专利名称：半导体发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体发光器件。
背景技术：
近来，已经采用亮度已经日益改善的诸如发光二极管(LED)的发光器件作为显示器、照明系统或车辆的光源，并还可通过使用磷光体(或荧光材料)或将颜色组合而在发光器件中实现具有良好效率的白光。为了实现具有这种目的的LED，器件必须具有低的操作电压及高的亮度和发光效率。发光效率可分为内部发光效率和外部发光效率。内部发光效率与构成发光器件的半导体材料的缺陷有关，而外部发光效率表示从半导体材料发射到外部环境的光的效率， 与由半导体材料的折射率和构成发光器件周围环境的材料的折射率之间的差导致的全内反射有关。在实现白色LED的方法中，最通用的方法为通过将黄色磷光体用于蓝色LED中来执行波长转换以组合蓝光和黄光，从而实现白光源。该方法在实现白色时受到磷光体层的效率的很大影响。以封装件的形式来制造利用普通磷光体层的白色LED的结构，并且通过利用粘合树脂将LED裸片结合到引线框架结构，LED的上部具有由诸如硅树脂、环氧树脂等的复合树脂制成并在其周围进行模制的填充剂。在这种情况下，为了实现白色的光，将磷光体粉末与模制填充剂混合，然后被模制在附有LED的引线框架封装件中。在白色LED封装件中，从蓝色LED辐射的蓝光的一部分被透射，而剩余的光与包括在填充剂中的磷光体碰撞，以激发磷光体，从而辐射黄光，蓝光与黄光混合以产生白光。然而，这种结构的缺点在于到达封装件的外表面的光存在光程差，导致不能获得均勻的光，另夕卜，包括在填充剂中的磷光体的非均勻性会劣化色域。
发明内容
本发明的一方面提供了一种半导体发光器件。根据本发明的一方面，提供了一种半导体发光器件，所述半导体发光器件包括发光结构，包括第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层；波长转换层，形成在发光结构的发光表面的至少一部分上，由包括磷光体颗粒或量子点的光透射材料制成，并在其中具有空腔。形成在波长转换层内部的空腔可具有球形、圆柱形和多面体形状中的至少一种形状。形成在波长转换层内部的多个空腔可分隔开地并有规律地布置，以形成图案。
图案可包括具有矩形平行六面体形状并分开地沿一个方向设置的多个空腔和具有矩形平行六面体形状并分开地沿另一方向设置的多个空腔，沿一个方向设置的多个空腔和沿另一方向设置的多个空腔形成格子图案。沿一个方向设置的多个空腔和沿另一方向设置的多个空腔可设置在相互不同的平面上。空腔中的至少一些可被暴露。空腔中的至少一些可被填充有折射率与波长转换层的折射率不同的材料。空腔可填充有包括SiO2、TiO2和Al2O3中的至少一种的材料。多个空腔可形成在波长转换层的内部并具有无规律的图案。波长转换层可形成在发光结构的上表面和侧表面中的至少一个上。根据本发明的一方面，提供了一种半导体发光器件，所述半导体发光器件包括基底，包括形成在基底的一个表面上的凹进；发光结构，形成在基底的未形成凹进的另一表面上，并包括第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层；波长转换层，形成在基底的凹进中并由包括磷光体颗粒或量子点的光透射材料制成。波长转换层可包括形成在其中的空腔。形成在波长转换层内部的空腔可具有球形、圆柱形和多面体形状中的至少一种形状。空腔中的至少一些可被暴露。空腔中的至少一些可填充有折射率与波长转换层的折射率不同的材料。空腔可填充有包括SiO2、TiO2和Al2O3中的至少一种的材料。多个空腔可形成在波长转换层的内部并具有无规律的图案。形成在基底上的凹进可具有图案，图案具有三维形状。具有三维形状的图案可具有圆柱形形状或多边柱形形状。多个凹进可分开地形成在基底上。所述半导体发光器件还可包括形成在凹进内部的凹凸结构。形成在凹进内部的凹凸结构可具有圆柱形形状或多边柱形形状。发光结构可包括顺序地堆叠从而形成在基底上的第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层，并且还包括第一导电电极，形成在通过蚀刻第二导电半导体层、活性层和第一导电半导体层的部分而暴露的第一导电半导体层上；第二导电电极，形成在第二导电半导体层上。基底可为蓝宝石基底。形成在基底的凹进中的波长转换层可与基底共面。
从下面结合附图进行的详细描述中，本发明的以上和其它方面、特征和其它优点将更清楚地被理解，在附图中图1是根据本发明第一示例性实施例的半导体发光器件的示意性透视图；图2是根据本发明第一示例性实施例的半导体发光器件的变型的示意性透视图；图3是根据本发明第一示例性实施例的半导体发光器件的另一变型的示意性透视图；图4是示出根据本发明示例性实施例的安装在封装件中的半导体发光器件的示意性剖视图；图5是根据本发明第二示例性实施例的半导体发光器件的示意性透视图；图6是沿A-A’线截取的图5中的半导体发光器件的示意性剖视图；图7是根据本发明第二示例性实施例的半导体发光器件的变型的示意性透视图；图8是沿A-A’线截取的图7中的半导体发光器件的示意性剖视图；图9是根据本发明第二示例性实施例的半导体发光器件的另一变型的示意性透视图；图10是根据本发明第二示例性实施例的半导体发光器件的另一变型的示意性透视图；图11是根据本发明第二示例性实施例的半导体发光器件的另一变型的示意性剖视图；图12是示出根据本发明示例性实施例的安装在引线框架上的半导体发光器件的示意性剖视图。
具体实施例方式现在将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以很多不同的形式实施，并不应该理解为限于在此提出的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底的和完整的，并将本公开的范围充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清晰，可以夸大形状和尺寸，并将始终使用相同的标号来表示相同或相似的组件。图1是根据本发明的第一示例性实施例的半导体发光器件的示意性透视图。参照图1，根据本发明的第一示例性实施例的半导体发光器件100包括形成在基底110上的发光结构120和形成在发光结构120的发光表面的至少一部分上的波长转换层130，所述发光结构120包括第一导电半导体层121、活性层122和第二导电半导体层123，所述波长转换层130由包括磷光体颗粒的光透射材料制成并在其中包括空腔130a。与形成波长转换层以与封装体内的树脂一起密封LED芯片的情况不同，在发光结构120的上表面上以均勻厚度形成的波长转换层130确保光的均勻性。另外，由于波长转换层130在其中包括空腔 130a，所以可以增大波长转换层130的有效面积，并且由于从发光结构120发射的光通过形成在波长转换层130内部的空腔130a被折射和漫射，所以可以提高外部光提取效率。空腔 130a可以在波长转换层130的内部具有无规律的图案。在本公开中使用的术语“空腔”指的是形成在层的内部的空的空间的一种形式。空腔可包括这样一种形式，即，相对于外部被完全围住以防止形成在层的内部中的空的空间暴露到其外部，或者空腔可包括这样一种形式，即，形成在层的内部并延伸成部分暴露到其外部的空的空间。在本示例性实施例中，第一导电半导体层121和第二导电半导体层123可为η型或P型半导体层，并可由氮化物半导体形成。因此，在本示例性实施例中，可以理解成第一导电半导体层121和第二导电半导体层123分别指η型半导体层和ρ型半导体层，但是本发明不限于此。第一导电半导体层121和第二导电半导体层123可具有实验式AlxInyGa(1_x_y) N(这里，0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)，例如，诸如GaN、AlGaN、InGaN等的材料可对应于上述实验式。形成在第一导电半导体层121和第二导电半导体层123之间的活性层 122根据电子空穴的复合发射具有特定能量的光，并可具有多量子阱(MQW)结构，在MQW结构中，量子阱和量子垒交替堆叠。在这种情况下，例如，可使用InGaN/GaN结构作为MQW结构。形成在发光结构120的一个表面上的基底110可为半导体生长基底或在诸如激光剥离工艺等工艺过程中支撑发光结构120的导电基底。在本示例性实施例中，基底110可为半导体生长基底，第一导电半导体层121、活性层122和第二导电半导体层123顺序堆叠在半导体生长基底上。在这种情况下，由蓝宝石、SiC、MgAl2O4, MgO、LiAlO2, LiGaO2, GaN等制成的生长基底可用作基底110。蓝宝石是具有Hexa-Iihombo R3c对称性的晶体，该晶体在 C轴方向和a轴方向的晶格常数分别为13.001 A和4.758 A。蓝宝石晶体具有C(OOOl)面、 A(1120)面和1 (110幻面等。在这种情况下，在蓝宝石晶体的C面上可相对容易地生长氮化物薄膜，并且由于蓝宝石晶体在高温下稳定，所以它通常被用作氮化物生长基底的材料。形成在发光结构120的发光表面的一部分上的波长转换层130可包括波长转换磷光体颗粒， 所述波长转换磷光体颗粒用于转换从发光结构120的活性层122发射的光的波长。磷光体可包括用于将该波长转换成黄色、红色和绿色中的一种的磷光体，并且可由从发光结构120 的活性层122发射的波长来确定磷光体的类型。具体地讲，波长转换层130可包括YAG基磷光体、TAG基磷光体、硅酸盐基磷光体、硫化物基磷光体和氮化物基磷光体中的一种。例如， 当用于将该波长转换成黄色的磷光体被应用于发射蓝光的LED芯片时，可获得发射白光的半导体发光器件。另外，波长转换层130可包括量子点。量子点是半导体材料的纳米晶体，其直径在 Inm至IOnm的范围内，表现出量子限制效应。量子点转换从发光结构发射的光的波长，以产生波长转换过的光，即，荧光。例如，量子点可为Si基纳米晶体、第II-VI族化合物半导体纳米晶体、第III-V族化合物半导体纳米晶体、第IV-VI族化合物半导体纳米晶体等，并且在本示例性实施例中，这些纳米晶体可单独用作量子点或者可使用它们的混合物。关于量子点材料，第II-VI族化合物半导体纳米晶体可为从由CdS、CdSe, CdTe, ZnS> ZnSe > ZnTe > HgS> HgSe > HgTe > CdSeS、CdSeTe、CdSTe > ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe > HgSeS、 HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、 CdZnSeS、CdZnSeTe>CdZnSTe>CdHgSeS>CdHgSeTe>CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe 禾口 HgZnSTe 组成的组中选择的任何一种。第III-V族化合物半导体纳米晶体可为从由GaN、GaP、GaAS、 A1N、A1P、A1As、InN、InP, InAs、(kiNP、GaNAs、(iaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、 GaAlNP,GaAlNAs, GaAlPAs,GaInNP, GaInNAs,GaInPAs, InAlNP, InAlNAs 和 InAlPAs 组成的组中选择的任何一种。例如，第IV-VI族基化合物半导体纳米晶体可为SbTe0量子点可以以自然分配在诸如有机溶剂或聚合物树脂的分散介质中的形式来分布。任何介质可被用作波长转换层130的分散介质，只要它是不影响量子点的波长转换性能、不会因光而劣化或不反射光，并且不会导致光吸收的透明材料。例如，有机溶剂可包括甲苯、氯仿和乙醇中的至少一种，聚合物树脂可包括环氧树脂、硅树脂、聚苯乙烯和丙烯酸酯中的至少一种。
同时，当激发的电子从导带跃迁到价带时量子点发光，展现出即使在相同材料的情况下，光的波长随材料的颗粒尺寸而变化的特性。随着量子点的尺寸减小，量子点发射短波长的光，从而可以通过调整量子点的尺寸来获得期望波长范围内的光。在本发明的情况下，可通过适当地改变纳米晶体的生长条件来调整量子点的尺寸。在本示例性实施例中，波长转换层130可形成在发光结构120的发光表面的至少一部分上。参照图1，波长转换层130仅形成在第二导电半导体层123的上表面上，但是本发明不限于此，并且波长转换层130可形成为覆盖发光结构120的上表面和侧表面(即发光表面)，或者如果需要，则可形成在基底110的后表面上。将利用普通波长转换层的LED 结构制造成封装件，并且通过利用将磷光体粉末混合在由诸如硅树脂、环氧树脂等树脂形成的填充剂中而获得的材料来模制安装在封装件内部的LED。在这种情况下，从LED辐射的光的一部分穿过树脂，其它剩余的光与包括在填充剂中的磷光体碰撞，以激发磷光体，从而辐射波长转换过的光，最终，LED封装件发射从LED辐射的光和波长转换过的光混合后的光。然而，这种结构的缺点在于到达封装件的外表面的光出现光程差，从而不会实现均勻的光。另外，混合在填充剂中的磷光体不均勻地分布，这降低了色域(color gamut)。然而，在本示例性实施例中，由于波长转换层130形成在发光结构120的发光表面上，所以可以避免由于从发光器件100到封装件外部的光程差另外导致的光均勻性的劣化。另外，如图1所示，由于波长转换层130包括布置有多个空腔130a的图案，所以可以增大波长转换层130的有效面积，并且多个空腔130a使得从发光结构120发射之后到达波长转换层130的光被漫射或折射，因而降低了被吸收从而在波长转换层130内消失的光的比率，从而提高外部光提取效率。另外，由于包括磷光体的波长转换层130仅形成在芯片的发光表面上，而不包括应用在封装件主体中的填充剂内的磷光体，所以发光器件可适用于需要窄的光照角的情况，具有减小了封装件的尺寸的优点，并且获得了减少光源的色模糊的效果。可通过利用诸如MOCVD (金属有机化学气相沉积)或ALD (原子层沉积)的方法来形成具有空腔130a的波长转换层130，或者可通过利用RF-溅射器、电子束蒸发器、热蒸发器等来形成具有空腔130a的波长转换层130。另外，可通过利用光刻工艺对光敏膜进行图案化之后的热处理工艺，或纳米压印工艺、电子束处理等来形成波长转换层130。可选择地， 可在光透射材料中混合具有球形或纳米尺寸的似壳的形状的填充剂颗粒和磷光体颗粒，并且可将该混合物涂覆于发光结构的上表面，然后可对该混合物进行热处理，以形成如图1 所示的包括空腔130a的波长转换层130。根据空腔的形状可应用各种蚀刻工艺，并且在这种情况下，蚀刻工艺可包括利用诸如HF、HN0等的蚀刻剂的湿蚀刻，或利用RIE (反应离子蚀亥Ij)法、ICP-RIE(电感耦合等离子体RIE)法等的干蚀刻。形成在波长转换层130内部中的空腔130a可形成为具有周期性或无周期性的图案。形成在波长转换层130内部中的空腔130a中的一些可形成为被暴露。具体地讲， 空腔130a可暴露到波长转换层130的上表面和侧表面，以形成凸起和凹进图案(凹凸图案或不平坦图案)。空腔130a的内部可填充有折射率与波长转换层130的折射率不同的材料 (例如Si02、TiO2和Al2O3)，以提高外部光提取效率。图2是根据本发明第一示例性实施例的半导体发光器件的变型的示意性透视图。 与图1中示出的半导体发光器件不同，在根据本示例性实施例的半导体发光器件中，在形成在发光结构120的发光表面上的波长转换层131的内部中形成具有格子形式的空腔130a 和130b。在本示例性实施例中，具有矩形平行六面体形状的多个空腔130a和130b分开地形成在波长转换层131的内部中，并且它们沿不同的方向堆叠，以形成格子图案。通过使用前述的MOCVD法等来堆叠波长转换层131，然后可在波长转换层131的上表面上形成光敏膜图案，可重复执行曝光和蚀刻工艺来形成图2中示出的格子图案。在这种情况下，空腔130a 和130b可在波长转换层131中形成为纳米尺寸，从而使从发光结构120的活性层122发射的光偏振。在根据本示例性实施例的半导体发光器件中，与图1中示出的半导体发光器件不同，基底110可为导电基底。具体地讲，包括顺序堆叠在生长基底(未示出)上的第一导电半导体层121、活性层122和第二导电半导体层123的发光结构120可形成在基底110上， 并且基底110可用作在诸如激光剥离工艺等的工艺中支撑发光结构120的支撑件。导电基底110可由包括Au、Ni、Al、Cu、W、Si、Se和GaAs中的一种或多种的材料(例如，通过在硅 (Si)中掺杂铝(Al)得到的材料)制成。在这种情况下，可根据诸如镀覆、结合等的方法来形成导电基底110。在本示例性实施例中，导电基底110电连接到第二导电半导体层123， 因此，电信号可通过导电基底110施加到第二导电半导体层123。另外，如图2所示，用于将电信号施加到第一导电半导体层121的第一导电电极121a可形成在通过去除波长转换层 131的一部分而暴露的第一导电半导体层121的一部分上。图3是根据本发明的第一示例性实施例的半导体发光器件的另一变型的示意性透视图。参照图3，根据本示例性实施例的半导体发光器件102可包括发光结构120和形成在发光结构120的发光表面的至少部分上的波长转换层132，所述发光结构120包括第一导电半导体层121、活性层122和第二导电半导体层123，波长转换层132在其中具有空腔130a。形成在波长转换层132内部中的空腔130a可具有圆柱形形状，并且在这种情况下，由于多个空腔130a分开地形成在波长转换层132的内部中，所以可以提高外部光提取效率。在本示例性实施例中，圆柱形的多个空腔130a形成为以特定间隔具有周期性图案， 但是空腔130a的形状不限于此，并且多个空腔130a可形成为具有包括多边柱形形状的各种其它形状并具有周期性或非周期性图案。在本示例性实施例中，用于将电信号施加到第二导电半导体层123的第二导电电极123a可形成在通过蚀刻波长转换层132的一部分而暴露的第二导电半导体层123的上表面上，并且第一导电电极121a可形成在通过蚀刻波长转换层132、第二导电半导体层 123、活性层122和第一导电半导体层121的部分而暴露的第一导电半导体层121的上表面上。在本示例性实施例中，通过第一导电电极121a和第二导电电极123a可将电信号施加到发光结构120。例如蓝宝石基底的绝缘生长基底可用作基底110，但是本发明不限于此。图4是示出根据本发明示例性实施例的安装在封装件中的半导体发光器件的示意性剖视图。参照图4，半导体发光器件100包括基底110、形成在基底110上的发光结构 120以及形成在发光结构120的发光表面上的波长转换层130，半导体发光器件100可安装在具有凹进的封装件主体150的内部，波长转换层130包括其中具有空腔的图案。尽管未详细示出，但是发光结构120可包括顺序堆叠的第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层，并且用于将电信号施加到第二导电半导体层的第二导电电极123a可形成在第二导电半导体层的上表面上。在这种情况下，基底110可为导电基底，并可用作将电信号施加到发光结构120的第一导电半导体层121的第一导电电极。导电基底110和第二导电电极 123a可电连接到第一引线框架140a和第二引线框架140b，从而从外部接收电信号。在本示例性实施例中，连接到第一导电半导体层的导电基底110与第一引线框架 140a接触，以直接连接到第一引线框架140a，并且形成在第二导电半导体层上的第二导电电极123a可通过导线电连接到第二引线框架140b。如图4所示，封装件主体150可包括反射结构，所述反射结构将从发光结构的活性层发射的光向上引导，并且形成在封装件主体 150中的凹进可包括用于保护半导体发光器件不受外部影响的光透射树脂160。图5是根据本发明的第二示例性实施例的半导体发光器件的示意性透视图。图6 是沿A-A’线截取的图5中的半导体发光器件的示意性剖视图。参照图5和图6，根据本示例性实施例的半导体发光器件200包括基底210，具有形成在基底210的一个表面上的凹进210a ；发光结构220，形成在基底210的另一表面上并包括第一导电半导体层221、活性层222和第二导电半导体层223 ；波长转换层230，形成在基底210上形成的凹进210a的内部。波长转换层230由光透射材料制成，从而可容易地调节波长转换层230的厚度和位置， 因此，可改进光的均勻性，可减少色模糊，另外，由于波长转换层230形成在基底210上形成的凹进210a的内部，所以可以减小半导体发光器件200的尺寸。即，如图5所示，波长转换层230可形成为具有与凹进210a的深度相同的厚度，因此，波长转换层230与基底210的凹进210a的形成表面共面。在本示例性实施例中，如上所述，第一导电半导体层221和第二导电半导体层223 可为η型或ρ型半导体层，并且可由氮化物半导体材料制成。形成在第一导电半导体层221 和第二导电半导体层223之间的活性层222可根据电子空穴的复合发射具有特定能量的光，并可具有多量子阱(MQW)结构，在MQW结构中，量子阱和量子垒交替堆叠。形成在发光结构220的一个表面上的基底210可为半导体生长基底或在诸如激光剥离工艺等的工艺中支撑发光结构220的导电基底。在本示例性实施例中，基底210可为用于顺序堆叠第一导电半导体层221、活性层222和第二导电半导体层223的半导体生长基底，但是本发明不限于此。在这种情况下，生长基底由诸如蓝宝石、SiC、MgAl2O4, MgO、 LiAlO2, LiGaO2, GaN等的材料制成。在形成在基底210上的凹进210a内部形成的波长转换层230可包括用于转换从发光结构220的活性层222发射的光的波长的量子点或波长转换磷光体颗粒。如上提及的，磷光体可包括用于将该波长转换成黄色、红色和绿色中的一种的量子点或磷光体，并且可由从发光结构220的活性层222发射的波长来确定磷光体和量子点的类型。可通过在基底210的上表面上涂覆光敏膜，掩盖将形成有凹进的位置，执行曝光和显影操作，蚀刻基底210的一部分，然后去除光敏膜的工艺来形成在基底210上形成的凹进210a。具体地讲，光敏膜具有如下性质通过对其照射光，在显影剂中光敏部分不被溶解 (负型)或被溶解(正型)。它们的组分(通常为有机聚合物)被溶解在有机溶剂中。光可被照射到光敏膜以形成图案，可在与该图案对应的区域上形成凹进。可通过利用诸如氟基蚀刻气体(如CF4、SF6等)、氯基蚀刻气体(如C12、BC13等)的蚀刻气体或者诸如氩(Ar) 等的蚀刻气体的干蚀刻工艺来执行蚀刻工艺。可选择地，还可通过利用诸如KOH等的溶液的湿蚀刻在基底210内部形成凹进210a。在本示例性实施例中，由于波长转换层230不直接形成在发光结构220的上表面上，而形成在基底210上形成的凹进210a的内部，所以可容易地调整波长转换层230的厚度和位置，因此，可以获得色模糊的量减少的均勻光。另外，由于波长转换层230形成在基底210的内部，所以不需要用于应用树脂(该树脂包括磷光体颗粒)的封装件主体，从而减少封装件的尺寸。图7是根据本发明第二示例性实施例的半导体发光器件201的变型的示意性透视图。图8是沿A-A’线截取的图7中的半导体发光器件201的示意性剖视图。参照图7和图8，根据本发明第二示例性实施例的半导体发光器件201包括基底210，具有形成在基底 210的一个表面上的凹进211a ；发光结构220，形成在基底210的未形成有凹进211a的另一表面上，并包括第一导电半导体层221、活性层222和第二导电半导体层223;波长转换层 231，形成在基底210的凹进210a上并由包括磷光体颗粒的光透射材料制成。在根据本示例性实施例的半导体发光器件201中，与图5中示出的半导体发光器件200不同，多个凹进211a分开地形成在基底210上，并且波长转换层231可形成在每个凹进211a的内部。基底210的折射率和形成在基底210的凹进211a的内部的波长转换层 231的折射率的差可获得与在基底210上形成凸起和凹进的情况的效果相似的效果。因此， 可以提高凹进211a和波长转换层231之间的界面处的光提取效率。另外，由于波长转换层 231形成在基底210的内部，所以可以减小半导体发光器件201的尺寸。在图7中，形成在基底210上的凹进211a被示出为具有包括周期性图案的圆柱形形状，但是如图9所示，凹进21 可具有矩形柱状形状，并且凹进21 的尺寸、形状、深度等可根据需要而进行各种改变。图9中示出的半导体发光器件202中，波长转换层232可以与图7和图8中示出的波长转换层231基本相同。图10是根据本发明第二示例性实施例的半导体发光器件203的另一变型的示意性透视图。参照图10，与半导体发光器件201不同，半导体发光器件203还可包括形成在凹进213a内部的三维图案，凹进213a位于基底210上并具有方形形状。在基底210的一个表面上形成凹进213a的工艺中，可通过在将要形成凹进213a的区域中形成图案，并且不去除基底210的一部分，来形成三维图案。具体地讲，为了形成如图10所示的具有圆柱形形状的图案，可在将要形成凹进213a的区域中形成具有圆形形状的光敏图案，并蚀刻除了形成有图案的区域之外的区域，从而在其中形成具有三维图案的凹进213a。在这种情况下，该结构与在基底210的凹进213a中形成凸起和凹进的结构相似。当凹进213a的内部填充有包括磷光体的波长转换层233时，从发光结构220的活性层222发射的光可在凹进 213a (凹进213a形成在基底210上)内部中形成的波长转换层233中进行波长转换，同时， 所述光通过形成在基底210上的具有凸起和凹进的表面被漫射和折射，从而提高外部光提取效率。虽然图10示出了具有圆柱形形状的三维图案，但是三维图案可以具有多边柱形形状。在另一实施例中，在基底的凹进中形成凸起和凹进的结构，即凹凸结构，而不是如图 10所示的具有圆柱形形状的三维图案。所述凹凸结构可具有圆柱形形状或多边柱形形状。图11是根据本发明第二示例性实施例的半导体发光器件的另一变型的示意性剖视图。参照图11，根据本示例性实施例的半导体发光器件包括基底，包括形成在基底的一个表面上的凹进21 ；发光结构220，形成在基底210的没有形成凹进21 的另一表面上， 并包括第一导电半导体层221、活性层222和第二导电半导体层223 ；波长转换层234，形成在基底210的凹进21 上。波长转换层234可包括在其中具有空腔230a的图案，从而可以增大波长转换层234的有效面积，可漫射并折射从发光结构220发射后已经到达波长转换层234的光。因此，可以减少被吸收从而在波长转换层234内消失的光的量，从而提高外部光提取效率。可暴露形成在波长转换层234内部的空腔230a中的一些。具体地讲，空腔230a 可从波长转换层234的上表面和侧表面暴露，以形成凸起和凹进的图案。另外，空腔230a 的内部填充有折射率与波长转换层234的折射率不同的材料，例如，包括Si02、Ti&和Al2O3 中的至少一种的材料，以提高外部光提取效率。图12是示出根据本发明的示例性实施例的安装在引线框架上的半导体发光器件的示意性剖视图。参照图12，根据本示例性实施例的半导体发光器件包括基底210，包括形成在基底210的一个表面上的凹进210a ；发光结构220，形成在基底210的另一表面上并包括第一导电半导体层221、活性层222和第二导电半导体层223 ；波长转换层230，形成在基底210上形成的凹进210a的内部。用于将电信号施加到第二导电半导体层223的第二导电电极223a可形成在第二导电半导体层223上，并且第一导电电极221a可形成在通过蚀刻第二导电半导体层223、活性层222和第一导电半导体层221的部分而暴露的第一导电半导体层221上。第一导电电极221a和第二导电电极223a可连接到电分离的一对引线框架MOa和240b，以从外部接收电信号。根据本示例性实施例，从发光结构220的活性层222发射的光的一部分通过波长转换层230进行波长转换以被发射，波长转换层230形成在基底210的凹进210a上并且由包括磷光体颗粒的光透射材料制成，从活性层222向引线框架MOa和MOb发射的光的一部分被引线框架MOa和MOb反射，以被向上引导。根据本示例性实施例的半导体发光器件的安装构造不限于图12中示出的构造，当然，如果需要，则可以以各种形式安装半导体发光器件。如上所述，根据本发明的示例性实施例，可以提高从发光结构发射的光的外部光提取效率。另外，半导体发光器件可适用于需要窄光照角的情况，具有减少的色模糊，并且具有减小了封装件的尺寸的优点。尽管已经结合示例性实施例示出和描述了本发明，但是对本领域技术人员将清楚的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出变型和改变。
权利要求
1.一种半导体发光器件，所述半导体发光器件包括发光结构，包括第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层；波长转换层，形成在发光结构的发光表面的至少一部分上，由包括磷光体颗粒或量子点的光透射材料制成，并在其中具有空腔。
2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，形成在波长转换层内部的空腔具有球形、圆柱形和多面体形状中的至少一种形状。
3.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，形成在波长转换层内部的多个空腔分隔开地并有规律地布置，以形成图案。
4.根据权利要求3所述的半导体发光器件，其中，图案包括具有矩形平行六面体形状并分开地沿一个方向设置的多个空腔和具有矩形平行六面体形状并分开地沿另一方向设置的多个空腔，沿一个方向设置的多个空腔和沿另一方向设置的多个空腔形成格子图案。
5.根据权利要求4所述的半导体发光器件，其中，沿一个方向设置的多个空腔和沿另一方向设置的多个空腔设置在相互不同的平面上。
6.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，空腔中的至少一些被暴露。
7.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，空腔中的至少一些被填充有折射率与波长转换层的折射率不同的材料。
8.根据权利要求7所述的半导体发光器件，其中，空腔填充有包括Si02、Ti02*Al203 中的至少一种的材料。
9.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，多个空腔形成在波长转换层的内部并具有无规律的图案。
10.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，波长转换层形成在发光结构的上表面和侧表面中的至少一个上。
11.一种半导体发光器件，所述半导体发光器件包括基底，包括形成在基底的一个表面上的凹进；发光结构，形成在基底的未形成凹进的另一表面上，并包括第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层；波长转换层，形成在基底的凹进中并由包括磷光体颗粒或量子点的光透射材料制成。
12.根据权利要求11所述的半导体发光器件，其中，波长转换层包括形成在其中的空腔。
13.根据权利要求12所述的半导体发光器件，其中，形成在波长转换层内部的空腔具有球形、圆柱形和多面体形状中的至少一种形状。
14.根据权利要求12所述的半导体发光器件，其中，空腔中的至少一些被暴露。
15.根据权利要求12所述的半导体发光器件，其中，空腔中的至少一些填充有折射率与波长转换层的折射率不同的材料。
16.根据权利要求15所述的半导体发光器件，其中，空腔填充有包括Si02、Ti&和Al2O3 中的至少一种的材料。
17.根据权利要求12所述的半导体发光器件，其中，多个空腔形成在波长转换层的内部并具有无规律的图案。
18.根据权利要求11所述的半导体发光器件，其中，形成在基底上的凹进具有图案，所述图案具有三维形状。
19.根据权利要求18所述的半导体发光器件，其中，具有三维形状的图案具有圆柱形形状或多边柱形形状。
20.根据权利要求11所述的半导体发光器件，其中，多个凹进分开地形成在基底上。
21.根据权利要求11所述的半导体发光器件，所述半导体发光器件还包括形成在凹进内部的凹凸结构。
22.根据权利要求21所述的半导体发光器件，其中，形成在凹进内部的凹凸结构具有圆柱形形状或多边柱形形状。
23.根据权利要求11所述的半导体发光器件，其中，发光结构包括顺序地堆叠从而形成在基底上的第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层，发光结构还包括第一导电电极，形成在通过蚀刻第二导电半导体层、活性层和第一导电半导体层的部分而暴露的第一导电半导体层上；第二导电电极，形成在第二导电半导体层上。
24.根据权利要求11所述的半导体发光器件，其中，基底为蓝宝石基底。
25.根据权利要求11所述的半导体发光器件，其中，形成在基底的凹进中的波长转换层与基底共面。
全文摘要
本发明提供了一种半导体发光器件，该半导体发光器件包括发光结构，包括第一导电半导体层、活性层和第二导电半导体层；波长转换层，形成在发光结构的发光表面的至少一部分上，由包括磷光体颗粒或量子点的光透射材料制成，并在其中具有空腔。
文档编号H01L33/00GK102468415SQ20111022032
公开日2012年5月23日 申请日期2011年8月1日 优先权日2010年11月1日
发明者金奎相 申请人:三星Led株式会社