CN110034214A - 半导体发光装置 - Google Patents

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Abstract

一种半导体发光装置，包括：发光堆叠件，其包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层；穿过第二导电半导体层和有源层的多个孔；沿着发光堆叠件的边缘延伸的沟槽，所述沟槽延伸穿过第二导电半导体层和有源层；以及位于所述多个孔内和沟槽内的反射金属层。

Description

半导体发光装置
相关申请的交叉引用
于2017年12月19日向韩国知识产权局提交的标题为“半导体发光装置”的韩国专利申请No.10-2017-0175434通过引用整体并入本文。
技术领域
实施例涉及半导体发光装置。
背景技术
半导体发光装置由于其具有诸如相对较长的寿命、低功耗、响应速度快、环境影响小等优点而成为下一代光源的主流。半导体发光装置作为各种类型产品(例如，照明装置和显示器背光源)中的重要光源而备受关注。例如，基于III族氮化物(例如，GaN、AlGaN、InGaN或InAlGaN)的基于氮化物的发光装置可以作为半导体发光装置在输出蓝光或紫外光时起重要作用。最近，紫外(UV)光源已用于各种用途的装置中，例如灭菌和消毒设备、UV固化装置等。
发明内容
根据实施例，半导体发光装置可包括：发光堆叠件，其包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层；多个孔，其穿过第二导电半导体层和有源层；沿着所述发光堆叠件的边缘延伸的沟槽，所述沟槽延伸穿过所述第二导电半导体层和所述有源层；以及反射金属层，其位于所述多个孔内和所述沟槽内。
根据实施例，半导体发光装置可以包括：发光堆叠件，其包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层；多个导电过孔，其穿过所述第二导电半导体层和所述有源层以连接到所述第一导电半导体层；和导电线，其沿着所述发光堆叠件的边缘延伸并穿过所述第二导电半导体层和所述有源层，其中，所述多个导电过孔和所述导电线由反射从所述有源层沿水平方向发射的光的金属材料形成。
根据实施例，半导体发光装置可以包括：发光堆叠件，其包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层；多个导电过孔，其穿过所述第二导电半导体层和所述有源层以连接到所述第一导电半导体层；以及反射结构，其与所述发光堆叠件的边缘相邻。
附图说明
通过参照附图详细描述示例性实施例，特征对于本领域技术人员而言将变得显而易见，其中：
图1示出了根据示例实施例的半导体缓冲结构的结构的示意性剖视图；
图2A至图2D示出了图1的半导体缓冲结构的缓冲层内的各个层的详细示例的示意图；
图3示出了根据示例实施例的半导体缓冲结构的结构的示意性剖视图；
图4示出了根据示例实施例的半导体装置的结构的示意性剖视图；
图5和图6分别示出了根据示例实施例的半导体发光装置的平面图和剖视图；
图7至图9示出了根据示例实施例的半导体发光装置的剖视图；
图10至图13示出了根据示例实施例的半导体发光装置的平面图；
图14A至图14E示出了根据示例实施例的半导体发光装置的制造方法中的各阶段的剖视图；
图15和图16分别示出了根据示例实施例的半导体发光装置的平面图和剖视图；和
图17至图18示出了根据示例实施例的半导体发光装置的平面图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述具体的示例实施例。
图1是示意性地示出根据示例实施例的半导体缓冲结构100的结构的剖视图。
参照图1，半导体缓冲结构100可以包括衬底110和形成在衬底110上的缓冲层120。例如，硅或SiC衬底可以用作衬底110，例如，衬底110可以具有Si(111)晶面。
缓冲层120可以是被设置为应力补偿层的层，以用于生长具有令人满意的质量的氮化物半导体层，例如具有减少的裂缝和缺陷，并且缓冲层120可以具有交替地设置在其中的多个层以在生长时接收拉伸应力和压缩应力。也就是说，例如，当缓冲层120形成在衬底110(例如，硅衬底)上时，可以在缓冲层120上生长氮化物半导体层，而不是直接在衬底110上生长氮化物半导体层，从而最小化所得到的氮化物半导体层中的裂缝，例如，由于缓冲层120使由衬底110和氮化物半导体层之间的晶格失配引起的拉伸应力最小化。
为此，缓冲层120可以包括具有AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)的组分的多个层，并且可以确定组分比以实现用于获得每层中所需的应力的晶格常数。在下文中术语“晶格常数”可以指恒定值或晶格常数分布，此外，当术语“晶格常数”用于包括多个层的组成元素或者具有晶格常数分布而非恒定值的组成元素时，术语“晶格常数”可以指组成元素的晶格常数平均值。
在示例实施例中，缓冲层120可以包括第一层121、第二层122和第三层123。第一层121可以具有AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1,0≤x+y≤1)的组分，第一层121的晶格常数LP1可以小于衬底110的晶格常数LP0，并且第一层121可以在生长时接收来自设置在其下方的衬底110的拉伸应力。第二层122可以形成在第一层121上，并且可以具有AlxInyGa1-x-yN(0≤x<1,0≤y<1,0≤x+y<1)的组分，第二层122的晶格常数LP2可以大于晶格常数LP1并且小于LPc，并且第二层122可以在生长时接收来自设置在其下方的第一层121的压缩应力。这里，LPc是指这种晶格常数：其具有与有源层的发光波长对应的AlxInyGa1-x-yN(0≤x<1,0≤y<1,0≤x+y<1)的组分。第三层123可以形成在第二层122上，并且可以具有AlxInyGa1-x-yN(0≤x<1,0≤y<1,0≤x+y<1)的组分，第三层123的晶格常数LP3可以低于晶格常数LP2，并且第三层123可以在生长时接收来自设置在其下方的第二层122的拉伸应力。
例如，第一层121可以是直接接触硅衬底110的层，并且可以由AlN形成。在另一示例中，第一层121可以由除III族金属之外的金属的氮化物形成，例如，第一层121可以由HfNx、ZrNx、TaNx、TiN和WNx中的至少一种形成。
以上述方式，缓冲层120可以包括三层或更多层，所述三层或更多层包括至少一个接收拉伸应力的组成层(constituent layer)和至少一个接收压缩应力的组成层，并且这些层可以交替地形成。接收拉伸应力的层可以设置在衬底110上的奇数层的位置，例如，直接处于衬底110上的第一层，并且可被调整为具有适当的厚度和组分，以防止在生长时由于过度的拉伸应力而在其中出现裂缝。接收压缩应力的层可以设置在衬底110上的偶数层的位置，例如，衬底110上的第二层，并且可以具有足够的厚度，使得形成缓冲层120的各层的应力之和可以是压缩应力。因此，可以减少随后在缓冲层120上生长的氮化物半导体层内的裂缝的发生。
图2A至图2D是示出在图1的半导体缓冲结构100的缓冲层120中采用的各个层的详细示例的视图。
图2A和图2B是可以在形成缓冲层120的各层中的至少一个层中使用的结构，并且描绘了超晶格结构层SLS和SLS'的示例。
图2A的超晶格结构层SLS可以是用于实现相应的晶格常数(例如，用于形成缓冲层120的各层中的至少一个层的晶格常数条件)的结构，并且具有不同晶格常数的两种层1和2可以在该结构中交替地堆叠。具有不同晶格常数的两种层1和2的厚度可以相同。两种层1和2可以包括AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)的组分，并且可以根据要实现的晶格常数确定每层的x和y组分。
图2B的超晶格结构层SLS'可以是用于实现相应的晶格常数(例如，用于形成缓冲层120的各层中的至少一个层的晶格常数条件)的结构，并且具有不同晶格常数的两种层3和4可以在该结构中交替地堆叠，并且具有不同晶格常数的两种层3和4的厚度可以不同。两种层3和4可以包括AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)的组分，并且可以根据要实现的晶格常数确定每层的x和y组分。
图2C和图2D是作为单层实现相应的晶格常数(例如，用于形成缓冲层120的各层中的至少一个层的晶格常数条件)的示例。这里，单层可以意味着所述单层包括其中不存在物理边界的一个层，并且可以并不意味着在单层内物质组分是恒定的。图2C的单层SL可以具有在其厚度方向上恒定的晶格常数LP，并且图2D中的单层SL'可以具有在其厚度方向上变化的晶格常数LP。
图3是示意性地示出根据示例实施例的半导体缓冲结构的结构的剖视图。
如图3所示，在示例实施例中，半导体缓冲结构100A可以包括在衬底110上的缓冲层130。缓冲层130可以包括第一层131、第二层132、第三层133、第四层134、第五层135和第六层136。缓冲层130可以包括在生长时可以接收拉伸应力的第一层131、第三层133和第五层135，以及在生长时可以接收压缩应力的第二层132、第四层134和第六层136。
第一层131可以具有AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)的组分，第一层131的晶格常数LP1可以小于衬底110的晶格常数LP0，并且第一层131可以在生长时接收来自设置在其下方的衬底110的拉伸应力。第二层132可以形成在第一层131上，并且可以具有AlxInyGa1-x-yN(0≤x<1,0≤y<1,0≤x+y<1)的组分，第二层132的晶格常数LP2可以大于晶格常数LP1，并且第二层132可以在生长时接收来自设置在其下方的第一层131的压缩应力。
第三层133可以具有AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)的组分，第三层133的晶格常数LP3可以小于第二层132的晶格常数LP2，并且第三层133可以在生长时接收来自设置在其下方的第二层132的拉伸应力。第四层134可以形成在第三层133上，并且可以具有AlxInyGa1-x-yN(0≤x<1,0≤y<1,0≤x+y<1)的组分，第四层134的晶格常数LP4可以大于晶格常数LP3，并且第四层134可以在生长时接收来自设置在其下方的第三层133的压缩应力。
第五层135可以具有AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)的组分，第五层135的晶格常数LP5可以小于第四层134的晶格常数LP4，并且第五层135可以在生长时接收来自设置在其下方的第四层134的拉伸应力。第六层136可以形成在第五层135上，并且可以具有AlxInyGa1-x-yN(0≤x<1,0≤y<1,0≤x+y<1)的组分，第六层136的晶格常数LP6可以大于晶格常数LP5并且小于LPc，并且第六层136可以在生长时接收来自设置在其下方的第五层135的压缩应力。这里，LPc是指这种晶格常数：其具有与有源层的发光波长对应的AlxInyGa1-x-yN(0≤x<1,0≤y<1,0≤x+y<1)的组分。
例如，第一层131可以是直接接触衬底110的层，并且可以由AlN形成。在另一示例中，第一层131可以由除III族金属之外的金属的氮化物形成，例如，第一层131可以由HfNx、ZrNx、TaNx、TiN和WNx中的至少一种形成。
例如，缓冲层130可以包括6个组成层，但是示例实施例不限于此。缓冲层130还可以包括三个或更多个组成层。缓冲层130可以设计成使得所有组成层的应力之和可以是压缩应力。因此，可以减少在缓冲层130上生长的氮化物半导体层内裂缝的发生。
图4是示意性地示出根据示例实施例的半导体装置的结构的剖视图。
参照图4，根据示例实施例的半导体装置200可以包括衬底210、形成在衬底210上的缓冲层220、形成在缓冲层220上的氮化物半导体层225、以及形成在氮化物半导体层225上的发光堆叠件230。例如，如图4所示，衬底210、缓冲层220、氮化物半导体层225和发光堆叠件230可以以所述顺序直接堆叠在彼此的顶部上。例如，缓冲层220可以与先前参考图1至图3所述的缓冲层120和缓冲层130中的任一个相同。
如图4中进一步示出的，发光堆叠件230可以包括第一导电半导体层232、有源层234和第二导电半导体层236。例如，第一导电半导体层232可以直接在氮化物半导体层225上，并且有源层234可以在第一导电半导体层232和第二导电半导体层236之间。
第一导电半导体层232可以是掺杂有第一导电类型杂质的半导体层，并且可以由III-V族氮化物半导体材料形成，例如，具有AlxGayInzN(0≤x≤1，0≤y≤1,0≤z≤1，x+y+z＝1)的组分的掺杂有n型杂质的半导体材料。n型杂质可以是例如Si、Ge、Se或Te。
第二导电半导体层236可以是掺杂有第二导电类型杂质的半导体层，并且可以由III-V族氮化物半导体材料形成，例如，具有AlxGayInzN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1，x+y+z＝1)的组分的掺杂有p型杂质的半导体材料。p型杂质可以是例如Mg、Zn或Be。
有源层234可以是通过电子和空穴的结合而发光的层，并且可以以光的形式发射与有源层234的带隙对应的能量水平。有源层234可以具有单量子阱结构或多量子阱结构，该结构通过周期性地改变AlxGayInzN的x、y和z值来调节带隙而形成。例如，量子阱结构可以包括AlGaN/AlGaN、AlGaN/AlN、InGaN/GaN、InGaN/InGaN、InGaN/AlGaN或InGaN/InAlGaN中的至少一个量子势垒层和至少一个量子阱层。第一导电半导体层232和第二导电半导体层236中的每一个可以包括单层结构，但是也可以包括多层结构。例如，当发射UV-C光(即，具有约200nm至280nm的波长范围的光)时，量子阱层和量子势垒层可以由具有高铝(Al)组分的AlxGa1-xN(0.42≤x≤1)的组分形成，例如，Al组分为约42％或更高。
图5和图6分别是示出根据示例实施例的半导体发光装置500的平面图和剖视图。特别地，图6是沿着图5的线I-I’的剖视图。例如，如将在下文参照图14A至图14E更详细地描述的，这种半导体发光装置可以形成在先前参照图1至图3描述的半导体缓冲结构上。
参照图5和图6，半导体发光装置500可以包括导电支撑衬底570、反射金属层553、发光堆叠件530、第一电极551、第二电极552和连接金属层554。发光堆叠件530可以包括顺序堆叠在导电支撑衬底570上的第二导电半导体层536，有源层534和第一导电半导体层532。
导电支撑衬底570可以是例如Si或SiAl衬底。接合金属层572可以设置在导电支撑衬底570的第一表面上，即，在导电支撑衬底570和反射金属层553之间。选择性地，背金属层574可以设置在导电支撑衬底570的第二表面上，即在导电支撑衬底570的背离反射金属层553的表面上。
为了形成与第一导电半导体层532接触的第一电极551，可以穿过第二导电半导体层536和有源层534形成多个通孔VH和沟槽TC。如图5所示，可以将通孔VH以多行和多列的形式布置为具有各种形状，以便降低对第一电极551的接触电阻的水平并改善电流。沟槽TC可以沿着发光堆叠件530的边缘延伸，例如，沟槽TC可以沿着发光堆叠件530的四个侧表面(沿着图5的平面图中的x和y方向)延伸，同时(在图6中的z方向上)延伸穿过第二导电半导体层536和有源层534，并且可以沿着发光堆叠件530的所有边缘一体地(例如，连续地)形成沟槽TC(图5)。如将参照图14A至图14D更详细地描述的，通孔VH和沟槽TC可以在其上形成反射金属层553之前并且在发光堆叠件530和导电支撑衬底570之间附接之前，形成在发光堆叠件530中。
第一钝化层541(即，绝缘层)可以覆盖通孔VH的侧表面和第二导电半导体层536的背离有源层534的表面的一部分。第一电极551可以穿过形成在通孔VH和沟槽TC内的第一钝化层541以与第一导电半导体层532接触。例如，如图6所示，第一电极551的两个相对表面可以与第一钝化层541的部分接触(例如直接接触)，而第一电极551的位于所述两个相对表面之间的表面可以与第一导电半导体层532直接接触，例如，第一电极551可以沿着通孔VH中的每一个的竖直轴居中。
第二电极552可以穿过第一钝化层541以与第二导电半导体层536接触。例如，如图6所示，第二电极552的上表面和下表面可以在第二导电半导体层536的面对导电支撑衬底570的表面上与第一钝化层541的相应上表面和下表面齐平。连接金属层554可以例如完全覆盖第二电极552，例如，第二电极552可以在连接金属层554和第二导电半导体层536之间。第二钝化层543(即绝缘层)可以覆盖例如连接金属层554的所有暴露表面，例如，因此连接金属层554可以位于第二电极552和第二钝化层543之间。
反射金属层553可以连接到第一电极551，并且可以例如完全填充通孔VH和沟槽TC。也就是说，反射金属层553可以包括填充通孔VH的导电过孔553V、填充沟槽TC的导电线553T，以及覆盖导电过孔553V和导电线553T的水平导电层553H(图6中在水平导电层553H与导电过孔553V和导电线553T中的每一个之间示出了虚线)。导电过孔553V可以以多行和多列的形式布置为具有各种形状，例如，对应于通孔VH的形状。导电线553T可以沿着发光堆叠件530的边缘延伸，例如，在整个沟槽TC内连续延伸。导电线553T可以沿着发光堆叠件530的四个侧表面延伸，并且可以一体地形成。反射金属层553可以由反射从有源层534发射的光的反射金属形成。例如，反射金属层553可以包括Ti、Ni、Au或其组合。导电线553T可以与导电过孔553V一起用作将电信号传输到第一导电半导体层532的电极，同时用作反射从有源层534发射的光(即，沿水平方向发射的光)的反射结构。因此，半导体发光装置500的光提取效率可以增加。
详细地，当有源层534发射紫外光，即波长范围为约200nm至400nm的光时，沿水平方向发射的光分量的量可以很大。因此，反射从有源层534水平发射的光的导电线553T非常有助于提高半导体发光装置500的光提取效率。
半导体发光装置500可以具有这样的结构：用作生长衬底的Si衬底以及其上的缓冲层可以被去除，并且导电支撑衬底570可以接合到第二导电半导体层536的一侧。第一导电半导体层532的上表面(即背离导电支撑衬底570的表面)可以被纹理化以增加光提取效率，从而形成不平坦图案532a。此外，尽管在附图中去除了Si衬底和缓冲层，但缓冲层的一部分可以保留在第一导电半导体层532上，并且还可以与第一导电半导体层532一起被纹理化。
覆盖第二电极552的连接金属层554可以在发光堆叠件530的外部延伸，如图6所示。在连接金属层554的在发光堆叠件530的外部延伸的区域上(图6中的结构的右侧)可以形成电极焊盘580。
图7至图9是示出根据示例实施例的半导体发光装置的剖视图。图7至图9中所示的半导体发光装置的结构类似于图6的半导体发光装置500的结构。因此，将省略对相同元件的描述，并且在下文中将仅对相对于图6的半导体发光装置500的不同之处进行描述。
参照图7，半导体发光装置500A可以具有反射金属层553，反射金属层553包括导电过孔553V、水平导电层553H和导电线553T。然而，导电线553T填充沟槽TC而不连接到第一导电半导体层532。即，第一电极551A可以穿过通孔VH中的第一钝化层541，但是可以不形成在沟槽TC内。因此，导电线553T可以通过第一钝化层541与第一导电半导体层532电绝缘。导电线553T可以不用作电极，而是可以用作这种反射结构：其在半导体发光装置500A的向上的方向上反射从有源层534发射的光，特别是沿水平方向发射的光。
参照图8，半导体发光装置500B还可包括设置在第一导电半导体层532上的缓冲层520。缓冲层520的上表面可包括不平坦图案520a。缓冲层520可以是上文参照图1至图3描述的缓冲层120或缓冲层130。
参照图9，半导体发光装置500C还可包括设置在第一导电半导体层532上的波长转换层590。波长转换层590可以是包括磷光体和/或量子点的树脂层。波长转换层590可以用于转换从有源层534发射的光的波长，并且可以具有波长转换材料，例如磷光体或量子点。根据需要，波长转换层590可以包括红色磷光体、黄色磷光体、绿色磷光体、蓝色磷光体或其组合。
例如，波长转换层590可以例如仅形成在第一导电半导体层532的上表面上。在另一个示例中，波长转换层590可以覆盖(例如，重叠)包括第一导电半导体层532、有源层534和第二导电半导体层536的发光堆叠件530的所有上表面和侧表面。
图10至图13是示出根据示例实施例的半导体发光装置的平面图。图10至图13中所示的半导体发光装置的结构类似于图6的半导体发光装置500的结构。因此，将省略对相同元件的描述，并且在下文中将仅对相对于图6的半导体发光装置500的不同之处进行描述。
参照图10，半导体发光装置500D可以包括多个通孔VHa和沟槽TC。沟槽TC的形状可以与上述相同。然而，通孔VHa可以包括在平面图中在第一方向上(例如，沿着图10中的x轴)延伸的第一孔，以及在平面图中在与第一方向交叉的第二方向上(例如，沿着图10中的y轴)延伸的第二孔。第一孔和第二孔可以以多行和多列的形式布置成具有各种形状。多个导电过孔553V可以包括在第一方向上延伸的第一导电过孔，以及在与第一方向交叉的第二方向上延伸的第二导电过孔，以填充通孔VHa的各个第一孔和第二孔。
例如，如图10所示，第一孔和第二孔可以在第一方向或第二方向上交替设置。第一导电过孔和第二导电过孔可以在第一方向或第二方向上交替设置。导电过孔553V可以有效地反射从有源层534发射的光，特别是沿水平方向发射的光。
参照图11，半导体发光装置500E可以包括多个通孔VHb和沟槽TC。沟槽TC的形状可以与上述相同，但是通孔VHb在平面图中可以具有十字形形状，并且可以以Z字形形式设置，如平面图中所示。多个导电过孔553V可以具有十字形形状以填充通孔VHb的十字形形状，并且可以以Z字形形式设置。导电过孔553V可以有效地反射从有源层534发射的光，特别是沿水平方向发射的光。
参照图12，半导体发光装置500F可以包括多个通孔VHc和沟槽TC。沟槽TC的形状可以与上述相同，但是通孔VHc可以具有沿一个方向延伸的线形，例如，通孔VHc可以具有条形图案，该条形图案具有沿y轴延伸的平行线。多个导电过孔553V可以具有沿一个方向延伸的线形。导电过孔553V可以有效地反射从有源层534发射的光，特别是沿水平方向发射的光。
参照图13，半导体发光装置500G可以包括多个通孔VHd和沟槽TC。沟槽TC的形状可以与上述相同，但是通孔VHd可以具有沿一个方向延伸的线形，并且可以沿该一个方向延伸到连接到沟槽TC。多个导电过孔553V可以沿一个方向延伸到连接到导电线553T。导电过孔553V可以有效地反射从有源层534发射的光，特别是沿水平方向发射的光。
图14A至图14E是示出根据示例实施例的半导体发光装置的制造方法中的各阶段的剖视图。
参照图14A，首先可以顺序地形成衬底510、缓冲层520、第一导电半导体层532、有源层534和第二导电半导体层536。可以在缓冲层520和第一导电半导体层532之间进一步形成非掺杂氮化物半导体层，例如，先前参考图4所讨论的氮化物半导体层225。例如，如果未在缓冲层520上形成未掺杂的氮化物半导体层，则可以例如如前所述在没有裂缝的情况下直接在缓冲层520上形成包括氮化物半导体层的第一导电半导体层532。随后，可以穿过第一导电半导体层532和有源层534形成多个通孔VH和沟槽TC，以暴露第二导电半导体层536的部分。
缓冲层520、第一导电半导体层532、有源层534和第二导电半导体层536可以通过任何合适的半导体生长方法形成在衬底510上，例如，金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)、或氢化物气相外延(HVPE)。
当形成第一导电半导体层532和第二导电半导体层536时，可以供应杂质气体以用n型或p型杂质掺杂第一导电半导体层532和第二导电半导体层536。n型杂质可以是例如Si、Ge、Se或Te，p型杂质可以是例如Zn、Cd、Be、Mg、Ca或Ba。可以通过单个干蚀刻工艺同时形成通孔VH和沟槽TC。
参照图14B，可以沿着第二导电半导体层536的上表面和通孔VH的内表面例如共形且连续地形成第一钝化层541。可以通过沉积绝缘材料(例如，氧化硅(SiO2)或氧化铝(Al2O3)来形成第一钝化层541。
随后，可以蚀刻第一钝化层541的设置在第二导电半导体层536上的部分，并且可以在第二导电半导体层536的暴露部分上形成第二电极552。第二电极552可以通过沉积或电镀例如银(Ag)形成。
随后，可以蚀刻第一钝化层541的设置在通孔VH和沟槽TC内的第一导电半导体层532上的部分，并且可以在第一导电半导体层532的暴露部分上形成第一电极551。第一电极551可以通过沉积或电镀例如铬(Cr)形成。
参照图14C，可以进一步在第二电极552上形成连接金属层554。可以提供连接金属层554以随后将电极焊盘连接到第二电极552。连接金属层554可以通过沉积或电镀例如金(Au)形成。
随后，可以形成第二钝化层543以覆盖连接金属层554。可以通过沉积绝缘材料(例如，氧化硅(SiO2)或氧化铝(Al2O3))来形成第二钝化层543。
参照图14D，可以形成反射金属层553以连接到第一电极551、填充通孔VH和沟槽TC的全部、并覆盖第二钝化层543。通过第一钝化层541和第二钝化层543，反射金属层553可以与第二电极552、有源层534和第二导电半导体层536电绝缘。反射金属层553可以与第一电极551电绝缘。
随后，可以将导电支撑衬底570附接到反射金属层553。导电支撑衬底570可以是Si或SiAl衬底。可以在导电支撑衬底570和反射金属层553之间设置接合金属层572。选择性地，可以在导电支撑衬底570的上表面上设置背金属层574。
参照图14E，可以去除Si衬底510和缓冲层520。可以使用例如蚀刻或抛光的方法来去除Si衬底510。例如，如图14E所示，可以完全去除缓冲层520。在另一示例中，缓冲层520的部分可以保留在第一导电半导体层532上而不被完全去除。
随后，可以对第一导电半导体层532的上表面进行纹理化以在上表面上形成不平坦图案532a。当缓冲层520的一部分保留在第一导电半导体层532上时，该部分可以与第一导电半导体层532的上表面一起纹理化以形成不平坦图案532a。纹理化可以通过干法或湿法蚀刻形成。
随后，可以蚀刻第一导电半导体层532、有源层534和第二导电半导体层536的部分以暴露连接金属层554。
再次参照图6，可以在暴露的连接金属层554上形成电极焊盘580。电极焊盘580可以通过连接金属层554连接到第二电极552。
图15和图16分别是示出根据示例实施例的半导体发光装置的平面图和剖视图。
参照图15和图16，半导体发光装置600可以包括导电支撑衬底570、反射金属层553、发光堆叠件530、第一电极551、第二电极552和连接金属层554。发光堆叠件530可以包括顺序堆叠在导电支撑衬底570上的第二导电半导体层536、有源层534和第一导电半导体层532。
为了形成与第一导电半导体层532接触的第一电极551，可以穿过第二导电半导体层536和有源层534形成多个通孔VH。然而，与上述半导体发光装置500、500A、500B、500C、500D、500E、500F和500G不同，可以不在半导体发光装置600中形成沟槽TC。
替代性地，如图15至图16中所示，半导体发光装置600可以包括反射层585，该反射层585设置在发光堆叠件530的四个侧表面上并且反射从有源层534发射的光。反射层585可以是根据从有源层534发射的光的波长适当地设计的分布式布拉格反射器(DBR)层。DBR层可以具有这种结构：其中可以交替堆叠具有第一折射率的第一绝缘层和具有第二折射率的第二绝缘层。第一绝缘层和第二绝缘层可以包括SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、ZrO2或HfO2。反射层585可以具有其中可以堆叠绝缘层和反射金属层的结构。
图17至图18是示出根据示例实施例的半导体发光装置的平面图。
参照图17，半导体发光装置600A可以包括多个通孔VHa。通孔VHa可以包括在平面图中在第一方向上(例如，沿着图17中的x轴)延伸的第一孔，以及在平面图中在与第一方向相交的第二方向上(例如，沿着图17中的y轴)延伸的第二孔。第一孔和第二孔可以以多行和多列的形式布置成各种形状。例如，如图17所示，第一孔和第二孔可以在第一方向或第二方向上交替设置，如前面参考图10所述。
参照图18，半导体发光装置600B可以包括多个通孔VHb。通孔VHb可以具有十字形形状并且可以以Z字形形式设置，如先前参考图11所述。
如上所述，根据示例实施例，可以提供具有改善的光提取效率的半导体发光装置。具体地，半导体发光装置可以包括能够减少在基于氮化物的半导体薄膜中出现裂缝的半导体缓冲结构，以及包括形成在半导体缓冲结构上的基于氮化物的半导体薄膜的发光堆叠件。此外，可以在发光堆叠件中形成包括(例如，在具有倾斜侧壁的通孔和沟槽中的)反射金属的导电结构，以有效地反射从发光堆叠件的有源层水平发射的光。
本文已经公开了示例实施例，并且尽管采用了特定术语，但是它们仅以一般性和描述性意义使用和解释，而不是用于限制的目的。在一些情况下，截至本申请的提交，对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，除非另外特别指出，否则结合特定实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用或与结合其他实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (20)

1.一种半导体发光装置，包括：
发光堆叠件，其包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层；
多个孔，所述多个孔穿过所述第二导电半导体层和所述有源层；
沟槽，其沿着所述发光堆叠件的边缘延伸，所述沟槽延伸穿过所述第二导电半导体层和所述有源层；以及
反射金属层，其位于所述多个孔内和所述沟槽内。
2.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中所述沟槽沿着所述发光堆叠件的四个侧表面延伸。
3.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中所述多个孔包括沿第一方向延伸的第一孔，以及沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的第二孔。
4.根据权利要求3所述的半导体发光装置，其中所述第一孔和所述第二孔沿所述第一方向或所述第二方向交替设置。
5.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中所述多个孔具有十字形形状，并且以Z字形形式设置。
6.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中所述多个孔具有沿一个方向延伸的线形。
7.根据权利要求6所述的半导体发光装置，其中所述多个孔沿一个方向延伸并连接到所述沟槽。
8.根据权利要求1所述的半导体发光装置，还包括：
绝缘层，其位于所述多个孔和所述反射金属层之间并且位于所述沟槽和所述反射金属层之间；和
第一电极，其穿过所述多个孔和所述沟槽内的所述绝缘层，所述第一电极将所述反射金属层连接到所述第一导电半导体层。
9.根据权利要求8所述的半导体发光装置，还包括连接到所述反射金属层的导电支撑衬底。
10.根据权利要求1所述的半导体发光装置，还包括：
绝缘层，其位于所述多个孔和所述反射金属层之间并且位于所述沟槽和所述反射金属层之间；和
第一电极，其穿过所述多个孔内的所述绝缘层并将所述反射金属层连接到所述第一导电半导体层，
其中所述沟槽内的所述反射金属层与所述第一导电半导体层电绝缘。
11.一种半导体发光装置，包括：
发光堆叠件，其包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层；
多个导电过孔，所述多个导电过孔穿过所述第二导电半导体层和所述有源层以连接到所述第一导电半导体层；和
导电线，其沿着所述发光堆叠件的边缘延伸并穿过所述第二导电半导体层和所述有源层，
其中所述多个导电过孔和所述导电线包括反射从所述有源层沿水平方向发射的光的金属材料。
12.根据权利要求11所述的半导体发光装置，其中所述导电线沿着所述发光堆叠件的四个侧表面延伸。
13.根据权利要求11所述的半导体发光装置，其中所述多个导电过孔包括沿第一方向延伸的第一导电过孔，以及沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的第二导电过孔。
14.根据权利要求11所述的半导体发光装置，其中所述多个导电过孔具有十字形形状，并且以Z字形形式设置。
15.根据权利要求11所述的半导体发光装置，其中所述多个导电过孔具有沿一个方向延伸的线形。
16.根据权利要求11所述的半导体发光装置，还包括将所述多个导电过孔和所述导电线连接到所述第一导电半导体层的第一电极。
17.一种半导体发光装置，包括：
发光堆叠件，其包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层；
多个导电过孔，所述多个导电过孔穿过所述第二导电半导体层和所述有源层以连接到所述第一导电半导体层；以及
反射结构，其与所述发光堆叠件的边缘相邻。
18.根据权利要求17所述的半导体发光装置，其中所述反射结构穿过所述第二导电半导体层和所述有源层，并且由与所述多个导电过孔相同的材料形成。
19.根据权利要求17所述的半导体发光装置，其中所述反射结构位于所述发光堆叠件的侧表面上，并且包括反射从所述有源层发射的光的分布式布拉格反射器层。
20.根据权利要求17所述的半导体发光装置，其中所述反射结构位于所述发光堆叠件的侧表面上，并且具有堆叠有绝缘层和反射金属层的结构。
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