CN102646771B - 发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了发光器件及其制造方法。所述发光器件包括：第二电极层；在所述第二电极层上的包括第二导电型半导体层、有源层和第一导电型半导体层的发光半导体层；在所述第二电极层上的与所述发光半导体层间隔开的反射构件；和在所述第一导电型半导体层上的第一电极层。
Description
本申请是申请日为2009年5月8日、申请号为“200980100994.1”、发明名称为“发光器件”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
实施方案涉及发光器件。
背景技术
最近，已经对采用发光二极管(LED)作为发光器件的装置进行了多种研究。
LED通过利用化合物半导体的特性将电流转化成光。LED具有第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层的堆叠结构并且在向其加电时通过有源层发光。第一导电型半导体层可用作N型半导体层，第二导电型半导体层可用作P型半导体层，反之亦然。
同时，在这种发光器件中，从有源层发出的光通过发光器件的侧面以及顶面发出，从而可能降低发光效率。
发明内容
技术问题
实施方案提供具有新结构的发光器件及其制造方法。
实施方案提供能够改善其顶面方向上的发光效率的发光器件及其制造方法。
实施方案提供能够反射在顶面方向上向侧面发射的光的发光器件及其制造方法。
技术解决方案
根据实施方案，一种发光器件包括：第二电极层；在所述第二电极层上的包括第二导电型半导体层、有源层和第一导电型半导体层的发光半导体层；在所述第二电极层上的与所述发光半导体层间隔开的反射构件，和在所述第一导电型半导体层上的第一电极层。
根据实施方案，一种发光器件包括：第二电极层；在所述第二电极层上的包括第二导电型半导体层、有源层和第一导电型半导体层的发光半导体层；在所述发光半导体层外侧的反射构件。
本发明还涉及以下项目：
1.一种发光器件，包括：
第二电极层；
在所述第二电极层上的包括第二导电型半导体层、有源层和第一导电型半导体层的发光半导体层；
在所述第二电极层上的与所述发光半导体层间隔开的反射构件；和
在所述第一导电型半导体层上的第一电极层。
2.根据项目1所述的发光器件，还包括在所述反射构件的表面上的反射层。
3.根据项目2所述的发光器件，其中所述反射层包含银(Ag)或铝(Al)。
4.根据项目1所述的发光器件，其中所述反射层包括所述第二导电型半导体层。
5.根据项目1所述的发光器件，其中所述反射层包括所述第二导电型半导体层和所述有源层。
6.根据项目1所述的发光器件，其中所述反射层包括所述第二导电型半导体层、所述有源层和所述第一导电型半导体层。
7.根据项目1所述的发光器件，其中所述反射构件设置在所述发光半导体层的侧面并且具有多个点的形式。
8.根据项目1所述的发光器件，其中所述反射构件设置在所述发光半导体层的侧面并且具有栅栏的形式。
9.根据项目1所述的发光器件，还包括介于所述第二电极层和第二导电型半导体层之间的欧姆接触层。
10.根据项目1所述的发光器件，其中所述反射构件包括氮化物基半导体层。
11.根据项目1所述的发光器件，其中所述反射构件的侧面是倾斜的表面。
12.一种发光器件，包括：
第二电极层；
在所述第二电极层上的包括第二导电型半导体层、有源层和第一导电型半导体层的发光半导体层；和
在所述发光半导体层外侧的反射构件。
13.根据项目12所述的发光器件，还包括在所述反射构件的表面上的反射层。
14.根据项目12所述的发光器件，其中所述反射构件设置在所述第二电极层上，并且包括与所述发光半导体层间隔开的所述第二导电型半导体层、所述有源层和所述第一导电型半导体层。
15.根据项目12所述的发光器件，其中所述反射构件设置为栅栏和多个点中至少其一的形式。
有益效果
实施方案可提供具有新结构的发光器件及其制造方法。
实施方案可提供能够改善在其顶面方向上的发光效率的发光器件及其制造方法。
实施方案可提供能够反射在顶面方向上向侧面发射的光的发光器件及其制造方法。
附图说明
图1至6是显示根据本发明第一实施方案的发光器件及其制造方法的剖面图；
图7是显示根据本发明第二实施方案的发光器件的剖面图；
图8是显示根据本发明实施方案的发光器件的平面图；和
图9是显示根据本发明实施方案的发光器件的平面图。
具体实施方式
在实施方案的说明中，应理解，当层(或膜)、区域、图案或结构被称为在另一衬底、另一层(或膜)、另一区域、另一衬垫或另一图案“上/上方”或“下/下方”时，其可以“直接”或“间接”在另一衬底、层(或膜)、区域、衬垫或图案上/上方，或者也可以存在一个或更多中间层。所述层的这种位置是参考附图描述的。
为方便或清楚起见，附图中所示的每一层的厚度和尺寸可以放大、省略或示意性绘出。另外，元件尺寸并不完全反映实际尺寸。
图1至6是显示根据本发明第一实施方案的发光器件及其制造方法的剖面图；图7是显示根据本发明第二实施方案的发光器件的剖面图；图8和9是显示根据本发明实施方案的发光器件的平面图。
参考图6，根据本发明第一实施方案的发光器件包括第二电极层70、在所述第二电极层70上形成的欧姆接触层60、在所述欧姆接触层60上形成的包括第二导电型半导体层50、有源层40和第一导电型半导体层30的发光半导体层以及在所述第一导电型半导体层30上形成的第一电极层90。另外，在包括第二导电型半导体层50、有源层40和第一导电型半导体层30的发光半导体层的侧面形成具有倾斜表面的反射构件100。
第一导电型半导体层30可包括具有N型杂质的氮化物基半导体层，第二导电型半导体层50可包括具有P型杂质的氮化物基半导体层。有源层40可包括具有多量子阱结构的氮化物基半导体层，使得电子与空穴复合以产生光。
反射构件100可包括第二导电半导体、第二导电型半导体层和有源层的堆叠结构或者第二导电型半导体层、有源层和第一导电型半导体层的堆叠结构。
换言之，反射构件100可包括与发光半导体层类似的氮化物基半导体层。
反射构件100设置在包括第二导电型半导体层50、有源层40和第一导电型半导体层30的发光半导体层的侧面，同时与发光半导体层间隔开。因此，反射构件100将由有源层40经其侧面发射的光向上反射。
因此，从根据本实施方案的发光器件发出的光向上发出，从而可以改善发光器件的发光效率。
图7是显示根据本发明第二实施方案的发光器件的剖面图。根据第二实施方案的发光器件与根据第一实施方案的发光器件类似。
为了通过反射构件100改善发光效率，在反射构件100的侧面形成反射层110。反射层110可包括具有优异反射率的银(Ag)或铝(Al)。
图8和9是显示根据本发明实施方案的发光器件的平面图。反射构件100在包括第二导电型半导体层50、有源层40和第一导电型半导体层30的发光半导体层的侧面形成，同时与发光半导体层间隔开。反射构件100可设置为点或栅栏的形式。反射构件100可围绕包括第二导电型半导体层50、有源层40和第一导电型半导体层30的发光半导体层。
另外，反射构件100可以点和栅栏的组合形式设置。例如，反射构件100可包括图9所示的栅栏型反射构件和图8中所示的点型反射构件之一。
下文中，将参考图1至6详细描述根据实施方案的发光器件的制造方法。
参考图1，在衬底10上形成未掺杂的GaN层20、第一导电型半导体层30、有源层40和第二导电型半导体层50。另外，可以在衬底10和未掺杂的GaN层20之间插入缓冲层(未示出)。
衬底10可包括蓝宝石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、氧化锌(ZnO)和氧化镁(MgO)中的至少一种。
缓冲层可包括具有堆叠结构的多层，如AlInN/GaN、InxGa1-xN/GaN或AlxInyGa1-x-yN/InxGa1-xN/GaN。例如，缓冲层可通过将三甲基镓(TMGa)、三甲基铟(TMIn)和三甲基铝(TMAl)与氢气和氨气一起注入室中来生长。
未掺杂的GaN层20可通过将TMGa与氢气和氨气一起注入室中来生长。
第一导电型半导体层30可包括注入第一导电型杂质离子的氮化物基半导体层。例如，第一导电型半导体层30可以是注入N型杂质离子的半导体层。第一导电型半导体层30可通过将TMGa和包括N型杂质(如Si)的氮化硅(SiN4)与氢气和氨气一起注入室中来生长。
然后，在第一导电层30上形成有源层40和第二导电型半导体层50。
有源层40可具有单量子阱结构或多量子阱结构。例如，有源层40可包括InGaN阱层/GaN势垒层的堆叠结构。
第二导电型半导体层50可包括注入第二导电杂质离子的氮化物基半导体层。例如，第二导电型半导体层50可包括注入P型杂质离子的半导体层。第二导电型半导体层50可通过将TMGa和包括p型杂质(如Mg)的双乙基环戊二烯基镁(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}与氢气和氨气一起注入室中来生长。
参考图2，在第二导电型半导体层50上形成欧姆接触层60和第二电极层70。
欧姆接触层60可包括透明电极层。例如，欧姆接触层60可包括ITO、ZnO、RuOx、TiOx和IrOx中的至少一种。
欧姆接触层60可包括反射层和粘合层中的至少一种。
第二电极层70可包括导电衬底和钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)中的至少一种。
参考图3，从图2所得的结构中移除衬底10和未掺杂的GaN层20。如果已经形成了缓冲层，则移除缓冲层。
参考图4，在图3所得结构中的第一导电型半导体层30上形成掩模80。
利用掩模80，通过干蚀刻工艺选择性蚀刻第二导电型半导体层50、有源层40和第一导电型半导体层30的堆叠结构。
参考图5，在通过图4的蚀刻工艺形成包括第二导电型半导体层50、有源层40和第一导电型半导体层30的发光半导体层以发光之后，反射构件100在发光半导体层的侧面形成，同时与发光半导体层间隔开。
在这种情况下，反射构件100可包括第二导电型半导体层、有源层和第一导电型半导体层的堆结构。
参考图6，在第一导电型半导体层30上形成第一导电层90。
同时，如上所述，反射层110可在反射构件100的表面上形成。如果还形成反射层110，则获得图7的结构。
尽管实施方案通过参考大量示例性实施方案进行了描述，但是应该理解本领域技术人员可以设计其他很多的修改和实施方案，这些都将落在本发明原理的精神和范围内。更具体地，在公开、附图和所附的权利要求的范围内，在本发明的组合排列的构件和/或结构中可能具有各种的变化和改变。除构件和/或结构的变化和改变之外，对本领域技术人员而言，可替代的用途也会是显而易见的。
在本说明书中对“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性实施方案”等的任何引用，表示与该实施方案相关描述的具体的特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施方案中。在说明书不同地方出现的这些措词不必都涉及相同的实施方案。此外，当结合任何实施方案描述具体的特征、结构或特性时，认为将这种特征、结构或特性与其它的实施方案相关联均在本领域技术人员的范围之内。
工业实用性
本实施方案可适于用作光源的发光器件。
Claims (14)
1.一种发光器件，包括：
第二电极层；
在所述第二电极层上的发光结构，其中所述发光结构包括第一导电型半导体层、有源层、和第二导电型半导体层；
与所述发光结构的侧表面间隔开的反射构件；
在所述发光结构上的第一电极层，和
在所述第二导电型半导体层上的欧姆接触层，
其中所述反射构件直接设置在所述第二电极层上，
其中所述第二电极层接触所述反射构件、所述欧姆接触层和所述第二导电型半导体层。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述欧姆接触层设置在所述第二电极层和所述第二导电型半导体层之间。
3.根据权利要求1所述的发光器件，还包括设置在所述反射构件的表面上的第一反射层。
4.根据权利要求3所述的发光器件，其中所述第一反射层包括包含Ag或Al的金属。
5.根据权利要求1到4任一项所述的发光器件，其中所述反射构件包括点型反射构件。
6.根据权利要求1到4任一项所述的发光器件，其中所述反射构件包括栅栏型反射构件。
7.根据权利要求1到4任一项所述的发光器件，其中所述反射构件围绕所述发光结构。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述欧姆接触层包括第二反射层和粘合剂层中的至少之一。
9.根据权利要求1到4任一项所述的发光器件，其中所述第二电极层包括导电衬底。
10.根据权利要求1到4任一项所述的发光器件，其中所述反射构件包括所述第一导电型半导体层、所述有源层、和所述第二导电型半导体层中的至少之一。
11.根据权利要求1到4任一项所述的发光器件，其中所述反射构件设置在所述第二电极层上，并且接近所述发光结构。
12.根据权利要求1到4任一项所述的发光器件，其中所述反射构件包括导电半导体层。
13.根据权利要求1到4任一项所述的发光器件，其中所述反射构件的侧面是倾斜的表面。
14.根据权利要求1到4任一项所述的发光器件，其中所述反射构件在所述发光结构的外侧。
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