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：
发光二极管-一种半导体发光器件，是一种能够在向其施加电流时根据ρ型半导体结部分和η型半导体结部分处的电子和空穴的复合而产生各种颜色的光的半导体器件。 由于与基于灯丝的发光器件相比，半导体发光器件具有各种优点，例如，长寿命、低功耗、优异的初始驱动特性、高抗振性等，所以对半导体发光器件的需求持续增长。具体地讲，近来， 能够发射短波长区域的蓝色谱线的光的III-氮化物半导体突显出来。通过在基底上生长发光结构来形成使用III-氮化物半导体的发光器件，其中，发光结构包括η型和ρ型氮化物半导体层及形成在它们之间的活性层，在这种情况下，在发光结构的表面上形成用来从外部施加电信号的欧姆电极、结合电极等。结合电极可以包括焊盘部和指状部，指状部可以用来向器件施加整体均勻的电流。然而，虽然采用了指状部，但是电流会集中在指状部的一部分中，所以在现有技术中，需要使指状部的一部分的电流集中最小化的改进的电极结构。
发明内容
本发明的一方面提供了这样一种半导体发光器件，该半导体发光器件通过使电流集中在局部区域的现象最小化能够加强对静电放电(ESD)的耐受性并提高光提取效率。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第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层；活性层，设置在第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间；第一电极和第二电极，第一电极设置在第一导电类型半导体层的一个表面上，第二电极设置在第二导电类型半导体层的一个表面上，其中，第一电极和第二电极中的至少一个包括焊盘部和形成为从焊盘部延伸的指状部，指状部的端部具有环形形状。根据本发明的另一方面，提供了一种半导体发光器件，所述半导体发光器件包括 第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层；活性层，设置在第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间；第一电极和第二电极，第一电极设置在第一导电类型半导体层的一个表面上，第二电极设置在第二导电类型半导体层的一个表面上，其中，第一电极和第二电极中的至少一个包括焊盘部和形成为从焊盘部延伸的指状部，指状部具有环形形状。第一电极可以设置在第一导电类型半导体层的通过至少去除活性层和第二导电类型半导体层而被暴露的表面上。第一电极可以沿着第一导电类型半导体层的表面的边缘设置。指状部的宽度可以比焊盘部的宽度窄。 第一电极和第二电极均可以包括焊盘部和指状部。第一电极的指状部可以从第一电极的焊盘部朝着第二电极的焊盘部形成，第二电极的指状部可以从第二电极的焊盘部朝着第一电极的焊盘部形成。第一电极的指状部的端部和第二电极的指状部的端部均可以具有环形形状。第一电极的指状部和第二电极的指状部均可以具有环形形状。半导体发光器件还可以包括设置在第二电极和第二导电类型半导体层之间的欧姆接触部。欧姆接触部可以由光透射材料制成。第一电极和第二电极可以由光反射材料制成。当从上方看时，环形的指状部的端部的外部轮廓线可以具有圆形形状。当从上方看时，环形的指状部的端部的内部中空区域的轮廓线可以具有圆形形状。环形的指状部的端部的一部分可以断开而呈开口状。环形的指状部的一部分可以断开而呈开口状。环形指状部的两个端部与焊盘部连接而形成闭环。相应地包括在第一电极和第二电极中的指状部的端部可以在与指状部延伸的方向垂直的方向上叠置。
通过以下结合附图的详细描述，本发明的以上和其它方面、特征和其它优点将变得更加易于理解，在附图中图1是根据本发明实施例的半导体发光器件的示意性剖视图；图2是图1的半导体发光器件的示意性俯视图；图3是根据本发明另一实施例的半导体发光器件的示意性平面图；图4是根据本发明另一实施例的半导体发光器件的示意性平面图；图5和图6分别是图3和图4的半导体发光器件的修改的示意性平面图；图7是根据本发明的实施例和对比例的通过改变电极的形状测量的驱动电压 (Vf)和发光功率(Po)的曲线图；图8是示出使用在本发明中提出的半导体发光器件的示例的示图。
具体实施例方式现在将参照附图详细地描述本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，而不应被解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰起见，会夸大形状和尺寸，并且将始终使用相同的标号来表示相同或相似的组件。图1是根据本发明实施例的半导体发光器件的示意性剖视图。图2是图1的半导体发光器件的示意性俯视图。参照图1和图2，根据本发明实施例的半导体发光器件100可以包括基底101、第一导电类型半导体层102、活性层103和第二导电类型半导体层104。第一电极106可以形成在第一导电类型半导体层102的一个表面上，欧姆接触部105和第二电极107可以形成在第二导电类型半导体层104的一个表面上。基底101可以设置为半导体生长基底。由诸如蓝宝石、SiC、MgAl204、Mg0、LiA102、 LiGa02、GaN等电绝缘或导电材料制成的基底可以用作基底101。在这种情况下，具有电绝缘特性的蓝宝石可以是最优选使用的，当使用电绝缘基底101时，可以执行蚀刻工艺来形成连接到第一导电类型半导体层102的电极106。蓝宝石是具有Hexa-Iihombo R3c对称性的晶体，其c轴方向和a轴方向的晶格常数分别为13.001A和4.758A。蓝宝石晶体具有C(OOOl) 面、A(1120)面、1 (110幻面等。在这种情况下，氮化物薄膜可以相对容易地形成在蓝宝石晶体的C面上，并且因为蓝宝石晶体在高温下稳定，所以蓝宝石晶体通常用作氮化物生长基底的材料。然而，在这种情况下，基底101可能不是最终装置所必需的，它可以在生长半导体层之后根据情况而去除。第一导电类型半导体层102和第二导电类型半导体层104可以形成为其上掺杂有 η型杂质和ρ型杂质的半导体层，但是本发明不限于此，第一导电类型半导体层102和第二导电类型半导体层104可以是ρ型半导体层和η型半导体层。另外，第一导电类型半导体层 102和第二导电类型半导体层104可以由氮化物半导体制成，例如，由组成为AlxInyGa(1_x_y)
1)的材料制成。可选择地，第一导电类型半导体层102 和第二导电类型半导体层104可以由基于AlfeInP的半导体或基于AlGaAs的半导体制成。 设置在第一导电类型半导体层102和第二导电类型半导体层104之间的活性层103根据电子和空穴的复合发射具有特定能量的光，对于活性层，可以使用量子阱和量子垒交替堆叠的多量子阱(MQW)结构，例如，氮化物半导体情形下的GaN/InGaN结构。同时，可以利用诸如本领域公知的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) 等工艺来生长构成发光结构的第一导电类型半导体层102、第二导电类型半导体层104和活性层103。形成在第二导电类型半导体层104上的欧姆接触部105可以由在保持高透光率的同时具有优异的欧姆接触性能的诸如ITO、CIO、ZnO等的透明导电氧化物形成。欧姆接触部105不是本发明所必需的，而是可以根据实施例被排除在外或者被不同的层代替。第一电极106和第二电极107设置成用来施加外部电信号的与导线或焊料凸起接触的区域，可以包括诸如Au、Ag、Al、Cu、Ni等光反射材料，并且可以具有诸如Cr/Au、Ti/Au等的多层结构。在这种情况下，第一电极106可以形成在第一导电类型半导体层102的通过去除活性层103和第二导电类型半导体层104的部分而被暴露的一个表面上，第二电极107可以形成在欧姆接触部105上。在本实施例中，如图2所示，第一电极106和第二电极107分别包括焊盘部106a 和107a以及形成为从焊盘部106a和107a延伸且宽度比焊盘部的宽度窄的指状部106b和 107b，焊盘部106a和107a及指状部106b和107b起着使电流均勻地注入到整个发光结构中的作用。即，第一电极包括第一焊盘部106a和从第一焊盘部106a朝着第二焊盘部107a 延伸的第一指状部106b，第二电极107包括第二焊盘部107a和从第二焊盘部107a朝着第一焊盘部106a延伸的第二指状部107b。在这种情况下，形成在第一导电类型半导体层102的上表面上的第一焊盘部106a和第一指状部106b可以沿着第一导电类型半导体层102的上表面的边缘(外边缘)形成，从而更适于电流扩展。在本实施例中，第二指状部107b的端部具有环形形状。在这种情况下，环形形状可以对应于任何形状，只要该结构形成为中空的即可。第二指状部107b的具有环环形状的端部的部分区域可以被去除而呈闭环的形状，由此很可能暴露了欧姆接触部105的一部分。因为第二指状部107b的端部具有环形形状，所以可以通过该端部使电流有效地扩展。 通常，指状部形成为以相对窄的宽度伸长，从而当对指状部施加大电流时，电流集中在指状部的端部处，因而消弱了对ESD的耐受性。相比而言，在本实施例中，允许电流扩展的通路可以在第二指状部107b的环形端部处相对增大，从而增强了对ESD的耐受性。当第二指状部107b的端部形成为具有板状(即，第二指状部107b的端部内部不被去除)而非环状时，可以获得增强对ESD的耐受性的效果；然而，在这种情况下，与本实施例相比，欧姆接触部105的被第二指状部107b覆盖的面积增大而劣化了光提取效率。另外， 即使在考虑了呈板状的端部与呈环形形状的端部具有相同面积的情况时，指状部的呈环形形状的端部也被认为具有比指状部的呈板状的端部的面积明显要大，所以指状部的呈环形形状的端部对于电流扩展是有利的。另外，随着第一电极106和第二电极107之间的距离减小，电阻相应地减小以允许更好的电学特性，所以第一指状部106b的端部和第二指状部 107b的端部可以形成为沿与第一指状部106b和第二指状部107b延伸的方向垂直的方向叠置。S卩，基于图2，与第一指状部106b和第二指状部107b延伸的方向垂直的方向对应于竖直方向。第一指状部106b和第二指状部107b的端部叠置的这种构造可以应用于下文中的所有实施例。同时，如图2所示，当从上方看时，第二指状部107b的端部的外部轮廓线可具有圆形形状，内部的中空区域的轮廓线同样可以是圆形的。在这种情况下，圆形形状对于使电流均勻地扩展是有利的。然而，外部轮廓线和内部中空区域的轮廓线不限于是圆形的，根据实施例，它们可以具有多边形形状或椭圆形状。同时，在前述实施例中，环形指状部仅形成在第二电极107处。这种构造是出于对第二导电类型半导体层104由ρ型半导体形成时迁移率低的空穴的扩展的优先考虑的结果，但是对于第一电极106同样可以采用环形指状部。图3是根据本发明另一实施例的半导体发光器件的示意性平面图。根据本实施例的半导体发光器件200与前述实施例的不同之处仅在于两个电极都采用了环形指状部。即，形成在第一导电类型半导体层202的一个表面上的第一电极206包括第一焊盘部206a和第一指状部206b，类似地，第二电极207包括第二焊盘部207a和第二指状部207b，在这种情况下，第一指状部206b和第二指状部207b 分别形成为具有呈环形形状的端部。在本实施例中，因为第一指状部206b的端部和第二指状部207b的端部具有环形形状，所以可以进一步增强电流扩展和ESD耐受性。另外，在本实施例中，随着第一电极206 和第二电极207之间的距离减小，电阻相应地减小而允许更好的电学特性，所以第一指状部206b的端部和第二指状部207b的端部可以形成为在与第一指状部206b和第二指状部 207b延伸的方向垂直的方向上叠置。即，基于图3，与第一指状部206b和第二指状部207b 延伸的方向垂直的方向对应于竖直方向。具体地讲，在本实施例中，由于与第一指状部206b 和第二指状部207b的环形结构对应的部分叠置，所以可以进一步增强电学特性。
图4是根据本发明另一实施例的半导体发光器件的示意性平面图。根据本实施例的半导体发光器件具有与前述实施例的半导体发光器件的功能相似的功能，但是包括形状略微不同的指状部。详细地讲，在根据本实施例的半导体发光器件300的情况下，形成在第一导电类型半导体层302的一个表面上的第一电极306包括第一焊盘部306a和第一指状部306b，类似地，形成在欧姆接触部305上的第二电极307包括第二焊盘部307a和第二指状部307b。在这种情况下，与仅指状部的端部具有环形形状的前述实施例不同，在本实施例中，第一指状部306b和第二指状部307b它们本身就形成为具有整体的环形形状，此外，第一指状部306b的端部和第二指状部307b的端部各自与焊盘部306a和307a连接而形成闭环。由于第一指状部306b和第二指状部307b具有这样的环形形状，所以可以使光提取效率的降低最小化，同时实现了电流扩展功能的改善。这里，与图4的图示不同，闭环形状可以具有呈曲面的一侧。另外，在本实施例中，示出的是第一指状部306b和第二指状部307b 均具有环形形状，但是第一指状部306b和第二指状部307b中可以只有一个具有环形形状。在前述实施例中，已经描述了环形指状部的端部形成闭环的结构，但是环形形状可以具有其一部分被去除而断开的结构。图5和图6分别是图3和图4中的半导体发光器件的修改的示意性平面图。首先，参照图5，在根据修改的半导体发光器件200'中，第一电极206'包括第一焊盘部206a和第一指状部206b ‘，类似地，形成在欧姆接触部205上的第二电极207'包括第二焊盘部207a和第二指状部207b ‘。第一指状部206b ‘的端部和第二指状部207b'的端部都具有环形形状。然而，这里，与图3中示出的实施例不同，环形的第一指状部206b ‘和第二指状部207b ‘两者的端部的一部分分别断开而呈开口状，在这种具有局部开口区域的环形结构中，可以增强前述的ESD耐受性。在这种情况下，在图5 的实施例中，第一指状部206b'和第二指状部207b'两者的端部示出为具有环形形状，但是根据实施例，第一指状部206b'和第二指状部207b'中可以只有一个具有环形端部。另夕卜，在环形结构中，开口区域可以位于与图5中示出的区域不同的区域中。参照图6，在根据修改的半导体发光器件300'中，第一电极306'包括第一焊盘部306a和第一指状部306b ‘，类似地，形成在欧姆接触部305上的第二电极307 ‘包括第二焊盘部307a和第二指状部307b‘。第一指状部306'和第二指状部307b'本身就具有环形形状，但是，与图4中示出的实施例不同，环形的第一指状部306b'和第二指状部307b' 各自的一部分断开而呈开口状，在这种具有局部开口区域的环形结构中，可以增强前述的 ESD耐受性。在这种情况下，在6的实施例中，第一指状部306b‘和第二指状部307b'两者示出为具有环形形状，但是，第一指状部306b'和第二指状部307b'中可以只有一个具有环形形状。另外，在环形结构中，开口区域可以位于与图6中示出的区域不同的区域中。本申请的发明人进行了实验来确定本发明的实施例与对比例之间的性能上的不同。图7是根据本发明的实施例和对比例的通过改变电极的形状测量的驱动电压(Vf)和发光功率(Po)的曲线图。在图7的曲线图中，Ref.具有第一指状部的端部和第二指状部的端部既不呈环形形状也不呈板状的结构，在该结构中，整个指状部呈棒状形状。实施例① 具有仅第二指状部的端部具有环形形状的结构(对应于图2中示出的实施例)，实施例② 具有第一指状部和第二指状部两者的端部具有环形形状的结构(对应于图3中示出的实施例)。对比例③具有第一指状部和第二指状部两者的端部具有板状的结构，即，在图3的实施例中环(环形形状)的内部被填充的结构。参照图7，与Ref.相比，当采用具有环形形状或板状的结构时，可以降低驱动电压Vf。具体地讲，当采用具有环形形状的结构时，虽然其驱动电压Vf略微高于具有板状结构的驱动电压Vf，但是具有环形形状的结构在发光功率 (Po)方面具有优良的效果，高大约2%。同时，具有前述结构的半导体发光器件可以应用于各种领域。图8是示出使用在本发明中提出的半导体发光器件的示例的示图。参照图8，调光设备400被构造为包括发光模块401、发光模块401设置在其中的结构404以及电源单元403。可以在发光模块401中设置一个或多个按照由本发明提出的方案获得的半导体发光器件402。在这种情况下，可以按照半导体发光器件402位于发光模块401上的形式来分别安装半导体发光器件402，或者可以在发光模块401中以封装件的形式来设置半导体发光器件402。电源单元403可以包括用来接收功率的接口 405和用来控制对发光模块401供电的功率控制器406。在这种情况下，接口 405可以包括用来中断过电流的保险丝和用来屏蔽电磁波干扰信号的电磁波屏蔽过滤器。功率控制器406可以包括整流单元，将作为功率输入的交流(AC)转换为直流 (DC)；恒压控制器，将电压转换为适于发光模块401的电压。当电源本身为具有适于发光模块401的电压的DC源(例如，电池)时，可以省略整流单元或恒压控制器。另外，当发光模块401采用诸如AC-LED的元件时，AC功率可以被直接供应到发光模块401，在这种情况下， 同样可以省略整流单元或恒压控制器。另外，功率控制器可以控制色温等，从而根据人类敏感度来提供照明。此外，电源单元403可以包括反馈电路装置，用来比较发光器件402的光发射的水平和光的预设量；存储装置，存储与期望的亮度、显色特性等有关的信息。调光设备400可以用作诸如具有图像面板的液晶显示装置的显示装置所使用的背光单元、室内照明装置(例如，灯、LED平板灯设备等)或者室外照明装置(例如，路灯、广告牌、报警(信号)柱等)。另外，调光设备400可以用作各种交通工具(例如，公路车辆、 船、航空器等)的照明装置。此外，调光设备400也可以用于家用电器(例如，TV、冰箱等) 或医疗器械等。如上所述，根据本发明的实施例，使电流集中在局部区域的现象最小化，从而可以加强对静电放电(ESD)的耐受性并且可以提高光提取效率。虽然已经结合实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出修改和变型。
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第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层；活性层，设置在第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间；第一电极和第二电极，第一电极设置在第一导电类型半导体层的一个表面上，第二电极设置在第二导电类型半导体层的一个表面上，其中，第一电极和第二电极中的至少一个包括焊盘部和形成为从焊盘部延伸的指状部，指状部的端部具有环形形状。
2.一种半导体发光器件，所述半导体发光器件包括第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层；活性层，设置在第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间；第一电极和第二电极，第一电极设置在第一导电类型半导体层的一个表面上，第二电极设置在第二导电类型半导体层的一个表面上，其中，第一电极和第二电极中的至少一个包括焊盘部和形成为从焊盘部延伸的指状部，指状部具有环形形状。
3.根据权利要求1或2所述的半导体发光器件，其中，第一电极设置在第一导电类型半导体层的通过至少去除活性层和第二导电类型半导体层而被暴露的表面上。
4.根据权利要求3所述的半导体发光器件，其中，第一电极沿着第一导电类型半导体层的表面的边缘设置。
5.根据权利要求1或2所述的半导体发光器件，其中，指状部的宽度比焊盘部的宽度窄。
6.根据权利要求1或2所述的半导体发光器件，其中，第一电极和第二电极均包括焊盘部和指状部。
7.根据权利要求6所述的半导体发光器件，其中，第一电极的指状部从第一电极的焊盘部朝着第二电极的焊盘部形成，第二电极的指状部从第二电极的焊盘部朝着第一电极的焊盘部形成。
8.根据权利要求6所述的半导体发光器件，其中，第一电极的指状部的端部和第二电极的指状部的端部均具有环形形状。
9.根据权利要求6所述的半导体发光器件，其中，第一电极的指状部和第二电极的指状部均具有环形形状。
10.根据权利要求1或2所述的半导体发光器件，所述半导体发光器件还包括设置在第二电极和第二导电类型半导体层之间的欧姆接触部。
11.根据权利要求10所述的半导体发光器件，其中，欧姆接触部由光透射材料制成。
12.根据权利要求1或2所述的半导体发光器件，其中，第一电极和第二电极由光反射材料制成。
13.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，当从上方看时，环形的指状部的端部的外部轮廓线具有圆形形状。
14.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，当从上方看时，环形的指状部的端部的内部中空区域的轮廓线具有圆形形状。
15.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，环形的指状部的端部的一部分断开而呈开口状。
16.根据权利要求2所述的半导体发光器件，其中，环形的指状部的一部分断开而呈开口状。
17.根据权利要求2所述的半导体发光器件，其中，环形指状部的两个端部与焊盘部连接而形成闭环。
18.根据权利要求1或2所述的半导体发光器件，其中，包括在第一电极中的指状部的端部和包括在第二电极中的指状部的端部在与指状部延伸的方向垂直的方向上叠置。
全文摘要
本发明提供了一种半导体发光器件。半导体发光器件包括第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层；活性层，设置在第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间；第一电极和第二电极，第一电极设置在第一导电类型半导体层的一个表面上，第二电极设置在第二导电类型半导体层的一个表面上，其中，第一电极和第二电极中的至少一个包括焊盘部和形成为从焊盘部延伸的指状部，指状部的端部具有环形形状。因为使电流集中在指状部的局部区域的现象最小化，所以可以加强对静电放电(ESD)的耐受性并且可以提高光提取效率。
文档编号H01L33/38GK102456794SQ20111035075
公开日2012年5月16日 申请日期2011年11月1日 优先权日2010年11月1日
发明者李进馥, 金载润, 黄硕珉 申请人:三星Led株式会社