CN102668106A - 具有特定结构的金属背反射物 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方案一般来说涉及用作太阳能装置或其它电子装置的薄膜的装置制造，且包含用于太阳能应用中的具有特定结构的背反射物。在一个实施方案中，一种用于形成具有特定结构的金属背反射物的方法，所述方法包括：将金属层沉积在薄膜堆叠内的砷化镓材料上；在退火工艺期间从所述金属层形成金属岛的阵列；从所述砷化镓材料去除或蚀刻材料以在所述金属岛之间形成孔隙；以及沉积金属反射物层以填充所述孔隙并且覆盖所述金属岛。在另一个实施方案中，一种具有特定结构的金属背反射物包含：金属岛的阵列，其设置在砷化镓材料上；多个孔隙，其设置在所述金属岛之间并且延伸进入所述砷化镓材料；金属反射物层，其设置在所述金属岛上方；以及多个反射物突出体，其在所述金属岛之间形成并且从所述金属反射物层延伸且进入在所述砷化镓材料中形成的所述孔隙。

Description

具有特定结构的金属背反射物
相关申请的交叉引用
本申请案根据美国专利法第119条(e)款(35 USC 119(e))请求2009年10月14日提出的第61/251,681号临时专利申请案的利益和2009年10月14日提出的第61/251,684号临时专利申请案的利益，所述申请案以引用的方式并入本文。
发明背景
发明领域
本发明的实施方案一般来说涉及制造太阳能装置，且更具体地说涉及用于太阳能装置的背反射物以及用于制造这些反射物的工艺。
相关技术描述
需要一种提供扩散反射、但是高度反射且与太阳能装置欧姆接触(ohmic contact)的背反射物(back reflector)。也需要通过非平版技术形成背反射物，诸如具有特定结构的背反射物。
发明概述
本发明的实施方案通常涉及制造诸如含有具有特定结构的背反射物的太阳能装置或其它电子装置的薄膜装置。实施方案提供具有特定结构的背反射物，这些背反射物为金属反射物或金属介电反射物。本文中描述的许多薄膜装置通常含有磊晶成长层，这些磊晶成长层形成在设置于支撑基板(support substrate)或晶圆上或其上方的牺牲层(sacrificial layer)上。一旦这些薄膜装置由磊晶工艺形成，那么外延层剥离(epitaxial lift off；ELO)工艺期间从支撑基板或晶圆上依序去除这些薄膜装置。
在一个实施方案中，提供具有特定结构的金属背反射物，所述具有特定结构的金属背反射物包含：金属岛(metallic island)的阵列，其设置在砷化镓材料上；金属反射物层，其设置在这些金属岛上或其上方；和多个反射物突出体，其形成于这些金属岛之间并且从所述金属反射物层延伸并且进入所述砷化镓材料。
在另一个实施方案中，提供具有特定结构的金属背反射物，所述具有特定结构的金属背反射物包含：金属反射物层，其设置在所述砷化镓材料上或其上方；和多个反射物突出体，其从所述金属反射物层延伸并且进入所述砷化镓材料。
在另一个实施方案中，提供具有特定结构的金属背反射物，所述具有特定结构的金属背反射物包含金属岛的阵列，其设置在砷化镓材料上；多个孔隙(aperture)，其设置在这些金属岛之间并且延伸进入所述砷化镓材料；金属反射物层，其设置在这些金属岛上或其上方；和多个反射物突出体，其形成于这些金属岛之间并且从所述金属反射物层延伸并且进入形成在所述砷化镓材料中的孔隙。
在另一个实施方案中，提供具有特定结构的金属背反射物，所述具有特定结构的金属背反射物包含金属岛的阵列，其设置在砷化镓材料上；多个孔隙，其设置在这些金属岛之间并且延伸进入所述砷化镓材料；和金属反射物层，其设置在这些孔隙内和填充这些孔隙并且在这些金属岛之上。
砷化镓材料可以含有各种砷化镓层，诸如砷化镓单元(cell)。所述砷化镓单元可以含有设置在n型砷化镓层或堆叠上方的p型砷化镓层或堆叠。在一个实施例中，p型砷化镓堆叠具有从大约100nm至大约3,000nm范围内的厚度，而n型砷化镓堆叠具有从大约100nm至大约2,000nm范围内的厚度。在一个实施例中，n型砷化镓堆叠具有大约200nm的厚度，而在另一个实施例中，具有从大约700nm至大约1,200nm范围内的厚度。
金属层可以含有至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在特定实施例中，所述金属层可以含有银、铜或金。所述金属层可以具有从大约2nm至大约50nm范围内的厚度，优选地，从大约4nm至大约40nm范围内的厚度，更优选地，从大约5nm至大约30nm范围内的厚度，而更优选地，从大约10nm至大约20nm范围内的厚度。
金属岛可以含有至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在特定实施例中，这些金属岛可以含有银、铜或金。在一些实施例中，各金属岛可以具有从大约50nm至大约500nm范围内的直径，优选地，从大约100nm至大约400nm范围内的直径，而更优选地，从大约150nm至大约300nm范围内的直径。各金属岛可以具有从大约20nm至大约100nm范围内的厚度，优选地，从大约30nm至大约80nm范围内的厚度，而更优选地，从大约45nm至大约60nm范围内的厚度。
在一些实施例中，各金属岛可以与邻近的金属岛间隔开从大约50nm至大约1,000nm范围内的距离，诸如从大约100nm至大约700nm范围内的距离，或诸如从大约150nm至大约500nm范围内的距离。所述金属岛的阵列可以在每大约0.3平方微米(μm2)具有大约1个金属岛的表面密度/浓度。
在一些实施例中，形成在砷化镓材料中的各孔隙可以具有从大约50nm至大约1,000nm范围内的直径，优选地，从大约100nm至大约700nm范围内的直径，而更优选地，从大约150nm至大约500nm范围内的直径。各孔隙可以具有从大约30nm至大约300nm范围内的长度，诸如从大约60nm至大约160nm范围内的长度。
在替代实施方案中，在沉积金属反射物层和/或反射物突出体之前可以在所述砷化镓材料上沉积或形成粘附层(adhesion layer)。在一个实施例中，粘附层可以沉积于砷化镓材料和金属反射物层之间。在另一个实施例中，粘附层可以设置在砷化镓材料与反射物突出体之间。粘附层可以含有镍、钛、铬、这些金属的合金、这些金属的衍生物或这些金属的组合。粘附层可以具有从大约
Figure BDA0000153527980000041
至大约
Figure BDA0000153527980000042
范围内的厚度。粘附层可以通过PVD、ALD或CVD技术沉积。
金属反射物层可以含有至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在特定实施例中，所述金属反射物层可以含有银、铜或金。所述金属反射物层可以具有从大约15nm至大约2,000nm范围内或更高的厚度。在一些实施例中，所述金属反射物层的厚度可以从大约20nm至大约750nm，优选地，从大约50nm至大约500nm，而更优选地，从大约100nm至大约250nm。
同样地，反射物突出体含有至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在特定实施例中，这些反射物突出体可以含有银、铜或金。各突出体可以具有从大约50nm至大约500nm范围内的直径，优选地，从大约100nm至大约400nm范围内的直径，而更优选地，从大约150nm至大约300nm范围内的直径。各突出体可以具有从大约30nm至大约300nm范围内的长度，诸如从大约60nm至大约160nm范围内的长度。
在本文中描述的其它实施方案中，提供一种用于形成具有特定结构的金属背反射物的方法，所述方法包括：在薄膜堆叠内的砷化镓材料上沉积金属层；在退火工艺期间从所述金属层形成金属岛的阵列；从所述砷化镓材料去除或蚀刻材料以在这些金属岛之间形成孔隙；和沉积金属反射物层以填充这些孔隙并且覆盖这些金属岛。
在一些实施方案中，用于形成含有银的具有特定结构的金属背反射物的方法通过：在设置于所述基板上的砷化镓材料上沉积含有银的金属层；在退火工艺期间从所述金属层形成含有银的金属岛的阵列；从所述砷化镓材料去除或蚀刻材料以在这些金属岛之间形成孔隙；和沉积含有银的金属反射物层以填充这些孔隙并且覆盖这些金属岛。
在一些实施方案中，在退火工艺期间从所述金属层形成金属岛的阵列。所述方法可以包含在处理系统(processing system)内将所述基板暴露于氮气，并且在退火工艺期间加热所述金属层至大约200℃的温度。由于金属层的薄膜去湿(dewetting)和凝聚(agglomeration)而形成这些金属岛。
在一些实施方案中，金属层和金属反射物层可以各自独立地含有银。金属层和金属反射物层可以含有相同材料或者可以含有彼此不同的材料。可以通过汽相沉积工艺(诸如真空蒸发工艺、PVD工艺、CVD工艺或ALD工艺)沉积金属层和金属反射物层。可以从大约18℃至大约50℃范围内的温度，优选地，从大约20℃至大约30℃范围内的温度，而更优选地，从大约22℃至大约25℃范围内的温度，各自独立地沉积金属层和金属反射物层。或者，可以在较高的温度，诸如在高于50℃的温度，例如，在大约100℃或更高的温度、大约200℃或更高的温度、大约300℃或更高的温度、大约400℃或更高的温度或大约500℃或更高的温度，各自独立地沉积金属层和金属反射物层。
在另一个实施方案中，可以在砷化镓材料和基板之间沉积牺牲层。牺牲层可以包含砷化铝、所述材料的合金或所述材料的衍生物。在ELO工艺期间可以去除牺牲层并且分离砷化镓材料与基板。ELO工艺可以发生在退火工艺之前或之后。
在本文中描述的另一个实施方案中，提供具有特定结构的金属背反射物，所述具有特定结构的金属背反射物包含：介电层，其设置在砷化镓材料上；金属岛的阵列，其设置在所述介电层上；金属反射物层，其设置在这些金属岛上或其上方；和多个反射物突出体，其形成在这些金属岛之间并且从所述金属反射物层延伸、穿过所述介电层且进入所述砷化镓材料。
在另一个实施方案中，提供具有特定结构的金属介电背反射物，所述具有特定结构的金属介电背反射物包含：介电层，其设置在砷化镓材料上；金属反射物层，其设置在所述介电层上或其上方；和多个反射物突出体，其从所述金属反射物层延伸、穿过所述介电层且进入所述砷化镓材料。
在另一个实施方案中，提供具有特定结构的金属介电背反射物，所述具有特定结构的金属介电背反射物包含：介电层，其设置在砷化镓材料上；金属岛的阵列，其设置在所述介电层上；多个孔隙，其设置在这些金属岛之间并且延伸穿过所述介电层且进入所述砷化镓材料；金属反射物层，其设置在这些金属岛上或其上方；和多个反射物突出体，其形成在这些金属岛之间并且从所述金属反射物层延伸且进入形成在所述介电层与所述砷化镓材料中的孔隙。
在另一个实施方案中，提供具有特定结构的金属介电背反射物，所述具有特定结构的金属介电背反射物包含：介电层，其设置在砷化镓材料上；金属岛的阵列，其设置在所述介电层上；多个孔隙，其形成在这些金属岛之间并且延伸穿过所述介电层且进入所述砷化镓材料；金属反射物层，其设置在这些孔隙内并且填充这些孔隙以及遍置在所述金属岛之上。
在另一个实施方案中，提供具有特定结构的金属介电背反射物，所述具有特定结构的金属介电背反射物包含：介电层，其设置在砷化镓材料上；金属岛的阵列，其设置在所述介电层上；金属反射物层，其设置在这些金属岛上或其上方；和多个反射物突出体，其形成在这些金属岛之间并且从所述金属反射物层延伸、穿过所述介电层且进入所述砷化镓材料。
在一些实施方案中，介电层包含具有从大约1至大约3范围内的折射率的介电材料。介电层可以含有至少一种介电材料，诸如氧化铝、氧化钛、氧化锡、氧化铟、氧化锌、硫化锌、氧化硅、氮氧化硅、这些材料的衍生物或这些材料的组合。在许多实施方案中，介电层含有至少一种介电材料，诸如氧化硅、二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、这些材料的衍生物或这些材料的组合。在一个实施例中，介电层含有氧化硅。在另一个实施例中，介电层含有氮氧化硅。介电层可以具有从大约10nm至大约150nm范围内的厚度，优选地，从大约20nm至大约100nm范围内的厚度，而更优选地，从大约30nm至大约80nm范围内的厚度。
在其它实施方案中，介电层含有介电材料，所述介电材料当在ELO工艺期间暴露于氢氟酸(hydrofluoric acid)时是完全或实质上抵抗蚀刻的。含在介电层内并且抵抗氢氟酸的介电材料包含硫化锌、氮化硅、这些材料的衍生物或这些材料的组合。
在替代实施方案中，在沉积金属反射物层和/或反射物突出体之前，粘附层可以先沉积或形成在砷化镓材料或介电层上。在一个实施例中，粘附层可以沉积在砷化镓材料或介电层与金属反射物层之间。在另一个实施例中，粘附层可以沉积在砷化镓材料或介电层与反射物突出体之间。粘附层可以含有镍、钛、铬、这些金属的合金、这些金属的衍生物或这些金属的组合。粘附层可以具有从大约
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至大约
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范围内的厚度。粘附层可以通过PVD、ALD或CVD技术沉积。
在本文中所述的另一个实施方案中，提供一种用于形成具有特定结构的金属介电背反射物的方法，所述方法包括：将介电层沉积在薄膜堆叠内的砷化镓材料上；将金属层沉积在所述介电层上；在退火工艺期间从所述金属层形成金属岛的阵列；在第一蚀刻工艺期间从所述介电层去除材料以在这些金属岛之间形成孔隙；在第二蚀刻工艺期间从所述砷化镓材料去除材料以延伸这些孔隙进入所述砷化镓材料中；和沉积金属反射物层以填充这些孔隙并且覆盖这些金属岛。在一些实施例中，用于蚀刻或去除介电层的材料的蚀刻工艺可以是缓冲的氧化物蚀刻(buffered oxide etch；BOE)工艺。
在另一个实施方案中，提供一种用于形成具有特定结构的金属介电背反射物的方法，所述方法包括：将介电层沉积于薄膜堆叠内的砷化镓材料上；将金属层沉积于所述介电层上；在退火工艺期间从所述金属层形成金属岛的阵列；从所述介电层和所述砷化镓材料去除或蚀刻材料以在这些金属岛之间形成孔隙；和沉积金属反射物层以填充这些孔隙并且覆盖这些金属岛。
在另一个实施方案中，提供一种用于形成具有特定结构的金属介电背反射物的方法，所述方法包括：将介电层沉积在薄膜堆叠内的砷化镓材料上；将含有银的金属层沉积在所述介电层上；在退火工艺期间从所述金属层形成含有银的金属岛的阵列；在第一蚀刻工艺期间从所述介电层去除材料以在这些金属岛之间形成孔隙；在第二蚀刻工艺期间从所述砷化镓材料去除材料以延伸这些孔隙进入所述砷化镓材料；和沉积含有银的金属反射物层以填充这些孔隙并且覆盖这些金属岛。
在另一个实施方案中，提供一种用于形成具有特定结构的金属介电背反射物的方法，所述方法包括：将介电层沉积在薄膜堆叠内的砷化镓材料上；将含有银的金属层沉积在所述介电层上；在退火工艺期间从所述金属层形成含有银的金属岛的阵列；从所述介电层和所述砷化镓材料去除或蚀刻材料以在这些金属岛之间形成孔隙；和沉积含有银的金属反射物层以填充这些孔隙并且覆盖这些金属岛。
附图简述
通过参照实施方案而能够获得能够详细理解本发明的上述特征的这些方式、本发明的更详细描述、上文的简单概述，一些这些实施方案例示在附图中。然而，应该注意的是，附图仅例示本发明的典型实施方案，而因此不考虑限制其范围，且对于本发明可以允许其它等效的实施方案。
图1例示根据本文中描述的实施方案描绘用于形成背反射物的工艺的流程图；
图2A至2G描绘根据本文中描述的实施方案的砷化镓堆叠在其上形成背反射物的进行阶段；
图2H至2I描绘根据本文中描述的替代实施方案的砷化镓堆叠在其上形成具有粘附层的背反射物的进行阶段；
图3说明根据本文中描述的其它实施方案描绘用于形成另一个背反射物的工艺的流程图；
图4A至4E描绘根据本文中描述的其它实施方案的砷化镓堆叠在其上形成另一个背反射物的进行阶段；
图4F描绘根据本文中描述的替代实施方案的砷化镓堆叠在其上形成具有粘附层的背反射物的进行阶段；
图5A至5D描绘根据本文中描述的其它实施方案的另一个砷化镓堆叠在其上形成另一个背反射物的进行阶段；
图6A至6D描绘根据本文中描述的其它实施方案的另一个砷化镓堆叠在其上形成另一个背反射物的进行阶段；
图7A至7E描绘根据本文中描述的其它实施方案的另一个砷化镓堆叠在其上形成另一个背反射物的进行阶段；
图8描绘根据本文中描述的其它实施方案的包含背反射物的另一个砷化镓堆叠；以及
图9例示根据本文中描述的其它实施方案描绘用于形成另一个背反射物的工艺的流程图。
详述
图1例示根据一个实施方案描绘用于形成集成的具有特定结构的背反射物的工艺的流程图。图2A至2G描绘在另一个实施方案中，在制造具有特定结构的背反射物的进行阶段期间含有介电层的砷化镓堆叠。在一些实施例中，具有特定结构的背反射物250在工艺100期间可以制造在砷化镓堆叠200上。在整个本说明书中涉及砷化镓材料和砷化镓堆叠。本领域一般技术人员认识到可以有其它的元素存在于这些材料中，而它们的存在是在本发明的精神和范围内。
图2A描绘如本文中一个实施方案描述的含在砷化镓堆叠200内的砷化镓单元210。砷化镓单元210包含设置在下部206上或其上方的上部208，并且具有上表面202。砷化镓单元210的下部206和上部208可以各自独立地含有各种材料的单层或多层。
在一些实施方案中，砷化镓单元210的下部206可以是n型砷化镓堆叠而砷化镓单元210的上部208可以是p型砷化镓堆叠。在一个实施方案中，下部206可以含有n型材料，诸如接触层、钝化层和发射极层。在一个实施例中，下部206可以含有设置在前窗(frontwindoW)(例如，钝化层)上或其上方的n型砷化镓发射极层，所述前窗设置在n型砷化镓接触层上或其上方。在另一个实施方案中，上部208可以含有p型材料，诸如吸收层、钝化层和接触层。在一个实施例中，上部208可以含有设置在后窗(rear windos)(例如，钝化层)上或其上方的p型砷化镓接触层，所述后窗设置在p型砷化镓吸收层上或其上方。在另一个实施方案中，描绘于图2A中的砷化镓单元210具有与描绘于图5A中的砷化镓单元510相同的层。
工艺100的步骤110包含将至少一种介电材料或层形成或沉积在砷化镓材料上，诸如图2B中所描绘的介电层220沉积在砷化镓单元210上。介电层220沉积在砷化镓单元210上并且与砷化镓单元210(诸如砷化镓单元210的上部208)实体接触。在一个实施方案中，在步骤110期间介电层220通过汽相沉积工艺形成。汽相沉积工艺可以包含CVD、PE-CVD、ALD、PE-ALD和PVD工艺。
在一些实施方案中，介电层220包含具有从大约1至大约3范围内的折射率的介电材料。介电层220可以包含至少一种介电材料，诸如氧化铝、氧化钛、氧化锡、氧化铟、氧化锌、硫化锌、氧化硅、氮氧化硅、这些材料的掺杂变体、这些材料的衍生物或这些材料的组合。在许多实施方案中，介电层220含有至少一种介电材料，诸如氧化硅、二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、这些材料的掺杂变体、这些材料的衍生物或这些材料的组合。在一个实施例中，介电层220含有氧化硅。在另一个实施例中，介电层220含有氮氧化硅。
在一个实施方案中，介电层220含有介电材料，所述介电材料当在ELO工艺期间暴露于氢氟酸时是完全或实质上抵抗蚀刻的。含在介电层220内并且抵抗氢氟酸的介电材料包含硫化锌、氮化硅、这些材料的衍生物或这些材料的组合。介电层220可以具有从大约10nm至大约150nm范围内的厚度，优选地，从大约20nm至大约100nm范围内的厚度，而更优选地，从大约30nm至大约80nm范围内的厚度。
工艺100的步骤120包含将至少一层金属层形成或沉积在所述介电层上，诸如图2C中所描绘的金属层230沉积在介电层220上。金属层230可以通过汽相沉积工艺形成，诸如真空蒸发工艺、PVD或溅镀工艺、CVD工艺或ALD工艺。金属层230可以在从大约18℃至大约50℃范围内的温度，优选地，从大约20℃至大约30℃范围内的温度，而更优选地，从大约22℃至大约25℃范围内的温度被沉积。或者，金属层230可以在较高的温度，诸如在高于50℃的温度，例如，在大约100℃或更高的温度、大约200℃或更高的温度、大约300℃或更高的温度、大约400℃或更高的温度或大于大约500℃的温度被沉积。
金属层230可以含有至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在一个实施例中，金属层230含有银或银合金。在其它实施例中，金属层230可以含有铜、铜合金、金、金合金或这些金属的组合。金属层230可以具有从大约2nm至大约50nm范围内的厚度，优选地，从大约4nm至大约40nm范围内的厚度，更优选地，从大约5nm至大约30nm范围内的厚度，而更优选地，从大约10nm至大约20nm范围内的厚度。
工艺100的步骤130包含在退火工艺期间从所述金属层形成金属岛的阵列至介电层上，如在本文中另一实施方案中所描述。或者，金属岛的阵列可以直接沉积在所述介电层上。所述方法可以包含在处理系统内将所述基板或砷化镓堆叠200暴露于氮气，并且在退火工艺期间加热含有银的金属层230至大约200℃或更高的温度。由于金属层230的薄膜去湿和凝聚而形成这些金属岛232。各金属岛232可以与邻接的金属岛232间隔开距离238。
图2D描绘从金属层230形成并且形成在介电层220上的金属岛232的阵列。金属岛232的阵列被间隔开以形成其间具有距离238之间隙(gap)234。通常，金属岛232可以具有平均粒径(particle diameter)，诸如直径236。
在一些实施方案中，各金属岛232可以具有从大约50nm至大约500nm范围内的直径236，优选地，从大约100nm至大约400nm范围内的直径，而更优选地，从大约150nm至大约300nm范围内的直径。各金属岛232可以具有从大约20nm至大约100nm范围内的厚度，优选地，从大约30nm至大约80nm范围内的厚度，而更优选地，从大约45nm至大约60nm范围内的厚度。各间隙234可以具有从大约50nm至大约1,000nm范围内的横向长度，诸如从大约100nm至大约700nm范围内的横向长度，或诸如从大约150nm至大约500nm范围内的横向长度。这些金属岛232的阵列可以在每大约0.3平方微米(μm2)具有大约1个金属岛的表面密度/浓度。
在另一个实施方案中，金属岛232通常含有与金属层230相同的材料。因此，金属岛232可以含有至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在特定的实施例中，这些金属岛232可以包含银、铜或金。在一个实施例中，金属岛232含有银或银合金。在其它实施例中，金属岛232可以含有铜、铜合金、金、金合金或这些金属的组合。
工艺100的步骤140包含在金属岛232之间去除或蚀刻介电层220，如图2E中所描绘。从介电层220去除介电材料，同时在所述金属岛232之间形成孔隙224。孔隙224延伸穿过介电层220并且到达砷化镓单元210的上部208。在一些实施方案中，各孔隙224可以具有从大约50nm至大约1,000nm范围内的直径，优选地，从大约100nm至大约700nm范围内的直径，而更优选地，从大约150nm至大约500nm范围内的直径。
在一些实施方案中，在步骤140期间介电层220可以暴露于介电蚀刻溶液。所述介电蚀刻溶液可以是缓冲的氧化物蚀刻(BOE)溶液，并且含有氟化铵(ammonium fluoride)和/或氢氟酸的水溶液中。例如，介电蚀刻溶液可以含有水、氟化铵和氢氟酸。在特定实施例中，介电蚀刻溶液可以含有容量大约9％的HF、大约32％的NH4F和剩余的水。在其它实施例中，介电蚀刻溶液可以含有水和氟化铵。在另一个实施例中，介电蚀刻溶液可以含有水和氢氟酸。
在步骤140期间的其它实施方案中，介电层220在干式蚀刻工艺(诸如，反应性离子蚀刻(RIE)工艺)期间可以暴露于气体或等离子体。在干式蚀刻工艺期间，介电材料暴露于反应性气体或等离子体，并且从介电层220去除以形成孔隙224。介电层220可以暴露于含有XeF2、SF6、C4F8、这些材料的衍生物和这些材料的组合的蚀刻气体或等离子体。蚀刻气体和等离子体可以进一步含有其它的试剂气体(reagent gas)或载送气体(carrier gas)。示例性载送气体可以包含氩、氦、氖、氙、氢、氮或这些气体的组合。
工艺100的步骤150包含通过从上部208去除或蚀刻砷化镓材料而延伸孔隙224的深度或长度进入砷化镓单元210的上部208，如图2F中所描绘。步骤150中的蚀刻工艺可以是如步骤140中描述的湿式工艺或干式工艺。在一个实施例中，孔隙224暴露于介电蚀刻溶液，而当砷化镓材料从那被蚀刻时，孔隙224的深度延长进入砷化镓单元210的上部208。在另一个实施例中，孔隙224暴露于干式蚀刻工艺，诸如RIE工艺，而当砷化镓材料从那被蚀刻时，孔隙224的深度延长进入砷化镓单元210的上部208。
孔隙224的深度或长度可以具有长度244。长度244为各孔隙224的深度以及各反射物突出体242的长度两者。各孔隙224可以具有从大约30nm至大约300nm范围内的长度，诸如从大约60nm至大约160nm范围内的长度。
在本文中所述的另一个实施方案中，砷化镓单元210的上部208可以暴露于第二蚀刻溶液以去除或蚀刻设置在其中的砷化镓材料，同时延伸孔隙224。在一个实施例中，砷化镓单元210的上部208可以暴露于食人鱼蚀刻溶液(piranha etch solution)。所述食人鱼蚀刻溶液可以用以蚀刻砷化镓材料以及砷化铝材料两者。所述食人鱼蚀刻溶液含有至少硫酸、过氧化氢和水。在一个实施例中，食人鱼蚀刻溶液可以被浓缩，并且可以具有硫酸对过氧化氢对水的大约1比大约8比大约100的容积浓度比(H2SO4∶H2O2∶H2O为大约1∶8∶100)，并且具有大约300纳米/分钟(nm/min)的蚀刻率。在另一个实施例中，食人鱼蚀刻溶液可以更稀薄并且可以具有硫酸对过氧化氢对水的大约1比大约8比大约500的容积浓度比(H2SO4∶H2O2∶H2O为大约1∶8∶500)，并且具有大约60纳米/分钟(nm/min)的蚀刻率。在另一个实施例中，食人鱼蚀刻溶液可以进一步稀薄并且可以具有硫酸对过氧化氢对水的大约1比大约8比大约1000的容积浓度比(H2SO4∶H2O2∶H2O为大约1∶8∶1,000)，并且具有大约30纳米/分钟(nm/min)的蚀刻率。
在另一个实施方案中，砷化镓单元210的上部208可以暴露于柠檬酸蚀刻溶液(citric acid etch solution)用于去除设置在接触层内但是不在含有砷化铝的钝化层内的砷化镓材料，同时延伸孔隙224。柠檬酸蚀刻溶液可以含有柠檬酸、氢氧化铵和过氧化氢。在一个实施例中，可以通过在大约100毫升的H2O中溶解大约1.5克柠檬酸，添加氢氧化铵溶液直到pH值达到大约6.2并且接着向所述溶液中添加大约2毫升的H2O2而制成柠檬酸蚀刻溶液。所述柠檬酸蚀刻溶液蚀刻砷化镓材料但是不蚀刻砷化铝材料，其中，AlxGa1-xAs，且x大于等于大约0.2。因此，柠檬酸蚀刻溶液可以用以蚀刻穿过含有砷化镓材料的接触层，但是在含有砷化铝材料的钝化层终止蚀刻，所述砷化铝材料可以通过使用不同的蚀刻溶液(诸如上述食人鱼蚀刻溶液)而被蚀刻掉。
或者，在通过柠檬酸蚀刻溶液蚀刻砷化镓后，接着可以用含碘蚀刻溶液来蚀刻砷化铝(而非砷化镓)。碘蚀刻溶液可以含有碘化钾、碘、硫酸和水。在一个实施例中，碘蚀刻溶液可以具有碘化钾对碘对水对硫酸大约100比大约60比大约90比大约250的重量浓度比(KI∶I2∶H2O∶H2SO4为大约100∶60∶90∶250)。可以通过结合碘化钾、碘和水，然后当pH值为大约0.9时混合于相等成分的硫酸中而形成碘蚀刻溶液。
工艺100的步骤160包含填充孔隙224并且覆盖任何金属岛232和具有至少一种金属的介电层220的部分，同时形成具有特定结构的背反射物250，如图2G中所描绘。具有特定结构的背反射物250含有金属反射物层240和反射物突出体242。反射物突出体242被形成为孔隙224，这些孔隙224被金属填充。相似地，金属反射物层240形成为金属岛232而介电层220的部分由金属覆盖。反射物突出体242与砷化镓单元210(诸如砷化镓单元210的上部208)欧姆电气接触。
图2G描绘含有设置在介电层220上并且延伸进入砷化镓单元210的上部208的具有特定结构的背反射物250的砷化镓堆叠200，如本文中一些实施方案中所描述。具有特定结构的背反射物250含有金属反射物层240和反射物突出体242。金属反射物层240可以设置在介电层220和p型砷化镓堆叠上或其上方，诸如在砷化镓单元210的上部208内的接触层上或其上方。反射物突出体242从金属反射物层240延伸，穿过介电层220(例如，接触层)，且进入砷化镓单元210的上部208内的钝化层(例如，后窗)。
在其它实施方案中，如图2G中描绘的设置在介电层220上并且延伸进入砷化镓单元210的上部208的含有具有特定结构的背反射物250的砷化镓堆叠200可以是与如图6B中所描绘的设置在介电层620上并且延伸进入砷化镓单元510的p型砷化镓堆叠530的含有具有特定结构的背反射物540的砷化镓堆叠600相同的薄膜堆叠。而且，砷化镓堆叠200可以是与如图8中所描绘的设置在介电层820上并且延伸进入砷化镓单元710的p型砷化镓堆叠730的含有具有特定结构的背反射物740的砷化镓堆叠800相同的薄膜堆叠。
包含金属反射物层240和/或反射物突出体242的具有特定结构的背反射物250含有至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在特定的实施例中，金属反射物层240和/或反射物突出体242含有银、铜或金。金属反射物层240可以具有从大约15nm至大约2,000nm范围内或更大的厚度。在一些实施例中，金属反射物层的厚度可以是从大约20nm至大约750nm，更优选地，从大约50nm至大约500nm，而更优选地，从大约100nm至大约250nm。各反射物突出体242可以具有从大约50nm至大约500nm范围内的直径，优选地，从大约100nm至大约400nm范围内的直径，而更优选地，从大约150nm至大约300nm范围内的直径。各反射物突出体242也可以具有从大约30nm至大约300nm范围内的长度，诸如从大约60nm至大约160nm范围内的长度。
在替代实施方案中，如图2H至2I中所描绘，粘附层260在沉积金属反射物层240和/或反射物突出体242之前可以沉积或形成在砷化镓材料(诸如砷化镓单元210的上部208、金属岛232或介电层220)上或其上方。孔隙224形成在砷化镓单元210的上部208内，如图2F中所描绘。其后，在工艺100中视需要选择的步骤155期间粘附层260可以形成在砷化镓堆叠200上，如图2H所描绘。其后，金属反射物层240可以沉积在粘附层260上或其上方，如步骤160期间在图2I中所描绘。
在一个实施例中，粘附层260可以设置在砷化镓单元210或介电层220与金属反射物层240之间。在另一个实施例中，粘附层260可以设置在砷化镓单元210或介电层220与反射物突出体242之间。粘附层260可以含有镍、钛、铬、这些金属的合金、这些金属的衍生物或这些金属的组合。粘附层260可以具有从大约
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至大约
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范围内的厚度。粘附层260可以由PVD、ALD或CVD技术沉积。
图3例示根据一个实施方案描绘用于形成集成的具有特定结构的背反射物的工艺的流程图。图4A至4E描绘在另一个实施方案中在制造具有特定结构的背反射物的进行阶段期间的砷化镓堆叠。在一些实施例中，可以在工艺300期间制造含有具有特定结构的背反射物的砷化镓堆叠400。
图4A描绘含在砷化镓堆叠400内的砷化镓单元210。砷化镓单元210包含设置在下部206上或其上方的上部208，并且具有上表面202。砷化镓单元210的下部206和上部208可以各自独立地含有各种材料的单层或多层。
在一些实施方案中，砷化镓单元210的下部206可以是n型砷化镓堆叠，而砷化镓单元210的上部208可以是p型砷化镓堆叠。在一个实施方案中，下部206可以包含n型材料，诸如接触层、钝化层和发射极层。在一个实施例中，下部206可以含有设置在前窗(例如，钝化层)上或其上方的n型砷化镓发射极层，而所述前窗设置在n型砷化镓接触层上或其上方。在另一个实施方案中，上部208可以含有p型材料，诸如吸收层、钝化层和接触层。在一个实施例中，上部208可以含有设置在后窗(例如，钝化层)上或其上方的p型砷化镓接触层，而所述后窗设置在p型砷化镓吸收层上或其上方。
工艺300的步骤310包含将至少一种金属层形成或沉积在砷化镓材料或砷化镓单元上，诸如将金属层230沉积在砷化镓单元210的上部208上，如图4C中所描绘。金属层230可以通过汽相沉积工艺沉积，诸如真空蒸发工艺、PVD或溅镀工艺、CVD工艺或ALD工艺。金属层230可以在从大约18℃至大约50℃范围内的温度，优选地，从大约20℃至大约30℃范围内的温度，而更优选地，从大约22℃至大约25℃范围内的温度被沉积。或者，金属层230可以在较高的温度，诸如在高于50℃的温度，例如，在大约100℃或更高的温度、大约200℃或更高的温度、大约300℃或更高的温度、大约400℃或更高的温度或大于大约500℃的温度被沉积。
金属层230可以含有至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在一个实施例中，金属层230含有银或银合金。在其它实施例中，金属层230可以含有铜、铜合金、金、金合金或这些金属的组合。金属层230可以具有从大约2nm至大约50nm范围内的厚度，优选地，从大约4nm至大约40nm范围内的厚度，更优选地，从大约5nm至大约30nm范围内的厚度，而更优选地，从大约10nm至大约20nm范围内的厚度。
工艺300的步骤320包含在退火工艺期间从所述金属层形成金属岛的阵列至砷化镓材料或砷化镓单元上，如在本文中另一实施方案中所描述。或者，所述金属岛的阵列可以直接沉积在所述砷化镓材料或砷化镓单元上。
所述方法可以包含在处理系统内将所述金属层230或砷化镓堆叠400暴露于氮气，并且在退火工艺期间加热含有银的金属层230至大约200℃或更高的温度。由于金属层230的薄膜去湿和凝聚而形成金属岛232。
图4C描绘从金属层230形成并且形成在砷化镓单元210的上部208上的金属岛232的阵列。金属岛232的阵列被间隔开以在其间形成间隙234。间隙可以分开距离238。通常，金属岛232可以具有平均粒径，诸如直径236。
在另一个实施方案中，金属岛232通常含有与金属层230相同的材料。因此，金属岛232可以含有至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在特定的实施例中，这些金属岛232可以含有银、铜或金。在一个实施例中，金属岛232含有银或银合金。在其它实施例中，金属岛232可以含有铜、铜合金、金、金合金或这些金属的组合。
在一些实施方案中，各金属岛232可以具有从大约50nm至大约500nm范围内的直径228，优选地，从大约100nm至大约400nm范围内的直径，而更优选地，从大约150nm至大约300nm范围内的直径。各金属岛232可以具有从大约20nm至大约100nm范围内的厚度，优选地，从大约30nm至大约80nm范围内的厚度，而更优选地，从大约45nm至大约60nm范围内的厚度。
在一些实施例中，各金属岛232可以与邻接的金属岛232分隔开距离236，所述距离236在从大约50nm至大约1,000nm范围内，诸如从大约100nm至大约700nm范围内，或诸如从大约150nm至大约500nm范围内。所述金属岛232的阵列可以在每大约0.3平方微米(μm2)具有大约1个金属岛的表面密度/浓度。
工艺300的步骤330包含从砷化镓单元210的上部208、金属岛232之间，去除或蚀刻材料以形成延伸进入砷化镓单元210的上部208的孔隙224，如图4D中所描绘。在步骤330，砷化镓单元210的上部208在干式蚀刻工艺(诸如，RIE工艺)期间可以暴露于气体或等离子体。在干式蚀刻工艺期间，砷化镓材料暴露于反应性气体或等离子体，并且从上部208去除以形成孔隙224。砷化镓材料可以暴露于含有XeF2、SF6、C4F8、这些材料的衍生物或这些材料的组合的蚀刻气体或等离子体。蚀刻气体和等离子体可以进一步含有其它的试剂气体或载送气体。示例性载送气体可以包含氩、氦、氖、氙、氢、氮或这些气体的组合。
孔隙224的深度或长度可以具有长度244。长度244为各孔隙224的深度以及各反射物突出体242的长度两者。各孔隙224可以具有从大约30nm至大约300nm范围内的长度，诸如从大约60nm至大约160nm范围内的长度。在一些实施方案中，各孔隙224可以具有从大约50nm至大约1,000nm范围内的直径，优选地，从大约100nm至大约700nm范围内的直径，而更优选地，从大约150nm至大约500nm范围内的直径。
在本文中所述的另一个实施方案中，砷化镓单元210的上部208在第二蚀刻工艺期间可以暴露于蚀刻溶液或干式蚀刻以去除或蚀刻设置在其中的砷化镓材料，同时形成孔隙224。在一个实施例中，砷化镓单元210的上部208可以暴露于食人鱼蚀刻溶液。所述食人鱼蚀刻溶液(描述在工艺100的步骤140中)可以用以蚀刻砷化镓材料以及砷化铝材料两者。所述食人鱼蚀刻溶液含有至少硫酸、过氧化氢和水。在一个实施例中，食人鱼蚀刻溶液可以被浓缩，并且可以具有硫酸对过氧化氢对水的大约1比大约8比大约100的容积浓度比(H2SO4∶H2O2∶H2O为大约1∶8∶100)，并且具有大约300纳米/分钟(nm/min)的蚀刻率。在另一个实施例中，食人鱼蚀刻溶液可以更稀薄并且可以具有硫酸对过氧化氢对水的大约1比大约8比大约500的容积浓度比(H2SO4∶H2O2∶H2O为大约1∶8∶500)，并且具有大约60纳米/分钟的蚀刻率。在另一个实施例中，食人鱼蚀刻溶液可以进一步稀薄并且可以具有硫酸对过氧化氢对水的大约1比大约8比大约1,000的容积浓度比(H2SO4∶H2O2∶H2O为大约1∶8∶1,000)，并且具有大约30纳米/分钟的蚀刻率。
在另一个实施方案中，砷化镓单元210的上部208可以暴露于柠檬酸蚀刻溶液用于去除设置在接触层内但是不在含有砷化铝的钝化层内的砷化镓材料，同时延伸孔隙224。柠檬酸蚀刻溶液可以含有柠檬酸、氢氧化铵和过氧化氢。在一个实施例中，可以通过在大约100毫升的H2O中溶解大约1.5克柠檬酸，添加氢氧化铵溶液直到pH值达到大约6.2并且接着向所述溶液中添加大约2毫升的H2O2而制成柠檬酸蚀刻溶液。所述柠檬酸蚀刻溶液蚀刻砷化镓材料但是不蚀刻砷化铝材料，其中，AlxGa1-xAs，且x大于等于大约0.2。因此，柠檬酸蚀刻溶液可以用以蚀刻穿过含有砷化镓材料的接触层，但是在含有砷化铝材料的钝化层终止蚀刻，所述砷化铝材料可以通过使用不同的蚀刻溶液(诸如上述食人鱼蚀刻溶液)而被蚀刻掉。
或者，在通过柠檬酸蚀刻溶液蚀刻砷化镓后，接着可以用含碘蚀刻溶液来蚀刻砷化铝(而非砷化镓)。碘蚀刻溶液可以含有碘化钾、碘、硫酸和水。在一个实施例中，碘蚀刻溶液可以具有碘化钾对碘对水对硫酸大约100比大约60比大约90比大约250的重量浓度比(KI∶I2∶H2O∶H2SO4为大约100∶60∶90∶250)。可以通过结合碘化钾、碘和水，然后当pH值为大约0.9时混合于相等成分的硫酸中而形成碘蚀刻溶液。
工艺300的步骤340包含填充孔隙224并且覆盖任何金属岛232和具有至少一种金属的上部208的暴露表面，同时形成具有特定结构的背反射物250，如图4E中所描绘。具有特定结构的背反射物250含有金属反射物层240和反射物突出体242。反射物突出体242被形成为孔隙224，这些孔隙224由金属填充。同样地，金属反射物层240形成为金属岛232而上部208的暴露表面由金属覆盖。
图4E描绘含有设置在砷化镓单元210的上部208上、遍置其上和/或延伸进入砷化镓单元210的上部208内的具有特定结构的背反射物250的砷化镓堆叠400，如本文中一些实施方案中所描述。具有特定结构的背反射物250含有金属反射物层240和反射物突出体242。金属反射物层240可以设置在上部208和p型砷化镓堆叠上、遍置其上或之内，诸如在砷化镓单元210的上部208内的接触层上或其上方。反射物突出体242从金属反射物层240(例如，接触层)延伸，并且进入砷化镓单元210的上部208内的钝化层(例如，后窗)。
包含金属反射物层240和/或反射物突出体242的具有特定结构的背反射物250包含至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在特定的实施例中，金属反射物层240和/或反射物突出体242含有银、铜或金。金属反射物层240可以具有从大约15nm至大约2,000nm范围内或更大的厚度。在一些实施例中，金属反射物层的厚度可以是从大约20nm至大约750nm，优选地，从大约50nm至大约500nm，而更优选地，从大约100nm至大约250nm。各反射物突出体242可以具有从大约50nm至大约500nm范围内的直径，优选地，从大约100nm至大约400nm范围内的直径，而更优选地，从大约150nm至大约300nm范围内的直径。各反射物突出体242也可以具有从大约30nm至大约300nm范围内的长度，诸如从大约60nm至大约160nm范围内的长度。金属岛232、金属反射物层240和/或突出体242与砷化镓单元210(诸如砷化镓单元210的上部208)欧姆电气接触。
在替代实施方案中，如图4F中所描绘，粘附层260在沉积金属反射物层240和/或反射物突出体242之前可以沉积或形成在砷化镓材料(诸如砷化镓单元210的上部208和金属岛232)上或其上方。孔隙224形成在砷化镓单元210的上部208内，如图4D所描绘。其后，在工艺300中视需要选择的步骤335期间粘附层260可以形成在砷化镓堆叠400上。其后，金属反射物层240可以沉积在粘附层260上或其上方，如步骤340期间在图4F所描绘。
在一个实施例中，粘附层260可以设置在砷化镓单元210或介电层220与金属反射物层240之间。在另一个实施例中，粘附层260可以设置在砷化镓单元210或介电层220与反射物突出体242之间。粘附层260可以含有镍、钛、铬、这些金属的合金、这些金属的衍生物或这些金属的组合。粘附层260可以具有从大约
Figure BDA0000153527980000231
至大约
Figure BDA0000153527980000232
范围内的厚度。粘附层260可以由PVD、ALD或CVD技术沉积。
在另一个实施方案中，如图4E中描绘的设置在砷化镓单元210的上部208上或其上方并且延伸进入所述砷化镓单元210的上部208的含有具有特定结构的背反射物250的砷化镓堆叠400可以是与如图5B中所描绘的设置在砷化镓单元510的p型砷化镓堆叠530上或其上方并且延伸进入所述砷化镓单元510的p型砷化镓堆叠530的含有具有特定结构的背反射物540的砷化镓堆叠500相同的薄膜堆叠。
图5A至5D描绘根据本文中描述的其它实施方案，在砷化镓单元上制造另一个具有特定结构的背反射物的进行阶段期间的砷化镓堆叠。图5A描绘含有设置在牺牲层516上或其上方的砷化镓单元510的砷化镓堆叠500，所述牺牲层516设置在缓冲层514上或其上方而所述缓冲层514设置在晶圆512上或其上方。在另一个实施方案中，可以使用工艺300来制造含有具有特定结构的背反射物540的砷化镓堆叠500。
晶圆512可以是含有第III/V族材料的支撑基板，并且可以用各种元素掺杂。通常，晶圆512含有砷化镓、所述材料的合金、所述材料的衍生物，并且可以是n掺杂的基板或p掺杂的基板。在许多实施例中，晶圆512为砷化镓基板或砷化镓合金基板。砷化镓基板或晶圆可以具有大约5.73×10-6℃-1的热膨胀系数。
缓冲层514可以是砷化镓缓冲层，所述缓冲层含有砷化镓、所述材料的合金、所述材料的掺杂物或所述材料的衍生物。缓冲层514可以具有3,000nm或更高的厚度。在一个实施例中，缓冲层514可以具有从大约100nm至大约500nm范围内的厚度，诸如大约200nm或大约300nm的厚度。
牺牲层516(也称为ELO释放层)可以含有砷化铝、所述材料的合金、所述材料的衍生物或所述材料的组合。牺牲层516可以具有大约20nm或更少的厚度。在一些实施例中，牺牲层516的厚度可能是在从大约1nm至大约50nm范围内，诸如从大约2nm至大约40nm范围内，或者在其它实施例中，从大约5nm至大约20nm范围内，诸如从大约8nm至大约12nm范围内，例如，大约10nm。
砷化镓单元510进一步含有与p型砷化镓堆叠530耦接或耦接至p型砷化镓堆叠530的n型砷化镓堆叠520。n型砷化镓堆叠520通常含有各种n型掺杂材料的多个层。在一个实施方案中，n型砷化镓堆叠520含有与钝化层524耦接或耦接至钝化层524、与接触层522耦接或耦接至接触层522的发射极层526。在一些实施方案中，n型砷化镓堆叠520可以具有从大约100nm至大约2,000nm范围内的厚度。在一个实施例中，n型砷化镓堆叠具有大约200nm的厚度，而在另一个实施例中，从大约700nm至大约1,200nm范围内。
接触层522可以是砷化镓接触层，所述接触层含有砷化镓、所述材料的合金、所述材料的掺杂物或所述材料的衍生物。在一些实施例中，接触层522含有n型砷化镓材料。接触层522可以具有从大约5nm至大约100nm范围内的厚度，诸如大约10nm或大约50nm的厚度。
钝化层524(也称为前窗)通常含有砷化铝、磷化铟镓、磷化铝镓、磷化铝铟、这些材料的合金、这些材料的衍生物或这些材料的组合。在许多实施例中，钝化层524含有n型砷化铝镓材料。在一个实施例中，钝化层524含有具有化学式为Al0.3Ga0.7As的n型砷化铝镓材料。钝化层524可以具有从大约5nm至大约100nm范围内的厚度，诸如大约10nm或大约50nm的厚度。
发射极层526可以含有砷化镓、所述材料的合金、所述材料的衍生物或所述材料的的组合。在许多实施例中，发射极层526含有n型砷化镓材料。发射极层526可以具有从大约100nm至大约2,000nm范围内的厚度。在一些实施例中，发射极层526的厚度可以在从大约100nm至大约600nm范围内，诸如从大约200nm至大约400nm范围内，或者在其它实施例中，从大约600nm至大约1,200nm范围内，诸如从大约800nm至大约1,000nm范围内。
p型砷化镓层或堆叠530通常含有各种p型掺杂材料的多个层。在一个实施方案中，p型砷化镓堆叠530含有与钝化层534耦接或耦接至钝化层534、与吸收层532耦接或耦接至吸收层532的接触层536。在替代实施方案中，p型砷化镓堆叠530并不含有吸收层532。因此，p型砷化镓堆叠530含有与钝化层534耦接或耦接至钝化层534的接触层536，而钝化层534可以与n型砷化镓堆叠520、发射极层526或另一层耦接或耦接至n型砷化镓堆叠520、发射极层526或另一层。在一些实施方案中，p型砷化镓堆叠530可以具有从大约100nm至大约3,000nm范围内的厚度。
吸收层532可以含有砷化镓、所述材料的合金、所述材料的衍生物或所述材料的的组合。在许多实施例中，吸收层532含有p型砷化镓材料。在一些实施例中，吸收层532含有n型砷化铝材料。在一些实施方案中，吸收层532可以具有从大约1nm至大约3,000nm范围内的厚度。在一个实施方案中，吸收层532可以含有p型砷化镓材料，并且可以具有从大约500nm至大约3,000nm的厚度，诸如从大约1,000nm至大约1,500nm的厚度。在一个实施方案中，吸收层532可以含有n型砷化镓材料，并且可以具有从大约400nm至大约2,000nm的厚度，诸如从大约700nm至大约1,200nm的厚度。
钝化层534(也称为后窗)通常含有砷化铝、所述材料的合金、所述材料的衍生物或所述材料的组合。在许多实施例中，钝化层534含有p型砷化铝材料。在一个实施例中，钝化层534含有具有化学式为Al0.3Ga0.7As的p型砷化铝材料。钝化层534可以具有从大约25nm至大约500nm范围内的厚度，诸如大约50nm或大约300nm的厚度。
接触层536可以是p型砷化镓接触层，所述接触层含有砷化镓、所述材料的合金、所述材料的掺杂物或所述材料的衍生物。在一些实施例中，接触层536含有p型砷化镓材料。接触层136可以具有从大约5nm至大约100nm范围内的厚度，诸如大约10nm或大约50nm的厚度。
图5B描绘含有设置在砷化镓单元510上的具有特定结构的背反射物540的砷化镓堆叠500，如本文中一些实施方案中所述。具有特定结构的背反射物540含有金属反射物层542和反射物突出体544。金属反射物层542可以设置在p型砷化镓堆叠530上或其上方，诸如在接触层536上或其上方。反射物突出体544从金属反射物层542延伸，穿过接触层536，且进入钝化层534，诸如后窗。在另一个实施方案中，粘附层(未图示)可以形成在砷化镓单元510与具有特定结构的背反射物540之间。
包含金属反射物层542和/或反射物突出体544的具有特定结构的背反射物540含有至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在特定的实施例中，金属反射物层542和/或反射物突出体544含有银、铜或金。金属反射物层542可以具有从大约15nm至大约2,000nm范围内或更大的厚度。在一些实施例中，所述金属反射物层的厚度可以从大约20nm至大约750nm，优选地，从大约50nm至大约500nm，而更优选地，从大约100nm至大约250nm。各反射物突出体544可以具有从大约50nm至大约500nm范围内的直径，优选地，从大约100nm至大约400nm范围内的直径，而更优选地，从大约150nm至大约300nm范围内的直径。各反射物突出体544也可以具有从大约30nm至大约300nm范围内的长度，诸如从大约60nm至大约160nm范围内的长度。
图5C描绘含有设置在具有特定结构的背反射物540上或其上方的支撑基板550的砷化镓堆叠500，如本文中其它实施方案中所述。支撑基板550通常为半透明并且可能是刚性。支撑基板550可以含有玻璃、石英、结晶材料、聚合或寡聚材料，诸如塑料、所述材料的衍生物或所述材料的组合。在一个实施例中，支撑基板550含有玻璃。在另一个实施例中，支撑基板550含有塑料，诸如聚酯或所述材料的衍生物。
在一些实施方案中，可以通过在金属与金属间直接接合的方式啦将支撑基板550粘着或其它方式附接至具有特定结构的背反射物540。在一个实施例中，可以通过形成焊接层(诸如层548)的焊料(solder)来将支撑基板550与具有特定结构的背反射物540粘着或附接。焊料可以包含含锡焊料、含铅焊料、含锡铅焊料、含铋(bismuth)焊料以及其它的焊料。因此，层548可以含有锡、铅、铋、这些金属的合金、这些金属的衍生物或这些金属的组合。
在另一个实施例中，支撑基板550可以通过形成金属层(诸如层548)的金属箔或薄膜而与具有特定结构的背反射物540粘着或附接。金属箔可以包含铜箔和铜合金箔以及其它的箔。因此，层548可以是铜或铜合金。金属箔可以设置在支撑基板550与具有特定结构的背反射物540之间，并且随后暴露于增加的压力和/或热量以形成层548。在一些实施例中，铜箔可以设置在支撑基板550与具有特定结构的背反射物540之间，并且暴露于从大约18℃至大约400℃范围内的温度，同时在从大约15psi(磅每平方英寸)至大约300psi范围内的压力。
在其它实施方案中，可以通过在其间以粘着剂接合以形成粘附层(诸如层548)的方式来将支撑基板550粘着或其它方式附接至具有特定结构的背反射物540。在一个实施例中，可以从自然粘着剂、合成粘着剂、压力敏感粘着剂、热熔粘着剂、光学粘着剂和/或诸如市售的如诺兰紫外光固化光学粘着剂(Norland UV-curable opticaladhesive)的紫外光(UV)固化粘着剂形成层548，或者层548可以含有这些粘着剂。在一些实施例中，粘着剂可以含有巯基酯化合物(mercapto ester compound)。在其它的实施例中，粘着剂可以进一步含有诸如邻苯二甲酸丁辛酯、四氢甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯单体、这些材料的衍生物或这些材料的组合的材料。
在一个实施例中，在固化工艺期间可以从已经暴露于UV辐射的粘着剂形成层548。通常，粘着剂可以暴露于UV辐射一段时间周期，从大约1分钟至大约10分钟范围内，优选地，从大约3分钟至大约7分钟范围内，诸如大约5分钟。粘着剂可以在从大约25℃至大约75℃范围内的温度被固化，诸如在大约50℃的温度被固化。
在其它实施例中，层548的粘着剂可以是硅树脂粘着剂，或者可以含有硅酸钠。在这些实施例中，粘着剂可以在一段时间周期内被固化，所述时间周期为从大约10小时至大约100小时范围内，优选地，从大约20小时至大约60小时范围内，而更优选地，从大约30小时至大约50小时范围内，例如，大约42小时。粘着剂可以在从大约25℃至大约75℃范围内的温度，诸如大约50℃的温度被固化。而且，粘着剂可以从大约1psi(磅每平方英寸)至大约50psi范围内的压力，优选地，从大约3psi至大约25psi范围内的压力，而更优选地，从大约5psi至大约15psi范围内的压力被固化。在一个实施例中，压力可以是大约9psi。
图5D描绘在ELO工艺后的砷化镓堆叠500，而使得砷化镓单元510从缓冲层514和晶圆512分离或去除。砷化镓堆叠500仍然含有砷化镓单元510以及设置在具有特定结构的背反射物540上或其上方的支撑基板550，如本文中其它实施方案中所述。
图6A至6D描绘砷化镓堆叠600，砷化镓堆叠600类似于描绘在图5A至5D中的砷化镓堆叠500，除了砷化镓堆叠600含有设置在砷化镓单元510与具有特定结构的背反射物540之间的介电层620之外。图6A描绘沉积在砷化镓单元510上并与砷化镓单元510(诸如，如本文中一个实施方案中所述的p型砷化镓堆叠530)实体接触的介电层620。在另一个实施方案中，工艺100可以用于制造含有具有特定结构的背反射物540的砷化镓堆叠600。
图6B至6D描绘含有具有特定结构的背反射物540设置在介电层620上、遍置在介电层620上和/或穿过介电层620的砷化镓堆叠600。具有特定结构的背反射物540含有金属反射物层542和反射物突出体544。金属反射物层542可以设置在介电层620上或其上方以及设置在p型砷化镓堆叠530上或其上方，诸如设置在接触层536上或其上方。反射物突出体544从金属反射物层542延伸，穿过介电层620和接触层536，且进入钝化层534，诸如后窗。
包含金属反射物层542和/或反射物突出体544的具有特定结构的背反射物540含有至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在特定的实施例中，金属反射物层542和/或反射物突出体544含有银、铜或金。金属反射物层542可以具有从大约15nm至大约2,000nm范围内或更高的厚度。在一些实施例中，金属反射物层542的厚度可以从大约20nm至大约750nm，优选地，从大约50nm至大约500nm，而更优选地，从大约100nm至大约250nm。各反射物突出体544可以具有从大约50nm至大约500nm范围内的直径，优选地，从大约100nm至大约400nm范围内的直径，而更优选地，从大约150nm至大约300nm范围内的直径。各反射物突出体544也可以具有从大约30nm至大约300nm范围内的长度，诸如从大约60nm至大约160nm范围内的长度。
在替代实施方案中，在沉积金属反射物层542和/或反射物突出体544之前，粘附层(未图示)可以先沉积或形成在p型砷化镓堆叠530或介电层620上。在一个实施例中，粘附层可以设置在p型砷化镓堆叠530或介电层620与金属反射物层542之间。在另一个实施例中，粘附层可以设置在p型砷化镓堆叠530或介电层620与反射物突出体544之间。粘附层可以含有镍、钛、铬、这些金属的合金、这些金属的衍生物或这些金属的组合。粘附层可以具有从大约
Figure BDA0000153527980000301
至大约
Figure BDA0000153527980000302
范围内的厚度。粘附层可以通过PVD、ALD或CVD技术沉积。
在一个实施方案中，可以通过汽相沉积工艺形成介电层620。汽相沉积工艺可以包含CVD、PE-CVD、ALD、PE-ALD和PVD工艺。在一些实施方案中，介电层620含有具有从大约1至大约3范围内的折射率的介电材料。介电层620可以含有至少一种介电材料，诸如氧化铝、氧化钛、氧化锡、氧化铟、氧化锌、硫化锌、氧化硅、氮氧化硅、这些材料的掺杂变体、这些材料的衍生物或这些材料的组合。在许多实施方案中，介电层620含有至少一种介电材料，诸如氧化硅、二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、这些材料的掺杂变体、这些材料的衍生物或这些材料的组合。在一个实施例中，介电层620含有氧化硅。在另一个实施例中，介电层620含有氮氧化硅。介电层620可以具有从大约10nm至大约150nm范围内的厚度，优选地，从大约20nm至大约100nm范围内的厚度，而更优选地，从大约30nm至大约80nm范围内的厚度。
在其它的实施方案中，介电层620含有介电材料，所述介电材料当在ELO工艺期间暴露于氢氟酸时是完全或实质上抵抗被蚀刻。含在介电层620内并且抵抗氢氟酸的介电材料包含硫化锌、氮化硅、这些材料的衍生物或这些材料的组合。
在其它的实施方案中，提供一种在ELO工艺期间用于形成薄膜材料(诸如砷化镓堆叠500)的方法，所述方法包括：将具有特定结构的背反射物540沉积或以其它方式形成在磊晶材料(诸如，砷化镓单元510)上或其上方，或者沉积或以其它方式形成在设置于砷化镓单元510上的介电材料上或其上方。砷化镓单元510设置在基板(诸如晶圆512)上的牺牲或可去除层(诸如牺牲层516)上或其上方。缓冲层(诸如缓冲层514)可以沉积在晶圆512与牺牲层516之间。所述方法提供将基板支撑件或手柄(handle)(诸如基板支撑件550)粘着在砷化镓单元510上，在蚀刻工艺期间去除牺牲层516以及从缓冲层514剥除砷化镓堆叠500，同时在蚀刻工艺期间在其间形成蚀刻裂缝(etch crevice)。砷化镓堆叠500含有设置在砷化镓单元510上的具有特定结构的背反射物540，如图5D中所描绘。
在一个实施方案中，在ELO工艺的蚀刻工艺期间牺牲层516可以暴露于湿式蚀刻溶液，以从缓冲层514和晶圆512去除磊晶材料630。在一些实施方案中，牺牲层516在蚀刻工艺期间可以暴露于湿式蚀刻溶液。所述湿式蚀刻溶液含有氢氟酸，并且可以含有表面活性剂和/或缓冲剂。在一些实施例中，牺牲层516可以在大约0.3毫米/小时(mm/hr)或更高的速率，优选地，大约1毫米/小时或更高的速率，而更优选地，大约5毫米/小时或更高的速率被蚀刻。
图7A至7E描绘根据本文中描述的其它实施方案，在制造另一个具有特定结构的背反射物于砷化镓单元上的进行阶段期间的砷化镓堆叠。图7A描绘含有砷化镓单元710的砷化镓堆叠700，所述砷化镓单元710与牺牲层716耦接或耦接至牺牲层716，所述牺牲层716与缓冲层714耦接或耦接至缓冲层714，而所述缓冲层714与晶圆712耦接或耦接至晶圆712。含有砷化镓单元710的砷化镓堆叠700类似于砷化镓堆叠500(图5A至图5D)，然而砷化镓单元710的层相对于砷化镓单元510的层以相反的顺序设置。因此，砷化镓单元710含有与牺牲层716耦接并且设置在晶圆712与n型砷化镓堆叠720之间的p型砷化镓堆叠730，同时砷化镓单元510含有与牺牲层516耦接并且设置在晶圆512与p型砷化镓堆叠530之间的n型砷化镓堆叠520。
晶圆712可以是含有第III/V族材料的支撑基板，并且可以用各种元素掺杂。通常，晶圆712含有砷化镓、所述材料的合金、所述材料的衍生物，并且可以是n掺杂的基板或p掺杂的基板。在许多实施例中，晶圆712为砷化镓基板或砷化镓合金基板。砷化镓基板或晶圆可以具有大约5.73×10-6℃-1的热膨胀系数。
缓冲层714可以是砷化镓缓冲层，所述缓冲层含有砷化镓、所述材料的合金、所述材料的掺杂物或所述材料的衍生物。缓冲层714可以具有3,000nm或更高的厚度。在一个实施例中，缓冲层714可以具有从大约100nm至大约700nm范围内的厚度，诸如大约200nm或大约300nm的厚度。
牺牲层716(也称为ELO释放层)可以含有砷化铝、所述材料的合金、所述材料的衍生物或所述材料的组合。牺牲层716可以具有大约20nm或更少的厚度。在一些实施例中，牺牲层716的厚度可能是在从大约1nm至大约70nm范围内，诸如从大约2nm至大约40nm范围内，或者在其它实施例中，从大约5nm至大约20nm范围内，诸如从大约8nm至大约12nm范围内，例如，大约10nm。
砷化镓单元710进一步含有与p型砷化镓堆叠730耦接或耦接至p型砷化镓堆叠730的n型砷化镓堆叠720。n型砷化镓堆叠720通常含有各种n型掺杂材料的多个层。在一个实施方案中，n型砷化镓堆叠720含有与钝化层724耦接或耦接至钝化层724、与接触层722耦接或耦接至接触层722的发射极层726。在一些实施方案中，n型砷化镓堆叠720可以具有从大约100nm至大约2,000nm范围内的厚度。在一个实施例中，n型砷化镓堆叠具有大约200nm的厚度，而在另一个实施例中，具有从大约700nm至大约1,200nm范围内的厚度。
接触层722可以是砷化镓接触层，所述接触层含有砷化镓、所述材料的合金、所述材料的掺杂物或所述材料的衍生物。在一些实施例中，接触层722含有n型砷化镓材料。接触层722可以具有从大约5nm至大约100nm范围内的厚度，诸如大约10nm或大约70nm的厚度。
钝化层724(也称为前窗)通常含有砷化铝、磷化铟镓、磷化铝镓、磷化铝铟、这些材料的合金、这些材料的衍生物或这些材料的组合。在许多实施例中，钝化层724含有n型砷化铝材料。在一个实施例中，钝化层724含有具有化学式为Al0.3Ga0.7As的n型砷化铝材料。钝化层724可以具有从大约5nm至大约100nm范围内的厚度，诸如大约10nm或大约70nm的厚度。
发射极层726可以含有砷化镓、所述材料的合金、所述材料的衍生物或所述材料的组合。在许多实施例中，发射极层726含有n型砷化镓材料。发射极层726可以具有从大约100nm至大约2,000nm范围内的厚度。在一些实施例中，发射极层726的厚度可以在从大约100nm至大约600nm范围内，诸如从大约200nm至大约400nm范围内，或者在其它实施例中，从大约600nm至大约1,200nm范围内，诸如从大约800nm至大约1,000nm范围内。
p型砷化镓层或堆叠730通常含有各种p型掺杂材料的多个层。在一个实施方案中，p型砷化镓堆叠730含有设置在钝化层734上或其上方的接触层736，而所述钝化层734设置在吸收层732上或其上方。在替代实施方案中，p型砷化镓堆叠730并不含有吸收层732。因此，p型砷化镓堆叠730含有设置在钝化层734上或其上方的接触层736，而钝化层734可以设置在n型砷化镓堆叠720、发射极层726或另一层上或其上方。在一些实施方案中，p型砷化镓堆叠730可以具有从大约100nm至大约3,000nm范围内的厚度。
吸收层732可以含有砷化镓、所述材料的合金、所述材料的衍生物或所述材料的组合。在许多实施例中，吸收层532含有p型砷化镓材料。在一些实施例中，吸收层732含有n型砷化铝材料。在一些实施例中，吸收层732可以具有从大约1nm至大约3,000nm范围内的厚度。在一个实施例中，吸收层732可以含有p型砷化镓材料，并且可以具有从大约700nm至大约3,000nm的厚度，诸如从大约1,000nm至大约1,700nm的厚度。在一个实施方案中，吸收层732可以含有n型砷化镓材料，并且可以具有从大约400nm至大约2,000nm的厚度，诸如从大约700nm至大约1,200nm的厚度。
钝化层734(也称为后窗)通常含有砷化铝、所述材料的合金、所述材料的衍生物或所述材料的组合。在许多实施例中，钝化层734含有p型砷化铝材料。在一个实施例中，钝化层734含有具有化学式为Al0.3Ga0.7As的p型砷化铝材料。钝化层734可以具有从大约25nm至大约700nm范围内的厚度，诸如大约70nm或大约300nm的厚度。
接触层736可以是p型砷化镓接触层，所述接触层含有砷化镓、所述材料的合金、所述材料的掺杂物或所述材料的衍生物。在一些实施例中，接触层736含有p型砷化镓材料。接触层736可以具有从大约5nm至大约100nm范围内的厚度，诸如大约10nm或大约70nm的厚度。
图7B描绘与砷化镓单元710耦接或附接的支撑手柄702，如在本文中一些实施方案中所述。支持手柄702通过接触层722而附接至n型砷化镓堆叠720。
图7C描绘ELO工艺之后的砷化镓堆叠700，而使得砷化镓单元710从缓冲层714和晶圆712分离或被去除。砷化镓堆叠700仍然含有砷化镓单元710以及设置在其上的支撑手柄702，如在本文中其它实施方案中所述。
图7D描绘含有设置在砷化镓单元710上的具有特定结构的背反射物740的砷化镓堆叠700，如在本文中一些实施方案中所述。具有特定结构的背反射物740含有金属反射物层742和反射物突出体744。金属反射物层742可以设置在p型砷化镓堆叠730上或其上方，诸如在接触层736上或其上方。反射物突出体744从金属反射物层742延伸，穿过接触层736，且进入钝化层734，诸如后窗。
包含金属反射物层742和/或反射物突出体744的具有特定结构的背反射物740含有至少一种金属，诸如银、金、铝、镍、铜、铂、钯、这些金属的合金、这些金属的衍生物和这些金属的组合。在特定的实施例中，金属反射物层42和/或反射物突出体744含有银、铜或金。金属反射物层742可以具有从大约15nm至大约2,000nm范围内或更大的厚度。在一些实施例中，金属反射物层742的厚度可以具有从大约15nm至大约2,000nm范围内或更大的厚度。在一些实施例中，金属反射物层742的厚度可能是从大约20nm至大约750nm，优选地，从大约50nm至大约500nm，而更优选地，从大约100nm至大约250nm。各反射物突出体744可以具有从大约50nm至大约500nm范围内的直径，优选地，从大约100nm至大约400nm范围内的直径，而更优选地，从大约150nm至大约300nm范围内的直径。各反射物突出体744也可以具有从大约30nm至大约300nm范围内的长度，诸如从大约60nm至大约160nm范围内的长度。
图7E描绘含有设置在具有特定结构的背反射物740上或其上方的支撑基板750的砷化镓堆叠700，如在本文中其它实施方案中所述。支撑基板750通常是半透明的，并且可能是刚性。支撑基板750可以含有玻璃、石英、结晶材料、聚合或寡聚材料，诸如塑料、所述材料的衍生物和所述材料的组合。在一个实施例中，支撑基板750含有玻璃。在另一个实施例中，支撑基板750含有塑料，诸如聚酯或所述材料的衍生物。
在一些实施方案中，可以通过在金属与金属间直接接合的方式而将支撑基板750粘着或以其它方式附接至具有特定结构的背反射物740。在一个实施例中，可以通过形成焊接层(诸如层748)的焊料而将支撑基板750与具有特定结构的背反射物740粘着或附接。焊料可以包含含锡焊料、含铅焊料、含锡铅焊料、含铋焊料以及其它的焊料。因此，层748可以含有锡、铅、铋、这些金属的合金、这些金属的衍生物或这些金属的组合。
在另一个实施例中，支撑基板750可以通过形成金属层(诸如层748)的金属箔或薄膜而与具有特定结构的背反射物740粘着或附接。金属箔可以包含铜箔和铜合金箔以及其它的箔。因此，层748可以是铜或铜合金。金属箔可以设置在支撑基板750与具有特定结构的背反射物740之间，并且随后暴露于增加的压力和/或热量以形成层748。在一些实施例中，铜箔可以设置在支撑基板750与具有特定结构的背反射物740之间，并且暴露于从大约18℃至大约400℃范围内的温度，同时在从大约15psi(磅每平方英寸)至大约300psi范围内的压力。
在其它实施方案中，可以通过在其间以粘着剂接合形成粘附层(诸如层748)的方式而将支撑基板750粘着或其它方式附接至具有特定结构的背反射物740。在一个实施例中，可以从自然粘着剂、合成粘着剂、压力敏感粘着剂、热熔粘着剂、光学粘着剂和/或诸如市售的如诺兰紫外光固化光学粘着剂(Norland UV-curable opticaladhesive)的紫外光(UV)固化粘着剂形成层748，或者层748可以含有这些粘着剂。在一些实施例中，粘着剂可以含有巯基酯化合物(mercapto ester compound)。在其它的实施例中，粘着剂可以进一步含有诸如邻苯二甲酸丁辛酯、四氢甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯单体、这些材料的衍生物或这些材料的组合的材料。
在一个实施例中，在固化工艺期间可以从已经暴露于UV辐射的粘着剂形成层748。通常，粘着剂可以暴露于UV辐射一段时间周期，从大约1分钟至大约10分钟范围内，优选地，从大约3分钟至大约7分钟范围内，诸如大约5分钟。粘着剂可以在从大约25℃至大约75℃范围内的温度，诸如大约70℃的温度被固化。
在其它实施例中，层748的粘着剂可以是硅树脂粘着剂，或者可以含有硅酸钠。在这些实施例中，粘着剂可以经过一段时间周期来固化，所述时间周期为从大约10小时至大约100小时范围内，优选地，从大约20小时至大约60小时范围内，而更优选地，从大约30小时至大约50小时范围内，例如，大约42小时。粘着剂可以在从大约25℃至大约75℃范围内的温度，诸如大约50℃的温度被固化。而且，粘着剂可以在从大约1psi(磅每平方英寸)至大约70psi范围内的压力，优选地，从大约3psi至大约25psi范围内的压力，而更优选地，从大约5psi至大约15psi范围内的压力被固化。在一个实施例中，压力可以是大约9psi。
在另一个实施方案中，工艺300可以用于制造含有具有特定结构的背反射物740的砷化镓堆叠700。
图8描绘砷化镓堆叠800，砷化镓堆叠800类似于图7A至7E中所描绘的砷化镓堆叠700，除了砷化镓堆叠800含有设置在砷化镓单元710与具有特定结构的背反射物740之间的介电层820之外。图8描绘沉积在砷化镓单元710上并与砷化镓单元710(诸如，如本文中一个实施方案中描述的p型砷化镓堆叠730)实体接触的介电层820。在另一个实施方案中，工艺100可以用于制造含有具有特定结构的背反射物740的砷化镓堆叠800。
在替代实施方案中，砷化镓单元510和710可以含有一个层，但是通常含有磊晶材料的多个层，诸如砷化镓、n掺杂的砷化镓、p掺杂的砷化镓、砷化铝、n掺杂的砷化铝、p掺杂的砷化铝、磷化铝铟、磷化铝镓、砷化铝、磷化铟镓、这些材料的合金、n掺杂变体、p掺杂变体、这些材料的衍生物或这些材料的组合。砷化镓单元510和710可以具有矩形的几何构形、方形的几何构形或其它的几何构形。在一些实施例中，砷化镓单元510和710含有具有砷化镓的层和具有砷化铝的另一层。在另一个实施例中，砷化镓单元510和710含有砷化镓缓冲层、砷化铝钝化层和砷化镓活性层。
图9例示根据本文中描述的其它实施方案描绘用于形成另一个背反射物的工艺900的流程图。在工艺900的步骤910中，抵抗粒子(resistive particle)的阵列设置在薄膜堆叠的上表面上，诸如在设置在其上的介电材料或砷化镓材料上。抵抗粒子可以随机分布遍及堆叠的上表面，诸如在空间对准紧密堆积。抵抗粒子可以被从含有液态载体的乳剂或悬浮液浸涂、旋转涂布或者干式涂布至上表面上。
抵抗粒子可以含有聚合材料、寡聚材料或这些材料的衍生物。在一些实施例中，抵抗粒子含有聚苯乙烯、聚硅氧烷或这些材料的衍生物。在其它实施方案中，抵抗粒子可以由自旋工艺，诸如玻璃上自旋(SOG)或其它的材料上自旋而形成。SOG材料可以含有氧化硅和掺杂剂(例如，硼或磷)的混合物。抵抗粒子可以是珠粒或纳米粒子，其具有从大约0.005μm至大约5μm范围内的粒子大小，优选地，从大约0.01μm至大约1μm范围内的粒子大小，而更优选地，从大约0.05μm至大约0.5μm范围内的粒子大小。可用于本文中描述的实施方案的抵抗粒子可以是SPHEROTM的聚苯乙烯粒子，诸如PP-008-010和PP025-10，其可以从伊里诺斯州森林湖的Spherotech公司(Spherotech，Inc.of Lake Forest，Illinois)购得。在一个实施例中，聚苯乙烯粒子以大约5.0w/v的浓度悬浮，并且具有从大约0.05μm至大约0.1μm范围内的标称粒子大小(nominal particle size)。在另一个实施例中，聚苯乙烯粒子被悬浮于大约5.0w/v的浓度，并且具有从大约0.2μm至大约0.3μm范围内的标称粒子大小。
在步骤920中，蚀刻介电材料的暴露表面和/或抵抗粒子之间的砷化镓材料，以在其间形成孔隙。
在步骤930中，从薄膜堆叠(诸如介电或砷化镓材料)的上表面去除抵抗粒子。
在步骤940中，金属反射物层沉积在孔隙内和上表面上，以便填充这些孔隙并覆盖所述介电或砷化镓材料。填充的孔隙形成金属反射物的反射物突出体。
虽然前述内容是针对本发明的实施方案，但是在不偏离本发明的基本范围的情况下可以设计本发明的其它和进一步的实施方案，并且本发明的范围是由以上权利要求书决定。

Claims (45)

1.一种具有特定结构的金属背反射物，其包含：
金属反射物层，其设置在砷化镓材料之上；以及
多个反射物突出体，其从所述金属反射物层延伸，并进入所述砷化镓材料。
2.根据权利要求1所述的反射物，其包含：
金属岛的阵列，其设置在所述砷化镓材料上；以及
多个孔隙，其设置在所述金属岛之间，并延伸进入所述砷化镓材料。
3.根据权利要求1所述的反射物，其中所述砷化镓材料包含砷化镓单元。
4.根据权利要求3所述的反射物，其中所述砷化镓单元包含设置在n型砷化镓堆叠上方的p型砷化镓堆叠。
5.根据权利要求2所述的反射物，其中所述金属岛包含选自由银、金、铝、镍、铜、铂、钯及其合金、衍生物和组合组成的组的金属。
6.根据权利要求1所述的反射物，其中所述金属反射物层包含选自由银、金、铝、镍、铜、铂、钯及其合金、衍生物和组合组成的组的金属。
7.根据权利要求1所述的反射物，其中所述反射物突出体包含选自由银、金、铝、镍、铜、铂、钯及其合金、衍生物和组合组成的组的金属。
8.根据权利要求1所述的反射物，其进一步包含设置在所述砷化镓材料与所述金属反射物层之间的粘附层。
9.根据权利要求8所述的反射物，其中所述粘附层包含选自由镍、钛、铬及其合金、衍生物和组合所组成的组的金属。
10.根据权利要求1所述的反射物，其进一步包含设置在所述砷化镓材料与所述反射物突出体之间的粘附层。
11.根据权利要求10所述的反射物，其中所述粘附层包含选自由镍、钛、铬及其合金、衍生物和组合所组成的组的金属。
12.一种用于形成具有特定结构的金属背反射物的方法，其包括：
将金属层沉积在薄膜堆叠内的砷化镓材料上；
在退火工艺期间，从所述金属层形成金属岛的阵列；
从所述砷化镓材料去除或蚀刻材料，以在所述金属岛之间形成孔隙；以及
沉积金属反射物层，以填充所述孔隙并且覆盖所述金属岛。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述砷化镓材料包括砷化镓单元。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述砷化镓单元包括设置在n型砷化镓堆叠上方的p型砷化镓堆叠。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述金属层和所述金属岛各自独立地包括选自由银、金、铝、镍、铜、铂、钯及其合金、衍生物和组合组成的组的金属。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述金属反射物层包括选自由银、金、铝、镍、铜、铂、钯及其合金、衍生物和组合组成的组的金属。
17.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括在沉积所述金属反射物层之前，将粘附层沉积在所述砷化镓材料和所述金属岛之上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述粘附层包括选自由镍、钛、铬及其合金、衍生物和组合所组成的组的金属。
19.根据权利要求17所述的方法，其中通过选自由CVD、ALD或PVD所组成的组的汽相沉积工艺来沉积所述粘附层。
20.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括在沉积所述金属反射物层之前，将粘附层沉积在所述孔隙内。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述粘附层包括选自由镍、钛、铬及其合金、衍生物和组合所组成的组的金属。
22.根据权利要求20所述的方法，其中通过选自由CVD、ALD或PVD所组成的组的汽相沉积工艺来沉积所述粘附层。
23.根据权利要求12所述的方法，其中所述退火工艺进一步包括：
在处理系统内将所述薄膜堆叠暴露于氮气；以及
在退火工艺期间，加热所述薄膜堆叠至大约200℃的温度。
24.根据权利要求12所述的方法，其中所述砷化镓材料沉积在牺牲层上或其上方，且所述牺牲层设置在基板上或其上方。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述牺牲层包括砷化铝。
26.根据权利要求24所述的方法，其中在外延层剥离工艺期间，去除所述牺牲层，并分离所述砷化镓材料与所述基板。
27.根据权利要求26所述的方法，其中在所述退火工艺之前，发生所述外延层剥离工艺。
28.根据权利要求26所述的方法，其中在所述退火工艺之后，发生所述外延层剥离工艺。
29.根据权利要求12所述的方法，其中通过汽相沉积工艺来沉积所述金属层。
30.根据权利要求12所述的方法，其中通过汽相沉积工艺来沉积所述金属反射物层。
31.一种具有特定结构的金属介电背反射物，其包含：
介电层，其设置在砷化镓材料上；
金属反射物层，其设置在所述介电层上；以及
多个反射物突出体，其从所述金属反射物层延伸，穿过所述介电层，并进入所述砷化镓材料。
32.根据权利要求31所述的反射物，进一步包含：
金属岛的阵列，其设置在所述介电层上；以及
多个孔隙，其设置在所述金属岛之间，并且延伸穿过所述介电层并进入所述砷化镓材料。
33.根据权利要求31所述的反射物，其中所述砷化镓材料包含砷化镓单元。
34.根据权利要求33所述的反射物，其中所述砷化镓单元包含设置在n型砷化镓堆叠上方的p型砷化镓堆叠。
35.根据权利要求31所述的反射物，其中所述介电层包含选自由氧化硅、二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及其衍生物和组合所组成的组的至少一种介电材料。
36.根据权利要求31所述的反射物，其中所述介电层包含选自由硫化锌、氮化硅及其衍生物和组合所组成的组的介电材料。
37.根据权利要求31所述的反射物，其中所述介电层包含选自由氧化铝、氧化钛、氧化锡、氧化铟、氧化锌、硫化锌、氧化硅及其衍生物和组合所组成的组的至少一种介电材料。
38.根据权利要求32所述的反射物，其中所述金属岛包含选自由银、金、铝、镍、铜、铂、钯及其合金、衍生物和组合组成的组的金属。
39.根据权利要求31所述的反射物，其中所述金属反射物层包含选自由银、金、铝、镍、铜、铂、钯及其合金、衍生物和组合组成的组的金属。
40.根据权利要求31所述的反射物，其中所述反射物突出体包含选自由银、金、铝、镍、铜、铂、钯及其合金、衍生物和组合组成的组的金属。
41.根据权利要求31所述的反射物，其中所述金属反射物层和所述反射物突出体包含相同的材料。
42.根据权利要求31所述的反射物，其进一步包含设置在所述介电层与所述金属反射物层之间的粘附层。
43.根据权利要求42所述的反射物，其中所述粘附层包含选自由镍、钛、铬及其合金、衍生物和组合所组成的组的金属。
44.根据权利要求31所述的反射物，进一步包含设置在所述砷化镓材料与所述反射物突出体之间的粘附层。
45.根据权利要求44所述的反射物，其中所述粘附层包含选自由镍、钛、铬及其合金、衍生物和组合所组成的组的金属。
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