发光器件及其制备方法

本公开涉及半导体技术领域，尤其涉及一种发光器件及发光器件的制备方法。

近年来，半导体发光器件作为新一代绿色光源，广泛应用于照明、背光、显示、指示等领域。

为了提高半导体发光器件的性能，常常在半导体发光器件中形成谐振腔。其中，具有该谐振腔的半导体发光器件的基本结构包括第一反射镜层、第二反射镜层、发光结构层等。该发光结构层位于第一反射镜层和第二反射镜层之间。然而，技术人员无法在实际产品中形成曲面谐振腔。

发明内容

本公开的目的在于提供一种发光器件及发光器件的制备方法，能够形成曲面谐振腔。

根据本公开的一个方面，提供一种发光器件的制备方法，包括：

提供一外延基底，所述外延基底具有第一凹陷部，所述第一凹陷部的内表面为曲面；

在所述外延基底上外延生长发光结构层，所述发光结构层包括相对的第一表面与第二表面，所述第二表面朝所述第一凹陷部凸起；

在所述第一表面形成第一反射镜层；

去除所述外延基底，形成覆盖所述第二表面的第二反射镜层。

进一步地，所述外延基底包括衬底，所述第一凹陷部形成在所述衬底内。

进一步地，所述外延基底自下而上包括衬底与成核层，所述第一凹陷部形成在所述衬底内，所述成核层保形地形成在所述衬底上。

进一步地，所述外延基底自下而上包括衬底、介质层与成核层，所述第一凹陷部形成在所述介质层内，所述成核层保形地形成在所述介质层上。

进一步地，所述第一凹陷部的数量为多个。

进一步地，所述发光结构层还包括连接所述第一表面和所述第二表面的侧壁，形成覆盖所述第二表面的第二反射镜层包括：

形成覆盖所述发光结构层的侧壁和所述第二表面的第二反射镜层。

进一步地，所述第二反射镜层的反射率为50％-80％。

进一步地，所述第二反射镜层为绝缘材质。

进一步地，所述发光结构层包括有源层，所述有源层自上而下包括第一导电类型半导体层、发光层以及第二导电类型半导体层，所述制备方法还包括：

形成电连接所述第一导电类型半导体层的第一电极；

形成电连接所述第二导电类型半导体层的第二电极。

进一步地，所述第一电极和所述第二电极位于所述发光结构层的两侧。

进一步地，所述第一电极和所述第二电极均位于所述第一导电类型半导体层远离所述第一反射镜层的一侧。

进一步地，所述发光结构层包括层叠设置的有源层和氧化层，所述氧化层包括低电阻区以及围绕所述低电阻区的高电阻区，所述低电阻区的电阻 小于所述高电阻区的电阻。

根据本公开的一个方面，提供一种发光器件，所述发光器件由上述的发光器件的制备方法制备而成。

本公开的发光器件及发光器件的制备方法，外延基底具有第一凹陷部，且第一凹陷部的内表面为曲面，从而使生长于外延基底的发光结构层的第二表面朝第一凹陷部凸起，进而使覆盖第二表面的第二反射镜层向外凸出，以形成曲面谐振腔，增大了谐振腔的腔体，增强了光约束，提高了发光器件的光电性能。

图1是本公开实施例一的发光器件的制备方法的流程图；

图2是本公开实施例一中外延基底的示意图；

图3是本公开实施例一中形成支撑层后的示意图；

图4是本公开实施例一中对发光结构层进行图案化后的示意图；

图5是本公开实施例一中对发光结构层进行图案化后的另一示意图；

图6是本公开实施例一的发光器件的示意图；

图7是本公开实施例二中外延基底的示意图；

图8是本公开实施例三中外延基底的示意图；

图9是本公开实施例四的发光器件的示意图；

图10是本公开实施例五的发光器件的示意图；

图11是本公开实施例六的发光器件的示意图；

图12是本公开实施例七的发光器件的示意图；

图13是本公开实施例七的发光器件的另一示意图。

附图标记说明：1、外延基底；101、第一凹陷部；102、衬底；103、成核层；104、介质层；2、发光结构层；20、有源层；201、第一导电类型半导体层；202、发光层；203、第二导电类型半导体层；204、第一表面；205、第二表面；21、氧化层；211、低电阻区；212、高电阻区；3、第一反射镜层；4、ITO层；5、支撑层；501、重掺杂硅衬底；502、金属键合层；6、金属保护层；7、隔离沟槽；8、第二反射镜层；9、第一电极；10、第二电极。

这里将详细地对示例性实施方式进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施方式中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置的例子。

实施例一

图1是本公开实施例一的发光器件的制备方法的流程图。图2是本公开实施例一中外延基底的示意图。图3是本公开实施例一中形成支撑层后的示意图。图4是本公开实施例一中对发光结构层进行图案化后的示意图。图5是本公开实施例一中对发光结构层进行图案化后的另一示意图。图6是本公开实施例一的发光器件的示意图。

如图1所示，本公开实施例一的发光器件的制备方法可以包括步骤S100至步骤S130：

步骤S100、提供一外延基底，外延基底具有第一凹陷部，第一凹陷部的内表面为曲面。

步骤S110、在外延基底上外延生长发光结构层，发光结构层包括相对的第一表面与第二表面，第二表面朝第一凹陷部凸起。

步骤S120、在第一表面形成第一反射镜层。

步骤S130、去除外延基底，形成覆盖第二表面的第二反射镜层。

本公开实施例一的发光器件的制备方法，外延基底具有第一凹陷部，且第一凹陷部的内表面为曲面，从而使生长于外延基底的发光结构层的第二表面朝第一凹陷部凸起，进而使覆盖第二表面的第二反射镜层向外凸出，以形成曲面谐振腔，增大了谐振腔的腔体，增强了光约束，提高了发光器件的光电性能。

下面对本公开实施例一的发光器件的制备方法的各步骤进行详细说明：

在步骤S100中，提供一外延基底，外延基底具有第一凹陷部，第一凹陷部的内表面为曲面。

如图2所示，该第一凹陷部101可以呈扩口型，也就是说，第一凹陷部101在平行于外延基底1的方向上的截面的面积从第一凹陷部101的底部到顶部逐渐变大。该第一凹陷部101的数量可以一个、二个、三个或更多个。以第一凹陷部101的数量为多个

为例，多个凹陷部可以位于外延基底1的同一表面，且多个第一凹陷部101间隔设置。在本实施例中，该外延基底1可以包括衬底102，该第一凹陷部101可以形成在衬底102内。该衬底102可以为硅衬底，当然，也可以碳化硅衬底，但不限于此，还可以为蓝宝石衬底。

在步骤S110中，在外延基底上外延生长发光结构层，发光结构层包括相对的第一表面与第二表面，第二表面朝第一凹陷部凸起。

如图3所示，该发光结构层2可以生长于上述衬底102具有凹陷部的一侧。该发光结构层2包括有源层20。该有源层20自上而下可以包括第一导 电类型半导体层201、发光层202以及第二导电类型半导体层203。举例而言，在外延基底1上外延生长发光结构层2可以包括：在外延基底1上依次外延生长第二导电类型半导体层203、发光层202以及第一导电类型半导体层201。该发光层202可以为单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子线结构和量子点结构中的至少一种。以发光层202为多量子阱结构为例，该发光层202包括交替设置的势阱层和势垒层。该第一导电类型与第二导电类型不同。该第一导电类型半导体层201可以为P型半导体层，该第二导电类型半导体层203可以为N型半导体层,但本公开对此不做特殊限定。该发光结构层2的第一表面204可以为第一导电类型半导体层201背向发光层202的表面。该发光结构层2的第二表面205可以为第二导电类型半导体层203面向发光层202的表面，且第二表面205贴合于第一凹陷部101的内表面。由于第一凹陷部101的内表面为曲面，从而使第二表面205朝第一凹陷部101凸起，也就是说，第二表面205贴合于第一凹陷部101的部分也为曲面。此外，该发光结构层2还可以包括连接第一表面204和第二表面205的侧壁。

如图3所示，上述的势阱层的材料、势垒层的材料、第一导电类型半导体层201的材料以及第二导电类型半导体层203的材料均可以为Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，但本公开实施例对此不做特殊限定。举例而言，该势阱层的材料为InGaN，该势垒层的材料为GaN，第一导电类型半导体层201的材料为GaN，第二导电类型半导体层203的材料为GaN。

步骤S120、在第一表面形成第一反射镜层。

如图3所示，该第一反射镜层3可以形成于第一表面204对应于第一凹陷部101的区域。具体地，该第一反射镜层3可以形成于上述的第一导电类型半导体层201对应于第一凹陷部101的区域。该第一凹陷部101的开口的边界可以围绕第一反射镜层3，也就是说，第一反射镜层3的面积小于第一凹陷部101的开口面积。该第一反射镜层3可以通过蒸发镀膜制备而成，当然，也可以通过溅射镀膜制备而成，但本公开不限于此。该第一反射镜层3 的反射率可以为99％-100％，但本公开对此不做特殊限定。该第一反射镜层3的数量可以为一个、二个、四个或更多个。以第一凹陷部101和第一反射镜层3的数量均为多个为例，多个第一反射镜层3与多个第一凹陷部101一一对应。

如图3所示，该第一反射镜层3为布拉格反射镜(DBR)。该布拉格反射镜的材质为选自于包括TiO

在步骤S130中，去除外延基底，形成覆盖第二表面的第二反射镜层。

如图3所示，在去除外延基底1之前，本公开实施例还可以包括：形成包覆第一反射镜层3的支撑层5。具体地，该支撑层5与ITO层4接触，该第一反射镜层3包覆于支撑层5与ITO层4之间。该支撑层5可以包括重掺杂硅衬底501和金属键合层502。该外延基底1可以通过激光剥离工艺去除。

如图4和图5所示，以第一反射镜层3的数量为多个为例，在去除外延基底1之后且在形成第二反射镜层8之前，本公开实施例可以包括：对发光结构层2进行图案化，以形成隔离沟槽7，该发光结构层2被隔离沟槽7分成多个部分，各部分发光结构层2均设有一个第一反射镜层3，该隔离沟槽7的深度可以小于或等于发光结构层2的厚度。其中，如图4所示，在隔离沟槽7的深度等于发光结构层2的厚度时，上述的ITO层4通过隔离沟槽7暴露；如图5所示，在隔离沟槽7的深度小于发光结构层2的厚度时，上述的第一导电类型层通过隔离沟槽7暴露。如图6所示，该第二反射镜层8可以覆盖发光结构层2的第二表面205。进一步地，在第二反射镜层8覆盖发光结构层2的第二表面205的同时，该第二反射镜层8也可以覆盖发光结构层2的侧壁。其中，该第二反射镜层8可以覆盖发光结构层2的全部侧壁，当然， 该第二反射镜层8也可以覆盖发光结构层2的部分侧壁，本公开对此不做特殊限定。该第二反射镜层8可以为布拉格反射镜。该第二反射镜层8的反射率可以大于第一反射镜层3的反射率，当然，也可以小于第一反射镜层3的反射率。举例而言，该第二反射镜层8的反射率可以为50％-80％。此外，该第二反射镜层8可以为绝缘材质，基于此，以第二反射镜层8覆盖发光结构层2的侧壁为例，该绝缘材质的第二反射镜层6可以充当发光二极管保护层的作用，保护发光二极管的顶部和侧壁，减少了制造绝缘保护层的步骤，节约了成本。

本公开实施例一还提供一种发光器件。该发光器件由上述的发光器件的制备方法制备而成，因此，其具有相同的有益效果，本公开在此不再赘述。

实施例二

图7是本公开实施例二中外延基底的示意图。本公开实施例二的发光器件及发光器件的制备方法与本公开实施例一的发光器件及发光器件的制备方法大致相同，区别仅在于外延基底的结构。如图7所示，本公开实施例二的外延基底1自下而上包括衬底102与成核层103，该第一凹陷部101形成在衬底102内，该成核层103保形地形成在衬底102上。其中，该成核层103保形地形成在衬底102上，也就是说，该成核层103对应于第一凹陷部101的区域朝第一凹陷部101凸起，以在成核层103背向衬底102的一侧形成凹陷结构。该发光结构层2生长于成核层103背向衬底102的一侧。

实施例三

图8是本公开实施例三中外延基底的示意图。本公开实施例三的发光器件及发光器件的制备方法与本公开实施例一的发光器件及发光器件的制备方法大致相同，区别仅在于外延基底的结构以及外延基底的去除方法。如图8所示，本公开实施例三的外延基底1自下而上包括衬底102、介质层104与成核层103，该第一凹陷部101形成在介质层104内，该成核层103保形地形成 在介质层104上。其中，该介质层104的材料可以为SiO

实施例四

图9是本公开实施例四的发光器件的示意图。本公开实施例四的发光器件及发光器件的制备方法与本公开实施例一至实施例三种任一实施例的发光器件及发光器件的制备方法大致相同，区别仅在于第一反射镜层。如图9所示，本公开实施例四的第一反射镜层3为金属反射镜。该金属反射镜的材质可以为Ag、Ni/Ag/Ni等。进一步地，为了避免第一反射镜层3被氧化，本公开实施例四还可以形成包覆第一反射镜层3的金属保护层6。该金属保护层6的材质可以为Ni、TiW、Pt等。上述的支撑层5可以包覆该金属保护层6。

实施例五

图10是本公开实施例五的发光器件的示意图。本公开实施例五的发光器件及发光器件的制备方法与本公开实施例一至实施例四中任一实施例的发光器件及发光器件的制备方法大致相同，区别仅在于：如图10所示，还形成电连接第一导电类型半导体层201的第一电极9以及电连接第二导电类型半导体层203的第二电极10。其中，该第一电极9和第二电极10可以位于发光结构层2的两侧。具体地，该第一电极9可以设于支撑层5远离发光结构层2的一侧，该第二电极10可以穿设于第二反射镜层8，并与发光结构层2接触。本公开实施例五的发光器件为谐振腔LED，以第一导电类型半导体层201为P型半导体层且第二导电类型半导体层203为N型半导体层为例，该第一电极9为P型电极，该第二电极10为N型电极。该第一电极9的材料和第二电极10的材料均可以选自金、银、铝、铬、镍、铂、钛中的至少一种。

实施例六

图11是本公开实施例六的发光器件的示意图。本公开实施例六的发光 器件及发光器件的制备方法与本公开实施例五的发光器件及发光器件的制备方法大致相同，区别仅在于：如图11所示，第一电极9和第二电极10均位于第一导电类型半导体层201远离第一反射镜层3的一侧。具体地，该第一电极9可以设于第一导电类型半导体层201背向第一反射镜层3的表面，该第二电极10可以穿设于第二反射镜层8，并与发光结构层2接触。本公开实施例六中的发光器件为谐振腔LED，在第一反射镜层3为布拉格反射镜时，第一反射镜层3与第一导电类型半导体层201之间无需设置ITO层。

实施例七

图12是本公开实施例七的发光器件的示意图。图13是本公开实施例七的发光器件的另一示意图。本公开实施例七的发光器件及发光器件的制备方法与本公开实施例一至实施例五中任一实施例的发光器件及发光器件的制备方法大致相同，区别仅在于发光结构层。如图12和图13所示，本公开实施例七的发光结构层2可以包括层叠设置的有源层20和氧化层21。该氧化层21可以包括低电阻区211和高电阻区212。该高电阻区212围绕低电阻区211，该低电阻区211形成电流孔径，即内部电流窗，从而使本公开实施例七的发光器件构成垂直腔面发射激光器(VCSEL)。其中，该低电阻区211也形成了垂直腔面发射激光器的光通路。

如图12和图13所示，该有源层20可以包括层叠设置的第一导电类型半导体层201、发光层202以及第二导电类型半导体层203。如图12所示，该氧化层21也可以位于第二导电类型半导体层203远离发光层202的一侧，即发光结构层2的第二表面为氧化层21背向第二导电类型半导体层203的表面。当然，如图13所示，该氧化层21可以位于第一导电类型半导体层201远离发光层202的一侧，即发光结构层2的第一表面为氧化层21背向第一导电类型半导体层201的表面。另外，该氧化层21也可以位于发光层202中。其中，该氧化层21的数量可以为多个。以氧化层21的数量为两个为例，一个氧化层21可以位于发光层202中，另一氧化层21可以位于第一导电类型 半导体层201远离发光层202的一侧。本公开实施例的氧化层21可以通过对AlInN、AlGaAs、AlAs或者AlN的单层结构进行氧化后得到，或者对AlInN/GaN、AlN/GaN、AlGaAs/GaN或者AlAs/GaN进行氧化后得到。

以上所述仅是本公开的较佳实施方式而已，并非对本公开做任何形式上的限制，虽然本公开已以较佳实施方式揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。