半导体发光装置和制造该半导体发光装置的方法与流程

半导体发光装置和制造该半导体发光装置的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术基于并要求于2022年2月4日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2022-0015072的优先权，该申请的公开内容以引用方式全部并入本文中。
技术领域
3.实施例涉及半导体发光装置和制造该半导体发光装置的方法，更具体地，涉及具有优异的发光特性的半导体发光装置和制造该半导体发光装置的方法。


背景技术：

4.发光装置被称为下一代光源，与现有光源相比，发光装置具有诸如长寿命、低功耗、快速响应速度和环境友好性的优点，并且作为各种产品(例如，照明设备和显示设备的背光)中的重要光源而引起关注。例如，可以在显示设备中实施半导体发光装置。
5.通常，显示设备可以包括显示面板和背光单元。最近，已经提出了使用半导体发光装置作为一个像素的显示设备。因此，需要一种具有简单结构且在具有增强的发光特性的同时具有低产品缺陷的半导体发光装置。


技术实现要素：

6.根据实施例的一方面，提供一种半导体发光装置，包括：第一导电类型半导体层，其在其上部中包括彼此分开的多个杆；多个有源层，其分别形成在多个杆的上表面上；多个第二导电类型半导体层，其分别形成在多个有源层的上表面上；绝缘间隔件，其共形地形成在多个杆之间，围绕多个有源层中的每一个的所有侧壁，并且覆盖多个第二导电类型半导体层中的每一个的侧壁的一部分；第一电极层，其与第一导电类型半导体层的下部接触；以及第二电极层，其填充绝缘间隔件的内部空间，并且与多个第二导电类型半导体层接触。
7.根据实施例的另一方面，提供一种半导体发光装置，包括：第一导电类型半导体层，其包括彼此分开的台面结构；有源层，其形成在台面结构中的每一个的上表面上；绝缘间隔件，其共形地形成在台面结构之间，围绕有源层的所有侧壁，覆盖第二导电类型半导体层的侧壁的下端，并且具有圆的上外壁；第一电极层，其与第一导电类型半导体层接触；以及第二电极层，其填充绝缘间隔件的内部空间，并且与第二导电类型半导体层的上表面和第二导电类型半导体层的侧壁的上端接触。
8.根据实施例的又一方面，提供一种半导体发光装置包括：蓝宝石衬底；未掺杂的氮化镓层，其形成在蓝宝石衬底上；n型氮化镓层，其在其上部中包括彼此分开的多个杆；多个有源层，其分别形成在多个杆的上表面上；多个p型氮化镓层，其分别形成在多个有源层的上表面上；绝缘间隔件，其共形地形成在多个杆之间，围绕多个有源层中的每一个的所有侧壁，并且覆盖多个p型氮化镓层中的每一个的侧壁的一部分；n电极层，其与n型氮化镓层的下部接触；以及p电极层，其填充绝缘间隔件的内部空间，并且与多个p型氮化镓层接触。
9.根据实施例的再一方面，提供一种制造半导体发光装置的方法，该方法包括：在衬
底上形成第一导电类型半导体层；在第一导电类型半导体层上形成牺牲层；在牺牲层上形成掩模图案；通过使用掩模图案作为蚀刻掩模来将牺牲层和第一导电类型半导体层图案化，以在第一导电类型半导体层的上部中形成彼此分开的多个杆；形成绝缘间隔件以共形地围绕牺牲层和第一导电类型半导体层的上部；蚀刻绝缘间隔件的上表面以暴露出牺牲层的上表面；去除牺牲层；在多个杆的上表面上形成多个有源层；在多个有源层的上表面上形成多个第二导电类型半导体层；去除绝缘间隔件的一部分以暴露出第一导电类型半导体层的下部，并且形成第一电极；以及形成第二电极以覆盖所有的多个第二导电类型半导体层，并且填充绝缘间隔件之间的空间。
附图说明
10.通过参照附图详细地描述示例性实施例，对于本领域技术人员而言特征将变得清楚，在附图中：
11.图1是根据实施例的半导体发光装置的平面图；
12.图2a是沿着图1中的线a-a'截取的截面图；
13.图2b是图2a中的区域cc的放大图；
14.图2c是图2a中的区域cc的另一放大图；
15.图3至图6是根据其它实施例的半导体发光装置的示图；
16.图7是根据实施例的制造半导体发光装置的方法的流程图；
17.图8至图16是根据实施例的制造半导体发光装置的方法中的各阶段的截面图；
18.图17是根据实施例的作为半导体发光装置的照明设备中可采用的白色光源模块的示意性截面图；
19.图18是示出根据实施例的可用于半导体发光装置的完美辐射体光谱的cie色度图；
20.图19是根据实施例的可以用作用于半导体发光装置的波长转换材料的量子点(qd)的截面结构的示意图；
21.图20是根据实施例的包括半导体发光装置的车辆的立体图；
22.图21是根据实施例的包括半导体发光装置的平板照明设备的立体图；以及
23.图22是根据实施例的包括半导体发光装置的照明设备的分解立体图。
具体实施方式
24.图1是根据实施例的半导体发光装置10的平面图，图2a是沿着图1中的线a-a'截取的截面图，图2b是图2a的区域cc的放大图，图2c是图2a的cc的另一放大图。此外，为了便于描述，在图1中，假设第二电极层142是透明的，并且设置在第二电极层142下方的多个杆110r和绝缘间隔件120的形状由虚线指示。
25.参照图1和图2a至图2c，半导体发光装置10可以形成在衬底101上，并且可以包括第一导电类型半导体层110、绝缘间隔件120、有源层130和第二导电类型半导体层140。第一导电类型半导体层110、有源层130和第二导电类型半导体层140的堆叠结构可以限定(例如，形成)如以下将更加详细地描述的发光结构es。
26.衬底101可以设置在发光结构es下方以支撑发光结构es。例如，如图2a中所示，基
底层103可以形成在衬底101与发光结构es之间。衬底101可以通过基底层103接收由发光结构es生成的热量，并且可以将所接收的热量向外辐射。此外，衬底101可以具有透光性质。衬底101可以包括透光材料或者当被形成为特定厚度或更小厚度时能够具有透光性质的材料。
27.如果需要，衬底101可以是绝缘衬底、导电衬底或半导体衬底。例如，衬底101可以包括蓝宝石(al2o3)、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(ga2o3)、氧化锂镓(ligao2)、氧化锂铝(lialo2)、氧化镁铝(mgal2o4)等中的至少一种。
28.在一些实施例中，主要使用蓝宝石衬底、碳化硅衬底或硅衬底作为衬底101。更加广泛地使用与碳化硅衬底相比相对便宜的蓝宝石衬底。
29.可以在制造发光装置的工艺期间完全地或部分地去除衬底101以便于在发光结构es的形成之前或在发光结构es的形成之后改善光学性质或电性质。例如，当蓝宝石衬底用作衬底101时，可以通过将激光穿过衬底101照射到与基底层103的界面来去除衬底101。在另一示例中，当硅衬底或碳化硅衬底用作衬底101时，可以通过抛光或蚀刻来去除衬底101。
30.基底层103可以被形成为提供发光结构es的生长表面。例如，基底层103可以包括in
x
alyga
(1-x-y)
(0≤x≤1，0≤y≤1)、gan、aln、algan、ingan、inganaln等。如果需要，例如zrb2、hfb2、zrn、hfn或tin的材料可以用于基底层103。此外，基底层103可以包括未掺杂的氮化镓层。在一些实施例中，基底层103可以被形成为具有多层结构或者可以通过逐渐地改变其组成来使用基底层103。在其它实施例中，可以省略基底层103。
31.第一导电类型半导体层110可以包括具有n型in
x
alyga
(1-x-y)
n(0≤x《1，0≤y《1，0≤x y《1)的组成的氮化物半导体。例如，第一导电类型半导体层110可以包括n型杂质，并且n型杂质可以是例如硅(si)。可替换地，第一导电类型半导体层110可以包括包含n型杂质的gan。
32.在一些实施例中，第一导电类型半导体层110可以包括第一导电类型半导体接触层和电流扩散层。第一导电类型半导体接触层的杂质浓度可以在大约2
×
10
18
cm-3
至大约9
×
10
19
cm-3
的范围内。第一导电类型半导体接触层的厚度可以为大约1μm至大约5μm。电流扩散层可以具有其中交替地堆叠有具有不同组成或不同杂质含量的多个in
x
alyga
(1-x-y)
n(0≤x，y≤1，0≤x y≤1)层的结构。例如，电流扩散层可以具有其中交替地堆叠有各自具有大约1nm至大约500nm的厚度的n型gan层和/或al
x
inygazn层(0≤x,y,z≤1，并且x y z≠0)的n型超晶格结构。电流扩散层的杂质浓度可以为大约2
×
10
18
cm-3
至大约9
×
10
19
cm-3
。
33.第一导电类型半导体层110可以包括上层110u和下层110l，且上层110u包括多个杆110r，下层110l支撑多个杆110r。第一导电类型半导体层110的下层110l的上表面可以具有与多个杆110r的下表面接触的平板形状。换言之，第一导电类型半导体层110可以被形成为具有台面结构。例如，如图2a中所示，多个杆110r可以与下层110l一体，并且可以从下层110l(例如，沿着z方向)向上延伸。例如，如图1和图2a至图2c中所示，多个杆110r可以在两个方向上(例如，在x方向和y方向上以矩阵图案)彼此间隔开，使得多个杆110r中的相邻的杆110r之间的空间可以暴露出下层110l的上表面。
34.例如，如图1中所示，多个杆110r可以是圆形杆。参照图2b，当多个杆110r是圆形杆时，(例如，如沿着z方向从下层110l的上表面到杆110r的上表面测量的)多个杆110r中的每
一个的高度110h可以为大约100nm至大约10μm，多个杆110r中的每一个的上表面110t的直径110w可以为大约100nm至大约10μm。此外，如图1中所示，多个杆110r之中的两个相邻的杆110r之间的最短距离110d可以为大约100nm至大约2μm。
35.绝缘间隔件120可以被共形地(例如，并且连续地)设置为覆盖第一导电类型半导体层110的下层110l的上表面和多个杆110r中的每一个的侧表面。此外，绝缘间隔件120可以被设置为接触以下将描述的有源层130的所有侧壁和第二导电类型半导体层140的侧壁的一部分。例如，绝缘间隔件120可以包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝。在一些实施例中，绝缘间隔件120可以被形成为具有多个绝缘层的堆叠结构。例如，绝缘间隔件120的厚度120w可以为大约50nm至大约1μm。在一些实施例中，绝缘间隔件120可以完全填充多个杆110r中的每对相邻的杆110r之间的空间。
36.绝缘间隔件120可以被形成为完全围绕多个杆110r中的每一个的侧壁(例如，绝缘间隔件120可以完全围绕多个杆110r中的每一个的所有侧壁)。绝缘间隔件120可以从多个杆110r中的每一个的上表面(例如，在多个杆110r中的每一个的上表面上方)突出。即，绝缘间隔件120可以在多个杆110r中的每一个的上表面上方延伸，并且因此可以在多个杆110r中的每一个的上表面上提供特定的空的空间。如以下将描述的，有源层130和第二导电类型半导体层140可以被形成为填充多个杆110r中的每一个的上表面上的空的空间。
37.绝缘间隔件120可以是暴露出多个杆110r中的每一个的上表面110t的掩模层。换言之，绝缘间隔件120可以用作提供用于形成(或生长)以下将描述的有源层130和第二导电类型半导体层140的空间的掩模层。
38.如图2b和图2c中所示，绝缘间隔件120的上外壁可以是竖直侧壁或圆的侧壁120r(例如，圆的或弯曲的侧壁)。这可以是取决于在形成绝缘间隔件120的工艺中的蚀刻的程度的特征。即，因为绝缘间隔件120的上外壁在多个杆110r上方突出，所以可能对绝缘间隔件120的上外壁执行更多的蚀刻。在此情况下，绝缘间隔件120的上外壁可以具有圆的侧壁120r的形状。该特征可以等同地应用于以下将描述的根据其它实施例的半导体发光装置15、20、30和40。
39.有源层130可以设置在第一导电类型半导体层110与第二导电类型半导体层140之间。有源层130可以被配置为通过当驱动半导体发光装置10时的电子和空穴的复合来发射具有特定能量的光。有源层130可以具有其中交替地堆叠有量子阱层和量子势垒层的多量子阱(mqw)结构。例如，量子阱层中的每一个和量子势垒层中的每一个可以包括具有不同组成的in
x
alyga
(1-x-y)
n(0≤x，y≤1，0≤x y≤1)。量子阱层可以包括in
x
ga
1-x
n(0≤x≤1)，量子势垒层可以包括gan或in
x
alyga
(1-x-y)
n(0≤x，y≤1，0≤x y≤1)。量子阱层的厚度和量子势垒层的厚度可以各自在大约1nm至大约50nm的范围内。有源层130不限于mqw结构，并且可以具有单量子阱结构。
40.在实施例中，多个有源层130中的每一个的上表面130t的水平可以竖直地低于绝缘间隔件120的最上表面120t的水平。即，多个有源层130中的每一个的上表面130t的高度水平可以相对于第一导电类型半导体层110的底表面沿着z方向低于绝缘间隔件120的最上表面120t的高度水平。此外，多个有源层130中的每一个的上表面130t的面积可以与多个杆110r中的每一个的上表面110t的面积基本上相同。
41.第二导电类型半导体层140可以是具有p型in
x
alyga
(1-x-y)
n(0≤x《1，0≤y《1，0≤x
y《1)的组成的氮化物半导体层。例如，第二导电类型半导体层140可以包括p型杂质，并且p型杂质可以是镁(mg)。
42.在一些实施例中，第二导电类型半导体层140可以包括在竖直方向上(例如，沿着z方向)堆叠的电子阻挡层、低浓度p型gan层和高浓度p型gan层。例如，电子阻挡层可以包括其中交替地堆叠有具有不同组成并且各自具有大约5nm至大约100nm的厚度的多个in
x
alyga
(1-x-y)
n(0≤x，y≤1，0≤x y≤1)层的多层，或者可以包括单个alyga
(1-y)
n(0《y≤1)层。电子阻挡层的能带隙可以随着距有源层130的距离增大而减小。例如，电子阻挡层的al成分可以随着距有源层130的距离增大而减小。
43.在实施例中，多个第二导电类型半导体层140中的每一个可以形成在多个有源层130中的每一个的上表面130t上。此外，多个有源层130中的每一个的上表面130t的面积可以与多个第二导电类型半导体层140中的每一个的上表面140t的面积基本上相等。例如，参照图2a和图2b，杆110r、有源层130和第二导电类型半导体层140的上表面可以在竖直方向上(例如，如在俯视图中观看到的)彼此完全重叠，因此杆110r、有源层130和第二导电类型半导体层140的侧壁可以竖直地对准。换言之，杆110r、有源层130和第二导电类型半导体层140可以作为整体形成单个圆柱形柱形状。
44.在实施例中，第二导电类型半导体层140的上表面140t的高度水平可以相对于第一导电类型半导体层110的底表面沿着z方向高于绝缘间隔件120的最上表面120t的高度水平(例如，半导体层140可以在绝缘间隔件120上方延伸)。如此，第二导电类型半导体层140的侧壁的下部可以与绝缘间隔件120接触，第二导电类型半导体层140的侧壁的上部可以与以下要描述的第二电极层142接触。在一些实施例中，第二导电类型半导体层140的接触绝缘间隔件120的侧壁在竖直方向上的长度140s(例如，高度)可以为至少50nm。
45.多个发光结构es中的每一个可以与邻近的发光结构es间隔开，且绝缘间隔件120位于多个发光结构es中的每一个与邻近的发光结构es之间。多个发光结构es之间的分离距离可以为大约100nm至大约2μm。
46.参照图2a，第一电极层112可以被设置为在穿过有源层130和第二导电类型半导体层140的沟槽gr中连接到第一导电类型半导体层110。例如，如图2a中所示，第一电极层112可以直接位于第一导电类型半导体层110上。例如，第一电极层112可以包括ag、al、ni、cr、au、pt、pd、sn、w、rh、ir、ru、mg、zn、ti、cu或它们的组合。此外，第一电极层112可以包括具有高反射率的金属材料。
47.第二电极层142可以填充绝缘间隔件120的内部空间121(图16)，并且可以被设置为连接到多个第二导电类型半导体层140。第二电极层142可以被形成为与多个第二导电类型半导体层140中的每一个的上表面和多个第二导电类型半导体层140中的每一个的侧表面的一部分(例如，直接)接触。当从侧截面观看时，第二电极层142的上表面142t可以具有平板形状。此外，第二电极层142的下表面可以具有凹凸形状(例如，包括交替的突起和凹陷的形状)。例如，参照图1和图2a，单个第二电极层142可以与所有的发光结构es例如连续地重叠(例如，或者覆盖所有的发光结构es)。例如，如图2a中所示，第二电极层142可以完全填充发光结构es中的相邻的发光结构es之间的空间，例如，因此，第二电极层142可以相对于发光结构es及其布置具有互补形状。第二电极层142可以包括与构成第一电极层112的材料基本上相同的材料。
48.通常，随着半导体发光装置中的由in
x
ga
1-x
n(0≤x≤1)组成的量子阱层中的铟(in)的组分增大，发射的光的波长增大，并且量子阱层的晶格常数也增大。因此，由于量子阱层与量子势垒层之间生成的晶格常数的差异，压应力可能被施加到量子阱层。此外，由于通过高温生长工艺形成的氮化镓(gan)材料的特性，当使用异质衬底(例如，蓝宝石衬底)时，额外的压应力可能被施加到量子阱层。
49.发射蓝色波长的半导体发光装置的铟(in)组分为整个量子阱层的大约14％至大约17％，由大约14％至大约17％的(in)组分导致的晶格常数的差异不显著地影响半导体发光装置的效率特性。另一方面，当铟(in)组分增加至整个量子阱层的大约35％或更多以便于实现黄色波长或红色波长时，可能由于构成量子阱层的材料与构成量子势垒层的材料之间的晶格常数的差异而发生缺陷。具体地，在用于实现红色波长的量子阱层中，缺陷可能更加突出。缺陷可能在半导体发光装置中用作电子和/或空穴的陷阱位点，并且导致降低半导体发光装置的发光效率的问题。
50.当从异质衬底(例如，蓝宝石衬底)去除施加到量子阱层的压应力时，可以减轻由高浓度铟(in)组分生成的压应力，从而抑制缺陷的发生。因此，当第一导电类型半导体层110通过纳米图案化工艺被形成为具有多个杆110r时，杆110r的上区域可以处于由衬底生成的压应力被减轻的状态。如上所述，当量子阱层形成在杆110r的压应力被减轻的上区域中时，可以抑制发生缺陷。
51.因此，在根据实施例的半导体发光装置10中，可以通过第一导电类型半导体层110的图案化来减轻从衬底101施加到量子阱层的压应力，可以通过在其中通过图案化减轻压应力的多个杆110r上形成多个有源层130作为发射层来改善光输出。最后，在根据实施例的半导体发光装置10中，设置在有源层130下方的第一导电类型半导体层110的上层110u可以被选择性地图案化为包括多个杆110r，以便于减轻从衬底101施加的压应力，因此，可以改善发光效率，可以提高工艺效率，并且可以减少产品缺陷。
52.图3至图6是根据其它实施例的半导体发光装置15、20、30和40的示图。构成以下要描述的半导体发光装置15、20、30和40的大多数部件和构成这些部件的材料与以上参照图1和图2a至图2c描述的那些基本相同或相似。因此，为了便于描述，将主要描述相对于以上描述的半导体发光装置10的差异。
53.参照图3，示出了形成在衬底101上并包括第一导电类型半导体层110、绝缘间隔件120、有源层130和第二导电类型半导体层140的半导体发光装置15。在根据本实施例的半导体发光装置15中，第一导电类型半导体层110可以被配置为包括多个杆110r'。
54.详细地，多个杆110r'可以具有倾斜侧壁而不是竖直侧壁。换言之，多个杆110r'可以各自具有锥形的梯形竖直截面。多个杆110r'中的每一个的梯形截面可以是在干法蚀刻工艺期间出现的特征。此外，多个杆110r'的高度可以为大约100nm至大约10μm。
55.绝缘间隔件120可以被共形地设置为覆盖多个杆110r
′
中的每一个的侧表面。此外，绝缘间隔件120可以被设置为接触有源层130的所有侧壁和第二导电类型半导体层140的侧壁的一部分。绝缘间隔件120可以被形成为具有倾斜侧壁。
56.在此情况下，有源层130和/或第二导电类型半导体层140也可以被形成为具有倾斜侧壁，但是不限于此。在一些实施例中，绝缘间隔件120可以完全填充多个杆110r'中的每两个之间的空间。
57.参照图4，示出了形成在衬底101上并且包括第一导电类型半导体层110、绝缘间隔件220、有源层130和第二导电类型半导体层140的半导体发光装置20。在根据本实施例的半导体发光装置20中，蜂窝结构可以具有其中多个杆210r设置在六边形的顶点h1、h2、h3、h4、h5和h6及其中心点hc处的结构。此外，如图4中所示，多个杆210r可以以连续的结构布置，在该连续的结构中，蜂窝结构在第一方向(x方向)和第二方向(y方向)上彼此重叠。
58.详细地，多个杆210r可以以这样的结构设置：在该结构中，由实线所示的中心六边形hec的六个顶点h1、h2、h3、h4、h5和h6是相邻设置的六个六边形的中心点，并且中心六边形hec的中心点hc被六个六边形共享。例如，顶点h2可以是由虚线示出的第二六边形he2的中心点，顶点h5可以是由虚线示出的第五六边形he5的中心点，并且第二六边形he2和第五六边形he5可以共享中心六边形hec的中心点hc作为第二六边形he2和第五六边形he5中的每一个的六个顶点中的一个。
59.在此情况下，多个杆210r的蜂窝结构中的六边形可以是正六边形。此外，共享中心六边形hec的中心点hc的所有六个三角形可以是等边三角形。因此，在一个六边形中，相邻的顶点之间的距离或顶点与中心点之间的距离可以相同。
60.在附图中，多个杆210r被示出为圆形杆，但是不限于此。绝缘间隔件220可以被共形地设置为覆盖多个杆210r中的每一个的侧表面。此外，绝缘间隔件220可以被设置为接触有源层130的所有侧壁和第二导电类型半导体层140的侧壁的一部分。
61.参照图5，示出了形成在衬底101上并且包括第一导电类型半导体层110、绝缘间隔件320、有源层130和第二导电类型半导体层140的半导体发光装置30。在根据本实施例的半导体发光装置30中，第一导电类型半导体层110可以被配置为包括多个杆310r。
62.例如，如图5中所示，多个杆310r可以是四边形杆(例如，在俯视图中具有四边形截面)。当多个杆310r是四边形杆时，多个杆310r中的每一个的高度可以为大约100nm至大约10μm，多个杆310r中的每一个的上表面的对角线的长度可以为大约100nm至大约10μm。
63.绝缘间隔件320可以被共形地设置为覆盖多个杆310r中的每一个的侧表面。此外，绝缘间隔件320可以被设置为接触有源层130的所有侧壁和第二导电类型半导体层140的侧壁的一部分。
64.例如，绝缘间隔件320的厚度可以为大约50nm至大约1μm。在一些实施例中，绝缘间隔件320可以完全填充多个杆310r中的每两个之间的空间。
65.参照图6，示出了形成在衬底101上并且包括第一导电类型半导体层110、绝缘间隔件420、有源层130和第二导电类型半导体层140的半导体发光装置40。在根据本实施例的半导体发光装置40中，第一导电类型半导体层110可以被配置为包括多个杆410r。
66.例如，如图6中所示，多个杆410r可以是六边形杆(例如，在俯视图中具有六边形截面)。当多个杆410r是六边形杆时，多个杆410r中的每一个的高度可以为大约100nm至大约10μm，并且多个杆410r中的每一个的上表面的对角线的长度可以为大约100nm至大约10μm。
67.绝缘间隔件420可以被共形地设置为覆盖多个杆410r中的每一个的侧表面。此外，绝缘间隔件420可以被设置为接触有源层130的所有侧壁和第二导电类型半导体层140的侧壁的一部分。
68.例如，绝缘间隔件420的厚度可以为大约50nm至大约1μm。在一些实施例中，绝缘间隔件420可以完全填充多个杆410r中的每两个之间的空间。
69.图7是根据实施例的制造半导体发光装置的方法s10的流程图。
70.参照图7，根据实施例的制造半导体发光装置的方法s10可以包括第一操作s110至第八操作s180的工艺序列。在特定实施例可以以其它方式实施的情况下，可以与要描述的工艺序列不同地执行特定工艺序列。例如，可以基本上同时执行连续描述的两个工艺，或者可以以与所描述的次序相反的次序执行连续描述的两个工艺。
71.根据实施例的制造半导体发光装置的方法s10可以包括在衬底上顺序地形成基底层、第一导电类型半导体层和牺牲层并且在牺牲层上形成第一掩模图案的第一操作s110、通过使用第一掩模图案作为蚀刻掩模来蚀刻牺牲层和第一导电类型半导体层的一部分的第二操作s120、在多个杆和多个牺牲层的侧表面和上表面上共形地形成绝缘间隔件的第三操作s130、蚀刻绝缘间隔件的上表面并且去除所有的多个牺牲层的第四操作s140、在多个杆的上表面上形成多个有源层和多个第二导电类型半导体层的第五操作s150、在多个第二导电类型半导体层和绝缘间隔件上形成第二掩模图案以暴露出绝缘间隔件的一部分的第六操作s160、通过使用第二掩模图案作为蚀刻掩模蚀刻绝缘间隔件和第一导电类型半导体层的一部分并且在第一导电类型半导体层上形成第一电极层的第七操作s170、以及形成第二电极层以填充绝缘间隔件的内部空间并且接触多个第二导电类型半导体层的第八操作s180。将参照以下要描述的图8至图16详细地描述第一操作s110至第八操作s180中的每一个的技术特性。
72.图8至图16是根据实施例的制造半导体发光装置的方法中的各阶段的截面图。
73.参照图8，可以在衬底101上顺序地形成基底层103、第一导电类型半导体层110和牺牲层sl，并且可以在牺牲层sl上形成第一掩模图案m1。
74.衬底101可以具有透光性质。衬底101可以包括透光材料或者当被形成为特定厚度或更小厚度时能够具有透光性质的材料。衬底101可以是绝缘衬底、导电衬底或半导体衬底。例如，衬底101可以包括al2o3、gan、si、ge、gaas、zno、sige、sic、ga2o3、ligao2、lialo2、mgal2o4等中的至少一种。
75.可以形成基底层103以提供用于第一导电类型半导体层110的生长表面。例如，基底层103可以包括in
x
alyga
(1-x-y)
(0≤x≤1，0≤y≤1)、gan、aln、algan、ingan、inganaln等。如果需要，例如zrb2、hfb2、zrn、hfn或tin的材料可以用于基底层103。此外，基底层103可以被形成为具有多层结构，或者可以通过逐渐地改变其组成来使用基底层103。在一些实施例中，可以省略基底层103。
76.第一导电类型半导体层110可以具有单层结构，或者可以具有具备不同组成的多层结构。例如，第一导电类型半导体层110可以包括能够改善电子和空穴注入效率的载流子注入层，并且也可以具有各种类型的超晶格结构。
77.第一导电类型半导体层110还可以包括位于其上区域中的电流扩散层。电流扩散层可以具有这样的结构：在该结构中，重复地堆叠有具有不同组成或不同杂质含量的多个in
x
alyga
(1-x-y)
n(0≤x，y≤1，0≤x y≤1)层，或者部分地形成绝缘材料层。
78.在第一导电类型半导体层110上形成牺牲层sl。例如，牺牲层sl可以包括例如以下材料：原硅酸四乙酯(teos)、硼磷硅酸盐玻璃(bpsg)、磷硅酸盐玻璃(psg)、未掺杂硅酸盐玻璃(usg)、旋涂玻璃(sog)、高密度等离子体氧化物(hdp)、氧化硅(sio2)、氮化硅(si
x
ny)或氧化铟锡(ito)。牺牲层sl可以被形成为具有大约50nm至大约10μm的厚度。
79.在牺牲层sl上形成第一掩模图案m1。当在牺牲层sl上涂覆光致抗蚀剂之后将光致抗蚀剂曝光和显影时，仅光致抗蚀剂的一部分保留，而剩余的光致抗蚀剂被去除，因此，如图8中所示，形成第一掩模图案m1。可替换地，通过纳米压印方法来形成第一掩模图案m1。
80.第一掩模图案m1可以是以特定规则布置的图案或者是不规则布置的图案。此外，可以调整第一掩模图案m1的形状和宽度以在后续工艺中影响第一导电类型半导体层110中包括的多个杆110r(参见图9)的形状。
81.参照图9，使用第一掩模图案m1作为蚀刻掩模来蚀刻牺牲层sl和第一导电类型半导体层110的一部分，并且例如通过灰化和剥离工艺来去除第一掩模图案m1。即，可以选择性地图案化(例如，蚀刻)第一导电类型半导体层110的上部(即，图2a的上层110u)以在第一导电类型半导体层110的下部上(即，图2a的下层110l上)形成杆110r。
82.蚀刻工艺可以是干法蚀刻工艺。通过干法蚀刻工艺，形成包括多个杆110r的第一导电类型半导体层110。尽管附图示出多个杆110r具有竖直侧壁，但是由于干法蚀刻工艺的特性，多个杆110r可以具有向下变宽的锥形侧壁而不是竖直侧壁。
83.牺牲层sl部分地暴露出第一导电类型半导体层110的下层。当从顶部观看时，多个杆110r和形成在多个杆110r的上表面上的牺牲层sl可以各自具有圆形形状，例如，该形状可以由第一掩模图案m1的形状确定。即，多个杆110r中的每一个可以被形成为具有圆形杆形状。
84.参照图10，在多个杆110r以及形成在多个杆110r的上表面上的牺牲层sl的侧表面和上表面上共形地形成绝缘间隔件120。可以通过原子层沉积(ald)方法来形成绝缘间隔件120，并且绝缘间隔件120可以具有大约50nm至大约1μm的厚度。
85.通过具有优异的台阶覆盖率的ald方法，绝缘间隔件120可以被形成为具有均匀的厚度。绝缘间隔件120可以包括例如氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝。
86.参照图11，蚀刻绝缘间隔件120的上表面以暴露出牺牲层sl的上表面。
87.可以蚀刻绝缘间隔件120的位于牺牲层sl上的部分。牺牲层sl和绝缘间隔件120可以分别包括具有不同蚀刻选择性的材料。因此，当正在蚀刻绝缘间隔件120的上表面时，牺牲层sl可以用作蚀刻停止层。由于蚀刻工艺，牺牲层sl的上表面slt的竖直水平和绝缘间隔件120的上表面120t的竖直水平可以基本上相同。
88.此外，如上所述，绝缘间隔件120的上外壁可以是竖直侧壁或圆的侧壁。这可以是取决于在形成绝缘间隔件120的工艺中的蚀刻的程度的特征。即，因为绝缘间隔件120的上外壁相比于其它部分突出(例如，绝缘间隔件120可以是图10的结构上的最外层)，所以可对绝缘间隔件120的上外壁(例如，绝缘间隔件120的外壁的上边缘)执行更多的蚀刻。在此情况下，绝缘间隔件120的上外壁可以具有圆的侧壁形状。
89.参照图12，通过蚀刻工艺完全去除牺牲层sl(参见图11)。可以通过使用蚀刻溶液的湿法蚀刻工艺来执行用于去除牺牲层sl的蚀刻工艺。用于湿法蚀刻的蚀刻溶液可以在最小化对构成绝缘间隔件120的材料和构成第一导电类型半导体层110的材料的影响的同时仅去除牺牲层sl。
90.在湿法蚀刻工艺期间，绝缘间隔件120被保持而不被蚀刻以执行牢固地固定和支撑多个杆110r的功能，使得多个杆110r不塌陷或损坏。此外，绝缘间隔件120可以防止蚀刻溶液在多个杆110r下方渗透。
91.此外，绝缘间隔件120可以是暴露出多个杆110r的上表面的掩模层。换言之，绝缘间隔件120可以用作提供用于形成在后续工艺中形成(或生长)的有源层130和第二导电类型半导体层140的空间的掩模层。此外，如上所述，绝缘间隔件120的上外壁可以是竖直侧壁或圆的侧壁。
92.参照图13，在多个杆110r的上表面上分别形成(例如，生长)多个有源层130。
93.有源层130中的每一个可以具有其中交替地堆叠有量子阱层和量子势垒层的mqw结构。例如，量子阱层中的每一个和量子势垒层中的每一个可以包括具有不同组成的in
x
alyga
(1-x-y)
n(0≤x，y≤1，0≤x y≤1)。量子阱层可以包括in
x
ga
1-x
n(0≤x≤1)，量子势垒层可以包括gan或in
x
alyga
(1-x-y)
n(0≤x，y≤1，0≤x y≤1)。量子阱层的厚度和量子势垒层的厚度可以各自在从大约1nm至大约50nm的范围内。有源层130不限于mqw结构，并且可以具有例如单量子阱结构。
94.在实施例中，多个有源层130中的每一个的上表面130t的水平可以竖直地低于绝缘间隔件120的最上表面120t的水平。此外，多个有源层130中的每一个的上表面130t的面积可以与多个杆110r中的每一个的上表面的面积基本上相同。
95.参照图14，在多个有源层130的上表面130t上分别形成(例如，生长)多个第二导电类型半导体层140。
96.第二导电类型半导体层140中的每一个可以是具有p型in
x
alyga
(1-x-y)
n(0≤x《1，0≤y《1，0≤x y《1)的组成的氮化物半导体层。例如，第二导电类型半导体层140可以包括p型杂质，并且p型杂质可以是镁(mg)。
97.在实施例中，多个有源层130中的每一个的上表面130t的面积可以与多个第二导电类型半导体层140中的每一个的上表面的面积基本上相同。换言之，如附图中所示，杆110r、有源层130和第二导电类型半导体层140可以作为整体形成单个圆柱形形状。
98.在实施例中，第二导电类型半导体层140的侧壁的一部分可以与绝缘间隔件120接触。在一些实施例中，第二导电类型半导体层140的接触绝缘间隔件120的侧壁在竖直方向上的长度可以为至少50nm。
99.参照图15，在第二导电类型半导体层140和绝缘间隔件120上形成第二掩模图案m2以暴露出绝缘间隔件120的一部分。
100.在第二导电类型半导体层140和绝缘间隔件120上形成第二掩模图案m2以覆盖所有的多个杆110r。当在第二导电类型半导体层140和绝缘间隔件120上涂覆光致抗蚀剂并且随后将光致抗蚀剂曝光和显影时，仅保留光致抗蚀剂的一部分并且去除剩余的光致抗蚀剂。因此，如图15中所示形成第二掩模图案m2。
101.参照图16，使用第二掩模图案m2作为蚀刻掩模来蚀刻绝缘间隔件120和第一导电类型半导体层110的一部分，去除第二掩模图案m2，并且在第一导电类型半导体层110的暴露的部分上形成第一电极层112。当去除第二掩模图案m2时，可以暴露出绝缘间隔件120的内部空间121(例如，杆110r中的相邻的杆110r之间的绝缘间隔件120上的(或被杆110r中的相邻的杆110r之间的绝缘间隔件120围绕的)空的空间)。例如，如图16中所示，内部空间121可以填充绝缘间隔件120的u形截面(例如，位于绝缘间隔件120的u形截面内部)。
102.该蚀刻工艺可以是干法蚀刻工艺。通过干法蚀刻工艺，第一导电类型半导体层110被形成为包括其中设置有第一电极层112的区域。即，形成部分地暴露出第一导电类型半导
体层110的下层的沟槽gr。
103.第一电极层112可以被设置为在穿过有源层130和第二导电类型半导体层140的沟槽gr中连接到第一导电类型半导体层110。第一电极层112可以包括例如ag、al、ni、cr、au、pt、pd、sn、w、rh、ir、ru、mg、zn、ti、cu和它们的组合中的至少一种。此外，第一电极层112可以包括具有高反射率的金属材料。
104.返回参照图2a，第二电极层142可以被形成为填充绝缘间隔件120的内部空间121并且连接到多个第二导电类型半导体层140。此外，如上所述，绝缘间隔件120的上外壁可以是竖直侧壁或圆的侧壁。
105.第二电极层142可以被形成为与多个第二导电类型半导体层140中的每一个的上表面和多个第二导电类型半导体层140中的每一个的侧表面的一部分接触。当从侧截面观看时，第二电极层142可以被形成为具有凹凸形状。第二电极层142可以包括例如ag、al、ni、cr、au、pt、pd、sn、w、rh、ir、ru、mg、zn、ti、cu和它们的组合中的至少一种。此外，第二电极层142可以包括具有高反射率的金属材料。
106.以这种方式，可以制造根据实施例的半导体发光装置10。最后，根据依据实施例的制造半导体发光装置10的方法，可以选择性地图案化设置在有源层130下方的第一导电类型半导体层110的上层110u以减轻从衬底101施加的压应力，并且因此，可以改善发光效率，可以提高工艺效率，并且可以减少产品缺陷。
107.图17是根据实施例的作为半导体发光装置的照明设备中可采用的白色光源模块的示意性截面图，并且图18是示出根据实施例的可用于半导体发光装置的完美辐射体光谱的cie色度图。
108.具体地，图17的部分(a)和部分(b)中示出的光源模块中的每一个可以包括安装在电路板上的多个发光装置封装件60、70(white pkg)、red(red pkg)、27和50。发光装置封装件60、70、red、27和50可以是通过根据实施例的制造发光装置的方法制造的发光装置10和20。安装在一个光源模块上的多个发光装置封装件可以是生成具有相同波长的光的相同类型的封装件。然而，如在本实施例中，多个发光装置封装件可以是生成具有不同波长的光的不同类型的封装件。
109.参照图17的部分(a)，可以通过将具有大约3000k和大约4000k的色温的白色发光装置封装件60和70与红色发光装置封装件red组合来配置白色光源模块。白色光源模块可以提供具有大约3000k至大约4000k的色温和大约85至大约100的显色指数(cri)ra的白光。
110.在另一实施例中，白色光源模块可以仅包括白色发光装置封装件，但是一些封装件可以提供具有不同色温的白光。例如，如图17的部分(b)中所示，可以通过将具有大约2700k的色温的白色发光装置封装件27与具有大约5000k的色温的白色发光装置封装件50组合来提供具有大约2700k至大约5000k的色温和大约85至大约99的cri ra的白光。在此情况下，用于每个色温的发光装置封装件的数量可以主要根据基本色温设定值而改变。例如，在其基本色温设定值在大约4000k的色温附近的照明设备中，与大约4000k的色温对应的封装件的数量可以大于与大约3000k的色温对应的封装件的数量或者红色发光装置封装件的数量。
111.以这种方式，不同类型的发光装置封装件可以被配置为包括通过在蓝色发光装置中组合黄色磷光体、绿色磷光体、红色磷光体和橙色磷光体而发射白光的发光装置以及紫
外发光装置、蓝色发光装置、绿色发光装置、红色发光装置和红外发光装置中的至少一种，并且调整白光的色温和cri。
112.在单个发光装置封装件中，可以根据作为发光装置的发光二极管(led)芯片的波长以及磷光体的类型和混合比来确定具有期望的颜色的光。在白光的情况下，可以调整色温和cri。
113.例如，当led芯片发射蓝光时，包括黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体中的至少一种的发光装置封装件可以被配置为根据磷光体的混合比而发射具有各种色温的白光。与此不同，其中绿色磷光体或红色磷光体被应用于蓝色led芯片的发光装置封装件可以被配置为发射绿光或红光。可以通过将发射白光的发光装置封装件与发射绿光或红光的发光装置封装件组合来调整白光的色温和cri。此外，发光装置封装件可以包括发射紫光、蓝光、绿光、红光和红外光的发光装置中的至少一种。
114.在此情况下，照明设备可以将cri调整到钠(na)灯中的光伏水平。此外，照明设备可以生成具有大约1500k至大约20000k的色温的各种白光。当需要时，照明设备可以通过生成红外光或可见光(例如，紫光、蓝光、绿光、红光或橙光)根据周围的气氛或情绪来调整发光颜色。此外，照明设备可以生成具有特定波长的光以促进植物的生长。
115.通过在蓝色发光二极管中组合黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体和/或绿色发光装置和红色发光装置而生成的白光具有两个或更多个峰值波长。如图18中所示，cie 1931坐标系中的白光的(x,y)坐标可以位于连接坐标(0.4476,0.4074)、(0.3484,0.3516)、(0.3101,0.3162)、(0.3128,0.3292)和(0.3333,0.3333)的线段内。可替换地，(x,y)坐标可以位于由该线段和黑体辐射体光谱围绕的区域中。白光的色温在大约1500k至大约20000k的范围内。在图18中，因为在黑体辐射体光谱(普朗克轨迹)下在点e(0.3333,0.3333)周围的白光在基于黄色成分的光中相对弱，因此，其可以用作其中用户可以具有比肉眼更丰富或更新鲜的感觉的区域中的发光光源。因此，使用在黑体辐射体光谱(普朗克轨迹)下在点e(0.3333,0.3333)周围的白光的发光产品可以适合作为用于销售杂货和衣服的购物中心的照明。
116.各种材料(例如，磷光体和/或量子点)可以用作用于转换由半导体发光二极管发射的光的波长的材料。磷光体可以具有以下经验公式和颜色。
117.基于氧化物的：黄色和绿色y3al5o
12
:ce、tb3al5o
12
:ce、lu3al5o
12
:ce
118.基于硅酸盐的：黄色和绿色(ba,sr)2sio4:eu、黄色和橙色(ba,sr)3sio5:ce
119.基于氮化物的：绿色β-sialon:eu、黄色la3si6o
11
:ce、橙色α-sialon:eu、红色caalsin3:eu、sr2si5n8:eu、srsial4n7:eu、srlial3n4:eu、ln
4-x
(eu
zm1-z
)
x
si
12-y
alyo
3 x yn18-x-y
(0.5≤x≤3，0《z《0.3，0《y≤4)
‑‑
公式(1)。在公式(1)中，ln可以为iiia族元素和稀土元素中的至少一种元素，并且m可以是钙(ca)、钡(ba)、锶(sr)和镁(mg)中的至少一种元素。
120.基于氟化物的：基于ksf的红色k2sif6:mn
4
、k2tif6:mn
4
、nayf4:mn
4
、nagdf4:mn
4
、k3sif7:mn
4
。
121.磷光体的组成需要基本上符合化学计量，并且相应的元素可以被周期表的相应的族中包括的其它元素取代。例如，sr可以被碱土金属ii族的钡(ba)、ca和mg中的至少一种取代，y可以被铽(tb)、镥(lu)、钪(sc)和钆(gd)中的至少一种取代。此外，根据所需的能级，作为活化剂的铕(eu)可以被铈(ce)、铽(tb)、镨(pr)、铒(er)和镱(yb)中的至少一种取代。活
化剂可以单独地应用，或者为了特性改变可以额外地应用次活化剂。
122.具体地，为了改善高温度和高湿度下的可靠性，基于氟化物的红色磷光体可以涂覆有无mn氟化物材料，或者还可以包括涂覆在磷光体的表面或无mn氟化物材料的涂覆表面上的有机物。在基于氟化物的红色磷光体的情况下，与其它磷光体不同，可以实施大约40nm或更小的窄的半宽。因此，基于氟化物的红色磷光体可以应用于高分辨率tv(例如，uhd tv)。此外，波长转换单元可以通过取代磷光体或与磷光体组合而包括波长转换材料(例如，量子点)。
123.图19是根据实施例的可以用作用于半导体发光装置的波长转换材料的量子点(qd)的截面结构的示意图。
124.例如，qd可以具有使用iii-v族或ii-vi族化合物半导体的核壳结构。例如，qd可以具有例如cdse或inp的核以及例如zns或znse的壳。此外，qd可以包括用于使核和壳稳定的配体。例如，核可以具有大约1nm至大约30nm(例如，大约3nm至大约10nm)的直径。壳可以具有大约0.1nm至大约20nm(例如，大约0.5nm至大约2nm)的厚度。
125.qd可以根据尺寸实施各种颜色。具体地，当qd用作磷光体取代物时，qd可以用作红色磷光体或绿色磷光体。在使用qd的情况下，可以实施窄半宽(例如，大约35nm)。
126.波长转换材料可以被实施为被包含在封装材料中。然而，波长转换材料可以预先制备成膜形状，并且附着到光学结构(例如，led芯片或导光板)的表面。在此情况下，波长转换材料可以被容易地涂敷到具有均匀厚度的结构中的期望区域。
127.图20是根据实施例的包括半导体发光装置的车辆2000的立体图。
128.尽管汽车被示出为图20中的车辆2000，但是实施例不限于此。车辆2000可以包括陆地车辆(例如，自行车、三轮车、客车、履带式拖拉机、火车或有轨电车)、海洋车辆(例如，轮船、艇或潜水艇)、以及空中车辆(例如，飞机或直升机)等。
129.参照图20，前照灯模块2020可以安装在车辆2000的前照灯单元2010中。侧镜灯模块2040可以安装在外侧镜单元2030中，并且尾灯模块2060可以安装在尾灯单元2050中。
130.前照灯模块2020可以是单独或组合地包括上述半导体发光装置10、15、20、30和40的光源模块。
131.嵌入在车辆2000中的电源2003可以将电力供应到前照灯模块2020、侧镜灯模块2040和尾灯模块2060中的每一个。此外，嵌入在车辆2000中的控制器2001可以被配置为控制包括前照灯模块2020、侧镜灯模块2040和尾灯模块2060的开/关操作的操作。
132.控制器2001可以是单独地或共同地(例如，联合地)驱动上述半导体发光装置10、15、20、30和40中的至少一个的驱动半导体芯片，并且可以电连接到驱动半导体芯片并被配置为控制驱动半导体芯片。
133.车辆2000还可以包括视觉识别设备2005。视觉识别设备2005可以被配置为检测前方的物体及其移动。视觉识别设备2005可以包括：相机，其可以接收前视图并将所接收的前视图转换为数字数据；处理器，其通过使用数字数据识别从前照灯模块2020发射的光应照射的位置和所述光不应照射的位置；以及输出设备，其将由处理器处理的结果发送到控制器2001。
134.图21是根据实施例的包括半导体发光装置的平板照明设备2100的立体图。
135.参照图21，平板照明设备2100可以包括光源模块2110、电源2120和壳体2130。
136.光源模块2110可以包括作为光源的发光装置阵列。光源模块2110可以包括作为光源的半导体发光装置10、15、20、30和40中的至少一个。光源模块2110可以作为整体被形成为具有平坦的形状。
137.电源2120可以被配置为将电力供应到光源模块2110。壳体2130可以具有在其中容纳光源模块2110和电源2120的容纳空间，并且可以被形成为具有一个开口侧的六边形。光源模块2110可以被设置为朝向壳体2130的开口侧发射光。
138.图22是根据实施例的包括半导体发光装置的照明设备的分解立体图。
139.参照图22，照明设备2200可以包括插座2210、电源2220、散热器2230、光源模块2240和光学单元2250。
140.插座2210可以被配置为可用现有的照明设备替换。电力可以通过插座2210被供应到照明设备2200。电源2220可以被拆卸为第一电源2221和第二电源2222。散热器2230可以包括内部散热器2231和外部散热器2232。内部散热器2231可以直接连接到光源模块2240和/或电源2220，并且因此，热量可以被传递到外部散热器2232。
141.光源模块2240可以从电源2220接收电力，并且将光发射到光学单元2250。光源模块2240可以包括发光装置封装件2241、电路板2242和控制器2243，控制器2243可以存储发光装置封装件2241的驱动信息。发光装置封装件2241可以包括上述半导体发光装置10、15、20、30和40中的至少一个作为光源。光学单元2250可以包括内部光学单元和外部光学单元，并且可以被配置为均匀地分配由光源模块2240发射的光。
142.通过总结和回顾，实施例提供一种半导体发光装置，该半导体发光装置具有在有源层下方的例如包括彼此间隔开的多个杆的图案化的第一导电类型半导体层，以减轻从衬底施加的应力。实施例还提供一种制造半导体发光装置的方法，该方法通过选择性地蚀刻有源层下方的第一导电类型半导体层以减轻从衬底施加的应力而具有改善的发光效率。
143.已经在本文中公开了示例实施例，并且尽管采用了特定术语，但是将以一般性和描述性的含义而非出于限制的目的来使用和解释这些特定术语。在一些情况下，如本领域普通技术人员自提交本技术起将清楚的，除非另外具体指示，否则结合特定实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用或与结合其它实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以做出形式和细节上的各种改变。