CN102623481A - 发光器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种发光器件，包括：支撑衬底；晶体管单元，设置在所述支撑衬底上表面的一侧；发光器件单元，设置在所述支撑衬底上表面的另一侧；以及绝缘层，设置在所述晶体管单元与所述发光器件单元之间以及所述支撑衬底与所述晶体管单元之间，用于将所述晶体管单元与所述发光器件单元隔离。本发明的发光器件单元与晶体管单元关联形成，从而使得晶体管单元和发光器件单元的制造工艺得以迅速且方便地执行，并且可以通过制成的晶体管单元来方便地控制发光器件单元。

Description

发光器件及其制造方法
技术领域
本发明实施例涉及一种与晶体管关联形成的发光器件。
背景技术
由于薄膜生长技术和器件材料的发展，使用III-V族或II-VI族化合物半导体材料的发光器件(例如发光二极管或激光二极管)可以生成各种颜色的光，例如红光、绿光、蓝光和紫外光。此外，发光器件可以使用磷光剂材料或通过颜色混合而生成具有高效率的白光。与传统光源(例如荧光灯和白炽灯)相比，这些发光器件具有如下优点，例如，功耗低、半永久性寿命、响应时间快、稳定以及对环境友好。
因此，这些发光器件越来越多地应用于光通信单元的传输模块、用来替代构成液晶显示器(LCD)器件背光单元的冷阴极荧光灯(CCFL)的发光二极管背光单元、使用白光发光二极管(用来替代荧光灯或白炽灯)的照明装置、车辆头灯以及交通灯。
发明内容
为改善晶体管单元和发光器件单元的制造工艺并方便地控制发光器件单元，本发明实施例提供一种与晶体管关联形成的发光器件。
在一个实施例中，一种发光器件包括：接合层，设置在支撑衬底上；绝缘层，设置在所述接合层的一侧；晶体管单元，设置在所述绝缘层上；以及发光器件单元，设置在所述接合层的另一侧，并且包括第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层，其中，所述晶体管单元和所述发光器件单元通过所述绝缘层彼此隔离。
所述晶体管单元可以作为所述发光器件单元的开关来运行。
所述晶体管单元可以包括：第三导电类型半导体层，设置在所述绝缘层上；未掺杂半导体层，设置在所述第三导电类型半导体层上；第四导电类型半导体层，设置在所述未掺杂半导体层上；第五导电类型半导体层，设置在所述第四导电类型半导体层上；栅绝缘膜，设置在所述未掺杂半导体层上；栅电极，设置在所述栅绝缘膜上；源电极，设置在所述第五导电类型半导体层上；以及漏电极，设置在所述第三导电类型半导体层上。
所述源电极与漏电极之间的电流可以通过所述栅电极与源电极之间的电压来控制，并且所述源电极与漏电极之间的电流可以被施加到设置在所述发光器件单元的第一导电类型半导体层上的电极或第二导电类型半导体层上的电极至少之一。
所述第三导电类型半导体层通过所述绝缘层与所述第一导电类型半导体层电隔离。
在另一个实施例中，一种发光器件包括：接合层，设置在支撑衬底上；绝缘层，设置在所述接合层上的一侧；以及晶体管单元，设置在所述绝缘层上，其中，所述晶体管单元包括：第三导电类型半导体层，设置在所述绝缘层上；未掺杂半导体层，设置在所述第三导电类型半导体层上；第四导电类型半导体层，设置在所述未掺杂半导体层上；第五导电类型半导体层，设置在所述第四导电类型半导体层上；栅绝缘膜，设置在所述未掺杂半导体层上；栅电极，设置在所述栅绝缘膜上；源电极，设置在所述第五导电类型半导体层上；以及漏电极，设置在所述第三导电类型半导体层上。
该发光器件单元还可以包括：发光器件单元，设置在所述接合层上的另一侧，并且包括第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层，并且所述晶体管单元和所述发光器件单元可以通过所述绝缘层彼此隔离。
所述第三导电类型半导体层可以通过所述绝缘层与所述第一导电类型半导体层电隔离。
在另一个实施例中，一种发光器件包括：支撑衬底；晶体管单元，设置在所述支撑衬底上表面的一侧；发光器件单元，设置在所述支撑衬底上表面的另一侧；以及绝缘层，设置在所述晶体管单元与所述发光器件单元之间以及所述支撑衬底与所述晶体管单元之间，用于将所述晶体管单元与所述发光器件单元隔离。
所述发光器件还可以包括：接合层，设置在所述支撑衬底与所述绝缘层之间以及所述支撑衬底与所述发光器件单元之间；以及至少一个沟道层，设置在所述接合层与所述发光器件单元下表面的边缘之间。
所述至少一个沟道层可以设置在所述接合层与所述绝缘层之间。
所述发光器件单元可以包括依次设置在所述支撑衬底的上表面另一侧的第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层。
所述晶体管单元可以包括：第三导电类型半导体层，设置在所述绝缘层上；未掺杂半导体层，设置在所述第三导电类型半导体层上；第四导电类型半导体层，设置在所述未掺杂半导体层上；第五导电类型半导体层，设置在所述第四导电类型半导体层上；栅绝缘膜，设置在所述未掺杂半导体层上；栅电极，设置在所述栅绝缘膜上；源电极，设置在所述第五导电类型半导体层上；以及漏电极，设置在所述第三导电类型半导体层上。
所述第一导电类型半导体层或第二导电类型半导体层至少之一可以是由与所述第三导电类型半导体层、未掺杂半导体层、第四导电类型半导体层或第五导电类型半导体层至少之一相同的层形成的。
所述第一导电类型半导体层和第五导电类型半导体层可以包括相同的材料，所述第二导电类型半导体层和第四导电类型半导体层可以包括相同的材料。
所述栅绝缘膜可以延伸到所述第四导电类型半导体层和第五导电类型半导体层的每一层的一个侧表面以及所述第五导电类型半导体层上表面的一部分。
所述发光器件还可以包括：反射层，设置在所述支撑衬底与所述第二导电类型半导体层之间；以及欧姆层，设置在所述反射层与所述第二导电类型半导体层之间。
本发明的发光器件单元与晶体管单元关联形成，从而使得晶体管单元和发光器件单元的制造工艺得以迅速且方便地执行，并且可以通过制成的晶体管单元来方便地控制发光器件单元。
附图说明
可参照附图详细描述多个布置和实施例，在附图中，相同的附图标记指代相同的元件，其中：
图1是示出根据一个实施例的与晶体管关联形成的发光器件的剖视图；
图2A到图2G是示出根据一个实施例的与晶体管关联形成的发光器件的制造方法的剖视图；
图3是示出根据一个实施例的发光器件封装的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述实施例。
应当理解，当提到元件位于另一个元件“之上”或“之下”时，它能够直接位于该元件之上/之下，并且也可以有一个或多个插入元件。当提到元件位于“之上”或“之下”时，能够基于该元件而包括“在该元件之下”以及“在该元件之上”。
为了描述方便和清楚，在图中，各层的厚度或尺寸被放大、省略或示意性地示出。此外，各元件的尺寸不是表示其实际尺寸。
图1是示出根据一个实施例的与晶体管关联形成的发光器件的剖视图。
如图1所示，发光器件300包括发光器件单元100和晶体管单元200。发光器件单元100和晶体管单元200可以形成在相同的支撑衬底160和接合层150上。
发光器件单元100可以包括反射层140、欧姆层130、沟道层(channellayer)180、发光结构120以及第一电极190，其中反射层140设置在接合层150上，欧姆层130设置在反射层140上，发光结构120包括第一导电类型半导体层122、有源层124以及第二导电类型半导体层126，第一电极190设置在第一导电类型半导体层122上。
此外，晶体管单元200可以包括绝缘层210、第三导电类型半导体层220、未掺杂半导体层230、第四导电类型半导体层240、第五导电类型半导体层250、栅绝缘膜290、栅电极270、源电极260以及漏电极280，其中绝缘层210设置在接合层150上，第三导电类型半导体层220设置在绝缘层210上，未掺杂半导体层230设置在第三导电类型半导体层220上，第四导电类型半导体层240设置在未掺杂半导体层230上，第五导电类型半导体层250设置在第四导电类型半导体层240上，栅绝缘膜290设置在未掺杂半导体层230上，栅电极270设置在栅绝缘膜290上，源电极260设置在第五导电类型半导体层250上，以及漏电极280设置在第三导电类型半导体层220上。
支撑衬底160可以由从如下材料组成的组中选出的一种材料形成：钼(Mo)、硅(Si)、钨(W)、铜(Cu)和铝(Al)、或其合金。此外，例如，支撑衬底160可以选择性地包括金(Au)、Cu合金、镍(Ni)、铜-钨(Cu-W)以及承载晶片(例如，GaN、Si、Ge、GaAs、ZnO、SiGe、SiC、SiGe、Ga2O3等)。可以使用电化学金属沉积方法或使用共熔金属的接合方法作为形成导电支撑衬底160的方法。
此外，用于实现支撑衬底160与发光器件单元100之间的接合或者支撑衬底160与晶体管单元200之间的接合的接合层150可以设置在支撑衬底160上。接合层150可以由从如下材料组成的组中选出的一种材料组成：金(Au)、锡(Sn)、铟(In)、银(Ag)、镍(Ni)、铌(Nb)和铜(Cu)、或其合金。
发光器件单元100的反射层140可以由包括铝(Al)、银(Ag)、镍(Ni)、铂(Pt)、铑(Rh)的金属组成，或由包括Al、Ag、Pt或Rh的合金形成。铝(Al)或银(Ag)有效地反射有源层124产生的光，从而极大地改善发光器件300的光提取效率。
欧姆层130可以被堆叠到大约
Figure BSA00000664531200051
的厚度。欧姆层130可以选择性地使用透光导电层和金属，而且，例如包括从如下材料组成的组中选出的至少一种材料：氧化铟锡(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、铟铝锌氧化物(IAZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟镓锡氧化物(IGTO)、铝锌氧化物(AZO)、锑锡氧化物(ATO)、镓锌氧化物(GZO)、IZO氮化物(IZON)、Al-Ga ZnO(AGZO)、In-Ga ZnO(IGZO)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au、Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Sn、In、Ru、Mg、Zn、Pt、Au以及Hf，并且不限于此。此外，欧姆层130可以经由溅射和电子束沉积来形成。
沟道层180可以包括金属材料或绝缘材料至少之一。当使用金属材料时，使用导电率比欧姆层130的材料低的材料以使得施加到欧姆层130的电流不被施加到沟道层180。
例如，沟道层180可以包括钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、铅(Pb)、铑(Rh)、铱(Ir)或钨(W)至少之一，或包括氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)或氧化钛(TiOx)至少之一，或包括氧化铟锡(ITO)、铝锌氧化物(AZO)或铟锌氧化物(IZO)至少之一。此外，沟道层180可以包括钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)或者铁(Fe)至少之一。
沟道层180具有如下效果：保护位于沟道层180之下的元件在发光结构120的蚀刻期间不被蚀刻，并且稳定地支撑发光器件300以防止发光器件300在制造过程中被损坏。
此外，第一导电类型半导体层122可以由掺杂有第一导电类型掺杂物的III-V族化合物半导体形成，如果第一导电类型半导体层122是N型半导体层，则第一导电类型掺杂物是N型掺杂物，该N型掺杂物可以包括但不限于Si、Ge、Sn、Se以及Te。
有源层124发出具有由有源层(发光层)材料的本征能带决定的能量的光，当经由第一导电类型半导体层122注入到有源层124的电子和经由第二导电类型半导体层126注入到有源层124的空穴相遇时，在有源层产生光。
此外，第二导电类型半导体层126由掺杂有第二导电类型掺杂物的III-V族化合物半导体形成，例如，所述化合物半导体为具有分子式InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的半导体材料。如果第二导电类型半导体层122是P型半导体，则第二导电类型掺杂物是P型掺杂物，该P型掺杂物可以包括Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等。
第一导电类型半导体层122的上表面具有不平坦结构以改善光提取效率。此处，该不平坦结构可以使用干蚀刻方法或光化学湿蚀刻(PEC)方法来形成，或者可以经由形成掩模之后的蚀刻来形成。可以使用等离子体蚀刻、溅射蚀刻、离子蚀刻等作为干蚀刻方法。
发光结构120的这种不平坦结构可以减少第一导电类型半导体层122表面上的全反射，以便通过改变从有源层124发出并向上入射到第一导电类型半导体层122的光的入射角来提高光提取效果，并且可以通过发光结构120来减少从有源层124发出的光的吸收以提高发光效率。
该不平坦结构可以周期性或非周期性地形成，而且该不平坦结构的形状不限于此。例如，该不平坦结构可以具有单一形状，例如矩形、半球形、三角形或梯形，或者可以具有组合形状。
该不平坦结构可以使用湿蚀刻工艺或干蚀刻工艺来形成，或者可以使用湿蚀刻工艺和干蚀刻工艺这两者来形成。
干蚀刻方法可以是等离子体蚀刻、溅射蚀刻或者离子蚀刻，而湿蚀刻工艺可以是PEC工艺。
在PEC工艺的情况下，可以通过控制蚀刻溶液(例如KOH)的含量以及由于GaN结晶度导致的蚀刻速率差异来调整具有精细尺寸的不平坦结构的形状。此外，可以经由形成掩模后的蚀刻来周期性地调整该不平坦结构的形状。
第一电极190设置在第一导电类型半导体层122上。第一电极190是由从如下材料组成的组中选出的一种材料形成的：钼(Mo)、铬(Cr)、镍(Ni)、金(Au)、铝(Al)、钛(Ti)、铂(Pt)、钒(V)、钨(W)、铅(Pd)、铜(Cu)、铑(Rh)和铱(Ir)、或者其合金。
晶体管单元200的绝缘层210用于将发光器件单元100和晶体管单元200彼此电绝缘。绝缘层210可以由电绝缘材料形成，例如，所述电绝缘材料为氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)或氧化钛(TiOx)至少之一。
根据实施例，晶体管单元200可以包括各种晶体管。例如，晶体管单元200可以包括但不限于双极结晶体管或场效应晶体管。
两种晶体管均包括一种共同结构，该共同结构包括三个电极，其中，半导电(semi-conductive)材料设置在沟道区域内。双极结晶体管的三个电极可以称作发射极、集电极和基极，而场效应晶体管的三个电极可以称作源电极、漏电极和栅电极。在双极结晶体管中，通过在基极与射极之间流动的电流来控制射极与集极之间的电流，而在场效应晶体管中，通过栅电极与源电极之间的电压来控制源电极与漏电极之间流动的电流。尽管实施例(下文将详细描述)示出的晶体管单元200采用了场效应晶体管，但是本公开内容不限于此。
晶体管单元200可以作为发光器件单元100的开关来运行。例如，如果将场效应晶体管应用于晶体管单元200，则通过栅电极与源电极之间的电压来控制源电极与漏电极之间的电流，并且源电极与漏电极之间的电流被施加到发光器件单元100的电极，因而发光器件单元100可以在晶体管单元200的控制下运行。
此外，为了制造工艺的便利目的，根据本实施例，晶体管单元200的半导体层的至少一层可以由与发光器件单元100的至少一个半导体层相同的层形成。例如，第三导电类型半导体层220和第一导电类型半导体层122可以由相同的层形成。
晶体管单元200的半导体层可以设置在绝缘层210上。晶体管单元200的半导体层可以根据晶体管单元200的晶体管是P型还是N型来不同地构成，而且该半导体层可以根据容纳能力、传输和施主电荷(transmitting anddonating electric charge)来不同地构成。半导电材料的容纳、传输和施主空穴或电子的分量可以根据掺杂材料而变化。
例如，晶体管单元200的半导体层可以包括第三导电类型半导体层220、未掺杂半导体层230、第四导电类型半导体层240和第五导电类型半导体层250，其中未掺杂半导体层230设置在第三导电类型半导体层220上，第四导电类型半导体层240设置在未掺杂半导体层230上，第五导电类型半导体层250设置在第四导电类型半导体层240上。
第三导电类型半导体层220和第五导电类型半导体层250可以由掺杂有第一导电类型掺杂物的III-V族化合物半导体形成。如果第三导电类型半导体层220和第五导电类型半导体层250是N型半导体层，则第一导电类型掺杂物是N型掺杂物，且该N型掺杂物可以包括Si、Ge、Sn、Se、Te等。
此外，第四导电类型半导体层240可以由掺杂有第二导电类型掺杂物的III-V族化合物半导体形成，例如，所述化合物半导体为具有分子式InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤10≤x+y≤1)的半导体材料或AlGaN。如果第四导电类型半导体层240是P型半导体层，则第二导电类型掺杂物是P型掺杂物，且该P型掺杂物可以包括Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等。
未掺杂半导体层230可以设置在第三导电类型半导体层220与第四导电类型半导体层240之间。未掺杂半导体层230可以包括GaN。未掺杂半导体层230是这样的区域：位于栅电极之下以形成沟道，并且当向未掺杂半导体层230施加栅电极电压时导致耗尽以降低晶体管单元200的运行电压。
栅绝缘膜290可以设置在未掺杂半导体层230上。栅电极270可以设置在栅绝缘膜290上。源电极260可以设置在第五导电类型半导体层250上，以及漏电极280可以设置在第三导电类型半导体层220上。
栅绝缘膜290可以由绝缘材料形成，例如，所述绝缘材料为诸如氧化硅或氮化硅等无机膜，或诸如聚酰亚胺等有机膜。
在下文中，将参照附图来描述根据实施例的发光器件300的制造方法。
图2A到图2G是示出根据一个实施例的彼此关联的晶体管单元200和发光器件100的制造方法的剖视图。
如图2A所示，制备衬底110。衬底110可以是导电衬底或绝缘衬底，例如可以由蓝宝石(Al2O3)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Ge或Ga2O3至少之一形成。衬底110的上表面可以具有不平坦结构，然而不限于该不平坦结构。经由湿法清洁可以去除衬底110表面的杂质。
晶体管单元200的半导体层250、240和230以及发光器件单元100的发光结构120的半导体层122、124和126依次形成在衬底110上。此处，晶体管单元200的至少一个半导体层可以与发光器件单元100的至少一个半导体层相一致(coincide with)。例如，晶体管单元200的半导体层中的第三导电类型半导体层220可以与发光器件单元100的半导体层中的第一导电类型半导体层122相一致。
此外，晶体管单元200的半导体层250、240和230以及发光器件单元100的发光结构120的半导体层122、124和126例如可以使用诸如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)或混合气相外延(HVPE)等方法来形成，但是不限于此。
此处，在晶体管单元200的半导体层250、240与230与衬底110之间可以生长缓冲层(未示出)。缓冲层用于减小材料之间的晶格失配以及热膨胀系数差异。缓冲层可以由III-V族化合物半导体形成，例如，所述化合物半导体为GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN或AlInN至少之一。未掺杂半导体层可以形成在缓冲层上，但本公开内容不限于此。
晶体管单元200的半导体层250、240、230和220可以包括第五导电类型半导体层250、第四导电类型半导体层240、未掺杂半导体层230和第三导电类型半导体层220。
此处，第一导电类型半导体层122或第五导电类型半导体层250可以由掺杂有第一导电类型掺杂物的III-V族化合物半导体形成。如果第一导电类型半导体层122或第五导电类型半导体层250是N型半导体层，则第一导电类型掺杂物是N型掺杂物，且该N型掺杂物可以包括Si、Ge、Sn、Se、Te等。
第一导电类型半导体层122或第五导电类型半导体层250可以包括具有分子式AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的半导体材料。例如，第一导电类型半导体层122可以由GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、InGaAs、AlInGaAs、GaP、AlGaP、InGaP、AlInGaP或InP至少之一形成。
第一导电类型半导体层122或第五导电类型半导体层250可以通过向腔内注入包括N型杂质(例如硅(Si))的三甲基镓(TMGa)气、氨(NH3)气、氮(N2)气或硅烷(SiH4)气来形成。
此外，第二导电类型半导体层126或第四导电类型半导体层240可以由掺杂有第二导电类型掺杂物的III-V族化合物半导体形成，例如，所述化合物半导体为具有分子式InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的半导体材料或AlGaN。如果第二导电类型半导体层126或第四导电类型半导体层240是P型半导体层，则第二导电类型掺杂物是P型掺杂物，且该P型掺杂物可以包括Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等。
第二导电类型半导体层126或第四导电类型半导体层240可以是P型GaN层，该P型GaN层可是通过向腔内注入包括P型杂质(例如镁(Mg))的三甲基镓(TMGa)气、氨(NH3)气、氮(N2)气或双(乙基环戊二烯基)镁(bis-ethyl cyclo pentadienyl magnesium)(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}来形成，但是不限于此。
未掺杂半导体层(GaN)230可以形成在第三导电类型半导体层220与第四导电类型半导体层240之间。未掺杂半导体层230可以包括GaN，并且该未掺杂半导体层230是这样的区域：位于栅电极之下以形成沟道，并且当向未掺杂半导体层230施加栅电极电压时导致耗尽以降低晶体管单元200的运行电压。
有源层124发出具有由有源层(发光层)材料的本征能带决定的能量的光，当经由第一导电类型半导体层122和第二导电类型半导体层126注入到有源层124的载流子相遇时，在有源层产生光。
有源层124可以具有从如下结构组成的组中选出的至少一种结构：单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子线结构以及量子点结构。例如，通过注入三甲基镓(TMGa)气、氨(NH3)气、氮(N2)气或三甲基铟(TMIn)气，有源层124可以具有多量子阱(MQW)结构，但是不限于此。
有源层124的阱层/势垒层可以以成对结构形成，即，InGaN/GaN、InGaN/InGaN、GaN/AlGaN、InAlGaN/GaN、GaAs(InGaAs)/AlGaAs以及GaP(InGaP)/AlGaP至少之一，但是不限于此。该阱层可以由带隙比势垒层窄的材料形成。
可以在有源层124之上和/或之下形成导电覆层(clad layer)(未示出)。该导电覆层可以由基于AlGaN的半导体形成，并且带隙比有源层124的带隙高。
在本实施例中，第一导电类型半导体层122和第五导电类型半导体层250可以是P型半导体层，第二导电类型半导体层126和第四导电类型半导体层240可以是N型半导体层。此外，可以在第二导电类型半导体层126上形成极性与第二导电类型半导体层126相反的半导体层，例如，如果第二导电类型半导体层126是P型半导体层，则该半导体层是N型半导体层(未示出)。因此，发光器件单元100的发光结构120可以形成N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构以及P-N-P结结构中的一种结构，并且晶体管单元200的晶体管可以形成N-P-N结结构和P-N-P结结构中的一种结构。
此外，如图2B所示，通过蚀刻第二导电类型半导体层126和有源层124中每一层的一侧表面暴露出第一导电类型半导体层122，然后，为了形成用于使得晶体管单元200和发光器件单元100彼此隔离的绝缘层210，蚀刻第一导电类型半导体层122以形成凹槽。
此后，在凹槽中和暴露出的第一导电类型半导体层122上形成绝缘层210，从而使得晶体管单元200和发光器件单元100彼此隔离。因而，第三导电类型半导体层220与第一导电类型半导体层122隔离。
即，为了制造工艺的便利目的，第三导电类型半导体层220和第一导电类型半导体层122可以由相同的层形成。
绝缘层210可以由电绝缘材料形成，例如，包括氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)或氧化钛(TiOx)至少之一。
沟道层180形成在第二导电类型半导体层126上，通过蚀刻沟道层180而形成凹槽，然后在该凹槽中形成欧姆层130和反射层140。可以通过诸如使用掩模的干蚀刻等工艺来实现凹槽。
沟道层180可以包括金属材料或绝缘材料至少之一。如果沟道层180使用金属材料，则使用导电率比欧姆层130的材料低的材料从而使得施加到欧姆层130的电流不被施加到沟道层180。
例如，沟道层180可以包括钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、铅(Pb)、铑(Rh)、铱(Ir)或钨(W)至少之一，或包括氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)或氧化钛(TiOx)至少之一，或包括氧化铟锡(ITO)、氧化铝锌(AZO)或铟锌氧化物(IZO)至少之一。此外，沟道层180可以包括钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)或铁(Fe)至少之一。
沟道层180具有如下效果：保护位于沟道层180之下的元件在发光结构120的蚀刻期间不被蚀刻，并且稳定地支撑发光器件300以防止发光器件300在制造过程中被损坏。
欧姆层130可以堆叠在第二导电类型半导体层126上达到大约
Figure BSA00000664531200121
的厚度。欧姆层130可以选择性地使用透光导电层和金属，并且，例如，包括从如下材料组成的组中选出的至少一种：氧化铟锡(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、铟铝锌氧化物(IAZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟镓锡氧化物(IGTO)、氧化铝锌(AZO)、锑锡氧化物(ATO)、镓锌氧化物(GZO)、IZO氮化物(IZON)、Al-Ga ZnO(AGZO)、In-Ga ZnO(IGZO)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au、Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Sn、In、Ru、Mg、Zn、Pt、Au以及Hf，并且不限于此。此外，欧姆层130可以经由溅射和电子束沉积来形成。
反射层140可以有效反射从有源层124产生的光以极大地改善发光器件的光提取效率，并且具有大约的厚度。例如，反射层140可以由包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au或Hf至少之一的金属或其合金形成。此外，反射层140可以形成使用上述金属或合金以及透光导电材料的多层结构，该透光导电材料例如为ITO、IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO或ATO。更详细而言，反射层140可以形成为诸如IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、AZO/Ag/Ni、Ag/Cu或Ag/Pd/Cu等堆叠结构。
此后，如图2C所示，可以在反射层140、沟道层180和绝缘层210上形成用于实现支撑衬底160与发光器件单元100之间的接合或支撑衬底160与晶体管单元200之间的接合的接合层150。
该接合层150可以由从如下材料组成的组中选出的一种形成：金(Au)、锡(Sn)、铟(In)、银(Ag)、镍(Ni)、铌(Nb)和铜(Cu)、或者其合金。
此后，如图2D所示，可以在接合层150上形成支撑衬底160。
支撑衬底160可以由从如下材料组成的组中选出的一种形成：钼(Mo)、硅(Si)、钨(W)、铜(Cu)和铝(Al)、或其合金。此外，例如，支撑衬底160可以选择性地包括金(Au)、铜合金、镍(Ni)、铜-钨(Cu-W)以及承载晶片(例如，GaN、Si、Ge、GaAs、ZnO、SiGe、SiC、SiGe、Ga2O3等)。可以使用电化学金属沉积方法或使用共熔金属的接合方法作为用于形成导电支撑衬底160的方法。
根据实施例，支撑衬底160可以由绝缘材料形成，该绝缘材料可以是不导电氧化物或氮化物。例如，支撑衬底160可以由氧化硅(SiO2)层、氮氧化物层或氧化铝层形成。
此后，如图2E所示，移除该衬底110。
可以通过使用准分子激光的激光举离(LLO)或使用干或湿蚀刻来实现衬底110的移除。
例如，在激光举离(LLO)的情况下，当具有指定波长的准分子激光聚焦并沿衬底110方向辐射时，热能集中在衬底110与第五导电类型半导体层250之间的界面上，该界面被分解为镓和氮原子，因而衬底110在激光穿过的区域瞬间(cxmomentarily)与第五导电类型半导体层250隔离。
此后，如图2F所示，在将如图2E所示的形成的产品倒置(reverse)之后，通过蚀刻半导体层220、230、240和250的一侧表面暴露出第一导电类型半导体层122，并且蚀刻发光结构120的侧表面。此处，发光结构120的侧表面的一部分可以经由这样的方法来蚀刻：其中，当通过端点检测方法(end-point detection method)检测到形成沟道层180的材料时，停止蚀刻。蚀刻位置可以调整，从而使得沟道层180位于蚀刻后的发光结构120之下。
沟道层180具有如下效果：保护位于沟道层180之下的元件在发光结构120的蚀刻期间不被蚀刻，并且稳定地支撑发光器件300以防止发光器件300在制造过程中被损坏。
在第一导电类型半导体层122的上表面上形成不平坦结构，进而改善光提取效率。
发光结构120的这样一种不平坦结构可以减少第一导电类型半导体层122表面上的全反射，以便通过改变从有源层124发出并向上入射到第一导电类型半导体层122的光的入射角来提高光提取效率，并且可以通过发光结构120来减少从有源层124发出的光的吸收以提高发光效率。
该不平坦结构可以周期性或非周期性地形成，并且不限制该不平坦结构的形状。例如，该不平坦结构可以具有单一形状，例如矩形、半球形、三角形或梯形，或者可以具有组合形状。
该不平坦结构可以使用湿蚀刻工艺或干蚀刻工艺来形成，或者可以使用湿蚀刻工艺和干蚀刻工艺这两者来形成。
干蚀刻方法可以是等离子体蚀刻、溅射蚀刻或者离子蚀刻，而湿蚀刻工艺可以是PEC工艺。
在PEC工艺的情况下，可以通过控制蚀刻溶液(例如KOH)的含量以及由于GaN结晶度导致的蚀刻速率差异来调整具有精细尺寸的不平坦结构的形状。此外，可以经由形成掩模后的蚀刻来周期性地调整该不平坦结构的形状。
此后，通过蚀刻半导体层230、240和250的侧表面暴露出部分晶体管单元200的第三导电类型半导体层220和未掺杂半导体层230。
此后，如图2G所示，在未掺杂半导体层230的暴露部分的上表面、第四导电类型半导体层240和第五导电类型半导体层250的侧表面以及第五导电类型半导体层250的一部分的上表面上形成栅绝缘膜290。
栅绝缘膜290可以由绝缘材料形成，所述绝缘材料例如为诸如氧化硅或氮化硅等无机膜，或诸如聚酰亚胺等有机膜。
此后，在栅绝缘膜290上形成栅电极270，在第五导电类型半导体层250上形成源电极260，在第三导电类型半导体层220上形成漏电极280。
栅电极270、源电极260和漏电极280可以由从如下材料组成的组中选出的至少一种形成：钼(Mo)、铬(Cr)、镍(Ni)、金(Au)、铝(Al)、钛(Ti)、铂(Pt)、钒(V)、钨(W)、铅(Pb)、铜(Cu)、铑(Rh)和铱(Ir)、或其合金。
此外，可以在第一导电类型半导体层122上形成第一电极190。依照相同的方式，第一电极190可以由从如下材料组成的组中选出的一种形成：钼(Mo)、铬(Cr)、镍(Ni)、金(Au)、铝(Al)、钛(Ti)、铂(Pt)、钒(V)、钨(W)、铅(Pb)、铜(Cu)、铑(Rh)和铱(Ir)、或其合金。
此外，根据本实施例，可以在沟道层180的至少部分上表面的、发光结构120的侧表面或第一电极190的上表面上沉积钝化层。此处，钝化层可以由绝缘材料形成，该绝缘材料可以是不导电氧化物或氮化物。例如，钝化层可以由氧化硅(SiO2)层、氮氧化物层或氧化铝层形成。
因此，根据本实施例的发光器件单元100与晶体管单元200关联形成，从而使得晶体管单元200和发光器件单元100的制造工艺得以迅速且方便地执行，并且可以通过制成的晶体管单元200来方便地控制发光器件单元100。
即，晶体管单元200可以作为发光器件单元100的开关来运行。例如，如果将场效应晶体管应用于晶体管单元200，则可以通过栅电极270与源电极260之间的电压来控制源电极260与漏电极280之间的电流，并且源电极260与漏电极280之间的电流被施加到发光器件单元100的第一电极190，因而发光器件单元100可以在晶体管单元200的控制下运行。
图3是示出根据一个实施例的发光器件封装的剖视图。
如图3所示，根据本实施例的发光器件封装包括封装体320、第一电极层311和第二电极层312、根据实施例的发光器件300以及树脂层340，其中，第一电极层311和第二电极层312设置在封装体320上，发光器件300设置在封装体320上并与第一电极层311和第二电极层312电连接，以及树脂层340包围发光器件300。发光器件300对应于图1所示的发光器件300，并且可以包括发光器件单元100和晶体管单元200。
封装体320可以由硅、合成树脂或金属组成，并且可以设置有围绕发光器件300的倾斜平面以提高光提取效率。
第一电极层311和第二电极层312彼此电隔离，并且向发光器件300供电。此外，第一电极层311和第二电极层312可以用于反射从发光器件300产生的光以提高照明效率并且将从发光器件300产生的热释放到外部。
发光器件300可以设置在封装体320上或设置在第一电极层311或第二电极层312上。
发光器件300可以通过导线接合方法、倒装芯片方法或裸片接合方法电连接至第一电极层311和第二电极层312。
树脂层340可以包围发光器件300以保护发光器件300。此外，树脂层340包括磷光剂，因而可以改变从发光器件300发出的光的波长。
发光器件封装可以包括至少一个或多个根据上述实施例的发光器件，而且发光器件的数量不限于此。
尽管对实施例的描述中结合了其多个示例性实施例，但可以理解的是，在本公开内容的原理的精神和范围之内，本领域技术人员完全可以设计出许多其它变化和实施例。尤其是，可以在该公开、附图和所附权利要求的范围内对组件和/或附件组合设置中的排列进行多种变化和改进。除组件和/或排列的变化和改进之外，其他可选择的应用对于本领域技术人员而言也是显而易见的。

Claims (20)

1.一种发光器件，包括：
接合层，设置在支撑衬底上；
绝缘层，设置在所述接合层上的一侧；
晶体管单元，设置在所述绝缘层上；以及
发光器件单元，设置在所述接合层上的另一侧，并且包括第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层，
其中，所述晶体管单元和所述发光器件单元通过所述绝缘层彼此隔离。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述晶体管单元作为所述发光器件单元的开关来运行。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述晶体管单元包括：
第三导电类型半导体层，设置在所述绝缘层上；
未掺杂半导体层，设置在所述第三导电类型半导体层上；
第四导电类型半导体层，设置在所述未掺杂半导体层上；
第五导电类型半导体层，设置在所述第四导电类型半导体层上；
栅绝缘膜，设置在所述未掺杂半导体层上；
栅电极，设置在所述栅绝缘膜上；
源电极，设置在所述第五导电类型半导体层上；以及
漏电极，设置在所述第三导电类型半导体层上。
4.根据权利要求3所述的发光器件，其中，所述源电极与漏电极之间的电流是通过所述栅电极与源电极之间的电压来控制的，并且所述源电极与漏电极之间的电流被施加到设置在所述发光器件单元的第一导电类型半导体层上的电极或第二导电类型半导体层上的电极至少之一。
5.根据权利要求3所述的发光器件，其中，所述第三导电类型半导体层通过所述绝缘层与所述第一导电类型半导体层电隔离。
6.一种发光器件，包括：
接合层，设置在支撑衬底上；
绝缘层，设置在所述接合层上的一侧；以及
晶体管单元，设置在所述绝缘层上，
其中，所述晶体管单元包括：
第三导电类型半导体层，设置在所述绝缘层上；
未掺杂半导体层，设置在所述第三导电类型半导体层上；
第四导电类型半导体层，设置在所述未掺杂半导体层上；
第五导电类型半导体层，设置在所述第四导电类型半导体层上；
栅绝缘膜，设置在所述未掺杂半导体层上；
栅电极，设置在所述栅绝缘膜上；
源电极，设置在所述第五导电类型半导体层上；以及
漏电极，设置在所述第三导电类型半导体层上。
7.根据权利要求6所述的发光器件，还包括：
发光器件单元，设置在所述接合层上的另一侧，并且包括第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层，
其中，所述晶体管单元和所述发光器件单元通过所述绝缘层彼此隔离。
8.根据权利要求7所述的发光器件，其中，所述第三导电类型半导体层通过所述绝缘层与所述第一导电类型半导体层电隔离。
9.一种发光器件，包括：
支撑衬底；
晶体管单元，设置在所述支撑衬底上表面的一侧；
发光器件单元，设置在所述支撑衬底上表面的另一侧；以及
绝缘层，设置在所述晶体管单元与所述发光器件单元之间以及所述支撑衬底与所述晶体管单元之间，用于将所述晶体管单元与所述发光器件单元隔离。
10.根据权利要求9所述的发光器件，还包括：
接合层，设置在所述支撑衬底与所述绝缘层之间以及所述支撑衬底与所述发光器件单元之间。
11.根据权利要求10所述的发光器件，还包括：
至少一个沟道层，设置在所述接合层与所述发光器件单元下表面的边缘之间。
12.根据权利要求11所述的发光器件，其中，所述至少一个沟道层设置在所述接合层与所述绝缘层之间。
13.根据权利要求9所述的发光器件，其中，所述发光器件单元包括依次设置在所述支撑衬底的上表面另一侧的第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层。
14.根据权利要求13所述的发光器件，其中，所述晶体管单元包括：
第三导电类型半导体层，设置在所述绝缘层上；
未掺杂半导体层，设置在所述第三导电类型半导体层上；
第四导电类型半导体层，设置在所述未掺杂半导体层上；
第五导电类型半导体层，设置在所述第四导电类型半导体层上；
栅绝缘膜，设置在所述未掺杂半导体层上；
栅电极，设置在所述栅绝缘膜上；
源电极，设置在所述第五导电类型半导体层上；以及
漏电极，设置在所述第三导电类型半导体层上。
15.根据权利要求14所述的发光器件，其中，所述第一导电类型半导体层或第二导电类型半导体层至少之一是由与所述第三导电类型半导体层、未掺杂半导体层、第四导电类型半导体层或第五导电类型半导体层至少之一相同的层形成的。
16.根据权利要求14所示的发光器件，其中，所述第一导电类型半导体层和第五导电类型半导体层包括相同的材料。
17.根据权利要求14所述的发光器件，其中，所述第二导电类型半导体层和第四导电类型半导体层包括相同的材料。
18.根据权利要求14所述的发光器件，其中，所述栅绝缘膜延伸到所述第四导电类型半导体层和第五导电类型半导体层的每一层的一个侧表面以及所述第五导电类型半导体层上表面的一部分。
19.根据权利要求14所述的发光器件，还包括：
反射层，设置在所述支撑衬底与所述第二导电类型半导体层之间。
20.根据权利要求19所述的发光器件，还包括：
欧姆层，设置在所述反射层与所述第二导电类型半导体层之间。
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