发光器件制造技术

本发明专利技术公开了发光器件。所公开的发光器件包括：衬底；设置在衬底上的发光半导体结构；以及介于发光半导体结构和衬底之间的中间层。紫外(UV)发光半导体结构包括：第一导电型半导体层；第二导电型半导体层；以及介于第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的有源层，其中有源层具有多量子阱结构，该多量子阱结构包括含有AlxGa(1-x)N(0＜x＜1)的量子势垒层和含有AlyGa(1-y)N(0＜x＜y＜1)的量子阱层的成对结构的至少一个周期，并且第一导电型半导体层和第二导电型半导体层中的至少一个包含AlGaN。中间层包含AlN并且具有形成在AlN中的多个气隙。气隙中的至少一些是不规则排列的，并且气隙的数目为107/cm2至1010/cm2。

【技术实现步骤摘要】
发光器件相关申请的交叉引用本申请按照35U.S.C.§119要求于2012年9月12日在韩国提交的韩国专利申请10-2012-0101030以及于2012年12月3日在韩国提交的韩国专利申请10-2012-0138944的优先权，其全部内容通过引用合并到本文中，如同完全记载在本文中一样。
实施方案涉及发光器件。
技术介绍
第III-V族半导体材料(如GaN和AlGaN)由于具有宽且可控的能带间隙的优点而被广泛应用于光电子学。特别地，通过薄膜生长技术和器件材料的开发，利用第III-V族或第II-VI族半导体材料的发光器件(如发光二极管或激光二极管)现在可以呈现出各种颜色，如红色、绿色、蓝色以及紫外。还可以利用荧光材料或通过颜色混合高效地生成白光。此外，与常规光源(如荧光灯和白炽灯)相比，这样的发光器件具有例如低功耗、半永久寿命、快速响应时间、安全以及环保等优点。因此，这些发光器件日益增加地应用于以下方面：最优通信单元的传输模块；替代构成液晶显示(LCD)器件的背光的冷阴极荧光灯(CCFLs)的发光二极管背光；使用白色发光二极管的照明装置替代荧光灯或白炽灯；以及车辆的前灯和交通灯。图1为示出常规发光器件100的截面图。常规发光器件100包括：由蓝宝石等形成的衬底110；发光结构140，其形成在衬底110上并且包括第一导电型半导体层142、有源层144以及第二导电型半导体层146；以及分别设置在第一导电型半导体层142和第二导电型半导体层146上的第一电极152和第二电极156。发光器件100包括有源层144，在该有源层144中，通过第一导电型半导体层142注入的电子与通过第二导电型半导体层146注入的空穴相遇，以发射具有由形成有源层144的材料的本征能带决定的能量的光。从有源层144发射的光可以根据构成有源层144的材料的组成而改变，并且可以为蓝光、紫外(UV)光或深UV光。在上述发光器件中，特别地，在水平发光器件中，向下行进的光可被衬底110吸收或从衬底110的内界面经受全反射等，从而降低光提取效率。为了克服此缺点，需要在衬底110的表面处反射或散射光来减少光的全反射。图2A为示出在常规发光器件中通过图案化衬底形成的气隙(airvoid)的图。图2B为示出在常规发光器件中通过湿法蚀刻工艺形成气隙的过程的图。图2C为示出图2B的掩模的功能的图。在图2A中所示的发光器件中，利用图案化蓝宝石衬底(PSS)在包含AlN的缓冲层的表面处形成气隙。在图2A中所示的发光器件中，在PSS和缓冲层之间的界面处形成图案和气隙，使得在包含GaN的层中生成的光不行进到PSS中，而是被散射或反射，因而提高了发光器件的光提取效率。参照图2B，利用氧化硅在包含蓝宝石的衬底110的表面上形成掩模115，并且在掩模115上生长包含GaN的发光结构140。然后，利用氢氟酸等移除氧化硅(SiO2)。在与已经从其移除氧化硅的地方相邻的区域处对GaN进行蚀刻以形成气隙。图2C示出由氧化硅等形成的掩模的功能。在衬底和缓冲层之间形成的并且在这里由垂直实线示出的晶体缺陷可以被以红线示出的掩模阻挡。在掩模之间生长的缓冲层如由横向箭头所示而侧向生长，使得缓冲层还可以形成为相邻于掩模区域。然而，上述常规发光器件具有以下问题。需要向制造图2A中所示的发光器件的工艺添加用于优化在PSS中形成的图案的尺寸、周期和形状的工艺。另外，在图2B所示的发光器件中，由于氧化硅的沉积和图案化以及湿法蚀刻工艺，制造工艺可变得过于复杂并且制造成本可增加。
技术实现思路
实施方案提供一种具有提高的发光效率的发光器件。在一个实施方案中，发光器件包括：衬底；设置在衬底上的紫外(UV)发光半导体结构；以及介于UV发光半导体结构和衬底之间的中间层。UV发光半导体结构包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及介于第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的有源层。有源层具有多量子阱结构，该多量子阱结构包括含有AlxGa(1-x)N(0＜x＜1)的量子势垒层和含有AlyGa(1-y)N(0＜x＜y＜1)的量子阱层的成对结构的至少一个周期，并且第一导电型半导体层和第二导电型半导体层中的至少一个包含AlGaN。中间层包含AlN并且具有形成在AlN中的多个气隙。气隙中的至少一些无规则地进行排列，并且气隙的数目为107/cm2至1010/cm2。在另一实施方案中，发光器件封装件包括：第一引线框和第二引线框；通过钎料电连接至第一引线框和第二引线框的倒装芯片型发光器件；以及环绕发光器件的模制件。发光器件包括：衬底；设置在衬底上的UV发光半导体结构；以及介于UV发光半导体结构和衬底之间的中间层。UV发光半导体结构包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及介于第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的有源层。有源层具有多量子阱结构，该多量子阱结构包括含有AlxGa(1-x)N(0＜x＜1)的量子势垒层和含有AlyGa(1-y)N(0＜x＜y＜1)的量子阱层的成对结构的至少一个周期，并且第一导电型半导体层和第二导电型半导体层中的至少一个包含AlGaN。中间层包含AlN并且具有形成在AlN中的多个气隙。气隙中的至少一些是无规则地排列的，并且气隙的数目为107/cm2至1010/cm2。在另一实施方案中，灭菌器包括：安装在壳体的一个表面上的发光器件；漫反射构件，其对从发光器件发射的光进行漫反射；以及向发光器件提供电力的电源。发光器件包括：衬底；设置在衬底上的UV发光半导体结构；以及介于UV发光半导体结构和衬底之间的中间层。UV发光半导体结构包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及介于第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的有源层。有源层具有多量子阱结构，该多量子阱结构包括含有AlxGa(1-x)N(0＜x＜1)的量子势垒层和含有AlyGa(1-y)N(0＜x＜y＜1)的量子阱层的成对结构的至少一个周期，并且第一导电型半导体层和第二导电型半导体层中的至少一个包含AlGaN。中间层包含AlN并且具有形成在AlN中的多个气隙。气隙中的至少一些是无规则地排列的，并且气隙的数目为107/cm2至1010/cm2。第一导电型半导体层可以包含AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1)，并且第二导电型半导体层包含InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1)。量子阱层可以包含第二导电型掺杂剂。从UV发光半导体结构辐射的UV光的峰值波长可以在315nm至350nm的范围内。中间层可以具有1.5μm至20μm的厚度。气隙中的每个气隙可以具有比中间层的厚度小至少1μm的高度。气隙中的每个气隙可以具有0.5μm至19μm的高度。气隙中的每个气隙可以使其一端设置为与在衬底和中间层之间的界面接触或设置为与该界面间隔开，并且其另一端设置在中间层内。形成中间层的材料可以围绕气隙中的每个气隙侧向生长，以在气隙的另一端的上部合并(merge)。围绕气隙中的每个气隙侧向生长的中间层的位错可以在气隙的另一端的上部合并。在气隙中的每个气隙的一端和气隙的具有最大宽度的区域之间的距离可以大于该具有最大宽度的区域与气隙的另一端之间的距离。气隙中的每个气隙的具有最大宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，包括：衬底；设置在所述衬底上的发光半导体结构；以及介于所述发光半导体结构和所述衬底之间的中间层，其中：所述发光半导体结构包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及介于所述第一导电型半导体层和所述第二导电型半导体层之间的有源层，其中所述有源层具有多量子阱结构，所述多量子阱结构包括含有AlxGa(1‑x)N(0＜x＜1)的量子势垒层和含有AlyGa(1‑y)N(0＜x＜y＜1)的量子阱层的成对结构的至少一个周期，并且所述第一导电型半导体层和所述第二导电型半导体层中的至少一个包含AlGaN；以及所述中间层包含AlN并且具有形成在所述AlN中的多个气隙，其中所述气隙中的至少一些是不规则排列的，并且所述气隙的数目为107/cm2至1010/cm2。

【技术特征摘要】
2012.09.12 KR 10-2012-0101030;2012.12.03 KR 10-2011.一种发光器件，包括：衬底；设置在所述衬底上的发光半导体结构；以及介于所述发光半导体结构和所述衬底之间的中间层，其中：所述发光半导体结构包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及介于所述第一导电型半导体层和所述第二导电型半导体层之间的有源层，其中所述有源层具有多量子阱结构，所述多量子阱结构包括含有AlxGa(1-x)N的量子势垒层和含有AlyGa(1-y)N的量子阱层的成对结构的至少一个周期，其中0＜x＜1，0＜y＜1，并且所述第一导电型半导体层和所述第二导电型半导体层中的至少一个包含AlGaN；以及所述中间层包含AlN并且具有形成在所述AlN之内的多个气隙，其中所述气隙中的至少一些是不规则排列的，并且所述气隙的数目为107/cm2至1010/cm2。2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一导电型半导体层包含AlxInyGa(1-x-y)N，并且所述第二导电型半导体层包含InxAlyGa1-x-yN，其中0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1。3.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述量子阱层包含第二导电型掺杂剂。4.根据权利要求1所述的发光器件，其中从所述发光半导体结构辐射的光的峰值波长在315nm至350nm的范围内。5.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述中间层具有1.5μm至20μm的厚度。6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述气隙中的每个气隙具有比所述中间层的厚度小至少1μm的高度。7.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述气隙中的每个气隙具有0.5μm至19μm的高度。8.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述气隙中的每个气隙的一端设置为与介于所述衬底和所述中间层之间的界面接触或者设置为与所述界面间隔开，并且所述气隙中的每个气隙的另一端设置在所述中间层中。9.根据权利要求8所述的发光器件，其中形成所述中间层的材料围绕所述气隙中的每个气隙侧向生长，以在所述气隙的所述另一端的上部合并。10.根据权利要求8所述的发光器件，其中围绕所述气隙中的每个气隙侧向生长的所述中间层的位错在所述气隙的所述另一端的上部合并。11.根据权利要求5所述的发光器件，其中所述气隙中的每个气隙的一端与所述气隙的具有最大宽度的区域之间的距离大于所述具有最大宽度的区域与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴海进，金敬训，金东河，李光七，金在勋，尹欢喜，
申请(专利权)人：LG伊诺特有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR