发光器件的制作方法

专利名称：发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光器件和照明系统。
背景技术：
发光二极管(LED)是使用化合物半导体的特性将电信号转换为光的器件。LED现在被应用于诸如家用电器、遥控器、电子板、显示器、各种自动装置等等的装置并且它们的应用范围继续扩大。随着LED的应用范围扩大，日常使用中的灯和建筑物信号的灯要求的亮度增加。 因此，重要的是，增加LED的发光效率。然而，生长在诸如蓝宝石衬底的异质衬底上的诸如 GaN的半导体层由于半导体层和异质衬底之间的晶格错配导致具有晶体缺陷。这些缺陷可能对发光器件的可靠性具有反面影响并且吸收光，从而减少其亮度。

发明内容
因此，鉴于上述问题已经提出本实施例，提供通过电流的有效扩散提高亮度并且减少晶体缺陷的发光器件。根据本实施例的一个方面，通过提供发光器件能够完成上述和其它的实施例，该发光器件包括支撑构件；和在支撑构件上的发光结构，该发光结构包括第一半导体层、至少一个中间层、有源层以及第二半导体层，其中中间层处于有源层的上区域和下区域中的至少一个上并且包括至少四个层，其中所述层具有不同的带隙，并且其中，在所述层当中， 具有最大的带隙的层接触具有最小的带隙的层。此外，具有最大的带隙的层可以包括AKiaN并且具有最小的带隙的层可以包括 InN0


结合附图，根据以下详细描述，将会更加清楚地理解本实施例，其中图IA是示出根据实施例的发光器件的横截面的截面图；图IB是示出根据实施例的发光器件的横截面的截面图；图2是示出图IA中所示的发光器件的A区域的部分放大图；图3A是示出根据实施例的发光器件的横截面的截面图；图;3B是示出根据实施例的发光器件的横截面的截面图；图4是示出根据实施例的发光器件的横截面的截面图；图5A是示出根据实施例的发光器件的横截面的截面图5B是示出根据实施例的发光器件的横截面的截面图；图6A是示出包括根据实施例的发光器件的发光器件封装的透视图；图6B是示出包括根据实施例的发光器件的发光器件封装的截面图；图6C是示出包括根据实施例的发光器件的发光器件封装的截面图；图7A是示出包括发光器件封装的照明装置的透视图；图7B是示出包括发光器件封装的照明装置的截面图；图8是示出包括根据实施例的发光器件的液晶显示器的分解透视图；以及图9是示出包括根据实施例的发光器件的液晶显示器的分解透视图。
具体实施例方式现在将会详细地参考本发明的实施例，在附图中示出其示例。在可能的地方，在附图中将会使用相同的附图标记来表示相同或者类似的部件。在实施例的描述之前，将会理解的是，当诸如层(膜)、区域、图案或者结构的元件被称为在诸如衬底、层(膜)、区域、焊盘、或者图案的另一元件“上”或者“下”时，它能够直接地在另一元件“上”或者“下”或者在其间间接地形成有中间元件。此外，将会基于附图中的图示描述每层的“上”或者“下”。在下文中，将会参考附图更加详细地描述本实施例。图IA和图IB是示出根据实施例的发光器件的横截面的截面图。首先，参考图IA和图1B，发光器件100包括支撑构件110和被布置在支撑构件 110上的发光结构120，该发光结构120包括第一半导体层122、第一中间层130、有源层IM 以及第二中间层126。支撑构件110可以由从蓝宝石(Al2O3)、GaN、SiC、ZnO、Si、GaP以及GaAs中选择的透光材料构成并且不限于此。另外，支撑构件Iio可以是具有比蓝宝石(Al2O3)支撑构件高的导热性的SiC支撑构件。优选地，支撑构件110具有比第一半导体层122小的折射率以提高光提取效率。同时，构图衬底(PSS)结构可以被设置在支撑构件110上以提高光提取效率。在此提及的支撑构件110可以具有或者可以不具有PSS结构。同时，尽管未示出，缓冲层(未示出)可以被布置在支撑构件110上以防止支撑构件Iio和第一半导体层122之间的晶格错配并且有利于半导体层的生长。可以在低温度气氛情况下形成缓冲层122并且缓冲层112可以从诸如feiN、InN, A1N、AlInN, InGaN, AlGaN 以及IniUGaN的材料中进行选择。缓冲层112可以生长在支撑构件110上成为单晶体并且生长为单晶体缓冲层112 的缓冲层112能够提高第一半导体层122的结晶性。包括第一半导体层122、有源层124以及第二中间层126的发光结构120可以被布置在缓冲层112上。在下文中，将会描述包括第一半导体层122、第二中间层126、以及被插入其间的有源层124的发光结构120以产生光。第一半导体层122可以被布置在缓冲层112上。第一半导体层120可以是η型半导体层。例如，可以从具有化/明 ！力⑴^ x^ 1,0^7^ 1,0^ x+y ^ 1)的组成式的诸如GaN、AlN、AWaN、InGaN, InN, InAlGaN以及AlInN的半导体材料中选择η型半导体层， 并且其被掺杂有诸如Si、Ge、Sn、Se以及Te的η型掺杂物。此外，发光器件可以进一步包括被布置在第一半导体层122下面的未掺杂的半导体层(未示出)，并且不限于此。未掺杂的半导体层改进了第一半导体层122的结晶性并且可以与第一半导体层122的不同之处在于因为它没有被掺杂有η型掺杂物，所以未掺杂的半导体层具有比第一半导体层122低的导电性。有源层IM形成在第一半导体层122上。可以使用由III-V族元素组成的化合物半导体材料以单或者多量子阱结构、量子线结构、量子点结构等等形成有源层124。在有源层IM具有量子阱结构的情况下，例如，它可以具有包括具有Μ/ ρει^ΜΟ彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)组成式的阱层和具有 InaAlbGa1^bN(0彡a彡1，0彡b彡1，0彡a+b彡1)的组成式的势垒层的单或者多量子阱结构。阱层可以由具有小于势垒层的带隙的带隙的材料形成。导电包覆层(未示出)可以被布置在有源层IM上和/或下面。导电包覆层(未示出)可以由AKiaN基半导体形成，并且可以具有大于有源层124的带隙。第一中间层130可以被布置在有源层IM下面。S卩，如图IA中所示，第一中间层130接触有源层124，或者如图IB中所示，第一中间层130可以形成在第一半导体层122中并且与有源层124隔开预定的距离，但是本实施例不限于此。优选地，在第一中间层130与有源层124隔开的情况下，第一中间层130和有源层1 之间的距离(dl)可以是Inm至lOOnm。因此，第一中间层130可以被插入在第一半导体层122和有源层IM之间，以防止第一半导体层122和有源层IM之间的晶格错配。尽管缓冲层112形成在支撑构件110上，但是因为由诸如蓝宝石的材料制成的第一半导体层122和支撑构件110之间的晶格常数差大，所以可能出现晶体缺陷。特别地，由于晶体缺陷取决于生长方向而增加，因此第一中间层130形成在第一半导体层122和有源层IM之间以防止晶体缺陷扩散到有源层124中。因此，能够减少有源层124的晶体缺陷并且因此提高发光效率。另外，如下面图2中所示，第一中间层130包括具有不同的带隙的多个重复地层压的层，以引起电流的横向扩散。将会参考下面的图2描述第一中间层130的该结构。第二中间层1 可以是将空穴注入有源层124的ρ型半导体层。可以从具有 InxAlyGa1^yN (0 彡 χ 彡 1，0 彡 y 彡 1，0 彡 x+y 彡 1)的组成式的诸如 GaN、AlN、AlGaN、InGaN、 ^iNUnAKkiN以及AUnN的半导体材料中选择第二中间层126，并且其被掺杂有诸如Mg、Zn、 Ca、Sr以及Ba的ρ型掺杂物。可以通过诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、分子束外延(MBE)以及氢化物气相外延(HVPE)的方法形成第一半导体层122、第一中间层130、有源层124以及第二中间层126，并且不限于此。另外，被掺杂在第一半导体层122和第二半导体层126中的导电掺杂物的浓度可以是均勻的或者不均勻的。即，可以形成具有各种掺杂浓度分布的多个半导体层的结构，并且不限于此。另外，第一半导体层122可以是透光电极层140，第二中间层1 可以是η型半导体层，并且包括η型或者P型半导体层的第三半导体层(未示出)可以形成在第二中间层 1 上。因此，发光器件100可以具有n-p、p-n、n-p-n以及p_n-p结结构中的至少一个。透光电极层140和第二电极焊盘巧4可以形成在第二中间层1 上。透光电极层 140 可以包括 ΙΤ0、IZO(In-ZnO)、GZO (Ga-ZnO)、AZO (Al-ZnO)、 AGZO (Al-Ga ZnO), IGZO (In-Ga SiO)、Ir0x、Ru0x、Ru0x/IT0、Ni/Ir0x/Au 以及 Ni/IrOx/Au/ ITO中的至少一个，以将从有源层IM产生的光透射到外部。另外，透光电极层140部分地或者整体地形成在第二中间层126的顶部上以防止电流集边。 第二电极焊盘巧4可以形成在透光电极层140上，或者可以通过移除一部分透光电极层140以形成开口来形成第二电极焊盘154，从而第二电极焊盘IM接触第二中间层 126，并且不限于此。光提取结构150形成在发光结构120的上表面上。光提取结构150可以形成在形成在发光结构120上的透光电极层140的上表面上或者形成在第二半导体层126的上表面上，但是光提取结构150的形成不限于此。光提取结构150可以形成在透光电极层140或者第二半导体层1 的上表面上的所有区域或一些区域上。通过对透光电极层140或者第二半导体层126的上表面的至少一个区域执行蚀刻工艺形成光提取结构150。此蚀刻工艺包括湿法和/或干法蚀刻工艺。通过蚀刻工艺，透光电极层140的上表面或者第二半导体层133的上表面具有形成具有0. Ιμπι 至3 μ m的高度的光提取结构的粗糙。可以不规则的形成具有任意尺寸的粗糙，但是不限于此。粗糙意指不平坦的上表面并且包括纹理图案、凹凸图案以及不平坦图案中的至少一个。粗糙的截面可以具有诸如柱体、多棱柱体、圆锥体、多角椎、截圆锥以及平截圆锥体，并且优选地具有圆锥形或者多角锥的形状。通过光电化学(PEC)方法可以形成光提取结构150，但是光提取结构150的形成不限于此。当光提取结构150形成在透光电极层140或者第二半导体层126的上表面上时， 防止了由于通过透光电极层140或者第二半导体层1 的上表面的光的全反射导致的光的散射或者通过有源层1 产生的光重新吸收到有源层132，从而有助于提高发光器件100的光提取效率。通过移除有源层IM和第二半导体层1 的一些区域暴露第一半导体层122的一些区域，并且第一电极焊盘152形成在暴露的区域中的第一半导体层122的上表面上。艮口， 第一半导体层122可以包括面向有源层124的上表面和面向支撑构件110的下表面，第一半导体层122的上表面包括暴露的区域，并且第一电极焊盘152被布置在第一半导体层122 的上表面的暴露的区域中。可以使用特定的蚀刻方法执行第一半导体层122的一些区域的暴露，但是不限于此。作为蚀刻方法，可以使用湿法蚀刻或者干法蚀刻。第一和第二电极焊盘152和巧4可以由导电材料制成，例如，由从In、Co、Si、Ge、 Au、Pd、Pt、Ru, Re、Mg、Zn、Hf、Ta, Rh, Ir、W、Ti、Ag、Cr、Mo、Nb、Al、Ni、Cu VXR WTi
合金中选择的一个制成，并且可以以单层或者多层结构来形成。然而，第一和第二电极焊盘 152和154的形成不限于此。图2是示出图1的发光器件的区域A的部分放大视图。参考图2，第一中间层130可以具有多层结构，其中层压具有不同带隙的四个或者更多层。同时，图2示出具有其中层压具有不同带隙的四个或者更多层131至134的多层结构的第一中间层130，但是第一中间层130的结构不限于此。即，第一中间层130可以具有其中层压具有四个或者更多带隙的四个或者更多层的多层结构。当第一中间层130具有其中层压具有不同带隙的四个或者更多层131至134的多层结构时，在能带图中相继地连接四个或者更多不同的带隙，以停止在第一中间层130下产生的位错缺陷的传播并且因此防止第一中间层130上方的位错缺陷。因此，第一中间层130阻挡在第一半导体层122中产生的晶体缺陷。结果，有源层 124具有减少的数量的晶体缺陷和提高的晶体质量。同时，第一中间层130可以包括由feiN JnN JnfeiN以及AlGaN制成的半导体层，并且各层被布置为在形成多层结构的层当中具有最小的带隙的层接触具有最大的带隙的层。当具有大的带隙差的两种材料相互接触时，出现被称为“带偏移”的其中能带分开的区域。结果，能够防止电子在导带中在一个方向上流动。因此，电流能够在有源层1 下面有效地横向扩散。同时，随着Al的浓度增加，带隙增加，并且当铟(In)的浓度增加时，带隙减少。因此，包括hN的层具有最低的带隙，并且包括AKiaN的层具有最高的带隙。因此，连续地形成具有最大的带隙的包括AlGaN的层和具有最小的带隙的包括hN的层。同时，参考图2，形成具有四个不同的带隙的四个层131至134并且重复地层压这四个层作为一个单元。这些层可以按照feiN/lnN/AlfeiN/lnfeiN、GaN/AIGaN/InN/InGaN, InGaN/GaN/AlGaN/InN,InN/AlGaN/InGaN/GaN等等的顺序层压，并且不限于此。优选地，连续地形成包括hN的层和包括AlGaN的层。包括InGaN的层和包括GaN的层减少在具有大的带隙的AWaN层中产生的拉伸应力和在具有小的带隙的InN层中产生的压缩应力。因此，第一中间层130减少具有不同带隙的两个层之间的应力，防止位错缺陷并且提高发光器件的可靠性。同时，当组成第一中间层130的层131至134是极厚时，发光器件的发光效率可能退化，并且当层131至134是极薄时，很难保证晶体缺陷减少和电流扩散。因此，组成第一中间层130的多层结构的层131至134具有5至100 □的厚度。优选地，前述四个层131至134被重复地层压以形成超晶格结构。当第一中间层 130具有超晶格结构时，能够更有效地防止晶体缺陷。另外，组成第一中间层130的多层结构的层131至134中的至少一个可以被掺杂有诸如Si、Ge、Sn的η型杂质或者诸如Mg、Zn、Ca、Sr、Ba的ρ型杂质或者可以没有被掺杂以提供高电阻。此高电阻的第一中间层130实现了其上注入电子的表面上方的均勻分散以有效地减少驱动电压。另外，为了更加有效地防止位错缺陷，铟(In)可以作为杂质掺杂到第一中间层 130的至少一部分中。作为杂质添加到第一中间层130的铟(In)可以用作表面活性剂以更加有效地改进布置在第一中间层130上的有源层IM和第二中间层126的位错缺陷。同时，尽管图2示出其中重复层压四个层131至134的结构，但是可以层压包括 GaN, InN, AlGaN以及InGaN的五或者六个半导体层，并且重复作为一个单元的五个或者六个半导体层的层压。
例如，当五个层被层压为一个单元时，按照GaNAnN/AWaN/feiNAnGaN的顺序层压层，并且当六个层被层压作为一个单位时，按照GaN/InGaNAnN/AWaN/GaN/InGaN的顺序层压层。层压顺序不限于此并且可以变化。在任何情况下，优选的是，连续地形成包括 hN的层和包括AlGaN的层。图3A和图;3B是示出根据实施例的发光器件的截面图。参考图3A和图3B，发光器件200包括支撑构件210和被布置在支撑构件210上的发光结构220，发光结构220包括第一半导体层222、有源层224、第二中间层230、以及第二半导体层226。接下来，将不会再次描述与在图1中描述的元件相同的元件并且将会仅描述不同于图1中描述的要点的要点。发光器件200可以包括被布置在有源层2M上的第二中间层230。因为通过支撑构件210和被布置在支撑构件210上的发光结构220之间的晶格常数引起的晶体缺陷取决于生长方向而增加，因此被布置在离支撑构件210最远的区域中的第二半导体层2 具有最大的晶体缺陷。特别地，考虑空穴迁移率小于电子迁移率的事实，通过第二半导体层226的结晶性的退化引起的空穴注入效率的退化可能引起发光器件200的发光效率的退化。然而，当在本实施例中第二中间层230形成在有源层2 和第二半导体层2 之间时，能够防止晶体缺陷的传播并且因此能够减少第二半导体层226的晶体缺陷。另外，第二中间层230减少由第二半导体层2 和有源层2M之间的晶格常数差引起的应力并且减少由压电场引起的极化现象。第二中间层230可以具有与图2中所示的第一中间层130相同的结构。S卩，包括 GaNAnN/AWaN/InGaN的具有不同的带隙的四个或者更多层可以被重复地层压以形成超晶格结构，并且组成第二中间层230的多层结构的中间层230可以具有5至100 □的厚度。另外，第二中间层230接触有源层224，如图3A中所示，或者可以与有源层224隔开了预定的距离，如图3B中所示，但是本发明不限于此。优选地，在第二中间层240与有源层2M隔开的情况下，第二中间层240和有源层2M之间的距离(d2)可以是Inm至lOOnm。另外，优选地，在形成多层结构的层当中，具有最大的带隙的层接触具有最小的带隙的层。优选地，连续地形成具有最大的带隙的包括AlGaN的层和具有最小的带隙的包括 MN的层。如上所述，当InN和AlGaN层具有大的带隙距离时，由于带偏移能够防止空穴在价带中在一个方向上流动。因此，通过改变空穴的流动方向能够在有源层224的上区域中引起电流的横向扩散。此外，组成第二中间层230的多层结构的层包括包含GaN的层和包含hGaN的层， 如上所述，包括InGaN的层和包括GaN的层减少在具有大的带隙的AWaN的层中产生的拉伸应力和在具有小的带隙的InN层中产生的压缩应力。因此，第二中间层240减少具有不同的带隙的两个层之间的应力，防止位错缺陷并且提高发光器件的可靠性。同时，第二中间层230可以至少部分地掺杂有诸如Si的η型杂质或者诸如Mg的ρ 型杂质，或者可以没有被掺杂以提供高电阻。此高电阻的第二中间层230实现了其上注入电子的表面上方的均勻的分散，以有效地减少驱动电压。
另外，用作表面活性剂的铟被作为杂质添加到第二中间层230的至少一部分并且因此被固定为位错缺陷，从而更加有效地减少第二半导体层226的位错缺陷。图4是示出根据另一实施例的发光器件的截面图。参考图4，发光器件300包括支撑构件310和被布置在支撑构件310上的发光结构 320，发光结构320包括第一半导体层322、第二中间层340、有源层324、第三中间层330以及第二半导体层326。参考图4，同时形成被布置在有源层3 上的第三中间层330和被布置在有源层 3M下面的第二中间层340。第三中间层330和第二中间层340具有相同的结构和效果，如图IA至图中所
7J\ ο另外，第三和第二中间层330和340接触有源层3 或者可以与有源层324隔开了预定的距离，但是本发明不限于此。优选地，在第三和第二中间层330和340与有源层3 隔开的情况下，第三和第二中间层330和340与有源层3 之间的距离可以是Inm至lOOnm。S卩，被布置在第一半导体层322和有源层3M之间的第三中间层330防止晶体缺陷传播到有源层3M并且引起电流的横向扩散。另外，有源层3M和第二半导体层3 之间的第二中间层340阻挡被传播到有源层的电势或者晶体缺陷的额外传播，并且减少由于第二半导体层3 和有源层3M之间的晶格常数差导致的应力，因此减少由压电场引起的极化。另外，通过改变空穴的流动方向能够在有源层224的上区域中引起电流的横向扩散。因此，如图4中所示，第三中间层330和第二中间层340同时形成，以更加有效地防止位错缺陷并且制造具有提高的结晶性的发光器件300。因此，能够提高发光器件300的亮度。同时，尽管已经示出水平发光器件，但是本发明可以被应用于垂直发光器件和倒装芯片的发光器件。图5A至图5E是示出根据另一实施例的发光器件的截面图。参考附图，根据本实施例的发光器件400包括支撑构件410、被布置在支撑构件 410上的第一电极层420、被布置在第一电极层420上的发光结构430，并且该发光结构430 包括第一半导体层432、第一中间层440、有源层434以及第二半导体层436，并且第二电极层464被布置在第二半导体层436上。支撑构件410可以由具有优异的导热性的材料或者导电材料制成，并且可以是由诸如金属或者导电陶瓷的材料构成的支撑衬底。支撑构件410可以具有单层、双层或者多层结构。即，支撑构件410可以由从Au、Ni、W、Mo、Cu、Al、Ta、Ag、Pt以及Cr中选择的金属， 或者其合金构成，或者可以通过层压两种或者更多不同的材料形成。另外，支撑构件410可以被实现为诸如Si、Ge、GaAs、aiO、SiC、SiGe、GaN、或者Gei2O3的载具晶圆。此支撑构件410有助于通过发光器件400产生的热的发出，并且因此提高发光器件400的热稳定性。第一电极层420被布置在支撑构件410上。第一电极层420可以包括欧姆层(未示出)、反射层(未示出)以及结合层(未示出)中的至少一个。例如，第一电极层420形成在支撑构件310上。第一电极层320包括欧姆层(未示出)、反射层(未示出)以及结合层(未示出)中的至少一个。例如，可以以欧姆层/反射层/结合层层压结构，欧姆层/反射层层压结构或者反射层(包括欧姆层)/结合层层压结构形成第一电极层320，但是不限于此。例如，第一电极层320可以形成为其中反射层和欧姆层相继地层压在绝缘层上的结构。反射层(未示出)被布置在欧姆层(未示出)和绝缘层(未示出)之间，并且可以由具有优异的反射性的材料制成，例如，由从Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au以及 Hf中选择的一个或者其组合制成，或者使用金属材料和诸如ΙΖΟ、ΙΖΤ0、ΙΑΖ0、IGZO、IGT0、 AZO以及ATO的透光导电材料以多层结构形成。此外，可以以IZO/Ni层压结构、AZOAg层压结构、IZO/Ag/Ni层压结构或者AZO/Ag/Ni层压结构形成反射层(未示出)。此外，如果反射层(未示出)由欧姆接触发光结构(例如，第一半导体层432)的材料制成，那么可以省略欧姆层(未示出)，但是反射层(未示出)不限于此。欧姆层(未示出)欧姆接触发光结构430的下表面，并且形成为层或者多个图案。 欧姆层(未示出)可以由发光导电层或者金属选择性地制成。例如，可以使用从铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、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(ΑΤΟ)、镓锌氧化物(GZO)、 Ir0x、Ru0x、Ru0x/IT0、Ni、Ag、Ni/Ir0x/Au 以及 Ni/Ir0x/Au/IT0 中选择的至少一个以单层结构或者多层结构形成欧姆层(未示出)。欧姆层(未示出)用于有助于将载流子注入第一半导体层432并且不是必需的。此外，第一电极层420可以包括结合层(未示出)。结合层(未示出)可以由阻挡金属或者结合金属制成，例如，由从Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag以及Ta中选择的至少一个制成，但是不限于此。发光结构430包括第一半导体层432、有源层434以及第二半导体层436，并且有源层434形成在第一半导体层432和第二半导体层436之间。第一半导体层432可以是掺杂有P型掺杂物的P型半导体层，并且第二半导体层 436可以是被掺杂有η型掺杂物的η型半导体层。各ρ型半导体层和η型半导体层基本上等于前述实施例的那些，并且因此将会省略其详细描述。此外，在本实施例中，第三中间层440可以被布置在有源层434下面。第三中间层440可以是与图2中所示的第一中间层130相同的结构。即，包括GaN/ hN/AWaN/InGaN的具有不同的带隙的四个或者更多层可以被重复地层压以形成超晶格结构，并且组成第三中间层440的多层结构的层可以具有5至100 □的厚度。另外，第三中间层440接触有源层434，或者可以与有源层434隔开了预定的距离， 但是本发明不限于此。优选地，在第三中间层440与有源层434隔开的情况下，第二中间层 440和有源层434之间的距离(d3)可以是Inm至IOOnm0另外，优选地，在形成多层结构的层当中，具有最小的带隙的层接触具有最大的带隙的层。优选地，连续地形成具有最大的带隙的包括AlGaN的层和具有最小的带隙的包括
MN的层。同时，尽管在图5A中仅示出被布置在有源层434下的第三中间层440，但是第三
10中间层450可以被布置在有源层434上或者第三和第四中间层440和450可以被布置在其上，如图5B中所示，但是不限于此。透光电极层460、光提取结构462以及第二电极层464可以被布置在第二半导体层 436 上。透光电极层460 可以由 ITO、IZO(In-SiO)、GZO(Ga-SiO)、AZO(Al-SiO)、 AGZO (Al-Ga ZnO), IGZO (In-Ga SiO)、Ir0x、Ru0x、Ru0x/IT0、Ni/Ir0x/Au 以及 Ni/IrOx/Au/ ITO中的至少一个构成并且被布置在第二半导体层436上以防止电流集边。第二电极层464包括具有至少一个焊盘和/或预定的图案的电极。第二电极层 464可以被布置在第二半导体层436的上表面上的中心区域、外周区域或者角区域中，并且第二电极层464的布置不限于此。可以使用导电材料，例如，金属In、Co、Si、Ge、Au、Pd、Pt、Ru、Re、Mg、Zn、Hf、Ta、 Rh、Ir、W、Ti、Ag、Cr、Mo、Nb、Al、Ni、Cu以及Wti，或者其合金以单层结构或者多层结构形成第二电极层464。第二电极层464可以被布置在透光电极层460上，或者通过移除透光电极层464 的一部分以形成开口来形成第二电极层464，使得第二电极层464接触第二半导体层436， 并且不限于此。光提取结构462可以被布置在发光结构430上。光提取结构462可以形成在透光电极层460的上表面或者第二半导体层436的上表面的一部分或者整体区域上，但是光提取结构462的形成不限于此。光提取结构462可以形成在透光电极层460或者第二半导体层436的上表面的一些区域或者所有区域上。通过对透光电极层460或者第二半导体层436的上表面的至少一个区域执行蚀刻工艺来形成光提取结构462。此蚀刻工艺包括湿法和/或干法蚀刻工艺。通过蚀刻工艺，透光电极层140的上表面或者第二半导体层436的上表面具有形成具有0. 1 μ m至3 μ m的高度的光提取结构462的粗糙。可以不规则地形成具有任意的尺寸的粗糙，但是不限于此。粗糙意指不平坦的上表面并且包括纹理图案、凹凸图案以及不平坦图案中的至少一个。粗糙的截面可以具有诸如圆柱体、多棱柱体、圆锥体、多角椎、截圆锥以及平截圆锥体，并且优选地具有圆锥形或者多棱锥的形状。通过光电化学(PEC)方法可以形成光提取结构462，但是光提取结构462的形成不限于此。当光提取结构462形成在透光电极层140或者第二半导体层126的上表面上时， 防止由于通过透光电极层460或者第二半导体层436的上表面的光的全反射导致的光的散射或者通过有源层IM产生的光重新吸收到有源层132，从而有助于发光器件400的光提取效率的提高。同时，钝化层(未示出)可以形成在发光结构430的侧面和上区域处并且可以由绝缘材料制成。图6A至图6C是示出根据另一实施例的发光器件封装的透视图和截面图。参考图6A至图6C，发光器件封装500包括主体510，该主体510包括腔体520 ；第一和第二引线框架540和550，该第一和第二引线框架540和550被安装在主体510上；发光器件530，该发光器件530电连接到第一和第二引线框架540和550 ；以及密封剂(未示出)，该密封剂填充腔体520以覆盖发光器件530。主体510可以由从诸如聚邻苯二甲酰胺(PPA)的树脂材料、硅(Si)、铝(Al)、氮化铝(AlN)、光敏玻璃(PSG)、聚酰胺(PA9T)、间规聚笨乙烯(SPS)、金属材料、蓝宝石(Al2O3)、 氧化铍(BeO)以及印制电路板(PCB)中选择的至少一个构成。可以通过诸如注入成型和蚀刻的工艺形成主体510，并且不限于此。主体510的内表面可以包括倾斜表面。从发光器件530发射的光的反射角可以取决于倾斜表面的角而变化。因此，能够控制发出到外部的光的取向角。随着光的取向角减少，从发光器件530发射到外部的光的会聚性增加。另一方面， 随着光的取向角增加，从发光器件530到外部的光的会聚性减少。同时，从顶部看时，被设置在主体510中的腔体520可以具有包括但是不限于圆形、矩形、多边形、椭圆形以及具有曲线角的形状的各种形状。发光器件530被安装在第一引线框架540上，并且其示例包括但是不限于发射红、 绿、蓝或者白光的发光器件和发射紫外线的发光器件。此外，发光器件530可以至少是一个。此外，发光器件530可以被应用于水平的发光器件，其中其所有的电气端子形成在上表面上；垂直发光器件，其中其电气端子形成在上或者下表面上；以及倒装芯片发光器件。同时，根据本实施例的发光器件530包括被布置在有源层(未示出)上和/或下面的中间层(未示出)以提高发光器件530和发光器件封装500的发光效率。腔体520被填充有密封剂(未示出)使得密封剂覆盖发光器件530。密封剂(未示出)可以由硅、环氧或者其它树脂材料构成并且可以通过使用密封剂填充腔体520，随后通过UV或者热固化来形成。另外，密封剂(未示出)可以包括荧光体，并且考虑从发光器件530发射的光的波长来选择荧光体以允许发光器件封装500呈现白光。取决于从发光器件530发射的光的波长，荧光体可以是蓝色发光荧光体、蓝绿色发光荧光体、绿色发光荧光体、黄绿色发光荧光体、黄色发光荧光体、黄红色发光荧光体、橙发光荧光体、以及红色发光荧光体中的至少一个。S卩，通过从发光器件530发射的第一光激励荧光体以产生第二光。例如，在发光器件530是蓝色发光二极管并且荧光体是黄色荧光体的情况下，通过蓝光激励黄色荧光体以发射黄光，从蓝色发光二极管发射的蓝光与通过蓝光激励并且因此产生的黄光混合，以允许发光器件封装500呈现白光。类似地，在发光器件530是蓝色发光二极管的情况下，可以以洋红色荧光体或者蓝色和红色荧光体的组合作为示例，并且在发光器件530是红色发光二极管的情况下，可以以青色荧光体或者蓝色和绿色荧光体的组合作为示例。这样的荧光体可以是诸如YAG、TAG、硫化物、硅酸盐、铝酸盐、氮化物、碳化物、氮化
硅酸盐、硼酸盐、氟化物以及磷酸盐的已知的荧光体。第一和第二引线框架540和550可以包括从钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、铬 (Cr)、钽(Ta)、钼(Pt)、锡(Sn)、银(Ag)、磷(P)、铝(Al)、铟(In)、钯(Pd)、钴(Co)、硅(Si)、 锗(Ge)、铪(Hf)、钌(Ru)、铁(Fe)以及其合金中选择的金属材料。另外，第一和第二引线框架540和550可以具有单层或者多层结构，但是不限于此。第一和第二引线框架540和550被相互隔开并且被电气地分离。发光器件530被安装在第一和第二引线框架540和550上，并且第一和第二引线框架540和550直接地接触发光器件530，或者通过诸如焊料构件(未示出)的导电材料电连接至发光器件530。另外，发光器件530可以通过引线键合电连接到第一和第二引线框架540和550，但是本发明不限于此。因此，当电源被连接到第一和第二引线框架540和550时，电力可以被提供到发光器件530。同时，多个引线框架(未示出)可以被安装在主体510中，并且各引线框架 (未示出)电连接到发光器件530，但是本发明不限于此。同时，参考图6C，根据实施例的发光器件封装500可以包括光学片580并且光学片 580可以包括基底582和棱镜图案584。基底582是形成棱镜图案584的支撑件，其是由表现优异的热稳定性的透明材料构成的。例如，可以从由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯以及环氧丙浣组成的组中选择此透明材料，但是不限于此。另外，基底582可以包括荧光体(未示出)。例如，通过在组成基底582的材料中各向同性地分散荧光体(未示出)，然后进行固化可以形成基底582。当根据此方法形成基底582时，能够通过基底582各向同性地分散荧光体(未示出)。同时，折射并且集中光的棱镜图案584可以被布置在基底582上。用于棱镜图案 584的材料可以是丙烯酸树脂，并且不限于此。棱镜图案584包括被布置在基底582的一个表面上的一个方向上的多个线性棱镜使得线性棱镜相互平行，并且沿着轴向方向截取的线性棱镜的截面可以采取三角形的形状。棱镜图案584能够集中光。为此，当光学片580粘附到图5的发光器件封装500 时，能够提高光的直线性并且因此能够增强发光器件封装500的亮度。同时，棱镜图案584可以包括荧光体(未示出)。通过在分散的状态下将荧光体与形成棱镜图案584的丙烯酸树脂混合以产生糊或者浆并且然后形成棱镜图案584，可以使得荧光体(未示出)均勻地存在于棱镜图案584 中。在荧光体(未示出)存在于棱镜图案584中的情况下，提高了发光器件封装500的光均勻性和分布水平并且因此由于通过荧光体(未示出)的光的分散和通过棱镜图案584 的光的集中使得能够提高发光器件封装500的取向角。多个根据一个实施例的发光器件封装500被布置在基板上并且诸如导光板、棱镜片以及扩散片的光学构件可以被布置在发光器件封装500的光通路上。发光器件封装、基板以及光学构件可以用作照明单元。在另一实施例中，可以实现包括在前述实施例中已经公开的发光器件或者发光器件封装的显示装置、指示装置以及照明装置。例如，照明装置可以包括灯、街灯等等。图7A是示出包括根据一个实施例的发光器件封装的照明装置的透视图。图7B是示出沿着图7A的线C-C’截取的横截面的截面图。参考图7A和图7B，发光器件600可以包括主体610、被连接到主体610的盖630 以及被布置在主体610的两端处的端帽650。
发光器件模块640被连接到主体610的底部，并且主体610可以由表现优异的导电性和散热效果的金属材料构成以将从发光器件封装644产生的热通过主体610的顶部发出到外部。具有多种颜色的发光器件封装644以多行安装在PCB 642上以组成阵列，并且可以根据需要相互隔开预定的距离或者不同的距离，以控制亮度。PCB 642可以是金属核 PCB (MPPCB)或者由FR4制成的PCB。特别地，各个发光器件封装644包括发光器件(未示出)，并且发光器件(未示出) 包括反射层(未示出)以提高光提取效率并且因此提高发光器件封装644和照明装置600 的发光效率。发光器件封装644包括扩展的引线框架(未示出)以提高热辐射并且因此增强发光器件封装644的可靠性和效率，并且延长发光器件封装644和包括发光器件封装644的照明装置600的寿命。盖630可以采用圆形的形状以围绕主体610的底部，并且不限于此。盖630针对异物保护发光器件模块640。另外，盖630防止从发光器件封装644产生眩光并且包括扩散颗粒以将光均勻地发出到外部。另外，棱镜图案等等可以形成在盖630 的内表面和外表面中的至少一个上。替代地，荧光体可以被应用于盖630的内表面和外表面中的至少一个上。同时，为了将从发光器件封装644产生的光通过盖630发出到外部，盖630应具有优秀的透光率，并且为了耐受发光器件封装644散发的热，盖630应具有足够的耐热性。 优选地，盖630由包括聚对苯二甲酸乙二(PET)、聚碳酸酯(PC)或者聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)等等的材料构成。端帽650被布置在主体610的两端并且可以被用于密封电源装置(未示出)。另外，端帽650可以包括电源引脚652，允许照明装置600被应用于从其已经移除荧光灯的传统的端子，并且没有使用任何额外的装置。图8是示出包括根据一个实施例的发光器件的液晶显示器的分解透视图。图8示出边缘光型液晶显示装置700，该边缘光型液晶显示装置700包括液晶显示面板710和背光单元770以将光提供到液晶显示面板710。液晶显示面板710使用从背光单元770提供的光来显示图像。液晶显示面板710 包括滤色基板712和薄膜晶体管基板714，所述滤色基板712和薄膜晶体管基板714彼此面对从而液晶被插入其间。滤色基板712能够实现要通过液晶显示面板710显示的图像的颜色。薄膜晶体管714通过驱动膜717电连接到其上安装多个电路组件的印制电路板 718。薄膜晶体管基板714响应于从印制电路板718提供的驱动信号并且可以将驱动电压从印制电路板718施加给液晶。薄膜晶体管基板714包括在由诸如玻璃或者塑料的透明材料构成的其它基板上形成作为薄膜的像素电极和薄膜晶体管。背光单元770包括发光器件模块720 ；导光板730，该导光板730将从发光器件模块720发射的光转换为表面光源并且将光提供到液晶显示面板710 ；多个膜750、766以及 764，其使来自于导光板730的光的亮度均勻化并且改进垂直入射；以及反射片740，该反射片740将发射到导光板730的背面的光反射到导光板730。发光器件模块720包括多个发光器件封装7M和在其上安装发光器件封装724以形成阵列的PCB 722。特别地，每个发光器件封装7M包括发光器件(未示出)，并且发光器件(未示出) 包括被布置在有源层(未示出)上和/下面以提高发光器件(未示出)、发光器件封装7M 以及液晶显示装置700的发光效率的中间层(未示出)。同时，背光单元770包括扩散膜766，该扩散膜766扩散从导光板730朝着液晶显示面板710入射的光；棱镜膜750，该棱镜膜750集中扩散的光并且因此改进垂直入射；以及保护膜764，该保护膜764保护棱镜膜750。图9是示出包括根据一个实施例的发光器件的液晶显示器的分解透视图。没有详细地描述在图7中示出并且描述的内容。图9示出直接型液晶显示装置800，该直接型液晶显示装置800包括液晶显示面板 810和将光提供到液晶显示面板810的背光单元870。在图7中描述了液晶显示面板810并且其详细的解释被省略。背光单元870包括多个发光器件模块823 ；反射片824 ；下底座830，其中容纳发光器件模块823和反射片824 ；扩散板840，该扩散板840被布置在发光器件模块823上；以及多个光学膜860。每个发光器件模块823包括多个发光器件封装822和其上安装发光器件封装822 以形成阵列的PCB 821。特别地，每个发光器件封装822包括发光器件(未示出)，并且发光器件(未示出) 包括中间层(未示出)，其被布置在有源层(未示出)上和/或下面以提高发光器件(未示出)、发光器件封装822以及液晶显示装置800的发光效率。反射片拟4朝着液晶显示面板810反射从发光器件封装822产生的光以提高发光效率。同时，从发光器件模块823发射的光入射到扩散板840并且光学膜860被布置在扩散板840上。光学膜860包括扩散膜866、棱镜膜850以及保护膜864。在上述实施例中示出的特征、结构以及效果可以被包括在本发明的至少一个实施例中但是其不限于一个实施例。此外，本领域的技术人员将会理解的是，在各实施例中示出的特征、结构以及效果的各种组合和修改都是可能的。因此，将会理解的是，本发明的范围覆盖这些组合和修改。尽管为示例性目的已经公开本发明的实施例，但是本领域的技术人员将会理解的是，在不脱离如随附的权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加以及替代是可能的。例如，可以修改在实施例中详细地描述的各要素。此外，将会理解的是， 在随附的权利要求中定义的本发明的范围覆盖与这些修改、添加和替代有关的不同之处。
权利要求
1.一种发光器件，包括 支撑构件；和在所述支撑构件上的发光结构，所述发光结构包括第一半导体层、至少一个中间层、有源层以及第二半导体层，其中所述中间层处于所述有源层的上区域和下区域中的至少一个上并且包括至少四个层，其中所述层具有不同的带隙，并且其中，在所述层当中，具有最大的带隙的层接触具有最小的带隙的层。
2.根据权利要求1所述的器件，其中所述中间层中的至少一个接触所述有源层。
3.根据权利要求1所述的器件，其中所述中间层中的至少一个与所述有源层隔开第一距离，其中所述第一距离是Inm至lOOnm。
4.根据权利要求1所述的器件，其中，所述具有最大的带隙的层包括AKiaN。
5.根据权利要求1所述的器件，其中，所述具有最小的带隙的层包括^Ν。
6.根据权利要求1所述的器件，其中所述层中的至少一个包括GaN或者InGaN。
7.根据权利要求1所述的器件，其中所述中间层具有其中重复层压所述层的超晶格结构。
8.根据权利要求1所述的器件，其中每个层具有5至100A的厚度。
9.根据权利要求1所述的器件，其中所述层中的至少一个被掺杂有η或者P型杂质。
10.根据权利要求1所述的器件，其中所述层中的至少一个是没有被掺杂的未掺杂的层。
全文摘要
本发明公开一种发光器件，包括支撑构件；和在支撑构件上的发光结构，该发光结构包括第一半导体层、至少一个中间层、有源层以及第二半导体层，其中中间层处于有源层的上区域和下区域中的至少一个上并且包括至少四个层，其中层具有不同的带隙，并且其中，在层当中，具有最大的带隙的层接触具有最小的带隙的层。基于此构造，能够通过电流的有效扩散减少晶体缺陷并且提高发光器件的亮度。
文档编号H01L33/32GK102201514SQ20111008007
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月25日 优先权日2010年3月25日
发明者李祥炫 申请人:Lg伊诺特有限公司