CN102376831A - 发光器件 - Google Patents

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CN102376831A CN2010105168208A CN201010516820A CN102376831A CN 102376831 A CN102376831 A CN 102376831A CN 2010105168208 A CN2010105168208 A CN 2010105168208A CN 201010516820 A CN201010516820 A CN 201010516820A CN 102376831 A CN102376831 A CN 102376831A
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余国辉
王建钧
朱长信
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FOSHAN QIMING PHOTOELECTRIC Co Ltd
Chi Mei Lighting Technology Corp
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FOSHAN QIMING PHOTOELECTRIC Co Ltd
Chi Mei Lighting Technology Corp
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Abstract

本发明提供一种发光器件，包括一个基底和一个多层结构，该多层结构具有在发光区和非发光区范围内形成于基底上的N型半导体层、在发光区的范围内形成于N型半导体层上的有源层和在发光区的范围内形成于有源层上的P型半导体层。该发光器件还包括形成于发光区范围内并与P型半导体层电性连接的P型电极和形成于非发光区范围内并与N型半导体层电性连接的N型电极。而且，该发光器件还包括为了定义至少一个欧姆接触区而形成于N型电极与位于非发光区的第一分区范围内的N型半导体层之间的绝缘体，从而在非发光区的第一分区范围内N型电极通过欧姆接触区与N型半导体层电性连接。

Description

发光器件
【技术领域】
本发明涉及一种发光器件，尤其是一种利用绝缘体和/或形成于N型电极下的外延型结构以改善电流密度一致性的发光器件。
【背景技术】
发光二极管(LED)已经被广泛应用于高亮度照明的使用场合。具有代表性的LED的结构包括半导体多层结构、P型电极、N型电极和设置在半导体多层结构表面的连接片。工作时，电流通过与连接片相连的外部端子注入LED，然后分别从P型电极和N型电极流入P型半导体层和N型半导体层。当电流正向流过PN结时，进入对方区域的少数载流子与所进入区域的多数载流子发生再组合而发光。正常工作状况下LED发出的光强与电流密度成正比。在电流密度一定的情况下，PN结的面积越大，LED发出的光强也越大。
为了使LED发出亮度更大的光，通常采用使LED的发光区面积最大化的手段，这样可以提升LED工作电流的方向性。对于大工作电流下的大规模LED来说，如果发光区的电流密度不均匀，会造成界面的正向电压和温度升高，这将导致LED光学性能和电学性能的降低，对高电流密度下的大尺寸LED来说尤其如此。另外，由于发光效率的不可逆下降会随着电流密度的增加而加剧，所以电流密度的不均匀性加大了发光效率的总体下降速度，LED的使用寿命也因而缩短。
Steigerwald等人的美国专利US6,307,218披露了一种LED的设计，如图12所示，利用平行设置的P型电极和N型电极来改善LED的电流密度的不一致性。Steigerwald等认为，从位于N型电极连接片14a远端的P型电极13区域垂直穿越N型半导体层的电流，它垂直流过PN结的过程中必定会流经N型半导体层中的电流路径以到达N型电极14，但该电流路径与电流从邻近N型电极连接片14a的P型电极13区域垂直穿越N型半导体层到达N型电极14的电流路径是不同的。这两条电流路径的不同导致N型电极连接片14a周围不同位置处电流分布的不均匀性。相应地，如图13所示，LED在邻近N型电极14末端的区域15所发出光的亮度(强度)，和其它发光区域相比是不一致的。这种发光亮度的不一致性是由于LED相应区域电流密度的不一致造成的。
由此可知，现有技术中存在着解决上述缺陷和不足的需求。
【发明内容】
本发明的一个方面涉及一种发光器件。
本发明的一种发光器件包括基底和多层结构；多层结构具有第一端部和与第一端部相对的第二端部，以定义发光区和非发光区；非发光区具有第一分区和第二分区，第一分区的位置靠近多层结构的第一端部，第二分区从第一分区延伸进入发光区；多层结构包括：在发光区和非发光区的范围内形成于基底上的N型半导体层、在发光区的范围内形成于N型半导体层上的有源层和在发光区的范围内形成于有源层上的P型半导体层；
该发光器件还包括形成于发光区范围内并与P型半导体层电性连接的P型电极和形成于非发光区范围内并与N型半导体层电性连接的N型电极；
另外，还包括为定义一个或多个欧姆接触区而形成于N型电极与位于非发光区的第一分区范围内的N型半导体层之间的绝缘体，从而在非发光区的第一分区范围内N型电极通过欧姆接触区与N型半导体层电性连接。
该发光器件还可以进一步包括在发光区范围内形成于P型半导体层上的透明导电层，使得P型电极通过透明导电层与P型半导体层电性连接。
在一种实施方式中，绝缘体包括至少一层；绝缘体由一种材质形成，或者由两种或两种以上材质形成。在一种实施方式中，绝缘体的成分至少包括透明氧化物和氮化物中的一种。构成绝缘体的成分可以包括SiO2、SixNyx、Al2O3和TiO2中的一种或一种以上的组合。绝缘体可以包括外延型结构。
在一种实施方式中，N型电极具有在非发光区的第一分区范围内形成于绝缘体上的N型电极桥，和在非发光区的第二分区范围内平行形成于N型半导体层上的多个N型指状电极；每一个N型指状电极具有第一端和与之相对的第二端，第一端与N型电极桥电性连接，第二端向多层结构的发光区延伸。P型电极具有形成于靠近多层结构的第二端部的P型电极桥，和平行设置于发光区范围内的多个P型指状电极；每一个P型指状电极具有第一端头和与之相对的第二端头，第一端头与P型电极桥电性连接，第二端头向多层结构的第一端部延伸，第二端头靠近N型电极桥；P型指状电极和N型指状电极交替设置。
在一种实施方式中，N型电极桥包括与相应N型指状电极电性连接的至少一个以上导线连接片，导线连接片位于至少一个欧姆接触区上方，这样的结构使得至少一个导线连接片通过至少一个欧姆接触区与N型半导体层电性连接。这样，发光器件工作时，N型指状电极和一个相邻的P型指状电极之间的电流路径与位于至少一个导线连接片下的至少一个欧姆接触区和相邻P型指状电极之间的电流路径一样。
另一方面，本发明还涉及另一种发光器件，基底和多层结构；多层结构具有第一端部和与第一端部相对的第二端部，以定义发光区和非发光区；非发光区具有第一分区和第二分区，第一分区的位置靠近多层结构的第一端部，第二分区从第一分区延伸进入发光区；多层结构包括：形成于基底上的N型半导体层、形成于N型半导体层上的有源层和形成于有源层上的P型半导体层。
在非发光区的第一分区范围内多层结构具有多层的外延型结构以限定至少一个欧姆接触区。具体实施时，外延型结构包括至少一层；外延型结构具有P型半导体层/有源层/N型半导体层的结构；外延型结构被与有源层和P型半导体层隔离开来。
该发光器件还包括形成于非发光区范围内并与N型半导体层电性连接的N型电极和形成于发光区范围内并与P型半导体层电性连接的P型电极，在非发光区的第一分区范围内N型电极通过至少一个欧姆接触区与N型半导体层电性连接。
该发光器件还包括在发光区范围内形成于P型半导体层上的透明导电层，使得P型电极通过透明导电层与P型半导体层电性连接。
在该发光器件的一种实施方式中，N型电极具有在非发光区的第一分区范围内形成于绝缘体上的N型电极桥，和在非发光区的第二分区范围内平行形成于N型半导体层上的多个N型指状电极；每一个N型指状电极具有第一端和与之相对的第二端，第一端与N型电极桥电性连接，第二端向多层结构的发光区延伸；P型电极具有形成于靠近多层结构的第二端部的P型电极桥，和平行设置于发光区范围内的多个P型指状电极；每一个P型指状电极具有第一端头和与之相对的第二端头，第一端头与P型电极桥电性连接，第二端头向多层结构的第一端部延伸，第二端头靠近N型电极桥；P型指状电极和N型指状电极交替设置。
在该发光器件的一种实施方式中，N型电极桥包括与相应N型指状电极电性连接的一个或多个导线连接片，导线连接片位于一个或多个欧姆接触区上方，这样的结构使得一个或多个导线连接片通过一个或多个欧姆接触区与N型半导体层电性连接。这样，发光器件工作时，N型指状电极和一个相邻的P型指状电极之间的电流路径与位于导线连接片下的至少一个欧姆接触区和相邻P型指状电极之间的电流路径一样。
N型电极与P型电极、透明导电层、P型半导体层、有源层之间是电绝缘的。
进一步地，本发明还涉及一种发光器件的制作方法，该方法包括以下步骤：提供基底；在基底上形成多层结构，多层结构包括：形成于基底上的N型半导体层、形成于N型半导体层上的有源层和形成于有源层上的P型半导体层，多层结构具有第一端部和与第一端部相对的第二端部，以定义发光区和非发光区；非发光区具有第一分区和第二分区，第一分区的位置靠近多层结构的第一端部，第二分区从第一分区延伸进入发光区。
该方法还包括蚀刻步骤，在非发光区对多层结构进行蚀刻以在非发光区的第一分区形成外延型结构，使得在非发光区的第二分区范围内N型半导体层暴露出来，外延型结构限定了至少一个欧姆接触区。
在该方法的一种实施方式中，外延型结构包括至少一层。外延型结构可以包括P型半导体层/有源层/N型半导体层的结构。外延型结构可以与有源层、P型半导体层隔离开来。
该方法还包括在非发光区形成N型电极的步骤、在发光区范围内于P型半导体层上形成透明导电层的步骤和在透明导电层上形成P型电极的步骤。通过形成N型电极，使得N型电极在非发光区的第一分区范围内通过至少一个欧姆接触区与N型半导体层电性连接，N型电极在非发光区的第二分区范围内直接与N型半导体层电性连接。通过形成P型电极，使得P型电极通过透明导电层与P型半导体层电性连接。
在该方法的一种实施方式中，N型电极具有在非发光区的第一分区范围内形成于绝缘体上的N型电极桥，和在非发光区的第二分区范围内平行形成于N型半导体层上的多个N型指状电极；每一个N型指状电极具有第一端和与第一端相对的第二端，第一端与N型电极桥电性连接，第二端向多层结构的发光区延伸；P型电极具有形成于靠近多层结构的第二端部的P型电极桥和平行设置于发光区范围内的多个P型指状电极；每一个P型指状电极具有第一端头和与第一端头相对的第二端头，第一端头与P型电极桥电性连接，第二端头向多层结构的第一端部延伸，第二端头靠近N型电极桥；P型指状电极和N型指状电极交替设置。
在该方法的一种实施方式中，N型电极桥包括至少一个与相应的N型指状电极电性连接且位于至少一个欧姆接触区上方的导线连接片，这样至少一个导线连接片通过至少一个欧姆接触区与N型半导体层电性连接。这样，由方法得到的发光器件在工作时，相应的N型指状电极和一个相邻的P型指状电极之间的电流路径与位于至少一个导线连接片下的至少一个欧姆接触区和相邻P型指状电极之间的电流路径一样。
更进一步地，本发明设计一种发光器件，包括多层结构；该多层结构包括发光区和部分延伸进入发光区的非发光区，还包括N型半导体层、形成于N型半导体层上的有源层、形成于有源层上的P型半导体层、形成于发光区范围内并与P型半导体层电性连接的P型电极和形成于非发光区范围内并与N型半导体层电性连接的N型电极。
该多层结构包括第一端部和与第一端部相对的第二端部，以定义发光区和非发光区；非发光区具有第一分区和第二分区，第一分区的位置靠近多层结构的第一端部，第二分区从第一分区延伸进入发光区。
该发光器件还包括形成于N型电极和非发光区范围内的N型半导体之间绝缘体以定义至少一个欧姆接触区，这样N型电极通过至少一个欧姆接触区与N型半导体层电性连接。
该发光器件可以进一步包括在发光区范围内形成于P型半导体层上的透明导电层，这样P型电极通过透明导电层与P型半导体层电性连接。
在一种实施方式中，多层结构这样形成：N型半导体层被暴露在非发光区，绝缘体形成于非发光区的第一分区范围内的N型半导体层上，这样位于非发光区的第一分区范围内的N型电极通过至少一个欧姆接触区与N型半导体层电性连接，位于非发光区的第二分区范围内的N型电极直接与N型半导体层电性连接。
在一种实施方式中，绝缘体包括至少一层，绝缘体由一种材质形成，或者由两种或两种以上材质形成。在一种实施方式中，绝缘体的成分至少包括透明氧化物和氮化物中的一种。
在一种实施方式中，绝缘体包括外延型结构。该外延型结构包括P型半导体层/有源层/N型半导体层的结构。该外延型结构被与有源层、P型半导体层隔离开来。
在一种实施方式中，N型电极具有在非发光区的第一分区范围内形成于绝缘体上的N型电极桥，和在非发光区的第二分区范围内平行形成于N型半导体层上的多个N型指状电极。每一个N型指状电极具有第一端和与之相对的第二端，第一端与N型电极桥电性连接，第二端向多层结构的发光区延伸。P型电极具有形成于靠近多层结构的第二端部的P型电极桥，和平行设置于发光区范围内的多个P型指状电极。每一个P型指状电极具有第一端头和与之相对的第二端头，第一端头与P型电极桥电性连接，第二端头向多层结构的第一端部延伸，第二端头靠近N型电极桥；P型指状电极和N型指状电极交替设置。
在一种实施方式中，N型电极桥包括与相应N型指状电极电性连接的至少一个以上导线连接片，导线连接片位于至少一个欧姆接触区上方，这样的结构使得至少一个导线连接片通过至少一个欧姆接触区与N型半导体层电性连接。这样，发光器件工作时，N型指状电极和一个相邻的P型指状电极之间的电流路径与位于至少一个导线连接片下的至少一个欧姆接触区和相邻P型指状电极之间的电流路径一样。
尽管在不背离本发明披露的发明实质和创新理念范围的情况下可以得到本发明的变形，但从下文的描述结合附图可以很明显地得到以上提及的发明内容以及本发明的其它方面。
本发明的有益效果是：本发明在N型电极的部分位置下置入部分绝缘层，提高了发光器件的电流密度一致性，使电流分布更加均匀，发光器件的发光亮度(强度)一致性也得以提高，降低了发光器件的正向电压和界面温度，改善了发光器件的光学性能和电学性能，减缓了发光效率的下降速度，发光器件的使用寿命得以延长。
【附图说明】
本发明的具体实施方式中采用了附图，附图结合文字描述对本发明的原理进行了解释。本发明的具体实施方式中，采用了相同的附图标记来表示同样或相似的部件。其中：
图1是本发明发光器件的一种具体实施方式中发光区和非发光区的俯视示意图；
图2是图1所示发光区和非发光区的另一种俯视示意图；
图3是图1所示发光区和非发光区所属发光器件的俯视示意图；
图4是图3所示发光器件的A-A’剖视示意图；
图5是图3所示发光器件的B-B’剖视示意图；
图6是图3所示发光器件在装配过程中处于步骤(a)时的剖视示意图，剖切位置参照图3中的A-A’；
图7是图3所示发光器件在装配过程中处于步骤(b)时的剖视示意图，剖切位置参照图3中的A-A’；
图8是图3所示发光器件在装配过程中处于步骤(c)时的剖视示意图，剖切位置参照图3中的A-A’；
图9是本发明另一种具体实施方式的发光器件在装配过程中处于步骤(a)时的剖视示意图，剖切位置参照图3中的B-B’；
图10是图9所示发光器件在装配过程中处于步骤(b)时的剖视示意图，剖切位置参照图3中的A-A’；
图11是本发明发光器件的一种具体实施方式在工作时的示意图；
图12是一种传统的发光器件的俯视示意图；
图13是图12所示发光器件在工作时的示意图。
【具体实施方式】
在下文中，将结合用以表达本发明较佳实施例的附图，对本发明进行更全面的描述。本发明可以采用很多不同的具体形式来实施，对本发明的理解不应该局限于这里将要展开的对本发明实施例的描述。相反，这些实施例的描述将使本发明得到彻底和完全的披露，也将向本领域技术人员完整地表达本发明所主张的权利范围。文中采用同样的标号表示同样的部件。
可以被理解的是，当某部件被看作另一个部件时，它代表该另一个部件，或者它也代表除二者之外的其它部件；反之，当某部件被直接认为就是另一个部件，则它不代表除二者之外的其它部件。正如文中所用到的，采用“和/或”的表达包括所有可能的组合方式，既包括所提及所有项目中的某一个的情况，也包括所提及项目中的多个的组合的情况。
可以被理解的是，虽然“第一”、“第二”、“第三”等用语可以用来描述不同的元件、组件、区域、层和/或截面，但这些元件、组件、区域、层和/或截面不应该受到这样的用语的限制。这些用语仅仅是被用来将一个元件、组件、区域、层和/或截面与其它的元件、组件、区域、层和/或截面区别开来。所以，下文所论及的第一元件、第一组件、第一区域、第一层和/或第一截面也可以被称作第二元件、第二组件、第二区域、第二层和/或第二截面，这也不会违背本发明所给出的教导。
文中所用术语仅仅是用于描述特定的实施例，并没有限制本发明的意图。正如文中所用到的，当采用“一个”、“这个”等单数形式的表达方式时，也是包括复数形式的表达意图的，除非根据上下文的语境可以明确要表达的是单数形式。此外，还可以被理解的是，当本说明书用到用语“含有”、“包括”、“有”时，要表达的是存在所提及的特征、区域、数量、步骤、操作、元件和/或组件，但是并没有排除存在或附加未被提及的一个或多个其它特征、区域、数量、步骤、操作、元件、组件和/或它们的任意组合。
此外，相关的用语，例如“底部”和“顶部”，会被用来描述附图中某两个部件之间的位置关系。可以被理解的是，用到这些用语所想表达的是，除了附图中示出的方向体系外，本发明装置还包括另外的方向体系。例如，如果某幅附图中的装置被翻转过来，参照附图被描述为在其它部件底部的部件在此时就位于其它部件的顶部了。因此，根据附图中特定的方向体系，例词“底部”可能包括“底部”和“顶部”两种位置关系的表达含义。与此相类似，如果某幅附图中的装置被翻转过来，被描述为“低”于其它部件的部件此时就位于“高”于其它部件的位置。例词“低”可能包括低和高两种位置关系的表达含义。
除非有相反的定义，文中所用到的所有用语(包括技术和科学用语)的含义与本发明所属领域的技术人员通常理解的含义相同。还应该被理解的是，文中所用的用语(例如在普遍使用的词典中被明确定义的用语)应该被理解为具有与相关技术背景和本发明披露的技术内容相一致的含义，而不能进行过于观念化或形式化的理解，除非文中明显地进行了这样的定义。
文中所用到的“层”是指薄片或薄膜。
文中所用到的“电极”是指由一种或多种导电材料形成的导电层或导电膜。
文中所用到的“欧姆接触区”是指半导体装置上的一个区域，该区域的形成使得半导体装置的电流-电压曲线是线性的和均衡的。
下文将根据本发明的实施例结合附图1-11进行描述。正如文中所详述和概括的，本发明的目的是提供一种发光器件。
参见图1-8，尤其是图3-5，发光器件100是本发明的一种具体实施方式。在该实施例中，发光器件100包括形成于基底110上的多层结构120、P型电极130和N型电极140，N型电极140与多层结构120电性连接以向多层结构120发出工作电流。N型电极140和P型电极130由同种导电材料构成，也可以由不同的导电材料构成。
多层结构120有一个第一端部121a和与之相对的第二端部121b，以定义发光区123和非发光区125。如图4和图5所示，多层结构120包括在发光区123和非发光区125的范围内形成于基底110上的N型半导体层122、在发光区123的范围内形成于N型半导体层122上的有源层124和在发光区123的范围内形成于有源层124上的P型半导体层126。具体实施时，有源层124可以采用MQW层(MQW即Multiple Quantum Well，多量子阱)。透明导电层128形成于P型半导体层126上，P型电极130形成于发光区123范围内并通过透明导电层128与P型半导体层126电性连接。N型电极140形成于非发光区125范围内并与N型半导体层122电性连接。
如图1所示，在多层结构120的范围内非发光区125的范围被限定为凹腔，这样N型半导体层122得以暴露在这些凹腔中。非发光区125具有第一分区125a和第二分区125b，第一分区125a的位置靠近多层结构120的第一端部121a，第二分区125b从第一分区125a延伸进入发光区123。本实施例中，第一分区125a包括两个半长圆形的凹腔125c，第二分区125b包括多个的槽(或缝)125b，这些槽125b是平行形成于发光区123范围内的空间区域。每一个半长圆形的凹腔125c具有宽度D1，每一个槽125b具有宽度D2，D2小于D1。
如图2所示，绝缘体150在非发光区125的第一分区125a范围内沉积在N型半导体层122上，这样位于非发光区125的第一分区125a范围内N型半导体层122被绝缘体150覆盖。但是，在半长圆形的凹腔125c内，绝缘体150沉积为151a和151b两部分，151a和151b被宽度为d的间隙152a分开；在间隙152a所在位置，N型半导体层122是暴露的，而并没有被绝缘体150覆盖。间隙152a的宽度d大体相当于每一个第二分区125b的宽度D2。间隙152a定义了一个欧姆接触区，N型电极140通过该欧姆接触区在非发光区125的第一分区125a范围内与N型半导体层122电性连接。绝缘体150可以是一层或多层结构，可以由一种材料构成，也可以由多种材料构成。作为一种具体实施方式，绝缘体150的成分至少包括透明氧化物和氮化物中的一种。具体地，构成绝缘体150的成分包括SiO2、SixNy、Al2O3和TiO2等类似成分中的一种或一种以上的组合。绝缘体150可以包括外延型结构。
在图1-8所示实施例中，尤其是图3，N型电极140具有在非发光区125的第一分区125a范围内形成于绝缘体150上的N型电极桥141，和在非发光区125的第二分区125b范围内平行形成于N型半导体层122上的复数个N型指状电极142。每一个N型指状电极142具有第一端142a和与之相对的第二端142b，第一端142a与N型电极桥141电性连接，第二端142b向多层结构120的发光区123延伸。N型电极桥141包括至少一个导线连接片143，每个导线连接片143在相应的半长圆形的凹腔125c范围内形成于绝缘体150上。导线连接片143适于用作附加端子以与N型电极140电性连接。每个导线连接片143与相应的N型指状电极142电性连接，并且位于相应的欧姆接触区152上方。相应地，导线连接片143通过欧姆接触区152与N型半导体层122电性连接。另外，因为复数个N型指状电极142都是在非发光区125的第二分区125b范围内平行形成于N型半导体层122上的，所以N型电极140在非发光区125的第二分区125b范围内直接与N型半导体层122电性连接。
P型电极130具有形成于靠近多层结构120的第二端部121b的P型电极桥131，和平行设置于发光区123范围内的复数个P型指状电极132。每一个P型指状电极132具有第一端头132a和与之相对的第二端头132b，第一端头132a与P型电极桥131电性连接，第二端头132b向多层结构120的第一端部121a延伸。依照本发明，每个P型指状电极132的第二端头132b大体靠近N型电极桥141。而且，P型电极桥131可以设置一个或多个导线连接片133，用作附加端子以与P型电极130电性连接。
此外，如图3-5所示，P型指状电极132和N型指状电极142是交替设置的。这样，发光器件100中到处的发射电流都是均匀分布的。
对于该发光器件100，当P型电极130通入电流时，电流沿最短路径(换言之，通常是垂直距离)穿越PN结从P型指状电极132流向N型半导体层122。电流随后在N型半导体层122范围内沿侧向流向N型电极140。因为欧姆接触区152是被定义在导线连接片143上的，所以电流通过欧姆接触区152到达导线连接片143区域的N型电极140，这使得从P型指状电极132到位于导线连接片143远端区域的相应N型指状电极142之间的电流路径161b(及162b)与从P型指状电极132到位于导线连接片143区域的相应N型电极140之间的电流路径161a(及162a)大体上一样。这会使发光器件100的电流密度一致。另外，参见图3，根据本发明，P型电极130上P型指状电极132的第二端头132b延伸到多层结构120的第一端部121a，第二端头132b大体靠近N型电极140的N型电极桥141和导线连接片143，这至少会进一步改善发光器件100边缘区域的电流密度一致性。相应地，如图11所示，在发光器件100的发光区，发光器件的发光亮度(强度)也是一致的。
如图6-8所示，发光器件100可按照以下步骤来制作：
首先，在基底110上形成多层结构120。多层结构120包括形成于基底110上的N型半导体层122、形成于N型半导体层122上的有源层124和形成于有源层124上的P型半导体层126。
然后，如图6所示，在预先选定的非发光区位置对多层结构120的P型半导体层126和有源层124进行蚀刻以使所选定位置区域的N型半导体层122暴露出来，该选定位置区域就是非发光区125。相应地，多层结构120未被蚀刻的保留区域就是发光区123。非发光区125被定义了靠近多层结构120的第一端部121a的第一分区125a和从第一分区125a延伸进入发光区123的第二分区125b。非发光区125的第一分区125a包括一个或多个半长圆形的凹腔125c，第二分区125b包括多个的槽(或缝)125b，这些槽125b是平行形成于发光区123范围内的空间区域。每一个半长圆形的凹腔125c具有宽度D1，每一个槽125b具有宽度D2，D2小于D1。
如图7所示，下一步是在非发光区125的第一分区125a范围内，在暴露的N型半导体层122上沉积绝缘材料以形成绝缘体150。在每个半长圆形的凹腔125c内，绝缘体150沉积为151a和151b两部分，151a和151b被宽度为d的间隙152a分开；在间隙152a所在位置，N型半导体层122是暴露的。间隙152a的宽度d大体相当于每一个第二分区125b的宽度D2。
在发光区123，透明导电层128随机地形成在P型半导体层126。然后在非发光区125形成N型电极140，这样，N型电极140通过欧姆接触区152在非发光区125的第一分区125a范围内与N型半导体层122电性连接，欧姆接触区152由间隙152a定义，参见图8，N型电极140在非发光区125的第二分区125b范围内直接与N型半导体层122电性连接。正是间隙152a定义了欧姆接触区152，通过欧姆接触区152N型电极140在非发光区125的第一分区125a范围内与N型半导体层122电性连接。
最后，P型电极130形成于透明导电层128上，P型电极130通过透明导电层128与P型半导体层126电性连接。P型电极130也可以和N型电极140在同一个步骤中一起形成。
参考图9，图中示出了按照本发明另一种具体实施方式得到的发光器件600。发光器件600与图1-8所示的发光器件100相似。发光器件600包括多层结构620，多层结构620包括形成于基底610上的N型半导体层622、形成于N型半导体层622上的有源层624和形成于有源层624上的P型半导体层626。具体实施时，有源层624可以采用MQW层(MQW即Multiple Quantum Well，多量子阱)。发光器件600还包括形成于P型半导体层626上的透明导电层628。多层结构620有一个第一端部和与之相对的第二端部，以定义发光区623和非发光区625。非发光区625具有第一分区625a和第二分区，第一分区625a靠近第一端部，第二分区从第一分区625a延伸进入发光区623。
与发光器件100中形成于非发光区125的第一分区125a范围内的绝缘体150不同，在发光器件600中，多层结构620在非发光区625的第一分区625a范围内定义了一个外延型结构650。依照本发明，外延型结构650至少包括一层。如图9所示，具有P型半导体层/有源层/N型半导体层的结构的外延型结构650被与多层结构620的有源层624和P型半导体层626隔离开来。具体来说，宽度为g的间隙651将外延型结构650在空间上与多层结构620的有源层624和P型半导体层626隔离开来了。此外，外延型结构650定义了一个或多个槽652a，这些槽652a使得N型半导体层622的相应部位得以暴露以提供欧姆接触区。
另外，P型电极630在发光区623的范围内形成于透明导电层628上，P型电极630通过透明导电层628与P型半导体层626电性连接。N型电极640形成在非发光区625并与N型半导体层622电性连接。同样地，N型电极640具有在非发光区625的第一分区625a范围内形成于外延型结构650上的N型电极桥641，和在非发光区625的第二分区范围内平行形成于N型半导体层622上的复数个N型指状电极。N型电极桥641包括一个或多个导线连接片643，导线连接片643形成于外延型结构650上的。每个导线连接片643与相应的N型指状电极电性连接，并且位于相应的欧姆接触区652上方。相应地，导线连接片643通过欧姆接触区652与N型半导体层622电性连接。P型电极630具有形成于靠近多层结构620的第二端部的P型电极桥，和平行设置于发光区623范围内的复数个P型指状电极632。P型指状电极632和N型指状电极交替设置的。
在该发光器件600中，外延型结构650起到与图1-8所示发光器件100中的绝缘体150相同的效用，其作用类似于二极管。当P型电极630通入电流时，电流沿最短路径(换言之，通常是垂直距离)穿越PN结从P型指状电极632流向N型半导体层622。电流随后在N型半导体层622范围内沿侧向流向N型电极640。因为欧姆接触区652是被定义在导线连接片643上的，所以电流通过欧姆接触区652到达导线连接片643区域的N型电极640，这使得从P型指状电极632到位于导线连接片643远端区域的相应N型指状电极142之间的电流路径与从P型指状电极632到位于导线连接片643区域的相应N型指状电极之间的电流路径大体上一样。这会使发光器件600的电流密度一致。相应地，如图11所示，在发光器件600的发光区，发光器件的发光亮度(强度)也是一致的。
如图9和图10所示，本发明还给出了发光器件600的制作方法，包括以下步骤：
在基底610上形成多层结构620；
在非发光区625对多层结构620进行蚀刻以在非发光区625的第一分区625a范围内形成外延型结构650，使非发光区625的第二分区范围内的N型半导体层122暴露出来。外延型结构650定义了一个或多个槽652a，N型半导体层622从槽652a暴露出来以形成欧姆接触层。
该方法可以包括在发光区623的的范围内在P型半导体层626上形成透明导电层628的过程。该方法还可以包括在非发光区625形成N型电极640的过程，这样，N型电极640通过欧姆接触区652在非发光区625的第一分区625a范围内与N型半导体层622电性连接，N型电极640在非发光区625的第二分区范围内直接与N型半导体层622电性连接。与形成N型电极640一起或者在形成N型电极640之后，P型电极630形成于透明导电层628上，这样P型电极630通过透明导电层628与P型半导体层626电性连接。
总而言之，本发明主要详述了一种具有绝缘体和/或形成于N型电极下的外延型结构的发光器件，这样从N型指状电极到相邻P型指状电极之间的电流路径与从导线连接片下的欧姆接触区到相邻P型指状电极之间的电流路径大体上一样，这会使发光器件的电流密度一致。相应地，在发光器件的发光区，发光器件的发光亮度(强度)也是一致的。
以上对本发明较佳实施例的描述的目的仅仅在于说明和描述，而不是为了试图穷举或限制本发明的所有精确实现方式。根据从以上描述中得到的教导和启示，可以得到本发明具体实施方式的各种变形。
选择以上的具体实施方式进行描述是为了解释本发明的原理和实际应用，以启发本领域技术人员去实施本发明，实施各种具体实施方式以及基于预期特定用途的变形方式。很明显，本领域技术人员在不背离本发明的发明实质和保护范围的情况下还可以得到其它的具体实施方式。相应地，本发明的权利范围是由权利要求书来界定的，而不是由以上的描述和较佳实施例来界定的。

Claims (22)

1.一种发光器件，其特征在于：所述发光器件包括：
一个基底；
一个多层结构；所述多层结构具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，以定义发光区和非发光区；所述非发光区具有第一分区和第二分区，所述第一分区的位置靠近所述多层结构的所述第一端部，所述第二分区从所述第一分区延伸进入所述发光区；所述多层结构包括：在所述发光区和所述非发光区的范围内形成于所述基底上的N型半导体层、在所述发光区的范围内形成于所述N型半导体层上的有源层和在所述发光区的范围内形成于所述有源层上的P型半导体层；
形成于所述发光区范围内并与所述P型半导体层电性连接的一个P型电极；
形成于所述非发光区范围内并与所述N型半导体层电性连接的一个N型电极；和
为定义一个或多个欧姆接触区而形成于所述N型电极与位于所述非发光区的所述第一分区范围内的N型半导体层之间的绝缘体，从而在所述非发光区的所述第一分区范围内所述N型电极通过所述欧姆接触区与所述N型半导体层电性连接。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：所述绝缘体包括至少一层；所述绝缘体由一种材质形成，或者多种材质组合而成。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其特征在于：所述绝缘体由SiO2、SixNy、Al2O3和TiO2中的一种或一种以上的组合物形成。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：所述绝缘体包括外延型结构。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：
所述N型电极具有在所述非发光区的所述第一分区范围内形成于所述绝缘体上的N型电极桥，和在所述非发光区的所述第二分区范围内平行形成于所述N型半导体层上的多个N型指状电极；每一个所述N型指状电极具有第一端和与之相对的第二端，所述第一端与所述N型电极桥电性连接，所述第二端向所述多层结构的所述发光区延伸；
所述P型电极具有形成于靠近所述多层结构的所述第二端部的P型电极桥，和平行设置于所述发光区范围内的多个P型指状电极；每一个所述P型指状电极具有第一端头和与之相对的第二端头，所述第一端头与所述P型电极桥电性连接，所述第二端头向所述多层结构的所述第一端部延伸，所述第二端头靠近所述N型电极桥；
所述P型指状电极和N型指状电极交替设置。
6.根据权利要求5所述的发光器件，其特征在于：所述N型电极桥包括与相应N型指状电极电性连接的至少一个导线连接片，所述导线连接片位于至少一个所述欧姆接触区上方，这样的结构使得至少有一个所述导线连接片通过至少一个所述欧姆接触区与所述N型半导体层电性连接。
7.根据权利要求6所述的发光器件，其特征在于：所述发光器件工作时，所述N型指状电极和一个相邻的所述P型指状电极之间的电流路径与位于至少一个所述导线连接片下的至少一个所述欧姆接触区和相邻所述P型指状电极之间的电流路径一样。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于：还包括在所述发光区范围内形成于所述P型半导体层上的透明导电层，使得所述P型电极通过所述透明导电层与所述P型半导体层电性连接。
9.一种制作发光器件的方法，其特征在于：包括以下步骤：
提供一个基底；
在所述基底上形成一个多层结构，所述多层结构包括：形成于所述基底上的N型半导体层、形成于所述N型半导体层上的有源层和形成于所述有源层上的P型半导体层，所述多层结构具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，在所述的第一端部和第二端部之间定义了一个发光区和一个非发光区；所述非发光区具有第一分区和第二分区，所述第一分区的位置靠近所述多层结构的第一端部，所述第二分区从所述第一分区延伸进入所述发光区；
在选定的非发光区位置对所述多层结构的所述P型半导体层和所述有源层进行蚀刻以使所选定位置区域的所述N型半导体层暴露出来；
在所述非发光区的所述第一分区范围内，在暴露的所述N型半导体层上形成一个绝缘体，所述绝缘体至少定义一个欧姆接触区；
在所述发光区范围内，在所述P型半导体层上形成一个透明导电层；
在所述非发光区形成一个N型电极，所述N型电极通过至少一个所述欧姆接触区在所述非发光区的所述第一分区范围内与所述N型半导体层电性连接使得所述N型电极在所述非发光区的所述第二分区范围内直接与所述N型半导体层电性连接；和
在所述透明导电层上形成一个P型电极使得所述P型电极通过所述透明导电层与所述P型半导体层电性连接。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述P型电极和所述N型电极在同一个步骤中一起形成。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述绝缘体由一种材料形成，或者多种材质组合而成。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述绝缘体的成分至少包含透明氧化物和透明氮化物中的一种。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述绝缘体可以包括一种外延型结构。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：
所述N型电极具有在所述非发光区的所述第一分区范围内形成于所述绝缘体上的一个N型电极桥，和在所述非发光区的所述第二分区范围内平行形成于所述N型半导体层上的多个N型指状电极；每一个所述N型指状电极具有第一端和与所述第一端相对的第二端，所述第一端与所述N型电极桥电性连接，所述第二端向所述多层结构的所述发光区延伸；
所述P型电极具有形成于靠近所述多层结构的所述第二端部的P型电极桥和平行设置于所述发光区范围内的多个P型指状电极；每一个所述P型指状电极具有第一端头和与所述第一端头相对的第二端头，所述第一端头与所述P型电极桥电性连接，所述第二端头向所述多层结构的所述第一端部延伸，所述第二端头靠近所述N型电极桥；
所述P型指状电极和所述N型指状电极交替设置。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述N型电极桥包括至少一个与相应的所述N型指状电极电性连接且位于至少一个所述欧姆接触区上方的导线连接片，这样至少一个所述导线连接片通过至少一个所述欧姆接触区与所述N型半导体层电性连接。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：由所述方法得到的发光器件在工作时，相应的所述N型指状电极和一个相邻的所述P型指状电极之间的电流路径与位于至少一个所述导线连接片下的至少一个所述欧姆接触区和相邻所述P型指状电极之间的电流路径一样。
17.一种发光器件，其特征在于：所述发光器件包括：
一个基底；
一个多层结构；所述多层结构具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，在所述的第一端部和第二端部之间定义了一个发光区和一个非发光区；所述非发光区具有第一分区和第二分区，所述第一分区的位置靠近所述多层结构的所述第一端部，所述第二分区从所述第一分区延伸进入所述发光区；所述多层结构包括：形成于所述基底上的一个N型半导体层、形成于所述N型半导体层上的有源层和形成于所述有源层上的P型半导体层；在所述非发光区的所述第一分区范围内所述多层结构具有多层的外延型结构以定义至少一个欧姆接触区；
形成于所述非发光区范围内并与所述N型半导体层电性连接的N型电极，这样在所述非发光区的所述第一分区范围内所述N型电极通过至少一个所述欧姆接触区与所述N型半导体层电性连接；
形成于所述发光区范围内并与所述P型半导体层电性连接的P型电极。
18.根据权利要求17所述的发光器件，其特征在于：所述外延型结构具有P型半导体层/有源层/N型半导体层的结构。
19.根据权利要求17所述的发光器件，其特征在于：
所述N型电极具有在所述非发光区的所述第一分区范围内形成于所述绝缘体上的N型电极桥，和在所述非发光区的所述第二分区范围内平行形成于所述N型半导体层上的多个N型指状电极；每一个所述N型指状电极具有第一端和与之相对的第二端，所述第一端与所述N型电极桥电性连接，所述第二端向所述多层结构的所述发光区延伸；
所述P型电极具有形成于靠近所述多层结构的所述第二端部的P型电极桥，和平行设置于所述发光区范围内的多个P型指状电极；每一个所述P型指状电极具有第一端头和与之相对的第二端头，所述第一端头与所述P型电极桥电性连接，所述第二端头向所述多层结构的所述第一端部延伸，所述第二端头靠近所述N型电极桥；
所述P型指状电极和N型指状电极交替设置。
20.根据权利要求19所述的发光器件，其特征在于：所述N型电极桥包括与相应N型指状电极电性连接的一个或多个导线连接片，所述导线连接片位于一个或多个所述欧姆接触区上方，这样的结构使得一个或多个所述导线连接片通过一个或多个所述欧姆接触区与所述N型半导体层电性连接。
21.根据权利要求20所述的发光器件，其特征在于：所述发光器件工作时，所述N型指状电极和一个相邻的所述P型指状电极之间的电流路径与位于所述导线连接片下的至少一个所述欧姆接触区和相邻所述P型指状电极之间的电流路径一样。
22.根据权利要求17所述的发光器件，其特征在于：还包括在所述发光区范围内形成于所述P型半导体层上的一个透明导电层，使得所述P型电极通过所述透明导电层与所述P型半导体层电性连接。
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