本實(shí)用新型涉及發(fā)光二極管及晶片，特別是涉及一種釋放紫外線的紫外線發(fā)光二極管及用于制造其的晶片。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管作為釋放因電子與空穴的復(fù)合而發(fā)生的光的無機(jī)半導(dǎo)體元件，最近正在顯示裝置、汽車燈、普通照明、光通信設(shè)備等多種領(lǐng)域中使用。特別是紫外線發(fā)光二極管，可以用作UV固化、殺菌、白色光源、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域及裝備附屬部件等，其使用范圍正在增加。

為了釋放相對(duì)地短波長的紫外線，含有Al的氮化物半導(dǎo)體層被用作活性層。就這種紫外線發(fā)光二極管而言，當(dāng)n型及p型氮化物半導(dǎo)體層的帶隙能小于活性層釋放的紫外線的能量時(shí)，活性層釋放的紫外線可以被發(fā)光二極管內(nèi)的n型及p型氮化物半導(dǎo)體層吸收。因此，位于發(fā)光二極管的光釋放方向的其它半導(dǎo)體層含有更多量的Al，以便具有比釋放的紫外線更大的能帶隙。

當(dāng)制造紫外線發(fā)光二極管時(shí)，作為用于使氮化物半導(dǎo)體層生長的基板，一般使用諸如藍(lán)寶石基板的不同種類基板。可是，在藍(lán)寶石基板上，如果使Al含量高的AlGaN層生長，則容易因高Al含量而發(fā)生裂紋或破裂。以往，為了減少這種問題的發(fā)生，在藍(lán)寶石基板上直接高溫形成AlN層或在形成AlN/AlGaN超晶格層后，形成n型接觸層、活性層、及p型接觸層，來制造發(fā)光二極管。

但是，在藍(lán)寶石基板上生長的AlN層由于能帶隙寬，難以使藍(lán)寶石基板分離，因此，難以提供熱釋放性能優(yōu)秀、發(fā)光效率高的豎直型結(jié)構(gòu)的紫外線發(fā)光二極管。

另外，就AlGaN而言，難以使結(jié)晶性相對(duì)優(yōu)于GaN的膜生長，因而制造的發(fā)光二極管的內(nèi)部量子效率低。

進(jìn)一步地，隨著在不同種類基板上使AlGaN層生長，AlGaN層內(nèi)穿透錯(cuò)位密度高，因而發(fā)光二極管對(duì)靜電放電脆弱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

解決的技術(shù)問題

本實(shí)用新型要解決的課題是提供一種改善了靜電放電特性的具有可靠性的紫外線發(fā)光二極管。

本實(shí)用新型要解決的又一課題是提供一種改善了內(nèi)部量子效率的紫外線發(fā)光二極管。

本實(shí)用新型要解決的又一課題是提供一種具有適合提供紫外線發(fā)光二極管的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的晶片。

技術(shù)方案

本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例提供了一種紫外線發(fā)光二極管，所述紫外線發(fā)光二極管包括：n型AlGaN接觸層；p型AlGaN接觸層；多量子阱結(jié)構(gòu)的活性層，其介于所述n型AlGaN接觸層與p型AlGaN接觸層之間，包括阱層；上部超晶格層，其介于所述n型AlGaN接觸層與所述活性層之間；及靜電放電防止層，其介于所述n型AlGaN接觸層與所述上部超晶格層之間。

所述活性層由勢壘層和阱層交替層疊，最靠近所述n型AlGaN接觸層的第一勢壘層比其它勢壘層厚。

在所述p型AlGaN接觸層與所述活性層之間還包括電子阻擋層。

所述紫外線發(fā)光二極管還包括：支撐基板；反射金屬層，其配置于所述支撐基板與所述p型AlGaN接觸層之間，電氣連接于所述p型AlGaN接觸層；及n-電極，其電氣連接于所述n型AlGaN接觸層。

所述紫外線發(fā)光二極管還包括配置于所述n型AlGaN接觸層與所述n-電極之間的界面層。

所述紫外線發(fā)光二極管還包括與所述n-電極相向并位于所述p型AlGaN接觸層與所述支撐基板之間的電流切斷層。

所述p型AlGaN接觸層具有使電子阻擋層露出的開口部，所述反射金屬層接觸通過所述開口部而露出的所述電子阻擋層。

所述n型AlGaN接觸層具有粗糙的表面。

所述紫外線發(fā)光二極管還包括：生長基板；下部超晶格層，其配置于所述n型AlGaN接觸層與所述生長基板之間；及GaN層，其配置于所述下部超晶格層與所述生長基板之間。

所述紫外線發(fā)光二極管還包括配置于所述GaN層與所述生長基板之間的核層。

所述紫外線發(fā)光二極管還包括配置于所述下部超晶格層與所述GaN層之間的AlN層，所述下部超晶格層包括第一超晶格層及第二超晶格層。

所述下部超晶格層接于所述GaN層。

所述紫外線發(fā)光二極管還包括n-電極片，其電氣連接于所述n型AlGaN接觸層；透明電極，其電氣連接于所述p型AlGaN接觸層；及p-電極片，其電氣連接于所述透明電極。

所述阱層釋放350nm以下的紫外線。

本實(shí)用新型的另一實(shí)施例提供了一種紫外線發(fā)光二極管用晶片，所述紫外線發(fā)光二極管用晶片包括：生長基板；n型AlGaN接觸層，配置于所述生長基板上；p型AlGaN接觸層，配置于所述n型AlGaN接觸層上部；多量子阱結(jié)構(gòu)的活性層，其介于所述n型AlGaN接觸層與p型AlGaN接觸層之間，并包括阱層；上部超晶格層，其介于所述n型AlGaN接觸層與所述活性層之間；靜電放電防止層，其介于所述n型AlGaN接觸層與所述上部超晶格層之間；下部超晶格層，其配置于所述n型AlGaN接觸層與所述生長基板之間；及GaN層，其配置于所述下部超晶格層與所述生長基板之間。

所述紫外線發(fā)光二極管用晶片還包括配置于所述GaN層與所述生長基板之間的核層。

所述紫外線發(fā)光二極管用晶片還包括配置于所述下部超晶格層與所述GaN層之間的AlN層，所述下部超晶格層包括第一超晶格層及第二超晶格層。

所述下部超晶格層接于所述GaN層。

所述紫外線發(fā)光二極管用晶片還包括配置于所述n型接觸層與所述下部超晶格層之間的界面層。

本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的紫外線發(fā)光二極管包括：由AlGaN形成的n型接觸層；由AlGaN形成的p型接觸層；多量子阱結(jié)構(gòu)的活性層，其介于所述 n型接觸層與p型接觸層之間，并包括含有Al的阱層；上部超晶格層，其介于所述n型接觸層與所述活性層之間，由AlInGaN/AlInGaN反復(fù)層疊；及靜電放電防止層，其介于所述n型接觸層與所述上部超晶格層之間，從所述n型接觸層起，包括第一AlGaN層、第二AlGaN層及第三AlGaN層。另外，所述第三AlGaN層是n型雜質(zhì)摻雜層，所述第二AlGaN層為濃度低于所述第三AlGaN層的n型雜質(zhì)摻雜層，所述第一AlGaN層為濃度低于所述第二AlGaN層的n型雜質(zhì)摻雜層或無摻雜層。

本實(shí)用新型另一實(shí)施例的紫外線發(fā)光二極管制造用晶片包括：生長基板；n型接觸層，其配置于所述生長基板上，由AlGaN形成；p型接觸層，其配置于所述n型接觸層上部，由AlGaN形成；多量子阱結(jié)構(gòu)的活性層，其介于所述n型接觸層與p型接觸層之間，并包括含有Al的阱層；上部超晶格層，其介于所述n型接觸層與所述活性層之間，由AlInGaN/AlInGaN反復(fù)層疊；靜電放電防止層，其介于所述n型接觸層與所述上部超晶格層之間，從所述n型接觸層起，包括第一AlGaN層、第二AlGaN層及第三AlGaN層；AlGaN/AlGaN或AlN/AlGaN下部超晶格層，配置于所述n型接觸層與所述生長基板之間；及GaN層，配置于所述下部超晶格層與所述生長基板之間。另外，所述第三AlGaN層為n型雜質(zhì)摻雜層，所述第二AlGaN層為濃度低于所述第三AlGaN層的n型雜質(zhì)摻雜層，所述第一AlGaN層為濃度低于所述第二AlGaN層的n型雜質(zhì)摻雜層或無摻雜層。

實(shí)用新型的效果

根據(jù)本實(shí)用新型，能夠提供靜電放電特性良好、結(jié)晶品質(zhì)優(yōu)秀的紫外線發(fā)光二極管。進(jìn)而，能夠容易地分離生長基板，提供適合于散熱特性及發(fā)光效率優(yōu)秀的豎直型結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的晶片。

附圖說明

圖1是用于說明具有本實(shí)用新型第一實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的晶片的剖面圖。

圖2是圖示第一實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)中的活性層區(qū)域的部分放大剖面圖。

圖3是用于說明利用第一實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作的水平型發(fā)光二 極管的示意性剖面圖。

圖4是用于說明利用第一實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作的豎直型發(fā)光二極管的示意性剖面圖。

圖5是用于說明具有本實(shí)用新型第二實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的晶片的示意性剖面圖。

圖6是用于說明利用第二實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作的水平型發(fā)光二極管的剖面圖。

圖7是用于說明具有本實(shí)用新型第三實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的晶片的剖面圖。

圖8是用于說明具有本實(shí)用新型第四實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的晶片的剖面圖。

圖9是用于說明利用第三實(shí)施例或第四實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作的豎直型發(fā)光二極管的示意性剖面圖。

圖10是用于說明利用本實(shí)用新型實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作的又一示例的豎直型發(fā)光二極管的示意性剖面圖。

圖11是用于說明利用本實(shí)用新型實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作的又一示例的豎直型發(fā)光二極管的示意性剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖，詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施例。下面介紹的實(shí)施例是為了向本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員充分傳遞本實(shí)用新型的思想而作為示例提供的。因此，本實(shí)用新型不限定于以下說明的實(shí)施例，還可以以其它形態(tài)進(jìn)行具體化。而且，在附圖中，構(gòu)成要素的寬度、長度、厚度等，為了便利也可以夸張地表現(xiàn)。另外，當(dāng)記載為一個(gè)構(gòu)成要素在另一構(gòu)成要素“上部”或“上面”時(shí)，不僅是各部分在其它部分的“正上部”或“正上面”的情形，還包括在各構(gòu)成要素與其它構(gòu)成要素之間存在另外的構(gòu)成要素的情形。在通篇說明書中，相同的參照符號(hào)代表相同的構(gòu)成要素。

關(guān)于下面說明的多個(gè)半導(dǎo)體層的各組成比、生長方法、生長條件、厚度等屬于示例，并非根據(jù)下面記載的內(nèi)容限制本實(shí)用新型。例如，當(dāng)標(biāo)記為AlGaN時(shí)，Al與Ga的組成比可以根據(jù)普通技術(shù)人員的需要而多樣地應(yīng)用。 其中，術(shù)語“組成比”，意味著摩爾百分比，在Al_xGa_(1-x)N中，Al的組成比(摩爾百分比)意味著x。另外，下面說明的多個(gè)半導(dǎo)體層可以利用該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員眾所周知的多樣的方法生長，例如，可以利用MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)、MBE(Molecular Beam Epitaxy)或HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)等技術(shù)生長。不過，在以下說明的實(shí)施例中，說明的是半導(dǎo)體層利用MOCVD在相同的腔內(nèi)生長的情形，流入腔內(nèi)的源氣體可以根據(jù)組成比，利用普通技術(shù)人員周知的來源，但本實(shí)用新型并非限定于此。

本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的紫外線發(fā)光二極管包括：由AlGaN形成的n型接觸層；由AlGaN形成的p型接觸層；多量子阱結(jié)構(gòu)的活性層，其介于所述n型接觸層與p型接觸層之間，包括含有Al的阱層；上部超晶格層，其介于所述n型接觸層與所述活性層之間，由AlInGaN/AlInGaN反復(fù)層疊；及靜電放電防止層，其介于所述n型接觸層與所述上部超晶格層之間，從所述n型接觸層起，包括第一AlGaN層、第二AlGaN層及第三AlGaN層。另外，所述第三AlGaN層為n型雜質(zhì)摻雜層，所述第二AlGaN層為濃度低于所述第三AlGaN層的n型雜質(zhì)摻雜層，所述第一AlGaN層為濃度低于所述第二AlGaN層的n型雜質(zhì)摻雜層或無摻雜層。

通過采用靜電放電防止層，可以提供耐靜電放電的紫外線發(fā)光二極管。

進(jìn)一步地，所述活性層由勢壘層和阱層交替層疊，最靠近所述n型接觸層的第一勢壘層可以具有比其它勢壘層更大的Al摩爾百分比，可以更厚。因此，在活性層內(nèi)，能夠使電子與空穴的復(fù)合率提高，能夠改善內(nèi)部量子效率。

所述上部超晶格層可以在最靠近所述活性層的最后AlInGaN層摻雜n型雜質(zhì)，其余層可以不摻雜。把上部超晶格層如上所述分為無摻雜區(qū)域和摻雜區(qū)域，從而可以加強(qiáng)靜電放電特性，可以幫助向活性層內(nèi)的電子供應(yīng)。

另一方面，所述紫外線發(fā)光二極管還可以包括在所述p型接觸層與所述活性層之間由AlGaN形成的電子阻擋層。所述電子阻擋層的Al摩爾百分比大于其它半導(dǎo)體層的Al摩爾百分比。電子阻擋層的Al摩爾百分比可以為0.35以上0.5以下。

在一些實(shí)施例中，所述紫外線發(fā)光二極管還可以包括：支撐基板；反射 金屬層，其配置于所述支撐基板與所述p型接觸層之間，電氣連接于所述p型接觸層；及n-電極，其電氣連接于所述n型接觸層。所述紫外線發(fā)光二極管例如可以是豎直型發(fā)光二極管，因此，散熱特性及光提取效率優(yōu)秀。

在一些實(shí)施例中，還可以包括配置于所述n型接觸層與所述n-電極之間的界面層。所述界面層可以為n型AlGaN層或n型GaN層，所述n型AlGaN層具有比所述n型接觸層小的Al摩爾百分比。通過采用界面層，可以降低n-電極的接觸阻抗。

在一些實(shí)施例中，所述紫外線發(fā)光二極管還可以包括與所述n-電極相向并位于所述p型接觸層與所述支撐基板之間的電流切斷層。電流切斷層與n-電極重疊地配置，因此，可以防止電流沿發(fā)光二極管的豎直方向集中于n-電極下方。

另一方面，所述p型接觸層具有使電流阻擋層露出的開口部，所述反射金屬層可以接觸通過所述開口部而露出的電流阻擋層。

另外，所述n型接觸層可以具有粗糙的表面，因此，能夠改善光提取效率。

在一些實(shí)施例中，所述紫外線發(fā)光二極管還可以包括：生長基板；AlGaN/AlGaN或AlN/AlGaN下部超晶格層，配置于所述n型接觸層與所述生長基板之間；及GaN層，配置于所述下部超晶格層與所述生長基板之間。其中，“AlGaN/AlGaN超晶格層”與意味著由兩層構(gòu)成的超晶格層相比，意味著組成比互不相同的多個(gè)AlGaN層交替反復(fù)層疊2次以上的超晶格層。“AlN/AlGaN”也一樣。

另外，核層可以配置于所述GaN層與所述生長基板之間。核層可以由GaN或AlGaN形成。

在一些實(shí)施例中，所述紫外線發(fā)光二極管還可以包括配置于所述下部超晶格層與所述GaN層之間的AlN層。其中，所述下部超晶格層包括第一AlGaN/AlGaN超晶格層及第二AlGaN/AlGaN超晶格層，所述第一AlGaN/AlGaN超晶格層可以為無摻雜層，第二AlGaN/AlGaN超晶格層為Si摻雜的層。

所述AlN層切斷所述GaN層內(nèi)的穿透錯(cuò)位轉(zhuǎn)寫到n型接觸層。

在另一些實(shí)施例中，所述下部超晶格層可以是接于所述GaN層的 AlN/AlGaN超晶格層。所述AlN/AlGaN超晶格層可以是反復(fù)進(jìn)行Ga源的流入及中斷而形成的超晶格層，切斷層內(nèi)的穿透錯(cuò)位轉(zhuǎn)寫到n型接觸層，改善在其上形成的n型接觸層的結(jié)晶品質(zhì)。

所述紫外線發(fā)光二極管還可以包括：電氣連接于所述n型接觸層的n-電極片；電氣連接于所述p型接觸層的透明電極；及電氣連接于所述透明電極的p-電極片。

另一方面，所述阱層由AlGaN形成，所述紫外線發(fā)光二極管可以釋放350nm以下的紫外線。特別是所述紫外線發(fā)光二極管可以釋放340nm或310nm的紫外線。

本實(shí)用新型的另一實(shí)施例提供一種紫外線發(fā)光二極管制造用晶片。所述紫外線發(fā)光二極管用晶片包括：生長基板；n型接觸層，其配置于所述生長基板上，由AlGaN形成；p型接觸層，其配置于所述n型接觸層上部，由AlGaN形成；多量子阱結(jié)構(gòu)的活性層，其介于所述n型接觸層與p型接觸層之間，并包括含有Al的阱層；上部超晶格層，其介于所述n型接觸層與所述活性層之間，由AlInGaN/AlInGaN反復(fù)層疊；靜電放電防止層，其介于所述n型接觸層與所述上部超晶格層之間，從所述n型接觸層起，包括第一AlGaN層、第二AlGaN層及第三AlGaN層；AlGaN/AlGaN或AlN/AlGaN下部超晶格層，配置于所述n型接觸層與所述生長基板之間；及GaN層，配置于所述下部超晶格層與所述生長基板之間。進(jìn)一步地，所述第三AlGaN層為n型雜質(zhì)摻雜層，所述第二AlGaN層為濃度低于所述第三AlGaN層的n型雜質(zhì)摻雜層，所述第一AlGaN層為濃度低于所述第二AlGaN層的n型雜質(zhì)摻雜層或無摻雜層。

在所述生長基板上配置有GaN層，因而可以利用激光剝離技術(shù)等技術(shù)，容易地分離生長基板，因此，可以利用所述晶片，容易地制造出豎直型結(jié)構(gòu)的紫外線發(fā)光二極管。

在一些實(shí)施例中，在所述GaN層與所述生長基板之間可以配置有核層。所述核層可以由GaN或AlGaN形成，特別是可以由GaN形成。

在一些實(shí)施例中，所述紫外線發(fā)光二極管制造用晶片還可以包括配置于所述下部超晶格層與所述GaN層之間的AlN層。其中，所述下部超晶格層包括第一AlGaN/AlGaN超晶格層及第二AlGaN/AlGaN超晶格層，所述第一 AlGaN/AlGaN超晶格層為無摻雜層，第二AlGaN/AlGaN超晶格層為Si摻雜的層。

在另一些實(shí)施例中，所述下部超晶格層可以是接于所述GaN層的AlN/AlGaN超晶格層。

另一方面，所述紫外線發(fā)光二極管制造用晶片還可以包括配置于所述n型接觸層與所述下部超晶格層之間的界面層。所述界面層可以是具有小于所述n型接觸層的Al摩爾百分比的AlGaN層。

因此，可以利用所述界面層，降低n-電極的接觸阻抗。

下面參照附圖，說明本實(shí)用新型的實(shí)施例。

圖1是用于說明具有本實(shí)用新型第一實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的晶片的示意性剖面圖。

如參照?qǐng)D1，本實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)在生長基板110上包括核層120、GaN層130、AlN層140、下部超晶格層150、n型接觸層160、靜電放電防止層170、上部超晶格層180、活性層190、電子阻擋層200及p型接觸層210。另外，所述下部超晶格層150可以包括第一超晶格層152及第二超晶格層154，靜電放電防止層170可以包括下部層172、中部層174及上部層176，活性層190可以包括勢壘層和阱層。

生長基板110只要是用于使氮化物系半導(dǎo)體層生長的基板即可，不做特別限定，例如，可以是藍(lán)寶石基板、碳化硅基板、尖晶石基板，或者諸如GaN基板或AlN基板的氮化物基板等。特別是在本實(shí)施例中，生長基板110可以為藍(lán)寶石基板。

核層120為了在生長基板110上使氮化物系半導(dǎo)體層生長而形成。特別是當(dāng)生長基板110為諸如藍(lán)寶石基板的異種基板時(shí)，可以發(fā)揮晶種(seed)作用，以便不同的半導(dǎo)體層可以生長，另外，緩和生長基板110與GaN層130的晶格常數(shù)的差異。不過，當(dāng)生長基板110與氮化物系半導(dǎo)體層為同種時(shí)，核層120也可以省略。核層120可以由GaN或AlGaN形成，可以在約600℃的溫度及約600Torr的壓力下，在生長基板110上生長約25nm的厚度。核層120特別是可以由GaN形成。

GaN層130配置于生長基板110上或核層120上。GaN層130可以在生長基板110的表面上或者介入核層120，生成約1μm以上的厚度，例如，可 以在900至1100℃溫度及約200Torr的壓力下生長。GaN層130為了提高結(jié)晶品質(zhì)，可以生長為無摻雜層，但并非必須限定于此。通過在生長基板110上包括GaN層130，從而能夠利用激光剝離技術(shù)等，容易地把生長基板110從半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離。

AlN層140配置于GaN層130上。AlN層140切斷在GaN層130形成的穿透錯(cuò)位(threading dislocation)，防止穿透錯(cuò)位轉(zhuǎn)寫到在AlN層140上形成的半導(dǎo)體層。AlN層140可以在約200Torr的壓力及1000℃以上的高溫下生長成約200nm至300nm的厚度。AlN層140可以使在AlN層140上生長的包括AlGaN的多個(gè)半導(dǎo)體層容易地生長。

下部超晶格層150配置于AlN層140正上面。下部超晶格層150防止在AlN層140上生成的穿透錯(cuò)位沿半導(dǎo)體層的生長方向轉(zhuǎn)寫，使在其上形成的多個(gè)半導(dǎo)體層內(nèi)的錯(cuò)位密度減小。下部超晶格層150可以包括第一超晶格層152和第二超晶格層154，第一及第二超晶格層152、154可以均為AlGaN/AlGaN超晶格層，不過，第一超晶格層152可以是有意地不進(jìn)行摻雜雜質(zhì)的層，第二超晶格層154可以是摻雜了諸如Si的n型雜質(zhì)的層。

可以在既定地保持Al、Ga及N源氣體的流量的同時(shí)，使腔內(nèi)的壓力變化而生長第一超晶格層152。腔內(nèi)的壓力可以持續(xù)變化，例如，可以包括壓力從第一壓力上升到第二壓力的壓力上升區(qū)間及壓力從第二壓力下降到第一壓力的壓力下降區(qū)間。壓力上升區(qū)間和壓力下降區(qū)間可以反復(fù)2次以上，此時(shí)，壓力隨時(shí)間的變化形態(tài)可以是三角波形態(tài)，但并非限定于此，可以為多樣的的形態(tài)。所述第一壓力是低于所述第二壓力的壓力，所述第一壓力可以為超過0Torr而100Torr以下，所述第二壓力可以為超過0Torr而300Torr以下。所述第一超晶格層152可以按約60周期，形成約100nm至300nm厚度，例如形成180nm的厚度。

當(dāng)既定地保持溫度及流量等其它生長條件而只變化壓力時(shí)，進(jìn)行生長的AlGaN層的組成比也會(huì)改變。隨著壓力的增加，生長的AlGaN層的Al組成比減小。因此，在壓力上升區(qū)間，沿生長厚度方向，Al組成比減小，相反，在壓力下降區(qū)間，沿生長厚度方向，Al的組成比增加。這是因?yàn)?，根?jù)生長壓力的Al和Ga的組成比的變化，比Ga源氣體，Al源氣體對(duì)壓力反應(yīng)更敏感。

另一方面，第二超晶格層154可以與第一超晶格層152類似，在既定地保持Al、Ga及N源氣體流量的同時(shí)使腔內(nèi)的壓力變化而生長。不過，在使第二超晶格層154生長期間，可以流入諸如SiH₄的n型雜質(zhì)源氣體。例如，n型雜質(zhì)源氣體可以以脈沖形態(tài)流入腔內(nèi)，以便在壓力上升區(qū)間保持高流量，在壓力下降區(qū)間保持低流量。第二超晶格層154可以比第一超晶格層152更厚地形成，以約120周期，形成300nm至500nm的厚度，例如形成約360nm的厚度。摻雜了雜質(zhì)的第二超晶格層154使在其上形成的n型接觸層160的結(jié)晶品質(zhì)提高。

另一方面，第一及第二超晶格層152、154內(nèi)的Al組成比(摩爾百分比)可以與n型接觸層160內(nèi)的Al組成比相同或比其更大。第一及第二超晶格層152、154可以在900至1100℃的溫度下生長。

n型接觸層160位于所述下部超晶格層150上。n型接觸層160由AlGaN層形成，摻雜有n型雜質(zhì)。所述n型接觸層160可以是調(diào)制摻雜了諸如Si的n型雜質(zhì)的層。當(dāng)以Al_xGa_(1-x)N層代表n型接觸層160時(shí)，Al的組成比x具有0.1至0.5范圍的值。Al的組成比x可以根據(jù)活性層190釋放的光的波長而調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)釋放340nm的光時(shí)，Al的組成比x可以具有0.1至0.2范圍內(nèi)的值，更具體而言，可以具有0.12至0.14范圍內(nèi)的值。另外，當(dāng)釋放310nm的光時(shí)，Al的組成比x可以具有0.3至0.5范圍內(nèi)的值，更具體而言，可以具有0.35至0.45范圍內(nèi)的值。

n型接觸層160可以在約900℃至1100℃的溫度及100Torr的壓力下，生長成為具有約1μm至約3μm的厚度。n型接觸層160可以比GaN層130形成得更厚。

靜電放電防止層170包括下部層172、中部層174及上部層176。中部層174配置于下部層172與上部層176之間，是以高于下部層172而低于上部層176的濃度摻雜了n型雜質(zhì)的層。下部層172可以是無摻雜層，上部層176具有這些層中最高的摻雜濃度。作為n型雜質(zhì)，可以摻雜Si。所述下部層172、中部層174及上部層176可以均以與n型接觸層160相同組成的AlGaN形成。通過如上配置摻雜濃度互不相同的層，可以防止電子的劇烈移動(dòng)，防止靜電放電。進(jìn)一步而言，所述靜電放電防止層170配置于n型接觸層160與后面說明的上部超晶格層180之間。在靜電放電防止層170上配置有上部 超晶格層180，因而可以有效保護(hù)活性層190不受靜電放電的影響。

上部超晶格層180可以為AlInGaN/AlInGaN的超晶格層。此時(shí)，In的摩爾百分比互不相同的多個(gè)AlInGaN層相互交替層疊。例如，第一層的AlInGaN可以具有小于約0.01的In摩爾百分比，第二層的AlInGaN具有約0.02的In摩爾百分比。對(duì)Al、In、Ga的摩爾百分比進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得活性層190生成的光可以透過。例如，當(dāng)釋放340nm的紫外線時(shí)，Al的摩爾百分比可以為0.12至0.14范圍內(nèi)，當(dāng)釋放310nm的紫外線時(shí)，Al的摩爾百分比可以具有0.35至0.45范圍內(nèi)的值。所述上部超晶格層180的Al摩爾百分比可以大致與n型接觸層160內(nèi)的Al摩爾百分比相同。

可以既定地保持不同源氣體的流量，調(diào)節(jié)In源氣體的流量而形成上部超晶格層180。上部超晶格層180可以在約900至1200℃的溫度及50Torr至400Torr的壓力下，生成例如具有約100nm至200nm的厚度。另一方面，上部超晶格層180內(nèi)的大部分的層由無摻雜層形成，不過，在最上層可以摻雜有n型雜質(zhì)。通過使上部超晶格層180的大部分層為無摻雜層，從而能夠加強(qiáng)靜電放電特性，通過在最后層中摻雜n型雜質(zhì)，從而能夠幫助向活性層190內(nèi)的電子供應(yīng)。

活性層190配置于上部超晶格層180與電子阻擋層200之間?；钚詫?90可以為多量子阱結(jié)構(gòu)，在圖2中顯示了放大圖示活性層190部分的剖面圖。

如圖2所示，活性層190包括勢壘層191b、192b、...、196b和阱層191w、192w等。所述勢壘層191b、192b、...、196b及阱層191w、192w等由含有Al的氮化物系半導(dǎo)體層形成，例如，可以由AlGaN或AlInGaN形成。阱層191w、192w等調(diào)節(jié)組成比，以便具有所需的紫外線區(qū)域的峰值波長。在本實(shí)施例中，所述阱層調(diào)節(jié)組成比，以便釋放350nm以下的紫外線。例如，為了釋放310nm的紫外線，阱層191w、192w等可以具有0.25至0.3的Al摩爾百分比。另外，為了釋放340nm的紫外線，阱層191w、192w等可以具有0.09至0.12的Al摩爾百分比。阱層可以大致以2nm至4nm的厚度形成。

另一方面，多個(gè)勢壘層191b、192b、...、196b包括靠近上部超晶格層180的第一勢壘層191b及靠近電子阻擋層200的最后勢壘層196b。第一勢壘層191b可以比其它勢壘層相對(duì)更厚，另外，可以是摻雜了諸如Si的n型雜 質(zhì)的層。例如，第一勢壘層191b可以以4nm以上的厚度形成，其它勢壘層可以形成得薄于第一勢壘層191b而厚于阱層。進(jìn)一步地，所述第一勢壘層191b可以比其它勢壘層更多地含有Al。因此，能夠把空穴(孔)困于活性層190區(qū)域內(nèi)，提高電子空穴復(fù)合率，因此，能夠改善內(nèi)部量子效率。另一方面，多個(gè)其它勢壘層也可以含有比n型接觸層160或上部超晶格層180更多的Al?；钚詫?90例如可以在約700℃至1000℃的溫度條件及約100Torr至400Torr的壓力條件下生長。

電子阻擋層200配置于活性層190上。電子阻擋層200把電子困于活性層190內(nèi)，提高復(fù)合率。電子阻擋層200可以由AlGaN形成，Al的摩爾百分比大于第一勢壘層191b，進(jìn)一步地，大于半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)內(nèi)的多個(gè)其它半導(dǎo)體層。例如，電子阻擋層200的Al摩爾百分比可以為0.35以上0.7以下。電子阻擋層200可以在1000℃至1200℃的溫度及約50Torr至400Torr的壓力下，以約50nm以下的厚度形成。

如果再參照?qǐng)D1，p型接觸層210可以配置于電子阻擋層200上，由AlGaN形成。p型接觸層210的Al摩爾百分比可以與n型接觸層160內(nèi)Al的摩爾百分比大致相同，但并非限定于此。p型接觸層210的Al摩爾百分比既可以大于也可以小于n型接觸層160內(nèi)Al的摩爾百分比。不過，為了在p型接觸層210形成歐姆接觸，Al的摩爾百分比具有0.2以下的值，當(dāng)p型接觸層210的Al摩爾百分比相對(duì)較大時(shí)，可以在p型接觸層210上添加諸如Delta摻雜層的用于歐姆接觸的另外的層。

p型接觸層210可以在約900℃至1000℃的溫度及約100Torr至400Torr的壓力下，以約100nm以下的厚度形成，進(jìn)一步地，可以以60nm以下的厚度形成。p型接觸層210可以具有諸如Mg的p型雜質(zhì)。

本實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)可以層疊于諸如藍(lán)寶石基板的生長基板上，以晶片形態(tài)提供?？梢岳眠@種晶片，制作豎直型、倒裝芯片型或水平型的發(fā)光二極管。特別是根據(jù)本實(shí)施例，在生長基板110上生長GaN層130，因而可以利用激光剝離技術(shù)等技術(shù)，容易地從半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)分離生長基板110，因此，可以容易地制作散熱特性優(yōu)秀、發(fā)光效率高的豎直型發(fā)光二極管。

圖3是用于說明利用第一實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作的水平型發(fā)光二 極管的示意性剖面圖。

如果參照?qǐng)D3，所述水平型發(fā)光二極管包括參照?qǐng)D1及圖2說明的生長基板110及在其上形成的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)。而且，所述發(fā)光二極管包括透明電極220、n-電極片230及p-電極片240。

生長基板110及半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與前面說明的內(nèi)容相同，因此，為了避免重復(fù)而省略詳細(xì)說明。不過，生長基板110及半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)存在的差異在于，在晶片狀態(tài)下分割成個(gè)別發(fā)光二極管。

另外，部分地去除形成的p型接觸層210、電子阻擋層200、活性層190、上部超晶格層180、靜電放電防止層170，從而部分地露出了n型接觸層160的上表面。

n-電極片230配置于所述露出的n型接觸層160上。n-電極片230電氣連接于n型接觸層160。另一方面，透明電極220電氣連接于p型接觸層210，p-電極片240配置于透明電極220上。

根據(jù)本實(shí)施例，靜電放電防止層170及上部超晶格層180介于n型接觸層160與活性層190之間，因而能夠提供靜電放電特性優(yōu)秀的水平型發(fā)光二極管。進(jìn)一步地，通過采用AlN層140及下部超晶格層150，從而可以生長出結(jié)晶品質(zhì)優(yōu)秀的活性層190，可以提供內(nèi)部量子效率優(yōu)秀的紫外線發(fā)光二極管。

圖4是用于說明利用第一實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作的豎直型發(fā)光二極管的示意性剖面圖。

如果參照?qǐng)D4，所述豎直型發(fā)光二極管在參照?qǐng)D1及圖2說明的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)中，包括n型接觸層160、靜電放電防止層170、上部超晶格層180、活性層190、電子阻擋層200及p型接觸層210。進(jìn)一步地，所述豎直型發(fā)光二極管還包括支撐基板310、電流切斷層320、反射金屬層330、n-電極340。

如對(duì)所述豎直型發(fā)光二極管的制造方法進(jìn)行簡略說明，首先，在圖1的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的p型接觸層210上形成有電流切斷層320及反射金屬層330。所述反射金屬層330可以通過剝離技術(shù)等形成。反射金屬層330反射紫外線，而且可以電氣連接于p型半導(dǎo)體層210。因此，反射金屬層330包括對(duì)紫外線具有高反射度并能夠形成歐姆接觸的物質(zhì)。所述反射金屬層330例 如可以包括Ni、Pt、Pd、Rh、W、Ti、Al、Ag及Au中至少一個(gè)。進(jìn)一步地，所述反射金屬層330可以包括諸如Ni、Cr、Ti的勢壘金屬層。

接著，在反射金屬層330上接合有支撐基板310，利用激光剝離技術(shù)等技術(shù)分離生長基板110，殘留的核層120、GaN層130、AlN層140及下部超晶格層150利用蝕刻或拋光技術(shù)去除。

支撐基板310可以為導(dǎo)電性基板，但并非限定于此，可以為絕緣性基板電路板。例如，支撐基板310可以為藍(lán)寶石基板、氮化鎵基板、玻璃基板、碳化硅基板、硅基板、金屬基板、陶瓷基板等。另外，支撐基板310可以焊接于在p型半導(dǎo)體層210上形成的反射金屬層330。因此，在支撐基板310與反射金屬層330之間，還可以介入有對(duì)其進(jìn)行焊接的焊接層(圖中未示出)。

另一方面，隨著下部超晶格層150的去除，n型接觸層160的表面露出，可以利用干式或濕式蝕刻技術(shù)，蝕刻露出的n型接觸層160的表面，從而形成粗糙的表面R。粗糙的表面R使光提取效率提高。在所述n型接觸層160上形成n-電極340，分割成個(gè)別發(fā)光二極管，從而完成豎直型發(fā)光二極管。

所述電流切斷層320配置于n-電極340的豎直下部，防止電流豎直流動(dòng)，從而使電流均勻擴(kuò)散到發(fā)光二極管的廣闊區(qū)域。

豎直型發(fā)光二極管的技術(shù)眾所周知，可以多樣地變形，在此省略詳細(xì)說明。不過，本實(shí)用新型的豎直型發(fā)光二極管在n型接觸層160與活性層190之間配置有靜電放電防止層17和上部超晶格層180，從而能夠提供靜電放電特性優(yōu)秀的豎直型發(fā)光二極管。進(jìn)一步地，本實(shí)施例的豎直型發(fā)光二極管的活性層190具有適合于生成紫外線的結(jié)構(gòu)，因而內(nèi)部量子效率優(yōu)秀。

圖5是用于說明具有本實(shí)用新型第二實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的晶片的示意性剖面圖。

如參照?qǐng)D5，本實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)在生長基板110上包括核層120、GaN層130、下部超晶格層245、n型接觸層160、靜電放電防止層170、上部超晶格層180、活性層190、電子阻擋層200及p型接觸層210。

本實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與參照?qǐng)D1說明的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)大致類似，不過，差異在于，取代圖1的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)中的AlN層140及下部超晶格層150，使用下部超晶格層245。下面，為了避免重復(fù)，省略對(duì)相同內(nèi) 容的詳細(xì)說明，對(duì)差異之處進(jìn)行說明。

所述下部超晶格層245為AlN/AlGaN超晶格層。下部超晶格層245在GaN層130上形成，可以通過反復(fù)切斷Ga源的流入而形成。AlN/AlGaN超晶格層245可以在約900℃至約1200℃的溫度下，在50Torr至400Torr范圍的壓力下生長。

AlN/AlGaN超晶格層245可以按40周期形成，可以具有約30nm至50nm范圍內(nèi)的厚度，例如可以具有約40nm的厚度。AlN/AlGaN超晶格層245內(nèi)的平均Al摩爾百分比可以超過0.5。

下部超晶格層245切斷從GaN層130轉(zhuǎn)寫的穿透錯(cuò)位，提高n型接觸層160的結(jié)晶品質(zhì)，結(jié)果，改善活性層190的結(jié)晶品質(zhì)，提高內(nèi)部量子效率。

圖6是用于說明利用第二實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作的水平型發(fā)光二極管的剖面圖。

如參照?qǐng)D6，本實(shí)施例的水平型發(fā)光二極管與參照?qǐng)D3說明的發(fā)光二極管大致類似，不過，差異在于，取代圖3的發(fā)光二極管中的AlN層140及下部超晶格層150，使用下部超晶格層245。對(duì)于所述下部超晶格層245，與參照?qǐng)D5說明的內(nèi)容相同，因而省略詳細(xì)說明。

本實(shí)施例的發(fā)光二極管也與參照?qǐng)D3說明的發(fā)光二極管一樣，靜電放電特性優(yōu)秀，內(nèi)部量子效率優(yōu)秀。

另一方面，可以利用第二實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，制作豎直型發(fā)光二極管，此時(shí)，成為與圖4的豎直型發(fā)光二極管相同的結(jié)構(gòu)。為了避免重復(fù)，省略對(duì)豎直型發(fā)光二極管的詳細(xì)說明。

圖7是用于說明具有本實(shí)用新型第三實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的晶片的剖面圖。

如參照?qǐng)D7，本實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與參照?qǐng)D1說明的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)大致類似，但差異在于，在下部超晶格層150與n型接觸層160之間，添加了Al含量小于n型接觸層160的界面層155。為了避免重復(fù)，對(duì)于與圖1的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)類似的事項(xiàng)，省略詳細(xì)說明。

所述界面層155在下部超晶格層150上形成，可以由n型AlGaN或n型GaN形成。當(dāng)由AlGaN形成時(shí)，Al的摩爾百分比可以小于n型接觸層160的Al摩爾百分比，進(jìn)一步地，可以與阱層(圖2的191w、192w等)的Al 摩爾百分比相同或比其小。

本實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)主要用于制造豎直型發(fā)光二極管，下面參照?qǐng)D9，對(duì)其進(jìn)行說明。

圖8是用于說明具有本實(shí)用新型第四實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的晶片的剖面圖。

如參照?qǐng)D8，本實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與參照?qǐng)D5說明的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)大致類似，但差異在于，在下部超晶格層245與n型接觸層160之間，添加了Al含量小于n型接觸層160的界面層155。界面層155與參照?qǐng)D7說明的內(nèi)容相同，因而為了避免重復(fù)而省略詳細(xì)說明。

本實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)主要用于制造豎直型發(fā)光二極管，下面參照?qǐng)D9，對(duì)其進(jìn)行說明。

圖9是用于說明利用所述第三實(shí)施例或第四實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作的豎直型發(fā)光二極管的示意性剖面圖。

如參照?qǐng)D9，所述豎直型發(fā)光二極管與參照?qǐng)D4說明的豎直型發(fā)光二極管大致類似，不過，差異在于，在n-電極340下方殘留有界面層155。

界面層155與參照?qǐng)D7及圖8說明的內(nèi)容相同，不過，界面層155利用光刻或蝕刻技術(shù)而圖案化，從而使n型接觸層160表面露出。在露出的n型接觸層160表面，可以利用蝕刻技術(shù)形成粗糙的面R。

如對(duì)所述豎直型發(fā)光二極管的制造方法進(jìn)行簡略說明，在圖7或圖8的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的p型接觸層210上，形成電流切斷層320及反射金屬層330。接著，在反射金屬層330上接合支撐基板310，利用激光剝離技術(shù)等技術(shù)分離生長基板110，利用蝕刻或拋光技術(shù)去除半導(dǎo)體層，直至界面層155露出時(shí)為止。然后，所述露出的界面層155利用光刻及蝕刻技術(shù)進(jìn)行圖案化，使得n型接觸層160露出，在露出的n型接觸層160表面形成粗糙的面R。接著，在所述n型接觸層160上形成n-電極340，分割成個(gè)別發(fā)光二極管，從而完成豎直型發(fā)光二極管。

界面層155具有窄于阱層191w、192w等的能帶隙。例如，界面層155可以由AlGaN或GaN形成，即使在由AlGaN形成的情況下，也可以具有小于阱層191w、192w等的Al摩爾百分比。因此，在活性層190生成的光可以被界面層155吸收，但通過如同在本實(shí)施例中一樣地對(duì)界面層155進(jìn)行圖案 化，可以減小因吸收導(dǎo)致的光損失。另一方面，界面層155由于由GaN形成或由具有相對(duì)較小Al摩爾百分比的AlGaN形成，因而能夠降低n-電極340的接觸阻抗。

圖10是用于說明利用本實(shí)用新型實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作的又一示例的豎直型發(fā)光二極管的示意性剖面圖。

如參照?qǐng)D10，所述豎直型發(fā)光二極管與參照?qǐng)D9說明的豎直型發(fā)光二極管大致類似，但差異在于，p型接觸層210的厚度更薄。p型接觸層210既可以調(diào)節(jié)生長時(shí)間而形成得較薄，也可以在較厚地形成后，在形成電流切斷層320與反射金屬層330之前，蝕刻一部分厚度而制造得較薄。p型接觸層210的最終厚度可以為30nm以下。

當(dāng)p型接觸層210較少含有Al時(shí)，與阱層的能帶隙差異小，從而使紫外線吸收率會(huì)增加。因此，通過相對(duì)較薄地形成p型接觸層210，可以減小吸收導(dǎo)致的光損失。

另一方面，由于較薄地形成p型接觸層210，因而能夠相對(duì)降低p型接觸層210的Al摩爾百分比，因而能夠降低反射金屬層330的接觸阻抗。

本實(shí)施例的豎直型發(fā)光二極管如圖9中說明的內(nèi)容所示，圖示及說明了形成有界面層155的情形，但界面層155可以省略，n-電極340也可以接觸n型接觸層160。

圖11是用于說明利用本實(shí)用新型實(shí)施例的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作的又一示例的豎直型發(fā)光二極管的示意性剖面圖。

如參照?qǐng)D11，本示例的豎直型發(fā)光二極管與參照?qǐng)D10說明的發(fā)光二極管大致類似，但差異在于，代替使p型接觸層210的厚度變薄，而對(duì)p型接觸層210進(jìn)行圖案化。

在形成反射金屬層330之前對(duì)p型接觸層210進(jìn)行圖案化，以便電子阻擋層200露出；反射金屬層330覆蓋電子阻擋層200的露出的表面及p型接觸層210。反射金屬層330歐姆接觸p型接觸層210。另一方面，電子阻擋層200具有相對(duì)較高的Al含量，因而反射金屬層330難以歐姆接觸電子阻擋層200。因此，在前面的實(shí)施例中說明的電流切斷層320可以省略。

另外，界面層155可以如圖9中說明的內(nèi)容所示形成，但也可以省略，n-電極340可以接觸n型接觸層160。

以上對(duì)本實(shí)用新型的多樣實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本實(shí)用新型并非限定于所述的多樣實(shí)施例及特征，可以在不超出基于本實(shí)用新型權(quán)利要求書的技術(shù)思想的范圍內(nèi)多樣地變形和變更。