 엘지이노텍주식회사 | 발광 소자 및 그 제조방법 |
| EP2151852B1 (en) | 2008-08-06 | 2020-01-15 | Soitec | Relaxation and transfer of strained layers |
| FR2935809B1 (fr) | 2008-09-11 | 2011-08-05 | Commissariat Energie Atomique | Filtre spectral nanostructure et capteur d'images |
| US8158998B2 (en) * | 2010-08-18 | 2012-04-17 | High Power Opto, Inc. | High-reflectivity and low-defect density LED structure |
-
2012
- 2012-01-05 FR FR1250130A patent/FR2985609B1/fr active Active
-
2013
- 2013-01-04 DE DE112013000499.2T patent/DE112013000499T5/de active Granted
- 2013-01-04 US US14/370,903 patent/US9412904B2/en active Active
- 2013-01-04 WO PCT/EP2013/050109 patent/WO2013102664A1/fr active Application Filing
- 2013-01-04 CN CN201380012487.9A patent/CN104160518B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050145872A1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Chao-Yi Fang | High performance nitride-based light-emitting diodes |
| US20060157719A1 (en) * | 2004-12-31 | 2006-07-20 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Semiconductor light emitting diode having textured structure and method of manufacturing the same |
| CN101017869A (zh) * | 2006-02-10 | 2007-08-15 | 三星电机株式会社 | 氮化物基半导体发光器件及其制造方法 |
| CN101022146A (zh) * | 2006-02-14 | 2007-08-22 | 三星电机株式会社 | 半导体发射器件及其制造方法 |
| US20090272993A1 (en) * | 2008-05-02 | 2009-11-05 | Cheong Hung Seob | Semiconductor light emitting device |
| CN101783382A (zh) * | 2009-01-21 | 2010-07-21 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件 |
| CN102163653A (zh) * | 2010-02-23 | 2011-08-24 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件、发光器件封装、制造发光器件的方法和照明*** |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105870290A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-08-17 | 天津三安光电有限公司 | 发光二极管及其制作方法 |
| CN105870290B (zh) * | 2016-06-23 | 2018-10-09 | 天津三安光电有限公司 | 发光二极管及其制作方法 |
| CN110383506A (zh) * | 2017-03-07 | 2019-10-25 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 发射辐射的半导体本体和半导体芯片 |
| US11646394B2 (en) | 2017-03-07 | 2023-05-09 | Osram Oled Gmbh | Radiation-emitting semiconductor body and semiconductor chip |
| CN111512453A (zh) * | 2019-04-08 | 2020-08-07 | 厦门三安光电有限公司 | 一种复合绝缘反射层 |
| WO2020206596A1 (zh) * | 2019-04-08 | 2020-10-15 | 厦门三安光电有限公司 | 一种复合绝缘反射层 |
| CN111512453B (zh) * | 2019-04-08 | 2022-03-29 | 厦门三安光电有限公司 | 一种复合绝缘反射层 |
| US12015104B2 (en) | 2019-04-08 | 2024-06-18 | Xiamen San'an Optoelectronics Co., Ltd. | Composite reflective structure and light-emitting diode chip and light-emitting diode device including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013102664A1 (fr) | 2013-07-11 |
| FR2985609B1 (fr) | 2014-02-07 |
| FR2985609A1 (fr) | 2013-07-12 |
| US9412904B2 (en) | 2016-08-09 |
| US20150001568A1 (en) | 2015-01-01 |
| CN104160518B (zh) | 2017-05-24 |
| DE112013000499T5 (de) | 2014-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8729580B2 (en) | Light emitter with metal-oxide coating | |
| US8431937B2 (en) | Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip | |
| TWI474516B (zh) | 覆晶式發光二極體結構及其製造方法 | |
| US8362506B2 (en) | Optoelectronic semiconductor body | |
| EP2237332B1 (en) | Light emitting device | |
| CN108447855B (zh) | 半导体光电元件的制作方法 | |
| CN102185073B (zh) | 一种倒装发光二极管及其制作方法 | |
| TW200408140A (en) | GaN-based Ⅲ-Ⅴ group compound semiconductor light-emitting diode and the manufacturing method thereof | |
| WO2007121739A2 (de) | Optoelektronisches halbleiterbauelement | |
| CN104160518A (zh) | 用于具有较高光提取率的led的结构化基底 | |
| CN104813487A (zh) | 光电子半导体芯片和用于制造光电子半导体芯片的方法 | |
| KR20110061911A (ko) | 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| CN101536201A (zh) | 具有光学提取器的平面化发光二极管 | |
| JP2010141192A (ja) | 薄膜太陽電池セルおよび薄膜太陽電池 | |
| CN103682021A (zh) | 金属电极具有阵列型微结构的发光二极管及其制造方法 | |
| CN104488092B (zh) | 具有镜层的薄层光电池结构 | |
| CN214176057U (zh) | 一种led芯片 | |
| JP5196111B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| CN104167478A (zh) | 一种具有多粗化层的红外发光二极管的粗化方法 | |
| CN107591463A (zh) | 发光组件及发光组件的制造方法 | |
| CN101226980A (zh) | 一种利用光子晶体结构抑制侧向出光的发光二极管器件 | |
| US20230032550A1 (en) | Optoelectronic semiconductor device and method for producing an optoelectronic semiconductor device | |
| KR102006074B1 (ko) | 나노와이어 어레이를 포함하는 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| CN108054248A (zh) | 新型GaN基LED的制备方法 | |
| CN204102927U (zh) | 一种具有多粗化层的红外发光二极管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |