專利名稱：半導體發(fā)光器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體發(fā)光器件。
背景技術：
ni-v族氮化物半導體已經(jīng)用于各種光學器件，包括藍色/綠色發(fā)光二極管
(LED)、高速開關器件例如金屬半導體場效應晶體管(M0SFET)和異質結場效應晶體管
(HEMT)，以及作為用于照明和顯示器的光源等。具體地，使用III族氮化物半導體的發(fā)光器
件可實現(xiàn)高效發(fā)光，具有對應于從可見光至紫外線區(qū)域的直接躍遷型帶隙。 氮化物半導體主要用作發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)，對于改善制造工藝
和光效率的研究在持續(xù)進行中。

發(fā)明內容
實施方案提供一種半導體發(fā)光器件，包括在導電半導體層上的藍寶石(A1203)材 料的粗糙結構。 實施方案提供一種半導體發(fā)光器件，包括在透明電極層上的藍寶石(A1203)材料 的粗糙結構。 —個實施方案提供一種半導體發(fā)光器件，包括包括第一導電半導體層、有源層和 第二導電半導體層的多個化合物半導體層；和包括粗糙結構的多個化合物半導體層的層，
所述粗糙結構包括藍寶石材料。 —個實施方案提供一種半導體發(fā)光器件，包括襯底；在襯底上的多個化合物半 導體層，其中所述多個化合物半導體層包括第一導電半導體層、在第一導電半導體層上的 有源層、以及在有源層上的第二導電半導體層；電連接至第一導電半導體層的第一電極； 電連接至第二導電半導體層的第二電極；和在第二導電半導體層上的包括藍寶石材料的第 一粗糙結構。 —個實施方案提供一種半導體發(fā)光器件，包括第一導電半導體層；在第一導電 半導體層上的第一電極；在第一導電半導體層下的有源層；在有源層下的第二導電半導體 層；在第二導電半導體下的第二電極層；和在第二電極層和第二導電半導體之間的包括藍 寶石材料的第一粗糙結構。 在附圖和以下的詳述中闡述一個或多個實施方案的細節(jié)。通過說明書和附圖以及 通過權利要求使得其它特征可變得顯而易見。


圖1是說明根據(jù)第一實施方案的半導體發(fā)光器件的側面剖視圖。
圖2 6是說明制造圖1的半導體發(fā)光器件的方法的視圖。
圖7是說明根據(jù)第二實施方案的半導體發(fā)光器件的側面剖視圖。
圖8是說明根據(jù)第三實施方案的半導體發(fā)光器件的側面剖視圖。
圖9是說明根據(jù)第四實施方案的半導體發(fā)光器件的側面剖視圖。
圖10是說明根據(jù)第五實施方案的半導體發(fā)光器件的側面剖視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細說明本公開的實施方案，其實例示于附圖中。 在實施方案的描述中，應理解，當層(或膜)、區(qū)域、圖案或者結構稱為在另一層 (或膜)、區(qū)域、墊或者圖案'上'或者'下'時，表述'上'和'下'包括'直接'和'間接'兩 種含義。此外，可在附圖的基礎上參考關于每層的'上'和'下'。而且，附圖中各層的厚度 是示例性的，并不限于此。各實施方案的技術特征不限于所述實施方案并且可選擇性地應 用于其它的實施方案。
圖1是說明根據(jù)第一實施方案的半導體發(fā)光器件的側面剖視圖。
參考圖l，半導體發(fā)光器件100包括襯底110、緩沖層120、未摻雜的半導體層 130、第一導電半導體層140、有源層150、第二導電半導體層160、透明電極層170和粗糙結 構180。 半導體發(fā)光器件100包括包括多個例如III-V族元素的化合物半導體層的發(fā)光 二極管(LED)。 LED可為UV LED，或者發(fā)射藍色光、綠色光或者紅色光的彩色LED。在實施 方案的技術范圍內，可在各種半導體中實現(xiàn)所述LED的發(fā)射的光。襯底IIO可由藍寶石(Al203)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP，PGe中的至少一
種形成。襯底iio可為具有導電或者絕緣特性的襯底。在襯底110上/下可形成粗糙結構
圖案。粗糙結構圖案可具有條形、透鏡形、柱形和角狀物結構中的任意一種。 在襯底110上設置緩沖層120。緩沖層120可減小GaN材料和襯底材料之間的晶 格失配，并且可由GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN中的至少一種形成。包括 11 VI族元素的化合物半導體層(例如ZnO)的另一緩沖層可在襯底110上形成為層圖案 或者多重圖案，但是不限于此。 在緩沖層120上設置未摻雜的半導體層130。未摻雜的半導體層130可由不包括 第一導電摻雜劑或者第二導電摻雜劑的未摻雜的GaN基半導體形成。緩沖層120和/或未 摻雜的半導體層130可不形成，或者從最終器件中移除和除去。 在緩沖層120和/或未摻雜的半導體層130上可設置包括多個化合物半導體層的 發(fā)光結構165。發(fā)光結構165包括使用III-V族元素化合物半導體的第一導電半導體層 140、有源層150和第二導電半導體層160的堆疊結構。 第一導電半導體層140可選自摻雜有第一導電摻雜劑的III-V族元素化合物半 導體(例如，GaN、 A1N、 AlGaN、 InGaN、 InN、 InAlGaN、 AlInN、 AlGaAs、 GaP、 GaAs、 GaAsP禾卩 AlGalnP)。當?shù)谝粚щ姲雽w為N-型半導體時，第一導電摻雜劑包括N-型摻雜劑，例如 Si、 Ge、 Sn、 Se和Te。第一導電半導體層140可形成為單層或者多層，但是不限于此。
有源層150在第一導電半導體層140上形成為單量子阱結構或者多量子阱結構。 有源層150可包括使用III-V族元素化合物半導體材料重復堆疊的例如InGaN阱層/GaN 勢壘層的循環(huán)。在有源層150上和/或下可設置導電覆層。導電覆層可由AlGaN基半導體 形成。 在有源層150上設置第二導電半導體層160。第二導電半導體層160可選自摻雜
5有第二導電摻雜劑的III-V族元素化合物半導體，其可包括例如，GaN、 A1N、 AlGaN、 InGaN、 InN、 InAlGaN、 AlInN、 AlGaAs、 GaP、 GaAs、 GaAsP和AlGalnP。當?shù)诙щ姲雽w是P_型半 導體時，第二導電摻雜劑包括P-型摻雜劑例如Mg、Zn、Ca、Sr和Ba。第二導電半導體層160 可形成為單層或者多層，但是不限于此。 發(fā)光結構165可包括在第二導電半導體層160上的第三導電半導體層(未顯 示)，即N型半導體層或者P型半導體層。而且，可以以P型半導體層實現(xiàn)第一導電半導體 層140，可以以N型半導體層實現(xiàn)第二導電半導體層160。因此，發(fā)光結構165可包括N-P 結結構、P-N結結構、N-P-N結結構和P-N-P結結構中的至少一種。 在第二導電半導體層160或者第三導電半導體層上可設置透明電極層170。透 明電極層170可選自以下材料ITO(氧化銦錫)、IZO(氧化銦鋅)、IZTO(氧化銦鋅錫)、 IAZO (氧化銦鋁鋅)、IGZO (氧化銦鎵鋅)、IGTO (氧化銦鎵錫)、AZO (氧化鋁鋅)、ATO (氧化 銻錫)、ZnO、 IrOx、 RuOx、 NiO、 Ni/Au、 IrOx、 RuOx、 RuOx/ITO、 Ni/IrOx/Au、 Ni/IrOx/Au/ITO及 其它金屬氧化物。 歐姆接觸層(未顯示)可在第二導電半導體層160上設置為層圖案或者多重圖 案。歐姆接觸層可由形成透明電極層170的材料中的任何材料形成。 在透明電極層170上形成粗糙結構180。粗糙結構180可包括藍寶石(A1203)例 如藍寶石粉末和去離子(DI)水作為主要材料。 粗糙結構180可在透明電極層170的表面上沉積為不平坦的、多重突起的、突起紋 理的或者隨機的圖案。粗糙結構180可具有隨機的尺寸和形狀。粗糙結構180可由不規(guī)則 間隔和不連續(xù)的圖案形成。粗糙結構180可形成為具有規(guī)則的間隔。 在第一導電半導體層140上設置第一電極191。第一電極191可由Ti、Al、In、Ta、 Pd、Co、Ni、Si、Ge、Ag、Au及其合金中的至少一種形成。 在第二導電半導體層160和/或透明電極層170上設置第二電極193。第二電極 193可直接接觸第二導電半導體層160和/或透明電極層170。第二電極193可設置為特 定的分支圖案，但是不限于此。第二電極193可由Ag、Ag合金、Ni、Al、Al合金、Rh、Pd、Ir、 Ru、 Mg、 Zn、 Pt、 Au、 Hf及其合金中的至少一種形成。 第二電極193的一部分可在粗糙結構180上形成。第二電極193可直接接觸粗糙 結構180的一部分，但是不限于此。 發(fā)光結構165上的粗糙結構180可改善外部量子效率。此處，GaN基半導體層(例 如第二導電半導體層)的折射率是約2.4。當透明電極層170由例如IT0形成時，其折射率 為約2. 1 約1. 17。透明電極層170在約400nm 約800nm的波段中的折射率為約1. 8 約2. 1。包括藍寶石材料的粗糙結構180的折射率可為約1.76。以上描述折射率作為示例 性的，并不限于此。 在一個實施方案中，可以按照第二導電半導體層160、透明電極層170和粗糙結構 180的折射率的降序來設置它們。由有源層150發(fā)出的光通過第二導電半導體層160和透 明電極層170和/或粗糙結構180發(fā)射至外部。在這種情況下，透過透明電極層170的光 的臨界角在透明電極層170和粗糙結構之間的界面處發(fā)生變化，由此改善光提取效率。光 可通過透明電極層170發(fā)出或者可通過粗糙結構180擴散。 第一電極191可形成為預定形狀和圖案，但是不限于此。第一電極191可用作電極墊，并且可由Ti、Al、In、Ta、Pd、Co、Ni、Si、Ge、Ag及其合金中的至少一種形成，但是不限 于此。 圖2 6是說明制造圖1的半導體發(fā)光器件的方法的視圖。 參考圖2，將襯底110裝載至生長設備，并且在襯底110上形成II VI族元素化 合物半導體層。 襯底110可由藍寶石(Al203)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP，PGe中的至少一 種形成。襯底110可為具有導電或者絕緣特性的襯底。 在襯底110上生長氮化物半導體。生長設備可包括電子束蒸發(fā)設備、物理氣相沉
積(PVD)設備、化學氣相沉積(CVD)設備、等離子體激光沉積(PLD)設備、雙型熱蒸發(fā)設備、
濺射設備和金屬有機化學氣相沉積(M0CVD)設備，但是不限于所述設備。 在襯底110上形成緩沖層120。緩沖層120可由III-V族元素化合物半導體中的
至少一種形成，例如GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN。作為緩沖層120,11
VI族元素的化合物半導體例如氧化物材料如Zn0可形成為層或多重圖案。 在緩沖層120上形成未摻雜的半導體層130。未摻雜的半導體層130可由未摻雜
的GaN基半導體形成。緩沖層120和/或未摻雜的半導體層130可不形成，或者可以從最
終器件中移除和除去。 在緩沖層120和/或未摻雜的半導體層130上可形成包括多個化合物半導體層的 發(fā)光結構165。發(fā)光結構165包括使用III-V族元素化合物半導體的第一導電半導體層 140、有源層150和第二導電半導體層160的堆疊結構。 第一導電半導體層140可選自III-V族元素化合物半導體，例如GaN、AlN、AlGaN、 InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和AlGalnP。第一導電半導體層140 摻雜有第一導電摻雜劑。當?shù)谝粚щ姲雽w為N-型半導體時，第一導電摻雜劑包括N-型 摻雜劑，例如Si、 Ge、 Sn、 Se和Te。第一導電半導體層140可形成為單層或者多層，但是不 限于此。 有源層150在第一導電半導體層140上形成為單量子阱結構或者多量子阱結構。 有源層150可包括使用III-V族元素的化合物半導體材料周期性堆疊的例如InGaN/GaN或 者InGaN/InGaN的阱層/勢壘層的循環(huán)，但是不限于此?？稍谟性磳?50上和/或下形成 導電覆層。導電覆層可由AlGaN-基半導體形成。 在有源層150上形成第二導電半導體層160。第二導電半導體層160可選自摻雜 有第二導電摻雜劑的III-V族元素化合物半導體，可包括例如GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、 InAlGaN、 AlInN、 AlGaAs、 GaP、 GaAs、 GaAsP和AlGalnP。當?shù)诙щ姲雽w是P-型半導體 時，第二導電摻雜劑包括P-型摻雜劑例如Mg、Zn、Ca、Sr和Ba。第二導電半導體層160可 形成為單層或者多層，但是不限于此。 發(fā)光結構165可包括在第二導電半導體層160上的第三導電半導體層(未顯 示)，即N型半導體層或者P型半導體層。而且，可以以P型半導體層實現(xiàn)第一導電半導體 層140，可以以N型半導體層實現(xiàn)第二導電半導體層160。因此，發(fā)光結構165可包括N-P 結結構、P-N結結構、N-P-N結結構和P-N-P結結構中的至少一種。 參考圖3，在第二導電半導體層160或者第三導電半導體層上可形成透明電極層 170。透明電極層170可選自以下材料ITO(氧化銦錫)、IZO(氧化銦鋅)、IZTO(氧化銦
7鋅錫)、IAZ0 (氧化銦鋁鋅)、IGZ0 (氧化銦鎵鋅)、IGT0 (氧化銦鎵錫)、AZ0 (氧化鋁鋅)、 ATO(氧化銻錫)、Zn0、 IrOx、 RuOx、 NiO、 Ni/Au、 IrOx、 RuOx、 RuO乂ITO、 Ni/IrOx/Au、 Ni/IrOx/ Au/ITO及其它金屬氧化物。 歐姆接觸層(未顯示)可在第二導電半導體層160上形成為層或者多重圖案。歐 姆接觸層可由形成透明電極層170的材料中的任何材料形成。 參考圖4，在透明電極層170上形成粗糙結構180。粗糙結構180可包括藍寶石 (A1203)例如藍寶石粉末和DI水作為主要材料。 通過旋涂方法在透明電極層170的表面上沉積藍寶石粉末和DI水混合的溶液來 形成粗糙結構180。在透明電極層170上沉積粗糙結構180之后，在預定溫度(例如，約 50(TC 約600°C )下實施烘焙工藝。 粗糙結構180可在透明電極層170的表面上沉積為不平坦的、多重突起的、突起紋 理的或者隨機的圖案。粗糙結構180可具有隨機的尺寸和形狀。粗糙結構180可形成為具 有規(guī)則或者不規(guī)則的間隔。 參考圖5，如果在透明電極層170上形成粗糙結構180，則實施臺面蝕刻以暴露出 第一導電半導體層140的一部分。 第二電極孔175可在透明電極層170中形成，或者可不形成。 參考圖6，在第一導電半導體層140上形成第一電極191，在透明電極層170和/ 或第二導電半導體層160上形成第二電極193。第二電極193可直接或者間接接觸第二導 電半導體。 包含于透明層170中的ITO的折射率為約2. 1 約1. 17，但是在約400nm 約 800nm的波段中的折射率為約1. 8 約2. 1。包括藍寶石的粗糙結構180的折射率可為約 1.76。以上描述的折射率為示例性的，并不限于此。 第二導電半導體層160、透明電極層170和粗糙結構180的折射率按照降序設置， 以有利于發(fā)光。因此，由有源層150發(fā)出的光可通過第二導電半導體層160和透明電極層 170和/或粗糙結構180發(fā)射至外部。在這種情況下，透過透明電極層170的光的臨界角在 透明電極層170和粗糙結構180之間的界面處發(fā)生變化，由此改善光提取效率。光可通過 透明電極層170發(fā)出或者可通過粗糙結構180擴散。 圖7是說明根據(jù)第二實施方案的半導體發(fā)光器件的側面剖視圖。為說明第二實施
方案，通過參考第一實施方案省略與第一實施方案相同的部分的詳細描述。 參考圖7，半導體發(fā)光器件101包括襯底110、緩沖層120、未摻雜的半導體層
130、第一導電半導體層140、有源層150、第二導電半導體層160和粗糙結構180。 在第二導電半導體層160上設置粗糙結構180。通過旋涂方法在第二導電半導體
層160的表面上沉積藍寶石粉末和DI水的特定比例的混合溶液來形成粗糙結構。然后，通
過烘焙工藝在預定溫度(例如，約50(TC 約600°C )下處理粗糙結構180。 粗糙結構180可在透明電極層170的表面上沉積為不平坦的、多重突起的、突起紋
理的或者隨機圖案的。粗糙結構180可具有隨機的尺寸和形狀。粗糙結構180可形成為具
有規(guī)則或者不規(guī)則的間隔。 以下，將參考第一實施方案描述形成粗糙結構180的方法。 此處，在第二導電半導體層160上可形成N型半導體(未顯示)作為第三導電半
8導體層。在這種情況下，在第三導電半導體層上可形成粗糙結構180。 由于GaN基半導體層(例如，第二導電半導體層)的折射率是約2. 4，包括藍寶石 材料的粗糙結構的折射率是約1. 76，所以通過第二導電半導體層160和粗糙結構180的折 射率之間的差異可容易地發(fā)出光。即，從有源層150發(fā)射的光可通過第二導電半導體層160 和/或粗糙結構180發(fā)出。光的臨界角在第二導電半導體層160和粗糙結構180之間的界 面處發(fā)生變化，由此改善光提取效率。 半導體發(fā)光器件101可通過在發(fā)光結構165上使用藍寶石材料形成粗糙結構180 減小其全部內反射比例和增加其提取效率。 圖8是說明根據(jù)第三實施方案的半導體發(fā)光器件的側面剖視圖。為說明第三實施
方案，通過參考第一實施方案可省略與第一實施方案相同的部分的詳細描述。 參考圖8，半導體發(fā)光器件102包括襯底110、第一粗糙結構181、緩沖層120、未
摻雜的半導體層130、第一導電半導體層140、有源層150、第二導電半導體層160和第二粗
糙結構182。 可通過利用旋涂方法在襯底110上沉積藍寶石粉末和DI水的混合溶液并且在預 定溫度下實施烘焙工藝來形成第一粗糙結構181。將參考第一實施方案描述形成第一粗糙 結構181的方法。 第一粗糙結構181可在襯底110上沉積為不平坦的、多重突起的、突起紋理的或者 隨機的圖案。第一粗糙結構181可具有隨機的尺寸和形狀。粗糙結構181和182可形成為 具有規(guī)則的或者不規(guī)則的間隔。 在第二導電半導體層160上形成第二粗糙結構182。第二粗糙結構182可使用藍 寶石材料在第二導電半導體層160上形成。將參考第一實施方案描述形成第二粗糙結構 182的方法。 可在襯底110、緩沖層120和未摻雜的半導體層130中的至少一個上形成第二粗糙 結構182，但是不限于此。而且，第二粗糙結構182可由與藍寶石材料不同的材料形成，并且 可在實施方案的技術范圍內進行改變。 可在第二導電半導體層160上設置第三導電半導體層(未顯示)和/或透明電極 層(未顯示)。在這種情況下，可在第三導電半導體層或者透明電極層上設置第二粗糙結構 182?？稍诎l(fā)光結構165上設置第二粗糙結構182。 在半導體發(fā)光器件102中，在發(fā)光結構165上/下的第一粗糙結構181和第二粗
糙結構182可改變光的臨界角，或者可散射光，由此改善外部量子效率。 圖9是說明根據(jù)第四實施方案的半導體發(fā)光器件的側面剖視圖。為說明第四實施
方案，通過參考第一實施方案省略與第一實施方案相同的部分的詳細描述。 參考圖9，半導體發(fā)光器件103包括發(fā)光結構165、粗糙結構183、第一電極191、
第二電極層203和導電支撐構件201。 第二電極層203可在發(fā)光結構165的第二導電半導體層160下形成，并且可起到 反射電極的功能。 第二電極層203可在圖3的第二導電半導體層160上形成，或者可在圖4的粗糙 結構180和第二導電半導體層160上設置。 在第二導電半導體層130和電極層150之間形成層或者多個圖案，其中所述層或所述多個圖案包括Si02、 SiOx、 SiOxNy、 Si3N4、 A1203、 Ti02、 IT0、 IZ0、 IZT0、 IAZ0、 IGZ0、 IGTO、 AZ0、 AT0、 GZO、 IrOx和RuOx中的至少一種。 第二電極層203可用作反射電極層、歐姆接觸層和粘附層中的至少一種。第二電 極層203可包括金屬材料和氧化物材料中的至少一種。反射電極層可包括Ag、Ag合金、Ni、 A1、A1合金、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf及其合金中的至少一種，但是不限于此。歐姆 接觸層可包括選自IT0 (氧化銦錫)、IZ0 (氧化銦鋅)、IZT0 (氧化銦鋅錫)、IAZ0 (氧化銦鋁 鋅)、IGZ0 (氧化銦鎵鋅)、IGT0 (氧化銦鎵錫)、AZ0 (氧化鋁鋅)、AT0 (氧化銻錫)、GZ0 (氧 化鎵鋅)、IrOx、 RuOx、 RuO乂ITO、 Ni/IrOx/Au和Ni/IrOx/Au/ITO、 Pt、 Ni 、 Au、 Rh和Pd中的至 少一種。粘附層可包括選自Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、 In、Bi、Cu、Ag和Ta中的至少一種。第 二電極層203可包括籽金屬(seed metal)。 在第二電極層203和第二導電半導體層160之間可設置歐姆接觸層(未顯示)。歐 姆接觸層可形成為層或者多重圖案。歐姆接觸層可包括選自Ni、Pd、Pt、IT0(氧化銦錫)、 IZ0 (氧化銦鋅)、IZT0 (氧化銦鋅錫)、IAZ0 (氧化銦鋁鋅)、IGZ0 (氧化銦鎵鋅)、IGT0 (氧 化銦鎵錫)、AZO(氧化鋁鋅)、ATO(氧化銻錫)、GZO(氧化鎵鋅)、Ir0x、 Ru0x、 Ru0x/IT0、 Ni/Ir0x/Au和Ni/Ir0x/Au/IT0中的至少一種。在粗糙結構183和/或第一導電半導體層 140上可形成第一電極191。在第二電極層203下可形成導電支撐構件201。導電支撐構 件201可通過鍍敷工藝形成，并且可使用Cu、Au、Ni、Mo、Cu-W、載體晶片例如Si、Ge、GaAs、 Zn0、 SiGe、 GaN和SiC來實施。導電支撐構件201可通過電鍍工藝形成，或者為片形，但是 不限于此。導電支撐構件201的厚度為約30iim 約150iim，但是不限于此。導電支撐構 件201起到芯片的基礎襯底的作用。 導電支撐構件201和第二電極層203可形成為具有特定厚度的一層，但是不限于 此。 此處，如果第二電極層203和導電支撐構件201在發(fā)光結構165上形成，則導電支 撐構件201位于底層。圖2的襯底110可通過物理和/或化學方法移除。在物理移除方法 的情況下，在襯底(圖2中的110)上輻照具有特定波長范圍的激光，以通過激光剝離(LL0) 工藝將襯底(圖2的110)分離。在化學移除方法的情況下，通過使用濕的蝕刻劑移除襯底 和第一導電半導體層140之間的其它半導體層(例如緩沖層)，可將襯底分離。未摻雜的半 導體層(圖2中的130)可通過蝕刻移除，或者與緩沖層一起移除。 可對移除襯底(圖2中的110)的第一導電半導體層140的表面實施利用感應耦 合等離子體/反應性離子蝕刻(ICP/RIE)的拋光工藝。 可在第一導電半導體層140上形成第一電極191和粗糙結構183。粗糙結構183 可由藍寶石材料形成。粗糙結構183可使用藍寶石粉末和DI水的混合溶液在第一導電半 導體層140上形成為粗糙結構圖案。形成第一粗糙結構的方法以及第一粗糙結構的形狀的 描述可參考第一實施方案。 第一電極191可在第一導電半導體層140的上表面上形成為特定圖案，并且可包 括電流擴散結構。 粗糙結構圖案可通過將第一導電半導體層140的上表面蝕刻為不平坦的圖案來 形成，但是不限于此。 在一個實施方案中，在形成第一電極之后/之前可實施臺面蝕刻。在臺面蝕刻之后，通過芯片單元實施斷裂工藝。 在第四實施方案中，在第二電極層203和第二導電半導體層160之間可形成例如
包括藍寶石材料的粗糙結構。粗糙結構可通過利用旋涂方法在第二導電半導體層160上沉
積藍寶石粉末和DI水的混合溶液來形成(參考圖4)。其詳細描述可參考第一實施方案。 圖10是說明根據(jù)第五實施方案的半導體發(fā)光器件的側面剖視圖。為說明第五實
施方案，通過參考第一實施方案省略與第五實施方案相同的部分的詳細描述。 參考圖IO，半導體發(fā)光器件104包括發(fā)光結構165、第一粗糙結構184、第二粗糙
結構185、第一電極191、第二電極層203和導電支撐構件201。 在發(fā)光結構165和第二電極層203之間形成第一粗糙結構184。在第一導電半導 體層140上形成第二粗糙結構185。第一和第二粗糙結構184和185可由藍寶石材料形成。 第一和第二粗糙結構184和185可使用藍寶石粉末和DI水的混合溶液形成為具有粗糙結 構圖案。形成第一粗糙結構的方法以及第一粗糙結構的形狀的描述可參考第一實施方案。
第一電極191可在第一導電半導體層140的上表面上形成為特定圖案，并且可包
括電流擴散結構。 所述實施方案的特征可選擇性地應用于其它實施方案而不限于各個實施方案。這 些實施方案可改善半導體發(fā)光器件例如LED的發(fā)光效率。 在本說明書中對〃 一個實施方案〃 、 〃 實施方案〃 、 〃 示例性實施方案〃 等的任 何引用，表示與實施方案相關描述的具體的特征、結構或特性包含于本發(fā)明的至少一個實 施方案中。在說明書不同地方出現(xiàn)的這些措詞不必都涉及相同的實施方案。此外，當結合 任何實施方案描述具體的特征、結構或特性時，認為關于其它實施方案實現(xiàn)這種特征、結構 或特性均在本領域技術人員的范圍之內。 雖然已經(jīng)參考大量說明性實施方案描述了實施方案，但是應理解本領域技術人員 可設計很多的其它改變和實施方案，這些也將落入本公開的原理的精神和范圍內。更具體 地，在公開、附圖和所附的權利要求的范圍內，在本發(fā)明主題組合排列的構件和/或結構中 可能具有各種的變化和改變。除構件和/或結構的變化和改變之外，對本領域技術人員而 言，可替代的用途也會是顯而易見的。
權利要求
一種半導體發(fā)光器件，包括包括第一導電半導體層、有源層和第二導電半導體層的多個化合物半導體層；和包括粗糙結構的多個化合物半導體層的層，所述粗糙結構包括藍寶石材料。
2. 根據(jù)權利要求1所述的半導體發(fā)光器件，其中所述多個化合物半導體層包括在所 述第二導電半導體層和形成于所述第二導電半導體層上的所述粗糙結構之間的N型半導 體層。
3. 根據(jù)權利要求1所述的半導體發(fā)光器件，包括電連接至所述第一導電半導體層的 第一電極；和在所述第二導電半導體層上的第二電極。
4. 根據(jù)權利要求1所述的半導體發(fā)光器件，包括在所述多個化合物半導體層和所述 粗糙結構之間的透明電極層。
5. 根據(jù)權利要求1所述的半導體發(fā)光器件，其中所述粗糙結構包括不平坦的、多重突 起的、突起紋理的和隨機的圖案中的至少一種。
6. 根據(jù)權利要求1所述的半導體發(fā)光器件，包括在所述第一導電半導體層下的使用 II VI族元素的下部半導體層。
7 . 根據(jù)權利要求1所述的半導體發(fā)光器件，其中所述粗糙結構在所述第二導電半導體 層上直接形成。
8. 根據(jù)權利要求4所述的半導體發(fā)光器件，其中所述粗糙結構在所述透明電極層上直 接形成。
9. 根據(jù)權利要求3所述的半導體發(fā)光器件，其中所述粗糙結構的一部分在所述第二電 極下形成。
10. 根據(jù)權利要求3所述的半導體發(fā)光器件，包括在所述第二導電半導體層上形成的 透明電極層，其中所述粗糙結構在所述透明電極層上形成，其中所述第二電極直接接觸所述第二導電半導體層、所述粗糙結構和所述透明電極層 中的至少兩個。
11. 一種半導體發(fā)光器件，包括 襯底；在所述襯底上的多個化合物半導體層，其中所述多個化合物半導體層包括第一導電半 導體層、在所述第一導電半導體層上的有源層和在所述有源層上的第二導電半導體層； 電連接至所述第一導電半導體層的第一電極； 電連接至所述第二導電半導體層的第二電極；禾口 在所述第二導電半導體層上的包括藍寶石材料的第一粗糙結構。
12. 根據(jù)權利要求11所述的半導體發(fā)光器件，包括在所述襯底和所述第一導電半導 體層之間的使用II VI族元素化合物半導體的緩沖層和/或未摻雜的半導體層。
13. 根據(jù)權利要求12所述的半導體發(fā)光器件，包括在所述襯底、所述緩沖層和所述未 摻雜的半導體層中的至少一個上形成的包括藍寶石材料的第二粗糙結構。
14. 根據(jù)權利要求11所述的半導體發(fā)光器件，包括在所述第二導電半導體層和所述第 二電極之間的透明電極層，其中所述第一粗糙結構在所述透明電極層上形成。
15. 根據(jù)權利要求14所述的半導體發(fā)光器件，其中所述第一粗糙結構的折射率小于所述透明電極層的折射率。
16. 根據(jù)權利要求14所述的半導體發(fā)光器件，其中所述第一粗糙結構由不規(guī)則間隔和 不連續(xù)的圖案形成。
17. —種半導體發(fā)光器件，包括 第一導電半導體層；在所述第一導電半導體層上的第一電極； 在所述第一導電半導體層下的有源層； 在所述有源層下的第二導電半導體層； 在第二導電半導體下的第二電極層；禾口在所述第二電極層和所述第二導電半導體之間的包括藍寶石材料的第一粗糙結構。
18. 根據(jù)權利要求17所述的半導體發(fā)光器件，包括在所述第一導電半導體層上形成 的并且由藍寶石材料形成的第二粗糙結構。
19. 根據(jù)權利要求17所述的半導體發(fā)光器件，其中所述第一導電半導體層包括使用 III-V族元素的N型半導體層，所述第二導電半導體層包括使用III-V族元素的P型半導體 層。
20. 根據(jù)權利要求17所述的半導體發(fā)光器件，包括在所述第二電極層下形成的導電 支撐構件，其中所述第二電極層包括ITO(氧化銦錫)、IZO(氧化銦鋅)、IZTO(氧化銦鋅錫)、 IAZ0 (氧化銦鋁鋅)、IGZ0 (氧化銦鎵鋅)、IGT0 (氧化銦鎵錫)、AZ0 (氧化鋁鋅)、AT0 (氧 化銻錫)、GZ0 (氧化鎵鋅)、IrOx、 RuOx、 Ru0x/IT0、 Ni/IrOx/Au、 Ni/Ir0x/Au/IT0、 Pt、 Rh、 Pd、 Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、 In、Bi、Cu、Ag和Ta中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導體發(fā)光器件。所述半導體發(fā)光器件包括包括第一導電半導體層、有源層和第二導電半導體層的多個化合物半導體層、以及具有包括藍寶石材料的粗糙結構的多個化合物半導體層的層。
文檔編號H01L33/22GK101771123SQ20091026115
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權日2008年12月26日
發(fā)明者沈相均 申請人:Lg伊諾特有限公司