CN101834252B - 发光器件、制造发光器件的方法以及发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供发光器件、制造发光器件的方法以及发光装置。所述发光器件包括：导电衬底、反射层、支撑层、欧姆接触层和发光半导体层。反射层设置在导电衬底上。支撑层部分设置在反射层上。欧姆接触层设置在支撑层的侧面处。发光半导体层设置在欧姆接触层和支撑层上。

Description

发光器件、制造发光器件的方法以及发光装置
相关申请
本申请要求2009年3月10日提交的韩国专利申请10-2009-0020132的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
本发明涉及发光器件、制造该发光器件的方法以及发光装置。
背景技术
发光二极管(LED)是发光器件的典型例子。
LED具有包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层的发光半导体层，并且随着对其供电而从发光半导体层发光。
为了制造LED，发光半导体层在生长衬底例如蓝宝石上形成作为外延层，并且在该发光半导体层上形成欧姆接触层和反射层。在反射层上形成导电衬底，然后移除生长衬底以制造垂直型LED。
同时，因为LED在发光半导体层和欧姆接触层之间、或者欧姆接触层和反射层之间具有差的粘合力，所以在LED制造工艺期间可产生破裂或者剥离现象。
发明内容
实施方案提供一种具有新结构的发光器件、制造该发光器件的方法以及发光装置。
实施方案还提供一种在发光半导体层和欧姆接触层之间具有良好粘合力的发光器件、制造该发光器件的方法以及发光装置。
实施方案还提供一种在欧姆接触层和粘合层之间具有良好粘合力的发光器件、制造该发光器件的方法以及发光装置。
实施方案还提供一种在欧姆接触层和反射层之间具有良好粘合力的发光器件、制造该发光器件的方法以及发光装置。
在一个实施方案中，发光器件包括：导电衬底；在所述导电衬底上的反射层；部分地设置在所述反射层上的支撑层；在所述支撑层的侧面处设置的欧姆接触层；以及在所述欧姆接触层和所述支撑层上设置的发光半导体层。
在另一个实施方案中，发光装置包括：主体；在所述主体上的第一电极和第二电极；在所述主体上的与第一电极和第二电极电连接的发光器件；以及包封所述发光器件的包封层，其中所述发光器件包括：导电衬底；在所述导电衬底上的反射层；部分地设置在所述反射层上的支撑层；在所述支撑层的侧面处设置的欧姆接触层；以及在所述欧姆接触层和所述支撑层上设置的发光半导体层。
在另一个实施方案中，制造发光器件的方法包括：在生长衬底上形成包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层的发光半导体层；在所述发光半导体层上部分地形成支撑层；在所述支撑层之间的发光半导体层上形成欧姆接触层；在欧姆接触层和支撑层上形成反射层；在反射层上形成导电衬底；和移除生长衬底并在第一导电型半导体层上形成电极层。
一个或更多个实施方案的细节在附图和以下的详细说明中进行阐述。其他特征可通过说明书和附图以及权利要求而变得明显。
附图说明
图1～7是说明根据第一示例性实施方案的发光器件及其制造方法的视图。
图8是说明根据第二示例性实施方案的发光器件的视图。
图9是说明包括根据示例性实施方案的发光器件的发光装置的视图。
具体实施方式
现在将详细说明本发明的实施方案，结合附图对其实例进行说明。
在实施方案的描述中，应理解当层(或膜)、区域、图案或者结构称为在衬底、层(或膜)、区域、垫或者图案“上/下”时，其可以直接在所述衬底、层(或膜)、区域、垫或者图案上/下，或者也可存在中间层。此外，可基于附图参考每层的“上/下”。
在附图中，各元件的尺寸可进行放大以清楚地说明，因此各元件的尺寸可与其实际尺寸不同。
图1～7是说明根据第一示例性实施方案的发光器件及其制造方法的视图。
参考图1，在生长衬底1上形成包括缓冲层的未掺杂的GaN层2。在未掺杂的GaN层2上形成包括第一导电型半导体层3、有源层4和第二导电型半导体层5的发光半导体层。
例如，生长衬底1可为蓝宝石(Al2O3)、Si、SiC、GaAS、ZnO或者MgO衬底。
发光半导体层可为氮化物基半导体层。第一导电型半导体层3可为包括n型杂质的GaN基半导体层。例如，第一导电型半导体层3可为包括Si的GaN基半导体层。第二导电型半导体层5可为包括p型杂质的GaN基半导体层。例如，第二导电型半导体层5可为包括Mg的GaN基半导体层。有源层4可形成为具有单量子阱(SQW)结构或者多量子阱(MQW)结构。例如，有源层4可形成为具有InGaN阱层/GaN势垒层的堆叠结构。
在第二导电型半导体层5上形成掩模层6。掩模层6可形成为具有倾斜表面，使得其与第二导电型半导体层5邻近的底部宽于其顶部。
例如，掩模层6可通过在第二导电型半导体层5上部分形成SiO2，然后通过蚀刻工艺在其侧面处形成倾斜表面而形成。
参考图2和3，在其上形成有掩模层6的第二导电型半导体层5上形成支撑层7。
支撑层7可为包括GaN或者Zn的半导体层。在支撑层7中可注入或者不注入第二导电型杂质。
形成支撑层7之后，蚀刻并移除掩模层6。
在第二导电型半导体层5的50％的区域内形成支撑层7，从而不阻断发光器件的发光。
参考图4和5，在第二导电型半导体层5的边缘区域上形成蚀刻保护层8，并且在第二导电型半导体层5的中心区域上形成欧姆接触层9。
蚀刻保护层8在用于将发光器件分为芯片单元的隔离蚀刻工艺中防止当金属材料与第一导电型半导体层3和第二导电型半导体层5结合时发生短路。
蚀刻保护层8可由介电材料或者导电材料形成。例如，蚀刻保护层8可包括SiO2、Si3N4、ITO(氧化铟锡)、TiO2、AZO(氧化铝锌)和IZO(氧化铟锌)中的至少一种。
欧姆接触层9可使用与第二导电型半导体层5形成欧姆接触的材料来形成。例如，欧姆接触层9可由ITO、AZO、IZO、Ni和Pt中的至少一种形成。
蚀刻保护层8可形成为厚于支撑层7。将在第二导电型半导体层5的边缘区域上形成的支撑层7移除之后，可形成蚀刻保护层8。
作为另一个实例，蚀刻保护层8可在第二导电型半导体层5上形成而不移除在第二导电型半导体层5的边缘区域上形成的支撑层7，使得蚀刻保护层8内包括支撑层7。
根据其它示例性实施方案，蚀刻保护层8不是必需形成，并且可以不在发光器件的结构中形成。
欧姆接触层9形成为薄于支撑层7，使得欧姆接触层9的侧表面与支撑层7接触。
参考图6，在蚀刻保护层8、欧姆接触层9和支撑层7上形成粘合层10。粘合层10可形成为包括Ni、Pt、Ti、AZO和IZO中的至少一种。如果粘合层10使用氧化物基材料例如AZO或者IZO形成，则可改善透光率。
而且，如果粘合层10使用氧化物基材料例如AZO或者IZO形成，则粘合层10可形成较厚，因此使得能够防止反射层11的材料扩散入发光半导体层中。
如果粘合层10由与欧姆接触层9相同的材料形成，则粘合层10可不单独形成或者粘合层10可较厚地形成以包围支撑层7。
反射层11在粘合层10上形成。反射层11可包括具有高反光性的Ag、Al、Ag-Pd-Cu和Ag-Cu中的至少一种。
籽层12在反射层11上形成。籽层12可包括Ag、Al、Ag-Pd-Cu和Ag-Cu中的一种。
导电衬底13在籽层12上形成。例如，导电衬底13可通过镀铜(Cu)在籽层12上形成。
作为另一个实例，在反射层11上可形成接合层(未示出)而不是籽层12，然后导电衬底13可与接合层接合。此处，导电衬底13可包括Ti、Cu、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Mo和掺杂半导体衬底中的至少一种。
参考图7，通过LLO(激光剥离)或者CLO(化学剥离)工艺将生长衬底1从图6的结构移除。在此，也可移除未掺杂的GaN层2。
然后，实施隔离蚀刻工艺以将发光器件分为芯片单元。隔离蚀刻工艺可通过ICP(感应耦合等离子体)蚀刻工艺实施。通过隔离蚀刻工艺将第二导电型半导体层5、有源层4和第一导电型半导体层3的边缘区域部分移除。
在此，暴露出一部分蚀刻保护层8，蚀刻保护层8可防止由于隔离蚀刻工艺导致外来物质附着于发光半导体层而发生短路。
然后，在第一导电型半导体层3上形成电极15。
因此，制造垂直型发光器件。
如图7所示，在根据第一示例性实施方案的发光器件中，在导电衬底13上形成籽层12或者接合层，并且在籽层12或者接合层上形成反射层11。然后，在反射层11上形成粘合层10。
蚀刻保护层8在粘合层10的边缘区域上形成，支撑层7在粘合层10的中心区域上选择性地形成。
与反射层11邻近的支撑层7的部分可宽于与第二导电型半导体层5邻近的支撑层7的部分。即，支撑层7形成为使得底部宽于顶部，所以侧表面是倾斜的。例如，支撑层7可具有约0.01μm～约0.5μm的厚度和约0.01μm～约100μm的宽度，并且可为规则的或者不规则的多个。
支撑层7、欧姆接触层9和粘合层10可形成为彼此啮合。即，支撑层7的一部分被粘合层10所包围，支撑层7之间的粘合层10的顶部宽于粘合层10的底部。而且，支撑层7的一部分被欧姆接触层9所包围，支撑层7之间的欧姆接触层9的顶部宽于欧姆接触层9的底部。
支撑层7可为包括GaN或者Zn的半导体层。与欧姆接触层9相比，支撑层7相对于第二导电型半导体层5具有较强的粘合力。因此，支撑层7可强化第二导电型半导体层5和欧姆接触层9之间的粘合力以及欧姆接触层9和粘合层10之间的粘合力。
支撑层7可掺杂有或者不掺杂有第二导电型杂质，因此具有比欧姆接触层9差的载流子注入能力。因此，从导电衬底13流至第二导电型半导体层5的电流的流动可随着支撑层7的位置而改变。例如，支撑层7可设置为与电极15交叠，由此使得在电极15下的电流聚集减小。
实施方案已经示例说明了与反射层11邻近的支撑层7的部分宽于与第二导电型半导体层5邻近的支撑层7的部分。然而，在另一个实施方案中，与反射层11邻近的支撑层7的部分的宽度可等于与第二导电型半导体层5邻近的支撑层7的部分的宽度。在另一个实施方案中，与反射层11邻近的支撑层7的部分窄于与第二导电型半导体层5邻近的支撑层7的部分。支撑层7使欧姆接触层9和粘合层10的接触面积增加，由此使第二导电型半导体层5和欧姆接触层9之间的粘合力以及欧姆接触层9和粘合层10之间的粘合力增强。
包括第一导电型半导体层3、有源层4和第二导电型半导体层5的发光半导体层设置在支撑层7、欧姆接触层9和蚀刻保护层8上，电极15设置在第一导电型半导体层3上。
图8是说明根据第二示例性实施方案的发光器件的视图。
在描述根据第二示例性实施方案的发光器件中，为了简明，将与根据第一示例性实施方案的发光器件相重复的描述省略。
参考图8，在根据第二示例性实施方案的发光器件中，不形成粘合层10，反射层11可在欧姆接触层9下形成。
在这种情况下，支撑层7、欧姆接触层9和反射层11形成为彼此啮合。即，支撑层7的一部分被反射层11所包围，支撑层7之间的反射层11的顶部宽于反射层11的底部。而且，支撑层7的一部分被欧姆接触层9所包围，支撑层7之间的欧姆接触层9的顶部宽于欧姆接触层9的底部。
因为反射层11在欧姆接触层9下直接形成，所以根据第二示例性实施方案的发光器件具有比根据第一示例性实施方案的发光器件更高的光效率和更简单的制造工艺。
图9是说明包括根据示例性实施方案的发光器件的发光装置的视图。
参考图9，根据一个示例性实施方案的发光装置包括：主体30、在主体30上设置的第一电极31和第二电极32、在主体30上设置的并与第一电极31和第二电极32电连接的发光器件100、以及包封发光器件100的包封层40。
主体30可由硅材料、合成树脂材料或者金属材料形成，并且可具有侧表面倾斜的腔。
第一电极31和第二电极32彼此电分离并对发光器件100供电。而且，第一电极31和第二电极32通过反射由发光器件100产生的光以提高光效率，并且将由发光器件100产生的热散至外部。
发光器件100可设置在主体30上、或者可设置在第一电极31或者第二电极32上。
发光器件100可使用引线、倒装晶片接合或者芯片接合中的一种与第一电极31和第二电极32电连接。在一个示例性实施方案中，发光器件100通过引线50与第一电极31电连接，并且通过与第二电极32直接接触来与第二电极32电连接。
包封层40可包围发光器件100以保护发光器件100。而且，包封层40可包括磷光体以改变由发光器件100发出的光的波长。
在该说明书中对″一个实施方案″、″实施方案″、″示例实施方案″等的任何引用，表示与实施方案相关的特定的特征、结构、或特性包含于本发明的至少一个实施方案中。在说明书不同地方出现的这些术语不必都指的是相同的实施方案。此外，当结合任何实施方案描述具体的特征、结构或特性时，认为将与其它的实施方案关联地实现这种特征、结构或特性均在本领域技术人员的范围之内。
尽管已经参考其许多说明性的实施方案描述了实施方案，但是很清楚本领域技术人员可以知道很多的其它改变和实施方案，这些也在本公开的原理的精神和范围内。更具体地，在公开、附图和所附的权利要求的范围内，在本发明的组合排列的构件和/或结构中可能具有各种的变化和改变。除构件和/或结构的变化和改变之外，对本领域技术人员而言，可替代的用途也会是显而易见的。

Claims (18)

1.一种发光器件，包括：
导电衬底；
在所述导电衬底上的反射层；
在所述反射层上部分地设置的多个支撑层；
在所述支撑层之间的欧姆接触层；
在所述欧姆接触层和所述支撑层上的发光半导体层；和
在所述发光半导体层的边缘区域上设置的蚀刻保护层，
其中与所述反射层邻近的所述支撑层的部分宽于与所述发光半导体层邻近的所述支撑层的部分，和
其中所述欧姆接触层直接接触所述发光半导体层。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中与所述发光半导体层邻近的所述欧姆接触层的部分宽于与所述反射层邻近的所述欧姆接触层的部分。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述支撑层设置在所述欧姆接触层的侧面处。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述支撑层包括GaN或者Zn。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述反射层的一部分设置在所述支撑层的侧面处。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述支撑层具有0.01μm～0.5μm的厚度和0.01μm～100μm的宽度，其中所述支撑层的侧表面是倾斜的。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述支撑层为不规则的多个。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述反射层接触所述支撑层、所述欧姆接触层和所述蚀刻保护层。
9.根据权利要求1所述的发光器件，还包括在所述反射层上的粘合层。
10.根据权利要求9所述的发光器件，其中所述粘合层设置在所述支撑层的下面和侧面处。
11.根据权利要求9所述的发光器件，其中所述粘合层接触所述支撑层、所述欧姆接触层和所述蚀刻保护层。
12.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述支撑层具有倾斜的侧表面。
13.根据权利要求1所述的发光器件，还包括在所述发光半导体层上的电极。
14.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述蚀刻保护层的一部分设置于所述发光半导体层和所述导电衬底之间。
15.一种发光装置，包括：
主体；
在所述主体上的第一电极和第二电极；
在所述主体上的与所述第一电极和所述第二电极电连接的发光器件；和
包封所述发光器件的包封层，
其中所述发光器件包括：
导电衬底；
在所述导电衬底上的反射层；
在所述反射层上部分地设置的多个支撑层；
在所述支撑层之间的欧姆接触层；
在所述欧姆接触层和所述支撑层上的发光半导体层；和
在所述发光半导体层的边缘区域上设置的蚀刻保护层，
其中与所述反射层邻近的所述支撑层的部分宽于与所述发光半导体层邻近的所述支撑层的部分，和
其中所述欧姆接触层直接接触所述发光半导体层。
16.根据权利要求15所述的发光装置，其中所述支撑层设置在所述欧姆接触层的侧面处。
17.根据权利要求15所述的发光装置，其中所述支撑层包括GaN或者Zn。
18.根据权利要求15所述的发光装置，其中所述支撑层具有0.01μm～0.5μm的厚度和0.01μm～100μm的宽度，其中所述支撑层的侧表面是倾斜的。
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