專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)施方案涉及發(fā)光器件、制造發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝件以及照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是將電能轉(zhuǎn)化成光能的化合物半導(dǎo)體器件。在此，化合物半導(dǎo)體的組成比可以調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)多種顏色。近來(lái)，低電壓/高功率驅(qū)動(dòng)器件在LED背光單元市場(chǎng)變得受歡迎。為了在改善工作電壓的同時(shí)保持發(fā)光強(qiáng)度，正在進(jìn)行關(guān)于外延端的很多研究。具體而言，正在嘗試用于改善工作電壓(Vf)的多種方案。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施方案提供一種能夠增加發(fā)光強(qiáng)度和改善工作電壓Vf的發(fā)光器件、一種制造發(fā)光器件的方法、一種發(fā)光器件封裝件以及一種照明系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，發(fā)光器件包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上方的發(fā)光層；所述發(fā)光層上方的電子阻擋層；和所述電子阻擋層上方的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，其中所述電子阻擋層包括具有高度差的圖案。根據(jù)發(fā)光器件、制造發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝件以及照明系統(tǒng)，可以增加發(fā)光強(qiáng)度，并且，還可以改善工作電壓(Vf)下面的附圖和描述中給出了一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。根據(jù)描述和附圖以及權(quán)利要求，其他特征將會(huì)變得明顯。


圖I是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件的截面圖；圖2是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件的改善的工作電壓的示例的視圖；圖3至圖5是示出制造根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件的過(guò)程的截面圖；圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件封裝件的截面圖；圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的照明單元的立體圖；和圖8是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的背光單元的立體圖。
具體實(shí)施方案下文中，將參照附圖描述根據(jù)實(shí)施方案的發(fā)光器件、制造發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝件以及照明系統(tǒng)。在實(shí)施方案的描述中，會(huì)理解，當(dāng)稱(chēng)層(或者膜)位于另外的層或者基板“上”時(shí)，其可以直接位于另外的層或者基板上，或者也可以有中間層。此外，會(huì)理解，當(dāng)層被稱(chēng)為位于另外的層“下”時(shí)，其可以直接位于另外的層下面，也可以有一個(gè)或更多個(gè)中間層。另外，還會(huì)理解，當(dāng)稱(chēng)層位于兩個(gè)層“之間”時(shí)，其可以是兩個(gè)層之間的唯一的層，或者也可以有一個(gè)或更多個(gè)中間層。(實(shí)施方案)圖I是根據(jù)實(shí)施方案的發(fā)光器件100的截面圖。在此，雖然作為示例示出了橫向型發(fā)光器件，但是本公開(kāi)內(nèi)容不限于此。發(fā)光器件100包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140以及設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140之間的發(fā)光層120。在此，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110可以是摻有N型摻雜劑(例如Si)的半導(dǎo)體層。此夕卜，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140可以是摻有P型摻雜劑(例如Mg)的半導(dǎo)體層。下文中，雖然基于上述結(jié)構(gòu)對(duì)這種應(yīng)用進(jìn)行描述，然而本公開(kāi)內(nèi)容不限于此?？梢赃M(jìn)一步在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140與發(fā)光層120之間設(shè)置電子阻擋層130。

電子阻擋層130可以改善電子與空穴之間的復(fù)合，以及防止出現(xiàn)漏電流。電子阻擋層130可以在施加大電流時(shí)防止從第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110注入發(fā)光層120中的電子在沒(méi)有與發(fā)光層120中的空穴復(fù)合的情況下流到第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140中。也就說(shuō)，因?yàn)殡娮幼钃鯇?30具有比發(fā)光層120的帶隙相對(duì)大的帶隙，所以電子阻擋層130可以防止從第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110注入的電子在沒(méi)有與發(fā)光層120中的空穴復(fù)合的情況下注入第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140中。當(dāng)電子阻擋層130較厚時(shí)，可以改善復(fù)合效率，以增加發(fā)光效率。然而，厚的電子阻擋層130可能中斷從第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140提供的空穴的移動(dòng)，從而可能增加工作電壓Vf。根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方案的電子阻擋層130包括具有不均勻厚度的圖案。例如，如圖I中所示，電子阻擋層130可以包括具有相對(duì)厚的厚度的峰131b以及具有相對(duì)薄的厚度的谷131a。從第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110注入的電子可以在峰131b處進(jìn)一步被阻擋，以使發(fā)光效率最大化。此外，可以使從第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140注入的空穴的移動(dòng)的中斷最小化，以使工作電壓Vf的增加最小化。也就是說(shuō)，根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方案的發(fā)光器件100可以包括厚的電子阻擋層130，以使電子阻擋效果最大化。另外，發(fā)光器件100可以包括空穴容易通過(guò)的淺谷131a以防止工作電壓Vf增加。電子阻擋層130可以具有約100人至約600人的厚度。為了使電子阻擋層130的阻擋效果最大化，電子阻擋層130可以具有約300Λ至約500Λ的厚度。然而，本公開(kāi)內(nèi)容不限于此。電子阻擋層130可以包括P型摻雜劑。例如，電子阻擋層130可以以約IO18原子/cm3至約102°原子/cm3的濃度摻雜Mg，但是不限于此。電子阻擋層130可以包括設(shè)置在電子阻擋層130的下部處的第一電子阻擋層131以及設(shè)置在第一電子阻擋層131上的第二電子阻擋層132。在此，第一電子阻擋層131可以是包括有具有均勻厚度的圖案的部分。第一電子阻擋層131可以阻擋電子并且還可以用作發(fā)光層120的覆層。此外，第一電子阻擋層131的上層可以與發(fā)光層120晶格相匹配。例如，第一電子阻擋層131可以阻擋由于基板105與發(fā)光結(jié)構(gòu)之間的晶格失配而產(chǎn)生的位錯(cuò)D(參見(jiàn)圖3，其將在下文進(jìn)行描述)的電波。
第一電子阻擋層131可以具有薄層形狀。第一電子阻擋層131可以包括至少一個(gè)單層，并且具有約5Λ或者更厚的厚度。例如，第一電子阻擋層131可以具有約5Λ至10Λ的厚度，但是不限于此。第一電子阻擋層131可以由具有組成式AlxInyGa(1_x_y)N(0 ( x+y ( I)的材料形成。在此，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 131可以具有約10%或者更多含量(O SxS O. I)的Al。此外，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層131可以具有約30%或者更少含量(O < y < O. 3)的In。第二電子阻擋層132可以是包括有具有不均勻厚度的圖案的部分。第二電子阻擋層132可以由具有組成式AlxInyGa(1_x_y)N(0 ( x+y ( I)的材料形成。在此，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層132可以具有約10%或者更多含量(O. X < I)的Al。例如，Al含量可以為約15%至約19% (O. 15 ^ X ^ O. 19)，但是不限于此。圖2是示出根據(jù)實(shí)施方案的發(fā)光器件的工作電壓改善的一個(gè)實(shí)例的視圖。參照?qǐng)D2，可以在當(dāng)前實(shí)施方案中設(shè)置具有高度差的粗糙電子阻擋層(EBL)，以相對(duì)于根據(jù)相關(guān)技術(shù)的平坦EBL改善發(fā)光強(qiáng)度并將工作電壓減小約O. 12V或者更多。例如，在約95mA/cm2的工作電流下可以將工作電壓從現(xiàn)有的約3. 25V改善至約3. 15V。再次參照?qǐng)DI，可以進(jìn)一步在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110與發(fā)光層120之間設(shè)置電子注入層116和電流擴(kuò)展層114。此外，與電流擴(kuò)展層114接觸的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110表面可以包括楔形灣狀物部分?？梢栽谛ㄐ螢碃钗锊糠稚线M(jìn)一步設(shè)置覆層112.例如，可以通過(guò)在生長(zhǎng)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110時(shí)調(diào)節(jié)溫度或壓力來(lái)在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的頂面上形成楔形灣狀物部分?？梢允褂镁哂薪M成式InxAlyGa(1_x_y)N的半導(dǎo)體材料來(lái)生長(zhǎng)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110。凹陷部分A可以具有三角形橫截面。當(dāng)從上面觀察時(shí)，凹陷部分A可以具有六邊形形狀。例如，凹陷部分A可以具有六邊形磨石形狀，但是不限于此。如上所述，可以在產(chǎn)生位錯(cuò)D的部分上選擇性地形成粗糙結(jié)構(gòu)。在此，因?yàn)榇植诮Y(jié)構(gòu)的凹陷部分A具有比突出部分的電阻更大的電阻，所以可以增加產(chǎn)生位錯(cuò)D的部分的電阻，以形成高電阻區(qū)域R。因而，當(dāng)施加靜電時(shí)，可以用高電阻區(qū)域R阻擋通過(guò)位錯(cuò)D匯聚的電流，以減小由于位錯(cuò)D而產(chǎn)生的漏電流，從而改善發(fā)光器件100的ESD電阻。在此，可以穿過(guò)具有低電阻和優(yōu)異結(jié)晶性的突出部分B來(lái)移動(dòng)用作載流子的電子。在當(dāng)前實(shí)施方案中，可以在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的突出部分上進(jìn)一步設(shè)置氮化物半導(dǎo)體超晶格層112。氮化物半導(dǎo)體超晶格層112可以摻有N型摻雜元素。例如，可以在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110上進(jìn)一步設(shè)置具有約10Λ至約1000Λ的厚度的AlGaN/GaN超晶格層112。AlGaN/GaN超晶格層112可以摻雜有N型摻雜元素。氮化物半導(dǎo)體超晶格層112可以防止位錯(cuò)D被轉(zhuǎn)移到發(fā)光層120，以改善結(jié)晶性，從而改善發(fā)光器件100的發(fā)光效率。此外，在當(dāng)前實(shí)施方案中，可以在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110上進(jìn)一步設(shè)置未摻雜的氮化物半導(dǎo)體層114和電子注入層116。例如，可以在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110上進(jìn)一步設(shè)置未摻雜的GaN層114和電子注入層116。未摻雜的氮化物半導(dǎo)體層114可以填充粗糙結(jié)構(gòu)，以使第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的頂面平面化。此外，電子注入層116可以是第一導(dǎo)電型氮化鎵層。例如，電子注入層116可以以6. OXlO18原子/cm3至8. OX IO18原子/cm3的濃度摻雜有N型摻雜元素。從而，可以有效地注入電子。電子注入層116可以具有約1000Λ或者更薄的厚度，但是不限于此?？紤]到發(fā)光器件的效率和制造過(guò)程，未摻雜的氮化物半導(dǎo)體層114和電子注入層116的厚度總和可以小于約I μ m，但是不限于此。根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方案，可以在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的突出部分B的區(qū)域中平穩(wěn)地提供電子，以改善發(fā)光強(qiáng)度。第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層Iio的凹陷部分A的區(qū)域可以是高電阻區(qū)域R。因而，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的凹陷區(qū)域A可以中斷位錯(cuò)擴(kuò)展和漏電流，以防止工作電壓增加?？梢栽诘诙?dǎo)電型半導(dǎo)體層140上進(jìn)一步設(shè)置歐姆層150?？梢酝ㄟ^(guò)臺(tái)面蝕刻來(lái)暴露第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110，以形成第一電極161，并且，可以在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140上設(shè)置第二電極162。根據(jù)根據(jù)實(shí)施方案的發(fā)光器件、制造該發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝件以及照明系統(tǒng)，可以增加發(fā)光強(qiáng)度，并且還可以改善工作電壓Vf。下文中，將參照?qǐng)D3A至圖5對(duì)制造根據(jù)實(shí)施方案的發(fā)光器件的方法進(jìn)行描述。首先，如圖3A中所示，制備基板105?；?05可以包括導(dǎo)電基板或者絕緣基板。例如，基板 105 可以由 Al203、SiC、Si、GaAs、GaN、Zn0、GaP、InP,Ge 和 Ga2O3 中的至少一種形成。可以在基板105上設(shè)置粗糙結(jié)構(gòu)，但是不限于此?？梢詫?duì)基板105進(jìn)行濕法清潔處理，以從基板105的表面移除摻雜劑。在當(dāng)前實(shí)施方案中，可以在基板105上形成緩沖層(未示出)。緩沖層可以減小發(fā)光結(jié)構(gòu)的材料與基板105之間的晶格失配。緩沖層可以由III-V族化合物半導(dǎo)體如GaN、InN, AIN, InGaN, AlGaN, InAlGaN 和 AlInN 中的至少一種形成。之后，可以在基板105或者緩沖層上形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110。第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110可以由摻有第一導(dǎo)電型摻雜劑的III-V族化合物半導(dǎo)體形成。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電型半導(dǎo)體層Iio是N型半導(dǎo)體層時(shí)，第一導(dǎo)電型摻雜劑可以包括作為N型摻雜劑的Si、Ge、Sn、Se或者Te，但是不限于此。第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110可以由具有組成式InxAlyGa1TyN (OO ( x+y ( I)的半導(dǎo)體材料形成。第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110 可以由 GaN、InN, AIN、InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs> InGaAs、AlInGaAs、GaP> AlGaP、InGaP、AlInGaP 和 InP 中的至少一種形成?？梢允褂萌缁瘜W(xué)氣相沉積(CVD)、分子束外延(MBE)、濺射或者氫化物氣相外延(HVPE)等方法將第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110形成為N型GaN層。此外，可以通過(guò)將包含有N型摻雜劑如三甲基鎵(TMGa)氣體、氨氣(NH3)、氮?dú)?N2)和硅(Si)的硅烷(SiH4)氣體注入到室中來(lái)形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110。在當(dāng)前實(shí)施方案中，可以在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的頂面上形成楔形灣狀物部分。
例如，可以通過(guò)在生長(zhǎng)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110時(shí)調(diào)節(jié)溫度或壓力來(lái)在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的頂面上形成楔形灣狀物部分。
圖3B是示出了根據(jù)實(shí)施方案的發(fā)光器件中的楔形灣狀物部分Q的一部分P的放大視圖。楔形灣狀物部分Q可以被稱(chēng)為突出部分，但是不限于此例如，當(dāng)在約550°C至約940°C的溫度下以及約100托至約500托的壓力下生長(zhǎng)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110時(shí)，可以在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的頂面上形成楔形灣狀物部分Q0可以使用具有組成式InxAlyGa(1_x_y)N的半導(dǎo)體材料來(lái)生長(zhǎng)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110。凹陷部分A可以具有三角形橫截面。當(dāng)從上面觀察時(shí)，凹陷部分A可以具有六邊形形狀。例如，凹陷部分A可以具有六邊形磨石形狀，但是不限于此。如上所述，可以在產(chǎn)生位錯(cuò)D的部分上選擇性地形成粗糙結(jié)構(gòu)。在此，因?yàn)榇植诮Y(jié)構(gòu)的凹陷部分A具有比突出部分的電阻更大的電阻，所以可以增加產(chǎn)生位錯(cuò)D的部分的電阻，以形成高電阻區(qū)域R。因而，當(dāng)施加靜電時(shí)，可以用高電阻區(qū)域R阻擋通過(guò)位錯(cuò)D會(huì)聚的電流，以減小由于位錯(cuò)D而產(chǎn)生的漏電流，從而改善發(fā)光器件100的ESD電阻。在此，用作載流子的電子可以移動(dòng)穿過(guò)具有低電阻和極好的結(jié)晶性的突出部分B。例如，如圖3B中所示，因?yàn)槭褂镁哂薪M成式InxAlyGa(1_x_y)N(0彡X彡1，0彡y彡1，O ^ x+y ^ I)的半導(dǎo)體材料來(lái)生長(zhǎng)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110，所以楔形灣狀物部分Q可以具有由第一傾斜表面(1，-1,0,2)和第二傾斜表面(_1，1，0，2)限定的三角形橫截面形狀，其中，第一傾斜表面和第二傾斜表面是連接至第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的生長(zhǎng)表面(0，0，0,1)的兩個(gè)傾斜表面。當(dāng)在平面中觀察時(shí)，楔形灣狀物部分Q具有六邊形形狀。因而，楔形灣狀物部分Q可以具有六邊形磨石形狀，但是不限于此。如上所述，因?yàn)樾ㄐ螢碃钗锊糠諵選擇性地形成在形成有位錯(cuò)D的部分中，并且楔形灣狀物部分Q的峰部分具有比第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的生長(zhǎng)表面(0，0，0，1)的電阻更大的電阻R2，所以可以增加產(chǎn)生位錯(cuò)的部分的電阻。因而，當(dāng)施加靜電時(shí)，可以阻擋通過(guò)位錯(cuò)D會(huì)聚的電流，以減小由于位錯(cuò)D產(chǎn)生的漏電流，從而改善發(fā)光器件100的ESD電阻。在此，電流可以移動(dòng)穿過(guò)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的具有低電阻和極好的結(jié)晶性的生長(zhǎng)表面(0，0，0，1)。在當(dāng)前實(shí)施方案中，可以進(jìn)一步在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的突出部分上設(shè)置氮化物半導(dǎo)體超晶格層112。氮化物半導(dǎo)體超晶格層112可以摻有N型摻雜元素。例如，可以進(jìn)一步在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110上設(shè)置具有約10Λ至約1000Λ的厚度的AlGaN/GaN超晶格層112。AlGaN/GaN超晶格層112可以摻有N型摻雜元素。氮化物半導(dǎo)體超晶格層112可以防止位錯(cuò)D被轉(zhuǎn)移到發(fā)光層120，以改善結(jié)晶性，從而改善發(fā)光器件100的發(fā)光效率。根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方案，可以在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的突出部分B的區(qū)域中平穩(wěn)地提供電子，以改善發(fā)光強(qiáng)度。第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的凹陷部分A的區(qū)域可以是高電阻區(qū)域R。因而，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的凹陷區(qū)域A可以中斷位錯(cuò)擴(kuò)展和漏電流，以防止工作電壓增加。在當(dāng)前實(shí)施方案中，還可以進(jìn)一步在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110或者氮化物半導(dǎo)體超晶格層112上設(shè)置未摻雜的氮化物半導(dǎo)體層114。例如，在約1000°C至約1100°C的溫度下以及約150托至約250托的壓力下，未摻雜的氮化物半導(dǎo)體層114可以具有約3000Λ至約5000Λ的厚度，
因?yàn)樵诖笥诘谝粚?dǎo)電型半導(dǎo)體層110的生長(zhǎng)溫度的溫度下生長(zhǎng)未摻雜的氮化物半導(dǎo)體層114，所以未摻雜的氮化物半導(dǎo)體層114可以填充粗糙結(jié)構(gòu)并且具有平坦的頂面。從而，待形成在未摻雜的氮化物半導(dǎo)體層114上的每個(gè)層都可以具有極好的結(jié)晶性。之后，可以在未摻雜的氮化物半導(dǎo)體層114上形成電子注入層116。電子注入層116可以是第一導(dǎo)電型氮化鎵半導(dǎo)體層。例如，電子注入層116可以摻有N型摻雜元素如Si并且具有約1000Λ或者更薄的厚度，但是不限于此。例如，電子注入層116可以以6. O X IO18原子/cm3至8. O X IO18原子/cm3的濃度摻有N型摻雜元素。因而，可以有效地注入電子?？紤]到發(fā)光器件的效率和制造過(guò)程，未摻雜的氮化物半導(dǎo)體層114和電子注入層116的厚度的總和可以為約Iym以下，但是不限于此。之后，可以在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110或者電子注入層116上形成發(fā)光層120。發(fā)光層120可以是如下層，在該層中，通過(guò)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110注入的電子與通過(guò)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140注入的空穴相遇，以發(fā)出具有由有源層(發(fā)光層)的合適的能帶所確定的能量的光。發(fā)光層120可以具有單量子阱結(jié)構(gòu)、多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)、量子線(xiàn)結(jié)構(gòu)以及量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的至少一種結(jié)構(gòu)。例如，發(fā)光層120可以具有通過(guò)注入三甲基鎵(TMGa)氣體、氨氣(NH3)、氮?dú)?N2)和三甲基銦氣體(TMIn)形成的多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)，但是本公開(kāi)內(nèi)容不限于此。發(fā)光層120 可以具有 InGaN/GaN、InGaN/InGaN、GaN/AlGaN、InAlGaN/GaN、GaAs (InGaAs)/AlGaAs以及GaP (InGaP)/AlGaP中的至少一種的成對(duì)結(jié)構(gòu)，但是本公開(kāi)內(nèi)容不限于此。阱層可以由具有比阻擋層的帶隙更小的帶隙的材料形成。參照?qǐng)D4，可以在發(fā)光層120上形成電子阻擋層130。也就是說(shuō)，因?yàn)殡娮幼钃鯇?30具有比發(fā)光層120的帶隙更大的帶隙，所以電子阻擋層130可以防止從第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110注入的電子在沒(méi)有與發(fā)光層120中的空穴復(fù)合的情況下注入到第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140中。電子阻擋層130可以包括形成在發(fā)光層120上的第一電子阻擋層131以及形成在第一電子阻擋層131上的第二電子阻擋層132。在此，第一電子阻擋層131可以是包括有具有均勻厚度的圖案的部分。第一電子阻擋層131可以阻擋電子并且還可以用作發(fā)光層120的覆層。第一電子阻擋層131的上層也可以與發(fā)光層120晶格匹配。例如，第一電子阻擋層131可以阻擋由于基板105與發(fā)光結(jié)構(gòu)之間的晶格失配而產(chǎn)生的位錯(cuò)D的電波。第一電子阻擋層131可以具有薄層形狀。第一電子阻擋層131可以包括至少一個(gè)單層，并且具有約5Λ或者更厚的厚度。第一電子阻擋層131可以由具有組成式AlxInyGa(1_x_y)N(0 ( x+y ( I)的材料形成。在此，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層131可以具有約10%或者更多含量(O. I < X < I)的Al。第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層131也可以具有約30%或者更少含量(O < y < O. 3)的In。第二電子阻擋層132可以是包括有具有不均勻厚度的圖案的部分。第二電子阻擋層132可以由具有組成式AlxInyGa(1_x_y)N(0 ( x+y ( I)的材料形成。在此，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層132可以具有約10%或者更多含量(O. X < I)的Al。例如，Al含量可以為約15%至約19% (O. 15 ^ X ^ O. 19)，但是不限于此。因此，根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方案的電子阻擋層130可以包括整體上具有高度差的圖案。例如，電子阻擋層130可以包括具有較厚的厚度的峰131b以及具有較薄的厚度的谷131a。從第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110注入的電子可以進(jìn)一步在峰131b處被阻擋，以使得發(fā)光效率最大化。也可以使得從第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140注入的空穴的移動(dòng)的中斷最小化，以使得工作電壓Vf的增加最小化。也就是說(shuō)，根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方案的發(fā)光器件100可以包括厚的電子阻擋層130，以使得電子阻擋效果最大化。另外，發(fā)光器件100可以包括空穴容易通過(guò)的淺的谷131a以防止工作電壓Vf增加。電子阻擋層130可以具有約100人至約600人的厚度。為了使電子阻擋層130的阻擋效果最大化，電子阻擋層130可以具有約300Λ至約500Λ的厚度。然而，本公開(kāi)內(nèi)容不限于此。電子阻擋層130可以包括P型摻雜劑。例如，電子阻擋層130可以以約1018/cm3至約102°/cm3的濃度摻有Mg，但是不限于此。根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方案，可以使用粗糙的P型AlGaN層來(lái)改善工作電壓，以制造具有很好的效率的器件。根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方案，可以設(shè)置具有高度差的粗糙電子阻擋層(EBL)，以相比根據(jù)相關(guān)技術(shù)的平坦EBL改善發(fā)光強(qiáng)度并將工作電壓減小約O. 12V或者更多。之后，可以在電子阻擋層130上形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140。第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140可以由摻有第二導(dǎo)電型摻雜劑如具有組成式InxAlyGa(1_x_y)N(0彡x彡1，O彡y彡1，O彡x+y ( I)的半導(dǎo)體材料的III-V族化合物半導(dǎo)體形成。當(dāng)?shù)诙?dǎo)電型半導(dǎo)體層140是P型半導(dǎo)體層時(shí)，第二導(dǎo)電型摻雜劑可以包括作為P型摻雜劑的Mg、Zn、Ca、Sr或者Ba?？梢酝ㄟ^(guò)將三甲基鎵(TMGa)氣體、氨氣(NH3)、氮?dú)?N2)和包含有P型摻雜劑如鎂(Mg)的雙乙烷基環(huán)戊二烯基鎂(EtCp2Mg) (Mg(C2H5C5H4)J注入到室中來(lái)將第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140形成為P型GaN層，但是本公開(kāi)內(nèi)容不限于此。在實(shí)施方案中，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110可以是N型半導(dǎo)體層，而第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140可以是P型半導(dǎo)體層，但是本公開(kāi)內(nèi)容不限于此。也可以在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140上形成具有與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140的極性相對(duì)的極性的半導(dǎo)體層，如N型半導(dǎo)體層(未示出)。從而，發(fā)光結(jié)構(gòu)可以具有NP結(jié)結(jié)構(gòu)、PN結(jié)結(jié)構(gòu)、NPN結(jié)結(jié)構(gòu)以及PNP結(jié)結(jié)構(gòu)中的一種結(jié)構(gòu)。之后，可以在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140上形成歐姆層150。例如，歐姆層150可以被形成為金屬、金屬合金和金屬氧化物的多層，以有效地注入載流子。例如，歐姆層150可以由銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦鋅錫氧化物(IZTO)、銦鋁鋅氧化物(IAZO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦鎵錫氧化物(IGTO)、鋁鋅氧化物(AZO)、銻錫氧化物(ATO)、鎵鋅氧化物(GZO)、銦鋅氮氧化物(IZON)、鋁鎵鋅氧化物(AGZO)、 ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/1 TO, Ni/IrOx/Au、Ni/Ir0x/Au/IT0、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf中的至少一種形成，但是本公開(kāi)內(nèi)容不限于此。
之后，可以進(jìn)行臺(tái)面蝕刻，以暴露第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的一部分,從而在暴露的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層Iio上形成第一電極161。接著，可以在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140或者歐姆層150上形成第二電極162。
根據(jù)發(fā)光器件和制造該發(fā)光器件的方法，可以增加發(fā)光強(qiáng)度，并且還可以改善工作電壓Vf。圖6是示出了包括有根據(jù)實(shí)施方案的發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝件200的截面圖。參照?qǐng)D6，根據(jù)實(shí)施方案的發(fā)光器件封裝件200包括封裝體205、設(shè)置在封裝體205上的第三和第四電極層213和214、設(shè)置在封裝體205上并且電連接至第三和第四電極層213和214的發(fā)光器件100、以及環(huán)繞發(fā)光器件100的模制構(gòu)件230。封裝體205可以由硅材料、合成樹(shù)脂材料或者金屬材料形成。可以在發(fā)光器件100的周?chē)O(shè)置傾斜表面。第三電極層213和第四電極層214彼此電分離并且給發(fā)光器件100供電。第三電極層213和第四電極層214還可以對(duì)在發(fā)給器件100中產(chǎn)生的光進(jìn)行反射，以改善發(fā)光效率，并且，第三電極層213和第四電極層214還可以將在發(fā)光器件100中產(chǎn)生的熱釋放到外部。可以將發(fā)光器件100應(yīng)用于圖I中示例出的橫向型發(fā)光器件，但是本公開(kāi)內(nèi)容不限于此?；蛘撸梢詫l(fā)光器件100應(yīng)用于倒裝發(fā)光器件。發(fā)光器件100可以設(shè)置在封裝體205上，或者設(shè)置在第三或第四電極層213或214上?？梢酝ㄟ^(guò)布線(xiàn)工藝、倒裝芯片工藝以及裸片連接工藝中的一種工藝將發(fā)光器件100電連接至第三和/或第四電極層213和/或214。雖然在當(dāng)前實(shí)施方案中，發(fā)光結(jié)構(gòu)100通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)電連接至第三和第四電極層213和214，但是本公開(kāi)內(nèi)容不限于此。模制構(gòu)件230可以環(huán)繞發(fā)光器件100，以保護(hù)發(fā)光器件100。模制構(gòu)件230可以包括用于改變從發(fā)光器件100發(fā)出的光的波長(zhǎng)磷光體232?？梢栽诎迳显O(shè)置多個(gè)發(fā)光器件封裝件，并且，可以沿著從發(fā)光器件封裝件發(fā)出的光的路徑設(shè)置光學(xué)構(gòu)件如導(dǎo)光板、棱鏡片、擴(kuò)散片以及熒光片。發(fā)光器件封裝件、板和光學(xué)構(gòu)件可以用作背光單元或者照明單元。例如，照明系統(tǒng)可以包括背光單元、照明單元、指示器件、燈以及街燈。圖7是根據(jù)實(shí)施方案的照明單元1100的立體圖。然而，作為照明系統(tǒng)的示例對(duì)圖7的照明單元1100進(jìn)行描述。因而，本公開(kāi)內(nèi)容不限于此。參照?qǐng)D7，照明單元1100可以包括殼體1110、設(shè)置在殼體1110上的發(fā)光模塊1130、以及設(shè)置在殼體1110上以接收來(lái)自外部電源的電力的接線(xiàn)端子1120。殼體1110可以由具有很好的散熱屬性的材料如金屬材料或者樹(shù)脂材料形成。發(fā)光模塊1130可以包括板1132以及安裝在板1132上的至少一個(gè)發(fā)光器件封裝件 200。可以在電介質(zhì)上印刷電路圖案以制造板1132。例如，板1132可以包括印刷電路板(PCB)、金屬芯PCB、柔性PCB以及陶瓷PCB。板1132還可以由能夠有效地反射光的材料形成，或者由具有能夠有效地反射光的顏色如白色或者銀色的材料來(lái)形成。
至少一個(gè)發(fā)光器件封裝件200可以安裝在板1132上。發(fā)光器件封裝件200可以包括至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED) 100。LED可以包括分別發(fā)出具有紅色、綠色、藍(lán)色和白色的光的彩色LED以及發(fā)出紫外線(xiàn)的紫外(UV) LED。發(fā)光模塊1130可以具有若干發(fā)光器件200的組合，以獲得期望的顏色和亮度。例如，可以相互組合白色LED、紅色LED和綠色LED，以確保高的顯色指數(shù)(CRI)。接線(xiàn)端子1120可以電連接至發(fā)光模塊1130，以給發(fā)光模塊1130提供電力。參照?qǐng)D7，接線(xiàn)端子1120以插座方式螺接至外部電源，但是不限于此。例如，接線(xiàn)端子1120可以具有管腳形狀，從而，接線(xiàn)端子1120可以插入到外部電源中?；蛘撸泳€(xiàn)端子1120可以通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至外部電源。圖8是根據(jù)實(shí)施方案的背光單元1200的立體分解圖。然而，作為照明系統(tǒng)的示例對(duì)圖8的背光單元1200進(jìn)行描述。因此，本公開(kāi)內(nèi)容不限于此。根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方案的背光單元1200可以包括導(dǎo)光板1210、給導(dǎo)光板1210提供光的發(fā)光模塊1240、導(dǎo)光板1210下面的反射構(gòu)件1220以及容置導(dǎo)光板1210、發(fā)光模塊1240和反射構(gòu)件1220的底蓋1230，但是不限于此。導(dǎo)光板1210散射光以產(chǎn)生平面光。例如，導(dǎo)光板1210可以由透明材料形成，透明材料例如，丙烯酸樹(shù)脂材料如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)樹(shù)脂、聚碳酸脂(PC)樹(shù)脂、環(huán)狀烯烴共聚物(COC)樹(shù)脂以及聚乙烯萘亞甲基(PEN)樹(shù)脂中的一種。發(fā)光模塊1240可以給導(dǎo)光板1210的至少一個(gè)表面提供光。從而，發(fā)光模塊1240可以用作包括有背光單元1200的顯示器件的光源。發(fā)光模塊1240可以與導(dǎo)光板1210接觸，但是不限于此。具體地，發(fā)光模塊1240可以包括板1242以及安裝在板1242上的多個(gè)發(fā)光器件封裝件200。在此，板1242可以與導(dǎo)光板1210接觸，但是不限于此。板1242可以是包括有電路圖案(未示出)的印刷電路板(PCB)。或者，板1242可以包括金屬芯PCB (MCPCB)或者柔性PCB (FPCB)以及典型的PCB，但是不限于此?？梢栽诎?242上安裝多個(gè)發(fā)光器件封裝件200，使得光穿過(guò)其發(fā)出的光發(fā)射表面與導(dǎo)光板1210相距預(yù)定的距離?？梢栽趯?dǎo)光板1210下面設(shè)置反射構(gòu)件1220。因?yàn)榉瓷錁?gòu)件1220對(duì)入射到導(dǎo)光板1210的下表面的光進(jìn)行反射以提供向上的光，所以，可以改善背光單元1200的亮度。例如，反射構(gòu)件1220可以由PET、PC和PVC中的一種形成，但是不限于此。底蓋1230可以容置導(dǎo)光板1210、發(fā)光模塊1240和反射構(gòu)件1220、為此，底蓋1230可以具有帶有打開(kāi)的頂面的盒子的形狀，但是不限于此。底蓋1230可以由金屬材料或者樹(shù)脂材料形成。底蓋1230還可以使用按壓模制工藝或者擠壓模制工藝來(lái)制造。根據(jù)根據(jù)實(shí)施方案的發(fā)光器件、制造該發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝件以及照明系統(tǒng)，可以增強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度，并且還可以改善工作電壓Vf。本詳細(xì)說(shuō)明中對(duì)于“一個(gè)實(shí)施方案”、“實(shí)施方案”、“示例實(shí)施方案”等的任意引用表示結(jié)合實(shí)施方案描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特性包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中。本詳細(xì)說(shuō)明中的各個(gè)位置處出現(xiàn)這樣的短語(yǔ)并非都涉及相同的實(shí)施方案。此外，在結(jié)合任意實(shí)施方案描述具體的特征 、結(jié)構(gòu)或者特性時(shí)，認(rèn)為結(jié)合實(shí)施方案的其他特征、結(jié)構(gòu)或者特性來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的特征、結(jié)構(gòu)或者特性在本領(lǐng)域技術(shù)人員的預(yù)見(jiàn)范圍內(nèi)。雖然已經(jīng)參照大量示意性實(shí)施方案描述了實(shí)施方案，但是應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本公開(kāi)內(nèi)容的原理的精神和范圍內(nèi)設(shè)計(jì)出大量其他的修改和實(shí)施方案。更具體地，可以在本公開(kāi)內(nèi)容、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)對(duì)主題組合布置的部件和/或布置進(jìn)行各種變化和修改。除了部件和/或布置方面的變化和修改，替選用途對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括 第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層； 在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的發(fā)光層； 在所述發(fā)光層上的電子阻擋層；和 在所述電子阻擋層上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層， 其中所述電子阻擋層包括具有高度差的圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光器件，其中所述電子阻擋層包括 第一電子阻擋層，所述第一電子阻擋層不包括所述圖案；和 在所述第一電子阻擋層上的第二電子阻擋層，所述第二電子阻擋層包括所述圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光器件，其中所述電子阻擋層由具有組成式AlxInyGa(1_x_y)N的材料形成，其中0. I彡X彡1，0彡y彡0. 3，0彡x+y ( I。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其中所述電子阻擋層具有10%或者更多的Al含量和30%或者更少的In含量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中所述電子阻擋層具有100人至600人的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光器件，其中所述電子阻擋層具有300人至500人的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光器件，其中所述第一電子阻擋層具5人至100人的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中所述第二電子阻擋層包括峰和谷。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中所述電子阻擋層包括第二導(dǎo)電型摻雜劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光器件，其中所述第二導(dǎo)電型摻雜劑包括Mg。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其中在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的頂面上設(shè)置有楔形灣狀物部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光器件，其中所述楔形灣狀物部分具有三角形橫截面。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光器件，其中所述楔形灣狀物部分的頂面具有六邊形形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光器件，其中所述楔形灣狀物部分的峰具有比所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)表面的電阻更大的電阻。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光器件，其中氮化物半導(dǎo)體超晶格層摻雜有N型摻雜劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種發(fā)光器件、一種制造該發(fā)光器件的方法、一種發(fā)光器件封裝件以及一種照明系統(tǒng)。發(fā)光器件包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的發(fā)光層、發(fā)光層上的電子阻擋層、以及電子阻擋層上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層。電子阻擋層包括具有高度差的圖案。
文檔編號(hào)H01L33/20GK102623598SQ20121002027
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者丁鍾弼, 孫圣珍, 金鍾國(guó), 黃凈鉉 申請(qǐng)人:Lg伊諾特有限公司