專利名稱：半導體發(fā)光器件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體發(fā)光器件，更具體地，涉及一種包括設置在光發(fā)射結構上的絕緣層和反射部件因而具有優(yōu)良的光提取效率的半導體發(fā)光器件，還涉及一種制造該半導體發(fā)光器件的方法。
背景技術：
發(fā)光二極管作為一種類型的半導體發(fā)光器件，它是一種當向其施加電流時能夠根據(jù)ρ型和η型半導體結部分中的電子空穴復合(electron hole recombination)而產生各種顏色的光的半導體器件。與基于燈絲的發(fā)光器件相比，半導體發(fā)光器件具有多種優(yōu)點，例如使用壽命長、低功耗、優(yōu)良的初始驅動特性、高抗震性等，因此對這種半導體發(fā)光器件的需求繼續(xù)增長。尤其是，近來一組能夠發(fā)射短波長藍光的III族氮化物半導體尤為突出。在半導體發(fā)光器件中，電力被施加于η型半導體層和P型半導體層，使得電子和空穴在其結區(qū)域中復合以發(fā)射光。因此，為了將電力施加于η型半導體層和P型半導體層，在 η型和ρ型半導體層上形成有η型和ρ型電極。但是，這種金屬的η型和ρ型電極吸收光， 而不是將光發(fā)射到外界，因此降低了發(fā)光器件的光提取效率。尤其是，當電極和半導體層的接觸表面被擴展以改進電流分布特征時，這個問題變得更加嚴重。因此，需要一種考慮到設計一種既具有優(yōu)良的電流分布特征又具有優(yōu)良的光提取效率的半導體發(fā)光器件的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個方面提供一種具有如下結構的半導體發(fā)光器件，在該結構中，反射單元和絕緣層形成在金屬電極的下側，因此改進了其電流分布特征和光提取效率。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種半導體發(fā)光器件，包括光發(fā)射結構，其中依次地層疊有第一導電半導體層、有源層和第二導電半導體層；第一電極，形成在第一導電半導體層上；絕緣層，形成在第二導電半導體層上且由透明材料制成；反射單元，形成在絕緣層上并反射從有源層發(fā)射的光；第二電極，形成在反射單元上；以及透明電極，形成在第二導電半導體層上，透明電極與絕緣層和第二電極接觸。反射單元可形成在通過去除透明電極的一部分而形成的一區(qū)域中。第二電極可具有比反射單元的面積更大的面積，以便覆蓋反射單元。絕緣層可具有比第二電極的面積更大的面積。有源層可形成在第一導電半導體層的一個表面的一部分上，并且第一電極可形成在第一導電半導體層的一個表面的除其中形成有有源層的區(qū)域之外的一區(qū)域上。第一電極可包括第一主電極和從第一主電極延伸的第一支電極，并且第二電極可包括第二主電極和從第二主電極延伸的第二支電極。絕緣層的寬度可以是第二支電極的寬度的2至6倍(即，它們之間存在2 1至 6 1的比例)。第一電極和第二電極可由鉻(Cr)和金(Au)中的至少一種制成。反射單元可由鋁(Al)和銀(Ag)中的至少一種制成。透明電極層可包括由選自以下物質組成的組中的一種氧化物制成的至少一層氧化銦錫(ITO)、氧化銦(10)、錫基氧化物(tin-based oxide (SnO2))、氧化鋅(SiO)和氧化銦鋅(IZO)。在這種情況下，絕緣層的厚度可以在1000 A至10000 A的范圍內。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，還提供一種制造半導體發(fā)光器件的方法，包括在一襯底上依次地層疊第一導電半導體層、有源層和第二導電半導體層；選擇性地去除第二導電半導體層、有源層和第一導電半導體層的一部分；在通過去除第一導電半導體層的一部分而形成的區(qū)域中形成第一電極；在第二導電半導體層的一部分上形成絕緣層；在第二導電半導體層和絕緣層上形成透明電極；去除形成在絕緣層上的透明電極的一部分，以露出絕緣層的一部分；在露出絕緣層的區(qū)域中形成反射單元；以及在透明電極和反射單元上形成第二電極。在選擇性地去除第二導電半導體層、有源層和第一導電半導體層的一部分的步驟中，可臺面蝕刻第二導電半導體層、有源層和第一導電半導體層的一部分，以露出第一導電半導體的一部分。為了去除形成在絕緣層上的透明電極的一部分，可利用掩模來蝕刻透明電極的一部分。在露出絕緣層的區(qū)域中形成反射單元的步驟中，可利用掩模來形成反射單元。第二電極可具有比反射單元的面積更大的面積，以覆蓋反射單元。絕緣層可具有比第二電極的面積更大的面積。


從以下結合附圖的詳細描述中，將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他方面、特征以及其他優(yōu)點，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一示例性實施方式的半導體發(fā)光器件的示意性截面圖；圖2是圖1中的半導體發(fā)光器件的從第二電極的上側觀察的平面圖；圖3A至圖3G是示出根據(jù)本發(fā)明一示例性實施方式的制造半導體發(fā)光器件的順序工藝的截面圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一示例性實施方式的從第二電極經(jīng)透明電極流入光發(fā)射結構中的電流的示意圖；圖5是示出在半導體發(fā)光器件中省去反射單元時從有源層產生的光的行進路徑的示意圖；以及圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明一示例性實施方式的半導體發(fā)光器件中從有源層產生的光的行進路徑的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施方式。然而，本發(fā)明可以通過多種不同的形式體現(xiàn)出來，而不應該局限于在此闡述的實施方式來構造。相反，提供這些實施方式的目的在于使本公開更充分和完整，并將本發(fā)明的范圍完全傳達給本領域技術人員。附圖中，為了清楚起見，可能放大了形狀和尺寸，并且始終將使用相同的參考標號來表示相同或類似的部件。圖1是根據(jù)本發(fā)明一示例性實施方式的半導體發(fā)光器件的示意性截面圖。參照圖1，半導體發(fā)光器件1包括襯底2、光發(fā)射結構6、絕緣層7、反射單元9、透明電極8、第一電極10和第二電極11。襯底2是設置成允許在其上生長氮化物半導體層的生長襯底，并且諸如藍寶石襯底的絕緣襯底可用作襯底2。此外，導電襯底、諸如SiC、Si、GaN、 AlN的金屬襯底或鍍覆層也可以用作襯底。在襯底2上設置有光發(fā)射結構6，在該光發(fā)射結構中，第一導電半導體層3、有源層 4和第二導電半導體層5依次地層疊。第一導電半導體層3和第二導電半導體層5可構造為化/明 ！力⑴彡x，0彡y， x+y ^ 1)半導體單層或多層。作為第一導電半導體層3和第二導電半導體層5，通過摻雜劑的摻雜而形成一 η型或ρ型半導體層。η型摻雜劑可包括Si、Ge、Sn、S、0、Ti、Zr等，并且P型摻雜劑可包括Be、Zn、Mn、Cr、Mg、Ca等。有源層4可構造為包括半導體多層、包含多量子阱結構的不同組成的基于III族氮化物的層。有源層4以光的形式發(fā)射當空穴和電子從第一導電半導體層3注入第二導電半導體層5中時產生的能量，其中第一導電半導體層和第二導電半導體層分別為η型或ρ 型半導體層。有源層4形成在第一導電半導體層3的上表面的至少一部分上。絕緣層7形成在第二導電半導體層5的上表面的至少一部分上。絕緣層7用來防止從第二電極11注入的電流集中在第二電極11正下方的一透明電極區(qū)域中。即，絕緣層 7的存在防止從第二電極11注入的電流被引入絕緣層7正下方的第二導電半導體層中，并將電流分布到透明電極的整個區(qū)域，使得電流能夠均勻地分布到有源層4。為了使有源層4 發(fā)出的光被最少地吸收到絕緣層7中，優(yōu)選地，絕緣層7由透明材料制成。透明電極8形成在絕緣層7上。透明電極8用作傳遞從第二電極11注入的電流的通道。透明電極8由透明材料制成，以允許有源層4發(fā)出的光從中透過。透明電極8可由選自以下物質組成的組中的材料制成氧化銦錫(ITO)、氧化銦(10)、錫基氧化物(SnO2)、 氧化鋅(SiO)和氧化銦鋅(IZO)。反射單元9形成在絕緣層7上。反射單元9可形成在絕緣層7上的通過從絕緣層 7上去除透明電極8而形成的一部分上。反射單元9可反射有源層4產生的光，以減少第二電極11對光的吸收并提高發(fā)光效率。反射單元9可由Al和Ag中的任一種制成。為了形成第一電極10，可選擇性地去除包括第一導電半導體層3、有源層4和第二導電半導體層5的光發(fā)射結構6的一部分，然后，第一電極10可形成在光發(fā)射結構6的除形成有第一導電半導體層3的有源層4的區(qū)域之外的區(qū)域中。第二電極11形成在反射單元9上。本示例性實施方式中，第二電極11設置成覆蓋形成有反射單元9和透明電極8的區(qū)域的上部，并且在這種情況下，第二電極11形成為覆蓋比反射單元9的面積更大的面積。
第一電極10和第二電極11可由鉻(Cr)和金(Au)中的至少任一種制成。圖2是圖1中的半導體發(fā)光器件的從第二電極11的上側觀察的平面圖。參照圖 2，第一電極10可包括第一主電極IOa和形成為沿第一導電半導體層3的表面從第一主電極IOa延伸的第一支電極10b。第二電極11可包括第二主電極Ila和形成為沿透明電極8 的表面從第二主電極Ila延伸的第二支電極lib。更詳細地，第一主電極IOa形成為鄰近第一導電半導體層3的上表面的一個角部。 第一支電極IOb沿第一導電半導體層3的上表面的一邊從第一主電極IOa朝向另一角部延伸。第二主電極1 Ia形成為在透明電極8上鄰近與第一導電半導體層3的所述一個角部對角地相對的一角部。第二支電極lib沿與其中形成有第一支電極IOb的所述一邊相對的另一邊形成。同時，優(yōu)選地，考慮到電流分布和光提取效率，絕緣層7的面積大于第二電極11的面積，并且第二電極11的面積大于反射單元9的面積。將參照下面示出的表以及圖3A至圖3G描述細節(jié)。優(yōu)選地，第一支電極IOb和第二支電極lib可隔開一定距離，由此可提高第一電極 10和第二電極11之間的電流分布和擴散均勻性。同時，根據(jù)本示例性實施方式的反射單元 9可僅形成在與第二電極11的第二主電極Ila對應的區(qū)域處。并且，在本示例性實施方式中，第一電極10和第二電極11成對地設置并布置為隔開，但本發(fā)明并不特別局限于此，而是任何有益于電流分布的結構都是適用的，例如第二電極11設置為基于第一電極10整體上水平對稱的結構等。為了均勻地分布電流，第二支電極的寬度Wl和絕緣層7的寬度W2之間的關系很重要。第二支電極的寬度Wl大約為5 μ m。下面的表示出了測量得到的根據(jù)絕緣層7的寬度W2變化的從有源層4提取的光的發(fā)射功率。表 權利要求
1.一種半導體發(fā)光器件，包括光發(fā)射結構，所述光發(fā)射結構中依次地層疊有第一導電半導體層、有源層和第二導電半導體層；第一電極，形成在所述第一導電半導體層上； 絕緣層，形成在所述第二導電半導體層上并由透明材料制成； 反射單元，形成在所述絕緣層上并反射從所述有源層發(fā)射的光； 第二電極，形成在所述反射單元上；以及透明電極，形成在所述第二導電半導體層上，所述透明電極與所述絕緣層和所述第二電極接觸。
2.根據(jù)權利要求1所述的器件，其中，所述反射單元形成在通過去除所述透明電極的一部分而形成的一區(qū)域中。
3.根據(jù)權利要求1所述的器件，其中，所述第二電極具有比所述反射單元的面積更大的面積，以便覆蓋所述反射單元。
4.根據(jù)權利要求1所述的器件，其中，所述絕緣層具有比所述第二電極的面積更大的面積。
5.根據(jù)權利要求1所述的器件，其中，所述有源層形成在所述第一導電半導體層的一個表面的一部分上，并且所述第一電極形成在所述第一導電半導體層的所述一個表面的除其中形成有所述有源層的區(qū)域之外的一區(qū)域上。
6.根據(jù)權利要求1所述的器件，其中，所述第一電極包括第一主電極和從所述第一主電極延伸的第一支電極，并且所述第二電極包括第二主電極和從所述第二主電極延伸的第二支電極。
7.根據(jù)權利要求6所述的器件，其中，所述絕緣層的寬度是所述第二支電極的寬度的2 至6倍。
8.根據(jù)權利要求1所述的器件，其中，所述第一電極和所述第二電極由鉻和金中的至少一種制成。
9.根據(jù)權利要求1所述的器件，其中，所述反射單元由鋁和銀中的至少一種制成。
10.根據(jù)權利要求1所述的器件，其中，所述透明電極包括由選自以下物質組成的組中的一種氧化物制成的至少一層氧化銦錫、氧化銦、錫基氧化物、氧化鋅和氧化銦鋅。
11.根據(jù)權利要求ι所述的器件，其中，所述絕緣層的厚度在1000A至10000 A的范圍內。
12.一種照明裝置，包括根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的半導體發(fā)光器件。
13.—種制造半導體發(fā)光器件的方法，包括在一襯底上依次地層疊第一導電半導體層、有源層和第二導電半導體層； 選擇性地去除所述第二導電半導體層、所述有源層和所述第一導電半導體層的一部分；在通過去除所述第一導電半導體層的一部分而形成的區(qū)域中形成第一電極； 在所述第二導電半導體層的一部分上形成絕緣層； 在所述第二導電半導體層和所述絕緣層上形成透明電極； 去除形成在所述絕緣層上的所述透明電極的一部分，以露出所述絕緣層的一部分；在露出所述絕緣層的區(qū)域中形成反射單元；以及在所述透明電極和所述反射單元上形成第二電極。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，在選擇性地去除所述第二導電半導體層、所述有源層和所述第一導電半導體層的一部分的步驟中，臺面蝕刻所述第二導電半導體層、所述有源層和所述第一導電半導體層的一部分，以露出所述第一導電半導體層的一部分。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，為了去除形成在所述絕緣層上的所述透明電極的一部分，利用掩模來蝕刻所述透明電極的一部分。
16.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，在露出所述絕緣層的區(qū)域中形成反射單元的步驟中，利用掩模來形成所述反射單元。
17.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述第二電極具有比所述反射單元的面積更大的面積，以覆蓋所述反射單元。
18.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述絕緣層具有比所述第二電極的面積更大的面積。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導體發(fā)光器件及其制造方法，該半導體發(fā)光器件包括光發(fā)射結構，其中依次地層疊有第一導電半導體層、有源層和第二導電半導體層；第一電極，形成在第一導電半導體層上；絕緣層，形成在第二導電半導體層上并由透明材料制成；反射單元，形成在絕緣層上并反射從有源層發(fā)射的光；第二電極，形成在反射單元上；以及透明電極，形成在第二導電半導體層上，透明電極與絕緣層和第二電極接觸。
文檔編號H01L33/00GK102456799SQ20111030126
公開日2012年5月16日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2010年10月25日
發(fā)明者李守烈, 李進馥, 金載潤, 黃碩珉 申請人:三星Led株式會社