發(fā)光器件和發(fā)光器件封裝的制作方法

專利名稱：發(fā)光器件和發(fā)光器件封裝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光器件和發(fā)光器件封裝。
背景技術：
發(fā)光二極管(LED)是將電流轉換為光的半導體發(fā)光器件。LED能夠產生具有高亮度的光，使得LED已經被廣泛地用作用于顯示裝置、車輛、或者照明裝置的光源。另外，通過熒光材料或者組合具有各種顏色的LED，LED能夠呈現具有優(yōu)秀的光效率的白色。

發(fā)明內容
實施例提供具有新穎結構的發(fā)光器件和發(fā)光器件封裝。實施例提供具有開關功能的發(fā)光器件。根據實施例，發(fā)光器件可以包括第一電極；第一電極上的發(fā)光結構，該發(fā)光結構包括第一半導體層、有源層以及第二半導體層；發(fā)光結構上的第二電極；以及發(fā)光結構上的控制開關，以用于控制發(fā)光結構。根據實施例，發(fā)光器件可以包括第一電極；發(fā)光結構，該發(fā)光結構包括第一電極上的第一半導體層、第一半導體層上的有源層以及有源層上的第二半導體層；第二半導體層上的第二電極；第二半導體層上的主體；主體上的源極和漏極區(qū)域；在源極和漏極區(qū)域之間的主體上的柵極絕緣層；以及柵極絕緣層上的柵極電極，其中，第二電極被電連接到源極區(qū)域和漏極區(qū)域中的一個。根據實施例，發(fā)光器件封裝可以包括封裝主體；封裝主體上的發(fā)光器件；以及成型構件，該成型構件包圍發(fā)光器件，其中，該發(fā)光器件包括第一電極；第一電極上的發(fā)光結構，該發(fā)光結構包括第一半導體層、有源層以及第二半導體層；發(fā)光結構上的第二電極； 以及發(fā)光結構上控制開關，以用于控制發(fā)光結構。


圖1是根據第一實施例的發(fā)光器件的截面圖；圖2是發(fā)光器件的平面圖；圖3是示出圖1的發(fā)光器件的工作原理的電路視圖；圖4至圖12是示出制造根據第一實施例的發(fā)光器件的方法的截面圖；圖13是根據第二實施例的發(fā)光器件的截面圖；圖14是示出根據實施例的包括發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝的截面圖；圖15是示出根據實施例的顯示裝置的電極透視圖16是示出根據另一實施例的顯示裝置的截面圖；以及圖17是示出根據實施例的照明裝置的透視圖。
具體實施例方式在實施例的描述中，將會理解的是，當層(或膜)、區(qū)域、圖案、或結構被稱為在另一襯底、另一層(或膜)、另一區(qū)域、另一墊、或另一圖案“上”或“下”時，它能夠“直接”或 “間接”在另一襯底、層(或膜)、區(qū)域、墊、或圖案上，或者也可以存在一個或多個中間層。已經參考附圖描述了這樣的層的位置。出于方便或清楚的目的，附圖中所示的每層的厚度和尺寸可以被夸大、省略或示意性繪制。另外，元件的尺寸沒有完全反映真實尺寸。圖1是根據第一實施例的發(fā)光器件的截面圖，并且圖2是發(fā)光器件的平面圖。參考圖1和圖2，根據實施例的發(fā)光器件100包括第一電極160 ；第一電極160上的粘附層158 ；第一電極160或者粘附層158的頂表面的外圍區(qū)域上的保護構件155 ；粘附層158上的反射層157 ；反射層157上的歐姆接觸層156 ；保護構件155和歐姆接觸層156 上的發(fā)光結構145 ；發(fā)光結構145上的第二電極170 ；以及控制開關120。第一電極160支撐被形成在其上的多個層，并且具有電極的功能。詳細地，第一電極160可以包括具有導電性的支撐構件。第一電極160，以及第二電極170將電力提供到發(fā)光結構145。例如，第一電極160可以包括11、0、慰、六1、卩扒六11、1、01、]\10、01-1和包括Si,Ge, GaAs、ZnO, SiC、SiGe、或者GaN的載體晶圓中的至少一個。第一電極160能夠被鍍或者沉積在發(fā)光結構145下面，或者能夠以片的形式附接， 但是實施例不限于此。粘附層158可以被形成在第一電極160上。粘附層158是被形成在反射層157下面的結合層。粘附層158的外側表面被暴露，并且粘附層158接觸反射層157以用作用于加強在第一電極160和反射層157之間的結合強度的中間體(mediator)。粘附層158可以包括阻擋金屬或者結合金屬。例如，粘附層158可以包括從由Ti、 Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag以及Ta組成的組中選擇的至少一個。如果通過除了結合方案之外的鍍方案或者沉積方案形成第一電極160，那么粘附層158可以被省略。保護構件155被形成在反射層157的頂表面的外圍區(qū)域上。詳細地，保護構件155 被形成在發(fā)光結構145、歐姆接觸以及粘附層158當中的外圍區(qū)域處。保護構件155可以包括具有電絕緣性能或者低于發(fā)光結構145的導電性的材料。 例如，保護構件I55可以包括從由Si02、Six0y、Si3N4、SixNy、SiO具、Al2O3以及TW2組成的組中選擇的至少一個。在這樣的情況下，保護構件155可以防止在發(fā)光結構145和第一電極 160之間出現電氣短路，從而提高發(fā)光器件100的可靠性。保護構件155可以包括具有優(yōu)秀的粘附性能的金屬。例如，保護構件155可以包括從由Ti、Ni、Pt、Pd、I h、Ir以及W組成的組中選擇的至少一個。在這樣的情況下，保護構件155可以加強發(fā)光結構145和反射層157之間的粘附強度，從而能夠提高發(fā)光器件100 的可靠性。另外，當執(zhí)行激光劃片工藝或者激光剝離(LLO)工藝，以將多個芯片割斷為單獨的芯片單元時，保護構件155沒有被破壞或者沒有產生保護構件155的碎片，使得能夠提高發(fā)光器件100的可靠性。另外，如果保護構件155與第一導電半導體層150歐姆接觸，則電流可以流過保護構件155。在這樣的情況下，在垂直方向中與保護構件155重疊的有源層 140能夠產生光，從而可以進一步提高發(fā)光器件100的發(fā)光效率。例如，如果第一導電半導體層150是ρ型半導體層，那么保護構件155可以包括能夠與ρ型半導體層形成歐姆接觸的諸如Ti、Ni或者W的金屬材料，但是實施例不限于此。保護構件155可以被形成在粘附層158的頂表面的外圍區(qū)域上。保護構件155防止發(fā)光結構145和第一電極之間的電氣短路。保護構件155可以包括具有電絕緣性能的材料。例如，保護構件155可以包括從由 Si02、SixOy、Si3N4, SixNy、SiOxNy、A1203、TiO2, ΙΤΟ、ΑΖ0、以及 ZnO 組成的組中選擇的至少一個。反射層157可以被形成在粘附層158上。反射層157反射從發(fā)光結構145入射的光，從而提高發(fā)光器件100的光提取效率。反射層157可以包括具有優(yōu)秀的反射性能的材料。例如，反射層157可以包括包含Ag、Al、Pt、Pd以及Cu中的至少一個的金屬或者合金。例如，反射層157 可以包括包含從由 Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、 以及Hf組成的組中選擇的至少一個的金屬或者金屬合金，但是實施例不限于此。通過使用上述金屬和包括從由 IZO(In-ZnO)、GZO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO)、AGZO(Al-Ga-ZnO)、 IGZO(In-Ga-ZnO)、IZTO (銦鋅錫氧化物)、IAZO (銦鋁鋅氧化物)、IGTO (銦鎵錫氧化物)、 以及ATO(鋁錫氧化物)組成的組中選擇的一個的透明導電材料，反射層157能夠被制備為多層。例如，反射層157具有包括IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni以及AZ0/Ag/Ni中的一個的多層結構。歐姆接觸層156可以被形成在反射層157上。歐姆接觸層156與發(fā)光結構145的第一導電半導體層150歐姆接觸，以將電力容易地提供到發(fā)光結構145。詳細地，歐姆接觸層156選擇性地包括透明導電材料和金屬。例如，通過使用從由ITO (銦錫氧化物)、IZO (銦鋅氧化物)、IZTO (銦鋅錫氧化物)、IAZO (銦鋁鋅氧化物)、 IGZO (銦鎵鋅氧化物)、IGTO (銦鎵錫氧化物)、AZO (鋁鋅氧化物)、ATO (銻錫氧化物)、 GZO(鎵鋅氧化物)、IrOx, RuOx, RuOx/1T0, Ni、Ag、Ni/Ir0x/Au 以及 Ni/Ir0x/Au/IT0 組成的組中選擇的至少一個，歐姆接觸層156能夠被制備為單層或者多層。如果反射層157與發(fā)光結構145歐姆接觸，那么歐姆層156可以被省略。發(fā)光結構145可以被形成在歐姆接觸層156和保護構件155上。發(fā)光結構145可以包括多個III-V族化合物半導體材料。 發(fā)光結構145可以包括第一導電半導體層150、第一導電半導體層150上的有源層 140、以及有源層140上的第二導電半導體層130。 第一導電半導體層150能夠被形成在歐姆接觸層156和保護構件155的一部分上。第一導電半導體層150可以是包括ρ型摻雜物的ρ型半導體層。P型半導體層可以包括從由 &ιΝ、Α1Ν、Α1&ιΝ、InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP 以及 AlGaInP 組成的組中選擇的III-V族化合物半導體材料。ρ型摻雜可以包括Mg、Zn、(ia、Sr或者Ba。 第一導電半導體層150能夠被制備為單層或者多層，但是實施例不限于此。
第一導電半導體層150將多個載流子提供到有源層140。有源層140可以包括單量子阱層、多量子阱(MQW)結構、量子線結構以及量子點結構中的一個，但是實施例不限于此。通過第二導電半導體層130注入的電子(或者空穴)與通過第一導電半導體層 150注入的空穴(或者電子)在有源層140處復合，使得有源層140基于根據有源層140的本征材料確定的能帶的帶隙差而發(fā)射光。如果有源層140具有量子阱結構，那么有源層140可以具有包括具有InxAly(iai_x_yN(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的組成式的阱層和具有 InaAlbGa1^bN(0彡a彡1，0彡b彡1，0彡a+b彡1)的組成式的勢壘層的多阱結構或者單阱結構。另外，阱層可以包括具有低于勢壘層的能帶隙的材料。有源層140可以具有通過使用III-V族化合物半導體材料的阱/勢壘層的堆疊結構。被用于有源層140的III-V族化合物半導體材料可以包括GaN、InGaN、或者AlGaN。 因此，例如，有源層140可以被制備為InGaN阱/GaN勢壘層、InGaN阱/AKkiN勢壘層、或者 InGaN阱/InGaN勢壘層的堆疊結構，但是實施例不限于此。盡管在附圖中未示出，導電包覆層能夠被形成在有源層140上面和/或下面。導電包覆層可以包括AKiaN基半導體。例如，包括ρ型摻雜物的ρ型包覆層可以被形成在第一導電半導體層150和有源層140之間，并且包括η型摻雜物的η型包覆層可以被形成在第二導電半導體層130和有源層140之間。導電包覆層用作用于防止注入有源層140的電子和空穴遷移到第一和第二導電半導體層150和130的引導。因此，由于導電包覆層使得更大量的空穴和電子在有源層140 中復合，從而能夠提高發(fā)光器件100的發(fā)光效率。第二導電半導體層130能夠形成在有源層140上。第二導電半導體層130可以是包括η型摻雜物的η型半導體層。第二導電半導體層130可以包括從由GaN、A1N、AlGaN, InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP 以及 AlGaInP 組成的組中選擇的 III-V族化合物半導體材料。η型摻雜物可以包括Si、Ge、Sn、k或者Te。第二導電半導體層130能夠被制備為單層或者多層，但是實施例不限于此。粗糙或者凹凸圖案131能夠形成在第二導電半導體層130的頂表面上以提高光提取效率。通過濕法蝕刻可以隨機地形成粗糙或者凹凸圖案131或者通過構圖工藝可以規(guī)則地形成粗糙或者凹凸圖案131，諸如光子晶體結構，但是實施例不限于此。粗糙或者凹凸圖案131可以具有周期圖案。粗糙或者凹陷圖案131的凸起圖案和凹凸圖案可以被圓化，或者被形成為具有預定的角傾斜的側表面，以在其頂點相互遇合。例如，粗糙或者凹凸圖案131可以具有能夠選擇性地透射或者反射具有特定波長的光的光子晶體結構。粗糙或者凹凸圖案131可以具有50nm至3000nm的周期，但是實施例不限于此。同時，具有與第一導電半導體層150的極性相反的極性的半導體層可以形成在第一導電半導體層150下面。如果第一導電半導體層150是ρ型半導體層，那么第二導電半導體層130是η型半導體層，反之亦然。因此，發(fā)光結構145可以包括N-P結結構、P-N結結構、N-P-N結結構以及P-N-P結結構中的至少一個。第二導電半導體層130可以僅包括η型半導體層，或者可以進一步包括η型半導體層上的未摻雜的半導體層，但是實施例不限于此。未摻雜的半導體層沒有被摻雜有導電摻雜物，因此未摻雜的半導體層具有顯著地低于η型半導體層或者第二導電半導體層130的導電性。生長未摻雜的半導體層，以提高第二導電半導體層130的結晶性能。第一和第二導電半導體層150和130中的導電摻雜物的摻雜濃度可以是均勻的或者非均勻的。即，發(fā)光結構145可以具有各種結構，并且實施例可以不限制發(fā)光結構145的結構。第二電極170和控制開關120可以被形成在第二導電半導體層130上。第二電極170能夠與第一電極160 —起將電力提供到發(fā)光結構145。例如，通過使用從由Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、以及Mo組成的組中選擇的至少一個，可以將第二電極170制備為單層或者多層，但是實施例不限于此?？梢酝ㄟ^沉積或者鍍工藝形成第二電極 170?？刂崎_關120被形成在第二導電半導體層130上。優(yōu)選地，控制開關120被形成在第二導電半導體層150的外圍區(qū)域上，以最小化對從發(fā)光結構145發(fā)射的光的吸收?？刂崎_關120根據外部控制信號來控制發(fā)光器件100的導通/截止工作。詳細地，根據外部控制信號，通過控制開關120能夠控制發(fā)光器件100的導通/截止工作，因此能夠減少用于驅動發(fā)光器件100的驅動器IC的數目，并且通過使用簡單的布線互連，能夠精確地控制發(fā)光器件100的導通/截止工作。通過簡單工藝，可以將控制開關120形成在發(fā)光結構145的第二導電半導體層130 的頂表面上。通過在半導體制造工藝中摻雜硅，能夠形成具有精細尺寸的控制開關120，因此控制開關120沒有降低發(fā)光器件100的發(fā)光效率?？刂崎_關120可以包括主體121，該主體121由硅材料組成并且被摻雜有ρ型摻雜物；源極和漏極區(qū)域122和123，通過在主體121的上部分注入η型摻雜物來形成源極和漏極區(qū)域122和123 ；柵極絕緣層126，該柵極絕緣層1 被形成在主體121以及源極和漏極區(qū)域122和123上；柵極絕緣層1 上的柵極電極127 ；源極區(qū)域122上的源極電極124 ； 以及漏極區(qū)域123上的漏極電極125。詳細地，控制開關120是MOSFET開關，其根據被施加給柵極電極127的控制信號來控制發(fā)光器件100的導通/截止工作和亮度。盡管根據實施例的控制開關120包括MOSFET開關，但是實施例可以不限制控制開關120的類型。例如，諸如JFET開關、CMOS開關、或者BJT開關的半導體開關也能夠被用于控制開關120。主體121由硅材料組成。詳細地，通過蝕刻工藝，通過選擇性地移除硅襯底能夠簡單地形成主體121。即，通過選擇性地移除被用于生長并且支撐發(fā)光結構145的硅襯底，能夠形成控制開關120的主體121，從而能夠簡化制造工藝并且能夠提高工藝效率。主體121被摻雜有ρ型摻雜物，因此主體121可以形成ρ型半導體。例如，P型半導體可以包括Mg、Be以及B中的至少一個。源極區(qū)域122和漏極區(qū)域123被形成在主體121上。通過使用η型摻雜物在主體 121的上部分進行摻雜，能夠形成源極區(qū)域122和漏極區(qū)域123。例如，η型摻雜物可以包括N、P、As、或者釙中的至少一個。
同時，如果第一導電半導體層150是η型半導體層，并且第二導電半導體層130是 P型半導體層，那么η型摻雜物被注入主體121并且P型摻雜物被注入源極區(qū)域122和漏極區(qū)域123。柵極絕緣層1 被形成在主體121、源極區(qū)域122以及漏極區(qū)域123的頂表面上， 并且柵極電極127被形成在柵極絕緣層1 上?？刂菩盘柋皇┘拥綎艠O電極127，并且柵極絕緣層1 將柵極電極127與主體 121、源極區(qū)域122以及漏極區(qū)域123絕緣。例如，柵極電極127可以包括從由Al、Cr、Ni、Ti、Cu、Pt、Ag、Pd、Rh以及Au組成
的組中選擇的至少一個。另外，柵極絕緣層126可以包括從由Si02、Hf0x、Al203、Si3N4以及 TiOx組成的組中選擇的至少一個。能夠控制柵極絕緣層126的厚度，使得隨著控制信號被施加到柵極電極127，能夠在源極區(qū)域122和漏極區(qū)域123之間形成溝道。根據流過溝道的電流，可以控制發(fā)光器件 100的導通/截止工作。源極電極IM和漏極電極125分別接觸源極區(qū)域122和漏極區(qū)域123。例如，源極電極IM和漏極電極125可以包括從由Al、Cr、Ni、Ti、Cu、Pt、Ag、Pd、Rh以及Au組成的組中選擇的至少一個。為了允許控制開關120用作開關，源極電極IM和漏極電極125中的一個通過第一布線181而被電連接到被形成在發(fā)光結構145上的第二電極170，并且源極電極IM和漏極電極125中的另一個通過第二布線182被連接到外部電源。另外，另一外部電源能夠通過第三布線183而被連接到柵極電極127，以提供控制信號。在下文中，將會詳細地描述根據第一實施例的發(fā)光器件的工作原理。圖3是示出根據第一實施例的發(fā)光器件的工作原理的電路圖。參考圖3，控制開關120被串聯地連接到發(fā)光結構145?？刂崎_關120可以包括諸如JFET開關、CMOS開關、或者BJT開關的半導體開關，其根據被施加到柵極電極127的控制信號G來控制發(fā)光結構145?？刂菩盘朑可以是用于簡單地控制發(fā)光器件100的導通/截止工作的高/低(或者，導通/截止)控制信號，或者用于控制亮度和發(fā)光器件100的導通/截止工作的灰階控制信號，但是實施例不限于此。如果控制信號是導通/截止控制信號，那么通過導通/截止控制信號來導通控制開關120，使得能夠控制經由源極電極124、溝道層、漏極電極125以及第二電極170到發(fā)光結構145的第二導電半導體層130的正電壓或者負電壓的供給。因為正電壓或者負電壓被提供到第一電極160，所以發(fā)光結構145可以基于被提供到第一和第二電極160和170的負電壓或者正電壓而發(fā)射光。如果控制信號是灰階控制信號，那么通過灰階控制信號來控制控制開關120的導通工作的頻率和導通時間。因此，發(fā)光結構145以脈沖的形式發(fā)射光，以表達灰階。能夠不同地表達灰階，并且實施例不限于此。因為隨著控制信號G被施加到控制開關120，電流流過被形成在控制開關120的源極區(qū)域122和漏極區(qū)域123之間的溝道，所以能夠控制發(fā)光器件100的亮度和/或導通
/截止工作。
例如，如果控制信號G是高信號，那么電流流過被形成在控制開關120中的溝道， 使得控制開關120被導通，并且因此，發(fā)光器件100被導通。即，電壓被提供到發(fā)光結構145， 從而發(fā)光結構145能夠發(fā)射光。相反地，如果控制信號G是低信號，那么電流不流過被形成在控制開關120中的溝道，使得控制開關120被截止，并且因此，發(fā)光器件100被截止。艮口， 電壓沒有被提供到發(fā)光結構145。如上所述，因為通過具有高效率的簡單工藝，可以將控制開關120形成在發(fā)光結構145上，所以能夠有效地控制發(fā)光器件100的亮度和/或導通/截止工作。在下文中，將會詳細地描述制造根據第一實施例的發(fā)光器件的方法。圖4至圖12是示出制造根據第一實施例的發(fā)光器件的方法的截面圖。參考圖4，發(fā)光結構145被形成在硅襯底110上。通過在硅襯底110上順序地沉積第二導電半導體層130、有源層140、以及第一導電半導體層150能夠形成發(fā)光結構145。硅襯底110可以包括硅。硅是便宜的，并且與藍寶石襯底相比容易處理。通過MOCVD (金屬有機化學氣相沉積)、CVD (化學氣相沉積)、PECVD (等離子體增強化學氣相沉積)、MBE (分子束外延)、或者HVPE (氫化物氣相外延)，可以將發(fā)光結構145 形成在硅襯底110上，但是實施例不限于此。緩沖層(未示出)能夠被形成在第二導電半導體層130和硅襯底110之間，以減小第二導電半導體層130和硅襯底110之間的熱膨脹系數的差和晶格失配。例如，通過使用具有Ιη/Ι^^ΝΟ)彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的組成式的半導體材料，可以將緩沖層制備為單層或者多層。參考圖5，保護構件155可以包括具有電絕緣性能或者小于發(fā)光結構145的導電性的材料。例如，保護構件155可以包括從由SiO2, SixOy、Si3N4, SixNy、SiO具、Al2O3以及TiO2 組成的組中選擇的至少一個。在這樣的情況下，保護構件155可以防止在發(fā)光結構145和第一電極160之間出現電短路，從而提高發(fā)光器件100的可靠性。另外，保護構件155可以包括具有優(yōu)秀的粘附性能的金屬。例如，保護構件155可以包括從由Ti、Ni、Pt、Pd、I h、Ir以及W組成的組中選擇的至少一個。在這樣的情況下，保護構件155可以加強發(fā)光結構145和反射層157之間的粘附強度，從而能夠提高發(fā)光器件 100的可靠性。另外，當執(zhí)行激光劃片工藝或者激光剝離(LLO)工藝，以將多個芯片割斷為單獨的芯片單元時，保護構件155沒有被破壞或者沒有產生保護構件155的碎片，使得能夠提高發(fā)光器件100的可靠性。另外，如果保護構件155與第一導電半導體層150歐姆接觸， 則電流可以流過保護構件155。在這樣的情況下，在垂直方向中與保護構件155重疊的有源層140能夠產生光，從而可以進一步提高發(fā)光器件100的發(fā)光效率。例如，如果第一導電半導體層150是ρ型半導體層，那么保護構件155可以包括能夠與ρ型半導體層形成歐姆接觸的諸如Ti、M或者W的金屬材料，但是實施例不限于此。通過諸如濺射或者PECVD的沉積工藝，能夠形成保護構件155，但是實施例不限于此。參考圖6，歐姆接觸層156被形成在發(fā)光結構145上，并且反射層157被形成在歐姆接觸層156上。通過諸如濺射、PECVD、或者電子束沉積的沉積工藝，能夠形成歐姆接觸層 156和反射層157。歐姆接觸層156可以包括ΙΤ0、Ni、Pt、Ir、Rh、以及Ag中的至少一個。另外，反射層157可以包括包含Ag、Al、Pt、Pd、以及Cu中的至少一個的金屬或者合金。參考圖7，粘附層158被形成在反射層157和保護構件155上，并且第一電極160 被形成在粘附層158上。第一電極160可以包括具有導電性的支撐構件。粘附層158可以提高第一電極160和發(fā)光結構145之間的界面粘附強度。例如， 粘附層158可以包括從由Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、h、Bi、Cu、Ag以及Ta組成的組中選擇的至少一個。第一電極160被制備為片狀，并且被結合到粘附層158的頂表面。否則，通過鍍工藝或者沉積工藝能夠形成第一電極160。在這樣的情況下，粘附層158可以被省略。例如，第一電極160可以包括Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、Mo、和被摻雜有雜質的半導體襯底中的至少一個。參考圖8，通過選擇性地移除硅襯底110來形成控制開關120的主體121。優(yōu)選地， 主體120被形成在發(fā)光結構145的底表面的外圍區(qū)域上，但是實施例不限于此。詳細地，選擇性地蝕刻硅襯底110以形成主體121。如圖8中所示，主體121可以具有多邊形的柱形狀，但是實施例可以不限制用于主體121的制造工藝和形狀。然后，ρ型摻雜物被注入到主體121，使得ρ型半導體層被形成。在發(fā)光結構145 被形成之前，可以將P型半導體層摻雜到如圖4中所示的硅襯底110中。換言之，在發(fā)光結構145被形成之前，可以將ρ型摻雜物注入到硅襯底110中，或者在主體121已經形成之后， 將其注入到主體121中。由于能夠通過蝕刻工藝容易地移除硅襯底110，因此能夠省略可能減少發(fā)光器件的產率的LLO (激光剝離)工藝，從而能夠改進用于發(fā)光器件100的制造工藝的可靠性。同時，能夠采用藍寶石襯底作為發(fā)光結構145的基礎襯底來代替硅襯底。在這樣情況下，通過LLO工藝來選擇性地移除藍寶石襯底，并且通過沉積工藝在發(fā)光結構145上形成主體121，但是實施例不限于此。參考圖9，η型摻雜物被選擇性地注入主體121的下部，以形成源極區(qū)域122和漏極區(qū)域123。為了在想要的位置形成源極區(qū)域122和漏極區(qū)域123，在主體121中形成掩模圖案，并且通過離子注入或者熱擴散，沿著掩模圖案來注入η型摻雜物，但是實施例不限于此。參考圖10，柵極絕緣層1 被形成，使得柵極絕緣層1 接觸主體121、源極區(qū)域 122以及漏極區(qū)域123，并且柵極電極127被形成在柵極絕緣層1 上。另外，源極電極124 被形成在源極區(qū)域上，并且漏極電極125被形成在漏極區(qū)域123上，從而形成控制開關120。例如，通過CVD (化學氣相沉積)或者ALD (原子層沉積)來沉積柵極絕緣層126。另外，通過CVD、電子束蒸鍍或者濺射能夠形成柵極電極127、源極電極124以及漏極電極125，但是實施例不限于此。參考圖11，對發(fā)光結構145執(zhí)行隔離蝕刻，并且粗糙或者凹凸圖案131被形成在發(fā)光結構145的頂表面上，即，在第二導電半導體層130的頂表面上。另外，第二電極170被形成在第二導電半導體層130的頂表面上，從而提供根據第一實施例的發(fā)光器件100。通過隔離蝕刻，可以將發(fā)光器件芯片劃分為單獨的芯片單元。通過隔離蝕刻，可以使發(fā)光結構145的側面傾斜。
另外，通過隔離蝕刻，可以將粗糙或者凹凸圖案131形成在發(fā)光結構145的頂表面上，即，第二導電半導體層130的頂表面上。隔離蝕刻可以包括諸如ICP(電感耦合等離子體)蝕刻的干法蝕刻。通過濕法蝕刻可以隨機的形成粗糙或者凹凸圖案131，或者粗糙或者凹凸圖案 131可以沿著掩模圖案具有光子晶體結構，但是實施例不限于此。例如，通過CVD、電子束蒸鍍或者濺射能夠形成第二電極170。參考圖12，形成布線互連，以允許控制開關120用作開關。在發(fā)光器件100已經被安裝在襯底上之后能夠形成此布線互連，但是實施例不限于此。例如，如圖11中所示，源極電極1 和漏極電極125中的一個通過第一布線181 而被電連接到被形成在發(fā)光結構145上的第二電極170，并且源極電極IM和漏極電極125 中的另一個通過第二布線182被連接到外部電源。另外，另一外部電源能夠通過第三布線 183被連接到柵極電極127以提高控制信號。在下文中，將會詳細地描述根據第二實施例的發(fā)光器件和制造發(fā)光器件的方法。圖13是根據第二實施例的發(fā)光器件的截面圖。根據第二實施例的發(fā)光器件100B 與根據第一實施例的發(fā)光器件100相類似，不同之處在于電極結構。因此，為了避免重復， 將會省略或者簡化在第一實施例中先前已經描述的元件和結構的細節(jié)，并且相同的附圖標記將會被分配給相同的元件。參考圖13，根據第二實施例的發(fā)光器件100B包括第一電極160 ；第一電極160上的粘附層158 ；第一電極160上或者粘附層158的頂表面的外圍區(qū)域上的保護構件155 ；粘附層158上的反射層157 ；反射層157上的歐姆接觸層156 ；保護構件155和歐姆接觸層156 上的發(fā)光結構145 ；發(fā)光結構145上的控制開關120 ；以及第二電極171，該第二電極171被形成在控制開關120和發(fā)光結構145上，以將控制開關120電連接到發(fā)光結構145?？刂崎_關120可以包括主體121，該主體121由硅材料組成并且被摻雜有ρ型摻雜物；源極和漏極區(qū)域122和123，通過在主體121的上部分注入η型摻雜物來形成源極和漏極區(qū)域122和123 ；柵極絕緣層126，該柵極絕緣層1 被形成在主體121以及源極和漏極區(qū)域122和123上；柵極絕緣層1 上的柵極電極127 ；以及源極電極124，該源極電極 124被形成在源極區(qū)域122和漏極區(qū)域123中的一個上。第二電極171被形成在源極區(qū)域122和漏極區(qū)域123中的另一個上，并且被電連接到發(fā)光結構145。在這樣的情況下，為了防止第二電極171被電連接到主體121，絕緣層175可以被形成在第二電極171和主體121的側面之間。如果第二電極171被電連接到主體121，那么可能出現控制開關120的故障。絕緣層175可以被形成在主體121的頂表面的一部分和側面上，以及在與凹凸凸案131相鄰的第二導電半導體層130的頂表面的一部分上。絕緣層175 可以包括從由 SiO2, SixOy、Si3N4, SixNy、SiOxNy> Al2O3 以及 TiO2 組成的組中選擇的至少一個。第二電極171能夠被電連接到發(fā)光結構的第二導電半導體層130，以及源極和漏極區(qū)域122和123中的一個。被電連接到第二導電半導體層130的第二電極171可以從第二導電半導體層130延伸，以電連接到源極和漏極區(qū)域122和123中的一個。第二電極171被形成在絕緣層175上。第二電極171的一個末端被電連接到第二導電半導體層130，并且第二電極171的另一端被電連接到源極和漏極區(qū)域122和123中的一個。絕緣層175防止第二電極171被電連接到控制開關120的主體121，使得可以不出現控制開關120的故障。S卩，與在其中布線被附加地提供，以將源極和漏極區(qū)域122和123中的一個電連接到發(fā)光結構145的第一實施例不同，通過形成第二電極171，在根據第二實施例的發(fā)光器件 100B中布線能夠被省略。因此，光沒有受到布線干擾。圖14是示出根據實施例的包括發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝的截面圖。參考圖14，發(fā)光器件封裝30包括封裝主體20 ；被形成在封裝主體20中的第一至第三引線電極31至33 ；發(fā)光器件100，其被提供在封裝主體20上，以接收來自于第一和第二引線電極31和32的電力和來自于第三引線電極33的控制信號；以及包圍發(fā)光器件100 的成型構件40。封裝主體20可以包括硅、合成樹脂或者金屬材料。當從頂部看到時，封裝主體20 具有被形成有傾斜內壁53的腔體50。第一至第三引線電極31至33相互電隔離。例如，電力被提供到第一和第三引線電極31和33，并且控制信號被提供到第二電極32。第一和第二引線電極31和32可以穿過封裝主體20進行延伸。詳細地，第一和第二引線電極31和32的一個末端被布置在腔體50中，并且第一和第二電極31和32的另一末端被附接到封裝主體20的外表面并且被暴露在外部。第三引線電極33被提供在第一和第二引線電極31和32之間的封裝主體20上。第一至第三引線電極31至33被涂覆有反射層，以反射從發(fā)光器件100發(fā)射的光， 從而提高光效率。此外，第一至第三引線電極31至33將從發(fā)光器件100產生的熱散發(fā)到外部。發(fā)光器件100能夠被直接地安裝在主體20上，或者第一至第三引線電極31至33 中的一個上。例如，發(fā)光器件的第一電極160(參見圖1)被形成在第三引線電極33上，第一引線電極31通過第二布線182(參見圖1)被電連接到控制開關120的源極電極124，并且第二引線電極32通過第三布線183被電連接到控制開關120的柵極電極127。如上所述，控制開關120的漏極電極125通過第一布線181被電連接到第二電極 170。成型構件40圍繞發(fā)光器件100，以保護發(fā)光器件100。另外，成型構件40可以包括熒光體，以改變從發(fā)光器件100發(fā)射的光的波長。根據實施例的發(fā)光器件或者發(fā)光器件封裝能夠被應用于照明單元。照明單元包括多個發(fā)光器件或者多個發(fā)光器件封裝。照明單元可以包括如圖15和圖16中所示的顯示裝置和圖17中所示的照明裝置。另外，照明單元可以包括照明燈、信號燈、車輛的頭燈以及電子標識牌。圖15是示出根據實施例的顯示裝置的分解透視圖。參考圖15，顯示裝置1000包括導光板1041 ；發(fā)光模塊1031，該發(fā)光模塊1031用于將光提供給導光板1041 ；反射構件1022，該反射構件1022被提供在導光板1041的下方； 光學片1051，該光學片1051被提供在導光板1041上方；顯示面板1061，該顯示面板1061 被提供在光學片1051上方；以及底蓋1011，該底蓋1011用于容納導光板1041、發(fā)光模塊 1031、以及反射構件1022。然而，實施例不限于上述結構。底蓋1011、反射片1022、導光板1041以及光學片1051可以組成照明單元1050。導光板1041擴散從發(fā)光模塊1031提供的光，以提供表面光。導光板1041可以包括透明材料。例如，導光板1041可以包括諸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的丙烯基樹脂、 PET (聚對苯二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、COC(環(huán)烯烴共聚合物)以及PEN(聚萘二甲酸乙二酯)樹脂中的一個。發(fā)光模塊1031被布置在導光板1041的至少一側處，以將光提供給導光板1041的至少一側。發(fā)光模塊1031用作顯示裝置的光源。提供至少一個發(fā)光模塊1031以直接或間接地從導光板1041的一側提供光。發(fā)光模塊1031可以包括根據實施例的發(fā)光器件封裝30和基板1033。發(fā)光器件封裝30被布置在基板1033上，同時以預定的間隔相互隔開?；?033可以包括印刷電路板(PCB)，但是實施例不限于此。另外，基板1033還可以包括金屬核PCB (MCPCB)、或者柔性PCB (FPCB)，但是實施例不限于此。如果發(fā)光器件封裝30被安裝在底蓋1011的側面上或者散熱板上，那么可以省略基板1033。散熱板部分地接觸底蓋1011的頂表面。因此，從發(fā)光器件封裝30 產生的熱能夠通過散熱板發(fā)射到底蓋1011。另外，發(fā)光器件封裝30被布置為發(fā)光器件封裝30的出光表面與導光板1041隔開預定的距離，但是實施例不限于此。發(fā)光器件封裝30可以將光直接或者間接地提供給作為導光板1041的一側的光入射表面，但是實施例不限于此。反射構件1022被布置在導光板1041的下方。反射構件1022朝著顯示面板1061 反射通過導光板1041的底表面向下行進的光，從而提高顯示面板1061的亮度。例如，反射構件1022可以包括PET、PC或者PVC樹脂，但是實施例不限于此。反射構件1022可以用作底蓋1011的頂表面，但是實施例不限于此。底蓋1011可以在其中容納導光板1041、發(fā)光模塊1031、以及反射構件1022。為此，底蓋1011具有容納部1012，其具有帶有開口的頂表面的盒形形狀，但是實施例不限于此。底蓋1011能夠與頂蓋(未示出)耦接，但是實施例不限于此。通過使用金屬材料或者樹脂材料，能夠通過按壓工藝或者擠壓工藝制造底蓋 1011。另外，底蓋1011可以包括具有優(yōu)異的導熱性的非金屬材料或者金屬材料，但是實施例不限于此。例如，顯示面板1061是包括彼此相對的第一和第二透明基板，以及被插入在第一和第二基板之間的液晶層的LCD面板。偏振板能夠附著到顯示面板1061的至少一個表面， 但是實施例不限于此。顯示面板1061通過阻擋從發(fā)光模塊1031產生的光或者允許光從其經過來顯示信息。顯示裝置1000能夠被應用于各種便攜式終端、筆記本計算機的監(jiān)視器、 膝上電腦的監(jiān)視器、以及電視。光學片1051被布置在顯示面板1061和導光板1041之間，并且包括至少一個透射片。例如，光學片1051包括擴散片、水平和垂直棱鏡片和亮度增強片中的至少一個。擴散片擴散入射光，水平和垂直棱鏡片將入射光集中在顯示面板1061上，并且亮度增強片通過重新使用丟失的光提高亮度。另外，保護片能夠被設置在顯示面板1061上，但是實施例不限于此。導光板1041和光學片1051能夠被設置在發(fā)光模塊1031的光路徑中作為光學構件，但是實施例不限于此。圖16是示出根據實施例的顯示裝置的截面圖。參考圖16，顯示裝置1100包括底蓋1152、其上排列發(fā)光器件封裝30的基板1120、 光學構件1巧4以及顯示面板1155。基板1120和發(fā)光器件封裝30可以組成發(fā)光模塊1160。另外，底蓋1152、至少一個模塊1160、以及光學構件IlM可以組成照明單元。底蓋1151可以被設置有容納部分1153，但是實施例不限于此。光學構件IlM可以包括透鏡、導光板、擴散片、水平和垂直棱鏡片、以及亮度增強片中的至少一個。導光板可以包括PC或者PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。導光板能夠被省略。擴散片擴散入射光，水平和垂直棱鏡片將入射光集中在顯示面板1巧5上，并且亮度增強片通過重新使用丟失的光提高亮度。光學構件IlM被布置在發(fā)光模塊1160的上方，以將從發(fā)光模塊1160發(fā)射的光轉換為表面光。另外，光學構件IIM可以擴散或者收集光。圖17是示出根據實施例的照明裝置的透視圖。參考圖17，照明裝置1500包括外殼1510 ；發(fā)光模塊1530，該發(fā)光模塊1530被安裝在外殼1510中；以及連接端子1520，該連接端子1520被安裝在外殼1510中以從外部電源接收電力。優(yōu)選地，外殼1510包括具有優(yōu)異的散熱性能的材料。例如，外殼1510包括金屬材料或者樹脂材料。發(fā)光模塊1530可以包括基板1532，和被安裝在基板1532上的發(fā)光器件封裝30。 發(fā)光器件封裝30被相互隔開，或者以矩陣的形式布置。基板1532包括印有電路圖案的絕緣構件。例如，基板1532包括PCB、MCPCB、FPCB、 陶瓷PCB、FR-4基板。另外，基板1532可以包括有效地反射光的材料。涂層能夠形成在基板1532的表面上。這時，涂層具有有效地反射光的白色或者銀色。至少一個發(fā)光器件封裝30被安裝在基板1532上。每個發(fā)光器件封裝30可以包括至少一個LED (發(fā)光二極管)芯片。LED芯片可以包括發(fā)射具有紅、綠、藍或者白色的可見光的LED，和發(fā)射UV (紫外線)光的UVLED。發(fā)光模塊1530的發(fā)光器件封裝30能夠不同地組合以提供各種顏色和亮度。例如， 能夠布置白光LED、紅光LED以及綠光LED，以實現高顯色指數(CRI)。連接端子1520被電連接到發(fā)光模塊1530，以將電力提供給發(fā)光模塊1530。連接端子1520具有與外部電源插座螺紋耦合的形狀，但是實施例不限于此。例如，能夠以被插入到外部電源的插腳的形式制備連接端子1520，或者通過布線將連接端子1520連接到外部電源。根據實施例，制造根據實施例的發(fā)光器件的方法包括下述步驟通過在硅襯底上順序地堆疊第一導電半導體層、有源層以及第二導電半導體層來形成發(fā)光結構；在發(fā)光結構上形成導電支撐構件；選擇性地移除硅襯底，并且注入η型導電摻雜物和P型導電摻雜物中的一個以形成控制開關的主體；通過將η型導電摻雜物和ρ型導電摻雜物中的另一個注入主體的下部分來形成源極和漏極區(qū)域；以及形成接觸主體和源極和漏極區(qū)域的柵極絕緣層，并且在柵極絕緣層下面形成柵極電極。根據實施例，通過高效率的簡單工藝，可以將控制開關形成在發(fā)光結構的頂表面上，從而能夠有效地控制發(fā)光器件的導通/截止工作和/或亮度。根據實施例，發(fā)光器件包括控制開關，因此不需要額外的組件來將開關連接到發(fā)光器件，以控制發(fā)光器件的工作。根據實施例，通過簡單工藝能夠制造包括具有簡單結構的控制開關的發(fā)光器件， 使得可以將發(fā)光器件應用于各種領域中。根據實施例，控制開關被提供在發(fā)光器件中，從而能夠防止開關組件和發(fā)光器件之間發(fā)生電氣斷開。在本說明書中對于“一個實施例”、“實施例”、“示例性實施例”等的引用意味著結合實施例描述的特定特征、結構、或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。在說明書中，在各處出現的這類短語不必都表示相同的實施例。此外，當結合任何實施例描述特定特征、結構或特性時，都認為結合實施例中的其它實施例實現這樣的特征、結構或特性也是本領域技術人員所能夠想到的。雖然已經參照本發(fā)明的多個示例性實施例描述了實施例，但是應該理解，本領域的技術人員可以想到將落入本發(fā)明原理的精神和范圍內的多個其它修改和實施例。更加具體地，在本說明書、附圖和所附權利要求的范圍內的主題組合布置的組成部件和/或布置中，各種變化和修改都是可能的。除了組成部件和/或布置中的變化和修改之外，對于本領域的技術人員來說，替代使用也將是顯而易見的。
權利要求
1.一種發(fā)光器件，包括第一電極；所述第一電極上的發(fā)光結構，所述發(fā)光結構包括第一半導體層、有源層以及第二半導體層；所述發(fā)光結構上的第二電極；以及所述發(fā)光結構上的控制開關，用以控制所述發(fā)光結構。
2.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述控制開關響應控制信號來控制所述發(fā)光結構的工作。
3.根據權利要求2所述的發(fā)光器件，其中，所述控制信號包括導通/截止控制信號和灰階控制信號中的一個。
4.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述控制開關包括半導體開關。
5.根據權利要求4所述的發(fā)光器件，其中，所述半導體開關包括MOSFET開關、JFET開關、CMOS開關、以及BJT開關中的一個。
6.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述控制開關被形成在所述發(fā)光結構的外圍區(qū)域處。
7.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述控制開關包括主體，所述主體包括第一摻雜物；所述主體上的源極和漏極區(qū)域，所述源極和漏極區(qū)域包括第二摻雜物；在所述源極和漏極區(qū)域之間的所述主體上的柵極絕緣層；以及所述柵極絕緣層上的柵極電極。
8.根據權利要求7所述的發(fā)光器件，其中，所述主體從用于支撐所述發(fā)光結構的襯底形成。
9.根據權利要求7所述的發(fā)光器件，其中，所述主體包括硅和藍寶石中的一個。
10.根據權利要求7所述的發(fā)光器件，其中，所述第一摻雜物具有與所述第一半導體層相同的極性。
11.根據權利要求7所述的發(fā)光器件，其中，所述第二摻雜物具有與所述第二半導體層相同的極性。
12.根據權利要求7所述的發(fā)光器件，進一步包括分別在所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域上的源極和漏極電極。
13.根據權利要求12所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述源極區(qū)域和所述漏極電極中的一個和所述第二電極之間的布線。
14.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述第一電極和所述發(fā)光結構之間的歐姆接觸層和反射層中的至少一個。
15.根據權利要求1所述的發(fā)光器件，進一步包括與所述第二電極接觸的所述發(fā)光結構上的凹凸圖案。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)光器件和發(fā)光器件封裝。根據實施例的發(fā)光器件包括第一電極；第一電極上的發(fā)光結構，該發(fā)光結構包括第一半導體層、有源層以及第二半導體層；發(fā)光結構上的第二電極；以及控制開關，該控制開關被安裝在發(fā)光結構上，以控制發(fā)光結構。
文檔編號H01L27/15GK102222741SQ20111006231
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權日2010年4月13日
發(fā)明者丁煥熙, 宋俊午, 崔光基, 李尚烈 申請人:Lg伊諾特有限公司