发光装置及其制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2014年11月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请 No. 10-2014-0158907的优先权，该申请的公开以引用方式全部并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明构思涉及一种发光装置及其制造方法，并且更具体地说，涉及一种具有改 进的层质量并且因此具有改进的发光效果的发光装置，以及一种制造该发光装置的方法。
【背景技术】
[0004] 半导体发光装置是这样一种半导体装置，其响应于向其施加的电流基于电子和空 穴的复合而在第一导电类型的半导体与第二导电类型的半导体之间的联接点产生各种颜 色的光。与基于灯丝的发光装置相比，半导体发光装置具有诸如长寿命、低功耗、优秀的初 始驱动特征等许多优点。因此，对半导体发光装置的需求不断增加。具体地说，近来，能够 发射短波长区中的蓝光的III族氮化物半导体变得引人注目。
[0005] 通常，半导体发光装置具有包括设置在第一导电类型的半导体层与第二导电类型 的半导体层之间的有源层的结构。然而，当生长有源层时，如果发生颗粒的凝结，则有源层 的质量变差，因此，发光质量会变差。
【发明内容】
[0006] 本发明构思提供了一种具有改进的层质量并且因此具有改进的发光效果的发光 装置。
[0007] 本发明构思还提供了一种制造具有改进的层质量并且因此具有改进的发光效果 的发光装置的方法。
[0008] 根据本发明构思的第一方面，提供了一种发光装置，该发光装置包括：第一导电类 型的半导体层；第二导电类型的半导体层；有源层，其位于第一导电类型的半导体层与第 二导电类型的半导体层之间，并且具有多个V坑；以及层质量改进层，其位于第一导电类型 的半导体层与第二导电类型的半导体层之间，并且具有大小和形状与有源层的所述多个V 坑的大小和形状实质上相同的多个V坑，其中，层质量改进层是包括Al或In的III-V族半 导体层。
[0009] 层质量改进层可包括MxGalxN,其中M是Al或In，并且0.01彡X彡0.3。另外，层 质量改进层可位于第一导电类型的半导体层与有源层之间。另外，层质量改进层中的Al的 密度可实质上恒定。
[0010] 层质量改进层与第一导电类型的半导体层相对的另一侧表面的粗糙度可实质上 小于第一导电类型的半导体层在层质量改进层与第一导电类型的半导体层之间的界面处 的表面的粗糙度。当经原子力显微镜（AFM)测量时，层质量改进层与第一导电类型的半导 体层相对的另一侧表面的粗糙度可等于或小于第一导电类型的半导体层在层质量改进层 与第一导电类型的半导体层之间的界面处的表面的粗糙度的60%。
[0011] 发光装置还可包括位于第一导电类型的半导体层与层质量改进层之间的V坑产 生层。这里，层质量改进层可位于V坑产生层与有源层之间。
[0012] V坑产生层可具有多个V坑，用于形成所述有源层的多个V坑，并且层质量改进层 可沿着V坑产生层的顶表面形成。层质量改进层可至少部分地填充V坑产生层的多个V坑。 另外，所述发光装置还可包括位于层质量改进层与有源层之间的超晶格层。
[0013] 层质量改进层的多个V坑可凹进到V坑产生层的多个V坑中，并且超晶格层可具 有多个V坑，它们凹进到层质量改进层的多个V坑内。另外，有源层的多个V坑可凹进到超 晶格层的多个V坑中。
[0014] 层质量改进层可具有包括以交替方式堆叠的多个GaN层和MxGa1 XN层的多堆叠结 构，其中M是Al或In，并且0. 01彡X彡0. 3。层质量改进层可包括具有GaN和MxGa1 XN的 超晶格层，其中M是Al或In，并且0. 01 < X < 0. 3。
[0015] 选择性地，层质量改进层可位于有源层与第二导电类型的半导体层之间。这里，层 质量改进层的多个V坑可被第二导电类型的半导体层覆盖。
[0016] 发光装置还可包括位于有源层与第一导电类型的半导体层之间的超晶格层，并 且，有源层的所述多个V坑可延伸至超晶格层中。
[0017] 根据本发明构思的另一方面，提供了一种发光装置，该发光装置包括：第一导电类 型的半导体层；第二导电类型的半导体层；有源层，其位于第一导电类型的半导体层与第 二导电类型的半导体层之间；以及V坑产生层，其位于第一导电类型的半导体层与有源层 之间，其中，V坑产生层面对有源层的表面包括Al浓度增大的区域。
[0018] 这里，V坑产生层可包括GaN层，并且V坑产生层的表面的所述区域包括AlxGa 1 XN， 其中0. 01 < X < 0. 3。V坑产生层的表面的所述区域的厚度可为V坑产生层的厚度的约 5%至 20%。
[0019] 根据本发明构思的另一方面，提供了一种发光封装件，该发光封装件包括：封装衬 底；根据本发明构思的第一方面所述的发光装置，其中，发光装置安装在印刷电路板上；以 及包封构件，其包封发光装置。
[0020] 根据本发明构思的另一方面，提供了一种制造发光装置的方法，所述方法包括以 下操作：在衬底上形成第一导电类型的半导体层；在第一导电类型的半导体层上形成具有 多个V坑的V坑产生层；在V坑产生层上形成层质量改进层；在层质量改进层上形成有源 层；以及在有源层上形成第二导电类型的半导体层。
[0021] 形成层质量改进层的操作可包括：将沉积温度升高的操作，其中将沉积温度相对 于在形成V坑产生层的过程中的沉积温度升高约KKTC至150°C;以及额外地供应M前体的 操作，其中M是Al或In。
[0022] 选择性地，形成层质量改进层的操作可包括：将沉积温度升高的操作，其中将沉积 温度相对于在形成V坑产生层的过程中的沉积温度升高约KKTC至150°C;额外地供应M前 体的操作，其中M是Al或In ;以及停止M前体的额外供应的操作。这里，在层质量改进层 具有期望厚度之前，可重复进行M前体的额外供应和停止该额外供应的操作。
[0023] 根据本发明构思的一方面，提供了一种发光装置，该发光装置包括：第一导电类型 的半导体层；第二导电类型的半导体层；有源层，其位于第一导电类型的半导体层与第二 导电类型的半导体层之间；以及至少一个表面粗糙度改进层，其包括Al和In中的至少一 种，并且位于第一导电类型的半导体层与第二导电类型的半导体层之间。
[0024] 所述至少一个表面粗糙度改进层可为包括MxGa1 XN的层质量改进层，其中M是Al 或 In，并且 0· OK X < 0· 3。
[0025] 所述至少一个表面粗糙度改进层可为包括AlxGalxN的V坑产生层，其中 0. 01 ^ X ^ 0. 3〇
[0026] 所述至少一个表面粗糙度改进层可包括层质量改进层和V坑产生层。
【附图说明】
[0027] 将从结合附图的以下详细描述中更加清楚地理解本发明构思的示例性实施例，在 附图中：
[0028] 图1是根据示例实施例的发光装置的侧剖视图；
[0029] 图2A、图3A和图4A是根据示例实施例的发光装置的侧剖视图；
[0030] 图2B、图3B和图4B分别详细示出了图2A、图3A和图4A所示的部分B ;
[0031] 图5和图6是根据其它示例实施例的发光装置的侧剖视图；
[0032] 图7示出了根据示例实施例的制造发光装置的方法的流程图；
[0033] 图8和图9示出了根据示例实施例的制造层质量改进层的方法的流程图；
[0034] 图10示出了其中恰好在形成有源层之前进一步形成了超晶格层的情况的流程 图；
[0035] 图IlA至图IlF是示出了利用该方法制造的发光装置的侧剖视图；
[0036] 图12是示出通过测量实施例1以及比较例1和2的结构的顶表面的粗糙度获得 的结果的曲线图；
[0037] 图13和图14是根据示例实施例的发光封装件的侧剖视图；
[0038] 图15示出了根据示例实施例的与从发光装置发射的光相关的色温谱；
[0039] 图16示出了根据示例实施例的可用于发光装置中的量子点（QD)的结构的示例；
[0040] 图17示出了根据示例实施例的根据利用蓝色发光装置的白色发光设备的应用领 域的荧光物类型；以及
[0041] 图18和图19示出了根据示例实施例的应用了利用发光装置的照明系统的家庭网 络。
【具体实施方式】
[0042] 现在，将在下文中参照其中示出了本发明构思的示例实施例的附图来更完全地描 述本发明构思。从将参照附图更详细地描述的以下示例实施例中，本发明构思的优点和特 征以及实现它们的方法将变得清楚。然而，应该注意，本发明构思不限于以下示例实施例， 而是可按照各种形式实现。因此，仅提供示例实施例以公开本发明构思，并且让本领域技术 人员知晓本发明构思的种类。在附图中，本发明构思的示例实施例不限于本文提供的特定 示例，并且为了清楚起见，进行了夸大。
[0043] 本文所用的术语仅是为了描述示例实施例，并且不旨在限制本发明。如本文所用， 除非上下文清楚地指明不是这样，否则单数形式"一个"、"一"和"该"也旨在包括复数形式。 如本文所用，术语"和/或"包括相关所列项之一或多个的任何和所有组合。应该理解，当 元件被称作"连接"或"耦接"至另一元件时，其可直接连接或耦接至所述另一元件，或者可 存在中间元件。
[0044] 相似地，应该理解，当诸如层、区或衬底之类的元件被称作"位于"另一元件"上" 时，其可直接位于所述另一元件上，或者可存在中间元件。相反，术语"直接"意味着不存在 中间元件。还应该理解，术语"包含"、"包含……的"、"包括"和/或"包括……的"当用于 本文中时，指明存在所列特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一 个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
[0045] 另外，将参照作为本发明构思的理想示意图的剖视图来描述具体说明中的示例实 施例。因此，示意图的形状的形状可根据制造技术和/或可允许的误差而修改。因此，本发 明构思的示例实施例不限于示意图中示出的特定形状，而是可包括可根据制造工艺形成的 其它形状。图中例示的区域具有一般特性，并且用于示出元件的特定形状。因此，它们不应 该被理解为限制本发明构思的范围。
[0046] 还应该理解，虽然本文中可使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件，但是这 些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。因此，在一 些示例实施例中的第一元件可在其它示例实施例中被称作第二元件，而不脱离本发明的教 导。本文解释和示出的本发明构思的各方面的示例实施例包括它们的互补对应部分。相同 的附图标记或相同的参考指示符在整个说明书中指代相同的元件。
[0047] 此外，本文参照作为理想示意图的剖视图和/或平面图来描述示例实施例。因此， 可预见作为例如制造技术和/或公差的结果的示意图的形状的变化。因此，示例实施例不 应理解为限于本文示出的区的形状，而是包括例如由制造工艺导致的形状的偏差。例如，示 出为矩形的蚀刻区可通常具有圆形或弯曲特征。因此，图中示出的区实际上是示意性的，并 且它们的形状不旨在示出装置的区的实际形状，并且不旨在限制示例实施例的范围。
[0048] 如通过本发明构思的实体应该理解的那样，根据本文所述的各个示例实施例的器 件和形成器件的方法可在诸如集成电路之类的微电子器件中实现，其中根据本文所述的各 个不例实施例的多个器件集成在相同的微电子器件中。因此，在微电子器件中，本文所不的 剖视图可沿着不一定正交的两个不同的方向复制。因此，实现根据本文所述的各个示例实 施例的器件的微电子器件的平面图可包括按照基于微电子器件的功能性的阵列和/或二 维图案布置的多个器件。
[0049] 根据本文所述的各个示例实施例的器件可根据微电子器件的功能性而散布于其 它器件之间。而且，根据本文所述的各个示例实施例的微电子器件可沿着可与所述两个不 同方向正交的第三方向复制，以提供三维集成电路。
[0050] 因此，本文所示的剖视图对根据本文所述的各个示例实施例的在平面图中沿着两 个不同方向延伸和/或在透视图中沿着三个不同方向延伸的多个器件提供支持。例如，当 在器件/结构的剖视图中示出了单个有源区时，该器件/结构可包括其上的多个有源区和 晶体管结构（或存储器单元结构、栅极结构等，视情况而定），如器件/结构的平面图所示的 那样。
[0051] 图1是根据至少一个示例实施例的发光装置100的侧剖视图。
[0052] 参照图1，发光装置100具有其中第一导电类型的半导体层110、V坑产生层120、 层质量改进层130、超晶格层140、有源层150和/或第二导电类型的半导体层160按次序 堆叠在衬底101上的结构。这里，第一导电类型的半导体层ll〇、V坑产生层120、层质量改 进层130、超晶格层140、有源层150和第二导电类型的半导体层160可统称为发射堆叠件。
[0053] 衬底101可设置在第一导电类型的半导体层110下方，因此可支承第一导电类型 的半导体层110。衬底101可从第一导电类型的半导体层110接收热，并且可将接收到的热 向外辐射。另外，衬底101可具有光透射特性。如果衬底101由透光材料形成或者具有等 于或小于预定或期望值的厚度，则衬底101可具有光透射特性。为了增大光提取效率，衬底 101可具有小于第一导电类型的半导体层Il 0的折射率的折射率。
[0054] 在需要时，衬底101可形成为绝缘衬底、导电衬底或半导体衬底。例如，衬底101 可包括蓝宝石（Al 2O3)、氮化镓（GaN)、硅（Si)、锗（Ge)、砷化镓（GaAs)、氧化锌（ZnO)、硅锗 (SiGe)、碳化硅（SiC)、氧化镓（Ga 2O3)、锂镓氧化物（LiGaO2)、锂铝氧化物（LiAlO2)或镁铝 氧化物（MgAl 2O4)。对于GaN材料的外延生长，使用作为同质衬底的GaN衬底可以是有利的； 然而，GaN衬底由于其制造困难而具有高生产成本。
[0055] 异质衬底的示例包括蓝宝石衬底