CN116759516A - 发光装置及发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光装置，包括：发光元件和波长转换层，所述发光元件发出的第一波长的光经所述波长转换层转换成第二波长的光和第三波长的光；其中，所述发光元件包括第一接触层，所述第一接触层对第三波长的反射率大于85%，从而可以增加经过波长转换层转换的第二波长的光、第三波长的光反射到发光元件表面上的光线的反射率，从而提高发光装置的白光转换效率和光取出效率。

Description

发光装置及发光元件
技术领域
本发明涉及一种发光装置，且特别是涉及一种包含一发光元件的发光装置。
背景技术
发光二极管(Light-Emitting Diode ,LED)为固态半导体发光元件，其优点为功耗低、产生的热能低、工作寿命长、防震、体积小、反应速度快和具有良好的光电特性，例如稳定的发光波长。因此，发光二极管被广泛应用于家用电器、设备指示灯及光电产品等。
现有部分发光元件以反射金属层作为主要反射镜材料，以实现较好的发光元件出射光的反射。然而，反射金属层并不是整面覆盖在发光元件的表面上，在与N欧姆接触电极接触的发光元件表面未被反射金属层覆盖，因此N欧姆接触电极材料的反射率同样也会影响发光元件的亮度。
中国专利文献CN202110839925.5公开了一种发光二极管，包括：第一半导体层、有源层、第二半导体层、形成在第二半导体层上的第二金属反射层以及与第一半导体层形成欧姆接触的第一金属反射层，其中第一金属反射层采用Al与第一半导体层直接接触，以增加N欧姆接触电极的反射率，进而提升发光元件的亮度。
发明内容
根据本发明的一实施例，提供了一种发光装置，包括：
发光元件，所述发光元件发出第一波长的光；
波长转换层，覆盖于所述发光元件，所述波长转换层包括第一波长转换材料和第二波长转换材料，所述发光元件发出的第一波长的光经所述第一波长转换材料转换成第二波长的光，所述发光元件发出的第一波长的光经所述第二波长转换材料转换成第三波长的光；
其中，所述发光元件包括：
半导体叠层，所述半导体叠层包括第一半导体层、第二半导体层以及位于所述第一半导体层和第二半导体层之间的有源层；
接触层，包括部分与所述第一半导体层接触；
其中，所述接触层对第三波长的反射率大于85%，所述接触层对所述第三波长的反射率大于所述第一波长的反射率，所述接触层对所述第二波长的反射率大于所述第一波长的反射率。
如上所述，本发明提供一种发光装置，该发光装置包含发光元件以及波长转换层；波长转换层使发光元件发射的第一波长的光经波长转换层转换成第二波长的光、第三波长的光。其中，发光元件包含第一接触层，使第一接触层对第三波长的反射率大于85%，可以增加经过波长转换材料转换的第二波长的光、第三波长的光反射到发光元件表面上的光线的反射率，从而提高发光装置的白光转换效率和光取出效率。
附图说明
图1为本发明一实施例所揭示的发光装置1的剖面图；
图2为本发明一实施例中所揭示的发光元件2形成半导体叠层的剖面图；
图3、图4以及图5为本发明一实施例中所揭示的发光元件2形成半导体结构的俯视图、局部放大图以及剖面图；
图6、图7以及图8为本发明一实施例中所揭示的发光元件2形成透明导电层的俯视图、局部放大图以及剖面图；
图9、图10以及图11为本发明一实施例中所揭示的发光元件2形成第一绝缘层的俯视图、局部放大图以及剖面图；
图12、图13以及图14为本发明一实施例中所揭示的发光元件2形成金属层的俯视图、局部放大图以及剖面图；
图15、图16以及图17为本发明一实施例中所揭示的发光元件2形成第二绝缘层的俯视图、局部放大图以及剖面图；
图18、图19以及图20为本发明一实施例中所揭示的发光元件2形成接触层的俯视图、局部放大图以及剖面图；
图21、图22以及图23为本发明一实施例中所揭示的发光元件2形成第三绝缘层的俯视图、局部放大图以及剖面图；
图24和图25为本发明一实施例中所揭示的发光元件2形成接触层的俯视图以及剖面图；
图26为Al与Cr/Ag对400~700nm波段的反射率图；
图27为Cr/Ag中的Cr为不同厚度时对400~700nm波段的反射率图；
图28为本发明一实施例所揭示的发光元件3的剖面图。
实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本发明一实施例的发光装置1的示意图。发光装置1包括：封装支架110、发光元件2、反射层130以及波长转换层140。
封装支架110包括底座111和侧板112，底座111和侧板112可以一体成型也可以是分开成型。底座111具有相对设置的第一表面111a和第二表面111b，侧板112沿底座111的周向布置在第一表面111a上。底座111和侧板112围合成一个用于容纳发光元件2的空腔120，侧板112靠近空腔120一侧的侧壁为侧板112内壁112s。封装支架110还包括第一电极垫113和第二电极垫114。在另一些实施例，该封装支架也可以为平面型基板。
发光元件2以倒装芯片的形式安装于底座111的第一表面111a上。发光元件2的第一焊盘电极291和第二焊盘电极292分别与第一电极垫113、第二电极垫114电性连接。倒装芯片安装是将与焊盘电极290形成面相对的衬底侧向上设为主要的光取出面。在另一些实施例，发光元件2也可以是以垂直芯片的结构安装于发光装置1中。
反射层130设置在侧板112上，可以减少封装支架110对发光元件2出光的吸收，提高了半导体发光装置的出光效率。具体的，反射层130可以为金属反射层（如Ag、Al等高反射率的材料），或者绝缘反射层（例如DBR），或者反光胶材（例如白胶），其厚度优选为5μm以下。
波长转换层140覆盖于发光元件2的表面，将发光元件2密封于封装支架110上。波长转换层140由胶层141和波长转换材料142组成。胶层141将波长转换材料142分散在发光元件2的周围，波长转换材料142和发光元件2配合发出白光。胶层141的材料包括硅胶及环氧树脂中的至少一种。波长转换材料142可以由荧光粉、量子点、有机荧光/磷光材料的一种或多种组合而成。在一实施例中，波长转换材料142可以是荧光粉，包括红粉((SrxCa1-x)AlSiN3)和黄粉或者绿粉(YAG、LuAG、GaYAG等)，从而可以接受不同的波长的发光元件2的激发，最终发出白光。
在一些具体的应用场景中（例如植物照明），波长转换材料142可以包括第一波长转换材料142a和第二波长转换材料142b，该发光元件2发出第一波长的光，经第一波长转换材料142a转换成第二波长的光，经第二波长转换材料142b转换成第三波长的光，可以使发光装置1发出的光具有更宽的色域、更接近太阳光光谱。在一个优选的实施中，该发光元件2发出430nm~470nm波长的蓝光经第一波长转换材料142a转换成560nm~600nm波长的黄光，发光元件2发射的蓝光经第二波长转换材料142b转换成620nm~700nm波长的红光，如此发光装置1发出的白光具有更宽的色域且更接近太阳光的色谱。
以下，以安装于发光装置1内的发光元件2进行详细说明。
图2至图25为本发明一实施例中所公开的发光元件2的制造方法及结构。
如图2所示，发光元件2的制造方法包含形成一半导体叠层220的步骤，其包含提供一衬底210；以及形成半导体叠层220于衬底210上，其中半导体叠层220包含一第一半导体层221，一第二半导体层223，以及一有源层222位于第一半导体层221及第二半导体层223之间。
在本发明的一实施例中，所述衬底210可以使用适合于半导体材料生长的载体晶片来形成。此外，衬底210可以由具有优异的热导率的材料形成或者可以是导电衬底或绝缘衬底。此外，衬底210可由透光材料形成，并且可具有不会引起整个半导体结构220a弯曲并且使得能够通过划线和断裂工艺有效地划分成分开芯片的机械强度。例如，衬底210可以使用蓝宝石（Al2O3）基板、碳化硅（SiC）基板、硅（Si）基板、氧化锌（ZnO）基板、氮化镓（GaN）基板、砷化镓（GaAs）基板或磷化镓（GaP）基板等，尤其，优选使用蓝宝石（Al2O3）基板。在本实施例中衬底210为表面具有一系列凸起的蓝宝石，包括例如采用干法蚀刻制作的没有固定斜率的凸起，又或者采用湿法蚀刻的具有一定斜率的凸起。
在本发明的一实施例中，通过有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相沉积法(HVPE)、物理气相沉积法(PVD)或离子电镀方法以于衬底210上形成具有光电特性的半导体叠层220，例如发光(light-emitting)叠层，其中物理气象沉积法包含溅镀(Sputtering)或蒸镀(Evoaporation)法。第一半导体层221、有源层222和第二半导体层223可由Ⅲ族氮化镓系列的化合物半导体，例如，GaN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN及包括这些组中的至少一种形成。第一半导体层221是提供电子的层，可通过注入n型掺杂物（例如，Si、Ge、Se、Te、C等）来形成。第二半导体层223是提供空穴的层，可通过注入p型掺杂物（例如，Mg、Zn、Be、Ca、Sr、Ba等）来形成。有源层222是第一半导体层221提供的电子和第二半导体层223提供的空穴再次结合而输出预定波长的光的层，可由具备交替地层叠势阱层和势垒层的单层或多层量子阱结构的多层的半导体薄膜形成。有源层222会依据输出的光波长不同的而选择不同的材料组成或配比。例如，本发明实施例的发光元件的发射波长介于430nm至470nm之间。有源层222可以形成为具有包括使用第III族至第V族化合物半导体材料（例如，InGaN/GaN、InGaN/InGaN、GaN/AlGaN、InAlGaN/GaN、GaAs(InGaAs)/AlGaAs或GaP(InGaP)/AlGaP中的至少一种）的阱层和阻挡层的对结构，但是本公开内容不限于此。阱层可由具有比阻挡层的能带隙小的能带隙的材料形成。
如图3的俯视图、图4的局部放大示意图及图5的沿图3线段A-A’的剖视图所示，在半导体叠层220形成在衬底210上之后，发光元件2的制造方法包含一半导体结构形成步骤。通过光刻、蚀刻的方式图案化半导体叠层220，移除部分的第二半导体层223及有源层222，形成一或多个半导体结构220a，一环绕部220b于一或多个半导体结构220a的周围以露出第一半导体层221的一第一表面221a，以及一或多个孔部220c以露出第一半导体层221的一第二表面221b。孔部220c可以规则地设置在半导体叠层220上。然而，应当理解，本发明不限于此，孔部220c的配置及数量可以根据各种方式进行改变。第一半导体层221露出区域不限于与孔部220c的形状对应的形状。例如，第一半导体层221露出区域可以具有线状或者孔洞和线状相结合的形状。
在本发明的一实施例中，多个半导体结构220a可彼此分离以露出衬底210的一表面210s或通过第一半导体层221彼此相连。一或多个半导体结构220a各包含一第一外侧壁2200a，一第二外侧壁2200b，及一或多个内侧壁2200c，其中第一外侧壁2200a为第一半导体层221的侧壁，第二外侧壁2200b为有源层222及/或第二半导体层223的侧壁，第二外侧壁2200b的一端与第二半导体层223的一表面223s相连，第二外侧壁2200b的另一端与第一半导体层221的第一表面221a相连；内侧壁2200c的一端与第二半导体层223的表面223s相连，内侧壁2200c的另一端与第一半导体层221的第二表面221b相连。如图5所示，半导体结构220a的内侧壁2200c与第一半导体层221的第二表面221b之间具有一钝角或一直角，半导体结构220a的第一外侧壁2200a与衬底210的表面110s之间具有一钝角或一直角，半导体结构220a的第二外侧壁2200b与第一半导体层221的第一表面221a之间具有一钝角或一直角。
在本发明的一实施例中，环绕部220b由图3所示的发光元件2的俯视图观之为一矩形或多边形环状。
接续平台形成步骤，如图6的俯视图、图7的局部放大示意图及图8的沿着图6线段A-A’的剖视图所示，发光元件2的制造方法包含一透明导电层形成步骤。通过物理气相沉积法或化学气相沉积法等方式形成一透明导电层230于半导体结构220a上，与第二半导体层223接触。透明导电层230的材料可为ITO、InO、SnO、CTO、ATO、ZnO、GaP或其组合。透明导电层230可由蒸镀或溅镀形成。透明导电层230的厚度，在本实施方式中，从5nm～100nm的范围选择。另外，优选从10nm～50nm的范围选择。
透明导电层230可以大体接触第二半导体层223的几乎整个上表面。在一些实施例中，透明导电层230可以接触第二半导体层223的上表面的全部。在这种结构中，电流在被提供给发光元件2时能够通过透明导电层230沿水平方向散布，且因此能够均匀地提供给第二半导体层223的整体。
在本发明的一实施例中，接续透明导电层形成步骤，如图9的俯视图、图10的局部放大示意图及图11的沿着图9线段A-A’的剖视图所示，发光元件2的制造方法包含一第一绝缘层240形成步骤。通过物理气相沉积法或化学气相沉积法等方式于半导体结构220a上形成第一绝缘层240，再通过光刻、蚀刻的方式图案化第一绝缘层240。第一绝缘层240可以包括一或多个第一开口OP1以露出透明导电层230的表面。第一绝缘层240可以覆盖透明导电层230的部分表面、半导体结构220a的第二外侧壁2200b、第一半导体层221的第二表面221b、第一外侧壁2200a、内侧壁2200c以及第一半导体层221的第一表面221a。当孔部220c具有倾斜侧壁时，设置在孔部220c的侧壁上的第一绝缘层240可以更加稳定地形成。
第一绝缘层240可包括SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN、HfO、TaO2和MgF2中的至少一种。在示例实施例中，第一绝缘层240可具有其中具有不同折射率的绝缘膜交替地堆叠的多层膜结构，并且可设为分布式布拉格反射器(DBR)。多层膜结构可为其中具有(作为不同折射率的)第一折射率和第二折射率的第一绝缘膜和第二绝缘膜交替地堆叠的结构。
在另一示例实施例中，第一绝缘层240可由折射率低于第二半导体层223的折射率的材料形成。第一绝缘层240可与布置为接触第一绝缘层240的上部的金属层250一起构成全向反射器(ODR)。这样，可单独使用第一绝缘层240，或者与金属层250结合使用，作为增大有源层222发射的光的反射率的反射结构，因此，可明显提高光提取效率。
第一绝缘层240的厚度可以具有200nm至1500nm范围内的厚度，具体地，可以具有300nm至1000nm范围内的厚度。当第一绝缘层240的厚度小于300nm时，正向电压高且光输出低而不理想。另一方面，若第一绝缘层240厚度超过400nm，则光输出饱和。因此，优选第一绝缘层240的厚度不超过1000nm，尤其可以是900nm以下。
接续第一绝缘层240形成步骤，如图12俯视图、图13的局部放大示意图及图14的沿着图12线段A-A’的剖视图所示，发光元件2的制造方法包含金属层250形成步骤。通过物理气相沉积法或磁控溅射等方式直接形成金属层250于半导体结构220a之上。金属层250设置在第一绝缘层240上，通过第一绝缘层240的第一开口OP1与透明导电层230接触。其中金属层250包含金属反射层251和/或阻挡层252，金属反射层251位于第一绝缘层240和阻挡层252之间。金属反射层251的外边缘可设置于透明导电层230的外边缘的内侧、外侧、或者设置成与透明导电层230的外边缘重合对齐，阻挡层252的外边缘可设置于金属反射层251的外边缘的内侧、外侧、或者设置成与金属反射层251的外边缘重合对齐。在本发明的一实施例中，金属反射层251的外边缘不与透明导电层230的外边缘重叠，透明导电层230的外边缘为金属反射层251的外边缘的外侧，使得透明导电层230覆盖在半导体结构220a上的面积可以大于金属反射层251的面积，可以增大半导体结构220a与透明导电层230的接触面积，以降低电压。阻挡层252的外边缘包覆金属反射层251的外边缘，可以阻挡金属反射层251的成分(如银或者铝）受热或者通电扩散（如金属铝或银），并且阻挡层252大于金属反射层251的区域仍然起到反射的作用。
在本发明的一实施例中，为了增加金属反射层251与第一绝缘层240之间的粘附性，在金属反射层251与第一绝缘层240之间具有粘附层（图未示）。
在本发明的一实施例中，金属反射层251可以形成为与透明导电层230具有欧姆特性的导电材料的单层结构或多层结构。金属反射层251可以由诸如金(Au)、钨(W)、铂(Pt)、铱(Ir)、银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、钛(Ti)、铬(Cr)等的材料及其合金中的一种或更多种的材料形成。因此，施加到金属层250的电流可以通过透明电极层130扩散。金属反射层251的反射率大于70%。
在本发明的一实施例中，阻挡层252包覆金属反射层251以避免金属反射层251表面氧化而使金属反射层251的反射率劣化，同时阻挡住金属反射层251边缘活泼金属的热扩散或者电迁移。阻挡层252的材料包含金属材料，例如钛(Ti)、钨(W)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、镍(Ni)、铂(Pt)、铬（Cr）、金（Au）、钛钨（TiW）等金属或上述材料的合金。阻挡层252可为单层或叠层结构，叠层结构例如为钛(Ti)/铝(Al)，及/或钛(Ti)/钨(W)。在本发明的一实施例中，阻挡层252于靠近金属反射层251的一侧包含钛(Ti)/铝(Al)的叠层结构，在远离金属反射层251的一侧包含铬（Cr）或铂（Pt）结构。
所述半导体结构220a辐射的光能通过第一绝缘层240到达金属层250表面并被金属层250反射回来，因此第一绝缘层240对有源层发出的光具有一定的透光性。更佳的，根据光反射原理，第一绝缘层240折射率低于半导体结构220a的材料，能够允许部分有源层222辐射的光到达其表面的小角度光透射或折射到第一反射层130，超过全反射角的入射光线被全反射回来。因此，依靠第一绝缘层240与金属层250组合对光的反射效果相对于金属层250对光的反射效果更高。
为了保证光反射率，所述金属层250竖直投影面积介于第二半导体层223上表面223s的水平面积的50%-100%。在可选地实施例中，金属反射层251位于第二半导体层223的竖直投影面内。在可选地实施例中，透明导电层230的竖直投影面积大于金属反射层251的竖直投影面积，即尽可能增大半导体结构220a与透明导电层230的接触面积，降低电压。
接续金属层250形成步骤，如图15俯视图、图16的局部放大示意图及图17的沿着图15线段A-A’的剖视图所示，发光元件2的制造方法包含第二绝缘层260的形成步骤。通过物理气相沉积法或化学气相沉积法等方式于半导体结构220a上形成第二绝缘层260，再通过光刻、蚀刻的方式图案化第二绝缘层260以形成第二开口OP2以露出第一半导体层221的第二表面221b，形成第三开口OP3以露出金属层250的部分表面以及形成第四开口OP4以露出第一半导体层221的第一表面221a。其中在图案化第二绝缘层260的过程中，在前述第一绝缘层240形成步骤中覆盖于孔部220c内第一绝缘层240被部分蚀刻移除以裸露出第一半导体层221的第二表面221b，并于孔部220c内形成第二开口OP2以裸露出第一半导体层221的第一表面221a。
第二绝缘层260的材料可以由与第一绝缘层240基本相同的材料形成，也可以不相同。第二绝缘层260可为单层或叠层结构。当第二绝缘层260为单层结构时，第二绝缘层260可保护半导体结构220a的侧壁以避免有源层222被后续制作工艺所破坏。当第二绝缘层260为叠层结构时，第二绝缘层260可包含不同折射率的两种以上的材料交替堆叠以形成一布拉格反射镜(DBR)结构，选择性地反射特定波长的光。
接续第二绝缘层260形成步骤，如图18俯视图、图19的局部放大示意图及图20的沿着图18线段A-A’的剖视图所示，发光元件2的制造方法包含接触层270的形成步骤。通过物理气相沉积法或磁控溅射等方式于半导体叠层120上形成接触层270。再通过光刻、蚀刻的方式图案化接触层270以形成一第一接触层271及一第二接触层272。第一接触层271填入于孔部220c中并覆盖第二开口OP2，以与第一半导体层221的第二表面221b相接触，并延伸覆盖于第二绝缘层260部分表面上，其中第一接触层271通过第二绝缘层260与第二半导体层223相绝缘。第一接触层271还覆盖于第四开口OP4与第一半导体层221的第一表面221a相接触。第二接触层272覆盖第三开口OP3中以与部分金属层250相接触，并延伸覆盖于第二绝缘层260部分表面上，其中第二接触层272通过金属层250与第二半导体层223电连接，第二接触层272与孔部220c在垂直于半导体叠层的投影方向上不重叠。
在本发明的一实施例中，第一接触层271和第二接触层272彼此相隔一距离，使得第一接触层271不与第二接触层272相接，且第一接触层271与第二接触层272通过部分第二绝缘层260做电性隔绝。如图20所示，第一接触层271包括形成在半导体叠层120的环绕部220b上，即，形成在半导体结构220a上的第二外侧壁2200b和部分第一外侧壁2200a上，以至于第一接触层271环绕第二接触层272的多个侧壁。为了使电流更好的扩散，第一接触层271的面积大于第二接触层272的面积。
在另一实施例中（图未示），第一接触层271还可以包括形成在半导体结构220a上的第二外侧壁2200b上，使第一接触层271与发光元件2的衬底210边缘具有足够的距离使得绝缘层能够对第一接触层271的侧壁进行更好的包覆，防止发光元件2发生短路，提高发光元件2的可靠性。
发光元件2大多是以金属层250（例如银、铝）作为主要反射镜材料，以实现较好的发光元件2出射光的反射。然而，发光元件2金属层250并不是整面覆盖在发光元件2表面上，在与第一接触层271接触的发光元件2表面（即，孔部220c露出的第一半导体层221的第二表面221b）和发光元件2的边缘（即，半导体叠层220的环绕部220c周边区域）未被金属层250覆盖，因此第一接触层271材料的反射率同样也会影响发光元件2芯片的亮度。在本发明的一实施例中，为了增加发光元件2的光取出效率，第一接触层271包含银（Ag）、铝（Al）等反射率高的金属。如图20所示，该第一接触层271形成在孔部220c内，接触第一半导体层221的第二表面221b并形成良好的欧姆接触，然而银层难以直接与第一半导体层221形成良好的欧姆接触，因此当第一接触层271选用Ag作为反射层时，优选在Ag反射层与第一半导体层之间设置一层第一过渡层，该第一过渡层可以为铬（Cr）、钛（Ti）等金属。其中，Ti层通常需要经过高温退火后才能与第一半导体层221形成良的欧姆接触，然而在高温退火时Ag却极易扩散，可能导致发光元件2的反射率和可靠性会出现问题。因此，在一个优选实施例中，第一过渡层可以为Cr，该第一接触层271可以选用Cr/Ag叠层。其中，Ag的厚度优选为50~300nm。若Ag的厚度低于50nm，第一接触层271反射率的效果可能不佳；若Ag的厚度大于300nm，Ag容易扩散，发光元件2的可靠性会出现问题。
图26显示了第一接触层选用Al层作为底层与第一接触层选用Cr/Ag作为底层在不同波长下的反射率。如图26所示，Al对于波长为450nm的光线的反射率约为87.2%，Cr/Ag对于波长为450nm的光的反射率约为82.1%，即Al层对于波长为450nm的光的反射率大于Cr/Ag层的反射率，从发光元件的光取出效率角度出发，第一接触层271采用Al层作为底层相比于采用Cr/Ag的第一接触层271更可以满足发光元件的亮度提升需求。但是，在一些具体的应用场景中（例如植物照明），发光装置1中的波长转换层140包括转换成黄光波段的波长转换材料和转换成红光波段的波长转换材料，例如黄色荧光粉和红色荧光粉，使其具有更宽的色域、更接近太阳光光谱。如图26所示，波长为450nm时Al的反射率约为87.2%，波长为580nm时Al层的反射率约为85.7%左右，波长为620nm时Al的反射率约为85%。从图26可以得出，随着波长的增大，Al反射率逐渐下降。在发光装置1中可能会存在一些结构（例如，封装支架、反射层或者波长转换材料）会将发光元件发射的部分光线以及经过波长转换材料转换的黄光波段和/或红光波段的光部分反射到发光元件内部。其中，第一接触层271采用Al层作为底层对黄光波段和红光波段的光的反射率比蓝光波段的光的反射率较低，可能会导致经过波长转换材料转换的黄光波段和红光波段的光反射到发光元件内部的光线再次被反射出来的效率降低，从而导致发光装置白光转换效率和光取出效率降低。
在一优选实施例中，第一接触层271采用Cr/Ag作为底层。如图26所示，Cr/Ag对波长450nm的光的反射率约为82.1%左右，Cr/Ag对波长580nm的光的反射率约为89.5%左右，对波长620nm的光反射率约为90.8%左右。从图26可以得出，Cr/Ag对波长450nm的光的反射率低于Al，Cr/Ag对波长580nm和波长620nm的光反射率高于Al。其中，Cr/Ag对蓝光波段的光的反射率相较于Al偏低5%左右，而Cr/Ag对黄光波段和红光波段的光的反射率相较于Al都偏高5%左右，综合考虑，第一接触层271采用Cr/Ag作为底层，可以增加经过波长转换材料转换的黄光波段和红光波段的光反射到发光元件表面上的光线的反射率，从而提高发光装置的白光转换效率和光取出效率。需要说明的是，图26所示的反射率是指将金属层镀在玻璃基底上，光从玻璃侧入射，在10度角下的反射率，其中Al层的厚约300nm，Cr/Ag叠层中Cr层的厚度约为10埃，Ag的厚度为120nm。
图27显示了第一接触层271为Cr/Ag时，不同Cr厚度在400nm~700nm波段的反射率曲线图，其中曲线（1）为Cr的厚度为20埃的反射率，曲线（2）为Cr的厚度为10埃的反射率，曲线（3）为Cr的厚度为5埃时的反射率，可以从图27看出，曲线（1）、（2）、（3）都会随着波长增大，反射率逐渐增大。其中，曲线（1）在450nm时反射率为75.3%，在580nm反射率为85.8%，在620nm的反射率为87.5%；（2）在450nm时反射率为82.1%，在580nm反射率为89.6%，在620nm的反射率围90.9%；（3）在450nm时反射率为92.4%，在580nm反射率为93.8%，在620nm的反射率围93.2%。可知，Cr的厚度越小，第一接触层271对400nm~700nm波段的反射率越高。因而，在一优选实施例中，Cr的厚度介于5埃~20埃，若Cr的厚度大于20埃，可能影响第一接触层271的反射率，影响发光元件的光取出效率和发光装置的白光转换效率；若Cr的厚度小于5埃，可能导致第一接触层271与第一半导体层221之间的欧姆接触不好的问题，从而影响发光元件的光电特性。此外，Cr的厚度太薄，也会影响与第一接触层271与绝缘层之间的粘附性。
如图18和20所示，第一接触层271不仅包括形成在孔部220c内，还包括形成在第二绝缘层260部分表面上。在一实施例中，第一接触层271包含Ag时，在Ag与第二绝缘层260之间设置一层第二过渡层，以增加Ag与第二绝缘层260之间的粘附性。该第二过渡层可以为铬（Cr）、钛（Ti）等金属。在一优选实施例中，第二过渡层可以与第一过渡层为相同材料。
在一实施例中，第一接触层271还包括设置在Cr/Ag叠层上的其他金属，以防止Ag扩散。该其他金属可以包括铬(Cr)、钛(Ti)、铝（Al）、铂（Pt）、镍（Ni）、钨（W）等金属或上述金属材料的任意叠层之一。
在一实施例中，第二接触层可以与第一接触层271采用相同的材料也可以是不同的材料。
接续接触层270形成步骤，如图21俯视图、图22的局部放大示意图及图23的沿着图21线段A-A’的剖视图所示，发光元件2的制造方法包含一第三绝缘层280形成步骤。通过物理气相沉积法或化学气相沉积法等方式形成一第三绝缘层280于半导体结构220a上，再通过光刻、蚀刻的方式图案化第三绝缘层280，形成第五开口OP5、第六开口OP6以分别露出第一接触层271、第二接触层272。
在一些实施例中，第三绝缘层280的折射率大于1.4。第三绝缘层280可以包括SiO2、SiN、Al2O3等。第三绝缘层280可以为由高折射率的介质膜和低折射率的介质膜交替堆叠而成的多层膜结构，如布拉格反射层(DBR)。其中，高折射率的介质膜的材料可以为TiO2、NB2O5、TA2O5、HfO2、ZrO2等；低折射的介质膜的材料可以为SiO2、MgF2、Al2O5、SiON等。第三绝缘层280的厚度介于500nm与1500nm之间。第三绝缘层280中若干个第五开口OP5和若干个第六开口OP6的总面积优选为大于所述半导体叠层120总面积的20％。
接续第三绝缘层形成步骤，发光元件2的制造方法包含一焊盘电极形成步骤。如图24的俯视图及图25的沿着图24线段A-A’的剖视图所示，通过电镀、物理气相沉积法或化学气相沉积法等方式形成一第一焊盘电极291及一第二焊盘电极292于一或多个半导体结构220a上。第一焊盘电极291覆盖第五开口OP5，以与第一接触层271相接触，并通过第一接触层271及孔部220c与第一半导体层221形成电连接。第二焊盘电极292覆盖第六开口OP6，与第二接触层272相接触，并通过第二接触层272、金属层250以与第二半导体层223形成电连接。
在一实施例中，第二焊盘电极292在垂直于半导体叠层的投影方向上，与孔部220c不重叠，可以增加发光元件2与发光装置1之间的结合性。
一般地，焊盘电极(如第一焊盘电极291、第二焊盘电极292)的材质包括Ti、Al、Ni、Pt、Au，其中最表层是Au。为了方便发光元件2的封装、使用，在一些实施例中，可在焊盘电极(如第一焊盘电极291、第二焊盘电极292)上增加一层焊料层。该焊料层为包含Sn的材料，例如可以是Sn-Ag-Cu合金或者Sn-Sb合金。该焊料层的液相熔点为200~250℃。该焊料层的厚度可以为60～100μm，保证发光元件2在封装端具有足够的焊料进行焊接。在一些实施例中，该焊料层的厚度可以为80±10μm。焊料层的设置可便利于后续发光元件2的固晶封装，减少漏电的风险。
在另一实施例中，如图28所示，发光元件3包括波长转换层300、第一绝缘层310、半导体叠层320、第二绝缘层340、第一接触层371、第二接触层372、金属基板380、电极390。半导体叠层320包含一第一半导体层321、一第二半导体层323以及一有源层322位于第一半导体层321及第二半导体层323之间。半导体叠层320具有上表面S11和与上表面S11相对的下表面S12，其中上表面S11为第一半导体层321的表面，下表面S12为第二半导体层323的表面。半导体叠层320具有贯穿第二半导体层323、有源层322，延伸到第一半导体,321部分表面的孔部320c。第一绝缘层310覆盖半导体叠层320的侧壁以及部分上表面S11。第二接触层372位于半导体叠层320的下表面S12，即第二半导体层323上。第二接触层372包含一金属反射层，优选反射率为90%以上，例如Al或者Ag。第二绝缘层340覆盖第二接触层372，并具有一或多个开口与孔部320c在垂直于半导体叠层320的投影方向上具有重叠面积，该开口的面积小于孔部320c，即第二绝缘层340覆盖孔部320c的侧壁。第一接触层371通过半导体叠层320的孔部320c与第一半导体层321接触。金属基板380通过第一接触层370与第一半导体层321电接触。电极390通过第二接触层372与第二半导体层323电接触。波长转换层300设置在所述半导体叠层320上方上，可以将半导体叠层发射的第一波长的光转换成其他波长的光。在一些具体的应用场景中（例如植物照明），发光元件3中的波长转换层300包括转换成黄光波段的波长转换材料和转换成红光波段的波长转换材料，例如黄色荧光粉和红色荧光粉，使其具有更宽的色域、更接近太阳光光谱。在一优选实施例中，发光元件3发射第一波长（430nm~470nm）的光，波长转换层300将第一波长转换为第二波长（560nm~600nm）和第三波长（620nm~700nm）的光。第一接触层371包括Cr/Ag叠层与第一半导体层321接触，Cr/Ag在黄光波段和红光波段的反射率高于蓝光波段，可以大大增加经过波长转换材料转换的黄光波段和红光波段的光反射到发光元件表面上的光线的反射率，从而提高发光装置的白光转换效率和光取出效率。

Claims (16)

1.一种发光装置，其特征在，包括 ：
半导体叠层，所述半导体叠层包括第一半导体层、第二半导体层以及位于所述第一半导体层和第二半导体层之间的有源层，所述半导体叠层包括一或多个露出所述第一半导体层部分表面的孔部；
绝缘层，覆盖在所述半导体叠层的表面之上，并覆盖所述孔部的侧壁，在所述孔部处具有开口以裸露出所述第一半导体层的部分表面；
第一接触层，形成于所述绝缘层上，并通过所述开口接触所述孔部的第一半导体层表面；
以空气为入射介质，所述第一接触层在法向上对于620nm以上的光波的反射率大于85%。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第一接触层在法向上对大于620nm的光波的反射率大于560nm~600nm的光波的反射率，所述第一接触层在法向上对大于620nm的光波的反射率大于430nm~470nm的光波的反射率。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第一接触层包括与第一半导体层接触的铬/银叠层。
4.根据权利要求3所述的发光元件，其特征在于，所述铬层的厚度为5~20埃，所述银层的厚度为50~300nm。
5.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述绝缘层包含第一绝缘层和第二绝缘层，在所述第一绝缘层与第二绝缘层之间还设置有一金属反射层，所述金属反射层与第一绝缘层之间设置一粘附层。
6.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述金属反射层包括银或者铝。
7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：还包括一设置在所述绝缘层上的第二接触层，该第二接触层与所述第二半导体层形成电性连接。
8.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于：在垂直于所述半导体叠层方向的平面上，所述第二接触层的投影面积小于所述第一接触层的投影。
9.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第一接触层包含多个金属叠层，所述金属叠层包含银，所述银层的厚度为50~300nm。
10.一种发光元件，其特征在于，包括：
半导体叠层，所述半导体叠层包括第一半导体层、第二半导体层以及位于所述第一半导体层和第二半导体层之间的有源层，所述半导体叠层包括一或多个露出所述第一半导体层部分表面的孔部；
透明导电层，位于所述半导体叠层上；
接触层，包括第一接触层和第二接触层，所述第一接触层部分与所述孔部接触，所述第二接触层位于所述透明导电层上；
金属层，位于所述透明导电层与所述第二接触层之间；
焊盘电极，包括第一焊盘电极和第二焊盘电极，所述第一焊盘电极通过所述第一接触层与所述第一半导体层电接触，所述第二焊盘电极通过所述第二接触层与所述第二半导体层电接触，所述第二接触层与所述孔部在垂直于所述半导体叠层的投影方向上不重叠，所述第二焊盘电极与所述孔部在在垂直于所述半导体叠层的投影方向上不重叠；
其中，所述第一接触层包含多个金属叠层，所述第一接触层包含银，所述银层的厚度介于50~300nm。
11.根据权利要求10所述的发光装置，其特征在于：所述第一接触层在法向上对620nm~700nm光波的反射率大于430nm~470nm光波的反射率。
12.根据权利要求10所述的发光装置，其特征在于：所述第一接触层在法向上对620nm~700nm光波的反射率大于560nm~600nm光波的反射率。
13.根据权利要求10所述的发光装置，其特征在于：所述第一接触层在法向上对560nm~600nm光波的反射率大于430nm~470nm光波的反射率。
14.根据权利要求10所述的发光元件，其特征在于，还包括第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述第二半导体层上，所述第一绝缘层具有一或多个露出透明导电层部分表面的第一开口，所述金属层通过所述第一开口与所述透明导电层接触。
15.根据权利要求1~14任一所述的发光装置，其特征在：还包括一设置在所述半导体叠层的表面之上的波长转换层，所述有源层向外发射波长为430nm~470nm的光线，并且至少一部分的光线经过所述波长转换层进行激发转换为620nm~700nm的光线。
16.根据权利要求1~14任一所述的发光装置，其特征在：还包括一设置在所述半导体叠层的表面之上的波长转换层，所述有源层向外发射波长为430nm~470nm的光线，并且至少一部分的光线经过所述波长转换层进行激发转换为560nm~600nm的光线。
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