CN103503171A - 半导体发光装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于发射具有光子能量的光的半导体发光装置，包括：机械载体，实质上由吸收具有光子能量的光的材料制作，并且具有载体底侧和与载体底侧相反的载体顶侧；层结构，外延沉积在机械载体的载体底侧上，并且包括至少两个具有相反导电类型的半导体层的有源层堆叠，该层结构构造为在给有源层堆叠施加电压时发光；以及至少一个开口，位于机械载体中，开口从载体底侧到达载体顶侧，并且被设置且成形为允许从有源层堆叠发射的光的通道通过机械载体中的开口。

Description

半导体发光装置
技术领域
本发明涉及半导体发光装置领域，例如，本发明涉及但不限于III-氮化物半导体发光装置。
背景技术
下面参考示例性的III-氮化物半导体发光装置领域描述背景技术。
III-氮化物半导体用于在绿光到紫外（UV）光谱范围内发光的发光装置。通过在发光二极管（LEDs）中包括吸收UV发射且响应地发射更低能量，即可见光谱范围中的较长波长或波长段的光的发光材料，在该光谱范围中的光发射可用于触发另外光谱范围中的光发射。这样，实现了高效率低电流发光器，在包括白色LED的广泛光谱范围上进行发光。
因为单晶III-氮化物半导体不容易大量和大尺寸应用，所以外来基板用于制造III-氮化物发光器，诸如蓝宝石和碳化硅的透明基板通常在工业上采用。然而，蓝宝石已知具有很差的导热性，这由于运行中过热的风险导致发光装置中的可靠性问题。另一方面，碳化硅是非常昂贵的。
硅是丰富可用的基板材料且相比之下成本更低。实际上，在深入的研究和开发后，现在硅可成功地用作用于高质量III-氮化物半导体生长的基板，尽管大的晶格错配和热膨胀特性上的大差别。这些问题通过复杂的生长和应变工程技术被解决。与蓝宝石或碳化硅相比硅作为基板材料的其余缺点是它显示出在可见光和紫外光谱范围内强的光吸收性。为了采用硅基板制造发光二极管，需要非常复杂和昂贵的工艺，其中完全去除硅基板且包括用于发光的有源层堆叠的III-氮化物半导体层转移到机械载体。该工艺称作芯片倒装工艺，因为生长的层结构上下颠倒安装，即最后生长的层面向机械载体。
根据T.Egawa et al.在J.Phys.D:Appl.Phys.43,2010,p.354008发表的题目为“High performance InGaN LEDs on Si（111）substrates grown byMOCVD”的论文可知用于III-氮化物半导体LED制造的芯片倒装工艺的最新版本。下面参考图1（a）至1（d）描述该工艺。
在第一工艺步骤中，硅（111）基板102用于制备图1（a）的LED外延晶片结构100。LED外延晶片100的LED层结构104包括在层堆叠106中的缓冲层和有源n和p掺杂III-氮化物层、Ni接触层108和Al/Au反射器层110。然后，如图1（b）所示，LED外延晶片100采用铟粘合剂层114接合到镀Au铜载体112上。随后，硅基板102通过机械抛光薄化，并且聚酰亚胺掩模116沉积在Si基板102上，如图1（c）所示。
在随后的蚀刻步骤中，硅基板102在没有被聚酰亚胺掩模116覆盖的部分中选择性去除，如图1（d）所示。在图1没有示出的工艺步骤中，层堆叠106包括的缓冲层通过反应离子蚀刻去除，并且暴露的n-GaN层部分地蚀刻以暴露层堆叠106包括的p-GaN层。然后，在暴露的n-GaN上沉积金属图案作为透明电极。
刚刚描述的通过芯片倒装工艺制造的LED结构与本领域已知的其它LED结构相比旨在改善光学输出功率。
然而，希望的是进一步提高诸如III-氮化物半导体LED的发光器的光学输出功率，该发光器制造在对于发射的射线不透明的基板材料上，例如，因为其带隙足够小来吸收所发射的射线。还希望提供具有高输出功率的低成本发光器，例如III-氮化物半导体LED，其可制造而不要求转移装置到机械载体基板。
发明内容
本发明提供了用于发射具有光子能量的光的半导体发光装置，包括：
机械载体，实质上由吸收具有该光子能量的光的材料制作，并且具有载体底侧和与载体底侧相反的载体顶侧；
层结构，外延沉积在机械载体的载体底侧上，并且包括至少两个具有相反导电类型的半导体层的有源层堆叠，该层结构被构造为在给有源层堆叠施加电压时发光；以及
至少一个开口，位于机械载体中，开口从载体底侧到达载体顶侧，并且被设置且成形为允许从有源层堆叠发射的光的通道通过机械载体中的开口。
本发明的半导体发光装置具有不透明的机械载体，例如实质上由吸收该发光装置的具有期望光子能量的发射光的材料制作。对于在紫外至可见光谱范围中的发射光，这样材料的典型示例是硅。与采用沉积在这样的基板上的有源层堆叠的已知发光装置相反，本发明的发光装置可制作为不采用芯片倒装工艺。特别是，本发明克服了将有源层堆叠与该有源层堆叠原始生长的基板分离的要求。因此，对于具有生长在诸如硅的非透明基板上的有源层堆叠的发光装置使得昂贵的芯片倒装工艺被废弃，本发明的发光装置取得了进一步的突破。
与Egawa et al.公开的发光装置相比，本发明的发光装置采用用于外延沉积也作为机械载体的基板。机械载体吸收从有源层堆叠发射的光的问题在本发明的发光装置中通过在载体底侧上提供包括有源层堆叠的层结构且在载体中提供至少一个开口以允许从有源层堆叠发射的光通过而解决。
术语“机械载体”这里用于指出载体的机械功能，也就是，不仅携载有源层堆叠，而且特别是对装置提供机械保护和稳定性达到在存在给发光装置施加的一定量的机械力时避免有源层堆叠破坏的程度，这可能典型地发生在制造、处理、运输、安装和运行期间。这样，机械载体提供稳定性，该稳定性在整个生产工艺中被需要以保持发光装置实质上平整（flat），因此允许所有的工艺步骤可在量产工具上实施。为了实现机械稳定性的这些要求，机械载体必须提供机械材料特性和材料厚度的适当结合。这里所用的术语“机械载体”没有任何电特性上的含义。
然而，机械载体可根据特定应用情况是导电的或者可为不导电的。机械载体的良好导热性是优选的，以避免在运行中因过热而损坏装置。
没有暗示任何的限制，而是仅能直觉地理解本发明，术语“顶”和“底”根据发光装置竖直取向的非限定示例而采用，即主要通过载体中的开口在径向上远离地球质量中心的方向上发射光。术语“载体顶侧”和“载体底侧”仅表示载体的两个相反侧，而不暗示在三维空间中关于它们实际取向的任何限制。换言之，两个相反的主面的任意一个实际上可能设置为面对地球质量中心。然而，本发明的发光装置要求从有源层堆叠发射的光在进入装置环境前通过机械载体中的开口。
下面，将描述本发明的发光装置的实施例。这里描述的实施例的附加特征可彼此结合以形成进一步的实施例，除非明确地表述为形成彼此相互排除的备选方案。
本发明的重要应用情况是III-氮化物半导体发光器。III-氮化物半导体是固体材料，具有构成元素N和一个或多个III族金属，例如，Ga、Al或In。N之外的V族元素也可以被少量包含。III-氮化物半导体，这里也简称为III-氮化物材料或III-氮化物，例如制作为二元、三元或四元材料。两元材料的示例是GaN、AlN和InN。三元材料的示例是AlGaN、InGaN和InAlN。四元材料为GaAlInN。描述这些材料家族的任何成员，即，两元、三元或四元的通用表达式，为GaxAlyInzN，其中0≤x,y,z≤1且x+y+z=1，或者简写为GaAlInN。
对于采用硅作为机械载体的III-氮化物基发光器的实施例，本发明提供的是，硅作为用于III-氮化物生长的便宜的基板的优点不再被III-氮化物基发光装置的昂贵制造工艺的缺点抹杀。
然而，尽管本说明书主要描述采用硅作为III-氮化物半导体的机械载体的实施例，但是应注意，具有对于从装置发射的光为不透明的机械载体的任何半导体发光装置形成用于本发明的装置结构的另一适当的应用示例。本发明也可应用于基于其它有源层材料和其它基板/机械载体材料的发光装置。不透明基板不限于吸收材料的示例，即在发光装置的运行期间一定程度地吸收从有源层堆叠发射的光的材料。另一个示例是对于从有源层堆叠发射的光形成散射介质的机械载体，并且因此减小了装置的光学输出。
所述载体在优选实施例中实质上由硅制造。优选地，载体底侧，其上设置外延沉积的层结构，具有硅或包括硅和锗的IV族合金的载体底部表面。该表面适合于采用已知的先进外延技术生长III-氮化物层，用于根据该领域中对在硅上外延沉积III-氮化物获得的经验沉积具有有源层堆叠的层结构。近年来该技术领域中的成果已经大大改善。
然而，作为选择，也可采用基本上由硅制作的载体，但是，在载体底侧提供用于与硅不同的材料的外延层生长的表面，并且甚至更加适合于III-氮化物的外延沉积。本发明还可以具有这样的主要优势，即，提供一种装置结构，尽管采用生长基板作为至少一定程度吸收光的载体或者采用生长基板作为对于所发射的射线基本上是不透明的载体，也能使得芯片倒装工艺在工业制造中被废弃。
在某些实施例中，发光装置具有载体顶侧，该载体顶侧具有硅或者包括硅和锗的IV族合金的表面。在这些实施例中，n型接触层结构优选直接设置在该载体顶表面上。
通过使n型接触层结构沿着开口的侧壁延伸且在开口的底部至少部分地覆盖有源层堆叠的n型III-氮化物半导体层可改善接触。在该实施例中，n型接触层结构，在覆盖n型III-氮化物半导体层的部分中，对于从有源层堆叠发射的光是光学透明的。本领域中已知对于上述讨论的光谱范围是光学透明的接触层材料。例如，可采用下面的材料：非常薄的NiAu层、铟锡氧化物（ITO）或透明但导电的有机材料。在开口的侧壁上，接触层结构优选由反射光的材料制造，从而发射进入开口的光不被载体材料吸收，而是反射进入环境中。
在备选方案中，当前不是优选的实施例，p型接触层结构沉积在载体顶表面上。这意味着p型半导体层容易通过开口接触。这可通过执行在载体底侧生长层结构而实现，从而p-型半导体层在n型半导体层前生长。对于III-氮化物半导体，该生长顺序当前更加困难，但是技术上可行。
在当前优选的实施例中，另一方面，p型接触层结构优选设置为在载体底侧相邻于有源层堆叠的p型III-氮化物半导体层。p型接触层结构有利地包括反射镜层，该反射镜层构造为反射由有源层堆叠发射的波长的光。这样，可进一步提高发光装置的输出效率。
载体底侧上的有源层堆叠可通过附加的工艺在沉积p型接触层结构前图案化。例如，在一个实施例中，有源层堆叠的侧向延伸大致限定到载体中的开口的侧向延伸，光通过开口发射进入环境中。这样，在有源层堆叠的侧壁上也能够使反射镜层覆盖有源层堆叠。
发光装置可采用导电载体。在选择性实施例中，载体是半绝缘的。在顶侧且通过半绝缘甚至绝缘载体的开口向下达到其底部的接触结构足以提供所需的接触。
在一个实施例中，至少一个开口的侧向延伸对于至少一个侧向方向和不同位置减小，该至少一个侧向方向垂直于从载体顶侧指向到载体底侧的深度方向，该不同位置沿着载体顶侧和载体底侧之间的深度方向。例如，开口可具有倒置锥体的形状。当从底部朝着顶部载体侧看时，开口的侧向延伸增加，这与具有垂直侧壁的开口相比改善了光的输出，具有垂直侧壁的开口是指在载体的整个厚度上不变的侧向延伸。
为了进一步改善发光效率和聚焦发射的光，载体中的开口可填充有透明透镜。另外或作为选择，填充物可设置在开口中且包括光转换材料。这样的光转换材料构造为吸收由有源层堆叠发射的第一波长的光且响应于第一波长的光的吸收发射第二波长或全范围波长的光，这取决于所希望的光谱发射轮廓，正如本领域所熟知，并且通常称为发光或荧光材料。
在优选实施例中，发光装置包括在载体中的多个开口，每个开口形成单个发光器的一部分，其中该单个发光器具有各自的n型和p型接触结构，其构造为允许通过各自的n型和p型接触结构单独控制每个发光器的运行。每个发光器的运行的单独控制也可这样实现，构造一种类型的接触结构作为所有发光器的公用接触，并且另一种作为用于每个单独发光器的单独接触。发光装置的进一步实施例包括在载体中的多个开口，每个开口形成单独发光器的一部分，其中该单独发光器具有互连的n型接触结构和互连的p型接触结构，并且因此构造为允许通过分别互连的n型和p型接触结构共同控制发光器的运行。
用于驱动单独发光器或一组发光器或全部发光器的驱动器电路可直接提供在载体上。这是采用实质上由硅制作的载体的进一步的优势：对于单一芯片上的光学发光器可包括电子电路。
附图说明
下面本发明的发光装置的进一步实施例将参考附图进行描述，附图中：
图1（a）至（d）示出了根据现有的倒装芯片工艺用于发光二极管的制造方法；
图2示出了根据第一实施例的发光二极管的实施例；
图3示出了根据第二实施例的发光二极管的实施例；
图4示出了根据第三实施例的发光二极管的实施例；
图5示出了根据第四实施例的发光二极管的实施例。
具体实施方式
图2示出了由根据本发明实施例的发光二极管（LED）200形成的发光装置的示意性截面图。仅示出了该装置的小的横截面。
LED200具有机械载体202。本实施例的机械载体202对于从LED发射的光是不透明的。在本实施例中，所制作的载体202是硅晶片。可采用已知类型的硅晶片，在半导体工业中典型地用于制造电子装置。然而，机械载体202也可由特殊的硅晶片形成，例如，具有特别定义的表面取向，例如，Si（110）、Si（211）、Si（111）或者具有通过在载体上进行层结构沉积之前执行的制造工艺纹理化的硅表面的硅晶片，这将在下面进一步描述。在制造实际的LED200前，晶片的表面也可由外延沉积的SiGe合金形成以提升III-氮化物层结构L的成核和生长。
硅载体的典型厚度t例如为1000μm。最小厚度为300μm。该厚度根据所用载体的侧向延伸、工艺参数和在装置的制造工艺期间任何时间存在的应力水平选择。该厚度也选择为足够大以抵抗载体的处理和运输期间的机械应力。
机械载体202具有底侧B和顶侧T。术语“底”和“顶”的使用对应于发光二极管200在运行中的典型取向，而不应以限定LED的取向的方式解释。当然，LED200可以安装或取向为任何所希望的方向。
在载体顶侧T上，沉积n型接触204。在相反的载体底侧B上，沉积层结构L，接下来为p型接触结构206。
通常，层结构可为适合于使发光装置200运行为LED的任何的III-氮化物半导体层结构。大量的现有技术公开了很多不同类型的适当的层结构。为此，图2仅示出了大致的层顺序。所示的每层的具体子结构可根据具体应用的要求选择。从而，层结构L可大致地分成n型III-氮化物半导体层214和p型III-氮化物半导体层216。这些将在下面简称为n型层214和p型层216。n型层214典型地包含成核（nucleation）和缓冲层结构214.1以及有源层堆叠214.2。有源层堆叠214.2沉积在成核和缓冲层结构214.1上且延伸达到在n型层214和p型层216之间的界面的范围中的pn结。
图2的发光装置200具有在硅载体202中的开口208。开口208从载体顶侧T达到载体底侧B且具有倾斜的侧壁，该侧壁导致开口的锥体形状。通常，开口形状优选为在载体底侧B具有较小的侧向延伸L1且在载体顶侧T具有较大的侧向延伸L2，以便减小开口侧壁的阴影效应。例如，通过具有所提及的侧向延伸特性的台阶状侧向轮廓可实现基本上相同的效果。
在本实施例中，开口208继续进入n型层214，大约到达成核和缓冲层结构214.1和有源层堆叠214.2之间的界面。在另一个实施例中，开口208仅达到机械载体202和n型III-氮化物半导体层214之间的界面。
如前所述，LED200可包括一个或多个开口。图2所示的结构可在侧向方向上重复，就是说，在图2的纸面中在所示结构的左侧和/或右侧上，和/或在垂直于纸面的方向上可重复。因此，单一开口、一维序列的开口或二维矩阵的开口可提供在LED200的不同变型中。为了实现高光学输出密度，优选LED200在机械载体202中包含密集矩阵的开口，然而，不放弃其对装置的机械稳定性的基本贡献。
下面给出对于LED200制造的相关有利处理技术的某些讨论。
成核和缓冲层结构214.1由已知的外延技术直接沉积在机械载体202的载体底侧B上。在硅上沉积成核和缓冲层结构214.1和有源层堆叠214.2的适当工艺例如公开在US2007/0197004A1的第[0019]至[0033]段以及第[106]至[126]段中。US2007/0197004A1的全部公开通过引用结合于此。
开口208可通过蚀刻制造。为了实现开口具有所希望倾斜角的锥体形状，可采用各向异性和各向同性蚀刻技术的结合。各向同性蚀刻技术的示例是液体蚀刻或等离子体蚀刻。各向异性蚀刻例如可通过反应离子蚀刻实现。通过调整各向异性和各向同性蚀刻工艺之间的平衡可控制开口的倾斜角。通过在开口208的在蚀刻工艺中被暴露的侧壁210上沉积保护材料可带来进一步的影响。这样，降低了已经暴露的侧壁210的蚀刻速率，导致接近于90°度角的陡峭侧壁，而不采用这样的侧壁保护时实现接近45°的倾斜角。该工艺中采用的适当保护材料是聚合物，例如在等离子体蚀刻期间通过光致抗蚀剂与蚀刻气体的反应形成的聚合物，这是半导体工业中用于图案化工艺的已知工艺。适当的各向异性蚀刻法的另一个示例是电化学辅助湿蚀刻。
通过在硅载体与III-氮化物半导体层214的界面上自动停止，选择性蚀刻工艺用于控制蚀刻开口的深度。
如果蚀刻继续进入层结构L中，则可采用固定时间的蚀刻工艺，蚀刻的时间根据要蚀刻的层结构的具体部分而选择。
应注意，接触层结构204和206可沉积在装置的很大区域上，具有进一步增加机械稳定性的厚度。通过使接触层结构204和206较厚，变得能够增加机械载体202中开口208的数量和/或尺寸，然而，不放弃机械载体202对LED200的机械稳定性的基本贡献。
为了进一步提高LED200的输出效率，接触层结构206可由诸如金属的反射材料制作。例如，采用铝和铬的层结构允许实现对于发射光的大于90%的反射率。接触层结构的材料因此应考虑在光发射的所希望光谱范围中的高反射率来选择。
下面，将说明LED200的某些主要优点。
在图2的LED200中，形成机械载体202的硅晶片具有四个功能：第一，它对LED200的机械稳定性至少提供基本的贡献，这意味着，如果省略机械载体202，则LED200可能没有承受制造和运行期间施加的机械力所需的机械稳定性，并且机械力例如由常规的处理和热应力引起。第二，其用作导电层，在接触层结构204和层结构L的n型III-氮化物层214之间提供电接触。第三，其用作导热层，因此能传输热量远离LED。而且，最后的一项是，它形成基板，用于层结构L的外延生长。
至少最后的功能清楚地区分了机械载体202与图1的倒装芯片工艺所用的机械载体，其中有源层结构首先外延沉积在生长基板上，其稍后被去除，以便将有源层结构安装到与生长基板不同的机械载体上。相比较而言，LED200的制造工艺更简单且成本更低。而且，在与图1的现有技术的结构进一步比较中，这里作为用于外延沉积的生长基板的硅层稍后被薄化到不能提供基本机械支撑的厚度，并且需要用于LED的外来载体基板。
开口的锥体形状的优点是提供LED200的高输出效率。在运行中在有源层堆叠中产生的光（图2中的宽箭头所示）允许在较宽的发射角范围中传播通过载体中的开口。减少了开口208的侧壁210对发射光吸收或散射的量。
图2的LED200的进一步优点是实现了低的电损耗。如本领域所知，p型III-氮化物具有相对差的导电性，而n型III-氮化物可制作为具有相对高的导电性。为此，LED200的结构通过设置p型接触结构206接近于p型III-氮化物层216而最小化了电损耗。另一方面，其利用n型III-氮化物半导体层214的相对高的导电性的优点，通过用硅载体202在该层和相关的n型接触结构204之间桥接较大距离，因此能在LED的n型端也实现低的电损耗。如图2所示，通过利用大面积接触结构204和206可实现电损耗特性上的进一步改善。
图3示出了发光二极管300的第二实施例的截面图。LED300与图2的LED200接近类似。为此，相似的附图标记在下面用于描述与LED200相比类似的结构元件。附图标记的区别仅在于第一位数字，其在本实施例中为3，其取代图2的实施例所用的2。后面图4和5中的附图标记的用法采用相同的方式。
与图2的实施例相比，尽管图3的实施例也有n型接触结构304，其在部分304.1中沉积硅载体302的顶表面T上，但是图3的n型接触结构304另外具有侧壁部分304.2，其沉积在开口308的侧壁上且向下延伸到n型半导体层314。在载体底侧B上开口308的底部，接触结构还延伸在n型III-氮化物层314上。在n型接触结构304的该底部部分304.3中，它由透明材料层形成。对于接触层结构304的透明部分304.3，可采用铟锡氧化物层（ITO）。然而，也可采用该领域中使用的其它适当的透明接触材料。侧壁部分304.2包含适合于将光反射回开口中的材料，并且防止光透入载体中，该载体典型地吸收LED结构中产生的一些或者大部分光。
在与图2的实施例比较时，n型接触通过该方法进一步改善。对于设置为直接与机械载体302的底侧相邻的成核和缓冲层的非常差的导电性，通过接触层结构304的侧壁部分304.2和底部部分304.3分流。
从而，为了能达到该效果，LED300具有开口308，其通过成核和缓冲层结构314.1延伸进入n型III-氮化物层314以直接接触n型III-氮化物半导体层314在有源层堆叠314.2中的高质量部分。
用于制造该n型层结构接触的适当工艺可在开口308的制造中以两步骤蚀刻工艺开始。在达到硅载体302和III-氮化物半导体层314之间的界面时第一蚀刻步骤停止。第二蚀刻步骤，如前所述可采用通过实验确定的固定时间，用于去除成核和缓冲层结构314.1。该成核和缓冲层结构典型地由AlN或AlGaN制造。随后，可沉积n型接触层结构304的透明部分304.3。然后可以沉积金属层，其然后在透明接触层部分304.3的顶部上被部分去除，以便形成n型接触层结构304的侧壁部分304.2。该侧壁部分304.2应理想地反射从有源层堆叠发射的光。这可通过采用铝、铬或银来实现。
在上面的结构和工艺的变型中，透明部分304.3被省略且仅侧壁部分304.2制作为与n型III-氮化物半导体层314建立电接触且被制作为建立反射镜以引导光离开开口。
图4示出了根据第三实施例的发光二极管400的实施例。图4的实施例基于图3。下面，同样，仅描述区别图4与图3实施例的那些特征。
图4的LED400具有填充物418在开口408中。在最简单的情况下，图4中没有示出，填充物是在从LED400发射的所希望光的光谱范围中高度光学透明的材料，并且最初可塑性变形以填充在开口408中，且适当地成形为透镜的形式，其根据LED400的所希望输出特性改变所发射的光束的方向、聚焦或扩散所发射的光束。例如，可采用环氧树脂。
在不同的实施例中，如图4所示，填充物418另外包括磷光性成分，其如图4所示作为填充物418的子范围422，其设置为靠近n型接触结构404的透明底部接触部分404.3。磷光性成分例如可为这样的类型，其将发射的蓝光和/或紫外光变换成黄光或红光，以便实现发射波长的混合，且具有所希望的光谱或颜色，例如，导致蓝、绿或白光的发射。
对于图4的实施例，与现有技术的制造技术相比，可实现LED400制造上的大量成本节约。在现有技术中，III-氮化物LED裸芯通过粘合、电接触安装在特定的塑料底座（mounting）上，然后由黄和/或红磷光性成分覆盖，和/或由塑性可变形部件覆盖。图4的实施例不要求单一二极管在塑料底座中的粘合和电接触。而是，机械载体402中的开口408用作填充有磷光性成分和/或透镜材料的“底座”。该制造方法比现有技术大大降低了成本。
图2至4的实施例非常适合于制造大面积的发光器，具有在机械载体402中包括大量开口408的矩阵。
图5示出了根据第四实施例的发光二极管500的实施例。图5的实施例基于图2至4。同样，下面的描述集中在区别上。
在图2至4的实施例中，例如在图4中，发光也发生在有源层堆叠的区域中，该区域没有位于开口408的侧向延伸的区间内，而是在侧向部分中，位于开口408的范围之外或者机械载体402中的相邻开口408之间。从这些部分的发射的光大部分被机械载体402的材料吸收。这倾向于加热机械载体。为了改善输出效率，图5实施例中的LED500采用III-氮化物层结构L，其侧向图案化为仅延伸在开口508的侧向范围中。
p型接触结构506还覆盖III-氮化物层结构L的侧面525和526。在图5所示的实施例中，p接触结构506不延伸在单独的开口508之间，而是仅用于接触所示的单独的LED。因此，在该实施例中，单独的二极管的每一个可分开接触。
层结构L在制造期间通过蚀刻这些区域而被图案化，这些区域距开口508具有较大的距离。机械载体502的底侧B由电隔离层522覆盖，其也延伸在层结构L的侧壁524和526上。电隔离层522用于避免p型接触结构506与LED514.2的n型侧或机械载体502之间的电接触。这样的不希望的电接触可能导致n型接触结构504和p型接触结构506之间的短路。
应注意，III-氮化物层结构L的结构化可在机械载体502中蚀刻开口508前实施。该方法要求开口的制造涉及背面对准。这样的背面对准在备选方法中是不需要的，其中在蚀刻开口508后执行III-氮化物层结构L的蚀刻。然而，该备选方法关于晶片的处理更加过分苛刻，即使在蚀刻层结构L的步骤前的对准较容易实施。
在基于图5的实施例的变型中，p型接触结构506也延伸在单独的开口之间以连接不同的发光器。
作为进一步的备选，也可使p型接触结构506或n型接触结构504延伸为覆盖发光器的预定组，而在相同芯片或裸芯上的另一组发光器不包括在该组中，并且分别接触，或者作为分离的组。

Claims (15)

1.一种用于发射光的半导体发光装置，包括：
机械载体，对所发射的光是不透明的，并且具有载体底侧和与该载体底侧相反的载体顶侧；
层结构，外延沉积在该机械载体的该载体底侧上，并且包括至少两个具有相反导电类型的半导体层的有源层堆叠，且该层结构构造为在给该有源层堆叠施加电压时发光；以及
至少一个开口，在该机械载体中，该开口从该载体底侧到达该载体顶侧，并且设置且成形为允许从该有源层堆叠发射的光通过该机械载体中的该开口。
2.如权利要求1所述的发光装置，其中对于沿着该载体顶侧和该载体底侧之间的深度方向的不同位置且在至少一个侧向方向上，该至少一个开口的侧向延伸减小，该至少一个侧向方向垂直于从该载体顶侧指向该载体底侧的深度方向。
3.如前述权利要求之一所述的发光装置，在该载体底侧上包括硅或包括硅和锗的IV族合金的载体底部表面，其中该有源层堆叠的该半导体层是III-氮化物半导体层。
4.如前述权利要求之一所述的发光装置，在该载体顶侧上具有硅或包括硅和锗的IV族合金的载体顶表面，其中n型接触层结构设置在该第二载体表面上。
5.如权利要求4所述的发光装置，其中该n型接触层结构沿着该开口的侧壁延伸且在该开口的底部至少部分地覆盖该有源层堆叠的n型III-氮化物半导体层，并且其中该n型接触层结构在覆盖n型III-氮化物半导体层的部分中对于从该有源层堆叠发射的光光学透明，并且在覆盖该开口的该侧壁的部分中反射从开口入射在侧壁上的发射光。
6.如前述权利要求之一所述的发光装置，其中p型接触层结构设置为在该载体底侧上相邻于该有源层堆叠的p型III-氮化物半导体层。
7.如权利要求6所述的发光装置，其中该p型接触层结构包括反射镜层，该反射镜层构造为反射由该有源层堆叠发射的波长的光。
8.如权利要求6或7所述的发光装置，其中该有源层堆叠的侧向延伸被大致限制在该开口的侧向延伸中。
9.如权利要求7和8所述的发光装置，其中该反射镜层在层叠侧壁上也覆盖该有源层堆叠。
10.如前述权利要求之一所述的发光装置，其中该载体是导电的。
11.如前述权利要求之一所述的发光装置，其中该载体是半绝缘的。
12.如前述权利要求之一所述的发光装置，其中该开口填充有透明透镜。
13.如前述权利要求之一所述的发光装置，其中该开口的填充物包括光转换材料，该光转换材料被构造为吸收该有源层堆叠发射的第一波长的光，并且响应于该第一波长的光的吸收发射与该第一波长不同的第二波长的光。
14.如前述权利要求之一所述的发光装置，包括在该载体中的多个开口，每个开口形成单独发光器的一部分，其中该单独发光器具有各自的n型和p型接触结构，该n型和p型接触结构构造为允许通过各自的n型和p型接触结构对每个发光器的运行进行单独控制。
15.如前述权利要求之一所述的发光装置，包括在该载体中的多个开口，每个开口形成单独发光器的一部分，其中该单独发光器具有n型和p型接触结构，该n型和p型接触结构的至少之一被互连。
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