CN103490000A - 半导体发光元件和发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体发光元件和发光装置，所述半导体发光元件包括发光结构，所述发光结构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。第一电极结构包括与所述第一导电类型半导体层连接的导电通路。第二电极结构与第二导电类型半导体层连接。具有开口区域的绝缘部件在覆盖第一电极结构和第二电极结构的同时以该开口区域暴露出第一电极结构和第二电极结构的一部分。第一焊盘电极和第二焊盘电极分别形成在通过开口区域暴露出来的第一电极结构和第二电极结构的部分上并且分别与第一电极结构和第二电极结构连接。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年6月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0063259的优先权，在此通过引用方式将该申请的内容并入本文。
技术领域
本发明涉及发光元件，具体而言，涉及半导体发光元件、发光装置以及制造半导体发光元件的方法。
背景技术
氮化物半导体已经广泛地用于绿色和蓝色发光二极管（LED）和激光二极管（LD），而其中的LED和LD用作全彩色显示设备、图像扫描仪、各种信号系统以及光通信器件中的光源。氮化物半导体发光装置可以用作具有有源层的发光装置，该有源层能够通过电子与空穴重新组合的电子-空穴复合的原理发出包括蓝光和绿光在内的各种波长的光。
在将氮化物半导体发光装置用于通用照明设备以及使用氮化物半导体发光装置作为电气设备的光源等方面已经进行了研究。具体而言，氮化物半导体发光装置已经用于低电流/低输出的移动产品。最近，随着氮化物半导体发光装置的应用范围逐渐扩展到高电流/高输出的领域，在增加半导体发光装置的质量和发光效率方面已经积极地进行了研究。具体而言，已经研发了具有各种电极结构的发光装置，以增加其光输出和可靠性。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种能够使得电极设计自由度增加并且电流分布更平衡的半导体发光元件。
本发明的一个方面还提供了一种操作电压低并且光输出增加的半导体发光元件。
本发明的一个方面还提供了一种可靠性高并且具有所需散热特性的发光装置。
本发明的一个方面还提供了一种能够更容易实现可适应设计的半导体发光元件的制造方法。
根据本发明的一个方面提供了一种半导体发光元件，所述半导体发光元件包括发光结构。发光结构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。第一电极结构包括穿过所述第二导电类型半导体层和所述有源层的导电通路，并且所述导电通路与所述第一导电类型半导体层连接。第二电极结构与第二导电类型半导体层连接。具有开口区域的绝缘部件在覆盖第一电极结构和第二电极结构的同时以所述开口区域暴露出第一电极结构和第二电极结构的一部分。第一焊盘电极和第二焊盘电极分别形成在通过开口区域暴露出来的第一电极结构和第二电极结构的部分上并且分别与第一电极结构和第二电极结构连接。
所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极可以具有基本相同的面积。
所述第一电极结构可以布置在所述第二焊盘电极的下面。
所述绝缘部件可以布置在所述第二焊盘电极与所述第一电极结构之间。
所述导电通路可以包括多个导电通路，并且所述绝缘部件可以填充所述多个导电通路与所述发光结构之间的空间。
所述第一电极结构和所述第二电极结构可以以相同的方向布置。
所述第一电极结构可以被所述绝缘部件包围，并且所述第一电极结构可以与所述有源层和所述第二导电类型半导体层电分离。
所述第二电极结构的至少一部分可以由反光材料形成。
所述第二电极结构的至少一部分可以形成为包围所述导电通路。
所述半导体发光元件还可以包括布置在所述发光结构的一个表面上的衬底，并且所述第一电极结构和所述第二电极结构可以布置在所述发光结构上的与所述一个表面相反的另一个表面上。
所述衬底可以包括彼此面对的第一主表面和第二主表面。所述发光结构可以布置在所述第一主表面上。所述衬底可以包括在所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一个表面上形成的不均匀结构。
在所述衬底上形成的所述不均匀结构可以包括具有倾斜侧面的凸部。
根据本发明的一个方面提供了一种发光装置，所述发光装置包括安装衬底和半导体发光元件，所述半导体发光元件布置在所述安装衬底上并且在其上被施加电信号时发光。半导体发光元件包括发光结构，所述发光结构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。第一电极结构包括穿过所述第二导电类型半导体层和所述有源层的导电通路，并且所述导电通路与所述第一导电类型半导体层连接。第二电极结构与第二导电类型半导体层连接。具有开口区域的绝缘部件在覆盖第一电极结构和第二电极结构的同时以所述开口区域暴露出第一电极结构和第二电极结构的一部分。第一焊盘电极和第二焊盘电极分别形成在通过开口区域暴露出来的第一电极结构和第二电极结构的部分上并且分别与第一电极结构和第二电极结构连接。
所述安装衬底可以是电路衬底。
所述安装衬底可以是引线框架。
所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极可以以朝着所述安装衬底的方向布置。
根据本发明的一个方面提供了一种制造半导体发光元件的方法。所述方法包括制备发光结构，所述发光结构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。将第一电极结构形成在所述发光结构上。第一电极结构包括穿过所述第二导电类型半导体层和所述有源层的导电通路，并且所述导电通路与所述第一导电类型半导体层连接。将第二电极结构形成在发光结构上，所述第二电极结构与第二导电类型半导体层连接。形成具有开口区域的绝缘部件，所述绝缘部件在覆盖第一电极结构和第二电极结构的同时以所述开口区域暴露出第一电极结构和第二电极结构的一部分。将第一焊盘电极和第二焊盘电极分别形成在通过开口区域暴露出来的第一电极结构和第二电极结构的部分上并且分别与第一电极结构和第二电极结构连接。
所述绝缘部件的形成可以包括：通过填充发光结构的内部而形成绝缘部件，以便使导电通路、有源层和第二导电类型半导体层与第二电极结构电分离。通过去除填充发光结构的内部的绝缘部件的一部分来暴露出第一电极结构和第二电极结构的一部分。在第一电极结构和第二电极结构的暴露部分上形成第一电极连接部件和第二电极连接部件。形成绝缘部件来覆盖第一电极连接部件和第二电极连接部件。
可以通过去除额外形成的绝缘部件的一部分而形成所述开口区域。
所述第一焊盘电极和第二焊盘电极可以形成为具有基本相同的面积。
所述第二焊盘电极可以形成在所述第一电极结构的上面。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述将更清楚地理解本发明的上述和其他的方面和特征，附图中：
图1是根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的示意性剖视图；
图2是根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的示意性平面图；
图3A和图3B是示出制造根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的方法的示图；
图4A和图4B是示出制造根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的方法的示图；
图5A和图5B是示出制造根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的方法的示图；
图6A和图6B是示出制造根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的方法的示图；
图7A和图7B是示出制造根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的方法的示图；
图8A和图8B是示出制造根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的方法的示图；
图9A和图9B是示出制造根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的方法的示图；
图10A和图10B是示出制造根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的方法的示图；
图11A和图11B是示出制造根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的方法的示图；
图12A和图12B是示出根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的实例的微观图；
图13是根据本发明一个示例性实施例的发光装置的示意性剖视图；以及
图14是根据本发明一个示例性实施例的发光装置的示意性剖视图。
具体实施方式
将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以具体实现为许多种不同的形式并且不应当被解释为限于所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本公开内容是详尽和完整的，并且将本发明的范围完全转达给本领域的技术人员。
在附图中，为了清楚，元件的形状和尺寸会被放大，并且在全文中使用相同的附图标记表示相同或相似的元件。
图1是根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的示意性剖视图，图2是根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的示意性平面图。
参考图1和图2，根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件100可以包括布置在衬底10的表面上的发光结构20。将第一电极结构30和第二电极结构40布置为与衬底10关于发光结构20处在相反侧。绝缘部件50覆盖第一电极结构30和第二电极结构40。第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a分别与第一电极结构30和第二电极结构40连接。
根据本发明一个示例性实施例，发光结构20可以包括顺序地布置在衬底10上的第一导电类型半导体层21、有源层22和第二导电类型半导体层23。第一电极结构30可以包括穿过第二导电类型半导体层23和有源层22并与第一导电类型半导体层21连接的导电通路31。第二电极结构40可以与第二导电类型半导体层23连接。
绝缘部件50可以包括允许第一电极结构30和第二电极结构40的至少一部分暴露出来的开口区域。第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a可以分别与第一电极结构30和第二电极结构40连接。
衬底10可以是由蓝宝石、SiC、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2、GaN等形成的半导体生长衬底。在这种情况下，蓝宝石是具有Hexa-Rhombo R3C对称性的晶体，并且沿C-轴的晶格常数为13.001
，沿A-轴的晶格常数为4.758
。蓝宝石的定向平面包括C（0001）平面、A（1120）平面、R（1102）平面等。具体而言，C平面主要用作氮化物生长衬底，这是因为C平面相对有助于氮化物膜的生长并且在高温下稳定。
可以在发光结构20与衬底10之间形成缓冲层。缓冲层可以包括由氮化物等形成的无掺杂半导体层，以减轻将要在上面生长的发光结构的晶格缺陷。
衬底10可以具有相对的第一主表面和第二主表面。第一主表面和第二主表面中的至少一者的上面可以形成有不均匀结构。可以通过对衬底10的若干部分进行蚀刻而在衬底10的一个表面上形成不均匀结构，并且可以由与衬底10相同的材料形成不均匀结构。可替换地，可以由与衬底10不同的材料形成不均匀结构。
因为可以通过在衬底10与第一导电类型半导体层21之间的界面上形成不均匀结构来改变有源层22发出的光的路径，所以可以降低半导体层内部的光吸收率并且可以增加光散射率，因而可以增强光提取效率。
具体而言，不均匀结构可以具有规则或不规则的形状。不均匀结构和衬底10可以由具有不同折射率的不同材料形成，这样由于形成衬底10、第一导电类型半导体层21和不均匀结构的不同材料的折射率差异，可以使改变光传播方向的效果最佳。
用于形成不均匀结构的材料可以包括透明导体或透明绝缘体。透明绝缘体可以包括SiO2、SiNx、Al2O3、HfO、TiO2、ZrO等，透明导体可以包括透明导电氧化物（TCO），例如氧化锌或者氧化铟，其包含诸如Mg、Ag、Zn、Sc、Hf、Zr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr或Sn等添加剂。然而，本发明不限于此。
另外，形成在衬底10的上表面上的不均匀结构可以减轻由在衬底10与第一导电类型半导体层21之间的界面上的晶格常数差异引起的应力。具体而言，在蓝宝石衬底上生长III族氮化物半导体层的情况下，衬底与III族氮化物半导体层之间的晶格常数差异会导致例如位错等晶体缺陷。位错可能会向上扩散，从而降低半导体层的晶体质量。
根据本发明的示例性实施例，在衬底10上设置包括凸部的不均匀结构，该凸部具有倾斜侧面。第一导电类型半导体层21生长在凸部的侧面，从而防止位错向上扩散。因此，可以提供高质量氮化物半导体发光元件并且可以增加其中的内量子效率。然而，不均匀结构并非一定是必要的，而是可以根据需要选择性地使用。
发光结构20的第一导电类型半导体层21、有源层22和第二导电类型半导体层23布置在衬底10上。然而，衬底10的整体或一部分可以被去除。
形成发光结构20的第一导电类型半导体层21和第二导电类型半导体层23可以分别是n型半导体层和p型半导体层，并且可以由氮化物半导体形成。第一导电类型和第二导电类型分别是指n型和p型。然而，本发明不限于此。第一导电类型半导体层21和第二导电类型半导体层23的化合物通式可以为AlxInyGa（1-x-y）N（0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1）。例如，可以使用GaN、AlGaN、InGaN等。
形成在第一导电类型半导体层21与第二导电类型半导体层23之间的有源层22通过电子-空穴复合发出具有预定能级的光。有源层22可以具有交替地堆叠量子阱层和量子势垒层的多量子阱（MQW）结构。例如，多量子阱结构可以采用InGaN/GaN结构。可以通过使用已知的半导体层生长技术（例如金属有机物化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE），氢化物气相外延（HVPE）等）形成第一导电类型半导体层21、第二导电类型半导体层23和有源层22。
第一电极结构30和第二电极结构40可以用来使第一导电类型半导体层21和第二导电类型半导体层23与外部电连接。第一电极结构30和第二电极结构40可以布置为与衬底10关于发光结构20处于相反侧，并且可以分别与第一导电类型半导体层21和第二导电类型半导体层23连接。
第一电极结构30和第二电极结构40可以具有单层或多层结构，该单层或多层结构由与第一导电类型半导体层21和第二导电类型半导体层23具有欧姆特性的导电材料形成。例如，可以通过沉积或溅射Ag、Al、Ni、Cr、TCO等中的至少一者来形成第一电极结构30和第二电极结构40。第一电极结构30和第二电极结构40可以以相同的方向布置。如下文所述，第一电极结构30和第二电极结构40可以以倒装芯片方式安装在引线框架或类似物上。在这种情况下，第一电极结构30和第二电极结构40可以以相同的方向布置。
第一电极结构30可以包括导电通路31和与导电通路31连接的第一电极连接部件32，导电通路31在发光结构20内穿过第二导电类型半导体层23和有源层22并与第一导电类型半导体层21接触。
为了减小导电通路31与第一导电类型半导体层21之间的接触电阻，导电通路31与第一导电类型半导体层21之间的接触面积以及导电通路31的数量、形状、节距等可以适当调整。此外，导电通路31可以排列成若干行和若干列，从而增强电流的流动。在这种情况下，导电通路31可以被绝缘部件50包围，从而可以与有源层22和第二导电类型半导体层23电分离。
在导电通路31与第一导电类型半导体层21之间还可以包括用于欧姆接触的导电接触层。导电接触层可以包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au等，并且可以具有诸如Ni/Ag、Zn/Ag、Ni/Al、Zn/Al、Pd/Ag、Pd/Al、Ir/Ag、Ir/Au、Pt/Ag、Pt/Al、Ni/Ag/Pt等双层结构。
第二电极结构40可以包括第二电极层41和形成在第二电极层41上的第二电极连接部件42，第二电极层41直接形成在第二导电类型半导体层23上。第二电极层41可以用于与第二导电类型半导体层23形成电欧姆接触。另外，第二电极层41可以由反光材料形成，从而在发光元件100安装成具有倒装芯片结构时，第二电极层41可以使有源层22发出的光朝着衬底10偏转。然而，第二电极层41并非一定由反光材料形成，而是可以由透明导电氧化物等形成。
第一电极连接部件32和第二电极连接部件42可以由与导电通路31和第二电极层41相同的材料形成。可替换地，第一电极连接部件32和第二电极连接部件42可以由不同的材料形成。例如，在第二电极层41由透光材料形成的情况下，第二电极连接部件42可以由反光材料形成。
第一电极结构30和第二电极结构40可以通过绝缘部件50彼此电分离。绝缘部件50可以由具有电绝缘特性的任何材料形成。虽然可以使用具有电绝缘特性的任何材料，但是光吸收最小的材料是优选的。例如，可以使用诸如SiO2、SiOxNy、SixNy等氧化硅或氮化硅。此外，在这种透光材料中可以散布有反光填充物，从而形成反光结构。
具体而言，绝缘部件50可以用来填充导电通路31与第二电极层41之间的空间，可以使导电通路31与第二导电类型半导体层23和有源层22电分离，并且可以形成为覆盖第一电极连接部件32和第二电极连接部件42。绝缘部件50可以具有开口区域，从而允许第一电极连接部件32和第二电极连接部件42的至少一部分暴露出来以与外部电连接。
第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a可以分别与第一电极连接部件32和第二电极连接部件42连接，并且可以用作发光元件100的外部端子。第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a可以形成为具有单层或者两层或更多层。在第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a形成为具有两层的情况下，两层中的下层（例如，形成在绝缘部件50的开口区域中并且与电极连接部件接触的部分）可以与两层中的上层由相同的材料或不同的材料形成。
第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a可以由例如AuSn等共晶金属形成。当第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a安装在封装件中时，它们可以通过共晶接合的方式接合，因而不需要在倒装芯片接合的情况下通常所需的焊料凸块。与使用焊料凸块相比，在使用共晶金属的安装方法的情况下可以有利于散热。在这种情况下，为了获得良好的散热效果，第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a可以形成为占用相对较宽的区域。
绝缘部件50可以形成为在覆盖第一电极结构30和第二电极结构40的同时具有暴露出第一电极结构30和第二电极结构40的至少一部分的开口区域。可以自由地设计第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a的尺寸和形状。
例如，因为绝缘部件50可以形成为覆盖第一电极连接部件32和第二电极连接部件42的上表面，所以不会限制第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a的位置。因此，可以增加焊盘电极的设计自由度。此外，如图2所示，因为第一电极结构30可以布置在第二焊盘电极40a的下面，所以可以使通过导电通路31的电流分布效率最大化。在第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a形成为具有基本相同的面积的情况下，可以提高电流注入效率和电流分布效率。
图3A至图11B是示出制造根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的方法的示图。具体而言，这些附图示出了制造图1和图2所示的发光元件的过程。
在制造根据一个示例性实施例的半导体发光元件的方法中，如图3A和图3B所示，衬底10可以被制备成具有在其第一主表面和第二主表面中的至少一者上形成的不均匀结构。包括第一导电类型半导体层21、有源层22和第二导电类型半导体层23的发光结构20可以形成在衬底10的第一主表面上。如上文所述，衬底10可以由蓝宝石、SiC、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2、GaN等形成。形成在衬底10的上表面上的不均匀结构可以通过以下方式获得：在衬底10上形成光致抗蚀剂层，通过将光照射到光致抗蚀剂层上而形成图案，通过干式蚀刻或湿式蚀刻形成与该图案对应的不均匀结构。
虽然图3A和图3B示出了不均匀结构直接形成在衬底10的表面上，但是可以使用与衬底10不同的材料（例如，透明绝缘体、透明导体等）将不均匀结构形成为独立的不均匀结构。
可以使用蚀刻气体（例如，诸如CF4或SF6等氟基气体、诸如Cl2或BCl3等氯基气体或者Ar气）进行干式蚀刻来形成不均匀结构。然而，蚀刻气体不限于此，并且可以使用本领域已知的各种蚀刻气体。
在将第一导电类型半导体层21生长在其上形成有不均匀结构的衬底10上的情况下，第一导电类型半导体层21生长在不均匀结构的凸部的侧表面。可以防止由于透光衬底10与第一导电类型半导体层21之间的晶格常数差异而产生位错向上扩散。因为第一导电类型半导体层21生长在侧表面上，所以位错会向侧表面弯曲。因此，位错密度在平行于衬底10主表面的方向上生长的第一导电类型半导体层21内会明显降低，因而可以制造出高质量的氮化物半导体发光元件。
如图4A和图4B所示，第一导电类型半导体层21、有源层22和第二导电类型半导体层23可以被部分蚀刻，以暴露出第一导电类型半导体层21的至少一部分。可以使用第一导电类型半导体层21的通过蚀刻处理暴露出来的表面来形成导电通路31。类似于在衬底上形成不均匀结构，第一导电类型半导体层21的除了用于形成导电通路31的区域以外的区域可以经过掩模处理，并且可以进行湿式蚀刻或干式蚀刻以形成孔型蚀刻区域。
此后，如图5A和图5B所示，第一电极结构和第二电极结构，也就是导电通路31和第二电极层41可以分别形成在通过去除第一导电类型半导体层21、有源层22和第二导电类型半导体层23的一部分而暴露出来的第一导电类型半导体层21上和第二导电类型半导体层23上。
导电通路31和第二电极层41可以由相同的材料形成，并且如图5A所示，它们的上表面可以布置在同一的水平面上。此外，如图5B所示，第二电极层41可以整体形成为包围导电通路31。
根据本发明的示例性实施例，可以形成多个导电通路31。然而，可以根据需要适当改变导电通路的数量、形状、节距等。因为第一电极结构30和第二电极结构40用于向第一导电类型半导体层21和第二导电类型半导体层23施加电流，所以它们可以由导电性好的金属材料形成。
具体而言，导电通路31可以具有顺序地层叠Al/Ti/Pt/Ti的层叠结构，而第二电极层41可以具有顺序地层叠Ag/Ni/Ti/TiN的层叠结构。然而，这仅是一个实例，并且可以从现有技术已知的金属中适当选择第一电极结构和第二电极结构的材料。
如图6A和图6B所示，绝缘部件50可以形成为覆盖发光结构20的表面。绝缘部件50可以在覆盖第一电极结构和第二电极结构的同时填充发光结构20的内部，以便使包括导电通路31的第一电极结构与有源层22、第二导电类型半导体层23和第二电极结构电绝缘。
绝缘部件50可以由诸如SiO2、SiOxNy、SixNy等氧化硅或氮化硅形成。使用例如等离子体增强化学汽相沉积（PECVD）等沉积方法，绝缘部件50可以形成为具有大约6000
的厚度。
接下来，如图7A和图7B所示，可以去除绝缘部件50的一部分以暴露出第一电极结构和第二电极结构的至少一部分。例如，为了单独地进行与第一电极结构和第二电极结构之间的电连接，可以通过已知的蚀刻处理使导电通路31的至少一部分和第二电极层41的至少一部分暴露出来。
然后，如图8A和图8B所示，第一电极连接部件32和第二电极连接部件42可以形成在绝缘部件50上并分别与导电通路31和第二电极层41电连接。可以通过沉积、溅射、电镀或现有技术已知的其他类似技术形成第一电极连接部件32和第二电极连接部件42。第一电极连接部件32可以用来连接多个导电通路31，并且第一电极连接部件32的形状可以是不同的。
为了有效地促进处理，第一电极连接部件32和第二电极连接部件42可以由相同的材料形成，并且如图8A所示，第一电极连接部件32和第二电极连接部件42的上表面可以布置在同一的水平面上。
然后，如图9A和图9B所示，可以额外地形成绝缘部件50，并且如图10A和图10B所示，该绝缘部件50的一部分可以被去除，以形成暴露出第一电极连接部件32和第二电极连接部件42的一部分的开口区域。额外形成的绝缘部件50可以用来保证将要在其上形成的第一和第二焊盘电极的设计自由度。如图10B所示，绝缘部件50的一部分可以被去除，以暴露出第一电极连接部件32和第二电极连接部件42的一部分，从而获得了用于连接焊盘电极的区域。因此，第一电极连接部件32和第二电极连接部件42的暴露区域的形状不限于图10A和图10B所示的形状，而是可以根据需要而改变。
然后，如图11A和图11B所示，第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a可以形成为分别与第一电极连接部件32和第二电极连接部件42连接。如上文所述，第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a可以由例如AuSn等共晶金属形成。当第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a安装在封装件等中时，它们可以通过共晶接合的方式接合，因而不需要在倒装芯片接合的情况下通常所需的焊料凸块。与使用焊料凸块相比，在使用共晶金属的安装方法的情况下可以有利于散热。在这种情况下，为了获得良好的散热效果，第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a可以形成为占用相对较宽的区域。
此外，因为第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a可以形成在绝缘部件50上，所以第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a的形状不限于此。因此，如图11B所示，第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a可以形成为具有基本相同的面积。另外，因为对第一电极结构30和第二电极结构40的位置没有限制，所以第一电极结构30也可以布置在第二焊盘电极40a的下面。因此，可以提高电流分布效率和电流注入效率，从而可以提供增加了光输出和光均匀性的半导体发光元件。
图12A和图12B是示出根据本发明一个示例性实施例的半导体发光元件的本发明实例和对比实例的微观图。具体而言，图12A示出半导体发光元件的对比实例，其中第一电极结构（导电通路）没有布置在与第二导电类型半导体层连接的第二焊盘电极的下面，图12B示出半导体发光元件的本发明实例，其中进一步形成有额外的绝缘部件并且第一电极结构（导电通路）也布置在第二焊盘电极的下面。
如图12A所示，在第二焊盘电极通过第二电极结构直接与第二导电类型半导体层连接的情况下，第二焊盘电极仅布置在没有形成第一电极结构（导电通路）的局部区域A中。因此，形成有第二焊盘电极的区域A中的发光特性会劣化。
根据本发明的示例性实施例，第一电极结构（导电通路）可以以规则的间隔布置在发光结构中，因而光可以从图12B所示的整个发光元件均匀地发出。
此外，在其中注入350mA的电流时，比较本发明实例与对比实例的操作电压和亮度，结果，图12A的对比实例具有3.40V的操作电压和426mW的光输出，而图12B的本发明实例具有3.34V的操作电压和443mW的光输出。因此，本发明实例可以表现出更好的操作电压和亮度。
具有上述结构的半导体发光元件可以布置在安装衬底或类似物上以用作发光装置。这里，发光装置可以包括例如背光单元等显示装置、室内/户外照明装置、前大灯等。
将参考图13提供发光装置的详细描述。图13是根据本发明一个示例性实施例的发光装置的示意性剖视图。
发光装置200具有安装在衬底上的半导体发光元件100。例如，发光装置200可以包括安装衬底1和布置在安装衬底1上的半导体发光元件100。半导体发光元件100可以具有图1和图2所示的结构。半导体发光元件100可以具有以倒装芯片方式朝着安装衬底1的方向布置的第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a。例如，第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a可以以朝着安装衬底1的方向布置，并且在这种情况下，第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a可以通过共晶接合的方式与安装衬底1接合，这样与使用焊料凸块相比可以实现更好的散热效率。因此，根据本发明一个示例性实施例的发光装置200不需要引线接合，因而可以避免由于引线处理的故障而造成可靠性降低。
安装衬底1可以包括形成在其至少一个表面上的第一电极图案12a和第二电极图案12b。半导体发光元件100可以布置在安装衬底1的上面形成有第一电极图案12a和第二电极图案12b的表面上，因而电信号可以通过第一电极图案12a和第二电极图案12b施加给半导体发光元件100。
安装衬底1可以包括衬底主体11、形成在衬底主体11的一个表面上的第一电极图案12a和第二电极图案12b、在厚度方向上穿过衬底主体11的多个通路13以及形成在衬底主体11的另一个表面上的下部电极14。这里，多个通路13可以使第一电极图案12a和第二电极图案12b与下部电极14电连接，并且可以用于向外发散半导体发光元件100所产生的热。
衬底主体11可以由含有环氧树脂、三嗪、硅树脂、聚酰亚胺等的有机树脂材料和其他有机树脂材料、诸如AlN、Al2O3等陶瓷材料或者金属和金属化合物形成。此外，衬底1可以是在其一个表面上形成有电极图案的印刷电路板（PCB）。
例如，衬底主体11可以将半导体发光元件100布置在上面形成有第一电极图案12a和第二电极图案12b的上表面上，并且具有用于向半导体发光元件100供电的引线结构，和形成在衬底主体11的与上面布置有半导体发光元件100的上表面相反的下表面上的独立供电装置。
虽然图13示出的安装衬底1包括穿过衬底主体11的通路13，但是本发明不限于此。在上面布置有发光元件100的表面和与其相反表面上都具有用于驱动发光元件100的引线结构的任何衬底都可被使用来作为可应用于本实施例的安装衬底1。
具体而言，引线可以形成在安装衬底1的用于与相应发光元件电连接的表面和其相反表面上。通过与发光元件100的第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a连接的第一电极图案12a和第二电极图案12b可以将形成在衬底主体11的上表面上的引线与形成在相反表面上的引线连接。
形成在衬底主体11上的第一电极图案12a和第二电极图案12b以及下部电极14可以通过以下方式形成：在由树脂或陶瓷材料形成的衬底主体11的上表面上电镀例如Au、Cu等金属材料。
同时，图13的发光装置可以被修改成多种形式。例如，发光装置可以设置成具有发光元件的第一焊盘电极30a和第二焊盘电极40a安装在一对引线框架上的封装结构。
图14是根据本发明一个示例性实施例的发光装置的示意性剖视图。
根据本发明一个示例性实施例的发光装置201与图13的发光装置200之间的不同之处在于发光元件101的结构。因此，下面将仅描述不同的构造。没有论述的特征可以被认为与上述特征相似或相同。
发光装置201可以包括布置在安装衬底1上的发光元件101。发光元件101可以包括发光结构120、第一电极结构131和132、第二电极结构141和142、覆盖第一电极结构和第二电极结构的绝缘部件150以及分别与第一电极结构131、132和第二电极结构141、142连接的第一焊盘电极130a和第二焊盘电极140a。
与图13的结构不同，图14的发光元件101不包括半导体生长衬底，并且发光结构120的与上面形成有第一电极结构131、132和第二电极结构141、142以及第一焊盘电极130a和第二焊盘电极140a的表面相反的表面可以暴露在外面，也就是说，第一导电类型半导体层121可以暴露在外面。
半导体生长衬底可以在发光元件101的制造过程中被去除，或者在其制造过程之后，在发光元件101安装在衬底1上的状态下被去除。这里，可以通过现有技术已知的湿式蚀刻方法、干式蚀刻方法或激光剥离（LLO）方法进行去除过程。在这种情况下，如图14所示，可以去除整个衬底。可替换地，可以仅去除一部分衬底。此外，不均匀结构可以形成在发光结构120的表面上或衬底的表面上，因而可以提高光提取效率。
如上文所述，在根据本发明示例性实施例的半导体发光元件中，可以增加电极的设计自由度并且可以改进电流分布。
在根据本发明示例性实施例的半导体发光元件中，可以降低操作电压并且可以增加光输出。
在根据本发明示例性实施例的发光装置中，可以提高散热性和可靠性。
根据本发明示例性实施例的半导体发光元件的制造方法能够增加其设计自由度。
虽然结合示例性实施例示出并表述了本发明，但是本领域技术人员应当清楚的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改和变化。
Claims (20)
1.一种半导体发光元件，包括：
发光结构，所述发光结构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；
第一电极结构，所述第一电极结构包括穿过所述第二导电类型半导体层和所述有源层的导电通路，所述导电通路与所述第一导电类型半导体层连接；
第二电极结构，所述第二电极结构与所述第二导电类型半导体层连接；
绝缘部件，所述绝缘部件覆盖所述第一电极结构和所述第二电极结构并且具有暴露出所述第一电极结构和所述第二电极结构的一部分的开口区域；以及
第一焊盘电极和第二焊盘电极，所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极分别形成在通过所述开口区域暴露出来的所述第一电极结构和所述第二电极结构的部分上，所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极分别与所述第一电极结构和所述第二电极结构连接。
2.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极具有相同的面积。
3.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，所述第一电极结构布置在所述第二焊盘电极的下面。
4.根据权利要求3所述的半导体发光元件，其中，所述绝缘部件布置在所述第二焊盘电极与所述第一电极结构之间。
5.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，所述导电通路包括多个导电通路，并且
所述绝缘部件填充所述多个导电通路与所述发光结构之间的空间。
6.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，所述第一电极结构和所述第二电极结构以相同的方向布置。
7.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，所述第一电极结构被所述绝缘部件包围，并且所述第一电极结构与所述有源层和所述第二导电类型半导体层电分离。
8.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，所述第二电极结构的至少一部分包括反光材料。
9.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，所述第二电极结构的至少一部分包围所述导电通路。
10.根据权利要求1所述的半导体发光元件，还包括布置在所述发光结构的一个表面上的衬底，
其中，所述第一电极结构和所述第二电极结构布置在所述发光结构上的与所述一个表面相反的另一个表面上。
11.根据权利要求10所述的半导体发光元件，其中，所述衬底包括彼此面对的第一主表面和第二主表面，
所述发光结构布置在所述第一主表面上，并且
所述衬底包括在所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一个表面上形成的不均匀结构。
12.根据权利要求11所述的半导体发光元件，其中，在所述衬底上形成的所述不均匀结构包括具有倾斜侧面的凸部。
13.一种发光装置，包括：
安装衬底；以及
半导体发光元件，所述半导体发光元件布置在所述安装衬底上并且在其上被施加电信号时发光，
其中，所述半导体发光元件包括：
发光结构，所述发光结构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；
第一电极结构，所述第一电极结构包括穿过所述第二导电类型半导体层和所述有源层的导电通路，所述导电通路与所述第一导电类型半导体层连接；
第二电极结构，所述第二电极结构与所述第二导电类型半导体层连接；
绝缘部件，所述绝缘部件覆盖所述第一电极结构和所述第二电极结构并且具有暴露出所述第一电极结构和所述第二电极结构的一部分的开口区域；以及
第一焊盘电极和第二焊盘电极，所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极分别形成在通过所述开口区域暴露出来的所述第一电极结构和所述第二电极结构的部分上，所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极分别与所述第一电极结构和所述第二电极结构连接。
14.根据权利要求13所述的发光装置，其中，所述安装衬底是电路衬底或引线框架。
15.根据权利要求13所述的发光装置，其中，所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极以朝着所述安装衬底的方向布置。
16.一种半导体发光元件，包括：
发光结构，所述发光结构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；
第一电极结构，所述第一电极结构与所述第一导电类型半导体层电连接；
第二电极结构，所述第二电极结构与所述第二导电类型半导体层连接；
多个导电通路，所述多个导电通路穿过所述第二导电类型半导体层和所述有源层，并且所述多个导电通路与所述第一导电类型半导体层连接；
绝缘部件，所述绝缘部件覆盖所述第一电极结构和所述第二电极结构并且具有暴露出所述第一电极结构和所述第二电极结构的一部分的开口区域；以及
第一焊盘电极和第二焊盘电极，所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极分别与所述第一电极结构和所述第二电极结构连接，并且通过所述开口区域暴露所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极。
17.根据权利要求16所述的半导体发光元件，其中，所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极具有相同的面积。
18.根据权利要求16所述的半导体发光元件，其中，所述第一电极结构布置在所述第二焊盘电极的下面。
19.根据权利要求16所述的半导体发光元件，其中，所述绝缘部件填充所述多个导电通路与所述发光结构之间的空间。
20.根据权利要求16所述的半导体发光元件，还包括布置在所述发光结构的一个表面上的衬底，
其中，所述第一电极结构和所述第二电极结构布置在所述发光结构上的与所述一个表面相反的另一个表面上。
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