CN112823426B - 一种半导体发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开半导体发光元件，包含半导体外延叠层，具有第一表面和与其相对的第二表面，包含第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和位于两者之间的活性层；通孔，至少贯穿所述第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和活性层；电性连接结构，设于所述通孔内，延伸至所述第一导电型半导体层的第一表面上，与所述第一导电型半导体层形成电连接；第一电极金属层，设于所述半导体外延叠层的第二表面之上，与所述电性连接结构相连接；其特征在于：至少一段通孔露出所述第一导电型半导体层，所述第一段通孔侧壁与所述第一表面的夹角为θ1，0°＜θ1≤90°。本发明可改善电流扩展的均匀性，提升半导体发光元件的发光亮度的均匀性和发光效率。

Description

一种半导体发光元件
技术领域
本发明涉及一种半导体发光元件，属于半导体光电子器件与技术领域。
背景技术
发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管。与传统的电气照明方式相比，LED照明具有发光强度大、效率高、体积小、使用寿命长等优点，被认为是当前最具有潜力的光源之一，在照明、信号显示、背光源、车灯和大屏幕显示等领域得到广泛的应用。
现有的发光二极管包括水平类型和垂直类型。垂直类型的发光二极管通过把半导体外延叠层转移到其它的基板如硅、碳化硅或金属基板上，并移除原始外延生长的衬底的工艺获得，相较于水平类型，可以有效改善外延生长衬底带来的吸光、电流拥挤或散热性差的技术问题。衬底的转移一般采用键合工艺，键合主要通过金属-金属高温高压键合，即在半导体外延叠层一侧与基板之间形成金属键合层。半导体外延叠层的另一侧提供出光侧，出光侧配置有一打线电极提供电流的注入或流出，半导体外延叠层的下方的基板提供电流的流出或流入，由此形成电流垂直经过半导体外延叠层的发光二极管。
现有垂直结构中，电流通过电极和电极扩展条进行扩展，电极扩展条的末端容易出现电流扩展效果较差的现象，导致电流扩展不均匀，从而影响半导体发光元件的发光亮度的均匀性。
发明内容
为了解决以上的问题，本发明提供一种半导体发光元件，包含半导体外延叠层，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，包含第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和位于所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的活性层，所述第一导电型半导体层提供所述第一表面，所述第二导电型半导体层提供所述第二表面；通孔，至少贯穿所述半导体外延叠层的第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和活性层；电性连接结构，设于所述通孔内，所述电性连接结构延伸至所述第一导电型半导体层的第一表面上，与所述第一导电型半导体层形成电连接；第一电极金属层，设于所述半导体外延叠层的第二表面之上，与所述电性连接结构相连接；其特征在于：至少一段通孔露出所述第一导电型半导体层，使得所述电性连接结构与所述第一导电型半导体层在通孔内接触，所述第一段通孔侧壁与半导体外延叠层的第一表面的夹角为θ1，0°＜θ1≤90°。
优选地，所述第一段通孔露出全部或者部分的所述第一导电型半导体层。
优选地，所述半导体发光元件还包括漏出第二导电型半导体层和活性层的第二段通孔，所述第二段通孔的侧壁与第二导电型半导体层的第二表面的夹角为θ2，30°≤θ2＜90°。
优选地，所述活性层的材料为铝镓铟磷或者铝镓砷材料。
优选地，所述电性连接结构不与所述第二导电型半导体层和活性层电性连接，所述电性连接结构与所述第二导电型半导体层和活性层之间设有侧壁绝缘层。
优选地，所述第一导电型半导体层上还设有欧姆接触层，所述电性连接结构通过所述欧姆接触层与所述第一导电型半导体层欧姆接触。
优选地，所述欧姆接触层位于所述电性连接结构和所述第一导电型半导体体之间，位于所述第一导电型半导体层的部分所述第一表面上。
优选地，所述欧姆接触层的厚度小于等于600nm。
优选地，所述欧姆接触层包含砷化镓。
更优选地，所述砷化镓材料的掺杂浓度为3E18~5E18。
优选地，所述第一导电型半导体层与所述电性连接结构的接触电阻大于所述欧姆接触层与所述电性连接结构的接触电阻。
优选地，所述第一导电型半导体层的第一表面除了电性连接结构覆盖的区域，其余区域的材料为铝镓铟磷或者铝镓砷材料。
优选地，所述电性连接结构分为两段，所述第一段电性连接结构填充所述通孔的第一段，并延伸至所述第一导电型半导体层的第一表面之上。
优选地，所述第二段电性连接结构填充通孔的第二段，与所述第一电极金属层电性连接。
优选地，所述第一段电性连接结构的材料为AuGe、Au、AuGeNi、Ni、Pt、Ti或者Ag的其中之一或多个。
优选地，所述第二段电性连接结构的材料为Au、Pt、Ti、Ag、Sn、Ni、AuSn、NiSn或者AgSn的其中之一或多个。
优选地，还包含第二电极金属层，位于所述第二导电型半导体层和第一电极金属层之间，与所述第二导电型半导体层形成电连接。
优选地，所述第二电极金属层包含焊盘形成部分，所述焊盘形成部分上未设置半导体外延叠层，所述半导体发光元件还包含正面电极，所述正面电极形成在焊盘形成部分之上。
优选地，还包含第二绝缘层，位于所述第一电极金属层和第二电极金属层之间，用于绝缘隔离所述第一电极金属层和第二电极金属层。
优选地，还包括设置在所述第一电极金属层之上的基板。
本发明还提出另外一种半导体发光元件，包含半导体外延叠层，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，包含第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和位于所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的活性层，所述第一导电型半导体层提供所述第一表面，所述第二导电型半导体层提供所述第二表面；通孔，至少贯穿所述半导体外延叠层的第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和活性层；电性连接结构，设于所述通孔内，所述电性连接结构与所述第一导电型半导体层相接触；第一电极金属层，设于所述半导体外延叠层的第二表面之上，与所述电性连接结构相连接；其特征在于：至少一段通孔露出所述第一导电型半导体层，使得所述电性连接结构与所述第一导电型半导体层在通孔内进行电性连接，所述第一段通孔侧壁与半导体外延叠层的第一表面的夹角为θ1，0°＜θ1≤90°。
优选地，还包括漏出第二导电型半导体层和活性层的第二段通孔，所述第二段通孔的侧壁与第二导电型半导体层的第二表面的夹角为θ2，30°≤θ2＜90°。
优选地，所述电性连接结构不与第二导电型半导体层和活性层电性连接，所述电性连接结构与所述第二导电型半导体层和活性层之间设有侧壁绝缘层。
优选地，所述电性连接结构分为两段，所述第一段电性连接结构填充所述通孔的第一段，所述第二段电性连接结构填充通孔的第二段，与所述第一电极金属层电性连接。
优选地，还包含第二电极金属层，位于所述第二导电型半导体层和第一电极金属层之间，与所述第二导电型半导体层形成电连接。
优选地，所述第二电极金属层包含焊盘形成部分，所述焊盘形成部分上未设置半导体外延叠层，所述半导体发光元件还包含正面电极，所述正面电极形成在焊盘形成部分之上。
优选地，还包含第二绝缘层，位于所述第一电极金属层和第二电极金属层之间，用于绝缘隔离所述第一电极金属层和第二电极金属层。
优选地，还包括设置在所述第一电极金属层之上的基板。
本发明还提出一种半导体发光元件的封装体，包括安装基板和安装在所述安装基板上的至少一个半导体发光元件，其特征在于，所述半导体发光元件至少一个或多个或全部为任一项前述的半导体发光元件。
本发明还提出一种发光装置，具备任一项前述的半导体发光元件。
本发明提供的半导体发光元件具有以下有益效果：
1.可改善半导体发光元件的电流扩展的均匀性，提升半导体发光元件的发光亮度的均匀性，提升半导体发光元件的发光效率。
2.半导体发光元件具有贯穿的通孔，通孔的侧壁具有倾斜的角度，有利于由活性层辐射出的光线碰到倾斜角度的面，光线可发生向上反射，从出光侧辐射出去，从而减少光线在外延层中反弹的次数，降低光在外延层中被吸收的概率，从而提高光的取出效率，提升半导体发光元件的发光亮度。
3.半导体发光元件的通孔分为多段开孔，可减小通孔的孔径，从而减小因挖孔牺牲的发光层面积，可减小因开孔引起的发光亮度的损失。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本发明，但本领域技术人员应当理解，并不旨在将本发明限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本发明的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1为实施例1中所提及的半导体发光元件的剖面示意图。
图2为实施例1中所提及的半导体发光元件的俯视示意图。
图3为实施例2中所提及的半导体发光元件的剖面示意图。
图4为实施例3中所提及的半导体发光元件的剖面示意图。
图5为实施例4中所提及的半导体发光元件的剖面示意图。
图6为实施例5中所提及的半导体发光元件的剖面示意图。
图7为实施例6中所提及的半导体发光元件的剖面示意图。
图8为实施例7中所提及的半导体发光元件的剖面示意图。
图9为实施例8中所提及的半导体发光元件的剖面示意图。
图10为实施例9中所提及的半导体发光元件的封装体的剖面示意图。
图中：100：基板；L：半导体外延叠层；S1：半导体外延叠层的第一表面；S2：半导体外延叠层的第二表面；102：第一导电型半导体层；103：活性层；104：第二导电型半导体层；H：通孔；105：电介质层；106：第二电极金属层；107：侧壁绝缘层；108：第二绝缘层；109：电性连接结构；109a：电性连接结构的第一段；109b：电性连接结构的第二段；110：第一电极金属层；120：第一电极；130：第二电极；10：半导体发光元件；30：安装基板；301：安装基板的第一电极端子；302：安装基板的第二电极端子；303：导线；304：密封树脂；θ1：第一段通孔的侧壁与第一表面的夹角；θ2：第二段通孔的侧壁与第二表面的夹角。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本发明中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本发明提供如下一种半导体发光元件，如图1所示的剖面示意图，其包括如下堆叠层：100：基板；L：半导体外延叠层；102：第一导电型半导体层；103：活性层；104：第二导电型半导体层；105：电介质层；106：第二电极金属金属层；107：侧壁绝缘层；108：第二绝缘层；109：电性连接结构；109a：电性连接结构的第一段；109b：电性连接结构的第二段；110：第一电极金属层；120：第一电极；130：第二电极。
下面针对各结构堆叠层进行详细描述。
所述基板100为导电性基板，导电性基板可以为硅、碳化硅、金属基板，金属基板优选为铜，钨或者钼基板。所述基板100可以具有大约50μm至大约300μm的厚度。
半导体外延叠层L具有第一表面S1和与与第一表面相对的第二表面S2，包括第一导电型半导体层102、第二导电型半导体层104和第一导电型半导体层102和第二导电型半导体层104之间的活性层103。所述第一导电型半导体层102提供第一表面S1，所述第二导电型半导体层104提供第二表面S2。所述第一导电型半导体层102和第二导电型半导体层104可分别通过n型掺杂或P型掺杂以实现至少分别提供电子或空穴的材料层。n型半导体层可以掺杂有诸如Si、Ge或者Sn的n型掺杂物，P型半导体层可以掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、Sr或者Ba的P型掺杂物。
第一导电型半导体层102、活性层103、第二导电型半导体层104具体可以是铝镓铟氮、氮化镓、铝镓氮、铝铟磷、铝镓铟磷或砷化镓或铝镓砷等材料制作形成。第一导电类型半导体层102或第二导电类型半导体层104中包括提供电子或空穴的覆盖层以及可以包括其它层材料，如电流扩展层、窗口层或欧姆接触层等，根据掺杂浓度或组分含量不同进行设置为不同的多层。活性层103为提供电子和空穴复合提供光辐射的区域，根据发光波长的不同可选择不同的材料。活性层103可以是单量子阱或多量子阱的周期性结构。通过调整活性层103中半导体材料的组成比，以期望辐射出不同波长的光。本实施例中，优选活性层103材料为铝镓铟磷或者铝镓砷材料。所述活性层可辐射出红光或者红外光。
所述半导体发光元件还包括通孔H，所述通孔H至少贯穿所述半导体外延叠层的第一导电型半导体层102、第二导电型半导体层104和活性层103，如图1所示，所述通孔H贯穿整个半导体外延叠层L。所述通孔H至少为1个以上，可均匀或者非均匀地分布在半导体外延叠层L内。图2为实施例一中所述半导体发光元件的俯视图，如图2所示，所述通孔H可将电流均匀地分散在半导体外延叠层L内，从而提升半导体发光元件电流分布的均匀性，提升半导体发光元件的发光的均匀性和发光效率。
至少一段通孔H露出所述第一导电型半导体层102，使得所述电性连接结构109与所述第一导电型半导体层102在通孔内接触，所述第一段通孔侧壁与半导体外延叠层的第一表面S1的夹角为θ1，0°＜θ1≤90°。在一些实施例中，优选所述所述第一段通孔侧壁与半导体外延叠层的第一表面S1的夹角在45°~90°范围内。在一些实施例中，所述第一段通孔露出所述第一导电型半导体层102的部分侧壁。在一些实施例中，所述第一段通孔露出第一导电型半导体层102的全部侧壁。
所述半导体发光元件还包含漏出所述第二导电型半导体层104和活性层103的第二段通孔，所述第二段通孔的侧壁与半导体外延叠层的第二表面S2的夹角为θ2，30°≤θ2＜90°。在一些实施例中，优选所述通孔的第二段与半导体外延叠层的第二表面S2的夹角为30°至45°。
所述通孔的第二段的侧壁设置为具有一定的倾斜角度，有利于由活性层103辐射出的光线碰到倾斜角度的面，光线可发生向上反射，从出光侧辐射出去，从而减少光线在外延层中反弹的次数，降低光在外延层中被吸收的概率，从而提高光的取出效率，提升半导体发光元件的发光亮度。
所述通孔设置为多段，这有利于制程的操作，与通孔设置为一段的相比，所述通孔可设置为较小的尺寸，可减小牺牲的发光层的面积，从而降低因挖孔引起的发光面积的损失而引起的发光亮度的损失。
电性连接结构109设于所述通孔H内，并且延伸至所述第一导电型半导体层102的第一表面S1上，与所述第一导电型半导体层102的第一表面S1形成电连接。所述电性连接结构109不与所述第二导电型半导体层103和活性层104电性连接，所述电性连接结构109与所述第二导电型半导体层103和活性层104之间设有侧壁绝缘层107。
所述电性连接结构109分为两段，第一段电性连接结构109a填充通孔H的第一段，并延伸至第一导电型半导体层102的第一表面之上。所述第一段电性连接结构的材料为AuGe、Au、AuGeNi、Ni、Pt、Ti或者Ag的其中之一或多个。
所述第一导电型半导体层102的表面还包含欧姆接触层111，用于欧姆接触电性连接结构109a和第一导电型半导体层102。所述欧姆接触层111存在于所述电性连接结构第一段109a和所述第一导电型半导体层102之间，只存在于所述第一导电型半导体层102的部分第一表面之上。所述欧姆接触层111的厚度小于等于600nm。在一些实施例中，优选所述欧姆接触层111的厚度小于等于300 nm。在本实施例中，优选所述欧姆接触层111为砷化镓，为了更好地进行欧姆接触，更优选地，所述砷化镓材料的掺杂浓度为3E18~5E18。由于高浓度掺杂砷化镓材料存在吸光效应，因此在一些实施例中，优选所述高浓度掺杂砷化镓材料只存在于所述第一导电型半导体层102的部分的第一表面上，位于电性连接结构的第一段109a和第一导电型半导体体102之间。所述高掺杂砷化镓的厚度小于等于600nm。在一些实施例中，优选所述高掺杂砷化镓材料的厚度小于等于300 nm。所述第一导电型半导体层102与电性连接结构的第一段109a的接触电阻大于高掺杂铝镓材料与电性连接结构的接触电阻；所述电性连接结构的第一段109a通过所述欧姆接触层111实现与第一导电型半导体层102的欧姆接触。所述电性连接结构的第一段109a覆盖第一导电型半导体层的部分第一表面上。所述第一导电型半导体层的第一表面除了电性连接结构109a覆盖的区域，其余区域的材料为铝镓铟磷或者铝镓砷材料。
所述电性连接结构的第二段109b填充通孔H的第二段，与所述第一电极金属层进行电性连接。所述第二段电连接层的材料为Au、Pt、Ti、Ag、Sn、Ni、AuSn、NiSn或者AgSn的其中之一或多个。
所述第二段电连接层109b与所述第二导电型半导体层104和活性层103之间还包括侧壁绝缘层107，用于绝缘隔离电性连接结构的第二段109b与所述第二导电型半导体层104和活性层103。所述侧壁绝缘层107可以由氟化物、氮化物或氧化物等至少之一组成，具体的如ZnO、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiOx、MgF或GaF等至少一个形成。通孔的侧壁设置为具有一定的倾斜角度，利用蒸镀方法制备的绝缘膜层可保持均匀性和完整性，可使绝缘膜层均匀覆盖所述活性层103和第二导电型半导体层104的侧壁，从而实现较好地绝缘隔离所述电连接层109和所述活性层103及第二导电半导体层104的作用。
第一电极金属层110位于所述半导体外延叠层的第二表面S2之上，与所述电性连接结构的第二段109b进行电性连接。所述第一电极金属层110将半导体外延叠层L键合至基板100上。所述第一电极金属层的材料可以为Au、Pt、Ti、Ag、Sn、Ni、AuSn、NiSn或者AgSn的其中之一或多个。
第二电极金属层106位于半导体外延叠层的第二表面之上，与第二导电型半导体层形成电连接。所述第二电极金属层至少包括金属反射层（图中未示出），所述金属反射层能够反射半导体外延叠层L朝向基板100一侧辐射的光线返回半导体外延叠层L，并从出光侧辐射出去。所述金属反射层可以是单层或者多层结构，可以由包含Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au以及Hf中的至少一个的金属或者合金形成。
所述第二电极金属层106包含焊盘形成部分，所述焊盘形成部分上未设置半导体外延叠层L，所述半导体发光元件包含第二电极130，所述第二电极130形成在焊盘形成部分之上。所述第二电极130与所述第二导电型半导体层104形成电连接。所述第二电极130主要包括焊盘部分，该焊盘部分主要用于封装时外部打线。所述第二电极130的焊盘可以根据实际的打线需要设计成不同的形状，具体如圆柱状或方块或其它的多边形。
所述电介质层105位于所述第二导电型半导体层104和所述第二电极金属层之间，所述电介质层105具有多个贯通的开口。所述贯通的开口均匀或者非均匀地分布在所述第二导电型半导体层104的第二表面之上。所述第二电极金属层106和所述电介质层105之间还可以包括第二欧姆接触层（图中未示出），所述第二欧姆接触层通过至少填充电介质层105的开口形成多个区域欧姆接触所述第二导电类型半导体层104，以将电流从第二电极金属层106均匀地传递到半导体外延叠层L，因此所述第二欧姆接触层并不是以整面的形式接触所述第二导电类型半导体层104一侧。所述第二欧姆接触层可以由透明导电层如ITO、IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO以及ATO中的至少一个形成。所述第二欧姆接触层也可以替代地使用光透射导电层和金属。所述金属优选为合金材料，如金锌、金锗、金锗镍或金铍等材料，所述第二欧姆接触层可以具有单层或者多层结构。
所述电介质层105可以由具有小于所述金属反射层或者第二欧姆接触层的导电性的绝缘性材料、具有低导电性的材料、或者肖特基接触所述第二导电型半导体层104的材料形成。例如，所述电介质层105可以由氟化物、氮化物或氧化物等至少之一组成，具体的如ZnO、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiOx、MgF或GaF等至少一个形成。所述电介质层105为至少一层组成或多层不同折射率的电介质层材料组合形成，所述电介质层105更优选的为透光电介质层，至少50%的光线能够通过该电介质层。更优选的，所述电介质层105的折射率低于半导体外延叠层L的折射率。
所述金属反射层与所述电介质层105形成ODR全反射结构，将半导体外延叠层L朝向基板100一侧辐射的光线返回至半导体外延叠层L，并从出光侧辐射出去，提高出光效率。
所述的半导体发光元件还包括第一电极120，所述第一电极120通过第一电极金属层与第一导电型半导体层102形成电连接。本实施例中所述的第一电极120以整面的形式形成在基板100背面侧，本实施例的基板为导电性支撑基板，第二电极130与第一电极120形成在基板100的两面侧，以实现电流垂直流过半导体外延叠层，提供均匀的电流密度，从而提升半导体发光元件的发光的均匀性。
第二电极130和第一电极120优选为金属材料制成。
所述第二电极金属层106和所述第一电极金属层110之间具有第二绝缘层108，用于绝缘隔离所述第二电极金属层106和所述第一电极金属层110。所述第二绝缘层108可以由氟化物、氮化物或氧化物等至少之一组成，具体的如ZnO、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiOx、MgF或GaF等至少一个形成。
如上所述，本发明提出的半导体发光元件，可改善电流扩展的均匀性，提升半导体发光元件的发光亮度的均匀性，提升半导体发光元件的发光效率。所述通孔设置为多段，利于制程的操作，可减小通孔的尺寸，减少因挖孔牺牲的活性层的面积，从而减小亮度的损失；同时所述通孔的第二段具有倾斜的角度，可将活性层辐射出的光线向上反射，从出光侧射出，从而减少光线在外延层中反弹的次数，降低光在外延层中被吸收的概率，从而提高光的取出效率，提升半导体发光元件的发光亮度。
实施例二
本实施例，如图3所示，与实施例一的区别在于，实施例一中第一导电型半导体层的上表面为光滑的，实施例二中的除电性连接结构覆盖的区域，所述第一导电型半导体层的第一表面的其余区域具有粗化结构，通过对所述第一导电型半导体层的第一表面的其余区域进行粗化，可增加半导体发光元件的出光，从而提升半导体发光元件的发光效率。
实施例三
本实施例，如图4所示，与实施例一的区别在于，实施例一中通孔的第一段具有一定的倾斜角度，实施例三中通孔的第一段设置为竖直的，所述通孔的第一段露出所述第一导电型半导体层102，这种通孔的分段设置，便于制程的操作，可减小通孔的孔径，减小因挖孔引起的牺牲的发光区的面积，可减少半导体发光元件的亮度损失；同时这种通孔设置可以改善电流分布的均匀性，从而提升半导体发光元件的发光亮度的均匀性和发光效率。
实施例四
本实施例，如图5所示，与实施例三的区别在于，所述第一导电型半导体层102的第一表面除了电性连接结构的第一段109a覆盖的区域，可以具有粗化结构，该粗化结构可以提升半导体发光元件的取光效率，从而提升半导体发光元件的发光效率。
实施例五
如图6所示，与实施例三的区别在于，所述电性连接结构109a覆盖第一导电型半导体层102的部分第一表面，而本实施例中所述电性连接结构的第一段109a填充通孔H的第一部分，与通孔H暴露的第一导电型半导体层102形成电连接。本实施例中，优选所述半导体发光元件的材料为AlInGaN材料体系，所述电性连接结构可以与通孔H的第一段暴露的第一导电型半导体层102形成电性连接。
实施例六
如图7所示，与实施例五的区别在于，所述第一导电型半导体层102的第一表面除了电性连接结构的第一段109a覆盖的区域，可以具有粗化结构，该粗化结构可以提升半导体发光元件的取光效率，从而提升半导体发光元件的发光效率。
实施例七
如图8所示，与实施一的区别在于，本实施例为一种水平垂直结构，所述第一电极位于如图8所示的第一电极金属层之上。本实施例中，所述基板100优选为AlN、Al2O3、SiC、Si、MO或者聚合物等。本发明提出的半导体发光元件的通孔设置，可提升半导体发光元件的电流扩展的均匀性，提升半导体发光元件的发光亮度的均匀性和发光效率。
实施例八
如图9所示，与实施例七的区别在于，本实施例中所述第一导电型半导体层102的第一表面除了电性连接结构的第一段109a覆盖的区域，可以具有粗化结构，该粗化结构可以提升半导体发光元件的取光效率，从而提升半导体发光元件的发光效率。
实施例九
本发明提供的半导体发光元件可以广泛运用于大功率的产品中，可应用在投影仪、舞台灯 、手电筒和内窥镜等。
具体地，本实施例提供如图10所示的封装体，所述封装体包含安装基板30，半导体发光元件10和密封树脂304。至少前述实施例中的一个半导体发光元件安装到安装基板30上，安装基板30可以设置为印刷电路板（PCB），如金属芯印刷电路板（MCPCB），金属印刷电路板（MPCB）或者柔性印刷电路板（FPCB）。安装基板30的一表面具有电隔离的第一电极端子301和第二电极端子302。半导体发光元件10位于安装基板30的一表面上，并通过导线303电连接在安装基板30上。密封树脂304可以包括波长转换材料，例如磷光体和/或量子点。密封树脂304具有圆顶形透镜结构，其具有上凸表面，并且可以通过引入不同结构来调节发射的光的取向角。
需要说明的是，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应视权利要求书范围限定。

Claims (30)

1.一种半导体发光元件，包含
半导体外延叠层，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，包含第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和位于所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的活性层，所述第一导电型半导体层提供所述第一表面，所述第二导电型半导体层提供所述第二表面；
通孔，至少贯穿所述半导体外延叠层的第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和活性层；
电性连接结构，设于所述通孔内，所述电性连接结构延伸至所述第一导电型半导体层的第一表面上，与所述第一导电型半导体层形成电连接；
第一电极金属层，设于所述半导体外延叠层的第二表面之上，与所述电性连接结构相连接；
其特征在于：至少含有第一段通孔露出所述第一导电型半导体层，使得所述电性连接结构与所述第一导电型半导体层在通孔内接触，
所述第一段通孔侧壁与半导体外延叠层的第一表面的夹角为θ1，0°＜θ1≤90°。
2.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第一段通孔露出全部或者部分的所述第一导电型半导体层。
3.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：还包括漏出第二导电型半导体层和活性层的第二段通孔，所述第二段通孔的侧壁与第二导电型半导体层的第二表面的夹角为θ2，30°≤θ2＜90°。
4.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述活性层的材料为铝镓铟磷或者铝镓砷材料。
5.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述电性连接结构不与第二导电型半导体层和活性层电性连接，所述电性连接结构与所述第二导电型半导体层和活性层之间设有侧壁绝缘层。
6.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第一导电型半导体层上还设有欧姆接触层，所述电性连接结构通过所述欧姆接触层与所述第一导电型半导体层欧姆接触。
7.根据权利要求6所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述欧姆接触层位于所述电性连接结构和所述第一导电型半导体层之间，位于所述第一导电型半导体层的部分所述第一表面上。
8.根据权利要求6所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述欧姆接触层的厚度小于等于600nm。
9.根据权利要求6所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述欧姆接触层包含砷化镓。
10.根据权利要求9所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述砷化镓材料的掺杂浓度为3E18~5E18。
11.根据权利要求7所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第一导电型半导体层与所述电性连接结构的接触电阻大于所述欧姆接触层与所述电性连接结构的接触电阻。
12.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第一导电型半导体层的第一表面除了电性连接结构覆盖的区域，其余区域的材料为铝镓铟磷或者铝镓砷材料。
13.根据权利要求3所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述电性连接结构含有第一段电性连接结构和和第二段电性连接结构，所述第一段电性连接结构填充所述第一段通孔，并延伸至所述第一导电型半导体层的第一表面之上。
14.根据权利要求13所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第二段电性连接结构填充第二段通孔，与所述第一电极金属层电性连接。
15.根据权利要求13所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第一段电性连接结构的材料为AuGe、Au、AuGeNi、Ni、Pt、Ti或者Ag的其中之一或多个。
16.根据权利要求14所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第二段电性连接结构的材料为Au、Pt、Ti、Ag、Sn、Ni、AuSn、NiSn或者AgSn的其中之一或多个。
17.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：还包含第二电极金属层，位于所述第二导电型半导体层和第一电极金属层之间，与所述第二导电型半导体层形成电连接。
18.根据权利要求17所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第二电极金属层包含焊盘形成部分，所述焊盘形成部分上未设置半导体外延叠层，所述半导体发光元件还包含正面电极，所述正面电极形成在焊盘形成部分之上。
19.根据权利要求17所述的一种半导体发光元件，其特征在于：还包含第二绝缘层，位于所述第一电极金属层和第二电极金属层之间，用于绝缘隔离所述第一电极金属层和第二电极金属层。
20.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：还包括设置在所述第一电极金属层之上的基板。
21.一种半导体发光元件，包含
半导体外延叠层，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，包含第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和位于所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的活性层，所述第一导电型半导体层提供所述第一表面，所述第二导电型半导体层提供所述第二表面；
通孔，至少贯穿所述半导体外延叠层的第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和活性层；
电性连接结构，设于所述通孔内，所述电性连接结构与所述第一导电型半导体层相接触；
第一电极金属层，设于所述半导体外延叠层的第二表面之上，与所述电性连接结构相连接；
其特征在于：至少含有第一段通孔露出所述第一导电型半导体层，使得所述电性连接结构与所述第一导电型半导体层在通孔内进行电性连接，
所述第一段通孔侧壁与半导体外延叠层的第一表面的夹角为θ1，0°＜θ1≤90°。
22.根据权利要求21所述的一种半导体发光元件，其特征在于：还包括漏出第二导电型半导体层和活性层的第二段通孔，所述第二段通孔的侧壁与第二导电型半导体层的第二表面的夹角为θ2，30°≤θ2＜90°。
23.根据权利要求21所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述电性连接结构不与第二导电型半导体层和活性层电性连接，所述电性连接结构与所述第二导电型半导体层和活性层之间设有侧壁绝缘层。
24.根据权利要求22所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述电性连接结构含有第一段电性连接结构和第二段电性连接结构，所述第一段电性连接结构填充所述第一段通孔，所述第二段电性连接结构填充第二段通孔，与所述第一电极金属层电性连接。
25.根据权利要求21所述的一种半导体发光元件，其特征在于：还包含第二电极金属层，位于所述第二导电型半导体层和第一电极金属层之间，与所述第二导电型半导体层形成电连接。
26.根据权利要求25所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第二电极金属层包含焊盘形成部分，所述焊盘形成部分上未设置半导体外延叠层，所述半导体发光元件还包含正面电极，所述正面电极形成在焊盘形成部分之上。
27.根据权利要求25所述的一种半导体发光元件，其特征在于：还包含第二绝缘层，位于所述第一电极金属层和第二电极金属层之间，用于绝缘隔离所述第一电极金属层和第二电极金属层。
28.根据权利要求21所述的一种半导体发光元件，其特征在于：还包括设置在所述第一电极金属层之上的基板。
29.一种半导体发光元件的封装体，包括安装基板和安装在所述安装基板上的至少一个半导体发光元件，其特征在于，所述半导体发光元件至少一个或多个或全部为权利要求1~28中任一项所述的半导体发光元件。
30.一种发光装置，其特征在于：具备权利要求1~28的任一项所述的半导体发光元件。
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