发光器件以及照明系统的制作方法

发光器件以及照明系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种发光器件、制造发光器件的方法、发光器件封装件以及照明系统。该发光器件包括：第一导电型半导体层(112)；在所述第一导电型半导体层(112)上的InxGa1-xN层(151)(其中，0<x≤1)；在所述InxGa1-xN层(151)上的GaN层(152)；在所述GaN层(152)上的第一Aly1Ga1-y1N层(153)(其中，0<y1≤1)；在所述第一Aly1Ga1-y1N层(153)上的有源层(114)；以及在所述有源层(114)上的第二导电型半导体层(116)。
【专利说明】发光器件以及照明系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及发光器件、制造发光器件的方法、发光器件封装件以及照明系统。

【背景技术】
[0002] 发光器件包括具有将电能转换为光能的特性的P-N结二极管。发光器件可以包括 属于周期表上的第III族和第V族的化合物半导体。发光器件可通过调节化合物半导体的 组分比率来表现出各种颜色。
[0003] 当向LED施加正向电压时，N层的电子与P层的空穴复合，使得可以生成与导带和 价带之间的能隙对应的能量。该能量主要以热或光的形式发出。在LED的情况下，该能量 形成为光的形式。
[0004] 例如，氣化物半导体表现出优异的热稳定性和宽的带隙能量（bandgap energy)， 使得氮化物半导体在光学器件和高功率电子器件的领域显著突出。特别地，采用氮化物半 导体的蓝色、绿色和UV发光器件已经商业化并被广泛使用。
[0005] 近来，由于对高效率LED需求的增加，所以已经提出对改进发光强度的要求。根据 相关技术，随着电流的增大，出现了电流拥挤现象，降低了光输出功率（Po)，这称为"电流拥 挤（current crowding)现象，
[0006] 因此，提高对改进电流散布和发光强度的要求以便于克服电流拥挤。
[0007] 另外，根据相关技术，表现出高迁移率的电子（热电子）未被限制到量子阱中，而 溢出到P型半导体层中，使得发光效率降低。


【发明内容】

[0008] 本发明提供了 一种能够通过改进电流散布来改进发光强度的发光器件、制造发光 器件的方法、发光器件封装件以及照明系统。
[0009] 另外，本发明提供了一种能够通过将电子限制到有源层中来改进发光效率的发光 器件、制造发光器件的方法、发光器件封装件以及照明系统。
[0010] 根据本发明，提供了一种发光器件，该发光器件包括：第一导电型半导体层 (112);在所述第一导电型半导体层（112)上的IrixGa^N层（151)(其中，〇<χ彡1);在所 述 InxGai_xN 层（151)上的 GaN 层（152);在所述 GaN 层（152)上的第一六1#&1_，层（153) (其中，0<yl彡1);在所述第一（153)上的有源层（114);以及在所述有源层 (114)上的第二导电型半导体层（116)。
[0011] 根据本发明，提供了 一种发光器件，该发光器件包括：第一导电型半导体层 (112);在所述第一导电型半导体层（112)上的InxG ai_xN层（151)(其中，0<x彡1);在所 述 Ir^GapXN 层（151)上的 GaN 层（152);在所述 GaN 层（152)上的第一AlyiGa^NM (153) (其中，〇<yl彡1);在所述第一六1#&1_#层（153)上的GaN基超晶格层（124);在所述GaN 基超晶格层（124)上的有源层（114);以及在所述有源层（114)上的第二导电型半导体层 (116)。所述GaN基超晶格层（1?)可以具有在从所述第一导电型半导体层（112)朝向所 述有源层（114)的方向上降低的带隙能级（bandgap energy level)。第一带隙能级与第二 带隙能级之间的差（D)可以等于或高于所述GaN基超晶格层（U4)的光子能级。
[0012]另外，提供了一种包括包含发光器件的照明单元的照明系统。 _3]本发明可以提供能够通过改进电流散布来改进发光强度的发光器件、制造发光器 件的方法、发光器件封装件以及照明系统。
[0014]本发明可以提供能够通过将电子限制到有源层中来提高发光效率的发光器件、制 造发光器件的方法、发光器件封装件以及照明系统。

【专利附图】

【附图说明】
[0015] 图1是示出了根据第一实施方案的发光器件的截面图。
[0016] 图2是示出了根据第一实施方案的发光器件的能带图的视图。
[0017] 图3是示出了根据实施方案的发光器件的电子浓度数据的图表。
[0018] 图4是示出了根据第二实施方案的发光器件的截面图。
[0019] 图5是示出了根据第二实施方案的发光器件的能带图的图表。
[0020]图6至图7是示出了根据实施方案的发光器件的制造工艺的截面图。
[0021]图8是示出了根据实施方案的发光器件封装件的截面图。
[0022]图9是示出了包括根据实施方案的发光器件的照明系统的实例的分解透视图。

【具体实施方式】
[0023] 在下文中，将参照附图描述根据实施方案的发光器件、发光器件封装件以及照明 系统。
[0024] 在实施方案的描述中，应当理解，当层（或膜）被称作在另一层或衬底"上"时，其 可以直接在另一层或衬底上，或者也可以存在中间层。此外，应当理解，当层被称作在另一 层"下"时，其可以直接在另一层下，也可以存在一个或更多个中间层。另外，还应当理解， 当层被称作在两层"之间"时，其可以是两层之间唯一的层，或者也可以存在一个或更多个 中间层。（实施方案）
[0025] 图1是示出了根据第一实施方案的发光器件101的截面图，图2是示出了根据第 一实施方案的发光器件100的能带图的视图。
[0026] 根据实施方案的发光器件101包括：第一导电型半导体层112 ;在所述第一导电 型半导体层112上的InxGai_xN层151(其中，0<x彡1);在所述In xGai_xN层151上的GaN层 152 ;在所述GaN层 152 上的第一 AlylGai-ylN层 153(其中，0<yl 彡 1);在所述第一 AlylGai-ylN 层153上的有源层114 ;以及在所述有源层114上的第二导电型半导体层116。
[0027] 另外，实施方案还包括介于所述第一 AlylGai_ylN层153与所述有源层114之间的 GaN基超晶格层124。所述GaN基超晶格层124可以具有在从所述第一导电型半导体层112 朝向所述有源层114的方向上降低的带隙能级。
[0028] 图3是示出了根据实施方案的发光器件100的电子浓度数据的图表。
[0029] 根据实施方案，如果发光器件1〇〇具有图2所示的结构，则发光器件1〇〇可以具有 图3所示的电子浓度梯度。
[0030] 根据实施方案，包括InxGai_xN层ΙδΙ/GaN层1δ2/第一八1# &1_#层I53的电流散 布结构150设置在有源层114下，从而高效地散布电子以克服光输出功率（Po)由于电流增 大而减小的效率下降现象。
[0031 ] 例如，根据实施方案，由于InxGahN层151/GaN层152/第一 AlyiGamN层153的 结构，电子隧穿是可能的，使得可以高效地散布电子以克服效率下降现象。
[0032] InxGaiiN层151中包含的铟的浓度可以在2%至15%范围内。为了产生Ir^Ga^N 层151与GaN层152之间的有意义的带隙能差，铟的浓度可以为2%或更大。为了防止电子 被俘获，铟的浓度不可以超过15 %。
[0033] 如图2所示，根据实施方案的GaN基超晶格层124可以具有在从所述第一导电型 半导体层112朝向所述有源层114的方向上降低的带隙能级。
[0034] 例如，GaN基超晶格层124可以具有在从所述第一导电型半导体层112朝向所述 有源层114的方向上以阶梯形式降低的带隙能级，然而实施方案不限于此。
[0035] 例如,GaN基超晶格层124可以包括：第一组GaN基超晶格层121，所述第一组GaN 基超晶格层121在与第一导电型半导体层112相邻的区域A处的具有第一带隙能量；以及 第二组GaN基超晶格层122,所述第二组GaN基超晶格层122具有低于第一导电型半导体层 112上的第一带隙能量的第二带隙能量（区域B)。
[0036] 另外，GaN基超晶格层124还可以包括第三组GaN基超晶格层123,该第三组GaN 基超晶格层123具有第三带隙能量,设置在第二组GaN基超晶格层122上，并且设置在与有 源层114相邻的区域C处。
[0037] 第三带隙能量可以等于或低于第二带隙能量，然而实施方案不限于此。
[0038] 在此情况下，第一组GaN基超晶格层121可以包括第一组阱121w和第一组势垒 121b，第二组GaN基超晶格层可以包括第二组阱122w和第二组势垒122b,以及第三组GaN 基超晶格层123可以包括第三组阱123w和第三组势垒123b。
[0039] GaN基超晶格层124可以包括InxGai_xN/GaN超晶格层（其中，0<χ<1)，并且第一带 隙能级与第二带隙能级之间的差D可以等于或高于GaN基超晶格层的光子能级。
[0040] 例如，仅当GaN基超晶格层中属于每个组的阱深度的差（能差）等于或高于InGaN 的光子能量（大约88meV)时，热电子的能量的一部分才会转换成光子能量的形式。
[0041] 根据实施方案的GaN基超晶格层124具有至少两个能阶且有源层114的量子阱 (多量子阱）114w的深度为大约200meV，所以可以提供多个能阶且可以通过用最小光子能 除量子阱的深度来确定能阶的数目。
[0042] 根据实施方案，可以通过调节每个组的阱中包含的铟的浓度来调节每个组的能 级。
[0043] 例如，可以将第二组GaN基超晶格层中包含的铟的浓度设定成比第一组GaN基超 晶格层U1中包含的铟的浓度低的值，从而将第二组阱122w的能级减小为低于第一组阱 121w的能级。
[0044] 根据实施方案，通过具有多个能阶（energy st印）的GaN基超晶格层来冷却热电 子，使得可以提供具有有效电子注入层的高功率发光器件。
[0045] 根据实施方案，可以控制每个组的GaN基超晶格层的厚度以便于通过高效冷却热 电子来改进电子注入效率。
[0046] 例如，第一组GaN基超晶格层121的厚度可以薄于第二组GaN基超晶格层122的 厚度。
[0047] 在此情况下，第一组GaN基超晶格层121的第一组讲121w的厚度可以等于第一组 GaN基超晶格层121的第一组势垒121b的厚度，并且第一组阱121w和第一组势垒121b可 以制备有多个循环。例如，可以将第一组阱121w和第一组势垒121b控制为具有在大约lrnn 至3nm的范围内的相同厚度，并且可以制备有多个循环使得与存在单一厚度的阱和单一厚 度的势垒的情况相比可以有效地冷却热载流子。
[0048] 另外,可以将第二组GaN基超晶格层122的第二组阱122w和第二组势垒122b控 制为具有在大约lnm至3mn的范围内的相同厚度，并且可以制备有多个周期使得与存在单 一厚度的阱和单一厚度的势垒的情况相比可以有效地冷却热载流子。
[0049] 此时，第二组阱122w的厚度可以等于第一组阱121w的厚度，并且第二组势垒122b 的厚度可以等于第一组势垒121b的厚度。从而，即使载流子识别出GaN基超晶格层中的预 定能量势垒，由于阱和势垒具有规则的厚度，所以载流子不会湮灭在GaN基超晶格层内，使 得载流子可以平滑地注入。
[0050] 根据实施方案，第二组GaN基超晶格层122的总厚度可以厚于第一组GaN基超晶 格层121的总厚度。例如，第二组GaN基超晶格层122可以包括重复地形成大约8至12个 循环的第二组阱122w和第二组势垒122b，并且第一组GaN基超晶格层121可以包括重复地 形成大约3至5个循环的第一组阱121w和第一组势垒121b。
[0051] 根据实施方案，由于可以在遇见部分冷却的热载流子的第二组GaN基超晶格层 122中而不是在最初遇见热载流子的第一组GaN基超晶格层121中将热载流子稳定地冷却 较长时间，所以热载流子可以被高效地冷却而不会被溢出。
[0052] 另外，根据实施方案，第三组GaN基超晶格层123的第三组阱123w的厚度可以等 于第二组阱122w的厚度并薄于第三组势垒123b的厚度。
[0053] 例如，第二组讲l23w的厚度可以在大约lnm至大约3nm的范围内，并且第三组势 垒123b的厚度可以在大约7nm至大约1 lnm的范围内，然而实施方案不限于此。
[0054] 根据实施方案，第三组势垒12?可以与有源层114相邻，并且作为最终势垒的第 三组势垒123b的厚度可以厚于其他组的势垒和阱的厚度。
[0055] 根据实施方案，第三组势垒12?可以掺杂有第一导电元素以改进电子注入效率。
[0056] 例如，根据实施方案，还在第三组势垒123b与有源层114的量子阱114w之间设置 非掺杂的GaN层125,以防止掺杂在第三组势垒123b中的第一导电元素扩散到有源层114 中并阻挡用于发光的复合。
[0057] 根据实施方案,通过具有多个能阶的GaN基超晶格层来冷却热电子，使得可以提 供具有有效电子注入层的高功率发光器件。
[0058]根据实施方案，可以提供能够通过改进电流散布来改进发光强度的发光器件、制 造发光器件的方法、发光器件封装件以及照明系统。
[0059] 另外，根据实施方案，可以通过能够通过将电子限制到有源层中来改进发光效率 的发光器件、制造发光器件的方法、发光器件封装件以及照明系统。
[0060] 图4是示出了根据第二实施方案的发光器件102的截面图，图5是示出了根据第 二实施方案的发光器件102的能带图的图表。
[0061] 根据第二实施方案的发光器件102可以利用第一实施方案的发光器件的技术特 征。
[0062] 根据第二实施方案，与第一实施方案不同的是可以不提供GaN基超晶格层124。
[0063]另外，根据第二实施方案的发光器件102还可以包括在第一 AlylGai_ylN层153(其 中，0<yl彡1)与有源层114之间的第二154(其中，0<y2彡1)。
[0064] 第二Aly2Gai-y2N层154的带隙能量可以高于第一Al ylGai_ylNM 153的带隙能量。
[0065] 因此，增大电极的隧穿效应以增强电流散布，从而克服效率下降现象。
[0066]另外，根据第二实施方案，还可以在第一导电型半导体层112与Ιη#&1_ ΣΝ层151之 间设置具有比第一导电型半导体层112的浓度高的第二浓度的第二浓度第一导电型半导 体层113。
[0067] 第二浓度第一导电型半导体层113的带隙能量可以大于InxGai_ xN层151的带隙能 旦 -?. 〇
[0068]根据实施方案，提供第二浓度第一导电型半导体层113以提高载流子注入效率， 并且通过高掺杂电极扩散电流的电流散布结构150将电流散布在发光器件芯片中，从而有 效地克服了效率下降现象。
[0069]在后文中，将参照图6和图7来描述制造根据实施方案的发光器件的方法。即使 将参照图6和图7来描述制造根据第一实施方案的发光器件的方法，但是实施方案不限于 此。
[0070] 同时，尽管图6示出了根据实施方案的发光器件101生长在预定生长衬底105上 的横向型发光器件，但是实施方案不限于此。实施方案适用于电极形成于在去除了生长衬 底之后暴露于外部的第一导电型半导体层上的垂直型发光器件。
[0071] 首先，在如图6所示的根据实施方案的发光器件中，衬底105可以包括表现出优异 热导率的材料。衬底1〇 5可以包括导电衬底或绝缘衬底。例如，衬底105可以包括蓝宝石 (A1203)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP、Ge 和 Ga203 中至少之一。
[0072] 根据实施方案，提供光反射图案以提高光提取效率。例如，衬底105可以包括图案 化蓝宝石衬底（PSS)以提高光提取效率。
[0073] 另外，根据实施方案，在衬底105上形成缓冲层107和非掺杂的半导体层（未示 出）以减弱发光结构110的材料与衬底105的材料之间的晶格失配。例如，缓冲层1〇7可 以由弟III-V族化合物半导体形成。具体地，缓冲层1〇7可以包括GaN、InN、AIN、InGaN、 AlGaN、InAlGaN和AlInN中至少之一，然而实施方案不限于此。
[0074] 然后，在非掺杂的半导体层上形成第一导电型半导体层112。例如，第一导电型半 导体层112可以包括具有Ii^AlyGamr'KO彡X彡1，〇彡y彡1，并且〇彡x+y彡1)的组成 式的半导体材料。具体地，弟一导电型半导体层112可以包括GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、 InAlGaN、AlInN、AlGaAs、InGaAs、AlInGaAs、GaP、AlGaP、InGaP、AlInGaP 和 InP 中至少之 一，但是实施方案不限于此。
[0075]接下来，在第一导电型半导体层112上设置包括InxGai_xN层151/GaN层152/第一 AlylGa1_ylf'^ I53的电流散布结构15〇,从而局效地散布电子以克服光输出功率（p〇)由于电 流增大而减小的效率下降现象。
[0076]例如，根据头施方案，由于Ir^Ga^N层151/GaN层152/第一 Alj^Ga^yiN层153的 结构，电子隧穿是可能的，所以可以高效地散布电子以克服效率下降现象。
[0077] 根据实施方案，GaN层152的带隙能量可以高于InxGai_ xN层151的带隙能量。
[0078] GaN层152的带隙能量可以低于所述第一 AlylGai_ylN层153的带隙能量。
[0079] 另外，InxGai_xN层151的带隙能量可以高于有源层114中量子阱114w的带隙能量。
[0080] 此外，第一 AlylGai_ylNM 153的带隙能量可以高于有源层114中量子势垒114b的 带隙能量。
[0081] 根据实施方案，提供能带隙（energy bandgap)结构中任一种，使得电子隧穿是可 能的，从而克服效率下降现象。
[0082] Ιηχ6&1_χΝ层151中包含的铟的浓度可以在2%至15%范围内。为了产生Ir^Ga^N 层151与GaN层152之间的有意义的带隙能差，铟的浓度可以为2%或更多。为了防止电子 被俘获，铟的浓度不可以超过15%。
[0083] 可以在电流散布结构150上形成GaN基超晶格层124,并且GaN基超晶格层124可 以具有在从所述第一导电型半导体层112朝向所述有源层114的方向上降低的带隙能级。
[0084] 例如，根据实施方案，GaN基超晶格层124可以包括：第一组GaN基超晶格层121， 所述第一组GaN基超晶格层121具有第一带隙能量；以及第二组GaN基超晶格层122,所述 第二组GaN基超晶格层122具有低于第一带隙能量的第二带隙能量并且设置在第一组GaN 基超晶格层121上。
[0085] 另外，GaN基超晶格层124还可以包括第三组GaN基超晶格层123,该第三组GaN 基超晶格层123具有第三带隙能量并且设置在第二组GaN基超晶格层122上。
[0086] 在此情况下，第一组GaN基超晶格层121可以包括第一组阱121w和第一组势垒 121b，第二组GaN基超晶格层可以包括第二组阱122w和第二组势垒122b，第三组GaN基超 晶格层123可以包括第三组阱123w和第三组势垒123b。
[0087] GaN基超晶格层124可以包括Ir^Ga^N/GaN超晶格层（其中，0<χ<1)，并且第一带 隙能级与第二带隙能级之间的差D可以等于或高于GaN基超晶格层的光子能级。
[0088] 根据实施方案，第一组GaN基超晶格层121的第一组阱l2lw的生长温度可以高于 第二组GaN基超晶格层122的第二组阱122w的生长温度。例如，可以在大约500°C或以下 的温度下生长第一组阱121w，而可以在大约900?或以上的温度下生长第二组陇122w。
[0089] 可以在大约800°C或以上的温度下生长GaN基超晶格层124。
[0090] 根据实施方案，可以通过PL (光子发光）次峰值位置来控制GaN基超晶格层124 中每个组的阱中铟（In)的量，然而实施方案不限于此。
[0091] 根据实施方案，可以通过控制每个组的阱中铟的浓度来控制每个组的能级。例如， 可以将第二组GaN基超晶格层122中铟的浓度设定成高于第一组GaN基超晶格层121中铟 的浓度。在此情况下，第二组阱122w的能级可以低于第一组阱121 W的能级。
[0092] 根据实施方案，通过具有多个能阶的GaN基超晶格层来冷却热电子，使得可以提 供具有有效电子注入层的闻功率发光器件。
[0093] 另外，根据实施方案，可以控制每个组的GaN基超晶格层的厚度以便于通过更高 效地冷却热电子来改进电子注入效率。
[0094] 例如，第一组GaN基超晶格层121的厚度可以薄于第二组GaN基超晶格层122的 厚度。
[0095] 此时，第一组GaN基超晶格层121的第一组阱121w的厚度可以等于第一组GaN基 超晶格层121的第一组势垒121b的厚度，并且第一组阱l2lw和第一组势垒mb可以制备 有多个循环。例如，可以将第一组阱Ulw和第一组势垒mb控制为具有在大约lnm至3nm 的范围内的相同厚度，并且可以制备有多个循环使得与存在单一厚度的阱和单一厚度的势 垒的情况相比可以高效地冷却热载流子。
[0096] 另外，第二组GaN基超晶格层122的第二组阱lMw和第二组势垒122b可以被控 制成具有在大约lnm至3nm的范围内的相同厚度，并且可以制备有多个循环使得与存在单 一厚度的阱和单一厚度的势垒的情况相比可以高效地冷却热载流子。
[0097] 在此情况下，第二组阱122w的厚度可以等于第一组阱121w的厚度,并且第二组势 垒122b的厚度可以等于第一组势垒121b的厚度。从而，即使载流子识别出GaN基超晶格 层中的预定能量势垒，由于阱和势垒具有规则的厚度，所以载流子不会湮灭在GaN基超晶 格层内，使得载流子可以平滑地注入。
[0098] 根据实施方案，第二组GaN基超晶格层I22的总厚度可以厚于第一组GaN基超晶 格层121的总厚度。
[0099] 根据实施方案，由于可以在遇见部分冷却的热载流子的第二组GaN基超晶格层 122中而不是在最初遇见热载流子的第一组GaN基超晶格层121中将热载流子稳定地冷却 较长时间，所以热载流子可以被高效地冷却而不会被溢出。
[0100] 另外，根据实施方案，第三组GaN基超晶格层123的第三组阱123W的厚度可以等 于第二组阱122w的厚度并薄于第三组势垒123b的厚度。
[0101] 根据实施方案，第三组势垒123b可以与有源层114相邻，并且作为最终势垒的第 三组势垒123b的厚度可以厚于其他组的势垒和阱的厚度。
[0102] 根据实施方案，第三组势垒123b掺杂有第一导电元素以改进电子注入效率。根据 实施方案，第三组势垒123b可以重度掺杂有Si使得可以改进电子注入效率。例如，第三组 势垒123b可以掺杂有19cc或更多的Si，然而实施方案不限于此。
[0103] 另外，根据实施方案，还在第三组势垒123b与有源层114的量子阱114W之间设置 非掺杂的GaN层125,以防止掺杂在第三组势垒123b中的第一导电元素扩散到有源层1H 中并阻挡用于发光的复合。
[0104] 根据实施方案，通过具有多个能阶的GaN基超晶格层来冷却热电子，使得可以提 供具有有效电子注入层的高功率发光器件。
[0105] 然后，在非掺杂的GaN层125上形成有源层114。
[0106] 根据实施方案，有源层114可以包括单量子阱结构、多量子阱（MQW)结构、量子线 结构和量子点结构中至少之一。
[0107] 例如，有源层114可以具有通过注入TMGa气体、NH3气体、队气体和三甲基铟 (TMIn)气体来形成的MQW结构，然而实施方案不限于此。
[0108] 有源层 114 的阱层 114w/ 势垒层 114b 可以包括 InGaN/GaN、InGaN/InGaN、GaN/ AlGaN、InAlGaN/GaN、GaAs (InGaAs) /AlGaAs 和 GaP (InGaP) /AlGaP 对结构中至少之一，然而 实施方案不限于此。阱层可以由带隙小于势垒层的带隙的材料形成。
[0109] 可以在大约150托至大约250托的压力和大约750°C至800?的温度的条件下生 长势垒层114b，然而实施方案不限于此。
[0110] 然后，根据实施方案，在有源层114上形成第二导电型GaN基层129。
[0111 ] 根据实施方案，第二导电型GaN基层129执行有源层114的电子阻挡功能和MQW包 覆功能，使得可以改进发光效率。例如第二导电型GaN基层129可以包括基于AlxInyGa (1_x_y> NOXxSUOSygD的半导体，并且可以具有比有源层114的能带隙高的能带隙。第二 导电型GaN基层129可以具有大约100A至大约600人的厚度，然而实施方案不限于此。
[0112]另外，第二导电型GaN基层129可以包括AlzGaa- z)N/GaN(0彡z彡1)超晶格层，然 而实施方案不限于此。
[0113]可以将P型离子注入到第二导电型GaN基层129中以高效地阻挡溢出电子并增强 空穴注入效率。例如，将Mg离子以在大约l〇18/cm3至102〇/cm 3的范围内的浓度注入到第二 导电型GaN基层129中，以高效地阻挡溢出电子并增强空穴注入效率。
[0114]接下来，在第二导电型GaN基层129上形成第二导电型半导体层116。
[0115]第二导电型半导体层lie可以包括半导体化合物。第二导电型半导体层116可以 通过使用第III-V-II-VI族化合物半导体来实现，并且可以掺杂有第二导电型掺杂剂。 [0116]例如，第二导电型半导体层116可以包括具有InxAlyGahyNiO彡X彡1,0彡y彡1， 并且0矣x+y在1)组成式的半导体材料。如果第二导电型半导体层116为p型半导体层， 则用作P型掺杂剂的第二导电掺杂剂可以包括Mg、Zn、Ca、Sr或Ba。
[0117] 此后，第二导电型半导体层116上可以设置有透射电极130。透射电极130可以包 括透射欧姆层，并且可以通过层叠单一金属或通过在多层中层叠金属合金和金属氧化物使 得可高效地执行载流子注入来形成透射电极130。
[0118] 透射电极130可以包括IT0 (铟锡氧化物）、IZ0 (铟锌氧化物）、IZT0 (铟锌锡氧 化物）、IAZ0(铟铝锌氧化物）、IGZ0(铟镓锌氧化物）、IGT0(铟镓锡氧化物）、AZ0 (铝锌 氧化物）、ΑΤΟ (锑锡氧化物）、GZ0 (镓锌氧化物）、IZON(IZO氮化物）、AGZ0(A1-Ga ZnO)、 IGZ0 (In-GaZn0)、ZnO、Ir0x、RuOx和NiO中至少之一，然而实施方案不限于此。
[01191 根据实施方案，第一导电型半导体层112可以包括N型半导体层，并且第二导电型 半导体层116可以包括P型半导体层，然而实施方案不限于此。另外，可以在第二导电型半 导体层116上形成具有与第二导电型半导体层116的极性相反的极性的半导体层，例如，N 型半导体层（未示出）。因此，发光结构110可以包括N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结 构和P-N-P结结构中之一。
[0120] 随后，如图7所示，可以移除透射电极130、第二导电型半导体层116、第二导电型 GaN基层129、有源层114和GaN基超晶格层124各自的一部分，以将第一导电型半导体层 112暴露于外部。
[0121]然后，在透射电极130上形成第二电极132,并且在露出的第一导电型半导体层 112上形成第一电极131。
[0122]根据实施方案，可以提供能够通过改进电流散布来改进发光强度的发光器件、制 造发光器件的方法、发光器件封装件以及照明系统。
[0123] 另外，根据实施方案，可以提供能够通过将电子限制到有源层中来改进发光效率 的发光器件、制造发光器件的方法、发光器件封装件以及照明系统。
[0124] 图8是示出了根据实施方案的发光器件封装件200的截面图。
[0125] 根据实施方案的发光器件封装件200包括封装件主体205、在封装件主体205上形 成的第三电极层21 3和第四电极层214、在封装件主体205上设置的并且电连接到第三电极 层213和第四电极层214的发光器件100以及包围发光器件loo的模制构件240。
[0126] 封装件主体205可以包括硅、合成树脂或金属材料。在发光器件100周围可以形 成倾斜表面。
[0127]第三电极层213和第四电极层214可以彼此电绝缘，以将功率供应到发光器件 100。另外，第三电极层213和第四电极层214反射来自发光器件1()〇的光，以提高光效率 并且使从发光器件100生成的热耗散到外部。
[0128]在图1中示出的横向型发光器件可以被用作为发光器件1〇〇,然而实施方案不限 于此。
[0129]发光器件1〇〇可以被安装到封装件主体205或第三电极层213和第四电极层214 上。
[0130]可以通过引线接合方案、倒装芯片接合方案和芯片接合方案中至少之一将发光器 件100电连接到第三电极层213和/或第四电极层214。根据实施方案，发光器件100通过 导线电连接到第三电极层21 3,并且通过芯片接合方案电连接到第四电极层214,然而实施 方案不限于此。
[0131]模制构件23〇包围发光器件100以保护发光器件100。另外，模制构件 230可以包 括磷光体232以改变从发光器件1〇〇发射的光的波长。
[0132]可以将根据实施方案的多个发光器件或发光器件封装件排列在衬底上，并且可以 将包括导光板、棱镜片、扩散片或突光片的光学构件设置在从发光器件封装件发射的光的 光路上。发光器件封装件、衬底和光学构件可以用作为背光单元或照明单元。例如，照明系 统可以包括背光单元、照明单元、指示器、灯或街灯。
[0133]图9是包括根据实施方案的发光器件的照明系统的实例的分解透视图。
[0134]如图9所示，根据实施方案的照明系统可以包含盖2100、光源模块2200、散热器 2400、电源部分2600、内壳2700和插座2800。根据实施方案的照明系统还可以包括构件 2300和保持器2500中的至少一个。光源模块2200可以包括根据实施方案的发光器件 100 或发光器件模块200。
[0135]例如，盖2100可以具有灯泡形状、半球形状、部分开放的中空形状。盖21〇〇可以 与光源模块2200光学耦接。例如，盖21〇〇可以对从光源模块提供的光进行漫射、散射或激 发。盖 2100可以是一种光学构件。盖2100可以与散热器2400耦接。盖2100可以包括与 散热器2400耦接的耦接部分。
[0136]盖2100可以包括涂覆有乳白色涂料的内表面。乳白色涂料可以包括漫射材料以 对光进行漫射。盖2100的内表面的表面粗糙度可以大于盖2100的外表面的粗糙度。为了 充分地散射和漫射来自光源模块2200的光的目的而设置表面粗糙度。
[0137]例如，盖2100的材料可以包括玻璃、塑料、聚丙烯（pp)、聚乙烯（PE)或聚碳酸酯 (PC)。在以上材料中，聚碳酸酯（pc)具有优异的耐光性、耐热性和强度。盖21〇〇可以为透 明的，使得使用者可以从外部查看光源模块2 2〇0，或者可以为不透明的。盖2100可以通过 吹塑（blowmolding)方案来形成。
[0138]光源模块22〇〇可以设置在散热器2400的一个表面上。因此，来自光源模块2200 的热被传递到散热器2400。光源模块MOO可以包括光源2210、连接板2230和连接器2250。 [0 139]构件23〇0设置在散热器2400的顶表面上，并且包括其中插入多个光源2210和连 接器2250的引导槽2310。引导槽231〇对应于连接器2250和光源2210的衬底。
[0M0]构件23〇0的表面可以涂覆有光反射材料。例如，构件2300的表面可以涂覆有白 色涂料。构件23〇0将由盖2100的内表面反射并且返回到光源模块2200的方向的光再次 反射到盖2100的方向。因此，可以提高根据实施方案的照明系统的光效率。
[0141]例如，构件2300可以包括绝缘材料。光源模块2200的连接板2230可以包括导电 材料。因此，散热器2400可以电连接到连接板223(^构件2300可以由绝缘材料来配置，由 此防止连接板2 23〇与散热器2400电短路。散热器2400接收来自光源模块2200和电源部 分2600的热，并且将热进行辐射。
[0142] 保持器2500覆盖内壳2700的绝缘部分2710的容纳槽2719。因此，将容纳在内壳 2700的绝缘部分2710中的电源部分2600封闭。保持器2500包括引导突起2510。引导突 起2510具有使得电源部分2600的突起穿过的孔。
[0143] 电源部分2600对从外部接收的电信号进行处理或转换，并且将经处理或经转换 的电信号提供给光源模块22〇0。电源部分2600容纳在内壳2700的容纳槽中，并且通过保 持器 25〇0被封闭在内壳2700的内部。
[0144] 电源部分2600可以包括突起2610、引导部分2630、基底2650和延伸部分2670。 [0145]引导部分2630具有从基底2650的一侧向外部突出的形状。可以将引导部分2630 插入到保持器2 5〇0中。在基底265〇的一个表面上可以设置多个部件。例如，所述部件可 以包括：将从外部电源提供的AC电力转换为DC电力的DC转换器；控制光源模块2200的驱 动的驱动芯片；和保护光源模块2200的静电放电（ESD)保护装置，然而实施方案不限于此。 [0 146]延伸部分2670具有从基底2650的相对侧向外部突出的形状。延伸部分2670插 入到内壳27〇0的连接部分27 5〇的内部，并且接收来自外部的电信号。例如，延伸部分2670 的宽度可以小于或等于内壳2700的连接部分2750的宽度。将"+电线，，和电线，，的第 一端子电连接到延伸部分267〇,并且可以将"+电线"和电线"的第二端子电连接到插座 2800 0
[0147]内壳2700可以在其中包括模制部分以及电源部分2600。通过使模制液体硬化来 制备模制部分，并且可以通过模制部分将电源部分2600固定在内壳2700的内部。
[0148]根据本实施方案的发光器件及其制造方法、发光器件封装件以及照明系统，可以 提闻光提取效率。
[0149]另外，根据实施方案，可以提高光学效率。
[0150]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 是指结合该实施方案所描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案 中。在说明书的各种位置中出现这样的短语未必都指代相同的实施方案。此外，当结合任 何实施方案描述特定特征、结构或特性时，认为结合其他实施方案实现这样的特征、结构或 特性在本领域技术人员的能力范围之内。
[0151]尽管已经参照多个说明性实施方案对实施方案进行了描述，但应该理解的是，本 领域技术人员可以做出落在本公开内容的原理的精神和范围之内的许多其他修改和实施 方案。更具体地，可以在本公开内容、附图和所附权利要求的范围之内对主题组合布置的部 件部分和/或布置进行各种变型和修改。除了部件部分和/或布置的变型和修改之外，替 代使用对本领域技术人员也是明显的。
【权利要求】
1. 一种发光器件，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InPahN层，其中，0〈x < 1 ; 在所述InxGai_xN层上的GaN层； 在所述GaN层上的第一八'和卜…层，其中，0〈yl彡1 ; 在所述第一 Al^Gapy#层上的有源层；以及 在所述有源层上的第二导电型半导体层。
2. 根据权利要求1所述的发光器件，其中所述InxGai_xN层中包含的铟的浓度为2%至 15%。
3. 根据权利要求1所述的发光器件，其中所述GaN层的带隙能量高于所述InxGai_xN层 的带隙能量。
4. 根据权利要求1所述的发光器件，其中所述GaN层的带隙能量低于所述第一 的带隙能量。
5. 根据权利要求1所述的发光器件，其中所述InxGai_xN层的带隙能量高于所述有源层 的量子阱的带隙能量。
6. 根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一 AlylGai_ylN层的带隙能量高于所述 有源层的量子势垒的带隙能量。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的发光器件，还包括介于所述第一 与所述有源层之间的第二，其中，0〈y2彡1。
8. 根据权利要求7所述的发光器件，其中所述第二Aly2G&1_y2N层的带隙能量高于所述 第一 AlylGai_ylN层的带隙能量。
9. 根据权利要求1至6中任一项所述的发光器件，还包括第二浓度第一导电型半导体 层，所述第二浓度第一导电型半导体层介于所述第一导电型半导体层与所述In xGai_xN层之 间，并且所述第二浓度第一导电型半导体层具有高于所述第一导电型半导体层的浓度的第 二浓度。
10. 根据权利要求9所述的发光器件，其中所述第二浓度第一导电型半导体层的带隙 能量高于所述InxGai_ xN层的带隙能量。
11. 根据权利要求1至6中任一项所述的发光器件，还包括介于所述第一 与所述有源层之间的GaN基超晶格层。
12. 根据权利要求11所述的发光器件，其中所述GaN基超晶格层具有在从所述第一导 电型半导体层朝向所述有源层的方向上减小的带隙能级。
13. 根据权利要求12所述的发光器件，其中所述GaN基超晶格层包括：具有第一带隙 能量的第一组GaN基超晶格层；以及设置在所述第一导电型半导体层上的第二组GaN基超 晶格层，所述第二组GaN基超晶格层具有低于所述第一带隙能量的第二带隙能量。
14. 根据权利要求13所述的发光器件，其中第一带隙能级与第二带隙能级之间的差等 于或商于所述GaN基超晶格层的光子能级。
15. 根据权利要求13所述的发光器件，其中所述GaN基超晶格层还包括第三组GaN基 超晶格层，所述第三组GaN基超晶格层设置在所述第二组GaN基超晶格层上并且具有第三 带隙能量。
16. 根据权利要求13所述的发光器件，其中所述第一组GaN基超晶格层的厚度薄于所 述第二组GaN基超晶格层的厚度。
17. -种发光器件，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InPahN层，其中，0〈x < 1 ; 在所述InxGai_xN层上的GaN层； 在所述GaN层上的第一八'和卜…层，其中，0〈yl彡1 ; 在所述第一 AlylGai_ylN层上的GaN基超晶格层； 在所述GaN基超晶格层上的有源层；以及 在所述有源层上的第二导电型半导体层， 其中所述GaN基超晶格层具有在从所述第一导电型半导体层朝向所述有源层的方向 上减小的带隙能级，以及 第一带隙能级与第二带隙能级之间的差等于或高于所述GaN基超晶格层的光子能级。
18. 根据权利要求17所述的发光器件，其中所述GaN基超晶格层包括：具有第一带隙 能量的第一组GaN基超晶格层；以及设置在所述第一导电型半导体层上的第二组GaN基超 晶格层，所述第二组GaN基超晶格层具有低于所述第一带隙能量的第二带隙能量。
19. 根据权利要求18所述的发光器件，其中所述GaN基超晶格层还包括第三组GaN基 超晶格层，所述第三组GaN基超晶格层设置在所述第二组GaN基超晶格层上并且具有第三 带隙能量。
20. -种照明系统，所述照明系统包括包含根据权利要求1至权利要求6和权利要求 17至权利要求19中任一项所述的发光器件的照明单元。
【文档编号】H01L33/06GK104241467SQ201410273114
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2013年6月18日
【发明者】崔恩实, 金东旭 申请人:Lg伊诺特有限公司