半导体发光器件及其制造方法

半导体发光器件及其制造方法
【专利摘要】本公开提供了半导体发光器件及其制造方法。半导体发光器件包括由III族氮化物半导体配置的基底层、形成在基底层的III族元素极性表面上的极性修改层、以及形成在极性修改层上的具有多层结构的III族氮化物半导体的发光叠层，该多层结构中的至少一层的上表面由N极性表面形成。
【专利说明】半导体发光器件及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年11月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2012-0128928的优先权，其公开通过引用方式并入于此。
【技术领域】
[0003]本公开涉及发光器件及其制造方法。
【背景技术】
[0004]发光二极管(LED)是当在其上施加电流时能够通过在P型和η型半导体之间的结处的电子和空穴的复合来生成各种颜色的光的半导体发光器件。与基于灯丝的发光器件相t匕，所述半导体发光器件具有诸如寿命相对较长、电力消耗低、初始操作特性优良等有利特点。因此，对半导体发光器件的需求不断增加。特别是，能够发出具有蓝色系列短波长区域的光的III族氮化物半导体最近凸显出来。
[0005]在开发了使用所述氮化物半导体的发光二极管后，为了增大其实际应用的范围，已进行了大量的技术开发，使得已积极地开展对用于普通照明装置和现场发光装置的光源的研究。特别地，根据相关技术，氮化物发光器件主要已被用作应用于低输入高输出的移动产品的部件，最近，其实际应用的范围已扩展到高电流高输出领域。
[0006]在由氮化物半导体配置的LED的情况下，半导体外延层(例如，GaN层)的表面(例如，上表面)被设为由Ga结束的Ga极性类型表面。在如上所述的Ga极性表面(Ga-polarsurface)上生长LED结构的情况下，InGaN有源层和P-GaN层具有0.43eV的导带偏移。然而，0.43eV不是足以防止电子漏电流发生的量值。因此，在LED器件工作时由于电子的外溢而生成漏电流。这可能会使发光效率降低。
[0007]此外，在Ga极性表面上形成LED的情况下，由于压电场，在N-GaN层和有源层的界面处形成大约0.34eV的(例如，针对电子的)能量势垒，并且类似地，在P-GaN层和有源层的界面处也形成预定量的(例如，针对空穴的)能量势垒。由于上述势垒干扰电子和空穴的顺利注入，可能不利地增加LED工作电压。
[0008]因此，需要一种具有优良内部量子效率用于改良的发光效率的半导体发光器件。同样需要一种制造所述半导体发光器件的方法。

【发明内容】

[0009]本公开的一个方面涉及通过使电子和空穴更加有效地注入到有源层从而能够具有改良的发光效率的发光器件。
[0010]本公开的另一方面涉及有效地制造所述发光器件的方法。
[0011]本公开的一个方面涉及一种半导体发光器件，其包括:基底层，其由III族氮化物半导体配置；极性修改层，其形成在基底层的III族元素极性表面上；以及发光叠层，其具有形成在极性修改层上的多层结构的III族氮化物半导体，所述多层结构中的至少一层的上表面被形成为N极性表面。
[0012]基底层可以由AlN形成。
[0013]基底层的上表面可以被形成为Al极性表面。
[0014]极性修改层可以由形成基底层的材料的氧化物形成。
[0015]极性修改层可以由Al氧化物形成。
[0016]极性修改层可以由形成基底层的材料的氮化物形成。
[0017]发光叠层可以包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层，每层均由III族氮化物半导体形成。
[0018]第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层顺序地布置在极性修改层上。
[0019]发光叠层中，至少第一导电半导体层的上表面可以由N极性表面形成。
[0020]第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层的各个上表面可以由N极性表面形成。
[0021 ] 基底层可以形成在由不同于基底层的材料所形成的衬底上。
[0022]衬底可以由蓝宝石形成，并且衬底朝向基底层的表面可以是Al极性表面。
[0023]基底层可以由AlN形成，在基底层与衬底之间可以不具有由GaN形成的不同基底层。
[0024]基底层可以具有20至200nm的厚度。
[0025]极性修改层可以具有0.3至IOnm的厚度。
[0026]根据本公开的另一方面，提供了一种半导体发光器件，其包括:衬底；在衬底上形成的基底层，该基底层由AlN形成并且具有Al极性上表面；极性修改层，其形成在Al极性上表面上并且由Al氧化物形成；以及氮化物半导体层，其形成在极性修改层上并且具有N极性上表面。
[0027]根据本公开的另一方面，提供了一种制造半导体发光器件的方法，该方法包括步骤:在衬底上形成由III族氮化物半导体配置的基底层；通过至少对基底层的上表面进行氧化或氮化处理来形成极性修改层；以及在极性修改层上形成发光叠层，该发光叠层包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层。
[0028]形成极性修改层的步骤可以包括通过对基底层的上表面进行氧化来形成具有一至十个原子层的氧化膜。
[0029]形成极性修改层的步骤可以在臭氧气体气氛下执行。
[0030]形成发光叠层的步骤可以包括在第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层中的至少一个的上表面上形成N极性表面。
【专利附图】

【附图说明】
[0031]如附图所示，根据对本发明构思的实施例的具体描述，本公开的前述和其他特征将清晰明了，附图中不同的视图中相同的参考标记可以指代相同或相似的元件。附图不一定按比例绘制，而重点在于说明本发明构思的实施例的原理。在附图中，为了清楚起见可能夸大各层和各区域的厚度。
[0032]图1是根据本公开的实施例的半导体发光器件的示意性截面图。
[0033]图2、图3、图6和图11是示出了制造根据本公开的实施例的半导体发光器件的方法中的各个处理的示意性截面图。
[0034]图4和图5示出了处于结合状态下的原子，从而提供基底层表面由于氧化处理被修改的方面。
[0035]图7和图8示出了在Ga极性表面发光器件和N极性表面发光器件内部的各个位置处的带隙能量和电流密度。
[0036]图9是基于Ga极性表面和N极性表面发光器件中的电压来比较电流密度的仿真图。
[0037]图10是基于Ga极性表面和N极性表面发光器件中的电流密度来比较内部量子效率的仿真图。
[0038]图12和图13是根据本公开的另一实施例的半导体发光器件的示意性截面图。
[0039]图14和图15示出了将根据本公开的实施例的半导体发光器件应用于封装的示例。
[0040]图16和图17示出了将根据本公开的实施例的半导体发光器件应用于背光单元的示例。
[0041]图18示出了将根据本公开的实施例的半导体发光器件应用于照明装置的示例。
[0042]图19示出了将根据本公开的实施例的半导体发光器件应用于照明灯的示例。
【具体实施方式】
[0043]在下文中，将参照附图具体地描述本公开的实施例。然而，本公开可以通过很多不同形式来实施，而不应解释为限制于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开透彻且完整，并且将全面地向本领域技术人员表达本发明构思的范围。
[0044]参照图1，半导体发光器件100可以包括布置在衬底101上的发光结构。也就是，半导体发光器件100可以包括具有第一导电半导体层104、有源层105以及第二导电半导体层106的发光叠层(laminate) S,还可以包括形成在衬底101与发光叠层S之间的基底层102和极性修改层103。此外，半导体发光器件100可以包括形成在第二导电半导体层106上的欧姆电极层107。可以分别在第一导电半导体层104和欧姆电极层107上形成第一电极108a和第二电极108b。这里使用的诸如“上部”、“上表面”、“下部”、“下表面”、“侧面”等均基于附图，而实际上可以根据布置器件的方向来改变。
[0045]衬底101可以是半导体生长衬底，并且可以使用诸如蓝宝石、SiC, MgAl2O4, MgO,LiAlO2, LiGaO2, GaN等绝缘和导电半导体材料来形成衬底101。广泛地用作用于氮化物半导体生长衬底的材料的蓝宝石可以是具有六菱形(Hexa-Rhombo) R3c对称性的晶体,其可以在C轴和a轴方向上分别具有13.001 A和4.758 A的晶格常数，以及可以具有C(OOOl)平面、A (1120)平面、R (1102)平面等。在该情况下，由于C平面相对地有利于氮化物薄膜的生长并且在相对高温下稳定，因此C平面可以主要被用作氮化物半导体的生长衬底。如下所述，在诸如蓝宝石衬底等的衬底101上生长例如GaN的氮化物半导体的情况下，氮化物半导体朝向衬底101的表面可以是N极性表面。与其相反的表面,也就是GaN上表面可以是Ga极性表面。在本实施例中，可以通过极性修改层103在N极性表面上形成发光叠层S。可替代地，作为适合用作衬底101的另一衬底，可以使用Si衬底。由于Si衬底适合于得到大直径并且制造成本低，因此可以增强其大批量生产。当使用Si衬底时，可以在衬底101上形成由诸如AlxGahN之类的材料形成的成核层，其后可以在成核层上生长具有所需结构的氮化物半导体。
[0046]在衬底101上形成的基底层102可以由III族氮化物半导体形成，并且可以用作缓冲层，使得其上生长的半导体层的结晶质量可以得到改善。此外，在本实施例中，在基底层102中，可以通过在基底层102上形成的极性修改层103来将基底层102的表面极性修改为具有用于改善发光效率的更加适当的形式。具体地，在基底层102正常地生长在衬底101上的情况下，基底层102的上表面可以由III族元素极性表面形成。这表示基底层102的上表面的最外面的部分由III族元素(或者其存在的量可以大于氮的量)形成。例如，在基底层102由AlN形成的情况下，基底层102的上表面A可以变为Al极性表面。当连续地在Al极性表面上生长III族氮化物半导体时，生长的半导体层的上表面也可以是III族元素极性表面。在以下要描述的III族元素极性表面的情况下，形成具有优异发光效率的发光叠层的适用性可能被恶化。
[0047]极性修改层103可以容许基底层102的表面变化，使得其上生长的III族氮化物半导体的上表面可以变为N极性表面。为了这个目的，可以通过至少在基底层102的上表面处进行氧化处理来形成极性修改层103。在如上所述的极性修改层103上生长例如GaN半导体的III族氮化物半导体的情况下，Ga原子而不是N可以先与O原子结合，使得在氮化物半导体的下部形成Ga极性表面而在与其相反的上部形成N极性表面。具体地，在基底层由AlN形成的情况下，基底层102的上表面由Al2O3的氧化膜形成，使得其表面被修改。在该情况下，代替使用A1N，基底层102可以由例如GaN、AlGaN等的III族氮化物半导体来形成。然而，在Al与其他元素相比容易氧化的方面，可以使用A1N。因此，根据本公开的实施例，由GaN形成的不同基底层可以不在基底层102和衬底101之间。关于该处理将更加详细地描述通过氧化来修改基底层102的表面的原理。另一方面，在修改基底层102的III族元素极性表面的方法中，N极性表面可以直接通过对基底层102表面进行氮化处理来形成，也可以通过氧化处理来形成。
[0048]在以上述方案修改`的表面上形成发光叠层S的情况下，有源层105中的量子效率或载流子复合效率可以极好。因此，可以减小驱动电压，从而改善器件的效用。更加详细地描述具有III族氮化物半导体多层结构的发光叠层S，第一导电半导体层104和第二导电半导体层106可以分别由用η型和P型杂质掺杂的半导体配置。然而，本发明不限制于此，反过来也可以。也就是，第一导电半导体层104和第二导电半导体层106可以分别由P型和η型半导体配置。第一导电半导体层104和第二导电半导体层106可以由III族氮化物半导体形成。例如，具有由实验式AlxInyGa1IyN (O ^x^l,0^y^l,0^ x+y ( I)表示的成分的材料。在第一导电半导体层104和第二导电半导体层106之间形成的有源层105可以具有多量子阱(MQW)结构，其中量子阱层和量子势垒层交替地堆叠在彼此的顶部。例如，在氮化物半导体情况下的GaN/InGaN结构。可以使用诸如这样的本领域公知的工艺来生长第一导电半导体层104和第二导电半导体层106以及有源层105:金属有机物化学气相沉积(MOCVD )、氢化物气相外延(HVPE )、分子束外延(MBE )等。
[0049]如上所述，在极性修改层103上形成的第一导电半导体层104的上表面B可以是N极性表面。类似地，有源层105和第二导电半导体层106的上表面也可以是N极性表面。这样，如下所述，基于N极性表面的发光叠层可以具有优良的发光效率并且需要相对低的操作电压，使得漏电流减少并且可以改善有源层105中的载流子抑制效应。
[0050]欧姆电极层107可以由与第二导电半导体层106具有电欧姆特性的材料形成，并且可以由诸如ITO、CIO、ZnO等在透明电极的材料中具有相对优良的透光性和欧姆接触特性的透明导电氧化物形成。可替代地，欧姆接触层107可以由例如高反射率的金属的反光材料形成。在该情况下，半导体发光器件100可以具有所谓的倒装芯片结构，其中第一电极108a和第二电极108b被安装为朝向封装的引线框架等。可以使用溅射法、各种沉积法等来形成欧姆电极层107。然而，在本实施例中不一定需要欧姆电极层107，可以视情况将其省略。
[0051]可以使用对本领域公知的导电材料(例如，Ag、Al、N1、Cr等中的至少一个)进行诸如沉积、溅射等方法来形成第一电极108a和第二电极108b。然而，在图1中所示的结构的情况下，尽管分别在第一导电半导体层104和欧姆电极层107的上表面上形成第一电极108a和第二电极108b，但上述形成电极108a和108b的方法仅以示例的方式提供。由此，可以在包括第一导电半导体层104、有源层105、和第二导电半导体层106的发光叠层的各个位置上形成电极。
[0052]在下文中，参照图2至图11，将描述制造具有上述结构或类似结构的发光器件的方法、以及使用该方法制造的器件中的优良效果。尤其，以下将具体描述通过对N极性表面的表面修改得到的效果。
[0053]首先，如图2所示，可以在衬底101上形成基底层102。衬底101可以是由上述材料形成的半导体生长衬底。例如，蓝宝石衬底、Si衬底等。基底层102可以由上述III族氮化物半导体配置。例如，基底层102可以由诸如AlN之类的包含Al的氮化物形成。可以使用溅射设备、MOCVD设备等来形成基底层102，考虑到缓冲功能等，基底层102可以被形成为具有大约20至200nm的厚度。
[0054]其后，如图3所示，可以在基底层102上形成极性修改层103。如上所述，可以通过对基底层102的表面进行氧化处理或氮化处理来得到极性修改层103。例如，在基底层102被氧化处理的情况下，可以通过将基底层102暴露于臭氧(O3)气体来形成具有大约0.3至IOnm厚度或一至十个原子层的氧化膜。这是考虑到电气特性的退化程度相对不大的范围连同表面修改效果而提供的。同时，在基底层102被氮化处理的情况下，可以使用进行加热处理的方案。例如，在N2气体气氛下以大约950°C持续30秒。
[0055]图4和图5示出了由于氧化处理基底层的表面被修改的结合状态下的原子。图4示出了在不修改表面的情况下，在蓝宝石衬底(Al2O3)上形成AlN基底层，所述蓝宝石衬底朝向基底层的表面可以是Al极性表面，然后在基底层上形成GaN的示例。这里，基底层的上表面可以是Al极性表面，在其上生长了 GaN的情况下，基底层的上表面可以是Ga极性表面。在图5的情况下，基底层的上表面可以被氧化处理使得形成氧化膜，在其上形成GaN的情况下，GaN的下表面可以是Ga极性表面而其上表面可以是N极性表面。在上述N极性表面上生长III族氮化物半导体时，其上表面也可以是N极性表面。如图6所示，在极性修改层103上生长的第一导电半导体层104的上表面，即，朝向有源层105的表面可以是N极性表面(例如，N面)。类似地，有源层105的上表面，即，朝向第二导电半导体层106的表面可以是N极性表面。
[0056]参照图7至图10，可以将在Ga极性表面上生长的发光器件与在N极性表面上生长的发光器件做性能方面的比较。图7和图8示出了 Ga极性表面发光器件与N极性表面发光器件的内部的各个位置中的带隙能量和电流密度。这里，尽管为了简化仿真，使用了在N-GaN和P-GaN之间布置InGaN有源层的LED结构，但是可以改变各个层的构成，或者在实际结构中可以额外引入不同的层。如图7所示，在Ga极性表面发光器件的情况下，由于极化效应，在有源层周围可能发生带隙能量的失真。因此，由于阻塞电子的第二导电半导体层P-GaN的势垒的高度可能相对低，相比之下，漏电流的出现可能是大约1.4A/cm2这一相对高的程度。此外，在第一导电半导体层(N-GaN)和有源层之间的界面上，可以生成针对电子的势垒。类似地，在第二导电半导体层P-GaN和有源层之间的界面上可以生成针对空穴的势垒，使得载流子被引入有源层的效率可能降低。
[0057]与图8的仿真结果相比，可以看出在N极性表面发光器件中针对电子的第二导电半导体层势垒可能相对大，漏电流的量值已极大地减小至大约0.3A/cm2。此外，由于干扰载流子引入有源层的势垒几乎不存在，因此在N极性表面发光器件中用于获取相同电流密度的电压也相对地减少，如图9中基于电压提供电流密度的曲线图所示，由此降低了器件所需的驱动电压。更加具体地，图10的曲线图示出了基于电流密度的关于内部量子效率的仿真结果。这里可以确认N极性表面发光器件的内部量子效率与Ga极性表面发光器件的内部量子效率相比得到改善。如上所述，这可能是因为注入到有源层的电子和空穴的量增加。
[0058]这样，在根据本实施例提出的极性修改类型发光器件的情况下，可以使用N极性表面来生长发光叠层。因此，可以预期诸如改善发光效率、减少驱动电压之类的效果。尤其，可以通过引入基底层以及通过对基底层进行氧化处理和氮化处理来修改极性，由此容易地获得N极性表面器件。
[0059]另一方面，在极性修改层103上形成发光叠层S后，可以执行形成欧姆电极107的操作，例如，适当地蚀刻发光叠层S并形成第一电极108a和第二电极108b，从而可以得到如图1所示的发光器件。可替代地，N极性表面发光器件可以变化为与图1中示出的类型不同的类型。
[0060]图11至图13是根据本发明构思的另一实施例的发光器件的示意性截面图。
[0061]如图11所示的半导体发光器件200可以具有这样的结构，其中在导电衬底208上形成反射金属层207和发光叠层。发光叠层包括第一导电半导体层204、有源层205和第二导电半导体层206。该结构是将根据图1的前述实施例提供的衬底100、基底层102和极性修改层103删去的结构。另外，第一电极209形成在第一导电半导体层204的通过上述结构删去而暴露的III族元素极性表面(例如Ga极性表面(B卩，Ga面))上。通常，由于第一导电半导体层204和第一电极209之间的欧姆特性在III族元素极性表面上可能相对优于在N极性表面(例如，N面)上，因此可以改善其电特性。可以通过本领域公知的剥离工艺、蚀刻工艺等去除衬底100、基底层102和极性修改层103。
[0062]反射金属层207可以由能够提供与第二导电半导体层206的电欧姆特性以及具有相对高的反射率以反射从有源层205发出的光的金属形成。考虑到上述功能，反射金属层207可以由单层形成，或者可以具有多层结构，包括诸如Ag、N1、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、或Au之类的材料。此外，反射金属层207可以包括防止金属元素扩散的阻挡层。
[0063]导电衬底208可以与外部电源连接，使得其可以用于将电信号施加于第二导电半导体层206。此外，导电衬底208可以在诸如激光剥离工艺之类的工艺中用作支撑发光叠层的支撑，以去除用于生长半导体的衬底，该导电衬底208可以由包括Au、N1、Al、Cu、W、S1、Se和GaAs中任一个的材料形成。例如，可以在Si衬底上使用被Al掺杂的材料来形成导电衬底。在该情况下，可以通过诸如电镀法、溅射法、沉积法等工艺在反射金属层207上形成导电衬底208。与以上描述不同的是，也可以通过由诸如AuSn的共晶金属、导电聚合物等形成的结层的介质将先前制造的导电衬底接合至反射金属层207，从而形成导电衬底208。
[0064]图12是示出了通过图11的示例的变形得到的半导体发光器件200’。与前述实施例不同，半导体发光器件200’的特征是基底层202和极性修改层203可以被部分地保留在其中。在该情况下，如图12所示，可以部分地去除具有相对高电阻的基底层202和极性修改层203，然后可以在第一导电半导体层204的暴露部分上形成第一电极209，取代在基底层202和极性修改层203上直接形成电极。
[0065]与图11的实施例相比，图13所示的半导体发光器件300可以在电极的连接方案上有差异。具体来说，第一导电半导体层304可以通过穿过有源层305、第二导电半导体层306、反射金属层307等的导电通孔V来电连接至导电衬底308。绝缘层310可以介入导电通孔V等的周围以用于其电绝缘。此外，为了将电信号施加至第二导电半导体层306，可以去除发光叠层的一部分，以暴露反射金属层307的表面的一部分，并且可以在反射金属层307的暴露部分上形成第二电极309。这里，与前述实施例类似，在第一导电半导体层304的N极性表面上形成有源层305和第二导电半导体层306。由于没有在第一导电半导体层304上形成电极，因此可以改善光提取效率。另外，由于电流通过多个导电通孔V被引入第一导电半导体层304，因此可以有效地扩散电流。
[0066]同时，上述发光器件或者使用上述制造方法获得的发光器件可以应用于各种领域。也就是，上述照明装置可以以各种封装类型被提供，或者可以以封装形式或作为发光器件本身被安装于基板上，以用作诸如液晶显示器等显示装置的背光单元，用作诸如灯管、平面照明装置等的室内照明，或者用作诸如路灯照明、招牌照明、路标照明等的室外照明。此夕卜，上述照明装置也可以用作例如汽车、船、飞机等交通工具的各种照明装置。它们也可以广泛地用于诸如电视机、冰箱等的电子电器、医疗器械等。在下文中，将描述上述一部分的使用示例。
[0067]图14和图15示出了将根据本发明构思的实施例的半导体发光器件应用于封装的示例。图14的封装1000可以包括半导体发光器件1001、封装体1002以及单对引线框架1003。半导体发光器件1001可以安装在引线框架1003上，从而通过导线W与引线框架1003电连接。半导体发光器件1001也可以安装在除了引线框架1003以外的不同区域。例如，安装在封装体1002中。封装体1002可以具有杯状，以改善图14所示的光的反射效率。该反射杯可以被填充有透光材料，以密封半导体发光器件1001、导线W等。如上所述，半导体发光器件1001可以具有这样的形式，其中使用N极性表面来包括发光叠层，例如图1所示的结构。与以上描述不同的是，半导体发光器件1001也可以具有根据另一实施例的结构，并且在半导体发光器件1001中根据电极类型、安装方案等可能需要或可能不需要单个导线W。
[0068]图15所示的封装2000可能在以下方面具有与前述封装类似的结构:半导体发光器件2001布置在引线框架2003上并且通过导线W形成导电性。然而封装2000在以下方面与前述封装具有差异:引线框架2003的下表面暴露在外面，从而适合于光的辐射，以及通过密封半导体发光器件2001、导线W和引线框架2003的透光体2002来维持封装2000的形状。半导体发光器件2001可以具有上述结构，尽管图15是基于使用单个导线W的形式被示出，但可以根据电极类型和半导体发光器件2001的安装方案等来改变导线W的数量。
[0069]图16和图17示出了将根据本发明构思的半导体发光器件应用于背光单元的示例。参照图16，背光单元3000可以包括形成在基板3002上的光源3001以及在安装于基板3002上的光源3001的上方布置的至少一个光学片3003。可以使用具有上述结构或其类似结构的发光器件封装来提供光源3001。也可以通过直接在基板3002上安装半导体发光器件来提供光源3001，作为所谓的板上芯片(COB)类型光源。与参照图16的描述不同，在图16的背光单元3000中，光源3001向着布置液晶显示装置的上部发光；在根据参照图17的另一实施例的背光单元4000中，安装在基板4002上的光源4001在横向方向上发光，如上所述发射的光可以入射在导光板4003上，使得入射光可以被转换为具有表面光源的形式。经过导光板4003的光可以被向上发出，并且可以在导光板4003的下表面上提供反射层4004，以改善光提取效率。
[0070]图18示出了将根据本发明构思的实施例的半导体发光器件应用于照明装置的示例。参照图18的分解透视图，照明装置5000可以以示例的方式提供为灯泡类型灯，并且可以包括发光模块5003、驱动单元5008、和外部连接单元5010。此外，照明装置5000中可以包括诸如外部壳5006、内部壳5009和覆盖单元5007之类的外部结构。发光模块5003可以包括上述半导体发光器件5001和其上安装发光器件5001的电路板5002。尽管本实施例提供了在电路板5002上安装单个半导体发光器件5001的情况，但根据需要也可以安装多个半导体发光器件。此外，半导体发光器件5001可以不直接安装在电路板5002上，而可以在制造后以封装形式被安装。
[0071]此外，在照明装置5000中，发光模块5003可以包括作为散热单元工作的外部壳5006。外部壳5006可以包括直接与发光模块5003接触的发热板5004以及散热片5005，以改善散热效率。此外，照明装置5000可以包括安装在发光模块5003上方并且具有凸透镜形状的覆盖单元5007。驱动单元5008可以安装在内部壳5003中，并且可以与具有类似插座结构的外部连接单元5010连接，以接收来自外部电源的电力。此外，驱动单元5008可以将电力转换为能够驱动发光模块5003的半导体发光器件5001的适当的电流源，以提供转换的电力。例如，驱动单元5008可以由AC-DC转换器、整流电路元件等配置。
[0072]图19示出了将根据发明构思的实施例的半导体发光器件应用于照明灯的示例。参照图19，用于车辆照明等的照明灯6000可以包括光源6001、反射单元6005、和透镜盖单元6004。透镜盖单元6004可包括中空导向件6003和透镜6002。此外，照明灯6000还可以包括将光源6001产生的热量排放到外部的散热单元6012。散热单元6012可以包括热沉6010和冷却风扇6011，以执行有效的散热。此外，照明灯6000还可以包括固定地支撑散热单元6012和反射单元6005的外壳6009。外壳6009可以包括在其一个表面6006中形成的中心孔6008，散热单元6012通过该中心孔6008被耦接并安装在其中。此外，外壳6009可以包括在与上述一个表面结合并且在与该一个表面垂直的方向上弯曲的另一表面中形成的前孔6007。因此，由于反射单元6005，照明灯6000的前方可以打开，并且反射单元6005可以固定于外壳，使得打开的前侧与前孔6007对应，由此通过反射单元6005反射的光可以通过前孔6007射向外部。[0073]如上所述，根据本发明构思的实施例，可以提供一种通过使电子和空穴更有效地注入有源层从而能够具有改良的发光效率的发光器件。
[0074]此外，可以提供有效地制造所述发光器件的方法。该方法可以包括在衬底上形成由III族氮化物半导体配置的基底层。该方法还可以包括通过至少对基底层的上表面进行氧化处理或氮化处理来形成极性修改层。该方法还可以包括在极性修改层上形成发光叠层，该叠层包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层。极性修改层的形成可以包括通过对基底层的上表面进行氧化来形成具有一个至十个原子层的氧化膜。极化修改层的形成可以在臭氧气体气氛下执行。发光叠层的形成可以包括在第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层中的至少一个的上表面上形成N极性表面。
[0075]尽管已经结合实施例示出并描述了本发明的构思，但对本领域技术人员显而易见的是，在不偏离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下可以作出修改和变形。
【权利要求】
1.一种半导体发光器件，包括: 基底层，其包括III族氮化物半导体； 极性修改层，其布置在所述基底层的III族元素极性表面上；以及发光叠层，其具有布置在所述极性修改层上的多层结构的III族氮化物半导体，所述多层结构中的至少一层的上表面被形成为N极性表面。
2.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述基底层包括A1N。
3.如权利要求2所述的半导体发光器件，其中所述基底层的上表面包括Al极性表面。
4.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述极性修改层包括由所述基底层的材料得到的氧化物。
5.如权利要求4所述的半导体发光器件，其中所述极性修改层包括Al氧化物。
6.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述极性修改层包括由所述基底层的材料得到的氮化物。
7.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述发光叠层包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层，每层均包括III族氮化物半导体。
8.如权利要求7所述的半导体发光器件，其中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顺序地布置在所述极性修改层上。
9.如权利要求8所述的半导体发光器件，其中在所述发光叠层中，至少所述第一导电半导体层的上表面包括N极性表面。
10.如权利要求8所述的半导体发光器件，其中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各个上表面包括N极性表面。
11.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述基底层形成在包括与所述基底层的材料不同的材料的衬底上。
12.如权利要求11所述的半导体发光器件，其中所述衬底包括蓝宝石，并且所述衬底朝向所述基底层的表面是Al极性表面。
13.如权利要求11所述的半导体发光器件，其中所述基底层包括A1N，并且在所述基底层与所述衬底之间不具有包括GaN的不同基底层。
14.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述基底层具有20至200nm的厚度。
15.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述极性修改层具有0.3至IOnm的厚度。
16.一种半导体发光器件，包括: 衬底； 布置在所述衬底上的基底层，所述基底层包括AlN并且具有Al极性上表面； 极性修改层，其布置在所述Al极性上表面上并且包括Al氧化物；以及 氮化物半导体层，其布 置在所述极性修改层上并且具有N极性上表面。
17.—种制造半导体发光器件的方法，包括步骤: 在衬底上形成包括III族氮化物半导体的基底层； 通过至少对所述基底层的上表面进行氧化或氮化处理来形成极性修改层；以及在所述极性修改层上形成发光叠层，所述发光叠层包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层。
18.如权利要求17所述的方法，其中形成所述极性修改层的步骤包括通过对所述基底层的上表面进行氧化来形成具有一至十个原子层的氧化膜。
19.如权利要求18所述的方法，其中形成所述极性修改层的步骤是在臭氧气体气氛下执行的。
20.如权利要求17所述的方法，其中形成所述发光叠层的步骤包括在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中的至少一个的上表面上形成N极性表面。
【文档编号】H01L33/02GK103811603SQ201310567368
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2012年11月14日
【发明者】李相沌, 徐钟旭, 韩尚宪 申请人:三星电子株式会社