CN220041889U - 半导体发光元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种半导体发光元件，包括：衬底；缓冲层，位于衬底上；外延层，位于缓冲层上，外延层包括三层依次堆叠的发光结构，每层发光结构均包括从下到上依次堆叠的第一DBR反射层、n型导电层、发光层、p型导电层以及第二DBR反射层。本实用新型通过发光结构的设置可以解决巨量转移的问题，同时还能够增强侧向出光强度。

Description

半导体发光元件

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体发光元件。

背景技术

半导体发光元件具有节能环保、尺寸小、寿命长以及发光效率高等优点，在安防、植物照明、医疗、显示屏、家庭照明、车灯、背光源、舞台灯等领域具有广泛的应用。

作为新型显示技术，MicroLED(微型发光二极管)具有高解析度、低功耗、高对比度以及高色彩饱和度等优点，其制备技术成为研发重点。目前，MicroLED的技术难点之一在于巨量转移，需要把数量在百万级以上的尺寸小于100μm的红、绿、蓝芯片精准的转移到相应位置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种半导体发光元件，以解决巨量转移的问题，同时增强侧向出光强度。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本实用新型提供了一种半导体发光元件，包括：

衬底；

缓冲层，位于所述衬底上；

外延层，位于所述缓冲层上，所述外延层包括三层依次堆叠的发光结构，且每层所述发光结构均包括从下到上依次堆叠的第一DBR反射层、n型导电层、发光层、p型导电层以及第二DBR反射层。

可选的，在所述的半导体发光元件中，在每层所述发光结构中，所述发光层产生的光的波长范围位于所述第一DBR反射层和第二DBR反射层反射的波长范围以内。

可选的，在所述的半导体发光元件中，三层所述发光结构分别为蓝光发光结构、绿光发光结构和红光发光结构，且所述蓝光发光结构、绿光发光结构和红光发光结构的位置可以互换。

可选的，在所述的半导体发光元件中，所述蓝光发光结构中的发光层产生的光的波长范围为440nm～480nm，所述蓝光发光结构中的第一DBR反射层和第二DBR反射层的反射波长范围为440nm～480nm。

可选的，在所述的半导体发光元件中，所述绿光发光结构中的发光层产生的光的波长范围为510nm～560nm，所述绿光发光结构中的第一DBR反射层和第二DBR反射层的反射波长范围为510nm～560nm。

可选的，在所述的半导体发光元件中，所述红光发光结构中的发光层产生的光的波长范围为600nm～650nm，所述红光发光结构中的第一DBR反射层和第二DBR反射层的反射波长范围为600nm～650nm。

可选的，在所述的半导体发光元件中，所述半导体发光元件还包括两层绝缘层，且每层绝缘层位于相邻的两层发光结构之间。

可选的，在所述的半导体发光元件中，所述半导体发光元件还包括：

绝缘介质层，位于所述外延层上；

多个接触孔结构，所述接触孔结构从所述绝缘介质层远离所述衬底一侧的表面分别延伸至所述n型导电层和p型导电层中，且每个n型导电层和p型导电层均至少连接一个所述接触孔结构；

n电极和p电极，位于所述绝缘介质层上，且所述n电极通过接触孔结构与所述n型导电层电连接，所述p电极通过接触孔结构与所述p型导电层电连接。

可选的，在所述的半导体发光元件中，每个所述接触孔结构分别包括接触孔、位于所述接触孔侧壁上的保护层以及位于所述接触孔内的金属层。

可选的，在所述的半导体发光元件中，所述半导体发光元件的出光面为平行于所述外延层的生长方向的侧面，且所述半导体发光元件发出的光为白光。

本实用新型提供的半导体发光元件可以将不种光色的发光结构集中在一个外延层中，方便进行芯片封装和转移，可以有效解决巨量转移难的问题。

其次，本实用新型提供的半导体发光元件通过发光层两侧的第一DBR反射层和第二DBR反射层的设置可以防止垂直出光，使光在侧向射出，减少不同外延层结构中的光吸收，增强光输出功率，进而增强侧向出光强度。而且发光层两侧的第一DBR反射层和第二DBR反射层的反射波长范围可以与该发光层产生的光的波长范围相同，也可以比该发光层产生的光的波长范围更宽，以增加侧向出光。

而且，本实用新型提供的半导体发光元件中的外延层具有三种光色的发光结构，每个光色互不相影响。相对于现有技术需要采用三个不同光色的发光单元，且相邻的发光单元通过设置沟槽来避免相互影响，本实用新型的半导体发光元件只采用一个发光单元就能同时产生互不影响的三种光色的光，并不需要设置沟槽，可以增加每个发光单元的发光面积，进而增强发光强度。

此外，本实用新型提供的半导体发光元件中还设置有绝缘层，且所述绝缘层设置在相邻的发光结构之间，可以防止两层发光结构之间导通或漏电。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的一种半导体发光元件结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的一种半导体发光元件的结构俯视图；

图1～图2中，

11-衬底、12-缓冲层、131-蓝光发光结构、1311-蓝光第一DBR反射层、1312-第一n型导电层、1313-蓝光发光层、1314-第一p型导电层、1315-蓝光第二DBR反射层、132-绿光发光结构、1321-绿光第一DBR反射层、1322-第二n型导电层、1323-绿光发光层、1324-第二p型导电层、1325-绿光第二DBR反射层、133-红光发光结构、1331-红光第一DBR反射层、1332-第三n型导电层、1333-红光发光层、1334-第三p型导电层、1335-红光第二DBR反射层、14-第一绝缘层、15-第二绝缘层、16-绝缘介质层、171-第一接触孔结构、172-第二接触孔结构、173-第三接触孔结构、174-第四接触孔结构、175-第五接触孔结构、176-第六接触孔结构、181-n电极、1811-第一n电极、1812-第二n电极、1813-第三n电极、182-p电极、1821-第一p电极、1822-第二p电极、1823-第三p电极。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的半导体发光元件作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

参阅图1，一种半导体发光元件，包括：

衬底11；

缓冲层12，位于所述衬底11上；

外延层，位于所述缓冲层12上，所述外延层包括三层依次堆叠的发光结构，且每层所述发光结构均包括从下到上依次堆叠的第一DBR反射层、n型导电层、发光层、p型导电层以及第二DBR反射层。

在本实施例中，所述衬底11可以为透明绝缘衬底，其材质可以是蓝宝石或者SiC等。所述衬底11的表面可以是图形化结构，也可以是抛光面，而本实施例的所述衬底11优选为具有图形化结构的蓝宝石衬底。

所述缓冲层12位于所述衬底11上，用于缓解衬底11和外延层之间的应力。在本实施例中，所述缓冲层12一般包括溅射工艺生长的AlON层(厚度为10nm～50nm)以及MOCVD(Metal-organicChemicalVaporDeposition，金属有机化合物化学气相淀积)工艺生长的AlGaN层和GaN层(厚度≥1μm)中的至少一种结构层，但不限于此。所述缓冲层12的制备工艺除了溅射工艺和MOCVD工艺之外，还可以为MBE(MolecularBeamEpitaxy，分子束外延)以及PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学的气相沉积法)等。

所述外延层位于所述缓冲层12上。本实施例的所述外延层的制备工艺可以为溅射工艺、MOCVD以及PECVD中的一种，但不限于此。

所述外延层可以包括依次堆叠的三层发光结构，每层所述发光结构均包括一层发光层以及该发光层上下两侧由近及远设置的导电层和DBR反射层，即每层所述发光结构均包括依次堆叠的第一DBR反射层、n型导电层、发光层、p型导电层以及第二DBR反射层。在每层所述发光结构中，所述n型导电层的厚度优选≥1μm；所述p型导电层的厚度优选为40nm～150nm。在每个所述发光结构中，所述发光层两侧的DBR反射层反射的波长范围可以与所述发光层产生的光的波长范围相同，也可以比所述发光层产生的光的波长范围更宽，即所述发光层产生的光的波长范围位于所述第一DBR反射层和第二DBR反射层反射的波长范围以内，以尽量多的反射发光层发出的光。

所述DBR反射层可以为Al_xGa_1-xN层与Al_yGa_1-yN层交替生长形成的周期性结构，且周期数优选为5～50，x的取值范围优选为0.3～1，y的取值范围优选为0～0.5。在本实施例中，可以通过调整DBR反射层的厚度来调整该DBR反射层的反射波长范围。即DBR反射层不同的厚度反射的波长范围不一样。所述DBR反射层的两个结构层(Al_xGa_1-xN层与Al_yGa_1-yN层)的Al组分差距越大，折射率差距越大，则所需DBR反射层周期数越少，反射的带宽越大。所述DBR反射层周期数影响反射率，周期数越多反射率越高。

在本实施例中，三层所述发光结构可以为蓝光发光结构131、绿光发光结构132和红光发光结构133，以使所述半导体发光元件发出的光为白光。所述蓝光发光结构131、绿光发光结构132和红光发光结构133的位置可以互换。例如，图1中的所述外延层从下至上依次为蓝光发光结构131、绿光发光结构132和红光发光结构133。再例如，在其他实施例中所述外延层从下至上依次为蓝光发光结构131、红光发光结构133和绿光发光结构132。当然，所述外延层中三层发光结构也可以为其他的排列顺序，在此不做一一赘述。

在本实施例中，所述外延层还可以包括两层绝缘层，且每层所述绝缘层设置在相邻的发光结构之间，用于更好的防止相邻的发光结构之间导通或漏电，方便发光结构的单独控制。例如，图1中的所述绝缘层可以包括第一绝缘层14和第二绝缘层15，所述第一绝缘层14设置在所述蓝光发光结构131与绿光发光结构132之间，所述第二绝缘层15设置在绿光发光结构132与红光发光结构133之间。在其他实施例中，可以在相邻的发光结构之间不设置绝缘层。

以下的内容以图1中的外延层为例进行详细说明，即所述外延层从下至上依次为蓝光发光结构131、第一绝缘层14、绿光发光结构132、第二绝缘层15和红光发光结构133。

所述蓝光发光结构131位于所述缓冲层12上，所述蓝光发光结构131中的第一DBR反射层为蓝光第一DBR反射层1311，所述蓝光发光结构131中的n型导电层为第一n型导电层1312，所述蓝光发光结构131中的发光层为蓝光发光层1313，所述蓝光发光结构131中的p型导电层为第一p型导电层1314，所述蓝光发光结构131中的第二DBR反射层为蓝光第二DBR反射层1315，即所述蓝光发光结构131包括从下到上依次堆叠的蓝光第一DBR反射层1311、第一n型导电层1312、蓝光发光层1313、第一p型导电层1314和蓝光第二DBR反射层1315。因此，本实施例可以通过在所述缓冲层12上依次生长蓝光第一DBR反射层1311、第一n型导电层1312、蓝光发光层1313、第一p型导电层1314和蓝光第二DBR反射层1315来制备出所述蓝光发光结构131。

所述蓝光第一DBR反射层1311位于所述缓冲层12上，用于反射所述蓝光发光层1313产生的光。所述蓝光第一DBR反射层1311可以为Al_xGa_1-xN层与Al_yGa_1-yN层交替生长形成的周期性结构，x的取值范围优选为0.3～1，y的取值范围优选为0～0.5。所述蓝光第一DBR反射层1311的周期数优选为5～50，例如周期数为30。所述蓝光第一DBR反射层1311的厚度可以根据所述蓝光第一DBR反射层1311的反射波长进行设置。所述蓝光第一DBR反射层1311的反射波长范围可以与所述蓝光发光层1313产生的光的波长范围相同，也可以比所述蓝光发光层1313产生的光的波长范围更宽，以尽量多的反射蓝光发光层1313发出的光。进一步的，所述蓝光第一DBR反射层1311的反射波长范围优选为440nm～480nm。

所述第一n型导电层1312位于所述蓝光第一DBR反射层1311上，且所述第一n型导电层1312的材料可以为氮化物材料，例如GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN等材料或者其中至少两种材料的组合。在本实施例中，所述第一n型导电层1312的厚度优选大于等于1μm。所述第一n型导电层1312中掺入n型掺杂元素，例如Si，但不限于此。所述第一n型导电层1312中的n型掺杂元素的掺杂浓度优选大于等于1E18cm^-3。

所述蓝光发光层1313位于所述第一n型导电层1312上，所述蓝光发光层1313由蓝光势阱层与势垒层交替堆叠形成，且所述蓝光势阱层的材料优选为InGaN，但不限于此。所述势垒层的材料优选为AlGaN，但不限于此。在本实施例中，所述发光层产生的光的波长可以通过调整InGaN材料中的In组分来获得，InGaN材料中的In组分越多，势阱层发出的光的波长越长。本实施例中的所述蓝光发光层1313产生的光的波长范围为440nm～480nm。

所述第一p型导电层1314位于所述蓝光发光层1313上，且所述第一p型导电层1314的掺杂类型不同于所述第一n型导电层1312的掺杂类型。所述第一p型导电层1314中掺入p型掺杂元素，例如Mg，但不限于此。所述第一p型导电层1314中的p型掺杂元素的掺杂浓度优选大于等于2E18cm^-3。所述第一p型导电层1314的材料可以为氮化物材料，例如GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN等材料或者其中至少两种材料的组合。在本实施例中，所述第一p型导电层1314的厚度优选为40nm～150nm。

所述蓝光第二DBR反射层1315位于所述第一p型导电层1314上，用于反射所述蓝光发光层1313产生的光。所述蓝光第二DBR反射层1315可以Al_xGa_1-xN层与Al_yGa_1-yN层交替生长形成的周期性结构，x的取值范围优选为0.3～1，y的取值范围优选为0～0.5，所述蓝光第二DBR反射层1315的周期数优选为5～50，例如周期数为30。所述蓝光第二DBR反射层1315的厚度可以根据所述蓝光第二DBR反射层1315的反射波长进行设置。所述蓝光第二DBR反射层1315的反射波长范围可以与所述蓝光发光层1313产生的光的波长范围相同，也可以比所述蓝光发光层1313产生的光的波长范围更宽，以尽量多的反射蓝光发光层1313发出的光。进一步的，所述蓝光第二DBR反射层1315的反射波长范围优选为440nm～480nm。本实施例通过所述蓝光第一DBR反射层1311和蓝光第二DBR反射层1315的同时设置可以将所述蓝光发光层1313发出的向上和向下两个方向的光全部反射，经过多次反射最终会从侧面射出(即出光面为平行于所述外延层的生长方向的侧面)，不需要控制反射角度。即本实施例可以通过所述蓝光第一DBR反射层1311和蓝光第二DBR反射层1315的设置阻止蓝光发光层1313发出的光向垂直外延层表面的方向传播，增强侧向出光强度。此外，所述蓝光第二DBR反射层1315还可以用于绝缘作用，即本实施例可以通过所述蓝光第二DBR反射层1315防止蓝光发光结构131和绿光发光结构132之间导通或漏电。

所述第一绝缘层14位于所述蓝光发光结构131上，所述第一绝缘层14用于防止蓝光发光结构131和绿光发光结构132之间导通或漏电，以达到单独控制蓝光发光结构131和绿光发光结构132的目的。所述第一绝缘层14可以包括所有绝缘类材料，例如氧化硅或氮化硅等绝缘材料。所述第一绝缘层14的厚度优选大于等于100nm。

所述绿光发光结构132位于所述第一绝缘层14上，且所述绿光发光结构132中的第一DBR反射层为绿光第一DBR反射层1321，所述绿光发光结构132中的n型导电层为第二n型导电层1322，所述绿光发光结构132中的发光层为绿光发光层1323，所述绿光发光结构132中的p型导电层为第二p型导电层1324，所述绿光发光结构132中的第二DBR反射层为绿光第二DBR反射层1325，即所述绿光发光结构132包括从下到上依次堆叠的绿光第一DBR反射层1321、第二n型导电层1322、绿光发光层1323、第二p型导电层1324和绿光第二DBR反射层1325。因此，通过在所述第一绝缘层14上依次生长绿光第一DBR反射层1321、第二n型导电层1322、绿光发光层1323、第二p型导电层1324和绿光第二DBR反射层1325来制备出所述绿光发光结构132。

所述绿光第一DBR反射层1321位于所述第一绝缘层14上。所述绿光第一DBR反射层1321可以为Al_xGa_1-xN层与Al_yGa_1-yN层交替生长形成的周期性结构，x的取值范围优选为0.3～1，y的取值范围优选为0～0.5，所述绿光第一DBR反射层1321的周期数优选为5～50，例如周期数为30。所述绿光第一DBR反射层1321的厚度可以根据所述绿光第一DBR反射层1321的反射波长进行设置。所述绿光第一DBR反射层1321的反射波长范围可以与所述绿光发光层1323产生的光的波长范围相同，也可以比所述绿光发光层1323产生的光的波长范围更宽，以尽量多的反射绿光发光层1323发出的光。进一步的，所述绿光第一DBR反射层1321的反射波长范围优选为510nm～560nm。此外，所述绿光第一DBR反射层1321还可以用于绝缘作用，即本实施例可以通过所述绿光第一DBR反射层1321防止蓝光发光结构131和绿光发光结构132之间导通或漏电。

所述第二n型导电层1322位于所述绿光第一DBR反射层1321上。所述第二n型导电层1322的材料可以为氮化物材料，例如GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN等材料或者其中至少两种材料的组合。在本实施例中，所述第二n型导电层1322的厚度优选大于等于1μm。所述第二n型导电层1322中掺入n型掺杂元素，例如Si，但不限于此。所述第二n型导电层1322中的n型掺杂元素的掺杂浓度优选大于等于1E18cm^-3。

所述绿光发光层1323位于所述第二n型导电层1322上，所述绿光发光层1323由绿光势阱层与势垒层交替堆叠形成，且所述绿光势阱层的材料优选为InGaN，但不限于此。所述势垒层的材料优选为AlGaN，但不限于此。在本实施例中，所述发光层产生的光的波长可以通过调整InGaN材料中的In组分来获得，InGaN材料中的In组分越多，势阱层发出的光的波长越长。本实施例中的所述绿光发光层1323产生的光的波长范围为510nm～560nm。

所述第二p型导电层1324位于所述绿光发光层1323上，且所述第二p型导电层1324的掺杂类型不同于所述第二n型导电层1322的掺杂类型。所述第二p型导电层1324中掺入p型掺杂元素，例如Mg，但不限于此。所述第二p型导电层1324中的p型掺杂元素的掺杂浓度优选大于等于2E18cm^-3。所述第二p型导电层1324的材料可以为氮化物材料，例如GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN等材料或者其中至少两种材料的组合。在本实施例中，所述第二p型导电层1324的厚度优选40nm～150nm。

所述绿光第二DBR反射层1325位于所述第二p型导电层1324上。所述绿光第二DBR反射层1325可以为Al_xGa_1-xN层与Al_yGa_1-yN层交替生长形成的周期性结构，x的取值范围优选为0.3～1，y的取值范围优选为0～0.5，所述绿光第二DBR反射层1325的周期数优选为5～50，例如周期数为30。所述绿光第二DBR反射层1325的厚度可以根据所述绿光第二DBR反射层1325的反射波长进行设置。所述绿光第二DBR反射层1325的反射波长范围可以与所述绿光发光层1323产生的光的波长范围相同，也可以比所述绿光发光层1323产生的光的波长范围更宽，以尽量多的反射绿光发光层1323发出的光。进一步的，所述绿光第二DBR反射层1325的反射波长范围优选为510nm～560nm。本实施例通过所述绿光第一DBR反射层1321和绿光第二DBR反射层1325的同时设置可以将所述绿光发光层1323发出的向上和向下两个方向的光全部反射，经过多次反射最终会从侧面射出，不需要控制反射角度。即本实施例可以通过所述绿光第一DBR反射层1321和绿光第二DBR反射层1325的设置阻止绿光发光层1323发出的光向垂直外延层表面的方向传播，增强侧向出光强度。此外，所述绿光第二DBR反射层1325还可以用于绝缘作用，即本实施例可以通过所述绿光第二DBR反射层1325防止绿光发光结构132和红光发光结构133之间导通或漏电。

所述第二绝缘层15位于所述绿光发光结构132上，所述第二绝缘层15用于防止绿光发光结构132和红光发光结构133之间导通或漏电，以达到单独控制绿光发光结构132和红光发光结构133的目的。所述第二绝缘层15可以包括所有绝缘类材料，例如氧化硅或氮化硅等绝缘材料。所述第二绝缘层15的厚度优选大于等于100nm。

所述红光发光结构133位于所述第二绝缘层15上，且所述红光发光结构133中的第一DBR反射层为红光第一DBR反射层1331，所述红光发光结构133中的n型导电层为第三n型导电层1332，所述红光发光结构133中的发光层为红光发光层1333，所述红光发光结构133中的p型导电层为第三p型导电层1334，所述红光发光结构133中的第二DBR反射层为红光第二DBR反射层1335，即所述红光发光结构133包括从下到上依次堆叠的红光第一DBR反射层1331、第三n型导电层1332、红光发光层1333、第三p型导电层1334和红光第二DBR反射层1335。因此，通过在所述第二绝缘层15上依次生长红光第一DBR反射层1331、第三n型导电层1332、红光发光层1333、第三p型导电层1334和红光第二DBR反射层1335来制备出所述红光发光结构133。

所述红光第一DBR反射层1331位于所述第二绝缘层15上。所述红光第一DBR反射层1331可以为Al_xGa_1-xN层与Al_yGa_1-yN层交替生长形成的周期性结构，x的取值范围优选为0.3～1，y的取值范围优选为0～0.5，所述红光第一DBR反射层1331的周期数优选为5～50，例如周期数为30。所述红光第一DBR反射层1331的厚度可以根据所述红光第一DBR反射层1331的反射波长进行设置。所述红光第一DBR反射层1331的反射波长范围可以与所述红光发光层1333产生的光的波长范围相同，也可以比所述红光发光层1333产生的光的波长范围更宽，以尽量多的反射红光发光层1333发出的光。进一步的，所述红光第一DBR反射层1331的反射波长范围优选为600nm～650nm。此外，所述红光第一DBR反射层1331还可以用于绝缘作用，即本实施例可以通过所述红光第一DBR反射层1331防止绿光发光结构132和红光发光结构133之间导通或漏电。

所述第三n型导电层1332位于所述红光第一DBR反射层1331上。所述第三n型导电层1332的材料可以为氮化物材料，例如GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN等材料或者其中至少两种材料的组合。在本实施例中，所述第三n型导电层1332的厚度优选大于等于1μm。所述第三n型导电层1332中掺入n型掺杂元素，例如Si，但不限于此。所述第三n型导电层1332中的n型掺杂元素的掺杂浓度优选大于等于1E18cm^-3。

所述红光发光层1333位于所述第三n型导电层1332上，所述红光发光层1333由红光势阱层与势垒层交替堆叠形成，且所述红光势阱层的材料优选为InGaN，但不限于此。所述势垒层的材料优选为AlGaN，但不限于此。在本实施例中，所述发光层产生的光的波长可以通过调整InGaN材料中的In组分来获得，InGaN材料中的In组分越多，势阱层发出的光的波长越长。本实施例中的所述红光发光层1333产生的光的波长范围为600nm～650nm。

所述第三p型导电层1334位于所述红光发光层1333上，且所述第三p型导电层1334的掺杂类型不同于所述第三n型导电层1332的掺杂类型。所述第三p型导电层1334中掺入p型掺杂元素，例如Mg，但不限于此。所述第三p型导电层1334中的p型掺杂元素的掺杂浓度优选大于等于2E18cm^-3。所述第三p型导电层1334的材料可以为氮化物材料，例如GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN等材料或者其中至少两种材料的组合。在本实施例中，所述第三p型导电层1334的厚度优选40nm～150nm。

所述红光第二DBR反射层1335位于所述第三p型导电层1334上。所述红光第二DBR反射层1335可以为Al_xGa_1-xN层与Al_yGa_1-yN层交替生长形成的周期性结构，x的取值范围优选为0.3～1，y的取值范围优选为0～0.5，所述红光第二DBR反射层1335的周期数优选为5～50，例如周期数为30。所述红光第二DBR反射层1335的厚度可以根据所述红光第二DBR反射层1335的反射波长进行设置。所述红光第二DBR反射层1335的反射波长范围可以与所述红光发光层1333产生的光的波长范围相同，也可以比所述红光发光层1333产生的光的波长范围更宽，以尽量多的反射红光发光层1333发出的光。进一步的，所述红光第二DBR反射层1335的反射波长范围优选为600nm～650nm。本实施例通过所述红光第一DBR反射层1331和红光第二DBR反射层1335的同时设置可以将所述红光发光层1333发出的向上和向下两个方向的光全部反射，经过多次反射最终会从侧面射出，不需要控制反射角度。即本实施例可以通过所述红光第一DBR反射层1331和红光第二DBR反射层1335的设置阻止红光发光层1333发出的光向垂直外延层表面的方向传播，增强侧向出光强度。

在本实施例中，所述半导体发光元件还可以包括：

绝缘介质层16，位于所述外延层上；

多个接触孔结构，所述接触孔结构从所述绝缘介质层16远离所述衬底11一侧的表面分别延伸至所述n型导电层和p型导电层中，且每个所述n型导电层和p型导电层均至少连接一个所述接触孔结构；

n电极181和p电极182，位于所述绝缘介质层16上，且所述n电极181通过接触孔结构与所述n型导电层电连接，所述p电极182通过接触孔结构与所述p型导电层电连接。

在本实施例中，所述绝缘介质层16位于所述外延层上。所述绝缘介质层16的制备工艺可以为溅射工艺、MOCVD以及PECVD中的一种，但不限于此。所述绝缘介质层16的材料优选为透明绝缘材料，以保护外延层不被外部环境腐蚀。

所述接触孔结构能够使电流分布更均匀。所述接触孔结构从所述绝缘介质层16远离所述衬底11一侧的表面延伸至所述导电层中。在本实施例中，所述接触孔结构的数目优选多个，且每一导电层至少连接一个所述接触孔结构，例如每一导电层连接三个所述接触孔结构。本实施例中的所述接触孔结构分布和数量主要与芯片尺寸有关，因此所述接触孔结构分布和数量具体根据芯片进行设计。例如，图1中的所述第一n型导电层1312与第一接触孔结构171连接，所述第一p型导电层1314与第二接触孔结构172连接，所述第二n型导电层1322与第三接触孔结构173连接，所述第二p型导电层1324与第四接触孔结构174连接，所述第三n型导电层1332与第五接触孔结构175连接，所述第三p型导电层1334与第六接触孔结构176连接。在其他实施例中，一个导电层也可以连接多个接触孔结构。

在本实施例中，每个所述接触孔结构分别包括接触孔、位于所述接触孔侧壁上的保护层以及位于所述接触孔内的金属层。因此，所述接触孔结构的形成方法包括：

依次刻蚀导电层上方的结构层，直至露出该导电层，形成接触孔；

在所述接触孔中形成保护层；

刻蚀所述保护层，直至露出所述导电层，形成开口结构；

在所述开口结构中形成金属层。

在本实施例中，所述接触孔的刻蚀工艺优选为ICP刻蚀(感应耦合等离子体刻蚀)，但不限于此。所述接触孔会依次贯穿对应导电层上方的结构层，直至露出所述导电层。例如图1中，依次贯穿所述绝缘介质层16、红光发光结构133、绿光发光结构132、蓝光第二DBR反射层1315、第一p型导电层1314、蓝光发光层1313，露出所述第一n型导电层1312，以形成第一接触孔；依次贯穿所述绝缘介质层16、红光发光结构133、绿光发光结构132、蓝光第二DBR反射层1315，露出所述第一p型导电层1314，以形成第二接触孔；依次贯穿所述绝缘介质层16、红光发光结构133、绿光第二DBR反射层1325、第二p型导电层1324、绿光发光层1323，露出所述第二n型导电层1322，以形成第三接触孔；依次贯穿所述绝缘介质层16、红光发光结构133、绿光第二DBR反射层1325，露出所述第二p型导电层1324，以形成第四接触孔；依次贯穿所述绝缘介质层16、红光第二DBR反射层1335、第三p型导电层1334、红光发光层1333，露出所述第三n型导电层1332，以形成第五接触孔；依次贯穿所述绝缘介质层16和红光第二DBR反射层1335，露出所述第三p型导电层1334，以形成第六接触孔。

在形成所述接触孔的步骤之后，在所述接触孔中形成保护层。所述保护层的材料优选为绝缘材料，例如氧化硅或氮化硅。所述保护层的形成方法优选为MOCVD以及PECVD中的一种，但不限于此。所述保护层填满所述接触孔。

在形成保护层的步骤之后，刻蚀所述保护层，以形成露出所述导电层的开口结构。所述开口结构位于所述接触孔中。所述开口结构的形成工艺优选为刻蚀，进一步优选为ICP刻蚀(感应耦合等离子体刻蚀)。

在形成开口结构的步骤之后，在所述开口结构中填充金属层。本实施例优选采用蒸镀的方法形成所述金属层，但不限于此。

在本实施例中，所述n型导电层通过所述接触孔结构与所述n电极181电连接，所述p型导电层通过所述接触孔结构与所述p电极182电连接。本实施例可以将所有的p型导电层与一个p电极连接，也可以将不同的p型导电层与不同的p电极连接，当然，本实施例可以将所有的n型导电层与一个n电极连接，也可以将不同的n型导电层与不同的n电极连接。优选的，同一导电层的接触孔结构与一个电极连接，以达到单独控制各发光层的目的。例如，图2中与每个导电层连接的接触孔结构的数目为3个，所述第一n型导电层1312通过3个第一接触孔结构171与第一n电极1811电连接，所述第一p型导电层1314通过3个第二接触孔结构172与第一p电极1821电连接；所述第二n型导电层1322通过3个第三接触孔结构173与第二n电极1812电连接；所述第二p型导电层1324通过3个第四接触孔结构174与第二p电极1822电连接；所述第三n型导电层1332通过3个第五接触孔结构175与第三n电极1813电连接；所述第三p型导电层1334通过3个第六接触孔结构176与第三p电极1823电连接。本实施例优选采用蒸镀的方法形成所述p电极182和n电极181，但不限于此。

参阅图2，所述n电极181和p电极182位于所述绝缘介质层16上，且所述n电极181和p电极182分布在绝缘介质层16的两侧，可以使n电极181和p电极182距离较远，有利于电流扩展。在其他实施例中，所述n电极181和p电极182可以交替排列设置。

综上所述，本实用新型提供的半导体发光元件可以将不种光色的发光结构集中在一个外延层中，方便进行芯片封装和转移，可以有效解决巨量转移难的问题。

其次，本实用新型提供的半导体发光元件通过发光层两侧的第一DBR反射层和第二DBR反射层的设置可以防止垂直出光，使光在侧向射出，减少不同外延层结构中的光吸收，增强光输出功率，进而增强侧向出光强度。而且发光层两侧的第一DBR反射层和第二DBR反射层的反射波长范围可以与该发光层产生的光的波长范围相同，也可以比该发光层产生的光的波长范围更宽，可以增加侧向出光。

而且，本实用新型提供的半导体发光元件中的外延层具有三种光色的发光结构，每个光色互不相影响。相对于现有技术需要采用三个不同光色的发光单元，且相邻的发光单元通过设置沟槽来避免相互影响，本实用新型的半导体发光元件只采用一个发光单元就能同时产生互不影响的三种光色的光，并不需要设置沟槽，可以增加每个发光单元的发光面积，进而增强发光强度。

此外，本实用新型提供的半导体发光元件中还设置有绝缘层，且所述绝缘层设置在相邻的发光结构之间，可以防止两个发光结构之间导通或漏电。

可以理解的是，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本实用新型。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

而且还应该理解的是，本实用新型并不限于此处描述的特定的方法、化合物、材料、制造技术、用法和应用，它们可以变化。还应该理解的是，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本实用新型的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。因此，例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。因此，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此处描述的结构将被理解为还引述该结构的功能等效物。可被解释为近似的语言应该被那样理解，除非上下文明确表示相反意思。

Claims (10)

1.一种半导体发光元件，其特征在于，包括：

衬底；

缓冲层，位于所述衬底上；

外延层，位于所述缓冲层上，所述外延层包括三层依次堆叠的发光结构，且每层所述发光结构均包括从下到上依次堆叠的第一DBR反射层、n型导电层、发光层、p型导电层以及第二DBR反射层。

2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，在每层所述发光结构中，所述发光层产生的光的波长范围位于所述第一DBR反射层和第二DBR反射层反射的波长范围以内。

3.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，三层所述发光结构分别为蓝光发光结构、绿光发光结构和红光发光结构，且所述蓝光发光结构、绿光发光结构和红光发光结构的位置可以互换。

4.如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于，所述蓝光发光结构中的发光层产生的光的波长范围为440nm～480nm，所述蓝光发光结构中的第一DBR反射层和第二DBR反射层的反射波长范围为440nm～480nm。

5.如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于，所述绿光发光结构中的发光层产生的光的波长范围为510nm～560nm，所述绿光发光结构中的第一DBR反射层和第二DBR反射层的反射波长范围为510nm～560nm。

6.如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于，所述红光发光结构中的发光层产生的光的波长范围为600nm～650nm，所述红光发光结构中的第一DBR反射层和第二DBR反射层的反射波长范围为600nm～650nm。

7.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述半导体发光元件还包括两层绝缘层，且每层绝缘层位于相邻的两层发光结构之间。

8.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述半导体发光元件还包括：

绝缘介质层，位于所述外延层上；

多个接触孔结构，所述接触孔结构从所述绝缘介质层远离所述衬底一侧的表面分别延伸至所述n型导电层和p型导电层中，且每个n型导电层和p型导电层均至少连接一个所述接触孔结构；

n电极和p电极，位于所述绝缘介质层上，且所述n电极通过接触孔结构与所述n型导电层电连接，所述p电极通过接触孔结构与所述p型导电层电连接。

9.如权利要求8所述的半导体发光元件，其特征在于，每个所述接触孔结构分别包括接触孔、位于所述接触孔侧壁上的保护层以及位于所述接触孔内的金属层。

10.如权利要求1～9中任一项所述的半导体发光元件，其特征在于，所述半导体发光元件的出光面为平行于所述外延层的生长方向的侧面，且所述半导体发光元件发出的光为白光。