CN108140700B - 发光器件 - Google Patents

发光器件 Download PDF

Info

Publication number
CN108140700B
CN108140700B CN201680056981.9A CN201680056981A CN108140700B CN 108140700 B CN108140700 B CN 108140700B CN 201680056981 A CN201680056981 A CN 201680056981A CN 108140700 B CN108140700 B CN 108140700B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
light emitting
semiconductor layer
emitting device
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680056981.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108140700A (zh
Inventor
郑圣达
宋炫暾
姜基晩
金胜晥
李宗燮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Lekin Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
LG Innotek Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Innotek Co Ltd filed Critical LG Innotek Co Ltd
Publication of CN108140700A publication Critical patent/CN108140700A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108140700B publication Critical patent/CN108140700B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H01L33/382—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape the electrode extending partially in or entirely through the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/12—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/405—Reflective materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0016—Processes relating to electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0025—Processes relating to coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

在一个实施例中公开了一种发光器件，包括：衬底；发光结构，包括第一半导体层、有源层、第二半导体层和穿透第二半导体层和有源层且设置为直到第一半导体层的部分区域的第一凹槽；反射电极层，其覆盖第二半导体层的下部和第一凹槽的侧壁；第一欧姆电极，其设置在所述第一凹槽内并且电连接到所述第一半导体层；以及第一绝缘层，用于使第一欧姆电极和反射电极层电绝缘。

Description

发光器件
技术领域
本发明涉及一种发光器件。
背景技术
发光二极管(LED)器件是将电能转换成光能的化合物半导体器件。LED可以通过调整化合物半导体的组成比来实现各种颜色。
与诸如荧光灯和白炽灯等现有光源相比，氮化物半导体LED具有诸如能耗低、半永久性寿命、响应速度快、稳定性好，环保等优点。因此，氮化物半导体LED的应用范围已经扩展到能够代替构成液晶显示器(LCD)装置的背光的冷阴极荧光灯(CCFL)的LED背光，能够替代荧光灯或白炽灯、车头灯和信号灯的白色LED照明装置。
通常，在蓝宝石衬底上生长氮化镓基LED。但是，由于蓝宝石衬底是硬的且不导电且导热性低，所以蓝宝石衬底在通过氮化镓基LED的尺寸减小而降低制造成本并改善光输出和芯片特性方面面临局限性。
在生长在蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底等上的现有InGaN LED中，可能发生内部量子效率随着电流密度增加而降低的下垂现象，并且可能出现诸如电流拥塞等可靠性问题。
因此，为了开发具有诸如高效率和高电流的特性的LED，需要开发使用具有小晶格失配和低位错密度的GaN块状衬底的LED。
发明内容
【技术问题】
本发明旨在提供一种使用氮化镓(GaN)衬底的发光器件。
此外，本发明旨在提供一种具有提高的光提取效率的发光器件。
【技术方案】
本发明的一个方面提供了一种发光器件，其包括：衬底；发光结构，所述发光结构包括第一半导体层、有源层和第二半导体层，并且具有穿过所述第二半导体层和所述有源层并且被设置为占据所述第一半导体层的部分区域的第一槽；反射电极层，被构造为覆盖所述第二半导体层的下部和所述第一槽的侧壁；第一欧姆电极，通过第一槽电连接到第一半导体层；以及第一绝缘层，被构造为使第一欧姆电极和反射电极层彼此电绝缘。
第一绝缘层可以设置在反射电极层和发光结构之间。
所述发光器件可以包括被构造为覆盖反射电极层的第二绝缘层、穿透第二绝缘层以电连接到第一欧姆电极的第一电极焊盘以及穿透第二绝缘层以电连接到反射电极层的第二电极焊盘。
第一欧姆电极的面积可以朝向衬底逐渐增大，第一电极焊盘的面积可以朝着衬底逐渐减小。
反射电极层可以电连接到第二半导体层。
第一欧姆电极和第一半导体层之间的接触面积可以是有源层的总面积的1％至10％。
衬底可以包括与第一半导体层接触的第一层。
第一层的掺杂剂浓度可以高于与第一层相邻的第三层的掺杂剂浓度。
第一层的掺杂剂浓度可以在1×1018cm-3至5×1019cm-3的范围内。
第一层的厚度可以是衬底总厚度的40％至50％。
第一层的厚度可以大于第一半导体层的厚度。
衬底可以具有80μm至300μm的厚度，并且光提取结构可以具有10μm至30μm的高度。
【有益效果】
根据一个示例性实施例，可以通过使用GaN衬底来防止晶格失配。
另外，通过整个形成在发光结构上的反射电极层可以提高反射效率。
此外，通过减小第一半导体层和电极之间的接触面积可以提高光提取效率。
本发明的各种和有利的优点和效果不限于以上描述，并且在描述本发明的具体示例性实施例的过程中可以更容易理解。
附图说明
图1是示出根据本发明一个示例性实施例的发光器件的平面图。
图2是示出图1的发光器件的截面图。
图3是示出根据本发明一个示例性实施例的衬底的电流分布功能的概念图。
图4是示出图2的反射电极层的概念图。
图5是示出现有的发光器件的概念图。
图6是沿着图1的线B-B截取的截面图。
图7是沿着图1的C-C线截取的截面图。
图8是示出在图1的发光器件中设置波长转换层的视图。
图9a至图9h是示出根据本发明示例性实施例的制造发光器件的方法的视图。
具体实施方式
尽管本发明对各种修改和替代实施例是开放的，但是其具体实施例将在附图中通过示例来描述和示出。然而，应该理解的是，无意将本发明限制于所公开的特定实施例，并且相反，本发明将覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等同和替代方案。
应该理解，尽管本文可以使用包括诸如“第一”、“第二”等序数的术语来描述各种元件，但是这些元件不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。例如，第二元件可以被称为第一元件，而不超出本发明构思的权利要求的范围，并且类似地，第一元件也可以被称为第二元件。术语“和/或”包括多个相关列出项目的任何和所有组合。
这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图限制本发明构思。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，指明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合，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、部件和/或其组合。
应该理解，当某一元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件可以直接在该另一元件上/下，和/或也可以存在一个或多个中间元件。当某一元件被称为在另一元件“上”或“下”时，其含义可以包括该元件“在其他元件上”以及“在其他元件下”。
在下文中，将参照附图描述示例实施例，并且相同或相应的元件将被赋予相同的附图标记，而不管附图符号如何，并且将省略多余的描述。
图1是示出根据本发明一个示例性实施例的发光器件的平面图，图2是示出图1的发光器件的截面图。图2是沿着图1的发光器件的线A-A截取的截面图。线A-A可以在适当的方向上调节，以便示出图2的截面。
参照图1和图2，根据本发明该示例性实施例的发光器件包括：发光结构120，其包括第一半导体层121、有源层122和第二半导体层123；衬底110，其设置在发光结构120的一个表面120a上并且包括氮化镓；反射电极层132，其覆盖发光结构120的另一表面和第一槽H1的侧壁S；第一欧姆电极151，其通过第一槽H1电连接到第一半导体层121；以及第一绝缘层141，其使第一欧姆电极151和反射电极层132彼此电绝缘。
衬底110可以通过生长氮化镓(GaN)来制造。由于通常使用的蓝宝石衬底和氮化镓基半导体层之间的晶格常数不匹配而形成晶格失配。由于晶格失配，强的压电场被施加到发光结构120，降低量子效率。
根据一个示例性实施例，可以使用氮化镓衬底110来解决由晶格失配引起的问题。另外，可以省略用于防止晶格失配的缓冲层。以下，为了方便起见，将氮化镓衬底定义为衬底。
衬底110具有形成在其一个表面上的多个光提取结构112a。多个光提取结构112a可以具有不同的高度。衬底110可以具有80μm至300μm的厚度。当厚度小于80μm时，衬底110中可能发生翘曲而导致器件缺陷，而当厚度大于300μm时，掺杂剂可能难以在衬底中均匀地控制。
光提取结构112a的高度T1可以在10μm至30μm的范围内。如稍后所述，当高度小于10μm时，光提取结构可能不会在一些区域中形成，因此光可能不会被提取。当高度大于30μm时，光提取效率可能不会进一步增加。
参照附图，发光结构120设置在衬底110的下部，并且包括第一半导体层121、有源层122和第二半导体层123。通常，上述发光结构120可以通过切割衬底110而被分成多个发光结构。
第一半导体层121可以是III-V族或II-IV族化合物半导体等，并且可以用第一掺杂剂掺杂。第一半导体层121可以由从经验式为Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤1，0≤y1≤1且0≤x1+y1≤1)的半导体材料中选择的至少一种材料制成，诸如GaN、AlGaN、InGaN和InAlGaN。第一掺杂剂可以是诸如Si、Ge、Sn、Se或Te的n型掺杂剂。当第一掺杂剂是n型掺杂剂时，掺杂有第一掺杂剂的第一半导体层121可以是n型半导体层。
有源层122是其中通过第一半导体层121注入的电子(或空穴)与通过第二半导体层123注入的空穴(或电子)会合的层。当电子和空穴重新结合并转变为低能级时，有源层122可以产生具有与其对应的波长的光。在本示例性实施例中，对发光波长没有限制。
有源层122可以具有单阱结构、多阱结构、单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子点结构和量子线结构中的任何一种，但是其结构是不限于此。
第二半导体层123可以使用III-V族或II-IV族化合物半导体等来实现，并且可以用第二掺杂剂掺杂。第二半导体层123可以由经验式为Inx5Aly2Ga1-x5-y2N(0≤x5≤1，0≤y2≤1且0≤x5+y2≤1)的半导体材料制成，或者可以由选自AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和AlGaInP的材料制成。当第二掺杂剂是诸如Mg、Zn、Ca、Sr或Ba的p型掺杂剂时，掺杂有第二掺杂剂的第二半导体层123可以是p型半导体层。
尽管未示出，但是电子阻挡层(EBL)可以设置在有源层122和第二半导体层123之间。EBL可以阻挡由第一半导体层121提供的电子流入第二半导体层123，并且因此可以增加有源层122中电子和空穴重新结合的可能性。
第一槽H1可以形成在发光结构120中以穿过第二半导体层123和有源层122并且暴露第一半导体层121。第一半导体层121可以被部分地蚀刻以形成第一槽H1。可以设置多个第一槽H1。第一欧姆电极151可以设置在第一槽H1中并且可以电连接到第一半导体层121。第二欧姆电极131可以设置在第二半导体层123的下部。
第一欧姆电极151和第二欧姆电极131可以包括选自氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锌锡(IZTO)、氧化铟铝锌(IAZO)、氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟镓锡(IGTO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锑锡(ATO)、氧化镓锌(GZO)、SnO、InO、INZnO、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、Ti、Al、Ni、Cr以及它们的选择性化合物或合金中的至少一种，并且可以形成在至少一个层中。欧姆电极的厚度没有特别限制。
第一绝缘层141可以覆盖发光结构120的另一表面和第一槽H1的侧壁S。除了第一欧姆电极151连接到第一电极焊盘150的点之外，第一绝缘层141可以完全覆盖发光结构120和第一欧姆电极151。
第一绝缘层141可以包括绝缘材料或由包括从Al、Cr、Si、Ti、Zn和Zr中选择的至少一种的氧化物、氮化物、氟化物和硫化物中的至少一种制成的绝缘树脂。第一绝缘层141可以由例如选自SiO2、Si3N4、Al2O3和TiO2中的至少一种制成。第一绝缘层141可以形成为单层或多层，但是本发明不限于此。
反射电极层132可以设置在第一绝缘层141的下部上，覆盖发光结构120的另一表面和第一槽H1的侧壁S。除了第一欧姆电极151连接到第一电极焊盘150的部分之外，反射电极层132可以完全形成在发光结构120上。由于这样的构造，从有源层122朝向第二半导体层123发射的大部分光可以朝向衬底110反射。因此，可以提高反射效率，并且可以提高光提取效率。
反射电极层132可以由金属或非金属材料制成。金属反射电极层132可以包括从In、Co、Si、Ge、Au、Pd、Pt、Ru、Re、Mg、Zn、Hf、Ta、Rh、Ir、W、Ti、Ag、Cr、Mo、Nb、Al、Ni、Cu和WTi中选择的任何一种金属。
非金属反射层的结构可以是包括具有第一折射率的第一层和具有第二折射率的第二层的一对中的至少两个交替地堆叠。第一折射率和第二折射率可以彼此不同，并且第一层和第二层中的每一个可以由折射率为1.5至2.4的导电材料或绝缘材料制成。该结构可以是分布式布拉格反射(DBR)结构。另外，该结构可以是其中具有低折射率的介电层和金属层堆叠的结构(全向反射器)。
诸如粗糙的光提取结构可以形成在第二半导体层123和反射电极层132中的至少一个的表面上。这种光提取结构可以通过改变入射光的临界角来提高光提取效率。光提取结构可以具有不平坦的图案或多个突起。
覆盖电极133可以设置在反射电极层132的下部上。覆盖电极133可以执行以下中的至少一项：作为防扩散层的作用，作为电流分布层的作用以及保护反射电极层132的作用。覆盖电极133可以由选自Au、Cu、Hf、Ni、Mo、V、W、Rh、Ru、Pt、Pd、La、Ta、Ti中的一种以及其中至少两种的合金制成。
第二绝缘层142设置在覆盖电极133的下部上。第二绝缘层142可以包括绝缘材料或由氧化物、氮化物、氟化物和硫化物中的至少一种制成的绝缘树脂，其包括选自Al、Cr、Si、Ti、Zn和Zr的至少一种。第二绝缘层142可以由例如选自SiO2、Si3N4、Al2O3和TiO2中的至少一种制成。第二绝缘层142可以形成为单层或多层，但是本发明不限于此。
第一电极焊盘150可以穿透第二绝缘层142并且可以电连接到第一欧姆电极151。第一欧姆电极151的面积朝向衬底110逐渐增大，第一电极焊盘150的面积朝向衬底110逐渐减小。
第二电极焊盘160可以穿透第二绝缘层142并且可以电连接到第二欧姆电极131和反射电极层132。
第一电极焊盘150和第二电极焊盘160可以包括从In、Co、Si、Ge、Au、Pd、Pt、Ru、Re、Mg、Zn、Hf、Ta、Rh、Ir、W、Ti、Ag、Cr、Mo、Nb、Al、Ni、Cu和WTi中选择的任何一种金属。
图3是示出根据本发明的该示例性实施例的衬底的电流分布功能的概念图。图4是示出图2的反射电极层的概念图。图5是示出现有的发光器件的概念图。
参照图3，衬底110可以包括第一层111、第二层112以及第三层113。第一层111面向第一半导体层121，光通过第二层112被发射到外部，第三层113设置在第一层111和第二层112之间。
当通过第一欧姆电极151将电流施加到第一半导体层121时，第一层111可以形成电流分布路径C。电流可以有效地分布通过第一层111。因此，即使当接触区域151a在第一欧姆电极151和第一半导体层121之间减小时，可以保持工作电压(Vf)。为此，第一层111的掺杂剂浓度可以相对较高。具体而言，第一层111的掺杂剂浓度可以在1×1018cm-3至5×1019cm-3的范围内。
第二层112的掺杂剂浓度可以与第一层111的掺杂剂浓度相同。第二层112可以通过湿法蚀刻形成光提取结构112a。光提取结构可以是六边形不平坦。随着掺杂剂浓度变高，Ga和N可以容易地分离。
光提取结构112a的高度可以在10μm至30μm的范围内。可以在多个光提取结构之间形成均匀的表面(非蚀刻区域)。光提取结构112a占据的面积可以是衬底总面积的60％或更多。当光提取结构112a占据的面积为总面积的60％或更小时，可以扩大未形成光提取结构的区域，导致光提取效率的降低。
第三层113的掺杂剂浓度可以低于第一层111和第二层112中的每一个的掺杂剂浓度。当掺杂剂浓度在衬底110的厚度方向上在1×1018cm-3至5×1019cm-3的范围内时，难以确保期望的透明度和结晶度。因此，通过相对降低第三层113的掺杂剂浓度，可以确保衬底110中期望的透明度和结晶度。
在一个示例中，第三层113的掺杂剂浓度可以小于或等于1×1016cm-3，或者第三层113可以不掺杂有n型掺杂剂。可以从掺杂在n型半导体层上的所有各种掺杂剂中选择掺杂剂。
相对于衬底110的总厚度，第一层111的厚度可以是40％至50％，第三层113的厚度可以是40％至50％，第二层112的厚度可以是10％至20％。在一个示例中，当衬底110的厚度是100μm时，第一层111和第三层113中的每一个的厚度可以是40μm，第二层112的厚度可以是为20μm。
参考图4所示，由于反射电极层132形成在发光结构120的另一表面和第一槽的侧壁S上，所以从有源层122发射的大部分光可以被反射电极层132向上反射。因此，可以增加外部量子效率。发光结构和反射电极层132的侧表面可以通过第一绝缘层141彼此绝缘。
另一方面，如图5所示，在仅在第二半导体层14的下方形成反射电极16时，通过发光结构的侧表面发射的光L1损失。另外，由于第一欧姆电极17吸收光L2，因此减小第一欧姆电极17的接触面积是重要的。
下面的表1是示出当第一欧姆电极的比率改变时工作电压的变化的测量结果的表格。
[表1]
Figure BDA0001612435440000081
Figure BDA0001612435440000091
参照表1，在示例1的情况下，可以看出，n-接触比率为有源层总面积的12％，工作电压为3.37V(基于350mA的电流)。相比之下，在示例2的情况下，尽管n-接触比率为有源层总面积的8.17％，即与示例1相比减少了约4％，但是测量了工作电压并且几乎与示例1类似。另外，在示例3的情况下，虽然n-接触比率为有源层总面积的2.26％，即与示例1相比降低了约10％，但测量了工作电压并且几乎与示例1相似。因此，认为衬底的表面层形成足够的电流分布路径。
第一欧姆电极与第一半导体层之间的接触面积可以是有源层的总面积的1％至10％或2％至3％。在这种情况下，通过减小接触面积可以防止光损失。
另外，随着接触面积的减小，可以增加反射面积。在示例3的情况下，由于反射面积大，即有源层总面积的93.9％，所以大部分光可以被反射。因此，可以提高外部量子效率。
图6是沿着图1的线B-B截取的截面图。图7是沿着图1的C-C线截取的截面图。图8是图5的变形例。
参考图6所示，由于形成在发光结构120的另一个表面上的第一绝缘层141的部分彼此间隔开，所以第二欧姆电极131和反射电极层132可以电连接。第二电极焊盘160可以穿透第二绝缘层142并且可以电连接到反射电极层132。参考图7所示，通过第一槽H1电连接到第一半导体层121的第一欧姆电极151可以电连接到穿透第二绝缘层142的第一电极焊盘150。
参考图8所示，波长转换层180可以设置在衬底110上。从有源层122发射的具有蓝色波长带的光可以通过波长转换层180转换成白光。波长转换层180可以设置在衬底110的侧表面和发光结构的侧表面上。具有这种结构的封装可以是芯片级封装(CSP)。
波长转换层180可以通过将荧光材料、量子点等分散在聚合物树脂中来形成。荧光材料的种类没有特别的限制。荧光材料可以包括选自YAG基荧光材料、TAG基荧光材料、硅酸盐基荧光材料、硫化物基荧光材料和氮化物基荧光材料中的任何一种。
另外，反射电极171可以设置在第二欧姆电极131的下部上。诸如TiO2的光散射颗粒可以分散在第一绝缘层172中，使得第一绝缘层172可以用作反射层。
参考图9a所示，在衬底110上顺序地形成第一半导体层121、有源层122和第二半导体层123。由于衬底110是GaN衬底，所以可以防止衬底110和半导体层之间的晶格失配。因此，可以省略缓冲层。发光结构120可以生长在衬底110的Ga表面上。第二欧姆电极131可以形成在发光结构120的第二半导体层123上。之后，如图9b所示，通过蚀刻第二半导体层123和有源层122可以形成用于暴露第一半导体层121的至少一个第一槽H1。
参考图9c所示，第一欧姆电极151形成在第一槽H1中。形成第一欧姆电极151的方法不受限制。可以使用掩模图案，或者可以使用光致抗蚀剂。第一欧姆电极151的宽度可以随着远离衬底110逐渐减小。第一欧姆电极151可以由从氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锌锡(IZTO)、氧化铟铝锌(IAZO)、氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟镓锡(IGTO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锑锡(ATO)、氧化镓锌(GZO)、SnO、InO、InZnO、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、Ti、Al、Ni、Cr以及它们的选择性化合物或合金中选择的一种制成，并且可以形成在至少一个层中。
参考图9d，第一绝缘层141形成在发光结构120和第一欧姆电极151上。第一绝缘层141可以连续地形成在发光结构120的另一表面、第一槽H1的侧壁S以及第一欧姆电极151的侧表面上。也就是说，第一绝缘层141可以整体形成在除了第一欧姆电极的上表面151b之外的其余区域中。
参考图9e所示，反射电极层132可以直接形成在第一绝缘层141上。也就是说，反射电极层132可以整体形成在除了第一欧姆电极的上表面151b之外的其余区域中。反射电极层132可以通过重复堆叠电介质层和金属层而形成。
参考图9f，覆盖电极133形成在反射电极层132上。覆盖电极133可以执行防止扩散的作用、分布电流的作用和保护反射电极层132的作用中的至少一个。覆盖电极133可以由选自Au、Cu、Hf、Ni、Mo、V、W、Rh、Ru、Pt、Pd、La、Ta、Ti、Al以及它们中的至少两种的合金中的一种制成。
参考图9g和图9h，可以在覆盖电极133上形成第二绝缘层142，并且第一电极焊盘150和第二电极焊盘160可以被允许穿透第二绝缘层142并且可以分别电连接到欧姆电极。
根据该示例性实施例的发光器件可以进一步包括光学构件，诸如导光板、棱镜片和漫射片，以用作背光单元。另外，根据该示例性实施例的发光器件可以进一步应用于显示装置、照明装置和指示装置。
这里，显示装置可以包括底盖、反射板、发光模块、导光板、光学片、显示面板、图像信号输出电路和滤色器。底盖、反射板、发光模块、导光板和光学片可以构成背光单元。
反射板设置于底盖上，发光模块发光。导光板设置在反射板的前方并且将从发光模块发出的光向前方引导，光学片包括棱镜片等，并且设置在导光板的前方。显示面板布置在光学片的前方，图像信号输出电路向显示面板提供图像信号，并且滤色器设置在显示面板的前方。
照明装置可以包括衬底、包括根据该示例性实施例的发光器件的光源模块、用于耗散光源模块的热量的散热器以及用于处理或转换从外部供应的电信号并将处理或转换后的电信号提供给光源模块的电源。另外，照明装置可以包括灯、车头灯、路灯等。
上述本发明不限于上述示例性实施例和附图，并且本领域技术人员应该清楚，在不偏离示例性实施例的技术构思的范围的情况下可以进行各种替换、修改和变化。

Claims (12)

1.一种发光器件，包括：
衬底；
发光结构，所述发光结构包括第一半导体层、有源层和第二半导体层，并且具有穿过所述第二半导体层和所述有源层并且被设置为占据所述第一半导体层的部分区域的第一槽；
反射电极层，被构造为覆盖所述第二半导体层的下部和所述第一槽的侧壁；
第一欧姆电极，设置在所述第一槽中并且电连接到所述第一半导体层；以及
第一绝缘层，被构造为使所述第一欧姆电极和所述反射电极层彼此电绝缘，
其中所述衬底包括与所述第一半导体层接触的第一层、设置在第一层上方的第二层、以及设置在第一层和第二层之间的第三层，
其中所述第一层、所述第二层和所述第三层包括掺杂剂，
其中所述第三层的掺杂剂浓度低于所述第一层和所述第二层的掺杂剂浓度。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一绝缘层设置在所述反射电极层和所述发光结构之间。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述发光器件包括：
第二绝缘层，被构造为覆盖所述反射电极层；
第一电极焊盘，穿透所述第二绝缘层以电连接到所述第一欧姆电极；以及
第二电极焊盘，穿透所述第二绝缘层以电连接到所述反射电极层。
4.根据权利要求3所述的发光器件，其中所述第一欧姆电极的面积朝向所述衬底逐渐增大，所述第一电极焊盘的面积朝向所述衬底逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述反射电极层电连接到所述第二半导体层。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一欧姆电极与所述第一半导体层之间的接触面积为所述有源层的总面积的1％至10％。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一层的掺杂剂浓度在1×1018cm-3至5×1019cm-3的范围内。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一层的厚度是所述衬底的总厚度的40％至50％。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一层的厚度大于所述第一半导体层的厚度。
10.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述衬底具有80μm至300μm的厚度，光提取结构具有10μm至30μm的高度。
11.根据权利要求1所述的发光器件，其中设置在所述第一槽的所述侧壁上的所述反射电极层设置在比所述有源层更高的水平处。
12.一种发光器件封装，包括：
发光器件；以及
波长转换层，被构造为转换由所述发光器件发射的光，
其中所述发光器件包括发光结构，所述发光结构包括第一半导体层、有源层和第二半导体层，并且具有第一槽，所述第一槽穿过所述第二半导体层和所述有源层并且被设置成占据所述第一半导体层的部分区域；
氮化镓衬底，设置在所述第一半导体层上；
反射电极层，被构造为覆盖所述第二半导体层的下部和所述第一槽的侧壁；
第一欧姆电极，设置在所述第一槽中并且电连接到所述第一半导体层；以及
第一绝缘层，被构造为使所述第一欧姆电极和所述反射电极层彼此电绝缘，
其中所述衬底包括与所述第一半导体层接触的第一层、设置在第一层上方的第二层、以及设置在第一层和第二层之间的第三层，
其中所述第一层、所述第二层和所述第三层包括掺杂剂，
其中所述第三层的掺杂剂浓度低于所述第一层和所述第二层的掺杂剂浓度。
CN201680056981.9A 2015-09-30 2016-09-30 发光器件 Active CN108140700B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150137809A KR102487989B1 (ko) 2015-09-30 2015-09-30 발광소자
KR10-2015-0137809 2015-09-30
PCT/KR2016/011025 WO2017057978A1 (ko) 2015-09-30 2016-09-30 발광소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108140700A CN108140700A (zh) 2018-06-08
CN108140700B true CN108140700B (zh) 2021-04-23

Family

ID=58423853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680056981.9A Active CN108140700B (zh) 2015-09-30 2016-09-30 发光器件

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10475960B2 (zh)
KR (1) KR102487989B1 (zh)
CN (1) CN108140700B (zh)
WO (1) WO2017057978A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108877538B (zh) * 2017-05-16 2021-08-24 英属开曼群岛商錼创科技股份有限公司 微型发光二极管装置及显示面板
US11247606B2 (en) * 2017-10-10 2022-02-15 Sekisui Chemical Co., Ltd. Light emission device, vehicle door, and notification method
US11799058B2 (en) 2018-03-15 2023-10-24 Osram Oled Gmbh Optoelectronic semiconductor chip
DE102018107667A1 (de) 2018-03-15 2019-09-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer halbleiterchip
US10622519B2 (en) 2018-03-30 2020-04-14 Facebook Technologies, Llc Reduction of surface recombination losses in micro-LEDs
US10468552B2 (en) * 2018-03-30 2019-11-05 Facebook Technologies, Llc High-efficiency micro-LEDs
US20210167252A1 (en) * 2018-07-04 2021-06-03 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method therefor
US11309464B2 (en) 2019-10-14 2022-04-19 Facebook Technologies, Llc Micro-LED design for chief ray walk-off compensation
JP7307662B2 (ja) * 2019-10-31 2023-07-12 日機装株式会社 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法
CN111416027B (zh) * 2020-04-27 2022-08-12 厦门三安光电有限公司 一种倒装高压发光二极管及发光装置
CN113451477A (zh) * 2021-07-14 2021-09-28 业成科技（成都）有限公司 发光二极管及显示器
CN113921672B (zh) * 2021-09-14 2023-06-20 厦门三安光电有限公司 发光二极管及发光模块

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0316613A2 (en) * 1987-11-18 1989-05-24 Hewlett-Packard Company A partially opaque substrate red led
CN1774821A (zh) * 2003-08-26 2006-05-17 住友电气工业株式会社 发光器件
CN101599457A (zh) * 2008-04-25 2009-12-09 三星电子株式会社 发光器件、包括发光系统的封装和系统以及其构造方法
CN102315352A (zh) * 2010-07-08 2012-01-11 三星Led株式会社 半导体发光器件及其制造方法
CN102386294A (zh) * 2010-08-27 2012-03-21 丰田合成株式会社 发光元件
WO2012141169A1 (ja) * 2011-04-15 2012-10-18 三菱化学株式会社 窒化物系発光ダイオード素子とその製造方法
CN103180972A (zh) * 2010-11-02 2013-06-26 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有提高的提取效率的发光装置
CN104425660A (zh) * 2013-09-06 2015-03-18 财团法人工业技术研究院 发光二极管

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4353167B2 (ja) 2004-10-21 2009-10-28 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子とその製造方法
JP2008034822A (ja) 2006-06-28 2008-02-14 Nichia Chem Ind Ltd 半導体発光素子
DE102007019775A1 (de) * 2007-04-26 2008-10-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
JP5152133B2 (ja) 2009-09-18 2013-02-27 豊田合成株式会社 発光素子
JP5531575B2 (ja) 2009-11-18 2014-06-25 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物化合物半導体発光素子
KR101142965B1 (ko) * 2010-09-24 2012-05-08 서울반도체 주식회사 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지 및 그것을 제조하는 방법
JP5953155B2 (ja) 2012-02-24 2016-07-20 スタンレー電気株式会社 半導体発光装置
KR101669641B1 (ko) * 2012-06-28 2016-10-26 서울바이오시스 주식회사 표면 실장용 발광 다이오드, 그 형성방법 및 발광 다이오드 모듈의 제조방법
JP2014045108A (ja) * 2012-08-28 2014-03-13 Toyoda Gosei Co Ltd 半導体発光素子
KR102122358B1 (ko) * 2014-01-20 2020-06-15 삼성전자주식회사 반도체 발광 소자
KR20160054712A (ko) * 2014-11-06 2016-05-17 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 반도체 발광소자 패키지
US9490455B2 (en) * 2015-03-16 2016-11-08 International Business Machines Corporation LED light extraction enhancement enabled using self-assembled particles patterned surface

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0316613A2 (en) * 1987-11-18 1989-05-24 Hewlett-Packard Company A partially opaque substrate red led
CN1774821A (zh) * 2003-08-26 2006-05-17 住友电气工业株式会社 发光器件
CN101599457A (zh) * 2008-04-25 2009-12-09 三星电子株式会社 发光器件、包括发光系统的封装和系统以及其构造方法
CN102315352A (zh) * 2010-07-08 2012-01-11 三星Led株式会社 半导体发光器件及其制造方法
CN102386294A (zh) * 2010-08-27 2012-03-21 丰田合成株式会社 发光元件
CN103180972A (zh) * 2010-11-02 2013-06-26 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有提高的提取效率的发光装置
WO2012141169A1 (ja) * 2011-04-15 2012-10-18 三菱化学株式会社 窒化物系発光ダイオード素子とその製造方法
CN104425660A (zh) * 2013-09-06 2015-03-18 财团法人工业技术研究院 发光二极管

Also Published As

Publication number Publication date
US20190058088A1 (en) 2019-02-21
KR20170038440A (ko) 2017-04-07
US10475960B2 (en) 2019-11-12
CN108140700A (zh) 2018-06-08
KR102487989B1 (ko) 2023-01-12
WO2017057978A1 (ko) 2017-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108140700B (zh) 发光器件
EP3306680B1 (en) Light-emitting element
EP2330641B1 (en) Light emitting diode
KR100969100B1 (ko) 발광소자, 발광소자의 제조방법 및 발광소자 패키지
US11430934B2 (en) Light-emitting diode device
EP3306681B1 (en) Light-emitting element
US20110220945A1 (en) Light emitting device and light emitting device package having the same
KR20120111364A (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR102413447B1 (ko) 발광소자
CN108431970B (zh) 发光元件
KR20170025035A (ko) 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지
CN108140697B (zh) 发光器件
KR102441153B1 (ko) 발광 소자
KR20120019750A (ko) 발광 소자
KR102451703B1 (ko) 발광소자
KR102261951B1 (ko) 반도체 소자 및 반도체 소자 제조 방법
KR102571786B1 (ko) 발광소자
KR102234117B1 (ko) 발광소자 및 조명시스템
KR20190038105A (ko) 발광소자 패키지 및 그 제조방법
KR102563266B1 (ko) 발광소자 및 이를 구비한 광원 모듈
KR101781217B1 (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR20170124281A (ko) 발광소자 패키지
KR20120042340A (ko) 발광 소자
KR20170054909A (ko) 발광 소자 및 이의 제조 방법
KR20160085069A (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210813

Address after: 168 Changsheng North Road, Taicang City, Suzhou City, Jiangsu Province

Patentee after: Suzhou Leyu Semiconductor Co.,Ltd.

Address before: Seoul City, Korea

Patentee before: LG INNOTEK Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right