TWI425664B - 半導體發光元件及半導體發光元件之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於半導體發光元件及半導體發光元件之製造方法。特別是關於在光取出面被形成凹凸部之半導體發光元件及半導體發光元件之製造方法。
本發明根據2008年10月20日於日本提出申請之特願2008-269788號專利申請案來主張優先權，於此處援用其內容。
近年來，作為短波長光發光元件用之半導體材料有氮化物系半導體之GaN系化合物半導體材料受到矚目。GaN系化合物半導體，以藍寶石單晶為首，以種種氧化物或III-V族化合物為基板，在此基板上藉由有機金屬氣相化學反應法(MOCVD)或分子線取向附生(epitaxy)法(MBE法)等來形成。
GaN系化合物半導體材料的特性可以舉出其往橫方向的電流擴散很小。因此，只有電極正下方被注入電流，在發光層發光之光被電極遮住而無法取出至外部。因此，在這樣的發光元件，通常使用透光性正極，通過透光性正極而取出光。
從前的透光性正極，係組合鎳或鈷等之氧化物，與作為接觸金屬之金等而成的層構造。此外，近年來藉由使用ITO等導電性更高的氧化物，使接觸金屬的膜厚盡量薄而提高透光性之層構造作為正極來採用，可以達成有效率地把來自發光層的光取出至外部的構成。
作為這樣使發光元件的輸出提高之指標，使用外部量子效率。此外部量子效率高的話，就可以說是輸出高的發光元件。
外部量子效率，係將內部量子效率乘以光取出效率者。
所謂內部量子效率，係注入元件的電流能量之中，被變換為光的比率。另一方面，光取出效率，係在半導體結晶內部產生的光之中，可以被取出至外部的比率。
如前所述之發光元件的內部量子效率，一般而言隨著結晶狀態的改善或構造的檢討提高到了70～80%程度，對於注入電流量而言可得充分的效果。
然而，不僅GaN系化合物半導體，於發光二極體(LED)，一般對注入電流之光取出效率平均很低，對注入電流之內部發光很難充分取出至外部。
光取出效率很低，是因為GaN系化合物半導體之發光層的折射率約2.5與空氣之折射率1相比相當地高，臨界角約25°相對較小，所以在結晶內反覆反射/吸收，而使光無法取出至外部。
為了提高發光元件的光取出效率，藉由使光取出面粗面化，在光取出面上設種種角度，以提高光取出效率者被提出來。
例如，在專利文獻1，揭示藉由蝕刻等使氮化鎵系化合物半導體之最上層表面成為非鏡面之氮化鎵系化合物半導體發光元件。
此外，在專利文獻2，揭示在ITO的表面被形成凹凸之氮化物半導體發光元件。
但是，於專利文獻1或2所記載之發光元件，若藉由蝕刻前述半導體之最上層的表面(光取出面)等而粗面化的話，會有由於蝕刻損傷而導致驅動電壓極端變大的問題。
於專利文獻3，揭示著將p型GaN層之表面以蝕刻加工為凹凸，進而於凹凸面之全面，以高濃度添加鎂等金屬之發光元件。
在專利文獻3，例如使用公知之光蝕刻法等把圖案加工為條紋狀等之光阻劑層作為遮罩，而藉由蝕刻前述p型GaN層，使該表面成為凹凸面構成的粗面後，於該凹凸面層積鎂層，進而將鎂層退火使鎂擴散，而在前述p型GaN層之表面側添加鎂。
但是，揭示於專利文獻3的發光元件，因為在前述p型GaN層的表面全面添加鎂，所以於前述p型GaN層上之透明電極透過焊墊(bonding pad)施加電壓的場合，會有在透明電極全面電流不會擴散，而會往焊墊正下方的半導體層集中電流，使得發光元件的發光效率不能提升的情形。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平6-291368號公報
[專利文獻2]日本專利特開2006-128227號公報
[專利文獻3]日本專利特開2003-347586號公報
本發明係有鑑於前述情形而發明者，目的在於提供光取出效率優異，且能夠以低的驅動電壓來動作之半導體發光元件及其製造方法。
(1)一種半導體發光元件，其特徵為具備：基板、被形成於前述基板上的n型半導體層、被層積於前述n型半導體層的發光層及被層積於前述發光層的p型半導體層所構成的層積半導體層、供提高被形成於前述層積半導體層的上面之全部或一部份的光取出性之用的凹凸部、被層積於構成前述層積半導體層的前述凹凸部之凸部上，摻雜物濃度比前述p型半導體層更高的高濃度p型半導體層，及至少被層積於前述高濃度p型半導體層上的透光性電流擴散層。
(2)如(1)之半導體發光元件，其中前述高濃度p型半導體層的厚度為50nm以下。
(3)如(1)或(2)項之半導體發光元件，其中前述層積半導體層之形成前述凹凸部之凹部，達到前述p型半導體層的內部，於前述凹部內之前述p型半導體層，被形成摻雜物濃度比前述p型半導體層更低的低濃度p型半導體區域。
(4)如(1)～(3)之任一之半導體發光元件，其中前述透光性電流擴散層被層積於前述凹凸部之全面。
(5)如(1)或(2)之半導體發光元件，其中前述層積半導體層之構成前述凹凸部之凹部，貫通前述p型半導體層、前述發光層而達到前述n型半導體層的內部，於前述凹部內之前述p型半導體層，被形成摻雜物濃度比前述p型半導體層更低的低濃度p型半導體區域。
(6)如(1)～(5)之任一之半導體發光元件，其中前述p型半導體層、前述高濃度p型半導體層及前述低濃度p型半導體區域係由氮化鎵系半導體所構成，同時這些所含之摻雜物為鎂，前述p型半導體層之摻雜濃度為1×1019
/cm3
以上而不滿1×1020
/cm3
之範圍，前述高濃度p型半導體層之摻雜濃度為1×1020
/cm3
以上，前述低濃度p型半導體區域之摻雜濃度為不滿1×1019
/cm3
。
(7)一種半導體發光元件之製造方法，具備：在基板上形成由n型半導體層、發光層、p型半導體層所構成之層積半導體層，同時藉由把摻雜物濃度比前述p型半導體層更高的高濃度p型半導體層層積於前述p型半導體層上，形成層積體的步驟，及於前述層積體的上面之全部或一部份形成凹凸部，同時至少在構成前述凹凸部的凸部上形成透光性電流擴散層之光取出部形成步驟。
(8)如(7)之半導體發光元件之製造方法，其中前述光取出部形成步驟，具有在前述高濃度p型半導體層上形成前述透光性電流擴散層的步驟，及以蝕刻貫通前述透光性電流擴散層而形成達到前述層積體的凹部之步驟。
(9)如(7)之半導體發光元件之製造方法，其中前述光取出部形成步驟，具有在前述層積體上，以蝕刻形成凹部的步驟，及在前述層積體的上面形成前述透光性電流擴散層的步驟。
(10)如(8)或(9)之半導體發光元件之製造方法，其中藉由於前述層積體形成凹部，且至少於前述p型半導體層，形成凹部，同時於前述凹部內，形成摻雜物濃度比前述p型半導體層更低的低濃度p型半導體區域。
(11)如(7)～(10)之任一之半導體發光元件之製造方法，其中以達到前述p型半導體層的內部的方式形成構成前述凹凸部之凹部。
(12)如(11)之半導體發光元件之製造方法，其中於前述層積體的上面全面層積前述透光性電流擴散層。
(13)如(7)、(8)或(10)之任一之半導體發光元件之製造方法，其中以貫通前述p型半導體層、前述發光層而達到前述n型半導體層的內部的方式形成前述凹部。
(14)如(8)～(13)之任一之半導體發光元件之製造方法，其中以乾蝕刻法形成前述凹部。
(15)如(14)之半導體發光元件之製造方法，其中以奈米壓印(nanoimprint)法、EB曝光法或雷射曝光法之任一方法形成在前述乾蝕刻法使用的蝕刻用遮罩。
根據前述構成的話，可以提供光取出效率優異，且能夠以低的驅動電壓進行動作之半導體發光元件及其製造方法。
以下，說明供實施本發明之型態。但本發明並不以下列之各個實施型態為限定，例如適當組合這些實施型態的構成要素亦可。
(第1實施形態)
<半導體發光元件>
圖1a與圖1b係顯示本發明之第1實施型態之半導體發光元件之一例之模式圖，圖1a係平面圖，圖1b係圖1a之A-A’線之剖面圖。此外，圖2係由緩衝層2至層積半導體層15之擴大剖面圖。
如圖1b所示，本發明之實施型態之半導體發光元件11，大致係由基板1、被層積於基板上的緩衝層2、被層積於緩衝層2上之n型半導體層3、被層積於n型半導體層3上的發光層4、被層積於發光層4上的p型半導體層5、被層積於p型半導體層5上之高濃度p型半導體層8、被層積於高濃度p型半導體層8上之透光性電流擴散層20、正極之焊墊7、及負極之焊墊6所構成。
n型半導體層3、發光層4、p型半導體層5依序被層積而被形成層積半導體層15。於層積半導體層15之上面15a被形成凹凸部33，構成此凹凸部33的凸部33a上依序被層積高濃度p型半導體層8及透光性電流擴散層20。此外，在層積半導體層15上被形成高濃度p型半導體層8而作為層積體16。
以下，針對本發明之實施型態之半導體發光元件11，依序說明各個構成要素。
<基板>
作為基板1之材料，可以無限制地使用藍寶石單晶(Al2
O3
；A面、C面、M面、R面)、尖晶石單晶(MgAl2
O4
)、ZnO單晶、LiAlO2
單晶、LiGaO2
單晶、MgO單晶等氧化物單晶、矽單晶、碳化矽單晶、GaAs單晶、AlN單晶、GaN單晶及ZrB2
等硼化物單晶、等週知之基板材料。其中，以藍寶石單晶及碳化矽單晶特佳。又，基板1之面方位沒有特別限定。此外，也可以是Just基板(0度之藍寶石基板)或賦予Off角之基板。
<緩衝層>
緩衝層2，係供緩和基板1與n型半導體層3之晶格常數的差異，形成結晶性高的n型半導體層3之用之層。隨著使用的基板與取向附生層的成長條件不同，亦有不需要緩衝層2的場合。
緩衝層2的厚度例如為0.01～0.5μm。藉此，可以充分得到緩和前述晶格常數的不同之效果，同時可以提高生產性。
緩衝層2，係由III族氮化物半導體所構成者，最好係由多晶之AlxGal-xN(0≦x≦1)所構成者，或由單晶之AlxGal-xN(0≦x≦1)所構成者較佳。藉此，可以緩和基板1與n型半導體層3之晶格常數的差異，形成結晶性高的n型半導體層3。
此外，緩衝層2，可以藉MOCVD法形成，亦可藉由濺鍍法形成。藉由濺鍍法形成緩衝層2的場合，緩衝層2形成時之基板1的溫度可以抑制得較低，所以即使是使用由具有在高溫下會分解掉的性質之材料所構成的基板1的場合，也不會對基板1造成損傷而可以對基板1上形成各層之膜所以較佳。
<層積半導體層>
於基板1上，中介著緩衝層2，被形成由氮化鎵系化合物半導體所構成之下底層9、及n型半導體層3、發光層4及p型半導體層5被層積而成的層積半導體層15。
作為前述氮化鎵系化合物半導體，例如可以無任何限制地使用一般式為AlX
GaY
InZ
N1-A
MA
(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦Z≦1且X+Y+Z=1。記號M為非氮(N)之其他V族元素，0≦A＜1)所表示之氮化鎵系化合物半導體。
前述氮化鎵系化合物半導體，除了鋁、鎵及銦以外可以含有其他之III族元素，可以因應必要而含有Ge、Si、Mg、Ca、Zn、Be、P、As及B等元素。進而，不限於故意添加的元素，亦可包含依存於成膜條件而必然包含的不純物、及原料、反應管材質所含之微量不純物。
前述氮化鎵系化合物半導體之成長方法沒有特別限定，可以適用MOCVD(有機金屬化學氣相成長法)、HVPE(氫化物氣相成長法)、MBE(分子線取向附生法)等、使氮化物半導體成長之已知的所有方法。作為較佳的成長方法，由膜厚控制性、量產性的觀點來看，為MOCVD法。
在MOCVD法，作為攜帶氣體，例如使用氫(H2
)、氮(N2
)；作為III族原料之鎵(Ga)源使用三甲基鎵(TMG)或三乙基鎵(TEG)；作為鋁源使用三甲基鋁(TMA)或三乙基鋁(TEA)；作為銦源使用三甲基銦(TMI)或三乙基銦(TEI)；作為V族原料之氮源使用氨(NH3
)、聯氨(N2
H4
)等。此外，作為摻雜劑，於n型作為矽原料可以使用甲矽烷(SiH4
)或乙矽烷(Si2
H6
)；作為鍺原料可以使用鍺烷(germane，GeH4
)或四甲基鍺((CH3
)4
Ge)、四乙基鍺((C2
H5
)4
Ge)等有機鍺化合物。
在MBE法，可以利用元素狀之鍺作為摻雜源。於p型作為鎂原料例如可以使用雙環戊二烯鎂(Cp2
Mg)或雙乙基環戊二烯鎂(EtCp2
Mg)。
<下底層>
下底層9被層積於緩衝層2上，最好係由AlX
Ga1-X
N層(0≦x≦1，較佳者為0≦x≦0.5，更佳者為0≦x≦0.1)所構成。下底層9之膜厚最好為0.1μm以上，更佳者為0.5μm以上，又以1μm以上最佳。藉由使膜厚成為1μm以上，可容易得到結晶性良好的AlX
Ga1-X
N層。
於下底層9，將n型不純物摻雜於1×1017
～1×1019
/cm3
之範圍內亦可，但不摻雜者(＜1×1017
/cm3
)，由維持良好的結晶性這一點來看是比較好的。作為n型不純物，雖未有特別限定，例如可以舉出矽、鍺及錫等，較佳者為矽及鍺。
使下底層9成長時之成長溫度，以800～1200℃較佳，又以調整至1000～1200℃之範圍更佳。在此溫度範圍內成長的話，可以得到結晶性良好的下底層。此外，MOCVD成長爐內的壓力以調整為15～40kpa較佳。
<n型半導體層>
如圖2所示，n型半導體層3係於下底層9上，依序被層積n接觸層3a及n包覆層3b而構成的。n接觸層3a可以兼作為下底層及/或n包覆層3b。
n接觸層3a，與下底層9同樣，最好係由AlX
Ga1-X
N層(0≦x≦1，較佳者為0≦x≦0.5，更佳者為0≦x≦0.1)所構成。
此外，n型不純物最好是被摻雜，n型不純物含有1×1017
～1×1019
/cm3
、較佳者為含有1×1018
～1×1019
/cm3
之濃度的話，由維持與負極之良好的歐姆接觸、抑制龜裂的發生、維持良好的結晶性等方面來說較佳。作為n型不純物，雖未有特別限定，例如可以舉出矽，鍺及錫等，較佳者為矽及鍺。成長溫度與下底層相同。
構成n接觸層3a之氮化鎵系化合物半導體，最好與下底層為相同組成，將這些之合計膜厚設定為1～20μm之範圍較佳，更佳者為2～15μm，又更佳者為3～12μm。n接觸層3a與下底層9之合計膜厚在此範圍的話，半導體之結晶性被維持於良好。
n接觸層3a與發光層4之間，最好設有n包覆層3b。藉由設置n包覆層3b可以掩埋n接觸層3a之最表面所生之平坦性惡化之處所。又，n型包覆層3b，可以藉由AlGaN、GaN、GaInN等來形成。此外使這些構造之異性(hetero)接合為複數次層積之超格子構造亦可。又，採GaInN的場合，當然最好是比發光層4之GaInN的能帶間隙更大較佳。
n包覆層3b的膜厚沒有特別限定，較佳者為0.005～0.5μm之範圍，更佳者為0.005～0.1μm之範圍。
此外，n包覆層3b之n型摻雜濃度，以在1×1017
～1×1020
/cm3
之範圍較佳，又以1×1018
～1×1019
/cm3
之範圍更佳。摻雜濃度在前述範圍的場合，可以維持良好的結晶性，同時可以減低半導體發光元件之動作電壓。
<發光層>
發光層4，可以由氮化鎵系化合物半導體來形成，較佳者為以Ga1-s
Ins
N(0＜s＜0.4)之氮化鎵系化合物半導體來形成。
如圖2所示，發光層4，最好是具有由前述Ga1-s
Ins
N所形成的井層4b、及比此井層4b能帶間隙能量更大的Alc
Ga1-c
N(0≦c＜0.3且b＞c)所形成之障壁層4a所構成之多重量子井(MQW)構造者較佳。
作為井層4b之膜厚，沒有特別限定，但最好是可得量子效果的程度之膜厚，亦即為臨界膜厚，例如1～10nm之範圍，更佳者為2～6nm之範圍。膜厚在前述範圍的話，可以提高發光輸出。於井層4b及障壁層4a亦可摻雜不純物。
又，發光層4的構造不限於前述MQW構造，亦可為單一量子井(SQW)構造。
於前述MQW構造，Alc
Ga1-c
N障壁層4a之成長溫度以在700℃以上較佳，在800～1100℃之溫度下成長的話結晶性變成良好，所以較佳。此外，GaInN井層4b之成長溫度以600～900℃較佳，700～900℃更佳。亦即，為了使MQW構造之結晶性變得良好，在層間使成長溫度改變者較佳。
<p型半導體層>
如圖2所示，p型半導體層5係於發光層4上，依序被層積p包覆層5a及p接觸層5b而構成的。p接觸層5b亦可兼作為p包覆層5a。
作為p型半導體層5之材料，係比發光層4之能帶間隙能量更大的組成材料，只要可以封入往發光層4之載子者即可沒有特別限定。例如最好為Ald
Ga1-d
N(0＜d≦0.4，較佳者為0.1≦d≦0.3)。作為p型半導體層5之材料使用Ald
Ga1-d
N(0＜d≦0.4，較佳者為0.1≦d≦0.3)之場合，可以有效率地封入往發光層4之載子。
p型半導體層5的膜厚，沒有特別限定，但最好為2000nm以下，更佳者為1000nm以下。
p型半導體層5之p型摻雜物(p型不純物)例如可以使用鎂。p型半導體層5之摻雜物濃度，最好在1×1019
/cm3
以上而不滿1×1020
/cm3
。摻雜物濃度在前述範圍的話，不會使結晶性降低可以得到良好的p型結晶。
<凹凸部>
如圖1a所示於層積半導體層15之上面15a被形成供提高光取出效率之凹凸部33。形成凹凸部33的凹部33b的深度，為到達p型半導體層5的內部之深度。
又，凹部33b的深度，至少為到達p型半導體層5的一部份之深度即可。
如圖1b所示，凹部33b係由開口為圓形的孔穴所構成，複數被形成於層積半導體層15的上面15a之全面。此時，凸部33a成為凹部33b以外之層積半導體層15的上面15a部分。
凹部33b的開口，不限於圓形之孔穴，例如也可以是四角形狀或多角形狀之孔穴。凸部33a的上面最好為平坦面。
<高濃度p型半導體層>
如圖1a所示，於層積半導體層15之上面15a，被層積比p型半導體層5摻雜物濃度更高的高濃度p型半導體層8。藉此，形成層積半導體層15與高濃度p型半導體層8所構成的層積體16。
高濃度p型半導體層8之p型摻雜物(p型不純物)例如可以使用鎂。高濃度p型半導體層8之摻雜物濃度，最好在1×1020
/cm3
以上。作為摻雜物濃度之上限值可以舉出1×1021
/cm3
。藉此，可以維持良好的歐姆接觸、防止龜裂產生，可維持良好的結晶性。
作為高濃度p型半導體層8的材料，最好是至少包含Ale
Ga1-e
N(0≦e<0.5，較佳者為0≦e≦0.2，更佳者為0≦e≦0.1)而成的氮化鎵系化合物。鋁組成在前述範圍的話，可以維持良好的結晶性，同時可以與p歐姆電極具有良好的歐姆接觸。又，高濃度p型半導體層8擔任p接觸層的角色。
高濃度p型半導體層8的膜厚最好在50nm以下，在30nm以下更佳，在5nm以上20nm以下之範圍更佳。
高濃度p型半導體層8容易受到蝕刻的損傷，於後述之製造步驟施以供提高光取出效率之凹凸加工的話，會受到前述損傷而增大元件驅動電流。例如，高濃度p型半導體層8的膜厚超過50nm的話，於後述之製造步驟，高濃度p型半導體層8之受到損傷的區域變大，會高電阻化所以不佳。但是，藉由使高濃度p型半導體層8的膜厚薄到50nm以下，使前述損傷減少，可以抑制前述元件驅動電流的增大。
此外，後述之電流擴散層在高濃度p型半導體層8的內部擴散數nm，所以高濃度p型半導體層8的厚度，最好在5nm以上。
高濃度p型半導體層8，可以與p歐姆電極之透光性電流擴散層20有良好的歐姆接觸，可以容易由透光性電流擴散層20對p型半導體層5注入電流。藉此，可以提高此半導體發光元件之發光效率，可以降低此半導體發光元件的驅動電壓。
<低濃度p型半導體區域40>
圖3為圖1b之B部的擴大剖面圖。如圖3所示，在藉由蝕刻形成的凹部33b內，露出p型半導體層5的側壁面33c及底面33d。接著，於p型半導體層5的側壁面33c及底面33d的附近區域，被形成比p型半導體層5摻雜物濃度更低的低濃度p型半導體區域40。
低濃度p型半導體區域40，係伴隨著凹凸部33的形成，藉由p型半導體層5被蝕刻，而由p型半導體層5分散鎂等p型摻雜物而被形成的區域。鎂等p型摻雜物濃度(不純物濃度)降低，而成為高電阻化的區域。
又，低濃度p型半導體區域40之摻雜物濃度，可以隨蝕刻條件等而控制。
<透光性電流擴散層>
如圖1a所示，於高濃度p型半導體層8上，被層積透光性電流擴散層20。
作為透光性電流擴散層20的材料，例如可以使用ITO(In2
O3
－SnO2
)、AZO(ZnO－Al2
O3
)、IZO(In2
O3
－ZnO)、GZO(ZnO－GeO2
)、ICO(In2
O3
－CeO2
)等之透明氧化物。此外。例如可以使用Au、Ni、Co、Cu、Pd、Pt、Rh、Os、Ir、Ru等金屬。此外，組合前述金屬與透明氧化物而使用亦可。例如，使透明氧化物為塊狀含有於前述金屬所構成的膜中亦可，使透明氧化物為層狀而與前述金屬所構成的膜重疊形成亦可。可以無任何限制地使用這些週知材料，含有從前公知的構造不管是任何構造者都可以無限制地使用。
作為透光性電流擴散層20的形成方法，可以使用在此技術領域廣為人知的慣用手段。此外，形成透光性電流擴散層20後，為了合金化或透明化的目的而施以熱退火亦可。
<光取出部>
本發明之實施型態之半導體發光元件11，如圖1a所示，為由光取出部35往正面方向f取出發光的面朝上(FU，Face-Up)型。
如圖3所示，光取出部35係由凹凸部33與透光性電流擴散層20所構成。來自發光層4的發光之一部分，通過光取出部35的凹凸部33而在正面方向f被取出。凹凸部33，抑制在層積半導體層15內的光的內部反射，提高往正面方向f之光取出效率，可以提高此半導體發光元件的發光效率。
<正極焊墊(bonding pad)>
正極焊墊7如圖1b所示之例，設於透光性電流擴散層20上。
作為正極之焊墊7，例如使用Au、Al、Ni及Cu等之材料的各種構造係屬週知，可以無任何限制地使用這些週知材料、構造。
正極焊墊7的厚度最好在100～3000nm之範圍內。此外，焊墊的特性上，以厚度較大者，提高焊接性，所以使正極焊墊7的厚度為300nm以上者更佳。進而，由製造成本的觀點來看最好在2000nm以下。
<負極焊墊(bonding pad)>
負極焊墊6如圖1b所示之例，以接於n型半導體層3的方式形成。
因此，形成負極焊墊6時，除去發光層4及p型半導體層5之一部分，使n型半導體層3之n接觸層露出，於此上形成負極之焊墊6。
作為負極焊墊6，各種組成及構造之負極係已知，可以無任何限制地使用這些週知的負極，可以用此技術領域廣為人知的慣用手段來設置。
又，正極之焊墊7被形成於凹凸部33之上。藉由把焊墊7與層積半導體層15之接合面做成凹凸狀，焊墊7提高黏接性，被固著於分別的層積半導體層15的上面15a。
如圖1a所示，負極焊墊6之正下方之n型半導體層3之上面也被形成其他的凹凸部。因此，焊墊6也同樣提高黏接性，被固著於n型半導體層3。
<半導體發光元件之製造方法>
其次，使用圖4a，圖4b，圖4c，圖5a，圖5b及圖5c說明本發明之實施型態之半導體發光元件之製造方法之一例。
<第1步驟>
第1步驟，係在基板1上依序層積n型半導體層3、發光層4、p型半導體層5所構成的層積半導體層15、及高濃度p型半導體層8之步驟。
首先，使用濺鍍法等特定的成膜方法，於基板1上形成緩衝層2及下底層9。其次，例如使用MOCVD法等特定的成膜方法，於下底層9上，依序結晶成長n型半導體層3、發光層4、及p型半導體層5，形成層積半導體層15。其次，如圖4a所示，於層積半導體層15上成膜高濃度p型半導體層8，形成層積體16。
又，作為n型半導體層3、發光層4、p型半導體層5及高濃度p型半導體層8之材料，使用氮化鎵系化合物。此外，p型半導體層5及高濃度p型半導體層8之p型摻雜物(p型不純物)例如可以使用鎂等。
又，高濃度p型半導體層8係以摻雜物濃度比p型半導體層5更高的方式形成。p型半導體層5之摻雜物濃度，最好在1×1019
/cm3
以上而不滿1×1020
/cm3
，高濃度p型半導體層8之摻雜物濃度，最好在1×1020
/cm3
以上。
<第2步驟：光取出部形成步驟>
光取出部形成步驟，係於層積半導體層15的上面15a的全部或一部份形成凹凸部33，同時至少在構成凹凸部33的凸部33a上形成透光性電流擴散層20之步驟。
在本實施型態，形成透光性電流擴散層20後，至少藉由蝕刻除去p型半導體層5之一部分形成凹部33b，使層積半導體層15之上面15a之全部為凹凸部33。
首先，如圖4b所示，於高濃度p型半導體層8形成透光性電流擴散層20。
其次，如圖4c所示，貫通透光性電流擴散層20、高濃度p型半導體層8、p型半導體層5及發光層4，藉由蝕刻形成使n型半導體層3露出之缺口部31。
其次，如圖5a所示，蝕刻層積半導體層15的上面15a，形成達到p型半導體層5的內部的深度之凹部33b，形成由凹部33b與凸部33a所構成的凹凸部33。又，於缺口部31的n型半導體層3的上面，也被形成凹凸部33。
又，此時，形成保護未蝕刻部分(凸部33a的上面部分)的蝕刻用遮罩後，藉由乾蝕刻，形成凹部33b。
作為前述蝕刻用遮罩，沒有特別限定，可以使用光阻或SiO2
等。前述蝕刻用遮罩之開口部的形狀可以為圓形、橢圓形、多角形、條紋狀等，可配合半導體發光元件的大小、形狀、發光波長等而選擇。
作為前述蝕刻用遮罩之形成方法，最好使用奈米壓印(nanoimprint)法、EB曝光法或雷射曝光法之任一種方法。
奈米壓印法，把刻入凹凸圖案(蝕刻圖案)的金屬模壓擠而轉印於塗佈了光阻材料的晶圓，形成蝕刻用遮罩。
前述蝕刻圖案係被形成在奈米等級之構成，所以可以形成高精細的蝕刻圖案之蝕刻用遮罩。此轉印之步驟可以在短時間內進行，所以可提高生產性。此外，與使用光蝕刻與蝕刻之從前的圖案形成技術相比可以低成本地製作。
EB(電子線)曝光法及雷射曝光法，係在光阻(感光性樹脂)進行圖案轉印的曝光法之一，係解像性能特別高的方法。因此，可以形成高精細的蝕刻圖案之蝕刻用遮罩。藉此，可以提高形成的凹凸部33的光取出性能。
其次，藉由於層積半導體層15的上面15a側安裝前述蝕刻用遮罩的狀態下，導入公知的乾蝕刻裝置之中，進行乾蝕刻，可以蝕刻對應於蝕刻用遮罩的開口部的部分，形成凹部33b。藉此，可以在層積半導體層15的上面15a形成凹凸部33。
又，如圖5a所示，凹部33b的深度，係至少藉由蝕刻除去p型半導體層5的一部份的深度，係達到p型半導體層5的內部的深度。
藉由蝕刻除去p型半導體層5，在p型半導體層5的側壁面33c及底面33d的附近區域，使鎂等p型摻雜物由p型半導體層5逸散。藉此，鎂等p型摻雜物濃度(不純物濃度)降低，而成為高電阻化的區域，亦即可以形成低濃度p型半導體區域40。
其次，進行有機洗淨，剝離前述蝕刻用遮罩。
其次，如圖5b所示，於透光性電流擴散層20上及缺口部31內的n型半導體層3的上面分別形成焊墊7，6。
最後，如圖5c所示，沿著元素分離線50分離各個元件，而製作半導體發光元件11。
本發明之實施型態之半導體發光元件11，係具備n型、半導體層3、發光層4及p型半導體層5所構成的層積半導體層15、及被形成於層積半導體層15的上面15a的全部或一部份之供提高光取出效率之用的凹凸部33而成的，所以可以提高往正面方向f之光取出效率，提高半導體發光元件11的發光效率。此外，藉此，可以降低半導體發光元件11之驅動電壓。
本發明之實施型態之半導體發光元件11，具備：n型半導體層3、發光層4及p型半導體層5所構成的層積半導體層15、與供提高被形成於層積半導體層15的上面15a之全部或一部份的光取出性之用的凹凸部33、與被層積於構成凹凸部33之凸部33a上，摻雜物濃度比p型半導體層5更高的高濃度p型半導體層8，及至少被層積於高濃度p型半導體層8上的透光性電流擴散層20而構成，所以可使p歐姆電極之透光性電流擴散層20與高濃度p型半導體層8具有良好的歐姆接觸，使電流容易由透光性電流擴散層20往p型半導體層5注入。藉此，可以提高此半導體發光元件之發光效率，可以降低此半導體發光元件的驅動電壓。
於本發明之實施型態之半導體發光元件11，因前述高濃度p型半導體層的厚度為50nm以下，所以p歐姆電極之透光性電流擴散層20與高濃度p型半導體層8有良好的歐姆接觸，可以使電流容易由透光性電流擴散層20往p型半導體層5注入。藉此，可以提高此半導體發光元件之發光效率，可以降低此半導體發光元件的驅動電壓。
本發明之實施型態之半導體發光元件11之製造方法，係具備：於基板1上依序層積n型半導體層3、發光層4、p型半導體層5所構成之層積半導體層15、與比p型半導體層5摻雜物濃度更高的高濃度p型半導體層8的步驟，及在層積半導體層15的上面15a的全部或一部份形成凹凸部33同時至少於構成凹凸部33的凸部33a上形成透光性電流擴散層20之光取出部形成步驟，所以可以容易形成光取出部35提高光取出效率，容易形成降低驅動電壓之半導體發光元件。
於本實施型態之半導體發光元件11之製造方法，光取出部形成步驟，係在形成透光性電流擴散層20後，藉由蝕刻除去至少p型半導體層5的一部份而形成凹部33b，使層積半導體層15的上面15a的全部或一部份成為凹凸部33的步驟，所以可容易形成光取出部35，提高光取出效率，可以容易形成降低驅動電壓的半導體發光元件。
於本發明之實施型態之半導體發光元件11之製造方法，光取出部形成步驟，係藉由於凹部33b內之p型半導體層5，形成摻雜物濃度比p型半導體層更低的低濃度p型半導體區域40的步驟，所以可以容易形成低濃度p型半導體區域40，可提高光取出效率，容易形成降低驅動電壓的半導體發光元件。
於本實施型態之半導體發光元件11之製造方法，以達到p型半導體層5的內部的方式蝕刻而形成凹部33b，所以可以確實在p型半導體層5形成低濃度p型半導體區域40，可以提高光取出效率，容易形成降低驅動電壓之半導體發光元件。
於本實施型態之半導體發光元件11之製造方法，以乾蝕刻法形成凹部33b，所以可以確實在p型半導體層5形成低濃度p型半導體區域40，可以提高光取出效率，容易形成降低驅動電壓之半導體發光元件。
於本實施型態之半導體發光元件11之製造方法，以奈米壓印(nanoimprint)法、EB曝光法或雷射曝光法之任一方法形成在前述乾蝕刻法使用的蝕刻用遮罩，所以可以形成高精細蝕刻圖案之蝕刻用遮罩，可提高由凹凸部33取出光線之性能。
(第2實施形態)
<半導體發光元件>
圖6係顯示本發明的第2實施型態之半導體發光元件之一例之剖面圖。
如圖6所示，本發明之實施型態之半導體發光元件12，除了於n型半導體層3、發光層4、p型半導體層5所構成之層積半導體層15的上面15a之一部分，被形成凹凸部33，及以覆蓋構成凹凸部33的凸部33a上的高濃度p型半導體層8與層積半導體層15的上面15a的全面的方式被層積透光性電流擴散層20以外，與第1實施型態所示之半導體發光元件11為相同的構成。又，針對與第1實施型態所示的構件相同的構件被賦予相同符號。
如此般，亦可僅於層積半導體層15之上面15a之一部分形成供提高光取出效率之凹凸部33。即使只有一部份也被形成凹凸部33，所以可提高往正面方向f之光取出性。
圖7為圖6之C部的擴大剖面圖。如圖7所示，於層積半導體層15之上面15a被形成供提高光取出效率之凹凸部33。構成凹凸部33的凹部33b，被形成為到達p型半導體層5的內部之深度。
於凹部33b內，露出p型半導體層5的側壁面33c及底面33d。
於p型半導體層5的側壁面33c及底面33d的附近區域，被形成比p型半導體層5摻雜物濃度更低的低濃度p型半導體區域40。
低濃度p型半導體區域40，係伴隨著凹凸部33的形成，藉由p型半導體層5被蝕刻，而由p型半導體層5分散鎂等p型摻雜物而被形成的區域。鎂等p型摻雜物濃度(不純物濃度)降低，而成為高電阻化的區域。
凹部33b係由開口為圓形的孔穴所構成，複數被形成於層積半導體層15的上面15a之全面。此時，凸部33a成為凹部33b以外之層積半導體層15的上面15a部分。
凹部33b的開口，不限於圓形之孔穴，例如也可以是四角形狀或多角形狀之孔穴。凸部33a的上面最好為平坦面。
取代由開口為圓形的孔穴構成的凹部33b，而於層積半導體層15的上面15a的全面形成圓柱狀的複數凸部33a亦可。此外，凸部33a的形狀，只要凸部33a的上面為平坦面即可不限於圓柱狀，亦可為角柱狀，剖面形狀為梯形之約略圓柱狀亦可。
又，於本實施型態，凹凸部33，平面俯視時僅被形成於層積半導體層15的上面15a之一部分(中心部分)，但與第1實施型態同樣，將凹凸部33形成於層積半導體層15的上面15a的全面亦可。
如圖7所示，於透光性電流擴散層20與p型半導體層5之間被形成高濃度p型半導體層8。高濃度p型半導體層8，與p歐姆電極之透光性電流擴散層20有良好的歐姆接觸，所以可以容易由透光性電流擴散層20對p型半導體層5注入電流。
如圖6及圖7所示，透光性電流擴散層20，被形成為覆蓋凹凸部33之全面。
透光性電流擴散層20係以覆蓋凹凸部33的全面的方式被形成，但在凹部33b的側壁面33c及底面33d的附近區域，分別被形成高電阻化的低濃度p型半導體區域40，所以由夾住低濃度p型半導體區域40之透光性電流擴散層20幾乎沒有電流往p型半導體層5注入。因此，可以使電流擴散至透光性電流擴散層20全面。
又，低濃度p型半導體區域40未被形成的場合，在焊墊7的正下方及其周邊區域，電流容易由透光性電流擴散層20往發光層4流動，不會擴及透光性電流擴散層20的全面。
<半導體發光元件之製造方法>
其次，使用圖8a，圖8b，圖8c及圖8d說明本發明之實施型態之半導體發光元件之製造方法之另外一例。
首先，與第1實施型態同樣進行第1步驟，於基板1上，形成緩衝層2後，依序結晶成長n型半導體層3、發光層4、及p型半導體層5，形成層積半導體層15。其後，在層積半導體層15上形成高濃度p型半導體層8。
<第2步驟：光取出部形成步驟>
光取出部形成步驟，係於層積半導體層15的上面15a的全部或一部份形成凹凸部33，同時至少在構成凹凸部33的凸部33a上形成透光性電流擴散層20之步驟。
在本實施型態，至少藉由蝕刻除去p型半導體層5之一部分形成凹部33b，使層積半導體層15之上面15a之一部份為凹凸部33後，形成透光性電流擴散層20。
首先，如圖8a所示，於層積半導體層15的上面15a形成高濃度p型半導體層8，形成層積體16後，蝕刻層積體16，形成達到p型半導體層5的內部的深度之凹部33b，形成供提高光取出效率之用的凹部33b與凸部33a所構成的凹凸部33。
又，此時，與第1實施型態同樣，形成保護未蝕刻部分(凸部33a的上面)的蝕刻用遮罩後，使用前述蝕刻用遮罩進行乾蝕刻而形成凹部33b。此外，此時，以使形成正極焊墊7的部分成為平坦面的方式進行蝕刻。
其次，如圖8b所示，以覆蓋高濃度p型半導體層8及層積半導體層15的上面15a的方式形成透光性電流擴散層20。
其次，如圖8c所示，貫通透光性電流擴散層20、高濃度p型半導體層8、p型半導體層5及發光層4，藉由蝕刻形成使n型半導體層3露出之缺口部31。
其次，於透光性電流擴散層20上及缺口部31內的n型半導體層3的上面分別形成焊墊7，6。
最後，如圖8d所示，沿著元素分離線50分離各個元件，而製作半導體發光元件12。
本發明之第2實施型態之半導體發光元件12，可得到與第1實施型態所示之效果相同的效果以外，還具有以下效果。
於本發明之實施型態之半導體發光元件12，透光性電流擴散層20被層積於凹凸部33之全面，所以可使電流擴散至透光性電流擴散層20全面。藉此，可以使光由光取出部35全面取出。
於本實施型態之半導體發光元件12之製造方法，光取出部形成步驟，係藉由蝕刻除去至少p型半導體層5的一部份而形成凹部33b，使層積半導體層15的上面15a的全部或一部份成為凹凸部33後，形成透光性電流擴散層20的步驟，所以可容易形成光取出部35。
於本發明之實施型態之半導體發光元件12之製造方法，將透光性電流擴散層20層積於凹凸部33之全面，所以可容易形成透光性電流擴散層20。
(第3實施形態)
<半導體發光元件>
圖9係顯示本發明的第3實施型態之半導體發光元件之一例之剖面圖。
如圖9所示，本發明之實施型態之半導體發光元件13，除了於層積半導體層15的上面15a之一部分形成凹凸部33，同時凹部33b，以貫通透光性電流擴散層20、高濃度p型半導體層8、p型半導體層5及發光層4，使n型半導體層3露出的深度被形成以外，與第1實施型態所示之半導體發光元件11為相同的構成。又，針對與第1實施型態所示的構件相同的構件被賦予相同符號。
圖10為圖9之D部的擴大剖面圖。如圖10所示，於層積半導體層15之上面15a被形成供提高光取出效率之凹凸部33。構成凹凸部33的凹部33b，被形成為貫通透光性電流擴散層20、高濃度p型半導體層8、p型半導體層5及發光層4，到達n型半導體層3的內部之深度。
形成這樣的凹凸部33的場合，由發光層4之側面取出的光往正面方向f取出，可以提高往正面方向f的光取出效率。
如圖10所示，於透光性電流擴散層20與p型半導體層5之間被形成高濃度p型半導體層8。高濃度p型半導體層8，與p歐姆電極之透光性電流擴散層20有良好的歐姆接觸，所以可以容易由透光性電流擴散層20對p型半導體層5注入電流。
因此，由透光性電流擴散層20往發光層4流動的電流，如圖10所示之箭頭42那樣局部集中而流動。藉此，可以由透光性電流擴散層20往發光層4有效率地，無浪費地使電流流動，可提高此半導體發光元件的發光效率。藉此，可以降低此半導體發光元件之驅動電壓。
於凹部33b內，露出p型半導體層5的側壁面33c。於p型半導體層5的側壁面33c的附近區域，被形成比p型半導體層5摻雜物濃度更低的低濃度p型半導體區域40。
低濃度p型半導體區域40，係伴隨著凹凸部33的形成，藉由p型半導體層5被蝕刻，而由p型半導體層5分散鎂等p型摻雜物而被形成的區域。鎂等p型摻雜物濃度(不純物濃度)降低，而成為高電阻化的區域。
凹部33b係由開口為圓形的孔穴所構成，複數被形成於層積半導體層15的上面15a之全面。此時，凸部33a成為凹部33b以外之層積半導體層15的上面15a部分。
凹部33b的開口，不限於圓形之孔穴，例如也可以是四角形狀或多角形狀之孔穴。凸部33a的上面最好為平坦面。
如圖9及圖10所示，於透光性電流擴散層20與p型半導體層5之間被形成高濃度p型半導體層8。高濃度p型半導體層8，與p歐姆電極之透光性電流擴散層20有良好的歐姆接觸，所以可以容易由透光性電流擴散層20對p型半導體層5注入電流。
又，於凹部33b內，不僅露出p型半導體層5，也露出發光層4及n型半導體層3的表面。但是，在p型半導體層5的側壁面33c，被形成低濃度p型半導體區域40，所以因某種原因使異物等進入，附著於p型半導體層5與發光層4之間，在p型半導體層5與發光層4之間也不會產生洩漏。
<半導體發光元件之製造方法>
其次，使用圖11a，圖11b及圖11c說明本發明之實施型態之半導體發光元件之製造方法之一例。
首先，與第1實施型態同樣進行第1步驟，於基板1上，形成緩衝層2後，依序結晶成長n型半導體層3、發光層4、及p型半導體層5，形成層積半導體層15。其後，在層積半導體層15上形成高濃度p型半導體層8。
<第2步驟：光取出部形成步驟>
光取出部形成步驟，係於層積半導體層15的上面15a的全部或一部份形成凹凸部33，同時至少在構成凹凸部33的凸部33a上形成透光性電流擴散層20之步驟。
在本實施型態，形成透光性電流擴散層20後，至少藉由蝕刻除去p型半導體層5之一部分形成凹部33b，使層積半導體層15之上面15a之一部份為凹凸部33。
首先，於高濃度p型半導體層8形成透光性電流擴散層20。
其次，如圖11a所示，於層積半導體層15的上面15a，貫通透光性電流擴散層20、高濃度p型半導體層8、p型半導體層5及發光層4，藉由蝕刻形成使n型半導體層3露出之凹部33b，形成凹凸部33。
又，此時，於形成焊墊7的區域，不形成凹凸部33。此外，與第1實施型態同樣，形成保護未蝕刻部分(凸部33a的上面)的蝕刻用遮罩後，使用前述蝕刻用遮罩進行乾蝕刻而形成凹部33b。
其次，如圖11b所示，貫通透光性電流擴散層20、高濃度p型半導體層8、發光層4及p型半導體層5，藉由蝕刻形成使n型半導體層3露出之缺口部31。
其次，於透光性電流擴散層20上及缺口部31內的n型半導體層3的上面分別形成焊墊7，6。
最後，如圖11c所示，沿著元素分離線50分離各個元件，而製作半導體發光元件13。
本發明之實施型態之半導體發光元件13，構成層積半導體層15的凹凸部33的凹部33b，貫通p型半導體層5、發光層4而達到n型半導體層3的內部，所以可使光取出效率更進一步提高。
此外，本發明之實施型態之半導體發光元件13，係在p型半導體層5的側壁面33c被形成低濃度p型半導體區域40之構成，所以因某種原因使異物等進入，附著於p型半導體層5與發光層4之間，在p型半導體層5與發光層4之間也不會產生洩漏。
於本實施型態之半導體發光元件13之製造方法，以貫通p型半導體層5、發光層4而達到n型半導體層3的內部的方式蝕刻而形成凹部33b，所以可以確實在p型半導體層5形成低濃度p型半導體區域40，可以提高光取出效率，容易形成降低驅動電壓之半導體發光元件13。
以下，根據實施例具體說明本發明。但，本發明並不僅以這些實施例為限。
[實施例]
<實施例1>
如以下所示進行製作圖1a及圖1b所示之半導體發光元件。
首先，使用MOCVD裝置，於基板上依順序結晶成長氮化鎵系化合物所構成的n型半導體層、發光層及p型半導體層，形成層積半導體層後，於前述層積半導體層上，形成摻雜物濃度比前述p型半導體層更高的高濃度p型半導體層，形成形成了半導體層之元件基板。
又，作為前述p型半導體層及前述高濃度p型半導體層之p型摻雜物使用鎂，其摻雜物濃度分別為5×1019
/cm3
、1×1020
/cm3
。
其次，使用濺鍍裝置，於形成半導體層的元件基板之前述高濃度p型半導體層上形成透光性電流擴散層。
其次，把形成前述透光性電流擴散層的元件基板放入乾蝕刻裝置，使前述層積半導體層的上面的一部份蝕刻至露出n型半導體層而形成缺口部。
其次，在由前述乾蝕刻裝置取出的前述元件基板之前述層積半導體層的上面使用奈米壓印法形成蝕刻用遮罩後，再度將此元件基板放入乾蝕刻裝置，蝕刻前述層積半導體層的上面形成凹部，形成供提高光取出性之用的凹凸部。此時，於前述層積半導體層之構成前述凹凸部的凹部內之前述p型半導體層，被形成比前述p型半導體層摻雜物濃度更低的低濃度p型半導體區域。低濃度p型半導體區域之摻雜物濃度，不滿1×1019
/cm3
。
最後，將正極焊墊形成於前述透光性電流擴散層上，將負極焊墊形成於前述n型半導體層上之後，以元件分離線分離，形成實施例1之半導體發光元件。其後，測定此半導體發光元件的電流─電壓─亮度特性。
<比較例1>
除了使高濃度p型半導體層之摻雜物濃度為5×1019
/cm3
以外與實施例1同樣而製作比較例1之半導體發光元件。其後，測定此半導體發光元件的電流─電壓─亮度特性。
<比較例2>
除了使p型半導體層之摻雜物濃度為1×1020
/cm3
以外與實施例1同樣而製作比較例2之半導體發光元件。其後，測定此半導體發光元件的電流─電壓─亮度特性。
<比較例3>
除了不形成前述凹凸部，使p型半導體層之摻雜物濃度為1×1020
/cm3
以外與實施例1同樣而製作比較例3之半導體發光元件。其後，測定此半導體發光元件的電流-電壓─亮度特性。
實施例1，比較例1～3之製作條件及測定結果整理於表1。
[產業上利用可能性]
本發明之半導體發光元件，不僅光取出效率優異，且能夠以低的驅動電壓進行動作。在製造/利用各種照明裝置或顯示裝置等之發光裝置的產業具有利用可能性。
1．．．基板
2．．．緩衝層
3．．．n型半導體層
4．．．發光層
5．．．p型半導體層
6．．．焊墊(bonding pad)
7．．．焊墊(正極)
8．．．高濃度p型半導體層
9．．．下底層
11，12，13．．．半導體發光元件
15．．．層積半導體層
15a．．．上面
16．．．層積體
20．．．透光性電流擴散層
31．．．缺口部
33．．．凹凸部
33a．．．凸部
33b．．．凹部
33c．．．側壁面
33d．．．底面
35．．．光取出部
40．．．低濃度p型半導體區域
50．．．元件分離線
圖1a係本發明的第1實施型態之半導體發光元件之平面圖。
圖1b係本發明的第1實施型態之半導體發光元件之剖面圖。
圖2係圖1a及圖1b所示之半導體發光元件之層積半導體層的擴大剖面圖。
圖3係本發明的第1實施型態之半導體發光元件之擴大剖面圖。
圖4a係本發明的第1實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
圖4b係本發明的第1實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
圖4c係本發明的第1實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
圖5a係本發明的第1實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
圖5b係本發明的第1實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
圖5c係本發明的第1實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
圖6係本發明的第2實施型態之半導體發光元件之剖面圖。
圖7係本發明的第2實施型態之半導體發光元件之擴大剖面圖。
圖8a係本發明的第2實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
圖8b係本發明的第2實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
圖8c係本發明的第2實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
圖8d係本發明的第2實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
圖9係本發明的第3實施型態之半導體發光元件之剖面圖。
圖10係本發明的第3實施型態之半導體發光元件之擴大剖面圖。
圖11a係本發明的第3實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
圖11b係本發明的第3實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
圖11c係本發明的第3實施型態之半導體發光元件之製造步驟圖。
1．．．基板
2．．．緩衝層
3．．．n型半導體層
4．．．發光層
5．．．p型半導體層
6．．．焊墊(bonding pad)
7．．．焊墊(正極)
8．．．高濃度p型半導體層
9．．．下底層
11．．．半導體發光元件
15．．．層積半導體層
15a．．．上面
16．．．層積體
20．．．透光性電流擴散層
33．．．凹凸部
33a．．．凸部
33b．．．凹部
33c．．．側壁面
33d．．．底面
35．．．光取出部
f．．．正面方向
Claims (14)
- 一種半導體發光元件，其特徵為具備：基板、被形成於前述基板上的n型半導體層、被層積於前述n型半導體層的發光層及被層積於前述發光層的p型半導體層所構成的層積半導體層、供提高被形成於前述層積半導體層的上面之全部或一部份的光取出性之用的凹凸部、被層積於構成前述層積半導體層的前述凹凸部之凸部上，摻雜物濃度比前述p型半導體層更高的高濃度p型半導體層，及至少被層積於前述高濃度p型半導體層上的透光性電流擴散層。
- 如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中前述高濃度p型半導體層的厚度為50nm以下。
- 如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中前述層積半導體層之構成前述凹凸部之凹部，達到前述p型半導體層的內部，在露出於前述凹部之前述p型半導體層的側壁面以及底面的附近區域，被形成摻雜物濃度比前述p型半導體層更低的低濃度p型半導體區域。
- 如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中前述透光性電流擴散層被層積於前述凹凸部之全面。
- 如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中 前述層積半導體層之構成前述凹凸部之凹部，貫通前述p型半導體層、前述發光層而達到前述n型半導體層的內部，在露出於前述凹部之前述p型半導體層的側壁面的附近區域，被形成摻雜物濃度比前述p型半導體層更低的低濃度p型半導體區域。
- 如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中前述p型半導體層、前述高濃度p型半導體層及前述低濃度p型半導體區域係由氮化鎵系半導體所構成，同時這些所含之摻雜物為鎂，前述p型半導體層之摻雜濃度為1×1019 /cm3 以上而不滿1×1020 /cm3 之範圍，前述高濃度p型半導體層之摻雜濃度為1×1020 /cm3 以上，前述低濃度p型半導體區域之摻雜濃度為不滿1×1019 /cm3 。
- 一種半導體發光元件之製造方法，其特徵為具備：在基板上形成由n型半導體層、發光層、p型半導體層所構成之層積半導體層，同時藉由把摻雜物濃度比前述p型半導體層更高的高濃度p型半導體層層積於前述p型半導體層上，形成層積體的步驟，及於前述層積體的上面之全部或一部份形成凹凸部，同時至少在構成前述凹凸部的凸部上形成透光性電流擴散層之光取出部形成步驟。
- 如申請專利範圍第7項之半導體發光元件之製造方法，其中前述光取出部形成步驟，具有在前述高濃度p型半導體層上形成前述透光性電流擴散層的步驟，及以蝕刻貫通前述透光性電流擴散層而形成達到前述層積體的凹部之步驟。
- 如申請專利範圍第7項之半導體發光元件之製造方法，其中前述光取出部形成步驟，具有在前述層積體上，以蝕刻形成凹部的步驟，及在前述層積體的上面形成前述透光性電流擴散層的步驟。
- 如申請專利範圍第8或9項之半導體發光元件之製造方法，其中藉由於前述層積體形成凹部，且以達到前述p型半導體層的內部的方式形成凹部，同時於露出於前述凹部的前述p型半導體層的側壁面及底面的附近區域，形成摻雜物濃度比前述p型半導體層更低的低濃度p型半導體區域。
- 如申請專利範圍第10項之半導體發光元件之製造方法，其中於前述層積體的上面全面層積前述透光性電流擴散層。
- 如申請專利範圍第8或9項之半導體發光元件之製造方法，其中以貫通前述p型半導體層、前述發光層而達到前述n 型半導體層的內部的方式形成前述凹部，同時在露出於前述凹部的前述p型半導體層的側壁面的附近區域，形成摻雜物濃度比前述p型半導體層更低的低濃度p型半導體區域。
- 如申請專利範圍第7項之半導體發光元件之製造方法，其中以乾蝕刻法形成前述凹部。
- 如申請專利範圍第13項之半導體發光元件之製造方法，其中以奈米壓印(nanoimprint)法、EB曝光法或雷射曝光法之任一方法形成在前述乾蝕刻法使用的蝕刻用遮罩。
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2008269788A JP5232972B2 (ja) | 2008-10-20 | 2008-10-20 | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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