專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
至今，已經(jīng)提出了具有在藍(lán)寶石基板上層疊包括GaN的多個(gè)半導(dǎo) 體層的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光元件(例如專利文獻(xiàn)l)。
另外，作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的一種，公知的是在藍(lán)寶 石基板上將半導(dǎo)體層成膜后，使支撐基板與上述半導(dǎo)體層中與上述藍(lán) 寶石基板相反側(cè)部分接合，利用通過激光進(jìn)行的加熱剝離上述藍(lán)寶石 基板的方法(例如請(qǐng)參照專利文獻(xiàn)2)。圖20表示用這種制造方法制造 的半導(dǎo)體發(fā)光元件的一個(gè)例子。該圖所示的半導(dǎo)體發(fā)光元件X構(gòu)成為 在形成有p側(cè)電極91a的支撐基板91上，層疊有作為半導(dǎo)體層的p-GaN 層92、活性層93和n-GaN層94的結(jié)構(gòu)。在n-GaN層94的上表面形 成有n側(cè)電極94a?；钚詫?3是用于放大通過從n-GaN層94注入的 電子和從p-GaN層92注入的空穴再結(jié)合發(fā)出的光的層，例如構(gòu)成為多 重量子阱(Multiple Quantum Well:以下簡略為MQW)構(gòu)造。半導(dǎo)體發(fā) 光元件X構(gòu)成為能夠從n-GaN層94的上表面和n-GaN層94、活性層 93和p-GaN層92的側(cè)面97射出光的構(gòu)成。
專利文獻(xiàn)1 :日本特開平10-012916號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2003-168820號(hào)公報(bào)
但是，從n側(cè)電極94a注入的電子，由于在n-GaN層94的厚度方 向的電位差而容易貫通n-GaN層94。因此，在n-GaN層94的端部附 近，不能夠流通充分的電流。這樣一來，在活性層93的整個(gè)區(qū)域中使 電子和空穴再結(jié)合比較困難。所以，在半導(dǎo)體發(fā)光元件X中，相對(duì)于 投入電力使其高效率地進(jìn)行發(fā)光是困難的，阻礙了高亮度化。
另外，形成n-GaN層94、活性層93和p-GaN層92的GaN的折 射率約為2.5比較高。因此，與空氣的臨界角約為23。比較小。相對(duì)側(cè)
面97的入射角比該臨界角大的光被全發(fā)射，不射出到半導(dǎo)體發(fā)光元件
X外。所以，半導(dǎo)體發(fā)光元件X，在通過活性層93發(fā)出的光中能夠適
當(dāng)?shù)厣涑龅墓獾谋壤苄?，阻礙了高亮度化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而提出，本發(fā)明的目的是提供通過增加發(fā)光 量，并且增加射出的光的比例，能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度化的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供的半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括基板；由 上述基板支撐的p型半導(dǎo)體層；配置在比上述p型半導(dǎo)體層更加離開 上述基板的位置上的n型半導(dǎo)體層；和配置在上述p型半導(dǎo)體層和上 述n型半導(dǎo)體層之間的活性層，其特征在于在上述n型半導(dǎo)體層上 形成一側(cè)的寬度與上述n型半導(dǎo)體層的一側(cè)的寬度相同的矩形狀的n 側(cè)電極；上述n型半導(dǎo)體層的厚度t滿足公式l的關(guān)系；在上述半導(dǎo)體 發(fā)光元件的沿層疊方向延伸的側(cè)面上，形成多個(gè)凸部；當(dāng)從上述活性 層發(fā)出的光的波長為X，上述n型半導(dǎo)體層和上述p型半導(dǎo)體層的任一 個(gè)的折射率都為n時(shí)，上述凸部的底部寬度的平均寬度WA為WA≥λ/n，為<formula>formula see original document page 7</formula>λ
其中，
L:與上述n型半導(dǎo)體層的一側(cè)的寬度不同的另一側(cè)的寬度 T:絕對(duì)溫度
W:與上述n側(cè)電極的一側(cè)的寬度不同的另一側(cè)的寬度
Jo:上述n側(cè)電極和上述n型半導(dǎo)體層的接觸部分中的電流密度
e:元電荷
Y: 二極管的理想系數(shù)
Kβ:玻耳茲曼常數(shù)
ρ:上述n型半導(dǎo)體層的電阻率
根據(jù)本發(fā)明的第二方面提供的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其包括基板； 和層疊在上述基板上的n型半導(dǎo)體層、活性層和p型半導(dǎo)體層，其特 征在于在上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的沿層疊方向延伸的側(cè)面中，形成有
多個(gè)凸部；當(dāng)從上述活性層發(fā)出的光的波長為X，上述n型半導(dǎo)體層和 上述p型半導(dǎo)體層的任一方的折射率都為n時(shí)，上述凸部的底部寬度 的平均寬度WA為WA>X/n。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述n型半導(dǎo)體層和上述p型半 導(dǎo)體層的至少任一方由GaN構(gòu)成。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過將上述n型半 導(dǎo)體層和上述p型半導(dǎo)體層作為n-GaN層和p-GaN層構(gòu)成，能夠使相 對(duì)投入電力的發(fā)光量增大。另外，GaN為折射率比較高的材料，但是 通過具有平均寬度Wa満足上述公式的多個(gè)凸部，能夠避免不當(dāng)?shù)厝?射來自上述活性層的光。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述凸部沿上述層疊方向延伸， 并且其剖面形狀為三角形或半圓形。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，則能夠使上述多 個(gè)凸部形成為使來自內(nèi)部的光適當(dāng)?shù)厣涑龅男螤睢?br> 根據(jù)本發(fā)明的第三方面提供的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其包括基板； 由上述基板支撐的p型半導(dǎo)體層；配置在比上述p型半導(dǎo)體層更加離 開上述基板的位置上的n型半導(dǎo)體層；和配置在上述p型半導(dǎo)體層和 上述n型半導(dǎo)體層之間的活性層，其特征在于在上述n型半導(dǎo)體層 上形成有圓形狀的n側(cè)電極，上述n型半導(dǎo)體層的厚度t滿足公式2 的關(guān)系，為<formula>formula see original document page 8</formula>
糾，
L:上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的代表長度
T:絕對(duì)溫度
W:上述n側(cè)電極的直徑
J。上述n側(cè)電極和上述n型半導(dǎo)體層的接觸部分中的電流密度 e :元電荷
Y: 二極管的理想系數(shù)
kb:玻耳茲曼常數(shù)
p:上述n型半導(dǎo)體層的電阻率
此外，在本發(fā)明中所說的上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的代表長度指的是
例如圓形狀中的直徑、矩形狀中的l邊的長度。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，在上述n型半導(dǎo)體層上形成有多
個(gè)凸部；上述n型半導(dǎo)體層的厚度t，代替上述公式2的關(guān)系而滿足公 式3的關(guān)系， [公式3]為
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述n型半導(dǎo)體層由n-GaN構(gòu)成。 根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，上述半導(dǎo)體發(fā)光元件構(gòu)成為能夠發(fā)出藍(lán)色光或綠色光
根據(jù)本發(fā)明的第四方面提供的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其包括基板； 由上述基板支撐的p型半導(dǎo)體層；配置在比上述p型半導(dǎo)體層更加離 開上述基板的位置上的n型半導(dǎo)體層；和配置在上述p型半導(dǎo)體層和 上述n型半導(dǎo)體層之間的活性層，其特征在于在上述n型半導(dǎo)體層 上形成有一側(cè)的寬度與上述n型半導(dǎo)體層的一側(cè)的寬度相同的矩形狀 的n側(cè)電極，上述n型半導(dǎo)體層的厚度t滿足公式4的關(guān)系， [公式4]為
其中，
L :與上述n型半導(dǎo)體層的一側(cè)的寬度不同的另一側(cè)的寬度 T:絕對(duì)溫度
W :與上述n側(cè)電極的一側(cè)的寬度不同的另一側(cè)的寬度
Jo:上述n側(cè)電極和上述n型半導(dǎo)體層的接觸部分中的電流密度
e :元電荷
Y: 二極管的理想系數(shù)
kb:玻耳茲曼常數(shù)
p:上述n型半導(dǎo)體層的電阻率
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，在上述n型半導(dǎo)體層上形成有多 個(gè)凸部，上述n型半導(dǎo)體層的厚度t，代替上述公式4的關(guān)系而滿足公
其中，0.1|um《x《3.0|am。式5的關(guān)系，為<formula>formula see original document page 10</formula>
其中，0.1pm《x《3.0jum。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述n型半導(dǎo)體層由n-GaN構(gòu)成。 根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，上述半導(dǎo)體發(fā)光元件構(gòu)成為能夠發(fā)出藍(lán)色光或綠色光 的結(jié)構(gòu)。


圖1是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第一實(shí)施方式的整體斜視圖。
圖2是圖1所示的半導(dǎo)體發(fā)光元件的平面圖。
圖3是沿圖i的ni-in線的剖面圖。
圖4是沿圖3的IV-IV線的主要部分放大剖面圖。
圖5是表示凸部的一個(gè)變形例的主要部分放大剖面圖。
圖6是表示凸部的其它變形例的主要部分放大剖面圖。
圖7是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第二實(shí)施方式的整體斜視圖。
圖8是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第三實(shí)施方式的整體斜視圖。
圖9是沿圖8的IX-IX線的剖面圖。
圖10是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第四實(shí)施方式的剖面圖。 圖11是圖IO所示的半導(dǎo)體發(fā)光元件的主要部分放大斜視剖面圖。 圖12是表示在圖IO所示的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工序中，在藍(lán)
寶石基板上層疊半導(dǎo)體層的工序的剖面圖。
圖13是表示在圖10所示的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工序中，半導(dǎo)
體層的蝕刻工序的剖面圖。
圖14是表示在圖10所示的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工序中，形成
反射層的工序的剖面圖。
圖15是表示在圖IO所示的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工序中，剝離
藍(lán)寶石基板的工序的剖面圖。
圖16是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第五實(shí)施方式的剖面圖。 圖17是表示在圖16所示的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工序中，形成
多個(gè)凸部的工序的剖面圖。
圖18是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第六實(shí)施方式的主要部分
放大斜視剖面圖。
圖19是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第七實(shí)施方式的剖面圖。 圖20是表示現(xiàn)有的半導(dǎo)體發(fā)光元件的一個(gè)例子的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖具體地說明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。
圖1 圖3是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第一實(shí)施方式。本實(shí) 施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件A101包括基板110、 n-GaN層120、活性層 130、 p-GaN層140和ZnO電極150。半導(dǎo)體發(fā)光元件A101作為尤其 適合于發(fā)出藍(lán)色光或綠色光的半導(dǎo)體發(fā)光元件構(gòu)成。
基板110，例如是藍(lán)寶石制成，用于支撐n-GaN層120、活性層 130、 p-GaN層140和ZnO電極150。在本實(shí)施方式中，基板110的厚 度約為8(Him。在基板110上，例如形成有用于緩和晶格畸變的A1N、 GaN、 AlGaN等構(gòu)成的緩沖層(省略圖示)。
n-GaN層120，由在GaN中摻雜有Si的n型半導(dǎo)體構(gòu)成，是本發(fā) 明中所說的n型半導(dǎo)體層的一個(gè)例子。在本實(shí)施方式中，n-GaN層120 的厚度約為3 6pm。如圖3所示n-GaN層120，由厚度約為6jnm其 平面視尺寸與基板110相同的第一層120a、和厚度約為0.2pm其平面 視尺寸比基板110尺寸小的第二層120b構(gòu)成。在第一層120a的圖中 上表面上，形成有n側(cè)電極121。 n側(cè)電極121例如為層疊有厚度IOOA 的Ti和厚度2500A的Al的電極。
活性層130，例如為包括InGaN的MQW構(gòu)造的層，是用于使通 過電子和空穴再結(jié)合發(fā)出的光放大的層?；钚詫?30，交互地層疊有多 個(gè)InGaN層和多個(gè)GaN層。上述InGaN層，通過使In的組成比約為 17%，形成為比n-GaN層120帶隙小，構(gòu)成活性層130的勢(shì)阱層。上 述GaN層形成活性層130的阻擋層。在本實(shí)施方式中，活性層130為
厚度為30A的InGaN層和厚度為100A的GaN層各層疊8層，其厚度 約為0.1pm。此外，在n-GaN層120和活性層130之間，為了緩和晶 格畸變，形成InGaN和GaN每一原子地交互層疊的超晶格層(省略了 圖示)。
p-GaN層140，由在GaN中摻雜有Mg的p型半導(dǎo)體構(gòu)成，是本 發(fā)明中所說的p型半導(dǎo)體層的一個(gè)例子。在本實(shí)施方式中，p-GaN層 140的厚度約為0.2(im。此外，在活性層130和p-GaN層140之間，形 成有GaN層(省略圖示)或In的組成約為0.1%的InGaN層(省略圖 示)。
ZnO電極150，由作為透明導(dǎo)電氧化物的一種的ZnO構(gòu)成，透過 來自活性層130的光。ZnO電極150，通過在ZnO中摻雜Ga使其電阻 率約為2xl04Qcm的比較低的電阻，其厚度約為0.1 2pm。
在層疊有n-GaN層120的第二層120b、活性層130和p-GaN層 140的部分的側(cè)面170上，形成有多個(gè)凸部171。如圖1所示，凸部171 沿n-GaN層120的第二層120b、活性層130和p-GaN層140的層疊方 向延伸，剖面形成為三角形狀。如圖2所示，多個(gè)凸部171，形成在側(cè) 面170中除了在各角部上形成的曲面部以外的平面部。
圖4是凸部171的放大剖面圖。例如，當(dāng)從活性層130發(fā)出的光 的波長為X， n-GaN層120和p-GaN層140的折射率為n時(shí)，凸部171 的底部的寬度W的平均寬度WA滿足WA》人/n。例如，當(dāng)從將InGaN 層作為勢(shì)阱層的活性層130發(fā)出的光的峰值波長為460nm (藍(lán)色系)， n-GaN層120和p-GaN層140的折射率n約為2.5時(shí)，平均寬度WA 約為184nm以上。另一方面，當(dāng)活性層130的勢(shì)阱層，由發(fā)出峰值波 長約為365nm以上的光的GaN層構(gòu)成時(shí)，平均寬度WA約為146nm以 上。在本實(shí)施方式中，凸部171的高度H為2.5^m，寬度W為2.1^im， 頂角為46°。
半導(dǎo)體發(fā)光元件A101例如能夠通過下面所述的制造方法制造。 首先，將基板IIO導(dǎo)入到MOCVD法用的成膜室內(nèi)，使作為成膜 室內(nèi)的溫度的成膜溫度為1100°C。下面使H2氣和N2氣流通到上述成
膜室內(nèi)，洗凈基板iio。
其次，在使成膜溫度為1060°C的狀態(tài)中，將NH3氣、H2氣、N2 氣和三甲基鎵(以下，稱為TMG)氣供給到上述成膜室內(nèi)。這時(shí)，為
了進(jìn)行作為n型摻雜的Si摻雜同時(shí)供給SiH4氣。由此，在基板110上 形成n-GaN層120。
下面，在使成膜溫度為700 800°C，例如約為760°C的狀態(tài)中， 將NH3氣、&氣、N2氣、三乙基鎵(以下，稱為TEG)氣和三甲基銦 (以下，稱為TMIn)氣供給到上述成膜室內(nèi)。由此，形成In的組成 比約為17。/。的作為勢(shì)阱層的InGaN層。在形成上述勢(shì)阱層后，在使成 膜溫度為760°C的狀態(tài)下，供給NH3氣、&氣、N2氣和TMG氣。由 此，形成作為阻擋層的GaN層。此后，交互地形成上述作為勢(shì)阱層的 InGaN層和作為阻擋層的GaN層。通過將各個(gè)層形成8層，得到具有 MQW結(jié)構(gòu)的活性層130。
接下來，在使成膜溫度為1010。C的狀態(tài)下，供給NH3氣、Kb氣、 N2氣和TMG氣。這時(shí)，為了摻雜作為p型摻雜劑的Mg，同時(shí)供給 Cp2Mg氣。由此，形成p-GaN層140。
接下來，在p-GaN層140上用光刻法形成抗蝕劑膜。該抗蝕劑膜 形成為能夠形成圖2所示的多個(gè)凸部171的形狀。而且，通過以上述 抗蝕劑膜作為掩模對(duì)p-GaN層140、活性層130和n-GaN層120的第 二層120b實(shí)施蝕刻，形成具有多個(gè)凸部171的側(cè)面170。
此后，在p-GaN層140上形成ZnO電極150。另外，在n-GaN層 120的第一層120a上形成n側(cè)電極121。通過以上的工序，完成半導(dǎo) 體發(fā)光元件AIOI的制造。
接下來，說明半導(dǎo)體發(fā)光元件AIOI的作用。
根據(jù)本實(shí)施方式，從活性層130發(fā)出的光中，直接或經(jīng)由n-GaN 層120的第二層120b和p-GaN層140向圖1和圖3中的側(cè)方前進(jìn)的光 到達(dá)多個(gè)凸部171。根據(jù)發(fā)明者的研究，己判明通過使多個(gè)凸部171 的平均寬度Wa満足上述WA^X/n的關(guān)系，能夠使射出的光的比例增 加。具體地說，在使側(cè)面170為平滑的半導(dǎo)體發(fā)光元件的情況下，作 為光變換的能量中作為光射出的能量比例約為19.4%，相對(duì)于此，在 設(shè)置有多個(gè)凸部171的半導(dǎo)體發(fā)光元件A101的情況下，能夠使射出的 能量比例為23.9%。 g卩，在半導(dǎo)體發(fā)光元件A101中，通過在側(cè)面170 設(shè)置多個(gè)凸部171，能夠使從活性層130射出的光比在現(xiàn)有技術(shù)中多。
因此，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體發(fā)光元件A101的高亮度化。
特別是，n-GaN層120和p-GaN層140，因?yàn)樽鳛槠洳牧系腉aN 的折射率n約為2.5較高，所以與空氣之間的臨界角很小。因此，當(dāng)側(cè) 面170為平滑面時(shí)，被全反射的光的比例增大，阻礙了高亮度化。根 據(jù)本實(shí)施方式，作為在WA>X/n中使用的折射率n通過采用GaN的折 射率，能夠提高來自n-GaN層120和p-GaN層140的射出效率，是適
因?yàn)槎鄠€(gè)凸部171在層疊方向上具有一樣的剖面形狀，所以能夠 通過上述蝕刻等容易地形成。另外，剖面三角形狀的凸部171由以規(guī) 定的角度傾斜的1對(duì)面構(gòu)成。因此，能夠使側(cè)面170的部分的傾斜角 度全體統(tǒng)一。這在使來自半導(dǎo)體發(fā)光元件A101內(nèi)部的光均勻地射出方 面是適當(dāng)?shù)摹?br> 圖5 圖9表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式。此外，在這些圖中，與上 述實(shí)施方式相同或類似的要素被標(biāo)注與上述實(shí)施方式相同的標(biāo)號(hào)。
圖5是表示凸部171的其它例子的圖。圖示的凸部171形成為除 去上述剖面三角形狀的凸部171的頂部后的形狀，形成具有頂面171a 的剖面梯形形狀。在本實(shí)施方式中，凸部171的寬度W為2.1Mm，高 度H為2jLtm。即使根據(jù)本實(shí)施方式，也能夠提高來自n-GaN層120的 第二層120b、活性層130和p-GaN層140的光的射出效率。
圖6表示凸部171的其它例子。圖示的凸部171的剖面為半圓形 狀這一點(diǎn)與上述例子不同。凸部171的寬度W為5.0pm，高度為2.5nm。 通過形成這樣的凸部171，例如能夠使作為來自n-GaN層120的第二 層120b的光射出的能量的比例為23.8%。
如根據(jù)這些實(shí)施方式所理解的那樣，在本發(fā)明中所說的凸部是除 了剖面為三角形狀以外還包括剖面為梯形形狀、剖面為半圓形狀等的 概念。進(jìn)一步，凸部并不限于這些形狀，能夠形成為滿足上述平均寬 度的條件的各種形狀。
圖7表示與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第二實(shí)施方式。本實(shí) 施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件A102在基板110和n-GaN層120的第一層 120a上也形成有多個(gè)凸部171，這一點(diǎn)與上述實(shí)施方式不同。本實(shí)施 方式中的凸部171具有與圖4所示的凸部171相同的剖面形狀。能夠
通過對(duì)基板110和n-GaN層120實(shí)施蝕刻、或使用形成有三角溝的切 割刀進(jìn)行切割等形成這樣的多個(gè)凸部171。
根據(jù)這種實(shí)施方式，能夠利用多個(gè)凸部171使從活性層130透過 n-GaN層120的第二層120b，到達(dá)n-GaN層120的第一層120a、基板 110的光適當(dāng)?shù)厣涑?。所以，能夠進(jìn)一步增加來自半導(dǎo)體發(fā)光元件A102 的射出光量，適合于半導(dǎo)體發(fā)光元件A102的高亮度化。
圖8和圖9表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第三實(shí)施方式。本實(shí) 施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件A103形成有圓錐狀的多個(gè)凸部172，這一點(diǎn) 與上述實(shí)施方式不同。另外，半導(dǎo)體發(fā)光元件A103的層疊結(jié)構(gòu)與上述 實(shí)施方式不同。
半導(dǎo)體發(fā)光元件A103具備基板110、層疊在基板110的單面?zhèn)鹊?n-GaN層120、活性層130和p-GaN層140?；?10，由SiC構(gòu)成， 形成為具有圖中上側(cè)的角柱狀部分和圖中下側(cè)的錐狀(taper)部分的 形狀。在基板110中在與n-GaN層120形成的面相反側(cè)的面上，形成 n側(cè)電極121。另夕卜，在p-GaN層140的圖中下表面，形成反射層160。 反射層160例如構(gòu)成為層疊有A1、 Ti、 Pt、 Au等的金屬層的結(jié)構(gòu)，在 本實(shí)施方式中，在圖9中的反射層160的最上層上配置有A1層。因?yàn)?該A1層反射率比較高，所以發(fā)揮將從活性層130發(fā)出的光向圖中上方 反射的功能。另外，能夠?qū)⒎瓷鋵?60作為p側(cè)電極使用。
在半導(dǎo)體發(fā)光元件A103的側(cè)面170上，形成有多個(gè)凸部172。但 是，在側(cè)面170中由活性層130形成的部分上，不形成多個(gè)凸部172。 凸部172形成為圓錐狀，其高度約為2.5pm，寬度約為2.1)im。這樣的 多個(gè)凸部172，例如，是通過在基板110上層疊n-GaN層120、活性層 130和p-GaN層140后，利用掩模覆蓋基板110的上表面、p-GaN層 140的下表面和活性層130的狀態(tài)下，浸漬在約62°C的約4mo1/1的KOH 溶液中，同時(shí)照射約3.5W/cn^的紫外線(UV)光約10分鐘而形成。
根據(jù)這種實(shí)施方式，也能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體發(fā)光元件A103的高亮度 化。通過采用使多個(gè)凸部172形成圓錐形狀，并且利用KOH溶液和紫 外線形成多個(gè)凸部的制造方法，即使如本實(shí)施方式的基板110那樣具 有相對(duì)于層疊方向傾斜的面，也能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)置本發(fā)明中所說的多個(gè) 凸部。為了半導(dǎo)體發(fā)光元件A103的高亮度化，優(yōu)選在側(cè)面170中至少
在基板110的部分中形成多個(gè)凸部172。另外，在側(cè)面170中活性層 130的部分是平滑的，在能夠增大來自活性層130的發(fā)光量方面是優(yōu)選 的。
如上所述，當(dāng)在半導(dǎo)體發(fā)光元件的側(cè)面上形成滿足上述的平均寬 度的條件的多個(gè)凸部時(shí)，能夠使從活性層射出的光比在現(xiàn)有技術(shù)中射 出的光多。由此，能夠增加半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光量，實(shí)現(xiàn)高亮度化。
但是，在上述第一和第二實(shí)施方式中，雖然能夠提高射出效率， 但是因?yàn)閚側(cè)電極121設(shè)置在n-GaN層120的第一層120a的上表面， 所以在n-GaN層120的與n側(cè)電極121分開的端部附近不能夠流通充 分的電流，在活性層130的整個(gè)區(qū)域中難以使電子和空穴再結(jié)合，對(duì) 于投入電力難以使其高效率地進(jìn)行發(fā)光。另外，即使在上述第三實(shí)施 方式中，也因?yàn)樵趎-GaN層120的與n側(cè)電極121分開的端部附近不 能夠流通充分的電流，所以對(duì)于投入電力難以使其高效率地進(jìn)行發(fā)光。
下面，說明用于解決該問題的其它的實(shí)施方式。
圖IO是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第四實(shí)施方式。本實(shí)施方 式的半導(dǎo)體發(fā)光元件A201包括支撐基板210、 p側(cè)電極221、反射層 222、掩模層223、 ZnO電極224、 p-GaN層220、活性層230、 n-GaN 層240和n側(cè)電極241 ，構(gòu)成為例如能夠發(fā)出藍(lán)色光或綠色光等的結(jié)構(gòu)。 在本實(shí)施方式中，n側(cè)電極241形成圓形狀。
支撐基板210支撐p側(cè)電極221、反射層222、掩模層223、 ZnO 電極224、 p-GaN層220、活性層230、 n-GaN層240和n側(cè)電極241 。 支撐基板210，例如由Cu或AlN等熱傳導(dǎo)率高的材料形成。由此，支 撐基板210發(fā)揮將由于半導(dǎo)體發(fā)光元件A201被通電而產(chǎn)生的熱散發(fā)到 外部的功能。
p側(cè)電極221，在支撐基板210的圖中上表面的整個(gè)面上形成。p 側(cè)電極221 ，例如由Au-Sn或Au構(gòu)成。
反射層222形成為從圖中上方依次地層疊有例如Al、 Ti、 Pt、 Au 的構(gòu)造。由于具有由反射率比較高的A1構(gòu)成的層，反射層222能夠?qū)?從活性層230發(fā)出的光向圖中上方反射。另外，反射層222使p側(cè)電 極221和ZnO電極224導(dǎo)通。也能夠用Ag代替上述Al。
掩模層223，在后述的半導(dǎo)體發(fā)光元件A201的制造工序中，當(dāng)對(duì)
ZnO電極224、p-GaN層220、活性層230和n-GaN層240進(jìn)行蝕刻時(shí)， 作為蝕刻掩模使用。掩模層223，例如由Si02等的電介體構(gòu)成。在掩 模層223中形成有多個(gè)貫通孔223a。多個(gè)貫通孔223a用于通過使反射 層222和ZnO電極224接觸而使它們相互導(dǎo)通。在本實(shí)施方式中，多 個(gè)貫通孔223a配置成以位于n側(cè)電極241正下方的點(diǎn)為中心的同心圓 狀。
ZnO電極224，由作為透明導(dǎo)電氧化物的一種的ZnO構(gòu)成，透過 來自活性層230的光，同時(shí)使n-GaN層240和反射層222導(dǎo)通。ZnO 電極224的電阻率約為2xl(T4QCm，是比較低的電阻，其厚度約為 1000 20000 A。
p-GaN層220是由摻雜有作為p型摻雜劑的Mg的GaN構(gòu)成的層， 是在本發(fā)明中所說的p型半導(dǎo)體層的一個(gè)例子。在p-GaN層220和活 性層230之間，形成有無摻雜的GaN層(省略圖示)或包含約1%的 In的InGaN層(省略圖示)。
活性層230是包含InGaN的MQW結(jié)構(gòu)的層，是用于放大通過電 子和空穴再結(jié)合發(fā)出的光的層?；钚詫?30形成為層疊多個(gè)InGaN層 的構(gòu)造。這些InGaN層，分成其組成為InxGa^N (0《X《0.3)和 InYGai-YN (0《Y《0.1，并且Y《X)的兩種。由InxGa.xN構(gòu)成的層 是勢(shì)阱層，由InyGa,.YN構(gòu)成的層是阻擋層。這些勢(shì)阱層和阻擋層交互 地層疊。在活性層230和n-GaN層204之間，形成有由摻雜有Si的 InGaN和GaN構(gòu)成的超晶格層(省略圖示)。
n-GaN層240是由摻雜有作為n型摻雜劑的Si的GaN構(gòu)成的層， 是在本發(fā)明中所說的n型半導(dǎo)體層的一個(gè)例子。在n-GaN層240中， 形成有n側(cè)電極241 。 n側(cè)電極241例如構(gòu)成為從n-GaN層240側(cè)依次 地層疊有A1、 Ti、 Au或者Al、 Mo、 Au的結(jié)構(gòu)。
這里，參照?qǐng)D11如下所述說明n-GaN層240的厚度t的決定方法。 圖11是放大n-GaN層240和n側(cè)電極241的各一部分的斜視剖面圖。 在本圖中，n-GaN層240和n側(cè)電極241形成為大致圓形狀。首先， 當(dāng)電流向r—r+dr流動(dòng)時(shí)的電阻dR由公式6提供。
其中，p是n-GaN層240的電阻率。
由于電流從n側(cè)電極241的端部前進(jìn)到n-GaN層240的端部，當(dāng) 電流密度成為1/e的n-GaN層240的直徑為L時(shí)，這時(shí)的從n側(cè)電極 241的端部到n-GaN層240的端部的電阻R能夠從公式7得到。
2加
這里，W是n側(cè)電極241的直徑。
另一方面，當(dāng)n側(cè)電極241正下方的電流密度為Jo時(shí)，從n側(cè)電 241流通n-GaN層240的電流I由公式8表示。 [公式8]
另外，當(dāng)依據(jù)pn結(jié)合的半導(dǎo)體l 由公式9表示。 [公式9]
,w 、
i方向電流電壓特性時(shí)，電流i
這里，V是電壓，Y是半導(dǎo)體發(fā)光元件的理想系數(shù)，KB是玻耳茲曼
常數(shù)，T是絕對(duì)溫度。例如，GaN的理想系數(shù)y—般約為2 3，但是 是依據(jù)GaN的結(jié)晶生長狀態(tài)等個(gè)別地變化的值。
根據(jù)公式9，電流I成為1/e的電壓V為公式IO所示。 ,,=W
當(dāng)將公式7、公式8和公式10代入到歐姆公式IR^V中時(shí)，得到 公式ll。因此，使電流為1/e所需的厚度t由公式12表示。 [公式11]
<formula>formula see original document page 18</formula>
根據(jù)以上所述，在n-GaN層240中為了使電流在其面內(nèi)方向充分 地?cái)U(kuò)展，只要使厚度t滿足公式13的關(guān)系即可。
在本發(fā)明中所說的n型半導(dǎo)體層的代表長度指的是當(dāng)它們?yōu)閳A形 狀時(shí)其直徑，當(dāng)它們?yōu)榫匦螤顣r(shí)，指的是其一邊的長度。在本實(shí)施方 式中，由于n側(cè)電極241的直徑W約為100nm， n-GaN層240的直徑 或一邊的長度L約為250|im，當(dāng)令電阻率p約為7.8xlO'5Qcm，電流密 度J。為2.5xl06A/m2，理想系數(shù)y為2，玻耳茲曼常數(shù)kb為 1.38xl(T23J/Kmol時(shí)，只要n-GaN層240的厚度t為1.1pm以上即可。
接下來，參照?qǐng)D12 圖15如下所述說明半導(dǎo)體發(fā)光元件A201的 制造方法。
首先，將藍(lán)寶石基板250載置在MOCVD法用的生長室內(nèi)。通過 向該生長室內(nèi)供給H2氣同時(shí)使該生長室內(nèi)的溫度上升到約1050°C，洗 凈藍(lán)寶石基板250。
其次，利用MOCVD法，在使作為上述生長室內(nèi)的溫度的成膜溫 度約為600。C的狀態(tài)下，在藍(lán)寶石基板250上形成GaN緩沖層(省略 圖示)，此后在使成膜溫度約為1000°C的狀態(tài)下依次地層疊以Si作為 摻雜劑的n-GaN層240、以Si作為摻雜劑的InGaN-GaN的超晶格層(省 略圖示)、MQW活性層230和無摻雜的GaN層或包含約1%的In的 InGaN層(省略圖示)。接著，在使生長溫度上升若干的狀態(tài)下，形成 以Mg作為摻雜劑的p-GaN層220。對(duì)p-GaN層220實(shí)施用于使Mg 活性化的退火。并且，利用MBE (Molecular Beam Epitaxy:分子束外延) 法形成ZnO電極224。此后，形成由Si02構(gòu)成的掩模層223。
接著，如圖13所示，利用光刻技術(shù)形成抗蝕劑膜251。此后，將 抗蝕劑膜251作為掩模，通過蝕刻在掩模層223上形成圖案。然后， 除去抗蝕劑膜251。通過使用掩模層223的ICO(感應(yīng)耦合型等離子體)
蝕刻對(duì)從ZnO電極224到n-GaN層240進(jìn)行臺(tái)面蝕刻。
接著，如圖14所示，通過使用CF4氣的干蝕刻，使掩模層223形 成圖案。由此，在掩模層223上，形成多個(gè)用于使反射層222和ZnO 電極224接觸的配置成同心圓狀的貫通孔223a。這時(shí)，ZnO電極224 作為蝕刻停止器(stoper)起作用。在形成多個(gè)貫通孔223a后，形成 抗蝕劑膜252。另外，通過蒸鍍Al或Ag，進(jìn)一步依次地層疊Ti、 Pt、 Au形成金屬層222A。然后，通過除去抗蝕劑膜252和金屬層222A的 一部分，形成反射層222。
接著，如圖15所示，準(zhǔn)備好支撐基板210，在該支撐基板210上 形成由Au-Sn或Au構(gòu)成的p側(cè)電極221。通過熱壓接合將該p側(cè)電極 221和反射層222接合起來。此后，使以約248nm振蕩的KrF激光透 過藍(lán)寶石基板250照射在n-GaN層240上。由此，使藍(lán)寶石基板250 和n-GaN層240的界面(上述的GaN緩沖層(省略圖示))急劇地升 溫。然后，該界面附近的n-GaN層240和上述GaN緩沖層溶解，能夠 將藍(lán)寶石基板250剝離。該工序一般被稱為LLO (Laser Lift Off (激光 剝離))工序。
接著，在n-GaN層240上形成由Al、 Ti、 Au或Al、 Mo、 Au構(gòu)
成的金屬層(省略圖示)。通過使該金屬層形成圖案，形成圖10所示 的n側(cè)電極241。經(jīng)過以上的工序，得到半導(dǎo)體發(fā)光元件A201。 接著，說明半導(dǎo)體發(fā)光元件A201的作用。
根據(jù)本實(shí)施方式，通過使n-GaN層240的厚度t滿足公式13的關(guān) 系，在來自n側(cè)電極241的電流沿厚度方向通過n-GaN層240之前， 能夠使該電流在n-GaN層240的面內(nèi)方向充分地?cái)U(kuò)展。由此，能夠在 n-GaN層240、活性層230和p-GaN層220各自的全部區(qū)域中流通電 流。因此，能夠利用整個(gè)活性層230合理地進(jìn)行發(fā)光，能夠增加半導(dǎo) 體發(fā)光元件A201的光量。
另外，流過半導(dǎo)體發(fā)光元件A201的電流流過n側(cè)電極241和多個(gè) 貫通孔223a。通過將多個(gè)貫通孔223a配置成關(guān)于位于n側(cè)電極241的 正下方的中心的同心圓狀，形成為流過半導(dǎo)體發(fā)光元件A201的電流易 于在半導(dǎo)體發(fā)光元件A201的寬度方向上擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)， 能夠進(jìn)一步促進(jìn)來自整個(gè)活性層230的發(fā)光。
圖16和圖17表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第五實(shí)施方式及其 制造方法。此外，在這些圖中，對(duì)與上述實(shí)施方式相同或類似的要素 標(biāo)注與上述實(shí)施方式相同的標(biāo)號(hào)。
圖16所示的半導(dǎo)體發(fā)光元件A202，在n-GaN層240的圖中上表 面形成有多個(gè)凸部240a。凸部240a形成為圓錐狀，在本實(shí)施方式中， 當(dāng)從活性層230發(fā)出的光的峰值波長為人，n-GaN層240的折射率為n 時(shí)，凸部240a的底部的寬度Wc的平均值Wc'滿足Wc'4/n的關(guān)系。 例如，當(dāng)來自活性層230的光的峰值波長人為460nm， n-GaN層240 的折射率n約為2.5時(shí)，Wc'約為184nm以上。另夕卜，在本實(shí)施方式中， 凸部240a的高度約為2!am。
在半導(dǎo)體發(fā)光元件A202中，n-GaN層240的厚度t滿足下面所示 的公式14的關(guān)系。
其中，0.1拜《x《3.0jim
公式14是在公式13的右邊附加(+x)項(xiàng)。該x的增加與上述 的凸部240a的高度相當(dāng)。
在制造半導(dǎo)體發(fā)光元件A202中，從上述圖15的狀態(tài)如圖17所示 地形成n側(cè)電極241。在圖15中剝離了藍(lán)寶石基板250后的n-GaN層 240的表面，不是Ga極性面，成為通過蝕刻容易發(fā)生各向異性的N極 性面。在該狀態(tài)中，如圖17所示將n-GaN層240浸漬在約62°C的約 4mo1/1的KOH溶液中，同時(shí)照射約3.5W/cm"的紫外線(UV)光約10 分鐘。由此，能夠在n-GaN層240的表面上形成底面寬度Wc的平均 值Wc'滿足上述關(guān)系的多個(gè)凸部240a。另外，其結(jié)果是，能夠使n-GaN 層240的厚度t滿足公式14的關(guān)系。
根據(jù)這種實(shí)施方式，也能夠使來自活性層230的發(fā)光量增加。并 且，通過在n-GaN層240的表面上形成多個(gè)凸部240a，能夠抑制來自 活性層230的光在n-GaN層240的表面上被全反射返回到n-GaN層240 內(nèi)。所以，適合于增加半導(dǎo)體發(fā)光元件A202的光量。
接下來，說明n側(cè)電極241的形狀和大小與上述實(shí)施方式不同的
情形。第六實(shí)施方式，剖面形狀如圖IO所示，n側(cè)電極241為矩形狀， 并且其一側(cè)的寬度(圖IO中的紙面表里方向的寬度)與n-GaN層240 的一側(cè)寬度(圖10中的紙面表里方向的寬度)相同。圖18是第六實(shí) 施方式中的n側(cè)電極241和n-GaN層240的各一部分的放大斜視剖面 圖。以下，說明在本實(shí)施方式中的n-GaN層240的厚度(圖IO中的上 下方向的長度)t的決定方法。
首先，由于電流從n側(cè)電極241的端部前進(jìn)到n-GaN層240的端 部，當(dāng)與電流密度成為1/e的n-GaN層240的一側(cè)的寬度不同的另一 側(cè)寬度(圖10中的左右方向的寬度)為L， n-GaN層240和n側(cè)電極 241的一側(cè)的寬度為y，與n側(cè)電極241的一側(cè)的寬度不同的另一側(cè)的 寬度(圖10中的左右方向的寬度)為W時(shí)，從這時(shí)的n側(cè)電極241 的端部到n-GaN層240的端部的電阻R能夠從公式15得到。
".紅
另一方面，當(dāng)n側(cè)電極241正下方的電流密度為Jo時(shí)，從n側(cè)電 極241流通n-GaN層240的電流I由公式16表示。 [公式16]
另外，當(dāng)依據(jù)pn結(jié)合的半導(dǎo)體的順方向電流電壓特性時(shí)，電流I 由上述公式9表示。另外，電流I成為1/e的電壓V為上述公式10。 當(dāng)將公式15、公式16和公式10代入到歐姆公式IR=V中時(shí)，得到公 式17。由此，使電流為1/e所需的厚度t由公式18表示。
根據(jù)以上所述，在n-GaN層240中為了使電流在其面內(nèi)方向充分 地?cái)U(kuò)展，只要使厚度t滿足公式19的關(guān)系即可。
另外，在n側(cè)電極241為矩形狀具有與n-GaN層240相同寬度的 結(jié)構(gòu)中，也可以構(gòu)成為與圖16所示的結(jié)構(gòu)同樣地在n-GaN層240的上 表面形成多個(gè)凸部240a的結(jié)構(gòu)。這時(shí)，n-GaN層240的厚度t由公式 20決定。
其中，0.1pm《x《3.0(im
根據(jù)這些實(shí)施方式，也能夠使流過n-GaN層240的電流擴(kuò)展到 n-GaN層240的周邊部，能夠增加發(fā)光量。另外，當(dāng)形成多個(gè)凸部240a 時(shí)，能夠期待如上述那樣使發(fā)光量進(jìn)一步增加。
如上所述，n型半導(dǎo)體層的厚度，只要使用作為其材料的半導(dǎo)體的 物理參數(shù)值滿足由公式2到5所示的關(guān)系即可。
此外，在第六實(shí)施方式中，為了減少在半導(dǎo)體發(fā)光元件側(cè)面被全 反射的光的比例，也可以在該側(cè)面上形成第一到第三實(shí)施方式的多個(gè) 凸部。
圖19表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的第七實(shí)施方式，是表示n側(cè) 電極241、 n-GaN層240、活性層230和p-GaN層220的各一部分的放 大斜視剖面圖。該半導(dǎo)體發(fā)光元件，在第六實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元 件的n-GaN層240、活性層230和p-GaN層220的側(cè)面270上形成與 第一實(shí)施方式同樣的多個(gè)凸部271。
根據(jù)該實(shí)施方式，既能夠增加半導(dǎo)體發(fā)光元件的光量，又能夠增 加從側(cè)面270射出的光的比例，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體發(fā)光元件的高亮度化。
此外，多個(gè)凸部271的形狀能夠?yàn)闈M足第一實(shí)施方式中所示的平 均寬度的條件的各種形狀。另外，多個(gè)凸部271，如第二實(shí)施方式中所 示的那樣，也可以形成在其它層上。另外，如在第三實(shí)施方式中所示 的那樣，半導(dǎo)體發(fā)光元件的層疊結(jié)構(gòu)也可以不同。另外，也可以構(gòu)成 為在n-GaN層240的上表面形成有多個(gè)凸部240a的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件，不限定于上述實(shí)施方式。本發(fā)明的半
導(dǎo)體發(fā)光元件的各部的具體結(jié)構(gòu)可以自由地進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更。
在本發(fā)明中所說的n型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層不限定于n-GaN 層和p-GaN層，只要是能夠?qū)㈦娮雍涂昭ㄗ⑷氲交钚詫拥陌雽?dǎo)體層即 可。另外，在本發(fā)明中所說的活性層不限定于MQW結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的 半導(dǎo)體發(fā)光元件能夠構(gòu)成為除了藍(lán)色和綠色光以外還發(fā)出白色光等各 種波長的光的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括基板；由所述基板支撐的p型半導(dǎo)體層；配置在比所述p型半導(dǎo)體層更加離開所述基板的位置上的n型半導(dǎo)體層；和配置在所述p型半導(dǎo)體層和所述n型半導(dǎo)體層之間的活性層，其特征在于在所述n型半導(dǎo)體層上形成一側(cè)的寬度與所述n型半導(dǎo)體層的一側(cè)的寬度相同的矩形狀的n側(cè)電極；所述n型半導(dǎo)體層的厚度t滿足公式1的關(guān)系；在所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的沿層疊方向延伸的側(cè)面上，形成多個(gè)凸部；當(dāng)從所述活性層發(fā)出的光的波長為λ，所述n型半導(dǎo)體層和所述p型半導(dǎo)體層的任一個(gè)的折射率都為n時(shí)，所述凸部的底部寬度的平均寬度WA為WA≥λ/n，[公式1]為其中，L與所述n型半導(dǎo)體層的一側(cè)的寬度不同的另一側(cè)的寬度T絕對(duì)溫度W與所述n側(cè)電極的一側(cè)的寬度不同的另一側(cè)的寬度J0所述n側(cè)電極和所述n型半導(dǎo)體層的接觸部分中的電流密度e元電荷γ二極管的理想系數(shù)KB玻耳茲曼常數(shù)ρ所述n型半導(dǎo)體層的電阻率。
2. —種半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括 基板；和層疊在所述基板上的n型半導(dǎo)體層、活性層和p型半導(dǎo)體層，其 特征在于在所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的沿層疊方向延伸的側(cè)面中，形成有多個(gè) 凸部；當(dāng)從所述活性層發(fā)出的光的波長為X，所述n型半導(dǎo)體層和所述p 型半導(dǎo)體層的任一方的折射率都為n時(shí)，所述凸部的底部寬度的平均 寬度W八為WA i/n。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于所述n型半導(dǎo)體層和所述p型半導(dǎo)體層的至少任一方由GaN構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于 所述凸部沿所述疊層方向延伸，并且其剖面形狀為三角形或半圓形。
5. —種半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括 基板；由所述基板支撐的p型半導(dǎo)體層；配置在比所述p型半導(dǎo)體層更加離幵所述基板的位置上的n型半 導(dǎo)體層；和配置在所述p型半導(dǎo)體層和所述n型半導(dǎo)體層之間的活性層，其 特征在于在所述n型半導(dǎo)體層上形成有圓形狀的n側(cè)電極， 所述n型半導(dǎo)體層的厚度t滿足公式2的關(guān)系， [公式2]<formula>formula see original document page 3</formula>為L:所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的代表長度 T:絕對(duì)溫度W:所述n側(cè)電極的直徑Jo:所述n側(cè)電極和所述n型半導(dǎo)體層的接觸部分中的電流密度 e :元電荷二極管的理想系數(shù) kb:玻耳茲曼常數(shù) p:所述n型半導(dǎo)體層的電阻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于: 在所述n型半導(dǎo)體層上形成有多個(gè)凸部；所述n型半導(dǎo)體層的厚度t，代替所述公式2的關(guān)系而滿足公式3 的關(guān)系，[公式3]為其中，0.1拜《x《3.0(am。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于所述n型半導(dǎo)體層由n-GaN構(gòu)成。
8. —種半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括 基板；由所述基板支撐的p型半導(dǎo)體層；配置在比所述p型半導(dǎo)體層更加離開所述基板的位置上的n型半 導(dǎo)體層；和配置在所述p型半導(dǎo)體層和所述n型半導(dǎo)體層之間的活性層，其 特征在于在所述n型半導(dǎo)體層上形成有一側(cè)的寬度與所述n型半導(dǎo)體層的 一側(cè)的寬度相同的矩形狀的n側(cè)電極，所述n型半導(dǎo)體層的厚度t滿足公式4的關(guān)系，[公式4]為 <formula>formula see original document page 5</formula>其中，L:與所述n型半導(dǎo)體層的一側(cè)的寬度不同的另一側(cè)的寬度 T:絕對(duì)溫度W:與所述n側(cè)電極的一側(cè)的寬度不同的另一側(cè)的寬度Jo:所述n側(cè)電極和所述n型半導(dǎo)體層的接觸部分中的電流密度e:元電荷Y: 二極管的理想系數(shù)kb:玻耳茲曼常數(shù)p:所述n型半導(dǎo)體層的電阻率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于 在所述n型半導(dǎo)體層上形成有多個(gè)凸部，所述n型半導(dǎo)體層的厚度t，代替所述公式4的關(guān)系而滿足公式5 的關(guān)系，[公式5]為<formula>formula see original document page 5</formula>其中，0.1(am《x《3.0(im。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于所述n型半導(dǎo)體層由n-GaN構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供半導(dǎo)體發(fā)光元件。一種在基板上依次層疊有p型半導(dǎo)體層(220)、活性層(230)、n型半導(dǎo)體層(240)的半導(dǎo)體發(fā)光元件，在上述n型半導(dǎo)體層(240)上形成有一側(cè)的寬度與上述n型半導(dǎo)體層(240)的一側(cè)的寬度相同的矩形狀的n側(cè)電極(241)，上述n型半導(dǎo)體層(240)的厚度t滿足公式1的關(guān)系，在上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的沿層疊方向延伸的側(cè)面(270)上，形成有多個(gè)凸部(271)，當(dāng)從上述活性層(230)發(fā)出的光的波長為λ，上述n型半導(dǎo)體層(240)和上述p型半導(dǎo)體層(240)的任一方的折射率都為n時(shí)，上述凸部的底部寬度的平均寬度W_A為W_A≥λ/n。[公式1]為右式，其中，L與上述n型半導(dǎo)體層的一側(cè)的寬度不同的另一側(cè)的寬度；T絕對(duì)溫度；W與上述n側(cè)電極的一側(cè)的寬度不同的另一側(cè)的寬度；J₀上述n側(cè)電極和上述n型半導(dǎo)體層的接觸部分中的電流密度；e元電荷；γ二極管的理想系數(shù)；κ_B玻耳茲曼常數(shù)；ρ上述n型半導(dǎo)體層的電阻率。
文檔編號(hào)H01L33/32GK101395726SQ20078000691
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者中原健, 岡崎忠宏, 酒井光彥 申請(qǐng)人:羅姆股份有限公司