半導體發光器件及其製造方法與流程

2023-12-02 20:55:46 6

本申請要求於2015年8月3日提交至韓國知識產權局的韓國專利申請第10-2015-0109489號的優先權，其全部公開內容通過引用合併於此。

技術領域

符合本發明構思的方法、設備、裝置和製造產品涉及半導體發光器件及其製造方法。

背景技術：

半導體發光器件在被施加電流時通過電子和空穴的複合而發光。半導體發光器件已經由於諸如低功耗、高亮度、小型化等許多積極屬性而被廣泛使用。具體地，在開發了基於氮化物的發光器件之後，其實用範圍進一步擴大。因此，半導體發光器件已用於背光單元、家庭照明裝置、汽車照明裝置等中。

隨著半導體發光器件的用途增加，其實用範圍已擴展到光源領域，例如，高電流/高輸出光源領域。因此，隨著半導體發光器件用在高電流/高輸出領域中，在現有技術中一直針對改善其發光效率進行研究。具體地，已經提出了包括反射器的半導體發光器件及其製造技術以改善外部光提取效率。

技術實現要素：

本發明構思的一個方面可提供一種具有改善的光特性的半導體發光器件及其製造方法。

根據示例性實施例的一個方面，提供了一種製造半導體發光器件的方法，所述方法包括步驟：在襯底上形成下部半導體層的第一區；使用在形成所述第一區時使用的至少一種氣體，在已執行形成所述第一區的處理的腔室中原位地對所述第一區的上表面進行刻蝕；在所述第一區上形成下部半導體層的第二區；在下部半導體層上形成有源層；以及在有源層上形成上部半導體層。

所述至少一種氣體可為在形成所述第一區時使用的載氣。

所述至少一種氣體可為氫氣(H2)。

刻蝕所述第一區的上表面時，可在所述第一區的上表面上形成凹凸部分。

所述第二區可形成為具有平坦上表面並同時填充所述凹凸部分。

所述第二區可形成為具有平坦上表面並同時在所述凹凸部分上形成空隙。

可在腔室內原位地執行形成所述第一區的步驟、刻蝕所述第一區的上表面的步驟以及形成所述第二區的步驟。

可使用相同的材料來形成所述第一區和所述第二區的鄰近於所述第一區與所述第二區之間的界面的部分。

所述第一區的刻蝕後的上表面可為由氮化鋁形成的層。

在刻蝕所述第一區的上表面的步驟中，可阻擋用於形成氮化鋁的氮化物源氣流入。

可在約1150℃至約1250℃的溫度下形成所述第一區和所述第二區。

腔室可為用於金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)的腔室。

下部半導體層可包括順序地設置在襯底上的緩衝層和第一導電類型半導體層。

所述第一區可由所述緩衝層的一部分形成。

所述第一區可包括緩衝層和第一導電類型半導體層的一部分。

下部半導體層還可包括設置在緩衝層與第一導電類型半導體層之間的超晶格層。

根據示例性實施例的另一方面，提供了一種製造半導體發光器件的方法，所述方法包括步驟：在襯底上形成下部半導體層的第一區；使用在形成所述第一區時使用的至少一種氣體來刻蝕所述第一區的一部分；在所述第一區上形成下部半導體層的第二區；在下部半導體層上形成有源層；以及在有源層上形成上部半導體層。

可使用單件設備原位地進行形成所述第一區的步驟和刻蝕所述第一區的一部分的步驟。

所述第二區可形成為具有平坦上表面。

所述第一區可為氮化鋁(AlN)層，並且所述至少一種氣體可包括氫氣(H2)。

根據另一示例性實施例的一個方面，提供了一種半導體發光器件，其包括：襯底；下部半導體層，其設置在襯底上並且包括第一區和設置在所述第一區上的第二區；有源層，其設置在下部半導體層上；以及上部半導體層，其設置在有源層上。所述第一區與所述第二區之間的界面可為非平坦表面，並且分別位於所述界面下方和上方的所述第一區和所述第二區可由相同的材料形成。

下部半導體層可包括順序地設置在襯底上的緩衝層和第一導電類型半導體層，並且所述非平坦表面可位於第一導電類型半導體層中。

下部半導體層可包括順序地設置在襯底上的緩衝層和第一導電類型半導體層，並且所述非平坦表面可以是緩衝層與第一導電類型半導體層之間的界面。

所述非平坦表面可包括空隙。

所述空隙可沿所述第一區和所述第二區的晶面形成。

根據另一示例性實施例的一個方面，提供了一種製造半導體發光器件的方法，所述半導體發光器件包括多個半導體層，所述方法包括步驟：在製造過程期間，刻蝕所述多個半導體層中的兩個半導體層之間的接觸界面，以在所述界面處形成非平坦表面，所述非平坦表面防止隨後在製造過程中設置的各半導體層中的穿透位錯和/或裂紋；以及在所述多個半導體層上形成有源層。

在製造過程期間，所述多個半導體層可形成在襯底上，並且可由不同的材料形成襯底和所述多個半導體層中的接觸襯底的半導體層。

所述非平坦表面可包括凹凸部分。

所述非平坦表面可包括多個空隙，或者除凹凸部分外還包括多個空隙。

附圖說明

根據下面結合附圖的詳細描述，將更加清楚地理解上述和/或其他方面，在附圖中：

圖1為根據示例性實施例的半導體發光器件的示意性截面圖；

圖2至圖4為根據示例性實施例的半導體發光器件的示意性截面圖；

圖5為示出根據示例性實施例的半導體發光器件的特性的部分截面圖；

圖6和圖7為示出根據示例性實施例的半導體發光器件特性的圖表；

圖8A和圖8B為示出根據示例性實施例的半導體發光器件特性的圖像；

圖9A至圖9F為示意性地示出製造根據示例性實施例的半導體發光器件的各個處理的截面圖；

圖10為示出製造根據示例性實施例的半導體發光器件的方法的流程圖；

圖11A和圖11B為示意性地示出製造根據示例性實施例的半導體發光器件的方法的各個處理的截面圖；

圖12和圖13為示出半導體發光器件的示例性實施例的截面圖；

圖14至圖16示出了將根據示例性實施例的半導體發光器件應用於各種封裝件的示例；

圖17A和圖17B為根據示例性實施例示出白光源模塊的示意圖；

圖18示出了對可應用於根據示例性實施例的半導體發光器件封裝件的波長轉換材料進行示意的CIE 1931色彩空間色度圖；

圖19為根據示例性實施例的背光的示意性透視圖；

圖20為根據示例性實施例的背光的示意性截面圖；

圖21為示意性地示出根據示例性實施例的包括通信模塊的燈的分解透視圖；

圖22為示意性地示出根據示例性實施例的條形燈的分解透視圖；

圖23為示出室內照明控制網絡系統的示意圖；

圖24示出了應用於開放空間的網絡系統的示例性實施例；以及

圖25為示出照明燈具的智能引擎與移動裝置之間通過可見光無線通信的通信操作的框圖。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖來描述示例性實施例。

然而，本發明構思可以以很多不同形式實施並且不應理解為限於本文闡述的特定示例性實施例。相反，提供這些示例性實施例是為了使本公開是徹底和完整的，並且向本領域技術人員充分傳達本公開的範圍。

應當理解，在整個說明書中，當諸如層、區域或晶圓(襯底)的某個元件被稱為「位於」另一元件「上」、「連接至」或「耦接至」另一元件時，其可以直接「位於」所述另一元件「上」、直接「連接至」或「耦接至」所述另一元件，或者其間也可以存在一個或多個中間元件。相反，當一個元件被稱為「直接位於」另一元件「上」、「直接連接至」或「直接耦接至」另一元件時，其間可不存在中間元件或中間層。相同的附圖標記始終表示相同的元件。如本文使用的那樣，術語「和/或」包括相關所列項目中的一個或多個的任何及全部組合。

應當清楚的是，雖然本文可以使用術語「第一」、「第二」、「第三」等來描述各種構件、組件、區域、層和/或部分，但是這些構件、組件、區域、層和/或部分不應受到這些術語的限制。這些術語僅用於區分一個構件、組件、區域、層或部分與另一個區域、層或部分。因此，下面討論的「第一」構件、「第一」組件、「第一」區域、「第一」層或「第一」部分可以被稱作「第二」構件、「第二」組件、「第二」區域、「第二」層或「第二」部分，而不脫離各示例實施例的教導。

為便於描述，本文可以使用諸如「在……之上」、「上部」、「在……之下」和「下部」等空間相對術語來描述如圖所示的一個元件與另一個(一些)元件的關係。應當理解，這些空間相對術語旨在涵蓋使用中或操作中的器件除圖中示出的取向以外的不同取向。例如，如果圖中的器件被翻轉，則描述為「在」其他元件「之上」或「上部」的元件會取向為「在」其他元件或特徵「之下」或「下部」。因此，術語「在……之上」可以涵蓋「在……之上」和「在……之下」兩種取向，取決於附圖的具體方向。器件可以另外取向(旋轉90度或其他取向)並且相應地解釋本文使用的空間相對描述詞。

本文使用的術語僅僅是為了描述具體示例性實施例的目的，並且並不旨在限制本發明構思。如本文使用的那樣，單數形式「一個」、「一」和「該」旨在同樣包括複數形式，除非上下文另外明確表示。還應當理解，若在本說明書中使用術語「包括」、「包括……的」、「包含」和/或「包含……的」，則這些術語表示存在所述特徵、整體、步驟、操作、構件、元件和/或它們的組合，但並不排除存在或增加一個或多個其他特徵、整體、步驟、操作、構件、元件和/或它們的組合。

在下文中，將參照示出本發明構思的實施例的示意性示圖來描述本發明構思的各示例性實施例。在附圖中，例如，可估計所示出的形狀由於製造技術和/或公差而導致的修改。因此，本發明構思的各示例性實施例不應理解為限於本文示出的區域的特定形狀，例如，應包括由製造導致的形狀的變化。下面的各示例性實施例也可以由一個實施例或其組合構成。

下面描述的本發明構思的內容可具有各種不同的配置並本文僅提出必要的配置，但其不限於此。

圖1為根據示例性實施例的半導體發光器件的示意性截面圖。

參照圖1，半導體發光器件100可包括襯底101、設置在襯底101上的緩衝層110、超晶格層120、第一導電類型半導體層130、有源層140以及第二導電類型半導體層150。半導體發光器件100還可包括第一電極160和第二電極170作為電極結構。

襯底101可提供為半導體生長襯底。襯底101可使用諸如藍寶石、矽(Si)、SiC、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2、GaN等絕緣、導電或半導體材料形成。在這種情況下，藍寶石可以是具有Hexa-Rhombo R3c對稱性的晶體，可分別在c軸和a軸方向上具有和的晶格常數，並且可具有C(0001)面、A(11-20)面、R(1-102)面等。在這種情況下，因為C面比較有助於氮化物薄膜的生長並且在較高溫度下穩定，所以藍寶石可主要用於氮化物半導體的生長襯底。

雖然未在圖中示出，但是多個凹凸部分可形成在襯底101的生長表面上，例如，各半導體層的生長表面。通過諸如凹凸部分這樣的結構，可以改善設置在凹凸部分上的半導體層的發光效率和結晶度等。

緩衝層110可設置在襯底101上，並且可以是用於改善形成在緩衝層110上的第一導電類型半導體層130、有源層140和第二導電類型半導體層150的結晶度的層。緩衝層110可包括第一緩衝層112和第二緩衝層114。

第一緩衝層112與第二緩衝層114之間的界面可以是非平坦表面，其上形成有凹凸部分RI，如圖1和圖1中的小圖所示。可通過刻蝕第一緩衝層112的一部分來形成具有粗糙度的非平坦表面並且在其上形成第二緩衝層114來形成凹凸部分RI。將在下文參照圖9B和圖9C更詳細地描述對非平坦表面的刻蝕。凹凸部分RI的尺寸、形狀、排列等不限於圖中示出的那些，並且可有各種變化。第一緩衝層112和第二緩衝層114可彼此接觸，在第一緩衝層112和第二緩衝層114之間的其上形成有凹凸部分RI的界面上沒有間隙。緩衝層110的上表面110u(例如第二緩衝層114的上表面110u)可以是平坦表面。為了使第二緩衝層114在形成在凹凸部分RI上的同時具有平坦的上表面，可控制第二緩衝層114的生長期間的工藝條件。

例如，緩衝層110可由無摻雜生長的氮化鋁鎵(AlxGa1-xN，0＜x≤1)形成。第一緩衝層112和第二緩衝層114可具有相同的組成或不同的組成。例如，第一緩衝層112和第二緩衝層114可均為AlN層，或者第一緩衝層112可以是AlN層，第二緩衝層114可以是AlGaN層。

第一緩衝層112可具有第一厚度T1，第二緩衝層114可具有第二厚度T2。在一些示例性實施例中，第一厚度T1可大於第二厚度T2，但不限於此。第一厚度T1和第二厚度T2可分別在數百納米至幾微米的範圍內，例如，約500nm至約10μm。

超晶格層120可以是這樣的層，在其中交替地堆疊了具有不同水平的帶隙能的多個層。形成超晶格層120的多個層可分別具有InxAlyGa(1-x-y)N(0≤x≤1,0≤y≤1，0≤x+y≤1)的組成，並且還可包括n型雜質。例如，超晶格層120可具有基於GaN/InGaN的、基於AlGaN/GaN或基於AlGaN/GaN/InGaN的多層重疊結構。形成超晶格層120的多個層中的每一層可具有例如約1nm至約500nm的厚度。

在超晶格層120由多個層形成的情況下，由於具有不同水平的帶隙能的多個層的不連續的能帶，從而在多個層之間的界面上可形成二維電子氣層。因此，當向二維電子氣層施加電壓時，可產生穿過二維電子氣層的隧穿現象。因此，可改善設置在超晶格層120上的第一導電類型半導體層130的熔覆效應，並且可確保較高的載流子遷移率，以改善電流擴散效果。根據一些示例實施例也可省略該超晶格層120。

第一導電類型半導體層130和第二導電類型半導體層150可分別為摻雜有n型雜質和p型雜質的半導體，但不限於此。例如，第一導電類型半導體層130和第二導電類型半導體層150可分別為p型半導體和n型半導體。第一導電類型半導體層130和第二導電類型半導體層150可為(例如，由具有AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1，0≤x+y≤1)的組成的材料形成的)氮化物半導體。雖然第一導電類型半導體層130和第二導電類型半導體層150可分別為單層，但是第一導電類型半導體層130和第二導電類型半導體層150也可包括例如在摻雜濃度、組成等上具有不同特性的多個層。除氮化物半導體之外，可使用基於AlInGaP或AlInGaAs的半導體來形成第一導電類型半導體層130和第二導電類型半導體層150。在一些示例性實施例中，第一導電類型半導體層130可以是例如摻雜有矽(Si)或碳(C)的n型氮化鎵(n型GaN)層，第二導電類型半導體層150可以是例如摻雜有鎂(Mg)或鋅(Zn)的p型氮化鎵(p型GaN)層。

有源層140可設置在第一導電類型半導體層130與第二導電類型半導體層150之間，以通過電子和空穴的複合來發出具有一定能量的光。該能量的大小可預先確定。有源層140可以是由諸如氮化銦鎵(InGaN)等單一材料形成的層，但可具有單量子阱(SQW)結構或者量子阱層和量子勢壘層交替地設置的多量子阱(MQW)結構，例如，在氮化物半導體情況下的GaN/InGaN結構。

例如，當有源層140包括InGaN時，可增加銦(In)的含量以減少由晶格失配引起的晶體缺陷並提高半導體發光器件100的內部量子效率。可根據有源層140中的銦(In)含量來調節發光波長。

當在緩衝層110(其為在生長有源層140之前形成的下部半導體層的一部分)中形成凹凸部分RI時，可減小施加於有源層140的應力，並且還可減小有源層140中的穿透位錯(threading dislocation)密度。因此，有源層140可具有改善的結晶度，並且可改善半導體發光器件100的光特性。

第一電極160和第二電極170可分別設置在第一導電類型半導體層130和第二導電類型半導體層150上以相互電連接。第一電極160和第二電極170可為由導電材料形成的單層或多層結構。

例如，第一電極160和第二電極170可包括金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鋁(AL)、銦(In)、鈦(Ti)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鎂(Mg)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鎢(W)、釕(Ru)、銠(Rh)、銥(Ir)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉑(Pt)及其合金中的一種或多種。在一些示例性實施例中，第一電極160和第二電極170中的至少一個可以是透明電極，並且例如，可由氧化銦錫(ITO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、ZnO:Ga(GZO)、氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鎘(CdO)、氧化鎘錫(CdSnO4)或氧化鎵(Ga2O3)形成。

圖1中示出的第一電極160和第二電極170的位置和形狀是作為示例提供的，因此可根據示例性實施例有各種變化。在一些示例性實施例中，還可在第二導電類型半導體層150上設置歐姆電極層，並且歐姆電極層可包括例如含高濃度p型雜質的p型GaN。或者，歐姆電極層可由金屬或透明導電氧化物形成。

圖2至圖4為根據示例性實施例的半導體發光器件的示意性截面圖。

參照圖2，半導體發光器件100a可包括襯底101、設置在襯底101上的緩衝層110a、超晶格層120、第一導電類型半導體層130、有源層140以及第二導電類型半導體層150。半導體發光器件100a還可包括第一電極160和第二電極170作為電極結構。

緩衝層110a可包括第一緩衝層112a和第二緩衝層114a。在一些示例性實施例中，可按照與圖1的示例性實施例不同的方式在第一緩衝層112a與第二緩衝層114a之間的界面處形成空隙VD。可通過刻蝕第一緩衝層112a的一部分並使第二緩衝層114a生長在其上來形成空隙VD。將在下文參照圖11A和圖11B來進一步詳細地描述對空隙VD的刻蝕。空隙VD的尺寸、形狀、排列等不限於圖中示出的那些，並且可以有各種變化。在一些示例性實施例中，還可在第一緩衝層112a與第二緩衝層114a之間的界面的未形成空隙VD的區域中形成凹凸部分。

緩衝層110a的上表面110au(例如，第二緩衝層114a的上表面110au)可以是平坦表面。為了使第二緩衝層114a在形成在空隙VD上時具有平坦上表面，可調節第二緩衝層114a生長期間的工藝條件。

參照圖3，半導體發光器件100b可包括襯底101、設置在襯底101上的緩衝層110b、超晶格層120、第一導電類型半導體層130a、有源層140以及第二導電類型半導體層150。半導體發光器件100b還可包括第一電極160和第二電極170作為電極結構。

在圖3的示例性實施例中，可將緩衝層110b按照與圖1和圖2的示例性實施例不同的方式設置為單層，因此，可不包括其中形成有凹凸部分RI(見圖1)的非平坦表面或者其中形成有空隙VD(見圖2)的非平坦表面。

凹凸部分RI可位於第一導電類型半導體層130a中。因此，第一導電類型半導體層130a可包括基於非平坦表面垂直設置的第一層132和第二層134。在這種情況下，第一導電類型半導體層130a的上表面(例如，第二層134的上表面)可以是平坦的。第一層132和第二層134可具有相同的組成或不同的組成。

在一些示例性實施例中，第一導電類型半導體層130a也可包括如在圖2的示例性實施例中那樣的空隙VD。在其他示例性實施例中，除非平坦表面之外，第一導電類型半導體層130a還可包括多個空隙VD。

參照圖4，半導體發光器件100c可包括襯底101、設置在襯底101上的緩衝層110c、第一導電類型半導體層130b、有源層140以及第二導電類型半導體層150。半導體發光器件100c還可包括第一電極160和第二電極170作為電極結構。

在圖4中示出的示例性實施例中，可將緩衝層110c和第一導電類型半導體層130b按照與圖1至圖3的示例性實施例不同的方式設置為單層，並且可在緩衝層110c與第一導電類型半導體層130b之間的界面上形成凹凸部分RI。第一導電類型半導體層130b的上表面可以是平坦的。

在一些示例性實施例中，除非平坦表面之外，第一導電類型半導體層130b還可包括如在圖2的示例性實施例中那樣的多個空隙VD。在這種情況下，可在緩衝層110c與第一導電類型半導體層130b之間的界面處形成如圖2的示例性實施例中那樣的空隙VD來代替凹凸部分RI。

如在圖1至圖4的示例性實施例中示出的那樣，設置在襯底101與有源層140之間的至少一層半導體層可包括非平坦表面，其上形成有凹凸部分RI、空隙VD或者凹凸部分RI和空隙VD兩者。在一些實施例中，兩層或更多層可分別包括非平坦表面和/或空隙VD。可在設於襯底101與有源層140之間的多個層之間的界面中的至少一個上形成凹凸部分RI和/或空隙VD。

圖5為示出根據示例性實施例的半導體發光器件的特性的部分截面圖。

參照圖5，示出了圖1的半導體發光器件100的一部分組成元件。例如，當從襯底101生長第一緩衝層112時，在襯底101由藍寶石形成並且第一緩衝層112由AlN形成的情況下，由於晶格常數的失配，在第一緩衝層112內部會形成穿透位錯TD。

穿透位錯TD可根據緩衝層110的生長而垂直地延伸。然而，大部分穿透位錯TD的延伸可停止在第一緩衝層112與第二緩衝層114之間的形成有凹凸部分RI的界面處，從而不會沿著第二緩衝層114向上延伸。因此，可降低第一緩衝層112上方的半導體層中的穿透位錯TD的密度。通過在去除一部分第一緩衝層112之後生長第二緩衝層114的同時阻止連續晶體生長並消除缺陷，導致了這種TD密度降低的出現。

此外，當襯底101和第一緩衝層112由不同材料形成時，會在相反方向上分別向襯底101和第一緩衝層112施加應力。例如，當襯底101由藍寶石形成並且第一緩衝層112由AlN形成時，會向襯底101施加壓應力，向第一緩衝層112施加拉應力。所述應力會導致在第一緩衝層112中出現裂紋。在去除部分第一緩衝層112之後生長第二緩衝層114時，這種應力也會被釋放，因此，可減少裂紋。

圖6和圖7為示出根據示例性實施例的半導體發光器件特性的圖表。

參照圖6，示出了比較性示例和示例實施例的X光衍射(XRD)分析結果。示例實施例對應於這樣的結構：在其中按照如圖1的半導體發光器件100的結構來生長由藍寶石形成的襯底101、由AlN形成的緩衝層110以及由n型AlGaN形成的第一導電類型半導體層130。比較性示例對應於這樣的結構：在其中緩衝層110為單層，其它結構與示例實施例相同。通過XRD分析對關於(002)面和(102)面的晶面的譜峰處的半高全寬(FWHM)值進行相互比較。

如圖6所示，可以認識到，在各個晶面上，示例實施例中的半高全寬小於比較性示例中的半高全寬。具體地，對於(002)面，比較性示例中的值為340角秒，示例實施例中的值為206角秒。對於(102)面，比較性示例中顯示540角秒，示例實施例中顯示440角秒。從中可以認識到，與比較性示例的情況相比，包括第一導電類型半導體層130的半導體層的結晶度得到進一步的改善。

參照圖7，示出了比較性示例和示例實施例中的裂紋擴展的分析結果。示例實施例和比較性示例與圖6的情況相同。對形成在4英尺藍寶石晶圓上的半導體層從晶圓一端開始的裂紋擴展距離進行測量和比較。

如圖7所示，對於示例實施例，可認識到的是，裂紋擴展距離為28mm，這是一個相對較小的值，是比較性示例的裂紋擴展距離51mm的約50％至60％。可以認識到的是，在示例實施例中，施加到半導體層內部的應力減小了，因此與比較性實施例相比裂紋擴展減小。

圖8A和圖8B為示出根據示例性實施例的半導體發光器件特性的圖像。

參照圖8A和圖8B，分別示出了在比較性示例和示例實施例中使用光學顯微鏡分析半導體層表面的結果。示例實施例和比較性示例的情況與圖6和圖7的情況相同。

在圖8A和圖8B中，半導體層表面可具有由穿透位錯導致的諸如小丘形式的凸形態。在對比較性示例(圖8A)與示例實施例(圖8B)進行相互比較時，對於比較性示例，與示例實施例相比發生了相對更大數量的穿透位錯，因此，從中可以認識到，在示例實施例中穿透位錯的密度相對減小。

圖9A至圖9F為示意性地示出製造根據示例性實施例的半導體發光器件的各個處理的截面圖。

圖10為示出製造根據示例性實施例的半導體發光器件的方法的流程圖。

參照圖9A和圖10，在S110中，可在襯底101上形成下部半導體層的第一區。例如，第一區可對應於如圖9A所示的第一緩初始衝層112P。

下部半導體層可用於表示設置在有源層140(見圖1)下方的各層。襯底101可以是半導體生長襯底，並且對於要在襯底上生長的基於氮化物的半導體層而言可以是非均勻襯底。第一初始緩衝層112P可以是用於改善待生長半導體層的結晶度的層，並且可具有不同於襯底101的熱膨脹係數。例如，當製造紫外發光器件時，第一初始緩衝層112P可以是具有較高水平的帶隙能的AlN層。

可通過金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)或氫化物氣相外延(HVPE)工藝在襯底101上形成第一初始緩衝層112P。當第一初始緩衝層112P為AlN層時，可將源材料三甲基鋁(TMAl)和氨(NH3)引入腔室內以允許AlN層的生長。該處理可在低於1400℃的溫度下(例如，約1150℃至約1250℃)以及等於或低於約200mbar的壓強下進行。可以按照這樣的方式來控制NH3和TMAl的流量，即，可將腔室中V族元素氮與III族元素鋁之比維持在不大於約200。因此，可減少氣態下的反應，並且可確保源材料在生長表面上的遷移長度。氫氣(H2)可用作載氣。

在示例性實施例中，在後續處理中形成凹凸部分以確保結晶度，因此，在製造UV發光器件的情況下，也可在較低溫度下生長包括第一初始緩衝層112P的下部半導體層。因此，可使用與藍光發光器件相同的設備。

在一些示例性實施例中，在形成第一初始緩衝層112P之前，可將腔室內部加熱至某溫度以從襯底101的上表面解吸汙染材料。可預先設定該溫度。

參照圖9B和圖10，在S120中可刻蝕下部半導體層的第一區的一部分。例如，可如圖9B所示刻蝕第一初始緩衝層112P的一部分，以形成第一緩衝層112。

可使用氫氣(H2)刻蝕第一初始緩衝層112P的上表面。本處理可在處理S110中使用的相同腔室內原位地進行，例如在單個MOCVD腔室中進行。在這種情況下，可停止或顯著地減少氮化物源氣體材料氨的流動，同時可維持已在S110中用作載氣的氫氣(H2)的流動，從而可進行刻蝕。因此，可形成具有其上形成有凹凸部分RI的上表面112u的第一緩衝層112。

可通過控制腔室內的溫度和壓強以及刻蝕時間周期來調節第一緩衝層112的刻蝕程度。例如，當溫度較高或壓強較低時，刻蝕速度會增大。例如，可通過在約1200℃或更低的溫度下進行刻蝕來形成如圖1中的凹凸部分RI，可通過在高於約1200℃的溫度下進行刻蝕或者增加刻蝕時間周期來形成如圖2中的空隙VD。

參照圖9C、圖9D和圖10，可在第一緩衝層112上形成下部半導體層的第二區、超晶格層120和第一導電類型半導體層130。例如，如圖9C所示，下部半導體層的第二區可對應於第二緩衝層114。

首先，如圖9C所示，可形成第二緩衝層114。可考慮凹凸部分RI的尺寸(即，第一緩衝層112的上表面的粗糙程度)來控制工藝條件和厚度，這樣可使得第二緩衝層114的上表面110u形成為平坦的。

可由與第一緩衝層112的材料相同或不同的材料形成第二緩衝層114。第二緩衝層114可為單層或多層，並且在一些示例性實施例中還可包括與第一導電類型半導體層130的導電雜質相同的導電雜質。

然後，如圖9D所示，可在第二緩衝層114上形成超晶格層120和第一導電類型半導體層130。

可在S110和S120中使用的同一腔室中原位地形成第二緩衝層114、超晶格層120以及第一導電類型半導體層130的至少一部分。

參照圖9E和圖10，在S140中，可在下部半導體層LS上形成有源層140，在S150中，可在有源層140上形成上部半導體層US(例如，第二導電類型半導體層150)。

下部半導體層LS中的穿透位錯可減少，並且可通過在形成下部半導體層LS的過程中進行的刻蝕處理來釋放應力。因此，可改善形成在下部半導體層LS上的有源層140的結晶度。

雖然示例性實施例示出了將第二導電類型半導體層150設置為形成在有源層140上的上部半導體層US的情況，但是上部半導體層US還可包括額外的半導體層，例如設置在有源層140與第二導電類型半導體層150之間的電流擴散層。例如，電流擴散層可包括含有第二導電類型雜質的超晶格層。

在一些示例性實施例中，也可在同一腔室中原位地進行從形成下部半導體層LS的操作至形成上部半導體層US的操作的全部處理S110至S150。

參照圖9F和圖10，在S160中可臺面刻蝕下部半導體層LS的一部分和上部半導體層US的一部分。

例如，可去除第一導電類型半導體層130的一部分、有源層140的一部分和第二導電類型半導體層150的一部分，以暴露出第一導電類型半導體層130的一部分。因此，第一導電類型半導體層130可通過臺面刻蝕的區域ME而暴露出來。

接下來，參照圖1和圖10，在S170中，可在第一導電類型半導體層130和第二導電類型半導體層150上分別形成第一電極160和第二電極170。

可通過沉積導電材料來形成第一電極160和第二電極170。因此，可完成圖1的半導體發光器件100的製造。

圖11A和圖11B為示意性地示出製造根據示例性實施例的半導體發光器件的方法的主要處理的截面圖。

參照圖11A，首先，如上面參照圖9A描述的那樣，可在襯底101上形成第一緩衝層112a，然後可使用氫氣(H2)來刻蝕第一緩衝層112a的上表面。因此，可在第一緩衝層112a的上表面112au中形成對應於凹凸部分的深度較深的槽RH。

具體地，在本示例性實施例中，可在刻蝕速度比上文參照圖9B描述的過程中的刻蝕速度更高的工藝條件下進行刻蝕處理。例如，腔室的內部溫度可高於約1200℃，或者其壓強可以較低。或者，可相對延長刻蝕時間。因此，可在待刻蝕的第一緩衝層112a的上表面112au中形成深度較深的槽RH，並且槽RH可形成為具有沿第一緩衝層112a的晶面設置的刻面，但不限於此。

雖然圖11A僅示出了從第一緩衝層112a的上表面112au以某一深度延伸至第一緩衝層112a內部的槽RH，但是也可在上表面112au上的各槽RH之間形成寬度較小的凹凸部分。各槽RH的尺寸、其間的距離等不限於附圖的示意。所述深度可預先確定。

參照圖11B，第二緩衝層114a可形成在第一緩衝層112a上。

第二緩衝層114a可從各槽RH之間的第一緩衝層112a的上表面112au同時向上生長和橫向生長，以具有平坦上表面。因此，可形成緩衝層110a，其具有在第一緩衝層112a與第二緩衝層114a之間的界面處的空隙VD。可通過由形成在第一緩衝層112a與第二緩衝層114a之間的界面處的空隙VD帶來的緩衝效應來進一步釋放施加到形成在第一緩衝層112a上方的半導體層上的應力。

隨後，在圖11B的處理之後，可進行與上面參照圖9D至圖9F描述的處理相同或相似的處理，從而製造圖2的半導體發光器件100a。

如圖9A至圖11B的示例性實施例中示出的那樣，可進行刻蝕處理，以在設置於襯底101與有源層140之間的下部半導體層LS中的至少一層中形成其上形成有凹凸部分RI非平坦表面或者形成空隙VD。在一些示例性實施例中，可形成具有凹凸部分RI的非平坦表面和空隙VD兩者。在一些示例性實施例中，非平坦表面和空隙VD可分別形成在兩個或更多個對應層中。此外，可在形成下部半導體層LS的多個層之間的各界面中的至少一個上形成凹凸部分RI或空隙VD。

圖12和圖13為示出根據示例性實施例的半導體發光器件的示例實施例的截面圖。

參照圖12，半導體發光器件200可包括襯底201、設置在襯底201上的緩衝層210、第一導電類型半導體層230、有源層240和第二導電類型半導體層250。半導體發光器件200還可包括分別連接至第一導電類型半導體層230和第二導電類型半導體層250的第一電極260和第二電極270。

襯底201可以是例如由藍寶石形成的透光襯底。緩衝層210可包括第一緩衝層212和第二緩衝層214，並且可在第一緩衝層212與第二緩衝層214之間的界面上形成凹凸部分RI。在一些示例性實施例中，除如上描述的凹凸部分RI之外還可形成空隙VD，或者形成空隙VD來代替如上描述的凹凸部分RI。

第一導電類型半導體層230、有源層240和第二導電類型半導體層250可以是發光結構並且可堆疊在襯底201和緩衝層210上。在一些示例性實施例中，第一導電類型半導體層230(而非使用緩衝層210)可在其中包括凹凸部分RI、空隙VD或凹凸部分RI和空隙VD兩者。在其他示例性實施例中，第一導電類型半導體層230可與緩衝層210一起在其中包括凹凸部分RI、空隙VD或凹凸部分RI和空隙VD兩者。

在下文中，將省略關於與圖1所示出的那些相同名稱的組成元件的重複描述。

第一電極260可包括：連接電極部分265，其具有穿透第二導電類型半導體層250和有源層240的導電通路，以連接至第一導電類型半導體層230；以及連接至連接電極部分265的第一電極焊盤268。連接電極部分265可被絕緣部分280包圍，以與有源層240和第二導電類型半導體層250電隔離。可適當地設計連接電極部分265的數量、形狀或間距，或者其與第一導電類型半導體層230的接觸面積等，從而可減小接觸電阻。第二電極270可包括第二導電類型半導體層250上的歐姆接觸層275和第二電極焊盤278。

連接電極部分265和歐姆接觸層275可分別具有這樣的結構：其中分別對第一導電類型半導體層230和第二導電類型半導體層250具有歐姆特性的導電材料形成為單層或多層結構。例如，連接電極部分265和歐姆接觸層275可由Ag、Al、Ni、Cr和透明導電氧化物(TCO)中的至少一種形成。

第一電極焊盤268和第二電極焊盤278可分別連接至連接電極部分265和歐姆接觸層275，從而作為半導體發光器件200的外部端子。例如，第一電極焊盤268和第二電極焊盤278可包括Au、Ag、Al、Ti、W、Cu、Sn、Ni、Pt、Cr、NiSn、TiW、AuSn或者其低共熔合金。第一電極260和第二電極270可設置在單一方向上並且以倒裝晶片形式安裝在引線框架等上。

第一電極260和第二電極270可通過絕緣部分280彼此電隔離。絕緣部分280可由絕緣材料形成，並且可使用光吸收率較低的材料。例如，可使用諸如SiO2、SiOxNy、SixNy等矽的氧化物和矽的氮化物作為絕緣部分280的材料。在一些示例性實施例中，絕緣部分280可具有光反射結構，其中光反射填料分布在光傳輸材料中。或者，在其他示例性實施例中，絕緣部分280可具有多層反射結構，其中不同折射率的多個絕緣層交替地堆疊。

參照圖13，半導體發光器件300可包括襯底301和設置在襯底301上的發光納米結構S。發光納米結構S可包括第一導電類型半導體核330、有源層340和第二導電類型半導體層350。半導體發光器件300還可包括設置在襯底301與發光納米結構S之間的基層320和絕緣層325、覆蓋發光納米結構S的透明電極層375和封裝層380以及具有電極結構的第一電極360和第二電極370。

襯底301例如可以是藍寶石襯底、Si襯底或GaN襯底。在襯底301的上表面上形成凹凸部分RI以改善光提取效率。緩衝層310可包括第一緩衝層312和第二緩衝層314，凹凸部分RI可形成在第一緩衝層312與第二緩衝層314之間的界面上。

基層320可設置在緩衝層310上。基層320可以是使用III-V族化合物形成的層，例如GaN層。基層320可以是摻雜有n型材料的n-GaN層。在本示例性實施例中，基層320可共同連接至發光納米結構S中的每一個的一側，以用作接觸電極並且提供用於生長第一導電類型半導體核330的晶面。在一些示例性實施例中，基層320可在其中包括凹凸部分RI、空隙VD或凹凸部分RI和空隙VD兩者，來代替緩衝層310。在其他示例性實施例中，基層320可在其中連同緩衝層310一起包括凹凸部分RI、空隙VD或凹凸部分RI和空隙VD兩者。

絕緣層325可設置在基層320上。絕緣層325可由氧化物或氮化物形成，例如，可由SiOx、SiOxNy、SixNy、Al2O3、TiN、AlN、ZrO、TiAlN和TiSiN中的至少一種形成。絕緣層325可包括允許基層320的一部分暴露的多個開口。可根據多個開口的寬度來確定發光納米結構S的直徑、長度、位置和生長條件。多個開口可具有各種橫截表面，例如圓形、四角形、六角形等。

多個發光納米結構S的位置可分別對應於在其中形成多個開口的位置。發光納米結構S可分別具有核-殼結構，其包括從通過多個開口暴露出的基層320生長的第一導電類型半導體核330以及順序地形成在第一導電類型半導體核330表面上的有源層340和第二導電類型半導體層350。

半導體發光器件300中包括的發光納米結構S的數量不限於圖中示出的數量，並且半導體發光器件300可包括例如數十至數百萬個發光納米結構S。根據本示例性實施例的發光納米結構S可配置為包括下部六角稜柱區和上部六角稜錐區。根據示例性實施例，發光納米結構S可以是錐形或柱形。發光納米結構S可具有這樣的三維形狀，以具有較寬的發光表面面積並提高光效率。

透明電極層375可覆蓋發光納米結構S的上表面和側表面，並且可設置在彼此相鄰的發光納米結構S之間，以連接在彼此相鄰的發光納米結構S之間。透明電極層375可包括氧化銦錫(ITO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、ZnO:Ga(GZO)、氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鎘(CdO)、氧化鎘錫(CdSnO4)或氧化鎵(Ga2O3)。

封裝層380可填充發光納米結構S之間的空間，同時設置為覆蓋發光納米結構S和形成在發光納米結構S上的透明電極層375。封裝層380可由諸如SiO2、SiNx、Al2O3、HfO、TiO2或ZrO的光傳輸絕緣材料形成。

第一電極360和第二電極370可分別設置在基層320和透明電極層375上，以分別與其電連接。

因為半導體發光器件200和半導體發光器件300分別在緩衝層210和緩衝層310中包括其上形成有凹凸部分RI、空隙VD或凹凸部分RI和空隙VD兩者的非平坦表面，所以可釋放應力並減小缺陷密度。因此，可確保分別包括有源層240和有源層340的上部半導體層的結晶度質量，並且可改善半導體發光器件200和半導體發光器件300各自的光特性。

圖14至圖16示出了將根據示例性實施例的半導體發光器件應用於封裝件的示例。

參照圖14，半導體發光器件封裝件600可包括設置在安裝襯底611上的發光器件601、第一端Ta和第二端Tb以及透鏡690。發光器件601可包括第一導電類型半導體層630、有源層640、第二導電類型半導體層650和磷光體層680。在半導體發光器件封裝件600中，可在發光器件601的下表面上形成電極，其表面與主光提取面相對，並且可一體地形成磷光體層680和透鏡690以具有晶片級封裝(CSP)結構。

發光器件601可處於已去除如圖1或圖2中的襯底101和緩衝層110的狀態，並且可在發光器件的已去除襯底的表面上形成凹凸部分、空隙或凹凸部分和空隙兩者。可在形成凹凸部分、空隙或凹凸部分和空隙兩者的表面上設置磷光體層680和光轉換層。可根據上面參照圖9A至圖11B描述的示例實施例的製造半導體發光器件的方法來製造襯底和緩衝層，然後可在封裝處理期間去除。在一些示例性實施例中，可不去除襯底和緩衝層中的至少一個。

第一電極660和第二電極670可分別連接至第一導電類型半導體層630和第二導電類型半導體層650。第一電極660可包括穿透第二導電類型半導體層650和有源層640的導電通路665，以連接至第一導電類型半導體層630。可通過包圍導電通路665的絕緣層603來防止導電通路665與有源層640和第二導電類型半導體層650發生短路。在本示例性實施例中，雖然導電通路665以示例方式設置為單個通路，但是也可以各種形式布置多個導電通路，以有助於電流擴散。此外，可考慮發光器件601的面積而確定導電通路665的直徑。

安裝襯底611可以是可易於應用半導體工藝的諸如矽襯底的襯底，但不限於此。安裝襯底611和發光器件601可通過鍵合層602和612彼此鍵合。鍵合層602和612可由絕緣材料或導電材料形成，例如，由諸如SiO2的氧化物、SiN等、諸如矽樹脂、環氧樹脂等的樹脂基材料、Ag、Al、Ti、W、Cu、Sn、Ni、Pt、Cr、NiSn、TiW、AuSn或其低共熔合金形成。

在一些示例性實施例中，可省略鍵合層602和612，並且第一電極660和第二電極670可分別連接至安裝襯底611的第一端Ta和第二端Tb。在一些示例性實施例中，第一電極660和第二電極670可分別配置為多個金屬層。例如，第一電極660和第二電極670可包括焊料凸塊層和含有焊料焊盤的凸塊底部金屬化(UBM)層。在這種情況下，可省略安裝襯底611、鍵合層602和612、第一端Ta和第二端Tb。

在安裝襯底611中，從安裝襯底611的下表面可形成通路以連接至被鍵合的發光器件601的第一電極660和第二電極670。可在所述通路的各側和安裝襯底611的下表面上設置絕緣體613。例如，當安裝襯底611為矽襯底時，絕緣體613可通過熱氧化處理設置為氧化矽層。可通過用導電材料填充所述通路來形成第一端Ta和第二端Tb，以分別連接至第一電極660和第二電極670。第一端Ta和第二端Tb可分別包括種子層618a和618b以及分別使用種子層618a和618b通過電鍍處理形成的電鍍填充部分619a和619b。

參照圖15，半導體發光器件封裝件700可包括與圖1或圖2所示結構相同的半導體發光器件701、安裝襯底710和封裝體703。也就是，半導體發光器件701可包括如上所述的凹凸部分、空隙或凹凸部分和空隙兩者。

半導體發光器件701可安裝在安裝襯底710上，以通過導線W與其電連接。安裝襯底710可包括襯底主體711、上部電極713、下部電極714以及將上部電極713和下部電極714彼此連接的貫通電極712。襯底主體711可由樹脂、陶瓷或金屬形成。上部電極713或下部電極714可以是由諸如Au、Cu、Ag或Al的金屬形成的金屬層。例如，安裝襯底710可設置為諸如印刷電路板(PCB)、金屬核印刷電路板(MCPCB)、MPCB、柔性印刷電路板(FPCB)等的襯底，並且可以不同地使用安裝襯底710的結構。

封裝體703的上表面可具有凸圓頂狀的透鏡結構，但根據示例性實施例，其表面可以是凸形透鏡結構或凹形透鏡結構，以能夠調節通過封裝體703的上表面發出的光的光束傳播角。

參照圖16，半導體發光器件封裝件800可包括與圖12所示結構相同的半導體發光器件801、封裝體802和一對引線框架803。

可以按照使各個電極直接接觸相應的引線框架以與其電連接的方式，將半導體發光器件801安裝在引線框架803上。在示例性實施例中，半導體發光器件801還可安裝在引線框架803以外的其他區域上，例如，安裝在封裝體802中。封裝體802可具有切口形凹進部分以改善光反射效率。這樣的凹進部分可設有形成在其中的封裝體805，並且填充有光傳輸材料以封裝半導體發光器件801。在一些示例性實施例中，封裝體805可含有諸如磷光體和/或量子點的波長轉換材料。

圖17A和圖17B為示出根據示例性實施例的白光源模塊的示意圖。

圖17A和圖17B中示出的白光源模塊可分別包括安裝在電路板上的多個發光器件封裝件。安裝在單個白光源模塊上的多個發光器件封裝件可配置為產生相同波長光的同類發光器件封裝件或者產生不同波長光的異類發光器件封裝件。

參照圖17A，可通過對色溫分別為4000K和3000K的白光發光器件封裝件「40」和「30」與紅光發光器件封裝件「R」進行組合來配置白光源模塊。白光源模塊可控制為具有3000K至4000K範圍內的色溫，並且可提供顯色指數Ra在85至100範圍內的白光。

在一些示例性實施例中，白光源模塊可僅配置為白光發光器件封裝件。在這種情況下，白光源模塊可包括所發出的白光的色溫與圖17A的白光的色溫不同的白光發光器件封裝件。例如，如圖17B所示，白光源模塊可通過對色溫為2700K的白光發光器件封裝件「27」與色溫為5000K的白光發光器件封裝件「50」進行組合，來提供色溫可調節在2700K至5000K範圍內並且顯色指數Ra在85至99範圍內的白光。這裡，具有對應色溫的發光器件封裝件的數量可主要根據基本色溫的預設值來變化。例如，當光源模塊是色溫預設基本值為約4000K的照明裝置時，對應於4000K色溫的封裝件的數量可大於對應於3000K色溫的封裝件的數量或者紅光發光器件封裝件的數量。

因此，通過將黃色磷光體、綠色磷光體、紅色磷光體、橙色磷光體或藍色磷光體與藍光發光器件或紫外(UV)發光器件組合，可以按照使紫光發光器件封裝件、藍光發光器件封裝件、綠光發光器件封裝件、紅光發光器件封裝件或紅外發光器件封裝件中的至少一種包括在發出白光的發光器件封裝件中的方式，來配置異類發光器件封裝件。因此，可調節白光的色溫和顯色指數(CRI)。

白光源模塊可用作下面描述的燈泡型照明裝置2000(見圖21)的光源模塊2040。

圖18示出了對可應用於根據示例性實施例的半導體發光器件封裝件的波長轉換材料進行示意的CIE 1931色彩空間色度圖。

在單個發光器件封裝件中，某一顏色的光可以根據來自作為發光器件的發光二極體(LED)晶片的光的波長以及磷光體類型和磷光體的混合比來確定。對於白光發光器件封裝件的情況，可由此調節色溫和顯色指數。

例如，當LED晶片發出藍光或UV光時，包括黃色磷光體、綠色磷光體、紅色磷光體和藍色磷光體中的至少一種的發光器件封裝件可根據磷光體混合比來發出各種色溫的白光。按照與之不同的方式，將綠色磷光體或紅色磷光體應用於藍色LED晶片的發光器件封裝件可發出綠光或紅光。因此，通過將發出白光的發光器件封裝件和發出綠光或紅光的發光器件封裝件組合，可控制白光的顯色指數和色溫。另外，發光器件封裝件還可配置為包括發出紫光、藍光、綠光、紅光或紅外光的至少一種發光器件。

在這種情況下，在照明裝置中，可將CRI控制在介於鈉燈級別至太陽光級別之間，並且可產生色溫在約1500K至約2000K範圍內的各種類型的白光。通過根據需要產生紫色、藍色、綠色、紅色、橙色的可見光或者紅外光，可將照明顏色調節為適於環境氣氛或人們的情緒。另外，照明裝置還可發出能夠促進植物生長的特定波段內的光。

通過將黃色磷光體、綠色磷光體、紅色磷光體、藍色磷光體和/或綠光發光器件和紅光發光器件與藍光發光器件或UV發光器件組合而獲得的白光可具有兩個或多個峰值波長，並且圖18所示的CIE1931色彩空間色度圖的坐標(x，y)可位於(0.4476,0.4074)、(0.3484,0.3516)、(0.3101,0.3162)、(0.3128,0.3292)以及(0.3333,0.3333)彼此連接的線段上。或者，坐標(x,y)可位於所述線段和黑體輻射光譜所包圍的區域中。白光的色溫可介於1500K至2000K之間。在圖18中，位於黑體輻射光譜下方的點E(0.3333,0.3333)附近的白光可處於在其中基於黃色的光的組分變得較弱的狀態。該白光可用作其中可向裸眼提供相對愉快或振奮的心情的區中的照明光源。因此，利用黑體輻射光譜(普朗克軌跡)下方的點E(0.3333，0.3333)附近的白光的照明設備產品可有效地用於銷售消費品的零售店中。

作為用於轉換從半導體發光器件發出的光的波長材料，可使用例如磷光體和/或量子點的各種材料。

磷光體可由以下化學式表示並且具有如下的顏色：

基於氧化物的磷光體：黃色和綠色Y3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ce；

基於矽酸鹽的磷光體：黃色和綠色(Ba,Sr)2SiO4:Eu、黃色和黃橙色(Ba,Sr)3SiO5:Ce；

基於氮化物的磷光體：綠色β-SiAlON:Eu、黃色La3Si6N11:Ce、黃橙色α-SiAlON:Eu、紅色CaAlSiN3:Eu、Sr2Si5N8:Eu、SrSiAl4N7:Eu、SrLiAl3N4:Eu、Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y(0.5≤x≤3，0＜z＜0.3，0＜y≤4)(這裡，Ln可以是從包括IIIa族元素和稀土元素的組合中選擇的至少一種元素，並且M可以是從包括Ca、Ba、Sr和Mg的組合中選擇的至少一種元素)；

基於氟化物的磷光體：基於KSF的紅色K2SiF6:Mn4+、K2TiF6:Mn4+、NaYF4:Mn4+、NaGdF4:Mn4+,K3SiF7:Mn4+。

磷光體的組分應基本上符合化學計量學，並且各個元素可用元素周期表的相應的族的其他元素來替代。例如，Sr可用鹼土族II族的Ba、Ca、Mg等來替代，並且Y可用鑭基Tb、Lu、Sc、Gd等來替代。根據需要的能級，活化劑Eu等可用Ce、Tb、Pr、Er、Yb等來替代，並且可額外使用單獨的活化劑或者子活化劑等，用於改變其特性。

具體地，對於基於氟化物的紅色磷光體，為了改善其在相對高溫/高溼度下的可靠性，磷光體可塗有不含Mn的氟化物，或者在磷光體表面上或塗有無Mn的氟化物的表面上塗覆有機材料。對於如上所述的基於氟化物的紅色磷光體，可以不同於其他磷光體的方式獲得40nm或更小的窄半高全寬，因此，基於氟化物的紅色磷光體可用在例如UHD TV的等高解析度TV裝置中。

下面的表1示出了對於每個領域而言使用藍色LED晶片(440至460nm)或者UV LED晶片(380至440nm)的白光發光器件的磷光體類型。

表1

作為波長轉換部分的材料，可使用諸如量子點(QD)的波長轉換材料來替代磷光體或者與磷光體混合。

圖19為根據示例性實施例的背光的示意性透視圖。

參照圖19，背光1000可包括導光板1040和設置在導光板1040兩側上的光源模塊1010。背光1000還可包括設置在導光板1040下方的反射板1020。根據示例實施例的背光1000可以是邊緣型背光。

根據一些示例性實施例，光源模塊1010可僅設置在導光板1040的一側上或者額外設置在其另一側。光源模塊1010可包括印刷電路板1001和安裝在印刷電路板1001上的多個發光器件1005。發光器件1005可包括參照圖1至圖4、圖12和圖13描述的半導體發光器件100、100a、100b、100c、200或300。

圖20為根據示例性實施例的背光的示意性截面圖。

參照圖20，背光1100可包括光漫射板1140和布置在光漫射板1140下方的光源模塊1110。背光1100還可包括布置在光漫射板1140下方並且在其中容納光源模塊1100的底盒1160。根據本示例性實施例的背光1100可以是直下式背光。

光源模塊1110可包括印刷電路板1101和安裝在印刷電路板1101上表面上的多個發光器件1105。發光器件1105可包括圖1至圖4、圖12和圖13的半導體發光器件100、100a、100b、100c、200或300。

圖21為示意性地示出根據示例性實施例的包括通信模塊的燈的分解透視圖。

參照圖21，照明裝置2000可包括插座2010、電源2020、散熱器2030和光源模塊2040以及罩2070。

可通過插座2010施加供應給照明裝置2000的電力。插座2010可配置為用現有照明裝置來替代。如圖21所示，電源2020可包括彼此分離或耦接的第一電源部分2021和第二電源部分2022。散熱器2030可包括內部散熱部分2031和外部散熱部分2032。內部散熱部分2031可直接連接至光源模塊2040和/或電源2020，通過內部散熱部分2031可傳熱至外部散熱部分2032。

光源模塊2040可從電源2020接收電力以向罩2070發光。光源模塊2040可包括一個或多個發光器件2041、電路板2042和控制器2043，控制器2043可在其中存儲發光器件2041的驅動信息。發光器件2041可包括圖1至圖4、圖12和圖13的半導體發光器件100、100a、100b、100c、200或300。

反射板2050可設置在光源模塊2040上方。反射板2050可允許來自光源的光側向或背向均勻散布，從而減少光的眩光效應。通信模塊2060可安裝在反射板2050的上部分上，並且可通過通信模塊2060來實現家庭網絡通信。例如，通信模塊2060可以是使用ZigBee、Wi-Fi或Li-Fi的無線通信模塊，並且可通過智慧型手機或無線控制器來控制在室內或室外安裝的照明裝置的照明，例如開啟/關閉、調節亮度等等。另外，可使用Li-Fi通信模塊來控制家中或室外的電子產品和汽車系統(例如電視機、冰箱、空調、門鎖、汽車等)，Li-Fi通信模塊使用室內或室外安裝的照明裝置的可見光波長。反射板2050和通信模塊2060可被罩2070覆蓋。罩2070可配置為允許光源模塊2040所產生的光向外均勻照射。

圖22為示意性地示出根據示例性實施例的條形燈的分解透視圖。

參照圖22，照明裝置3000可包括散熱器構件3100、罩3200、光源模塊3300、第一插座3400和第二插座3500。

多個散熱鰭3110和3120可以凹凸形式形成在散熱構件3100的內部或/和外部表面上，並且散熱鰭3110和3120可設計為具有各種形狀和其間的間隔。可在散熱構件3100的內側上形成具有突出形狀的支撐部分3130。光源模塊3300可固定至支撐部分3130。可在散熱構件3100的兩端上形成阻塞突出件3140。

可在罩3200上形成阻塞槽3210。阻塞槽3210可以鉤耦合結構耦接至散熱構件3100的阻塞突出件3140。也可反轉地改變形成阻塞槽3210和阻塞突出件3140的位置。

光源模塊3300可包括發光器件陣列。光源模塊3300可包括印刷電路板3310、光源3320和控制器3330。光源3320可包括圖1至圖4、圖12和圖13的半導體發光器件100、100a、100b、100c、200或300。控制器3330可在其中存儲光源3320的驅動信息。印刷電路板3310可設有形成在其中的用於操作光源3320的電路導線，並且還可包括用於操作光源3320的組成元件。

第一插座3400和第二插座3500可設置為一對插座，並且可具有這樣的結構，在其中第一插座3400和第二插座3500耦接至配置為散熱構件3100和罩3200的圓柱形罩單元的兩端。例如，第一插座3400可包括多個電極端3410和電源裝置3420，第二插座3500可包括設置在其上的多個虛設端3510。另外，光學傳感器和/或通信模塊可設置在第一插座3400或第二插座3500之一的內部。例如，光學傳感器和/或通信模塊可安裝在其中設有虛設端3510的第二插座3500中。在另一個示例中，光學傳感器和/或通信模塊可安裝在其中設有電極端3410的第一插座3400中。

圖23為示出室內照明控制網絡系統的示意圖。

根據本示例性實施例的網絡系統5000可以是複雜智能照明網絡系統，在其中使用彼此會聚的例如LED等發光器件的照明技術、物聯網(IoT)技術、無線通信技術等。網絡系統5000可使用各種照明裝置和有線/無線通信裝置來實現，並且可通過傳感器、控制器、通信裝置、用於網絡控制及維護的軟體等來實現。

網絡系統5000可應用於例如公園、街道等的開放空間，以及定義為諸如家庭或辦公室等建築物的內部的封閉空間。網絡系統5000可基於物聯網環境實現，以收集並處理各種信息並且將信息提供給用戶。在這種情況下，包括在網絡系統5000中的LED燈5200可從網關5100接收關於周圍環境的信息以控制LED燈5200的照明，並且還可基於諸如LED燈5200的可見光通信等的功能來起到確認並控制包括在物聯網環境中的其他裝置5300至5800的工作狀態或諸如此類的作用。

參照圖23，網絡系統5000可包括：對根據不同的通信協議傳輸和接收的數據進行處理的網關5100、連接至網關5100以與其通信並且包括LED發光器件的LED燈5200以及連接至網關5100以能夠根據各種無線通信方案與其通信的多個裝置5300至5800。為了實現基於物聯網環境的網絡系統5000，裝置5300至5800以及LED燈5200分別可包括至少一個通信模塊。在示例性實施例中，LED燈5200可連接至網關5100以能夠通過諸如Wi-Fi、ZigBee、Li-Fi等的無線通信協議與其通信，並且為此目的，可包括至少一個用於燈的通信模塊5210。

如上面參照圖23示出的，網絡系統5000可應用於例如街道或公園等開放空間以及例如家庭或辦公室等封閉空間。例如，當網絡系統5000應用於家庭時，多個裝置5300至5800可包括諸如電視機5310或冰箱5320的家用電器5300、數字門鎖5400、車庫門鎖5500、安裝在牆壁等上的照明開關5600、用於無線通信網絡中繼的路由器5700以及諸如智慧型手機、平板PC或可攜式計算機等的移動裝置5800，所述多個裝置5300至5800包括在網絡系統5000中並連接至網關5100以能夠基於物聯網技術與其通信。

在網絡系統5000中，LED燈5200可使用安裝在家中的諸如ZigBee、Wi-Fi、Li-Fi等無線通信網絡來確認各種裝置5300至5800的工作狀態，或者根據周圍環境或狀況自動控制LED燈本身的照明強度。另外，可利用Li-Fi通信(其使用從LED燈5200發出的可見光線)來控制包括在網絡系統5000中的裝置5300至5800。

首先，LED燈5200可基於從網關5100通過用於燈的通信模塊5210傳輸的周圍環境信息或者由安裝在LED燈5200中的傳感器收集的周圍環境的信息，自動控制其照明強度。例如，可根據電視機5310上播放的節目的類型或者屏幕的亮度來自動調節LED燈5200的亮度。為此目的，LED燈5200可從連接至網關5100的用於燈的通信模塊5210接收關於電視機5310的操作的信息。可對用於燈的通信模塊5210與包括在LED燈5200中的傳感器和/或控制器進行模塊化。

例如，當播放的電視節目的值對應於戲劇時，根據預設值，照明也可具有適當的12000K或更低的色溫。例如，色溫可降低至5000K，並且色感級別可調節為提供舒適的氛圍。另外，例如，當節目值對應於喜劇時，網絡系統5000還可以如下方式配置：可根據照明強度設置值而使色溫提高至5000K或更高，並且可將色溫調節為提供基於藍光的白光照明。

另外，在無人在家的情況下，當在數字門鎖5400被鎖之後過了一段時間時，可關閉所有開啟的LED燈5200以減少電消耗。或者，在通過移動裝置5800等預設了安全模式的情況下，當在無人在家狀態下數字門鎖5400被鎖時，LED燈5200可維持在開啟狀態。

還可根據通過連接至網絡系統5000的各種傳感器收集的周圍環境來控制LED燈5200的工作。例如，當在建築物中實施網絡系統500時，通過對建築物中的照明裝置、位置傳感器和通信模塊進行組合，來收集人們在建築物中的位置信息以及開啟或關閉照明裝置或者實時提供收集到的信息，從而可以有效地利用閒置空間或者有效地進行設備管理。因為諸如LED燈5200的照明裝置一般設置在建築物的各個樓層的大部分空間中，所有可通過集成有LED燈5200的傳感器來收集關於建築物的各種信息，並且收集到的信息可用於設備管理以及其對閒置空間的使用等。

LED燈5200、圖像傳感器、存儲裝置、用於燈的通信模塊5210等可以不同方式彼此組合，以用在能夠維持建築物安全或者檢測並處理緊急情況的設備中。例如，當煙霧傳感器或溫度傳感器等附接至LED燈5200時，可通過快速地檢測到是否發生火災等來顯著地減少破壞。另外，可考慮到天氣或陽光的亮度等而控制照明裝置的亮度，從而提供舒適的照明環境。

圖24示出了應用於開放空間的網絡系統的示例實施例。

參照圖24，根據示例實施例的網絡系統5000』可包括通信連接裝置5100』、多個照明燈具5200』和5300』、伺服器5400』、管理伺服器5400』的計算機5500』、通信基站5600』、使通信裝置彼此連接的通信網絡5700』、移動裝置5800』等等，所述多個照明燈具5200』和5300』以預設的間距安裝並且連接至通信連接裝置5100』並與之通信。

安裝在諸如街道或公園的開放外部空間中的多個照明燈具5200』和5300』可分別包括智能引擎5210』和5310』。智能引擎5210』和5310』可分別包括發射光的發光器件、驅動發光器件的驅動器、收集關於周圍環境的信息的傳感器、通信模塊等等。智能引擎5210』和5310』可根據諸如Wi-Fi、ZigBee、Li-Fi等的通信協議與其他周邊裝置進行通信。

在一些示例性實施例中，單個智能引擎5210』可連接至另一個智能引擎5310』以能夠與之進行通信。在這種情況下，Wi-Fi網格可應用於智能引擎5210』與5310』之間的通信。至少一個智能引擎5210』可連接至通信連接裝置5100』，其通過有線/無線通信連接至通信網絡5700』。為了提高通信效率，多個智能引擎5210』和5310』可設為一組以連接至單個通信連接裝置5100』。

通信連接裝置5100』可設置為憑藉其進行有線/無線通信的接入點(AP)，並且可對通信網絡5700』與其他裝置之間的通信進行中繼。通信連接裝置5100』可通過有線方案和無線方案中的至少一種連接至通信網絡5700』，並且在一些示例性實施例中，可機械地容納在照明燈具5200』和5300』之一的內部。

通信連接裝置5100』可通過例如Wi-Fi等通信協議連接至移動裝置5800』。移動裝置5800』的用戶可通過與鄰近於照明燈具5200』的智能引擎5210』連接的通信連接裝置5100』來接收多個智能引擎5210』和5310』所收集的周圍環境信息。周圍環境信息可包括周邊交通信息、天氣信息等。移動裝置5800』還可根據通信基站5600』以3G、4G等無線蜂窩通信方案連接至通信網絡5700』。

連接至通信網絡5700』的伺服器5400』可以不同方式接收由分別安裝在照明燈具5200』和5300』中的智能引擎5210』和5310』收集到的信息，並且可同時監控照明燈具5200』和5300』等的各自的工作狀態等。為了基於對照明燈具5200』和5300』各自的工作狀態的監控結果來分別管理照明燈具5200』和5300』，伺服器5400』可連接至提供管理系統的計算機5500』。計算機5500』可以執行可監控和管理智能引擎5210』和5310』的工作狀態的軟體等。

圖25為示出照明燈具的智能引擎與移動裝置之間通過可見光無線通信的通信操作的框圖。

參照圖25，智能引擎5210』可包括信號處理器5211』、控制器5212』、LED驅動器5213』、光源模塊5214』、傳感器5215』等。通過可見光無線通信連接至智能引擎5210』的移動裝置5800』可包括控制器5801』、光接收器5802』、信號處理器5803』、存儲器5804』、輸入/輸出5805』等。

可見光無線通信(Li-Fi)技術可以是這樣的無線通信技術，其使用人眼可知覺的可見光波段的光以無線方式傳遞信息。這樣的可見光無線通信技術與現有的有線光通信技術和紅外無線通信的區別在於所述光處於可見光波段中(例如，從示例性實施例中描述的發光封裝件發出的特定頻率的可見光)，並且與有線光通信技術的區別還在於其通信環境是無線的。另外，不同於射率(RF)無線通信，可見光無線通信技術可提供的便利之處在於它可自由使用而不用受到頻率使用方面的規範或許可，並且可提供的區別在於物理安全性突出以及通信連結可由用戶目視確認。此外，可見光無線通信技術具有可利用其同時獲得光源的特定用途和通信功能的收斂技術特性。

智能引擎5210』的信號處理器5211』可處理要通過可見光無線通信傳輸和接收的數據。在一些示例性實施例中，信號處理器5211』可將傳感器5215』收集到的信息處理為數據並將數據傳輸至控制器5212』。控制器5212』可控制信號處理器5211』、LED驅動器5213』等的操作，具體地，可基於信號處理器5211』傳輸的數據來控制LED驅動器5213』的操作。LED驅動器5213』可使光源模塊5214』響應於控制器5212』所傳輸的控制信號而發光，從而將數據傳輸至移動裝置5800』。

移動裝置5800』可包括控制器5801』、在其中存儲數據的存儲器5804』、包括顯示器和觸控螢幕的輸入/輸出5805』、音頻輸出部分、信號處理器5803』、用於識別包括數據的可見光的光接收器5802』等。光接收器5802』可檢測可見光並且將檢測到的可見光轉換成電信號。信號處理器5803』可對包括在由光接收器5802』轉換後的電信號中的數據解碼。控制器5801』可將信號處理器5803』解碼後的數據存儲在存儲器5804』中，或通過輸入/輸出5805』等輸出數據，以使用戶感知。

如上面闡述的那樣，根據本發明構思的各種示例性實施例，當形成位於有源層下的各半導體層時，位於有源層下的各半導體層可形成為包括刻蝕表面，從而提供具有改善的光特性的半導體發光器件及其製造方法。

雖然已在上面示出和描述了本發明構思的各示例性實施例，但是本領域技術人員應當清楚，可以在不脫離隨附的權利要求所限定的本發明構思的範圍的前提下進行許多修改和變化。