專利名稱：發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)施例涉及一種發(fā)光器件、發(fā)光器件的制造方法、發(fā)光器件封裝、以及照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)光器件(LED)包括具有將電能轉(zhuǎn)換成光能的特性的p_n結(jié)二極管。p_n結(jié)二極管能夠通過結(jié)合周期表的II1-V組元素形成。LED可以通過調(diào)節(jié)化合物半導(dǎo)體的組分比表現(xiàn)出不同的顏色。當(dāng)向LED施加正向電壓時(shí)，n層電子與p層空穴接合，使得可以產(chǎn)生與導(dǎo)帶和價(jià)電帶之間的能隙對(duì)應(yīng)的能量。所述能量主要實(shí)現(xiàn)為熱量或光，并且LED將能量作為光來發(fā)射。氮化物半導(dǎo)體表現(xiàn)出優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和寬帶隙能量，使得氮化物半導(dǎo)體成了光學(xué)器件和高功率電子器件領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。尤其，采用氮化物半導(dǎo)體的藍(lán)色、綠色以及UV發(fā)光器件取得了發(fā)展，并得到了廣泛應(yīng)用。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的GaN基發(fā)光二級(jí)管(LED)中，為了提高發(fā)光效率，光效率通過有源層的設(shè)計(jì)得到了進(jìn)一步提高，然后進(jìn)行提高提取效率的工作，使得實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在發(fā)光器件芯片的下部使用在襯底上使用圖案的圖案化藍(lán)寶石襯底(PSS)，并且在發(fā)光器件芯片的上部使用粗糙化，使得可以提高光提取效率。然而，根據(jù)高輸出發(fā)光器件的要求，光提取效率的提高是必需的。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施例提供一種能夠提高光提取效率(light extraction efficiency)的發(fā)光器件、發(fā)光器件的制造方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。實(shí)施例提供一種能夠提高光效率(optical efficiency)的發(fā)光器件、發(fā)光器件的制造方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施例，提供一種發(fā)光器件，包括:襯底；第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層，位于襯底上；有源層，位于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上；第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，位于有源層上；以及氮化物半導(dǎo)體層，位于第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上，且折射率小于第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的折射率。


圖1為示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖。圖2為示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件的局部放大圖。圖3為示出根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖。圖4為示出根據(jù)第三實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖。圖5至圖8為示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的制造工藝的剖視圖。圖9為示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的剖視圖。圖10為根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件的照明系統(tǒng)的示例的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參考附圖描述根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。在實(shí)施例的描述中，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)某一層(或膜)稱為位于另一層或襯底“上”時(shí)，其能夠直接位于另一層或襯底上，或者還可以存在中間層。進(jìn)一步，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)某一層稱為位于另一層“下方”時(shí)，其能夠直接位于另一層下方，并還可以存在一個(gè)或多個(gè)中間層。另夕卜，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)某一層稱為位于兩個(gè)層“之間”時(shí)，其能夠是位于兩個(gè)層之間的唯一層，或者還可以存在一個(gè)或多個(gè)中間層。(實(shí)施例)圖1為示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件100的剖視圖，圖2為示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件130的局部放大圖。發(fā)光器件100可以包括:襯底105 ;第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112,位于襯底105上；有源層114，位于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112上；第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116，位于有源層114上；以及氮化物半導(dǎo)體層130，位于第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116上，折射率小于第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116的折射率。氮化物半導(dǎo)體層130可以包括AlxGa^N (0彡x彡I)。實(shí)施例提供一種能夠提高光提取效率的發(fā)光器件、發(fā)光器件的制造方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。實(shí)施例提供一種能夠提高光效率的發(fā)光器件、發(fā)光器件的制造方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在發(fā)光二`極管(LED)的生長期間原位生長低折射率的材料以提聞光提取效率。例如，氮化物半導(dǎo)體層130的折射率n可以從有源層114到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116變得逐漸減小。氮化物半導(dǎo)體層130可以與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116接觸。實(shí)施例可以通過控制包含于氮化物半導(dǎo)體層130中的Al的組分(composition)來控制氮化物半導(dǎo)體層的折射率。例如，包含于氮化物半導(dǎo)體層130中的Al的組分X可以從有源層114到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116變得逐漸增大。因此，氮化物半導(dǎo)體層130的折射率n從有源層114到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以變得逐漸減小，使得從有源層114發(fā)射的光的光提取效率沿向上方向(而非沿橫向)增大。氮化物半導(dǎo)體層130可以包括第一氮化物半導(dǎo)體層131、第二氮化物半導(dǎo)體層132、第三氮化物半導(dǎo)體層133、第四氮化物半導(dǎo)體層134、第五氮化物半導(dǎo)體層135、第六氮化物半導(dǎo)體層136、第七氮化物半導(dǎo)體層137、第八氮化物半導(dǎo)體層138以及第九氮化物半導(dǎo)體層139，第一氮化物半導(dǎo)體層131可以包括GaN，以及第九氮化物半導(dǎo)體層139可以包括A1N，但是實(shí)施例不限于此。因此，氮化物半導(dǎo)體層130的折射率n從有源層114到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以變得從大約2.4逐漸減小到大約2.0，但實(shí)施例不限于此。根據(jù)實(shí)施例，氮化物半導(dǎo)體層130可以包括摻雜有n型摻雜劑的n型氮化物半導(dǎo)體層。例如，氮化物半導(dǎo)體層130可以摻雜有Si，但實(shí)施例不限于此。
由于氮化物半導(dǎo)體層130摻雜有n型摻雜劑，即使第二電極152形成在130上而不與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116接觸，也可容易地注入載流子。氮化物半導(dǎo)體層130可以具有使載流子隧穿(tunneling)的足夠的厚度，但實(shí)施例不限于此。實(shí)施例還可以包括位于氮化物半導(dǎo)體層130上的折射率小于氮化物半導(dǎo)體層130的折射率的傳輸歐姆層(transmissive ohmic layer) 140。第二電極152可以形成在傳輸歐姆層140上。第一傳輸歐姆層140的水平寬度可以與氮化物半導(dǎo)體層130的水平寬度基本相同，使得可以在氮化物半導(dǎo)體層130實(shí)現(xiàn)均勻的電流擴(kuò)散。同時(shí)，第一傳輸歐姆層140的水平寬度可以小于氮化物半導(dǎo)體層130的水平寬度。傳輸歐姆層140可以具有由能夠促進(jìn)載流子注入的金屬氧化物構(gòu)成的單層或多層結(jié)構(gòu)。傳輸歐姆層140可以包括從由ITO (氧化銦錫)、IZO (氧化銦鋅)、IZTO (銦鋅錫氧化物)、IAZ0(銦鋁鋅氧化物)、IGZ0(銦鎵鋅氧化物)、IGT0(銦鎵錫氧化物)、AZO(氧化鋁鋅)、ATO (氧化銻錫)、GZ0 (氧化鎵鋅)、IZON (IZ0 氮化物)、AGZ0 (Al-Ga ZnO)、IGZO (In-GaZnO)、ZnO > IrOx > RuOx > NiO、RuOx/1 TO > Ni/IrOx/Au 以及 Ni/IrOx/Au/ITO 構(gòu)成的組里選擇的至少一個(gè)，實(shí)施例不限于此。因此，氮化物半導(dǎo)體層130的折射率n從有源層114到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以變得從大約2.4逐漸減小到大約2.0。由于該折射率在傳輸歐姆層140中被控制為從大約2.0到大約1.0以上，該折射率沿第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116、氮化物半導(dǎo)體層130以及傳輸歐姆層140的方向逐漸減小，使得可以沿向上方向L2有效提取從有源層114發(fā)射的光。圖3為示出根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件102的剖視圖。 第二實(shí)施例可以采用第一實(shí)施例的技術(shù)特征和效果。根據(jù)第二實(shí)施例，第二電極152可以穿過氮化物半導(dǎo)體層130與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116接觸。根據(jù)第二實(shí)施例，在用于載流子的隧穿的氮化物半導(dǎo)體層130的厚度上沒有限制。根據(jù)第二實(shí)施例，氮化物半導(dǎo)體層130可以包括摻雜有p型元素的p型氮化物半導(dǎo)體層。例如，在形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116之后，可以原位形成包括摻雜有p型元素的P型氮化物半導(dǎo)體層的氮化物半導(dǎo)體層130。氮化物半導(dǎo)體層130可以包括未摻雜有元素的非摻雜氮化物半導(dǎo)體層。在形成氮化物半導(dǎo)體層130時(shí)，可以執(zhí)行工藝而不摻雜n型或p型導(dǎo)電元素以形成包括非摻雜氮化物半導(dǎo)體層的氮化物半導(dǎo)體層130。第二實(shí)施例還可以包括位于氮化物半導(dǎo)體層130上的折射率小于氮化物半導(dǎo)體層130的折射率的透明絕緣層。透明絕緣層142可以包括氧化硅或氮化硅，但實(shí)施例不限于此。根據(jù)第二實(shí)施例，氮化物半導(dǎo)體層130的折射率n從有源層114到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以變得從大約2.4逐漸減小到大約2.0，通過將透明絕緣層142的折射率控制為從大約2.0到大約1.0以上，上述折射率沿第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116、氮化物半導(dǎo)體層130以及透明絕緣層142的方向變得逐漸減小，使得可以沿向上方向(而非沿橫向)更加有效地提取從有源層114發(fā)射的光。圖4為示出根據(jù)第三實(shí)施例的發(fā)光器件103的剖視圖。第三實(shí)施例可以采用第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的技術(shù)特征和效果。第三實(shí)施例還可以包括位于第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116與氮化物半導(dǎo)體層130之間的第二傳輸歐姆層140b。第二傳輸歐姆層140b的折射率在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116的折射率與氮化物半導(dǎo)體層130的折射率之間，使得可以最大化光提取效率。形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116上方的第二電極152可以形成在第二傳輸歐姆層140b 上。將在以下制造方法中示出未在圖1至圖4中描述的附圖標(biāo)記。根據(jù)實(shí)施例，通過控制Al的含量(％)可以提高光的擴(kuò)散，并易于將實(shí)施例應(yīng)用于
女口
廣叩o根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件、發(fā)光器件的制造方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)，能夠提高光提取效率。另外，根據(jù)實(shí)施例，能夠提高光效率。在下文中，將參考圖5至圖8描述發(fā)光器件的制造方法。首先，可以制備圖5所示的襯底105。襯底105可以包括導(dǎo)電襯底或絕緣襯底。例如，襯底 110 可以包括 A1203、SiC、S1、GaAs, GaN、ZnO, GaP、InP、Ge 以及 Ga2O3 中的至少一個(gè)。凹凸結(jié)構(gòu)能夠形成在襯底105上，但實(shí)施例不限于此。襯底105可受到濕式清洗以從襯底105的表面去除雜質(zhì)。光提取結(jié)構(gòu)(例如，PSS(未示出))可以形成在襯底105上，但實(shí)施例不限于此。然后，包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112、有源層114以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116的發(fā)光結(jié)構(gòu)110可以形成在襯底105上。緩沖層(未示出)可以形成在襯底105上。緩沖層可以減弱發(fā)光結(jié)構(gòu)110與襯底105之間的晶格失配。緩沖層可以包括II1-V族化合物半導(dǎo)體。例如，緩沖層可以包括GaN、InN, AIN, InGaN, AlGaN, InAlGaN 以及 AlInN 中的至少一個(gè)。非摻雜半導(dǎo)體層(未示出)可以形成在緩沖層上，但實(shí)施例不限于此。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112可以形成在襯底105或該半導(dǎo)體層上。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112可以包括摻雜有第一導(dǎo)電摻雜劑的II1-V族化合物半導(dǎo)體。如果第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112是N型半導(dǎo)體層，則第一導(dǎo)電摻雜劑是N型摻雜劑(例如S1、Ge、Sn、Se或Te)，但實(shí)施例不限于此。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112可以包括具有組分公式InxAlyGanyN (0≤x≤1，
0^ y ^ 1,0^ x+y ( I)的半導(dǎo)體材料。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112 可以包括 GaN、InN, AIN、InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs、AlInGaAs、GaP、AlGaP、InGaP、AlInGaP 以及 InP 中的至少一個(gè)。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112可以包括通過CVD (化學(xué)氣相沉積)、MBE (分子束外延)、濺射或HVPE (氫化物氣相外延)形成的N型GaN層。另外，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112可以通過將包括n型雜質(zhì)(例如，硅)的三甲基鎵(TMGa)氣體、氨(NH3)氣體、氮(N2)氣體以及硅烷(SiH4)氣體注入到腔室中形成。
接下來，電流擴(kuò)散層122可以形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112上。電流擴(kuò)散層122可以是非摻雜GaN層，但實(shí)施例不限于此。之后，根據(jù)實(shí)施例，電子注入層124可以形成在電流擴(kuò)散層122上。電子注入層124可以是第一導(dǎo)電GaN層。通過以6.0xl018atoms/cm3 8.0xl018atoms/cm3濃度的N型摻雜元素?fù)诫s電子注入層124，電子可以被有效注入到電子注入層124中。根據(jù)實(shí)施例，應(yīng)變控制層(未示出)可以形成在電子注入層124上。例如，包括InyAlxGa(1_x_y)N(0彡x彡1，0彡y彡I)/GaN的應(yīng)變控制層可以形成在電子注入層124上。應(yīng)變控制層可以有效減弱由第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112與有源層114之間的晶格失配造成的應(yīng)力。由于該應(yīng)變控制層在具有第一 InxlGaN和第二 Inx2GaN的組分公式的至少6個(gè)周期反復(fù)疊置，因而更多電子聚集在有源層114的低能級(jí)，使得增大了電子與空穴的復(fù)合(recombination)概率,從而提高了發(fā)光效率。之后，有源層114可以形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112上。有源層114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)以及量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)。例如，通過注入TMGa氣體、NH3氣體、N2氣體以及三甲基銦(TMIn)氣體，有源層114能夠形成有MQW結(jié)構(gòu)，但實(shí)施例不限于此。有源層114 可以具有包括 InGaN/GaN、InGaN/InGaN、AlGaN/GaN、InAlGaN/GaN、GaAs/AlGaAs (InGaAs)以及GaP/AIGaP(InGaP)中的至少一個(gè)的阱層/阻擋層，但實(shí)施例不限于此。阱層可以包括帶隙能 低于阻擋層的材料。根據(jù)實(shí)施例，為了有源層的電子阻擋和MQW包覆(cladding)的目的，電子阻擋層126可以形成在有源層114上，使得可以提高發(fā)光效率。例如，電子阻擋層126可以包括能帶隙高于有源層114的AlxInyGa(1_x_y)N(0彡x彡1，0彡y彡I)基半導(dǎo)體。電子阻擋層126可以具有處于大約100 A至大約600 A范圍的厚度，但實(shí)施例不限于此。電子阻擋層126可以具有AlzGa(1_z)N/GaN(0 ^ z ^ I)超晶格，但實(shí)施例不限于此。p型離子可以被注入到電子阻擋層126中以有效阻擋溢出電子，并增大空穴的注入效率。大約1018°/cm3至大約102°/cm3范圍濃度的Mg離子被注入到電子阻擋層126中，以有效阻擋溢出電子，并增大空穴的注入效率。接下來，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以形成在電子阻擋層126上。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以包括摻雜有第二導(dǎo)電摻雜劑的II1-V族化合物半導(dǎo)體。例如，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以包括具有組分公式InxAlyGa1IyN(0 ^ x ^ I,
1,0^ x+y ^ I)的半導(dǎo)體材料。詳細(xì)地,第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以包括從由GaN、AIN, AlGaN, InGaN, InN、InAlGaN、Al InN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP 以及 AlGaInP 構(gòu)成的組里選擇的一個(gè)。如果第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116是P型半導(dǎo)體層，則第二導(dǎo)電摻雜劑包括P型摻雜劑(例如,Mg、Zn、Ca、Sr或Ba)。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116能夠被制備為單層或多層,但實(shí)施例不限于此。 第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以包括p型GaN層，該p型GaN層能夠通過將包括p型雜質(zhì)(例如，Mg)的TMGa氣體、NH3氣體、N2氣體以及(EtCp2Mg) {Mg (C2H5C5H4) 2}氣體注入到腔室中形成，但實(shí)施例不限于此。根據(jù)實(shí)施例，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112可以包括N型半導(dǎo)體層，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以包括P型半導(dǎo)體層，但實(shí)施例不限于此。另外，半導(dǎo)體層，例如，極性與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116相反的N型半導(dǎo)體層(未示出)能夠形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116上。這樣，發(fā)光結(jié)構(gòu)110可以包括N-P結(jié)結(jié)構(gòu)、P-N結(jié)結(jié)構(gòu)、N-P-N結(jié)結(jié)構(gòu)以及P-N-P結(jié)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)。之后，如圖6所示，折射率小于第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116的氮化物半導(dǎo)體層130形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116上。氮化物半導(dǎo)體層130可以包括AlxGahN (0彡X彡I)。通過在發(fā)光二極管(LED)的生長期間原位生長低折射率的材料可以提高光提取效率。例如，氮化物半導(dǎo)體層130的折射率n可以從有源層114到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116變得逐漸減小。實(shí)施例可以通過控制包含于氮化物半導(dǎo)體層130中的Al的組分來控制氮化物半導(dǎo)體層的折射率。例如，包含于氮化物半導(dǎo)體層130中的Al的組分X可以從有源層114到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116變得逐漸增大。因此，氮化物半導(dǎo)體層130的折射率n從有源層114到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以變得逐漸減小，使得從有源層114發(fā)射的光可以沿向上方向(而非沿橫向)增大光提取效率。例如，氮化物半導(dǎo)體層130的折射率n從有源層114到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以變得從大約2.4逐漸減小到大約2.0，但實(shí)施例不限于此。根據(jù)實(shí)施例，氮化物半導(dǎo)體層130可以包括摻雜有N型摻雜劑的N型氮化物半導(dǎo)體層。例如，氮化物半導(dǎo)體層130可以摻雜有Si，但實(shí)施例不限于此。由于氮化物半導(dǎo)體層130摻雜有N型摻雜劑，即使第二電極152形成在氮化物半導(dǎo)體層130上而不與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116接觸，也可容易地注入載流子。

氮化物半導(dǎo)體層130可以具有使載流子隧穿的足夠的厚度，但實(shí)施例不限于此。如圖1所示，第一實(shí)施例還可以包括位于氮化物半導(dǎo)體層130上的折射率小于氮化物半導(dǎo)體層130的折射率的傳輸歐姆層140。第二電極152可以形成在傳輸歐姆層140上。傳輸歐姆層140可以具有由能夠促進(jìn)載流子注入的金屬氧化物構(gòu)成的單層或多層結(jié)構(gòu)。傳輸歐姆層140可以包括從由ITO (氧化銦錫)、IZO (氧化銦鋅)、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 (氧化鋁鋅)、ATO (氧化銻錫)、GZO (氧化鎵鋅)、IZON (IZ0 氮化物)、AGZO (Al-GaZnO)、IGZO (In-GaZnO)、ZnO、IrOx > RuOx > NiO、RuOx/1 TO > Ni/IrOx/Au 以及 Ni/IrOx/Au/ITO 構(gòu)成的組里選擇的至少一個(gè)，但實(shí)施例不限于此。因此，氮化物半導(dǎo)體層130的折射率n從有源層114到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以變得從大約2.4逐漸減小到大約2.0。由于折射率在傳輸歐姆層140中被控制為從大約
2.0到大約1.0以上，因而該折射率沿第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116、氮化物半導(dǎo)體層130以及傳輸歐姆層140的方向逐漸減小，使得可以沿向上方向L2有效提取從有源層114發(fā)射的光。如圖6所示，第二實(shí)施例還可以包括位于氮化物半導(dǎo)體層上的折射率小于氮化物半導(dǎo)體層130的折射率的透明絕緣層142。透明絕緣層142可以包括氧化硅或氮化硅，但實(shí)施例不限于此。根據(jù)第二實(shí)施例，氮化物半導(dǎo)體層130的折射率n從有源層114到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116可以變得從大約2.4逐漸減小到大約2.0。由于折射率在傳輸歐姆層140中被控制為從大約2.0到大約1.0以上，因而該折射率沿第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116、氮化物半導(dǎo)體層130以及傳輸歐姆層140的方向逐漸減小，使得可以沿向上方向L2有效提取從有源層114發(fā)射的光。根據(jù)第二實(shí)施例，第二電極152可以穿過氮化物半導(dǎo)體層130與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116接觸。根據(jù)第二實(shí)施例，在用于載流子的隧穿的氮化物半導(dǎo)體層130的厚度上沒有限制。如圖4所示，第三實(shí)施例還可以包括位于第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116與氮化物半導(dǎo)體層130之間的傳輸歐姆層140b。第二傳輸歐姆層140b具有的折射率在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116的折射率與氮化物半導(dǎo)體層130的折射率之間，使得可以最大化光提取效率。根據(jù)實(shí)施例，通過控制Al的含量(％)可以提高光的擴(kuò)散，并易于將實(shí)施例應(yīng)用于
女口
廣叩o為此目的，如圖7所示，根據(jù)實(shí)施例，通過部分去除透明絕緣層142和氮化物半導(dǎo)體層130,可以暴露第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116。通過部分去除透明絕緣層142、氮化物半導(dǎo)體層130、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層、電子阻擋層、應(yīng)變控制層、電子注入層124以及電流擴(kuò)散層122，可以暴露第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112。之后，如圖8所示，第二電極152和第一電極151可以分別形成在暴露的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層116和暴露的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層112上。根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件、發(fā)光器件的制造方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)，能夠提聞光提取效率。另外，根據(jù)實(shí)施例，能夠提高光效率。圖9為示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝200的剖視圖。根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝200包括:封裝體205 ;第三電極層213和第四電極層214，形成在封裝體205上；發(fā)光器件100，設(shè)置在封裝體205上并電連接至第三電極層213和第四電極層214 ;以及模塑元件230，包圍發(fā)光器件100。封裝體205可以包括硅、合成樹脂或金屬材料。傾斜表面可以形成在發(fā)光器件100周圍。第三電極層213和第四電極層214可以彼此電氣隔離，以給發(fā)光器件100供電。另夕卜，第三電極層213和第四電極層214反射從發(fā)光器件100發(fā)射的光，以提高光效率，并將從發(fā)光器件100產(chǎn)生的熱量消散到外部。能夠采用圖1、圖3或圖4所示的橫向式(lateral type)發(fā)光器件作為發(fā)光器件100，但實(shí)施例不限于此。發(fā)光器件100可以被安裝在封裝體205或第三電極層213和第四電極層214上。發(fā)光器件100通過引線接合方案、倒裝芯片焊接方案以及芯片接合(diebonding)方案中的至少一個(gè)電連接至第三電極層213和/或第四電極層214。根據(jù)實(shí)施例，發(fā)光器件100通過引線電連接至第三電極層213，并通過芯片接合方案電連接至第四電極層214，但實(shí)施例不限于此。模塑元件230包圍發(fā)光器件100，以保護(hù)發(fā)光器件100。另外，模塑元件230可以包括熒光體(phosphor)，以改變從發(fā)光器件100發(fā)射的光的波長。根據(jù)實(shí)施例的多個(gè)發(fā)光器件封裝可以排列在襯底上，包括導(dǎo)光板、棱鏡片、擴(kuò)散片或突光片(fluorescent sheet)的光學(xué)兀件可以被設(shè)置在從發(fā)光器件封裝發(fā)射的光的光程上。發(fā)光器件封裝、襯底以及光學(xué)元件可以用作背光單元或照明單元。例如，照明系統(tǒng)可以包括背光單元、照明單元、指示器、燈或路燈。圖10為根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件的照明系統(tǒng)的示例的分解透視圖。如圖10所示，根據(jù)實(shí)施例的照明系統(tǒng)可以包括罩2100、光源模塊2200、散熱器(radiator) 2400、供電部件2600、內(nèi)殼2700以及接套2800。根據(jù)實(shí)施例的照明系統(tǒng)還可以包括元件2300和支架2500的至少一個(gè)。光源模塊2200可以包括根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100或發(fā)光器件模塊200。例如，罩2100可以具有燈泡形狀、半球形狀、部分開口空心形狀。罩2100可以與光源模塊2200光學(xué)耦合。例如，罩2100可以擴(kuò)散、散射或激發(fā)從光源模塊提供的光。罩2100可以是一種光學(xué)元件。罩2100可以與散熱器2400耦合。罩2100可以包括與散熱器2400耦合的耦合部件。罩2100可以包括涂布有乳白色涂料的內(nèi)表面。乳白色涂料可以包括用來擴(kuò)散光的擴(kuò)散材料。罩2100可以具有表面粗糙度大于其外表面的內(nèi)表面。設(shè)置表面粗糙度是為了充分散射和擴(kuò)散來自光源模塊2200的光。例如，罩2100的材料可以包括玻璃、塑料、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)以及聚碳酸酯(PC)。在上述材料中，聚碳酸酯(PC)具有優(yōu)良的耐光性、耐熱性以及強(qiáng)度。罩2100可以是透明的，使得用戶可以從外部看到光源模塊2200，或者也可以是不透明的。罩2100可以通過吹塑方案形成。光源模塊2200可以被布置在散熱器2400的一個(gè)表面。因此,來自光源模塊2200的熱量被傳遞到散熱器2400。光源模塊2200可以包括光源2210、連接板2230以及連接器2250。元件2300被布置在散熱器2400的頂表面，并包括其中插入有多個(gè)光源2210和連接器2250的導(dǎo)槽2310。導(dǎo)槽2310與光源2210的襯底和連接器2250對(duì)應(yīng)。元件2300的表面可以涂布有反光材料。例如，元件2300的表面可以涂布有白色涂料。元件2300將由罩2100的內(nèi)表面反射的并返回到光源模塊2200的方向的光再次反射到罩2100的方向。因此，可以提高根據(jù)實(shí)施例的照明系統(tǒng)的照明效率。例如，元件2300可以包括絕緣材料。光源模塊2200的連接板2230可以包括導(dǎo)電材料。因此，散熱器2400可以電連接至連接板2230。元件2300可以由絕緣材料配置成，從而防止連接板2230與散熱器2400電短路。散熱器2400從光源模塊2200和供電部件2600接收熱量并放熱。支架2500覆蓋內(nèi)殼2700的絕緣部件2710的容納槽2719。因此，容納在內(nèi)殼2700的絕緣部件2710中的供電部件2600被封閉。支架2500包括引導(dǎo)突起2510。引導(dǎo)突起2510具有穿過供電部件2600的突起的孔。供電部件2600處理或轉(zhuǎn)換從外部接收的電信號(hào)，并將處理或轉(zhuǎn)換的電信號(hào)提供到光源模塊2200。供電部件2600容納在內(nèi)殼2700的容納槽中，并通過支架2500封閉在內(nèi)殼2700內(nèi)。供電部件2600可以包括突起2610、引導(dǎo)部件2630、基座2650以及延伸部件2670。引導(dǎo)部件2630具有從基座2650的一側(cè)向外部突起的形狀。引導(dǎo)部件2630可以被插入到支架2500中。多個(gè)組件可以被布置在基座2650的一個(gè)表面上方。例如，這些組件可以包括:直流(DC)轉(zhuǎn)換器，將從外部電源提供的交流(AC)電轉(zhuǎn)換成直流電；驅(qū)動(dòng)芯片，控制光源模塊2200的驅(qū)動(dòng)；以及靜電放電(ESD)保護(hù)器件，保護(hù)光源模塊2200，但實(shí)施例不限于此。延伸部件2670具有從基座2650的相反側(cè)向外部突起的形狀。延伸部件2670被插入到內(nèi)殼2700的連接部件2750的內(nèi)部，并從外部接收電信號(hào)。例如，延伸部件2670的寬度可以小于或等于內(nèi)殼2700的連接部件2750的寬度?！?電線”和電線”的第一端子電連接至延伸部件2670，“+電線”和電線”的第二端子可以電連接至接套2800。內(nèi)殼2700可以包括位于其中的塑型部件連同供電部件2600。通過使塑化液硬化制備該塑型部件，并且供電部件2600可以通過塑型部件被固定在內(nèi)殼2700內(nèi)。根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件、發(fā)光器件的制造方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)，能夠增大光提取效率。另外，根據(jù)實(shí)施例，能夠增大光效率。本說明書中任何提及的“一個(gè)實(shí)施例”，“一實(shí)施例”，“示例性實(shí)施例”等等是指結(jié)合這些實(shí)施例所描述的具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性都包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。本說明書中多處出現(xiàn)的這些語句并不必然全部涉及相同的實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合任一實(shí)施例來描述具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為其落入到本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合其他實(shí)施例來實(shí)施該特征、結(jié)構(gòu)或特性的范圍內(nèi)。雖然已經(jīng)參照其中的多個(gè)闡釋性實(shí)施例來對(duì)實(shí)施例進(jìn)行描述，但是應(yīng)該理解的是，在發(fā)明的精神或范圍中，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出多種改進(jìn)和實(shí)施例。更具體而言，在本說明書、附圖以及權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以在組成部件和/或組合排列布局上進(jìn)行多種改進(jìn)和變型。除了組成部件和/或布局上的多種改進(jìn)和變型以外，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，選擇性的使用也是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括: 襯底； 第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層，位于所述襯底上； 有源層，位于所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上； 第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，位于所述有源層上；以及 氮化物半導(dǎo)體層，位于所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上，且所述氮化物半導(dǎo)體層的折射率小于所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述氮化物半導(dǎo)體層的折射率隨著所述氮化物半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層變得逐漸減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，處于接近所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的區(qū)域的所述氮化物半導(dǎo)體層的折射率高于處于遠(yuǎn)離所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的區(qū)域的所述氮化物半導(dǎo)體層的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一個(gè)所述的發(fā)光器件，其中，所述氮化物半導(dǎo)體層包括AlxGahN 層，O ≤ X ≤ I。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其中，所述氮化物半導(dǎo)體層中的Al的組分隨著所述氮化物半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層變得逐漸增大。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其中，處于接近所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的區(qū)域的所述氮化物半導(dǎo)體層中的Al的組分小于處于遠(yuǎn)離所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的區(qū)域的所述氮化物半導(dǎo)體層中的 Al的組分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一個(gè)所述的發(fā)光器件，其中，所述氮化物半導(dǎo)體層包括n型氮化物半導(dǎo)體層；以及 其中所述n型氮化物半導(dǎo)體層具有用于使得能夠隧穿的足夠的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一個(gè)所述的發(fā)光器件，其中，所述氮化物半導(dǎo)體層與所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一個(gè)所述的發(fā)光器件，其中，所述氮化物半導(dǎo)體層包括p型氮化物半導(dǎo)體層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一個(gè)所述的發(fā)光器件，其中，所述氮化物半導(dǎo)體層包括非摻雜氮化物半導(dǎo)體層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一個(gè)所述的發(fā)光器件，還包括位于所述氮化物半導(dǎo)體層上的第一傳輸歐姆層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光器件，其中，所述第一傳輸歐姆層具有的折射率小于所述氮化物半導(dǎo)體層的折射率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光器件，還包括位于所述第一傳輸歐姆層上的第二電極。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光器件，其中，所述傳輸歐姆層的水平寬度基本等于或小于所述氮化物半導(dǎo)體層的水平寬度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一個(gè)所述的發(fā)光器件，還包括位于所述氮化物半導(dǎo)體層上的折射率小于所述氮化物半導(dǎo)體層的折射率的透明絕緣層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光器件，還包括位于所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的第二電極， 其中所述第二電極穿過所述氮化物半導(dǎo)體層與所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層接觸。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一個(gè)所述的發(fā)光器件，還包括位于所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層與所述氮化物半導(dǎo)體層之間的第二傳輸歐姆層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光器件，其中，所述第二傳輸歐姆層具有的折射率在所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的折射率與所述氮化物半導(dǎo)體層的折射率之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)光器件，還包括位于所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的第二電極， 其中所述第二電極形成在所述第二傳輸歐姆層上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其中，所述第二電極穿過所述氮化物半導(dǎo)體層與所述第二傳輸歐姆層接觸。
21.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其中，所述氮化物半導(dǎo)體層的折射率從所述有源層到所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層變得從2.4逐漸減小到2.0。
22.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其中，所述氮化物半導(dǎo)體層包括第一氮化物半導(dǎo)體層、第二氮化物半導(dǎo)體層、第三氮化物半導(dǎo)體層、第四氮化物半導(dǎo)體層、第五氮化物半導(dǎo)體層、第六氮化物半導(dǎo)體層、第七氮化物半導(dǎo)體層、第八氮化物半導(dǎo)體層以及第九氮化物半導(dǎo)體層，所述第一氮化物半導(dǎo)體層包括GaN，并且所述第九氮化物半導(dǎo)體層包括A1N。
23.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光器件，其中，所述傳輸歐姆層的折射率被控制為從2.0至1.0以上。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光器件，其中，所述透明絕緣層包括氧化硅或氮化硅。
全文摘要
公開了一種發(fā)光器件、發(fā)光器件的制造方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。該發(fā)光器件包括襯底；第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層，位于襯底上；有源層，位于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上；第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，位于有源層上；以及氮化物半導(dǎo)體層，位于第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上，且折射率小于第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的折射率。根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件、發(fā)光器件的制造方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)，能夠提高光提取效率。
文檔編號(hào)H01L33/02GK103187496SQ20121059304
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月3日
發(fā)明者丁鐘弼, 黃凈鉉, 金鐘國 申請(qǐng)人:Lg伊諾特有限公司