一種半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利摘要】本公開涉及一種半導(dǎo)體器件。要解決的一個技術(shù)問題是提供用于改進(jìn)半導(dǎo)體層的生長的圖案化表面。該半導(dǎo)體器件包括襯底，所述襯底包括具有有助于在其上生長緩沖層的一組屬性的圖案化表面，其中圖案化表面包括多個平坦的頂表面和具有多個底表面的多個開口，以及其中多個平坦的頂表面中的至少一個或者多個底表面中的至少一個被圖案化用于具有對應(yīng)于器件工作波長的輻射。本實(shí)用新型的一個方面的技術(shù)效果是，通過使用改進(jìn)的圖案化表面和構(gòu)造用來在圖案化表面上進(jìn)行導(dǎo)波輻射的至少一個表面可以提高半導(dǎo)體器件的光學(xué)性質(zhì)。
【專利說明】
一種半導(dǎo)體器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開總體涉及一種半導(dǎo)體器件，并且更具體地，涉及一種具有用于層生長(比如III族氮化物層)和發(fā)射器件生長的圖案化襯底設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體發(fā)射器件(比如發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD))包括由II1-V族半導(dǎo)體構(gòu)成的固態(tài)發(fā)射器件。II1-V族半導(dǎo)體的子集包括III族氮化物合金，其可以包括銦(In)、鋁(Al )、鎵(Ga)和氮(N)的二元、三元和四元合金。說明性的基于III族氮化物的LED和LD可以是InyAlxGaityN的形式，其中X和y表示給定元素的摩爾分?jǐn)?shù)，O < x，y < I，并且O < x+y <
I。其它說明性的基于III族氮化物的LED和LD是基于硼(B)的氮化物(BN)，并且可以是GazInyAlxB1-X—y—ZN的形式，其中O < x,y,z < 1，并且O < x+y+z < I。
[0003]LED典型地由半導(dǎo)體層構(gòu)成。在LED工作期間，在摻雜層兩端施加的偏置導(dǎo)致電子和空穴注入有源層，在此電子-空穴復(fù)合導(dǎo)致生成光。光以均勻的角分布生成并且通過在所有方向穿過半導(dǎo)體層而從LED管芯選出。每個半導(dǎo)體層具有對不同元素的特定摩爾分?jǐn)?shù)(比如，x，y和z)的組合，這影響層的光學(xué)性質(zhì)。尤其是，層的折射率和吸收特性對半導(dǎo)體合金的摩爾分?jǐn)?shù)很敏感。
[0004]兩層之間的界面被定義為半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)。在界面處，假定由離散量改變摩爾分?jǐn)?shù)的組合。其中摩爾分?jǐn)?shù)的組合連續(xù)改變的層被認(rèn)為是緩變的(graded)。半導(dǎo)體合金的摩爾分?jǐn)?shù)的改變能夠允許對帶隙控制，但可能導(dǎo)致材料的光學(xué)性質(zhì)的突變從而導(dǎo)致光俘獲。層之間以及襯底及其周圍之間的折射率的大改變導(dǎo)致較小的全內(nèi)反射(TIR)角(假定光從高折射率材料行進(jìn)到低折射率材料)。小的TIR角導(dǎo)致從界面邊界反射大部分的光線，由此導(dǎo)致光俘獲及其后被層或LED金屬接觸吸收。
[0005]界面處的粗糙度通過提供附加表面能夠允許部分減輕光俘獲，光通過這些附加表面能夠逃逸而不是從界面發(fā)生全內(nèi)反射。盡管如此，由于菲涅爾損耗(Fresnel losses)，即使光并不經(jīng)受TIR，它也僅能夠部分傳輸通過界面。菲涅爾損耗與所有入射光角在界面處部分反射的光有關(guān)。界面每一側(cè)上的材料的光學(xué)性質(zhì)確定了菲涅爾損耗的幅值，這可以是傳輸光的重要部分。界面處的粗糙度也允許部分減輕半導(dǎo)體層中應(yīng)力場的積累。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的一個方面的目的是提供用于改進(jìn)半導(dǎo)體層(比如，基于III族氮化物的半導(dǎo)體層)的生長的圖案化表面。該圖案化表面可以包括一組基本上平坦的頂表面和多個開口。每個基本上平坦的頂表面可以具有小于約0.5納米的均方根粗糙度，并且開口可以具有在約0.1微米到5微米之間的特征尺寸。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括襯底，所述襯底包括具有有助于在其上生長緩沖層的一組屬性的圖案化表面，其中圖案化表面包括多個平坦的頂表面和具有多個底表面的多個開口，其中，所述多個平坦的頂表面中的每一個包括具有小于約0.5納米的均方根粗糙度的一組區(qū)，其中，所述多個開口具有在約0.1微米和5微米之間的特征尺寸，并且其中，所述多個平坦的頂表面中的至少一個或者所述多個底表面中的至少一個具有光子晶體圖案，所述光子晶體圖案形成針對具有對應(yīng)于器件工作波長的輻射的光子晶體。
[0008]在一個實(shí)施例中，所述襯底由以下中的一種所形成:藍(lán)寶石、硅、鍺、碳化硅、III族氮化物或沒食子酸鋰。
[0009]在一個實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件還包括直接在所述襯底的所述圖案化表面上形成的III族氮化物層。
[0010]在一個實(shí)施例中，所述光子晶體圖案由形成多個區(qū)的一組溝槽形成，其中所述多個區(qū)中的每一個具有在輻射波長的+/-10%以內(nèi)的特征尺寸。
[0011 ]在一個實(shí)施例中，所述一組溝槽用填充劑材料至少部分填充。
[0012]在一個實(shí)施例中，所述一組溝槽中的每一個包括以下中的至少一個:三角形截面；梯形截面;或圓角梯形截面。
[0013]在一個實(shí)施例中，所述一組溝槽中的每一個溝槽完全橫跨對應(yīng)的所述多個平坦的頂表面中的至少一個或所述多個底表面中的至少一個。
[0014]在一個實(shí)施例中，所述一組溝槽包括多個溝槽，其中所述多個溝槽中的至少兩個以非直角的角度相互相交。
[0015]在一個實(shí)施例中，所述光子晶體圖案由多個孔形成。
[0016]在一個實(shí)施例中，所述器件被構(gòu)造來用作為以下中的一種:發(fā)光二極管，激光二極管或超發(fā)光的發(fā)光二極管，并且其中所述波長對應(yīng)于在器件工作期間發(fā)射的輻射的峰值波長。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括襯底，所述襯底具有圖案化表面，所述圖案化表面包括:多個突出區(qū)，所述多個突出區(qū)中的每一個具有平坦的頂表面;一組溝槽，所述一組溝槽形成在所述多個突出區(qū)中的每一個的所述平坦的頂表面中；和多個開口，所述多個開口位于所述多個突出區(qū)之間并隔開所述多個突出區(qū)。
[0018]在一個實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件還包括填充劑材料，所述填充劑材料至少部分填充在所述多個突出區(qū)中的每一個的所述平坦的頂表面中形成的所述一組溝槽。
[0019]在一個實(shí)施例中，所述填充劑材料包括與所述多個突出區(qū)的所述平坦的頂表面對齊的高度。
[0020]在一個實(shí)施例中，所述一組溝槽在所述多個突出區(qū)中的每一個的所述平坦的頂表面中形成多個子區(qū)，其中所述多個子區(qū)中的每一個具有在輻射波長的+/-10%以內(nèi)的特征尺寸。
[0021 ]在一個實(shí)施例中，對于所述多個突出區(qū)中的每一個，所述一組溝槽占據(jù)所述平坦的頂表面的面積的5 %與50 %之間。
[0022]在一個實(shí)施例中，所述一組溝槽包括大于或等于I納米的深度。
[0023]在一個實(shí)施例中，所述一組溝槽包括大于或等于I納米的寬度。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型的又另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括襯底，所述襯底包括具有有助于在其上生長緩沖層的一組屬性的圖案化表面，所述圖案化表面包括:多個平坦的頂表面;多個孔，所述多個孔形成在所述多個平坦的頂表面中的每一個中；填充劑材料，所述填充劑材料至少部分填充所述多個孔中的每一個;和多個開口，所述多個開口位于所述多個平坦的頂表面之間并隔開所述多個平坦的頂表面，其中，所述多個平坦的頂表面和填充劑材料具有小于約0.5納米的均方根粗糙度，以及其中，所述多個開口具有在約0.1微米與5微米之間的特征尺寸。
[0025]在一個實(shí)施例中，所述多個孔包括圓形幾何形狀。
[0026]在一個實(shí)施例中，所述多個孔形成針對具有對應(yīng)于器件工作波長的輻射的光子晶體。
[0027]本實(shí)用新型的一個方面的技術(shù)效果是，通過使用用于生長形成半導(dǎo)體器件的高質(zhì)量半導(dǎo)體層的改進(jìn)圖案化表面以及構(gòu)造來在該圖案化表面上進(jìn)行波導(dǎo)輻射的至少一個表面來提高半導(dǎo)體器件(比如半導(dǎo)體發(fā)射器件)的光學(xué)性質(zhì)。
[0028]本實(shí)用新型的說明性方面被設(shè)計(jì)來解決此處所述的一個或多個問題和/或未被討論的一個或多個其它問題。
【附圖說明】
[0029]本公開的這些和其它特點(diǎn)將從以下對本實(shí)用新型的各個方面的詳細(xì)敘述結(jié)合描述本實(shí)用新型的各個方面的附圖而容易得到理解。
[0030]圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的說明性發(fā)射器件的示意性結(jié)構(gòu)。
[0031]圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的襯底的說明性圖案化表面的線性掃描圖。
[0032]圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的襯底的說明性圖案化表面的二維掃描圖。
[0033]圖4示出了根據(jù)實(shí)施例的襯底的說明性圖案化表面的三維掃描圖。
[0034]圖5示出了根據(jù)第二實(shí)施例的襯底的說明性圖案化表面的側(cè)視圖。
[0035]圖6示出了根據(jù)第二實(shí)施例的襯底的說明性圖案化表面的二維頂視圖。
[0036]圖7示出了根據(jù)實(shí)施例的位于襯底與緩沖層之間的說明性界面的示意性表示。
[0037]圖8示出了根據(jù)實(shí)施例在圖案化表面上生長3μπι的層之后的說明性二維掃描圖。
[0038]圖9示出了根據(jù)實(shí)施例在圖案化表面上生長5μπι的層之后的說明性二維掃描圖。
[0039]圖10示出了根據(jù)第三實(shí)施例的襯底的說明性圖案化表面的二維頂視圖。
[0040]圖1lA和IlB分別示出了根據(jù)實(shí)施例的說明性粗糙元和用于粗糙元的說明性模型。[0041 ]圖12Α和12Β分別示出了根據(jù)實(shí)施例的說明性圖案化表面的側(cè)視圖和頂視圖，而圖12C示出了根據(jù)實(shí)施例的說明性溝槽的三維描述。
[0042]圖13A-13C示出了根據(jù)實(shí)施例的說明性的基本上平坦的頂表面。
[0043]圖14示出了根據(jù)實(shí)施例的用于制備電路的說明性流程圖。
[0044]注意，附圖未必按比例繪制。這些附圖意在僅僅描述本實(shí)用新型的典型方面，且因此不應(yīng)當(dāng)視為限制本實(shí)用新型的范圍。在附圖中，相同數(shù)字代表附圖之間相同元件。
【具體實(shí)施方式】
[0045]如前所示，本實(shí)用新型的各個方面提供了一種用于改進(jìn)半導(dǎo)體層(比如基于III族氮化物的半導(dǎo)體層)的生長的圖案化表面。該圖案化表面可以包括一組基本上平坦的頂表面和多個開口。每個基本上平坦的頂表面可以具有小于約0.5納米的均方根粗糙度，并且開口可以具有在約0.1微米與5微米之間的特征尺寸。如在此處所用的，除非另外說明，術(shù)語“組”意味著一個或多個(即，至少一個)且短語“任何方案”意味著任何現(xiàn)今已知的或以后發(fā)展的方案。
[0046]來看視圖，圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的說明性發(fā)射器件10的示意性結(jié)構(gòu)。在更特定的實(shí)施例中，發(fā)射器件10被構(gòu)造成用作發(fā)光二極管(LED)，比如常規(guī)的或超發(fā)光LED。可替代地，該發(fā)射器件10可以被構(gòu)造成用作激光二極管(LD)。在任一種情況下，在發(fā)射器件10工作期間，施加堪比帶隙的偏置使得電磁輻射從發(fā)射器件10的有源區(qū)18發(fā)射。由發(fā)射器件10發(fā)射的電磁輻射可以包括在任何波長范圍內(nèi)(包括可見光、紫外輻射、深紫外輻射、紅外光等)的峰值波長。
[0047]發(fā)射器件10包括異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其包括襯底12、鄰近襯底12的緩沖層14、鄰近緩沖層14的η型包覆層16(比如，電子供應(yīng)層)和有源區(qū)18，有源區(qū)18具有鄰近η型包覆層16的η型側(cè)19Α。另外，發(fā)射器件10的異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括P型層20(比如電子阻擋層)和P型包覆層22(比如空穴供應(yīng)層)，ρ型層20鄰近有源區(qū)18的P型側(cè)19Β且P型包覆層22鄰近P型層20。
[0048]在更特定的說明性實(shí)施例中，發(fā)射器件10是基于II1-V族材料的器件，其中各層中的一些或所有層由從II1-V族材料系中選出的元素形成。在另一更特定的說明性實(shí)施例中，發(fā)射器件10的各層由基于III族氮化物的材料形成。該III族氮化物材料包括一種或多種III族元素(比如硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)以及銦(In))和氮(N)，以成為BwAlxGaYInzN，其中OSW，X，Y，Z < I，并且W+X+Y+Z = I。說明性的III族氮化物材料包括具有任何摩爾分?jǐn)?shù)的III族
[0049 ]基于III族氮化物的發(fā)射器件1的說明性實(shí)施例包括有源區(qū)18 (比如一系列交替的量子阱和勢皇)，該有源區(qū)18由InyAlxGa1-x—YNXazInyAlxB1-x—y—zN、AlxGai—XN半導(dǎo)體合金等構(gòu)成。類似地，η型包覆層16和P型層20兩者都可以由InyAlxGa1-x—yN合金、GazInyAlxB1-x—y—ZN合金等構(gòu)成。由x、y、z給出的摩爾分?jǐn)?shù)可以在不同層16、18和20之間變化。襯底12可以是藍(lán)寶石、硅(Si)、鍺、碳化硅(SiC)、AlN、GaN、BN、AlGaN、AlInN、A10N、LiGa02、AlGaBN、AlGaInN、AlGaInBN或另外合適的材料，并且緩沖層14可以由AlN、AlGaN/AlN超晶格等構(gòu)成。
[0050]如參考發(fā)射器件10所示的那樣，P型金屬24可以附著到P型包覆層22，并且P型接觸26可以附著到P型金屬24。類似地，η型金屬28可以附著到η型包覆層16，并且η型接觸30可以附著到η型金屬28。？型金屬24和η型金屬28可以分別形成與相應(yīng)的層22、16的歐姆接觸。在實(shí)施例中，P型金屬24和η型金屬28每個都包括幾個導(dǎo)電和反射金屬層，而η型接觸30和P型接觸26每個都包括高導(dǎo)電金屬。在實(shí)施例中，P型包覆層22和/或P型接觸26可以對有源區(qū)18生成的電磁輻射至少部分透明(比如半透明或透明)。例如，P型包覆層22和/或P型接觸26可以包括短周期超晶格結(jié)構(gòu)，比如至少部分透明的摻雜鎂(Mg)的AlGaN/AlGaN短周期超晶格結(jié)構(gòu)(SPSL)。另外，P型接觸26和/或η型接觸30可以至少部分反射有源區(qū)18生成的電磁輻射。在另一實(shí)施例中，η型包覆層16和/或η型接觸30可以由短周期超晶格(比如，AlGaNSPSL)形成，它對有源區(qū)18生成的電磁輻射至少部分透明。
[0051]如此處所使用的那樣，當(dāng)層允許在相應(yīng)的輻射波長的范圍中的至少一部分電磁輻射從中通過時(shí)，層為至少部分透明的。例如，層可以被構(gòu)造成對對應(yīng)于有源區(qū)18發(fā)射的光(比如，紫外光或深紫外光)的峰值發(fā)射波長的輻射波長范圍(比如峰值發(fā)射波長+/-5納米)能夠至少部分透明。如此處所使用的那樣，如果層允許大于約0.5%的輻射能夠通過其中，則層對輻射是至少部分透明的。在更特定的實(shí)施例中，至少部分透明層被構(gòu)造成允許大于約5%的輻射通過其中。類似地，當(dāng)層反射至少一部分的相關(guān)電磁輻射(比如具有接近于有源區(qū)的峰值發(fā)射波長的光)時(shí)，層是至少部分反射的。在實(shí)施例中，至少部分反射層被構(gòu)造成能反射至少5%的福射。
[0052]如進(jìn)一步參考發(fā)射器件10所示的那樣，器件10可以經(jīng)過接觸部26、30安裝到基板36上。在這種情況中，襯底12位于發(fā)射器件10的頂部上。至此，P型接觸26和η型接觸30兩者分別通過接觸襯墊32、34都能附著到基板36上。基板36可以由氮化鋁(Α1Ν)、碳化硅(SiC)等形成。
[0053]發(fā)射器件10的各層中的任一層可以包括基本上均勻的組成或緩變組成。例如，層可以在與另一層的異質(zhì)界面處包括緩變組成。在實(shí)施例中，P型層20包括具有緩變組成的P型阻擋層?？梢园ㄟ@種緩變組成以比如減小應(yīng)力、改善載流子注入等。類似地，層可以具有包括多個周期的超晶格，其能被構(gòu)造成減小應(yīng)力等。在這種情況中，組成和/或每個周期的寬度可以在各個周期之間進(jìn)行周期性的或非周期性的變化。
[0054]可以理解，此處所敘述的發(fā)射器件10的層構(gòu)造僅僅是說明性的。至此，發(fā)射器件/異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以包括交替的層構(gòu)造、一個或多個附加層等。其結(jié)果是，雖然各個層顯示為彼此緊鄰(例如，彼此接觸)，但是可以理解，一個或多個中間層可以存在于發(fā)射器件/異質(zhì)結(jié)構(gòu)中。例如，說明性的發(fā)射器件/異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以包括在有源區(qū)18與P型包覆層22和電子供應(yīng)層16中的一個或兩者之間的非摻雜層。
[0055]此外，發(fā)射器件/異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以包括分布式布拉格反射器(DBR)結(jié)構(gòu)，其可以被構(gòu)造成反射(一個或多個)特定波長的光(比如由有源區(qū)18發(fā)射的那些光)，由此提高了器件/異質(zhì)結(jié)構(gòu)的輸出功率。例如，DBR結(jié)構(gòu)可以位于P型包覆層22與有源區(qū)18之間。類似地，器件/異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以包括位于P型包覆層22與有源區(qū)18之間的P型層。DBR結(jié)構(gòu)和/或P型層可以包括基于器件/異質(zhì)結(jié)構(gòu)生成的光所需波長的任何組成。在一個實(shí)施例中，DBR結(jié)構(gòu)包括Mg、Mn、Be或摻雜Mg+Si的P型組成。P型層可以包括P型AlGaN、AlInGaN等?？梢岳斫?，器件/異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以包括DBR結(jié)構(gòu)和P型層(它可以位于DBR結(jié)構(gòu)和P型包覆層22之間)兩者或可以僅包括DBR結(jié)構(gòu)或P型層中的一個。在實(shí)施例中，P型層可以包括在器件/異質(zhì)結(jié)構(gòu)中來替代電子阻擋層。在另一實(shí)施例中，P型層可以包括在P型包覆層22和電子阻擋層之間。
[0056]盡管如此，如圖1所示，器件10可以包括具有圖案化表面40的襯底12。圖案化表面40可被構(gòu)造用來:提供襯底12和鄰近層(比如緩沖層14)之間的應(yīng)力積累的松弛;產(chǎn)生具有較低密度的位錯的半導(dǎo)體層，比如緩沖層14等。在實(shí)施例中，圖案化表面40包括一組頂表面(比如頂表面42)和多個開口 44，開口 44破壞了該組頂表面42的連續(xù)性。如此處所述的那樣，該組頂表面42中的每一個可以是基本上平坦的，它們可以被構(gòu)造來提供一組外延準(zhǔn)備的(比如準(zhǔn)備用于外延層生長)頂表面42，用于緩沖層14的生長。例如，對由藍(lán)寶石形成的襯底和由鋁的氮化物形成的緩沖層，該組頂表面42能夠具有小于約0.5納米的均方根粗糙度。
[0057]圖2-4分別示出了根據(jù)實(shí)施例的襯底12(圖1)的說明性圖案化表面40A的線性、二維和三維掃描圖。在這種情況中，圖案化表面40A由多個突出區(qū)(比如區(qū)46)和在突出區(qū)46之間的多個開口44所形成。每個突出區(qū)46可以包括基本上平坦的頂表面42。如此處所用的，突出區(qū)46的頂表面42是指區(qū)46與襯底12最遠(yuǎn)的表面。
[0058]如圖所示，每個突出區(qū)46可以包括六邊形截面圖案，并且多個突出區(qū)46能夠形成六邊形圖案。然而可以理解，突出區(qū)46可以包括各種類型/形狀的截面圖案中的一個或多個的任何組合并形成任何類型的圖案。此外，每個突出區(qū)46被示出為具有約3.6微米(μπι)寬的基部48，具有約2.Ομπι寬和約0.65μπι高的頂表面42。在實(shí)施例中，多個突出區(qū)46的特征尺寸在約0.1微米與約5.0微米之間。此外，多個突出區(qū)46之間的多個開口 44的特征尺寸可以具有小于或等于多個突出區(qū)46的特征尺寸的尺寸。
[0059]圖5和6分別示出了根據(jù)第二實(shí)施例的襯底12(圖1)的說明性圖案化表面40Β的側(cè)視圖和二維頂視圖。在這種情況中，圖案化表面40Β包括頂表面42，在其中形成有多個開口44。開口 44可以相互間隔開小于頂開口 45直徑約2倍的距離。在實(shí)施例中，每個開口 44可以具有直徑約為2.Ομπι的頂開口45和直徑約1.5μηι的底表面47。此外，開口44可以相互間隔開中心到中心約3.5μπι的距離。如圖6所示，這些開口具有基本上圓形的截面，且形成為六邊形圖案。然而，可以理解，開口 44可以包括各種類型/形狀的截面圖案中的一個或多個的任何組合且可以形成任何類型的圖案。
[0060]圖案化表面40Α、40Β可以采用任何方案來形成。例如，對由藍(lán)寶石、AlN等形成的襯底12(圖1)，圖案化表面40Α、40Β可以采用光刻和刻蝕的組合來形成。在實(shí)施例中，采用光刻和濕法化學(xué)刻蝕來形成圖案化表面40Α。然而，可以理解，可以使用其它類型的光刻(比如電子束、步進(jìn)光刻)和/或其它類型的刻蝕(如干法刻蝕)。
[0061]在制備器件10(圖1)期間，半導(dǎo)體層(比如緩沖層14(圖1))直接在襯底12的圖案化表面40上形成。在實(shí)施例中，層14包括III族氮化物層(比如AlN、AlGaN、AlGaBN、AlInN、AlGaInN、AlGaInBN等)，其直接在圖案化表面40(圖1)上生長。通過直接在圖案化表面40上生長層14，層14可以包括材料的單晶層。
[0062]層14可以采用任何方案來形成。在實(shí)施例中，層14采用外延工藝來直接在襯底12的圖案化表面40上生長，這有助于層14的橫向生長。在實(shí)施例中，用于生長III族氮化物層14的外延工藝包括材料淀積工藝，它從由以下工藝組成的組中選出:金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積(M0CVD)、分子束外延(MBE )、氫化物氣相外延(HVPE)或MOCVD、MBE或HVPE的任何一個的變型版本。此外，外延工藝可以以如下條件執(zhí)行:約400攝氏度與約1500攝氏度之間的溫度;約1x10—5托與約1000托之間的壓力等。在更特定的實(shí)施例中，溫度在約1000攝氏度與約1300攝氏度之間，并且壓力在約20托與約100托之間，并且每個均能在外延工藝期間變化。另外，夕卜延工藝可以將生長室中的氨和III族元素之間的通量比使用為在約1-10000之間。在更特定的實(shí)施例中，通量比在約250-5000之間，并且可以在外延工藝期間變化。
[0063]在實(shí)施例中，基于緩沖層14的一個或多個生長屬性和/或光提取的考慮來構(gòu)造圖案化表面40的一個或多個屬性。為此，圖7示出了根據(jù)實(shí)施例的位于襯底12和緩沖層14之間的說明性界面的示意性表示。在這種情況中，襯底12的圖案化表面40A可以采用本文所述的多個突出區(qū)46來形成。然而，可以理解，在形成圖案化表面46B(圖5和6)中可以采用相似的考慮。盡管如此，開口 44可以包括在鄰近突出區(qū)46的頂表面42之間的距離D，它可以基于在此期望緩沖層14接合的位置的角Θ和高度H來進(jìn)行選擇。在實(shí)施例中，距離D選擇為使得能滿足如下公式:D/2 = H*tan?。對于由藍(lán)寶石形成的襯底12和包含鋁的氮化物的緩沖層14，角Θ可以約為10度并且高度H可以約為4.25μπι。這樣的高度H可以將緩沖層14中的一些位錯驅(qū)趕到緩沖層14的側(cè)邊。在這種情況中，距離D可以約為1.5μπι。突出區(qū)46的頂表面42可以具有寬度d，它被選擇為約等于或大于距離D，比如來防止緩沖層14的生長以生長在開口44中的緩沖層14的任何材料49為主導(dǎo)。在實(shí)施例中，寬度d可以約為2μηι。然而，可以理解，高度H可以選擇為使得在外延層超出一定厚度(比如10-15μπι)之前能夠?qū)崿F(xiàn)接合以降低/最小化應(yīng)變的積累。
[0064]在任何情況下，圖8和9示出了根據(jù)實(shí)施例的分別在圖案化表面40(圖1)上生長了3μπι和5μηι的層14(圖1)之后的二維掃描圖。在實(shí)施例中，層14可以包括采用有利于高橫向生長率的生長條件在藍(lán)寶石襯底12(圖1)上生長的Α1Ν。如圖8和9所不，生長在襯底12的圖案化表面40上的層14的區(qū)(比如島)已經(jīng)接合成單一的層。至此，如圖9所示，在生長5μπι之后，幾乎已經(jīng)實(shí)現(xiàn)完全接合。
[0065]在實(shí)施例中，襯底12的表面可以包括多個圖案。比如，圖10示出了根據(jù)第三實(shí)施例的襯底12的說明性圖案化表面的二維頂視圖。在這種情況中，襯底12包括隔離材料的多根條，比如條70Α和70Β。在實(shí)施例中，隔離材料包括二氧化硅。如圖所示，條70Α、70Β可以形成多個區(qū)(比如區(qū)72Α和72Β)，每個區(qū)都被條70Α、70Β與另一區(qū)隔離。每個區(qū)72Α、72Β可以包括如此處所述構(gòu)造的圖案化表面。此外，多個區(qū)72Α、72Β可以包括采用不同方案形成的和/或具有不同屬性的圖案化表面。以這種方式，每個區(qū)72Α、72Β可以包括適合于通過橫向外延過生長、選擇性區(qū)域生長、選擇性多晶體生長等來減小應(yīng)力的構(gòu)造。
[0066]回到圖1，器件10可以包括在有源區(qū)18的第一側(cè)上的一個或多個至少部分反射層和在有源區(qū)18的相對側(cè)上具有輪廓表面50Α-50Β的一個或多個層，通過它們在有源區(qū)18中生成的輻射可以離開器件10。如圖所示，每個輪廓表面50Α-50Β被構(gòu)造來為兩個鄰近層之間的界面和/或器件10與周圍環(huán)境之間的界面提供邊界，該邊界為不均勻或粗糙的而非基本平滑的。在實(shí)施例中，器件10可以包括在折射率突變(比如折射率的差異大于或等于約5%)的每個界面處的輪廓表面50Α-50Β。例如，如此處所述的，襯底12可以由藍(lán)寶石制成，緩沖層14可以是AlN并且包覆層16可以是AlGaN。對說明性的目標(biāo)波長，這些材料可以分別具有1.8、2.3和2.5的折射率。至此，器件10被示出為包括在襯底12與環(huán)境(其具有約為I的折射率)之間的界面處的輪廓表面50A;以及在η型包覆層16與緩沖層14之間的界面處的輪廓表面50Β。在這種情況中，緩沖層14可以充當(dāng)插在具有兩種不同折射率的兩種材料之間的光提取膜，以提供折射率的更加漸變的過渡。
[0067]可以理解，器件10的各個實(shí)施例可以包括構(gòu)造為如此處所述的在一個或多個界面的任何組合處的輪廓表面。至此，可以在任何類型的基于III族氮化物的半導(dǎo)體表面(比如Al InGaN或AlBGaN半導(dǎo)體合金)上包括輪廓表面。此外，可以例如在紫外光透明的玻璃上、在基于III族氮化物的半導(dǎo)體表面上沉積的具有匹配指數(shù)的聚合物等上包括輪廓表面。
[0068]每一個輪廓表面50Α-50Β可以被構(gòu)造來分別改進(jìn)對相應(yīng)的至少部分透明層12、14、
16的輻射的提取。例如，在器件10工作期間，輻射可以在有源區(qū)18中生成并且在從器件10射出之前行進(jìn)穿過至少部分透明層16、14、12。與在層12、14、16之間具有基本上平滑的邊界的器件相比，輪廓表面50Β可被構(gòu)造來增加從第一層16退出且進(jìn)入相鄰層14的輻射量。類似地，與具有基本上平滑的外表面的器件相比，輪廓表面50Α可被構(gòu)造來增加例如通過襯底12從器件10退出且進(jìn)入周圍環(huán)境的輻射量。
[0069]如圖所示，可以采用多個粗糙元(比如形成輪廓表面50Α的一部分的粗糙元52Α、52Β)來形成輪廓表面50Α-50Β。每個粗糙元52Α、52Β可以被構(gòu)造來提供用于反射和折射光的附加表面，由此促進(jìn)從相應(yīng)層(比如襯底12)提取光。在實(shí)施例中，粗糙元52Α、52Β由大粗糙度的組成部分形成，在其上疊加如此處所述的小粗糙度的組成部分。盡管輪廓表面50A-50B中的每一個被示出為包括特定數(shù)量的粗糙元52A、52B，它們中的每一個均被構(gòu)造為彼此基本上相似，但仍可以理解，每個輪廓表面50A-50B可以由具有任何構(gòu)造組合的任何數(shù)量的粗糙元來形成。
[0070]在實(shí)施例中，粗糙元52A、52B的大粗糙度的組成部分提供具有大于目標(biāo)波長的特征尺度的輪廓表面50A的變化。目標(biāo)波長可以基于在器件10工作期間期望通過界面的輻射的峰值波長來選擇，并且該目標(biāo)波長可以在任何波長范圍內(nèi)，包括可見光、紫外輻射、深紫外輻射、紅外光等。在實(shí)施例中，目標(biāo)波長對應(yīng)于有源區(qū)18中生成的輻射的峰值波長。在更特定的實(shí)施例中，由大粗糙度的組成部分所提供的變化的特征尺度約大于目標(biāo)波長的一個量級(比如10倍)，并且該變化的特征尺度可以基于大粗糙度的組成部分的平均高度和/或?qū)挾葋泶_定。在實(shí)施例中，大粗糙度的組成部分具有可比較的高度和寬度，比如約2-4微米。包括那些大粗糙度的組成部分能夠減少與TIR相關(guān)的損耗。
[0071]此外，粗糙元52A、52B的小粗糙度的組成部分可以提供具有目標(biāo)波長量級的特征尺度的輪廓表面50A的變化。至此，由小粗糙度的組成部分所提供的變化的特征尺度可以在目標(biāo)波長的約10-200%之間，且可以基于該小粗糙度的組成部分的平均高度來確定。在實(shí)施例中，小粗糙度的組成部分具有約10-100納米之間的高度。包括那些小粗糙度的組成部分可以減少菲涅爾損耗。另外，小粗糙度的組成部分可以形成光子晶體，其被構(gòu)造來引導(dǎo)目標(biāo)波長的輻射以促進(jìn)從層中提取光。
[0072]圖1lA和IlB分別示出了根據(jù)實(shí)施例的說明性粗糙元52和說明性粗糙元模型60。如圖1lA所示，粗糙元52包括大粗糙度的組成部分54，其上疊加了小粗糙度的組成部分56。大粗糙度的組成部分54被示出為具有截?cái)嗳切谓孛妫梢詫?yīng)于截?cái)鄨A錐或具有任意數(shù)量的邊的截?cái)嘟清F。小粗糙度的組成部分56被示為具有高度和位置隨機(jī)變化、從大粗糙度的組成部分54的截?cái)嗖糠?5延伸出材料的一系列峰和谷。小粗糙度的組成部分56可以降低菲涅爾損耗。如圖1lB所示，粗糙元模型60可以包括大粗糙度的組成部分模型62和小粗糙度的組成部分模型64。大粗糙度的組成部分模型62可以包括比如截?cái)鄨A錐或截?cái)嘟清F形狀。小粗糙度的組成部分模型64可以將小粗糙度的組成部分56建模為具有厚度L的中間層，其中該厚度對應(yīng)于小粗糙度的組成部分56的特征尺度，且可被測量為粗糙元52上的最低谷與最尚峰之間的距尚。
[0073]小粗糙度的組成部分56可以將緩變折射率引入到粗糙元52中。具體地，對沿著小粗糙度的組成部分模型64的中間層的厚度L的給定高度h，通過計(jì)算形成粗糙元52的材料和鄰近粗糙元52的材料(比如輻射在從粗糙元52退出后傳輸進(jìn)入其中的層/環(huán)境)的折射率之間的均值，可以估計(jì)相應(yīng)的折射率，其中該均值被在給定高度h處的小粗糙度的組成部分56的部分截面積所加權(quán)。
[0074]在實(shí)施例中，基本上平坦的頂表面42(圖1)和/或底表面47(圖5)被圖案化以形成小粗糙度的組成部分56。這種圖案化可在此處所述的任何圖案化表面40和/或輪廓表面50A、50B處形成。例如，圖案化可以形成由一組溝槽限定的基本上平坦的子區(qū)(比如島)。在實(shí)施例中，該組溝槽可以包括一個或多個溝道，它們能夠占據(jù)基本上平坦的頂表面42的5-50%之間的面積。每個溝道可以是一到數(shù)百納米深以及一到數(shù)百納米寬。溝槽可采用任何方案來形成，包括刻蝕、光刻、電子束光刻等。
[0075]至此，圖12A和12B分別示出了根據(jù)實(shí)施例的說明性圖案化表面40C的側(cè)視圖和頂視圖，同時(shí)圖12C示出了根據(jù)實(shí)施例的說明性溝槽74A-74C的三維描述。如圖12A所示，每個基本上平坦的頂表面42A、42B具有形成在其上的一組溝槽74。盡管圖12A和圖12C示出溝槽74、74B具有三角形截面，但是可以理解，溝槽74可以具有任何截面，比如由圖12C所示的溝槽74A所例示的梯形截面、由圖12C所示的溝槽74C所例示的圓角梯形截面等。類似地，盡管溝槽74、74A-74C被示出為具有線性長度且橫跨整個基本上平坦的頂表面42A、42B，但是可以理解這些僅僅是說明性的，且此處所述的溝槽可以占據(jù)基本上平坦的頂表面42A、42B的任何部分并具有任意的長度。此外，盡管每個表面42A、42B被示出為具有相似圖案的溝槽74，但是可以理解，溝槽74的特定圖案僅僅是說明性的，并且包括任何尺寸和/或深度的任何數(shù)量的一個或多個溝槽74可以形成在每個表面42A、42B上。
[0076]如圖12B所示，溝槽74可以在基本上平坦的頂表面42A、42B上形成多個子區(qū)78。在實(shí)施例中，子區(qū)78具有與材料中的輻射波長可比的特征尺寸(比如，由每個子區(qū)的最長維度的均值所測量的)。例如，對于藍(lán)寶石襯底和紫外輻射，輻射的波長可以在100納米與200納米之間，取決于被發(fā)射的特定紫外輻射，并且子區(qū)78可以具有在波長的+/-10%內(nèi)的特征尺寸。
[0077]在更特定的說明性實(shí)施例中，由溝槽74形成的子區(qū)78形成光子晶體。該光子晶體可以被設(shè)計(jì)來降低(比如防止)沿著圖案化表面40C的輻射的橫向傳播，比如來增加層間的垂直方向上傳播的輻射量?？商娲兀庾泳w可以被構(gòu)造來提升沿著圖案化表面40C的輻射的橫向傳播，比如來增加從器件一側(cè)發(fā)射的輻射量。在實(shí)施例中，圖案化表面的多個基本上平坦的頂表面42A、42B包括構(gòu)造來降低和提高橫向傳播的光子晶體的組合，比如來增加/降低器件內(nèi)各個位置的輻射量，增加/降低從器件上的特定組的位置發(fā)射的輻射量等。例如，在位于靠近器件的外部區(qū)的表面42A、42B上形成的光子晶體可被構(gòu)造來提高橫向傳播，而在位于器件的內(nèi)部的表面上形成的光子晶體可以被構(gòu)造來降低橫向傳播。
[0078]可以理解，可替代的途徑可以用于基本上平坦的頂表面上的光子晶體。例如，圖13A-13C示出了根據(jù)實(shí)施例的說明性的基本上平坦的頂表面42C-42E。在圖13A中，基本上平坦的頂表面42C包括在其中形成的多個孔80A，而在圖13B中，基本上平坦的頂表面42D包括在其中形成的多個非圓形孔80B。在圖13C中，基本上平坦的頂表面42E被示出為包括多個溝槽74，其被刻蝕為使得它們以非直角的角度82相交。在每種情況中，基本上平坦的頂表面42C-42E的圖案能夠形成光子晶體。
[0079]回到圖12A和12B，在實(shí)施例中，溝槽74中的一些或全部可以用填充劑材料76至少部分填充。填充劑材料76可以包含漫射中心，可以是填充粗糙度等，它們可用來反射輻射。另外，填充劑材料76可以被選擇來降低在襯底和填充劑材料76之間的界面邊界處的輻射的散射。填充劑材料76可以是部分UV透明的、部分UV反射的，或者是兩者的組合。說明性填充劑材料包括:二氧化硅、氟化鈣、氟化鎂、鋁、氧化鋁、陽極化氧化鋁等。在實(shí)施例中，當(dāng)溝槽74其中包括填充劑材料76時(shí)，填充劑材料76的高度可以與基本上平坦的頂表面42(圖1)和/或底表面47基本上對齊。
[0080]回到圖1，在實(shí)施例中，此處所述的器件10被構(gòu)造成用作發(fā)射非可見電磁輻射(比如紫外輻射)的LED。在這種情況中，器件可以包括能可見地指示電磁輻射是否正在被發(fā)射的一個或多個特征。例如，當(dāng)器件10發(fā)射紫外輻射時(shí)，大多數(shù)紫外輻射從其發(fā)射出的表面的一部分可以涂覆有熒光劑，其響應(yīng)于紫外輻射的照射而發(fā)出熒光。在說明性實(shí)施例中，采用任何方案用熒光劑84涂覆襯底12的底表面的一部分。熒光劑84可以包括任何類型的熒光劑，比如摻雜銫(I II)的YAG材料等。此外，熒光劑84可以采用任何方案來淀積且可以例如使用部分UV透明的密封劑(比如，UV透明含氟聚合物(比如，氟化乙丙烯(FEP)、氟化乙丙烯共聚物(EFEP)、UV透明的聚四氟乙烯(PTFE)等))等將其密封。
[0081]回到圖1，可以理解，可以采用任何方案來制備器件10或用于形成器件10的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其包括具有圖案化表面的襯底12和/或具有輪廓表面的一個或多個層(比如層12、14、16)。例如，可以通過以下方法制造發(fā)射器件/異質(zhì)結(jié)構(gòu):得到(例如，形成、準(zhǔn)備、獲取等)襯底12，在其上形成(比如生長、淀積、粘接等)緩沖層14并在緩沖層14之上形成η型包覆層16。此外，可以采用任何方案在η型包覆層16之上形成有源區(qū)18(比如包括量子阱和勢皇)?？梢圆捎萌魏畏桨冈谟性磪^(qū)18之上形成P型層20并可以在P型層20上形成P型包覆層22。此外，一個或多個金屬層、接觸和/或附加層可以采用任何方案來形成。此外，異質(zhì)結(jié)構(gòu)/器件可以通過接觸襯墊來附著到基板上。
[0082]可以理解，發(fā)射器件/異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備可以包括淀積和去除臨時(shí)層(比如掩模層)，圖案化一個或多個層(比如此處所述的襯底12)，形成示出的一個或多個附加層等。至此，輪廓表面50Α-50Β可以采用淀積和/或刻蝕的任意組合來制備。例如，制備可以包括選擇性淀積和/或刻蝕材料的納米尺度物體(比如納米點(diǎn)和/或納米桿)以形成大和/或小粗糙度的組成部分。這種淀積和/或刻蝕可被用于形成周期的和/或非周期的隨機(jī)圖案。
[0083]盡管此處示出和描述為一種設(shè)計(jì)和/或制備發(fā)射器件以改進(jìn)材料生長和/或從器件提取光的方法，但可以理解，本實(shí)用新型的各方面進(jìn)一步提供了各種替代實(shí)施例。例如，本實(shí)用新型的各方面可以被執(zhí)行以促進(jìn)光在器件內(nèi)傳輸，比如作為激光生成結(jié)構(gòu)的光學(xué)栗浦、采用激光脈沖激勵載氣等的一部分。類似地，本實(shí)用新型的實(shí)施例可以與敏感器件(比如光電傳感器或光電檢測器)結(jié)合來執(zhí)行。在每種情況中，輪廓表面可以被包括在器件的外表面和/或器件的兩個鄰近層的界面中，以改進(jìn)鄰近層的材料生長和/或促進(jìn)光通過界面在期望方向上傳輸。
[0084]在一個實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了一種設(shè)計(jì)和/或制備電路的方法，其中電路包括如此處所述的設(shè)計(jì)和制備的器件中一個或多個。至此，圖14示出了根據(jù)實(shí)施例用于制備電路126的說明性流程圖。最初，用戶可以利用器件設(shè)計(jì)系統(tǒng)110來生成用于此處所述的半導(dǎo)體器件的器件設(shè)計(jì)112。器件設(shè)計(jì)112可以包括程序代碼，它們能被器件制備系統(tǒng)114用來根據(jù)器件設(shè)計(jì)112限定的特征生成一組物理器件116。類似地，器件設(shè)計(jì)112可被提供給電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)120(比如作為在電路中使用的可用組成部分)，用戶可以用它來生成電路設(shè)計(jì)122(比如通過將一個或多個輸入和輸出連接到電路中所包括的各個器件)。電路設(shè)計(jì)122可以包括程序代碼，該程序代碼包括如此處所述地設(shè)計(jì)的器件。在任何情況下，電路設(shè)計(jì)122和/或一個或多個物理器件116可以被提供給電路制備系統(tǒng)124，它根據(jù)電路設(shè)計(jì)122能夠生成物理電路126。物理電路126可以包括如此處所述地設(shè)計(jì)的一個或多個器件116。
[0085]在另一實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了用于設(shè)計(jì)的器件設(shè)計(jì)系統(tǒng)110和/或用于制備如此處所述的半導(dǎo)體器件116的器件制備系統(tǒng)114。在這種情況下中，系統(tǒng)110、114可以包括通用計(jì)算裝置，它被編程來執(zhí)行設(shè)計(jì)和/或制備如此處所述的半導(dǎo)體器件116的方法。類似地，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了用于設(shè)計(jì)的電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)120和/或用于制備電路126的電路制備系統(tǒng)124，電路126包括如此處所述地設(shè)計(jì)和/或制備的至少一個器件116。在這種情況中，系統(tǒng)120、124可以包括通用計(jì)算裝置，它被編程來執(zhí)行設(shè)計(jì)和/或制備包括此處所述的至少一個半導(dǎo)體器件116的電路126的方法。
[0086]在又一個實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了固定在至少一個計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)它被執(zhí)行時(shí)，能夠使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行設(shè)計(jì)和/或制備如此處所述的半導(dǎo)體器件的方法。例如，計(jì)算機(jī)程序可以使器件設(shè)計(jì)系統(tǒng)110生成如此處所述的器件設(shè)計(jì)112。至此，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括程序代碼，當(dāng)它在被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行此處所述的過程中的一些或全部?？梢岳斫?，術(shù)語“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”包括任何類型的有形表達(dá)介質(zhì)、已知的或以后發(fā)展的中的一個或多個，從它們程序代碼的存儲拷貝可以被感知、復(fù)制或者以其它方式由計(jì)算裝置來進(jìn)行通信。
[0087]在另一實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了提供程序代碼的拷貝的方法，當(dāng)被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)，它執(zhí)行此處所述的過程中的一些或全部。在這種情況中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以處理程序代碼的拷貝以生成和傳輸用于在第二不同位置接收的、使得其特性中的一個或多個被設(shè)置和/或改變的一組數(shù)據(jù)信號，以這樣的方式來編碼該組數(shù)據(jù)信號中的程序代碼的拷貝。類似地，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種獲取執(zhí)行此處所述的過程中的一些或全部的程序代碼的拷貝的方法，它包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接收此處所述的該組數(shù)據(jù)信號并將該組數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)為固定在至少一個計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)程序的拷貝。在任一情況中，該組數(shù)據(jù)信號可采用任何類型的通信鏈路被傳輸/接收。
[0088]在又一個實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了一種生成用于設(shè)計(jì)的器件設(shè)計(jì)系統(tǒng)110和/或用于制備此處所述的半導(dǎo)體器件的器件制備系統(tǒng)114。在這種情況中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可被獲得(比如創(chuàng)造、維護(hù)、可得到等)，且用于執(zhí)行此處所述的過程的一個或多個組成部分可被獲得(比如創(chuàng)造、購買、使用、修改等)并被部署到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。至此，該部署可以包括以下中的一個或多個:(I)在計(jì)算裝置上安裝程序代碼；(2)將一個或多個計(jì)算和/或I/O裝置添加到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；(3)結(jié)合和/或修改計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來使它能執(zhí)行此處所述的過程等等。
[0089]出于說明和描述的目的，已經(jīng)呈現(xiàn)了本實(shí)用新型的各方面的上述敘述。此處并不企圖為窮盡的或?qū)⒈緦?shí)用新型局限于所公開的精確形式，且明顯地仍然有許多修改和變化。這些對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的修改和變化包括在由所附權(quán)利要求限定的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
[0090]相關(guān)申請的引用
[0091]當(dāng)前的申請是2012年9月6日提交的US專利申請N0.13/605,007的部分延續(xù)，且其要求2011年9月6 日提交的題目為 “Light Emitting D1des with Optimal PatternedSubstrate for Growing Nitride Based Semiconductor Layers” 的US臨時(shí)申請N0.61/531,440的利益，上述兩份申請通過引用并入本文。本實(shí)用新型的各方面也有關(guān)于2012年6月 15 日提交的題目為 “Device with Inverted Large Scale Light Extract1nStructures”的US專利申請N0.13/524，350以及2012年6月14日提交的題目為“EmittingDevice with Improved Extract1n”的US專利申請N0.13/517，711，上述兩份申請通過弓丨用并入本文。
[0092]附圖標(biāo)記說明
[0093]12，襯底；
[0094]14，緩沖層;
[0095]16，n型包覆層；
[0096]20，p 型層；
[0097]22，p型包覆層；
[0098]26，P 型接觸；
[0099]30，η型接觸；
[0100]36，基板；
[0101]54，大粗糙度的組成部分；
[0102]64，小粗糙度的組成部分模型；
[0103]62，大粗糙度的組成部分模型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括: 襯底，所述襯底包括具有有助于在其上生長緩沖層的一組屬性的圖案化表面，其中所述圖案化表面包括多個平坦的頂表面和具有多個底表面的多個開口， 其中，所述多個平坦的頂表面中的每一個包括具有小于0.5納米的均方根粗糙度的一組區(qū)， 其中，所述多個開口具有在0.1微米與5微米之間的特征尺寸，以及 其中，所述多個平坦的頂表面中的至少一個或者所述多個底表面中的至少一個具有光子晶體圖案，所述光子晶體圖案形成針對具有對應(yīng)于器件工作波長的輻射的光子晶體。2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述襯底由以下中的一種所形成:藍(lán)寶石、硅、鍺、碳化硅、III族氮化物或沒食子酸鋰。3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述半導(dǎo)體器件還包括直接在所述襯底的所述圖案化表面上形成的III族氮化物層。4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述光子晶體圖案由形成多個區(qū)的一組溝槽形成，其中所述多個區(qū)中的每一個具有在輻射波長的+/-10%以內(nèi)的特征尺寸。5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述一組溝槽用填充劑材料至少部分填充。6.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述一組溝槽中的每一個包括以下中的至少一個: 三角形截面； 梯形截面;或 圓角梯形截面。7.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述一組溝槽中的每一個溝槽完全橫跨對應(yīng)的所述多個平坦的頂表面中的至少一個或所述多個底表面中的至少一個。8.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述一組溝槽包括多個溝槽，其中所述多個溝槽中的至少兩個以非直角的角度相互相交。9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述光子晶體圖案由多個孔形成。10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述器件被構(gòu)造來用作為以下中的一種:發(fā)光二極管，激光二極管或超發(fā)光的發(fā)光二極管，并且其中所述波長對應(yīng)于在器件工作期間發(fā)射的輻射的峰值波長。11.一種半導(dǎo)體器件，包括: 襯底，所述襯底具有圖案化表面，所述圖案化表面包括: 多個突出區(qū)，所述多個突出區(qū)中的每一個具有平坦的頂表面； 一組溝槽，所述一組溝槽形成在所述多個突出區(qū)中的每一個的所述平坦的頂表面中；以及 多個開口，所述多個開口位于所述多個突出區(qū)之間并隔開所述多個突出區(qū)。12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述半導(dǎo)體器件還包括填充劑材料，所述填充劑材料至少部分填充在所述多個突出區(qū)中的每一個的所述平坦的頂表面中形成的所述一組溝槽。13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述填充劑材料包括與所述多個突出區(qū)的所述平坦的頂表面對齊的高度。14.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述一組溝槽在所述多個突出區(qū)中的每一個的所述平坦的頂表面中形成多個子區(qū)，其中所述多個子區(qū)中的每一個具有在輻射波長的+/-10%以內(nèi)的特征尺寸。15.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:對于所述多個突出區(qū)中的每一個，所述一組溝槽占據(jù)所述平坦的頂表面的面積的5%與50%之間。16.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述一組溝槽包括大于或等于I納米的深度。17.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述一組溝槽包括大于或等于I納米的寬度。18.—種半導(dǎo)體器件，包括: 襯底，所述襯底包括具有有助于在其上生長緩沖層的一組屬性的圖案化表面，所述圖案化表面包括: 多個平坦的頂表面； 多個孔，所述多個孔形成在所述多個平坦的頂表面中的每一個中； 填充劑材料，所述填充劑材料至少部分填充所述多個孔中的每一個；以及 多個開口，所述多個開口位于所述多個平坦的頂表面之間并隔開所述多個平坦的頂表面； 其中，所述多個平坦的頂表面和填充劑材料具有小于0.5納米的均方根粗糙度，以及 其中，所述多個開口具有在0.1微米與5微米之間的特征尺寸。19.如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述多個孔包括圓形幾何形狀。20.如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述多個孔形成針對具有對應(yīng)于器件工作波長的輻射的光子晶體。
【文檔編號】H01L33/22GK205621763SQ201620205930
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】M·S·沙塔拉維, R·杰因, 楊錦偉, M·舒爾, R·格斯卡
【申請人】傳感器電子技術(shù)股份有限公司