半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法。所述半導(dǎo)體發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，以及形成在該發(fā)光結(jié)構(gòu)上的反射結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該反射結(jié)構(gòu)包括納米桿層和形成在納米桿層上的反射金屬層，該納米桿層包括多個(gè)納米桿和該多個(gè)納米桿之間的空氣填充空間。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本公開(kāi)涉及。
技術(shù)介紹
總體來(lái)說(shuō)，氮化物半導(dǎo)體已被廣泛用于綠色或藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)中，或者被用在作為全彩顯示器、圖像掃描儀、各種信號(hào)系統(tǒng)或者光通信裝置中的光源的激光二極管內(nèi)。氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件可以被提供作為具有有源層的發(fā)光器件，該有源層通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)發(fā)射包括藍(lán)色和綠色的各種顏色的光。因?yàn)樽缘锇雽?dǎo)體發(fā)光器件被首次開(kāi)發(fā)以來(lái)在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著進(jìn)步，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的應(yīng)用已經(jīng)大為擴(kuò)展，而且已經(jīng)積極地展開(kāi)了將半導(dǎo)體發(fā)光器件用于通用照明裝置和用于電子裝置中的光源的研究。具體地，傳統(tǒng)氮化物發(fā)光器件已經(jīng)主要用作低電流/低輸出移動(dòng)產(chǎn)品中的組件，而且近來(lái)，氮化物發(fā)光器件的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到高電流/高輸出裝置領(lǐng)域。于是，提高半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光效率和質(zhì)量的研究正積極地進(jìn)行。為了提高半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光效率，半導(dǎo)體發(fā)光器件發(fā)出的光可以被引導(dǎo)至所需的方向上以提高光提取效率，為此，金屬反射層可以形成在芯片的表面之內(nèi)或芯片的表面上。然而，作為反射層的金屬薄膜的鍍覆易于受到熱的損傷；結(jié)果，金屬薄膜相對(duì)于半導(dǎo)體層的附著力可能降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本公開(kāi)的一個(gè)方面提供一種，該半導(dǎo)體發(fā)光器件具有提聞的光提取效率。本公開(kāi)的另一方面提供一種，該半導(dǎo)體發(fā)光器件在反射層方面具有提高的熱可靠性。根據(jù)本公開(kāi)的再一方面，提供一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括:發(fā)光結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層。反射結(jié)構(gòu)形成在該發(fā)光結(jié)構(gòu)上，且包括納米桿層和形成在納米桿層上的反射金屬層，該納米桿層包括多個(gè)納米桿和布置在該多個(gè)納米桿之間的空氣填充空間。相對(duì)于有源層發(fā)出的光的波長(zhǎng)，與布置在該納米桿之間的以空氣填充的空間相t匕，該多個(gè)納米桿形成于其中的空間可以具有不同的折射率。反射結(jié)構(gòu)可以形成來(lái)使得其納米桿層直接接觸發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層。 所述多個(gè)納米桿可以包括具有電導(dǎo)性和透光性的材料。所述具有電導(dǎo)性和透光性的材料可以是透明導(dǎo)電氧化物和透明導(dǎo)電氮化物中的一種。透明導(dǎo)電氧化物可以是IT0、C10和ZnO中的至少一種。納米桿層的厚度可以由λ/(4η)的整數(shù)倍定義，其中η是納米桿的折射率，λ是有源層發(fā)出的光的波長(zhǎng)。半導(dǎo)體發(fā)光器件還可以包括形成在反射結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)電襯底。半導(dǎo)體發(fā)光器件還可以包括用于半導(dǎo)體的生長(zhǎng)的襯底，該用于半導(dǎo)體的生長(zhǎng)的襯底具有一個(gè)表面，該發(fā)光結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)在該表面上。反射結(jié)構(gòu)可以形成在該用于半導(dǎo)體生長(zhǎng)的襯底的與其上形成發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面背對(duì)的表面上。反射結(jié)構(gòu)可以形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，該發(fā)光結(jié)構(gòu)形成在該用于半導(dǎo)體生長(zhǎng)的襯底上。根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，提供一種制造半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法。該方法包括:制備發(fā)光結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；在該發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成納米桿層，該納米桿層包括多個(gè)間隔開(kāi)的納米桿；以及在該納米桿層上形成反射金屬層，從而所述多個(gè)納米桿之間的空間以空氣填充。納米桿層的厚度可以由λ/(4η)的整數(shù)倍定義，其中η是納米桿的折射率，λ是有源層發(fā)出的光的波長(zhǎng)。反射金屬層可以通過(guò)派射或電子束蒸鍍(e-beam evaporation)來(lái)形成。納米桿可以直接自第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層生長(zhǎng)。該方法還可以包括在反射金屬層上形成導(dǎo)電襯底。該方法還可以包括在用于半導(dǎo)體生長(zhǎng)的襯底上順序形成發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層。納米桿層可以形成在用于半導(dǎo)體生長(zhǎng)的襯底的一表面上，該表面與用于半導(dǎo)體生長(zhǎng)的襯底的其上形成發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面背對(duì)。根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，提供一種發(fā)光器件封裝，該封裝包括半導(dǎo)體發(fā)光器件，該半導(dǎo)體發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)和反射結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該反射結(jié)構(gòu)形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)上且包括納米桿層和形成在納米桿層上的反射金屬層，該納米桿層包括多個(gè)納米桿和所述多個(gè)納米桿之間的空氣填充空間。該器件包括第一電極、第一端子單元和第二端子單元。該半導(dǎo)體發(fā)光器件與第一和第二端子單元電連接。發(fā)光器件封裝還可以包括形成于半導(dǎo)體發(fā)光器件的上方的透鏡單元。透鏡單元可以封閉半導(dǎo)體發(fā)光器件。透鏡單元可以固定半導(dǎo)體發(fā)光器件以及第一和第二端子單元。透鏡單元可以由樹(shù)脂制成。在一些示例中，該樹(shù)脂可以包括環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、應(yīng)變硅樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、氧雜環(huán)丁烷樹(shù)脂、丙烯樹(shù)脂、聚碳酸酯和聚酰亞胺中的任一種。在透鏡單元的上表面上可以形成多個(gè)凹陷和多個(gè)凸起。透鏡單元可以包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換磷光體顆粒，該顆粒用于轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體發(fā)光器件的有源層發(fā)出的光的波長(zhǎng)。在一些不例中，該磷光體可以是從黃磷光體、紅磷光體和綠磷光體構(gòu)成的組中選出的一種或更多種。在另一些示例中，該磷光體可以是從YAG基磷光體材料、TAG基磷光體材料、硅酸鹽基磷光體材料、硫化物基磷光體材料和氮化物基磷光體材料構(gòu)成的組中選出的至少一種。透鏡單元可以具有半球形。附圖說(shuō)明由以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明，本公開(kāi)的以上和其它方面、多個(gè)特征、以及其它優(yōu)點(diǎn)將被更清楚地理解，附圖中:圖1是透視圖，示意性示出根據(jù)本公開(kāi)的第一示例的半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖2是放大的橫截面視圖，示出圖1所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件的一部分；圖3是透視圖，示意性示出根據(jù)本公開(kāi)的第二示例的半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖4是透視圖，示意性示出根據(jù)本公開(kāi)的第三示例的半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖5A至圖5E是示意性截面視圖，示出用于制造根據(jù)本公開(kāi)的第一示例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法；圖6A至圖6C是示意性截面視圖，示出根據(jù)本公開(kāi)的第一至第三示例的半導(dǎo)體發(fā)光器件封裝的安裝結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本公開(kāi)`的多個(gè)示例。然而，本公開(kāi)可以以諸多不同的形式實(shí)施，且不應(yīng)被解釋為限于在此闡述的示例。更確切地，提供這些示例，使得此公開(kāi)將透徹且完整并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)本公開(kāi)的范圍。附圖中，為了清楚，元件的形狀和尺寸可以被夸大；而且相同的附圖標(biāo)記始終用來(lái)標(biāo)記相同或類(lèi)似的構(gòu)件。圖1是透視圖，示意性示出根據(jù)本公開(kāi)第一示例的半導(dǎo)體發(fā)光器件。參見(jiàn)圖1，根據(jù)本示例的半導(dǎo)體發(fā)光器件100包括發(fā)光結(jié)構(gòu)20和形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)20上的反射結(jié)構(gòu)30，發(fā)光結(jié)構(gòu)20包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層21、有源層22和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層23。反射結(jié)構(gòu)30可以具有納米桿層31和形成在納米桿層31上的反射金屬層32，納米桿層31包括多個(gè)納米桿和納米桿間的空氣填充空間。第一電極21a可以形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)20的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層21上,且與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層21電連接，且導(dǎo)電襯底40可以形成在反射結(jié)構(gòu)30上。這里，導(dǎo)電襯底40可以與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層23電連接，從而用作第二電極。在本示例中，第一和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層21和23可以分別是η型和ρ型半導(dǎo)體層，且可以由氮化物半導(dǎo)體制成。于是，在本示例中，第一和第二導(dǎo)電型可以被理解成分別表示η型和ρ型導(dǎo)電性，但是本公開(kāi)不限于此。第一和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層21和23可以由以實(shí)驗(yàn)式AlxInyGa(1_x_y)N (此處,0 ^χ^Ι,Ο^γ^Ι,Ο^ x+y彡I)表示的材料制成，這樣的材料可以包括GaN、AlGaN、InGaN等。設(shè)置在第一和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層21和23之間的有源層22相應(yīng)于電子和空穴的復(fù)合而發(fā)射具有特定能級(jí)的光，且可以具有多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)，在該多量子阱結(jié)構(gòu)中量子阱與量本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括：發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；以及形成在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上的反射結(jié)構(gòu)，所述反射結(jié)構(gòu)包括：納米桿層，所述納米桿層包括多個(gè)納米桿和布置在所述多個(gè)納米桿之間的空氣填充空間；以及形成在所述納米桿層上的反射金屬層。

【技術(shù)特征摘要】
2011.11.04 KR 10-2011-01146651.一種半導(dǎo)體發(fā)光器件,包括: 發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；以及 形成在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上的反射結(jié)構(gòu)，所述反射結(jié)構(gòu)包括: 納米桿層，所述納米桿層包括多個(gè)納米桿和布置在所述多個(gè)納米桿之間的空氣填充空間；以及 形成在所述納米桿層上的反射金屬層。2.按權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中相對(duì)于所述有源層發(fā)出的光的波長(zhǎng)，與布置在所述納米桿之間的以空氣填充的所述空氣填充空間相比，所述多個(gè)納米桿形成于其中的空間具有不同的折射率。3.按權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述反射結(jié)構(gòu)形成來(lái)使得其所述納米桿層直接接觸所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層。4.按權(quán)利要求1所述的 半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述多個(gè)納米桿包括具有導(dǎo)電性和透光性的材料。5.按權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述具有導(dǎo)電性和透光性的材料包括透明導(dǎo)電氧化物和透明導(dǎo)電氮化物中的一種。6.按權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述透明導(dǎo)電氧化物是ITO、CIO和ZnO中的至少一種。7.按權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述納米桿層的厚度由λ/(4η)的整數(shù)倍定義，其中η是所述納米桿的折射率，λ是所述有源層發(fā)出的光的波長(zhǎng)。8.按權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，進(jìn)一步包括形成在所述反射結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)電襯。9.按權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，進(jìn)一步包括用于半導(dǎo)體生長(zhǎng)的襯底，所述用于半導(dǎo)體生長(zhǎng)的襯底具有一個(gè)表面，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)在所述表面上。10.按權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述反射結(jié)構(gòu)形成在所述用于半導(dǎo)...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李完鎬，崔丞佑，宋尚燁，孫宗洛，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：三星電子株式會(huì)社，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：