專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，更具體地講，涉及一種提高了外部光提取效率的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光器件是這樣一種半導(dǎo)體器件，即，當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光器件施加電流時(shí)，半導(dǎo)體發(fā)光器件通過P型半導(dǎo)體和η型半導(dǎo)體之間的Ρ-Π結(jié)中的電子和空穴的復(fù)合來發(fā)射各種顏色的光。當(dāng)與燈絲類(filament-based)發(fā)光器件比較時(shí)，半導(dǎo)體發(fā)光器件具有更長(zhǎng)的壽命、更低的功耗、更優(yōu)良的初始驅(qū)動(dòng)特性、更高的抗振性等。因此，對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光器件的需求持續(xù)增長(zhǎng)。具體地講，近來能夠發(fā)射短波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光(如藍(lán)色系列)的第III族氮化物半導(dǎo)體已經(jīng)受到了大量的關(guān)注。利用第III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成發(fā)光器件的氮化物單晶形成在專用于單晶生長(zhǎng)的基底(例如，藍(lán)寶石基底或SiC基底)上方。然而，當(dāng)使用諸如藍(lán)寶石基底的絕緣基底時(shí)， 對(duì)于電極的布置存在相當(dāng)?shù)南拗啤＞唧w地講，在傳統(tǒng)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的情況下，通常沿水平方向布置電極，這樣導(dǎo)致窄電流流動(dòng)。這種窄電流流動(dòng)增大了氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的操作電壓(Vf)，這樣降低了電流效率。此外，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件易受靜電放電的影響。為了解決這些問題，需要一種具有優(yōu)化的芯片結(jié)構(gòu)和電極結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的一方面提供了一種能夠提高內(nèi)部/外部光效率的垂直/水平型半導(dǎo)體發(fā)光器件，該半導(dǎo)體發(fā)光器件尤其是通過優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)和器件結(jié)構(gòu)來提高外部光提取效率。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述半導(dǎo)體發(fā)光器件包括導(dǎo)電基底；發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括順序形成在導(dǎo)電基底上的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、活性層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電類型電極，所述第二導(dǎo)電類型電極包括穿過第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和活性層并連接到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的內(nèi)部的導(dǎo)電通孔以及從導(dǎo)電通孔延伸并暴露到發(fā)光結(jié)構(gòu)的外部的電連接部分；絕緣體，使第二導(dǎo)電類型電極與導(dǎo)電基底、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和活性層電分離；鈍化層，形成為至少覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)中的活性層的側(cè)表面； 不平坦結(jié)構(gòu)，形成在從活性層發(fā)射的光的通路上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述半導(dǎo)體發(fā)光器件包括 導(dǎo)電基底；發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括順序形成在導(dǎo)電基底上的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、活性層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；第一接觸層，在導(dǎo)電基底和第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間電連接到第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層并暴露到發(fā)光器件的外部；導(dǎo)電通孔，從導(dǎo)電基底延伸，穿過第一接觸層、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和活性層，并電連接到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的內(nèi)部；絕緣體，使導(dǎo)電基底與第一接觸層、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和活性層電分離；鈍化層，形成為至少覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)中的活性層的側(cè)表面；不平坦結(jié)構(gòu)，形成在從活性層發(fā)射的光的通路上。所述半導(dǎo)體發(fā)光器件還可包括第二接觸層，第二接觸層形成在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和導(dǎo)電基底之間并通過絕緣體與第二導(dǎo)電類型電極電分離。發(fā)光結(jié)構(gòu)可僅形成在導(dǎo)電基底的頂表面的一部分上，蝕刻停止層至少形成在導(dǎo)電基底的頂表面上方的未形成發(fā)光結(jié)構(gòu)的區(qū)域上，蝕刻停止層具有與構(gòu)成發(fā)光結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料的蝕刻特性不同的蝕刻特性。不平坦結(jié)構(gòu)可形成在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的頂表面上。第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層可分別為P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖；圖2是圖1中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的剖視圖；圖3是示出在面積為1，000Χ 1，000 μ m2的半導(dǎo)體發(fā)光器件中η型歐姆接觸電阻和P型歐姆接觸電阻的曲線圖；圖4是示出了根據(jù)第一半導(dǎo)體層和第一電極層之間的接觸面積的第一接觸電阻和第二接觸電阻的總電阻的曲線圖；圖5是示出了根據(jù)第一半導(dǎo)體層和第一電極層之間的接觸面積的發(fā)光效率的曲線圖；圖6示出了圖2中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的變型實(shí)施例；圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的剖視圖；圖8和圖9示出了 η型比接觸電阻變化時(shí)的模擬結(jié)果；圖10至圖14示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖15至圖18示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖19至圖23示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖M至圖34示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖35至圖55示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖56至圖75示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖76至圖89示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖90至圖100示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖101至圖119示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖120至圖122示出了根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的白光發(fā)射器件封裝件；圖123為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的白光發(fā)射器件的發(fā)射光譜；圖124中的(a)至(d)為示出了這里使用的綠色磷光體的發(fā)射特性的波長(zhǎng)光譜；圖125中的(a)和(b)為示出了這里使用的紅色磷光體的發(fā)射特性的波長(zhǎng)光譜；圖126中的(a)和(b)為示出了這里使用的黃色磷光體的發(fā)射特性的波長(zhǎng)光譜；圖127至圖1 示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的表示為(Sr，M)2Si04_xNy的磷光體的發(fā)射光譜、XRD光譜和EDX組分分析結(jié)果；
圖130和圖131示出了根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例的表示為(Sr，M)2Si04_xNy 的磷光體的發(fā)射光譜和EDX組分分析結(jié)果；圖132示出了根據(jù)本發(fā)明的第四至第六實(shí)施例的表示為(Sr，M)2Si04_xNy的磷光體的發(fā)射光譜；圖133示出了根據(jù)本發(fā)明的第七至第十實(shí)施例的表示為(Sr，M)2Si04_xNy的磷光體的發(fā)射光譜；圖134示出了根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施例的表示為(Sr，M)2Si04_xNy的磷光體的發(fā)射光譜；圖135至圖137為示出了根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例制造的β -SiAlON磷光體的X 射線衍射分析結(jié)果、發(fā)射光譜和激發(fā)光譜的曲線圖；圖138中的(a)和(b)示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝件；圖139至圖141示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝件；圖142至圖143分別示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燈型發(fā)光器件封裝件和芯片型發(fā)光器件封裝件的結(jié)構(gòu)；圖144和圖145示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝件的局部結(jié)構(gòu)；圖146和圖147是示出了在發(fā)光器件封裝件中使用的綠色磷光體(第二磷光體) 和紅色磷光體(第一磷光體)之間的能量躍遷的示意圖；圖148和圖149是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝件的剖視圖和光提取機(jī)理的示意圖；圖150至圖152是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝件的剖視圖；圖153是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝件的示意性剖視圖；圖IM是圖153中的發(fā)光器件封裝件中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分和控制部分的示意性透視圖；圖155和圖156是示出了通過圖153中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分和控制部分的操作改變色溫的方法的剖視圖；圖157和圖158是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的發(fā)光器件封裝件的示意圖；圖159是示出了形成圖157中的發(fā)光器件封裝件中的外部引線框架的工藝的示意圖；圖160和圖161是示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的白色光源模塊的示意性側(cè)面剖視圖；圖162是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面光源中的發(fā)光模塊的布置結(jié)構(gòu)的示意性平面圖；圖163示出了圖162中的發(fā)光模塊的旋轉(zhuǎn)布置法；圖164至圖167是示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的面光源中的發(fā)光模塊的布置結(jié)構(gòu)的示意性平面圖；圖168是根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的面光源中使用的背光單元的剖視圖；圖169是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的面光源的透視圖；圖170和圖171是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的面光源和板型導(dǎo)光板的示意圖；圖172至圖177示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有板型導(dǎo)光板的背光單元；
圖178至圖182是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的背光單元的示意圖；圖183至圖187是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)器電路的示意圖；圖188是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)LED調(diào)光(dimming)裝置的構(gòu)造圖；圖189是示出了圖188中的自動(dòng)LED調(diào)光裝置的操作的流程圖；圖190是圖188中的自動(dòng)LED調(diào)光裝置的外部亮度-檢測(cè)電壓關(guān)系圖；圖191是根據(jù)圖188中的自動(dòng)LED調(diào)光裝置的靈敏度設(shè)置的外部亮度-檢測(cè)電壓關(guān)系圖；圖192是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛頭燈的分解透視圖；圖193是示出了圖192中的車輛頭燈的組件的剖視圖；圖194至圖197是根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的圖192中的車輛頭燈中采用的發(fā)光器件封裝件的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以很多不同的形式來實(shí)施，并不應(yīng)該被解釋為限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了使本公開將是徹底的和完整的，并將把本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰起見，夸大了層和區(qū)域的厚度。附圖中相同的標(biāo)號(hào)始終表示相同的元件， 因此，將省略對(duì)它們的描述。將理解的是，當(dāng)元件被稱作“連接到”另一元件時(shí)，該元件可直接連接到所述另一元件，或者也可以存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱作“直接連接到”另一元件時(shí)，不存在中間元件。另外，除非明確描述為相反，否則詞語“包含”及其變型以及詞語“包括”及其變型將被理解為暗示包括所述元件，而并不排除任何其它元件。將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件，隨后將詳細(xì)描述利用該半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝件和背光裝置。<半導(dǎo)體發(fā)光器件>圖1和圖2分別是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖和剖視圖。具體地講，圖2是沿圖1中的線1-1’截取的剖視圖。參照?qǐng)D1和圖2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件100包括順序堆疊的導(dǎo)電基底110、第一電極層120、絕緣層130、第二電極層140、第二半導(dǎo)體層150、活性層160和第一半導(dǎo)體層170。導(dǎo)電基底110可由電可流過的材料形成。導(dǎo)電基底110可由包括Au、Ni、Al、Cu、 W、Si, Se和GaAs中的任何一種的材料形成，例如，由作為Si和Al的組合的SiAl形成。第一電極層120設(shè)置在導(dǎo)電基底110上。由于第一電極層120電連接到導(dǎo)電基底 110和活性層160，所以第一電極層120可由使與導(dǎo)電基底110和活性層160之間的接觸電阻最小化的材料形成。如圖2所示，設(shè)置在導(dǎo)電基底110上的第一電極層120還延伸穿過接觸孔180，接觸孔180穿過絕緣層130、第二電極層140、第二半導(dǎo)體層150、活性層160及第一半導(dǎo)體層 170的預(yù)定區(qū)域，從而第一電極層120與第一半導(dǎo)體層170接觸。因此，設(shè)置導(dǎo)電基底110 和第一半導(dǎo)體層170使得它們電連接在一起。
具體地講，第一電極層120通過接觸孔180將導(dǎo)電基底110電連接到第一半導(dǎo)體層170。導(dǎo)電基底110和第一半導(dǎo)體層170通過接觸孔180的尺寸電連接在一起，更準(zhǔn)確地講，通過第一電極層120和第一半導(dǎo)體層170通過接觸孔180相互接觸的接觸區(qū)域190電
連接在一起。此時(shí)，絕緣層130設(shè)置在第一電極層120上，以使第一電極層120與除了導(dǎo)電基底 110和第一半導(dǎo)體層170之外的其它層電絕緣。具體地講，絕緣層130設(shè)置在第一電極層 120和第二電極層140之間，在第一電極層120與第二電極層140、第二半導(dǎo)體層150和活性層160的被接觸孔180暴露的側(cè)表面之間。此外，絕緣層130還可設(shè)置在第一半導(dǎo)體層 170的被接觸孔180穿入的預(yù)定區(qū)域的側(cè)表面上。第二電極層140設(shè)置在絕緣層130上。如上所述，第二電極層140不設(shè)置在接觸孔180穿過的預(yù)定區(qū)域中。在這種情況下，如圖2所示，第二電極層140包括至少一個(gè)暴露區(qū)域145，即，暴露了與第二半導(dǎo)體層150的界面的一部分的區(qū)域。電極焊盤部分147可設(shè)置在暴露區(qū)域145 中，以將外部電源連接到第二電極層140。這時(shí)，將在后面描述的第二半導(dǎo)體層150、活性層 160和第一半導(dǎo)體層170不設(shè)置在暴露區(qū)域145中。此外，如圖1所示，暴露區(qū)域145可形成在半導(dǎo)體發(fā)光器件100的邊緣處，從而將半導(dǎo)體發(fā)光器件100的發(fā)光面積最大化。這時(shí)，第二電極層140可由包括4831、？仏慰、？(^11、11~的材料或透明導(dǎo)電氧化物形成。這是因?yàn)榈诙姌O層140與第二半導(dǎo)體層150電接觸，因此第二電極層140必須具有使第二半導(dǎo)體層150的接觸電阻最小化的特性以及通過將活性層160產(chǎn)生的光向外反射來提高發(fā)光效率的作用。第二半導(dǎo)體層150設(shè)置在第二電極層140上，活性層160設(shè)置在第二半導(dǎo)體層150 上。此外，第一半導(dǎo)體層170設(shè)置在活性層160上。在這種情況下，第一半導(dǎo)體層170可為η型氮化物半導(dǎo)體，第二半導(dǎo)體層150可為 P型氮化物半導(dǎo)體。這時(shí)，可根據(jù)第一半導(dǎo)體層170和第二半導(dǎo)體層150的材料而不同地選擇活性層 160的材料。具體地講，由于活性層160為在其中由電子和空穴的復(fù)合而產(chǎn)生的能量被轉(zhuǎn)換成光并發(fā)射轉(zhuǎn)換的光的層，所以活性層160可由能帶隙小于第一半導(dǎo)體層170和第二半導(dǎo)體層150的能帶隙的材料形成。圖6示出了圖2中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的變型實(shí)施例。除了鈍化層191設(shè)置在包括第二半導(dǎo)體層150、活性層160和第一半導(dǎo)體層170的發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)面上以及第一半導(dǎo)體層170的頂表面為不平坦之外，圖6中的半導(dǎo)體發(fā)光器件100’與圖2中的半導(dǎo)體發(fā)光器件 100基本相似。鈍化層191保護(hù)發(fā)光結(jié)構(gòu)不受外部的影響，尤其是保護(hù)活性層160不受外部影響。鈍化層191可由諸如Si02、Si0xNy或SixNy的氧化硅、氮化硅或其它絕緣材料形成，并且它的厚度可為大約0. Ιμπι至2μπι。在半導(dǎo)體發(fā)光器件100’的操作期間，暴露到外部的活性層160會(huì)用作漏電流通路。然而，可通過在發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)面上形成鈍化層191來防止這種問題。在這種情況下，如圖6所示，不平坦的鈍化層191可改善光提取效率。同樣，第一半導(dǎo)體層170的頂表面可為不平坦的。具有不平坦頂表面的第一半導(dǎo)體層170提高了光將沿活性層160的方向向外出射的可能性。盡管未示出，但在制造工藝中蝕刻發(fā)光結(jié)構(gòu)以暴露第二電極層140的情況下，還可在第二電極層140上方形成蝕刻停止層，以防止第二電極層140的材料粘附到活性層160的側(cè)表面。上述圖6中示出的變型的實(shí)施例可應(yīng)用于圖 7中示出的本發(fā)明的實(shí)施例。這時(shí)，本發(fā)明的該實(shí)施例中提出的半導(dǎo)體發(fā)光器件可按照上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行變型，從而連接到接觸孔的第一電極層被暴露到外面。圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的剖視圖。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件200包括在導(dǎo)電基底210上方的第二半導(dǎo)體層250、活性層260和第一半導(dǎo)體層270。在這種情況下，第二電極層240可設(shè)置在第二半導(dǎo)體層250和導(dǎo)電基底210之間。與上述實(shí)施例不同的是，第二電極層240不是必須需要的。在這個(gè)實(shí)施例中，具有與第一半導(dǎo)體層270接觸的接觸區(qū)域四0的接觸孔 280電連接到第一電極層220，并且第一電極層220被向外暴露并具有電連接部分M5。電極焊盤部分247可形成在電連接部分245中?？稍O(shè)置絕緣層230以使第一電極層220與活性層沈0、第二半導(dǎo)體層250、第二電極層240和導(dǎo)電基底210電分離。與上述實(shí)施例中的接觸孔電連接到導(dǎo)電基底相反，接觸孔280與導(dǎo)電基底210電分離，并且連接到接觸孔280 的第一電極層220被向外暴露。因此，導(dǎo)電基底210電連接到第二半導(dǎo)體層M0，從而極性與上述實(shí)施例中的極性不同。在下文中，通過電學(xué)特性根據(jù)在本發(fā)明實(shí)施例中提出的半導(dǎo)體發(fā)光器件中第一電極層和第一半導(dǎo)體層之間的接觸面積的變化的模擬將發(fā)現(xiàn)接觸孔的最佳尺寸和形狀。下面的模擬結(jié)果既可應(yīng)用于圖1中的結(jié)構(gòu)，也可以應(yīng)用于圖6中的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)模擬中，第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層分別由η型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層來實(shí)現(xiàn)。圖3是示出了尺寸為1，000X 1, 000 μ m2的半導(dǎo)體發(fā)光器件中的η型歐姆接觸電阻和P型歐姆接觸電阻的曲線圖。在圖3的模擬中，η型比接觸電阻(specific contact resistance)，即，第一電極層和第一半導(dǎo)體層之間的比接觸電阻為10_4 Ω/cm2，而ρ型比接觸電阻，g卩，第二半導(dǎo)體層和第二電極層之間的比接觸電阻為10_2Q/cm2。參照?qǐng)D3，當(dāng)假定根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件100為尺寸為 1000 μ mX 1000 μ m, S卩，1，000, 000 μ m2的矩形芯片時(shí)，半導(dǎo)體發(fā)光器件100具有第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120的第一接觸電阻以及第二電極層140和第二半導(dǎo)體層150的第二接觸電阻。第一接觸電阻Rl和第二接觸電阻R2主要根據(jù)接觸面積而明顯改變。具體地講，可以從圖3看出，隨著接觸面積增大，第一接觸電阻Rl比第二接觸電阻R2變化大。在圖3中，X軸表示第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸面積的大小，而Y軸表示接觸電阻的大小。因此，X軸的數(shù)值表示第一半導(dǎo)體層170和第一電極層 120之間的接觸面積，而從半導(dǎo)體發(fā)光器件100的總面積(1，000，000μπι2)減去X軸的值來計(jì)算與第二接觸電阻R2對(duì)應(yīng)的第二半導(dǎo)體層150和第二電極層140之間的接觸面積。在這種情況下，如以上參照?qǐng)D1和圖2所描述的，第一半導(dǎo)體層170和第一電極層 120之間的接觸面積等于第一電極層120和第一半導(dǎo)體層170通過接觸孔180相互接觸的接觸區(qū)域190的總面積。S卩，由于接觸孔180設(shè)置為多個(gè)，所以第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸面積等于各個(gè)接觸區(qū)域190的面積的總和。圖4是示出了根據(jù)第一半導(dǎo)體層和第一電極層之間的接觸面積的第一接觸電阻和第二接觸電阻的總電阻的曲線圖。參照?qǐng)D4，由于在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件100中第一接觸電阻Rl和第二接觸電阻R2串聯(lián)連接，所以在半導(dǎo)體發(fā)光器件100的所有電阻中，通過組合第一接觸電阻Rl和第二接觸電阻R2而獲得的總電阻R3是受接觸面積影響最大的電阻?？梢詮膱D4看出，隨著第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸面積(見X 軸的值)增大，總電阻R3(見Y軸的值)在初始階段快速減小，然后隨著第一半導(dǎo)體層170 和第一電極層120之間的接觸面積增大，總電阻R3增大。這時(shí)，當(dāng)半導(dǎo)體發(fā)光器件100的尺寸為1，000, 000 μ m2時(shí)，優(yōu)選地，η型接觸電阻和 P型接觸電阻為大約1.6 Ω或更小。因此，優(yōu)選地，第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸面積在大約30，000 μ m2至250，000 μ m2的范圍內(nèi)。半導(dǎo)體發(fā)光器件的常規(guī)操作電壓在大約3. OV至3. 2V的范圍內(nèi)，并且半導(dǎo)體發(fā)光器件的常規(guī)操作電流為大約0. 35Α。如果半導(dǎo)體發(fā)光器件的總電阻為大約2 Ω，則電壓等于 0. 70V ( = 0. 35 (A) X 2 ( Ω ))，這超出了正常的規(guī)格(即，2. 8V至3. 8V)。如此，如果超出電壓范圍，則需要改變現(xiàn)有的電路構(gòu)造，并且輸入功率的增大會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生熱和光輸出劣化。因此，優(yōu)選地，半導(dǎo)體發(fā)光器件的總電阻為2 Ω或更小。在本發(fā)明的該實(shí)施例提出的半導(dǎo)體發(fā)光器件中，η型接觸電阻和ρ型接觸電阻的和為總電阻的大約80%。因此，參考接觸電阻可為 1. 6Ω ( = 2(Ω) Χ0. 8)。具體地講，當(dāng)?shù)谝浑姌O層120和第一半導(dǎo)體層170通過接觸孔180相互接觸的接觸區(qū)域190的總接觸面積在大約30，000 μ m2至250，000 μ m2的范圍內(nèi)時(shí)，以上參照?qǐng)D1和圖2描述的半導(dǎo)體發(fā)光器件100在接觸電阻方面是最優(yōu)選的。圖5是示出了根據(jù)第一半導(dǎo)體層和第一電極層之間的接觸面積的發(fā)光效率的曲線圖。根據(jù)參照?qǐng)D4的描述，可看出當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸面積在大約30，000 μ m2至250，000 μ m2的范圍內(nèi)時(shí)，半導(dǎo)體發(fā)光器件100的總電阻低，因此發(fā)光效率高。然而，未考慮的事實(shí)是，隨著第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸面積的增大，半導(dǎo)體發(fā)光器件100的實(shí)際發(fā)光面積減小。S卩，如圖5所示，因?yàn)樵诘谝话雽?dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸面積等于 70，OOOym2之前，總電阻減小，所以半導(dǎo)體發(fā)光器件100的發(fā)光效率增大，但是如果第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸面積增大至大于70，000 μ m2，則半導(dǎo)體發(fā)光器件 100的發(fā)光效率變低。第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸面積的增大意味著第二半導(dǎo)體層150和第二電極層140之間的接觸面積減小，這樣導(dǎo)致半導(dǎo)體發(fā)光器件100 的發(fā)光量減少。因此，重要的是要適當(dāng)?shù)卮_定第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸面積。如圖5所示，優(yōu)選地，第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸面積為 130，000 μ m2或更小，在該水平上發(fā)光效率變成90%或更大。因此，在根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件100中，最優(yōu)選的是，第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120通過接觸孔180的接觸面積在大約30，000 μ m2至130，000 μ m2 的范圍內(nèi)。這是半導(dǎo)體發(fā)光器件100的芯片尺寸為1，000，000 μ m2的情況。因此，第一電極層120和第一半導(dǎo)體層170之間的最優(yōu)選的接觸面積在半導(dǎo)體發(fā)光器件100的面積的大約3%至13%的范圍內(nèi)。這時(shí)，當(dāng)接觸孔180的數(shù)量太少時(shí)，對(duì)于第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間的一個(gè)接觸區(qū)域190，第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸面積增大。然而，被提供有電流的第一半導(dǎo)體層170的面積也增大，因此增大了必須從接觸區(qū)域190提供的電流的量。因此，在第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間的接觸區(qū)域190中出現(xiàn)電流擁擠。另一方面，當(dāng)接觸孔180的數(shù)量太大時(shí)，接觸孔180的尺寸變得過小，從而導(dǎo)致制造工藝中的難度。因此，根據(jù)半導(dǎo)體發(fā)光器件100的尺寸(即，芯片尺寸)適當(dāng)?shù)卮_定接觸孔180的數(shù)量。當(dāng)半導(dǎo)體發(fā)光器件100的尺寸為1，000，000 μ m2時(shí)，優(yōu)選地，接觸孔180的數(shù)量為5 至 150。這時(shí)，多個(gè)接觸孔180可均勻地設(shè)置在半導(dǎo)體發(fā)光器件100中。第一半導(dǎo)體層170 和第一電極層120通過接觸孔180接觸。因此，為了均勻地?cái)U(kuò)展電流，優(yōu)選地均勻地設(shè)置接觸孔180，即，均勻地設(shè)置第一半導(dǎo)體層170和第一電極層120之間接觸區(qū)域190。當(dāng)半導(dǎo)體發(fā)光器件100的尺寸為1，000, 000 μ m2且接觸孔180的數(shù)量為5至150 時(shí)，相鄰的接觸孔180之間的間隔可在大約100 μ m至400 μ m的范圍內(nèi)，從而確保半導(dǎo)體發(fā)光器件100的均勻布置。相鄰的接觸孔180之間的間隔為通過連接相鄰的接觸孔180的中心點(diǎn)而測(cè)量的值。此時(shí)，通過如上所述均勻地布置多個(gè)接觸孔180，半導(dǎo)體發(fā)光器件100獲得均勻的電流擴(kuò)展。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，尺寸為1，000, 000 μ m2的半導(dǎo)體發(fā)光器件在大約350mA下進(jìn)行操作，而根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件即使施加大約2A的高電流也非常穩(wěn)定地工作，并且還能夠減少電流擁擠現(xiàn)象，從而提高半導(dǎo)體發(fā)光器件的可靠性。圖8和圖9示出了改變?chǔ)切捅冉佑|電阻時(shí)的模擬結(jié)果。在該模擬中，η型比接觸電阻為10_6 Ω/cm2，ρ型比接觸電阻為10_2Q/cm2。η型比接觸電阻受η型半導(dǎo)體層的摻雜濃度、η型電極材料和其熱處理方法等的影響。因此，通過增大η型半導(dǎo)體層的摻雜濃度或采用具有低金屬能壘的材料(如Al、Ti和Cr等)作為η型電極材料，可將η型比接觸電阻減小到10_6Q/cm2。換言之，常用的η型比接觸電阻可在大約10_4 Ω/cm2至10_6 Ω/cm2的范圍內(nèi)。參照?qǐng)D8，當(dāng)與圖4中示出的模擬結(jié)果相比時(shí)，即使接觸面積較小，η型比接觸電阻和P型比接觸電阻的和，即，總接觸電阻R4可保持在非常低的水平。此外，當(dāng)與圖5中的發(fā)光效率相比時(shí)，即使接觸面積較小，取決于接觸面積的圖9中的發(fā)光效率也可以保持在高水平。在這種情況下，100%以上的發(fā)光效率表示參照?qǐng)D5中的結(jié)果的相對(duì)值。參照?qǐng)D8和圖9中的模擬結(jié)果，當(dāng)在尺寸為1，000，000 μ m2的半導(dǎo)體發(fā)光器件中第一電極層和第一半導(dǎo)體層之間的接觸面積在大約6150 μ m2至156，800 μ m2的范圍內(nèi)時(shí)，總接觸電阻變成1. 6 Ω 或更小并且發(fā)光效率變成90%或更大。當(dāng)根據(jù)上述結(jié)果確定接觸孔的數(shù)量時(shí)，可應(yīng)用上述模擬結(jié)果中描述的內(nèi)容。具體地講，在半徑為大約1 μ m至50 μ m的圓形接觸孔的情況下，需要大約1至48，000個(gè)接觸孔來滿足上述面積條件。此外，假定均勻地布置接觸孔，兩個(gè)相鄰的接觸孔之間的間隔在大約 5μπ 至500μπ 的范圍內(nèi)。在下文中，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件。將參照?qǐng)D10至圖14來描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件300包括順序堆疊的導(dǎo)電基底340、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330、活性層320和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310。具體地講，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件300包括導(dǎo)電基底340和第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330之間的第一電極層360以及包括電極焊盤部分350-b、電極延伸部分350-a和電極連接部分 350-c的第二電極部分350。電極焊盤部分350-b從第一電極層360延伸到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的表面，并且與第一電極層360、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330和活性層320電分離。電極延伸部分350-a從第一電極層360延伸到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的內(nèi)部并與第一電極層360、 第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330和活性層320電分離。電極連接部分350-c形成在與第一電極層360相同的層上，但是與第一電極層360電分離。電極連接部分350-c將電極焊盤部分 350-b連接到電極延伸部分350-a。導(dǎo)電基底340可為金屬基底、半導(dǎo)體基底或它們的組合。當(dāng)導(dǎo)電基底340為金屬基底時(shí)，導(dǎo)電基底340可由Au、Ni、Cu和W中的任意一種形成。當(dāng)導(dǎo)電基底340為半導(dǎo)體基底時(shí)，導(dǎo)電基底340可由Si、Ge和GaAs中的任意一種形成。另外，導(dǎo)電基底340可由包括 Au、Ni、Al、Cu、W、Sije和GaAs的材料形成，例如，由作為Si和Al的組合的SiAl形成。通過鍍覆法或基底結(jié)合法，導(dǎo)電基底340形成在半導(dǎo)體發(fā)光器件中，其中，鍍覆法通過形成鍍覆種子層來形成基底；基底結(jié)合法分開地準(zhǔn)備導(dǎo)電基底；340，并利用諸如AU、Sn、Ni、AU-Sn、 Ni-Sn、Ni-Au-Sn和I^b-Sr等的導(dǎo)電粘合劑來粘附導(dǎo)電基底。半導(dǎo)體層330和310可由諸如GaN基半導(dǎo)體、SiC基半導(dǎo)體、ZnO基半導(dǎo)體、GaAs 基半導(dǎo)體、GaP基半導(dǎo)體和GaAsP基半導(dǎo)體等的無機(jī)半導(dǎo)體材料形成。可利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)法或分子束外延(MBE)法來形成半導(dǎo)體層330和310。此外，半導(dǎo)體層 330和310可由從由第III-V族半導(dǎo)體、第IV-IV族半導(dǎo)體、第II-VI族半導(dǎo)體、第IV族半導(dǎo)體(諸如Si)和它們的組合組成的組中選擇的材料形成?；钚詫?20為激活光發(fā)射的層，并且由能帶隙小于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的能帶隙的材料形成。例如，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型半導(dǎo)體層330和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310由GaN基化合物半導(dǎo)體形成時(shí)，活性層320可由能帶隙小于GaN 的能帶隙的InMGaN基化合物半導(dǎo)體形成。即，活性層320可包括InxAlyGaa_x_y)N(其中， 0 < χ < 1、0 < y < 1 和 0 < x+y < 1。)可通過控制活性層320的組成材料的摩爾比來調(diào)整發(fā)射的光的波長(zhǎng)。因此，半導(dǎo)體發(fā)光器件300可根據(jù)活性層320的特性來發(fā)射紅外光、可見光或紫外光。根據(jù)活性層320，在半導(dǎo)體發(fā)光器件300的整個(gè)能帶圖中出現(xiàn)能阱結(jié)構(gòu)，并且來自半導(dǎo)體層330和310的電子和空穴被束縛在能阱結(jié)構(gòu)中，從而改善光發(fā)射。第一電極層360為將第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330電連接到外部電源(未示出)的電極。第一電極層360可由金屬形成。例如，形成為η型電極的第一電極層360可由Ti、 Al、Cr或Au形成，形成為ρ型電極的第一電極層360可由Ni、Pd、Ag、Al、Pt或Au形成。第一電極層360反射活性層320產(chǎn)生的光。反射的光被指引到光出射面，因此提高了半導(dǎo)體發(fā)光器件300的發(fā)光效率。為了反射活性層320產(chǎn)生的光，第一電極層360可由在可見光范圍內(nèi)發(fā)白的金屬形成。例如，第一電極層360可由Ag、Al和Pt中的任意一種形成。后面將參照?qǐng)D12中的(a)至(c)更詳細(xì)地描述第一電極層360。
第二電極部分350為將第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310電連接到外部電源(未示出) 的電極。第二電極部分350可由金屬形成。形成為η型電極的第二電極部分350可由Ti 形成，形成為P型電極的第二電極部分350可由Pd或Au形成。具體地講，根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例的第二電極部分350包括電極焊盤部分350-b、電極延伸部分350-a和電極連接部分 350-Co參照?qǐng)D11中的(a)，電極焊盤部分350-b形成在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310上，并且由虛線表示的多個(gè)電極延伸部分350-a設(shè)置在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310內(nèi)部。圖11中的(b)示出了沿線A-A'、線B-B'和線C-C'截取的圖11中的(a)中的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的頂表面的截面。選擇線A-A'以截取僅包括電極延伸部分 350-a的截面，并且選擇線B-B'以截取包括電極焊盤部分350_b和電極延伸部分350_a的截面。選擇線C-C'以截取既不包括電極延伸部分350-a也不包括電極焊盤部分350-b的截面。圖12中的(a)至(c)為分別沿線A_A'、線B_B'和線C_C'截取的圖11中的(b) 中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的剖視圖。下面將參照?qǐng)D10、圖11中的(a)、圖11中的(b)和圖12 中的(a)至(c)來描述半導(dǎo)體發(fā)光器件。參照?qǐng)D12中的(a)，電極延伸部分350-a從第一電極層360延伸到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的內(nèi)部。電極延伸部分350-a穿過第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330和活性層320 并延伸到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310。電極延伸部分350-a延伸到至少第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的一部分，而與電極焊盤部分350-b相反，不需要延伸到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層 310的表面。這是因?yàn)殡姌O延伸部分350-a被形成為用于使電流擴(kuò)展到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310。電極延伸部分350-a必須具有預(yù)定的面積，因?yàn)殡姌O延伸部分350_a被形成為使電流擴(kuò)展到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310。然而，與電極焊盤部分350-b不同，電極延伸部分 350-a不用于電連接，因此，可以以這種小面積形成預(yù)定數(shù)量的電極延伸部分350-a，使得電流可在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310上均勻擴(kuò)展。如果電極延伸部分350-a的形成數(shù)量非常少，則電流擴(kuò)展有難度并且電學(xué)特性劣化。如果電極延伸部分350-a的形成數(shù)量非常多， 則制造工藝有難度并且活性層減小，從而導(dǎo)致發(fā)光面積減小。因此，考慮到這些條件，可適當(dāng)?shù)剡x擇電極延伸部分350-a的數(shù)量。因此，以電極延伸部分350-a占據(jù)的面積盡可能小且電流有效擴(kuò)展的形狀來實(shí)施電極延伸部分350-a。為了有助于電流擴(kuò)展，可設(shè)置多個(gè)電極延伸部分350-a。另外，電極延伸部分 350-a可具有圓柱狀，并且可具有小于電極焊盤部分350-b的面積的面積。電極延伸部分 350-a可形成為與電極焊盤部分350-b分隔開預(yù)定的距離。由于電極延伸部分350_a可通過將在下面描述的電極連接部分350-c連接到第一電極層360上的電極焊盤部分350-b，所以通過電極延伸部分350-a與電極焊盤部分350-b分隔開預(yù)定的距離來獲得均勻的電流擴(kuò)展。電極延伸部分350-a從第一電極層360形成到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的內(nèi)部。由于電極延伸部分350-a被形成為用于第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的電流擴(kuò)展，所以電極延伸部分350-a需要與其它層電分離。因此，電極延伸部分350-a與第一電極層360、 第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330和活性層320電分離。可通過利用諸如電介質(zhì)的絕緣材料來實(shí)現(xiàn)電分離。參照?qǐng)D12中的(b)，電極焊盤部分350-b從第一電極層360延伸到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的表面。電極焊盤部分350-b從第一電極層360延伸到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的表面，同時(shí)穿過第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330、活性層320和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層 310。具體地講，電極焊盤部分350-b被形成為用于第二電極部分350與外部電源(未示出)之間的電連接。因此，第二電極部分350可包括至少一個(gè)電極焊盤部分350-b。電極焊盤部分350-b從第一電極層360延伸到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的表面。電極焊盤部分350-b在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310上電連接到外部電源并將電流提供至電極延伸部分350-a。因此，電極焊盤部分350-b可與第一電極層360、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330和活性層320電分離?？赏ㄟ^利用諸如電介質(zhì)的絕緣材料形成絕緣層來執(zhí)行電分離。電極焊盤部分350-b可將電流提供至電極延伸部分350-a，并且因?yàn)殡姌O焊盤部分350-b不與第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310電分離，所以可使電流直接擴(kuò)展?？紤]到兩種作用(即，將電流提供至電極延伸部分350-a的作用和使電流擴(kuò)展到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層 310的作用)中所需要的那個(gè)作用，電極焊盤部分350-b可與第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310適當(dāng)?shù)仉姺蛛x。具體地講，在電極焊盤部分350-b中，在活性層320上的橫截面面積可小于在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的表面上的橫截面面積，以使活性層320最大化并提高半導(dǎo)體發(fā)光器件300的發(fā)光效率。然而，第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310上的橫截面需要具有預(yù)定的面積， 以與外部電源(未示出)連接。電極焊盤部分350-b可設(shè)置在半導(dǎo)體發(fā)光器件300的中心處。在這種情況下，電極延伸部分350-a可被均勻地分布并與電極焊盤部分350-b分隔開預(yù)定的距離。參照?qǐng)D11 中的(a)，電極焊盤部分350-b和電極延伸部分350-a均勻地分布在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層 310上，從而使電流擴(kuò)展最優(yōu)化。在圖11中的(a)中，假定電極焊盤部分350-b的數(shù)量為1 和電極延伸部分350-a的數(shù)量為12。然而，考慮到電流擴(kuò)展條件，如電連接狀態(tài)(例如，外部電源的位置)、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的厚度等，可適當(dāng)?shù)剡x擇電極焊盤部分350-b 的數(shù)量和電極延伸部分350-a的數(shù)量。當(dāng)設(shè)置多個(gè)電極延伸部分350-a時(shí)，電極焊盤部分350_b和多個(gè)電極延伸部分 350-a可直接連接在一起。在這種情況下，電極焊盤部分350-b可形成在半導(dǎo)體發(fā)光器件 300的中心處，并且電極延伸部分350-a可設(shè)置成圍繞電極焊盤部分350_b。電極連接部分 350-c可以以徑向形式將電極焊盤部分350-b直接連接到電極延伸部分350-a。可選地，電極延伸部分350-a中的一些可直接連接到電極焊盤部分350_b，并且剩余的電極延伸部分350-a可按照它們連接到直接連接到電極焊盤部分350-b的電極連接部分350-c的方式間接連接到電極焊盤部分350-b。在這種情況下，由于可形成更大量的電極延伸部分350-a，所以提高了電流擴(kuò)展的效率。參照?qǐng)D12中的(a)至(c)，電極連接部分350-c形成在第一電極層360上，以將電極焊盤部分350-b連接到電極延伸部分350-a。因此，第二電極部分350的相當(dāng)一部分設(shè)置在活性層320的后表面處，即，與光的傳播方向相反的表面處，從而提高半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光效率。具體地講，在圖12中的(c)中，僅電極連接部分350-c設(shè)置在第一電極層360上，并且第二電極部分350不設(shè)置在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330、活性層320和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310上。因此，在圖12中的(c)的情況下，電極焊盤部分350-b和電極延伸部分350-a不影響光出射，因此它們變?yōu)樘岣甙l(fā)光效率的面積。盡管圖12中的(c)中未示出，但是第一電極層360可與導(dǎo)電基底340接觸，并且連接到外部電源(未示出)。電極連接部分350-c與第一電極層360電分離。第一電極層360和第二電極部分 350具有相反的極性。由于第一電極層360和第二電極部分350將外部電力提供至第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310，所以電極必須相互電分離。可通過利用諸如電介質(zhì)的絕緣材料來執(zhí)行電分離。在圖12中的(b)中，由于電極焊盤部分350-b設(shè)置在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310 的表面上，所以可展現(xiàn)出垂直型半導(dǎo)體發(fā)光器件的特性。在圖12中的(c)中，由于電極連接部分350-c與第一電極層360設(shè)置在同一面上，所以可展現(xiàn)出水平型半導(dǎo)體發(fā)光器件的特性。因此，半導(dǎo)體發(fā)光器件具有既具有水平型又具有垂直型的混合型結(jié)構(gòu)。在圖12中的(a)至(c)中，第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310可為η型半導(dǎo)體層，并且第二電極部分可為η型電極部分。在這種情況下，第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層330可為ρ型半導(dǎo)體層，并且第一電極層360可為ρ型電極。電極焊盤部分350-b、電極延伸部分350-a和電極連接部分350-c連接在一起，形成第二電極部分350。當(dāng)?shù)诙姌O部分350為η型電極時(shí)，第二電極部分350可通過使用絕緣材料形成絕緣層370而與作為ρ型電極的第一電極層360電分離。圖13中的(a)示出了根據(jù)本發(fā)明的變型實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的光發(fā)射，其中，在該半導(dǎo)體發(fā)光器件的表面上具有不平坦圖案380，圖13中的(b)示出了根據(jù)本發(fā)明的另一變型實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的電流擴(kuò)展，其中，在該半導(dǎo)體發(fā)光器件的表面上具有不平坦圖案380。在根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件300中，光傳播方向上的最外側(cè)表面由第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310形成。因此，可利用公知的方法(如光刻)來形成半導(dǎo)體發(fā)光器件的表面上的不平坦圖案380。在這種情況下，從活性層320發(fā)射的光在穿過形成在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310的表面上的不平坦圖案380的同時(shí)被提取。因此，通過不平坦圖案380提高了光提取效率。不平坦圖案380可具有光子晶體結(jié)構(gòu)。光子晶體結(jié)構(gòu)是這樣一種結(jié)構(gòu)，即，在該結(jié)構(gòu)中具有不同折射率的介質(zhì)按類似晶體的方式規(guī)則地排列。由于光子晶體結(jié)構(gòu)可根據(jù)與光的波長(zhǎng)的倍數(shù)對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度單位來調(diào)整光，所以光子晶體結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步提高光提取效率。可通過形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310和第二電極部分350并執(zhí)行預(yù)定的工藝來制造光子晶體結(jié)構(gòu)。例如，可通過蝕刻工藝來形成光子晶體結(jié)構(gòu)。即使不平坦圖案380形成在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層310上，不平坦圖案380也不會(huì)影響電流擴(kuò)展。參照?qǐng)D13中的(b)，不平坦圖案380不影響電極延伸部分350-a中的電流擴(kuò)展。各個(gè)電極延伸部分350-a使電流在不平坦圖案380下方的位置處擴(kuò)展，并且不平坦圖案380提取出射的光，從而提高發(fā)光效率。圖14是示出了發(fā)光面的電流密度和發(fā)光效率之間的關(guān)系的曲線圖。參照?qǐng)D14，在電流密度為大約lOA/cm2或更大的情況下，電流密度低時(shí)發(fā)光效率高，電流密度高時(shí)發(fā)光效率低。
下面的表1中列出了這些值。表權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述半導(dǎo)體發(fā)光器件包括 導(dǎo)電基底；發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括順序形成在導(dǎo)電基底上的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、活性層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電類型電極，所述第二導(dǎo)電類型電極包括導(dǎo)電通孔，穿過第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和活性層并連接到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的內(nèi)部；電連接部分，從導(dǎo)電通孔延伸并暴露到發(fā)光結(jié)構(gòu)的外部；絕緣體，使第二導(dǎo)電類型電極與導(dǎo)電基底、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和活性層電分離； 鈍化層，形成為至少覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)中的活性層的側(cè)表面； 不平坦結(jié)構(gòu)，形成在從活性層發(fā)射的光的通路上。
2.一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述半導(dǎo)體發(fā)光器件包括 導(dǎo)電基底；發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括順序形成在導(dǎo)電基底上的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、活性層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；第一接觸層，在導(dǎo)電基底和第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間電連接到第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層并暴露到發(fā)光器件的外部；導(dǎo)電通孔，從導(dǎo)電基底延伸，穿過第一接觸層、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和活性層，并電連接到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的內(nèi)部；絕緣體，使導(dǎo)電基底與第一接觸層、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和活性層電分離； 鈍化層，形成為至少覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)中的活性層的側(cè)表面； 不平坦結(jié)構(gòu)，形成在從活性層發(fā)射的光的通路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述半導(dǎo)體發(fā)光器件還包括第二接觸層， 第二接觸層形成在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和導(dǎo)電基底之間并通過絕緣體與第二導(dǎo)電類型電極電分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，發(fā)光結(jié)構(gòu)僅形成在導(dǎo)電基底的頂表面的一部分上，蝕刻停止層至少形成在導(dǎo)電基底的頂表面上方的未形成發(fā)光結(jié)構(gòu)的區(qū)域上，蝕刻停止層具有與構(gòu)成發(fā)光結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料的蝕刻特性不同的蝕刻特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，不平坦結(jié)構(gòu)形成在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的頂表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層分別為P型半導(dǎo)體層和Π型半導(dǎo)體層。
全文摘要
在半導(dǎo)體發(fā)光器件中，發(fā)光結(jié)構(gòu)包括順序形成在導(dǎo)電基底上的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、活性層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層。第二導(dǎo)電類型電極包括導(dǎo)電通孔和電連接部分。導(dǎo)電通孔穿過第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和活性層，并連接到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的內(nèi)部。電連接部分從導(dǎo)電通孔延伸，并暴露于發(fā)光結(jié)構(gòu)的外部。絕緣體使第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層與導(dǎo)電基底、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和活性層電分離。鈍化層形成為至少覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)中的活性層的側(cè)表面。不平坦結(jié)構(gòu)形成在從活性層發(fā)射的光的通路上。
文檔編號(hào)H01L33/22GK102217102SQ200980145944
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者宋尚燁, 崔繁在, 李相范, 李進(jìn)馥, 金裕承 申請(qǐng)人:三星Led株式會(huì)社