CN117355951A - 紫外线发光二极管 - Google Patents

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CN117355951A CN202280035961.9A CN202280035961A CN117355951A CN 117355951 A CN117355951 A CN 117355951A CN 202280035961 A CN202280035961 A CN 202280035961A CN 117355951 A CN117355951 A CN 117355951A
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李圭浩
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Abstract

提供一种紫外线发光二极管。根据一实施例的紫外线发光二极管包括：基板，由平坦表面围绕的多个孔；第一半导体层，位于所述基板上；第二半导体层，布置在所述第一半导体层上；活性层，布置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间，其中，从所述平坦表面到活性层的距离比从所述多个孔的底面到所述活性层的距离更近，所述平坦表面与所述第一半导体层相接。

Description

紫外线发光二极管
技术领域
本公开涉及一种无机物半导体发光二极管，尤其涉及一种发射300nm以下的紫外线的发光二极管。
背景技术
通常，发射200nm至300nm范围内的紫外线的发光二极管可以用于包括杀菌装置、水或空气净化装置、高密度光记录装置、生物气溶胶荧光检测系统的激发源在内的各种用途。
与近紫外线或蓝色发光二极管不同，相对发射紫外线的发光二极管包括诸如AlGaN之类的含有Al的阱层。由于这种氮化镓系半导体层的组成，紫外线发光二极管具有与蓝色发光二极管相当不同的结构。
尤其，在蓝色发光二极管的情况下，通常将图案化的蓝宝石基板用作生长基板。借由形成在蓝宝石基板上的图案，可以提高发光二极管的光提取效率。然而，在紫外线发光二极管的情况下，需要使诸如AlGaN之类的Al含量高的半导体层生长，但这与在蓝色发光二极管中使用的半导体层不同，在现有的图案化的蓝宝石基板上生长的结晶品质并不良好。
由此，现有的紫外线发光二极管通常利用具有平坦的生长面的蓝宝石基板来制造，因此在提高光提取效率方面存在限制。尤其，由于现有的紫外线发光二极管的结晶品质差，因此随着长时间使用，性能容易恶化。
发明内容
技术问题
本公开的实施例提供一种具有改善的光提取效率的紫外线发光二极管。
本公开的实施例提供一种即使长时间使用，性能降低也较少的紫外线发光二极管。
技术方案
根据本发明的一实施例的紫外线发光二极管包括：基板，具有由平坦表面围绕的多个孔；第一半导体层，位于所述基板上；第二半导体层，布置在所述第一半导体层上；以及活性层，布置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间，其中，从所述平坦表面到所述活性层的距离比从所述多个孔的底面到所述活性层的距离更近，所述平坦表面与所述第一半导体层相接。
所述孔的入口的直径可以小于1um，孔的底面的直径可以为500nm以下。
所述孔的入口的直径可以在500nm至700nm的范围内。
进一步地，相邻的所述孔的中心之间的距离可以为1um以上且3um以下。
在一实施例中，所述孔可以以蜂窝状排列。
所述第一半导体层可以在内部包括多个空洞，所述多个空洞可以对应于所述孔而布置在所述孔上。
此外，所述第一半导体层可以包括AlN层，所述空洞可以形成在所述AlN层内部。
所述紫外线发光二极管可以包括：n欧姆接触层，与所述第一半导体层接触；p欧姆接触层，与所述第二半导体层接触；n垫金属层，与所述n欧姆接触层电连接；p垫金属层，与所述p欧姆接触层电连接；n凸块，与所述n垫金属层电连接；以及p凸块，与所述p垫金属层电连接，其中，所述p垫金属层可以形成为围绕所述n垫金属层。
所述n凸块和所述p凸块位于所述第二半导体层的上部区域内的紫外线发光二极管。
所述紫外线发光二极管还可以包括：下部绝缘层，覆盖所述p欧姆接触层和所述n欧姆接触层，其中，所述下部绝缘层可以具有使所述p欧姆接触层和所述n欧姆接触层暴露的开口部，所述n垫金属层和所述p垫金属层可以分别通过所述下部绝缘层的开口部与所述n欧姆接触层和所述p欧姆接触层电连接。
所述紫外线发光二极管还可以包括：上部绝缘层，覆盖所述n垫金属层和所述p垫金属层，其中，所述上部绝缘层可以具有使所述n垫金属层和所述p垫金属层暴露的开口部，所述n凸块和所述p凸块可以布置在所述上部绝缘层上，并通过所述上部绝缘层的开口部与所述n垫金属层和所述p垫金属层电连接。
在根据本公开的一实施例的紫外线发光二极管中，发光光谱的峰值波长为280nm以下，并且在常温驱动1000小时之后光输出为相对于初始光输出的85％以上。
在一些实施例中，所述紫外线发光二极管在常温驱动1000小时后的光输出可以为相对于初始光输出的90％以上。
所述紫外线发光二极管可以包括：基板；第一半导体层，位于所述基板上；活性层，布置在所述第一半导体层上；第二半导体层，布置在所述活性层上；n欧姆接触层，与所述第一半导体层接触；p欧姆接触层，与所述第二半导体层接触；n凸块，与所述n欧姆接触层电连接；以及p凸块，与所述p欧姆接触层电连接，其中，所述基板可以具有孔图案。
进一步地，所述第一半导体层可以包括AlN层，所述AlN层可以在内部具有多个空洞。所述多个空洞可以对应于所述孔图案的孔而布置在所述孔上。
所述空洞的一部分可以位于所述孔内。
所述第二半导体层可以包括p型GaN层，所述p型GaN层可以具有50nm以下的厚度，所述p欧姆接触层可以与所述p型GaN层欧姆接触。
所述紫外线发光二极管还可以包括：上部绝缘层，覆盖所述n垫金属层和所述p垫金属层，其中，所述上部绝缘层可以具有使所述n垫金属层和所述p垫金属层暴露的开口部，所述n凸块和所述p凸块可以分别通过所述上部绝缘层的开口部与所述n垫金属层和所述p垫金属层电连接。
此外，所述上部绝缘层可以覆盖所述第二半导体层和所述活性层的侧表面。
使所述n垫金属层暴露的开口部可以布置在所述台面的一侧边缘附近，使所述p垫金属层暴露的开口部可以布置在所述台面的相反侧边缘附近。
技术效果
根据本公开的实施例，可以提供一种通过使从基板的平坦表面到活性层的距离比从多个孔的底面到活性层的距离更近来提高光输出和可靠性的紫外线发光二极管。此外，可以提供一种利用具有1um以下的尺寸的孔来提高光输出和可靠性的紫外线发光二极管。
附图说明
图1a是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线发光二极管的示意性的平面图。
图1b是沿图1a的剖切线A-A'剖切的示意性的剖面图。
图2a是用于说明形成在基板上的孔图案的示意性的平面图。
图2b是根据一实施例示出形成在基板上的孔图案的平面SEM照片。
图2c是根据一实施例示出形成在基板上的孔图案的剖面SEM照片。
图3a是用于说明形成在基板上的第一导电型半导体层的示意性的剖面图。
图3b是根据本公开的一实施例示出形成在基板上的第一导电型半导体层的剖面TEM照片。
图3c是根据本公开的另一实施例示出形成在基板上的第一导电型半导体层的剖面TEM照片。
图4a、图5a、图6a、图7a、图8a、图9a、图10a以及图11a是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线发光二极管的制造方法的示意性的平面图。
图4b、图5b、图6b、图7b、图8b、图9b、图10b以及图11b分别是沿图5a、图6a、图7a、图8a、图9a、图10a以及图11a的剖切线A-A'剖切的示意性的剖面图。
图12a是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线发光二极管的示意性的平面图。
图12b是沿图12a的剖切线B-B'剖切的示意性的剖面图。
图13a、图14a、图15a、图16a、图17a、图18a、图19a以及图20a是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线发光二极管的制造方法的示意性的平面图。
图13b、图14b、图15b、图16b、图17b、图18b、图19b以及图20b分别是沿图13a、图14a、图15a、图16a、图17a、图18a、图19a以及图20a的剖切线B-B'剖切的示意性的剖面图。
图21是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线发光二极管的台面的变形例的示意性的平面图。
图22是用于说明根据本公开的一实施例的发光模块的示意性的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。为了能够将本发明的思想充分传递给本发明所属技术领域的普通技术人员，作为示例提供以下介绍的实施例。因此，本发明并不局限于如下所述的实施例，其可以具体化为其他形态。另外，在附图中，可能为了便于说明而夸张示出构成要素的宽度、长度、厚度等。并且，在一个构成要素夹设于另一构成要素的“上部”或“上”的情况下，不仅包括各个部分位于另一部分的“紧邻的上部”或“紧贴之上”的情况，还包括各个构成要素与另一构成要素之间夹设有又一构成要素的情况。在整个说明书中，相同的附图符号表示相同的构成要素。
以下说明的氮化物系半导体层可以利用通常公知的各种方法来生长，例如，可以利用金属有机气相沉积(MOCVD：Metal Organic Chemical Vapor Deposition)、分子束外延(MBE：Molecular Beam Epitaxy)或氢化物气相外延(HVPE：Hydride Vapor PhaseEpitaxy)等的技术来生长。然而，在以下说明的实施例中，以半导体层利用MOCVD在生长腔室内生长的情形进行说明。在氮化物系半导体层的生长过程中，流入生长腔室内的源可以利用通常公知的源，例如，可以利用TMGa、TEGa等作为Ga源，可以利用TMAl、TEAl等作为Al源，可以利用TMIn、TEIn等作为In源，可以利用NH3作为N源。然而，本发明并不限于此。
图1a是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线发光二极管100的示意性的平面图，图1b是沿图1的剖切线A-A'剖切的示意性的剖面图。另外，图2a是用于说明形成在基板上的孔图案的示意性的平面图，图2b是根据一实施例示出形成在基板上的孔图案的平面SEM照片，图2c是根据一实施例示出形成在基板上的孔图案的剖面SEM照片。此外，图3a是用于说明形成在基板上的第一导电型半导体层的示意性的剖面图，图3b是根据本公开的一实施例示出形成在基板上的第一导电型半导体层的剖面TEM照片，图3c是根据本公开的另一实施例示出形成在基板上的第一导电型半导体层的剖面TEM照片。
参照图1a和图1b，根据本实施例的紫外线发光二极管100可以包括基板21、第一半导体层23、活性层25、第二半导体层27、n欧姆接触层31、p欧姆接触层33、下部绝缘层35、n垫金属层37a、p垫金属层37b、上部绝缘层39、n凸块41a以及p凸块41b。
基板21只要是能够使氮化物系半导体生长的基板，则没有特别限制，例如，可以包括诸如蓝宝石基板、硅基板、碳化硅基板或尖晶石基板之类的异质基板。尤其，基板21可以是蓝宝石基板。
基板21与蓝色发光二极管中使用的基板相比相对较厚，例如，可以具有200um以上，甚至400um以上的厚度。基板21厚度的上限没有特别限制，例如，可以为800um以下。通过使用相对较厚的基板21，可以增加发射到外部的紫外线量。
如图1b所示，基板21可以具有包括形成在平坦表面21b的多个孔21a的孔图案。平坦表面21b提供氮化物半导体层的生长位点。
本实施例的孔图案与根据现有技术的图案化的蓝宝石基板上的图案在尺寸上存在差异。根据现有技术的图案包括底面和突出部，由底面提供主要生长位点，并且在突出部上合并(merge)生长层。相反，在本实施例中，氮化物半导体层由平坦表面21b提供主要生长位点，并且在孔21a上合并生长层。
如图2a所示，孔21a彼此隔开，在孔21a之间夹设有平坦表面21b。夹设在孔21a之间的平坦表面21b的最小宽度可以为100nm以上，进一步地，可以为200nm以上。例如，孔21a可以以蜂窝状排列，但并不一定限于此。此外，相邻的孔21a之间的间隔距离L1、L2、L3可以在任何方向上都彼此相同，但本公开并不限于此。例如，L1也可以比L2和L3更小。相邻的孔21a的中心之间的最小距离L1可以为1um以上，并且可以为3um以下。若孔21a的中心之间的距离小于1um，则难以使氮化物半导体层生长，若超过3um，则导入孔图案的效果降低，因此并不优选。
孔21a可以包括倾斜面和底面。如图2所示，孔21a的底面可以以直径D1形成，孔21a的入口可以以直径D2形成。直径D1与直径D2之间的区域是倾斜面，氮化物半导体层的生长在倾斜面中受限。另外，孔21a的底面的直径D1可以具有500nm以下的尺寸，进一步地，可以具有400nm以下的尺寸。例如，孔21a的底面的直径D1可以约为300nm至400nm。然而，本实施例并不限于此，也可以没有平坦的底面。即，直径D1也可以为0nm。直径D2可以小于1um，进一步地，可以为700nm以下。例如，直径D2可以约在500nm至700nm的范围内。倾斜面可以形成为曲面，并且可以是朝孔21a的中心轴方向凸出的曲面或凹入的曲面。此外，倾斜面可以位于基板的平坦表面21b与位于平坦表面21b的对面而向外部发射光的光发射面之间。然而，本公开并不限于倾斜面的特定形状。
通过将孔21a的尺寸限定在1um以下，可以使在平坦表面21b生长的结晶层在孔21a的上部合并。虽然在孔21a的底面也可以生长结晶层，但该层仅限于孔21a内。由此，如图3a所示，在孔21a的上部可能形成空洞23h1、23h2。
现有技术的图案化的蓝宝石基板为岛型，包括彼此隔开的突出部，并具有突出部被凹入部围绕的结构。在蓝色发光二极管的情况下，可以利用凹入部作为生长面而使半导体层生长，但是在深紫外线发光二极管的情况下，在现有的图案化的蓝宝石基板中，不仅结晶层在凹入部生长不良，而且结晶层的合并也不容易，由此，在生长的氮化物半导体层内残留如高密度的电位等的许多缺陷。
相反，根据本实施例，通过在基板21的上表面形成具有小于1um的小尺寸的孔21a，并将平坦表面21b用作生长面，从而可以使得用于紫外线发光二极管的氮化物半导体层生长，并且能够实现结晶层的合并。由此，可以利用结晶品质优异的氮化物半导体层来制造紫外线发光二极管。进而，可以利用形成在基板21上的孔图案来改善光提取效率。
此外，与在现有的图案化的蓝宝石基板用作生长面的平坦表面相比，在本发明中用作生长面的平坦表面21b的高度水平更高。在本发明中，不需要完全填充孔，因此可以容易地形成Al的含量高的半导体层，从而对形成结晶性得到改善的用于紫外线发光二极管的半导体层有效。尤其，即使Al的含量高，也优先在平坦表面进行结晶生长，从而能够改善结晶性，由此，即使长时间驱动发光二极管，光度降低率也能够得到改善。
并且，在现有技术的图案化的蓝宝石基板中，从活性层产生的光首先入射到突出部表面的可能性增加，并借由突出部的曲面而散射和重新入射到半导体层内部，从而光提取效率可能会降低。然而，在本发明的结构中，从活性层产生的光首先入射到平坦表面而不是孔的曲面的可能性变大，因此借由平坦表面而减少光的散射并增加光进入到基板内部的可能性，从而提高了光提取效率。因此，在紫外线发光二极管中，基板的厚度越大，进入到基板内部的光的量越多，从而光度能够得到改善。
此外，基板21可以具有横向(a)、纵向(b)、厚度(h)，通过这种基板21能够增加所发射的紫外线光的发光密度。发光密度值可以由发光密度(mW/mm2·mA)＝光度(mW)/(发光面积(mm2)×电流(mA))定义，此时，发光面积(mm2)可以由(a·b)+2h·(a+b)定义。因此，在具有0.95mm的横向、0.6mm的纵向、0.4mm的厚度的紫外线发光二极管的情况下，发光密度(mW/mm2·mA)可以为0.083以上。
第一半导体层23位于基板21上。例如，第一半导体层23可以包括缓冲层(图3a的23a)和n型AlGaN层(图3a的23b)。缓冲层23a可以具有2um以上的厚度，并且可以具有大致5um以下的厚度，并且可以利用AlN材料。在一实施例中，第一AlGaN层可以包括Al摩尔比为0.8以上的下部n型AlGaN层(约2.15μm)、Al摩尔比为0.7至0.8的中间AlGaN层(1.7nm)以及约66.5nm厚度的上部n型AlGaN层。第一半导体层23利用具有比活性层高的带隙的氮化物系半导体形成以能够透射从活性层生成的光。在蓝宝石基板21上生长氮化镓系半导体层的情况下，为了改善结晶品质，第一半导体层23通常可以包括多个层。
根据本实施例，如图3a所示，在孔21a上部可以形成空洞23h1、23h2。如图3b和图3c所示，根据缓冲层23a的生长条件，例如，二维生长和三维生长的多种组合，可以形成多种形状的空洞23h1、23h2。空洞23h1、23h2位于缓冲层23a内部，缓冲层23a的上表面提供平坦的生长面。第一AlGaN层23b可以在缓冲层23a的平坦的生长面上生长。
从剖面观察时，空洞可以布置在平坦表面21b与平坦表面之间的区域，并且可以形成在与孔21a的区域垂直地重叠的位置。空洞的宽度可以不大于孔21a的宽度。由于空洞不延伸到平坦表面21b，因此平坦表面21b和缓冲层23a的接合强度得以保持，从而在之后放置电极等而形成发光器件的过程中，能够防止基板21从半导体层分离。
空洞包括下部空洞23h1和上部空洞23h2，在与孔21a的区域垂直地重叠的区域可以布置有下部空洞和上部空洞全部，还可以仅布置有两个中的至少一个。当形成连接平坦表面21b的假想线时，下部空洞23h1可以被布置成与假想线重叠。即，下部空洞23h1的一部分可以布置在孔21a内。此外，在下部空洞23h1形成为多个的情况下，多个下部空洞23h1可以线性地布置在假想线上。下部空洞23h1的内部区域具有与半导体层，例如缓冲层23a和基板21不同的折射率，由于这种下部空洞23h1与平坦表面21b布置在同一条线上，因此，与平坦表面21b大致平行地行进的光被下部空洞23h1反射到上部，从而能够改善光提取。
下部空洞23h1的上部可以布置有上部空洞23h2，上部空洞可以布置在与孔21a的区域垂直地重叠的区域内。上部空洞的最大宽度可以比下部空洞的最大宽度宽，并且上部空洞的最大宽度可以比孔的最大宽度小。此外，上部空洞的高度可以比下部空洞的高度大，优选地，可以比孔的深度大。上部空洞的高度可以比上部空洞的宽度大。
空洞23h1、23h2可以布置在缓冲层23a厚度的1/2位置处的下方。空洞23h1、23h2可以被布置为比活性层25更靠近基板21的表面，从而有助于基板21与半导体层相接的区域中的光散射、反射及发射。
下部空洞23h1可以形成为多个，并且可以彼此隔开布置。多个下部空洞23h1的形状可以具有彼此不同的形态，并且可以是非定型化的形态。上部空洞23h1可以形成为多个，并且可以彼此隔开布置。多个上部空洞23h2的形状可以具有彼此不同的形态，并且可以是非定型化的形态。至少一个上部空洞23h2可以具有朝靠近活性层25的方向宽度变窄的形态。
台面M布置在第一半导体层23的部分区域上。台面M包括活性层25和第二半导体层27。通常，在依次生长第一半导体层23、活性层25以及第二半导体层27之后，通过台面蚀刻工艺对第二半导体层27和活性层25进行图案化来形成台面M。
活性层25可以是包括阱层和势垒层的单量子阱结构或多量子阱结构。阱层可以利用AlGaN或AlInGaN形成，势垒层可以利用比阱层宽的带隙的AlGaN或AlInGaN形成。例如，各个阱层可以利用Al摩尔比约为0.5的AlGaN以约3.1nm的厚度形成，各个势垒层可以利用Al摩尔比约为0.7以上的AlGaN以约9nm以上的厚度形成。尤其，第一个势垒层可以以12nm以上的厚度形成，比其他势垒层形成得更厚。另外，可以与各个阱层的上下相接而分别以约1nm的厚度布置Al摩尔比为0.7至0.8的AlGaN层。但是，考虑到与电子阻挡层相接，在最后一个阱层上相接的AlGaN层的Al摩尔比可以为0.8以上。
另外，第二半导体层27可以包括电子阻挡层和p型GaN接触层。电子阻挡层防止电子从活性层溢流到第二半导体层，从而提高电子与空穴的再结合率。电子阻挡层可以利用例如Al摩尔比约为0.8的p型AlGaN形成，例如可以形成为约50nm～约100nm的厚度。电子阻挡层可以利用Al摩尔比不同的多个层形成。在Al摩尔比不同的多个层中，Al摩尔比高的层的厚度可以为Al摩尔比小的层的厚度的两倍以上。电子阻挡层内多个层的Al摩尔比差异可以在约0.05～约0.1的范围内。若Al摩尔比差异过大，则会产生由晶格差异引起的晶格缺陷，并且在空穴到达活性层之前可能因缺陷而进行非发光再结合，若Al摩尔比差异过小，则因带隙能量大而导致空穴的移动降低，从而光效率可能会降低。因此，通过使Al摩尔比差异大致在0.05～0.1的范围内来使空穴的迁移效率顺畅，从而能够提高光效率。另外，p型接触层可以形成为约10nm～约50nm的厚度，并且可以是p-AlxGa(1-x)N(0≤x<0.8)。此外，P型接触层可以利用Al摩尔比不同的多个层形成，此时，在多个层中，Al组成比更高的层可以被布置成靠近电子阻挡层。
另外，p型GaN接触层用于欧姆接触。p型GaN接触层可以吸收从活性层25生成的光。现有技术无法解决由p型GaN接触层引起的紫外线吸收。本发明可以通过减小p型GaN接触层的厚度来减少由p型GaN接触层引起的光吸收。现有的p型GaN接触层通常以超过300nm的厚度形成较为普遍，但是，在本实施例中，可以以50nm以下的厚度形成，进一步地，可以以30nm以下的厚度形成。由此，可以通过减少由p型GaN接触层引起的光吸收来改善光提取效率。
在另一实施例中，也可以利用隧道接合来代替使用p型GaN接触层而将n型AlGaN层形成为接触层。例如，可以在p型AlGaN层隧道接合n型AlGaN层，并使用n型AlGaN层而代替p型接触层。
所述台面M可以具有在一方向上较长的矩形外形，包括使第一半导体层23暴露的多个通孔30h。通孔30h中的每一个可以具有e同心圆形状，并且在台面M区域内可以以彼此大致相同的间隔排列。如图2a所示，通孔30h可以以蜂窝状排列，因此，能够使通孔30h之间的间隔均匀。
通孔30h可以相对于经过台面M的短轴方向的表面具有镜面对称结构。这种镜面对称结构有助于台面M内的电流分散，从而改善发光效率。
另外，在暴露于通孔27a的第一半导体层23上配置有n欧姆接触层31。n欧姆接触层31可以在沉积多个金属层之后，通过快速热合金工艺(rapid thermal alloy：RTA)对这些金属层进行合金化而形成。例如，n欧姆接触层31可以在依次沉积Cr/Ti/Al/Ti/Au之后，利用RTA工艺进行合金化处理。因此，n欧姆接触层31成为含有Cr、Ti、Al、Au的合金层。
n欧姆接触层31布置在通孔27a内。n欧姆接触层31在通孔30h内与活性层25和第二半导体层27隔开。现有的紫外线发光二极管通常沿台面M周围形成围绕台面M的n欧姆接触层，但是本实施例在台面M周围不布置n欧姆接触层。因此，可以防止通过台面M的侧表面发射的光被n欧姆接触层31等阻断的情况。
p欧姆接触层33布置在第二半导体层27上并与第二半导体层27欧姆接触。例如，p欧姆接触层33可以在沉积Ni/Rh之后通过RTA工艺来形成。p欧姆接触层33与第二半导体层27欧姆接触，并覆盖台面M上部区域的大部分，例如，覆盖80％以上。与Au相比，Rh对紫外线的反射率高，从而有利于改善光提取效率。在本说明书中，由于通过减小p型GaN接触层的厚度来减少由p型GaN接触层引起的光吸收，因此为了使透射第二半导体层27的光反射，需要p欧姆接触层33的良好的反射性能。
下部绝缘层35覆盖台面M，并且覆盖p欧姆接触层33和n欧姆接触层31。下部绝缘层35还覆盖台面M周围和在通孔27a内暴露的第一半导体层23。另外，下部绝缘层35具有用于允许与n欧姆接触层31电连接的开口部35a以及用于允许与p欧姆接触层33电连接的开口部35b。开口部35b可以以环形状形成为围绕整个通孔30h。
例如，下部绝缘层35可以利用SiO2形成，但并不限于此，也可以形成为分布式布拉格反射器。
另外，n垫金属层37a和p垫金属层37b布置在下部绝缘层35上。n垫金属层37a和p垫金属层37b可以利用相同的金属层在同一工艺中一起形成并布置在相同级别，即，下部绝缘层35上。例如，n垫金属层37a和p垫金属层37b可以包括Al层。
n垫金属层37a通过下部绝缘层35的开口部35a与n欧姆接触层31电连接。n欧姆接触层31借由n垫金属层37a而彼此电连接。n垫金属层37a可以限定于台面M区域内而布置。n垫金属层37a可以在通孔30h内起到使通过台面M的侧表面发射的光反射的反射层(第二反射层)的功能，由此，提高发光二极管的光效率。
另外，p垫金属层37b可以通过下部绝缘层35的开口部35b与p欧姆接触层33电连接。p垫金属层37b可以覆盖开口部35b，并且可以以环形状围绕n垫金属层37a。p垫金属层37b可以以不具有台面M的侧表面的方式限定在台面M上部区域内。
上部绝缘层39覆盖n垫金属层37a和p垫金属层37b。但是，上部绝缘层39具有使n垫金属层37a暴露的开口部39a以及在台面M上部使p垫金属层37b暴露的开口部39b。开口部39a可以在台面M的一侧边缘附近使n垫金属层37a暴露，开口部39b可以在台面M的相反侧边缘附近使p垫金属层37b暴露。
可以布置有多个开口部39a，但并不限于此，也可以布置有一个开口部39a。此外，在附图中示出了开口部39b以C形状连续地形成的情形，但是多个开口部39b也可以彼此隔开布置。例如，上部绝缘层39可以利用硅氮化物或硅氧化物形成。
n凸块41a和p凸块41b位于上部绝缘层39上。n凸块41a覆盖开口部39a并与通过开口部39a暴露的n垫金属层37a连接。n凸块41a通过n垫金属层37a和n欧姆接触层31与第一半导体层23电连接。n凸块41a和p凸块41b的外侧边缘可以以不遮挡台面M的侧表面的方式布置在台面M的上部。
p凸块41b覆盖开口部39b并与通过开口部39b暴露的p垫金属层37b连接。p凸块41b通过p垫金属层37b和p欧姆接触层33与第二半导体层27电连接。
例如，n凸块41a和p凸块41b可以利用Ti/Au/Cr/Au形成。如图1所示，n凸块41a和p凸块41b可以彼此对向布置，并且各自可以占据台面M面积的约1/3。通过使n凸块41a和p凸块41b的面积相对较宽，能够容易地释放从发光二极管生成的热，从而能够提高发光二极管的性能。
进一步地，所述开口部39a、39b被n凸块41a和p凸块41b遮挡，因此能够防止水分或焊料等从外部通过开口部39a、39b而渗透，从而提高可靠性。
另外，虽然未图示，但在基板21的光发射面侧可以布置有防反射层。防反射层可以将诸如SiO2之类的透明绝缘层形成为例如紫外线波长的1/4的整数倍的厚度。与此不同，作为防反射层，也可以使用反复堆叠折射率彼此不同的层的带通滤波器。
图4a、图5a、图6a、图7a、图8a、图9a、图10a以及图11a是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线发光二极管的制造方法的示意性的平面图，图4b、图5b、图6b、图7b、图8b、图9b、图10b以及图1b分别是沿图5a、图6a、图7a、图8a、图9a、图10a以及图11a的剖切线A-A'剖切的示意性的剖面图。
首先，参照图4a和图4b，在基板21的上表面形成有孔图案。多个孔21a可以形成在基板表面。孔21a可以利用光刻和蚀刻工艺而形成，但是，为了形成小尺寸的孔21a，需要导入高价的设备以用于光刻工艺。为了避免这种情况，可以利用纳米压印技术。孔21a的尺寸、形状、排列与参照图2a、图2b以及图2c而在先说明的内容相同，因此省略详细的说明。
参照图5a和图5b，在基板21上生长第一半导体层23、活性层25以及第二半导体层27。
第一半导体层23、活性层25以及第二半导体层27与在先说明的内容相同，因此，为了避免重复，省略详细的说明。但是，第二半导体层27可以包括带隙比活性层25的阱层小的半导体层(例如，GaN层)。尤其，p型GaN层可以用于欧姆接触。带隙比阱层小的半导体层的厚度被控制在500nm以下，进一步地厚度被控制在30nm以下。在另一实施例中，也可以省略p型GaN层，而使用与p型AlGaN层隧道接合的n型AlGaN层来代替p型接触层。
另外，通过对第二半导体层27和活性层25进行图案化来形成台面M。台面M可以是大体上呈较长形状的矩形，但并不限于特定形状。随着形成台面M，可以沿台面M周围暴露第一半导体层23。此外，在台面M区域内部形成多个通孔30h。通孔30h使第一半导体层23暴露。通孔30h可以以彼此大体上相同的间隔隔开，例如，可以以蜂窝状结构排列。进一步地，通孔30h可以从台面M的边缘隔开通孔30h之间的间隔以上。
参照图6a和图6b，在通孔30h的底面形成n欧姆接触层31。例如，n欧姆接触层31可以在依次沉积Cr/Ti/Al/Ti/Au之后，利用RTA工艺进行合金化处理。例如，n欧姆接触层31可以在约965℃下利用RTA工艺进行30秒的合金化处理。
参照图7a和图7b，在形成n欧姆接触层31之后，在台面M上形成p欧姆接触层33。p欧姆接触层33与第二半导体层27欧姆接触。尤其，p欧姆接触层33可以与p型GaN层欧姆接触。
p欧姆接触层33可以包括诸如Au或Rh之类的反射金属层。例如，在沉积Ni/Au或Ni/Rh之后，可以利用RTA工艺进行合金化处理。例如，Ni/Au可以在590℃下进行80秒的热处理。与此相反，Ni/Rh可以在相对更低的温度下进行长时间的热处理，例如，可以在500℃下进行5分钟的热处理。与Au相比，Rh对紫外线的反射率高，从而能够进一步提高光提取效率。
进一步地，与Ni/Au相比，Ni/Rh在p型接触层27和p欧姆接触层33的界面光滑地形成，从而可以表现出稳定的欧姆电阻特性而有利。此外，本发明通过减小p型GaN接触层的厚度来减少由p型接触层27引起的光吸收，因此增加被p欧姆接触层33反射的光量。因此，通过使用反射率相对高的Rh，能够改善光提取效率。
参照图8a和图8b，在台面M上形成下部绝缘层35。下部绝缘层35覆盖台面M的侧表面和上表面。下部绝缘层35覆盖n欧姆接触层31和p欧姆接触层33。另外，下部绝缘层35具有使n欧姆接触层31暴露的开口部35a和使p欧姆接触层33暴露的开口部35b。
下部绝缘层35的开口部35b可以沿通孔30h整体的周围而形成为环形状。然而，本发明并不限于此，可以形成为多个开口部使p欧姆接触层33暴露。例如，环形状的开口部35b中的靠近通孔30h的部分可以被下部绝缘层35覆盖，并且在距离通孔30h相对较远的部分可以形成有开口部。
参照图9a和图9b，在下部绝缘层35上形成n垫金属层37a和p垫金属层37b。n垫金属层37a可以形成为覆盖通孔30h，并且可以与通孔30h内的n欧姆接触层31电连接。n垫金属层37a还可以覆盖通孔30h的内壁。
p垫金属层37b可以覆盖开口部35b，并且可以与暴露于开口部35b的p欧姆接触层33电连接。p垫金属层37b可以以围绕n垫金属层37a的方式形成为环形状。p垫金属层37b也可以形成为覆盖台面M的侧表面，但也可以形成为限定于台面M的上部以不遮挡从台面M的侧表面发射的光。
参照图10a和图10b，上部绝缘层39形成在n垫金属层37a和p垫金属层37b上。上部绝缘层39可以覆盖n垫金属层37a和p垫金属层37b，同时可以覆盖台面M的侧表面。
另外，上部绝缘层39具有使n垫金属层37a和p垫金属层37b暴露的开口部39a、39b。开口部39a使n垫金属层37a暴露，开口部39b使p垫金属层37b暴露。开口部39a可以形成在台面M的一侧边缘附近，开口部39b可以与开口部39a对向而形成在台面M的相反侧边缘附近。
参照图11a和图11b，n凸块41a和p凸块41b形成在上部绝缘层39上。n凸块41a通过开口部39a与n垫金属层37a电连接，p凸块41b通过开口部39b与p垫金属层37b电连接。
n凸块41a和p凸块41b可以分别局部地覆盖台面M的侧表面，但也可以形成为限定于台面M的上部区域。
根据本实施例，在台面M区域内形成通孔30h并形成n欧姆接触层31，从而能够使电流均匀地分散在台面M的整个区域。此外，通过减小吸收从活性层25生成的光的p型GaN接触层的厚度并将Ni/Rh用作p欧姆接触层33，能够改善光提取效率。
在前面的实施例中，虽然示出并说明了通孔30h具有圆形形状的情形，但通孔的形状并不限于圆形，可以具有不同的多种形状。通孔30h的形状和尺寸影响欧姆接触区域的尺寸或发光区域的尺寸。因此，为了调节发光强度的大小，可以对通孔30h的形状进行多样地变形。
图12a是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线发光二极管的示意性的平面图，图12b是沿图12a的剖切线B-B'剖切的示意性的剖面图。
参照图12a和图12b，根据本实施例的紫外线发光二极管可以包括基板121、第一半导体层123、活性层125、第二半导体层127、n欧姆接触层131a、131b、p欧姆接触层133、n覆盖层134a、p覆盖层134b、下部绝缘层135、n垫金属层137a、p垫金属层137b、上部绝缘层139、n凸块141a以及p凸块141b。
基板121包括由平坦表面121b围绕的多个孔121a。基板121与参照图1a和图1b说明的基板21相似，因此为了避免重复，省略详细的说明。第一半导体层123位于基板121上。第一半导体层123与参照图1a和图1b说明的第一半导体层23大体上相似。此外，如参照图3a所述，在第一半导体层123的内部可以形成有空洞。但是，在本实施例中，n型半导体层123的边缘可以位于由基板121的边缘围绕的区域内侧，因此，基板121的上表面可以沿第一半导体层123的边缘暴露。然而，本公开并不限于此，基板121的整个表面也可以被第一半导体层123覆盖。进一步地，作为第一半导体层123的一部分的AlN层的上表面也可以在基板121的边缘附近暴露。
台面M布置在第一半导体层123的部分区域上。台面M包括活性层125和第二半导体层127。通常，在依次生长第一半导体层123、活性层125以及第二半导体层127之后，利用台面蚀刻工艺对第二半导体层127和活性层125进行图案化，从而形成台面M。
活性层125和第二半导体层127的堆叠结构与参照图1a和图1b说明的内容相似，因此为了避免重复，省略详细的说明。
所述台面M可以具有沿一方向较长的矩形外形，并且包括使第一半导体层123暴露的槽130g。槽130g可以沿台面M的长度方向延伸。如图12a所示，槽130g可以从台面M的一侧边缘沿台面M的长度方向朝另一侧边缘延伸。借由槽130g而在槽130g的两侧布置有台面区域。槽130g的长度超过台面M的长度的1/2。换言之，槽130g的长度大于槽130g的内侧端部与台面M的另一侧边缘之间的距离。进一步地，槽130g的内侧端部与台面M的另一侧边缘之间的距离可以小于布置在槽130g的两侧的台面区域的宽度。
槽130g可以具有直线形状，并且台面M可以相对于经过发光二极管的中心并平行于槽130g的直线具有对称结构。
另外，台面M的边角可以具有弯曲的形状。台面M的边缘可以包括直线区域和位于其两侧的曲线区域。通过将台面M的边角部分弯曲地形成，能够防止在边角部分聚光而引起的由光吸收产生的损失。
另外，n欧姆接触层131a布置在借由槽130g暴露的第一半导体层123上。n欧姆接触层131b布置在沿台面M周围暴露的第一半导体层123上。n欧姆接触层131a可以与n欧姆接触层131b连接，但本发明并不限于此。n欧姆接触层131a、131b可以与台面M隔开并围绕台面M。
n欧姆接触层131a、131b的材料和形成方法与参照图1a和图1说明的n欧姆接触层31的材料和形成方法相似，因此为了避免重复，省略详细的说明。
p欧姆接触层133布置在第二半导体层127上并与第二半导体层127欧姆接触。例如，p欧姆接触层133可以利用Ni/Rh或Ni/Au形成。p欧姆接触层133与第二半导体层127欧姆接触，覆盖台面M上部区域的大部分，例如，覆盖80％以上。
n覆盖层134a可以覆盖n欧姆接触层131a、131b的上表面和侧表面。p覆盖层134b可以覆盖p欧姆接触层133的上表面和侧表面。n覆盖层134a和p覆盖层134b分别防止n欧姆接触层131a、131b以及p欧姆接触层133因蚀刻或氧化等而受损。n覆盖层134a和p覆盖层134b可以利用相同材质的金属在同一工艺中一起形成。例如，n覆盖层134a和p覆盖层134b可以利用Ti/Au/Ti形成。
下部绝缘层135覆盖台面M，并且覆盖n覆盖层134a和p覆盖层134b。下部绝缘层135还覆盖台面M周围和在槽130g内暴露的第一半导体层123。进一步地，下部绝缘层135可以覆盖在第一半导体层123周围暴露的基板121的一部分。另外，下部绝缘层135具有用于允许与n欧姆接触层131a、131b电连接的开口部135a以及用于允许与p欧姆接触层133电连接的开口部135b。开口部135a可以具有与n欧姆接触层131a、131b或n覆盖层134a的形状相似的形状。即，开口部135a围绕台面M，并且延伸到槽130g内。开口部135a的宽度可以小于n覆盖层134a的宽度，因此，第一半导体层123可以不通过开口部135a而被暴露。另外，开口部135b位于台面M上部区域内，并且使p覆盖层134b暴露。多个开口部135b可以布置在p覆盖层134b上。尤其，开口部可以对称地布置在槽130g的两侧。
例如，下部绝缘层135可以利用SiO2形成，但并不限于此，也可以形成为分布式布拉格反射器。尤其，下部绝缘层135可以形成为构成全方向反射器(ODR：omni-directionalreflector)。例如，下部绝缘层135可以利用约 的SiO2形成。
另外，n垫金属层137a和p垫金属层137b布置在下部绝缘层135上。n垫金属层137a和p垫金属层137b可以利用相同的金属层在同一工艺中一起形成，从而可以布置在相同级别，即，下部绝缘层135上。例如，n垫金属层137a和p垫金属层137b可以包括Al层。
n垫金属层137a通过下部绝缘层135的开口部135a与n欧姆接触层131a、131b电连接。n垫金属层137a可以通过下部绝缘层135的开口部135a与n覆盖层134a直接接触。n垫金属层137a可以覆盖台面M的大部分的区域，并且可以覆盖台面M周围的区域。n垫金属层137a可以与下部绝缘层135一起构成ODR。
另外，p垫金属层137b可以通过下部绝缘层135的开口部135b与p欧姆接触层133电连接。p垫金属层137b可以覆盖开口部135b中的每一个。p垫金属层137b分别可以被n垫金属层137a围绕。p垫金属层37b可以限定于台面M的上部区域内。在本实施例中，台面M的侧表面全部被n垫金属层137a覆盖。因此，能够防止在台面M侧表面产生光损失。
上部绝缘层139覆盖n垫金属层137a和p垫金属层137b。但是，上部绝缘层139可以具有使n垫金属层137a暴露的开口部139a和使p垫金属层137b暴露的开口部139b。开口部139a可以在台面M的一侧边缘附近使n垫金属层137a暴露，开口部139b可以在台面M的相反侧边缘附近使p垫金属层137b暴露。开口部139a和开口部139b可以相对于经过槽130g的线对称地布置，但本发明并非必须限于此。
例如，上部绝缘层139可以利用硅氮化物或硅氧化物形成。
n凸块141a和p凸块141b位于上部绝缘层139上。n凸块141a覆盖开口部139a并与通过开口部139a暴露的n垫金属层137a连接。n凸块141a通过n垫金属层137a和n欧姆接触层131a、131b与第一半导体层123电连接。n凸块141a和p凸块141b也可以局部地覆盖台面M的侧表面。
p凸块141b覆盖开口部139b并与通过开口部139b暴露的p垫金属层137b连接。p凸块141b通过p垫金属层137b和p欧姆接触层133与第二半导体层127电连接。
n凸块141a和p凸块141b可以包含Ti/Au，例如，可以利用Ti/Au/Cr/Au或Ti/Ni/Ti/Ni/TiNi/Ti/Au等形成。如图12a所示，n凸块141a和p凸块141b可以彼此对向地布置，并且分别可以占据台面M面积的约1/3。通过使n凸块141a和p凸块141b的面积相对较宽，能够容易地发射从发光二极管生成的热，从而能够提高发光二极管的性能。
进一步地，所述开口部139a、139b被n凸块141a和p凸块141b遮挡，因此能够防止水分或焊料等从外部通过开口部139a、139b而渗透，从而提高可靠性。
另外，虽然未图示，但在基板121的光发射面侧可以布置有防反射层。防反射层可以将诸如SiO2之类的透明绝缘层形成为例如紫外线波长的1/4的整数倍的厚度。与此不同，作为防反射层，也可以使用反复堆叠折射率彼此不同的层的带通滤波器。
图13a、图14a、图15a、图16a、图17a、图18a、图19a以及图20a是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线发光二极管的制造方法的示意性的平面图，图13b、图14b、图15b、图16b、图17b、图18b、图19b以及图20b分别是沿图13a、图14a、图15a、图16a、图17a、图18a、图19a以及图20a的剖切线B-B'剖切的示意性的剖面图。
参照图13a和图13b，首先，在基板121上生长第一半导体层123、活性层125以及第二半导体层127。
基板121包括由平坦表面121b围绕的多个孔121a。基板121、第一半导体层123、活性层125以及第二半导体层127与在先说明的内容相同，因此为了避免重复，省略详细的说明。
另外，通过对第二半导体层127和活性层125进行图案化来形成台面M。台面M可以是大体上呈较长的形状的矩形，但并不限于特定形状。随着形成台面M，可以沿台面M周围暴露第一半导体层123。此外，在台面M区域内部形成槽130g。槽130g可以沿台面M的长度方向从一侧边缘朝另一侧边缘延伸。槽130g的内侧末端可以位于另一侧边缘附近。布置在槽130g的两侧的台面区域可以彼此相同，并且各个台面区域的宽度可以大于或等于槽130g的内侧末端与台面M的另一侧边缘之间的距离。
参照图14a和图14b，在第一半导体层123上形成有n欧姆接触层131a、131b。例如，n欧姆接触层131a、131b可以在依次沉积Cr/Ti/Al/Ti/Au之后，利用RTA工艺进行合金化处理而形成。例如，n欧姆接触层31可以在约965℃下利用RTA工艺进行30秒的合金化处理。n欧姆接触层131a形成在借由槽130g暴露的第一半导体层123上，n欧姆接触层131b形成在暴露于台面M周围的第一半导体层123上。n欧姆接触层131a可以从n欧姆接触层131b延伸。通过连续地形成n欧姆接触层131a和n欧姆接触层131b，能够有助于电流分散。然而，本发明并不限于此，n欧姆接触层131a也可以与n欧姆接触层131b隔开。
参照图15a和图15b，在形成n欧姆接触层131a、131b之后，在台面M上形成p欧姆接触层133。p欧姆接触层133与第二半导体层127欧姆接触。尤其，p欧姆接触层133可以与p型GaN层欧姆接触。
p欧姆接触层133可以包括诸如Au或Rh之类的反射金属层。例如，在沉积Ni/Au或Ni/Rh之后，可以利用RTA工艺进行合金化处理。
参照图16a和图16b，执行将第一半导体层123分离的隔离工艺。即，去除相邻的发光二极管区域之间的第一半导体层123而暴露基板121的上表面。通过追加隔离工艺，能够有助于发光二极管的个体化。
参照图17a和图17b，形成n覆盖层134a和p覆盖层134b。n覆盖层134a覆盖n型欧姆接触层131a、131b的上表面和侧表面，p覆盖层134b覆盖p型欧姆接触层133的上表面和侧表面。例如，n覆盖层134a和p覆盖层134b可以利用Ti/Au/Ti形成。
参照图18a和图18b，形成覆盖台面M的下部绝缘层135。下部绝缘层135覆盖台面M的侧表面和上表面。下部绝缘层135还覆盖n覆盖层134a和p覆盖层134b。下部绝缘层235可以覆盖第一半导体层223的侧表面，并且可以局部地覆盖在第一半导体层223周围暴露的基板221。另外，下部绝缘层135具有使n覆盖层134a和p覆盖层134b暴露的开口部135a、135b。
下部绝缘层135的开口部135a使n覆盖层134a暴露，开口部135b使p覆盖层134b暴露。多个开口部135b可以形成在p覆盖层134b上。如图所示，开口部135b可以对称地布置在槽130g的两侧。
参照图19a和图19b，在下部绝缘层135上形成n垫金属层137a和p垫金属层137b。n垫金属层137a可以通过开口部135a与n覆盖层134a电连接，p垫金属层137b可以通过开口部135b与p覆盖层134b电连接。如图所示，n垫金属层137a可以围绕p垫金属层137b。
n垫金属层137a可以覆盖开口部135a，p垫金属层137b可以覆盖开口部135b。此外，n垫金属层137a可以连续地覆盖台面M的侧表面，由此，能够在台面M的侧表面提高光反射率。
参照图20a和图20b，上部绝缘层139形成在n垫金属层137a和p垫金属层137b上。上部绝缘层139可以覆盖n垫金属层137a和p垫金属层137b，同时可以覆盖第一半导体层123的边缘。上部绝缘层139也可以覆盖基板121的上表面的一部分。
上部绝缘层139具有使n垫金属层137a和p垫金属层137b暴露的开口部139a、139b。开口部139a使n垫金属层137a暴露，开口部139b使p垫金属层137b暴露。开口部139a可以形成在台面M的一侧边缘附近，开口部139b可以与开口部139a对向而形成在台面M的相反侧边缘附近。
接着，如图12a和图12b所示，n凸块141a和p凸块141b形成在上部绝缘层139上。n凸块141a通过开口部139a与n垫金属层137a电连接，p凸块141b通过开口部139b与p垫金属层137b电连接。
n凸块141a和p凸块141b分别可以局部地覆盖台面M的侧表面，但也可以形成为限定于台面M的上部区域。
根据本实施例，通过在台面M区域内形成槽130g并在台面M周围和槽130g内形成n欧姆接触层131a、131b，能够使电流均匀地分散在台面M的整个区域。
图21是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线发光二极管的台面的变形例的示意性的平面图。
参照图21，槽130g从台面M的一侧边缘沿长度方向朝另一侧边缘延伸。槽130g的内侧末端与台面M的另一侧边缘之前的距离，即，台面M的总长度与槽130g的长度之差W1可以小于或等于布置在槽130g的两侧的台面区域中的每一个的宽度W2。进而，槽130g的长度大于W1，因此超过台面M长度的1/2。另外，槽130g与台面M的另一侧边缘之间的台面M面积A1可以小于位于台面M的两侧的各个台面区域的面积A2。即，位于台面M的两侧的台面区域的总面积2A2可以超过台面的总面积的1/2。
图22是用于说明根据本公开的一实施例的发光模块的示意性的剖面图。
参照图22，发光模块可以包括电路基板201、发光二极管200、键合层203a、203b以及盖部205。发光二极管200与参照图12a和图12b说明的发光二极管相同，因此省略详细的说明。可以使用参照图1a和图1b说明的发光二极管100。
发光二极管200可以倒装键合于电路基板201，以使基板121布置在上表面而形成光提取面。发光二极管200可以通过键合层203a、203b与电路基板201键合。
盖部205覆盖发光二极管200。盖部205可以利用针对紫外线具有透射性的材料形成。石英(Quartz)或玻璃形态的盖部205可以与发光二极管200隔开并布置在上部，与此不同，如图22所示，也可以布置为利用硅材料形成的盖部205覆盖发光二极管200的上表面和侧表面的形态。在利用硅材料的情况下，外部形态可以是具有曲面的圆顶状的形态以易于光提取。为了防止紫外线对硅材料的损坏，硅材料可以使用氟(Fluorine)系列，并且可以一起包括碳(Carbon)材料。氟相对于碳的含量可以在10～35原子(atomic)％：65～90atomic％范围，在具有这种氟含量的情况下，能够在保持防止硅受损的效果的同时，有效地提取200nm～300nm的紫外线光。此时，生成紫外线光的活性层125被布置成更靠近基板121的平坦表面121b，因此光首先接触并入射到平坦表面121b的可能性变大。因此，防止了由在基板121和半导体层的边界产生的光的散射引起的光度降低，从而提高光提取效率。
(实验例)
根据现有技术，使用不具有孔图案的平坦的蓝宝石基板作为生长基板而制造了比较例的紫外线发光二极管，另外，使用具有孔图案的蓝宝石基板作为生长基板而制造了实施例的紫外线发光二极管。比较例和实施例均使用2英寸晶圆进行了制造。在实施例中，以孔的直径D2为800nm(±40nm)且孔的深度为200nm(±50nm)为目标形成了孔图案。作为比较例准备了从同一晶圆制造的五个样品，作为实施例准备了从同一晶圆制造的九个样品。将这些比较例和实施例的样品在常温下驱动1000小时，从而测量光输出、阈值电压以及接通电压相对于初始光输出随时间的变化。初始光输出是指驱动样品之后在24小时之内测量的光输出(radiant power)。将初始光输出用100％表示，并对于以250小时间隔的随时间的变化以相对于初始值的百分比整理到了以下表1和表2中。实施例的样品的初始光输出和接通电压相对更高于比较例的样品的初始光输出和接通电压，实施例的样品的初始阈值电压相对低于比较例的样品的初始阈值电压。
【表1】
【表2】
参照表1和表2，实施例的样品即使在驱动1000小时之后也大体上表现出相对于初始值的85％以上的光输出，并且大部分表现出90％以上的光输出。样品中的驱动1000小时之后表现出最小值的样品的光输出为相对于初始值的87.4％。与此相反，比较例的样品在驱动1000小时之后表现出相对于初始值低于85％的光输出，并且大部分表现出80％以下的光输出。比较例的样品中的在驱动1000小时之后表现出最大值的样品的光输出为相对于初始值的81.9％。
对于阈值电压而言，在驱动1000小时之后，与比较例的样品相比，实施例的样品也保持为更接近初始值。另外，比较例的样品大体上在驱动1000小时之后接通电压增加，而样品4的接通电压在驱动1000小时之后急剧降低。
比较例和实施例的样品的驱动测试的结果，被判断为添加孔图案的实施例的样品不仅初始光输出高，而且在长时间驱动之后也良好地保持光输出。
以上，所述实施例在不脱离本发明的权利要求书的技术思想的范围内可以进行各种变形和变更，本发明包括借由权利要求书的所有技术思想。

Claims (20)

1.一种紫外线发光二极管，其中，包括：
基板，具有由平坦表面围绕的多个孔；
第一半导体层，位于所述基板上；
第二半导体层，布置在所述第一半导体层上；以及
活性层，布置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间，
其中，从所述平坦表面到所述活性层的距离比从所述多个孔的底面到所述活性层的距离更近，所述平坦表面与所述第一半导体层相接。
2.根据权利要求1所述的紫外线发光二极管，其中，
所述孔的入口的直径小于1um，孔的底面的直径为500nm以下。
3.根据权利要求1所述的紫外线发光二极管，其中，
相邻的所述孔的中心之间的距离为1um以上且3um以下。
4.根据权利要求1所述的紫外线发光二极管，其中，
所述基板还包括：
光发射面，位于平坦表面的对面而向外部发射光，
其中，所述孔包括倾斜面，
所述孔的倾斜面布置在所述基板的平坦表面与光发射面之间。
5.根据权利要求1所述的紫外线发光二极管，其中，
所述第一半导体层在内部包括多个空洞，
所述多个空洞对应于所述孔而布置在所述孔上。
6.根据权利要求5所述的紫外线发光二极管，其中，
所述第一半导体层包括AlN层，
所述空洞形成在所述AlN层内部。
7.根据权利要求1所述的紫外线发光二极管，其中，包括：
n欧姆接触层，与所述第一半导体层接触；
p欧姆接触层，与所述第二半导体层接触；
n垫金属层，与所述n欧姆接触层电连接；
p垫金属层，与所述p欧姆接触层电连接；
n凸块，与所述n垫金属层电连接；以及
p凸块，与所述p垫金属层电连接，
其中，所述p垫金属层形成为围绕所述n垫金属层。
8.根据权利要求5所述的紫外线发光二极管，其中，
所述n凸块和所述p凸块位于所述第二半导体层的上部区域内。
9.根据权利要求7所述的紫外线发光二极管，其中，还包括：
下部绝缘层，覆盖所述p欧姆接触层和所述n欧姆接触层，
其中，所述下部绝缘层具有使所述p欧姆接触层和所述n欧姆接触层暴露的开口部，
所述n垫金属层和所述p垫金属层分别通过所述下部绝缘层的开口部与所述n欧姆接触层和所述p欧姆接触层电连接。
10.根据权利要求7所述的紫外线发光二极管，其中，还包括：
上部绝缘层，覆盖所述n垫金属层和所述p垫金属层，
其中，所述上部绝缘层具有使所述n垫金属层和所述p垫金属层暴露的开口部，
所述n凸块和所述p凸块布置在所述上部绝缘层上，并通过所述上部绝缘层的开口部与所述n垫金属层和所述p垫金属层电连接。
11.一种紫外线发光二极管，其中，
发光光谱的峰值波长为280nm以下，
在常温驱动1000小时之后，光输出为相对于初始光输出的85％以上。
12.根据权利要求11所述的紫外线发光二极管，其中，
在常温驱动1000小时之后的光输出为相对于初始光输出的90％以上。
13.根据权利要求11所述的紫外线发光二极管，其中，包括：
基板；
第一半导体层，位于所述基板上；
活性层，布置在所述第一半导体层上；
第二半导体层，布置在所述活性层上；
n欧姆接触层，与所述第一半导体层接触；
p欧姆接触层，与所述第二半导体层接触；
n凸块，与所述n欧姆接触层电连接；以及
p凸块，与所述p欧姆接触层电连接，
其中，所述基板具有孔图案。
14.根据权利要求13所述的紫外线发光二极管，其中，
所述第一半导体层包括AlN层，
所述AlN层在内部具有多个空洞。
15.根据权利要求14所述的紫外线发光二极管，其中，
所述多个空洞对应于所述孔图案的孔而布置在所述孔上。
16.根据权利要求15所述的紫外线发光二极管，其中，
所述空洞的一部分位于所述孔内。
17.根据权利要求13所述的紫外线发光二极管，其中，
所述第二半导体层包括p型GaN层，
所述p型GaN层具有50nm以下的厚度，
所述p欧姆接触层与所述p型GaN层欧姆接触。
18.根据权利要求13所述的紫外线发光二极管，其中，还包括：
上部绝缘层，覆盖所述n垫金属层和所述p垫金属层，
其中，所述上部绝缘层具有使所述n垫金属层和所述p垫金属层暴露的开口部，
所述n凸块和所述p凸块分别通过所述上部绝缘层的开口部与所述n垫金属层和所述p垫金属层电连接。
19.根据权利要求18所述的紫外线发光二极管，其中，
所述上部绝缘层覆盖所述第二半导体层和所述活性层的侧表面。
20.根据权利要求18所述的紫外线发光二极管，其中，
使所述n垫金属层暴露的开口部布置在所述台面的一侧边缘附近，
使所述p垫金属层暴露的开口部布置在所述台面的相反侧边缘附近。
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