CN102255014A - 发光器件、发光器件封装以及照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发光器件、发光器件封装以及照明装置。发光器件包括：支撑构件；在支撑构件上的发光结构，该发光结构包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层以及在第二导电类型半导体层和第一导电类型半导体层之间的有源层；第一氮化物半导体层，该第一氮化物半导体层设置在第二导电类型半导体层上；第二氮化物半导体层，该第二氮化物半导体层设置在第一氮化物半导体层上并且包括不平坦结构；以及第一电极焊盘，该第一电极焊盘设置在发光结构上，其中第二氮化物半导体层具有开口，第一电极焊盘通过开口接触第一氮化物半导体层，并且第一氮化物半导体层具有比第二氮化物半导体层的功函数小的功函数。

Description

发光器件、发光器件封装以及照明装置
技术领域
本发明涉及发光器件、发光器件封装以及照明装置。
背景技术
由于薄膜生长技术和材料的发展使得诸如第三至第五族或者第二至第六族化合物半导体材料的发光二极管或者激光二极管的发光器件能够产生诸如红色、蓝色以及紫外的各种颜色，并且因此通过使用荧光材料或者混合颜色来产生优异的效率的白色，并且其有利之处在于发光器件具有低于诸如荧光灯和白炽灯的当前光源的功率消耗、快速响应速度、以及安全，并且是环保的。
因此，发光器件的应用甚至被扩展到光学通信装置的发射模块、在LCD(液晶显示)装置中替代背光单元的CCFL(冷阴极荧光灯)的发光二极管背光单元、白光发光二极管照明装置、汽车头灯、以及信号灯。
发明内容
因此，本发明涉及发光器件、发光器件封装、以及照明装置。
本发明的目的是提供一种发光器件、发光器件封装、以及照明装置，其具有提高的光学效率和减少的工作电压。
在随后的描述中将会部分地阐述本发明的额外的优点和特征，并且部分优点和特征对于已经研究过下面所述的本领域技术人员来说将是显而易见的，或者部分优点或特征将通过本发明的实践来知晓。通过在给出的描述及其权利要求以及附图中部分地指出的结构可以实现并且获得本发明的目的和其它的优点。
为了实现这些目的和其它的优点并且根据本发明的目的，如在此具体化并且一般性地描述的，一种发光器件包括：支撑构件；在支撑构件上的发光结构，该发光结构包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层、以及在第二导电类型半导体层和第一导电类型半导体层之间的有源层；第一氮化物半导体层，该第一氮化物半导体层设置在第二导电类型半导体层上；第二氮化物半导体层，该第二氮化物半导体层设置在第一氮化物半导体层上并且具有不平坦的结构；以及第一电极焊盘，该第一电极焊盘设置在发光结构上，其中第二氮化物半导体层具有开口，第一电极焊盘通过开口接触第一氮化物半导体层，并且第一氮化物半导体层具有比第二氮化物半导体层的功函数小的功函数。
第二氮化物半导体层能够是包括铟的氮化物半导体层。或者，第一氮化物半导体层和第二氮化物半导体层能够由nGaN形成，并且第一氮化物半导体层包括铟。
或者，第一氮化物半导体层和第二氮化物半导体层能够分别由包括铟的氮化物半导体层构成。第一氮化物半导体层的铟含量能够大于第二氮化物半导体层的铟含量。
支撑构件能够由包括从铜Cu、金Au、镍Ni、钼Mo、铜钨Cu-W中选择的至少一个的导电材料形成，并且能够进一步包括在支撑构件和发光结构之间的欧姆层。
支撑构件能够是具有透光率的衬底。
能够台面蚀刻第二导电类型半导体层、有源层以及第一导电类型半导体层以暴露第一导电类型半导体层的一部分，并且发光器件进一步包括第二电极焊盘，该第二电极焊盘设置在第一导电类型半导体层的暴露的区域上。
第一电极焊盘能够设置在开口中以与具有不平坦结构的第二氮化物半导体层隔开。不平坦结构能够包括光子晶体结构或者粗糙部。
第一氮化物半导体层能够在通过开口暴露的部分处具有粗糙部。第一电极焊盘能够接触第一氮化物半导体层的粗糙部。发光器件能够进一步包括设置在支撑构件和欧姆层之间的反射层。发光器件能够进一步包括电流阻挡层，该电流阻挡层设置在欧姆层和第二导电类型半导体层之间。发光器件能够进一步包括绝缘层，该绝缘层设置在发光结构、第一氮化物半导体层以及第二氮化物半导体层中的每一个的侧面处。发光器件能够进一步包括保护层，该保护层设置在支撑构件上以围绕反射层和欧姆层的侧面。
在本发明的另一方面中，发光器件封装包括封装主体；在封装主体上的发光器件；连接到发光器件的第一电极层和第二电极层，该第一电极层和第二电极层设置在封装主体上；以及填充材料，该填充材料包封发光器件，其中发光器件包括：支撑构件，在支撑构件上的发光结构，该发光结构包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层以及在第二导电类型半导体层和第一导电类型半导体层之间的有源层，第一氮化物半导体层，该第一氮化物半导体层设置在第二导电类型半导体层上，第二氮化物半导体层，该第二氮化物半导体层设置在第一氮化物半导体层上并且具有不平坦结构，以及第一电极焊盘，该第一电极焊盘设置在发光结构上，其中第二氮化物半导体层具有暴露第一氮化物半导体层的开口，第一电极焊盘通过开口接触第一氮化物半导体层，并且第一氮化物半导体层具有比第二氮化物半导体层的功函数小的功函数。
要理解的是，本发明的前述的总体描述和下述详细描述是示例性的和解释性的并且旨在提供如权利要求书所记载的本发明的进一步解释。
附图说明
被包括以提供本发明的进一步理解并且被并入这里构成本申请的一部分的附图示出本发明的实施例并且与说明一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1示出根据本发明的优选实施例的发光器件的截面。
图2A～2F示出示出用于制造根据本发明的优选实施例的发光器件的方法的步骤的截面。
图3A～3F示出示出用于制造根据本发明的另一优选实施例的发光器件的方法的步骤的截面。
图4示出根据本发明的优选实施例的发光器件封装的截面。
图5示出根据应用的本发明的优选实施例的具有发光器件封装的照明装置的分解透视图。
图6示出根据应用的本发明的优选实施例的具有发光器件封装的照明装置的分解透视图。
图7A示出根据应用的本发明的优选实施例的具有发光器件封装的显示单元的分解透视图。
图7B示出7A中的显示单元的光源部分的截面。
具体实施方式
现在详细地参考本发明的具体实施例，在附图中示出其示例。只要可能，在附图中将会使用相同的附图标记来表示相同或者相似的部件。
要求理解的是，层(膜)、区域、图案、或者结构形成在衬底、层(膜)、区域、焊盘、或者图案“上”或者“下”的实施例的描述，“上”或者“下”意指层(膜)、区域、图案、或者结构直接或者间接地形成在衬底、层(膜)、区域、焊盘、或者图案“上”或者“下”。并且，“上”或者“下”参考附图。
为了描述的清楚或者方便起见，附图中所示的层的厚度或者尺寸被夸大、省略或者示意性地示出。并且，元件的尺寸没有完全示出为成比例。
图1示出根据本发明的优选实施例的发光器件的透视图。如图1中所示，发光器件100包括导电金属支撑160、欧姆层150、发光结构105、第一氮化物半导体层190、第二氮化物半导体170以及第一电极焊盘180。
导电金属支撑160支撑发光结构105。导电金属支撑160包括例如铜Cu、金Au、镍Ni、钼Mo、铜钨Cu-W中的至少一个，并且包括单或者多层。导电金属支撑160能够用作连接到稍后要描述的第二导电类型半导体层140的电极。
并且，尽管导电金属支撑160能够被设置为发光器件100的衬底，并且氮化物半导体能够直接设置在导电金属支撑160上，但是通过形成透明电极等的欧姆层150，能够改进导电金属支撑160和氮化物半导体的欧姆特性。
欧姆层150设置在导电金属支撑160上，以与发光结构105的第二导电类型半导体层140进行欧姆接触，从而平滑地将电力提供到发光结构105。
欧姆层150能够选择性地使用透光导电层和金属，并且包括从ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)、IZTO(铟锌锡氧化物)、IAZO(铟铝锌氧化物)、IGZO(铟镓锌氧化物)、IGTO(铟镓锡氧化物)、AZO(铝锌氧化物)、ATO(锑锡氧化物)、GZO(镓锌氧化物)、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni、Ag、Pt、Rh、Ni/IrOx/Au、以及Ni/IrOx/Au/ITO中选择的至少一个，并且能够由单层或者多层构成。特别地，欧姆层150能够是具有包括Ni和Au的两个层的透明电极层。透明电极层增加电流注入面积并且形成欧姆接触以降低正向电压Vf。
反射层(未示出)能够设置在欧姆层150和导电金属支撑160之间以反射来自于发光结构105的光以提高光提取效率。反射层能够由从Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf或者其合金中的至少一个选择的金属形成。
并且，发光结构105设置在欧姆层150上并且包括第二导电类型半导体层140、有源层130以及第一导电类型半导体层120。
第二导电类型半导体层140能够是例如从具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料选择的p型半导体层，例如，能够是从GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN中选择的p型半导体层，并且能够被掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、Sr、Ba的p型掺杂物。
有源层130设置在第二导电类型半导体层140上。有源层130能够包括，例如，具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料，并且能够包括从量子线结构、量子点结构、单量子阱结构或者多量子阱结构MQW中选择的至少一个。
有源层130能够发射具有在从第一导电类型半导体层120和第二导电类型半导体层140提供的空穴和电子的复合的处理中产生的能量的光。
第一导电类型半导体层120设置在有源层130上。例如，第一导电类型半导体层120能够包括从具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料选择的n型半导体层，例如，包括从GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN中选择的n型半导体层，并且能够被掺杂有诸如Si、Ge、Sn、Se、Te的n型掺杂物。
未掺杂的半导体层(未示出)能够设置在第一导电类型半导体层120和有源层130之间。为了改善第一导电类型半导体层的结晶性而形成的未掺杂的半导体层能够与第一导电类型半导体层120相同，不同之处在于未掺杂的半导体层具有比第一导电类型半导体层120低的导电性，因为未掺杂的半导体其中没有掺杂有n型掺杂物。
在本示例中，不同于上述，第一导电类型半导体层120能够包括p型半导体层，并且第二导电类型半导体层140能够包括n型半导体层。而且，包括n型半导体层或者p型半导体层的第三导电类型半导体层(未示出)能够形成在第一导电类型半导体层120上，使得实施例的发光器件能够具有np、pn、npn以及pnp结结构中的至少一个。第一导电类型半导体层120和第二导电类型半导体层140中的导电类型掺杂物的掺杂浓度可以是或者不是均匀的。即，多个半导体层能够具有各种结构，并且本发明不限制结构。
第一氮化物半导体层190设置在第一导电类型半导体层120上并且能够是包括铟的氮化物半导体。例如，第一氮化物半导体层190能够是InGaN层。通过将铟In掺杂到nGaN能够形成InGaN层，并且InGaN层能够形成为0.01～5.0μm的厚度。
第二氮化物半导体层170设置在第一氮化物半导体层190上，并且第二氮化物半导体层170具有能够被构图以具有不平坦形状172的表面。第二氮化物半导体层170能够是具有InxAlyGa1-x-yN(其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的n-掺杂的半导体材料，并且能够形成为0.01～5.0μm的厚度。第二氮化物半导体层170具有比第一氮化物半导体层190的功函数小的功函数。
例如，第一氮化物半导体层190能够是掺杂铟的nGaN，并且第二氮化物半导体层170能够是NGaN。或者，第一氮化物半导体层190和第二氮化物半导体层170能够分别是掺杂铟的nGaN，并且第一氮化物半导体层190的铟含量能够大于第二氮化物半导体层170的铟含量。
第二氮化物半导体层170具有其上形成有不平坦形状172的表面。例如，第二氮化物半导体层170能够具有形成在表面上的不平坦形状172。例如，不平坦形状172能够是光子晶体结构，或者粗糙部。通过使用掩膜进行蚀刻能够形成光子晶体结构，并且通过使用化学药品进行表面处理能够形成粗糙部。并且，不平坦形状172能够是纳米锥。特别地，第二氮化物半导体层170能够具有暴露第一氮化物半导体层190的一部分的开口175。
而且，第一电极焊盘180能够设置在通过开口175暴露的第一氮化物半导体层190上。第一电极焊盘180能够通过开口175接触第一氮化物半导体层190。而且，第一电极焊盘180能够设置在开口175中以与第二氮化物半导体层170隔开，使得第一电极焊盘180没有接触第二氮化物半导体层170。
并且，第一氮化物半导体层190能够在通过开口175暴露的部分处具有粗糙部185。粗糙部185用于使第一氮化物半导体层190的暴露的部分的表面面积更大。
并且，第一电极焊盘180接触第一氮化物半导体层190的粗糙部185。由粗糙部185导致的第一电极焊盘180和第一氮化物半导体层190之间的接触面积增加增加了第一电极焊盘180和第一氮化物半导体层190之间的附着力。
第一电极焊盘180能够由从铬Cr、镍Ni、铝Al、钛Ti、铂Pt或者金属的合金中选择的任意一个金属形成。
第一电极焊盘180能够直接接触第一氮化物半导体层190，其中因为掺杂铟的nGaN的第一氮化物半导体层190具有比较少地掺杂或者没有掺杂n型铟的第二氮化物半导体层170的功函数大的功函数，因此第一氮化物半导体层190具有降低发光器件的工作电压的效果。
图2A～图2F示出示出用于制造根据本发明的优选实施例的发光器件的方法的步骤的截面。如图2A中所示，发光结构形成在衬底100上。衬底100能够由蓝宝石Al203、GaN、SiC、ZnO、Si、GaP、InP、Ga203以及GaAs形成。发光结构能够由氮化物半导体形成。发光结构能够包括第一导电类型半导体层120、有源层130以及第二导电类型半导体层140。
通过金属有机化学气相沉积MOCVD、化学气相沉积CVD、等离子体增强化学气相沉积PECVD、分子束外延MBE、或者氢化物气相外延HVPE能够形成发光结构，但是用于形成发光结构的方法不限于上述。
并且，缓冲层110能够生长在发光结构和衬底100之间。为了减小衬底100和发光结构之间的热膨胀系数差和晶格失配而提供的缓冲层110能够由低温生长的GaN层或者AlN层形成。
并且，第一导电类型半导体层120能够生长在缓冲层110上。第一导电类型半导体层120能够包括例如n型半导体层，该n型半导体层由例如从GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN中选择的具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料形成，并且第一导电类型半导体层120能够被掺杂有诸如Si、Ge、Sn、Se、Te的n型掺杂物。
未掺杂的半导体层能够形成在第一导电类型半导体层120下面。为了提高第一导电类型半导体层的结晶性而形成的未掺杂的半导体层能够与第一导电类型半导体层120相同，不同之处在于未掺杂的半导体层具有低于第一导电类型半导体层的导电性的导电性，因为未掺杂的半导体层其中没有掺杂有n型掺杂物。
有源层130生长在第一导电类型半导体层120上。有源层130能够具有单或者多量子阱MQW结构，并且能够包括量子线结构，或者量子点结构。有源层130能够包括具有至少一个周期的第三至第五族元素的化合物半导体材料的阱层和势垒层，诸如InGaN阱层/GaN势垒层、InGaN阱层/AlGaN势垒层以及InGaN阱层/InGaN势垒层。导电类型包覆层能够由GaN族半导体形成并且形成在有源层130上或/和下侧。
然后，第二导电类型半导体层140生长在有源层130上。第二导电类型半导体层140能够包括被掺杂有诸如Mg或者Zn的p型掺杂物的具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的氮化物半导体材料。
然后，参考图2B，欧姆层150和导电支撑160形成在第二导电类型半导体层140上。导电支撑160能够包括铝Al、钛Ti、铬Cr、镍Ni、铜Cu以及金Au中的至少一个，并且能够由单层结构或者多层结构构成，并且能够用作连接到第二导电类型半导体层140的电极。
并且，因为第二导电类型半导体层140具有引起高接触电阻和差的欧姆特性的掺杂在其中的低杂质浓度，所以欧姆层150能够是用于改进欧姆特性的透明电极层。例如，欧姆层150能够由ITO、IZO、Ni、Ag、Al以及Pt形成。特别地，欧姆层150能够由具有Ni和Au的两个层的透明电极层构成。透明电极层增加电流注入面积并且形成欧姆接触以降低正向电压Vf。
然而，参考图2C，缓冲层110和衬底100被去除。使用准分子激光、干法蚀刻、或者湿法蚀刻进行激光剥离LLO能够去除衬底100。
在执行激光剥离以去除衬底100时，在直射具有小于蓝宝石衬底100的能带隙并且大于第一导电类型半导体层120的能带隙的能量的激光束时，缓冲层110吸收激光束以引起蓝宝石衬底100的分离。
然后，参考图2D，氮化物半导体层170形成在第一导电类型半导体层120上。氮化物半导体层170由具有InxAlyGa1-x-yN(其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的n-掺杂的半导体材料形成，特别地，由nGaN形成并且形成为0.01～5.0μm的厚度。
然后，不平坦形状172形成在氮化物半导体层170的表面上。不平坦形状172能够是通过使用掩膜进行蚀刻工艺形成的光子晶体结构，或者通过使用化学药品进行表面处理形成的粗糙部。或者，不平坦形状172能够是纳米锥。然后，氮化物半导体层170的一部分被去除，以具有直接暴露第一导电类型半导体层120的开口174。
优选的是，通过MOCVD(金属有机化学气相沉积)在400～900℃，并且更加优选地在600～800℃的低温下生长氮化物半导体层170.
例如，不同于第一导电类型半导体层120、有源层130以及第二导电类型半导体层140，能够在400～900℃的低温以及低流率的NH3气体的条件下生长氮化物半导体层170。通过控制温度和NH3流率，具有例如纳米锥的不平坦形状172的氮化物半导体层170能够形成在第一导电类型半导体层120上。
在生长氮化物半导体层170时，通过控制其控制参数是生长温度和NH3流率的水平生长与垂直生长的比率能够形成棱椎形状。如果生长温度上升并且NH3流率增加，那么水平生长增加，并且如果生长温度降低并且NH3流率减少，那么垂直生长增加。通过控制这样的生长参数，纳米锥能够形成在氮化物半导体层170上。
并且，去除氮化物半导体层170的一部分以形成暴露第一导电类型半导体层120的一部分的开口174。
接下来，参考图2E，第一电极焊盘180形成在通过开口174暴露的第一导电类型半导体层120上。第一电极焊盘180直接接触这样暴露的第一导电类型半导体层120。第一电极焊盘180能够由从铬Cr、镍Ni、铝Al、钛Ti、铂Pt或者其合金中选择的一个形成。
图2F示出示出用于形成根据不同于参考图2D和图2E描述的实施例的另一优选实施例的发光器件的方法的截面。执行与参考图2A～图2C进行的描述相同的步骤。
接下来，参考图2F，第一氮化物半导体层190形成在通过激光剥离暴露的第一导电类型半导体层120上。然后，第二氮化物半导体层170形成在第一氮化物半导体层190上。第一氮化物半导体层190和第二氮化物半导体层170能够分别与参考图1描述的相同。并且，诸如光子晶体结构或者粗糙部、或者纳米锥的不平坦形状形成在第二导电半导体层170的表面上。
然后，第二氮化物半导体层170的一部分被去除，以形成暴露第一氮化物半导体层190的一部分的开口175。并且，第一电极焊盘180形成在通过开口175暴露的第一氮化物半导体层190上。第一电极焊盘180能够直接接触第一氮化物半导体层190。
通过将铟掺杂到nGaN能够形成具有0.01～5.0μm厚度的第一氮化物半导体层190。第一氮化物半导体层190具有比第二氮化物半导体层170的功函数小的功函数。
掺杂铟的nGaN的第一氮化物半导体层190具有比没有n型铟掺杂或者较少地掺杂的第二氮化物半导体层170的功函数大的功函数。因此，第一电极焊盘180接触具有相对低的功函数的第一氮化物半导体层190，提供降低发光器件的工作电压的效果。
图3A～图3F示出示出用于制造根据本发明的另一优选实施例的发光器件的方法的步骤的截面。将会参考图3A～图3F描述用于制造根据本发明的另一优选实施例的发光器件的方法。
参考图3A，发光结构205生长在衬底200上。发光结构205能够由氮化物半导体层构成。发光结构205能够包括第一导电类型半导体层210、有源层220以及第二导电类型半导体层230。尽管未示出，缓冲层能够形成在衬底200和发光结构205之间。
并且，第一导电类型半导体层210、有源层220、以及第二导电类型半导体层230的材料和堆叠方法与参考图1描述的发光器件100相同。
然后，参考图3B，台面蚀刻第二导电类型半导体层230、有源层220以及第一导电类型半导体层210的一部分，以暴露第一导电类型半导体层210的区域。台面蚀刻能够是RIE(反应离子蚀刻)。
然后，参考图3C，氮化物半导体层240形成在第二导电类型半导体层230上。氮化物半导体层240能够由具有InxAlyGa1-x-yN(其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的P-掺杂的半导体材料形成，特别地能够由pGaN形成，并且能够形成为0.01～5.0μm厚度。
例如纳米椎的不平坦形状能够形成在第二氮化物半导体层240的表面上。然后，去除第二氮化物半导体层240的一部分以形成暴露氮化物半导体层240下面的第二导电类型半导体层230的一部分的开口255。
然后，参考图3E，第二电极焊盘250形成在通过开口255暴露的第二导电类型半导体层230上。第二电极焊盘250能够由从铬Cr、镍Ni、金Au、铝Al、钛Ti、铂Pt或者其合金中选择的一个形成。
然后，参考图3E，第一电极焊盘260形成在通过台面蚀刻暴露的第一导电类型半导体层210上。第一电极焊盘260能够由与第二电极焊盘250相同的材料形成，并且第一电极焊盘260和第二电极焊盘250能够同时形成。
图3F示出示出用于制造根据不同于参考图3A～图3E描述的实施例的另一优选实施例的发光器件的方法的截面。
能够通过两种不同的方法执行用于制造根据另一优选实施例的发光器件的方法。
第一方法如下。
参考图3A和图3B，发光结构205形成在衬底200上，衬底200具有堆叠在其上的第一导电类型半导体层210、有源层220以及第二导电类型半导体层230，并且台面蚀刻发光结构205以暴露第一导电类型半导体层210的一部分。
衬底200能够由透光材料形成，例如，由蓝宝石衬底、硅Si衬底、氧化锌ZnO衬底、以及氮化物半导体衬底或者其上堆叠有GaN、InGaN、AlInGaN、AlInGaN、SiC、GaP、InP、Ga203、以及GaAs中的至少一个的模板衬底中的任意一个形成。
第一氮化物半导体层270形成在第二导电类型半导体层230上，并且第二氮化物半导体层240形成在第一氮化物半导体层270上。然后，例如纳米锥的不平坦形状172形成在第二氮化物半导体层240的表面上。并且，去除具有不平坦形状172的第二氮化物半导体层240的一部分以形成暴露第一氮化物半导体层270的开口265。
第二电极焊盘250形成在通过开口265暴露的第一氮化物半导体层270上，并且第一电极焊盘260形成在通过台面蚀刻暴露的第一导电类型半导体层210上。
第二方法如下。
在衬底200上顺序地形成第一导电类型半导体层210、有源层220以及第二导电类型半导体层230之后，第一氮化物半导体层270和第二氮化物半导体层240额外地形成在第二导电类型半导体层230上。第一氮化物半导体层270和第二氮化物半导体层240能够分别与参考图1描述的第一氮化物半导体层190和第二氮化物半导体层170相同。
接下来，例如纳米锥的不平坦形状172形成在第二氮化物半导体层240的表面上。并且，台面蚀刻第二氮化物半导体层240、第一氮化物半导体层270、第二导电类型半导体层230、有源层220以及第一导电类型半导体层210的一部分以暴露第一导电类型半导体层210的一部分。然后，去除在台面蚀刻之后剩余的第二氮化物半导体层240的一部分，以形成暴露第一氮化物半导体层270的一部分的开口265。
接下来，第二电极焊盘250形成在通过开口265暴露的第一氮化物半导体层270上，并且第一电极焊盘260形成在通过台面蚀刻暴露的第一导电类型半导体层210上。
根据上面的描述，实施例的第二电极焊盘250接触具有比第二导电类型半导体层230的功函数小的功函数的第一氮化物半导体层270，提供降低发光器件的工作电压的效果。并且，图1中所示的垂直型发光器件具有减少的工作电压并且更大的散热的效果，因为电极被设置在发光结构105的顶部和底部处引起电流在垂直方向上流动。
图4示出根据本发明的优选实施例的发光器件的截面。如图4中所示，发光器件包括导电支撑160、反射层715、欧姆层150、保护层725、电流阻挡层730、发光结构105、第一氮化物半导体层190、第二氮化物半导体层170、绝缘层740以及第一电极焊盘180。与图1相同的附图标记表示相同的元件，并且将会省略或者简要地描述与先前的重复的描述。
反射层715设置在导电支撑160和欧姆层150之间。反射层715反射来自于发光结构140的光以提高光提取效率。反射层715能够由从Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au以及Hf中选择的至少一个或者其合金形成。为增强光学效率而提供的反射层715不是必需的。
保护层725设置在导电支撑160上以围绕反射层715和欧姆层150的侧面。保护层725防止导电支撑160和发光结构105的界面剥离，这会导致发光器件的可靠性变差。保护层725能够是非导电材料的非导电保护层。例如，保护层725能够由具有比反射层715或者欧姆层150低的导电性的材料，或者诸如ZnO或者SiO2的电绝缘材料形成。
电流阻挡层730设置在欧姆层150和第二导电类型半导体层140之间。电流阻挡层730能够设置为与稍后要描述的第一电极焊盘180的一部分重叠。电流阻挡层730减少第一电极焊盘180和导电支撑160之间的电流集中以提高发光器件的发光效率。
电流阻挡层730能够由具有比反射层715或者欧姆层150的导电性低的导电性的材料、与第二导电类型半导体层140形成肖特基接触的材料、或者电绝缘材料形成。例如，电流阻挡层730能够由从ZnO、SiO2、SiON、Si3N4、Al2O3、TiO2、Ti、Al、Cr中选择的至少一个形成。
发光结构105设置在欧姆层150和电流阻挡层730上。第一氮化物半导体层190设置在发光结构105上，并且第二氮化物半导体层170设置在第一氮化物半导体层190上。
第一电极焊盘180设置在第二氮化物半导体层170上以在垂直方向上与电流阻挡层730重叠。垂直方向能够是第二导电类型半导体层140面向第一导电类型半导体层120的方向。
绝缘层740设置在发光结构105、第一氮化物半导体层190、以及第二氮化物半导体层170的侧面处。尽管绝缘层740能够设置在第二氮化物半导体层170的顶侧和保护层725的顶侧的一部分上，但是绝缘层740的设置不限于此。绝缘层170能够形成用于电保护发光结构140、第一氮化物半导体层190以及第二氮化物半导体层170，并且能够由例如SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、A12O3形成，但是材料不限于此。
图5示出根据本发明的优选实施例的发光器件封装的截面。如图5中所示，发光器件封装包括封装主体320；第一电极层311和第二电极层312，该第一电极层311和第二电极层312安装在封装主体320上；发光器件300，该发光器件300安装在封装主体320上并且电连接到第一电极层311和第二电极层312；以及填充材料340，该填充材料340用于包封发光器件300。发光器件300与在前述实施例中描述的发光器件相同。
封装主体320能够由硅氧烷、合成树脂、或者金属形成，并且具有形成在发光器件300周围的倾斜的反射表面，这能够增加光提取效率。
第一电极层311和第二电极层312相互电分离，并且将电力提供到发光器件300。并且，第一电极层311和第二电极层312能够通过反射来自于发光器件300的光来增加光学效率，并且能够将来自于发光器件300的热散发到发光器件封装的外部。
发光器件300能够安装在封装主体320，或者第一电极层311或第二电极层312上。
通过从引线结合、倒装芯片结合、或者贴片中选择的任何一种类型，能够将发光器件300连接到第一电极层311和第二电极层312。
填充材料340能够包封发光器件300以保护发光器件300。并且，填充材料340能够包括用于改变来自于发光器件300的光的波长的荧光材料。
发光器件封装能够具有至少一个或者多个根据在此公开的实施例的发光器件。然而，本发明不限制安装在发光器件封装上的发光器件的数目。
并且，发光器件封装的阵列能够位于基板上，并且是光学构件的导光板、棱镜片、扩散片等等能够设置在发光器件封装的光路径上。发光器件封装、基板、以及光学构件能够用作照明单元。作为另一实施例，能够生产显示装置、指示装置、或者照明系统，其包括在前述实施例中描述的半导体发光器件或者发光器件封装，并且照明系统能够包括灯或者街灯。
图6示出根据应用了本发明的优选实施例的具有发光器件封装的照明装置的分解透视图。如图6中所示，照明装置包括光源600，该光源600用于投射光；外壳400，该外壳400用于容纳光源600；散热单元500，该散热单元500用于散发来自光源600的热；和保持器700，用于将光源600和散热单元500扣住到外壳400。
外壳400包括插座扣住部分410，用于将外壳400扣住到电插座(未示出)；和主体部分420，该主体部分420连接到插座扣住部分410以容纳光源600。主体部分420能够具有使空气从其流过的空气流动开口430。
外壳400的主体部分420具有多个空气流动开口430。空气流动开口430可以是单个的或者是多个的并且被放射状地设置，如附图中所示。除此之外，空气流动开口430的设置能够变化。
并且，光源600具有设置在基板610上的多个发光器件封装650。基板610能够具有能够放置在外壳400的开口中的形状，并且能够由具有高导热性的材料形成以将热传输到散热单元500。
并且，保持器700设置在光源的下面，其包括框架和另一空气流动开口。尽管未示出，但是光学构件能够设置到光源600的下侧以使来自于光源600的发光器件封装650的光发散、散射、或者会聚。实施例的照明装置使用具有改进的发光效率的发光器件封装，以提高照明装置的发光效率。
图7A示出根据应用了本发明的优选实施例的具有发光器件封装的显示单元的分解透视图，并且图7B示出图7A中的显示单元的光源部分的截面。
参考图7A和图7B，显示单元包括背光单元和液晶显示面板860、顶盖870以及扣住构件850。
背光单元包括底盖810、在底盖810内部的一侧上的发光模块880、设置在底盖810的前面的反射板820、用于朝着显示装置的前面引导来自于发光模块880的光的设置在反射板820的前面的导光板830、以及设置在导光板830的前面的光学构件840。液晶显示面板860设置在光学构件840的前面，顶盖870设置到液晶显示面板860的前面，扣住构件850设置在底盖810和顶盖870之间并且与底盖810和顶盖870扣住在一起。
导光板830用于引导来自于发光模块880的光以将其发射为表面光源，在导光板830的后面的反射板820使来自于发光模块880的光朝着导光板830反射以提高发光效率。然而，反射板820能够被设置为单独的元件，如附图中所示，或者被提供为被施加于导光板830的后面或者底盖810的前面的高反射率材料的涂层。反射板820能够由具有高反射率的并且能够非常薄材料形成，所述材料诸如是聚对苯二甲酸乙二酯PET。
并且，导光板830散射来自于发光模块880的光以将光均匀地分布到液晶显示面板860的屏幕的整个区域。因此，导光板830由具有好的折射率和透射率的材料形成，所述材料诸如是聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚碳酸酯PC、或者聚乙烯PE。
并且，在导光板830上的光学构件840使来自于导光板830的光以预定的角度发散。光学构件840均匀地使导光板830引导的光朝着液晶显示面板860行进。
光学构件840能够是诸如扩散片、棱镜片、或者保护片或者微透镜阵列的光学片的选择性堆叠。能够使用多个光学片，并且光学片能够由丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、或者诸如硅氧烷树脂的透明树脂形成。并且，棱镜片能够包含荧光片。
液晶显示面板860能够设置到光学构件840的前面。显然的是，替代液晶显示面板860，能够将要求光源的其它种类的显示装置设置到光学构件840的前面。
反射板820放置在底盖810上，并且导光板830放置在反射板820上。根据此，反射板820能够直接接触散热构件(未示出)。发光模块880包括发光器件封装881和印刷电路板882。发光器件封装881安装在印刷电路板882上。发光器件封装881能够是图5中所示的实施例。
印刷电路板882能够结合到托架812。托架812能够由用于除了发光器件封装881的扣住之外的散热的具有高导热性的材料形成，并且尽管未示出，但是热垫(heat pad)能够设置在托架812和发光器件封装881之间以实现容易的热传输。并且，如所示的，托架812具有
Figure BSA00000479081900211
形状使得通过底盖810来支撑横向部分812a并且印刷电路板882被扣住到纵向部分812b。
如已经描述的，本发明的发光器件、发光器件封装、以及照明装置能够提高光学效率。
对本领域的技术人员来说显然的是，在没有脱离本发明的精神和范围的情况下能够在本发明中进行各种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖落入随附的权利要求和它们的等效物的范围内的本发明的修改和变化。

Claims (20)

1.一种发光器件，包括：
支撑构件；
在所述支撑构件上的发光结构，所述发光结构包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层、以及在所述第二导电类型半导体层和所述第一导电类型半导体层之间的有源层；
第一氮化物半导体层，所述第一氮化物半导体层设置在所述第二导电类型半导体层上；
第二氮化物半导体层，所述第二氮化物半导体层设置在所述第一氮化物半导体层上并且包括不平坦结构；以及
第一电极焊盘，所述第一电极焊盘设置在所述发光结构上，
其中所述第二氮化物半导体层具有开口，所述第一电极焊盘通过所述开口与所述第一氮化物半导体层接触，并且所述第一氮化物半导体层具有比所述第二氮化物半导体层的功函数小的功函数。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第二氮化物半导体层是包括铟的氮化物半导体层。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一氮化物半导体层和所述第二氮化物半导体层由nGaN形成，并且所述第一氮化物半导体层包括铟。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一氮化物半导体层和所述第二氮化物半导体层分别是包括铟的氮化物半导体层。
5.根据权利要求4所述的发光器件，其中所述第一氮化物半导体层的铟含量大于所述第二氮化物半导体层的铟含量。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述支撑构件由包括从铜Cu、金Au、镍Ni、钼Mo、铜钨Cu-W中选择的至少一个的导电材料形成，并且所述发光器件进一步包括在所述支撑构件和所述发光结构之间的欧姆层。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述支撑构件是具有透光率的衬底。
8.根据权利要求7所述的发光器件，其中蚀刻所述第二导电类型半导体层、所述有源层以及所述第一导电类型半导体层以暴露所述第一导电类型半导体层的一部分，并且所述发光器件进一步包括第二电极焊盘，所述第二电极焊盘设置在所述第一导电类型半导体层的暴露的区域上。
9.根据权利要求3所述的发光器件，其中所述第一氮化物半导体层具有0.01μm～5.0μm的厚度。
10.根据权利要求3所述的发光器件，其中所述第二氮化物半导体层具有0.01μm～5.0μm的厚度。
11.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一电极焊盘设置在所述开口中以与具有不平坦结构的所述第二氮化物半导体层隔开。
12.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述不平坦结构包括光子晶体结构或者粗糙部。
13.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一氮化物半导体层在通过所述开口暴露的部分处具有粗糙部。
14.根据权利要求13所述的发光器件，其中所述第一电极焊盘与所述第一氮化物半导体层的粗糙部接触。
15.根据权利要求1所述的发光器件，进一步包括反射层，所述反射层设置在所述支撑构件和所述欧姆层之间。
16.根据权利要求1所述的发光器件，进一步包括电流阻挡层，所述电流阻挡层设置在所述欧姆层和所述第二导电类型半导体层之间。
17.根据权利要求1所述的发光器件，进一步包括绝缘层，所述绝缘层设置在所述发光结构、所述第一氮化物半导体层以及所述第二氮化物半导体层中的每一个的侧面处。
18.根据权利要求1所述的发光器件，进一步包括保护层，所述保护层设置在所述支撑构件上以围绕所述反射层和所述欧姆层的侧面。
19.一种发光器件封装，包括：
封装主体；
在所述封装主体上的发光器件；
连接到所述发光器件的第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和第二电极层设置在所述封装主体上；以及
填充材料，所述填充材料包封所述发光器件，
其中所述发光器件包括：
支撑构件，
在所述支撑构件上的发光结构，所述发光结构包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层以及在所述第二导电类型半导体层和所述第一导电类型半导体层之间的有源层，
第一氮化物半导体层，所述第一氮化物半导体层设置在所述第二导电类型半导体层上，
第二氮化物半导体层，所述第二氮化物半导体层设置在所述第一氮化物半导体层上并且具有不平坦结构，以及
第一电极焊盘，所述第一电极焊盘设置在所述发光结构上，
其中所述第二氮化物半导体层具有开口，所述第一电极焊盘通过所述开口与所述第一氮化物半导体层接触，并且所述第一氮化物半导体层具有比所述第二氮化物半导体层的功函数小的功函数。
20.一种照明系统，包括：
光源，所述光源具有在基板上的多个发光器件封装；
外壳，所述外壳用于容纳所述光源；
散热单元，所述散热单元散发来自于所述光源的热；以及
保持器，所述保持器将所述光源和所述散热单元扣住到所述外壳，
其中所述发光器件封装包括：
封装主体，
在所述封装主体上的发光器件，
连接到所述发光器件的第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和第二电极层设置在所述封装主体上，以及
填充材料，所述填充材料包封所述发光器件，
其中所述发光器件包括：
支撑构件，
在所述支撑构件上的发光结构，所述发光结构包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层以及在所述第二导电类型半导体层和所述第一导电类型半导体层之间的有源层，
第一氮化物半导体层，所述第一氮化物半导体层设置在所述第二导电类型半导体层上，
第二氮化物半导体层，所述第二氮化物半导体层设置在所述第一氮化物半导体层上并且包括不平坦结构，以及
第一电极焊盘，所述第一电极焊盘设置在所述发光结构上，
其中所述第二氮化物半导体层具有开口，所述第一电极焊盘通过所述开口与所述第一氮化物半导体层接触，并且所述第一氮化物半导体层具有比所述第二氮化物半导体层的功函数小的功函数。
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