CN102097552A - 发光器件、发光器件封装以及照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发光器件和具有发光器件的发光器件封装以及照明系统。发光器件包括：第一导电类型半导体层；有源层，其包括被交替地布置在第一导电类型半导体层上的阻挡层和阱层；以及有源层上的第二导电类型半导体层。至少一个阱层包括具有1E11/cm2或者更大的密度的铟团簇。

Description

发光器件、发光器件封装以及照明系统
技术领域
实施例涉及半导体发光器件和具有半导体发光器件的发光器件封装。
背景技术
III-V族氮化物半导体已经被广泛应用于诸如蓝色和绿色发光二极管(LED)的光学装置、诸如MOSFET(金属半导体场效应晶体管)和HEMT(异质结场效应晶体管)的高速切换装置、以及照明装置或者显示装置的光源。特别地，包括III族氮化物半导体的发光器件具有与从可见光频带到紫外光频带相对应的直接基本带隙(directfundamental bandgap)，使得能够高效率地发射光。
氮化物半导体主要用于LED(发光二极管)或者LD(激光二极管)，并且已经不断地进行研究以提高氮化物半导体的光效率或者制造工艺。
发明内容
实施例提供具有新的有源层的发光器件。
实施例提供包括如下有源层的发光器件，所述有源层具有高的铟密度的团簇(cluster)。
实施例提供包括具有改善的表面缺陷密度的有源层的发光器件。
实施例能够提高发光器件、发光器件封装、以及照明系统的可靠性。
实施例提供一种发光器件，包括：第一导电类型半导体层；有源层，所述有源层包括被交替地布置在第一导电类型半导体层上的多个阻挡层和多个阱层；以及有源层上的第二导电类型半导体层，其中，至少一个阱层包括具有1E11/cm2或者更大的密度的铟团簇。
实施例提供一种发光器件，包括：第一导电类型半导体层；有源层，所述有源层包括被交替地布置在第一导电类型半导体层上的阻挡层和阱层；以及有源层上的第二导电类型半导体层，其中，至少一个阱层包括具有1E11/cm2或者更大的密度的铟团簇，并且有源层的表面上的缺陷密度低于第一导电类型半导体层的表面上的缺陷密度。
实施例提供一种发光器件封装，包括：主体；主体上的多个引线电极；发光器件，该发光器件被布置在引线电极的至少一个上，并且被电气地连接到引线电极；以及成型构件，该成型构件用于成型发光器件，其中，发光器件包括：第一导电类型半导体层；有源层，所述有源层包括被交替地布置在第一导电类型半导体层上的阻挡层和阱层；以及有源层上的第二导电类型半导体层，其中，至少一个阱层包括具有1E11/cm2或者更大的密度的铟团簇。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的发光器件的截面图；
图2是根据实施例的基于有源层的生长温度和铟的成分(content)的相位图；
图3是示出根据实施例和比较示例的PL强度的图；
图4是示出根据第二实施例的发光器件的截面图；
图5是示出根据第三实施例的发光器件的截面图；
图6是示出图1的发光器件中的横向电极的截面图；
图7是示出图1的发光器件中的垂直电极的截面图；
图8是示出包括图6中所示的发光器件的发光器件封装的截面图；
图9是示出根据实施例的显示装置的图；
图10是根据实施例的另一显示装置的图；以及
图11是示出根据实施例的照明装置的图。
具体实施方式
在实施例的描述中，将会理解的是，当层(或者膜)、区域、图案或结构被称为在另一衬底、另一层(或膜)、另一区域、另一垫或另一图案“上”或“下”时，它能够“直接”或“间接”位于其它衬底、层(或膜)、区域、垫或图案上，或者也可以存在一个或者多个中间层。
将会参考附图描述该层的位置。另外，出于方便或清楚的目的而示意性地绘制附图中所示的每层的厚度。另外，元件的尺寸没有完全反映实际尺寸。
在下文中，将会参考附图描述根据实施例的半导体发光器件。
图1是示出根据第一实施例的发光器件的侧面截面图。
参考图1，发光器件100包括：衬底101、缓冲层103、第一导电类型半导体层105、有源层107、以及第二导电类型半导体层109。
衬底101可以包括诸如蓝宝石(Al2O3)衬底或者玻璃衬底的透射衬底。衬底101可以包括导电材料、绝缘材料、或者金属材料。优选地，衬底101可以包括从由GaN、SiC、ZnO、Si、GaP、GaAs、以及Ga2O3组成的组中选择的一个，但是实施例不限于此。光提取结构能够被形成在衬底101上。优选地，光提取结构包括具有被形成在衬底101上的条纹结构或者透镜结构的突起。根据实施例，III族氮化物半导体晶体结构是在衬底的表面上生长的外延层，但是实施例不限于此。
另外，II至VI族化合物半导体层能够以层或者图案的形式形成在衬底101上。II至VI族化合物半导体层可以包括包含能够减少晶格失配的材料的结构或者光提取结构。
通过诸如电子束蒸发器、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、PLD(等离子体激光沉积)、复式热蒸发器(dual-type thermalevaporator)、溅射、以及MOCVD(金属有机化学气相沉积)的生长设备可以生长化合物半导体层，但是实施例不限于此。
缓冲层103能够被形成在衬底101上。例如，缓冲层103可以包括如下的III-V族化合物半导体，所述III-V族化合物半导体包括从由GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、以及AlGaInP组成的组中选择的一个。通过使用具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料，或者通过使用诸如ZnO的氧化物材料能够形成缓冲层。缓冲层103可以包括单层或者能够减少衬底101和化合物半导体层之间的晶格失配的超晶格结构(SLS)。超晶格结构可以包括InGaN/GaN的堆叠结构。
能够提供诸如未掺杂的氮化物半导体层的未掺杂的半导体层。未掺杂的半导体层被特意用于指示未被掺杂导电掺杂物的半导体层。未掺杂的半导体层具有显著地低于第一导电类型半导体层的导电性。例如，未掺杂的半导体层包括具有第一导电属性的未掺杂的GaN层。缓冲层103和/或未掺杂的半导体层能够被省略。
发光结构层104被形成在缓冲层103上。发光结构层104可以具有N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构、或者P-N-P结结构，其中“N”称为N型半导体层，“P”称为P型半导体层，并且“-”指的是具有被布置在有源层的两侧处或者被直接地堆叠在有源层上的P型半导体结构和N型半导体层的结构。
优选地，发光结构104包括第一导电类型半导体层105、有源层107、以及第二导电类型半导体层109。
第一导电类型半导体层105能够被布置在有源层107和衬底101之间，优选地，在缓冲层103上。第一导电类型半导体层105可以包括被掺杂有第一导电掺杂物的III-V族化合物半导体。例如，第一导电类型半导体层105可以包括从由GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、以及AlGaInP组成的组中选择的一个。第一导电类型半导体层105可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料。
第一导电类型半导体层105是N型半导体层。N型半导体层可以包括诸如Si、Ge、Sn、Se或者Te的N型掺杂物。第一导电类型半导体层105可以用作电极接触层，并且能够被制备为单层或者多层，但是实施例不限于此。
另外，第一导电类型半导体层105可以包括包含异质结半导体层的超晶格结构。超晶格结构包括GaN/InGaN或者GaN/AlGaN的堆叠结构。超晶格结构可以至少包括被相互交替地堆叠的两对异质结半导体层，并且具有数个
Figure BSA00000378582700051
或者更大的厚度。
第一导电包覆层可以被形成在第一导电类型半导体层105和有源层107之间。第一导电包覆层可以包括GaN基半导体，并且具有比被形成在有源层107中的阻挡层171和173的带隙更大的带隙，以限定载流子。
有源层107可以具有单量子阱结构或者多量子阱结构。有源层107可以具有包括作为由III-V族化合物半导体材料构成的阱层171和阻挡层173的堆叠结构。例如，有源层107可以包括InaAlbGa(1-a-b)N阻挡层171/InxAlyGa(1-x-y)N阱层172，其中0≤a≤1，0≤b≤1，0≤a+b≤1，0＜x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1。能够一次至二十次重复地堆叠阻挡层171和阱层172，但是实施例限于此。阻挡层171和173能够分别被布置在有源层107的最上侧和最下侧处，并且阻挡层171的数目可以比阱层172的数目至少大于1，但是实施例不限于此。
与第一导电类型半导体层105相邻的有源层107的第一阻挡层171能够被掺杂有n型掺杂物，并且与第二导电类型半导体层109相邻的有源层107的第二阻挡层173可以具有比其它的阻挡层的掺杂物浓度小的掺杂物浓度。第二阻挡层173的掺杂物浓度被称为n型掺杂物和/或p型掺杂物的浓度。
为了生长有源层107，通过在采用氮和/或氢作为载体气体的同时，在第一温度T1下选择性地提供NH3、TMGa(或者TEGa)、TMln或者TMAl来交替地生长阻挡层171和阱层172。第一温度T1处于700℃至800℃的范围内。用于阻挡层171和173的生长温度可以等于或者高于用于阱层172的生长温度。
至少一个阱层172的生长率是0.01nm/sec或者更小。至少一个阱层172的厚度大约是3nm或者更大，优选地，为3nm至4nm。在至少一个阱层172中的铟(In)组分是12％或者更大。能够在阱层172上形成单阻挡层或者多阻挡层。
在阱层172与阻挡层171和173之间存在铟组分的差。在薄膜生长工艺期间，通过控制铟流动速率可以调整铟组分。即，为了减少铟组分，则升高生长温度或者减小铟的流动速率。详细地，通过使用具有比用于阱层172的材料的铟组分更低的铟组分的半导体材料，能够生长阻挡层171和173。
阻挡层171和173的带隙可以大于阱层172的带隙。
另外，当阱层172与阻挡层171和173被交替地生长时要求有稳定时间，以稳定用于各层的生长温度。例如，将稳定时间给定为在用于阻挡层171的生长温度被变成用于阱层172的生长温度，或者用于阱层172的生长温度被变成用于阻挡层171和173的生长温度的时段。通过利用稳定时间能够形成有源层107。
第二导电包覆层能够被形成在第二导电类型半导体层109和有源层107之间。第二导电包覆层可以包括GaN基半导体层，并且具有比被形成在有源层107中的阻挡层171和173的带隙更大的带隙，以限定载流子。
第二导电类型半导体层109被形成在有源层107上。第二导电类型半导体层109可以包括被掺杂有第二导电掺杂物的III-V族化合物半导体。例如，III-V族化合物半导体可以包括从由GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、以及AlGaInP组成的组中选择的一个。优选地，通过使用具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料能够形成第二导电类型半导体层109。
第二导电类型半导体层109能够被制备为单层或者多层。如果第二导电类型半导体层109被制备为多层，那么第二导电类型半导体层109可以包括超晶格结构，诸如AlGaN/GaN。
第二导电类型半导体层109是被掺杂有诸如Mg、Be、或者Zn的P型掺杂物的P型半导体层。第二导电类型半导体层109可以用作电极接触层，但是实施例不限于此。
另外，发光结构层104可以具有包括P型半导体的第一导电类型半导体层105和包括N型半导体的第二导电类型半导体层109。具有与第一导电类型半导体层105相反的极性的第三导电类型半导体层(未示出)能够被形成在第二导电类型半导体层109上。
如图2中所示，当阱层172中的铟组分XIn是处于10％至20％的范围内时，有源层107保持在亚稳区D1中。然而，如果在有源层107的阱层172的生长的工艺中已经确定大多数属性，那么当在有源层107已经被生长之后的后续工艺中执行最佳化时，波长很少会发生变化。
根据实施例，有源层107的阱层172的生长率是0.01nm/sec或者更小，阱层172的厚度是3nm或者更大，并且阱层172的铟组分是12％或者更大。在这样的情况下，生长阱层172，并且然后在已经经过稳定时间之后生长阻挡层171。这样，阱层172与阻挡层171和173能够被交替地生长。阻挡层171和173可以比阱层172更厚。阱层172满足InxAlyGa1-x-yN的组成式，其中x是处于0.12至0.2的范围内，优选地，在0.12至0.15。
在有源层107已经被生长之后，执行热退火工艺以提高光学特性。以第二温度T2(T2＞T1)执行热退火工艺，以最优化有源层107的光学特性。第二温度T2高于阱层172的生长温度或者第一温度，并且被设置为800至1100℃的范围内。可以取决于有源层107的生长温度而改变第二温度T2。根据实施例，在有源层107已经完成生长之后并且在第二导电类型半导体层109被生长之前执行热退火工艺。热退火工艺可以保护有源层107的阱层172，并且防止微粒被分解或者蒸发，同时提高界面特性、光学特性、以及厚度均匀性。
同时，在高于有源层107的阱层172的生长温度的温度下执行至少一个热退火工艺，使得能够防止阱层172的质量退化并且能够提高光效率。作为高密度铟团簇的富铟团簇(In rich cluster)，或者可以在至少一个阱层172中诱发量子点(quantum dot)。为了便于解释，高密度铟团簇将会被称为铟团簇。铟团簇具有比阱层172中的铟组分更高的铟组分。另外，铟团簇具有20nm或者更小的尺寸，优选地，为1至20nm。阱层172中的铟团簇的密度可以是1E11/cm2或者更大(例如，1E11/cm2至1E13/cm2)。铟团簇具有比InxAlyGa1-x-yN阱层中的铟(In)的组分更高的组分。
铟团簇可以具有不规则的形状或者随机的形状，并且以随机的间隔被相互隔开。
另外，热退火时间比有源层107的稳定时间长。例如，热退火时间大约是20分钟。
具有上述结构的发光器件可以具有相对于静电放电(ESD)的改善的耐久性和改善的光致发光(photo luminescence(PL))强度，并且能够提高诸如工作电压的发光器件100的电气特性。因此，能够提供具有高的光致发光强度和可靠性的发光器件。由于热退火工艺，发光器件100能够发射低于有源层107的本征材料的带隙的能量的光。有源层107的阱层172可以具有矩形、锥形、或者梯形的带隙。
如图3中所示，从有源层107发射的光的波长可以被延长1nm或者更多，并且光的光致发光强度可以被提高了大约10％或者更多。
由于在已经形成有源层107之后执行退火工艺，所以能够发射具有适合于发光器件的光致发光强度的光，而不需要在有源层107和第二导电类型半导体层109之间形成的诸如P-AlGaN/GaN的超晶格结构和/或P-AlGaN。另外，即使诸如图案化蓝宝石衬底(PSS)的附加图案没有被形成在衬底101上，也能够提供具有最佳的光发射的有源层107。
有源层107的表面上的缺陷密度，即，最上表面上的缺陷密度是1E8/cm2或者更小。缺陷密度可以包括电势凹坑或者V-pit。第二阻挡层173可以被布置在有源层107的最上层处。
通过热退火工艺能够改善有源层107的表面上的缺陷密度，即，第二阻挡层173的表面上的缺陷密度。当执行热退火工艺时，有源层107中的In和Ga的原子(atom)迁移到缺陷区域并且相互组合，从而能够改善有源层107的表面上的缺陷密度。另外，通过热退火工艺，In和Ga的原子被组合在缺陷区域中，使得能够生长具有高质量的InGaN层。
有源层107的第二阻挡层173的表面上的缺陷密度可以低于第一导电类型半导体层105的下表面或者顶表面上的缺陷密度。另外，第二阻挡层173的缺陷密度可以低于阻挡层171的缺陷密度，其中，所述第二阻挡层173与第一导电类型半导体层105相比离第二导电类型半导体层109更近，所述阻挡层171与第二导电类型半导体层109相比离第一导电类型半导体层105更近。
由于通过热退火工艺能够减少有源层107的表面上的缺陷密度，所以能够提高具有高质量的有源层107。另外，能够防止由缺陷引起的低的电流和耐受电压，使得能够提高有源层107的内部量子效率。
如图3中所示，由于具有上述结构的阱层和热退火工艺，根据实施例的有源层发射具有比比较示例的长2.3nm的波长的光，并且与比较示例的相比较光致发光强度被增加了大约50％。在阱层具有2nm的厚度，并且In组分是10％的条件下获得比较示例。当生长有源层时确定有源层的特性。
根据实施例，通过在预定的条件下已经生长阱层和有源层之后的后续工艺来最优化有源层，使得发光器件能够提高光致发光强度，同时增强相对于ESD的耐久性和诸如工作电压的电气特性。因此，能够实现具有高的光致发光强度和高的可靠性的发光器件。
表1示出实施例和比较示例的电压、功率以及ESD特性。
表1
Figure BSA00000378582700111
在表1中，VF表示正向电流，VF1和VF2表示当施加预定电流时的正向电压，VR表示当施加预定电流时的反向电压，Po表示功率，并且ESD产率表示在预定的电压条件下的ESD特性。能够从表1中理解到，根据实施例，与比较示例相比较，正向电压、反向电压、功率、以及ESD特性被提高。
通过热退火工艺，将具有20nm或者更小的尺寸的铟团簇形成在有源层中。因此，从有源层发射的光的波长可以被延长了大约1nm或者更多，并且PL强度被提高了大约10％或者更多。可以以1E11/cm2，优选地，以1E11/cm2～1E13/cm2的密度，将In团簇形成在阱层172中。
图4是示出根据第二实施例的发光器件的侧截面图。在第二实施例的下述描述中，为了避免重复将会省略在第一实施例中已经描述的元件和结构。
参考图4，半导体发光器件100A包括：衬底101、缓冲层103、第一导电类型半导体层105、有源层107、第二导电缓冲层108、以及第二导电类型半导体层109。
通过在有源层107上形成第二导电缓冲层108并且在第二导电缓冲层108上形成第二导电类型半导体层109来获得发光结构层104。
用于有源层107的生长方法与第一实施例的相类似，因此为了避免重复将会省略其详情。有源层107的阱层172的厚度至少是3nm，并且阱层172包括具有InxAlyGa1-x-yN(0＜x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的材料，其中x是处于0.12至0.2的范围内，并且In组分至少是12％，优选地，为12～20％，更加优选地，为12～15％。
第二导电缓冲层108包括被掺杂有第二导电掺杂物的III-V族化合物半导体。例如，第二导电缓冲层108被制备为包括InAlGN的薄层。另外，第二导电缓冲层108可以包括具有数十个
Figure BSA00000378582700121
至数个nm的厚度的InAlGaN层或者AlGaN层。
在第二导电缓冲层108已经被生长之后，在第二导电类型半导体层109被形成之前执行热退火工艺。在800～1100℃的温度执行热退火工艺20分钟。热退火温度可以高于有源层107或者第二导电缓冲层108的生长温度。
由于热退火工艺，在有源层107的阱层172中能够增加用于增强光效率的量子点的数目。根据实施例，通过在在预定的生长条件下已经生长阱层172和有源层107之后的后续工艺来最优化有源层107，使得发光器件能够提高光致发光强度，同时增强相对于ESD的耐久性和诸如工作电压的电气特性。因此，能够实现具有高的光致发光强度和高的可靠性的发光器件。
另外，即使在第二导电缓冲层108已经被形成之后执行热退火工艺，也能够改善有源层107的表面的缺陷密度，即，最上边的阻挡层的表面上的缺陷密度。当执行热退火工艺时，有源层107中的In和Ga的原子迁移到缺陷区域并且相互组合，从而能够改善有源层107的表面上的缺陷密度。有源层107的缺陷密度，即，V-pit密度是1E8/cm2或者更小。
由于通过热退火工艺能够减少有源层107的表面上的缺陷密度，所以能够提供具有高质量的有源层107。另外，能够防止通过缺陷引起的耐受电压和电流的劣化，使得能够提高有源层107的内部量子效应。
在有源层107、第二导电缓冲层108、或者第二导电类型半导体层109已经被生长之后能够执行热退火工艺，但是实施例不限于此。
图5是示出根据第三实施例的发光器件的侧面截面图。在第三实施例的下述描述中，为了避免重复将会省略在第一实施例中已经描述的元件和结构。
参考图5，通过在衬底101上顺序地生长缓冲层103、第一导电类型半导体层105、有源层107、第二导电类型半导体层109、以及第三导电类型半导体层110能够制造半导体发光器件100B。
用于有源层107的生长方法与第一实施例的相类似，因此为了避免重复将会省略其详情。有源层107的阱层172的厚度至少是3nm，阱层172包括具有InxAlyGa1-x-yN(0＜x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的材料，并且In组分至少是12％。
通过在有源层107上形成第二导电类型半导体层109，并且在第二导电类型半导体层109上形成第三导电类型半导体层110能够获得发光结构层104。第三导电类型半导体层110是被掺杂有第一导电掺杂物的薄的半导体层。第三导电类型半导体层110可以包括如下的III-V族化合物半导体，所述III-V族化合物半导体包括从由GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、以及AlGaInP组成的组中选择的一个。
在第二导电类型半导体层109或者第三导电类型半导体层110已经被生长之后，执行热退火工艺。在800℃～1100℃的温度执行热退火工艺20分钟。热退火工艺诱使阱层172中的量子点或者铟团簇。铟团簇可以改善有源层107的光学特性。热退火温度可以比第二导电类型半导体层109或者有源层107的阱层172的生长温度更高。
另外，即使在第二导电类型半导体层109已经被形成之后执行热退火工艺，也能够改善有源层107的表面的缺陷密度，即，最上边的阻挡层173的表面上的缺陷密度。当执行热退火工艺时，有源层107中的In和Ga的原子迁移到缺陷区域并且相互组合，使得能够改善有源层107的表面上的缺陷密度。有源层107的缺陷密度，即，V-pit密度是1E8/cm2或者更小。
尽管已经描述的是，在第三导电类型半导体层110已经被生长之后执行热退火工艺，但是也能够在第三导电类型半导体层110被生长之前或者有源层107已经被生长之后执行热退火工艺。
根据实施例，透明电极层、反射电极层、以及第二电极中的至少一个能够被形成在第二导电类型半导体层109或者第三导电类型半导体层110上。在实施例的技术范围内能够不同地改变上述元件的材料和结构。另外，在其它的实施例中能够选择性地采用各个实施例的特征。
图6是示出被布置在图1的发光器件中的横向电极的截面图。
参考图6，发光器件150包括被布置在第二导电类型半导体层109上的电极层111和被电气地连接到电极层111的第二电极115。第二电极115能够被布置在电极层111上，并且能够被电气地连接到电极层111和第二导电类型半导体层109。第二电极115可以包括从由Ag、Ag合金、Ni、Al、Al合金、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf以及其合金组成的组中选择的至少一个。
电极层111可以具有欧姆接触功能和/或透射(transmittive)功能。通过使用从由ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)、IZTO(铟锌锡氧化物)、IAZO(铟铝锌氧化物)、IGZO(铟镓锌氧化物)、IGTO(铟镓锡氧化物)、AZO(铝锌氧化物)、ATO(锑锡氧化物)、GZO(镓锌氧化物)、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni、Ag、Ni/IrOx/Au、以及Ni/IrOx/Au/ITO组成的组中选择的至少一个，可以将电极层111制备为单层或者多层。
第一电极113被电气地连接到第一导电类型半导体层105。第一电极113能够被布置在第一导电类型半导体层105上，并且可以包括从由Ti、Al、In、Ta、Pd、Co、Ni、Si、Ge、Ag、Au、以及其合金组成的组中选择的至少一个。
图7是示出图1中所示的发光器件的另一示例的截面图。
参考图7，发光器件包括：发光结构层104、第一电极114、沟道层119、多个导电层121、123和125、以及支撑构件127。
发光结构层104包括II至VI族化合物半导体。例如，通过使用III-V族化合物半导体能够形成发光结构层104。另外，发光结构层104可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料。此外，发光结构层104可以包括从由GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、以及AlGaInP组成的组中选择的至少一个。
发光结构层104包括第一导电类型半导体层105、有源层107、以及第二导电类型半导体层109，其中，有源层107被插入在第一和第二导电类型半导体层105和109之间。另外，发光结构层104可以进一步包括第三半导体层，所述第三半导体层被布置在第二导电类型半导体层109下面并且具有与第二导电类型半导体层109的相反的极性。
第一电极114被形成在第一导电类型半导体层105的顶表面上。粗糙部能够被形成在第一导电类型半导体层105的顶表面的一部分或者整个区域上。诸如具有比第一导电类型半导体层105的掺杂浓度更低的掺杂浓度的未掺杂的半导体层或者低导电类型半导体层的另一半导体层能够被形成在第一电极114和第一导电类型半导体层105之间。
第一导电类型半导体层105的顶表面是连接第一电极114的N-面表面。第一电极114具有欧姆接触功能，并且其一部分被用作结合焊盘。第一电极114能够被制备为单层结构或者多层结构，并且具有预定的线宽的电极能够被电气地连接到第一电极114。第一电极114可以包括从由Cr、Ti、Al、In、Ta、Pd、Co、Ni、Si、Ge、Ag、Cu、Au以及其混合物组成的组中选择的一个。
有源层107被形成在第一导电类型半导体层105下面。
第二导电类型半导体层109被形成在有源层107下面。
发光结构的横向侧面可以倾斜或者垂直于第二导电类型半导体层109的下表面。
沟道层119和第一导电层121被形成在第二导电类型半导体层109下面。沟道层119的内部部分被布置在第二导电类型半导体层109和第一导电层121之间，并且沟道层119的外部被暴露在发光结构104的外部。沟道层119的外部的下表面可以接触第一导电层121的顶表面。沟道层119可以包括绝缘材料或者导电氧化物材料。例如，沟道层119可以包括从由ITO、IZO、IZON、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATO、GZO、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、以及TiO2组成的组中选择的一个。
通过沟道层119将导电层与发光结构104隔开。另外，沟道层119可以改善相对于第二导电类型半导体层109的粘附特性。
第一导电层121可以包括欧姆层。欧姆层与第二导电类型半导体层109的下表面欧姆接触。欧姆层可以包括从由ITO、IZO、IZON、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATO、以及GZO组成的组中选择的一个。另外，欧姆层可以包括诸如Ni或者Ag的金属。
第二导电层123被布置在第一导电层121的下面。第二导电层123可以包括具有大约50％或者更大的反射率的金属。例如，第二导电层123可以包括从由Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf、以及其组合组成的组中选择的至少一个。
第一和第二导电层121和123中的至少一个可以延伸到沟道层119下面。
第三导电层125被制备为第二导电层123下面的结合层或者阻挡层。第三导电层125可以包括从由Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag、以及Ta组成的组中选择的至少一个。
支撑构件127被形成在第三导电层125下面。支撑构件127可以包括导电材料。例如，支撑构件127可以包括Cu、Au或者诸如Si、Ge、ZnO或者SiC的载体(carrier)晶圆。取决于支撑构件127的强度或者厚度可以省略支撑构件127，或者支撑构件127可以包括被一体地形成作为单层的两层。例如，支撑构件127可以包括导电片或者绝缘材料。
图8是示出根据实施例的发光器件封装的截面图。
参考图8，发光器件封装30包括：主体10；形成在主体10上的第一和第二引线电极31和33；发光器件150，该发光器件150被设置在主体10上，并且被电气地连接到第一和第二引线电极31和33；以及成型构件40，该成型构件40包围发光器件150。
主体10可以是包括硅的导电基板、包括PPA(聚邻苯二甲酰胺)的合成树脂基板、陶瓷基板、绝缘基板、或者诸如MCPCB(金属核PCB(印制电路板))的金属基板。腔体15能够被形成在主体10中，并且划分部分16能够被形成在第一和第二引线电极31和33之间。被倾斜的表面能够被形成在腔体15的周围。主体10可以具有通孔结构，但是实施例不限于此。
第一和第二引线电极31和33被相互电气地隔离，以将电力提供给发光器件150。另外，第一和第二引线电极31和33反射从发光器件150发射的光，以提高光效率并且将从发光器件150产生的热发散到外部。
发光器件150能够被安装在主体10上，或者第一电极31或第二电极33上。
发光器件150通过布线被电气地连接到第一引线电极31，并且通过芯片结合方案而被电气地连接到第二电极33。
成型构件40包围发光器件150以保护发光器件150。另外，成型构件40可以包括冷光材料以改变从发光器件150发射的光的波长。透镜能够被形成在成型构件40上。透镜可以接触成型构件40，或者可以与型构件40隔开。
经由通孔，发光器件150能够被电气地连接到基板或者主体的下表面。
根据实施例的至少一个发光器件能够被安装在发光器件封装中，但是实施例不限于此。
尽管在实施例中公开了顶视型发光器件封装，但是侧视型发光器件封装也能够被用于提高散热、导电性、以及反射特性。根据顶视型发光器件封装或者侧视型发光器件封装，通过使用树脂层来封装发光器件，并且然后，将透镜形成在树脂层上或者被结合到树脂层上，但是实施例不限于此。
<照明系统>
根据实施例的发光器件封装或者发光器件能够被应用于发光体单元。发光体单元包括被排列在发光体单元中的多个发光器件或者多个发光器件封装。发光体单元可以包括照明灯、信号灯、车辆的头灯、以及电子布告板。
照明系统可以包括图9和图10中所示的显示装置、图11中所示的照明装置、照明灯、信号灯、汽车头灯、电子显示器等等。
图9是示出根据实施例的显示装置的分解透视图。
参考图9，根据实施例的显示装置1000可以包括：导光板1041；发光模块1031，该发光模块1031用于将光提供给导光板1041；在导光板1041的下方的反射构件1022；在导光板1041上的光学片1051；在光学片1051上的显示面板1061；以及底盖1011，该底盖1011用于存储导光板1041、发光模块1031、以及反射构件1022；然而，其不限于此。
底盖1011、反射片1022、导光板1041、以及光学片1051可以被定义为发光体单元1050。
导光板1041用于漫射光用于聚集为表面光源。利用透明材料来形成导光板1041，并且，例如，导光板1041可以包括诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的丙烯基树脂、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)以及聚萘二甲酸乙二酯(PEN)树脂中的一个。
发光模块1031将光提供给导光板1041的至少一侧，并且最终用作显示装置的光源。
包括至少一个发光模块1031，并且它可以从导光板1041的一侧处直接或者间接地提供光。发光模块1031包括根据上述实施例的发光器件封装30和基板1033。发光器件封装30可以以预定的间隔被布置在基板1033上。
基板1033可以是包括电路图案(未示出)的印制电路板(PCB)。然而，基板1033不仅可以包括典型的PCB，而且包括金属核PCB(MCPCB)或者柔性PCB(FPCB)，但是它不限于此。在发光器件封装30被安装在底盖1011的侧面上或者散热板上的情况下，基板1033可以被省略。在此，散热板的一部分可以被连接到底盖1011的上表面。
多个发光器件封装30可以被安装在基板1033上，使得发光表面与导光板1041隔开了预定的距离，但是其不限于此。发光器件封装30可以将光直接地或者间接地提供给导光板1041的光入射部分，即，导光板1041的一侧，并且其不限于此。
反射构件1022可以被布置在导光板1041的下面。反射构件1022在向上方向中反射被入射到导光板1041的下表面的光，从而可以提高发光体单元1050的亮度。例如，可以利用PET、PC或者PVC(聚氯乙烯)树脂来形成反射构件1022；然而，其不限于此。反射构件1022可以是底盖1011的上表面；然而，其不限于此。
底盖1011可以存储导光板1041、发光模块1031、以及反射构件1022。为此，底盖1011被提供有具有其上表面开口的盒形形状的存储单元1012，并且其不限于此。底盖1011可以与顶盖组合，并且其不限于此。
可以利用金属材料或者树脂材料来形成底盖1011，并且可以使用按压或者挤压工艺来制造底盖1011。底盖1011还可以包括具有优秀的导热性的金属或者非金属材料，并且其不限于此。
例如，显示面板1061是LCD面板，并且包括透明的第一和第二基板，以及第一和第二基板之间的液晶层。偏振板能够被附着到显示面板1061的至少一侧；然而，附着结构不限于此。显示面板106通过穿过光学片1051的光来显示信息。显示装置1000可以被应用于各种蜂窝电话、笔记本计算机的监视器、膝上电脑的监视器、以及电视。
光学片1051能够被布置在显示面板1061和导光板1041之间，并且包括至少一个透射片。例如，光学片1051可以包括漫射片、水平和垂直棱镜片、亮度增强片中的至少一个。漫射片漫射入射光。水平或/和垂直棱镜片将入射光集中在显示区域上。亮度增强片重新使用丢失的光以增加亮度。保护片能够被布置在显示面板1061上，并且其不限于此。
在此，在发光模块1031的光路径中，可以将导光板1041和光学片1051包括作为光学构件；然而，其不限于此。
图10是示出根据实施例的显示装置的图。
参考图10，显示装置1100包括：底盖1152、基板1120、光学构件1154、以及显示面板1155。在此，上述发光器件封装30被排列在基板120上。
基板1120和发光器件封装30可以被限定为发光模块1060。底盖1152、至少一个发光模块1060、以及光学构件1154可以被定义为发光体单元。
底盖1152可以被提供有存储单元1153，并且其不限于此。
在此，光学构件1154可以包括透镜、导光板、漫射片、水平和垂直棱镜片、以及亮度增强片中的至少一个。可以利用PC材料或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料来形成导光板，并且此导光板可以被取消。漫射片漫射入射光。水平或/和垂直棱镜片将入射光集中在显示区域上。亮度增强片重新使用丢失的光以增强亮度。
光学构件1154被布置在发光模块1060上。光学构件1154将从发光模块1060发射的光转换为表面光源，或者对光执行漫射或者会聚。
图11是示出根据实施例的照明装置的透视图。
参考图11，照明装置1500包括：外壳1510；发光模块1530，该发光模块1530被安装到外壳1510；以及连接端子1520，该连接端子1520被安装到外壳1510，并且被提供由来自于外部电源的电力。
优选地，通过具有优秀的散热特性的材料来形成外壳1510。例如，可以利用金属材料或者树脂材料来形成外壳1510。
发光模块1530可以包括：基板1532，和被安装在基板1532上的根据实施例的发光器件封装30。可以以矩阵的形式排列，或者以预定的间隔相互分离地排列多个发光器件封装30。
基板1532可以是印制电路图案的绝缘体。例如，基板1532可以包括PCB、金属核PCB、柔性PCB、陶瓷PCB、以及FR-4基板。
还可以利用有效地反射光的材料来形成基板1532，或者它的表面可以被涂覆有有效地反射光的颜色，例如，白色或者银色。
至少一个发光器件封装30可以被安装在基板1532上。每个发光器件封装30可以包括至少一个发光二极管(LED)芯片。LED芯片可以包括发射具有诸如红、绿、蓝或者白色的可见光的发光二极管，和发射紫外线(UV)的UV发光二极管。
各种发光器件封装30的组合可以被布置在发光模块1530中，以用于获得彩色色度和亮度。例如，为了确保高的显色性指数(CRI)，可以组合和布置白光发光二极管、红光发光二极管、以及绿光发光二极管。
连接端子1520可以被电气地连接到发光模块1530以提供电力。连接端子1520以插座的方式被螺纹连接到外部电源；然而，其不限于此。例如，可以形成以插头的形式的连接端子1520以将其插入到外部电源，或者通过电线可以将其连接到外部电源。
制造根据实施例的发光器件的方法包括下述步骤：在基板上形成第一导电类型半导体层；在第一导电类型半导体层上形成被交替地布置的具有阱层和阻挡层的有源层；并且在有源层上形成至少一个第二导电类型半导体层。阱层包括具有至少IE11/cm2的密度的In团簇。
实施例能够提高峰值波长的强度。当生长有源层时，实施例能够通过执行热退火工艺将短波长偏移为长波长。实施例能够提高相对于ESD的耐久性。实施例能够提高诸如工作电压的电气特性。
在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构、或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中，在各处出现的这类短语不必都表示相同的实施例。此外，当结合任何实施例描述特定特征、结构、或特性时，都认为结合实施例中的其它实施例实现这样的特征、结构或特性也是本领域技术人员所能够想到的。
虽然已经参照本发明的多个示例性实施例描述了实施例，但是应该理解，本领域的技术人员可以设计出将落入本发明原理的精神和范围内的多个其它修改和实施例。更加具体地，在本说明书、附图和所附权利要求的范围内的主题组合布置的组成部件和/或布置中，各种变化和修改都是可能的。除了组成部件和/或布置中的变化和修改之外，对于本领域的技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。

Claims (15)

1.一种发光器件，包括：
第一导电类型半导体层；
有源层，所述有源层包括被交替地布置在所述第一导电类型半导体层上的阻挡层和阱层；以及
所述有源层上的第二导电类型半导体层，
其中，所述至少一个阱层包括具有1E11/cm2或者更大的密度的铟团簇。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述阱层包括具有InxAlyGa(1-x-y)N(0＜x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的材料。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述阱层的至少一个铟团簇具有20nm或者更小的尺寸。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述阱层的铟团簇具有不规则的形状或者随机的形状。
5.根据权利要求2所述的发光器件，其中，所述铟团簇具有比所述至少一个阱层中的铟(In)组分更高的组分。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述阱层中的铟组分是处于10％至20％的范围内。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述阱层具有至少3nm的厚度。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述有源层的表面上的缺陷密度比所述第一导电类型半导体层的表面上的缺陷密度低。
9.根据权利要求8所述的发光器件，其中，所述有源层的表面上的所述缺陷密度是1E8/cm2或者更小。
10.根据权利要求8所述的发光器件，其中，所述有源层的最上边的层是第一阻挡层，并且从所述第一阻挡层的表面获得所述有源层的缺陷密度。
11.根据权利要求8所述的发光器件，进一步包括在所述有源层和所述第二导电类型半导体层之间的第二导电缓冲层，其中，所述第二导电缓冲层包括InAlGaN或者AlGaN。
12.根据权利要求8所述的发光器件，进一步包括在所述第二导电类型半导体层上的第三导电类型半导体层，其中，所述第三导电类型半导体层具有与所述第二导电类型半导体层的极性相反的极性。
13.根据权利要求8所述的发光器件，其中，所述至少一个阱层具有3nm至4nm的厚度，所述厚度比所述阻挡层的厚度薄。
14.根据权利要求8所述的发光器件，其中，与所述第二导电类型半导体层相比离所述第一导电类型半导体层更近的所述阻挡层包括n型掺杂物。
15.根据权利要求8所述的发光器件，其中，与所述第一导电类型半导体层相比较离所述第二导电类型半导体层更近的所述阻挡层的缺陷密度比与所述第二导电类型半导体层相比较离所述第一导电类型半导体层更近的所述阻挡层的缺陷密度低。
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