半导体发光器件的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用 W02] 本申请要求于2014年9月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请 No. 10-2014-0116461的优先权，该申请的全部公开W引用方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明构思设及一种半导体发光器件。
【背景技术】
[0004] 半导体发光二极管（LED)由于其诸如低功耗和高亮度之类的一系列优点而广泛 用作光源。具体地说，近来，半导体发光器件在大尺寸液晶显示器化CD)中已经被用作照明 设备和背光装置。运种半导体发光器件可具有运样的结构（例如封装结构）：该结构能够 连接至外部电路，W允许将其安装在诸如照明设备之类的各种装置中。 阳0化]同时，可在半导体发光器件生长之后将用于针对半导体发光器件的外延生长工艺 中的衬底（下文中称作'生长衬底'）去除。由于衬底中产生电连接或光学损耗问题，因此 会去除衬底。在运种情况下，会需要支持外延生长的薄膜的另一种方法。例如，可在半导体 发光器件中采用具有特定厚度（例如60 ym至150 ym的厚度）或更厚的电极结构或者包 括该电极结构的衬底。
[0006] 然而，该方法对于消散从有源层发出的热来说可能是不利的，并且具体地说，在大 电流操作中产生的热会使装置特性劣化，从而导致可靠性变差。
【发明内容】
[0007] 本公开的一方面设及一种具有新颖电极结构的半导体发光器件，其致力于解决在 现有发光器件中存在的问题。
[0008] 根据示例性实施例，一种半导体发光器件包括：层叠式半导体结构，其具有彼此相 对的第一表面和第二表面、分别形成第一表面和第二表面的第一导电类型的半导体层和第 二导电类型的半导体层、W及设置在第一导电类型的半导体层与第二导电类型的半导体层 之间的有源层。第一电极设置在层叠式半导体结构的第一表面上，并且连接至第一导电类 型的半导体层，并且第二电极设置在层叠式半导体结构的第二表面上，并且连接至第二导 电类型的半导体层。连接电极连接至第二电极并且延伸至层叠式半导体结构的第一表面。 支承衬底设置在第二电极上，并且绝缘层设置为使连接电极与有源层和第一导电类型的半 导体层绝缘。
[0009] 第一导电类型的半导体层可为n型半导体层，并且第二导电类型的半导体层可为 P型半导体层。
[0010] 第二电极可包括透光电极，并且支承衬底可包括透光衬底。
[0011] 在运种情况下，第二电极可设置在层叠式半导体结构的第二表面的大部分上。第 一电极可包括反射电极。
[0012] 半导体发光器件还可包括分别设置在第一表面上的第一电极的一部分和连接电 极的一部分上的第一导电凸块和第二导电凸块。
[0013] 层叠式半导体结构的第一表面可设为主发光表面，并且第一电极可设置在层叠式 半导体结构的第一表面的一部分上。
[0014] 层叠式半导体结构可包括从第一表面延伸至第二表面W将第二电极的一部分暴 露出来的通孔，并且连接电极可连接至第二电极的暴露的部分，设置在通孔的内侧壁上，并 且可延伸至层叠式半导体结构的第一表面。
[0015] 半导体发光器件还可包括设置在第二电极的连接至通孔的部分上的蚀刻停止层。
[0016] 蚀刻停止层可包括导电材料，并且可设置在第二电极与支承衬底之间。可将第二 电极的其上形成有通孔的部分的至少一部分去除，W将蚀刻停止层的一部分暴露出来，并 且连接电极可连接至蚀刻停止层的暴露的部分。所述半导体发光器件还可包括连接至蚀刻 停止层并且延伸至在第二电极与支承衬底之间的空间中的至少一个指状电极。
[0017] 作为另外一种选择，蚀刻停止层可包括绝缘材料，并且可布置为包围第二电极的 暴露的部分。
[0018] 半导体发光器件还可包括平坦化层，该平坦化层位于第二电极与支承衬底之间， 并且具有接合至支承衬底的平坦化的表面。
[0019] 绝缘层可设置在通孔的内侧壁上，并且可延伸至层叠式半导体结构的第一表面。 在运种情况下，绝缘层可延伸W覆盖第一电极的一部分，并且连接电极可延伸至绝缘层的 延伸部分上。
[0020] 半导体发光器件还可包括包围层叠式半导体结构的侧表面的绝缘构件。连接电极 可设置在层叠式半导体结构的侧表面上，并且绝缘层可设置在连接电极与层叠式半导体结 构的侧表面之间。
[0021] 绝缘构件可包括透光粘合剂材料，并且可设置在层叠式半导体结构的第二表面与 支承衬底之间，W将层叠式半导体结构接合至支承衬底。绝缘构件可由与支承衬底的材料 相同的材料形成。
[0022] 半导体发光器件还可包括设置在第二电极与支承衬底之间并且被构造为保护第 二电极的电极保护层。
[0023] 支承衬底可由玻璃或聚合物树脂形成。支承衬底可包括巧光物或量子点。
[0024] 根据示例性实施例，一种半导体发光器件包括：层叠式半导体结构，其包括彼此相 对的第一表面和第二表面、分别形成第一表面和第二表面的第一导电类型的半导体层和第 二导电类型的半导体层、W及设置在第一导电类型的半导体层与第二导电类型的半导体层 之间的有源层。第一电极设置在层叠式半导体结构的第一表面上，并且连接至第一导电类 型的半导体层。第二电极设置在层叠式半导体结构的第二表面上，连接至第二导电类型的 半导体层，并且由透光电极形成。连接电极连接至第二电极W延伸至层叠式半导体结构的 第一表面，并且连接电极的设置在第一表面上的部分被设为焊盘区域。透光衬底设置在第 二电极上，并且绝缘层设为使连接电极与有源层和第一导电类型的半导体层绝缘。绝缘层 延伸W覆盖第一电极的一部分，并且连接电极的焊盘区域设置在绝缘层的延伸的部分上。 [00巧]在一个示例中，透光粘合剂层设置在透光衬底与第二电极之间。连接电极可设置 在层叠式半导体结构的侧表面上，并且绝缘层可设置在连接电极与层叠式半导体结构的侧 表面之间。半导体发光器件还可包括绝缘构件，该绝缘构件包围层叠式半导体结构的侧表 面和第一表面，并且由透光粘合剂材料形成W接合至透光衬底。层叠式半导体结构的侧表 面可包括朝着第二表面倾斜的表面。
[00%] 根据示例性实施例，一种半导体发光器件包括：支承衬底，该支承衬底包括被划分 为第一区和第二区的上表面，其中第一区设为焊盘区域。层叠式半导体结构包括按次序设 置在支承衬底的上表面的第二区中的第二导电类型的半导体层、有源层和第一导电类型的 半导体层。第一电极设置在第一导电类型的半导体层上，并且第二电极设置在第二导电类 型的半导体层与支承衬底之间，并延伸至第一区。
[0027] 支承衬底可包括透光衬底。第二电极可包括：设置在第二导电类型的半导体层与 支承衬底之间的透光电极；连接至透光电极并且设置在第二区中的金属电极；W及设置在 金属电极上的焊盘电极。
[0028] 金属电极可包括：第一表面，其具有连接至透光电极的一部分；和第二表面，其与 第一表面相对。第二表面可埋置在支承衬底中。金属电极可包括延伸至透光电极与支承衬 底之间的空间中的至少一个指状电极。
[0029] 根据另一示例性实施例，一种半导体发光器件包括层叠式半导体结构，该层叠式 半导体结构包括按次序堆叠的第二导电类型的半导体层、有源层和第一导电类型的半导体 层。第一电极设置在第一导电类型的半导体层上，并且第二电极设置在第二导电类型的半 导体层上。绝缘层设置在第二导电类型的半导体层、有源层和第一导电类型的半导体层的 按次序的堆叠件的暴露的边缘上。连接电极连接至第二电极，并且在绝缘层上延伸至层叠 式半导体的具有第一导电类型的半导体层的表面。
[0030] 层叠式半导体结构可具有延伸穿过第二导电类型的半导体层、有源层和第一导电 类型的半导体层的多个通孔。绝缘层可设置在所述多个通孔的每一个的暴露的边缘上。连 接电极可设置在各个通孔的绝缘层上，W从绝缘层延伸至层叠式半导体的具有第一导电类 型的半导体层的表面。
[0031] 半导体发光器件还可包括设置在第二电极上的透光衬底。多个蚀刻停止触点可 设置在透光衬底与第二电极之间，并且各自可与所述多个通孔中的对应的通孔对齐。多个 指状电极可设置在透光衬底与第二电极之间，并且可从所述多个蚀刻停止触点的每一个延 伸。
[0032] 半导体发光器件可替代性地包括设置在第二导电类型的半导体层与第二电极之 间的多个蚀刻停止触点，并且各个蚀刻停止触点可与所述多个通孔中的对应的通孔对齐。 通孔和连接电极可延伸穿过蚀刻停止触点。
【附图说明】
[0033] 从W下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本公开的W上和其它方面、特征 和其它优点，其中：
[0034] 图1是根据示例性实施例的半导体发光器件的剖视图；
[0035] 图2A和图2B分别是示出图1所示的半导体发光器件的电极布局的示例的底部平 面图和顶部平面图；
[0036] 图3是示出图1所示的半导体发光器件的电极布局的另一示例的底部平面图；
[0037] 图4示出了其中图I所示的半导体发光器件被倒装忍片接合至电路衬底的示例；
[0038] 图5A至图5G是示出制造图1所示的半导体发光器件的方法中的主要工艺步骤的 剖视图；
[0039] 图6是示出根据示例性实施例的倒装忍片接合的半导体发光器件的剖视图；
[0040] 图7是示出可在图6所示的半导体发光器件中采用的电极布局的示例的底部平面 图；
[0041] 图8A至图8G是示出制造图6所示的半导体发光器件的方法中的主要工艺步骤的 剖视图；
[0042] 图9是示出根据示例性实施例的倒装忍片接合的半导体发光器件的剖视图；
[0043] 图IOA至图IOE是示出制造图9所示的半导体发光器件的方法中的主要工艺步骤 的剖视图；
[0044] 图11是示出根据示例性实施例的倒装忍片接合的半导体发光器件的剖视图；
[0045] 图12A至图12F是示出制造图11所示的半导体发光器件的方法中的主要工艺步 骤的剖视图；
[0046] 图13是示出根据示例性实施例的倒装忍片接合的半导体发光器件的剖视图；
[0047] 图14A至图14E是示出制造图13所示的半导体发光器件的方法中的主要工艺步 骤的剖视图；
[0048] 图15是示出图13所示的半导体发光器件的改进示例的剖视图；
[0049] 图16A至图16C是示出根据各个示例性实施例的具有改进的光提取效率的倒装忍 片接合的半导体发光器件的剖视图；
[0050] 图17至图21是示出根据各个示例性实施例的半导体发光器件的剖视图；
[0051] 图22A至图22F是示出制造根据示例性实施例的半导体发光器件的方法中的主要 工艺步骤的剖视图；
[0052] 图23A至图23D是示出图22A至图22F所示的主要工艺步骤中使用的掩模图案的 平面图；
[0053] 图24A至图24F是示出制造根据示例性实施例的半导体发光器件的方法中的主要 工艺步骤的剖视图；
[0054] 图25A至图2抓是示出可在示例性实施例中采用的缓冲器结构的各种示例的剖视 图；
[0055] 图26和图27是示出根据示例性实施例的半导体发光器件封装件的剖视图；
[0056] 图28是用于描述可在示例性实施例中采用的波长转换材料的CIE 1931色度坐标 系；
[0057] 图29和图30示出了其中根据示例性实施例的半导体发光器件应用于背光单元的 示例；
[0058] 图31示出了包括根据示例性实施例的半导体发光器件的照明设备的示例；W及
[0059] 图32示出了包括根据示例性实施例的半导体发光器件的大灯的示例。
【具体实施方式】
[0060] 下文中，将参照附图详细描述本公开的实施例。
[0061] 然而，本公开可按照许多不同形式例示，而不应理解为限于本文阐述的特定实施 例。相反，提供运些实施例W使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本公开的范围完全传 达给本领域技术人员。在图中，为了清楚起见，可夸大元件的形状和尺寸，并且相同的附图 标记将始终用于指代相同或相似的元件。在本公开中，诸如"上部分"、"上表面"、"下部分"、 "下表面"或"侦懐面"之类的方向性术语指示相对于图中所示的特定取向的位置。运些术 语应该参照各个元件的相对位置更广泛地理解，因此会根据其中发光器件被保持或设置的 方向或取向而改变。
[0062] 在本公开中，提供对"一个示例性实施例"或"示例性实施例"的参照W强调特定 特征、结构或特性，而不一定指相同的实施例。此外，特定特征、结构或特性在一个或多个实 施例中可按照任何合适的方式组合。例如，在特定示例性实施例中描述的上下文除非其被 特别描述为与其它实施例中的上下文矛盾或不一致，否则即使在其它实施例中未描述也可 用于其它实施例中。
[0063] 图1是根据本公开的示例性实施例的半导体发光器件的剖视图。
[0064] 参照图1，根据本公开的示例性实施例的半导体发光器件10可包括层叠式半导体 结构L其具有第一导电类型的半导体层14、第二导电类型的半导体层16、设置在第一导电 类型的半导体层14与第二导电类型的半导体层16之间的有源层15。半导体发光器件10 还可包括分别连接至第一导电类型的半导体层14和第二导电类型的半导体层16的第一电 极17和第二电极18。 阳0化]在示例性实施例中，第一电极17和第二电极18可设置在层叠式半导体结构L中 的彼此相对的第一表面和第二表面上。支承衬底25可设置在第二电极18上，W支承层叠 式半导体结构L。
[0066] 半导体发光器件10还可包括作为与第二电极18相关的电极组件的连接电极28。 连接电极28可连接至第二电极18,并且可延伸至层叠式半导体结构L的第一表面。
[0067] 根据示例性实施例的连接电极28可利用延伸穿过层叠式半导体结构L并且连接 层叠式半导体结构L的第一表面和第二表面的通孔H形成。第二电极18的一部分可通过 通孔H暴露出来，并且暴露的部分可设为连接至连接电极28的接触区域C。连接电极28可 连接至第二电极18的接触区域C，并且形成在通孔H的内侧壁上。连接电极28的设置在层 叠式半导体结构L的第一表面上的部分28a可设为焊盘区域。
[0068] 按照运种方式，设置在层叠式半导体结构L的第二表面上的第二电极18可通过连 接电极28拉至与第二表面相对的第一表面，因此将第二电极18连接至外部电路的焊盘区 域可设置在层叠式半导体结构L的第一表面上。
[0069] 在第一导电类型的半导体层14和第二导电类型的半导体层16分别是n型氮化物 半导体层和P型氮化物半导体层的情况下，可更有益地应用运种电极结构。由于P型氮化 物半导体层比n型氮化物半导体层具有更大程度的接触电阻，因此难W实现欧姆接触。然 而，在该示例性实施例中，由于第二电极18设置在层叠式半导体结构L的第二表面上，因此 第二电极18与第二导电类型的半导体层16之间的接触区域可扩大，因此可确保与P型氮 化物半导体层的欧姆接触。
[0070] 根据示例性实施例的半导体发光器件10可为其中光主要沿着支承衬底25的方向 发射的倒装忍片结构。
[0071] 第一电极17可包括具有高反射率W及欧姆接触特征的电极材料。例如，第一电极 17可包括4旨、化、41、化、？(1、^、脚、]\%、化、？1、411等。作为另外一种选择，第一电极17可 包括诸如铜锡氧化物（ITO)之类的透明导电氧化物或透明导电氮化物。例如，第一电极17 可W W透光电极和反射电极的组合来实现，或W透光电极和诸如Si〇2之类的绝缘材料的组 合来实现。
[0072] 第二电极18可包括透光电极，并且支承衬底25可包括透光衬底。第二电极18可 为诸如Ni/Au之类的透光金属、诸如ITO之类的透明导电氧化物或透明导电氮化物。支承 衬底25可为玻璃衬底或由透光聚合物树脂形成的衬底。
[0073] 连接电极28可通过绝缘层26与第一导电类型的半导体层14和有源层15电隔离。 如图1所示，绝缘层26可形成在通孔H的内侧壁上。绝缘层26可形成在层叠式半导体结 构L的侧表面上，并且设为用于半导体发光器件10的纯化层。绝缘层26还可形成为延伸 至第一电极17的表面上。绝缘层26可为氧化娃或氮化娃。
[0074] 在示例性实施例中，第一电极17可具有足够的面积W有效地反射光。同时，设置 在层叠式半导体结构L的第一表面上的焊盘区域28a可延伸至第一电极17的上表面的一 部分上，W使得连接电极28具有连接至外部电路（或用于与外部电路连接）的足够的焊盘 区域。绝缘层26可包括设置在焊盘区域28a与第一电极17之间的额外延伸部分26a(请 参见图1中的"I")，从而焊盘区域28a和第一电极17彼此不电连接。 阳075] 图2A和图2B示出了可在本公开的示例性实施例中采用的电极布局的特定示例。 图2A和图2B示出了分别设置在层叠式半导体结构L的第二表面和第一表面上的电极的布 局的示例。
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