发光器件和包括发光器件的发光器件封装的制作方法
【技术领域】
[0001] 实施例涉及一种发光器件和包括发光器件的发光器件封装。
【背景技术】
[0002] 基于金属有机物化学气相沉积和氮化镓（GaN)的分子束生长的发展，使得能够实 现高亮度和白光的红色、绿色和蓝色发光二极管（LED)得以发展。
[0003] 这样的LED不包含在诸如白炽灯或荧光灯的传统照明器件中使用的诸如汞（Hg) 的对环境有害的材料，并且由此有利地具有优异的生态友好性、长寿命和低功耗，由此被用 作传统光源的替代品。在这样的LED的竞争中的关键因素是基于具有高效率和高功率的芯 片以及封装技术实现高亮度。
[0004] 为了实现高亮度，增大光提取效率是重要的。为了增大光提取效率，使用倒装芯片 结构、表面织构、图案化蓝宝石衬底（PSS)、光子晶体技术、抗反射层结构等的各种方法正在 被研究。
[0005] -般而言，发光器件包括布置在衬底上的发光结构，其中发光结构包括第一导电 型半导体层、有源层和第二导电型半导体层、用于给第一导电型半导体层供应第一功率的 第一电极以及用于给第二导电型半导体层供应第二功率的第二电极。
[0006] 用以改善发光器件和包括发光器件的发光器件封装的电学和光学特性的大量研 究正在进行中。
【发明内容】
[0007] 实施例提供具有改善的光学和电学特性的发光器件和包括发光器件的发光器件 封装。
[0008] 在一个实施例中，一种发光器件包括衬底；多个发光单兀（cell)，布置在所述衬 底上；至少一个连接电极，用于连接所述发光单元；以及第一绝缘层，布置在由所述连接电 极连接的相邻发光单元与所述连接电极之间，其中每个所述发光单元包括：包括第一导电 型半导体层、有源层和第二导电型半导体层的发光结构；以及布置在所述第二导电型半导 体层上的反射层，其中所述连接电极将一个所述相邻发光单元的第一导电型半导体层连接 到另一个所述相邻发光单元的所述反射层，并且在第一方向上所述第二导电型半导体层的 第一宽度等于或大于在第一方向上所述反射层的第二宽度，并且所述第一方向不同于所述 发光结构的厚度方向。
[0009] 每个所述发光单元还包括布置在所述反射层与所述第二导电型半导体层之间且 具有透光性的导电层。
[0010] 在所述第一方向上所述导电层的所述第一宽度、所述第二宽度和所述第三宽度可 以是相同的。
[0011] 在所述第一方向上所述导电层的所述第一宽度、所述第二宽度或所述第三宽度至 少之一可以相互不同。
[0012] 所述第三宽度可以等于或大于所述第二宽度。
[0013] 所述第一宽度与所述第三宽度可以相同。
[0014] 所述第一宽度可以大于所述第三宽度。
[0015] 所述反射层可以欧姆接触所述第二导电型半导体层。
[0016] 所述反射层可以具有多层结构。
[0017] 所述反射层可以具有70%或更大的反射率。
[0018] 所述反射层可以包括 Ni、Pd、Ru、Mg、Zn、Hf、Ag、Al、Au、Pt、Cu 或 Rh 至少之一。
[0019] 所述反射层可以具有0· 5nm至4 μπι的厚度。
[0020] 所述导电层可以具有〇· 5nm至4 μπι的厚度。
[0021] 所述发光器件还可以包括：第一电极单元，连接到一个所述发光单元的所述第一 导电型半导体层；以及第二电极单元，连接到另一个所述发光单元的所述反射层。
[0022] 所述发光器件还可以包括布置在所述连接电极上和所述第一绝缘层上的第二绝 缘层，其中所述第一和第二电极单元穿透所述第一和第二绝缘层并分别连接到所述第一导 电型半导体层和所述反射层。
[0023] 所述第二绝缘层可以具有Inm至80nm的最小厚度。
[0024] 至少一个所述第一或第二绝缘层可以包括分布式布拉格反射器。
[0025] 所述连接电极可以包括反射材料。
[0026] 相邻连接电极之间在所述第一方向上的最短水平距离可以为5 μπι或更大。
[0027] 在另一个实施例中，一种发光器件封装包括：底面贴装（submount);第一和第二 金属层，在所述底面贴装上彼此间隔开；如上所述的发光器件；以及第一和第二突起单元， 用于将所述发光器件分别电连接到所述第一和第二金属层。
【附图说明】
[0028] 参照下面的附图，可以详细描述布置和实施例，附图中相同的附图标记指代相同 的元件，附图中：
[0029] 图1是示出根据实施例的发光器件的俯视图；
[0030] 图2是如图1所示的发光器件沿线AA'截取的剖面图；
[0031] 图3A是示出如图1所示的第二发光单元的俯视图；
[0032] 图3B是如图3A所示的第二发光单元沿线BB'截取的剖面图；
[0033] 图4A至图4H是示出根据另一实施例的第二发光单元的俯视图；
[0034] 图5是示出根据又一实施例的第二发光单元的俯视图；
[0035] 图6是示出根据又一实施例的第二发光单元的俯视图；
[0036] 图7是如图1和图2所示的发光器件的电路图；
[0037] 图8A至图8C是示出根据实施例的发光器件的俯视图；
[0038] 图9是示出根据比较实施例的发光器件的局部剖面图；
[0039] 图IOA至图IOG是示出用于制造如图1和图2所示的发光器件的剖面图；
[0040] 图11是示出根据实施例的包括发光器件的发光器件封装；
[0041] 图12是示出根据实施例的包括发光器件封装的头灯；并且
[0042] 图13是示出根据实施例的包括发光器件或发光器件封装的照明器件。
【具体实施方式】
[0043] 现在详细参照实施例，附图示出其示例。然而，本公开可以以许多不同的形式实 施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开充分而 完整，并且将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。
[0044] 应理解的是，当元件被称为在另一个元件"上"或"下方"时，其可以直接地在元件 上/下方，或者也可以存在一个或多个介入元件。当元件被称为在"上"或"下方"时，可以 包括基于元件的"在元件下方"和"在元件上"。
[0045] 这里可以单独地使用诸如"第一"、"第二""上/上方/上部"和"下方/下面/下 部"的相关术语以将一个实体或元件与另一个实体或元件区别开，而无需要求或暗示这种 实体或元件之间的任何物理的或逻辑的关系或顺序。
[0046] 在附图中，为方便描述和清楚起见，会夸大、省略或示意性示出各层的厚度或者尺 寸。而且，各构成元件的尺寸或面积并不完全反映其实际尺寸。
[0047] 下文中，将参照附图描述根据实施例的发光器件、用于制造发光器件的方法和包 括发光器件的发光器件封装。
[0048] 图1是示出根据实施例的发光器件100的俯视图，并且图2是如图1所示的发光 器件100沿线A-A'截取的剖面图。
[0049] 参照图1和图2,发光器件100包括衬底110、N个（其中N是大于或等于2的正整 数）发光单元（或发光区域，Pl至PN)、M个（其中1彡M彡N-1)连接电极150-1至150-M、 多个第一绝缘层 162-1、162-2、164、166-1、166-2、168-1 和 168-2、第一电极单元 172、第二 电极单元174、金属电极180和第二绝缘层190。
[0050] 下文中，为了更好地理解实施例，将在N是3的假设下给出描述，如图1和图2示 例性示出地。
[0051] 发光单元PI、P2和P3布置在衬底110上。
[0052] 衬底110可以由载体晶圆（适合于半导体材料生长的材料）形成。另外，衬底110 可以由高导热材料形成并且可以是导电衬底或绝缘衬底。例如，衬底110可以包含蓝宝石 (Al203)、GaN、SiC、Zn0、Si、GaP、InP、Ga20 3、或 GaAs 至少之一。衬底 110 可以设置在具有不 平坦（或粗糙）图案112的上表面上。也就是说，衬底110可以是具有不平坦图案的图案 化蓝宝石衬底（PSS)。正是这样，当衬底110的上表面设置有不平坦图案112时，可以改善 光提取效率。
[0053] 尽管在图2中未示出，缓冲层可以介于衬底110与发光结构120之间并且可以由 III-V族化合物半导体形成。缓冲层作用为减少衬底110与发光结构120之间的晶格失配。
[0054] 发光单元PI、P2和P3可以串联电连接，如图1和图2示例性示出地，但是实施例 不限于此。也就是说，在另一个实施例中，发光单元P1、P2和P3可以并联电连接。下文中， 电连接到另一个的发光单元PI、P2和P3将分别被称为第一、第二和第三发光单元。
[0055] 参照图1和图2,第一至第三发光单元Pl、P2和P3可以通过边界区域S相互分离。 因此，边界区域S可以布置在第一至第三发光单元P1、P2和P3之间且在第一至第三发光单 元Pl、P2和P3周围。边界区域S可以包括通过台面蚀刻（mesa-etch)发光结构120而暴 露的衬底110的一部分。
[0056] 第一、第二和第三发光单元PU P2和P3的面积可以是相同的，但是实施例不限于 此。
[0057] 每个第一、第二和第三发光单元PUP2和P3可以包括发光结构120、反射层132和 134以及导电层142和144。
[0058] 发光结构120可以是产生光的半导体层，并且包括第一导电型半导体层122、有源 层124和第二导电型半导体层126。第一导电型半导体层122、有源层124和第二导电型半 导体层126可以以这种顺序堆叠在衬底110上。
[0059] 第一导电型半导体层122可以用III-V族或II-VI族化合物半导体等来实施，并 且可以掺杂有第一导电型掺杂剂。
[0060] 例如，第一导电型半导体层122可以是具有InxAlyGa 1 x yN (0彡X彡1，0彡y彡1，0彡 x+y<l)的组成式的半导体。例如，第一导电型半导体层122可以包含任何一个InAlGaN、 GaN、AlGaN、InGaN、AlN或InN，并且可以掺杂有η型掺杂剂（例如Si、Ge或Sn)。
[0061] 当图1和图2中示例性示出的发光器件100被应用于图11中示例性示出的具有 倒装芯片接合结构的发光器件封装200时，衬底110和第一导电型半导体层122可以包括 光传输材料（light-transmitting material) 〇
[0062] 有源层124介于第一导电型半导体层122与第二导电型半导体层126之间，并且 可以通过分别由第一导电型半导体层122和第二导电型半导体层126供应的电子和空穴的 重组期间产生的能量产生光。
[0063] 有源层124可以由例如III-V族或II-VI族化合物半导体的半导体化合物形成， 并且可以具有双结结构、单阱结构、多阱结构、量子线结构或量子点结构。
[0064] 当有源层124是单阱结构或量子阱结构时，它可以包括具有InxAlyGa 1 x yN(0彡X彡 1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的组成式的阱层，以及具有InaAlbGa1 a bN(0彡a彡1，0彡b彡1，0彡a+b SI)的组成式的势皇层。阱层可以由具有低于势皇层的能量带隙的能量带隙的材料构成。
[0065] 第二导电型半导体层126可以用III-V族或II-VI族化合物半导体来实施，并且 可以掺杂有第二导电掺杂剂。例如，第二导电型半导体层126可以是具有InxAlyGa 1 x yN (0 < x彡1，(Xy彡1，(Xx+y彡1)的组成式的半导体。例如，第二导电型半导体层126可以包含任 何一个 GaN、AIN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、Al InN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP 或 AlGalnP， 并且可以掺杂有P型掺杂剂（例如Mg、Zn、Ca、Sr或Ba)。
[0066] 导电覆层（未示出）可以介于有源层124与第一导电型半导体层122之间或者有 源层124与第二导电型半导体层126之间并且导电覆层可以由氮化物半导体（例如AlGaN) 形成。
[0067] 在实施例中，第一导电型半导体层122可以用η型半导体层来实施并且第二导电 型半导体层126可以用ρ型半导体层来实施。因此，发光结构120可以包括η-ρ、ρ-η、η-ρ-η 或ρ-η-ρ结结构至少之一。
[0068] 同时，反射层132和134可以布置在发光结构120的第二导电型半导体层126上， 并且可以具有单层或多层结构。例如，反射层132和134可以具有第一层/第二层/第三 层的三层多层结构。关于反射层132和134,第一层作用为反射光，布置在第一层上的第二 层作用为势皇层（barrier layer，阻挡层）并且布置在第二层上的第三层作用为钝化粘附 增强层。在第一层至第三层中，第一层距离第二导电型半导体层最近。
[0069] 另外，反射层132和134的反射率优选地尽可能地高，并且为例如70%或更大。也 就是说，反射层132和134可以包括具有70%或更大的反射率的材料。
[0070] 另外，反射层132和134可以包括具有极好的粘附于导电层142和144的材料。
[0071] 当导电层142和144被省略时，反射层132和134可以直接接触第二导电型半导 体层126。在这种情况下，反射层132和134可以包括欧姆接触第二导电型半导体层126的 材料以及具有极好的粘附于第二导电型半导体层126的材料。
[0072] 例如，反射层132和134可以包括具有高导