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CN101897038B - 波长转换发光二极管及其制造方法 - Google Patents

波长转换发光二极管及其制造方法 Download PDF

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CN101897038B CN2008801200474A CN200880120047A CN101897038B CN 101897038 B CN101897038 B CN 101897038B CN 2008801200474 A CN2008801200474 A CN 2008801200474A CN 200880120047 A CN200880120047 A CN 200880120047A CN 101897038 B CN101897038 B CN 101897038B
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Abstract

本发明提供了一种波长转换发光二极管(LED)装置，其具有带输出表面的LED。一种多层半导体波长转换器光学粘结至所述LED。所述LED和所述波长转换器中的至少一个具备光提取特征。

Description

波长转换发光二极管及其制造方法
技术领域
本发明涉及发光二极管，更具体地讲，涉及包括转换发光二极管(LED)发射光波长的波长转换器的发光二极管(LED)。 
背景技术
在需要有色光但发光二极管(LED)通常不能正常产生，或可用单个LED来生产具有通常由多个不同LED一起生产的光谱的光之处，波长转换LED在照明应用上变得越来越重要。这样应用的一个实例是在显示器背光照明中，例如液晶显示(LCD)电脑显示器和电视机。在这样的应用中需要基本上白色的光以照亮LCD面板。用单个LED产生白光的一个方法是先用LED产生蓝光然后将一些或全部的蓝光转换成不同的颜色。例如，在使用发射蓝光的LED作为白光光源的地方，可以用波长转换器将一部分蓝光转换成黄光。所得的光是黄色和蓝色的组合，对观察者呈现出白色。 
在一些方法中，波长转换器是与LED紧靠放置的一层半导体材料，以便LED内产生的很大一部分的光进入转换器。然而还有一个问题是希望转换的波长附接至LED晶粒。通常，半导体材料具有较高的折射指数，而正常考虑的能将波长转换器附接至LED晶粒上的材料的类型，例如粘合剂，具有较低的折射指数。因此，由于在较高指数的半导体LED材料和较低指数的粘合剂之间界面的高度完全内反射，反射损失很高。这就导致从LED的出来的光和进入波长转换器的光耦合效率低。 
需要一个替代的方法来耦合半导体波长转换器至LED，以减少LED处的内反射损失。也需要确保下转换光高效地从转换器提取。 
发明内容
本发明的一个实施例涉及具有带输出表面的LED的波长转换发光二极管(LED)装置。多层半导体波长转换器光学粘结至LED上。LED和波长转换器中至少一个具有光提取特征。 
本发明的另一个实施例涉及具有多层半导体波长转换器的半导体波长转换器装置。该波长转换器具有光提取特征。可移除的保护层设置在波长转换器的第一侧面。波长转换器的第二侧面是平的且光学粘结至另一个半导体元件。 
本发明的另一个实施例涉及制作波长转换发光二极管的方法。该方法包括提供具有设置在基底上的一组LED半导体层的发光二极管(LED)晶片，以及提供被构造用于有效转换在LED层内产生的光的波长的多层半导体波长转换晶片。该转换器晶片光学粘结至LED晶片以生产LED/转换器晶片。各个转换的LED晶粒从LED/转换器晶片相隔开。 
上述本发明的内容并不旨在描述本发明的每一个图示实施例或每种实施方式。下面的附图以及具体实施方式更具体地举例说明了这些实施例。 
附图说明
结合附图对本发明的各种实施例所做的以下详细说明可以更全面地理解本发明，其中： 
图1示意性地示出了根据本发明原理的波长转换发光二极管(LED)的一个实施例； 
图2示意性地示出了多层半导体波长转换器的一个实施例； 
图3A和3B示意性地示出了在半导体元件中的完全内反射以及使用光的提取特征来减少完全内反射效应； 
图4示意性地示出了根据本发明原理的波长转换LED的另一个实 施例。 
图5示意性地示出了根据本发明原理的波长转换LED的另一个实施例； 
图6示意性地示出了根据本发明原理的波长转换LED的另一个实施例； 
图7示意性地示出了根据本发明原理使用波长转换器和LED中间层的波长转换LED的另一个实施例； 
图8示意性地示出了根据本发明原理散射层在其中作为光提取特征工作的波长转换LED的另一个实施例； 
图9A-9D示意性地示出了根据本发明原理形成作为光提取特征的散射层的制造步骤； 
图10A-10F示意性地示出了根据本发明原理形成波长转换LED装置的制造步骤； 
图11示意性地示出了根据本发明原理的具有光提取特征的波长转换器的一个实施例； 
图12A-12D示意性地示出了根据本发明原理的晶片级制造步骤；以及 
图13示意性地示出了具有两个单独的光提取特征的波长转换LED。 
虽然本发明可修改为各种修改形式和替代形式，但其细节已通过举例的方式在附图中示出并且将会作详细描述。然而应当理解，目的不是要将本发明限定在所述的特定实施方式中。相反，本发明的目的在于覆盖所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改形式，等同形式和替代形式。 
具体实施方式
本发明适用于使用波长转换器将LED发射光波长的至少一部分转换成不同的，通常是更长波长的发光二极管。本发明特别适合于高效使用带蓝光或紫外光LED的半导体波长转换器，所述LED通常基于诸 如AlGaInN的氮化物材料。更具体地讲，本发明的一些实施例涉及将多层半导体波长转换器直接附接至LED上。晶片级装置的组装是可能的，这大大降低了制造成本。 
根据本发明的第一个实施例的波长转换LED装置100的实例在图1中做了示意性说明。装置100包括在LED基底106上具有一堆LED半导体层104的LED102。LED半导体层104可以包括几种不同类型的层，所述层包括但不限于p-和n-型连接层，发光层(通常包含量子阱)，缓冲层以及覆盖层。由于通常使用外延工艺生长LED半导体层104的事实，所以LED半导体层104有时被称为外延层。LED基底106通常比LED半导体层104厚，并且LED半导体层104可在该基底上生长，或者LED半导体层104生长后可附接至该基底。半导体波长转换器108光学粘结至LED102的上表面110。 
当两个半导体元件通过接触直接粘结时，有时称为晶片粘结，或当其表面隔开的距离小于光从一个元件传递到另一个元件的倏逝距离而相互附接时，它们光学粘结在一起。当具有平坦表面的两个不同的件直接接触时发生直接粘结。材料表面的平坦程度决定粘结强度：表面越平坦粘结越强。直接粘结的一个优点是没有中间低折射指数的粘合剂层所以完全内反射的可能性可被降低。在倏逝粘结中，非常薄的中间材料层对粘结工艺是有帮助。然而，即使中间层的折射指数比半导体元件的折射指数低，中间材料太薄使得光从一个半导体元件到另一个半导体元件基本上倏逝耦合而没有完全内反射。就蓝色LED和半导体波长转换器而言，隔开两个半导体元件的倏逝距离明显小于光真空波长的四分之一。下面提供关于允许倏逝耦合的中间层厚度的更详细的讨论。 
虽然本发明不限制可以使用的LED半导体材料的类型以及由此LED内产生光的波长，但预计本发明在将光谱中蓝色和紫外部分的光转换成可见或红外光谱的更长波长的光方面尤其有用，所以发射光可 以呈现例如绿色、黄色、琥珀色、橙色或红色，或通过组合多个波长，光可以呈现出混合色例如蓝绿色、品红色或白色。例如，生产蓝光的AlGaInN LED可以与吸收蓝光的一部分的波长转换器一起使用以产生黄光。如果一些蓝光保持未转换，那么得到的蓝光和黄光的组合对于观者呈现白色。 
美国专利申请号11/009,217和60/978,304描述了半导体波长转换器108的一个合适的类型。多层波长转换器通常采用基于II-VI半导体材料(例如诸如CdMgZnSe的各种金属合金硒化物)的多层量子阱结构。在这样的多层波长转换器中，加工量子阱结构112以便在部分结构中挑选带隙，使得LED102发射的至少一些泵浦光被吸收。通过泵浦光吸收产生的电荷载流子移动到具有更小带隙结构的其他部分，量子阱层，在其中载流子重组并且产生更长波长的光。此具体实施方式并不旨在限制半导体材料的类型或波长转换器的多层结构。 
美国专利申请No.60/978,304描述了合适的波长转换器的一个特定实例。使用分子束外延(MBE)在InP基底上初步制备多层量子阱半导体转换器208。使用分子束外延先在InP基底上生长GaInAs缓冲层来制备表面以用于II-VI的生长。然后移动晶片穿过超高真空转移系统到另一个分子束外延室以供用于转换器的II-VI外延层的生长。生长的转换器208连同基底210的详细信息显示在图2中并总结在表I中。该表列出了转换器208中不同层的厚度、材料组合、带隙和层说明。转换器208包括八个CdZnSe量子阱212，每个均具有2.15eV的能隙(Eg)。每个量子阱212被夹在够吸收LED发射的蓝光的具有2.48eV的能隙的CdMgZnSe吸收剂层214之间。转换器208也包括各种窗口，缓冲和渐变层。 
表I：波长转换器结构的详细信息
Figure GPA00001155520300061
波长转换器208光学粘结至LED后，可以机械折叠并用3HCl∶1H2O溶液移除InP基底210的背表面。该蚀刻剂在GaInAs缓冲层228处终止。缓冲层228可以随后在搅动着的30ml氢氧化铵(30重量％)、5ml过氧化氢(30重量％)、40g己二酸和200ml水的溶液中移除，只留下粘结在LED上的II-VI半导体波长转换器208。 
半导体波长转换器108的上表面和下表面可包括不同类型的涂层，例如滤光层、反射器或反射镜，如在美国专利申请序列号11/009,217中所描述。两个表面的任一个上的涂层也可包括防反射涂层。 
涂层可施加至LED102或波长转换器108以提高光学粘结的粘合力。这些涂层可包括诸如TiO2、Al2O2、SiO2、Si3N4和其他无机或有机材料。也可以采用表面处理方法来提高粘合力，例如电晕处理，暴露于O2或Ar等离子体中，暴露于Ar离子束以及暴露于紫外/臭氧中。 
在一些实施例中，LED半导体层104通过可选的粘结层117附接到基底106上，而电极118和120可分别设置在LED102的上表面和下表面上。这种结构类型是基于氮化物材料的LED通常所用的：LED半导体层104可以在诸如蓝宝石或SiC的基底上生长，然后转移到另一个基底106，例如硅或金属基底。在其它实施例中，LED102可以采用基底106，如蓝宝石或SiC，半导体层104可以在其上直接生长。 
参照图3A和3B现在来讨论来自半导体元件300例如LED或半导体波长转换器的光提取。在图3A中，假设半导体元件300具有折射指数ns，而外部环境具有折射指数ne。如果入射角θ小于临界角θc＝sin-1(ne/ns)，例如光线306，则元件表面302的一些入射光被传输。如果入射角大于临界角，则光被完全内反射，例如光线308。通常，使用外延和平版印刷技术制造半导体元件，其结果是它们的表面是平行的。因此，通过完全内反射位于提取锥外面(即具有小于临界角的入射角的光方向的圆锥外面)的光在半导体元件内被捕集。 
图3B示意性示出了提取特征310，可以被用来改变半导体元件300中光的方向。提取特征310可以包括元件300表面上或半导体元件300自身内的特征。这样，在下表面304上完全内反射的示例光线312也改变了方向，使得在上表面302上以小于临界角的角度入射，所以光线312脱离了元件300。因此，提取特征的使用可以增强来自LED和波长转换器二者之一的光的提取。提取特征是任何类型的有意提供的特征以改变半导体元件300中至少一部分光相对于元件300的轴314的方向，使得光提取增强。例如，提取特征可以是元件表面的纹理或设置在元件内的散射/漫射颗粒。 
在图1所示的实施例中，LED102具备纹理化表面形式的提取特征122。纹理化表面122可以是提供与LED102或波长转换器108平面结构不平行的部分表面的任何合适的形式。例如，纹理可以是以空穴、隆起物、凹坑、圆锥、金字塔以及各种其他形状和不同形状的组合的 形式，例如美国专利No.6,657,236所描述。纹理可以包括随机特征或非随机周期性特征。纹理化表面122上的特征尺寸一般是亚微米但也可以是几微米大。周期性或相干长度也可在亚微米到微米的度范围内变化。在一些情况下，纹理化表面可包括蛾眼表面例如Kasugai等人在《固态物理》(Phys.stat.sol.第3卷第2165页2006年)和美国专利申请11/210,713所描述。纹理化表面122还包含与波长转换器108平行并直接粘结至波长转换器108上的平坦部分。因此，在该实施例中，在直接粘结到波长转换器108的纹理化表面122的那些部分，光可以脱离LED102进入波长转换器108。 
使用各种技术例如蚀刻(包括湿化学蚀刻，诸如反应离子蚀刻或电感耦合等离子蚀刻，电化学蚀刻或光蚀刻的干蚀刻工艺)、光刻法等可以使表面具有纹理。也可以通过半导体生长工艺，例如通过非晶格匹配组合物的快速生长来促进孤岛化等来制造纹理化表面。或者，使用先前描述的任何蚀刻工艺可在引发LED层的生长之前使生长基底本身得以纹理化。没有纹理化表面的情况下，只有在LED内光的传播方向位于允许提取的角度分布范围内，光才能从LED高效提取。该角度分布至少部分地被LED的半导体层表面光的完全内反射所限制。因为LED半导体材料的折射指数较高，所以提取角度分布变得较窄。纹理化表面122的提供允许LED102内光的传播方向的重新分布以便更高比率的光可以从LED102提取进入波长转换器108。 
本发明的另一个实施例在图4中做了示意性说明。波长转换LED装置400包括在基底406之上具有LED半导体层404的LED402。在所示的实施例中，LED半导体层404通过可选的粘结层416附接至基底406。下电极层418可以设置在背对LED层404的基底406的表面上。上电极420可以设置在LED402的上侧。 
波长转换器408的下表面410直接粘结至LED402。在该实施例中，波长转换器408的下表面410包括纹理化表面422，纹理化表面422的 一些纹理处于使波长转换器408内光重定向的角度。 
由于LED402和波长转换器408折射指数在大小上接近，于是在LED402中的提取圆锥具有大的角度并且通过直接粘结到LED402的下表面410的那些部分424，光可以脱离LED402进入波长转换器408。如果波长转换器408的折射指数高于LED402的折射指数，那么提取圆锥具有180°的顶角并且不论多大入射角，在LED402内都没有完全内反射。这样，很大一部分光可以从LED402中提取进入波长转换器。另外，纹理化表面422可以用来在波长转换器408内使光重定向，这样就减少了通过完全内转换在波长转换器408中捕集的光的量。 
本发明的另一个实施例在图5中做了示意性说明。波长转换LED装置500包括在LED基底506之上具有LED层504的LED502。LED502的上表面510直接粘结至波长转换器508的下表面512。LED502具备电极518和520。在这种情况下，波长转换器508的上表面522具有纹理化表面524的形式的光提取特征。可以使用以上描述的任何技术形成纹理化表面524。 
本发明的另一个实施例在图6中做了示意性说明。波长转换LED装置600包括具有通过粘结层607附接至基底606上的LED层604的LED602。LED602的上表面610直接粘结至分层半导体波长转换器608的下表面612。LED602具备电极618和620。在这种情况下，LED层604的下表面622具备纹理化表面624的形式的光提取特征。粘结层607被金属化以在LED层604内反射光，使得在金属化粘结607的提取角度分布以外的方向中的至少一些入射光可以重定向进入提取角度分布内。可以例如使用以上描述的任何技术形成纹理化表面624。金属化粘结607也可以在下LED层626和LED基底606之间提供电通道。 
参照图7现描述了波长转换LED700的另一个实施例。此实施例在一定程度上与图4所示实施例相似，不同的是倏逝薄中间层720设 置在波长转换器708和LED702之间的光学粘结中。中间层720充分薄使得光从LED702倏逝耦合进入波长转换器708。如上所述，中间层720显著小于波长厚度的四分之一。中间层720的实际工作厚度是设计选择问题并且部分取决于工作波长、中间层、LED702和波长转换器708的折射指数以及通过中间层倏逝耦合的光可接受的部分。例如，由于LED702和波长转换器708的折射指数之间的高指数对比，使得n1＞1.15n2(这里n1是LED720的折射指数而n2是中间层720的折射指数)，并且这里假设LED702中的光各向同性发射且发射进入前向锥(朝着中间层方向)的一半的光具有比中间层720厚度大的倏逝场穿透深度，显示出中间层720厚度的最大值tmax由下式给出： 
这里λ0是LED702发射光的真空波长。作为示例性实例，对于基于GaN的LED 702，基于ZnSe的波长转换器708(如图2所示)和二氧化硅中间层720，在以上讨论的标准下中间层720可具有高达50nm的厚度。 
在光粘结之前，可以用能够保持LED702和波长转换器708平坦表面的任何合适材料来制得中间层720。例如，中间层720可以由无机玻璃例如二氧化硅或掺杂硼磷的硅玻璃(BPSG)，氮化硅(Si3N4)以及其他无机材料例如二氧化钛和氧化锆制得，或可以由有机聚合物制得。在一起光粘结两元件前，中间层720的材料可设置在LED702上或波长转换器708上。可以挑选中间层720的材料以提供与另一个平坦表面接触粘结的平坦的化学合适的层。 
光可以通过粘结区域724脱离LED702进入波长转换器708。为增加光提取，波长转换器708下表面的纹理722重新分布在波长转换器内传播的光的方向。 
应当理解除了图7所示的实施例，波长转换LED的其他实施例也可以使用中间层。 
波长转换LED装置800的另一个实施例在图8中做了示意性说明。装置800包括附接至LED基底806的LED半导体层804形成的LED802。LED802的上表面810光学粘结至多层半导体波长转换器808的下表面812。电极818和820设置在LED802上。 
在该实施例中，光提取特征824包括通过设置在高指数嵌入层828的漫射颗粒826的装置形成散射层以形成波长转换器808的上表面830。将一层低指数纳米颗粒826施加于半导体元件的表面然后将颗粒826埋入高指数嵌入层可以制得散射层824。 
参照图9A-9D描述了形成散射层的示例性工艺。图9A示出了半导体元件900，其可以是任何类型的半导体元件，例如LED或半导体波长转换器。通常具有折射指数低于半导体元件900的纳米颗粒902被施加到半导体元件900的表面904。颗粒直径通常小于1000nm并且可以更小，例如小于500nm或小于100nm。纳米颗粒902可以由折射指数不同于元件900的任何合适的材料形成。示例的材料包括无机材料例如二氧化硅，氧化锆或铟锡氧化物(ITO)或有机材料例如含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)之类。 
图9B示意性地示出了设置在颗粒902上形成散射层908的嵌入层906。嵌入层906可以由例如半导体材料形成。在一些实施例中，允许光从半导体元件900到散射层908自由通行可能是有利的，反之亦然，在该情况中可以挑选嵌入层906的折射指数使之与半导体元件900的折射指数相似或接近。例如，半导体元件900由II-VI ZnCdSe半导体材料形成之处，嵌入层906可以由ZnSe或ZnCdSe材料形成。半导体元件900是InGaN LED之处，嵌入层可以由InGaN形成。 
在其他实施例中，可能希望嵌入层908的折射指数与半导体元件900的折射指数不同。例如，在散射层908设置在波长转换器的输出侧之处，例如图8所示，可能希望嵌入层906的折射指数比波长转换器的折射指数高。在这种情况下，由于嵌入层和波长转换器之间界面的完全内反射，折射指数差值可以减少从嵌入层906传回波长转换器的光的量。 
挑选表面904上纳米颗粒902的密度以便在完工装置内得到所需的散射度。例如，可能希望只有大约30％的表面904用纳米颗粒覆盖，在此情况下穿越剩余70％的表面904的光不被纳米颗粒直接散射。光也可以被嵌入层906的外表面910散射，由于颗粒的存在嵌入层906的外表面910可能变得纹理化。应当理解可以采用颗粒覆盖密度的其他值，其取决于半导体装置的特别设计。 
在一些实施例中，可能希望散射层908的外表面910是平坦的，例如当散射层908是与另一元件形成直接粘结的元件900的层。如图9C所示的外表面910可以用化学-机械抛光技术来抛光。 
如图9D所示，另一个半导体元件920可以直接粘结至第一半导体元件900的散射层908。例如，第一半导体元件900可以是LED而第二半导体元件920是波长转换器，反之亦然。 
在一些实施例中，提供的纳米颗粒接近装置结构内材料界面。例如，纳米颗粒902可以与散射层908和第二半导体元件920之间的界面922相距倏逝耦合的距离。 
应当理解在半导体元件上提供散射层的以上方法可以在元件已经光学粘结至另一元件后进行。例如，可以在已经光学粘结至LED的波长转换器上设置散射层。在此情况下，如果发现抛光这样的步骤不是 必要的，则嵌入层不需要抛光。 
参照图10A-10G描述了在半导体元件上提供散射层的又一个方法。在这个实施例中，如图10A所示，在仍附接至基底1006的波长转换器1000的上表面1004之上提供纳米颗粒1002。如图10B所示，表面1004用嵌入层1008覆盖以形成散射层1010。然后将波长转换器附接至可移除的覆盖件1012，例如基底1016和暂时粘合剂材料1014，如图10C所示。基底可以是任何合适类型的基底，例如显微镜载片，抛光的二氧化硅板，硅晶片等。暂时粘合剂材料可以是任何类型的粘合剂或将波长转换器1000暂时附接至基底的其他材料。例如，暂时粘合剂可以是蜡，热塑性粘合剂例如可以从EMS，Hatfield，Pennsylvania得到的CrystalbondTM或Wafer-MountTM，可溶解的材料或容易从波长转换器1000移除的其他材料。在这个特定的实施例中，可移除的覆盖件1012附接至波长转换器1000的具有光提取特征的面。 
如图10D所示，然后基底1006可被移除。波长转换器1000的暴露表面1018可以抛光为光学粘结做准备。如图10E所示，然后可以将波长转换器1000光学粘结至LED1020。如图10F所示，然后可以移除可移除覆盖件1012以产生波长转换LED装置。 
没有必要将可移除覆盖件1012设置在波长转换器的散射层侧，并且如图11示意性所示，可移除覆盖件1012也可以附接至波长转换器1000的基底侧。在图11所示的实施例中，散射层1010的上表面1118被抛光，使得该表面平坦适合与另一表面(例如LED抛光的上表面)光学接触。 
不旨在将本发明的范围限制在装置级的制造上。事实上，本发明非常适合在晶片级制造波长转换LED。在图12A-12D中示意性地示出了在晶片级一次制造几个波长转换LED装置的一个合适的方法。图12A示意性地示出了在LED基底1206之上具有LED半导体层1204的 LED晶片1200。在一些实施例中，LED半导体层1204直接在基底1206上生长，而在其他实施例中，LED半导体层1204通过可选的粘结层1216(如图示)附接至基底1206。LED半导体层1204的上表面是抛光表面1212，适合与另一个抛光的表面光学接触。基底1206的下表面可以具有金属化层1218。 
如图12B所示，在转换器基底1218上生长的多层半导体波长转换器1208晶片光学粘结至LED晶片1200的抛光表面1212。LED晶片1200或波长转换器晶片1208可具备光提取特征。在所示实施例中，光提取特征包括在波长转换器晶片1208下面的散射层1220，其面对LED晶片1200。 
然后转换器基底1218可以蚀刻掉以产生图12C所示的粘结晶片结构。 
如图12D所示，然后蚀刻通孔1226穿过波长转换器1208以暴露LED晶片1200的上表面，并且在LED晶片1200上设置金属化部分1228用作LED电极。粘结的晶片可以例如在虚线1230处使用晶片锯切削以产生分开的波长转换LED装置。其他方法可以用来从晶片上分离各个装置，例如激光划线和水喷划线。除了蚀刻通孔，在切削步骤中使用晶片锯或其他分离方法之前沿切削线蚀刻来降低波长转换器应力可能是有用的。 
应当理解波长转换LED装置并未局限在具有一种类型提取特征，而是可以在装置内不同点应用多种类型的提取特征。例如，可以在以下任何或所有之处提供提取特征：LED半导体层的侧面背离波长转换器，半导体层的侧面面对波长转换器，波长转换器的侧面面对LED以及波长转换器的侧面背离LED。也可以在LED和波长转换器内其他点提供光提取特征。 
在装置内不止一个位置具有光提取特征的波长转换LED装置1300的一个实例在图13中做了示意性说明。装置1300由在LED基底1306上具有LED半导体层1304的LED1302形成，LED1302光学粘结至波长转换器1308上。在这个特定的实施例中，面对波长转换器1308的LED1302的上面具备第一光提取特征1310，而波长转换器1308的上面具备第二光提取特征1312。光提取特征1310和1310可以是纹理化表面、散射层或二者的组合，或从LED1302和波长转换器1308有效提取光的任何其他合适类型的光提取特征。 
本发明不应被视为局限于上文所述的具体实例，而应该理解为涵盖所附权利要求书中明确陈述的本发明的所有方面。本领域的技术人员一旦阅览本发明的说明书之后将会意识到：本发明可以适用于多种修改形式、等同处理以及许多结构。权利要求书旨在涵盖这些修改形式和装置。例如，虽然上述具体实施方式讨论了基于GaN的LED，但本发明也适用于用其他III-V半导体材料制造的LED，并且也适用于用II-VI半导体材料的LED。 

Claims (24)

1.一种波长转换发光二极管(LED)装置，包括：
LED，所述LED具有输出表面；以及
多层半导体波长转换器，所述多层半导体波长转换器光学粘结至所述LED，所述LED和所述波长转换器中的至少一个具备光提取特征。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述光提取特征包括纹理化表面。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述纹理化表面是所述LED的表面。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述纹理化表面是所述波长转换器的表面。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述光提取特征包括多个光散射颗粒。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述LED包括所述光散射颗粒。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述波长转换器包括所述光散射颗粒。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述波长转换器直接粘结至所述LED。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述波长转换器通过倏逝粘结层粘结至所述LED。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述LED包括附接至LED基底的LED半导体层，所述光提取特征在所述LED半导体层和所述LED基底中的至少一个中提供。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述LED半导体层通过金属层附接至所述LED基底，并且所述光提取特征位于所述LED半导体层的靠近所述金属层的侧面。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述光提取特征在所述装置内材料界面的倏逝耦合距离内提供。
13.一种制作波长转换发光二极管的方法，包括：
提供发光二极管(LED)晶片，所述发光二极管晶片包括设置在基底上的一组LED半导体层；
提供多层半导体波长转换器晶片，所述多层半导体波长转换器晶片被构造用于转换所述LED层内产生的光的波长；
将所述转换器晶片光学粘结至所述LED晶片以产生LED/转换器晶片；以及
从所述LED/转换器晶片分离各个转换LED晶粒。
14.根据权利要求13所述的方法，其中将所述转换器晶片光学粘结至所述LED晶片包括将所述波长转换器晶片直接粘结至所述LED晶片。
15.根据权利要求13所述的方法，其中将所述转换器晶片光学粘结至所述LED晶片包括通过倏逝粘结层将所述波长转换器晶片粘结至所述LED晶片。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括在所述LED晶片和所述波长转换器晶片中的一个中提供光提取特征。
17.根据权利要求16所述的方法，其中提供所述光提取特征包括在所述LED晶片和所述波长转换器晶片中的一个上提供纹理化表面。
18.据权利要求16所述的方法，其中提供所述光提取特征包括在所述LED晶片和所述波长转换器晶片中的一个内提供光散射颗粒。
19.一种半导体波长转换器装置，包括：
多层半导体波长转换器，所述波长转换器包括光提取特征；
可移除保护层，所述可移除保护层位于所述波长转换器的第一侧面，所述波长转换器的第二侧面是平坦的以用于光学粘结至另一个半导体元件。
20.根据权利要求19所述的装置，其中将转换器晶片光学粘结至LED晶片，所述光学粘结包括将波长转换器晶片直接粘结至所述LED晶片。
21.根据权利要求19所述的装置，其中所述光提取特征包括纹理化表面。
22.根据权利要求19所述的装置，其中所述光提取特征包括散射层。
23.根据权利要求19所述的装置，其中所述光提取特征设置在所述波长转换器的第一侧面上。
24.根据权利要求19所述的装置，其中所述光提取特征设置在所述波长转换器的第二侧面上。
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Granted publication date: 20120829

Termination date: 20181107