專利名稱：高效發(fā)光制品以及形成該高效發(fā)光制品的方法
高效發(fā)光制品以及形成該高效發(fā)光制品的方法 相關(guān)專利申請
本申請要求2006年11月17日提交的美國臨時(shí)專利申請No. 60/866261的優(yōu)先權(quán)，該專利的公開內(nèi)容以引用的方式全文并入本文。
背景技術(shù)：
本發(fā)明整體涉及高效發(fā)光制品以及形成該高效發(fā)光制品的方法。
發(fā)光二極管(LED)具有提供與常規(guī)光源形成競爭的亮度、輸出 和使用壽命的內(nèi)在潛能。然而，因?yàn)閮H在小范圍角度內(nèi)的光可以從形 成LED的高折射率半導(dǎo)體材料中逸出，所以這些器件的外部效率通常 不好。
可以通過將高折射率光學(xué)元件附接到半導(dǎo)體材料的表面來提高 LED的效率。高折射率光學(xué)元件可以增加光能夠從半導(dǎo)體材料表面逸 出的角度范圍?？梢院线m地成形光學(xué)元件，使得光有效地從LED中逸 出。然而，光學(xué)元件需要光學(xué)耦合到半導(dǎo)體材料的表面以進(jìn)行有效的 光提取。在半導(dǎo)體材料表面上的電極會(huì)阻礙光學(xué)元件和半導(dǎo)體材料表 面的光學(xué)耦合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明整體涉及高效發(fā)光制品以及形成該高效發(fā)光制品的方法。 具體地講，本發(fā)明涉及具有電極的發(fā)光制品，所述電極至少部分地設(shè)
置在發(fā)光制品表面內(nèi)。這些電極有利于發(fā)光制品表面與光學(xué)元件或提 取器的光學(xué)耦合。
在一個(gè)示例性具體實(shí)施方式
中，發(fā)光制品包括具有pn結(jié)的發(fā)光二極管、發(fā)光表面和圖案化電極。具有光輸入表面的提取器光學(xué)耦合到 發(fā)光表面，形成發(fā)光界面。電極至少部分地設(shè)置發(fā)光表面內(nèi)以及pn結(jié) 和提取器之間。
在另一個(gè)示例性具體實(shí)施方式
中，發(fā)光制品陣列包括光學(xué)耦合到
多個(gè)提取器的多個(gè)發(fā)光二極管。每個(gè)發(fā)光二極管包括一個(gè)pn結(jié)、 一個(gè)
發(fā)光表面和一個(gè)圖案化電極。每個(gè)提取器具有一個(gè)光學(xué)耦合到對應(yīng)的 發(fā)光表面的光輸入表面。至少選定的圖案化電極被至少部分地設(shè)置在
對應(yīng)的發(fā)光表面內(nèi)以及對應(yīng)的pn結(jié)和對應(yīng)的提取器之間。
在進(jìn)一步示例性具體實(shí)施方式
中，形成發(fā)光制品的方法包括提供 具有pn結(jié)、發(fā)光表面和圖案化電極的發(fā)光二極管，所述圖案化電極至 少部分地設(shè)置在發(fā)光表面內(nèi),并將提取器光輸入表面光學(xué)耦合發(fā)光表 面。圖案化電極至少部分地設(shè)置在pn結(jié)和提取器之間。
在進(jìn)一步示例性具體實(shí)施方式
中，形成發(fā)光制品陣列的方法包括 提供陣列發(fā)光二極管，其中每個(gè)發(fā)光二極管包括一個(gè)pn結(jié)、 一個(gè)發(fā)光 表面和一個(gè)圖案化電極，所述圖案化電極至少部分地設(shè)置在發(fā)光表面 內(nèi),并將提取器光輸入表面陣列光學(xué)耦合到發(fā)光二極管陣列。至少選定 的圖案化電極被至少部分地設(shè)置在對應(yīng)的pn結(jié)和對應(yīng)的提取器之間。
通過下列詳細(xì)說明以及附圖，根據(jù)本發(fā)明的方法和制品的這些方 面和其他方面對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說將變得顯而易見。


結(jié)合附圖考慮本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的以下具體實(shí)施方式
可能會(huì)更完 全地理解本發(fā)明，其中
圖1為示例性發(fā)光制品的示意性側(cè)視截面圖； 圖2A-2C為示例性的電極圖案；
圖3為發(fā)光制品的示例性陣列的示意性側(cè)視截面圖；圖4為示出制造發(fā)光制品步驟的框圖5A-5C為根據(jù)圖4中所示步驟制備的發(fā)光制品的示意性側(cè)視截 面圖；以及
圖6為另一個(gè)示例性發(fā)光制品的示意性側(cè)視截面圖。
雖然本發(fā)明可具有多種修改形式和替代形式，但其具體形式已經(jīng) 在附圖中以舉例的方式示出，并且將進(jìn)行詳細(xì)的描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，
其目的不是將本發(fā)明限制于所描述的具體實(shí)施例。相反，其目的在于 涵蓋屬于本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的所有修改形式、等同形式和替代 形式。附圖中多種元件的尺寸是近似的，并可能不符合比例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明整體涉及高效發(fā)光制品以及形成該高效發(fā)光制品的方法。 具體地講，本發(fā)明涉及具有電極的發(fā)光制品，所述電極至少部分地設(shè) 置在發(fā)光晶?；虬l(fā)光二極管表面內(nèi)。這些電極有利于發(fā)光晶?；虬l(fā)光 二極管表面與光學(xué)元件或提取器的光學(xué)耦合。在多個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光 晶?；虬l(fā)光二極管的表面中的電極為圖案化電極，從而在整個(gè)發(fā)光晶 ?；虬l(fā)光二極管的表面得到均勻的電流。這種圖案化電極允許發(fā)光晶 ?；虬l(fā)光二極管的大部分表面無阻擋。
除非另外指明，否則在所有情況下，在說明書和權(quán)利要求書中使 用的表述特征尺寸、數(shù)量和物理特性的所有數(shù)字應(yīng)被理解為在所有情 況下均由術(shù)語"約"來修飾。因此，除非有相反的說明，否則上述說 明書和所附權(quán)利要求書中提出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，并且能夠隨本 領(lǐng)域技術(shù)人員利用本文所公開的教導(dǎo)內(nèi)容得到的所需特性的不同而有 所不同。
由端點(diǎn)表述的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)字(例如，1 至5包括1、 1.5、 2、 2.75、 3、 3.80、 4和5)以及該范圍內(nèi)的任何范 圍。
7除非所述內(nèi)容明確指出，否則本說明書和所附權(quán)利要求中使用的 單數(shù)形式"一"、"一個(gè)"和"所述"涵蓋了具有多個(gè)指代物的具體 情況。除非所述內(nèi)容明確指出，否則本說明書和所附權(quán)利要求中使用 的術(shù)語"或"的含義通常包括"和/或"。
圖1為示例性發(fā)光制品100的示意性側(cè)視截面圖。發(fā)光制品100
包括光學(xué)耦合到光學(xué)元件或提取器140的發(fā)光晶?；虬l(fā)光二極管110。 提取器140包括光學(xué)耦合到發(fā)光晶?；虬l(fā)光二極管110的發(fā)光表面111 的光輸入表面141。光輸入表面141和發(fā)光表面111之間的界面為發(fā)光 界面145。圖案化電極130被連接到不在發(fā)光界面145內(nèi)的一個(gè)或多 個(gè)粘合片135。
當(dāng)由兩表面(141和111)之間的距離限定的最小間隙不大于倏逝 波時(shí)，認(rèn)為提取器140光學(xué)耦合到發(fā)光表面111。在多個(gè)實(shí)施例中，間 隙為具有小于100nm、或50nm、或25nm厚度的氣隙。另外，間隙在 發(fā)光表面111和光輸入表面141 (即，發(fā)光界面145)之間的接觸區(qū)域 上基本上是均勻的，并且發(fā)光表面111和光輸入表面141都具有小于 20nm，或小于10nm，或小于5nm的粗糙度。在有限的間隙的情況下， 可以通過在發(fā)光表面111和光輸入表面141之間加入光導(dǎo)層實(shí)現(xiàn)或增 大光學(xué)耦合。在一些實(shí)施例中，光導(dǎo)層可以為將發(fā)光表面111粘合到 光輸入表面141的光導(dǎo)粘合層。光導(dǎo)粘合層可以為透射光的任何合適 的粘合劑，例如包括透明粘合劑層、無機(jī)薄膜、熔融玻璃粉或其他類 似粘合劑。粘合構(gòu)造的另外實(shí)例例如在美國專利公布No. 2002/0030194 中有所描述，它以與本發(fā)明不沖突的程度并入本文中。在其他實(shí)施例 中，提取器140以非粘合的構(gòu)造被光學(xué)耦合到發(fā)光表面111，如美國 專利公布No. 2006/0091784中描述的那樣。光導(dǎo)層可以包括折射率匹 配的油和具有類似光學(xué)特性的其他液體或凝膠。
發(fā)光晶?；虬l(fā)光二極管110可以包括多個(gè)層或?qū)拥寞B堆。疊堆包括半導(dǎo)體層和能夠發(fā)光的活性區(qū)域。發(fā)光晶?；虬l(fā)光二極管110包括n 型導(dǎo)電性的第一半導(dǎo)體層113(n層)和p型導(dǎo)電性的第二半導(dǎo)體層112 (p層)。半導(dǎo)體層113和112電連接到活性區(qū)域114。例如，活性區(qū) 域114為與層113和112的界面相關(guān)的pn結(jié)。作為另外一種選擇，活 性區(qū)域或pn結(jié)114包括摻雜n型或p型或未摻雜的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體 層?；钚詤^(qū)域或pn結(jié)114也可以包括量子阱。第一觸點(diǎn)或電極(p電 極)130和第二觸點(diǎn)或電極(n電極)120分別電連接到半導(dǎo)體層112 和113。 一旦在電極130和120上施加合適的電壓，活性區(qū)域或pn結(jié) 114就發(fā)射光。在可選的具體實(shí)施方式
中，層113和112的導(dǎo)電類型顛 倒。也就是說，層113為p型層，電極120為p電極，層112為n型 層，并且電極130為n電極。在另一個(gè)可選的具體實(shí)施方式
中，用于n 電極和p電極兩者的粘合片可以從半導(dǎo)體層的疊堆的發(fā)光側(cè)接觸。疊 堆也可以包括緩沖層、熔覆層、粘合層、導(dǎo)電或非導(dǎo)電基底，例如在 本領(lǐng)域中已知的。
半導(dǎo)體層113和112以及活性區(qū)域或n-p結(jié)114可以由III-V族半 導(dǎo)體(包括但不限于A1N、 A1P、 AlAs、 AlSb、 GaN、 GaP、 GaAs、 GaSb、 InN、 InP、 InAs、 InSb) 、 II-VI族半導(dǎo)體(包括但不限于ZnS、 ZnSe、 CdSe、 CdTe) 、 IV族半導(dǎo)體(包括但不限于Ge、 Si、 SiC)以及它們 的混合物或合金形成。這些半導(dǎo)體在發(fā)光制品(其中存在這些半導(dǎo)體) 的典型發(fā)射波長處具有約2.4至約4.1范圍內(nèi)的折射率。例如，III-氮化 物半導(dǎo)體(例如GaN)在500nm具有約2.4的折射率，并且III-磷化物 半導(dǎo)體(例如InGaP)在600nm具有約3.6至約3.7的折射率。
在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，電極130和120為金屬觸點(diǎn)，該金屬觸 點(diǎn)由一個(gè)或多個(gè)金屬層形成，金屬包括(但不限于)金、銀、鎳、鋁、 鈦、鉻、鉑、鈀、銠、錸、釘、鎢以及其混合物或合金。在另一個(gè)具 體實(shí)施中，電極130和120的一個(gè)或二者由透明導(dǎo)體(例如氧化銦錫、 氧化鋅和氧化的金屬合金)形成，例如Song等人在"Formation of low resistance and transparent ohmic contacts to p-type GaN using Ni-Mg solidsolution"(利用Ni-Mg固態(tài)溶液形成對p型層GaN的低電阻和透明歐 姆接觸)，《應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)》，83(17):3513-3315 (2003)中所描述。
設(shè)置在提取器140 (如下所述)和n-p結(jié)114之間的電極130為圖 案化電極。該圖案化電極130至少部分地設(shè)置在發(fā)光表面111和半導(dǎo) 體層112內(nèi)。在多個(gè)實(shí)施例中，圖案化電極130和發(fā)光表面111形成 共面的表面。在一些實(shí)施例中，圖案化電極130的至少一部分完全位 于發(fā)光表面111的下面，使得圖案化電極頂部表面位于發(fā)光表面111 的下面，然而，該電極頂部表面的一部分仍然與發(fā)光表面111共平面 (例如未填充溝槽)。圖案化電極130的至少一部分延伸超出發(fā)光界 面145或在發(fā)光界面外部，以允許與電源(未示出)電耦合。因此， 在圖1中的圖案化電極130從頁面延伸出來而超過發(fā)光界面145。
在發(fā)光表面111和半導(dǎo)體層112內(nèi)部，圖案化電極130可以具有 任何可用的構(gòu)造。圖案化電極130會(huì)形成對n-p結(jié)114大致均勻的電流 分配，而同時(shí)允許發(fā)光表面111的很大一部分不被通常不透明電極所 阻擋。圖案化電極130可以由任何可用圖案限定。常規(guī)的電極設(shè)計(jì)規(guī) 則和若干可用的電極圖案在美國專利No.6，307，218中有所描述。圖案 化電極130也可以用作線柵偏振片，如美國專利公布No. 2006/0091412 中所述。在可供選擇的實(shí)施例中，圖案化電極130可以包括規(guī)則性的 或準(zhǔn)規(guī)則性的微結(jié)構(gòu)，使得在半導(dǎo)體層和金屬圖案化電極之間的界面 處支承的表面等離子激元模式基本上分散為從半導(dǎo)體層的平面?zhèn)鞑サ?光，如在美國專利公開No. 2005/0269578中描述的。例如，圖案化電 極可以具有方形或三角形晶格，如美國專利公布No. 2006/0226429中 所述。
圖案化電極130電連接到一個(gè)或多個(gè)當(dāng)提取器光學(xué)耦合到發(fā)光表 面時(shí)仍然暴露的粘合片135。粘合片135通常比圖案化電極130厚且適 用于引線結(jié)合(如球粘合或楔粘合)，或用于焊接、用于與導(dǎo)電介質(zhì) 附接。制造約束一般決定粘合片135的尺寸為約0.075X 10—s至0.2X
10圖2A-2C為在圖1中示出的發(fā)光制品的俯視圖并且示出若干可用 的電極圖案，例如包括螺旋和交叉指型(interdigitated)圖案。這些視 圖還示出圖案化電極130的一部分延伸超出發(fā)光界面145。
提取器140為透明的并且優(yōu)選的具有高折射率的光學(xué)元件。提取 器140的適用材料包括例如無機(jī)材料諸如高指數(shù)玻璃(如可得自美國 紐約艾姆斯佛德市肖特北美公司(Schott North America, Inc.)商品名為 LASF35的LASF35型肖特玻璃)和陶瓷(如藍(lán)寶石、氧化鋅、氧化鋯、 金剛石和碳化硅)。藍(lán)寶石、氧化鋅、金剛石和碳化硅尤其是有用的， 因?yàn)檫@些材料另外具有相對高的熱導(dǎo)率(0.2-5.0W/cmK)。其他可用 的玻璃包括新型鋁酸鹽和鈦酸鹽玻璃，例如在美國專利申請No. 11/381 ，518(Leatherdale等人)，名稱為LED EXTRACTOR COMPOSED OF HIGH INDEX GLASS (由高折射率玻璃構(gòu)成的LED提取器)中所 述的那些玻璃。還可以想到高折射率聚合物或納米粒子填充聚合物。 合適的聚合物可以為熱固性或熱塑性的。熱塑性聚合物可以例如包括 聚碳酸酯和環(huán)狀烯烴聚合物。熱固性聚合物可以例如包括丙烯酸類樹 脂、環(huán)氧樹脂、硅樹脂等。合適的納米粒子包括氧化鋯、二氧化鈦、 氧化鋅和硫化鋅。
提取器140示為具有發(fā)散形式；然而，提取器140可以具有任何 可用的形狀，例如發(fā)散、會(huì)聚(如錐形)或其他光偏轉(zhuǎn)形狀，例如透 鏡。如在美國專利公開No. 11/381,324 (Leatherdale等人)，名稱為LED PACKAGE WITH CONVERGING OPTICAL ELEMENT (具有會(huì)聚光學(xué) 元件的LED組件)中描述了會(huì)聚式提取器。會(huì)聚式提取器具有至少一 個(gè)匯聚側(cè)邊、基部和頂端，并且頂端至少部分地設(shè)置在基部上并且具 有小于基部表面積的表面積，并且至少一個(gè)會(huì)聚側(cè)邊從基部向頂端會(huì) 聚。會(huì)聚式提取器的形狀可以為錐形、多面的、類似楔形、類似錐形 等，或它們的某種組合?；靠梢跃哂腥魏涡螤?如方形、圓形、對稱、非對稱、規(guī)則或不規(guī)則)。頂端可以為點(diǎn)、線或平的或圓形表面， 并且其位于基部上，或保持居中或從基部的中心偏移。對于會(huì)聚式提
取器，基部通常鄰近LED晶粒設(shè)置并且一般與LED晶粒平行。另外， 基部和LED晶?？梢栽诔叽缟匣酒ヅ?，或基部可以小于或大于LED 晶粒。如在美國專利公開No. 2006/0091784，名稱為LED PACKAGE WITH NON-BONDED OPTICAL ELEMENT (具有非粘合光學(xué)元件的 LED組件)中描述了發(fā)散式提取器。發(fā)散式提取器具有至少一個(gè)發(fā)散 側(cè)邊、輸入表面以及大于輸入表面的輸出表面。發(fā)散式提取器一般以 錐形的形式成形。就會(huì)聚式提取器來說，發(fā)散式提取器的輸入表面通 常最緊鄰LED晶粒設(shè)置并且一般平行于LED晶粒。另外，輸入表面和 LED晶?？梢栽诔叽缟匣酒ヅ?，或輸入表面可以小于或大于LED晶 粒。在美國專利No. 7，009，213 B2和US6，679,621 B2中描述了發(fā)散式提 取器的其他實(shí)例。
提取器140的折射率(n。)優(yōu)選地類似于發(fā)光表面111的折射率 (ne)。在一些實(shí)施例中，兩者之間的差值不大于0.2 (|n。-ne|《0.2)。 在一些實(shí)施例中，提取器140的折射率(n。)等于發(fā)光表面111的折射 率(ne)。
雖然附圖示出具體的發(fā)光制品結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明與發(fā)光制品100 中的半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)和數(shù)目無關(guān)，并且與活性區(qū)域或np結(jié)114的詳細(xì) 結(jié)構(gòu)無關(guān)。另外，發(fā)光制品100可以包括例如透明基底和未在圖1中 示出的覆蓋層。此外，在多張圖中示出的發(fā)光制品100的多種元件的 尺寸未按比例繪制。
圖3為發(fā)光制品200的示例性陣列的示意性側(cè)視截面圖。發(fā)光制 品200陣列包括光學(xué)耦合到光學(xué)元件陣列或提取器240的多個(gè)發(fā)光晶 ?；虬l(fā)光二極管210。術(shù)語"陣列"指的是多個(gè)接合或互連的制品。
如圖3所示，發(fā)光晶粒或發(fā)光二極管210陣列通過通用基底(例如半導(dǎo)體晶片)連接。提取器240陣列通過通用基底(例如基底層250) 連接。通過光學(xué)耦合晶粒210陣列與提取器240陣列形成多個(gè)發(fā)光制 品200，提供了許多益處，例如容易地制造大量發(fā)光制品200。
多個(gè)提取器240每一個(gè)包括光學(xué)耦合到對應(yīng)發(fā)光晶?；虬l(fā)光二極 管210的對應(yīng)的發(fā)光表面211的光輸入表面241。光輸入表面241和對 應(yīng)的發(fā)光表面211之間的各界面為發(fā)光界面245。
各發(fā)光晶粒或發(fā)光二極管210包括多個(gè)層或?qū)拥寞B堆。疊堆包括 半導(dǎo)體層和能夠發(fā)光的活性區(qū)域。各發(fā)光晶?；虬l(fā)光二極管210包括 第一半導(dǎo)體層213 (如上所述)以及第二半導(dǎo)體層212 (如上所述)。 半導(dǎo)體層213和212電連接到活性區(qū)域214或pn結(jié)214，如上所述。 第一觸點(diǎn)或電極230和第二觸點(diǎn)或電極220分別電連接到半導(dǎo)體層212 和213。粘合片235在沒有被提取器240覆蓋的發(fā)光表面211的區(qū)域中 與圖案化電極230電接觸。
設(shè)置在提取器240和n-p結(jié)214之間的電極230為圖案化電極， 如上所述。該圖案化電極230至少部分地設(shè)置在發(fā)光表面211和半導(dǎo) 體層212內(nèi)，如上所述。
圖5A-5C為根據(jù)圖4中示出的步驟制造的發(fā)光制品的示意性側(cè)視 截面圖。圖4的步驟310和對應(yīng)圖5A示出在發(fā)光表面111形成凹陷 115的圖案。相對于圖l在上面描述了發(fā)光晶?；虬l(fā)光二極管110元件。
凹陷115的圖案可以通過任何可用的方法形成，例如機(jī)械燒蝕、 激光燒蝕、蝕刻、光刻法或納米壓印光刻技術(shù)。形成凹陷115使用的 蝕刻方式包括例如反應(yīng)式離子刻蝕和電感耦合反應(yīng)式離子刻蝕。
圖4的步驟320和對應(yīng)圖5B示出在凹陷115的圖案中設(shè)置的導(dǎo)電 材料，以形成至少部分地設(shè)置在發(fā)光表面111內(nèi)的圖案化電極130。圖示實(shí)施例示出圖案化電極130和發(fā)光表面111形成共面的表面，其中
圖案化電極130基本上設(shè)置在半導(dǎo)體層112內(nèi)部和發(fā)光表面111下面。
可以以任何方式將導(dǎo)電材料設(shè)置在凹陷115的圖案內(nèi)，例如無電 鍍金屬沉積、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積法、金屬電鍍以及它們的 組合。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電材料被設(shè)置在凹陷115的圖案內(nèi)并在發(fā) 光表面111上形成導(dǎo)電層(未示出)，然后清除導(dǎo)電層，留下圖案化 電極130?？梢酝ㄟ^一個(gè)或多個(gè)金屬層將凹陷115的圖案金屬化。在一 個(gè)示例性實(shí)施例中，對于n-層半導(dǎo)體，用于III氮化物裝置的圖案化電 極可以包括鈦和鋁(鈦在鋁下面)；對于p-層半導(dǎo)體，可以包括鈀、 鋁和金(鈀在鋁下面，鋁在金下面)。
凹陷115的圖案填充導(dǎo)電材料形成圖案化電極130后，發(fā)光表面 111和/或圖案化電極130可以任選地通過任何一種或多種技術(shù)組合來 平面化。這些技術(shù)例如包括化學(xué)機(jī)械拋光、研磨槳液拋光以及固結(jié)磨 料拋光。這些技術(shù)會(huì)形成發(fā)光表面111和/或粗糙度小于20nm的圖案 化電極130，如上所述。
圖4的步驟330和對應(yīng)圖5C示出將提取器140的光輸入表面145 光學(xué)耦合到發(fā)光表面111。光學(xué)耦合可以以任何可用的方式實(shí)現(xiàn)，如上 所述。
示例性發(fā)光制品包括所謂的"金屬粘合"或由半導(dǎo)體層組成的薄 膜LED,所述半導(dǎo)體層已從其生長基底移除并利用共晶金屬粘合或其 他晶片粘合方法粘合到導(dǎo)電載體。圖6示出利用居間金屬反射器和金 屬粘合層120粘合到導(dǎo)電載體180的m氮化物半導(dǎo)體層112、 113、 114 的疊堆。p-層113與金屬粘合層120相鄰?；钚詤^(qū)域114與金屬反射器
120分開約0.5^n和約0.9 ^n的距離，其中入n為由活性區(qū)域114發(fā)射
的輻射波長。n-層112具有填充有一個(gè)或多個(gè)金屬層的凹陷圖案，所述 金屬層在n-層112內(nèi)形成圖案化電極130。圖案化電極130被電連接到
14一個(gè)或多個(gè)粘合片135。 n-層112可以比p-層113顯著更厚。折射率等 于發(fā)射表面111折射率的提取器140沿著發(fā)光界面145被光學(xué)耦合到 發(fā)光表面111。
返回到圖3，可以按上述方法形成發(fā)光制品200陣列以用于形成單 個(gè)發(fā)光制品100，方法是通過提供多個(gè)晶片形式的發(fā)光晶?；虬l(fā)光二極 管210，在晶粒210內(nèi)形成多個(gè)圖案化的凹陷，在至少選定的圖案化凹 陷內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電材料以形成圖案化電極230，任選地平面化多個(gè)發(fā)光表面 211并將提取器240陣列光學(xué)耦合到晶粒210陣列，如上所述。發(fā)光制 品200陣列可以任選地沿著區(qū)域201由任何可用的方法(例如，研磨 鋸、激光劃片和濕法蝕刻或干法蝕刻)分離為單個(gè)發(fā)光制品。
討論了本發(fā)明涉及的示例性實(shí)施例，并涉及到了本發(fā)明范圍內(nèi)可 能的變型。在不偏離本發(fā)明范圍的前提下，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來 說，本發(fā)明的上述和其他變化和修改形式將是顯而易見的，而且應(yīng)當(dāng) 理解，本發(fā)明不局限于本文闡述的示例性實(shí)施例。因此，本發(fā)明僅受 下面所附權(quán)利要求書的限制。
權(quán)利要求
1. 一種發(fā)光制品，包括發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括pn結(jié)、發(fā)光表面和圖案化電極；和提取器，所述提取器具有光輸入表面，該光輸入表面光學(xué)耦合到所述發(fā)光表面，形成發(fā)光界面；其中所述圖案化電極至少部分地設(shè)置在所述發(fā)光表面內(nèi)以及所述pn結(jié)和所述提取器之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光制品，其中所述發(fā)光表面為n電極 或p電極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的發(fā)光制品，其中所述發(fā)光 表面和所述圖案化電極形成共面的表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光制品，其中所述發(fā)光 表面的粗糙度小于20nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的發(fā)光制品，其中所述圖案 化電極具有交叉指型圖案或螺旋圖案。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的發(fā)光制品，其中所述圖案 化電極的至少一部分延伸超出所述發(fā)光界面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的發(fā)光制品，還包括由所述 發(fā)光表面和所述提取器之間的距離限定的間隙，所述間隙小于100nm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的發(fā)光制品，還包括光導(dǎo)粘 合層，該光導(dǎo)粘合層將所述發(fā)光表面粘合到所述提取器。
9. 一種形成發(fā)光制品的方法，包括提供包括pn結(jié)、發(fā)光表面和圖案化電極的發(fā)光二極管，所述圖案化電極至少部分地設(shè)置在所述發(fā)光表面內(nèi)；以及將提取器的光輸入表面光學(xué)耦合到所述發(fā)光表面，其中所述圖案化電極至少部分地設(shè)置在所述pn結(jié)和所述提取器之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括 在所述發(fā)光表面內(nèi)形成凹陷圖案；以及將導(dǎo)電材料設(shè)置在所述凹陷圖案中以形成至少部分地設(shè)置在所 述發(fā)光表面內(nèi)的圖案化電極。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9至IO中任一項(xiàng)所述的方法，還包括-在所述設(shè)置步驟之后將所述圖案化電極和所述發(fā)光表面平面化，以形成表面粗糙度小于20nm的共面發(fā)光表面。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述光學(xué)耦 合步驟包括利用光導(dǎo)粘合層將所述光輸入表面粘合到所述發(fā)光表面。
13. —種發(fā)光制品陣列，包括多個(gè)發(fā)光二極管，每個(gè)發(fā)光二極管包括pn結(jié)、發(fā)光表面和圖案 化電極；和多個(gè)提取器，每個(gè)提取器具有光學(xué)耦合到對應(yīng)的發(fā)光表面的光輸 入表面；其中至少選定的圖案化電極至少部分地設(shè)置在所述對應(yīng)的發(fā)光 表面內(nèi)以及對應(yīng)的pn結(jié)和對應(yīng)的提取器之間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光制品的陣列，其中至少選定的發(fā) 光表面和圖案化電極形成共面的表面。
15. —種形成發(fā)光制品陣列的方法，包括提供發(fā)光二極管陣列，其中每個(gè)發(fā)光二極管包括pn結(jié)、發(fā)光表 面和至少部分地設(shè)置在所述發(fā)光表面內(nèi)的圖案化電極；和將提取器光輸入表面陣列光學(xué)耦合到所述發(fā)光二極管陣列，其中 至少選定的圖案化電極至少部分地設(shè)置在對應(yīng)的pn結(jié)和對應(yīng)的提取器之間。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括 在至少選定的發(fā)光表面中形成凹陷圖案；以及 將導(dǎo)電材料設(shè)置在凹陷圖案中以形成至少部分地設(shè)置在至少選定的發(fā)光表面內(nèi)的圖案化電極。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括在所述設(shè)置步驟之后將至少選定的電極和發(fā)光表面平面化，以形成表面粗糙度小于20nm的共面的發(fā)光表面。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述提供 步驟包括提供晶片形式的發(fā)光二極管陣列。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的方法，還包括將所述 發(fā)光制品陣列分離為單個(gè)發(fā)光制品以形成多個(gè)發(fā)光制品。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述光學(xué) 耦合步驟包括用光導(dǎo)粘合層將所述光輸入表面陣列粘合到所述發(fā)光表 面的陣列。
全文摘要
本發(fā)明公開一種發(fā)光制品(100)并且所述發(fā)光制品包括具有pn結(jié)、發(fā)光表面(111)和圖案化電極(130)的發(fā)光二極管(110)。具有光輸入表面(141)的提取器(140)被光學(xué)耦合到所述發(fā)光表面，形成發(fā)光界面(145)。所述電極至少部分地被形成在所述發(fā)光表面內(nèi)和所述pn結(jié)和所述提取器之間。
文檔編號(hào)H01L33/58GK101536202SQ200780042789
公開日2009年9月16日 申請日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者凱瑟琳·A·萊瑟達(dá)勒, 安德魯·J·烏德科克 申請人:3M創(chuàng)新有限公司