專利名稱：發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本披露內(nèi)容涉及一種發(fā)光器件、一種發(fā)光器件封裝以及一種照明單元。
背景技術(shù)：
作為發(fā)光器件之一，發(fā)光二極管(LED)被廣泛使用。LED通過化合物半導(dǎo)體的特性將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光(例如紅外線或可見光線)。由于現(xiàn)在比以前更需要發(fā)光器件的發(fā)光效率(light efficiency)，從而現(xiàn)在LED用于各個(gè)領(lǐng)域(例如顯示器件和照明器件)。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施例提供了具有新結(jié)構(gòu)的一種發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明單元。實(shí)施例還提供了一種發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明單元，其中光提取效率被提高，而且具有更寬廣的光提取角。在一個(gè)實(shí)施例中，一種發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、位于所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層下方的有源層、以及位于所述有源層下方的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第一電極，電連接至所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及第二電極，電連接至所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，其中所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面具有斜率連續(xù)變化的曲線，并且所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面上設(shè)置有不平坦部(unevenness)。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、位于所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上方的有源層、以及位于所述有源層上方的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第一電極，電連接至所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及第二電極，電連接至所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，其中所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面包括在分別不同方向上具有曲率的多個(gè)第一側(cè)和多個(gè)第二偵牝所述多個(gè)第一側(cè)和所述多個(gè)第二側(cè)交替布置。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種發(fā)光器件封裝，包括主體；位于所述主體上的發(fā)光器件；以及第一和第二引線電極(lead electrode)，電連接至所述發(fā)光器件，其中所述發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、位于所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層下方的有源層、以及位于所述有源層下方的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第一電極，電連接至所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及第二電極，電連接至所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，其中所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面具有斜率連續(xù)變化的曲線，并且所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面上設(shè)置有不平坦部。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種發(fā)光器件封裝，包括主體；位于所述主體上的發(fā)光器件；以及第一和第二引線電極，電連接至所述發(fā)光器件，其中所述發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、位于所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上方的有源層、以及位于所述有源層上方的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第一電極，電連接至所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及第二電極，電連接至所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，其中所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面包括在分別不同方向上具有曲率的多個(gè)第一側(cè)和多個(gè)第二側(cè)，所述多個(gè)第一側(cè)和多個(gè)第二側(cè)交替布置。所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面包括斜率連續(xù)變化的曲線，并且所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面上設(shè)置有不平坦部。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種照明單元，包括板；位于所述板上的發(fā)光器件；以及光學(xué)元件，來自所述發(fā)光器件的光穿過所述光學(xué)元件，其中所述發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、位于所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層下方的有源層、以及位于所述有源層下方的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第一電極，電連接至所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及第二電極，電連接至所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，其中所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面具有斜率連續(xù)變化的曲線，并且所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面上設(shè)置有不平坦部。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種照明單元，包括板；位于所述板上的發(fā)光器件；以及光學(xué)元件，來自所述發(fā)光器件的光穿過所述光學(xué)元件，其中所述發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、位于所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上方的有源層、以及位于所述有源層上方的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第一電極，電連接至所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及第二電極，電連接至所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，其中所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面包括在分別不同方向上具有曲率的多個(gè)第一側(cè)和多個(gè)第二側(cè)，所述多個(gè)第一側(cè)和所述多個(gè)第二側(cè)交替布置。
在附圖和下文的描述中闡述了一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。從說明書、附圖以及權(quán)利要求書中，其它的特征將是顯而易見的。


圖I為根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的視圖。圖2和圖3為示出圖I的發(fā)光結(jié)構(gòu)的改型實(shí)例的視圖。圖4到圖11為示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的制造方法的視圖。圖12為示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的另一實(shí)例的視圖。圖13為示出圖12中A部分的結(jié)構(gòu)的視圖。圖14為示出圖13中“122a”的結(jié)構(gòu)的視圖。圖15為示出圖13中“122b”的結(jié)構(gòu)的視圖。圖16為示出圖12中A部分的結(jié)構(gòu)的另一實(shí)例的視圖。圖17為應(yīng)用了圖13中結(jié)構(gòu)的發(fā)光結(jié)構(gòu)的透視圖。圖18為應(yīng)用了圖16中結(jié)構(gòu)的發(fā)光結(jié)構(gòu)的透視圖。圖19為示出根據(jù)實(shí)施例的應(yīng)用了發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝的視圖。圖20為示出根據(jù)實(shí)施例的應(yīng)用了發(fā)光器件的顯示裝置的實(shí)例的視圖。圖21為示出根據(jù)實(shí)施例的應(yīng)用了發(fā)光器件的顯示裝置的另一實(shí)例的視圖。圖22為示出根據(jù)實(shí)施例的應(yīng)用了發(fā)光器件的照明裝置的實(shí)例的視圖。圖23為示出根據(jù)實(shí)施例的應(yīng)用了發(fā)光器件的照明裝置的另一實(shí)例的視圖。
具體實(shí)施例方式在實(shí)施例的描述中，應(yīng)理解，當(dāng)提到層(或膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)位于另一層(或膜)、區(qū)域、焊盤或圖案“之上”或“之下”時(shí)，術(shù)語“之上”和“之下”包括“直接”和“間接”兩種含義。此外，將基于附圖提及關(guān)于位于每層“之上”和“之下”。在附圖中，為了描述的方便和清楚起見，每層的厚度或尺寸可被夸大、省略或示意性地示出。此外，每個(gè)元件的尺寸不完全反映實(shí)際尺寸。
在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝、照明單元以及發(fā)光器件的制造方法。圖I為根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的視圖。如圖I所示，發(fā)光器件100可包括發(fā)光結(jié)構(gòu)10、電極20以及反射電極50。此外，發(fā)光器件100還可包括電流阻擋層30以及歐姆接觸層40。發(fā)光結(jié)構(gòu)10可包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11、有源層12以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13。例如，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11可為摻雜有n-型摻雜物作為第一導(dǎo)電摻雜物的n-型半導(dǎo)體層，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13可為摻雜有P-型摻雜物作為第二導(dǎo)電摻雜物的P-型半導(dǎo)體層。此外，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11可為P-型半導(dǎo)體層并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13可為n-型半導(dǎo)體層。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11例如可包括n-型半導(dǎo)體層。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11可由化 合物半導(dǎo)體形成。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11可由III-V族化合物半導(dǎo)體形成。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11可由II-VI族化合物半導(dǎo)體形成。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11可由選擇自具有實(shí)驗(yàn)式(empirical formula) InxAlyGa1^yN(0 ^ x ^ 1,0 ^ y ^ 1,0^ x+y ^ I)的多種半導(dǎo)體材料的一種半導(dǎo)體材料形成，例如InAlGaN、GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN以及InN，并且可摻雜有例如為Si、Ge以及Sn的n-型摻雜物。有源層12為這樣一種層，其中經(jīng)由第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11注入的電子(或空穴)和經(jīng)由第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13注入的空穴(或電子)彼此碰撞從而發(fā)光，這是由根據(jù)有源層12的形成材料的能帶帶隙差導(dǎo)致的。有源層12可具有單阱結(jié)構(gòu)、多阱結(jié)構(gòu)、量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)以及量子線結(jié)構(gòu)之一，但不限于此。有源層12可由化合物半導(dǎo)體形成。有源層12可由具有實(shí)驗(yàn)式InxAlyGa1^yN (0 ^ 1,0 ^ 1,0 ^ x+y ^ I)的半導(dǎo)體材料形成。如果有源層12具有多阱結(jié)構(gòu)，則其可通過例如以InGaN阱層/GaN勢壘層的周期堆疊多個(gè)阱層和多個(gè)勢壘層來實(shí)現(xiàn)。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13例如可包括P-型半導(dǎo)體層。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13可由化合物半導(dǎo)體形成。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13可由III-V族化合物半導(dǎo)體形成。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13可由II-VI族化合物半導(dǎo)體形成。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13可由選擇自具有實(shí)驗(yàn)式InxAlyGa1^yN (0x+y ( I)的多種半導(dǎo)體材料的一種半導(dǎo)體材料形成,例如 InAlGaN、GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN 以及 InN，并且可摻雜有例如 Mg、Zn、Ca、Sr以及Ba的P-型摻雜物。此外，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11可為P-型半導(dǎo)體層并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13可為n-型半導(dǎo)體層。此外，在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13下方還可形成包括n-型或P-型半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層。因此，發(fā)光結(jié)構(gòu)10可具有np結(jié)、pn結(jié)、npn結(jié)以及pnp結(jié)結(jié)構(gòu)中的至少一種結(jié)構(gòu)。此外，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13中的雜質(zhì)的摻雜濃度可以是統(tǒng)一的或不規(guī)則的。即，發(fā)光結(jié)構(gòu)10可具有各種結(jié)構(gòu)，即本發(fā)明不限制它的結(jié)構(gòu)。此外，可在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11與有源層12之間形成第一導(dǎo)電InGaN/GaN或InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)。此外，可在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13與有源層12之間形成第二導(dǎo)電AlGaN 層。可在發(fā)光結(jié)構(gòu)10下方布置歐姆接觸層40和反射電極50?？稍诎l(fā)光結(jié)構(gòu)上方布置電極20。電極20和反射電極50可向發(fā)光結(jié)構(gòu)10供電。歐姆接觸層40可形成為與發(fā)光結(jié)構(gòu)10進(jìn)行歐姆接觸。此外，反射電極50可用于通過反射來自發(fā)光結(jié)構(gòu)10的入射光，來增加提取到外部的光的量。歐姆接觸層40例如可由透明導(dǎo)電氧化物層形成。歐姆接觸層40可由選擇自氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋁鎵鋅(AGZO)、氧化銦鋅錫(IZTO)、氧化銦鋁鋅(IAZO)、氧化銦鎵鋅(IGZO)、氧化銦鎵錫((IGTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鎵鋅(GZO)、氮化IZO(IZON)、ZnO, IrOx, RuOx以及NiO的至少之一形成。反射電極50可由具有高反射率的金屬材料形成。例如，反射電極50可由包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au以及Hf中至少之一的金屬或合金形成。此外，反射電極50可包括由金屬、合金或透明導(dǎo)電材料形成的多層，透明導(dǎo)電材料例如是氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鋅錫(IZTO)、氧化銦鋁鋅(IAZO)、氧化銦鎵鋅(IGZO)、氧化銦鎵錫((IGTO)、氧化鋁鋅(AZO)以及氧化銻錫(ATO)。例如，反射電極50可包括Ag、Al、 Ag-Pd-Cu合金以及Ag-Cu合金中至少之一。可在發(fā)光結(jié)構(gòu)10與歐姆接觸層40之間布置電流阻擋層(或CBL) 30。電流阻擋層30可形成在電流阻擋層30可與電極20在垂直方向上部分交疊的區(qū)域中。因此，這可減輕電流在電極20與反射電極40之間的最短距離聚集的現(xiàn)象，從而可提高根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的發(fā)光效率。電流阻擋層30可由電絕緣材料或用于在發(fā)光結(jié)構(gòu)10上形成肖特基(Schottky)接觸的材料形成。電流阻擋層30可由氧化物、氮化物或金屬形成。電流阻擋層30例如可包括 Si02、SiOx、SiOxNy' Si3N4' Al2O3' TiOx、Ti、Al 以及 Cr 中至少之一?？稍诎l(fā)光結(jié)構(gòu)10下方的第一區(qū)域中布置電流阻擋層30，并且可在發(fā)光結(jié)構(gòu)10下方以及電流阻擋層30下方的第二區(qū)域中布置歐姆接觸層40。歐姆接觸層40可布置在發(fā)光結(jié)構(gòu)10與反射電極50之間。此外，歐姆接觸層40可布置在電流阻擋層30與反射電極50之間。還可在發(fā)光結(jié)構(gòu)10與歐姆接觸層40之間布置隔離層80。隔離層80可布置在發(fā)光結(jié)構(gòu)10的下周(lower circumference)下方以及歐姆接觸層40上方。隔離層80例如可由電絕緣材料或?qū)щ娐时劝l(fā)光結(jié)構(gòu)10低的材料形成。隔離層80例如可由氧化物或氮化物形成。例如，隔離層80可由從如下材料形成的組中選擇出的至少一種形成Si02、SixOy,Si3N4, SixNy, SiOxNy, A1203、TiO2, ITO、AZO以及ZnO。隔離層80可由與電流阻擋層30相同或不同的材料形成。隔離層80可被指定為溝道層?？稍诜瓷潆姌O50下方布置接合層60以及導(dǎo)電支撐元件70。接合層60可包括阻擋金屬或接合金屬，并且例如可包括Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag以及Ta中的至少之一。導(dǎo)電支撐兀件70支撐根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件并且電連接到外部電極以向發(fā)光結(jié)構(gòu)10供電。導(dǎo)電支撐元件70可由注入了 Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、Mo、Cu-W或雜質(zhì)的承載晶片(由Si、Ge、GaN、GaAs、ZnO、SiC或SiGe形成)中的至少一種形成。還可在發(fā)光結(jié)構(gòu)10上布置保護(hù)層90，保護(hù)層90例如可由氧化物或氮化物形成。保護(hù)層90可由具有透光性及絕緣性的材料形成，例如Si02、SiOx, SiOxNy, Si3N4以及A1203。保護(hù)層90可布置在發(fā)光結(jié)構(gòu)10的側(cè)部(lateral side)上。此外，保護(hù)層90可布置在發(fā)光結(jié)構(gòu)10的側(cè)部和上側(cè)上。
發(fā)光結(jié)構(gòu)10可具有彎曲頂表面。發(fā)光結(jié)構(gòu)10可具有斜率連續(xù)變化的彎曲頂表面。像這樣，由于發(fā)光結(jié)構(gòu)10可具有彎曲表面而不是平坦表面(flat surface)，從而可提高光提取效率。這是因?yàn)?，相比于?dāng)光入射到發(fā)光結(jié)構(gòu)10的平坦頂表面時(shí)的情況而言，由于光入射到發(fā)光結(jié)構(gòu)10的彎曲頂表面處的入射角變化，因而通過發(fā)光結(jié)構(gòu)10傳播的光被更多地提取到外部。此外，提取到外部的光的量增加，而且光提取角變廣。即，由于發(fā)光結(jié)構(gòu)10具有彎曲頂表面，因而光提取角的寬度變廣。發(fā)光結(jié)構(gòu)10的頂表面具有在第一方向上的截面上側(cè)(sectional upper side)(該截面上側(cè)具有斜率連續(xù)變化的曲線)以及在第二方向上的截面上側(cè)(該截面上側(cè)具有斜率連續(xù)變化的曲線)。此處，第二方向可與第一方向垂直。此外，第二方向可相對(duì)于第一方向呈任意角(不是直角)。如圖2所示，根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件可具有發(fā)光結(jié)構(gòu)10的截面上側(cè)，其具有斜率連續(xù)變化的曲線。此外，可在發(fā)光結(jié)構(gòu)10中第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面上設(shè)置不平坦部11a。像這樣，由于不平坦部Ila設(shè)置在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面上，因而通過第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11提取到外部的光的量可進(jìn)一步增加。此外，提取到外部的光的量增加，并且光提取角變廣。即，由于發(fā)光結(jié)構(gòu)10具有彎曲頂表面，因而光提取角的寬度變廣?！げ黄教共縄la可具有約0. 8iim到約I. 2iim的高度。此外，不平坦部IIa可以為0. 8 y m到約I. 2 y m的周期。例如，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面可具有波狀曲線，并且該精細(xì)不平坦部Ila還可被設(shè)置在波狀頂表面上。此外，發(fā)光結(jié)構(gòu)10的頂表面具有在第一方向上的截面上側(cè)(該截面上側(cè)具有斜率連續(xù)變化的曲線)以及在第二方向上的截面上側(cè)(該截面上側(cè)具有斜率分別不同的多條線)。此處，第二方向可與第一方向垂直。此外，第二方向可相對(duì)于第一方向呈任意角(不是直角)。如圖3所示，根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件可具有發(fā)光結(jié)構(gòu)10的截面上側(cè)，其具有斜率分別不同的多條線。此外，不平坦部I Ib可設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)10中第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面上。像這樣，由于不平坦部Ilb設(shè)置在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面上，因而通過第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11提取到外部的光的量可進(jìn)一步增加。此外，提取到外部的光的量增加，并且光提取角變廣。即，由于發(fā)光結(jié)構(gòu)10的頂表面具有多條斜線，因而光提取角的寬度變廣。不平坦部Ilb可具有約0. 8iim到約I. 2iim的高度。此外，不平坦部IIb可以是O.Sym到約1.2i!m的周期。例如，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面可具有分別不同的傾斜的多條斜線，并且該精細(xì)的不平坦部Ilb還可設(shè)置在線形頂表面上。此外，關(guān)于根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件，發(fā)光結(jié)構(gòu)100的頂表面可具有呈重復(fù)預(yù)定形狀的曲線。即，發(fā)光結(jié)構(gòu)10的頂表面可具有重復(fù)波狀形狀。此外，發(fā)光結(jié)構(gòu)10的頂表面可具有重復(fù)的各種形狀，例如球面透鏡形狀、凹透鏡形狀、凸透鏡形狀以及柱狀透鏡(lenticular lens)形狀。例如，當(dāng)發(fā)光結(jié)構(gòu)10具有凹球面頂表面時(shí)，可形成具有高度約Iiim到約2 iim且寬度約10 y m到50 y m的周期的彎曲表面，接著可在彎曲表面上形成精細(xì)的不平坦部。在上文的描述中，示例性地描述了垂直型發(fā)光器件，其中電極20布置在發(fā)光結(jié)構(gòu)10之上并且反射電極50布置在發(fā)光結(jié)構(gòu)10之下。然而，對(duì)于根據(jù)本實(shí)施例的發(fā)光器件100，在發(fā)光結(jié)構(gòu)10中可改變電連接到第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的第一電極以及電連接到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13的第二電極的位置和形狀。此外，根據(jù)本實(shí)施例的發(fā)光器件100可應(yīng)用于第一電極和第二電極在相同方向上被暴露的平行型發(fā)光器件。將參照?qǐng)D4到圖11描述根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的制造方法。如圖4所示，根據(jù)發(fā)光器件的制造方法，在襯底5上形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11、有源層12以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13。發(fā)光結(jié)構(gòu)10可包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11、有源層12以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13。襯底5 可由 Al2O3' SiC, GaAs, GaN, ZnO、Si、GaP、InP 以及 Ge 中至少之一形成，并
且不限于此。還可在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11與襯底5之間形成緩沖層。例如，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11可為摻雜有n-型摻雜物作為第一導(dǎo)電摻雜物的n-型半導(dǎo)體層，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13可為摻雜有P-型摻雜物作為第二導(dǎo)電摻雜物的P-型半導(dǎo) 體層。此外，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11可為P-型半導(dǎo)體層并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13可為n-型半導(dǎo)體層。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11例如可包括n_型半導(dǎo)體層。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11可由具有實(shí)驗(yàn)式InxAlyGa1IyN (0x+y ( I)的半導(dǎo)體材料形成。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11可由InAlGaN、GaN、AlGaN、Al InN、InGaN, AlN以及InN之一形成，并且可摻雜有例如Si、Ge以及Sn等n-型摻雜物。有源層12為這樣一種層，其中經(jīng)由第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11注入的電子(或空穴)以及經(jīng)由第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13注入的空穴(或電子)彼此相撞從而發(fā)光，這是由根據(jù)有源層12的形成材料的能帶帶隙差導(dǎo)致的。有源層12可具有單阱結(jié)構(gòu)、多阱結(jié)構(gòu)、量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)以及量子線結(jié)構(gòu)之一，但不限于此。有源層12可由具有實(shí)驗(yàn)式In/lyGah-yN^彡x彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡I)的半導(dǎo)體材料形成。如果有源層12具有多阱結(jié)構(gòu)，則有源層12可以通過例如以InGaN阱層/GaN勢壘層的周期堆疊多個(gè)阱層和多個(gè)勢壘層來實(shí)現(xiàn)。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13例如可包括P-型半導(dǎo)體層。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層13可由具有實(shí)驗(yàn)式InxAlyGa1IyN (0x+y ( I)的半導(dǎo)體材料形成。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13可由InAlGaN、GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN以及InN之一形成，并且可摻雜有例如Mg、Zn、Ca、Sr以及Ba等P-型摻雜物。此外，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11可為P-型半導(dǎo)體層并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13可為n-型半導(dǎo)體層。此外，在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13上還可形成包括n-型或P-型半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層，因此發(fā)光結(jié)構(gòu)10可具有np結(jié)、pn結(jié)、npn結(jié)以及pnp結(jié)結(jié)構(gòu)中的至少之一。此夕卜，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13中雜質(zhì)的摻雜濃度可以是統(tǒng)一的或不規(guī)則的。即，發(fā)光結(jié)構(gòu)10可具有各種結(jié)構(gòu)，即本發(fā)明不限制它的結(jié)構(gòu)。此外，可在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11與有源層12之間形成第一導(dǎo)電InGaN/GaN或InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)。此外，可在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13與有源層12之間形成第二導(dǎo)電AlGaN 層。接著，如圖5所示，在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13上形成電流阻擋層30，接著在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層13上形成隔離層80。電流阻擋層30和隔離層80可選擇性形成。電流阻擋層30和隔離層80可同時(shí)或順序形成。
電流阻擋層30可由電絕緣材料或用于在發(fā)光結(jié)構(gòu)10上形成肖特基接觸的材料形成。電流阻擋層30可由氧化物、氮化物或金屬形成。電流阻擋層30例如可包括Si02、Si0x、Si0xNy、Si3N4、Al203、Ti0x、Ti、Al以及Cr中至少之一。隔離層80例如可由電絕緣材料或?qū)щ娐时劝l(fā)光結(jié)構(gòu)10低的材料形成。隔離層80例如可由氧化物或氮化物形成。例如，隔離層80可由從如下材料組成的組中選出的至少一種材料形成Si02、SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy,A1203、TiO2, ITO、AZO以及ZnO。隔離層80可由與電流阻擋層30相同或不同的材料形成。隔離層80可被指定為溝道層。接著，如圖6所示，在電流阻擋層30和隔離層80上形成歐姆接觸層40。歐姆接觸層40可形成為與發(fā)光結(jié)構(gòu)10進(jìn)行歐姆接觸。歐姆接觸層40例如可由透明導(dǎo)電氧化物層形成。歐姆接觸層40可由從如下材料中選出的至少一種材料形成氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋁鎵鋅(AGZO)、氧化銦鋅錫(IZTO)、氧化銦鋁鋅(IAZO)、氧化銦鎵鋅(IGZO)、氧化銦鎵錫((IGTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鎵鋅(GZO)、氮化 IZO(IZON)、ZnO、IrOx、RuOx 以及 NiO0
接著，如圖7所示，在歐姆接觸層40上形成反射電極50、接合層60以及導(dǎo)電支撐元件70。反射電極50可由具有高反射率的金屬材料形成。例如，反射電極50可由包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au以及Hf中至少一種的金屬或合金形成。此外，反射電極50可包括由金屬、合金或透明導(dǎo)電材料形成的多層，透明導(dǎo)電材料例如是氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鋅錫(IZTO)、氧化銦鋁鋅(IAZO)、氧化銦鎵鋅(IGZO)、氧化銦鎵錫((IGTO)、氧化鋁鋅(AZO)以及氧化銻錫(ATO)。例如，反射電極50可包括Ag、Al、Ag-Pd-Cu合金以及Ag-Cu合金中至少之一。接合層60可包括阻擋金屬或接合金屬，并且例如可包括Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag以及Ta中至少之一。導(dǎo)電支撐元件70支撐根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件并且電連接 到外部電極以向發(fā)光結(jié)構(gòu)10供電。導(dǎo)電支撐元件70可由至少一種承載晶片形成，即注入有 Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、Mo、Cu-W 或雜質(zhì)的半導(dǎo)體襯底(由 Si、Ge、GaN, GaAs, ZnO、SiC或SiGe形成)。接著,從發(fā)光結(jié)構(gòu)10移除襯底5。作為一個(gè)實(shí)例,可通過激光舉離(LLO)工藝移除襯底5。LLO工藝是在襯底5的底側(cè)上照射激光以將襯底5從發(fā)光結(jié)構(gòu)10分離的工藝。接著，如圖8所示，在發(fā)光結(jié)構(gòu)10的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11上形成蝕刻圖案93。例如可通過光刻工藝形成蝕刻圖案93?？赏ㄟ^灰階(gray scale)相位掩模技術(shù)，當(dāng)執(zhí)行光刻工藝時(shí)精細(xì)地根據(jù)位置調(diào)節(jié)曝光強(qiáng)度，可以將蝕刻圖案93實(shí)現(xiàn)為具有根據(jù)位置的精細(xì)高度差的曲線。蝕刻圖案93可具有斜率連續(xù)變化的彎曲頂表面。蝕刻圖案93的頂表面具有在第一方向上的截面上側(cè)(該截面上側(cè)具有斜率連續(xù)變化的曲線)以及在第二方向上的截面上側(cè)(該截面上側(cè)具有斜率連續(xù)變化的曲線)。此外，蝕刻圖案93的頂表面具有在第一方向上的截面上側(cè)(該截面上側(cè)具有斜率連續(xù)變化的曲線)以及在第二方向上的截面上側(cè)(該截面上側(cè)具有斜率不同地連續(xù)變化的曲線)。此處，第二方向可與第一方向垂直。此外，第二方向可相對(duì)于第一方向呈任意角(不是直角)。此外，蝕刻圖案93的頂表面可具有呈重復(fù)預(yù)定形狀的曲線。例如，蝕刻圖案93的頂表面可具有重復(fù)波狀形狀。此外，蝕刻圖案93的頂表面可具有重復(fù)的各種形狀，例如球面透鏡形狀、凹透鏡形狀、凸透鏡形狀以及柱狀透鏡形狀。例如，當(dāng)蝕刻圖案93具有凹球面頂表面時(shí)，可形成具有高度約111111到約211111且寬度約10 ii m到50 ii m的周期的彎曲表面。接著，如圖9所示，在發(fā)光結(jié)構(gòu)10的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11上執(zhí)行蝕刻工藝，從而第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面形成斜率連續(xù)變化的曲線。蝕刻工藝?yán)缈砂ǜ晌g刻工藝?？赏ㄟ^蝕刻工藝在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面上實(shí)現(xiàn)蝕刻圖案93的形狀。S卩，可將第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面實(shí)現(xiàn)為與蝕刻圖案93的頂表面形狀相對(duì) 應(yīng)的斜率連續(xù)變化的曲線。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面具有在第一方向上的截面上側(cè)(該截面上側(cè)具有斜率連續(xù)變化的曲線)以及在第二方向上的截面上側(cè)(該截面上側(cè)具有斜率連續(xù)變化的曲線)。此外，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面具有在第一方向上的截面上側(cè)(該截面上側(cè)具有斜率連續(xù)變化的曲線)以及在第二方向上的截面上側(cè)(該截面上側(cè)具有斜率分別不同的多條線)。此處，第二方向可與第一方向垂直。此外，第二方向可相對(duì)于第一方向呈任意角(不是直角)。此外，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面可具有呈重復(fù)預(yù)定形狀的曲線。例如，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面可具有重復(fù)波狀形狀。此外，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面可具有重復(fù)的各種形狀，例如球面透鏡形狀、凹透鏡形狀、凸透鏡形狀以及柱狀透鏡形狀。例如，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電半導(dǎo)體層11具有凹球面頂表面時(shí)，可形成具有高度約I Pm到約2iim且寬度約IOiim到50 iim的周期的彎曲表面。接著，如圖10所示，在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面上形成不平坦部11a。例如可通過濕蝕刻工藝形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層11的頂表面上的不平坦部11a。不平坦部Ila可具有約0. 8 u m到約I. 2 u m的高度。此外，不平坦部Ila可以為0. 8 u m到約1.2lim的周期。不平坦部Ila可形成為三角形截面(section)。此外,不平坦部Ila可形成為圓錐或六角形立體形狀。根據(jù)發(fā)光結(jié)構(gòu)10的晶體生長表面的特性，可通過反映(reflecting)蝕刻率差的結(jié)果實(shí)現(xiàn)不平坦部Ila的形狀。例如，不平坦部Ila的三角形截面可形成為具有從表面垂直伸出的頂點(diǎn)。接著，如圖11所示，沿發(fā)光結(jié)構(gòu)10每個(gè)芯片的邊界執(zhí)行隔離蝕刻(isolationetching)，從而多個(gè)發(fā)光器件被每個(gè)發(fā)光器件單元分開。隔離蝕刻例如可包括如感應(yīng)耦合等離子體(ICP)等干蝕刻，但不限于此。參見圖11，至少可在發(fā)光結(jié)構(gòu)10的側(cè)部(lateral side)上布置保護(hù)層90。保護(hù)層90可防止發(fā)光結(jié)構(gòu)10與外部電極或電極20電短路。保護(hù)層90例如可由氧化物或氮化物形成。保護(hù)層90可由具有透射性和絕緣性的材料形成，例如Si02、Si0x、Si0xNy、Si3N4以及Al2O315保護(hù)層90可通過例如E-束沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)以及濺射等沉積方法形成。接著，形成電連接到發(fā)光結(jié)構(gòu)10的電極20。電極20連同反射電極50可形成為對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)10供電，并形成為在垂直方向上與電流阻擋層31至少部分交疊。此外，圖12為根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)光器件的視圖。發(fā)光器件100可包括位于導(dǎo)電支撐襯底160上的接合層150、反射層140、歐姆層130和發(fā)光結(jié)構(gòu)120。由于導(dǎo)電支撐襯底160可用作第二電極，因而它可由具有優(yōu)良導(dǎo)電性的金屬形成。由于在驅(qū)動(dòng)期間導(dǎo)電支撐襯底160需要充分發(fā)出熱量，因而導(dǎo)電支撐襯底160可由具有高導(dǎo)熱性的金屬形成。導(dǎo)電支撐襯底160可由從如下材料組成的組中選擇出的材料形成Mo、Si、W、Cu、Al以及其合金。導(dǎo)電支撐元件160可選擇性地由如下材料形成Au、Cu合金、Ni、Cu-W以及承載晶片(由 GaN, Si、Ge、GaAs, ZnO、SiGe、SiC、SiGe 或 Ga2O3 形成)。此外，導(dǎo)電支撐襯底160可具有機(jī)械強(qiáng)度，防止整個(gè)氮化物半導(dǎo)體彎曲并通過劃線工藝(scribing process)以及裂片工藝(breaking process)提供每個(gè)芯片的分離。接合層150將反射層140與導(dǎo)電支撐襯底160結(jié)合。此外，反射層150可用作附 著層。接合層150可由從如下材料組成的組中選擇出的材料形成Au、Sn、In、Al、Si、Ag、Ni以及Cu。反射層140可具有約2500 A的厚度。反射層140可由金屬層形成，該金屬層包括合金(包括Al、Ag、Ni、Pt以及Rh)或Al、Ag、Pt以及Rh。Al或Ag可通過有效地反射來自有源層124的光來大大提高發(fā)光器件的光提取效率。發(fā)光結(jié)構(gòu)120，尤其是第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層126，雜質(zhì)摻雜濃度低而且接觸阻抗高。由于此原因，歐姆特性可能會(huì)差。為了提高歐姆特性，可形成歐姆層130。例如，可由透明導(dǎo)電氧化物層形成歐姆層130。歐姆層130可具有約200人的厚度。歐姆層130可由如下材料中至少之一形成氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鋅錫(IZTO)、氧化銦鋁鋅(IAZO)、氧化銦鎵鋅(IGZO)、氧化銦鎵錫((IGTO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鎵鋅(GZO)、氮化IZO (IZON)、Al-Ga 氧化鋅(AGZO)、In-Ga 氧化鋅(IGZO)、ZnO、IrOx、RuOx、Ni ORuOx/1 TO, Ni/IrOx/Au、Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Sn、In、Ru、Mg、Zn、Pt、Au 以及 Hf,但不限于此。發(fā)光結(jié)構(gòu)120可包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層122、位于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層122下方用來發(fā)光的有源層124，以及位于有源層124下方的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層126。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層122可由摻雜有第一導(dǎo)電摻雜物的III-V族化合物半導(dǎo)體形成。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電半導(dǎo)體層122為n-型半導(dǎo)體層時(shí),第一導(dǎo)電摻雜物為例如Si、Ge、Sn、Se以及Te等n-型摻雜物，但不限于此。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層122可由化合物半導(dǎo)體形成。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層122可由具有實(shí)驗(yàn)式AlxInyGa(1_x_y)N(0彡x彡1,0彡y彡1,0彡x+y ( I)的半導(dǎo)體材料形成。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層122可由如下材料中至少之一形成GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、Al InN、AlGaAs, InGaAs、AlInGaAs、GaP、AlGaP、InGaP、AlInGaP 以及 InP?？稍诘谝粚?dǎo)電半導(dǎo)體層122的表面上形成第一電極180。第一電極180可具有包括Al、Ti、Cr、Ni、Cu以及Au中至少之一的單層或多層結(jié)構(gòu)。接著，可在發(fā)光結(jié)構(gòu)120的表面上，即第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層122的表面上，形成不平坦部。圖13為示出圖12中A部分結(jié)構(gòu)的視圖。圖14為示出圖13中結(jié)構(gòu)122a的視圖。圖15為示出圖13中結(jié)構(gòu)122b的視圖。圖17為具有圖13結(jié)構(gòu)的發(fā)光結(jié)構(gòu)的透視圖。發(fā)光結(jié)構(gòu)12的表面可包括第一側(cè)122a和第二側(cè)122b。如圖13所示，第一側(cè)122a具有在以虛線示出的參考平面下方的凹刻形狀(concave engraved shape)并且第二側(cè)122b具有在以虛線示出的參考平面上方的凸浮形狀(convex embossed shape)。如上文所述，在分別不同的方向上(即向上方向和向下方向上)具有曲率的第一側(cè)122a和第二側(cè)122b交替布置在發(fā)光結(jié)構(gòu)120上,尤其交替布置在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層122的表面上。第一側(cè)122a的寬度可為約15 y m到約25 U m,并且第二側(cè)122b的寬度可與第一側(cè)122a的寬度相同。第一側(cè)122a的高度h可為約0.5 iim到約I. 5 ym，并且第二側(cè)122b的高度可與第一側(cè)122a的高度相同。此處，第一側(cè)122a的深度可為從參考平面到第一側(cè)122a的最低點(diǎn)的垂直距離，并且第二側(cè)122b的高度可為從參考平面到第二側(cè)122b的最高點(diǎn)的垂直距離。
第一側(cè)122a和第二側(cè)可具有相同尺寸并且可以彼此對(duì)稱，但具有在不同方向上 的曲率。第一側(cè)122a和第二側(cè)122b的表面可具有球形，每個(gè)球形均具有約45 iim到約55 u m的半徑。當(dāng)半徑為50iim并且第一側(cè)122a和第二側(cè)122b的寬度約為20 時(shí)，當(dāng)發(fā)光結(jié)構(gòu)的折射系數(shù)為約2. 5時(shí)垂直入射到發(fā)光結(jié)構(gòu)表面的光可在空氣中以約14. 6°進(jìn)行折射。接著，光除了被第一側(cè)122a和第二側(cè)122b的表面折射之外還被光提取圖案折射，從而光通量和光分布圖案(light distribution pattern)可整體增加。接著，如圖17所示，第一側(cè)122a和第二側(cè)122b中每一個(gè)可具有凹或凸微透鏡形狀。因此，發(fā)光結(jié)構(gòu)120的表面可具有凹微透鏡與凸微透鏡交替布置的微透鏡陣列。在本浮起結(jié)構(gòu)和下刻結(jié)構(gòu)中，通過用灰階相位掩模對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行干蝕亥IJ，以波狀形狀交替形成浮起和下刻。如圖14和圖15所示，分別在第一側(cè)122a的表面上和第二側(cè)122b的表面上形成光提取圖案a和b。即，按序形成圖案a和b，從而不在發(fā)光結(jié)構(gòu)120的表面處完全反射從有源層124發(fā)出的光，這樣將從發(fā)光器件發(fā)出的光傳到外部的光分布圖案可更廣泛。尤其是，與平行發(fā)光器件相比較，垂直發(fā)光器件可提供相對(duì)增加約20%到約30%的光的量，但是其光量在封裝之后會(huì)減少。因而，如上文所述，將光分布圖案變廣是有效的。圖16為示出圖12中A部分的另一結(jié)構(gòu)的視圖。圖18為具有圖16結(jié)構(gòu)的發(fā)光結(jié)構(gòu)的透視圖。本實(shí)施例可與圖13的實(shí)施例類似。然而，在第一側(cè)122a與第二側(cè)122b之間可布置有第三側(cè)122c，第三側(cè)122c可具有沒有曲率的平坦側(cè)。盡管第三側(cè)122c位于第一側(cè)122a與第二側(cè)122b之間，然而第三側(cè)122c可不需要布置在所有的第一側(cè)122a與第二側(cè)122b之間。接著，可在發(fā)光結(jié)構(gòu)120的側(cè)部形成鈍化層170。鈍化層170可由絕緣材料形成，絕緣材料可包括非導(dǎo)電氧化物或氮化物。作為一個(gè)實(shí)例，鈍化層170可包括硅氧化物(SiO2)層、氧化物氮化物層以及氧化鋁層。此外，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層122可為P-型半導(dǎo)體層并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層126可為n-型半導(dǎo)體層。此外，當(dāng)?shù)诙?dǎo)電半導(dǎo)體層為P-型半導(dǎo)體層時(shí)，可在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層126上形成與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層126具有相反極性的n-型半導(dǎo)體層。因此，發(fā)光結(jié)構(gòu)可具有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)之一。
圖19為根據(jù)實(shí)施例的應(yīng)用了發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝的視圖。參見圖19，發(fā)光器件封裝包括主體320、位于主體320上的第一引線電極331與第二引線電極332、電連接到主體320中的第一引線電極331與第二引線電極332的發(fā)光器件100以及環(huán)繞發(fā)光器件100的模鑄元件(moIdingmember) 340。主體320可由硅材料、合成材料或金屬材料形成，并且可環(huán)繞發(fā)光器件100形成有斜面。第一引線電極331與第二引線電極332可彼此電隔離，并且向發(fā)光器件100供電。此外，第一引線電極331與第二引線電極332反射發(fā)光器件100所生成的光以提高發(fā)光效率，并且還可用于將發(fā)光器件100所生成的熱發(fā)散到外部。發(fā)光器件100可布置在主體320上或可布置在第一引線電極331或第二引線電極 332 上。發(fā)光器件100可通過布線方法、倒裝芯片方法以及裸片接合方法之一電連接至第一引線電極331與第二引線電極332。接合元件340可環(huán)繞發(fā)光器件100以保護(hù)該發(fā)光器件100。此外，模鑄元件340可包括熒光物質(zhì)以改變從發(fā)光器件100發(fā)出的光的波長。多個(gè)發(fā)光器件或多個(gè)發(fā)光器件封裝可排列在板上，并且光學(xué)元件(例如透鏡、波導(dǎo)板、棱鏡片以及擴(kuò)散片)可布置在發(fā)光器件封裝的光學(xué)路徑上。本發(fā)光器件封裝、板以及光學(xué)元件可用作照明單元。照明單元可包括頂視型或側(cè)視型并且可設(shè)置到顯示裝置(例如便攜式終端和筆記本電腦)上，或可應(yīng)用于照明裝置和定點(diǎn)裝置(pointing devices)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，可實(shí)現(xiàn)包括上述實(shí)施例中所提及的半導(dǎo)體發(fā)光器件或發(fā)光器件封裝的照明裝置。例如，照明裝置可包括燈、路燈、電子記分牌以及頭燈。發(fā)光器件可應(yīng)用于照明單元。照明單元可具有排列了多個(gè)發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)，并且可包括圖20和圖21示出的顯示裝置，以及圖22和圖23示出的照明裝置。參見圖20,顯不裝置1000可包括導(dǎo)光板1041、將光提供給導(dǎo)光板1041的發(fā)光模塊1031、位于導(dǎo)光板101下方的反射元件1022、位于導(dǎo)光板1041上方的光學(xué)片1051、位于光學(xué)片1051上的顯示面板1061以及用于容納導(dǎo)光板1041、發(fā)光模塊1031和反射元件1022的底蓋1011，但不限于此。作為一個(gè)實(shí)施例，底蓋1011、反射片1022、導(dǎo)光板1041以及光學(xué)片1051可被限定為照明單元1050。導(dǎo)光板1041將光擴(kuò)散以變?yōu)楸砻婀庠?。?dǎo)光板1041可由透明材料形成,并且可包括丙烯酸樹脂系列之一，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、環(huán)烯烴共聚物(COC)以及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)樹脂。發(fā)光模塊1031將光提供到導(dǎo)光板1041的至少一個(gè)側(cè)部，并最終用作顯示裝置的光源。可設(shè)置至少一個(gè)發(fā)光模塊1031,并且至少一個(gè)發(fā)光模塊1031可在導(dǎo)光板1041的一個(gè)側(cè)部直接或間接地提供光。發(fā)光模塊1031可包括在上述實(shí)施例中描述的板1033和發(fā)光器件100。發(fā)光器件100可在板1033上以預(yù)定間隔排列。板1033可為包括電路圖案的印刷電路板(PCB)。然而，板1033可包括典型PCB、金屬芯PCB(MCPCB)以及柔性PCB(FPCB)，但不限于此。如果發(fā)光器件100設(shè)置在底蓋1011或吸熱板的側(cè)部，則可去除板1033。此處，吸熱板的一部分可接觸底蓋1011的上側(cè)。此外，多個(gè)發(fā)光器件100可具有出光側(cè)(光從出光側(cè)發(fā)出)，并且與導(dǎo)光板1041間隔開預(yù)定距離，但不限于此。發(fā)光器件100可直接或間接將光提供到光入射部，即導(dǎo)光板1041的一個(gè)側(cè)部，但不限于此。反射元件1022可布置在導(dǎo)光板1041下方。反射元件1022可將入射到導(dǎo)光板1041底側(cè)的光朝向頂側(cè)反射，從而提高照明單元1050的亮度。反射元件1022例如可由PET、PC、PVC樹脂形成，但不限于此。反射元件1022可為底蓋1011的上側(cè)，但不限于此。底蓋1011可容納導(dǎo)光板1041、發(fā)光模塊1031以及反射元件1022。為此，底蓋1011可包括上側(cè)開口的盒狀的容納部1022，但不限于此。底蓋1011可耦合到頂蓋，但不限于此。
底蓋1011可由金屬材料或樹脂材料形成，并且可通過例如壓制模鑄、擠壓模鑄的工藝進(jìn)行制造。此外，底蓋1011可包括具有優(yōu)良導(dǎo)熱性的金屬或非金屬材料，但不限于此。顯示面板1061可包括彼此相對(duì)的透明第一襯底和透明第二襯底以及插入其間的液晶層作為LCD面板。偏振片可貼附到顯示面板1061的至少一側(cè)，但是本發(fā)明不限制偏振片的這種貼附結(jié)構(gòu)。顯示面板1061可通過使用穿過光學(xué)片1051的光來顯示信息。顯示裝置1000可被應(yīng)用于各種便攜式終端，筆記本電腦的監(jiān)視器以及電視機(jī)。光學(xué)片1051布置在顯不面板1061和導(dǎo)光板1041之間，并包括至少一個(gè)透明片。光學(xué)片1051可包括擴(kuò)散片、平行和垂直棱鏡片以及增亮片的至少一個(gè)。擴(kuò)散片將入射光進(jìn)行擴(kuò)散。平行和/或垂直棱鏡片將入射光聚集在顯示區(qū)域。增亮片通過對(duì)將損失的光的再利用來提高亮度。此外，在顯示面板1061上可布置保護(hù)片，但本發(fā)明不限于此。此處,導(dǎo)光板1041和光學(xué)片1051的至少一個(gè)可布置在發(fā)光模塊1031的光學(xué)路徑上作為光學(xué)元件，但本發(fā)明不限于此。圖21為示出根據(jù)實(shí)施例的顯示裝置的另一實(shí)例的視圖。參見圖21，顯示裝置1100可包括底蓋1152、排列有在上文中公開的發(fā)光器件100的板1020、光學(xué)元件1154以及顯示面板1155。板1020和發(fā)光器件IOOs可被限定為發(fā)光模塊1060。底蓋1152、至少一個(gè)發(fā)光模塊1060以及光學(xué)元件1154可被限定為照明單元。底蓋1152可包括容納部1153，但不限于此。此處，光學(xué)元件1154可包括棱鏡、導(dǎo)光板、擴(kuò)散片、平行和垂直棱鏡片以及增亮片的至少一個(gè)。導(dǎo)光板可由PC材料或PMMA材料形成，并且如果需要可被去除。擴(kuò)散片將入射光進(jìn)行擴(kuò)散。平行和垂直棱鏡片將入射光聚集在顯示區(qū)域上。增亮片通過對(duì)將損失的光的再利用來提高亮度。光學(xué)兀件1154布置在發(fā)光模塊1160上并容許從發(fā)光模塊1160發(fā)出的光作為表面光源，或?qū)膺M(jìn)行擴(kuò)散或聚集。圖22為根據(jù)實(shí)施例的照明裝置的透視圖。參見圖22，照明裝置1500可包括殼體1510、安裝在殼體1510處的發(fā)光模塊1530以及安裝在殼體1510處并從外部電源接收電力的連接端子1520。殼體1510可由具有優(yōu)良散熱性的材料形成，例如金屬或樹脂材料。發(fā)光模塊1530可包括板1532以及位于板1532上的、在上述實(shí)施例中描述的發(fā)光器件100。多個(gè)發(fā)光器件100可以以矩陣排列或可以彼此間隔開預(yù)定間隔而排列。
板1532可為在絕緣體上印刷有電路圖案的板，并且例如可包括典型PCB、MCPCB,FPCB、陶瓷PCB以及FR-4板。此外，板1532可由用于有效反射光的材料形成，或可具有包括涂覆層(具有用來有效反射光的顏色，例如白色和銀色)的表面。在板1532上可布置至少一個(gè)發(fā)光器件100。每個(gè)發(fā)光器件100可包括至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)芯片。LED芯片可包括用于發(fā)出紅色、綠色、藍(lán)色或白色光的彩色LED，以及用于發(fā)出紫外線(UV)的UVLED。發(fā)光模塊1530可布置有發(fā)光器件100的各種組合，以獲得色彩感覺和亮度。例如，布置并組合白色LED、紅色LED以及綠色LED，能夠獲得高度顯色指數(shù)。連接端子1520電連接到發(fā)光模塊1530以對(duì)其供電。連接端子1520以接插件(socket)形式耦合到外部電源，但不限于此。例如，連接端子1520可具有插頭形狀，因而可插入外部電源或可通過電線連接到外部電源。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,發(fā)光器件100被封裝之后,接著被安裝在板上以形成發(fā)光模塊，或被安裝在LED芯片中并被封裝以形成發(fā)光模塊。圖23為示出根據(jù)實(shí)施例的應(yīng)用了顯示裝置的照明裝置的另一實(shí)例的視圖。照明裝置可包括照射光的光源600、嵌入有光源600的外罩400、將光源600發(fā)出的熱量散發(fā)的吸熱部500以及將光源600和吸熱部500耦合到外罩400的支架700。外罩400可包括待耦合到電接插件的接插件耦合部410、以及連接到接插件耦合部410并包括光源600的主體420。氣流孔430可穿過主體420。外罩400的主體420可包括多個(gè)氣流孔430?？梢栽O(shè)置一個(gè)氣流孔430或如附圖所示可以以放射形狀設(shè)置多個(gè)氣流孔430，但本發(fā)明不限于此。光源600可包括電路板610以及電路板610上的多個(gè)發(fā)光器件封裝650。此處，電路板610可插入外罩400的開口部。此外，電路板610可由具有高導(dǎo)熱性的材料形成以將熱散發(fā)到吸熱部500。支架700可布置在光源600下方。支架700可包括框架和另一氣流孔。此外，盡管附圖中并未示出，然而光學(xué)元件布置在在光源600下方以擴(kuò)散、散射或聚集從光源600的發(fā)光器件封裝650照射的光。在上述實(shí)施例中，浮起和下刻圖案形成在發(fā)光器件封裝中的發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面上，并且不平坦部形成在具有浮起和下刻圖案的微透鏡的表面上。由于此原因，從有源層發(fā)出的光的發(fā)射角變的更廣并且防止光衰減。結(jié)果是，提高了發(fā)光效率。本發(fā)明的實(shí)施例提供了具有新結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明單元。本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明單元的光提取效率被提高，而且具有寬廣的光提取角。此外，上述實(shí)施例中描述的特征、結(jié)構(gòu)以及效果包含在至少一個(gè)實(shí)施例中，但本發(fā)明不限于此。此外，每個(gè)實(shí)施例中的特征、結(jié)構(gòu)以及效果可由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員與其它實(shí)施例進(jìn)行組合或改型。因此，關(guān)于組合和改型的內(nèi)容應(yīng)被解釋為處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管對(duì)實(shí)施例的描述中結(jié)合了其多個(gè)示例性實(shí)施例，但可以理解的是，在本公開內(nèi)容的原理的精神和范圍之內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以設(shè)計(jì)出許多其它變化和實(shí)施例。尤其是，可以在該公開、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)對(duì)組件和/或附件組合設(shè)置中的排列進(jìn)行多種變化和改進(jìn)。除組件和/或排列的變化和改進(jìn)之外，其他可選擇的應(yīng)用對(duì)于本
領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括 發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、位于所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層下方的有源層、以及位于所述有源層下方的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層； 第一電極，電連接至所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及 第二電極，電連接至所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層， 其中所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面具有斜率變化的曲線，并且在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面上設(shè)置有不平坦部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光器件，其中所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面具有在第一方向上的截面上側(cè)以及在第二方向上的截面上側(cè)，所述在第一方向上的截面上側(cè)具有斜率連續(xù)變化的曲線，所述在第二方向上的截面上側(cè)具有斜率連續(xù)變化的曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光器件，其中所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面具有在第一方向上的截面上側(cè)和在第二方向上的截面上側(cè)，所述在第一方向上的截面上側(cè)具有斜率連續(xù)變化的曲線，所述在第二方向上的截面上側(cè)具有斜率分別不同的多條線。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一權(quán)利要求所述的發(fā)光器件，其中所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的頂表面具有呈重復(fù)預(yù)定形狀的彎曲表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一權(quán)利要求所述的發(fā)光器件，其中所述不平坦部具有O.8 μ m 至Ij I. 2 μ m 的高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一權(quán)利要求所述的發(fā)光器件，其中所述不平坦部具有0·8μπι 至Ij 1·2μπι 的周期。
7.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一權(quán)利要求所述的發(fā)光器件，在所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層下方還包括電流阻擋層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件，還包括歐姆接觸層，所述歐姆接觸層位于在所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層與第二電極之間以及所述電流阻擋層與所述第二電極之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件，其中所述電流阻擋層和所述第一電極在垂直方向上彼此部分交疊。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件，其中所述電流阻擋層具有電絕緣性或用于提供與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的肖特基接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一權(quán)利要求所述的發(fā)光器件，其中所述第一電極接觸所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層。
12.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一權(quán)利要求所述的發(fā)光器件，其中所述第二電極接觸所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層。
13.一種發(fā)光器件封裝，包括 主體； 根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一權(quán)利要求所述的布置在所述主體上的發(fā)光器件；以及 第一和第二引線電極，電連接至所述發(fā)光器件。
14.一種照明單元，包括 襯底； 根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一權(quán)利要求所述的布置在所述襯底上的發(fā)光器件；以及 光學(xué)元件，來自所述發(fā)光器件的光穿過所述光學(xué)元件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明單元。該發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、位于所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上方的有源層、以及位于所述有源層上方的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第一電極，電連接至所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及第二電極，電連接至所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層。所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面包括在分別不同方向上具有曲率的多個(gè)第一側(cè)和多個(gè)第二側(cè)，所述多個(gè)第一側(cè)和所述多個(gè)第二側(cè)交替布置。本發(fā)明提供的發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明單元，光提取效率提高，而且具有寬廣的光提取角。
文檔編號(hào)H01L33/32GK102800772SQ20121008556
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
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