CN108369977B - 低光学损失倒装芯片固态照明设备 - Google Patents

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Abstract

倒装芯片LED(200)结合了多层反射器和沿着邻近于半导体层(211，212)的内表面(204)图案化(207)的透光基板(205)。多层反射器包括金属层(232)和包含导电过孔(231)的电介质层(230)。多层反射器的各部分在被钝化材料(240)覆盖的同时可以包围在包括有源区域(215)的LED台面(219)周围。图案化基板与多层反射器能够共同减少光学损失。接近于LED芯片的边缘的透光倒角材料能够实现利用发光材料的充分覆盖。芯片因焊料材料和/或接触的增加厚度而被升高，并且当反射性材料存在基台上时，芯片可以减少发光损失。用于利用发光材料涂覆芯片的方法包括下列一种或多种：成角度的喷涂、喷涂之前的倒角形成、模板岛状涂覆、以及可释放的胶带涂覆。

Description

低光学损失倒装芯片固态照明设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年10月1日提交的美国临时专利申请号62/235,908的优先权，通过引用将上述临时专利申请的全部内容结合在此，犹如在本文中完整阐述一样。
技术领域
本公开涉及包括发光二极管的固态照明设备，其包括致力于一种具有高反射性反射镜的固态发光设备的实施方式以及结合了发光材料的实施方式。
背景技术
在消费者和商业应用两者中，诸如发光二极管(LED)等固态发光器的使用日益增长。LED技术的进步已经导致具有长使用寿命的高效率并且机械稳健的光源。相应地，现代LED已经能够支持各种各样的新显示应用并且正在日益增长地应用于一般照明应用，通常替代白炽光源和荧光光源。
LED是将电能转换成光的固态设备并且一般包括布置在相反掺杂的n型与p型层之间的一个或多个半导体材料有源层(或有源区域)。当跨接掺杂层施加偏压时，则将空穴和电子注入到一个或多个有源层中，在一个或多个有源层中，空穴与电子再结合而产生诸如可见光或紫外线发射等发射。例如，可以由碳化硅、氮化镓、磷化镓、氮化铝、和/或砷化镓基材料和/或有机半导体材料制造有源区域。通过有源区域产生的光子在所有方向上发射。
通常，希望以最高的光发射效率操作LED，通过与输出功率有关的发射强度(例如，以每瓦特的流明为单位)能够测量最高光发射效率。增强发射效率的实际目标是使得在光的期望传输方向上对通过有源区域发射的光的提取最大化。LED的光提取和外部量子效率受多种因素的限制，包括内反射。根据斯涅尔定律的易于理解的推断，到达LED表面与周围环境之间的表面(界面)的光子将被折射或内反射。如果光子反复地进行内反射，则该光子最终将被吸收并且永不提供从LED射出的可见光。
为了增加光子射出LED的机会---特别是其中透明基板代表暴露的发光表面的倒装芯片设备---已经发现，图案化、粗糙化、或通过其他方式纹理化透明基板来提供变化表面是有用的，变化表面使折射的概率高于内反射，并且由此增强光提取。下列共同转让的美国专利中阐述了用于在LED的外表面上设置表面特征的示例性(但不限于)技术和结构，在此通过引用将其结合在此：美国专利号7,829,906；7,211,803；6,888,167；6,821,804；6,791,119；6,747,298；以及6,657,236。尽管该方法能够使用，然而，其实际采用至少局限于在特定的背景下。例如，机械方法会引入应力或致使波动材料破损，并且就位置方面而言，还可能受限于采用该方法的的制造顺序。就其位置方面而言，化学(例如，照相平板印刷蚀刻)方法也可能受制造顺序的限制，以避免后续LED芯片制造过程中的未对准和/或微特征损坏，和/或如果在芯片制造之后执行蚀刻，则避免与LED芯片层的化学不兼容性。
提高光提取效率的另一种方式是提供反射生成光的反射表面，以使得该光可贡献于来自LED芯片的有用发射。LED已经发展为具有反射生成光的内反射表面或层。图1是LED芯片1的横截面示意图，LED芯片1具有通过金属接合层6安装在基台4上的LED 2。LED 2进一步包括LED2与金属接合层6之间的p接触/反射器8，且反射器8通常包括诸如银(Ag)等金属。根据LED的
Figure GDA0002546510870000021
系列，诸如从科锐有限公司可商购的
Figure GDA0002546510870000022
LED等可商购的LED中利用这种布置。反射器8与LED芯片1集成并且能够致使从LED芯片的有源区域发射的光朝向基台4以朝向主发射表面反射回。反射器8还朝向在外形上被纹理化的主发射表面反射TIR光。对于各个反射器表面，由于小于100％的反射率值，一些光可被反射器8吸收。一些金属能够在感兴趣的波长范围内具有小于95％的反射率。
附加的LED芯片已经发展为具有内反射器，内反射器包括允许电信号穿过这种反射器的结构。这种结构能够包括导电特征(例如，层和/或过孔)与绝缘特征(例如，电介质和/或钝化层)的各种组合。
在要求将磷光体或其他发光材料添加到固态照明设备(例如，包括倒装芯片)的特定应用中，面临实现下列一个或多个目标的挑战：确保边缘发射芯片表面和边缘边界的充分覆盖(由此避免未被覆盖的发射的泄露)；避免不受欢迎的远场光特性；并且当将漫反射材料涂覆在发射器芯片周围的基台上时，减少光通量损失。
本技术领域人员一直在寻求改进的发光二极管和固态照明设备(包括倒装芯片)，即，具有减少的光学损失并且提供能够克服与常规照明设备相关联的挑战的所需照明特性。本技术领域人员还在一直寻求改进的发光设备及方法，即，能够克服与将磷光体或发光材料添加到固态照明设备相关联的挑战，固态照明设备包括含一个或多个倒装芯片的设备。
发明内容
本公开涉及包括发光二极管的固态照明设备，并且在具体的方面，涉及包括低光学损失倒装芯片LED的设备，低光学损失倒装芯片LED整合了多层反射器并且整合了沿着邻近于半导体层的内表面被图案化的透光基板。沿着内表面图案化的透光基板与多层反射器的存在允许减少倒装芯片LED的光学损失，且同时具有减少的制造成本和制造步骤。在附加方面，本公开涉及用于制造转换发光的固态发光设备的方法，在该设备中，一个或多个发射器芯片的表面涂覆有发光材料。在更进一步的方面，本公开涉及一种固态发光设备，包括高架(elevated)的发射器芯片和/或接近于发射器芯片的边缘发射表面的透光倒角(fillet)材料，诸如，可以用于确保边缘发射表面的充分发光材料覆盖和/或在接近于发射器芯片存在漫反射材料时减少光通量损失。
一方面，发光设备包括倒装芯片发光二极管(LED)，倒装芯片发光二极管包括透光基板、多个半导体层、多层反射器、以及钝化层。透光基板包括图案化表面，图案化表面包括(a)多个凹陷特征和(b)多个凸起特征中的至少一个。该多个半导体层邻近于图案化表面，并且包括含第一类型的掺杂质的第一半导体层和含第二类型的掺杂质的第二半导体层，其中，发光有源区域布置在第一半导体层与第二半导体层之间。多层反射器被布置成接近于多个半导体层，并且包括金属反射器层和电介质反射器层，其中，电介质反射器层布置在金属反射器层与多个半导体层之间。钝化层布置在金属反射器层与(i)第一电接触和(ii)第二电接触之间，其中，第一电接触被布置成与第一半导体层导电性通信，并且第二电接触被布置成与第二半导体层导电性通信。
在各种实施方式中，前述LED可以包括附加特征。在特定实施方式中，发光设备进一步包括：导电微接触的第一阵列，延伸通过钝化层并且提供第一电接触与第一半导体层之间的电通信；以及至少一个导电路径，提供第二电接触与第二半导体层之间的电通信。在特定实施方式中，提供第二电接触与第二半导体层之间的电通信的至少一个导电路径包括延伸通过钝化层的导电微接触的第二阵列。在特定实施方式中，电介质反射器层可以包括多个导电过孔中的至少一个，该多个导电过孔延伸通过电介质反射器层并且被布置成与第一半导体层和第二半导体层中的至少一个接触。在特定实施方式中，基板可以包括蓝宝石；可替代地，基板可以包括硅、碳化硅、III族-氮化物材料(例如，GaN)、或上述材料的任意组合(例如，蓝宝石上硅等)。可以使用其他基板材料。在特定实施方式中，第一半导体层沉积在图案化表面上。在特定实施方式中，电介质反射器层布置在第二半导体层上。在特定实施方式中，该多个半导体层的中心部分形成在远离基板的方向上延伸的台面，该多个半导体层的外围部分形成横向地界定台面的至少一个凹部，并且电介质反射器层、金属反射器层、以及钝化层中的每个的一部分延伸入至少一个凹部中。在特定实施方式中，钝化层的至少一部分从外围上包围多层反射器并且防止多层反射器的暴露。在特定实施方式中，发光设备进一步包括布置在金属反射器层与钝化层之间的势垒层(barrier，阻挡层)，其中，导电微接触的第一阵列和第二阵列中的至少一个(或两个)延伸通过势垒层。在特定实施方式中，发光设备进一步包括含金属的夹层(可以包括铝)，含金属的夹层布置在势垒层与第一电接触和第二电接触之间的钝化层内。在特定实施方式中，发光设备包括下列特征(a)至(c)中的至少一个：(a)电介质反射器层包括二氧化硅，(b)金属反射器层包括银，并且(c)钝化层包括氮化硅。在特定实施方式中，第一半导体层包括n型材料并且第二半导体层包括p型材料。在特定实施方式中，发光有源区域包括至少一种III族-氮化物材料或至少一种III族-磷化物材料。在特定实施方式中，发光有源区域包括多量子阱区域。在特定实施方式中，发光设备进一步包括布置在基板的透光表面之上的发光材料。在特定实施方式中，基板包括至少120微米、至少150微米、至少170微米、或此处指定的另一厚度阈值的厚度。
另一方面，发光设备包括倒装芯片发光二极管(LED)，倒装芯片发光二极管包括透光基板、多个半导体层、电介质反射器层、金属反射器层、钝化层、导电微接触的第一阵列、以及至少一个导电路径。透光基板包括图案化表面，图案化表面包括(a)多个凹陷特征和(b)多个凸起特征中的至少一个。该多个半导体层被布置成邻近于图案化表面，并且包括含第一类型的掺杂质的第一半导体层以及含第二类型的掺杂质的第二半导体层，其中，发光有源区域布置在第一半导体层与第二半导体层之间。电介质反射器层邻近于第二半导体层并且包括多个导电过孔中的至少一个，该多个导电过孔延伸通过电介质反射器层并且被布置成与第一半导体层和第二半导体层中的至少一个接触。金属反射器层布置在电介质反射器层上并且被布置成与多个导电过孔中的至少一个接触。钝化层布置在金属反射器层与(i)第一电接触和(ii)第二电接触之间。导电微接触的第一阵列延伸通过钝化层并且提供第一电接触与第一半导体层之间的电通信。该至少一个导电路径提供第二电接触与第二半导体层之间的电通信。
在各种实施方式中，前述LED可以包括附加特征。在特定实施方式中，提供第二电接触与第二半导体层之间的电通信的至少一个导电路径包括延伸通过钝化层的导电微接触的第二阵列。在特定实施方式中，基板包括蓝宝石；可替代地，基板可以包括碳化硅或III族-氮化物材料(例如，GaN)。在特定实施方式中，第一半导体层沉积在图案化表面上。在特定实施方式中，电介质反射器层布置在第二半导体层上。在特定实施方式中，该多个半导体层的中心部分形成在远离基板的方向上延伸的台面，该多个半导体层的外围部分形成横向地界定台面的至少一个凹部，并且电介质反射器层、金属反射器层、以及钝化层中的每个的一部分延伸入至少一个凹部中。在特定实施方式中，钝化层的至少一部分从外围上包围电介质反射器层和金属反射器层中的每个并且防止电介质反射器层和金属反射器层中的每个暴露。在特定实施方式中，发光设备进一步包括布置在金属反射器层与钝化层之间的势垒层，其中，微接触的第一阵列和微接触的第二阵列中的至少一个延伸通过势垒层。在特定实施方式中，发光设备进一步包括含金属的夹层(例如，包括铝)，含金属的夹层布置在势垒层与(i)第一电接触和(ii)第二电接触之间的钝化层内。在特定实施方式中，发光设备包括下列特征(a)至(c)中的一个：(a)电介质反射器层包括二氧化硅，(b)金属反射器层包括银，并且(c)钝化层包括氮化硅。在特定实施方式中，第一半导体层包括n型材料并且第二半导体层包括p型材料。在特定实施方式中，发光有源区域包括至少一种III族-氮化物材料或至少一种III族-磷化物材料。在特定实施方式中，发光有源区域包括多量子阱区域。在特定实施方式中，发光(lumiphoric)材料布置在基板的透光表面之上。在特定实施方式中，基板可以包括至少120微米、至少150微米、至少170微米、或此处指定的另一厚度阈值的厚度。
另一方面，固态照明设备包括：基台；固态发射器芯片，由基台支撑，固态发射器芯片包括含顶部发射表面和含沿着顶部发射表面的外周布置的至少一个边缘发射表面的多个发射表面；以及透光倒角材料，布置在围绕固态发射器芯片的外周的基台上或上方、并且被布置成与至少一个边缘发射表面接触。倒角材料沿着至少一个边缘发射表面的存在可以便于发光材料(例如，磷光体)在至少一个边缘发射表面之上的涂覆(例如，喷涂)。在特定实施方式中，固态照明设备进一步包括布置在顶部发射表面之上并且布置在倒角材料的至少一部分之上的至少一种发光材料。在特定实施方式中，倒角材料具有靠近至少一个边缘发射表面的最大高度，倒角材料包括远离至少一个边缘发射表面的最小高度，并且最大高度不比顶部发射表面的水平面更高。在特定实施方式中，倒角材料包括硅树脂和/或至少一种发光材料。如此处公开的，在特定实施方式中，固态发射器芯片包括倒装芯片。
另一方面，固态发光设备包括：基台，包括底板和多个电接触区域；漫反射材料，布置在基台的至少一部分之上；至少一个倒装芯片发光二极管，其包括p电极、n电极、顶部发射表面、以及沿着顶部发射表面的外周布置的至少一个边缘发射表面；以及焊料材料，被布置成建立p电极与多个电接触区域中的至少一个第一接触区域之间的接触，并且被布置成建立n电极与多个电接触区域中的至少一个第二接触区域之间的接触；其中，至少一个边缘发射表面被升高为高于基台的底板至少约15微米、至少约20微米、至少约25微米、或至少约30微米的高度。在特定实施方式中，前述最小高度中的任意一个或多个的界限为不大于约70微米、不大于约60微米、或不大于约50微米、不大于约40微米、或不大于约30微米的上限。相对于包括反光材料涂层的基台明显被升高的倒装芯片的存在可以降低或最小化反光材料涂层通过其他方式布置在倒装芯片的至少一个边缘发射表面之上(及反射倒装芯片的至少一个边缘发射表面的发射)的概率。在特定实施方式中，固态发光设备进一步包括布置在顶部发射表面上和至少一个边缘发射表面上的至少一种发光材料。在特定实施方式中，焊料材料包括焊剂或焊膏(例如，金锡焊膏)。在特定实施方式中，固态发光设备进一步包括透光倒角材料，透光倒角材料被布置成形成与至少一个边缘发射表面接触并且与底板或漫反射材料接触的倒角。在特定实施方式中，倒角包括靠近至少一个边缘发射表面的最大高度，倒角包括远离至少一个边缘发射表面的最小高度，并且最大高度不比顶部发射表面的水平面更高。在特定实施方式中，倒角材料包括硅树脂和/或至少一种发光材料。在特定实施方式中，漫反射材料包括二氧化钛。
另一方面，提供一种用于制造转换发光的固态发光设备的方法，转换发光的固态发光设备包括固态发射器芯片，固态发射器芯片包括含顶部发射表面并且含沿着顶部发射表面的外周布置的至少一个边缘发射表面的多个发射表面。方法包括：利用至少一个喷嘴在第一方向上将包括至少一种发光材料的涂层组合物喷涂在多个发射表面的至少一些表面之上；并且利用至少一个喷嘴在第二方向上将包括至少一种发光材料的涂层组合物喷涂在多个发射表面的至少一些表面之上；其中，第一方向不同于第二方向，并且第一方向和第二方向中的至少一个不垂直于顶部发射表面。在特定实施方式中，第一方向与顶部发射表面的夹角在10度至80度的范围内。在特定实施方式中，方法进一步包括：扩散透光倒角形成材料，以与至少一个边缘发射表面接触并且与位于固态发射器芯片下面的基板接触，由此产生沿着至少一个边缘发射表面的倒角，其中，所述利用至少一个喷嘴在第一方向和第二方向上喷涂包括至少一种发光材料的涂层组合物包括：将涂层组合物喷涂在倒角之上。在特定实施方式中，倒角包括靠近至少一个边缘发射表面的最大高度，倒角包括远离至少一个边缘发射表面的最小高度，并且最大高度不比顶部发射表面的水平面更高。在特定实施方式中，形成倒角的材料包括硅树脂和/或至少一种发光材料。在特定实施方式中，方法进一步包括：在所述利用至少一个喷嘴在第一方向和第二方向上喷涂包括至少一种发光材料的涂层组合物的过程中，促使至少一个喷嘴与固态发射器芯片之间的相对移动。如此处公开的，在特定实施方式中，固态发射器芯片包括倒装芯片。
另一方面，提供一种用于制造转换发光的固态发光设备的方法，转换发光的固态发光设备包括固态发射器芯片，固态发射器芯片包括含顶部发射器表面并且含沿着顶部发射表面的外周布置的至少一个边缘发射表面的多个发射表面。方法包括：扩散倒角形成材料，以与至少一个边缘发射表面接触并且与位于固态发射器芯片下面的基板接触，并且由此产生沿着至少一个边缘发射表面的倒角；以及利用至少一个喷嘴将包括至少一种发光材料的涂层组合物喷涂在顶部发射表面和倒角之上。在特定实施方式中，倒角包括靠近至少一个边缘发射表面的最大高度，倒角包括远离至少一个边缘发射表面的最小高度，并且最大高度低于顶部发射表面。在特定实施方式中，利用至少一个喷嘴包括：在第一方向上将涂层组合物喷涂在顶部发射表面和倒角之上，并且包括：在第二方向上将涂层组合物喷涂在顶部发射表面和倒角之上，其中，第一方向不同于第二方向，并且第一方向和第二方向中的每个不垂直于顶部发射表面。在特定实施方式中，倒角形成材料包括硅树脂和/或至少一种发光材料。如此处公开的，在特定实施方式中，固态发射器芯片包括倒装芯片。
另一方面，一种用于制造至少一种转换发光的固态发射器芯片的方法包括：将模板定位在基板之上，基板支撑包括至少一个发光表面的至少一个固态发射器芯片，模板包括套准(register)至少一个固态发射器芯片的至少一个窗口以暴露至少一个发光表面；并且将至少一种发光材料涂敷在至少一个固态发射器芯片的暴露的至少一个发光表面之上，而模板的存在防止基板的至少一部分接收至少一种发光材料。在特定实施方式中，至少一个发光表面包括顶部发射表面和沿着顶部发射表面的外周布置的至少一个边缘发射表面，其中，暴露的至少一个发光表面包括顶部发射表面和至少一个边缘发射表面的至少一部分。在特定实施方式中，方法进一步包括：从基板中移除模板。在特定实施方式中，至少一个固态发射器芯片包括多个固态发射器芯片，并且方法进一步包括：将基板分割成多个区段，每个区段均包括多个固态发射器芯片中的至少一个固态发射器芯片。在特定实施方式中，至少一个固态发射器芯片包括多个固态发射器芯片，并且至少一个窗口包括多个窗口。如此处公开的，在特定实施方式中，至少一个固态发射器芯片包括至少一个倒装芯片。
另一方面，一种用于制造至少一个转换发光的固态发光设备的方法包括：将多个固态发射器芯片布置在可释放的粘性材料上；利用至少一种发光材料涂覆多个固态发射器芯片；对可释放的粘性材料施加能量来减小可释放粘性材料的粘附力；并且从可释放的粘性材料中移除经涂覆的多个固态发射器芯片。在特定实施方式中，多个固态发射器芯片中的每个固态发射器芯片均包括倒装芯片。在特定实施方式中，所述涂覆包括使用至少一个喷嘴将包括至少一种发光材料的涂层组合物喷涂在多个固态发射器芯片之上。在特定实施方式中，涂层组合物的喷涂包括：在不垂直于多个固态发射器芯片中的每个固态发射器芯片的顶部发射表面的至少一个方向上喷涂涂层组合物。在特定实施方式中，所述移除包括：从可释放的粘性材料中独立拾取多个固态发射器芯片中的每个经涂覆的固态发射器芯片，并且将每个经涂覆的固态发射器芯片放置在至少一个基板或基台上。如此处公开的，在特定实施方式中，多个固态发射器芯片包括多个倒装芯片。
在特定实施方式中，此处公开的一个或多个倒装芯片LED可以在固态发射器(或LED)封装中实施。如此处公开的，在特定实施方式中，照明灯具或灯泡可以包括一个或多个倒装芯片LED。
另一方面，本公开涉及一种包括利用此处公开的固态照明设备照亮物体、空间、或环境的方法。
另一方面，出于附加的优点，可以组合此处描述的上述方面、和/或各个单独方面及特征中的任一项。此处公开的各个特征和元件中的任一项可以与一个或多个其他公开的特征和元件组合，除非与此处指示相反。
本领域技术人员应认识到本公开的范围并且在结合所附图形图读取优选实施方式的下列细节描述之后实现其附加的方面。
附图说明
被整合在并且形成本说明书的一部分的附图示出了本公开的若干方面并且与描述一起用于说明本公开的原理。
图1是包括内反射器和纹理化发光表面的常规LED芯片的一部分的示意性横截面表示。
图2A是根据本公开的特定实施方式的实施倒装芯片LED的子组件的选择(半导体)层的示意性横截面表示。
图2B是根据本公开的特定实施方式的倒装芯片LED的多个量子阱的选择层的示意性横截面表示。
图3A是根据本公开的一个实施方式的倒装芯片LED的侧横截面示图，倒装芯片LED包括被图案化成接近于LED的半导体层的透光表面，包括接近于半导体层的多层反射器，并且包括LED的多层反射器与电接触之间的钝化层。
图3B是图3A的LED安装至基台并且覆盖有发光材料层的侧横截面示图。
图4A是根据本公开的一个实施方式的倒装芯片LED的侧横截面示图，倒装芯片LED包括被图案化成接近于LED的半导体层的透光表面，包括接近于由半导体层形成的台面的主表面和侧表面的多层反射器，并且包括LED的多层反射器与电接触之间的钝化层。
图4B是图4A的LED安装至基台并且覆盖有至少一种发光材料层的侧横截面示图。
图5是在切割以使LED芯片彼此分离之前的制造过程中的包括四个倒装芯片LED的组件的放大部分的照片。
图6A是根据本公开的一个实施方式的包括基板的倒装芯片LED的俯视平面图，基板具有包括倾斜侧壁的外表面和凹槽式顶表面。
图6B是图6A中的倒装芯片LED的侧正视图。
图6C是图6A和图6B中的倒装芯片LED的仰视平面图。
图7A是根据本公开的一个实施方式的包括根据图6A至图6C的单个倒装芯片LED的LED封装的上部立体图。
图7B是图7A中的LED封装的下部立体图。
图8A是根据本公开的一个实施方式的包括多个倒装芯片LED的LED封装的一部分的示意性俯视平面图。
图8B是图8A中的LED封装的一部分的横截面图。
图9是对于以下两种情况的K因数值(代表白色亮度与蓝色亮度之比，更高的值代表更大的白转换效率)的绘图：(i)转换磷光体的倒装芯片(比较例)LED，通过这样的工艺来制作，即，工艺包括将含生长基板和外延层的组件接合至载体基板，其中在载体基板与外延层之间具有反射层，之后是生长基板的移除与暴露的外延层表面的顶表面图案化或纹理化；以及(ii)根据本公开的一个实施方式的转换磷光体的低光学损失倒装芯片LED，被构造在内部图案化的蓝宝石基板上。
图10是对于以下两种情况在三个不同的目标显色值(E2：70CRI、E3：75CRI、E5：80CRI)的标准化光通量的绘图：(i)比较例LED，通过这样的工艺来制作，即，工艺包括将含生长基板和外延层的组件接合至载体基板，其中，在载体基板与外延层之间具有反射层，之后是生长基板的移除与暴露的外延层表面的顶表面图案化或纹理化；(ii)整合了根据一个实施方式的内部被图案化的蓝宝石基板的倒装芯片LED，由此比较颜色衰减(rolloff)特性。
图11是用于垂直喷涂由基板支撑的固态光发射器芯片的装置的示意性示图。
图12A是用于成角度地喷涂由基板支撑的多个固态光发射器倒装芯片的装置的示意性示图。
图12B是由基板支撑并且由发光材料的涂层覆盖的多个固态光发射器倒装芯片的侧横截面示意图。
图13是用于利用朝向倒装芯片的上部角落定向的成角度的喷嘴成角度地喷涂由基板支撑的固态光发射器倒装芯片的装置的示意性示图。
图14A是由基板支撑的固态光发射器倒装芯片的侧横截面示意图，其中，固态光发射器倒装芯片具有透光倒角材料布置在芯片的外周周围并且与芯片的边缘发射表面接触。
图14B是图14A中覆盖有发光材料的涂层的芯片的侧横截面示意图。
图15A是由基板支撑的固态光发射器倒装芯片的侧横截面示意图，其中，固态光发射器倒装芯片具有包括布置在芯片的外周周围并且与芯片的边缘发射表面接触的发光材料的透光倒角材料。
图15B是图15A中覆盖有发光材料的涂层的芯片的侧横截面示意图。
图16A是包括安装至基台的固态光发射器倒装芯片与静电放电芯片的发光设备的俯视图照片。
图16B是添加了布置在倒装芯片的外周周围的基台上并且被布置成倒装芯片的边缘发射表面接触的透光干净(clear)倒角材料之后，根据图16A的发光设备的俯视图照片。
图17A是添加包括布置在倒装芯片的外周周围的基台上并且被布置成与倒装芯片的边缘发射表面接触的发光材料的透光倒角材料之后，包括固态光发射器倒装芯片的发光设备的俯视图照片。
图17B是添加发光材料的附加涂层之后，图17A中的发光设备的俯视图照片。
图18是各自包括覆盖在发光材料涂层之上的半球状透镜与由基台支撑的固态光发射器倒装芯片的六个互连发光设备的俯视图照片，每个设备在倒装芯片与基台之间均没有倒角材料。
图19是各自包括覆盖在发光材料涂层之上的半球状透镜与由基台支撑的固态光发射器倒装芯片的六个互连发光设备的俯视图照片，每个设备包括倒装芯片与基台之间的倒角材料。
图20A是支撑三个固态光发射器芯片的基板与将模板层应用于基板之前限定三个窗口的模板层的立体示意性装配图。
图20B是将模板层应用于基板(具有套准固态光发射器芯片的窗口)之后，图20A中的基板与模板层的立体示意图。
图20C是将发光材料应用于固态光发射器芯片的发射表面之后以及移除模板层之后，图20B中的基板与固态光发射器芯片的立体示意图。
图21A是通过模板窗口将发光材料应用于固态光发射器倒装芯片的发射表面之后，各自包括由基板支撑的固态光发射器倒装芯片的九个互连发光设备的俯视图照片，每个基板的大部分没有发光材料。
图21B是图21A中的涂覆了一种发光材料的固态光发射器倒装芯片的放大俯视图照片。
图22A是喷涂发光材料之前，由可释放的胶带支撑的六个固态光发射器倒装芯片的组件的立体图示意性示图。
图22B是利用发光材料涂覆固态光发射器倒装芯片与可释放的胶带之后，图22A中的组件的立体图示意性示图，可释放的胶带被布置成接近于能源。
图22C是应用能量以减少可释放胶带的粘附力之后，并且移除涂覆了单一发光材料的固态光发射器倒装芯片之后的图22B中的组件的立体图示意性示图。
图23A是喷涂发光材料之后，由可释放胶带支撑的十六个固态光发射器倒装芯片的组件的俯视图照片。
图23B是图23A中的组件的一部分的放大立体图照片。
图23C是移除涂覆了发光材料的十六个固态光发射器倒装芯片之后，涂覆了发光材料的可释放胶带层的俯视图照片。
图23D是从可释放胶带层移除芯片之后，涂覆了发光材料的固态光发射器倒装芯片的侧立体图照片。
图24A是经由可释放的胶带涂覆方法涂覆各个倒装芯片之后，各自包括由基台支撑的涂覆了发光材料的固态光发射器倒装芯片的多个互连发光设备的俯视图照片。
图24B是图24A中的单个发光设备的一部分的放大俯视图照片。
图24C是图24A中的单个发光设备的一部分的放大立体图照片。
图25A是包括以常规高度安装至基台的固态光发射器倒装芯片的发光设备的一部分的侧横截面示意图示图，漫反射层设置在被布置成与倒装芯片的边缘发射表面接触的基台之上。
图25B是包括以提升的高度安装至基台的固态光发射器倒装芯片的另一发光设备的一部分的侧横截面示意图示图，漫反射层设置在不与倒装芯片的边缘发射表面接触的基台之上。
图26是覆盖有发光材料的顶部喷涂层的固态光发射器倒装芯片的侧横截面示意性示图，防芯吸材料的滴剂布置在发光材料层的顶表面之上并且反射层与发光材料层的侧表面接触。
图27是覆盖有发光材料的顶部喷涂和成角度喷涂的层的固态光发射器倒装芯片的侧横截面示意性示图，防芯吸材料的滴剂布置在发光材料层的顶表面之上并且反射层与发光材料层的侧表面接触。
图28是覆盖有发光材料的顶部喷涂和成角度喷涂的层的固态光发射器倒装芯片的侧横截面示意性示图，透光倒角材料包含与发光材料层的侧表面接触的发光材料层，并且反射层与倒角材料的一部分接触。
图29是覆盖有发光材料的顶部喷涂与成角度喷涂的层的固态光发射器倒装芯片的侧横截面示意性示图，透光倒角材料包含与发光材料层的侧表面接触的发光材料层。
图30是固态光发射器倒装芯片的侧横截面示意性示图，倒角形状的反射层与倒装芯片的边缘接触，并且顶部喷涂的发光材料层覆盖倒装芯片的顶表面并且覆盖布置在倒装芯片的边缘之上的反射层。
图31是被布置成由基板支撑的固态光发射器倒装芯片的侧横截面示意性示图，倒装芯片与基板覆盖有发光材料的顶部喷涂与成角度喷涂的层，防芯吸材料的滴剂被布置在发光材料层的顶表面之上，并且反射层与发光材料层的侧表面接触。
图32是被布置成由基板支撑的固态光发射器倒装芯片的侧横截面示意性示图，倒装芯片与基板覆盖有发光材料的顶部喷涂与成角度喷涂的层，并且反射材料层设置在与发光材料层的侧表面远离的发光材料的各部分之上。
图33是被布置成由基板支撑的固态光发射器倒装芯片的侧横截面示意性示图，倒角形状的反射层部分与倒装芯片的边缘接触，顶部喷涂的发光材料层覆盖倒装芯片的顶表面并且覆盖布置在倒装芯片的边缘之上的倒角形状的反射层部分，防芯吸材料的滴剂布置在发光材料的顶表面之上，并且反射材料层被布置成与发光材料层的侧表面接触。
具体实施方式
此处公开的各种实施方式涉及包括发光二极管的固态照明设备，诸如，包括整合了多层反射器并且整合了沿着邻近于半导体层的内表面图案化的透光基板的低光学损失倒装芯片LED的设备等。优选地，多层反射器大致横跨布置在LED的相反掺杂的半导体层之间的发光有源区域的整个区域，或更优选地，横跨超过LED的有源区域的面积。在附加方面，本公开涉及用于制造转换发光的固态发光设备的方法，其中，一个或多个固态光发射器芯片的表面涂覆有发光材料，诸如，可以包括成角度的喷涂、喷涂之前的倒角形成、模板岛状(island)涂覆、以及可释放的胶带涂覆等。在更进一步的方面，本公开涉及这样一种固态发光设备，即，包括被升高的发射器芯片和/或接近于发射器芯片的边缘发射表面的透光倒角材料，诸如可以用于确保边缘发射表面的充分发光材料覆盖和/或在存在接近于发射器芯片的漫反射材料时减少光通量损失。
此处阐述的实施方式代表了能够使得本领域技术人员实施实施方式的必要信息并且示出了实施实施方式的最佳模式。一旦根据所附的附图阅读下列描述，本领域技术人员将能理解本公开的构思并且将能认识到这些构思而非此处具体解决的应用。应当理解的是，这些构思及应用落在本公开及所附权利要求书的范围内。
应当理解的是，尽管此处可以使用术语“第一”、“第二”等描述各个元件，然而，这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个。例如，在不偏离本公开的范围的情况下，第一元件可以被定义为第二元件，并且相似地，第二元件可以被定义为第一元件。如此处使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联列出项的任何及所有组合。
应当理解的是，当诸如层、区域、或基板等元件被称之为在另一元件“上”或延伸至另一元件“中”时，其能够直接位于另一元件上或直接延伸至另一元件中或也可以存在中间元件。相反，当元件被称之为“直接位于”另一元件“上”或“直接”延伸至另一元件“中”时，则不存在中间元件。同样，应当理解的是，当诸如层、区域、或基板等元件被称之为在另一元件“之上”或延伸至另一元件“之上”时，其能够直接位于另一元件之上或直接延伸至另一元件之上，或也可以存在中间元件。相反，当元件被称之为“直接位于”另一元件“之上”或“直接延伸至”另一元件“之上”时，则不存在中间元件。还应理解的是，当元件被称之为“连接”或“耦接”至另一元件时，其能够直接连接至或耦接至另一元件，或可以存在中间元件。相反，当元件被称之为“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，则不存在中间元件。
诸如“在…下面”或“在…上面”或“在…上”或“在…下”等此处使用的相对术语可以描述图中示出的一个元件、层、或区域与另一元件、层、或区域的相互关系。应当理解的是，这些术语及上面讨论的这些术语旨在涵盖除图中描述的方位之外的设备的不同方位。
此处使用的术语仅用于描述具体实施方式之目的并且并不旨在限制本公开。如此处使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”、以及“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有清晰指示。应进一步理解的是，此处使用的术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”、和/或“包括(including)”指定所述特征、整体、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或其组的存在或添加。
除非另有限定，否则，此处使用的全部术语(包括技术和科技术语)具有与本公开所属的本领域普通技术人员通常理解的相同含义。应进一步理解的是，此处使用的术语应被解释为具有与其在本说明书的上下文及相关技术领域中的含义一致的含义并且将不以理想化或过度形式意义被解释，除非此处明确如此限定。
如此处使用的，固态发光设备的“有源区域”指多数和少数载流子(例如，空穴和电子)重组而产生光的区域。一般地，根据此处公开的实施方式的有源区域能够包括双异质结构或诸如量子阱结构等阱结构。
此处公开的固态发光设备可以包括至少一个固态光源(例如，LED)和被布置成接收至少一个固态光源的发射的一种或多种发光材料(此处也被称之为发光体)。发光材料可以包括磷光体、闪烁体、发光墨水、量子点材料、日发光带等中的一种或多种。一般地，固态光源可以生成具有第一主波长的光。接收通过固态光源生成的光的至少一部分的至少一个发光体可以重新发射具有不同于第一主波长的第二主波长的光。固态光源与一种或多种发光材料可以选择为使得其组合输出产生具有诸如颜色、颜色点、强度等一个或多个所需特性的光。在特定实施方式中，一个或多个倒装芯片LED的聚合发射，可选地，与一种或多种发光材料结合，可被布置成提供诸如从2500K至10000K的色温范围内的冷白色、中白色、或暖白色光。在特定实施方式中，可以使用具有青色、绿色、琥珀色、黄色、橘色、和/或红色主波长的发光材料。在特定实施方式中，通过诸如喷涂、浸渍、液体扩散、粉末涂覆、喷墨式印刷等方法可以将发光材料添加至一个或多个发射表面(例如，顶部表面或一个或多个边缘表面)。在特定实施方式中，发光材料可以分散在封装剂、粘合剂、或其他接合介质中。
如此处使用的，当来自LED的入射在透明层或区域上的辐射的至少90％通过透明区域显现时，LED的层或区域被视为是“透明的”。例如，在从氮化镓基材料制造蓝色和/或绿色LED的上下文中，二氧化硅能够提供透明的绝缘层(例如，至少90％透明)，而氧化铟锡(ITO)能够提供透明导电层(例如，至少90％透明)，这通过考虑蓝宝石基板上的透射和反射分量而测量。而且，如此处使用的，当从LED有源区域发出并且入射在层或区域上的角平均辐射的至少90％被反射回至有源区域中时，LED的层或区域被视为“反射性的”或实施“反射器”。例如，在氮化镓基蓝色和/或绿色LED的上下文中，银(例如，至少90％反射)可被视为反射性材料。在紫外线(UV)LED的情况下，可以选择适当的材料来提供所需的(并且在一些实施方式中)高反射率和/或所需的(并且在一些实施方式中)低吸收性。
如之前提到的，此处的各种实施方式涉及包括发光二极管的固态发光设备，诸如，包括整合了多层反射器并且整合了沿着邻近于半导体层的内表面图案化的透光(优选地，透明)基板的低光学损失倒装芯片LED的设备等。倒装芯片LED包括沿着同一面延伸的间隔开的阳极接触和阴极接触，且该面与由透光(优选地，透明)基板限定的面相反。与具有LED芯片的相反面上的接触的竖直结构相反，倒装芯片LED还可以被定义为水平结构。
在特定实施方式中，透光(优选地，透明)基板包括邻近于半导体层的图案化内表面，且图案化表面包括(a)多个凹陷特征和(b)多个凸起特征中的至少一个。在特定实施方式中，基板可以包括蓝宝石；可替代地，基板可以包括硅、碳化硅、III族-氮化物材料(例如，GaN)、另一外延兼容的晶体材料、或上述材料的任意组合(例如，蓝宝石上硅等)。通过本技术领域中已知的各种方法中的任一种可以图案化基板，包括(但不限于)通过使用任何合适的蚀刻剂的蚀刻(例如，照相平板印刷蚀刻)形成纳米级特征，可选地，结合一个或多个掩模。可以提供任意所需数目、形状、节距、以及构造的特征。在特定实施方式中，图案化基板可以包括下列一项或多项：条纹、点、弯曲特征、圆形特征、多边形特征、圆锥形特征、截头圆锥形特征等。在图案化之后，可选地，经由常规方法(例如，经由抛光、化学机械抛光、或任意合适的工艺)可以平坦化图案化表面，并且经由常规方法可以清洗图案化表面，以使得图案化表面易于外延生长(epitaxy)。之后，一个或多个外延层可以在其上生长，包括相反掺杂的半导体层，其中有源区域布置其间。
应注意，蓝宝石、硅、以及蓝宝石上硅基板材料的成本可以大大低于更高性能的碳化硅或III族-氮化物基板，但是，如此处描述的，内部图案化基板与多层反射器的一起使用可以允许整合了更低成本(例如，蓝宝石)基板的倒装芯片LED达到与在外部粗糙化的碳化硅基板(其内表面上缺少图案化)上制造的倒装芯片LED相当的性能水平。主要由于高的材料成本，常规的碳化硅基板是薄的并且会由非天然支撑材料支撑。如此处描述的，当使用更低成本的基板(例如，蓝宝石)用于倒装芯片LED制造时，可以使用经济的厚天然基板，而不需要用于机械支撑的任何非天然支撑材料。提出的新解决方案可以提供以更少资本制造倒装芯片LED的更快制造循环时间。此外，由于厚的天然(例如，蓝宝石)基板的附加支撑，产生的倒装芯片LED可以更可靠。
如上面提出的，在基板、各个半导体层(包括其间布置了有源区域的相反掺杂的半导体层)的表面上的图案化特征的随后形成可以外延生长在基板的图案化表面上或之上。在特定实施方式中，通过鼓励破坏错位缺陷，外延层在图案化表面上或之上的生长可以改善外延生长过程，由此提供更高的晶体质量。此外，与光在邻接基板的半导体层中的内反射相反，基板的内表面上的图案化特征的存在提供增加光在基板中的折射的概率的变化表面。改善的晶体质量和改善的光提取两者有益于改善来自整合了该基板的倒装芯片LED的光输出。
在图案化基板之上外延生长半导体层之后，各个其他结构(例如，台面界定凹陷、多层反射镜、势垒层、钝化层、夹层、微接触阵列、以及电接触)可以形成在半导体层之上。本领域技术人员应当认识到，在单个晶圆(例如，六英寸直径的晶圆，或任意合适尺寸的晶圆)上可以同时制造多个LED芯片，并且之后，通过切割或任意其他合适的技术可以分离LED芯片成单个。
结合图2A至图4B描述了利用III族氮化物(例如，GaN、InGaN、AlGaN)半导体材料的示例性LED结构的至少特定层的各个细节。应认识到，本公开并不局限于基于III族氮化物半导体材料的发光结构并且利用其他(例如，砷化物、磷化物等)材料类型可以制造相似的结构。
图2A是根据本公开的特定实施方式的实施倒装芯片LED的外延子组件10的选择(半导体)层的示意性横截面表示，该层并未按比例绘制。外延子组件10包括具有布置其间的多量子阱(MQW)有源区域15的相反掺杂的第一和第二半导体层(例如，n-GaN层11和p-GaN层12)。可选地，恒定或分级组合物的一个或多个缓冲层(例如，n型AlGaN和/或无意掺杂的GaN，未示出)可以布置在图案化基板与掺杂的第一半导体层11之间。在特定实施方式中，掺杂的第一半导体层11可以涵盖被布置成邻近于图案化基板(未示出)的n型层。在特定实施方式中，掺杂的第一半导体层11可以掺杂有硅，诸如，小于约5×1019cm-3的水平等，并且可以具有从数十至数千埃的范围内的任意合适的厚度。
间隔层13(例如，未掺杂的GaN)和/或超晶格结构14(可以包括掺杂硅的GaN和/或InGaN的交替层)可选地设置在掺杂的第一半导体层11与有源区域15之间。如果存在，超晶格结构14可以为氮化物(例如，InGaN基)有源区域15的生长提供更好的表面并且可以影响操作电压。尽管不希望受任何操作理论的约束，然而，目前认为，超晶格结构14中的应力效应提供了有助于包含高质量的InGaN的有源区域15的生长的生长表面。超晶格结构14的厚度和组合物的适当选定能够降低操作电压和/或增强光学效率。在包括超晶格结构14的特定实施方式中，超晶格结构14可以包括InxGa1-xN与InyGa1-yN的交替层，其中，x在0与1之间(包含0和1)，并且x不等于y。在特定实施方式中，x＝0，因此，超晶格结构14包括GaN与InGaN的交替层。在特定实施方式中，超晶格结构14可以包括约5个至约50个周期(其中，一个周期等于形成超晶格结构14的重复层的InxGa1-xN层与InyGa1-yN层的一次重复)。
有源区域15包括多个发光阱，其包含夹持在更高带隙包层或限制层之间的低带隙半导体材料的薄层，并且在一些实施方式中，发光阱可以是量子阱。如本领域中技术人员已知，阱层是由具有比量子阱层更高带隙的势垒层或限制层包围的半导体材料的非常薄的层(通常小于约50nm)。势垒层与阱层一起形成量子阱。具体地，量子阱层如此薄，使得量子阱的可允许能量水平呈现为离散值，因此，与具有可允许能量水平的平稳分布的本体材料相比较，量子阱表现出处于最低允许(离散)能量水平的高密度状态。与本体重组/发射相比较，量子阱通过具有改进效率和/或光谱纯度的载流子重组可以生成光子。当电子填充由空穴占据的晶体点阵中的空间并且移至更低的能量状态时，发生载流子重组，从而释放热和/或光形式的能量。在各种实施方式中，阱可能或可能不足够薄而不能表征为量子阱。在此处公开的特定实施方式中，有源区域15包括含多个势垒阱单元(诸如图2B所示)的多阱结构。
在特定实施方式中，可选的盖层16可以设置在有源区域15上并且可以包括未掺杂的GaN、AlGaN和/或AlInGaN层。在特定实施方式中，盖层16可以具有1埃至300埃的范围内的厚度。如此处使用的，“未掺杂的”指非故意掺杂有杂质的层或区域，并且与“非故意掺杂”同义。应认识到，III族氮化物基材料通常是自然生长的n型，并且因此，盖层16可以是n型生长。在特定实施方式中，盖层16可以具有至少约40埃的厚度。
掺杂的第二半导体层12可以包括诸如掺杂有诸如镁等p型杂质的GaN、AlGaN、或AlInGaN等p型氮化物基层。在特定实施方式中，掺杂的第二半导体层12可以具有从0埃至300埃的范围内的厚度，并且在一些情况下，可以具有约150埃的厚度。
在特定实施方式中，P-N结17可以形成在掺杂的第二半导体层12与盖层16之间的相接处。P-N结17用作将少数载流子注入到有源区域15中的机构，其中，该载流子能够与多数载流子重组而生成光子并且产生光发射。在特定实施方式中，P-N结17优选地定位在有源区域15处或附近，诸如，定位在小于
Figure GDA0002546510870000231
的范围内，因此，被注入的少数载流子能够以高概率扩散至有源区域15中并且与量子阱中的多数载流子重组。
图2B示出了实施多量子阱结构的示例性有源区域15的势垒阱单元，示例性有源区域15可以提供特定实施方式的图2A中示出的子组件的有源区域。有源区域15包括多阱结构，其中多个InGaN阱层20-1至20-N(其中，N是任意合适值的变量)通过以交替形式介入势垒层18-1至18-N而分离并且利用附加势垒层18-N+1覆盖。势垒层18-1至18-N一般可以包括GaN、AlGaN、InGaN、或AlInGaN；然而，势垒层18-1至18-N及18-N+1的铟组合物优选小于阱层20-1至20-N的铟组合物，使得势垒层18-1至18-N及18-N+1具有比阱层20-1至20-N更高的带隙。在特定实施方式中，势垒层18-1至18-N及18-N+1与阱层20-1至20-N可以未掺杂(即，非故意掺杂有诸如硅或镁等杂质原子)。在其他实施方式中，具体地，如果希望紫外线发射，势垒层18-1至18-N及18-N+1则可以掺杂有硅。在有源区域15内，各个阱层20-1至20-N定位在两个势垒层18-1至18-N及18-N+1之间，以形成各自包括阱层和两个势垒层的多个量子阱25-1至25-N。一个势垒层18-1至18-N与一个邻近的阱层20-1至20-N的每个组合还可以被称之为包括在“势垒-阱单元”中，且图2B中示出了顺次布置并且利用附加势垒层18-N+1覆盖的多个势垒-阱单元22-1至22-N，从而形成包括多个量子阱25-1至25-N的有源区域15。
如之前提出的，此处，各个实施方式涉及包括整合了多层反射器并且整合了图案化基板的低光学损失倒装芯片LED的设备。多层反射器优选地包括邻近于一个相反掺杂的半导体层的电介质反射器层与位于电介质反射器层上的金属反射器层。除提供光反射效用外，多层反射器还可以提供导电效用和/或电流分布效用。
在特定实施方式中，电介质反射器层包括具有不同于(例如，低于)相反掺杂的半导体层(被布置成邻近于有源区域)的折射率的材料。在特定实施方式中，电介质层可以包括小于邻近层的折射率以促进全内反射。在特定实施方式中，金属反射器层被布置在电介质反射器层上或邻近于电介质反射器层、并且结合电介质反射器层使用来增强反射，使得穿过电介质反射器层的光的任意部分能够被金属反射器层反射回有源区域。
在LED内使用多层反射器能够减少通过有源区域发射的光在朝向基台的方向上或在远离LED的主要发光表面的其他不期望的方向上产生的光学损失。多层反射器能够被定位成反射该光，以允许该光在所需方向上从LED芯片传播。
在特定实施方式中，电介质反射器层可被直接布置在邻近于LED有源区域的掺杂的(例如，p掺杂的)半导体层上。在其他实施方式中，一个或多个中间层可以设置在电介质反射器层与掺杂的半导体层之间。
电介质反射器层可以包括各种材料中的任意一种或多种。在特定实施方式中，电介质反射器层可以包括具有不同的材料浓度和/或组分的电介质材料的两个或多个子层。在特定实施方式中，电介质反射器层包括二氧化硅(SiO2)。在其他实施方式中，可以使用诸如Si、Ge、MgOx、ZnO、SiNx、SiOx、AlN、Al2O3、及合金、以及上述组合等的一种或多种其他电介质材料。具有比掺杂的半导体层(例如，p-GaN)的材料更低或更高的折射率的其他材料布置在电介质反射器层与有源区域之间。在特定实施方式中，电介质反射器层具有比邻近掺杂的半导体层的材料低于1％至50％、或更低的5％至40％、或更低的5％至30％的范围内的折射率。例如，GaN和 SiO2分别具有2.4和1.46的折射率，代表两种材料之间的39％的差异。电介质反射器层的厚度可以根据材料组分而变化，但是，在特定实施方式中，电介质反射器层可以具有至少约0.2微米、约0.5微米、至少约0.5微米、或从约0.2微米至约0.7微米的范围内的厚度。
对于多层反射器的金属反射器层，可以使用各种金属。在特定实施方式中，金属反射器层可以包括Ag、Au、Al、或其组合，并且可以包括多个子层。如之前提及的，来自金属层的每次反射必然伴有光的损失，并且这些损失对于在LED内经过多次穿程和反射的光子(例如，光)是显著的。TIR的反射一般是无损失的，使得当通过TIR而非金属反射器反射光的更大部分时，光学损失减少。在特定实施方式中，金属反射器层可以包括结合至少一种其他金属的Ag，或在其他实施方式中，基本上可以由Ag构成。
在特定实施方式中，粘合层可以设置在电介质反射器层与金属反射器层之间，以促进这些层之间的粘附力。如果设置了，则该粘合层可以包括诸如TiO、TiON、TiO2、TaO、TaON、Ta2O5、AlO或其组合等各种材料，优选材料为TiON。在特定实施方式中，粘合剂可以具有从几埃(例如，3埃至10埃)至1000埃或更多埃的范围内的厚度。粘合层的厚度和材料应被选择为使穿过其的光的吸收最小化。
在特定实施方式中，多层反射器包括布置在金属反射器层上的电介质反射器层，且多个导电过孔延伸通过电介质反射器层并且被布置成与金属反射器层接触。在特定实施方式中，至少一些过孔结合金属反射器层可以提供通过绝缘电介质反射器层的导电路径，以允许电信号被传播(例如，通过诸如p-GaN等掺杂的半导体层)至LED的有源区域。在特定实施方式中，至少一些过孔结合金属反射器层可以增强电流到有源区域的至少一部分中的分布(spreading)。在特定实施方式中，通过电介质反射器层的一部分限定的一些过孔可以用于电信号到有源区域的传播或从有源区域传播电信号，而通过电介质反射器层的另一部分限定的其他过孔可以用于增强电流分布，但不一定必须用于电信号到有源区域的传播或从有源区域传播电信号。鉴于此，金属反射器层的区域可以同时提供光反射、导电、以及电流分布等两种或多种效用。
包括限定过孔的电介质反射器层并且包括接近于电介质反射器层的金属反射器层的多层反射器可以通过各种方式而形成。在一个实施方式中，在外延生长了其间布置有有源区域的相反掺杂的半导体层之后，电介质反射器材料(例如，SiO2)可以沉积在位于基板的远端的半导体层的表面上。之后，(例如，p过孔)孔可以被限定在电介质反射器层中。在形成之后，孔可以填充有与金属反射器层的沉积同时发生的金属，以形成导电过孔。电介质反射器材料中的孔可以通过常规蚀刻工艺或诸如微型打孔等机械工艺而形成。孔可以具有各种形状和各个尺寸。在特定实施方式中，电介质反射器层限定的孔可以具有直径小于20微米的圆形横截面。在特定实施方式中，可以提供具有其他横截面形状(例如，正方形、椭圆形、六边形、五边形等)的孔。在一些实施方式中，电介质反射器层中限定的孔可以具有从1微米至8微米的范围内的直径。在特定实施方式中，邻近的孔可以间隔开5微米至100微米的范围内、10微米至40微米的范围内、或20微米至30微米的范围内的边缘到边缘距离。在特定实施方式中，在电介质反射器层的部分或全部之上，孔的尺寸、形状、以及间距中的任意一个或多个可以是一致或非一致的。
在电介质反射器层中形成孔之后，金属可以沉积(例如，经由溅射或任意合适的工艺)到孔中及电介质反射器层的暴露表面中而形成金属反射器层。之后，势垒层可以形成在金属反射器层上，且可以用于形成势垒层的合适材料的实施例包括但不限于溅射的Ti/Pt，之后蒸发的Au体材料、或溅射的Ti/Ni，之后蒸发的Ti/Au体材料。
在特定实施方式中，多个半导体层的中心部分(包括发光有源区域)形成在远离基板的方向上延伸的台面，并且多个半导体层的外围部分形成横向地界定台面的至少一个凹部。在特定实施方式中，多层反射器大致布置在台面的主表面的全部之上(例如，台面的主表面的至少约90％、至少约92％、或至少约95％)，而凹部包含钝化材料(例如，SiN)。界定台面的至少一个凹部可以通过蚀刻多个半导体层而形成。在特定实施方式中，多层反射器大致布置在台面的整个主表面之上(例如，台面的主表面的至少约90％、至少约92％、或至少约95％)，而多层反射器进一步延伸超过台面的主表面而至至少一个凹部中(“环绕包围”有源区域)，并且钝化材料的至少一部分进一步延伸至凹部中，以从外围上包围多层反射器并且防止多层反射器的暴露。延伸至至少一个凹部中的多层反射器的部分优选地不存在于延伸通过电介质反射器材料的导电过孔，因此，仅绝缘材料被布置成与发光有源区域的横向边界接触。
在特定实施方式中，势垒层可以被设置成接近于金属反射器层，以防止金属从金属反射器层迁移。用于形成该势垒层的合适材料的实施例包括但不限于，溅射的Ti/Pt，之后的蒸发的Au体材料、或溅射的Ti/Ni，之后的蒸发Ti/Au体材料。根据特定实施方式，可以使用这些或其他材料的其他组合以形成势垒层。在特定实施方式中，势垒层可以限定包含钝化材料的开口的阵列和延伸通过的导电微接触的横向封装阵列，且微接触提供外部电接触与LED的掺杂半导体层中的一个之间的导电路径以用于电流到有源区域的传播或从有源区域传播电流。
如之前提出的，在特定实施方式中，钝化层布置在金属反射器层与(i)第一电接触和(ii)第二电接触之间。在特定实施方式中，钝化层包括诸如氮化硅等合适耐用并且绝缘的材料。其他材料可以用于钝化层。在特定实施方式中，钝化层包括布置其中的含金属夹层(例如，包括Al或另一合适的金属)。在特定实施方式中，夹层可以用作破裂减少特征，诸如，阻止绝缘层中的裂缝传播至绝缘层的主表面(例如，接近于LED的外部接触)。在特定实施方式中，钝化层夹层可以利用延伸通过的导电微接触的第一阵列和第二阵列限定开口的第一阵列和第二阵列，其中，微接触提供外部电接触与LED的相反掺杂的半导体层之间的导电路径以用于电流到有源区域的传播并且从有源区域传播电流。微接触与夹层中限定的开口之间的钝化材料的存在可以防止微接触的阵列与夹层之间的导电通信。
在特定实施方式中，分离的第一电接触与第二电接触布置在倒装芯片LED的钝化层的单个表面上。在一个实施方式中，第一电接触(例如，n接触或阴极)可以被布置成与接近于有源区域的第一半导体层(例如，n-GaN层)导电通信，而第二电接触(例如，p接触或阳极)可被布置成与接近于有源区域的第二半导体层(例如，p-GaN层)导电通信。在该实施方式中，通过微接触的第一阵列提供第一电接触与第一半导体层之间的导电通信，微接触的第一阵列延伸通过钝化层、含金属的夹层、势垒层、金属反射器层、电介质反射器层、第一半导体层、以及有源区域。此外，在该实施方式中，通过金属反射器层、电介质反射器层中限定的过孔、以及微接触的第二阵列(微接触的第二阵列延伸通过钝化层、含金属的夹层、以及势垒层而到达金属反射器层)提供第二电接触与第二半导体层之间的导电通信。
在特定实施方式中，通过各个步骤可以制造倒装芯片LED，包括：(a)图案化基板的表面；(b)外延生长多个半导体层，该多个半导体层夹持位于图案化表面上或邻近于图案化表面的发光有源区域；(c)在半导体层(包括有源区域)的一部分中形成至少一个凹部，以限定台面；(d)在多个半导体层的至少一层上或邻近于多个半导体层的至少一层形成多层反射器(包括限定过孔的电介质反射器层和金属反射器层)；(e)在金属反射器层上或邻近于金属反射器层形成势垒层；(f)在势垒层和多层反射器的至少一部分中限定开口；(g)在势垒层上或邻近于势垒层形成第一钝化层；(h)在第一钝化层部分上形成夹层；(i)在夹层和第一钝化层部分上形成第二钝化层部分；(j)限定通过各个层的开口(例如，经由蚀刻或微型打孔)以用于接收微接触的第一阵列和第二阵列；(k)将前述开口填充有导电材料，以形成微接触的第一阵列和第二阵列；以及(l)在第二钝化层部分的表面上形成电接触，且第一电接触与微接触的第一阵列导电通信，并且第二电接触与微接触的第二阵列导电通信。对于步骤(j)，应注意，通过单一或顺次方式限定通过各个层的开口可以有益于促进开口的对准。在特定实施方式中，可以省去前述步骤中的一个或多个，和/或可以添加附加的步骤。在特定实施方式中，前述步骤中的一个或多个可以分裂成子部分，和/或本领域技术人员可以根据需要变更两个或多个步骤的临时顺序。
图3A示出了根据一个实施方式的包括内部透光表面104、包括接近于半导体层的多层反射器的倒装芯片LED 100，内部透光表面104被图案化成接近于LED 100的半导体层。LED 100包括具有外主表面101、侧表面102、以及具有多个凹陷和/或凸起特征107的图案化表面104的透光(优选地，透明的)基板105。夹持发光有源区域115的多个半导体层111、112邻近于图案化表面104，并且可以经由气相外延或任意其他合适的沉积工艺被沉积。在一个实施方式中，接近于基板105的第一半导体层111实施n掺杂的材料(例如，n-GaN)，并且第二半导体层112实施p掺杂的材料(例如，p-GaN)。包括有源区域115的多个半导体层111、112的中心部分在远离基板105的方向上延伸，以形成由包含钝化材料(例如，作为钝化层140的一部分的氮化硅)的至少一个凹部129横向界定并且由第一半导体层111的表面延伸111A竖直界定的台面119。
多层反射器被布置成接近于第二半导体层112(例如，在第二半导体层112上)，且多层反射器由电介质反射器层130和金属反射器层132构成。电介质反射器层130布置在金属反射器层132与第二半导体层112之间。在特定实施方式中，电介质反射器层130包括二氧化硅，并且金属反射器层132包括银。数个导电过孔131-1、131-2被限定在电介质反射器层130中并且优选地布置成在第二半导体层112与金属反射器层132之间接触。在特定实施方式中，导电过孔131-1、131-2包括与金属反射器层132大致相同的材料。在特定实施方式中，电介质反射器层130和金属反射器层132中的至少一个(优选地，两个)布置在由第二半导体层112终止的台面119的主表面的大致全部之上(例如，第二半导体层112的台面部分的主(例如，下)表面的至少约90％、至少约92％、或至少约95％)。
势垒层138(包括部分138-1和138-2)优选地设置在金属反射器层132与钝化层140之间。在特定实施方式中，势垒层138包括溅射的Ti/Pt，之后的蒸发Au、或溅射的Ti/Ni，之后的蒸发Ti/Au。在特定实施方式中，势垒层138可以用于防止金属从金属反射器层132的迁移。钝化层140布置在势垒层138与(i)第一外部可接入的电接触151和(ii)第二外部可接入的电接触152之间，(i)第一外部可接入的电接触151和(ii)第二外部可接入的电接触152两者沿着倒装芯片LED 100的下表面144分离为间隙149而布置。在特定实施方式中，钝化层140包括氮化硅。钝化层140包括其中布置的含金属的夹层145，其中，夹层145可以包括Al或另一合适的金属(或基本由Al或另一合适的金属构成)。
LED 100包括延伸通过钝化层140的微接触153、154的第一阵列和第二阵列，微接触153的第一阵列提供第一电接触151与掺杂的(例如，n掺杂的)第一半导体层111之间的导电通信，并且微接触154的第二阵列提供第二电接触152与(例如，p掺杂的)第二半导体层112之间的导电通信。微接触153的第一阵列从第一电接触151(例如，n接触)延伸通过钝化层140、通过夹层145中限定的开口、通过势垒层138的第一部分138-1中限定的开口142、通过金属反射器层132的第一部分132-1中限定的开口、通过电介质反射器层130的第一部分130-1中限定的开口、通过第二半导体层112、并且通过有源区域115，而终止于第一半导体层111中。在夹层145中限定的开口内，势垒层138的第一部分138-1、金属反射器层132的第一部分132-1、以及电介质反射器层130的第一部分130-1、电介质层130的电介质材料横向地封装微接触153，以防止微接触与相应层145、138、132、130之间的电接触。电介质反射器层130的第一部分130-1中限定的一组过孔131-1与电介质反射器层130的第一部分130-1及第一半导体层112接触，这有益于促进有源区域115中的电流分布。微接触154的第二阵列从第二电接触152延伸通过钝化层140并且通过夹层145中限定的开口，而至(i)势垒层138的第二部分138-2和(ii)金属反射器层132的第二部分132-2中的至少一个，其中，通过电介质反射器层130-2的第二部分中限定的一组过孔131-2在金属反射器层132与第二半导体层112之间建立电通信。在特定实施方式中，尽管优选微接触154的第二阵列，然而，在其他实施方式中，单个第二微接触可取代微接触154的第二阵列。相似地，在特定实施方式中，尽管优选为在电介质反射器层130-2的第二部分中限定多个过孔131-2，然而，在其他实施方式中，单一过孔或其他合适的导电路径可取代多个过孔131-2。
在钝化层140形成之后，在基板105的外部主表面101与第一半导体层111的表面延伸111A之间延伸的一个或多个侧部分106未覆盖有钝化材料。该侧部分106实施非钝化的侧表面。
图3B示出了图3A中的倒装芯片LED 100安装至基台160并且覆盖有至少一种发光材料的层170。基台160包括分别被布置成接近于电接触151、152的第一接触垫161和第二接触垫162。可以使用无焊料的、焊接焊剂、或其他常规附接方式建立接触垫161、162与分离了间隙149的电接触151、152之间的导电通信。如图3B中示出的，至少一种发光材料的层170被布置成覆盖顶表面101、非钝化的侧表面106、及钝化的侧表面(即，钝化层140的侧壁)、以及基台160。
参考图3A和图3B，在倒装芯片LED 100的操作中，电流可以从第一电接触(例如，n接触或阴极)151(例如，通过接触垫161)、微接触153的第一集合、以及(n掺杂的)第一半导体层111流至有源区域115中而生成光发射。电流从有源区域115流经(p掺杂的)第二半导体层112、过孔131-2、金属反射器层部分132-2、势垒层部分138-2、以及微接触154的第二集合而到达第二电接触(例如，p接触或阳极)152。通过有源区域115生成的发射初始在全部方向上传播，且反射器层130、132用于在整体朝向基板105的方向上反射发射。当发射到达布置在基板105与第一半导体层111之间的透光图案化内表面104时，布置在图案化内表面104中或上的凹陷/凸起特征107促进内表面104处的折射、而非反射，由此增加光子穿过第一半导体层111至基板105中并且之后通过顶表面101和非钝化的侧表面106从LED 100出射的机会。当LED 100的表面覆盖有一种或多种发光材料170时(如图3B所示)，从LED 100发出的发射的至少一部分可以通过一种或多种发光材料170被向上转换或向下转换。
此处描述的发光材料可以是或包括磷光体、闪烁体、发光墨水、量子点材料、日发光带等中的一种或多种。通过任意合适的方式可以提供发光材料，例如，直接涂覆在LED的一个或多个表面上，分散在被配置为覆盖一个或多个LED的封装材料中，和/或涂覆在一个或多个光学或支撑元件上(例如，通过粉末涂覆、喷墨式印刷等)。在特定实施方式中，发光材料可以向下转换或向上转换，并且可以提供向下转换和向上转换材料两者的组合。在特定实施方式中，被布置成产生不同峰值波长的多种不同(例如，组分不同)发光材料可以被布置成接收来自一个或多个LED芯片的发射。
在各种配置中，一种或多种发光材料可以设置在倒装芯片LED的一个或多个部分上和/或基台上。在特定实施方式中，倒装芯片LED的一个或多个表面可以共形地涂覆有一种或多种发光材料，而该等LED的其他表面和/或相关联的基台可以没有发光材料。在特定实施方式中，倒装芯片LED的顶表面可以包括发光材料，而倒装芯片LED的一个或多个侧表面可以没有发光材料。在特定实施方式中，倒装芯片LED的全部或大致全部的外表面(例如，限定接触或安装表面除外)被涂覆有或通过其他方式覆盖有一种或多种发光材料。在特定实施方式中，一种或多种发光材料可以被设置成以大致均匀的方式布置在倒装芯片LED的一个或多个表面之上；在其他实施方式中，一种或多种发光材料可以被设置成相对于材料组分、浓度、及厚度中的一种或多种以非均匀的方式布置在倒装芯片LED的一个或多个表面上或之上。在特定实施方式中，倒装芯片LED的一个或多个外表面上或之中的一种或多种发光材料的负载百分比可以改变。在特定实施方式中，一种或多种发光材料可以被图案化在倒装芯片LED的一个或多个表面的各部分上，以包括一个或多个条纹、圆点、曲线、或多边形形状。在特定实施方式中，多种发光材料可以被布置在倒装芯片LED上或之上的不同离散区域或离散层中。
在特定实施方式中，发光材料可以布置在基板的透光表面之上，并且基板可以包括至少120微米、至少150微米、至少170微米、至少200微米、至少230微米、至少250微米(可选地，前述最小厚度值的上端受任意上述厚度值约束)、或此处指定的另一厚度阈值的厚度。在不旨在受任意指定的操作理论限制的情况下，由于下列现象中的一种或多种：(i)增加基板的外主(例如，顶部)表面与多层反射镜之间的物理分离(距离)，和(ii)减少布置在基板的外表面上或之上的发光材料上的光通量，当前认为，提供根据前述厚度阈值中的一个或多个的相对厚的基板可以提高发光体转换的倒装芯片LED的转换效率。
对于更大的LED晶片尺寸(例如，基板宽度为至少约1.2mm、至少约1.4mm、至少约2mm或更大)，减少光学损失的益处可能更为显著和重要。在光逃逸之前，由于光与内部LED反射镜的更多交互作用，更大的晶片对反射镜反射率具有更大的依赖性。因为暖白色的发射器通常涉及到更大量光反射回LED芯片(例如，由于多种磷光体材料或诸如黄色层和红色层等材料层的转换)，所以在制作暖白色(与冷白色相反)发射器时，减少光学损失的益处还可能更为显著。
图4A示出了根据另一实施方式的倒装芯片LED 200，LED 200包括被图案化成接近于LED的半导体层的内部透光表面204，并且包括接近于半导体层并且“环绕包围”半导体层(包括有源区域)的外围部分的多层反射器。LED 200包括透光(优选地，透明)基板205，透光基板205具有外主表面201、侧表面202、以及具有多个凹陷和/或凸起特征207的图案化表面204。夹持发光有源区域215的多个(例如，外延沉积的)半导体层211、212邻近于图案化表面204。在一个实施方式中，接近于基板205的第一半导体层211实施n掺杂的材料(例如，n-GaN)并且第二半导体层212实施p掺杂材料(例如，p-GaN)。包括有源区域215的多个半导体层211、212的中心部分在远离基板205的方向上延伸，以形成由包含钝化材料(例如，作为钝化层240的一部分的氮化硅)的至少一个凹部229横向地界定并且由第一半导体层211的表面延伸211A竖直地界定的台面219。该至少一个凹部229进一步分别包括电介质反射器层230和金属反射器层232的外围“环绕包围”部分230'、232'。
电介质反射器层230与金属反射器层232组合实施多层反射器。电介质反射器层230布置在金属反射器层232与第二半导体层212之间。在特定实施方式中，电介质反射器层230包括二氧化硅，并且金属反射器层232包括银。数个导电过孔231-1、231-2限定在电介质反射器层230中并且优选被布置成在第二半导体层212与金属反射器层232之间接触。在特定实施方式中，导电过孔231-1、231-2包括与金属反射器层232大致相同的材料。在特定实施方式中，电介质反射器层230和金属反射器层232中的至少一个(优选地，两个)布置在由第二半导体层212终止的台面219的主表面的大致全部之上(例如，第二半导体层212的台面部分的主(例如，下)表面的至少约90％、至少约92％、或至少约95％)。
如图4A所示，至少一个凹部229包括界定第二半导体层212的外围部分的电介质反射器层230的外围“环绕包围”部分230'、有源区域215、以及形成台面219的第一半导体层211的区段。电介质反射器层230的“环绕包围”部分230'进一步延伸至第一半导体层211的表面延伸211A的一部分并且沿着第一半导体层211的表面延伸211A的一部分延伸。此外，至少一个凹部229包括金属反射器层232的外围“环绕包围”部分232'，金属反射器层232的外围“环绕包围”部分232'被布置成与电介质反射器层230的“环绕包围”部分230'接触并且延伸超过有源区域215，但不与第一半导体层211的表面延伸211A接触。在至少一个凹部229内，“环绕包围”部分230'、232'在外围上由钝化层240的钝化材料界定。横向覆盖多层反射器的至少一个凹部229中的钝化材料(例如，防湿SiN)的存在防止电介质反射器层230与金属反射器层232的任意部分的暴露。如果电介质反射器层230的任意部分(例如，诸如SiO2等浸透性材料)延伸至LED 200的暴露边缘，这将潜在地提供湿气被汲取至与金属(例如，含Al)反射器层232的各部分接触的路径，预期这将导致有害的化学作用。
势垒层238(包括部分238-1和238-2)优选地设置在金属反射器层232与钝化层240之间。在特定实施方式中，势垒层238可以用于防止金属从金属反射器层232迁移并且可以包括溅射的Ti/Pt，之后的蒸发Au、或溅射的Ti/Ni，之后的蒸发Ti/Au。
钝化层240附加地布置在势垒层238与(i)第一外部可接入电接触251和(ii)第二外部可接入电接触252之间，接触251、252沿着倒装芯片LED 200的下表面244布置并且分离开间隙249。在特定实施方式中，钝化层240包括氮化硅。钝化层240包括布置其中的含金属的夹层245，其中，夹层245可以包括Al或另一合适的金属(或基本由Al或另一合适的金属构成)。
微接触253、254的第一阵列和第二阵列延伸通过钝化层240，微接触253的第一阵列提供第一电接触251与掺杂的(例如，n掺杂的)第一半导体层211之间的导电通信，并且微接触254的第二阵列提供第二电接触252与(例如，p掺杂的)第二半导体层212之间的导电通信。微接触253的第一阵列从第一电接触251(例如，n接触)延伸通过钝化层240、通过夹层245中限定的开口、通过势垒层238的第一部分238-1中限定的开口242、通过金属反射器层232的第一部分232-1中限定的开口、通过电介质反射器层230的第一部分230-1中限定的开口、通过第二半导体层212、并且通过有源区域215，而终止于第一半导体层211中。在夹层245中限定的开口内，势垒层238的第一部分238-1、金属反射器层232的第一部分232-1、以及电介质反射器层230的第一部分230-1、电介质反射器层230的电介质材料横向地封装微接触253，以防止微接触与相应层245、238、232、230之间的电接触。电介质反射器层230的第一部分230-1中限定的一组过孔231-1与电介质反射器层230的第一部分230-1和第一半导体层212接触，这有益于促进有源区域215中的电流分布。微接触254的第二阵列从第二电接触252延伸通过钝化层240并且通过夹层245中限定的开口，而至(i)势垒层238的第二部分238-2和(ii)金属反射器层232的第二部分232-2中的至少一个，其中，通过在电介质反射器层230-2的第二部分中限定的一组过孔231-2在金属反射器层232与第二半导体层212之间建立电通信。
在钝化层240形成之后，在基板205的外表面201与第一半导体层211的表面延伸211A之间延伸的一个或多个侧部分206不覆盖有钝化材料。该侧部分206实施非钝化的侧表面。
图4B示出了图4A中的倒装芯片LED 200安装至基台260并且覆盖有至少一种发光材料270的层。基台260包括分别被布置成接近于电接触251、252的第一接触垫261和第二接触垫262。可以使用焊料焊剂(未示出)或其他常规方式建立接触垫261、262与电接触251、252之间的导电通信。如图4B中示出的，至少一种发光材料270的层被布置成覆盖顶表面201、非钝化的侧表面206、及钝化的侧表面(即，钝化层240的侧壁)、以及基台260。
倒装芯片LED 200的电操作与根据结合图2A和图2B公开的LED 100描述的大致相同。在第一电接触251与第二电接触252之间供应电流导致通过有源区域215生成光发射。通过有源区域215生成的发射初始在全部方向上传播，反射器层230、232用于在整体朝向基板205的方向上反射发射。当发射到达布置在基板205与第一半导体层211之间的内部透光图案化表面204时，布置在内部图案化表面204中或上的凹陷/凸起图案化特征207促进内部图案化表面204处的折射，而非反射，由此增加光子穿过第一半导体层211至基板205中并且之后通过顶表面201和非钝化的侧表面206射出LED 200的机会。当LED 200的表面覆盖有一种或多种发光材料270时(如图4B所示)，从倒装芯片LED 200发出的发射的至少一部分可以通过一种或多种发光材料270被向上转换或向下转换。尽管图4B中示出了覆盖整个倒装芯片LED 200和基台260的发光材料270的大致一致的厚度层，然而，应认识到，在特定实施方式中，根据此处公开的任意合适的配置可以提供一种或多种发光材料。
图5是在切割以使LED芯片彼此分离之前通过干净基板的顶表面观看的制造过程中包括四个根据图4A的倒装芯片LED(在不同的象限内绘出)的组件的放大部分的照片。图5中的上部分与下部分示出了微接触253、254的第一阵列和第二阵列、以及布置在凹部229中的电介质反射器层230的“环绕包围”部分230'和钝化层240。缺乏钝化材料的分离区域289设置在不同的倒装芯片LED之间，且分离区域289在分离LED的切割操作过程中进行切除。
尽管图3A至图4B示出了具有大致平坦的外主表面和大致垂直的侧壁的倒装芯片LED，然而，在特定实施方式中，倒装芯片LED可以包括非平坦(例如，图案化、粗糙化、纹理化、或限定沟槽)主外表面和/或相对于主(例如，顶部)外表面不垂直(倾斜)的侧壁。该等特征可以进一步增强光的提取和/或光束成形，同时整合了上面描述的内部图案化基板与内部多层反射器的益处。
图6A至图6C分别示出了根据一个实施方式的包括基板305的倒装芯片LED 300的俯视、侧视、以及仰视图，基板305具有包括倾斜侧壁302的外表面和凹槽限定的顶表面301(例如，包含X形状的凹槽)。未示出发光材料层，但是，应认识到，在特定实施方式中，倒装芯片LED 300可以包括发光材料。基板305的内部透光表面304是正方形形状(例如，边的长度可以为约1mm)并且被图案化成包括多个凹陷和/或凸起特征。顶表面301具有更小的面积，顶表面301的边比内表面304的边更短(例如，长度为约642微米)，以限定外表面与内表面之间的面积比为约0.41。在特定实施方式中，外表面与内表面的面积比在从约0.3至约0.45的范围内。在特定实施方式中，基板可以更大，诸如，具有从1.15mm至2.5mm或更大的范围内、从1.4mm至2.0mm或更大的范围内、或另一希望范围内的边长度的正方形形状等。功能区域339优选包括如此处之前描述的各个特征，包括含有源区域的半导体层、多层反射器、势垒层、钝化层、夹层、以及微接触的第一阵列和第二阵列等；然而，为了避免不必要的重复，未示出该等区域。倒装芯片LED 300的底表面包括分离开间隙349的阴极接触351和阳极接触352，间隙349优选小于约100微米(例如，在从10微米至100微米的范围内，或在从50微米至75微米的范围内)。在特定实施方式中，总的附接面积(即，接触351、352的组合表面面积)可以大于倒装芯片LED 300的下表面344的总表面面积的70％、80％、或90％。
在特定实施方式中，此处公开的一个或多个倒装芯片LED可以安装或通过其他方式包含在LED封装件中，LED封装件可以包括下列特征中的一个或多个：单个基台或安装元件，支撑一个或多个LED；单个引线框，被布置成将电力引导至一个或多个LED；单个反射器(位于一个或多个LED外部)，被布置成反射从一个或多个LED接收的发射的至少一部分；单个透镜，被布置成传输由一个或多个LED生成的发射的至少一部分；单个漫射器，被布置成漫射由一个或多个LED生成的发射的至少一部分；单个散热器或热沉，被布置成分散或转移由一个或多个LED生成的热；单对LED安装垫，被布置成用于电耦接至一个或多个LED；以及单个静电放电保护元件，被布置成为一个或多个LED提供静电放电保护。
图7A和图7B示出了根据一个实施方式的LED封装件399，包括根据图6A至图6C的单个倒装芯片LED 300。倒装芯片LED 300包括限定X形状的凹槽303的顶表面301，倾斜(非垂直的)侧壁302延伸至正方形形状的基部。LED封装件399包括通常正方形形状的(例如，氧化铝陶瓷)基台360，其具有分离开间隙396的阴极垫361和阳极垫362。倒装芯片LED 300安装成跨接间隙396以与阴极垫361和阳极垫362电通信。透镜390布置在倒装芯片LED 300与阴极垫361和阳极垫362之上，透镜390包括半球状中心部分和正方形形状的基部部分。基台360的底表面上布置有阴极接触371和阳极接触372(通过内部过孔(未示出)分别电耦接至顶部侧阴极垫361与阳极垫362)。散热器379进一步沿着基台360的底表面布置在阴极接触371与阳极接触372之间。
在特定实施方式中，照明设备可以包括此处公开的多个倒装芯片LED的阵列。该照明设备可以包括LED封装件、灯泡、灯具、发光设备等。
图8A和图8B示出了并联电耦接在基台480的阴极垫484与阳极垫486之间的六个倒装芯片LED晶片400A-400F的阵列的平面图与横截面图。在特定实施方式中，LED可以串联耦接或为串-并联配置。静电放电(ESD)保护设备494可以电耦接在阴极垫484与阳极垫486之间。阳极垫486的示出部分可以在阴极垫484的相对部分之间延伸，且倒装芯片LED晶片跨过该相对部分之间限定的间隙496。阴极垫484与阳极垫486之间的间隙496可以填充有反射性绝缘填充材料492，由此减少基台480对光的吸收。在特定实施方式中，全部LED晶片400A-400F可以设置在单个透镜490之下或内。利用焊料焊剂488可以将电接触451B、452B、451E、452E接合至阴极垫484和阳极垫486。如图8B所示，倒装芯片LED 400B、400E各自包括共形地涂覆的发光材料层470B、470E(仅布置在LED的上表面与侧壁表面之上)；然而，在其他实施方式中，根据此处公开的任意合适的配置，可以提供一种或多种发光材料(例如，覆盖全部LED以及阴极垫484和阳极垫486的各部分和/或基台480)。
在特定实施方式中，一个或多个倒装芯片LED可以布置在表面安装设备中，其中，部件层安装至或直接放置在印刷电路板(PCB)的表面或其他安装元件上，而不需要插入基台。
为了评估本公开的潜在益处，构造了结合有此处描述的多层反射器并且结合有内部图案化的1.15mm正方形蓝宝石基板的倒装芯片LED，并且与通过下列工艺制造的常规倒装芯片LED进行比较，即，包括将包含生长基板和外延层的组件接合至载体基板，其中在载体基板与外延层之间具有反射层，之后是生长基板的移除与暴露的外延层表面的顶表面图案化或纹理化，Chitnis等人的美国专利申请公开号2008/0179611中描述了这种常规设备特征(通过引用将其结合在此)。在制造过程中，在氮氛围中外延生长至少20分钟的时间段之后，整合了内部图案化的蓝宝石基板的倒装芯片LED在升高的温度下被退火。每个LED包括447nm的蓝色峰值波长，被布置成激励黄色磷光体材料的发射，并且提供85℃温度下具有80的显色指数(CRI)值的聚合发射。图9是相应倒装芯片LED的K因数值(代表白色亮度(流明)与蓝色亮度(流明)的比)的绘图，其中，更高的K因数代表更大的白转换效率。如图9所示，与通过下列工艺制造的比较性倒装芯片LED设备相比，即，包括将包含生长基板和外延层的组件接合至载体基板，其中，在载体基板与外延层之间具有反射层，之后是生长基板的移除与暴露的外延层表面的顶表面图案化或纹理化，利用整合了内部图案化的蓝宝石基板的新倒装芯片LED设备获得K因数的3.6％改进(白转换效率)。K因数的这种改进意味着整合了内部图案化的蓝宝石基板的新倒装芯片LED设备表现出在测量上比比较性倒装芯片LED设备改进的蓝色光到白色光的转换。应注意，整合了内部图案化的蓝宝石基板的新倒装芯片LED设备不要求从(SiC)生长基板移除外延层，并且之后接合至载体基板，其中，反射层中间地布置在外延层与载体基板之间，并且新的倒装芯片LED设备使得以更低的成本完成更少的制造步骤。因此，此处描述的实施方式可以允许以降低的成本获得高性能的水平。
图10是针对比较性倒装芯片LED(通过下列工艺制造，包括从生长基板移除外延层，并且接合至具有反射性中间层的载体)和根据一个实施方式的整合了内部图案化的蓝宝石基板的倒装芯片LED，三种不同目标显色性(E2:70CRI、E5:75CRI、E7:80CRI)的标准化光通量的绘图。通过组合具有不同磷光体或磷光体组合的发射器获得了相应E值的不同CRI值。每种类型的LED被标准化成其E2亮度；由此，对于每个E2值，获得值1。如图10所示，当与产生更高CRI值的磷光体组合时，整合了内部图案化的蓝宝石基板的新型倒装芯片LED表现出更小的光通量损失。这提示了与结合了多层反射镜的新型内部图案化(例如，蓝宝石)基板相关联的光学损失减少的益处在制造暖白色(与冷白色相反)发射器时更为显著，因为暖白色发射器通常涉及到更大量光反射回LED芯片(例如，由于诸如黄色和红色磷光体等多种磷光体材料或材料层的转换)。
倒装芯片通常包括顶部发射表面与从外围上界定顶部发射表面的一个或多个边缘发射表面。如之前提出的，当将发光材料添加到固态光发射器芯片(包括倒装芯片)时，实现下列目标中的一个或多个具有挑战性：(a)确保边缘发射芯片表面与边缘边界的充分覆盖(由此避免未被转换的发射泄露)；(b)避免不受欢迎的远场光特性；并且(c)当将漫反射材料涂覆在发射器芯片周围的基台上时，减少光通量损失。对于问题(a)，发明人已经发现常规的竖直喷涂(使用被布置成在垂直于顶部发射表面的方向上释放发光材料的喷嘴)不是很适合于在边缘发射表面和边缘边界上沉积发光材料，使得边缘表面和拐角的各部分可能不会被发光材料完全地覆盖(或不能被均匀覆盖)。当发光材料覆盖率不一致或不完整时，选择区域中可能产生未被转换发射的不必要泄露。对于问题(b)，当由基台或其他基板支撑包括边缘发射芯片表面的磷光体转换的固态光发射器倒装芯片时，外部发光材料在与倒装芯片分离的基台或基板的表面上的存在可能致使外部发光材料生成与产生所需要的或一致的远场光特性发生干扰的额外发射。对于问题(c)，如果漫反射材料覆盖在边缘发射表面之上，漫反射材料(例如，二氧化钛)在接近于发射器芯片的边缘发射表面的发光设备上的添加可能减少整体的光通量。下文描述的各个实施方式解决了上述问题中的一个或多个。
图11是用于垂直喷涂由基板支撑的固态光发射器芯片的装置的示意性示图。可以使用喷嘴509将包括发光材料的组合物喷涂在由基台或基板500支撑的固态光发射器芯片501之上，光发射器芯片501包括顶部发射表面502和边缘发射表面503。当喷嘴509被常规地定向成在垂直于顶部发射表面502的方向上喷涂发光材料时，难以确保边缘发射表面503(以及拐角和顶部发射表面502与边缘发射表面503之间的过渡处)被发光材料完整和/或大致均匀地覆盖。因此，沿着边缘发射表面503和/或拐角及过渡处的选择区域中可能产生未被转换的发射的不必要泄露。
为了克服与将发光材料添加到固态光发射器芯片(包括倒装芯片)的常规垂直喷涂方法相关联的局限性，发明人开发了一种成角度的喷涂方法。根据该方法，可以使用被定向成不垂直于一个或多个固态光发射器芯片的顶部发射表面的一个或多个喷嘴喷涂一个或多个固态光发射器芯片的顶部和边缘发射表面，优选地，结合成角度的喷嘴与光发射器芯片之间的相对平移。在特定实施方式中，可以使用一个或多个喷嘴在第一方向上将包括至少一种发光材料的涂层组合物喷涂在一个或多个固态光发射器芯片的至少一些发射表面之上，并且可以使用一个或多个喷嘴在第二方向上将包括至少一种发光材料的涂层组合物喷涂在一个或多个固态光发射器芯片的至少一些发射表面之上，其中，第二方向不同于第一方向，并且第一方向与第二方向中的每个不垂直于一个或多个固态光发射器芯片的顶部发射表面。在特定实施方式中，第一方向与第二方向中的每个与由一个或多个固态光发射器芯片的顶表面限定的平面相差角度范围为从约10度至约80度、或从约20度至约70度、或从约30度至约60度、或从约35度至约55度、或从约45度至50度。在特定实施方式中，通过修改喷射的喷涂角可以控制至少一个固态光发射器芯片的表面上的喷涂一致性。在特定实施方式中，可以在一个或多个成角度的喷嘴与一个或多个发射器芯片之间实施相对平移，并且可以使用多个喷涂通道。在特定实施方式中，一个或多个成角度的喷涂步骤可以在一个或多个垂直的或竖直喷涂步骤之前、之后、或同时进行。在特定实施方式中，在第一方向上的一个或多个喷涂通道之后，在第二方向上的一个或多个喷涂通道开始之前，可以平移和/或旋转承载一个或多个固态发射器和/或一个或多个喷嘴的工件或基板。在特定实施方式中，不同发光材料(例如，黄色/绿色和橙色/红色发光体)的混合物可以包含在用于涂覆一个或多个固态光发射器芯片的单个涂层组合物中。可以使用发光体的其他组合。
在特定实施方式中，顶部(竖直)与成角度的喷涂步骤的组合可以包括固态光发射器倒装芯片的阵列之上的面积覆盖的偏移线阵列。在特定实施方式中，顶部(竖直)与成角度的喷涂步骤的组合可以包括至少一个初始顶部喷涂通道(pass，过程)、利用支撑固态光发射器倒装芯片的阵列的面板的至少一次旋转的多个成角度喷涂通道、以及至少一个后续的顶部喷涂通道。在特定实施方式中，顶部(竖直)与成角度的喷涂步骤的组合可以包括至少两个初始顶部喷涂通道、利用支撑固态光发射器倒装芯片的阵列的面板的旋转的至少四个成角度的喷涂通道(例如，在第二与第三成角度的喷涂通道过程中)、以及至少两个后续的顶部喷涂通道。
在涉及一种或多种发光材料在固态光发射器芯片之上的喷涂的特定实施方式中，可以使用诸如美国专利号8,940,561(通过引用特此结合在此)中公开的热面板喷涂工艺。
图12A是用于成角度地喷涂由基板510支撑的多个固态光发射器倒装芯片511的装置的示意性示图，其中，每个倒装芯片511包括顶部发射表面512、至少一个侧发射表面513、以及底部接触514。一个或多个喷嘴519A、519B布置在倒装芯片511上方并且被定向成不垂直于顶部发射表面512，而是相对于顶部发射表面512成角度“A”(优选地，在从10度至约80度的范围内或此处公开的另一范围内)。在特定实施方式中，除成角度的喷嘴519A、519B中的一个之外，或替代成角度的喷嘴519A、519B中的一个，可以使用一个或多个垂直喷嘴519C。如图12A所示，第一喷嘴519A可以定向在第一方向上，并且一个或多个第二喷嘴519B、519C可以定向在第二方向上，其中，第二方向不同于第一方向，并且第一方向与第二方向中的至少一个不垂直于顶部发射表面512。在特定实施方式中，可以同时使用或根据喷嘴在一个或多个固态光发射器芯片之上的不同通道使用成角度的喷涂和垂直的喷涂步骤两者。在特定实施方式中，成角度的喷涂通道的数目和/或成角度的喷嘴的数目可以与用于涂覆一个或多个固态光发射器芯片的垂直(顶部)喷涂通道的数目和/或垂直(顶部)喷嘴的数目大致相同；在其他实施方式中，成角度的喷涂通道的数目和/或成角度的喷嘴的数目可以大于或小于用于涂覆一个或多个固态光发射器芯片的垂直喷涂通道和/或垂直喷嘴的比较性数目。在特定实施方式中，可以使用一个或多个喷嘴，并且可以使用喷头和/或支撑发射器芯片的面板或基板之间的相对移动来允许喷嘴从不同的方向涂覆发射器芯片的各部分。图12B是使用至少一个成角度的喷涂步骤(可选地，结合至少一个顶部或垂直喷涂步骤)将发光材料516喷涂在基板510以及每个芯片511的顶部发射表面512和边缘发射表面513之上之后，由基板510支撑的多个固态光发射器倒装芯片511的侧横截面示意图。此处公开的成角度的喷涂方法的使用允许一种或多种发光材料对边缘发射表面以及拐角和(边缘发射表面与顶部发射表面之间的)过渡处的改进覆盖率。
图13是用于利用朝向倒装芯片541的不同(上方)拐角导向的成角度的喷嘴549A、549B成角度地喷涂由基板540支撑的固态光发射器倒装芯片541的装置的示意性示图。该方法允许每个嘴同时涂覆倒装芯片541的多个边缘发射表面543以及顶部发射表面542的至少一部分。在特定实施方式中，可以额外地使用垂直喷嘴(未示出)将发光材料涂覆在顶部发射表面542之上。尽管图13示出了两个成角度的喷嘴549A、549B，然而，在特定实施方式中，可以使用单个成角度的喷嘴从至少一个倒装芯片的相反拐角处以多个通道涂覆至少一个倒装芯片。在该实施方式中，至少一个倒装芯片可以在成角度的喷涂通道之间(例如，通过旋转支撑至少一个倒装芯片的面板或基板)旋转，以允许一个成角度的喷嘴从多个方向涂覆至少一个倒装芯片(例如，涂覆在相同倒装芯片的不同拐角之上)。
在利用成角度的喷涂的特定实施方式中，提供一种用于制造发光体转换的固态发光设备的方法，该固态发光设备包括含多个发射表面(包括顶部发射表面并且包括沿着顶部发射表面的外周布置的至少一个边缘发射表面)的固态发射器芯片。方法包括：利用至少一个喷嘴在第一方向上将包括至少一种发光材料的涂层组合物喷涂在多个发射表面中的至少一些表面之上；并且利用至少一个喷嘴在第二方向上将包括至少一种发光材料的涂层组合物喷涂在多个发射表面中的至少一些表面之上；其中，第一方向不同于第二方向，并且第一方向与第二方向中的至少一个不垂直于顶部发射表面。在特定实施方式中，第一方向与顶部发射表面的夹角在从10度至80度的范围内。在特定实施方式中，第一方向与第二方向两者不垂直于顶部发射表面。在特定实施方式中，第一方向或第二方向可以垂直于顶部发射表面。在特定实施方式中，方法进一步包括：分散透光倒角形成材料，以与至少一个边缘发射表面接触并且与位于固态光发射器芯片下面的基板接触，由此沿着至少一个边缘发射表面产生倒角，其中，所述利用至少一个喷嘴在第一方向和第二方向上喷涂包括至少一种发光材料的涂层组合物包括将涂层组合物喷涂在倒角之上。在特定实施方式中，倒角包括接近至少一个边缘发射表面的最大高度，倒角包括远离至少一个边缘发射表面的最小高度，并且最大高度不比顶部发射表面的水平面更高。在特定实施方式中，倒角形成材料包括硅树脂和/或至少一种发光材料。在特定实施方式中，方法进一步包括：在所述利用至少一个喷嘴在第一方向和第二方向上喷涂包括至少一种发光材料的涂层组合物的过程中，在至少一个喷嘴与固态光发射器芯片之间实施相对移动。如此处公开的，在特定实施方式中，固态光发射器芯片包括倒装芯片。
作为成角度的喷涂方法的替代方式或除了使用成角度的喷涂方法之外，可以沿着一个或多个固态发射器芯片的边缘发射表面形成一个或多个透光倒角，以改善利用一种或多种发光材料涂覆边缘发射表面的完整性和/或均匀性。倒角用作产生固态发射器芯片的边缘发射表面与支撑固态发射器芯片的基台或基板的邻近顶表面之间的更少陡峭以及更多渐进过渡的平衡元件。在固态发射器芯片的外周的周围形成倒角之后，可以利用一种或多种发光材料喷涂发射器芯片的倒角以及顶部发射表面。在特定实施方式中，利用被布置成垂直于固态发射器芯片的顶部发射表面的一个或多个喷嘴可以执行发光材料在倒角(与顶部发射表面)之上的喷涂。在其他实施方式中，利用被布置成不垂直于固态发射器芯片的顶部发射表面的一个或多个喷嘴可以执行发光材料在倒角(与顶部发射器表面)之上的喷涂。在特定实施方式中，通过在固态发射器芯片的边缘发射表面周围分散诸如硅树脂等倒角形成材料，然后，允许倒角材料吸附包围固态发射器的外周并且固化(硬化)，可以形成倒角。在特定实施方式中，倒角材料包括接近至少一个边缘发射表面的最大高度，并且包括远离至少一个边缘发射表面的最小高度，其中，最大高度不比顶部发射表面的水平面更高。在特定实施方式中，倒角在特性上可以是透明的。在其他实施方式中，倒角可以包括被布置成转换从固态光发射器芯片接收的光的波长的一种或多种发光材料。无论倒角是否包含发光材料，倒角均可以被一种或多种发光材料的附加涂层覆盖。
图14A是由基板520支撑的固态光发射器倒装芯片521(包括顶部发射表面522、边缘发射表面523、以及底部接触524)的侧横截面示意图，透光透明的倒角材料525被布置在芯片521的外周周围并且与芯片521的边缘发射表面523接触。如图14A所示，倒角材料525包括接近边缘发射表面523的最大高度并且包括远离边缘发射表面523的最小高度，其中，最大高度不比顶部发射表面522的水平面更高。图14B是图14A中的芯片521与倒角材料525被发光材料526的涂层覆盖的侧横截面示意图。倒角材料525的存在允许一种或多种发光材料的层526对光发射器芯片521的改进覆盖率，由此减少或排除未被转换的光(即，通过固态光发射器芯片521发射的、未穿过发光材料层526的光)的泄露。
在特定实施方式中，一种固态照明设备包括：基台；固态发射器芯片，由基台支撑，固态发射器芯片包括含顶部发射表面并且含沿着顶部发射表面的外周布置的至少一个边缘发射表面的多个发射表面；以及透光倒角材料，布置在固态发射器芯片的外周周围的基台上或之上并且被布置成与至少一个边缘发射表面接触。沿着至少一个边缘发射表面的倒角材料的存在可以便于将发光材料(例如，磷光体)涂覆(例如，喷涂)在至少一个边缘发射表面之上。在特定实施方式中，至少一种发光材料布置在顶部发射表面之上与倒角材料的至少一部分之上。在特定实施方式中，倒角材料包括接近至少一个边缘发射表面的最大高度，倒角材料包括远离至少一个边缘发射表面的最小高度，并且最大高度不比顶部发射表面的水平面更高。在特定实施方式中，倒角材料包括硅树脂和/或至少一种发光材料。如此处公开的，在特定实施方式中，固态发射器芯片包括倒装芯片。
图15A是由基板530支撑的固态光发射器倒装芯片531(包括顶部发射表面532、边缘发射表面533、以及底部接触534)的侧横截面示意图，透光倒角材料535包括布置在芯片531的外周周围的至少一种发光材料并且与芯片531的边缘发射表面533接触。如图15A所示，倒角535包括边缘发射表面533的近端的最大高度并且包括边缘发射表面533的远端的最小高度，其中，最大高度不比顶部发射表面532的水平面更高。图15B是图15A中的芯片531和倒角535被发光材料536的涂层覆盖的侧横截面示意图。倒角535的存在允许发光材料(包括包含在倒角材料535中的发光材料与包含在覆盖发光材料层536中的发光材料)对发射器芯片531的改进覆盖率，由此减少或排除未被覆盖的光的泄露(即，通过固态发射器芯片531发射的、不经过与倒角材料535中包含的发光材料或发光材料层536的交互作用的光)。在特定实施方式中，倒角535与发光材料层536之间的发光材料组分、发光材料浓度、以及发光材料颗粒大小中的一个或多个可以不同。在其他实施方式中，倒角535与发光材料层536中的发光材料组分、发光材料浓度、以及发光材料颗粒大小中的一些或全部可以大致相同。
图16A是倒角形成之前，包括安装至基台550的固态光发射器倒装芯片551与静电放电(ESD)芯片559的发光设备的俯视图照片。图16B是在布置在倒装芯片551的外周周围的基台550上并且布置成与倒装芯片551的边缘发射表面接触的透光透明倒角555形成之后，根据图16A的发光设备的俯视图照片。倒角555可以与ESD芯片559接触。倒角555用作产生倒装芯片551的边缘发射表面与基台550之间的更少陡峭与更多渐进过渡的平衡元件。
图17A是在添加布置在倒装芯片561的外周周围的基台560上并且布置成与倒装芯片561的边缘发射表面接触的含发光材料的透光倒角565之后，包括固态光发射器倒装芯片561的发光设备的俯视图照片。图17B是将发光材料566喷涂在倒装芯片561之上、倒角565之上、以及基台560之上之后，图17A中的发光设备的俯视图照片。
图18是各自包括半球状透镜的六个互连发光设备的俯视图照片，半球状透镜覆盖在发光材料的涂层与由基台支撑的固态光发射器倒装芯片之上，每个设备在倒装芯片与基台之间不存在倒角材料。在每个半球状透镜下，每个倒装芯片的矩形轮廓是可见的。
图19是各自包括半球状透镜的六个互连发光设备的俯视图照片，半球状透镜覆盖在发光材料的涂层与由基台支撑的固态光发射器倒装芯片之上，每个设备包括从外围上布置在倒装芯片周围以与基台接触的倒角。因为每个倒角用作产生倒装芯片的边缘发射表面与基台之间的更少陡峭与更多渐进过渡的平衡元件，所以在图19中的每个半球状透镜下，每个矩形倒装芯片的轮廓是不可见的。
在特定实施方式中，提供一种用于制造发光体转换的固态发光设备的方法，固态发光设备包括含多个发射表面(包括顶部发射表面并且包括沿着顶部发射表面的外周布置的至少一个边缘发射表面)的固态发射器芯片。方法包括：分散倒角形成材料，以与至少一个边缘发射表面接触并且与位于固态发射器芯片下面的基板接触，并且由此沿着至少一个边缘发射表面产生倒角；并且利用至少一个喷嘴将包括至少一种发光材料的涂层组合物喷涂在顶部发射表面与倒角之上。在特定实施方式中，倒角包括至少一个边缘发射表面的近端的最大高度，倒角包括至少一个边缘发射表面的远端的最小高度，并且最大高度低于顶部发射表面。在特定实施方式中，利用至少一个喷嘴包括：在第一方向上将涂层组合物喷涂在顶部发射表面与倒角之上，并且包括：在第二方向上将涂层组合物喷涂在顶部发射表面与倒角之上，其中，第一方向不同于第二方向，并且第一方向与第二方向中的每个不垂直于顶部发射表面。在特定实施方式中，倒角形成材料包括硅树脂和/或至少一种发光材料。如此处公开的，在特定实施方式中，固态发射器芯片包括倒装芯片。
如之前提出的，当由基台或其他基板支撑包括边缘发射芯片表面的发光体转换的固态光发射器倒装芯片时，外部发光材料在与倒装芯片分离的基台或基板的表面上的存在可以致使外部发光材料生成干扰产生所需要或一致的远场光特征的额外发射。为了解决这个问题，发明人开发了这样一种方法，即，利用模板选择性地产生覆盖固态光发射器芯片(例如，倒装芯片)的一个或多个发射表面的发光材料的岛，同时防止基台或基板的邻近表面被涂覆有发光材料。该方法包括：产生限定与一个或多个固态发射器芯片对应的一个或多个窗口的模板，将模板套准在支撑一个或多个固态发射器芯片的基板或基台，以暴露通过窗口可接入的一个或多个固态发射器芯片的表面，将一种或多种发光材料的涂层涂敷至一个或多个固态发射器芯片的暴露表面，并且移除模板。可以使用模板的尺度(包括窗口的放置和尺度、模板厚度等)控制一个或多个固态发射器芯片接收发光材料的面积。在特定实施方式中，可以使用具有提供对一个或多个ESD设备的接入的窗口的第一模板层允许ESD设备被选择性地涂覆反光材料，并且可以使用具有提供一个或多个固态发射器芯片(例如，倒装芯片)的接入的窗口的第二模板层允许一个或多个固态发射器芯片被选择性地涂覆一种或多种发光材料。
图20A是将模板层607应用在基板600上之前，支撑三个固态光发射器芯片601A-601C的基板600的立体示意性装配图。基板600可以包括用于固态光发射器芯片601A-601C的基台区域。每个固态光发射器芯片601A-601C可以包括顶部发射表面602A-602C与边缘发射表面603A-603C。模板层607限定被布置成与固态发射器芯片601A-601C套准的窗口608A-608C。
图20B是将模板层607应用于具有被套准用于固态光发射器芯片601A-601C的窗口608A-608C的基板600之后，图20A中的基板600、光发射器芯片601A-601C、以及模板层607的立体示意图。如图20B所示，在特定实施方式中，窗口608A-608C可以略微大于固态光发射器芯片601A-601C，以不仅暴露顶部发射表面602A-602C，而且还暴露固态光发射器芯片601A-601C的边缘发射表面603A-603C以接收发光材料的涂层。在特定实施方式中，每个窗口608A-608C可以具有比对应固态光发射器芯片601A-601C的边缘长度大百分之10至百分之30的边缘长度。
图20C是将发光材料606A-606C涂敷至固态光发射器芯片601A-601C的发射表面(例如，顶部发射表面602A-602C与边缘发射表面603A-603C)之后，并且随后移除图20B中所示的模板层607，图20B中的基板600与固态光发射器芯片601A-601C的立体示意图。
图21A是通过模板窗口将发光材料616涂敷至固态光发射器倒装芯片611的发射表面之后，各自包括由基板610支撑的固态光发射器倒装芯片611的九个互连发光设备的俯视图照片，每个基板610的大部分没有发光材料。如果需要，基板610的窄突出(tab)部分618被布置成允许九个发光设备被切割并且彼此分离。基板610可以涂覆有诸如二氧化钛等漫反射材料。图21B是图21A中位于基板610之上的涂覆了一种发光材料的固态光发射器倒装芯片611的放大图。
在特定实施方式中，一种用于制造至少一个发光体转换的固态发射器芯片的方法包括：将模板定位在支撑包括至少一个发光表面的至少一个固态发射器芯片的基板之上，模板包括套准至少一个固态发射器芯片的至少一个窗口以暴露至少一个发光表面；并且将至少一种发光材料涂敷在至少一个固态发射器芯片的暴露的至少一个发光表面之上，而模板的存在防止了基板的至少一部分接收至少一种发光材料。在特定实施方式中，至少一个发光表面包括顶部发射表面与沿着顶部发射表面的外周布置的至少一个边缘发射表面，并且其中，暴露的至少一个发光表面包括顶部发射表面与至少一个边缘发射表面的至少一部分。在特定实施方式中，方法进一步包括从基板中移除模板。在特定实施方式中，至少一个固态发射器芯片包括多个固态发射器芯片，并且方法进一步包括：将基板分割成多个区段，每个区段包括多个固态发射器芯片中的至少一个固态发射器芯片。在特定实施方式中，至少一个固态发射器芯片包括多个固态发射器芯片，并且至少一个窗口包括多个窗口。如此处公开的，在特定实施方式中，固态发射器芯片包括倒装芯片。
在特定实施方式中，在放置在基台上之前，可以喷涂固态光发射器芯片。在特定实施方式中，固态光发射器芯片可以阵列形式布置在可释放的胶带上并且(例如，使用此处公开的成角度的喷涂技术)喷涂包括一种或多种发光材料的涂层组合物。在特定实施方式中，可释放的胶带可以包括具有粘附性质的可释放粘合剂，在暴露于能量(例如，紫外线或其他辐射、热能等)之后，粘附性质减弱。在喷涂之后，可释放的胶带可以暴露在能量下，以减少可释放的粘附性材料的粘附力，并且可以从胶带中移除涂覆的固态发射器芯片并且根据需要将固态发射器芯片放置在一个或多个基台或其他支撑结构上。在特定实施方式中，可以使用自动化(例如，机器人)拾取与放置装置从可释放的胶带中选择性地移除涂覆的固态发射器芯片并且将该等芯片放置在固态发射器设备的基台上。以此方式，固态发射器芯片可被涂覆有一种或多种发光材料而不致使发光材料被涂覆在基台上，由此排除因整个基台表面覆盖有发光材料而可能产生的不良远场特性。
图22A是在喷涂有发光材料(例如，使用成角度的喷嘴709)之前，由可释放的胶带700支撑的六个固态光发射器倒装芯片701的组件的立体图示意性示图。每个倒装芯片701包括顶部发射表面702与边缘发射表面703。图22B是利用发光材料706涂覆固态光发射器倒装芯片701与可释放的胶带700之后，图22A中的组件的立体图示意性示图，可释放的胶带700被布置成接近于能源711。可以使用能源711将能量供应至可释放的胶带700，以减少粘附性材料的粘附力，之后，允许移除经涂覆的固态光发射器倒装芯片701。图22C是施加能量以减少可释放的胶带700的粘附力之后，并且移除涂覆了单个发光材料的固态光发射器倒装芯片701之后，图22B中的组件的立体图示意性示图。被涂覆的倒装芯片701包括位于顶部发射表面702以及边缘发射表面703上的发光材料706。图22C中的涂覆的倒装芯片701可以被移除并且利用拾取与放置装置或其他合适的装置而被放置在固态发射器设备的基台上。
图23A是利用发光材料进行成角度的喷涂之后，由可释放的胶带支撑的十六个固态光发射器倒装芯片的组件的俯视图照片。每个涂覆的倒装芯片相对于可释放的胶带被升高。图23B是图23A中的组件的一部分的放大的立体图照片，示出了倒装芯片的顶部发射表面与边缘发射表面被完全涂覆了发光材料。
图23C是移除了涂覆有发光材料的十六个固态光发射器倒装芯片之后，涂覆了发光材料的可释放胶带的层的俯视图照片，由此暴露可释放胶带的十六个正方形区域。
图23D是从可释放的胶带的层移除芯片之后，涂覆有发光材料的固态光发射器倒装芯片的侧视立体图照片。图23D示出了完全涂覆有发光材料的倒装芯片的顶部发射表面与边缘发射表面。
图24A是各自包括放置在基台上的涂覆了发光材料的固态光发射器倒装芯片的多个互连发光设备的俯视图照片。在放置在基台上之前，经由上面结合图22A至图22C描述的可释放胶带的涂覆方法涂覆每个倒装芯片。如图24A所示，基台不含发光材料，但每个倒装芯片上存在发光材料涂层。图24B是图24A中的单个发光设备的一部分的放大俯视图照片。图24C是图24A中的单个发光设备的一部分的放大立体照片图。
在特定实施方式中，一种用于制造至少一个发光体转换的固态发光设备的方法包括：将多个固态发射器芯片布置在可释放的粘附性材料上；利用至少一种发光材料涂覆多个固态发射器芯片；将能量应用于可释放的粘附性材料，以减少可释放的粘附性材料的粘附力；并且从可释放的粘附性材料中移除经涂覆的多个固态发射器芯片。在特定实施方式中，多个固态发射器芯片中的每个固态发射器芯片包括倒装芯片。在特定实施方式中，涂覆步骤包括使用至少一个喷嘴将包括至少一种发光材料的涂层组合物喷涂在多个固态发射器芯片之上。在特定实施方式中，涂层组合物的喷涂包括：在非垂直于多个固态发射器芯片中的每个固态发射器芯片的顶部发射表面的至少一个方向上喷涂涂层组合物。在特定实施方式中，移除步骤包括：从可释放的粘附性材料中单独拾取多个固态发射器芯片中的每个经涂覆的固态发射器芯片，并且将每个经涂覆的固态发射器芯片放置在至少一个基板或基台上。如此处公开的，在特定实施方式中，多个固态发射器芯片包括多个倒装芯片。
在特定实施方式中，相对于包括反光材料涂层(例如，二氧化钛)的基台被显著地升高的倒装芯片的存在可以减少或最小化反光材料涂层通过其他方式被布置在倒装芯片的至少一个边缘发射表面之上(及反射至少一个边缘发射表面的发射)的概率。图25A是包括含利用焊料材料区域815、816以常规高度(例如，倒装芯片801的边缘发射表面803(或底部半导体层808)与基台800的上表面分离的约10微米的竖直距离)安装至基台800的底部接触813、814的固态光发射器倒装芯片801的发光设备的一部分的侧横截面示意图。在特定实施方式中，顶部发射表面802与边缘发射表面803可以被涂覆有一种或多种发光材料(未示出)。反射层807设置在基台800之上并且被布置成与倒装芯片801的边缘发射表面803接触。当反射层807与边缘发射表面803接触时，反射层807趋于将发射不利地反射回至倒装芯片801中，由此减少倒装芯片801的光通量。当二氧化钛材料与倒装芯片的边缘发射表面接触时，发明人观察到2％至3.6％范围内的光通量下降。
如图25B中示出的，旨在减少或消除光通量损失的优选布置包括相对于基台显著升高倒装芯片。图25B是包括固态光发射器倒装芯片821的另一发光设备的一部分的侧横截面示意图，该固态光发射器倒装芯片821的底部接触833、834利用焊料材料区域835、836以常规高度(例如，倒装芯片821的边缘发射表面823(或底部半导体层828)与基台820的上表面分离至少约15微米、至少约20微米、至少约25微米、至少约30微米、或此处指定的另一阈值距离)安装至基台820。在特定实施方式中，前述最小高度中的任意一个或多个可以受不大于约70微米、不大于约60微米、不大于约50微米、(不)大于约40微米、或不大于约30微米的上限的限定。在特定实施方式中，顶部发射表面822与边缘发射表面823可以涂覆有一种或多种发光材料(未示出)。漫反射层827设置在基台820之上，但是，由于倒装芯片821相对于基台820的升高，漫反射层827不与倒装芯片821的边缘发射表面823接触。在特定实施方式中，通过增加接触833、834的厚度、通过增加焊料材料区域835、836的厚度、或通过增加接触833、834与焊料材料区域835、836两者的厚度可以实现倒装芯片821的升高。相对于基台升高固态发射器芯片(例如，使用增加的焊料材料的厚度)使得计数器投入常规实践，这是因为其可以表现出抑制热传递、产生裂缝、和/或产生在相对于基台确定固态发射器芯片的水平面时的困难。出于这个原因，特定实施方式提出了关于分离距离的约70微米的上限阈值。为了减少裂缝的概率，在特定实施方式中，焊料材料(例如，焊膏或焊剂)可以包括金锡焊膏。
在整合了升高的固态发射器芯片的特定实施方式中，固态发光设备包括：基台，包括底板和多个电接触区域；漫反射材料，布置在基台的至少一部分之上；至少一个倒装芯片发光二极管，包括p电极、n电极、顶部发射表面、以及沿着顶部发射表面的外周布置的至少一个边缘发射表面；以及焊料材料，被布置成建立p电极与多个电接触区域中的至少一个第一接触区域之间的接触，并且被布置成建立n电极与多个电接触区域中的至少一个第二接触区域之间的接触；其中，至少一个边缘发射表面被升高为高于基台的底板至少约15微米、至少约20微米、至少约25微米、或至少约30微米的高度。在特定实施方式中，前述最小高度中的任意一个或多个可以受不大于约70微米、不大于约60微米、不大于约50微米、不大于约40微米、或不大于约30微米的上限的限定。相对于包括反光材料涂层的基台被显著地升高的倒装芯片的存在可以减少或最小化反光材料涂层通过其他方式布置在倒装芯片的至少一个边缘发射表面之上(及反射至少一个边缘发射表面的发射)的概率。在特定实施方式中，至少一种发光材料布置在顶部发射表面与至少一个边缘发射表面上。在特定实施方式中，焊料材料包括焊剂或焊膏(例如，金锡焊膏)。在特定实施方式中，透光倒角材料可以被布置成形成与至少一个边缘发射表面接触并且与底板或漫反射材料接触的倒角。在特定实施方式中，倒角包括至少一个边缘发射表面的近端的最大高度，倒角包括至少一个边缘发射表面的远端的最小高度，并且最大高度不高于顶部发射表面的水平面。在特定实施方式中，倒角材料包括硅树脂和/或至少一种发光材料。在特定实施方式中，漫反射材料包括二氧化钛。
在特定实施方式中，此处公开的被升高的固态光发射器芯片可以与此处公开的包含发光材料的外围倒角互补，以减少沿着倒装芯片的下横侧外周发射未被转换的光的概率。
尽管此处之前描述的特定实施方式涉及为了提取最大流明而避免反光材料与固态发射器倒装芯片的边缘发射表面之间的接触的需求，然而，在其他实施方式中，可能希望沿着或抵靠固态发射器倒装芯片的边缘发射表面(或抵靠覆盖在固态发射器倒装芯片的边缘发射表面之上的发光材料)定位反光材料，以提供所需的射束特性。判断是否抵靠或沿着固态发射器倒装芯片的边缘发射表面定位反光材料表示增加光提取与减少二次光学的潜在需求之间的权衡。边缘发射表面负责发射总流明的约2％至3％左右。而固态光发射器倒装芯片的大多数流明是从主要(例如，顶部)发射表面发射的。因为由固态光发射器倒装芯片生成的大多数光是从主要(例如，顶部)发射表面发射的，所以希望避免主要(例如，顶部)发射表面被反光材料阻碍。
用于抵靠或邻近于一个或多个固态光发射器倒装芯片的侧表面提供反光材料(诸如二氧化钛等)的一种方法涉及散布包含反光材料的液体并且允许材料包围倒装芯片。在特定实例中，具体地，当将发光材料涂覆在倒装芯片的表面上时，反光材料可能趋于非期望地吸附在主要(顶部)发射表面上。为了避免这种可能性，在特定实施方式中，防芯吸材料可以布置在覆盖在固态光发射器倒装芯片的顶部发射表面之上的发光材料层的至少一部分的顶表面之上。在特定实施方式中，应用防芯吸材料作为经由热方式可被至少部分弯曲的微滴。在特定实施方式中，防芯吸材料包括诸如优选包含熔凝硅石(例如，10微米玻璃珠)的硅树脂等透光粘结剂。在特定实施方式中，防芯吸材料包括以2:1至1:1的重量百分比存在的硅树脂和熔凝硅石，以提供防芯吸材料的微滴形状与位置的良好控制。尽管玻璃珠(熔凝硅石)趋于散射光，然而，具有相似折射率的玻璃珠趋于主要生成小角度的散射，这趋于混合被传输的光发射，而不使传输明显衰减。在特定实施方式中，低浓度的额外散射材料(例如，熔凝硅石或二氧化钛)也可以存在于防芯吸材料中，但是，优选地，浓度不能高得而明显衰减光传输。
图26是包括顶部发射表面842和边缘发射表面843的固态光发射器倒装芯片841的侧横截面示意性示图，其中，顶部发射表面842和边缘发射表面843分别覆盖有通过顶部喷涂(即，从被定向成垂直于顶部发射表面842的喷嘴喷涂)而沉积的发光材料层846的顶部部分846A和侧部分846B。因为通过顶部喷涂沉积发光材料层846，所以侧部分846B比顶部部分846A更薄。防芯吸材料849的滴剂布置在发光材料层846的顶部部分846A上，并且反光材料层847被布置成与发光材料层846的侧部分846B接触。防芯吸材料849的存在防止了反光材料层847吸附在发光材料层846的顶部部分846A之上。
图27是包括顶部发射表面852和边缘发射表面853的固态光发射器倒装芯片851的侧横截面示意性示图，其中，顶部发射表面852和边缘发射表面853分别覆盖有通过顶部(垂直)喷涂与成角度的(非垂直)喷涂两者沉积的发光材料层856的顶部部分856A和侧部分856B。由于顶部(垂直)喷涂与成角度的(非垂直)喷涂两者的使用，侧部分856B和顶部部分856A可以具有大致相同的厚度。防芯吸材料859的滴剂布置在发光材料856的顶部部分856A之上，并且反光材料层857被布置成与发光材料856的侧部分856B接触。防芯吸材料859的存在防止反光材料层857吸附在发光材料层856的顶部部分856A之上。
图28是包括顶部发射表面862和边缘发射表面863的固态光发射器倒装芯片851的侧横截面示意性示图，其中，顶部发射表面862和边缘发射表面863分别覆盖有通过顶部(垂直)喷涂与成角度的(非垂直)喷涂两者沉积的发光材料层866的顶部部分866A和侧部分866B。包含发光材料的透光倒角材料865被布置成与发光材料层866的侧部分866B接触，并且反光材料层867被布置成与倒角材料865的部分接触。倒角材料865优选地在特性上是光滑的并且不益于被反光材料867吸附，反光材料867可以布置在支撑固态光发射器倒装芯片861的基板或基台(未示出)之上。
图29与图28大致相同，但无反光材料层。图29是包括顶部发射表面872和边缘发射表面873的固态光发射器倒装芯片871的侧横截面示意性示图，其中，顶部发射表面872与边缘发射表面873分别覆盖有通过顶部(垂直)喷涂与成角度的(非垂直)喷涂两者而沉积的发光材料层876的顶部部分876A和侧部分876B。包含发光材料的透光倒角材料875被布置成与发光材料层876的侧部分876B接触。
图30是被布置成由基板或基台(未示出)支撑的固态光发射器倒装芯片881的侧横截面示意性示图，倒装芯片881包括顶部发射表面882和边缘发射表面883。倒角形状的反光材料层885被布置成与边缘发射表面883接触。倒角形状的反光材料层885的存在能够使得发光材料层886(包括顶部部分886A和成角度的侧部分886B)通过顶部(垂直)喷涂被沉积在顶部发射表面882与倒角形状的反光材料层885之上，而不涉及发光材料层886的成角度的侧部分886B不均匀性。沿着边缘发射表面883的倒角形状的反光材料层885防止光转换的潜在不均匀性及缺少反光材料885时可能通过其他方式存在的光色的伴随差异。
图31是被布置成由基板或基台(未示出)支撑的固态光发射器倒装芯片891的侧横截面示意性示图。倒装芯片891包括分别覆盖有通过顶部(垂直)喷涂与成角度的(非垂直)喷涂两者而沉积的发光材料层896的顶部部分896A和侧部分896B的顶部发射表面892和边缘发射表面893。发光材料层896的基部部分896C被布置成覆盖支撑倒装芯片891的基板或基台。防芯吸材料899的滴剂被布置在发光材料层896的顶部部分896A之上，并且反光材料层897被布置成与发光材料层896的侧部分896B接触。防芯吸材料899的存在防止反光材料层897吸附在发光材料层896的顶部部分896A之上。
图32是被布置成由基板或基台(未示出)支撑的固态光发射器倒装芯片901的侧横截面示意性示图。倒装芯片901包括分别覆盖有通过顶部(垂直)喷涂与成角度的(非垂直)喷涂两者而沉积的发光材料层906的顶部部分906A和侧部分906B的顶部发射表面902和边缘发射表面903。发光材料层906的基部部分906C被布置成覆盖支撑倒装芯片901的基板或基台。反光材料层907设置在与发光材料层906的侧部分906B分离的发光材料906的基部部分906C之上。
图33是被布置成由基板或基台(未示出)支撑的固态光发射器倒装芯片911的侧横截面示意性示图，倒装芯片911包括顶部发射表面912和边缘发射表面913。倒角形状的反光材料层915被布置成与边缘发射表面913接触。发光材料层916通过顶部(垂直)喷涂被沉积，从而产生位于顶部发射表面912之上的顶部部分916A、产生位于倒角形状的反光材料层915之上的侧部分916B、并且产生位于基板或基台之上的基部部分916C。防芯吸材料919的滴剂被布置在发光材料层916的顶部部分916A之上，并且反光材料层917被布置成与发光材料层916的侧部分916B接触。防芯吸材料919的存在防止反光材料层917吸附在发光材料层916的顶部部分916A之上。
此处公开的实施方式可以提供下列有益的技术效果中的一种或多种：减少倒装芯片LED中的光学损失(对于大的晶片尺寸和/或当生成暖白光时，尤其显著和/或有益)；降低制造倒装芯片LED时的制造成本；减少制造倒装芯片LED的循环时间；利用降低成本的制造方法获得相似的照明性能；提高倒装芯片LED的机械可靠性；简化设备制造；减少来自涂覆有发光体的LED的未被转换的发射的泄露；并且减少反光材料在覆盖在倒装芯片LED的发射表面上的顶部发光体层部分之上的吸附。
本领域技术人员应当认识到对本公开的优选实施方式的改进与改造。全部该等改进与改造被视为在此处公开的构思与遵循的权利要求的范围内。

Claims (27)

1.一种包括倒装芯片发光二极管的发光设备，所述倒装芯片发光二极管包括：
多个半导体层，包括含第一类型的掺杂质的第一半导体层和含第二类型的掺杂质的第二半导体层，其中，发光有源区域布置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间；
多层反射器，被布置成接近于所述多个半导体层，所述多层反射器包括金属反射器层和电介质反射器层，其中，所述电介质反射器层布置在所述金属反射器层与所述多个半导体层之间；
钝化层，布置在所述金属反射器层与(i)第一电接触和(ii)第二电接触之间，其中，所述第一电接触被布置成与所述第一半导体层导电电通信，并且所述第二电接触被布置成与所述第二半导体层导电电通信；以及
粘合层，位于所述金属反射器层与所述电介质反射器层之间；
其中，所述多个半导体层形成台面，所述第一半导体层、所述发光有源区域和所述第二半导体层的每一个的外围部分形成横向地界定所述台面的至少一个凹部的侧壁，并且所述凹部包括界定所述第二半导体层的外围部分、所述发光有源区域以及所述第一半导体层的区段的所述电介质反射器层的外围部分。
2.根据权利要求1所述的发光设备，进一步包括：
透光的基板，所述透光的基板包括蓝宝石、碳化硅、硅或III族-氮化物材料。
3.根据权利要求2所述的发光设备，其中，所述透光的基板包括图案化表面，所述图案化表面包括(a)多个凹陷特征和(b)多个凸起特征中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的发光设备，其中，所述第一半导体层沉积在所述图案化表面上。
5.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述电介质反射器层包括多个导电过孔中的至少一个，所述多个导电过孔延伸通过所述电介质反射器层并且被布置成与所述第一半导体层和所述第二半导体层中的至少一个接触。
6.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述电介质反射器层布置在所述第二半导体层上。
7.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述金属反射器层以及所述钝化层中的每个的各部分延伸入所述至少一个凹部中。
8.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述钝化层的至少一部分从外围上包围所述多层反射器并且防止所述多层反射器的暴露。
9.根据权利要求1所述的发光设备，进一步包括：
导电微接触的第一阵列，延伸通过所述钝化层并且提供所述第一电接触与所述第一半导体层之间的电通信；和
至少一个导电路径，提供所述第二电接触与所述第二半导体层之间的电通信。
10.根据权利要求9所述的发光设备，其中，提供所述第二电接触与所述第二半导体层之间的电通信的所述至少一个导电路径包括延伸通过所述钝化层的导电微接触的第二阵列。
11.根据权利要求10所述的发光设备，进一步包括布置在所述金属反射器层与所述钝化层之间的势垒层，其中，导电微接触的所述第一阵列和导电微接触的所述第二阵列中的至少一个延伸通过所述势垒层。
12.根据权利要求11所述的发光设备，进一步包括含金属的夹层，所述含金属的夹层布置在所述势垒层与(i)所述第一电接触和(ii)所述第二电接触之间的所述钝化层内。
13.根据权利要求12所述的发光设备，其中，所述含金属的夹层包括铝。
14.根据权利要求1所述的发光设备，包括下列特征(a)至(c)中的至少一个：(a)所述电介质反射器层包括二氧化硅；(b)所述金属反射器层包括银；以及(c)所述钝化层包括氮化硅。
15.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述第一半导体层包括n型材料，所述第二半导体层包括p型材料。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的发光设备，其中，所述金属反射器层不接触所述第一半导体层。
17.一种包括倒装芯片发光二极管的发光设备，所述倒装芯片发光二极管包括：
透光的基板，包括图案化表面，所述图案化表面包括(a)多个凹陷特征和(b)多个凸起特征中的至少一个；
多个半导体层，邻近于所述图案化表面，所述多个半导体层包括含第一类型的掺杂质的第一半导体层和含第二类型的掺杂质的第二半导体层，其中，发光有源区域布置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间；
电介质反射器层，邻近于所述第二半导体层，所述电介质反射器层包括多个导电过孔中的至少一个，所述多个导电过孔延伸通过所述电介质反射器层并且被布置成与所述第一半导体层和所述第二半导体层中的至少一个接触；
金属反射器层，布置在所述电介质反射器层上并且被布置成与所述多个导电过孔中的至少一个接触；
钝化层，布置在所述金属反射器层与(i)第一电接触和(ii)第二电接触之间；
导电微接触的第一阵列，延伸通过所述钝化层并且提供所述第一电接触与所述第一半导体层之间的电通信；
至少一个导电路径，提供所述第二电接触与所述第二半导体层之间的电通信；
含多种金属的势垒层，布置在所述金属反射器层与所述钝化层之间，其中，导电微接触的所述第一阵列和导电微接触的第二阵列中的至少一个延伸通过所述势垒层；以及
含金属的夹层，所述含金属的夹层布置在所述势垒层与(i)所述第一电接触和(ii)所述第二电接触之间的所述钝化层内，其中，导电微接触的所述第一阵列和导电微接触的第二阵列中的至少一个延伸通过所述含金属的夹层。
18.根据权利要求17所述的发光设备，其中，提供所述第二电接触与所述第二半导体层之间的电通信的所述至少一个导电路径包括延伸通过所述钝化层的导电微接触的所述第二阵列。
19.根据权利要求17所述的发光设备，其中，所述透光的基板包括蓝宝石。
20.根据权利要求19所述的发光设备，其中，所述第一半导体层沉积在所述图案化表面上。
21.根据权利要求17所述的发光设备，其中，所述电介质反射器层布置在所述第二半导体层上。
22.根据权利要求17所述的发光设备，其中，所述多个半导体层的中心部分形成在远离所述透光的基板的方向上延伸的台面，所述多个半导体层的外围部分形成横向地界定所述台面的至少一个凹部，并且所述电介质反射器层、所述金属反射器层以及所述钝化层中的每个的各部分延伸入所述至少一个凹部中。
23.根据权利要求22所述的发光设备，其中，所述钝化层的至少一部分从外围上包围所述电介质反射器层和所述金属反射器层中的每个并且防止所述电介质反射器层和所述金属反射器层中的每个的暴露。
24.根据权利要求18所述的发光设备，其中，所述势垒层包括以下中的至少一项：(i)钛和铂；(ii)钛和镍；以及(ii)钛和金。
25.根据权利要求17所述的发光设备，其中，所述含金属的夹层包括铝。
26.根据权利要求17所述的发光设备，包括下列特征(a)至(c)中的至少一个：(a)所述电介质反射器层包括二氧化硅；(b)所述金属反射器层包括银；以及(c)所述钝化层包括氮化硅。
27.根据权利要求17所述的发光设备，其中，所述第一半导体层包括n型材料，所述第二半导体层包括p型材料。
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