专利名称：发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光器件及其制造方法。
背景技术：
发光二极管(LED)使用化合物半导体将电信号转化为光。因此，发光器件使用LED或者例如在小型手提式装置如计算器、数字式表等中产生光。然而，LED通常仅仅输出少量的光并因此仅仅用于小型电子器件中。
发明内容
因此，本发明的一个目的是解决相关技术的上述及其它问题。 本发明的另一个目的是提供一种具有改善的发光效率的发光器件。 为实现这些及其他优点并且根据本发明的目的，如本文所体现并且广泛描述的那
样，本发明一方面提供一种发光器件，所述发光器件包括衬底，在所述衬底上的第一导电
半导体层，在所述第一导电半导体层上的有源层，在所述有源层上的第二导电半导体层，和
在所述衬底下的并包括光反射图案的反射层，所述光反射图案设置为沿远离所述反射层的
方向反射由所述有源层发出的光。 另一方面，本发明提供一种发光器件，包括衬底，在所述衬底上的第一导电半导体层，在所述第一导电半导体层上的有源层，在所述有源层上的第二导电半导体层，在所述衬底下的树脂层，和在所述树脂层下的反射层，所述反射层设置为沿远离所述反射层的方向反射由所述有源层发出的光。 通过以下给出的详细说明，将使得本发明的可应用性的其它范围变得明显。然而，应理解表示本发明的优选实施方案的详细描述和具体实例是仅仅作为举例说明而给出的，这是因为对于本领域技术人员而言很明显，通过这些详细的描述，可在本发明的精神和范围内做出各种改变和变化。
通过以下给出的详细描述和附图，可更全面地理解本发明，所述附图仅仅是举例说明性给出的，因此不限制本发明，其中 图1是说明根据本发明第一实施方案的发光器件的横截面 图2是说明根据本发明第二实施方案的发光器件的横截面 图3是说明根据本发明第三实施方案的发光器件的横截面 图4是说明根据本发明第四实施方案的发光器件的横截面 图5是说明根据本发明第五实施方案的发光器件的横截面图；禾口
图6是说明根据本发明实施方案的发光器件的光提取效率的图。
具体实施例方式
现在将详细说明本发明的优选实施方案，附图中举例说明了其实例。
图1是说明根据本发明第一实施方案的发光器件的横截面图。如所示的，发光器件包括衬底10、在衬底10上形成的未掺杂的GaN层20、在未掺杂的GaN层20上形成的第一导电半导体层30、在第一导电半导体层30上形成的有源层40、和在有源层40上形成的第二导电半导体层50。 发光器件还包括在第一导电半导体层30上的第一电极层60、和在第二导电半导体层50上的第二电极层70。此外，第一导电半导体层30可为n-型半导体，第二导电半导体层50可为p-型半导体层，反之亦然。因此，发光器件通过经由电极60和70供电而由有源层40发出光。 此外，在图1所示的实施方案中，衬底IO可由蓝宝石(A1203)、 Si、 SiC、 GaAs、 ZnO或者MgO中的至少一种形成。还可以在衬底10和未掺杂的GaN层20之间形成具有堆叠结构的缓冲层，例如AlInN/GaN、 Ir^Ga卜xN/GaN、 AlxInyGai—x—yN/InxGai—xN/GaN等。此外，衬底10可为用于生长未掺杂的GaN层20、第一导电半导体层30、有源层40和第二导电半导体层50的生长衬底。 此外，通过与氮气、氢气和氨气一起将三甲基镓(TMGa)气体注入室中，可生长未掺杂的GaN基层20。此外，第一导电半导体层30可为注入有第一导电杂质离子的氮化物半导体层。例如，第一导电半导体层30可为其中注入有n-型杂质离子的半导体层。此外，可通过与氢气和氨气一起将包含n-型杂质(例如，硅)的三甲基镓(TMGa)气体和硅烷(SiH4)气体注入室中，生长第一导电半导体层30。 此外，有源层40可由单量子阱结构、多量子阱结构、量子线结构和量子点结构形成。例如，有源层40可由InGaN阱层/GaN势垒层的叠层结构形成。 第二导电半导体层50也可为其中注入有第二导电杂质离子的氮化物半导体层。例如，第二导电半导体层50可为其中注入有p-型杂质离子的半导体层。可通过与氢气和氨气一起将三甲基镓(TMGa)气体和包含p-型杂质(例如，Mg)的双乙基环戊二烯基镁(EtCp2Mg) {Mg(C2H5C5H4)2}注入室中，生长第二导电半导体层50。 此外，本发明的第一实施方案有利地形成在衬底10下的反射层80以及在第二导
电半导体层50的上表面上的光提取图案51，以改善发光器件的光提取效率。 更详细地，反射层80可由钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、铝(Al)、钼(Pt)、金(Au)或者
银(Ag)中的至少一种形成。因此，由有源层40发出的并沿朝向衬底的方向传播的光被反
射层80反射并从发光器件向上发出。因此，发光器件的光提取效率得到改善。 此外，在第二导电半导体层50的上表面上形成的光提取图案51进一步提高器件
的发光效率。即，由于第二导电半导体层50的高折射率而不能发射至外部的光经由光提取
图案51提取至外部。 此外，在图1所示的实施方案中，光提取图案51为半球形。然而，图案51可形成为突起或者凹槽的各种其它形状，例如圆柱形、锥形、任意形状等。在图l所示的实施方案中，图案51的半球形优选具有1. 5 ii m的半径。此外，可通过选择性地移除第二导电半导体层50或者选择性地生长第二导电半导体层50形成光提取图案51。 因此，如上所述，第一实施方案的发光器件包括在衬底10下的反射层80和在第二导电半导体层50上的光提取图案51，使得由有源层40产生的光可有效地提取到外部。
接下来，图2是说明根据本发明第二实施方案的发光器件的横截面图。而且，在根据以下另外的实施方案的发光器件的描述中，将不会详细地重复描述与第一实施方案中所述的相同的元件。 参考图2，发光器件包括衬底10、在衬底10上形成的未掺杂的GaN层20、在未掺杂的GaN层20上形成的第一导电半导体层30、在第一导电半导体层30上形成的有源层40、在有源层40上形成的第二导电半导体层50。此外，发光器件包括在第一导电半导体层30上的第一电极层60、和在第二导电半导体层50上的第二电极层70。 而且，为改善光提取效率，在衬底10下形成反射层80，在第二导电半导体层50的上表面上形成光提取图案51 。为进一步改善器件的发光效率，在反射层80上形成光散射图案81。而且，在该实施方案中，光散射图案81在反射层80的上表面上形成。此外，散射图案81示例性地形成为半球形，但是可形成为突起或者凹槽的各种形状，例如圆柱形、锥形、任意形状等。 光散射图案81选择性地蚀刻衬底10的下表面以形成突起和凹槽，并且可通过在衬底10下形成反射层80而在反射层80的上表面上几乎自然地形成。光散射图案81也可设置在与衬底10相同的水平面上。 接下来，图3是说明根据本发明第三实施方案的发光器件的横截面图。参考图3，发光器件包括衬底10、在衬底10上形成的未掺杂的GaN层20、在未掺杂的GaN层20上形成的第一导电半导体层30、在第一导电半导体层30上形成的有源层40、和在有源层40上形成的第二导电半导体层50。 此外，发光器件包括在第一导电半导体层30上的第一电极层60、和在第二导电半导体层50上的第二电极层70。在衬底10下还形成反射层80并且在第二导电半导体层50的上表面上形成光提取图案51。此外，在衬底lO上形成光散射图案ll以进一步改善器件的发光效率。 光散射图案11也在衬底10的上表面上形成，并且举例说明性地形成为半球形，但是可形成为突起或者凹槽的各种形状，例如圆柱形、锥形、任意形状等。此外，光散射图案11可通过选择性地蚀刻衬底10的上表面来形成并且可设置在与未掺杂的GaN层20相同的水平面上。 接下来，图4是说明根据本发明第四实施方案的发光器件的横截面图。参考图4，发光器件包括衬底10、在衬底10上形成的未掺杂的GaN层20、在未掺杂的GaN层20上形成的第一导电半导体层30、在第一导电半导体层30上形成的有源层40、和在有源层40上形成的第二导电半导体层50。 此外，如所示的，发光器件包括在第一导电半导体层30上的第一电极层60、和在第二导电半导体层50上的第二电极层70。而且，为进一步改善发光效率，器件还包括具有光散射图案81的反射层80、在第二导电半导体层50的上表面上形成的光提取图案51、和在衬底10上形成的光散射图案11。 接下来，图5是说明根据本发明第五实施方案的发光器件的横截面图。参考图5，发光器件包括衬底10、在衬底10上形成的未掺杂的GaN层20、在未掺杂的GaN层20上形成的第一导电半导体层30、在第一导电半导体层30上形成的有源层40、和在有源层40上
6形成的第二导电半导体层50。 此外，发光器件包括在第一导电半导体层30上的第一电极层60、和在第二导电 半导体层50上的第二电极层70。还包括在衬底10下形成的具有光散射图案81的反射 层80、在第二导电半导体层50的上表面上形成的光提取图案51、和在衬底10上形成的光 散射图案ll。 然而，根据第五实施方案的发光器件包括在衬底10下的树脂层90例如环氧树脂 层，并且将具有光散射图案81的反射层80设置在树脂层90下。树脂层90可为折射率类 似于衬底10的材料。树脂层90也可比衬底10更易于加工，使得突起或者凹槽在树脂层90 的下表面上形成为具有期望的形状，使得能够容易地形成光散射图案81 。光散射图案81也 设置在与树脂层90相同的水平面上。 然后，图6是说明根据本发明实施方案的发光器件的光提取效率的图。如图6所
示，根据第二实施方案的发光器件的光提取效率高于根据第一实施方案的发光器件的光提
取效率。g卩，可看出在反射层80上形成的第二光散射图案81改善了光提取效率。 此外，根据第三实施方案的发光器件的光提取效率高于根据第一实施方案的发光
器件的光提取效率。因此，可看出在衬底10上形成的第三光提取图案11改善了光提取效率。 此外，根据第四实施方案的发光器件的光提取效率高于根据第一、第二和第三实 施方案的发光器件的光提取效率。因此，当在衬底10上形成光散射图案11并在反射层80 上形成光散射图案81时，可看出光提取效率得到最大化。 而且，在图6中，X轴表示在第二导电半导体层50上形成的光提取图案51之间的 间隔。因此，可看出光提取效率随着光提取图案51而变化。同时，在发光器件中可形成光 提取图案51、光散射图案81或光散射图案11中的至少一个。例如，在发光器件中可不形成 光提取图案51和光散射图案ll，而是在发光器件中仅仅形成光散射图案81。
此外，在本发明的上述实施方案的描述中，当各层(或膜)、区域、图案或者结构称 为在各层(或膜)、区域、图案或者结构"上"或"下"形成时，各层(或膜)、区域、图案或者 结构可形成为直接接触各层(或膜)、区域、图案或者结构，其它的层(或膜)、其它的区域、 其它的图案或者其它的结构可在其间额外地形成。而且，各层的"上"或者"下"参考附图 进行描述。 此外，在附图中，对各层的厚度或者尺寸进行放大或者示意地说明，以使得描述方 便和清楚。而且，各构件的尺寸不必反映其实际尺寸。 虽然已经参考本发明的大量说明性实施方案描述了一些实施方案，但是应理解本 领域技术人员可设计很多其它的改变和实施方案，这些也在本公开原理的精神和范围内。 更具体地，在公开、附图和所附权利要求的范围内，在本发明的组合排列的构件和/或结构 中可能具有各种的变化和改变。除构件和/或结构的变化和改变之外，对本领域技术人员 而言，可替代的用途也是明显的。
权利要求
一种发光器件，包括衬底；在所述衬底上的第一导电半导体层；在所述第一导电半导体层上的有源层；在所述有源层上的第二导电半导体层；和在所述衬底下的并包括光反射图案的反射层，所述光反射图案设置为沿远离所述反射层的方向反射由所述有源层发出的光。
2. 根据权利要求1所述的发光器件，其还包括在所述衬底和所述第一导电半导体层 之间的未掺杂的GaN基层。
3. 根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第二导电半导体层包括在所述第二导电 半导体层的上表面上的具有突起或者凹槽形状的光提取图案，所述光提取图案设置为从所 述第二导电半导体层提取由所述有源层发出的光。
4. 根据权利要求3所述的发光器件，其中所述衬底包括在所述衬底的上表面上的具有 突起或者凹槽形状的光散射图案，所述光散射图案设置为散射由所述有源层发出的光。
5. 根据权利要求1所述的发光器件，其中所述光反射图案包括在所述反射层的上表面 上的多个突起或者凹槽。
6. 根据权利要求1所述的发光器件，其中所述光反射图案包括在所述衬底的下表面上 的多个突起或者凹槽。
7. 根据权利要求1所述的发光器件，其中所述光反射图案设置在与所述衬底相同的水 平面上。
8. 根据权利要求1所述的发光器件，其中所述衬底是在其上生长所述第一导电半导体 层、所述有源层和所述第二导电半导体层的生长衬底。
9. 根据权利要求l所述的发光器件，其中所述衬底包括蓝宝石(Al203)、Si、SiC、GaAs、 Zn0和Mg0中的至少一种。
10. 根据权利要求l所述的发光器件，其中所述反射层包括钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、 铝(Al)、钼(Pt)、金(Au)和银(Ag)中的至少一种。
11. 一种发光器件，包括 衬底；在所述衬底上的第一导电半导体层； 在所述第一导电半导体层上的有源层； 在所述有源层上的第二导电半导体层； 在所述衬底下的树脂层；禾口在所述树脂层下并且设置为沿远离所述反射层的方向反射由所述有源层发出的光的 反射层。
12. 根据权利要求11所述的发光器件，其中所述反射层的上表面和所述树脂的下表面 中的至少一个包括设置为沿远离所述反射层的方向反射由所述有源层发出的光的光反射 图案。
13. 根据权利要求11所述的发光器件，还包括在所述衬底和所述第一导电半导体层之 间的未掺杂的GaN基层。
14. 根据权利要求11所述的发光器件，其中所述第二导电半导体层包括在所述第二导 电半导体层的上表面上的具有突起或者凹槽形状的光提取图案，所述光提取图案设置为从 所述第二导电半导体层提取由所述有源层发出的光。
15. 根据权利要求14所述的发光器件，其中所述衬底包括在所述衬底的上表面上的具 有突起或者凹槽形状的光散射图案，所述光散射图案设置为散射由所述有源层发出的光。
16. 根据权利要求11所述的发光器件，其中所述光反射图案包括在所述反射层的上表 面上的多个突起或者凹槽。
17. 根据权利要求11所述的发光器件，其中所述光反射图案包括在所述衬底的下表面 上的多个突起或者凹槽。
18. 根据权利要求11所述的发光器件，其中所述光反射图案设置在与所述衬底相同的 水平面上。
19. 根据权利要求11所述的发光器件，其中所述衬底为在其上生长所述第一导电半导 体层、所述有源层和所述第二导电半导体层的生长衬底。
20. 根据权利要求ll所述的发光器件，其中所述衬底包括蓝宝石(Al203)、Si、SiC、 GaAs、 Zn0和Mg0中的至少一种，其中所述反射层包括钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、铝(Al)、钼(Pt)、金(Au)和银(Ag)中 的至少一种。
全文摘要
一种发光器件，包括衬底，在所述衬底上的第一导电半导体层，在所述第一导电半导体层上的有源层，在所述有源层上的第二导电半导体层，和在所述衬底下的并且包括光反射图案的反射层，所述光反射图案设置为沿远离所述反射层的方向反射由所述有源层发出的光。
文档编号H01L33/00GK101740700SQ20091022638
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者任正淳 申请人:Lg伊诺特有限公司