CN104620397A - 包括成形衬底的发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例包括包含发光层的半导体结构（23）。包括锂的衬底（10）附接到半导体结构（23）。衬底（10）的表面与半导体结构（23）的主平面形成在60°和75°之间的角度。

Description

包括成形衬底的发光器件
技术领域
本发明涉及包括成形衬底的半导体发光器件。
背景技术
包括发光二极管（LED）、谐振腔发光二极管（RCLED）、垂直腔激光二极管（VCSEL）和边缘发射激光器的半导体发光器件是当前可用的最高效的光源之一。当前在能够跨可见光谱操作的高亮度发光器件的制造中感兴趣的材料系统包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，其还被称为III氮化物材料。典型地，III氮化物发光器件是通过在蓝宝石、碳化硅、III氮化物或其它适合的衬底上通过金属氧化化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其它外延技术外延生长具有不同组成和掺杂物浓度的半导体层的叠层来制作的。叠层通常包括形成于衬底之上的例如掺杂有Si的一个或多个n型层、形成于一个或多个n型层之上的有源区中的一个或多个发光层、以及形成于有源区之上的例如掺杂有Mg的一个或多个p型层。在n和p型区上形成电气接触。
常规上，III氮化物器件通过MOCVD生长在蓝宝石衬底上。然而，由于蓝宝石衬底与III氮化物半导体材料之间的晶格常数和热膨胀系数中的差异，因而在生长期间在半导体中形成缺陷，这可能限制III氮化物器件的效率。已经探索了其它衬底以试图缓解与蓝宝石上的生长相关联的问题。例如，US 7,173,286描述了“在铌酸锂和/或钽酸锂衬底上沉积III氮化物化合物”。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有改进的光提取的发光器件。
本发明的实施例包括包含发光层的半导体结构。包括锂的衬底附接到半导体结构。衬底的表面与半导体结构的主平面形成在60°和75°之间的角度。
根据本发明的实施例的方法包括提供附接到半导体结构的包括锂的衬底，半导体结构包括发光层。该方法还包括对衬底进行成形以形成以相对于半导体结构的主平面的锐角布置的表面。
附图说明
图1图示了在高折射率衬底上生长的半导体结构。
图2图示了在常规生长衬底上生长并且键合到转移衬底的半导体结构。
图3图示了在移除生长衬底并且将半导体结构键合到高折射率衬底之后的图2的结构。
图4图示了在移除转移衬底之后的图3的结构。
图5图示了被处理成倒装芯片器件的晶片的一部分。
图6图示了具有被成形为棱锥的衬底的器件。
图7图示了具有被成形为截头（truncated）倒棱锥的衬底的器件。
图8图示了包括成形衬底和波长转换层的倒装芯片器件的晶片的一部分。
图9图示了具有被成形以改进光提取的衬底的器件。
图10是图9的结构的顶视图。
图11是图9的结构的侧视图。
具体实施方式
在本发明的实施例中，III氮化物半导体结构与高折射率衬底组合。半导体结构可以生长在衬底上或键合到衬底。衬底可以例如为包括锂、铌酸钽酸锂(LiNbaTa1-aO3)（其中0 ≤ a ≤ 1）、LiNbO3、LiTaO3、或LiVO3、AlxInyGa(1-x-y)N和SiC的衬底。衬底可以被选择成具有与器件中的III氮化物材料的折射率紧密匹配的折射率，和/或具有与III氮化物材料的晶格常数紧密匹配的晶格常数。LiNbO3具有大于2.2的折射率。例如，在450nm处，LiNbO3可以具有2.38的折射率，其与在450nm的光波长处可以为2.4的GaN的折射率良好地匹配。GaN和LiNbO3之间的晶格失配可以为大约6.9%，这相比于具有超过15%的晶格失配的GaN和蓝宝石而言是紧密得多的匹配。
图1图示了在衬底10上生长的半导体结构17。半导体结构17包括与衬底10直接接触地生长的缓冲层12，随后是III氮化物器件结构15。衬底10可以是上述材料中的任一者。缓冲层可以将衬底10从III氮化物器件结构15分离并且可以使得能够生长III氮化物器件结构15。在一些实施例中，不包括缓冲层12并且III氮化物器件结构15直接生长在衬底10上。在一些实施例中，n型层直接生长在单个缓冲层12上，如图1中所示。在一些实施例中，具有相同或不同组成的多个缓冲层包括在器件中。例如，诸如以下描述的缓冲层之类的含铝缓冲层12可以形成在衬底10上，然后充当用于器件结构15的生长发起层的诸如GaN缓冲层之类的附加缓冲层可以生长在缓冲层12与器件结构15之间。
缓冲层12可以例如为在高温（即900和1100℃之间）下或在低温（即＜500℃）下沉积的具有0.5至70nm厚度的AlGaN或AlN层。在沉积之后，缓冲层可以被退火，其中在零生长速率条件之下在提升的温度下将样品保持一段时间。在低温下沉积的缓冲物可以在大于生长温度的温度下进行退火。可替换地，AlN缓冲层12可以通过在衬底10的表面上沉积铝的薄层（即＜0.5nm），然后将铝层暴露于氮源以将其转换成AlN来形成。铝沉积可以在低温（即100和500℃之间）下进行。AlN缓冲层可以在暴露于氮源之后进行退火。
在缓冲层12之上生长器件结构15。半导体器件结构包括夹在n型区14与p型区18之间的发光或有源区16。n型区14可以首先生长并且可以包括具有不同组成和掺杂物浓度的多个层，包括例如诸如附加缓冲层或成核层之类的制备层、可以是n型或非故意掺杂的层、以及针对对于发光区高效发射光而言合期望的特定光学、材料或电气性质而设计的n型或甚至p型器件层。发光或有源区16生长在n型区14之上。适合的发光区16的示例包括单个厚或薄发光层，或者包括通过阻挡层分离的多个薄或厚发光层的多量子阱发光区。发射可见光的器件中的有源区16中的发光层典型地为InGaN。p型区18可以生长在发光区16之上。与n型区相似，p型区18可以包括具有不同组成、厚度和掺杂物浓度的多个层，包括非故意掺杂的层或n型层。器件中的所有半导体材料的总厚度在一些实施例中小于10μm并且在一些实施例中小于6μm。在一些实施例中，p型区首先生长，其后是有源区和n型区。在一个示例中，n型区14包括至少一个n型GaN层，有源区16包括通过GaN或AlxInyGa(1-x-y)N阻挡层分离的InGaN量子阱层，并且p型区18包括至少一个p型GaN层。
作为在高折射率衬底10上生长器件结构15的可替换方案，n型区14、有源区16和p型区18可以生长在常规衬底上，然后被键合到衬底10，如图2、3和4中所示。在图2中，n型区14、有源区16和p型区18生长在诸如蓝宝石或Si之类的常规衬底32上。包括衬底32和器件结构15的晶片然后被键合到转移晶片30，例如通过阳极键合或通过经由一个或多个电介质键合层（未示出）进行键合。转移衬底30在移除生长衬底32时支撑器件结构15。转移衬底30可以是任何适合的材料，包括例如Si、玻璃或蓝宝石。
在图3中，通过任何适合的技术移除生长衬底32。例如，可以通过激光剥离移除蓝宝石生长衬底。Si生长衬底可以通过湿法或干法蚀刻移除。移除生长衬底暴露n型区14的底表面。诸如以上所述的含锂衬底之类的高折射率衬底10然后被键合到通过移除生长衬底而暴露的n型区14的表面。衬底10可以通过例如通过阳极键合或通过经由一个或多个电介质键合层（未示出）进行键合而键合到器件结构15。
在图4中，移除转移衬底30，暴露p型区18的顶表面。转移衬底30可以通过任何适合的技术移除。例如，可以通过激光剥离移除蓝宝石转移衬底，或者可以通过湿法或干法蚀刻移除Si或玻璃转移衬底。在移除转移衬底30之后剩余的结构包括附接到器件结构15的衬底10。
在图1或图4中图示的结构中的任一者然后可以被处理成单独的器件。可以使用任何适合的器件结构，诸如垂直器件结构、其中通过在其上形成接触的表面提取光的器件结构、或者倒装芯片器件结构。为了形成具有布置在衬底上的接触的垂直器件，可以通过在含H2的气氛中还原而使本文所描述的含锂衬底中的一些导电。衬底可以掺杂有任何适合的掺杂物，包括Mg、Cu、Mo、Mn、W、Cr、Co、Fe和Li。
图5图示了被处理成倒装芯片LED器件的晶片的一部分。为了形成倒装芯片器件，在半导体结构23的p型区上形成金属p接触22，半导体结构23可以仅为器件结构15，如图4中所示，或者可以为器件结构15和缓冲层12，如图1中所示。p接触可以是反射性的；例如，p接触可以包括至少一个银层。通过标准光刻操作对半导体结构23进行图案化和蚀刻以移除p型区的整个厚度的一部分和发光区的整个厚度的一部分，以形成显露其上形成金属n接触24的n型区的表面的台面（在图5中未示出）。台面以及p和n接触可以以任何适合的方式形成。形成台面以及p和n接触对本领域技术人员而言是公知的。p和n接触22和24可以重分布并且通过电介质层25彼此电气隔离。对于每一个器件，至少一个p键合垫26电气连接到p接触22。至少一个n键合垫28电气连接到n接触24。
可替换地，半导体结构可以生长在常规生长衬底上并且被处理成单独的器件，其包括诸如厚金属层之类的结构，以在之后移除生长衬底期间支撑半导体结构。生长衬底然后可以被移除并且例如经由高折射率键合层将高折射率衬底键合到半导体结构。在一些实施例中，适合的键合层具有至少2.3的折射率。适合的键合层的一个示例是可以具有大约1.5的折射率的硅树脂层，其灌输有可以具有大约2.5的折射率的高折射率材料（诸如氧化钛）的胶状悬浮颗粒，使得硅树脂/颗粒键合层具有大约2.4的有效折射率。
在被处理以形成单独的器件之后，上述晶片中的任一者然后可以被切分成单独的器件或者器件的组，如由图5中的虚线所指示的那样。晶片可以通过任何适合的技术来切分，包括例如锯切、斜锯、水射流锯切、激光锯切、激光划片和物理断裂、或者这些方法的组合。在切分之前或之后，衬底10可以被成形以改进光提取，如在图6,7,8,9,10和11中所示。在图6,7,9和11中，图5中图示的半导体和金属层被示出为结构29。在图6,7,9和11中，器件相对于图5中图示的取向倒转，使得键合垫26和28处于图6,7,9和11中图示的结构的底部。
在图6中，衬底10被成形为棱锥。半导体结构的主平面与棱锥的侧面之间的角度36在一些实施例中可以为至少60°并且在一些实施例中不大于75°以得到最优光提取。棱锥的高度在一些实施例中可以为至少0.15mm并且在一些实施例中不大于3mm。在一些实施例中，棱锥可以是截头的使得衬底10具有基本上平坦的顶表面。有源区的中心与反射性p接触之间的距离可以在0.35λ和0.5λ之间，其中λ是由半导体结构中的发光层发射的光的波长，使得从有源区发射的光可以逃离棱锥。
衬底10可以通过任何适合的技术被成形为棱锥，包括光刻和完全或部分蚀刻。例如，LiNbO3可以在Hf/HNO3混合物中被湿法蚀刻，或者在CF4或另一适合的含氟化物的化学品中被干法蚀刻。在光刻和干法蚀刻的情形中，棱锥的形状可以通过管理LiNbO3和典型地为聚合物的光掩模的微分蚀刻速率来形成。
在图7中，衬底10被成形为截头倒棱锥。半导体结构的主平面与棱锥的侧面之间的角度38在一些实施例中可以为至少60°并且在一些实施例中不大于75°以得到最优光提取。（如本文所使用的，半导体结构的主平面例如是指垂直于生长方向的表面。）截头倒棱锥的高度在一些实施例中可以为至少0.5mm并且在一些实施例中不大于3mm。可以通过完全或部分斜锯来形成截头倒棱锥。
可以通过蚀刻或锯切形成除图6和7中所图示的形状之外的其它形状。
尽管图6和7图示了对应于每一个器件29的单个特征，即棱锥或截头倒棱锥，但是多个特征可以形成在单个器件之上，如图8中所示。在图8中图示的结构中，多个截头棱锥40形成在每一个器件之上。通过虚线指示各个器件。在图8的截面中图示了每个器件的两个截头棱锥。截头棱锥在一些实施例中可以例如为至少0.2mm×0.2mm，在一些实施例中为至少1mm×1mm，在一些实施例中不大于2mm×2mm，并且在一些实施例中不大于3mm×3mm。侧壁可以相对于器件的底表面以60°和75°之间的角度布置。较大的器件可能需要较高的截头棱锥以便得到与较小的器件中的相同的提取效率增益。棱锥40之间的区域被蚀刻或锯切得尽可能深以最大化光提取。然而，如果结构在棱锥40之间变得过薄，则结构可能在处置期间在该应力集中点处断裂。在一些实施例中，棱锥40之间的衬底厚度为至少100μm。
在一些实施例中，通过蚀刻形成小于光的波长的特征（即，棱锥、截头棱锥、杆、圆顶、或者例如在基底处小于450nm宽的任何其它适合的形状）。
在一些实施例中，如图8中所示，波长转换层42可以形成在成形的衬底10之上。波长转换层42通常包括以透明材料布置的一个或多个波长转换材料。（多个）波长转换材料吸收由LED的发光层发射的光并且发射不同波长的光。由LED发射的未经转换的光通常为从结构提取的光的最终光谱的一部分，尽管其不需要如此。常见组合的示例包括与黄色发射波长转换材料组合的蓝色发射LED、与绿色和红色发射波长转换材料组合的蓝色发射LED、与蓝色和黄色发射波长转换材料组合的UV发射LED、以及与蓝色、绿色和红色发射波长转换材料组合的UV发射LED。可以添加发射其它颜色光的波长转换材料以定制从结构发射的光的光谱。
（多个）波长转换材料可以是常规的磷光体、有机磷光体、量子点、有机半导体、II-VI或III-V半导体、II-VI或III-V半导体量子点或纳米晶体、染料、聚合物、或者发光的材料。可以使用任何适合的粉末磷光体，包括但不限于，基于石榴石的磷光体，诸如Y3Al5O12:Ce (YAG)，Lu3Al5O12:Ce (LuAG)，Y3Al5-xGaxO12:Ce (YAlGaG)，(Ba1-xSrx)SiO3:Eu (BOSE)，以及基于氮化物的磷光体，诸如(Ca,Sr)AlSiN3:Eu和(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu。
透明材料可以例如为硅树脂、环氧树脂、玻璃或任何其它适合的材料。波长转换层42可以通过丝网印刷、喷涂、镂花涂装、模制、层压、电泳或任何其它适合的技术来形成。波长转换层42可以包括单个波长转换材料、波长转换材料的混合物、或者被形成为分离层而不是混合在一起的多个波长转换材料。发射不同颜色光的波长转换材料可以布置在分离的区中或者混合在一起。
波长转换层42的厚度取决于波长转换材料和沉积技术。波长转换区的厚度在一些实施例中可以为至少0.5μm，在一些实施例中为至少2μm，在一些实施例中为至少40μm，在一些实施例中不大于60μm，以及在一些实施例中不大于100μm。
在一个示例中，红色和绿色发射粉末磷光体与硅树脂混合。混合物被浇铸成膜。磷光体材料和混合到硅树脂中的磷光体的量被选择成补充由LED发射的蓝光，使得混合后的蓝光、绿光和红光满足用于给定应用的规范。将载有磷光体的硅树脂膜层压在衬底10之上。
图9图示了具有被成形以用于光提取的衬底的器件。图10是图9中图示的结构的顶视图，并且图11是图9中图示的结构的侧视图。图9、10和11的器件包括朝向芯片的中心成角度的外壁90。壁90相对于器件的底表面的角度在一些实施例中可以为至少60°并且在一些实施例中不大于75°。由外壁90形成的棱锥是截头的，在衬底的顶表面上留下基本上平坦区92。器件还包括内部成角度的壁94，其形成对角平分截头棱锥的两个相交凹口。壁94相对于器件的底表面的角度在一些实施例中可以为至少60°并且在一些实施例中不大于75°。尽管在图9中图示了具有每个凹口两个平坦壁的两个相交凹口，但是诸如圆拱形或有纹理的壁、刻面的不同设置或附加刻面之类的其它形状被预期到并且包括在本发明的范围内。
以上所述器件相比于常规器件可以具有优势。因为衬底是高折射率材料，所以来自半导体结构的光提取得以促进。不需要移除衬底并且半导体材料不需要被粗糙化以用于光提取，这可以简化处理。此外，波长转换层42可以通过衬底从半导体结构间隔开，这可以改进波长转换材料的效率。
尽管在以下示例中，半导体发光器件是发射蓝光或UV光的III氮化物LED，但是诸如激光二极管以及诸如III磷化物或III砷化物器件之类的由其它材料系统制成的半导体之类的除LED之外的半导体发光器件可以在本发明的范围内。
在已经详细描述了本发明的情况下，本领域技术人员考虑到本公开将理解到，可以对本发明做出修改而不脱离本文所描述的发明概念的精神。因此，不意图将本发明的范围限于所说明和描述的特定实施例。

Claims (16)

1.一种器件，包括：
包含发光层的半导体结构；以及
附接到半导体结构的包含锂的衬底；
其中衬底的表面与半导体结构的主平面形成在60°和75°之间的角度。
2.权利要求1的器件，其中衬底被成形为至少一个棱锥。
3.权利要求1的器件，其中衬底被成形为至少一个截头棱锥。
4.权利要求3的器件，还包括形成在截头棱锥中的相交凹口，其中相交凹口具有与半导体结构的主平面形成在60°和75°之间的角度的侧壁。
5.权利要求1的器件，其中衬底为(LiNbaTa1-aO3)，其中0 ≤ a ≤ 1。
6.权利要求1的器件，其中衬底的表面是形成在衬底中的特征的一部分，其中多个特征形成在对应于单个发光器件的发光层的一部分之上。
7.权利要求1的器件，还包括布置在衬底之上的波长转换层。
8.一种方法，包括：
提供附接到包含发光层的半导体结构的包含锂的衬底；以及
对衬底进行成形以形成以相对于半导体结构的主平面的锐角布置的表面。
9.权利要求8的方法，其中表面相对于半导体结构的主平面成60°和75°之间的角度。
10.权利要求8的方法，其中提供附接到包含发光层的半导体结构的包含锂的衬底包括在包含锂的衬底上生长半导体结构。
11.权利要求8的方法，其中提供附接到包含发光层的半导体结构的包含锂的衬底包括：
在生长衬底上生长半导体结构；以及
在所述生长之后，将半导体结构键合到包含锂的衬底。
12.权利要求8的方法，其中成形包括锯切。
13.权利要求8的方法，其中成形包括蚀刻。
14.权利要求8的方法，其中成形包括形成至少一个棱锥。
15.权利要求8的方法，其中衬底是其中0 ≤ a ≤ 1的(LiNbaTa1-aO3)、LiNbO3、LiTaO3和LiVO3中的一个。
16.权利要求8的方法，还包括在衬底之上布置波长转换层。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6273124B2 (ja) * 2013-11-08 2018-01-31 シチズン電子株式会社 Ｌｅｄ照明装置
KR102504008B1 (ko) * 2015-02-18 2023-02-28 코닌클리케 필립스 엔.브이. 다수의 적층된 발광 디바이스를 갖는 디바이스
KR102657885B1 (ko) * 2015-10-19 2024-04-17 루미리즈 홀딩 비.브이. 텍스처화된 기판을 갖는 파장 변환된 발광 디바이스
US11296262B2 (en) * 2017-12-21 2022-04-05 Lumileds Llc Monolithic segmented LED array architecture with reduced area phosphor emission surface

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1883058A (zh) * 2003-11-19 2006-12-20 日亚化学工业株式会社 半导体元件及其制造方法
CN102376834A (zh) * 2010-08-10 2012-03-14 亚威朗光电(中国)有限公司 非矩形发光器件
US20120193649A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-02 Matthew Donofrio Light emitting diode (led) arrays including direct die attach and related assemblies

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3466314B2 (ja) * 1994-02-28 2003-11-10 京セラ株式会社 単結晶育成用基体
JPH07283437A (ja) * 1994-04-08 1995-10-27 Japan Energy Corp 窒化ガリウム系化合物半導体結晶の成長方法
US5991489A (en) 1996-12-27 1999-11-23 Ngk Insulators, Ltd. Optical Ti-diffused LiNbO3 waveguide device and method of manufacturing same
JPH10242579A (ja) 1997-02-27 1998-09-11 Sharp Corp 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置
US6784463B2 (en) 1997-06-03 2004-08-31 Lumileds Lighting U.S., Llc III-Phospide and III-Arsenide flip chip light-emitting devices
JP2004514285A (ja) * 2000-11-17 2004-05-13 エムコア・コーポレイション 光抽出を改善するためのテーパーづけ側壁を有するレーザ分離ダイ
US7173286B2 (en) 2002-02-15 2007-02-06 Georgia Tech Research Corporation Semiconductor devices formed of III-nitride compounds, lithium-niobate-tantalate, and silicon carbide
US6878969B2 (en) 2002-07-29 2005-04-12 Matsushita Electric Works, Ltd. Light emitting device
JP4329374B2 (ja) * 2002-07-29 2009-09-09 パナソニック電工株式会社 発光素子およびその製造方法
DE10234977A1 (de) * 2002-07-31 2004-02-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Dünnschicht-Halbleiterbauelement auf GaN-Basis
US6784460B2 (en) * 2002-10-10 2004-08-31 Agilent Technologies, Inc. Chip shaping for flip-chip light emitting diode
TW565957B (en) 2002-12-13 2003-12-11 Ind Tech Res Inst Light-emitting diode and the manufacturing method thereof
KR101183776B1 (ko) * 2003-08-19 2012-09-17 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 반도체 소자
US20070267646A1 (en) * 2004-06-03 2007-11-22 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Light Emitting Device Including a Photonic Crystal and a Luminescent Ceramic
US20060000104A1 (en) * 2004-07-02 2006-01-05 Patton Ryan A Tubular measuring device
US7534633B2 (en) * 2004-07-02 2009-05-19 Cree, Inc. LED with substrate modifications for enhanced light extraction and method of making same
JP2006179511A (ja) 2004-12-20 2006-07-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光装置
JP4614773B2 (ja) * 2005-01-11 2011-01-19 パナソニック株式会社 半導体発光装置
KR100616686B1 (ko) 2005-06-10 2006-08-28 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 장치의 제조 방법
US20080121903A1 (en) 2006-11-24 2008-05-29 Sony Corporation Method for manufacturing light-emitting diode, light-emitting diode, lightsource cell unit, light-emitting diode backlight, light-emitting diode illuminating device, light-emitting diode display, and electronic apparatus
US20090085055A1 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Hui Peng Method for Growing an Epitaxial Layer
JP2009218569A (ja) * 2008-02-13 2009-09-24 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体からなる発光素子とその製造方法
JP2010118647A (ja) * 2008-10-17 2010-05-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物系半導体発光素子、窒化物系半導体発光素子を作製する方法、及び発光装置
US9048385B2 (en) 2009-06-24 2015-06-02 Nichia Corporation Nitride semiconductor light emitting diode
US8570152B2 (en) * 2009-07-23 2013-10-29 The Boeing Company Method and apparatus for wireless sensing with power harvesting of a wireless signal
US8722441B2 (en) * 2010-01-21 2014-05-13 Siphoton Inc. Manufacturing process for solid state lighting device on a conductive substrate
US9252330B2 (en) 2010-08-06 2016-02-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Semiconductor light emitting element
EP2635726A1 (en) * 2010-11-02 2013-09-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of forming a composite substrate.
JP5724819B2 (ja) * 2011-10-17 2015-05-27 日立金属株式会社 窒化物半導体成長用基板及びその製造方法、窒化物半導体エピタキシャル基板、並びに窒化物半導体素子
US20150021622A1 (en) * 2012-03-09 2015-01-22 Panasonic Corporation Light-emitting element and method for manufacturing same
CN104350618B (zh) * 2012-05-31 2017-07-25 松下知识产权经营株式会社 Led模块
JP6221926B2 (ja) * 2013-05-17 2017-11-01 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子およびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1883058A (zh) * 2003-11-19 2006-12-20 日亚化学工业株式会社 半导体元件及其制造方法
CN102376834A (zh) * 2010-08-10 2012-03-14 亚威朗光电(中国)有限公司 非矩形发光器件
US20120193649A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-02 Matthew Donofrio Light emitting diode (led) arrays including direct die attach and related assemblies

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Publication number Publication date
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