CN106206889A

CN106206889A - 半导体发光装置

Info

Publication number: CN106206889A
Application number: CN201610342174.5A
Authority: CN
Inventors: 金明河; 林璨默
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2016-12-07
Also published as: US20160351754A1; KR20160141925A

Abstract

本发明提供了一种半导体发光装置，其具有通过包括分离层的反射器提供的提高的光提取效率。分离层可介于包括具有不同折射率的一对或多对折射层的第一布拉格层与第二布拉格层之间，第一对堆叠在分离层的一侧上，第二对堆叠在分离层的另一侧上。

Description

半导体发光装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0077462的优先权，该申请的公开以引用方式全文并入本文中。

技术领域

与本公开的示例实施例一致的设备涉及一种半导体发光装置。

背景技术

半导体发光装置响应于电流的施加通过电子-空穴复合发光。半导体发光装置由于多个内在优点而广泛用作光源，所述优点诸如低功耗、高亮度等级和紧致。例如，在多种半导体发光装置中，开发了氮化物发光装置。

进来，已采用半导体发光装置用于背光单元、家庭照明设备以及车辆照明中。

然而，LED的应用范围逐步拓宽为包括采用半导体发光装置作为大电流和/或高功率应用的光源。因此，继续进行研究以提高半导体发光装置的发光效率。具体地说，为了提高外部光提取效率，提出了一种包括反射器的半导体发光装置及其制造方法。

发明内容

示例实施例的各方面提供了一种具有提高的光提取效率的半导体发光装置。

根据示例实施例的一方面，提供了一种半导体发光装置，包括：衬底，其包括第一表面以及与第一表面相对的第二表面；发光结构，其布置在衬底的第一表面上，并且包括第一导电类型的半导体层、有源层以及第二导电类型的半导体层；以及反射器，其包括第一布拉格层、分离层和第二布拉格层，所述第一布拉格层、分离层和第二布拉格层按次序布置在衬底的第二表面上。第一布拉格层包括交替堆叠的第一多层，第一多层中的每一层的折射率与第一多层中的其他每一层的折射率不同。第二布拉格层包括交替堆叠的第二多层，第二多层中的每一层的折射率与第二多层中的其他每一层的折射率不同。另外，分离层的厚度大于第一多层中的各层和第二多层中的各层的厚度。

分离层可在垂直于衬底的第二表面的方向上布置在第一布拉格层与第二布拉格层之间。

第一布拉格层可包括具有第一折射率的第一层以及具有大于第一折射率的第二折射率的第二层，并且第二布拉格层可包括具有第三折射率的第三层以及具有大于第三折射率的第四折射率的第四层。分离层的折射率可小于第二折射率和第四折射率。

构成分离层的材料可与构成第一层的材料和构成第三层的材料中的至少一个相同。

分离层可直接布置在第二层与第四层之间，以与第二层和第四层接触。

在示例实施例中，分离层的厚度范围可为0.8λ/n至1.5λ/n(λ是光的波长，并且n是折射率)。

第一多层中的各层和第二多层中的各层的厚度可在0.2λ/n至0.6λ/n的范围内(λ是光的波长，并且n是折射率)。

第一多层中的各层和第二多层中的各层的厚度可相等。

第一多层中的各层和第二多层中的各层的厚度可随着第一多层中的各层和第二多层中的各层与衬底相距的距离增大而增大。

形成第一布拉格层的第一多层的数量可大于形成第二布拉格层的第二多层的数量。

第一多层中的各层和第二多层中的各层的厚度可随着第一多层中的各层和第二多层中的各层与衬底相距的距离增大而减小。

形成第一布拉格层的第一多层的数量可小于形成第二布拉格层的第二多层的数量。

分离层的折射率的范围可为1至1.5。

第一布拉格层可构造为反射第一波长带内的光，并且第二布拉格可构造为反射与第一波长带不同的第二波长带内的光。

根据示例实施例的一方面，一种半导体发光装置可包括：发光结构，其包括第一导电类型的半导体层、有源层和第二导电类型的半导体层；以及反射器，其布置在发光结构的表面上并且包括多个布拉格层和介于所述多个布拉格层中的两个布拉格层之间并且厚度大于0.8λ/n(λ是光的波长，并且n是折射率)的至少一个分离层。

所述多个布拉格层中的每个布拉格层可包括具有第一折射率的第一层以及具有大于第一折射率的第二折射率的第二层，并且分离层的厚度可大于第一层和第二层中的各层的厚度。

分离层的折射率与第一折射率之间的第一差值可小于分离层的折射率与第二折射率之间的第二差值。

在示例实施例中，分离层可布置在所述多个布拉格层中的两个布拉格层的第二层之间。

根据示例实施例的一方面，一种半导体发光装置可包括：发光结构，其包括第一导电类型的半导体层、有源层和第二导电类型的半导体层；布拉格层，其布置在发光结构的表面上并且包括多层，所述多层包括具有第一折射率的第一层以及具有与第一折射率不同的第二折射率的第二层，并且第一层和第二层交替堆叠；以及分离层，其介于布拉格层的所述多层中的两层之间，并且分离层的厚度大于所述多层中的各层的厚度。

布拉格层和分离层可由电介质材料形成。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述将更加清楚地理解以上和其他方面，其中：

图1是根据示例实施例的半导体发光装置的示意性剖视图；

图2和图3是根据示例实施例的反射器的示意性剖视图；

图4是示出根据示例实施例的半导体发光装置的特征的曲线图；

图5至图7是根据示例实施例的半导体发光装置的示意性剖视图；

图8和图9示出了包括根据示例实施例的半导体发光装置的封装件；

图10是根据示例实施例的背光单元的示意性剖视图；

图11是根据示例实施例的背光单元的示意性剖视图；

图12是示意性地示出根据示例实施例的包括通信模块的灯的分解透视图；

图13是示意性地示出根据示例实施例的条形灯的分解透视图；以及

图14示出了采用根据示例实施例的光源模块的照明设备。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细描述本公开的示例实施例。

然而，示例实施例可按照许多不同形式例示，并且不应理解为限于本文阐述的特定示例实施例。相反，提供这些示例实施例是为了使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本公开的范围完全传递给本领域技术人员。

在图中，为了清楚起见，可夸大元件的形状和尺寸，并且相同的附图标记将始终用于指代相同或相似的元件。

本文所用的术语仅是为了描述特定示例实施例，并且不旨在限制。如本文所用，除非上下文清楚地指明不是这样，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。还应该理解，术语“包括”、“包括……的”、“包含”和/或“包含……的”当用于本说明书中时，指明存在所列特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如本文所用，术语“和/或”以及“……中的至少一个”包括所列项中的至少一个的各个和所有组合。

应该理解，虽然本文中使用术语第一、第二等来描述多个元件、组件、区、层和/或部分，但是这些元件、组件、区、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区、层或部分与另一区、层或部分区分开。因此，下面讨论的第一元件、第一组件、第一区、第一层或第一部分可被称作第二元件、第二组件、第二区、第二层或第二部分，而不脱离本发明的教导。

图1是根据示例实施例的半导体发光装置的示意性剖视图。

参照图1，半导体发光装置100包括具有第一表面101F和第二表面101S的衬底101、布置在衬底101的第一表面101F(的顶部)上的发光结构120和布置在衬底101的第二表面101S(的底部)上的反射器RS。发光结构120包括第一导电类型的半导体层122、有源层124和第二导电类型的半导体层126。反射器RS包括第一布拉格层150和第二布拉格层170以及分离层160。半导体发光装置100还包括第一电极130和第二电极140以及布置在反射器RS下方的金属层190。

衬底101可设为半导体生长衬底。衬底101可包括绝缘材料、导电材料或者半导体材料，诸如蓝宝石、SiC、MgAl₂O₄、MgO、LiAlO₂、LiGaO₂或者GaN。蓝宝石是具有六菱形(Hexa-Rhombo)R3c对称性的晶体，其c轴方向的晶格常数为a轴方向的晶格常数为并且具有C面(0001)、A面(11-20)、R面(1-102)等。在这种情况下，因为C面允许氮化物薄膜在其上相对容易地生长，并且实现在高温下的稳定性，所以主要使用蓝宝石作为氮化物的生长衬底。具体地说，根据示例实施例，衬底101可为透明衬底。

同时，虽然图1中未示出，但是可在衬底101的第一表面101F(也就是说，半导体层的生长面)上形成多个压花结构。压花结构可提高形成发光结构120的半导体层的结晶度和发光效率。

可设置缓冲层以提高形成发光结构120的半导体层的结晶度。缓冲层可布置在衬底101上。例如，缓冲层可由在低温下生长的未掺杂的铝镓氮化物(Al_xGa_1-xN)形成。

在示例实施例中，可省略衬底101。在这种情况下，可将反射器RS布置为与发光结构120接触。

发光结构120可包括第一导电类型的半导体层122、有源层124和第二导电类型的半导体层126。第一导电类型的半导体层122和第二导电类型的半导体层126可分别由掺有n型杂质和p型杂质的半导体材料形成。相反地，第一导电类型的半导体层122和第二导电类型的半导体层126可分别由掺有p型杂质和n型杂质的半导体材料形成。第一导电类型的半导体层122和第二导电类型的半导体层126可由氮化物半导体(例如，组成为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1)的材料)形成。第一导电类型的半导体层122和第二导电类型的半导体层126中的每一个可由单层形成，或者可包括具有不同掺杂浓度和组成的多层。可替换地，第一导电类型的半导体层122和第二导电类型的半导体层126可由基于AlInGaP或者基于AlInGaAs的半导体材料形成。根据当前示例实施例，例如，第一导电类型的半导体层122可为掺有硅(Si)或碳(C)的n型氮化镓(n型GaN)，第二导电类型的半导体层126可为掺有镁(Mg)或锌(Zn)的p型氮化镓(p型GaN)。

布置在第一导电类型的半导体层122与第二导电类型的半导体层126之间的有源层124可发射具有通过电子-空穴复合产生的预定能级的光。有源层124可为由诸如铟镓氮化物(InGaN)的单一材料形成的层，或者可具有单量子阱(SQW)结构或者量子阱层和量子势垒层交替堆叠的多量子阱(MQW)结构。例如，就氮化物半导体材料而言，有源层124可具有氮化镓/铟镓氮化物(GaN/InGaN)结构。当有源层124包括铟镓氮化物(InGaN)时，可通过增加In含量减少由晶格失配导致的晶体缺陷，并且半导体发光装置100的内量子效率可增大。

第一电极130和第二电极140可分别布置在第一导电类型的半导体层122和第二导电类型的半导体层126上，并且与它们电连接。第一电极130和第二电极140可由一层或多层导电材料形成。例如，第一电极130和第二电极140可包括下列中的至少一种：金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、锌(Zn)、铝(Al)、铟(In)、钛(Ti)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、镁(Mg)、钽(Ta)、铬(Cr)、钨(W)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)和它们的合金。根据示例实施例，第一电极130和第二电极140中的至少一个可为透明电极，诸如铟锡氧化物(ITO)、铝锌氧化物(AZO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化锌(ZnO)、ZnO:Ga(GZO)、三氧化二铟(In₂O₃)、二氧化锡(SnO₂)、氧化镉(CdO)、镉锡氧化物(CdSnO₄)或三氧化二镓(Ga₂O₃)。

图1所示的第一电极130和第二电极140的位置和形状是示例，并且第一电极130和第二电极140的位置和形状可根据实施设计不同地修改。

在一些示例实施例中，还可在第二导电类型的半导体层126上布置欧姆电极层。例如，欧姆电极层可包括具有高浓度p型杂质的p型GaN。可替换地，欧姆电极层可由金属或者透明导电氧化物形成。

反射器RS可布置在衬底101的第二(下)表面101S上，第二(下)表面101S与其上布置有发光结构120的第一(上)表面101F相对。反射器RS可包括第一布拉格层150和第二布拉格层170以及分离层160。反射器RS可为用于将通过有源层124产生并且经过衬底101的光的方向改变为相对于发光结构120向上的反射结构。因为反射器RS具有介于第一布拉格层150与第二布拉格层170之间的分离层160，所以反射效率可进一步提高。将参照图4详细描述提高的反射效率。

第一布拉格层150和第二布拉格层170可为分布式布拉格反射器(DBR)。第一布拉格层150和第二布拉格层170可包括交替堆叠的多层，交替堆叠的各层中的每一层的折射率不同。第一布拉格层150可包括第一层151(低折射率层)和第二层152(高折射率层)，第二布拉格层170可包括第三层171(低折射率层)和第四层172(高折射率层)。第一层151和第二层152可交替布置至少一次，第三层171和第四层172可交替布置至少一次。也就是说，第一层151和第二层152可交替布置为(第一)成对层，并且可设置一个或多个这种(第一)成对层。相似地，第三层171和第四层172可交替布置为(第二)成对层，并且可设置一个或多个这种(第二)成对层。第一布拉格层150可具有这样的结构，其中第一层151和第二层152交替排列两次或更多次，第二布拉格层170可具有这样的结构，其中第三层171和第四层172交替排列两次或更多次的结构。在示例实施例中，第一层至第四层(151、152、171和172)交替排列一次。也就是说，第一层151和第二层152可交替布置为第一对，并且第三层171和第四层172可交替布置为第二对。

第一布拉格层150和第二布拉格层170可由电介质材料形成。例如，第一层151和第三层171可包括SiO₂(折射率为约1.46)、Al₂O₃(折射率为约1.68)和MgO(折射率为约1.7)之一，并且第一层151和第三层171可由相同材料形成。例如，第二层152和第四层172可包括TiO₂(折射率为约2.3)、Ta₂O₅(折射率为约1.8)、ITO(折射率为约2.0)、ZrO₂(折射率为约2.05)和Si₃N₄(折射率为约2.02)之一。第二层152和第四层172可由相同材料形成。

第一层至第四层(151、152、171和172)中的每一个可形成为具有0.2λ/n至0.6λ/n范围内的厚度，例如，λ/4n的厚度，其中λ是通过有源层124产生的光的波长，并且n是对应层的折射率。然而，示例实施例的厚度不限于此。在第一布拉格层150中，第一层151和第二层152可具有预定厚度，在第二布拉格层170中，第三层171和第四层172可具有预定厚度。第一层151的厚度T1可大于第二层152的厚度T2，第三层171的厚度T4可大于第四层172的厚度T5，但是这些层的厚度和各层之间的相对厚度不限于此。

分离层160可布置在第一布拉格层150与第二布拉格层170之间，并且可提高第一布拉格层150和第二布拉格层170的反射率。由于存在分离层160，第一布拉格层150和第二布拉格层170可在垂直于衬底101的第二表面101S的方向并且基本平行于半导体发光装置100的各层的堆叠方向上彼此分离开，。具体地说，分离层160可布置为在第二层152与第四层172(第一布拉格层150和第二布拉格层170中具有高折射率的层)之间与第二层152和第四层172接触。

分离层160可包括折射率相对低(诸如折射率为约1至约1.5)的电介质材料。分离层160的折射率可小于第二层152和第四层172(具有高折射率的层)的折射率，并且与第一层151和第三层171(具有低折射率的层)的折射率相同或相似。例如，分离层160的折射率与第一层151和/或第三层171的折射率之间可相差小于10％。分离层160可包括SiO₂、Al₂O₃和MgO之一，并且可由与第一层151或第三层171的材料相同的材料形成。分离层160可为单层的折射率始终恒定的均匀材料。

分离层160的厚度范围可为0.8λ/n至1.5λ/n，其中λ是有源层124产生的光的波长，n是对应层的折射率。如果分离层160的厚度在上述范围以下，则提高反射率的效果会不明显，而如果分离层160的厚度在上述范围以上，则处理效率和散热特征会减弱。分离层160的厚度T3可大于第一层至第四层(151、152、171和172)的厚度T1、T2、T4和T5中的每一个。

可将构成反射器RS的第一布拉格层150和第二布拉格层170中的每一个设计为反射具有相同波长或者不同波长的光。例如，第一布拉格层150和第二布拉格层170中的每一个可反射不同波长带内的光。根据示例实施例，第一布拉格层150和第二布拉格层170可具有相同结构。当第一布拉格层150包括总共M个第一层151和第二层152，并且第二布拉格层170包括总共N个第三层171和第四层172时，M和N可彼此相同或者不同。因此，基于分离层160，可合适地选择第一布拉格层150的厚度和第二布拉格层170的厚度。

可将反射器RS设计为关于在有源层124中产生的光的波长具有约95％或更高的高反射率。可通过选择第一层至第四层(151、152、171和172)和分离层160的合适的折射率和厚度来实现这种高反射率。可确定第一层至第四层(151、152、171和172)的反复堆叠的结构的数量以确保高反射率。

在当前示例实施例中，反射器RS布置在衬底101的第二表面101S上，但是可根据实施设计修改反射器RS的位置。例如，反射器RS可布置在衬底101与衬底101的第一表面101F上的发光结构120之间。

金属层190可布置在反射器RS下方，并与反射器RS耦接以进一步提高反射性能。如果半导体发光装置100安装在封装件衬底等上，则金属层190可用于保护反射器RS。金属层190可包括Al、Ag、Ni、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au或它们的合金。可替换地，可省略金属层190。

图2和图3是根据示例实施例的反射器的示意性剖视图。图2和图3所示的反射器可为图1的反射器RS。

参照图2，反射器RSa包括第一布拉格层150a和第二布拉格层170a以及分离层160a。第一布拉格层150a可包括具有低折射率的第一层151a和具有高折射率的第二层152a，第二布拉格层170a可包括具有低折射率层的第三层171a和具有高折射率层的第四层172a。

在示例实施例中，第一层至第四层(151a、152a、171a和172a)的厚度可从与衬底101(参照图1)接触的顶部在向下的方向上依次增大。图2示出了厚度从厚度为T6的最顶层至厚度为T12的最底层逐渐增大。继第一层151a之后的第三层171a的厚度可增大，继第二层152a之后的第四层172a的厚度可增大。例如，当λ是入射光的波长，并且n是对应层的折射率时，第一层151a和第三层171a的厚度可在0.2λ/n至0.6λ/n的范围内逐渐增大，并且第二层152a和第四层172a的厚度也可在0.2λ/n至0.6λ/n的范围内逐渐增大。

更具体地说，在第一布拉格层150a的上部中的第一层151a的厚度T6和第二层152a的厚度T7可分别小于在第一布拉格层150a的下部中的第一层151a的厚度T8和第二层152a的厚度T9。在第二布拉格层170a的上部中的第三层171a的厚度T10和第四层172a的厚度T11可分别小于在第二布拉格层170a的下部中的第三层171a的厚度T12和第四层172a的厚度T13。在第二布拉格层170a的上部中的第三层171a的厚度T10和第四层172a的厚度T11可大于在第一布拉格层150a的下部中的第一层151a的厚度T8和第二层152a的厚度T9。

分离层160a可布置在第一布拉格层150a与第二布拉格层170a之间。具体地说，分离层160a可布置在具有高折射率的第二层152a与第四层172a之间。

分离层160a的厚度范围可为0.8λ/n至1.5λ/n，其中λ是入射光的波长，n是对应层的折射率。分离层160a的厚度可大于第一层至第四层(151a、152a、171a和172a)当中的在第二布拉格层170a的下部中的最厚的第三层171a的最大厚度T12和最厚的第四层172a的最大厚度T13。

当第一布拉格层150a包括总共Ma个第一层151a和第二层152a，第二布拉格层170a包括总共Na个第三层171a和第四层172a时，Ma可大于Na。结果，虽然根据第一层至第四层(151、152、171和172)具有恒定厚度的反射器RS(如图1所示)中的比率M:N，反射率具有小的差异，但是根据当前示例实施例，在比率Ma:Na大于1的情况下，反射率可提高。例如，比率Ma:Na可为4:1或者更大。当第一层至第四层(151a、152a、171a和172a)和分离层160a包括总共40层时，分离层160a可为从顶部开始的第33层或者为比第33层更远的层。

参照图3，反射器RSb可包括第一布拉格层150b和第二布拉格层170b以及分离层160b。第一布拉格层150b可包括具有低折射率的第一层151b和具有高折射率的第二层152b，第二布拉格层170b可包括具有低折射率的第三层171b和具有高折射率的第四层172b。

在当前示例实施例中，与参照图2描述的反射器Rsa相反，第一层至第四层(151b、152b、171b和172b)各自的厚度可从与衬底101(参照图1)接触的顶部在向下的方向上依次减小。继第一层151b之后，第三层171b的厚度可减小，并且继第二层152b之后，第四层172b的厚度可减小。

更具体地说，在第一布拉格层150b的上部中的第一层151b的厚度T14和第二层152b的厚度T15可分别大于在第一布拉格层150b的下部中的第一层151b的厚度T16和第二层152b的厚度T17。在第二布拉格层170b的上部中的第三层171b的厚度T18和第四层172b的厚度T19可分别大于在第二布拉格层170b的下部中的第三层171b的厚度T20和第四层172b的厚度T21。在第二布拉格层170b的上部中的第三层171b的厚度T18和第四层172b的厚度T19可小于在第一布拉格层150b的下部中的第一层151b的厚度T16和第二层152b的厚度T17。

分离层160b可布置在第一布拉格层150b与第二布拉格层170b之间。具体地说，分离层160b可布置在第一布拉格层150b和第二布拉格层170b中的具有高折射率的第二层152b与第四层172b之间。

分离层160b的厚度范围可为0.8λ/n至1.5λ/n，其中λ是入射光的波长，n是对应层的折射率。分离层160b的厚度可大于第一层至第四层(151b、152b、171b和172b)当中的在第一布拉格层150b的上部中的最厚的第一层151b的最大厚度T14和最厚的第二层152b的最大厚度T15。

当第一布拉格层150b包括总共Mb个第一层151b和第二层152b，第二布拉格层170b包括总共Nb个第三层171b和第四层172b时，Mb可小于Nb。结果，根据当前示例实施例，当比率Mb:Nb小于1时，反射率可提高。例如，比率Mb:Nb可为1:4或更小。当第一层至第四层(151b、152b、171b和172b)和分离层160b包括总共40层时，分离层160b可为从顶部开始的第8层或者比第8层更近的层。

图4是示出根据示例实施例的半导体发光装置的特征的曲线图。

在图4中，针对具有单一DBR结构的比较例和以上参照图2描述的具有反射器RSa结构的示例实施例，示出了对根据波长为450nm的光的入射角的反射率的模拟结果。在本公开的示例实施例中，模拟了这样的结构，其中第一层151a和第三层171a由SiO₂形成，第二层152a和第四层172a由TiO₂形成，分离层160a由厚度为300nm的SiO₂形成，反射器RSa包括总共39层，并且比率Ma:Na为7:1。

参照图4，当入射角在35度与55度之间时可出现其中反射率减小的区域。在该区域中，入射角基本等于布鲁斯特(Brewster)角。在本公开这种，将反射率减小的这种区域称作布鲁斯特区域。在DBR结构中会出现布鲁斯特区域。为了修正布鲁斯特区域中的反射率的减小，增加交替堆叠形成DBR的低折射率层与高折射率层的重复次数。

然而，如图4所示，可通过插入分离层160a来提高布鲁斯特区域的反射率，而不用增加低折射率层与高折射率层的重复次数。具体地说，根据示例实施例，在入射角在45度至55度的范围内的情况下，反射率提高。可通过控制分离层160a的厚度(和数量，如下面的讨论)来调整反射率提高的区域。

图5至图7是根据示例实施例的半导体发光装置的示意性剖视图。在参照图5至图7的描述中，为了简明起见，省略与参照图1提供的描述重复的描述。

参照图5，半导体发光装置100a包括衬底101、布置在衬底101的第一表面101F上的发光结构120和布置在衬底101的第二表面101S上的反射器RSc。发光结构120包括第一导电类型的半导体层122、有源层124和第二导电类型的半导体层126。反射器RSc可包括第一布拉格层至第三布拉格层(150c、170c和180)以及第一分离层162和第二分离层164。半导体发光装置100a还包括电极结构(即，第一电极130和第二电极140)和布置在反射器RSc下方的金属层190。

反射器RSc可包括两个分离层162和164，因此可将三个布拉格层(150c、170c和180)布置为彼此分离。第一布拉格层150c可包括具有低折射率的第一层151c和具有高折射率的第二层152c；第二布拉格层170c可包括具有低折射率的第三层171c和具有高折射率的第四层172c；并且第三布拉格层180可包括具有低折射率的第五层181和具有高折射率的第六层182。

第一分离层162和第二分离层164可分别布置在第一布拉格层至第三布拉格层(150c、170c和180)中的具有高折射率的第二层152c与第四层172c之间以及第四层172c与第六层182之间。第一分离层162的厚度T22和第二分离层164的厚度T23可相等或不等。可根据设计实施不同地选择构成第一布拉格层至第三布拉格层(150c、170c和180)的第一层至第六层(151c、152c、171c、172c、181和182)的重复次数。

虽然描述了两个第一分离层162和第二分离层164，但是可根据设计实施不同地选择第一分离层162和第二分离层164的数量，因此可不同地修改布拉格层150c、170c和180的数量。

参照图6，半导体发光装置100b包括衬底101、(间接地)布置在衬底101的第一表面101F上的发光纳米结构120a和布置在衬底101的第二表面101S上的反射器RS。发光纳米结构120a可包括第一导电类型的半导体芯122a、有源层124a和第二导电类型的半导体层126a，反射器RS可包括第一布拉格层150和第二布拉格层170以及分离层160。半导体发光装置100b还可包括布置在衬底101与发光纳米结构120a之间的基本层110、绝缘层116、覆盖发光纳米结构120a的透明电极层142和填充层118，并且包括第一电极130和第二电极140a的电极结构和布置在反射器RS下方的金属层190。

衬底101可包括生长面中的压花部分。基本层110可布置在衬底101的第一表面101F上。基本层110可为诸如GaN的III-V族化合物。基本层110可为例如掺有n型杂质的n型GaN。基本层110可提供用于生长第一导电类型的半导体芯122a的生长面，并且可共同连接至发光纳米结构120a的侧部以用作接触电极。

绝缘层116可布置在基本层110上。绝缘层116可由二氧化硅或者氮化硅形成。例如，绝缘层116可由SiO_x、SiO_xN_y、Si_xN_y、Al₂O₃、TiN、AlN、ZrO、TiAlN和TiSiN中的至少一个形成。绝缘层116可包括暴露出基本层110的一部分的多个开口。可根据所述多个开口的大小来确定发光纳米结构120a的直径、长度、位置和生长条件。所述多个开口可根据诸如圆形、四边形或者六边形的多种形状来构造。

多个发光纳米结构120a可布置在对应于所述多个开口的位置。发光纳米结构120a可具有芯-皮结构，其包括从通过所述多个开口暴露的基本层110生长的第一导电类型的半导体芯122a，以及按次序形成在第一导电类型的半导体芯122a的表面上的有源层124a和第二导电类型的半导体层126a。

包括在半导体发光装置100b中的发光纳米结构120a的数量可与图6中所示的不同，并且半导体发光装置100b可包括例如数十个至数百万个发光纳米结构120a。发光纳米结构120a可包括下六棱柱部分和上六棱锥部分。在一些构造中，发光纳米结构120a可具有棱锥形或者柱形。因为发光纳米结构120a具有这种三维形状，所以发光面积相对大，并且发光效率可提高。

透明电极层142可覆盖发光纳米结构120a的上表面和侧表面，并且可连接在邻近的发光纳米结构120a之间。例如，透明电极层142可包括ITO、AZO、IZO、ZnO、GZO(ZnO:Ga)、In₂O₃、SnO₂、CdO、CdSnO₄或者Ga₂O₃。

填充层118可填充邻近的发光纳米结构120a之间的空间，并且覆盖发光纳米结构120a和布置在发光纳米结构120a上的透明电极层142。填充层118可由诸如SiO₂、SiNx、Al₂O₃、HfO、TiO₂或ZrO的透光绝缘材料形成。

第一电极130和第二电极140a可分别布置在基本层110和透明电极层142上，以连接至基本层110和第二导电类型的半导体层126a。

参照图7，半导体发光装置100c包括衬底101、布置在衬底101上的发光结构120b和布置在发光结构120b上的反射器RSd。发光结构120b包括第一导电类型的半导体层122b、有源层124b和第二导电类型的半导体层126b，反射器RSd包括第一布拉格层150d和第二布拉格层170d以及分离层160d。半导体发光装置100c还包括具有第一电极130和第二电极140b以及第一焊盘电极192和第二焊盘电极194的电极结构。

反射器RSd可布置在布置于衬底101的上表面上的发光结构120b上。反射器RSd可由绝缘材料形成，并且发光结构120b与第一焊盘电极192和第二焊盘电极194电隔离。可以考虑发光结构120b的厚度或者第一电极130相对于发光结构120b的上表面的深度来选择反射器RSd的厚度或者形成第一布拉格层150d和第二布拉格层170d的层数。

第一焊盘电极192和第二焊盘电极194可分别部分地连接至第一电极130和第二电极140b，并且延伸至反射器RSd上。半导体发光装置100c可按照第一焊盘电极192和第二焊盘电极194面对诸如封装件衬底的外部衬底的方式安装。从有源层124b发射的光可朝着衬底101发射。

在当前示例实施例中，第一电极130和第二电极140b以及第一焊盘电极192和第二焊盘电极194的排列方式和结构仅是示例，并且第一电极130和第二电极140b以及第一焊盘电极192和第二焊盘电极194的排列方式和结构可根据实施设计不同地修改。例如，第一电极130可具有穿过发光结构120b的过孔形状。

图8和图9示出了包括根据示例实施例的半导体发光装置的封装件。

参照图8，半导体发光装置封装件1000包括半导体发光装置1001、封装件主体1002和一对第一引线框1003和第二引线框1005。半导体发光装置1001可安装在第一引线框1003和第二引线框1005上并且通过布线W电连接至第一引线框1003和第二引线框1005。在一些构造中，半导体发光装置1001可安装在诸如封装件主体1002的区域而不是第一引线框1003和第二引线框1005上。封装件主体1002可具有杯形，以提高光反射效率。由透光材料形成的包封件1007包封半导体发光装置1001和布线W。

在图8中，半导体发光装置封装件1000示为包括与图1所示的半导体发光装置100具有相似结构的半导体发光装置1001。然而，半导体发光装置封装件1000可包括参照图5和图6描述的半导体发光装置100a和100b。

参照图9，半导体发光装置封装件2000可包括半导体发光装置2001、安装板2010、波长转换层2040和包封件2050。

半导体发光装置2001可安装在安装板2010上，并且可通过第一电路电极2022和第二电路电极2024以及第一凸块2032和第二凸块2034电连接至安装板2010。半导体发光装置2001可为图7所示的半导体发光装置100c，但是不限于此。半导体发光装置2001可为根据本公开的示例实施例的包括反射器的半导体发光装置。

安装板2010可设为印刷电路板(PCB)、金属芯PCB(MCPCB)、金属PCB(MPCB)、柔性PCB(FPCB)等。安装板2010的结构可为各种形式之一。

波长转换层2040可包括至少一种荧光材料，其由从半导体发光装置2001发射的光激发并且构造为发射不同波长的光。

包封件2050可形成为具有包括凸上表面的圆顶形透镜结构。在一些构造中，包封件2050可具有构造为控制通过包封件2050的上表面发射的光的取向角的凸透镜或凹透镜结构。

图10是根据示例实施例的背光单元的示意性剖视图。

参照图10，背光单元3000可包括导光板3040和布置在导光板3040的每一侧的光源模块3010。背光单元3000还可包括布置在导光板3040下方的反射板3020。背光单元3000可为侧光式背光单元。

光源模块3010可仅设置在导光板3040的一侧，或者设置在导光板3040的另一侧。光源模块3010可包括PCB 3001和安装在PCB3001上的多个发光装置3005。发光装置3005可包括图1和图5至图7所示的半导体发光装置100、100a、100b或100c，或者图8和图9所示的半导体发光装置封装件1000或2000。

图11是根据示例实施例的背光单元的示意性剖视图。

参照图11，背光单元3100可包括光漫射板3140和布置在光漫射板3140下方的光源模块3110。背光单元3100还可包括布置在光漫射板3140下方并且容纳光源模块3110的底部外壳3160。背光单元3100可为直下式背光单元。

光源模块3110可包括PCB 3101和安装在PCB 3101上的多个发光装置3105。发光装置3105可包括图1和图5至图7所示的半导体发光装置100、100a、100b或100c，或者图8和图9所示的半导体发光装置封装件1000或2000。

图12是示意性地示出根据示例实施例的包括通信模块的灯的分解透视图。

参照图12，照明设备4000包括插孔4010、电源4020、散热器4030、光源模块4040和盖4070。照明设备4000还可包括反射板4050和通信模块4060。

可通过插孔4010施加供应至照明设备4000的功率。如图12所示，可将电源4020分为第一电源4021和第二电源4022。散热器4030可包括内部散热器4031和外部散热器4032。内部散热器4031可直接连接至光源模块4040和/或电源4020，从而将热传递至外部散热器4032。盖4070可构造为均匀地散布从光源模块4040发射的光。

光源模块4040可从电源4020接收功率以将光发射至盖4070。光源模块4040可包括一个或多个发光装置4041、电路板4042和控制器4043。控制器4043可为构造为存储发光装置4041的驱动信息的微处理器或者微控制器。发光装置4041可包括图1和图5至图7所示的半导体发光装置100、100a、100b或100c，或者图8和图9所示的半导体发光装置封装件1000或2000。

反射板4050可布置在光源模块4040上。反射板4050可用于在横向和向后方向上均匀地散布来自光源的光以减少眩光。通信模块4060可安装在反射板4050上，并且可通过通信模块4060实现家庭网络通信。例如，通信模块4060可为构造为根据Zigbee、Wi-Fi或Li-Fi无线标准中的一个或多个通信的无线通信模块。通信模块4060可通过利用智能电话或者无线控制器控制诸如内部或外部照明设备的开/关或者亮度调节的功能。通信模块4060可利用Li-Fi通信模块(其利用安装在家庭中和周围的照明设备的可见光的波长)来控制家庭中的电子器件和周围的汽车系统，诸如TV、冰箱、空调、门锁或汽车。反射板4050和通信模块4060可由盖4070覆盖。

图13是示意性地示出根据示例实施例的条形灯的分解透视图。

参照图13，照明设备5000包括散热构件5100、盖5200、光源模块5300、第一插孔5400和第二插孔5500。

多个散热片5110和5120可按照脊的形式布置在散热构件5100的内表面和/或外表面上，并且散热片5110和5120可设计为具有多种形状并在它们之间具有不同的距离。悬挂型支承件5130可形成在散热构件5100的内侧上。光源模块5300可紧固至支承件5130。紧固突起5140可形成在散热构件5100的各个端部，以紧固至支承件5130和/或插孔5400和5500。

紧固凹槽5210可形成在盖5200中，并且散热构件5100的紧固突起5140可按照钩结合结构与紧固凹槽5210结合。紧固凹槽5210和紧固突起5140的位置可以互换。

光源模块5300可包括发光装置阵列。光源模块5300可包括PCB5310、光源5320和控制器5330。光源5320可包括图1和图5至图7所示的半导体发光装置100、100a、100b或100c，或者图8和图9所示的半导体发光装置封装件1000或2000。控制器5330可为构造为存储光源5320的驱动信息的微处理器或者微控制器。可在PCB5310上形成用于操作光源5320的电路互连部分。另外，PCB 5310还可包括用于操作光源5320的额外部件。

第一插孔5400和第二插孔5500可为一对插孔，并且可具有与由散热构件5100和盖5200所形成的圆柱形盖单元的两个端部组合的结构。例如，第一插孔5400可包括电极端子5410和功率装置5420，第二插孔5500可包括伪端子5510。另外，光学传感器和/或通信模块可嵌入第一插孔5400和第二插孔5500之一中。例如，光学传感器和/或通信模块可嵌入包括伪端子5510的第二插孔5500中。作为另一示例，光学传感器和/或通信模块可嵌入包括电极端子5410的第一插孔5400中。

图14示出了采用根据示例实施例的光源模块的照明设备。例如，照明设备可实现为车辆的尾灯。

参照图14，照明设备6000可包括构造为支承光源模块6010的壳体6020和构造为覆盖壳体6020并保护光源模块6010的盖6030。灯反射器6040可布置在光源模块6010上。灯反射器6040可包括多个反射面6042和形成在反射面6042的底表面中的多个穿通凹槽6041，并且发光模块6010的多个发光单元6200可通过穿通凹槽6041在反射面6042上暴露出来。

照明设备6000可具有对应于车辆的拐角的形状平缓弯曲的结构，并且发光单元6200可根据照明设备6000的弯曲结构与框架6100组合，以形成其结构对应于所述弯曲结构的光源模块6010。可根据照明设备6000(也就是说，尾灯)的设计修改光源模块6010的这种结构。另外，待组装的发光单元6200的数量可根据实施设计进行修改。

照明设备6000是车辆的尾灯，但是照明设备6000的实施不限于此。例如，可将照明设备6000实现为车辆的前灯或者安装在车辆的门镜中的转弯信号灯。在这种情况下，光源模块6010可为对应于前灯或者转弯信号灯的弯曲表面的多级台阶结构。

如上所述，可通过形成包括分离层的反射器来设置光提取效率提高的半导体发光装置。

虽然上面已经描述了示例实施例，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离由权利要求限定的本公开的范围的情况下，可作出修改和改变。

Claims

1.一种半导体发光装置，包括：

衬底，其包括第一表面以及与第一表面相对的第二表面；

发光结构，其布置在衬底的第一表面上，所述发光结构包括第一导电类型的半导体层、有源层以及第二导电类型的半导体层；以及

反射器，其包括第一布拉格层、分离层和第二布拉格层，其中第一布拉格层、分离层和第二布拉格层按次序布置在衬底的第二表面上，

其中，第一布拉格层包括交替堆叠的第一多层，第一多层中的每一层的折射率与第一多层中的其他每一层的折射率不同，

其中，第二布拉格层包括交替堆叠的第二多层，第二多层中的每一层的折射率与第二多层中的其他每一层的折射率不同，并且

其中，分离层的厚度大于第一多层中的各层和第二多层中的各层的厚度。

2.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，分离层在垂直于衬底的第二表面的方向上布置在第一布拉格层与第二布拉格层之间。

3.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，第一布拉格层包括：具有第一折射率的第一层，以及具有大于第一折射率的第二折射率的第二层，

其中，第二布拉格层包括：具有第三折射率的第三层，以及具有大于第三折射率的第四折射率的第四层，并且

其中，分离层的折射率小于第二折射率和第四折射率。

4.根据权利要求3所述的半导体发光装置，其中，构成分离层的材料与构成第一层的材料和构成第三层的材料中的至少一个相同。

5.根据权利要求3所述的半导体发光装置，其中，分离层直接布置在第二层与第四层之间，与第二层和第四层接触。

6.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，分离层的厚度范围为0.8λ/n至1.5λ/n，

其中，λ是光的波长，n是折射率。

7.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，第一多层中的各层和第二多层中的各层的厚度在0.2λ/n至0.6λ/n的范围内，

其中，λ是光的波长，n是折射率。

8.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，第一多层中的各层和第二多层中的各层的厚度相等。

9.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，第一多层中的各层和第二多层中的各层的厚度随着第一多层中的各层和第二多层中的各层与衬底相距的距离增大而增大。

10.根据权利要求9所述的半导体发光装置，其中，形成第一布拉格层的第一多层的数量大于形成第二布拉格层的第二多层的数量。

11.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，第一多层中的各层和第二多层中的各层的厚度随着第一多层中的各层和第二多层中的各层与衬底相距的距离增大而减小。

12.根据权利要求11所述的半导体发光装置，其中，形成第一布拉格层的第一多层的数量小于形成第二布拉格层的第二多层的数量。

13.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，分离层的折射率的范围为1至1.5。

14.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，第一布拉格层构造为反射第一波长带内的光，第二布拉格构造为反射与第一波长带不同的第二波长带内的光。

15.一种半导体发光装置，包括：

发光结构，其包括第一导电类型的半导体层、有源层和第二导电类型的半导体层；以及

反射器，其布置在发光结构的表面上，该反射器包括多个布拉格层和介于所述多个布拉格层中的两个布拉格层之间的至少一个分离层，分离层的厚度大于0.8λ/n，其中λ是光的波长，n是折射率。

16.根据权利要求15所述的半导体发光装置，其中，所述多个布拉格层中的每个布拉格层包括：

具有第一折射率的第一层；以及

具有大于第一折射率的第二折射率的第二层，并且

其中，分离层的厚度大于第一层和第二层中的各层的厚度。

17.根据权利要求16所述的半导体发光装置，其中，分离层的折射率与第一折射率之间的第一差值小于分离层的折射率与第二折射率之间的第二差值。

18.根据权利要求16所述的半导体发光装置，其中，分离层布置在所述多个布拉格层中的两个布拉格层的第二层之间。

19.一种半导体发光装置，包括：

发光结构，其包括第一导电类型的半导体层、有源层和第二导电类型的半导体层；

布拉格层，其布置在发光结构的表面上，所述布拉格层包括多层，所述多层包括具有第一折射率的第一层以及具有与第一折射率不同的第二折射率的第二层，其中，第一层和第二层交替地堆叠；以及

分离层，其介于布拉格层的所述多层中的两层之间，分离层的厚度大于所述多层中的各层的厚度。

20.根据权利要求19所述的半导体发光装置，其中，布拉格层和分离层由电介质材料构成。

21.一种半导体发光装置，包括：

发光结构，其构造为发射光；

反射器，其布置为与发光结构的背面相对，反射器构造为将由发光结构朝着反射器发射的光朝着发光结构反射，

其中，反射器包括第一布拉格层、第二布拉格层和介于第一布拉格层与第二布拉格层之间的分离层。

22.根据权利要求21所述的半导体发光装置，其中，第一布拉格层包括至少一个第一成对折射层，并且

其中，第二布拉格层包括至少一个第二成对折射层。

23.根据权利要求22所述的半导体发光装置，其中，所述至少一个第一成对折射层中的各对包括：具有第一折射率的第一折射层，以及具有与第一折射率不同的第二折射率的第二折射层，并且

其中，所述至少一个第二成对折射层中的各对包括：具有第三折射率的第三折射层，以及具有与第三折射率不同的第四折射率的第四折射层。

24.根据权利要求23所述的半导体发光装置，其中，所述至少一个第一成对折射层包括多个第一成对折射层，并且

其中，所述至少一个第二成对折射层包括多个第二成对折射层。

25.根据权利要求24所述的半导体发光装置，其中，所述多个第一成对折射层中的各个第一成对折射层堆叠在彼此上，

其中，所述多个第二成对折射层中的各个第二成对折射层堆叠在彼此上，并且

其中，分离层介于所述多个第一成对折射层中的设置为距离发光结构最远的最远一对折射层中的第一折射层与所述多个第二成对折射层中的设置为距离发光结构最近的最近一对折射层中的第三折射层之间。