CN107210337A - 具有顶部接触件下方的沟槽的发光器件 - Google Patents

具有顶部接触件下方的沟槽的发光器件 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例针对垂直发光器件中的结构，所述结构防止光在吸收结构下方生成和/或引导光离开吸收结构。本发明的实施例包括半导体结构，所述半导体结构包括设置在n型区和p型区之间的发光层。底部接触件设置在半导体结构的底部表面上。底部接触件电气连接到n型区和p型区中的一个。顶部接触件设置在半导体结构的顶部表面上。顶部接触件电气连接到n型区和p型区中的另一个。顶部接触件包括第一侧以及与第一侧相对的第二侧。第一沟槽形成在顶部接触件的第一侧下方的半导体结构中。第二沟槽形成在顶部接触件的第二侧下方的半导体结构中。

Description

具有顶部接触件下方的沟槽的发光器件
技术领域
本发明涉及具有沟槽的垂直薄膜发光器件，所述沟槽被放置成引导光离开顶部接触件。
背景技术
发光二极管（LED）作为光源在许多应用中被广泛地接受，所述应用要求低功耗、小尺寸和高可靠性。在可见频谱的黄色-绿色到红色区中发射光的能量高效的二极管通常包含由III磷化物合金形成的有源层。
图1图示了在通过引用并入本文的US 2011/0266568中更详细描述的垂直薄膜III磷化物器件的部分。在垂直器件中，在半导体结构的顶部和底部表面上形成接触件。电流通过接触件注入并且在垂直方向上行进。垂直架构的一个缺点在于，在给定电极配置的情况下，电流往往在顶部接触件正下方流动并且优先在顶部接触件正下方的有源区中生成光。在顶部接触件正下方生成的光很可能被顶部接触件吸收，这可能减少来自器件的光学提取。
图1图示了处于顶部n接触件35之下的器件500的部分。器件包括n型区50、发光或有源区52、p型区54和p型接触层56。
嵌入半导体结构中的反射镜45防止光在n接触件35下方生成或者被n接触件35吸收。反射镜45形成在蚀刻于半导体器件中的沟槽44中，所述沟槽44可以被蚀刻穿过有源区52。沟槽可以与n接触件35对准并且具有与n接触件35相同的宽度。沟槽44可以延伸到n型区50中。更深的沟槽形成更有效的反射镜；然而，沟槽44的深度受到以下需要所限制：通过n型区50使电流散布，并且在处理和操作期间维持半导体结构的结构完整性。形成n接触件35之下的反射镜的沟槽44的底部处的宽度可以与n接触件35的宽度相同。沟槽44可以具有成角度的或者笔直的侧壁。侧壁在一些实施例中相对于半导体结构的顶部表面的法线成30°到60°的角度并且在一些实施例中相对于半导体结构的顶部表面的法线成45°的角度。可以例如通过加热光致抗蚀剂掩模使得它回流以形成倾斜侧壁来形成成角度的侧壁。倾斜侧壁的形状通过干法蚀刻而转移到半导体。
沟槽44和p型接触层56的顶部表面与电介质材料58并排，所述电介质材料58诸如是通过例如等离子体增强化学气相沉积形成的SiO2。电介质材料58可以是材料的单个层或者相同或不同材料的多个层。在一些实施例中，电介质层58的厚度足以确保全内反射。用于该效果的最小必要厚度是光学波长的分数，并且取决于电介质的折射率。例如，对于SiO2电介质层58，至少50nm的厚度将是适合的，并且可以使用如一个或若干微米那么大的厚度。
反射镜45包括反射传导层62（通常反射金属层，诸如银或铝）和电介质层58。电介质层定位在半导体结构与反射传导层62之间，并且还在一些实施例中提供电气隔离。反射层62可以是例如银，并且可以通过例如蒸发或溅射来沉积。反射层62可以是材料的单个层或者相同或不同材料的多个层。在一些实施例中，反射层62的厚度在1000Å和5000Å之间。
在n接触件35的方向上发射的光被反射镜45反射离开n接触件35。在一些实施例中，反射镜45的侧面倾斜以朝向器件的顶部表面引导光。以大角度入射在反射镜上的光被电介质层58全内反射。以小角度入射在反射镜上的光穿过电介质层并且被反射层62反射。
发明内容
本发明的目的是提供一种垂直薄膜器件，所述垂直薄膜器件具有顶部接触件下方的沟槽，以引导光离开顶部接触件。
本发明的实施例包括一种半导体结构，所述半导体结构包括设置在n型区与p型区之间的发光层。底部接触件设置在半导体结构的底部表面上。底部接触件电气连接到n型区和p型区中的一个。顶部接触件设置在半导体结构的顶部表面上。顶部接触件电气连接到n型区和p型区中的另一个。反射镜设置在顶部接触件正下方。反射镜包括形成在半导体结构中的沟槽以及设置在沟槽中的反射材料。沟槽从半导体结构的底部表面延伸。沟槽没有穿透发光层。
本发明的实施例包括一种半导体结构，所述半导体结构包括设置在n型区与p型区之间的发光层。底部接触件设置在半导体结构的底部表面上。底部接触件电气连接到n型区和p型区中的一个。顶部接触件设置在半导体结构的顶部表面上。顶部接触件电气连接到n型区和p型区中的另一个。顶部接触件包括第一侧以及与第一侧相对的第二侧。第一沟槽形成在顶部接触件的第一侧下方的半导体结构中。第二沟槽形成在顶部接触件的第二侧下方的半导体结构中。
附图说明
图1图示了具有形成在沟槽中的反射镜的现有技术III磷化物器件。
图2图示了根据本发明的实施例的垂直薄膜器件中的n和p接触件的布置。
图3是包括设置在n接触件下方的两个沟槽的器件的部分的截面。
图4是包括设置在n接触件下方的浅沟槽的器件的部分的截面。
具体实施方式
在图1中图示的结构中，沟槽44切穿半导体结构的有源区52。沟槽还创建热学绝缘的空隙空间。紧邻高电流注入和高温度的区域放置热学绝缘的空隙空间可能降低器件的效率，或者导致器件故障。最终，沟槽44减小半导体结构的厚度，增加半导体结构可以断裂的可能性。
本发明的实施例针对垂直发光器件中的结构，所述结构防止光在诸如顶部n接触件之类的吸收结构下方生成，和/或引导光离开吸收结构，而没有遭受以上描述的图1结构的缺点。
取决于上下文，如本文中所使用的，“AlGaInP”或“AlInGaP”可以特别地是指铝、铟、镓和磷的四元合金，或者一般是指铝、铟、镓和磷的任何二元、三元或四元合金。“III氮化物”可以是指任何III族原子（诸如铝、铟和镓）和氮的二元、三元或四元合金。取决于上下文，如本文中所使用的，“接触件”可以特别地是指金属电极，或者一般是指半导体接触层、金属电极、以及设置在半导体接触层与金属电极之间的任何结构的组合。虽然在以下示例中半导体发光器件是AlInGaP LED，但是可以使用除LED之外的半导体发光器件，诸如激光二极管，以及从其它材料系统制成的半导体发光器件，所述其它材料系统诸如是其它III-V材料、III氮化物、III磷化物、III砷化物、II-VI材料、ZnO或者基于Si的材料。
图2图示了根据本发明的实施例的垂直AlInGaP器件中的n和p接触件的布置。n接触件结构形成在器件的顶部表面——自其从器件提取大部分光的表面——上。p接触件结构形成在器件的底部表面——与顶部表面相对的表面——上。
n接触件包括大接触垫20，以及一个或多个较窄的接触臂22。在图2中图示的配置中，n接触垫20定位成靠近结构的左下角。器件包括四个接触臂22a、22b、22c和22d，其集体为接触臂22。两个接触臂22a和22b从接触垫20延伸以与另两个接触臂22c和22d连接以形成方形。
p接触件结构形成在器件的底部表面上。因为通过顶部表面从器件提取大部分光，所以在底部表面的方向上发射的光优选地朝向顶部表面反射。然而，典型地用于AlInGaP器件中的p接触件的材料是吸收性的，而不是反射性的。相应地，为了最小化p接触件的面积，p接触件分布在许多小区域24之上。使器件23的底部表面在p接触件区域24之间为反射性的。p接触件区域24形成在由n接触臂22a、22b、22c和22d形成的方形内部的区域27中，以及由n接触臂22形成的方形外部的区域29中。n接触臂22a、22b、22c和22d具有下文描述的内壁32和外壁30。
图3和4是根据一些实施例的AlInGaP器件的部分的截面视图。n接触臂22a的区在图3和4中图示。在图3的器件中，在n接触臂22a下方形成两个窄沟槽，而不是如图1中图示的单个宽沟槽。在图4的器件中，在n接触臂22a下方形成宽的浅沟槽，而不是如图1中图示的宽的深沟槽。虽然在图3和4中图示了n接触臂22a，但是所图示的结构可以形成在其它n接触臂22b、22c和22d中的任一个下方。图3和4中图示的器件如下形成。半导体器件结构71生长在生长衬底（未示出）之上。生长衬底通常是GaAs，虽然可以使用任何适合的生长衬底。蚀刻停止层（未示出）生长在生长衬底之上。蚀刻停止层可以是任何材料，其可以用于停止用来稍后移除生长衬底的蚀刻。蚀刻停止层可以是例如InGaP、AlGaAs或者AlGaInP。蚀刻停止层的材料可以晶格匹配到生长衬底（典型地，GaAs），虽然它不需要如此。没有晶格匹配到生长衬底的蚀刻停止层可以足够薄以避免松弛和/或可以经应变补偿。蚀刻停止层的厚度取决于用来移除GaAs衬底的蚀刻溶液的选择性；蚀刻的选择性越小，蚀刻停止层就越厚。AlGaAs蚀刻停止层可以例如在2000和5000Å之间，虽然可以使用更厚的蚀刻停止层，如果蚀刻停止层用于纹理化器件的发射表面的话，如下文所描述的。AlxGa1-xAs蚀刻停止层的组成x可以例如在0.50和0.95之间。
器件层71，包括夹在n型区和p型区之间的发光区中的至少一个发光层，生长在蚀刻停止层之上，以n型区70开始。选择n型区70的厚度和掺杂浓度以得到低电阻和良好的电流分布。例如，n型区70可以包括AlGaInP层，其在一些实施例中至少1μm，在一些实施例中不多于10μm厚，在一些实施例中至少3μm厚，并且在一些实施例中不多于5μm厚。AlGaInP层可以利用Te或Si掺杂到在一些实施例中至少5×1017cm-3并且在一些实施例中不多于5×1018cm-3的浓度。AlGaInP n型区70通常晶格匹配到GaAs。在较高的掺杂剂浓度下，相同电流分布可以利用较薄的层可实现；然而，不合期望的自由载流子吸收可能在较高的掺杂剂浓度下增加。n型区70因而可能包括非均匀的掺杂浓度，诸如掺杂到在一些实施例中至少5×1017cm-3并且在一些实施例中不多于5×1018cm-3的浓度的一个或多个厚区，以及更重地掺杂直到例如1×1019cm-3的一个或多个薄区。这些高度掺杂的区可以掺杂有Te、Si、S或其它适合的掺杂剂，并且高掺杂浓度可以通过外延生长、通过掺杂剂扩散或者二者来实现。在一个示例中，具有配置成发射红色光的发光区的器件中的n型区70的组成为(Al0.40Ga0.60)0.5In0.5P。
发光或有源区72生长在n型区70之上。适合的发光区的示例包括单个发光层，以及多量子阱发光区，其中多个厚或薄的发光阱通过屏障层分离。在一个示例中，配置成发射红色光的器件的发光区72包括通过(Al0.65Ga0.35)0.5In0.5P屏障分离的(Al0.06Ga0.94)0.5In0.5P发光层。发光层和屏障可以每一个具有例如在20和200Å之间的厚度。发光区的总厚度例如可以在500Å和3μm之间。
p型区74生长在发光区72之上。p型区74配置成限制发光区72中的载流子。在一个示例中，p型区74是(Al0.65Ga0.35)0.5In0.5P并且包括高Al组分的薄层以限制电子。p型区74的厚度可以在微米的量级上；例如，在0.5和3μm之间。发光区的发光层通过薄p型区74对p接触件的接近性还可以降低器件的热学阻抗。
p型接触层76生长在p型区74之上。p型接触层76可以是高度掺杂的并且对于由发光区72发射的光透明。例如，p型接触层76可以掺杂到在一些实施例中至少5×1018cm-3并且在一些实施例中至少1×1019cm-3的空穴浓度。在该情况下，p型接触层76可以具有100Å和1000Å之间的厚度。如果p型接触层76没有高度掺杂，则厚度可以增加到如2μm那么大。p型接触层76可以是GaP或者任何其它适合的材料。
在一些实施例中，p型接触层76是高度掺杂的GaP。例如，通过金属有机化学气相沉积而生长的GaP接触层76可以掺杂有Mg或Zn，其被激活到5×1017和5×1018cm-3之间的空穴浓度。GaP层可以以低生长温度和低生长速率生长；例如，以~850℃的典型GaP生长温度以下近似50至200℃的生长温度，并且以~5μm/hr的典型GaP生长速率的近似1%到10%的生长速率。通过分子束外延而生长的GaP接触件可以利用C掺杂到至少1×1019cm-3的浓度。
作为在生长期间并入掺杂剂的可替换方案，可以生长p型接触层76，然后可以在生长之后使掺杂剂从气相源扩散到p型接触层中，例如通过在扩散炉中或者在生长反应器中提供高压掺杂剂源，如本领域中已知的。掺杂剂可以从气相源扩散到p型接触层76的表面的整个区域中，或者在p型接触层76的离散区中，例如通过在掺杂剂扩散之前利用例如电介质层掩蔽p型接触层76的部分。
在一些实施例中，p型接触层76是高度掺杂的GaP或者经晶格匹配的AlGaInP层。通过生长半导体材料，然后在所生长的层之上沉积包括掺杂剂源的层来对该层进行掺杂。例如，掺杂剂源层可以是元素Zn、AuZn合金或者经掺杂的电介质层。包括掺杂剂源的层可以可选地盖有扩散阻挡层。对该结构进行退火使得掺杂剂从掺杂剂源层扩散到半导体中。然后可以剥掉扩散阻挡层和其余掺杂剂源层。在一个示例中，3000Å到5000Å的包含4% Zn的AuZn合金沉积在GaP层之上，随后是TiW扩散阻挡层。对该结构进行加热，然后剥去其余TiW和AuZn。在另一示例中，图案化的AuZn层留在原位作为例如在图3和4中示出的p接触件区域24中的接触金属。
在一些实施例中，p型接触层76是高度掺杂的InGaP或AlGaInP层，其没有晶格匹配到GaAs。该层可以在100Å厚和300Å厚之间并且利用Mg或Zn掺杂到至少1×1019cm-3的空穴浓度。
在一些实施例中，在图3和4中图示的半导体层的次序颠倒。在称为倒置架构器件的这样的器件中，顶部接触臂22a-22d和接触垫20形成在p型接触层76上，使得通过器件顶部上的p型接触层76提取大部分光。底部接触件电气连接到n型区70。在倒置架构器件中，GaP或其它适合的p型接触层76可以生长得更厚，例如到10和15μm之间的厚度，以便使得能够实现跨较长距离的电流散布。在图3和4中图示的器件中的任一个可以以倒置架构形成。虽然在以下描述中将接触臂22a称为n接触臂22a，但是在倒置架构器件中，所图示的接触臂22a将是p接触件的部分。
然后形成在图3和4中图示的沟槽。
在图3中，两个窄沟槽80A和80B在n接触臂22a-22d的任一侧上形成，或者与n接触臂22a-22d的侧面略微重叠。在一些实施例中，单个窄沟槽（即，沟槽80A或80B中的仅一个）或者如在图3中图示的两个窄沟槽形成在n接触垫20的外边缘下方。半导体结构71的完整厚度留在沟槽80A和80B之间，这可以改进结构的强度并且减少来自其中形成沟槽的区域中的断裂的故障。在一些实施例中，如图3中所图示的，沟槽80A和80B延伸通过p型层74和76并且通过有源区72。在一些实施例中，沟槽80A和80B的最深部分处在n型区70中。沟槽80A和80B的深度受到以下需要所限制：通过n型区70使电流散布，并且在处理和操作期间维持半导体结构的结构完整性。在一些实施例中，沟槽80A和80B比图3中所图示的更浅，使得它们仅延伸到有源区72中，或者仅延伸到p型区74或76中。在一些实施例中，沟槽80A和80B可以在n接触臂22a-22d的外壁30和内壁32下方对准。在一些实施例中，沟槽80A和80B定位成使得它们处在接触臂22a-22d的边缘内部或外部。
在各种实施例中，沟槽80A和80B可以具有成角度的或者笔直的侧壁。侧壁在一些实施例中相对于半导体结构的顶部表面的法线成30°到90°的角度并且在一些实施例中相对于半导体结构的顶部表面的法线成45°的角度。可以例如通过加热光致抗蚀剂掩模使得它回流以形成倾斜侧壁来形成成角度的侧壁。倾斜侧壁的形状通过干法蚀刻而转移到半导体。
沟槽80A和80B的宽度81在半导体结构的底部表面处限定。将宽度选择为使得两个沟槽80A和80B宽度81的总和加上沟槽80A和80B之间的间隙25近似等于接触臂的宽度（2×81+25≈22a）。沟槽的最小宽度81取决于光刻和蚀刻能力，但是可以在一些实施例中为至少0.5μm宽并且在一些实施例中为不多于10μm宽。一般地，较小的沟槽宽度81是合期望的。图3中图示的取向中的沟槽的顶部处的宽度取决于所选择的蚀刻角度。在其中接触臂22a-22d宽度为20μm的一些实施例中，每一个沟槽可以在底部处为5μm宽（宽度81），并且间隙25可以为10μm。在其它实施例中，间隙可以更小，诸如例如5μm，使得沟槽设置在接触臂22a-22d的轮廓内部（即，边缘内部）。在其它实施例中，间隙可以更宽，诸如例如20μm，使得沟槽设置在接触臂22a-22d的轮廓外部（即，边缘外部）。将间隙25选择为尽可能大以最大化保留在半导体结构的底部表面处的半导体71的量。
在图4中，在n接触臂22a-22d下方形成单个宽的浅沟槽90。在一些实施例中，在n接触垫20的外边缘下方形成单个窄沟槽或者宽的浅沟槽，如在图4中所图示的。沟槽90的最深点处的宽度可以与n接触臂22a的宽度相同，以防止光在n接触臂22的正下方生成。选择接触臂22a-22d的宽度以优化在LED的半导体层内散布的电流，而同时最小化可以阻挡来自半导体的光发射的过量宽度。在实践中，最小宽度由光刻和工艺限制来确定。接触臂22a-22d可以在一些实施例中为至少5μm宽，并且在一些实施例中为不多于50μm宽。沟槽90的宽度可以是与接触臂22a相同的宽度，或者稍微更小或更大。在一些实施例中，沟槽90的宽度可以加上或者减去接触臂22a的宽度的10%。例如，如果接触臂22a为20μm宽，沟槽90可以在18μm和22μm宽之间。
在一些实施例中，沟槽90延伸通过p型接触层76并且延伸到p型区74中，如在图4中所图示的。在一些实施例中，沟槽90比图4中图示的更深或更浅。在一些实施例中，沟槽从半导体结构的底部表面延伸并且没有穿透发光层。较浅的沟槽准许半导体结构在处理和操作期间的更好的电流散布以及更好的结构完整性。沟槽90可以具有在一些实施例中至少0.5μm并且在一些实施例中不多于5μm的深度91。沟槽90的深度可以由所存在的半导体层的厚度来确定。例如，延伸通过有源区72或者延伸到n型层70中的沟槽可以比没有延伸通过有源区72的沟槽更深。
在形成沟槽之后，沟槽80A和80B或者沟槽90以及p型接触层76的顶部表面与电介质材料78并排。电介质材料78可以是通过任何适合的技术形成的任何适合的材料。电介质材料78可以例如是通过例如等离子体增强化学气相沉积形成的SiO2。电介质材料78可以是材料的单个层或者相同或不同材料的多个层。在一些实施例中，电介质层78的厚度足以确保入射在电介质层上的光的全内反射（TIR）。用于TIR的最小必要厚度是光学波长的分数，并且取决于电介质的折射率。例如，对于SiO2电介质层78，至少50nm的厚度将是适合的，并且可以使用如一个或若干微米那么大的厚度。
小孔被蚀刻在电介质层78中，其中对p型接触层76的电气接触是所期望的。在图3中，为了防止光在沟槽80A和80B之间生成，其中它很可能被n接触臂22吸收，没有在沟槽80A和80B之间的电介质78中形成p接触开口。在图4中，没有在n接触臂22a下方形成p接触开口。相应地，没有通过n接触臂22a下方的有源区72生成光。p接触孔填充有接触金属以形成p接触件24。接触金属可以通过例如AuZn的溅射以及剥离过程来形成。电介质78上的小孔的蚀刻以及金属接触件的剥离可以利用单个光致抗蚀剂掩模来执行，从而导致自对准过程。在一些实施例中，填充有接触金属的电介质78中的小孔24的直径在1μm和10μm之间，其中全覆盖百分比在p型接触层76的顶部表面的1%到10%之间。
反射层82形成在电介质层78和p接触件24上。反射层82与沟槽并排。反射层82可以填充沟槽，如在图3中图示的，虽然它不需要如此，如在图4中图示的。反射层82可以是例如银并且可以通过例如蒸发或溅射来沉积。反射层82可以是材料的单个层或者相同或不同材料的多个层。在一些实施例中，反射层82的厚度在1000Å和5000Å之间。反射层82是导电的并且与其中形成接触金属的区24中的p接触金属电气接触。
反射层82可以如本领域中已知的那样图案化以便从其中不想要它的区域（诸如器件的边缘）移除反射层。防护材料（未示出），诸如例如TiW，可以形成在反射层82之上并且在器件的边缘处靠近反射层82。防护材料可以将反射层密封就位，这可以减少或者防止诸如银反射层82的电迁移或氧化之类的问题。防护材料可以是材料的单个层或者相同或不同材料的多个层。防护材料可以在一些实施例中是导电的。
一个或多个键合层84设置在器件与底座86之间。一个键合层可以形成在反射金属82上，并且一个键合层可以形成在底座86上。
形成在反射金属82之上的键合层84可以例如是Au或Ag，或者诸如AuIn或AuSn合金之类的焊料合金，并且可以例如通过蒸发或溅射来形成。每一个键合层84可以是材料的单个层或者相同或不同材料的多个层。在其中反射金属82没有完全填充沟槽的实施例中，键合层材料或者另一材料可以被沉积以填充沟槽80A和80B中的空隙空间或者填充沟槽90中的空隙空间92。
然后通过键合层84将器件连接到底座86。（键合层可以在键合之前应用到器件晶片和/或底座晶片。）可以将底座86选择为具有合理接近地匹配到半导体层的热学膨胀系数（CTE）的CTE。底座86可以例如是GaAs、Si、Ge、诸如钼之类的金属、或者任何其它适合的材料。形成在底座86上的键合层可以例如是Au或任何其它适合的材料。键合例如通过热压键合或者任何其它适合的技术而形成在两个键合垫之间。例如通过底座86的底部上的接触件（未示出）来做出对p型区的电气接触。底座86可以是传导性的或者可以包括传导区或迹线，所述传导区或迹线通过反射传导层82、键合层84和任何居间层而将底部上的接触件电气连接到p接触件24。作为将器件键合到底座的可替换方案，可以例如通过电镀技术在器件晶片上生长厚的底座。
在将器件附连到底座之后，通过适合于生长衬底材料的技术来移除生长衬底（未示出）。例如，GaAs生长衬底可以通过湿法蚀刻来移除，所述湿法蚀刻终止于在器件层之前生长在生长衬底之上的蚀刻停止层上。可以可选地减薄半导体结构。
n接触金属，诸如例如Au/Ge/Au或者任何其它适合的一个或多个接触金属，可以被沉积然后图案化以形成n接触臂22a-22d和键合垫20。可以例如对结构进行加热以便使n接触件20和22a-22d和/或p接触件24退火。通过移除生长衬底而暴露的n型区70的表面34可以粗糙化以改进光提取，例如通过光电化学、等离子体蚀刻，或者通过例如纳米压印光刻而图案化以形成光子晶体或其它光散射结构。在其它实施例中，光提取特征埋藏在结构中。光提取特征可以是例如与器件的顶部表面平行（即，与半导体层的生长方向垂直）的方向上的折射率中的变化。在一些实施例中，p型接触层的表面可以在形成电介质层78之前粗糙化或图案化。在一些实施例中，在半导体结构的生长之前或期间，低折射率材料层沉积在生长衬底上或者半导体层上，并且图案化以形成低折射率材料中的开口或者低折射率材料柱。半导体材料然后生长在图案化的低折射率层之上以形成设置在半导体结构内的折射率中的变化。
然后可以测试器件的晶片并且将其单分成单独的器件。单独的器件可以放置在封装中，并且电接触件，诸如导线键合，可以形成在器件的键合垫20上以将n接触件连接到诸如引线之类的封装的部分。
在操作中，经由底座86通过接触件24在p型区中注入电流。在器件的顶部表面上，通过键合垫20在n型区中注入电流。电流从键合垫20向n接触臂22a-22d注入到n型区70中。
当有源区72发射光时，以大角度入射在沟槽80A、80B和90的侧壁上的光被电介质层78全内反射。以小角度入射在沟槽80A、80B和90的侧壁上的光穿过电介质层78并且被反射层82反射。沟槽引导光离开n接触臂22。沟槽可以类似地形成在n接触垫20下方以引导光离开n接触垫20。沟槽、设置在沟槽中的电介质材料、以及设置在电介质材料上的反射材料形成反射镜以引导光离开n接触垫20和n接触臂22a-22d中的一个或二者。
在图3和4中图示的器件是薄膜器件，这意味着从最终器件移除生长衬底。在以上描述的薄膜器件中，将器件连接到底座的键合层的顶部表面与顶部接触件之间的总厚度在一些实施例中不多于20微米并且在一些实施例中不多于15微米。
本文所描述的结构可以提供优点。
例如，利用如图3中图示的两个沟槽80A和80B之间的电气隔离的半导体材料来取代图1的沟槽的大的宽空隙空间可以创建更加机械上鲁棒的结构，减少半导体结构在处理和/或操作期间断裂的机会。此外，利用如图3中图示的n接触件的任一侧上的双沟槽结构来取代图1的单个宽反射镜沟槽可以通过创建用于光反射的附加表面而改进光提取。图3的双沟槽结构仍然服务图1结构的原始目的——通过阻挡电流注入并且通过重新引导光离开n接触件下方的光学死空间而防止n接触件下方的光生成。
利用如图4中图示的没有延伸通过有源区的较浅沟槽来取代如图1中的延伸通过有源区的深沟槽可以通过消除向有源层中引入缺陷或污染物的机会而改进可靠性。图4的浅沟槽结构仍然服务图1结构的原始目的——通过阻挡电流注入并且通过重新引导光离开n接触件下方的光学死空间而防止n接触件下方的光生成。
最后，利用图3和4二者中的半导体材料来取代图1的宽的深沟槽的热阻性空隙空间可以创建从n接触臂22a-22d到底座86的热学传导路径，以用于在n接触臂22a-22d中生成的热量。这可以改进器件的效率。
已经详细地描述了本发明，本领域技术人员将领会到，在给定本公开的情况下，可以对本发明做出修改而不脱离本文描述的发明概念的精神。因此，不意图将本发明的范围限制到所图示和描述的具体实施例。

Claims (15)

1.一种器件，包括：
半导体结构，包括设置在n型区和p型区之间的发光层；
设置在半导体结构的底部表面上的底部接触件，其中底部接触件电气连接到n型区和p型区中的一个；
设置在半导体结构的顶部表面上的顶部接触件，其中顶部接触件电气连接到n型区和p型区中的另一个；以及
设置在顶部接触件正下方的反射镜，反射镜包括形成在半导体结构中的沟槽和设置在沟槽中的反射材料，其中沟槽从半导体结构的底部表面延伸并且沟槽没有穿透发光层。
2.权利要求1所述的器件，其中沟槽与顶部接触件对准并且设置在顶部接触件下方，并且沟槽的至少部分基本上是与叠覆沟槽的顶部接触件相同的宽度。
3.权利要求1所述的器件，其中在沟槽中，绝缘层设置在底部接触件和发光层之间。
4.权利要求1所述的器件，其中发光层是III氮化物材料。
5.权利要求1所述的器件，其中发光层是AlInGaP。
6.权利要求1所述的器件，还包括设置在沟槽和反射材料之间的电介质层，其中反射材料通过电介质层从沟槽中的半导体结构电气隔离。
7.权利要求1所述的器件，其中沟槽的至少一个侧壁相对于半导体结构的顶部表面的法线成30°到90°的角度。
8.权利要求1所述的器件，其中：
顶部接触件电气连接到n型区；并且
沟槽的最深点设置在p型区中。
9.权利要求1所述的器件，其中：
顶部接触件电气连接到p型区；并且
沟槽的最深点设置在n型区中。
10.一种器件，包括：
半导体结构，包括设置在n型区和p型区之间的发光层；
设置在半导体结构的底部表面上的底部接触件，其中底部接触件电气连接到n型区和p型区中的一个；
设置在半导体结构的顶部表面上的顶部接触件，其中顶部接触件电气连接到n型区和p型区中的另一个，其中顶部接触件包括第一边缘和与第一边缘相对的第二边缘；以及
形成在顶部接触件的第一边缘下方的半导体结构中的第一沟槽，和形成在顶部接触件的第二边缘下方的半导体结构中的第二沟槽。
11.权利要求10所述的器件，还包括设置在第一沟槽和第二沟槽中的反射材料。
12.权利要求10所述的器件，其中第一沟槽和第二沟槽每一个从半导体结构的底部表面延伸，并且第一和第二沟槽中的每一个的最深点在n型区内。
13.权利要求10所述的器件，其中在第一和第二沟槽中，绝缘层设置在底部接触件和发光层之间。
14.权利要求10所述的器件，其中发光层是III氮化物材料。
15.权利要求10所述的器件，其中第一和第二沟槽中的每一个的至少一个侧壁相对于半导体结构的顶部表面的法线成30°到90°的角度。
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