使用液晶聚合物的发光二极管封装件的制作方法

专利名称：使用液晶聚合物的发光二极管封装件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用液晶聚合物的发光二极管封装件，更具体地说，涉及一种通过使用液晶聚合物实现的对环境友好的发光二极管(LED)封装件，因此提高了可靠性并防止了环境污染或玷污。
背景技术：
发光二极管(LED)芯片是由半导体制成的固体发光元件，与其它热转换发光元件相比，LED芯片稳定、可靠且寿命长。另外，LED芯片可以以低电压并使用数十mA的电流来驱动，从而消耗较少的功率，因此可以进一步预期LED芯片作为发光元件的有效性。LED越来越多地在各种领域中用作光源。例如，边光式LED可以在小型液晶显示器 (例如，移动电话或PDA的显示器)的背光单元中用作光源；闪光发光二极管可以用作具有摄像头的移动电话的光源，且可以用作标志牌照明；高输出LED可以用作用于电装置等的照明系统的光源。随着LED的应用领域正在扩展，需要开发出确保长期可靠性的作为下一代照明光源的LED。然而，在现有的LED封装件中，通过注射成型在引线框架上模制类似杯形状的LED 封装件来形成封装件主体。在这种情况下，使用尼龙基聚合物(例如，聚邻苯二酰胺(PPA) 或聚酰胺(PA)基聚合物)作为注射成型的材料。对于通过将尼龙基聚合物(PPA、PA、PA46、PA9T)注射成型所形成的封装件主体， 当向LED封装件施加高电压电流以产生高亮度的光时，由于LED芯片产生的高温热，所以封装件主体会劣化从而变色，进而使反射体效率劣化。这导致了总体LED封装件的发光效率和可靠性的劣化。另外，尼龙基聚合物可含有卤素元素(F、Cl、Br和I)，从而引起环境污染。

发明内容
技术问题本发明的一方面提供了一种代替传统使用的尼龙基树脂而使用液晶聚合物的对环境友好的发光二极管(LED)封装件，因此提供了长期的可靠性，并排除了卤素元素的使用。技术方案根据本发明的一方面，提供了一种使用液晶聚合物的发光二极管(LED)封装件， 其包括封装件主体，通过使用液晶聚合物形成；引线框架，形成在所述封装件主体上；LED 芯片，安装在所述引线框架上；树脂封装单元，封装所述LED芯片，所述树脂封装单元含有磷光体。所述液晶聚合物可以含有玻璃纤维或矿盐。所述液晶聚合物可以含有Ti02、MgO 和CaCO3中的至少任何一种。所述液晶聚合物可以含有热稳定剂和抗光剂中的至少任何一种。
使用液晶聚合物的所述LED封装件还可以包括将所述LED芯片和所述引线框架电连接的结合线。所述封装件主体可以包括具有用于容纳所述LED芯片的凹进部分的反射杯。所述 LED芯片安装在所述凹进部分中。所述引线框架可以形成在所述反射杯的底部上。所述封装件主体可以通过模制所述弓I线框架的一部分来形成，所述弓丨线框架可以镀覆有银(Ag)。所述树脂封装单元可以包括蓝色磷光体、绿色磷光体、红色磷光体和黄色磷光体中的一种或多种，或者可以被形成为具有多层结构，所述树脂封装单元可以由透明树脂制成。根据范围为450nm至780nm的可见光区域中的波长，所述液晶聚合物可以具有 90%或更高的白度(Lx(D65))和70%或更高的反射系数(或反射率)。


图1是根据本发明示例性实施例的使用液晶聚合物的发光二极管(LED)封装件的垂直剖视图；图2是在可见光区域中反射系数与波长的曲线图；图3至图8是示出根据本发明示例性实施例的LED芯片的示图；图9至图27是示出根据本发明另一示例性实施例的LED芯片的示图；图观至图31是示出根据本发明另一示例性实施例的LED芯片的示图；图32至图37是示出根据本发明另一示例性实施例的LED芯片的示图；图38至图41是示出根据本发明另一示例性实施例的LED芯片的示图；图42至图52是示出根据本发明另一示例性实施例的LED芯片的示图；图53至图62是示出根据本发明另一示例性实施例的LED芯片的示图；图63至图66是示出磷光体以多层形式堆叠在UV LED芯片或蓝光LED芯片上的结构的示例的剖视图；图67是示出根据本发明另一示例性实施例的使用液晶聚合物的LED封装件的垂直剖视图；图68是根据本发明示例性实施例的使用液晶聚合物的LED封装件的亮度变化与操作时间的曲线图；图69是反射系数与形成封装件主体的材料的曲线图。
具体实施例方式现在将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，而不应该被解释为局限于在此提出的实施例。而是提供这些实施例使本公开将是彻底的且完整的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚起见，会夸大形状和尺寸，并且将始终使用相同的标号来指示相同或类似的组件。图1是根据本发明示例性实施例的使用液晶聚合物的发光二极管(LED)封装件的垂直剖视图。如图1中所示，根据本发明示例性实施例的LED封装件1包括封装件主体110、模制在封装件主体110中的引线框架120、安装在引线框架120上的LED芯片100、磷光体160和树脂封装单元150。另外，LED封装件1还包括将LED芯片100电连接到引线框架120的结合线140。通过使用液晶聚合物来注射成型封装件主体110，并在封装件主体110上形成引线框架120。形成电极，并且电极连接到LED芯片100的正极端子和负极端子。正极端子和负极端子被分开设置，从而彼此电绝缘。这里，液晶聚合物是在溶液或溶解状态下展现出结晶性的聚合物。即使在熔融状态下，液晶聚合物仍保持晶体状态，并具有优异的耐热性和压塑性(或成型性)。具体地说， 与注射成型现有技术的LED封装件的封装件主体中使用的尼龙基聚合物相比，液晶聚合物具有优异的导热性，从而将LED芯片产生的热有效地释放到外部。液晶聚合物根据其中的硬分子环的取向(或排列)而具有自增强作用，从而具有高的机械强度，并且液晶聚合物还具有从低温到高温的高冲击强度。另外，液晶聚合物具有优异的耐热性和电绝缘性，具有低熔融粘度，从而有助于成型，以成型为具有小的厚度，并且液晶聚合物具有优异的阻气性。因此，在当前示例性实施例中，使用液晶聚合物用于封装件主体110。S卩，因为在封装件主体110的注射成型中使用液晶聚合物，所以与现有的尼龙基注射成型的树脂产品相比，封装件主体110展现出对于高温和光的优异的可靠性，并且因为封装件主体110具有低吸湿性，所以其较少地由于湿气渗透而劣化。另外，近来已经在许多辖区中加强了关于卤素元素(F、Cl、Br和I)的使用的环境法规，并且现有的注射成型的树脂含有少量的卤素元素，而液晶聚合物则不含有，由此使得液晶聚合物在未来用作对环境友好的材料。另外，向用于注射成型封装件主体110的液晶聚合物中加入玻璃纤维和矿盐可以进一步提高其机械强度。另外，可以将TI02、MgO和CaCO3中的至少任何一种作为光催化剂加入到液晶聚合物，以提高白度(Lx(D6Q)，从而制造出满足白度水平为90%或更高的封装件主体。在这种情况下，如图2中所示，根据可见光区域中的波长(波长范围)，液晶聚合物的反射系数可以为70%或更高。除此之外，在当前示例性实施例中，因为通过使用含有热稳定剂和光稳定剂的液晶聚合物来注射成型封装件主体110，所以可以进一步提高LED封装件的热稳定性和光学稳定性。引线框架120从封装件主体110突出，从而电连接到外部电源。突出的引线框架可以具有各种形状，并可以用银(Ag)镀覆，从而反射从LED芯片100发射的光。LED芯片100可以通过粘结剂等结合到引线框架120的上表面，并当通过结合线 140接收来自外部电源的电流时产生预定波长的光。这里，LED芯片100可以被构造为具有半导体堆叠结构，以发射从UV、蓝色、绿色或红色波长区域、从UV、蓝色、黄色和绿色波长区域、从UV和蓝色波长区域、从UV和绿色波长区域、从蓝色、黄色和绿色波长区域或者从黄色和红色波长区域中选择的第一波长区域的光。半导体堆叠结构可以具有以下结构诸如(Al)GaN、AlN或hGaN的低温
至500°C )缓冲层，形成在作为晶体生长基底的诸如蓝宝石(Al2O3)、碳化硅(SiC)、氧化锌 (ZnO)、砷化镓(GaAs)或硅(Si)基底的单晶基底上；形成在缓冲层上的η型覆层，包括其上掺杂有Si或不含Si的an)GaN或(Al)GaN层的多层；形成在η型覆层上的多层活性层，包括InGaN (阱层)AnGaN (势垒层)、InGaN/GaN或hGaN/AlGaN。可以在活性层上形成ρ型覆层，P型覆层包括其上掺杂有Mg或不含Mg的(Al)GaN或(L)GaN的多层。现在将参照图3至图62描述根据本发明示例性实施例的LED芯片的堆叠结构的各种示例。首先，图3至图8示出了根据本发明示例性实施例的LED芯片。如图所示，根据本发明示例性实施例的LED芯片包括基底310、形成在基底310上的缓冲层311、发光结构、贯穿地形成在发光结构的至少一部分中的贯通缺陷和基于通孔缺陷的V形扭曲结构360，发光结构包括顺序地堆叠在缓冲层311上的η型氮化物半导体层、 活性层320、ρ型氮化物半导体层335和333。还可以在缓冲层311和η型氮化物半导体层 313之间包括未掺杂的GaN层312。ρ型氮化物半导体层333和335以及活性层320的多个部分通过台面蚀刻工艺被去除，以暴露η型氮化物半导体层313的上表面的一部分，η型电极317形成在暴露的η型氮化物半导体层313上。由ITO (氧化铟锡)等制成的透明电极340形成在ρ型氮化物半导体层333上，结合电极337形成在透明电极340上。适合于生长氮化物半导体单晶的基底310优选地由包括蓝宝石的透明材料制成。 除此之外，基底310可以由氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、硅、碳化硅(SiC)、 氮化铝(AlN)等制成。缓冲层311起到在基底310上生长η型氮化物半导体层313之前提高与形成为包括蓝宝石的基底310的晶格匹配的作用。缓冲层311通常可以由未掺杂的GaN、InGaN、AlN、 InN.AlInGaN.SiC和SiO的一个或多个层的材料制成。根据基底310的类型和基底310的生长方法，可以省略缓冲层311。η型氮化物半导体层313包括其中掺杂有η型杂质(例如，Si,Ge, Sn等)的η型 GaN接触层313a、位于η型GaN接触层313a上的具有V形扭曲结构360的η型GaN层31 以及η型超晶格层315。η型超晶格层315具有包括Α1ΧΙ (^ΖΝ(0彡χ、y、ζ彡1)的重复地堆叠的三层或更多层的结构，优选地结构为包括AlGaN层、GaN层和InGaN层重复地堆叠的三层，在这种情况下，AKkiN层、GaN层和InGaN层中的至少一个具有20nm或更小的厚度。可以通过改变η型杂质的浓度、各个层的厚度或各个层的成分，将η型GaN层31 或η型超晶格层315形成为多层膜。例如，可以改变GaN成分的掺杂浓度，并可以堆叠所形成的若干个不同的层或者具有不同的GaN、InGaN和AWaN成分的两个或更多个层，可以重复具有不同杂质浓度的层，或者可以重复具有不同厚度的层，以形成η侧多层膜。η侧多层膜可以设置在η型接触层和活性层之间。同时，围绕贯通电位350形成V形扭曲结构360，以防止电流集中在贯通电位350中。图4和图5示出了 V形扭曲结构360，图4是剖视图，而图5是透视图。如图所示，V形扭曲结构360具有包括规则生长面0001和倾斜生长面1_101两者的表面形式。当从上观看时倾斜生长面1-101具有规则的六边形形状，并具有类似V的截面形状。如上所述，在形成贯通电位350的位置中选择性地产生V形扭曲结构。贯通电位 350可以在V形扭曲层中终止(参见图4中的(b)和(c))。在V形扭曲结构360中，V形谷形式沿各个层的厚度方向即从η型GaN层31 朝向活性层320和ρ型氮化物半导体层333变得更加缓和，V形谷在ρ型GaN层33 之后在 P型GaN接触层333a的附近逐渐变平，从而导致形成均勻的层结构(参见图4)。在这种情况下，因为形成V形的层的生长温度为900°C或更低，所以保持V形，而如果形成V形的层的生长温度为1，000°C或更高，则V形被填满。以这种方式，在当前示例性实施例中，通过调节半导体层的生长温度来控制V形扭曲结构，稍后将更详细地描述用于制造氮化物半导体LED芯片的方法。如上所述，在以存在倾斜生长面的状态形成的ρ型氮化物半导体层333中，因为在存在V形扭曲结构沈0的部分处形成具有半绝缘体特性的导电率低的P型GaN层，所以电流中断效果会是明显的。根据在存在V形扭曲结构的部分处中断电流的特性，在施加静电时，通过缺陷(贯通电位)集中的电流被中断，从而显著地提高了元件的ESD抗力(或耐性)。具体地说，在当前示例性实施例中，基于反方向，ESD耐压值升高至6kV或更高。在评估ESD阻抗时，在特定电压下的良品率(在施加ESD之后无缺陷单元的数量/ 在ESD之前无缺陷单元的数量X 100)比绝对耐压值更加重要。基于在2kV的反向电压下的良品率，在当前示例性实施例中提出的结构的应用获得了现有结构中的60%的ESD良品率显著地提高至95%的效果。通常，宽度和长度为几百微米的发光元件包括一个或多个V形扭曲，V形扭曲等于或少于贯通电位350的分布。例如，当存在5X 108/Cm2数量的电位时，存在5X 108/cm2或更少数量的V形扭曲，最理想地，在所有的电位中产生V形扭曲，并且通过相同的分布和相同的数量形成电位和V形扭曲。在根据当前示例性实施例的结构中，基本上在所有的电位中形成V形扭曲。现在将参照图3描述氮化物半导体LED芯片300的构造。形成在η型超晶格层 315上的活性层320可以被构造为具有由AlxInyfeizN(0彡χ、y、ζ彡1)形成的多量子阱结构。例如，活性层320可以被形成为具有多量子阱结构，其中，基于InGaN的量子阱层和GaN
基量子势垒层交替地堆叠。可以通过调节量子势垒层的高度、量子阱层的厚度或组成和量子阱的数量来调整活性层32的波长或量子效率。同时，活性层320可以被构造为单个量子阱层，或者可以被构造为双异质结构。ρ型氮化物半导体层333是掺杂有ρ型杂质(例如，Mg、Zn、Be等)的半导体层。 P型氮化物半导体层333包括P型超晶格层335、P型AWaN层33 和ρ型(In) GaN接触层 333a。ρ型超晶格层3；35具有由AlxInyGiizN(0彡x、y、ζ彡1)制成的三个层或更多个层重复地堆叠的结构。例如，P型超晶格层335通常可以具有至少一个层的厚度为20nm或更小的由AKiaN层、GaN层和InGaN层制成的三个层的重复的结构。另外，可以通过改变η型杂质的浓度、各个层的厚度或各个层的成分，将ρ型(Al)GaN层33 或ρ型超晶格层335形成为多层的层。例如，可以改变GaN成分的掺杂浓度，从而形成若干个层，或者可以堆叠具有不同的GaN、InGaN和AlGaN成分的两个或更多个层，可以将具有不同的杂质浓度的层重复，或者可以将具有不同厚度的层重复，以形成P侧多层膜。P侧多层膜可以设置在P型接触层和活性层之间。具体地说，ρ型(Al)GaN层33 的厚度影响正向ESD特性。在当前示例性实施例中，位于活性层上的基于P型GaN的材料层(P型超晶格层、P型GaN层和ρ型GaN接触层) 的厚度为250nm或更大，从而正向ESD值可以具有6kV或更高的相对高的耐压值。在根据本发明示例性实施例的氮化物半导体LED芯片300中，围绕穿过发光结构的贯通电位形成V形扭曲，以提高该部分处的电阻，因此中断当施加静电时通过缺陷(贯通电位)集中的电流，从而提高了 ESD抗力(或容限)。S卩，在现有技术中，贯通电位导致漏电流，因此当放出静电时，电流集中，从而损坏元件，而在当前示例性实施例中，取而代之的是，贯通电位用于通过V形扭曲结构提高贯通电位附近的电阻，因此提高了基于反方向的6kV或更高的ESD水平。现在将描述根据本发明示例性实施例的用于制造如上所述构造的氮化物半导体 LED芯片的方法。图6至图8是示出根据本发明示例性实施例的用于制造氮化物半导体LED芯片的方法的顺序工艺的示图。首先，如图6中所示，准备基底410，并在基底410上形成缓冲层411。如上所述，适合于生长氮化物半导体单晶的基底410优选地由包括蓝宝石的透明材料制成。基底410可以由氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、硅、碳化硅(SiC)、 氮化铝(AlN)等制成。另外，可以在基底的表面上形成一个或多个凹凸。凹凸可以具有各种形状，例如圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等。另外，凹凸的截面具有各种形状(例如，圆形(或卵形)、三角形、四边形等)的基底表面结构可以用于提高发光元件的亮度，并减少晶体缺陷。缓冲层411起到在基底上生长η型氮化物半导体层之前提高与形成为包括蓝宝石的基底410的晶格匹配的作用。通常，缓冲层411可以由基于氮化物半导体(GaN、AlN等) 或基于碳化物(SiC等)的材料制成。当使用基于氮化物半导体的材料形成缓冲层时，可以将形成温度(生长温度)调节为在200°C至900°C的范围内，当使用基于碳化物的材料来形成缓冲层时，可以将形成温度(生长温度)调节为在500°C至1，500°C的范围内。然而，根据基底410的类型和生长方法，可以省略缓冲层411。随后，在不加入η型杂质的情况下，在缓冲层411上生长在0.01 μ m至几个μπι的范围内的未掺杂的GaN层412，并且在GaN层412上形成其中掺杂有η型杂质(例如，Si、 Ge、Sn等)的η型GaN接触层413a。在这种情况下，η型杂质的浓度优选地为3Χ 1018/cm3或更高，并可以获得这样的效果，即，随着η型杂质的浓度升高，阈值电压(Vf)被减小到在结晶性不劣化的范围内。在这种情况下，如果η型杂质的浓度超过5 X IO2Vcm3,则将结晶性将劣化，因此优选地，将η型杂质的浓度确定为在结晶性不劣化的范围(3X1018/cm3至5X1021/cm3)内。
随后，在η型GaN接触层413a上形成具有V形扭曲结构460的η型GaN层413b。 通过使用调节生长温度的方法或通过使用化学蚀刻方法形成V形扭曲结构460。在调节生长温度的方法中，在使用氮作为载气的气氛下，在范围为700°C至950°C 的温度下生长η型GaN或未掺杂的GaN，从而在GaN层41 上形成V形扭曲结构460。在化学蚀刻方法中，从反应器槽(或反应器系统)中取出具有其上形成至η型GaN 层41 的结构的基底，然后通过使用磷酸将η型GaN层41 的表面进行化学蚀刻。在这种情况下，可以形成类似的V形层结构。V形层结构基本上存在于形成贯通电位的部分处。贯通电位仍可存在，从而穿过后面将形成的半导体层，但是在多数情况下，贯通电位在层的中间基本上停止。通常，宽度和长度为几百微米的发光元件包括一个或多个V形扭曲，V形扭曲等于或少于贯通电位450的分布。例如，当存在5X 108/Cm2数量的电位时，存在5X 108/cm2或更少数量的V形扭曲，最理想地，在所有的电位处产生V形扭曲，并且通过相同的分布和相同的数量形成电位和V形扭曲。在根据当前示例性实施例的结构中，基本上在所有的电位处形成V形扭曲。以这种方式，形成具有V形扭曲结构460的η型GaN层413b，然后，如图7中所示， 在η型GaN层41 上重复地堆叠由AlxIny^izN(0彡x、y、z彡1)形成的各自具有不同组成的三个或更多个层，以形成η型超晶格层415。然后，交替地堆叠AlxIny^izN和AlxIny^izN(0彡x、y、z彡1)，以形成具有一个或多个量子阱结构的活性层420。在这种情况下，可以通过调节活性层420的量子阱的势垒的高度、阱层的厚度和组成以及量子阱的数量来调整波长或量子效率。同时，η型超晶格层415和活性层420的生长温度为900°C或更低，从而保持形成在η型GaN层41 上的V形扭曲结构。随后，重复地堆叠由掺杂有或部分未掺杂有ρ型杂质的AlxIny^izN (0彡χ、y、 z^l)的各自具有不同组成的三个或更多个层，以形成ρ型超晶格层435。通常，可以依次重复地执行 AlGaN/GaN/InGaN。ρ型杂质包括Mg、Zn、Be等，在它们中，通常可以使用Mg。然后，在ρ型超晶格层435上形成ρ型GaN层43北，并在ρ型GaN层43 上形成具有较高掺杂浓度的P型杂质的P型GaN接触层433a，然后，在ρ型GaN接触层433a上形成诸如ITO或IZO的透明导电材料，以形成透明电极440。ρ型GaN层43 的厚度影响正向ESD特性。当位于活性层上的基于ρ型GaN的材料层的厚度为250nm或更大时，可以将6kV或更高的高耐压值实现为正向ESD值。同时，ρ型超晶格层435、p型GaN层43 和ρ型GaN接触层433a在1，000°C或更高的温度下生长，在该生长温度下，填充V形谷，从而使P型GaN接触层433a的表面平坦。然后，如图8中所示，对透明电极440、p型GaN接触层433a、ρ型GaN层43 、ρ型超晶格层435、活性层420、η型GaN层41 和η型GaN接触层413a进行台面蚀刻，以暴露 η型GaN接触层413a的一部分。在被暴露的η型GaN接触层413a上形成η型电极417，在透明电极440上形成ρ 型电极437，从而制造出根据本发明示例性实施例的氮化物半导体LED芯片400。在制造LED芯片时，可以省去生长基底，并在ρ型上侧和η型下侧上分别形成电极，从而制造为垂直型元件。另外，可以在ρ型或η型半导体的至少一侧上或者在LED芯片的暴露表面上形成至少一个或多个凹凸(或凹凸结构或者不规则的或不均勻的结构)，从而提高光提取效率。在当前示例性实施例中，可以通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)形成半导体层，或者也可以使用各种其它常规的已知方法。在通过如上所述的方法制造的氮化物半导体LED芯片中，在η型氮化物半导体层、 活性层或P型氮化物半导体层中的至少一层的贯通电位所位于的一部分上有意地形成V形扭曲结构，从而提高ESD效果。如上所述，本发明的基本构思是靠近贯通电位(围绕贯通电位或在贯通电位附近)形成V形扭曲结构，从而当静电施加到该区域时防止该区域中的电流集中，因此防止对 LED芯片的损坏。V形扭曲结构可以形成在发光结构的贯通电位所位于的任何层上。另外，除了在当前示例性实施例中示出的LED芯片的结构之外，LED芯片可以包括任何已知的结构，只要其可以靠近贯通电位形成V形结构来防止漏电流即可。现在将参照图9至图27描述根据本发明的不同示例性实施例的LED芯片。图9是示出了根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片的结构的剖视图。在图9中示出的根据示例性实施例的半导体LED芯片500包括由Si-Al合金制成的基底501(在下文中称作“Si-Al合金基底”)以及形成在基底501的上表面和下表面上的保护层520。在形成在Si-Al合金基底501的上表面上的保护层520上顺序地堆叠接合金属层 502、反射金属层503、ρ型半导体层504、活性层505和η型半导体层506。可以由GaN基半导体材料(即，AlxGayIn(1_x_y)N(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)) 等制成的P型半导体层504和η型半导体层506以及活性层505构成发光结构。在η型半导体层506上形成η侧电极507。设置在接合金属层502和ρ型半导体层504之间的反射金属层503将从半导体层入射的光向上反射，从而提高垂直型半导体LED芯片500的亮度。反射金属层503可以由从Au、Ag、Al、Mi和它们中的两种或更多种的合金等组成的组中选择的金属制成。然而，根据需要，可以省去反射金属层503。接合金属层502用于将Si-Al合金基底501结合到发光结构。接合金属层502可以由Au等制成。在当前示例性实施例中，半导体LED芯片500包括接合金属层502，但是Si-Al合金基底501可以在不存在接合金属层502的情况下直接结合到半导体层504的表面。如上所述，根据当前示例性实施例的半导体LED芯片500使用Si-Al合金基底501 作为导电基底。Si-Al合金在热膨胀系数、机械可加工性和成本方面是有利的。S卩，Si-Al合金基底501的热膨胀系数相似于蓝宝石基底(图10中的550)的热膨胀系数(大约6至7ppm/K)。因此，当通过使用Si-Al合金基底501制造半导体LED芯片 500时，可以显著地减少在结合由硅(Si)制成的导电基底的工艺中和在通过激光照射来分离蓝宝石基底的工艺中出现的基底的弯曲现象以及在发光结构中出现的裂纹产生现象，因此可以获得具有低缺陷率的高质量半导体LED芯片500。
另夕卜，Si-Al合金基底501的热导率范围为120W/m · K至180W/m · K，从而具有优异的散热特性。除此之外，因为可以通过熔化Si和Al容易地制造Si-Al合金基底501，所以可以以低成本容易地获得Si-Al合金基底501。具体地说，在根据当前示例性实施例的半导体LED芯片500中，在Si-Al合金基底 501的上表面和下表面上另外形成保护层520，从而防止对Si-Al合金基底501的化学损坏。这里，保护层520可以由金属或导电性电介质制成。在这种情况下，当保护层520 由金属制成时，该金属可以是选自于由Ni、Au、Cu、W、Cr、Mo、Pt、Ru、诎、Ti和Ta组成的组中的一种或它们中的至少两种或更多种的合金。当保护层520由金属制成时，可以通过非电镀覆形成保护层520。在这种情况下， 可以在Si-Al合金基底501和由金属性材料制成的保护层520之间进一步形成晶种金属层 510，从而在镀覆保护层520的工艺中用作晶种。晶种金属层510可以由Ti/Au等制成。另外，当保护层由导电性电介质形成时，可以通过沉积、溅射等形成由导电性电介质材料制成的保护层。优选地，保护层520的厚度范围为Ο.ΟΙμπι至20μπι，更优选地，其厚度范围为 IymM 10 μ m。现在将参照图10至图17描述根据当前示例性实施例的用于制造半导体LED芯片的方法。图10至图17是示出了根据当前示例性实施例的用以显示制造半导体LED芯片的方法的顺序工艺的剖视图。首先，如图10中所示，准备蓝宝石基底550作为生长基底。接下来，如图11中所示，在蓝宝石基底550上顺序地形成η型半导体层506、活性层505和ρ型半导体层504。然后，如图12中所示，通过使用具有高反射系数的金属性材料(例如，Au、Al、Ag、 Mi等)，在P型半导体层504上形成反射金属层503。然后，如图13中所示，在Si-Al合金基底501上形成保护层520。可以通过使用金属或导电性电介质形成保护层520。这里，当保护层520由金属制成时，保护层520可以由选自于由Au、Cu、W、Cr、Mo、 Pt,Ru,Rh,Ti和Ta组成的组中的任何一种制成，或者可以由该金属组中的两种或更多种的合金制成，并且可以通过非电镀覆、金属沉积(或金属化)、溅射、化学气相沉积等形成。在这种情况下，当由金属性材料制成的保护层520通过非电镀覆形成时，可以在 Si-Al合金基底501的表面上形成保护层520之前另外形成晶种金属层510，以在镀覆工艺中用作晶种。另外，当保护层520由导电性电介质制成时，保护层520可以由ΙΤ0、IZ0、CI0等制成，并可以通过沉积、溅射等形成。优选地，保护层520可以被形成为在Si-Al合金基底501的整个表面上具有 0. 01 μ m至20 μ m的厚度范围，更优选地，保护层520被形成为具有1 μ m至10 μ m的厚度范围。如果保护层520被形成为比0. 01 μ m薄，则保护层520不能适当地防止由诸如 HC1、HF、K0H等的化学品造成的化学损坏(稍后描述)，而如果保护层520被形成为比20 μ m厚，则Si-Al合金基底501的热膨胀系数将可能改变。因此，优选地将保护层520形成为厚度在上述范围内。虽然未示出，但是在形成保护层520之后，可以使保护层520的表面经过化学机械抛光(CMP)，以改善其表面粗糙度。如上所述，在制备了其上形成有保护层520的Si-Al合金基底501之后，如图14 中所示，通过使用接合金属层502将其上形成有保护层520的Si-Al合金基底501结合到反射金属层503。这里，如上所述，可以通过使用接合金属层502将Si-Al基底501结合到反射金属层503，或者可在不使用接合金属层502的情况下将其上形成有保护层520的Si-Al合金基底501直接结合到反射金属层503。然后，如图15中所示，通过激光剥离(LLO)工艺将蓝宝石基底550与η型半导体层506分离。在分离蓝宝石基底550之后，可以执行使用诸如HC1、HF、K0H等的化学物质的
清洗工艺。然后，如图16中所示，在根据蓝宝石基底550的分离所暴露的η型半导体层506 上形成多个η侧电极507。这里，在形成η侧电极507之前，可以对η型半导体层506的表面执行使用KOH等的变形(texturing)工艺，以提高芯片的光提取效率。随后，如图17中所示，切割η侧电极507之间的η型半导体层506、活性层505、ρ 型半导体层504、反射金属层503、接合金属层502、保护层520、晶种金属层510和Si-Al合金基底501，从而按芯片分离(或分离为芯片)。因此，获得根据当前示例性实施例的半导体LED芯片500。以这种方式，在当前示例性实施例中，在Si-Al合金基底501的表面上另外形成保护层520(例如，Ni)具有如下效果可以防止Si-Al合金基底501的Al金属被化学物质蚀刻，所述化学物质例如为在清洗工艺中使用的HC1、HF、K0H等或者在将蓝宝石基底550与η 型半导体层506分离之后所执行的η型半导体层506的表面变形工艺中使用的Κ0Η。因此，在当前示例性实施例中，可以防止Si-Al合金基底501的表面变得不规则， 从而防止结合到Si-Al合金基底501的表面的发光结构被剥离。另外，当使用诸如Ni等的金属来形成保护层520时，其改善了 Si-Al合金基底501 的表面粗糙度，从而有利地巩固了 Si-Al合金基底501和发光结构之间的接合。S卩，在现有技术中，在接合金属层502上形成Si-Al合金基底501之前，使用诸如酸等的化学物质使Si-Al合金基底501经历清洗工艺，从而消除自然氧化物膜，在这种情况下，Si-Al合金基底501的表面被蚀刻，以形成平均尺寸范围为200nm至500nm的表面凹凸。 然而，在当前示例性实施例中，诸如Ni等的金属在Si-Al合金基底501的表面上被形成为保护层520，然后经过Ni CMP (化学机械抛光)，以将表面凹凸减小到具有5nm或更小的尺寸，因此改善了表面粗糙度，如同在镜面的情况。因为改善了 Si-Al合金基底501的表面粗糙度，所以可以巩固Si-Al合金基底501 和发光结构之间的结合，从而提高了结合良率。现在将参照图18详细地描述根据当前示例性实施例的修改的半导体LED芯片。 将省略与图9的实施例的元件相同的图18的实施例的元件的描述，并且将仅描述不同的元件。图18是示出了根据当前示例性实施例的修改的LED芯片的结构的剖视图。如图18中所示，保护层520形成在Si-Al合金基底501上以暴露Si-Al合金基底 501的多个部分，而不是形成在Si-Al合金基底501的整个上表面和下表面上，并且在保护层520上且在Si-Al合金基底501的被暴露的上表面上另外形成导电层522，在Si-Al合金基底501的下表面上形成接触金属层523，除了上述之外，根据该修改的半导体LED芯片 500的大多数元件与根据图9的实施例的半导体LED芯片的大多数元件相同。具体地说，在根据该修改的半导体LED芯片中，优选地，保护层520由绝缘材料而不是金属或导电性电介质制成。S卩，在根据该修改的半导体LED芯片中，虽然保护层520由绝缘材料而不是金属或导电性电介质制成，但是在Si-Al合金基底501上形成保护层520，以使Si-Al合金基底 501的多个部分暴露，并且在Si-Al合金基底501的包括保护层520的上表面上形成导电层 522，从而在保护层520的上部处将Si-Al合金基底501和发光结构电连接。这里，导电层522可以由金属等制成。现在将详细地描述根据该修改的用于制造半导体LED芯片的方法。将省略与图9 的示例性实施例的元件相同的元件的描述，并且将仅描述该修改中的不同元件。首先，如图10至图12中所示，在蓝宝石基底550上顺序地形成η型半导体层506、 活性层505、ρ型半导体层504和反射金属层503。这里，根据需要，可以不形成反射金属层 503。接下来，如图19中所示，在Si-Al合金基底501的整个表面上形成保护层520。这里，保护层520可以由绝缘材料制成。保护层520可以被形成为厚度范围为 0. 01 μ m 至 1 μ m0虽然未示出，但是在形成保护层520之后，可以使保护层520的表面经历CMP(化学机械抛光)。然后，如图20中所示，通过蚀刻等去除保护层520的多个部分，以暴露Si-Al合金基底501的上表面的多个部分。然后，如图21中所示，在Si-Al合金基底501的包括保护层520的上表面上形成导电层522。然后，如图22中所示，通过使用接合金属层502将形成在Si-Al合金基底501的上表面上的导电层522结合到反射金属层503。然后，如图23中所示，通过激光剥离工艺将蓝宝石基底550与η型半导体层506 分离。这里，在分离了蓝宝石基底550之后，可以执行使用诸如HCL、HF、K0H等的化学物质的清洗工艺。在这种情况下，根据当前示例性实施例，因为在Si-Al合金基底501的表面上形成保护层520和导电层522，所以可以防止Si-Al合金基底501的Al金属被在清洗工艺中使用的化学物质蚀刻。然后，如图M中所示，在根据蓝宝石基底550的分离所暴露的η型半导体层506 上形成多个η侧电极507。这里，在形成η侧电极507之前，可以对η型半导体层506的表面执行使用KOH等的变形工艺，以提高芯片的光提取效率。在这种情况下，根据当前示例性实施例，因为在 Si-Al合金基底501的表面上形成保护层520和导电层522，所以可以防止Si-Al合金基底 501的Al金属被在变形工艺中使用的化学物质蚀刻。然后，如图25中所示，执行磨光(lapping)工艺，以去除Si-Al合金基底501的包括保护层520的一定量的下表面，从而等于预定的厚度。然后，如图沈中所示，在通过磨光工艺暴露的Si-Al合金基底501的下表面上形成接触金属层523。然后，如图27中所示，切割η侧电极507之间的η型半导体层506、活性层505、ρ 型半导体层504、反射金属层503、接合金属层502、导电层522、保护层520、Si_Al合金基底 501和接触金属层523，从而按芯片分离(或分离为芯片)。因此，获得根据该修改的半导体 LED 芯片 500。现在将参照图28至图31描述根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片的结构。图观是根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片的剖视图。图四中的
(a)和(b)是图观的半导体LED芯片的平面图，图30中的(a)至(c)分别是在图四中的
(b)中示出的半导体LED芯片的沿A-A’线、B-B ’线和C-C、线截取的剖视图。通过顺序地堆叠导电基底640、第一导电半导体层630、活性层620和第二导电半导体层610形成根据当前示例性实施例的半导体LED芯片600。具体地说，根据当前示例性实施例的半导体LED芯片600包括形成在导电基底640和第一导电半导体层630之间的第一电极层660以及第二电极单元650，第二电极单元650包括电极焊盘部分650_b、电极延伸部分650-a和电极连接部分650-c。电极焊盘部分650-b被形成为从第一电极层660延伸到第二导电半导体层610 的表面，并与第一电极层660、第一导电半导体层630和活性层620电绝缘。电极延伸部分 650-a被形成为从第一电极层660延伸到第二导电半导体层610的内部，并与第一电极层 660、第一导电半导体层630和活性层620电绝缘。电极连接部分650_c形成在与在其上形成第一电极层660的层相同的层上，但与第一电极层660电绝缘。电极连接部分650-c用于将电极焊盘部分650-b和电极延伸部分650-a电连接。导电基底640可以是金属基底或半导体基底。当导电基底640由金属制成时，该金属可以是Au、Ni、Cu和W中的任何一种，当导电基底640是半导体基底时，其可以由Si、Ge 和GaAs中的任何一种制成。为了在半导体发光元件上形成导电基底，可以使用如下方法 通过形成镀覆晶种层来形成基底的镀覆方法；或者用于准备导电基底640并通过使用导电粘结剂(例如，Au, Au-Sn或I^b-Sr)将结合导电基底640的基底结合方法。相应的半导体层630和610可以由诸如GaN基半导体、ZnO基半导体、GaAs基半导体、GaP基半导体或GaAsP基半导体之类的无机半导体形成。可以例如通过使用分子束外延(MBE)方法形成半导体层。还可以通过从由第III-V族半导体、第II-VI族半导体和硅 (Si)组成的组中适当地选择半导体来实现半导体层。通过使用能量带隙比第一导电半导体层630和第二导电半导体层610的能量带隙小的材料来形成用于激发光发射的活性层620。例如，当第一导电半导体层630和第二导电半导体层610是GaN基化合物半导体时，可以通过使用能量带隙比GaN的能量带隙小的IniUGaN基化合物半导体来形成活性层620。即，活性层620可以包括hxAlyGa(1_x_y) Ν(0 < χ < 1，0 < y < 1，0 < x+y 。在这种情况下，就活性层620的特性而言，优选地，在活性层620中不掺杂杂质，并可以通过调节活性层620的成分的摩尔比来调整发射的光的波长。因此，半导体LED芯片 600能够根据活性层620的特性发射红外线、可见光和紫外线中的一种。根据活性层620，半导体LED芯片600的总体能带图包括能量阱结构，随着来自相应的半导体层630和610的电子和空穴移动，它们变色可在能量阱结构中被捕获，由此能够更有效地产生光发射。第一电极层660将第一导电半导体层630电连接到外部电源(未示出)。第一电极层660可以由金属制成。例如，第一电极层660可以包括作为η型电极的Ti和作为ρ型电极的Pd或Au。优选地，第一电极层660反射从活性层620产生的光。反射的光行进到发光面，从而提高了半导体LED芯片的发光效率。为了反射从活性层620产生的光，优选地，第一电极层660由在可见光区域中为白色系的金属制成。例如，第一电极层660可以由Ag、Al和Pt 中的任何一种制成。稍后将参照图30中的(a)至(c)描述第一电极层660。第二电极单元650将第二导电半导体层610电连接到外部电源(未示出)。第二电极单元650可以由金属制成。第二电极单元650可以包括作为η型电极的Ti和作为ρ 型电极的Pd或Au。具体地说，根据当前示例性实施例的第二电极单元650包括电极焊盘部分650-b、电极延伸部分650-a和电极连接部分650_c。参照图四中的(a)，电极焊盘部分650-b形成在第二导电半导体层610的表面上， 用虚线指示的多个电极延伸部分650-a位于第二导电半导体层610的内部中。图四中的(b)示出了沿A-A、线、B-B、线和C-C、线截取的在图四中的(a)中示出的第二导电半导体层610的上表面。选择性地截取A-A ^线，以示出仅包括电极延伸部分650-a的截面，选择性地截取B-B、线，以示出包括电极焊盘部分650_b和电极延伸部分650-a的截面，选择性地截取C-C、线，以示出不包括电极延伸部分650-a和电极焊盘部分650-b的截面。图30中的(a)至(c)是沿A-A ’线、B-B ’线和C-C鳴截取的在图四中的(b) 中示出的半导体LED芯片的剖视图。现在将参照图28、图四中的仏)、图四中的(b)和图 30中的(a)至(c)描述半导体LED芯片。在图30中的(a)中，电极延伸部分650_a从第一电极层660延伸到第二导电半导体层610的内部。穿过第一导电半导体层630和活性层620的电极延伸部分650_a向上延伸到第二导电半导体层610，在这种情况下，电极延伸部分650-a延伸到第二导电半导体层 610的至少一部分，而不是如电极焊盘部分650-b那样到达第二导电半导体层610的表面， 因为电极延伸部分650-a的目的在于在第二导电半导体层610中分布电流。因为电极延伸部分650-a用于在第二导电半导体层610中分布电流，所以需要其具有一定的面积。在这种情况下，因为电极延伸部分650-a不像电极焊盘部分650-b那样用于电连接，所以优选地，形成一定数量的电极延伸部分650-a，使其具有足够小的面积，以使电流在第二半导体层610内均勻地分布。如果电极延伸部分650-a的数量太少，则不能容易地执行电流分布，从而使电学特性劣化，然而如果电极延伸部分650-a的数量太多，则用于形成大量的电极延伸部分的工艺将是困难的，并且活性层将被减小，从而导致发光面积的减小。因此，考虑到这些条件，可以适当地选择电极延伸部分的数量。即，将电极延伸部分650-a实现为具有如下构造，即，使得它们占据被形成为尽可能地小的区域，并具有有效地用于电流分布的形状。 优选地，提供多个电极延伸部分650-a用于电流分布。另外，电极延伸部分650_a 可以具有圆柱形状。优选地，圆柱形电极延伸部分650-a的面积小于电极焊盘部分650-b 的面积。电极延伸部分650-a可以被形成为与电极焊盘部分650-b隔开。因为电极延伸部分650-a可以由第一电极层660上的电极连接部分650_c连接，所以电极延伸部分650_a 需要隔开一定的距离，以产生均勻的电流分布。 电极延伸部分650-a被形成为从第一电极层660延伸甚至到达第二导电半导体层 610的内部，因为电极延伸部分650-a被形成为用于分布电流，所以要求它们与其它层电隔离。因此，优选地，电极延伸部分650-a与第一电极层660、第一导电半导体层630和活性层 620电隔离。可以通过使用诸如电介质等的绝缘材料来执行所述电隔离。在图30中的(b)中，电极焊盘部分650-b从第一电极层660向上延伸到第二导电半导体层610的表面。电极焊盘部分650-b开始从第一电极层660形成且延伸，从而通过第一导电半导体层630、活性层620和第二导电半导体层610到达第二导电半导体层610的表面。具体地说，电极焊盘部分650-b旨在将第二电极部分650连接到外部电源(未示出)， 因此第二电极部分650可以包括至少一个电极焊盘部分650-b。电极焊盘部分650-b从第一电极层660向上延伸到第二导电半导体层610的表面。电极焊盘部分650-b在第二导电半导体层610的表面上电连接到外部电源，从而将电流提供到电极延伸部分650-a，因此优选地，电极焊盘部分650-b与第一电极层660、第一导电半导体层630和活性层620电隔离。可以通过使用诸如电介质等的绝缘材料形成绝缘层来执行所述电隔离。电极焊盘部分650-b用于将电流提供到电极延伸部分650-a，除此之外，因为电极焊盘部分650-b不与第二导电半导体层610电隔离，所以它能够直接分布电流。考虑到在将电流提供到电极延伸部分650-a的功能和将电流分布到第二半导体层610的功能中的所需功能，可以将电极焊盘部分650-b与第二导电半导体层610适当地电隔离。优选地，活性层620中的电极焊盘部分650-b的截面的面积比第二导电半导体层 610的表面上的电极焊盘部分650-b的截面的面积小。这是为了确保活性层620尽可能大以提高发光效率。然而，需要电极焊盘部分650-b在第二导电半导体层610的表面上具有一定的面积，从而连接到外部电源(未示出)。电极焊盘部分650-b可以位于半导体LED芯片600的中心处，在这种情况下，电极延伸部分650-a可以与电极焊盘部分650-b隔开，并均勻地分布来设置。参照图四中的 (a)，电极焊盘部分650-b和电极延伸部分650-a在第二导电半导体层610上均勻地分布来设置，以使电流分布最佳化。在图四中的(a)中，形成一个电极焊盘部分650-b和12个电极延伸部分650-a，如图所示，但是考虑到电连接情况(例如，电流分布情况，例如外部电源的位置、第二导电半导体层610的厚度等)，可以适当地选择电极焊盘部分650-b和电极延伸部分650-a的数量。当提供多个电极延伸部分650-a时，电极焊盘部分650_b和多个电极延伸部分650-a可以直接连接。在这种情况下，电极焊盘部分650-b可以形成在半导体发光元件 600(或半导体LED芯片600)的中心部分上，电极延伸部分650_a可以位于电极焊盘部分 650-b的周围，电极连接部分650-c可以以径向方式将电极焊盘部分650-b和电极延伸部分 650-a直接连接。可选地，多个电极延伸部分650-a中的一些极延伸部分650_a可以直接连接到电极焊盘部分650-b，其它电极延伸部分650-a可以连接到直接电连接到电极焊盘部分650_b 的电极延伸部分650-a ；即，所述其它电极延伸部分650-a可以间接地连接到电极焊盘部分 650-b。在这种情况下，可以形成较大量的电极延伸部分650-a，从而提高电流分布的效率。在图30中的(a)至(c)中，电极连接部分650_c形成在第一电极层660上，从而将电极焊盘部分650-b和电极延伸部分650-a连接。因此，第二电极单元650的大量部分位于与来自发射光的活性层620的光行进的方向相反的后表面上，因此提高了发光效率。 具体地说，在图30中的(c)中，仅电极连接部分650-c位于第一电极层660上，因此第二电极单元650没有位于第一导电半导体层630、活性层620和第二导电半导体层610上。因此，在图30中的(c)中示出的情况下，电极焊盘部分650-b和电极延伸部分650-a不影响光发射，提高了发光效率。在图30中的(c)中，具体地说，第一电极层660与导电基底640 接触，从而连接到外部电源(未示出)。电极连接部分650-c与第一电极层660电隔离。第一电极层660和第二电极部分 650是极性彼此相反且将外部功率分别提供到第一导电半导体层630和第二导电半导体层 610的电极，因此这两者有必要必须电隔离。可以通过使用诸如电介质等的绝缘材料来实现其电隔离。在图30中的(b)中，因为电极焊盘部分650-b位于第二导电半导体层610的表面上，所以可以获得垂直型半导体LED芯片的特性，在图30中的(c)中，电极连接部分650-c 位于与第一电极层660所位于的平面相同的平面上，可以获得水平型半导体LED芯片的特性。因此，半导体LED芯片600可以具有合并了水平型LED芯片和垂直型半导体LED芯片的结构。在图30中的(a)至(c)中，第二导电半导体层可以为η型半导体层，第二电极单元可以为η型电极单元。在这种情况下，第一导电半导体层630可以为ρ型半导体层，第一电极层660可以为ρ型电极。电极焊盘部分650-b、电极延伸部分650-a和电极连接部分 650-c构成第二电极单元650(即，电极焊盘部分650-b、电极延伸部分650-a和电极连接部分650-c是连接的第二电极部分)，当第二电极单元650是η型电极时，可以使用绝缘材料形成绝缘部分670，从而将第二电极单元650与ρ型电极的第一电极层660电隔离。图31中的(a)示出了根据本发明的不同示例性实施例的其上形成有凹凸图案680 的半导体LED芯片的光发射，图31中的(b)示出了根据本发明的不同示例性实施例的其上形成有凹凸图案680的半导体LED芯片中的电流分布。在根据当前示例性实施例的半导体LED芯片600中，第二导电半导体层610被构造为是沿发射的光行进的方向的最外表面。因此，可以通过使用常规已知的方法例如光刻等在第二导电半导体层610的表面上容易地形成凹凸图案。在这种情况下，从活性层620 发射的光在穿过形成在第二导电半导体层610的表面上的凹凸图案680时被提取，并可以通过凹凸图案680提高光提取效率。
凹凸图案680可以具有光子晶体结构。在光子晶体结构中，各自具有不同折射率的介质如晶体一样规则地排列，这样的光子晶体允许以光的波长的倍数的长度为单位进行光调节，从而进一步提高光提取效率。在制造出第二导电半导体层610且至第二电极单元 650之后，可以通过一定的适当工艺形成光子晶体结构。例如，可以通过蚀刻工艺形成光子晶体结构。虽然凹凸图案680形成在第二导电半导体层610上，但电流分布不受影响。参照图31中的(b)，电极延伸部分650-a中的电流的分布不受凹凸图案680的影响。相应的电极延伸部分650-a在凹凸图案680下方分布电流，凹凸图案680使发射的光被提取，因此提高了发光效率。现在将参照图32至图37描述根据本发明的不同示例性实施例的LED芯片的结构。图32是根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片的透视图，图33是图 32的半导体LED芯片的平面图。现在将参照参照图32和图33描述根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片。通过顺序地堆叠第一导电半导体层711、活性层712、第二导电半导体层713、第二电极层720、第一绝缘层730、第一电极层740和导电基底750形成根据本发明的不同示例性实施例的半导体LED芯片700。在这种情况下，第二电极层720包括第二导电半导体层 713之间的界面的暴露部分，第一电极层740电连接到第一导电半导体层711，并与第二导电半导体层713和活性层712电绝缘，由此形成从第一电极层740的一个表面向上延伸到第一导电半导体层711的至少一部分的一个或多个接触孔741。半导体LED芯片700的光发射由第一导电半导体层711、活性层712和第二导电半导体层713执行，因此将这些层称作发光堆叠主体710。S卩，半导体发光元件700包括发光堆叠主体710、电连接到第一导电半导体层711的第一电极层740、电连接到第二导电半导体层713的第二电极层720以及用于将电极层720和740电绝缘的第一绝缘层730。此外，半导体发光元件700包括用于生长或支撑半导体LED芯片700的导电基底750。半导体层711和713可以包括例如GaN基半导体、ZnO基半导体、GaAs基半导体、 GaP基半导体或GaAsP基半导体。可以例如通过使用分子束外延(MBE)方法形成半导体层。 除此之外，可以从由第III-V族半导体、第II-VI族半导体和硅(Si)组成的组中适当地选择半导体来实现半导体层。考虑到半导体层711和713的导电类型，半导体层711和713 掺杂有适当的杂质。通过使用能量带隙比第一导电半导体层711和第二导电半导体层712的能量带隙小的材料来形成用于激发光发射的活性层712。例如，当第一导电半导体层711和第二导电半导体层712是GaN基化合物半导体时，可以通过使用能量带隙比GaN的能量带隙小的InAlGaN基化合物半导体来形成活性层712。S卩，活性层712可以包括InxAlyGa(1_x_y) Ν(0 < χ < 1，0 < y < 1，0 < x+y 。在这种情况下，在活性层712的特性方面，优选地，在活性层712中不掺杂杂质，可以通过调节活性层712的成分的摩尔比来调整发射的光的波长。因此，根据活性层712的特性，半导体LED芯片700能够发射红外线、可见光和紫外线中的一种。电极层720和740分别是用于将电压施加到具有相同导电类型的半导体层的层，因此，考虑到它们的导电性，它们可以包括金属。即，电极层720和740是用于将半导体层 711和713与外部电源(未示出)电连接的电极。电极层720和740可以包括例如作为η 型电极的Ti和作为ρ型电极的Pd或Au。第一电极层740连接到第一导电半导体层711，第二电极层720连接到第二导电半导体层713，因此，考虑到连接到不同导电类型的第一电极层740和第二电极层720的特性，第一电极层740和第二电极层720由第一绝缘层730电隔离。优选地，第一绝缘层730 由低导电率的材料制成，因此第一绝缘层730可以包括例如氧化物(例如，SiO2)。优选地，第二电极层720反射从活性层712产生的光。因为第二电极层720位于活性层712的下侧，所以基于活性层712，第二电极层720位于与半导体发光元件700的发光方向相反的一侧。因此，从活性层712行进到第二电极层720的光与半导体LED芯片700 的发光方向相反，并且必须反射行进到第二电极层720的光，以提高发光效率。因此，当第二电极层720展现出光反射性能时，反射的光行进到发光面，因此提高了半导体LED芯片 700的发光效率。为了反射从活性层712产生的光，第二电极层720由可见光区域中的白色系的金属制成。例如，第二电极层720可以由Ag、Al和Pt中的任何一种制成。第一电极层740包括包括其与第二导电半导体层713的界面的暴露部分。第一电极层740的下表面与导电基底750接触，并通过导电基底750电连接到外部电源(未示出)。然而，为了使第二电极层 720连接到外部电源(未示出)，第二电极层720需要连接区域。因此，第二电极层720具有对发光堆叠主体710的一部分进行蚀刻等时所暴露的区域。在图32中，通孔714被示为当蚀刻发光堆叠主体710的中心部分以形成第二电极层720的暴露部分时形成。电极焊盘部分760可以形成在第二电极层720的暴露区域上。 第二电极层720可以通过该暴露区域电连接到外部电源(未示出)，在这种情况下，第二电极层720通过使用电极焊盘部分760连接到外部电源。可以通过使用例如布线使得第二电极层720连接到外部电源(未示出)，因此优选地，通孔714的直径从第二电极层720向第一导电半导体层增大。在执行蚀刻以形成通孔714时，执行选择性蚀刻，从而仅蚀刻包括半导体材料的发光堆叠主体710，并且不蚀刻通常包括金属的第二电极层720。考虑到第二电极层720中的电连接效率和电流分布，本发明所属领域的技术人员可以适当地选择通孔714的直径。第一电极层740包括一个或多个接触孔741，所述一个或多个接触孔741电连接到第一导电半导体层711，与第二导电半导体层713和活性层712电绝缘，并且向上延伸到第一导电半导体层711的至少一部分。第一电极层740电连接到第一导电半导体层711，并且与第二导电半导体层713和活性层712电绝缘，由此形成向上延伸到第一导电半导体层711 的至少一部分的一个或多个接触孔741。为了将第一导电半导体层711电连接到外部电源 (未示出)，第一电极层740包括一个或多个接触孔741，所述一个或多个接触孔741通过第一电极层740和第二导电半导体层713之间的第二电极层、第二导电半导体层713以及活性层712延伸到第一导电半导体层711，并且所述一个或多个接触孔741包括电极材料。
当接触孔741仅用于电连接时，第一电极层740可以仅包括单个接触孔741，但是为了使传输到第一导电半导体层711的电流均勻地分布，第一电极层740可以包括位于特定位置处的多个接触孔741。
导电基底750被形成为与第二电极层720接触，并电连接到第二电极层720。导电基底750可以是金属基底或半导体基底。当导电基底740是金属基底时，导电基底750可以由Au、Ni、Cu和W中的任何一种金属制成。另外，当导电基底750是半导体基底，导电基底750可以由Si、Ge和GaAs中的任何一种制成。导电基底750可以是生长基底，或者可以是当在其作为生长基底之后去除具有相对低的晶格失配的非导电基底(例如蓝宝石基底) 时所结合的支撑基底。当导电基底750是支撑基底时，可以通过使用镀覆方法或基底结合方法来形成导电基底750。详细地说，为了在半导体LED芯片700上形成导电基底750，可以使用如下方法通过形成镀覆晶种层来形成基底的镀覆方法；或者用于准备导电基底750并通过使用导电粘结剂(例如，Au、Au-Sn或H3-Sr)将其结合的基底结合方法。图33是半导体LED芯片700的平面图。通孔714形成在半导体LED芯片700的上表面上，电极焊盘部分760位于在第二电极层720上形成的暴露区域上。另外，虽然在半导体LED芯片700的上表面上未示出，但是用虚线示出了接触孔741，以显示接触孔741的位置。为了将接触孔741与第二电极层720、第二导电半导体层713和活性层712电隔离， 第一绝缘层730可以延伸至圆周。将进一步参照图34中的(b)和图34中的(c)对此加以描述。图34中的(a)至(c)分别是沿A-A、线、B-B、线和C-C、线截取的图33的半导体LED芯片的剖视图。选择性地截取A-A、线，以示出半导体LED芯片700的截面，选择性地截取B-B、线，以示出包括接触孔741和通孔714的截面，并选择性地截取C-C ’线， 以示出仅包括接触孔741的截面。在下文中，将参照图34中的(a)至(c)描述半导体LED
-H-· I I心片。参照图34中的(c)，未示出接触孔741和通孔714。接触孔741不是通过连接线连接，而是通过第一电极层740电连接，在图33中的截面A-A、中未示出接触孔741。参照图34中的(b)和图34中的(c)，接触孔741从第一电极层740和第二电极层720之间的界面延伸到第一导电半导体层711的内部。接触孔741通过第二导电半导体层713和活性层712向上延伸到第一导电半导体层711，并且至少延伸到活性层712和第一导电半导体层711的界面。优选地，接触孔741向上延伸到第一导电半导体层711的一部分。在这种情况下，接触孔741提供电连接和电流分布，因此仅需要接触孔741与第一导电半导体层 711接触，而不必向上甚至延伸到第一导电半导体层711的外表面。因为接触孔741用于分布第一导电半导体层711中的电流，所以需要接触孔741 具有一定的面积。优选地，形成一定数量的接触孔730，使其具有足够小的面积，以使电流在第一半导体层711内均勻地分布。如果接触孔741的数量太少，则电流分布会是困难的，由此使电学特性劣化，然而如果接触孔741的数量太多，则用于形成大量的电极延伸部分的工艺将是困难的，并且活性层将被减小，从而导致发光面积的减小。因此，考虑到这些条件， 可以适当地选择接触孔741的数量。S卩，将接触孔741实现为具有如下构造，即，使得它们占用尽可能地小的面积，并具有有效地进行电流分布的形状。接触孔741被形成为从第二电极层720向上延伸到第一导电半导体层711，在这种情况下，因为接触孔741在第一导电半导体层711上分布电流，所以需要将接触孔741与第二导电半导体层713和活性层712电隔离。因此，优选地，接触孔741与第二电极层720、第二导电半导体层713和活性层712电隔离。因此，第一绝缘层730可以在覆盖接触孔130 的圆周的同时延伸。可以通过使用诸如电介质等的绝缘材料来执行所述电隔离。在图34中的(b)中，第二电极层720的暴露区域是用于电连接到第二电极层720 的外部电源(未示出)的区域。电极焊盘部分760可以位于所述暴露区域上。在这种情况下，第二绝缘层770形成在通孔714的内侧表面上，从而将发光堆叠主体710和电极焊盘部分760电隔离。在图34中的(a)中，因为第一电极层740和第二电极层720位于相同的平面上， 所以半导体LED芯片700可以展现出水平型半导体LED芯片的特性，在图34中的(b)中， 因为电极焊盘部分760位于第一导电半导体层711上，所以半导体LED芯片700可以展现出垂直型半导体LED芯片的特性。因此，半导体LED芯片700具有合并了水平型芯片和垂直型芯片的结构。在图34中的(a)至(c)中，第一导电半导体层711可以是η型半导体层，第一电极层740可以是η型电极。在这种情况下，第二导电半导体层713可以是ρ型半导体层，第二电极层720可以是ρ型电极。因此，作为η型电极的第一电极层740和作为ρ型电极的第二电极层720可以与设置在它们之间的第一绝缘层730电绝缘。图35示出了根据本发明示例性实施例的在其表面中形成有凹凸图案的半导体 LED芯片的光发射。将省略与如上所述的元件相同的元件的描述。在根据当前示例性实施例的半导体LED芯片700中，第二导电半导体层711被构造为是沿着发射的光行进的方向的最外表面。因此，可以通过使用常规已知的方法(例如光刻等)在第一导电半导体层711的表面上容易地形成凹凸图案780。在这种情况下，从活性层712发射的光基于穿过形成在第一导电半导体层711的表面上的凹凸图案780而被提取，并可以通过凹凸图案780提高光提取效率。凹凸图案780可以具有光子晶体结构。在光子晶体结构中，各自具有不同折射率的介质如晶体一样规则地排列，这样的光子晶体允许以光的波长的倍数的长度为单位进行光调节，从而进一步提高光提取效率。图36示出了根据当前示例性实施例的第二电极层在半导体LED芯片的角处的暴
Mo根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造半导体LED芯片的方法，该方法包括顺序地堆叠第一导电半导体层811、活性层812、第二导电半导体层813、第二电极层 820、绝缘层830、第一电极层840和导电基底850 ；在第二电极层820和第二导电半导体层 813之间的界面的一部分上形成暴露区域；形成从第一电极层840的一个表面向上延伸到第一导电半导体层811的至少一部分的一个或多个接触孔841，使得第一电极层840电连接到第一导电半导体层811，并与第二导电半导体层813和活性层812电绝缘。在这种情况下，通过在发光堆叠主体710中形成通孔814来形成第二电极层820 的暴露区域(参见图3 ，或者如图34中所示，可以对发光堆叠主体810进行台面蚀刻，以形成第二电极层820的暴露区域。在当前示例性实施例中，将省略与上面参照图32描述的元件相同的元件的描述。参照图36，对半导体LED芯片800的一个角进行台面蚀刻。对发光堆叠主体810 执行蚀刻，以使第二电极层820从与第二导电半导体层813的界面暴露。因此，在半导体LED芯片800的角上形成第二电极层820的暴露区域。与前面示例性实施例中的通孔的形成相比，角处的暴露区域的形成是更简单的工艺，并有助于后续的电连接工艺。图37是发光面的发光效率与电流密度的曲线图。在该曲线图中，电流密度为大约 1 OA/cm2。下面的表1示出了与发光面积一起的该趋势的数值。表权利要求
1.一种使用液晶聚合物的发光二极管封装件，所述封装件包括封装件主体，通过使用液晶聚合物形成；引线框架，形成在所述封装件主体上；发光二极管芯片，安装在所述引线框架上；以及树脂封装单元，封装所述发光二极管芯片，所述树脂封装单元含有磷光体。
2.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述液晶聚合物含有玻璃纤维或矿盐。
3.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述液晶聚合物含有Ti02、MgO和CaCO3中的至少任何一种。
4.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述液晶聚合物包括热稳定剂和抗光剂中的至少任何一种。
5.根据权利要求1所述的封装件，所述封装件还包括结合线，将所述发光二极管芯片和所述弓I线框架电连接。
6.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述封装件主体通过模制所述引线框架的一部分来形成。
7.根据权利要求6所述的封装件，其中，所述封装件主体包括具有用于容纳所述发光二极管芯片的凹进部分的反射杯。
8.根据权利要求7所述的封装件，其中，所述发光二极管芯片安装在所述凹进部分中。
9.根据权利要求8所述的封装件，其中，所述引线框架形成在所述反射杯的底部上。
10.根据权利要求9所述的封装件，其中，所述引线框架镀覆有Ag。
11.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述树脂封装单元包括蓝色磷光体、绿色磷光体、红色磷光体和黄色磷光体中的一种或多种，或者可以被形成为具有多层结构。
12.根据权利要求11所述的封装件，其中，所述树脂封装单元由透明树脂制成。
13.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述液晶聚合物具有90%或更高的白度 (Lx (D65))。
14.根据权利要求1所述的封装件，其中，根据范围为450nm至780nm的可见光区域中的波长，所述液晶聚合物具有70%或更高的反射系数。
全文摘要
一种使用液晶聚合物的发光二极管(LED)封装件包括封装件主体，通过使用液晶聚合物形成；引线框架，形成在所述封装件主体上；LED芯片，安装在所述引线框架上；树脂封装单元，封装所述LED芯片，所述树脂封装单元含有磷光体。所述LED封装件是非常可靠的。
文档编号H01L33/56GK102232250SQ200980148822
公开日2011年11月2日 申请日期2009年10月1日 优先权日2008年10月1日
发明者孙宗洛, 朱诚娥, 朴一雨, 朴娜娜, 李孝珍, 郭昌勋 申请人:三星Led株式会社