專利名稱：三維發(fā)光器件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及普通發(fā)光器件，特別涉及具有垂直錯(cuò)位的有源區(qū)域的發(fā)光設(shè)備，其減少了自吸收，增強(qiáng)了光輸出。本發(fā)明還涉及具有垂直錯(cuò)位的有源區(qū)域的發(fā)光器件的制作方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)光器件由層狀結(jié)構(gòu)組成，即發(fā)光器件，例如發(fā)光二極管(以下簡(jiǎn)稱LED)中各層通常為位于同一平面上的連續(xù)層，該器件結(jié)構(gòu)則由不同組分和導(dǎo)電類型的多層薄膜層層堆疊實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的發(fā)光器件如LED通常包括平面襯底，形成在該襯底上的連續(xù)的η型層，以及形成在該η型層上的連續(xù)的有源區(qū)域，以及形成在該有源區(qū)域上的連續(xù)的 P型層。陰極和陽(yáng)極分別與η型層和ρ型層相連接。這類LED可簡(jiǎn)稱為二維QD)LED。本申請(qǐng)的發(fā)明人認(rèn)為這種傳統(tǒng)的2D LED有著某些局限。首先，正如本發(fā)明人在2010年4月 16日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)所闡述的(申請(qǐng)?zhí)?2/761，708，其內(nèi)容作為整體在此引用)傳統(tǒng)的2D LED能夠施加橫向波導(dǎo)效應(yīng)，從而導(dǎo)致在η型層、有源區(qū)域和ρ型層中很強(qiáng)的光自吸收，特別是在有源區(qū)域內(nèi)光自吸收。其次，連續(xù)的薄層結(jié)構(gòu)不利于η型層、有源區(qū)域和ρ 型層的應(yīng)力釋放。第三，對(duì)于壓電材料，如III-V族氮化物和II-VI族氧化物，在連續(xù)薄層結(jié)構(gòu)里累積的應(yīng)力能夠降低有源區(qū)域的發(fā)光效率。已有文獻(xiàn)中提到一些減少上述2D LED局限的改進(jìn)方法。現(xiàn)有技術(shù)中提出了如表面粗化(改變最終表面的連續(xù)性，例如美國(guó)專利7，422，962，7，355，210)，襯底圖形化 (改變起始表面的連續(xù)性，例如美國(guó)專利7，683，386)，和引入光子晶粒(改變有源區(qū)域附近層的連續(xù)性，例如美國(guó)專利 5,955, 749，7，166，870，7，615，398，7，173，289，7，642，108， 7,652, 295,7, 250,635)的方法。本發(fā)明人于2010年6月25日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?2/824，097，該申請(qǐng)作為整體在此引用)發(fā)明了用垂直錯(cuò)位有源區(qū)域來顛覆傳統(tǒng)的薄層結(jié)構(gòu)。另外，在美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2006/0060833中也提出了在非平面上形成有源區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了具有垂直錯(cuò)位的有源區(qū)域的三維(3D)LED結(jié)構(gòu)，以克服或緩解現(xiàn)有技術(shù)中2D LED結(jié)構(gòu)相關(guān)的局限性。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)側(cè)重點(diǎn)，一種三維LED外延結(jié)構(gòu)開始于一個(gè)非平面的帶有至少兩組垂直錯(cuò)開表面的襯底或樣本層。第二表面在LED生長(zhǎng)方向上與第一表面垂直錯(cuò)開一定距離。第一表面分別通過側(cè)壁與第二表面相連。側(cè)壁可以是傾斜的或垂直的或其它適合形狀，并有足夠的高度，以使得在第一表面上沉積的第一 LED結(jié)構(gòu)的η型層、有源區(qū)域和ρ型層與在第二表面上沉積的第二 LED結(jié)構(gòu)的η型層、有源區(qū)域和ρ型層通過側(cè)壁而分開。也就是說，第一表面上的η型層、有源區(qū)域和P型層與第二表面上的η型層、有源區(qū)域和P型層在側(cè)壁處是不連續(xù)的。兩組表面可以也可以不共有重合部分。也就是說，兩組表面在LED芯片中某特定區(qū)域垂直錯(cuò)開，而在其它區(qū)域則合成一個(gè)表面。在外延生長(zhǎng)時(shí)，第一 LED結(jié)構(gòu)沉積在第一表面上，第二 LED結(jié)構(gòu)沉積在第二表面上。LED結(jié)構(gòu)至少包括η型層、有源區(qū)域和P型層?？梢栽O(shè)定垂直錯(cuò)開的距離，以使得第一 LED結(jié)構(gòu)的ρ型層和第二 LED結(jié)構(gòu)的η 型層相連，或不相連。也就是第一 LED結(jié)構(gòu)和第二 LED結(jié)構(gòu)彼此可以完全分開。本發(fā)明闡述的另一點(diǎn)是，一發(fā)光二極管(LED)芯片，包括襯底，其具有一體區(qū)，分離區(qū)和在它們之間的斜坡區(qū)；平臺(tái)，形成在襯底上，平臺(tái)的上表面在分離區(qū)中相對(duì)于被平臺(tái)露出的襯底的上表面垂直錯(cuò)開，而被平臺(tái)露出的襯底的上表面在一體區(qū)中與平臺(tái)的上表面通過斜坡區(qū)的斜面相連；第一 LED結(jié)構(gòu)，形成在分離區(qū)中被平臺(tái)露出的襯底的上表面上，以及第二 LED結(jié)構(gòu)，形成在分離區(qū)中平臺(tái)的上表面上。第一 LED結(jié)構(gòu)包含第一 η型層、第一有源區(qū)域、第一 ρ 型層，第二 LED結(jié)構(gòu)包含第二 η型層、第二有源區(qū)域、第二 ρ型層。第一 LED和第二 LED結(jié)構(gòu)在分離區(qū)彼此分開，而在一體區(qū)，第一和第二 η型層合成單一 η型層，第一和第二有源區(qū)域合成單一有源區(qū)域，第一和第二 P型層合成單一 P型層。平臺(tái)和襯底可以是一整體結(jié)構(gòu)。LED芯片也可以包括在襯底和平臺(tái)之間的樣板層，而平臺(tái)形成在樣板層上，其中平臺(tái)的上表面在所述分離區(qū)中與被所述平臺(tái)暴露的樣板層的上表面垂直錯(cuò)開。在分離區(qū)中被所述平臺(tái)暴露的樣板層的上表面通過所述斜坡區(qū)里的斜面與所述一體區(qū)中的所述平臺(tái)的上表面相連，所述第一 LED結(jié)構(gòu)形成在所述分離區(qū)中被所述平臺(tái)暴露的所述樣板層的上表面上。平臺(tái)和樣板層可以是一整體結(jié)構(gòu)，或者平臺(tái)可以是單一絕緣層。平臺(tái)可以包含絕緣頂層、中間層和底層，當(dāng)所述第一 LED結(jié)構(gòu)中的所述第一 η型層從所述襯底生長(zhǎng)時(shí)，中間層通過它的側(cè)壁與第一 P型層和第一有源區(qū)域相連，并且底層通過它的側(cè)壁與第一有源區(qū)域和第一 η型層相連；而當(dāng)?shù)谝?LED結(jié)構(gòu)中的第一 P型層從襯底生長(zhǎng)時(shí)，中間層通過它的側(cè)壁與第一 η型層和第一有源區(qū)域相連，并且底層通過它的側(cè)壁與第一有源區(qū)域和第一 P型層相連。當(dāng)?shù)谝?LED結(jié)構(gòu)中的第一 η型層從襯底生長(zhǎng)時(shí)，中間層是緣層，而底層是η型層， 或者中間層是P型層，而底層是絕緣層；當(dāng)?shù)谝?LED結(jié)構(gòu)中的第一 P型層在襯底上生長(zhǎng)時(shí)， 中間層是絕緣層，而底層是P型層，或者中間層是η型層，而底層是絕緣層。該LED芯片還可以在斜坡區(qū)包含一個(gè)間隙，以在斜坡區(qū)分開第一和第二 LED結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所闡述的LED芯片包括基片，其用于外延生長(zhǎng)，具有一體區(qū)、分離區(qū)和位于其間的斜坡區(qū)，其中在分離區(qū)中至少包含一組第一表面和一組與其垂直錯(cuò)開的第二表面，第一表面和第二表面通過斜坡區(qū)中的斜面在一體區(qū)中合成單一表面；第一 LED結(jié)構(gòu)，形成在分離區(qū)中的第一表面上，以及第二 LED結(jié)構(gòu)，形成在分離區(qū)中的第二表面上；其中第一 LED結(jié)構(gòu)包括第一 η型層、第一有源區(qū)域和第一 P型層，第二 LED 結(jié)構(gòu)包括第二 η型層、第二有源區(qū)域和第二 ρ型層。第一和第二 LED結(jié)構(gòu)在分離區(qū)中彼此分開，而在一體區(qū)中，通過斜坡區(qū)里的斜面，第一和第二 η型層合成單一 η型層，第一和第二有源區(qū)域合成單一有源區(qū)域，第一和第二 P型層合成單一 P型層。
第一表面和第二表面通過側(cè)壁相連，最好是垂直側(cè)壁?；梢允菃我灰r底?；梢园ň哂写怪卞e(cuò)開表面的襯底和適應(yīng)地形成在所述襯底上的樣板層?；部梢园ㄆ矫嬉r底和具有垂直錯(cuò)開的上表面的樣板層?；部梢园ㄆ矫嬉r底和形成在所述襯底上的圖形平臺(tái)?；部梢园ㄆ矫嬉r底、形成在所述襯底上的平面樣板層和形成在所述樣板層上的圖形平臺(tái)，其中所述分離區(qū)中的所述平臺(tái)的上表面構(gòu)成所述第二表面，而被所述平臺(tái)暴露的所述樣板層的上表面構(gòu)成所述第一表平臺(tái)可以包含絕緣頂層、中間層和底層，當(dāng)?shù)谝?LED結(jié)構(gòu)中的第一η型層從基片生長(zhǎng)時(shí)，中間層通過它的側(cè)壁與第一 P型層和第一有源區(qū)域相連，并且底層通過它的側(cè)壁與第一有源區(qū)域和第一 η型層相連。而當(dāng)?shù)谝?LED結(jié)構(gòu)中的第一 P型層從基片生長(zhǎng)時(shí)，中間層通過它的側(cè)壁與第一 η型層和第一有源區(qū)域相連，并且底層通過它的側(cè)壁與第一有源區(qū)域和第一 P型層相連。在當(dāng)?shù)谝?LED結(jié)構(gòu)中的第一 η型層從基片生長(zhǎng)時(shí)，中間層是絕緣層，而底層是η型層，或者中間層是P型層，而底層是絕緣層；當(dāng)?shù)谝?LED結(jié)構(gòu)中的第一 P型層從基片生長(zhǎng)時(shí)， 中間層是絕緣層，而底層是P型層，或者中間層是η型層，而底層是絕緣層。LED芯片還可以進(jìn)一步在斜坡區(qū)包含一個(gè)間隙，以在斜坡區(qū)分離第一和第二 LED 結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所闡述的LED芯片包括襯底；平臺(tái)，形成在襯底上，平臺(tái)的上表面相對(duì)于被平臺(tái)暴露的襯底的上表面垂直錯(cuò)開；第一 LED結(jié)構(gòu)，形成在被平臺(tái)暴露的襯底的上表面上，及第二 LED結(jié)構(gòu)，形成在平臺(tái)的上表面，其中，第一 LED結(jié)構(gòu)包括第一 η型層、第一有源區(qū)域和第一個(gè)ρ型層，第二 LED 結(jié)構(gòu)包括第二 η型層、第二有源區(qū)域和第二 ρ型層；以及如果第一和第二 η型層從襯底和所述平臺(tái)生長(zhǎng)，則第一 ρ型層通過其側(cè)壁與第二 η型層相連，如果第一和第二 ρ型層從襯底和平臺(tái)生長(zhǎng)，則第一 η型層通過其側(cè)壁與所述第二 P型層相連。平臺(tái)和襯底可以是一整體結(jié)構(gòu)。LED芯片還可以進(jìn)一步包含在襯底和平臺(tái)之間的樣板層，平臺(tái)形成在所述樣板層上，所述平臺(tái)的上表面相對(duì)于被所述平臺(tái)暴露的樣板層的上表面垂直錯(cuò)開，且所述第一 LED 結(jié)構(gòu)形成在被所述平臺(tái)暴露的樣板層上。平臺(tái)和樣板層可以是一整體結(jié)構(gòu)。平臺(tái)可以包含頂層和底層，當(dāng)?shù)谝缓偷诙?η型層從襯底和平臺(tái)生長(zhǎng)時(shí)，頂層通過其側(cè)壁與第一 P型層和第一有源區(qū)域相連，底層通過其側(cè)壁與第一有源區(qū)域和所述第一 η 型層相連，并且頂層為絕緣層且底層為η型層，或者頂層為P型層且底層為絕緣層；當(dāng)?shù)谝缓偷诙?P型層從襯底和平臺(tái)生長(zhǎng)時(shí)，頂層通過其側(cè)壁與第一 η型層和第一有源區(qū)域相連，底層通過其側(cè)壁與第一有源區(qū)域和所述第一 P型層相連，并且頂層為絕緣層且底層為P型層， 或者頂層為η型層且底層為絕緣層。本發(fā)明所闡述的LED芯片包括
襯底；平臺(tái)，形成在襯底上，平臺(tái)的上表面相對(duì)于被平臺(tái)暴露的襯底的上表面垂直錯(cuò)開；第一 LED結(jié)構(gòu)，形成在被平臺(tái)暴露的襯底的上表面上，及第二 LED結(jié)構(gòu)，形成在平臺(tái)的上表面上，第一和第二 LED結(jié)構(gòu)被平臺(tái)完全分。開平臺(tái)和襯底可以是一整體結(jié)構(gòu)。LED芯片還包括在襯底和述平臺(tái)之間的樣板層，其中，平臺(tái)形成在所述樣板層上， 平臺(tái)的上表面相對(duì)于被平臺(tái)暴露的樣板層的上表面垂直錯(cuò)開，第一 LED結(jié)構(gòu)形成在被平臺(tái)暴露的樣板層上。平臺(tái)和樣板層可以是一整體結(jié)構(gòu)。平臺(tái)還可以包括絕緣頂層和底層，且當(dāng)?shù)谝缓偷诙?η型層從襯底和平臺(tái)生長(zhǎng)時(shí)， 頂層通過其側(cè)壁與第一 P型層和第一有源區(qū)域相連，底層通過其側(cè)壁與第一有源區(qū)域和第一 η型層相連，并且底層為η型層或絕緣層；當(dāng)?shù)谝缓偷诙?ρ型層從襯底和平臺(tái)生長(zhǎng)時(shí)，頂層通過其側(cè)壁與第一 η型層和第一有源區(qū)域相連，底層通過其側(cè)壁與第一有源區(qū)域和所述第一 P型層相連，并且底層為P型層或絕緣層。本發(fā)明闡述的制作發(fā)光器件的方法包括準(zhǔn)備具有一體區(qū)，分離區(qū)和位于其間的斜坡區(qū)的襯底；在襯底上形成平臺(tái)，其中，在分離區(qū)中平臺(tái)的上表面相對(duì)于被平臺(tái)暴露的襯底的上表面垂直錯(cuò)開，且在分離區(qū)中被平臺(tái)暴露的襯底的上表面通過斜坡區(qū)里的斜面與一體區(qū)中的平臺(tái)的上表面相連；在平臺(tái)和襯底上沉積LED結(jié)構(gòu)，以在分離區(qū)中被平臺(tái)暴露的襯底的上表面形成第一 LED結(jié)構(gòu)，及在平臺(tái)的上表面上形成第二 LED結(jié)構(gòu)，其中，第一和第二 LED結(jié)構(gòu)在分離區(qū)中彼此分開，而在一體區(qū)中合成單一 LED結(jié)構(gòu)。其中，第一 LED結(jié)構(gòu)包括第一 η型層、第一有源區(qū)域和第一 P型層，第二 LED結(jié)構(gòu)包括第二 η型層、第二有源區(qū)域和第二 ρ型層。沉積LED結(jié)構(gòu)的步驟包括在平臺(tái)和襯底上沉積η型層，以在分離區(qū)中被平臺(tái)暴露的襯底的上表面上形成第一 η型層，及在分離區(qū)中平臺(tái)的上表面上形成第二 η型層；在η型層上沉積有源區(qū)域，以在第一 η型層上形成第一有源區(qū)域和在第二 η型層上形成第二有源區(qū)域；在有源區(qū)域上沉積ρ型層，以在第一有源區(qū)域上形成第一 ρ型層和在第二有源區(qū)域上形成第二P型層。該制作方法還可以進(jìn)一步包括在形成平臺(tái)前，在襯底上沉積樣板層，其中平臺(tái)制作在樣板層上。形成平臺(tái)的步驟包括在樣板層上沉積平臺(tái)；光刻和腐蝕平臺(tái)層，以形成具有預(yù)設(shè)圖形的平臺(tái)；在平臺(tái)和樣板層上沉積鈍化層，但暴露斜坡區(qū)中的樣板層和平臺(tái)側(cè)壁；在斜坡區(qū)中暴露的樣板層和平臺(tái)的側(cè)壁上沉積具有傾斜表面的薄層。


所附各圖是用來幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，是本發(fā)明的一部分，闡述本發(fā)明所包含的內(nèi)容，并與下列說明一起來闡明本發(fā)明的宗旨，各圖中的相同的數(shù)字是代表相同的部件。，且圖文中所指的一個(gè)層可以代表具有功能相同的一組層。圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中具有相串聯(lián)的LED結(jié)構(gòu)的LED芯片橫截面示意圖；圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中具有相串聯(lián)LED結(jié)構(gòu)的LED芯片透視示意圖；圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中具有相并聯(lián)的LED結(jié)構(gòu)的LED芯片橫截面示意圖；圖4A-4B展示的是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的LED芯片中的不同電性連接方式；圖5A是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的不同LED結(jié)構(gòu)合并成一個(gè)LED結(jié)構(gòu)的LED芯片透視示意圖；圖5B是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中的不同LED結(jié)構(gòu)合并成一個(gè)LED結(jié)構(gòu)的LED芯片透視示意圖，其中LED結(jié)構(gòu)在斜坡區(qū)中彼此以間隙隔開；圖5C是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的LED芯片中的LED結(jié)構(gòu)俯視圖，其中在斜坡區(qū)中彼此以間隙隔開的LED結(jié)構(gòu)合并成一個(gè)LED結(jié)構(gòu)；圖5D是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的LED芯片中的LED結(jié)構(gòu)俯視圖，其中在斜坡區(qū)中彼此以間隙隔開的LED結(jié)構(gòu)合并成一個(gè)LED結(jié)構(gòu)；圖6A-6B說明的是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中制作斜坡的方法。通過一個(gè)斜坡來連接襯底的一個(gè)較高平面和一個(gè)較低平面的方法，以在其上生長(zhǎng)LED結(jié)構(gòu)；圖7A-7B說明的是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中制作斜坡的另一方法。通過一個(gè)斜坡來連接襯底的一個(gè)較高平面和一個(gè)較低平面的方法，以在其上生長(zhǎng)LED結(jié)構(gòu)；圖8A是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的LED芯片橫截面示意圖；圖8B是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的LED芯片橫截面示意圖；圖8C是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的具有薄膜結(jié)構(gòu)的LED芯片橫截面示意圖；圖9A-9E是本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例的俯視圖。圖10展示的是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的LED芯片在晶圓上的布局。5.具體實(shí)施實(shí)施例圖1是本發(fā)明一個(gè)LED芯片實(shí)施例的橫截面示意圖，示意了 LED芯片或LED芯片中一部分的橫截面。圖1中所示的LED芯片包括襯底10和可選的樣板層20。這里的樣板層指的是沉積在襯底上的一個(gè)或多個(gè)足夠厚的外延層。在III-V族氮化物發(fā)光器件領(lǐng)域中，襯底可以由藍(lán)寶石、硅、砷化鎵、碳化硅、氮化鎵及類似材料制成。由諸如氮化鎵(GaN)、 氮化鋁(AlN)、氮化銦αηΝ)及其合金制成的外延層可用作沉積在襯底上的樣板層，以便后續(xù)LED結(jié)構(gòu)擴(kuò)展。如圖1所示，襯底10是平坦的，樣板層20也是平坦的，在其上形成平臺(tái)25，這里樣板層20可以是導(dǎo)電的，例如具有η型導(dǎo)電性，平臺(tái)25可以是絕緣的，或者至少一部分可以是絕緣的。當(dāng)LED結(jié)構(gòu)外延生長(zhǎng)時(shí)，LED結(jié)構(gòu)2和LED結(jié)構(gòu)1分別沉積在從樣板層20的上表面凸起的平臺(tái)25上和被平臺(tái)25暴露的樣板層20上。該實(shí)施例中的LED結(jié)構(gòu)1包括η 型層301、有源區(qū)域401和ρ型層501。本實(shí)施例中的LED結(jié)構(gòu)2包括η型層302、有源區(qū)域 402和ρ型層502。在一些實(shí)施例中，平臺(tái)25包括頂層252，沿其垂直側(cè)壁與有源區(qū)域401 和ρ型層501的一部分連接，及底層251，沿其垂直側(cè)壁與有源區(qū)域401和η型層301的一部分連接。在底層251是絕緣的情況下，頂層252可以是絕緣的或具有ρ型導(dǎo)電性。而在頂層252是絕緣的情況下，底層251可以是絕緣的或具有η型導(dǎo)電性。頂層252和底層251 可以是不同的層，或者是同一層而有著變化的組分。平臺(tái)25也可以是單個(gè)絕緣層。平臺(tái)25 或其頂層252和底層251可以由GaN或AlGaN構(gòu)成。平臺(tái)25的高度可以在0. 5微米-10微米的范圍中，優(yōu)選地從2微米到5微米，對(duì)于圖1所示的實(shí)施例，平臺(tái)25的高度應(yīng)該小于η型層301、有源區(qū)域401和ρ型層501的厚度之和，但大于η型層301和有源區(qū)域401的厚度之和，這意味著ρ型層501和η型層302 彼此連接。通過標(biāo)準(zhǔn)器件制作工藝，陽(yáng)極713電極形成在LED結(jié)構(gòu)2的ρ型層502上，陰極電極711形成在LED結(jié)構(gòu)1的η型層301上，而與ρ型層501和η型層302連接的導(dǎo)電電極712將LED結(jié)構(gòu)2連接到LED結(jié)構(gòu)1上。在該實(shí)施例中，LED結(jié)構(gòu)2和LED結(jié)構(gòu)1相串聯(lián)。陰極電極711、導(dǎo)電電極712和陽(yáng)極電極713可以由金屬如銅、鎳、金、鈦、鋁、白金等構(gòu)成，或由透明導(dǎo)電氧化物如氧化鋅、氧化銦錫(ITO)等構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電電極712 形成在P型層501上，并且只通過其側(cè)壁橫向地與η型層302相連，以使LED結(jié)構(gòu)2的發(fā)光面積最大化，在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖1中所示，通過標(biāo)準(zhǔn)光刻和刻蝕工藝，導(dǎo)電電極712也可以覆蓋η型層302表面的一部分，以在導(dǎo)電電極712和η型層302之間實(shí)現(xiàn)較好的電連接。當(dāng)導(dǎo)電電極712只通過其側(cè)壁水平地與η型層302相連時(shí)，η型層302必須足夠厚，如大于5微米。在圖1所示的實(shí)施例中，η型層首先形成在襯底10上，例如形成在平臺(tái)25和被平臺(tái)25暴露的樣板層20的上表面上，然后依次形成有源區(qū)域和ρ型層。同樣地，ρ型層也可以首先形成在襯底10上。在此情況下，層301和層302將是ρ型層，而層501和層502將是η型層。這里樣板層20可以具有ρ型導(dǎo)電性。在底層251是絕緣的情況下，頂層252可以是絕緣的或具有η型導(dǎo)電性，而在頂層252是絕緣的情況下，底層251可以是絕緣的或帶 P型導(dǎo)電性。除了如圖1中所示的形成單獨(dú)的平臺(tái)25以外，平臺(tái)25也可以通過刻蝕襯底10而形成，使得平臺(tái)25是襯底10整體的部分。LED結(jié)構(gòu)2可以具有任何適用的圖形，如如圖2中所示的梳子形，或如圖9B中所示的螺旋形。圖2所示是圖1中實(shí)施例的一個(gè)示意透視圖。如圖所示，具有梳子形的LED 結(jié)構(gòu)2有多個(gè)伸出的的叉指和一個(gè)連接叉指的基體。圖2顯示了四個(gè)叉指，但叉指的數(shù)目可以適當(dāng)增減。例如對(duì)大功率LED可以有超過10個(gè)的叉指。叉指的寬度可以在10-200微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選地為50-100微米，更優(yōu)選地為20-50微米。兩個(gè)叉指之間的間距可以在 5-50微米的范圍內(nèi)。以下將描述圖1中所示的LED結(jié)構(gòu)的制作工藝，以在襯底上先形成η型層的LED 結(jié)構(gòu)為例。采用目前現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法制備具有樣板層20的襯底10。通過外延生長(zhǎng)和刻蝕，在樣板層20上形成平臺(tái)25。平臺(tái)25可通過依次沉積兩個(gè)單層如底層251和頂層 252來構(gòu)成，或在同一層里通過改變生長(zhǎng)方向上的摻雜或組分來構(gòu)成。接下來的η型層外延生長(zhǎng)則同時(shí)在被平臺(tái)25暴露的樣板層20的上表面上形成η型層301和在平臺(tái)25的頂層252上形成η型層302。有源區(qū)域的外延生長(zhǎng)同時(shí)在η型層301上形成有源區(qū)域401和在η型層302上形成有源區(qū)域402。最后，ρ型層的外延生長(zhǎng)同時(shí)在有源區(qū)域401上形成 P型層501和在有源區(qū)域402上形成ρ型層502。然后刻蝕所得的外延結(jié)構(gòu)，即去掉部分ρ型層501和有源區(qū)域401，以暴露η型層301，或刻蝕進(jìn)η型層301，以在ρ型層501、有源區(qū)域401和η型層301的上表面部分中形成一個(gè)凹槽?？蛇x地，如圖1所示，也可以去掉部分 P型層502和有源區(qū)域302，以暴露η型層302或刻蝕進(jìn)η型層302。然后沉積導(dǎo)電層，在η 型層301上形成陰極電極711，在ρ型層501上形成導(dǎo)電電極712和在ρ型層502上形成陽(yáng)極電極713。在上述制作工藝中，所有的圖形化刻蝕，沉積和外延生長(zhǎng)可以使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法。同理，圖1中的實(shí)施例也可以是ρ型層先形成在平臺(tái)25樣板層20上，然后依次形成有源區(qū)域和一個(gè)η型層。圖3展示的是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中LED芯片的橫截面示意圖。圖1中的LED 芯片與圖3中的LED芯片具有類似結(jié)構(gòu)，除了圖3中的平臺(tái)25的高度大于η型層301、有源區(qū)域401和ρ型層501的厚度總和。這意味著ρ型層501和η型層302互不相連，且通過平臺(tái)25在電性上彼此絕緣。換句話說，LED結(jié)構(gòu)1和LED結(jié)構(gòu)2彼此完全分開。平臺(tái)25的高度在0. 5微米-10微米范圍內(nèi)，優(yōu)選地為2微米-5微米。如圖4A和圖4B所示，如果LED 結(jié)構(gòu)2和LED結(jié)構(gòu)1被平臺(tái)25完全分開，通過分別電連接LED結(jié)構(gòu)1和2的陰極及LED結(jié)構(gòu)1和2的陽(yáng)極，則可以實(shí)現(xiàn)LED結(jié)構(gòu)2和LED結(jié)構(gòu)1的并聯(lián)。在圖4A中所示的結(jié)構(gòu)中，與 η型層302電相連的LED結(jié)構(gòu)2的陰極711，通過導(dǎo)線701，連接到與η型層301電相連的 LED結(jié)構(gòu)1的陰極711上，而與ρ型層502電相連的LED結(jié)構(gòu)2的陽(yáng)極713通過導(dǎo)線702’ 連接到與P型層501電相連的LED結(jié)構(gòu)1的陽(yáng)極713’上。在圖4B的結(jié)構(gòu)中，這個(gè)連接是通過金屬層701和702實(shí)現(xiàn)的。圖3中所示的LED結(jié)構(gòu)的制作工藝類似于圖1中所示的LED結(jié)構(gòu)的制作工藝。 首先通過刻蝕去掉相應(yīng)的部分P型層502 (501)和有源區(qū)域402 (401)以暴露部分η型層 302(301)的頂面，然后沉積導(dǎo)電層，在η型層301上形成陰極電極711，在ρ型層501上形成陽(yáng)極電極713’，在η型層302上形成陰極電極711’及在ρ型層502上形成陽(yáng)極電極713。 如圖4Α所示，陰極電極711和711，通過導(dǎo)線701，相連，陽(yáng)極電極713和713，通過導(dǎo)線 702’相連?？蛇x地，如圖3和圖4Β所示，為了覆蓋LED結(jié)構(gòu)2的側(cè)壁，通過濺射沉積鈍化層，優(yōu)選地由氧化硅或氮化硅制成的鈍化層，以覆蓋整個(gè)LED結(jié)構(gòu)。LED結(jié)構(gòu)2的側(cè)壁上的鈍化層可以防止LED結(jié)構(gòu)2的pn結(jié)與金屬層702、701短路。濺射鈍化層過程形成覆蓋LED 結(jié)構(gòu)1的鈍化層601和覆蓋LED結(jié)構(gòu)2及其側(cè)壁的鈍化層602。鈍化層601和602及其以下一些材料被刻蝕，以暴露表面制作陰極電極711、711’和陽(yáng)極電極713、713’。如圖4B所示，然后通過蒸金工藝形成分別連接陰極電極711、711’及陽(yáng)極電極713和713’的金屬層 701 和 702。在圖5A和圖5B所示的實(shí)施例中，LED結(jié)構(gòu)2和LED結(jié)構(gòu)1被平臺(tái)25部分分開， 也就是在LED芯片的一個(gè)或幾個(gè)部分中，LED結(jié)構(gòu)2和LED結(jié)構(gòu)1合并成一個(gè)單一 LED結(jié)構(gòu)，共用一個(gè)公共的η型層、公共的有源區(qū)域和公共ρ型層。而在LED芯片的一個(gè)或幾個(gè)其它部分中，LED結(jié)構(gòu)2和LED結(jié)構(gòu)1的η型層、有源區(qū)域和ρ型層被平臺(tái)25在垂直方向物理地隔開。該概念通過圖5Α-5Β中的LED芯片透視圖得以更直接的表述。在圖5A中，LED 結(jié)構(gòu)1包括η型層301、有源區(qū)域401和ρ型層501，LED結(jié)構(gòu)2包括η型層302、有源區(qū)域 402和ρ型層502。LED結(jié)構(gòu)1和LED結(jié)構(gòu)2在一體區(qū)102中合成一個(gè)LED結(jié)構(gòu)，也就是在該區(qū)域中，η型層301和η型層302合成一個(gè)η型層，有源區(qū)域401和有源區(qū)域402合成一個(gè)有源區(qū)域，P型層501和ρ型層502合成一個(gè)ρ型層。而LED結(jié)構(gòu)1和LED結(jié)構(gòu)2在分離區(qū)192被平臺(tái)25或任何其它合適結(jié)構(gòu)或?qū)哟怪钡馗糸_。也就是在該區(qū)域中，η型層301 和η型層302被垂直地隔開，有源區(qū)域401和有源區(qū)域402被垂直地隔開，ρ型層501和ρ 型層502被垂直地隔開。一體區(qū)102和分離區(qū)192通過斜坡區(qū)122相連。在圖5Α的結(jié)構(gòu)中，LED結(jié)構(gòu)1的ρ型層501的側(cè)壁可能與LED結(jié)構(gòu)2的η型層302 的側(cè)壁在斜坡區(qū)122相接觸。為避免這種情況發(fā)生，圖5Β提出了另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例。通過在斜坡區(qū)122中形成一個(gè)隔離間隙132，就可以避免LED結(jié)構(gòu)1和2的側(cè)壁相接觸。隔離間隙132要足夠深，并進(jìn)入LED結(jié)構(gòu)2的η型層302，其寬度在1到10微米之間，優(yōu)選地為1-5微米。隔離間隙132可以具有與斜坡區(qū)122類似的長(zhǎng)度，也可以短于斜坡區(qū)122的長(zhǎng)度，只要其能在斜坡區(qū)122電隔離LED結(jié)構(gòu)1的ρ型層501的側(cè)壁和LED結(jié)構(gòu)2的η型層302的側(cè)壁。圖5C是圖5Β的俯視圖，但具有四個(gè)LED結(jié)構(gòu)2，而不是兩個(gè)LED結(jié)構(gòu)2。其顯示 LED結(jié)構(gòu)1和LED結(jié)構(gòu)2在一體區(qū)102中通過斜坡區(qū)122合成一個(gè)LED結(jié)構(gòu)，而隔離間隙 132可以防止LED結(jié)構(gòu)1和LED結(jié)構(gòu)2在斜坡區(qū)122的短路。圖5D是類似于圖5C的另一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，但在延長(zhǎng)的LED結(jié)構(gòu)2的另一端具有額外的一體區(qū)102和額外的斜坡區(qū)122以及隔離間隙132，以降低接觸電阻。在圖5A-5D所示的實(shí)施例中，LED結(jié)構(gòu)2的寬度W2可以在10到200微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選地為50-100微米，更優(yōu)選地為20-50微米，相鄰LED結(jié)構(gòu)2的距離W1可以在20到 100微米之間，VW1可以在0. 2到2的范圍內(nèi)。盡管圖5A-5D中所示的LED結(jié)構(gòu)2是平行的長(zhǎng)柱體或叉指，但LED結(jié)構(gòu)2并不局限于任何特定形狀和圖形，只要能夠提供垂直錯(cuò)位的LED結(jié)構(gòu)，可以做成任何形狀和圖形。例如圖5A和5B中所示的LED結(jié)構(gòu)2的俯視形狀可以是圖9A和圖9B中所示的截頂三角形。 在圖9A中，三角形的截頂部分被并入到一體區(qū)102中，而在圖9B中，三角形的底部被并入到一體區(qū)102。這些截頂三角形可以是任何類型的三角形，例如等邊三角形、等腰三角形和不等邊三角形。這些截頂三角形的布局可以按任何規(guī)律或任意排列。LED結(jié)構(gòu)2的俯視形狀也可以是任何其它多邊形如五邊形、六邊形和八邊形。LED結(jié)構(gòu)1和LED結(jié)構(gòu)2的表面及 LED結(jié)構(gòu)2的側(cè)壁可以被粗化，以增強(qiáng)出光率。如圖9C所示的LED結(jié)構(gòu)2的俯視形狀是圓形，并且具有粗化的側(cè)壁以增強(qiáng)出光率，圖9D是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，“十”字(或“X”) 圖形設(shè)計(jì)的俯視圖。其中具有“十”字形狀的LED結(jié)構(gòu)1被LED結(jié)構(gòu)2包圍，在分離區(qū)192 中，相對(duì)于LED結(jié)構(gòu)2，十字形的LED結(jié)構(gòu)1是凹陷下去的，而在一體區(qū)102中，在十字形的 LED結(jié)構(gòu)1的四端，LED結(jié)構(gòu)1和LED結(jié)構(gòu)2通過斜坡區(qū)122合成一個(gè)LED結(jié)構(gòu)。一個(gè)LED 芯片可以包含一個(gè)或多個(gè)圖9D中的十字圖形。同樣，斜坡區(qū)在頂角的凹多邊形，如星型， LED結(jié)構(gòu)1也是可行的。圖9E所示的是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的螺旋形設(shè)計(jì)，其中LED結(jié)構(gòu)2是一個(gè)螺旋形的墻，而LED結(jié)構(gòu)1是對(duì)應(yīng)的螺旋形的溝。兩個(gè)一體區(qū)102分別位于螺旋的兩端，LED結(jié)構(gòu)1和LED結(jié)構(gòu)2在此通過斜坡區(qū)122合成一個(gè)LED結(jié)構(gòu)。LED結(jié)構(gòu)2的寬度W2可以在10到200微米之間，在50-100微米之間更好，最好為20-50微米，相鄰LED 結(jié)構(gòu)2的距離W1 (在此也是LED結(jié)構(gòu)1的寬度)可以為20-100微米，W2ZiW1可以為0. 2_1。圖6A-6B和圖7A-7B闡述了兩種斜坡區(qū)122的制作方法。斜坡區(qū)可以在一體區(qū) 102和分離區(qū)192制成后，在襯底10或樣板層20上制成。這里圖6A-6B和圖7A-7B展示的是沿著圖5B中的截線AA’的橫截面圖。如圖6A所示，通過標(biāo)準(zhǔn)的光刻和腐蝕工藝，在樣板層20上形成一組平臺(tái)，該平臺(tái)包括在一體區(qū)102中的平臺(tái)120和在分離區(qū)192中的平臺(tái)25 (在此沒有顯示)，平臺(tái)以合適的規(guī)律分布在樣板層20上。平臺(tái)120和平臺(tái)25可以具有相同的高度，并共用一個(gè)連續(xù)的上表面。除開用于形成斜坡區(qū)122的區(qū)域，包括平臺(tái)25、平臺(tái)120和暴露的樣板層20在內(nèi)的整個(gè)表面被覆蓋上一個(gè)鈍化層，如二氧化硅。該鈍化層包括在一體區(qū)102中的鈍化層622(平臺(tái)120上)和在分離區(qū)192中的鈍化層621。該平臺(tái)可以由在樣板層20或襯底10上外延生長(zhǎng)一個(gè)或多個(gè)層構(gòu)成，或者也可以是樣板層20或襯底10的整體的一部分。將圖6A中的結(jié)構(gòu)置于外延生長(zhǎng)爐，如金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)和分子束外延(MBE)生長(zhǎng)爐。最好是用鹵化物氣化外延(HVPE)生長(zhǎng)爐，以利用其快速生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)(其GaN生長(zhǎng)速度可達(dá)300微米/小時(shí))。外延生長(zhǎng)將從區(qū)域122中樣板層20的暴露部分和平臺(tái)120的側(cè)壁開始，形成一個(gè)具有傾斜表面122’的薄層1201。在鈍化層621和622上的生長(zhǎng)將導(dǎo)致多晶層。采用濕法化學(xué)腐蝕可以很容易地去掉鈍化層621、622和其上的多晶層。，。通過濕法化學(xué)腐蝕后，得到圖6B中的結(jié)構(gòu)，再將其放入外延生長(zhǎng)爐，以通用的外延生長(zhǎng)方法形成LED結(jié)構(gòu)，即如圖5A或5B那樣同時(shí)形成LED結(jié)構(gòu)1和LED結(jié)構(gòu)2。要注意到由于鈍化層621的厚度很小，如70-150納米，例如大約100納米，這樣層1201和層20之間的臺(tái)階也很小。這個(gè)臺(tái)階可以在隨后的LED結(jié)構(gòu)形成中得以長(zhǎng)平。圖7A-7B描述了另一種制成斜坡區(qū)122的方法，就是通過加入一個(gè)或多個(gè)高度低于平臺(tái)120的額外的平臺(tái)120’。類似于圖6A和6B中所述的方法，通過外延生長(zhǎng)和化學(xué)腐蝕，得到一個(gè)具有更小坡度的傾斜表面122’的薄層1201。可以理解的是，運(yùn)用具有不同高度的三個(gè)或更多平臺(tái)可以得到較平坦和不太陡的斜坡區(qū)122。平臺(tái)120’可以通過已知的方法制作，例如通過在圖6A和6B中所述方法形成平臺(tái)120和平臺(tái)25之后，光刻和腐蝕一定區(qū)域的平臺(tái)120而獲得。在圖5A和5B所示的實(shí)施例中，電連接可根據(jù)圖8A-8C所示得到。這里平臺(tái)25包括三個(gè)層或部分頂層253、中間層252和底層251。底層251可以是η型層或絕緣層，中間層252可以是絕緣層或ρ型層，類似于圖1和3中實(shí)施例所示的層251和252。頂層253是絕緣的。平臺(tái)25也可以是單個(gè)絕緣層或者是樣板層20或襯底10的整體的部分。在如圖 6Β和7Β中所示的結(jié)構(gòu)上，用外延生長(zhǎng)的方式形成了 η型層、有源區(qū)域和ρ型層后，就在分離區(qū)192中的平臺(tái)25和周圍暴露的樣板層20上分別形成了 LED結(jié)構(gòu)2和LED結(jié)構(gòu)1。LED 結(jié)構(gòu)2包括η型層302、有源區(qū)域402和ρ型層502。LED結(jié)構(gòu)1包括η型層301、有源區(qū)域 401和ρ型層501。由于平臺(tái)25的側(cè)壁足夠陡和高，LED結(jié)構(gòu)1和LED結(jié)構(gòu)2中的任一對(duì)應(yīng)層都在平臺(tái)25的側(cè)壁處不連續(xù)。這樣在分離區(qū)192中，LED結(jié)構(gòu)1與LED結(jié)構(gòu)2彼此分開。這種非連續(xù)LED結(jié)構(gòu)可以降低橫向光吸收及激活區(qū)中的應(yīng)力，從而增強(qiáng)光輸出效率和 LED結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。LED結(jié)構(gòu)1和LED結(jié)構(gòu)2在一體區(qū)102中的平臺(tái)120上合成一個(gè)單一 LED結(jié)構(gòu)，該單一 LED結(jié)構(gòu)包括連接η型層301和302的η型層、連接有源區(qū)域401和402 的有源區(qū)域和連接P型層501和502的ρ型層?？赏ㄟ^濺射或電子束(e-beam)蒸發(fā)的方法，同時(shí)在P型層501上沉積ρ型電流擴(kuò)展層801和在ρ型層502上沉積ρ型電流擴(kuò)展層 802，該電流擴(kuò)展層最好是透明導(dǎo)電層如氧化銦錫(ITO)。在一體區(qū)102中也形成ρ型電流擴(kuò)展層的一部分。適當(dāng)選擇P型電流擴(kuò)展層801的厚度，以在ρ型電流擴(kuò)展層801的上表面和η型層302的底面之間保留一定的間隙，也就是P型電流擴(kuò)展層801和η型層302在平臺(tái)25的側(cè)壁處彼此分開。然后在ρ型電流擴(kuò)展層801和802及一體區(qū)102中電流擴(kuò)展層一部分的上面沉積第一絕緣介電層，這樣在電流擴(kuò)展層801上形成絕緣介電層611和在 P型電流擴(kuò)展層802上形成絕緣介電層612。雖然可以使用其它絕緣材料，但是第一絕緣介電層最好由氧化硅或氮化硅構(gòu)成，其厚度在100納米到1000納米之間。然后在分離區(qū)192 中的絕緣介電層611上沉積η型電流擴(kuò)展層901，最好是透明導(dǎo)電層如氧化銦錫(ΙΤ0)。可以先在整個(gè)結(jié)構(gòu)上沉積η型電流擴(kuò)展層，然后通過刻蝕去掉η型電流擴(kuò)展層不需要的部分， 只留下分離區(qū)192中的η型電流擴(kuò)展層901，這樣η型電流擴(kuò)展層901就不會(huì)與ρ型層502 相接觸。N型電流擴(kuò)展層901與η型層302通過其側(cè)壁相連，其厚度最好要大于η型層302 的厚度，但是要小于η型層302和有源區(qū)域402厚度的總和。N型電流擴(kuò)展層901可以也可以不與有源區(qū)域402相接觸。接著利用已知的方法在η型電流擴(kuò)展層901上形成鈍化層 613如氧化硅。最后，通過標(biāo)準(zhǔn)光刻和金屬化工藝，在ρ型電流擴(kuò)展層802和η型電流擴(kuò)展層901上分別制成陽(yáng)極713和陰極711。由于ρ型電流擴(kuò)展層801和802在一體區(qū)102中合成一個(gè)單一 ρ型電流擴(kuò)展層， 因此從陽(yáng)極713注入的空穴流過ρ型電流擴(kuò)展層802和ρ型層502，進(jìn)入有源區(qū)域402，同時(shí)從陽(yáng)極713注入的空穴也流過ρ型電流擴(kuò)展層801和ρ型層501，進(jìn)入有源區(qū)域401。類似地，由于η型層301和302在一體區(qū)102中合成一個(gè)單一 η型層，因此從陰極711注入的電子流過η型電流擴(kuò)展層901和η型層302，進(jìn)入有源區(qū)域402，同時(shí)從陰極711注入的電子也流過η型電流擴(kuò)展層901和η型層302和301，進(jìn)入有源區(qū)域401。這意味著LED結(jié)構(gòu) 2和LED結(jié)構(gòu)1通過一個(gè)真正的3D連接方式而實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)。為了降低LED結(jié)構(gòu)中陰極和η型層之間的電阻，可以增加LED芯片中的LED結(jié)構(gòu)2 的數(shù)量和密度。LED芯片中的LED結(jié)構(gòu)2的數(shù)量，如圖5A-5D中所示的叉指狀LED結(jié)構(gòu)2， 可以在1到50之間，在3-20之間更好，最好在5-10之間。另外如圖8B所示，可以增加一個(gè)額外陰極712。圖8B中的結(jié)構(gòu)與圖8A中的結(jié)構(gòu)相同，除了增加在η型層301上額外的陰極712。 圖8Β的結(jié)構(gòu)可以按如下方法制作，根據(jù)圖8Α中所述。在形成η型電流擴(kuò)展層901之后，但是在形成鈍化層613之前，去掉部分η型電流擴(kuò)展層901、絕緣層611、ρ型電流擴(kuò)展層801、 P型層501和有源區(qū)域401，以暴露η型層301或刻蝕進(jìn)入η型層301，在η型電流擴(kuò)展層 901、絕緣層611、ρ型電流擴(kuò)展層801、ρ型層501和有源區(qū)域401內(nèi)形成一個(gè)溝。然后沉積導(dǎo)電層，以在η型電流擴(kuò)展層901上形成陰極711，在η型層301上形成額外陰極712和在 P型電流擴(kuò)展層802上形成陽(yáng)極713，以上所有光刻、腐蝕、沉積和外延生長(zhǎng)都可以用前述已知的方法。同理，雖然沒有在圖8中直接顯示，也可以通過選擇性刻蝕和淀積，增加一個(gè)額外的陽(yáng)極在P型電流擴(kuò)展層801上。圖8A-8C中所示的LED實(shí)施例的η側(cè)串聯(lián)電阻要大于P側(cè)的串聯(lián)電阻，這是由于η 型電流擴(kuò)展層901通過側(cè)壁與LED結(jié)構(gòu)2的η型層301相接觸。為了降低η側(cè)串聯(lián)電阻， 可以增加LED結(jié)構(gòu)2的數(shù)量和密度。除此之外，LED結(jié)構(gòu)2的寬度可以小于相鄰LED結(jié)構(gòu)2 的間距W1, LED結(jié)構(gòu)2的寬度W2可以在10到200微米之間，50-100微米更好，最好在20-50 微米之間，LED結(jié)構(gòu)2的間距W1可以在20到200微米之間，最好在20-50微米之間，W2Zff1
15可以在0. 2到1之間。圖8C中的實(shí)施例展示的是個(gè)薄膜3D LED結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)與圖8A中的結(jié)構(gòu)相似，除了襯底10被去掉或被導(dǎo)電襯底704取代。導(dǎo)電襯底704可以是透明導(dǎo)電材料如ITO或ZnO 晶圓，或者是一個(gè)表面具有反射鏡面的導(dǎo)電金屬或硅晶圓。在圖8C中，在導(dǎo)電襯底704的底部形成額外陰極714，兩個(gè)陰極711和714通過金屬布線相連到陰極。圖10展示的是基于本發(fā)明所設(shè)計(jì)的LED芯片在晶圓上的分布示意圖，根據(jù)芯片的大小，晶圓可以包含1500到20000個(gè)LED芯片。典型的LED芯片的尺寸在幾百微米到幾個(gè)毫米之間。本發(fā)明用上述一系列實(shí)施例進(jìn)行了說明。然而，本發(fā)明的范圍并不局限在上述實(shí)施例中，而是盡量覆蓋各種變相或類似結(jié)構(gòu)。因此，專利申請(qǐng)的范圍應(yīng)該是涵蓋所有變相或類似結(jié)構(gòu)。例如，在上述實(shí)施例和圖中(如圖5A和5B)，低處LED結(jié)構(gòu)1通過斜坡區(qū)122 合并到高處一體區(qū)102中的一體LED結(jié)構(gòu)中，而LED結(jié)構(gòu)2則與一體LED結(jié)構(gòu)在同一水平。 類似地，一體LED結(jié)構(gòu)也可以做成與低處LED結(jié)構(gòu)1在同一水平，而LED結(jié)構(gòu)2則高于一體 LED結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管(LED)芯片，包括襯底，其具有一體區(qū)、分離區(qū)和位于其間的斜坡區(qū)；平臺(tái)，形成在所述襯底上，其中，所述平臺(tái)的上表面在所述分離區(qū)中相對(duì)于被所述平臺(tái)暴露的所述襯底的上表面垂直錯(cuò)開，且在所述分離區(qū)中被所述平臺(tái)暴露的所述襯底的上表面通過所述斜坡區(qū)中的斜面與所述一體區(qū)中的所述平臺(tái)的上表面相連；第一 LED結(jié)構(gòu)，形成在所述分離區(qū)中被所述平臺(tái)暴露的襯底的上表面上；以及第二 LED 結(jié)構(gòu)，形成在所述分離區(qū)中的所述平臺(tái)的上表面上，其中，所述第一 LED結(jié)構(gòu)包括第一 η型層、第一有源區(qū)域和第一 P型層，所述第二 LED結(jié)構(gòu)包括第二 η型層、第二有源區(qū)域和第二 ρ 型層，所述第一和第二 LED結(jié)構(gòu)在所述分離區(qū)中彼此分開，而在所述一體區(qū)中，所述第一和第二 η型層合成一個(gè)單一 η型層，所述第一和第二有源區(qū)域合成一個(gè)單一有源區(qū)域，所述第一和第二 P型層合成一個(gè)單一 P型層。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中所述平臺(tái)和所述襯底為一整體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，還包括所述襯底和所述平臺(tái)之間的樣板層，其中所述平臺(tái)形成在所述樣板層上，所述平臺(tái)的上表面在所述分離區(qū)中相對(duì)于被所述平臺(tái)暴露的所述樣板層的上表面垂直錯(cuò)開，且所述分離區(qū)中被所述平臺(tái)暴露的所述樣板層的上表面通過所述斜坡區(qū)里的斜面與所述一體區(qū)中的所述平臺(tái)的上表面相連，所述第一 LED結(jié)構(gòu)形成在所述分離區(qū)中被所述平臺(tái)暴露的所述樣板層的上表面上。
4.根據(jù)權(quán)利3所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，所述平臺(tái)和所述樣板層為一整體結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，所述平臺(tái)為單一絕緣層。
6.根據(jù)權(quán)利1所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中所述平臺(tái)包括絕緣頂層、中間層和底層；且當(dāng)所述第一 LED結(jié)構(gòu)中的所述第一 η型層從所述襯底生長(zhǎng)時(shí)，所述中間層通過其側(cè)壁與所述第一 P型層和所述第一有源區(qū)域相連，且所述底層通過其側(cè)壁與所述第一有源區(qū)域和所述第一 η型層相連；而當(dāng)所述第一 LED結(jié)構(gòu)中的所述第一 ρ型層從所述襯底生長(zhǎng)時(shí)，所述中間層通過其側(cè)壁與所述第一 η型層和所述第一有源區(qū)域相連，所述底層通過其側(cè)壁與所述第一有源區(qū)域和所述第一 P型層相連。
7.根據(jù)權(quán)利6所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中當(dāng)所述第一LED結(jié)構(gòu)中的所述第一 η型層從所述襯底生長(zhǎng)時(shí)，所述中間層為絕緣層且所述底層為η型層，或者所屬中間層為P 型層且所述底層為絕緣層；當(dāng)所述第一 LED結(jié)構(gòu)中的所述第一 ρ型層從所述襯底上生長(zhǎng)時(shí)， 所述中間層為絕緣層且所述底層為P型層，或者所屬中間層為η型層且所述底層為絕緣層。
8.根據(jù)權(quán)利1所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，還包括在所述斜坡區(qū)中的間隙，以在所述斜坡區(qū)中分開所述第一和第二 LED結(jié)構(gòu)。
9.一種發(fā)光二極管(LED)芯片，包括基片，用于LED外延生長(zhǎng)，具有一體區(qū)、分離區(qū)和位于其間的斜坡區(qū)，其中在所述分離區(qū)中至少包含一組第一表面和一組與之其垂直錯(cuò)開的第二表面，所述第一表面和所述第二表面通過所述斜坡區(qū)中的斜面在所述一體區(qū)中合成單一表面；第一 LED結(jié)構(gòu)，形成在所述分離區(qū)中的所述第一表面上，以及第二 LED結(jié)構(gòu)，形成在所述分離區(qū)中的所述第二表面上；其中所述第一 LED結(jié)構(gòu)包括第一η型層、第一有源區(qū)域和第一P型層，所述第二 LED結(jié)構(gòu)包括第二 η型層、第二有源區(qū)域和第二 ρ型層，所述第一和第二LED結(jié)構(gòu)在所述分離區(qū)中彼此分開，而在所述一體區(qū)中，通過所述斜坡區(qū)里的斜面，所述第一和第二 η型層合成單一 η型層，所述第一和第二有源區(qū)域合成單一有源區(qū)域，所述第一和第二P型層合成單一P型層。
10.根據(jù)權(quán)利9所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中所述第一表面和所述第二表面通過垂直側(cè)壁相連。
11.根據(jù)權(quán)利9所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中所述基片為單一襯底。
12.根據(jù)權(quán)利9所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中所述基片包括具有垂直錯(cuò)開表面的襯底和相適應(yīng)共形形成于其上的樣板層。
13.根據(jù)權(quán)利9所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中所述基片包括平面襯底和具有垂直錯(cuò)開的上表面的樣板層。
14.根據(jù)權(quán)利9所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中所述基片包括平面襯底和形成在所述襯底上的圖形平臺(tái)。
15.根據(jù)權(quán)利9所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中所述基片包包括平面襯底、形成在所述襯底上的平面樣板層和形成在所述樣板層上的圖形平臺(tái)，其中所述分離區(qū)中的所述平臺(tái)的上表面構(gòu)成所述第二表面，而被所述平臺(tái)暴露的所述樣板層的上表面構(gòu)成所述第一表
16.根據(jù)權(quán)利15所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中所述平臺(tái)包括絕緣頂層、中間層和底層，且當(dāng)所述第一 LED結(jié)構(gòu)中的第一 η型層從所述基片生長(zhǎng)時(shí)，所述中間層通過其側(cè)壁與所述第一 P型層和所述第一有源區(qū)域相連，所述底層通過其側(cè)壁與所述第一有源區(qū)域和所述第一 η型層相連；而當(dāng)所述第一 LED結(jié)構(gòu)中的第一 ρ型層從所述基片生長(zhǎng)時(shí)，所述中間層通過其側(cè)壁與所述第一 η型層和所述第一有源區(qū)域相連，所述底層通過其側(cè)壁與所述第一有源區(qū)域和所述第一 P型層相連。
17.根據(jù)權(quán)利16所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中當(dāng)所述第一LED結(jié)構(gòu)中的第一 η 型層從所述基片生長(zhǎng)時(shí)，所述中間層為絕緣層且所述底層為η型層，或者所述中間層為P型層且所述底層為絕緣層；當(dāng)所述第一LED結(jié)構(gòu)中的第一ρ型層從所述基片生長(zhǎng)時(shí)，所述中間層為絕緣層且所述底層為P型層，或者所屬中間層為η型層且所述底層為絕緣層。
18.根據(jù)權(quán)利9所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，還包括所述斜坡區(qū)中的間隙，以在所述斜坡區(qū)中分開所述第一和第二 LED結(jié)構(gòu)。
19.一種發(fā)光二極管(LED)芯片，包括襯底；平臺(tái)，形成在所述襯底上，所述平臺(tái)的上表面相對(duì)于被所述平臺(tái)暴露的襯底的上表面垂直錯(cuò)開；第一 LED結(jié)構(gòu)，形成在被所述平臺(tái)暴露的所述襯底的上表面上，及第二 LED結(jié)構(gòu)，形成在所述平臺(tái)的上表面，其中，所述第一 LED結(jié)構(gòu)包括第一 η型層、第一有源區(qū)域和第一個(gè)ρ 型層，所述第二 LED結(jié)構(gòu)包括第二 η型層、第二有源區(qū)域和第二 ρ型層；以及如果所述第一和第二 η型層從所述襯底和所述平臺(tái)生長(zhǎng)，則所述第一 ρ型層通過其側(cè)壁與所述第二η型層相連；如果所述第一和第二 ρ型層從所述襯底和所述平臺(tái)生長(zhǎng)，則所述第一 η型層通過其側(cè)壁與所述第二 ρ型層相連。
20.根據(jù)權(quán)利19所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中所述平臺(tái)和襯底為一整體結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利19所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，還包括在所述襯底和所述平臺(tái)之間的樣板層，其中，所述平臺(tái)形成在所述樣板層上，所述平臺(tái)的上表面相對(duì)于被所述平臺(tái)暴露的樣板層的上表面垂直錯(cuò)開，且所述第一 LED結(jié)構(gòu)形成在被所述平臺(tái)暴露的樣板層上。
22.根據(jù)權(quán)利21所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中，所述平臺(tái)和所述樣板層為一整體結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利19所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中，所述平臺(tái)包括頂層和底層，當(dāng)所述第一和第二 η型層從所述襯底和所述平臺(tái)生長(zhǎng)時(shí)，所述頂層通過其側(cè)壁與所述第一 ρ型層和所述第一有源區(qū)域相連，所述底層通過其側(cè)壁與所述第一有源區(qū)域和所述第一 η型層相連，并且所述頂層為絕緣層且所述底層為η型層，或者所述頂層為P型層且所述底層為絕緣層；當(dāng)所述第一和第二 P型層從所述襯底和所述平臺(tái)生長(zhǎng)時(shí)，所述頂層通過其側(cè)壁與所述第一 η型層和所述第一有源區(qū)域相連，所述底層通過其側(cè)壁與所述第一有源區(qū)域和所述第一 P型層相連，并且所述頂層為絕緣層且底層為P型層，或者所述頂層為η型層且所述底層為絕緣層。
24.一種發(fā)光二極管(LED)芯片，包括襯底；平臺(tái)，形成在所述襯底上，所述平臺(tái)的上表面相對(duì)于被所述平臺(tái)暴露的襯底的上表面垂直錯(cuò)開；第一 LED結(jié)構(gòu)，形成在被所述平臺(tái)暴露的襯底的上表面上，及第二個(gè)LED結(jié)構(gòu)，形成在所述平臺(tái)的上表面上，所述第一和第二 LED結(jié)構(gòu)被所述平臺(tái)完全分開。
25.根據(jù)權(quán)利M所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中所述平臺(tái)和所述襯底為一整體結(jié)構(gòu)。
26.根據(jù)權(quán)利M所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，還包括在所述襯底和所述平臺(tái)之間的樣板層，其中，所述平臺(tái)形成在所述樣板層上，所述平臺(tái)的上表面相對(duì)于被所述平臺(tái)暴露的樣板層的上表面垂直錯(cuò)開，所述第一 LED結(jié)構(gòu)形成在被所述平臺(tái)暴露的樣板層上。
27.根據(jù)權(quán)利沈所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中，所述平臺(tái)和所述樣板層為一整體結(jié)構(gòu)。
28.根據(jù)權(quán)利M所述的發(fā)光二極管(LED)芯片，其中，所述平臺(tái)包括絕緣頂層和底層， 且當(dāng)所述第一和第二 η型層從所述襯底和所述平臺(tái)生長(zhǎng)時(shí)，所述頂層通過其側(cè)壁與所述第一 P型層和所述第一有源區(qū)域相連，所述底層通過其側(cè)壁與所述第一有源區(qū)域和所述第一 η型層相連，并且所述底層為η型層或絕緣層；當(dāng)所述第一和第二 ρ型層從所述襯底和所述平臺(tái)生長(zhǎng)時(shí)，所述頂層通過其側(cè)壁與所述第一 η型層和所述第一有源區(qū)域相連，所述底層通過其側(cè)壁與所述第一有源區(qū)域和所述第一 P型層相連，并且所述底層為P型層或絕緣層。
29.一種制作發(fā)光器件的方法，包括準(zhǔn)備具有一體區(qū)、分離區(qū)和位于其間的斜坡區(qū)的襯底；在所述襯底上形成平臺(tái)，其中，在所述分離區(qū)中所述平臺(tái)的上表面相對(duì)于被所述平臺(tái)暴露的所述襯底的上表面垂直錯(cuò)開，且在所述分離區(qū)中被所述平臺(tái)暴露的所述襯底的上表面通過所述斜坡區(qū)里的斜面與所述一體區(qū)中的所述平臺(tái)的上表面相連；在所述平臺(tái)和所述襯底上沉積LED結(jié)構(gòu)，以在所述分離區(qū)中被所述平臺(tái)暴露的襯底的上形成第一 LED結(jié)構(gòu)，及在所述平臺(tái)的上表面上形成第二 LED結(jié)構(gòu)，其中，所述第一和第二 LED結(jié)構(gòu)在所述分離區(qū)中彼此分開，而在所述一體區(qū)中合成單一 LED結(jié)構(gòu)，其中，所述第一LED結(jié)構(gòu)包括第一 η型層、第一有源區(qū)域和第一 ρ型層，所述第二 LED結(jié)構(gòu)包括第二 η型層、 第二有源區(qū)域和第二P型層。
30.根據(jù)權(quán)利四所述的制作方法，其中沉積LED結(jié)構(gòu)的步驟包括在所述平臺(tái)和所述襯底上沉積η型層，以在所述分離區(qū)中被所述平臺(tái)暴露的襯底的上表面上形成第一 η型層，及在所述分離區(qū)中所述平臺(tái)的上表面上形成第二 η型層；在所述η型層上沉積有源區(qū)域，以在所述第一 η型層上形成第一有源區(qū)域和在所述第二 η型層上形成第二有源區(qū)域；在有源區(qū)域上沉積P型層，以在所述第一有源區(qū)域上形成第一 P型層和在所述第二有源區(qū)域上形成第二 P型層；其中，在所述一體區(qū)通過所述斜坡區(qū)斜面，第一和第二 η型層融合成單一 η型層，第一和第二有源區(qū)域融合成單一有源區(qū)域，第一和第二 P型層融合成單一 P型層。
31.根據(jù)權(quán)利四所述的制作方法，還包括在形成所述平臺(tái)之前，在所述襯底上沉積樣板層，其中所述平臺(tái)形成在所述樣板層上。
32.根據(jù)權(quán)利31所述的制作方法，其中，形成所述平臺(tái)的步驟包括 在所述樣板層上沉積平臺(tái)層；光刻和腐蝕平臺(tái)層，以形成具有預(yù)設(shè)圖形的平臺(tái)；在平臺(tái)和樣板層上淀積鈍化層，暴露斜坡區(qū)里的樣板層和平臺(tái)側(cè)壁；在斜坡區(qū)里暴露的樣板層和平臺(tái)的側(cè)壁上生長(zhǎng)一個(gè)具有傾斜表面的薄層。
33.根據(jù)權(quán)利32所述的制作方法，在刻蝕平臺(tái)以形成預(yù)設(shè)圖形的平臺(tái)后，還包括 刻蝕預(yù)設(shè)圖形的平臺(tái)，以在所述斜坡區(qū)中形成臺(tái)階結(jié)構(gòu)。
34.根據(jù)權(quán)利四所述的制作方法，還包括在所述斜坡區(qū)中形成一個(gè)間隙，以分開所述第一和第二 LED結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種三維發(fā)光器件及其制作方法，其中該三維發(fā)光器件具有垂直錯(cuò)開的有源區(qū)域的三維LED結(jié)構(gòu)，在非平面襯底上包含至少兩組垂直錯(cuò)開的表面。第一組表面與第二組表面在LED結(jié)構(gòu)的形成方向上錯(cuò)開一定垂直距離。第一組表面與第二組表面分別通過側(cè)壁相連。側(cè)壁可以是傾斜的或垂直的，并具有足夠高度，以使得一個(gè)層如沉積在第一組表面上的第一LED結(jié)構(gòu)中的n型層、有源區(qū)域或p型層，與對(duì)應(yīng)層如沉積在第二組表面上的第二LED結(jié)構(gòu)中的n型層、有源區(qū)域或p型層在側(cè)壁處分開。這兩組表面在LED芯片里的某個(gè)區(qū)域中彼此分開，而在另一個(gè)區(qū)域中合成一個(gè)平面。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102347345SQ20101053417
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者劉穎, 張劍平, 趙方海, 閆春輝, 馬欣榮 申請(qǐng)人:亞威朗(美國(guó))