專利名稱：發(fā)光器件及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明實施方案涉;sjL光器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來，對使用LED(發(fā)光器件)作為發(fā)光器件的設備進行了積極研究。
LED利用化合物半導體的特性將電信號轉(zhuǎn)化為光信號。LED包括在 襯底上堆疊的第一導電半導體層、有源層和第二導電半導體層。當LED 通電時，有源層發(fā)出光。
第一導電半導體層可以是N型半導體層，第二導電半導體層可以是P 型半導體層，反之亦然。
由于LED會枕良向偏壓或ESD(靜電放電)電流所破壞，所以在LED 的封裝工藝中，在LED上安裝用于保護LED免受反向偏壓或ESD電流 影響的器件。
例如，適當?shù)仄ヅ浞€(wěn)壓二極管(Zener diode)，以防止LED波良向 偏壓或ESD電流破壞。
然而，由于LED封裝的尺寸變小，在LED封裝中安裝穩(wěn)壓二極管可 能難以進行并且這種封裝工藝所需要的成本可能增加
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明實施方案提供一種發(fā)光器件及其制造方法。
本發(fā)明實施方案提供一種包括保護裝置和LED的發(fā)光器件及其制造 方法。
本發(fā)明實施方案提供一種具有高度集成的保護裝置和LED的發(fā)光器 件及其制造方法。
技術(shù)方案
根據(jù)一個實施方案， 一種發(fā)光器件包括第一導電半導體層；在第一 導電半導體層上的有源層；在有源層上的第二導電半導體層，其中第二導電半導體層包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；在第二導電半導體層的第二區(qū)域上 的第三導電半導體層；電連接第一導電半導體層與第二區(qū)域的第二導電半 導體層的第一電M;和電連接第二導電半導體層與第三導電半導體層的 第二電極層。
根據(jù)一個實施方案， 一種發(fā)光器件包括襯底；在襯底的第一區(qū)域上 的包括第一導電半導體層、有源層和第二導電半導體層的LED區(qū)域；和 在襯底的第二區(qū)域上的包括第二導電半導體層和第三導電半導體層的保 護裝置區(qū)域。
才艮據(jù)一個實施方案， 一種制逸良光器件的方法包括形成第一導電半 導體層、有源層和第二導電半導體層；在第二導電半導體層的至少一部分 上形成第三導電半導體層；和通過蝕刻工藝選擇性地蝕刻第 一導電半導體 層、有源層和第二導電半導體層以及在經(jīng)蝕刻的部分中形成絕緣層，由此 分為包括第一導電半導體層、有源層和第二導電半導體層的第一區(qū)域以及 包括第二和第三導電半導體層的第二區(qū)域。
有益效果
本發(fā)明實施方案可提供一種發(fā)光器件及其制造方法。
本發(fā)明實施方案可提供一種包括保護裝置和LED的發(fā)光器件及其制 造方法。
本發(fā)明實施方案可提供一種具有高度集成的保護裝置和LED的發(fā)光 器件及其制造方法。


圖l是顯示根據(jù)一個實施方案的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的截面圖2和3是說明根據(jù)一個實施方案的發(fā)光器件的操作的截面圖；和
圖4至13是說明根據(jù)一個實施方案制造發(fā)光器件的方法的截面圖。
具體實施例方式
以下，將參照附圖描述根據(jù)一個實施方案的發(fā)光器件及其制造方法。 以下實施方案僅僅用于說明性的目的。本發(fā)明要求保護的范圍不限于此。
在實施方案的描述中，應理解的是，當層(或膜)、區(qū)域、圖案或結(jié) 構(gòu)被稱為在另一襯底、另一層(或膜)、另一區(qū)域、另一墊或另一圖案的 "上方"或"下方"時，其可以"直接地"或"間接地"位于其它的襯底、層(或膜)、區(qū)域、墊、或圖案的上方，或者也可存在一個或多個中間層。
此外，出于清楚說明的目的，可簡化或放大附圖中所示的層的厚度或 尺寸。此外，每個元件的尺寸可從其實際尺寸進行縮小或者放大。
圖l是顯示根據(jù)實施方案的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
參照圖l，根據(jù)該實施方案的發(fā)光器件包括襯底IIO、緩沖層112、 第一導電半導體層120、有源層130、第二導電半導體層140、勢壘層150、 歐姆電極層170、第一電極層l卯、第二電極層180、絕緣層160、和第三 導電半導體層152。
根據(jù)實施方案的發(fā)光器件可通過絕緣層160分為LED區(qū)域10和保護 裝置區(qū)域20。在圖1中，排列在絕緣層160左側(cè)的層適合執(zhí)行產(chǎn)生光的 LED功能，排列在絕緣層160右側(cè)的層適合執(zhí)行ESD保護裝置的功能。
具體而言，當對第一和第二電極層190和180施加正向偏壓時，包括 第一導電半導體層120、有源層130和第二導電半導體層140的LED區(qū)域 10通過結(jié)合電子和空穴來執(zhí)行有源層130發(fā)光的LED功能。
此外，當對第一和第二電極層190和180施加反向偏壓時，包括第二 和第三導電半導體層140和152的保護裝置區(qū)域20通過4I:供電流流動通道 來執(zhí)行ESD保護裝置的功能。
第一電極層l卯與LED區(qū)域10的第一導電半導體層120和保護裝置 區(qū)域20的第二導電半導體層140電連接。第二電極層180通過歐姆電極層 170與LED區(qū)域10的第二導電半導體層140和保護裝置區(qū)域20的第三導 電半導體層152電連接。
根據(jù)一個實施方案的發(fā)光器件包括在一個襯底110上的執(zhí)行LED功 能的層和執(zhí)行保護裝置功能的層。此外，根據(jù)一個實施方案的發(fā)光器件包 括在一個緩沖層112上的執(zhí)行LED功能的層和執(zhí)行保護裝置功能的層。 此外，根據(jù)一個實施方案的發(fā)光器件包括在第一導電半導體層120上的 執(zhí)行保護裝置功能的層。
根據(jù)實施方案的發(fā)光器件，LED和保護裝置可在小區(qū)域中形成，通過 將LED與保護裝置一起進行制造可簡化制造工藝。此外，可簡單地實現(xiàn) LED和保護裝置之間的電連接，并且可容易地實施封裝工藝。
根據(jù)一個實施方案的發(fā)光器件，通過絕緣層160使得執(zhí)行LED功能的 的LED區(qū)域10的一些層與執(zhí)行保護裝置功能的保護裝置區(qū)域20的一些
7層電隔離。LED區(qū)域10和保護裝置區(qū)域20的一些層具有接觸絕緣層160 的側(cè)面，并且導電層在絕緣層160上方和下方排列對齊。例如，歐姆電極 層170在絕緣層160上方排列對齊，第一導電半導體層120在絕緣層160 下方排列對齊。
如上所述，通過絕緣層160將發(fā)光器件分為LED區(qū)域10和保護裝置 區(qū)域20，使得LED區(qū)域10和保護裝置區(qū)域20的層，即LED和保護裝置， 可形成在小區(qū)域中。此外，在LED制造工藝中增加一個工藝步驟，以使 LED可與保護裝置一起形成。
在LED區(qū)域10的至少一部分中，第一導電半導體層120、有源層130 和第二導電半導體層140垂直排列對齊;在保護裝置區(qū)域20的至少一部分 中，第二和第三導電半導體層140和152垂直排列對齊。
同時，例如，襯底110可包括選自A1203、 Si、 SiC、 GaAs、 ZnO和 MgO中的至少一種。
緩沖層112減小襯底110的晶格常數(shù)和層疊在襯底110上的氮化物半 導體層的晶格常數(shù)之間的差異。例如，緩沖層112可具有例如AlInN/GaN、 InxGa^N/GaN或AlJiiyGaLx-yN/InxGai-xN/GaN的堆疊結(jié)構(gòu)。此外，在緩 沖層112和第一導電半i體層120之間也可形成未摻雜的GaN層。
第一導電半導體層120可包括含第一導電雜質(zhì)的氮化物半導體層。例 如，第一導電雜質(zhì)可包括N型雜質(zhì)。
有源層130可具有單量子阱或多量子阱結(jié)構(gòu)。例如，有源層130可具 有InGaN阱層和GaN勢壘層的堆疊結(jié)構(gòu)。
第二導電半導體層140可包括含第二導電雜質(zhì)的氮化物半導體層。例 如，第二導電雜質(zhì)可包括P型雜質(zhì)。
當對發(fā)光器件施加超過預定電壓的電壓時，阻擋層150允許電流通過 隧道現(xiàn)象流動。阻擋層150可選擇性地形成。根據(jù)另一實施方案，第二導 電半導體層140可直接與歐姆電極層170接觸。例如，阻擋層150可包括 InGaN層或第一導電半導體層并具有IOA至30A的薄的厚度。
歐姆電極層170可包括透明的電極層。例如，歐姆電極層170可包括 ITO、 ZnO、 RuOx、 TiOx或IrOx中的至少一種。
絕緣層160包括絕緣材料。例如，絕緣層160可包括氧化物層。絕緣 層160的至少一部分被第一導電半導體層120所包圍。絕緣層160與有源
8層130和第二導電半導體層140接觸。
第三導電半導體層152可包括含第三導電雜質(zhì)的氮化物半導體層。第 三導電半導體層152可包含與第一導電半導體層120中相同的雜質(zhì)。例如， 第三導電雜質(zhì)可包括N型雜質(zhì)，第三導電半導體層152可包括InGaN層。 第三導電半導體層152可具有1000A至3000A的厚度。第三導電半導體層 152可與絕緣層160接觸。
第一和第二電極層l卯和180例如可包括Ti、 Cr、 Ni、 Al、 Pt或Au 中的至少一種。
圖2和3是說明根據(jù)實施方案的發(fā)光器件的操作的截面圖。
參照圖2，如果對根據(jù)實施方案的發(fā)光器件施加正向偏壓，則電流以 第一方向II流過LED區(qū)域IO。此時，電流不流過保護裝置區(qū)域20。因此， 光從LED區(qū)域10的有源層130發(fā)出，使得LED正常運行。
參照圖3，如果由于ESD等而對根據(jù)實施方案的發(fā)光器件施加反向偏 壓，則電流以第二方向12流過保護裝置區(qū)域20。此時，電流不流過LED 區(qū)域10。因此，可防止LED被施加到LED區(qū)域10的反向偏壓所破壞。
圖4至13是說明根據(jù)實施方案制造發(fā)光器件的方法的截面圖。
參照圖4，在襯底110上順序形成緩沖層112、第一導電半導體層120、 有源層130、第二導電半導體層140和阻擋層150。
襯底110可包括選自A1203、 Si、 SiC、 GaAs、 ZnO和MgO中的至少 一種。
在，可通過向其中設置有襯底110的腔室中提供3 x 105摩爾每分鐘的 TMGa和TMIn以及3 x 106摩爾每分鐘的TMA1以及與氫氣和氨氣而在該 腔室中生長緩沖層112。
在緩沖層112和第一導電半導體層120之間可形成未摻雜的GaN層。
可通過提供含N型雜質(zhì)例如Si的SiH4、NH3(3.7xl(^摩爾/分鐘)和 TMGa( 1.2 x 10-4摩爾/分鐘)，在緩沖層112上形成第一導電半導體層120。
可通過MOCVD (金屬有機化學氣相沉積)方法，在提供TMGa和 TMIn時，于氮氣氛中在第一導電半導體層120上生長有源層130。
可通過使用氫作為載氣，提供TMGa(7xl(^摩爾/分鐘)、TMA1(2.6 x 105摩爾/分鐘)/(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)s} (5.2 x l(r7摩爾/分鐘)和NH3 (2.2 x 10"摩爾/分鐘)而在有源層130上生長第二導電半導體層140。
可通過提^^ N型雜質(zhì)例如Si的SiH4、 NHs和TMGa，在第二導電 半導體層140上形成阻擋層150。
參照圖5，在阻擋層150上形成第一掩模層A。可使用S沮4和02以 Si02薄膜的形式形成第一掩模層A。然后，通過光刻工藝選擇性地移除第 一掩模層A的一部分以暴露出阻擋層150的一部分。
參照圖6，在暴露的阻擋層150上形成第三導電半導體層152。第三導 電半導體層152例如包括InGaN層作為含N型雜質(zhì)的半導體層。
參照圖7，在形成第三導電半導體層152之后，移除第一掩模層A。
參照圖8至10，在阻擋層150和第三導電半導體層152上選擇性地形 成第二掩模層B。然后，利用第二掩模層B作為4^模，通過蝕刻工藝選擇 性地移除第一導電半導體層120、有源層130、第二導電半導體層140、阻 擋層150和第三導電半導體層152。然后，移除第二4^模層B。
參照圖11，在通過蝕刻工藝形成的區(qū)域的一部分中選擇性地形成絕緣 層160。通過絕緣層160 4吏有源層130、第二導電半導體層140、阻擋層150 和第三導電半導體層152電隔離。
參照圖12，在阻擋層150、絕緣層160和第三導電半導體層152上形 成歐姆電極層170。
參照圖13,形成與第一導電半導體層120、有源層130和第二導電半 導體層140電連接的第一電極層190。然后，在歐姆電極層170上形成第 二電極層180。
這樣，可制造根據(jù)實施方案的發(fā)光器件。根據(jù)上述實施方案的發(fā)光器 件的制造方法僅僅是說明性的，本發(fā)明的范圍不限于此。
盡管已經(jīng)參照許多說明性的實施方案描述了本發(fā)明，但是應該理解本 領域技術(shù)人員可以設計出許多其它的變化方案和實施方案，這些也在本公 開內(nèi)容的原理的精神和范圍內(nèi)。
工業(yè)實用性
本發(fā)明實施方案可用于發(fā)光器件。
權(quán)利要求
1.一種發(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有源層；在所述有源層上的第二導電半導體層，所述第二導電半導體層包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；在所述第二導電半導體層的第二區(qū)域上的第三導電半導體層；電連接所述第一導電半導體層與所述第二區(qū)域的第二導電半導體層的第一電極層；和電連接所述第二導電半導體層與所述第三導電半導體層的第二電極層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，包括使所述第二區(qū)域的第二導電半 導體層與所述第一區(qū)域的第二導電半導體層電隔離的絕緣層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，包括在所述第二導電半導體層和所 述笫三導電半導體層上的歐姆電極層，其中所述歐姆電極層與所述第二電 極層電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，包括在所述第二導電半導體層和所 述歐姆電極層之間形成的阻擋層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其中所述阻擋層包含第一導電雜質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，包括保護裝置，所述保護裝置包括 所述笫二區(qū)域的第二導電半導體層和所述第三導電半導體層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光器件，其中所述絕緣層的一部分被所述第 一導電半導體層所包圍。
8. —種發(fā)光器件，包括襯底；在所述襯底的第一區(qū)域上的包括第一導電半導體層、有源層和第二導 電半導體層的LED區(qū)域；和在所述襯底的第二區(qū)域上的包括所述第二導電半導體層和第三導電半 導體層的保護裝置區(qū)域.
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，包括使所述LED區(qū)域與所述保護裝 置區(qū)域隔離的絕緣層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，其中所述LED區(qū)域和所述保護裝置 區(qū)域形成在一個襯底上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，包括在所述襯底和所述LED區(qū)域 之間以及在所述襯底和所述保護裝置區(qū)域之間形成的緩沖層，其中所述 LED區(qū)域和所述保護裝置區(qū)域形成在一個緩沖層上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，其中在所述LED區(qū)域的所述第一導 電半導體層上形成所述保護裝置區(qū)域。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，包括與所述LED區(qū)域的第一導電半導體層和所述保護裝置區(qū)域的第二導 電半導體層電連接的第一電極層；和與所述LED區(qū)域的第二導電半導體層和所述保護裝置區(qū)域的第三導 電半導體層電連接的第二電極層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，包括在所述LED區(qū)域的第二導電半 導體層上的阻擋層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，其中所述第一和第三導電半導體層 包含N型雜質(zhì)，所述第二導電半導體層包含P型雜質(zhì)。
16. —種制逸義光器件的方法，所述方法包括 形成第一導電半導體層、有源層和第二導電半導體層； 在所述第二導電半導體層的至少一部分上形成第三導電半導體層；和 通過蝕刻工藝選擇性地蝕刻所述第 一導電半導體層、所述有源層和所述第二導電半導體層以及在經(jīng)蝕刻的部分中形成絕緣層，由此分為包括 所述第 一導電半導體層、所述有源層和所述第二導電半導體層的第 一 區(qū)域 以及包括所述第二和第三導電半導體層的笫二區(qū)域。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括使所述第二區(qū)域的第二導電半導體層與所述第 一導電半導體層電連 接；和使所述第一區(qū)域的第二導電半導體層與所述第三導電半導體層電連接。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中通過蝕刻工藝，蝕刻所述第二導電 半導體層上的所述第三導電半導體層的一部分。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述絕緣層與所述第一導電半導體層、所述有源層和所述第二導電半導體層接觸。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在一個襯底上實施形成所述第一導 電半導體層、所述有源層和所述第二導電半導體層的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光器件。所述發(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有源層；在有源層上的第二導電半導體層，第二導電半導體層包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；在第二導電半導體層的第二區(qū)域上的第三導電半導體層；電連接第一導電半導體層與第二區(qū)域的第二導電半導體層的第一電極層；和電連接第二導電半導體層與第三導電半導體層的第二電極層。
文檔編號H01L33/00GK101584054SQ200880002109
公開日2009年11月18日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月2日
發(fā)明者樸炯兆 申請人:Lg伊諾特有限公司