专利名称：发光器件的制作方法
技术领域：
实施方案涉及一种发光器件。
背景技术：
发光二极管(LED)是发光器件的代表，并且指的是使用化合物半导体的特性将电信号转化成光例如红外光或可见光的器件。这种LED用于家用电器、遥控器、电子显示器、显示器以及各种其它自动化机器中，并且LED的应用范围在逐渐地拓宽。通常，将小型LED制造成表面安装器件以直接安装在印刷电路板(PCB)上，因此用作显示器件的LED灯正开发为表面安装器件。表面安装器件可以替代常规的简单灯，并且可以用于各种彩色开关显示器以及字符显示器和图像显示器中。由于LED的应用范围广泛，所以家用电灯、求救信号灯等要求高的亮度。因此，需要增加LED的亮度。
发明内容
实施方案提供了一种包括电极的发光器件，所述电极具有与半导体层的优异的接合性能并且具有高的光反射率。在一个实施方案中，发光器件包括:包括第一半导体层、第二半导体层、以及在第一半导体层与第二半导体层之间的有源层的发光结构；电连接至第一半导体层的第一电极；以及设置在第二半导体层上的第二电极，其中第二电极包括:设置在第二半导体层上的反射电极层，以及设置在反射电极层的外侧表面的至少一部分区域中同时与第二半导体层接触的接合电极层。
结合附图通过以下详述，将更清楚地理解实施方案的细节，其中:图1是示出根据一个示例性实施方案的发光器件的俯视图；图2是图1所示的发光器件的沿线A-A的截面图；图3是示出图2的区域“a”的放大图；图4是示出图2的区域“b”的放大图；图5是示出根据另一实施方案的发光器件的电极的截面图；图6是示出根据又一实施方案的发光器件的电极的截面图；图7是示出根据又一实施方案的发光器件的电极的截面图；图8是示出根据又一实施方案的发光器件的电极的截面图9是示出根据又一实施方案的发光器件的电极的截面图；图10是示出根据又一实施方案的发光器件的电极的截面图；图11是示出根据又一实施方案的发光器件的电极的截面图；图12是示出根据又一实施方案的发光器件的电极的截面图；图13是示出根据又一实施方案的发光器件的俯视图；图14是示出根据又一实施方案的发光器件的俯视图；图15是示出根据又一实施方案的发光器件的截面图；图16是示出根据又一实施方案的发光器件的截面图；图17至图19是示出制造根据示出的实施方案的发光器件的电极的方法的连续工艺的截面图；图20是示出根据一个示例性实施方案的包括发光器件的发光器件封装件的立体图；图21是示出包括根据示出的示例性实施方案的发光器件的发光器件封装件的截面图；图22是示出根据一个示例性实施方案的包括发光器件的照明装置的立体图；图23是图22所示的照明装置的沿线C-CT的截面图；图24是示出根据一个示例性实施方案的包括发光器件的液晶显示装置的分解立体图；以及图25是示出根据一个示例性实施方案的包括发光器件的液晶显示装置的分解立体图。
具体实施例方式现在将详细地参考其示例示出在附图中的实施方案。然而，本公开可以以多种不同的形式实施，而不应理解为限于本文中提出的实施方案。而是提供这些实施方案，使得本公开可以是全面的和完整的，并且使得本领域技术人员能够充分理解本公开的范围。本公开仅由权利要求的范畴来限定。在可能的情况下，在整个附图中利用相同的附图标记表示相同或相似的部分。与空间相关的措辞例如“下”、“下方”、“下部”、“上”或“上部”在本文中可以用于描述例如图中示出的一个元件与另一个元件的关系。可以理解，除了在图中描述的方位之夕卜，与空间相关的措辞还意在包括器件的其它方位。例如，如果将一幅图中的器件翻转，那么描述为在其它元件“下”或“下方”的元件将被定向为在其它元件“上”。因此，示例性措辞“下”或“下方”可以包括上和下两个方位。因为可以沿着另一方向定向器件，所以可以根据器件的方位来理解与空间相关的措辞。本公开中使用的术语仅出于描述具体实施方案的目的而并不意在限制本公开。如在本公开和所附权利要求中所使用的，除非上下文清楚地指出，否则单数形式“一个”、“一种”以及“该/所述”也意在包括复数形式。还可以理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”明确说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。除非另有定义，否则本文中所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有本领域技术人员一般理解的含义。还可以理解，如在一般使用的词典中定义的那些术语之类的术语应该理解为其含义与相关领域和本公开的上下文中的含义一致，并且，除非在本文中清楚地定义，否则不应以理想化或过度形式化的意义来理解。在图中，为了方便描述和清楚，放大、省略或示意性地示出各个层的厚度或尺寸。此外，各个组成元件的尺寸和面积并不完全反映其真实尺寸。用于描述根据实施方案的发光器件的结构的角度和方向基于附图所示的角度和方向。除非说明书中没有对描述发光器件的结构中的角位置关系的参考点进行限定，否则可以参考相关附图。图1是示出根据一个示例性实施方案的发光器件的俯视图。图2是图1所示的发光器件的沿线A-A的截面图。图3是示出图2的区域“a”的放大图。图4是示出图2的区域“b”的放大图。参考图1至图4，根据示出的实施方案的用附图标记100表示的发光器件可以主要包括支撑构件110、发光结构以及电极。发光结构可以包括第一半导体层120、第二半导体层140以及在第一半导体层120与第二半导体层140之间的有源层130。支撑构件110可以由具有透光性的材料例如蓝宝石(Al2O3)、GaN、ZnO以及AlO中的任一种材料制成，但是本公开不限于此。此外，支撑构件110可以由导热率大于蓝宝石(Al2O3)支撑构件的导热率的碳化硅(SiC)制成。但是，优选地，支撑构件110的折射率小于第一半导体层120的折射率，以提高光提取效率。同时，支撑构件110的下表面处可以形成有表面不规则图案以提高光提取效率。表面不规则图案可以形成在与形成有发光结构的表面相反的表面处，并且使用蚀刻方法来形成。例如，可以使用干蚀刻方法或湿蚀刻方法，但是本公开不限于此。由于表面不规则图案，因此可以防止光的全反射，从而实现光提取效率的提高。同时，支撑构件110上可以设置有缓冲层(未示出)，以减小支撑构件110与第一半导体层120之间的晶格失配同时使得半导体层能够容易生长。缓冲层(未示出)可以在较低温度模式下形成，并且可以由能够减小半导体层与支撑构件之间的晶格常数的差的材料制成。例如，缓冲层可以由选自GaN、InN、AlN、AlInN、InGaN、AlGaN以及InAlGaN中的材料制成，但是本公开不限于此。在缓冲层(未示出)上可以形成包括第一半导体层120、有源层130以及第二半导体层140的发光结构。第一半导体层120可以设置在缓冲层(未示出)上。第一半导体层120可以实现为η型半导体层，并且可以给有源层130提供电子。第一半导体层120可以由例如具有式InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1,0≤y≤1,且0≤x+y≤1)的半导体材料制成。例如，第一半导体120可以由选自GaN、AlN、AlGaN、InGaN, InN, InAlGaN,AlInN等中的半导体材料制成，并且可以掺杂有n型掺杂剂，例如S1、Ge、Sn等。第一半导体层120可以还包括设置在第一半导体层120下的未掺杂的半导体层(未示出)，但是本公开不限于此。未掺杂的半导体层指的是形成以增强第一半导体层120的结晶性的层，并且未掺杂的半导体层未掺杂有η型掺杂剂。相应地,除了导电率小于第一半导体120的导电率之外，未掺杂的半导体层可以与第一半导体层120等同。有源层130可以形成在第一半导体层120上。有源层130可以具有使用II1-V族化合物半导体材料形成的单量子阱结构、多量子阱结构(MQW)、量子线结构、量子点结构等。在有源层130具有量子阱结构时，有源层130例如可以具有单量子阱结构或多量子阱结构，有源层130包括具有式InxAlyGa1-x-yN (O≤X≤1，0≤y≤1，且O≤x+y≤1)的阱层和具有式InaAlbGa1-a-bN(O≤a≤1，0≤b≤1，且O≤a+b≤1)的势垒层。阱层可以由能带隙小于势垒层的能带隙的材料制成。在有源层130上和/或下可以形成导电覆层(未示出)。导电覆层(未示出)可以由AlGaN基半导体制成，并且其能带隙大于有源层130的能带隙。第二半导体层140可以实现为P型半导体层，以给有源层130中注入空穴。第二半导体层140可以由具有式InxAlyGa1-x-yN(O≤ x ≤ 1,0 ≤ y ≤1,且0≤x+y≤ 1)的半导体材料制成。例如，第二半导体层140可以由选自GaN、AIN、AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN,AlInN等中的半导体材料制成，并且可以掺杂有P型掺杂剂，例如Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等。同时，在有源层130与第二半导体层140之间可以形成中间层(未示出)。中间层可以是电子阻挡层，以防止在施加大电流时从第一半导体层120注入到有源层130的电子流至第二半导体层140而未在有源层130中进行电子复合。中间层的能带隙相对大于有源层130的能带隙，从而防止从第一半导体层120注入的电子注入到第二半导体层140中而未在有源层130中进行电子复合。因此，可以增加电子与空穴之间在有源层130中进行复合的几率并且防止电流的泄露。此处，中间层的能带隙可以大于包括在有源层130中的势垒层的能带隙，并且可以形成为包含铝(Al)半导体层，例如P型AlGaN。但是，中间层不限于上述结构。上述第一半导体层120、有源层130以及第二半导体层140可以例如使用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)或者溅射来形成，但是本公开不限于此。此外，第一半导体层120和第二半导体层140中的各个层中的导电掺杂剂可以具有均一或不均一的掺杂浓度。即，多个半导体层可以形成为具有各种掺杂浓度分布，但是本公开不限于此。此外，第一半导体层120可以实现为P型半导体层，第二半导体层140可以实现为n型半导体层，并且在第二半导体层140上还可以形成有包括n型或p型半导体层的第三半导体层(未示出)。因此，发光器件100可以具有n-p结结构、p-n结结构、n-p-n结结构以及p-n-p结结构中的至少一种。电极用于将发光器件100连接至电源。电极可以包括电连接至第一半导体层120的第一电极170和设置在第二半导体层140上的第二电极180。在第二电极180与第二半导体层140之间可以形成有透光电极层150。透光电极层150 可以由 IT0、IZO(In-ZnO)、GZO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO)、AGZO (Al-Ga ZnO)、IGZO (In-Ga ZnO)、IrOx, RuOx, RuOx/1 TO, Ni/IrOx/Au 以及 Ni/IrOx/Au/ITO中的至少一种制成。透光电极层150可以形成在第二半导体层140的外侧的整个一个表面上，从而防止电流拥挤现象。第一电极170可以形成在第一半导体层120上。考虑到发光器件100的尺寸等，第一电极170的形成位置不受限制，并且，可以形成有多个第一电极170。此外，如图2所示，移除第二半导体层140和有源层130的部分区域，以暴露出第一半导体层120的一部分，并且可以在第二半导体层120的暴露出的上表面上形成第一电极170。但是，本公开不限于上述结构。例如，移除支撑构件110，并且，第一电极170还可以形成在第一半导体层120的暴露出的表面上。移除第一半导体层120的上表面的方法不受限制，例如，可以使用湿蚀刻方法、干蚀刻方法等。第二电极180可以设置在第二半导体层140上。再次参考图1至图3，第二电极180可以包括设置在第二半导体层140上的反射电极层182和设置在反射电极层182的外侧表面的至少部分区域中同时与第二半导体层140接触的接合电极层188。反射电极层182可以连接至第二半导体层140。当俯视时，反射电极层182可以具有各种形状，如圆形形状、三角形形状、正方形形状等。尽管在图1中反射电极层182示出为具有圆形形状，但是本公开不限于此。此外，反射电极层182在截面图中可以具有梯级形式或倾斜形式。但是，反射电极层182不限于上述结构，随后将给出对反射电极层182的描述。反射电极层182可以包括显示出反射性的金属材料。例如，反射电极层182可以包括选自铝(Al)、铑(Rh)、锡(Sn)、银(Ag)、银基合金以及银基氧化物中的任一种。此外，反射电极层182可以具有单层结构或多层结构，但是本公开不限于此。接合电极层188可以在其下表面处连接至第二半导体层140，并且可以设置在反射电极层182的外侧表面的部分区域或全部区域处。即，接合电极层188可以形成为包封反射电极层182的外侧表面的一部分或全部，并且接合电极层188的下表面可以形成为与第二半导体层140接触。接合电极层188不限于其形状，例如可以具有各种形状。随后将给出对接合电极层188的描述。接合电极层188可以具有单层结构或多层结构，并且可以包含与第二半导体层140具有优异接合力的材料。例如，接合电极层188可以包含铬(Cr)和钛(Ti)中的任一种，但是本公开不限于此。接合电极层188可以具有多层结构，并且，接合电极层188上按下述顺序层叠至少例如铬(Cr)层、铝(Al)层、镍(Ni)层以及金(Au)层。Cr层可以设置为与第二半导体层140的上表面接触。此外，这些层可以按照上述顺序重复地层叠。尽管接合电极层188不限制其厚度，但是Cr层可以具有15Λ到25Λ的厚度，Al层可以具有2800Λ到3200Λ的厚度，Ni层可以具有400Λ到600Λ的厚度，Au层可以具有7500Λ到8500Λ的厚度。由于在层叠Al之后进行热处理工艺，并且在热处理工艺之后层叠Cr (常规电极)，所以可以提高电极的反射率，从而提高发光器件的光提取效率。因为Al的功函数是4.28，并且Cr的功函数是4.5，所以可以实现电特性的增强。如此，在设置反射电极层182并且反射电极层182的外侧表面处设置接合电极层188时，可以防止由于第二半导体层140与反射电极层182之间的接合力弱而引起的反射电极层182的剥离。同时，因为反射电极层182反射从有源层130发出的光，所以可以借助于第二电极180来防止光吸收。下面，将参考表I来再次给出上述描述。下表I给出关于常规电极与根据示出的实施方案的电极之间的反射率试验的结果。常规电极具有按下述顺序层叠接合电极层、反射电极层以及抗氧化层的结构。另一方面，示例I涉及根据示出的实施方案的电极结构，以及反射电极层182与接合电极层188的宽度比为10:1的情况。示例2涉及根据示出的实施方案的电极结构，以及反射电极层182与接合电极层188的宽度比为10: 4的情况。根据此结果可知，通过根据示出的实施方案的发光器件100的电极结构，可以实现约5%或更大的反射率的提高同时维持电极与半导体层之间的接合力。[表I]
权利要求
1.一种发光器件，包括: 包括第一半导体层、第二半导体层以及在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的有源层的发光结构； 电连接至所述第一半导体层的第一电极；以及 设置在所述第二半导体层上的第二电极， 其中所述第二电极包括: 设置在所述第二半导体层上的反射电极层；以及 设置在所述反射电极层的外侧表面的至少部分区域中同时与所述第二半导体层接触的接合电极层。
2.根据权利要求1所述的发光器件，还包括: 设置在所述反射电极层上的保护层。
3.根据权利要求1所述的发光器件，还包括: 设置在所述反射电极层或所述接合电极层上的抗氧化电极层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光器件，其中所述反射电极层包括银(Ag)、银合金以及铝(Al)中的至少一种。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的发光器件，其中所述第一电极包括: 设置在所述第一半导体层上的反射电极层；以及` 设置在所述反射电极层的外侧表面的至少部分区域中同时与所述第一半导体层接触的接合电极层。
6.根据权利要求1至3中任一项所述发光器件，其中所述反射电极层包括: 形成为具有与所述接合电极层的高度相等的高度的第一反射电极层；以及 设置在所述第一反射电极层上同时设置为直至所述接合电极层的上表面的第二反射电极层。
7.根据权利要求6所述的发光器件，其中所述第二反射电极层从所述接合电极层的所述上表面延伸直至所述接合电极层的侧表面。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的发光器件，其中所述反射电极层具有200nm到500nm的厚度。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的发光器件，其中所述反射电极层具有随着向上的距离的减小而减小的宽度。
10.根据权利要求1所述的发光器件，其中 所述反射电极层包括其中按下述顺序层叠至少铝(Al)层、镍(Ni)层以及金(Au)层的结构；并且 所述Al层设置为与所述第二半导体层的上表面接触。
11.根据权利要求10所述的发光器件，其中所述反射电极层还包括设置在所述Au层上的铬(Cr)层、铝(Al)层、镍(Ni)层以及金(Au)层。
12.根据权利要求11所述的发光器件，其中 所述Al层具有2800Λ到3200Λ的厚度； 所述Ni层具有400Λ到600Λ的厚度；以及所述Au层具有7500Λ到8500Λ的厚度。
13.根据权利要求1i所述的发光器件，其中所述铬层具有15Λ到25Λ的厚度。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的发光器件，其中所述接合电极层具有随着向上的距离的减小而减小的宽度。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的发光器件，其中所述反射电极层包括: 形成为具有与所述接合电极层的高度相等的高度的第一反射电极层；以及 设置在所述第一反射电极层上同时具有小于所述第一反射电极层的宽度的宽度的第二反射电极层，并且 其中所述接合电极层设置为从所述第一反射电极层的侧表面沿着所述第一反射电极层的上表面直至所述第二反射电极层的侧表面的部分区域。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的发光器件，其中所述接合电极层具有300nm到500nm的厚度。
17.根据权利要求1至3、10至13中任一项所述的发光器件，其中所述接合电极层具有I μ m至Ij 2 μ m的宽度。
18.根据权利 要求1至3、10至13中任一项所述的发光器件，其中所述接合电极层的宽度为所述反射电极层的宽度的0.1倍到0.5倍。
19.根据权利要求1至3中任一项所述的发光器件，其中所述接合电极层的厚度为所述反射电极层的厚度的0.2倍到1.0倍。
20.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述接合电极层形成为具有大于所述反射电极层的高度的高度。
21.根据权利要求20所述的发光器件，其中所述接合电极层从所述反射电极层的侧表面延伸直至所述反射电极层的上表面。
22.根据权利要求1至3中任一项所述的发光器件，其中所述接合电极层包括其中按下述顺序层叠铬(Cr)层、铝(Al)层、镍(Ni)层以及金(Au)层的结构。
23.根据权利要求22所述的发光器件，其中 所述铬层具有15Λ到25Λ的厚度； 所述铝层具有2800Λ^3200Α的厚度； 所述镍层具有400Λ到600Λ的厚度；以及 所述金层具有7500Λ到8500Λ枘厚度。
24.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述保护层包括镍(Ni)。
25.根据权利要求3所述的发光器件，其中所述抗氧化电极层包括金(Au)、铑(Rh)、钯(Pd)、铜(Cu)、镍(Ni)、钌(Ru)、铱(Ir)和钼(Pt)中的至少一种。
26.根据权利要求1至3、10至13中任一项所述的发光器件，还包括在所述第二电极与所述第二半导体层之间的透光电极层。
27.一种发光器件封装件，包括发光器件， 其中所述发光器件包括: 包括第一半导体层、第二半导体层以及在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的有源层的发光结构； 电连接至所述第一半导体层的第一电极；以及设置在所述第二半导体层上的第二电极，并且 其中所述第二电极包括: 设置在所述第二半导体层上的反射电极层；以及 设置在所述反射电极层的外侧表面的至少部分区域中同时与所述第二半导体层接触的接合电极层。
全文摘要
公开了一种发光器件。该发光器件包括电极，该电极包括设置在第二半导体层上的反射电极层和设置在反射电极层的外侧表面的至少部分区域中同时与第二半导体层接触的接合电极层。因此，可以增强电极与半导体层之间的接合的可靠性。
文档编号H01L33/38GK103107260SQ20121008577
公开日2013年5月15日 申请日期2012年3月28日 优先权日2011年11月15日
发明者崔炳然, 朱炫承, 李容京, 洪奇锡, 卢志希 申请人:Lg伊诺特有限公司