CN102668135B

CN102668135B - 发光二极管

Info

Publication number: CN102668135B
Application number: CN201180005026.XA
Authority: CN
Inventors: 金彰渊; 李俊熙; 柳宗均; 林弘澈; 金华睦
Original assignee: Seoul Viosys Co Ltd
Current assignee: Seoul Viosys Co Ltd
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2031-05-02
Also published as: US20110316026A1; JP2015008324A; JP5706962B2; US9142715B2; CN102668135A; JP2013529846A; WO2011162479A3; WO2011162479A2; JP5840744B2

Abstract

本发明的示例性实施例涉及一种发光二极管(LED)，该LED包括：基底；第一氮化物半导体层，布置在基底上；活性层，布置在第一氮化物半导体层上；第二氮化物半导体层，布置在活性层上；第三氮化物半导体层，布置在第一氮化物半导体层和活性层之间或者在第二氮化物半导体层和活性层之间，第三氮化物半导体层包括在第三氮化物半导体层内的多个散射元件；分布式布拉格反射器(DBR)，具有多层结构，所述基底布置在DBR和第三氮化物半导体层之间。

Description

发光二极管

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种发光二极管(LED)，更具体地讲，涉及一种具有提高的光提取效率的LED。

背景技术

氮化镓(GaN)基LED广泛用于显示元件和背光。此外，与传统的灯泡或荧光灯相比，LED可具有较低的电功耗和较长的寿命，从而它们的应用在替代传统的白炽灯泡和荧光灯的同时已经扩展到普通照明。具体地讲，发射混合颜色的光(例如，白光)的各种类型的LED封装件已经进入市场。白光LED封装件可用在背光单元中、用于普通照明等。

由于LED封装件的发光效率可取决于LED的发光效率，所以一直持续致力于提高LED的发光效率。具体地讲，已经致力于提高LED的光提取效率。

通常，可在诸如蓝宝石或碳化硅的异质基底上生长GaN基氮化物半导体。具体地讲，氮化物半导体层可形成在图案化的蓝宝石基底(PSS)上，并且通常可使用PSS来制造使用氮化物半导体层的LED。PSS可通过散射从活性层向基底发射的光来提高光提取效率。此外，通过在诸如蓝宝石基底的透明基底的底表面上形成金属反射器来反射穿过蓝宝石基底的光，从而可提高发光效率。

然而，活性层中产生的光在氮化物半导体层中会行进相当一段的距离，直到所述光在蓝宝石基底的表面上被散射。即使在所述光在蓝宝石基底的表面上被散射之后，所述光还会向光发射表面行进相当一段距离。因此，由于光路可能被延长，所以会出现光损失，并且散射光的一部分由于全内反射可能被捕获在氮化物半导体层中。

反射金属层可由铝制成并形成在蓝宝石基底的底表面上，并且它可表现出遍及可见光的几乎全部波长区域的大约80％的反射率。这个反射率相对高，但是即使当形成反射金属层时仍然会出现光损失。

同时，蓝宝石是电绝缘体，因而将LED的结构局限于侧向型。因此，近来已研发了一种技术，即，在诸如蓝宝石基底的异质基底上生长诸如氮化物半导体层的外延层，将支撑基底结合到外延层，然后利用激光剥离技术等分离异质基底，从而制造高效率的垂直型LED(例如，参见Fujii等人发布的第7,704,763号美国专利)。

图1是示出了传统LED的剖视图。

参照图1，通过下述工艺来制造传统的垂直型LED，即，顺序地在生长基底(未示出)上形成GaN基n型层23、GaN基活性层25和GaN基p型层27；在p型层27上形成p电极39；利用结合金属43将p电极39倒装结合到Si次基板(submount)41；去除生长基底；然后在暴露的n型层23上形成n电极37。然后，在Si次基板41的底表面上形成n电极45。此外，在第7,704,763号美国专利中，利用干蚀刻技术或光增强化学(PEC)蚀刻技术将暴露的n型层23的表面形成为粗糙的。

发明内容

技术问题

本发明的示例性实施例提供了一种具有提高的光提取效率的LED。

本发明的示例性实施例还提供了一种通过提高反光率而具有提高的发光的LED。

本发明的示例性实施例还提供了一种具有遍及可见光的整个波长区域表现出高反射率的反射器的LED。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的特征，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

技术方案

本发明的示例性实施例公开了一种LED，所述LED包括：基底；第一氮化物半导体层，布置在基底上；活性层，布置在第一氮化物半导体层上；第二氮化物半导体层，布置在活性层上；第三氮化物半导体层，设置在第一氮化物半导体层和活性层之间或者在第二氮化物半导体层和活性层之间，第三氮化物半导体层具有在第三氮化物半导体层内的多个散射元件；分布式布拉格反射器(DBR)，具有多层结构，所述基底布置在DBR和第三氮化物半导体层之间。

本发明的示例性实施例公开了一种LED，所述LED包括：半导体堆叠件，布置在支撑基底上；第一电极，布置在支撑基底和半导体堆叠件之间，第一电极与半导体堆叠件欧姆接触，第一电极具有暴露于半导体堆叠件的外部的第一区域；第一结合焊盘，布置在第一电极的第一区域上，第一结合焊盘电连接到第一电极；第二电极，布置在半导体堆叠件上。第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层中的至少一个包括多个彼此分隔开的散射元件。半导体堆叠件包括p型化合物半导体层、活性层和n型化合物半导体层。

将理解的是，前面的一般性描述和下面的详细描述均为示例性和解释性的，并意图对权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

附图示出了本发明的实施例，包括附图是为了提供对本发明进一步的理解且附图被包含在说明书中并构成说明书的一部分，附图与描述一起来解释本发明的原理。

图1是示出了传统垂直型LED的剖视图。

图2是示出了根据本发明示例性实施例的LED的剖视图。

图3a是图2中示出的LED的一部分的局部放大剖视图，用于示出根据本发明的示例性实施例的LED。

图3b是图2中示出的根据本发明示例性实施例的LED的俯视图，示出了具有岛形的散射元件。

图3c是图2中示出的根据本发明示例性实施例的LED的俯视图，示出了具有条形的散射元件。

图3d是图2中示出的根据本发明示例性实施例的LED的俯视图，示出了具有网形的散射元件。

图4是示出了根据本发明示例性实施例的LED的DBR的局部放大剖视图。

图5是示出了根据本发明示例性实施例的LED的DBR的局部剖视图。

图6是示出了根据本发明示例性实施例的LED的剖视图。

图7是示出了根据本发明示例性实施例的LED的剖视图。

图8是示出了根据本发明示例性实施例的LED的剖视图。

图9是示出了根据本发明示例性实施例的LED的透视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。提供下面的实施例仅出于示出目的，从而本领域技术人员可充分地理解本发明的精神。因此，本发明不限于下面的实施例，而是可以以其它形式实施。在附图中，为了便于示出，可夸大元件的宽度、长度和厚度等。在整个说明书和附图中，相同的标号表示相同的元件。

将理解的是，当元件或层被称作“位于”另一元件或另一层“上”或者“连接到”另一元件或另一层时，该元件或该层可直接位于所述另一元件或所述另一层上，或者直接连接到所述另一元件或所述另一层，或者可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称作“直接位于”另一元件或另一层“上”或者“直接连接到”另一元件或另一层时，不存在中间元件或中间层。

图2是示出根据本发明的示例性实施例的LED的剖视图。图3a是图2中的一部分的局部放大剖视图。

参照图2，LED包括基底121、第一氮化物半导体层125、活性层127、第二氮化物半导体层131、第三氮化物半导体层126以及具有多层结构的DBR145。第三氮化物半导体层126包括散射元件126a。LED还可包括缓冲层123、覆盖层129、反射金属层151和保护金属层153。

只要基底121是透明基底，基底121并不受具体限制。例如，基底可为蓝宝石基底或SiC基底。像图案化的蓝宝石基底(PSS)一样，基底121还可以在其顶表面上具有预定的图案。同时，基底121的面积确定了LED芯片的整个面积。在本发明的示例性实施例中，随着LED的面积的相对增大，散射效果和发射效果增强。在一些情况下，基底121的面积可为90000μm²以上。在其它情况下，基底121的面积可为1mm²以上。

位于基底121顶部的是第一氮化物半导体层125、第三氮化物半导体层126、活性层127、覆盖层129和第二氮化物半导体层131。活性层127位于第一氮化物半导体层125和第二氮化物半导体层131之间。在本示例性实施例中，第一氮化物半导体层125和第二氮化物半导体层131分别具有彼此相反的导电类型。例如，它们的导电类型可分别为n型和p型，反之亦然。

第一氮化物半导体层125、活性层127、覆盖层129和第二氮化物半导体层131可由GaN基化合物半导体材料(即，(Al，In，Ga)N)形成。确定活性层127的组成元素和组成比例，以发射期望波长的光，例如，紫外光或蓝光。尽管第一氮化物半导体层125和/或第二氮化物半导体层131可形成为具有如图中所示的单层结构，但是它们的结构不限于此，而是可以形成为具有多层结构。第一氮化物半导体层125和第二氮化物半导体层131可分别为n型接触层和p型接触层。另外，活性层127可形成为具有单量子阱结构或多量子阱结构。缓冲层123可置于基底121和第一氮化物半导体层125之间。

同时，第三氮化物半导体层126位于第一氮化物半导体层125和活性层127之间，并具有形成在其内部的散射元件126a。可由氧化硅或氮化硅的绝缘层，然后利用光刻和蚀刻技术将绝缘层图案化来形成散射元件126a。在散射元件126a形成在半导体层125上或第三半导体层126的一部分上之后，可利用诸如外延侧向过生长(ELOG)法的方法来生长第三半导体层126。可选地，如图3a所示，可通过生长下氮化物半导体层126b、利用诸如纳米压印技术的光刻和蚀刻技术图案化下氮化物半导体层126b，然后再生长上氮化物半导体层126c来形成诸如空气间隙的散射元件126a。可以以包括岛形(如图3b所示)、条形(如图3c所示)、网形(如图3d所示)等的各种形状来形成散射元件126a。诸如空气间隙的散射元件126a可防止活性层127中产生的光由于散射光而被捕获在氮化物半导体层中，从而提高光提取效率。此外，散射元件126a可用作绝缘图案，以防止电流在竖直方向上集中流动，从而使电流在水平方向上扩展并提高电流扩展。上氮化物半导体层126c位于散射元件126a上方的部分与下氮化物半导体层126b位于散射元件126a下方的部分通过没有散射元件126a的区域相互电连接，从而提供电流通路。

返回参照图3a，诸如空气间隙的散射元件126a被设置成彼此间隔开并距离活性层127预定的距离D。例如，距离D可在100nm至1000nm的范围内。如果距离D小于100nm，则再生长的上氮化物半导体层126c的厚度会太薄，因此会难以生长高质量的活性层127。如果距离D大于1000nm，则可能会降低通过利用散射元件126a散射光来提高光提取效率的效果。

同时，散射元件126a的宽度W和高度H均可在50nm至1000nm的范围内。即，散射元件126a的尺寸具有活性层127中产生的光可被散射的纳米级尺寸。如果散射元件126a的尺寸小于50nm或大于1000nm，则可能难以使光散射。

散射元件126a之间的间隔L可在100nm至1000nm的范围内。如果间隔L小于100nm，则由于散射元件126a导致的电阻增大会过大地增大正向电压。如果间隔L超过1000nm，则会降低散射元件126a的光散射效果。

同时，DBR 145位于基底121的底表面上。DBR 145具有多层结构，在该多层结构中，具有互不相同的折射率的多个层交替地堆叠。例如，可通过交替堆叠由SiO₂制成的多个第一层和由TiO₂或Nb₂O₅制成的多个第二层来形成DBR。可选择第一层和第二层的厚度，从而对活性层127中产生的光的波长表现出高反射率，然而并不是所有的第一层或第二层必须具有相同的厚度。

此外，可堆叠多个DBR 140和150，从而不仅遍及活性层127中产生的光的波长区域而且遍及可见光的宽波长区域具有相对高的反射率，例如，反射率在90％以上。堆叠多个DBR，从而可对可见光光谱中的宽波长区域表现出高反射率。例如，在通过安装根据本发明示例性实施例的LED来发射白光的LED封装件的情况下，波长与活性层127中产生的光的波长不同的光可入射到LED上。在这种情况下，不同波长的光可被反射，从而提高LED封装件的光提取效率。

图4和图5是示出了遍及可见光光谱的宽波长区域具有高反射率的DBR的局部放大剖视图。

参照图4，DBR 145位于基底121下方。DBR 145包括第一DBR 140和第二DBR 150。

用多对第一材料层140a和第二材料层140b形成第一DBR 140，用多对第三材料层150a和第四材料层150b形成第二DBR 150。与蓝色波长区域内的光相比，多对第一材料层140a和第二材料层140b可对绿色波长区域或红色波长区域内的光(例如，550nm或630nm的光)具有相对高的反射率，而与红色波长区域或绿色波长区域内的光相比，第二DBR 150可对蓝色波长区域内的光(例如460nm的光)，具有相对高的反射率。在本示例性实施例中，第一DBR 140中的第一材料层140a和第二材料层140b的光学厚度厚于第二DBR 150中的第三材料层150a和第四材料层150b的光学厚度。然而，本发明不限于此，而是第二DBR 150中的材料层的光学厚度可厚于第一DBR 140中的材料层的光学厚度。

第一材料层140a可具有与第三材料层150a的材料相同的材料，因此它们具有相同的折射率，第二材料层140b可具有与第四材料层150b的材料相同的材料，因此它们具有相同的折射率。例如，第一材料层140a和第三材料层150a可由TiO₂(折射率n为大约2.5)形成，第二材料层140b和第四材料层150b可由SiO₂(折射率n为大约1.5)形成。

同时，在本示例性实施例中，第一材料层140a的光学厚度(折射率×实际厚度)基本为第二材料层140b的光学厚度的整数倍，并且它们的实际厚度可基本彼此相同。第三材料层150a的光学厚度基本为第四材料层150b的光学厚度的整数倍，并且它们的实际厚度可基本彼此相同。

另外，第一材料层140a的光学厚度大于第三材料层150a的光学厚度，并且第二材料层140b的光学厚度大于第四材料层150b的光学厚度。可通过调整多个材料层中的每个材料层的折射率和/或实际厚度来控制第一材料层至第四材料层140a、140b、150a和150b的光学厚度。

返回参照图2，可在DBR 145下方形成可由例如Al、Ag或Rh制成的反射金属层151，并且可形成用于保护DBR 145的保护层153。例如，保护层153可由Ti、Cr、Ni、Pt、Ta、Au、它们的合金或者这些金属和合金的任意组合形成。保护层153保护DBR 145免于外部冲击或污染。

根据本示例性实施例，DBR 145具有这样的结构，即，对长波长的可见光具有相对较高的反射率的第一DBR 140和对短波长的可见光具有相对较高的反射率的第二DBR 150相互堆叠。DBR 145可通过第一DBR 140和第二DBR 150的组合提高对遍及可见光区域中的大部分区域的光的反射率。

通常，DBR对特定波长范围内的光具有高反射率，而对其它波长范围内的光具有低反射率。因此，在提高发射白光的LED封装件的光提取效率方面存在局限性。然而，根据本示例性实施例，由于DBR 145不仅对蓝色波长区域内的光具有高反射率，而且对绿色和红色波长区域内的光也具有高反射率，所以可以提高LED封装件的发光效率。

在本示例性实施例中，已描述了两个反射器(即，第一DBR 140和第二DBR 150)，但是可以使用大量的反射器。当使用大量的反射器时，对长波长的光具有相对高的反射率的反射器优选地位于相对靠近发光结构的位置处。

在本示例性实施例中，第一DBR 140中的第一材料层140a的厚度可彼此不同，并且第一DBR 140中的第二材料层140b的厚度可彼此不同。第二DBR 150中的第三材料层150a的厚度可彼此不同，并且第二DBR 150中的第四材料层150b的厚度可彼此不同。可选择每个材料层的厚度，以遍及可见光光谱的整个波长区域具有至少90％的反射率。

尽管在本示例性实施例中已经描述了材料层140a、140b、150a和150b由SiO₂或TiO₂形成，但是它们不限于此，并可由例如Si₃N₄、Nb₂O₅或化合物半导体等形成。优选地，第一材料层140a和第二材料层140b的折射率之间的差大于0.5，第三材料层150a和第四材料层150b的折射率之间的差大于0.5。

此外，DBR 145的第一层和最后一层可由SiO₂形成。SiO₂层可设置成DBR 145的第一层和最后一层，从而能够将第一DBR 140稳定地附于基底121并保护第二DBR 150。

图5是示出了根据本发明的另一示例性实施例的DBR 155的剖视图。图4显示并示出了DBR 145具有第一DBR 140和第二DBR 150的堆叠件。在根据本示例性实施例的DBR 155中，多对第一材料层140a和第二材料层140b以及多对第三材料层150a和第四材料层150b相互混合。即，至少一对第三材料层150a和第四材料层150b位于多对第一材料层140a和第二材料层140b之间，至少一对第一材料层140a和第二材料层140b也位于多对第三材料层150a和第四材料层150b之间。这里，控制第一材料层至第四材料层140a、140b、150a和150b的光学厚度，以对遍及可见光光谱的宽范围的光具有高反射率。

尽管上面已经描述了遍及可见光光谱的宽波长区域具有高反射率的DBR的一些示例，但是可通过重复堆叠具有不同折射率的层来形成具有各种结构的DBR。可控制这些层的光学厚度，从而形成遍及可见光光谱内的整个波长区域具有高反射率的DBR。

图6是示出根据本发明的另一示例性实施例的LED的剖视图。

参照图6，根据本示例性实施例的LED与参照图2描述的LED大体相似。然而，根据本示例性实施例的LED与图2中的LED的不同之处在于在其中形成有散射元件130a(例如，空气间隙)的第三氮化物半导体层130位于第二氮化物半导体层131和活性层127之间。

即，第三氮化物半导体层130位于的覆盖层129上，覆盖层129相应地位于活性层127上，并且第二氮化物半导体层131位于第三氮化物半导体层130上。与散射元件126a类似，散射元件130a通过散射活性层127内产生的光来提高光提取效率，并通过增大第三氮化物半导体层130的电阻有助于电流扩展。

图7是示出了根据本发明的另一示例性实施例的LED的剖视图。

参照图7，根据本示例性实施例的LED与参照图6描述的LED大体相似。然而，根据本示例性实施例的LED与图6中的LED的不同之处在于：在其中形成有散射元件130a(例如，空气间隙)的第三氮化物半导体层130位于覆盖层129和活性层127之间。根据本示例性实施例，与参照图6讨论的示例性实施例中的散射元件130a相比，散射元件130a可位于更靠近活性层127的位置处。

在图6和图7的示例性实施例中，由于在生长活性层127之后，在第三氮化物半导体层130中形成散射元件130a，所以与第三氮化物半导体层126位于第一氮化物半导体层125和活性层127之间的情况相比，散射元件130a可位于更靠近活性层127的位置处。例如，散射元件130a可位于距离活性层12750nm至1000nm的范围内。

在前述示例性实施例中，已经描述了散射元件130a位于活性层127下方或上方的LED。然而，散射元件130a可位于活性层127的两侧。

在前面涉及的描述中，已经描述了空气间隙的宽度W和高度H的范围以及空气间隙之间的间隔L和空间距离D的范围。然而，这些尺寸的范围可等同地应用于除了空气间隙之外由氮化硅或氧化硅形成的绝缘图案。

图8和图9是分别示出根据本发明的示例性实施例的LED的剖视图和透视图。

参照图8和图9，LED包括支撑基底271、结合金属273、半导体堆叠件250、p电极260、n电极269和p结合焊盘265。

支撑基底271与用于生长化合物半导体层的生长基底不同，它是附于在先生长了化合物半导体层的二次基底。支撑基底不需要导电，且支撑基底可为例如蓝宝石基底。尽管支撑基底271可为蓝宝石基底，但是不限于此并且支撑基底271可为另一种类的绝缘或导电基底。具体地讲，在使用蓝宝石基底作为支撑基底271的情况下，支撑基底271可具有与蓝宝石生长基底的热膨胀系数相同的热膨胀系数。因此，当结合支撑基底并去除生长基底时，可防止晶片卷曲。此外，可使用刚性基底作为支撑基底，从而能够防止LED变型，因此半导体堆叠件250可由支撑基底271支撑。

半导体堆叠件250位于支撑基底271上方，并包括p型化合物半导体层257、活性层255和n型化合物半导体层253。在半导体堆叠件250中，相比于n型化合物半导体层253，p型化合物半导体层257位于更靠近支撑基底271的位置处，以形成垂直型LED。半导体堆叠件250位于支撑基底271的部分区域中。即，支撑基底271具有比半导体堆叠件250相对较宽的面积，并且半导体堆叠件250位于由支撑基底271的边缘围绕的区域内。

n型化合物半导体层253、活性层255和p型化合物半导体层257可由III-N基化合物半导体(例如，(Al，Ga，In)N半导体)形成。n型化合物半导体层253和p型化合物半导体层257中的每个可具有单层结构或多层结构。例如，n型化合物半导体层253和/或p型化合物半导体层257可包括接触层和覆盖层，并且还可包括超晶格层。另外，活性层255可具有单量子阱结构或多量子阱结构。具有相对低电阻的n型化合物半导体层253设置成与支撑基底271相对，从而可在n型化合物半导体层253的上表面上形成粗糙表面。该粗糙表面提高了在活性层255中产生的光的提取效率。

n型化合物半导体层253可在其上具有粗糙表面。即，利用干蚀刻技术或光增强化学(PEC)蚀刻技术对n型化合物半导体层253的表面进行粗糙化，从而提高光提取效率。

同时，n型化合物半导体层253可具有在n型化合物半导体层253内部彼此分隔开形成的的多个散射元件263。散射元件263可包括与参照图2、图3a、图6和图7中示出的示例性实施例描述的散射元件126a和130a的特征相同的特征。

散射元件263通过散射活性层255内产生的光增大了全内反射的临界角。通过经散射元件263散射光，然后还经形成在n型化合物半导体层253的表面上的粗糙表面散射光，全内反射临界角增大两倍，从而可进一步提高光提取效率。

散射元件263可具有各种形状，诸如岛的矩阵、多条线和网形。

散射元件263散射光的结果导致了散射元件263和n型化合物半导体层253的折射率之间的差异。因此，可使用折射率与n型化合物半导体层253的折射率不同的材料来形成散射元件263。例如，散射元件263可为氧化物或空气层。散射元件263可为DBR。

可通过交替堆叠两层或更多层具有彼此不同的折射率的绝缘层来形成散射元件263。例如，可交替堆叠SiO₂层和Si₃N₄层。

可通过局部生长n型化合物半导体层253、交替堆叠两个或更多个具有不同折射率的绝缘层作为多个层，然后利用光刻技术对堆叠的绝缘层进行图案化和蚀刻，从而形成散射元件263。散射元件263的绝缘层被交替地堆叠成反射层的形式。例如，绝缘层可被堆叠成SiO₂层和Si₃N₄层交替的多个层。

如上所述，散射元件263形成在局部生长的n型化合物半导体层253上，然后，形成剩余的n型化合物半导体层253。

当通过交替堆叠两个或更多个具有彼此不同的折射率的绝缘层作为多个层来形成散射元件263时，散射元件263可用作DBR。因此，在活性层255内产生的具有各种波长的光可被散射元件263反射，从而可有效地发生光散射，如参照前面的示例性实施例所述。

p电极260位于p型化合物半导体层257和支撑基底271之间，并与p型化合物半导体层257欧姆接触。p电极260可包括反射层259和保护金属层261。反射层259可嵌入在位于半导体堆叠件250和支撑基底271之间的保护金属层261中。反射层259可由例如反射金属(诸如Ag)形成，并且保护金属层261可由例如Ni形成。保护金属层261可位于支撑基底271的整个表面上。因此，保护金属层261具有暴露于半导体堆叠件250的外部的区域。

p型结合焊盘265可位于保护层261的暴露部分上。p型结合焊盘265通过p电极260电连接到p型化合物半导体层257。

同时，结合金属273位于支撑基底271和p电极260之间，以结合半导体堆叠件250和支撑基底271。结合金属273可利用共晶结合等由例如Au-Sn形成。

p电极260通过结合金属273倒装结合到支撑基底271，并且通过去除生长基底来暴露n型化合物半导体层253。

同时，n电极269位于半导体堆叠件250上，并电连接到n型化合物半导体层253。

利用干蚀刻技术活PEC蚀刻技术对暴露的n型化合物半导体层253的表面进行粗糙化，从而提高光提取效率。

在上述的示例性实施例中，已经描述了与n型化合物半导体层253相比，p型化合物半导体层257位于更靠近支撑基底271的位置处。然而，本发明不限于此，并且它们也可以反向地布置。在这种情况下，n电极269与p电极260和p型结合焊盘265的极性彼此相反。

根据本发明的示例性实施例，可通过采用能够散射活性层内产生的光的绝缘图案来提高光提取效率。此外，可通过形成绝缘图案作为低折射率的空气间隙来提高光散射特性。另外，由于绝缘图案，电流可在水平方向上均匀地扩散，从而能够提高发光效率和静电放电特性。进一步讲，具有多层结构的DBR位于基底的底表面上，使得从基底向下传播并穿过基底的光可被反射，从而提高光提取效率。更进一步讲，可通过采用遍及可见光光谱的整个波长区域具有高反射率的DBR来提供适于白光LED封装件的LED。另外，可通过一起采用散射图案和粗糙表面来减少由全内反射导致的光损失，从而可将光提取效率最大化。

尽管出于示出目的描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员将清楚的是，在不脱离本发明的本质特征的情况下，可在本发明的范围内对本发明做出各种修改和改变。因此，前面提及的示例性实施例应该被解释为不限于本发明的技术精神，而是为了示出的目的而提供，从而本领域技术人员可以充分地理解本发明的精神。

Claims

1.一种发光二极管，所述发光二极管包括：

基底；

第一氮化物半导体层，布置在基底上；

活性层，布置在第一氮化物半导体层上；

第二氮化物半导体层，布置在活性层上；

第三氮化物半导体层，设置在第一氮化物半导体层和活性层之间或者在第二氮化物半导体层和活性层之间，第三氮化物半导体层包括在第三氮化物半导体层内的多个散射元件；

分布式布拉格反射器，具有多层结构，所述基底布置在分布式布拉格反射器和第三氮化物半导体层之间，

其中，散射元件包括在四面被第三氮化物半导体层包围的空气间隙，

其中，当第三氮化物半导体层设置在第一氮化物半导体层和活性层之间时，空气间隙布置在距离活性层100nm至1000nm的范围内，

其中，当第三氮化物半导体层设置在第二氮化物半导体层和活性层之间时，空气间隙布置在距离活性层50nm至1000nm的范围内。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，空气间隙之间的间隔在100nm至1000nm的范围内。

3.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，空气间隙的宽度和高度均在50nm至1000nm的范围内。

4.根据权利要求1所述的发光二极管，当第三氮化物半导体层布置在第二氮化物半导体层和活性层之间时，所述发光二极管还包括设置在空气间隙和活性层之间的覆盖层。

5.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，分布式布拉格反射器具有对蓝色波长区域内的第一波长的光、绿色波长区域内第二波长的光以及红色波长区域内第三波长的光的至少90％的反射率。

6.根据权利要求5所述的发光二极管，所述发光二极管还包括反射金属层，分布式布拉格反射器布置在基底和反射金属层之间。

7.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，散射元件包括岛形的矩阵、多条线或网形。

8.一种发光二极管，所述发光二极管包括：

半导体堆叠件，布置在支撑基底上，半导体堆叠件包括布置在支撑基底上的第一导电类型半导体层、布置在第一导电类型半导体层上的活性层和布置在活性层上的第二导电类型半导体层；

第一电极，布置在支撑基底和半导体堆叠件之间，第一电极与半导体堆叠件欧姆接触，第一电极包括暴露于半导体堆叠件的外部的第一区域；

第一结合焊盘，布置在第一电极的第一区域上，第一结合焊盘电连接到第一电极；

第二电极，布置在半导体堆叠件上，

其中，第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层中的至少一个包括多个彼此分隔开的散射元件，

其中，散射元件被完全包围在第一导电类型半导体层或第二导电类型半导体层中，

其中，散射元件包括空气层，

其中，当第二导电类型半导体层包括多个彼此分隔开的散射元件时，包括空气层的散射元件布置在距离活性层100nm至1000nm的范围内，以及

其中，当第一导电类型半导体层包括多个彼此分隔开的散射元件时，包括空气层的散射元件布置在距离活性层50nm至1000nm的范围内。

9.根据权利要求8所述的发光二极管，其中，第一电极包括反射层和保护层，其中，反射层设置在半导体堆叠件和保护层之间。

10.根据权利要求9所述的发光二极管，其中，反射层被半导体堆叠件和保护层完全覆盖。

11.根据权利要求8所述的发光二极管，其中，每个散射元件的宽度和高度在50nm至1000nm的范围内。

12.根据权利要求8所述的发光二极管，其中，散射元件之间的间隔在100nm至1000nm的范围内。

13.根据权利要求8所述的发光二极管，其中，散射元件包括岛形的矩阵、多条线或网形。