专利名称：发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装的利记博彩app
技术领域：
本文描述的一个或更多个实施方案涉及发光器件以及具有该发光器件的发光器 件封装。
背景技术：
发光二极管(LED)和激光二极管(LD)可以用作移动电话键盘板、电子公告牌和其 他类型电子和/或照明装置的光源。但是，这些装置仍需改进。
发明内容
本文描述的一个或更多个实施方案涉及如下所述发光器件以及具有该发光器件 的发光器件封装1. 一种发光器件，包括衬底；在所述衬底的表面上散布的多个簇；在所述多个簇上设置的第一半导体层，其中所述第一半导体层包括在所述多个簇 上设置的气隙；以及发光结构，所述发光结构包括邻接所述第一半导体层的第一导电型半导体层、在 所述第一导电型半导体层上的有源层和在所述有源层上的第二导电型半导体层。2.根据1所述的发光器件，其中所述簇包括MgN簇或Mg簇。3.根据1所述的发光器件，其中所述气隙与所述簇对准。4.根据1所述的发光器件，其中所述衬底包括在所述簇层下的掺杂半导体层或 未掺杂半导体层、II-VI族元素中至少一种的缓冲层中的至少一种。5.根据1所述的发光器件，其中所述第一半导体层包括未掺杂半导体层、非导电 半导体层或导电半导体层中的至少一种。6.根据1所述的发光器件，还包括在所述第一半导体层和所述第一导电型半导 体层之间的第二半导体层。7.根据6所述的发光器件，其中所述第二半导体层包括超晶格结构。8.根据1所述的发光器件，其中所述第一半导体层中的所述气隙中的至少一个为 锥形。9.根据1所述的发光器件，其中所述衬底是导电型衬底。10.根据1所述的发光器件，还包括与所述第一导电型半导体层连接的第一电 极、以及与所述第二导电型半导体层连接的第二电极。11.根据1所述的发光器件，其中所述气隙是对齐的。12.根据1所述的发光器件，其中所述第一半导体层与所述衬底之间的接触面积 大于所述第一半导体层和所述簇层之间的接触面积。13.根据1所述的发光器件，其中所述衬底由硅制成。
14.根据1所述的发光器件，还包括在所述第二导电型半导体层上的透射性电极 层或反射性电极层中的至少一种。15. 一种发光器件封装，具有根据1所述的发光器件，并具有封装体和在所述封装 体上的多个引线电极。16.根据15所述的发光器件封装，还包括覆盖所述发光器件的模制元件。
将结合以下附图详细描述实施方案，其中相同的附图标记表示相同的要素图1是示出发光器件第一实施方案的视图；图2 5是对应可用于图1的发光器件的制造工艺的视图；图6是示出发光器件第二实施方案的视图；图7是示出应用图1的发光器件的横向型发光器件的剖面视图的图；图8是示出应用图1的发光器件的垂直型发光器件的剖面视图的图；图9是示出应用图7的发光器件的发光器件封装的图；图10是示出应用图9的发光器件封装的光单元的视图；和图11是示出应用图9的发光器件封装的背光单元的视图。
具体实施例方式图1示出发光器件100的第一实施方案，发光器件100包括衬底110、簇 (cluster)层115、具有孔的第一多孔半导体层125、第二半导体层130、第一导电型半导体 层140、有源层150和第二导电型半导体层160。衬底110包括导电衬底或绝缘衬底。例如，衬底110可包括Al203、SiC、Si、GaAs、 GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Ga2O3和Ge中的至少一种。可在衬底110上形成凹凸结构，但是本 实施方案不限于此。在衬底110上形成簇层115。簇层115可在衬底110上以任意形状和任意尺寸形 成。所述任意形状可包括基本球形、椭圆形、多边形或其他几何形状。在其他实施方案中， 形状可以是不规则形状。簇层115可选择为包括一种或更多种II族元素。根据一个实施方案，簇层115可 包括MgN籽层或Mg簇层。簇层115的簇尺寸可以从几埃到几千埃(例如，1人 9000 A)。 另外，根据前述一种或更多种形状，簇层115可形成为具有一个或几个规则间隔或/和预定 形状，或者簇层可形成为具有不规则间隔。衬底110通过在簇层115之间形成的开口暴露。第一半导体层125在衬底110上 形成并且可在衬底Iio和簇层115上形成。第一半导体层125可形成为包括多个孔，至少一个孔用作第一半导体层125中的 气隙。第一半导体层125也可包括由一种或更多种III-V族化合物半导体形成的导电半导 体层或非导电半导体层、缓冲层、未掺杂半导体层。此外，第一半导体层125可选择性包括半导体材料InxAlyGai_x_yN(0彡χ彡1， 0 < y < 1，0 < x+y < 1)。导电半导体层可包括掺杂有对应于第一导电型的掺杂剂或第二 导电型掺杂剂的半导体层。
大部分第一半导体层125在衬底110上形成，一部分第一半导体层125在一部分 簇层115上形成。衬底110和簇层115之间的结合力可以比第一半导体层125和衬底110 之间的结合力较弱。因此，可以使得第一半导体层125与簇层115之间的接触面积比第一 半导体层125与衬底110之间的接触面积较小。因此，簇层115可认为是弱结合簇层，与衬 底110相比具有相对于氮化物半导体的弱结合力。第一半导体层125也包括在簇层115上形成的多孔气隙120。气隙120可在簇层 115的整个区域或一部分上形成，这可以依据簇层115的簇的尺寸而改变。气隙120用作在 第一半导体层125中形成的空气层，并且例如可具有折射率为1。其他实施方案可具有不同 的折射率。根据第一半导体层125的生长条件，气隙120可具有不同形状。例如，气隙120从 其下部到其上部逐渐加宽，例如，每个气隙120可具有柱状、倒锥形或倒金字塔形，但是实 施方案不限于这些示例性形状。气隙120可以从其中不形成簇层115的区域偏离或者可以 对准簇115。气隙120在第一半导体层125中形成以用作用于第一半导体层125的累积应变弛 豫的缓冲。气隙120可减少第一半导体层125中缺陷区域的数目或者阻止其形成。气隙120可减少第一半导体层125和衬底110之间的实际接触面积。因为第一半 导体层125和衬底110之间的接触面积减少，所以第一半导体层125中的缺陷数目会减少 或消除。例如，第一半导体层125中裂缝的数目或存在可减少。在第一半导体层125上形成第二半导体层130。第二半导体层130可以通过使用与 第一半导体层125的半导体材料相同或不同的半导体材料来形成。例如，所述半导体材料 可形成为包括一种或更多种具有化学式InxAlyGai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1) 的III-V族化合物半导体。第二半导体层130可包括掺杂有第一导电型掺杂剂的半导体或 者基本未掺杂的半导体。第二半导体层130中可包括超晶格结构。超晶格结构可通过重复形成GaN/AlGaN 层来实现。超晶格结构可进一步移除或抑制第一半导体层130的缺陷，和/或可用于减轻 第一半导体层和第二半导体层130中的一个或两个表面的或其间的应变。第二半导体层I30的下表面由于气隙120可具有凹凸形状，但本文中所述的实施 方案不限于此。第一和第二半导体层125和130可具有单层结构。第二半导体层I30的上表面可平坦化。控制第二半导体层130的生成条件使得促 进水平生长多于垂直生长。因此，第二半导体层130的上部可以完整地结合并具有平的上 表面。由于气隙120和簇层115，第二半导体层130可制备成无裂缝层。在半导体层125和130与气隙120之间的边界表面的折射率可存在很大差异。因 此，射向半导体层的光可被折射或反射。因此，光的临界角可改变从而可改善外部量子效 率。由于GaN的折射率为约2. 5而空气的折射率为1，所以当光的临界角为约23. 58° 以上时，光可以在GaN和空气之间的边界表面提取。本实施方案因此可用作在GaN和蓝宝 石衬底之间具有空气的光提取结构。可在第二半导体层130上形成发光结构135。发光结构135可包括第一导电型半 导体层140、有源层150和第二导电型半导体层160。
第一导电型半导体层140可包括掺杂有第一导电型掺杂剂的一种或更多种III-V 族化合物半导体。如果第一导电型半导体层140是N型半导体层，则第一导电型掺杂剂可 以是N型掺杂剂，包括Si、Ge、Sn、Se或Te的一种或更多种。此外，如果第二半导体层130 是第一导电型，则第一导电型半导体层140可省略。在第一导电型半导体层140上形成有源层150。有源层150可包括一种或更多种 III-V族化合物半导体。有源层150可具有单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子点结 构或量子线结构中的一种。有源层150具有制备为结构对的阱层/势垒层，如InGaN/GaN 层、GaN/AlGaN层或InGaN/InGaN层，但是实施方案不限于此。阱层包括具有比势垒层的带 隙低的材料。导电覆层可以在有源层150之上和/或之下布置。导电覆层包括AlGaN基半导体， 并且具有比有源层150较高的带隙。在有源层150上形成第二导电型半导体层160。第二导电型半导体层160可包括 掺杂有第二导电型掺杂剂的一种或更多种III-V族化合物半导体。例如，第二导电型半导 体层160可包括具有化学式InxAlyGai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的半导体 材料。如果第二导电型半导体层160为P型半导体层，则第二导电型掺杂剂为ρ型掺杂剂， 包括Mg、Zn、Ca、Sr或Ba的一种或更多种。由于气隙120和簇层115，所以发光结构135可在第一半导体层125上具有基本无 裂缝层。该无裂缝层可防止电流集中和保护有源层150，从而改善内部量子效率和外部量子 效率。可在第二导电型半导体层160上形成透射性电极材料和/或反射性电极材料。电 极材料形成透明电极层、反射性电极层和电极结构中的至少一种。透明电极层可包括绝缘 材料或导电材料，可选择性包括氧化物和氮化物。例如，透明电极层可包括选自ITO(氧化 铟锡)、IZO (氧化铟锌)、IZTO (氧化铟锌锡)、IAZO (氧化铟铝锌)、IGZO (氧化铟镓锌)、 IGTO (氧化铟镓锡)、AZO (氧化铝锌)、ATO (氧化锑锡)、GZO (氧化镓锌)、IZON (ΙΖ0氮化 物)、ZnO、IrOx、RuOx和NiO中的一种。此外，透明电极层可包括选自Ag、Ni、Al、Rh、Pd、 Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf 及其组合中的一种。此外，电极层可包括具有欧姆特性的反射性电极材料。具有欧姆特性的材料可在 电极层和第二导电型半导体层160之间形成为预定图案，但实施方案不限于此。第一导电型半导体层可包括P型半导体层，第二导电型半导体层160可包括N型 半导体层。此外，在第二导电型半导体层160上可形成极性与第二型的极性相反的半导体。 例如，可在第二导电型半导体层160上形成N型半导体层。因此，发光结构135可包括N-P 结结构、P-N结结构、N-P-N结结构或P-N-P结结构中的一种。簇层115可以在应用一种或更多种III-V族化合物半导体的缓冲层上形成，或者 在未掺杂半导体层上形成。缓冲层可减小相对于衬底110的晶格常数差异，同时防止由于 相对于衬底110的热膨胀差异导致的变形。可在缓冲层或衬底110上形成未掺杂半导体层 以减少衬底110中的缺陷。簇层115和气隙120在缓冲层和未掺杂半导体层之间对准。簇层115和气隙120 可在多个未掺杂半导体层之间提供。此外，簇层115和气隙120可在多个第一导电型半导 体层140之间提供。另外，多个簇层115和气隙120可在有源层150下提供以改善发光结构的光提取效率。图2至5示出了图1的发光器件的制造工艺的不同阶段。参考图2，在生长设备中 装载衬底110，并对装载的衬底110进行热处理工艺。在衬底上形成簇层115。生长设备可 包括电子束沉积、PVD (物理气相沉积)、CVD (化学气相沉积)、PLD (等离子体激光沉积)、 双型热蒸发、溅射和MOCVD (金属有机化学气相沉积)的设备，但实施方案不限于此。衬底110 可包括 Al2O3、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO, Si、GaP、InP 或 Ge 中的至少一种。 可在衬底110上形成凹凸结构，但实施方案不限于此。簇层115可包括MgN籽层或Mg簇。为形成MgN籽层，在约500 1100°C的生长 温度下供应载气(H2或N2)，并且在预定压力条件下(例如50 500托)用NH3进行氮化处 理。此时，供给II族元素Mg用于形成含MgN的籽层。MgN籽层的簇尺寸可依据Mg的流量 而变化。簇层115可包括一种或更多种II族元素。例如，簇层115可包括MgN籽层或Mg 簇层。簇层115中的簇可具有的尺寸为从几埃到几千埃(例如，1人 9000人)。另外，相 邻的簇可以直接或间接地不受限制地相互连接。MgN籽层是在提供含Si的导电衬底时可以 扩散电流的非导电层。簇层115可在衬底110上不规则地形成为任意形状和任意尺寸。所述任意形状包 括任何前述形状，包括但不限于球形、椭圆形或多边形。衬底Iio通过簇层115的其中未形 成簇的预定区域暴露。可在簇层115和衬底110之间形成另一半导体层，如缓冲层和/或未掺杂半导体 层。缓冲层可包括应用一种或更多种II-VI族元素的化合物半导体，并可以减少相对于衬 底110的晶格常数的差异。未掺杂半导体层可在缓冲层或衬底110上形成。未掺杂半导体 层可包括未掺杂GaN基半导体。为解释方便，下列描述将假定簇层115在衬底110上形成。参考图3，在衬底110上形成第一半导体层125。第一半导体层125可包括应用一 种或更多种III-V族化合物半导体的导电半导体层或未掺杂半导体层。例如，第一半导体 层125可包括具有化学式InxAlyGai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的半导体材 料。第一半导体层125可包括掺杂有第一导电型掺杂剂或第二导电型掺杂剂的半导体层。大部分第一半导体层125可主要从其中不形成簇层115的衬底110的预定区域生 长，然后一部分第一半导体层125可在簇层115上生长。与簇层115的表面相比，第一半导体层125更易于在衬底110的表面上生长。此 外，衬底110和第一半导体层125的半导体材料之间的结合力比簇层115和第一半导体层 125的半导体材料之间的结合力较强。因此，簇层115可看作是弱结合簇层。第一半导体层125可从衬底110的上表面生长。此时，簇层115的上表面可用作 不存在半导体的气隙区120A。当第一半导体层125包括GaN时，例如III族气体如TMGa或TEGa可用作Ga的气 源，V族气体如NH3、MMHy或DMHy可用作N的气源，但是在其他实施方案中可使用不同的气 体。第一半导体层125可通过控制如生长温度、V族和III族气体比例以及生长压力 中的一个或更多个生长条件来生长。为了促进第一半导体层125的垂直生长，生长压力可 相对提高，生长温度可相对降低，并且Ga的流量可相对提高。
此时，可在第一半导体层125中形成气隙区120A。气隙区120A从其下部到上部可 逐渐加宽。例如，气隙区120A可具有柱状、倒锥形或倒金字塔形。第一半导体层125和簇 层115之间的接触面积可小于第一半导体层125和衬底110之间的接触面积。参考图3和4，在第一半导体层125上形成第二半导体层130。第二半导体层130 生长同时扩展至气隙区120A的上部。然后，第二半导体层130整体结合到气隙区120A上， 从而在气隙区120A上密封。因此，可获得第一半导体层125同时具有气隙区120A。第二半导体层130可以使用与第一多孔半导体层125的半导体材料相同或不同的 半导体材料来形成。例如，半导体材料可包括例如具有化学式InxAlyGai_x_yN(0<X ^ 1, 0彡y彡1，0彡x+y彡1)的一种或更多种III-V族化合物半导体。可控制第二半导体层130的生成条件使得促进水平生长多于垂直生长。这种情况 下，第二半导体层130可在气隙120上整体结合并具有平的上表面。为了促进第二半导体 层130的水平生长，当第二半导体层130包括GaN时，III族气体如TMGa或TEGa可用作Ga 的气源，V族气体如NH3、MMHy或DMHy可用作N的气源，但是本文中实施方案不限于此。第二半导体层130可通过控制如生长温度、V族和III族气体比例以及生长压力 中的一个或更多个生长条件来生长。为了促进第二半导体层130的水平生长，相对于第一 半导体层125的生长条件，生长温度可逐渐提高，生长压力可相对降低，并且Ga的流量可相 对降低。这种情况下，第二半导体层130可整体结合并且第二半导体层130的上表面具有 平的表面。在其他实施方案中，可以其他方式控制上述生长条件或可控制不同的一组生长 条件。第二半导体层I30可包括掺杂有第一导电型掺杂剂的半导体或者未掺杂半导体。 由于气隙120，所以第二半导体层130可在第一半导体层125上形成为无裂缝层。气隙120可以是折射率为1的空气层。由于气隙120，所以光的临界角可在半导体 层125和130与气隙120之间的边界表面处改变，从而改善外部量子效率。在第一半导体层125中形成的气隙120可用作用于第一半导体层125的累积应变 弛豫的缓冲。由于气隙120，所以可在第二半导体层130的下表面上形成凹凸部分。参考图5，可在第二半导体层130上形成发光结构135。发光结构135可包括第一 导电型半导体层140、有源层150和第二导电型半导体层160。第一导电型半导体层140可包括掺杂有第一导电型掺杂剂的一种或更 多种III-V族化合物半导体。例如，第一导电型半导体层140可包括具有化学式 InxAlyGa1^yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的半导体材料。如果第一导电型半导体层140可以是N型半导体层，则掺杂剂可以是N型掺杂剂， 包括例如Si、Ge、Sn、Se或Te中的一种或更多种。此外，如果第二半导体层130是第一导 电型，则第一导电型半导体层140可省略。在第一导电型半导体层140上形成有源层150。有源层150可包括一种或更多种 III-V族化合物半导体。有源层150可具有单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子点结 构或量子线结构中的一种。有源层150具有制备为结构对的阱层/势垒层，如InGaN/GaN 层、GaN/AlGaN层或InGaN/InGaN层，但是实施方案不限于此。阱层包括具有比势垒层的带 隙低的材料。导电覆层(未示出)可以在有源层150之上和/或之下布置。导电覆层可包括AlGaN基半导体，并且具有比有源层150较高的带隙。在有源层150上可形成第二导电型半导体层160。第二导电型半导体层160可包 括掺杂有第二导电型掺杂剂的一种或更多种III-V族化合物半导体。例如，第二导电型半 导体层160可包括具有化学式InxAlyGai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的半导 体材料。如果第二导电型半导体层160为P型半导体层，则第二导电型掺杂剂可为ρ型掺 杂剂，包括例如Mg、Zn、Ca、Sr或Ba的一种或更多种。可在第二导电型半导体层160上形成透射性电极(未示出)、反射层或第二电极中 的至少一种。第一导电型的第一半导体层可包括P型半导体层，第二导电型的第二导电型 半导体层160可包括N型半导体层。此外，可在第二半导体层160上形成N型半导体层或 P型半导体层。发光结构135可包括N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构或P_N_P结结 构中的一种。图6示出发光器件的第二实施方案。在第二实施方案中，相同的附图标记表示与 第一实施方案的要素相同的要素，并且为免冗余将省略其详细说明。参考图6，发光器件101包括衬底110、缓冲层112、簇层115、第一半导体层125、 气隙120、第一导电型半导体层140、有源层150和第二导电型半导体层160。衬底110可包 括Al203、SiC、Si、GaAs、GaN、Zn0、Si、GaP、InP或Ge中的至少一种，并且可在衬底110上形 成凹凸结构。可在衬底110上形成缓冲层112。缓冲层112可减少GaN材料和衬底110之间的 晶格失配。缓冲层112可包括一种或更多种III-V族化合物半导体。例如，缓冲层112可 包括GaN、InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN或AlInN中至少一种。可在缓冲层112上形成 未掺杂半导体层，但实施方案不限于此。在缓冲层112上形成簇层115。簇层115的簇可不规则地形成为任意形状和任意 尺寸。簇层115可包括MgN籽层或Mg簇层。MgN籽层可具有非导体特性，使得当衬底110 是含Si的导电衬底时可获得垂直结构，并且施加到导电衬底的电流可以扩散。在缓冲层112上形成第一半导体层125。第一半导体层125可包括应用一种或更 多种III-V族化合物半导体的导电半导体层或未掺杂半导体层。第一半导体层125可包括 具有化学式InxAlyGai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的半导体材料。第一半导 体层125可包括掺杂有第一导电型掺杂剂和/或第二导电型掺杂剂的半导体层。第一半导体层125的大部分半导体材料是在缓冲层112上生长的。该半导体材料 很少在簇层115上生长。在簇层115的至少一簇上形成气隙120。气隙120是形成于簇层 115上的空气层并且折射率为1。根据第一半导体层125的生长条件，气隙120可具有不同 形状。在其他实施方案中可以使用不同的生长条件。气隙120分布在第一半导体层125中以用作用于第一半导体层125的累积应变弛 豫的缓冲。因此，第一半导体层125可基本上无裂缝。在第一半导体层125和气隙上形成第一导电型半导体层140。第一导电型半导体 层140可通过使用与第一半导体层125的半导体材料相同或不同的半导体材料形成。第一导电型半导体层140的上表面可以是平的。即，当第一导电型半导体层140 生长时，可以促进第一导电型半导体层140的水平生长，并且第一导电型半导体层140可以 整体结合从而可获得第一导电型半导体层140的平坦上表面。
在第一导电型半导体层140上形成有源层150。导电覆层(未示出)在有源层150 之上和/或之下布置。导电覆层可包括例如AlGaN基半导体。在有源层150上形成第二导 电型半导体层160。由于气隙120，所以第一导电型半导体层140和在第一导电型半导体层140上形成 的半导体层可形成为无裂缝层。无裂缝层可防止电流集中和保护有源层150，从而改善内部 量子效率和外部量子效率。可在第二导电型半导体层160上形成透明电极层(未示出)、反射性电极层或第二 电极中的至少一种。因此，发光结构135可包括N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构或 P-N-P结结构中的一种。根据一个实施方案，簇层115和气隙120可在衬底和未掺杂半导体层之间、缓冲层 和未掺杂半导体层之间、缓冲层和第一导电型半导体层之间、和/或第一导电型半导体层 之间中的至少一个位置处形成。簇层115和气隙120可在有源层150和衬底110之间的不 同位置处形成。由于簇层115和气隙120，所以可生长无裂缝氮化物半导体层，从而可改善发光器 件101的电特性。通过利用簇层115、气隙120以及半导体层125和140之间的介质不同， 发光器件101可获得改善的外部量子效率。图7示出应用图1的发光器件的横向型发光器件。参考图7，发光器件102包括 与第二导电型半导体层160连接的第二电极173以及与第一导电型半导体层140连接的第 一电极171。第一和第二电极171和173可在台面蚀刻工艺之后获得。第二电极173可在第二导电型半导体层160上形成，第一电极171可在第一导电 型半导体层140上形成。在形成第二电极173之前或之后，可在导电型半导体层160上形成电极层，如透明 电极层或反射性电极层，但实施方案不限于此。电极层置于第二电极173和半导体层即第 二导电型半导体层或N型半导体层之间。图8示出应用图1的发光器件的垂直型发光器件。参考图8，发光器件103包括 在发光结构135上形成的电极层181和在电极层181上形成的导电支撑元件183。电极层181可在发光结构135的最上层上形成。发光结构135的最上层可以是第 二导电型半导体层160或者极性与第二类型相反的N型半导体层。电极层181可包括导电材料，可选择性地包括透射氧化物和氮化物。例如，电极层 181可包括选自ITO (氧化铟锡)、IZO (氧化铟锌)、IZTO (氧化铟锌锡)、IAZO (氧化铟铝 锌)、IGZO (氧化铟镓锌)、IGTO (氧化铟镓锡)、AZO (氧化铝锌)、ATO (氧化锑锡)、GZO (氧 化镓锌)、ΙΖ0Ν(ΙΖ0氮化物)、ZnO、IrOx, RuOx和NiO中的一种。电极层181可用上述材料 制备成单层结构或多层结构。当电极层181具有多层结构时，至少一层可以以图案形式排 列。导电支撑元件183可选择性地包括Cu、Au、Ni、Mo、Cu_W、或载体晶片如GaN、Si、 Ge、GaAs、ZnO、SiGe或SiC中的一种或更多种。在电极层181和导电支撑元件183之间可 以设置粘合层。粘合层包括阻挡金属或粘合金属。例如，粘合层可包括Ti、AU、Sn、Ni、Cr、 Ga、In、Bi、Cu、Ag 或 Ta 的至少一种。包括透射导电材料或绝缘层的沟道层可以在电极层181和发光结构135之间的周边部分上布置。绝缘层可包括Si02、SiOx, SiOxNy> Si3N4^Al2O3或TiO2的一种或更多种。从第一半导体层125的下表面移除衬底110(见图1)之后，在第一半导体层125 下形成第一电极171。为移除衬底110，实施LLO(激光剥离)方案。根据LLO方案，在形成导电支撑元件183之后，具有预定波长的激光照射到衬底 上，从而移除衬底。此外，衬底可通过向第一半导体层125和/或气隙120中注入湿蚀刻剂 来移除。在这种情况下，第一半导体层125和气隙120的形状可以改变，但实施方案不限于 此。例如，通过干蚀刻和/或湿蚀刻来蚀刻芯片之间的边界区域。第一电极171可与 第一半导体层125和/或簇层115直接接触。可对已移除衬底110的第一氮化物半导体层125的下表面实施ICP/RIE(感应耦 合等离子体/反应性离子蚀刻)工艺，但实施方案不限于此。在这种情况下，可以移除簇层 115。此外，如果第一半导体层125不是第一导电类型，则可移除第一半导体层125，但实施 方案不限于此。第一电极171可以在芯片分离之前或之后形成，但实施方案不限于此。在台面蚀刻工艺之后，例如通过扩展和断裂工艺，可将发光器件划片成单个芯片。 尽管实施方案已经参考发光器件如LED进行了描述，但是实施方案可应用于在衬底上形成 的其他半导体器件。图9示出应用图7的发光器件的发光器件封装。参考图9，发光器件封装30包括 封装体31，安装在封装体31上的第一和第二引线电极32和33、安装在封装体31上并与第 一和第二引线电极32和33电连接的根据实施方案的发光器件102、以及包围发光器件102 的模制元件37。封装体31可包括硅材料、合成树脂材料或金属材料。可在发光器件102附近形成 倾斜的表面。封装体31具有上部打开的腔结构，并且发光器件102安装在该腔结构中。第一和第二引线电极32和33互相之间电分离以向发光器件102供电。此外，第 一和第二引线电极32和33反射从发光器件102发射的光以改善光效率和消散从发光器件 102向外部发出的热。发光器件102可安装在封装体31上或安装在第一和第二引线电极32和33上。发光器件102可通过导线36与第一和第二引线电极32和33电连接。上述实施 方案中公开的发光器件可选择性地替代发光器件102应用于发光器件封装，并且发光器件 可通过导线、芯片键合或倒装键合方案中至少一种来安装，但实施方案不限于此。模制元件37通过包围发光器件102来保护发光器件102。模制元件37可包含磷 光体以改变从发光器件102发出的光的波长。根据实施方案的发光器件封装在包括树脂或硅的半导体板、绝缘板或陶瓷板上， 并且可用作指示器、照明装置或显示设备的光源。此外，每个实施方案可选择性地应用于其 他实施方案中或与其他实施方案结合而不受限制。发光器件或发光器件封装可用于照明系统。照明系统包括图10所示的光单元和 图11所示的背光单元，并且可用于信号灯、车辆的头灯和显示板。图10示出一个实施方案的光单元1100，其包括外壳1110、安装在外壳1110中的 发光模块1130、和安装在外壳1110中用于接收来自外部电源的电力的连接端子1120。外壳1110可由具有优异散热特性的例如但不限于金属或树脂的材料制成。发光模块1130可包括板1132和安装在板1132上的至少一个发光器件封装200。 发光器件封装200可包括根据实施方案的发光器件。板1132包括印有电路图案的绝缘元件。例如，板1132包括常规PCB(印刷电路 板)、金属芯PCB、柔性PCB或陶瓷PCB。此外，板1132由能够有效反射光的材料制成。板1132可涂覆有例如能够有效反 射光的白色或银色。在板1132上可安装至少一个发光器件封装200。每个发光器件封装200可包括 至少一个LED100。LED100可包括能够发出红色、绿色、蓝色和白色的各种颜色的光的彩色 LED以及能够发出紫外射线的UVLED。发光模块1130可具有发光器件封装200的多种组合以获得需要的颜色和亮度。例 如，白色LED、红色LED和绿色LED可选择性布置以确保高CRI (显色指数)。连接端子1120与发光模块1130电连接以供电。连接端子1120包括与外部电源 可旋转连接的插座，但是实施方案不限于此。例如，连接端子1120可包括插入外部电源的 插销(pin)，或经由导线与外部电源相连。图11示出背光单元1200的一个实施方案，背光单元1200包括导光板1210、向 导光板1210提供光的发光模块1240、在导光板1210下布置的反射元件1220、以及容纳导 光板1210、发光模块1240和反射元件1220的底盖1230。导光板1210散射光以提供表面光。导光板1210包括透明材料。例如，导光板1210 可包括丙烯酸树脂如PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳 酸酯)、COC(环烯烃共聚物)或PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)中的一种。发光模块1240向导光板1210的至少一侧提供光，使得发光模块1240用作使用背 光单元的显示装置的光源。发光模块1240可包括直接照明型发光模块。在这种情况下，导 光板1210可从背光单元中省略。发光模块1240的发光器件封装200设置于邻近导光板1210的一侧，但实施方案 不限于此。详细来说。发光模块1240包括板1242和在板1242上形成的多个发光器件封 装200。发光器件封装200可安装在热板上或底盖的一侧而不是板1242上。板1242与具 有优异散热特性的金属或热板相邻。板1242可包括印有电路图案的PCB(未示出)。此外，板1242可包括金属芯PCB 或柔性PCB，但实施方案不限于此。光通过其发射到板1242的发光器件封装200的出射面与导光板1210间隔开预定距离。在导光板1210下设置反射元件1220。反射元件1220反射从导光板1210向下射 出的光，使得光向上射出，从而改善背光单元的亮度。例如，反射元件1220可包括PET、PC 或PVC树脂中一种或更多种，但实施方案不限于此。反射元件1220可包括涂覆在底盖1230 上表面上的反射材料，但实施方案不限于此。底盖1230中可容纳导光板1210、发光模块1240和反射元件1220。为此，底盖1230 可为例如具有上部打开的盒形，但实施方案不限于此。底盖1230可使用金属或树脂通过压制工艺或挤出工艺来制造。
制造发光器件的方法的一个或更多个实施方案包括以下步骤在衬底上形成多个 簇，在衬底上形成第一半导体层以在簇上形成气隙，以及在气隙上形成第二半导体层。一个或更多个这些实施方案可消除氮化物半导体层的晶体缺陷，同时改善内部量 子效率和外部量子效率。这些实施方案也可以防止在有源层下供应的电流发生集中，还可 改善半导体发光器件的电稳定性。上述实施方案中公开的特性可不限于上述实施方案，而 是可选择性地应用于其他实施方案。本文中所述一个或更多个实施方案可提供能够防止在半导体层中产生损伤如裂 缝的发光器件、以及具有该发光器件的发光器件封装。本实施方案提供包括簇层和多孔半 导体层的发光器件、以及具有该发光器件的发光器件封装。本文中所述一个或更多个实施方案提供发光器件，包括簇层；在簇层上的第一 多孔半导体层；以及发光结构，所述发光结构包括在第一半导体层上的第一导电型半导体 层、在第一导电型半导体层上的有源层和在有源层上的第二导电型半导体层。本文中所述一个或更多个实施方案提供发光器件，包括衬底；在衬底上的具有 多个开口的簇层；在衬底上的第一多孔半导体层；以及发光结构，所述发光结构包括在第 一半导体层上的第一导电型半导体层、在第一导电型半导体层上的有源层和在有源层上的 第二导电型半导体层。本文中所述一个或更多个实施方案提供发光器件封装，包括体；在体上的多个 引线电极；以及发光器件，所述发光器件包括簇层、在簇层上的第一多孔半导体层和发光结 构，所述发光结构包括在第一半导体层上的第一导电型半导体层、在第一导电型半导体层 上的有源层和在有源层上的第二导电型半导体层。本文中所述一个或更多个实施方案提供发光器件，包括衬底；在衬底的表面上 散布的多个簇；在多个簇上设置的第一半导体层，其中第一半导体层包括在多个簇上提供 的气隙；以及发光结构，所述发光结构包括邻接第一半导体层的第一导电型半导体层、在 第一导电型半导体层上的有源层和在有源层上的第二导电型半导体层。簇可包括MgN簇或Mg簇，气隙可与所述簇对准。而且，衬底可包括在簇层下的掺 杂半导体层、未掺杂半导体层或II-VI族元素中至少一种的缓冲层中的至少一种。第一半导体层可包括未掺杂半导体层、非导电半导体层或导电半导体层中的至少 一种。第二半导体层介于第一半导体层和第一导电型半导体层之间，并且第二半导体层 可包括超晶格结构。第一半导体层的气隙中的至少一个可为锥形。气隙可对齐。 此外，衬底可以是导电型衬底，第一电极可与第一导电型半导体连接，第二电极可 与第二导电型半导体连接。第一半导体层与衬底之间的接触面积可以大于第一半导体层和 簇层之间的接触面积，并且衬底可由硅制成。此外，在第二导电型半导体层上可包括透射性 电极层或反射性电极层中的至少一种。根据另一个实施方案，发光器件封装具有任何前述实施方案中的发光器件，并且 可还具有封装体和在封装体上的多个引线电极。此外，可包括模制元件以覆盖发光器件。根据前述实施方案，应理解当层(或膜)称为在另一层或衬底“上”时，其可以直 接在另一层或衬底上，或也可以存在中间层。另外，应理解当层称为在另一层“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。此外，还应理解，当层称为在两层“之间”时，其可以是这两层之间的唯一层，或者还存在一个或更多个中间层。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，表示与该实施方案相关描述的具体的特征、结构或特性包含于本发明的至少一个 实施方案中。在说明书不同地方出现的这些措词不必都涉及相同的实施方案。此外，当结 合任何实施方案描述具体的特征、结构或特性时，认为将这种特征、结构或特性与其它的实 施方案相关联均在本领域技术人员的范围之内。尽管实施方案通过参考若干示例性实施方案进行了描述，但是应该理解本领域技 术人员可以设计其他很多的修改和实施方案，这些都将落在本发明原理的精神和范围内。 更具体地，在公开、附图和所附的权利要求的范围内，在本发明的组合排列的构件和/或结 构中可能具有各种的变化和改变。除构件和/或结构的变化和改变之外，对本领域技术人 员而言，可替代的用途也会是显而易见的。
权利要求
一种发光器件，包括衬底；在所述衬底的表面上散布的多个簇；在所述多个簇上设置的第一半导体层，其中所述第一半导体层包括在所述多个簇上设置的气隙；以及发光结构，所述发光结构包括邻接所述第一半导体层的第一导电型半导体层、在所述第一导电型半导体层上的有源层和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，其中所述簇包括MgN簇或Mg簇。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述气隙与所述簇对准。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述衬底包括在所述簇层下的掺杂半导体 层或未掺杂半导体层、H-VI族元素中至少一种的缓冲层中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一半导体层包括未掺杂半导体层、非 导电半导体层或导电半导体层中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的发光器件，还包括在所述第一半导体层和所述第一导电型 半导体层之间的第二半导体层。
7.根据权利要求6所述的发光器件，其中所述第二半导体层包括超晶格结构。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一半导体层中的所述气隙中的至少一 个为锥形。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述衬底是导电型衬底。
10.根据权利要求1所述的发光器件，还包括与所述第一导电型半导体层连接的第一 电极、以及与所述第二导电型半导体层连接的第二电极。
11.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述气隙是对齐的。
12.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一半导体层与所述衬底之间的接触 面积大于所述第一半导体层和所述簇层之间的接触面积。
13.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述衬底由硅制成。
14.根据权利要求1所述的发光器件，还包括在所述第二导电型半导体层上的透射性 电极层或反射性电极层中的至少一种。
15.一种发光器件封装，具有根据权利要求1所述的发光器件，并具有封装体和在所述 封装体上的多个引线电极。
16.根据权利要求15所述的发光器件封装，还包括覆盖所述发光器件的模制元件。
全文摘要
一种发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装，所述发光器件包括在衬底表面上散布的多个簇和设置在多个簇上的第一半导体层。所述第一半导体层可包括在多个簇上的气隙。另外，发光结构可包括邻接第一半导体层的第一导电型半导体层、在第一导电型半导体层上的有源层和在有源层上的第二导电型半导体层。
文档编号H01L33/12GK101901859SQ201010184880
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者姜大成, 郑明训 申请人:Lg伊诺特有限公司