发光器件及其制造方法、发光器件封装以及照明系统的制作方法
专利名称：发光器件及其制造方法、发光器件封装以及照明系统的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种发光器件及其制造方法、发光器件封装以及照明系统。
背景技术：
发光二极管(LED)是将电能转换为光的半导体器件。与诸如荧光灯和白炽灯泡等的现有技术的光源相比，LED在许多方面更有利，例如低功耗、半永久性寿命、短的响应时间、安全性以及环保特性方面。已经进行了许多研究，以将现有的光源用LED替代，并且LED 正日益用作诸如室内灯和室外灯等的照明装置、液晶显示器、电子标识牌以及街灯的光源。
发明内容
实施例提供了一种发光器件及其制造方法、发光器件封装以及照明系统。实施例还提供了一种具有提高的光提取效率的发光器件及其制造方法、发光器件封装以及照明系统。在一个实施例中，发光器件包括基板；至少一个电极，该至少一个电极布置成穿过所述基板；第一接触层，该第一接触层布置在所述基板的顶表面上，并且电连接到所述电极；第二接触层，该第二接触层布置在所述基板的底表面上，并且电连接到所述电极；发光结构层，该发光结构层布置所述基板上方，离所述基板有一定距离并且电连接到第一接触层，该发光结构层包括第一导电型半导体层、有源层、以及第二导电型半导体层；以及电极层，该电极层位于所述发光结构层上，其中，所述电极的下侧部分比所述电极的上侧部分觅ο在另一实施例中，发光器件封装包括封装主体；第一导电层和第二导电层，该第一导电层和第二导电层位于所述封装主体上；以及根据本发明的上述任一方面所述的发光器件，该发光器件电连接到第一导电层和第二导电层。在另一实施例中，用于制造发光器件的方法包括在生长衬底上形成发光结构层； 制备基板，其中，该基板包括布置成穿过所述基板的至少一个电极、布置在所述基板的顶表面上并且电连接到所述电极的第一接触层、布置在所述基板的底表面上并且电连接到所述电极的第二接触层；将第一接触层与发光结构层电连接；将生长衬底从所述发光结构层上移除；在发光结构层上形成电极层，其中，所述电极的下侧部分比所述电极的上侧部分觅ο在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施例的细节。从该描述和附图以及权利要求中，其它特征将变得显而易见。
图1至图5是用于描述根据第一实施例的发光器件及其制造方法的视图。图6至图10是用于描述根据第二实施例的发光器件及其制造方法的视图。图11是示出根据一实施例的发光器件封装的视图。图12是根据一实施例的、包括发光器件或发光器件封装的背光单元的视图。图13是示出根据一实施例的、包括发光器件或发光器件封装的照明单元的透视图。
具体实施例方式在实施例的描述中，应当理解，当一个层(或膜)、区域、图案或结构被称为处于基板、另一层(或膜)、区域、垫、或图案“上”时，它可以“直接”位于另一层或基板上，或者也可以存在有中间层。此外，应当理解，当一个层被称为在另一层“下”时，它可以直接位于另一层下方，并且也可以存在有一个或多个中间层。此外，将基于附图来对各个层的“上”和 “下”进行参考。在附图中，为了便于描述和清楚起见，每一层的厚度或尺寸可以被夸大、省略或示意性绘制。而且，每个元件的尺寸并不完全反映真实尺寸。在下文中，将参考附图、根据示例性实施例来描述发光器件及其制造方法、以及发光器件封装。图1至图5是用于描述根据第一实施例的发光器件100和制造发光器件100的方法的视图。首先，将描述第一实施例的发光器件100。发光器件100包括基板70和发光结构层60。在基板70处形成有电极71。发光结构层60包括第一导电型半导体层30、有源层 40、以及第二导电型半导体层50。基板70包括导电性比电极71小的材料或包括非导电性材料。基板70由透明材料形成。例如，基板70可以由以下项中的一种形成蓝宝石、玻璃、GaN、aiO、以及A1N。基板70可以具有大约0. 001 μ m至大约500 μ m的厚度。例如，基板70可以具有大约20 μ m 至大约500 μ m的厚度。基板70可以具有大约50%或更大的透光率。例如，基板70可以具有大约70%至大约95%的透光率。另外，基板70可以由其折射率比发光结构层60的折射率低的材料形成。另外，在基板70的顶表面上可以形成有包括凹凸部分的图案(未示出)。至少一个电极71可以形成为沿竖直方向穿过基板70，以将基板70的上侧和下侧电连接。在基板70的侧表面处可以不形成电极71。电极71可以包括具有良好导电性和高反射率的材料。例如，电极71可以包括如下项中的至少一个:Cu、Ag、Rh、Ni、Au、Pd、Ir、Ti、Pt、W、以及 Al。例如，电极71的直径可以在大约0. 5 μ m至大约50 μ m的范围内。电极71的下侧直径可以大于电极71的上侧直径。可替代地，电极71的上侧直径可以大于电极71的下侧直径，或者电极71的上侧直径和下侧直径可以相等。另夕卜，例如，可以形成多个电极71。在这种情况下，相邻的电极71之间的间隔可以在大约10 μ m至大约300 μ m的范围内。
电极71可以包括布置在基板70上侧的第一接触层71a和布置在基板70下侧的第二接触层71b。第一接触层71a和第二接触层71b可以比电极71宽。第一接触层71a可以电连接到布置在基板70上侧的发光结构层60，并且第二接触层71b可以电连接到布置在基板70下侧的电路图案(未示出)。第二接触层71b可以形成在基板70的整个底表面上。第一接触层71a和第二接触层71b可以由与用于形成电极71的材料相同的材料来形成，或者可以由与用于形成电极71的材料不同的材料来形成。还可以在发光结构层60下方形成有粘附层51。在这种情况下，第一接触层71a可以结合到布置于发光结构层60下方的粘附层51。粘附层51可以由诸如金属材料的导电材料形成。在发光结构层60与基板70之间形成有空间95。该空间95可以具有与第一接触层71a的厚度或者与第一接触层71a及粘附层51的厚度相对应的厚度。在空间95中可能存在有空气。发光结构层60和基板70的至少一部分可以彼此间隔开，或者发光结构层60 和基板70可以彼此整体上间隔开。发光结构层60可以由化合物半导体形成。例如，发光结构层60可以是GaN基半导体层。例如，第二导电型半导体层50可以是ρ型半导体层。该P型半导体层可以由具有Ιη/ ρει^ΜΟ彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)复合化学式的、诸如InAlGaN、GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN以及InN等的半导体材料形成。第二导电型半导体层50可以掺杂有诸如Mg和Si等的ρ型掺杂物。有源层40可以形成在第二导电型半导体层50上。通过第一导电型半导体层30 注入的电子(或空穴)和通过第二导电型半导体层50注入的空穴(或电子)可以在有源层40处汇合，结果，由于形成该有源层40的材料的能带隙差，可以从有源层40发射光。有源层40可以具有如下结构中的至少一种单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、 量子线结构、以及量子点结构。有源层40可以由具有hxAly(iai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)复合化学式的半导体材料形成。如果有源层40具有多量子阱结构，则可通过堆叠多个阱层和多个势垒层来形成该有源层40。例如，有源层40可以具有InGaN阱层/GaN势垒层的循环结构。 这些阱层的能带隙小于势垒层的能带隙。在有源层40上和/或有源层40下方可以布置有被掺杂的包覆层(未示出)，该包覆层(未示出)掺杂有η型或ρ型掺杂物。该包覆层(未示出)可以包括AlGaN层或 InAlGaN 层。还可以在第一导电型半导体层30上形成未掺杂的半导体层。然而，本公开的范围不限于此。例如，第一导电型半导体层30可以包括η型半导体层。该η型半导体层可以由具有Ιη/ ρει^ΜΟ彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)复合化学式的、诸如InAlGaN、GaN, AlGaN.InGaN,AlInN,AlN以及hN等的半导体材料形成。该η型半导体层可以掺杂有诸如 Si、Ge以及Sn等的η型掺杂物。与上面的描述不同，第一导电型半导体层30可以包括ρ型半导体层，而第二导电型半导体层50可以包括η型半导体层。 另外，第一导电型半导体层30和第二导电型半导体层50可以均勻或不均勻地掺杂有导电型掺杂物。即，发光结构层60可以形成为各种结构，而不限于此。在第一导电型半导体层30上可以形成有电极层80。该电极层80可以包括焊盘部分和从该焊盘部分延伸的至少一个分支部分。然而，电极层80不限于此。例如，电极层80 可以包括如下项中的至少一个Al、Ti、Cr、Ni、Cu以及Au。如上所述，在发光器件100中，如果通过电极层80和电极71将电力施加到有源层 40，则从有源层40发射光。如图1中的箭头所示，从有源层40产生的光的一部分可以传播到第二导电型半导体层50下侧。传播到第二导电型半导体层50下侧的光的一部分可以在形成于第二导电型半导体层50与基板70之间的空间95处被反射和折射，并且，其余的光可以传播到基板70 的下部分，在基板70的下部分处，该光可以被反射和折射。在现有技术中，在第二导电型半导体层50下方布置有反射层。因此，从有源层40 产生并传播到有源层40下侧的光的大部分被该反射层反射回有源层40。然而，当该光被反射回有源层40时，因为有源层40吸收光，所以该光可能会消失。然而，在第一实施例的发光器件100中，具有高的透光率的基板70和空间95设置在发光结构层60下方，从而能够将从有源层40发射的光引导到发光器件100的外部。因此，能够提高光提取效率。参考图1至图5，将给出用于制造第一实施例的发光器件100的方法的说明。如图 2所示，在生长衬底10上形成缓冲层20。然后，在缓冲层20上形成发光结构层60，该发光结构层60包括第一导电型半导体层30、有源层40以及第二导电型半导体层50。接下来， 在发光结构层60上局部地形成粘附层51。例如，生长衬底10可以包括如下项中的至少一种蓝宝石、SiC、GaAs, GaN, ZnO, Si、GaP、LiAl203、InP, BN、A1N、SiGe,以及 Ge。可以形成缓冲层20，以减少由于生长衬底10与发光结构层60之间的晶格常数差而可能引起的缺陷。缓冲层20可以包括未掺杂的氮化物层。通过诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)法、化学气相沉积(CVD)法、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法、分子束外延(MBE)法、或氢化物气相外延(HVPE)法等的方法， 可以将缓冲层20和发光结构层60形成在生长衬底10上。然而，形成缓冲层20的方法不限于此。参考图3，制备该基板70。在基板70中形成至少一个过孔。可以通过激光钻孔法或蚀刻法来形成该过孔。然后，通过诸如电子束法、溅射法以及电镀法等的方法，可以用导电材料填充该过孔，从而形成电极71。可以以第一接触层71a连接到电极71的方式将第一接触层71a形成在基板70的顶侧，并且可以以第二接触层71b连接到电极71的方式将第二接触层71b形成在基板70 的底侧。可以通过诸如电子束法、溅射法或电镀法等的方法来形成第一接触层71a和第二接触层71b。将基板70和发光结构层60结合在一起。第一接触层71a和粘附层51可以布置在彼此对应的位置。通过结合该第一接触层71a和粘附层51，可以将基板70和发光结构层 60结合在一起。在这种情况下，可以在发光结构层60与基板70之间形成空间95。参考图4和图5，将生长衬底10从发光结构层60上移除。可以通过激光剥离(LLO) 法或化学剥离(CLO)法来移除该生长衬底10。在这种情况下，可以将缓冲层20与生长衬底 10—起移除。如图1所示，在第一导电型半导体层30上形成电极层80。在电极层80形成之前， 可以先在第一导电型半导体层30的顶表面上形成粗糙图案，以提高光提取效率。可以通过沉积法或电镀法来形成电极层80。然而，形成电极层80的方法不限于此。然后，可以执行芯片分离工艺来分离这些发光器件。例如，可以通过激光划片法或分割法(breaking method)来执行芯片分离工艺。图6至图10是用于描述根据第二实施例的发光器件及其制造方法的视图。首先，将参考图6来描述第二实施例的发光器件200。发光器件200包括基板70 和发光结构层60。在基板70处形成有电极71。发光结构层60包括第一导电型半导体层 30、有源层40、以及第二导电型半导体层50。基板70包括导电性比电极71小的材料或包括非导电材料。基板70由透明材料形成。例如，基板70可以由以下项中的一种形成蓝宝石、玻璃、GaN、aiO、以及A1N。基板 70可以具有大约50 %或更大的透光率。例如，基板70可以具有大约70 %至大约95 %的透光率。另外，基板70可以由其折射率比发光结构层60的折射率低的材料形成。另外，在基板70的顶表面上可以形成有包括凹凸部分的图案(未示出)。至少一个电极71可以形成为穿过基板70，以将基板70的上侧和下侧电连接。电极71可以包括具有良好导电性和高反射率的材料。例如，电极71可以包括如下项中的至少一个Cu、Ag、Rh、Ni、Au、Pd、Ir、Ti、Pt、W、以及 Al。电极71可以包括布置在基板70上侧的第一接触层71a和布置在基板70下侧的第二接触层71b。第一接触层71a和第二接触层71b可以比电极71宽。第一接触层71a可以电连接到布置在基板70上侧的发光结构层60，并且第二接触层71b可以电连接到布置在基板70下侧的电路图案(未示出)。第二接触层71b可以形成在基板70的整个底表面上。第一接触层71a和第二接触层71b可以由与用于形成电极71的材料相同的材料来形成，或者可以由与用于形成电极71的材料不同的材料来形成。还可以在发光结构层60下方形成有粘附层51。在这种情况下，第一接触层71a可以结合到布置于发光结构层60下方的粘附层51。粘附层51可以由诸如金属材料的导电材料形成。可替代地，粘附层51可以由绝缘材料形成，例如旋涂玻璃、高温聚合物粘合剂、以及Si02。在粘附层51由绝缘材料形成的情况下，粘附层51可以定位成沿竖直方向与电极层80对准，从而粘附层51能够用作电流阻挡层，以改变电流流动。在第二实施例的发光器件200中，因为形成了透明导电层90，所以粘附层51可以由绝缘材料形成。透明导电层90形成在发光结构层60与基板70之间。透明导电层90可以具有与
8第一接触层71a的厚度或与第一接触层71a及粘附层51的厚度相对应的厚度。
透明导电层90可以包括如下项中的至少一个透明导电氧化物、透明导电氮化物、以及透明导电氮氧化物。例如，透明导电氧化物可以是如下项中的一种ιτο(铟锡氧化物)、aiO、AZO (掺杂铝的氧化锌)、IZO (铟锌氧化物)、ATO (锑锡氧化物)、ZITO (锌铟锡氧化物)、Sn-o、In-O,以及&ι_0。透明导电氮化物可以是如下项中的至少一种TiN、CrN、 TaN,以及h-N。透明导电氮氧化物可以是如下项中的一种ΙΤ0Ν(铟锡氮氧化物)、SiON、 O-In-N,以及IZON (铟锌氮氧化物)。透明导电层90的厚度可以大于粘附层51的厚度，并且可以对应于粘附层51及第一接触层71a的厚度。在未形成有粘附层51的情况下，透明导电层90的厚度可以对应于第一接触层71a 的厚度。在该实施例中，粘附层51可以作为第一材料层而与第二导电型半导体层50接触， 透明导电层90可以作为具有与第一材料层的导电性不同的导电性的第二材料层而与第二导电型半导体层50接触。由于粘附层51和透明导电层90具有不同的导电性，所以能够改变在发光结构层60中流动的电流的分布。特别地，允许使用绝缘材料来形成粘附层51。发光结构层60可以由化合物半导体形成。例如，发光结构层60可以是GaN基半导体层。例如，第二导电型半导体层50可以是ρ型半导体层。该ρ型半导体层可以由具有Ιη/ ρει^ΜΟ彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)复合化学式的、诸如InAlGaN、GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN以及InN等的半导体材料形成。第二导电型半导体层50可以掺杂有诸如Mg和Si等的ρ型掺杂物。有源层40可以形成在第二导电型半导体层50上。通过第一导电型半导体层30 注入的电子(或空穴)和通过第二导电型半导体层50注入的空穴(或电子)可以在有源层40处汇合，结果，由于形成该有源层40的材料的能带隙差，可以从有源层40发射光。有源层40可以具有如下结构中的至少一种单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、 量子线结构、以及量子点结构。有源层40可以由具有hxAly(iai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)复合化学式的半导体材料形成。如果有源层40具有多量子阱结构，则可通过堆叠多个阱层和多个势垒层来形成该有源层40。例如，有源层40可以具有InGaN阱层/GaN势垒层的循环结构。在有源层40上和/或有源层40下方可以布置有被掺杂的包覆层(未示出)，该包覆层(未示出)掺杂有η型或ρ型掺杂物。该包覆层(未示出)可以包括AlGaN层或 InAlGaN 层。还可以在第一导电型半导体层30上形成未掺杂的半导体层。然而，本公开的范围不限于此。例如，第一导电型半导体层30可以包括η型半导体层。该η型半导体层可以由具有Ιη/ ρει^ΜΟ彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)复合化学式的、诸如InAlGaN、GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, A1N、以及InN等的半导体材料形成。该η型半导体层可以掺杂有诸如Si、Ge以及Sn等的η型掺杂物。与上面的描述不同，第一导电型半导体层30可以包括ρ型半导体层，而第二导电型半导体层50可以包括η型半导体层。另外，第一导电型半导体层30和第二导电型半导体层50可以均勻或不均勻地掺杂有导电型掺杂物。即，发光结构层60可以形成为各种结构，而不限于此。在第一导电型半导体层30上可以形成有电极层80。该电极层80可以包括焊盘部分和从该焊盘部分延伸的至少一个分支部分。然而，电极层80不限于此。例如，电极层80 可以包括如下项中的至少一个A1、Ti、Cr、Ni、Cu、以及Au。如上所述，在第二实施例的发光器件200中，如果通过电极层80和电极71将电力施加到有源层40，则从有源层40发射光。如图6中的箭头所示，从有源层40产生的光的一部分可以传播到第二导电型半导体层50的下侧。传播到第二导电型半导体层50下侧的光的一部分可以在形成于第二导电型半导体层50与基板70之间的透明导电层90处被反射和折射，并且，其余的光可以传播到基板70的下部分，在基板70的下部分处，该光可以被反射和折射。在现有技术中，在第二导电型半导体层50下方布置有反射层。因此，从有源层40 产生的光的一部分被该反射层反射回有源层40。然而，当该光被反射回有源层40时，因为有源层40吸收光，所以该光可能会消失。然而，在第二实施例的发光器件200中，具有高的透光率的基板70和透明导电层 90设置在发光结构层60下方，从而能够将从有源层40发射的光引导到发光器件200的外部。因此，能够提高光提取效率。发光结构层60可以具有大约2. 4的折射率，透明导电层90可以具有大约2. 0的折射率，而基板70可以具有大约1.5的折射率。即，透明导电层90可以具有比发光结构层 60的折射率低的折射率，并且基板70可以具有比透明导电层90的折射率低的折射率。因此，由于折射率差异，从有源层40产生的光能够更有效地传播到基板70，因而， 通过基板70能够容易地提取光。参考图6至图10，将给出用于制造第二实施例的发光器件200的方法的说明。如图7所示，在生长衬底10上形成缓冲层20。然后，在缓冲层20上形成包括第一导电型半导体层30、有源层40、以及第二导电型半导体层50的发光结构层60。在发光结构层60上局部地形成透明导电层90，并且可以在发光结构层60的部分之间形成粘附层51。粘附层51可以形成为厚度小于透明导电层90的厚度。例如，生长衬底10可以包括如下项中的至少一种蓝宝石、SiC、GaAs, GaN, ZnO, Si、GaP、LiAl203、InP, BN、A1N、SiGe,以及 Ge。可以形成缓冲层20，以减少由于生长衬底10与发光结构层60之间的晶格常数差而可能引起的缺陷。缓冲层20可以包括未掺杂的氮化物层。通过诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)法、化学气相沉积(CVD)法、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法、分子束外延(MBE)法、或氢化物气相外延(HVPE)法等的方法， 可以将缓冲层20和发光结构层60形成在生长衬底10上。然而，形成缓冲层20的方法不限于此。参考图8，制备该基板70。在基板70中形成至少一个过孔。可以通过激光钻孔法或蚀刻法来形成该过孔。然后，通过诸如电子束法、溅射法以及电镀法等的方法，可以用导电材料填充该过孔，从而形成电极71。可以以第一接触层71a连接到电极71的方式将第一接触层71a形成在基板70的顶侧，并且可以以第二接触层71b连接到电极71的方式将第二接触层71b形成在基板70 的底侧。可以通过诸如电子束法、溅射法或电镀法等的方法来形成第一接触层71a和第二接触层71b。将基板70和发光结构层60结合在一起。第一接触层71a和粘附层51可以布置在彼此对应的位置。通过结合该第一接触层71a和粘附层51，可以将基板70和发光结构层 60结合在一起。在这种情况下，将透明导电层90布置在发光结构层60与基板70之间。参考图9和图10，将生长衬底10从发光结构层60上移除。可以通过激光剥离 (LLO)法或化学剥离(CLO)法来移除该生长衬底10。在这种情况下，可以将缓冲层20与生长衬底10—起移除。如图6所示，在第一导电型半导体层30上形成电极层80。在电极层80形成之前， 可以先在第一导电型半导体层30的顶表面上形成粗糙图案，以提高光提取效率。可以通过沉积法或电镀法来形成电极层80。然而，形成电极层80的方法不限于此。然后，可以执行芯片分离工艺来分离这些发光器件。例如，可以通过激光划片法或分割法来执行芯片分离工艺。图11是示出根据一实施例的发光器件封装的视图。参考图11，当前实施例的发光器件封装包括封装主体300 ；第一导电层310和第二导电层320，该第一导电层310和第二导电层320布置在封装主体300上；发光器件100， 该发光器件100布置在封装主体300上并且电连接至第一导电层310和第二导电层320 ； 以及成型构件400，该成型构件400包围发光器件100。封装主体300可以包括硅材料、合成树脂材料、或金属材料。封装主体300可以包括布置在发光器件100周围的倾斜表面。第一导电层310和第二导电层320彼此电气隔离，并且向发光器件100提供电力。 另外，第一导电层310和第二导电层320可以反射从发光器件100发射的光，以提高光效率，并且可以将发光器件100内产生的热量散发到外部。发光器件100可以布置在封装主体300、第一导电层310或第二导电层320上。发光器件100可以具有与参考图1至图5说明的第一实施例的发光器件100相同的结构。可替代地，发光器件100可以具有与参考图6至图10说明的第二实施例的发光器件200相同的结构。在发光器件100中，在基板70的底部侧可以形成有第二接触层71b。该第二接触层71b可以通过共晶结合方法结合到第二导电层320。因此，在发光器件100内产生的热量可以通过电极71和第二接触层71b被有效传递到第二导电层320。通过诸如引线结合方法、芯片结合方法、以及倒装芯片安装方法等的方法，可以将发光器件100电连接到第一导电层310和第二导电层320来产生光。然而，本公开的范围不限于此。在本实施例中，发光器件100通过电线500电连接到第一导电层310，并且通过直接接触而连接到第二导电层320。成型构件400可以包围发光器件100，以保护该发光器件100。另外，在成型构件400中可以含有磷光体，以改变从发光器件100发射的光的波长。在一实施例中，在基板上可以排列有多个发光器件封装，并且，在从发光器件发射的光的路径上，可以布置有诸如导光板、棱镜片、漫射片以及荧光片等的光学构件。该发光器件封装、基板、以及这些光学构件可以起到背光单元或照明单元的作用。例如，照明系统可以包括背光单元、照明单元、指示器单元、灯、以及街灯等。图12是根据一实施例的包括发光器件或发光器件封装的背光单元1100的视图。 然而，图12的背光单元1100是照明系统的示例，本公开的范围并不限于此。参考图12，背光单元1100可以包括底部框架1140、布置在底部框架1140中的导光构件1120、以及设置在导光构件1120的至少一个侧表面或底表面上的发光模块1110。 另外，在导光构件1120下方可以布置有反射片1130。底部框架1140可以具有盒形形状，其具有敞口的顶侧，以容纳导光构件1120、发光模块1110以及反射片1130。底部框架1140可以由金属材料或树脂材料形成，但不限于此。发光模块1110可以包括电路板700和布置在该电路板700上的多个发光器件封装600。所述多个发光器件封装600可以向导光构件1120提供光。尽管提供了其中发光器件封装600布置在电路板700上的发光模块1110作为当前实施例中的示例，但本公开的范围不限于此。例如，可以直接布置有先前实施例中的发光器件200。如图12所示，发光模块1110可以布置在底部框架1140的至少一个内表面上。在此状态下，发光模块1110可以朝着导光构件1120的至少一个侧表面提供光。可替代地，发光模块1110可以布置在底部框架1140的底表面上，以朝着导光构件 1120的底表面提供光。可以根据背光单元1100的设计而不同地改变发光模块1110的位置。即，本公开的范围不限于此。导光构件1120可以布置在底部框架1140内。导光构件1120可以接收来自发光模块1110的光，并且将该光以表面光的形式引导到显示面板(未示出)。例如，导光构件1120可以是导光板(LGP)。该LGP可以由诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的丙烯基材料或者由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物 (COC)以及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的一个形成。在导光构件1120上方可以布置有光学片1150。例如，光学片1150可以包括漫射片、聚光片、亮度增强片以及荧光片中的至少一个。例如，可以通过顺序地堆叠这种漫射片、聚光片、亮度增强片以及荧光片来形成光学片 1150。在这种情况下，光学片1150可以使从发光模块1110发射的光均勻漫射，并且可以通过聚光片将漫射的光聚集到显示面板(未示出)上。在此，通过聚光片输出的光是随机偏振光。亮度增强片可以增强通过聚光片输出的光的偏振度。例如，该聚光片可以是水平和/ 或竖直棱镜片。而且，该亮度增强片可以是双亮度增强膜。该荧光片可以是包括磷光体的透明板或透明膜。反射片1130可以布置在导光构件1120下方。反射片1130将穿过导光构件1120 的底表面发射的光朝着导光构件1120的出光表面反射。反射片1130可以由诸如PET、PC和PVC树脂等的、具有高反射率的树脂材料形成， 但其不限于此。
图13是示出根据一实施例的包括发光器件或发光器件封装的照明单元1200的透视图。然而，图13所示的照明单元1200是照明系统的示例。即，本公开的范围不限于此。参考图13，照明单元1200可以包括壳体1210、布置在该壳体1210处的发光模块 1230、以及连接端子1220，该连接端子1220布置在壳体1210上，以接收来自外部电源的电力。壳体1210可以由具有良好散热性的材料形成，例如，金属材料或树脂材料。发光模块1230可以包括电路板700和安装在该电路板700上的至少一个发光器件封装600。尽管提供了其中发光器件封装600布置在电路板700上的发光模块1230作为当前实施例中的示例，但本公开的范围不限于此。例如，可以直接布置有先前实施例中的发光器件200。可以通过将电路图案印制在绝缘材料上来形成电路板700。例如，电路板700可以包括印刷电路板(PCB)、金属芯PCB、柔性PCB、以及陶瓷PCB。另外，电路板700可以由能够有效反射光的材料形成。可替代地，电路板700的表面可以具有能够有效反射光的颜色，例如白色或银色。在电路板700上可以布置至少一个发光器件封装600。发光器件封装600可以包括至少一个发光二极管(LED)。该LED的示例包括能够发射诸如红光、绿光、蓝光或白光等彩色光的彩色发光二极管；以及，能够发射UV射线的紫外(UV)光LED。发光模块1230可以具有各种LED组合，以提供彩色感(color impression)和亮度。例如，发光模块1230可以包括白光LED、红光LED、绿光LED的组合，以确保高显色指数 (CRI)。而且，还可以在从发光模块1230发射的光的路径上布置有荧光片，以改变从发光模块1230发射的光的波长。例如，当从发光模块1230发射的光具有蓝光波长带时，该荧光片可以包括黄色磷光体。在这种情况下，从发光模块1230发射的光可以在经过该荧光片之后变成白光。连接端子1220可以电连接至发光模块1230，以提供电力。参考图13，连接端子 1220可以螺纹联接到外部电源的插座，但其不限于此。例如，连接端子1220可以具有插头的形状。在这种情况下，连接端子1220可以插入到外部电源中，或通过电缆连接到外部电源。如上所述，在该照明系统中，导光构件、漫射片、聚光片、亮度增强片以及荧光片中的至少一个可以布置在从发光模块1230发射的光的路径上，以获得预定的光学效果。而且，如上所述，由于该照明系统包括根据上述实施例的、具有提高的光提取效率的发光器件或发光器件封装，所以该照明系统可以具有良好的光学效率。在本说明书中对于“一个实施例”、“一实施例”、“示例性实施例”等的任何引用均意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。 在说明书中各处出现的这类短语不必都指向同一实施例。此外，当结合任一实施例描述特定特征、结构或特性时，认为结合这些实施例中的其它实施例来实现这样的特征、结构或特性也是本领域技术人员所能够想到的。虽然已经参照本发明的多个示例性实施例描述了实施例，但应当理解，本领域的技术人员可以想到许多将落入本公开原理的精神和范围内的其它修改和实施例。更特别地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，主题组合布置结构的组成部件和/或布置结
13构方面的各种变化和修改都是可能的。对于本领域的技术人员来说，除了组成部件和/或布置结构方面的变化和修改之外，替代用途也将是显而易见的。
权利要求
1.一种发光器件，包括 基板；至少一个电极，所述至少一个电极布置成穿过所述基板；第一接触层，所述第一接触层布置在所述基板的顶表面上，并且电连接到所述电极； 第二接触层，所述第二接触层布置在所述基板的底表面上，并且电连接到所述电极； 发光结构层，所述发光结构层布置在所述基板上方，离所述基板有一定距离并且电连接到所述第一接触层，所述发光结构层包括第一导电型半导体层、有源层、以及第二导电型半导体层；以及电极层，所述电极层位于所述发光结构层上， 其中，所述电极的下侧部分比所述电极的上侧部分宽。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，在所述基板与所述发光结构层之间形成有空间。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述电极具有0.5 μ m至50 μ m的直径。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述电极被设置成多个，并且所述电极以 ΙΟμ 至300ym的间隔布置。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中，在所述基板与所述发光结构层之间布置有透明导电层。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一接触层接触所述发光结构层。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一接触层和所述第二接触层沿竖直方向对准。
8.根据权利要求1所述的发光器件，还包括粘附层，所述粘附层位于所述第一接触层与所述发光结构层之间，所述粘附层由金属材料形成。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一接触层和所述第二接触层比所述电极宽。
10.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述基板包括导电性比所述电极小的材料。
11.根据权利要求5所述的发光器件，其中，所述透明导电层具有比所述发光结构层的折射率低的折射率，并且所述基板具有比所述透明导电层低的折射率。
12.根据权利要求1所述的发光器件，还包括粘附层，所述粘附层位于所述第一接触层与所述发光结构层之间，其中，所述粘附层包括如下项中的一种旋涂玻璃、高温聚合物粘合剂、以及Si02。
13.一种发光器件封装，包括 封装主体；第一导电层和第二导电层，所述第一导电层和所述第二导电层位于所述封装主体上；以及根据权利要求1至12中的任一项所述的发光器件，所述发光器件电连接到所述第一导电层和所述第二导电层。
14.一种用于制造发光器件的方法，包括 在生长衬底上形成发光结构层；制备基板，其中，所述基板包括至少一个电极，所述至少一个电极布置成穿过所述基板；第一接触层，所述第一接触层布置在所述基板的顶表面上并且电连接到所述电极；第二接触层，所述第二接触层布置在所述基板的底表面上并且电连接到所述电极； 将所述第一接触层与所述发光结构层电连接； 将所述生长衬底从所述发光结构层上移除； 在所述发光结构层上形成电极层， 其中，所述电极的下侧部分比所述电极的上侧部分宽。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述基板与所述发光结构层之间形成有空间。
全文摘要
本发明涉及一种发光器件及其制造方法、发光器件封装以及照明系统。该发光器件包括基板、至少一个电极、第一接触层、第二接触层、发光结构层、以及电极层。该电极布置成穿过所述基板。第一接触层布置在所述基板的顶表面上并且电连接到所述电极。第二接触层布置在所述基板的底表面上并且电连接到所述电极。发光结构层布置在所述基板上方，离所述基板有一定距离并且电连接到第一接触层。所述发光结构层包括第一导电型半导体层、有源层、以及第二导电型半导体层。所述电极层布置在发光结构层上。
文档编号H01L33/48GK102194974SQ20111003263
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月27日 优先权日2010年3月17日
发明者林祐湜, 秋圣镐, 范熙荣, 金省均 申请人:Lg伊诺特有限公司
技术领域：
本公开涉及一种发光器件及其制造方法、发光器件封装以及照明系统。
背景技术：
发光二极管(LED)是将电能转换为光的半导体器件。与诸如荧光灯和白炽灯泡等的现有技术的光源相比，LED在许多方面更有利，例如低功耗、半永久性寿命、短的响应时间、安全性以及环保特性方面。已经进行了许多研究，以将现有的光源用LED替代，并且LED 正日益用作诸如室内灯和室外灯等的照明装置、液晶显示器、电子标识牌以及街灯的光源。
发明内容
实施例提供了一种发光器件及其制造方法、发光器件封装以及照明系统。实施例还提供了一种具有提高的光提取效率的发光器件及其制造方法、发光器件封装以及照明系统。在一个实施例中，发光器件包括基板；至少一个电极，该至少一个电极布置成穿过所述基板；第一接触层，该第一接触层布置在所述基板的顶表面上，并且电连接到所述电极；第二接触层，该第二接触层布置在所述基板的底表面上，并且电连接到所述电极；发光结构层，该发光结构层布置所述基板上方，离所述基板有一定距离并且电连接到第一接触层，该发光结构层包括第一导电型半导体层、有源层、以及第二导电型半导体层；以及电极层，该电极层位于所述发光结构层上，其中，所述电极的下侧部分比所述电极的上侧部分觅ο在另一实施例中，发光器件封装包括封装主体；第一导电层和第二导电层，该第一导电层和第二导电层位于所述封装主体上；以及根据本发明的上述任一方面所述的发光器件，该发光器件电连接到第一导电层和第二导电层。在另一实施例中，用于制造发光器件的方法包括在生长衬底上形成发光结构层； 制备基板，其中，该基板包括布置成穿过所述基板的至少一个电极、布置在所述基板的顶表面上并且电连接到所述电极的第一接触层、布置在所述基板的底表面上并且电连接到所述电极的第二接触层；将第一接触层与发光结构层电连接；将生长衬底从所述发光结构层上移除；在发光结构层上形成电极层，其中，所述电极的下侧部分比所述电极的上侧部分觅ο在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施例的细节。从该描述和附图以及权利要求中，其它特征将变得显而易见。
图1至图5是用于描述根据第一实施例的发光器件及其制造方法的视图。图6至图10是用于描述根据第二实施例的发光器件及其制造方法的视图。图11是示出根据一实施例的发光器件封装的视图。图12是根据一实施例的、包括发光器件或发光器件封装的背光单元的视图。图13是示出根据一实施例的、包括发光器件或发光器件封装的照明单元的透视图。
具体实施例方式在实施例的描述中，应当理解，当一个层(或膜)、区域、图案或结构被称为处于基板、另一层(或膜)、区域、垫、或图案“上”时，它可以“直接”位于另一层或基板上，或者也可以存在有中间层。此外，应当理解，当一个层被称为在另一层“下”时，它可以直接位于另一层下方，并且也可以存在有一个或多个中间层。此外，将基于附图来对各个层的“上”和 “下”进行参考。在附图中，为了便于描述和清楚起见，每一层的厚度或尺寸可以被夸大、省略或示意性绘制。而且，每个元件的尺寸并不完全反映真实尺寸。在下文中，将参考附图、根据示例性实施例来描述发光器件及其制造方法、以及发光器件封装。图1至图5是用于描述根据第一实施例的发光器件100和制造发光器件100的方法的视图。首先，将描述第一实施例的发光器件100。发光器件100包括基板70和发光结构层60。在基板70处形成有电极71。发光结构层60包括第一导电型半导体层30、有源层 40、以及第二导电型半导体层50。基板70包括导电性比电极71小的材料或包括非导电性材料。基板70由透明材料形成。例如，基板70可以由以下项中的一种形成蓝宝石、玻璃、GaN、aiO、以及A1N。基板70可以具有大约0. 001 μ m至大约500 μ m的厚度。例如，基板70可以具有大约20 μ m 至大约500 μ m的厚度。基板70可以具有大约50%或更大的透光率。例如，基板70可以具有大约70%至大约95%的透光率。另外，基板70可以由其折射率比发光结构层60的折射率低的材料形成。另外，在基板70的顶表面上可以形成有包括凹凸部分的图案(未示出)。至少一个电极71可以形成为沿竖直方向穿过基板70，以将基板70的上侧和下侧电连接。在基板70的侧表面处可以不形成电极71。电极71可以包括具有良好导电性和高反射率的材料。例如，电极71可以包括如下项中的至少一个:Cu、Ag、Rh、Ni、Au、Pd、Ir、Ti、Pt、W、以及 Al。例如，电极71的直径可以在大约0. 5 μ m至大约50 μ m的范围内。电极71的下侧直径可以大于电极71的上侧直径。可替代地，电极71的上侧直径可以大于电极71的下侧直径，或者电极71的上侧直径和下侧直径可以相等。另夕卜，例如，可以形成多个电极71。在这种情况下，相邻的电极71之间的间隔可以在大约10 μ m至大约300 μ m的范围内。
电极71可以包括布置在基板70上侧的第一接触层71a和布置在基板70下侧的第二接触层71b。第一接触层71a和第二接触层71b可以比电极71宽。第一接触层71a可以电连接到布置在基板70上侧的发光结构层60，并且第二接触层71b可以电连接到布置在基板70下侧的电路图案(未示出)。第二接触层71b可以形成在基板70的整个底表面上。第一接触层71a和第二接触层71b可以由与用于形成电极71的材料相同的材料来形成，或者可以由与用于形成电极71的材料不同的材料来形成。还可以在发光结构层60下方形成有粘附层51。在这种情况下，第一接触层71a可以结合到布置于发光结构层60下方的粘附层51。粘附层51可以由诸如金属材料的导电材料形成。在发光结构层60与基板70之间形成有空间95。该空间95可以具有与第一接触层71a的厚度或者与第一接触层71a及粘附层51的厚度相对应的厚度。在空间95中可能存在有空气。发光结构层60和基板70的至少一部分可以彼此间隔开，或者发光结构层60 和基板70可以彼此整体上间隔开。发光结构层60可以由化合物半导体形成。例如，发光结构层60可以是GaN基半导体层。例如，第二导电型半导体层50可以是ρ型半导体层。该P型半导体层可以由具有Ιη/ ρει^ΜΟ彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)复合化学式的、诸如InAlGaN、GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN以及InN等的半导体材料形成。第二导电型半导体层50可以掺杂有诸如Mg和Si等的ρ型掺杂物。有源层40可以形成在第二导电型半导体层50上。通过第一导电型半导体层30 注入的电子(或空穴)和通过第二导电型半导体层50注入的空穴(或电子)可以在有源层40处汇合，结果，由于形成该有源层40的材料的能带隙差，可以从有源层40发射光。有源层40可以具有如下结构中的至少一种单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、 量子线结构、以及量子点结构。有源层40可以由具有hxAly(iai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)复合化学式的半导体材料形成。如果有源层40具有多量子阱结构，则可通过堆叠多个阱层和多个势垒层来形成该有源层40。例如，有源层40可以具有InGaN阱层/GaN势垒层的循环结构。 这些阱层的能带隙小于势垒层的能带隙。在有源层40上和/或有源层40下方可以布置有被掺杂的包覆层(未示出)，该包覆层(未示出)掺杂有η型或ρ型掺杂物。该包覆层(未示出)可以包括AlGaN层或 InAlGaN 层。还可以在第一导电型半导体层30上形成未掺杂的半导体层。然而，本公开的范围不限于此。例如，第一导电型半导体层30可以包括η型半导体层。该η型半导体层可以由具有Ιη/ ρει^ΜΟ彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)复合化学式的、诸如InAlGaN、GaN, AlGaN.InGaN,AlInN,AlN以及hN等的半导体材料形成。该η型半导体层可以掺杂有诸如 Si、Ge以及Sn等的η型掺杂物。与上面的描述不同，第一导电型半导体层30可以包括ρ型半导体层，而第二导电型半导体层50可以包括η型半导体层。 另外，第一导电型半导体层30和第二导电型半导体层50可以均勻或不均勻地掺杂有导电型掺杂物。即，发光结构层60可以形成为各种结构，而不限于此。在第一导电型半导体层30上可以形成有电极层80。该电极层80可以包括焊盘部分和从该焊盘部分延伸的至少一个分支部分。然而，电极层80不限于此。例如，电极层80 可以包括如下项中的至少一个Al、Ti、Cr、Ni、Cu以及Au。如上所述，在发光器件100中，如果通过电极层80和电极71将电力施加到有源层 40，则从有源层40发射光。如图1中的箭头所示，从有源层40产生的光的一部分可以传播到第二导电型半导体层50下侧。传播到第二导电型半导体层50下侧的光的一部分可以在形成于第二导电型半导体层50与基板70之间的空间95处被反射和折射，并且，其余的光可以传播到基板70 的下部分，在基板70的下部分处，该光可以被反射和折射。在现有技术中，在第二导电型半导体层50下方布置有反射层。因此，从有源层40 产生并传播到有源层40下侧的光的大部分被该反射层反射回有源层40。然而，当该光被反射回有源层40时，因为有源层40吸收光，所以该光可能会消失。然而，在第一实施例的发光器件100中，具有高的透光率的基板70和空间95设置在发光结构层60下方，从而能够将从有源层40发射的光引导到发光器件100的外部。因此，能够提高光提取效率。参考图1至图5，将给出用于制造第一实施例的发光器件100的方法的说明。如图 2所示，在生长衬底10上形成缓冲层20。然后，在缓冲层20上形成发光结构层60，该发光结构层60包括第一导电型半导体层30、有源层40以及第二导电型半导体层50。接下来， 在发光结构层60上局部地形成粘附层51。例如，生长衬底10可以包括如下项中的至少一种蓝宝石、SiC、GaAs, GaN, ZnO, Si、GaP、LiAl203、InP, BN、A1N、SiGe,以及 Ge。可以形成缓冲层20，以减少由于生长衬底10与发光结构层60之间的晶格常数差而可能引起的缺陷。缓冲层20可以包括未掺杂的氮化物层。通过诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)法、化学气相沉积(CVD)法、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法、分子束外延(MBE)法、或氢化物气相外延(HVPE)法等的方法， 可以将缓冲层20和发光结构层60形成在生长衬底10上。然而，形成缓冲层20的方法不限于此。参考图3，制备该基板70。在基板70中形成至少一个过孔。可以通过激光钻孔法或蚀刻法来形成该过孔。然后，通过诸如电子束法、溅射法以及电镀法等的方法，可以用导电材料填充该过孔，从而形成电极71。可以以第一接触层71a连接到电极71的方式将第一接触层71a形成在基板70的顶侧，并且可以以第二接触层71b连接到电极71的方式将第二接触层71b形成在基板70 的底侧。可以通过诸如电子束法、溅射法或电镀法等的方法来形成第一接触层71a和第二接触层71b。将基板70和发光结构层60结合在一起。第一接触层71a和粘附层51可以布置在彼此对应的位置。通过结合该第一接触层71a和粘附层51，可以将基板70和发光结构层 60结合在一起。在这种情况下，可以在发光结构层60与基板70之间形成空间95。参考图4和图5，将生长衬底10从发光结构层60上移除。可以通过激光剥离(LLO) 法或化学剥离(CLO)法来移除该生长衬底10。在这种情况下，可以将缓冲层20与生长衬底 10—起移除。如图1所示，在第一导电型半导体层30上形成电极层80。在电极层80形成之前， 可以先在第一导电型半导体层30的顶表面上形成粗糙图案，以提高光提取效率。可以通过沉积法或电镀法来形成电极层80。然而，形成电极层80的方法不限于此。然后，可以执行芯片分离工艺来分离这些发光器件。例如，可以通过激光划片法或分割法(breaking method)来执行芯片分离工艺。图6至图10是用于描述根据第二实施例的发光器件及其制造方法的视图。首先，将参考图6来描述第二实施例的发光器件200。发光器件200包括基板70 和发光结构层60。在基板70处形成有电极71。发光结构层60包括第一导电型半导体层 30、有源层40、以及第二导电型半导体层50。基板70包括导电性比电极71小的材料或包括非导电材料。基板70由透明材料形成。例如，基板70可以由以下项中的一种形成蓝宝石、玻璃、GaN、aiO、以及A1N。基板 70可以具有大约50 %或更大的透光率。例如，基板70可以具有大约70 %至大约95 %的透光率。另外，基板70可以由其折射率比发光结构层60的折射率低的材料形成。另外，在基板70的顶表面上可以形成有包括凹凸部分的图案(未示出)。至少一个电极71可以形成为穿过基板70，以将基板70的上侧和下侧电连接。电极71可以包括具有良好导电性和高反射率的材料。例如，电极71可以包括如下项中的至少一个Cu、Ag、Rh、Ni、Au、Pd、Ir、Ti、Pt、W、以及 Al。电极71可以包括布置在基板70上侧的第一接触层71a和布置在基板70下侧的第二接触层71b。第一接触层71a和第二接触层71b可以比电极71宽。第一接触层71a可以电连接到布置在基板70上侧的发光结构层60，并且第二接触层71b可以电连接到布置在基板70下侧的电路图案(未示出)。第二接触层71b可以形成在基板70的整个底表面上。第一接触层71a和第二接触层71b可以由与用于形成电极71的材料相同的材料来形成，或者可以由与用于形成电极71的材料不同的材料来形成。还可以在发光结构层60下方形成有粘附层51。在这种情况下，第一接触层71a可以结合到布置于发光结构层60下方的粘附层51。粘附层51可以由诸如金属材料的导电材料形成。可替代地，粘附层51可以由绝缘材料形成，例如旋涂玻璃、高温聚合物粘合剂、以及Si02。在粘附层51由绝缘材料形成的情况下，粘附层51可以定位成沿竖直方向与电极层80对准，从而粘附层51能够用作电流阻挡层，以改变电流流动。在第二实施例的发光器件200中，因为形成了透明导电层90，所以粘附层51可以由绝缘材料形成。透明导电层90形成在发光结构层60与基板70之间。透明导电层90可以具有与
8第一接触层71a的厚度或与第一接触层71a及粘附层51的厚度相对应的厚度。
透明导电层90可以包括如下项中的至少一个透明导电氧化物、透明导电氮化物、以及透明导电氮氧化物。例如，透明导电氧化物可以是如下项中的一种ιτο(铟锡氧化物)、aiO、AZO (掺杂铝的氧化锌)、IZO (铟锌氧化物)、ATO (锑锡氧化物)、ZITO (锌铟锡氧化物)、Sn-o、In-O,以及&ι_0。透明导电氮化物可以是如下项中的至少一种TiN、CrN、 TaN,以及h-N。透明导电氮氧化物可以是如下项中的一种ΙΤ0Ν(铟锡氮氧化物)、SiON、 O-In-N,以及IZON (铟锌氮氧化物)。透明导电层90的厚度可以大于粘附层51的厚度，并且可以对应于粘附层51及第一接触层71a的厚度。在未形成有粘附层51的情况下，透明导电层90的厚度可以对应于第一接触层71a 的厚度。在该实施例中，粘附层51可以作为第一材料层而与第二导电型半导体层50接触， 透明导电层90可以作为具有与第一材料层的导电性不同的导电性的第二材料层而与第二导电型半导体层50接触。由于粘附层51和透明导电层90具有不同的导电性，所以能够改变在发光结构层60中流动的电流的分布。特别地，允许使用绝缘材料来形成粘附层51。发光结构层60可以由化合物半导体形成。例如，发光结构层60可以是GaN基半导体层。例如，第二导电型半导体层50可以是ρ型半导体层。该ρ型半导体层可以由具有Ιη/ ρει^ΜΟ彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)复合化学式的、诸如InAlGaN、GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN以及InN等的半导体材料形成。第二导电型半导体层50可以掺杂有诸如Mg和Si等的ρ型掺杂物。有源层40可以形成在第二导电型半导体层50上。通过第一导电型半导体层30 注入的电子(或空穴)和通过第二导电型半导体层50注入的空穴(或电子)可以在有源层40处汇合，结果，由于形成该有源层40的材料的能带隙差，可以从有源层40发射光。有源层40可以具有如下结构中的至少一种单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、 量子线结构、以及量子点结构。有源层40可以由具有hxAly(iai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)复合化学式的半导体材料形成。如果有源层40具有多量子阱结构，则可通过堆叠多个阱层和多个势垒层来形成该有源层40。例如，有源层40可以具有InGaN阱层/GaN势垒层的循环结构。在有源层40上和/或有源层40下方可以布置有被掺杂的包覆层(未示出)，该包覆层(未示出)掺杂有η型或ρ型掺杂物。该包覆层(未示出)可以包括AlGaN层或 InAlGaN 层。还可以在第一导电型半导体层30上形成未掺杂的半导体层。然而，本公开的范围不限于此。例如，第一导电型半导体层30可以包括η型半导体层。该η型半导体层可以由具有Ιη/ ρει^ΜΟ彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)复合化学式的、诸如InAlGaN、GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, A1N、以及InN等的半导体材料形成。该η型半导体层可以掺杂有诸如Si、Ge以及Sn等的η型掺杂物。与上面的描述不同，第一导电型半导体层30可以包括ρ型半导体层，而第二导电型半导体层50可以包括η型半导体层。另外，第一导电型半导体层30和第二导电型半导体层50可以均勻或不均勻地掺杂有导电型掺杂物。即，发光结构层60可以形成为各种结构，而不限于此。在第一导电型半导体层30上可以形成有电极层80。该电极层80可以包括焊盘部分和从该焊盘部分延伸的至少一个分支部分。然而，电极层80不限于此。例如，电极层80 可以包括如下项中的至少一个A1、Ti、Cr、Ni、Cu、以及Au。如上所述，在第二实施例的发光器件200中，如果通过电极层80和电极71将电力施加到有源层40，则从有源层40发射光。如图6中的箭头所示，从有源层40产生的光的一部分可以传播到第二导电型半导体层50的下侧。传播到第二导电型半导体层50下侧的光的一部分可以在形成于第二导电型半导体层50与基板70之间的透明导电层90处被反射和折射，并且，其余的光可以传播到基板70的下部分，在基板70的下部分处，该光可以被反射和折射。在现有技术中，在第二导电型半导体层50下方布置有反射层。因此，从有源层40 产生的光的一部分被该反射层反射回有源层40。然而，当该光被反射回有源层40时，因为有源层40吸收光，所以该光可能会消失。然而，在第二实施例的发光器件200中，具有高的透光率的基板70和透明导电层 90设置在发光结构层60下方，从而能够将从有源层40发射的光引导到发光器件200的外部。因此，能够提高光提取效率。发光结构层60可以具有大约2. 4的折射率，透明导电层90可以具有大约2. 0的折射率，而基板70可以具有大约1.5的折射率。即，透明导电层90可以具有比发光结构层 60的折射率低的折射率，并且基板70可以具有比透明导电层90的折射率低的折射率。因此，由于折射率差异，从有源层40产生的光能够更有效地传播到基板70，因而， 通过基板70能够容易地提取光。参考图6至图10，将给出用于制造第二实施例的发光器件200的方法的说明。如图7所示，在生长衬底10上形成缓冲层20。然后，在缓冲层20上形成包括第一导电型半导体层30、有源层40、以及第二导电型半导体层50的发光结构层60。在发光结构层60上局部地形成透明导电层90，并且可以在发光结构层60的部分之间形成粘附层51。粘附层51可以形成为厚度小于透明导电层90的厚度。例如，生长衬底10可以包括如下项中的至少一种蓝宝石、SiC、GaAs, GaN, ZnO, Si、GaP、LiAl203、InP, BN、A1N、SiGe,以及 Ge。可以形成缓冲层20，以减少由于生长衬底10与发光结构层60之间的晶格常数差而可能引起的缺陷。缓冲层20可以包括未掺杂的氮化物层。通过诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)法、化学气相沉积(CVD)法、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法、分子束外延(MBE)法、或氢化物气相外延(HVPE)法等的方法， 可以将缓冲层20和发光结构层60形成在生长衬底10上。然而，形成缓冲层20的方法不限于此。参考图8，制备该基板70。在基板70中形成至少一个过孔。可以通过激光钻孔法或蚀刻法来形成该过孔。然后，通过诸如电子束法、溅射法以及电镀法等的方法，可以用导电材料填充该过孔，从而形成电极71。可以以第一接触层71a连接到电极71的方式将第一接触层71a形成在基板70的顶侧，并且可以以第二接触层71b连接到电极71的方式将第二接触层71b形成在基板70 的底侧。可以通过诸如电子束法、溅射法或电镀法等的方法来形成第一接触层71a和第二接触层71b。将基板70和发光结构层60结合在一起。第一接触层71a和粘附层51可以布置在彼此对应的位置。通过结合该第一接触层71a和粘附层51，可以将基板70和发光结构层 60结合在一起。在这种情况下，将透明导电层90布置在发光结构层60与基板70之间。参考图9和图10，将生长衬底10从发光结构层60上移除。可以通过激光剥离 (LLO)法或化学剥离(CLO)法来移除该生长衬底10。在这种情况下，可以将缓冲层20与生长衬底10—起移除。如图6所示，在第一导电型半导体层30上形成电极层80。在电极层80形成之前， 可以先在第一导电型半导体层30的顶表面上形成粗糙图案，以提高光提取效率。可以通过沉积法或电镀法来形成电极层80。然而，形成电极层80的方法不限于此。然后，可以执行芯片分离工艺来分离这些发光器件。例如，可以通过激光划片法或分割法来执行芯片分离工艺。图11是示出根据一实施例的发光器件封装的视图。参考图11，当前实施例的发光器件封装包括封装主体300 ；第一导电层310和第二导电层320，该第一导电层310和第二导电层320布置在封装主体300上；发光器件100， 该发光器件100布置在封装主体300上并且电连接至第一导电层310和第二导电层320 ； 以及成型构件400，该成型构件400包围发光器件100。封装主体300可以包括硅材料、合成树脂材料、或金属材料。封装主体300可以包括布置在发光器件100周围的倾斜表面。第一导电层310和第二导电层320彼此电气隔离，并且向发光器件100提供电力。 另外，第一导电层310和第二导电层320可以反射从发光器件100发射的光，以提高光效率，并且可以将发光器件100内产生的热量散发到外部。发光器件100可以布置在封装主体300、第一导电层310或第二导电层320上。发光器件100可以具有与参考图1至图5说明的第一实施例的发光器件100相同的结构。可替代地，发光器件100可以具有与参考图6至图10说明的第二实施例的发光器件200相同的结构。在发光器件100中，在基板70的底部侧可以形成有第二接触层71b。该第二接触层71b可以通过共晶结合方法结合到第二导电层320。因此，在发光器件100内产生的热量可以通过电极71和第二接触层71b被有效传递到第二导电层320。通过诸如引线结合方法、芯片结合方法、以及倒装芯片安装方法等的方法，可以将发光器件100电连接到第一导电层310和第二导电层320来产生光。然而，本公开的范围不限于此。在本实施例中，发光器件100通过电线500电连接到第一导电层310，并且通过直接接触而连接到第二导电层320。成型构件400可以包围发光器件100，以保护该发光器件100。另外，在成型构件400中可以含有磷光体，以改变从发光器件100发射的光的波长。在一实施例中，在基板上可以排列有多个发光器件封装，并且，在从发光器件发射的光的路径上，可以布置有诸如导光板、棱镜片、漫射片以及荧光片等的光学构件。该发光器件封装、基板、以及这些光学构件可以起到背光单元或照明单元的作用。例如，照明系统可以包括背光单元、照明单元、指示器单元、灯、以及街灯等。图12是根据一实施例的包括发光器件或发光器件封装的背光单元1100的视图。 然而，图12的背光单元1100是照明系统的示例，本公开的范围并不限于此。参考图12，背光单元1100可以包括底部框架1140、布置在底部框架1140中的导光构件1120、以及设置在导光构件1120的至少一个侧表面或底表面上的发光模块1110。 另外，在导光构件1120下方可以布置有反射片1130。底部框架1140可以具有盒形形状，其具有敞口的顶侧，以容纳导光构件1120、发光模块1110以及反射片1130。底部框架1140可以由金属材料或树脂材料形成，但不限于此。发光模块1110可以包括电路板700和布置在该电路板700上的多个发光器件封装600。所述多个发光器件封装600可以向导光构件1120提供光。尽管提供了其中发光器件封装600布置在电路板700上的发光模块1110作为当前实施例中的示例，但本公开的范围不限于此。例如，可以直接布置有先前实施例中的发光器件200。如图12所示，发光模块1110可以布置在底部框架1140的至少一个内表面上。在此状态下，发光模块1110可以朝着导光构件1120的至少一个侧表面提供光。可替代地，发光模块1110可以布置在底部框架1140的底表面上，以朝着导光构件 1120的底表面提供光。可以根据背光单元1100的设计而不同地改变发光模块1110的位置。即，本公开的范围不限于此。导光构件1120可以布置在底部框架1140内。导光构件1120可以接收来自发光模块1110的光，并且将该光以表面光的形式引导到显示面板(未示出)。例如，导光构件1120可以是导光板(LGP)。该LGP可以由诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的丙烯基材料或者由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物 (COC)以及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的一个形成。在导光构件1120上方可以布置有光学片1150。例如，光学片1150可以包括漫射片、聚光片、亮度增强片以及荧光片中的至少一个。例如，可以通过顺序地堆叠这种漫射片、聚光片、亮度增强片以及荧光片来形成光学片 1150。在这种情况下，光学片1150可以使从发光模块1110发射的光均勻漫射，并且可以通过聚光片将漫射的光聚集到显示面板(未示出)上。在此，通过聚光片输出的光是随机偏振光。亮度增强片可以增强通过聚光片输出的光的偏振度。例如，该聚光片可以是水平和/ 或竖直棱镜片。而且，该亮度增强片可以是双亮度增强膜。该荧光片可以是包括磷光体的透明板或透明膜。反射片1130可以布置在导光构件1120下方。反射片1130将穿过导光构件1120 的底表面发射的光朝着导光构件1120的出光表面反射。反射片1130可以由诸如PET、PC和PVC树脂等的、具有高反射率的树脂材料形成， 但其不限于此。
图13是示出根据一实施例的包括发光器件或发光器件封装的照明单元1200的透视图。然而，图13所示的照明单元1200是照明系统的示例。即，本公开的范围不限于此。参考图13，照明单元1200可以包括壳体1210、布置在该壳体1210处的发光模块 1230、以及连接端子1220，该连接端子1220布置在壳体1210上，以接收来自外部电源的电力。壳体1210可以由具有良好散热性的材料形成，例如，金属材料或树脂材料。发光模块1230可以包括电路板700和安装在该电路板700上的至少一个发光器件封装600。尽管提供了其中发光器件封装600布置在电路板700上的发光模块1230作为当前实施例中的示例，但本公开的范围不限于此。例如，可以直接布置有先前实施例中的发光器件200。可以通过将电路图案印制在绝缘材料上来形成电路板700。例如，电路板700可以包括印刷电路板(PCB)、金属芯PCB、柔性PCB、以及陶瓷PCB。另外，电路板700可以由能够有效反射光的材料形成。可替代地，电路板700的表面可以具有能够有效反射光的颜色，例如白色或银色。在电路板700上可以布置至少一个发光器件封装600。发光器件封装600可以包括至少一个发光二极管(LED)。该LED的示例包括能够发射诸如红光、绿光、蓝光或白光等彩色光的彩色发光二极管；以及，能够发射UV射线的紫外(UV)光LED。发光模块1230可以具有各种LED组合，以提供彩色感(color impression)和亮度。例如，发光模块1230可以包括白光LED、红光LED、绿光LED的组合，以确保高显色指数 (CRI)。而且，还可以在从发光模块1230发射的光的路径上布置有荧光片，以改变从发光模块1230发射的光的波长。例如，当从发光模块1230发射的光具有蓝光波长带时，该荧光片可以包括黄色磷光体。在这种情况下，从发光模块1230发射的光可以在经过该荧光片之后变成白光。连接端子1220可以电连接至发光模块1230，以提供电力。参考图13，连接端子 1220可以螺纹联接到外部电源的插座，但其不限于此。例如，连接端子1220可以具有插头的形状。在这种情况下，连接端子1220可以插入到外部电源中，或通过电缆连接到外部电源。如上所述，在该照明系统中，导光构件、漫射片、聚光片、亮度增强片以及荧光片中的至少一个可以布置在从发光模块1230发射的光的路径上，以获得预定的光学效果。而且，如上所述，由于该照明系统包括根据上述实施例的、具有提高的光提取效率的发光器件或发光器件封装，所以该照明系统可以具有良好的光学效率。在本说明书中对于“一个实施例”、“一实施例”、“示例性实施例”等的任何引用均意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。 在说明书中各处出现的这类短语不必都指向同一实施例。此外，当结合任一实施例描述特定特征、结构或特性时，认为结合这些实施例中的其它实施例来实现这样的特征、结构或特性也是本领域技术人员所能够想到的。虽然已经参照本发明的多个示例性实施例描述了实施例，但应当理解，本领域的技术人员可以想到许多将落入本公开原理的精神和范围内的其它修改和实施例。更特别地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，主题组合布置结构的组成部件和/或布置结
13构方面的各种变化和修改都是可能的。对于本领域的技术人员来说，除了组成部件和/或布置结构方面的变化和修改之外，替代用途也将是显而易见的。
权利要求
1.一种发光器件，包括 基板；至少一个电极，所述至少一个电极布置成穿过所述基板；第一接触层，所述第一接触层布置在所述基板的顶表面上，并且电连接到所述电极； 第二接触层，所述第二接触层布置在所述基板的底表面上，并且电连接到所述电极； 发光结构层，所述发光结构层布置在所述基板上方，离所述基板有一定距离并且电连接到所述第一接触层，所述发光结构层包括第一导电型半导体层、有源层、以及第二导电型半导体层；以及电极层，所述电极层位于所述发光结构层上， 其中，所述电极的下侧部分比所述电极的上侧部分宽。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，在所述基板与所述发光结构层之间形成有空间。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述电极具有0.5 μ m至50 μ m的直径。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述电极被设置成多个，并且所述电极以 ΙΟμ 至300ym的间隔布置。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中，在所述基板与所述发光结构层之间布置有透明导电层。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一接触层接触所述发光结构层。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一接触层和所述第二接触层沿竖直方向对准。
8.根据权利要求1所述的发光器件，还包括粘附层，所述粘附层位于所述第一接触层与所述发光结构层之间，所述粘附层由金属材料形成。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一接触层和所述第二接触层比所述电极宽。
10.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述基板包括导电性比所述电极小的材料。
11.根据权利要求5所述的发光器件，其中，所述透明导电层具有比所述发光结构层的折射率低的折射率，并且所述基板具有比所述透明导电层低的折射率。
12.根据权利要求1所述的发光器件，还包括粘附层，所述粘附层位于所述第一接触层与所述发光结构层之间，其中，所述粘附层包括如下项中的一种旋涂玻璃、高温聚合物粘合剂、以及Si02。
13.一种发光器件封装，包括 封装主体；第一导电层和第二导电层，所述第一导电层和所述第二导电层位于所述封装主体上；以及根据权利要求1至12中的任一项所述的发光器件，所述发光器件电连接到所述第一导电层和所述第二导电层。
14.一种用于制造发光器件的方法，包括 在生长衬底上形成发光结构层；制备基板，其中，所述基板包括至少一个电极，所述至少一个电极布置成穿过所述基板；第一接触层，所述第一接触层布置在所述基板的顶表面上并且电连接到所述电极；第二接触层，所述第二接触层布置在所述基板的底表面上并且电连接到所述电极； 将所述第一接触层与所述发光结构层电连接； 将所述生长衬底从所述发光结构层上移除； 在所述发光结构层上形成电极层， 其中，所述电极的下侧部分比所述电极的上侧部分宽。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述基板与所述发光结构层之间形成有空间。
全文摘要
本发明涉及一种发光器件及其制造方法、发光器件封装以及照明系统。该发光器件包括基板、至少一个电极、第一接触层、第二接触层、发光结构层、以及电极层。该电极布置成穿过所述基板。第一接触层布置在所述基板的顶表面上并且电连接到所述电极。第二接触层布置在所述基板的底表面上并且电连接到所述电极。发光结构层布置在所述基板上方，离所述基板有一定距离并且电连接到第一接触层。所述发光结构层包括第一导电型半导体层、有源层、以及第二导电型半导体层。所述电极层布置在发光结构层上。
文档编号H01L33/48GK102194974SQ20111003263
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月27日 优先权日2010年3月17日
发明者林祐湜, 秋圣镐, 范熙荣, 金省均 申请人:Lg伊诺特有限公司
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