專利名稱：發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明裝置。
背景技術：
由于薄膜生長技術和材料的發(fā)展使得諸如第三至第五族或者第二至第六族化合物半導體材料的發(fā)光二極管或者激光二極管的發(fā)光器件能夠產生諸如紅色、藍色以及紫外的各種顏色，并且因此通過使用熒光材料或者混合顏色來產生優(yōu)異的效率的白色，并且其有利之處在于發(fā)光器件具有低于諸如熒光燈和白熾燈的當前光源的功率消耗、快速響應速度、以及安全，并且是環(huán)保的。因此，發(fā)光器件的應用甚至被擴展到光學通信裝置的發(fā)射模塊、在LCD(液晶顯示)裝置中替代背光單元的CCFL(冷陰極熒光燈)的發(fā)光二極管背光單元、白光發(fā)光二極管照明裝置、汽車頭燈、以及信號燈。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明涉及發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝、以及照明裝置。本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝、以及照明裝置，其具有提高的光學效率和減少的工作電壓。在隨后的描述中將會部分地闡述本發(fā)明的額外的優(yōu)點和特征，并且部分優(yōu)點和特征對于已經研究過下面所述的本領域技術人員來說將是顯而易見的，或者部分優(yōu)點或特征將通過本發(fā)明的實踐來知曉。通過在給出的描述及其權利要求以及附圖中部分地指出的結構可以實現(xiàn)并且獲得本發(fā)明的目的和其它的優(yōu)點。為了實現(xiàn)這些目的和其它的優(yōu)點并且根據本發(fā)明的目的，如在此具體化并且一般性地描述的，一種發(fā)光器件包括支撐構件；在支撐構件上的發(fā)光結構，該發(fā)光結構包括第一導電類型半導體層、第二導電類型半導體層、以及在第二導電類型半導體層和第一導電類型半導體層之間的有源層；第一氮化物半導體層，該第一氮化物半導體層設置在第二導電類型半導體層上；第二氮化物半導體層，該第二氮化物半導體層設置在第一氮化物半導體層上并且具有不平坦的結構；以及第一電極焊盤，該第一電極焊盤設置在發(fā)光結構上，其中第二氮化物半導體層具有開口，第一電極焊盤通過開口接觸第一氮化物半導體層，并且第一氮化物半導體層具有比第二氮化物半導體層的功函數小的功函數。第二氮化物半導體層能夠是包括銦的氮化物半導體層?；蛘撸谝坏锇雽w層和第二氮化物半導體層能夠由nGaN形成，并且第一氮化物半導體層包括銦?；蛘?，第一氮化物半導體層和第二氮化物半導體層能夠分別由包括銦的氮化物半導體層構成。第一氮化物半導體層的銦含量能夠大于第二氮化物半導體層的銦含量。支撐構件能夠由包括從銅Cu、金Au、鎳Ni、鉬Mo、銅鎢Cu-W中選擇的至少一個的導電材料形成，并且能夠進一步包括在支撐構件和發(fā)光結構之間的歐姆層。支撐構件能夠是具有透光率的襯底。
能夠臺面蝕刻第二導電類型半導體層、有源層以及第一導電類型半導體層以暴露第一導電類型半導體層的一部分，并且發(fā)光器件進一步包括第二電極焊盤，該第二電極焊盤設置在第一導電類型半導體層的暴露的區(qū)域上。第一電極焊盤能夠設置在開口中以與具有不平坦結構的第二氮化物半導體層隔開。不平坦結構能夠包括光子晶體結構或者粗糙部。第一氮化物半導體層能夠在通過開口暴露的部分處具有粗糙部。第一電極焊盤能夠接觸第一氮化物半導體層的粗糙部。發(fā)光器件能夠進一步包括設置在支撐構件和歐姆層之間的反射層。發(fā)光器件能夠進一步包括電流阻擋層，該電流阻擋層設置在歐姆層和第二導電類型半導體層之間。發(fā)光器件能夠進一步包括絕緣層，該絕緣層設置在發(fā)光結構、第一氮化物半導體層以及第二氮化物半導體層中的每一個的側面處。發(fā)光器件能夠進一步包括保護層，該保護層設置在支撐構件上以圍繞反射層和歐姆層的側面。在本發(fā)明的另一方面中，發(fā)光器件封裝包括封裝主體；在封裝主體上的發(fā)光器件； 連接到發(fā)光器件的第一電極層和第二電極層，該第一電極層和第二電極層設置在封裝主體上；以及填充材料，該填充材料包封發(fā)光器件，其中發(fā)光器件包括支撐構件，在支撐構件上的發(fā)光結構，該發(fā)光結構包括第一導電類型半導體層、第二導電類型半導體層以及在第二導電類型半導體層和第一導電類型半導體層之間的有源層，第一氮化物半導體層，該第一氮化物半導體層設置在第二導電類型半導體層上，第二氮化物半導體層，該第二氮化物半導體層設置在第一氮化物半導體層上并且具有不平坦結構，以及第一電極焊盤，該第一電極焊盤設置在發(fā)光結構上，其中第二氮化物半導體層具有暴露第一氮化物半導體層的開口，第一電極焊盤通過開口接觸第一氮化物半導體層，并且第一氮化物半導體層具有比第二氮化物半導體層的功函數小的功函數。要理解的是，本發(fā)明的前述的總體描述和下述詳細描述是示例性的和解釋性的并且旨在提供如權利要求書所記載的本發(fā)明的進一步解釋。


被包括以提供本發(fā)明的進一步理解并且被并入這里構成本申請的一部分的附圖示出本發(fā)明的實施例并且與說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1示出根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的發(fā)光器件的截面。圖2A 2F示出示出用于制造根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的發(fā)光器件的方法的步驟的截面。圖3A 3F示出示出用于制造根據本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的發(fā)光器件的方法的步驟的截面。圖4示出根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的發(fā)光器件封裝的截面。圖5示出根據應用的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的具有發(fā)光器件封裝的照明裝置的分解透視圖。圖6示出根據應用的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的具有發(fā)光器件封裝的照明裝置的分解透視圖。圖7A示出根據應用的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的具有發(fā)光器件封裝的顯示單元的分解透視圖。
圖7B示出7A中的顯示單元的光源部分的截面。
具體實施例方式現(xiàn)在詳細地參考本發(fā)明的具體實施例，在附圖中示出其示例。只要可能，在附圖中將會使用相同的附圖標記來表示相同或者相似的部件。要求理解的是，層(膜)、區(qū)域、圖案、或者結構形成在襯底、層(膜)、區(qū)域、焊盤、 或者圖案“上”或者“下”的實施例的描述，“上”或者“下”意指層(膜)、區(qū)域、圖案、或者結構直接或者間接地形成在襯底、層(膜)、區(qū)域、焊盤、或者圖案“上”或者“下”。并且，“上” 或者“下”參考附圖。為了描述的清楚或者方便起見，附圖中所示的層的厚度或者尺寸被夸大、省略或者示意性地示出。并且，元件的尺寸沒有完全示出為成比例。圖1示出根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的發(fā)光器件的透視圖。如圖1中所示，發(fā)光器件100包括導電金屬支撐160、歐姆層150、發(fā)光結構105、第一氮化物半導體層190、第二氮化物半導體170以及第一電極焊盤180。導電金屬支撐160支撐發(fā)光結構105。導電金屬支撐160包括例如銅Cu、金Au、 鎳Ni、鉬Mo、銅鎢Cu-W中的至少一個，并且包括單或者多層。導電金屬支撐160能夠用作連接到稍后要描述的第二導電類型半導體層140的電極。并且，盡管導電金屬支撐160能夠被設置為發(fā)光器件100的襯底，并且氮化物半導體能夠直接設置在導電金屬支撐160上，但是通過形成透明電極等的歐姆層150，能夠改進導電金屬支撐160和氮化物半導體的歐姆特性。歐姆層150設置在導電金屬支撐160上，以與發(fā)光結構105的第二導電類型半導體層140進行歐姆接觸，從而平滑地將電力提供到發(fā)光結構105。歐姆層150能夠選擇性地使用透光導電層和金屬，并且包括從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、Pt、Rh、Ni/IrOx/Au、以及 Ni/Ir0x/Au/IT0 中選擇的至少一個，并且能夠由單層或者多層構成。特別地，歐姆層150能夠是具有包括Ni和Au的兩個層的透明電極層。透明電極層增加電流注入面積并且形成歐姆接觸以降低正向電壓Vf。反射層(未示出)能夠設置在歐姆層150和導電金屬支撐160之間以反射來自于發(fā)光結構105的光以提高光提取效率。反射層能夠由從Ag、Ni、Al、詘、Pd、Ir、Ru、Mg、Si、 Pt、Au、Hf或者其合金中的至少一個選擇的金屬形成。并且，發(fā)光結構105設置在歐姆層150上并且包括第二導電類型半導體層140、有源層130以及第一導電類型半導體層120。第二導電類型半導體層140能夠是例如從具有hxAlyGai_x_yN (0 ^ χ ^ 1, 0彡y彡1，0彡x+y彡1)的組成式的半導體材料選擇的ρ型半導體層，例如，能夠是從GaN、 AlN、AlGaN、InGaN, InN, InAlGaN.Al InN中選擇的ρ型半導體層，并且能夠被摻雜有諸如Mg、 Zn、Ca、Sr、Ba的ρ型摻雜物。有源層130設置在第二導電類型半導體層140上。有源層130能夠包括，例如，具有LxAlyGEt1TyN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的組成式的半導體材料，并且能夠包括從量子線結構、量子點結構、單量子阱結構或者多量子阱結構MQW中選擇的至少一個。有源層130能夠發(fā)射具有在從第一導電類型半導體層120和第二導電類型半導體層140提供的空穴和電子的復合的處理中產生的能量的光。第一導電類型半導體層120設置在有源層130上。例如，第一導電類型半導體層 120能夠包括從具有LxAlyGEt1TyN(0 ^ χ ^ 1,0 ^ y ^ 1,0 ^ x+y ^ 1)的組成式的半導體材料選擇的η型半導體層，例如，包括從feiN、Α1Ν、AlfeiN、InGaN, InN, InAlGaN, AlInN中選擇的η型半導體層，并且能夠被摻雜有諸如Si、Ge、Sn、Se、Te的η型摻雜物。未摻雜的半導體層(未示出)能夠設置在第一導電類型半導體層120和有源層 130之間。為了改善第一導電類型半導體層的結晶性而形成的未摻雜的半導體層能夠與第一導電類型半導體層120相同，不同之處在于未摻雜的半導體層具有比第一導電類型半導體層120低的導電性，因為未摻雜的半導體其中沒有摻雜有η型摻雜物。在本示例中，不同于上述，第一導電類型半導體層120能夠包括ρ型半導體層，并且第二導電類型半導體層140能夠包括η型半導體層。而且，包括η型半導體層或者ρ型半導體層的第三導電類型半導體層(未示出)能夠形成在第一導電類型半導體層120上， 使得實施例的發(fā)光器件能夠具有ηρ、ρη、ηρη以及ρηρ結結構中的至少一個。第一導電類型半導體層120和第二導電類型半導體層140中的導電類型摻雜物的摻雜濃度可以是或者不是均勻的。即，多個半導體層能夠具有各種結構，并且本發(fā)明不限制結構。第一氮化物半導體層190設置在第一導電類型半導體層120上并且能夠是包括銦的氮化物半導體。例如，第一氮化物半導體層190能夠是^iGaN層。通過將銦h摻雜到 nGaN能夠形成InGaN層，并且InGaN層能夠形成為0. 01 5. 0 μ m的厚度。第二氮化物半導體層170設置在第一氮化物半導體層190上，并且第二氮化物半導體層170具有能夠被構圖以具有不平坦形狀172的表面。第二氮化物半導體層170能夠是具有Ιια ρ ^Μ其中，0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的組成式的η-摻雜的半導體材料，并且能夠形成為0. 01 5. 0 μ m的厚度。第二氮化物半導體層170具有比第一氮化物半導體層190的功函數小的功函數。例如，第一氮化物半導體層190能夠是摻雜銦的nGaN，并且第二氮化物半導體層 170能夠是NGaN。或者，第一氮化物半導體層190和第二氮化物半導體層170能夠分別是摻雜銦的nGaN，并且第一氮化物半導體層190的銦含量能夠大于第二氮化物半導體層170 的銦含量。第二氮化物半導體層170具有其上形成有不平坦形狀172的表面。例如，第二氮化物半導體層170能夠具有形成在表面上的不平坦形狀172。例如，不平坦形狀172能夠是光子晶體結構，或者粗糙部。通過使用掩膜進行蝕刻能夠形成光子晶體結構，并且通過使用化學藥品進行表面處理能夠形成粗糙部。并且，不平坦形狀172能夠是納米錐。特別地，第二氮化物半導體層170能夠具有暴露第一氮化物半導體層190的一部分的開口 175。而且，第一電極焊盤180能夠設置在通過開口 175暴露的第一氮化物半導體層190 上。第一電極焊盤180能夠通過開口 175接觸第一氮化物半導體層190。而且，第一電極焊盤180能夠設置在開口 175中以與第二氮化物半導體層170隔開，使得第一電極焊盤180 沒有接觸第二氮化物半導體層170。并且，第一氮化物半導體層190能夠在通過開口 175暴露的部分處具有粗糙部185。粗糙部185用于使第一氮化物半導體層190的暴露的部分的表面面積更大。并且，第一電極焊盤180接觸第一氮化物半導體層190的粗糙部185。由粗糙部 185導致的第一電極焊盤180和第一氮化物半導體層190之間的接觸面積增加增加了第一電極焊盤180和第一氮化物半導體層190之間的附著力。第一電極焊盤180能夠由從鉻Cr、鎳Ni、鋁Al、鈦Ti、鉬Pt或者金屬的合金中選擇的任意一個金屬形成。第一電極焊盤180能夠直接接觸第一氮化物半導體層190，其中因為摻雜銦的 nGaN的第一氮化物半導體層190具有比較少地摻雜或者沒有摻雜η型銦的第二氮化物半導體層170的功函數大的功函數，因此第一氮化物半導體層190具有降低發(fā)光器件的工作電壓的效果。圖2Α 圖2F示出示出用于制造根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的發(fā)光器件的方法的步驟的截面。如圖2Α中所示，發(fā)光結構形成在襯底100上。襯底100能夠由藍寶石Α1203、 GaN、SiC、ZnO、Si、GaP、InP、Ga2O3以及GaAs形成。發(fā)光結構能夠由氮化物半導體形成。發(fā)光結構能夠包括第一導電類型半導體層120、有源層130以及第二導電類型半導體層140。通過金屬有機化學氣相沉積M0CVD、化學氣相沉積CVD、等離子體增強化學氣相沉積PECVD、分子束外延MBE、或者氫化物氣相外延HVPE能夠形成發(fā)光結構，但是用于形成發(fā)光結構的方法不限于上述。并且，緩沖層110能夠生長在發(fā)光結構和襯底100之間。為了減小襯底100和發(fā)光結構之間的熱膨脹系數差和晶格失配而提供的緩沖層110能夠由低溫生長的GaN層或者 AlN層形成。并且，第一導電類型半導體層120能夠生長在緩沖層110上。第一導電類型半導體層120能夠包括例如η型半導體層，該η型半導體層由例如從GaN、A1N、AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 中選擇的具有 Ιη/ ρει^ΜΟ 彡 χ 彡 1，0 彡 y 彡 1，0 彡 x+y 彡 1)的組成式的半導體材料形成，并且第一導電類型半導體層120能夠被摻雜有諸如Si、Ge、Sn、 Se, Te的η型摻雜物。未摻雜的半導體層能夠形成在第一導電類型半導體層120下面。為了提高第一導電類型半導體層的結晶性而形成的未摻雜的半導體層能夠與第一導電類型半導體層120 相同，不同之處在于未摻雜的半導體層具有低于第一導電類型半導體層的導電性的導電性，因為未摻雜的半導體層其中沒有摻雜有η型摻雜物。有源層130生長在第一導電類型半導體層120上。有源層130能夠具有單或者多量子阱MQW結構，并且能夠包括量子線結構，或者量子點結構。有源層130能夠包括具有至少一個周期的第三至第五族元素的化合物半導體材料的阱層和勢壘層，諸如InGaN阱層/ GaN勢壘層、InGaN阱層/AlGaN勢壘層以及InGaN阱層/InGaN勢壘層。導電類型包覆層能夠由GaN族半導體形成并且形成在有源層130上或/和下側。然后，第二導電類型半導體層140生長在有源層130上。第二導電類型半導體層140能夠包括被摻雜有諸如Mg或者Si的ρ型摻雜物的具有hxAlyGai_x_yN(0彡χ彡1， O^y^ 1)的組成式的氮化物半導體材料。然后，參考圖2B，歐姆層150和導電支撐160形成在第二導電類型半導體層140 上。導電支撐160能夠包括鋁Al、鈦Ti、鉻Cr、鎳Ni、銅Cu以及金Au中的至少一個，并且能夠由單層結構或者多層結構構成，并且能夠用作連接到第二導電類型半導體層140的電極。并且，因為第二導電類型半導體層140具有引起高接觸電阻和差的歐姆特性的摻雜在其中的低雜質濃度，所以歐姆層150能夠是用于改進歐姆特性的透明電極層。例如，歐姆層150能夠由ΙΤ0、ΙΖ0、Ni、Ag、Al以及Pt形成。特別地，歐姆層150能夠由具有Ni和 Au的兩個層的透明電極層構成。透明電極層增加電流注入面積并且形成歐姆接觸以降低正向電壓Vf。然而，參考圖2C，緩沖層110和襯底100被去除。使用準分子激光、干法蝕刻、或者濕法蝕刻進行激光剝離LLO能夠去除襯底100。在執(zhí)行激光剝離以去除襯底100時，在直射具有小于藍寶石襯底100的能帶隙并且大于第一導電類型半導體層120的能帶隙的能量的激光束時，緩沖層110吸收激光束以引起藍寶石襯底100的分離。然后，參考圖2D，氮化物半導體層170形成在第一導電類型半導體層120上。氮化物半導體層170由具有h/lyGiim^其中，0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的組成式的η-摻雜的半導體材料形成，特別地，由nGaN形成并且形成為0. 01 5. 0 μ m的厚度。然后，不平坦形狀172形成在氮化物半導體層170的表面上。不平坦形狀172能夠是通過使用掩膜進行蝕刻工藝形成的光子晶體結構，或者通過使用化學藥品進行表面處理形成的粗糙部?；蛘?，不平坦形狀172能夠是納米錐。然后，氮化物半導體層170的一部分被去除，以具有直接暴露第一導電類型半導體層120的開口 174。優(yōu)選的是，通過MOCVD (金屬有機化學氣相沉積)在400 900°C，并且更加優(yōu)選地在600 800°C的低溫下生長氮化物半導體層170.例如，不同于第一導電類型半導體層120、有源層130以及第二導電類型半導體層 140，能夠在400 900°C的低溫以及低流率的NH3氣體的條件下生長氮化物半導體層170。 通過控制溫度和NH3流率，具有例如納米錐的不平坦形狀172的氮化物半導體層170能夠形成在第一導電類型半導體層120上。在生長氮化物半導體層170時，通過控制其控制參數是生長溫度和NH3流率的水平生長與垂直生長的比率能夠形成棱椎形狀。如果生長溫度上升并且NH3流率增加，那么水平生長增加，并且如果生長溫度降低并且NH3流率減少，那么垂直生長增加。通過控制這樣的生長參數，納米錐能夠形成在氮化物半導體層170上。并且，去除氮化物半導體層170的一部分以形成暴露第一導電類型半導體層120 的一部分的開口 174。接下來，參考圖2E，第一電極焊盤180形成在通過開口 174暴露的第一導電類型半導體層120上。第一電極焊盤180直接接觸這樣暴露的第一導電類型半導體層120。第一電極焊盤180能夠由從鉻Cr、鎳Ni、鋁Al、鈦Ti、鉬Pt或者其合金中選擇的一個形成。圖2F示出示出用于形成根據不同于參考圖2D和圖2E描述的實施例的另一優(yōu)選實施例的發(fā)光器件的方法的截面。執(zhí)行與參考圖2A 圖2C進行的描述相同的步驟。接下來，參考圖2F，第一氮化物半導體層190形成在通過激光剝離暴露的第一導電類型半導體層120上。然后，第二氮化物半導體層170形成在第一氮化物半導體層190 上。第一氮化物半導體層190和第二氮化物半導體層170能夠分別與參考圖1描述的相同。并且，諸如光子晶體結構或者粗糙部、或者納米錐的不平坦形狀形成在第二導電半導體層170的表面上。然后，第二氮化物半導體層170的一部分被去除，以形成暴露第一氮化物半導體層190的一部分的開口 175。并且，第一電極焊盤180形成在通過開口 175暴露的第一氮化物半導體層190上。第一電極焊盤180能夠直接接觸第一氮化物半導體層190。通過將銦摻雜到IiGaN能夠形成具有0. 01 5. 0 μ m厚度的第一氮化物半導體層 190。第一氮化物半導體層190具有比第二氮化物半導體層170的功函數小的功函數。摻雜銦的nGaN的第一氮化物半導體層190具有比沒有η型銦摻雜或者較少地摻雜的第二氮化物半導體層170的功函數大的功函數。因此，第一電極焊盤180接觸具有相對低的功函數的第一氮化物半導體層190，提供降低發(fā)光器件的工作電壓的效果。圖3Α 圖3F示出示出用于制造根據本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的發(fā)光器件的方法的步驟的截面。將會參考圖3Α 圖3F描述用于制造根據本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的發(fā)光器件的方法。參考圖3Α，發(fā)光結構205生長在襯底200上。發(fā)光結構205能夠由氮化物半導體層構成。發(fā)光結構205能夠包括第一導電類型半導體層210、有源層220以及第二導電類型半導體層230。盡管未示出，緩沖層能夠形成在襯底200和發(fā)光結構205之間。并且，第一導電類型半導體層210、有源層220、以及第二導電類型半導體層230的材料和堆疊方法與參考圖1描述的發(fā)光器件100相同。然后，參考圖3Β，臺面蝕刻第二導電類型半導體層230、有源層220以及第一導電類型半導體層210的一部分，以暴露第一導電類型半導體層210的區(qū)域。臺面蝕刻能夠是 RIE (反應離子蝕刻)。然后，參考圖3C，氮化物半導體層240形成在第二導電類型半導體層230上。氮化物半導體層240能夠由具有^!/巧 力則其中，0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1) 的組成式的P-摻雜的半導體材料形成，特別地能夠由PGaN形成，并且能夠形成為0. 01 5. Ομπι厚度。例如納米椎的不平坦形狀能夠形成在第二氮化物半導體層MO的表面上。然后， 去除第二氮化物半導體層240的一部分以形成暴露氮化物半導體層240下面的第二導電類型半導體層230的一部分的開口 255。然后，參考圖3Ε，第二電極焊盤250形成在通過開口 255暴露的第二導電類型半導體層230上。第二電極焊盤250能夠由從鉻Cr、鎳Ni、金Au、鋁Al、鈦Ti、鉬Pt或者其合金中選擇的一個形成。然后，參考圖3Ε，第一電極焊盤260形成在通過臺面蝕刻暴露的第一導電類型半導體層210上。第一電極焊盤沈0能夠由與第二電極焊盤250相同的材料形成，并且第一電極焊盤260和第二電極焊盤250能夠同時形成。圖3F示出示出用于制造根據不同于參考圖3Α 圖3Ε描述的實施例的另一優(yōu)選實施例的發(fā)光器件的方法的截面。能夠通過兩種不同的方法執(zhí)行用于制造根據另一優(yōu)選實施例的發(fā)光器件的方法。第一方法如下。參考圖3Α和圖3Β，發(fā)光結構205形成在襯底200上，襯底200具有堆疊在其上的第一導電類型半導體層210、有源層220以及第二導電類型半導體層230，并且臺面蝕刻發(fā)光結構205以暴露第一導電類型半導體層210的一部分。襯底200能夠由透光材料形成，例如，由藍寶石襯底、硅Si襯底、氧化鋅SiO襯底、 以及GaAs中的至少一個的模板襯底中的任意一個形成。第一氮化物半導體層270形成在第二導電類型半導體層230上，并且第二氮化物半導體層240形成在第一氮化物半導體層270上。然后，例如納米錐的不平坦形狀172形成在第二氮化物半導體層MO的表面上。并且，去除具有不平坦形狀172的第二氮化物半導體層MO的一部分以形成暴露第一氮化物半導體層270的開口沈5。第二電極焊盤250形成在通過開口 265暴露的第一氮化物半導體層270上，并且第一電極焊盤260形成在通過臺面蝕刻暴露的第一導電類型半導體層210上。第二方法如下。在襯底200上順序地形成第一導電類型半導體層210、有源層220以及第二導電類型半導體層230之后，第一氮化物半導體層270和第二氮化物半導體層240額外地形成在第二導電類型半導體層230上。第一氮化物半導體層270和第二氮化物半導體層240能夠分別與參考圖1描述的第一氮化物半導體層190和第二氮化物半導體層170相同。接下來，例如納米錐的不平坦形狀172形成在第二氮化物半導體層240的表面上。 并且，臺面蝕刻第二氮化物半導體層M0、第一氮化物半導體層270、第二導電類型半導體層230、有源層220以及第一導電類型半導體層210的一部分以暴露第一導電類型半導體層 210的一部分。然后，去除在臺面蝕刻之后剩余的第二氮化物半導體層MO的一部分，以形成暴露第一氮化物半導體層270的一部分的開口沈5。接下來，第二電極焊盤250形成在通過開口 265暴露的第一氮化物半導體層270 上，并且第一電極焊盤260形成在通過臺面蝕刻暴露的第一導電類型半導體層210上。根據上面的描述，實施例的第二電極焊盤250接觸具有比第二導電類型半導體層 230的功函數小的功函數的第一氮化物半導體層270，提供降低發(fā)光器件的工作電壓的效果。并且，圖1中所示的垂直型發(fā)光器件具有減少的工作電壓并且更大的散熱的效果，因為電極被設置在發(fā)光結構105的頂部和底部處引起電流在垂直方向上流動。圖4示出根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的發(fā)光器件的截面。如圖4中所示，發(fā)光器件包括導電支撐160、反射層715、歐姆層150、保護層725、電流阻擋層730、發(fā)光結構105、第一氮化物半導體層190、第二氮化物半導體層170、絕緣層740以及第一電極焊盤180。與圖 1相同的附圖標記表示相同的元件，并且將會省略或者簡要地描述與先前的重復的描述。反射層715設置在導電支撐160和歐姆層150之間。反射層715反射來自于發(fā)光結構140的光以提高光提取效率。反射層715能夠由從Ag、Ni、Al、詘、Pd、Ir、Ru、Mg、Si、 Pt.Au以及Hf中選擇的至少一個或者其合金形成。為增強光學效率而提供的反射層715不是必需的。保護層725設置在導電支撐160上以圍繞反射層715和歐姆層150的側面。保護層725防止導電支撐160和發(fā)光結構105的界面剝離，這會導致發(fā)光器件的可靠性變差。保護層725能夠是非導電材料的非導電保護層。例如，保護層725能夠由具有比反射層715 或者歐姆層150低的導電性的材料，或者諸如ZnO或者SW2的電絕緣材料形成。
電流阻擋層730設置在歐姆層150和第二導電類型半導體層140之間。電流阻擋層730能夠設置為與稍后要描述的第一電極焊盤180的一部分重疊。電流阻擋層730減少第一電極焊盤180和導電支撐160之間的電流集中以提高發(fā)光器件的發(fā)光效率。電流阻擋層730能夠由具有比反射層715或者歐姆層150的導電性低的導電性的材料、與第二導電類型半導體層140形成肖特基接觸的材料、或者電絕緣材料形成。例如， 電流阻擋層730能夠由從&10、3士02、3士(^、5“隊、八1203、1102、11、六1、0中選擇的至少一個形成。發(fā)光結構105設置在歐姆層150和電流阻擋層730上。第一氮化物半導體層190 設置在發(fā)光結構105上，并且第二氮化物半導體層170設置在第一氮化物半導體層190上。第一電極焊盤180設置在第二氮化物半導體層170上以在垂直方向上與電流阻擋層730重疊。垂直方向能夠是第二導電類型半導體層140面向第一導電類型半導體層120 的方向。絕緣層740設置在發(fā)光結構105、第一氮化物半導體層190、以及第二氮化物半導體層170的側面處。盡管絕緣層740能夠設置在第二氮化物半導體層170的頂側和保護層 725的頂側的一部分上，但是絕緣層740的設置不限于此。絕緣層170能夠形成用于電保護發(fā)光結構140、第一氮化物半導體層190以及第二氮化物半導體層170，并且能夠由例如 SiO2, SiOx, SiOxNy> Si3N4, Al2O3形成，但是材料不限于此。圖5示出根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的發(fā)光器件封裝的截面。如圖5中所示，發(fā)光器件封裝包括封裝主體320 ；第一電極層311和第二電極層312，該第一電極層311和第二電極層312安裝在封裝主體320上；發(fā)光器件300，該發(fā)光器件300安裝在封裝主體320上并且電連接到第一電極層311和第二電極層312 ；以及填充材料340，該填充材料340用于包封發(fā)光器件300。發(fā)光器件300與在前述實施例中描述的發(fā)光器件相同。封裝主體320能夠由硅氧烷、合成樹脂、或者金屬形成，并且具有形成在發(fā)光器件 300周圍的傾斜的反射表面，這能夠增加光提取效率。第一電極層311和第二電極層312相互電分離，并且將電力提供到發(fā)光器件300。 并且，第一電極層311和第二電極層312能夠通過反射來自于發(fā)光器件300的光來增加光學效率，并且能夠將來自于發(fā)光器件300的熱散發(fā)到發(fā)光器件封裝的外部。發(fā)光器件300能夠安裝在封裝主體320，或者第一電極層311或第二電極層312上。通過從引線結合、倒裝芯片結合、或者貼片中選擇的任何一種類型，能夠將發(fā)光器件300連接到第一電極層311和第二電極層312。填充材料340能夠包封發(fā)光器件300以保護發(fā)光器件300。并且，填充材料340能夠包括用于改變來自于發(fā)光器件300的光的波長的熒光材料。發(fā)光器件封裝能夠具有至少一個或者多個根據在此公開的實施例的發(fā)光器件。然而，本發(fā)明不限制安裝在發(fā)光器件封裝上的發(fā)光器件的數目。并且，發(fā)光器件封裝的陣列能夠位于基板上，并且是光學構件的導光板、棱鏡片、 擴散片等等能夠設置在發(fā)光器件封裝的光路徑上。發(fā)光器件封裝、基板、以及光學構件能夠用作照明單元。作為另一實施例，能夠生產顯示裝置、指示裝置、或者照明系統(tǒng)，其包括在前述實施例中描述的半導體發(fā)光器件或者發(fā)光器件封裝，并且照明系統(tǒng)能夠包括燈或者街燈。圖6示出根據應用了本發(fā)明的優(yōu)選實施例的具有發(fā)光器件封裝的照明裝置的分解透視圖。如圖6中所示，照明裝置包括光源600，該光源600用于投射光；外殼400，該外殼400用于容納光源600 ；散熱單元500，該散熱單元500用于散發(fā)來自光源600的熱；和保持器700，用于將光源600和散熱單元500扣住到外殼400。外殼400包括插座扣住部分410，用于將外殼400扣住到電插座(未示出)；和主體部分420，該主體部分420連接到插座扣住部分410以容納光源600。主體部分420能夠具有使空氣從其流過的空氣流動開口 430。外殼400的主體部分420具有多個空氣流動開口 430?？諝饬鲃娱_口 430可以是單個的或者是多個的并且被放射狀地設置，如附圖中所示。除此之外，空氣流動開口 430的設置能夠變化。并且，光源600具有設置在基板610上的多個發(fā)光器件封裝650。基板610能夠具有能夠放置在外殼400的開口中的形狀，并且能夠由具有高導熱性的材料形成以將熱傳輸到散熱單元500。并且，保持器700設置在光源的下面，其包括框架和另一空氣流動開口。盡管未示出，但是光學構件能夠設置到光源600的下側以使來自于光源600的發(fā)光器件封裝650的光發(fā)散、散射、或者會聚。實施例的照明裝置使用具有改進的發(fā)光效率的發(fā)光器件封裝，以提高照明裝置的發(fā)光效率。圖7A示出根據應用了本發(fā)明的優(yōu)選實施例的具有發(fā)光器件封裝的顯示單元的分解透視圖，并且圖7B示出圖7A中的顯示單元的光源部分的截面。參考圖7A和圖7B，顯示單元包括背光單元和液晶顯示面板860、頂蓋870以及扣住構件850。背光單元包括底蓋810、在底蓋810內部的一側上的發(fā)光模塊880、設置在底蓋810 的前面的反射板820、用于朝著顯示裝置的前面引導來自于發(fā)光模塊880的光的設置在反射板820的前面的導光板830、以及設置在導光板830的前面的光學構件840。液晶顯示面板860設置在光學構件840的前面，頂蓋870設置到液晶顯示面板860的前面，扣住構件 850設置在底蓋810和頂蓋870之間并且與底蓋810和頂蓋870扣住在一起。導光板830用于引導來自于發(fā)光模塊880的光以將其發(fā)射為表面光源，在導光板 830的后面的反射板820使來自于發(fā)光模塊880的光朝著導光板830反射以提高發(fā)光效率。 然而，反射板820能夠被設置為單獨的元件，如附圖中所示，或者被提供為被施加于導光板 830的后面或者底蓋810的前面的高反射率材料的涂層。反射板820能夠由具有高反射率的并且能夠非常薄材料形成，所述材料諸如是聚對苯二甲酸乙二酯PET。并且，導光板830散射來自于發(fā)光模塊880的光以將光均勻地分布到液晶顯示面板860的屏幕的整個區(qū)域。因此，導光板830由具有好的折射率和透射率的材料形成，所述材料諸如是聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚碳酸酯PC、或者聚乙烯PE。并且，在導光板830上的光學構件840使來自于導光板830的光以預定的角度發(fā)散。光學構件840均勻地使導光板830引導的光朝著液晶顯示面板860行進。光學構件840能夠是諸如擴散片、棱鏡片、或者保護片或者微透鏡陣列的光學片的選擇性堆疊。能夠使用多個光學片，并且光學片能夠由丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、或者諸如硅氧烷樹脂的透明樹脂形成。并且，棱鏡片能夠包含熒光片。液晶顯示面板860能夠設置到光學構件840的前面。顯然的是，替代液晶顯示面板860，能夠將要求光源的其它種類的顯示裝置設置到光學構件840的前面。反射板820放置在底蓋810上，并且導光板830放置在反射板820上。根據此，反射板820能夠直接接觸散熱構件(未示出)。發(fā)光模塊880包括發(fā)光器件封裝881和印刷電路板882。發(fā)光器件封裝881安裝在印刷電路板882上。發(fā)光器件封裝881能夠是圖5 中所示的實施例。印刷電路板882能夠結合到托架812。托架812能夠由用于除了發(fā)光器件封裝881 的扣住之外的散熱的具有高導熱性的材料形成，并且盡管未示出，但是熱墊(heat pad)能夠設置在托架812和發(fā)光器件封裝881之間以實現(xiàn)容易的熱傳輸。并且，如所示的，托架 812具有“ L”形狀使得通過底蓋810來支撐橫向部分81加并且印刷電路板882被扣住到縱向部分812b。如已經描述的，本發(fā)明的發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝、以及照明裝置能夠提高光學效率。對本領域的技術人員來說顯然的是，在沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下能夠在本發(fā)明中進行各種修改和變化。因此，本發(fā)明旨在覆蓋落入隨附的權利要求和它們的等效物的范圍內的本發(fā)明的修改和變化。
權利要求
1.一種發(fā)光器件，包括 支撐構件；在所述支撐構件上的發(fā)光結構，所述發(fā)光結構包括第一導電類型半導體層、第二導電類型半導體層、以及在所述第二導電類型半導體層和所述第一導電類型半導體層之間的有源層；第一氮化物半導體層，所述第一氮化物半導體層設置在所述第二導電類型半導體層上；第二氮化物半導體層，所述第二氮化物半導體層設置在所述第一氮化物半導體層上并且包括不平坦結構；以及第一電極焊盤，所述第一電極焊盤設置在所述發(fā)光結構上，其中所述第二氮化物半導體層具有開口，所述第一電極焊盤通過所述開口與所述第一氮化物半導體層接觸，并且所述第一氮化物半導體層具有比所述第二氮化物半導體層的功函數小的功函數。
2.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第二氮化物半導體層是包括銦的氮化物半導體層。
3.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第一氮化物半導體層和所述第二氮化物半導體層由nGaN形成，并且所述第一氮化物半導體層包括銦。
4.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第一氮化物半導體層和所述第二氮化物半導體層分別是包括銦的氮化物半導體層。
5.根據權利要求4所述的發(fā)光器件，其中所述第一氮化物半導體層的銦含量大于所述第二氮化物半導體層的銦含量。
6.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述支撐構件由包括從銅Cu、金Au、鎳Ni、鉬 Mo、銅鎢Cu-W中選擇的至少一個的導電材料形成，并且所述發(fā)光器件進一步包括在所述支撐構件和所述發(fā)光結構之間的歐姆層。
7.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述支撐構件是具有透光率的襯底。
8.根據權利要求7所述的發(fā)光器件，其中蝕刻所述第二導電類型半導體層、所述有源層以及所述第一導電類型半導體層以暴露所述第一導電類型半導體層的一部分，并且所述發(fā)光器件進一步包括第二電極焊盤，所述第二電極焊盤設置在所述第一導電類型半導體層的暴露的區(qū)域上。
9.根據權利要求3所述的發(fā)光器件，其中所述第一氮化物半導體層具有0.01 μ m 5. Oym的厚度。
10.根據權利要求3所述的發(fā)光器件，其中所述第二氮化物半導體層具有0.01 μ m 5. Oym的厚度。
11.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第一電極焊盤設置在所述開口中以與具有不平坦結構的所述第二氮化物半導體層隔開。
12.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述不平坦結構包括光子晶體結構或者粗糖部。
13.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第一氮化物半導體層在通過所述開口暴露的部分處具有粗糙部。
14.根據權利要求13所述的發(fā)光器件，其中所述第一電極焊盤與所述第一氮化物半導體層的粗糙部接觸。
15.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，進一步包括反射層，所述反射層設置在所述支撐構件和所述歐姆層之間。
16.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，進一步包括電流阻擋層，所述電流阻擋層設置在所述歐姆層和所述第二導電類型半導體層之間。
17.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，進一步包括絕緣層，所述絕緣層設置在所述發(fā)光結構、所述第一氮化物半導體層以及所述第二氮化物半導體層中的每一個的側面處。
18.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，進一步包括保護層，所述保護層設置在所述支撐構件上以圍繞所述反射層和所述歐姆層的側面。
19.一種發(fā)光器件封裝，包括 封裝主體；在所述封裝主體上的發(fā)光器件；連接到所述發(fā)光器件的第一電極層和第二電極層，所述第一電極層和第二電極層設置在所述封裝主體上；以及填充材料，所述填充材料包封所述發(fā)光器件， 其中所述發(fā)光器件包括 支撐構件，在所述支撐構件上的發(fā)光結構，所述發(fā)光結構包括第一導電類型半導體層、第二導電類型半導體層以及在所述第二導電類型半導體層和所述第一導電類型半導體層之間的有源層，第一氮化物半導體層，所述第一氮化物半導體層設置在所述第二導電類型半導體層上，第二氮化物半導體層，所述第二氮化物半導體層設置在所述第一氮化物半導體層上并且具有不平坦結構，以及第一電極焊盤，所述第一電極焊盤設置在所述發(fā)光結構上，其中所述第二氮化物半導體層具有開口，所述第一電極焊盤通過所述開口與所述第一氮化物半導體層接觸，并且所述第一氮化物半導體層具有比所述第二氮化物半導體層的功函數小的功函數。
20.一種照明系統(tǒng)，包括光源，所述光源具有在基板上的多個發(fā)光器件封裝；外殼，所述外殼用于容納所述光源；散熱單元，所述散熱單元散發(fā)來自于所述光源的熱；以及保持器，所述保持器將所述光源和所述散熱單元扣住到所述外殼，其中所述發(fā)光器件封裝包括封裝主體，在所述封裝主體上的發(fā)光器件，連接到所述發(fā)光器件的第一電極層和第二電極層，所述第一電極層和第二電極層設置在所述封裝主體上，以及填充材料，所述填充材料包封所述發(fā)光器件， 其中所述發(fā)光器件包括 支撐構件，在所述支撐構件上的發(fā)光結構，所述發(fā)光結構包括第一導電類型半導體層、第二導電類型半導體層以及在所述第二導電類型半導體層和所述第一導電類型半導體層之間的有源層，第一氮化物半導體層，所述第一氮化物半導體層設置在所述第二導電類型半導體層上，第二氮化物半導體層，所述第二氮化物半導體層設置在所述第一氮化物半導體層上并且包括不平坦結構，以及第一電極焊盤，所述第一電極焊盤設置在所述發(fā)光結構上，其中所述第二氮化物半導體層具有開口，所述第一電極焊盤通過所述開口與所述第一氮化物半導體層接觸，并且所述第一氮化物半導體層具有比所述第二氮化物半導體層的功函數小的功函數。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明裝置。發(fā)光器件包括支撐構件；在支撐構件上的發(fā)光結構，該發(fā)光結構包括第一導電類型半導體層、第二導電類型半導體層以及在第二導電類型半導體層和第一導電類型半導體層之間的有源層；第一氮化物半導體層，該第一氮化物半導體層設置在第二導電類型半導體層上；第二氮化物半導體層，該第二氮化物半導體層設置在第一氮化物半導體層上并且包括不平坦結構；以及第一電極焊盤，該第一電極焊盤設置在發(fā)光結構上，其中第二氮化物半導體層具有開口，第一電極焊盤通過開口接觸第一氮化物半導體層，并且第一氮化物半導體層具有比第二氮化物半導體層的功函數小的功函數。
文檔編號H01L33/36GK102255014SQ20111010125
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權日2010年5月18日
發(fā)明者丁煥熙 申請人:Lg伊諾特有限公司