CN102217105B - 半导体发光器件 - Google Patents

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Abstract

提供了一种半导体发光器件，所述半导体发光器件包括顺序地堆叠的导电基底、第一电极层、绝缘层、第二电极层、第二半导体层、活性层和第一半导体层。第一电极层和第一半导体层之间的接触面积为半导体发光器件的总面积的3％至13％，因此实现了高发光效率。

Description

半导体发光器件
技术领域
本发明涉及一种半导体发光器件，更具体地讲，涉及一种通过改变电极布置结构能够以高电流执行操作并提高发光效率的半导体发光器件。
背景技术
半导体发光器件包括发射光的材料。例如，发光二极管(LED)是利用与半导体结合的二极管，将电子和空穴的复合产生的能量转换成光并发射光的器件。半导体发光器件被广泛地用于诸如照明装置、显示装置和光源的应用中，并且已经加快了半导体发光器件的研发进程。
通常，半导体结发光器件具有p型半导体和n型半导体的结结构。在半导体结结构中，可通过电子和空穴在两种类型的半导体的结区域处的复合而发射光，并且还在两种类型的半导体之间形成活性层，以激发光发射。根据用于半导体层的电极的位置，半导体结发光器件具有垂直结构和水平结构。水平结构包括Epi-up结构和芯片倒装结构。
图1是示出了根据现有技术的水平半导体发光器件的视图，图2是示出了根据现有技术的垂直半导体发光器件的剖视图。为了便于解释，在图1和图2中，将假定n型半导体层与基底接触且p型半导体层形成在活性层上而进行描述。
首先，将参照图1描述水平半导体发光器件。
水平半导体发光器件1包括非导电基底13、n型半导体层12、活性层11和p型半导体层10。n型电极15和p型电极14分别形成在n型半导体层12和p型半导体层10上，并且电连接到外部电流源(未示出)，以将电压施加到半导体发光器件1。
当通过电极14和15将电压施加到半导体发光器件1时，电子从n型半导体层12移动并且空穴从p型半导体层10移动，从而导致电子和空穴复合来发射光。半导体发光器件1包括活性层11并且从活性层11发射光。在活性层11中，激活半导体发光器件1的光发射并发射光。为了进行电连接，n型电极15和p型电极14分别位于n型半导体层12和p型半导体层10上，并具有最低接触电阻值。
可根据基底的类型来改变电极的位置。例如，在如图1所示的基底13为非导电基底的蓝宝石基底的情况下，n型半导体层12的电极不能形成在非导电基底13上，而应该形成在n型半导体层12上。
因此，当n型电极15形成在n型半导体层12上时，p型半导体层10和活性层11的位于上侧的部分被去除(consume)以形成欧姆接触部分。由于按照这种方式形成电极，所以半导体发光器件1的发光面积减小，从而发光效率也降低。
为了解决包括上述问题的各种问题，已经出现了利用导电基底而不是非导电基底的半导体发光器件。
如图2所示，半导体发光器件2为垂直半导体发光器件。由于使用了导电基底23，所以n型电极25可形成在该基底上。如图2所示，尽管n型电极形成在导电基底23上，但是也可以通过利用非导电基底来生长半导体层，去除该基底，然后在n型半导体层上直接形成n型电极来制造垂直发光器件。
当使用导电基底23时，由于电压可通过导电基底23被施加到n型半导体层22，所以电极可直接形成在基底上。
因此，如图2所示，n型电极25形成在导电基底23上，p型电极24形成在p型半导体层20上，从而制造具有垂直结构的半导体发光器件。
然而，在这种情况下，具体地讲，在制造具有大面积的高功率发光器件的情况下，为了电流扩展，需要电极与基底的面积比高。结果，光提取受到限制并且光吸收会导致光损失，并且发光效率降低。
参照图1和图2描述的水平和竖直半导体发光器件具有减小的发光面积，从而降低了发光效率，限制了光提取，并且由于光吸收而导致了光损失。
出于这个原因，为了解决传统半导体发光器件的这些问题，急需开发一种具有新型结构的半导体发光器件。
发明内容
技术问题
本发明的一方面提供了一种具有新型结构的半导体发光器件。
本发明的一方面还提供了一种具有高发光效率的半导体发光器件。
本发明的一方面还提供了一种高电流半导体发光器件。
技术方案
根据本发明的一方面，提供了一种半导体发光器件，所述半导体发光器件包括发光结构，发光结构具有顺序地堆叠的导电基底、第一电极层、绝缘层、第二电极层、第二半导体层、活性层和第一半导体层。这里，第二电极层包括至少一个通过暴露与第二半导体层接触的界面的一部分而形成的暴露区域。第一电极层穿透第二电极层、第二半导体层和活性层，并通过穿入第一半导体层的预定区域的多个接触孔而延伸到第一半导体层的所述预定区域来电连接到第一半导体层。绝缘层通过设置在第一电极层和第二电极层之间以及设置在所述多个接触孔的侧表面上使第一电极层与第二电极层、第二半导体层和活性层绝缘。第一电极层和第一半导体层之间的接触面积为发光结构的总面积的0.615％至15.68％。
所述多个接触孔可被均匀布置。
所述多个接触孔的数量可为1至48,000。
第一电极层和第一半导体层之间的接触面积可为每1,000,000μm2面积的半导体发光器件6,150μm2至156,800μm2。
所述多个接触孔中的相邻的接触孔的中心点之间的距离可为5μm至500μm。
所述半导体发光器件还可包括形成在第二电极层的暴露区域上的电极焊盘部分。
第二电极层的暴露区域可形成在半导体发光器件的角落处。
第二电极层可反射从活性层产生的光。
第二电极层可包括从由Ag、Al、Pt、Ni、Pt、Pd、Au、Ir和透明的导电氧化物组成的组中选择的一种。
导电基底可包括从由Au、Ni、Al、Cu、W、Si、Se和GaAs组成的组中选择的一种。
第一电极层和第一半导体层之间的接触面积可为发光结构的总面积的3％至13％。
根据本发明的一方面，提供了一种半导体发光器件，所述半导体发光器件包括：导电基底；发光结构，具有顺序地堆叠的第二半导体层、活性层和第一半导体层；第一电极层，包括多个接触孔和电连接部分，所述多个接触孔通过穿透第二半导体层和活性层而与第一半导体层的内部接触，所述电连接部分从所述多个接触孔延伸并暴露于发光结构的外部；绝缘层，将第一电极层与导电基底、第二半导体层和活性层电分离。这里，多个接触孔和第一半导体层之间的接触面积为发光结构的总面积的0.615％至15.68％。
技术效果
如上所述，根据本发明的示例性实施例，半导体发光器件包括一部分形成在发光表面上而另一部分设置在活性层下的第一电极，从而使发光面积最大化。
由于电极均匀地设置在发光表面上，所以即使在向电极施加高的操作电流时，也可以使电流稳定地扩展。
此外，可以实现均匀的电流扩展，从而减少了高电流操作期间的电流拥挤，由此提高了可靠性。
附图说明
图1是示出了根据现有技术的水平半导体发光器件的视图；
图2是示出了根据现有技术的垂直半导体发光器件的剖视图；
图3是示出了根据本发明的示例性实施例的半导体发光器件的平面图；
图4是示出了根据本发明的示例性实施例的半导体发光器件的剖视图；
图5是示出了面积为1,000×1,000μm2的半导体发光器件的n型欧姆接触电阻和p型欧姆接触电阻的曲线图；
图6是示出了根据第一半导体层和第一电极层之间的接触面积的第一接触电阻和第二接触电阻的总电阻的曲线图；
图7是示出了根据第一半导体层和第一电极层之间的接触面积的发光效率的曲线图；
图8是示出了图4中的半导体发光器件的变型的视图；
图9是示出了根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件的剖视图；
图10和图11示出了通过改变n型比接触电阻进行的模拟的结果；
图12至图16是示出了根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件的视图；
图17至图20是示出了根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件的视图；
图21至图25是示出了根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件的视图；
图26至图36是示出了根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件的视图；
图37至图57是示出了根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件的视图；
图58至图77是示出了根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件的视图；
图78至图91是示出了根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件的视图；
图92至图102是示出了根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件的视图；
图103至图105是示出了根据本发明的示例性实施例的白光发射器件封装件的各种实施例的示意图；
图106示出了根据本发明的示例性实施例的白光发射器件封装件的发光光谱；
图107中的(a)至(d)示出了应用于本发明的绿色磷光体的发光特性；
图108中的(a)和(b)示出了表示应用于本发明的绿色磷光体的发光特性的发光光谱；
图109中的(a)和(b)示出了表示应用于本发明的黄色磷光体的发光特性的发光光谱
图110和图111是示出了根据本发明的另一示例性实施例的白色光源模块的各种实施例的剖视图；
图112和图113是示出了根据本发明的另一示例性实施例的发光器件封装件的各种实施例的示意图；
图114中(a)至(c)是示出了形成在图112中描述的发光器件封装件中的外部引线框架的工艺的示意图；
图115至图117是示出了根据发明示例1制造的β-SiAlON磷光体的X射线衍射分析结果、发光光谱和激发光谱的曲线图；
图118和图119为示出了根据本发明示例性实施例的具有平的导光板的面光源装置和导光板的示意性透视图；
图120至图125是示出了根据本发明的另一示例性实施例的具有平的导光板的背光单元的视图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。
然而，本发明可以以很多不同的形式来实施，并不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清晰起见，可夸大形状和尺寸，并且相同的标号将始终用于表示相同或相似的元件。
首先，将通过各种示例性实施例来详细描述半导体发光器件，并且也将描述使用该半导体发光器件的发光器件封装件和背光装置。
<半导体发光器件>
图3和图4是示出了根据本发明示例性实施例的半导体发光器件的平面图和剖视图。这里，图4是沿图3中示出的线I-I’截取的剖视图。
参照图3和图4，根据本发明示例性实施例的半导体发光器件100包括顺序堆叠的导电基底110、第一电极层120、绝缘层130、第二电极层140、第二半导体层150、活性层160和第一半导体层170。
导电基底110可由导电材料形成。导电基底110可由包括Au、Ni、Al、Cu、W、Si、Se和GaAs中的任何一种的材料形成，例如，由Si和Al的合金形成。
第一电极层120堆叠在导电基底110上。由于第一电极层120电连接到导电基底110和活性层160，所以第一电极层120可由能够使与导电基底110和活性层160的接触电阻最小化的材料形成。
第一电极层120堆叠在导电基底110上，并且还如图4所示，第一电极层120的一些部分穿过绝缘层130、第二电极层140、第二半导体层150和活性层160，并通过穿入第一半导体层170的预定区域的接触孔180延伸而与第一半导体层170接触，由此导电基底110和第一半导体层170电连接。
即，第一电极层120通过接触孔180将导电基底110电连接到第一半导体层170。导电基底110和第一半导体层170通过与接触孔180的尺寸相同的面积电连接，更准确地讲，通过作为第一电极层120和第一半导体层170通过接触孔180相互接触的区域的接触区域190电连接。
此时，绝缘层130形成在第一电极层120上，以使第一电极层120与除了导电基底110和第一半导体层170之外的其它层电绝缘。换言之，绝缘层130不仅可形成在第一电极层120和第二电极层140之间，还可以形成在第一电极层120与第二电极层140、第二半导体层150和活性层160的被接触孔180暴露的侧表面之间。此外，绝缘层130可形成在第一半导体层170的被接触孔180穿入的预定区域的侧表面上，从而实现绝缘。
第二电极层140形成在绝缘层130上。如上所述，第二电极层140不形成在接触孔180穿过的预定区域上。
这里，如图4所示，第二电极层140包括至少一个暴露了与第二半导体层150接触的界面的一部分的区域，即，暴露区域145。电极焊盘部分147可形成在暴露区域145上，以将外部电流源连接到第二电极层140。这时，将在后面描述的第二半导体层150、活性层160和第一半导体层170不形成在暴露区域145上。此外，如图3所示，暴露区域145可形成在半导体发光器件100的角落处，从而将半导体发光器件100的发光面积最大化。
这时，第二电极层140可由包括Ag、Al、Pt、Ni、Pt、Pd、Au、Ir和透明导电氧化物中的任何一种的材料形成。这是因为，由于第二电极层140与第二半导体层150电接触并且具有通过将活性层160产生的光向外反射来提高发光效率的作用，所以第二电极层140可形成为具有使与第二半导体层150的接触电阻最小化的特性的层。
第二半导体层150形成在第二电极层140上。活性层160形成在第二半导体层150上。第一半导体层170形成在活性层160上。
这里，第一半导体层170可为n型氮化物半导体，第二半导体层150可为p型氮化物半导体。
这时，可根据形成第一半导体层170和第二半导体层150的材料而选择不同的材料来形成活性层160。即，由于活性层160为在其中由电子和空穴的复合而产生的能量被转换成光并发射光的层，所以活性层160可由能带隙小于第一半导体层170和第二半导体层150的能带隙的材料形成。
图8示出了图4中的半导体发光器件的变型。除了图8中的半导体发光器件100’具有形成在包括第二半导体层150、活性层160和第一半导体层170的发光结构的侧表面上的钝化层191以及形成在第一半导体层170的顶表面上的不平坦结构之外，半导体发光器件100’具有与图4中的半导体发光器件100的结构相同的结构。钝化层191保护发光结构不受外部的影响，尤其是保护活性层160不受外部影响。钝化层191可由诸如SiO2、SiOxNy和SixNy的氧化硅和氮化硅形成，并且它的厚度可为0.1μm至2μm。在半导体发光器件100’的操作期间，向外暴露的活性层160会用作漏电流通路。可通过在发光结构的侧表面上形成钝化层191来防止这种泄漏。如图8所示，当在钝化层191上形成不平坦结构时，可期待改善光提取效果。同样，可在第一半导体层170的顶表面上形成不平坦结构，因此沿活性层160的方向入射的光被向外出射的可增多。尽管未示出，但当在制造工艺中蚀刻发光结构以暴露第二电极层140时，还可在第二电极层140上形成蚀刻停止层，以防止形成第二电极层140的材料粘附到活性层160的侧表面。上述图8中的变型的实施例可应用于图9中的示例性实施例。
这时，本发明中提出的半导体发光器件可具有按照可向外暴露连接到接触孔的第一电极层的方式而变型的结构。图9是示出了根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件的剖视图。根据这个实施例的半导体发光器件200可具有形成在导电基底210上的第二半导体层250、活性层260和第一半导体层270。在这种情况下，第二电极层240可设置在第二半导体层250和导电基底210之间。与上述实施例不同的是，第二电极层240不是必须需要的。根据这个实施例，具有与第一半导体层270接触的接触区域290的接触孔280连接到第一电极层220。第一电极层220被向外暴露以具有电连接部分245。电极焊盘部分247可形成在电连接部分245上。第一电极层220可通过绝缘层230与活性层260、第二半导体层250、第二电极层240和导电基底210电分离。与上述实施例中的连接到导电基底的接触孔不同，根据这个实施例的接触孔280与导电基底210电分离，并且连接到接触孔280的第一电极层280被向外暴露。因此，导电基底210电连接到第二半导体层240并具有与上述实施例中的极性不同的极性。
在下文中，通过关于根据本发明提出的半导体发光器件中第一电极层和第一半导体层之间的接触面积的电学特性变化的模拟将发现接触孔在尺寸和形状方面的最佳情形。在这种情况下，下面的模拟结果可应用于图3和图8中的结构。另外，第一半导体层和第二半导体层分别由n型半导体层和p型半导体层形成。
图5是示出了面积为1,000×1,000μm2的半导体发光器件的n型欧姆接触电阻和p型欧姆接触电阻的曲线图。
在图5的模拟中，n型比接触电阻(specific contact resistance)，即，第一电极层120和接触孔180的比接触电阻为10-4ohm/cm2，而p型比接触电阻，即，第二半导体层150和第二电极层140的比接触电阻为10-2ohm/cm2。
参照图5，假定根据本发明的该实施例的半导体发光器件100为尺寸为1,000,000μm2的矩形芯片，即，其宽度为1000μm并且其高度为1000μm，则半导体发光器件100的电阻包括第一电极层120、第二电极层140、第一半导体层170和第二半导体层150的电阻、第二半导体层150和第二电极层140之间的接触电阻(在下文中称作“第二接触电阻”)以及第一半导体层170和第一电极层120之间的接触电阻(在下文中称作“第一接触电阻”)，其中，主要变化在于基于接触面积的第一接触电阻R1和第二接触电阻R2。
具体地讲，如图5所示，随着接触面积增大，第一接触电阻R1与第二接触电阻R2相比，第一接触电阻R1的变化更大。这里，图5中的X轴表示第一半导体层170和第一电极层120相互接触的接触面积的大小，而图5中的Y轴表示接触电阻值。因此，X轴的数值表示第一半导体层170和第一电极层120相互接触的接触面积。至于第二半导体层150和第二电极层140之间的接触面积，从半导体发光器件100的总面积(1,000,000μm2)减去X轴的值而得到的值与第二半导体层150和第二电极层140之间的接触面积对应，其对应于第二接触电阻R2。
这里，第一半导体层170和第一电极层120之间的接触面积表示如参照图3和图4所描述的第一电极层120和第一半导体层170通过接触孔180相互接触的接触区域190的总面积，即，由于存在多个接触孔180，所以第一半导体层170和第一电极层120之间的接触面积表示接触区域190的面积的总和。
图6是示出了根据第一半导体层和第一电极层之间的接触面积的第一接触电阻和第二接触电阻的总电阻的曲线图。
参照图6，由于根据本实施例的半导体发光器件100的第一接触电阻R1和第二接触电阻R2相互串联连接，所以通过将半导体发光器件100的电阻中的第一接触电阻R1和第二接触电阻R2相加获得的总电阻R3受接触面积影响最大。
这里，如图6所示，要理解的是，随着第一半导体层170和第一电极层120之间的接触面积(参照X轴的值)增大，总电阻R3(参照Y轴的值)在初始阶段快速减小，并且随着第一半导体层170和第一电极层120之间的接触面积进一步减小，总电阻R3趋于增大。
这时，当半导体发光器件100的尺寸为1,000,000μm2时，半导体发光器件100的n型接触电阻和p型接触电阻优选地在1.6ohm以下，使得第一半导体层170和第一电极层120之间的接触面积为大约30,000μm2至250,000μm2。
半导体发光器件通常在3.0V至3.2V的操作电压和大约0.35A的操作电流下进行操作。如果半导体发光器件的总电阻为大约2ohm，则根据等式0.35A×2ohm＝0.70V，电压变为0.70V，这超出了2.8V至3.8V的常用范围。当电压超出上述范围时，会需要电路构造的改变，并且还会由于输入功率的增大导致发生热和光输出劣化。因此，半导体发光器件的总电阻优选地在2ohm以下，并且由于n型接触电阻和p型接触电阻的和相当于总电阻的大约80％，所以参考接触电阻为由等式2ohm×0.8＝1.6ohm推出的1.6ohm。
即，在如参照图3和图4描述的半导体发光器件100中，在接触电阻方面最优选的是，第一电极层120和第一半导体层170通过接触孔180相互接触的接触区域190的总接触面积为大约30,000μm2至250,000μm2。
图7是示出了根据第一半导体层和第一电极层之间的接触面积的发光效率的曲线图。
如参照图6所描述的，当第一半导体层170和第一电极层120之间的接触电阻为30,000μm2至250,000μm2时，总电阻低，因此半导体发光器件100的发光效率很可能高。然而，未考虑的是，随着第一半导体层170和第一电极层120之间的接触电阻增大，半导体发光器件100的发光面积实际上减小。
即，如图7所示，通过减小总电阻，半导体发光器件100的发光效率增大直到第一半导体层170和第一电极层120之间的接触面积为70,000μm2。然而，当第一半导体层170和第一电极层120之间的接触面积连续地增大到70,000μm2以上时，发光效率变低。第一半导体层170和第一电极层120之间的接触面积的增大表示第二半导体层150和第二电极层140之间的接触面积减小，这样降低了半导体发光器件100的发光量。
因此，需要适当地确定第一半导体层170和第一电极层120之间的接触面积，即，第一半导体层170和第一电极层120之间的接触面积优选地在130,000μm2以下，使得发光效率的水平在90％以上，如图7所示。
结果，在根据该实施例的半导体发光器件100中，最优选的是，第一半导体层170和第一电极层120通过接触孔180相互接触的接触面积为30,000μm2至130,000μm2。由于半导体发光器件100对应于芯片尺寸为1,000,000μm2的情况，所以第一电极层120和第一半导体层170之间的为半导体发光器件100的总面积的3％至13％的接触面积是接触面积的最合适的量。
这时，当接触孔180的数量非常少时，对于第一半导体层170和第一电极层120之间的每个接触区域190，第一半导体层170和第一电极层120之间的接触面积增大，因此需要提供电流的第一半导体层170的面积增大，并且应该被提供到接触区域190的电流的量也增大。这导致在第一半导体层170和第一电极层120之间的接触区域190处出现电流拥挤效应。
此外，当接触孔180的数量非常大时，每个接触孔180的尺寸必须变得非常小，从而导致制造工艺中的难度。
因此，可根据半导体发光器件100的尺寸(即，芯片尺寸)适当地选择接触孔180的数量。当半导体发光器件100的尺寸为1,000,000μm2时，接触孔180的数量可为5至50。
这时，当形成半导体发光器件100的多个接触孔180时，可均匀地布置接触孔180。为了均匀地扩展电流，由于第一半导体层170和第一电极层120通过接触孔180相互接触，所以可均匀地布置第一半导体层170和第一电极层120之间的接触孔180，即，接触区域190。
这里，当半导体发光器件100的尺寸为1,000,000μm2且接触孔180的数量为5至50时，多个接触孔中的相邻的接触孔之间的分隔距离可为100μm至400μm，从而均匀布置半导体发光器件100。分隔距离为通过连接相邻的接触孔的中心点而测量的值。
此时，通过均匀地布置多个接触孔180，半导体发光器件100能够实现均匀的电流扩展。与尺寸为1,000,000μm2且传统上在大约350mA进行操作的半导体发光器件相反，根据本发明该实施例的半导体发光器件100工作稳定，并且即使施加大约2A的高电流也能够减少电流拥挤效应，从而使得半导体发光器件的可靠性提高。
图10和图11示出了通过改变n型比接触电阻而进行的模拟的结果。在该模拟中，n型比接触电阻为10-6ohm/cm2，p型比接触电阻为10-2ohm/cm2。n型比接触电阻受n型半导体层的掺杂水平、n型电极材料和热处理方法影响。因此，通过增大n型半导体层的掺杂浓度或采用具有低能垒的金属(如Al、Ti和Cr)作为n型电极材料，可将n型比接触电阻减小到10-6ohm/cm2。即，n型比接触电阻通常可为10-4ohm/cm2至10-6ohm/cm2。
参照图10，与图6中示出的结果相比，即使在较小的接触面积中，n型比接触电阻和p型比接触电阻的总和，即，总接触电阻R4可保持在非常低的水平。此外，作为评论参照图11的根据接触面积的发光效率的结果，与图7中示出的结果相比，即使在较小的接触面积中，发光效率也可以保持在高水平。在这种情况下，100％以上的发光效率值表示相对于图7中示出的结果的值。参照图10和图11中示出的模拟结果，当每1,000,000μm2的面积第一电极层和第一半导体层之间的接触面积为6150μm2至156,800μm2时，能够满足总接触电阻在1.6ohm以下和发光效率在90％以上的条件。
当根据这种结果确定接触孔的数量时，可应用参照前面的模拟的结果描述的内容。具体地讲，在半径为大约1μm至50μm的圆形接触孔的情况下，需要大约1至48,000个接触孔来满足上述条件。此外，假定均匀地布置接触孔，两个相邻的接触孔之间的距离应该为大约5μm至500μm。
在下文中，将通过不同的实施例来描述根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件。
首先，将参照图12至图16来描述根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件。
根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件300包括顺序堆叠的导电基底340、第一导电类型的半导体层330、活性层320和第二导电类型的半导体层310。该半导体发光器件300包括形成在导电基底340和第一导电类型的半导体层330之间的第一电极层360以及包括电极焊盘部分350-b、电极延伸部分350-a和电极连接部分350-c的第二电极部分350。
电极焊盘部分350-b从第一电极层360延伸到第二导电类型的半导体层310的表面，并且与第一电极层360、第一导电类型的半导体层330和活性层320电分离。电极延伸部分350-a从第一电极层360延伸到第二导电类型的半导体层310的内部并与第一电极层360、第一导电类型的半导体层330和活性层320电分离。电极连接部分350-c形成在与第一电极层360相同的层中，但是与第一电极层360电分离。电极连接部分350-c将电极焊盘部分350-b连接到电极延伸部分350-a。
导电基底340可为金属基底或半导体基底。当导电基底340为金属基底时，导电基底340可由Au、Ni、Cu和W中的任意一种形成。另外，当导电基底340为半导体基底时，导电基底340可由Si、Ge和GaAs中的任意一种形成。形成半导体发光器件中的导电基底的方法的示例包括：镀覆法，形成镀覆种子层来形成基底；基底结合法，分开地准备导电基底，并利用诸如Au、Au-Sn和Pb-Sr的导电粘合剂来结合导电基底。
半导体层330和310中的每个可由诸如GaN基半导体、ZnO基半导体、GaAs基半导体、GaP基半导体和GaAsP基半导体的无机半导体形成。例如，可通过利用分子束外延(MBE)来形成半导体层。此外，半导体层可由诸如第III-V族半导体、第II-VI族半导体和Si的半导体中的任意一种形成。
活性层320为激活光发射的层。活性层320可由能带隙小于第二导电类型的半导体层310和第一导电类型的半导体层330中的每个的能带隙的材料形成。例如，当第一导电类型的半导体层330和第二导电类型的半导体层310可为GaN基化合物半导体时，可通过利用具有小于GaN的能带隙的能带隙的InAlGaN基化合物半导体来形成活性层320。即，活性层320可为InxAlyGa(1-x-y)N(其中，满足0≤x≤1、0≤y≤1和0≤x+y≤1。)
这里，考虑到活性层320的特性，优选地不用杂质掺杂活性层320。可通过调节组分的摩尔比来控制发射的光的波长。因此，半导体发光器件300可根据活性层320的特性来发射红外光、可见光和UV光中的任何一种。
根据活性层320，在半导体发光器件300的整个能带图中出现能阱结构。分别来自半导体层330和310的电子和空穴正在移动并被捕获在能阱结构中，从而导致较高的发光效率。
第一电极层360将第一导电类型的半导体层330电连接到外部电流源(未示出)。第一电极层360可由金属形成。例如，第一电极层360可由Ti形成作为n型电极，可由Pd或Au形成作为p型电极。
第一电极层360可反射活性层320产生的光。反射的光被指引到光出射表面，因此提高了半导体发光器件300的发光效率。为了反射活性层320产生的光，第一电极层360可由在可见光区域中看起来为白色的金属形成。例如，白色金属可为Ag、Al和Pt中的任意一种。将参照图14进一步描述第一电极层360。
第二电极部分350将第二导电类型的半导体层310电连接到外部电流源(未示出)。第二电极部分350可由金属形成。例如，第二电极部分350可由Ti形成作为n型电极，可由Pd或Au形成作为p型电极。具体地讲，根据本实施例的第二电极部分350包括电极焊盘部分350-b、电极延伸部分350-a和电极连接部分350-c。
参照图13中的(a)，电极焊盘部分350-b形成在第二导电类型的半导体层310的表面上，并且由虚线表示的多个电极延伸部分350-a位于第二导电类型的半导体层310内部。
在图13中的(b)中，沿线A-A′、线B-B′和线C-C′截取了图13中的(a)示出的第二导电类型的半导体层310的顶表面。沿线A-A′截取以示出仅包括电极延伸部分350-a的截面。沿线B-B′截取以示出包括电极焊盘部分350-b和电极延伸部分350-a的截面。沿线C-C′截取以示出既不包括电极延伸部分350-a也不包括电极焊盘部分350-b的截面。
图14中的(a)至(c)为沿线A-A′、线B-B′和线C-C′截取的图13中的(b)中示出的半导体发光器件的剖视图。在下文中，将参照图12、图13中的(a)、图13中的(b)和图14中的(a)至(c)来进行详细描述。
在图14中的(a)中，电极延伸部分350-a从第一电极层360延伸到第二导电类型的半导体层310的内部。电极延伸部分350-a穿过第一导电类型的半导体层330和活性层320并延伸到第二导电类型的半导体层310。电极延伸部分350-a至少延伸到第二导电类型的半导体层310的部分。然而，电极延伸部分350-a不需要延伸到第二导电类型的半导体层310的顶表面。这是因为电极延伸部分350-a被用于使电流在第二导电类型的半导体层310中扩展。
电极延伸部分350-a需要具有预定的面积以使电流在第二导电类型的半导体层310中扩展。与电极焊盘部分350-b相反，电极延伸部分350-a并不用于电连接。因此，形成预定数量的电极延伸部分350-a，使得每个电极延伸部分350-a具有足以使得电流在第二导电类型的半导体层310中均匀扩展的小面积。电极延伸部分350-a的数量少会由于电流扩展不均匀而导致电学特性的劣化。电极延伸部分350-a的数量多会由于活性层的面积减小而导致在形成电极延伸部分350-a的工艺中出现困难并且发光面积减小。因此，可考虑到这些事实来适当地确定电极延伸部分350-a的数量。每个电极延伸部分350-a形成为具有尽可能小的面积并使电流均匀扩展。
为了电流扩展，可形成多个电极延伸部分350-a。另外，电极延伸部分350-a可具有圆柱状。电极延伸部分350-a的横截面可小于电极焊盘部分350-b的横截面。此外，电极延伸部分350-a可与电极焊盘部分350-b分隔开预定的距离。电极延伸部分350-a和电极焊盘部分350-b可通过将在下面描述的电极连接部分350-c在第一电极层360中相互连接。出于这个原因，电极延伸部分350-a与电极焊盘部分350-b分隔开预定的距离，因此使得电流均匀扩展。
电极延伸部分350-a从第一电极层360形成到第二导电类型的半导体层310的内部。由于电极延伸部分350-a被用于使电流在第二导电类型的半导体层310中扩展，所以电极延伸部分350-a需要与其它层电分离。因此，电极延伸部分350-a与第一电极层360、第一导电类型的半导体层330和活性层320电分离。可通过利用诸如介电材料的绝缘材料来实现电分离。
在图14中的(b)中，电极焊盘部分350-b从第一电极层360延伸到第二导电类型的半导体层310的表面。电极焊盘部分350-b从第一电极层360开始，穿过第一导电类型的半导体层330、活性层320和第二导电类型的半导体层310，并延伸到第二导电类型的半导体层310的表面。由于电极焊盘部分350-b被形成为将第二电极部分350连接到外部电流源，所以需要包括至少一个电极焊盘部分350-b。
电极焊盘部分350-b从第一电极层360延伸到第二导电类型的半导体层310的表面。由于电极焊盘部分350-b在第二导电类型的半导体层310的表面电连接到外部电流源以将电流提供至电极延伸部分350-a，所以电极焊盘部分350-b可与第一电极层360、第一导电类型的半导体层330和活性层320电分离。可通过利用诸如介电材料的绝缘材料来实现电分离。
电极焊盘部分350-b将电流提供至电极延伸部分350-a。此外，电极焊盘部分350-b可被形成为使得电极焊盘部分350-b不与第二导电类型的半导体层310电分离，从而使电流直接扩展。根据是需要将电流提供至电极延伸部分350-a还是使电流在第二导电类型的半导体层310中扩展，电极焊盘部分350-b可与第二导电类型的半导体层310电分离或者不电分离。
电极焊盘部分350-b在活性层320处的横截面可小于电极焊盘部分350-b在第二导电类型的半导体层310的表面处的横截面。按照这种方式，活性层320的面积被尽可能地最大化，从而确保发光效率的提高。然而，第二导电类型的半导体层310的表面处的电极焊盘部分350-b需要具有预定的面积，以与外部电流源连接。
电极焊盘部分350-b可位于半导体发光器件300的中心处。在这种情况下，电极延伸部分350-a优选地与电极焊盘部分350-b分隔开预定的距离并均匀地分布。参照图13中的(a)，电极焊盘部分350-b和电极延伸部分350-a均匀地分布在第二导电类型的半导体层310上，以使电流扩展最优化。在图13中的(a)中，假定有一个电极焊盘部分350-b和十二个电极延伸部分350-a。然而，可考虑电连接状态(例如，外部电流源的位置)和电流扩展状态(例如，第二导电类型的半导体层310的厚度)的因素来适当地确定电极焊盘部分350-b的数量和电极延伸部分350-a的数量。
当形成多个电极延伸部分350-a时，电极焊盘部分350-b可直接连接到所述多个电极延伸部分350-a中的每个电极延伸部分350-a。在这种情况下，电极焊盘部分350-b形成在半导体发光器件300的中心处，并且电极延伸部分350-a形成在电极焊盘部分350-b的周围。此外，电极连接部分350-c可沿径向方向将电极焊盘部分350-b和电极延伸部分350-a直接连接。
可选地，多个电极延伸部分350-a中的一些可直接连接到电极焊盘部分350-b。另外一些电极延伸部分350-a可连接到直接连接到电极焊盘部分350-b的电极延伸部分350-a，从而所述另外一些电极延伸部分350-a间接连接到电极焊盘部分350-b。按照这种方式，可形成大量的电极延伸部分350-a，从而提高了电流扩展效率。
在图14中的(a)至(c)中，电极延伸部分350-a形成在第一电极层360中，并将电极焊盘部分350-b和电极延伸部分350-a相互连接。因此，相当多的第二电极部分350位于与光从活性层320出射的方向相对的后表面处，从而提高发光效率。具体地讲，在图14中的(c)中，仅电极连接部分350-c位于第一电极层360中。第二电极部分350不位于第一导电类型的半导体层330、活性层320和第二导电类型的半导体层310处。因此，如图14中的(c)所示，电极焊盘部分350-b和电极延伸部分350-a不影响光出射，因此它们具有较高的发光效率。尽管图14中的(c)中未示出，但是第一电极层360可与导电基底340接触，从而连接到外部电流源。
电极连接部分350-c与第一电极层360电分离。第一电极层360和第二电极部分350包括具有彼此相反的极性的电极，以将外部电力分别提供至第一导电类型的半导体层330和第二导电类型的半导体层310。因此，两个电极必须相互电分离。可通过利用诸如介电材料的绝缘材料来实现电分离。
在图14中的(b)中，由于电极焊盘部分350-b位于第二导电类型的半导体层310的表面上，所以能够获得垂直半导体发光器件的特性。在图14中的(c)中，由于电极连接部分350-c位于与第一电极层360相同的平面中，所以能够获得水平半导体发光器件的特性。因此，半导体发光器件300具有集成了水平半导体发光器件和垂直半导体发光器件的结构。
参照图14中的(a)至(c)，第二导电类型的半导体层310可为n型半导体层，并且第二电极部分350可为n型电极部分。在这种情况下，第一导电类型的半导体层330可为p型半导体层，并且第一电极层360可为p型电极。第二电极部分350包括相互连接的电极焊盘部分350-b、电极延伸部分350-a和电极连接部分350-c。当第二电极部分350由n型电极形成时，第二电极部分350可通过由绝缘材料形成的绝缘部分370与由p型电极形成的第一电极层360电分离。
图15中的(a)示出了根据本实施例的变型实施例的半导体发光器件的光发射，其中，在该半导体发光器件的表面上形成有不平坦图案。图15中的(b)示出了根据本实施例的另一变型实施例的半导体发光器件的电流扩展，其中，在该半导体发光器件的表面上形成有不平坦图案。
根据本实施例的半导体发光器件300包括形成了在沿发射的光移动的方向上的最外侧表面的第二导电类型的半导体层310。因此，通过利用本领域中公知的方法(如光刻)容易在所述表面上形成不平坦图案。在这种情况下，从活性层320发射的光穿过形成在第二导电类型的半导体层310的表面上的不平坦图案380，然后光被提取。不平坦图案380提高了光提取效率。
不平坦图案380可具有光子晶体结构。光子晶体包含具有不同折射率的不同介质，在光子晶体中，不同的介质按类似晶体的方式规则地排列。光子晶体可通过以与光的波长的倍数对应的单位长度控制光来提高光提取效率。在形成第二导电类型的半导体层310和第二电极部分350之后，可根据适当的工艺形成光子晶体结构。例如，可通过蚀刻工艺来形成光子晶体结构。
即使不平坦图案380形成在第二导电类型的半导体层310上，不平坦图案380也不会影响电流扩展。参照图15中的(b)，不平坦图案380不影响电极延伸部分350-a中的电流扩展。每个电极延伸部分350-a使电流在不平坦图案380下方扩展，并且不平坦图案380提取出射的光，从而提高发光效率。
图16是示出了发光表面的电流密度和发光效率之间的关系的曲线图。当曲线图中的电流密度在大约10A/cm2以上时，较小水平的电流密度显示出较高的发光效率，较大水平的电流密度显示出较低的发光效率。
下面的表1示出了与此相关的值。
表1
随着发光面积增大，发光效率提高。然而，为了确保发光面积，需要减小分布的电极的面积，因此发光表面的电流密度趋于减小。这种发光表面的电流密度的减小会劣化半导体发光器件的电学特性。
通过利用电极延伸部分来确保电流扩展，可解决这个问题。即，通过按照电极延伸部分形成在发光器件内部而不延伸到发光表面并且使电流在其中扩展的方式来形成电极延伸部分，可解决会由电流密度的减小导致的电学特性的问题。因此，根据这个实施例的半导体发光器件能够实现期望的电流扩展并获得最大的发光面积，从而提高发光效率。
将参照图17至图20来描述根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件。
图17是示出了根据本发明的另一示例性实施例的发光器件的透视图。图18中的(a)和(b)是示出了图17中的发光器件的顶视图。图19中的(a)至(c)是分别示出了沿线A-A′、线B-B′和线C-C′截取的图18中的(b)中的发光器件的剖视图。
根据本发明的另一示例性实施例的发光器件400包括发光堆叠件430、420和410、至少一个阻挡部分470、第二电极结构460、第一电极结构440和导电基底450。发光堆叠件430、420和410包括第一导电类型半导体层430、第二导电类型半导体层410及形成在第一导电类型半导体层430和第二导电类型半导体层410之间的活性层420，并具有彼此相对并设置为第一导电类型半导体层430和第二导电类型半导体层410的第一表面和第二表面。阻挡部分470具有电绝缘性并从发光堆叠件430、420和410的第二表面延伸到第二导电类型半导体层410的至少一部分，以将发光堆叠件430、420和410划分成多个发光区域。第二电极结构460连接到位于多个发光区域中的第二导电类型半导体层410。第一电极结构440形成在发光堆叠件430、420和410的第二表面上以连接到第一导电类型半导体层430。导电基底450形成在发光堆叠件430、420和410的第二表面上以电连接到第一电极结构440。
发光堆叠件430、420和410包括第一导电类型半导体层430、第二导电类型半导体层410以及形成在第一导电类型半导体层430和第二导电类型半导体层410之间的活性层420。发光堆叠件430、420和410具有用作第一表面的第二导电类型半导体层410的外表面和用作第二表面的第一导电类型半导体层430的外表面。
半导体层430和410中的每个可由诸如GaN基半导体、ZnO基半导体、GaAs基半导体、GaP基半导体和GaAsP基半导体的半导体形成。例如，可通过利用分子束外延(MBE)来形成半导体层。此外，每个半导体层可由诸如第III-V族半导体、第II-VI族半导体和Si的半导体中的任何一种形成。发光堆叠件可生长在诸如蓝宝石基底的具有相对小的晶格失配的非导电基底(未示出)上。在结合导电基底之前稍后去除非导电基底。
活性层420为激活光发射的层。活性层420由能带隙小于第二导电类型的半导体层410和第一导电类型的半导体层430中的每个的能带隙的材料形成。例如，当第一导电类型的半导体层430和第二导电类型的半导体层410中的每个由GaN基化合物半导体形成时，可通过利用具有小于GaN的能带隙的能带隙的InAlGaN基化合物半导体来形成活性层420。即，活性层420可包括InxAlyGa(1-x-y)N(其中，满足0≤x≤1、0≤y≤1和0≤x+y≤1)。
这里，考虑到活性层420的特性，优选地不用杂质掺杂活性层420。可通过调节组分的摩尔比来控制发射的光的波长。因此，发光器件400可根据活性层420的特性来发射红外光、可见光和UV光中的任何一种。
根据活性层420，在发光器件400的整个能带图中出现能阱结构。分别来自半导体层430和410的电子和空穴正在移动并被捕获在能阱结构中，从而导致较高的发光效率。
阻挡部分470从发光堆叠件430、420和410的第二表面延伸到第二导电类型半导体层410的至少一部分，使得发光堆叠件430、420和410被划分成多个发光区域。阻挡部分470将第二导电类型半导体层410划分成多个发光区域。当在第二导电类型半导体层410和形成在第二导电类型半导体层410上用于生长的基底(未示出)之间使用诸如激光的分离单元(separating unit)时，阻挡部分470减小了由于施加到第二导电类型半导体层410和所述基底之间的界面的热能导致产生的应力。
例如，当激光被用作使第二导电类型半导体层410与用于生长的基底分离的分离单元时，所述界面处的温度为大约1000℃。激光的热能将第二导电类型半导体层410与用于生长的基底分开。然而，上述热产生了引起半导体层和随后将被结合的导电基底450的收缩和膨胀的应力。通常，由于应力的大小与面积成比例，所以应力会对大面积发光器件产生不利影响。
然而，因为根据本实施例的发光器件400包括阻挡部分470，所以第二导电类型半导体层410的面积被划分成多个发光区域的多个较小的面积，从而减小应力。即，根据多个发光区域更容易执行膨胀和收缩，从而可稳定发光堆叠件430、420和410的光发射。
优选地，阻挡部分470将第一导电类型半导体层430、第二导电类型半导体层410与有源层420电绝缘。为此，阻挡部分470可填充有空气。可选地，阻挡部分470可具有形成在其中的绝缘层，其中，在绝缘层中填充有空气。此外，整个绝缘部分可填充有诸如介电材料的绝缘材料，以实现电绝缘。
为了使发光堆叠件430和410电绝缘，阻挡部分470可从第二表面延伸到第二导电类型半导体层410的顶表面。然而，阻挡部分470不需要延伸到第二导电类型半导体层410的顶表面。阻挡部分470可延伸到第二导电类型半导体层410的内部。
另外，阻挡部分470可具有单一结构。可选地，阻挡部分470可包括相互分隔开的多个阻挡件。在这种情况下，多个阻挡件可看起来不同以允许需要的电绝缘特性。例如，围绕结合部分461的阻挡件和围绕接触孔462的阻挡件的高度和形状可不同。
第二电极结构460连接到位于通过阻挡部分470相互分隔开的多个发光区域处的第二导电类型半导体层410。第二电极结构460包括接触孔462、结合部分461和布线部分463。
可存在多个接触孔462。多个接触孔462中的每个接触孔可形成在多个发光区域中的每个发光区域中。单个的接触孔可形成在单个发光区域中或多个接触孔可形成在单个发光区域中。在接触孔462电连接到第二导电类型半导体层410的同时，接触孔462与第一导电类型半导体层430和活性层420电绝缘。为此，接触孔462从发光堆叠件430、420和410的第二表面延伸到第二导电类型半导体层410的至少一部分。接触孔462形成为使电流在第二导电类型半导体层410中扩展。
结合部分461从发光堆叠件430、420和410的第一表面连接到多个接触孔462中的至少一个接触孔。在第一表面处暴露的区域被设置为结合区域。
布线部分463形成在发光堆叠件430、420和410的第二表面处。在布线部分463至少与第一导电类型半导体层430电绝缘的同时，布线部分463将连接到结合部分461的一个接触孔462与另一接触孔462电连接。此外，布线部分463可将接触孔462连接到结合部分461。布线部分463位于第二导电类型半导体层410和活性层420下方，从而提高发光效率。
在下文中，将参照图18中的(a)至图19中的(c)来更详细地描述接触孔462、结合部分461和布线部分463。
第一电极结构440形成在发光堆叠件430、420和410的第二表面上，以电连接到第一导电类型半导体层430。即，第一电极结构440具有将第一导电类型半导体层430电连接到外部电流源(未示出)的电极。第一电极结构440可由金属形成。例如，第一电极结构440可由Ti形成作为n型电极，可由Pd或Au形成作为p型电极。
第一电极结构440可反射活性层420产生的光。由于第一电极结构440位于活性层420的下方，所以根据活性层420，第一电极结构440位于与发光器件发射光的方向相反的表面处。从活性层420向第一电极结构440移动的光与发光方向相反，因此所述光需要被反射以提高发光效率。因此，第一电极结构440反射的光向发光表面移动，从而提高了发光器件的发光效率。
为了反射从活性层420产生的光，第一电极结构440可由在可见光区域中看起来为白色的金属形成。例如，白色金属可为Ag、Al和Pt中的任意一种。下面将参照图19中的(a)至(c)更详细地描述第一电极结构440。
导电基底450形成在发光堆叠件430、420和410的第二表面上以电连接到第一电极结构440。导电基底450可为金属基底或半导体基底。当导电基底450为金属基底时，导电基底450可由Au、Ni、Cu和W中的任意一种形成。此外，当导电基底450为半导体基底时，导电基底450可由Si、Ge和GaAs中的任意一种形成。形成发光器件中的导电基底的方法的示例包括：镀覆法，形成镀覆种子层来形成基底；基底结合法，分开地准备导电基底，然后利用诸如Au、Au-Sn和Pb-Sr的导电粘合剂来结合导电基底。
参照图18中的(a)，结合部分461形成在第二导电类型半导体层410的表面上，并且由虚线表示的多个接触孔462位于第二导电类型半导体层410内部。第二导电类型半导体层410包括通过阻挡部分470相互分隔开的多个发光区域。在图18中的(a)和图18中的(b)中，仅示出了一个结合部分461。然而，可在同一发光区域上形成多个结合部分，或者可在多个发光区域中的每个发光区域上形成多个结合部分。此外，每个接触孔462形成在每个发光区域中。然而，可在单个发光区域中形成多个接触孔462，从而改善电流扩展。
在图18中的(b)中，沿线A-A′、线B-B′和线C-C′截取了图18中的(a)中示出的第二导电类型半导体层410的顶表面。沿线A-A′截取以示出仅包括接触孔462的截面。沿线B-B′截取以示出包括结合部分461和接触孔462的截面。沿线C-C′截取以示出仅包括布线部分463且不包括接触孔462和结合部分461的截面。
图19中的(a)至(c)是示出了沿线A-A′、线B-B′和线C-C′截取的图18中的(b)中的发光器件的剖视图。在下文中，将参照图17、图18及图19进行详细描述。
在图19中的(a)中，每个接触孔462从第一电极结构440延伸到第二导电类型半导体层410的内部。接触孔462穿过第一导电类型半导体层430和活性层420并延伸到第二导电类型半导体层410。接触孔462至少延伸到第二导电类型半导体层410的一部分。然而，接触孔462不需要延伸到第二导电类型半导体层410的表面。然而，由于接触孔462被用于使电流在第二导电类型半导体层410中扩展，所以接触孔462需要延伸到第二导电类型半导体层410。
接触孔462需要具有预定的面积以使电流在第二导电类型半导体层410中扩展。与结合部分461相反，接触孔462不用于电连接。因此，以预定的数量形成接触孔462，使得每个接触孔462具有足以使得电流在第二导电类型的半导体层410中均匀扩展的小面积。接触孔462的数量少会由于电流扩展不均匀而导致电学性能的劣化。接触孔462的数量多会由于活性层的面积减小而导致在形成接触孔462的工艺中出现困难并且发光面积减小。因此，可考虑到这些事实来适当地确定接触孔462的数量。每个接触孔462形成为具有尽可能小的面积并使电流均匀扩展。
为了电流扩展，可形成多个接触孔462。另外，接触孔462可具有圆柱状。接触孔462的横截面可小于结合部分461的横截面。此外，接触孔462可与结合部分461分隔开预定的距离。接触孔462和结合部分461可通过将在下面描述的布线部分463在第一电极结构440中相互连接。出于这个原因，接触孔462与结合部分461分隔开预定的距离，因此使得电流在第一导电类型半导体层430中均匀扩展。
接触孔462从第一电极结构440形成到第二导电类型半导体层410的内部。由于接触孔462形成为使电流在第二导电类型半导体层410中扩展，所以接触孔462需要与第一导电类型半导体层430和活性层420电分离。因此，接触孔462与第一电极结构440、第一导电类型半导体层430和活性层420电分离。可通过利用诸如介电材料的绝缘材料来实现电分离。
在图19中的(b)中，结合部分461从第一电极结构440开始，穿过第一导电类型半导体层430、活性层420和第二导电类型半导体层410，并延伸到第二导电类型半导体层410的表面。由于结合部分461从发光堆叠件430、420和410的第一表面连接到多个接触孔462中的至少一个接触孔，所以在第一表面处暴露的结合部分461的区域被设置为结合区域。
具体地讲，由于结合部分461被形成为将第二电极结构460连接到外部电流源(未示出)，所以第二电极结构460中需要包括至少一个结合部分461。
由于结合部分461在第二导电类型半导体层410的表面上电连接到外部电流源以将电流提供至接触孔462，所以结合部分461可与第一电极结构440、第二导电类型半导体层410和活性层420电分离。可通过利用诸如介电材料的绝缘材料形成绝缘层来实现电分离。
结合部分461将电流提供至接触孔462。此外，结合部分461可形成为使得结合部分461不与第二导电类型半导体层410电分离，以使电流直接扩展。根据是需要将电流提供至接触孔462还是使电流在第二导电类型的半导体层410中扩展，结合部分461可与第二导电类型的半导体层410电分离或者不电分离。
结合部分461在活性层420处的横截面可小于结合部分461在第二导电类型的半导体层410的表面处的横截面。按照这种方式，活性层420的面积被尽可能地最大化，从而确保发光效率的提高。然而，第二导电类型的半导体层410的表面处的结合部分461需要具有预定的面积，以与外部电流源连接。
结合部分461可位于发光器件400的中心处。在这种情况下，接触孔462优选地与结合部分461分隔开预定的距离并均匀地分布。参照图18中的(a)，结合部分461和接触孔462均匀地分布在第二导电类型的半导体层410上，以使电流扩展最优化。在图18中的(a)中，假定有一个结合部分461和十二个接触孔462。然而，可考虑电连接状态(例如，外部电流源的位置)和电流扩展状态(例如，第二导电类型的半导体层410的厚度)的因素来适当地确定结合部分461的数量和接触孔462的数量。
当形成多个接触孔462时，结合部分461可直接连接到所述多个接触孔462中的每个接触孔462。在这种情况下，结合部分461形成在发光器件400的中心处，并且接触孔462形成在结合部分461的周围。此外，布线部分463可沿径向方向将结合部分461和接触孔462直接连接。
可选地，多个接触孔462中的一些可直接连接到结合部分461。其它接触孔462可连接到直接连接到结合部分461的接触孔462，使得这些接触孔462间接连接到结合部分461。按照这种方式，可形成大量的接触孔462，从而提高了电流扩展效率。
在图19中的(a)至(c)中，布线部分463形成在第一电极结构440中，并将结合部分461和接触孔462相互连接。因此，相当多的第一电极结构440位于与光从活性层420出射的方向相反的后表面处，从而提高发光效率。具体地讲，在图19中的(c)中，仅布线部分463位于第一电极结构440中。第二电极结构460不位于第一导电类型的半导体层430、活性层420和第二导电类型的半导体层410处。因此，如图19中的(c)所示，结合部分461和接触孔462不影响光出射，因此它们具有较高的发光效率。
布线部分463与第一电极结构440电分离。第二电极结构460和第一电极结构440包括具有彼此相反的极性的电极，以将外部电力分别提供至第二导电类型的半导体层410和第一导电类型的半导体层430。因此，两个电极必须相互电分离。可通过利用诸如介电材料的绝缘材料形成绝缘层480来实现电分离。
在图19中的(b)中，由于结合部分461位于第二导电类型的半导体层410的表面上，所以能够获得垂直发光器件的特性。在图19中的(c)中，由于布线部分463位于与第一电极结构440相同的平面内，所以能够获得水平发光器件的特性。因此，发光器件400具有集成了水平发光器件和垂直发光器件的结构。
参照图19中的(a)至(c)，第一导电类型半导体层430可为p型半导体层，并且第一电极结构440可为p型电极部分。在这种情况下，第二导电类型半导体层410可为n型半导体层，并且第二电极结构460可为n型电极。第二电极结构460包括相互连接的结合部分461、接触孔462和布线部分463。当第二电极结构460由n型电极形成时，第二电极结构460可通过由绝缘材料形成的绝缘层480与由p型电极形成的第一电极结构440电分离。
图20示出了根据本发明示例性实施例的发光器件的光发射，其中，在该发光器件的表面上形成有不平坦图案。根据本实施例的发光器件包括形成了在沿发射的光移动的方向上的最外侧表面的第二导电类型的半导体层410。因此，通过利用公知的方法(如光刻)容易在所述表面上形成不平坦图案。在这种情况下，从活性层420发射的光穿过形成在第二导电类型的半导体层410的表面上的不平坦图案490，然后光被提取。不平坦图案490提高了光提取效率。
不平坦图案490可具有光子晶体结构。光子晶体包含具有不同折射率的不同介质，在光子晶体中，不同的介质按类似晶体的方式规则地排列。光子晶体可通过以与光的波长的倍数对应的单位长度控制光来提高光提取效率。在形成第二导电类型的半导体层410和第二电极结构460之后，可根据适当的工艺形成光子晶体结构。例如，可通过蚀刻工艺来形成光子晶体结构。
当不平坦图案490形成在第二导电类型半导体层410上时，阻挡部分470优选地延伸到第二导电类型半导体层410的内部而不是其表面。阻挡部分470不会对通过不平坦图案490改善的光提取效率产生不利影响，并将发光区域分成多个发光区域。
将参照图21至图25来描述根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件。
图21是示出了根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件的透视图。图22是示出了图21中的半导体发光器件的平面图。在下文中，将参照图21和图22进行详细的描述。
根据本实施例的半导体发光器件500包括顺序堆叠的第一导电类型半导体层511、活性层512、第二导电类型半导体层513、第二电极层520、第一绝缘层530、第一电极层540和导电基底550。这里，第二电极层520包括暴露了与第二导电类型半导体层513接触的界面的一部分的区域。第一电极层540包括至少一个接触孔541。接触孔541电连接到第一导电类型半导体层511，与第二导电类型半导体层513和活性层512电绝缘，并从第一电极层540的一个表面延伸到第一导电类型半导体层511的至少一部分。
在半导体发光器件500中，第一导电类型半导体层511、活性层512和第二导电类型半导体层513执行光发射。在下文中，它们被称作发光堆叠件510。即，半导体发光器件500包括发光堆叠件510、第一电极层540、第二电极层520和第一绝缘层530。第一电极层540电连接到第一导电类型半导体层511。第二电极层520电连接到第二导电类型半导体层513。第一绝缘层530使电极层520和540相互电绝缘。此外，包括导电基底550作为基底，以生长或支撑半导体发光器件500。
半导体层511和513中的每个可包括诸如GaN基半导体、ZnO基半导体、GaAs基半导体、GaP基半导体和GaAsP基半导体的半导体。例如，可通过利用分子束外延(MBE)来形成半导体层。此外，半导体层511和513中的每个可由诸如第III-V族半导体、第II-VI族半导体和Si的半导体中的任何一种形成。考虑到导电类型，通过用适当的杂质掺杂上述半导体来形成半导体层511和513中的每个。
活性层512为激活光发射的层。活性层512可由能带隙小于第一导电类型半导体层511和第二导电类型半导体层513中的每个的能带隙的材料形成。例如，当第一导电类型半导体层511和第二导电类型半导体层513可为GaN基化合物半导体时，可通过利用具有小于GaN的能带隙的能带隙的InAlGaN基化合物半导体来形成活性层512。即，活性层512可包括InxAlyGa(1-x-y)N(其中，满足0≤x≤1、0≤y≤1和0≤x+y≤1。)
这里，考虑到活性层512的特性，优选地不用杂质掺杂活性层512。可通过调节组分的摩尔比来控制发射的光的波长。因此，半导体发光器件500可根据活性层512的特性来发射红外光、可见光和UV光中的任何一种。
形成电极层520和540中的每个是为了将电压施加到相同导电类型的半导体层。因此，考虑到导电性，电极层520和540可由金属形成。即，电极层520和540包括将半导体层511和513电连接到外部电流源(未示出)的电极。例如，电极层520和540可包含Ti作为n型电极，可包含Pd或Au作为p型电极。
第一电极层540连接到第一导电类型半导体层511，第二电极层520连接到第二导电类型半导体层513。即，由于第一电极层540和第二电极层520连接到导电类型彼此不同的半导体层，所以第一电极层540和第二电极层520通过第一绝缘层530彼此电分离。第一绝缘层530可由具有低导电性的材料形成。例如，第一绝缘层530可包含如SiO2的氧化物。
第二电极层520可反射活性层512产生的光。由于第二电极层520位于活性层512的下方，所以根据活性层512，第二电极层520位于与半导体发光器件500发射光的方向相反的表面处。从活性层512向第二电极层520移动的光与半导体发光器件500的发光方向相反，因此向第二电极层520移动的光需要被反射以提高发光效率。因此，当第二电极层520具有光反射性时，反射的光向发光表面移动，从而提高了半导体发光器件500的发光效率。
为了反射从活性层512产生的光，第二电极层520可由在可见光区域中看起来为白色的金属形成。例如，白色金属可为Ag、Al和Pt中的任意一种。
第二电极层520包括暴露了与第二导电类型半导体层513接触的界面的一部分的区域。第一电极层540的下表面与导电基底550接触，并且第一电极层540通过导电基底550电连接到外部电流源(未示出)。然而，第二电极层520需要单独的连接区域以连接到外部电流源。因此，第二电极层520包括通过部分地蚀刻发光堆叠件510而暴露的区域。
在图21中，示出了通孔514的示例。通过蚀刻发光堆叠件510的中心来形成通孔514，以形成第二电极层520的暴露区域。在第二电极层520的暴露区域处还形成电极焊盘部分560。第二电极层520可通过其的暴露区域电连接到外部电流源。这时，通过利用电极焊盘部分560将第二电极层520电连接到外部电源。第二电极层520可通过导线等电连接到外部电流源。为了便于连接到外部电流源，通孔的直径优选地从第二电极层向第一导电类型半导体层增大。
通过选择性蚀刻来形成通孔514。通常，仅蚀刻包括半导体的发光堆叠件510，不蚀刻包括金属的第二电极层520。本领域技术人员考虑到发光面积、电连接效率和电流在第二电极层520中的扩展，可适当地确定通孔514的直径。
第一电极层540包括至少一个接触孔541。接触孔541电连接到第一导电类型半导体层511，与第二导电类型半导体层513和活性层512电绝缘，并延伸到第一导电类型半导体层511的至少一部分。第一电极层540包括至少一个接触孔541，以将第一导电类型半导体层511连接到外部电流源。接触孔541穿透第一电极层540和第二导电类型半导体层513之间的第二电极层520、第二导电类型半导体层513和活性层512，并延伸到第一导电类型半导体层511。此外，接触孔541由电极材料形成。
当接触孔541仅用于电连接时，第一电极层540可包括一个接触孔541。然而，为了使传输到第一导电类型半导体层511的电流均匀地扩展，第一电极层540可包括在预定位置处的多个接触孔541。
导电基底550形成为与第一电极层540接触并电连接到第一电极层540。导电基底550可为金属基底或半导体基底。当导电基底550为金属基底时，导电基底550可由Au、Ni、Cu和W中的任意一种形成。此外，当导电基底550为半导体基底时，导电基底550可由Si、Ge和GaAs中的任意一种形成。导电基底550可为生长基底。可选地，导电基底550可为支撑基底。在使用具有相对小的晶格失配的非导电基底(如蓝宝石基底)作为生长基底之后，去除非导电基底，并结合支撑基底。
另外，当导电基底550为支撑基底时，可通过镀覆法或基底结合法来形成导电基底550。作为形成半导体发光器件500中的导电基底550的方法，可使用镀覆法或基底结合法，其中，镀覆法为形成镀覆种子层来形成基底，基底结合法为分开地准备导电基底550，并利用诸如Au、Au-Sn和Pb-Sr的导电粘合剂来结合导电基底550。
图22是示出了半导体发光器件500的平面图。通孔514形成在半导体发光器件500的顶表面中，并且电极焊盘部分560位于第二电极层520的暴露区域处。此外，尽管在半导体发光器件500的顶表面中未示出，但是示出了由虚线表示的接触孔541，以显示接触孔541的位置。第一绝缘层530可延伸并围绕接触孔541，使得接触孔541与第二电极层520、第二导电类型半导体层513和活性层512电分离。将参照图23中的(b)和(c)来进行更详细的描述。
图23中的(a)至(c)是示出了沿线A-A′、线B-B′和线C-C′截取的图22中示出的半导体发光器件的剖视图。沿线A-A′截取以示出半导体发光器件500的截面。沿线B-B′截取以示出包括接触孔541和通孔514的截面。沿线C-C′截取以示出仅包括接触孔541的截面。在下文中，将参照图21至图23中的(c)进行描述。
参照图23中的(a)，既未示出接触孔541，也没有示出通孔514。由于没有使用单独的连接线来连接接触孔541，而通过第一电极层540来电连接接触孔541，所以接触孔541未示出在图23的剖视图中。
参照图23中的(b)和图23中的(c)，接触孔541从第一电极层540和第二电极层520之间的界面延伸到第一导电类型半导体层511的内部。接触孔541穿过第二导电类型半导体层513和活性层512，并延伸到第一导电类型半导体层511。接触孔541至少延伸到活性层512和第一导电类型半导体层511之间的截面。优选地，接触孔541可延伸到第一导电类型半导体层511的一部分。然而，接触孔541用于电连接和电流扩展。一旦接触孔541与第一导电类型半导体层511接触，接触孔541就不需要延伸到第一导电类型半导体层511的外表面。
接触孔541需要具有预定的面积，以使电流在第一导电类型半导体层511中扩展。可提供预定数量的接触孔541，并且所述预定数量的接触孔541可均具有足以使得电流在第一导电类型半导体层511中均匀扩展的小面积。考虑到这样一个事实，即，由于电流扩展不均匀，少量接触孔541劣化电学性能，而由于活性层的面积减小，大量的接触孔541导致接触孔的形成工艺中的难度并且导致发光面积的减小，可适当地选择接触孔的数量。每个接触孔541被实现为具有尽可能小的面积而保留对电流扩展有效的形状。接触孔541从第二电极层520延伸到第一导电类型半导体层511。由于接触孔541被用于使电流在第一导电类型半导体层中扩展，所以接触孔541需要与第二导电类型半导体层513和活性层512电分离。因此，接触孔541可与第二电极层520、第二导电类型半导体层513和活性层512电分离。因此，第一绝缘层530可延伸以围绕接触孔541的外围。可通过利用如介电材料的绝缘材料来执行这种电分离。
在图23中的(b)中，第二电极层520的暴露区域用作第二电极层520对外部电源(未示出)的电连接点。电极焊盘部分560可放置在该暴露区域上。这里，第二绝缘层570形成在通孔514的内侧表面上，从而使多层层叠结构510与电极焊盘部分560电分离。
参照图23中的(a)，第一电极层540和第二电极层520形成在同一层上，使得半导体发光器件500具有水平半导体发光器件的特性。参照图23中的(b)，电极焊盘部分560放置在第二电极层520的表面上，使得半导体发光器件500可具有垂直发光器件的特性。因此，半导体发光器件500具有显示出垂直半导体发光器件和水平半导体发光器件两种器件的特性的组合结构。
在图23中的(a)和图23中的(c)中，第一导电类型半导体层511为n型半导体层，并且第一电极层540可为n型电极。在这种情况下，第二导电类型半导体层513可为p型半导体层，并且第二电极层520可为p型电极。因此，第一电极层540、n型电极与第二电极层520、p型电极可通过设置在其间的第一绝缘层530而相互电绝缘。
图24示出了根据本实施例的半导体发光器件中的光发射，其中，在该半导体发光器件的表面上具有不平坦图案。将省略对前面描述过的元件的描述。
半导体发光器件500的在发射的光的移动方向上的最外层是第一导电类型半导体层511。因此，可通过使用本领域中已知的方法(如光刻法)容易地在该表面上形成不平坦图案580。在这种情况下，通过形成在第一导电类型半导体层511的表面上的不平坦图案580而提取从活性层512发射的光，从而提高光提取效率。
不平坦图案可以是光子晶体结构。光子晶体指的是具有不同折射率的介质，在光子晶体中，不同的介质按类似晶体的方式规则地排列。光子晶体可通过以与光的波长的倍数对应的单位长度控制光来提高光提取效率。
图25示出了根据本实施例的半导体发光器件中暴露在角落部分上的第二电极层。
根据本发明的另一方面，制造半导体发光器件的方法包括：顺序地堆叠第一导电类型半导体层511’、活性层512’、第二导电类型半导体层513’、第二电极层520’、绝缘层530’、第一电极层540’和导电基底550’；在第二电极层520’与第二导电类型半导体层513’的界面的一部分中形成暴露区域；形成至少一个接触孔541’，所述至少一个接触孔541’从第一电极层540’的一个表面延伸到第一导电类型半导体层511’的至少一部分并与第二导电类型半导体层513’和活性层512’电绝缘，使得第一电极层540’与第一导电类型半导体层511’电连接。
可通过在发光堆叠件510’(见图21)中形成通孔514’或者通过台面蚀刻发光堆叠件510’来提供第二电极层520’的暴露区域。在这个实施例中，为了清晰起见，将省略对与图21中描述的实施例的元件相同的元件的描述。
参照图25，对半导体发光器件500’的一个角落进行台面蚀刻。对发光堆叠件510’执行蚀刻，以暴露与第二导电类型半导体层513’的界面处的第二电极层520’。第二电极层520’的暴露区域形成在半导体发光器件500’的角落处。在角落处形成暴露区域的工艺是比形成通孔的工艺简单的工艺，并且可以有助于后续电连接工艺。
参照图26至图36，现在将描述根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件。
图26是示出了根据本实施例的半导体发光器件的示意性透视图。图27是示出了图26中描述的半导体发光器件的顶视图，图28是沿线A-A’截取的剖视图，该剖视图示出了图27中描述的半导体发光器件。在下文中，将参照图26至图28进行描述。
根据本实施例，半导体发光器件600包括顺序堆叠的第一导电类型半导体层611、活性层612、第二导电类型半导体层613、第二电极层620、绝缘层630、第一电极层640和导电基底650。这里，为了与第一导电类型半导体层611电连接，第一电极层640包括至少一个接触孔641。这里，至少一个接触孔641从第一电极层640的一个表面延伸直到第一导电类型半导体层611的至少一部分，并且与第二导电类型半导体层613和活性层612电绝缘。第一电极层640不是本实施例中的必需的元件。尽管未示出，但是可不包括第一电极层，并且接触孔641可从导电基底的一个表面形成。即，为了与第一导电类型半导体层611电连接，导电基底650可包括至少一个接触孔641，所述至少一个接触孔641从导电基底650的一个表面延伸直到第一导电类型半导体层611的至少一部分，并与第二导电类型半导体层613和活性层612电绝缘。这里，导电基底电连接到外部电源(未示出)，并且第一导电类型半导体层通过导电基底接收电压。
第二电极层620具有暴露区域614，通过蚀刻第一导电类型半导体层611、活性层612和第二导电类型半导体层613在第二电极层620与第二导电类型半导体层613的界面的一部分上形成暴露区域614。蚀刻停止层621形成在暴露区域614上。
由第一导电类型半导体层611、活性层612和第二导电类型半导体层613执行半导体发光器件600的光发射，因而它们被称作发光堆叠件610。即，半导体发光器件600包括发光堆叠件610、通过接触孔641与第一导电类型半导体层611电连接的第一电极层640、与第二导电类型半导体层613电连接的第二电极层620以及使电极层620和640电绝缘的绝缘层630。此外，提供导电基底650以支撑半导体发光器件600。
例如，第一导电类型半导体层611和第二导电类型半导体层613可包括诸如GaN基半导体、ZnO基半导体、GaAs基半导体、GaP基半导体或GaAsP基半导体的半导体材料；然而，半导体层611和613不限于此。半导体层611和613还可由从由第III-V族半导体、第II-VI族半导体和Si组成的组中适当选择的材料形成。此外，考虑到以上描述的每个半导体的导电类型，可用n型杂质或p型杂质来掺杂半导体层611和613。
活性层612激活光发射，并且由能带隙小于第一导电类型半导体层611和第二导电类型半导体层613的能带隙的材料形成。例如，当第一导电类型半导体层611和第二导电类型半导体层613为GaN基化合物半导体时，可通过利用具有小于GaN的能带隙的能带隙的InAlGaN基化合物半导体来形成活性层612。即，活性层612可包括InxAlyGa(1-x-y)N(其中，0≤x≤1、0≤y≤1和0≤x+y≤1)。
这里，由于活性层612的特性，所以可不用杂质掺杂活性层612。可通过控制材料的摩尔比来调节发射的光的波长。因此，半导体发光器件600可根据活性层612的特性来发射红外光、可见光或UV光。
第一电极层640和第二电极层620分别用于将电压提供至相同导电类型的半导体层。半导体层611和613通过电极层620和640与外部电源(未示出)电连接。
第一电极层640与第一导电类型半导体层611连接，第二电极层620与第二导电类型半导体层613连接。因此，第一电极层640和第二电极层620通过第一绝缘层630相互电分离。第一绝缘层630可由具有低水平导电性的材料形成，例如，由诸如SiO2的氧化物形成。
为了与第一导电类型半导体层611电连接，第一电极层640包括至少一个接触孔641，所述至少一个接触孔641延伸至第一导电类型半导体层611的一部分并与第二导电类型半导体层613和活性层612电绝缘。这里，这种电绝缘可通过放置在第一电极层和第二电极层之间的绝缘层630的延伸来实现。接触孔641穿过第二电极层620、绝缘层630和活性层612延伸到第一导电类型半导体层611，并在其中具有电极材料。第一电极层640通过接触孔641与第一导电类型半导体层611电连接，从而将第一导电类型半导体层611连接到外部电源(未示出)。
在仅为了与第一导电类型半导体层611电连接而形成接触孔641的情况下，第一电极层640可具有单个接触孔641。然而，第一电极层640可包括在预定位置处的一个或多个接触孔641，以确保电流在第一导电类型半导体层611中均匀扩展。
参照活性层612，在与从半导体发光器件600发射的光的方向相反的侧上，第二电极层620位于活性层612下方。因此，朝向第二电极层620移动的光被反射，这样提高了发光效率。
第二电极层620可由可见光区域中为白色的金属形成，以反射从活性层612产生的光。例如，第二电极层620可包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt和Au中的至少一种。
第二电极层620在其与第二导电类型半导体层613的界面处具有暴露部分。通过蚀刻第一导电类型半导体层611、活性层612和第二导电类型半导体层613来形成该暴露部分。蚀刻停止层621形成在暴露区域614上。与位于其下方的导电基底650接触的第一电极层640可与外部电源连接，而为了与外部电源(未示出)连接，第二电极层620需要单独的连接区域。因此，通过蚀刻发光堆叠件610的一部分，第二电极层620在其与第二导电类型半导体层613的界面的一部分上具有暴露区域614。按照这种方式，第二导电类型半导体层613通过第二电极层620连接到外部电源(未示出)。
考虑到发光面积、电连接效率和电流在第二电极层620中的扩展，本领域技术人员可适当地选择暴露区域614的面积。图27至图29示出了通过蚀刻发光堆叠件610的角落而在该角落处形成第二电极层620的暴露区域614的实施例。
通过选择性蚀刻来形成暴露区域614，通过选择性蚀刻仅蚀刻发光堆叠件610的一部分而不蚀刻通常含有金属的第二电极层620。然而，对仅蚀刻发光堆叠件610的该部分的这种选择性蚀刻的完全控制难以实现。出于这个原因，位于发光堆叠件610下方的第二电极层也可被部分蚀刻。被部分蚀刻的第二电极层620会导致第二电极层620的金属材料与第二导电类型半导体层613结合，导致漏电流。因此，在执行发光堆叠件610的蚀刻的区域(即，第二电极层620的暴露区域)上形成蚀刻停止层621。
蚀刻停止层621可防止形成第二电极层620的金属结合到发光堆叠件610的侧面，从而减少漏电流并有助于蚀刻。蚀刻停止层621可由用于防止发光堆叠件610的蚀刻的材料形成。这些材料的示例可包括诸如氧化硅或氮化硅的绝缘材料，例如，SiO2、SiOxNy或SixNy。然而，本发明不限于此。这里，蚀刻停止层621不是必须由绝缘材料形成，并可由对器件的操作没有任何不利影响的导电材料形成。因此，只要蚀刻停止层621提供蚀刻停止性能，蚀刻停止层621就可适当地由导电材料形成。
此外，电极焊盘部分660可穿过蚀刻停止层621并可形成在暴露区域614中。电极焊盘部分660穿过蚀刻停止层621并电连接到第二电极层。这里，还有助于第二电极层620和外部电源(未示出)之间的电连接。
导电基底650位于第一电极层640下方。此外，导电基底650与第一电极层640接触并与其电连接。导电基底650可为金属基底或半导体基底。导电基底650可由包含Au、Ni、Al、Cu、W、Si、Se和GaAs的任何一种的材料形成，例如，由Si-Al合金形成。这里，可根据选择的材料通过镀覆或结合来形成导电基底650。导电基底650可为支撑基底，所述支撑基底在使用具有相对小的失配的蓝宝石基底作为生长基底之后结合，然后被去除。
图27是示出了半导体发光器件600的上部平面图。尽管在半导体发光器件600的上表面中未示出，但是接触孔641由虚线表示，以识别接触孔641所处的地方。绝缘层630可围绕接触孔641延伸，使得接触孔641与第二电极层620、第二导电类型半导体层613和活性层612电绝缘。这将参照图28进行详细描述。
图28是沿图27中示出的半导体发光器件的线A-A’截取的剖视图。选择线A-A’以使截取的截面包括接触孔641和暴露区域614。
参照图28，接触孔641穿过第一电极层640的界面、第二电极层620、第二导电类型半导体层613和活性层612，并延伸到第一导电类型半导体层611内部。接触孔641至少延伸到活性层612和第一导电类型半导体层611的界面，优选地，延伸到第一导电类型半导体层611的一部分。这里，形成接触孔641以为第一导电类型半导体层611提供电连接和电流扩展，当接触孔641与第一导电类型半导体层611接触时实现了上述效果。接触孔641不是必须延伸到第一导电类型半导体层611的外表面。
接触孔641被形成为实现第一导电类型半导体层611的电流扩展并可具有预定的面积。对于接触孔641，可形成预定数量的接触孔，接触孔要尽可能小以在第一导电类型半导体层611中提供均匀的电流扩展。当形成不足量的接触孔641时，难以实现电流扩展，从而恶化电学特性。另一方面，当形成过量的接触孔641时，导致形成接触孔641的工艺难度加大和由于活性层面积的减小而导致的发光面积减小。因此，可适当地选择接触孔641的数量。因此，按照接触孔641具有尽可能小的面积而提供有效的电流扩展的方式来形成接触孔641。
接触孔641从第一电极层640延伸到第一导电类型半导体层611的内部。由于形成接触孔641是为了第一导电类型半导体层的电流扩展，所以接触孔641需要与第二导电类型半导体层613和活性层612电绝缘。因此，绝缘层630可延伸以围绕接触孔641。
在图28中，第二电极层620包括作为第二导电类型半导体层613和第二电极层620之间的界面的暴露部分的暴露区域614。暴露区域614被形成为提供第二电极层620和外部电源(未示出)之间的电连接。蚀刻停止层621形成在暴露区域614中。暴露区域614可包括电极焊盘部分660，电极焊盘部分660穿过蚀刻停止层621并电连接到第二电极层620。这里，绝缘层670可形成在暴露区域614的内表面上，以使发光堆叠件610与电极焊盘部分660电分离。
在图28中，由于第一电极层641和第二电极层620位于同一平面内，所以半导体发光器件600具有水平型半导体发光器件的特性。由于电极焊盘部分660位于第一导电类型半导体层611的表面上，所以半导体发光器件600还可具有垂直半导体发光器件的特性。因此，半导体发光器件600具有垂直型半导体发光器件和水平型半导体发光器件两者的特性相结合的构造。
图29至图31是示出了根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件的视图。图29是示出了半导体发光器件的透视图。图30是图20中的半导体发光器件的上部平面图。图31是沿图30中的半导体发光器件的线A-A’截取的剖视图。
如图29至图31所示，蚀刻发光堆叠件710的中心部分，并且暴露区域714为第二电极层720和第二导电类型半导体层之间的界面的一部分。为了清晰起见，将省略对与上述组件相同的组件的描述。这里，蚀刻停止层721可被部分地去除并可电连接到外部电源(未示出)。可包括穿过蚀刻停止层721并电连接到第二电极层720的电极焊盘部分760。利用导线可将蚀刻停止层721连接到外部电源(未示出)。为了便于解释，暴露区域714从第一导电类型半导体层向第二电极层增大。
图32和图33是示出了根据本发明示例性实施例的半导体发光器件的变型实施例的视图。图32是示出了半导体发光器件的透视图。图33是示出了半导体发光器件的侧面剖视图。这里，半导体发光器件的上部平面图与图27中的上部平面图相似。与图28相似，图33为沿线A-A’截取的剖视图。将省略对以上已经描述过的组件相同的组件的描述。
参照图32和图33，蚀刻发光堆叠件610’，从而暴露第二电极层。形成在暴露区域上的蚀刻停止层621’延伸到第二导电类型半导体层613’和活性层612’的侧面。按照这种方式，如上所述，在第一导电类型半导体层611’正被蚀刻时，可防止第二电极层的金属材料结合到半导体的侧面，并且还可以保护活性层612’。
这里，将省略制造上述半导体发光器件的方法。
图34中的(a)至(d)为示出了根据本发明的示例性实施例的制造半导体发光器件的方法的剖视图。更具体地讲，将描述制造如图26至图28所示的半导体发光器件的方法。
首先，如图34中的(a)所示，第一导电类型半导体层611、活性层612、第二导电类型半导体层613和第二电极层620以顺序的方式堆叠在非导电基底680上。
这里，可利用诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)或氢化物气相外延(HVPE)的公知工艺来堆叠半导体层和活性层。对于非导电基底680，可使用有助于半导体层的生长的蓝宝石基底。
在蚀刻停止层621形成在将通过蚀刻第一导电类型半导体层611、活性层612和第二导电类型半导体层613而暴露的区域中时堆叠第二电极层620。
然后，在第二电极层620上形成绝缘层630和导电基底650。这里，如图34中的(b)所示，第一电极层640可形成在绝缘层630和导电基底650之间。
为了使导电基底650电连接到第一导电类型半导体层611，导电基底650包括一个或多个接触孔641，所述一个或多个接触孔641与第二导电类型半导体层613和活性层612电绝缘，并从导电基底650的一个表面延伸到第一导电类型半导体层611的一部分。
如图34中的(a)所示，当第一电极层640形成在绝缘层630和导电基底650之间时，接触孔641从第一电极层640的一个表面开始形成。即，为了使第一电极层640电连接到第一导电类型半导体层611，第一电极层640包括一个或多个接触孔641，所述一个或多个接触孔641与第二导电类型半导体层613和活性层612电绝缘，并从第一电极层640的一个表面延伸到第一导电类型半导体层611的一部分。
这里，当形成接触孔641是为了第一导电类型半导体层611的电流扩展时，接触孔641需要与第二导电类型半导体层613和活性层612电绝缘。因此，绝缘层630可延伸成围绕接触孔641。
如图34中的(c)所示(为图34中的(b)的颠倒的图)，去除了非导电基底680，第一导电类型半导体层611、活性层612和第二导电类型半导体层613中的每个的一部分被蚀刻，从而在第二电极层620与第二导电类型半导体层613之间的界面的一部分中形成暴露区域614。
利用选择性蚀刻来形成暴露区域614，从而部分地蚀刻发光堆叠件610，而通常含有金属的第二电极层620没被选择。
如上所述，由于难以完全控制选择性蚀刻去蚀刻发光堆叠件610的区域，所以可部分去除位于发光堆叠件610下方的第二电极层620。在该实施例中，蚀刻停止层621形成在经过蚀刻的区域内，从而有助于蚀刻，防止了第二电极层620的金属结合到发光堆叠件610的侧面，从而减小漏电流。
如图34中的(d)所示，为了提供第二电极层620和外部电源之间的电连接，可去除蚀刻停止层621的一个区域。这里，电极焊盘部分660可形成在去除了蚀刻停止层621的区域中。此外，为了使发光堆叠件610与电极焊盘部分660电绝缘，绝缘层670可形成在已经执行过蚀刻的发光堆叠件的内表面上。
图34中的(a)至(d)是示出了蚀刻了发光堆叠件610的一个边缘被蚀刻并且在该蚀刻的边缘中形成第二电极层620的暴露区域614的示例的视图，当发光堆叠件610的中心部分被蚀刻时，可制造如图29所示的半导体发光器件。
图35中的(a)至(d)是示出了制造根据本发明的示例性实施例的半导体发光器件的变型实施例的剖视图。更具体地讲，将描述制造图32和图33中示出的半导体发光器件的方法。将省略对已经参照图34中的(a)至(d)描述的相同组件的描述。
首先，如图35中的(a)所示，第一导电类型半导体层611’、活性层612’、第二导电类型半导体层613’和第二电极层620’以顺序的方式堆叠在非导电基底680’上。
在蚀刻停止层621’形成在将通过蚀刻第一导电类型半导体层611’、活性层612’和第二导电类型半导体层613’而暴露的区域中时堆叠第二电极层620’。这里，在为了形成暴露区域614’而蚀刻发光堆叠件610’之前，如图35A所示，首先蚀刻第一导电类型半导体层611’、活性层612’和第二导电类型半导体层613’的部分。蚀刻停止层621’沿通过首先蚀刻第二导电类型半导体层613’、活性层612’和第一导电类型半导体层611’而暴露的部分延伸。
这里，如图35中的(c)所示，当为了在第二电极层620’中形成暴露区域614’而蚀刻发光堆叠件610’时，能仅蚀刻第一导电类型半导体层611’。因此，还可以保护活性层。
如图35中的(b)所示，绝缘层630’、第一电极层640’和导电基底650’形成在第二电极层620’上。
这里，为了使第一电极层640’电连接到第一导电类型半导体层611’，第一电极层640’包括一个或多个接触孔641’，所述一个或多个接触孔641’与第二导电类型半导体层613’和活性层612’电绝缘，并从第一电极层640’的一个表面延伸到第一导电类型半导体层611’的一部分。这里，由于形成接触孔641’是为了第一导电类型半导体层611’的电流扩展，所以接触孔641’需要与第二导电类型半导体层613’和活性层612’电绝缘。因此，绝缘层630’可延伸成围绕接触孔641’。
如图35中的(c)所示(为图35中的(b)的颠倒的图)，暴露区域614’形成在第二电极层620’中，以部分地暴露第二导电类型半导体层和第二电极层之间的界面。首先，去除非导电基底680’，并蚀刻第一导电类型半导体层611’。如上所述，在图36中的(a)中，由于活性层612’和第二导电类型半导体层613’已经蚀刻过，所以可通过蚀刻第一导电类型半导体层而仅形成暴露区域614’。
如上所述，当蚀刻发光堆叠件610’时，蚀刻停止层621’可形成在第二电极层620’的暴露区域614’中，从而有助于蚀刻。此外，由如图35中的(a)所示执行的首次蚀刻仅蚀刻了第一导电类型半导体层611’，从而保护活性层。
如图35中的(d)所示，为了将第二电极层620’连接到外部电源，可去除蚀刻停止层621’的形成在暴露区域614’上的一个区域。这里，电极焊盘部分660’可形成在蚀刻停止层621’的被去除的部分上，以电连接到第二电极层。这里，与图34中的(a)至(d)中示出的工艺不同，仅暴露第一导电类型半导体层611’。因此，不需要形成为使电极焊盘部分660’与第二电极层610’电绝缘的绝缘层。
当安装根据本发明示例性实施例的半导体发光器件600、600’和700时，导电基底650、650’和750均电连接到第一引线框架，而电极焊盘部分660、660’和760均利用导线电连接到第二引线框架。即，可利用混有引线键合的芯片键合(die-bonding)来执行安装工艺。即，由于可利用混有引线键合的芯片键合来安装半导体发光器件600、600’和700，所以可确保最大的发光效率，并可以以相对低的成本来执行制造工艺。
图36是示出了根据本发明示例性实施例的半导体发光器件的另一变型实施例的示意性剖视图。参照图36，与上述实施例相似，根据这个变型实施例的半导体发光器件600”包括以顺序方式堆叠的第一导电类型半导体层611”、活性层612”、第二导电类型半导体层613”、第二电极层620”、绝缘层630”、第一电极层640”和导电基底650”以及蚀刻停止层621”和电极焊盘部分660”。为了使第一电极层640”电连接到第一导电类型半导体层611”，第一电极层640”包括一个或多个接触孔641”，所述一个或多个接触孔641”与第二导电类型半导体层613”和活性层612”电绝缘，并从第一电极层640”的一个表面延伸到第一导电类型半导体层611”的一部分。在这个变型的实施例中，添加了具有不平坦结构的钝化层670”。由于以相同术语描述的组件已经在上述的实施例中进行过描述，所以将仅描述钝化层670”。
当具有第一导电类型半导体层611”、活性层612”、第二导电类型半导体层613”的构造被定义为发光结构时，形成钝化层670”来覆盖该发光结构的侧面，从而具体地保护活性层612”。这里，如图36所示，钝化层670”可形成在该发光结构的顶表面以及侧表面上，并且还可以形成在蚀刻停止层621”的上表面上。
钝化层670”可由诸如SiO2的氧化硅或诸如SixNy的氮化硅形成，从而执行对发光结构的保护功能。钝化层670”可具有大约0.1至2μm的厚度和大约1.4至2.0的对应的折射率。钝化层670”与空气或封装件的模制结构之间的折射率的差异会导致来自活性层612”的光难以出射到外部。在这个实施例中，在钝化层670”上形成不平坦结构，从而提高外部光提取效率。具体地讲，如图36所示，当不平坦结构形成在沿活性层612”的侧向方向发射的光所穿过的区域上时，可以提高从半导体发光器件600”的侧面发射的光的量。具体地讲，根据模拟结果，与除了具有不平坦结构的钝化层670”之外具有相同组件的半导体发光器件相比，根据本实施例的半导体发光器件具有提高了大约5％或更高的光提取效率。尽管在本实施例中不是必需的，但是钝化层670”的不平坦结构也可以形成在第一导电类型半导体层611”的上表面上以提高垂直方向上的光提取效率，并且还可以形成在钝化层670”的侧面上。
将参照图37至图57来描述根据本发明的另一示例性实施例的半导体发光器件。
图37是示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的半导体发光器件的透视图。图38是示出了从半导体发光器件的顶侧观看的图37中的半导体发光器件的示意性平面图。图39是图37中的半导体发光器件的沿图38所示的线A-A’截取的示意性剖视图。参照图37至图39，在根据本实施例的半导体发光器件800中，第一导电接触层804形成在导电基底807上，发光结构(即，第一导电类型半导体层803、活性层802和第二导电类型半导体层801)形成在第一导电接触层804上。高电阻部分808形成在发光结构的侧面。如下所述，可通过将离子注入发光结构的侧面来形成高电阻部分808。第一导电接触层804与导电基底807电绝缘。为此，绝缘层806设置在第一导电接触层804和导电基底807之间。
在本实施例中，第一导电类型半导体层803和第二导电类型半导体层801可分别为p型半导体层和n型半导体层，并且可由氮化物半导体形成。因此，在这个实施例中，第一导电和第二导电可分别指p型和n型。然而，本发明不限于此。第一导电类型半导体层803和第二导电类型半导体层801可满足式AlxInyGa(1-x-y)N(其中，满足0≤x≤1、0≤y≤1和0≤x+y≤1)，例如，GaN、AlGaN和InGaN。形成在第一导电类型半导体层803和第二导电类型半导体层801之间的活性层802通过电子-空穴的复合而发射具有预定能量的光，并可具有多量子阱(MQW)结构，在该结构中，量子阱层和量子垒层相互交替。对于多量子阱结构，可使用InGaN/GaN结构。
第一导电接触层804可将从活性层802发射的光从半导体发光器件800向上反射，即，朝向第二导电类型半导体层801反射。此外，第一导电接触层804和第一导电类型半导体层803可形成欧姆接触。考虑到这些功能，第一导电接触层804可含有Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au。这里，尽管未详细示出，但第一导电接触层804可具有双层结构或多层结构，从而提高反射效率。例如，第一导电接触层804可具有Ni/Ag、Zn/Ag、Ni/Al、Zn/Al、Pd/Ag、Pd/Al、Ir/Ag、Ir/Au、Pt/Ag、Pt/Al或Ni/Ag/Pt结构。在这个实施例中，第一导电接触层804的一部分可被暴露到外部。如图中所示，发光结构可不形成在暴露部分上。第一导电接触层804的暴露部分与施加有电信号的电连接部分对应。电极焊盘805可形成在第一导电接触层804的暴露部分上。
如下所述，导电基底807用作在激光剥离工艺中保持发光结构的支撑件，并可由含有Au、Ni、Al、Cu、W、Si、Se和GaAs中的任意一种的材料形成，例如，由Si-Al合金形成。这里，根据选择的材料，可利用镀覆或结合来形成导电基底807。在这个实施例中，导电基底807电连接到第二导电类型半导体层801，从而电信号可通过导电基底807施加到第二导电类型半导体层801。为此，如图39和图40所示，需要提供从导电基底807延伸并连接到第二导电类型半导体层801的导电通孔V。
导电通孔V内连接到第二导电类型半导体层801。为了降低接触电阻，可适当地确定导电通孔V的数量、形状和间距以及导电通孔V和第二导电类型半导体层801之间的接触面积。这里，由于导电通孔V需要与活性层802、第一导电类型半导体层803和第一导电接触层804电绝缘，所以在它们之间设置绝缘层806。绝缘层806可由具有电绝缘性的任何物质形成。然而，由于期望吸收最少量的光，所以可使用氧化硅或氮化硅(如SiO2、SiOxNy或SixNy)来形成绝缘层806。
如上所述，在这个实施例中，导电基底807通过导电通孔V连接到第二导电类型半导体层801，并且不需要单独地形成第二导电类型半导体层801上表面上的电极。因此，可增大从第二导电类型半导体层801向上发射的光的量。由于导电通孔V形成在活性层802的一部分上，所以将会减小发光面积。然而，不管怎样，由于从第二导电类型半导体层801的上表面去除了电极，所以将会显著提高光提取效率。同时，可以看出，由于电极未设置在第二导电类型半导体层801的上表面上，所以根据本实施例的第二导电类型半导体层801的整体电极布置与水平电极结构相似，而不是垂直电极结构。然而，由于形成在第二导电类型半导体层801内部的导电通孔V，所以可确保充分的电流扩展效果。
高电阻部分808沿发光结构的边缘形成，并保护发光结构，尤其是保护活性层802免于外部环境的影响，从而提高器件的电学可靠性。因为在半导体发光器件800的操作过程中，暴露到外部的活性层802可用作漏电流通路，所以沿发光结构的侧面形成具有相对高电阻的高电阻部分808，从而防止漏电流。这里，可通过离子注入来形成高电阻部分808。具体地讲，当通过粒子加速器加速的粒子被注入到发光结构中时，形成发光结构的半导体层的晶体被毁坏，从而提高电阻。这里，由于通过热处理可使注入的粒子复位，所以可使用粒子尺寸大的离子，使得离子在半导体层的通常热处理温度下不复位。例如，可以将诸如Ar、C、N、Kr、Xe、Cr、O、Fe和Ti的原子的离子注入到发光结构中。
图40和图41是示意性地示出图37中的半导体发光器件的变型实施例的剖视图。首先，如图40所示，按照发光结构的侧面相对于第一导电接触层804倾斜的方式来形成半导体发光器件800-1。具体地讲，发光结构的侧面向发光结构的上部倾斜。如下所述，倾斜的发光结构自然可通过蚀刻发光结构以暴露第一导电接触层804的工艺来得到。如图41所示的半导体发光器件800-2具有形成在参照图40描述的实施例的发光结构的上表面上的不平坦结构，具体地讲，具有形成在第二导电类型半导体层801的上表面上的不平坦结构。可利用干蚀刻或湿蚀刻来适当地提供这种不平坦结构。这里，可通过湿蚀刻来提供具有不规则尺寸、形状和周期的刻面的不平坦结构。这种不平坦结构可提高沿活性层802的方向入射的光被出射到外部的可能性。已经参照图40和图41描述的变型实施例可应用于图42至图44中的其它实施例。
图42是示意性地示出了根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件的剖视图。参照图42，与上面描述的实施例一样，在根据该实施例的半导体发光器件900中，第一导电接触层904形成在导电基底907上，发光结构，即，第一导电类型半导体层903、活性层902和第二导电类型半导体层901设置在第一导电接触层904上。高电阻部分908通过离子注入形成在发光结构的边缘上。该实施例与上述实施例之间的结构区别在于导电基底907电连接到第一导电类型半导体层903，而不是第二导电类型半导体层901。因此，不是必需需要第一导电接触层904。这里，第一导电类型半导体层903和导电基底907可以彼此直接接触。
内连接到第二导电类型半导体层901的导电通孔V穿过活性层902、第一导电类型半导体层903和第一导电接触层904，并连接到第二导电电极909。第二导电电极909具有从导电通孔V朝着发光结构的侧部延伸并暴露于外部的电连接部分。电极焊盘905可以形成在电连接部分上。这里，绝缘层906形成为使第二导电电极909和导电通孔V与活性层902、第一导电类型半导体层903、第一导电接触层904和导电基底907电绝缘。
图43是示意性地示出了根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件的平面图。图44是沿着图43中的B-B′线截取的半导体发光器件的剖视图。如参照图37至图39所描述的，在根据该实施例的半导体发光器件800’中，第一导电接触层804’形成在导电基底807’上，发光结构，即，第一导电类型半导体层803’、活性层802’和第二导电类型半导体层801’形成在第一导电接触层804’上。高电阻部分808’通过离子注入形成在发光结构的边缘上。此外，第一导电接触层804’与导电基底807’电绝缘。对此，绝缘层806’置于第一导电接触层804’和导电基底807’之间。在该实施例中，发光结构在导电基底807’上划分为多个结构。划分为多个结构的发光结构可以增大光散射效果。因此，可以期望对光提取效率进行改进。为了确保足够的外部区域，如图43所示，发光结构可以具有六边形形状。然而，本发明不限于此。这里，发光结构的划分的结构之间的间距的增加会减小活性层802’的面积，这会导致发光效率的降低。因此，发光结构的划分的结构可以尽可能地紧密接触。如上所述，当执行蚀刻工艺以划分发光结构时，需要保护发光结构的侧部。高电阻部分808’可以通过离子注入形成在发光结构的每个划分的结构的侧部上。
在下文中，将描述制造具有上述构造的半导体发光器件的工艺。
图45至图53是示出了制造根据本发明该实施例的半导体发光器件的方法的工艺流程的剖视图。具体地讲，将描述制造具有已经参照图37至图39描述的构造的半导体发光器件的方法。
首先，如图45所示，利用诸如MOCVD、MBE或HVPE的半导体层生长工艺在半导体生长基底B上顺序地生长第二导电类型半导体层801、活性层802和第一导电类型半导体层803，从而制造出发光结构。对于半导体生长基底B，可以使用由SiC、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或GaN形成的基底。这里，蓝宝石是具有Hexa-Rhombo R3c对称性的晶体(Hexa-RhomboR3c)，并且沿c轴的晶格常数为和沿a轴的晶格常数为蓝宝石的取向面包括C(0001)面、A(1120)面和R(1102)面。这里，由于氮化物薄膜在C面蓝宝石基底上相对容易生长，其在高温下是稳定的，所以C面蓝宝石基底广泛地用作氮化物生长基底。
如图46所示，在第一导电类型半导体层803上形成第一导电接触层804。考虑到光反射功能和欧姆接触，第一导电接触层804可以包含Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au，与第一导电类型半导体层803一起形成，并且可以利用溅射或沉积来形成第一导电接触层804，其中，溅射和沉积在本领域都是已知的。然后，如图47所示，在第一导电接触层804和发光结构中形成凹陷。具体地讲，在后续操作中，用导电材料填充凹陷，从而形成连接到第二导电类型半导体层801的导电通孔。凹陷穿过第一导电接触层804、第一导电类型半导体层803和活性层802。第二导电类型半导体层801作为凹陷的底表面而被暴露。可以利用现有技术中已知的蚀刻工艺(例如，ICP-RIE)来执行图47中示出的形成凹陷的操作。
然后，如图48所示，沉积诸如SiO2、SiOxNy或SixNy的材料来形成绝缘层806，使得绝缘层806覆盖第一导电接触层804的顶部和槽的侧壁。这里，由于需要使与凹陷的底表面对应的第二导电类型半导体层801至少被局部暴露，所以可以将绝缘层806形成得不完全覆盖槽的底表面。
然后，如图49所示，在凹陷内且在绝缘层806上形成导电材料，从而形成导电通孔V和导电基底807，使得导电基底807连接到与第二导电类型半导体层801接触的导电通孔V。通过镀覆、溅射或沉积而使导电基底807可以包含诸如Au、Ni、Al、Cu、W、Si、Se和GaAs的材料中的任何一种。这里，导电通孔V和导电基底807可以由相同的材料形成。可选择地，当导电通孔V和导电基底807可以由互不相同的材料形成时，可以利用单独的工艺来形成导电通孔V和导电基底807。例如，在通过沉积形成导电通孔V之后，可以预先制备导电基底807并将导电基底807结合到发光结构。
然后，如图50所示，去除半导体生长基底B，以暴露第二导电类型半导体层801。这里，可以利用激光剥离或化学剥离来去除半导体生长基底B。图50是去除了半导体生长基底B的图49旋转180度后的视图。
然后，如图51所示，局部去除发光结构，即，局部去除第一导电类型半导体层803、活性层802和第二导电类型半导体层801，以暴露第一导电接触层804，从而可以通过暴露的第一导电接触层804来施加电信号。此外，如上所述，去除发光结构的操作可以用来将发光结构划分为多个结构。虽然没有在图中示出，但是还可以执行在第一导电接触层804的暴露部分上形成电极焊盘的操作。为了使第一导电接触层804暴露，可以利用ICP-RIE等来蚀刻发光结构。这里，为了防止形成第一导电接触层804的材料移动到发光结构的侧部并防止所述材料附于发光结构的侧部，如图52所示，可以在发光结构内部预先形成蚀刻停止层809。
然后，如图53所示，可以在发光结构的侧表面上形成高电阻部分808。高电阻部分808对应于形成发光结构的半导体层的晶体因注入到半导体层的侧面的离子而受损的区域。这里，由于可以通过热处理来使注入的离子复位，所以可以使用粒子尺寸大的离子，使得离子在半导体层的通常热处理温度下不复位。例如，可以将诸如Ar、C、N、Kr、Xe、Cr、O、Fe和Ti的原子的离子注入到发光结构中。
图54至图57是示出了制造根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件的方法的工艺流程的剖视图，具体地讲，示出了制造如图42所示的半导体发光器件的方法的工艺流程的剖视图。这里，已经参照图45至图47描述的操作可以直接应用于该实施例。在下文中，将描述在第一导电接触层904和发光结构中形成凹陷的操作之后的操作。
首先，如图54所示，沉积诸如SiO2、SiOxNy或SixNy的材料来形成绝缘层906，以覆盖第一导电接触层904的上部和凹陷的侧壁。这里，可以将绝缘层906称作第一绝缘层，以使第一绝缘层与在随后的操作中将要形成为覆盖第二导电电极909的绝缘层相区分。与上述实施例不同，在该实施例中，绝缘层906不是形成在第一导电接触层904的整个上表面上，使得导电基底907和第一导电接触层904相互接触。即，可以在第一导电接触层904的上表面的一部分上形成绝缘层906，具体地讲，在将要形成有连接到第二导电类型半导体层901的第二导电电极909的区域上形成绝缘层906。
然后，如图55所示，在凹陷内并且在绝缘层906上形成导电材料，从而形成第二导电电极909，从而第二导电电极909包括连接到第二导电类型半导体层901的导电通孔V。在该操作中，在将要形成第二导电电极909的位置处预先形成绝缘层906，从而按照绝缘层906来形成第二导电电极909。具体地讲，第二导电电极909可以暴露于外部并且可以从导电通孔V沿水平方向延伸而用作电连接部分。
然后，如图56所示，将绝缘层906形成为覆盖第二导电电极909，并且导电基底907形成在绝缘层906上以电连接到第一导电接触层904。这里，可以将在该操作中形成的绝缘层906称作第二绝缘层。前面的绝缘层和该绝缘层906可以形成单个的绝缘结构。在该操作中，可以使第二导电电极909与第一导电接触层904和导电基底907电绝缘。然后，如图57所示，去除第二导电类型半导体层901，以暴露半导体生长基底B。虽然没有在图中示出，但是可以利用上述操作来执行局部去除发光结构以暴露第二导电电极909的操作和通过离子注入在发光结构的侧表面上形成高电阻部分908的操作。
将参照图58至图77来描述根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件。
图58是示意性地示出了根据该实施例的半导体发光器件的透视图。图59是示出了从图58的顶部所看到的半导体发光器件的第二导电类型半导体层的示意性平面图。图60是沿图59中的A-A′线截取的图58的半导体发光器件的示意性剖视图。在根据该实施例的半导体发光器件1000中，第一导电接触层1004形成在导电基底1007上，发光结构，即，第一导电类型半导体层1003、活性层1002和第二导电类型半导体层1001，形成在第一导电接触层1004上。未掺杂半导体层1008形成在第二导电类型半导体层1001上。不平坦结构设置在未掺杂半导体层1008的上表面上，从而提高了由活性层1002发射的光的外部提取效率。第一导电接触层1004与导电基底1007电绝缘。为此，绝缘层1006置于第一导电接触层1004和导电基底1007之间。
在该实施例中，第一导电类型半导体层1003和第二导电类型半导体层1001可以分别是p型半导体层和n型半导体层，并且可以由氮化物半导体形成。因此，在该实施例中，第一导电和第二导电可以分别是指p型和n型。然而，本发明不限于此。第一导电类型半导体层1003和第二导电类型半导体层1001可以满足式子AlxInyGa(1-x-y)N(其中，满足0≤x≤1，0≤y≤1且0≤x+y≤1)，例如，GaN、AlGaN和InGaN。形成在第一导电类型半导体层1003和第二导电类型半导体层1001之间的活性层1002通过电子-空穴复合发射具有预定量能量的光，并且可以具有量子阱层和量子垒层相互交替的多量子阱(MQW)结构。对于多量子阱结构，可以使用InGaN/GaN结构。
第一导电接触层1004可以将活性层1002发射的光从半导体发光器件1000向上反射，即，朝着第二导电类型半导体层1001反射。此外，第一导电接触层1004和第一导电类型半导体层1003可以形成欧姆接触。考虑到这些功能，第一导电接触层1004可以包含Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au。这里，虽然没有详细地示出，但是第一导电接触层1004可以具有双层结构或多层结构，从而提高反射效率。例如，第一导电接触层1004可以具有Ni/Ag、Zn/Ag、Ni/Al、Zn/Al、Pd/Ag、Pd/Al、Ir/Ag、Ir/Au、Pt/Ag、Pt/Al或Ni/Ag/Pt的结构。在该实施例中，第一导电接触层1004的一部分可以暴露于外部。如附图中所示，发光结构可以不形成在该暴露的部分上。第一导电接触层1004的暴露部分对应于被施加电信号的电连接部分。电极焊盘1005可以形成在第一导电接触层1004的暴露部分上。
如下所述，导电基底1007用作在激光剥离工艺期间保持发光结构的支撑件，并且可以由包含Au、Ni、Al、Cu、W、Si、Se和GaAs中的任何一种的材料形成，例如，由Si-Al合金形成。这里，根据所选择的材料，可以利用镀覆或结合来形成导电基底1007。在该实施例中，导电基底1007电连接到第二导电类型半导体层1001，从而可以通过导电基底1007向第二导电类型半导体层1001施加电信号。为此，如图59和图60所示，需要设置从导电基底1007延伸并且连接到第二导电类型半导体层1001的导电通孔V。
导电通孔V内部连接到第二导电类型半导体层1001。为了降低接触电阻，可以适当地确定导电通孔V的数量、形状和间距及导电通孔V和第二导电类型半导体层1001之间的接触面积。这里，由于导电通孔V需要与活性层1002、第一导电类型半导体层1003和第一导电接触层1004电绝缘，所以在这些层之间设置了绝缘层1006。绝缘层1006可以由任何具有电绝缘性的物质形成。然而，由于期望吸收最少量的光，所以可以使用诸如Si02、SiOxNy或SixNy的氧化硅或氮化硅来形成绝缘层1006。
如上所述，在该实施例中，导电基底1007通过导电通孔V连接到第二导电类型半导体层1001，并且不需要在第二导电类型半导体层1001的上表面上单独地形成电极。因此，可以增加从第二导电类型半导体层1001向上发出的光的量。由于导电通孔V形成在活性层1002的一部分中，所以将会减小发光面积。然而，尽管如此，由于从第二导电类型半导体层1001的上表面去除了电极，所以将会显著地改善光提取效率。同时，可以看出，由于在第二导电类型半导体层1001的上表面上没有设置电极，所以根据该实施例的第二导电类型半导体层1001的整个电极布置与水平电极结构相似，而不是与垂直电极结构相似。然而，因形成在第二导电类型半导体层1001内部的导电通孔V而可以确保充分的电流扩展效应。
未掺杂半导体层1008形成在第二导电类型半导体层1001的上表面上。如下所述，未掺杂半导体层1008用作在形成发光结构的半导体层的生长之前的缓冲层。这里，“未掺杂”是指半导体层未经历单独的杂质掺杂工艺的状态。当利用MOCVD来生长具有预定水平的杂质浓度的半导体层(例如，氮化镓)时，即使不意图加入Si用作掺杂剂，也可能含有浓度近似为1016/cm3至1018/cm3的Si。在该实施例中，由于不是必须在第二导电类型半导体层1001的上表面上形成电极，所以不用去除未掺杂半导体层1008。因此，未掺杂半导体层1008可以形成为覆盖第二导电类型半导体层1001的整个上表面。此外，在未掺杂半导体层1008上形成了不平坦的结构，从而增大了沿活性层1002的方向入射的光被出射到外部的可能性。在该实施例中，已经对仅对未掺杂半导体层1008应用不平坦结构的情况进行了描述。然而，根据蚀刻条件，还可以在第二导电类型半导体层1001的一部分上形成不平坦结构。
当去除未掺杂半导体层1008然后在第二导电类型半导体层1001上形成不平坦结构时，第二导电类型半导体层1001的一部分可能会受损。具体地讲，如果不能精确地控制不平坦结构形成工艺，则根据产品而可能保持不了第二导电类型半导体层1001的均匀厚度。因此，与该实施例一样，穿过第二导电类型半导体层1001的内部在第二导电类型半导体层1001的下部形成第二导电类型半导体层1001的电连接结构，可以通过在不被去除的未掺杂半导体层1008上形成不平坦结构来解决这些问题。
图61和图62是示意性地示出了图58的半导体发光器件的变型实施例的剖视图。首先，如图61所示的发光器件1000-1以这样的方式形成：发光结构的侧表面相对于第一导电接触层1004倾斜。具体地讲，发光结构的侧表面朝着发光结构的上部倾斜。如下所述，可以通过蚀刻发光结构以暴露第一导电接触层1004的工艺自然地获得倾斜的发光结构。如图61所示的半导体发光器件1000-2还包括钝化层1009，以覆盖图61的发光结构的侧表面。钝化层1009保护发光结构(具体地讲，活性层1002)免受外部环境的影响。钝化层1009可以由诸如SiO2、SiOxNy或SixNy的氧化硅或氮化硅形成，并且可以具有近似0.1μm至2μm的厚度。
由于暴露于外部的活性层1002在半导体发光器件1000的操作期间可以用作电流泄漏路径，所以可以通过在发光结构的侧表面上形成钝化层1009来防止该问题。考虑到该方面，如图62所示，钝化层1009还可以延伸到第一导电接触层1004的被暴露的上表面。已经参照图61和图62描述的变型实施例可以应用于图63和图64的其他实施例。
图63是示意性地示出了根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件的剖视图。参照图63，与上述实施例一样，在根据该实施例的半导体发光器件1100中，第一导电接触层1104形成在导电基底1107上，发光结构，即，第一导电类型半导体层1103、活性层1102和第二导电类型半导体层1101，形成在第一导电接触层1104上。未掺杂半导体层1108形成在第一导电类型半导体层1101上。不平坦结构设置在未掺杂半导体层1108的上表面上。第一导电接触层1104与导电基底1107电绝缘。为此，绝缘层1106置于第一导电接触层1104和导电基底1107之间。
与如从发光结构的顶部所看到的第一导电接触层1004的电连接部分形成在与发光结构的边缘对应的位置处的上述实施例不一样，在该实施例中，如从发光结构的顶部所看到的，第一导电接触层1104的电连接部分形成在与发光结构的中心对应的位置处。这样，在本发明中第一导电接触层1104的暴露区域的位置可以根据需要而改变。电极焊盘1105可以形成在第一导电接触层1104的电连接部分上。
图64是示意性地示出了根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件的剖视图。参照图64，在根据该实施例的半导体发光器件1200中，第一导电接触层1204形成在导电基底1207上，发光结构，即，第一导电类型半导体层1203、活性层1202和第二导电类型半导体层1201，形成在第一导电接触层1204上。未掺杂半导体层1208形成在发光结构上，即，形成在第二导电类型半导体层1201上。不平坦结构形成在未掺杂半导体层1208的上表面上。根据该实施例的半导体发光器件1200与上述实施例的结构区别在于：导电基底1207电连接到第一导电类型半导体层1203，而不是第二导电类型半导体层1201。因此，第一导电接触层1204不是必需的。在这种情况下，第一导电类型半导体层1203可以与导电基底1207直接接触。
内连接到第二导电类型半导体层1201的导电通孔V穿过活性层1202、第一导电类型半导体层1203和第一导电接触层1204，并连接到第二导电电极1209。第二导电电极1209具有从导电通孔V朝着发光结构的侧部延伸并暴露于外部的电连接部分。电极焊盘1205可以形成在电连接部分上。这里，绝缘层1206形成为使第二导电电极1209和导电通孔V与活性层1202、第一导电类型半导体层1203、第一导电接触层1204和导电基底1207电绝缘。
在下文中，将描述制造具有上述构造的半导体发光器件的工艺。
图65至图73是示出了制造根据本发明该实施例的半导体发光器件的方法的工艺流程的剖视图。具体地讲，将描述制造具有已经参照图58至图60描述的构造的半导体发光器件的方法。
首先，如图65所示，利用诸如MOCVD、MBE或HVPE的半导体层生长工艺在半导体生长基底B上顺序地生长第二导电类型半导体层1001、活性层1002和第一导电类型半导体层1003，从而制造出发光结构。这里，如上所述，在构造方面，发光结构定义为具有第二导电类型半导体层1001、活性层1002和第一导电类型半导体层1003的构造，而在生长和蚀刻方面，可以认为缓冲层1008是形成发光结构的组件。因此，在下文中，发光结构将定义为具有缓冲层1008、第二导电类型半导体层1001、活性层1002和第一导电类型半导体层1003的构造。
对于半导体生长基底B，可以使用由SiC、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或GaN形成的基底。这里，蓝宝石是具有Hexa-Rhombo R3c对称性的晶体(Hexa-Rhombo R3c)，并且沿c轴的晶格常数为和沿a轴的晶格常数为蓝宝石的取向面包括C(0001)面、A(1120)面和R(1102)面。这里，由于氮化物薄膜在C面蓝宝石基底上相对容易生长，其在高温下是稳定的，所以C面蓝宝石基底广泛地用作氮化物生长基底。如上所述，对于缓冲层1008，可以使用由氮化物形成的未掺杂半导体层来防止将要形成在其上的发光结构的晶格缺陷。
然后，如图66所示，在第一导电类型半导体层1003上形成第一导电接触层1004。考虑到光反射功能和欧姆接触，第一导电接触层1004可以包含Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au，与第一导电类型半导体层1003一起形成，并且可以利用溅射或沉积来形成第一导电接触层1004，其中，溅射和沉积在本领域都是已知的。然后，如图67所示，在第一导电接触层1004和发光结构中形成凹陷。具体地讲，在后续操作中，用导电材料填充凹陷，从而形成连接到第二导电类型半导体层1001的导电通孔。凹陷穿过第一导电接触层1004、第一导电类型半导体层1003和活性层1002。第二导电类型半导体层1001作为凹陷的底表面而被暴露。可以利用现有技术中已知的蚀刻工艺(例如，ICP-RIE)来执行图67中示出的形成凹陷的操作。
然后，如图68所示，沉积诸如SiO2、SiOxNy或SixNy的材料来形成绝缘层1006，使得绝缘层1006覆盖第一导电接触层1004的顶部和槽的侧壁。这里，由于需要使与凹陷的底表面对应的第二导电类型半导体层1001至少被局部暴露，所以可以将绝缘层1006形成得不完全覆盖槽的底表面。
然后，如图69所示，在凹陷内且在绝缘层1006上形成导电材料，从而形成导电通孔V和导电基底1007，使得导电基底1007连接到与第二导电类型半导体层1001接触的导电通孔V。通过镀覆、溅射和沉积中的任何一种而使导电基底1007可以包含诸如Au、Ni、Al、Cu、W、Si、Se和GaAs的材料中的任何一种。这里，导电通孔V和导电基底1007可以由相同的材料形成。可选择地，当导电通孔V和导电基底1007可以由互不相同的材料形成时，可以利用单独的工艺来形成导电通孔V和导电基底1007。例如，在通过沉积形成导电通孔V之后，可以预先制备导电基底1007并将导电基底1007结合到发光结构。
然后，如图70所示，去除半导体生长基底B，以暴露缓冲层1008。这里，可以利用激光剥离或化学剥离来去除半导体生长基底B。图70是去除了半导体生长基底B的图69旋转180度后的视图。
然后，如图71所示，局部去除发光结构，即，局部去除缓冲层1008、第一导电类型半导体层1003、活性层1002和第二导电类型半导体层1001，以暴露第一导电接触层1004，从而可以通过暴露的第一导电接触层1004来施加电信号。虽然没有在图中示出，但是还可以执行在第一导电接触层1004的暴露部分上形成电极焊盘的操作。为了使第一导电接触层1004暴露，可以利用ICP-RIE等来蚀刻发光结构。这里，为了防止形成第一导电接触层1004的材料移动到发光结构的侧部并防止所述材料附于发光结构的侧部，如图72所示，可以在发光结构内部事先形成蚀刻停止层1010。此外，在蚀刻发光结构之后，可以在发光结构的侧表面上形成如图62所示的钝化层1009作为更可靠的绝缘结构。
然后，如图73所示，在缓冲层1008上形成不平坦结构。这里，可以在通过去除半导体生长基底B而被暴露的缓冲层1008的上表面上主要形成不平坦结构。该不平坦结构可以提高光提取效率。这里，可以利用干蚀刻或湿蚀刻来形成不平坦结构。这里，可以通过湿蚀刻来设置具有不规则尺寸、形状和周期的刻面的不平坦结构。在该实施例中，在不去除导电率低的缓冲层1008的情况下，向第一导电类型半导体层1001平稳地施加电信号。通过在缓冲层1008上形成不平坦结构，可以确保第二导电类型半导体层1001的均匀厚度。
图74至图77是示出了制造根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件的方法的工艺流程的剖视图。具体地讲，将描述制造具有已经参照图64描述的构造的半导体发光器件的方法。已经参照图65至图67描述的操作可以直接应用于该实施例。在下文中，将描述在第一导电接触层1204和发光结构中形成凹陷的操作之后的操作。
首先，如图74所示，沉积诸如SiO2、SiOxNy或SixNy的材料来形成绝缘层1206，以覆盖第一导电接触层1204的上部和凹陷的侧壁。这里，可以将绝缘层1206称作第一绝缘层，以使第一绝缘层与在随后的操作中将要形成为覆盖第二导电电极1209的绝缘层相区分。与上述实施例不同，在该实施例中，绝缘层1206不是形成在第一导电接触层1204的整个上表面上，从而导电基底1207和第一导电接触层1204相互接触。即，可以在第一导电接触层1204的上表面的一部分上形成绝缘层1206，具体地讲，在将要形成有连接到第二导电类型半导体层1201的第二导电电极1209的区域上形成绝缘层1206。
然后，如图75所示，在凹陷内并且在绝缘层1206上形成导电材料，从而形成第二导电电极1209，使得第二导电电极1209包括连接到第二导电类型半导体层1201的导电通孔V。在该操作中，在将要形成第二导电电极1209的位置处预先形成绝缘层1206，从而按照绝缘层1206来形成第二导电电极1209。具体地讲，第二导电电极1209暴露于外部并且从导电通孔V沿水平方向延伸而用作电连接部分。
然后，如图76所示，将绝缘层1206形成为覆盖第二导电电极1209，并且导电基底1207形成在绝缘层1206上以电连接到第一导电接触层1204。这里，可以将在该操作中形成的绝缘层1206称作第二绝缘层。前面的绝缘层和该绝缘层1206可以形成单个的绝缘结构。在该操作中，可以使第二导电电极1209与第一导电接触层1204和导电基底1207电绝缘。然后，如图77所示，去除第二导电类型半导体层1201，以暴露半导体生长基底B。虽然没有在图中示出，但是可以利用上述操作来随后执行局部去除发光结构以暴露第二导电电极1209的操作和通过离子注入沿发光结构的侧表面形成高电阻部分1208的操作。
现在将参照图78至图91来描述根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件。
图78是示意性地示出了根据该实施例的半导体发光器件的剖视图。图79是示出了图78的半导体发光器件的电路图。参照图78，在根据该实施例的半导体发光器件1300中，多个发光结构C1和C2形成在基底1306上，同时，发光结构C1和C2彼此电连接。这里，分别将这两个发光结构称作第一发光结构C1和第二发光结构C2。第一发光结构C1和第二发光结构C2均具有在基底1306上按顺序方式相互堆叠的第一导电类型半导体层1303、活性层1302和第二导电类型半导体层1301，并且分别具有第一电连接部分1304和第二电连接部分1307，以在这些层之间提供电连接。
第一电连接部分1304形成在第一导电类型半导体层1303的下方，并且除了提供电连接之外还可以提供欧姆接触和光反射功能。第二电连接部分1307可以电连接到第二导电类型半导体层1301，并且可以具有穿过第一电连接部分1304、第一导电类型半导体层1303和活性层1302的导电通孔V以连接到第二导电类型半导体层1301。第一发光结构C1的第二电连接部分(即，导电通孔V)和第二发光结构C2的第一电连接部分1304通过基底1306彼此电连接。为此，基底1306由具有导电率的材料形成。由于基底1306具有该电连接结构，所以即使施加外部AC电源，也可以使半导体发光器件1300工作。
在该实施例中，第一导电类型半导体层1303和第二导电类型半导体层1301可以分别是p型半导体层和n型半导体层，并且可以由氮化物半导体形成。因此，在该实施例中，第一导电和第二导电可以分别指p型和n型。然而，本发明不限于。第一导电类型半导体层1303和第二导电类型半导体层1301可以满足式子AlxInyGa(1-x-y)N(其中，满足0≤x≤1，0≤y≤1且0≤x+y≤1)，例如，GaN、AlGaN和InGaN。形成在第一导电类型半导体层1303和第二导电类型半导体层1301之间的活性层1302通过电子-空穴复合发射具有预定量能量的光，并且可以具有量子阱层和量子垒层相互交替的多量子阱(MQW)结构。对于多量子阱结构，可以使用InGaN/GaN结构。
如上所述，第一导电接触层1304可以将活性层1302发射的光从半导体发光器件130向上反射，即，朝着第二导电类型半导体层1301反射。此外，第一导电接触层1304和第一导电类型半导体层1303可以形成欧姆接触。考虑到这些功能，第一导电接触层1304可以包含Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au。这里，虽然没有详细地示出，但是第一导电接触层1304可以具有双层结构或多层结构，从而提高了反射效率。例如，第一导电接触层1304可以具有Ni/Ag、Zn/Ag、Ni/Al、Zn/Al、Pd/Ag、Pd/Al、Ir/Ag、Ir/Au、Pt/Ag、Pt/Al或Ni/Ag/Pt的结构。
当制造半导体发光器件1300时，基底1306用作在激光剥离工艺期间保持第一发光结构C1和第二发光结构C2的支撑件。为了使第一发光结构C1和第二发光结构C2彼此电连接，可以使用导电基底。基底1306可以由包含Au、Ni、Al、Cu、W、Si、Se和GaAs中的任何一种的导电材料形成，例如，由Si-Al合金形成。这里，根据所选择的材料，可以通过镀覆或结合来形成基底1306。
设置在第二电连接部分1307中的导电通孔V内连接到第二导电类型半导体层1301。为了降低接触电阻，可以适当地控制导电通孔V的数量、形状和间距及导电通孔V和第二导电类型半导体层1301之间的接触面积。这里，由于需要使导电通孔V与活性层1302、第一导电类型半导体层1303和第一导电接触层1304电绝缘，所以在这些层之间设置了绝缘层1305。绝缘层1305可以由具有电绝缘的任何物质形成。然而，由于期望吸收最少量的光，所以可以使用诸如SiO2、SiOxNy或SixNy的氧化硅或氮化硅来形成绝缘层1305。
与该实施例一样，第二电连接部分1307在第二导电类型半导体层1301的下部穿入第二导电类型半导体层1301形成，无需在第二导电类型半导体层1301的上表面上单独形成电极。因此，可以增加从第二导电类型半导体层1301向上出射的光的量。由于导电通孔V形成在活性层1302的一部分中，所以将减小发光面积。然而，尽管如此，但是由于无需在第二导电类型半导体层1301的上表面上形成电极，所以可以显著地改善光提取效率。同时，可以看出，由于没有在第二导电类型半导体层1301的上表面上设置电极，所以根据该实施例，第二导电类型半导体层1301的整个电极布置与水平电极结构相似，而不是与垂直电极结构相似。然而，因形成在第二导电类型半导体层1301内部的导电通孔V，而可以确保充分的电流扩展效应。此外，可以在第二导电类型半导体层1301的上表面上形成不平坦结构，从而增大了使沿活性层1302的方向入射的光出射到外部的可能性。
如上所述，可以通过AC电力驱动半导体发光器件1300。为此，如图79所示，第一发光结构C1和第二发光结构C2形成n-p结。该n-p结可以以这样的方式形成：第一发光结构C1的第二电连接部分V和第二发光结构C2的第一电连接部分1304彼此连接，并且向第一发光结构C1的第一电连接部分1304和第二发光结构C2的第二电连接部分1307施加外部电力。具体地讲，在图79中的(a)中，端子A和端子B分别对应于第一发光结构C1的第一电连接部分1304和第二发光结构C2的第二电连接部分1307。端子C对应于基底1306。这里，如图79中的(b)所示，当端子A和端子B彼此连接并且向彼此连接的端子A和端子B及端子C施加AC信号时，可以实现AC发光器件。
图80至图82是示意性地示出了图78的半导体发光器件的变型实施例的剖视图。如图80至图82所示的根据变型实施例的半导体发光器件的发光结构之间的电连接结构不同于上述实施例的电连接结构。实现的半导体发光器件的电路图与图80的半导体发光器件的电路图相同。首先，在半导体发光器件1400中，第一发光结构C1和第二发光结构C2设置在基底1406上。这里，第一发光结构C1具有与图78中的第一发光结构的构造相同的构造。与上述实施例不一样，垂直电极结构可以用作发光结构的一部分。具体地讲，第二发光结构C2对应于垂直电极结构。具体地讲，第一导电类型半导体层1403、活性层1402和第二导电类型半导体层1401可以顺序地形成在连接到基底1406的第一电连接部分1404上。第二电连接部分1407形成在第二导电类型半导体层1401上。
然后，图81和图82的实施例分别具有如图78和图79所示的由电绝缘材料形成基底的构造。在如图81所示的半导体发光器件1500中，第一发光结构C1和第二发光结构C2设置在具有电绝缘性的基底1506上。这里，与图78的实施例一样，第一发光结构C1和第二发光结构C2均具有在基底1506上按顺序方式相互堆叠的第一导电类型半导体层1503、活性层1502和第二导电类型半导体层1501。第二电连接部分1507a和1507b具有连接到第二导电类型半导体层1501的导电通孔V。此外，绝缘层1505形成为使得第二电连接部分1507a和1507b与第一电连接部分1504、第一导电类型半导体层1503和活性层1502电绝缘。由于使用了具有电绝缘性的基底1506，所以第一发光结构C1的第二电连接部分1507a通过从导电通孔V与基底1506平行地延伸的部分连接到第二发光结构C2的第一电连接部分1504。
以相似的方式，与图80的实施例一样，在如图82所示的半导体发光器件1600中，第二发光结构C2具有按顺序方式形成在第一电连接部分1604上的第一导电类型半导体层1603、活性层1602和第二导电类型半导体层1601。第二电连接部分1607形成在第二导电类型半导体层1601上。由于使用了具有电绝缘性的基底1606，所以第一发光结构C1的第二电连接部分1607a从连接到第二导电类型半导体层1601的导电通孔V与基底1606平行地延伸到第二发光结构C2。因此，第一发光结构C1和第二发光结构C2可以共用第二电连接部分1607a。
同时，对于上述实施例，利用两个发光结构来实现AC驱动的发光器件。然而，发光结构，即，发光二极管的数量及其连接结构可以变化。图83是示出了根据该实施例的半导体发光器件的电路图。在图83中，一个二极管是发光二极管，并且对应于发光结构。图83中示出的电路图是所谓的梯形网络电路，并且具有十四个发光结构。在该实施例中，当施加正向电压时，九个发光结构工作。即使施加反向电压时，也有九个发光结构工作。为此，设置了三种基本的电连接结构。如图83所示，这三种电连接结构是n-p结、n-n结和p-p结。下面将描述n-p结、n-n结和p-p结的示例。通过使用这些基本的结，可以获得具有许多不同数量的发光二极管和电路构造的AC驱动的发光器件。
首先，图84和图85是示意性地示出了n-p结的示例的剖视图。参照图84和图85，形成n-p结的第一发光结构C1和第二发光结构C2设置在基底1706和1706’上。第一发光结构C1和第二发光结构C2具有顺序地堆叠在第一电连接部分1704上的第一导电类型半导体层1703、活性层1702和第二导电类型半导体层1701。形成绝缘层1705，以使内连接到第二导电类型半导体层1701的导电通孔V与第一电连接部分1704、第一导电类型半导体层1703和活性层1702电绝缘。第一发光结构C1的第二电连接部分1707连接到第二发光结构C2的第一电连接部分1704。这里，图84的使用导电基底1706的构造和图85的使用电绝缘基底1706’的构造引起第二电连接部分1707的形状略微不同，它们的构造分别与图78和图81的构造相似。然而，由于为了实现AC驱动，n-p结连接到另一发光结构而形成整个器件，而不是单独使用n-p结，设置在第二发光结构C2中的第二电连接部分(即，导电通孔V)可以电连接到另一发光结构，而不是用来施加外部电信号的结构。
然后，图86至图88是示意性地示出了n-n结的示例的剖视图。参照图86至图88，形成n-n结的第一发光结构C1和第二发光结构C2设置在基底1806和1806’上。第一发光结构C1和第二发光结构C2均具有在第一电连接部分1804上顺序地堆叠第一导电类型半导体层1803、活性层1802和第二导电类型半导体层1801的结构。这里，形成绝缘层1805，以使内连接到第二导电类型半导体层1801的导电通孔V与第一电连接部分1804、第一导电类型半导体层1803和活性层1802电绝缘。为了形成n-n结，需要使第一发光结构C1和第二发光结构C2的第二电连接部分1807彼此连接。例如，如图86所示，设置在第一发光结构C1和第二发光结构C2中的导电通孔V可以通过导电基底1806彼此连接。此外，如图87所示，当使用电绝缘基底1806’时，第二电连接部分1807可以通过与基底1806’平行地延伸的部分连接单独地设置在第一发光结构C1和第二发光结构C2中的导电通孔V。除了使用电连接部分的连接方法之外，还可以根据与在图88中描述的方法相似的方法来使用第二导电类型半导体层1801’。第一发光结构C1和第二发光结构C2可以共用第二导电类型半导体层1801’。在这种情况下，可以不需单独连接导电通孔V而形成n-n结。
最后，图89至图91是示意性地示出了p-p结的示例的剖视图。参照图89至图91，形成p-p结的第一发光结构C1和第二发光结构C2设置在基底1906和1906’上。第一发光结构C1和第二发光结构C2均具有在第一电连接部分1904上按顺序方式相互堆叠的第一导电类型半导体层1903、活性层1902和第二导电类型半导体层1901。这里，形成绝缘层1905，以使单独地内连接到第二导电类型半导体层1901的导电通孔V与第一电连接部分1904、第一导电类型半导体层1903和活性层1902电绝缘。为了形成p-p结，需要使第一发光结构C1和第二发光结构C2的第一电连接部分1904彼此连接。这里，导电通孔V可以连接到另一发光结构(未示出)，这形成了整个AC发光器件。作为p-p结的示例，如图89所示，单独地设置在第一发光结构C1和第二发光结构C2中的第一电连接部分1904可以通过基底1906(未示出)彼此连接。这里，如图90所示，当使用具有电绝缘性的基底1906’时，单独地设置连接金属层1908，从而将设置在第一发光结构C1中的第一电连接部分1904和设置在第二发光结构C2中的第一电连接部分1904连接起来。可选择地，在不采用单独的连接金属层的情况下，如图91所示，也可以采用第一发光结构C1和第二发光结构C2共用第一电连接部分1904的构造。
现在将参照图92至图102来描述根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件。
图92是示出了根据该实施例的垂直半导体发光器件的剖视图。图93和图94是示出了图92的垂直半导体发光器件的变型实施例的视图。
参照图92，根据该实施例的垂直半导体发光器件2000包括n型半导体层2001、p型半导体层2003及置于n型半导体层2001和p型半导体层2003之间的活性层2002，从而形成发光结构。反射金属层2004和导电基底2005形成在发光结构下方。n型电极2005形成在n型半导体层2001上，具有不平坦结构的钝化层2007形成为覆盖发光结构的侧表面。
n型半导体层2001和p型半导体层2003可以典型地由氮化物半导体形成。即，n型半导体层2001和p型半导体层2003可以由掺杂有n型杂质和p型杂质的半导体材料形成，其中，所述半导体材料满足式子AlxInyGa(1-x-y)N(其中，满足0≤x≤1，0≤y≤1且0≤x+y≤1)，例如，GaN、AlGaN和InGaN。n型杂质可以包括Si、Ge、Se、Te等。p型杂质可以包括Mg、Zn、Be等。同时，可以在n型半导体层2001的上表面上形成不平坦结构，以增大沿垂直方向发射的光的效率。
形成在n型氮化物半导体层2001和p型氮化物半导体层2003之间的活性层2002通过电子-空穴复合发射具有预定量能量的光，并且可以具有量子阱层和量子垒层相互交替的多量子阱(MQW)结构。对于多量子阱结构，可以广泛地使用InGaN/GaN结构。
第一导电接触层2004可以将活性层2002发射的光从半导体发光器件2000向上反射，并且可以由Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au形成。这里，虽然没有详细地示出，但是第一导电接触层2004可以具有双层结构或多层结构，从而提高反射效率。例如，第一导电接触层2004可以具有Ni/Ag、Zn/Ag、Ni/Al、Zn/Al、Pd/Ag、Pd/Al、Ir/Ag、Ir/Au、Pt/Ag、Pt/Al或Ni/Ag/Pt的结构。然而，在该实施例中，不是必须包括反射金属层2004。也可以去除反射金属层2004。
导电基底2005用作p型电极和在下文将要描述的激光剥离工艺期间保持发光结构的支撑件，其中，发光结构即为n型半导体层2001、活性层2002和p型半导体层2003。这里，导电基底2005可以由包含Si、Cu、Ni、Au、W或Ti的材料形成。这里，根据所选择的材料，可以利用镀覆或结合来形成导电基底2005。
钝化层2007是形成为保护发光结构(具体地讲，活性层2002)的绝缘层。此外，钝化层2007形成在发光结构的被局部去除的区域上。具体地讲，除了形成在发光结构的侧表面上之外，如图92所示，钝化层2007还可以形成在n型半导体层2001的上表面的一部分和反射金属层2004的上表面的一部分上。这里，当不使用反射金属层2004时，钝化层2007形成在导电基底2005的上表面上。当如图92所示通过局部去除发光结构而被暴露的侧表面可以向上倾斜时，这种结构可以增大发光面积，并且还可以有利于钝化层2007的形成。
钝化层2007可以由诸如SiO2、SiOxNy或SixNy的氧化硅或氮化硅来形成以执行保护功能，并且可以具有近似0.1μm至2μm的厚度。因此，钝化层2007可以具有近似1.4至2.0的折射率。由于钝化层2007与空气或封装件的模制结构之间的折射率差异，会导致光难以从活性层2002出射到外部。具体地讲，在根据该实施例的垂直半导体发光器件2000中，p型半导体层2003具有相对小的厚度。出于此原因，只有当朝着活性层2002的侧部出射的光穿过钝化层2007时，所述光才能出射到外部。由于从活性层2002朝着钝化层2007沿横向方向出射的光具有相对于钝化层2007的非常小的入射角，所以使光变得更难以出射到外部。
在该实施例中，不平坦结构形成在钝化层2007上，从而增大了外部光提取效果。具体地讲，如图92所示，当不平坦结构形成在沿活性层2002的横向方向出射的光所穿过的区域处时，可以增大朝着垂直半导体发光器件2000的侧部出射的光的量。这里，可以认为沿着活性层2002的横向方向出射的光所穿过的区域是反射金属层2004的上表面的没有形成发光结构的区域。根据模拟结果，与除了采用不平坦结构的钝化层2007之外具有相同的组件的另一构造相比，根据该实施例的构造的光提取效率增大了近似5％或更高。同时，虽然在该实施例中不是必需的，但是钝化层2007的不平坦结构也可形成在n型半导体层2001的上表面上，从而提高了垂直光提取效率。
如图93和图94所示，形成有钝化层的不平坦结构的区域可以改变，以使外部光提取效果最大。如图93所示，不平坦结构可以形成到钝化层2007′的侧表面。此外，如图94所示，不平坦结构还可以形成在钝化层2007′的下表面上，即，钝化层2007′的面向反射金属层2004的表面上。这里，具有与反射金属层2004的形状对应的形状的图案可以形成在反射金属层2004上。
图95至图98是用来描述制造具有参照图92描述的结构的垂直半导体发光器件的方法的剖视图。
如图95所示，利用诸如MOCVD、MBE或HVPE的工艺在用于半导体单晶生长的基底2008上顺序地生长n型半导体层2001、活性层2002和p型半导体层2003。用于半导体单晶生长的基底2008可以使用蓝宝石、SiC、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2、GaN等。在这种情况下，蓝宝石是具有Hexa-Rhombo R3c对称性的晶体，沿c轴取向的晶格常数为和沿a轴取向的晶格常数为并且具有C(0001)面、A(1120)面和R(1102)面。在这种情况下，由于C面在高温下是稳定的并且确保氮化物薄膜相对容易的生长，所以一般将C面用作用于氮化物生长的基底。
然后，如图96所示，利用诸如镀覆或子安装结合(sub-mount bonding)的方法在p型半导体层2003上形成反射金属层2004和导电基底2005。然后，虽然没有详细地示出，但是利用诸如激光剥离或化学剥离的合适的剥离工艺来去除用于半导体单晶生长的基底2008。
然后，如图97所示，出于以器件单元的形式来切割并且形成钝化层的目的，局部去除所得到的发光结构。在这种情况下，因去除而被暴露的侧表面可以向上倾斜。此外，对n型半导体层2001的通过去除用于半导体单晶生长的基底而被暴露的顶表面执行诸如湿蚀刻的工艺，从而形成了有助于提高垂直方向上的光提取效率的不平坦结构。
然后，如图98所示，形成用来保护发光结构的钝化层2007。可以通过适当地沉积例如氧化硅或氮化硅来执行该工艺。可以在钝化层2007的光出射表面中形成不平坦结构，从而增强横向方向上的发光效率。在这种情况下，可以通过适当地使用本领域已知的干蚀刻工艺或湿蚀刻工艺来形成这种不平坦结构。另外，如果需要的话，那么甚至可以在钝化层2007的另一光出射表面中形成不平坦结构。在形成钝化层2007之后，在n型半导体层2001的顶表面上形成n型电极，从而完成图92中示出的结构。
本发明提供了一种具有上面的垂直结构的变型结构的半导体发光器件，以进一步增强电学特性和光学特性。
图99是示出了根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件的示意性剖视图。参照图99，根据该实施例的半导体发光器件2100包括：导电基底2105；发光结构，包括顺序地形成在导电基底2105上的第一导电类型半导体层2103、活性层2102和第二导电类型半导体层2101；第二导电类型电极2106，向第二导电类型半导体层2101施加电信号；钝化层2107，具有不平坦结构且设置在发光结构的侧表面上。在图99中，与图92等中示出的结构相比，活性层2102放置得相对靠上。然而，活性层2102可以放置在各种位置，并且可以例如处于与钝化层2107的下部所处的高度相似的高度。
在前一实施例中，即，在垂直半导体发光器件中，n型电极形成在n型半导体层的在去除蓝宝石基底时被暴露的表面上。然而，根据该实施例，n型电极利用导电通孔从n型半导体层的下方暴露于外部。详细地讲，第二导电类型电极2106包括：导电通孔V，穿透第一导电类型半导体层2104和活性层2102，并且在第二导电类型半导体层2101内连接到第二导电类型半导体层2101；电连接部分P，从导电通孔V延伸并暴露于发光结构的外部。在这种情况下，需要使第二导电类型电极2106与导电基底2105、第一导电类型半导体层2103和活性层2102电分离。因此，绝缘层2108适当地形成在第二导电类型电极2106的周围。任何具有低水平的导电率的材料能够用作绝缘层2108；然而，优选的是具有低水平的吸光度的材料。例如，绝缘层2108可以由与钝化层2107的材料相同的材料形成。
第二导电类型电极2106可以由可以与第二导电类型半导体层2101形成欧姆接触的金属材料形成。另外，第二导电类型电极2106可以完全由同一材料形成。可选择地，考虑到电连接部分P可以用作键合焊盘部分的事实，电连接部分P可以由与第二导电类型电极2106的另一部分的材料不同的材料形成。关于前面描述的制造工艺，一般而言，第一导电类型半导体层2103和第二导电类型半导体层2101可以是p型和n型半导体层，但是本发明不限于此。如图99所示，第一接触层2104可以形成为第一导电类型半导体层2103和导电基底2105之间的附加元件，并且可以使用具有高水平反射率的金属，例如，Ag或Al。在这种情况下，第一接触层2104和第二导电类型电极2106通过绝缘层2108彼此电分离。
上面的电连接结构允许第二导电类型半导体层2101从其内部而不是从上部接收电信号。值得一提的是，没有在第二导电类型半导体层2101上形成电极，从而实现了发光面积的增加。此外，形成在第二导电类型半导体层2101中的导电通孔V可以有助于增强电流扩展效应。在这种情况下，可以通过适当地控制例如导电通孔V的数量、面积和形状获得期望的电学特性。根据该实施例，诸如导电基底的形成、蓝宝石基底的去除等主要工艺采用了制造垂直半导体发光器件的工艺，但是，通过这样的工艺获得的器件形状与水平结构相当类似。关于这点，根据该实施例的结构可以称作垂直结构和水平结构的组合。
如在前面的实施例中，钝化层2107形成在发光结构的侧表面等上，并且在从活性层2102出射的光的路径上具有不平坦结构，从而提高了从活性层2102沿横向方向朝着钝化层2107出射的光的提取效率。此外，如图99所示，也可以在第二导电类型半导体层2101的顶表面上形成不平坦结构。虽然没有示出，但是也可以在钝化层2107的倾斜侧表面上形成不平坦部分。
图100是示出了具有图99描绘的结构的变型结构的半导体发光器件的示意性剖视图。图100中描绘的示例性实施例还包括位于图99描绘的结构中的蚀刻停止层2109。因此，现在将仅描述蚀刻停止层2109。蚀刻停止层2109形成在至少导电基底2105的不存在发光结构的一部分上，并且由对特定的蚀刻方法表现出与用在发光结构中的半导体材料(例如，氮化物半导体)的蚀刻特性不同的蚀刻特性的材料(例如，诸如SiO2的氧化物)形成。由于发光结构可以仅仅被蚀刻到蚀刻停止层2109所处的区域，所以可以通过蚀刻停止层2109来控制蚀刻深度。在这种情况下，为了方便处理，蚀刻停止层2109和绝缘层2108可以由相同的材料形成。当为了例如使第二导电类型电极2106暴露于外部而蚀刻发光结构时，可能会因导电基底2105或第一接触层2104的材料沉积在发光结构的侧表面上而导致电流泄漏。因此，预先在发光结构下方形成蚀刻停止层2109，其中，通过蚀刻去除发光结构，从而使上面提到的问题最少。
图101是示出了根据本发明另一示例性实施例的半导体发光器件的示意性剖视图。图102示出了还包括位于图101描绘的结构中的蚀刻停止层的结构。参照图101，根据该实施例的半导体发光器件2200包括：导电基底2205；发光结构，包括顺序地形成在导电基底2205上的第一导电类型半导体层2203、活性层2202和第二导电类型半导体层2201；第一接触层2204，向第一导电类型半导体层2203施加电信号；导电通孔V，从导电基底2205延伸到第二导电类型半导体层2201的内部；钝化层2207，形成在发光结构的侧表面上并且具有不平坦结构。
对于与参照图99描述的结构的不同之处，导电基底2205与第二导电类型半导体层2201电连接，与第一导电类型半导体层2203连接的第一接触层2204包括电连接部分P并因此而暴露于外部。导电基底2205可以通过绝缘层2208与第一接触层2204、第一导电类型半导体层2203和活性层2202电分离。即，图101的该实施例与图99的实施例的结构上的不同在于：在图101中，与第一导电类型半导体层2203连接的第一接触层2204暴露于外部，从而提供电连接部分P，然而，在图99中，与第二导电类型半导体层2101连接的第二导电类型电极2106暴露于外部，从而提供电连接部分P。除了电连接的这种不同之处之外，从该结构获得的效果与参照图99描述的效果相同。如图102所示，还可以设置蚀刻停止层2209。然而，与图99描绘的实施例相比，根据图101描绘的该实施例的第一接触层2204暴露于外部的结构实际上可以有助于形成绝缘层2208的工艺。
<发光器件封装件和光源模块>
根据本发明的发光器件封装件包括上面的半导体发光器件。
在下文中，将根据本发明的各种示例性实施例来描述包括半导体发光器件的发光器件封装件。
图103是示出了根据本发明示例性实施例的白光发光器件封装件的示意图。
如图103所示，根据该实施例的白光发光器件封装件3010包括蓝光发光器件3015和树脂包封件3019，树脂包封件3019包封蓝光发光器件3015并且具有向上凸出的透镜形状。
该实施例中采用的树脂包封件3019示出为具有半球形透镜形状，用来确保宽的方位。蓝光发光器件3015可以直接安装到单独的电路板上。树脂包封件3019可以由硅树脂、环氧树脂或它们的组合形成。绿色磷光体3012和红色磷光体3014分散在树脂包封件3019内。
可用于该实施例的绿色磷光体3012可以是从由M2SiO4:Eu，Re硅酸盐基磷光体、MA2D4:Eu，Re硫化物基磷光体、β-SiAlON:Eu，Re磷光体和M′A′2O4:Ce，Re′氧化物基磷光体组成的组中选择的至少一种。
这里，M代表从由Ba、Sr、Ca和Mg组成的组中选择的至少两种元素，A代表从由Ga、Al和In组成的组中选择的至少一种，D代表从由S、Se和Te组成的组中选择的至少一种，M′代表从由Ba、Sr、Ca和Mg组成的组中选择的至少一种，A′代表从由Sc、Y、Gd、La、Lu、Al和In组成的组中选择的至少一种，Re代表从由Y、La、Ce、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、F、Cl、Br和I组成的组中选择的至少一种，Re′代表从由Nd、Pm、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、F、Cl、Br和I组成的组中选择的至少一种。此外，以1ppm至50000ppm的量加入Re和Re′。
可应用于该实施例的红色磷光体3014是从由M′AlSiNx:Eu，Re(1≤x≤5)氮化物基磷光体和M′D:Eu，Re硫化物基磷光体组成的组中选择的至少一种。
这里，M′代表从由Ba、Sr、Ca和Mg组成的组中选择的至少一种，D代表从由S、Se和Te组成的组中选择的至少一种，A′代表从由Sc、Y、Gd、La、Lu、Al和In组成的组中选择的至少一种，Re代表从由Y、La、Ce、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、F、Cl、Br和I组成的组中选择的至少一种。以1ppm至50000ppm的量加入Re。
根据本发明，充分考虑到半峰全宽、峰值波长和/或转换效率来组合特定的绿色磷光体和特定的红色磷光体，从而可以提供具有70或更高的高显色指数的白光。由于通过多种磷光体获得了各种波长段的光，所以可以增强色彩再现性。
蓝光发光器件的主波长可以在430nm至455nm的范围。在这种情况下，为了通过确保在可见光段内的宽光谱来提高显色指数，绿色磷光体3012发射的光的峰值波长可以在500nm至550nm的范围，红色磷光体3014发射的光的峰值波长可以在610nm至660nm的范围。
蓝光发光器件可以具有范围在10nm至30nm的半峰全宽，绿色磷光体可以具有范围在30nm至100nm的半峰全宽，红色磷光体可以具有范围在50nm至150nm的半峰全宽。
根据本发明的另一示例性实施例，除了使用红色磷光体3014和绿色磷光体3012之外，还可以使用黄色或黄橙色磷光体。这样可以确保显色指数提高。在图104中示出了相关的实施例。
参照图104，根据该实施例的白光发光器件封装件3020包括：封装体3021，在它的中心具有反射杯；蓝光发光器件3025，安装在反射杯的底部上；透明树脂包封件3029，在反射杯中包封蓝光发光器件3025。
树脂包封件3029可以由例如硅树脂、环氧树脂或它们的组合形成；然而，本发明不限于此。根据该实施例，除了包含与参照图103描述的绿色磷光体和红色磷光体相同的绿色磷光体3022和红色磷光体3024之外，树脂包封件3029还包含黄色磷光体或黄橙色磷光体3026。
也就是说，绿色磷光体3022可以是从由M2SiO4:Eu，Re硅酸盐基磷光体、MA2D4:Eu，Re硫化物基磷光体、β-SiAlON:Eu，Re磷光体、M′A′2O4:Ce，Re′氧化物基磷光体组成的组中选择的至少一种。红色磷光体3024可以是从由M′AlSiNx:Eu，Re(1≤x≤5)氮化物基磷光体和M′D:Eu，Re硫化物基磷光体组成的组中选择的至少一种。
根据该实施例，还包括第三磷光体3026。第三磷光体可以是能够发射绿光波长段和红光波长段之间的中间波长段内的光的黄色磷光体或黄橙色磷光体。黄色磷光体可以是硅酸盐基磷光体，黄橙色磷光体可以是α-SiAlON:Eu，Re磷光体。
根据上面的示例性实施例，混合两种或更多种磷光体粉末并将它们分散在单个的树脂包封件的区域内；然而，可以对它们在结构上进行各种变型。更详细地讲，所述两种或三种磷光体可以设置在各自不同的层中。例如，可以通过在高压下分配绿色磷光体、红色磷光体以及黄色或黄橙色磷光体的粉末，将这些磷光体设置为多层磷光体结构。
可选择地，磷光体结构可以实现为含多层磷光体的树脂层。
参照图105，如前面的实施例一样，根据该实施例的白光发光器件封装件3030包括：封装体3031，在它的中心具有反射杯；蓝光发光器件3035，安装在反射杯的底部上；透明树脂包封件3039，在反射杯中包封蓝光发光器件3035。
分别包含不同种类磷光体的树脂层设置在树脂包封件3039上。即，可以将波长转换部构造为使该波长转换部具有含绿色磷光体的第一树脂层3032、含红色磷光体的第二树脂层3034和含黄色或黄橙色磷光体的第三树脂层3036。
该实施例中使用的磷光体可以是与参照图104描述的磷光体相同或相似的磷光体。
通过本发明提议的磷光体的组合获得的白光可以确保高的显色指数。现在将参照图106对此进行更详细的描述。
参照图106，在现有技术的示例中，黄色磷光体与蓝光发光器件组合，从而获得转换后的黄光以及蓝光波长段内的光。由于整个可见光光谱实际上不包含来自绿光和红光波长段的光，所以难以确保显色指数与自然光接近。值得一提的是，转换后的黄光具有小的半峰全宽，以实现高的转换效率，这进一步降低了显色指数。
与上面的相比，在发明的示例中，绿色磷光体G和红色磷光体R与蓝光发光器件组合。由于与对比示例的情形不同，在绿光波长段和红光波长段内发射光，所以可以在可见光段内获得较宽的光谱，从而显著地提高了显色指数。另外，可以通过加入能够在绿光波长段和红光波长段之间的中间波长段内发光的黄色或黄橙色磷光体来进一步提高显色指数。
参照图107中的(a)至图109中的(b)，现在将描述在本发明中采用的绿色磷光体、红色磷光体及选择性地加入的黄色和黄橙色磷光体。
针对由蓝光发光器件产生的光(大约440nm)，图107中的(a)至图109中的(b)示出了本发明提议的磷光体的波长谱。
图107中的(a)至(d)示出了关于在本发明中采用的绿色磷光体的光谱。
首先，图107中的(a)示出了M2SiO4:Eu，Re硅酸盐基磷光体的光谱，其中，M代表从由Ba、Sr、Ca和Mg组成的组中选择的至少两种，Re代表从由Y、La、Ce、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、F、Cl、Br和I组成的组中选择的至少一种，并且Re在1ppm至50000ppm的范围内。转换后的绿光具有大约530nm的峰值波长和大约65nm的半峰全宽。
图107中的(b)示出了M′A′2O4:Ce，Re′氧化物基磷光体的光谱，其中，M′代表从由Ba、Sr、Ca和Mg组成的组中选择的至少一种，A′代表从由Sc、Y、Gd、La、Lu、Al和In组成的组中选择的至少一种，Re′代表从由Nd、Pm、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、F、Cl、Br和I组成的组中选择的至少一种，并且Re′在1ppm至50000ppm的范围内。转换后的绿光具有大约515nm的峰值波长和大约100nm的半峰全宽。
图107中的(c)示出了MA2D4:Eu，Re硫化物基磷光体的光谱，其中，M代表从由Ba、Sr、Ca和Mg组成的组中选择的至少两种，A代表从由Ga、Al和In组成的组中选择的至少一种，D代表从由S、Se和Te组成的组中选择的至少一种，Re代表从由Y、La、Ce、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、F、Cl、Br和I组成的组中选择的至少一种，并且Re在1ppm至50000ppm的范围内。转换后的绿光具有大约535nm的峰值波长和大约60nm的半峰全宽。
图107中的(d)示出了β-SiAlON:Eu，Re磷光体的光谱，其中，Re代表从由Y、La、Ce、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、F、Cl、Br和I组成的组中选择的至少一种，并且Re在1ppm至50000ppm的范围内。转换后的绿光具有大约540nm的峰值波长和大约45nm的半峰全宽。
图108中的(a)和(b)示出了本发明中采用的红色磷光体的光谱。
图108中的(a)示出了M′AlSiNx:Eu，Re(1≤x≤5)氮化物基磷光体的光谱，其中，M′代表从由Ba、Sr、Ca和Mg组成的组中选择的至少一种，Re代表从由Y、La、Ce、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、F、Cl、Br和I组成的组中选择的至少一种，并且Re在1ppm至50000ppm的范围内。转换后的红光具有大约640nm的峰值波长和大约85nm的半峰全宽。
图108中的(b)示出了M′D:Eu，Re硫化物基磷光体的光谱，其中，M′代表从由Ba、Sr、Ca和Mg组成的组中选择的至少一种，D代表从由S、Se和Te组成的组中选择的至少一种，Re代表从由Y、La、Ce、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、F、Cl、Br和I组成的组中选择的至少一种，并且Re在1ppm至50000ppm的范围内。转换后的红光具有大约655nm的峰值波长和大约55nm的半峰全宽。
图109中的(a)和(b)示出了选择性地用在本发明中的黄色或黄橙色磷光体的光谱。
图109中的(a)示出了硅酸盐基磷光体的光谱。转换后的黄光具有大约555nm的峰值波长和大约90nm的半峰全宽。
图109中的(b)示出了α-SiAlON:Eu，Re磷光体的光谱，其中，Re代表从由Y、La、Ce、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、F、Cl、Br和I组成的组中选择的至少一种，并且Re在1ppm至50000ppm的范围内。转换后的黄光具有大约580nm的峰值波长和大约35nm的半峰全宽。
根据本发明，考虑到半峰全宽、峰值波长和/或转换效率，组合特定的绿色磷光体和特定的红色磷光体，或者向所述组合的磷光体中加入黄色或黄橙色磷光体。因此，可以提供具有70或更高的高显色指数的白光。
当蓝光发光器件的主波长在430nm至455nm的范围时，从绿色磷光体发射的光的峰值波长可以在500nm至550nm的范围，从红色磷光体发射的光的峰值波长可以在610nm至660nm的范围。从黄色或黄橙色磷光体发射的光的峰值波长可以在550nm至600nm的范围。
当蓝光发光器件具有范围在10nm至30nm的半峰全宽时，绿色磷光体可以具有范围在30nm至100nm的半峰全宽，红色磷光体可以具有范围在50nm至150nm的半峰全宽。黄色或黄橙色磷光体可以具有范围在20nm至100nm的半峰全宽。
根据本发明，可以根据磷光体的选择和组合来确保在可见光段内的宽光谱，并且可以提供具有更高显色指数的优质白光。
这种发光器件封装件可以提供能够用作LCD背光单元的光源的白光光源模块。也就是说，根据该实施例的白光光源模块通过与诸如漫射板、导光板、反射板和棱镜片的各种光学构件组合可以构成作为LCD背光单元的光源的背光组件。图110和图111示出了这样的白光光源模块。
参照图110，用于LCD背光的光源模块3100包括电路板3101和安装在电路板3101上的多个白光发光器件封装件的阵列。与LED器件3010连接的导电图案(未示出)可以形成在电路板3101的顶表面上。
每个白光发光器件封装件3010可以理解为参照图103描述的白光发光器件封装件。即，通过利用板上芯片(COB)方法将蓝光发光器件3015直接安装在电路板3101上。每个白光发光器件封装件3010包括配备有透镜功能且没有单独的反射壁的半球形树脂包封件3019，从而获得了宽的方位角。每个白光光源的宽方位角可以有助于减小LCD的尺寸(厚度或宽度)。
参照图111，用于LCD背光的光源模块3200包括电路板3201和安装在电路板3201上的多个白光发光器件封装件3020的阵列。如上面参照图104所描述的，白光发光器件封装件3020包括：蓝光发光器件3025，安装在封装体3021的反射杯中；树脂包封件3029，包封蓝光发光器件3025。树脂包封件3029可以包含分散在其中的黄色或黄橙色磷光体3026以及绿色磷光体3022和红色磷光体3024。
图112是示出了根据本发明另一示例性实施例的发光器件封装件的剖视图。
参照图112，根据该实施例的发光器件封装件400包括发光器件4011、电极结构4012和4013、封装体4015、透射式透明树脂4016及其上安装有发光器件4011的凹陷4018。
发光器件4011与(金属)导线4014a和4014b的一组端部结合并连接。电极结构4012和4013分别与这对导线4014a和4014b的另一组端部结合并连接。
这里，根据本发明上述示例性实施例的发光器件可以用作该实施例的发光器件4011。
封装体4015是通过注射成型树脂材料而获得的模制结构，并且包括具有闭合的底部和敞开的顶部的腔4017。
这里，腔4017具有以预定角度倾斜的上倾斜表面。由诸如Al、Ag或Ni的反射率高的金属材料形成的反射构件4017a可以设置在上倾斜表面上，以反射从反射构件4017a产生的光。
通过与封装体4015一体成型的这对电极结构4012和4013来固定封装体4015。电极结构4012和4013中的每个的顶表面具有通过腔4017的底部暴露于外部的一个端部。
电极结构4012和4013中的每个的另一端部暴露于封装体4015的外部，并与外部电源连接。
通过使电极结构4012和4013的被暴露在腔4017的底部中的顶表面向下凹陷预定的深度来形成凹陷4018。这里，凹陷4018可以形成在这对电极结构4012和4013中的其上安装了发光器件4011的一个电极结构4012中。
在安装有至少一个发光器件4011的电极结构4012的一个端部以向下弯曲的部分的形式设置凹陷4018。该弯曲的部分包括：平坦的安装表面，发光器件4011安装在该平坦的安装表面上；一对下倾斜表面，分别从安装表面的左侧和右侧以预定的角度向上延伸，并且面向发光器件4011的外表面。
下倾斜表面4012a和4013a可以设置有反射构件，以反射从发光器件4011产生的光。
充分地考虑到安装的发光器件4011的高度h，凹陷4018可以以范围在50μm至400μm的深度H形成。这样可以使封装体的腔4017的高度H减小到150μm至500μm，并且还减少了填充在腔4017中的透射式透明树脂的量。因此，可以降低制造成本，可以增强光强度，并且可以实现产品的整体尺寸的减小。
图113是示出了根据图112中示出的实施例的变型实施例的发光器件封装件的剖视图。
如图113所示，根据该变型实施例的发光器件封装件在这对电极结构4012和4013的相对的端部之间包括孔4018a代替凹陷4018。通过在使封装体4015成型时使腔4017的底部凹陷预定的深度来形成孔4018a。
在该变型实施例中，除了孔4018a之外的元件与根据图112的示例性实施例的发光器件封装件的元件相同，并且将省略对它们的描述。
透射式透明树脂4016由诸如环氧树脂、硅树脂的透明树脂材料形成。这种透明树脂材料填充在腔4017中，以覆盖并保护发光器件4011与导线4014a和4014b免受外部条件的影响。
这里，透射式透明树脂4016可以包括能够将发光器件4011产生的光转换为白光的YAG基磷光体、TAG基磷光体、硅酸盐基磷光体、硫化物基磷光体或氮化物基磷光体中的一种波长转换磷光体。
YAG基磷光体和TAG基磷光体可以选自于(Y，Tb，Lu，Sc，La，Gd，Sm)3(Al，Ga，In，Si，Fe)5(O，S)12:Ce，硅酸盐基磷光体可以选自于(Sr，Ba，Ca，Mg)2SiO4:(Eu，F，Cl)。硫化物基磷光体可以选自于(Ca，Sr)S:Eu、(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu。氮化物基磷光体可以选自于(Sr，Ca，Si，Al，O)N:Eu(例如，CaAlSiN4:Euβ-SiAlON:Eu)或Ca-αSiAlON:Eu基(Cax，My)(Si，Al)12(O，N)16磷光体组分，其中，M代表Eu、Tb、Yb和Er中的至少一种，0.05＜(x+y)＜0.3，0.02＜x＜0.27并且0.03＜y＜0.3。
可以通过将蓝光(B)发光器件与黄色(Y)磷光体、绿色(G)磷光体和红色(R)磷光体或者与黄色(Y)磷光体、绿色(G)磷光体和红色(R)磷光体组合来产生白光。黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体由蓝光发光器件激发，从而分别发射黄光、绿光和红光。黄光、绿光和红光与从蓝光发光器件发射的一部分蓝光混合，从而输出白光。
已经在上述实施例中详细地描述了用于白光输出的那些磷光体，因此在该变型示例中省略了详细描述。
下倾斜表面4012b和4013b可以形成在电极结构4012和4013的面向安装在孔4018a中的发光器件4011的外表面的端部处。在这种情况下，反射构件设置在下倾斜表面4012b和4013b上，并且反射从发光器件4011发射的光。
对于发光器件封装件4000和4000’，设置在腔4017的正中心处的发光器件4011安装在通过使电极结构4012向下弯曲而形成的凹陷的安装表面上，或者安装在电极结构4012和4013的相对的端部之间的孔4018a中。因此，利用导线4014a和4014b与电极结构4012和4013引线键合的发光器件4011的顶表面可以与电极结构4012和4013的顶表面位于大致同一水平面上。
因此，可以使与发光器件4011引线键合的导线4014a和4014b的最大高度下降发光器件4011的下降的安装高度。
这种高度的减小确保了填充在腔中的透射式透明树脂4016的量的减小，以保护发光器件4011和导线4014a和4014b。另外，透射式透明树脂4016的填充高度H可以减小安装的发光器件4011的减小的高度。因此，相对于现有技术，可以增强发光器件4011发射的光的强度。
由于腔4017中的透射式透明树脂4016的填充高度H降低，所以封装体4015的顶部的水平面下降了所下降的填充高度。因此，可以实现封装件的整体尺寸的减小。
图114中的(a)至(c)是示出了根据该实施例的发光器件封装件中的外部引线框架的工艺的示意图。
如图114中的(a)所示，将分别为阴极和阳极的电极结构4012和4013与大多利用树脂材料注射成型的封装体4015一体地固定。然而，电极结构4012和4013的端部暴露于封装体4015的外部并且与外部电源连接。
朝下暴露于封装体4015的外部的电极结构4012和4013朝着封装体的侧表面和/或底表面弯曲，使得电极结构4012和4013沿着相反方向弯曲到形成有腔4017的发光表面。
电极结构4012和4013朝着封装件的安装表面(底表面4019)的侧表面和/或后表面(后或下部)弯曲。
对于形成这样的电极结构4012和4013的工艺，如图114中的(b)所示，首先将暴露的电极结构4012的端部弯曲成与封装件4000的侧表面的形状一致，然后再朝着封装件的底表面4019弯曲，从而完成电极结构4012的整体形状，如图114中的(c)所示。
在下文中，将描述制造上述磷光体中的可以控制为具有高的光强度和期望的粒子特性的β-SiAlON磷光体的方法。
根据本发明的制造β-SiAlON磷光体的方法涉及制造化学式表示为Si(6-x)AlxOyN(6-y):Lnz的β-SiAlON磷光体的方法，其中，Ln为稀土元素，并且满足0＜x≤4.2，0＜y≤4.2且0＜z≤1.0。制造β-SiAlON磷光体的方法包括以下步骤：通过混合基体原料与用来激活基体原料的激活剂原料来制备原料混合物，其中，基体原料包括含有金属硅的硅原料和铝原料，铝原料包括金属铝和铝化合物中的至少一种；在氮气氛下加热原料混合物。
根据本发明，混合原料并在氮气氛下加热原料，从而制造出β-SiAlON磷光体。所述原料包括硅、铝和用作激活剂的稀土金属。
硅原料是指含有硅的原料，并且可以仅包括金属硅或者可以包括金属硅粉末和与金属硅混合的硅化合物。硅化合物可以使用氮化硅或氧化硅。
金属硅可以是诸如Fe的杂质含量低的粉末态的高纯度金属硅。在金属硅的情况下，其粒度或粒度分布对磷光体的粒子组成没有直接影响。然而，根据焙烧条件或者被混合的原料，硅粉末的粒度或粒度分布影响磷光体的诸如粒度和形状的粒子特性，并且还影响磷光体的发光特性。关于这点，金属硅粉末的粒度可以是300μm或更小。
关于反应性，金属硅的粒度越小，反应性越高。然而，由于反应性也受被混合的原料或焙烧速率的影响，所以金属硅不是必须具有小的粒度，并且不限于粉末态。
铝原料可以包括金属铝、含有铝的铝化合物或者金属铝和该铝化合物。含有铝的铝化合物可以是例如氮化铝、氧化铝或者氢氧化铝。在金属硅用作硅原料的情况下，铝原料不需使用金属铝，并且可以仅使用铝化合物。
在使用金属铝的情况下，可以使用诸如Fe的杂质含量低的粉末态的高纯度金属铝。关于上述观点，金属铝的粒度可以是300μm或更小。然而，由于被混合的原料或焙烧速率即使在金属铝的情况下也有它们的影响，所以金属铝不是必须具有小的粒度，并且不限于粉末态。
激活剂原料可以使用从由Eu、Ce、Sm、Yb、Dy、Pr和Tb组成的组中选择的稀土金属。详细地讲，激活剂原料的示例可以包括诸如Eu2O3、Sm2O3、Yb2O3、CeO、Pr7O11或Tb3O4的氧化物、Eu(NO3)3或者EuCl3。优选地，激活剂原料可以是Eu或Ce。
通过控制硅原料和铝原料之间的混合比，可以控制β-SiAlON磷光体的粒子特性。此外，可以通过控制硅原料中的硅化合物和金属硅之间的混合比或者铝原料中的铝化合物和金属铝之间的混合比来控制β-SiAlON磷光体的粒子特性。将通过稍后将描述的本发明示例来更详细地描述金属硅或金属铝的原料的影响。
根据本发明制造的β-SiAlON磷光体可以是具有下面的化学式1。
[化学式1]
Si(6-x)AlxOyN(6-y):Lnz
在式1中，Ln是稀土元素，并且满足0＜x≤4.2，0＜y≤4.2且0＜z≤1.0。β-SiAlON磷光体可以是发射绿光的磷光体，并且β-SiAlON磷光体的峰值波长可以在500nm至570nm的范围。
如上所述，通过称量包含诸如Eu、Sm、Yb、Ce、Pr或Tb的稀土元素的激活剂原料，并将其混合到含有金属硅的硅原料及含有金属铝和铝化合物中的至少一种的铝原料中。然后，用该原料混合物填充氮化硼(BN)坩埚，并且在氮气氛下进行高温焙烧，从而制造出β-SiAlON磷光体。
通过在氦气氛下高温焙烧原料混合物而生成磷光体。这里，氮气氛的N2浓度可以为90％或更大。另外，氮气氛的气压可以在0.1MPa至20MPa的范围。为了产生氮气氛，可以形成真空状态，然后可以引入氮气氛。可选择地，可以在不形成真空状态的情况下引入氮气氛，并且可以不连续地引入氮气氛。
当在氮气氛下焙烧包括金属硅的原料混合物时，氮与硅反应因此使硅氮化，从而形成SiAlON，因此氮气用作氮供应源。此时，由于硅、铝和激活剂原料在氮化工艺前或氮化工艺过程中一起反应，所以可以制造出组成均一的SiAlON。以这样的方式，可以改善生成的β-SiAlON磷光体的光强度。
可以在1850℃至2150℃的范围的高温下进行该焙烧工艺的加热。该加热温度可以根据原料的组成而改变。然而，为了生成光强度高的磷光体，可以在0.8MPa或更高的气压下在1900℃至2100℃的范围的高温执行焙烧。在加热工艺之后，可以执行研磨或分级，以控制加热后的原料混合物的粒子特性。可以在高温下对研磨或分级后的原料混合物进行再焙烧。
在下文中，现在将参照使用根据本发明的制造β-SiAlON磷光体的方法生成β-SiAlON磷光体的发明示例来更详细地描述本发明。
在下面的示例性实施例中，通过称量预定量的激活剂原料以及作为基体原料的硅原料和铝原料，并利用球磨机或混合机来混合它们，来将原料制成混合物。将所得到的原料混合物放置在诸如BN坩埚的耐高温容器中，然后放置到发生压力焙烧或真空焙烧的电炉中。在氮气氛中在0.2MPa至2MPa的气压下以20℃/min的升温速率对原料混合物进行升温，并由此加热到1800℃或更高的温度，从而制造出β-SiAlON磷光体。
发明示例1至发明示例9涉及通过改变硅原料、铝原料和它们之间的混合比来制造磷光体，对比示例1至对比示例3涉及在不使用金属硅的情况下使用硅原料来制造磷光体。
根据发明示例1至发明示例9和对比示例1至对比示例3制造的所有磷光体是Eu激活的β-SiAlON磷光体，并且是峰值波长在520nm至560nm的范围的发射绿光的磷光体。
(发明示例1)
氮化硅(Si3N4)和金属硅(Si)用作硅原料，氧化铝(Al2O3)用作铝原料，氧化铕(Eu2O3)用作激活剂。称量4.047g Si3N4、5.671g Si、0.589g Al2O3和0.141g Eu2O3，并利用混合机和筛(sieve)对它们进行混合，然后将它们填充在BN坩埚中并放置到耐压电炉中。在焙烧工艺中，在真空下加热到500℃，在500℃时引入N2气体。在N2气氛下，以5℃/min将温度从500℃升高到1950℃，然后以0.8MPa或更高的气压在1950℃对其执行焙烧5小时。
在焙烧工艺后执行冷却，并从电炉中取出坩埚。然后，对通过在高温下焙烧而生成的磷光体进行研磨，并利用100目筛对磷光体进行筛分。利用氢氟酸和盐酸洗涤并分散按上面的方式获得的磷光体，并将所述磷光体充分地干燥，并利用50目筛进行分级，从而获得发明示例1的磷光体。
(发明示例2)
除了使用1.349g Si3N4和7.291g Si之外，使用与发明示例1的方法相同的方法来制造β-SiAlON磷光体。
(发明示例3)
除了使用6.744g Si3N4和4.051g Si之外，使用与发明示例1的方法相同的方法来制造β-SiAlON磷光体。
(发明示例4)
除了使用9.442g Si3N4和2.430g Si之外，使用与发明示例1的方法相同的方法来制造β-SiAlON磷光体。
(发明示例5)
除了仅使用8.101g Si而不使用Si3N4作为硅原料之外，使用与发明示例1的方法相同的方法来制造β-SiAlON磷光体。
(对比示例1)
除了仅使用13.488g Si3N4而不使用Si作为硅原料之外，使用与发明示例1的方法相同的方法来制造β-SiAlON磷光体。
(发明示例6)
氮化硅(Si3N4)和金属硅(Si)用作硅原料，氮化铝(AlN)用作铝原料，氧化铕(Eu2O3)用作激活剂。称量5.395g Si3N4、3.241gSi、0.379g AlN和0.137g Eu2O3，并利用混合机和筛对它们进行混合，然后将它们填充在BN坩埚中并放置到耐压电炉中。在焙烧工艺中，在氮气氛下在1450℃执行加热五小时或更长时间，然后进行冷却。然后，对所得到的焙烧物质进行研磨。将研磨后的焙烧物质再次填充在BN坩埚中，并放置到耐压电炉中。随后，在真空下加热到500℃，在500℃时引入N2气体。在N2气氛下，以5℃/min将温度从500℃升高到2000℃，然后以0.8MPa或更高的气压在2000℃对其执行焙烧5小时。
在焙烧工艺后执行冷却，并从电炉中取出坩埚。然后，对通过在高温下焙烧而生成的磷光体进行研磨，并利用100目筛对磷光体进行筛分。利用氢氟酸和盐酸洗涤并分散按上面的方式获得的磷光体，并将所述磷光体充分地干燥，并利用50目筛进行分级，从而获得发明示例6的磷光体。
(发明示例7)
除了使用7.554g Si3N4和1.944g Si之外，使用与发明示例6的方法相同的方法来制造β-SiAlON磷光体。
(发明示例8)
除了仅使用6.481g Si而不使用Si3N4作为硅原料之外，使用与发明示例6的方法相同的方法来制造β-SiAlON磷光体。
(对比示例2)
除了仅使用10.791g Si3N4而不使用Si作为硅原料之外，使用与发明示例6的方法相同的方法来制造β-SiAlON磷光体。
(发明示例9)
除了使用6.744g Si3N4、4.051g Si、0.172g Eu2O3和作为铝原料的不是Al2O3或AlN而仅是0.312g金属铝(Al)之外，使用与发明示例6的方法相同的方法来制造β-SiAlON磷光体。
(对比示例3)
除了使用作为硅原料的不是Si而仅是13.488g Si3N4及0.473g Al之外，使用与发明示例9的方法相同的方法来制造β-SiAlON磷光体。
在下面的表2中示出了上面的发明示例和对比示例中使用的原料的混合比。
表2
  示例编号   Si3N4(g)   Si(g)   Al2O3(g)   AlN(g)   Al(g)   Eu2O3(g)
 发明示例1   4.047   5.671   0.589   -   -   0.141
 发明示例2   1.349   7.291   0.589   -   -   0.141
 发明示例3   6.744   4.051   0.589   -   -   0.141
 发明示例4   9.442   2.430   0.589   -   -   0.141
 发明示例5   -   8.101   0.589   -   -   0.141
 对比示例1   13.488   -   0.589   -   -   0.141
 发明示例6   5.395   3.241   -   0.379   -   0.137
 发明示例7   7.554   1.944   -   0.379   -   0.137
 发明示例8   -   6.481   -   0.379   -   0.137
 对比示例2   10.791   -   -   0.379   -   0.137
 发明示例9   6.744   4.051   -   -   0.312   0.172
 对比示例3   13.488   -   -   -   0.473   0.172
使用粉末X射线衍射(XRD)对根据发明示例1制造出的磷光体进行分类，在图115中示出了它们的结果。图115和JCPD数据确定，制造出的磷光体为β-SiAlON磷光体。
另外，通过用460nm的发射激发光激发磷光体来测量磷光体的发光特性。图116示出了利用发明示例1获得的β-SiAlON磷光体和利用对比示例1获得的β-SiAlON磷光体的发光光谱。利用发明示例1获得的β-SiAlON磷光体是峰值波长为541nm且半峰全宽为54.7nm的发射绿光的磷光体。利用发明示例1获得的β-SiAlON磷光体的光强度比利用对比示例1获得的β-SiAlON磷光体的光强度高27％。
利用541nm的发射光作为检测光来测量利用发明示例1获得的β-SiAlON磷光体的激发光谱。其结果示出在图117中。可以看出，激发段存在于紫外光区域中，甚至存在于大约500nm的可见光区域中。
适当地混合7wt％的通过发明示例1至发明示例9和对比示例1至对比示例3中的每个示例获得的β-SiAlON磷光体、3wt％的红色CaAlSiN3:Eu磷光体和10wt％的硅树脂，并将它们制成料浆。将该料浆注射到配备有发射蓝光LED的安装引线上的杯中，然后在130℃下固化1小时。利用所得到的磷光体制造出白光LED。测量制造的白光LED的光强度。
在下面的表3(wt％)中示出了利用发明示例1至发明示例9和对比示例1至对比示例3获得的β-SiAlON磷光体发射的光的峰值波长和利用这些β-SiAlON磷光体制造的白光LED的光强度。
表3
利用发明示例1至发明示例9和对比示例1至对比示例3获得的磷光体发射峰值波长为大约540nm的光，由此确定它们为发射绿光的磷光体。使用用发明示例1至发明示例3获得的磷光体的白光LED具有范围在124至127的相对高的高强度水平。
然而，金属硅的含量小于氮化硅的含量的发明示例4实现的光强度水平比金属硅的含量大于氮化硅的含量的发明示例1至发明示例3的光强度水平低。仅使用Si作为硅原料的发明示例5至发明示例8实现的光强度水平比发明示例1、2、3和6的光强度水平低，而实现的光强度水平比金属硅的含量小于氮化硅的含量的发明示例4、6和7的光强度水平高。由此可以确认的是，当使用金属硅时可以制造出实现高光强度的β-SiAlON磷光体。
仅使用Si3N4作为硅原料的对比示例1至对比示例3各实现了100的光强度水平。由此可以看出，它们的光强度水平低于如发明示例的不使用金属硅作为基体原料的光强度水平。
此外，如在发明示例9中，即使使用了金属硅和金属铝两者，也获得了高水平的光强度。
上述的β-SiAlON磷光体可以有利地应用于通过与其他磷光体组合而产生白光的发光器件和模块。
<背光单元>
根据本发明的背光单元包括上述的发光器件封装件。根据本发明的配备有半导体发光器件的发光器件封装件可以用作诸如照明设备、车前灯等各种装置的光源以及诸如背光单元的面光源。
在下文中，将根据本发明的多种实施例来描述包括发光器件封装件的背光单元。
图118中的(a)和(b)是示出了根据本发明示例性实施例的包括平坦导光板的面光源装置(即，背光单元)的示意图。
如图118中的(a)所示，根据本发明的包括平坦导光板的背光单元5000是串列式(tandem)面光源装置，并且包括n个LED光源模块5010和n个平坦导光板5020。
n个LED光源模块5010均包括板5011和按行布置在板5011上的多个光源器件封装件5012。按上面的方式构造的n个LED光源模块5010彼此平行地布置。沿着n个LED光源模块5010中对应的LED光源模块的一侧布置并安装每个平坦导光板5020。
具有平坦导光板5020的背光单元可以包括反射构件(未示出)，反射构件设置在LED光源模块5010和平坦导光板5020的下方并且反射从LED光源模块5010发射的光。
另外，光学片(未示出)可以设置在平坦导光板5020上。光学片的示例可以包括漫射片或棱镜片，漫射片使被反射构件反射又被平坦导光板折射后而朝着液晶面板输出的光沿各个方向漫射，棱镜片使已经穿过漫射片的光聚集在前视角内。
更详细地讲，LED光源模块5010可以包括均利用俯视法安装的多个发光器件封装件5012。平坦导光板5020呈板状，并且由用来透射光的透明材料形成且沿LED光源发射光的方向设置。平坦导光板与楔型导光板相比在形状方面简单并且易于制造，并且平坦导光板利于其定位在LED光源上。
平坦导光板5020包括：光输入部分5021，接收从LED光源模块5010发射的光；光输出部分5024，呈厚度均匀的平板状，并且朝着液晶面板输出从LED光源模块接收的光作为照明光；引导边缘部分5022，相对于光输出部分5024从与光输入部分5021相对的一侧突出，并且厚度小于光输入部分5021的厚度。平坦导光板5020的设置方式是使得其引导边缘部分5022覆盖LED光源模块5010。也就是说，第(n+1)LED光源模块5010放置在第n平坦导光板5020的引导边缘部分5022下方。平坦导光板5020的引导边缘部分5022的底部具有棱镜形状5023。
如图118中的(b)所示，从发光器件封装件5012发射的光不是直接输出到平坦导光板5020，而是被形成在平坦导光板5020的引导边缘部分5022的底部上的棱镜形状5023散射并分散。因此，可以从整个LED光源模块5010上方的导光板去除热点。
图119是示出了图118中的(a)和(b)中描绘的平坦导光板5020的示意性透视图。如图119所示，平坦导光板5020包括：光输入部分5021，接收从包括多个发光器件封装件5012的光源模块5010发射的光；光输出部分5024，呈厚度均匀的平板状，并且将入射在光输入部分5021上的光朝着液晶面板(未示出)输出作为照明光；引导边缘部分5022，相对于光输出部分5024形成在与光输入部分5021相对的一侧，并且具有比光输入部分5021的光入射截面小的截面。
引导边缘部分5022具有棱镜形状5023，以使从布置在其下方的发光器件封装件5012发射的一部分光分散。棱镜形状可以是三棱镜、锥棱镜和半球形棱镜中的至少一种。
引导边缘部分5022的棱镜形状可以形成在整个引导边缘部分5022上，或者可以仅形成在发光器件封装件5012上方。棱镜形状有益于去除在发光器件封装件5012上方的平坦导光板5022上产生的热点。
根据本发明，棱镜形状5023形成在平坦导光板5020的引导边缘部分5022的底部上。因此，无需为了分散由平坦导光板5020上方的发光器件封装件5012发射的一部分光产生的热点而执行在发光器件封装件5012和平坦导光板5020之间形成单独的漫射片和棱镜片的工艺。
现在将参照图120至图125来描述根据本发明另一示例性实施例的包括平坦导光板的背光单元。
图120是示出了根据本发明另一示例性实施例的背光单元的分解透视图，图121是沿着图120中的I-I′线截取的剖视图，示出了装配好的背光单元。这里，背光单元可以包括多个导光板。然而，为了易于描述，示出了两个导光板。
参照图120和图121，背光单元600包括下盖6010、导光板6020、光源6030和固定构件6040。
下盖6010具有容纳空间。例如，可以由构成下盖6010的底部的板和从该板的边缘以垂直方式延伸的侧壁形成容纳空间。
下盖6010可以包括连接到后面将要描述的固定构件6040的连接孔或连接部分6011。这里，可以以固定构件6040所穿透的孔部分的形式或者以固定构件6040插入到其中的凹陷部分的形式来设置连接孔或连接部分6011。
导光板6020可以以多个分开的导光板6020的形式来设置。分开的导光板6020以平行的方式设置在下盖6010的容纳空间中。
每个导光板6020具有穿透其本体的通孔6021。通孔6021设置在导光板6020的边缘处。在本发明的该实施例中，通孔6021的位置和数量不受限制。通孔6021定位成对应于连接部分6011。
虽然示出为具有四边形形状，但是导光板6020不限于所示出的形状，而是可以具有诸如三角形、六边形等各种形状。
在每个导光板6020的一侧设置多个光源器件6030，以向导光板6020提供光。每个光源器件6030可以包括发光器件封装件6031(即产生光的光源)及用来供应发光器件封装件6031的驱动电压的包括多个电路图案的板6032。
例如，发光器件封装件6031可以包括分别实现蓝色、绿色和红色的子发光器件。分别从子发光器件发射的实现蓝色、绿色和红色的蓝光、绿光和红光进行混合而产生白光。可选择地，发光器件封装件可以包括蓝光发光器件和将来自蓝光发光器件的蓝光转换为黄光的磷光体。此时，蓝光和黄光进行混合，从而实现白光。
上面已经详细地描述了发光器件封装件和磷光体，因此将省略对它们的描述。
通过光源器件6030形成的光入射在导光板6020的侧表面上，并通过导光板6020的全内反射而向上输出。
固定构件6040用来将导光板6020固定到下盖6010，以防止导光板6020的移动。固定构件6040插入到导光板6020的通孔6021中，从而将导光板6020固定到下盖6010上。此外，固定构件6040可以通过导光板6020的通孔6021与连接部分6011连接。例如，固定构件6040可以穿过被构造为孔部分的连接部分6011，或者可以插入到被构造为凹陷部分的连接部分6011。
固定构件6040包括本体部分6042和从本体部分6042延伸的头部分6041。
本体部分6042穿透导光板6020的通孔，并且与连接部分6011连接。即，本体部分6042使导光板6020和下盖6010彼此连接，从而将导光板6020固定在下盖6010上。
头部分6041的宽度宽于本体部分6042的宽度，从而防止固定构件6040与导光板6020的通孔6021完全分开。
头部分6041可以具有各种截面形状例如半圆形、半椭圆形、四边形和三角形中的一种。这里，头部分6041在具有三角形截面形状时可以将固定构件6040和后面将描述的光学构件6060之间的接触最小化，这样可以将由固定构件6040导致的黑点的产生最少化。
导光板6020和光学构件6060彼此分开预定的间隔，因此从导光板6020发射的光可以均匀地提供在光学构件6060上。这里，头部分6041支撑光学构件6060，并用来保持导光板6020和光学构件6060之间的间隔。这里，可以通过控制头部分6041的高度来调节导光板6020和光学构件6060之间的间隔。
为了使固定构件6040对图像质量的影响最小化，固定构件6040可以由光透射材料形成，例如，由透明塑料形成。
此外，反射构件6050可以设置在每个导光板6020的下方。反射构件6050反射出射到导光板6020下侧的光，由此使该光再次入射在导光板6020上，从而提高了背光单元的光效率。
反射构件6050可以包括与通孔6021和连接部分6011对应的通过部分6051。固定构件6040可以通过通孔6021和通过部分6051与连接部分6011连接。因此，当与导光板6020类似，反射构件6050以多个分开的反射构件6050的形式设置时，可以通过固定构件6040将反射构件6050固定在下盖6010上。
此外，背光单元还可以包括设置在导光板6020上方的光学构件6060。光学构件6060的示例可以包括设置在导光板6020上方的漫射板、漫射片、棱镜片和保护片。
因此，根据本发明的该实施例，背光单元包括多个分开的导光板，从而通过局部驱动进一步增强局部调光效果。
另外，利用固定构件将多个分开的导光板固定在下盖上，从而防止因导光板的移动而造成的缺陷。
另外，由于固定构件可以保持导光板和光学构件之间的均匀间隔，所以可以向液晶面板均匀地提供光。
图122是示出了根据本发明另一示例性实施例的LED背光单元的平面图。图123是示出了图122中标出的区域A在连接板之前的剖视透视图，图124是示出了图122中标出的区域A在连接板之后的剖视透视图。图125是沿着图124中的II-II′线截取的剖视图。
如图122至图125所示，根据本发明的LED背光单元包括下盖6110、多个导光板6120、板6131、多个LED封装件6132和固定构件6140。下盖6110具有以第一通孔6110a或凹陷的形式设置的连接孔或连接部分。多个导光板6120设置在下盖6110上。板6131以平行于下盖6110的底部的方式设置在每个导光板6120的一侧，包括从外部接收电压的导线，并且具有对应于(或面对)下盖6110的第一通孔6110a的第二通孔6131a。多个发光器件封装件6132安装在设置在导光板6120中的对应的导光板一侧处的板6131上。固定构件6140与板6131的第二通孔6131a和/或下盖6110的第一通孔6110a连接，并且按压相邻导光板6120的边缘部分。
这里，下盖6110具有穿透例如圆形、矩形或椭圆形的形式的板的第一通孔6110a(可选择地，在板中凹进的连接凹陷)。这里，板用作下盖6110的容纳空间的底部。这种下盖6110由诸如铁(Fe)或电镀锌铁(EGI)的材料形成。另外，下盖6110可以具有侧壁，即，以垂直方式从用作底部的板的边缘向上延伸的侧框。下框的底部可以划分为按行布置的多个区域，以实现能够局部调光的背光单元。所述多个区域可以以凹陷等为边界。当然，作为多个区域的边界的凹陷对应于用于如随后将描述的板6131的容纳凹陷。
除了圆形、椭圆形或矩形之外，下盖6110中的第一通孔6110a可以具有各种形状。然而，第一通孔6110a可以具有两条平行的长边和在这两条长边的两端以预定曲率形成的用来连接这两条长边的两条短边。这里，第一通孔6110a的形成方式可以是使得第一通孔6110a的长轴(Y轴)位于与光移动的方向相同的方向。即使在形成连接凹陷而不是第一通孔6110a时，连接凹陷也具有与如上所述的结构特性相同的结构特性。
反射板(未示出)附于下盖6110的整个底部。可选择地，当在下盖6110的底部中形成容纳凹陷时，多个反射板(未示出)分别附于除了容纳凹陷的多个底部区域上。反射板使用白色聚酯膜或覆有诸如Ag或Al的金属的膜。反射板的可见光反射率在大约90％至97％的范围。涂覆的膜越厚，反射率变得越高。
下盖6110的底部上的多个反射板均可延伸，以布置在提供光的发光器件封装件6132和与发光器件封装件6132的背面相邻的导光板6120之间。在这种情况下，从导光板6120的一侧提供的引导光可以被反射板再次反射，而不会被设置在导光板6120的相对侧的发光器件封装件6132中断。然后，被反射的光可以被提供给设置在上侧的光学构件(未示出)，从而提高了光反射效率。
LED光源6130设置在下盖6110的容纳凹陷中或导光板6120的一侧处。LED光源6130包括板6131(即，印刷电路板(PCB))和安装在板6131上的发光器件封装件6132。板6131设置在例如容纳凹陷中由此与下盖6110的底部处于同一水平面上，包括用来从外部接收电压的导线，并且具有与下盖6110的第一通孔6110a对应的第二通孔6131a。
板6131具有形成在发光器件封装件6132和发光器件封装件6132之间的第二通孔6131a。具有第二通孔6131a的板6131设置在下盖6110的底部上，使得第二通孔6131a对应于(或者面对)下盖6110的第一通孔6110a。板6131中的第二通孔6131a可以具有例如与下盖6110的第一通孔6110一样的圆形或椭圆形形状。然而，根据本发明，第二通孔6131a可以具有两条平行的长边和在这两条长边的两端以预定曲率形成的用来连接这两条长边的两条短边。此时，第二通孔6131a的形成方式是使得第二通孔6131a的长轴(X轴)的方向与光移动的方向垂直。因此，板6131的第二通孔6131a具有与下盖6110的第一通孔6110a的长轴(Y轴)交叉的长轴(X轴)。
形成在板6131中的第二通孔6131a的尺寸，更精确地讲，第二通孔6131a的两条长边之间的间隔，可以与包括螺纹的固定构件6140的本体的直径相关。这是因为第二通孔6131a的大小会影响提供光的发光器件封装件6132和接收并引导从发光器件封装件6132提供的光的导光板6120之间的间隔。随后将对此进行描述。
此外，发光器件封装件6132包括：封装体6133，固定在板6131上，形成外部框架并具有容纳凹陷；发光器件6135，安装在封装体6133的容纳凹陷中，并提供光；一对第一和第二电极结构(未示出)，暴露在容纳凹陷中，与形成在板6131上的导线电连接，并且其上安装有发光器件6135。
在发光器件6135包括蓝光发光器件的情况下，发光器件封装件6132可以另外包括位于容纳凹陷中的树脂包封件6136，以提供白光。这里，树脂包封件6136可以包括黄色磷光体。例如，可以通过将含有YAG基黄色磷光体的凝胶态环氧树脂或含有YAG基黄色磷光体的凝胶态硅树脂注射到封装体6133的容纳凹陷中，然后对其执行UV固化或热固化来形成树脂包封件6136。
当然，本发明不限于包括蓝光发光器件和黄色磷光体的发光器件封装件6132。例如，发光器件封装件6132可以包括近紫外芯片和设置在近紫外芯片中上并含有红色磷光体、绿色磷光体和蓝色磷光体的混合物的树脂包封件。另外，可以通过顺序地堆叠分别含有红色磷光体、绿色磷光体和蓝色磷光体的层来形成树脂包封件。
多个导光板6120分别设置在下盖6110的分为多个区域的底部上。在这种情况下，导光板6120的侧表面可以粘附于封装体6133，从而可以将安装在封装体6133的容纳凹陷中的发光器件6135提供的光没有损失地引导到导光板6120中。
导光板6120由PMMA形成，由于在聚合物材料中PMMA在可见光区域具有最低的吸光度，所以它具有明显高的透射率和光泽。由于由PMMA形成的导光板6120的机械强度高而不致引起其断裂或变形，并且该导光板6120具有90％至91％的高可见光透射率和相当低的内部损失。另外，该导光板6120具有优异的化学性能、电阻和机械性能(例如，抗拉强度和弯曲强度)。
固定构件6140连接到导光板6120之间的板6131。固定构件6140由透明材料形成，并具有像螺丝一样的形状。固定构件6140通过穿透板6131的第二通孔6131a和下盖6110的对应于第二通孔6131a第一通孔6110a连接。因此，固定构件6140固定放置在发光器件封装件6132的两侧处(即，输出光的前侧处和与前侧相对的后侧处)的相邻的导光板6120，同时保持导光板之间的均匀间隔。
这里，根据本发明的固定构件6140由透明材料形成，从而在导光板6120中引导的光可以在不被中断的情况下提供到光学构件。固定构件6140可以由与导光板6120的材料相同的材料形成。
根据本发明的固定构件6140包括：头部分，头部分可以具有诸如圆形或四边形形状的各种形状；本体部分，从头部分延伸并具有圆柱形形状等。可以利用形成在固定构件6140的本体部分的外表面上的螺纹将固定构件6140固定到板6131的第二通孔6131a和/或下盖6110的第一通孔6110a。当然，固定构件6140的本体部分可以具有正方柱形状。
头部分具有大得足以覆盖导光板6120之间的间隔和部分覆盖导光板6120的边缘的尺寸。因此，头部分的尺寸可以根据导光板6120之间的间隔而略微变化，本体部分的直径可以与板6131的第二通孔6131a和/或下盖6110的第一通孔6110a的两条平行的长边之间的间隔相同。
此外，固定构件6140的头部分的尺寸或其本体部分的直径可以根据上述的板6131的第二通孔6131a的尺寸而略微变化。例如，当板6131的第二通孔6131a的尺寸小时，固定构件6140的本体部分的直径也小。这会意味着可以减小发光器件封装件6132和导光板6120之间的间隔。
当固定构件6140与板6131和/或下盖6110按像螺丝一样的方式连接时，固定构件6140的头部分按压相邻导光板6120的设置在发光器件封装件6132被固定到的板6131上的上边缘部分。因此，即使在外部冲击下也可防止导光板6120的移动。
另外，可以将螺母连接到固定构件6140的通过下盖6110的第一通孔6110a暴露于外部的部分，从而固定构件6140可以获得增强的强度。
因此，连接在板6131上的固定构件6140可以用作发光器件封装件6132和导光板6120之间的间隔件。因此，固定构件6140保持了发光器件封装件6132和导光板6120之间的均匀间隔，从而变得能够解决导光板6120的收缩和/或膨胀。
当然，固定构件6140不限于具有螺纹。例如，如图121所示，固定构件6140可以设置为具有头部分和相对的钩状端部的钉子。在这种情况下，固定构件6140穿透板6131的第二通孔6131a和下盖的第一通孔6110a，并且通过钩状端部固定到下盖6110。
光学构件(未示出)设置在多个导光板上方，以补充通过导光板6120提供的光的光学特性。这里，光学构件可以包括：漫射板，具有漫射图案，以减小经过导光板6120透射的光的不均匀性；棱镜片，具有聚光图案，用来提高光的前视强度。
通过根据本发明的以上构造，固定构件6140设置在导光板6120之间，以固定导光板6120，同时保持了导光板6120之间的均匀间隔。这种构造可以防止因外部撞击导致的导光板6120的移动，并且可以解决导光板6120的沿与光移动的方向垂直的方向(X轴)的收缩。
板6131的具有长轴方向和短轴方向的第二通孔6131a可以解决板6131的沿第二通孔6131a的长轴方向(X轴)的收缩。
此外，固定构件6140与长轴(Y轴)沿光移动的方向的第一通孔6110a连接。因此，即使导光板6120收缩和/或膨胀，导光板6120、固定构件6140和/或板6131也可以沿着下盖6110的第一通孔6110a的长轴(Y轴)一起移动。因此，可以保持导光板6120和发光器件封装件6132之间的均匀间隔，并且与现有技术相比，可以进一步防止亮点和亮线。
根据本发明的液晶显示器可以包括根据上面示例性实施例的LED背光单元，并且还可以包括设置在光学构件上的液晶面板(未示出)。
这里，液晶显示器还可以包括称为主支撑件的模结构，以防止因外部撞击导致的显示装置的翘曲。背光单元设置在主支撑件下方，液晶面板位于主支撑件上方。
液晶面板包括粘附在一起的薄膜晶体管阵列基底和滤色器基底以及在这两个基底之间注入的液晶层。
诸如栅极线和数据线的信号线在薄膜晶体管阵列基底上相互交叉，薄膜晶体管(TFT)形成在数据线和栅极线的各个交叉处。响应通过栅极线提供的扫描信号，TFT传输将要从数据线发送到液晶层的液晶单元的视频信号，即，红色(R)数据信号、绿色(G)数据信号和蓝色(B)数据信号。另外，像素电极形成在数据线和栅极线之间的像素区域中。
滤色器基底上包括：黑矩阵，对应于薄膜晶体管阵列基底的栅极线和数据线形成；滤色器，形成在由黑矩阵限定的区域中，以提供红(R)色、绿(G)色和蓝(B)色；共电极，设置在黑矩阵和滤色器上。
从数据线延伸的数据焊盘和从栅极线延伸的栅极焊盘形成在与滤色器基底粘附的薄膜晶体管阵列基底的边缘处。栅极驱动器连接到栅极焊盘并向栅极焊盘提供信号，数据驱动器连接到数据焊盘并向数据焊盘提供信号。
上盖可以设置在液晶面板上。这里，上盖覆盖液晶面板的四侧，并固定到下盖210或主支撑件的侧壁。当然，上盖由与下盖210的材料相同的材料形成。
虽然已经结合示例性实施例示出并描述了本发明，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离由权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出变型和改变。

Claims (18)

1.一种半导体发光器件，所述半导体发光器件包括发光结构，所述发光结构具有顺序地堆叠的导电基底、第一电极层、绝缘层、第二电极层、第二半导体层、活性层和第一半导体层，
其中，第二电极层包括至少一个通过暴露与第二半导体层接触的界面的一部分而形成的暴露区域，
第一电极层穿透第二电极层、第二半导体层和活性层，并通过穿入第一半导体层的预定区域的多个接触孔而延伸到第一半导体层的所述预定区域来电连接到第一半导体层，
绝缘层通过设置在第一电极层和第二电极层之间以及设置在所述多个接触孔的侧表面上使第一电极层与第二电极层、第二半导体层以及活性层绝缘，
第一电极层和第一半导体层之间的接触面积为发光结构的总面积的0.615％至15.68％。
2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述多个接触孔被均匀布置。
3.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述多个接触孔的数量为1至48,000。
4.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，第一电极层和第一半导体层之间的接触面积为每1,000,000μm2面积的半导体发光器件6,150μm2至156,800μm2。
5.根据权利要求2所述的半导体发光器件，其中，所述多个接触孔中的相邻的接触孔的中心点之间的距离为5μm至500μm。
6.根据权利要求1所述的半导体发光器件，所述半导体发光器件还包括形成在第二电极层的暴露区域上的电极焊盘部分。
7.根据权利要求6所述的半导体发光器件，其中，第二电极层的暴露区域形成在半导体发光器件的角落处。
8.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，第二电极层反射从活性层产生的光。
9.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，第二电极层包括从由Ag、Al、Pt、Ni、Pd、Au、Ir和透明的导电氧化物组成的组中选择的一种。
10.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，导电基底包括从由Au、Ni、Al、Cu、W、Si、Se和GaAs组成的组中选择的一种。
11.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，第一电极层和第一半导体层之间的接触面积为发光结构的总面积的3％至13％。
12.一种半导体发光器件，所述半导体发光器件包括：
导电基底；
发光结构，具有顺序地堆叠的第二半导体层、活性层和第一半导体层；
第一电极层，包括多个接触孔和电连接部分，所述多个接触孔通过穿透第二半导体层和活性层而与第一半导体层的内部接触，所述电连接部分从所述多个接触孔朝着发光结构的侧部延伸并暴露于发光结构的外部；
绝缘层，将第一电极层与导电基底、第二半导体层以及活性层电分离，
其中，所述多个接触孔和第一半导体层之间的接触面积为发光结构的总面积的0.615％至15.68％。
13.根据权利要求12所述的半导体发光器件，其中，所述多个接触孔被均匀布置。
14.根据权利要求12所述的半导体发光器件，其中，所述多个接触孔的数量为1至48,000。
15.根据权利要求12所述的半导体发光器件，其中，第一电极层和第一半导体层之间的接触面积为每1,000,000μm2面积的半导体发光器件6,150μm2至156,800μm2。
16.根据权利要求13所述的半导体发光器件，其中，所述多个接触孔中的相邻的接触孔的中心点之间的距离为5μm至500μm。
17.根据权利要求12所述的半导体发光器件，其中，第一电极层和第一半导体层之间的接触面积为发光结构的总面积的3％至13％。
18.根据权利要求12所述的半导体发光器件，其中，导电基底包括从由Au、Ni、Al、Cu、W、Si、Se和GaAs组成的组中选择的一种。
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