[发明专利]生长于波长转换衬底上的发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种生长于波长转换复合衬底上的半导体发光器件。

背景技术

半导体发光器件是当前可用的最有效率的光源之一，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）和边发射激光器。制造能够在可见光谱工作的高亮度发光器件时当前感兴趣的材料系统包括III-V族半导体，尤其是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，也称为III-氮化物材料。典型地，通过金属有机化学气相淀积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其他外延技术在蓝宝石、碳化硅、III-氮化物或其他适当衬底上外延生长成分和掺杂剂浓度不同的半导体层的叠层，从而制造III-氮化物发光器件。叠层常常包括形成于衬底上，掺杂有例如Si的一个或多个n型层，形成于n型层上有源区中的一个或多个发光层，以及形成于有源区上，掺杂有例如Mg的一个或多个p型层。在n和p型区域上形成电接触。

图1示出了在US 7514721中更详细描述的LED，在此通过引用将其并入本文。“在成核结构58和发光陶瓷之间的界面处，直接通过晶片接合或通过中间接合层（未示出），通过接合体56将发光陶瓷52接合到成核结构58。如果使用接合层，接合层的折射率优选介于接合层施加于其上的III-氮化物层和发光陶瓷的折射率之间，但可以使用折射率更低的接合层。然后在成核结构上生长设置于n型区域10和p型区域12之间包括发光区域14的外延层。”在n和p型区域10和12上形成n和p接触18和20。

发明内容

在本发明的一些实施例中，一种器件包括衬底和半导体结构。衬底包括：波长转换元件，波长转换元件包括设置于透明材料中的波长转换材料；包括III-氮化物材料将在其上成核的材料的种子层；以及设置于波长转换元件和种子层之间的接合层。半导体结构包括设置于n型区域和p型区域之间的III-氮化物发光层并生长于种子层上。

在本发明的一些实施例中，半导体结构生长于衬底上，该衬底包括波长转换元件，包括III-氮化物材料将在其上成核的材料的种子层，以及设置于波长转换元件和种子层之间的二向色滤光片。

在本发明的一些实施例中，一种器件包括衬底、半导体结构和散射结构。衬底包括：波长转换元件；包括III-氮化物材料将在其上成核的材料的种子层；以及设置于波长转换元件和种子层之间的接合层。半导体结构生长于种子层上，包括设置于n型区域和p型区域之间的III-氮化物发光层。散射结构被配置成散射由III-氮化物发光层和波长转换元件中的至少一个发射的光。

附图说明

图1示出了生长于附着于发光陶瓷的成核结构上的现有技术III-氮化物LED。

图2示出了包括接合到波长转换元件的种子层的复合衬底。

图3示出了生长于包括波长转换元件的复合衬底上的器件。

图4示出了包括粗糙p型区域和透明导电金属氧化物的器件的一部分。

图5示出了包括隧道结和粗糙n型区域的器件的一部分。

图6示出了包括设置于复合衬底上的图案化非III-氮化物层的器件的一部分，复合衬底包括波长转换元件。

图7示出了包括设置于n型区域之内的图案化非III-氮化物层的器件的一部分。

图8是针对二向色滤光片一个范例作为波长函数的反射率图示，二向色滤光片可以设置于衬底中的种子层和波长转换元件之间。

图9示出了生长于包括两个波长转换元件的复合衬底上的半导体结构。

具体实施方式

在本发明的实施例中，在波长转换复合衬底上生长III-氮化物发光器件，波长转换复合衬底包括接合到波长转换元件的种子层。

尽管在下面的范例中，半导体发光器件是发射蓝色或紫外光的III-氮化物LED，但可以使用除LED之外的半导体发光器件，例如由其他材料系统制造的激光二极管和半导体发光器件，其他材料系统例如是其他III-V材料、III-磷化物、III-砷化物、II-VI材料或Si基材料。

图2示出了根据本发明实施例的波长转换衬底。将波长转换元件30接合到种子层34。