专利名称：发光器件和具有发光器件的发光器件封装的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光器件和具有发光器件的发光器件封装。
背景技术：
由于其物理和化学特性，III-V族氮化物半导体已经被广泛地用作用于诸如发光二极管(LED)或者激光二极管(LD)的发光器件的主要材料。通常，III-V族氮化物半导体包括具有hxAlyGai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，以及0彡x+y彡1)的组成式的半导体材料。LED是通过使用化合物半导体的特性将电信号转换为红外线或者光来发送/接收信号的半导体器件。LED还被用作光源。使用氮化物半导体材料的LED或者LD主要用于发光器件以提供光。例如，LED或者LD被用作用于诸如蜂窝电话的键区发光部分、电子标识牌、以及发光装置的各种产品的光源。
发明内容
实施例提供在沟道区中具有光提取结构的发光器件和具有发光器件的发光器件封装。实施例提供包括被设置在发光结构周围并且包括化合物半导体的光提取结构和保护层的发光器件和具有发光器件的发光器件封装。实施例提供能够在化合物半导体层的沟道区域中提高光提取效率的发光器件和具有发光器件的发光器件封装。实施例提供能够在化合物半导体层的沟道区域中提高在金属和非金属之间的粘附强度的发光器件，和具有发光器件的发光器件封装。根据实施例，发光器件包括发光结构，该发光结构包括第一导电类型半导体层、 第二导电类型半导体层、以及在第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间的有源层；第一导电类型半导体层上的电极；第二导电类型半导体层下的反射层；第二导电类型半导体层和反射层的外围部分处的保护层；以及保护层上的包括化合物半导体的光提取结构。根据实施例，发光器件包括发光结构，该发光结构包括第一导电类型半导体层、 第二导电类型半导体层、以及在第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间的有源层；第一导电类型半导体层上的电极；第二导电类型半导体层下面的反射层；第二导电类型半导体层和反射层的外围部分处的保护层；光提取结构，该光提取结构被布置在保护层上并且具有氮化物基半导体的折射率；以及在反射层和保护层之间的第一凹凸结构。根据实施例，发光器件封装包括主体；主体上的多个引线电极；发光器件，该发光器件被设置在引线电极中的至少一个处，并且被电气地连接到引线电极；以及成型构件， 该成型构件被用于成型发光器件。该发光器件包括发光结构，该发光结构包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层、以及在第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间的有源层；第一导电类型半导体层上的电极；第二导电类型半导体层下的反射层；第二导电类型半导体层和反射层的外围部分处的保护层；以及保护层上的包括化合物半导体的光提取结构。
图1是示出根据第一实施例的发光器件的侧截面图。图2至图11是示出制造图1的发光器件的方法的视图。图12是示出根据第二实施例的发光器件的侧截面图。图13是示出根据第三实施例的发光器件的侧截面图。图14是示出根据第四实施例的发光器件的侧截面图。图15是示出根据第五实施例的发光器件的侧截面图。图16是示出根据第六实施例的发光器件的侧截面图。图17是示出根据第七实施例的发光器件的侧截面图。图18是示出根据第八实施例的发光器件的侧截面图。图19是示出根据第九实施例的发光器件的侧截面图。图20是示出根据第十实施例的发光器件封装的侧截面图。图21是被提供有发光器件的显示设备的分解透视图。图22是示出被提供有发光器件的显示设备的另一示例的示意性截面图。图23是被提供有发光器件的照明设备的透视图。
具体实施例方式在实施例的描述中，将理解的是，当层(或膜)、区域、图案或结构被称为在另一衬底、另一层(或膜)、另一区域、另一垫或另一图案“上”或“下”时，它能够“直接”或“间接” 在另一衬底、层(或膜)、区域、垫或图案上，或者也可以存在一个或多个中间层。已经参考附图描述了层的这样的位置。在下文中，将会参考附图描述实施例。为了方便或清楚起见，附图中所示的每层的厚度和尺寸可以被夸大、省略或示意性绘制。另外，元件的尺寸没有完全反映真实尺寸。图1是根据第一实施例的发光器件100的侧截面图。参考图1，发光器件100包括发光结构135，该发光结构135包括多个化合物半导体层110、120、以及130 ；沟道区域105中的光提取结构132 ；保护层140 ；反射层150 ；粘附层160;以及导电支撑构件170。发光器件100可以包括包含III-V族元素的化合物半导体的发光二极管(LED)。 III-V族氮化物半导体包括具有hxAlyGai_x_yN(0 ^ X ^ 1,0 ^ y ^ 1，并且0彡x+y彡1) 的组成式的半导体材料。LED可以包括具有发射蓝色、绿色或者红色光的可见光带的LED或者具有紫外线带的UVLED，但是实施例不限于此。发光结构135包括第一导电类型半导体层110、有源层120、以及第二导电类型半导体层130。第一导电类型半导体层110可以包括被掺杂有第一导电掺杂物的诸如GaN、InN, AlN, InGaN, AlGaN, hAl(iaN、AnnN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、以及 AlGaInP 的 III-V 族化合物半导体中的一个。当第一导电类型半导体层110是N型半导体时，第一导电掺杂物用作N型掺杂物，并且包括Si、Ge、Sn、Se、以及Te中的至少一个。第一导电类型半导体层110 可以具有单层结构或者多层结构，但是实施例不限于此。第一导电类型半导体层110被提供为在其顶表面上具有与光提取结构112—样的粗糙或者图案以提取光。另外，为了电流扩散或者光提取的目的，第一导电类型半导体层110可以被提供为在其顶表面上具有透明电极层和/或绝缘层，但是实施例不限于此。电极115可以形成在第一导电类型半导体层110上。电极115可以包括焊盘或者具有被连接至焊盘的分支结构的电极图案，但是实施例不限于此。电极115被设置为在其顶表面上具有粗糙，但是实施例不限于此。光提取结构112与电极115隔开，但是实施例不限于此。电极115可以欧姆接触第一导电类型半导体层110的顶表面，并且可以以单层结构或者多层结构包括Cr、Ti、Al、In、Ta、Pd、Co、Ni、Si、Ge、Ag、Cu、Au、以及其合金中的一个。电极115可以考虑与第一导电类型半导体层110的欧姆接触、金属层之间的粘附性质、 反射性质、以及导电性来选择性地使用上述材料。有源层120被设置在第一导电类型半导体层110下面。有源层120可以具有单量子阱结构、多量子阱结构、量子线结构、以及量子点结构中的至少一个。有源层120可以具有包括由III-V族元素的化合物半导体组成的阱层和势垒层的堆叠结构。例如，有源层120 可以具有InGaN阱层/GaN势垒层、InGaN阱层/AlGaN势垒层、或者InGaN阱层/InGaN势垒层的堆叠结构。势垒层的带隙可以高于阱层的带隙。导电包覆层可以形成在有源层120上和/或下面。导电包覆层可以包括AlGaN基半导体。导电包覆层的带隙可以高于势垒层的带隙。第二导电类型半导体层130被设置在有源层120下面。第二导电类型半导体层130 包括被掺杂有第二导电掺杂物的III-V族元素的化合物半导体。例如，第二导电类型半导体层 130 可以包括从由 GaN, A1N、AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP、GaAs, GaAsP,以及AlfeInP组成的组中选择的至少一个。如果第二导电类型半导体层是P型半导体层，那么第二导电掺杂物包括诸如Mg或者k的P型掺杂物。第二导电类型半导体层130 可以具有单层结构或者多层结构，但是实施例不限于此。发光结构135可以进一步包括第二导电类型半导体层130下面的第三导电类型半导体层。第三导电类型半导体层可以具有与第二导电类型半导体层130相反的极性。第一导电类型半导体层110可以包括P型半导体层，并且第二导电类型半导体层130可以包括N型半导体。因此，发光结构135可以包括N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构、以及 P-N-P结结构中的至少一个。发光结构135的横向表面可以倾斜或者垂直地形成。在下文中，为了说明的目的，将会描述其中第二导电类型半导体层130是发光结构135的最低层的情况。保护层140和反射层150形成在第二导电类型半导体层130下面。反射层150被设置在第二导电类型半导体层130的内部处，并且保护层140被设置在第二导电类型半导体层130的外围部分处。保护层140可以被定义为用于发光器件的沟道层。保护层140的一部分延伸超出第二导电类型半导体层130使得保护层140暴露给沟道区域105。沟道区域105在发光结构135和导电支撑构件170之间具有台阶结构，并且
6可以是器件的外围部分。保护层140的顶表面的外部被设置在发光结构135的外部。光提取结构132形成在保护层140的顶表面的外部处。光提取结构132可以包括不同于保护层140的材料，或者可以包括具有不同于保护层140的材料的折射率的材料。在保护层140的顶表面的外部上，光提取结构132可以包括粗糙或者图案，或者可以具有凹凸结构。光提取结构132可以包括III-V族化合物半导体，并且化合物半导体可以包括第二导电掺杂物。111-￥族化合物半导体可以包括从由631六11六16311甙3111^、11^1&^、 AUnN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、以及AlGaInP组成的组中选择的一个。光提取结构132可以包括与保护层140相同的材料，但是实施例不限于此。另外，光提取结构132可以包括不同于III-V族化合物半导体层的材料。例如，光提取结构132可以包括TiO2粉末或者Al2O3 粉末。另外，光提取结构132可以包括透明材料来替代绝缘材料。光提取结构132可以包括具有等于或者小于氮化物基半导体的折射率的折射率的材料。光提取结构132可以包括散射或者折射入射光的材料。光提取结构132具有1000 A或者更大的厚度。例如，光提取结构132可以具有小于或者等于第二导电类型半导体层130的厚度的高度或者可以具有低于第一导电类型半导体层110的顶表面的高度。另外，光提取结构132可以具有从第二导电类型半导体130 到第一导电类型半导体层110的下表面的厚度。为了光提取效率的目的，光提取结构132 可以具有大约5000 A ±500 A的厚度。光提取结构132可以具有锥形、棱形、条形或者透镜形。在发光结构135的外围部分，光提取结构132可以具有不连续的环形或者连续的环形。另外，光提取结构132可以具有沿着发光结构135的外部以规则的间隔或者不规则的间隔形成的预定图案或者粗糙图案。从有源层120发射的光的一部分入射到保护层140，并且光提取结构132改变行进到保护层140的顶表面的外部的光Ll的临界角，从而光可以被提取到外部。另外，从有源层120发射的光的一部分通过绝缘层190入射到光提取结构132。保护层140的内部以预定的宽度Dl接触第二导电类型半导体层130的下表面。在这样的情况下，宽度Dl处于数微米(μπι)至数十微米(ym)的范围内，并且可以根据芯片尺寸而具有各种值。保护层140可以以回路、环形、或者框架的形状形成在第二导电类型半导体层130 的下表面的外围部分处。保护层140可以具有连续的图案或者不连续的图案。在制造工艺中，保护层140可以形成在照射到沟道区域105的激光束的路径上。保护层140可以包括具有低于III-V族化合物半导体的折射率的折射率的材料。 例如，保护层140可以包括从由透明氧化物、透明氮化物、或者透明绝缘层组成的组中选择的一个。详细地，保护层140可以包括铟锡氧化物(ΙΤ0)、铟锌氧化物(ΙΖ0)、铟锌锡氧化物(IZTO)、铟铝锌氧化物(IAZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟镓锡氧化物(IGTO)、铝锌氧化物 (AZO)、锑锡氧化物(ATO)、镓锌氧化物(GZO)、SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4、Al2O3、或者 Ti02。当保护层是SiA时，保护层140具有大约2. 3的折射率，ITO的折射率大约是2. 1， 并且GaN的折射率大约是2. 4。因此，可以通过光提取结构132发射通过第二导电类型半导体130入射到保护层140的光。另外，在保护层140中，相邻的材料的折射率具有很低的差
7异，从而改变行进光的临界角以提高光提取效率。保护层140防止发光结构135被短路，即使发光结构135的外壁暴露于湿气，从而 LED具有强耐湿气性。如果保护层140包括透明材料，则当执行激光划片工艺时，保护层140 透射激光束，从而在沟道区域105中，防止金属材料由于激光束而导致的损坏。因此，在发光结构135的侧壁处能够防止层间短路问题。另外，光提取结构132能够防止湿气渗透并且增加湿气的内流路径，从而能够提高芯片可靠性。通过保护层140能够将发光结构135的层110、120以及130的外壁与反射层150 隔开。保护层140可以具有0.02μπι至5μπι的厚度，并且保护层140的厚度可以根据芯片尺寸而变化。反射层150欧姆接触第二导电类型半导体层130的下表面。反射层150可以包括晶种金属，并且晶种金属被用于执行镀工艺。因此，反射层150可以包括欧姆层、晶种层、或者反射层中的至少一个，但是实施例不限于此。反射层150可以延伸超出保护层140的下表面，可以完全地或者部分地覆盖保护层140的下表面。在保护层140的下表面的一部分上，反射层150可以形成为保护层140 的宽度的80%或者更少。反射层150可以具有至少大于发光结构135的宽度的宽度。在这样的情况下，可以有效地反射入射光。因此，能够提高光提取效率。通过使用Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf、或者其选择性组合可以以单层或者多层形成反射层150。通过使用上面的材料，和IZ0、IZT0、IAZ0、IGZ0、IGT0、AZ0、 以及ATO可以以多层形成反射层150。例如，反射层150可以具有IZ0/Ni、AZ0/Ag、IZ0/Ag/ Ni、或者AZO/Ag/Ni的堆叠结构。粘附层160可以形成在反射层150下面，并且可以接触保护层140的下表面，但是实施例不限于此。粘附层160包括阻挡金属或者结合金属。例如，粘附层160包括Ti、Au、 Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag 以及 Ta 中的至少一个。粘附层160用作结合层，并且被结合到导电支撑构件170的下表面。导电支撑构件170能够以片的形式附着到电极层150或者镀在电极150上而不使用粘附层160。导电支撑构件170形成在粘附层160下面，并且导电支撑构件170用作底部衬底。 导电支撑构件170可以包括铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、钼(Mo)、铜钨(Cu-W)、或者诸如Si、 Ge、GaAS、aiO、SiC、SiGe、或者GaN的载具晶圆中的至少一个。导电支撑构件170可以不形成，或者可以包括导电片。绝缘层190可以形成在发光结构135的外部处。详细地，在保护层140上，绝缘层190的一部分部分地接触保护层140。保护层140的上端194延伸到第一导电类型半导体层110的顶表面的外围部分。因此，绝缘层190紧密地接触保护层140，并且形成在发光结构135周围，从而在发光结构135的外横向表面处能够防止层间短路。绝缘层190可以包括具有低于化合物半导体的折射率(GaN 大约2. 4)的折射率的诸如Si02、SiOx, SiOxNy、 Si3N4、Al203、或者 TW2 的材料。图2至图11是示出制造图1的发光器件的方法的截面图。参考图2和图3，衬底101被加载到生长设备中并且II-IV族元素的化合物半导体以层或者图案的形式形成在衬底101上。可以从由电子束蒸镀、PVD (物理气相沉积)、CVD (化学气相沉积)、PLD (等离子体激光沉积)、复合型热蒸镀、溅射、以及MOCVD (金属有机化学气相沉积)组成的组中选择生长设备。然而，实施例不限于上述生长设备。衬底101 可以包括从由 A1203、GaN、SiC、ZnO, Si、GaP、InP、Gei2O3、导电材料、以及 GaAs组成的组中选择的一个。凹凸图案能够形成在衬底101的顶表面上。衬底101可以形成为其上具有包括II-VI族元素的化合物半导体的图案或者层。例如，衬底101可以形成为其上具有ZnO层(未示出)、缓冲层(未示出)、以及未掺杂的半导体层(未示出)。缓冲层或者未掺杂的半导体层可以包括III-V族元素的化合物半导体。缓冲层减少衬底101和化合物半导体层之间的晶格常数差。未掺杂的半导体层可以包括没有掺杂掺杂物的氮化物基半导体。第一导电类型半导体层110形成在衬底101上，并且有源层120形成在第一导电类型半导体层110上。另外，第二导电类型半导体层130形成在有源层120上。第一导电类型半导体层110可以包括掺杂有第一导电掺杂物的诸如GaN、A1N、 AlGaN, InGaN, InN、InAlfeiN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、以及 AlGaInP 的 III-V 族化合物半导体中的一个。当第一导电类型半导体层110是N型半导体时，第一导电掺杂物用作N型掺杂物，并且包括Si、Ge、Sn、Se、以及Te中的至少一个。第一导电类型半导体层110 可以具有单层结构或者多层结构，但是实施例不限于此。有源层120形成在第一导电类型半导体层110上，并且可以具有单量子阱结构或者多量子阱结构中的至少一个。有源层120可以具有包括由III-V族元素的化合物半导体形成的阱层和势垒层的堆叠结构。例如，有源层120可以具有InGaN阱层/GaN势垒层、 InGaN阱层/AWaN势垒层、或者InGaN阱层/InGaN势垒层的堆叠结构，但是实施例不限于此。势垒层的带隙可以高于阱层的带隙。导电包覆层可以形成在有源层120上和/下面，并且可以包括氮化物基半导体。导电包覆层的带隙可以高于势垒层的带隙。第二导电类型半导体层130被提供在有源层120上。第二导电类型半导体层130 包括被掺杂有第二导电掺杂物的III-V族元素的化合物半导体。例如，第二导电类型半导体层 130 可以包括从由 GaN、A1N、AlGaN, InGaN, InN、InAlGaN, AlInN、AlGaAs, GaP、GaAs, GaAsP,以及AlfeilnP组成的组中选择的至少一个。如果第二导电类型半导体层是P型半导体层，那么第二导电掺杂物包括诸如Mg或者k的P型掺杂物。第二导电类型半导体层130 可以具有单层结构或者多层结构，但是实施例不限于此。第一导电类型半导体层110、有源层120、以及第二导电类型半导体层130可以被定义为发光结构135。另外，第二导电类型半导体130被设置为其上具有第三导电类型半导体，例如，具有与第二导电类型相反的极性的N型半导体。因此，发光结构135可以包括 N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构、以及P-N-P结结构中的至少一个。参考图3和图4，保护层140形成在具有尺寸Tl的芯片之间的边界区域处。通过使用掩模图案，保护层140形成在单独的芯片区域的外围部分处。保护层140可以具有环形、 回路形状、或者框架形状的不连续的图案或者连续的图案。保护层140可以包括具有低于 III-V族元素的化合物半导体的折射率的材料(例如，氧化物、氮化物、或者绝缘材料)。保护层 140 可以包括从由 ΙΤΟ、ΙΖΟ、ΙΖΤΟ、ΙΑΖ0、IGZO, IGTO、AZO、ΑΤΟ、GZO、SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4、Al2O3、以及TiO2组成的组中选择的一个。通过光刻工艺通过使用掩模可以形成保护层140。使用上述材料通过溅射方案或者沉积方案可以形成保护层140。如果保护层140 是导电氧化物，那么保护层140可以用作电流扩散层或者电流注入层。参考图5和图6，反射层150形成在第二导电类型半导体层130上。反射层150欧姆接触第二导电类型半导体层130。反射层150形成在第二导电类型半导体层130上以减少接触电阻。通过使用Ag、Ni、Al、Rh, Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf或者其选择性组合，反射层 150可以形成为单层结构或者多层结构。另外，反射层150通过使用诸如ΙΖΟ、ΙΖΤΟ、ΙΑΖ0、 IGZO、IGTO、ΑΖ0、以及ATO的导电氧化物材料和上述材料可以具有多层结构。例如，反射层 150可以具有IZ0/Ni、AZ0/Ag、IZ0/Ag/Ni、或者AZO/Ag/Ni的堆叠结构。通过电子束(电极束)方案或者溅射方案可以沉积反射层150，但是实施例不限于此。反射层150可以包括具有欧姆特性的材料。反射层150可以具有第一粘附层/反射层/第二粘附层/晶种层的堆叠结构。第一和第二粘附层包括Ni，反射层包括Ag，并且晶种层包括Cu。第一粘附层具有数纳米(nm) 或者更少的厚度，并且电极层具有数百纳米(nm)的厚度。第二粘附层可以具有数十纳米 (nm)的厚度，并且晶种层可以具有大约Iym或者更少的厚度，但是实施例不限于此。反射层150可以完全地覆盖保护层140的整个区域或者部分地覆盖保护层140。 因为反射层150包括反射金属，所以反射层150可以用作电极。另外，反射层150和其上的金属材料可以用作电极。粘附层160形成在反射层150上。粘附层160包括阻挡金属或者结合金属。例如， 粘附层160可以包括Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag以及Ta中的至少一个，但是实施例不限于此。粘附层160可以用作结合层，并且粘附层160的顶表面与导电支撑构件170结合。 导电支撑构件170用作底部衬底。导电支撑构件170可以包括Cu、Au、Ni、Mo、Cu_W、或者诸如Si、Ge、GaAS、aiO、SiC、SiGe、或者GaN的载具晶圆。导电支撑构件170可以与粘附层 160结合，形成为粘附层160的涂层，或者以导电片的形式附着到粘附层160。根据实施例， 可以不形成粘附层160。在这样的情况下，导电支撑构件170可以形成在反射层150上。参考图7和图8，导电支撑构件170被放置在底部，并且衬底101被设置在发光结构135上。因此，衬底101被移除。通过激光剥离(LLO)工艺可以移除衬底101。根据LLO工艺，具有预定的波长带的激光束被照射到衬底101以分离衬底101。如果在衬底101和第一导电类型半导体层101 之间存在另外的半导体层(例如，缓冲层)或者空气间隙，那么可以通过使用湿法蚀刻溶液分离衬底101，但是实施例不限于该移除衬底101的方案。参考图9，通过隔离蚀刻工艺来移除与是具有尺寸Tl的芯片之间的边界区域的沟道区域105相对应的发光结构135。换言之，对于芯片之间的边界区域执行隔离蚀刻工艺， 使得能够暴露保护层140的一部分，并且发光结构135的横向表面可以倾斜或者垂直地形成。在这样的情况下，可以形成具有预定图案的光提取结构132来替代被提供在沟道
10区域150中的发光结构135的一部分。因此，在保护层140的外部上，光提取结构132可以形成为圆锥形、棱形、条形或者透镜形状，并且形状可以根据蚀刻方案而变化。光提取结构132的至少一部分可以包括与第二导电类型半导体层130相同的材料，并且，例如，可以包括从由被掺杂有第二导电掺杂物的III-V族元素的化合物半导体组成的组中选择的一个。详细地，光提取结构132的至少一部分可以包括从由GaN、A1N、 AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN.AlGaAs, GaP, GaAs、GaAsP、以及 AlGaInP 组成的组中选择的至少一个。另外，可以通过织构工艺或者额外的蚀刻工艺替代隔离蚀刻工艺来形成光提取结构132。光提取结构132可以具有大约1000 A或者更大的厚度。光提取结构132可以具有小于第二导电类型半导体层130的厚度、或者等于从第二导电类型半导体层132至有源层120的厚度，或者等于到第一导电类型半导体层130的下表面的厚度。为了光提取效率的目的，光提取结构132可以具有5000 A ±500 A的厚度。如果保护层140包括透明材料，那么保护层140在隔离蚀刻工艺或者激光划片工艺中透射照射的激光束以防止诸如反射层150、粘附层160、以及导电支撑构件170的下部 (lower)金属材料在激光束的照射方向上突出或者损坏。保护层140透射激光束，从而防止金属碎片出现在沟道区域105中，并且能够保护发光结构135的每层的外壁。然后，对第一导电类型半导体层110的顶表面执行蚀刻工艺，从而形成光提取结构112，并且光提取结构112可以具有粗糙或者图案，从而能够提高光提取效率。参考图10和图11，绝缘层190形成在发光结构135的外围部分处。绝缘层190形成在芯片的外围部分处。绝缘层190的下端形成在保护层140上，并且绝缘层190的上端可以延伸到第一导电类型半导体层110的顶表面。绝缘层190形成在发光结构135的外围部分处，从而防止发光结构135的层110、120、以及130出现短路。另外，绝缘层190和保护层140可以防止湿气渗透到芯片中。绝缘层190可以包括折射率低于化合物半导体的折射率(例如，GaN :2. 4)的绝缘材料。例如，绝缘层190可以包括3102、310!￡、310具、5“队、六1203、或者1102。另外，光提取结构132能够防止湿气渗透并且增加湿气的内流路径，从而能够提高芯片可靠性。电极115可以形成在第一导电类型半导体层110上。电极115可以包括具有预定的形状的分支图案或者分支焊盘。在执行芯片分离之后或者之前形成绝缘层190和电极 115，但是实施例不限于此。围绕芯片边界分离各芯片单元。在这样的情况下，通过切割工艺、激光工艺、或者裂片工艺可以分离各芯片单元。保护层140的顶表面的内部以预定的宽度Dl接触第二导电类型半导体层130的下表面的外部。宽度Dl可以处于数个微米(μπι)至数十微米(ym)的范围内，并且宽度Dl 可以根据芯片尺寸而变化。从有源层120发射的光的一部分入射到保护层140，并且光提取结构132改变行进到保护层140的顶表面的光Ll的临界角，从而光可以被提取到外部。图12是示出根据第二实施例的发光结构100A的侧截面图。在下文中，将会着重于与第一实施例的不同之处来描述第二实施例以避免解释的重复。参考图12，发光器件100A包括电流阻挡层145和保护层140，该保护层140具有凹凸结构P2。凹凸结构P2可以被定义为被设置在芯片内部的内部光提取结构，并且光提取结构132可以被定义为提供在芯片外部的外部光提取结构。电流阻挡层145可以形成在反射层150和第二导电类型半导体层130之间的区域处，并且可以包括导电性低于反射层150的导电性的非金属材料。电流阻挡层145可以包括 ΙΤΟ、ΙΖΟ、ΙΖΤΟ、ΙΑΖ0、IGZO、IGTO、AZO、ΑΤΟ、ZnO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Α1203、以及 11 中的至少一个。如果反射层150包括Ag，那么电流阻挡层145可以包括诸如ΙΤ0、&ι0、或者 SiO2的材料。电流阻挡层145可以包括与保护层140的材料相同或者不同的材料。如果电流阻挡层145和保护层140包括相同的材料，那么可以通过相同的工艺形成电流阻挡层145和保护层140。电流阻挡层145的位置对应于电极115的位置，并且电流阻挡层145具有与电极 115的图案对应的图案。电流阻挡层145的尺寸可以根据电流的扩散程度而变化。电流阻挡层145可以具有多边形或者圆形图案。电流阻挡层145重叠电极115和/或焊盘的至少一部分，从而电流能够向电流阻挡层145外部扩散。另外，电流阻挡层145可以形成在反射层150和粘附层160之间的面间表面处，或者第二导电类型半导体层130和粘附层160之间的面间表面处。凹凸结构P2形成在保护层140的下表面上，并且增加与反射层150的接触面积， 使得能够提高保护层140的粘附强度。保护层140的凹凸结构P2可以改变发射的光或者入射光的临界角。凹凸结构P2可以具有粗糙或者预定图案。因此，设置在保护层140下面的凹凸结构P2和设置在保护层140上的光提取结构 132改变入射到保护层140的光的临界角，从而能够在芯片周围提高光提取效率。图13是示出根据第三实施例的发光器件100B的侧截面图。在下文中，将会着重于与上述实施例的不同之处来描述第三实施例以避免重复。参考图13，发光器件100B可以具有形成在反射层150的下表面和顶表面的外部上的凹凸结构P2和P3。换言之，凹凸结构P2和P3形成在反射层150的顶表面和下表面的外部上，从而在芯片的外部处，能够提高反射层150和其它层140和160之间的面间表面处的层间粘附强度。形成在保护层140和反射层150之间的面间表面处的凹凸结构P2漫反射入射到保护层140的光，并且提供在反射层140上的光提取结构132改变光的临界角，从而能够提高光提取效率。凹凸结构P2和P3可以包括具有三角截面形状的粗糙，并且可以被定义为芯片内部的光提取结构。图14是示出根据第四实施例的发光器件100C的侧截面图。在下文中，将会着重于与上述实施例的不同之处来描述第四实施例以避免解释的重复。参考图14，发光器件100C可以具有形成在反射层150的顶表面和下表面的外部上的第一和第二凹凸结构P5和P6。第一和第二凹凸结构P5和P6能够提高与第一和第二凹凸结构P5和P6上和/或下面的层140和160的粘附强度。反射层150和保护层140之间的凹凸结构P5漫反射入射到保护层140的光，并且提供在保护层140上的光提取结构132A改变入射光的临界角。光提取结构132A可以具有透镜形状。在这样的情况下，能够在芯片外部调节光的取向角。可以使用掩模图案通过干法蚀刻方案和/或湿法蚀刻方案使光提取结构132具有透镜形状，但是实施例不限于此。图15是示出根据第五实施例的发光器件100D的侧截面图。在下文中，将会着重于与上述实施例的不同之处来描述第五实施例以避免重复。参考图15，在沟道层105中，发光器件100D具有保护层141和覆盖层142的堆叠结构。保护层141的内部接触第二导电类型半导体层130的下表面，并且可以包括诸如ΙΤ0、 ΙΖΟ、ΙΖΤΟ、ΙΑΖ0、IGZO、IGTO、AZO、ΑΤΟ、GZO、SiO2, SiOx、Α1203、或者 TiO2 的氧化物基材料。覆盖层142可以包括具有与氧化物的优秀的粘附强度的金属。例如，覆盖层142 可以包括打、附、？仏？(1、01^1、11~、诎、以及其混合物中的一个。覆盖层142是包括上述材料的多层结构或者单层结构的粘附层，并且提高氧化物和金属之间的粘附强度，从而防止在芯片的外壁处出现分层。覆盖层142可以具有数百微米或者更少的厚度。可以通过电子束沉积方案或者溅射方案沉积覆盖层142，但是实施例不限于此。覆盖层142被插入在保护层141的下表面和反射层150之间以提高反射层150的粘附强度，使得能够防止在芯片的外壁处出现层间分层。另外，通过覆盖层142反射入射到保护层141上的光，并且通过从保护层141突出的光提取结构132将其输出到外部。图16是示出根据第六实施例的发光器件的侧截面图。将会着重于与上述实施例的不同之处来描述第六实施例以避免解释的重复。参考图16，发光器件100Ε包括保护层141和被设置在保护层141的下部周围的覆盖层142。保护层141形成在发光结构130的下表面的外部处，并且覆盖层142被设置在保护层141下面。沿着芯片的外围部分以环形、条形、或者带形形成保护层141。覆盖层142 延伸超过保护层141的内横向表面和下表面。沿着反射层150和保护层141之间的区域以条形状、回路形状、或者环形状形成覆盖层142的内末端部分142Α。覆盖层142的内末端部分142Α接触第二导电类型半导体层130的下表面，使得可以通过覆盖层142提供电流。图17是示出根据第七实施例的发光器件100F的侧截面图。将会着重于与上述实施例的不同之处来描述第七实施例以避免解释的重复。参考图17，发光器件100F包括发光结构135、保护层140、电流阻挡层145、反射层 150、欧姆层155、粘附层160、以及导电支撑构件170。保护层140被设置在第二导电类型半导体层130的下表面的外围部分处，并且电流阻挡层145和欧姆层155被设置在第二导电类型半导体层130内部。参考第一实施例的保护层来考虑保护层140。电流阻挡层145被插入在第二导电类型半导体层130和欧姆层155之间以将电流向电流阻挡层145外面扩散。欧姆层155形成在发光结构135的第二导电类型半导体层130和反射层150之间，并且可以包括诸如ΙΤΟ、ΙΖΟ、ΙΖΤΟ、ΙΑΖ0、I GZO, IGTO、AZO、ΑΤΟ、或者GZO的导电氧化物基材料。换言之，欧姆层155欧姆接触第二导电类型半导体层130的下表面。通过溅射方案(例如，射频磁控溅射)或者沉积方案可以形成欧姆层155，但是实施例不限于此。欧姆层155可以具有数十纳米(nm)的厚度，但是实施例不限于此。
欧姆层155接触保护层140、第二导电类型半导体层130、以及电流阻挡层145的下表面以将通过粘附层160施加的电流提供到第二导电类型半导体层130。欧姆层155部分地或者全部地覆盖保护层140的下表面以透射或者反射入射到保护层140的光，并且从保护层140突出的光提取结构132改变光的临界角。图18是根据第八实施例的发光器件100G的侧截面图，并且将会着重于与上述实施例的不同之处来描述第八实施例以避免解释的重复。参考图18，发光器件100G包括通过蚀刻保护层240的下部形成的凹凸结构P8，并且欧姆层155的外部具有沿着凹凸结构P8交替地相互对准的凹凸图案。凹凸结构P8增加两个相邻的层之间的接触面积以提高粘附强度。凹凸结构P8能够反射通过保护层240入射的光，从而能够通过光提取结构132有效地提取光。凹凸结构P8可以被定义为被设置在芯片内部的光提取结构，并且可以被定义为被提供在芯片外部的光提取结构。图19是示出根据第九实施例的发光器件100H的侧截面图，并且将会着重于与上述实施例的不同之处来描述第九实施例以避免解释的重复。参考图19，发光器件100H包括绝缘层190，该绝缘层190被设置在沟道区域105 中，并且绝缘层190的下部192覆盖光提取结构132。光提取结构132和绝缘层190能够提取入射到保护层140的顶表面的光。绝缘层190可以包括具有低于化合物半导体的折射率 (GaN 2. 4)的折射率的材料。例如，绝缘层190可以包括Si02、Si0x、Si0具、Si3N4、Al203、或者 Ti02。要形成在公开的反射层的顶表面上、反射层的顶表面/下表面上、保护层的顶表面上、或者保护层的顶/下表面上的光提取结构可以包括锯齿形、方波形、凹凸形、或者条形中的至少一个，但是实施例不限于此。另外，光提取结构可以是粗糙。图20是示出根据第十实施例的发光器件封装30的截面图。参考图20，根据实施例的发光器件封装30包括主体20 ；第一和第二引线电极层 31和32，该第一和第二引线电极层31和32形成在主体20上；发光器件100，该发光器件 100被设置在主体20上，并且被电气地连接到第一和第二电极层31和32 ；以及成型构件 40，该成型构件40包围发光器件100。主体20可以包括包括硅的导电基板、包括PPA的合成树脂基板、陶瓷基板、绝缘基板、或者金属基板(例如，MCPCB)。倾斜表面可以形成在发光器件100的周围。主体20 可以具有贯通孔结构，但是实施例不限于此。第一和第二引线电极31和32相互电气地绝缘，并且将电力提供给发光器件100。 第一和第二引线电极31和32可以反射从发光器件100发射的光以增加光效率，并且可以将从发光器件100发射的热发散到外部。发光器件100能够被安装在主体20上，或者第一电极31或第二电极32上。发光器件100可以通过布线电气连接到第一引线电极31，并且可以通过贴片方案电气连接到第二引线电极32。成型构件40可以保护发光器件100同时包围发光器件100。另外，成型构件40可以包括荧光体以改变从发光器件100发射的光的波长。透镜可以被提供在成型构件40上， 并且以与成型构件40接触的结构或者非接触的结构实现透镜。经由贯通孔，发光器件100可以电气地连接主体20或者基板的下表面。
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根据实施例的至少一个上述发光器件可以被安装在发光器件封装中，但是实施例不限于此。尽管已经描述了发光器件封装具有顶视型的实施例，但是发光器件封装可以具有侧视型。因此，能够提高散热特性、导电性、以及反射特性。在树脂层中封装此顶视型或者侧视型发光器件之后，透镜可以形成在树脂层上或者透镜可以与树脂层结合，但是实施例不限于此。〈照明系统〉根据实施例的发光器件和发光器件封装可以被应用于照明单元。照明单元可以具有包括多个发光器件或者多个发光器件封装的阵列结构。除了照明灯、信号灯、车辆头灯、 电子显示器等等之外，照明系统可以包括图21和图22中所示的显示设备、图23中所示的照明单元。图21是根据实施例的显示设备的分解透视图。参考图21，根据实施例的显示设备1000可以包括导光面板1041 ；发光模块 1031，该发光模块1031将光提供给导光面板1041 ；在导光面板1041的下方的反射构件 1022 ；在导光面板1041上的光学片1051 ；在光学片1051上的显示面板1061 ；以及底盖 1011，该底盖1011容纳导光面板1041、发光模块1031、以及反射构件1022，但是本公开不限于此。底盖1011、反射片1022、导光面板1041、以及光学片可以被定义为照明单元1050。导光面板1041用于通过漫射线性光来将线性光变为平面光。导光面板1041可以由透明材料制成，并且可以包括诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的丙烯酸系树脂、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、C0C、以及聚萘二甲酸乙二酯树脂中的一个。发光模块1031将光至少提供给导光面板1041的侧表面，并且最后用作显示设备的光源。发光模块1031可以包括至少一个发光模块，并且从导光面板1041的一侧表面直接或者间接地提供光。发光模块1031可以包括板1033，和根据上述的实施例的发光器件封装30，并且发光器件封装30可以在板1033上以预定间隔相互隔开。板1033可以是包括电路图案的印制电路板(PCB)(未示出)。板1033可以包括金属核PCB (MCPCB)、柔性PCB (FPCB)等等以及普通PCB，但是本发明不限于此。在发光器件封装30被安装侧表面或散热板上的情况下，板1033可以被移除。在此，一些散热板可以接触底盖1011的上表面。多个发光器件封装30可以被安装在板1033上从而多个发光器件封装30的发光表面与导光面板1041隔开预定距离，但是本公开不限于此。发光器件封装30可以将光直接或者间接地提供给光入射部分，即导光面板1041的一个侧表面，但是本公开不限于此。反射构件1022可以被提供在导光面板1041下面。发射构件1022反射从导光面板1041的下表面入射的光以允许反射光直接导向上方向，从而能够增强照明单元1050的亮度。反射构件1022可以由例如PET、PC、PVC树脂等等形成，但是本公开不限于此。底盖1011可以容纳导光面板1041、发光模块1031、反射构件1022等等。为此，底盖1011可以具有以其顶表面开口的盒形状形成的容纳部分1012，但是本公开不限于此。底盖1011可以耦接到顶盖，但是本公开不限于此。
底盖1011可以由金属材料或者树脂材料形成，并且可以通过使用诸如压制成型或者注入成型的工艺来制造。而且，底盖1011可以包括具有高导热性的金属或者非金属材料，但是本公开不限于此。例如，显示面板1061是IXD面板，并且包括相互面对的第一和第二透明基板，和被插入在第一和第二基板之间的液晶层。偏振板可以附着在显示面板1061的至少一个表面上方，但是本公开不限于此。显示面板1061通过使用经过光学片1051的光来显示信息。显示设备1000可以被应用于各种移动终端、用于笔记本电脑的监视器、用于膝上电脑的监视器、电视等等。光学片1051被布置在显示面板1061和导光面板1041之间，并且包括至少一个透明片。光学片1051可以包括例如漫射片、水平和/或垂直棱镜片、以及亮度增强片中的至少一个。漫射片漫射入射光，水平和/或垂直棱镜片将入射光聚集在显示区域上，并且亮度增强片通过重新使用丢失的光来增强亮度。而且，保护片可以被布置在显示面板1061上， 但是本公开不限于此。在此，显示设备1000可以包括导光面板1041和光学片1051作为放置在发光模块1031的光路径上的光学构件，但是本公开不限于此。图22是根据实施例的显示设备的横截面图。参考图22，显示设备1100包括底盖1152 ；板1120，在其上排列上面所述的发光器件封装30 ；光学构件1154、以及显示面板1155。板1120和发光器件封装30可以被定义为发光模块1060。底盖1152、至少一个发光模块1060、以及光学构件IlM可以被定义为照明单元。底盖1152可以被提供有容纳部分，但是本公开不限于此。在此，光学构件IlM可以包括透镜、导光面板、漫射片、水平和垂直棱镜片、以及亮度增强片中的至少一个。导光面板可以由聚碳酸酯(PC)或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 形成，并且可以被移除。漫射片漫射入射光，水平和垂直棱镜片将入射光聚集在显示区域上，并且亮度增强片通过重新使用丢失的光增强亮度。光学构件IlM被布置在发光模块1060上。光学构件IlM将从发光模块1060发射的光变为平面光，并且执行漫射、聚光等等。图23是根据实施例的照明单元的透视图。参考图23，照明单元1500可以包括外壳1510 ；发光模块1530，该发光模块1530被装备在外壳1510中；以及连接端子1520，该连接端子1520被装备在外壳1510中并且被提供有来自于外部电源的电力。外壳1510可以优选地由具有良好的热屏蔽特性的材料形成，例如，可以由金属材料或者树脂材料形成。发光模块1530可以包括板1532，和安装在板1532上的至少一个根据实施例的发光器件封装30。发光器件封装30可以包括多个发光器件封装，其以矩阵构造排列为彼此隔开预定的距离。板1532可以是在其上印制电路图案的绝缘体基板，并且可以包括例如印制电路板(PCB)、金属核PCB、柔性PCB、陶瓷PCB、FR-4基板等等。而且，板1532可以由有效地反射光的材料形成，并且其表面可以以例如白色、或者银色的能够有效地反射光的颜色形成。
至少一个发光器件封装30可以安装在板1532上。发光器件封装30中的每一个可以包括至少一个发光二极管(LED)芯片。LED芯片可以包括发射红、绿、蓝或者白色光的彩色LED，和发射紫外线(UV)的UV LED。发光模块1530可以具有各种发光器件封装的组合以获得想要的颜色和亮度。例如，发光模块1530可以具有白色LED、红色LED、以及绿色LED的组合以获得高显色指数 (CRI)。连接端子1520可以电气地连接到发光模块1530以提供电力。连接端子1520可以螺纹耦合到插座类型的外部电源，但是本公开不限于此。例如，连接端子1520可以是插脚型并且被插入到外部电源，或者可以通过电源线连接到外部电源。如图20中所示，根据实施例，发光器件100的封装可以被布置在基板上以实现发光模块。另外，在图1的发光器件10被提供在基板上之后，获得的结构可以被封装以实现发光模块。根据实施例的制造发光器件的方法包括下述步骤在基板上形成多个化合物半导体；在化合物半导体层的顶表面的外围部分处形成保护层；在化合物半导体层和保护层上形成反射层；在底部处提供反射层并且移除基板；蚀刻化合物半导体的沟道区域；在保护层上形成具有凹凸结构的化合物半导体；以及在化合物半导体层上形成电极。根据实施例，能够在沟道区域中提高光提取效率。能够提高半导体层下面的层之间的粘附强度，并且能够提高半导体层下面的沟道区域中的金属和非金属之间的粘附强度。根据实施例，能够提高半导体层下面的氧化物和反射材料之间的粘附强度，从而能够防止在沟道区域中出现层间分层。根据实施例，能够提高半导体发光器件的可靠性。在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中， 在各处出现的这类短语不必都表示相同的实施例。此外，当结合任何实施例描述特定特征、 结构或特性时，都认为结合实施例中的其它实施例实现这样的特征、结构或特性也是本领域技术人员所能够想到的。虽然已经参照本发明的多个示例性实施例描述了实施例，但是应该理解，本领域的技术人员可以想到多个其它修改和实施例，这将落入本发明原理的精神和范围内。更加具体地，在本说明书、附图和所附权利要求的范围内的主要内容组合布置的组成部件和/ 或布置中，各种变化和修改都是可能性。除了组成部件和/或布置中的变化和修改之外，对于本领域的技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。
权利要求
1.一种发光器件，包括发光结构，所述发光结构包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层、以及在所述第一导电类型半导体层和所述第二导电类型半导体层之间的有源层；所述第一导电类型半导体层上的电极；所述第二导电类型半导体层下的反射层；所述第二导电类型半导体层的下表面的外围部分处的保护层；以及所述保护层上的包括化合物半导体的光提取结构。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述保护层由透明层形成，并且具有接触所述第二导电类型半导体层的下表面的外围部分的内部。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述光提取结构包括与所述第二导电类型半导体层的半导体材料相同的半导体材料并且被布置在所述保护层的顶表面的外围部分处。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述反射层包括欧姆层，所述欧姆层接触所述第二导电类型半导体层的下表面。
5.根据权利要求4所述的发光器件，其中所述欧姆层包括导电氧化物。
6.根据权利要求1所述的发光器件，进一步包括电流阻挡层，所述电流阻挡层以所述电流阻挡层的至少一部分垂直地重叠所述电极的方式被设置在所述第二导电类型半导体层下面，并且具有低于所述反射层的导电性的导电性。
7.根据权利要求1所述的发光器件，进一步包括所述反射层下的导电支撑构件和粘附层中的至少一个。
8.根据权利要求5所述的发光器件，其中所述欧姆层部分地或者全部地覆盖所述保护层的下表面。
9.根据权利要求1所述的发光器件，进一步包括在所述保护层和所述反射层之间的覆盖层。
10.根据权利要求9所述的发光器件，其中所述覆盖层接触所述第二导电类型半导体层的下表面，并且包括从由11、附、？仏？(1、01、41、11~、以及他组成的组中选择的至少一个。
11.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述光提取结构从所述保护层的顶表面不连续地突出，并且具有锥形、棱形、条形、以及透镜形中的至少一个。
12.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述光提取结构具有氮化物基半导体的折射率。
13.根据权利要求1所述的发光器件，包括在所述反射层和所述保护层之间的第一凹凸结构和在所述反射层的下表面的外部处的第二凹凸结构中的至少一个。
14.根据权利要求11所述的发光器件，其中所述光提取结构包括III-V族化合物半导体，和低于从所述保护层开始的所述第一导电类型半导体层的顶表面的高度的厚度。
15.一种发光器件封装，包括主体；所述主体上的多个引线电极；发光器件，所述发光器件被提供在引线电极中的至少一个处，并且被电气地连接到所述引线电极；以及成型构件，所述成型构件用于成型所述发光器件，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类型半导体层、第二导电类型半导体层、以及在所述第一导电类型半导体层和所述第二导电类型半导体层之间的有源层； 所述第一导电类型半导体层上的电极； 所述第二导电类型半导体层下的反射层；所述第二导电类型半导体层的下表面的外围部分处的保护层；以及所述保护层上的包括化合物半导体的光提取结构。
全文摘要
本发明公开了发光器件和具有发光器件的发光器件封装。发光器件包括发光结构，该发光结构包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层、以及第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间的有源层；第一导电类型半导体层上的电极；第二导电类型半导体层下面的反射层；第二导电类型半导体层的下表面的外围部分处的保护层；以及保护层上的包括化合物半导体的光提取结构。
文档编号H01L33/00GK102169945SQ20111003602
公开日2011年8月31日 申请日期2011年2月1日 优先权日2010年2月8日
发明者丁焕熙, 宋俊午, 文智炯, 李尚烈 申请人:Lg伊诺特有限公司