專利名稱：發(fā)光器件及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的一個或更多個實施方案涉及光發(fā)射。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是將電流轉(zhuǎn)化成光的半導(dǎo)體器件。發(fā)射光的波長基于所用的半 導(dǎo)體材料而變化，更具體是基于半導(dǎo)體材料的帶隙而變化。LED通常用作顯示器、車輛和其 它照明應(yīng)用的光源。然而，在其設(shè)計、性能和制造方面需要改進。

發(fā)明內(nèi)容
本文描述的一個或更多個實施方案提供一種具有新結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件、所述發(fā)光器 件的制造方法、用于所述發(fā)光器件的封裝和包括所述發(fā)光器件的照明系統(tǒng)。本文所述的一個或更多個實施方案還提供一種光效率得到改善的發(fā)光器件、所述 發(fā)光器件的制造方法、用于所述發(fā)光器件的封裝和包括所述發(fā)光器件的照明系統(tǒng)。在一個實施方案中，一種發(fā)光器件包括導(dǎo)電支撐層；在所述導(dǎo)電支撐層上的透 明導(dǎo)電層，所述透明導(dǎo)電層包括具有第一電導(dǎo)率的第一區(qū)域和具有比所述第一電導(dǎo)率低的 第二電導(dǎo)率的第二區(qū)域；在所述透明導(dǎo)電層上的發(fā)光結(jié)構(gòu)層，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層包括第一半 導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層和位于所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層之間的有源層；以及 電極，其中所述電極的至少一部分設(shè)置在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層的垂直交疊所述第二區(qū)域的區(qū)域 中。在另一實施方案中，一種發(fā)光器件封裝包括主體；在所述主體上的第一和第二 電極層；在所述主體上電連接所述第一和第二電極層的發(fā)光器件；和在所述主體上圍繞所 述發(fā)光器件的模制構(gòu)件，其中所述發(fā)光器件包括導(dǎo)電支撐層；在所述導(dǎo)電支撐層上的透 明導(dǎo)電層，所述透明導(dǎo)電層包括具有第一電導(dǎo)率的第一區(qū)域和具有比所述第一電導(dǎo)率低的 第二電導(dǎo)率的第二區(qū)域；在所述透明導(dǎo)電層上的發(fā)光結(jié)構(gòu)層，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層包括第一導(dǎo) 電型半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和位于所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和所述第二導(dǎo)電型半 導(dǎo)體層之間的有源層；以及電極，其中所述電極的至少一部分設(shè)置在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層的垂 直交疊所述第二區(qū)域的區(qū)域中。在另一實施方案中，一種利用發(fā)光器件作為光源的照明系統(tǒng)包括襯底；和所述 襯底上的至少一個發(fā)光器件，其中所述發(fā)光器件包括導(dǎo)電支撐層；在所述導(dǎo)電支撐層上 的透明導(dǎo)電層，所述透明導(dǎo)電層包括具有第一電導(dǎo)率的第一區(qū)域和具有比所述第一電導(dǎo)率 低的第二電導(dǎo)率的第二區(qū)域；在所述透明導(dǎo)電層上的發(fā)光結(jié)構(gòu)層，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層包括第 一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和位于所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層之間的有源層；以及電極，其中所述電極的至少一部分設(shè)置在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層 的垂直交疊所述第二區(qū)域的區(qū)域中。在另一實施方案中，一種制造照明系統(tǒng)的方法包括在生長襯底上形成發(fā)光結(jié)構(gòu) 層；形成透明導(dǎo)電層，所述透明導(dǎo)電層包括與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層的第一區(qū)域接觸的第一透明 導(dǎo)電層和與所述發(fā)光器件的第二區(qū)域接觸的第二透明導(dǎo)電層；在所述透明導(dǎo)電層上形成導(dǎo) 電支撐層；移除所述生長襯底；和在通過移除所述生長襯底所暴露出的所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層上 形成電極，以允許所述電極的至少一部分垂直交疊所述第二區(qū)域，其中所述第一透明導(dǎo)電 層和所述第二透明導(dǎo)電層利用彼此不同的沉積工藝或沉積工藝條件由彼此相同的材料形 成。在另一實施方案中，一種制造發(fā)光器件的方法包括形成第一半導(dǎo)體層；形成與 所述第一半導(dǎo)體層相鄰的有源層；形成與所述有源層相鄰的第二半導(dǎo)體層，所述有源層設(shè) 置在所述第一和第二半導(dǎo)體層之間；形成透明導(dǎo)電層，所述透明導(dǎo)電層包括與所述第二半 導(dǎo)體層的第一區(qū)域接觸的第一透明導(dǎo)電區(qū)域和與所述第二半導(dǎo)體層的第二區(qū)域接觸的第 二透明導(dǎo)電區(qū)域；在所述透明導(dǎo)電層上形成導(dǎo)電支撐層；和形成與所述第一半導(dǎo)體層相鄰 的電極，以允許所述電極的至少一部分與所述第二區(qū)域垂直對齊，其中所述第一和第二半 導(dǎo)體層具有不同的導(dǎo)電類型。所述第一和第二透明導(dǎo)電區(qū)域可由相同和不同類別的材料或由相同或不同的材 料形成。如果由相同的材料或相同類別的材料形成，則所述第一和第二透明導(dǎo)電區(qū)域可以 利用不同的沉積工藝或相同沉積工藝的不同條件形成。此外，所述第一或第二透明導(dǎo)電區(qū) 域之一利用濺射工藝形成，而所述第一或第二透明導(dǎo)電區(qū)域中的另一個利用蒸發(fā)工藝形 成。此外，所述第一和第二透明導(dǎo)電區(qū)域形成為具有不同的功函數(shù)?；蛘?，所述第一和第二透明導(dǎo)電區(qū)域由不同的材料形成。此外，所述第一和第二透明導(dǎo)電區(qū)域具有不同的電導(dǎo)率和/或不同的功函數(shù)和/ 或不同的比接觸電阻率。所述第一或第二透明導(dǎo)電區(qū)域之一與所述第二半導(dǎo)體層歐姆接 觸，其中所述第一或第二透明導(dǎo)電區(qū)域中的另一個與所述第二半導(dǎo)體層肖特基接觸。此外，根據(jù)一個變化方案，電流以不同的速率或以不同的量通過所述第一和第二 透明導(dǎo)電區(qū)域流入所述第二半導(dǎo)體層。通過所述第一區(qū)域流入所述第二半導(dǎo)體層的電流量 大于通過所述第二區(qū)域流入所述第二半導(dǎo)體層的電流量。所述方法還可以包括在所述第一和第二導(dǎo)電區(qū)域與所述導(dǎo)電支撐層之間形成反射層。此外，在一個實施方案中，所述第一和第二區(qū)域基本位于同一平面內(nèi)。在另一實施 方案中，所述第二區(qū)域與所述第一區(qū)域間隔開。在另一實施方案中，所述第一區(qū)域接觸所述 第二區(qū)域。此外，所述第二區(qū)域可由在所述第一區(qū)域和所述導(dǎo)電支撐層之間延伸的材料形 成。在所述第一區(qū)域和所述導(dǎo)電支撐層之間延伸的材料的寬度與所述第二區(qū)域的寬度之和 小于所述第一半導(dǎo)體層、所述有源層或所述第二半導(dǎo)體層中的至少其一的寬度?；蛘撸谝?區(qū)域可由在所述第二區(qū)域和所述導(dǎo)電支撐層之間延伸的材料制成。


圖1是根據(jù)第一實施方案的發(fā)光器件的視圖。圖2是根據(jù)第二實施方案的發(fā)光器件的視圖。圖3是根據(jù)第三實施方案的發(fā)光器件的視圖。圖4是根據(jù)第四實施方案的發(fā)光器件的視圖。圖5是根據(jù)第五實施方案的發(fā)光器件的視圖。圖6-11是顯示發(fā)光器件制造方法的一個實施方案的各個制造階段的視圖。圖12是發(fā)光器件封裝的一個實施方案的視圖，該發(fā)光器件封裝包括發(fā)光器件的 任意實施方案。圖13是背光單元的一個實施方案的視圖，該背光單元包括發(fā)光器件或發(fā)光器件 封裝的任意實施方案。圖14是照明單元的一個實施方案的視圖，該照明單元包括發(fā)光器件或發(fā)光器件 封裝的任意實施方案。
具體實施例方式圖1顯示發(fā)光器件的第一實施方案，其包括導(dǎo)電支撐層80、在導(dǎo)電支撐層80上的 反射層70以及在反射層70上的透明導(dǎo)電層60，所述透明導(dǎo)電層60包括第一透明導(dǎo)電層 61和第二透明導(dǎo)電層62。發(fā)光器件還具有在透明導(dǎo)電層60上的發(fā)光結(jié)構(gòu)層50和在發(fā)光 結(jié)構(gòu)層50上的電極90，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層50包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20、有源層30和第二 導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40。導(dǎo)電支撐層80可由Cu、Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W或?qū)щ姲雽?dǎo)體材料中的至少一種 形成。反射層70可由包括Ag、Al、Cu、Ni中的至少一種金屬或具有高反光性的其它材料形 成。反射層70可以選擇性地形成，并且反射層70不是必須設(shè)置在導(dǎo)電支撐層80和透明導(dǎo) 電層60之間。第一透明導(dǎo)電層61的一部分垂直交疊并可接觸發(fā)光結(jié)構(gòu)層50，而第一透明導(dǎo)電 層61的其余部分設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)層50之外。第一透明導(dǎo)電層61的設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)層50 之外的部分(即第一透明導(dǎo)電層61的外圍部分)可以在例如用于將發(fā)光結(jié)構(gòu)層50分成單 元芯片的隔離蝕刻工藝期間防止反射層70或?qū)щ娭螌?0產(chǎn)生碎片。第二透明導(dǎo)電層62的一部分可以設(shè)置在第一透明導(dǎo)電層61的下方，而第二透明 導(dǎo)電層62的另一部分可以設(shè)置在半導(dǎo)體層40和反射層70之間。第二透明導(dǎo)電層62可具 有大于第一透明導(dǎo)電層61的面積。此外，第二透明導(dǎo)電層62的一部分可以在發(fā)光結(jié)構(gòu)層 50的方向上突出。透明導(dǎo)電層60可由透明導(dǎo)電氧化物(TCO)、透明導(dǎo)電氮化物(TCN)、或透明導(dǎo)電氮 氧化物(TCON)中的至少一種形成。在其它實施方案中可以使用不同的材料。根據(jù)一個實施方案，透明導(dǎo)電層60可由透光率為約50%以上且表面電阻為 10 Ω / □以下的材料形成?？梢詫?In、Sn、Zn、Cd、Ga、Al、Mg、Ti、Mo、Ni、Cu、Ag、Au、Sb、Pt、 Rh, Ir、Ru或Pd中的至少一種與0或N中的至少一種結(jié)合以形成透明導(dǎo)電層60。例如，TCO可以為氧化銦錫(ITO)、&10、摻雜鋁的氧化鋅(AZO)、氧化銦鋅(IZO)、氧 化銻錫(ATO)、氧化鋅銦錫(ZITO)、Sn-0, In-O或fei-Ο中的一種，TCN可以是TiN、CrN, TaN或化巧中的至少一種。透明導(dǎo)電氮氧化物可以是氮氧化銦錫(ITON)、aiON、O-In-N或氮氧 化銦鋅(IZON)中的一種。第一透明導(dǎo)電層61和第二透明導(dǎo)電層62可由相同的材料形成，并且可以利用相 同或不同的沉積工藝形成。這些工藝可包括例如蒸發(fā)工藝、濺射工藝、噴涂熱解工藝、CVD工 藝、浸涂工藝、反應(yīng)離子鍍覆工藝、濕涂覆工藝、絲網(wǎng)印刷工藝或激光技術(shù)中的至少一種。第一透明導(dǎo)電層61和第二透明導(dǎo)電層62可以根據(jù)沉積工藝而具有彼此不同的電 學(xué)性質(zhì)，即使第一和第二透明導(dǎo)電層由相同的材料形成也是如此。此外，第一透明導(dǎo)電層61 和第二透明導(dǎo)電層62可以具有彼此不同的電學(xué)性質(zhì)，即使第一和第二透明導(dǎo)電層利用相 同的沉積工藝和材料形成也是如此。例如，第一透明導(dǎo)電層61可利用濺射工藝形成，第二透明導(dǎo)電層62可利用蒸發(fā)工 藝由與第一透明導(dǎo)電層61相同的材料形成。在該情況下，第一透明導(dǎo)電層61可由功函數(shù) 大于第二導(dǎo)電透明層62的功函數(shù)的材料形成。例如，當(dāng)利用濺射工藝形成第一透明導(dǎo)電層61時，可以將等離子體功率設(shè)定為低 值。當(dāng)利用濺射工藝形成第二透明導(dǎo)電層62時，可以將等離子體功率設(shè)定為高值。在該情 況下，第一透明導(dǎo)電層61可以具有高于第二透明導(dǎo)電層62的功函數(shù)。在根據(jù)第一實施方案的發(fā)光器件中，相對于發(fā)光結(jié)構(gòu)層50的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體 層40，第一透明導(dǎo)電層61和第二透明導(dǎo)電層62可以具有彼此不同的電學(xué)性質(zhì)。例如，相對 于第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40，第二透明導(dǎo)電層62可以具有低于第一透明導(dǎo)電層61的電流注 入性能。也就是說，當(dāng)與第一透明導(dǎo)電層61比較時，第二透明導(dǎo)電層62可具有降低的電導(dǎo) 率。在不同的實施方案中可存在電學(xué)性質(zhì)上的其它差異。第一透明導(dǎo)電層61可以與半導(dǎo)體層40進行歐姆接觸，第二透明導(dǎo)電層62可與半 導(dǎo)體層40進行肖特基接觸。因此，在電極90和導(dǎo)電支撐層80之間流動的多數(shù)電流都可以 流入第一透明電極層61與半導(dǎo)體層40接觸的區(qū)域。第二透明導(dǎo)電層62與半導(dǎo)體層40接觸的區(qū)域的至少一部分可以垂直交疊電極 90。因此，在電極90和導(dǎo)電支撐層80之間流動的電流可以通過第一透明導(dǎo)電層61和半導(dǎo) 體層40廣泛地或大部分流入發(fā)光結(jié)構(gòu)層50，以提高發(fā)光器件的光效率。根據(jù)一個實施方案，由于第一透明導(dǎo)電層61和第二透明導(dǎo)電層62由相同的材料 形成，所以可以不將第一透明導(dǎo)電層61與第二透明導(dǎo)電層62進行明確區(qū)分。然而，在透明 導(dǎo)電層60(即第一透明導(dǎo)電層61和第二透明導(dǎo)電層62)由一種或相同材料形成的情況下， 第一透明導(dǎo)電層61和第二透明導(dǎo)電層62可根據(jù)其區(qū)域而具有彼此不同的電學(xué)性質(zhì)。更具 體而言，垂直交疊電極90的部分的電導(dǎo)率可低于不交疊電極90的部分的電導(dǎo)率。例如，第一透明導(dǎo)電層61與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40接觸的區(qū)域可以是具有第一 電導(dǎo)率的第一區(qū)域。此外，第二透明導(dǎo)電層62與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40接觸的區(qū)域可以 是具有第二電導(dǎo)率的第二區(qū)域。盡管可以不明確區(qū)分第一透明導(dǎo)電層61和第二透明導(dǎo)電 層62，但是透明導(dǎo)電層60的至少一部分可以垂直交疊電極90。因此，透明導(dǎo)電層60可以 包括具有相對低電導(dǎo)率的第二區(qū)域和具有高于第二區(qū)域的電導(dǎo)率的第一區(qū)域。發(fā)光結(jié)構(gòu)層50的一個或更多個層可由GaN基半導(dǎo)體材料形成，所述GaN基半導(dǎo)體 材料例如但不限于GaN、InGaN、AWaN或IniUGaN。在其它實施方案中可以使用不同的半導(dǎo) 體材料。
例如，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20可以包括由半導(dǎo)體材料形成的N型半導(dǎo)體層，所 述半導(dǎo)體材料具有例如組成式LxAlyGEt1TyN(0 ^ χ ^ 1,0 ^ y ^ 1,0 ^ x+y ^ 1)例如 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN 或 hN，并且摻雜有 N 型摻雜劑如 Si、Ge 或 Sn。有源層30是其中通過第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20注入的電子(或空穴)與通過第二 導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40注入的電子(空穴)相遇從而由于能帶的帶隙差而發(fā)射光的層，所述能 帶的帶隙差取決于有源層30的形成材料。有源層30可具有單量子阱結(jié)構(gòu)、多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW)、量子點結(jié)構(gòu)、量子線結(jié)構(gòu)以 及多種其它結(jié)構(gòu)中的一種。有源層30可由具有組成式h/lyGiimNa)彡χ彡1，0彡y彡1， 0 ^ x+y ^ 1)的材料形成。當(dāng)有源層30具有MQW結(jié)構(gòu)時，可以堆疊多個阱層和多個勢壘層 以形成有源層30。例如，有源層30可具有InGaN阱層和/或GaN勢壘層的循環(huán)。可以在有源層30之上/或下設(shè)置其中摻雜有N型或P型摻雜劑的覆層(未顯示)。 覆層(未顯示)可以利用AWaN層或IniUGaN層實現(xiàn)。例如，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40可利用由半導(dǎo)體材料形成的P型半導(dǎo)體層實現(xiàn)，所 述半導(dǎo)體材料具有例如組成式LxAlyGEt1TyN(0 ^ χ ^ 1,0 ^ y ^ 1,0 ^ x+y ^ 1)例如 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN 或 hN，并且摻雜有 P 型摻雜劑如 Mg、Zn、Ca、Sr 或 Ba。 根據(jù)一個實施方案，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20可包括P型半導(dǎo)體層，第二導(dǎo)電型半 導(dǎo)體層40可包括N型半導(dǎo)體層。此外，可以在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40上設(shè)置包括N型或 P型半導(dǎo)體層的第三半導(dǎo)體層(未顯示)。因此，發(fā)光結(jié)構(gòu)層50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)或pnp結(jié)結(jié)構(gòu)中的至少一種。此外，可以將雜質(zhì)以均勻或非均勻的濃度摻 雜到第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40中。因此，包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20、有源層30和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40的發(fā)光結(jié) 構(gòu)層50可以具有多種結(jié)構(gòu)，而不限于實施方案中示意性例舉的發(fā)光結(jié)構(gòu)層50的結(jié)構(gòu)。電極90可設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20上，并且可以包括Au、Al或Pt中的至少 一種金屬以便于進行導(dǎo)線接合工藝。根據(jù)第一實施方案的發(fā)光器件可以控制通過透明導(dǎo)電層60進入發(fā)光結(jié)構(gòu)50中的 電流的流動。因為透明導(dǎo)電層60具有約50%以上的透光率，所以在有源層30中產(chǎn)生的大 部分光可不被吸收到透明導(dǎo)電層60中，而是可被反射層70反射。因此，因為大部分光被發(fā) 射到外側(cè)(外部)，所以可以提高發(fā)光器件的光效率。圖2顯示發(fā)光器件的第二實施方案，其可以具有與根據(jù)第一實施方案的發(fā)光器件 相同的結(jié)構(gòu)，只是透明導(dǎo)電層60的結(jié)構(gòu)不同。更具體而言，在第一實施方案中，第二透明導(dǎo)電層62可以設(shè)置在第一透明導(dǎo)電層 61和反射層70之間的基本整個區(qū)域上。然而，在第二實施方案中，第二透明導(dǎo)電層62部分 設(shè)置在第一透明導(dǎo)電層61和反射層70之間。因此，反射層70的一部分可以直接接觸第一 透明導(dǎo)電層61此外，不一定必須提供反射層70。例如，當(dāng)未設(shè)置反射層70時，導(dǎo)電支撐層80的 一部分可以直接接觸第一透明導(dǎo)電層61。圖3顯示發(fā)光器件的第三實施方案，其具有與第一實施方案相同或相似的結(jié)構(gòu)， 只是透明導(dǎo)電層60的結(jié)構(gòu)不同。在第一實施方案中，第二透明導(dǎo)電層62可以設(shè)置在第一透明導(dǎo)電層61和反射層70之間的整個區(qū)域上。然而，在第三實施方案中，第二透明導(dǎo)電層 62不設(shè)置在第一透明導(dǎo)電層61和反射層70之間。相反，第一透明導(dǎo)電層61設(shè)置在與第二透明導(dǎo)電層62基本相同的層中，并且第一 透明導(dǎo)電層61和第二透明導(dǎo)電層62不相互垂直交疊。因此，反射層70的一部分可以直接 接觸第一透明導(dǎo)電層61，并且反射層70的其余部分可以不直接接觸第二透明導(dǎo)電層62。在第三實施方案中，不一定必須提供反射層70。例如，當(dāng)未設(shè)置反射層70時，導(dǎo)電 支撐層80的一部分可以直接接觸第一透明導(dǎo)電層61，而導(dǎo)電支撐層80的其余部分可以直 接接觸第二透明導(dǎo)電層62。圖4顯示發(fā)光器件的第四實施方案，其具有與根據(jù)第一實施方案的發(fā)光器件相同 或相似的結(jié)構(gòu)，只是透明導(dǎo)電層60的結(jié)構(gòu)不同。在第一實施方案中，第二透明導(dǎo)電層62設(shè) 置在第一透明導(dǎo)電層61和反射層70之間的整個區(qū)域上。然而，在第四實施方案中，第二透明導(dǎo)電層62不設(shè)置在第一透明導(dǎo)電層61和反射 層70之間。此外，第一透明導(dǎo)電層61設(shè)置在第二透明導(dǎo)電層62的一部分和反射層70之 間。因此，反射層70的一部分可以直接接觸第一透明導(dǎo)電層61，而反射層70的其余部分可 以不直接接觸第二透明導(dǎo)電層62。在該實施方案中，不一定必須提供反射層70。例如，當(dāng)未設(shè)置反射層70時，導(dǎo)電支 撐層80的一部分可以直接接觸第一透明導(dǎo)電層61，而導(dǎo)電支撐層80的其余部分可以直接 接觸第二透明導(dǎo)電層62。圖5顯示發(fā)光器件的第四實施方案，其可以具有與根據(jù)第一實施方案的發(fā)光器件 相同或相似的結(jié)構(gòu)，只是透明導(dǎo)電層60的結(jié)構(gòu)不同。在第一實施方案中，第二透明導(dǎo)電層 62設(shè)置在第一透明導(dǎo)電層61和反射層70之間的基本整個區(qū)域上。然而，在第五實施方案中，第二透明導(dǎo)電層62不設(shè)置在第一透明導(dǎo)電層61和反射 層70之間，而是可以設(shè)置在與第一透明導(dǎo)電層61基本相同的平面內(nèi)。此外，第一透明導(dǎo)電 層61和第二透明導(dǎo)電層62彼此間隔開，并且反射層70的一部分設(shè)置在第一和第二透明導(dǎo) 電層61和62之間。此外，反射層70的這些部分可以直接接觸發(fā)光結(jié)構(gòu)層50。在該實施方案中，不一定必須提供反射層70。例如，當(dāng)未設(shè)置反射層70時，導(dǎo)電支 撐層80的一部分可以直接接觸第一透明導(dǎo)電層61和第二透明導(dǎo)電層62，而導(dǎo)電支撐層80 的其余部分可以直接接觸發(fā)光結(jié)構(gòu)層50。圖6至11顯示在一個方法實施方案中所包含的步驟的結(jié)果，所述方法可用于制造 發(fā)光器件的任意實施方案。參考圖6，在生長襯底10上形成包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20、有源層30和第二導(dǎo) 電型半導(dǎo)體層40的發(fā)光結(jié)構(gòu)層50。此外，在發(fā)光結(jié)構(gòu)層50上形成第一透明導(dǎo)電層61盡管未顯示，但是可以在生長襯底10上形成包括緩沖層(未顯示)的未摻雜氮化 物層(未顯示)，并且隨后可以在未摻雜氮化物層上形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20。襯底10 可由藍寶石(Al2O3)、Si、SiC、GaAs, ZnO或MgO中的一種形成，而未摻雜氮化物層可以包括 GaN基半導(dǎo)體層。例如，通過與氫氣和氨氣一起向室中注入三甲基鎵(TMGa)生長的未摻雜 GaN層可以用作未摻雜氮化物層?？梢詫谆?TMGa)氣體和N型雜質(zhì)(例如Si)的硅烷氣體(SiH4)與氮 氣和氨氣一起注入室中以生長第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20。然后，在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20上形成有源層30和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40。如上所述，有源層30可以具有單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。例如，有源 層30可以具有InGaN阱層/GaN勢壘層的堆疊結(jié)構(gòu)?？梢詫⒑腥谆?TMGa)氣體和P型雜質(zhì)(例如Mg)的二(乙基環(huán)戊二烯基) 鎂^tCp2Mg) (Mg(C2H5C5H4)J氣體與氮氣和氨氣一起注入室中以生長第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 40。在除第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40的部分區(qū)域之外的區(qū)域形成第一透明導(dǎo)電層61。其 中不形成第一透明導(dǎo)電層61的區(qū)域是其中電極90的至少一部分(其將在下文描述)可以 垂直交疊的區(qū)域。第一透明導(dǎo)電層61可以利用例如濺射工藝形成。參考圖7，在第一透明導(dǎo)電層61和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40的一部分區(qū)域上形成第 二透明導(dǎo)電層62。第二透明導(dǎo)電層62可利用例如蒸發(fā)工藝形成。第一透明導(dǎo)電層61和第二透明導(dǎo)電層62可以包括透明導(dǎo)電氧化物層、透明導(dǎo)電 氮化物層或透明導(dǎo)電氮氧化物層中的至少一種。此外，第一透明導(dǎo)電層61和第二透明導(dǎo)電 層62可由相同的材料形成。第一透明導(dǎo)電層61可以具有第一電導(dǎo)率，第二透明導(dǎo)電層62可以具有比第一電 導(dǎo)率低的第二電導(dǎo)率?；蛘?，第一透明導(dǎo)電層61可以具有第一功函數(shù)，第二透明導(dǎo)電層62可以具有比第 一功函數(shù)低的第二功函數(shù)?；蛘撸谝煌该鲗?dǎo)電層61可以在接觸第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層62的表面上具有第一 比接觸電阻率，第二透明導(dǎo)電層62可以在接觸第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層62的表面上具有比第 一比接觸電阻率高的第二比接觸電阻率?；蛘撸谝煌该鲗?dǎo)電層61可以與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40進行歐姆接觸，第二透明 導(dǎo)電層62可以與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40進行肖特基接觸?？梢愿淖冃纬傻谝煌该鲗?dǎo)電層61和第二透明導(dǎo)電層62的方法以形成圖1-5的實
施方案。為了形成圖1中的第一實施方案，形成第一透明導(dǎo)電層61以使其中央部分暴露于 第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40上，并在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40的中央部分和第一透明導(dǎo)電層61 的整個區(qū)域上形成第二透明導(dǎo)電層62。為了形成圖2中的第二實施方案，形成第一透明導(dǎo)電層61以使其中央部分暴露于 第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40上，并在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40的中央部分和第一透明導(dǎo)電層61 的部分區(qū)域上形成第二透明導(dǎo)電層62。為了形成圖3中的第三實施方案，形成第一透明導(dǎo)電層61以使其中央部分暴露于 第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40上，并在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40的中央部分上形成第二透明導(dǎo)電 層62。為了形成圖4中的第四實施方案，在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40的中央部分上形成第 二透明導(dǎo)電層62，并在第二透明導(dǎo)電層62的部分區(qū)域和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40上形成第 一透明導(dǎo)電層61。為了形成圖5中的第五實施方案，在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40的中央部分上形成第 一透明導(dǎo)電層61，并在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40上形成第二透明導(dǎo)電層62以使第二透明導(dǎo)電層62與第一透明導(dǎo)電層61間隔開。參考圖8和9，可以在透明導(dǎo)電層60上形成反射層70，并且可以在反射層70上形 成導(dǎo)電支撐層80。參考圖10和11，移除生長襯底10。盡管未顯示，但是在移除生長襯底10之后，可 以進行將發(fā)光器件分成單元芯片的隔離蝕刻工藝以使第一透明導(dǎo)電層61的一部分向上暴 露出，如圖1-5所示。在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20上形成電極90。電極90可設(shè)置為允許其至少一部分垂 直交疊其中第二透明導(dǎo)電層62與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40接觸的區(qū)域。圖12顯示發(fā)光器件封裝的一個實施方案，其包括主體200、設(shè)置在主體200上的 第一和第二電極層210和220、設(shè)置在主體200上且電連接至第一和第二電極層210和220 的發(fā)光器件100、以及圍繞發(fā)光器件100的模制構(gòu)件400。主體200可由硅材料、合成樹脂 材料或金屬材料形成，并且在發(fā)光器件100周圍可形成傾斜表面。第一和第二電極層210和220彼此電隔離并向發(fā)光器件100供電。此外，第一和 第二電極層210和220可反射發(fā)光器件100中產(chǎn)生的光以提高光效率。此外，第一和第二 電極層210和220可以排出發(fā)光器件100中產(chǎn)生的熱。發(fā)光器件100可以應(yīng)用于圖1至5中所示的發(fā)光器件，并且發(fā)光器件100可以設(shè)置 在主體200上或第一或第二電極層210或220上。此外，發(fā)光器件100可通過導(dǎo)線200與 第一電極層210和/或第二電極層220電連接。由于在該實施方案中描述的是垂直型發(fā)光 器件100，所以只使用一根導(dǎo)線200。然而，在其它實施方案中和/或?qū)τ谄渌愋偷腖ED， 可以使用多根導(dǎo)線。模制構(gòu)件400可以圍繞發(fā)光器件100以保護發(fā)光器件100。此外，模制構(gòu)件400中 可包含磷光體以改變發(fā)光器件100所發(fā)射的光的波長。多個發(fā)光器件封裝可以陣列布置在襯底上?？梢栽趶陌l(fā)光器件封裝所發(fā)射的光的 光路上設(shè)置諸如導(dǎo)光板、棱鏡片、散射片和/或熒光片的光學(xué)構(gòu)件。所述發(fā)光器件封裝、襯 底和光學(xué)構(gòu)件可以用作背光單元或照明單元。更具體而言，可以利用本文所述的實施方案 形成照明系統(tǒng)，包括背光單元、照明單元、指示裝置、燈或街燈。圖13顯示背光單元1100的一個實施方案，其具有底框1140、設(shè)置在底框1140中 的導(dǎo)光構(gòu)件1120和設(shè)置在導(dǎo)光構(gòu)件1120的至少一側(cè)或底表面上的發(fā)光模塊1110?？梢栽?導(dǎo)光構(gòu)件1120下方設(shè)置反射片1130。底框1140可以具有開放上側(cè)的盒形狀以容納導(dǎo)光構(gòu)件1120、發(fā)光模塊1110和反 射片1130。底框1140可由例如金屬或樹脂材料形成。發(fā)光模塊1110可包括襯底700和安裝在襯底700上的多個發(fā)光器件封裝600。多 個發(fā)光器件封裝600可以向?qū)Ч鈽?gòu)件1120提供光。在發(fā)光模塊1110中，雖然以發(fā)光器件 封裝600設(shè)置在襯底700上作為示例，但是其它實施方案可以直接設(shè)置。如圖13所示，發(fā)光模塊1110可以設(shè)置在底框1140的多個內(nèi)表面中的任一表面 上。因此，發(fā)光模塊1110可以朝向?qū)Ч鈽?gòu)件1120的至少一個側(cè)面提供光。此外，發(fā)光模塊1110可以設(shè)置在底框1140下方以朝向?qū)Ч鈽?gòu)件1120的上表面提 供光。這可以根據(jù)背光單元1100的設(shè)計而變化。導(dǎo)光構(gòu)件1120可以設(shè)置在底框1140內(nèi)并且可以接收發(fā)光模塊1110所提供的光以產(chǎn)生平面光，然后將平面光導(dǎo)向液晶面板(未顯示)。例如，導(dǎo)光構(gòu)件1120可以是導(dǎo)光板(LGP)。LGP可以由基于樹脂的材料如聚甲基丙 烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)樹脂、環(huán)烯烴共聚物(COC) 樹脂或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)樹脂中的一種形成。光學(xué)片1150可以設(shè)置在導(dǎo)光構(gòu)件1120上方。例如，光學(xué)片1150可以包括散射片、集光片、增亮片或熒光片中的至少一種。例 如，可以堆疊散射片、集光片、增亮片和熒光片以形成光學(xué)片1150。在該情況下，散射片 1150可以將發(fā)光模塊1110所發(fā)射的光均勻散射，并且可以將散射光通過集光片聚集到顯 示面板(未顯示)。集光片所發(fā)射的光可以是隨機偏振光，而增亮片可以提高集光片所發(fā)射的光的偏 振程度。集光片可以為例如水平和/或垂直的棱鏡片，而增亮片可以為雙增亮膜。熒光片 可以為包含磷光體的透光板或膜。反射片1130可以設(shè)置在導(dǎo)光構(gòu)件1120下方，并且可以將經(jīng)由導(dǎo)光構(gòu)件1120下 表面發(fā)射的光朝向?qū)Ч鈽?gòu)件1120的發(fā)光表面反射。反射片可由具有優(yōu)異反射性的材料如 PET、PC或PVC樹脂形成。圖14是顯示照明單元1200的一個實施方案，包括根據(jù)本文所述任意實施方案的 發(fā)光器件或發(fā)光器件封裝。參考圖14，照明單元1200可包括殼體1210、設(shè)置在殼體1210 上的發(fā)光模塊1230、設(shè)置在殼體1210上以接收來自外部電源的電力的連接端子1220。殼體1210可由具有良好散熱性的材料如金屬材料或樹脂材料形成。發(fā)光模塊1230可包括襯底700和安裝在襯底700上的至少一個發(fā)光器件封裝 600。在發(fā)光模塊1110中，雖然以發(fā)光器件封裝600設(shè)置在襯底700上作為示例，但是發(fā)光 器件100可以直接設(shè)置?？梢詫㈦娐穲D案印刷在電介質(zhì)上以形成襯底700。例如，襯底700可包括印刷電路 板(PCB)、金屬芯PCB、柔性PCB和陶瓷PCB。此外，襯底700可由有效反射材料形成或具有 從其表面有效反射光的顏色，如白色或銀色。至少一個發(fā)光器件封裝600可以安裝在襯底700上并且可以包括至少一個發(fā)光二 極管(LED)。LED可包括分別發(fā)射紅色、綠色、藍色和白色光的彩色LED和發(fā)射UV(紫外) 光的紫外(UV)LED。發(fā)光模塊1230可具有各種LED組合以獲得彩色效果和亮度。例如，可以組合白色、 紅色和綠色LED以獲得高顯色指數(shù)(CRI)。此外，可以在發(fā)光模塊1230所發(fā)射的光的路徑上設(shè)置熒光片。熒光片改變發(fā)光模 塊1230所發(fā)射的光的波長。例如，當(dāng)發(fā)光模塊1230所發(fā)射的光為藍色波段內(nèi)的光時，熒光 片可以包含黃色磷光體。因此，發(fā)光模塊1230所發(fā)射的光穿過熒光片后最終發(fā)射出白光。連接端子1220可以電連接至發(fā)光模塊1230以向其供電。參考圖14，連接端子 1220可以以插座方式螺旋連接至外部電源，但是在其它實施方案中可以使用不同的連接布 置。例如，連接端子1220可以具有插針形狀并可由此插入外部電源?；蛘?，連接端子1220 可以通過導(dǎo)線與外部電源連接。如前所述，可以在發(fā)光模塊所發(fā)射的光的路徑上設(shè)置導(dǎo)光構(gòu)件、散射片、集光片、 增亮片和熒光片中的至少其一以獲得期望的光學(xué)效果。
此外，如前所述，因為照明系統(tǒng)可包括因電流擴散特性而具有優(yōu)異光效率的發(fā)光 器件封裝，所以所述照明系統(tǒng)可具有優(yōu)異的光效率。應(yīng)理解，當(dāng)層(或膜)被稱為在另一層或襯底“上”時，其可以直接位于另一層或 襯底上，或者也可以存在中間層。此外，還應(yīng)理解，當(dāng)層被稱為在另一層“下”時，其可以直 接位于另一層下，或者也可以存在一個或更多個中間層。另外，關(guān)于每一層的“上”和“下” 的描述是基于附圖而言的。在附圖中，為了便于描述和清楚起見，每個層的厚度或尺寸被放大、省略或示意性 示出。此外，每個元件的尺寸并不完全反應(yīng)實際尺寸。該說明書中提及的“一個實施方案”、“實施方案”、“示例性實施方案”等是指關(guān)于 實施方案所描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特征包含在本發(fā)明的至少一個實施方案中。說明書中 各處使用的這類短語不一定都是指相同的實施方案。此外，當(dāng)針對任意實施方案描述具體 的特征、結(jié)構(gòu)或特征時，針對實施方案的其它特征、結(jié)構(gòu)或特性來實現(xiàn)該特征、結(jié)構(gòu)或特性 也在本領(lǐng)域技術(shù)人員的范圍內(nèi)。任意一個實施方案的技術(shù)特征可以與其余實施方案的一個 或多個技術(shù)特征進行組合。雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的多個示例性實施方案描述本發(fā)明，但是應(yīng)理解，本領(lǐng)域的 技術(shù)人員可以設(shè)計多種其它修改方案和實施方案，它們也在本公開內(nèi)容的原理的精神和范 圍內(nèi)。更具體地，可以對本公開內(nèi)容、附圖和所附權(quán)利要求中的主題組合布置的組成部分和 /或布置進行各種變化和修改。除了對組成部分和/或布置進行變化和修改之外，替代用途 對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言也是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種制造發(fā)光器件的方法，包括形成第一半導(dǎo)體層；形成與所述第一半導(dǎo)體層相鄰的有源層；形成與所述有源層相鄰的第二半導(dǎo)體層，所述有源層設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層和所述 第二半導(dǎo)體層之間；形成透明導(dǎo)電層，其包括與所述第二半導(dǎo)體層的第一區(qū)域接觸的第一透明導(dǎo)電區(qū)域和 與所述第二半導(dǎo)體層的第二區(qū)域接觸的第二透明導(dǎo)電區(qū)域；在所述透明導(dǎo)電層上形成導(dǎo)電支撐層；和形成與所述第一半導(dǎo)體層相鄰的電極，以允許所述電極的至少一部分與所述第二區(qū)域 垂直對齊，其中所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層具有不同的導(dǎo)電類型。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一透明導(dǎo)電區(qū)域和所述第二透明導(dǎo)電區(qū)域由 相同類別的材料形成。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一透明導(dǎo)電區(qū)域和所述第二透明導(dǎo)電區(qū)域利 用不同的沉積工藝或相同沉積工藝的不同條件而形成。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一透明導(dǎo)電區(qū)域或所述第二透明導(dǎo)電區(qū)域中 之一利用濺射工藝形成，而所述第一透明導(dǎo)電區(qū)域或所述第二透明導(dǎo)電區(qū)域中的另一個利 用蒸發(fā)工藝形成。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一透明導(dǎo)電區(qū)域和所述第二透明導(dǎo)電區(qū)域由 相同的材料形成。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一透明導(dǎo)電區(qū)域和所述第二透明導(dǎo)電區(qū)域形 成為具有不同的功函數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一透明導(dǎo)電區(qū)域和所述第二透明導(dǎo)電區(qū)域由 不同的材料形成。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，所述第一透明導(dǎo)電區(qū)域和所述第二透明導(dǎo)電區(qū)域具有不 同的電導(dǎo)率。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一透明導(dǎo)電區(qū)域和所述第二透明導(dǎo)電區(qū)域具 有不同的功函數(shù)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一透明導(dǎo)電區(qū)域和所述第二透明導(dǎo)電區(qū)域 具有不同的比接觸電阻率。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一透明導(dǎo)電區(qū)域或所述第二透明導(dǎo)電區(qū)域 中之一與所述第二半導(dǎo)體層歐姆接觸，其中所述第一透明導(dǎo)電區(qū)域或所述第二透明導(dǎo)電區(qū) 域中的另一個與所述第二半導(dǎo)體層肖特基接觸。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中電流以不同的速率或以不同的量通過所述第一透 明導(dǎo)電區(qū)域和所述第二透明導(dǎo)電區(qū)域流入所述第二半導(dǎo)體層。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中通過所述第一區(qū)域流入所述第二半導(dǎo)體層的電流 量大于通過所述第二區(qū)域流入所述第二半導(dǎo)體層的電流量。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述第一和所述第二導(dǎo)電區(qū)域與所述導(dǎo)電支 撐層之間形成反射層。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域基本位于同一平面內(nèi)。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二區(qū)域與所述第一區(qū)域間隔開。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一區(qū)域接觸所述第二區(qū)域。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二區(qū)域由在所述第一區(qū)域和所述導(dǎo)電支撐 層之間延伸的材料形成。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述在所述第一區(qū)域和所述導(dǎo)電支撐層之間延伸 的材料的寬度和所述第二區(qū)域的寬度之和小于所述第一半導(dǎo)體層、所述有源層或所述第二 半導(dǎo)體層中的至少其一的寬度。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，所述第一區(qū)域由在所述第二區(qū)域和所述導(dǎo)電支撐層之 間延伸的材料制成。
21.一種制造照明系統(tǒng)的方法，包括在襯底上形成發(fā)光結(jié)構(gòu)層；形成透明導(dǎo)電層，所述透明導(dǎo)電層包括與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層的第一區(qū)域接觸的第一透明 導(dǎo)電層和與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層的第二區(qū)域接觸的第二透明導(dǎo)電層；在所述透明導(dǎo)電層上形成導(dǎo)電支撐層；移除所述襯底；和通過移除所述襯底而在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層上形成電極，以允許所述電極的至少一部分垂 直交疊所述第二區(qū)域，其中所述第一透明導(dǎo)電層具有第一電導(dǎo)率，所述第二透明導(dǎo)電層具 有比所述第一電導(dǎo)率低的第二電導(dǎo)率。
全文摘要
一種制造發(fā)光器件的方法，包括在不同導(dǎo)電類型的第一和第二半導(dǎo)體層之間形成有源層，和形成與所述第二半導(dǎo)體層相鄰的透明導(dǎo)電材料。所述透明導(dǎo)電材料包括與所述第二半導(dǎo)體層的第一區(qū)域接觸的第一透明導(dǎo)電區(qū)域和與所述第二半導(dǎo)體層的第二區(qū)域接觸的第二透明導(dǎo)電區(qū)域。形成與所述第一半導(dǎo)體層相鄰的電極，所述電極與所述第二區(qū)域垂直對齊。
文檔編號H01L33/58GK102130226SQ20101059886
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者丁煥熙, 宋俊午, 文智炯, 金昭廷 申請人:Lg伊諾特有限公司