專利名稱：經表面粗化的高效(B,Al,Ga,In)N基發(fā)光二極管的制作方法
技術領域：
0001本發(fā)明涉及發(fā)光二極管，且尤其涉及經表面粗化的(B, Al, Ga,In) N基高效發(fā)光二極管。
背景技術：
0002](注意本申請參考了大量不同的出版物，其貫穿于本說
明書中并以一個或多個參考號表示。依照這些參考號順序排列的這些 不同的出版物可以在以下題名為"參考文獻"的部分中找到。這些出 版物中的每一個均通過引用結合在本說明書中。)
0003氮化鎵(GaN)基的寬帶隙半導體發(fā)光二極管(LED) 已經投入使用約十年了。隨著全彩色LED顯示屏、LED交通信號、 白光LED等等的實現(xiàn)，LED開發(fā)的進程已經在LED技術領域中帶來 了巨大變化。
0004最近，高效率白光LED由于可能替代熒光燈，已經引起 了極大興趣。特別是，白光LED的效率(741m/W)(見參考文獻[l]) 正在接近普通熒光燈的效率(75 1m/W)。雖然如此，在效率方面還有 必要做更多改進。
0005原則上有兩種途徑來改進LED的效率。第一種途徑是提 高內部量子效率(internal quantum efficiency, rii)，其決定于晶體質量 和外延層結構，而第二種途徑是增大光提取效率(light extraction efficiency, r(extraction)。
0006提高內部量子效率不易做到。對于藍光LED,典型a 值大于70% (見參考文獻[2])，而生長在低位錯GaN襯底上的紫外 (UV) LED最近展現(xiàn)出大約為80。/。的Tii (見參考文獻[3])。這些數(shù)值 幾乎沒有改進空間。0007另一方面，光提取效率方面則有很大的改進空間。在消
除光的內部損耗方面，可解決大量問題，包括高反射鏡、低反射表 面(例如粗化表面)、高散熱結構等等。
0008例如，鑒于GaN(n-2.5)(見參考文獻[4])和空氣的 折射率，光逃逸錐面(light escape cone)的臨界角大約為23°。假設光從 側壁發(fā)出且忽略后側，那么預計只有接近4%的內光(internal light) 可以被提取。所述逃逸錐面外部的光被反射進入襯底且被活性層 (active layer)或者電極重復反射或者吸收，除非它穿過所述側壁逃 逸。
0009LED的結構影響到能發(fā)出多少光。LED結構對光提取效 率的影響最好是通過實例來描述。以下實例描述了多種類型的LED結 構。
0010圖1是傳統(tǒng)的LED結構的剖視圖，該結構包括p型墊片 電極(pad electrode) 10、半透明電極12、 p型層14、有源區(qū)16、 n 型層18、 n型電極20、和襯底22。因為GaN通常生長在絕緣襯底例 如藍寶石上，因此p型和n型電極10、 20有必要在相同的平面上制 作，并且從而產生的電極IO、 20的器件結構引入了橫向電流。由于p 型GaN的高電阻率，可用一層金屬薄膜作為半透明電極12，以在p 型GaN上進行電流擴散(current spreading)。理想的半透明電極12的 透明度應該是100%;然而，在GaN基LED中使用的薄金屬電極的透 明度值最多是70%。此外，墊片電極10應該是為線路鍵合(wire bonding)形成的，然而它遮蔽了從LED內部發(fā)出的光；因此，提取
效率預計相當?shù)汀?br> 0011圖2是倒裝(flip-chip)型LED結構的剖視圖，其包括 透明藍寶石襯底24、 n型層26、 n型電極28、有源區(qū)30、 p型層32、 p型電極34、焊料36和主基座(hostsubmount) 38。為了提高外部效 率(external efficiency)，可以通過所述倒裝型LED結構的透明藍寶 石襯底24來提取光。比起傳統(tǒng)的LED，這種方法的優(yōu)勢在于使用金 屬薄膜和墊片電極減少了光吸收。然而，大部分從有源區(qū)發(fā)出的光將 在襯底24與n型層26之間的交界面以及襯底24與空氣之間的界面
處發(fā)生反射。
0012
一種能將GaN膜從藍寶石襯底上剝離的方法被稱為"激 光剝離"(laser lift off , LLO)技術。通過將這種方法應用于倒裝型GaN基LED，可以實現(xiàn)無藍寶石襯底的GaN LED。假設所產生的GaN 表面被加工成非平面取向(non-planar orientation)，光提取效率預期 有重大改進。
0013另一條增大提取效率的途徑是粗化LED的表面(見參考 文獻[5])，這抑制了內部光的反射并使光向上散射。然而，粗化表面 LED僅僅在關于磷化鎵族(GaP family)材料的文章中提及，原因在 于GaN是耐久性非常好的材料，且普通的濕式蝕刻法不太有效。因此 雖然最早在1970年，已考慮到粗化半導體表面以散射光的概念，但 是相信產生這種LED結構是困難且昂貴的。
0014然而如上所述，典型的GaN基LED是由處于藍寶石或 者碳化硅(SiC)襯底上的p-GaN/活性層/n-GaN薄膜組成的。雖然制 作粗化表面需要一定厚度的GaN層(見參考文獻[6])，然而由于p-GaN 的相對高的電阻率，不希望生長出厚的p-GaN，如果光是通過p-GaN 提取的，在p-GaN表面上就要求有半透明的接觸面，而一些用于粗化 表面的措施，例如干式蝕刻法(見參考文獻[7])，可能引起電性能惡 化。同樣不希望通過金屬有機化學汽相沉淀法(MOCVD)來生長p 側朝下(p-sidedown)結構，原因在于鎂(Mg)的記憶效應(見參考 文獻[8p ，其損害了活性層。
0015近來， 一種激光剝離(LLO)方法己經被用來從生長在 襯底上的GaN膜上分離藍寶石襯底(見參考文獻[9-11])。進一步， LLO已經被用來制作GaN基LED (見參考文獻[12,13])。然而，沒 有任何參考文獻涉及這種技術在表面形態(tài)(surface morphology)或者 提取效率方面的效果。
0016另一方面，在本發(fā)明中，使用倒裝技術(見參考文獻[14]) 和LLO方法，可以制作無襯底氮(N)側朝上的GaN基LED結構。之后， 可以采取各向異性蝕刻處理來粗化N側朝上GaN基LED的表面。這導致 有助于光提取的六角形"類錐(cone-like)"表面。對比粗化前的LED， 表面經過最佳粗化的LED的提取效率增大超過100M。
0017請注意， 一段時間以來，GaN己被認為難以被各向異性 蝕刻。這是正確的，因為和其它半導體材料相比，GaN是化學性質穩(wěn) 定的材料。采用干式蝕刻法來制作粗糙表面是可能的，但需要附加處理，例如光刻蝕，因而采用干式蝕刻法不可能在GaN上制作出優(yōu)良的 類錐表面。
0018當在鎵面(Ga面)GaN上運用光增強化學(photo-enhanced chemical, PEC)蝕刻法時，所述表面上形成小凹坑。這與導致截然不 同類錐特征的氮面(N面)GaN的PEC蝕刻形成對比。雖然有一些報 告涉及采用LLO技術制作GaN基LED，但是本發(fā)明采用各向異性蝕 刻法來制作GaN基LED的N面GaN表面上的類錐結構。

發(fā)明內容
0019本發(fā)明描述了氮化鎵(GaN)基的發(fā)光二極管(LED)， 其中，光是通過LED的氮面(N面)被提取的而且所述N面的表面 被粗化而形成一個或多個六角形錐面。所述粗化表面減少了光在LED 內部重復發(fā)生的反射，且因此在所述LED外提取到更多的光。
0020所述N面的表面通過各向異性蝕刻法被粗化。所述各向 異性蝕刻法包括干式蝕刻法或者光增強化學(PEC)蝕刻法。
0021在一個實施例中，N面GaN是通過激光剝離(LLO)技 術制備的。在另一個實施例中，LED是在c平面GaN晶片上生長的， p型層的表面是鎵面(Ga面)，而n型層的表面是氮面(N面)。


0022現(xiàn)在參考附圖，貫穿所有附圖，其中相同的參考編號代 表相詞的部件。
0023圖1是傳統(tǒng)LED結構的剖視圖。0024圖2是倒裝型LED結構的剖視圖。0025圖3是表面粗化LED的示意圖。
0026圖4是描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例中釆用的操作步驟的流程圖。
0027圖5 (a)到(f)進一步說明對LED進行表面粗化的制 作步驟。
0028圖6 (a)示出了帶有電流阻礙層(current-blockinglayer) 的LED,而圖6(b)示出了帶有電流約束框架(current-confmingframe)的匕ED。
0029圖7 (a)和7 (b)是帶有十字形n電極的LLO-LED的
俯視顯微圖。
0030圖8 (a)和8 (b)是經不同蝕刻時間進行PEC蝕刻后， GaN的N面的掃描電子顯微照片(SEM)圖像。
0031圖9 (a)和9 (b)示出了分別來自平坦表面LED和粗 化表面LED的電致發(fā)光(EL)光譜；而
0032圖IO是上升的EL輸出功率對比DC注入電流(L-I)特 性的曲線圖，其對應于室溫下經不同蝕刻時間而得的LED。
具體實施例方式
0033在以下優(yōu)選實施例的描述中，參考構成本說明書一部分 的附圖，且附圖以圖解方式示出了其中一個可實施本發(fā)明的特定實施 例。應該了解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可采用其它實 施例并可進行結構改造。
概述
0034本發(fā)明提供了一種裝置，該裝置通過粗化GaN基LED 的表面而提高了提取效率。具體地說，對N面c平面GaN表面施用 各向異性PEC蝕刻方法導致形成錐形表面特征。這種粗化的表面減少 了 LED內部重復發(fā)生的光反射，并因此在所述LED外提取到更多的 光。并且，對比其它可能危及材料質量的表面粗化方法，本發(fā)明的方 法簡單、可重復而且應該不會損害材料，所有這些優(yōu)點使得本發(fā)明更 適于制作LED。
LED結構
0035圖3是粗化表面LED的示意圖，其包括n型電極40、 n 型層42、有源區(qū)44、 p型層46和p型電極48，該p型電極48已通 過焊接層50倒裝粘合到硅(Si)基臺52,該硅基臺52包括n型電極 54 。所述n型層42、有源區(qū)44和p型層46由(B, Al, Ga, In)N合金制 成。采用干式或者PEC蝕刻方法來粗化n型層42的表面。為了能獲 得所需表面，有必要設定合適的條件，例如對于干式蝕刻來說設定合適的等離子體化學成分和等離子體功率，和對于PEC蝕刻來說設定合 適的電解質和燈功率。重要的是，這種GaN基LED應該沿著它的c 軸生長而且這種n型GaN表面應該是N面，原因在于在N面GaN上 觀察各向異性蝕刻要比在Ga面GaN上容易得多。
0036注意c平面GaN具有如下結構只包括Ga原子的平面 和只包括N原子的平面是堆在一起的，或者是交替地疊起來的。如果 一個表面是Ga面，則相對的表面是N面。從晶體生長和器件性能的 觀點看，Ga面c平面GaN—般是優(yōu)選的，基于這個事實，N面GaN 需要借助LLO技術來制備，或者可以選擇地，LED結構可以在c平 面大塊GaN晶片上生長。
0037光從活性區(qū)44射出，射向粗化的n型GaN表面42并被 該表面散射，該表面并不將所述光反射回所述活性區(qū)。所希望的是， 所述p型電極48具有高反射性以減少光吸收，并從而使朝向所述n 型GaN表面42反射的光增多。在實驗結果中，已經確定的是對比 帶有平坦表面的LED,本發(fā)明采用的帶有粗化表面的LED的上向光 (upward light)輸出功率增大為兩倍或者三倍。
操作步驟
0038圖4是描述在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中所采用的操作步驟 的流程圖。
0039方框56表示如下步驟通過MOCVD在c平面藍寶石 襯底上生長Ga面外延層，從而產生樣品。
0040方框58表示如下步驟在MOCVD之后使所述樣品退 火以進行p型激活(p-type activation)。
0041方框60表示如下步驟在所述樣品上執(zhí)行p型金屬化 操作，其包括但不局限于銀(Ag)或者鋁(Al)，以形成高反射p-GaN 觸點。
0042方框62表示如下步驟在所述樣品上沉積厚金(Au) 層，接著在熱蒸發(fā)器(thermal evaporator)中通過Sn蒸發(fā)來沉積作為 焊接金屬的錫(Sn)層。
0043方框64表示如下步驟在280°C以上的溫度，翻轉所述樣品并將其粘附在Au涂布的Si襯底/基臺上，其中形成Au/Sn合金， 這有助于將所述樣本粘合到Si襯底上。
0044方框66表示如下步驟執(zhí)行LLO操作，g卩，使用氟化 氪(KrF)準分子激光(eximer laser light) (248nm)，通過藍寶石襯 底的背面照射所述樣品的透明藍寶石襯底，從而導致在GaN/藍寶石襯 底界面處的GaN局部分解。具體地說，通過對所述樣品之上的KrF 準分子激光光斑進行光柵操作，GaN基LED膜就轉變成Si襯底/基臺。
0045方框68表示如下步驟對所述樣品進行KrF激光光柵 操作后，將藍寶石襯底從所述樣品剝離。
0046方框70表示如下步驟在所述樣品的分離的GaN表面 上，用氯化氫(HC1)溶液清除任何殘留的Ga微滴(droplet)。
0047方框72表示如下步驟使轉變的GaN變薄，直到摻Si 的N面GaN暴露在所述樣品上。
0048方框74表示如下步驟在所述樣品的暴露的N面GaN 上，沉積鈦/鋁/鈦/金(Ti/Al/Ti/Au)電極，作為n型觸點或者說電極。
0049方框76表示如下PEC蝕刻步驟將所述樣品浸在氫氧 化鉀(KOH)電解質溶液中，并用氙/汞(Xe/Hg)燈照射N面GaN 表面，通過這種方式來使上表面被粗化。PEC蝕刻的細節(jié)描述于參考 文獻[15]中。
0050方框78表示如下步驟采用干式蝕刻、切割(dicing) 或者劈削(cleaving)方法分離所述樣品的Si襯底上的每一個器件。
0051圖5 (a)至l」(f)進一步說明了對具有粗化表面的LED 的制作步驟，其中所述LED結構包括p型電極80、 GaN基LED膜 82、藍寶石襯底84、焊接金屬86、基臺(載體)88和n型電極90。 具體地說，圖5 (a)示出了p型電極80沉積后的結果，圖5 (b)示 出了所述LED被粘附到主基臺88上之后的結果，圖5 (c)示出了用 LLO將藍寶石襯底分離后的結果，圖5 (d)示出了n型電極90沉積 后的結果，圖5 (e)示出了 GaN表面82粗化后的結果，而圖5 (f) 示出了器件分離后的結果?？赡艿男薷?br> 0052雖然上文已經描述了基本結構，但是還存在大量可能的 修改和變化方案。
0053圖6 (a)示出了帶有電流阻礙層的LED，而圖6 (b) 示出了帶有電流約束框架的LED，其中所述LED包括n型電極92、 n 型層94、活性層96、 p型層98、 p型電極100、電流阻礙層102、和 電流約束框架104。
0054圖6 (a)中，所述LED具有電流阻礙層102，其對準置 于n型電極92下方。此電流阻礙層102防止電流集中在n型電極92 之下，從而避免了 n型電極92之下發(fā)出的光被吸收，因而提高了提 取效率。Si02之類的絕緣物適于放置在p-GaN層98上，這是因為在 電阻性的p-GaN層98中幾乎不產生電流擴散。
0055圖6 (b)中，所述LED具有絕緣體制成的電流約束框 架104。如果使用干式蝕刻法或者切割法來分離器件，若表面受到損 害，器件的側壁可能產生漏電流。此漏電流降低了 LED的效率和使用 壽命。電流約束框架104有助于抑制通過LED的側壁的漏電流，并且 如果此框架的寬度選擇適當，不會明顯減小發(fā)光面積。
0056雖然Si襯底己經被描述成LLO操作中的主基臺，不過 要實踐本發(fā)明也可以使用其它可供選擇的襯底材料。雖然Si比藍寶石 更便宜而且具有更高的熱傳導率，但是其它襯底，例如SiC、鉆石、 A1N、或者像CuW這樣的各種金屬，從熱傳導的觀點看，也可以適合 使用。
0057目前，GaN器件還能夠直接在SiC和Si襯底上生長。如 果GaN基LED是在SiC或者Si上生長的，傳統(tǒng)的干式蝕刻或者濕式 蝕刻可以分離襯底。通過使用大塊GaN襯底，可以省略LLO操作。
0058對于LED制作，樣品尺寸也是一個關鍵點?，F(xiàn)在，大尺 寸的LED因為能滿足大功率LED的需求而得到關注。即使n型GaN 的電阻率比p型GaN的小，出于電流擴散目的，其尺寸也影響了 n 型 極的幾何排列。實驗結果
0059在發(fā)明者進行的實驗中，Ga面外延層是通過MOCVD 在c平面藍寶石襯底上生長的。其結構包括4微米厚不摻雜和摻雜Si 的GaN層、5周期的GaN/InGaN的多量子阱(MQW) 、 20納米厚摻 雜Mg的Ala2Gao.8N層、和0.3微米厚摻雜Mg的GaN。 MOCVD操 作之后，所述樣品被退火以進行p型激活，且隨后執(zhí)行p型金屬化操 作。采用Ag基電極作為高反射p-GaN觸點。在樣品上厚Au沉積， 接著在熱蒸發(fā)器中進行Sn蒸發(fā)。在2S0。C溫度，翻轉所述晶片并將 其粘附于Au涂布的Si基臺，從而形成Au和Si的合金，這有助于強 化所述晶片和基臺的粘合。采用KrF激光(248nm)以進行LLO操作， 在此操作中，所發(fā)射激光通過透明的藍寶石襯底，在GaN與藍寶石交 界處引起了 GaN的局部分解。在所述樣品上進行KrF激光的光柵化 操作后，藍寶石襯底即被剝離。在轉變的GaN表面上的殘余的Ga微 滴由HC1溶液清除。接著，使轉變的GaN變薄，直到摻雜Si的GaN 暴露出來。在暴露出的N面n-GaN上形成n觸點，并且通過活性離子 蝕刻(reactive ion etching, RIE)使每一個器件與其臨近部分分離。最 后，采用PEC蝕刻以便粗化表面頂層。采用KOH溶液和Xe/Hg燈分 別作為電解液和光源。所述LED的輸出功率使用位于LED片上方高 度7毫米處的Si檢測器裝置進行測量。
0060圖7 (a)禾卩7 (b)是帶有十字形n電極的LLO-LED的俯視 顯微照片，其中所述LED粘附在Si襯底上。圖7 (a)示出了粗化之前的 表面而圖7 (b)示出了粗化之后的表面。因為在PEC蝕刻期間n電極阻 擋了UV光，其下的GaN沒有被蝕刻，因而粗化后所述電極保留在GaN 上?？捎勉熷a氧化物(ITO)之類透明電極作為電流擴散電極。
0061圖8 (a)和8 (b)是經不同蝕刻時間的PEC蝕刻之后， GaN的N面的掃描電子顯微照片(SEM)圖像。注意經PEC蝕刻的N面 GaN表面包括多個六角形錐面，這與Youtsey等人(見參考文獻[16])所 報告的PEC蝕亥UGaN表面不同。這種不同被認為是緣于GaN的表面極性 (surfacepolarity)。通過比較圖8 (a)中的2分鐘(min)蝕刻表面和圖 8 (b)中的10分鐘蝕刻表面，后者特征尺寸增大而且六角錐的棱面顯 得更清晰。0062在從LED中進行光提取方面，錐形表面顯得非常有效。 并且，實驗結果表明錐形可以提取更多的光.。舉例而言，在GaN晶體 中藍光LED的波長約為200nm。如果錐形的尺寸比該值小得多，那么光 可能不受此粗糙度的影響。另一方面，如果錐形的尺寸接近該值，光 可能發(fā)生散射或者衍射。
0063實驗結果中，己經確定的是，所述粗化表面包括許多六
角形錐面，其具有的角度等于或者小于
2sirT'(rWns)-47.20 對于GaN，其中r^是空氣的折射率，而ris是GaN的折射率。類似地，已 經確定的是，粗化表面包括許多六角形錐面，其具有的角度等于或者
小于
2sin"(nenc/ns)
對于環(huán)氧，其中Ilene是環(huán)氧的折射率，而l^是GaN的折射率。
0064所述表面可能沒有必要是錐形，而應該考慮格狀結構 (grating structure)禾Q光子晶體(photonic crystal)。對于光提取，這 些可能是更好的結構。然而，光子晶體的制作需要精確的設計和操作， 這比制作錐形粗糙表面更費成本。
0065在PEC蝕刻之前的"類鏡(mirror-like)"表面隨著蝕刻 時間的增加而顯露褪色。如果將高反射金屬沉積在GaN膜的另一側， 所述表面顯白色；否則它較暗。這據(jù)信是因為在空氣/GaN交界面，光 反射受到抑制，而如果在GaN背面有高反射性金屬，射入GaN的光將再 次出來，在所述粗化表面散射。
0066圖9 (a)和9 (b)分別示出了來自平坦表面LED和粗化 表面LED的電致發(fā)光(EL)光譜。室溫(RT)下，以25A/cm2DC的正 向電流密度進行測量。如圖9 (a)所示，平坦表面LED的光譜呈現(xiàn)多 峰發(fā)射(multi-peaked emission),表明從有源區(qū)發(fā)出的光在垂直的GaN 腔中發(fā)生了干涉，該腔夾在GaN/金屬形成的鏡面和GaN/空氣形成的鏡 面之間。相反地，如圖9 (b)所示，在粗化表面LED上觀察不到縱模。 這意味著，粗化的GaN/空氣交界面散射了光，致使共振被抑制。
0067圖10是一在室溫經不同蝕刻時間而得的LED的上升EL輸 出功率對DC注入電流(L-I)特性的曲線圖。這些數(shù)據(jù)是在PEC蝕刻之前和之后從相同的設備中獲得的，因此能夠忽略除表面形態(tài)之外導致
這種不同的任何因素。任一L-I曲線都示出了直到50mA的線性特性。因 為對比藍寶石，Si具有相對較高的熱傳導率，因此這些器件在高功率操 作方面具有優(yōu)勢。隨著PEC蝕刻時間增加，給定電流的輸出功率增加。 比較對應于平坦表面LED和10分鐘蝕刻表面LED的輸出功率，這種粗 化處理導致輸出功率增加為2.3倍。根據(jù)在不同設備上進行的其它測量， 粗化處理后，功率也顯示出兩到三倍的增長。因為，比起粗化表面LED， 由于光的橫向傳播(lateralpropagation)，平坦表面LED往往從LED片 的側壁發(fā)出更多的光，所以如果總功率是以積分球(integrating sphere) 來計量，那么輸出功率的差異將比較小。但是，借助于各向異性蝕刻 技術，提取效率的這種提高仍顯示出了重大進步。
0068總之，出于增大提取效率的目的，各向異性蝕刻法已被 應用于GaN基LED。 LED的輸出測試結果已經表明可假定由于GaN膜 中光傳播減少，粗化外貌(roughened appearance)和提取效率之間存 在一定關系。雖然還沒有測量總的積分光功率，然而在提取效率方面 的最大增長已經超過100%。值得注意的是，本說明書所述技術簡單， 而且不需要復雜的操作，這表明采取表面粗化將適合于制作GaN基 LED。
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0069本說明書結合引用以下參考文獻
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結論
0070在此總結本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述。以下描述一些用于實
施本發(fā)明的可選實施例。
0071本發(fā)明中，除了MOCVD，還可以使用許多不同的生長方法。
0072另外，可以采用藍寶石或者碳化硅之外的其它襯底。0073進一步，可構造不同的LED結構。舉例而言，也可構造諧
振腔LED (RCLED)或者微腔LED (MCLED)。
0074之前出于解釋和說明的目的，己提供了對本發(fā)明的一個
或多個實施例的描述。這并非毫無遺漏的而且也不是有意要將本發(fā)明局限于所公開的精確形式。在以上講授的光的操作方面，可能有很多 修改和變化方案。本發(fā)明的范圍不應被此詳細的描述所限制，而應受 限于所附權利要求。
權利要求
1.一種III族氮化物基發(fā)光二極管(LED)，其中光是通過LED的氮面(N面)的表面提取的，并且所述N面的表面被結構化以便光被有效地從所述LED中提取。
2. 根據(jù)權利要求l所述的m族氮化物LED，其中所述N面的表 面通過粗化而被結構化。
3. 根據(jù)權利要求l所述的m族氮化物LED，其中所述N面的表 面通過圖案化而被結構化。
4. 根據(jù)權利要求l所述的in族氮化物LED，其中所述N面的表 面被結構化成一個或多個錐面。
5. 根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物LED，其中所述N面的表 面被結構化以減少所述LED內發(fā)生的光反射。
6. 根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物LED，其中所述N面的表 面是所述LED的n型層的表面。
7. 根據(jù)權利要求l所述的III族氮化物LED，其中所述N面的表 面在僅包含氮原子的所述III族氮化物LED的平面上。
8. 根據(jù)權利要求l所述的III族氮化物LED，其中所述N面的表 面是通過各向異性蝕刻被結構化的。
9. 根據(jù)權利要求8所述的III族氮化物LED，其中所述各向異性 蝕刻是干法蝕刻。
10. 根據(jù)權利要求8所述的III族氮化物LED，其中所述各向異性 蝕刻是濕法蝕刻。
11. 根據(jù)權利要求10所述的III族氮化物LED，其中所述濕法蝕 刻是光增強化學(PEC)蝕刻。
12. 根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物LED,其中所述N面的 表面是通過襯底去除技術制備的。
13. 根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物LED,該III族氮化物LED 進一步包括沉積在所述LED的鎵面(Ga面)的表面上的反射金屬，從 而向著所述N面的表面反射光以便提取。
14. 根據(jù)權利要求13所述的III族氮化物LED，其中所述反射金 屬是所述LED的所述Ga面的表面上的p型電極，所述p型電極具有 反射特性以減少光吸收，并增大朝向所述N面的表面的光反射。
15. 根據(jù)權利要求14所述的III族氮化物LED,其中所述p型電 極是所述Ga面的表面上的金屬。
16. 根據(jù)權利要求15所述的in族氮化物LED，其中所述金屬是 銀(Ag)或鋁(Al)。
17. —種生成III族氮化物基發(fā)光二極管(LED)的方法，其中光 是通過所述LED的氮面(N面)的表面提取的，并且所述N面的表面 被結構化以便所述光被有效地從所述LED中提取，所述方法包括在襯底上制作所述III族氮化物LED的一層或多層； 通過將所述襯底從所述層中去除而暴露所述LED的所述N面的表 面；以及在所述襯底被去除后構造所述N面的表面的面以便將所述光有效 地提取出所述N面的表面。
18. —種III族氮化物基發(fā)光二極管(LED)，其包括n型電極、 n型層、有源區(qū)、p型層和p型電極，其中來自所述有源區(qū)的光通過所 述LED的氮面(N面)的表面提取并且所述N面的表面被結構化以便 所述光被有效地提取出所述LED。
全文摘要
一種(B，Al，Ga，In)N基發(fā)光二極管(LED)，其中光通過所述LED的氮面(N面)(42)被提取并且所述N面的表面被粗化形成一個或多個六角形錐面。所述粗化表面減少了在所述LED內部的光反射的重復發(fā)生，并因此在所述LED外部提取到更多的光。所述N面的所述表面通過各向異性蝕刻進行粗化，所述蝕刻包括干式蝕刻或者光致化學(PEC)蝕刻。
文檔編號H01L33/00GK101604721SQ20091014264
公開日2009年12月16日 申請日期2003年12月9日 優(yōu)先權日2003年12月9日
發(fā)明者E·L·胡, S·中村, T·藤井, Y·高 申請人:加利福尼亞大學董事會;科學技術振興機構