CN110223999A - 半导体发光装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种半导体发光装置和制造半导体发光装置的方法。半导体发光装置包括：发光结构，其包括多个半导体层，并且被构造为产生光和将光发射至发光结构外部；透明电极层，其布置在发光结构上；透明保护层，其布置在透明电极层上；分布式布拉格反射器层，其布置在透明保护层上，并且覆盖透明电极层的至少一部分；以及至少一个电极焊盘，其通过孔或过孔连接至透明电极层。

Description

半导体发光装置及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年3月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0025091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
根据本发明构思的示例性实施例的设备和方法涉及一种半导体发光装置。
背景技术
半导体发光装置被认为是下一代光源，其与传统光源相比具有诸如长寿命、低功耗、快响应时间、环境友好等优点，因此，半导体发光装置作为诸如显示装置的背光等的各种产品中的重要光源已经变得突出。
发明内容
示例实施例提供了一种具有改进的光通量和提高的可靠性的半导体发光装置。示例实施例还提供了一种制造该半导体发光装置的方法。
根据示例实施例，提供了一种半导体发光装置，该半导体发光装置可包括：发光结构，其包括多个半导体层，并且被构造为产生光和将光发射至发光结构外部；透明电极层，其布置在发光结构上；透明保护层，其布置在透明电极层上；分布式布拉格反射器(DBR)层，其布置在透明保护层上，并且覆盖透明电极层的至少一部分；以及至少一个电极焊盘，其通过孔或过孔连接至透明电极层。
根据示例实施例，提供了一种半导体发光装置，该半导体发光装置可包括：发光结构，其包括多个半导体层，并且被构造为产生光和将光发射至发光结构外部；透明电极层，其布置在发光结构上；透明保护层，其布置在透明电极层上；绝缘层，其布置在透明保护层上，并且覆盖透明电极层的至少一部分；以及至少一个电极焊盘，其通过孔或过孔连接至透明电极层，其中，透明保护层的折射率低于绝缘层的折射率，其中，孔或过孔包括彼此连接的第一内壁和第二内壁，第一内壁和第二内壁相对于透明电极层的上表面具有不同倾斜角，并且其中，第一内壁由绝缘层包围，并且第二内壁由透明保护层包围。
根据示例实施例，提供了一种制造半导体发光装置的方法，所述方法可包括：在衬底上形成包括多个半导体层的发光结构；在发光结构上按次序形成透明电极层、透明保护层和绝缘层；形成穿过绝缘层和透明保护层的孔或过孔，以暴露出透明电极层的一些部分；以及在绝缘层上形成电极焊盘，使得电极焊盘通过孔或过孔连接至透明电极层。这里，形成孔或过孔的步骤包括：第一步骤，去除绝缘层的一部分，使得在孔或过孔中暴露出透明保护层的表面；以及第二步骤，去除透明保护层的一部分，使得在孔或过孔中暴露出透明电极层。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述，将更加清楚地理解本发明构思的以上和其它方面、特征和优点，其中：
图1是示意性示出根据示例实施例的半导体发光装置的平面图；
图2是沿着图1的线I-I'截取的剖视图；
图3是图2的部分“A”的放大局部剖视图；
图4A至图4C是示出在根据示例实施例的制造半导体发光装置的方法中形成孔的处理的剖视图；
图5是图4C中“C”表示的部分的放大局部剖视图；
图6A至图6C是示出在根据示例实施例的制造半导体发光装置的方法中形成孔的处理的剖视图；
图7、图9、图11、图13、图15、图17和图19是示出根据示例实施例的制造半导体发光装置的方法的平面图；
图8、图10、图12、图14、图16、图18和图20是示出根据示例实施例的制造半导体发光装置的方法的剖视图；以及
图21是示意性地示出将根据示例实施例的半导体发光装置应用于封装件的示例的剖视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图更完全地描述本发明构思的各种示例实施例。然而，本发明构思可按照许多不同形式实现，并且不应被理解为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例以使得本说明将是彻底和完整的，并且将把本发明构思的范围完全传达给本领域技术人员。在图中，为了清楚起见，可夸大层和区的大小和相对大小。
应该理解，当元件或层被称作“位于”另一元件或层“上方”、“位于”另一元件或层“之上”、“位于”另一元件或层“上”、“连接至”或“结合至”另一元件或层时，其可直接位于另一元件或层上方、直接位于另一元件或层之上、直接位于另一元件或层上、直接连接至或直接结合至另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相反，当元件被称作“直接位于”另一元件或层“上方”、“直接位于”另一元件或层“之上”、“直接位于”另一元件或层“上”、“直接连接至”或“直接结合至”另一元件或层时，不存在中间元件或层。相同标号始终指代相同元件。如本文所用，术语“和/或”包括相关所列项之一或多个的任何和所有组合。
应该理解，虽然本文中可使用术语第一、第二、第三、第四等来描述多个元件、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，在不脱离本发明构思的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区、层(例如，第一导电类型的半导体层)或部分可被称作第二元件、组件、区、层(例如，第二导电类型的半导体层)或部分，反之亦然。
下文中，将参照附图描述示例实施例。
图1是示意性地示出根据示例实施例的半导体发光装置的平面图，图2是沿着图1的线I-I'截取的剖视图。
首先，将参照图1和图2描述根据示例实施例的半导体发光装置10的示例。
参照图1和图2，根据示例实施例的半导体发光装置10可包括衬底105、发光结构110、透明电极层140、第一透明保护层135(还称作‘透明保护层’)、第一绝缘层130(还称作‘绝缘层’)和反射电极层144。
半导体发光装置10还可包括第二绝缘层150、第一连接电极155n、第二连接电极155p、第一电极焊盘165n、第二电极焊盘165p、第一焊料柱170n和第二焊料柱170p。
衬底105可具有前表面105s1和与前表面105s1相对的后表面105s2。衬底105可为用于生长半导体的衬底，并且可由诸如蓝宝石、Si、SiC、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或GaN的绝缘、导电或半导体材料形成。蓝宝石可为具有电绝缘特性和Hexa-Rhombo R3c对称性的晶体，并且可用作用于生长氮化物半导体的衬底。
在整个说明中，诸如“前侧”和“后侧”的术语用于在组件的相对位置之间区分，并且技术想法不限于这些术语。诸如“前表面”、“后表面”等的术语可由诸如“第一表面”、“第二表面”等的其它术语或者诸如“上表面”、“下表面”等的术语替代，并且用于解释本公开的各组件。因此，衬底105的前表面105s1和后表面105s2可分别由衬底105的上表面105s1和下表面105s2或者衬底105的第一表面105s1和第二表面150s2替代。
可将发光结构110排列在衬底105的前表面105s1上。
在一个示例中，衬底105的前表面105s1可形成为具有不规则结构(或者凹凸结构)，并且不规则结构可提高构成发光结构110的半导体层的结晶度和发光效率。在当前实施例中，衬底105的前表面105s1的不规则结构示为具有圆顶形的凸形，但是本发明构思不限于此。例如，衬底105的前表面105s1的不规则结构可具有诸如方形或三角形的各种其它形状。另外，衬底105的前表面105s1的不规则结构可选择性地形成并且可省略。
在一个示例中，根据示例实施例，可稍后去除衬底105。例如，衬底105可设为用于生长发光结构110的生长衬底，然后，可通过分离工艺将其去除。这里，可通过激光剥离(LLO)法、化学剥离(CLO)法等将衬底105与发光结构110分离。
虽然未示出，但是还可在衬底105的前表面105s1上设置缓冲层。用于减轻在衬底105上生长的半导体层的晶格缺陷的缓冲层可由由氮化物等形成的未掺杂的半导体层形成。可将未掺杂的GaN、AlN、InGaN等应用于缓冲层，这里，可通过使未掺杂的GaN、AlN或InGaN在500℃至600℃的低温下生长至几十至几百埃的厚度来形成缓冲层。这里，未掺杂是指半导体层未有意地经历杂质掺杂工艺。然而，根据示例实施例，这种缓冲层非必要，并且可省略。
发光结构110可包括第一导电类型的半导体层115、有源层120和第二导电类型的半导体层125。
第一导电类型的半导体层115可从衬底105的前表面105s 1生长。第一导电类型的半导体层115可由掺有n型杂质的半导体形成，或者可为n型氮化物半导体层。
如图1所示，第一导电类型的半导体层115具有第一边缘S1、第二边缘S2、第三边缘S3和第四边缘S4。因此，第一边缘S1和第三边缘S3可彼此相对，并且第二边缘S2和第四边缘S4可彼此相对。
第二导电类型的半导体层125可由掺有p型杂质的半导体形成，并且可为p型氮化物半导体层。
在另一示例实施例中，第一导电类型的半导体层115和第二导电类型的半导体层125可堆叠，以使得其位置可互换。第一导电类型的半导体层115和第二导电类型的半导体层125可具有实验式AlxInyGa(1-x-y)N，其中0≤x＜1、0≤y＜1并且0≤x+y＜1，并且，例如，诸如GaN、AlGaN、InGaN和AlInGaN的材料与其对应。
有源层120可介于第一导电类型的半导体层115与第二导电类型的半导体层125之间。当半导体发光装置10操作时，有源层120可根据电子和空穴的复合发射具有预定能量的光。有源层120可包括能带隙比第一导电类型的半导体层115和第二导电类型的半导体层125的能带隙更窄的材料。例如，当第一导电类型的半导体层115和第二导电类型的半导体层125是基于GaN的化合物半导体时，有源层120可包括能带隙比GaN的能带隙更窄的基于InGaN的化合物半导体。另外，有源层120可具有量子阱层和量子势垒层交替堆叠的多量子阱(MQW)结构，例如，InGaN/GaN结构。然而，本发明构思不限于此，并且有源层120可具有单量子阱(SQW)结构。
发光结构110可包括其中第二导电类型的半导体层125、有源层120和第一导电类型的半导体层115的一些部分被蚀刻的凹陷区E以及凹陷区E周围的台面区M。在附图中，标记字母“B”可指示凹陷区E与台面区M之间的边界B。台面区M的顶表面可比凹陷区E的顶表面高。在一个示例中，台面区M可向上逐渐变窄。因此，台面区M可具有倾斜侧表面。
在一个示例中，可将凹陷区E的顶表面的一部分定义为第一接触区CT1。在一个示例中，可将台面区M的顶表面的至少一部分定义为第二接触区CT2。
台面区M可与第一边缘S1至第四边缘S4间隔开，并且凹陷区E可布置在台面区M与第一边缘S1至第四边缘S4之间。另外，还可将彼此间隔开的圆形凹陷区E排列在发光结构110的中间部分中。
可将透明电极层140布置在发光结构110的第二导电类型的半导体层125上。可将透明电极层140布置在第二导电类型的半导体层125的第二接触区CT2中，并且可将透明电极层140电连接至第二导电类型的半导体层125。透明电极层140用于将从外部注入的电流在第二导电类型的半导体层125的上表面上分散。
第一绝缘层130可布置在透明电极层140上。第一绝缘层130可覆盖第一导电类型的半导体层115的一部分和第二导电类型的半导体层125的一部分。第一绝缘层130可包括位于台面区M中的多个孔PD。第一绝缘层130可部分覆盖台面区M中的透明电极层140。在当前实施例中，示出了所述多个孔PD按照六方密堆积(HCP)点阵图案排列，但是本发明构思不限于此。例如，所述多个孔PD可按照诸如矩形网格形式的各种形式排列。示出了所述多个孔PD具有圆形截面，但是本发明构思不限于此。例如，所述多个孔PD可具有多边形或环形截面。
例如，透明电极层140可包括从铟锡氧化物(ITO)、锌掺杂铟锡氧化物(ZITO)、镓铟氧化物(GIO)、锌锡氧化物(ZTO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、镓掺杂氧化锌(GZO)、In4Sn3O12和Zn(1-x)MgxO(锌镁氧化物(ZMO)，其中0≤x≤1)中选择的至少一个。透明电极层140的厚度可在1nm至5nm的范围内，但是不限于此。
例如，第一绝缘层130可包括从由SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN、HfO、NbO2、TaO2和MgF2构成的组中选择的至少一个。
在示例实施例中，第一绝缘层130可具有其中具有不同的折射率的多个绝缘膜交替地堆叠的多层结构，并且可设为分布式布拉格反射器(DBR)。多层结构可为其中具有第一折射率和与第一折射率不同的第二折射率的第一绝缘膜和第二绝缘膜交替堆叠的结构。
在另一示例实施例中，第一绝缘层130可由折射率低于第二导电类型的半导体层125的折射率的材料形成，并且可与布置于其上并且与其接触的反射电极层144一起形成全向反射器(ODR)。
第一绝缘层130可单独或者与反射电极层144组合使用作为反射结构，以增大从有源层120发射的光的反射率，并且可明显提高光提取效率。
在当前实施例中，第一透明保护层135可布置在透明电极层140与第一绝缘层130之间。在当前实施例中采用的第一透明保护层135可在第一绝缘层130中形成所述多个孔PD的处理(这将在下文中参照图4A至图4C和图6A至图6C进行描述)中减小施加至第二导电类型的半导体层125(例如，p型GaN层)的物理影响(例如，等离子体损坏)。因此，可防止由于半导体发光装置10的漏电流导致电特性(Vr或Ir)下降。
第一透明保护层135可由折射率等于或低于第二导电类型的半导体层125的折射率的绝缘材料形成，以增强全反射特征。当第一绝缘层130具有多个绝缘膜的多层结构时，第一透明保护层135可具有至少比所述多个绝缘膜中的布置为最靠近第一透明保护层135的绝缘膜的折射率更低的折射率。在一个示例中，第一透明保护层135可由折射率等于或低于第一绝缘层130的材料的折射率的材料形成。例如，第一透明保护层135可包括SiO2和MgF2中的至少一个。在示例实施例中，虽然用DBR结构设计第一绝缘层130，但是第一绝缘层可设计得更薄，防止位于台面区的边缘的折叠区中开裂，以提高可靠性。第一透明保护层135的厚度可在10nm至200nm的范围内，但是不限于此。
第一透明保护层135可包括与第一绝缘层130的至少一部分相同的材料。例如，当第一绝缘层130由包括SiO2膜的DBR形成时，第一透明保护层135可由SiO2形成。虽然第一透明保护层135由与第一绝缘层130的至少一部分相同的材料形成，但是不要求具有诸如DBR的绝缘膜那样的高膜质量，因此，可通过不同工艺形成第一绝缘层130和第一透明保护层135。可在视觉上(例如，TEM照片)区分第一透明保护层135相对于第一绝缘层130的界面。
反射电极层144可布置在第一绝缘层130上，以通过所述多个孔PD电连接至透明电极层140。例如，反射电极层144可包括Ag、Cr、Ni、Ti、Al、Rh、Ru、Au或它们的任何组合。
另外，接合电极层142可布置在第一绝缘层130与反射电极层144之间。接合电极层142可通过所述多个孔PD与透明电极层140接触。接合电极层142可提高反射电极层144与第一绝缘层130之间的键合性能。
例如，接合电极层142可由与透明电极层140的材料相似的材料形成。例如，接合电极层142可包括从由ITO、ZITO、ZIO、GIO、ZTO、FTO、AZO、GZO、In4Sn3O12和Zn(1-x)MgxO(0≤x≤1)构成的组中选择的至少一个。
第二透明保护层138可覆盖反射电极层144的上表面和侧表面，以保护反射电极层144。第二透明保护层138可覆盖接合电极层142的侧表面。通过形成第二透明保护层138，反射电极层144的粘合性能(或接合特征)可提高，并且可抑制形成反射电极层144的金属元素的迁移。
第二透明保护层138可由透明导电材料或透明绝缘材料形成。透明导电材料可包括从由ZITO、ZIO、GIO、ZTO、FTO、AZO、GZO、In4Sn3O12和Zn(1-x)MgxO(0≤x≤1)构成的组中选择的至少一个，或者包括导电聚合物。透明绝缘材料可包括从由SiO2、SiN、TiO2、HfO、NbO2、TaO2和MgF2构成的组中选择的至少一个。
第二绝缘层150可布置在第二透明保护层138和第一绝缘层130上。
参照详细示出了图2的部分“A”的图3，在第二透明保护层138由透明绝缘材料形成的情况下，可形成通过穿过第一绝缘层130和第二绝缘层150暴露第一导电类型的半导体层115的第一接触区CT1的第一开口OPa和暴露反射电极层144的第三接触区CT3的第二开口OPb。第一开口OPa可位于凹陷区E中，并且第二开口OPb可位于台面区M中。
第一连接电极155n可布置在第二绝缘层150上，并且通过第一开口OPa延伸至第一导电类型的半导体层115的第一接触区CT1，以电连接至第一导电类型的半导体层115。第一连接电极155n可与第一导电类型的半导体层115的第一接触区CT1接触。在一个示例中，为了提高第一连接电极155n与第一导电类型的半导体层115的第一接触区CT1之间的接触电阻特性，可将导电缓冲层布置在第一连接电极155n与第一导电类型的半导体层115的第一接触区CT1之间。
第二连接电极155p可布置在第二绝缘层150上，并且通过第二开口OPb延伸至反射电极层144的第三接触区CT3，以电连接至反射电极层144。因此，第二连接电极155p可通过反射电极层144电连接至第二导电类型的半导体层125。
可替换地，在第二透明保护层138由透明导电材料形成的情况下，穿过第二绝缘层150的第二开口OPb可形成为使得第二透明保护层138的接触区被暴露出来。第二连接电极155p可布置在第二绝缘层150上，并且可通过第二开口OPb连接至第二透明保护层138，以电连接至反射电极层144和第二导电类型的半导体层125。
第一连接电极155n和第二连接电极155p可布置在第二绝缘层150上，可由相同材料形成，并且彼此分离。
当从平面(即，在平面图中)观看时，第一连接电极155n可邻近于第一边缘S1，并且第二连接电极155p(还称为‘连接电极’)可邻近于第三边缘S3。
第三绝缘层160可包括布置在第一连接电极155n中并且暴露出第一连接电极155n的第四接触区CT4的第三开口160a和布置在第二连接电极155p中并且暴露出第二连接电极155p的第五接触区CT5的第四开口160b。
例如，第一连接电极155n和第二连接电极155p可由包括诸如Al、Au、W、Pt、Si、Ir、Ag、Cu、Ni及其合金的材料中的一种或多种的材料形成。
第一电极焊盘165n可布置在第一连接电极155n的第四接触区CT4上，并且第二电极焊盘165p可布置在第二连接电极155p的第五接触区CT5上。第一焊料柱170n可布置在第一电极焊盘165n上，并且第二焊料柱170p可布置在第二电极焊盘165p上。第一焊料柱170n和第二焊料柱170p可由诸如Sn、AuSn等的导电材料形成。
可形成覆盖第一焊料柱170n和第二焊料柱170p的侧表面的模制部分172。模制部分172可包括诸如TiO2、Al2O3等的反光粉末。模制部分172的上表面可低于第一焊料柱170n和第二焊料柱170p的上表面。
在另一示例中，在图2所示的半导体发光装置10中，反射电极层144可直接布置在第一绝缘层130上，而不用接合电极层142。另外，根据需要，也可省略第二透明保护层138。在另一示例中，还可提供布置在反射电极层144上的封盖电极层。封盖电极层可具有Ti和Ni交替堆叠的多层结构。
在当前实施例中采用的电极结构中，由于首先形成与第二导电类型的半导体层125欧姆接触的透明电极层140，并且将反射电极层144设置在第一绝缘层130上，因此需要将第一绝缘层130图案化或形成孔PD的工艺将反射电极层144与透明电极层140连接，以将电流注入至透明电极层140。
可按照两种方式实现该处理。在示例(请见图4A至图4C)中，可在第一绝缘层130完全沉积之后通过利用干蚀刻的蚀刻工艺将第一绝缘层130图案化。在另一示例中(请见图6A至图6C)，在形成对应于接触区的光致抗蚀剂图案M2之后，第一绝缘层130可完全沉积，并且可剥离光致抗蚀剂图案M2以实现期望图案。
在一个示例中，如图4A所示，第一绝缘层130可完全沉积在第一透明保护层135上。可将第一绝缘层130实现为具有不同的折射率的两种绝缘膜交替地堆叠的DBR。在这种情况下，可执行等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)工艺，并且由于等离子体导致的对第二导电类型的半导体层125与透明电极层140之间的界面的损坏可通过第一透明保护层135减轻。
参照图4B，可利用光致抗蚀剂图案M1执行诸如干蚀刻的蚀刻处理以形成孔。可利用用于蚀刻DBR结构的反应与工艺条件使第一绝缘层130受到第一蚀刻处理。作为第一蚀刻处理，可执行预定过度蚀刻(例如，20％至30％)以防止第一绝缘层130残余。在这种情况下，在不存在第一透明保护层135的情况下，可将比诸如DBR的第一绝缘层130(例如，1000nm或更小)更薄的透明电极层140(例如，1nm至5nm)蚀刻为敞开，从而第二导电类型的半导体层125与透明电极层140之间的界面可严重损坏以劣化装置的特征。然而，可通过第一透明保护层135防止由于第一蚀刻处理中的过度蚀刻造成的损坏。
然后，参照图4C，可蚀刻暴露于孔的第一透明保护层135，以暴露出透明电极层140。可在造成较小物理损坏的不同工艺条件(例如，无等离子体或利用不同蚀刻气体)下执行用于第一透明保护层135的第二蚀刻处理，并且可通过最小化过度蚀刻时间来最小化对透明电极层140不期望的损坏或蚀刻。
由于将根据示例实施例的蚀刻处理作为两步蚀刻处理执行，因此获得的孔的内壁可具有独特形状。
图5是图4C中的部分“C”的放大局部剖视图。
图5所示的孔具有由第一绝缘层130包围的第一内壁和由第一透明保护层135包围的第二内壁，并且第一内壁的倾斜角θ1和第二内壁的倾斜角θ2可彼此不同。如在当前实施例中，第一内壁的倾斜角θ1可小于第二内壁的倾斜角θ2。
第二内壁可延伸至透明电极层140的一部分。透明电极层140的连接至所述孔的接触区C1可具有比其它部分更低的水平。
在另一示例中，如图6A所示，对应于接触区的光致抗蚀剂图案M2形成在第一透明保护层135上。
接着，参照图6B，诸如DBR的第一绝缘层130完全沉积在其上形成有光致抗蚀剂图案M2的第一透明保护层135上。例如，在利用PE-CVD工艺形成第一绝缘层130的情况下，可通过第一透明保护层135减小由于等离子体而导致的对第二导电类型的半导体层125与透明电极层140之间的界面的损坏。
然后，参照图6C，在剥离光致抗蚀剂图案的处理的情况下，可执行期望的图案化处理，而不会由于等离子体等造成物理损坏。
通过按照这种方式在透明电极层140上形成第一透明保护层135，可在图案化第一绝缘层130的处理(孔形成处理)中最小化离子轰击或诸如对位于透明电极层140下方的第二导电类型的半导体层125(例如，pGaN)的损坏的物理影响，从而保持装置的可靠性。
此外，通过用具有相对低的折射率的材料(例如，SiO2、MgF2)形成第一透明保护层135，以增强全反射特征，可将第一绝缘层130设计为更薄的DBR，从而可防止第一绝缘层130开裂。
在第一绝缘层形成为具有DBR结构的半导体发光装置中，在未应用透明保护层的情况下，漏电流特征(尤其是，VR)劣化，如表1(即，漏电流特征(VR)的劣化)所示。然而，可以看出，通过形成为具有低折射率的诸如MgF2的电介质材料作为透明保护层极大地改进了漏电流特征(VR，IR)，如表2所示(漏电流特征(VR，IR)的水平与Ref.基本相同)。
[表1]
[表2]
下文中，将参照图7至图20描述根据示例实施例的制造半导体发光装置10的方法。图7、图9、图11、图13、图15、图17和图19是示出根据示例实施例的制造半导体发光装置10的方法的示意性平面图，并且图8、图10、图12、图14、图16、图18和图20是沿着图7、图9、图11、图13、图15、图17和图19的线I-I'截取的区的剖视图。
参照图7和图8，可在衬底105上形成发光结构110。衬底105可具有前表面105s1和与前表面105s1相对的后表面105s2。
在一个示例中，可在衬底105的前表面105s1上形成凹凸结构。根据示例实施例，可省略在衬底105的前表面105s1上形成凹凸结构。
发光结构110可形成在衬底105的前表面105s1上。发光结构110可包括利用诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)、氢化物气相外延(HVPE)、分子束外延(MBE)等的工艺形成的多个层。例如，发光结构110可包括按次序形成在衬底105的前表面105s1上的第一导电类型的半导体层115、有源层120和第二导电类型的半导体层125。第一导电类型的半导体层115和第二导电类型的半导体层125可具有不同的导电类型。例如，第一导电类型的半导体层115可具有n型电导性，并且第二导电类型的半导体层125可具有p型电导性。另外，透明电极层140可形成在发光结构110上。
参照图9和图10，可利用光刻工艺蚀刻透明电极层140、第二导电类型的半导体层125、有源层120和第一导电类型的半导体层115。因此，发光结构110可包括通过去除第二导电类型的半导体层125、有源层120和第一导电类型的半导体层115的一些部分形成的凹陷区E及其周围的台面区(M)。可将台面区M定义为第二导电类型的半导体层125、有源层120和第一导电类型的半导体层115未被蚀刻的区。台面区M可具有相对于凹陷区E的突出形状。凹陷区E也可被称作蚀刻区。
参照图11和图12，可在发光结构110上形成具有所述多个孔PD的第一透明保护层135和第一绝缘层130。
第一透明保护层135和第一绝缘层130按次序形成在透明电极层140上，并且所述多个孔PD可穿过第一绝缘层130和第一透明保护层135，以暴露出透明电极层140的一些部分。所述多个孔PD可位于台面区(M)中。可通过图4A至图4C或图6A至图6C所示的图案化工艺执行这种处理。在当前实施例中采用的第一透明保护层135可减小在该处理中施加至第二导电类型的半导体层125(例如，p型GaN层)的物理影响(例如，等离子体损坏)，结果可防止由于漏电流导致的电气特征(Vr或Ir)劣化。
参照图13和图14，可在第一绝缘层130上形成接合电极层142和反射电极层144。接合电极层142和反射电极层144可形成在台面区M上并且可形成在第一绝缘层130的区域上。
参照图15和图16，可在反射电极层144上形成第二透明保护层138。第二透明保护层138可覆盖反射电极层144的上表面和侧表面以及接合电极层142的侧表面。第二透明保护层138可覆盖第一绝缘层130的邻近于反射电极层144的部分。例如，在形成暴露出将要形成第二透明保护层138的区的光致抗蚀剂图案之后，可通过诸如溅射的物理气相沉积工艺形成第二透明保护层138。
参照图17和图18，可在第一绝缘层130和第二透明保护层138上形成第二绝缘层150。
可形成穿过第一绝缘层130和第二绝缘层150并且暴露出凹陷区E中的第一导电类型的半导体层115的一部分的第一开口OPa和穿过第二透明保护层138和第二绝缘层150并且暴露出台面区M的反射电极层144的一部分的第二开口OPb。
通过第一开口OPa暴露的第一导电类型的半导体层115的表面可被称作第一接触区CT1，并且通过第二开口OPb暴露的反射电极层144的表面可被称作第三接触区CT3。
参照图19和图20，可在具有第二绝缘层150的衬底105上形成第一连接电极155n和第二连接电极155p。
第一连接电极155n和第二连接电极155p的形成可包括在具有第二绝缘层150的衬底105上形成导电材料层以及利用光刻工艺蚀刻导电材料层的一部分。由于第一连接电极155n和第二连接电极155p通过相同工艺形成，因此它们可由相同材料形成。第一连接电极155n和第二连接电极155p可具有相同的厚度。
第一连接电极155n可电连接至第一导电类型的半导体层115的第一接触区CT1。第二连接电极155p可电连接至反射电极层144的第三接触区CT3。
返回参照图1和图2，可在具有第一连接电极155n和第二连接电极155p的衬底105上形成具有第三开口160a和第四开口160b的第三绝缘层160。
第三绝缘层160的第三开口160a可暴露出第一连接电极155n的一部分，第三绝缘层160的第四开口160b可暴露出第二连接电极155p的一部分。
通过第三绝缘层160的第三开口160a暴露的第一连接电极155n的局部区可被称作第四接触区CT4，并且通过第三绝缘层160的第四开口160b暴露的第二连接电极155p的局部区可被称作第五接触区CT5。
可在具有第三绝缘层160的衬底105上形成第一电极焊盘165n和第二电极焊盘165p。第一电极焊盘165n可形成在第一连接电极155n的第四接触区CT4上，并且第二电极焊盘165p可形成在第二连接电极155p的第五接触区CT5上。第一电极焊盘165n和第二电极焊盘165p可为凸块底部金属化(UBM)。在一个示例中，第一电极焊盘165n和第二电极焊盘165p的量和排列方式可变化。
可在具有第一电极焊盘165n和第二电极焊盘165p的衬底105上形成第一焊料柱170n和第二焊料柱170p。第一焊料柱170n可形成在第一电极焊盘165n上，并且第二焊料柱170p可形成在第二电极焊盘165p上。
可形成覆盖第一焊料柱170n和第二焊料柱170p的侧表面的模制部分172。
上述半导体发光装置10可商业化为封装件。下文中，将参照图21描述将上述半导体发光装置10应用于封装件的示例。图21是示意性地示出根据示例实施例的半导体发光装置应用于封装件的示例的剖视图。
参照图21，半导体发光装置封装件1000可包括作为光源的半导体发光装置1001、封装件主体1002、一对引线框1010和密封剂1005。这里，半导体发光装置1001可为图1和图2的半导体发光装置10，并且可省略其描述。
可将半导体发光装置1001安装在引线框1010上，并且使其电连接至引线框1010。
所述一对引线框1010可包括第一引线框1012和第二引线框1014。半导体发光装置1001可通过第一焊料柱和第二焊料柱(图2的170n和170p)连接至第一引线框1012和第二引线框1014。
封装件主体1002可包括提高光反射效率和光提取效率的反射杯。在反射杯中，由透明材料形成的密封剂1005可形成为封装半导体发光装置1001。密封剂1005可包括诸如荧光体或量子点的波长转换材料。
根据技术思想的示例实施例，可提供具有提高的光通量和提高的可靠性的半导体发光装置。
尽管上面示出和描述了示例实施例，但是本领域技术人员应该清楚，可在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下作出修改和改变。

Claims (25)

1.一种半导体发光装置，包括：
发光结构，其包括多个半导体层，并且被构造为产生光和将光发射至所述发光结构外部；
透明电极层，其布置在所述发光结构上；
透明保护层，其布置在所述透明电极层上；
分布式布拉格反射器层，其布置在所述透明保护层上，并且覆盖所述透明电极层的至少一部分；以及
至少一个电极焊盘，其通过孔或过孔连接至所述透明电极层。
2.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，所述分布式布拉格反射器层包括具有不同的折射率的多个膜。
3.根据权利要求2所述的半导体发光装置，其中，所述分布式布拉格反射器层包括从由SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN、HfO、NbO2、TaO2和MgF2构成的组中选择的至少一个。
4.根据权利要求3所述的半导体发光装置，其中，所述透明保护层包括SiO2和MgF2中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的半导体发光装置，其中，所述透明保护层的厚度范围为从10nm至200nm。
6.根据权利要求4所述的半导体发光装置，其中，所述透明保护层包括这样的材料，该材料的折射率低于形成用于形成所述分布式布拉格反射器层的所述多个膜中的布置为最靠近所述透明保护层的至少一个膜的材料的折射率。
7.根据权利要求6所述的半导体发光装置，其中，形成所述分布式布拉格反射器层的材料的折射率低于形成所述发光结构并且布置在所述透明电极层下方的第一导电类型的半导体层的折射率。
8.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，所述孔或过孔包括第一内壁和第二内壁，所述第一内壁和所述第二内壁彼此连接并且相对于所述透明电极层的上表面具有不同倾斜角，并且
其中，所述第一内壁被所述分布式布拉格反射器层包围，并且所述第二内壁被所述透明保护层包围。
9.根据权利要求8所述的半导体发光装置，其中，所述第二内壁延伸至所述透明电极层的通过去除或蚀刻所述透明电极层的一部分而暴露的表面，并且该表面由此低于所述透明电极层的布置有所述透明保护层的上表面。
10.根据权利要求8所述的半导体发光装置，其中，所述透明电极层的厚度范围为从1nm至5nm。
11.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，所述透明电极层被构造为将从所述电极焊盘接收到的电流注入所述发光结构中，以产生光，并且
其中，在所述透明电极层与所述透明保护层之间存在界面。
12.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，所述透明电极层包括从铟锡氧化物(ITO)、锌掺杂铟锡氧化物(ZITO)、镓铟氧化物(GIO)、锌锡氧化物(ZTO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、镓掺杂氧化锌(GZO)、In4Sn3O12和锌镁氧化物(Zn(1-x)MgxO)中选择的至少一个，其中0≤x≤1。
13.根据权利要求1所述的半导体发光装置，还包括布置在所述分布式布拉格反射器层上的反射电极层，
其中，所述反射电极层被构造为从所述电极焊盘接收电流，并且包括Ag、Cr、Ni、Ti、Al、Rh、Ru、Au或它们的组合。
14.根据权利要求13所述的半导体发光装置，其中，所述分布式布拉格反射器层与所述反射电极层形成全向反射器。
15.一种半导体发光装置，包括：
发光结构，其包括多个半导体层，并且被构造为产生光和将光发射至所述发光结构外部；
透明电极层，其布置在所述发光结构上；
透明保护层，其布置在所述透明电极层上；
绝缘层，其布置在所述透明保护层上，并且覆盖所述透明电极层的至少一部分；以及
至少一个电极焊盘，其通过孔或过孔连接至所述透明电极层，
其中，所述透明保护层的折射率低于所述绝缘层的折射率，
其中，所述孔或过孔包括第一内壁和第二内壁，所述第一内壁和所述第二内壁彼此连接并且相对于所述透明电极层的上表面具有不同倾斜角，并且
其中，所述第一内壁被所述绝缘层包围，并且所述第二内壁被所述透明保护层包围。
16.根据权利要求15所述的半导体发光装置，其中，所述第二内壁延伸至所述透明电极层的通过去除或蚀刻所述透明电极层的一部分而暴露的表面，并且该表面由此低于所述透明电极层的布置有所述透明保护层的上表面。
17.根据权利要求15所述的半导体发光装置，其中，所述绝缘层包括SiO2，并且所述透明保护层包括MgF2。
18.一种半导体发光装置，包括：
发光结构，其被构造为产生光和将光发射至所述发光结构外部，并且在凹陷区和台面区中包括第一导电类型的半导体层、第二导电类型的半导体层和布置在所述第一导电类型的半导体层和所述第二导电类型的半导体层之间的有源层；
其中，在所述凹陷区中，所述第一导电类型的半导体层连接至第一电极焊盘，并且在所述台面区中，所述第二导电类型的半导体层通过至少一个孔或过孔连接至第二电极焊盘，
其中，在所述台面区中，透明电极层、透明保护层和分布式布拉格反射器层按照该次序堆叠在所述第二导电类型的半导体层上，并且所述第二电极焊盘通过孔或过孔连接至所述透明电极层。
19.根据权利要求18所述的半导体发光装置，其中，所述分布式布拉格反射器层包括具有不同的折射率的多个膜，并且包括从由SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN、HfO、NbO2、TaO2和MgF2构成的组中选择的至少一个。
20.根据权利要求18所述的半导体发光装置，其中，所述分布式布拉格反射器层包括具有不同的折射率的多个膜，并且
其中，所述透明保护层包括这样的材料，该材料的折射率低于形成用于形成所述分布式布拉格反射器层的所述多个膜中的布置为最靠近所述透明保护层的至少一个膜的材料的折射率。
21.根据权利要求18所述的半导体发光装置，其中，所述孔或过孔包括第一内壁和第二内壁，所述第一内壁和所述第二内壁彼此连接并且相对于所述透明电极层的上表面具有不同倾斜角，并且
其中，所述第一内壁被所述分布式布拉格反射器层包围，并且所述第二内壁被所述透明保护层包围。
22.根据权利要求18所述的半导体发光装置，其中，在所述台面区中，反射电极层布置在所述分布式布拉格反射器层上，并且被构造为从所述第二电极焊盘接收电流。
23.一种制造半导体发光装置的方法，所述方法包括：
在衬底上形成包括多个半导体层的发光结构；
在所述发光结构上形成透明电极层、透明保护层和绝缘层；
形成穿过所述绝缘层和所述透明保护层的孔或过孔，以暴露出所述透明电极层的一些部分；以及
在所述绝缘层上形成电极焊盘，使得所述电极焊盘通过所述孔或过孔连接至所述透明电极层，
其中，形成所述孔或过孔的步骤包括：
第一步骤，去除所述绝缘层的一部分，使得在所述孔或过孔中暴露出所述透明保护层的表面；以及
第二步骤，去除所述透明保护层的一部分，使得在所述孔或过孔中暴露出所述透明电极层。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，通过蚀刻执行去除所述绝缘层的一部分的第一步骤和去除所述透明保护层的一部分的第二步骤。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第一步骤和所述第二步骤使用不同的蚀刻气体用于蚀刻。
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