半導體發光裝置及其制造方法與流程
本申請要求于2015年9月3日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2015-0124912的優先權，該申請的公開以引用方式全文并入本文中。
技術領域
與示例性實施例一致的設備和方法涉及半導體發光裝置(LED)。
背景技術：
LED通過電子和空穴的復合產生特定波長帶中的光。由于與基于燈絲的光源相比，LED具有更長的有效壽命、低功耗、優秀的初始驅動特性等，因此對LED的需求持續增加。具體地說，能夠發射短波長藍光的III族氮化物半導體引起了關注。
近來，積極地研究提高LED的發光效率。具體地說，研發了各種電極結構來提高LED的發光效率和光功率。
技術實現要素：
示例性實施例解決了至少以上問題和/或缺點以及上面未描述的其它缺點。另外，不要求示例性實施例克服上述缺點，并且其可不克服上述任何缺點。
一個或多個示例性實施例可提供一種具有新穎的電極結構的LED及其制造方法，其可防止發光效率降低和提高光功率。
根據示例性實施例的一方面，提供了一種LED，其包括：半導體堆疊件，其包括第一導電半導體層、第二導電半導體層、布置在第一導電半導體層與第二導電半導體層之間的有源層、以及穿過第二導電半導體層和有源層以到達第一導電半導體層的一些部分的多個溝槽；第一指形電極，其沿著所述多個溝槽布置，并且電連接至第一導電半導體層在溝槽中暴露出的所述一些部分；絕緣層，其布置在第一指形電極所在的第二導電半導體層的一些部分和各溝槽的內側壁上；以及第二指形電極，其電連接至第二導電半導體層。
所述LED還可包括布置在第二導電半導體層上的電流分布層，其中，第二指形電極可布置在電流分布層上。
電流分布層可布置在第二導電半導體層的除布置有第一指形電極的那一部分之外的上表面上。
電流分布層可包括透明電極層。例如，電流分布層可包括從以下材料中選擇的任一個：氧化銦錫(ITO)、摻鋅ITO(ZITO)、氧化鋅銦(ZIO)、氧化鎵銦(GIO)、氧化鋅錫(ZTO)、摻氟氧化錫(FTO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)、In4Sn3O12和氧化鋅鎂(Zn(1-x)MgxO，0≤x≤1)中的至少一個。
第一指形電極和絕緣層的布置在第一指形電極下方的各部分可形成全向反射器(ODR)。
絕緣層的至少一部分可包括分布式布拉格反射器(DBR)多層膜。
所述多個溝槽中的各個溝槽之間的間距中的至少一個間距可與其它溝槽之間的間距不同。
所述多個溝槽中的至少一個中的第一指形電極與第一導電半導體層之間的接觸面積可與其它溝槽中的接觸面積不同。
所述LED還可包括分別連接至第一指形電極和第二指形電極的第一電極焊盤和第二電極焊盤。
第一電極焊盤可布置在位于第二導電半導體層上的絕緣層的一部分上，并且第二電極焊盤可布置在第二導電半導體層上。
所述多個溝槽的至少一部分可以以隨著與第一電極焊盤相距的距離增大而增大的間距排列。可替換地，當所述多個溝槽中的至少一個溝槽與第一電極焊盤相距的距離增大時，所述至少一個溝槽中的第一指形電極與第一導電半導體層之間的接觸面積可減小。
所述多個溝槽的至少一個可以以隨著與第一電極焊盤相距的距離增大而減小的間距排列。可替換地，當所述至少一個溝槽遠離第一電極焊盤時，所述至少一個溝槽中的第一指形電極與第一導電半導體層之間的接觸面積可增大。
根據示例性實施例的一方面，提供了一種LED，該LED包括：半導體堆疊件，其包括第一導電半導體層、第二導電半導體層、布置在第一導電半導體層與第二導電半導體層之間的有源層、多個第一溝槽和至少一個第二溝槽，所述多個第一溝槽和至少一個第二溝槽穿過第二導電半導體層和有源層以到達第一導電半導體層的一些部分；第一指形電極，其沿著所述多個第一溝槽布置，并且連接至第一導電半導體層在第一溝槽中的所述一些部分；絕緣層，其布置在第一指形電極所在的第二導電半導體層和第一溝槽的內側壁上，以及布置在所述至少一個第二溝槽的內表面上；以及第二指形電極，其布置在所述至少一個第二溝槽中的絕緣層上，并且電連接至第二導電半導體層。
所述LED還可包括電流分布層，其布置在第二導電半導體層上，并且電連接至第二指形電極，其中，電流分布層可沿著絕緣層的上表面延伸至所述至少一個第二溝槽中，并且第二指形電極可布置在電流分布層的位于所述至少一個第二溝槽中的部分上。
第一溝槽和所述至少一個第二溝槽可具有實質上相同的深度。
所述至少一個第二溝槽可包括多個溝槽，并且第二指形電極可沿著所述多個溝槽布置。
所述LED還可包括分別連接至第一指形電極和第二指形電極的第一電極焊盤和第二電極焊盤，其中，絕緣層可具有在第二電極焊盤與第二導電半導體層之間延伸的部分。
根據示例性實施例的一方面，提供了一種制造LED的方法，所述方法包括以下步驟：通過在襯底上按次序生長第一導電半導體層、有源層和第二導電半導體層來形成半導體堆疊件；在半導體堆疊件中形成多個溝槽，所述多個溝槽穿過第二導電半導體層和有源層以到達第一導電半導體層的一些部分；沿著所述多個溝槽形成絕緣層，以在所述多個溝槽中的每一個中暴露出第一導電半導體層的一些部分中的每一個；沿著所述多個溝槽形成第一指形電極，以電連接至第一導電半導體層的暴露的部分；以及形成第二指形電極，以電連接至第二導電半導體層。
附圖說明
通過參照附圖描述特定示例性實施例，以上和/或其它方面將變得更加清楚，其中：
圖1是根據示例性實施例的LED的示意性平面圖；
圖2是沿著圖1所示的LED的線X-X'截取的示意性剖視圖；
圖3是沿著圖1所示的LED的線Y-Y'截取的示意性剖視圖；
圖4A、圖4B、圖4C和圖4D是根據示例性實施例的制造LED的方法的剖視圖；
圖5是根據示例性實施例的LED的示意性平面圖；
圖6是沿著圖5所示的LED的線I-I'截取的示意性剖視圖；
圖7根據示例性實施例的LED的示意性平面圖；
圖8是沿著圖7所示的LED的線X1-X1'截取的示意性剖視圖；
圖9是沿著圖7所示的LED的線X2-X2'截取的示意性剖視圖；
圖10是沿著圖7所示的LED的線Y-Y'截取的示意性剖視圖；
圖11是根據示例性實施例的LED的示意性平面圖；
圖12是沿著圖11所示的LED的線X3-X3'截取的示意性剖視圖；
圖13是采用根據示例性實施例的LED的LED封裝件的側剖視圖；
圖14是采用根據示例性實施例的LED的LED封裝件的側剖視圖；
圖15是采用根據示例性實施例的LED的側光式背光單元的剖視圖；
圖16是采用根據示例性實施例的LED的直下式背光單元的剖視圖；
圖17是采用根據示例性實施例的LED的顯示裝置的分解透視圖；以及
圖18是包括根據示例性實施例的LED的照明裝置的分解透視圖。
具體實施方式
下面參照附圖更加詳細地描述特定示例性實施例。
在以下描述中，即使在不同的附圖中，相同的附圖標號也用于相同的元件。提供諸如詳細的構造和元件的在描述中定義的內容來幫助綜合理解示例性實施例。然而，清楚的是，可在沒有這些具體限定的內容的情況下實現示例性實施例。另外，因為公知的功能或構造的不必要的細節將使得說明變得模糊，所以未詳細描述它們。
在整個說明書中，應該理解，當諸如層、區或襯底的元件被稱作“位于”另一元件“上”、“連接至”或“耦接至”另一元件時，其可直接“位于”另一元件“上”、直接“連接至”或“耦接至”另一元件，或者可存在介于它們之間的其它元件。相反，當元件被稱作“直接位于”另一元件“上”、“直接連接至”或“直接耦接至”另一元件時，可不存在介于它們之間的元件或層。相同標號始終指代相同元件。如本文所用，術語“和/或”包括相關所列項之一或多個的任何和所有組合。
應該理解，雖然本文中可使用術語第一、第二、第三等來描述多個構件、組件、區、層和/或部分，但是這些構件、組件、區、層和/或部分不應被這些術語限制。這些術語僅用于將一個構件、組件、區、層或部分與另一區、層或部分區分開。因此，下面討論的第一構件、組件、區、層或部分可被稱作第二構件、組件、區、層或部分，而不脫離示例性實施例的教導。
為了方便描述，本文中可使用諸如“在……之上”、“上”、“在……之下”、“下”等的空間相對術語來描述附圖中所示的一個元件與另一元件的關系。應該理解，空間相對術語旨在涵蓋使用或操作中的裝置的除圖中所示的取向之外的不同取向。例如，如果圖中的裝置顛倒，則被描述為“在其它元件之上”或“在其它元件上方”的元件將因此被取向為“在”其它元件或特征“之下”或“下方”。因此，術語“在……之上”可根據附圖的特定方向涵蓋在……之上和在……之下這兩個取向。裝置可按照其它方式取向(旋轉90度或位于其它取向)，并且可相應地解釋本文所用的空間相對描述語。
本文所用的術語僅是為了描述特定實施例，并且不旨在限制本公開。如本文所用，除非上下文清楚地指明不是這樣，否則單數形式“一個”、“一”和“該”也旨在包括復數形式。還應該理解，術語“包括”和/或“包括……的”當用于本說明書中時，指明存在所列特征、整體、步驟、操作、構件、元件和/或它們的組，但不排除存在或添加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、構件、元件、組件和/或它們的組。
在附圖中，例如，由于制造技術和/或公差，可預計所示的形狀的修改。因此，示例性實施例不應理解為限于本文所示的區的具體形狀，例如，以包括制造導致的形狀的變化。以下實施例也可構造為一個或它們的組合。
圖1是根據示例性實施例的LED的示意性平面圖。圖2和圖3是分別沿著圖1所示的LED的線X-X'和Y-Y'截取的示意性剖視圖。
參照圖1至圖3，根據示例性實施例的LED 10可包括襯底11和布置在襯底11上的半導體堆疊件15。
半導體堆疊件15可包括第一導電半導體層15a、有源層15b和第二導電半導體層15c。緩沖層12可設置在襯底11與第一導電半導體層15a之間。
襯底11可為絕緣襯底、導電襯底和/或半導體襯底。例如，襯底11可包括藍寶石、SiC、Si、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或GaN中的至少一個。不平部分P可形成在襯底11的上表面16上。不平部分P可增大光提取效率和提高生長的單晶的質量。不平部分P可為示例性實施例的圖2所示的半球狀突起，但是不限于此，并且可為具有各種其它形狀和不規則性的不平坦結構。
緩沖層12可為InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1)。例如，緩沖層12可包括AlN、AlGaN、InGaN、GaN或InAlGaN中的至少一個。例如，緩沖層12可通過將多個層組合或者逐漸改變其成分來形成。
第一導電半導體層15a可為成分為AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的n型氮化物半導體層，并且n型雜質可為Si。例如，第一導電半導體層15a可為n型GaN。第二導電半導體層15c可為成分為AlxInyGa1-x-yN的p型氮化物半導體層，并且p型雜質可為Mg。例如，第二導電半導體層15c可為p型AlGaN/GaN。有源層15b可為其中量子阱層與量子勢壘層彼此交替地堆疊的多量子阱(MQW)結構。例如，在使用氮化物半導體的情況下，有源層 15b可為GaN/InGaN MQW結構。
第一電極18(例如，n型電極)和第二電極19(例如，p型電極)可包括第一電極焊盤18a和第二電極焊盤19a以及分別從它們延伸的多個第一指形電極18b和多個第二指形電極19b。在示例性實施例中，如平面圖中所示，第一電極焊盤18a和第二電極焊盤19a可布置在LED 10的相對的角中，但這不是限制。作為非限制性示例，所述多個第一指形電極18b和第二指形電極19b可布置為實質上彼此平行，以從對應的第一電極焊盤18a和第二電極焊盤19a延伸。在圖1的示例性實施例中，僅示出了第一電極焊盤18a和第二電極焊盤19a中的每一個中的一個。然而，在示例性實施例中，第一電極焊盤18a和第二電極焊盤19a中的至少一個可包括多個焊盤。
半導體堆疊件15可包括多個溝槽T。在圖1的示例性實施例中，示出了四個溝槽T，但這不是限制，并且可實現更多或更少的溝槽。溝槽T可穿過第二導電半導體層15c和有源層15b延伸至第一導電半導體層15a的一些部分。
所述多個溝槽T可排列在形成有第一指形電極18b的部分中。例如，所述多個溝槽T可排列在第一指形電極18b從第一電極焊盤18a延伸的縱向24上。
可在半導體堆疊件15的上表面上形成絕緣層14。如圖2所示，在第一指形電極18b的位置下方，絕緣層14可設置在第二導電半導體層15c的一些部分和由半導體堆疊件形成的溝槽T的內側壁20上。絕緣層14可確保與沿著溝槽T布置的第一指形電極18b的選擇性接觸。
具體地說，如圖2所示，絕緣層14可允許第一導電半導體層15a的部分在由第一導電半導體層15a的上表面形成的溝槽T的底表面22處形成的開口e中暴露出來，而其上布置有第一指形電極18b的第二導電半導體層15c的部分和溝槽T的內側壁可被絕緣。
因此，即使第一指形電極18b布置在所述多個溝槽T所排列的方向上，第一指形電極18b也可具有與第一導電半導體層15a的位于溝槽T的底表面上的各部分電連接的部分C，但是可與位于溝槽T之間的臺面區(例如，有源層15b和第二導電半導體層15c)電絕緣。
這樣，通過形成所述多個溝槽而不用蝕刻其上將形成第一指形電極18b的全部部分，可減小根據第一指形電極18b的形成的有效光發射區。結果，LED 10的光發射效率可增大。同時，可通過將溝槽T之間的間隔(也就是說，臺面區)合適地調整至微尺寸并允許臺面區用作微LED單元來預計微LED的效果(光效率的增大)。
在該結構中，如圖2所示，絕緣層14的位于各溝槽T的內側壁上的各部分及其周邊和位于絕緣層14的這些部分上的第一指形電極18b可設為由低折射率層(例如，絕緣層14)和反射金屬的組合形成的全向反射器(ODR)。由于反射金屬本身特性的消光系數(例如，反射率的閾值；Ag為86％，Al為92％)，反射金屬自身可能不允許獲得具有特定閾值或更大閾值的反射率。在示例性實施例中引入的ODR在其中堆疊有相對低折射率的層和反射金屬的結構的情況下可具有針對整體取向角的高反射率，并且可期望提供高光提取效率。例如(但不是限制)，用于第一指形電極18b或其下方額外層的反射金屬可與諸如Ag、Al或Rh的材料一起使用。絕緣層14可與諸如SiO2、Si3N4、HfO2、SiON、TiO2、Ta2O3或SnO2的材料一起使用，并且可根據絕緣層14的折射率等具有合適厚度t0，從而提供期望的ODR結構。
在示例性實施例中，第一電極焊盤18a可與第二電極焊盤19a一起布置在第二導電半導體層15c上。第一電極焊盤18a可包括設置在其下方以與第二導電半導體層15c絕緣的絕緣層14。這樣，通過不對形成了第一電極焊盤18a的區施加用于暴露第一導電半導體層15a的蝕刻，可額外減小有效光發射區。例如，絕緣層14可形成在第二電極焊盤19a的下部上，以用作電流阻擋層。這種電流阻擋層可允許電流更有效地通過第二指形電極19b分布。
電流分布層17可布置在實質上整個第二導電半導體層15c上。電流分布層17可與第二導電半導體層15c歐姆接觸，并且可將通過第二電極19傳遞的電流均勻地分布至第二導電半導體層15c。例如，除與形成了第一導電電極的至少一部分的區域對應的區域以外，電流分布層17可形成在第二導電半導體層15c的上表面的整個區上。例如，在絕緣層14布置在第二導電半導體層15c上的情況下，可在形成絕緣層14之前形成電流分布層17，因此電流分布層17可位于絕緣層14下方。
電流分布層17可為透明導電氧化物。例如，電流分布層17可為諸如ITO、ZITO、ZIO、GIO、ZTO、FTO、AZO、GZO、In4Sn3O12或Zn(1-x)MgxO(0≤x≤1)的透光導電氧化物。
在示例性實施例中，提供布置在第二導電半導體層15c上的電流分布層17作為示例，并且可部分或全部省略電流分布層17。在示例性實施例中，絕緣層14可設為LED 10的鈍化層。例如，絕緣層14可包括LED 10周圍的隔離區，以設置在半導體堆疊件15的除將要形成電流分布層17的區以外的表面上。
圖4A至圖4D分別是沿著圖1所示的LED的線X-X'截取的剖視圖，作為示出制造圖1所示的LED的方法的操作的剖視圖。
如圖4A所示，緩沖層12可形成在襯底11上，并且用于LED的半導體堆疊件15可形成在緩沖層12上。
半導體堆疊件15可包括第一導電半導體層15a、有源層15b和第二導電半導體層15c，并且可為上述氮化物半導體。可利用諸如金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)和氫化物氣相外延(HVPE)之類的工藝在襯底11上生長半導體堆疊件15。
接著，如圖4B所示，溝槽T可形成在半導體堆疊件15中，以使得第一導電半導體層15a的一些部分可被暴露出來。
可通過部分地去除第二導電半導體層15c和有源層15b的蝕刻工藝來實現這一點。在示例性溝槽形成工藝中，還可執行將半導體堆疊件15劃分為器件單元的隔離ISO蝕刻工藝。隔離ISO區和溝槽T可具有實質上相同的深度。可將第一導電半導體層15a的被各溝槽T暴露的部分設為連接至第一指形電極18b。
接著，如圖4C所示，絕緣層14可形成在形成了溝槽T的半導體堆疊件15上。
在該工藝中形成的絕緣層14可通過以下步驟獲得：在形成有溝槽T的表面的整個區上沉積絕緣層14；以及隨后選擇性地去除絕緣層14的一些部分。絕緣層14可覆蓋溝槽T的內側壁、溝槽T的周邊以及溝槽T之間的第二導電半導體層15c的上部。絕緣層14在各溝槽T的底表面中可具有開口e，以允許第一導電半導體層15a的一部分被暴露出來。例如，絕緣層14可為SiO2、Si3N4、HfO2、SiON、TiO2、Ta2O3或SnO2。如上所述，絕緣層14可與將在所描述的工藝中形成的第一電極18一起設為ODR結構。絕緣層14可為DBR多層膜，其中具有不同折射率的介電膜交替地堆疊。這樣，采用絕緣層14作為ODR結構或者DBR多層膜結構還可提高光提取效率(參照圖10)。
接著，雖然未在圖4A至圖4C中示出，但是電流分布層17可形成在第二導電半導體層15c的上表面上。電流分布層17可與第二導電半導體層15c歐姆接觸，并且可將通過第二電極19傳遞的電流均勻地分布至第二導電半導體層15c。這種導電氧化物可在沉積工藝之后受到額外熱處理工藝(例如，500℃或更高)，以獲得期望的電/光學特性。
接著，如圖4D所示，第一電極18可沿著溝槽T形成。
在該工藝中，第一電極焊盤18a可形成在絕緣層14的位于第二導電半導體層15c上的部分上，并且第一指形電極18b可沿著所述多個溝槽T形成，以在第一指形電極18b的部分C處連接至第一導電半導體層15a的暴露的部分。第一指形電極18b可通過絕緣層14與不期望的部分絕緣。雖然未在圖4D中示出，但是圖1和圖3所示的第二電極19也可與第一電極一起形成或依次形成。
例如，第一電極18和第二電極19可包含諸如Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt和Au之類的材料，并且可被采用作為具有單層或者兩層或更多層的結構。雖然不限于此，第一電極18和第二電極19可通過實質上相同的電極形成工藝形成和由實質上相同的電極材料形成。
另外，在當前電極形成工藝中，第一指形電極18b和第二指形電極19b可與第一電極焊盤18a和第二電極焊盤19a一起形成，并且可由實質上相同的電極材料形成。例如，利用分離的工藝，第一電極焊盤18a和第二電極焊盤19a可具有諸如Au、Sn和Au/Sn之類的額外接合金屬。
圖5是根據示例性實施例的LED的示意性平面圖。圖6是沿著圖1所示的LED的線I-I'截取的示意性剖視圖。
參照圖5和圖6，根據示例性實施例的LED 30可包括襯底31和布置在襯底31上的半導體堆疊件35。
半導體堆疊件35可包括第一導電半導體層35a、有源層35b和第二導電半導體層35c。緩沖層32可布置在襯底31與第一導電半導體層35a之間。除非特別另有說明，否則在該示例性實施例中采用的組件與以上參照示例性實施例描述的組件相同或相似。
第一電極38和第二電極39可包括：第一電極焊盤38a和第二電極焊盤39a；以及多個第一指形電極38b和多個第二指形電極39b，它們分別從第一電極焊盤38a和第二電極焊盤39a延伸，并且彼此交錯地排列。作為非限制性示例，第一電極焊盤38a和第二電極焊盤39a可排列為彼此相對。第一指形電極38b可從第一電極焊盤38a的兩側延伸，并且可彎曲。例如，一個第二指形電極39b可從第二電極焊盤39a朝著第一電極焊盤38a延伸，從而其變得位于由第一指形電極38b形成的區域內部，并且兩個第二指形電極39b可在第一指形電極38b的外側上延伸，并且可彎曲，但這不是限制。第二電極39可通過電流分布層37將電流提供至第二導電半導體層35c。電流分布層37可為透明導電氧化物。例如，電流分布層37可為諸如ITO、ZITO、ZIO、GIO、ZTO、FTO、AZO、GZO、In4Sn3O12或Zn(1-x)MgxO(0≤x≤1)之類的透光導電氧化物。
第一電極38可連接至第一導電半導體層35a的被多個溝槽T1、T2、T3和T4暴露出的各部分。如圖5和圖6所示，半導體堆疊件35可包括一定排列方式的所述多個溝槽T1至T4。如圖6所示，溝槽T1至T4可穿過第二導電半導體層35c和有源層35b到達第一導電半導體層35a的所述部分。
在示例性實施例中，所述多個溝槽T1至T4可針對兩個第一指形電極38b按照兩行設置。可在第一指形電極38b從第一電極焊盤38a延伸的方向上形成包括溝槽T1至T4的各行中的每一行。例如，布置在各行中的溝槽T1至T4可分別彼此面對。絕緣層34可設置在布置了第一指形電極38b的第二導電半導體層35c的部分和溝槽T1至T4的內側壁上。如圖6所示，絕緣層34可通過不被布置(例如，被蝕刻等)在溝槽T1至T4的底表面上而允許第一導電半導體層35a的一些部分被暴露出來，同時布置了第一指形電極38b的第二導電半導體層35c的部分和溝槽T1至T4的內側壁可彼此絕緣。
第一指形電極38b可電連接至溝槽T1至T4的底表面上的第一導電半導體層35a的暴露的部分，但是可與位于溝槽T1至T4之間的臺面區電絕緣。
這樣，使用溝槽T1至T4可允許根據第一指形電極38b的形成的有效光發射區減小。另外，位于溝槽T1至T4的內側壁及其周邊上的絕緣層34的一些部分和位于絕緣層34的這些部分上的第二指形電極39b可設為ODR結構，從而顯著增大光提取效率。
所述多個溝槽T1至T4的排列方式以及接觸部分C1至C4的面積可調整為有助于減小電流擁擠效應。參照圖5，四個溝槽T1至T4可排列為具有隨著溝槽位置與第一電極焊盤38a之間的距離增大而增大的間距(d1＜d2＜d3＜d4)。這種排列方式可使第一電極焊盤38a的周邊區中的電流供應減弱，并且可加強第二電極焊盤39a的周邊區中的電流供應。針對與此相似的目的，各個溝槽T1至T4的接觸部分C1至C4的面積可分別隨著與第一電極焊盤38a的距離增大而減小(C1＞C2＞C3＞C4)。溝槽T1至T4可為不同尺寸，以改變第一指形電極38b與第一導電半導體層35a之間的接觸部分C1至C4的面積。例如，溝槽T1至T4可為大尺寸(S1＞S2＞S3＞S4)，以增大接觸部分C1至C4的面積(C1＞C2＞C3＞C4)。
作為示例，示出并描述了所述多個溝槽T1至T4的排列方式和接觸部分C1至C4的面積，作為一種減輕第二電極焊盤39a的周邊區中的電流擁擠效應的措施；然而，這種排列方式不是限制。
例如，對于在其他區中發生電流擁擠效應的電極排列方式而言，可應用溝槽T1至T4的其它排列方式和/或調整接觸部分C1至C4的面積。例如，在與示例性實施例相似的電極排列方式中，當在第一電極焊盤38a的周邊中發生電流擁擠效應時，四個溝槽T1至T4可排列為分別具有隨著與第一電極焊盤38a之間的距離增大而減小的間距，或者可分別具有隨著各個溝槽T1至T4的接觸部分C1至C4與第一電極焊盤38a之間的距離增大而面積大小增大的區域。
在示例性實施例中，作為示例，各個溝槽T1至T4之間的間距或者接觸部分C1至C4的面積僅示為逐漸改變。作為另一示例，可僅調整溝槽T1至T4的一些部分中的每一個之間的間距或者接觸部分C1至C4的一些部分的面積。例如，可將所述多個溝槽T1至T4中的每一個之間的間距中的至少一個確定為與其它溝槽中的每一個之間的間距不同，或者可將所述多個溝槽T1至T4中的至少一個上的第一指形電極38b與第一導電半導體層35a之間的接觸部分的面積確定為與其它溝槽中的每一個之間的接觸部分的面積不同。
圖7是根據示例性實施例的LED的示意性平面圖。圖8至圖10是分別沿著圖7所示的LED的線X1-X1'、X2-X2'和Y-Y'截取的示意性剖視圖。
參照圖7和圖8，根據示例性實施例的LED 50可包括襯底51和布置在襯底51上的半導體堆疊件55。
半導體堆疊件55可包括第一導電半導體層55a、有源層55b和第二導電半導體層55c，如圖8所示。可在襯底51與第一導電半導體層55a之間設置緩沖層52。除非另外具體說明，否則在該示例性實施例中采用的組件與以上參照各個示例性實施例描述的組件相同或相似。
第一電極58和第二電極59可包括第一電極焊盤58a和第二電極焊盤59a以及分別從它們延伸的第一指形電極58b和第二指形電極59b。在示例性實施例中，第一指形電極58b和第二指形電極59b可分別從第一電極焊盤58a和第二電極焊盤59a延伸，并且可分別布置為接近或鄰近于LED的相對側部。
半導體堆疊件55可包括用于第一指形電極58b的一個或多個第一溝槽Ta和用于第二指形電極59b的一個或多個第二溝槽Tb。第一溝槽Ta和第二溝槽Tb可穿過第二導電半導體層55c和有源層55b，以允許第一導電半導體層55a的一些部分被暴露出來，并且可分別在第一指形電極58b的縱向24和第二指形電極59b的縱向60上排列。如圖10所示，第一溝槽Ta和第二溝槽Tb可具有實質上相同的深度d，因此，可通過相同的工藝形成。
第一指形電極58b可在第一溝槽Ta排列的方向上形成。如圖8所示，可在布置了第一指形電極58b的第二導電半導體層55c的一些部分和第一溝槽Ta的內側壁上設置絕緣層54，并且通過在第一溝槽Ta的底表面的至少一些部分中具有開口e，而可以允許第一指形電極58b具有與第一導電半導體層55a的在第一溝槽Ta的底表面上的部分電連接的部分C。這里，第一指形電極38b可與位于第一溝槽Ta之間的臺面區的表面電絕緣。
可通過形成所述多個第一溝槽Ta而不蝕刻將要形成第一電極58的所有區來減小有效光發射區。通過如上所述調整與每個溝槽的距離和/或各溝槽之間的距離(參照圖5)，可期望在電流集中的區中提供額外電流分布效應。將絕緣層54布置在第一電極58下方可允許將形成第一電極58的金屬和絕緣層54設為ODR結構，從而顯著提高光提取效率。
可替換地，絕緣層54可為其中交替地堆疊了具有不同折射率的介電膜的DBR多層膜。如圖10所示，絕緣層54可為其中交替地堆疊了具有不同折射率的第一絕緣層54a和第二絕緣層54b的反射式結構。
可控制各個第一溝槽Ta之間的間距以在它們之間提供具有微尺寸的光發射區，并且通過微LED的效果可極大地增大光效率。
第二指形電極59b可沿著第二溝槽Tb以及第二溝槽Tb之間的第二導電半導體層55c的上表面布置。因此，第二指形電極59b可具有如圖9所示的彎曲形狀。絕緣層54可在第二溝槽Tb的內表面上延伸，以使得第一導電半導體層55a以及第二導電半導體層55c和有源層55b不被暴露。因此，即使第二指形電極59b沿著所述多個第二溝槽Tb的內表面形成，也可防止第二指形電極59b不期望地連接至第一導電半導體層55a和有源層55b。
在示例性實施例中，可在第二導電半導體層55c的上表面以及布置在第二溝槽Tb的由半導體堆疊件形成的內側表面和第二溝槽Tb的由第一導電半導體層55a的上表面形成的底表面上的絕緣層54上形成電流分布層57。第二指形電極59b可連接至第二溝槽Tb中的電流分布層57。在示例性實施例中，沿著所述多個第二溝槽Tb布置第二指形電極59b可允許第二指形電極59b布置在如第二溝槽Tb的底表面那樣的相對低的深度，從而提高光提取效率。
圖11是根據示例性實施例的LED的示意性平面圖。圖12是沿著圖11所示的LED的線X3-X3'截取的示意性剖視圖。
如圖11和圖12所示，與以上參照示例性實施例描述的LED 50相似，LED 50'可包括襯底51和布置在襯底51上的半導體堆疊件55。半導體堆疊件55可包括第一導電半導體層55a、有源層55b和第二導電半導體層55c。襯底51和半導體堆疊件55可包括設置在它們之間的緩沖層52。
LED 50'還可包括布置在第二導電半導體層55c上的電流分布層57'。絕緣層54'可在第二電極59’的至少一部分的下方布置在電流分布層57'上。
與上述示例性實施例相似，第一電極58可包括第一電極焊盤58a和從其對應地延伸的第一指形電極58b。半導體堆疊件55可包括用于第一指形電極58b的多個溝槽Ta。與圖8的第一溝槽Ta相似，溝槽Ta可穿過第二導電半導體層55c和有源層55b以允許第一導電半導體層55a的一些部分被暴露出來，并且可排列在第一指形電極58b的縱向上。
絕緣層54'可設置在第一電極58的下部和溝槽Ta的內側壁上。絕緣層54'可具有開口e，溝槽Ta的底表面可通過該開口e暴露出來，并且第一指形電極58b和第一導電半導體層55a可通過開口e在如參考符號C指示的部分處彼此連接。
第二電極59'可包括第二電極焊盤59a'和從其對應地延伸的第二指形電極59b'。如圖12所示，在示例性實施例中采用的第二電極59'可布置在絕緣層54'上。布置在第二電極焊盤59a'下方的絕緣層54'可用作電流阻擋層(CBL)。絕緣層54'可包括在第二指形電極59b'排列的方向上形成的多個開口O。在開口O中，第二指形電極59b'可連接至通過開口O暴露的電流分布層57'。各個開口O之間的間距及開口的面積的調整可允許第二指形電極59b'與電流分布層57'之間的接觸部分的區域和各個區域之間的間距得到控制。這樣，與溝槽Ta相似，使用絕緣層54'的開口O可允許有效地控制LED 50'中的電流分布。
可采用根據上述示例性實施例的LED作為各種應用中的光源。
圖13是采用以上參照各個示例性實施例描述的LED的LED封裝件400的剖視圖。
圖13所示的LED封裝件400可包括LED 402、安裝襯底410和包封件408。LED 402可布置在將通過布線W電連接至安裝襯底410的安裝襯底410上。安裝襯底410可包括襯底主體411、上電極413、下電極414和將上電極413連接至下電極414的貫通電極412。安裝襯底410可設為諸如印刷電路板(PCB)、金屬芯印刷電路板(MCPCB)、金屬印刷電路板(MPCB)或柔性印刷電路板(FPCB)的襯底，并且可按照各種形式應用安裝襯底410的結構。
包封件408可具有帶上凸表面的圓頂形透鏡結構，并且可通過引入不同的結構來調整發射的光的取向角。
圖14是采用以上參照各個示例性實施例描述的LED的LED封裝件500的剖視圖。
圖14所示的LED封裝件500可包括LED 402、封裝件主體502和一對引線框503。
LED 402可布置在引線框503上，并且LED 402的各個電極焊盤可按照倒裝芯片接合方式電連接至引線框503。例如，除引線框503之外，LED 402還可布置在不同的部分上，諸如布置在封裝件主體502上。封裝件主體502可具有杯形的凹槽部分，從而可增大光反射效率，并且包括透光材料的包封件508可形成在凹槽部分中，以包封LED402。
例如，包封件408和508可包含諸如熒光體和/或量子點的波長轉換材料。
熒光體可具有以下分子式和顏色：
黃色和綠色Y3Al5O12:Ce、黃色和綠色Tb3Al5O12:Ce以及黃色和綠色Lu3Al5O12:Ce(基于氧化物的)；黃色和綠色(Ba,Sr)2SiO4:Eu以及黃色和橙色(Ba,Sr)3SiO5:Ce(基于硅酸鹽的)；綠色β-SiAlON:Eu、黃色La3Si6N11:Ce、橙色α-SiAlON:Eu、紅色CaAlSiN3:Eu、紅色Sr2Si5N8:Eu、紅色SrSiAl4N7:Eu和紅色SrLiAl3N4:Eu(基于氮化物的)；Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y(0.5≤x≤3，0＜z＜0.3，0＜y≤4)-分子式(1),其中Ln可為選自IIIa族元素和稀土元素的至少一種元素，并且M可為選自Ca、Ba、Sr和Mg的至少一種元素；以及基于KSF的紅色K2SiF6:Mn4+、基于KSF的紅色K2TiF6:Mn4+、基于KSF的紅色NaYF4:Mn4+和基于KSF的紅色NaGdF4:Mn4+(基于氟化物的)。
另外，可使用量子點(QD)來替代熒光體或者與熒光體混合，以作為波長轉換材料。QD可根據其大小實現各種顏色，例如，當用作熒光體替代物時，可采用QD作為紅色或綠色熒光體。在使用QD的情況下，可實現窄半峰寬(例如，約35nm)。
波長轉換材料可按照被包含在包封件中的形式來實現。作為另外一種選擇，波長轉換材料可按照膜的形式被制造，并且可附著于諸如LED或者導光板的光學結構的表面。在這種情況下，波長轉換材料可容易地應用于厚度均勻的結構的期望部分。
波長轉換材料可用于諸如背光單元、顯示裝置和照明裝置的各種光源裝置中。圖15和圖16分別是根據示例性實施例的背光單元的剖視圖，并且圖17是根據示例性實施例的顯示裝置的分解透視圖。
參照圖15，背光單元1200可包括導光板1203和布置在導光板1203的表面上并且其上安裝有多個光源1201的電路板1202。反射層1204可布置在背光單元1200的導光板1203下方。
光源1201可將光輻射至導光板1203的表面，并且光可入射至導光板1203的內側上，以在導光板1203的上方反射。根據示例性實施例的背光裝置也可被稱作“側光式背光單元”。光源1201可包括上述LED或者包含上述LED以及波長轉換材料的LED封裝件。例如，光源1201可為LED封裝件400和/或500。
參照圖16，作為直下式背光單元的背光單元1500可包括波長轉換器1550、排列在波長轉換器1550下方的光源模塊1510和容納光源模塊1510的底部外殼1560。光源模塊1510還可包括PCB 1501和布置在PCB 1501的上表面上的多個光源1505。光源1505可為上述LED或者包括上述LED的LED封裝件。光源1505未使用波長轉換材料。
可根據光源1505的波長合適地選擇波長轉換器1550以發射白光。可將波長轉換器1550制造為分離的膜，或者可將其與諸如分離的光散射板之類的另一光學元件一體化。這樣，在示例性實施例中，波長轉換器1550可布置為與光源1505間隔開，從而降低由光源1505發射的熱導致的波長轉換器1550的可靠性的劣化。
圖17是根據示例性實施例的顯示裝置的示意分解透視圖。
參照圖17，顯示裝置2000可包括背光單元2200、一個或多個光學片材2300和諸如液晶顯示(LCD)面板的圖像顯示面板2400。
背光單元2200可包括底部外殼2210、反射器2220、導光板2240和設置在導光板2240的至少一個表面上的光源模塊2230。光源模塊2230可包括PCB 2001和光源2005。光源2005可為上述LED或者包括上述LED的LED封裝件。在示例性實施例中采用的光源2005可為布置在與發光表面相鄰的表面上的側光式發光裝置。根據示例性實施例，背光單元2200可包括分別在圖15和圖16中所示的背光單元1200和1500中的任一個。
光學片材2300可布置在導光板2240與圖像顯示面板2400之間，并且可包括諸如散射片材、棱鏡片材和保護片材的各種片材。
圖像顯示面板2400可利用通過光學片材2300發射的光顯示圖像。圖像顯示面板2400可包括陣列基板2420、液晶層2430和濾色器基板2440。陣列基板2420可包括布置在矩陣中的像素電極、將驅動電壓施加至像素電極的薄膜晶體管和操作薄膜晶體管的信號線。濾色器基板2440可包括透明襯底、濾色器和公共電極。濾色器可包括使背光單元2200發射的白光中的特定波長的光選擇性地通過的濾波器。液晶層2430可被像素電極與公共電極之間產生的電場重排，以調整透射率。可對透射率經調整的光進行投射，以經濾色器基板2440的濾色器來顯示圖像。圖像顯示面板2400還可包括用于處理圖像信號的驅動電路單元等。
圖18是采用根據示例性實施例的LED的LED燈的分解透視圖。
參照圖18，照明裝置4300可包括插接座4210、電源4220、散熱器4230和光源模塊4240。根據示例性實施例，光源模塊4240可包括LED陣列，并且電源4220可包括LED驅動器。
插接座4210可被構造為替代現有技術的照明裝置的插接座。供應至照明裝置4300的電力可經插接座4210而施加。如圖18所示，電源4220可通過第一電源4221和第二電源4222以分離方式連接。散熱器4230可包括內部散熱器4231和外部散熱器4232。內部散熱器4231可直接連接至光源模塊4240和/或電源4220。這樣，可允許熱傳遞至外部散熱器4232。
光源模塊4240可從電源4220接收電力，以將光發射至光學單元4330。光源模塊4240可包括光源4241、電路板4242和控制器4243，并且控制器4243可存儲光源4241的驅動信息。光源4241可為上述LED或者包括上述LED的LED封裝件。
可將反射器4310布置在光源模塊4240上方，并且可通過將光源4241發射的光均勻地散布至反射器4310的側部和后部來減少眩光。另外，可將通信模塊4320布置在反射器4310上，并且可執行家庭網絡通信。例如，通信模塊4320可為利用Wi-Fi或者光保真(Li-Fi)的無線通信模塊，并且可通過智能電話或者無線控制器控制安裝在家中或周圍的照明裝置的開/關功能和亮度。此外，使用利用安裝在住宅、商場或工業場地中和周圍的照明裝置的可見光波長的Li-Fi通信模塊可控制諸如TV、冰箱、空調、門鎖的電器，或者可控制車輛。反射器4310和通信模塊4320可由光學單元4330覆蓋。
如上所述，根據示例性實施例，可通過形成多個溝槽而不蝕刻其中將要形成第一電極(例如，n型電極)的所有區來減小有效光發射區。通過調整這種溝槽之間的間距，可期望在電流集中的區中提供額外的電流分布效果。將絕緣層布置在第一電極下方可允許形成第一電極的金屬和絕緣層作為ODR結構提供，從而顯著提高光提取效率。
可將各個溝槽之間的間距控制為在它們之間提供具有微尺寸的光發射區，并且可通過微LED的效果極大地增大光效率。
根據示例性實施例，可將n型電極布置在溝槽區上方，以改進電流分布和光提取效率，同時最小化由n型電極(指形電極)導致的有源區的損失。結果，減小了有源層去除區，從而增大了光發射區。
另外，可通過控制溝槽的排列間距和每一個溝槽中n型電極與第一導電半導體層之間的接觸面積來降低電流集中效應。
溝槽之間的區可用作微LED，其提供了光效率的提高。
以上示例性實施例和優點僅是示例性的，并且不應理解為限制。當前教導可容易地應用于其它類型的設備。另外，示例性實施例的描述旨在是示出性的，而不是限制權利要求的范圍，并且許多替代形式、修改形式和變型形式對于本領域技術人員將是清楚的。
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