CN102232250A - 使用液晶聚合物的发光二极管封装件 - Google Patents

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朴一雨
孙宗洛
李孝珍
朴娜娜
朱诚娥
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Abstract

一种使用液晶聚合物的发光二极管(LED)封装件包括：封装件主体，通过使用液晶聚合物形成；引线框架，形成在所述封装件主体上；LED芯片，安装在所述引线框架上；树脂封装单元，封装所述LED芯片，所述树脂封装单元含有磷光体。所述LED封装件是非常可靠的。

Description

使用液晶聚合物的发光二极管封装件
技术领域
本发明涉及一种使用液晶聚合物的发光二极管封装件，更具体地说，涉及一种通过使用液晶聚合物实现的对环境友好的发光二极管(LED)封装件，因此提高了可靠性并防止了环境污染或玷污。
背景技术
发光二极管(LED)芯片是由半导体制成的固体发光元件，与其它热转换发光元件相比，LED芯片稳定、可靠且寿命长。另外，LED芯片可以以低电压并使用数十mA的电流来驱动，从而消耗较少的功率，因此可以进一步预期LED芯片作为发光元件的有效性。
LED越来越多地在各种领域中用作光源。例如，边光式LED可以在小型液晶显示器(例如，移动电话或PDA的显示器)的背光单元中用作光源；闪光发光二极管可以用作具有摄像头的移动电话的光源，且可以用作标志牌照明；高输出LED可以用作用于电装置等的照明系统的光源。随着LED的应用领域正在扩展，需要开发出确保长期可靠性的作为下一代照明光源的LED。
然而，在现有的LED封装件中，通过注射成型在引线框架上模制类似杯形状的LED封装件来形成封装件主体。在这种情况下，使用尼龙基聚合物(例如，聚邻苯二酰胺(PPA)或聚酰胺(PA)基聚合物)作为注射成型的材料。
对于通过将尼龙基聚合物(PPA、PA、PA46、PA9T)注射成型所形成的封装件主体，当向LED封装件施加高电压电流以产生高亮度的光时，由于LED芯片产生的高温热，所以封装件主体会劣化从而变色，进而使反射体效率劣化。这导致了总体LED封装件的发光效率和可靠性的劣化。
另外，尼龙基聚合物可含有卤素元素(F、Cl、Br和I)，从而引起环境污染。
发明内容
技术问题
本发明的一方面提供了一种代替传统使用的尼龙基树脂而使用液晶聚合物的对环境友好的发光二极管(LED)封装件，因此提供了长期的可靠性，并排除了卤素元素的使用。
技术方案
根据本发明的一方面，提供了一种使用液晶聚合物的发光二极管(LED)封装件，其包括：封装件主体，通过使用液晶聚合物形成；引线框架，形成在所述封装件主体上；LED芯片，安装在所述引线框架上；树脂封装单元，封装所述LED芯片，所述树脂封装单元含有磷光体。
所述液晶聚合物可以含有玻璃纤维或矿盐。所述液晶聚合物可以含有TiO2、MgO和CaCO3中的至少任何一种。所述液晶聚合物可以含有热稳定剂和抗光剂中的至少任何一种。
使用液晶聚合物的所述LED封装件还可以包括将所述LED芯片和所述引线框架电连接的结合线。
所述封装件主体可以包括具有用于容纳所述LED芯片的凹进部分的反射杯。所述LED芯片安装在所述凹进部分中。所述引线框架可以形成在所述反射杯的底部上。
所述封装件主体可以通过模制所述引线框架的一部分来形成，所述引线框架可以镀覆有银(Ag)。
所述树脂封装单元可以包括蓝色磷光体、绿色磷光体、红色磷光体和黄色磷光体中的一种或多种，或者可以被形成为具有多层结构，所述树脂封装单元可以由透明树脂制成。
根据范围为450nm至780nm的可见光区域中的波长，所述液晶聚合物可以具有90％或更高的白度(Lx(D65))和70％或更高的反射系数(或反射率)。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施例的使用液晶聚合物的发光二极管(LED)封装件的垂直剖视图；
图2是在可见光区域中反射系数与波长的曲线图；
图3至图8是示出根据本发明示例性实施例的LED芯片的示图；
图9至图27是示出根据本发明另一示例性实施例的LED芯片的示图；
图28至图31是示出根据本发明另一示例性实施例的LED芯片的示图；
图32至图37是示出根据本发明另一示例性实施例的LED芯片的示图；
图38至图41是示出根据本发明另一示例性实施例的LED芯片的示图；
图42至图52是示出根据本发明另一示例性实施例的LED芯片的示图；
图53至图62是示出根据本发明另一示例性实施例的LED芯片的示图；
图63至图66是示出磷光体以多层形式堆叠在UV LED芯片或蓝光LED芯片上的结构的示例的剖视图；
图67是示出根据本发明另一示例性实施例的使用液晶聚合物的LED封装件的垂直剖视图；
图68是根据本发明示例性实施例的使用液晶聚合物的LED封装件的亮度变化与操作时间的曲线图；
图69是反射系数与形成封装件主体的材料的曲线图。
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，而不应该被解释为局限于在此提出的实施例。而是提供这些实施例使本公开将是彻底的且完整的，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，为了清楚起见，会夸大形状和尺寸，并且将始终使用相同的标号来指示相同或类似的组件。
图1是根据本发明示例性实施例的使用液晶聚合物的发光二极管(LED)封装件的垂直剖视图。如图1中所示，根据本发明示例性实施例的LED封装件1包括封装件主体110、模制在封装件主体110中的引线框架120、安装在引线框架120上的LED芯片100、磷光体160和树脂封装单元150。另外，LED封装件1还包括将LED芯片100电连接到引线框架120的结合线140。
通过使用液晶聚合物来注射成型封装件主体110，并在封装件主体110上形成引线框架120。形成电极，并且电极连接到LED芯片100的正极端子和负极端子。正极端子和负极端子被分开设置，从而彼此电绝缘。
这里，液晶聚合物是在溶液或溶解状态下展现出结晶性的聚合物。即使在熔融状态下，液晶聚合物仍保持晶体状态，并具有优异的耐热性和压塑性(或成型性)。具体地说，与注射成型现有技术的LED封装件的封装件主体中使用的尼龙基聚合物相比，液晶聚合物具有优异的导热性，从而将LED芯片产生的热有效地释放到外部。
液晶聚合物根据其中的硬分子环的取向(或排列)而具有自增强作用，从而具有高的机械强度，并且液晶聚合物还具有从低温到高温的高冲击强度。另外，液晶聚合物具有优异的耐热性和电绝缘性，具有低熔融粘度，从而有助于成型，以成型为具有小的厚度，并且液晶聚合物具有优异的阻气性。
因此，在当前示例性实施例中，使用液晶聚合物用于封装件主体110。即，因为在封装件主体110的注射成型中使用液晶聚合物，所以与现有的尼龙基注射成型的树脂产品相比，封装件主体110展现出对于高温和光的优异的可靠性，并且因为封装件主体110具有低吸湿性，所以其较少地由于湿气渗透而劣化。另外，近来已经在许多辖区中加强了关于卤素元素(F、Cl、Br和I)的使用的环境法规，并且现有的注射成型的树脂含有少量的卤素元素，而液晶聚合物则不含有，由此使得液晶聚合物在未来用作对环境友好的材料。
另外，向用于注射成型封装件主体110的液晶聚合物中加入玻璃纤维和矿盐可以进一步提高其机械强度。
另外，可以将TIO2、MgO和CaCO3中的至少任何一种作为光催化剂加入到液晶聚合物，以提高白度(Lx(D65))，从而制造出满足白度水平为90％或更高的封装件主体。
在这种情况下，如图2中所示，根据可见光区域中的波长(波长范围)，液晶聚合物的反射系数可以为70％或更高。
除此之外，在当前示例性实施例中，因为通过使用含有热稳定剂和光稳定剂的液晶聚合物来注射成型封装件主体110，所以可以进一步提高LED封装件的热稳定性和光学稳定性。
引线框架120从封装件主体110突出，从而电连接到外部电源。突出的引线框架可以具有各种形状，并可以用银(Ag)镀覆，从而反射从LED芯片100发射的光。
LED芯片100可以通过粘结剂等结合到引线框架120的上表面，并当通过结合线140接收来自外部电源的电流时产生预定波长的光。这里，LED芯片100可以被构造为具有半导体堆叠结构，以发射从UV、蓝色、绿色或红色波长区域、从UV、蓝色、黄色和绿色波长区域、从UV和蓝色波长区域、从UV和绿色波长区域、从蓝色、黄色和绿色波长区域或者从黄色和红色波长区域中选择的第一波长区域的光。
半导体堆叠结构可以具有以下结构：诸如(Al)GaN、AlN或InGaN的低温(200℃至500℃)缓冲层，形成在作为晶体生长基底的诸如蓝宝石(Al2O3)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、砷化镓(GaAs)或硅(Si)基底的单晶基底上；形成在缓冲层上的n型覆层，包括其上掺杂有Si或不含Si的(In)GaN或(Al)GaN层的多层；形成在n型覆层上的多层活性层，包括InGaN(阱层)/InGaN(势垒层)、InGaN/GaN或InGaN/AlGaN。可以在活性层上形成p型覆层，p型覆层包括其上掺杂有Mg或不含Mg的(Al)GaN或(In)GaN的多层。
现在将参照图3至图62描述根据本发明示例性实施例的LED芯片的堆叠结构的各种示例。
首先，图3至图8示出了根据本发明示例性实施例的LED芯片。
如图所示，根据本发明示例性实施例的LED芯片包括基底310、形成在基底310上的缓冲层311、发光结构、贯穿地形成在发光结构的至少一部分中的贯通缺陷和基于通孔缺陷的V形扭曲结构360，发光结构包括顺序地堆叠在缓冲层311上的n型氮化物半导体层、活性层320、p型氮化物半导体层335和333。还可以在缓冲层311和n型氮化物半导体层313之间包括未掺杂的GaN层312。
p型氮化物半导体层333和335以及活性层320的多个部分通过台面蚀刻工艺被去除，以暴露n型氮化物半导体层313的上表面的一部分，n型电极317形成在暴露的n型氮化物半导体层313上。
由ITO(氧化铟锡)等制成的透明电极340形成在p型氮化物半导体层333上，结合电极337形成在透明电极340上。
适合于生长氮化物半导体单晶的基底310优选地由包括蓝宝石的透明材料制成。除此之外，基底310可以由氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、硅、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)等制成。
缓冲层311起到在基底310上生长n型氮化物半导体层313之前提高与形成为包括蓝宝石的基底310的晶格匹配的作用。缓冲层311通常可以由未掺杂的GaN、InGaN、AlN、InN、AlInGaN、SiC和ZnO的一个或多个层的材料制成。根据基底310的类型和基底310的生长方法，可以省略缓冲层311。
n型氮化物半导体层313包括其中掺杂有n型杂质(例如，Si、Ge、Sn等)的n型GaN接触层313a、位于n型GaN接触层313a上的具有V形扭曲结构360的n型GaN层313b以及n型超晶格层315。
n型超晶格层315具有包括AlxInyGazN(0≤x、y、z≤1)的重复地堆叠的三层或更多层的结构，优选地结构为包括AlGaN层、GaN层和InGaN层重复地堆叠的三层，在这种情况下，AlGaN层、GaN层和InGaN层中的至少一个具有20nm或更小的厚度。
可以通过改变n型杂质的浓度、各个层的厚度或各个层的成分，将n型GaN层313b或n型超晶格层315形成为多层膜。例如，可以改变GaN成分的掺杂浓度，并可以堆叠所形成的若干个不同的层或者具有不同的GaN、InGaN和AlGaN成分的两个或更多个层，可以重复具有不同杂质浓度的层，或者可以重复具有不同厚度的层，以形成n侧多层膜。n侧多层膜可以设置在n型接触层和活性层之间。
同时，围绕贯通电位350形成V形扭曲结构360，以防止电流集中在贯通电位350中。
图4和图5示出了V形扭曲结构360，图4是剖视图，而图5是透视图。
如图所示，V形扭曲结构360具有包括规则生长面0001和倾斜生长面1-101两者的表面形式。当从上观看时倾斜生长面1-101具有规则的六边形形状，并具有类似V的截面形状。
如上所述，在形成贯通电位350的位置中选择性地产生V形扭曲结构。贯通电位350可以在V形扭曲层中终止(参见图4中的(b)和(c))。
在V形扭曲结构360中，V形谷形式沿各个层的厚度方向即从n型GaN层313b朝向活性层320和p型氮化物半导体层333变得更加缓和，V形谷在p型GaN层333b之后在p型GaN接触层333a的附近逐渐变平，从而导致形成均匀的层结构(参见图4)。
在这种情况下，因为形成V形的层的生长温度为900℃或更低，所以保持V形，而如果形成V形的层的生长温度为1,000℃或更高，则V形被填满。
以这种方式，在当前示例性实施例中，通过调节半导体层的生长温度来控制V形扭曲结构，稍后将更详细地描述用于制造氮化物半导体LED芯片的方法。
如上所述，在以存在倾斜生长面的状态形成的p型氮化物半导体层333中，因为在存在V形扭曲结构260的部分处形成具有半绝缘体特性的导电率低的p型GaN层，所以电流中断效果会是明显的。
根据在存在V形扭曲结构的部分处中断电流的特性，在施加静电时，通过缺陷(贯通电位)集中的电流被中断，从而显著地提高了元件的ESD抗力(或耐性)。具体地说，在当前示例性实施例中，基于反方向，ESD耐压值升高至6kV或更高。
在评估ESD阻抗时，在特定电压下的良品率(在施加ESD之后无缺陷单元的数量/在ESD之前无缺陷单元的数量×100)比绝对耐压值更加重要。基于在2kV的反向电压下的良品率，在当前示例性实施例中提出的结构的应用获得了现有结构中的60％的ESD良品率显著地提高至95％的效果。
通常，宽度和长度为几百微米的发光元件包括一个或多个V形扭曲，V形扭曲等于或少于贯通电位350的分布。例如，当存在5×108/cm2数量的电位时，存在5×108/cm2或更少数量的V形扭曲，最理想地，在所有的电位中产生V形扭曲，并且通过相同的分布和相同的数量形成电位和V形扭曲。在根据当前示例性实施例的结构中，基本上在所有的电位中形成V形扭曲。
现在将参照图3描述氮化物半导体LED芯片300的构造。形成在n型超晶格层315上的活性层320可以被构造为具有由AlxInyGazN(0≤x、y、z≤1)形成的多量子阱结构。例如，活性层320可以被形成为具有多量子阱结构，其中，基于InGaN的量子阱层和GaN基量子势垒层交替地堆叠。
可以通过调节量子势垒层的高度、量子阱层的厚度或组成和量子阱的数量来调整活性层32的波长或量子效率。
同时，活性层320可以被构造为单个量子阱层，或者可以被构造为双异质结构。
p型氮化物半导体层333是掺杂有p型杂质(例如，Mg、Zn、Be等)的半导体层。p型氮化物半导体层333包括p型超晶格层335、p型AlGaN层333b和p型(In)GaN接触层333a。
p型超晶格层335具有由AlxInyGazN(0≤x、y、z≤1)制成的三个层或更多个层重复地堆叠的结构。例如，p型超晶格层335通常可以具有至少一个层的厚度为20nm或更小的由AlGaN层、GaN层和InGaN层制成的三个层的重复的结构。
另外，可以通过改变n型杂质的浓度、各个层的厚度或各个层的成分，将p型(Al)GaN层333b或p型超晶格层335形成为多层的层。例如，可以改变GaN成分的掺杂浓度，从而形成若干个层，或者可以堆叠具有不同的GaN、InGaN和AlGaN成分的两个或更多个层，可以将具有不同的杂质浓度的层重复，或者可以将具有不同厚度的层重复，以形成p侧多层膜。P侧多层膜可以设置在p型接触层和活性层之间。
具体地说，p型(Al)GaN层333b的厚度影响正向ESD特性。在当前示例性实施例中，位于活性层上的基于p型GaN的材料层(p型超晶格层、p型GaN层和p型GaN接触层)的厚度为250nm或更大，从而正向ESD值可以具有6kV或更高的相对高的耐压值。
在根据本发明示例性实施例的氮化物半导体LED芯片300中，围绕穿过发光结构的贯通电位形成V形扭曲，以提高该部分处的电阻，因此中断当施加静电时通过缺陷(贯通电位)集中的电流，从而提高了ESD抗力(或容限)。
即，在现有技术中，贯通电位导致漏电流，因此当放出静电时，电流集中，从而损坏元件，而在当前示例性实施例中，取而代之的是，贯通电位用于通过V形扭曲结构提高贯通电位附近的电阻，因此提高了基于反方向的6kV或更高的ESD水平。
现在将描述根据本发明示例性实施例的用于制造如上所述构造的氮化物半导体LED芯片的方法。
图6至图8是示出根据本发明示例性实施例的用于制造氮化物半导体LED芯片的方法的顺序工艺的示图。
首先，如图6中所示，准备基底410，并在基底410上形成缓冲层411。
如上所述，适合于生长氮化物半导体单晶的基底410优选地由包括蓝宝石的透明材料制成。基底410可以由氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、硅、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)等制成。
另外，可以在基底的表面上形成一个或多个凹凸。凹凸可以具有各种形状，例如圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等。另外，凹凸的截面具有各种形状(例如，圆形(或卵形)、三角形、四边形等)的基底表面结构可以用于提高发光元件的亮度，并减少晶体缺陷。
缓冲层411起到在基底上生长n型氮化物半导体层之前提高与形成为包括蓝宝石的基底410的晶格匹配的作用。通常，缓冲层411可以由基于氮化物半导体(GaN、AlN等)或基于碳化物(SiC等)的材料制成。
当使用基于氮化物半导体的材料形成缓冲层时，可以将形成温度(生长温度)调节为在200℃至900℃的范围内，当使用基于碳化物的材料来形成缓冲层时，可以将形成温度(生长温度)调节为在500℃至1,500℃的范围内。然而，根据基底410的类型和生长方法，可以省略缓冲层411。
随后，在不加入n型杂质的情况下，在缓冲层411上生长在0.01μm至几个μm的范围内的未掺杂的GaN层412，并且在GaN层412上形成其中掺杂有n型杂质(例如，Si、Ge、Sn等)的n型GaN接触层413a。
在这种情况下，n型杂质的浓度优选地为3×1018/cm3或更高，并可以获得这样的效果，即，随着n型杂质的浓度升高，阈值电压(Vf)被减小到在结晶性不劣化的范围内。在这种情况下，如果n型杂质的浓度超过5×1021/cm3，则将结晶性将劣化，因此优选地，将n型杂质的浓度确定为在结晶性不劣化的范围(3×1018/cm3至5×1021/cm3)内。
随后，在n型GaN接触层413a上形成具有V形扭曲结构460的n型GaN层413b。通过使用调节生长温度的方法或通过使用化学蚀刻方法形成V形扭曲结构460。
在调节生长温度的方法中，在使用氮作为载气的气氛下，在范围为700℃至950℃的温度下生长n型GaN或未掺杂的GaN，从而在GaN层413b上形成V形扭曲结构460。
在化学蚀刻方法中，从反应器槽(或反应器系统)中取出具有其上形成至n型GaN层413b的结构的基底，然后通过使用磷酸将n型GaN层413b的表面进行化学蚀刻。在这种情况下，可以形成类似的V形层结构。
V形层结构基本上存在于形成贯通电位的部分处。贯通电位仍可存在，从而穿过后面将形成的半导体层，但是在多数情况下，贯通电位在层的中间基本上停止。
通常，宽度和长度为几百微米的发光元件包括一个或多个V形扭曲，V形扭曲等于或少于贯通电位450的分布。例如，当存在5×108/cm2数量的电位时，存在5×108/cm2或更少数量的V形扭曲，最理想地，在所有的电位处产生V形扭曲，并且通过相同的分布和相同的数量形成电位和V形扭曲。在根据当前示例性实施例的结构中，基本上在所有的电位处形成V形扭曲。
以这种方式，形成具有V形扭曲结构460的n型GaN层413b，然后，如图7中所示，在n型GaN层413b上重复地堆叠由AlxInyGazN(0≤x、y、z≤1)形成的各自具有不同组成的三个或更多个层，以形成n型超晶格层415。
然后，交替地堆叠AlxInyGazN和AlxInyGazN(0≤x、y、z≤1)，以形成具有一个或多个量子阱结构的活性层420。在这种情况下，可以通过调节活性层420的量子阱的势垒的高度、阱层的厚度和组成以及量子阱的数量来调整波长或量子效率。
同时，n型超晶格层415和活性层420的生长温度为900℃或更低，从而保持形成在n型GaN层413b上的V形扭曲结构。
随后，重复地堆叠由掺杂有或部分未掺杂有p型杂质的AlxInyGazN(0≤x、y、z≤1)的各自具有不同组成的三个或更多个层，以形成p型超晶格层435。通常，可以依次重复地执行AlGaN/GaN/InGaN。
p型杂质包括Mg、Zn、Be等，在它们中，通常可以使用Mg。
然后，在p型超晶格层435上形成p型GaN层433b，并在p型GaN层433b上形成具有较高掺杂浓度的p型杂质的p型GaN接触层433a，然后，在p型GaN接触层433a上形成诸如ITO或IZO的透明导电材料，以形成透明电极440。
p型GaN层433b的厚度影响正向ESD特性。当位于活性层上的基于p型GaN的材料层的厚度为250nm或更大时，可以将6kV或更高的高耐压值实现为正向ESD值。
同时，p型超晶格层435、p型GaN层433b和p型GaN接触层433a在1,000℃或更高的温度下生长，在该生长温度下，填充V形谷，从而使p型GaN接触层433a的表面平坦。
然后，如图8中所示，对透明电极440、p型GaN接触层433a、p型GaN层433b、p型超晶格层435、活性层420、n型GaN层413b和n型GaN接触层413a进行台面蚀刻，以暴露n型GaN接触层413a的一部分。
在被暴露的n型GaN接触层413a上形成n型电极417，在透明电极440上形成p型电极437，从而制造出根据本发明示例性实施例的氮化物半导体LED芯片400。
在制造LED芯片时，可以省去生长基底，并在p型上侧和n型下侧上分别形成电极，从而制造为垂直型元件。
另外，可以在p型或n型半导体的至少一侧上或者在LED芯片的暴露表面上形成至少一个或多个凹凸(或凹凸结构或者不规则的或不均匀的结构)，从而提高光提取效率。
在当前示例性实施例中，可以通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)形成半导体层，或者也可以使用各种其它常规的已知方法。
在通过如上所述的方法制造的氮化物半导体LED芯片中，在n型氮化物半导体层、活性层或p型氮化物半导体层中的至少一层的贯通电位所位于的一部分上有意地形成V形扭曲结构，从而提高ESD效果。
如上所述，本发明的基本构思是靠近贯通电位(围绕贯通电位或在贯通电位附近)形成V形扭曲结构，从而当静电施加到该区域时防止该区域中的电流集中，因此防止对LED芯片的损坏。V形扭曲结构可以形成在发光结构的贯通电位所位于的任何层上。
另外，除了在当前示例性实施例中示出的LED芯片的结构之外，LED芯片可以包括任何已知的结构，只要其可以靠近贯通电位形成V形结构来防止漏电流即可。
现在将参照图9至图27描述根据本发明的不同示例性实施例的LED芯片。
图9是示出了根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片的结构的剖视图。
在图9中示出的根据示例性实施例的半导体LED芯片500包括由Si-Al合金制成的基底501(在下文中称作“Si-Al合金基底”)以及形成在基底501的上表面和下表面上的保护层520。
在形成在Si-Al合金基底501的上表面上的保护层520上顺序地堆叠接合金属层502、反射金属层503、p型半导体层504、活性层505和n型半导体层506。
可以由GaN基半导体材料(即，AlxGayIn(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1))等制成的p型半导体层504和n型半导体层506以及活性层505构成发光结构。在n型半导体层506上形成n侧电极507。
设置在接合金属层502和p型半导体层504之间的反射金属层503将从半导体层入射的光向上反射，从而提高垂直型半导体LED芯片500的亮度。
反射金属层503可以由从Au、Ag、Al、Rh和它们中的两种或更多种的合金等组成的组中选择的金属制成。然而，根据需要，可以省去反射金属层503。
接合金属层502用于将Si-Al合金基底501结合到发光结构。接合金属层502可以由Au等制成。
在当前示例性实施例中，半导体LED芯片500包括接合金属层502，但是Si-Al合金基底501可以在不存在接合金属层502的情况下直接结合到半导体层504的表面。
如上所述，根据当前示例性实施例的半导体LED芯片500使用Si-Al合金基底501作为导电基底。Si-Al合金在热膨胀系数、机械可加工性和成本方面是有利的。
即，Si-Al合金基底501的热膨胀系数相似于蓝宝石基底(图10中的550)的热膨胀系数(大约6至7ppm/K)。因此，当通过使用Si-Al合金基底501制造半导体LED芯片500时，可以显著地减少在结合由硅(Si)制成的导电基底的工艺中和在通过激光照射来分离蓝宝石基底的工艺中出现的基底的弯曲现象以及在发光结构中出现的裂纹产生现象，因此可以获得具有低缺陷率的高质量半导体LED芯片500。
另外，Si-Al合金基底501的热导率范围为120W/m·K至180W/m·K，从而具有优异的散热特性。除此之外，因为可以通过熔化Si和Al容易地制造Si-Al合金基底501，所以可以以低成本容易地获得Si-Al合金基底501。
具体地说，在根据当前示例性实施例的半导体LED芯片500中，在Si-Al合金基底501的上表面和下表面上另外形成保护层520，从而防止对Si-Al合金基底501的化学损坏。
这里，保护层520可以由金属或导电性电介质制成。在这种情况下，当保护层520由金属制成时，该金属可以是选自于由Ni、Au、Cu、W、Cr、Mo、Pt、Ru、Rh、Ti和Ta组成的组中的一种或它们中的至少两种或更多种的合金。
当保护层520由金属制成时，可以通过非电镀覆形成保护层520。在这种情况下，可以在Si-Al合金基底501和由金属性材料制成的保护层520之间进一步形成晶种金属层510，从而在镀覆保护层520的工艺中用作晶种。晶种金属层510可以由Ti/Au等制成。
另外，当保护层由导电性电介质形成时，可以通过沉积、溅射等形成由导电性电介质材料制成的保护层。
优选地，保护层520的厚度范围为0.01μm至20μm，更优选地，其厚度范围为1μm至10μm。
现在将参照图10至图17描述根据当前示例性实施例的用于制造半导体LED芯片的方法。
图10至图17是示出了根据当前示例性实施例的用以显示制造半导体LED芯片的方法的顺序工艺的剖视图。
首先，如图10中所示，准备蓝宝石基底550作为生长基底。接下来，如图11中所示，在蓝宝石基底550上顺序地形成n型半导体层506、活性层505和p型半导体层504。
然后，如图12中所示，通过使用具有高反射系数的金属性材料(例如，Au、Al、Ag、Rh等)，在p型半导体层504上形成反射金属层503。
然后，如图13中所示，在Si-Al合金基底501上形成保护层520。可以通过使用金属或导电性电介质形成保护层520。
这里，当保护层520由金属制成时，保护层520可以由选自于由Au、Cu、W、Cr、Mo、Pt、Ru、Rh、Ti和Ta组成的组中的任何一种制成，或者可以由该金属组中的两种或更多种的合金制成，并且可以通过非电镀覆、金属沉积(或金属化)、溅射、化学气相沉积等形成。
在这种情况下，当由金属性材料制成的保护层520通过非电镀覆形成时，可以在Si-Al合金基底501的表面上形成保护层520之前另外形成晶种金属层510，以在镀覆工艺中用作晶种。
另外，当保护层520由导电性电介质制成时，保护层520可以由ITO、IZO、CIO等制成，并可以通过沉积、溅射等形成。
优选地，保护层520可以被形成为在Si-Al合金基底501的整个表面上具有0.01μm至20μm的厚度范围，更优选地，保护层520被形成为具有1μm至10μm的厚度范围。
如果保护层520被形成为比0.01μm薄，则保护层520不能适当地防止由诸如HCl、HF、KOH等的化学品造成的化学损坏(稍后描述)，而如果保护层520被形成为比20μm厚，则Si-Al合金基底501的热膨胀系数将可能改变。因此，优选地将保护层520形成为厚度在上述范围内。
虽然未示出，但是在形成保护层520之后，可以使保护层520的表面经过化学机械抛光(CMP)，以改善其表面粗糙度。
如上所述，在制备了其上形成有保护层520的Si-Al合金基底501之后，如图14中所示，通过使用接合金属层502将其上形成有保护层520的Si-Al合金基底501结合到反射金属层503。
这里，如上所述，可以通过使用接合金属层502将Si-Al基底501结合到反射金属层503，或者可在不使用接合金属层502的情况下将其上形成有保护层520的Si-Al合金基底501直接结合到反射金属层503。
然后，如图15中所示，通过激光剥离(LLO)工艺将蓝宝石基底550与n型半导体层506分离。在分离蓝宝石基底550之后，可以执行使用诸如HCl、HF、KOH等的化学物质的清洗工艺。
然后，如图16中所示，在根据蓝宝石基底550的分离所暴露的n型半导体层506上形成多个n侧电极507。
这里，在形成n侧电极507之前，可以对n型半导体层506的表面执行使用KOH等的变形(texturing)工艺，以提高芯片的光提取效率。
随后，如图17中所示，切割n侧电极507之间的n型半导体层506、活性层505、p型半导体层504、反射金属层503、接合金属层502、保护层520、晶种金属层510和Si-Al合金基底501，从而按芯片分离(或分离为芯片)。因此，获得根据当前示例性实施例的半导体LED芯片500。
以这种方式，在当前示例性实施例中，在Si-Al合金基底501的表面上另外形成保护层520(例如，Ni)具有如下效果：可以防止Si-Al合金基底501的Al金属被化学物质蚀刻，所述化学物质例如为在清洗工艺中使用的HCl、HF、KOH等或者在将蓝宝石基底550与n型半导体层506分离之后所执行的n型半导体层506的表面变形工艺中使用的KOH。
因此，在当前示例性实施例中，可以防止Si-Al合金基底501的表面变得不规则，从而防止结合到Si-Al合金基底501的表面的发光结构被剥离。
另外，当使用诸如Ni等的金属来形成保护层520时，其改善了Si-Al合金基底501的表面粗糙度，从而有利地巩固了Si-Al合金基底501和发光结构之间的接合。
即，在现有技术中，在接合金属层502上形成Si-Al合金基底501之前，使用诸如酸等的化学物质使Si-Al合金基底501经历清洗工艺，从而消除自然氧化物膜，在这种情况下，Si-Al合金基底501的表面被蚀刻，以形成平均尺寸范围为200nm至500nm的表面凹凸。然而，在当前示例性实施例中，诸如Ni等的金属在Si-Al合金基底501的表面上被形成为保护层520，然后经过Ni CMP(化学机械抛光)，以将表面凹凸减小到具有5nm或更小的尺寸，因此改善了表面粗糙度，如同在镜面的情况。
因为改善了Si-Al合金基底501的表面粗糙度，所以可以巩固Si-Al合金基底501和发光结构之间的结合，从而提高了结合良率。
现在将参照图18详细地描述根据当前示例性实施例的修改的半导体LED芯片。将省略与图9的实施例的元件相同的图18的实施例的元件的描述，并且将仅描述不同的元件。
图18是示出了根据当前示例性实施例的修改的LED芯片的结构的剖视图。
如图18中所示，保护层520形成在Si-Al合金基底501上以暴露Si-Al合金基底501的多个部分，而不是形成在Si-Al合金基底501的整个上表面和下表面上，并且在保护层520上且在Si-Al合金基底501的被暴露的上表面上另外形成导电层522，在Si-Al合金基底501的下表面上形成接触金属层523，除了上述之外，根据该修改的半导体LED芯片500的大多数元件与根据图9的实施例的半导体LED芯片的大多数元件相同。
具体地说，在根据该修改的半导体LED芯片中，优选地，保护层520由绝缘材料而不是金属或导电性电介质制成。
即，在根据该修改的半导体LED芯片中，虽然保护层520由绝缘材料而不是金属或导电性电介质制成，但是在Si-Al合金基底501上形成保护层520，以使Si-Al合金基底501的多个部分暴露，并且在Si-Al合金基底501的包括保护层520的上表面上形成导电层522，从而在保护层520的上部处将Si-Al合金基底501和发光结构电连接。
这里，导电层522可以由金属等制成。
现在将详细地描述根据该修改的用于制造半导体LED芯片的方法。将省略与图9的示例性实施例的元件相同的元件的描述，并且将仅描述该修改中的不同元件。
首先，如图10至图12中所示，在蓝宝石基底550上顺序地形成n型半导体层506、活性层505、p型半导体层504和反射金属层503。这里，根据需要，可以不形成反射金属层503。
接下来，如图19中所示，在Si-Al合金基底501的整个表面上形成保护层520。
这里，保护层520可以由绝缘材料制成。保护层520可以被形成为厚度范围为0.01μm至1μm。
虽然未示出，但是在形成保护层520之后，可以使保护层520的表面经历CMP(化学机械抛光)。
然后，如图20中所示，通过蚀刻等去除保护层520的多个部分，以暴露Si-Al合金基底501的上表面的多个部分。
然后，如图21中所示，在Si-Al合金基底501的包括保护层520的上表面上形成导电层522。
然后，如图22中所示，通过使用接合金属层502将形成在Si-Al合金基底501的上表面上的导电层522结合到反射金属层503。
然后，如图23中所示，通过激光剥离工艺将蓝宝石基底550与n型半导体层506分离。
这里，在分离了蓝宝石基底550之后，可以执行使用诸如HCL、HF、KOH等的化学物质的清洗工艺。在这种情况下，根据当前示例性实施例，因为在Si-Al合金基底501的表面上形成保护层520和导电层522，所以可以防止Si-Al合金基底501的Al金属被在清洗工艺中使用的化学物质蚀刻。
然后，如图24中所示，在根据蓝宝石基底550的分离所暴露的n型半导体层506上形成多个n侧电极507。
这里，在形成n侧电极507之前，可以对n型半导体层506的表面执行使用KOH等的变形工艺，以提高芯片的光提取效率。在这种情况下，根据当前示例性实施例，因为在Si-Al合金基底501的表面上形成保护层520和导电层522，所以可以防止Si-Al合金基底501的Al金属被在变形工艺中使用的化学物质蚀刻。
然后，如图25中所示，执行磨光(lapping)工艺，以去除Si-Al合金基底501的包括保护层520的一定量的下表面，从而等于预定的厚度。
然后，如图26中所示，在通过磨光工艺暴露的Si-Al合金基底501的下表面上形成接触金属层523。
然后，如图27中所示，切割n侧电极507之间的n型半导体层506、活性层505、p型半导体层504、反射金属层503、接合金属层502、导电层522、保护层520、Si-Al合金基底501和接触金属层523，从而按芯片分离(或分离为芯片)。因此，获得根据该修改的半导体LED芯片500。
现在将参照图28至图31描述根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片的结构。
图28是根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片的剖视图。图29中的(a)和(b)是图28的半导体LED芯片的平面图，图30中的(a)至(c)分别是在图29中的(b)中示出的半导体LED芯片的沿A-A｀线、B-B｀线和C-C｀线截取的剖视图。
通过顺序地堆叠导电基底640、第一导电半导体层630、活性层620和第二导电半导体层610形成根据当前示例性实施例的半导体LED芯片600。具体地说，根据当前示例性实施例的半导体LED芯片600包括形成在导电基底640和第一导电半导体层630之间的第一电极层660以及第二电极单元650，第二电极单元650包括电极焊盘部分650-b、电极延伸部分650-a和电极连接部分650-c。
电极焊盘部分650-b被形成为从第一电极层660延伸到第二导电半导体层610的表面，并与第一电极层660、第一导电半导体层630和活性层620电绝缘。电极延伸部分650-a被形成为从第一电极层660延伸到第二导电半导体层610的内部，并与第一电极层660、第一导电半导体层630和活性层620电绝缘。电极连接部分650-c形成在与在其上形成第一电极层660的层相同的层上，但与第一电极层660电绝缘。电极连接部分650-c用于将电极焊盘部分650-b和电极延伸部分650-a电连接。
导电基底640可以是金属基底或半导体基底。当导电基底640由金属制成时，该金属可以是Au、Ni、Cu和W中的任何一种，当导电基底640是半导体基底时，其可以由Si、Ge和GaAs中的任何一种制成。为了在半导体发光元件上形成导电基底，可以使用如下方法：通过形成镀覆晶种层来形成基底的镀覆方法；或者用于准备导电基底640并通过使用导电粘结剂(例如，Au、Au-Sn或Pb-Sr)将结合导电基底640的基底结合方法。
相应的半导体层630和610可以由诸如GaN基半导体、ZnO基半导体、GaAs基半导体、GaP基半导体或GaAsP基半导体之类的无机半导体形成。可以例如通过使用分子束外延(MBE)方法形成半导体层。还可以通过从由第III-V族半导体、第II-VI族半导体和硅(Si)组成的组中适当地选择半导体来实现半导体层。
通过使用能量带隙比第一导电半导体层630和第二导电半导体层610的能量带隙小的材料来形成用于激发光发射的活性层620。例如，当第一导电半导体层630和第二导电半导体层610是GaN基化合物半导体时，可以通过使用能量带隙比GaN的能量带隙小的InAlGaN基化合物半导体来形成活性层620。即，活性层620可以包括InxAlyGa(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)。
在这种情况下，就活性层620的特性而言，优选地，在活性层620中不掺杂杂质，并可以通过调节活性层620的成分的摩尔比来调整发射的光的波长。因此，半导体LED芯片600能够根据活性层620的特性发射红外线、可见光和紫外线中的一种。
根据活性层620，半导体LED芯片600的总体能带图包括能量阱结构，随着来自相应的半导体层630和610的电子和空穴移动，它们变色可在能量阱结构中被捕获，由此能够更有效地产生光发射。
第一电极层660将第一导电半导体层630电连接到外部电源(未示出)。第一电极层660可以由金属制成。例如，第一电极层660可以包括作为n型电极的Ti和作为p型电极的Pd或Au。
优选地，第一电极层660反射从活性层620产生的光。反射的光行进到发光面，从而提高了半导体LED芯片的发光效率。为了反射从活性层620产生的光，优选地，第一电极层660由在可见光区域中为白色系的金属制成。例如，第一电极层660可以由Ag、Al和Pt中的任何一种制成。稍后将参照图30中的(a)至(c)描述第一电极层660。
第二电极单元650将第二导电半导体层610电连接到外部电源(未示出)。第二电极单元650可以由金属制成。第二电极单元650可以包括作为n型电极的Ti和作为p型电极的Pd或Au。具体地说，根据当前示例性实施例的第二电极单元650包括电极焊盘部分650-b、电极延伸部分650-a和电极连接部分650-c。
参照图29中的(a)，电极焊盘部分650-b形成在第二导电半导体层610的表面上，用虚线指示的多个电极延伸部分650-a位于第二导电半导体层610的内部中。
图29中的(b)示出了沿A-A｀线、B-B｀线和C-C｀线截取的在图29中的(a)中示出的第二导电半导体层610的上表面。选择性地截取A-A｀线，以示出仅包括电极延伸部分650-a的截面，选择性地截取B-B｀线，以示出包括电极焊盘部分650-b和电极延伸部分650-a的截面，选择性地截取C-C｀线，以示出不包括电极延伸部分650-a和电极焊盘部分650-b的截面。
图30中的(a)至(c)是沿A-A｀线、B-B｀线和C-C｀线截取的在图29中的(b)中示出的半导体LED芯片的剖视图。现在将参照图28、图29中的(a)、图29中的(b)和图30中的(a)至(c)描述半导体LED芯片。
在图30中的(a)中，电极延伸部分650-a从第一电极层660延伸到第二导电半导体层610的内部。穿过第一导电半导体层630和活性层620的电极延伸部分650-a向上延伸到第二导电半导体层610，在这种情况下，电极延伸部分650-a延伸到第二导电半导体层610的至少一部分，而不是如电极焊盘部分650-b那样到达第二导电半导体层610的表面，因为电极延伸部分650-a的目的在于在第二导电半导体层610中分布电流。
因为电极延伸部分650-a用于在第二导电半导体层610中分布电流，所以需要其具有一定的面积。在这种情况下，因为电极延伸部分650-a不像电极焊盘部分650-b那样用于电连接，所以优选地，形成一定数量的电极延伸部分650-a，使其具有足够小的面积，以使电流在第二半导体层610内均匀地分布。如果电极延伸部分650-a的数量太少，则不能容易地执行电流分布，从而使电学特性劣化，然而如果电极延伸部分650-a的数量太多，则用于形成大量的电极延伸部分的工艺将是困难的，并且活性层将被减小，从而导致发光面积的减小。因此，考虑到这些条件，可以适当地选择电极延伸部分的数量。即，将电极延伸部分650-a实现为具有如下构造，即，使得它们占据被形成为尽可能地小的区域，并具有有效地用于电流分布的形状。
优选地，提供多个电极延伸部分650-a用于电流分布。另外，电极延伸部分650-a可以具有圆柱形状。优选地，圆柱形电极延伸部分650-a的面积小于电极焊盘部分650-b的面积。电极延伸部分650-a可以被形成为与电极焊盘部分650-b隔开。因为电极延伸部分650-a可以由第一电极层660上的电极连接部分650-c连接，所以电极延伸部分650-a需要隔开一定的距离，以产生均匀的电流分布。
电极延伸部分650-a被形成为从第一电极层660延伸甚至到达第二导电半导体层610的内部，因为电极延伸部分650-a被形成为用于分布电流，所以要求它们与其它层电隔离。因此，优选地，电极延伸部分650-a与第一电极层660、第一导电半导体层630和活性层620电隔离。可以通过使用诸如电介质等的绝缘材料来执行所述电隔离。
在图30中的(b)中，电极焊盘部分650-b从第一电极层660向上延伸到第二导电半导体层610的表面。电极焊盘部分650-b开始从第一电极层660形成且延伸，从而通过第一导电半导体层630、活性层620和第二导电半导体层610到达第二导电半导体层610的表面。具体地说，电极焊盘部分650-b旨在将第二电极部分650连接到外部电源(未示出)，因此第二电极部分650可以包括至少一个电极焊盘部分650-b。
电极焊盘部分650-b从第一电极层660向上延伸到第二导电半导体层610的表面。电极焊盘部分650-b在第二导电半导体层610的表面上电连接到外部电源，从而将电流提供到电极延伸部分650-a，因此优选地，电极焊盘部分650-b与第一电极层660、第一导电半导体层630和活性层620电隔离。可以通过使用诸如电介质等的绝缘材料形成绝缘层来执行所述电隔离。
电极焊盘部分650-b用于将电流提供到电极延伸部分650-a，除此之外，因为电极焊盘部分650-b不与第二导电半导体层610电隔离，所以它能够直接分布电流。考虑到在将电流提供到电极延伸部分650-a的功能和将电流分布到第二半导体层610的功能中的所需功能，可以将电极焊盘部分650-b与第二导电半导体层610适当地电隔离。
优选地，活性层620中的电极焊盘部分650-b的截面的面积比第二导电半导体层610的表面上的电极焊盘部分650-b的截面的面积小。这是为了确保活性层620尽可能大以提高发光效率。然而，需要电极焊盘部分650-b在第二导电半导体层610的表面上具有一定的面积，从而连接到外部电源(未示出)。
电极焊盘部分650-b可以位于半导体LED芯片600的中心处，在这种情况下，电极延伸部分650-a可以与电极焊盘部分650-b隔开，并均匀地分布来设置。参照图29中的(a)，电极焊盘部分650-b和电极延伸部分650-a在第二导电半导体层610上均匀地分布来设置，以使电流分布最佳化。在图29中的(a)中，形成一个电极焊盘部分650-b和12个电极延伸部分650-a，如图所示，但是考虑到电连接情况(例如，电流分布情况，例如外部电源的位置、第二导电半导体层610的厚度等)，可以适当地选择电极焊盘部分650-b和电极延伸部分650-a的数量。
当提供多个电极延伸部分650-a时，电极焊盘部分650-b和多个电极延伸部分650-a可以直接连接。在这种情况下，电极焊盘部分650-b可以形成在半导体发光元件600(或半导体LED芯片600)的中心部分上，电极延伸部分650-a可以位于电极焊盘部分650-b的周围，电极连接部分650-c可以以径向方式将电极焊盘部分650-b和电极延伸部分650-a直接连接。
可选地，多个电极延伸部分650-a中的一些极延伸部分650-a可以直接连接到电极焊盘部分650-b，其它电极延伸部分650-a可以连接到直接电连接到电极焊盘部分650-b的电极延伸部分650-a；即，所述其它电极延伸部分650-a可以间接地连接到电极焊盘部分650-b。在这种情况下，可以形成较大量的电极延伸部分650-a，从而提高电流分布的效率。
在图30中的(a)至(c)中，电极连接部分650-c形成在第一电极层660上，从而将电极焊盘部分650-b和电极延伸部分650-a连接。因此，第二电极单元650的大量部分位于与来自发射光的活性层620的光行进的方向相反的后表面上，因此提高了发光效率。具体地说，在图30中的(c)中，仅电极连接部分650-c位于第一电极层660上，因此第二电极单元650没有位于第一导电半导体层630、活性层620和第二导电半导体层610上。因此，在图30中的(c)中示出的情况下，电极焊盘部分650-b和电极延伸部分650-a不影响光发射，提高了发光效率。在图30中的(c)中，具体地说，第一电极层660与导电基底640接触，从而连接到外部电源(未示出)。
电极连接部分650-c与第一电极层660电隔离。第一电极层660和第二电极部分650是极性彼此相反且将外部功率分别提供到第一导电半导体层630和第二导电半导体层610的电极，因此这两者有必要必须电隔离。可以通过使用诸如电介质等的绝缘材料来实现其电隔离。
在图30中的(b)中，因为电极焊盘部分650-b位于第二导电半导体层610的表面上，所以可以获得垂直型半导体LED芯片的特性，在图30中的(c)中，电极连接部分650-c位于与第一电极层660所位于的平面相同的平面上，可以获得水平型半导体LED芯片的特性。因此，半导体LED芯片600可以具有合并了水平型LED芯片和垂直型半导体LED芯片的结构。
在图30中的(a)至(c)中，第二导电半导体层可以为n型半导体层，第二电极单元可以为n型电极单元。在这种情况下，第一导电半导体层630可以为p型半导体层，第一电极层660可以为p型电极。电极焊盘部分650-b、电极延伸部分650-a和电极连接部分650-c构成第二电极单元650(即，电极焊盘部分650-b、电极延伸部分650-a和电极连接部分650-c是连接的第二电极部分)，当第二电极单元650是n型电极时，可以使用绝缘材料形成绝缘部分670，从而将第二电极单元650与p型电极的第一电极层660电隔离。
图31中的(a)示出了根据本发明的不同示例性实施例的其上形成有凹凸图案680的半导体LED芯片的光发射，图31中的(b)示出了根据本发明的不同示例性实施例的其上形成有凹凸图案680的半导体LED芯片中的电流分布。
在根据当前示例性实施例的半导体LED芯片600中，第二导电半导体层610被构造为是沿发射的光行进的方向的最外表面。因此，可以通过使用常规已知的方法例如光刻等在第二导电半导体层610的表面上容易地形成凹凸图案。在这种情况下，从活性层620发射的光在穿过形成在第二导电半导体层610的表面上的凹凸图案680时被提取，并可以通过凹凸图案680提高光提取效率。
凹凸图案680可以具有光子晶体结构。在光子晶体结构中，各自具有不同折射率的介质如晶体一样规则地排列，这样的光子晶体允许以光的波长的倍数的长度为单位进行光调节，从而进一步提高光提取效率。在制造出第二导电半导体层610且至第二电极单元650之后，可以通过一定的适当工艺形成光子晶体结构。例如，可以通过蚀刻工艺形成光子晶体结构。
虽然凹凸图案680形成在第二导电半导体层610上，但电流分布不受影响。参照图31中的(b)，电极延伸部分650-a中的电流的分布不受凹凸图案680的影响。相应的电极延伸部分650-a在凹凸图案680下方分布电流，凹凸图案680使发射的光被提取，因此提高了发光效率。
现在将参照图32至图37描述根据本发明的不同示例性实施例的LED芯片的结构。
图32是根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片的透视图，图33是图32的半导体LED芯片的平面图。现在将参照参照图32和图33描述根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片。
通过顺序地堆叠第一导电半导体层711、活性层712、第二导电半导体层713、第二电极层720、第一绝缘层730、第一电极层740和导电基底750形成根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片700。在这种情况下，第二电极层720包括第二导电半导体层713之间的界面的暴露部分，第一电极层740电连接到第一导电半导体层711，并与第二导电半导体层713和活性层712电绝缘，由此形成从第一电极层740的一个表面向上延伸到第一导电半导体层711的至少一部分的一个或多个接触孔741。
半导体LED芯片700的光发射由第一导电半导体层711、活性层712和第二导电半导体层713执行，因此将这些层称作发光堆叠主体710。即，半导体发光元件700包括发光堆叠主体710、电连接到第一导电半导体层711的第一电极层740、电连接到第二导电半导体层713的第二电极层720以及用于将电极层720和740电绝缘的第一绝缘层730。此外，半导体发光元件700包括用于生长或支撑半导体LED芯片700的导电基底750。
半导体层711和713可以包括例如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。可以例如通过使用分子束外延(MBE)方法形成半导体层。除此之外，可以从由第III-V族半导体、第II-VI族半导体和硅(Si)组成的组中适当地选择半导体来实现半导体层。考虑到半导体层711和713的导电类型，半导体层711和713掺杂有适当的杂质。
通过使用能量带隙比第一导电半导体层711和第二导电半导体层712的能量带隙小的材料来形成用于激发光发射的活性层712。例如，当第一导电半导体层711和第二导电半导体层712是GaN基化合物半导体时，可以通过使用能量带隙比GaN的能量带隙小的InAlGaN基化合物半导体来形成活性层712。即，活性层712可以包括InxAlyGa(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)。
在这种情况下，在活性层712的特性方面，优选地，在活性层712中不掺杂杂质，可以通过调节活性层712的成分的摩尔比来调整发射的光的波长。因此，根据活性层712的特性，半导体LED芯片700能够发射红外线、可见光和紫外线中的一种。
电极层720和740分别是用于将电压施加到具有相同导电类型的半导体层的层，因此，考虑到它们的导电性，它们可以包括金属。即，电极层720和740是用于将半导体层711和713与外部电源(未示出)电连接的电极。电极层720和740可以包括例如作为n型电极的Ti和作为p型电极的Pd或Au。
第一电极层740连接到第一导电半导体层711，第二电极层720连接到第二导电半导体层713，因此，考虑到连接到不同导电类型的第一电极层740和第二电极层720的特性，第一电极层740和第二电极层720由第一绝缘层730电隔离。优选地，第一绝缘层730由低导电率的材料制成，因此第一绝缘层730可以包括例如氧化物(例如，SiO2)。
优选地，第二电极层720反射从活性层712产生的光。因为第二电极层720位于活性层712的下侧，所以基于活性层712，第二电极层720位于与半导体发光元件700的发光方向相反的一侧。因此，从活性层712行进到第二电极层720的光与半导体LED芯片700的发光方向相反，并且必须反射行进到第二电极层720的光，以提高发光效率。因此，当第二电极层720展现出光反射性能时，反射的光行进到发光面，因此提高了半导体LED芯片700的发光效率。
为了反射从活性层712产生的光，第二电极层720由可见光区域中的白色系的金属制成。例如，第二电极层720可以由Ag、Al和Pt中的任何一种制成。第一电极层740包括包括其与第二导电半导体层713的界面的暴露部分。第一电极层740的下表面与导电基底750接触，并通过导电基底750电连接到外部电源(未示出)。然而，为了使第二电极层720连接到外部电源(未示出)，第二电极层720需要连接区域。因此，第二电极层720具有对发光堆叠主体710的一部分进行蚀刻等时所暴露的区域。
在图32中，通孔714被示为当蚀刻发光堆叠主体710的中心部分以形成第二电极层720的暴露部分时形成。电极焊盘部分760可以形成在第二电极层720的暴露区域上。第二电极层720可以通过该暴露区域电连接到外部电源(未示出)，在这种情况下，第二电极层720通过使用电极焊盘部分760连接到外部电源。可以通过使用例如布线使得第二电极层720连接到外部电源(未示出)，因此优选地，通孔714的直径从第二电极层720向第一导电半导体层增大。
在执行蚀刻以形成通孔714时，执行选择性蚀刻，从而仅蚀刻包括半导体材料的发光堆叠主体710，并且不蚀刻通常包括金属的第二电极层720。考虑到第二电极层720中的电连接效率和电流分布，本发明所属领域的技术人员可以适当地选择通孔714的直径。
第一电极层740包括一个或多个接触孔741，所述一个或多个接触孔741电连接到第一导电半导体层711，与第二导电半导体层713和活性层712电绝缘，并且向上延伸到第一导电半导体层711的至少一部分。第一电极层740电连接到第一导电半导体层711，并且与第二导电半导体层713和活性层712电绝缘，由此形成向上延伸到第一导电半导体层711的至少一部分的一个或多个接触孔741。为了将第一导电半导体层711电连接到外部电源(未示出)，第一电极层740包括一个或多个接触孔741，所述一个或多个接触孔741通过第一电极层740和第二导电半导体层713之间的第二电极层、第二导电半导体层713以及活性层712延伸到第一导电半导体层711，并且所述一个或多个接触孔741包括电极材料。
当接触孔741仅用于电连接时，第一电极层740可以仅包括单个接触孔741，但是为了使传输到第一导电半导体层711的电流均匀地分布，第一电极层740可以包括位于特定位置处的多个接触孔741。
导电基底750被形成为与第二电极层720接触，并电连接到第二电极层720。导电基底750可以是金属基底或半导体基底。当导电基底740是金属基底时，导电基底750可以由Au、Ni、Cu和W中的任何一种金属制成。另外，当导电基底750是半导体基底，导电基底750可以由Si、Ge和GaAs中的任何一种制成。导电基底750可以是生长基底，或者可以是当在其作为生长基底之后去除具有相对低的晶格失配的非导电基底(例如蓝宝石基底)时所结合的支撑基底。
当导电基底750是支撑基底时，可以通过使用镀覆方法或基底结合方法来形成导电基底750。详细地说，为了在半导体LED芯片700上形成导电基底750，可以使用如下方法：通过形成镀覆晶种层来形成基底的镀覆方法；或者用于准备导电基底750并通过使用导电粘结剂(例如，Au、Au-Sn或Pb-Sr)将其结合的基底结合方法。
图33是半导体LED芯片700的平面图。通孔714形成在半导体LED芯片700的上表面上，电极焊盘部分760位于在第二电极层720上形成的暴露区域上。另外，虽然在半导体LED芯片700的上表面上未示出，但是用虚线示出了接触孔741，以显示接触孔741的位置。为了将接触孔741与第二电极层720、第二导电半导体层713和活性层712电隔离，第一绝缘层730可以延伸至圆周。将进一步参照图34中的(b)和图34中的(c)对此加以描述。
图34中的(a)至(c)分别是沿A-A｀线、B-B｀线和C-C｀线截取的图33的半导体LED芯片的剖视图。选择性地截取A-A｀线，以示出半导体LED芯片700的截面，选择性地截取B-B｀线，以示出包括接触孔741和通孔714的截面，并选择性地截取C-C｀线，以示出仅包括接触孔741的截面。在下文中，将参照图34中的(a)至(c)描述半导体LED芯片。
参照图34中的(c)，未示出接触孔741和通孔714。接触孔741不是通过连接线连接，而是通过第一电极层740电连接，在图33中的截面A-A｀中未示出接触孔741。参照图34中的(b)和图34中的(c)，接触孔741从第一电极层740和第二电极层720之间的界面延伸到第一导电半导体层711的内部。接触孔741通过第二导电半导体层713和活性层712向上延伸到第一导电半导体层711，并且至少延伸到活性层712和第一导电半导体层711的界面。优选地，接触孔741向上延伸到第一导电半导体层711的一部分。在这种情况下，接触孔741提供电连接和电流分布，因此仅需要接触孔741与第一导电半导体层711接触，而不必向上甚至延伸到第一导电半导体层711的外表面。
因为接触孔741用于分布第一导电半导体层711中的电流，所以需要接触孔741具有一定的面积。优选地，形成一定数量的接触孔730，使其具有足够小的面积，以使电流在第一半导体层711内均匀地分布。如果接触孔741的数量太少，则电流分布会是困难的，由此使电学特性劣化，然而如果接触孔741的数量太多，则用于形成大量的电极延伸部分的工艺将是困难的，并且活性层将被减小，从而导致发光面积的减小。因此，考虑到这些条件，可以适当地选择接触孔741的数量。即，将接触孔741实现为具有如下构造，即，使得它们占用尽可能地小的面积，并具有有效地进行电流分布的形状。
接触孔741被形成为从第二电极层720向上延伸到第一导电半导体层711，在这种情况下，因为接触孔741在第一导电半导体层711上分布电流，所以需要将接触孔741与第二导电半导体层713和活性层712电隔离。因此，优选地，接触孔741与第二电极层720、第二导电半导体层713和活性层712电隔离。因此，第一绝缘层730可以在覆盖接触孔130的圆周的同时延伸。可以通过使用诸如电介质等的绝缘材料来执行所述电隔离。
在图34中的(b)中，第二电极层720的暴露区域是用于电连接到第二电极层720的外部电源(未示出)的区域。电极焊盘部分760可以位于所述暴露区域上。在这种情况下，第二绝缘层770形成在通孔714的内侧表面上，从而将发光堆叠主体710和电极焊盘部分760电隔离。
在图34中的(a)中，因为第一电极层740和第二电极层720位于相同的平面上，所以半导体LED芯片700可以展现出水平型半导体LED芯片的特性，在图34中的(b)中，因为电极焊盘部分760位于第一导电半导体层711上，所以半导体LED芯片700可以展现出垂直型半导体LED芯片的特性。因此，半导体LED芯片700具有合并了水平型芯片和垂直型芯片的结构。
在图34中的(a)至(c)中，第一导电半导体层711可以是n型半导体层，第一电极层740可以是n型电极。在这种情况下，第二导电半导体层713可以是p型半导体层，第二电极层720可以是p型电极。因此，作为n型电极的第一电极层740和作为p型电极的第二电极层720可以与设置在它们之间的第一绝缘层730电绝缘。
图35示出了根据本发明示例性实施例的在其表面中形成有凹凸图案的半导体LED芯片的光发射。将省略与如上所述的元件相同的元件的描述。
在根据当前示例性实施例的半导体LED芯片700中，第二导电半导体层711被构造为是沿着发射的光行进的方向的最外表面。因此，可以通过使用常规已知的方法(例如光刻等)在第一导电半导体层711的表面上容易地形成凹凸图案780。在这种情况下，从活性层712发射的光基于穿过形成在第一导电半导体层711的表面上的凹凸图案780而被提取，并可以通过凹凸图案780提高光提取效率。
凹凸图案780可以具有光子晶体结构。在光子晶体结构中，各自具有不同折射率的介质如晶体一样规则地排列，这样的光子晶体允许以光的波长的倍数的长度为单位进行光调节，从而进一步提高光提取效率。
图36示出了根据当前示例性实施例的第二电极层在半导体LED芯片的角处的暴露。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造半导体LED芯片的方法，该方法包括：顺序地堆叠第一导电半导体层811、活性层812、第二导电半导体层813、第二电极层820、绝缘层830、第一电极层840和导电基底850；在第二电极层820和第二导电半导体层813之间的界面的一部分上形成暴露区域；形成从第一电极层840的一个表面向上延伸到第一导电半导体层811的至少一部分的一个或多个接触孔841，使得第一电极层840电连接到第一导电半导体层811，并与第二导电半导体层813和活性层812电绝缘。
在这种情况下，通过在发光堆叠主体710中形成通孔814来形成第二电极层820的暴露区域(参见图32)，或者如图34中所示，可以对发光堆叠主体810进行台面蚀刻，以形成第二电极层820的暴露区域。在当前示例性实施例中，将省略与上面参照图32描述的元件相同的元件的描述。
参照图36，对半导体LED芯片800的一个角进行台面蚀刻。对发光堆叠主体810执行蚀刻，以使第二电极层820从与第二导电半导体层813的界面暴露。因此，在半导体LED芯片800的角上形成第二电极层820的暴露区域。与前面示例性实施例中的通孔的形成相比，角处的暴露区域的形成是更简单的工艺，并有助于后续的电连接工艺。
图37是发光面的发光效率与电流密度的曲线图。在该曲线图中，电流密度为大约10A/cm2。
下面的表1示出了与发光面积一起的该趋势的数值。
表1
 发光面积(cm2)   电流密度(A/cm2)   发光效率(lm/W)   提高率
  0.0056   62.5   46.9   100
  0.0070   50.0   51.5   110
  0.0075   46.7   52.9   113
  0.0080   43.8   54.1   115
应注意，随着发光面积增大，发光效率提高，然而为了确保发光面积，分布的电极的面积需要减小，因此发光面的电流密度趋于减小。发光面的电流密度的减小会对半导体发光元件的电学特性产生不利影响。
然而，这样的问题可以通过使用根据当前示例性实施例的电极延伸部分确保电流分布来解决。因此，可以通过在内部形成电极延伸部分而不是向上形成到发光面来克服可能由电流密度的减小引起的电学特性的问题，以解决电流分布。因此，根据当前示例性实施例的半导体LED芯片可以在获得预期程度的电流分布的同时通过确保最大发光面积来获得期望的发光效率。
现在将参照图38至图41描述根据本发明的不同示例性实施例的LED芯片的结构。
图38是根据本发明的不同示例性实施例的LED芯片的透视图。图39中的(a)和(b)是图38的LED芯片的平面图。图40的(a)至(c)分别是沿A-A′线、B-B′线和C-C′线截取的在图39中的(b)中示出的LED芯片的剖视图。
根据当前示例性实施例的LED芯片900包括：发光堆叠主体910、920和930，发光堆叠主体910、920和930包括第一导电半导体层910和第二导电半导体层930以及形成在第一导电半导体层910和第二导电半导体层930之间的活性层920，并且具有第一面和第二面，第一面和第二面提供给第一导电半导体层910和第二导电半导体层930且彼此相对；至少一个分割壁部分970，从发光堆叠主体910、920和930的第二面延伸到第一导电半导体层910的至少一部分，使得发光堆叠主体910、920和930分为多个发光区域，分割壁部分970具有电绝缘性质；第一电极结构960，被形成为连接到位于多个发光区域中的每个第一导电半导体层910；第二电极结构940，形成在发光堆叠主体910、920和930的第二面上，使得其连接到第二导电半导体层930；导电基底950，形成在发光堆叠主体910、920和930的第二面上，并电连接到第二电极结构940。
发光堆叠主体910、920和930包括第一导电半导体层910和第二导电半导体层930以及形成在第一导电半导体层910和第二导电半导体层930之间的活性层920。发光堆叠主体910、920和930具有作为所述第一面的第一导电半导体层910的外表面和作为所述第二面的第二导电半导体层930的外表面。
相应的半导体层910和930可以包括例如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。可以例如通过使用分子束外延(MBE)方法形成半导体层。除此之外，可以通过从由第III-V族半导体、第II-VI族半导体和硅(Si)组成的组中适当地选择半导体来实现半导体层。发光堆叠主体可以在具有相对低的晶格失配的非导电基底(例如，蓝宝石基底)上生长。然后在结合导电基底之前，将非导电基底(未示出)去除。
通过使用能量带隙比第一导电半导体层910和第二导电半导体层930的能量带隙小的材料来形成用于激发光发射的活性层920。例如，当第一导电半导体层910和第二导电半导体层930是GaN基化合物半导体时，可以通过使用能量带隙比GaN的能量带隙小的InAlGaN基化合物半导体来形成活性层920。即，活性层920可以包括InxAlyGa(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)。
在这种情况下，在活性层920的特性方面，优选地，在活性层920中不掺杂杂质，可以通过调节活性层920的成分的摩尔比来调整发射的光的波长。因此，根据活性层920的特性，半导体LED芯片900能够发射红外线、可见光和紫外线中的一种。
根据活性层920，半导体LED芯片600的总体能带图包括能量阱结构，随着来自相应的半导体层910和930的电子和空穴移动，它们变得在能量阱结构中可被捕获，由此能够更有效地产生光发射。
分割壁部分970被形成为从发光堆叠主体910、920和930的第二面向上延伸到第一导电半导体层910的一部分，从而将发光堆叠主体910、920和930分为多个发光区域。分割壁部分970划分第一导电半导体层910，从而当在第一导电半导体层910和形成在第一导电半导体层910上的生长基底(未示出)之间应用分离手段(例如激光等)时，分割壁部分970减小由施加到界面的热能产生的应力。
例如，当使用激光作为用于将第一导电半导体层910和生长基底分离的分离手段时，所以界面处的温度为大约1,000℃。因此，热能用于将它们分离，但是这样的热产生应力，从而引起稍后将结合的半导体层和导电基底950的收缩和膨胀。通常，应力的大小与面积成比例，因此这样的应力会对大规模LED芯片产生不利影响。
然而，因为根据当前示例性实施例的LED芯片900包括分割壁部分970，所以第一导电半导体层910的面积被减小至多个发光区域的面积，从而减小了应力。即，因为多个发光区域易于收缩和膨胀，所以可以使发光堆叠主体910、920和930的光发射稳定。优选地，分割壁部分970将半导体层910和930以及活性层920电绝缘，为此，分割壁部分970可以填充有空气。可选地，分割壁部分970可以在其内表面上包括绝缘层，绝缘层的内部可以填充有空气。除此之外，整个所述内部可以填充有诸如电介质的绝缘材料，以执行电绝缘。
为了将发光堆叠主体910和930电绝缘，分割壁部分970可以被形成为从所述第二面向上延伸到第一导电半导体层910的上表面；然而，在这种情况下，分割壁部分970可以不必向上延伸到第一导电半导体层910的上表面，而是延伸到第一导电半导体层910的内部。
另外，分割壁部分970可以被构造为一体化的主体，或者可选地，分割壁部分970可以被构造为包括多个分割壁。在这种情况下，多个分割壁可以被形成为是不同的，从而具有所需要的电绝缘性质。例如，围绕结合部分961的分割壁和围绕接触孔962的分割壁可以具有不同的高度和形状。
第一电极结构960被形成为连接到位于由分割壁部分970划分的所述多个发光区域处的第一导电半导体层910。第一电极结构960包括接触孔962、结合部分961和布线部分963。
可以提供多个接触孔962，并可以将每个接触孔962提供到所述多个发光区域中的每个发光区域。可以将单个接触孔962提供到单个发光区域，或者可以将多个接触孔962提供到单个发光区域。接触孔962被形成为电连接到第一导电半导体层910，并与第二导电半导体层930和活性层920电绝缘，为此，接触孔962从发光堆叠主体910、920和930的第二面延伸到第一导电半导体层910的至少一部分。接触孔962被形成为在第一导电半导体层910上分布电流。
结合部分961被形成为从发光堆叠主体910、920和930的第一面连接到多个接触孔962中的至少一个，并将暴露于所述第一面的区域提供为结合区域。
布线部分963被提供到发光堆叠主体910、920和930的第二面，并被形成为电连接到接触孔962，接触孔962在与第二导电半导体层930电绝缘的状态下电连接到结合部分961。布线部分963电连接到接触孔962，并将接触孔和结合部分961连接。因为布线部分963位于第一导电半导体层910和活性层920的下侧，所以可以提高发光效率。
将参照图39中的(a)至图40中的(c)更详细地描述接触孔962、结合部分961和布线部分963。
第二电极结构940形成在发光堆叠主体910、920和930的第二面上，从而电连接到第二导电半导体层930。即，第二电极结构940是将第二导电半导体层930电连接到外部电源(未示出)的电极。第二电极结构940可以由金属制成。例如，第二电极结构940可以在n型电极的情况下包括Ti，并且可以在p型电极的情况下包括Pd或Au。
优选地，第二电极结构940位于活性层920的下侧，基于活性层920，设置在与LED芯片的发光方向相反的一侧。因此，从活性层920行进到第二电极结构940的光与发光方向相反地前进，并且这样的光必须被反射，从而提高发光效率。因此，从第二电极结构940反射的光向发光面行进，从而提高了半导体LED芯片的发光效率。
为了反射从活性层920产生的光，第二电极结构940由可见光区域中的白色系的金属制成。例如，第二电极结构940可以由Ag、Al和Pt中的任何一种制成。将参照图40中的(a)至(c)更一步描述第二电极结构940。
导电基底950形成在发光堆叠主体910、920和930的第二面上，从而电连接到第二电极结构940。导电基底950可以是金属基底或半导体基底。当导电基底950是金属基底时，导电基底950可以由Au、Ni、Cu和W中的任何一种金属制成。另外，当导电基底950是半导体基底时，导电基底950可以由Si、Ge和GaAs中的任何一种制成。为了在LED芯片上形成导电基底950，可以使用如下方法：通过形成镀覆晶种层来形成基底的镀覆方法；或者用于准备导电基底950并通过使用导电粘结剂(例如，Au、Au-Sn或Pb-Sr)将其结合的基底结合方法。
参照图39中的(a)，结合部分961形成在第一导电半导体层910的表面上，由虚线指示的多个接触孔962位于第一导电半导体层910的内部。第一导电半导体层910包括由分割壁部分970划分的多个发光区域。在图39中的(a)和(b)中仅示出了一个结合部分961，但本发明不限于此，多个结合部分可以形成在同一发光区域上，或者多个结合部分可以分别形成在多个发光区域上。另外，一个接触孔962形成在每个发光区域中，但本发明不限于此，多个接触孔可以形成在单个发光区域中，从而进一步改善电流分布。
图39中的(b)是沿A-A′线、B-B′线和C-C′线截取的第一导电半导体层910的上表面的剖视图。选择性地截取A-A′线，以示出仅包括接触孔962的截面，选择性地截取B-B′线，以示出包括结合部分961和接触孔962的截面，选择性地截取C-C′线，以示出仅包括布线部分963而不包括接触孔962和结合部分961的截面。
图40中的(a)至(c)是沿A-A′线、B-B′线和C-C′线截取的在图39中的(b)中示出的LED芯片的剖视图。将参照图38、图39中的(a)、图39中的(b)和图40中的(a)至(c)描述LED芯片。
在图40中的(a)中，接触孔962从第二电极结构940延伸到第一导电半导体层910的内部。穿过第一导电半导体层910和活性层920的接触孔962向上延伸到第一导电半导体层910，在这种情况下，接触孔962延伸到第一导电半导体层910的至少一部分，而不是如结合部分961那样到达第一导电半导体层910的表面。然而，因为接触孔962的目的是在第一导电半导体层910中分布电流，所以接触孔962必须向上延伸到第一导电半导体层910。
因为接触孔962用于在第一导电半导体层910中分布电流，所以需要其具有一定的面积。在这种情况下，因为接触孔962不像结合部分961那样用于电连接，所以优选地，形成一定数量的接触孔962，使其具有足够小的面积，以使电流在第一半导体层910内均匀地分布。如果接触孔962的数量太少，则不能容易地执行电流分布，从而使电学特性劣化，然而如果接触孔962的数量太多，则用于形成大量的接触孔的工艺将是困难的，并且活性层将被减小，从而导致发光面积的减小。因此，考虑到这些条件，可以适当地选择接触孔的数量。即，将接触孔962实现为具有如下构造，即，使得接触孔962占据尽可能地小的区域，并具有有效地用于电流分布的形状。
优选地，提供多个接触孔962用于电流分布。另外，多个接触孔962可以具有圆柱形状。圆柱形的多个接触孔962的截面的面积可以小于结合部分961的截面的面积。接触孔962可以被形成为与结合部分961隔开。因为结合部分961可以由第二电极结构940上的布线部分963(稍后描述)连接，所以结合部分961需要隔开一定的距离，以产生均匀的电流分布。
接触孔962被形成为从第二电极结构940延伸，甚至到达第一导电半导体层910的内部，因为接触孔962被形成为用于分布电流，所以接触孔962需要与第二导电半导体层930和活性层920电隔离。因此，优选地，接触孔962与第二电极结构940、第二导电半导体层930和活性层920电隔离。可以使用诸如电介质等的绝缘材料来执行电隔离。
在图40中的(b)中，结合部分961从第二电极结构940向上延伸到第一导电半导体层910的表面。结合部分961可以从第二电极结构940形成并延伸，从而通过第二导电半导体层930、活性层920和第一导电半导体层910到达第一导电半导体层910的表面。结合部分961被形成为从发光堆叠主体910、920和930的第一面连接到多个接触孔962中的至少一个，并将结合部分961的暴露于第一面的区域提供为结合区域。具体地说，结合部分961的目的在于将第一电极结构960连接到外部电源(未示出)，因此第一电极结构960可以包括至少一个结合部分961。
结合部分961从第二电极结构940向上延伸到第一导电半导体层910的表面。结合部分961在第一导电半导体层910的表面上电连接到外部电源，从而将电流提供到接触孔962，因此优选地，结合部分961与第二电极结构940、第一导电半导体层910和活性层920电隔离。可以通过使用诸如电介质等的绝缘材料形成绝缘层来执行所述电隔离。
结合部分961用于将电流提供到接触孔962，除此之外，结合部分961可以被构造为不与第一导电半导体层910电隔离，从而直接分布电流。考虑到在将电流提供到接触孔962的功能和在第二半导体层910中分布电流的功能中的所需功能，可以将结合部分961与第一导电半导体层910适当地电隔离。
优选地，活性层920中的结合部分961的截面面积比第一导电半导体层910的表面上的结合部分961的截面面积小。这是为了确保活性层920尽可能大，从而提高发光效率。然而，结合部分961在第一导电半导体层910的表面上需要具有一定的面积，从而连接到外部电源(未示出)。
结合部分961可以位于半导体LED芯片900的中心处，在这种情况下，接触孔962可以与结合部分961隔开，并均匀地分布来设置。参照图39中的(a)，结合部分961和接触孔962均匀地分布，从而位于第一导电半导体层910上，以使电流分布最优化。在图39中的(a)中，示出了形成一个结合部分961和八个接触孔962，但是考虑到电连接情况(例如，电流分布情况，例如外部电源的位置、第一导电半导体层910的厚度等)，可以适当地选择结合部分961和接触孔962的数量。
当提供多个接触孔962时，可以将结合部分961和多个接触孔962直接连接。在这种情况下，结合部分961可以形成在半导体LED芯片900的中心部分处，接触孔962可以设置为围绕结合部分961，布线部分963可以径向地将结合部分961和接触孔962直接连接。
可选地，多个接触孔962中的一些接触孔962可以直接连接到结合部分961，其它接触孔962可以连接到直接连接到结合部分961的接触孔962；即，所述其它接触孔962可以间接地连接到结合部分961。在这种情况下，可以形成较多数量的接触孔962，以提高电流分布的效率。
在图40的(a)至(c)中，布线部分963形成在第二电极结构940上，从而将结合部分961和接触孔962连接。因此，第二电极结构940的大多数部分位于与来自发射光的活性层920的光行进的方向相反的后表面上，因此提高了发光效率。具体地说，在图40中的(c)中，仅布线部分963位于第二电极结构940上，因此第二电极结构940不位于第一导电半导体层910、活性层920和第二导电半导体层930上。因此，在图40中的(c)中所示的情况下，结合部分961和接触孔962不影响光发射，从而提高了发光效率。
布线部分963与第二电极结构940电隔离。第一电极结构960和第二电极结构940是具有彼此相反极性且将外部功率分别提供到第一导电半导体层910和第二导电半导体层930的电极，因此必须将这两者电隔离。可以通过使用诸如电介质等的绝缘材料来执行它们的电隔离。
在图40中的(b)中，因为结合部分961位于第一导电半导体层910的表面上，所以可以获得垂直型半导体LED芯片的特性，在图40中的(c)中，布线部分963位于与第二电极结构940所位于的平面相同的平面上，可以获得水平型半导体LED芯片的特性。因此，半导体LED芯片900可以具有合并了水平型半导体LED芯片和垂直型半导体LED芯片的结构。
在图40的(a)至(c)中，第二导电半导体层可以是n型半导体层，第二电极结构可以是n型电极单元。在这种情况下，第一导电半导体层910可以是p型半导体层，第一电极结构960可以是p型电极。结合部分961、接触孔962和布线部分963构成第二电极结构940(即，结合部分961、接触孔962和布线部分963是连接的第二电极结构)，当第二电极结构940是n型电极时，可以用绝缘材料形成绝缘部分970，从而将第二电极结构940与作为p型电极的第一电极结构960电隔离。
图41示出了根据当前示例性实施例的其上形成有凹凸图案的半导体LED芯片的光发射。在根据当前示例性实施例的半导体LED芯片中，第一导电半导体层910被构造为沿发射的光行进的方向的最外表面。因此，可以通过使用常规已知的方法(例如光刻等)在第一导电半导体层910的表面上容易地形成凹凸图案。在这种情况下，从活性层920发射的光基于穿过形成在第一导电半导体层910的表面上的凹凸图案990而被提取，并可以通过凹凸图案990提高光提取效率。
凹凸图案990可以具有光子晶体结构。在光子晶体结构中，各自具有不同折射率的介质如晶体一样规则地排列，这样的光子晶体允许以光的波长的倍数的长度为单位进行光调节，从而进一步提高光提取效率。在制造出第一导电半导体层910且至第一电极结构960之后，可以通过特定的适当工艺形成光子晶体结构。例如，可以通过蚀刻工艺形成光子晶体结构。
当凹凸图案990形成在第一导电半导体层910上时，优选地，分割壁部分970被形成为仅延伸到第一导电半导体层910的内部，而不是到达第一导电半导体层910的表面。分割壁部分970用于将发光区域分为多个部分，而不影响提高凹凸图案990的光提取效率的性能。
现在将参照图42至图52描述根据本发明的不同示例性实施例的LED芯片的结构。
图42是示出了根据本发明示例性实施例的垂直型半导体LED芯片的剖视图，图43和图44是示出了根据图42中的本发明的示例性实施例的修改的垂直型半导体LED芯片的剖视图。
参照图42，在垂直型半导体LED芯片1000中，n型半导体层1010和p型半导体层1030以及形成在n型半导体层1010和p型半导体层1030之间的活性层1020构成发光结构，反射金属层1040和导电基底1050形成在发光结构的下侧处。n型电极1060形成在n型半导体层1010上，具有凹凸结构的钝化层1070被形成为覆盖发光结构的侧表面。
n型半导体层1010和p型半导体层1030通常由氮化物半导体形成。即，n型半导体层1010和p型半导体层1030可以由其中掺杂有n型杂质和p型杂质的半导体材料制成，所述半导体材料具有实验式AlxInyGa(1-x-y)N(这里，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)，典型的半导体材料可以包括GaN、AlGaN和InGaN。另外，可以使用Si、Ge、Se、Te等作为n型杂质，可以使用Mg、Zn、Be等作为典型的p型杂质。同时，为了提高沿垂直方向发射的光的效率，可以在n型半导体层1010的上表面上形成凹凸结构。
形成在n型氮化物半导体层1010和p型氮化物半导体层1030之间的活性层1020根据电子和空穴的复合而发射具有一定量的能量的光，并且可以具有量子阱层和量子势垒层交替堆叠的多量子阱(MQW)结构。通常，可以使用InGaN/GaN结构作为MQW结构。
反射金属层1040可以用于将从活性层1020发射的光朝向n型氮化物半导体层1010反射，并且可以由Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au等形成。在这种情况下，虽然没有详细地示出，但是反射金属层1040可以具有用于提高反射效率的包括两个层或更多个层的结构。例如，反射金属层1040的具有两个层或更多个层的结构可以包括例如Ni/Ag、Zn/Ag、Ni/Al、Zn/Al、Pd/Ag、Pd/Al、Ir/Ag、Ir/Au、Pt/Ag、Pt/Al、Ni/Ag/Pt等。然而，在当前示例性实施例中，反射金属层1040不是必需的元件，并且可以根据情况被省略。
导电基底1050用作p型电极，并且还用作在激光剥离工艺(稍后描述)中支撑发光结构(即，n型半导体层1010、活性层1020和p型半导体层1030)的支撑体。在这种情况下，导电基底1050可以由诸如Si、Cu、Ni、Au、W、Ti等的材料制成，并且根据所选择的材料，可以根据诸如镀覆方法或结合方法等的方法来形成导电基底1050。
钝化层1070是用来保护活性层1020的绝缘层。钝化层1070形成在通过去除发光结构的一部分所形成的区域上。详细地讲，如图42中所示，钝化层1070还可以形成在n型半导体层1010的上表面的一部分和反射金属层1040的上表面上。在这种情况下，如果不采用反射金属层1040，则钝化层1070将形成在导电基底1050的上表面上。通过去除发光结构的一部分所暴露的侧表面可以向上倾斜，这种结构可以使得发光面积增大，并有助于形成钝化层1070。
为了执行保护功能，钝化层1070可以由诸如SiO2、SiOxNy、SixNy等硅的氧化物或硅的氮化物形成，并且可以具有大约0.1μm至2μm的厚度。因此，钝化层1070可以具有1.4至2.0的折射率。从活性层1020发射的光由于与空气或封装件模制结构的折射率的差异而不能容易地泄漏或辐射到外部。具体地讲，在根据当前示例性实施例的具有这种构造的垂直型半导体发光元件1000的情况下，因为p型半导体层1030的厚度相对小，所以沿着活性层1020的横向方向发射的光可以穿过钝化层1070并且出射到外部，然而在这种情况下，到外侧的钝化层1070的入射角太小，使得光不能泄漏出去。
根据当前示例性实施例，在钝化层1070形成上凹凸结构，以提高外部光提取效率，具体地讲，如图42中所示，因为允许沿活性层1020的横向方向发射的光所穿过的区域具有凹凸结构，所以可以增大发射到垂直型半导体LED芯片1000的侧面的光的量。这里，认为沿着活性层1020的横向方向发射的光所穿过的区域在反射金属层1040的上表面不具有这种发光结构。通过将根据当前示例性实施例的在钝化层1070上采用凹凸结构的结构的光提取效率与不具有凹凸结构但具有相同组成的结构的光提取效率进行比较所获得的模拟结果显示出，光提取效率提高了大约5％以上。根据当前示例性实施例的光提取效率提供了大约5％或更多。同时，还可以在n型半导体层1010的上表面上形成钝化层1070的凹凸结构，以提高沿垂直方向的光提取效率，但是这在当前示例性实施例中不是必需的。
如图43和图44中所示，为了使外部光提取效率最大化，可以以不同方式改变钝化层的凹凸结构形成区域。如图43中所示，凹凸结构还可以形成到钝化层1070｀的侧表面上。另外，如图44中所示，凹凸结构还形成在钝化层1070｀｀的下表面上，即，形成在钝化层1070｀｀的面对反射金属层1040｀的表面上，在这种情况下，可以在反射金属层1040｀上形成与钝化层1070｀｀对应的形状的图案。
图45至图48是示出用于解释制造具有上面参照图42描述的这种结构的垂直型半导体LED芯片的方法的顺序工艺的剖视图。
首先，如图45中所示，通过使用诸如MOCVD、MBE、HVPE等的工艺在半导体单晶生长基底1080上顺序地生长n型半导体层1010、活性层1020和p型半导体层1030，以形成发光结构。半导体单晶生长基底1080可以是由由诸如蓝宝石、SiC、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2、GaN等的材料制成的基底。在这种情况下，蓝宝石是具有对称性的晶体，并且沿c轴方向的晶格常数为
Figure BPA00001385320700381
和沿a轴方向的晶格常数为
Figure BPA00001385320700382
并具有C(0001)面、A(1120)面和R(1102)面等。在这种情况下，C面使得氮化物薄膜相对容易地从其生长并且在高温下是稳定的，所以C面主要用作氮化物生长基底。
接下来，如图46中所示，通过镀覆工艺或子安装结合(sub-mount bonding)等在p型半导体层1030上形成反射金属层1040和导电基底1050。然后，虽然没有详细地示出，但是通过诸如激光剥离或化学剥离工艺等的适当剥离工艺来去除半导体单晶生长基底1080。
然后，如图47中所示，通过元件执行切割，并去除发光结构的一部分，以便形成钝化层。在这种情况下，通过去除发光结构的一部分而暴露的侧表面可以向上倾斜。另外，为了提高沿垂直方向的光提取效率，通过诸如湿蚀刻等的工艺在n型半导体层1010的上表面上(即，在通过去除半导体单晶生长基底所暴露的表面上)形成凹凸结构。
随后，如图48中所示，形成钝化层1070来保护发光结构。在这种情况下，可以通过适当地沉积氧化硅或氮化硅来形成钝化层1070。可以在钝化层1070的一个发光面上形成凸凹结构，以提高横向发光效率。在这种情况下，可以通过使用在本领域中已知的干蚀刻工艺或湿蚀刻工艺来形成凸凹结构。根据需要，还可以在钝化层1070的其它发光面上形成凹凸结构。在形成钝化层1070之后，在n型半导体层1010的上表面上形成n型电极，从而获得在图48中示出的完整结构。
本发明提供了一种具有根据如上所述的垂直型半导体LED芯片修改的结构的半导体LED芯片，以进一步增强电学特性和光学特性。
图49是根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片的示意性剖视图。参照图49，根据当前示例性实施例的半导体LED芯片1100包括导电层1105、发光结构、第二导电电极1106和形成在发光结构的侧表面上的具有凹凸结构的钝化层1107，发光结构具有顺序地形成在导电层1105上的第一导电半导体层1103、活性层1102和第二导电半导体层1101，第二导电电极1106向第二导电半导体层1101施加电信号。在图49中所示的情况下，与在图42等中示出的结构相比，活性层1102位于相对较高的部分处，但是可以以不同方式改变活性层1102的位置，例如，活性层1102可以被形成为与钝化层1107的下部相似的高度。
在前述示例性实施例中，即，在垂直型半导体LED芯片的情况下，n型电极形成在n型半导体层的通过去除蓝宝石基底所暴露的表面上，但是在当前示例性实施例中，通过使用导电通孔使n型电极通过n型半导体层的下部暴露于外部。详细地说，第二导电电极1106包括导电通孔(v)和电连接部分(P)，导电通孔(v)通过第一导电半导体层1103和活性层1102连接到第二导电半导体层1101的内部，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，第二导电电极1106需要与导电基底1105、第一导电半导体层1103和活性层1102电隔离，在第二导电电极1106上或者靠近第二导电电极1106适当地形成绝缘体1108。可以使用任何材料作为绝缘体1108，只要其具有低导电率即可，优选地，吸光度低的材料是优选的。例如，绝缘体1108可以由与钝化层1107的材料相同的材料制成。
第二导电电极1106可以由可与第二导电半导体层1101欧姆接触的金属性材料制成。另外，第二导电电极1106可以整体由同一材料形成，或者，考虑到电连接部分(P)可以用作结合焊盘部分的事实，第二导电电极1106的电连接部分(P)可以由不同的材料制成。同时，当考虑到上述制造工艺时，通常，第一导电半导体层1103和第二导电半导体层1101可以是p型半导体层和n型半导体层，但本发明不必限于此。如图49中所示，作为补充元件的第一接触层1104可以形成在第一导电半导体层1103和导电基底1105之间，在这种情况下，第一接触层1104可以由高反射系数的金属(例如，Ag、Al等)制成。第一接触层1104和第二导电电极1106通过绝缘体1108电隔离。
根据前述电连接结构，可以从第二导电半导体110的内部而不是从第二导电半导体110的上侧将电信号施加到第二导电半导体层110。具体地说，由于没有在第二导电半导体层1101的上表面上形成电极，所以发光面积可以增加，并且可以通过形成在第二导电半导体层1101内部的导电通孔(v)来提高电流分布效应。在这种情况下，可以通过适当地调整导电通孔(v)的数量、面积和形状获得期望的电学特性。在当前示例性实施例中，关于诸如形成导电基底或去除蓝宝石基底的主要工艺，使用垂直型半导体LED芯片的制造工艺，但是通过执行这些工艺获得的芯片的形状与水平型半导体LED芯片非常类似，所以在这个意义上，该结构可以视为合并了垂直型半导体LED芯片和水平型半导体LED芯片的混合结构。
与前述示例性实施例中一样，钝化层1107形成在发光结构的侧表面等上，凹凸结构形成在从活性层1102发射的光的路径上，从而可以提高沿横向方向从活性层1102朝着钝化层1107发射的光的光提取效率。此外，如图49中所示，也可以在第二导电半导体层1101的上表面上形成凹凸结构，虽然没有示出，但是也可以在钝化层1107的倾斜侧表面上形成该结构。
图50是具有从在图51中示出的半导体LED芯片修改的结构的半导体LED芯片的示意性剖视图。在图52中示出的示例性实施例中，将蚀刻停止层1109添加到如上参照图51描述的结构中。在下文中，将仅描述蚀刻停止层1109。
蚀刻停止层1109形成在至少导电基底1105的上表面的没有形成发光结构的区域上，蚀刻停止层1109由对特定的蚀刻方法具有与构成发光结构的半导体材料(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等的氧化物)制成。当蚀刻发光结构时，仅将发光结构蚀刻至蚀刻停止层1109所位于的区域，所以可以通过蚀刻停止层1109来控制蚀刻深度。在这种情况下，为了有利于该工艺，蚀刻停止层1109和绝缘体1108可以由相同的材料形成。当因为需要使第二导电电极1106暴露等而蚀刻发光结构时，构成导电基底1105或第一接触层1104的材料可能会累积或堆叠到发光结构的侧表面，由此导致漏电流。因此，可以通过在将要被通过蚀刻去除的发光结构的下部预先形成蚀刻停止层1109来防止这样的问题。
图51是根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片的剖视图，图52示出了向图51的结构中添加了蚀刻停止层的结构。参照图51，根据当前示例性实施例的半导体LED芯片1200包括导电基底1205、发光结构、第二接触层1204、导电通孔(v)和钝化层1207，发光结构具有顺序地形成在导电基底1205上的第一导电半导体层1203、活性层1202和第二导电半导体层1201，第二接触层1204将电信号施加到第一导电半导体层1203，导电通孔(v)从导电基底1205延伸到第二导电半导体层1201的内部，钝化层1207具有形成在发光结构的侧表面上的凹凸结构。
在下文中将描述与上面参照图49描述的结构的不同之处。首先，导电基底1205电连接到第二导电半导体层1201，连接到第一导电半导体层1203的第一接触层1204包括电连接部分(P)，从而暴露到外部。导电基底1205可以通过绝缘体1208与第一接触层1204、第一导电半导体层1203和活性层1202电隔离。
即，在图49的示例性实施例中，连接到第二导电半导体层1101的第二导电电极1106被暴露，以提供电连接部分(P)，相比之下，在当前示例性实施例中，连接到第一导电半导体层1203的第一接触层1204被暴露，以提供电连接部分(P)，从而提供了相对于图49的示例性实施例的结构不同之处。
除了电连接方法的这种不同之外，从该结构获得的其它效果与如上参照图49描述的相同，如图52中所示，还可以采用蚀刻停止层1209。与图49的示例性实施例相比，在图51中示出的示例性实施例(即，第一接触层1204暴露于外部的结构)有利于绝缘体1208的形成工艺。
现在将参照图53至图62描述根据本发明的其它示例性实施例的LED芯片的结构。
图53是根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片的透视图，图54是图53的半导体LED芯片的平面图，图55是沿A-A｀线截取的图54的半导体LED芯片的剖视图。现在将参照图53至图55描述该示例性实施例。
根据本发明示例性实施例的半导体LED芯片1300包括第一导电半导体层1311、活性层1312、第二导电半导体层1313、第二电极层1320、绝缘层1330、第一电极层1340和导电基底1350。在这种情况下，为了使第一电极层1340电连接到第一导电半导体层1311，第一电极层1340包括与第二导电半导体层1313和活性层1312电绝缘并从第一电极层1340的一个表面向上延伸到第一导电半导体层1311的至少一部分的一个或多个接触孔1341，在当前示例性实施例中，第一电极层1340不是必需的组件。虽然未示出，但是可以不包括第一电极层，并且接触孔1341可以从导电基底1350的一个表面形成。即，为了使导电基底1350电连接到第一导电半导体层1311，导电基底1350可以包括与第二导电半导体层1313和活性层1312电绝缘并从第一电极层1340的一个表面延伸到第一导电半导体层1311的至少一部分的一个或多个接触孔1341。在这种情况下，导电基底1350电连接到外部电源(未示出)，电压通过导电基底施加到第一导电半导体层1311。
第二电极层1320包括被形成为作为与第二导电半导体层1313的界面的一部分的区域1314，通过蚀刻第一导电半导体层1311、活性层1312和第二导电半导体层1313暴露区域1314，蚀刻停止层1321形成在暴露区域1314上。
通过第一导电半导体层1311、活性层1312和第二导电半导体层1313执行来自半导体LED芯片1300的光的发射，因此这些元件将被称作发光堆叠主体1310。即，半导体LED芯片1300包括发光堆叠主体1310、通过接触孔1341电连接到第一导电半导体层1311的第一电极层1340、电连接到第二导电半导体层1313的第二电极层1320以及用于将电极层1320和电极层1340电绝缘的绝缘层1330。此外，半导体LED芯片1300包括用于支撑半导体LED芯片1300的导电基底1350。
第一半导体层1311和第二半导体层1313可以包括诸如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，本发明不限于此。另外，可以从由第III-V族半导体、第II-VI族半导体和硅(Si)组成的组中适当地选择半导体层1311和1313。考虑到半导体层1311和1313的导电类型，可以用n型杂质或p型杂质掺杂半导体层1311和1313。
通过使用能量带隙比第一导电半导体层1311和第二导电半导体层1312的能量带隙小的材料来形成用于激发光发射的活性层1312。例如，当第一导电半导体层1311和第二导电半导体层1312是GaN基化合物半导体时，可以通过使用能量带隙比GaN的能量带隙小的InAlGaN基化合物半导体来形成活性层1312。即，活性层1312可以包括InxAlyGa(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)。
在这种情况下，就活性层1312的特性而言，优选地，在活性层1312中未掺杂杂质，并可以通过调节活性层1312的成分的摩尔比来调整发射的光的波长。因此，半导体LED芯片1300能够根据活性层1312的特性发射红外线、可见光和紫外线中的一种。
电极层1340和1320分别是用于向具有相同导电类型的半导体层施加电压的层，因此半导体层1311和1313通过电极层1320和1340电连接到外部电源(未示出)。
因为第一电极层1340连接到第一导电半导体层1311且第二电极层1320连接到第二导电半导体层1313，所以第一电极层1340和第二电极层1320通过第一绝缘层1330彼此电隔离。优选地，绝缘层1330由具有低导电率的材料制成。例如，绝缘层1330可以包括诸如SiO2等的氧化物。
为了电连接到第一导电半导体层1311，第一电极层1340包括与第二导电半导体层1313和活性层1312电绝缘(位于第一电极层和第二电极层之间的绝缘层1330可以被形成以延伸)并延伸到第一导电半导体层1311的一部分的一个或多个接触孔1341。包括电极材料的接触孔1341通过第二电极层1320、绝缘层1330和活性层1312延伸到第一导电半导体层1311。第一电极层1340和第一导电半导体层1311通过接触孔1341电连接，从而第一导电半导体层1311连接到外部电源(未示出)。
当接触孔1341仅用于电连接第一导电半导体层1311时，第一电极层1340可以仅包括单个接触孔1341。然而，为了使传输到第一导电半导体层1311的电流均匀地分布，第一电极层1340可以包括位于预定位置处的多个接触孔1341。
因为第二电极层1320位于活性层1312的下侧处，所以基于活性层1312，第二电极层1320位于与半导体发光元件1300的发光方向相反的一侧处。
为了反射从活性层1312产生的光，第二电极层1320由可见光区域中的白色系的金属制成。例如，第二电极层1320可以由Ag、Al和Pt中的任何一种制成。
通过蚀刻第一导电半导体层1311、活性层1312和第二导电半导体层1313来暴露第二电极层1320的位于与第二导电半导体层1313的界面上的一部分。蚀刻停止层1321形成在暴露区域1314上。第一电极层1340与位于其下表面上的导电基底1350接触，以便连接到外部电源，而第二电极层1320需要用于使其连接到外部电源(未示出)的连接区域。因此，通过蚀刻发光堆叠主体1310的一个区域，第二电极层1320在与第二导电半导体层1313的界面的一部分上具有暴露区域1314。因此，第二导电半导体层1313可以通过第二电极层1320连接到外部电源(未示出)。
考虑到电极层1320的电连接效率和电流分布，本发明所属领域的技术人员可以适当地选择暴露区域1314的面积。图53至图54示出了蚀刻发光堆叠主体1310的角的实施例，因此第二电极层1320的暴露区域1314位于的角处。
通过选择性蚀刻来形成暴露区域1314，从而仅蚀刻发光堆叠主体1310的一部分，且不蚀刻通常包括金属的第二电极层1320。然而，在这种情况下，不容易精确地控制用于蚀刻发光堆叠主体1310的一部分的选择性蚀刻，从而导致位于发光堆叠主体1310的下表面上的第二电极层1320也被蚀刻的可能性。如果第二电极层1320的一部分被蚀刻，则构成第二电极层1320的金属性材料将结合到第二导电半导体层1313，从而产生漏电流。因此，为了防止此情况，在发光堆叠主体1310的执行蚀刻的区域(第二电极层1320的暴露区域)中形成蚀刻停止层1321。
通过蚀刻停止层1321来防止构成第二电极层1320的金属结合到发光堆叠主体1310的侧表面，因此减少漏电流且有助于蚀刻操作。蚀刻停止层1321由用于抑制发光堆叠主体1300被蚀刻的材料制成。例如，蚀刻停止层1321可以由从由SiH4、SiN、SiON和SiO2组成的组中选择的一个或多个绝缘材料制成。在这种情况下，蚀刻停止层1321可以不必由绝缘材料制成，并且即使在蚀刻停止层1321由导电材料制成的情况下，蚀刻停止层1321不影响元件的操作。因此，可以选择性地使用导电材料形成蚀刻停止层1321，只要该导电材料能够执行蚀刻停止功能即可。
另外，可以在暴露区域1314上形成电极焊盘部分1360，使得电极焊盘部分1360穿过蚀刻停止层1321。电极焊盘部分1360可以穿过蚀刻停止层1321电连接到第二电极层。在这种情况下，可以进一步帮助第二电极层1320电连接到外部电源(未示出)。
导电基底1350位于第一电极层1340的下表面上。导电基底1350与第一电极层1340接触，从而电连接到第一电极层1340。导电基底1350可以是金属基底或半导体基底。当导电基底1350是金属基底时，导电基底1350可以由Au、Ni、Cu和W中的任何一种金属制成。另外，当导电基底1350是半导体基底时，导电基底1350可以由Si、Ge和GaAs中的任何一种制成。导电基底1350可以是基于在其作为生长基底之后去除具有相对低的晶格失配的蓝宝石基底所结合的支撑基底。
图54是半导体LED芯片1300的平面图。尽管在半导体LED芯片1300的上表面上未示出，但是用虚线示出了接触孔1341，以示出接触孔1341的位置。为了使接触孔1341与第二电极层1320、第二导电半导体层1313和活性层1312电隔离，绝缘层1330可以延伸到接触孔1341的圆周。将参照图55详细地对此加以描述。
图55是沿A-A｀线截取的在图54中示出的半导体LED芯片的剖视图。选择性地截取A-A｀线，以示出包括接触孔1341和暴露区域1314的截面。
参照图55，接触孔1341从第一电极层1340的界面穿过第二电极层1320、第二导电半导体层1313和活性层1312延伸到第一导电半导体层1311的内部。接触孔1341至少延伸到活性层1312和第一导电半导体层1311的界面，优选地，延伸到第一导电半导体层1311的一部分。在这种情况下，因为接触孔1341提供导电半导体层1311的电连接和电流分布，因此接触孔1341仅需要与第一导电半导体层1311接触，而不必甚至延伸到第一导电半导体层1311的外表面。
另外，因为接触孔1341用于在第一导电半导体层1311中分布电流，所以接触孔1341需要具有一定的面积。优选地，形成一定数量的接触孔1341，使其具有足够小的面积，以使电流在第一半导体层1311内均匀地分布。如果接触孔1341的数量太少，则电流分布不能容易地执行，由此使装置的电学特性劣化，然而如果接触孔1341的数量太多，则用于形成大量的接触孔1341的工艺将是困难的，并且活性层将被减小，从而导致发光面积的减小。因此，可以适当地选择接触孔1341的数量。即，将接触孔1341实现为具有如下构造，即，使得它们占用尽可能地小的面积，同时有效地执行电流分布。
接触孔1341被形成为从第一电极层1340延伸到第一导电半导体层1311，在这种情况下，因为提供接触孔1341来分布第一导电半导体层1311的电流，所以接触孔1341需要与第二导电半导体层1313和活性层1312电隔离。因此，绝缘层1330可以在覆盖接触孔1341的圆周的同时延伸。在图55中，第二电极层1320包括通过暴露第二导电半导体层1313之间的界面的一部分所形成的区域1314，并且区域1314用于将第二电极层1320电连接到外部电源(未示出)。蚀刻停止层1321形成在暴露区域1314上。暴露区域1314可以包括穿过蚀刻停止层1321电连接到第二电极层1320的电极焊盘部分1360。在这种情况下，绝缘层1370可以形成在暴露区域1314的内表面上，从而将发光堆叠主体1310和电极焊盘部分1360电隔离。
在图55中，因为第一电极层1340和第二电极层1320位于同一平面上，半导体LED芯片1300可以展现出水平型半导体LED芯片的特性，在图55中，因为电极焊盘部分1360位于第一导电半导体层1311上，所以半导体LED芯片1300可以展现出垂直型半导体LED芯片的特性。因此，半导体LED芯片700具有合并了水平型芯片和垂直型芯片的结构。
图56至图58示出了根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片。图56是半导体LED芯片的透视图，图58是半导体LED芯片的平面图，图57是沿A-A｀线截取的图58的半导体LED芯片的剖视图。
在图56至图58中，蚀刻发光堆叠主体1410的中心，第二电极层1420和第二导电半导体层之间的界面的暴露区域1414位于发光堆叠主体1410的中心处。将省略上面已经描述的相同元件的描述。在这种情况下，可以去除形成在暴露区域上的蚀刻停止层1421的一部分，以便电连接到外部电源(未示出)，并且可以包括穿过蚀刻停止层1421电连接到第二电极层1420的电极焊盘部分1460。在这种情况下，可以使用布线来连接到外部电源(未示出)，因此优选地，为了连接方便起见，暴露区域1414被形成为从第二电极区域朝向第一导电半导体层增大。
图59和图60示出了根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片。图59是半导体LED芯片的透视图，图60是半导体LED芯片的侧视剖视图。在这种情况下，半导体LED芯片的平面图与图54类似，图60与图55类似是沿A-A｀线截取的剖视图。将省略上面已经描述的相同元件的描述。
参照图59和图60，蚀刻停止层1521延伸到从第二电极层的暴露区域1514蚀刻的第二导电半导体层和活性层的侧面。当蚀刻发光堆叠主体1510时，第二电极层被暴露，并且形成在暴露区域上的蚀刻停止层1521延伸到第二导电半导体层1513和活性层1512的侧面。在这种情况下，如上所述，在蚀刻第一导电半导体层1511的同时，可以防止第二电极层的金属材料结合到半导体侧，并可以保护活性层1512。
现在将解释用于制造如上描述的半导体LED芯片的方法。
图61是示出根据本发明示例性实施例的用于制造半导体LED芯片的方法的剖视图。具体地说，图61示出了用于制造在图53至图55中示出的半导体LED芯片的方法。
首先，如图61中的(a)所示，在非导电基底1380上顺序地堆叠第一导电半导体层1311、活性层1312、第二导电半导体层1313和第二电极层1320。
在这种情况下，可以通过使用常规已知的工艺来堆叠半导体层和活性层。例如，可以使用MOCVD、MBE或HVPE。非导电基底1380可以是有利于氮化物半导体层的生长的蓝宝石基底。
当形成第二电极层1320时，在将要通过蚀刻第一导电半导体层1311、活性层1312和第二导电半导体层1313所暴露的区域上形成蚀刻停止层1321的同时，堆叠第二电极层1320。
接下来，在第二电极层1320上形成绝缘层1330和导电基底1350。在这种情况下，如图61中的(b)中所示，可以在绝缘层1330和导电基底1350之间形成第一电极层1340。
为了使导电基底1350电连接到第一导电半导体层1311，导电基底1350被形成为包括与第二导电半导体层1313和活性层1312电绝缘并从导电基底1350的一个表面延伸到第一导电半导体层1311的一部分的一个或多个接触孔1341。
如图61中的(a)中所示，当在绝缘层1330和导电基底1350之间形成第一电极层1340，接触孔1341被形成为从第一电极层1340的一个表面延伸。即，为了使第一电极层1340电连接到第一导电半导体层1311，第一电极层1340被形成为包括一个或多个接触孔1341，所述一个或多个接触孔1341与第二导电半导体层1313和活性层1312电绝缘且从第一电极层1340的一个表面延伸到第一导电半导体层1311的一部分。
在这种情况下，因为提供接触孔1341来在第一导电半导体层1311上分布电流，所以接触孔1341需要与第二导电半导体层1313和活性层1312电隔离。因此，绝缘层1330可以在覆盖接触孔1341的圆周的同时延伸。
接下来，如图61中的(c)(通过颠倒图61中的(b)示出)所示，去除非导电基底1380，并蚀刻第一导电半导体层1311、活性层1312和第二导电半导体层1313的多个部分，从而在第二电极层1320和第二导电半导体层1313之间的界面的一部分上形成暴露区域1314。
通过选择性蚀刻来形成暴露区域1314，从而仅蚀刻发光堆叠主体1310的一部分，并且不蚀刻通常包括金属的第二电极层1320。然而，在这种情况下，不容易精确地控制用于蚀刻发光堆叠主体1310的一部分的选择性蚀刻，从而具有位于发光堆叠主体1310的下表面上的第二电极层1320也被蚀刻的可能性。然而，因为在执行蚀刻的区域上形成蚀刻停止层1321，所以可以容易地执行蚀刻，并可以防止第二电极层1320的金属结合到发光堆叠主体1310的侧面，由此减少漏电流。
接下来，如图61中的(d)所示，可以去除蚀刻停止层1321的一部分，以将第二电极层1320连接到外部电源。在这种情况下，电极焊盘部分1360可以形成在已经去除了蚀刻停止层1321的区域中。另外，为了使发光堆叠主体1310和电极焊盘部分1360电隔离，可以在已经执行蚀刻的发光堆叠主体的内侧上形成绝缘层1370。
图61示出了蚀刻发光堆叠主体1310的角且在该角上形成第二电极层1320的暴露区域1314的情况。当蚀刻发光堆叠主体1310的中心部分时，制造出具有如图56中示出的构造的半导体LED芯片。
当安装根据本发明示例性实施例的半导体LED芯片1300、1400和1500时，导电基底1350、1450和1550电连接到第一引线框架，电极焊盘部分1360、1460和1560分别通过布线等电连接到第二引线框架。即，在保证发光效率达到其最大水平的同时，可以通过使用芯片结合方法和引线结合方法以相对低的成本安装半导体LED芯片1300、1400和1500。
图62是根据不同的示例性实施例的半导体LED芯片的示意性剖视图。参照图62，与前述示例性实施例的半导体LED芯片相似，根据当前示例性实施例的半导体LED芯片1600包括第一导电半导体层1611、活性层1612、第二导电半导体层1613、第二电极层1620、绝缘层1630、第一电极层1640、导电基底1650、蚀刻停止层1621和电极焊盘部分1660。为了使第一电极层1640电连接到第一导电半导体层1611，第一电极层1640包括与第二导电半导体层1613和活性层1612电绝缘且从第一电极层1640的一个表面延伸到第一导电半导体层1611的至少一部分的一个或多个接触孔1641。在当前示例性实施例中，添加了具有凹凸结构的钝化层1670。因为在解释前述示例性实施例时已经描述了相同的元件，所以这里将仅描述钝化层1670。
当将包括第一导电半导体层1611、活性层1612和第二导电半导体层1613的结构定义为发光结构时，钝化层1670被形成为覆盖发光结构的侧面，因此，钝化层1670具体地用于保护活性层1612。在这种情况下，如图62中所示，钝化层1670还可以形成在发光结构的上表面上以及形成在发光结构的侧表面上，并且还形成在蚀刻停止层1621的上部处。
为了保护发光结构，钝化层1670可以由诸如SiO2、SiOxNy、SixNy等的硅的氧化物或硅的氮化物制成，并且优选地具有0.1μm至2μm的厚度范围。因此，钝化层1670的折射率范围为1.4至2.0，并且从活性层1612发射的光由于与空气或封装件模制结构的折射率的差异而不会容易地泄漏。在当前示例性实施例中，钝化层1670包括凹凸结构，以提高外部光提取效率，具体地说，如图62中所示，因为允许沿活性层1612的横向方向发射的光所穿过的区域具有凹凸结构，所以可以增大发射到半导体LED芯片1600的侧面的光的量。具体地说，通过将在钝化层1070上采用凹凸结构的结构的光提取效率与不具有凹凸结构但具有相同组成的结构的光提取效率进行比较所获得的模拟结果显示出，根据当前示例性实施例的光提取效率提高了大约5％或更大。同时，还可以在n型半导体层1611的上表面上形成钝化层1670的凹凸结构，以提高沿垂直方向的光提取效率，并且还可以在钝化层1670的侧表面上形成凹凸结构，但是在当前示例性实施例中不是必需的。
同时，如图1中所示，树脂封装单元150可以被模制为覆盖LED芯片130、结合线140和引线框架120的至少一些部分，或者，采用膜的形式的主树脂封装单元可以被构造且涂覆在LED芯片的仅除了结合电极区域之外的表面上，并且可以在主树脂封装单元上形成厚度比主树脂封装单元的厚度大的次树脂封装单元。
树脂封装单元150是透明树脂材料，其中，在即使经历高温后的长时间段持续时间之后，也不发生透明树脂材料变黄的现象。透明树脂材料可以包括硅、环氧树脂等。
蓝色磷光体、绿色磷光体、红色磷光体和黄色磷光体中的一种或多种可以在主树脂封装单元或次树脂封装单元上或者在主树脂封装单元和次树脂封装单元上以混合方式堆叠或者分别以多层方式堆叠。
例如，当LED芯片130是蓝光LED芯片时，其包括黄色磷光体、绿色磷光体或蓝色磷光体，当LED芯片130是UV LED芯片时，其可以包括绿色磷光体、红色磷光体和黄色磷光体。
现在将描述磷光体以多层形式堆叠在UV LED芯片或蓝光LED芯片上的结构的多种示例。
如图63中所示，波长为大约410nm或更低的UV LED芯片可以被包括第一磷光体层、第二磷光体层和第三磷光体层的多层磷光体覆盖，第一磷光体层、第二磷光体层和第三磷光体层分别含有基于由紫外线激发而发射不同颜色的光的三种类型的磷光体。
详细地说，第一磷光体层可以形成在UV LED芯片上，并可以由通过混合发射红光(R)的磷光体和树脂获得的混合物制成。作为发射红光(R)的磷光体，可以使用基于紫外线激发而发射波长范围为580nm至700nm、优选地波长范围为600nm至650nm的光的荧光材料。
第二磷光体层可以堆叠在第一磷光体层上，并可以由通过混合发射绿光(G)的磷光体和树脂所获得的混合物制成。作为发射绿光(G)的磷光体，可以使用基于紫外线激发而发射波长范围为500nm至550nm的光的荧光材料。
第三磷光体层可以堆叠在第二磷光体层上，并可以由通过混合发射蓝光(B)的磷光体和树脂所获得的混合物制成。作为发射蓝光(B)的磷光体，可以使用基于紫外线激发而发射波长范围为420nm至480nm的光的荧光材料。
利用这样的构造，从UV LED芯片发射的紫外线激发包含在第一至第三磷光体层种的不同类型的磷光体。因此，从第一至第三磷光体层发射红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)，并且三种颜色的光的光束混合，以形成白光(W)。
具体地说，用来转换紫外光的磷光体层形成为多层，即，三层，在这种情况下，发射波长最长的光(即，红光(R))的第一磷光体层首先堆叠在UV LED芯片上，然后，发射波长较短的绿光(G)和蓝光(B)的第二磷光体层和第三磷光体层顺序地堆叠在第一磷光体层上。因此，由于包含发射红光(R)的磷光体且光转换效率最低的第一磷光体层设置得离UV LED芯片最近，所以可以相对提高第一磷光体层的光转换效率，因此提高了LED芯片的总体光转换效率。
在图64中，多个磷光体层比形成为覆盖波长为410nm或更低的UV LED芯片，在这种情况下，多个磷光体层被构造为两层磷光体层。
详细地说，形成在UV LED芯片上的第一磷光体层由通过混合发射红光(R)的磷光体和树脂所获得的混合物制成。堆叠在第一磷光体层上的第二磷光体层由通过将发射绿光(G)的磷光体和发光蓝光(B)的磷光体一起混合在树脂中所获得的混合物制成。
通过这样的构造，从UV LED芯片发射的紫外线激发包含在第一磷光体层中的第一磷光体来发射红光(R)，并激发混合在第二磷光体层中的两种类型的磷光体发射绿光(G)和蓝光(B)。当三种类型的颜色的光束混合时，人眼看见白光(W)。
如上所述，用来转换紫外线的磷光体层形成为两层，发射波长最长的红光(R)的第一磷光体层首先堆叠在UV LED芯片上，然后，发射波长较短的绿光(G)和蓝光(B)的第二磷光体层堆叠在第一磷光体层上。根据多个磷光体层堆叠的结构，如前述示例性实施例一样，可以获得提高的光转换效率。
在图65中，多个磷光体层被构造为覆盖UV LED芯片的两层磷光体层，在这种情况下，形成在UV LED芯片上的第一磷光体层由通过混合发射黄光(Y)的磷光体和树脂所获得的混合物制成。作为发射黄光(Y)的磷光体，使用基于紫外线激发而发射波长范围为560nm至580nm的光的磷光体。
堆叠在第一磷光体层上的第二磷光体层由通过将发射蓝光(B)的磷光体混合在树脂中所获得的混合物制成。
在图66中，多个磷光体层被构造为两层，以覆盖发射波长范围为420nm至480nm的蓝光(B)作为激发光的LED芯片，在这种情况下，形成在LED芯片上的第一磷光体层由通过混合发射红光(R)的磷光体和树脂所获得的混合物制成，堆叠在第一磷光体层上的第二磷光体层由通过将发射绿光(G)或黄光(Y)的磷光体混合在树脂中所获得的混合物制成。
通过这样的构造，从LED芯片发射的蓝光(B)激发包含在第一磷光体层中的磷光体发射红光(R)，并激发包含在第二磷光体层中的磷光体发射绿光(G)或黄光(Y)。以这种方式，从多个磷光体层发射的红光(R)和绿光(G)(或黄光(Y))与从LED芯片产生的蓝光(B)混合，以形成白光(W)。
同时，树脂封装单元150具有穹顶形状的形式，使得其外表面由于表面张力形成向上凸起的弯曲表面。
具有穹顶形状的树脂封装单元150可以由玻璃、硅、环氧树脂或透明树脂中的任何材料制成。考虑到光取向角，具有穹顶形状的树脂封装单元150可以被构造为使得其上表面是凸弯曲面，或者其中心部分是凹进的，同时外面部分是倾斜的，从而具有凸弯曲面，在这种情况下，凸弯曲面的斜面的高度为直径或者斜面开始的底部点的最大直线距离的10％至50％。
可以含有用于扩散或混合光的散射物质。
作为蓝色磷光体，可以选择性地使用(Ba，Sr，Ca)5(PO4)3Cl:(Eu2+，Mn2+)或Y2O3:(Bi3+，Eu2+)。
红色磷光体可以包括氮化物基红色磷光体或硫化物基红色磷光体。氮化物基红色磷光体可以包括CaAlSiN3:Eu、Sr2-z-xBazSi4-yO4-2yN4:Eux 2+(0.001＜x＜0.5，0≤y＜2，0≤z≤1.5)、CaAlSiOy(N1-xClx):Eu(0.00001＜x＜0.5，0≤y＜0.5)、MxSiyNz:Eu(M是Ca、Sr、Ba、Zn、Mg，z＝2/3x+4/3y)(例如，Sr2Si5N8:Eu)、A2Si3-XAlXO2+XN4-X:M(0≤X≤0.5)(A：Mg、Ca、Sr、Ba)(M：Cl、F、Mn、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb)、M2SiO4-xNx:Ln(M可以是Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Mn中的至少一种二价正离子，或者一价或三价正离子的组合，Ln是包括镧系元素(例如，Ce、Eu等)中的至少一种元素的正离子元素)、氮化物系列的磷光体或具有硫化物基组合物的(Ca，Sr)S:Eu红色磷光体。
绿色磷光体可以包括硅酸盐基绿色磷光体、硫化物基绿色磷光体和氮化物基绿色磷光体中的任何一种。硅酸盐基绿色磷光体可以包括具有2，1，4组成的A2SiO4硅酸盐基绿色磷光体或具有3，1，5组成的A3SiO5硅酸盐基绿色磷光体、具有SrGa2S4:Eu组成的硫化物基绿色磷光体和具有β-SiAlON组成的氮化物基绿色磷光体中的任何一种。这里，A可以是Sr、Ba、Ca、Mg，在这种情况下，Sr是必要元素，可以根据需要选择性地包括Ba、Ca和Mg(0≤Ba，Ca，Mg≤1)。氮化物基绿色磷光体包括具有在β型Si3N4晶体结构的晶体中采用的Eu的氮化物或氧氮化物的晶体，并可以包括由下式表示的磷光体：Si6-zAlzOzN8-z:Euy、Srx(0.009＜x＜0.011，0.018＜y＜0.025，0.23＜z＜0.35)或Si6-zAlzOzN8-z(0.24≤y≤0.42，Eu的含量为0.05at％～0.25at％)。
黄色磷光体可以包括YAG或TAG系列的石榴石基磷光体、具有2，1，4组成的A2SiO4基磷光体或具有3，1，5组成的A3SiO5硅酸盐基磷光体和α-SiAlON组成的氮化物基磷光体中的任何一种(这里，A可以是Sr、Ba、Ca和Mg，Sr是必要成分，可以根据需要选择性地包括Ba、Ca和Mg)(0≤Ba，Ca，Mg≤1)。作为氮化物基磷光体，可以使用由CaxSi12-(m+2)Al(m+n)OnN16-n:Euy(0≤x＜1，0.01＜y＜0.7，0.6＜m＜3.0，且0≤n＜1.5)表示的Ca-α-SiAlON磷光体。
作为磷光体，还可以使用通过调节量子点的尺寸而发射从蓝色到红色的光的纳米磷光体。纳米磷光体的材料可以选自于由具有量子点(例如，CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe)的第II-VI族化合物半导体纳米晶体、具有量子点(例如，GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InAs)的第III-V族化合物半导体纳米晶体或它们的混合物组成的组。所述混合物可以选自于由CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe和HgZnSTe组成的组，或选自于由GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs和InAlPAs组成的组。在混合物的情况下，可以将晶体结构部分地分为以相同粒子存在或以合金的形式存在。根据化学湿合成方法来制造量子点。载体为：i)金属氧化物、聚合物、金属盐；ii)无机磷光体；或iii)它们的混合物。在量子点磷光体中，i)金属氧化物选自于由SiO2、TiO2、Al2O3和它们的混合物组成的组，聚合物选自于由聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸脂、聚碳酸酯、聚咪唑和它们的混合物组成的组，金属盐选自于由KBr、NaBr、KI、KCl和NaCl组成的组。ii)无机磷光体可以选自于由ZnS:Ag、ZnS:Cu、ZnS:Mn、ZnS:Cu，Al、(Zn，Cd)S:Cu、Zn，Cd)S:Ag、(Zn，Cd)S:Cu，Al、ZnS:Cu，Au，Al、ZnS:Ag，Cu，Ga，Cl、Y2O2S:Eu、ZnS:Ag，Al、ZnO:Zn、BaMgAl10O17:Eu2+、(Sr，Ca，Ba，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、Sr10(PO4)6Cl2:Eu、(Ba，Sr，Eu)(Mg，Mn)Al10O17、(Ba，Eu)MgAl10O17、YVO4:Eu和它们的混合物组成的组。
包括如下步骤：将量子点分散在分散试剂中，从而在固态下与载体混合；然后将其干燥，以去除分散试剂。根据化学湿合成方法，量子点在范围为100℃至400℃的温度下反应1秒至4小时，从而进行制造。分散试剂选自于由氯仿、甲苯、辛烷、庚烷、己烷、戊烷、二甲基氯化物和四氢呋喃组成的组。在范围为60℃至120℃的温度下执行干处理30分钟至8小时。
图67是使用根据本发明的不同示例性实施例的液晶聚合物的LED封装件的垂直剖视图。如图67中所示，LED封装件200包括封装件主体210a、安装在封装件主体210a上的引线框架220、安装在引线框架220上的LED芯片230、磷光体260和覆盖LED芯片230的树脂封装单元250。LED封装件200还包括用于将LED芯片230和封装件主体210a电连接的结合线240。
封装件主体210a通过使用液晶聚合物来注射成型，基于引线框架220的位置，在封装件主体210a的上部处形成用于围绕LED芯片230的具有凹进的反射杯210b。反射杯210b以环形形成在封装件主体210a上，其上安装有LED芯片230的区域形成在反射杯210b的内侧处，即，在凹进中。反射杯210b的侧壁被形成为用于沿期望的方向反射从LED芯片230发射的光的反射面。这里，封装件主体210a可以与反射杯210b一体地形成。
这里，液晶聚合物在熔融状态下展现出液晶的性质。液晶聚合物即使在熔融状态下仍保持液晶状态，并具有优异的耐热性和成型性。具体地说，与用于形成现有技术的LED封装件的封装件主体所使用的尼龙基聚合物相比，液晶聚合物具有优异的导热性，因此有效地将从LED芯片产生的热释放到外部。另外，液晶聚合物具有比尼龙基聚合物的反射系数高的反射系数，因此与由将要形成的聚酞酸酯模制的封装件主体相比，液晶聚合物具有优异的反光效率。
这样的液晶聚合物根据硬分子环的取向(或排列)而具有自增强作用，从而具有高机械强度，并且液晶聚合物还具有从低温到高温的高冲击强度。另外，液晶聚合物具有优异的耐热性和电绝缘性，具有低熔融粘度，从而有助于成型，以成型为具有小的厚度，并且液晶聚合物具有优异的阻气性。
因此，与现有的尼龙基注射成型树脂相比，液晶聚合物作为注射成型树脂使用获得了相对于高温和紫外线的优异的可靠性特性。另外，因为液晶聚合物具有低的吸湿率，所以减小了由湿气渗透引起的劣化。另外，近来，已经加强了对使用卤素元素(F、Cl、Br和I)的环境法规。现有的注射成型树脂含有少量的卤素元素，但是液晶聚合物不含有这样的卤素元素，因此在未来可以用作对环境友好的材料。
另外，向用于注射成型根据当前示例性实施例的封装件主体210a的反射杯210b所使用的液晶聚合物中加入玻璃纤维、矿盐等可以进一步增加其机械强度。另外，在本发明的示例性实施例中，封装件主体210a和反射杯210b通过使用加入光催化剂(例如，TiO2、MgO、CaCO3中的至少任何一种)所获得的液晶聚合物来注射成型，由此进一步提高从LED封装件发射的白光的白色度(white degree)。在本发明的示例性实施例中，封装件主体210a和反射杯210b通过使用含有加入在其中的热稳定剂、光稳定剂的液晶聚合物来注射成型，由此进一步提高LED封装件的热稳定性、光学稳定性。
形成在所述凹进的底部上的引线框架220构成将要连接到安装在引线框架220上的LED芯片230的正极端子和负极端子的电极，并构成将要分开的绝缘的区域。引线框架220从封装件主体210突出，从而电连接到外部电源，突出的引线框架可以具有各种形状。引线框架220可以镀覆有Ag，从而反射从LED芯片220发射的光。
LED芯片230可以通过粘结剂等结合在引线框架220上，并基于通过结合线240从外部电源接收到电流而产生具有预定波长的光。这里，LED芯片230被构造为半导体堆叠结构，以发射从UV、蓝色、绿色或红色波长区域、从UV、蓝色、黄色和绿色波长区域、从UV和蓝色波长区域、从UV和绿色波长区域、从蓝色、黄色和绿色波长区域或者从黄色和红色波长区域中选择的第一波长区域的光。堆叠结构可以与上面描述的相同。
模制树脂封装单元250，以填充反射杯210b的内侧处的空间，从而覆盖LED芯片230、结合线240和引线框架220。树脂封装单元250是透明树脂材料，其中，即使在高温下工作了长时间段，所述透明树脂材料仍不发生变黄现象，并且该树脂材料可以包括硅、环氧树脂等。树脂封装单元250包括用于转换LED芯片210的光的波长的磷光体260。磷光体260可以包括绿色磷光体、红色磷光体和黄色磷光体中的一种或多种磷光体的混合物。
作为磷光体的材料，上面描述的那些材料可以以相同的方式应用。
图68是使用根据本发明示例性实施例的液晶聚合物的LED封装件的亮度变化相对于操作时间的曲线图。
如图68中所示，需要注意，根据现有方法的LED封装件显示出在1,500小时之后的快速亮度变化，并且最初亮度值在大约4,000小时时下降至40％。
同时，根据本发明示例性实施例的使用液晶聚合物的LED封装件对于1,500小时维持90％或更高的亮度，并且在后期从1,500小时至4,000小时维持80％的亮度。因此，需要注意，尽管LED封装件在大约85℃的高温下工作，但是保持了10％的亮度变化，从而提供了优异的可靠性。
图69是示出了根据形成封装件主体所使用的材料的反射系数的曲线图。
如图69中示出，需要注意，使用现有的尼龙基聚合物注射成型的封装件主体具有范围为30％至60％的反射系数。
同时，需要注意，根据TiO2的加入量，根据本发明示例性实施例的使用液晶聚合物的LED封装件具有60％或更高的反射系数，且最初保持90％，从而展现出优异的反射系数。
如上所述，使用根据本发明示例性实施例的液晶聚合物的LED封装件的优点在于：因为该封装件主体通过使用液晶聚合物来注射成型，所以它具有针对高温和高湿度且针对紫外线和近紫外线的优异的可靠性，并具有良好的机械强度。另外，因为LED封装件不含有卤素元素，即对环境有害的物质，所以它能够满足环境友好的要求。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，封装件主体通过使用液晶聚合物来注射成型，所以可以确保对高温、高湿度和紫外线的优异的可靠性。
另外，因为封装件主体通过使用液晶聚合物来注射成型，所以该封装件主体不包括对环境有害的卤素元素，因此，该封装件主体符合环境法规，并满足对环境友好的要求。
尽管已经结合示例性实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将清楚的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行修改和改变。

Claims (14)

1.一种使用液晶聚合物的发光二极管封装件，所述封装件包括：
封装件主体，通过使用液晶聚合物形成；
引线框架，形成在所述封装件主体上；
发光二极管芯片，安装在所述引线框架上；以及
树脂封装单元，封装所述发光二极管芯片，所述树脂封装单元含有磷光体。
2.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述液晶聚合物含有玻璃纤维或矿盐。
3.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述液晶聚合物含有TiO2、MgO和CaCO3中的至少任何一种。
4.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述液晶聚合物包括热稳定剂和抗光剂中的至少任何一种。
5.根据权利要求1所述的封装件，所述封装件还包括：
结合线，将所述发光二极管芯片和所述引线框架电连接。
6.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述封装件主体通过模制所述引线框架的一部分来形成。
7.根据权利要求6所述的封装件，其中，所述封装件主体包括具有用于容纳所述发光二极管芯片的凹进部分的反射杯。
8.根据权利要求7所述的封装件，其中，所述发光二极管芯片安装在所述凹进部分中。
9.根据权利要求8所述的封装件，其中，所述引线框架形成在所述反射杯的底部上。
10.根据权利要求9所述的封装件，其中，所述引线框架镀覆有Ag。
11.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述树脂封装单元包括蓝色磷光体、绿色磷光体、红色磷光体和黄色磷光体中的一种或多种，或者可以被形成为具有多层结构。
12.根据权利要求11所述的封装件，其中，所述树脂封装单元由透明树脂制成。
13.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述液晶聚合物具有90％或更高的白度(Lx(D65))。
14.根据权利要求1所述的封装件，其中，根据范围为450nm至780nm的可见光区域中的波长，所述液晶聚合物具有70％或更高的反射系数。
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