專利名稱：發(fā)光器件及其制造方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光器件、制造發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)包括具有將電能轉(zhuǎn)換為光能的特性的p-n結(jié)二極管。通過(guò)組合周期表的III族和V族元素能夠形成P-n結(jié)二極管。LED能夠通過(guò)調(diào)節(jié)化合物半導(dǎo)體的材料和組合比率來(lái)呈現(xiàn)各種顏色。當(dāng)將正向電壓施加給LED時(shí)，η層的電子與ρ層的電子復(fù)合，使得可以產(chǎn)生與導(dǎo)帶和價(jià)帶之間的能隙相對(duì)應(yīng)的光能。特別地，已經(jīng)開發(fā)并且廣泛地使用采用了采用氮化物半導(dǎo)體的藍(lán)色、綠色以及UV LED。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施例提供具有新穎結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件、制造發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。實(shí)施例提供能夠減少光損耗的發(fā)光器件、制造發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件可以包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、 在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層、在有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層、在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的超晶格結(jié)構(gòu)層、以及在超晶格結(jié)構(gòu)層上的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在發(fā)光結(jié)構(gòu)上的透光電極層；第一電極，該第一電極被連接到第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二電極，該第二電極電連接到發(fā)光結(jié)構(gòu)上的透光電極層；以及絕緣層，該絕緣層從第二電極的下部延伸到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的上部。根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝可以包括主體；在主體上的第一和第二電極層；以及發(fā)光器件，該發(fā)光器件電連接到第一和第二電極層，其中發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層、在有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層、在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的超晶格結(jié)構(gòu)層、以及在超晶格結(jié)構(gòu)層上的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在發(fā)光結(jié)構(gòu)上的透光電極層；第一電極，該第一電極被連接到第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二電極，該第二電極電連接到發(fā)光結(jié)構(gòu)上的透光電極層；以及絕緣層，該絕緣層從第二電極的下部延伸到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的上部。根據(jù)實(shí)施例的照明系統(tǒng)可以包括基板；和在基板上的至少一個(gè)發(fā)光器件，其中該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層、在有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層、在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的超晶格結(jié)構(gòu)層、以及在超晶格結(jié)構(gòu)層上的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在發(fā)光結(jié)構(gòu)上的透光電極層；第一電極，該第一電極被連接到第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二電極，該第二電極電連接到發(fā)光結(jié)構(gòu)上的透光電極層；以及絕緣層，該絕緣層從第二電極的下部延伸到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的上部。


圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的側(cè)截面圖；圖2是圖1中所示的發(fā)光器件的頂視圖；圖3和圖4是圖1中所示的發(fā)光器件的A-A’面的示例的視圖；圖5是根據(jù)圖1中所示的發(fā)光器件的水平方向上的相對(duì)位置的有源層中的相對(duì)電流密度的圖；圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)光器件的側(cè)截面圖；圖7是圖6中所示的發(fā)光器件的絕緣層的放大圖；圖8至圖12是示出用于制造根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的過(guò)程的截面圖；圖13是示出包括根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝的側(cè)截面圖；圖14是示出采用根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件或者發(fā)光器件封裝的背光單元的分解透視圖；以及圖15是示出采用根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件或者發(fā)光器件封裝的照明單元的透視圖。
具體實(shí)施例方式在實(shí)施例的描述中，將會(huì)理解的是，當(dāng)層(或者膜)、區(qū)域、圖案、或者結(jié)構(gòu)被稱為是在另一基板、另一層(或者)膜、另一區(qū)域、另一焊盤、或者另一圖案“上”或者“下”面時(shí)， 它能夠“直接地”或者“間接地”在另一基板、層(或者)膜、區(qū)域、焊盤、或者圖案上，或者也可以存在一個(gè)或者多個(gè)中間層。已經(jīng)參考附圖描述了層的這樣的位置。為了方便或者清楚起見，附圖中所示的每層的厚度和尺寸可以被夸大、省略或者示意性地繪制。另外，元件的尺寸沒有完全地反映真實(shí)尺寸。在下文中，將會(huì)參考附圖詳細(xì)地描述根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件。圖1是根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的側(cè)截面圖，并且圖2是圖1中所示的發(fā)光器件的頂視圖。參考圖1和圖2，根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100包括襯底105、在襯底105上的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130、在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上的有源層140、在有源層140上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150、在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150上的超晶格結(jié)構(gòu)層160、在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150 上的絕緣層120、在超晶格結(jié)構(gòu)層160上的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170、在第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170 上的透光電極層190、在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上的第一電極180、以及在絕緣層120上的第二電極195，該第二電極195電連接到透光電極層190。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130、有源層140、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150、超晶格結(jié)構(gòu)層160以及第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170可以組成產(chǎn)生光的發(fā)光結(jié)構(gòu)145。襯底可以包括具有透光性的材料。例如，襯底105可以包括Al2O3、單晶襯底、SiC、 GaAs, GaN、ZnO, A1N、Si、GaP、InP以及Ge中的至少一個(gè)，但是實(shí)施例不限于此。襯底105 可以是其上生長(zhǎng)發(fā)光結(jié)構(gòu)145的生長(zhǎng)襯底。襯底105的頂表面可以傾斜或者形成有多個(gè)突出圖案以有利于發(fā)光結(jié)構(gòu)145的生長(zhǎng)并且提高發(fā)光器件的光提取效率。例如，突出圖案可以具有半球形、多邊形、三角錐形以及納米柱形中的一個(gè)。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130、有源層140、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150、超晶格結(jié)構(gòu)層160以及第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170可以順序地形成在襯底105上，但是實(shí)施例不限于此。緩沖層(未示出)和/或未摻雜的氮化層(未示出)能夠形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)145和襯底105之間以減少晶格錯(cuò)配。通過(guò)使用III-V族化合物半導(dǎo)體能夠形成發(fā)光結(jié)構(gòu)145。例如，發(fā)光結(jié)構(gòu)145可以包括諸如AlInGaN、GaAs, GaAsP或者GaP的化合物半導(dǎo)體材料并且當(dāng)從第一和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130和150提供的電子和空穴在有源層140處復(fù)合時(shí)能夠產(chǎn)生光。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130可以包括η型半導(dǎo)體層。η型半導(dǎo)體層可以包括具有 InxAlyGal-x-yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的組成式的半導(dǎo)體材料。例如，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130可以包括從由feiN、A1N、AlfeiN、InGaN, InN, InAlGaN以及AUnN組成的組中選擇的材料。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130可以被摻雜有諸如Si、Ge以及Sn的η型摻雜物。通過(guò)將三甲基鎵(TMGa)氣體、氨氣(NH3)以及硅烷(SiH4)連同氫氣(Η2) —起注入室能夠形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130。另外，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130能夠被制備為單層或者多層。有源層140可以形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上。有源層140可以通過(guò)分別從第一和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130和150提供的電子和空穴的復(fù)合產(chǎn)生具有由化合物半導(dǎo)體材料的本征能帶確定的波長(zhǎng)帶的光。例如，有源層140可以包括具有hxAlyfeil-x-yN(0彡χ彡1，0彡y彡1， 0 ^ x+y ^ 1)的組成式的半導(dǎo)體材料。有源層140可以包括單量子阱結(jié)構(gòu)、多量子阱(MQW) 結(jié)構(gòu)、量子線結(jié)構(gòu)或者量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)。詳細(xì)地，通過(guò)交替地堆疊包括III-V族化合物半導(dǎo)體材料的阱層和勢(shì)壘層能夠形成有源層140。例如，有源層140可以包括化6姻阱層和 GaN勢(shì)壘層，或者InGaN阱層和AlGaN勢(shì)壘層的堆疊結(jié)構(gòu)。通過(guò)將三甲基鎵(TMGa)氣體、三甲基銦(TMIn)氣體和氨氣(NH3)連同氫氣(H2) 一起注入室能夠形成有源層140。導(dǎo)電包覆層能夠形成在有源層140上和/或下面。導(dǎo)電包覆層可以包括AlGaN基半導(dǎo)體。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150可以形成在有源層140上。例如，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150 可以包括包含具有hxAly(iai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的組成式的半導(dǎo)體材料的P型半導(dǎo)體層。詳細(xì)地，ρ型半導(dǎo)體層可以包括從由GaN、A1N、AlGaN, InGaN, InN, InAKiaN以及AlInN組成的組中選擇的一個(gè)。另外，ρ型半導(dǎo)體層可以被摻雜有諸如Mg、Zn、 Ca、Sr或者Ba的ρ型摻雜物。通過(guò)將TMGa氣體、NH3氣體以及(KCp2Mg) {Mg (C2H5C5H4) 2}氣體連同氫氣一起注入室能夠形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150能夠被制備為單層或者多層。超晶格結(jié)構(gòu)層160可以形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150上。超晶格結(jié)構(gòu)層160可以包括III-V族化合物半導(dǎo)體材料。例如，通過(guò)交替地堆疊GaN層和AKiaN層能夠形成超晶格結(jié)構(gòu)層150。另外，超晶格結(jié)構(gòu)層160能夠被摻雜有諸如Mg或者Si的ρ型摻雜物。超晶格結(jié)構(gòu)層160可以改進(jìn)形成在超晶格結(jié)構(gòu)層160上的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170 的結(jié)晶性。例如，通過(guò)交替地堆疊GaN層和AlGaN層來(lái)形成超晶格結(jié)構(gòu)層160，并且由于GaN層和AWaN層被重復(fù)地堆疊，使得能夠減少缺陷或者位錯(cuò)。因?yàn)槌Ц窠Y(jié)構(gòu)層160的AKiaN層具有相對(duì)高的電阻，所以在發(fā)光結(jié)構(gòu)145中擴(kuò)展電流。詳細(xì)地，超晶格結(jié)構(gòu)層160能夠擴(kuò)展流過(guò)發(fā)光結(jié)構(gòu)145的電流，從而防止電流被集中在第一電極180和第二電極190之間的最短路徑上。第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170可以形成在超晶格結(jié)構(gòu)層160上。第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170 可以包括被摻雜有第二導(dǎo)電摻雜物的III-V族化合物半導(dǎo)體材料。例如，第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層 170 可以包括從由 GaN、AlN、AlGaNJnGaNJnN、InAlGaN、AnnN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP 以及AWaInP組成的組中選擇的一個(gè)。如果第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150是ρ型半導(dǎo)體層，那么第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170可以是 P型半導(dǎo)體層。因此，第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170可以被摻雜有諸如Mg或者Si的P型摻雜物。 另外，第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170能夠被制備為單層或者多層。同時(shí)，η型半導(dǎo)體層可以形成在第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170上。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層可以包括P型半導(dǎo)體層，并且第二和第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層150和170可以包括η型半導(dǎo)體層。因此，發(fā)光結(jié)構(gòu)145可以包括ΝΡ、ΡΝ、ΝΡΝ、ΡΝΡ結(jié)結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)，但是實(shí)施例不限于此。另外，第一至第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層130、150以及170中的雜質(zhì)的摻雜濃度可以是規(guī)則的或者不規(guī)則的。換言之，發(fā)光結(jié)構(gòu)145可以具有各種結(jié)構(gòu)，但是實(shí)施例不限于此。絕緣層120可以形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150上。絕緣層120的至少一部分可以在垂直方向上與第二電極195重疊。另外，絕緣層120的橫向側(cè)面的至少一部分可以在水平方向上與超晶格結(jié)構(gòu)層160重疊。S卩，絕緣層120的橫向側(cè)面能夠接觸超晶格結(jié)構(gòu)層160以及第二和第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層150和170。另外，絕緣層120的頂表面能夠接觸第二電極195。圖3和圖4是示出圖1中所示的發(fā)光器件的Α-Α’面的示例的視圖。在下文中，將會(huì)參考圖3和圖4詳細(xì)地描述絕緣層120的構(gòu)造。參考圖2至圖4，第二電極195可以包括結(jié)合有布線的電極焊盤195a，和從電極焊盤l%a分支以擴(kuò)展電流的分支l%b。另外，絕緣層120與第二電極195對(duì)應(yīng)地形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150上。例如，如圖3中所示，絕緣層120被定位為對(duì)應(yīng)于電極焊盤l%a。另外，如圖4中所示，絕緣層120能夠被定位為對(duì)應(yīng)于電極焊盤l%a和分支195b。即，絕緣層120可以被定位為對(duì)應(yīng)于第二電極195或者第二電極195的一部分，但是實(shí)施例不限于此。參考圖1至圖4，絕緣層120可以包括具有電絕緣性的材料。例如，絕緣層120可以包括從由 SiO2, SiOx、SiOxNy、Si3N4, A1203、MgF2, ZrO2, TaBO3 以及 TiOx 組成的組中選擇的至少一個(gè)。絕緣層120的寬度可以等于或者小于電極焊盤的寬度。另外，絕緣層120的寬度可以等于或者小于電極焊盤和分支的寬度。另外，與第二和第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層150和170以及超晶格結(jié)構(gòu)層160形成諸如肖特基接觸的非歐姆接觸的金屬材料能夠形成在絕緣層120上，但是實(shí)施例不限于此。如果金屬層具有透光性，那么金屬層可以替代絕緣層120。為了形成絕緣層120，凹陷125形成為第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150的頂表面能夠被部分地暴露，并且然后對(duì)凹陷125執(zhí)行沉積工藝。
在形成凹陷125的工藝中，從第二電極195下方的區(qū)域移除超晶格結(jié)構(gòu)層160。因此，在第二電極195下方的區(qū)域中，超晶格結(jié)構(gòu)層160的電流擴(kuò)展效果可能很弱。因此，從位于第二電極195下方的有源層140的第一區(qū)域M產(chǎn)生的光量可以小于從有源層140的其它區(qū)域產(chǎn)生的光量。換言之，通過(guò)形成絕緣層120能夠減少?gòu)奈挥诘诙姌O195下方的有源層140的第一區(qū)域M產(chǎn)生的光量，并且增加從有源層140的其它區(qū)域產(chǎn)生的光量。如果減少?gòu)挠性磳?40的第一區(qū)域M產(chǎn)生的光量，那么能夠減少?gòu)牡谝粎^(qū)域M產(chǎn)生的并且在第二電極195中吸收的光的損耗。詳細(xì)地，當(dāng)通過(guò)使用不透明的金屬材料來(lái)形成第二電極195時(shí)，隨著導(dǎo)向到第二電極195的入射光的量增加，光損耗會(huì)增加。然而，根據(jù)實(shí)施例，絕緣層120形成在發(fā)光器件100中，使得能夠減少?gòu)奈挥诘诙姌O195下方的第一區(qū)域M產(chǎn)生的光量。結(jié)果，能夠最小化由在第二電極195中吸收的光引起的光的損耗。另外，根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100，能夠相對(duì)地增加從除了第一區(qū)域M之外的有源層140產(chǎn)生的光量，使得能夠提高發(fā)光器件100的發(fā)光效率。圖5是示出根據(jù)圖1中所示的發(fā)光器件100的水平方向上的相對(duì)位置的有源層中的相對(duì)電流密度的圖。根據(jù)比較示例的發(fā)光器件與根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100的不同之處在于發(fā)光器件不具有絕緣層120。參考圖5，有源層140的第一區(qū)域M中的電流密度相對(duì)小于比較示例的電流密度， 但是除了第一區(qū)域M之外的有源層140的其它區(qū)域中的電流密度相對(duì)高于比較示例的電流
也/又。換言之，根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100，與根據(jù)比較示例的發(fā)光器件相比，可以平滑地執(zhí)行除了第一區(qū)域M之外的有源層140的其它區(qū)域中的電流擴(kuò)展。S卩，如上所述，因?yàn)楦鶕?jù)實(shí)施例形成絕緣層120，所以能夠最小化光損耗，并且能夠增加從除了第一區(qū)域M之外的有源層140產(chǎn)生的光量。再次參考圖1和圖2，透光電極層190可以形成在第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170上。另外，透光電極層190形成在絕緣層120的一部分上。例如，透光電極層190能夠形成在絕緣層120的頂表面的一部分上。透光電極層190可以包括具有透光性同時(shí)與第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170形成歐姆接觸的材料。例如，透光電極層190可以包括從由ITO(銦錫氧化物)、IZO(銦鋅氧化物)、 IZTO (銦鋅錫氧化物)、IAZO (銦鋁鋅氧化物)、IGZO (銦鎵鋅氧化物)、IGTO (銦鎵錫氧化物)、AZO (鋁鋅氧化物)、ATO (銻錫氧化物)、GZO (鎵鋅氧化物)、IrOx、RuOx、RuOx/1 TO, Ni、 Ag、Ni/IrOx/Au以及Ni/Ir0x/Au/IT0組成的組中選擇的至少一個(gè)。透光電極層190可以被制備為單層結(jié)構(gòu)或者多層結(jié)構(gòu)。第二電極195可以形成在絕緣層120上，并且電連接到透光電極層190。例如，如附圖中所示，第二電極195可以形成在絕緣層120和透光電極層190上，但是實(shí)施例不限于此。例如，第二電極195可以包含包括從由Cu、Cr、Au、Al、Ag、Sn、Ni、Pt以及Pd組成
的組中選擇的至少一個(gè)的金屬或者合金。第一電極180可以形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上。例如，在選擇性地移除發(fā)光結(jié)構(gòu)145使得能夠部分地暴露第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的頂表面之后能夠形成第一電極180。例如，第一電極180可以包含包括從由Cu、Cr、Au、Al、Ag、Sn、Ni、Pt以及Pd組成的組中選擇的至少一個(gè)的金屬或者合金。第一和第二電極180和195電連接到外部電源以將電力提供到根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100。圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)光器件100B的側(cè)截面圖，并且圖7是圖6中所示的發(fā)光器件100B的絕緣層120a的放大圖。發(fā)光器件100B與圖1中所示的發(fā)光器件100的不同之處在于絕緣層120a的結(jié)構(gòu)。參考圖6和圖7，發(fā)光器件100B包括襯底105、在襯底105上的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130、在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上的有源層140、在有源層140上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層 150、在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150上的超晶格結(jié)構(gòu)層160、在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150上的絕緣層 120a、在超晶格結(jié)構(gòu)層160上的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170、在第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170上的透光電極層190、以及在絕緣層120a上的電連接到透光電極層190的第二電極195。如圖7中所示，絕緣層120a可以具有其中至少兩個(gè)層被重復(fù)地堆疊的多層結(jié)構(gòu)。例如，絕緣層120a可以具有多層結(jié)構(gòu)，其中堆疊具有第一折射率的第一層121和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二層122的至少一對(duì)。第一和第二層121和122的厚度滿足λ /4nm(其中，λ是從有源層140發(fā)射的光的波長(zhǎng)，η是第一層121或者第二層122的折射率，并且m是自然數(shù))。在這樣的情況下，絕緣層120a可以用作DBR(分布布拉格反射鏡)，從而有效地反射入射到絕緣層120a的光，從而增加被提取到外部的光量。例如，第一層121包括從由具有相對(duì)低的折射率的S^2和MgF2組成的組中選擇的至少一個(gè)，并且第二層122包括從由具有相對(duì)高的折射率的Ti02、Si3N4, ZrO2以及TaBO3組成的組中選擇的至少一個(gè)，但是實(shí)施例不限于此。例如，SiO2具有大約77nm的厚度，TiO2具有大約46nm的厚度，并且上述材料中的至少一種的折射率(η)處于1. 5 < η < 1. 78的范圍內(nèi)。在下文中，將會(huì)詳細(xì)地描述制造根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100的方法。在下面的描述中，將會(huì)省略或簡(jiǎn)要地描述在上面已經(jīng)描述的元件和結(jié)構(gòu)以避免重復(fù)。圖8至圖12是示出用于制造根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100的過(guò)程的截面圖。參考圖8，發(fā)光結(jié)構(gòu)145形成在襯底105上。例如，襯底105可以包括六1203、單晶襯底、5比、6&六8、&^、&10、六1131、63卩、InP 以及Ge中的至少一個(gè)，但是實(shí)施例不限于此。通過(guò)在襯底105上順序地堆疊第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130、有源層140、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150、超晶格結(jié)構(gòu)層160以及第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170能夠形成發(fā)光結(jié)構(gòu)145。例如，通過(guò)MOCVD (金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)、CVD (化學(xué)氣相沉積)、PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)、MBE (分子束外延)以及HVPE (氫化物氣相外延)能夠形成發(fā)光結(jié)構(gòu)145，但是實(shí)施例不限于此。參考圖9，對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)145執(zhí)行蝕刻工藝以形成凹陷125使得能夠暴露第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150的頂表面的一部分。隨著形成凹陷125，超晶格結(jié)構(gòu)160的一部分可以被移除。參考圖10，絕緣層120形成在凹陷125中。例如，通過(guò)PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)、電子束沉積以及濺射方案中的至少一個(gè)能夠形成絕緣層120，但是實(shí)施例不限于此。參考圖11，對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)145執(zhí)行臺(tái)面蝕刻工藝以暴露第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150的頂表面的一部分。臺(tái)面蝕刻工藝可以包括諸如ICP (電感耦合等離子體)蝕刻工藝的干法蝕刻工藝， 但是實(shí)施例不限于此。參考圖12，第一電極180形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上，并且透光電極層190和第二電極195形成在第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層170上，從而形成根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100。這時(shí)，第二電極195可以在垂直方向上部分地重疊絕緣層120。另外，第二電極195 可以電連接到透光電極層190。例如，通過(guò)諸如電子束沉積、濺射或者PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)的沉積工藝能夠形成透光電極層190，但是實(shí)施例不限于此。通過(guò)沉積工藝或者鍍工藝能夠形成第一和第二電極180和195，但是實(shí)施例不限于此。如上所述，根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件，絕緣層被布置在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層和第二電極之間，從而能夠提高發(fā)光器件的發(fā)光效率。圖13是示出包括根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝的側(cè)截面圖。參考圖13，發(fā)光器件封裝主體10 ；第一和第二電極層31和32，該第一和第二電極層31和32形成在主體10上；根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100，該發(fā)光器件100被設(shè)置在主體10上并且電連接到第一和第二電極層31和32 ；以及成型構(gòu)件40，該成型構(gòu)件40圍繞發(fā)光器件100。主體10可以包括硅、合成樹脂或者金屬材料。傾斜表面可以形成在發(fā)光器件100 的周圍。第一和第二電極層31和32相互電氣地隔離，以將電力提供給發(fā)光器件100。另外，第一和第二電極層31和32反射從發(fā)光器件100發(fā)射的光以提高光效率并且將從發(fā)光器件100產(chǎn)生的熱散發(fā)到外部。發(fā)光器件100能夠安裝在主體10上，或者第一或者第二電極層31或者32上。通過(guò)貼片方案或者倒裝芯片方案能夠?qū)l(fā)光器件100電連接到第一和第二電極層31禾口 32。成型構(gòu)件40圍繞發(fā)光器件100，以保護(hù)發(fā)光器件100。另外，成型構(gòu)件40可以包括發(fā)光材料，以改變從發(fā)光器件100發(fā)射的光的波長(zhǎng)。至少一個(gè)透鏡(未示出)可以形成在成型構(gòu)件40或者主體10上。透鏡可以包括凸透鏡、凹透鏡或者凹凸透鏡。多個(gè)根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝可以被排列在基板上，并且包括導(dǎo)光板、棱鏡片、 擴(kuò)散片或者熒光片的光學(xué)構(gòu)件可以被設(shè)置在從發(fā)光器件封裝發(fā)射的光的光學(xué)路徑上。發(fā)光器件封裝、基板以及光學(xué)構(gòu)件可以用作背光單元或者照明系統(tǒng)。例如，照明系統(tǒng)可以包括背光單元、照明單元、指示器、燈或街燈。圖14是示出包括根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件或者發(fā)光器件封裝的背光單元1100的分解透視圖。圖14中所示的背光單元1100是照明系統(tǒng)的示例并且實(shí)施例不限于此。
參考圖14，背光單元1100可以包括底框1140、安裝在底框1140中的導(dǎo)光構(gòu)件 1120、以及安裝在導(dǎo)光構(gòu)件1120的至少一個(gè)橫向側(cè)面或底表面上的發(fā)光模塊1110。另外， 反射片1130能夠被布置在導(dǎo)光構(gòu)件1120下方。底框1140具有盒形狀，該盒形形狀具有開口的頂表面，以在其中容納導(dǎo)光構(gòu)件 1120、發(fā)光模塊1110以及反射片1130。另外，底框1140可以包括金屬材料或樹脂材料，但實(shí)施例不限于此。發(fā)光模塊1110可以包括基板700和安裝在基板700上的多個(gè)發(fā)光器件封裝600。 發(fā)光器件封裝600將光提供給導(dǎo)光構(gòu)件1120。根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光模塊1110，發(fā)光器件封裝 600被安裝在基板700上。然而，還能夠?qū)⒏鶕?jù)實(shí)施例的發(fā)光器件直接安裝在基板700上。如圖14中所示，發(fā)光模塊1110安裝在底框1140的至少一個(gè)內(nèi)側(cè)，以將光提供給導(dǎo)光構(gòu)件1120的至少一側(cè)。另外，發(fā)光模塊1110能夠設(shè)置在底框1140的下面以朝著導(dǎo)光構(gòu)件1120的底表面提供光。能夠根據(jù)背光單元1100的設(shè)計(jì)對(duì)該布置進(jìn)行各種修改，并且實(shí)施例不限于此。導(dǎo)光構(gòu)件1120安裝在底框1140中。導(dǎo)光構(gòu)件1120將從發(fā)光模塊1110發(fā)射的光轉(zhuǎn)化為表面光以朝著顯示面板(未示出)引導(dǎo)表面光。導(dǎo)光構(gòu)件1120可以包括導(dǎo)光板。例如，通過(guò)使用諸如PMAA(聚甲基丙烯酸甲酯) 的丙烯酸基樹脂、PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)、PC (聚碳酸酯)、COC或者PEN(聚鄰苯二甲酸酯)樹脂中的一個(gè)能夠制造導(dǎo)光板。光學(xué)片1150可以設(shè)置在導(dǎo)光構(gòu)件1120的上方。光學(xué)片1150可以包括擴(kuò)散片、聚光片、亮度增強(qiáng)片以及熒光片中的至少一種。例如，光學(xué)片1150具有擴(kuò)散片、聚光片、亮度增強(qiáng)片以及熒光片的堆疊結(jié)構(gòu)。在這樣的情況下，擴(kuò)散片均勻地?cái)U(kuò)散從發(fā)光模塊1110發(fā)射的光從而能夠通過(guò)聚光片將擴(kuò)散的光聚集在顯示面板(未示出)上。從聚光片輸出的光被任意地偏振并且亮度增強(qiáng)片增加從聚光片輸出的光的偏振的程度。聚光片可以包括水平和/或垂直棱鏡片。另外，亮度增強(qiáng)片可以包括雙亮度增強(qiáng)膜并且熒光片可以包括包含熒光材料的透射膜或者透射板。反射片1130能夠被布置在導(dǎo)光構(gòu)件1120的下方。反射片1130將通過(guò)導(dǎo)光構(gòu)件 1120的底表面發(fā)射的光朝著導(dǎo)光構(gòu)件1120的出光表面反射。反射片1130可以包括諸如PET、PC或者PVC樹脂的具有高反射率的樹脂材料，但是實(shí)施例不限于此。圖15是示出包括根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件或者發(fā)光器件封裝的照明單元1200的透視圖。圖15中所示的照明單元1200是照明系統(tǒng)的示例并且實(shí)施例不限于此。參考圖15，照明單元1200包括殼體1210、安裝在殼體1210中的發(fā)光模塊1230、以及安裝在殼體1210中以接收來(lái)自于外部電源的電力的連接端子1220。優(yōu)選地，殼體1210包括具有優(yōu)異的散熱性的材料。例如，殼體1210包括金屬材料或者樹脂材料。發(fā)光模塊1230可以包括基板700和安裝在基板700上的至少一個(gè)發(fā)光器件封裝 600。根據(jù)實(shí)施例，發(fā)光器件封裝600被安裝在基板700上。然而，也能夠?qū)⒏鶕?jù)實(shí)施例的發(fā)光器件600直接安裝在基板700上?；?00包括印有電路圖案的絕緣構(gòu)件。例如，基板700包括PCB (印刷電路板)、MC (金屬核)PCB、柔性PCB或者陶瓷PCB。另外，基板700可以包括有效地反射光的材料?；?00的表面能夠涂有諸如白色或者銀色的顏色，以有效地反射光。至少一個(gè)根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝600能夠安裝在基板700上。每個(gè)發(fā)光器件封裝600可以包括至少一個(gè)LED(發(fā)光二極管)。LED可以包括發(fā)射具有紅、綠、藍(lán)或者白色的光的彩色LED和發(fā)射UV光的UV (紫外線)LED?？梢圆煌亟M合發(fā)光模塊1230的LED以提供各種顏色和亮度。例如，能夠組合白色LED、紅色LED以及綠色LED以實(shí)現(xiàn)高顯色指數(shù)(CRI)。另外，熒光片能夠被設(shè)置在從發(fā)光模塊1230發(fā)射的光的路徑中以改變從發(fā)光模塊1230發(fā)射的光的波長(zhǎng)。例如，如果從發(fā)光模塊1230發(fā)射的光具有藍(lán)光的波長(zhǎng)帶，那么熒光片可以包括黃色熒光體。在這樣的情況下，從發(fā)光模塊1230發(fā)射的光通過(guò)熒光片從而光被視為白光。連接端子1220電連接至發(fā)光模塊1230以將電力提供給發(fā)光模塊1230。參考圖 15，連接端子1220具有與外部電源插座螺紋耦合的形狀，但是實(shí)施例不限于此。例如，能夠以插入外部電源的插頭的形式制備連接端子1220，或者通過(guò)布線將連接端子1220連接至外部電源。根據(jù)如上所述的照明系統(tǒng)，導(dǎo)光構(gòu)件、擴(kuò)散片、聚光片、亮度增強(qiáng)片以及熒光片中的至少一個(gè)被設(shè)置在從發(fā)光模塊發(fā)射的光的路徑中，從而能夠?qū)崿F(xiàn)想要的光學(xué)效果。如上所述，照明系統(tǒng)包括具有優(yōu)秀的發(fā)光效率的發(fā)光器件或者發(fā)光器件封裝，使得照明系統(tǒng)能夠表現(xiàn)優(yōu)異的光效率。在本說(shuō)明書中對(duì)于“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“示例性實(shí)施例”等的引用意味著結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說(shuō)明書中， 在各處出現(xiàn)的這類短語(yǔ)不必都表示相同的實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合任何實(shí)施例描述特定特征、 結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，都認(rèn)為結(jié)合實(shí)施例中的其它實(shí)施例實(shí)現(xiàn)這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性也是本領(lǐng)域技術(shù)人員所能夠想到的。雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例描述了實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到多個(gè)其它修改和實(shí)施例，這將落入本發(fā)明原理的精神和范圍內(nèi)。更加具體地，在本說(shuō)明書、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的主要內(nèi)容組合布置的組成部件和/ 或布置中，各種變化和修改都是可能性。除了組成部件和/或布置中的變化和修改之外，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，替代使用也將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層、在所述有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層、在所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的超晶格結(jié)構(gòu)層、以及在所述超晶格結(jié)構(gòu)層上的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上的透光電極層；第一電極，所述第一電極連接到所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二電極，所述第二電極電連接到在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上的所述透光電極層；以及絕緣層，所述絕緣層從所述第二電極的下部延伸到所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述絕緣層的頂表面直接地接觸所述第二電極和所述透光電極層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述絕緣層的至少一部分在垂直方向上重疊所述第二電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第二電極包括電極焊盤和從所述電極焊盤分支的分支。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其中所述絕緣層被布置在所述電極焊盤下方。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光器件，其中所述絕緣層被布置在所述分支下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述絕緣層包括從由Si02、SiOx,SiOxNy、 Si3N4, A1203、MgF2, ZrO2, TaBO3以及TiOx組成的組中選擇的至少一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，進(jìn)一步包括在所述絕緣層上的金屬材料，其中所述金屬材料與所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層、所述第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層以及所述超晶格結(jié)構(gòu)層形成非歐姆接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述絕緣層具有多層結(jié)構(gòu)，其中重復(fù)堆疊具有第一折射率的第一層和具有不同于所述第一折射率的第二折射率的第二層至少一次。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光器件，其中所述第一和第二層的厚度滿足λ/4nm，其中 λ是從所述有源層發(fā)射的光的波長(zhǎng)，η是所述第一層或者所述第二層的折射率，并且m是自然數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光器件，其中所述第一層包括從由成的組中選擇的至少一個(gè)，并且所述第二層包括從由Ti02、Si3N4, ZrO2以及TaBO3組成的組中選擇的至少一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述超晶格結(jié)構(gòu)層包括交替地堆疊的GaN層禾口 AlGaN 層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層包括η型半導(dǎo)體或者 P型半導(dǎo)體。
14.一種發(fā)光器件封裝，包括主體；在所述主體上的第一和第二電極層；根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任何一項(xiàng)所要求的發(fā)光器件，所述發(fā)光器件電連接到在所述主體上的所述第一和第二電極層；以及成型構(gòu)件，所述成型構(gòu)件圍繞所述主體上的所述發(fā)光器件。
15. 一種照明系統(tǒng)，包括 基板；和至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任何一項(xiàng)所要求的發(fā)光器件，所述至少一個(gè)發(fā)光器件安裝在所述基板上以用作光源。
全文摘要
本發(fā)明提供發(fā)光器件、制造發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層、在有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層、在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的超晶格結(jié)構(gòu)層、以及在超晶格結(jié)構(gòu)層上的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在發(fā)光結(jié)構(gòu)上的透光電極層；第一電極，該第一電極連接到第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二電極，該第二電極電連接到在發(fā)光結(jié)構(gòu)上的透光電極層；以及絕緣層，該絕緣層從第二電極的下部延伸到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的上部。
文檔編號(hào)H01L33/62GK102201513SQ201110078818
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者黃盛珉 申請(qǐng)人:Lg伊諾特有限公司