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CN107799639B - 半导体器件及包括其的半导体器件封装 - Google Patents

半导体器件及包括其的半导体器件封装 Download PDF

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CN107799639B
CN107799639B CN201710780660.XA CN201710780660A CN107799639B CN 107799639 B CN107799639 B CN 107799639B CN 201710780660 A CN201710780660 A CN 201710780660A CN 107799639 B CN107799639 B CN 107799639B
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CN
China
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type semiconductor
semiconductor layer
layer
conductive type
semiconductor device
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吴炫智
崔洛俊
金炳祚
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Suzhou Lekin Semiconductor Co Ltd
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Suzhou Lekin Semiconductor Co Ltd
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Abstract

公开了一种半导体器件及包括其的半导体器件封装，器件包括：半导体结构，包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层及布置在第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间的有源层，有源层包括多个阻挡层和阱层，第二导电型半导体层包括第2‑2导电型半导体层、和布置在所述第2‑2导电型半导体层上的第2‑1导电型半导体层，阻挡层、阱层、第2‑2导电型半导体层及第2‑1导电型半导体层包括AlGaN，第2‑2导电型半导体层的铝组成高于阱层的铝组成，第2‑1导电型半导体层的铝组成低于阱层的铝组成，第2‑1导电型半导体层的铝组成越远离有源层，以第一斜率越减少，第2‑2导电型半导体层的铝组成越远离有源层，以第二斜率越减少，第一斜率大于第二斜率。本公开提高光输出。

Description

半导体器件及包括其的半导体器件封装
技术领域
实施例涉及一种半导体器件及包括其的半导体器件封装。
背景技术
包括如GaN、AlGaN等的化合物的半导体器件具有许多优点，例如，具有宽且易于调节的带隙能量，因此，可多样地用作发光器件、受光元件及各种二极管等。
尤其，使用第3-5族或2-6族化合物半导体材料的发光二极管和激光二极管等发光器件由于薄膜生长技术和器件材料的开发而可以实现红色、绿色、蓝色及紫外线等各种颜色，通过使用荧光材料或组合颜色来可以实现有效的白光，且与如荧光灯和白炽灯等现有光源相比，具有功耗低、半永久寿命、响应速度快、安全、环保等优点。
此外，当使用3-5族或2-6族化合物半导体材料制造光检测器或如太阳能电池等受光元件时，借助器件材料的开发而吸收各种波长范围的光以产生光电流，从而可以使用从γ射线到无线电波长区域的各种波长范围的光。并且，具有响应速度快、安全、环保、易于控制设备材料的优点，因此可以方便地用于电源控制或超高频电路或通讯模块。
因此，半导体器件的应用范围扩大到光通信装置的发送模块、替代构成液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)的背光源的冷阴极荧光灯(Cold CathodeFluorescence Lamp，CCFL)的发光二极管背光源、可替代荧光灯或白炽灯泡的白色发光二极管照明装置、汽车前大灯、交通灯及检测气体或火灾的传感器等。并且，半导体器件的应用范围可以扩大到高频应用电路或其他电源控制装置、通讯模块。
尤其，发射紫外线波长区域的光的发光元件起到固化作用或灭菌作用，因此可以用于固化、医疗和灭菌等用途。
近年来，对于紫外线发光元件的研究活跃，但紫外发光元件还存在难以实现为垂直型元件的问题，并且在分离基板的过程中存在结晶度劣化的问题。
发明内容
技术问题
实施例提供一种垂直型紫外线发光元件。
并且，还提供提高光输出的发光元件。
本发明要解决的问题不限于上述内容，而可以视为包括从以下说明的解决问题的方案和实施方案可明确理解的目的或效果。
解决问题的方案
根据本发明的一实施例的半导体器件可包括：半导体结构，包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层及布置在所述第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间的有源层，其中，所述有源层包括多个阻挡层和阱层，所述第二导电型半导体层包括第2-2导电型半导体层、和布置在所述第2-2导电型半导体层上的第2-1导电型半导体层，所述阻挡层、阱层、第2-2导电型半导体层及第2-1导电型半导体层包括AlGaN，所述第2-2导电型半导体层的铝组成高于所述阱层的铝组成，所述第2-1导电型半导体层的铝组成低于所述阱层的铝组成。
发明的效果
根据实施例，可以制造垂直型紫外线发光元件。
并且，在半导体器件中抑制光吸收，从而可以提高光输出。
并且，没有GaN薄膜也可以降低第二导电型半导体层和第二电极的接触电阻。
本发明的多种有益优点和效果不限于上述内容，可在说明本发明的具体实施例的过程中更容易理解。
附图说明
图1为根据本发明的第一实施例的半导体结构的概念图。
图2为示出根据本发明的第一实施例的半导体结构的铝组成的图表。
图3a为根据本发明的第二实施例的半导体结构的概念图。
图3b为示出根据本发明的第二实施例的半导体结构的铝组成的图表。
图4为根据本发明的第一实施例的半导体器件的概念图。
图5为根据本发明的第二实施例的半导体器件的概念图。
图6a和图6b为根据本发明的实施例的半导体器件的平面图。
图7为在基板上生长的半导体结构的概念图。
图8为用于说明分离基板的过程的附图。
图9为用于说明蚀刻半导体结构的过程的附图。
图10为示出所制造的半导体器件的附图。
图11为根据本发明的第三实施例的半导体结构的概念图。
图12为示出根据本发明的第三实施例的半导体结构的铝组成的图表。
图13为示出根据本发明的第三实施例的半导体结构的铝强度变化的二次离子质谱(Secondary ion mass spectrometry，SIM)图表。
图14为图13的部分放大图。
图15为根据本发明的第三实施例的半导体结构的照片。
图16为图1的第二导电型半导体层的概念图。
图17为对根据本发明的第三实施例的第二导电型半导体层的表面进行测定的AFM数据。
图18为对GaN薄膜的表面进行测定的AFM数据。
图19为对高速生长的P-AlGaN层的表面进行测定的AFM数据。
图20为根据本发明的第三实施例的半导体器件的概念图。
图21a为图20的平面图。
图21b为图20的A部分的放大图。
图22为例示第二导电型半导体层与第二电极之间的界面的平面图。
图23为根据本发明的一实施例的半导体器件封装的概念图。
图24为根据本发明的一实施例的半导体器件封装的平面图。
图25为图24的变形例。
具体实施方式
本实施例可以以其他形式改变，或者各种实施例可以彼此组合，但本发明的范围并不限于下面说明的各个实施例。
即使在其它实施例中没有描述特定实施例中描述的内容，也除非在其它实施例中另有与上述内容相反或不一致的描述，可被理解为与其它实施例相关的内容。
例如，若在特定实施例中描述与构成A有关的特征，而在其他实施例描述与构成B有关的特征，则即使没有明确记载构成A和构成B相结合的实施例，也除非另有相反或不一致的描述，应理解为属于本发明的发明的权利范围之内。
在实施例的描述中，可以明白，当任一个组件被称为在另一个组件“上”或“下”时，它可以“直接地”或“间接地”在该另一个组件上，或者也可以存在一个或多个介入层。并且，“～上”或“～下”不仅包括以一个组件为基准的上方，也可以包括下方。
以下，参照附图，以能够使本发明所属技术领域的普通技术人员容易实施的程度对本发明的优选实施例进行详细的说明。
根据本发明的实施例的半导体结构可以输出紫外线波长带的光。示例性地，半导体结构可以输出近紫外线波长带的光(UV-A)、远紫外线波长带的光(UV-B)或深紫外线波长带的光(UV-C)。波长范围可以根据半导体结构的Al的组成比决定。
示例性地，近紫外线波长带的光(UV-A)可以具有在320nm至420nm范围内的波长，远紫外线波长带的光(UV-B)可以具有在280nm至320nm范围内的波长，深紫外线波长带的光(UV-C)可以具有在100nm至280nm范围内的波长。
图1为根据本发明的第一实施例的半导体结构的概念图，图2为示出根据本发明的第一实施例的半导体结构的铝组成的图表。
参照图1，根据实施例的半导体器件包括半导体结构120A，所述半导体结构120A包括第一导电型半导体层124、第二导电型半导体层127及布置在第一导电型半导体层124与第二导电型半导体层127之间的有源层126。
第一导电型半导体层124可以由诸如Ⅲ-Ⅴ组或者Ⅱ-Ⅵ组的化合物半导体形成，并且可以掺杂有第一掺杂物。第一导电型半导体层124可以由具有Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤1，0≤y1≤1，0≤x1+y1≤1)的组成公式的半导体材料制成，例如，可以选自GaN、AlGaN、InGaN、InAlGaN等。而且，第一掺杂物可以为如Si、Ge、Sn、Se、Te等n型掺杂物。若第一掺杂物为n型掺杂物，则掺杂有第一掺杂物的第一导电型半导体层124可以为n型半导体层。
有源层126布置在第一导电型半导体层124与第二导电型半导体层127之间。有源层126是通过第一导电型半导体层124注入的电子(或空穴)和通过第二导电型半导体层127注入的空穴(或电子)相遇的层。当电子和空穴复合时，有源层126从高能级转变到低能级，从而可以产生具有紫外线波长的光。
有源层126可以具有单阱结构、多阱结构、单量子阱结构、多量子阱(MultiQuantum Well，MQW)结构、量子点结构或量子线结构中的任一结构，但有源层126的结构不限于此。并且，有源层126可以包括阱层126b和阻挡层126a，阻挡层126a的能量带隙的大小可以大于阱层126b的能量带隙的大小。
第二导电型半导体层127形成在有源层126上，且可以由Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族等化合物半导体实现，第二导电型半导体层127可以掺杂有第二掺杂物。第二导电型半导体层127可以由具有Inx5Aly2Ga1-x5-y2N(0≤x5≤1，0≤y2≤1，0≤x5+y2≤1)的组成公式的半导体材料或选自AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInP的材料形成。若第二掺杂物为如Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等p型掺杂物，则掺杂有第二掺杂物的第二导电型半导体层127可以为p型半导体层。
第二导电型半导体层127可以包括铝组成相对低的第2-1导电型半导体层127a和铝组成相对高的第2-2导电型半导体层127b。
阻隔层129可以布置在有源层126与第二导电型半导体层127之间。阻隔层129通过阻断从第一导电型半导体层124供给到有源层126的第一载体泄漏到第二导电型半导体层127的流动，以便能够提高在有源层126中第一载体和第二载体复合的概率。阻隔层129的能量带隙可以大于有源层126和/或第二导电型半导体层127的能量带隙。
阻隔层129可以由具有Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤1，0≤y1≤1，0≤x1+y1≤1)的组成公式的半导体材料制成，例如，可以选自AlGaN，InGaN，InAlGaN等，但不限于此。阻隔层129可以交替布置铝组成高的第一层129b和铝组成低的第二层129a而成。
参照图2，第一导电型半导体层、阻挡层126b、阱层126a、第2-2导电型半导体层127b及第2-1导电型半导体层127a都可以包括铝的基于GaN的半导体。
第一导电型半导体层124、阻挡层126b、阱层126a、第2-2导电型半导体层127b及第2-1导电型半导体层127a可以为AlGaN，但并不限于此。
第2-2导电型半导体层127b的厚度可以大于10nm且小于200nm。若第2-2导电型半导体层127b的厚度小于10nm，则在第2-2导电型半导体层127b中的电流难以均匀分散，且电流难以均匀注入到半导体器件上面的面积。并且，若第2-2导电型半导体层127b的厚度大于200nm，则电阻增加，从而降低注入到有源层126的电流的注入效率。
第2-2导电型半导体层127b的铝组成可以大于阱层126a的铝组成。为了产生紫外线光而阱层126a的铝组成可以为约30％至50％。若第2-2导电型半导体层127b的铝组成小于阱层126a的铝组成，则第2-2导电型半导体层127b吸收光，因此导致降低光提取效率。
第2-2导电型半导体层127b的铝组成可以等于或大于40％且等于或小于80％。若第2-2导电型半导体层127b的铝组成等于或大于40％，则可以改善光吸收问题。若第2-2导电型半导体层127b的铝组成等于或小于80％，则可以解决电流注入效率下降的问题。示例性地，若阱层126a的铝组成为30％，则第2-2导电型半导体层127b的平均铝组成可以为40％。
第2-1导电型半导体层127a的铝组成可以小于阱层126a的铝组成。若第2-1导电型半导体层127a的铝组成大于阱层126a的铝组成，则与p-欧姆电极之间的电阻增加，导致无法实现充分的欧姆接触，且降低电流注入效率。
第2-1导电型半导体层127a的铝组成可以大于1％且小于50％。若铝组成大于50％，则会与p-欧姆电极之间无法实现充分的欧姆接触。若铝组成可以小于1％，则存在由于似乎接近GaN组成而吸受光的问题。
第2-1导电型半导体层127a的厚度可以大于1nm且小于30nm。如上所述，为了欧姆接触而第2-1导电型半导体层127a具有低铝组成，因此可以吸收紫外线光。因此，从光输出的角度来看有利的是，将第2-1导电型半导体层127a的厚度控制为尽可能低。
但是，若第2-1导电型半导体层127a的厚度控制为等于或小于1nm，则在一部分区域有可能出现没有布置第2-1导电型半导体层127a并第2-2导电型半导体层127b露出到半导体结构120的外部的区域。因此，注入到半导体器件的电流的注入效率会降低，半导体器件的工作电压会上升。并且，若厚度大于30nm，吸收的光量变得过大，因此光输出效率会降低。
第2-1导电型半导体层127a可以包括表面层127a-2和调节层127a-1。表面层127a-2可以为与p-欧姆电极接触的区域，调节层127a-1可以为调节铝组成的区域。
表面层127a-2的铝组成可以大于1％且小于20％。
若所述铝组成等于或大于1％，则可以解决在表面层127a-2光吸收率变得过高的问题，若所述铝组成等于或小于20％，则与第二电极(p-欧姆电极)之间的接触电阻过高，因此可以改善电流注入效率降低的问题。
然而，本发明并不限于此，表面层127a-2的铝组成可以考虑电流注入特性和光吸收率来进行调节。或者根据产品所要求的光输出可以进行调节。
例如，在应用半导体器件的领域的产品中，若电流注入特性比光吸收率更重要，则表面层127a-2的铝组成比可被调整为1％至10％。并且，在应用半导体器件的领域的产品中，若是光输出特性比电特性重要的产品，则表面层127a-2的铝组成比可被调整为10％至20％。
若表面层127a-2的铝组成比率大于1％且小于20％，则表面层127a-2与第二电极之间的电阻减少，因此工作电压会降低。因此，电特性会得到提高。表面层127a-2的厚度可以大于1nm且小于10nm。因此，可以改善光吸收问题。
第2-1导电型半导体层127a的厚度可以小于第2-2导电型半导体层127b的厚度。第2-1导电型半导体层127a和第2-2导电型半导体层127b的厚度比可以为1:1.5至1:20。若厚度比等于或大于1:1.5(例如:1:1.6)，则确保第2-2导电型半导体层127b的充分厚度，从而能够改善电流注入效率。并且，若所述厚度比等于或小于1:20，则可以解决由于第2-1导电型半导体层127a的厚度太薄而欧姆可靠性降低的问题。
第2-2导电型半导体层127b的铝组成可以越远离有源层126以第二斜率L2越变小。并且，第2-1导电型半导体层127a的铝组成可以越远离有源层126以第一斜率L1越变小。因此，表面层127a-2的铝组成可以满足1％至20％。
然而，本发明并不限于此，第2-2导电型半导体层127b和第2-1导电型半导体层127a的铝组成并不是连续减少，而是在一定区域可以包括没有减少的区域。
其中，第2-1导电型半导体层127a的铝减少幅度可以大于第2-2导电型半导体层127b的铝减少幅度。即，第一斜率L1可以大于第二斜率L2。在此，斜率根据半导体层的厚度和铝减少幅度决定。
第2-2导电型半导体层127b比第2-1导电型半导体层127a更厚，与此相反，其铝组成变化相对小，因此第二斜率L2可以相对缓慢。
然而，第2-1导电型半导体层127a的厚度薄，且铝组成的变化幅度大，因此，第一斜率L1可以相对大。
图3a为根据本发明的另一实施例的半导体结构的概念图，图3b为示出根据本发明的另一实施例的铝组成的图表。
参照图3a和图3b，根据实施例的半导体器件包括半导体结构120B，所述半导体结构120B包括第一导电型半导体层124、第二导电型半导体层127、布置在第一导电型半导体层124与第二导电型半导体层127之间的有源层126以及布置在第二导电型半导体层127上的第三导电型半导体层124-1。
第二导电型半导体层127的厚度可以大于20nm且小于200nm。若第二导电型半导体层127的厚度小于20nm，则电阻增加，导致电流注入效率降低。并且，若第二导电型半导体层127的厚度大于200nm，则第二导电型半导体层127的厚度过大，因此结晶度会变差，且有源层126所发出的光被吸收的概率增高。
第二导电型半导体层127的铝组成可以大于40％且小于80％。若第二导电型半导体层127的铝组成小于40％，则存在吸受光的问题。若第二导电型半导体层127的铝组成大于80％，则存在结晶度差，电流注入效率不够的问题。
第三导电型半导体层124-1的铝组成可以大于1％且小于60％。第三导电型半导体层124-1可以掺杂有n型掺杂物，且具有与第一导电型半导体层124相同的极性。例如，第一导电型半导体层124和第三导电型半导体层124-1可以为n-AlGaN。其中，第二导电型半导体层127可以为掺杂有p型掺杂物的p-AlGaN。
第三导电型半导体层124-1与第二电极(ITO)之间的电特性比第二导电型半导体层127与第二电极(ITO)之间的电特性更优良，因此可以将其铝组成控制为比阱层126a更高。因此，吸收的光量减少，从而可以提高光输出。
第三导电型半导体层124-1的厚度可以小于10nm。若第三导电型半导体层124-1的厚度大于10nm，则存在隧道效应减弱的问题。因此，第二载体通过第二导电型半导体层127被注入到有源层126的注入效率会降低。因此，第三导电型半导体层124-1的厚度可以小于第二导电型半导体层127。
图4为根据本发明的一实施例的半导体器件的概念图。
参照图4，半导体结构120的结构可以直接应用在图1和图2中说明的结构。凹槽128可以从第二导电型半导体层127的底面贯通有源层126来布置到第一导电型半导体层124的一部分区域。
第一导电层165包括连接电极167，所述连接电极167布置在凹槽128中，与第一导电型半导体层124电连接。第一电极142可以布置在连接电极167与第一导电型半导体层124之间。第一电极142可以为欧姆电极。
从第一凹槽128的上面到半导体结构的上面的距离可以设置成1μm至4μm。若从半导体结构的上面到第一凹槽128的上面的距离小于1μm，则发光元件的可靠性会降低，若上述距离大于4μm，则由于布置在半导体结构中的结晶缺陷等而光提取效率会降低。
第二导电层150可以布置在第2-1导电型半导体层的下面并与第2-1导电型半导体层电连接。第二导电层150可以布置在多个连接电极167之间的区域。第二导电层150的一区域可被露出并与第二电极垫166电连接。
第二电极246可以布置在第二导电层150与第2-1导电型半导体层127a之间并电连接。第2-1导电型半导体层127a的表面层的铝组成相对低，因此欧姆连接可以很容易。并且，第2-1导电型半导体层127a的厚度大于1nm且小于30nm，因此光吸收量会较少。
第一导电层165和第二导电层150可以由透明导电氧化物(TransparentConductive Oxide；TCO)形成。透明导电氧化物可以选自氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)、氧化锌铝(Aluminum Zinc Oxide，AZO)、铝镓氧化锌(Aluminum Gallium Zinc Oxide，AGZO)、铟锌锡氧化物(Indium Zinc Tin Oxide，IZTO)、铟铝氧化锌(Indium Aluminum Zinc Oxide，IAZO)、铟镓氧化锌(Indium GalliumZinc Oxide，IGZO)、铟镓氧化物(Indium Gallium Tin Oxide，IGTO)、锑锡氧化物(Antimony Tin Oxide，ATO)、氧化锌镓(Gallium Zinc Oxide，GZO)、IZO氮化物(IZONitride，IZON)、ZnO、IrOx、RuOx及NiO等。
第一导电层165和第二导电层150可以包括不透明金属，例如，Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf等。并且，第一导电层165可以为混合透明导电氧化物和不透明金属而成的单层或多层，但不限于此。
绝缘层130可以由选自由SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、TiO2、AlN等构成的组中的至少一种形成，但不限于此。绝缘层130可以使连接电极167与有源层126和第二导电型半导体层127电绝缘。
图5为根据本发明的另一实施例的半导体器件的概念图。
图5的半导体结构120可以直接应用在图1或图3中说明的半导体结构120的构成。图5示意性示出根据图1的结构的半导体结构120A。
第一电极142可以布置在凹槽128的上面并与第一导电型半导体层124电连接。第二电极246可以形成在第二导电型半导体层127的下部。
第二电极246可以与第2-1导电型半导体层相接触并电连接。
与第二电极246接触的第2-1导电型半导体层127a的铝组成为1％至20％，因此与第二电极246之间的欧姆连接会很容易。并且，第2-1导电型半导体层127a的厚度可以大于1nm且小于30nm，因此，光吸收量会较少。
第一电极142和第二电极246可以为欧姆电极。第一电极142和第二电极246可以包括氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)、铟锌锡氧化物(Indium Zinc Tin Oxide，IZTO)、铟铝锌氧化物(indium aluminum zinc oxide，IAZO)、铟镓氧化锌(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)、铟镓氧化物(Indium Gallium Tin Oxide，IGTO)、氧化锌铝(Aluminum Zinc Oxide，AZO)、锑锡氧化物(Antimony Tin Oxide，ATO)、氧化锌镓(Gallium Zinc Oxide，GZO)、IZO氮化物(IZO Nitride，IZON)、铝镓氧化锌(Aluminum Gallium Zinc Oxide，AGZO)、铟镓氧化锌(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au或Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Sn、In、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf中的至少一种，但不限于上述材料。
半导体器件的一侧边缘区域可以布置有第二电极垫166。第二电极垫166布置在第一绝缘层130和钝化层180的一部分区域被除去的区域上，因此，中心部分下陷，从而上面可以具有凹部和凸部。上面的凹部可以接合有引线(图中未示出)。因此，由于接合面积变宽，而第二电极垫166与引线更牢固地接合。
第二电极垫166可以起反射光的作用，因此，第二电极垫166越靠近半导体结构120，光提取效率越提高。
第二电极垫166的凸部可以高于有源层126。因此，第二电极垫166向上反射从有源层126沿元件的水平方向发出的光，从而能够提高光提取效率，且控制指向角。
在第二电极垫166的下部，第一绝缘层131的一部分开放，从而第二导电层150和第二电极246可以电连接。钝化层180可以形成在半导体结构120的上面和侧面。钝化层180可以在与第二电极246邻接的区域或在第二电极246的下部与第一绝缘层131相接触。
例如，由于第一绝缘层131开放而第二电极垫166和第二导电层150相接触的部分的宽度D22可以为40μm至90μm。若所述宽度D22小于40μm，则存在工作电压上升的问题。若所述宽度D22大于90μm，则难以确保用于防止第二导电层150向外露出的工艺余量。若第二导电层150的第二电极246被露出到外部区域，则元件的可靠性会降低。因此，优选地，宽度D22可以为第二电极垫166的整个宽度的60％至95％。
第一绝缘层131可以使第一电极142与有源层126和第二导电型半导体层127电绝缘。并且，第一绝缘层131可以使第二电极246与第二导电层150和第一导电层165电绝缘。
第一绝缘层131可以由选自由SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、TiO2、AlN等构成的组中的至少一种形成，但不限于此。第一绝缘层131可以为单层或多层。示例性地，第一绝缘层131可以是具有包括Si氧化物或Ti化合物的多层结构的分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector，DBR)。然而，本发明并不限于此，第一绝缘层131可以包括各种反射结构。
若第一绝缘层131具有反射功能，则向上反射从有源层126向侧面发出的光，从而能够提高光提取效率。如下文描述，在紫外线半导体器件，凹槽128的个数越多，光提取效率越有效。
第二导电层150可以布置在第二电极246的下部。因此，第二电极垫166与第二导电层150和第二电极246可以形成一个电气通道。
第二导电层150可以完全包围第二电极246并与第一绝缘层131的侧面和上面相接。第二导电层150由与第一绝缘层131之间的粘接力高的材料形成，可以由选自由Cr、Al、Ti、Ni、Au等材料组成的组的一种材料和其合金形成，且可以为单层或多层。
若第二导电层150与第一绝缘层131的侧面和上面相接，则可以提高第二电极246的热电可靠性。并且，可以具有向上反射在第一绝缘层131与第二电极246之间发出的光的反射功能。
第二导电层150可以布置在第二隔离距离，所述第二隔离距离是在第一绝缘层131与第二电极246之间露出有第二导电型半导体层的区域。第二导电层150可在第二隔离距离与第二电极246的侧面和上面以及第一绝缘层131的侧面和上面相接。
并且，在第二隔离距离中可以布置有第二导电层150和第二导电型半导体层127相接以形成肖特基结的区域，通过形成肖特基结可以容易实现电流分散。
第二绝缘层132使第二电极246、第二导电层150与第一导电层165电绝缘。第一导电层165可以贯通第二绝缘层132来与第一电极142电连接。
沿着半导体结构120的下面和凹槽128的形状可以布置第一导电层165和粘合层160。第一导电层165可以由反射率良好的材料形成。示例性地，第一导电层165可以包括铝。若第一导电层165包括铝，则第一导电层165用来向上反射从有源层126发出的光，以能够提高光提取效率。
粘合层160可以包括导电材料。示例性地，粘合层160可以包括选自由金、锡、铟、铝、硅、银、镍及铜组成的组的材料或其合金。
基板170可以由导电材料形成。示例性地，基板170可以包括金属或半导体材料。基板170可以为具有优异的导电性和/或导热性的金属。在此情况下，可以向外迅速排出在半导体器件动作时产生的热。
基板170可以包括选自由硅、钼、硅、钨、铜及铝组成的组中的材料或其合金。
半导体结构120的上面可以形成有凹凸。上述凹凸可以提高从半导体结构120出射的光的提取效率。凹凸的平均高度可以根据紫外线波长不同，在UV-C的情况下，凹凸的平均高度约为300nm至800nm。在凹凸的平均高度约为500nm至600nm时，光提取效率可以得到提高。
图6a和图6b为根据本发明的实施例的半导体器件的平面图。
若半导体结构120的Al组成增高，则在半导体结构120中的电流扩散特性会降低。并且，有源层126与基于GaN的蓝色发光元件相比向侧面发出的光量可以增加(TM模式)。上述TM模式可在紫外线半导体器件出现。
根据实施例，发出紫外线区域的波长带的光的GaN半导体可以为了电流扩散而形成与发出蓝光的GaN半导体相比更多的凹槽128来布置第一电极142。
参照图6a，若Al的组成增高，则电流分散特性会恶化。因此，电流仅分散在各个第一电极142的附近地点，而在远离的地点电流密度会急剧降低。因此，有效发光区域C2会变窄。有效发光区域C2可被定义为以在电流密度最高的第一电极142的附近地点的电流密度为基准到电流密度等于或小于40％的境界地点的区域。例如，有效发光区域C2可以在从凹槽128的中心5μm至40μm的范围内根据注入电流的水平、Al的组成而调节。
尤其，邻近的第一电极142之间，即，低电流密度区域C3具有低电流密度，因此对发光几乎无法起作用。因此，实施例可以通过在电流密度低的低电流密度区域C3还布置第一电极142来提高光输出。
通常，在GaN半导体层的情况下，电流分散特性相对良好，因此，优选最小化凹槽128和第一电极142的面积。这是因为凹槽128和第一电极142的面积越大，有源层126的面积越小。然而，在实施例的情况下，由于Al的组成高，而电流扩散特性与发出蓝光的半导体器件相比更差，因此，优选地，即使牺牲有源层126的面积，也增加第一电极142的数量以减少低电流密度区域C3。
参照图6b，若凹槽128的个数为48，则凹槽128无法沿水平和垂直方向上直线布置，而只能呈“之”字形布置。在此情况下，低电流密度区域C3的面积变得更窄，从而大部分有源层可以参与发光。若凹槽128的个数为70至110，则电流更有效地分散，工作电压能够降低，光输出可以提高。在发出UV-C光的半导体器件，若凹槽128的个数小于70，则电气和光学性能会降低，若凹槽128的个数大于110，则虽然能提高电特性，但发光层的体积减少，从而光学特性会降低。
多个第一电极142与第一导电型半导体层122相接触的第一面积可以为半导体结构120的水平方向最大截面积的7.4％以上且20％以下，或10％以上且20％以下。第一面积可以为各个第一电极142与第一导电型半导体层122相接触的面积的总和。
若多个第一电极142的第一面积为7.4％以上，则可以具有充分的电流扩散特性，且可以提高光输出。若多个第一电极142的第一面积为20％以下，则确保有源层和第二电极的面积来能够提高光输出和工作电压特性。
并且，多个凹槽128的总面积可以为半导体结构120的水平方向最大截面积的13％以上且30％以下。若凹槽128的总面积无法满足所述条件，则难以将第一电极142的总面积控制为7.4％以上且20％以下。并且，还可导致工作电压上升、光输出减少的问题。
第二电极246与第二导电型半导体层126相接触的第二面积可以为半导体结构120的水平方向最大截面积的35％以上且70％以下。第二面积可以为第二电极246与第二导电型半导体层126相接触的总面积。
若第二面积为35％以上，则可以确保第二电极的面积，以能够提高第二载体注入效率和工作电压特性。并且，若第二面积为70％以下，则能够有效地增加第一面积，从而可以改善第一载体的注入效率。
第一面积和第二面积成反比关系。即，若为了增加第一电极的个数而增加凹槽的个数，则第二电极的面积会减少。为了提高光输出，第一载体和第二载体应形成均衡。因此，确定第一区域和第二区域的适当比例是重要的。
因此，为了通过第一面积和第二面积的适当比例控制向有源层126注入的第一载体和第二载体，多个第一电极与第一导电型半导体层接触的第一面积和第二电极与第二导电型半导体层接触的第二面积的比例(第一面积:第二面积)可以为1:3至1:10。
图7为在基板上生长的半导体结构的概念图，图8为用于说明分离基板的过程的附图，图9为用于说明蚀刻半导体结构的过程的附图，图10为示出所制造的半导体器件的附图。
参照图7，可在生长基板121上顺次形成缓冲层122、光吸收层123、第一导电型半导体层124、有源层126、第二导电型半导体层127、第二电极246及第二导电层150。
光吸收层123包括铝组成低的第一光吸收层123a和铝组成高的第二光吸收层123b。多个第一光吸收层123a和第二光吸收层123可以交替布置。
第一光吸收层123a的铝组成可以低于第一导电型半导体层124的铝组成。第一光吸收层123a可以用来在LLO工艺时吸收激光来进行分离。从而，可以除去生长基板。
为了吸收具有预定(例如，246nm)波长的激光，第一光吸收层123a的厚度和铝组成可以适当调节。第一光吸收层123a的铝组成可以为20％至50％，且厚度可以为1nm至10nm。示例性地，第一光吸收层123a可以为AlGaN，但不限于此。
第二光吸收层123b的铝组成可以高于第一导电型半导体层124的铝组成。第二光吸收层123b通过提高由于第一光吸收层123a降低的铝组成来提高在光吸收层123上生长的第一导电型半导体层124的结晶度。
示例性地，第二光吸收层123b的铝组成可以为60％至100％，且厚度可以为0.1nm至2.0nm。第二光吸收层123b可以为AlGaN或AlN。
为了吸收246nm的波长的激光，第一光吸收层123a的厚度可以大于第二光吸收层123b的厚度。第一光吸收层123a的厚度可以为1nm至10nm，第二光吸收层123b的厚度可以为0.5nm至2.0nm。
第一光吸收层123a和第二光吸收层123b的厚度比可以为2:1至6:1。若厚度比小于2:1，则第一光吸收层123a变薄，因此难以充分吸收激光，若厚度比大于6:1，则第二光吸收层123b变得过薄，因此光吸收层的整个铝组成降低。
光吸收层123的整个厚度可以大于100nm且小于400nm。若所述厚度小于100nm，则第一光吸收层123a的厚度变薄，因此难以充分吸收246nm激光，若所述厚度大于400nm，则铝组成整体上降低，导致结晶度下降。
根据实施例，通过形成具有超晶格结构的光吸收层123来能够提高结晶度。借助上述构成，光吸收层123可以用作缓解生长基板121与半导体结构120之间的晶格不匹配的缓冲层。
参照图8，除去生长基板121的步骤可以通过在生长基板121侧照射激光L1以分离生长基板121来实现。激光L1可以具有能够吸收第一光吸收层123a的波长带。作为一例，激光可以为具有248nm波长带的KrF激光。
生长基板121、第二光吸收层123b具有大能带隙，因此不吸收激光L1。然而，铝组成低的第一光吸收层123a可以吸收激光L1来进行分解。因此，其可以与生长基板121一同分离。
之后，可以通过调平去除残留在第一导电型半导体层124a上的光吸收层123-2。
参照图9，在第二导电型半导体层127上形成第二导电层150之后，可以形成贯通到半导体结构120的第一导电型半导体层124的一部分的多个凹槽128。之后，可以将绝缘层130形成在凹槽128的侧面和第二导电型半导体层127上。然后，可在通过凹槽128所露出的第一导电型半导体层124b上形成第一电极142。
参照图10，第一导电层165可以形成在绝缘层130的下部。第一导电层165可以借助绝缘层130与第二导电层150电绝缘。
之后，可以在第一导电层165的下部形成导电基板170，且可以在通过台面刻蚀所露出的第二导电层150上形成第二电极垫166。
图11为根据本发明的第三实施例的半导体结构的概念图，图12为示出根据本发明的第三实施例的半导体结构的铝组成的图表。
参照图11，根据实施例的半导体器件包括半导体结构120，所述半导体结构120包括第一导电型半导体层124、第二导电型半导体层127以及布置在第一导电型半导体层124与第二导电型半导体层127之间的有源层126。
第一导电型半导体层124可以包括第1-1导电型半导体层124a、第1-2导电型半导体层124c以及布置在第1-1导电型半导体层124a与第1-2导电型半导体层124c之间的中间层124b。
第1-2导电型半导体层124c可以与第1-1导电型半导体层124a相比更靠近有源层126。第1-2导电型半导体层124c的铝组成可以比第1-1导电型半导体层124a的铝组成更低。第1-2导电型半导体层124c的铝组成可以为40％至70％，第1-1导电型半导体层124a的铝组成可以为50％至80％。
第1-2导电型半导体层124c的厚度可以小于第1-1导电型半导体层124a的厚度。第1-1导电型半导体层124a的厚度可以等于或大于第1-2导电型半导体层124c的厚度的130％且等于或小于第1-2导电型半导体层124c的厚度的500％。若第1-1导电型半导体层124a的厚度小于第1-2导电型半导体层124c的厚度的130％，则布置在第1-1导电型半导体层124a上的中间层124b、第1-2导电型半导体层124c等的结晶度会降低，如第1-1导电型半导体层124a的厚度大于第1-2导电型半导体层124c的厚度的500％，则整个半导体结构的厚度变得过厚，因此，对半导体结构内部施加的应力太大，导致在半导体结构发生裂缝，或发光的波长会改变。根据上述构成，在铝组成高的第1-1导电型半导体层124a充分生长之后，才形成中间层124b，因此，整个半导体结构120的结晶度会得到提高，且可以调节用户所需的发光的波长。
中间层124b的铝组成可以低于第一导电型半导体层124的铝组成。中间层124b可以用来在LLO工艺时吸收对半导体结构120照射的激光来防止有源层126受伤。因此，根据实施例的半导体器件减少有源层的损伤，从而能够提高光输出和电特性。
中间层124b的厚度和铝组成可以在LLO工艺时为了吸收具有对半导体结构120照射的激光的波长的激光而适当调节。示例性地，中间层124b的铝组成可以为30％至60％，厚度可以为1nm至10nm。示例性地，中间层124b可以为AlGaN，但并不限于此。
中间层124b可以布置在第一导电型半导体层124与有源层126之间。并且，中间层124b可以包括具有与第一导电型半导体层124的铝组成相比更低的铝组成的第一中间层和具有与第一导电型半导体层124的铝组成相比更高的铝组成的第二中间层。多个第一中间层和第二中间层可以交替布置。
有源层126可以布置在第一导电型半导体层124与第二导电型半导体层127之间。有源层126是通过第一导电型半导体层124注入的电子(或空穴)和通过第二导电型半导体层127注入的空穴(或电子)相遇的层。
第二导电型半导体层127形成在有源层126上，可以由Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族等化合物半导体实现，第二导电型半导体层127可以掺杂有第二掺杂物。第二导电型半导体层127可以由具有Inx5Aly2Ga1-x5-y2N(0≤x5≤1，0≤y2≤1，0≤x5+y2≤1)的组成公式的半导体材料制成，或可以由选自AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInP的材料形成。若第二掺杂物为如Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等p型掺杂物，则掺杂有第二掺杂物的第二导电型半导体层127可以为p型半导体层。
第二导电型半导体层127可以包括第2-1导电型半导体层127a、第2-2导电型半导体层127b及第2-3导电型半导体层127c。第2-1导电型半导体层127a的铝组成可以低于第2-2导电型半导体层127b的铝组成。
阻隔层129可以布置在有源层126与第二导电型半导体层127之间。阻隔层129可以阻断从第一导电型半导体层124供给的第一载体(例如：电子)泄漏到第二导电型半导体层127的流动。
参照图12，第一导电型半导体层124、有源层126、第二导电型半导体层127及阻隔层129都可以包括铝。因此，第一导电型半导体层124、有源层126、第二导电型半导体层127及阻隔层129可以具有AlGaN组成。
阻隔层129的铝组成可以为50％至100％。若阻隔层129的铝组成小于50％，则用于阻断电子的能量屏障的高度会不够，且存在从有源层126发出的光被吸收在阻隔层129的问题。
阻隔层129可以包括第1-1区间129a和第1-2区间129c。阻隔层129可以包括第二掺杂物。第二掺杂物可以包括如Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等p型掺杂物。在包括第二掺杂物的情况下，阻隔层129可以包括如第二导电型半导体层等掺杂物。但本发明不限于此，阻隔层129可以具有与第二导电型半导体层127相同的极性，且可以包括与第二导电型半导体层不同的第二掺杂物。借助第1-1区间129a和第1-2区间129c而第二载体(例如：空穴)的注入效率增加，且电阻降低，因此工作电压(Vf)可以得到改善。但本发明不限于此，阻隔层129可以不包括掺杂物。第1-1区间129a的铝组成可以越靠近第二导电型半导体层127越高。在第1-1区间129a中铝组成最高的区域的铝组成可以为80％至100％。即，第1-1区间129a可以为AlGaN，或可以为AlN。或者，第1-1区间129a可以为交替布置AlGaN和AlN而成的超晶格层。
第1-1区间129a的厚度可以为约0.1nm至4nm。在第1-1区间129a的厚度小于0.1nm时，或/和在第1-1区间129a中铝组成最高的区域的铝组成小于80％时，有可能存在无法有效地阻断第一载体(例如：电子)的移动的问题。并且，若第1-1区间129a的厚度大于4nm，则向有源层注入第二载体(例如：空穴)的效率会降低。
第1-2区间129c可以与第1-1区间129a一同起有效地阻断第一载体(例如：电子)的移动的作用。为了提高第二载体(例如：空穴)的注入效率，第1-2区间129c可以包括第二掺杂物。第二掺杂物可以包括如Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等p型掺杂物。第1-2区间129c的厚度可以为15nm至30nm。若所述厚度小于15nm，有可能存在无法有效地阻断第一载体(例如：电子)的移动的问题。并且，若所述厚度大于30nm，则向有源层注入第二载体(例如：空穴)的效率会降低。
在第1-1区间129a与第1-2区间129c之间可以布置未掺杂Mg的未掺杂区间129b。未掺杂区间129b可以用来防止第二导电型半导体层127所包括的掺杂物从第二导电型半导体层127扩散到有源层126。未掺杂区间129b的厚度可以为10nm至15nm。若所述厚度小于10nm，则会难以防止掺杂物扩散到有源层126，若所述厚度大于15nm，则第二载体(例如：空穴)的注入效率会下降。
第二导电型半导体层127可以包括第2-1导电型半导体127a、第2-2导电型半导体127b及第2-3导电型半导体层127c。
第2-2导电型半导体层127b的厚度可以大于10nm且小于50nm。示例性地，第2-2导电型半导体层127b的厚度可以为25nm。若第2-2导电型半导体层127b的厚度小于10nm，则沿水平方向的电阻增加，电流注入效率会降低。并且，若第2-2导电型半导体层127b的厚度大于50nm，则沿垂直方向的电阻增加，电流注入效率会降低。
第2-2导电型半导体层127b的铝组成可以高于阱层126a的铝组成。为了产生紫外线光，阱层126a的铝组成可以为约30％至70％。若第2-2导电型半导体层127b的铝组成低于阱层126a的铝组成，则第2-2导电型半导体层127b吸受光，因此光提取效率会降低，但本发明不限于此。示例性地，在第2-2导电型半导体层127b的一部分区间的铝组成可以低于阱层126a的铝组成。
第2-2导电型半导体层127b的铝组成可以大于40％且小于80％。若第2-2导电型半导体层127b的铝组成小于40％，则存在吸受光的问题。若第2-2导电型半导体层127b的铝组成大于80％，则存在电流注入效率下降的问题。示例性地，若阱层126a的铝组成为30％，则第2-2导电型半导体层127b的铝组成可以为40％。
第2-1导电型半导体层127a的铝组成可以低于阱层126a的铝组成。若第2-1导电型半导体层127a的铝组成高于阱层126a的铝组成，则与第二电极之间的电阻变高，无法实现充分的欧姆接触，电流注入效率降低。
第2-1导电型半导体层127a的铝组成可以大于1％且小于50％。若第2-1导电型半导体层127a的铝组成大于50％，则与第二电极之间无法实现充分的欧姆接触，若第2-1导电型半导体层127a的铝组成小于1％，则其似乎接近GaN组成，因此，存在难以吸受光的问题。
第2-1导电型半导体层127a的厚度可以为1nm至30nm或1nm至10nm。如上所述，第2-1导电型半导体层127a为了欧姆而具有低铝组成，因此可以吸收紫外线光。因此，从光输出的角度来看有利的是，将第2-1导电型半导体层127a的厚度控制为尽可能小。
但是，若第2-1导电型半导体层127a的厚度控制为等于或小于1nm，则铝组成急剧发生变化，因此结晶度会降低。并且，由于第2-1导电型半导体层127a的厚度过小，因此第2-1导电型半导体层127a的沿水平方向的电阻会增加，且半导体器件的电特性会降低。并且，若第2-1导电型半导体层127a的厚度大于30nm，则第2-1导电型半导体层127a所吸收的光亮变得过大，因此光输出效率会减少。
第2-1导电型半导体层127a的厚度可以小于第2-2导电型半导体层127b的厚度。第2-2导电型半导体层127b和第2-1导电型半导体层127a的厚度比可以为1.5:1至20:1。若厚度比小于1.5:1，则第2-2导电型半导体层127b的厚度变得过小，因此电流注入效率会减少。并且，若所述厚度比大于20:1，则第2-1导电型半导体层127a的厚度变得过小，从而结晶度会降低，半导体器件的电特性会下降。
第2-2导电型半导体层127b的铝组成可以越远离有源层126越小。并且，第2-1导电型半导体层127a的铝组成可以越远离有源层126越小。
其中，第2-1导电型半导体层127a的铝减少幅度可以大于第2-2导电型半导体层127b的铝减少幅度。即，第2-1导电型半导体层127a的Al组成比对于厚度方向的变化率可以大于第2-2导电型半导体层127b的Al组成比对于厚度方向的变化率。
第2-2导电型半导体层127b的厚度大于第2-1导电型半导体层127a的厚度，与此相反，其铝组成应高于阱层126a的铝组成，因此减少幅度会相对缓慢。然而，第2-1导电型半导体层127a的厚度小，且铝组成的变化幅度大，因此铝组成的减少幅度会相对大。第2-1导电型半导体层127a的厚度小，且铝组成的变化幅度大，因此，可以相对缓慢地进行生长并改变铝的组成。
第2-3导电型半导体层127c可以具有均匀的铝组成。第2-3导电型半导体层127c的厚度可以为20nm至60nm。第2-3导电型半导体层127c的铝组成可以为40％至70％。在第2-3导电型半导体层127c的铝组成等于或大于40％时，第2-1导电型半导体层127a、第2-2导电型半导体层127b的结晶度会不降低，在第2-3导电型半导体层127c的铝组成小于70％时，所述第2-1导电型半导体层127a、第2-2导电型半导体层127b的铝组成急剧变化，可以防止结晶度降低的问题，因此能够提高半导体器件的电特性。
如上所述，第2-1导电型半导体层127a的厚度可以为1nm至10nm，第2-2导电型半导体层127b的厚度可以为10nm至50nm，第2-3导电型半导体层127c的厚度可以为20nm至60nm。因此，第2-1导电型半导体层127a的厚度和第二导电型半导体层127的整个厚度的比例可以为1:3至1:120。若所述比例大于1:3，则第2-1导电型半导体层127a可以确保半导体器件的电特性(例如，工作电压)，若所述比例小于1:120，则可以确保半导体器件的光学特性(例如，光输出)。但本发明不限于此，第2-1导电型半导体层127a的厚度和第二导电型半导体层127的整个厚度的比例可以为1:3至1:50或1:3至1:70。
图13为示出根据本发明的第三实施例的半导体结构的铝强度变化的二次离子质谱(Secondary ion mass spectrometry，SIM)图表，图14为图13的部分放大图。
参照图13和图14，随着从第一导电型半导体层124越靠近第二导电型半导体层127，半导体结构的铝离子强度会发生变化。
二次离子质谱(SIMS)数据可以为通过飞行时间二次离子质谱(Time-of-FlightSecondary Ion Mass Spectrometry，TOF-SIMS)分析的数据。
二次离子质谱(SIMS)数据可以通过对用一次离子照射靶表面来发出的二次离子的数量进行计数来分析。其中，一次离子可以选自O2 +、Cs+、Bi+等，加速电压可以在20至30keV范围内调节，照射电流可以在0.1pA至5.0pA范围内调节，照射面积可以为20nm×20nm。
至于二次离子质谱(SIMS)数据，可以在从第二导电型半导体层的表面向第一导电型半导体层方向逐渐蚀刻的同时收集二次离子质谱。在此，二次离子可以为铝离子。其中，铝离子强度的光谱由线性刻度表示，但不限于此，也可以由对数刻度表示。
半导体结构可以具有在第一导电型半导体层124中铝离子强度最低的第一地点P1、在阻隔层中铝离子强度最高的第二地点P2及在第二导电型半导体层127中铝离子强度最低的第三地点P3。但本发明并不限于此，铝的离子强度最高的地点和最低的地点可以是在半导体结构中的其它位置，而不是上述位置。
第一地点P1可以位于布置在第一导电型半导体层中的中间层124b内，且可以位于与第一电极142接触的区域。第二地点P2可以位于阻隔层129的第1-1区间129a中。并且，第三地点P3可以位于第二导电型半导体层与第二电极(P-欧姆电极)直接接触的接触层(第2-1导电型半导体层)中。
在通过SIMS测定第一地点P1、第二地点P2及第三地点P3时，在具有一定厚度以上的半导体层可以包括噪声。例如，第一地点P1可被定义为具有与在第一导电型半导体层中铝离子强度最低的层相同的强度的层。其中，第一地点P1的噪声的高点和低点之间差异可以在2％以内。
第一地点P1与第二地点P2的第一铝强度差D1和第一地点P1与第三地点P3的第二铝强度差D2的比率D1:D2可以为1:0.2至1:2。
若所述强度差为1:0.2以上，则能够充分确保第二铝强度差D2，因此可以改善第二导电型半导体层与第二电极之间的接触电阻。
若所述强度差为1:2以下，则防止第二铝强度差D2相对提高，从而能够调整对于第2-1导电型半导体层127a的厚度的铝强度变化率，以免变得过大。因此，能够改善半导体结构的结晶度，并改善对于在有源层126发出的光的第2-1导电型半导体层127a的透光率，从而能够提高半导体器件的光学特性。
与此相反，当为了第二导电型半导体层与电极的欧姆接触而插入GaN层(表面层)时，由于与电极接触的GaN层不包括铝，因此第二铝强度差D2会急剧增加。因此，第一铝强度差D1和第二铝强度差D2的比率D1:D2无法超出1:0.2至1:2的范围。
半导体结构的第一厚度W1和第二厚度W2的比率W1:W2可以为1:0.2至1:1。第一厚度W1可以为位于第二导电型半导体层127中的第四地点P1和第二地点P2之间的半导体结构的厚度，第二厚度W2可以为位于第二导电型半导体层127中的第四地点P1和第三地点P3之间的半导体结构的厚度。
若第一厚度W1和第二厚度W2的比率W1:W2等于或大于1:0.2，则通过确保第二厚度W2以能够改善结晶度。
并且，若所述厚度比等于或小于1:1，则第二厚度W2可以相对减少。因此，可以通过解决在有源层126发出的光被吸收在第二厚度W2中的问题来改善光提取效率。
参照图15，半导体结构可以顺次层叠第一导电型半导体层124、有源层126、阻隔层129及第二导电型半导体层127而成。第二电极可以与第二导电型半导体层127的表面127a直接接触，从而能够形成欧姆接触。
图16为图1的第二导电型半导体层的概念图，图17为对根据本发明的第三实施例的第二导电型半导体层的表面进行测定的AFM数据，图18为对GaN薄膜的表面进行测定的AFM数据，图19为对高速生长的第二导电型半导体层的表面进行测定的AFM数据。
参照图16，根据实施例的第二导电型半导体层127可以包括第2-1导电型半导体层127a、第2-2导电型半导体层127b及第2-3导电型半导体层127c。第2-1导电型半导体层127a可以为与第二电极相接触的接触层。每层的特点可以直接应用上述内容。
第2-1导电型半导体层127a的表面可以包括多个簇(Cluster)C1，簇C1可以为在表面突出的突起。示例性地，簇C1可以为以平均表面高度为基准突出约10nm或20nm以上的突起。簇C1可以由于铝(Al)和镓(Ga)的晶格失配形成。
根据实施例的第2-1导电型半导体层127a包括铝，根据厚度的铝变化率较大，厚度与其它层相比较薄，因此，可以在表面形成簇C1的形式，而不在表面上形成单层。簇C1可以包括Al、Ga、N、Mg等。然而，本发明并不限于此。
参照图17，在第二导电型半导体层127的表面上可以确定相对较亮的点状簇C1。根据实施例，第2-1导电型半导体层127a的铝组成为1％至10％，因此，能够具有簇C1的形式，从而接合面积可以增加。因此，可以提高电特性。
在平均每100μm2的第二导电型半导体层127的表面上可观察到100个至800个簇C1。其中，平均值可以为在约10个不同地点测定的平均值。对图17的E1地点进行了测定，结果，在每个长度和宽度为2m的单位面积观察到12个簇C1。仅对在表面突出25nm以上的簇C1进行测定。通过调整AFM图像中的对比度，可以以仅输出在表面突出25nm以上的簇的方式进行调整。
基于测定结果将单位转换的簇C1的密度可以为1×10-8/cm2至8×10-6/cm2。若簇C1的密度等于或大于1×10-8/cm2，则接触面积相对增加，从而与第二电极之间的接触电阻会降低。
并且，若簇C1的密度等于或小于8×10-6/cm2，则可以解决由于包括在一部分簇的Ga而在有源层126发出的光被吸收的问题。因此，可以改善光输出。
根据实施例，由于簇C1的密度满足1×10-8/cm2至8×10-6/cm2，因此，可以防止光输出下降，并降低与第二电极之间的接触电阻。
参照图18，可知在GaN薄膜的表面上无法观察到簇。这是因为随着簇的密度变高，形成一个层。因此，可知若在第二导电型半导体层与第二电极之间形成GaN薄膜，则簇不形成在接触面上。因此，当包括铝的基于GaN的半导体材料，例如，AlGaN材料布置在半导体结构的表面上时，簇C1可以形成在半导体结构的表面上。
参照图19，可以看出，即使第二导电类型半导体层快速生长，也簇不能很好地生长。因此，可知即使将在第二导电型半导体层的表面上的铝组成控制为1％至10％，也在生长速度快的情况下，不形成簇C1。示例性地，图19为在使P-AlGaN以0.06nm/s的速度生长之后对表面进行测定的照片。
即，可以确定，为了在第二导电型半导体层127形成多个簇C1，接触层中的铝组成应为1％至10％，且接触层的生长速度需要足够慢。
在实施例中，第2-1导电型半导体层的生长速度可以低于第2-2导电型半导体层和第2-3导电型半导体层的生长速度。示例性地，第2-2导电型半导体层的生长速度和第2-1导电型半导体层的生长速度的比率可以为1:0.2至1:0.8。若生长速度的比率小于1:0.2，则第2-1导电型半导体层的生长速度变得过慢，因此，Ga在AlGaN生长的高温下被蚀刻，使得具有高Al组成的AlGaN生长，从而使欧姆特性劣化。若所述生长速度的比率大于1:0.8，则第2-1导电型半导体层的生长速度变得过快，导致结晶度下降。图20为根据本发明的第三实施例的半导体器件的概念图，图21a为图20的平面图，图21b为图20的A部分的放大图，图22为例示第二导电型半导体层与第二电极之间的界面的平面图。
参照图20，上述的半导体结构120的构成可以直接应用于半导体结构120。多个凹槽128贯通第二导电型半导体层127和有源层126并布置到第一导电型半导体层124的一部分区域。
半导体器件可以包括布置在边缘处的侧面反射部Z1。侧面反射部Z1可以通过将第二导电层150、第一导电层165及基板170沿厚度方向(Y轴方向)突出来形成。参照图21a，侧面反射部Z1可以沿着半导体器件的边缘布置，并以包围半导体结构的方式布置。
侧面反射部Z1的第二导电层150可以比有源层126更突出并向上反射在有源层124发出的光L2。因此，没有形成额外的反射层也能够向上反射在最外周由于TM模式在水平方向(X轴方向)上发射的光。
侧面反射部Z1的倾斜角度可以大于90度且小于145度，倾斜角度可以为第二导电层150与水平面(XZ平面)形成的角度。若所述角度小于90度或大于145度，则向上反射向侧面移动的光的效率会降低。
参照图21b，第二电极246可以直接接触到第2-1导电型半导体层127a。如上所述，簇布置在第2-1导电型半导体层127a的表面上，从而能够提高与第二电极246之间的接触面积。
第二电极246可以沉积在第2-1导电型半导体层127a上。若第二电极246为如ITO等金属氧化物，则第2-1导电型半导体层127a可以与氧接触。因此，布置在第2-1导电型半导体层127a的表面上的铝与氧产生反应，从而能够形成氧化铝。除此之外，还可形成如NO等氮化物或Ga2O3的氧化物等。
参照图22，在第二电极246和第二导电型半导体层127a的界面可以观察到铝C2。界面可以使用透射电子显微镜(Transmission electron microscope，TEM)等来进行观察。
图23为根据本发明的一实施例的半导体器件封装的概念图，图24为根据本发明的一实施例的半导体器件封装的平面图，图25为图24的变形例。
参照图23，半导体器件封装可以包括形成有槽3(开口部分)的主体2、设置在主体2上的半导体器件1以及布置在主体2上并与半导体器件1电连接的一对框架5a、5b。半导体器件1可以包括所有上述构成。
主体2可以包括反射紫外光的材料或涂层。主体2可以通过层叠多个层2a、2b、2c、2d和2e来形成。多个层2a、2b、2c、2d和2e可以是相同的材料，或者可以包括不同的材料。示例性地，多个层2a、2b、2c、2d和2e可以包括铝材料。
槽3形成为越远离半导体器件越宽，并且可以在倾斜面上形成有台阶3a。
透光层4可以覆盖槽3。透光层4可以由玻璃制成，但不限于此。透光层4只要是能够有效透射紫外线光的材料即可，没有特别限定。槽3的内部可以是空的空间。
参照图24，半导体器件10可以布置在第一引线框5a上，且通过引线与第二引线框5b连接。其中，第二引线框5b可以布置成包围第一引线框的侧面。
参照图25，半导体器件封装可以布置有多个半导体器件10a、10b、10c、10d。其中，引线框可以包括第一引线框5a、第二引线框5b、第三引线框5c、第四引线框5d及第五引线框5e。
第一半导体器件10a可以布置在第一引线框5a上，且通过引线与第二引线框5b连接。第二半导体器件10b可以布置在第二引线框5b上，且通过引线与第三引线框5c连接。第三半导体器件10c可以布置在第三引线框5c上，且通过引线与第四引线框5d连接。第四半导体器件10d可以布置在第四引线框5d上，且通过引线与第五引线框5e连接。
半导体器件可以应用于各种类型的光源装置。示例性地，光源装置可以是包括灭菌装置、固化装置、照明装置和显示装置以及车辆用灯的概念。即，半导体器件可以以布置在外壳的方式应用于提供光线的各种电子设备。
灭菌装置可以包括根据实施例的半导体装置，以灭菌所需区域。灭菌装置可以应用于诸如净水器、空调、冰箱等家用电器，但不限于此。即，灭菌装置都可应用于需要灭菌的各种产品(例如：医疗器械)。
示例性地，净水器可以配备有根据实施例的灭菌装置，以便对循环水进行灭菌。灭菌装置可以布置在循环水的喷嘴或排出口并照射紫外线。其中，灭菌装置可以包括防水结构。
固化装置可以包括根据实施例的半导体器件，以固化各种液体。液体可以是包含在用紫外线照射时固化的各种材料的最广泛的概念。示例性地，固化装置可以固化各种类型的树脂。或者，固化装置可以用于固化化妆品，例如修指甲。
照明装置可以包括具有基板和本实施例的半导体器件的光源模块、用于散发光源模块的热量的散热单元以及用于处理或转换从外部提供的电信号来提供给光源模块的供电单元。并且，照明装置可以包括灯、头灯或路灯等。
显示装置可以包括底盖、反射板、发光模块、导光板、光学片、显示面板、图像信号输出电路和滤色器。底盖、反射板、发光模块、导光板及光学片可以构成背光单元。
反射板可以布置在底盖上，且发光模块可以发光。导光板可以布置在反射板的前方并向前引导从发光模块发射的光，光学片可以包括棱镜片等并布置在导光板的前方。显示面板可以布置在光学片的前方，图像信号输出电路将图像信号提供给显示面板，并且滤色器可以布置在显示面板的前方。
当半导体器件用作显示装置的背光单元时，半导体器件可以用作边缘式背光单元，或可以用作直下式背光单元。
除了上述发光二极管之外，半导体器件可以为激光二极管。
与发光元件相同地，激光二极管可以包括上述结构的第一导电型半导体层、有源层及第二导电型半导体层。而且，激光二极管使用在接合p型第一导电型半导体和n型第二导电型半导体之后供给电流时发光的电致发光现象，但是发光方向和相位存在差异。即，激光二极管可以通过使用称为受激发射的现象和相长干涉现象来以相同相位和相同方向发射具有一个特定波长(单色光束)的光，且借助这些特性而可以用于光通信、医疗设备和半导体工艺设备。
作为受光元件，可以例示作为检测光并将光的强度转换为电信号的一种换能器的光检测器。光检测器的例子包括光电池(硅、硒)、光电元件(硫化镉、硒化镉)、光电二极管(例如，在可见盲光谱区域或真实盲区光谱区域中具有峰值波长的PD)、光电晶体管、光电倍增管、光电管(真空、充气)、红外(Infra-Red，IR)探测器等，但实施例不限于此。
并且，通常，如光检测器等半导体器件可以使用具有优异的光转换效率的直接带隙半导体来制造。或者，光检测器具有多种结构，最通用的结构包括使用p-n结的钉扎式光检测器，使用肖特基结的肖特基光检测器和金属半导体金属(MSM)式检测器等。
与发光元件相同地，光电二极管可以包括具有上述结构的第一导电型半导体层、有源层及第二导电型半导体层，并且由p-n结或pin结构构成。光电二极管通过施加反向偏压或零偏压来动作，当光入射到光电二极管上时，产生电子和空穴并流过电流。此时，电流的大小可以与入射到光电二极管上的光的强度似乎成比例。
光电池或太阳能电池是一种光电二极管，其可以将光转换成电流。与发光元件相同地，太阳能电池可以包括具有上述结构的第一导电型半导体层、有源层及第二导电类型半导体层。
并且，它可以通过使用p-n结的通用二极管的整流特性用作电子电路的整流器，或可以通过应用于超高波电路来应用于振荡电路等。
并且，上述半导体器件并不限于半导体，根据情况，还可包括金属材料。例如，如受光元件等半导体器件通过使用选自Ag、Al、Au、In、Ga、N、Zn、Se、P或As中的任一种来实现，或通过使用p型或n型掺杂物掺杂的半导体材料或本征半导体材料来实现。
虽然已经参考本发明的多个说明性实施例而描述了实施例，但是应当明白，在本发明的精神和原理范围内，本领域的技术人员可以设计多种其他修改和实施例。更具体地，在本发明、附图和所附的权利要求的范围内，可以对主组合布置的组成部分和/或布置进行各种改变和修改。除了对组成部分和/或布置进行改变和修改之外，替代使用也对于本领域的技术人员也是显而易见的。

Claims (18)

1.一种半导体器件，包括：
发光结构，包括：
具有铝的第一导电型半导体层；
具有铝的第二导电型半导体层；
具有铝的有源层，所述有源层布置在所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间；
其中，当将一次离子轰击到所述发光结构上以从第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层溅射出Al二次离子时，产生分别针对第一导电型半导体层、有源层以及第二导电型半导体层的相应强度的Al二次离子，以获得飞行时间二次离子质谱TOF-SIMS数据，所述TOF-SIMS数据包括沿着所述半导体器件的厚度方向的二次离子强度，所述厚度方向是从所述第二导电型半导体层朝向第一导电型半导体层；
其中，沿着所述厚度方向，所述半导体器件的二次离子强度包括所述半导体器件中的最小强度(P3)、所述半导体器件中的最大强度(P2)、第一峰值强度以及第二强度(P1)，所述第二强度(P1)是所述第一导电型半导体层中的最小强度；
其中，沿着所述厚度方向，所述第二导电型半导体层包括所述最小强度(P3)和所述最大强度(P2)之间的第二区域，所述有源层包括所述最大强度(P2)和所述第一峰值强度之间的第三区域，所述第一导电型半导体层包括所述第一峰值强度和所述第二强度(P1)之间的第一区域；
还包括阻隔层，所述阻隔层布置在所述有源层和所述第二导电型半导体层之间，其中所述最大强度(P2)位于所述阻隔层中；
其中第一强度差(D1)由所述最大强度(P2)与所述第二强度(P1)之间的差限定，第二强度差(D2)由所述第二强度(P1)与所述最小强度(P3)之间的差限定，所述第一强度差(D1)与所述第二强度差(D2)之间的比率是在1:0.2至1:2的范围；
其中，所述第一峰值强度是所述第三区域和所述第一区域中强度值最大的峰值强度。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，与第二强度(P1)相等的第一中间强度(P1)位于所述最小强度(P3)与所述最大强度(P2)之间，在所述最大强度(P2)与所述第一中间强度(P1)之间限定第一厚度(W1)，在所述第一中间强度(P1)与所述最小强度(P3)之间限定第二厚度(W2)，所述第一厚度(W1)与所述第二厚度(W2)之间的比率大于或等于1:0.2至1:1。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述阻隔层包括沿着厚度方向位于所述有源层一侧的第一区间(129a)以及与所述有源层间隔开并位于所述第二导电型半导体层一侧的第二区间(129c)，所述最大强度(P2)位于所述第一区间(129a)中。
4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述第一区间(129a)具有沿着从所述有源层朝向所述第二导电型半导体层的方向增大的二次离子强度。
5.根据权利要求1或2所述的半导体器件，其中，所述第一导电型半导体层包括第1-1导电型半导体层、第1-2导电型半导体层以及布置在第1-1导电型半导体层与第1-2导电型半导体层之间的中间层；
其中位于所述第一峰值强度与所述第二强度(P1)之间的所述第一区域是所述中间层。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述中间层的铝组成比所述第1-1导电型半导体层和所述第1-2导电型半导体层的铝组成低。
7.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述有源层包括多个阻挡层和多个阱层，所述中间层的铝组成高于所述多个阱层的铝组成。
8.根据权利要求6所述的半导体器件，其中，所述有源层包括多个阻挡层和多个阱层，所述中间层的铝组成高于所述多个阱层的铝组成。
9.根据权利要求1或2所述的半导体器件，还包括多个凹槽，所述多个凹槽穿过所述第二导电型半导体层和所述有源层均匀布置在所述第一导电型半导体层的一些区域中。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，还包括第一导电层，所述第一导电层包括连接电极，所述连接电极布置在所述多个凹槽中并与所述第一导电型半导体层电连接。
11.根据权利要求10所述的半导体器件，还包括：
第一电极，布置在所述第一导电型半导体层与所述连接电极之间；以及
第二电极，与所述第二导电型半导体层电连接。
12.根据权利要求11所述的半导体器件，其中：
所述第二导电型半导体层包括表面层，所述表面层与所述第二电极接触；以及
所述表面层具有范围是从1％至20％的铝组成。
13.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括第三导电型半导体层，所述第三导电型半导体层布置在所述第二导电型半导体层上；
所述第三导电型半导体层的铝组成低于所述有源层的多个阱层的铝组成；
所述第一导电型半导体层和所述第三导电型半导体层包括n型掺杂物；以及
所述第二导电型半导体层包括p型掺杂物。
14.根据权利要求13所述的半导体器件，其中，所述第三导电型半导体层的铝组成大于1％并且小于60％。
15.根据权利要求14所述的半导体器件，其中，所述第三导电型半导体层的厚度小于10nm。
16.根据权利要求13所述的半导体器件，其中，所述第三导电型半导体层的厚度小于第二导电型半导体层的厚度。
17.根据权利要求14所述的半导体器件，其中，所述第三导电型半导体层的厚度小于第二导电型半导体层的厚度。
18.一种半导体器件封装，包括：
本体；以及
根据权利要求1至17中任一项所述的半导体器件，所述半导体器件布置在所述本体中。
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