技術(shù)領(lǐng)域

符合示例實(shí)施例的設(shè)備涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光器件。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體發(fā)光器件已經(jīng)作為具有諸如相對長的壽命、低的功耗、快的響應(yīng)速度和環(huán)保等的優(yōu)點(diǎn)的下一代光源而為人所知。半導(dǎo)體發(fā)光器件已經(jīng)作為在諸如照明裝置、顯示器的背光以及用于電子設(shè)備的光源的各種類型的產(chǎn)品中的重要的光源而變得突出。具體地，基于諸如GaN、AlGaN、InGaN或InAlGaN的第III族氮化物的氮化物基發(fā)光器件作為半導(dǎo)體發(fā)光器件在輸出藍(lán)光或紫外光方面起重要作用。

同時(shí)，量子效率隨著注入的電流密度增大而降低的所謂的效率下降(efficiency droop)作為基于第III族氮化物的氮化物半導(dǎo)體的問題被指出。因此，本領(lǐng)域需要改善半導(dǎo)體發(fā)光器件的量子效率的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)或更多個(gè)示例實(shí)施例可以提供一種具有改善的光學(xué)輸出和效率下降的半導(dǎo)體發(fā)光器件。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例，一種半導(dǎo)體發(fā)光器件可以包括：第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；有源層，設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并且包括多個(gè)量子壘層和包含銦(In)的多個(gè)量子阱層，所述多個(gè)量子壘層和所述多個(gè)量子阱層交替地堆疊在彼此上，所述多個(gè)量子阱層包括第一量子阱層和第二量子阱層；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，設(shè)置在有源層上，其中，第一量子阱層設(shè)置成比第二量子阱層較接近于第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，其中，第二量子阱層設(shè)置成比第一量子阱層較接近于第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，其中，第二量子阱層的厚度大于第一量子阱層的厚度，其中，第一量子阱層和第二量子阱層中的每個(gè)包括具有變化的量的In成分的至少一個(gè)分級層，第二量子阱層的所述至少一個(gè)分級層具有比第一量子阱層的所述至少一個(gè)分級層大的厚度。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例，一種半導(dǎo)體發(fā)光器件可以包括：第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層；有源層，設(shè)置在第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層上，并且具有包括氮化鎵(GaN)的多個(gè)量子壘層以及包括In_xGa_1-xN(0<x≤1)的多個(gè)量子阱層，所述多個(gè)量子壘層和所述多個(gè)量子阱層交替地堆疊在彼此上，所述多個(gè)量子阱層包括第一量子阱層和第二量子阱層；第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層，設(shè)置在有源層上并且具有包括Al_yGa_1-yN(0<y≤1)的電子阻擋層(EBL)，其中，第二量子阱層設(shè)置成比第一量子阱層較接近于EBL，其中，第一量子阱層和第二量子阱層中的每個(gè)可包括在朝著第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的方向上具有增大的量的In成分的第一分級層以及在朝著第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的方向上具有減小的量的In成分的第二分級層，其中，第二量子阱層的第一分級層和第二分級層中的至少一個(gè)具有比第一量子阱層的第一分級層和第二分級層中的相應(yīng)的一個(gè)大的厚度。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例，一種半導(dǎo)體發(fā)光器件可以包括：n型氮化物半導(dǎo)體層；有源層，設(shè)置在n型氮化物半導(dǎo)體層上，并且具有包括GaN的多個(gè)量子壘層以及包括In_xGa_1-xN(0<x≤1)的多個(gè)量子阱層，量子壘層和量子阱層交替地堆疊在彼此上，所述多個(gè)量子阱層包括第一量子阱層和第二量子阱層；p型氮化物半導(dǎo)體層，設(shè)置在有源層上并且具有包括Al_yGa_1-yN(0<y≤1)的EBL，其中，第一量子阱層和第二量子阱層中的每個(gè)包括第一分級層和第二分級層，其中，第二量子阱層的第一分級層具有在朝著EBL的方向上減小的帶隙，其中，第二量子阱層的第二分級層具有在朝著EBL的方向上增大的帶隙，其中，第二量子阱層的第一分級層和第二分級層中的至少一個(gè)具有比第一量子阱層的第一分級層和第二分級層中的相應(yīng)的一個(gè)大的厚度。

附圖說明

通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，將更清楚地理解本公開的上述和/或其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的示意剖視圖；

圖2是在圖1中示出的區(qū)域“A”的放大圖；

圖3至圖6分別是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的在半導(dǎo)體發(fā)光器件的有源層各處的能帶圖的示意圖；

圖7A是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的能帶圖的示意圖；

圖7B是作為對比示例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的能帶圖的示意圖；

圖8至圖10分別是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的示意剖視圖；

圖11是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的芯片級發(fā)光器件封裝件的剖視圖；

圖12和圖13分別是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝件的剖視圖；

圖14是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的背光單元的透視圖；

圖15是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的直下型(direct-type)背光單元的剖視圖；

圖16是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的照明裝置的示意圖；

圖17是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的平板照明裝置的透視圖；

圖18是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的燈泡型(bulb-type)燈的分解透視圖；

圖19是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的棒型(bar-type)燈的分解透視圖。

具體實(shí)施方式

以下，將參照附圖如下地描述本公開的示例實(shí)施例。

然而，本公開可以以許多不同的形式來例示并且不應(yīng)被解釋為局限于在這里闡述的特定實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底的和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)本公開的范圍。

貫穿說明書，將理解的是，當(dāng)諸如層、區(qū)域或基板的元件被稱為“在”另一元件“上”、“連接到”或“結(jié)合到”另一元件時(shí)，它可直接“在”所述另一元件上、直接“連接到”或直接“結(jié)合到”所述另一元件，或者可以存在介于它們之間的其他元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接在”另一元件“上”、“直接連接到”或“直接結(jié)合到”另一元件時(shí)，可以不存在介于它們之間的元件或?qū)?。同樣的?biāo)號始終表示同樣的元件。如在這里所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任何組合和所有組合。

將明顯的是，盡管在這里可使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各種構(gòu)件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但這些構(gòu)件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個(gè)構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分與另一構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開。因此，在不脫離示例實(shí)施例的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分可稱為第二構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分。

為了便于描述，在這里可以使用諸如“在……上面”、“上面的”、“在……下面”和“下面的”等的空間相對術(shù)語來描述如附圖中所示的一個(gè)元件與另外的元件的關(guān)系。將理解的是，除了在附圖中描繪的方位之外，空間相對術(shù)語意圖包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，則描述為“在”其他元件“上面”或“上面的”其他元件隨后將被定位為“在”所述其他元件“下面”或“下面的”所述其他元件。因此，術(shù)語“在……上面”可根據(jù)附圖的具體方向包括“在……上面”和“在……下面”兩種方位。裝置可以被另外定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位)，并可以相應(yīng)地解釋在這里使用的空間相對描述符。

這里使用的術(shù)語僅用于描述具體實(shí)施例，并不意圖限制本公開。除非上下文另外清楚地表示，否則如這里使用的單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“該(所述)”也意圖包括復(fù)數(shù)形式。還將理解的是，當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，術(shù)語“包括”和/或“包含”說明存在所述特征、整體、步驟、操作、構(gòu)件、元件和/或它們的組，但不排除存在或添加一個(gè)或更多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、構(gòu)件、元件和/或它們的組。

以下，將參照示出本公開的示例實(shí)施例的示意圖來描述本公開的示例實(shí)施例。在附圖中，例如，由于制造技術(shù)和/或容差，可以估計(jì)示出的形狀的變型。因此，本公開的示例實(shí)施例不應(yīng)被解釋為局限于在這里示出的區(qū)域的具體形狀，例如，包括由制造造成的在形狀上的改變。下面的示例實(shí)施例也可以構(gòu)成為一個(gè)或它們的組合。

下面描述的本公開的內(nèi)容可以具有各種構(gòu)造并且在這里僅提出需要的構(gòu)造，但不限于此。

圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件100的剖視圖。圖2是圖1的區(qū)域A的放大圖。

在圖1中示出的半導(dǎo)體發(fā)光器件100可以包括基板110以及沿半導(dǎo)體發(fā)光器件100的厚度方向順序地設(shè)置在基板110上的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140、有源層150和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160。緩沖層120可以設(shè)置在基板110與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140之間。發(fā)光堆疊件(S)可以包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140、有源層150和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160。

基板110可以是諸如藍(lán)寶石、MgAl₂O₄、MgO、LiAlO₂或LiGaO₂的絕緣基板。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于此，基板110可以是不同于絕緣基板的導(dǎo)電基板或半導(dǎo)體基板。例如，基板110可以是不同于藍(lán)寶石的SiC、Si或GaN。

緩沖層120可以是In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)。例如，緩沖層120可以是GaN、AlN、AlGaN或InGaN。如果必要的話，緩沖層12可以通過結(jié)合多個(gè)層或逐漸改變其成分來形成。

第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140可以是滿足n型In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x<1，0≤y<1，0≤x+y<1)的氮化物半導(dǎo)體層，n型雜質(zhì)可以是Si。例如，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140可以包含n型GaN。

在示例實(shí)施例中，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140可以包括第一導(dǎo)電型接觸層140a和電流擴(kuò)散層140b。第一導(dǎo)電型接觸層140a的雜質(zhì)濃度可以在2×10¹⁸cm^-3至9×10¹⁹cm^-3的范圍。第一導(dǎo)電型接觸層140a的厚度可以在1μm至5μm的范圍。電流擴(kuò)散層140b可以具有沿電流擴(kuò)散層140b的厚度方向重復(fù)地堆疊分別具有不同成分或不同雜質(zhì)含量的多個(gè)In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x，y≤1，0≤x+y≤1)層的結(jié)構(gòu)。例如，電流擴(kuò)散層140b可以具有厚度為1nm至500nm的n型GaN層和/或沿電流擴(kuò)散層140b的厚度方向重復(fù)堆疊分別具有不同成分的Al_xIn_yGa_zN(0≤x、y、z≤1，不包括x＝y(tǒng)＝z＝0)的至少兩層的n型超晶格層。電流擴(kuò)散層140b的雜質(zhì)濃度可以在2×10¹⁸cm^-3至9×10¹⁹cm^-3的范圍。如果必要的話，附加的絕緣材料層可以應(yīng)用于電流擴(kuò)散層140b。

第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160可以是滿足p型In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x<1，0≤y<1，0≤x+y<1)的氮化物半導(dǎo)體層，p型雜質(zhì)可以是Mg。例如，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160可以實(shí)施為單層結(jié)構(gòu)，但如在示例實(shí)施例中，可以具有成分不同的多層結(jié)構(gòu)。如在圖1中所示，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160可以包括電子阻擋層(EBL)160a、低濃度p型GaN層160b和高濃度p型GaN層160c。例如，EBL 160a可以具有堆疊厚度分別為5nm至100nm并且具有不同成分的In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的多個(gè)層的結(jié)構(gòu)，或者可以具有成分為Al_yGa_1-yN(0<y≤1)的單層。例如，沿EBL 160a的厚度，EBL 160a的Al成分的量可以從EBL 160a的接近于有源層150設(shè)置的部分朝著EBL 160a的遠(yuǎn)離有源層150設(shè)置的部分而減小。EBL 160a的能帶隙可以從EBL 160a的接近于有源層150設(shè)置的部分朝著EBL 160a的遠(yuǎn)離有源層150設(shè)置的部分而減小。

形成在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140上的有源層150可以具有多個(gè)量子壘層151和多個(gè)量子阱層152(152₁……152_n)沿有源層150的厚度方向交替堆疊在彼此上的多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。例如，量子壘層151和量子阱層152(152₁……152_n)可以是具有不同成分的In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)。在示例實(shí)施例中，量子阱層152(152₁……152_n)可以是In_xGa_1-xN(0<x≤1)，量子壘層151可以是GaN。量子壘層151中的每個(gè)的厚度可以在1nm至50nm的范圍，量子阱層152(152₁……152_n)中的每個(gè)的厚度也可以在1nm至50nm的范圍。

半導(dǎo)體發(fā)光器件100可以包括設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140的一區(qū)域上的第一電極181以及順序地設(shè)置在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160上的歐姆接觸層183和第二電極185。

第一電極181不限于此，可以包含諸如Ag、Ni、Al、Cr、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au的材料，并且可以應(yīng)用為具有單層或者兩個(gè)或更多個(gè)層的結(jié)構(gòu)。第一電極181還可以包括設(shè)置在其上的焊盤電極層。焊盤電極層可以包括諸如Au、Ni和Sn的材料中的至少一種。

歐姆接觸層183可以包括光透射電極。光透射電極可以是透明導(dǎo)電氧化層或氮化物層中的一個(gè)。例如，光透射電極可以包含從氧化銦錫(ITO)、鋅摻雜的氧化銦錫(ZITO)、氧化鋅銦(ZIO)、氧化鎵銦(GIO)、氧化鋅錫(ZTO)、氟摻雜的氧化錫(FTO)、鋁摻雜的氧化鋅(AZO)、鎵摻雜的氧化鋅(GZO)、In₄Sn₃O₁₂和氧化鋅鎂(Zn_1-xMg_xO)(0≤x≤1)中選擇的至少一種。如果必要的話，歐姆接觸層183也可以包含石墨烯。歐姆接觸層183可以根據(jù)芯片結(jié)構(gòu)以各種方式來實(shí)施。例如，當(dāng)歐姆接觸層183具有倒裝芯片結(jié)構(gòu)時(shí)，歐姆接觸層183可以包括諸如Ag、Au或Al的金屬以及諸如ITO、ZIO或GIO的透明導(dǎo)電氧化物。第二電極185可以包含Al、Au、Cr、Ni、Ti和Sn中的至少一種。

參照圖2，將更詳細(xì)地描述示例實(shí)施例的量子阱層152(152₁……152_n)。量子阱層152(152₁……152_n)中的每個(gè)可以包括第一分級層R1(R1₁……R1_n)、第二分級層R2(R2₁……R2_n)和內(nèi)量子阱層R3(R3₁……R3_n)，第一分級層R1(R1₁……R1_n)在沿第一分級層R1(R1₁……R1_n)的厚度方向朝著第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160的方向上具有量增大的In成分，第二分級層R2(R2₁……R2_n)在沿第二分級層R2(R2₁……R2_n)的厚度方向朝著第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160的方向上具有量減小的In成分，內(nèi)量子阱層R3(R3₁……R3_n)設(shè)置在第一分級層R1與第二分級層R2之間。與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160相鄰的量子阱層152_n的厚度t_n可以大于與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140相鄰的量子阱層152₁的厚度t₁。

這里，與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160相鄰的量子阱層152_n的第一分級層R1_n和第二分級層R2_n中的每個(gè)的厚度可以最大，與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140相鄰的量子阱層152₁的第一分級層R1₁和第二分級層R2₁中的每個(gè)的厚度可以最薄。每個(gè)量子阱層152(152₁……152_n)可以具有厚度彼此相同的第一分級層R1(R1₁……R1_n)和第二分級層R2(R2₁……R2_n)。例如，量子阱層152₁的第一分級層R1₁和第二分級層R2₁具有彼此相同的厚度，量子阱層152_n的第一分級層R1_n和第二分級層R2_n具有彼此相同的厚度。

在示例實(shí)施例中，在對比沿量子阱層152的厚度方向的每個(gè)量子阱層152的厚度中，隨著量子阱層設(shè)置在更接近于第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160的位置處，每個(gè)量子阱層的厚度可以相對于相鄰的量子阱層增大。即，滿足下面的條件：

152_n的t_n＞……＞152₂的t₂＞152₁的t₁。

這里，隨著第一分級層R1(R1₁……R1_n)和第二分級層R2(R2₁……R2_n)設(shè)置在更接近于第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160的位置處，相應(yīng)的量子阱層152(152₁……152_n)的第一分級層R1(R1₁……R1_n)和第二分級層R2(R2₁……R2_n)的厚度可以相對于相鄰的量子阱層增大。即，滿足下面的條件：

R1_n和R2_n的厚度＞……＞R1₂和R2₂的厚度＞R1₁和R2₁的厚度。

第一分級層R1(R1₁……R1_n)和第二分級層R2(R2₁……R2_n)可以具有彼此相同的厚度。即，滿足下面的條件：

R1_n的厚度＝R2_n的厚度，……，R1₁的厚度＝R2₁的厚度。

每個(gè)量子阱層152還可以包括具有恒定的In成分并且設(shè)置在第一分級層R1與第二分級層R2之間的內(nèi)量子阱層R3。

沿有源層150的厚度方向設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160之間的內(nèi)量子阱層R3(R3₁……R3_n)中的每個(gè)的厚度可以是恒定的。例如，與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160相鄰的量子阱層152_n的內(nèi)量子阱層R3_n的厚度可以同與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140相鄰的量子阱層152₁的內(nèi)量子阱層R3₁的厚度基本上相同。然而，示例實(shí)施例不限于此。按照不同的方式，在示例實(shí)施例中，與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160相鄰的內(nèi)量子阱層R3_n的厚度可以小于與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140相鄰的量子阱層152₁的內(nèi)量子阱層R3₁的厚度。另外，內(nèi)量子阱層R3(R3₁……R3_n)的厚度可以隨著內(nèi)量子阱層R3(R3₁……R3_n)的相應(yīng)的位置變得較接近于第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160而逐漸減小。例如，與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160相鄰的量子阱層152_n的內(nèi)量子阱層R3_n的厚度可以小于與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140相鄰的每個(gè)量子阱層152₁的內(nèi)量子阱層R3₁的厚度。

最接近于第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160設(shè)置的量子阱層152_n可以具有厚度比內(nèi)量子阱層R3_n的厚度大的第一分級層R1_n和第二分級層R2_n。最接近于第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140設(shè)置的量子阱層152₁也可以具有厚度比內(nèi)量子阱層R3₁的小的厚度的第一分級層R1₁和第二分級層R2₁。

如此，調(diào)節(jié)每個(gè)量子阱層152(152₁……152_n)的第一分級層R1(R1₁……R1_n)和第二分級層R2(R2₁……R2_n)的厚度的方法可以使得與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140相鄰的量子阱層152₁具有較小的厚度，由此減少會在減小有源層150的與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140相鄰的下部區(qū)域中的應(yīng)變的工藝中出現(xiàn)的晶體缺陷，并且可以使得與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160相鄰的量子阱層152n具有較大的厚度，由此減小在有源層150的與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層160相鄰的具有改善的復(fù)合效率的上部區(qū)域中由壓電極化產(chǎn)生的內(nèi)電場。由壓電極化造成的內(nèi)電場的減小可以使得半導(dǎo)體發(fā)光器件100的效率下降得以改善。

圖3至圖6是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的在半導(dǎo)體發(fā)光器件的有源層各處的能帶圖的示意圖。在圖3至圖6中分別示出的能帶圖中，為了方便起見，不考慮由自極化和壓電極化產(chǎn)生的內(nèi)電場。

圖3是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的在半導(dǎo)體發(fā)光器件100的有源層150各處的能帶圖的示意圖。

參照圖3，量子阱層152(152₁、152₂……152_n)中的每個(gè)可以包括能帶隙在朝著EBL 160a的方向上減小的的第一分級層R1(R1₁、R1₂……R1_n)、能帶隙在朝著EBL 160a的方向上增大的的第二分級層R2(R2₁、R2₂……R2_n)以及設(shè)置在相應(yīng)的第一分級層R1(R1₁、R1₂……R1_n)與相應(yīng)的第二分級層R2(R2₁、R2₂……R2_n)之間并且具有恒定的能帶隙的內(nèi)量子阱層R3(R3₁、R3₂……R3_n)。在示例實(shí)施例中，第一分級層R1(R1₁、R1₂……R1_n)和第二分級層R2(R2₁、R2₂……R2_n)可以具有它們的能帶的在內(nèi)量子阱層R3周圍彼此對稱的相應(yīng)形狀。

第一分級層R1(R1₁、R1₂……R1_n)中的每個(gè)的能帶(例如，導(dǎo)帶)可以具有能帶隙在朝著EBL 160a的方向上減小的第一斜率，第二分級層R2(R2₁、R2₂……R2_n)中的每個(gè)的能帶可以具有能帶隙在朝著EBL 160a的方向上增大的第二斜率，第一斜率和第二斜率的絕對值可以隨著第一分級層R1(R1₁、R1₂……R1_n)和第二分級層R2(R2₁、R2₂……R2_n)越接近于EBL 160a而減小。即，能帶隙的增大的變化率和能帶隙的減小的變化率隨著第一分級層R1(R1₁、R1₂……R1_n)和第二分級層R2(R2₁、R2₂……R2_n)越接近于EBL 160a而減小。這里，第一斜率和第二斜率中每個(gè)的絕對值可以彼此相同。第一分級層R1(R1₁、R1₂……R1_n)的厚度t_a(t_{a_1}、t_{a_2}……t_{a_n})和第二分級層R2(R2₁、R2₂……R2_n)的厚度t_b(t_{b_1}、t_{b_2}……t_{b_n})可以隨著第一分級層R1和第二分級層R2越接近于EBL 160a而越大。即，滿足下面的條件：

t_{a_1}<t_{a_2}<……<t_{a_n}且t_{b_1}<t_{b_2}<……<t_{b_n}。

因?yàn)槟軒陡鶕?jù)In成分來改變，所以第一分級層R1和第二分級層R2的In成分的斜率的絕對值可以隨著第一分級層R1和第二分級層R2越接近于EBL 160a而減小。與EBL 160a相鄰的量子阱層152_n的第一分級層R1_n和第二分級層R2_n的In成分的斜率的絕對值可以小于與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層140相鄰的量子阱層152₁的第一分級層R1₁和第二分級層R2₁的In成分的斜率的絕對值。

其能帶隙改變的第一分級層R1(R1₁、R1₂……R1_n)和第二分級層R2(R2₁、R2₂……R2_n)可以通過形成包括GaN的量子壘層151然后在形成包括In_xGa_1-xN(0<x≤1)的量子阱層152的工藝中調(diào)節(jié)In源氣的輸入量或生長溫度來形成。更詳細(xì)地，在單個(gè)量子阱層152的初始生長工藝中，第一分級層R1可以通過降低生長溫度同時(shí)維持In源氣的恒定輸入量或者通過增大In源氣的輸入量同時(shí)維持恒定的生長溫度來形成。在單個(gè)量子阱層152的后期的生長工藝中，第二分級層R2可以通過升高生長溫度同時(shí)維持In源氣的恒定輸入量或者通過減小In源氣的輸入量同時(shí)維持恒定的生長溫度來形成。情況可以允許生長溫度和In源氣的輸入量一起被調(diào)節(jié)，由此形成第一分級層R1和第二分級層R2。同時(shí)，在形成第一分級層R1之后，內(nèi)量子阱層R3可以通過在第二分級層R2形成之前在恒定溫度下輸入預(yù)定量的In源氣來形成。

因此，當(dāng)形成包括在有源層150中的每個(gè)量子阱層152時(shí)，可以調(diào)節(jié)第一分級層R1和第二分級層R2的生長厚度和In成分以隨著第一分級層R1和第二分級層R2越接近于EBL 160a而改變第一分級層R1(R1₁、R1₂……R1_n)和第二分級層R2(R2₁、R2₂……R2_n)的能帶的第一斜率和第二斜率。

圖4是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的在半導(dǎo)體發(fā)光器件100的有源層250各處的能帶圖的示意圖。圖4是在有源層250內(nèi)的量子阱層252(252₁、252₂……252_n)中的每個(gè)的結(jié)構(gòu)的示例，所述結(jié)構(gòu)由在圖3中示出的半導(dǎo)體發(fā)光器件的有源層150內(nèi)的量子阱層152中的每個(gè)的結(jié)構(gòu)變型得到。

參照圖4，與圖3中示出的示例實(shí)施例不同，有源層250可以包括多個(gè)量子壘層251(251₁、251₂……251_n)和多個(gè)量子阱層252(252₁、252₂……252_n)，量子阱層252(252₁、252₂……252_n)中的每個(gè)可以包括能帶隙在朝著EBL 260a的方向上減小的的第一分級層R1'、能帶隙在朝著EBL 260a的方向上增大的的第二分級層R2'以及設(shè)置在第一分級層R1'與第二分級層R2'之間并且具有恒定的能帶隙的內(nèi)量子阱層R3'。第一分級層R1'的能帶(例如，導(dǎo)帶)可以具有能帶隙在朝著EBL 260a的方向上減小的第一斜率，第二分級層R2'的能帶可以具有能帶隙在朝著EBL 260a的方向上增大的第二斜率，第一斜率的絕對值可以隨著第一分級層越接近于EBL 260a而減小，第二斜率可以隨著第二分級層越接近于EBL 260a而維持。

第一分級層R1'的厚度t_a'可以隨著第一分級層R1'越接近于EBL 260a而越大，第二分級層R2'的厚度t_b'可以是恒定的。量子阱層252的與EBL 260a相鄰的第一分級層R1_n'的厚度t_{a'_n}可以是最大的，每個(gè)量子阱層252的與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層相鄰的第一分級層R1₁'的厚度t_{a'_1}可以是最薄的。隨著第一分級層R1'和第二分級層R2'越接近于EBL 260a，第一分級層R1'的In成分的斜率可以減小，第二分級層R2'的In成分的斜率可以是恒定的。即，可以滿足下面的條件：

t_{a'_1}<t_{a'_2}<……<t_{a'_n}、t_{b'_1}＝t_{b'_2}＝……＝t_{b'_n}且t_{c'_1}＝t_{c'_2}＝……＝t_{c'_n}

本發(fā)明構(gòu)思不限于此，與圖4中示出的那些不同，在示例實(shí)施例中，隨著第一分級層R1'越接近于EBL 260a，第二斜率的絕對值可以減小并且第一斜率可以得以維持。第二分級層R2'的厚度t_b'可以隨著第二分級層R2'越接近于EBL 260a而越大，第一分級層R1'的厚度t_a'可以是恒定的。即，可以滿足下面的條件：

t_{a'_1}＝t_{a'_2}＝……＝t_{a'_n}、t_{b'_1}<t_{b'_2}<……<t_{b'_n}且t_{c'_1}＝t_{c'_2}＝……＝t_{c'_n}。

隨著第一分級層R1'和第二分級層R2'越接近于EBL 260a，第二分級層R2'的In成分的斜率的絕對值可以減小，第一分級層R1'的In成分的斜率可以是恒定的。

圖5是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的在半導(dǎo)體發(fā)光器件100的有源層350各處的能帶圖的示意圖。圖5是有源層350的與在圖3中示出的半導(dǎo)體發(fā)光器件的有源層150的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)的示例。

參照圖5，與圖3中示出的示例實(shí)施例不同，有源層350可以包括多個(gè)量子壘層351和多個(gè)量子阱層352，多個(gè)量子阱層352可以分成其中第一分級層R1和第二分級層R2分別具有不同厚度t_a和t_b的三個(gè)組352a、352b和352c。量子阱層352的厚度可以在各自的組352a、352b和352c內(nèi)彼此基本上相同，但是量子阱層352的厚度可以在越接近于EBL 360a的組中越大。這里，第一分級層R1的厚度t_a和第二分級層R2的厚度t_b可以在各自的組352a、352b和352c內(nèi)基本上彼此相同，但是第一分級層R1的厚度t_a和第二分級層R2的厚度t_b可以在越接近于EBL 360a的組中越大。第一分級層R1的厚度t_a和第二分級層R2的厚度t_b可以在各自的組352a、352b和352c中具有彼此相同的厚度。第一分級層R1的能帶(例如，導(dǎo)帶)可以具有能帶隙在朝著EBL360a的方向上減小的第一斜率，第二分級層R2的能帶可以具有能帶隙在朝著EBL 360a的方向上增大的第二斜率，第一斜率和第二斜率的絕對值可以在越接近于EBL 360a的組中減小。這里，第一斜率和第二斜率的絕對值可以彼此相同。組352a、352b和352c中的每個(gè)示出為包括量子阱層352中的兩個(gè)，但是可以包括三個(gè)或更多個(gè)量子阱層。各自的組352a、352b和352c可以分別具有不同數(shù)量的量子阱層。量子阱層352也可以分成三個(gè)組，但本發(fā)明構(gòu)思不限于此。

圖6是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的在半導(dǎo)體發(fā)光器件100的有源層450各處的能帶圖的示意圖。圖6是在有源層450內(nèi)的量子阱層452中的每個(gè)的結(jié)構(gòu)的示例，所述結(jié)構(gòu)由在圖5中示出的半導(dǎo)體發(fā)光器件的有源層350內(nèi)的量子阱層352中的每個(gè)的結(jié)構(gòu)變型得到。

參照圖6，有源層450可以包括多個(gè)量子壘層451和多個(gè)量子阱層452，多個(gè)量子阱層452可以分成其中第一分級層R1'分別具有不同的厚度t_a'的三個(gè)組452a、452b和452c。

每個(gè)第一分級層R1'的能帶的第一斜率可以在越接近于EBL 460a的組中減小，每個(gè)第二分級層R2'的能帶的第二斜率可以維持。每個(gè)第一分級層R1'的厚度t_a'可以在越接近于EBL 460a的組中越大，每個(gè)第二分級層R2'的厚度t_b'可以是恒定的。隨著第一分級層R1'和第二分級層R2'越接近于EBL 460a，每個(gè)第一分級層R1'的In成分的斜率可以減小，第二分級層R2'的In成分的斜率可以是恒定的。

本發(fā)明構(gòu)思不限于此，與圖6中示出的那些不同，在示例實(shí)施例中，第二分級層R2'的厚度t_b'可以在三個(gè)組452a、452b和452c中彼此不同。每個(gè)第二分級層R2'的能帶的第二斜率的絕對值可以在越接近于EBL 460a的組中減小，每個(gè)第一分級層R1'的能帶的第一斜率可以維持。在越接近于EBL 460a的組中，每個(gè)第二分級層R2'的厚度t_b'可以越大，并且第一分級層R1'的厚度t_a'可以是恒定的。隨著第一分級層R1'和第二分級層R2'越接近于EBL 460a，第二分級層R2'的In成分的斜率的絕對值可以減小，第一分級層R1'的In成分的斜率可以是恒定的。

圖7A是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件100的能帶圖的示意圖。圖7B是作為對比示例的相關(guān)技術(shù)的半導(dǎo)體發(fā)光器件的能帶圖的示意圖。

圖7A描繪了與圖6中示出的半導(dǎo)體發(fā)光器件100相似的結(jié)構(gòu)，在圖7A中，有源層550可以分成三個(gè)組550a、550b和550c，組550a、550b、550c中的每個(gè)可以分別包括具有不同結(jié)構(gòu)的三組量子阱層552a、552b、552c。

圖7B是具有包括九個(gè)量子阱層52的有源層50的半導(dǎo)體發(fā)光器件(對比示例)，所述量子阱層52具有與屬于圖7A的第二組550b的量子阱層552b相同的結(jié)構(gòu)。

作為在示例實(shí)施例和對比示例中的芯片測試的結(jié)果，確定的是，與對比示例相比，半導(dǎo)體發(fā)光器件的光學(xué)輸出(以120mA為基礎(chǔ))改善了1.1％，其效率下降(以65mA至320mA為基礎(chǔ))提高了2％。

圖8是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的剖視圖。

在圖8中示出的半導(dǎo)體發(fā)光器件600還可以包括導(dǎo)電支撐基板640、粘合層630、發(fā)光堆疊件S、透明電極層645和第一電極650。

發(fā)光堆疊件(S)可以包括順序地設(shè)置在導(dǎo)電支撐基板640上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層604、有源層603和第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層602。

第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層602可以是滿足n型In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x<1，0≤y<1，0≤x+y<1)的氮化物半導(dǎo)體層，n型雜質(zhì)可以是Si。第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層604可以是滿足p型In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x<1，0≤y<1，0≤x+y<1)的氮化物半導(dǎo)體層，p型雜質(zhì)可以是Mg。有源層603可以具有量子阱層和量子壘層交替堆疊在彼此上的MQW結(jié)構(gòu)。例如，量子阱層和量子壘層可以是具有不同成分的In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)。有源層603可以包括根據(jù)上面參照圖1至圖7A描述的示例實(shí)施例的量子阱層。

粘合層630可以設(shè)置在導(dǎo)電支撐基板640與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層604之間。粘合層630可以使用具有200℃或更高的共熔溫度的合金來形成。例如，粘合層630可以使用AuSn合金(大約280℃的共熔溫度)、AuGe合金(大約350℃的共熔溫度)或AuSi合金(大約380℃的共熔溫度)來形成。導(dǎo)電支撐基板640可以包括諸如Si、SiAl、SiC、GaP、InP、AlN和石墨的材料中的一種。

可以選擇性地采用設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層602上的透明電極層645。透明電極層645可以與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層602歐姆接觸，并且可以透射由發(fā)光堆疊件S發(fā)射的光。可以與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層602歐姆接觸的歐姆接觸材料可以包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt和Au中的至少一種，并且可以具有具備單層或多層的結(jié)構(gòu)。透明電極層645也可以是透明導(dǎo)電氧化層或氮化物層中的一種，例如，可以包含從由ITO、ZITO、ZIO、GIO、ZTO、FTO、AZO、GZO、In₄Sn₃O₁₂和Zn_(1-x)Mg_xO(0≤x≤1)組成的組中選擇的至少一種。如果必要的話，透明電極層645也可以包含石墨烯。

設(shè)置在透明電極層645上的第一電極650可以包含諸如Ag、Ni、Al、Cr、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au的材料，并且可應(yīng)用為具有單層或者兩個(gè)或更多個(gè)層的結(jié)構(gòu)。

半導(dǎo)體發(fā)光器件600可以包括在由第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層602提供的發(fā)光表面上的不平坦結(jié)構(gòu)。不平坦結(jié)構(gòu)可以起作用以通過減少全內(nèi)反射來外部地提取由有源層603發(fā)射的光。

圖9是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的示意剖視圖。

在圖9中示出的半導(dǎo)體發(fā)光器件700可以具有用于對于照明用途的高輸出的大面積結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體發(fā)光器件700可以具有用于提高電流分布效率和散熱效率的結(jié)構(gòu)。

半導(dǎo)體發(fā)光器件700可以包括發(fā)光堆疊件S、第一電極720、絕緣層730、第二電極708和基板710。發(fā)光堆疊件S可以包括順序堆疊的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層704、有源層705和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層706。有源層705可以包括根據(jù)上面參照圖1至圖7A描述的示例實(shí)施例的量子阱層。

第一電極720可以包括與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層706和有源層705電絕緣并且延伸到第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層704的至少一部分以電連接到第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層704的至少一個(gè)導(dǎo)電通孔780。至少一個(gè)導(dǎo)電通孔780可以從第一電極720的界面穿過第二電極708、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層706和有源層705延伸到第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層704的內(nèi)部。至少一個(gè)導(dǎo)電通孔780可以使用諸如電感耦合等離子體-反應(yīng)離子蝕刻(ICP-RIE)等的干法蝕刻工藝來形成。

第一電極720可以包括設(shè)置在其上的絕緣層730以使第一電極720與不同于基板710和第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層704的區(qū)域電絕緣。絕緣層730可以形成在至少一個(gè)導(dǎo)電通孔780的側(cè)面上以及在第二電極708與第一電極720之間的空間中。這可以使得第一電極720能夠與暴露于至少一個(gè)導(dǎo)電通孔780的側(cè)面的第二電極708、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層706和有源層705絕緣。絕緣層730可以通過沉積諸如SiO₂、SiO_xN_y或Si_xN_y的絕緣材料來形成。

第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層704的接觸區(qū)C可以通過至少一個(gè)導(dǎo)電通孔780來暴露，第一電極720的一部分可以通過至少一個(gè)導(dǎo)電通孔780來接觸接觸區(qū)C。這可以使得第一電極720能夠連接到第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層704。

至少一個(gè)導(dǎo)電通孔780可以按可以減小與其的接觸電阻的方式在數(shù)量、形狀、間距、接觸直徑(或接觸面積)方面進(jìn)行控制。至少一個(gè)導(dǎo)電通孔780可以以行和列的各種形式來布置，因此可以改善半導(dǎo)體發(fā)光器件700的電流流動(dòng)。

第二電極708可以如圖9中示出地從發(fā)光堆疊件S向外部延伸以提供暴露的電極形成區(qū)E。電極形成區(qū)E可以包括用于使外部電源連接到第二電極708的電極焊盤部760。電極形成區(qū)E可以以單數(shù)來例示，但如果必要的話可以設(shè)置為多個(gè)。電極形成區(qū)E可以形成在半導(dǎo)體發(fā)光器件700的一側(cè)的邊緣上以顯著地增大其發(fā)光區(qū)。

如在示例實(shí)施例中，用于蝕刻停止的絕緣層740可以設(shè)置在電極焊盤部760周圍。用于蝕刻停止的絕緣層740可以在形成發(fā)光堆疊件S之后以及在形成第二電極708之前形成在電極形成區(qū)E上，并且可以用作在用于電極形成區(qū)E的蝕刻工藝中的蝕刻停止件。

第二電極708可以使用具有高反射率同時(shí)與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層706歐姆接觸的材料來形成。先前例示的反射電極材料可以用作用于第二電極708的材料。

圖10是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的剖視圖。

參照圖10，半導(dǎo)體發(fā)光器件800可以包括形成在基板810上的發(fā)光堆疊件S。發(fā)光堆疊件S可以包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層814、有源層815和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層816。有源層815可以包括根據(jù)上面參照圖1至圖7A描述的示例實(shí)施例的量子阱層。

半導(dǎo)體發(fā)光器件800可以包括連接到第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層814的第一電極822和連接到第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層816的第二電極824。第一電極822可以包括穿過第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層816和有源層815以連接到第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層814的諸如導(dǎo)電通孔的連接電極部822a以及連接到連接電極部822a的第一電極焊盤822b。連接電極部822a可以被絕緣部821包圍以與有源層815和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層816電分離。連接電極部822a可以設(shè)置在使發(fā)光堆疊件S被蝕刻的區(qū)域上。連接電極部822a可以按可以減小與連接電極部822a的接觸電阻的方式在數(shù)量、形狀或與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層814的接觸面積方面適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)。連接電極部822a也可以布置成在半導(dǎo)體堆疊件S上形成行和列，由此改善半導(dǎo)體發(fā)光器件800的電流流動(dòng)。第二電極824可以包括設(shè)置在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層816上的歐姆接觸層824a以及設(shè)置在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層816上方的第二電極焊盤824b。

連接電極部822a和歐姆接觸層824a可以具有具備單層或多層的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)由與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層814和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層816歐姆接觸的具有歐姆特性的導(dǎo)電材料形成。例如，連接電極部822a和歐姆接觸層824a可以使用對諸如Ag、Al、Ni、Cr和透明導(dǎo)電氧化物(TCO)的材料中的至少一種進(jìn)行沉積等的工藝來形成。

第一電極焊盤822b和第二電極焊盤824b可以分別連接到連接電極部822a和歐姆接觸層824a以用作半導(dǎo)體發(fā)光器件800的外部端子。例如，第一電極焊盤822b和第二電極焊盤824b可以包含Au、Ag、Al、Ti、W、Cu、Sn、Ni、Pt、Cr、NiSn、TiW、AuSn或它們的共熔金屬。

第一電極822和第二電極824可以彼此設(shè)置在相同的方向上，并且可以以所謂的倒裝芯片形式安裝在引線框架等上。

另外，兩個(gè)第一電極822和第二電極824可以通過絕緣部821彼此電分離。絕緣部821可以使用具有電絕緣特性的任何材料、具有電絕緣特性的任何物體但具有低光吸收的材料來形成。例如，可以使用諸如SiO₂的氧化硅和諸如SiO_xN_y或Si_xN_y的氮化硅。如果必要的話，光反射結(jié)構(gòu)可以通過在光透射材料中分散光反射填充物來形成。按照不同的方式，絕緣部821可以具有交替堆疊有具有各自的不同折射率的多個(gè)絕緣膜的多層反射結(jié)構(gòu)。例如，多層反射結(jié)構(gòu)可以是交替堆疊有具有第一折射率的第一絕緣膜和具有第二折射率的第二絕緣膜的分布式布拉格反射器(DBR)。

多層反射結(jié)構(gòu)可以具有折射率不同并且重復(fù)堆疊2次至100次的多個(gè)絕緣膜。例如，多個(gè)絕緣膜可以重復(fù)堆疊3次至70次，進(jìn)一步地，重復(fù)堆疊4次至50次。包括在多層反射結(jié)構(gòu)中的多個(gè)絕緣膜中的每個(gè)可以是諸如SiO₂、TiO₂、Al₂O₃或ZrO₂的氧化物、諸如SiN、Si₃N₄、TiN、AlN、TiAlN或TiSiN的氮化物以及諸如SiO_xN_y的它們的組合。例如，當(dāng)由有源層815產(chǎn)生的光的波長被定義為λ，且n被定義為對應(yīng)層的折射率時(shí)，第一絕緣膜和第二絕緣膜均可以具有λ/4n的厚度，例如，均可以具有大約至大約的厚度。在這種情況下，多層反射結(jié)構(gòu)可以通過分別選擇第一絕緣膜和第二絕緣膜的折射率和厚度來設(shè)計(jì)以對于由有源層815產(chǎn)生的光的波長具有高反射率(95％或更多)。

具有芯片級封裝件(CSP)結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管(LED)芯片封裝件可以用作發(fā)光器件封裝件的示例。CSP結(jié)構(gòu)可以允許減小LED芯片封裝件的尺寸并且簡化其制造工藝，由此適合于在大批量生產(chǎn)中使用，并且可以使諸如磷光體的波長轉(zhuǎn)換材料以及諸如透鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)能夠與LED芯片集成在一起，由此特別適合用于照明裝置。

圖11是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的芯片級發(fā)光器件封裝件的剖視圖。

參照圖11，發(fā)光器件封裝件900可以包括設(shè)置在安裝基板911上方的發(fā)光堆疊件S、第一端子Ta、第二端子Tb、磷光體層907和透鏡920。發(fā)光器件封裝件900可以具有形成在半導(dǎo)體發(fā)光器件910的位于與主光提取表面相反的方向上的下表面上的電極，并且可以具有彼此集成在一起的磷光體層907和透鏡920。

發(fā)光堆疊件S可以具有第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層904、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層906以及設(shè)置在它們之間的有源層905堆疊在彼此上的結(jié)構(gòu)。在示例實(shí)施例中，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層904和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層906可以分別設(shè)置為n型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層，并且可以包括諸如Al_xIn_yGa_1-x-yN(0<x<1，0<y<1，0<x+y<1)的氮化物半導(dǎo)體。

形成在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層904與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層906之間的有源層905可以通過電子和空穴的復(fù)合來發(fā)射具有預(yù)定級別的能量的光，并且可以具有量子阱層和量子壘層交替地堆疊在彼此上的MQW結(jié)構(gòu)。有源層905可以包括根據(jù)上面參照圖1至圖7A描述的示例實(shí)施例的量子阱層。

半導(dǎo)體發(fā)光器件910可以保持在生長基板從其去除的狀態(tài)中，并且可以具有形成在生長基板從其去除的表面上的不平坦圖案P。作為光轉(zhuǎn)換層的磷光體層907也可以設(shè)置在其上形成有不平坦圖案P的表面上。生長基板可以不被去除，并且不平坦圖案P和光轉(zhuǎn)換層可以形成在生長基板的后表面上。半導(dǎo)體發(fā)光器件910可以包括分別連接到第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層904和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層906的第一電極909a和第二電極909b。第一電極909a可以包括穿過第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層906和有源層905以連接到第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層904的導(dǎo)電通孔908。導(dǎo)電通孔908可以通過形成在有源層905與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層906之間的絕緣層903來防止被短路。

導(dǎo)電通孔908可以以單數(shù)來例示，但是可以提供多個(gè)以促進(jìn)電流分布，并且可以以各種形式來布置。

在示例實(shí)施例中采用的安裝基板911可以是諸如硅基板的容易應(yīng)用于半導(dǎo)體工藝的支撐基板，但不限于此。安裝基板911和半導(dǎo)體發(fā)光器件910可以通過粘合層902和912而彼此結(jié)合。粘合層902和912可以包括電絕緣材料或電傳導(dǎo)材料。例如，電絕緣材料可以包括諸如SiO₂的氧化物、諸如SiN的氮化物或者諸如硅樹脂或環(huán)氧樹脂的樹脂材料等，電傳導(dǎo)材料可以包括Ag、Al、Ti、W、Cu、Sn、Ni、Pt、Cr、NiSn、TiW、AuSn或它們的共熔金屬。根據(jù)示例實(shí)施例，第一電極909a和第二電極909b可以在沒有粘合層902和912的情況下分別連接到安裝基板911的第一端子Ta和第二端子Tb。作為另一示例，第一電極909a和第二電極909b可以分別包括多個(gè)金屬層，例如，凸塊下冶金(UBM)層和焊料凸塊。在這種情況下，也可以去除安裝基板911、粘合層902和粘合層912以及第一端子Ta和第二端子Tb。

圖12是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝件的剖視圖。

在圖12中示出的發(fā)光器件封裝件1000可以包括在圖1中示出的半導(dǎo)體發(fā)光器件100、安裝基板1010和包封劑1003。半導(dǎo)體發(fā)光器件100可以設(shè)置在安裝基板1010上以通過布線W電連接到安裝基板1010。安裝基板1010可以包括基板主體1011、上電極1013、下電極1014以及使上電極1013連接到下電極1014的通過電極1012?；逯黧w1011可以包括樹脂、陶瓷或金屬，上電極1013或下電極1014可以是諸如Au、Cu、Ag或Al的金屬層。例如，安裝基板1010可以設(shè)置為諸如印刷電路板(PCB)、金屬芯印刷電路板(MCPCB)、金屬印刷電路板(MPCB)或柔性印刷電路板(FPCB)的基板，安裝基板1010的結(jié)構(gòu)可以以各種形式來應(yīng)用。

包封劑1003可以呈具有根據(jù)示例實(shí)施例的凸出上表面的圓頂形透鏡結(jié)構(gòu)，并且可以包括具有凸透鏡結(jié)構(gòu)或凹透鏡結(jié)構(gòu)的表面，由此允許調(diào)節(jié)穿過包封劑1003的上表面發(fā)射的光的方位角。

圖13是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝件的剖視圖。

在圖13中示出的半導(dǎo)體發(fā)光器件封裝件1100可以包括在圖1中示出的半導(dǎo)體發(fā)光器件100、封裝主體1102和一對引線框架1103。

半導(dǎo)體發(fā)光器件100可以設(shè)置在一對引線框架1103上，半導(dǎo)體發(fā)光器件100的相應(yīng)的電極可以通過布線W電連接到一對引線框架1103。如果必要的話，半導(dǎo)體發(fā)光器件100可以設(shè)置在不同于引線框架1103的區(qū)域中(諸如在封裝主體1102上)。另外，封裝主體1102可以具有呈杯形的凹進(jìn)部，從而可增大光反射效率，凹進(jìn)部可以用包括光透射材料的包封劑1105填充以包封半導(dǎo)體發(fā)光器件100和布線W等。

如果必要的話，包封劑1105可以包含諸如磷光體和/或量子點(diǎn)的波長轉(zhuǎn)換材料。將在下面更詳細(xì)地描述波長轉(zhuǎn)換材料。

圖14是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的背光單元的透視圖。

參照圖14，背光單元2000可以包括導(dǎo)光板2040以及分別設(shè)置在導(dǎo)光板2040的相對側(cè)表面上的光源模塊2010。背光單元2000也可以進(jìn)一步包括設(shè)置在導(dǎo)光板2040下面的反射器2020。根據(jù)示例實(shí)施例的背光單元2000可以是邊緣型。

根據(jù)示例實(shí)施例，光源模塊2010可以僅設(shè)置在導(dǎo)光板2040的側(cè)表面上，或者另外設(shè)置在其另一側(cè)表面上。光源模塊2010可以包括PCB 2001和設(shè)置在PCB 2001的上表面上的多個(gè)光源2005。這里，光源2005可以包括根據(jù)示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件。

圖15是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的直下型背光單元的剖視圖。

參照圖15，背光單元2100可以包括光漫射板2140以及設(shè)置在光漫射板2140下面的光源模塊2110。背光單元2100也可以進(jìn)一步包括設(shè)置在光漫射板2140下面并且容納光源模塊2110的底部殼體2160。根據(jù)示例實(shí)施例的背光單元2100可以是直下型。

光源模塊2110可以包括PCB 2101以及設(shè)置在PCB 2101的上表面上的多個(gè)光源2105。這里，光源2105可以包括根據(jù)示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件。

圖16是采用根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的光源模塊的照明裝置的示意圖。根據(jù)示例實(shí)施例的照明裝置可以包括例如車輛的尾燈。

參照圖16，照明裝置4000可以包括支撐光源模塊4010的外殼4020以及覆蓋外殼4020以保護(hù)光源模塊4010的蓋4030，反射器4040可以設(shè)置在光源模塊4010上。反射器4040可以包括多個(gè)反射表面4041以及設(shè)置在多個(gè)反射表面4041的相應(yīng)的底表面上的多個(gè)通孔4042。光源模塊4010的多個(gè)發(fā)光單元4017可以分別通過通孔4042暴露于反射表面4041。

照明裝置4000可以具有整體上緩慢彎曲的結(jié)構(gòu)以與車輛的角部的形狀對應(yīng)。因此，發(fā)光單元4017可以附著到框架4013以匹配照明裝置4000的彎曲結(jié)構(gòu)，由此形成具有與彎曲結(jié)構(gòu)對應(yīng)的階梯結(jié)構(gòu)的光源模塊4010。光源模塊4010的這種結(jié)構(gòu)可以根據(jù)照明裝置4000(例如，尾燈)的設(shè)計(jì)來各種地修改。這也可以允許改變附著到框架4013的發(fā)光單元4017的數(shù)量。

在示例實(shí)施例中，照明裝置4000例示為車輛的尾燈，但本發(fā)明構(gòu)思不限于此。例如，照明裝置4000可以包括車輛的前照燈以及安裝在車輛的車鏡中的轉(zhuǎn)向信號燈。在這種情況下，光源模塊4010可以具有與頭燈和轉(zhuǎn)向信號燈的彎曲表面對應(yīng)的多階梯結(jié)構(gòu)。

圖17是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的平板照明裝置的透視圖。

參照圖17，平板照明裝置4100可以包括光源模塊4110、電源4120和外殼4130。根據(jù)示例實(shí)施例，光源模塊4110可以包括作為光源的發(fā)光器件陣列，電源4120可以包括發(fā)光器件驅(qū)動(dòng)器。

光源模塊4110可以包括發(fā)光器件陣列，并且可以具有整體上平坦的形狀。發(fā)光器件陣列可以包括發(fā)光器件和存儲發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)信息的控制器。發(fā)光器件可以是根據(jù)示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件。

電源4120可以被構(gòu)造成向光源模塊4110供電。外殼4130可以具有用于將光源模塊4110和電源4120接納在其中的空間，并且可以呈具有敞開的側(cè)表面的六面體形狀，但不限于此。光源模塊4110可以設(shè)置成將光發(fā)射到外殼4130的敞開的側(cè)表面。

圖18是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的燈的分解透視圖。

參照圖18，照明裝置4200可以包括燈座4219、電源4220、熱沉4230、光源模塊4240和光學(xué)單元4250。光源模塊4240可以包括發(fā)光器件陣列，電源4220可以包括發(fā)光器件驅(qū)動(dòng)器。

燈座4219可以被構(gòu)造成代替?zhèn)鹘y(tǒng)的照明裝置的燈座。供應(yīng)到照明裝置4200的電力可以通過燈座4219來施加。如圖18中所示，電源4220可以分離地附設(shè)有第一電源4221和第二電源4222。熱沉4230可以包括內(nèi)熱沉4231和外熱沉4232。內(nèi)熱沉4231可以直接連接到光源模塊4240和/或電源4220。這可以允許熱傳遞到外熱沉4232。光學(xué)單元4250可以包括內(nèi)光學(xué)部(未示出)和外光學(xué)部(未示出)，并且可以被構(gòu)造成均勻地散射由光源模塊4240發(fā)射的光。

光源模塊4240可以從電源4220接收電力以將光發(fā)射到光學(xué)單元4250。光源模塊4240可以包括至少一個(gè)發(fā)光器件4241、電路板4242和控制器4243，控制器4243可以存儲至少一個(gè)發(fā)光器件4241的驅(qū)動(dòng)信息。至少一個(gè)光源4241可以是根據(jù)示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件。

圖19是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例的包括半導(dǎo)體發(fā)光器件的棒型燈的分解透視圖。

參照圖19，照明裝置4400可以包括熱沉4410、蓋4441、光源模塊4450、第一燈座4460和第二燈座4470。多個(gè)熱沉翅片4431和4420可以具有在熱沉4410的內(nèi)表面或/和外表面上的不平坦形狀，并且可以設(shè)計(jì)成具有各種形狀和間隔。熱沉4410可以具有形成在其內(nèi)部上的突出支撐件4432。突出支撐件4432可以固定到光源模塊4450。熱沉4410可以具有分別形成在其相對的端部上的突出4433。

蓋4441可以具有形成在其中的凹槽4442，熱沉4410的突出4433可以分別通過鉤結(jié)合結(jié)構(gòu)結(jié)合到凹槽4442。凹槽4442和突出4433的位置可以彼此顛倒。

光源模塊4450可以包括發(fā)光器件陣列。光源模塊4450可以包括PCB4451、光源4452和控制器4453?？刂破?453可以存儲光源4452的驅(qū)動(dòng)信息。PCB 4451可以具有形成在其上的電路線以使光源4452操作。PCB 4451也可以包括用于使光源4452操作的組件。光源4452可以包括根據(jù)示例實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件。

第一燈座4460和第二燈座4470可以具有第一燈座4460和第二燈座4470可以作為一對燈座結(jié)合到包括熱沉4410和蓋4441的圓柱形蓋單元的兩個(gè)端部的結(jié)構(gòu)。例如，第一燈座4460可以包括電極端子4461和電源4462，第二燈座4470可以包括設(shè)置在其上的虛設(shè)端子4471。另外，第一燈座4460和第二燈座4470中的一個(gè)可以具有構(gòu)建在其中的光學(xué)傳感器和/或通信模塊。例如，具有設(shè)置在其上的虛設(shè)端子4471的第二燈座4470可以具有構(gòu)建在其中的光學(xué)傳感器和/或通信模塊。作為另一示例，具有設(shè)置在其上的電極端子4461的第一燈座4460可以具有構(gòu)建在其中的光學(xué)傳感器和/或通信模塊。

如上面所闡述的，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例，可以改善半導(dǎo)體發(fā)光器件的光學(xué)輸出和效率下降。

雖然上面已經(jīng)示出并且描述了示例性實(shí)施例，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，在不脫離如附加的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明構(gòu)思的范圍的情況下，可作出修改和變化。