專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，更具體而言涉及一種電極結(jié)構(gòu)得到改進以實現(xiàn)均勻電流密度分布的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
諸如發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)的半導(dǎo)體發(fā)光器件是用于將電轉(zhuǎn)換成光的固態(tài)電子器件。這種半導(dǎo)體發(fā)光器件包括設(shè)置于P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層之間的半導(dǎo)體材料有源層。如果在P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層的末端之間施加電流，從η型和ρ 型半導(dǎo)體層向半導(dǎo)體材料有源層中注入電子和空穴。然后，在注入的電子和空穴在半導(dǎo)體材料有源層處復(fù)合時，產(chǎn)生光。通常，由組分公式為AlJr^ad—dMO彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的氮化物基III-V族半導(dǎo)體化合物形成的半導(dǎo)體發(fā)光器件能夠發(fā)射短波長(從紫外到綠色)，尤其是藍光。對于由氮化物基半導(dǎo)體化合物形成的半導(dǎo)體發(fā)光器件而言，由于使用諸如藍寶石襯底或碳化硅(SiC)襯底的絕緣襯底來滿足晶體生長的晶格匹配條件，所以在發(fā)光結(jié)構(gòu)的頂表面上幾乎水平地布置用于施加驅(qū)動電流的ρ型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層(亦即，電極具有平面結(jié)構(gòu))。要求這種具有平面結(jié)構(gòu)的氮化物基半導(dǎo)體發(fā)光器件的亮度要高，從而能夠?qū)⒌锘雽?dǎo)體發(fā)光器件用作照明源。為此，必須要通過均勻地展布電流來改善發(fā)光效率。不過，與具有垂直結(jié)構(gòu)的氮化物基半導(dǎo)體發(fā)光器件(其中，兩個電極分別設(shè)置于發(fā)光結(jié)構(gòu)的頂表面和底表面)相比，具有平面結(jié)構(gòu)的氮化物基半導(dǎo)體發(fā)光器件發(fā)光效率低，因為在發(fā)光區(qū)域中電流不是均勻分布的。圖1是示出了相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中氮化物基半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖。在發(fā)光器件1 中，在絕緣藍寶石襯底2上堆疊η型半導(dǎo)體層3、有源層4、ρ型半導(dǎo)體層5和透明電極6。 對有源層4、ρ型半導(dǎo)體層5和透明電極6的部分進行臺面蝕刻以暴露η型半導(dǎo)體層3，在η 型半導(dǎo)體層3的暴露部分上形成η型電極11。在透明電極6上形成ρ型電極15。如果在 P型電極15和η型電極11之間施加電流，在電流在有源層4中流動時發(fā)光。不過，由于ρ 型電極15和η型電極11通常在遠處，所以發(fā)光器件1的電流密度根據(jù)發(fā)光器件1的區(qū)域有大的變化。均勻的電流密度是提高發(fā)光效率和降低驅(qū)動電壓必需的。圖2是示出了圖1相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光器件1的電極結(jié)構(gòu)的平面圖。圖1是取自圖 2中線Ι-Γ的截面圖。參考圖2，在透明電極6 —側(cè)形成ρ型電極焊盤16。可以對ρ型電極焊盤16進行絲焊，作為P型電極15的一部分。在與P型電極焊盤16相反的另一側(cè)，在η型半導(dǎo)體層3 上形成η型電極焊盤12。可以對η型電極焊盤12進行絲焊，作為η型電極11的一部分。形成于透明電極6 —側(cè)的ρ型輔助電極17電連接到ρ型電極焊盤16，使得ρ型輔助電極17從ρ型電極焊盤16兩側(cè)延伸。此外，與ρ型輔助電極17平行形成的η型輔助電極13電連接到η型電極焊盤12，使得η型輔助電極13從η型電極焊盤12的兩側(cè)延伸。
在這種結(jié)構(gòu)中，由于施加到ρ型電極焊盤16的電流沿水平方向流動到η型電極焊盤12，所以電流的路徑相當(dāng)長。如果發(fā)光器件1的尺寸增大，電流路徑的長度也增大。這樣提高了電阻，從而提高了驅(qū)動電壓。此外，電流分布不均勻。如果電流分布不均勻，從發(fā)光器件1的表面發(fā)射的光的強度和均勻性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本公開提供了一種具有電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光器件，在該電極結(jié)構(gòu)中可以均勻分布電流密度，以改善光輸出功率特性、光轉(zhuǎn)換效率和亮度。根據(jù)示范性實施例，一種半導(dǎo)體發(fā)光器件包括襯底；依次形成于所述襯底上的η 型半導(dǎo)體層，有源層和P型半導(dǎo)體層；包括P型電極焊盤和P型輔助電極的P型電極，所述 P型電極焊盤設(shè)置于所述P型半導(dǎo)體層的第一邊緣，所述P型輔助電極連接到所述P型電極焊盤；以及包括η型電極焊盤和η型輔助電極的η型電極，所述η型電極焊盤設(shè)置于所述η 型半導(dǎo)體層與所述P型電極焊盤相對的第二邊緣，所述η型輔助電極連接到所述η型電極焊盤，其中所述η型輔助電極向設(shè)置所述ρ型電極焊盤的第一邊緣延伸，所述ρ型輔助電極向設(shè)置所述η型電極焊盤的第二邊緣延伸，所述η型輔助電極和所述ρ型輔助電極彼此平行，使得所述P型電極設(shè)置于所述η型電極周圍。在本公開中，半導(dǎo)體發(fā)光器件還可以包括導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層位于襯底和η型半導(dǎo)體層之間的位置和P型半導(dǎo)體層和P型電極之間位置中的至少一個位置。例如，可以在襯底和η型半導(dǎo)體層之間形成緩沖層作為導(dǎo)電層，可以在P型半導(dǎo)體層和P型電極之間形成透明電極作為導(dǎo)電層。此外，可以在η型半導(dǎo)體層上設(shè)置有源層，使得有源層從η型半導(dǎo)體層的邊緣向內(nèi)凹陷。在這種情況下，電流可以通過η型半導(dǎo)體層從η型電極焊盤向ρ型電極平穩(wěn)流動。


結(jié)合附圖從以下描述可以更詳細地理解示范性實施例，附圖中圖1是示出了相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖，圖2是相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖；圖3是示出了根據(jù)示范性實施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖；圖4是示出了根據(jù)示范性實施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件電極結(jié)構(gòu)的平面圖；圖5是示出了根據(jù)示另一范性實施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件電極結(jié)構(gòu)的平面圖；圖6是示出了根據(jù)示另一范性實施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件電極結(jié)構(gòu)的平面圖；以及圖7是示出了根據(jù)示另一范性實施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件電極結(jié)構(gòu)的平面圖。
具體實施例方式將在下文中參考附圖更詳細地描述體現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的示范性實施例。不過，可以通過很多不同形式實現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思，不應(yīng)理解為限于這里闡述的實施例；相反，提供這些實施例是為了使本公開透徹且完整，并將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達本發(fā)明構(gòu)思的范圍。 在附圖中，為了清晰起見夸大了元件厚度，類似附圖標(biāo)記表示類似元件。在實施例的描述中，將要理解，在稱一層(或膜)在另一層或襯底“上/上方”時，它可以直接在另一層或襯底上，或者也可以有中間層。圖3是示出了根據(jù)示范性實施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖。參考圖3，本實施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件具有發(fā)光結(jié)構(gòu)。該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括外延層 142，外延層142包括形成于襯底100上的η型半導(dǎo)體層120、有源層130和ρ型半導(dǎo)體層 140。在ρ型半導(dǎo)體層140上形成ρ型電極160，在η型半導(dǎo)體層120上形成η型電極170。如圖3所示，半導(dǎo)體發(fā)光器件還可以包括導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層在襯底100和η型半導(dǎo)體層120之間的位置以及ρ型半導(dǎo)體層140和ρ型電極160之間的位置中的至少一個位置。 例如，可以在襯底100和η型半導(dǎo)體層120之間形成緩沖層110作為導(dǎo)電層，可以在ρ型半導(dǎo)體層140和ρ型電極160之間形成透明電極150作為導(dǎo)電層。通過臺面蝕刻工藝去除外延層142的一部分(例如，有源層130和ρ型半導(dǎo)體層 140的部分)和透明電極150的一部分，部分暴露出η型半導(dǎo)體層120的頂側(cè)。在通過臺面蝕刻工藝暴露的η型半導(dǎo)體層120的一部分上形成η型電極170。此時，有源層130的邊緣可以從η型半導(dǎo)體層120的邊緣凹陷，從而在有源層130的整個區(qū)域中均勻展布電流，亦即，在操作半導(dǎo)體發(fā)光器件時發(fā)光區(qū)域的整個區(qū)域上均勻展布電流。透明電極150的邊緣也可以從P型半導(dǎo)體層140的邊緣凹陷。襯底100用于生長氮化物半導(dǎo)體單晶。例如，襯底100可以由包括藍寶石的透明材料制成。除了藍寶石之外，可以使用氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(feN)、碳化硅(SiC)或氮化鋁 (AlN)。在襯底100上形成η型半導(dǎo)體層120之前，形成緩沖層110以實現(xiàn)與襯底100的晶格匹配。緩沖層Iio可以由AIN/GaN形成。緩沖層110不是本實施例半導(dǎo)體發(fā)光器件的必要元件，因此根據(jù)半導(dǎo)體發(fā)光器件的特性和工藝條件，可以省去緩沖層110。外延層142的η型半導(dǎo)體層120、有源層130和ρ型半導(dǎo)體層140可以由組分公式為彡Χ，0彡Y，Χ+Υ ( 1)的半導(dǎo)體材料形成。具體而言，η型半導(dǎo)體層 120可以由摻有η型摻雜劑的GaN或GaN/AWaN形成。N型摻雜劑的范例包括Si、Ge和Sn。 例如，大多可以將Si用作η型摻雜劑。P型半導(dǎo)體層140可以由摻有ρ型摻雜劑的GaN或 GaN/AWaN形成。P型摻雜劑的范例包括Mg、&i和Be。例如，大多可以將Mg用作ρ型摻雜劑。有源層130產(chǎn)生并發(fā)射光。通常，有源層130具有由hGaN阱層和GaN勢壘層構(gòu)成的多量子阱結(jié)構(gòu)。有源層130可以具有單量子阱結(jié)構(gòu)或雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。通過淀積工藝，例如金屬有機物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)工藝、分子束外延(MBE)工藝和氫化物氣相外延(HVPE) 工藝，形成緩沖層110、η型半導(dǎo)體層120、有源層130和ρ型半導(dǎo)體層140。透明電極150可以由導(dǎo)電金屬氧化物形成。或者，如果薄金屬膜的透明度對于發(fā)光器件發(fā)射的光波長很高，透明電極150可以由電導(dǎo)率高且接觸電阻低的薄金屬膜形成。 透明電極150不是本實施例半導(dǎo)體發(fā)光器件的必要元件，因此根據(jù)半導(dǎo)體發(fā)光器件的特性和工藝條件，可以省去透明電極150。實施例首先，參考圖3和4，將根據(jù)示范性實施例詳細描述半導(dǎo)體發(fā)光器件的電極結(jié)構(gòu)。圖4是示出了根據(jù)示范性實施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件電極結(jié)構(gòu)的平面圖。沿圖4的線ΙΙΙ-ΙΙΓ取的截面對應(yīng)于圖3。在圖4中，未示出圖3的透明電極150，但示出了 P型電極160和η型電極170。
如圖4所示，ρ型電極160包括ρ型電極焊盤152，作為絲焊區(qū)域。P型電極焊盤 152形成于ρ型半導(dǎo)體層140(參考圖幻或透明電極150(參考圖幻上。在前一種情況下， P型電極焊盤152可以形成于蝕刻透明電極150的邊緣部分而暴露的ρ型半導(dǎo)體層140的位置上。在任何情況下，P型電極焊盤152都形成于設(shè)置于透明電極150下的ρ型半導(dǎo)體層140的邊緣部分?？梢栽诮咏雽?dǎo)體發(fā)光器件邊緣的區(qū)域中形成ρ型電極焊盤152以增大發(fā)光面積。在本實施例中，如果半導(dǎo)體發(fā)光器件具有800X1000 (任意單位)的yXx (垂直X水平)形式的矩形形狀，就可以接近與y軸平行的垂直邊緣(第一邊緣)設(shè)置P型電極焊盤152。在圖4中，接近半導(dǎo)體發(fā)光器件的左下角設(shè)置ρ型電極焊盤152。N型電極170包括在接近與第一邊緣相反的另一垂直邊緣(第二邊緣)的位置設(shè)置于η型半導(dǎo)體層120 (參考圖幻上的η型電極焊盤162。N型電極焊盤162接近沿對角線與設(shè)置P型電極焊盤152所靠近的角相對的角。具有相反極性的輔助電極IMa，154b, 154c, 16 和164b連接到ρ型電極焊盤152 和η型電極焊盤162并彼此平行。輔助電極IMa，154b, 154c, 164a和164b具有大致直線形狀，不與半導(dǎo)體發(fā)光器件的水平邊緣平行。亦即，輔助電極M4a，154b, 154c, 16 和164b 從半導(dǎo)體發(fā)光器件的χ軸傾斜。輔助電極M4a，154b, 154c, 164a和164b可以與水平線成大于0°但等于或小于45°范圍中的角θ。輔助電極(第一和第二 η型輔助電極)16 和164b沿著從η型電極焊盤162到設(shè)置P型電極焊盤152所接近的垂直邊緣的方向延伸。輔助電極(第一到第三ρ型輔助電極)154aU54c和154b沿著從ρ型電極焊盤152到設(shè)置η型電極焊盤162所接近的另一垂直邊緣的方向延伸。第一 P型輔助電極15 接近半導(dǎo)體發(fā)光器件與χ軸平行的水平邊緣 (第三邊緣)。第二 P型輔助電極15 接近半導(dǎo)體發(fā)光器件與χ軸平行的另一水平邊緣 (第四邊緣)。第三P型輔助電極154b設(shè)置于第一 ρ型輔助電極15 和第二 ρ型輔助電極15 之間。第一 η型輔助電極16 設(shè)置于第一 ρ型輔助電極15 和第三ρ型輔助電極154b之間，第二 η型輔助電極164b設(shè)置于第三ρ型輔助電極154b和第二 ρ型輔助電極 15 之間。亦即，具有相反極性的輔助電極IMa，154b, 154c, 16 和164b彼此均勻分隔并彼此平行，第一和第二 η型輔助電極16 和164b設(shè)置于第一到第三ρ型輔助電極IMa， 154c和154b之間。通過這種方式，ρ型電極160和η型電極170是交錯布置的。使用η型連接電極166將第一和第二 η型輔助電極16 和164b連接到η型電極焊盤162。使用第一和第二 ρ型連接電極156a和15 將第一到第三輔助電極IMa，15 和154b連接到ρ型電極焊盤152。第一和第二 ρ型連接電極156a和156b朝向垂直邊緣凸起。N型連接電極166具有與另一垂直邊緣平行的直線形狀。在本實施例中，在第一 η型輔助電極16 和η型連接電極166之間的連接位置處，形成η型電極焊盤162以與第一 η型輔助電極16 和η型連接電極166內(nèi)接。在第二 P型輔助電極15 和第二 ρ型連接電極156b之間的連接位置處，形成)ρ型電極焊盤152 以與第二 P型輔助電極15 和第二 ρ型連接電極156b外接。第一 ρ型輔助電極15 大致是直線的。不過，第一 ρ型輔助電極15 的接近η 型電極焊盤162的端部在半導(dǎo)體發(fā)光器件的右上角(在圖4中)彎曲，然后與設(shè)置η型電極焊盤162所接近的另一垂直邊緣基本平行。第三ρ型輔助電極154b大致是直線的。不過，第三P型輔助電極154b和水平線之間的角度在接近η型電極焊盤162的位置可能增大，使得第三P型輔助電極154b和η型電極焊盤162之間的距離可以等于第三ρ型輔助電極 154b和第二 η型輔助電極164b之間的距離。P型電極焊盤152和η型電極焊盤162可以具有相同形狀和尺寸。輔助電極15 ， 154b, 154c, 164a和164b和連接電極156a，156b和166可以具有相同的線寬。大的線寬是有利的，因為可能實現(xiàn)有效電流擴展，但由于不希望出現(xiàn)的光吸收或阻擋又是不利的。類似地，隨著輔助電極M4a，154b, 154c, 164a和164b之間距離減小，盡管電流擴展可能增大，但光吸收或阻擋增加。因此，可能需要保持適當(dāng)?shù)木€寬和線間距。在實際的制造過程中，在襯底100上形成外延層142和透明電極150之后(參考圖幻，通過在透明電極150上淀積金屬并利用光致抗蝕劑通過剝離法剝離金屬來形成P型電極160。之后，蝕刻有源層130、ρ 型半導(dǎo)體層140和透明電極150以形成形狀與η型電極170對應(yīng)的槽，然后形成η型電極 170。如果ρ型電極160和η型電極170的厚度大，電阻可以減小但成本增加。于是，可能需要選擇適當(dāng)厚度。與參考圖1和2解釋的相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體發(fā)光器件1不同的是，P型電極160和 η型電極170是交錯的，ρ型電極160設(shè)置在η型電極170周圍，ρ型電極160和η型電極 170之間的距離基本均勻。于是，電流密度可以更加均勻。由于ρ型電極160的上述結(jié)構(gòu)， 電流能夠從P型電極160到η型電極170在整個有源層130中均勻流動，從而可以向有源層130中均勻地注入電子和空穴。因此，可以在有源層130的整個發(fā)光區(qū)域上均勻展布電流，從而電子和空穴可以在有源層130中幾乎均勻地復(fù)合，實現(xiàn)高效率的光發(fā)射。根據(jù)實施例，可以去除不必要的電極部分以增大實際發(fā)光面積和發(fā)光效率。此外， 可以方便電流的展布以降低驅(qū)動電壓并提高發(fā)光效率。另一實施例圖5是示出了根據(jù)示另一范性實施例的發(fā)光器件電極結(jié)構(gòu)的平面圖。可以在圖3 的半導(dǎo)體發(fā)光器件中使用圖5所示的ρ型和η型電極260和270代替圖4所示的ρ型電極 160和η型電極170。如圖5所示，ρ型電極260包括ρ型電極焊盤252，作為絲焊區(qū)域。P型電極焊盤 252形成于ρ型半導(dǎo)體層140(參考圖幻或透明電極150(參考圖幻上。在前一種情況下， P型電極焊盤252可以形成于蝕刻透明電極150的邊緣部分而暴露的ρ型半導(dǎo)體層140的位置上。在任何情況下，P型電極焊盤252都形成于設(shè)置于透明電極150下的ρ型半導(dǎo)體層140的邊緣部分?？梢栽诮咏雽?dǎo)體發(fā)光器件邊緣的區(qū)域中形成ρ型電極焊盤252以增大發(fā)光面積。在本實施例中，如果半導(dǎo)體發(fā)光器件具有800X1000 (任意單位)的yXx (垂直X水平)形式的矩形形狀，就可以在與y軸平行的垂直邊緣附近在該垂直邊緣大約中心處設(shè)置P型電極焊盤252。N型電極270包括設(shè)置于η型半導(dǎo)體層120 (參考圖3)的如下位置的η型電極焊盤沈2，該位置接近于與設(shè)置ρ型電極焊盤252所接近的垂直邊緣相反的另一垂直邊緣。N 型電極焊盤262接近如圖5所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件的右下角。具有相反極性的輔助電極25 ，254b，254c, 264a和連接到η型電極焊盤262 和η型電極焊盤252并彼此平行。輔助電極25 ，254b，254c, 264a和具有大致直線形狀，不與半導(dǎo)體發(fā)光器件的水平邊緣平行。亦即，輔助電極25 ，254b，254c, 264a和從半導(dǎo)體發(fā)光器件的χ軸傾斜。
輔助電極(第一和第二 η型輔助電極)264a和沿著從η型電極焊盤262到設(shè)置P型電極焊盤252所接近的垂直邊緣的方向延伸。輔助電極(第一到第三ρ型輔助電極)254a,254c和254b沿著從ρ型電極焊盤252到設(shè)置η型電極焊盤262所接近的另一垂直邊緣的方向延伸。第一 P型輔助電極25 接近半導(dǎo)體發(fā)光器件與χ軸平行的水平邊緣。 第二 P型輔助電極25 接近半導(dǎo)體發(fā)光器件與χ軸平行的另一水平邊緣。第三ρ型輔助電極254b設(shè)置于第一 ρ型輔助電極25 和第二 ρ型輔助電極25 之間。第一 η型輔助電極設(shè)置于第一 ρ型輔助電極25 和第三ρ型輔助電極254b之間，第二 η型輔助電極設(shè)置于第三ρ型輔助電極254b和第二 ρ型輔助電極25 之間。亦即，具有相反極性的輔助電極25 ，254b，254c, 264a和彼此均勻分隔并彼此平行，第一和第二 η型輔助電極和設(shè)置于第一到第三ρ型輔助電極25 ，254c和254b之間。通過這種方式，P型電極260和η型電極270是交錯布置的。使用η型連接電極266將第一和第二 η型輔助電極和連接到η型電極焊盤沈2。使用第一和第二 ρ型連接電極256a和25 將第一到第三輔助電極25 ，254c 和254b連接到ρ型電極焊盤252。第一和第二 ρ型連接電極256a和256b朝向所述垂直邊緣凸起。第一和第二 P型連接電極256a和256b可以具有不同形狀。第一和第二 ρ型連接電極256a和256b的凸起部分可以具有彎曲形狀或彎曲形狀和直線形狀的組合。N型連接電極266具有與所述另一垂直邊緣平行的直線形狀。在本實施例中，在第二 η型輔助電極和η型連接電極266之間的連接位置處，形成η型電極焊盤沈2以與第二 η型輔助電極外接。在第三ρ型輔助電極254b 和第二 P型連接電極256b之間的連接位置處，形成ρ型電極焊盤252以與第三ρ型輔助電極254b和第二 ρ型連接電極25 內(nèi)接。第一 ρ型輔助電極25 大致是直線的。不過，第一 ρ型輔助電極25 的接近所述另一垂直邊緣的端部在圖5所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件的第一 η型輔助電極^Ha和右上角之間的區(qū)域中是彎曲的或直線延伸，然后該端部指向水平邊緣。第二 η型輔助電極沈仙與第三P型輔助電極254b大致平行。不過，第二 η型輔助電極沈仙和水平線之間的角度在接近P型電極焊盤252的位置可以改變，使得第二 η型輔助電極和ρ型電極焊盤252 之間的距離可以等于第二 η型輔助電極沈仙和第二 ρ型輔助電極25 之間的距離。第二 P型輔助電極25 可以與第二 η型輔助電極大致平行。另一實施例圖6是示出了根據(jù)示另一范性實施例的發(fā)光器件電極結(jié)構(gòu)的平面圖?？梢栽趫D3 的半導(dǎo)體發(fā)光器件中使用圖6所示的ρ型和η型電極360和370代替圖4所示的ρ型電極 160和η型電極170。如圖6所示，ρ型電極360包括ρ型電極焊盤352作為絲焊區(qū)域。P型電極焊盤 352形成于ρ型半導(dǎo)體層140(參考圖幻或透明電極150(參考圖幻上。在前一種情況下， P型電極焊盤152可以形成于蝕刻透明電極150的邊緣部分而暴露的ρ型半導(dǎo)體層140的位置上。在任何情況下，ρ型電極焊盤352都形成于設(shè)置于透明電極150下的ρ型半導(dǎo)體層140的邊緣部分?？梢栽诮咏雽?dǎo)體發(fā)光器件邊緣的區(qū)域中形成ρ型電極焊盤352以增大發(fā)光面積。在本實施例中，如果半導(dǎo)體發(fā)光器件具有800X 1000(任意單位)的yXx(垂直X水平)形式的矩形形狀，就可以在與的y軸平行的垂直邊緣附近在該垂直邊緣的大約中心處設(shè)置P型電極焊盤352。N型電極370包括設(shè)置于η型半導(dǎo)體層120(參考圖幻上的如下位置的η型電極焊盤362，該位置接近與設(shè)置ρ型電極焊盤352所接近的垂直邊緣相反的另一垂直邊緣。N 型電極焊盤362接近如圖6所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件的右上角。具有相反極性的輔助電極35 ，354b，354c, 364a和364b連接到η型電極焊盤362 和η型電極焊盤352并彼此平行。輔助電極35 ，354b，354c, 364a和364b具有大致直線形狀，不與半導(dǎo)體發(fā)光器件的水平邊緣平行。亦即，輔助電極35 ，354b，354c, 364a和364b 從半導(dǎo)體發(fā)光器件的χ軸傾斜。輔助電極(第一和第二 η型輔助電極)364a和364b沿著從η型電極焊盤362到設(shè)置P型電極焊盤352所接近的垂直邊緣的方向延伸。輔助電極(第一到第三ρ型輔助電極)354a,354c和354b沿著從ρ型電極焊盤352到設(shè)置η型電極焊盤362所接近的另一垂直邊緣的方向延伸。第一 P型輔助電極35 接近半導(dǎo)體發(fā)光器件與χ軸平行的水平邊緣。 第二 P型輔助電極35 接近半導(dǎo)體發(fā)光器件與χ軸平行的另一水平邊緣。第三ρ型輔助電極354b設(shè)置于第一 ρ型輔助電極35 和第二 ρ型輔助電極35 之間。第一 η型輔助電極36 設(shè)置于第一 ρ型輔助電極35 和第三ρ型輔助電極354b之間，第二 η型輔助電極364b設(shè)置于第三ρ型輔助電極354b和第二 ρ型輔助電極35 之間。亦即，具有相反極性的輔助電極35 ，354b，354c, 364a和364b彼此均勻分隔并彼此平行，第一和第二 η型輔助電極36 和364b設(shè)置于第一到第三ρ型輔助電極35 ，35 和354b之間。通過這種方式，P型電極360和η型電極370是交錯布置的。使用η型連接電極366將第一和第二 η型輔助電極36 和364b連接到η型電極焊盤362。使用第一和第二 ρ型連接電極356a和35 將第一到第三輔助電極35 ，
和354b連接到ρ型電極焊盤352。第一和第二 ρ型連接電極356a和356b朝向垂直邊緣凸起。第一和第二 ρ型連接電極356a和356b可以具有不同形狀。第一和第二 ρ型連接電極 356a和356b的凸起部分可以具有彎曲形狀或彎曲形狀和直線形狀的組合。N型連接電極 366具有與所述另一垂直邊緣平行的直線形狀。在本實施例中，在第一 η型輔助電極36 和η型連接電極366之間的連接位置處， 形成η型電極焊盤362以與第一 η型輔助電極36 內(nèi)接。形成ρ型電極焊盤352以與第二 P型連接電極35 外接。第一 ρ型輔助電極35 大致是直線的。不過，第一 ρ型輔助電極35 的接近所述另一垂直邊緣的端部是彎曲的，使得第一 P型輔助電極35 的端部和η型電極焊盤362 之間的距離可以恒定。在圖6所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件的左下角設(shè)置形狀類似于第一ρ型輔助電極35 的端部的第三連接電極356c。第二 ρ型輔助電極35 的末端可以具有與圖4 所示的第二 P型輔助電極15 末端形狀類似的形狀?；蛘撸诙?ρ型輔助電極35 的末端可以進一步平行于圖6所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的水平邊緣延伸。另一實施例圖7是示出了根據(jù)示另一范性實施例的發(fā)光器件電極結(jié)構(gòu)的平面圖?？梢栽趫D3 的半導(dǎo)體發(fā)光器件中使用圖7所示的ρ型和η型電極460和470代替ρ型電極160和η型電極170。如圖7所示，ρ型電極460包括第一和第二 P型電極焊盤45 和452b作為絲焊區(qū)域。第一和第二 ρ型電極焊盤45 和452b形成于ρ型半導(dǎo)體層140 (參考圖幻或透明電極150(參考圖幻上。在前一種情況下，第一和第二 ρ型電極焊盤45 和452b可以形成于蝕刻透明電極150的邊緣部分而暴露的ρ型半導(dǎo)體層140的位置上。在任何情況下，第一和第二 P型電極焊盤45 和452b都形成于透明電極150下設(shè)置的ρ型半導(dǎo)體層140的邊緣部分。第一和第二 P型電極焊盤45 和452b可以形成于接近半導(dǎo)體發(fā)光器件邊緣的區(qū)域中以增加發(fā)光面積。在本實施例中，如果半導(dǎo)體發(fā)光器件具有800 X 1000(任意單位) 的yXx(垂直X水平)形式的矩形形狀，就可以與半導(dǎo)體發(fā)光器件的與y軸平行的垂直邊緣接近地在該半導(dǎo)體發(fā)光器件的角落處設(shè)置第一和第二 P型電極焊盤45 和452b。N型電極470包括設(shè)置于η型半導(dǎo)體層120(參考圖幻上的如下位置的第一和第二 η型電極焊盤46 和46 ，該位置接近于與設(shè)置第一和第二 ρ型電極焊盤45 和45 接近的垂直邊緣相對的另一垂直邊緣。第一和第二 η型電極焊盤46 和462b比圖7所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件的角落更接近水平中心線。具有相反極性的輔助電極45 ，454b, 454c, 464a, 464b連接到第一和第二 η型電極焊盤46 和462b以及第一和第二 ρ型電極焊盤45 和452b。輔助電極45 ，454b， 454c, 464a, 464b彼此平行。輔助電極45 ，454b, 454c, 464a和464b具有大致直線形狀， 與半導(dǎo)體發(fā)光器件的水平邊緣平行。亦即，輔助電極45 ，454b, 454c, 464a, 464b與χ軸平行。輔助電極(第一和第二 η型輔助電極)464a和464b從第一和第二 η型電極焊盤 462a和462b向設(shè)置第一和第二 ρ型電極焊盤45 和452b所接近的垂直邊緣延伸。輔助電極(第一到第三ρ型輔助電極)454a,454c和454b沿著從第一和第二 ρ型電極焊盤45 和452b向設(shè)置第一和第二 η型電極焊盤46 和462b所接近的另一垂直邊緣的方向延伸。 第一 P型輔助電極45 接近半導(dǎo)體發(fā)光器件與χ軸平行的水平邊緣。第二 ρ型輔助電極 454c接近半導(dǎo)體發(fā)光器件與χ軸平行的另一水平邊緣。第三ρ型輔助電極454b設(shè)置于第一 P型輔助電極45 和第二 ρ型輔助電極45 之間。第一 η型輔助電極46 設(shè)置于第一 P型輔助電極45 和第三ρ型輔助電極454b之間，第二 η型輔助電極464b設(shè)置于第三 P型輔助電極454b和第二 ρ型輔助電極45 之間。亦即，具有相反極性的輔助電極45 ， 454b, 454c, 464a和464b彼此均勻分隔并彼此平行，第一和第二 η型輔助電極46 和464b 設(shè)置于第一到第三P型輔助電極45 ，45 和454b之間。通過這種方式，ρ型電極460和 η型電極470是交錯布置。在本實施例中，η型連接電極不用于連接第一和第二 η型電極焊盤46 和462b。 不過，使用第一和第二 P型連接電極456a和456b將第一到第三ρ型輔助電極45 ，454c 和454b連接到第一和第二 ρ型電極焊盤45 和452b。第一和第二 ρ型連接電極456a和 456b朝向垂直邊緣彎曲。第一和第二 ρ型連接電極456a和456b可以具有不同形狀。第一和第二 P型連接電極456a和456b的凸起部分可以具有彎曲形狀或彎曲形狀和直線形狀的組合。在本實施例中，形成第一和第二電極焊盤45 和452b以與第一和第二 ρ型連接電極456a和456b外接，并將第一和第二電極焊盤45 和452b設(shè)置于半導(dǎo)體發(fā)光器件的角落。第一 ρ型輔助電極45 大致是直線的。不過，第一 ρ型輔助電極45 的接近所述另一垂直邊緣的端部是彎曲的，使得第一 P型輔助電極45 的端部和第一 η型電極焊盤 462a之間的距離可以恒定。類似地，第二 ρ型輔助電極45 大致為直線，第二 ρ型輔助電極45 的接近所述另一垂直邊緣的端部是彎曲的，使得第二 ρ型輔助電極45 的端部和第二 η型電極焊盤462b之間的距離可以恒定。在本實施例中，提供了多個電極焊盤。詳細地講，第一和第二 P型電極焊盤45 和 452b彼此連接，第一和第二 η型電極焊盤46 和462b彼此不連接。亦即，并非連接所有電極焊盤，以使不必要的電極最少。因此，可以增大實際發(fā)光面積以實現(xiàn)高的光轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)模擬結(jié)果，在圖4所示的實施例中，半導(dǎo)體發(fā)光器件的驅(qū)動電壓Vf約為 3. 25V，光功率Po約為143mW。在圖5和6所示的實施例中半導(dǎo)體發(fā)光器件具有類似的驅(qū)動電壓和光功率。與相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體發(fā)光器件相比，上述半導(dǎo)體發(fā)光器件的驅(qū)動電壓非常低。因此，與相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體發(fā)光器件相比，上述半導(dǎo)體發(fā)光器件的光轉(zhuǎn)換效率很尚ο圖4和5中所示的實施例在ρ型和η型電極焊盤的位置方面是不同的。亦即，在圖4所示的實施例中，ρ型電極焊盤設(shè)置于角落，η型電極焊盤設(shè)置于大致中心區(qū)域。不過， 在圖5所示的實施例中，η型電極焊盤設(shè)置于角落，ρ型電極焊盤設(shè)置于大致中心區(qū)域。從圖4和5所示實施例中獲得的驅(qū)動電壓和光功率類似這一事實可以理解，盡管在圖4和5 的實施例的電極結(jié)構(gòu)中互換了 P型和η型電極焊盤的位置，但半導(dǎo)體發(fā)光器件的特性未顯著變化。在圖4到6所示的實施例中，半導(dǎo)體發(fā)光器件的光功率大約為140mW，通過減小襯底100的厚度改善了半導(dǎo)體發(fā)光器件的散熱特性。在圖7所示的實施例中，使用兩個ρ型電極焊盤和兩個η型電極焊盤，同時將襯底100的厚度維持在與圖4到6的實施例相同水平。在這種情況下，驅(qū)動電壓降低到大約 3. 20V，光功率大約為133mW。在上述實施例中，半導(dǎo)體發(fā)光器件具有矩形形狀。不過，可以將本發(fā)明構(gòu)思應(yīng)用于具有正方形形狀的半導(dǎo)體發(fā)光器件。根據(jù)本公開，半導(dǎo)體發(fā)光器件可以具有被配置成在半導(dǎo)體發(fā)光器件的整個面積內(nèi)均勻且高效展布電流的電極結(jié)構(gòu)。因此，在半導(dǎo)體發(fā)光器件中電流密度分布可以更均勻。由于η型電極設(shè)置于半導(dǎo)體發(fā)光器件中并由P型電極圍繞，所以電流能夠圍繞η型電極均勻流動，以實現(xiàn)高的光轉(zhuǎn)換效率和低的驅(qū)動電壓。此外，在使用多個電極焊盤時，并非連接所有電極焊盤，從而使不必要的電極最少，并增大了實際發(fā)光面積，以實現(xiàn)高的光轉(zhuǎn)換效率。盡管已經(jīng)參考具體實施例描述了半導(dǎo)體發(fā)光器件，但其不限于此。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解，可以對其做出各種修改和變化而不脫離由所附權(quán)利要求界定的本發(fā)明精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括 襯底；依次形成于所述襯底上的η型半導(dǎo)體層，有源層和ρ型半導(dǎo)體層； 包括P型電極焊盤和P型輔助電極的P型電極，所述P型電極焊盤設(shè)置于所述P型半導(dǎo)體層的第一邊緣，所述P型輔助電極連接到所述P型電極焊盤；以及包括η型電極焊盤和η型輔助電極的η型電極，所述η型電極焊盤設(shè)置于所述η型半導(dǎo)體層上與所述P型電極焊盤相反的第二邊緣，所述η型輔助電極連接到所述η型電極焊 ，其中所述η型輔助電極向設(shè)置所述ρ型電極焊盤的第一邊緣延伸，所述ρ型輔助電極向設(shè)置所述η型電極焊盤的第二邊緣延伸，所述η型輔助電極和所述ρ型輔助電極彼此平行，使得所述P型電極設(shè)置于所述η型電極周圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括彎曲的P型連接電極，所述P型連接電極朝向所述第一邊緣凸起并連接所述P型輔助電極和所述P型電極焊盤；以及平行于所述第二邊緣并連接所述η型輔助電極和η型電極焊盤的η型連接電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述ρ型連接電極的凸起部分具有彎曲形狀或彎曲形狀和直線形狀的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述η型輔助電極和所述P型輔助電極是傾斜的。
5.一種具有矩形平坦形狀的半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述矩形平坦形狀具有水平χ軸和垂直 y軸，所述半導(dǎo)體發(fā)光器件包括襯底；依次形成于所述襯底上的η型半導(dǎo)體層、有源層和ρ型半導(dǎo)體層； 包括P型電極焊盤和P型輔助電極的P型電極，所述P型電極焊盤設(shè)置于所述P型半導(dǎo)體層的垂直第一邊緣，所述P型輔助電極連接到所述P型電極焊盤；以及包括η型電極焊盤和η型輔助電極的η型電極，所述η型電極焊盤設(shè)置于所述η型半導(dǎo)體層上與所述P型電極焊盤相反的垂直第二邊緣，所述η型輔助電極連接到所述η型電極焊盤，其中所述η型輔助電極向設(shè)置所述ρ型電極焊盤的第一邊緣延伸，所述ρ型輔助電極向設(shè)置所述η型電極焊盤的第二邊緣延伸，所述η型輔助電極和所述ρ型輔助電極彼此平行，并從水平邊緣傾斜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述η型輔助電極和所述ρ型輔助電極與所述水平邊緣形成大于0°但等于或小于45°范圍中的角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述ρ型輔助電極包括 接近水平第三邊緣設(shè)置的第一 P型輔助電極；接近與所述第三邊緣相對的水平第四邊緣設(shè)置的第二P型輔助電極；以及設(shè)置于所述第一和第二P型輔助電極之間的第三P型輔助電極， 其中所述η型輔助電極包括設(shè)置于所述第一 P型輔助電極和第三P型輔助電極之間的第一 η型輔助電極；以及設(shè)置于所述第三P型輔助電極和所述第二 P型輔助電極之間的第二 η型輔助電極，其中所述P型電極以P型和η型電極交錯的狀態(tài)設(shè)置于所述η型電極周圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括被配置成連接所述第一 P型輔助電極和所述第三P型輔助電極的第一 P型連接電極；被配置成連接所述第三P型輔助電極和所述第二 P型輔助電極的第二 P型連接電極；以及被配置成連接所述第一 η型輔助電極和所述第二 η型輔助電極的η型連接電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第一和第二ρ型連接電極向所述第一邊緣凸起彎曲，所述η型連接電極平行于所述第二邊緣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第一和第二ρ型輔助電極的凸起部分具有彎曲形狀或彎曲形狀和直線形狀的組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中在所述第一η型輔助電極和所述η型連接電極之間的連接位置處，形成所述η型電極焊盤以與所述第一 η型輔助電極和所述η 型連接電極內(nèi)接，在所述第二 P型輔助電極和所述第二 P型連接電極之間的連接位置處，形成所述η型電極焊盤以與所述第二P型輔助電極和所述第二P型連接電極外接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第一ρ型輔助電極的接近所述 η型電極焊盤的端部具有基本平行于所述第二邊緣的彎曲形狀，并且所述第三P型輔助電極和水平線之間的角度在接近所述η型電極焊盤的位置增大，使得所述第三P型輔助電極和所述η型電極焊盤之間的距離等于所述第三ρ型輔助電極和所述第二 η型輔助電極之間的距離。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中在所述第二η型輔助電極和所述η型連接電極之間的連接位置處，形成所述η型電極焊盤以與所述第二η型輔助電極外接，并且在所述第三P型輔助電極和所述第二 P型連接電極之間的連接位置處，形成所述P型電極焊盤以與所述第三P型輔助電極和所述第二 P型連接電極內(nèi)接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第一ρ型輔助電極的接近所述第二邊緣的端部在所述第一η型輔助電極和所述半導(dǎo)體發(fā)光器件角落之間的區(qū)域中是彎曲的或直線延伸的，然后所述端部指向所述第三邊緣；并且所述第二 η型輔助電極和水平線之間的角度在接近所述ρ型電極焊盤的位置改變，使得所述第二 η型輔助電極和所述ρ型電極焊盤之間的距離基本等于所述第二 η型輔助電極和所述第二 P型輔助電極之間的距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中在所述第一η型輔助電極和所述η型連接電極之間的連接位置處，形成所述η型電極焊盤以與所述第一η型輔助電極外接，并且形成所述P型電極焊盤一與第二 P型連接電極外接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第一ρ型輔助電極的接近所述第二邊緣的端部是彎曲的，使得所述端部和所述η型電極焊盤之間的距離恒定，并且所述第二 P型輔助電極的接近所述第四邊緣的端部與所述第四邊緣平行延伸。
17.一種具有矩形平坦形狀的半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述矩形平坦形狀具有水平χ軸和垂直y軸，所述半導(dǎo)體發(fā)光器件包括襯底；依次形成于所述襯底上的η型半導(dǎo)體層，有源層和ρ型半導(dǎo)體層； 包括多個P型電極焊盤和P型輔助電極的P型電極，所述P型電極焊盤設(shè)置于所述P 型半導(dǎo)體層的垂直第一邊緣，所述P型輔助電極連接到所述P型電極焊盤；以及包括多個η型電極焊盤和η型輔助電極的η型電極，所述η型電極焊盤設(shè)置于所述η型半導(dǎo)體層的與所述P型電極焊盤相對的垂直第二邊緣，所述η型輔助電極連接到所述η型電極焊盤，其中所述η型輔助電極向設(shè)置所述ρ型電極焊盤的第一邊緣延伸，所述ρ型輔助電極向設(shè)置所述η型電極焊盤的第二邊緣延伸，所述η型輔助電極和所述ρ型輔助電極彼此平行，使得所述P型電極設(shè)置于所述η型電極周圍，其中所述P型電極焊盤彼此連接，所述η型電極焊盤不彼此連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述ρ型輔助電極包括 接近水平第三邊緣設(shè)置的第一 P型輔助電極；接近與所述第三邊緣相對的水平第四邊緣設(shè)置的第二 P型輔助電極；以及設(shè)置于所述第一和第二 P型輔助電極之間的第三P型輔助電極， 其中所述η型輔助電極包括從各所述η型電極焊盤的第一 η型電極焊盤延伸并設(shè)置于所述第一 ρ型輔助電極和第三P型輔助電極之間的第一 η型輔助電極；以及從各所述η型電極焊盤的第二 η型電極焊盤延伸并設(shè)置于所述第三ρ型輔助電極和所述第二 P型輔助電極之間的第二 η型輔助電極， 其中所述P型和η型電極是交錯的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括被配置成連接所述第一 P型輔助電極和所述第三P型輔助電極的第一 P型連接電極；以及被配置成連接所述第三P型輔助電極和所述第二P型輔助電極的第二P型連接電極。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第一和第二P型連接電極向所述第一邊緣凸起彎曲。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述ρ型電極焊盤包括外接到所述第一 P型連接電極并設(shè)置于所述半導(dǎo)體發(fā)光器件角落的第一 P型電極焊盤；以及外接到所述第二P型連接電極并設(shè)置于所述半導(dǎo)體發(fā)光器件另一角落的第二P型電極焊盤。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第一ρ型輔助電極的接近所述第二邊緣的端部是彎曲的，使得所述第一 P型輔助電極的所述端部和所述η型電極焊盤之間的距離恒定，并且所述第二 P型輔助電極的接近所述第二邊緣的端部是彎曲的，使得所述第二 P型輔助電極的所述端部和所述第二 η型電極焊盤之間的距離恒定。
全文摘要
提供了一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，用于實現(xiàn)均勻電流密度分布和大亮度。該器件包括襯底；依次形成于所述襯底上的n型半導(dǎo)體層，有源層和p型半導(dǎo)體層；包括p型電極焊盤和p型輔助電極的p型電極，該p型電極焊盤設(shè)置于所述p型半導(dǎo)體層的第一邊緣，該p型輔助電極連接到所述p型電極焊盤；以及包括n型電極焊盤和n型輔助電極的n型電極，該n型電極焊盤設(shè)置于所述n型半導(dǎo)體層與所述p型電極焊盤相對的第二邊緣，該n型輔助電極連接到所述n型電極焊盤。該n型輔助電極向設(shè)置p型電極焊盤的第一邊緣延伸，該p型輔助電極向設(shè)置所述n型電極焊盤的第二邊緣延伸，該n型輔助電極和p型輔助電極彼此平行，使得p型電極設(shè)置于該n型電極周圍。
文檔編號H01L33/38GK102299227SQ20111017398
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者裴德圭 申請人:Theleds株式會社