用于形成金属颗粒层的方法以及用所述金属颗粒层制造的发光器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于以更简单的方式形成具有不规则结构的金属层的方法，以及使用通过上述方法形成的金属层制造具有改善的光提取效率(light extract1n efficiency)的发光器件的方法。
【背景技术】
[0002]发光器件是允许电流正向流动穿过PN结以产生光的半导体器件。
[0003]使用半导体的发光器件将电能高效地转化为光能，所述发光器件具有5至10年的使用寿命，并具有低功率消耗以及大幅减少的维护及修理成本的优点。由于这些优点，发光器件在下一代照明器件(lighting device)中的应用已经受到关注。
[0004]在发光器件的制造中，蓝宝石基底通常用于氮化镓基化合物半导体的生长。一般的低功率氮化镓基发光器件是以这样的方式制造的:将其上已经生长有结晶结构的蓝宝石基底置于引线框(lead frame)上，并且两个电极在基底的顶部相互连接。为了改善该器件的散热效率，在连接于引线框之前，将蓝宝石基底的厚度降低至约80微米以下。考虑到蓝宝石基底的导热率为约50W/m.K，即使当其厚度降低至约80微米时，蓝宝石基底仍面临非常高的热阻，使其难以获得期望的散热特性。
[0005]在此情况下，倒装焊接(flip-chip bonding)被用来进一步改善高功率氮化镓基发光器件的散热特性。倒装焊接是将具有发光二极管结构的晶片(chip)倒装焊接于高导热性基台(submount)，例如娃片(silicon wafer)(导热率?150ff/m.K)或AIN陶瓷基底(导热率?180W/m.Κ)。在这种情况下，经由基台基底(submount substrate)来散热。与经由蓝宝石基底的散热相比，这种散热改善了散热效率。然而，这种改善并未达到令人满意的水平，并且制造过程复杂。
[0006]为了解决这些问题，目前的关注已经转向于不含蓝宝石基底的垂直LED。垂直LED可通过在封装之前使用激光剥离(laser lift-off) (LLO)技术从发光结构中移除蓝宝石基底来制造。激光剥离技术使制造过程比倒装焊接更简单。垂直LED是已知的具有最佳散热效率的结构。
[0007]通过倒装焊接技术制造的LED的发射面积是晶片面积的约60%，而不含蓝宝石基底的垂直LED的发射面积达到晶片面积的90%。因此，不含蓝宝石基底的结构显示更好的特性。
[0008]然而，尽管有这些优点，所述不含蓝宝石基底的垂直LED与传统发光器件相比显示更低的光提取效率。该理由如下文所述。所述不含蓝宝石基底的LED结构是采用诸如环氧的模塑材料(molding material)或者混合有磷的模塑材料来覆盖的。此时，氮化镓(GaN)与模塑材料之间的折光率的较大差异，造成相当大部分来自LED结构的光被全反射而没有发射至外部。反射的光返回至发光结构并消散。假设该模塑材料的折光率为约1.5，从模塑材料和氮化镓(折光率?2.6)之间的界面全反射的光的量为约9%。因此，需要进一步改善光提取效率。
[0009]为了满足这种需要，已经对这样的方法进行了研宄:在电极配线(electrodewiring)之前或之后，移除蓝宝石基底并在p-型氮化镓层的暴露面上形成不规则物(irregularities)。例如，在 Appl.Phys.Lett.94, 091102 (2009)中公开了使用通过全反射产生的消散波(evanescent wave)的技术。按照该技术，允许在V-型槽基底上生长脊形结构(ridge structure)从而形成发光结构，并且取决于该结构的设计，发生消散波的构造性親合(constructive coupling)，达到改善的光提取效率。然而，仍需要进一步的研宄以充分改善发光器件的光提取效率。
[0010]发明概述
[0011]技术问题
[0012]鉴于现有技术的问题而完成了本发明，本发明的目的是提供用于以更简单的方式形成具有不规则结构的金属层的方法，以及使用通过该方法形成的金属层制造具有改善的光提取效率的发光器件。
[0013]技术方案
[0014]为实现上述目的，本发明提供用于形成金属颗粒层的方法，包括使基材(base)与包含金属化合物、有机酸活化剂和络合剂的活化溶液接触，其中所述基材被所述有机酸活化剂氧化以产生电子，所述金属化合物被该电子还原从而在所述基材表面沉积金属颗粒。
[0015]在本发明中，所述金属颗粒层可以含有纳米不规则结构。
[0016]在本发明的一个优选实施方案中，所述不规则物可具有的高度为10至1，OOOnm。
[0017]在本发明中，所述基材可包括至少一种选自铟、锡、锌、铝、镓、锑、铱、钌、镍、银和金的元素。
[0018]在本发明的一个实施方案中，所述基材可包括至少一种选自铟锡氧化物(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(ATO)、镓锌氧化物(GZO)、Ir0x、Ru0x、N1、Ag和Au的元素或化合物。
[0019]在本发明的一个实施方案中，所述方法可进一步包括在形成金属颗粒层之前，除去当所述基材与空气中的氧接触时产生的金属氧化物膜。
[0020]在本发明中，所述金属颗粒层可通过将所述基材在所述活化溶液中浸渍一次或多次而形成。
[0021]在本发明中，所述金属化合物可包括至少一种选自含有钯、银、金、铜、镓、钛、钽、钌、锡、铂及其合金的金属盐、金属氧化物和金属水合物的化合物。
[0022]在本发明的一个实施方案中，所述金属化合物于所述活化溶液中的浓度可以为0.001 至 5g/Lo
[0023]在本发明的一个优选实施方案中，所述有机酸活化剂可以是具有I至10个碳原子的有机酸。
[0024]具体而言，所述有机酸活化剂可包括至少一种选自柠檬酸、草酸、丙二酸、苹果酸、酒石酸、乙酸、富马酸、乳酸、甲酸、丙酸、丁酸、亚氨基二乙酸、乙醛酸和抗坏血酸的有机酸。
[0025]在本发明的一个优选实施方案中，所述有机酸活化剂可以是具有2至10个碳原子的脂肪族多元羧酸。
[0026]在本发明中，所述络合剂可包括至少一种选自HCl、HF和NHF3的化合物。
[0027]在本发明的一个实施方案中，所述活化溶液可进一步包括亚烷基二醇单烷基醚(alkylene glycol monoalkyl ether)。
[0028]本发明还提供包含通过所述方法形成的金属颗粒层的器件，其中所述金属颗粒层是由通过金属化合物的还原而沉积的金属颗粒构成的。
[0029]根据本发明的一个实施方案，提供包括在基底上依序形成的发光结构、电极层和金属颗粒层的发光器件，其中所述金属颗粒层是通过所述方法形成的并且是由通过金属化合物的还原而沉积的金属颗粒构成的。
[0030]在本发明的一个实施方案中，所述发光结构可具有依序层积有η-型半导体层、活化层和P-型半导体层的结构。
[0031]在本发明的一个实施方案中，所述电极层可以使用至少一种选自铟锡氧化物(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(ATO)、镓锌氧化物(GZO)、IrOx、RuOx、N1、Ag和Au的元素或化合物而形成。
[0032]在本发明的一个实施方案中，所述发光器件可以是低功率发光二极管、高功率倒装型发光二极管、垂直发光二极管或有机发光二极管。
[0033]发明效果
[0034]根据本发明的方法，具有不规则结构的金属颗粒层可以以更简单的方式通过将金属化合物与包含有机酸活化剂的活化溶液接触而形成。通过该湿法处理(wetprocessing)，所述金属化合物被还原而沉积金属颗粒。此外，本发明的发光器件的光提取效率可通过使用由该方法形成的金属颗粒层而以更简单的方使来改善。
【附图说明】
[0035]图1a至Ic显示根据本发明的一个实施方案，在制造发光器件的过程中形成的结构的剖面示意图；
[0036]图2显示根据本发明一个实施方案的发光器件中的光路，所述发光器件包含在电极层上的具有不规则结