的设置方向而改变。
[0059] 图1是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的半导体发光器件的透视图。
[0060] 参照图1，半导体发光器件100包括衬底101和形成在衬底101上的基本层120、 掩模层130、发光纳米结构140、透明电极层150和填料层160。每个发光纳米结构140包 括从第一导电类型的半导体的基本层120生长的第一导电类型的半导体芯142、有源层144 和第二导电类型的半导体层146。半导体发光器件100还可包括分别电连接至基本层120 和第二导电类型的半导体层146的第一电极170和第二电极180。
[0061] 在图1中，为了帮助提供理解，仅将例如透明电极层150和填料层160的一些组件 示为仅存在于部分区域中，并且在X方向上的一端示出了包括发光纳米结构140的一些组 件的断开表面。
[0062] 衬底101可提供为半导体生长衬底，并且可由诸如蓝宝石、SiC、MgAl204、MgO、 LiA102、LiGa02、GaN等的绝缘材料、导电材料或半导电材料形成。蓝宝石衬底是具有六菱 形R3c对称性的晶体（其在c轴方向和a轴方向上的晶格常数分别为大约13. 001A和 4. 758A)，并且具有C面（0001)、A面（11-20)和R面（1-102)等。在这种情况下，蓝宝 石晶体的C面允许氮化物薄膜相对容易地在其上生长，并且在高温下稳定，从而蓝宝石衬 底通常用作氮化物生长衬底。同时，在衬底101由硅（Si)形成的情况下，更适合于增大直 径，并且成本相对低，从而有利于批量生产。
[0063] 可在衬底101的表面上形成凹陷和突起图案以提高光提取效率。然而，凹陷和突 起图案的形状不限于图中示出的那些。根据示例性实施例，还可在衬底101上设置缓冲层 以提高基本层120的结晶度。缓冲层可由例如在低温下生长的铝镓氮化物AlxGaiXN形成， 而不进行掺杂。
[0064] 根据示例性实施例，可将衬底101去除以省略。例如，在其中半导体发光器件100 以倒装芯片方式安装在诸如封装件板的外部装置上的情况下，可省略衬底101，并且甚至在 硅（Si)用作衬底101的材料的情况下，可在后续处理中省略衬底101。
[0065] 基本层120可设置在衬底101上。可由例如氮化镓GaN之类的III-V族化合物形 成基本层120。基本层120可为例如掺有η型杂质的η型氮化镓n-GaN。
[0066] 在当前示例性实施例中，基本层120通常可连接至每个发光纳米结构140的端部， 以用作接触电极，以及提供用于生长第一导电类型的半导体芯142的晶面。
[0067] 掩模层130设置在基本层120上。可由氧化硅或氮化硅形成掩模层130。例如， 掩模层130可由氧化硅（SiOx)、氧氮化硅（SiOxNy)、氮化硅（SixNy)、氧化铝（A1203)、氮化钛 (TiN)、氮化铝（A1N)、氧化锆（ZrO)、钛铝氮化物（TiAIN)和钛硅氮化物（TiSiN)中的至少 一个形成。具体地说，掩模层130可为分布布拉格反射器（DBR)层或全向反射器（0DR)。在 这种情况下，掩模层130可具有交替和重复地设置具有不同折射率的层的结构。然而，本发 明构思不限于此，并且根据示例性实施例，掩模层130可为单层。
[0068] 掩模层130可包括暴露出基本层120的一些部分的多个开口H。可根据多个开口 Η的尺寸确定发光纳米结构140的直径、长度、位置和生长条件。多个开口Η可具有诸如圆 形、四边形、六边形等的各种形状。
[0069] 多个发光纳米结构140可设置在对应于多个开口Η的位置。发光纳米结构140可 具有芯-皮结构，其包括从通过多个开口Η暴露的基本层120的区域生长的第一导电类型 的半导体芯142以及按次序形成在第一导电类型的半导体芯142的表面上的有源层144和 第二导电类型的半导体层146。如图所示，第一导电类型的半导体芯142的宽度可大于多个 开口Η的宽度，但是宽度的相对差异不限于示出的构造。
[0070] 第一导电类型的半导体芯142和第二导电类型的半导体层146可分别由掺有η型 杂质的半导体材料和掺有Ρ型杂质的半导体形成，但是本发明构思不限于此，相反，第一导 电类型的半导体芯142和第二导电类型的半导体层146也可分别由ρ型半导体材料和η型 半导体材料形成。第一导电类型的半导体芯142和第二导电类型的半导体层146可由氮化 物半导体（例如，具有AlxInyGalxyN(0彡X彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的成分的铝铟镓 氮化物）形成，并且半导体层142和146中的每一个可被构造为单层，或者可包括具有不同 特性（诸如不同的掺杂浓度、成分等）的多层。这里，除氮化物半导体以外，第一导电类型 的半导体芯142和第二导电类型的半导体层146还可由磷化铝铟镓（AlInGaP)或砷化铝铟 镓（AlInGaAs)半导体形成。在当前示例性实施例中，例如，第一导电类型的半导体芯142 可由掺有硅（Si)或碳（C)的η型氮化镓（η-GaN)形成，并且第二导电类型的半导体层146 可由掺有镁（Mg)或锌（Zn)的ρ型氮化镓（ρ-GaN)形成。
[0071] 有源层144可设置在第一导电类型的半导体芯142的表面上。有源层144可为根 据电子-空穴复合发射具有预定等级的能量的光的一层，并且由诸如铟镓氮化物（InGaN) 等的单一材料形成，或者可具有量子势皇层和量子阱层以交替方式设置的多量子阱（MQW) 结构，并且，例如，就氮化物半导体而言，可使用氮化镓（GaN)/铟镓氮化物（InGaN)结构。在 有源层144包括铟镓氮化物（InGaN)的情况下，由于铟（In)的含量增大，由晶格失配导致 的晶体缺陷可减少并且半导体发光器件100的内部量子效率可增大。另外，可根据铟（In) 的含量调整发射波长。
[0072] 包括在半导体发光器件100中的发光纳米结构140的数量不限于附图中示出的， 并且半导体发光器件100可包括例如几十至几百万个发光纳米结构140。多个发光纳米结 构140可按照六边形布置。
[0073] 多个发光纳米结构140中的每一个可包括具有六棱柱形状的主体部分B和主体部 分B上的具有六棱锥形状的末端部分T。在构成发光纳米结构140的第一导电类型的半导 体芯142、有源层144和第二导电类型的半导体层146中也可按照相同的方式来提及主体部 分B和末端部分T。具体地说，就第一导电类型的半导体芯142而言，主体部分B可从基本 层120延伸至掩模层130的上侧。由于发光纳米结构140具有三维形状，因此发光表面面 积相对大，从而增大了发光效率。
[0074] 每个发光纳米结构140的主体部分B可具有第一高度H1，并且末端部分T可具有 小于第一高度H1的第二高度H2。例如，第一高度H1的范围可为从2. 5μπι至4μπι，并且第 二高度Η2的范围可为从300nm至600nm。主体部分Β可具有作为m面的晶面，并且末端部 分T可具有作为r面的晶面。
[0075] 在多个发光纳米结构140中，末端部分T的六棱锥的顶点TC与中心竖直轴线 CV(也就是说，在z方向上穿过主体部分B的中心的轴线）相距的距离在等于或小于主体部 分B的宽度的1.5%以内（例如，距离中心竖直轴线CV在10nm以内）的百分率可为60% 或更大。主体部分B的宽度可根据光发射波长而变化，并且例如其范围可为从700nm至 1. 3μm。在这种情况下，根据每个发光纳米结构140的尺寸，末端部分T的顶点TC距离中 心竖直轴线CV在主体部分B的宽度的0. 7%至1. 5%以内的百分率可为60%或更大。下文 中，将每个发光纳米结构140的末端部分T的顶点TC在相对于主体部分B的中心竖直轴线 CV垂直的平面上布置为靠近主体部分B的中心竖直轴线CV的程度表达为术语"居中度"。 也就是说，居中度指末端部分T的顶点TC布置为靠近主体部分B的上表面的中心的程度， 而没有基于主体部分B在一个方向上倾斜。因此，随着居中度提高，末端部分T的中心竖直 轴线可靠近主体部分B的中心竖直轴线CV。另外，主体部分B的宽度是指在平行于衬底101 的上表面的平面上穿过主体部分B的中心的对角线的长度，并且当主体部分B不具有规则 的六边形时，主体部分B的宽度可指穿过所述中心的最大长度。下文中将参照图7详细描 述发光纳米结构140的居中度。
[0076] 可通过多个处理形成根据本发明的示例性实施例的第一导电类型的半导体芯 142,因此，每个第一导电类型的半导体芯142可包括在不同的处理期间形成的第一区域至 第四区域（142A、142B、142C和142D)。第一区域142A和第二区域142B可具有倾斜的侧表 面，而第三区域142C可具有垂直于衬底101的侧表面。第一区域至第四区域（142A、142B、 142C和142D)的相对厚度不限于示出的这些。
[0077] 第一区域至第四区域（142A、142B、142C和142D)可由相同材料形成并且可具有不 同的杂质浓度。例如，第三区域142C的杂质浓度可高于相邻的第二区域142B和第四区域 142D的杂质浓度。例如，第三区域142C的杂质浓度为比第二区域142B和第四区域142D 的杂质浓度高出约四倍至六倍。下文中将参照图2A至图3详细描述第一区域至第四区域 (142A、142B、142C和 142D)。
[0078] 透明电极层150可电连接至第二导电类型的半导体层146。透明电极层150可覆 盖发光纳米结构140的上表面和侧表面，并且可连接在相邻的发光纳米结构140之间。透 明电极层150可由例如铟锡氧化物（ΙΤ0)、铝锌氧化物（ΑΖ0)、铟锌氧化物（ΙΖ0)、氧化锌 (Zn0)、GZ0(Zn0:Ga)、氧化铟（Ιη203)、氧化锡（Sn02)、氧化镉（CdO)、镉锡氧化物（CdSn04)或 氧化镓（Ga203)形成。
[0079] 填料层160可设置在发光纳米结构140和透明电极层150上。填料层160可填充 相邻的发光纳米结构140之间的空间，并且可设置为覆盖发光纳米结构140和发光纳米结 构140上的透明电极层150。根据示例性实施例，填料层160的上表面沿着发光纳米结构 140可形成为不平坦的。
[0080] 填料层160可由光透射绝缘材料形成，并包括例如二氧化硅（Si02)、氮化硅 (SiNx)、氧化铝（A1203)、氧化铪（HfO)、氧化钛（Ti02)或氧化锆（ZrO)。然而，根据示例性实 施例，填料层160可包括导电材料。在这种情况下，填料层160可形成为电连接至第二电极 180,或者可与第二电极180 -体地形成。半导体发光器件100可按照倒装芯片结构安装， 以使得第一电极170和第二电极180面对诸如封装件板的外部板。
[0081] 根据示例性实施例，可在填料层160上设置钝化层（未示出）。钝化层可设置为将 第一电极170和第二电极180的上表面暴露出来。
[0082] 第一电极170和第二电极180可设置在半导体发光器件100的一侧上的基本层 120和透明电极层150上，以使得第一电极170和第二电极180分别电连接至基本层120和 第二导电类型的半导体层146。然而，第一电极170和第二电极180的布置和形状仅是示出 性的，并且可不同地修改。例如，第一电极170