具有高密度纹理的发光二极管器件的制作方法

电气元件制品的制造及其应用技术1.本公开的实施例一般涉及发光二极管（led）器件及其制造方法。更特别地，本公开的实施例涉及具有高密度纹理的led器件和用于选择性地将介电材料沉积到图案化衬底上并在其中外延生长iii族氮化物层的方法。背景技术：2.发光二极管（led）是一种半导体光源，当电流流过它时，其发射可见光。发光二极管组合了p型半导体和n型半导体。led通常使用iii族化合物半导体。iii族化合物半导体在比使用其他半导体的器件更高的温度下提供稳定的操作。iii族化合物通常形成在由蓝宝石或碳化硅（sic）形成的衬底上。3.基于图案化蓝宝石衬底（pss）led的直射光发射器因其固有的几何特征而具有低亮度水平和宽角度发射图案（光从芯片的5个侧面发射，包括四个侧表面）。这些限制可以通过使用侧面涂层材料来减轻，以防止光从芯片侧面逸出，并强制光仅从顶部衬底表面发射。然而，侧涂层材料显著降低了光提取效率（exe），尤其是在无穹顶发射器中，因为侧涂层增加了管芯中的光捕获，并且其本身不是100%反射的。4.当在发光二极管（led）器件的衬底（例如蓝宝石衬底（pss））上外延生长iii族氮化物材料（诸如gan）时，由于相对小的临界角（约45度），大多数发射的光子被捕获在器件内部，用于gan/蓝宝石界面处的全内反射。在生长外延之前，将3d特征的图案蚀刻到蓝宝石衬底中，与未图案化的界面相比，通过允许具有更宽入射角范围的光子穿过图案化的gan/蓝宝石界面，可以提高led效率。这种图案化的蓝宝石衬底（pss）广泛用于工业中，但是现有技术基于pss的led的最大效率仍然受到图案几何形状优化中固有的折衷的限制。一方面，3d特征应该尽可能紧密地封装在一起，以最大化从gan到蓝宝石中的光外耦合，而另一方面，如果3d特征封装得太紧密，则在pss上生长具有光滑表面的连续gan层变得困难。此外，图案特征之间相对大的距离会限制衍射，并因此限制光的外耦合效率。pss的其他限制包括从蓝宝石侧看的广角的发射和有限的反射。例如，3d特征产生侧面发射，这限制了结合led作为其光源的光学系统的亮度和效率；并且来自涂覆到蓝宝石上的磷光体层的背反射光将被透射到gan epi反射镜和背反射镜中，并因此被部分吸收。5.与特征尺寸为100微米和更大的led相比，随着led的特征尺寸减小至100微米以下以形成微型led（uled），与光提取效率相关联的挑战变得更加突出。6.需要具有高密度纹理的发光二极管（led）器件（尤其是uled）及其制造方法。技术实现要素：7.本文中的器件为具有高密度纹理的发光二极管（led）器件，尤其是uled。8.本公开的一个或多个方面针对发光二极管（led）器件。在一实施例中，一种发光二极管（led）器件包括：图案化衬底，该图案化衬底包括衬底主体、从衬底主体突出的多个整体特征、以及由多个整体特征之间的空间限定的基底表面；选择性层，包括位于整体特征的表面上的介电材料，其中在基底表面上不存在选择性层；以及iii族氮化物层，包括在选择性层和基底表面上的iii族氮化物材料。在一个或多个实施例中，图案化衬底的阵列间距大于或等于50 nm至小于或等于3.5微米。在一个或多个实施例中，led是具有小于100微米的一个或多个特征尺寸（例如，高度、宽度、深度、厚度等尺寸）的uled。9.选择性层可以位于整体特征的表面的所有部分上。在一个或多个实施例中，选择性层位于整体特征的表面的所有部分上。10.选择性层的不存在可以针对基底表面的所有部分。在一个或多个实施例中，选择性层是针对基底表面的所有部分。11.iii族氮化物材料可以包括：镓（ga）、铝（al）、铟（in）、或其组合。在一个或多个实施例中，iii族氮化物材料包括：镓（ga）、铝（al）、铟（in）、或其组合。12.介电材料可以包括折射率在约1.2至约2的范围内的低折射率材料。在一个或多个实施例中，介电材料包括折射率在约1.2至约2的范围内的低折射率材料。13.介电材料可以包括：二氧化硅（sio2）、氮化硅（si3n4）、或其组合。在一个或多个实施例中，介电材料包括：二氧化硅（sio2）、氮化硅（si3n4）、或其组合。14.选择性层的厚度可以在20 nm至400 nm的范围内。在一个或多个实施例中，选择性层具有20 nm至400 nm范围内的厚度。15.所述led器件可以进一步包括共形成核层，所述共形成核层包括在所述整体特征的表面上和所述基底表面上的成核材料，其中所述整体特征的表面上的成核层在所述选择性层下方。在一个或多个实施例中，led器件还包括共形成核层，该共形成核层包括在整体特征的表面上和基底表面上的成核材料，其中整体特征的表面上的成核层在选择性层下方。16.成核材料可以包括：氮化铝（aln）、氮化镓（gan）、氮化铝镓（algan）、氧化锌（zno）、或其组合。在一个或多个实施例中，成核材料包括：氮化铝（aln）、氮化镓（gan）、氮化铝镓（algan）、氧化锌（zno）、或其组合。17.所述多个整体特征可以具有选自以下的形状：半球体（hemispherical）形、三角锥形、四角锥形、六角锥形、圆锥形、半球（semi-spherical）形、和截球形。在一个或多个实施例中，多个整体特征具有选自以下的形状：半球体形、三角锥形、四角锥形、六角锥形、圆锥形、半球形、和截球形。18.衬底可以包括以下的材料：蓝宝石、尖晶石、氧化锌（zno）、氧化镁（mgo）、或其组合。在一个或多个实施例中，衬底包括以下的材料：蓝宝石、尖晶石、氧化锌（zno）、氧化镁（mgo）、或其组合。衬底可以是平面的。在一个或多个实施例中，衬底是平面的。19.另一个实施例提供了一种发光二极管（led）器件，包括：图案化蓝宝石衬底，包括衬底主体、从衬底主体突出的多个整体特征、和由多个整体特征之间的空间限定的基底表面；在整体特征的表面上和基底表面上的共形成核层；在共形成核层上的选择性层，该选择性层包括位于整体特征上方的二氧化硅介电材料，其中在基底表面上方不存在选择性层，该选择性层具有20 nm至200 nm范围内的厚度；和iii族氮化物层，包括在选择性层和基底表面上的氮化镓（gan）材料。20.选择性层可以位于整体特征的表面的所有部分上。在一个或多个实施例中，选择性层位于整体特征的表面的所有部分上。21.选择性层的不存在可以针对基底表面的所有部分。在一个或多个实施例中，选择性层的不存在是针对基底表面的所有部分。22.本公开的附加实施例针对制造发光二极管（led）器件（例如uled器件）的方法。在一实施例中，一种制造方法包括：在图案化衬底上创建包括介电材料的选择性层，该图案化衬底包括：衬底主体、从衬底主体突出的多个整体特征、以及由多个整体特征之间的空间限定的基底表面，其中选择性层位于整体特征的表面上，其中基底表面上不存在选择性层，从而制得涂覆选择性层的衬底；以及在涂覆选择性层的衬底上外延生长iii族氮化物层。在一个或多个实施例中，图案化衬底的阵列间距大于或等于50 nm至小于或等于3.5微米。在一个或多个实施例中，led是具有100微米或更小的一个或多个特征尺寸（例如，高度、宽度、深度、厚度等尺寸）的uled。23.可以通过定向沉积工艺将介电材料沉积在图案化衬底上来创建选择性层，所述定向沉积工艺对于在多个整体特征的表面上的沉积具有选择性；并且此后蚀刻以从基底表面移除任何介电材料。在一个或多个实施例中，通过定向沉积工艺将介电材料沉积到图案化衬底上来创建选择性层，该定向沉积工艺对于在多个整体特征的表面上的沉积具有选择性；并且此后蚀刻以从基底表面移除任何介电材料。24.通过溅射沉积、原子层沉积（ald）、化学气相沉积（cvd）、物理气相沉积（pvd）、等离子体增强原子层沉积（peald）、等离子体增强化学气相沉积（pecvd）、或其组合将介电材料沉积到图案化衬底上来创建选择性层；并且此后优先在整体特征的表面之上选择性地从基底表面蚀刻介电材料。在一个或多个实施例中，通过溅射沉积、原子层沉积（ald）、化学气相沉积（cvd）、物理气相沉积（pvd）、等离子体增强原子层沉积（peald）、等离子体增强化学气相沉积（pecvd）、或其组合将介电材料沉积到图案化衬底上来创建选择性层；并且此后优先在整体特征的表面之上选择性地从基底表面蚀刻介电材料。25.选择性层可以在整体特征的表面的所有部分上。在一个或多个实施例中，选择性层在整体特征的表面的所有部分上。26.选择性层的不存在可以针对基底表面的所有部分。在一个或多个实施例中，选择性层的不存在是针对基底表面的所有部分。27.可以在沉积介电材料之前，在图案化衬底上沉积成核层。在一个或多个实施例中，在沉积介电材料之前，在图案化衬底上沉积成核层。附图说明28.为便于详细理解本公开的上面列举的特征，可以参考实施例对上文简要概述的本公开进行更特定的描述，这些实施例中的一些在所附附图中说明。然而，要注意的是，所附附图仅示出了本公开的典型实施例，并因此不应被认为限制其范围，因为本公开可以容许其他等效的实施例。如本文所描述的实施例是通过示例而非限制的方式在附图的各图中示出的，在附图中，类似的附图标记指示相似的元件。29.图1示出了根据一个或多个实施例的制造方法的工艺流程图；图2a-图2e示出了根据一个或多个实施例的发光二极管（led）器件在不同制造阶段的截面视图；图3示出了根据实施例的各种图案化衬底；图4提供了通量增益百分比对涂层厚度（nm）的曲线图；图5提供了正向增益对选择性层的折射率的曲线图；以及图6示出了根据一个或多个实施例的示例性led封装的截面视图。具体实施方式30.在描述本公开的几个示例性实施例之前，应理解本公开不限于以下描述中阐述的构造或工艺步骤的细节。本公开能够有其他实施例，并且能够以各种方式实践或执行。31.根据一个或多个实施例，如本文中使用的术语“衬底”是指一种中间的或最终的、具有表面或表面的一部分的、工艺在其上进行的结构。另外，在一些实施例中，提及衬底也仅指衬底的一部分，除非上下文清楚地以其他方式指示。此外，根据一些实施例，提及在衬底上沉积包括在裸衬底上沉积，或者在其上沉积或形成有一个或多个膜或特征或材料的衬底上沉积。32.在一个或多个实施例中,“衬底”意味着在制备工艺期间在其之上进行膜加工的任何衬底或衬底上形成的材料表面。在示例性实施例中，取决于应用，在其上进行加工的衬底表面包括诸如以下的材料：硅、氧化硅、绝缘体上硅（soi）、应变硅、非晶硅、掺杂硅、掺杂碳的氧化硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石、和任何其他合适的材料（诸如金属、金属氮化物、iii族-氮化物（例如gan、aln、inn和合金）、金属合金、和其他导电材料）。衬底包括而不限于发光二极管（led）器件，其包括uled器件。在一些实施例中，衬底暴露于预处理工艺以抛光、蚀刻、还原、氧化、羟基化、退火、uv固化、电子束固化、和/或烘焙衬底表面。除了直接在衬底本身的表面上的膜加工之外，在一些实施例中，所公开的膜加工步骤中的任何一个也在衬底上形成的底层上进行，并且术语“衬底表面”旨在包括如上下文指示的这种底层。因此，例如，在膜/层或部分膜/层已经沉积到衬底表面上的场合，新沉积的膜/层的暴露表面成为衬底表面。33.提及微型led（uled）意味着发光二极管具有小于100微米的一个或多个特性尺寸（例如，高度、宽度、深度、厚度等尺寸）。在一个或多个实施例中，高度、宽度、深度、厚度中的一个或多个尺寸的值在5至25微米的范围内。34.沉积薄膜的方法包括但不限于：溅射沉积、原子层沉积（ald）、化学气相沉积（cvd）、物理气相沉积（pvd）、等离子体增强原子层沉积（peald）、等离子体增强化学气相沉积（pecvd）、及其组合。35.如本文一个或多个实施例中所用，“溅射沉积”是指通过溅射进行薄膜沉积的物理气相沉积（pvd）方法。在溅射沉积中，例如iii族氮化物的材料从作为源的靶喷射到衬底上。该技术基于对源材料（靶）的离子轰击。由于纯物理过程，即靶材料的溅射，离子轰击产生蒸汽。36.根据本文的一些实施例，“原子层沉积”（ald）或“循环沉积”是指用于在衬底表面沉积薄膜的气相技术。ald工艺包括将衬底表面或衬底的一部分暴露于交替的前驱体，即两种或多种反应性化合物，以在衬底表面上沉积一层材料。当衬底暴露于交替的前驱体时，前驱体被顺序或同时引入。将前驱体引入处理腔的反应区，并将衬底或衬底的一部分单独暴露于前驱体。37.根据一些实施例，本文所用的“化学气相沉积”是指通过化学物质在衬底表面上的分解从气相沉积材料薄膜的过程。在cvd中，衬底表面同时或基本上同时暴露于前驱体和/或共试剂。如本文所用，“基本上同时”是指前驱体的大部分暴露并流或存在重叠。38.根据一些实施例，本文所用的“等离子体增强原子层沉积（peald）”是指在衬底上沉积薄膜的技术。在相对于热ald工艺的peald工艺的一些示例中，材料可以由相同的化学前驱体形成，但是以更高的沉积速率和更低的温度。一般来说，peald工艺将反应气体和反应等离子体顺序引入到腔中具有衬底的工艺腔中。第一反应气体在处理腔中被脉冲，并被吸附到衬底表面上。此后，反应物等离子体被脉冲到处理腔中，并与第一反应物气体反应以形成沉积材料，例如衬底上的薄膜。类似于热ald工艺，可以在每种反应物的输送之间进行吹扫步骤。39.根据一个或多个实施例，本文所用的“等离子体增强化学气相沉积（pecvd）”是指在衬底上沉积薄膜的技术。在pecvd工艺中，将气相或液相的源材料——诸如气相iii族氮化物材料或液相iii族氮化物材料的蒸汽——引入到pecvd腔中，所述气相或液相iii族氮化物材料已经被夹带在载气中。等离子体引发的气体也被引入腔内。腔中等离子体的产生产生了受激的自由基。被激发的自由基化学键合到位于腔内的衬底表面，在其上形成期望的膜。40.本公开的一个或多个实施例有利地提供了在图案化衬底（例如，图案化蓝宝石衬底（pss））上处理和生长包括iii族氮化物材料（例如，gan）的iii族氮化物层的方法，这使得在pss上实现平滑、高器件质量的iii族氮化物层（例如，gan层）成为可能，其具有比先前成为可能的更密集的图案。通过在图案特征的倾斜平面上选择性地形成介电材料层，可以避免成核和聚结的问题，当图案特征过于紧密地封装在一起时，成核和聚结通常会导致gan外延失败。可选地，在介电材料的选择性层之前，在pss上沉积预沉积的成核层。使用低折射率涂层所特有的光外耦合和封装效率的益处存在于包括当前现有技术图案在内的各种图案特征几何形状中，并且不限于非常密集的封装几何形状。41.gan在无定形介电材料诸如（sio2和si3n4）上的成核速率远低于在蓝宝石、aln或gan上的成核速率。不旨在受理论的束缚，认为介电材料的选择性层的所谓掩模效应避免了成核行为的问题，并使得在具有更密集图案的pss上生长平滑且干净地聚结的gan层成为可能。通过本公开使得可能的增加的图案密度可以使衍射效应最大化，从而可以增加从gan到蓝宝石的倾斜入射光的透射，由此产生净光提取增益。此外，介电材料的选择性层可以最小化从磷光体转换的led的磷光体层反射回到管芯中的光的吸收损失。介电材料的选择性层提供了进一步的优点，因为由更密集的图案特征产生的角辐射图案更窄，从而提高了亮度并避免了向辐射将可能被吸收或根本不被使用的区域的侧面发射。由现有技术的基于pss的led产生的相对较宽的辐射图案对于一些应用来说是有问题的，但是可以通过本公开来改善。42.在选择性介电涂层选择为低折射率材料（诸如sio2）的实施方式中，可能有如下一些额外的益处。低折射率图案化特征有效地允许增加正向增益，这进而改善了光外耦合。较薄层的涂层可以增强这种效果。增加的管芯反射率：低折射率层涂层减少了光从蓝宝石到gan的透射，从而提高了磷光体转换led的封装效率，这是由磷光体层“看到”的管芯反射率有效增加的结果。这种反射率增益是通过两种介质之间的界面处的菲涅耳折射原理来促进的。由折射引起的反射随着层界面处的折射率对比而增加，特别是当源介质的折射率（ri）高于透射介质的折射率时。在这种情况下，ri显著低于蓝宝石的ri的材料是有利的。43.使用由低折射率材料制成的介电材料的选择性层具有更广泛的适用优势，与生长和特征封装因素（consideration）无关。对于各种各样的图案特征几何形状（包括当前现有技术图案），使用低折射率涂层具有特定的光外耦合和封装效率优势，并且不限于非常密集的封装几何形状。44.图1示出了根据一个或多个实施例的示例性制造方法100的工艺流程图。图2a-图2e示出了根据一个或多个实施例的发光二极管（led）器件200在不同制造阶段的截面视图。45.参考图1、图2a-图2e和图3，制造方法100始于具有图案化衬底200a的操作102，该图案化衬底200a可以为（例如）图案化蓝宝石衬底。衬底可以是平面的。可以创建和/或制备图案化衬底，以包括：衬底主体201、从衬底主体201突出的多个整体特征202、以及由多个整体特征201之间的空间限定的基底表面203。例如，图案化衬底200a可以通过湿法和/或干法蚀刻穿过掩模进入衬底晶片的孔阵列图案来产生。阵列图案具有被设计成提供期望密度的整体特征的间距。46.图案化衬底可设计为提供基底表面与多个整体特征的所期望的表面积比。相对于当前可用的器件，本文的器件可以具有增加的整体特征密度。基底表面的表面积与多个整体特征的表面积之比大于0。在一个或多个实施例中，基底表面的表面积与多个整体特征的表面积之比大于0且小于或等于0.5，以及是其之间的所有值和子范围。47.图3图示了根据实施例的各种图案化衬底。例如，“a”描绘了半球形，“b”描绘了三角锥形，“c”描绘了四角锥形，“d”描绘了六角锥形，“e”描绘了圆锥形，并且“f”描绘了半球形。取决于应用，图3的任何图案都可以被截断。48.有利的是，本文的阵列图案可以具有比现有技术pss制造中使用的阵列间距更小的阵列间距。间距是两个元件中心之间的距离。典型的阵列间距大约为3.5微米。本文的实施例可以利用间距小于3.5微米——例如大于或等于50 nm（0.05微米）至小于或等于3微米，以及其之间的所有值和子范围——的图案。49.所述多个特征中的每个特征的高度可以在约100 nm（0.1ꢀµm）至约3ꢀµm的范围内，并且宽度可以在约5 nm至约500 nm（0.5ꢀµm）的范围内。在一个或多个实施例中，每个特征的高度在约100 nm（0.1ꢀµm）至约3ꢀµm的范围内，并且宽度在约5 nm至约500 nm（0.5ꢀµm）的范围内。50.在一些情况下，阵列图案的孔径也可能小于现有技术pss制造中使用的孔径。51.所述衬底可以为本领域技术人员已知的任何衬底。在一个或多个实施例中，所述衬底包括蓝宝石、碳化硅、硅（si）、氧化硅（sio2）、石英、氧化镁（mgo）、氧化锌（zno）、尖晶石等中的一种或多种。52.制造图案化衬底的非限制性示例性方法如下。通过任何合适的薄膜沉积方法将掩模膜涂覆到衬底晶片上。在一个或多个实施例中，衬底晶片是平面的。掩模膜的材料相对于晶片具有足够的蚀刻选择性。例如，掩模膜可以包括sio2，其通过等离子体增强化学气相沉积（pecvd）涂覆在c-平面蓝宝石晶片上。该膜在晶片上形成硬掩模。通过标准的光刻和干法蚀刻，穿过掩膜蚀刻出孔阵列图案，例如六边形开口。此后，晶片被蚀刻。蚀刻可以通过已知的湿法蚀刻方法或干法蚀刻方法进行。例如，在湿法蚀刻方法中，将晶片放置在热酸（例如磷酸）浴中，其蚀刻蓝宝石晶片比蚀刻掩模膜快得多。由于蓝宝石在不同结晶方向上的不同蚀刻速率，这种酸蚀刻的最终结果是突出的整体特征（例如，截顶的三角形棱锥）的阵列，其中掩模膜覆盖例如棱锥的平顶。棱锥的高度和宽度由蚀刻速率和蚀刻时间控制。阵列间距由阵列图案的间距确定。在通过蚀刻完成突出的整体特征后，通过在例如稀释的hf中蚀刻来选择性地移除掩模膜。53.在操作104，可选地，成核层204沉积在图案化衬底200a上，以形成第一中间衬底200b。成核层204（当存在时）是共形层，并且覆盖整体特征202的表面和基底表面203的全部。54.在一个或多个实施例中，成核层204包括成核材料。在一些实施例中，成核材料包括：氮化铝（aln）、氮化镓（gan）、氮化铝镓（algan）、氧化锌（zno）、或其组合。在一个或多个具体实施例中，成核层204包括氮化铝（aln）。55.沉积成核层的非限制性示例性方法如下。将图案化衬底200a装载到沉积腔中，并且通过任何合适的薄膜沉积方法沉积共形成核层204，以形成第一中间衬底200b。在一个或多个实施例中，通过反应溅射将共形成核层沉积到置于溅射沉积腔中的中间衬底上。尽管沉积成核层和沉积选择性层的操作（其接下来将被介绍）都涉及溅射，但是用于沉积成核层的工艺条件和/或设备通常不同于用于沉积选择性层的工艺条件和/或设备。56.在操作106，在第一中间衬底200b上创建选择性层208，以形成涂覆选择性层的衬底（也称为第二中间衬底）200c。选择性层208处于整体特征202的表面上，具有可选的中间成核层。如位置205a、205b和205c所标识，在基底表面203上没有选择性层208，并且在可选的成核层（当存在时）上也没有。在一个或多个实施例中，选择性层位于整体特征的表面的至少一部分上。在优选实施例中，选择性层位于整体特征的表面的所有部分上。在一个或多个实施例中，选择性层的不存在是针对整体特征的表面的至少一部分。在优选实施例中，选择性层的不存在是针对基底表面的所有部分。57.在一个或多个实施例中，选择性层208包括介电材料。介电材料可以是与随后的选择性蚀刻工艺和iii族氮化物材料外延生长工艺兼容的任何材料。在一些实施例中，介电材料包括折射率在大约1.2至大约2的范围内的低折射率材料。在一个或多个实施例中，介电材料包括：二氧化硅（sio2）、氮化硅（si3n4）、或其组合。在一个或多个实施例中，选择性层的厚度在20 nm至400 nm的范围内，包括其间的所有值和子范围，包括20 nm至200 nm。在优选实施例中，选择性层与整体特征的图案共形。在一个或多个实施例中，选择性层厚度大于例如波长/4。在一实施例中，选择性层与整体特征的图案共形，并且选择性层具有大于波长/4的厚度。58.创建选择性层的一种非限制性示例性方法如下。将第一中间衬底200b装载到沉积腔中，并且通过合适的薄膜沉积方法沉积选择性层，该薄膜沉积方法优选为定向沉积方法。在一个或多个实施例中，通过反应溅射将选择性层沉积到放置在溅射沉积腔中的中间衬底上，以形成涂覆选择性层的衬底（也称为第二中间衬底）200c。用于沉积选择性层的工艺条件和/或设备相比于沉积成核层的不同之处在于选择性层的定向沉积是优选的。例如，将第一中间衬底200b装载到配备有介电靶（例如，sio2靶）的溅射沉积腔中，该介电靶相对于中间衬底的表面法线以30度角定向。由于从衬底主体突出的整体特征的自遮蔽效应，沉积的sio2涂层在整体特征的顶部最厚并且在整体特征之间的基底表面最薄。此后，选择蚀刻操作以从基底表面移除任何介电材料，并提供选择性层的期望最终厚度。对于蚀刻操作，利用缓慢蚀刻沉积的介电材料但不蚀刻衬底材料（例如蓝宝石）或成核层的化学物质来蚀刻（例如湿法蚀刻）第二中间衬底。例如，当介电材料是sio2时，稀hf溶液是合适的。选择蚀刻时间，使得基底表面上的所有介电材料被移除，而一些介电材料保留在整体特征的表面上。剩余选择性层的厚度优选大于或等于20 nm且小于或等于200 nm。应理解，从整体特征的顶部到底部，厚度可以有一些变化。59.创建选择性层的另一种非限制性示例性方法如下。将第一中间衬底200b装载到沉积腔中，并通过任何薄膜沉积方法沉积选择性层。在一个或多个实施例中，通过反应溅射将选择性层沉积到放置在溅射沉积腔中的中间衬底上，以形成涂覆选择性层的衬底（也称为第二中间衬底）200c。在这种方法中，没有定向沉积。相反，沉积介电材料的共形层。此后，选择选择性蚀刻操作以从基底表面移除介电材料。60.创建选择性层的其他非限制性示例性方法包括使用掩模光刻法，诸如纳米压印、电子束、全息或常规光刻法，以在pss特征顶部对介电层进行图案化，而不是如上讨论的无掩模图案化。利用掩模光刻，介电层的厚度均匀性固有地更好，但是掩模光刻可能难以用于具有大纵横比的密集封装的特征图案。61.在操作108，iii族氮化物层212生长在涂覆选择性层的衬底（也称为第二中间衬底）200c上，以形成第三中间衬底200d。iii族氮化物层212生长在涂覆选择性层的衬底200c的表面上。62.在一个或多个实施例中，iii族氮化物层212包括iii族氮化物材料。在一个或多个实施例中，iii族氮化物材料包括：镓（ga）、铝（al）、铟（in）、或其组合。因此，在一些实施例中，iii族氮化物层212包括氮化镓（gan）、氮化铝（aln）、氮化铟（inn）、镓铝氮化物（gaaln）、镓铟氮化物（gainn）、铝镓氮化物（algan）、铝铟氮化物（alinn）、铟镓氮化物（ingan）、和铟铝氮化物（inaln）等中的一种或多种。在一个或多个具体实施例中，iii族氮化物层212包括氮化镓。在特定实施例中，成核层204包括氮化铝（aln），并且iii族氮化物层212包括氮化镓（gan）。63.生长iii族氮化物层的一种非限制性示例性方法如下。涂覆选择性层的衬底200c被放置在金属有机气相外延（movpe）反应器中，用于iii族氮化物的生长和led器件200e的形成。该步骤可以使用标准的movpe生长条件，也可以使用专门为在本文所述的介电涂覆的致密pss图案上生长而优化的条件。这种movpe生长的第一部分通常是具有可选成核层（aln）的高温gan生长步骤，从而最小化或消除直接在介电掩模上的任何gan成核。64.发光二极管（led）器件的实施例包括：图案化衬底，包括衬底主体、从衬底主体突出的多个整体特征、和由多个整体特征之间的空间限定的基底表面；选择性层，包括位于整体特征的表面上的介电材料，其中在基底表面上不存在选择性层；以及iii族氮化物层，包括在选择性层和基底表面上的iii族氮化物材料。在一个或多个实施例中，图案化衬底的阵列间距大于或等于50 nm至小于或等于3.5微米。在一个或多个实施例中，led是具有小于100微米的一个或多个特征尺寸（例如，高度、宽度、深度、厚度等尺寸）的uled。65.发光二极管（led）器件的详细实施例包括：图案化蓝宝石衬底，包括衬底主体、从衬底主体突出的多个整体特征、和由多个整体特征之间的空间限定的基底表面；在整体特征的表面上和基底表面上的共形成核层；在共形成核层上的选择性层，该选择性层包括位于整体特征上方的二氧化硅介电材料，其中在基底表面上方不存在选择性层，该选择性层具有20 nm至200 nm范围内的厚度；和iii族氮化物层，包括在选择性层和基底表面上的氮化镓（gan）材料。66.一个或多个实施例中的led器件可用于本领域技术人员已知的任何使用侧面涂层芯片级封装（csp）架构的产品。本文使用的术语“芯片级封装（csp）”指的是一种集成电路封装。在一个或多个实施例中，提供了芯片级封装，其面积不大于管芯面积的大约1.2倍，其是单管芯的、直接表面可安装的封装。在一个或多个实施例中，csp具有小于或等于约1 mm的球节距。图6是根据一个或多个实施例的示例性led封装700的截面视图。参考图6，芯片级封装（csp） led单元700包括一个或多个实施例的led器件702。阳极704和阴极706焊接到led器件702。实施例67.以下列出了各种实施例。将理解，根据本发明的范围，下面列出的实施例可以与所有方面和其他实施例相组合。68.实施例（a）。一种发光二极管（led）器件，包括：图案化衬底，包括衬底主体、从衬底主体突出的多个整体特征、以及由多个整体特征之间的空间限定的基底表面，其中图案化衬底的阵列间距大于或等于50 nm至小于或等于3.5微米；选择性层，包括位于整体特征的表面上的介电材料，其中在基底表面上不存在选择性层；以及iii族氮化物层，包括在选择性层和基底表面上的iii族氮化物材料。69.实施例（b）。根据实施例（a）所述的led器件，其中所述选择性层位于所述整体特征的表面的所有部分上。70.实施例（c）。根据实施例（a）所述的led器件，其中所述选择性层的不存在是针对所述基底表面的所有部分。71.实施例（d）。根据实施例（a）至（c）中任一项所述的led器件，其中所述iii族氮化物材料包括：镓（ga）、铝（al）、铟（in）、或其组合。72.实施例（e）。根据实施例（a）至（d）中任一项所述的led器件，其中所述介电材料包括折射率在约1.2至约2的范围内的低折射率材料。73.实施例（f）。根据实施例（a）至（e）中任一项所述的led器件，其中所述介电材料包括：二氧化硅（sio2）、氮化硅（si3n4）、或其组合。74.实施例（g）。根据实施例（a）至（f）中任一项所述的led器件，其中所述选择性层具有20 nm至400 nm范围内的厚度。75.实施例（h）。根据实施例（a）至（g）中任一项所述的led器件，还包括共形成核层，所述共形成核层包括在所述整体特征的表面上和所述基底表面上的成核材料，其中所述整体特征的表面上的成核层在所述选择性层下方。76.实施例（i）。实施例（h）的led器件，其中成核材料包括：氮化铝（aln）、氮化镓（gan）、氮化铝镓（algan）、氧化锌（zno）、或其组合。77.实施例（j）。根据实施例（a）至（i）中任一实施例所述的led器件，其中所述多个整体特征具有选自以下的形状：半球体形、三角锥形、四角锥形、六角锥形、圆锥形、半球形、和截球形。78.实施例（k）。根据实施例（a）至（j）中任一项所述的led器件，其中所述衬底包括以下的材料：蓝宝石、尖晶石、氧化锌（zno）、氧化镁（mgo）、或其组合。79.实施例（l）。一种发光二极管（led）器件，包括：图案化蓝宝石衬底，其包括衬底主体、从衬底主体突出的多个整体特征、以及由多个整体特征之间的空间限定的基底表面；在整体特征的表面上和基底表面上的共形成核层；在共形成核层上的选择性层，该选择性层包括位于整体特征上方的二氧化硅介电材料，其中在基底表面上方不存在选择性层，该选择性层具有20 nm至200 nm范围内的厚度；和iii族氮化物层，包括在选择性层和基底表面上的氮化镓（gan）材料。80.实施例（m）。根据实施例（l）所述的led器件，其中所述选择性层位于所述整体特征的表面的所有部分上。81.实施例（n）。根据实施例（l）或（m）所述的led器件，其中所述选择性层的不存在是针对所述基底表面的所有部分。82.实施例（o）。一种制造方法，包括：在图案化衬底上创建包括介电材料的选择性层，所述图案化衬底包括：衬底主体、从所述衬底主体突出的多个整体特征、以及由所述多个整体特征之间的空间限定的基底表面，其中所述选择性层位于所述整体特征的表面上，其中所述图案化衬底的阵列间距大于或等于50 nm至小于或等于3.5微米，其中在所述基底表面上不存在所述选择性层，从而制得涂覆选择性层的衬底；以及在涂覆选择性层的衬底上外延生长iii族氮化物层。83.实施例（p）。根据实施例（o）所述的方法，其中通过定向沉积工艺将介电材料沉积到图案化衬底上来创建选择性层，所述定向沉积工艺对于在多个整体特征的表面上的沉积具有选择性；并且此后蚀刻以从基底表面移除任何介电材料。84.实施例（q）。实施例（o）或（p）的方法，其中通过溅射沉积、原子层沉积（ald）、化学气相沉积（cvd）、物理气相沉积（pvd）、等离子体增强原子层沉积（peald）、等离子体增强化学气相沉积（pecvd）、或其组合将介电材料沉积到图案化衬底上来创建选择性层；并且此后优先在整体特征的表面之上选择性地从基底表面蚀刻介电材料。85.实施例（r）。根据实施例（o）至（q）中任一项所述的方法，其中所述选择性层在所述整体特征的表面的所有部分上。86.实施例。根据实施例（o）至（r）中任一项所述的方法，其中所述选择性层的不存在是针对所述基底表面的所有部分。87.实施例（t）。根据实施例（o）至（s）中任一项所述的方法，还包括在沉积介电材料之前，在图案化衬底上沉积成核层。88.现在参考以下实施例描述本公开。在描述本公开的几个示例性实施例之前，应理解，本公开不限于以下描述中阐述的构造或工艺步骤的细节。本公开能够有其他实施例，并且能够以各种方式实践或执行。89.示例以下示例将进一步阐明各种实施例。90.示例1通量增益的分析通过如下光学建模方法进行。针对示例1进行的光学建模方法使用工业合格的基于montecarlo的光线跟踪光学模拟器来预测设计的发光二极管（led）器件的光学行为。91.图4提供了通量增益百分比对涂层厚度（nm）的曲线图。92.一种对比led器件，包括：蓝宝石衬底上的gan外延层，其中具有以参考密度存在的多个整体特征。出于示例1的目的，该对比led器件的通量增益为0，其在图4中标识为“400”。93.对于第一比较，在恒定密度的整体特征下，选择性sio2层的厚度沿x轴增加，其在图4中标识为“401”。相对于对比led器件，厚度的增加示出了通量增益从超过1.5%开始增加，在3.0%趋于平稳。94.对于第二比较，在恒定密度的整体特征下，sinx的选择性层的厚度沿x轴增加，其在图4中标识为“402”。相对于对比led器件，在60 nm的涂层厚度下，通量增益增加约0.9%，并且在10 nm的涂层厚度下，通量增益增加超过1.5%，以及其间的值。95.示例2通过从示例1中使用的光学建模方法获得辐射信息并根据以下公式（a）计算正向增益，进行正向增益的分析：其中i是辐射强度；θ是散射角（相对于发射器表面的法线为0度）；θmax为90度，其是水平散射角；θc是截止散射角，其小于90度，例如是45度。96.图5提供了正向增益对选择性层的折射率的曲线图。正向增益定义了垂直于les（光逸出表面）的45度圆锥角内包含的辐射量。对于朗伯发射，它相当于（amount to）0.5。随着涂层折射率的降低，第一次穿过透射的角发射变得更加正向地定向。这影响了芯片销售封装损耗，因为泵浦光与侧面涂覆的反射材料的相互作用较少。97.遍及本说明书中提及的“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”或“实施例”意味着结合实施例描述的特定特征、结构、材料或特性包含在本公开的至少一个实施例中。因此，诸如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一个实施例中”或“在一实施例中”之类的短语在遍及本说明书各处的出现不一定指代本公开的同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定的特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式组合。98.尽管已经参考特定实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，所描述的实施例仅仅是本公开的原理和应用的说明。对于本领域技术人员来说，将清楚的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开的方法和装置进行各种修改和变化。因此，本公开可以包括在所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变化。









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