專利名稱：紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)35U.S.C.§ 119(a)，本申請要求2011年11月25日提交的第
10-2011-0124452號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。
背景技術(shù)：
本公開內(nèi)容涉及紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件。發(fā)光二極管(LED)是將電流轉(zhuǎn)化成光的半導(dǎo)體發(fā)光器件。由于半導(dǎo)體發(fā)光器件可以獲得具有高亮度的光，所以半導(dǎo)體發(fā)光器件已經(jīng)被廣泛用于顯示器的光源、車輛的光源以及用于照明的光源。最近，已經(jīng)提出了能夠輸出紫外光的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件。但是，紫外光被吸收到紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件的內(nèi)部，使得量子效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施方案提供一種能夠通過防止紫外光被吸收來提高量子效率的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件。實(shí)施方案提供一種能夠通過向前反射紫外光來提高量子效率的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件。根據(jù)實(shí)施方案，提 供一種紫外發(fā)光器件，所述紫外發(fā)光器件包括:第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層下方的有源層；在有源層下方的第一反射層；以及在第一反射層下方的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，其中，第一反射層包括多個化合物半導(dǎo)體層，其中化合物半導(dǎo)體層包括至少兩種半導(dǎo)體材料，并且其中至少兩種半導(dǎo)體材料的含量彼此不同。根據(jù)實(shí)施方案，提供一種照明系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)包括:襯底；在襯底上的紫外發(fā)光器件；以及環(huán)繞上述紫外發(fā)光器件并且包括熒光材料的模制構(gòu)件。


圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施方案的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖；圖2是示出通過圖1的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件來反射紫外光的機(jī)理的圖；圖3是示出圖1的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的詳細(xì)構(gòu)造的截面圖；圖4是示出作為圖1的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個應(yīng)用實(shí)例的倒裝芯片型紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖；圖5是示出根據(jù)第二實(shí)施方案的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖；圖6是示出根據(jù)第三實(shí)施方案的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖；圖7是示出圖6的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的詳細(xì)構(gòu)造的截面圖；圖8是示出圖6的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的形狀的俯視圖；以及圖9是示出反射率隨根據(jù)實(shí)施方案的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件的第二導(dǎo)電層的波長變化的具體實(shí)施例方式在實(shí)施方案的描述中，應(yīng)理解:當(dāng)層(或膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)被稱作在另一襯底、另一層(或膜)、另一區(qū)域、另一焊墊或另一圖案“上”或“下方”時，其可以“直接”或“間接”位于另一襯底、層(或膜)、區(qū)域、墊或圖案上，或者也可以存在一個或更多個中間層。這樣的層位置是參考附圖來描述的。下文中，將參考附圖描述實(shí)施方案。為了方便或清楚起見，可以對附圖中示出的每個層的厚度和尺寸進(jìn)行放大、省略或示意性描繪。此外，元件的尺寸不完全反映實(shí)際尺寸。圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施方案的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖。參考圖1，根據(jù)第一實(shí)施方案的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件10包括襯底11、緩沖層13、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15、有源層19、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21、第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23以及第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15可以用作電極層和阻擋層兩者，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21可以用作反射層，第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23可以用作阻擋層，以及第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25可以用作電極層，但是實(shí)施方案不限于此。緩沖層13以及第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15至第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25可以包括第II1-V族化合物半導(dǎo)體材料或第I1-VI族化合物半導(dǎo)體材料。例如，化合物半導(dǎo)體材料可以包括Al、In、Ga 和 N。襯底11可以包括具有優(yōu)異的熱導(dǎo)率和優(yōu)異的透光率的材料，但是實(shí)施方案不限于此。例如，襯底1 1可以包括藍(lán)寶石(Al203)、SiC、S1、GaAs、GaN、Zn0、GaP、InP和Ge中的至少一種，但是實(shí)施方案不限于此。緩沖層13可以減輕襯底11與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15之間的晶格失配。例如，緩沖層13可以包括AlN或GaN，但是實(shí)施方案不限于此。緩沖層13可以具有其中AlN和GaN交替層疊的多層結(jié)構(gòu)。例如，緩沖層13可以具有其中AlxGaN(O彡x彡I)層交替層疊有不同含量的Al的多層結(jié)構(gòu)。由于緩沖層13，所以第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15可以在襯底11上穩(wěn)定地生長。雖然未示出，但是，可以在緩沖層13與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15之間形成未摻雜的半導(dǎo)體層。未摻雜的半導(dǎo)體層沒有摻雜劑。由于未摻雜的半導(dǎo)體層沒有摻雜劑，所以未摻雜的半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率可以比第一半導(dǎo)體層15的電導(dǎo)率低。例如，未摻雜的半導(dǎo)體層可以包括GaN或A1N，但是實(shí)施方案不限于此?？梢栽诰彌_層13上形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15。例如，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15可以是包括η型摻雜劑的η型半導(dǎo)體層。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15可以包括組成式為InxAlyGa1TyN(O ^ x ^ I, O ^ y ^ 1,0^ x+y ^ I)的半導(dǎo)體材料，例如，選自 InAlGaN、GaN、AlGaN, InGaN, AIN, InN和AlInN中的至少一種，但是實(shí)施方案不限于此。η型摻雜劑可以包括S1、Ge或Sn。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15可以用作用于向有源層19供給第一載流子即電子的電極層。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15可以用作用于防止從有源層19供給的第二載流子即空穴被傳輸?shù)骄彌_層13的阻擋層。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15用作阻擋層并且可以在緩沖層13與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15之間形成用作電極層的另一導(dǎo)電半導(dǎo)體層?？梢栽诘谝粚?dǎo)電半導(dǎo)體層15上形成有源層19。例如，從第一半導(dǎo)體層15和第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25供給的電子和空穴可以在有源層19中彼此復(fù)合，從而生成紫外光。有源層19可以具有包括具有用于生成紫外光的帶隙的第II1-V族或第I1-VI族半導(dǎo)體化合物的勢壘層和阱層的堆疊結(jié)構(gòu)，但是實(shí)施方案不限于此。例如，有源層19可以具有InGaN/GaN或InGaN/AlGaN的堆疊結(jié)構(gòu)。勢壘層的帶隙可以比阱層的帶隙高。即，有源層19可以包括單量子阱結(jié)構(gòu)、多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW)、量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)以及量子線結(jié)構(gòu)之一。有源層19可以包括選自GaN、InGaN、AlGaN和AlInGaN中的一種或者可以具有GaN、InGaN、AlGaN 和 AlInGaN 的周期性結(jié)構(gòu)?？梢栽谟性磳?9上形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21可以阻擋有源層19中的紫外光被供給到第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25并且反射紫外光。例如，第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25可以包括GaN以用作電極層。GaN具有吸收紫外光的特性。因此，當(dāng)有源層19的紫外光被供給到第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25時，紫外光被第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25吸收而不被輸出到外部，使得可顯著地降低外部
量子效率。在第一實(shí)施方案中，由于在有源層19與第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25之間形成用作反射層的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21，因此，來自有源層19的紫外光被從第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21反射，使得外部量子效率可以最大化。如圖2所示，可以從有源層19生成紫外光。可以沿各個方向傳輸紫外光。因此，可以將紫外光部分地傳輸?shù)降谒膶?dǎo)電半導(dǎo)體層25。但是，紫外光可以被在有源層19與第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25之間形成的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21反射,使得紫外光可以被傳輸?shù)降谝粚?dǎo)電半導(dǎo)體層15或者沿水平方向傳輸。因此，有源層19的紫外光不被傳輸?shù)降谒膶?dǎo)電半導(dǎo)體層25而是被反射至第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15的方向或水平方向，使得可以提高外部量子效率。如圖3所示，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21可以包括多個化合物半導(dǎo)體層。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21可以具有第一層31a、33a和35a以及第二層31b和33b的堆疊結(jié)構(gòu)。第一層31a、33a和35a以及第二層31b和33b的編號是奇數(shù)，但是實(shí)施方案不限于此。分別地,第一層31a、33a和35a可以定義為奇數(shù)編號的層并且第二層31b和33b可以定義為偶數(shù)編號的層，但是實(shí)施方案不限于此。例如，第一層31a可以形成為與有源層19相接觸的最下層，第二層31b可以形成在第一層31a上,第一層33a可以形成在第二層31b上,第二層33b可以形成在第一層33a上，以及第一層35a可以形成在第二層33b上。例如，與有源層19接觸的第一層31a以及在第一層31a上的第二層31b可以定義為第一對層31。在第一對層31上形成的第一層33a和第二層33b可以定義為第二對層33。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21可以包括三對至五對層，但是第一實(shí)施方案不限于此。
第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的最下層和最上層可以具有共有的第一層31a和35a。BP,與有源層19接觸的最下層可以被構(gòu)造成第一層31a，與第三層23接觸的最上層可以被構(gòu)造成第一層35a。第一層3la、33a和35a以及第二層31b和33b可以包括相同的II1-V族或第I1-VI族化合物半導(dǎo)體材料。例如，第一層31a、33a和35a以及第二層31b和33b可以包括AlGaN，但是實(shí)施方案不限于此。但是，第一層3la、33a和35a以及第二層31b和33b可以包括彼此不同的Al含量。此外，第一層31a、33a和35a以及第二層31b和33b可以包括彼此不同的Ga含量。例如，在第一層31a、33a和35a中的Al含量可以比Ga含量高，并且在第二層31b和33b中的Al含量可以比Ga含量高，但是實(shí)施方案不限于此。例如，在第一層31a、33a和35a中的Al含量可以比第二層31b和33b中的Al含量高，并且在第一層31a、33a和35a中的Ga含量可以比第二層31b和33b中的Ga含量低。通過含量的改變，第二層31b和33b的折射率可以控制為比第一層31a、33a和35a的折射率高。例如，第一層31a、33a和35a可以包括95 %的Al含量和5 %的Ga含量,而第二層31b和33b可以包括60%的Al含量和40%的Ga含量，但是實(shí)施方案不限于此。在這樣的情況下，第一層31a、33a和35a的折射率可以是2.1，第二層31b和33b的折射率可以為
2.45。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的最下層以及有源層19的最上層可以用作阻擋層。在這樣的情況下，第一層31a通常可以用作有源層19的最上層和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的最下層，并且可以在第一層31a上形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的第二層31b。同時，與用作第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的最下層的第一層31a、33a和35a接觸的有源層19的折射率可以比用作最下層的第一層31a的折射率高。與用作第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的最上層的第一層35a接觸的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23的折射率可以比用作最上層的第一層35a的折射率高。如上所述，通過對具有低折射率的第一層31a、33a和35a以及具有高折射率的第二層31b和33b進(jìn)行層疊，可以將第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21用作反射層。在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21中，第一層31a、33a和35a中的每一個的厚度可以比第二層31b和33b中的每個層的厚度大，但是實(shí)施方案不限于此。第一層31a、33a和35a的厚度可以在30nm至40nm的范圍內(nèi)，第二層31b和33b的厚度可以在20nm至30nm的范圍內(nèi)，但是實(shí)施方案不限于此。如圖9所示，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的反射率可以根據(jù)波長改變。第一實(shí)施方案的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21可以在270nm至290nm的范圍內(nèi)的波長處具有最大反射率。因此，第一實(shí)施方案的有源層19可以生成具有在270nm至290nm范圍內(nèi)的波長的紫外光。第一實(shí)施方案的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21可以主要反射波長在270nm至290nm的范圍內(nèi)的紫外光，但是實(shí)施方案不限于此。S卩，通過改變第一層31a、33a和35a以及第二層31b和33b的含量和厚度，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21可以被設(shè)計成對波長在270nm至290nm的紫外光具有最大的反射率。
同時，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的第一層3la、33a和35a和第二層31b和33b可以包括η型摻雜劑或P型摻雜劑。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的第一層31a、33a和35a和第二層31b和33b可以不包括摻雜劑。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的第一層31a、33a和35a和第二層31b和33b中的一個包括η型摻雜劑或P型摻雜劑，另一個可以不包括η型摻雜劑和P型摻雜劑兩者。例如，第一層31a、33a和35a可以包括η型摻雜劑，第二層31b和33b可以包括p型摻雜劑，但是實(shí)施方案不限于此?？梢栽诘诙?dǎo)電半導(dǎo)體層21上形成用作阻擋層的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23。第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23可以包括組成式為InxAlyGanyN(O彡x彡1，0彡y彡1，O ^ x+y ^ I)的半導(dǎo)體材 料，例如，選自 InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AIN、InN 和 AlInN 中的至少一種，但是實(shí)施方案不限于此。例如，第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23可以包括AlGaN，但是實(shí)施方案不限于此。例如，第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23可以是具有P型摻雜劑的P型半導(dǎo)體層。P型摻雜劑可以包括Mg、Zn、Ca、Sr 或 Ba?？梢栽诘谌龑?dǎo)電半導(dǎo)體層23上形成用作電極層的第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25。第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25可以包括組成式為InxAlyGanyN(O彡x彡1，0彡y彡1，O ^ x+y ^ I)的半導(dǎo)體材料，例如，選自 InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AIN、InN 和 AlInN 中的至少一種，但是實(shí)施方案不限于此。例如，第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25可以為具有P型摻雜劑的P型半導(dǎo)體層。例如，第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25可以包括AlGaN,但是實(shí)施方案不限于此。p型摻雜劑可以包括Mg、Zn、Ca、Sr 或 Ba。因此，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15和第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25可以用作電極層。例如，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15可以用作η型電極層，第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25可以用作P型電極層。因此，可以將來自第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15的電子提供給有源層19，可以將來自第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25的空穴提供給有源層19。從第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15和第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25供給的電子和空穴在有源層19中彼此復(fù)合，從而生成其波長對應(yīng)于由有源層19的材料所確定的帶隙的紫外光，例如，所述波長為270nm至290nm范圍內(nèi)的波長。同時，當(dāng)?shù)谒膶?dǎo)電半導(dǎo)體層25執(zhí)行電極層和阻擋層兩者的功能時，可以不形成第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23。當(dāng)不形成第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23時，第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25可與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的頂表面接觸。在第一實(shí)施方案中，為了防止來自有源層19的紫外光被第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25吸收，可以在有源層19與第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25之間形成能夠反射紫外光的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21 ο圖4是示出作為圖1的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個應(yīng)用實(shí)例的倒裝芯片型紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件。如圖4所示，例如，可以將第一實(shí)施方案的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件100應(yīng)用為倒裝型紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件，但是實(shí)施方案不限于此。
倒裝型紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件可以具有典型的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件10的倒置結(jié)構(gòu)。即，可以在襯底11下方形成緩沖層13，可以在緩沖層13下方形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15，可以在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15下方形成有源層19?？梢栽谟性磳?9下方形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21，可以在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21下方形成第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23，可以在第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23下方形成第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25。由于倒裝型紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件水平地或向上發(fā)出紫外光，所以可以在第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25下方形成反射層43以防止從有源層19發(fā)出的紫外光向下傳輸。反射層43可以包括金屬材料。例如，該金屬材料可以包括選自Ag、N1、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf以及它們的合金中的一種。在形成反射層43之前或之后，可以對第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25、第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層
23、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21以及有源層19進(jìn)行臺面蝕刻，使得第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15被部分露出?？梢酝ㄟ^臺面蝕刻工藝對第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15的表面進(jìn)行部分蝕刻。可以在通過臺面蝕刻露出的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體15下方設(shè)置第一電極41，并且可以在反射層43或第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25下方設(shè)置第二電極45。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層19的頂表面可以設(shè)置在比第一電極41的頂表面低的位置處，但是實(shí)施方案不限于此。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層19可以與第一電極41的至少一部分水平地交疊，但是實(shí)施方案不限于此。同時，如上所述，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21可以用作能夠反射紫外光的反射層。如果第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21可以向上反射有源層19的紫外光，則在第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25下方不可以形成反射層43。在這樣的情況下，可以在第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25下方形成透明導(dǎo)電層來代替反射層43，并且可以在透明導(dǎo)電層下方設(shè)置第二電極45，但是實(shí)施方案不限于此。由于透明導(dǎo)電層可以用作電流擴(kuò)散層，所以透明導(dǎo)電層的尺寸至少對應(yīng)于有源層的尺寸，但是實(shí)施方案不限于此。例如，透明導(dǎo)電層可以包括選自ITO、IZO(In-ZnO)、GZO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO) ,AGZO(Al-Ga ZnO)、IGZO(In-Ga ZnO) ,IrOx,RuOx,RuOx/1TO,Ni/1r0x/Au 和 Ni/Ir0x/Au/IT0中的至少一種，但是實(shí)施方案不限于此。從有源層19生成并且向下傳輸?shù)墓鈴牡诙?dǎo)電半導(dǎo)體層21反射并且被反射的光向上傳輸或水平傳輸，使得可以提高外部量子效率。圖5是示出根據(jù)第二實(shí)施方案的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖。除了在第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23與第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25之間形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47之外,第二實(shí)施方案與第一實(shí)施方案基本相同。第二實(shí)施方案中的相似或相同的元件用在第一實(shí)施方案中使用的相似或相同的標(biāo)記來表示，并且省略其詳細(xì)描述。參考圖5，根據(jù)第二實(shí)施方案的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件IOA可以包括襯底11、緩沖層
13、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15、有源層19、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47、第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23以及第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25。在有源層19上可以形成或不形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47，但是實(shí)施方案不限于此?？梢栽诘谌龑?dǎo)電半導(dǎo)體層23上形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47以及可以在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47上形成第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25。S卩，可以在第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23與第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25之間形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47。從有源層19生成的紫外光可以沿各個方向傳輸。紫外光的一部分可以經(jīng)由第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23傳輸?shù)降诙?dǎo)電半導(dǎo)體層47。傳輸?shù)降诙?dǎo)電半導(dǎo)體層47的紫外光被第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47阻擋，使得紫外光不被傳輸?shù)桨軌蛭兆贤夤獾腉aN的第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25。因此，可以防止由第四導(dǎo)電半導(dǎo)體25對紫外光的吸收所引起的外部量子效率的降低。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47可以反射穿過第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23的紫外光，使得紫外光可以被再次傳輸?shù)接性磳?9或第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層15。因此，穿過第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23的紫外光被第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47阻擋并且被第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47反射，使得可以提高外部量子效率。同時，作為第一實(shí)施方案和第二實(shí)施方案的組合，可以在有源層19與第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23之間以及在第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23與第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25之間形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47。如上所述，由于在至少兩個區(qū)域處形成具有反射功能的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47，所以防止了從有源層19生成的光被傳輸?shù)降谒膶?dǎo)電半導(dǎo)體層25，以使光學(xué)損失最小化，從而可以使外部量子效率最大化。圖6是示出根據(jù)第三實(shí)施方案的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖。參考圖6，在根據(jù)第三實(shí)施方案的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件IOB中，在有源層19上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21可以包括多個圖案51。圖案51中的每一個可以包括多個對層53和55，其中第一層53a、55a和57a以及第二層53b和55b是成對的。第一層53a、55a和57a以及第二層53b和55b可以根據(jù)第一實(shí)施方案來理解，并且因此可以省略其詳細(xì)描述。圖案51可以具有包括三角形、正方形、五邊形和六邊形的多邊形(圖8A)，但是實(shí)施方案不限于此。圖51可以具有圓形(圖8B)或圓柱形，但是實(shí)施方案不限于此。圖案51可以均勻地或隨機(jī)地布置。圖案51的一側(cè)可以相對于水平線傾斜，例如，相對于有源層19的頂表面傾斜，但是實(shí)施方案不限于此。在這樣的情況下，圖案51的寬度可以變?yōu)橄蛏现饾u減小。S卩，在第一層53a、55a和57a以及第二層53b和55b中，位于較高位置處的層的寬度可以比位于較低位置處的層的寬度小。相反地，圖案51的寬度可以變?yōu)橄蛏现饾u增大。S卩，在第一層53a、55a和57a以及第二層53b和55b中，位于較高位置處的層的寬度可以比位于較低位置處的層的寬度大。圖案51的一側(cè)可以垂直于有源層19的頂表面，但是實(shí)施方案不限于此。在這樣的情況下，層53a、53b、55a、55b、57a的寬度可以彼此相同。圖7是示出圖6的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的詳細(xì)構(gòu)造的截面圖。如圖7所示，圖案51之間的間隔B可以小于圖案51的寬度A，但是實(shí)施方案不限于此。
圖案51的寬度A可以在0.5μπι至Ιμπι的范圍內(nèi)，圖案51的間隔B可以在Ιμπι至2μπι的范圍內(nèi)?？梢栽谟性磳?9的在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的圖案51之間的頂表面上以及圖案的頂表面上形成第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層59。第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層59可以與有源層19的在圖案51之間的頂表面接觸并且可以在圖案51的側(cè)面上和頂表面上形成。在生長工藝期間，可以從有源層19的在圖案51之間的頂表面生長第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層59?？梢詮膱D案51的頂表面以及在圖案51之間的間隔中生長第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層59。第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層59和有源層19，例如，多量子阱結(jié)構(gòu)中的勢壘層，可以包括相同的第II1-V族或第I1-VI族化合物半導(dǎo)體材料。例如，第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層59和有源層19的勢壘層可以包括共有的AlGaN，但是實(shí)施方案不限于此。由于第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層59和有源層19的勢壘層可以包括相同的第II1-V族或第
I1-VI族化合物半導(dǎo)體材料，所以在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的圖案51之間可以從有源層19沒有裂紋地穩(wěn)定生長第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層59。在第三實(shí)施方案中，由于第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25的空穴可以在不穿過第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的圖案51的情況下通過在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的圖案51之間的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層59提供給有源層19，所以可以通過提高電流注入效率來提高光效率。根據(jù)第三實(shí)施方案，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21包括多個圖案51，以進(jìn)一步提高紫外光的反射效率。當(dāng)?shù)谒膶?dǎo)電半導(dǎo)體層25用作電極層和阻擋層兩者時，可以不形成第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層59。當(dāng)不形成第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層59時，第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25可以與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21的圖案51的頂表面以及有源層19的在圖案51與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21之間的頂表面接觸。第三實(shí)施方案可以與第一實(shí)施方案相關(guān)聯(lián)。即，可以通過形成第一實(shí)施方案的包括多個圖案51的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層21來配置第三實(shí)施方案。雖然未示出，但是，具有多個圖案的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層可應(yīng)用于第二實(shí)施方案。即，第二實(shí)施方案的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層47具有多個圖案，并且第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層25可以與在圖案之間的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層23的頂表面以及圖案的頂表面接觸，但是實(shí)施方案不限于此。根據(jù)實(shí)施方案，在有源層與第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層之間形成用作反射層的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，使得有源層的紫外光被從第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層反射，從而使外部量子效率最大化。根據(jù)實(shí)施方案，由于第四導(dǎo)電半導(dǎo)體層的空穴可以在不穿過與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層相應(yīng)的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的圖案的情況下經(jīng)由在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的圖案之間的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層來提供給有源層，所以可以改善電流擴(kuò)散效果。根據(jù)實(shí)施方案，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層具有多個圖案，使得可以由于該圖案而進(jìn)一步提高紫外光的反射效率。同時，根據(jù)實(shí)施方案的紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件10、10A和IOB可以被制造成使用包括熒光材料的模制構(gòu)件的封裝件或具有該封裝件的照明系統(tǒng)。
為了將發(fā)光器件10、10A和IOB用作照明系統(tǒng)，必須將其紫外光轉(zhuǎn)化成可見光。在該說明書中，任意參考“一個實(shí)施方案”、“實(shí)施方案” “示例實(shí)施方案”等表示結(jié)合實(shí)施方案描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個實(shí)施方案中。在本說明書的不同位置處出現(xiàn)的這樣的措辭不是必須指代相同的實(shí)施方案。此外，當(dāng)結(jié)合任意實(shí)施方案描述具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性時，認(rèn)為結(jié)合實(shí)施方案的其他特征、結(jié)構(gòu)或特性來實(shí)現(xiàn)這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性在本領(lǐng)域技術(shù)人員的范圍之內(nèi)。雖然已經(jīng)參考大量的示例實(shí)施方案對實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該理解:本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計大量其他修改和實(shí)施方案，其將落入該公開內(nèi)容的原理的精神和范圍之內(nèi)。更具體地，在本公開內(nèi)容、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的主題組合布置的部件部分和/或布置的各種變化和修改是可能的。除部件部分和/或布置的變化和修改之外，本領(lǐng)域技術(shù)人員也明白替換用途。
權(quán)利要求
1.一種紫外發(fā)光器件，包括: 第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層； 在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層下方的有源層； 在所述有源層下方的第一反射層；以及 在所述第一反射層下方的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層， 其中所述第一反射層包括多個化合物半導(dǎo)體層， 其中所述化合物半導(dǎo)體層包括至少兩種半導(dǎo)體材料，以及 其中所述至少兩種半導(dǎo)體材料的含量彼此不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，還包括: 在所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層下方的第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外發(fā)光器件，還包括: 在所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層與所述第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層之間的第二反射層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第二反射層包括多個化合物半導(dǎo)體層， 其中所述化合物半導(dǎo)體層包括至少兩種半導(dǎo)體材料，以及 其中所述至少兩種半導(dǎo)體材料的含量彼此不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的紫外發(fā)光器件，其中所述多個化合物半導(dǎo)體層包括多個奇數(shù)編號的化合物半導(dǎo)體層和多個偶數(shù)編號的化合物半導(dǎo)體層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紫外發(fā)光器件，其中所述奇數(shù)編號的化合物半導(dǎo)體層的厚度與所述偶數(shù)編號的化合物半導(dǎo)體層的厚度不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紫外發(fā)光器件，其中所述奇數(shù)編號的化合物半導(dǎo)體層的厚度比所述偶數(shù)編號的化合物半導(dǎo)體層的厚度大。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紫外發(fā)光器件，其中所述奇數(shù)編號的化合物半導(dǎo)體層具有30nm至40nm的厚度，以及 其中所述偶數(shù)編號的化合物半導(dǎo)體層具有20nm至30nm的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第二反射層的最下層和最上層包括具有相同含量的至少兩個半導(dǎo)體層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述多個化合物半導(dǎo)體層中的相鄰化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成一個周期對。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述化合物半導(dǎo)體層包括Ga，以及 其中所述多個化合物半導(dǎo)體層中的相鄰化合物半導(dǎo)體層的Ga含量彼此不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述化合物半導(dǎo)體層包括Al，以及 其中所述多個化合物半導(dǎo)體層中的相鄰化合物半導(dǎo)體層的Al含量彼此不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述化合物半導(dǎo)體層具有不同的折射率。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述化合物半導(dǎo)體層具有奇數(shù)編號的層。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第一反射層的最下層和最上層包括具有相同含量的至少兩個半導(dǎo)體層。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第一反射層的最下層是所述有源層的最上層。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第一反射層的最下層是所述有源層的勢壘層。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述有源層的折射率比所述第一反射層的最下層的折射率大。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的折射率比所述第一反射層的最上層的折射率大。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第一反射層包括用于反射具有270nm至290nm的波長的紫外光的材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第一反射層包括與所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的摻雜劑相同的摻雜劑。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第一反射層包括與所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的摻雜劑相同的摻雜劑。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第一反射層包括與所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體材料相同的半導(dǎo)體材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第一反射層包括與所述第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體材料不同的半導(dǎo)體材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第一反射層、所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層和所述第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層中的一個層具有與所述第一反射層、所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層和所述第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層中的其余層的半導(dǎo)體材料不同的半導(dǎo)體材料。
26.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外發(fā)光器件，還包括: 在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層下方的第一電極；以及 在所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層和所述第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層中的一個層下方的第二電極。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第一反射層的頂表面設(shè)置在比所述第二電極的頂表面低的位置處。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的紫外發(fā)光器件，其中所述第一反射層與所述第一電極的至少一部分在水平方向上交疊。
29.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外發(fā)光器件， 其中所述第一反射層和所述第二反射層中的至少一個層包括彼此間隔開的多個圖案。
全文摘要
本發(fā)明提供一種紫外半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層下方的有源層；在有源層下方的第一反射層；以及在第一反射層下方的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層。第一反射層包括多個化合物半導(dǎo)體層?；衔锇雽?dǎo)體層包括至少兩種半導(dǎo)體材料。所述至少兩種半導(dǎo)體材料的含量彼此不同。
文檔編號H01L33/10GK103137806SQ20121048818
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者金載焄 申請人:Lg伊諾特有限公司