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CN107810563B - 紫外光发光二极管、发光二极管封装及照明装置 - Google Patents

紫外光发光二极管、发光二极管封装及照明装置 Download PDF

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CN107810563B CN201680037177.6A CN201680037177A CN107810563B CN 107810563 B CN107810563 B CN 107810563B CN 201680037177 A CN201680037177 A CN 201680037177A CN 107810563 B CN107810563 B CN 107810563B
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Abstract

实施例涉及一种紫外光发光二极管、制造紫外光发光二极管的方法、发光二极管封装以及照明装置。根据实施例的紫外光发光二极管包括：衬底；第一未掺杂GaN层，在衬底上，包括平坦上表面和V凹进；第一氮化物层，在第一未掺杂GaN层的V凹进上；第一未掺杂AlGaN基半导体层，在第一未掺杂GaN层和第一氮化物层上；以及第二未掺杂GaN层，在第一未掺杂AlGaN基半导体层上。第一未掺杂AlGaN基半导体层包括在第一未掺杂GaN层的平坦上表面上的第一区域和位于第一未掺杂GaN层的V凹进上的第二区域。第一区域的Al浓度可以大于第二区域的Al浓度。

Description

紫外光发光二极管、发光二极管封装及照明装置
技术领域
实施例涉及紫外光发光二极管、制造紫外光发光二极管的方法、发光二极管封装以及照明装置。
背景技术
发光二极管是具有将电能转换成光能的特性的p-n结二极管，可以通过将周期表上的III族和V族元素或者II族和VI族元素组合来形成，并且可以通过调整化合物半导体的组成比来实现各种颜色。
氮化物半导体由于其高热稳定性和宽带隙能量，在光学器件和高功率电子器件的发展领域中受到极大关注。具体地，使用氮化物半导体的紫外光(UV)发光二极管、蓝光发光二极管、绿光发光二极管、红光发光二极管等被商品化并被广泛使用。
UV发光二极管(UV LED)是发射波长范围为200nm至400nm的光的发光二极管。紫外光发光二极管可以根据应用配置为短波长和长波长。短波长可用于灭菌或净化，长波长可用于曝光机、固化机等。
同时，紫外光发光二极管存在以下问题，即，光获取效率和光输出低于蓝光发光二极管的光获取效率和光输出，这成为紫外光发光二极管实际使用中的一个障碍。
例如，在紫外光发光二极管中使用的III族氮化物可在从可见光到紫外光的范围内广泛地使用，但紫外光的效率低于可见光的效率，这是因为以下事实：III族氮化物随着III族氮化物朝向紫外光的波长进行而吸收紫外光，并且内部量子效率因低结晶度而降低。
由于紫外光发光二极管的铟(In)组分低，所以与蓝光LED相比，难以看到量子阱中的In局限效应(localization effect)。因此，在相关技术中，来自下层的穿透位错(threading dislocation)的控制和结晶度影响芯片的亮度。
同时，为了提高光提取效率，紫外光发光二极管通过诸如光电化学(PEC)之类的方法在n型半导体层上形成光提取图案。
然而，n型半导体层可能导致光提取图案的过度蚀刻，并且过度蚀刻导致短路。也就是说，由PEC形成的普通n型半导体层的光提取图案的产率由于短路等而降低。
发明内容
【技术问题】
实施例可以提供紫外光发光二极管、制造紫外光发光二极管的方法、发光二极管封装以及照明装置，其能够根据晶体质量的改善来提高亮度。
另外，实施例可以提供紫外光发光二极管、制造紫外光发光二极管的方法、发光二极管封装以及照明装置，其能够增强位错来改善亮度。
实施例可以提供紫外光发光二极管、制造紫外光发光二极管的方法、发光二极管封装以及照明装置，其能够提高产率。
【技术方案】
根据实施例的紫外光发光二极管包括：衬底；第一未掺杂GaN层，在衬底上，包括平坦上表面和V凹进；第一氮化物层107，在第一未掺杂GaN层106a的V凹进V上；第一未掺杂AlGaN基半导体层108，在第一未掺杂GaN层106a和第一氮化物层107上；以及第二未掺杂GaN层106b，在第一未掺杂AlGaN基半导体层108上，其中，第一未掺杂AlGaN基半导体层108包括在第一未掺杂GaN层106a的平坦上表面上的第一区域108a和在第一未掺杂GaN层106a的V凹进V上的第二区域108b，其中，第一区域108a的Al浓度可以大于第二区域108b的Al浓度。
根据另一实施例的紫外光发光二极管包括：第一导电第一半导体层，具有光提取结构；蚀刻停止层，在第一导电第一半导体层上；第一导电第二半导体层，在蚀刻停止层上；有源层，在第一导电第二半导体层上；以及第二导电半导体层，在有源层上，其中，蚀刻停止层包括AlN和第一导电第三半导体层，AlN和第一导电第三半导体层以至少五对交替地设置，并且第一导电第一半导体层、第一导电第二半导体层和第一导电第三半导体层均包括第一导电AlGaN基半导体层。
根据实施例的发光二极管封装可以包括紫外光发光二极管。
根据实施例的照明装置可以包括紫外光发光二极管。
【有益效果】
实施例可以改善发光结构的晶体质量，从而提高紫外光发光二极管的亮度。
另外，实施例可以改善发光结构的位错，从而提高紫外光发光二极管的亮度。
此外，通过限制光提取图案的深度，实施例可以改善由于短路造成的产率的降低。
附图说明
图1是示出根据实施例的紫外光发光二极管的截面图。
图2是示出包括图1的未掺杂AlGaN基半导体层的紫外光发光二极管的位错度的截面图。
图3至图7是示出根据实施例的制造紫外光发光二极管的方法的截面图。
图8是示出根据另一实施例的紫外光发光二极管的截面图。
图9a和图9b是对比例和实验例的TD密度对比图片。
图10是示出根据另一实施例的紫外光发光二极管的截面图。
图11是示出图10的蚀刻停止层的截面图。
图12至图16是示出根据另一实施例的制造紫外光发光二极管的方法的截面图。
图17是另一实施例的紫外光发光二极管的图片。
图18和图19是示出根据另一实施例的紫外光发光二极管的截面图。
图20是示出根据实施例的发光二极管封装的截面图。
具体实施方式
在实施例的描述中，当描述每个层(膜)、区域、图案或结构形成在衬底、每个层(膜)、区域、焊垫或图案“之上/上”或“之下”时，该描述包括“直接”或“间接(通过插入另一层)”形成“在...之上/上”和“在…之下”。此外，基于附图来描述关于在每层“上/上方”或“之下”。
图1是示出根据实施例的紫外光发光二极管的截面图，图2是示出包括图1的未掺杂AlGaN基半导体层的紫外光发光二极管的位错度的截面图。
参照图1和图2，紫外光发光二极管100包括第一未掺杂GaN层106a、氮化物层107、未掺杂AlGaN基半导体层108和第二未掺杂GaN层106b。
第一未掺杂GaN层106a可以位于衬底105上。可以形成至少一个或更多个第一未掺杂GaN层106a。例如，第一未掺杂GaN层106a可以形成为两层或更多层的多层。通过控制生长温度或生长压力，第一未掺杂GaN层106a可以具有多个V凹进V。例如，第一未掺杂GaN层106a可以通过调整生长温度、生长压力等来降低Ga的迁移率，从而可以形成包括粗糙部的第一未掺杂GaN层106a。例如，第一未掺杂GaN层106a可以被形成为使得其至少一部分具有侧表面或上表面，并且侧表面可以被形成为包括多个V凹进V。可以规则地或不规则地形成粗糙部，并且不限于此。
氮化物层107可以位于V凹进V内。氮化物层107可以形成在V凹进V的下端点处。氮化物层107可以包括SiNx(x>0)，但不限于此。氮化物层107可以形成在第一未掺杂GaN层106a的V凹进V处，以改善在V凹进V的下端点处出现的位错。例如，氮化物层107由非晶材料形成，并形成在第一未掺杂GaN层106a的V凹进V的下端处，因此可以减少在V凹进V的下端处出现的位错向第二未掺杂GaN层106b的传播，并且可以使位错传播所通过的路径弯曲。除了V凹进V的下端之外，氮化物层107也可以位于第一未掺杂GaN层106a的上表面上，并且不限于此。
未掺杂AlGaN基半导体层108可以位于氮化物层107上。未掺杂AlGaN基半导体层108可以与氮化物层107直接接触。未掺杂AlGaN基半导体层108可以生长在第一未掺杂GaN层106a的上表面和侧表面(V凹进侧表面)上。未掺杂AlGaN基半导体层108可以包括第一区域108a和第二区域108b，第一区域108a位于第一未掺杂GaN层106a的上表面上，第二区域108b位于第一未掺杂GaN层106a的V凹进V上。未掺杂AlGaN基半导体层108在第一区域108a中的生长速率可以比在第二区域108b中的生长速率慢。因此，未掺杂AlGaN基半导体层108在第一区域108a中的Al浓度可以相对大于在第二区域108b中的Al浓度。也就是说，由于第一区域108a中的Al浓度大于第二区域108b中的Al浓度，所以第一区域108a中的AlGaN的结合能大于第二区域108b中的AlGaN的结合能，因此在V凹进V的下端处传播的位错向第二区域108b而不是第一区域108a弯曲，由此减少传播到第二未掺杂GaN层106b的位错。
未掺杂AlGaN基半导体层108可以包括组成式为AlxGa1-xN(0.4≤x≤0.8)的半导体材料。如果未掺杂AlGaN基半导体层108的Al组分x小于0.4，则第一区域108a的位错阻挡可能劣化。如果未掺杂AlGaN基半导体层108的Al组分x超过0.8，则第二区域108b的位错弯曲效果可能劣化。
未掺杂AlGaN基半导体层108的厚度可以是50nm或更小。例如，未掺杂AlGaN基半导体层108的厚度可以是5nm至15nm。如果未掺杂AlGaN基半导体层108的厚度小于5nm，则第一区域108a的位错阻挡可能劣化，并且第二区域108b的位错弯曲效果可能劣化。如果未掺杂AlGaN基半导体层108的厚度超过15nm，则由于高组成导致的晶格常数的差异可能使结晶度劣化。
第二未掺杂GaN层106b可以位于未掺杂AlGaN基半导体层108上。第二未掺杂GaN层106b的厚度可以是800nm或更大。例如，第二未掺杂GaN层106b的厚度可以是800nm至1500nm。如果第二未掺杂GaN层106b的厚度小于800nm，则位错弯曲效果可能劣化。
实施例的紫外光发光二极管100可以包括发光结构110。发光结构110可以位于第二未掺杂GaN层106b上。发光结构110可以与第二未掺杂GaN层106b直接接触。
发光结构110可以包括第一导电AlGaN基半导体层112、有源层114和第二导电AlGaN基半导体层116。
第一导电AlGaN基半导体层112可以由半导体化合物形成，例如，由诸如III族和V族、II族和VI族等的化合物半导体形成，并且可以掺杂有第一导电掺杂剂。例如，第一导电AlGaN基半导体层112可以包括组成式为AlnGa1-nN(0≤n≤1)的半导体材料。当第一导电AlGaN基半导体层112是n型半导体层时，第一导电AlGaN基半导体层112可以包括作为n型掺杂剂的Si、Ge、Sn、Se或Te，但不限于此。
有源层114可以形成为单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子线结构和量子点结构中的至少一种。
有源层114是这样一种层，即，当注入到第一导电AlGaN基半导体层112中的电子(或空穴)与注入到第二导电AlGaN基半导体层116中的空穴(或电子)结合时，该层因基于形成有源层114的材料的能带的带隙差而发光。
有源层114可以由化合物半导体形成。例如，有源层114可以由II族和IV族以及III族和V族的化合物半导体中的至少一种形成。
有源层114可以包括量子阱和量子势垒。当有源层114形成为多量子阱结构时，量子阱和量子势垒可以交替地设置。量子阱和量子势垒可以被设置成组成式为InxAlyGa1-x-y(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的半导体材料，或者可以由AlGaN/GaN、AlGaN/AlGaN、InGaN/GaN、InGaN/InGaN、InAlGaN/GaN、GaAs/AlGaAs、InGaAs/AlGaAs、GaP/AlGaP和InGaP/AlGaP中的一对或更多对形成，但不限于此。
第二导电AlGaN基半导体层116可以由半导体化合物形成，例如，由诸如III族和V族、II族和VI族等的化合物半导体形成，并且可以掺杂有第二导电掺杂剂。例如，第二导电AlGaN基半导体层116可以包括组成式为AlpGa1-pN(0≤p≤1)的半导体材料。当第二导电AlGaN基半导体层116是p型半导体层时，第二导电掺杂剂可以包括作为p型掺杂剂的Mg、Zn、Ca、Sr或Ba。
尽管第一导电AlGaN基半导体层112被描述为n型半导体层，第二导电AlGaN基半导体层116被描述为p型半导体层，但是第一导电AlGaN基半导体层112也可以形成为p型半导体层，而第二导电AlGaN基半导体层116也可以形成为n型半导体层，但不限于此。可以在第二导电AlGaN基半导体层116上形成半导体，例如，极性与第二导电类型的极性相反的n型半导体层(未示出)。因此，发光结构110可以实现为n-p结结构、p-n结结构、n-p-n结结构和p-n-p结结构中的任一种。
虽然实施例的发光结构110被描述为第一导电AlGaN基半导体层112和第二导电AlGaN基半导体层116，但是发光结构110也可以形成为第一导电GaN基半导体层和第二导电GaN基半导体层，并且不限于此。
实施例的紫外光发光二极管100可以包括透明电极层120、第一电极151和第二电极153。
透明电极层120可以位于第二导电AlGaN基半导体层116上。透明电极层120可以包括欧姆层(未示出)。
第一电极151可以位于第一导电AlGaN基半导体层112上。
第二电极153可以位于第二导电AlGaN基半导体层116上。
诸如粗糙部之类的光提取图案可以形成在第二导电AlGaN基半导体层116和透明电极层120上，不限于此。
一个实施例的紫外光发光二极管100可以通过形成在第一未掺杂GaN层106a上以接触在氮化物层107上的未掺杂AlGaN半导体层108，改善位于发光结构110之下的第二未掺杂GaN层106b的结晶度，并改善位错。
参照图2，一个实施例的紫外光发光二极管100包括位于第一未掺杂GaN层106a的上表面上的未掺杂AlGaN基半导体层108的第一区域108a以及位于第一未掺杂GaN层106a的V凹进V处的未掺杂AlGaN基半导体层的第二区域108b。未掺杂AlGaN基半导体层108在第一区域108a中的生长速率可以比在第二区域108b中的生长速率慢。因此，第一区域108a中的未掺杂AlGaN基半导体层108的Al浓度可以相对大于第二区域108b中的Al浓度。也就是说，由于第一区域108a中的Al浓度大于第二区域108b中的Al浓度，所以第一区域108a中的AlGaN的结合能大于第二区域108b中的AlGaN的结合能，因此在V凹进V的下端处的位错传播向第二区域108b而不是第一区域108a弯曲，由此减少向第二未掺杂GaN层106b的传播。
根据一个实施例的紫外光发光二极管100不限于水平型，而是可以应用于垂直紫外光发光二极管。
图3至图7是示出根据实施例的制造紫外光发光二极管的方法的截面图。
参照图3，可以将第一未掺杂GaN层106a定位在衬底105上。
衬底105可以由具有优异导热性的材料形成，并且可以是导电衬底或绝缘衬底。例如，衬底105可以使用蓝宝石(Al2O3)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP、Ge和Ga2O3中的至少一种。可以在衬底105上形成凹凸结构，但不限于此。
可以形成至少一层或更多层的第一未掺杂GaN层106a。也就是说，第一未掺杂GaN层106a可以形成为两层或更多层的多层。通过控制生长温度或压力，第一未掺杂GaN层106a可以包括多个V凹进V。例如，第一未掺杂GaN层106a可以通过调整生长温度、生长压力等来降低Ga的迁移率，从而可以形成包括粗糙部的第一未掺杂GaN层106a。例如，可以将第一未掺杂GaN层106a形成为使得其至少一部分具有侧表面和上表面，并且侧表面可以形成为包括多个V凹进V。例如，粗糙部可以规则地或不规则地形成，而不限于此。
参照图4，可以在第一未掺杂GaN层106a上形成氮化物层107。氮化物层107可以位于V凹进V内。氮化物层107可以形成在V凹进V的下端处。氮化物层107可以包括SiNx(x>0)，但不限于此。氮化物层107可以设置在第一未掺杂GaN层106a的V凹进V内，以阻止在V凹进V的下端处出现位错。例如，氮化物层107由非晶材料形成，并形成在第一未掺杂GaN层106a的V凹进V的下端处，因此可以减少在V凹进V的下端处出现的位错向第二未掺杂GaN层106b的传播，并且可以使位错传播所通过的路径弯曲。除了V凹进V的下端之外，氮化物层107也可以位于第一未掺杂GaN层106a的上表面上，并且不限于此。
参照图5，可以将未掺杂AlGaN基半导体层108放置在第一未掺杂GaN层106a和氮化物层107上。未掺杂AlGaN基半导体层108可以与氮化物层107直接接触。可以在第一未掺杂GaN层106a的上表面和V凹进V的侧表面上生长未掺杂AlGaN基半导体层108。未掺杂AlGaN基半导体层108可以包括第一区域108a和第二区域108b，第一区域108a位于第一未掺杂GaN层106a的上表面上，第二区域108b位于第一未掺杂GaN层106a的V凹进V上。
未掺杂AlGaN基半导体层108在第一区域108a中的生长速率可以比在第二区域108b中的生长速率慢。因此，未掺杂AlGaN基半导体层108在第一区域108a中的Al浓度可以相对大于在第二区域108b中的Al浓度。也就是说，由于第一区域108a中的Al浓度大于第二区域108b中的Al浓度，所以第一区域108a中的AlGaN的结合能大于第二区域108b中的AlGaN的结合能，因此在V凹进V的下端处的位错传播向第二区域108b而不是第一区域108a弯曲，由此减少传播到第二未掺杂GaN层106b的位错。
未掺杂AlGaN基半导体层108可以嵌入在第一未掺杂GaN层106a的V凹进V的侧表面上的氮化物层107的上表面中。因此，未掺杂AlGaN基半导体层108可以覆盖氮化物层107。
未掺杂AlGaN基半导体层108可以包括组成式为AlxGa1-xN(0.4≤x≤0.8)的半导体材料。如果未掺杂AlGaN基半导体层108的Al组分x小于0.4，则第一未掺杂AlGaN基半导体层108的位错阻挡效果可能劣化。如果未掺杂AlGaN基半导体层108的Al组分x超过0.8，则第一未掺杂AlGaN基半导体层108的位错弯曲效果可能劣化。
未掺杂AlGaN基半导体层108的厚度可以是50nm或更小。例如，未掺杂AlGaN基半导体层108的厚度可以是5nm至15nm。如果未掺杂AlGaN基半导体层108的厚度小于5nm，则第一未掺杂AlGaN基半导体层108的位错阻挡效果可能劣化，并且第二未掺杂AlGaN基半导体层108的位错弯曲效果可能劣化。如果未掺杂AlGaN基半导体层108的厚度超过15nm，则由高组成导致的晶格常数的差异可能使结晶度劣化。
参照图6，可以在未掺杂AlGaN基半导体层108上生长第二未掺杂GaN层106b。可以在未掺杂AlGaN基半导体层108的上表面和侧表面上形成第二未掺杂GaN层106b。例如，第二未掺杂GaN层106b的厚度可以是800nm或更大。第二未掺杂GaN层106b的厚度可以是800nm至1500nm。如果第二未掺杂GaN层106b的厚度小于800nm，则位错弯曲效果可能劣化。
参照图7，可以在第二未掺杂GaN层106b上形成发光结构110。发光结构110可以包括第一导电AlGaN基半导体层112、有源层114和第二导电AlGaN基半导体层116。
第一导电AlGaN基半导体层112可以由半导体化合物形成，例如，由诸如III族和V族、II族和VI族等的化合物半导体形成，并且可以掺杂有第一导电掺杂剂。例如，第一导电AlGaN基半导体层112可以包括组成式为AlnGa1-nN(0≤n≤1)的半导体材料。当第一导电AlGaN基半导体层112是n型半导体层时，第一导电AlGaN基半导体层112可以包括作为n型掺杂剂的Si、Ge、Sn、Se或Te，但不限于此。
有源层114可以形成为具有单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子线结构和量子点结构中的至少一种。
有源层114是这样一种层，即，当注入到第一导电AlGaN基半导体层112中的电子(或空穴)与注入到第二导电AlGaN基半导体层116中的空穴(或电子)结合时，该层因基于形成有源层114的材料的能带的带隙差而发光。
有源层114可以由化合物半导体形成。例如，有源层114可以由II族和IV族以及III族和V族的化合物半导体中的至少一种形成。
有源层114可以包括量子阱和量子势垒。当有源层114形成为多量子阱结构时，量子阱和量子势垒可以交替地设置。量子阱和量子势垒可以被设置成组成式为InxAlyGa1-x-y(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的半导体材料，或者可以由AlGaN/GaN、AlGaN/AlGaN、InGaN/GaN、InGaN/InGaN、InAlGaN/GaN、GaAs/AlGaAs、InGaAs/AlGaAs、GaP/AlGaP和InGaP/AlGaP中的一对或更多对形成，但不限于此。
第二导电AlGaN基半导体层116可以由半导体化合物形成，例如，由诸如III族和V族、II族和VI族等的化合物半导体形成，并且可以掺杂有第二导电掺杂剂。例如，第二导电AlGaN基半导体层116可以包括组成式为AlpGa1-pN(0≤p≤1)的半导体材料。当第二导电AlGaN基半导体层116是p型半导体层时，第二导电掺杂剂可以包括作为p型掺杂剂的Mg、Zn、Ca、Sr或Ba。
可以将第一导电AlGaN基半导体层112形成为p型半导体层，以及可以将第二导电AlGaN基半导体层116形成为n型半导体层，但不限于此。
实施例的紫外光发光二极管可以包括形成在发光结构110上的透明电极层120、第一电极151和第二电极154。
可以在第二导电AlGaN基半导体层116上形成透明电极层120。透明电极层120可以包括欧姆层(未示出)，并且可以通过将单一金属、金属合金、金属氧化物等堆叠成多层来形成，从而可以有效地执行空穴注入。
例如，透明电极层120可以由与半导体具有优异的电接触的材料形成。例如，透明电极层120可以形成为包括ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、IZTO(氧化铟锌锡)、IAZO(氧化铟铝锌)、IGZO(氧化铟镓锌)、IGTO(氧化铟镓锡)、AZO(氧化铝锌)、ATO(氧化锑锡)、GZO(氧化镓锌)、IZON(IZO氮化物)、AGZO(Al-Ga ZnO)、IGZO(In-Ga ZnO)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au和Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf，但不限于此。
可以在第二导电AlGaN基半导体层116和透明电极层120上形成光提取图案，但不限于此。
可以在从有源层114和第二导电AlGaN基半导体层116暴露出的第一导电AlGaN基半导体层112上形成第一电极151，以及可以在透明电极层120上形成第二电极153。
第一电极151或第二电极153可以由钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)和钼(Mo)中的至少一种以单层或多层形成，但不限于此。
图8是示出根据另一实施例的紫外光发光二极管的截面图。
如图8所示，根据另一实施例的紫外光发光二极管可以采用根据图1的一个实施例的紫外光发光二极管的技术特征。
根据另一实施例的紫外光发光二极管包括第一未掺杂GaN层106a、第一氮化物层107a、第一未掺杂AlGaN基半导体层108、第二未掺杂GaN层106b、第二氮化物层107b、第二未掺杂AlGaN基半导体层109和第三未掺杂GaN层106c。
参照根据一个实施例的紫外光发光二极管，将省略对包括V凹进V1的第一未掺杂GaN层106a、第一氮化物层107a、第一未掺杂AlGaN基半导体层108和第二未掺杂GaN层106b的详细描述。然而，第二未掺杂GaN层106b可以包括V凹进V2。
第二氮化物层107b可以位于第二未掺杂GaN层106b的V凹进V2内。第二氮化物层107b可以形成在第二未掺杂GaN层106b的V凹进V2的下端处。第二氮化物层107b可以包括SiNx(x>0)，但不限于此。第二氮化物层107b可以形成在第二未掺杂GaN层106b的V凹进V2处，以阻止在V凹进V2的下端处出现位错。例如，第二氮化物层107b由非晶材料形成，并形成在第二未掺杂GaN层106b的V凹进V2的下端处，因此可以减少在V凹进V2的下端处出现的位错向第三未掺杂GaN层106c的传播，并且可以使位错传播所通过的路径弯曲。除了V凹进V2的下端之外，第二氮化物层107b也可以位于第二未掺杂GaN层106b的上表面上，并且不限于此。
第二未掺杂AlGaN基半导体层109可以位于第二氮化物层107b上。第二未掺杂AlGaN基半导体层109可以与第二氮化物层107b直接接触。第二未掺杂AlGaN基半导体层109可以生长在第二未掺杂GaN层106b的上表面和侧表面(V凹进侧表面)上。第二未掺杂AlGaN基半导体层109可以包括第三区域109a和第四区域109b，第三区域109a形成在第二未掺杂GaN层106b的上表面上，第四区域109b形成在第二未掺杂GaN层102b的V凹进V2上。第二未掺杂AlGaN基半导体层109在第三区域109a中的生长速率可以比在第四区域109b中的生长速率慢。因此，第二未掺杂AlGaN基半导体层109在第三区域109a中的Al浓度可以相对大于在第四区域109b中的Al浓度。也就是说，由于第三区域109a中的Al浓度大于第四区域109b中的Al浓度，所以第三区域109a中的AlGaN的结合能大于第四区域109b中的AlGaN的结合能，因此在V凹进V2的下端处的位错传播向第四区域109b而不是第三区域109a弯曲，由此减少到第三未掺杂GaN层106c的位错传播。
第二未掺杂AlGaN基半导体层109可以包括组成式为AlyGa1-yN(0.4≤y≤0.8)的半导体材料。如果第二未掺杂AlGaN基半导体层109的Al组分x小于0.4，则第三区域109a的位错阻挡效果可能劣化。如果第二未掺杂AlGaN基半导体层109的Al组分x超过0.8，则第四区域109b的位错弯曲效果可能劣化。
第二未掺杂AlGaN基半导体层109的厚度可以是50nm或更小。例如，第二未掺杂AlGaN基半导体层109的厚度可以是5nm至15nm。如果第二未掺杂AlGaN基半导体层109的厚度小于5nm，则第三区域109a的位错阻挡可能劣化，并且第四区域109b的位错弯曲效果可能劣化。如果第二未掺杂AlGaN基半导体层109的厚度超过15nm，则由高组成导致的晶格常数的差异可能使结晶度劣化。
第三未掺杂GaN层106c可以位于第二未掺杂AlGaN基半导体层109上。第三未掺杂GaN层106c的厚度可以是800nm或更大。例如，第三未掺杂GaN层106c的厚度可以是800nm至1500nm。如果第三未掺杂GaN层106c的厚度小于800nm，则位错弯曲效果可能劣化。
第二未掺杂AlGaN基半导体层109位于第二未掺杂GaN层106b和第二氮化物层107b上，使得根据另一实施例的紫外光发光二极管可以进一步改善结晶度，并且可以改善穿过第一未掺杂AlGaN基半导体层108的位错。
根据另一实施例的紫外光发光二极管被描述为：使得第一未掺杂AlGaN基半导体层108位于第一氮化物层107a上并且第二未掺杂AlGaN基半导体层109位于第二氮化物层107b上，但不限于此。至少两对或更多对的第一未掺杂AlGaN基半导体层108和第二未掺杂GaN层106b可以交替地形成在第一氮化物层107a上，以及至少两对或更多对的第二未掺杂AlGaN基半导体层109和第三未掺杂GaN层106c可以交替地形成在第二氮化物层107b上。
【表1】
对比例 实验例1 实验例2 实验例3
nAlGaN(002) 158/169 154/159 145/148 120/129
nAlGaN(102) 197/207 181/195 175/192 162/160
表1是比较对比例与实验例1至3之间的结晶度和穿透位错密度(TDD)的数据，在对比例中，在未掺杂GaN层上没有形成未掺杂AlGaN基半导体层，在实验例1至3中，应用了包括在未掺杂GaN层上的第一未掺杂AlGaN基半导体层和第二未掺杂AlGaN基半导体层的根据图8的另一实施例的紫外光发光二极管。这里，可以比较在晶片的中心区域和边缘区域之间的结晶度。另外，通过测量第一导电AlGaN基半导体层的表面002和表面102获得XRD测量的数据。
实验例1包括具有0.4的Al组分x和5nm的厚度的第一和第二未掺杂AlGaN基半导体层，实验例2包括具有0.4的Al组分x和10nm的厚度的第一和第二未掺杂AlGaN基半导体层，实验例3包括具有0.6的Al组分x和10nm的厚度的第一和第二未掺杂AlGaN基半导体层。
可以看出，实验例1至3的XRD FWHM低于对比例的XRD FWHM，因此结晶度得到了改善。
图9a和图9b是对比例和实验例的TD密度对比图片。
紫外光发光二极管的发光结构的铟(In)组分低于蓝光发光二极管的铟(In)组分，因此几乎观察不到In抑制效果。紫外光发光二极管由于在发光结构的下层中的穿透位错(TD)附近的非辐射复合而导致亮度降低。因此，在紫外光发光二极管中，发光结构、发光结构的下层的TD控制以及结晶度可能会大大影响芯片亮度。
图9a示出了在未掺杂GaN层上未形成未掺杂AlGaN半导体层并形成有第一导电AlGaN基半导体层的对比例的TD，图9b示出了在未掺杂GaN层上形成第一和第二未掺杂AlGaN基半导体层之后形成第一导电AlGaN基半导体层的实验例的TD。在实施例中，位错通过未掺杂AlGaN基半导体层而弯曲，因此可以大大减少TD。因此，在实施例的紫外光发光二极管中，铟(In)的组分低，因此可以减少TD中的非辐射复合。
因此，在实施例中，在氮化物层上形成未掺杂AlGaN基半导体层以减少TD并提高结晶度，因此与对比例相比可以提高芯片亮度。
根据实施例的紫外光发光二极管可以具有多个紫外光发光二极管形成阵列的结构，并且可以包括在发光二极管封装中。根据实施例的紫外光发光二极管可以根据波长用于各种领域，诸如固化、灭菌、特殊照明等。
根据实施例的紫外光发光二极管可以应用于背光单元、照明装置、显示装置、用于车辆的显示装置、智能单元等，但是不限于此。
图10是示出根据另一实施例的紫外光发光二极管的截面图，图11是示出图10的蚀刻停止层的截面图，图17是示出根据另一实施例的紫外光发光二极管的截面图。
如图10、图11和图17所示，根据实施例的紫外光发光二极管可以包括发光结构210。
发光结构210可以包括第一导电AlGaN基第一半导体层212a、蚀刻停止层218、第一导电AlGaN基第二半导体层212b、有源层214和第二导电AlGaN基半导体层216。
第一导电AlGaN基第一半导体层212a和第一导电AlGaN基第二半导体层212b可以由半导体化合物形成，例如，由诸如III族和V族以及II族和VI族等的化合物半导体形成，并且可以掺杂第一导电掺杂剂。例如，第一导电AlGaN基第一半导体层212a和第一导电AlGaN基第二半导体层212b可以包括组成式为AlnGa1-nN(0≤n≤1)的半导体材料。当第一导电AlGaN基第一半导体层212a和第一导电AlGaN基第二半导体层212b是n型半导体层时，第一导电AlGaN基第一半导体层212a和第一导电AlGaN基第二半导体层212b可以包括作为n型掺杂剂的Si、Ge、Sn、Se或Te，但是不限于此。
第一导电AlGaN基第一半导体层212a可以包括用于提高光提取效率的光提取图案219。光提取图案219可以通过诸如PEC之类的方法形成，并不限于此。光提取图案219可以被形成为具有规则的形状和排列，也可以被形成为具有不规则的形状和排列。光提取图案219形成为使得从有源层214产生的被第一导电AlGaN基第一半导体层212a的上表面完全反射和再吸收的光折射到外部，因此可以改善光提取效率。
第一导电AlGaN基第二半导体层212b的厚度可以是1500nm或更大。例如，第一导电AlGaN基第二半导体层212b的厚度可以是1500至2500nm，并且不限于此。
蚀刻停止层218可以限制光提取图案219的形成深度。例如，蚀刻停止层218可以包括AlN 218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b。AlN 218a的Al的结合能大于第一导电AlGaN基第一半导体层212a的Ga的结合能。因此，蚀刻停止层218的蚀刻速率可以比第一导电AlGaN基第一半导体层212a的蚀刻速率慢。因此，虽然通过蚀刻第一导电AlGaN基第二半导体层212b形成光提取图案219，但是在光提取图案219中，由于蚀刻停止层218的缓慢的蚀刻速率，难以具有穿透蚀刻停止层218的深度。蚀刻停止层218可以形成为使得AlN 218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b交替地形成为五对或更多对。例如，蚀刻停止层218可以通过以5到15对交替AlN 218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b而形成。如果AlN218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b少于5对，则蚀刻停止层218的蚀刻阻挡效果可能劣化。如果AlN 218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b超过15对，则由于晶格常数的差异，蚀刻停止层218的结晶度可能劣化。
AlN 218a的厚度可以是0.5nm或更大。例如，AlN 218a的厚度可以是0.5至3nm。如果AlN 218a的厚度小于0.5nm，则蚀刻阻挡效果可能劣化。如果AlN 218a的厚度大于3nm，则由于AlN 218a晶格小而可能导致结晶度劣化，并且载流子注入效率可能劣化。
第一导电AlGaN基第三半导体层218b的厚度可以是1nm或更大。例如，第一导电AlGaN基第三半导体层218b的厚度可以是1至5nm。如果第一导电AlGaN基第三半导体层218b的厚度小于1nm，则电子扩散效果可能会劣化，而如果第一导电AlGaN基第三半导体层218b的厚度大于5nm，则蚀刻阻挡效果可能会劣化。
在实施例的紫外光发光二极管中，蚀刻停止层218形成在第一导电AlGaN基第一半导体层212a和第一导电AlGaN基第二半导体层212b之间，并且限制了光提取图案219的深度，从而改善过度蚀刻。因此，实施例的紫外光发光二极管可以改善由于短路造成的产率降低。
另外，实施例的紫外光发光二极管通过交替地形成为五对或更多对的AlN 218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b，可以具有位错阻挡效果。
有源层214可以形成为具有单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子线结构和量子点结构中的至少一种。
有源层214是这样一种层，即，当注入到第一导电AlGaN基半导体层212中的电子(或空穴)与注入到第二导电AlGaN基半导体层216中的空穴(或电子)结合时，该层因基于形成有源层214的材料的能带的带隙差而发光。
有源层214可以由化合物半导体形成。例如，有源层214可以由II族和IV族、以及III族和V族的化合物半导体中的至少一种形成。
有源层214可以包括量子阱和量子势垒。当有源层214形成为多量子阱结构时，量子阱和量子势垒可以交替地设置。量子阱和量子势垒可以被设置成组成式为InxAlyGa1-x-y(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的半导体材料，或者可以由AlGaN/GaN、AlGaN/AlGaN、InGaN/GaN、InGaN/InGaN、InAlGaN/GaN、GaAs/AlGaAs、InGaAs/AlGaAs、GaP/AlGaP和InGaP/AlGaP中的一对或更多对形成，但不限于此。
第二导电AlGaN基半导体层216可以由半导体化合物形成，例如，由诸如III族和V族、II族和VI族等的化合物半导体形成，并且可以掺杂有第二导电掺杂剂。例如，第二导电AlGaN基半导体层216可以包括组成式为AlpGa1-pN(0≤p≤1)的半导体材料。当第二导电AlGaN基半导体层216是p型半导体层时，第二导电掺杂剂可以包括作为p型掺杂剂的Mg、Zn、Ca、Sr或Ba。
尽管将第一导电AlGaN基第一半导体层212a和第一导电AlGaN基第二半导体层212b描述为n型半导体层，并将第二导电AlGaN基半导体层216描述为p型半导体层，但第一导电AlGaN基第一半导体层212a和第一导电AlGaN基第二半导体层212b也可以由p型半导体层形成，并且第二导电AlGaN基半导体层216也可以由n型半导体层形成，并且不限于此。可以在第二导电AlGaN基半导体层216上形成极性与第二导电类型相反的诸如n型半导体层(未示出)之类的半导体。因此，发光结构210可以形成为n-p结结构、p-n结结构、n-p-n结结构和p-n-p结结构中的任一种。
虽然实施例的发光结构210被描述为第一导电AlGaN基第一半导体层112a、第一导电AlGaN基第二半导体层112b和第二导电AlGaN基半导体层216，但是发光结构210也可以由第一导电GaN基第一半导体层、第一导电GaN基第二半导体层和第二导电GaN基半导体层形成，并且不限于此。
实施例的紫外光发光二极管可以包括第一电极250。
第一电极250可以位于第一导电AlGaN基第二半导体层212a上。第二电极270可以位于第二导电AlGaN基半导体层216之下。这里，发光结构210可以包括沿一个方向形成的第一导电AlGaN基第一半导体层212a、蚀刻停止层218、第一导电AlGaN基第二半导体层212b、有源层214和第二导电AlGaN基半导体层216。也就是说，第一电极250可以位于发光结构210的上表面上，第二电极270可以位于发光结构210的下表面上。
实施例的紫外光发光二极管可以包括在发光结构210之下的电流阻挡层261、沟道层263以及第二电极270。
电流阻挡层261可以设置在发光结构210之下并且与发光结构210直接接触。电流阻挡层261可以设置在第二导电AlGaN基半导体层216之下并且与第二导电AlGaN基半导体层216直接接触。电流阻挡层261可以设置在发光结构210和第二电极270之间。第一电极250的宽度可以小于电流阻挡层261的宽度。电流阻挡层261可以与第一电极250垂直叠置。例如，电流阻挡层261的中心部分可以与第一电极250垂直叠置，并且电流阻挡层261的边缘可以不与第一电极250垂直叠置，但不限于此。
电流阻挡层261可以包括SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3和TiO2中的至少一种，并且至少一个电流阻挡层261可以形成在发光结构210与第二电极270之间。
电流阻挡层261被设置为与设置在发光结构210上的第一电极250和发光结构210的厚度方向相对应。电流阻挡层261可以阻挡从第二电极270施加的电流并将电流向另一路径扩散。也就是说，电流阻挡层261可以阻挡电流沿着第一电极250和第二电极270之间的最短距离流动，并且将电流扩散到发光结构210的边缘路径，从而改善电流扩散。
沟道层263可以沿着第二导电AlGaN基半导体层216的下表面的外围形成，并且形成为环形、圈状或框形。沟道层263可以包括ITO、IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATO、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3和TiO2中的至少一种。沟道层263的内部可以设置在第二导电AlGaN基半导体层216之下，外部可以设置为比发光结构210的侧表面更靠外。
第二电极270可以包括接触层265、反射层267和结合层269。接触层265、反射层267和结合层269可以设置在电流阻挡层261和发光结构210之下。接触层265、反射层267和结合层269可以设置在电流阻挡层261和导电AlGaN基半导体层216之下。
接触层265的横截面可以包括与电流阻挡层261接触的凹部和与第二导电AlGaN基半导体层216接触的凸部。另外，接触层265的横截面的边缘可以具有与沟道层263接触的凹部。反射层267和结合层269的横截面可以包括与接触层265的凸部和凹部对应的凸部和凹部。
接触层265可以与电流阻挡层261和发光结构210直接接触。反射层267设置在接触层265之下并且可以与接触层265直接接触。反射层267可以设置在接触层265和结合层269之间。结合层269设置在接触层265和反射层267之下，并且可以与反射层267直接接触。
接触层265可以通过将单金属、金属合金、金属氧化物等堆叠成多层来形成，从而可以有效地执行载流子注入。接触层265可以由与半导体具有良好的电接触的材料形成。例如，接触层265可以形成为包括ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、IZTO(氧化铟锌锡)、IAZO(氧化铟铝锌)、IGZO(氧化铟镓锌)、IGTO(氧化铟镓锡)、AZO(氧化铝锌)、ATO(氧化锑锡)、GZO(氧化镓锌)、IZON(IZO氮化物)、AGZO(Al-Ga ZnO)、IGZO(In-Ga ZnO)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au和Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf中的至少一种，但不限于此。
反射层267可以位于接触层265上。反射层267可以由具有优异的反射率和优异的电接触的材料形成。例如，反射层267可以由包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf中的至少一种的金属或合金形成。
另外，反射层267可以由使用金属或合金和诸如IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATO等的透光导电材料的单层或多层形成，例如，可以用IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、AZO/Ag/Ni等堆叠。
结合层269形成在反射层267下方，结合层269可以用作阻挡金属或结合金属。材料可以包括例如Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag、Ta和从其中选择的合金中的至少一种。
支撑构件273形成在结合层269下方，支撑构件273可以由导电构件形成，并且材料可以由诸如铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、钼(Mo)、铜-钨(Cu-W)之类的导电材料、诸如Si、Ge、GaAs、ZnO、SiC之类的载体晶片等。作为另一示例，支撑构件273可以由导电片形成。
虽然实施例的紫外光发光二极管被描述为垂直型，但是电极也可以应用为位于发光结构210的上表面上的水平类型。
在实施例的紫外光发光二极管中，蚀刻停止层218形成在第一导电AlGaN基第一半导体层212a和第一导电AlGaN基第二半导体层212b之间，并且光提取图案219的深度被限制到在第一导电AlGaN基第二半导体层212b下方的蚀刻停止层218，由此改善了由于第一导电AlGaN基第二半导体层212b中的短路而导致的产率降低。
另外，实施例的紫外光发光二极管可以通过由包括交替地形成为五对或更多对的AlN 218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b的蚀刻停止层218而产生的位错阻挡效应，改善发光结构210的结晶度。
图12至图16是示出根据实施例的制造紫外光发光二极管的方法的截面图。
参照图12，可以在衬底205上形成缓冲层206。
衬底205可以由具有优异的导热性的材料形成，并且可以是导电衬底或绝缘衬底。例如，衬底205可以使用蓝宝石(Al2O3)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP、Ge和Ga2O3中的至少一种。可以在衬底205上形成凹凸结构，但不限于此。
缓冲层206用于减小衬底205与氮化物半导体层之间的晶格常数的差异，其材料可以选自GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInP等。例如，缓冲层206可以是未掺杂GaN，但不限于此。
缓冲层206可以是至少一层或更多层。也就是说，缓冲层206可以是两层或更多层的多层。
参照图13，可以在缓冲层206上形成第一导电AlGaN基第一半导体层212a。
第一导电AlGaN基第一半导体层212a可以由半导体化合物形成，例如，由诸如III族和V族、以及II族和VI族等的化合物半导体形成，并且可以掺杂第一导电掺杂剂。例如，第一导电AlGaN基第一半导体层212a可以包括组成式为AlnGa1-nN(0≤n≤1)的半导体材料。当第一导电AlGaN基第一半导体层212a是n型半导体层时，第一导电AlGaN基第一半导体层212a可以包括作为n型掺杂剂的Si、Ge、Sn、Se或Te，但是不限于此。可以在第二导电AlGaN基第一半导体层212a上形成蚀刻停止层218。
图14是示出图13中的A的视图。
参照图13和图14，蚀刻停止层218可以形成在第一导电AlGaN基第一半导体层212a上。蚀刻停止层218可以包括对通过PEC等形成在第一导电AlGaN基第一半导体层212a上的光提取图案的深度进行限制的功能。
蚀刻停止层218可以形成为使得AlN 218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b交替地形成为五对或更多对。例如，蚀刻停止层218可以通过以5到15对交替AlN 218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b而形成。如果AlN 218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b少于5对，则蚀刻停止层218的蚀刻阻挡效果可能劣化。如果AlN 218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b超过15对，则由于晶格常数的差异，蚀刻停止层218的结晶度可能劣化。
AlN 218a的厚度可以是0.5nm或更大。例如，AlN 218a的厚度可以是0.5至3nm。如果AlN 218a的厚度小于0.5nm，则蚀刻阻挡效果可能劣化。如果AlN 218a的厚度大于3nm，则由于AlN 218a晶格小而可能导致结晶度劣化，并且载流子注入效率可能劣化。
第一导电AlGaN基第三半导体层218b的厚度可以是1nm或更大。例如，第一导电AlGaN基第三半导体层218b的厚度可以是1至5nm。如果第一导电AlGaN基第三半导体层218b的厚度小于1nm，则电子扩散效果可能会劣化，并且如果第一导电AlGaN基第三半导体层218b的厚度大于5nm，则蚀刻阻挡效果可能会劣化。
参照图15，可以在蚀刻停止层218上形成第一导电AlGaN基第二半导体层212b。
第一导电AlGaN基第二半导体层212b可以由半导体化合物形成，例如，由诸如III族和V族、以及II族和VI族等的化合物半导体形成，并且可以掺杂第一导电掺杂剂。例如，第二导电AlGaN基第二半导体层212b可以包括组成式为AlnGa1-nN(0≤n≤1)的半导体材料。当第一导电AlGaN基第二半导体层212b是n型半导体层时，第一导电AlGaN基第二半导体层212b可以包括作为n型掺杂剂的Si、Ge、Sn、Se或Te，但是不限于此。
第一导电AlGaN基第二半导体层212b的厚度可以是1500nm或更大。例如，第一导电AlGaN基第二半导体层212b的厚度可以是1500至2500nm，并且不限于此。
可以在第一导电AlGaN基第二半导体层212b上形成有源层214，并且可以在有源层214上形成第二导电AlGaN基半导体层216。
有源层214可以形成为具有单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子线结构和量子点结构中的至少一种。
有源层214是这样一种层，即，当注入到第一导电AlGaN基第一半导体层212a中的电子(或空穴)与注入到第一导电AlGaN基第二半导体层212b中的电子(或空穴)结合时，该层因基于形成有源层214的材料的能带的带隙差而发光。
有源层214可以由化合物半导体形成。例如，有源层214可以由II族和IV族/以及III族和V族的化合物半导体中的至少一种形成。
有源层214可以包括量子阱和量子势垒。当有源层214形成为多量子阱结构时，量子阱和量子势垒可以交替地设置。量子阱和量子势垒可以被设置成组成式为InxAlyGa1-x-y(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的半导体材料，或者可以由AlGaN/GaN、AlGaN/AlGaN、InGaN/GaN、InGaN/InGaN、InAlGaN/GaN、GaAs/AlGaAs、InGaAs/AlGaAs、GaP/AlGaP和InGaP/AlGaP中的一对或更多对形成，但不限于此。
第二导电AlGaN基半导体层216可以由半导体化合物形成，例如，由诸如III族和V族、II族和VI族等的化合物半导体形成，并且可以掺杂有第二导电掺杂剂。例如，第二导电AlGaN基半导体层216可以包括组成式为AlpGa1-pN(0≤p≤1)的半导体材料。当第二导电AlGaN基半导体层216是p型半导体层时，第二导电掺杂剂可以包括作为p型掺杂剂的Mg、Zn、Ca、Sr或Ba。
第一导电AlGaN基第一半导体层212a和第一导电AlGaN基第二半导体层212b可以由p型半导体层形成，并且第二导电AlGaN基半导体层216可以由n型半导体层，并不限于此。
可以在第二导电AlGaN基第一半导体层216上形成第二电极层220。第二电极层220可以包括接触层222、反射层224和导电支撑构件226。
接触层222可以通过将单金属、金属合金、金属氧化物等堆叠成多层来形成，从而可以有效地执行载流子注入。接触层222可以由与半导体具有良好的电接触的材料形成。例如，接触层222可以形成为包括ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、IZTO(氧化铟锌锡)、IAZO(氧化铟铝锌)、IGZO(氧化铟镓锌)、IGTO(氧化铟镓锡)、AZO(氧化铝锌)、ATO(氧化锑锡)、GZO(氧化镓锌)、IZON(IZO氮化物)、AGZO(Al-Ga ZnO)、IGZO(In-Ga ZnO)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au和Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf中的至少一种，但不限于此。
可以在接触层222上形成反射层224。反射层224可以由具有优异的反射率和优异的电接触的材料形成。例如，反射层224可以由包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf中的至少一种的金属或合金形成。
另外，反射层224可以由使用金属或合金和诸如IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATO等的透光导电材料的多层形成，并且例如，可以用IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、AZO/Ag/Ni等堆叠。
然后，可以在反射层224上形成导电支撑构件226。
导电支撑构件226可以由具有优异的导电性的金属、金属合金或导电半导体材料形成，从而可以有效地注入载流子。例如，导电支撑构件226可以由诸如铜(Cu)、金(Au)、铜合金(Cu合金)、镍(Ni)、铜-钨(Cu-W)的材料、诸如Ge、GaAs、ZnO、SiGe和SiC的载体晶片形成。
作为形成导电支撑构件226的方法，可以应用电化学金属沉积方法、使用共熔金属的结合方法等。
参照图15和图16，可以从发光结构210去除衬底205和缓冲层206。例如，可以通过化学蚀刻方法去除衬底205和缓冲层206。
可以在通过去除衬底205和缓冲层206而暴露的第一导电AlGaN基第一半导体层212a上形成用于提高光提取效率的光提取图案219。光提取图案219可以通过诸如PEC之类的方法来形成，但不限于此。光提取图案219可以形成为具有规则的形状和排列，也可以形成为具有不规则的形状和排列。
光提取图案219可以通过将从有源层214产生的光折射到外部来提高光提取效率。
在实施例的紫外光发光二极管中，蚀刻停止层218形成在第一导电AlGaN基第一半导体层212a和第一导电AlGaN基第二半导体层212b之间，并且光提取图案219的深度被限制到在第一导电AlGaN基第二半导体层212b下方的蚀刻停止层218，由此改善了由于第一导电AlGaN基第二半导体层212b中的短路而导致的产率的降低。
另外，实施例的紫外光发光二极管可以通过由包括交替地形成为五对或更多对的AlN 218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b的蚀刻停止层218而产生的位错阻挡效应，改善发光结构210的结晶度。
图17是实施例的紫外光发光二极管的图片。
如图17所示，实施例的紫外光发光二极管可以包括限制光提取图案的深度的蚀刻停止层218。蚀刻停止层218通过将第一导电AlGaN基第一半导体层212a的光提取图案的深度限制到蚀刻停止层218来阻挡光提取图案的过度蚀刻，因此有源层214与第一导电AlGaN基第二半导体层212b之间的距离T可以保持恒定。
实施例的紫外光发光二极管将光提取图案的深度限制到蚀刻停止层218，因此可以改善由于第一导电AlGaN基第二半导体层的短路而导致的产率降低。
另外，实施例的紫外光发光二极管可以通过由包括交替地形成为五对或更多对的AlN和第一导电AlGaN基半导体层的蚀刻停止层而产生的位错阻挡效应，改善发光结构的结晶度。
图18和图19是示出根据另一实施例的紫外光发光二极管的截面图。
如图18和图19所示，根据另一实施例的紫外光发光二极管可以采用根据图1的实施例的紫外光发光二极管的技术特征。
根据另一实施例的紫外光发光二极管可以包括第一未掺杂GaN层306a、氮化物层307和第二未掺杂GaN层306b。
可以形成至少一层或更多层的第一未掺杂GaN层306a。也就是说，第一未掺杂GaN层306a可以形成为两层或更多层的多层。通过控制生长温度或压力，第一未掺杂GaN层306a可以包括多个V凹进V。例如，第一未掺杂GaN层306a可以通过调整生长温度、生长压力等来降低Ga的迁移率，从而可以形成包括粗糙部的第一未掺杂GaN层306a。例如，可以将第一未掺杂GaN层306a形成为使得其至少一部分具有侧表面和上表面，并且侧表面可以形成为包括多个V凹进V。例如，粗糙部可以规则地或不规则地形成，而不限于此。
可以在第一未掺杂GaN层306a上形成氮化物层307。氮化物层307可以位于V凹进V内。氮化物层307可以形成在V凹进V的下端处。氮化物层307可以包括SiNx(x>0)，但不限于此。氮化物层307可以设置在第一未掺杂GaN层306a的V凹进V内，以阻止在V凹进V的下端处出现位错。例如，氮化物层307由非晶材料形成，并形成在第一未掺杂GaN层306a的V凹进V的下端处，因此可以减少在V凹进V的下端处出现的位错向第二未掺杂GaN层306b的传播，并且可以使位错传播所通过的路径弯曲。除了V凹进V的下端之外，氮化物层307也可以位于第一未掺杂GaN层306a的上表面上，并且不限于此。
在根据另一实施例的紫外光发光二极管中，氮化物层307可以形成在具有V凹进V的第一未掺杂GaN层306a的V凹进V1上，并且第二未掺杂GaN层306a可以形成在氮化物层307上以改善位错，从而改善结晶度。
根据实施例的紫外光发光二极管可以具有多个紫外光发光二极管成阵列的结构，并且可以包括在发光二极管封装中。根据实施例的紫外光发光二极管可以根据波长用于各种领域，诸如固化、灭菌、特殊照明等。
根据实施例的紫外光发光二极管可以应用于背光单元、照明装置、显示装置、用于车辆的显示装置、智能单元等，但是不限于此。
在另一实施例的紫外光发光二极管中，可以在通过去除衬底305、第一未掺杂GaN层306a、氮化物层307和第二未掺杂GaN层306b而暴露的第一导电AlGaN基第一半导体层212a上形成光提取图案219。光提取图案219和第一电极250可以采用根据图10至图16的实施例的紫外光发光二极管的技术特征。
在另一实施例的紫外光发光二极管中，蚀刻停止层218形成在第一导电AlGaN基第一半导体层212a和第一导电AlGaN基第二半导体层212b之间，并且光提取图案219的深度被限制到在第一导电AlGaN基第二半导体层212b下方的蚀刻停止层218，由此改善了由于第一导电AlGaN基第二半导体层212b中的短路而导致的产率降低。
另外，实施例的紫外光发光二极管可以通过由包括交替地形成为五对或更多对的AlN 218a和第一导电AlGaN基第三半导体层218b的蚀刻停止层218而产生的位错阻挡效应，改善发光结构210的结晶度。
图20是示出根据实施例的发光二极管封装的截面图。
根据实施例的发光二极管封装400包括：封装主体405；第一引线电极413和第二引线电极414，设置在封装主体405上；紫外光发光二极管100，安装在封装主体405上并且电连接到第一引线电极413和第二引线电极414；以及模塑构件430，包围紫外光发光二极管100。
第一引线电极413和第二引线电极414彼此电隔离，并用于向紫外光发光二极管100供电。第一引线电极413和第二引线电极414可以包括通过反射从紫外光发光二极管100发射的光来提高光效率的功能以及将从紫外光发光二极管100产生的热排放到外部的功能。
紫外光发光二极管100可以通过导线方法、倒装芯片方法和裸片键合方法中的一种电连接到第一引线电极413或第二引线电极414。
紫外光发光二极管100可以是根据一个实施例的紫外光发光二极管，但不限于此，并且紫外光发光二极管100也可以是根据另一实施例的紫外光发光二极管。
模塑构件430可以包括磷光体432以形成发出白光的发光二极管封装，但是不限于此。
模塑构件430的上表面可以是平的、凹的或凸的，但不限于此。
以上实施例中描述的特征、结构和效果包括在至少一个实施例中，但不限于一个实施例。此外，本领域技术人员可以将每个实施例中示出的特征、结构和效果与其他实施例进行组合或用于其他实施例的修改。因此，可以理解，与这样的组合和这样的变型有关的内容被包括在本发明的范围内。
以上主要描述了实施例。然而，它们仅仅是示例，并不用于限制本发明。本领域技术人员可以理解，在不脱离实施例的基本特征的情况下，可以做出以上没有提出的若干变型和应用。例如，可以修改和实现这里描述的示例性实施例的元素。另外，应该理解的是，与这样的变化和这样的应用相关的差异被包括在由以下权利要求限定的本发明的范围中。

Claims (12)

1.一种紫外光发光二极管，包括：
衬底；
第一未掺杂GaN层，包括具有在衬底的至少一部分上的上表面和侧表面的V凹进；
第一氮化物层，在所述第一未掺杂GaN层的V凹进上；
第一未掺杂AlGaN基半导体层，在所述第一未掺杂GaN层和所述第一氮化物层上；以及
第二未掺杂GaN层，在所述第一未掺杂AlGaN基半导体层上，
其中，所述第一未掺杂AlGaN基半导体层包括在所述第一未掺杂GaN层的上表面上的第一区域和在所述第一未掺杂GaN层的V凹进上的第二区域，以及
其中，所述第一区域的Al浓度大于所述第二区域的Al浓度。
2.根据权利要求1所述的紫外光发光二极管，其中，所述第一未掺杂AlGaN基半导体层具有AlxGa1-xN的Al组分，其中0.4≤x≤0.8。
3.根据权利要求1所述的紫外光发光二极管，其中，所述第一未掺杂AlGaN基半导体层具有5至15nm的厚度。
4.根据权利要求1所述的紫外光发光二极管，其中，所述第二未掺杂GaN层具有800至1500nm的厚度。
5.根据权利要求1所述的紫外光发光二极管，其中，所述第一未掺杂AlGaN基半导体层和所述第二未掺杂GaN层具有设置在所述第一氮化物层上的至少两对。
6.根据权利要求1所述的紫外光发光二极管，其中，所述第二未掺杂GaN层包括上表面和V凹进，
所述紫外光发光二极管还包括：
第二氮化物层，在所述第二未掺杂GaN层的V凹进上；
第二未掺杂AlGaN基半导体层，在所述第二未掺杂GaN层和所述第二氮化物层上；以及
第三未掺杂GaN层，在所述第二未掺杂AlGaN基半导体层上，
其中，所述第二未掺杂AlGaN基半导体层包括在所述第二未掺杂GaN层的上表面上的第三区域和在所述第二未掺杂GaN层的V凹进上的第四区域，以及
其中，所述第三区域的Al浓度大于所述第四区域的Al浓度。
7.根据权利要求1所述的紫外光发光二极管，其中，所述第一氮化物层具有比第一未掺杂GaN层的上表面低的上表面。
8.根据权利要求1所述的紫外光发光二极管，其中，所述第一氮化物层包括硅基材料。
9.根据权利要求1所述的紫外光发光二极管，其中，所述第一未掺杂AlGaN基半导体层具有与所述第一未掺杂GaN层的形状对应的形状。
10.根据权利要求1所述的紫外光发光二极管，其中，所述第二未掺杂GaN层具有形状与所述第一未掺杂GaN层的V凹进和上表面的形状对应的下表面。
11.一种发光二极管封装，包括权利要求1所述的紫外光发光二极管。
12.一种照明装置，包括权利要求1所述的紫外光发光二极管。
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