发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装的制作方法

专利名称：发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装的制作方法
技术领域：
实施方案涉及发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装。
背景技术：
III-V族氮化物半导体已经广泛地用于光学器件例如蓝色/绿色LED (发光二极 管)、高速开关器件例如MOSFET (金属半导体场效应晶体管)和HEMT (异质结场效应晶体 管)、照明或者显示装置的光源等。氮化物半导体主要用于LED (发光二极管)或者LD (激光二极管)，已经持续进行 研究来改善氮化物半导体的制造工艺或者光效率。

发明内容
实施方案提供一种发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装，所述发光器件 具有在第一导电型半导体层上的第一电极、绝缘层和第二电极的堆叠结构。实施方案提供一种发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装，所述发光器件 包括在第一导电型半导体层上的包括臂形部分的第一电极、绝缘层、第二电极、和第一电 极层的堆叠结构。实施方案提供一种发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装，所述发光器件 包括在第二导电型半导体层上的第一电极层和具有臂形部分的第二电极的堆叠结构。实施方案提供一种发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装，所述发光器件 包括在第二导电型半导体层上的具有双结构的第一电极层。实施方案提供一种发光器件和发光器件封装，其中第一和第二电极彼此偏置或者 彼此垂直交叠。实施方案提供一种发光器件和发光器件封装，其中第一和第二电极的自由度可改善。根据实施方案，一种发光器件包括发光结构，所述发光结构包括第一导电型半导 体层、在第一导电型半导体层上的有源层和在有源层上的第二导电型半导体层；第一电极， 所述第一电极包括至少一个臂形部分并且与第一导电型半导体层的一部分接触；覆盖第一 电极的绝缘层；以及包括至少一个臂形部分的第二电极，其中第二电极设置在绝缘层和第 二导电型半导体层中的至少一个上。根据实施方案，一种发光器件包括发光结构，所述发光结构包括第一导电型半导 体层、在第一导电型半导体层上的有源层和在有源层上的第二导电型半导体层；第一电极， 所述第一电极包括至少一个嵌入发光结构中的臂形部分并且与第一导电型半导体层的一 部分接触；覆盖第一电极的绝缘层；第二电极，第二电极包括至少一个臂形部分并设置在 绝缘层和第二导电型半导体层中的至少一个上；以及在第二电极和绝缘层上的第一透射性 电极层。根据实施方案，一种发光器件封装包括主体、设置在主体上的多个引线电极、与引线电极电连接的发光器件、以及覆盖发光器件的模制元件。发光器件包括发光结构， 所述发光结构包括第一导电型半导体层、在第一导电型半导体层上的有源层和在有源层上 的第二导电型半导体层；第一电极，所述第一电极包括至少一个臂形部分并且与第一导电 型半导体层的一部分接触；覆盖第一电极的绝缘层；以及包括至少一个臂形部分的第二电 极，其中第二电极设置在绝缘层和第二导电型半导体层中的至少一个上。


图1是显示根据第一实施方案的发光器件的立体图；图2是沿着图1的线A-A截取的截面图；图3是沿着图1的线B-B的侧截面图；图4 12是显示根据第一实施方案的发光器件的制造工艺的视图；图13是显示根据第二实施方案的发光器件的侧截面图；图14是显示根据第三实施方案的发光器件的侧截面图；图15是显示根据第四实施方案的发光器件的侧截面图；图16A 16F是显示根据第五实施方案的发光器件的视图；图17A 17F是显示根据第六实施方案的发光器件的视图；图18A 18F是显示根据第七实施方案的发光器件的视图；图19 22是显示根据第八实施方案的第一电极形成工艺的侧截面图；图23 26是显示根据第九实施方案的第一电极形成工艺的侧截面图；图27 30是显示根据第十实施方案的第一电极形成工艺的侧截面图；图31 34是显示根据实施方案的电极图案的实例的视图；图35是显示根据实施方案的发光器件封装的侧截面图；图36是显示根据实施方案的照明单元的视图；和图37是显示根据实施方案的背光单元的视图。
具体实施例方式以下，将参考附图描述实施方案。在实施方案的描述中，应理解，当层(或膜)、区域、图案或者结构称为在另一衬 底、另一层(或者膜)、另一区域、另一垫或者另一图案“上”或者“下”时，其可以“直接地” 或者“间接地”在所述另一衬底、层(或者膜)、区域、垫或者图案“上”或者“下”，或也可存 在一个或者更多个中间层。所述层的这种位置参考附图进行描述。图1是显示根据第一实施方案的发光器件的立体图，图2是沿着图1的线A-A截 取的截面图，图3是沿着图1的线B-B的截面图。参考图1，发光器件100包括衬底111、第一导电型半导体层113、有源层115、第 二导电型半导体层117、第一电极120、第一垫128、绝缘层130、第二电极150、第一电极层 140、第二垫158和第二电极层140A。衬底111 可包括 Al203、SiC、Si、GaAs、GaN、Zn0、GaP、InP 和 Ge 中的至少一种。衬 底111可用作导电衬底。在衬底111上和/或下可形成凹凸图案。凹凸图案可包括条形、 透镜形、柱形和锥形中的一种。
在衬底111上可形成缓冲层和/或未掺杂的半导体层。缓冲层可减小GaN材料和 衬底材料之间的晶格失配，并且可包括GaN、ΙηΝ、Α1Ν、InGaN,AlGaN, InAlGaN或者AlInN中 的至少一种。未掺杂的半导体层可在衬底111或者缓冲层上形成，并且可包括未掺杂的GaN 基材料。缓冲层和/或未掺杂的半导体层可包括各种材料并且可以各种方式形成。在衬底111上形成第一导电型半导体层113，第一导电型半导体层113包括掺杂 有第一导电掺杂剂的至少一个半导体层，并且包括第一电极接触层。当第一导电型半导体 层113是N型半导体层时，第一导电型半导体层113可包括GaN、InN, A1N、InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP、GaAs, GaAsP 或者 AlGaInP 中的至少一种。第一导电型半导 体层113可包括单层或者多层。当第一导电掺杂剂是N型掺杂剂时，第一导电型半导体层 113 可包括 Si、Ge、Sn、Se 或者 Te。在第一导电型半导体层113上形成有源层115。有源层115可包括III-V族化合 物半导体。有源层115可包括单量子阱结构、多量子阱结构、量子线结构或者量子点结构中 的至少一种。有源层115的阱层/势垒层可包括InGaN/GaN、GaN/AlGaN、或者InGaN/InGaN 中的配对结构，但是实施方案不限于此。阱层可包括带隙低于势垒层带隙的材料。在有源层115下可提供第一导电覆层。第一导电覆层可包括AlGa基半导体，并且 带隙高于有源层115的带隙。有源层115由具有取决于发出的光的波长的带隙的材料制成。例如，在波长为 460 470nm的蓝色光的情况下，有源层115具有包括InGaN阱层/GaN势垒层的单量子阱 结构或者多量子阱结构。有源层115可选择性地包括能够提供可见射线频带的光例如蓝色 光、红色光和绿色光的材料，所述材料可在实施方案技术范围内进行改变。在第一导电型半导体层113和有源层115之间可形成第一导电覆层。如果第一导 电覆层是N型半导体层，则第一导电覆层可包括N型AlGaN层，但是实施方案不限于此。第 一导电覆层的带隙高于有源层115的带隙。第二导电型半导体层117包括掺杂有第二导电掺杂剂的至少一个半导体层，并且 包括第二接触层。当第二导电型半导体层117是P型半导体层时，第二导电型半导体层117 可包括 GaN、ΙηΝ、Α1Ν、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP 或者 AlGaInP 中的至少一种。第二导电型半导体层117可包括单层或者多层。当第二导电掺杂剂是P型 掺杂剂时，第二导电型半导体层117可包括Mg、Zn、Ca、Sr或者Ba中的至少一种。在第二导电型半导体层117上可形成第三导电型半导体层(未显示)。第三导电 型半导体层可包括具有与第二导电型相反极性的半导体层。例如，第三导电型半导体层可 包括 GaN、InN、A1N、InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP 或者 AlGaInP 中的至少一种。第三导电型半导体层可包括单层或者多层。当第三导电型半导体层是N型 半导体层时，第三导电型半导体层可包括GaN、ΙηΝ、Α1Ν、InGaN, AlGaN, InAlGaN或AlInN中 的至少一种。当第一导电掺杂剂是N型掺杂剂时，第三导电型半导体层可包括Si、Ge、Sn、 Se或者Te。发光结构112包括第一导电型半导体层113、有源层115和第二导电型半导体层 117。发光结构112还可包括在第二导电型半导体层117上形成的第三导电型半导体层， 第三导电型半导体层的极性与第二导电型的极性相反。此外，第一导电型半导体层113可 包括P型半导体层，第二导电型半导体117可包括N型半导体层。发光结构112可包括N-P
6结结构、P-N结结构、N-P-N结结构和P-N-P结结构中的一种。以下，将描述其中在发光结构 112的最上层处提供第二导电型半导体层117的情况。在第一导电型半导体层113上形成第一电极120，在第一电极120上形成绝缘层 130。在绝缘层130的一部分处形成开口 134。在开口 134中，暴露出第一电极120，并且可 形成第一垫128。第一垫128可不形成。在这种情况下，第一电极用作第一垫。第一电极120和第一垫128可包括至少一层，所述层包括Ti、Al、In、Ta、Pd、Co、 Ni、Si、Ge、Ag、Rh、Au、Ir、Pt、W或者Au中的至少一种或者多种混合物材料，但是实施方案 不限于所述材料。第一电极120可包括直线图案、弯曲图案、直线图案和弯曲图案的混合图案、由一 个图案分支的多个图案、多边形图案、栅格形图案、点形图案、菱形图案、平行四边形图案、 网格形图案、条形图案、十字形图案、星形图案、圆形图案或者其混合图案中的至少一种，但 是实施方案不限于此。具有图案的第一电极120可对第一导电型半导体层113均勻供电， 由此防止电流集中在一个位置上。在第一电极120的一部分上形成第一垫128。可提供一个第一垫或者多个垫。可在适当位置处提供第一垫128从而平稳地对第一电极120传输功率。例如，第 一垫128可在第一电极120的中心部或者边缘部提供。在第一电极120上可不形成有源层 115和第二导电型半导体层117。绝缘层130在第一电极120的周边部形成，并且防止第一电极120与另一半导体 层例如有源层115或者第二导电型半导体层117接触。第一电极120嵌入发光结构112中。 此外，第一电极120和绝缘层130嵌入发光结构112中。在第一电极120上可形成第一垫128。绝缘层130可包括Si02、Si3N4, Al2O3或者 TiO2,但是实施方案不限于此。在第二导电型半导体层117或者第三导电型半导体层上形成第二电极层140A。在 第二电极层140A和绝缘层130上形成第二电极150。在第二电极150、第二导电型半导体 层117和绝缘层130上形成第一电极层140。第一电极层140与第一电极120在绝缘层130上垂直交叠。第二电极150与第一 电极120在绝缘层130上垂直交叠。绝缘层130、第二电极150和第二电极层140A的一部 分在第一电极120上彼此垂直交叠。第二电极层140A可在第二电极150和第二导电型半导体层117之间局部地形成 或者可在第二导电型半导体层117的整个上表面上形成。第二电极层140A可与第二导电型半导体层117接触，以增强与第二导电型半导体 层117的粘合强度和改善与第二导电型半导体层117的导电性。当第二电极层140A在第 二导电型半导体层117的整个上表面上形成时，第二电极层140A可与第一电极层140 —起 扩散电流。第二电极层140A和第一电极层140可包括透射性电极材料和/或反射性电极材 料。电极材料可包括透射性电极层、反射性电极层和电极结构中的至少一种。透射性电 极层可包括绝缘材料或者导电材料，选择性地包括氧化物和氮化物之一。透射性电极层 可包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锌锡(IZTO)、氧化铟铝锌(IAZO)、氧化铟 镓锌(IGZO)、氧化铟镓锡(IGTO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锑锡(ΑΤΟ)、氧化镓锌(GZO)、氮化IZO(IZON)、Zn0、Ir0x、Ru0x、NiO JiOj^n SnO2中的至少一种，但是实施方案不限于此。第一 电极层140以包括金属例如Au或者Al的薄膜形式提供，从而可透过光。反射性电极材料 形成反射性电极层，并且可包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf或者其组合。第二电极层140A和第一电极层140中的至少一个可包括具有Al、Ag、Pd、Rh或者 Pt的反射层。在这种情况下，当通过倒装方案安装芯片时，可改善反射效率。第二电极150的一部分具有臂形或者分支结构，并且在第二电极层140A和绝缘层 130上形成。第二电极150可通过第二电极层140A与第二导电型半导体层117连接。第二电极150可包括直线图案、弯曲图案、直线图案和弯曲图案的混合图案、由一 个图案分支的多个图案、多边形图案、栅格形图案、点形图案、菱形图案、平行四边形图案、 网格形图案、条形图案、十字形图案、星形图案、圆形图案或者其混合图案中的至少一种，但 是实施方案不限于此。具有图案的第二电极150可通过第二电极层140A和第一电极层140 对第二导电型半导体层117均勻地供电，由此防止电流集中在一个位置上。在第二导电型半导体层117上形成第二电极层140A，第一电极层140的一部分可 与第二电极层140A的上表面直接接触。第一电极层140和第二电极层140A可具有双电流 扩散结构。由于第一电极层140可占据芯片的大部分上表面，所以可改善电流扩散。第一垫128可通过第一电极层140的开口 134在第一电极120上形成。第二垫 158可在第二电极150上形成，第二垫158的一部分在第一电极层140上形成，并且与第二 电极150垂直交叠。可提供一个第二垫158或者多个垫158。第二垫158和第二电极150可包括至少 一层，所述层包括Ag、Ag合金、Ni、Al、Al合金、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf中的至 少一种或者其混合物，但是实施方案不限于此。根据第二实施方案，在第二电极150上提供第一电极层140，由此防止第二电极 150剥离。此外，提供第一电极120/绝缘层130/第二电极150/第一电极层140的堆叠结 构，使得第一电极120和第二电极150的一部分可彼此垂直交叠。发光器件100防止发光 面积减小，由此改善外部量子效率。如图2和3所示，电流可通过第一电极120、第二电极150、第二电极层140A和第 一电极层140均勻地扩散和供给，使得可改善电流效率。图4 12是显示根据第一实施方案的发光器件的制造工艺的视图。参考图4，在衬底111上可形成多个化合物半导体层。化合物半导体层包括发光结 构112。发光结构112依次包括第一导电型半导体层113、有源层115和第二导电型半导体 层 117。衬底 111 可包括 Al203、SiC、Si、GaAs、GaN、Zn0、GaP、InP 和 Ge 中的至少一种在衬 底111上可形成凹凸结构。在衬底111上生长化合物半导体层。化合物半导体层可通过电子束沉积、物理 气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体激光沉积(PLD)、双型热蒸发、溅射、或 者金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长，但是实施方案不限于此。化合物半导体层具有 InxAlyGa1^yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的组成式。在衬底111上可形成缓冲层和/或未掺杂的半导体层。缓冲层可减小GaN材料和 衬底材料之间的晶格失配。缓冲层可包括II-VI族化合物半导体例如GaN、InN、AlN、InGaN、
8AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP、GaAs, GaAsP 或者 AlGaInP 中的至少一种。未掺杂的 半导体层可在衬底111或者缓冲层上形成，并且可包括未掺杂的GaN层。未掺杂的半导体 层用作其上生长氮化物半导体的衬底。在衬底111上形成第一导电型半导体层113，第一导电型半导体层113包括掺杂有 第一导电掺杂剂的至少一个半导体层，并包括第一电极接触层。当第一导电型半导体层113 是N型半导体层时，第一导电型半导体层113可包括GaN、ΙηΝ、Α1Ν、InGaN、AlGaN、InAlGaN, AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP或者AlGaInP中的至少一种。当第一导电掺杂剂是N型掺 杂剂时，第一导电型半导体层113可包括Si、Ge、Sn、Se或者Te。在第一导电型半导体层113上形成有源层115。有源层115可包括III-V族化合 物半导体。有源层115可包括单量子阱结构、多量子阱结构、量子线结构和量子点结构中的 至少一种。有源层115的阱层/势垒层可包括InGaN/GaN、GaN/AlGaN、或者InGaN/InGaN中 的配对结构，但是实施方案不限于此。阱层可包括带隙低于势垒层的带隙的材料。在有源层115下可提供第一导电覆层。在有源层115下可提供第二导电覆层。第 一和第二导电覆层可包括GaN基半导体，并且带隙高于有源层115的带隙。有源层115可包括发出彩色光例如蓝色光、红色光或者绿色光的材料，所述材料 在实施方案的技术范围内可进行改变。第二导电型半导体层117包括掺杂有第二导电掺杂剂的至少一个半导体层和包 括第二电极接触层。当第二导电型半导体层117是P型半导体层时，第二导电型半导体层 117 可包括 GaN、InN、A1N、InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN、AlGaAs, GaP、GaAs, GaAsP 或者 AlGaInP中的至少一种。当第二导电掺杂剂是P型掺杂剂时，第二导电型半导体层117可包 括Mg、Zn、Ca、Sr和Ba中的至少一种。第三导电型半导体层(未显示)可在第二导电型半导体层117上形成，并且可包 括极性与第二导电型的极性相反的半导体层。发光结构112包括第一导电型半导体层113、有源层115和第二导电型半导体层 117。发光结构112还可包括在第二导电型半导体层117上的第三导电型半导体层。此 外，第一导电型半导体层113可包括P型半导体层，第二导电型半导体层117可包括N型半 导体层。发光结构112可包括N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构和P_N_P结结构中的一种。参考图5和6，通过蚀刻工艺暴露出第一导电型半导体层113的一部分。第一导电 型半导体层113的暴露区域用作第一电极凹槽131，并且具有对应于第一电极图案的结构。在第一电极凹槽131中暴露出的第一导电型半导体层113上形成第一电极120。 第一电极120与有源层115和第二导电型半导体层117间隔开。在这种情况下，在通过使 用掩模图案或者绝缘层保护有源层115和第二导电型半导体层117的外部之后，可形成第 一电极120。第一电极120嵌入第一导电型半导体层113、有源层115和第二导电型半导体 层117中。第一电极120可包括至少一层，所述层包括Ti、Al、In、Ta、Pd、Co、Ni、Si、Ge、Ag、 Rh、Au、Ir、Pt、W和Au中的至少一种或者其混合物，但是实施方案不限于此。第一电极120可包括直线图案、弯曲图案、直线图案和弯曲图案的混合图案、由一 个图案分支的多个图案、多边形图案、栅格形图案、点形图案、菱形图案、平行四边形图案、网格形图案、条形图案、十字形图案、星形图案、圆形图案或者其混合图案中的至少一种，但 是实施方案不限于此。具有图案的第一电极120可对第一导电型半导体层113均勻供电， 由此防止电流集中在一个位置上。参考图6和7，绝缘层130覆盖第一电极120。绝缘层130包围第一电极120，并且 使得第一电极120与有源层115和第二导电型半导体层117绝缘。绝缘层130可包括Si02、 Si3N4, Al2O3或者TiO2，但是实施方案不限于此。第一电极120和绝缘层130可嵌入发光结 构112中。绝缘层130的上表面可与第二导电型半导体层117的上表面对准或者不对准，但 是实施方案不限于此。绝缘层130的一部分可延伸超出第二导电型半导体层117。参考图8和9，在绝缘层130中可形成开口 134。开口 134可在形成绝缘层130时 或者在绝缘层130已经形成之后形成。在第二导电型半导体层117的局部区域或者整个区域上形成第二电极140A。第二 电极140A包括透射性电极层或者反射性电极层。透射性电极可包括ΙΤΟ、ΙΖΟ、ΙΖΤ0、ΙΑΖ0、 IGZO、IGT0、ΑΖΟ、ΑΤΟ、GZ0、ΙΖ0Ν、ZnO、IrOx, RuOx, NiO、TiOx 和 SnO2 中的至少一种，但是实施 方案不限于此。第二电极层140A以包括金属例如Au或者Al的薄膜形式提供，从而可透过 光。反射性材料用于形成反射性电极层，并且可包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、 Au, Hf或者其选择性组合。第二电极层140A可包括具有Al、Ag、Pd、Rh或者Pt的反射性电极层。当通过倒 装方案安装芯片时，可改善反射效率。第二电极层140A可在第二导电型半导体层117的上表面上的第二电极区域处局 部地形成，或者可在第二导电型半导体层117的整个上表面上形成。参考图9和10，在第二电极层140A和绝缘层130上形成第二电极150。第一垫 128可在第一电极120上形成。第一垫128可选择性地包括第一电极120的材料，但是实施 方案不限于此。第二电极150可包括至少一层，所述层包括Ag、Ag合金、Ni、Al、Al合金、Rh、Pd、 Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf中的至少一种或者其混合物，但是实施方案不限于此。第二电极层140A可与第二导电型半导体层117直接接触，以改善第二导电型半导 体层117的整个部分中的电流。在第二电极150、绝缘层130、第二导电型半导体层117或者第二电极层140A上形 成第一电极层140。可在除开口 134或者148之外的区域形成第一电极层140。绝缘层130 的一部分可通过开口 134暴露。此外，第一电极120和第二电极150可部分暴露出。第一电极层140可选择性地包括第二电极层140A的材料。例如，第一电极层140 包括透射性电极材料或者反射性电极材料。第一电极层140包括透射性电极层或者反射性 电极层。透射性电极层可包括 ΙΤΟ、ΙΖΟ、ΙΖΤΟ、ΙΑΖ0、IGZO、IGT0、ΑΖΟ、ΑΤΟ、GZ0、ΙΖ0Ν、ZnO、 Ir0x、Ru0x、Ni0、Ti0x或者SnO2中的至少一种，但是实施方案不限于此。第一电极层140以 包括金属例如Au或者Al的薄膜形式提供，从而可透过光。反射性电极材料包括反射性电 极层，并且可包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf或者其选择性组合。参考图10和11，在通过开口 148暴露出的第二电极150上形成第二垫158。第二 垫158的一部分可延伸超出第一电极层140。
第一垫128可在形成第一电极层140之前或者之后形成。第一垫128和/或第二 垫158可不形成。第二垫158可选择性地包括第二电极158的材料。图12是沿着图1的线B-B的侧截面图。参考图11和12，在发光器件100中，在第二电极150上提供第一电极层140，由此 防止第二电极150剥离。在第一导电型半导体层113上形成第一电极120/绝缘层130/第 二电极150/第一电极层140的堆叠结构，使得第一电极120和第二电极150的一部分可彼 此垂直交叠。在这种情况下，在发光器件100中，发光面积可得到改善，外部量子效率可得 到改善。第二电极150可仅仅在绝缘层130上形成，所述结构可改善发光强度。电流通过 第一电极120、第二电极150、第二电极层140A和第一电极层140扩散和供给，使得可改善 电流效率。图13是显示根据第二实施方案的发光器件101的侧截面图。以下，将描述第二实 施方案，为了避免重复，将集中描述第二实施方案和第一实施方案之间的不同。参考图13，发光器件101包括衬底111、第一导电型半导体层113、有源层115、第 二导电型半导体层117、第一电极120、第一垫128、绝缘层130、第二电极150、第一电极层 140和第二垫158。在第二导电型半导体层117上形成第二电极150，并且在第二导电型半导体层117 和绝缘层130上提供第二电极150。第二实施方案具有其中从第一实施方案移除第二电极 层(参见图2的140A)的结构。第二电极150可在第二导电型半导体层117上直接与第二 导电型半导体层117接触。第二电极150的一部分在第二导电型半导体层117上形成，第二电极150的其它 部分在绝缘层130上提供，使得可减小第二电极150的剥离面积。第二电极150的一部分或者整个部分在绝缘层130上形成，第一电极层140在包 括第二电极150的上表面的芯片的上表面的大部分面积处形成。第一电极层140可在第二 电极150的一部分或者整个部分上形成。除了形成第二电极层的过程之外，第二实施方案 的制造工艺与第一实施方案的制造工艺相同。图14是显示根据第三实施方案的发光器件102的侧截面图。以下，将描述第三实 施方案，为了避免重复，将集中描述第一实施方案和第三实施方案之间的不同。参考图14，发光器件102包括衬底111、第一导电型半导体层113、有源层115、第 二导电型半导体层117、第一电极120、第一垫128、绝缘层130A、第二电极151、第一电极层 141和第二垫158。第二电极151具有在绝缘层130A上的臂形或者分支结构，并且与第一电极120的
一部分垂直交叠。在第二电极151、绝缘层130A和第二导电型半导体层117上形成第一电极层141。 在这种情况下，第二电极151可仅仅形成在绝缘层130A上，但是实施方案不限于此。第二垫158在第一电极层141的开口 148中形成，并且可直接与第二电极151、第 一电极层141和第二导电型半导体层117接触。在这种情况下，第一电极层141的一部分 可在第二垫158和第二导电型半导体层117之间提供。第二电极151可仅仅在绝缘层130A上形成，第二电极151和第一电极层141可均
11勻地扩散电流。图15是显示根据第四实施方案的发光器件的103侧截面图。以下，将描述第四实 施方案，并集中描述第一实施方案和第四实施方案之间的不同，以避免重复。参考图15，发光器件103包括衬底111、第一导电型半导体层113、有源层115、第 二导电型半导体层117、第一电极120、第一垫128、绝缘层130A、第二电极151、第一电极层 141和第二垫158。第二垫158的下表面可与第二导电型半导体层117的上表面直接接触。第二垫 158可与第二导电型半导体层117和第二电极151直接接触。图16A 16F是显示根据第五实施方案的发光器件的制造工艺的平面图。以下， 将描述第五实施方案，并集中描述第一实施方案和第五实施方案之间的不同，以避免重复。参考图16A和16B，在衬底上形成第一导电型半导体层113、有源层和第二导电型 半导体层117。然后，通过台面蚀刻工艺，形成具有预定长度Dl的第一电极凹槽131A，使得 暴露出第一导电型半导体层113。第一电极凹槽131A可形成为朝向芯片的中心。第一电极凹槽131A形成为线图案。 第一电极凹槽131A的宽度Wl是规则的或者可变的，但是实施方案不限于此。第一电极120沿着第一导电型半导体层113的第一电极凹槽131A形成。在第一 电极凹槽131A内提供第一电极120。参考图16B 16D，在第一电极凹槽131A中形成绝缘层130以使得第一电极120 绝缘，并且在绝缘层130的一侧处形成开口 134。绝缘层130的上部宽度W2可与第一电极 凹槽131A的宽度(图16A的Wl)相同或者不同，但是实施方案不限于此。在绝缘层130上形成具有线形的第二电极150。第二电极150与第一电极120在 绝缘层130上垂直交叠。参考图16E 16F，在第二电极150、绝缘层130和第二导电型半导体层117上形 成第一电极层140。第一电极层140可包括透射性电极层或者反射性电极层。在第一电极 层140中形成彼此间隔开的多个开口 134和148。在开口 134和148中分别形成第一和第二垫128和158。第一垫128可与第一电 极120直接接触，第二垫158可与第二电极150直接接触。根据该实施方案，形成第一电极 120/绝缘层130/第二电极150的堆叠结构，使得可改善发光效率。此外，第二电极150/第 一电极层140的堆叠结构可防止第二电极剥离。图17A 17F是显示根据第六实施方案的发光器件的制造工艺的平面图。以下， 将描述第六实施方案，而为了避免重复，将集中描述第一实施方案和第六实施方案之间的 不同。参考图17A和17B，在衬底上形成第一导电型半导体层113、有源层和第二导电型 半导体层117。然后，形成具有预定长度D2的第一电极凹槽131B，使得暴露出第一导电型 半导体层113。第一电极凹槽131B可形成为朝向芯片中心具有预定宽度W1。第一电极凹槽131B 形成为线图案。第一电极凹槽131B的宽度Wl是规则的或者可变的，但是实施方案不限于 此。第一电极120沿着第一导电型半导体层113的第一电极凹槽131B形成。在第一电极凹槽131B内提供第一电极120。参考图17B 17D，在第一电极凹槽131B中形成绝缘层130以使得第一电极120 绝缘，并且在绝缘层130的一侧处形成开口 134。绝缘层130的上部宽度W2可与第一电极 凹槽131A的宽度(图17A的Wl)相同或者不同，但是实施方案不限于此。在绝缘层130和第二导电型半导体层117上形成具有线形的第二电极150。第二 电极150的一部分与第一电极120在绝缘层130上垂直交叠。参考图17E 17F，在第二电极150、绝缘层130和第二导电型半导体层117上形 成第一电极层140。第一电极层140可包括透射性电极层或者反射性电极层。在第一电极 层140中形成多个开口 134和148。在开口 134和148中分别形成第一和第二垫128和158。第一垫128可与第一电 极120直接接触，第二垫158可与第二电极150直接接触。根据该实施方案，第一电极120/ 绝缘层130/第二电极150的一部分彼此垂直交叠，使得可改善发光效率。此外，第二电极 150/第一电极层140的堆叠结构可防止第二电极150剥离。图18A 18F是显示根据第七实施方案的发光器件的制造工艺的平面图。以下， 将描述第七实施方案，而为了避免重复，将集中描述第一实施方案和第七实施方案之间的 不同。参考图18A和18B，在衬底上形成第一导电型半导体层113、有源层和第二导电型 半导体层117。沿芯片的长度(或者宽度)方向实施台面蚀刻工艺，由此形成具有预定长度 的第一电极凹槽131，使得暴露出第一导电型半导体层113。第一电极凹槽131C形成为线 图案。第一电极凹槽131C的宽度是规则的或者可变的，但是实施方案不限于此。第一电极120沿着第一导电型半导体层113的第一电极凹槽131C形成。在第一 电极凹槽131C内提供第一电极120。参考图18B 18D，在第一电极凹槽131D中形成绝缘层130以使得第一电极120 绝缘，并且在绝缘层130的一侧处形成开口 134。在第二导电型半导体层117的相反侧形成具有线形的第二电极150。第二电极150 与第一电极120偏置而不与第一电极120垂直交叠。参考图18E 18F，在第二电极150、绝缘层130和第二导电型半导体层117上形 成第一电极层140。第一电极层140可包括透射性电极层或者反射性电极层。在第一电极 层140中形成彼此间隔开的多个开口 134和148。在开口 134和148中分别形成第一和第二垫128和158。第一垫128可与第一电 极120直接接触，第二垫158可与第二电极150直接接触。根据该实施方案，第一电极120 与第二电极150偏置，第二电极150/第一电极层140的堆叠结构可防止第二电极150剥离。图19 22是示出根据第八实施方案的发光器件的制造工艺的截面图。以下，将描 述第八实施方案，而为了避免重复，将集中描述第一实施方案和第八实施方案之间的不同。参考图19和20，在衬底111上形成第一导电型半导体层113、有源层115和第二 导电型半导体层117之后，形成第一电极凹槽131以暴露出第一导电型半导体层113的一 部分。在第一电极凹槽131内形成第一电极120，第二电极152形成在第二导电型半导体层 117上。换言之，第一和第二电极120和152可通过相同工艺形成。在这种情况下，在除了 用于第一和第二电极的区域之外的整个区域上形成掩模层以防止短路现象，但是实施方案不限于此。参考图21和22，在第一电极120周围形成绝缘层130，并且暴露出开口 131。在第 二电极152、绝缘层130和第二导电型半导体层117上形成第一电极层140。图23 26是示出根据第九实施方案的发光器件的制造工艺的截面图。以下，将描 述第九实施方案，而为了避免重复，将集中描述第一实施方案和第九实施方案之间的不同。参考图23和24，在衬底111上的第一导电型半导体层113的下层113A上形成绝 缘层132。绝缘层132具有对应于第一电极图案的形状，并且具有大于第一电极图案的线宽 的宽度。接着，在第一导电型半导体层113的下层113A上形成上层113B、有源层115和第 二导电型半导体层117。下层113A和上层113B包括III-V族化合物半导体并且包括第一 导电掺杂剂。参考图24和25，通过蚀刻绝缘层132的内部部分(即第一电极区域)至暴露出 第一导电型半导体层113的下层113A的深度，形成第一电极凹槽132A。第一电极120在 第一电极凹槽132A中形成为具有预定深度，并且在第一电极120的外侧表面处提供绝缘层 132。第一电极120可嵌入第一电极凹槽132A中。参考图25和26，在第一电极120的上表面上形成绝缘层135A。绝缘层135A可形 成在除了开口 134之外的其余区域中。第一垫可形成在开口 134中。由于形成第二电极/ 第一电极层/第二垫的工艺已经在第一实施方案中进行描述，所以将省略其细节。图27 30是示出根据第十实施方案的第一电极形成工艺的截面图。以下，将描 述第十实施方案，而为了避免重复，将集中描述第一实施方案和第十实施方案之间的不同。参考图27和28，在衬底111上形成第一导电型半导体层113、有源层115和第二 导电型半导体层117，通过台面蚀刻工艺形成第一电极凹槽131D。在这种情况下，第一电极 凹槽131D可形成为比第一实施方案中深。参考图29和30，在开口 134中形成第一电极120，第一电极120的上表面可低于 有源层115的下表面。因此，可防止第一电极120和有源层115之间的电接触。在形成第一电极120之后，蚀刻包围第一电极120的半导体层113、115和117，在 经蚀刻的区域中形成绝缘层133。在绝缘层133中可形成开口 134。第一垫可形成在开口 134中。由于形成第二电极/第一电极层/第二垫的工艺已 经在第一实施方案中进行描述，所以将省略其细节。图31 34是显示第一和第二电极的图案的实例的视图。参考图31，在半导体层180上可形成具有多个臂形部分的电极图案182。所述半 导体层可为第一导电型半导体层、第二导电型半导体层或者绝缘层。电极图案182可弯曲 至少一次。参考图32，在半导体层180上形成具有星形结构的电极图案和电极183。参考图33，电极186A布置为线形，并且可包括从线中心分支的多个臂形部分 186B。参考图34，电极189A为多边形并且可包括在电极189A内侧延伸的分支结构 189B。如图31 34所示，可改善第一和第二电极的自由度，并且可在各图案的一部分处
14形成垫。根据一些实施方案，发光面积可得到改善，并且电流可得到分散，因此发光效率可 得到改善。此外，由于电流扩散，所以可制造强耐受ESD(静电放电)的器件。根据实施方 案，用于绝缘层和第一电极的工艺次序、台面蚀刻的深度以及电极图案可在实施方案的技 术范围中进行各种改变。第一和第二电极的图案可在至少一个区域中彼此部分交叠。根据实施方案，通过使用第二电极/第一电极的结构和双电极结构，可防止第二 电极剥离。图35是显示基于图1的发光器件封装30的侧截面图。以下，其细节将基于发光 器件的结构进行描述。参考图35，发光器件封装30包括主体31、设置在主体31上的第一和第二引线电 极32和33、设置于主体31中并与第一和第二引线电极32和33电连接的根据实施方案的 发光器件100、以及包围发光器件100的模制元件37。主体31可包括硅、合成树脂等如PPA或者金属材料。在发光器件100周围可形成 倾斜表面。主体31可具有上部打开的腔结构。在腔中可提供发光器件100。第一和第二引线电极32和33彼此绝缘并对发光器件100供电。第一和第二引线 电极32和33将由发光器件100发射的光反射，使得可提高光效率。第一和第二引线电极 32和33可将来自发光器件100的热排放至外部。发光器件100可安装在主体31上，或者安装在第一引线电极32或者第二引线电 极33上。发光器件100可通过导线36与第一和第二引线电极32和33电连接。根据该实 施方案，可使用以上公开的根据其它实施方案的发光器件代替发光器件100。发光器件可通 过导线、芯片键合或者倒装芯片键合中的至少一种进行安装，但是实施方案不限于此。模制元件37可通过包围发光器件100来保护发光器件100。模制元件37包括磷 光体以改变从发光器件100发射的光的波长。在模制元件37上可形成透镜。将根据一个或者更多个实施方案的发光器件100封装在包括树脂或者硅的半导 体衬底、绝缘衬底或者陶瓷衬底上，使得半导体发光器件100用作光源，用于指示器件、照 明装置、显示器等。各个实施方案均可选择性地适合于另一实施方案。根据该实施方案的发光器件或者发光器件封装可适用于照明系统。照明系统包括 图36中显示的照明单元和图37中显示的背光单元。照明系统可包含于交通灯、头灯或者 布告板灯中。图36是显示根据一个实施方案的照明单元的立体图。参考图36，照明单元1100包括壳体1110、设置于壳体1110中的发光模块1130、 以及设置于壳体1110中以接收来自外部电源的连接器1120。优选地，壳体1110可包括具有优异散热特性的材料，可包括金属材料或者树脂材 料。发光模块1130可包括板1132和在板1132上安装的至少一个发光器件封装1210。 发光器件封装1210可包括根据本发明实施方案的发光器件。板1132可通过在绝缘体上印刷电路图案形成。例如，板1132可包括印刷电路板 (PCB)、金属芯PCB、柔性PCB或者陶瓷PCB。
15
板1132可包括有效反射光的材料。板1132的表面可具有颜色，例如白色或者银 色以有效地反射光。在板1132上可安装至少一个发光器件封装1210。发光器件封装1210可包括至少 一个发光器件。LED100可包括发射红色光、绿色光、蓝色光或者白色光的可见光波段的发光 二极管或者发出紫外线的UV发光二极管。发光模块1130可具有各种发光器件封装1210的组合以获得期望的颜色和亮度。 例如，发光模块1130可具有白色发光二极管、红色发光二极管和绿色发光二极管的组合以 确保高的显色指数(CRI)。连接器1120与发光模块1130电连接以对发光模块1130供电。连接器1120通过 插座方案与外部电源连接，但是实施方案不限于此。例如，连接器1120具有插脚(pin)的 形式，以便将连接器1120插入外部电源或者通过使用导线与外部电源连接。图37是显示根据一个实施方案的背光单元1200的分解立体图。参考图37，背光单元1200包括导光板1210 ；为导光板1210提供光的发光模块 1240 ；在导光板1210下设置的反射元件1220 ；以及容纳导光板1210、发光模块1240和反射 元件1220的底盖1230。导光板1210将光扩散以用作面光源。导光板1210包括透明材料。例如，导光 板1210包括丙烯酸树脂基材料例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的一种。发光模块1240为导光板1210的至少一个侧面提供光，并用作具有背光单元的显 示器的光源。发光模块1240可与导光板1210接触，但是实施方案不限于此。详细地，发光模块 1240包括板1242和在板1242上安装的多个发光器件封装200，板1242可与导光板1210 接触，但是实施方案不限于此。板1242可为包括电路图案(未显示)的印刷电路板(PCB)。板1242可包括金属 芯PCB和柔性PCB以及典型的PCB，但是实施方案不限于此。发光器件封装200可在板1242上安装，使得各个发光器件封装200的发光表面与 导光板1210间隔开预定距离。反射元件1220可在导光板1210下形成。反射元件1220将从导光板1210向下入 射的光向上反射，由此改善背光单元的亮度。反射元件1220可包括PET、PC或者PVC树脂， 但是实施方案不限于此。底盖1230可容纳导光板1210、发光模块1240和反射元件1220。为此，底盖1230 具有其上表面打开的盒形，但是实施方案不限于此。底盖1230可包括金属材料或者树脂材料，并且可通过压制模塑或者挤出模塑制造。根据实施方案的发光器件的制造方法包括形成第一导电型半导体层，在第一导 电型半导体层上形成有源层，在有源层上形成第二导电型半导体层，通过台面蚀刻在第一 导电型半导体层上形成第一电极，在第一电极上形成绝缘层，在绝缘层和第二导电型半导 体层中的至少一层上形成第二电极，以及在第二电极和第二导电型半导体层上形成第一电 极层。
根据实施方案，与相同芯片尺寸的发光器件相比，可更多地增加发光面积，第一和 第二电极的图案布置可自由实施。此外，电流在有源层上得到扩散，使得可改善发光效率。 第一电极层提供在具有臂形或者分支结构的第二电极上，使得可增加第一电极层的面积， 由此改善电流扩散。第一电极层提供在第二电极上，使得可防止第二电极剥离。在本说明书中对〃 一个实施方案〃、‘‘实施方案〃、‘‘示例性实施方案〃等的任 何引用，表示与实施方案相关描述的具体的特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实 施方案中。在说明书不同地方出现的这些措词不必都涉及相同的实施方案。此外，当结合 任何实施方案描述具体的特征、结构或特性时，认为将与其它的实施方案关联地实现这种 特征、结构或特性均在本领域技术人员的范围之内。尽管已经参考其许多说明性的实施方案描述了实施方案，但是很清楚本领域技术 人员可以知道很多的其它改变和实施方案，这些也在本公开的原理的精神和范围内。更具 体地，在公开、附图和所附的权利要求的范围内，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，可替代的用途也会是显而易见的。
权利要求
一种发光器件，包括发光结构，所述发光结构包括第一导电型半导体层、在所述第一导电型半导体层上的有源层、和在所述有源层上的第二导电型半导体层；第一电极，所述第一电极包括至少一个臂形部分并且与所述第一导电型半导体层的一部分接触；覆盖所述第一电极的绝缘层；以及包括至少一个臂形部分的第二电极，其中所述第二电极设置在所述绝缘层和所述第二导电型半导体层中的至少一个上。
2.根据权利要求1所述的发光器件，还包括在所述第二电极上的第一电极层。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述第一电极层形成在所述绝缘层和所述第 二导电型半导体层上。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第二电极的一部分与设置于所述绝缘层 下的所述第一电极交叠。
5.根据权利要求1所述的发光器件，还包括与所述第二电极连接并设置于所述第二导 电型半导体层上的至少一个第二垫。
6.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述第一电极层的一部分设置于所述第二电 极和所述第二垫之间。
7.根据权利要求6所述的发光器件，其中所述第二垫与所述第二电极、所述第一电极 层和所述第二导电型半导体层直接接触。
8.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述绝缘层包括开口以暴露出所述第一电极 的一部分。
9.根据权利要求8所述的发光器件，还包括在所述开口中暴露出的所述第一电极上的第一垫。
10.根据权利要求8所述的发光器件，其中所述开口形成于所述绝缘层和所述第一电 极层中。
11.根据权利要求2所述的发光器件，还包括在所述第二电极和所述第二导电型半导 体层之间的第二电极层。
12.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述第一电极层包括透射性电极层和/或反 射性电极层。
13.根据权利要求10所述的发光器件，其中所述第一电极层和所述第二电极层包括透 射性电极层。
14.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第二电极与所述第一电极在所述第二 导电型半导体层上偏置。
15.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一 个包括直线图案、弯曲图案、直线图案和弯曲图案的混合图案、由一个图案< 分支的多个图 案、多边形图案、栅格形图案、点形图案、菱形图案、平行四边形图案、网格形图案、条形图 案、十字形图案、星形图案、圆形图案或者其混合图案中的至少一种。
16.根据权利要求2所述的发光器件，还包括置于所述第二导电型半导体层和所述电 极层之间并且极性与第二导电型的极性相反的半导体层。
17.根据权利要求1所述的发光器件，还包括在所述第一导电型半导体层之下的未掺 杂的半导体层、缓冲层和衬底中的至少之一。
18.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一电极和所述第二电极彼此垂直交 叠至少60%。
19.一种发光器件，包括发光结构，所述发光结构包括第一导电型半导体层、在所述第一导电型半导体层上的 有源层、和在所述有源层上的第二导电型半导体层；第一电极，所述第一电极包括嵌入所述发光结构中的至少一个臂形部分并且与所述第 一导电型半导体层的一部分接触；覆盖所述第一电极的绝缘层；第二电极，所述第二电极包括至少一个臂形部分并且设置在所述绝缘层和所述第二导 电型半导体层中的至少一个上，以及在所述第二电极和所述绝缘层上的第一透射性电极层。
20.根据权利要求19所述的发光器件，还包括置于所述第二电极和所述第二导电型半 导体层之间并与所述第一透射性电极层垂直交叠的第二透射性电极层。
21.根据权利要求19所述的发光器件，还包括形成于所述绝缘层和所述第一透射性电 极中并且暴露出所述第一电极的开口。
22.根据权利要求20所述的发光器件，其中所述第一透射性电极层形成为宽于所述第 二透射性电极层的面积。
23.根据权利要求20所述的发光器件，其中所述第二电极与所述第一电极在所述第一 透射性电极层上垂直交叠。
24.根据权利要求23所述的发光器件，其中所述第一透射性电极与所述绝缘层在所述 第二电极上垂直交叠。
25.根据权利要求23所述的发光器件，其中所述第一透射性电极层与所述第一电极在 所述绝缘层上垂直交叠。
26.根据权利要求19所述的发光器件，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少 一个包括直线图案、弯曲图案、直线图案和弯曲图案的混合图案、由一个图案分支的多个图 案、多边形图案、栅格形图案、点形图案、菱形图案、平行四边形图案、网格形图案、条形图 案、十字形图案、星形图案、圆形图案或者其混合图案中的至少一种。
27.一种发光器件封装，包括主体；在所述主体上的多个引线电极；与所述引线电极电连接的发光器件；和覆盖所述发光器件的模制元件，其中所述发光器件包括发光结构，所述发光结构包括第一导电型半导体层、在所述第 一导电型半导体层上的有源层和在所述有源层上的第二导电型半导体层；第一电极，所述 第一电极包括至少一个臂形部分并且与所述第一导电型半导体层的一部分接触；覆盖所述 第一电极的绝缘层；以及包括至少一个臂形部分的第二电极，其中所述第二电极设置在所 述绝缘层和所述第二导电型半导体层中的至少一个上。
全文摘要
本发明公开一种发光器件及具有该发光器件的发光器件封装。所述发光器件包括发光结构，所述发光结构包括第一导电型半导体层、在第一导电型半导体层上的有源层、和在有源层上的第二导电型半导体层；第一电极，所述第一电极包括至少一个臂形部分并且与第一导电型半导体层的一部分接触；覆盖第一电极的绝缘层；以及包括至少一个臂形部分的第二电极，其中第二电极设置在绝缘层和第二导电型半导体层中的至少一个上。
文档编号H01L33/38GK101894895SQ201010184949
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者崔炳均, 林祐湜, 秋圣镐 申请人:Lg伊诺特有限公司