TWI523256B - 形成一複合基板及於該複合基板上生長iii-v族發光裝置之方法 - Google Patents

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Description

形成一複合基板及於該複合基板上生長III-V族發光裝置之方法
本發明係關於複合基板及複合基板上之III-V族發光裝置之生長。
包含發光二極體(LED)、共振腔發光二極體(RCLED)、垂直腔面射型雷射二極體(VCSEL)及邊射型雷射之半導體發光裝置係當前可用之最有效率光源之一。在製造能夠跨可見光譜而操作之高亮度發光裝置時，當前所關注之材料系統包含III-V族半導體(尤其是鎵、鋁、銦及氮之二元、三元及四元合金)，其等亦稱為III族氮化物材料。通常，藉由利用金屬有機化學氣相沈積(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)或其他磊晶技術於一藍寶石、碳化矽、III族氮化物或其他適宜基板上磊晶地生長不同組合物及摻雜濃度之半導體層之一堆疊而製造III族氮化物發光裝置。該堆疊通常包含形成於基板上之經(例如)Si摻雜之一或多個n型層、形成於該(或該等)n型層上之一作用區中之一或多個發光層及形成於該作用區上之經(例如)Mg摻雜之一或多個p型層。電接觸件係形成於該等n型及p型區上。
圖1繪示以引用之方式倂入本文中之US 2007/0072324中更詳細所述之一複合生長基板。「基板10包含一主體基板12、一晶種層16及將主體12接合至晶種16之一接合層14。基板10中之該等層係由可耐受在裝置中生長半導體層所需之處理條件的材料形成。例如，就藉由MOCVD而生長之III族氮化物裝置而言，基板10中該等層之各者必須能夠容忍溫度超過1000℃之一H2環境；就藉由MBE而生長之III族氮化物裝置而言，基板10中該等層之各者必須能夠在一真空中容忍超過600℃之溫度。
「主體基板12提供機械支撐至基板10及生長於基板10上之半導體裝置層18。主體基板12之厚度大體上為3微米至500微米之間，且通常厚於100微米。在主體基板12保持為裝置之部分的若干實施例中，若透過主體基板12而自裝置擷取光，則主體基板12可為至少部分透明。主體基板12大體上不必為一單晶材料，因為裝置層18並不直接生長於主體基板12上。在一些實施例中，主體基板12之材料係經選擇以具有匹配裝置層18之熱膨脹係數(CTE)及晶種層16之CTE的一CTE。能夠耐受磊晶層18之處理條件的任何材料可為適宜的...包含半導體、陶瓷及金屬。具有期望接近於裝置層18之CTE之一CTE但在藉由MOCVD而生長III族氮化物層之所需溫度下透過昇華而分解的材料(諸如GaAs)可與沈積於GaAs主體與晶種層16之間之一不可滲透覆蓋層(諸如矽氮化物)一起使用。」
「晶種層16係其上生長裝置層18之層，因此其必須為其上可使III族氮化物晶體成核之一材料。晶種層16之厚度可為約50埃至1微米之間。在一些實施例中，晶種層16的CTE與裝置層18之材料CTE匹配。晶種層16大體上為與裝置層18非常接近晶格匹配之一單晶材料。通常，晶種層16(其上生長裝置層18)之頂面之晶體取向係纖維鋅礦的[0001]c軸。在晶種層16保持為完成裝置之部分的若干實施例中，若透過晶種層16而自裝置擷取光，則晶種層16可為透明或較薄的。」
「一或多個接合層14將主體基板12接合至晶種層16。接合層14之厚度可為約100埃至1微米之間。適宜接合層之實例包含SiOx(諸如SiO2)、SiNx(諸如Si3N4)、HfO2、以上之混合物、金屬(諸如Mo、Ti)、TiN、其他合金及其他半導體或介電質。因為接合層14將主體基板12連接至晶種層16，所以形成接合層14之材料係經選擇以於主體12與晶種16之間提供較好黏著性。在一些實施例中，接合層14係由一材料形成之一脫除層，其可藉由並不侵蝕裝置層18之一蝕劑而蝕刻，藉此自主體基板12脫除裝置層18及晶種層16。例如，接合層14可為SiO2，其可在不損害III族氮化物裝置層18之情況下藉由HF而被濕式蝕刻。在接合層14保持為完成裝置之部分的若干實施例中，接合層14較佳地為透明或非常薄。在一些實施例中，可省略接合層14，且晶種層16可直接黏著至主體基板12。」
「可藉由於接合層14上形成作為條或一柵格(而非作為單一不間斷層)之晶種層而提供磊晶層18中之進一步應變釋放。替代地，晶種層可形成為單一不間斷層，接著(例如)藉由形成溝渠而在某些地方被移除以提供應變釋放。單一不間斷晶種層16可透過接合層14而附接至主體基板12，接著藉由習知微影技術而被圖案化以移除晶種層之部分而形成條。該等晶種層條之各者之邊緣可藉由於晶種層之該等條之邊緣處之磊晶層18內聚集差排而提供額外應變釋放。晶種層16、接合層14及成核層之組合物可經選擇使得成核層材料優先成核於晶種層16上，而非在由晶種層16之部分之間之空間暴露的接合層14之部分上。」
「在發光裝置之一晶圓上，晶種層16中之溝渠係相距約單一裝置寬度，例如數百微米或數毫米。形成於具有一經圖案化晶種層之一複合基板上的裝置之一晶圓可經劃分使得晶種層部分之邊緣並不位於個別裝置之發光層下方，因為聚集於晶種層之邊緣處之差排可導致較差性能或可靠性問題。替代地，在單一裝置之寬度(例如相距約微米或數十微米)內可形成多個溝渠。此等基板上之生長條件可經選擇使得形成於晶種層16或一後磊晶層上之成核層聚結於形成於晶種層16中之溝渠上，使得該晶圓上的裝置之發光層係形成為不被晶種層16中之溝渠中斷之一連續層。」
當晶種層係III族氮化物材料時，「晶種層係應變生長於生長基板上。當晶種層16係連接至主體基板12並自生長基板脫除時，若晶種層16與主體基板12之間之連接為順應的(例如一順應接合層14)，則晶種層16可至少部分鬆弛。因此，雖然晶種層係生長為一經應變層，但組合物可經選擇使得在晶種層自生長基板被脫除並鬆弛之後，晶種層之晶格常數非常接近或匹配於生長於晶種層上之磊晶層18之晶格常數。
「例如，當III族氮化物裝置係習知地生長於Al2O3上時，生長於基板上之第一層大體上為具有約3.19之一晶格常數的一GaN緩衝層。該GaN緩衝層對生長於該緩衝層上之所有裝置層(包含通常為InGaN之發光層)設定晶格常數。因為經鬆弛之自立式InGaN具有大於GaN之一晶格常數，所以發光層當生長於一GaN緩衝層上時發生應變。相比而言，一InGaN晶種層可應變生長於一習知基板上，接著接合至一主體並自生長基板脫除使得該InGaN晶種層至少部分鬆弛。在鬆弛之後，該InGaN晶種層具有大於GaN之一晶格常數。因而，該InGaN晶種層之晶格常數比GaN更接近地匹配於組合物與InGaN發光層相同之一經鬆弛之自立式層之晶格常數。生長於該InGaN晶種層上之裝置層(包含InGaN發光層)將複製該InGaN晶種層之晶格常數。相應地，具有一經鬆弛之InGaN晶種層晶格常數的一InGaN發光層比具有一GaN緩衝層晶格常數之一InGaN發光層應變更小。減小發光層中之應變可增進裝置之性能。」
「III族氮化物晶種層材料可需要額外接合步驟以沿一期望取向形成具有III族氮化物晶種層之一複合基板。生長於藍寶石或SiC生長基板上之III族氮化物層通常係生長為c平面纖維鋅礦。此等纖維鋅礦III族氮化物結構具有一鎵面及一氮面。III族氮化物優先生長，使得生長層之頂面係鎵面，而底面(鄰近於生長基板之表面)係氮面。於藍寶石或SiC上習知地僅生長晶種層材料、接著將該晶種層材料連接至一主體並移除生長基板將導致具有氮面被暴露之III族氮化物晶種層的一複合基板。如上所述，III族氮化物優先生長於鎵面上，即鎵面作為頂面，因此氮面上之生長可將瑕疵非所欲地引入至晶體中，或導致較差品質材料，因為晶體取向自以氮面作為頂面之一取向切換至以鎵面作為頂面之一取向。」
「為形成具有以鎵面作為頂面之III族氮化物晶種層的一複合基板，晶種層材料可習知地生長於一生長基板上，接著接合至任何適宜之第一主體基板，接著與生長基板分離，使得該晶種層材料係透過鎵面而接合至該第一主體基板，造成氮面因生長基板移除而暴露。接著，該晶種層材料之氮面係接合至一第二主體基板10，即複合基板之主體基板。在接合至該第二主體基板之後，藉由適於生長基板之一技術而移除該第一主體基板。在最終複合基板中，該晶種層材料16之氮面係透過選用之接合層14而接合至主體基板12(該第二主體基板)，使得III族氮化物晶種層16之鎵面被暴露用於磊晶層18之生長。」
「例如，一GaN緩衝層係習知地生長於一藍寶石基板上，其後接著生長將形成一複合基板之晶種層的一InGaN層。該InGaN層在一接合層作用下或無需一接合層而接合至一第一主體基板。藉由雷射熔融鄰近於藍寶石之該GaN緩衝層而移除該藍寶石生長基板，接著藉由蝕刻而移除因移除藍寶石而暴露之剩餘GaN緩衝層，從而導致接合至一第一主體基板之一InGaN層。該InGaN層可被植入一材料(諸如氫、氘或氦)以在對應於最終複合基板中之晶種層之期望厚度的一深度處形成一氣泡層。該InGaN層可視情況經處理以形成用於接合之一相當平坦表面。接著，該InGaN層在一接合層作用下或無需一接合層而接合至將形成最終複合基板中之主體的一第二主體基板。接著，加熱該第一主體基板、該InGaN層及該第二主體基板，從而導致植入該InGaN層中之該氣泡層膨脹，自該InGaN層及該第一主體基板之其餘部分層離該InGaN層之薄晶種層部分，進而導致具有接合至一主體基板之一InGaN晶種層之如上所述之一完成的複合基板。」
此項技術中需要具有至少經部分鬆弛之III族氮化物晶種層的複合基板，其上可生長具有較小應變之半導體層。
本發明之一目的為於一複合基板上生長具有大於該複合基板上之一晶種層之區之橫向範圍之一橫向範圍的一半導體層。
根據本發明之若干實施例之一方法包含提供包括一主體及接合至該主體之一晶種層的一基板。該晶種層包括複數個區。包括安置於一n型區與一p型區之間之一發光層的一半導體結構係生長於該基板上。生長於該晶種層上之一半導體層之一頂面具有大於該複數個晶種層區之各者的一橫向範圍。
題為「Semiconductor Light Emitting Devices Grown on Composite Substrates」且以引用方式倂入本文中之美國申請案第12/236,853號描述包含生長於複合基板上之III族氮化物結構之群組的III族氮化物裝置，其中溝渠係形成於晶種層材料之島狀物之間。在有利於垂直生長而非橫向生長之條件下生長該等III族氮化物結構，使得該等溝渠係維持於材料之該等島狀物之間。個別島狀物可任意大或任意小，但長度通常為數十微米至數毫米之間。分離該等島狀物之該等溝渠之寬度可為5微米至50微米之間。
在美國申請案第12/236,853號之裝置中，必須使各島狀物之n型區與p型區電連接。在LED、結構(LED係安裝在該結構上)或兩者之製造期間，形成此等電連接需要額外步驟，此會增加製造裝置之成本。
在本發明之若干實施例中，一複合基板之晶種層材料中之溝渠係經形成使得裝置之發光區可形成為一經聚結之連續膜，而非一系列離散島狀物。圖2至圖6繪示形成根據本發明之若干實施例之一複合基板。除下述特定材料及方法外，US 2007/0072324中所述之材料及方法可用在圖2至圖6所繪示之結構及方法中。圖7繪示生長於圖6中所繪示之複合基板上之根據本發明之若干實施例之III族氮化物裝置。
在圖2中，III族氮化物晶種層24係習知地生長於可(例如)為藍寶石或SiC之一供體基板20上。晶種層24可生長於一犧牲半導體層22上，該層22被植入促進該供體基板20隨後自該晶種層24分離之一植入種類26(諸如H+)。在一些實施例中，犧牲層22係GaN，且晶種層24係應變InGaN。在一些實施例中，一InGaN晶種層具有大於零且高達6%之一InN組合物。
在圖3中，一選用之接合層30及一順應層28係形成於一暫時性基板32上。圖2中所繪示結構之晶種層24係透過順應層28而接合至該暫時性基板32。在一些實施例中，該選用之接合層30係矽、鋁、硼、磷、鋅、鎵、鍺、銦、錫、銻、鉛、鉍、鈦、鎢、鎂、鈣、鉀、鎳、釔、鋯、鉿、釹及鉭之一或多個氧化物、氮化物、碳化物，或氟化物。在一些實施例中，順應層28為藉由(例如)蒸鍍、濺鍍及沈降而沈積之硼磷矽酸鹽玻璃(BPSG)或其他市售玻璃。
藉由活化植入種類26(圖2)以分裂犧牲層22(圖2)而自供體基板20(圖2)分離晶種層24。以引用方式倂入本文中之美國專利申請公開案2005/0026394及美國專利案5,374,564中更詳細地描述植入一犧牲層及藉由活化植入種類而自一供體基板分離一晶種層。替代地，可藉由雷射熔融犧牲層22(圖2)而移除供體基板。
在圖4中，自晶種層24移除任何剩餘犧牲層22，且溝渠34係形成於順應層28下方之晶種層24中。結構係經處理以導致應變晶種層材料24之區鬆弛(例如藉由加熱)，此導致晶種層之區沿順應層28滑動並膨脹。在本發明之若干實施例中，晶種層材料24之區及溝渠34之尺寸、位置及間距係經選擇使得晶種層材料24之區在鬆弛期間膨脹以接近或幾乎接近晶種層材料之相鄰區之間之間隙(即，溝渠34之寬度)。在一些實施例中，晶種層材料之相鄰島狀物之側壁在鬆弛之後接觸，如由圖5之界面36所繪示。然而，因為藉由溝渠而分離晶種層之相鄰區，所以在鬆弛之後，晶種層之相鄰區之間之界面處沒有化學接合。
溝渠34之最小寬度可取決於InGaN晶種層之組合物及晶種層之鬆弛期間所達到之鬆弛量。例如，具有一更大InN組合物之一晶種層可更鬆弛，其將需要大於具有一更小InN組合物之一晶種層的一溝渠寬度。一結晶層中之應變可定義如下：一給定層具有對應於組合物與該層相同之自立式材料之一晶格常數的一主體晶格常數a主體及對應於如所生長之該層之一晶格常數的一平面內晶格常數a平面內。一層中之應變量為形成一特定層之材料之平面內晶格常數與裝置中該層之主體晶格常數之間之差值除以主體晶格常數。對於含有10% InN之InGaN，一InGaN層中之應變約合1%，所以對於一10% InN之經完全鬆弛膜，鬆弛前之最小溝渠寬度將約合晶種區尺寸之1%。若溝渠34之寬度小於最小值，則晶種區可在鬆弛期間碰撞，此可導致隨後生長層上之材料品質問題。溝渠34之寬度在一些實施例中小於1微米，在一些實施例中小於500奈米，且在一些實施例中小於200奈米。對於不連續晶種區，如以下圖8及圖10中所繪示，相鄰晶種區上之任何兩點之間之最小距離可為如下：對於一晶種層，其係GaN(0% InN)，最小溝渠寬度34在一些實施例中對於長度1微米之區可為0奈米，在一些實施例中對於長度5微米之區可為0奈米，且在一些實施例中對於長度10微米之區可為0奈米；對於一晶種層，其係具有5% InN之InGaN，最小溝渠寬度34在一些實施例中對於長度1微米之區可為5奈米，在一些實施例中對於長度5微米之區可為25奈米，且在一些實施例中對於長度10微米之區可為50奈米；且對於一晶種層，其係具有10% InN之InGaN，最小溝渠寬度34在一些實施例中對於長度1微米之區可為10奈米，在一些實施例中對於長度5微米之區可為50奈米，且在一些實施例中對於長度10微米之區可為100奈米。
在一些實施例中，鬆弛後之相鄰晶種層區之間之間隙最多可約為數微米(1微米至2微米)。聚結於晶種層中之間隙上的一層之生長(其需要橫向過度生長)係一較慢過程。由於在生長裝置層之前需要大週期時間來聚結層，所以並非技術上不可行，而是於晶種層區之間過度生長一大間隙(例如數十微米)將較為昂貴，如以下參考圖7所述。在聚結層之生長條件可經調整以促進橫向晶體表面上之生長同時抑制垂直取向平面上之生長的位置中，可容忍較大間隙(例如5微米至20微米之間之間隙)，此允許吾人聚結膜而同時使總體膜厚度保持較薄。例如，可調整GaN之生長條件以使橫向生長優先於垂直生長。若間隙保持於鬆弛後之晶種層材料之區之間，則順應層28(其通常係一非晶或多晶材料)可經選擇以為其上使III族氮化物材料不成核之一材料，因為成核於該等間隙中之一非晶或多晶順應層28上之III族氮化物材料在晶體學上可不與生長於晶種區上之材料對齊，此可導致隨後生長層之材料品質問題。
圖8、圖9及圖10繪示晶種層材料24之區及溝渠34之配置的三個實例。在圖8所繪示之配置中，形成由溝渠34完全包圍之晶種層材料24之島狀物。
在圖9所繪示之配置中，晶種層材料之區以材料之一連續網連接，以有助於生長於晶種層上之半導體層之生長期間的晶體取向。在晶種層材料24中形成寬度為0.2微米至1微米之間之開口。
圖10中所繪示之配置係圖9之配置之鏡像──晶種層材料保持在圖10之配置之區中，其中自圖9之配置移除圖10之配置，且反之亦然。
可使用晶種層材料之區之其他形狀及晶種層材料之區及溝渠之配置，諸如三角形及溝渠、柵格及任何其他適宜配置之其他晶格。在一些實施例中，使晶種層材料24之區保持小於特定晶種層材料之壓曲長度，該壓曲長度係能夠鬆弛且不壓曲之最長晶種層區之長度。該壓曲長度取決於晶種層之組合物，且可(例如)為數十微米或更大。
在一些實施例中，晶種層材料之區係經成形以具有與形成晶種層之材料相同之旋轉對稱性。例如，在一些實施例中，晶種層24係III族氮化物材料，諸如GaN或InGaN。生長於基板(諸如藍寶石及SiC)上之III族氮化物材料通常為纖維鋅礦(具有一六邊形單位晶胞之一晶體)，其經取向使得III族氮化物材料之頂面係c平面。在一些實施例中，c平面、纖維鋅礦、III族氮化物晶種層材料之區為具有三重對稱性之形狀，諸如三角形(如圖12中所繪示)或六邊形(如圖13中所繪示)。在一些實施例中，如圖12及圖13中所繪示，島狀物邊緣平行於纖維鋅礦之晶面(例如纖維鋅礦之a平面及m平面)。島狀物邊緣與纖維鋅礦之一晶面之對準可促進毗鄰島狀物邊緣較好地聚結。
在一些實施例中，晶種層係一非極性或半極性III族氮化物纖維鋅礦材料。例如，晶種層可經取向使得頂面係具有雙重對稱性之a平面或m平面。相應地，當晶種層係非極性或半極性材料(諸如(例如)a平面或m平面之纖維鋅礦)時，正方形或矩形晶種區具有晶體對稱性。
纖維鋅礦III族氮化物晶種層可更傾向於沿一些晶體方向壓曲。在一些實施例中，相較於晶種層更傾向於壓曲之方向，晶種層區沿晶種層材料較不傾向於壓曲之方向可為更長。
晶種層材料之距離區膨脹，且因此，溝渠34之寬度可取決於晶種層材料之區之尺寸及晶種層材料中之InN組合物。晶種層材料之小區將比晶種層材料之大區膨脹更少。具有一更大InN組合物之一晶種層應變更大，且因此將比具有一更小InN組合物之一晶種層膨脹更多。
在圖5中，經鬆弛之晶種層24係接合至其上形成選用之接合層38之一主體基板40。主體基板40可(例如)為藍寶石或任何其他適宜材料。接合層38可(例如)為矽、鋁、硼、磷、鋅、鎵、鍺、銦、錫、銻、鉛、鉍、鈦、鎢、鎂、鈣、鉀、鎳、釔、鋯、鉿、釹及鉭之一或多個氧化物、氮化物、碳化物，或氟化物。
在圖6中，移除暫時性基板32、接合層30及順應層28。
在圖7所繪示之結構中，裝置層18係生長於經鬆弛之晶種層24上。鄰近於晶種層24之層之組合物可經選擇用於其晶格常數或其他性質及/或用於使其能夠成核於晶種層24之材料上。可在導致一層聚結於晶種層材料24之區之間之任何剩餘間隙上之條件下生長生長於晶種層24上之該層，以形成一連續之大致平坦層。
裝置層18包含一n型區42、一發光或作用區44及一p型區46。首先生長一n型區42。該n型區可包含不同組合物及摻雜濃度之多個層，其等包含(例如)：製備層，諸如緩衝層或成核層，該等層可為n型或非經有意摻雜；脫除層，其等經設計以促進複合基板之後脫除或基板移除後之半導體結構之變薄；及n型或甚至p型裝置層，其等經設計用於發光區所需之特定光學或電學性質以有效率地發光。在一些實施例中，n型區42係InGaN或包含一或多個InGaN層。生長於具有一膨脹晶格常數之一晶種層上之GaN可處於拉緊狀態，因此裝置中之任何GaN層之厚度可受限以防止破裂。
一發光或作用區44係生長於n型區42上。適宜發光區之實例包含：單一厚或薄發光層；或一多量子井發光區，其包含由阻障層分離之多個薄或厚量子井發光層。例如，一多量子井發光區可包含多個發光層(各具有25埃或更小之一厚度)，其等由各具有100埃或更小之一厚度的阻障層分離。在一些實施例中，裝置中之發光層之各者之厚度厚於50埃。
一p型區46係生長於發光區44上。類似於n型區，該p型區可包含不同組合物、厚度及摻雜濃度之多個層，其等包含非經有意摻雜之層或n型層。在一些實施例中，p型區46係InGaN或包含一或多個InGaN層。
圖11繪示附著至一基座54之III族氮化物LED。一反射性金屬p接觸件50係形成於p型區上。蝕刻掉半導體結構48之p接觸件50、p型區24及發光區之部分以暴露n型區之部分。n接觸件52係形成於n型區之經暴露部分上。
LED係藉由n互連件56及p互連件58而接合至基座54。互連件56及58可為任何適宜材料(諸如焊料、金、金-錫或其他金屬)，且可包含多層材料。在一些實施例中，互連件包含至少一金層，且藉由超音波接合而形成LED與基座54之間之接合。
對於超音波接合，LED晶粒係定位於基座54上。一接合頭係定位於LED晶粒之頂面(通常為複合基板之頂面)上。該接合頭係連接至一超音波轉換器。該超音波轉換器可(例如)為鋯鈦酸鉛(PZT)層之一堆疊。當以導致系統諧波共振之一頻率(通常為約數十或數百千赫茲之一頻率)將一電壓施加至該轉換器時，該轉換器通常以約數微米之一振幅開始振動，此繼而導致該接合頭及LED晶粒振動。振動導致LED上之一結構(諸如n及p接觸件或形成於n及p接觸件上之一金屬層)之金屬晶格中之原子與基座54上之一結構相互擴散，從而導致以圖11中互連件56及58表示之一冶金連續接頭。在接合期間可增加熱及/或壓力。
在將LED晶粒接合至基座54之後，可移除其上生長半導體層48之基板之全部或部分。例如，可藉由雷射剝離或藉由蝕刻圖6中所繪示之主體40與晶種層24之間之接合層38而移除一藍寶石主體基板。接合層可被移除或可保持為裝置之部分。可(例如)藉由光電化學蝕刻而將移除該主體基板後剩餘之半導體結構變薄。例如，晶種層24之全部或部分可被移除或可保持為裝置之部分。生長於晶種層上之第一層(其聚結於晶種層24之區之間之界面36上)可被移除或可保持為裝置之部分。可(例如)利用一光子晶體結構來將經暴露之半導體表面粗糙化或圖案化，此可增加自裝置之光擷取。
一選用之波長轉換材料60可安置於LED上，該材料60吸收由發光區發出之光並發出一或多個不同峰值波長之光。波長轉換材料60可(例如)為：一或多個粉末磷光體，其(等)安置於一透明材料(諸如聚矽氧或環氧樹脂)中並藉由網版印刷或模板印刷而沈積在LED上；一或多個粉末磷光體，其(等)藉由電泳沈積而形成；或一或多個陶瓷磷光體，其(等)膠合或接合至LED、一或多個染料或上述波長轉換層之任何組合。以引用方式倂入本文中之US 7,361,938中更詳細地描述陶瓷磷光體。波長轉換材料60可經形成使得由發光區發出之光之一部分不由該波長轉換材料轉換。在一些實例中，未經轉換光為藍光且經轉換光為黃光、綠光及/或紅光，使得自裝置發出之未經轉換光與經轉換光之組合呈白色。
在一些實施例中，此項技術中已知之偏光器、二向色濾光片或其他光學器件係形成於LED上或波長轉換材料60上。
雖然圖11繪示一薄膜覆晶裝置，但圖7中所繪示之結構可被處理成任何其他適宜裝置結構，諸如：一垂直裝置，其中接觸件係形成於半導體結構之相對側上；一覆晶裝置，其中基板保持附著至裝置；或一結構，其中透過形成於半導體結構之相同或相對側上之透明接觸件而擷取光。
雖然已詳細描述本發明，但熟習技術者應瞭解，就本揭示內容而言，可在不背離本文中所述之發明概念之精神之情況下對本發明作出修改。例如，雖然以上實例係針對III族氮化物裝置，但由其他材料系統(諸如其他III-V族材料)製成之裝置、III族As或III族P裝置或II-VI族裝置可用在本發明之若干實施例中。因此，非意欲本發明之範圍受限於所繪示及所述之特定實施例。
10．．．基板
12．．．主體基板
14．．．接合層
16．．．晶種層
18．．．半導體裝置層
20．．．供體基板
22．．．犧牲半導體層
24．．．晶種層
26．．．植入種類
28．．．順應層
30．．．接合層
32．．．暫時性基板
34．．．溝渠
36．．．界面
38．．．接合層
40．．．主體基板
42．．．n型區
44．．．發光或作用區
46．．．p型區
48．．．半導體結構
50．．．p接觸件
52．．．n接觸件
54．．．基座
56．．．n互連件
58．．．p互連件
60．．．波長轉換材料
圖1繪示生長於包含一主體基板、一接合層及一晶種層之一複合生長基板上的III族氮化物半導體結構。
圖2繪示生長於一基板上之一晶種層。
圖3繪示將一晶種層接合至一暫時性基板及移除生長基板。
圖4繪示圖案化後之一晶種層。
圖5繪示接合至一主體基板之鬆弛後之一晶種層。
圖6繪示包含一晶種層、一接合層及一主體基板之一複合基板。
圖7繪示生長於圖6之複合基板上之III族氮化物裝置層。
圖8、圖9及圖10繪示晶種層材料之區及溝渠之配置。
圖11繪示附著至一基座之一LED。
圖12及圖13繪示具有三重對稱性之晶種層材料之區之配置。
20．．．供體基板
22．．．犧牲半導體層
24．．．晶種層
26．．．植入種類

Claims (15)

  1. 一種用於製造發光裝置的方法，其包括：提供一基板，該基板包括一主體(host)，及一晶種層，該晶種層接合至該主體，該晶種層包括複數個區，其中該晶種層之相鄰區於相鄰區之間之界面處彼此直接接觸；及於該基板上生長包括安置於一n型區與一p型區之間之一發光層的一半導體結構；其中生長於該晶種層上之一半導體層之一頂面具有大於該複數個晶種層區之各者的一橫向範圍(lateral extent)。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括：將該半導體結構連接至一基座；及移除該主體。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包括移除該晶種層。
  4. 如請求項1之方法，其中該發光層係III族氮化物層。
  5. 如請求項1之方法，其中該等界面延伸穿過該晶種層之一整個厚度。
  6. 如請求項1之方法，其中各區藉由該等界面而與最近相鄰區完全分離。
  7. 如請求項1之方法，其中該等界面大致沒有化學接合於該晶種層之相鄰區之間。
  8. 如請求項1之方法，其中各區具有1微米至10微米之間之 一橫向範圍。
  9. 一種用於製造發光裝置的方法，其包括：提供一基板，該基板包括一主體，及一晶種層，該晶種層接合至該主體，該晶種層包括由界面分離之複數個區，其中相鄰區係經連接以形成晶種層材料之一連續網；及於該基板上生長包括安置於一n型區與一p型區之間之一發光層的一半導體結構；其中生長於該晶種層上之一半導體層之一頂面具有大於該複數個晶種層區之各者的一橫向範圍。
  10. 如請求項9之方法，其中該發光層係III族氮化物層。
  11. 如請求項9之方法，其中該等界面處之晶種層區之間之間隙小於1微米寬。
  12. 一種用於製造發光裝置的方法，其包括：提供一基板，該基板包括一主體，及一晶種層，該晶種層接合至該主體，該晶種層包括複數個區，其中該晶種層係具有一結晶單位晶胞之一結晶材料，其中各晶種層區係經成形以具有與該結晶單位晶胞之一旋轉對稱性相同之一旋轉對稱性；及於該基板上生長包括安置於一n型區與一p型區之間之一發光層的一半導體結構；其中生長於該晶種層上之一半導體層之一頂面具有大 於該複數個晶種層區之各者的一橫向範圍。
  13. 如請求項12之方法，其中該發光層係III族氮化物層。
  14. 如請求項12之方法，其中該晶種層係纖維鋅礦，且各晶種層區係成形為三角形或六邊形。
  15. 如請求項12之方法，其中各晶種層區藉由一間隙或界面而與最近相鄰晶種層區完全分離。
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