CN102217104A - 半导体发光器件 - Google Patents
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Abstract
公开一种半导体发光器件。半导体发光器件包括：第一导电类型半导体层；第一导电类型半导体层上的有源层；以及第一导电类型半导体层上的包括多个反射层的第一电极焊盘。
Description
技术领域
实施例涉及一种半导体发光器件。
背景技术
由于其物理和化学特性，III-V族氮化物半导体已经被广泛地用作用于诸如发光二极管(LED)或者激光二极管(LD)的发光器件的主要材料。通常，III-V族氮化物半导体包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，以及0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料。
LED是通过使用化合物半导体的特性将电信号转换为红外线或者光来发送/接收信号的半导体器件。LED还被用作光源。
使用氮化物半导体材料的LED或者LD主要用于发光器件以提供光。例如，LED或者LD被用作用于诸如蜂窝电话的键区发光部分、电子标识牌、以及照明装置的各种产品的光源。
发明内容
[技术问题]
实施例提供一种半导体发光器件，该半导体发光器件包括形成在第一电极焊盘和/或第二电极焊盘上的多个反射层。
实施例提供一种半导体发光器件，该半导体发光器件包括具有被顺序地堆叠在半导体层上的粘附层、第一反射层、阻挡金属层以及第二反射层的电极焊盘。
[技术方案]
实施例提供一种半导体发光器件，包括：第一导电类型半导体层；在第一导电类型半导体层上的有源层；以及在第一导电类型半导体层上或者下面的包括多个反射层的第一电极焊盘。
实施例提供一种半导体发光器件，包括：发光结构，该发光结构包括第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层；在第一导电类型半导体层的一侧的包括多个反射层的第一电极焊盘；在第二导电类型半导体层的一侧的包括多个反射层的第二电极焊盘；以及在第二导电类型半导体层的另一侧的第二电极层。
[有益效果]
实施例能够提供外量子效应。
实施例能够提高半导体发光器件中的反射光的量。
实施例能够提高发光二极管封装的光效率。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的半导体发光器件的侧截面图；
图2是示出图1的第一和第二电极焊盘的详细结构的截面图；以及
图3是示出使用图1的半导体发光器件的发光器件封装的侧截面图。
具体实施方式
在下文中，将会参考附图详细地描述根据实施例的半导体发光器件。在实施例的描述中，将会理解的是，当层被称为在另一层“上”或者“下”时，它能够“直接地”或者“间接地”在另一层上或者也可以存在一个或者多个中间层。已经参考附图描述了层的这样的位置。在关于实施例的描述中，附图中所示的元件的厚度仅用于示出性目的，并且实施例不限于此。
图1是示出根据第一实施例的半导体发光器件的侧截面图，并且图2是示出图1的第一和第二电极焊盘的详细构造的截面图。
参考图1，半导体发光器件100包括衬底110、缓冲层120、第一导电类型半导体层130、有源层140、第二导电类型半导体层150、第二电极层160、第一电极焊盘170、以及第二电极焊盘180。
衬底110可以包括从由Al2O3、GaN、SiC、ZnO、Si、GaP、InP、GaAs以及导电衬底组成的组中选择的一个。凹凸图案能够形成在衬底110上，但是实施例不限于此。
氮化物半导体能够生长在衬底110上。在该情况下，可以从由电子束蒸镀机、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、PLD(等离子体激光沉积)、复式热蒸镀机、溅射、以及MOCVD(金属有机化学气相沉积)组成的组中选择生长设备，但是实施例不限于此。
缓冲层120能够形成在衬底110上。缓冲层120可以包括能够减少缓冲层120和衬底110之间的晶格常数的错配的材料。例如，缓冲层120可以包括单晶材料或者诸如GaN、AlN、AlGaN、InGaN、Inn、InAlGaN、以及AlInN的III-V族化合物半导体材料。缓冲层120能够被省略。
未掺杂的半导体层(未示出)能够形成在缓冲层120或者衬底110上。未掺杂的半导体层可以包括未掺杂的GaN层。
第一导电类型半导体层130形成在缓冲层120上。通过使用掺杂有诸如GaN、AlN、AlGaN、InGaN、Inn、InAlGaN、以及AlInN的第一导电掺杂物的III-V族化合物半导体材料能够制备单层或多层的第一导电类型半导体层130。
如果第一导电类型半导体层130是N型半导体层，那么第一导电掺杂物包括诸如Si、Ge、Sn、Se、或者Te的N型掺杂物。第一导电类型半导体层130可以用作电极接触层，但是实施例不限于此。
有源层140形成在第一导电类型半导体层130上。有源层140能够被制备为单量子阱结构或者多量子阱结构。
有源层140可以具有包括由II-V族元素的化合物半导体制成的阱层和阻挡层的堆叠结构。例如，有源层140可以具有InGaN阱层/GaN阻挡层，或者AlGaN阱层/GaN阻挡层的堆叠结构。另外，有源层140可以包括具有根据从有源层140发射的光的波长的带隙能量的材料。
导电包覆层可以形成在有源层140上和/或下面。导电包覆层可以包括AlGaN基半导体。
第二导电类型半导体层150形成在有源层140上。第二导电类型半导体层150包括掺杂有第二导电掺杂物的III-V族元素的化合物半导体。例如，通过使用从由GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、以及AlInN组成的组中选择的一个能够制备单层或多层的第二导电层150。如果第二导电类型半导体层150是P型半导体层，那么第二导电掺杂物包括诸如Mg或者Ze的P型掺杂物。第二导电类型半导体层150可以用作电极接触层，但是实施例不限于此。
第一导电类型半导体层130、有源层140以及第二导电类型半导体层150可以组成发光结构155。另外，第一导电类型半导体层130可以包括P型半导体层并且第二导电类型半导体层150可以包括N型半导体层。此外，诸如N型半导体层或者P型半导体层的第三导电类型半导体层能够形成在第二导电类型半导体层150上。因此，发光结构155可以包括N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构、以及P-N-P结结构中的至少一个。
第二电极层160形成在第二导电类型半导体层150上。第二电极层160可以包括透明电极层或者反射电极层。透明电极层可以包括从由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)、RuOx、TiOx、以及IrOx组成的组中选择的一个。另外，反射电极层可以包括从由Al、Ag、Pd、Rh、Pt、以及Ir组成的组中选择的一个。
第二电极层160能够均匀地扩散输入电流或者第二电极层160能够反射或者折射发射的光。
第一电极焊盘170形成在第一导电类型半导体层130的一侧处并且第二电极焊盘180形成在第二导电类型半导体层150的一侧处。如果第三导电类型半导体层(未示出)形成在第二导电类型半导体层150上，那么第二电极焊盘180形成在第三导电类型半导体层上。
通过台面蚀刻工艺可以暴露第一导电类型半导体层130的一侧。在已经形成第二导电类型半导体层150或者第二电极层160之后能够执行台面蚀刻工艺。
第二电极焊盘180能够直接地接触第二电极层160和/或第二导电类型半导体层150。第二电极焊盘180形成在第二导电类型半导体层150的顶表面的一侧上，并且第二电极层160接触第二电极焊盘180的外围部分。另外，第二电极焊盘180能够形成在第二电极层160上而不直接接触第二导电类型半导体层150。此外，第二电极焊盘180能够通过第二电极层160的开口(未示出)直接地接触第二导电类型半导体层150。
第一电极焊盘170包括多个反射层172和174，并且第二电极焊盘180包括多个反射层182和184。第一和第二电极焊盘170和180具有相同的结构并且第一和第二电极焊盘170和180中的一个能够被制备为不具有反射层的普通焊盘。根据实施例，第一和第二电极焊盘170和180的数目可以取决于器件的尺寸进行变化，并且实施例不限于此。
参考图1和图2，第一电极焊盘170包括第一粘附层171、第一反射层172、第一阻挡金属层173、以及第二反射层174。
第一粘附层171形成在第一导电类型半导体层130上。第一粘附层171可以包括对于第一导电类型半导体层130具有优异的粘附性能的材料。例如，第一粘附层171包括从由Cr、V、W、Ti、APC(Ag+Pd+Cu)合金、Cr-第一金属合金、以及Ti-第二金属合金组成的组中选择的至少一个。第一金属包括Fe、Tu、Mo、Al以及Ag中的至少一个，并且第二金属包括Fe、Tu、Mo、Al以及Ag中的至少一个。
如果第一粘附层171具有厚的厚度，那么光在第一粘附层171中被吸收。因此，第一粘附层171可以具有足以透射光的厚度。例如，第一粘附层171具有大约1至
的厚度。
第一反射层172形成在第一粘附层171上，并且包括具有优异的反射率的材料。例如，第一反射层172可以包括从由Al、Ag、APC(Ag+Pd+Cu)合金、Al-第三金属合金、以及Ag-第四金属合金组成的组中选择的至少一个。第三金属包括Cr、Fe、Mo以及Tu中的至少一个。另外，第四金属包括Cr、Fe、Mo以及Tu中的至少一个。第一反射层172可以具有大约1至
的厚度。
第一阻挡金属层173形成在第一反射层172上并且第二反射层174形成在第一阻挡金属层173上。第一阻挡金属层173是第一和第二反射层172和174之间的边界层并且允许第一和第二反射层172和174有效地反射光。另外，第一阻挡金属层173防止第一和第二反射层172和174相互反应。通过使用各种金属能够形成第一阻挡金属层173。例如，通过使用Ni或Ni-N能够制备单层或多层的第一阻挡金属层173。
第二反射层174可以包括从由Al、Ag、APC(Ag+Pd+Cu)合金、Al-第五金属合金、以及Ag-第六金属合金组成的组中选择的至少一个。第五金属包括Cr、Fe、Mo以及Tu中的至少一个。另外，第六金属包括Cr、Fe、Mo以及Tu中的至少一个。第二反射层174可以具有大约1至的厚度。
第二反射层174的材料可以与第一反射层172的材料相同或者不同。
第二电极焊盘180包括第二粘附层181、第三反射层182、第二阻挡金属层183以及第四反射层184。第二电极焊盘180具有与第一电极焊盘170的结构相同的结构，因此将会参考第一电极焊盘170的层171至174简要地描述第二电极焊盘180的结构。
第二粘附层181形成在第二导电类型半导体层150或者第二电极层160上。第二粘附层181直接地接触第二导电类型半导体层150和/或第二电极层160。
第二粘附层181可以包括对于第二导电类型半导体层150具有优异的粘附性能的材料。例如，第二粘附层181可以包括从由Cr、V、W、Ti、APC(Ag+Pd+Cu)合金、Cr-第一金属合金、以及Ti-第二金属合金组成的组中选择的至少一个。第一金属包括Fe、Tu、Mo、Al以及Ag中的至少一个，并且第二金属包括Fe、Tu、Mo、Al以及Ag中的至少一个。通过使用相同的材料能够同时形成第二粘附层181和第一粘附层171。
如果第二粘附层181具有厚的厚度，那么光在第二粘附层181中被吸收。因此，第二粘附层181可以具有足以透射光的厚度。例如，第二粘附层181具有大约1至
的厚度。
第三反射层182形成在第二粘附层181上。通过使用相同的材料能够同时形成第三反射层182和第一反射层172。
第三反射层182包括具有优异的反射率的材料。例如，第三反射层182可以包括从由Al、Ag、APC(Ag+Pd+Cu)合金、Al-第三金属合金、以及Ag-第四金属合金组成的组中选择的至少一个。第三金属包括Cr、Fe、Mo以及Tu中的至少一个。另外，第四金属包括Cr、Fe、Mo以及Tu中的至少一个。第三反射层182可以具有大约1至的厚度。
第二阻挡金属层183形成在第三反射层182上，并且第四反射层184形成在第二阻挡金属层183上。
第二阻挡金属层183防止第三反射层182和第四反射层184相互反应。例如，通过使用Ni或者Ni-N能够制备单层或多层的第二阻挡金属层183。通过使用相同的材料能够同时形成第二阻挡金属层183和第一阻挡金属层173。
第四反射层184可以包括从由Al、Ag、APC(Ag+Pd+Cu)合金、Al-第五金属合金、以及Ag-第六金属合金组成的组中选择的至少一个。第五金属包括Cr、Fe、Mo以及Tu中的至少一个。另外，第六金属包括Cr、Fe、Mo以及Tu中的至少一个。第四反射层184可以具有大约1至的厚度。通过使用相同的材料能够同时形成第四反射层184和第二反射层174。
第四反射层184的材料可以与第三反射层183的材料相同或者不同。
能够如下地形成第一和第二电极焊盘170和180。光刻胶层被涂覆在半导体层的顶表面上并且通过光刻工艺暴露焊盘区域。然后，第一电极焊盘170的层171至174和第二电极焊盘180的层181至184被顺序地形成。通过电子束蒸镀方案在真空蒸镀机中沉积第一电极焊盘170的层171至174和第二电极焊盘180的层181至184。然后，移除不需要形成在光刻胶层上的层。能够改变用于形成第一和第二电极焊盘170和180的方法，并且实施例不限于此。
在半导体发光器件100中，如果电流被施加到第一和第二电极焊盘170和180，那么从有源层140产生的光被全方向地发射。一些光朝着第一电极焊盘170或第二电极焊盘180行进，并且然后从第一反射层172和第三反射层182反射。另外，从第二反射层174或者第四反射层184反射从器件的外部向内部行进的光。因此，能够提高光效率。
半导体发光器件100是横向型半导体发光器件。根据另一实施例，垂直型半导体发光器件能够被用于半导体发光器件100。
垂直型半导体发光器件可以包括用作第二电极焊盘的反射电极层和形成在第二导电类型半导体层上的导电支撑构件，并且第一导电类型半导体层下面的生长衬底被移除。反射电极层是其中顺序地形成粘附层、第三反射层、第二阻挡金属层以及第四反射层的第二电极焊盘，但是实施例不限于此。
在第一导电类型半导体层下面的生长衬底已经被移除之后，导电支撑构件被放置在基底(base)上，并且执行湿蚀刻和/或干蚀刻工艺以暴露第一导电类型半导体层。随着第一导电类型半导体层被暴露，第一电极焊盘形成在第一导电类型半导体层上。第一电极焊盘包括第一粘附层、第一反射层、第一阻挡金属层以及第二金属层。用于第一电极焊盘的材料和堆叠结构与第一实施例的相类似。能够在本发明的范围内适当地选择电极焊盘。
图3是示出使用图1的半导体发光器件的发光器件封装的侧截面图。
参考图3，发光器件封装200包括具有腔体215的封装主体210、多个电极引线220和222、半导体发光器件100、布线213以及树脂材料230。
封装主体210可以包括从由PPA(聚邻苯二甲酰胺)、液晶聚合物、树脂材料(例如，SPS(间规聚苯乙烯))、MCPCB(金属核PCB)、PCB、陶瓷PCB、FR-4、AlN(铝氮化物)、以及SiC(碳化硅)组成的组中选择的一个。另外，能够以COB(板上芯片)或者多衬底结构的形式制备封装主体210。实施例不会限制封装主体210的材料、结构以及形状。
腔体215形成在封装主体210的上部分处。腔体215可以被省略。
腔体215的周壁211倾斜或者垂直于腔体215的底部。第一和第二电极引线222和220的一端被布置在腔体215中。第一和第二电极引线222和220可以包括具有优异的反射性能的金属。
第一和第二电极引线222和220的另一端被暴露在封装主体210的外部以用作外部电极。
半导体发光器件100通过粘合剂(未示出)被贴片结合到第一电极引线222，并且通过布线213电气地连接到第一和第二电极焊盘170和180。
腔体215被填充有诸如环氧树脂或者硅树脂的树脂材料230。磷光体可以被添加到树脂材料230。树脂材料230的顶表面具有平的形状、凸透镜形状或者凹形状。通过注入成型能够在树脂材料230上形成透镜(未示出)或者将其附着到树脂材料230上。
参考图1和图3，在发光器件封装200中，如果电流被施加给第一和第二电极焊盘222和220，那么从半导体发光器件100产生的光被全方向地发射。分别从第一电极焊盘170的第一和第二反射层172和174以及第二电极焊盘180的第三和第四反射层182和184反射光。因此，能够提高发光器件封装200的光效率，并且能够增强发光器件封装200的可靠性。
半导体发光器件100的第二电极层(图1的160)可以是透明电极。
同时，当通过倒装芯片安装方案将半导体发光器件100安装在电极引线220和222上时，第二电极层(图1的160)可以用作反射电极层以反射入射光。
能够以芯片的形式将至少一个横向型或者垂直型发光器件安装在发光器件封装200中，但是实施例不限于此。另外，发光器件封装200可以在实施例的范围内具有各种形状。
根据实施例的发光器件封装能够被用作诸如照明指示器、字符指示器、照明装置以及图像指示器的各种产品中的光源。
在实施例的描述中，将理解的是，当层(或膜)、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”在另一衬底、层(或膜)、区域、垫或图案上，或者也可以存在一个或多个中间层。
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想到多个其它修改和实施例，这将落入本发明原理的精神和范围内。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要内容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性。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。
[工业实用性]
实施例提供能够提高光效率的发光二极管。
实施例提供被用作诸如照明指示器、字符指示器、照明装置以及图像指示器的各种产品中的光源的发光二极管。
Claims (15)
1.一种半导体发光器件，包括：
第一导电类型半导体层；
所述第一导电类型半导体层上的有源层；以及
所述第一导电类型半导体层上或者下面的包括多个反射层的第一电极焊盘。
2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，进一步包括在所述第二导电类型半导体层上的包括多个反射层的第二电极焊盘。
3.根据权利要求2所述的半导体发光器件，其中所述第一电极焊盘包括在所述第一导电类型半导体层上的第一粘附层、在所述第一粘附层上的第一反射层、在所述第一反射层上的第一阻挡金属层；以及在所述第一阻挡金属层上的第二反射层。
4.根据权利要求3所述的半导体发光器件，其中所述第二电极焊盘包括在所述第二导电类型半导体层上的第二粘附层；在所述第二粘附层上的第三反射层；在所述第三反射层上的第二阻挡金属层；以及在所述第二阻挡金属层上的第四反射层。
5.根据权利要求2所述的半导体发光器件，其中所述第一电极焊盘的层的数目与所述第二电极焊盘的层的数目相同。
6.根据权利要求2所述的半导体发光器件，进一步包括在所述第二导电类型半导体层上的包括透明电极层或者反射电极层的第二电极层。
7.根据权利要求2所述的半导体发光器件，其中所述第二电极层直接地接触所述第二导电类型半导体层和/或所述第二电极焊盘。
8.根据权利要求4所述的半导体发光器件，其中所述第一和第二粘附层包括从由Cr、V、W、Ti、APC(Ag+Pd+Cu)合金、Cr-第一金属合金、以及Ti-第二金属合金组成的组中选择的至少一个。
9.根据权利要求8所述的半导体发光器件，其中所述第一金属包括Fe、Tu、Mo、Al以及Ag中的至少一个，并且所述第二金属包括Fe、Tu、Mo、Al以及Ag中的至少一个。
10.根据权利要求4所述的半导体发光器件，其中所述第一至第四反射层包括从由Al、Ag、APC(Ag+Pd+Cu)合金、Al-第三金属合金、以及Ag-第四金属合金组成的组中选择的至少一个，所述第三金属包括Cr、Fe、Mo以及Tu中的至少一个，以及所述第四金属包括Cr、Fe、Mo以及Tu中的至少一个。
11.根据权利要求10所述的半导体发光器件，进一步包括在所述第二导电类型半导体层上的包括III-V族化合物半导体的N型半导体层或者P型半导体层，其中在所述第一导电类型半导体层下面形成未掺杂的半导体层、缓冲层以及衬底中的至少一个。
12.一种半导体发光器件，包括：
发光结构，所述发光结构包括第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层；
在所述第一导电类型半导体层的一侧上的包括多个反射层的第一电极焊盘；
在所述第二导电类型半导体层的一侧上的包括多个反射层的第二电极焊盘；以及
在所述第二导电类型半导体层的另一侧上的第二电极层。
13.根据权利要求12所述的半导体发光器件，其中所述第二电极层包括从由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)、RuOx、TiOx、IrOx、Al、Ag、Pd、Rh、Pt、以及Ir组成的组中选择的至少一个。
14.根据权利要求12所述的半导体发光器件，其中所述第一电极焊盘包括在所述第一导电类型半导体层上的第一粘附层、在所述第一粘附层上的第一反射层、在所述第一反射层上的第一阻挡金属层、以及在所述第一阻挡金属层上的第二反射层，以及
所述第二电极焊盘包括在所述第二导电类型半导体层上的第二粘附层、在所述第二粘附层上的第三反射层、在所述第三反射层上的第二阻挡金属层、以及在所述第二阻挡金属层上的第四反射层。
15.根据权利要求14所述的半导体发光器件，其中所述第一和第二粘附层包括Cr、V、W、Ti、APC(Ag+Pd+Cu)合金、Cr合金、以及Ti合金中的至少一个，所述第一和第二阻挡金属层包括Ni或者Ni-N，并且所述第一至第四反射层包括Al、Ag、APC(Ag+Pd+Cu)合金、Al合金以及Ag合金中的至少一个。
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20111012 |