专利名称：半导体发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体发光器件。
背景技术：
发光二极管作为一种类型的半导体发光器件，它是一种当向其施加电流时能够根据ρ型和η型半导体结部分中的电子空穴复合(electron hole recombination)而产生各种颜色的光的半导体器件。与基于灯丝的发光器件相比，半导体发光器件具有多种优势，例如使用寿命长、低功耗、优良的初始驱动特性、高抗震性等，所以对这种半导体发光器件的需求继续增长。尤其是，近来一组能够发射短波长的蓝光的III族氮化物半导体尤为突出。在氮化物半导体发光器件中，电极通常布置在水平方向上，限制了(narrowing) 电流。该受限的电流增加了发光器件的工作电压Vf，降低了电流效率，另外，这种发光器件可能变得易受静电放电的损坏。因此，在整个发光表面上均勻扩散电流的尝试中，电极被分成极板(pad)和指状件(finger)并由此设置。然而，在这种结构中，有源层被蚀刻以露出第一导电半导体层，并且第一极板和指状件形成于第一导电半导体层上，且第二极板和指状件形成于第二导电半导体层上。因此， 有源层的区域减小了，并且不能确保电极之间的均勻间隔，导致不均勻的电流扩散。因此，本发明的目的是通过保持半导体发光器件的电极之间的均勻间隔来获得均勻的电流扩散，并通过避免由于蚀刻导致的有源层的损失(即，减少)来提高半导体发光器件的亮度。
发明内容
本发明的一方面提供一种具有电极的半导体发光器件，以便减少光损失并改善电流扩散效果。根据本发明的一方面，提供一种半导体发光器件，包括包含第一区域和第二区域的第一导电半导体层；设置在第二区域上的有源层；设置在有源层上的第二导电半导体层；分别设置在第一导电半导体层和第二导电半导体层上的第一电极分支和第二电极分支；电连接至第一电极分支并设置在第一电极分支上的第一电极极板；以及电连接至第二电极分支并设置在第二电极分支上的第二电极极板。第一区域和第二区域可具有条带形状。第一电极分支和第二电极分支可具有条带形状。 可设置多个第一电极分支和第二电极分支，且它们交替地形成。该半导体发光器件可进一步包括形成于第一和第二导电半导体层上的绝缘部。绝缘部可允许露出每个第一和第二电极分支的上表面的至少一部分。
第一和第二电极极板可分别设置在第一和第二电极分支的上表面的露出部分上。绝缘部可覆盖第一和第二电极分支的上部，并且，电连接至第一电极分支的至少一个第一导电通孔和电连接至第二电极分支的至少一个第二导电通孔可在厚度方向上穿透绝缘部的一部分而形成。第一和第二导电通孔可在竖直方向上穿透绝缘部而形成。第一和第二电极极板可设置在绝缘部上，并且，第一电极极板可通过第一导电通孔电连接至第一电极分支，而第二电极极板可通过第二导电通孔电连接至第二电极分支。该半导体发光器件可进一步包括沿着绝缘部的上表面从第一电极极板延伸至第一导电通孔的第一连接部和沿着绝缘部的上表面从第二电极极板延伸至第二导电通孔的第二连接部。第一连接部和第二连接部中的至少一个可设置为多个连接部。第一连接部可连接至多个第一导电通孔，并且第二连接部可连接至多个第二导电通孑L。绝缘部的上表面可具有矩形形状，并且第一导电通孔可沿着绝缘部的上表面的一个侧边布置，而第二导电通孔可沿着与所述一个侧边相对的另一侧边布置。绝缘部的上表面可具有矩形形状，并且第二电极极板可设置成邻近绝缘部的上表面的一个角部和相邻的另一角部，而第一电极极板可设置在与各个第二电极极板隔开相同距离的位置处。绝缘部可形成为含有二氧化硅。该半导体发光器件可进一步包括形成于第二导电半导体层的上表面上的透明电极层。第二电极分支可设置在透明电极层的上表面上。第一电极极板和第二电极极板中的至少一个可设置为多个电极极板。
从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和其他方面、特征以及其他优点，附图中图IA和图IB是根据本发明的一示例性实施方式的半导体发光器件的示意性截面图和平面图；图2A和图2B是根据本发明的一示例性实施方式的半导体发光器件的示意性截面图和平面图；图3是根据本发明的另一示例性实施方式的半导体发光器件的示意性截面图；以及图4A至图4E是根据本发明的另一示例性实施方式的半导体发光器件的示意性透视图、平面图和截面图。
具体实施例方式现在参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。然而，本发明可以通过多种不同的形式体现出来，而不应该局限于在此阐述的实施方式来构造。相反，提供这些实施方式的目的在于使本公开更充分和完整，并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。附图中，为了清楚起见，可能放大了形状和尺寸，并且始终将使用相同的参考标号来表示相同或类似的部件。图IA和图IB是根据本发明的一示例性实施方式的半导体发光器件的示意性截面图和平面图。具体地，图IA是沿图IB中的线X-X'截取的截面图。参照图IA和图1B，根据本示例性实施方式的半导体发光器件包括包含第一区域和第二区域的第一导电半导体层110、设置在第二区域上的有源层120、设置在有源层120 上的第二导电半导体层130、分别设置在第一导电半导体层110和第二导电半导体层130上的第一电极分支111和第二电极分支131、电连接至第一电极分支111并设置成与第一导电半导体层110隔开的第一电极极板112、电连接至第二电极分支131并设置成与第二导电半导体层130隔开的第二电极极板132、以及形成于第一导电半导体层110和第二导电半导体层130上的绝缘部140。在下文中，将参照附图详细地描述根据本示例性实施方式的半导体发光器件内的各个元件及它们之间的连接关系。在包括第一导电半导体层110、第二导电半导体层130和形成于第一导电半导体层110与第二导电半导体层130之间的有源层120的发光结构中，第一区域可以定义为通过去除发光结构的一部分而露出的第一导电半导体层110的一区域，并且第二区域可以定义为除第一区域之外的其他剩余的区域。可通过选择性地蚀刻发光结构的一部分的工艺来获得这种构造，这是本发明所属领域的技术人员能够容易理解的。而且，在该发光结构中，第一导电半导体层110和第二导电半导体层130可由氮化物半导体制成，具体为一种由经验式AlxInyGa(1_x_y)N(其中，0彡χ彡1，0彡y彡1， 0彡x+y彡1)表示的材料。例如，该材料可包括GaN、AWaN和InGaN。形成于第一导电半导体层110与第二导电半导体层130之间的有源层120根据电子空穴复合而发射具有一定能量的光，并且可具有量子阱和量子屏障交替叠加的多量子阱(MQW)结构。在这种情况中， 例如，InGaN/GaN结构可以用作MQW结构。同时，第一导电半导体层110和第二导电半导体层130以及有源层120可通过利用本领域公知的半导体层生长工艺而形成，诸如有机金属化学气相沉淀(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)等。优选地，第一区域和第二区域形成为在纵向方向上平行。对于这种构造，通过设置电极分支和电极极板可促进最大化电流扩散效果的结构的形成。然而，本发明不限于此，可以采用各种其他的露出区域的形式，只要这些露出区域能够露出第一导电半导体层110和第二导电半导体层130并将它们连接至电极分支即可。如上述所示，第一电极分支111和第二电极分支131分别设置在第一导电半导体层和第二导电半导体层上。优选地，第一电极分支111和第二电极分支131可形成为分别与第一导电半导体层110和第二导电半导体层130直接连接。因此，第一电极分支111和第二电极分支131可牢固地电连接至第一导电半导体层110的上表面和第二导电半导体层 130的上表面。更优选地，第一区域和第二区域形成为在纵向方向上彼此平行，并且第一电极分支111和第二电极分支131可在同一方向上以线性方式形成。而且，在本示例性实施方式中，为了使在第一电极分支111和第二电极分支131之间传导的电流整体上均勻，保持第一电极分支111和第二电极分支131之间的均勻间隔。绝缘部140可形成于导电半导体层110和130的上表面上。在这种情况中，优选地，在工艺的误差(或公差)范围内，绝缘部140的高度(或厚度)可低于(或小于)第一电极分支111和第二电极分支131的高度，或者可等于第一电极分支111和第二电极分支 131的高度。对于这种构造，每个第一电极分支111和第二电极分支131的上表面的至少一部分可被露出并且可容易地电连接至每个第一电极极板112和第二电极极板132。第一电极极板112和第二电极极板132分别形成于第一电极分支111和第二电极分支131上，并且分别与第一电极分支111和第二电极分支131电连接。在本示例性实施方式中，设置第一电极极板112和第二电极极板132，使得它们与第一电极分支111和第二电极分支131的露出上表面直接连接。而且，第一电极极板112和第二电极极板132借助于绝缘部140与第一导电半导体层110和第二导电半导体层130物理地隔开，并且仅通过第一电极分支111和第二电极分支131电连接至第一导电半导体层110和第二导电半导体层 130。因此，无论第一电极极板112和第二电极极板132的形状和宽度如何，也无论第一电极极板112和第二电极极板132之间的间隔如何，电流可均勻地分布。详细地，在相关技术的半导体发光器件中，电极极板以及电极分支都形成为与半导体层直接连接。在这种情况中，尽管电极分支之间的间隔保持均勻，但是具有相对较大的宽度和面积的极板之间的间隔、以及极板与电极分支之间的间隔都不同于保持均勻的电极分支之间的间隔，使得流过半导体层的电流整体上不均勻。相对照，在本示例性实施方式中，仅仅第一电极分支111 和第二电极分支131与半导体层直接连接，而第一电极极板112和第二电极极板132在空间上与第一导电半导体层110和第二导电半导体层130隔开且仅通过第一电极分支111和第二电极分支131电连接至第一和第二导电半导体层。因此，与相关技术的结构相比，电流可通过简单地保持第一电极分支111和第二电极分支131之间的均勻间隔来显著地改善流量。优选地，第一电极极板112和第二电极极板132定位成尽可能地远离彼此。例如， 如图IA所示，第一电极极板112和第二电极极板132形成于绝缘部140的上表面上的对应的相对角部处，从而改善了电流分布。图2A和图2B是根据本发明的一示例性实施方式的半导体发光器件的示意性截面图和平面图。具体地，图2A是沿2B中的线Y-Y'截取的截面图。参照图2A和图2B，除了在第一电极极板212与第一电极分支211之间和第二电极极板232与第二电极分支231之间形成有第一导电通孔213和第二导电通孔233，以及绝缘部240覆盖第一导电半导体层210和第二导电半导体层230的整个上表面(包括第一电极分支211和第二电极分支231的上表面)之外，根据本示例性实施方式的半导体发光器件具有与以上参照图IA和图IB所述的前一示例性实施方式的半导体发光器件相同的构造。 在下文中，将详细地描述第一导电通孔213和第二导电通孔233的构造和它们的连接关系。在本示例性实施方式中，绝缘部240通过覆盖第一电极分支211和第二电极分支 231而使它们绝缘，而且，至少一个第一导电通孔213形成在绝缘部240的一区域处，使得其在绝缘部的厚度方向上穿过绝缘部MO (即，以穿透的方式)而电连接至第一电极分支211， 并且至少一个第二导电通孔233形成在绝缘部MO的一区域处，使得其在绝缘部的厚度方向上穿过绝缘部MO (即，以穿透的方式)而电连接至第二电极分支231。因此，第一电极分支211和第二电极分支231被绝缘部240完全覆盖以便绝缘，并可分别通过第一导电通孔213和第二导电通孔233而连接至第一电极极板212和第二电极极板232。当形成多个第一电极分支211和多个第二电极分支231时，这种形成第一导电通孔213和第二导电通孔 233的构造特别有意义，其细节将在下文中描述。然而，本发明不必局限于此。图3是根据本发明的另一示例性实施方式的半导体发光器件的示意性截面图。参照图3，除了第二电极331包括形成在第二电极331与第二导电半导体层330之间的透明电极层350，而不是与第二导电半导体层330直接接触之外，根据本示例性实施方式的半导体发光器件具有与以上参照图IA和图IB所述的前一示例性实施方式的半导体发光器件相同的构造。透明电极层350可以由具有透光性(或透光率)的各种材料制成，例如，含有 ITO(氧化铟锡)的材料。透明电极层350还可以由具有强透光性和良好导电性并促进电流扩散到第二导电半导体层330的整个表面上的各种其他材料制成。图4A至图4E是根据本发明的另一示例性实施方式的半导体发光器件的示意性透视图、平面图和截面图。具体地，图4C、图4D和图4E是沿图4B中的线A-A'、B-B'和 C-C'截取的截面图。参照图4A至图4E，根据本示例性实施方式的半导体发光器件包括包含交替设置的第一区域和第二区域且具有条带形状的第一导电半导体层410、设置在第二区域上的有源层420、设置在有源层420上的第二导电半导体层430、第一电极分支411和第二电极分支431、电连接至第一电极分支411并设置成与第一导电半导体层410隔开的第一电极极板、电连接至第二电极分支431并设置成与第二导电半导体层430隔开的第二电极极板 432、以及形成于第一导电半导体层410和第二导电半导体层430上的绝缘部440。电连接至第一电极分支411的至少一个第一导电通孔413和电连接至第二电极分支431的至少一个第二导电通孔433可在厚度方向上穿透绝缘部440的一部分而形成。第一电极分支411和第二电极分支431形成为彼此平行，具有线性形状，并且交替地设置。第一连接部414沿着绝缘部440的上表面从第一电极极板412延伸至第一导电通孔413，并且第二连接部434沿着绝缘部440的上表面从第二电极极板432延伸至第二导电通孔433。也就是说，在本示例性实施方式中，多个第一电极分支411和多个第二电极分支 431交替地设置。在下文中，将参照附图详细地描述根据本示例性实施方式的半导体发光器件内的各个元件及它们之间的连接关系。在本示例性实施方式中，分别形成于第一区域和第二区域上的第一和第二导电半导体层可具有包括条带形状的凸起和凹入结构，在该结构中，凸起和凹部交替地重复。如上所述，第一电极分支411和第二电极分支431电连接至第一导电半导体层410 和第二导电半导体层430，可交替地设置成具有条带形状。对于这种结构，第一电极分支 411和第二电极分支431之间的间隔会是均勻的，并且根据一实施方式，可设置多个第一电极分支411和多个第二电极分支431，使得第一电极分支411和第二电极分支431之间的间隔变得较窄。因此，当施加电流经过电极分支时，电连接至电极分支的第一导电半导体层 410和第二导电半导体层430内部的电流可均勻地散布在第一电极分支411和第二电极分支431之间的区域中，而不是集中在一个区域中。多个第一导电通孔413可形成在绝缘部440的一区域处，使得它们在厚度方向上穿过绝缘部440(即，以穿透的方式)而电连接至第一电极分支411，并且多个第二导电通孔433可形成在绝缘部440的一区域处，使得它们在厚度方向上穿过绝缘部440(即，以穿透的方式)而电连接至第二电极分支431。在这种情况中，当俯视时，绝缘部440的上表面具有矩形形状，并且第一导电通孔413和第二导电通孔433可分别设置成邻近一个侧边和与所述一个侧边相对的另一侧边。也就是说，如图4B所示，第一导电通孔413和第二导电通孔433可沿着对应的侧边形成在纵向方向上。因此，第一导电通孔413和第二导电通孔 433可尽可能远地离彼此隔开，从而可改进电流扩散效果。而且，相应地，第一导电通孔413可沿着绝缘部440的上表面电连接至从第一电极极板412延伸至第一导电通孔413的第一连接部414，并且第二导电通孔433可沿着绝缘部440的上表面电连接至从第二电极极板432延伸至第二导电通孔433的第二连接部434。 在这种情况中，如上所述，当多个第一导电通孔413和多个第二导电通孔433沿着对应的侧边形成在纵向方向上时，第一连接部414和第二连接部434沿着该形成方向延伸，以便电连接至第一导电通孔413和第二导电通孔433。由于第一电极极板412和第二电极极板432 与第一导电通孔413和第二导电通孔433通过第一连接部414和第二连接部434 (新部件) 连接，所以第一电极极板412和第二电极极板432可通过第一连接部414和第二连接部434 电连接至每个第一电极分支411和第二电极分支431，而不必提供给每个第一电极分支411 和第二电极分支431。具体地，如以上参照图1至图3如示的结构所描述的，第一电极极板 412和第二电极极板432可以不局限于设置在第一电极分支411和第二电极分支431上； 也就是说，根据各实施方式，第一电极极板412和第二电极极板432可以选择性地可变地设置在绝缘部440的上表面的任何区域上。根据各实施方式，可形成一个第一电极极板和一个第二电极极板，或者可形成多个第一电极极板和多个第二电极极板。在本发明中，示出的是设置有一个第一电极极板412 和两个第二电极极板432。在这种情况中，第一电极极板412和第二电极极板432形成为邻近具有矩形形状的绝缘部440的上表面上相对的侧边，具体地，第一电极极板412定位在与两个第二电极极板432隔开相同距离的一区域处，电流可更有效地扩散。如上所述，根据本发明的示例性实施方式，通过实施良好的电流扩散可改善光提取效率。尽管已结合各示例性实施方式示出并描述了本发明，但对本领域技术人员显而易见的是，在不背离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下，可对本发明做出各种修改和变换。
权利要求
1.一种半导体发光器件，包括第一导电半导体层，包含第一区域和第二区域；有源层，设置在所述第二区域上；第二导电半导体层，设置在所述有源层上；第一电极分支和第二电极分支，分别设置在所述第一导电半导体层和第二导电半导体层上；第一电极极板，其电连接至所述第一电极分支并设置在所述第一电极分支上；以及第二电极极板，其电连接至所述第二电极分支并设置在所述第二电极分支上。
2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第一区域和第二区域具有条带形状。
3.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第一电极分支和第二电极分支具有条带形状。
4.根据权利要求3所述的器件，其中，设置有多个第一电极分支和第二电极分支，且它们交替地形成。
5.根据权利要求1所述的器件，进一步包括形成于所述第一导电半导体层和第二导电半导体层上的绝缘部。
6.根据权利要求5所述的器件，其中，所述绝缘部允许露出每个所述第一电极分支和第二电极分支的上表面的至少一部分。
7.根据权利要求6所述的器件，其中，所述第一电极极板和第二电极极板分别设置在所述第一电极分支和第二电极分支的上表面的露出部分上。
8.根据权利要求5所述的器件，其中，所述绝缘部覆盖所述第一电极分支和第二电极分支的上部，并且电连接至所述第一电极分支的至少一个第一导电通孔和电连接至所述第二电极分支的至少一个第二导电通孔在厚度方向上穿透所述绝缘部的一部分而形成。
9.根据权利要求8所述的器件，其中，所述第一导电通孔和第二导电通孔在竖直方向上穿透所述绝缘部而形成。
10.根据权利要求8所述的器件，其中，所述第一电极极板和第二电极极板设置在所述绝缘部上，并且，所述第一电极极板通过所述第一导电通孔电连接至所述第一电极分支，而所述第二电极极板通过所述第二导电通孔电连接至所述第二电极分支。
11.根据权利要求10所述的器件，进一步包括第一连接部，其沿着所述绝缘部的上表面从所述第一电极极板延伸至所述第一导电通孔；以及第二连接部，其沿着所述绝缘部的上表面从所述第二电极极板延伸至所述第二导电通孔。
12.根据权利要求11所述的器件，其中，所述第一连接部和第二连接部中的至少一个设置为多个连接部。
13.根据权利要求11所述的器件，其中，所述第一连接部连接至多个第一导电通孔，并且所述第二连接部连接至多个第二导电通孔。
14.根据权利要求8所述的器件，其中，所述绝缘部的上表面具有矩形形状，并且所述第一导电通孔沿着所述绝缘部的上表面的一个侧边布置，而所述第二导电通孔沿着与所述一个侧边相对的另一侧边布置。
15.根据权利要求5所述的器件，其中，所述绝缘部的上表面具有矩形形状，并且所述第二电极极板设置成邻近所述绝缘部的上表面的一个角部和相邻的另一角部，而所述第一电极极板设置在与相应的第二电极极板隔开相同距离的位置处。
16.根据权利要求5所述的器件，其中，所述绝缘部形成为含有二氧化硅。
17.根据权利要求1所述的器件，进一步包括形成于所述第二导电半导体层的上表面上的透明电极层。
18.根据权利要求17所述的器件，其中，所述第二电极分支设置在所述透明电极层的上表面上。
19.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第一电极极板和第二电极极板中的至少一个设置为多个电极极板。
全文摘要
一种半导体发光器件，包括包含第一区域和第二区域的第一导电半导体层；设置在第二区域上的有源层；设置在有源层上的第二导电半导体层；分别设置在第一导电半导体层和第二导电半导体层上的第一电极分支和第二电极分支；电连接至第一电极分支并设置在第一电极分支上的第一电极极板；以及电连接至第二电极分支并设置在第二电极分支上的第二电极极板。
文档编号H01L33/38GK102468390SQ20111028279
公开日2012年5月23日 申请日期2011年9月21日 优先权日2010年11月1日
发明者柳荣浩, 申永澈, 黄海渊 申请人:三星Led株式会社