专利名称：半导体发光器件及制造方法、集成半导体发光设备及制造方法、图像显示设备及制造方法 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体发光器件及它的制造方法、集成半导体发光设备及它的制造方法、图像显示设备及它的制造方法、照明设备及它的制造方法。更具体地说，本发明适用在应用于利用氮化物III-V群的复合半导体的发光二极管的时候。
背景技术：
到目前为止，在蓝宝石衬底上长出n型GaN层、在n型GaN层上形成存在预定开口部分的生长掩膜、在生长掩膜的开口部分中的n型GaN层上有选择地长出存在与衬底的主面倾斜的倾斜晶面的六角锥体n型GaN层、和在倾斜晶面上长出活性层和p型GaN层等的发光二极管已经由本发明的申请人推荐为半导体发光器件(例如，参照国际公布第02/07231号(第47-50页，图3-9)的小册子)。根据这样的发光二极管，可以抑制通过位错(dislocation)从衬底侧到形成器件结构的层的扩散，并可以改善那些层的晶体性能，从而可以获得高的发光效率。
像如下那样的技术是已知的，即，在主面是(0001)面的蓝宝石衬底的主面上形成非晶结构的第一氮化物半导体薄膜，通过固相外延生长使该膜单晶化，使第二氮化物半导体薄膜气相外延生长在单晶膜上，在长成的第二氮化物半导体薄膜上进一步形成由二氧化硅薄膜组成和数值孔径等于或大于50％和距相邻窗口的最短距离等于或小于100μm、和含有使第二氮化物半导体薄膜的表面暴露出来的数个窗口的掩膜，和使氮化物半导体的显微结构气相外延生长在从窗口部分暴露出来的第二氮化物半导体薄膜上(例如，JA-A-10-256151(第3-4页，图1-7))。
但是，如上所述通过在倾斜晶面上长出形成器件结构的层形成发光器件结构的方法存在这样的问题，即这些步骤因生长掩膜的建立和选择性生长等是必不可少的而变得复杂。
根据本发明人掌握的知识，已经发现，通过使形成器件结构的层生成在与衬底主面平行的的平面上，取代如上所述在倾斜晶面上长出形成器件结构的层，通过简单步骤也可以获得与如上所述等效的高发光效率的半导体发光器件。
因此，本发明要实现的一个目的是提供无需像传统方法那样利用倾斜晶面上的晶体生长，通过简单步骤就可以显著提高发光效率的半导体发光器件和它的制造方法。
本发明要实现的另一个目的是提供无需像传统方法那样利用倾斜晶面上的晶体生长，通过简单步骤就可以显著提高发光效率的图像显示设备和它的制造方法。
本发明要实现的再一个目的是提供无需像传统方法那样利用倾斜晶面上的晶体生长，通过简单步骤就可以显著提高发光效率的照明设备和它的制造方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一发明提供了包括如下部件的半导体发光器件第一导电型的半导体层，其中，一个主面含有棱柱或锥体晶体部分，棱柱或锥体晶体部分含有几乎与主面平行的上表面和几乎与主面垂直或与主面倾斜的侧面；依次层叠在至少晶体部分的上表面上的至少一活性层和一第二导电型的半导体层；与第一导电型的半导体层电连接的第一电极；和在晶体部分的上表面上的第二导电型的半导体层上形成并与第二导电型的半导体层电连接的第二电极。
基本上，任何半导体都可以用作第一导电型的半导体层、活性层、和第二导电型的半导体层的材料。通常，使用具有纤锌矿型的晶体结构的半导体。就具有纤锌矿型晶体结构的半导体而言，除了氮化物III-V群复合半导体之外，可以提及像BeMgZnCdS复合半导体、BeMgZnCdO复合半导体等那样的II-VI群复合半导体。最一般地说，氮化物III-V群复合半导体由AlxByGa1-x-y-zInzAsuN1-u-vPv(其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤u≤1，0≤v≤1，0≤x+y+z＜1，0≤u+v＜1)组成，更具体地说，由AlxByGa1-x-y-zInzN(其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤x+y+z＜1)组成，和通常，由AlxGa1-x-y-zInzN(其中，0≤x≤1，0≤z≤1)组成。作为氮化物III-V群复合半导体的特例，可以提及GaN、InN、AlN、AlGaN、InGaN、AlGaInN等。
通常，第一导电型的半导体层的棱柱晶体部分具有上表面是C面的棱柱形状，尤其是，上表面是C面的六棱柱形状。通常，第一导电型的半导体层的锥体晶体部分具有上表面是C面的锥体形状，尤其是，上表面是C面的正向锥形或反向锥形的圆锥平截头体形状或六角锥平截头体形状。最好是形成在第二导电型的半导体层上形成的第二导电型侧的电极，而避免一般说来晶体性能较低的棱柱或锥体晶体部分的上表面的外围拐角部分。
本发明的第二发明提供了半导体发光器件的制造方法，它包括如下步骤在衬底上长出第一导电型的半导体层；在第一导电型的半导体层上形成预定形状的刻蚀掩模；通过利用刻蚀掩模使第一导电型的半导体层刻蚀到预定深度，形成棱柱或锥体晶体部分；和在至少晶体部分上依次长出至少一活性层和一第二导电型的半导体层。
通常，干刻蚀，尤其是可以进行各向异性刻蚀的活性离子刻蚀(RIE)用作刻蚀。最好是金属膜，例如将Ni膜层叠在Ti膜上获得的Ti/Ni层叠膜用作那时的刻蚀掩膜。在进行锥形刻蚀的情况下，最好是由抗蚀剂组成的掩膜用作刻蚀掩膜。
作为衬底，基本上，可以使用任何金属，只要可以长出晶体性能极好的第一导电型的半导体层、活性层、和第二导电型的半导体层等即可。具体地说，可以使用由蓝宝石(Al2O3)(包括C面、A面、和R面)、SiC(包括6H、4H、和3C)、氮化物III-V群复合半导体(GaN、InAlGaN、AlN等)、Si、ZnS、ZnO、LiMgO、GaAs、MgAl2O4等构成的衬底。最好，使用由那些材料构成的六角形衬底和立方衬底，尤其是使用六角形衬底。例如是如果第一导电型的半导体层、活性层、和第二导电型的半导体层由氮化物III-V复合半导体构成，可以使用C面是主面的蓝宝石衬底。假设这里提及的C面还包括相对于C面倾斜多达5°到6°和基本上可以当作C面的晶面。
通常，晶体部分含有几乎与衬底的主面平行的上表面。上表面通常是C面。
在刻蚀掩膜被除去之后，在长出活性层之前，最好是正好在长出活性层之前，还可以在第一导电型的半导体层上长出第二导电型的半导体层。通过这种方法，可以取得如下优点。首先，如果在刻蚀掩膜被除去之后直接长出活性层，由于氧化层等存在于活性层和作为底层的第一导电型的半导体层的表面上，对活性层的发光特性等产生负面影响。但是，首先，在长出第二导电型的半导体层之后，如果在第二导电型的半导体层上长出活性层，活性层可以生长在氧化层等不存在的干净表面上，从而可以防止这样的问题。当使衬底暴露在大气中以便除去刻蚀掩膜时，第一导电型的半导体层的表面被氧化和不均匀地形成氧化膜。当长出活性层时，活性层难以在氧化膜量大的部分中生长，而在氧化膜量小的部分中首先长出，从而容易在活性层的表面上造成不均匀。但是，如上所述，如果可以在第二导电型的半导体层上长出活性层，活性层可以生长在氧化层等不存在的干净表面上，从而可以提高活性层表面的均匀性。例如，如果第一导电型的半导体层、活性层、和第二导电型的半导体层由例如氮化物III-V复合半导体构成，像GaN、InGaN、AlGaN、AlGaInN等那样的氮化物III-V复合半导体可以用作第一导电型的半导体层的材料。
也可以以这样的方式构造，即，在通过利用刻蚀掩膜使第一导电型的半导体层刻蚀到预定深度形成锥体晶体部分之后，在至少活性层和第二导电型的半导体层长出之前，在刻蚀部分的全部或一部分表面中形成生长掩膜。
也可以以这样的方式构造，即在至少活性层和第二导电型的半导体层依次长出之后，通过除去衬底和随后从它的背面刻蚀第一导电型的半导体层，使晶体部分分开。通过这种方法，可以非常容易地将器件分开，可以容易地使器件微型化，和可以降低制造成本。
还可以使至少活性层和第二导电型的半导体层生长到它们极度接近为止。
作为第一导电型的半导体层、第一导电型的第二半导体层、活性层、和第二导电型的半导体层的生长方法，可以使用，例如，有机金属化学气相外延生长(MOCVD)、氢化物气相外延生长、或卤化物气相外延生长(HVPE)等。
本发明的第三发明提供了通过集成每一个都包括如下部件的数个半导体发光器件获得的集成半导体发光设备
第一导电型的半导体层，其中，一个主面含有棱柱或锥体晶体部分，棱柱或锥体晶体部分含有几乎与主面平行的上表面和几乎与主面垂直或与主面倾斜的侧面；依次层叠在至少晶体部分的上表面上的至少一活性层和一第二导电型的半导体层；与第一导电型的半导体层电连接的第一电极；和在晶体部分的上表面上的第二导电型的半导体层上形成并与第二导电型的半导体层电连接的第二电极。
尽管集成半导体发光设备的应用不受限制，但是，图像显示设备和照明设备等可以被当作典型应用。
本发明的第四发明提供了集成半导体发光设备的制造方法，它包括如下步骤在衬底上长出第一导电型的半导体层；在第一导电型的半导体层上形成预定形状的刻蚀掩模；通过利用刻蚀掩模使第一导电型的半导体层刻蚀到预定深度，形成棱柱或锥体晶体部分；和在至少晶体部分上依次长出至少一活性层和一第二导电型的半导体层。
本发明的第五发明提供了通过集成每一个都包括如下部件的数个半导体发光器件获得的图像显示设备第一导电型的半导体层，其中，一个主面含有棱柱或锥体晶体部分，棱柱或锥体晶体部分含有几乎与主面平行的上表面和几乎与主面垂直或与主面倾斜的侧面；依次层叠在至少晶体部分的上表面上的至少一活性层和一第二导电型的半导体层；与第一导电型的半导体层电连接的第一电极；和在晶体部分的上表面上的第二导电型的半导体层上形成并与第二导电型的半导体层电连接的第二电极。
本发明的第六发明提供了图像显示设备的制造方法，它包括如下步骤在衬底上长出第一导电型的半导体层；在第一导电型的半导体层上形成预定形状的刻蚀掩模；通过利用刻蚀掩模使第一导电型的半导体层刻蚀到预定深度，形成棱柱或锥体晶体部分；和在至少晶体部分上依次长出至少活性层和第二导电型的半导体层。
本发明的第七发明提供了通过集成每一个都包括如下部件的数个半导体发光器件获得的照明设备第一导电型的半导体层，其中，一个主面含有棱柱或锥体晶体部分，棱柱或锥体晶体部分含有几乎与主面平行的上表面和几乎与主面垂直或与主面倾斜的侧面；依次层叠在至少晶体部分的上表面上的至少一活性层和一第二导电型的半导体层；与第一导电型的半导体层电连接的第一电极；和在晶体部分的上表面上的第二导电型的半导体层上形成和与第二导电型的半导体层电连接的第二电极。
本发明的第八发明提供了照明设备的制造方法，它包括如下步骤在衬底上长出第一导电型的半导体层；在第一导电型的半导体层上形成预定形状的刻蚀掩模；通过利用刻蚀掩模使第一导电型的半导体层刻蚀到预定深度，形成棱柱或锥体晶体部分；和在至少晶体部分上依次长出至少一活性层和一第二导电型的半导体层。
图1A和1B是说明根据本发明第1实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图2A和2B是说明根据本发明第1实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图3A和3B是说明根据本发明第1实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图4A和4B是说明根据本发明第1实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图5A和5B是说明根据本发明第1实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图6A和6B是说明根据本发明第1实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图7是根据本发明第1实施例的GaN发光二极管的剖面图；图8是根据本发明第2实施例的GaN发光二极管的剖面图；图9是从n-侧电极看过去的根据本发明第2实施例的GaN发光二极管的透视图；图10是显示根据本发明第3实施例的图像显示设备的透视图；图11是根据本发明第5实施例的GaN发光二极管的剖面图；图12A和12B是说明根据本发明第7实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图13A和13B是说明根据本发明第7实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图14A和14B是说明根据本发明第7实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图15A和15B是说明根据本发明第7实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图16A和16B是说明根据本发明第7实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图17A和17B是说明根据本发明第7实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图18A和18B是说明根据本发明第7实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图19A和19B是说明根据本发明第8实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图20A和20B是说明根据本发明第9实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图21A和21B是说明根据本发明第10实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图22是说明根据本发明第11实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图；图23A和23B是说明根据本发明第13实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；
图24A和24B是说明根据本发明第13实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图25A和25B是说明根据本发明第13实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图26A和26B是说明根据本发明第13实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图27A和27B是说明根据本发明第13实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图28A和28B是说明根据本发明第13实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图29A和29B是说明根据本发明第13实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图30A和30B是说明根据本发明第19实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图31A和31B是说明根据本发明第19实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图32A和32B是说明根据本发明第19实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图33A和33B是说明根据本发明第19实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图34A和34B是说明根据本发明第20实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图35A和35B是说明根据本发明第20实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图36A和36B是说明根据本发明第20实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图37A和37B是说明根据本发明第20实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图38A和38B是说明根据本发明第20实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图39A和39B是说明根据本发明第20实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图40A和40B是说明根据本发明第21实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图41A和41B是说明根据本发明第22实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图42A和42B是说明根据本发明第22实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图43A和43B是说明根据本发明第22实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图44A和44B是说明根据本发明第22实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图45A和45B是说明根据本发明第23实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图46A和46B是说明根据本发明第24实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图47A和47B是说明根据本发明第25实施例的GaN发光二极管的制造方法的透视图和剖面图；图48到50是说明根据本发明第26实施例的GaN发光二极管的制造方法的剖面图；图51到53是说明根据本发明第27实施例的GaN发光二极管的制造方法的剖面图；图54到57是说明根据本发明第28实施例的GaN发光二极管的制造方法的剖面图；图58是说明根据本发明第29实施例的GaN发光二极管的制造方法的剖面图；图59是说明根据本发明第30实施例的GaN发光二极管的制造方法的剖面图；图60是说明根据本发明第31实施例的GaN发光二极管的制造方法的剖面图；图61A和61B是说明根据本发明第32实施例的简单矩阵驱动型显示器的制造方法的俯视图和剖面图；和图62A和62B是说明根据本发明第33实施例的并行同时驱动GaN发光二极管阵列的制造方法的剖面图和俯视图。
具体实施例方式
下文参照附图描述本发明的实施例。在这些实施例的所有附图中，相同或相应部分用相同的标号表示。
图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、6A、和6B逐步显示了根据本发明第1实施例的GaN发光二极管的制造方法。图1A、2A、3A、4A、5A、和6A是透视图。图1B、2B、3B、4B、5B、和6B是剖面图。图7B是显示GaN发光二极管的完整状态的剖面图。
在第1实施例中，如图1A和1B所示，首先，例如，准备好主面是C+面的蓝宝石衬底11和通过热清除等清除它的表面。此后，通过例如有机金属化学气相外延生长(MOCVD)方法使掺入Si作为n型杂质的n型GaN层12生长在蓝宝石衬底11上。尽管MOCVD可以在常压、低压、和高压的任何一种压力下进行，但是，在常压下可以容易地进行MOCVD。作为n型GaN层12，最好使用晶体缺陷尤其是直通位错尽可能小的层。通常，层12的厚度等于或大于例如2μm就足够了。但是，考虑到以后通过RIE进行刻蚀，最好把厚度设置得稍微厚一点。存在各种各样形成低缺陷的n型GaN层12的方法。作为一般方法，存在一种首先在例如大约500℃的低温下在蓝宝石衬底11上长出GaN缓冲层或AlN缓冲层(未示出)，此后，将温度升高到大约1000℃，使该层晶化，随后在上面长成n型GaN层12的方法。
随后，通过例如真空蒸发沉积法和溅射法等，在n型GaN层12的整个表面上依次形成每一个具有例如大约100nm的厚度的Ti膜和Ni膜。此后，通过平版印刷术在上面形成预定形状的抗蚀图(未示出)。将抗蚀图用作掩膜，通过例如RIE方法刻蚀Ti/Ni层叠膜。在器件形成位置上形成每一个由六角Ti/Ni层叠膜组成的刻蚀掩膜13。最好刻蚀掩膜13的一边与<11-20>方向平行。六角刻蚀掩膜13的直径按需而定。例如，将它设置为大约10μm。
随后，如图2A和2B所示，利用刻蚀掩膜13，通过利用，例如，刻蚀氯气的RIE方法，沿着与衬底表面垂直的方向使n型GaN层12刻蚀到预定深度，从而形成六棱柱部分14。刻蚀深度按照获得的六棱柱部分14的高宽比(＝高度/宽度)的值来选择。尽管从提升发光效率等的观点来看，固有地希望把高宽比设置成大值(例如，大约为5)，但是，如果直径大，由于n型GaN层12的厚度也成比例地增大和外延生长所需的时间和成本也增加，有必要设置考虑到这样的缺点的直径。具体地说，例如当考虑到六角刻蚀掩膜13的直径等于上述的10μm的情况时，最好是将六棱柱部分14的高宽比选择成范围从0.2到1.0的值。此时，刻蚀深度等于2到10μm。尤其是选择相应小的高宽比，这里将它设置成0.2到0.3。在这种情况下，刻蚀深度等于2到3μm。有必要将n型GaN层12的厚度设置得足以比刻蚀深度厚。
随后，通过例如RIE方法等刻蚀除去刻蚀掩膜13。因此，如图3A和3B所示，在n型GaN层12的表面上获得了与其中每一个的上表面是C面的六棱柱部分14一起形成的GaN处理的衬底。
随后，把GaN处理的衬底插入MOCVD设备的反应管中。在反应管中进行热清除达例如1到2分钟，从而使表面得到清除。随后，如图4A和4B所示，在GaN处理的衬底上长出例如InGaN系统的活性层15和掺入Mg作为p型杂质的p型GaN层16。因此，双异性结构的发光二极管结构通过如下部分形成n型GaN层12的六棱柱部分14；和生长在由六棱柱部分14的C面构成的上表面上的活性层15和p型GaN层16。活性层15和p型GaN层16每一个的厚度按需而定。活性层15的厚度被设置成例如3nm。p型GaN层16的厚度被设置成例如0.2μm。活性层15的生长温度被设置成例如650-800℃，通常被设置成例如，大约700℃。p型GaN层16的生长温度被设置成800-1050℃，最好是被设置成850-900℃。活性层15可以由例如单个InGaN层组成，或者也可以由例如其中In成分不同的两种InGaN交替叠起来的多量子阱结构组成。In成分随要设置的发光波长而定。在p型GaN层16中，最好是提升顶层的Mg浓度，以便可以获得与下文将要说明的p侧电极的极好欧姆接触。在p型GaN层16上长出可以更容易获得欧姆接触和掺入例如Mg作为p型杂质的p型InGaN层作为p型接触层和在p型InGaN层上形成p侧电极也是可以的。如有必要，正好在长出活性层15之前，首先在GaN处理后衬底上薄薄地长出掺入例如Si作为杂质的n型GaN层，随后在n型GaN层上长出活性层15也是可以的。通过这种方法，由于可以在n型GaN层的干净表面上长出活性层15，肯定可以获得具有极好晶体性能的活性层15。当通过RIE方法形成六棱柱部分14时，即使侧面因隐藏着侧面的不均匀性而处在粗糙状态和侧面随着n型GaN层的生长而变成平坦表面，也可以在n型GaN层的平坦表面上长出活性层15。在这种情况下，通过实验发现，当长出n型GaN层时，最好首先从大约850℃的生长温度开始生长，此后逐渐提高生长温度，和将它设置成950℃。作为最容易的方法，可以在例如大约1020℃的温度下长出n型GaN层。
当在大约1000℃的生长温度下进行GaN半导体层的生长时，一般说来，有必要显著提高Ga的原材料的供应量(例如，100μmol/min或更多)。
作为GaN半导体层的生长原材料，例如，三甲基镓((CH3)3Ga，TMG)用作Ga的原材料，三甲基铝((CH3)3Al，TMA)用作Al的原材料，三甲基铟((CH3)3In，TMI)用作In的原材料，和NH3用作N的原材料。至于掺杂剂，例如，硅烷(SiH4)用作n型掺杂剂和，例如，双甲基环戊二烯基镁((CH3C5H4)2Mg)或双环戊二烯基镁((C5H5)2Mg)用作p型掺杂剂。
作为上述GaN半导体层生长时的运载气体(carrire gas)，N2和H2的混合气体用于n型GaN层12，N2气体用于活性层15，和N2和H2的混合气体用于p型GaN层16。在这种情况下，由于N2气体用作活性层15生长时的运载气体和H2不包含在运载气体中，可以抑制In的消失和可以防止活性层15的变坏。由于在p型GaN层16生长时运载气体被设置成N2和H2的混合气体，所以可以长出晶体性能极好的p型GaN层16。
随后，从MOCVD设备中取出如上所述已经长出GaN半导体层的蓝宝石衬底11。
随后，通过平版印刷术形成覆盖除了n型GaN层12的六棱柱部分14之外的区域中的p型GaN层16的表面和另一个部分中的n侧电极形成区的抗蚀图(未示出)。
随后，如图5A和5B所示，将抗蚀图用作掩膜，通过例如RIE方法刻蚀p型GaN层16和活性层15，形成开口部分17，并且使n型GaN层12从开口部分17中暴露出来。此后除去抗蚀图。
随后，在通过例如真空蒸发沉积法在衬底的整个表面上依次形成Ti膜、Pt膜、和Au膜之后，通过平版印刷术在上面形成预定形状的抗蚀图。将抗蚀图用作掩膜刻蚀Ti膜、Pt膜、和Au膜。因此，形成其中每一个通过p型GaN层16和活性层15的开口部分17与n型GaN层12接触的Ti/Pt/Au结构的n侧电极18。
随后，类似地，在由n型GaN层12的六棱柱部分14的C面组成的上表面上生长的活性层15和p型GaN层16的上表面上形成例如Ni/Pt/Au结构的p侧电极19。最好是使形成的p侧电极19避开六棱柱部分14的上表面和侧面之间的拐角部分上的部分。这是因为活性层15和p型GaN层16的每一个接近拐角部分的晶体性能往往低于其它部分的晶体性能。
此后，通过基于RIE或daisa等的刻蚀，将如上所述形成发光二极管结构的衬底构造成芯片形状。芯片状GaN发光二极管如图6A和6B所示。图7显示了在完整状态下GaN发光二极管的剖面图。
将电流施加在如上所述制造的GaN发光二极管的p侧电极19和n侧电极18之间，使二极管受到驱动。因此，根据活性层15的In成分，可以确认通过蓝宝石衬底11的发光是在发光波长为380到620nm的范围内。
根据上述的第1实施例，由于上表面由C面组成的六棱柱部分14是在n型GaN层12和活性层15中形成的和p型GaN层16生长在由六棱柱部分14的C面组成的上表面上，所以可以获得活性层15和p型GaN层16每一个的极好晶体性能。由于p侧电极19是在由生长在六棱柱部分14的上表面上的p型GaN层16的C面组成的上表面上形成的，致使不在外围拐角部分上，所以只能从晶体性能极好的活性层15引起发光。因此，可以获得高的发光效率。
另外，在制造集成半导体发光设备的情况下，如果通过诸如RIE之类的干刻蚀，在p型GaN层16和活性层15中形成开口部分17，以便形成n侧电极18，或者如果通过诸如RIE之类的干刻蚀，刻蚀p型GaN层16和活性层15，以便将器件分开，难以避免对这样的部分中的活性层15造成损害。但是，由于造成损害的部分离实际发光的部分足够远(p侧电极19和与它接近的2到5μm的范围)，所以对发光特性不会产生负面影响。
通过将n型GaN层12的六棱柱部分14的台阶的高度设置成某个值，可以使六棱柱部分14的侧面向下反射从六棱柱部分14的上表面上的活性层15发出的光。可以提高光的引出效率，并可以提高发光效率。另外通过把具有高反射率的金属膜例如银(Ag)膜等用作p侧电极19，取代使用Ni/Pt/Au结构，可以提高六棱柱部分14上的p型GaN层17的上表面上的反射率，并可提高光的引出效率，和可以提高发光效率。尤其是，通过提高六棱柱部分14的高宽比，可以使发光效率提升得更高。
在已经提及的传统GaN发光二极管中，当在由二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)构成的生长掩膜的开口部分中的n型GaN层上有选择地长出存在与衬底的主面倾斜的倾斜晶面的六角锥形n型GaN层和在去掉生长掩膜的同时，在倾斜晶面上长出活性层和p型GaN层等时，在大约1000℃的高温下进行n型GaN层的选择性生长和p型GaN层的随后生长。因此，出现在生长的时候从生长掩膜的表面除去硅(Si)和氧(O)和它们被引到开口部分附近的生长层的现象。这样的现象所产生的影响在p型GaN层生长的时候尤其值得注意。已经发现，如果在p型GaN层生长的时候，在GaN上起n型杂质作用的Si被引到生长层，该层难以变成p型，并且即使变成p型，空穴浓度和迁移率两者都极度降低，并成为阻碍发光二极管发光效率提高的原因。另外尽管在形成生长掩膜的开口部分时，需要照相平板印刷术，但是此时使抗蚀剂紧紧地粘在掩膜表面上和部分去除抗蚀剂的步骤是必不可少的。但是，当去除抗蚀剂时，它容易保留在生长掩膜的微隙中，极难去除它。因此，存在在以后进行的高温生长的时候，残留抗蚀剂变成杂质源和使p型GaN层等的特性变差的情况。另一方面，在第1实施例中，由于不进行利用生长掩膜的选择性生长，当长出活性层15和p型GaN层16时，决不会存在由SiO2或SiN等组成的生长掩膜。因此，在p型GaN层16生长的时候从生长掩膜上除去Si和它被引到生长层的问题基本上不存在。抗蚀剂而污染的问题基本上也不存在。因此，可以获得足够地掺入了Mg的p型GaN层16，最后，可以提高GaN发光二极管的发光效率。
现在描述根据本发明第2实施例的GaN发光二极管的制造方法。
在第2实施例中，以与第1实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，一直执行到长出p型GaN层16的处理，此后，在p型GaN层16上形成p侧电极19。随后，通过例如受激准分子激光器等从蓝宝石衬底11的背面这一侧照射激光束，从蓝宝石衬底11上剥去n型GaN层12和在它上面的部分。在通过刻蚀等弄平如上所述剥去的n型GaN层12的背面之后，如图8所示，在n型GaN层12的背面上形成n侧电极18。由例如ITO等构成的透明电极可以用作n侧电极18。在这种情况下，可以在包括与六角锥形的部分相对应的部分的n型GaN层12的宽区域的背面上形成n侧电极18。在如上所述将由ITO等构成的透明电极用作n型电极18的情况下，为了能够更好地获得与n型GaN层12的欧姆接触，最好是在n型GaN层12的背面上当引出光时不会出现问题的部分中形成，例如，Ti/Au结构的垫片P，和在这样的背面上形成透明电极，以便覆盖垫片P。在Ti/Au结构的垫片P中，Ti膜的厚度被设置成例如大约10nm和Au膜的厚度被设置成例如大约100nm。在通过Ti/Pt/Au结构的金属层叠膜形成n侧电极18的情况下，为了使光通过n型GaN层12照射到外界，如图9所示，在n型电极18中，在与六棱柱部分14相对应的部分中形成开口部分18a。
除了上面结构之外的其它结构与第1实施例的相应结构类似。
根据第2实施例，可以获得与第1实施例类似的优点。
现在描述根据本发明第3实施例的图像显示设备。该图像显示设备显示在图10中。
如图10所示，在图像显示设备中，在蓝宝石衬底11的平面中，沿着相互垂直交叉的x方向和y方向规则排列着GaN发光二极管，以便形成GaN发光二极管的2维阵列。每个GaN发光二极管的结构与例如第1实施例中的GaN发光二极管类似。
发红(R)光的GaN发光二极管、发绿(G)光的GaN发光二极管、和发蓝(B)光的GaN发光二极管沿着y方向相邻地排列着。一个像素由这三个GaN发光二极管构成。沿着x方向排列的发红光的GaN发光二极管的p侧电极19通过配线20相互连接。类似地，沿着x方向排列的发绿光的GaN发光二极管通过配线21相互连接。沿着x方向排列的发蓝光的GaN发光二极管通过配线22相互连接。n侧电极18沿着y方向延伸，变成沿着y方向排列的GaN发光二极管的公共电极。
在如上所述构成的简单矩阵系统的图像显示设备中，按照要显示的图像的信号选择配线20-22和n侧电极18，将电流供应给所选像素的所选GaN发光二极管，以便驱动二极管和引起发光，从而可以显示图像。
根据第3实施例，由于每个GaN发光二极管具有与基于第1实施例的GaN发光二极管类似的结构，所以发光效率高。因此，可以实现高亮度的彩色图像显示设备。
现在描述根据本发明第4实施例的照明设备。照明设备具有与如图10所示的图像显示设备类似的结构。
在照明设备中，按照照明光的颜色选择配线20-22和n侧电极18，将电流供应给所选像素的所选GaN发光二极管，以便驱动二极管和引起发光，从而可以发出照明光。
根据第4实施例，由于每个GaN发光二极管具有与基于第1实施例的GaN发光二极管类似的结构，所以发光效率高。因此，可以实现高亮度的照明设备。
现在描述根据第5实施例的GaN发光二极管。
在第5实施例中，增加在第1实施例中通过RIE方法利用刻蚀掩膜13刻蚀n型GaN层12形成六棱柱部分14时的刻蚀深度。具体地说，选择这样的刻蚀深度，使得当六棱柱部分13的直径等于10μm时，获得的六棱柱部分14的高宽比处在例如从0.8到1.0的范围内，和刻蚀深度被设置成8到10μm。
除了上面结构之外的其它结构与第1实施例的相应结构类似。
根据第5实施例，可以获得与第1实施例类似的优点。
现在描述根据本发明第6实施例的GaN发光二极管。
在第6实施例中，减少在第1实施例中通过RIE方法利用刻蚀掩膜13刻蚀n型GaN层12形成六棱柱部分14时刻蚀掩膜13的直径。具体地说，将六角刻蚀掩膜13的直径设置成5μm，并选择它以便此时获得的六棱柱部分14的高宽比等于例如2。此时刻蚀深度等于10μm。
除了上面结构之外的其它结构与第1实施例的相应结构类似。
根据第6实施例，可以获得与第1实施例类似的优点。
现在描述本发明的第7实施例。
在第7实施例中，如图12A和12B所示，在以与第1实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，一直执行到长出n型GaN层12的处理之后，在n型GaN层12上形成包括圆形抗蚀层的刻蚀掩膜13。
随后，如图13A和13B所示，利用刻蚀掩膜13，通过使用例如将氩气加入氯气中获得的刻蚀气体的RIE方法，将n型GaN层12刻蚀到预定深度。在这种情况下，使刻蚀掩膜逐渐退去和进行锥形刻蚀，以便形成具有与衬底表面倾斜的侧面的正向锥形的圆锥平截头体部分23。假设圆锥平截头体部分23的侧面的倾斜角等于例如45°±10°，上表面的直径处在例如从10到20μm的范围内，通常说来例如为15μm，和高度(厚度)等于例如2到7μm(例如，大约5μm)。
随后，通过例如，等离子灰化等除去刻蚀掩膜13。因此，如图14A和14B所示，在n型GaN层12的表面上获得已经形成上表面是C面的圆锥平截头体部分23的GaN处理后衬底。
随后，如图15A和15B所示，以与第1实施例类似的方式依次长出活性层15和p型GaN层16。在这种情况下，以正好在长出活性层15之前，首先，在例如大约1020℃的温度下在GaN处理的衬底上长出薄n型GaN层，随后，在n型GaN层上长出活性层15的方式进行构造也是可以的。
随后，如图16A和16B所示，以与第1实施例类似的方式，在生长在用作n型GaN层12的圆锥平截头体部分23的C面的上表面上的p型GaN层16的上表面上圆形地形成例如Ni/Pt/Au结构或Pd/Pt/Au结构的p侧电极19。作为p侧电极19，也可以使用例如包含反射率高的Ag膜的Ni/Ag/Au结构的p侧电极或包含反射率同样高的Re膜的Re/Au结构的p侧电极。通过使用它们可以提高圆锥平截头体部分23上的p型GaN层16的上表面上的反射率，和可以提高发光效率。在将Ni/Ag/Au结构的p侧电极用作p侧电极19的情况下，如果Ni膜太厚，到达Ag膜的光强减弱，加入Ag膜作为反射膜的目的变得毫无意义。因此，要尽可能薄地形成Ni膜，以便等于例如2nm，并且，Ag膜和Au膜每一个的厚度等于例如大约100nm就足够了。最好是使形成的p侧电极19避开圆锥平截头体部分23的上表面和侧面之间的拐角部分上的部分。这是因为活性层15和p型GaN层16的每一个接近拐角部分的晶体性能往往低于其它部分的晶体性能。
随后，通过例如受激准分子激光器等从蓝宝石衬底11的背面这一侧照射激光束，从蓝宝石衬底11上剥去n型GaN层12和在它上面的部分。随后，通过刻蚀等弄平如上所述剥去的n型GaN层12的背面。此后，如图17A和17B所示，以与第2实施例类似的方式在n型GaN层12的背面上形成n侧电极18。在这种情况下由例如ITO等构成的透明电极可以用作n侧电极18，并且，为了能够更好地获得与n型GaN层12的欧姆接触，在n型GaN层12的背面当引出光时不会出现问题的部分中形成例如Ti/Au结构的垫片。此后，形成透明电极。
此后，通过基于RIE或daisa等的刻蚀，以芯片形状形成如上所述形成发光二极管结构的衬底。以芯片形状形成的GaN发光二极管如图18A和18B所示。
除了上面结构之外的其它结构与第1和第2实施例的相应结构类似。
根据第7实施例，除了与第1和第2实施例类似的优点之外，如图18B中的箭头所示，在圆锥平截头体部分23的倾斜侧面上形成的p型GaN层16的侧面可以向下反射沿着斜下方从在圆锥平截头体部分23的上表面部分中形成的活性层15发出的光。可以获得可以使光的引出效率升高和可以使发光效率进一步升高的优点。
现在描述本发明的第8实施例。
在第8实施例中，如图19A和19B所示，在生长在n型GaN层12的圆锥平截头体部分23的上表面上的p型GaN层16的上表面上形成环状p侧电极19。
除了上面结构之外的其它结构与第7实施例的相应结构类似。
根据第8实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述本发明的第9实施例。
在第9实施例中，如图20A和20B所示，形成Ag膜24，以便覆盖在n型GaN层12的圆锥平截头体部分23的上表面上形成的p型GaN层16和在圆锥平截头体部分23的侧面上形成的p型GaN层16。通过Ag膜24，可以使在在圆锥平截头体部分23的倾斜侧面上形成的p型GaN层16的侧面向下反射沿着斜下方从在圆锥平截头体部分23的上表面部分中形成的活性层15发出的光时的反射率升高，可以使光的引出效率升得更高，和可以使发光效率进一步升高。在这种情况下，尽管Ag膜24与p型GaN层16接触，但是由于这样的接触是肖特基(Schottky)接触，工作电流只流入p侧电极19和p型GaN层16的接触部分中。
除了上面结构之外的其它结构与第7实施例的相应结构类似。
根据第9实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述本发明的第10实施例。
在第10实施例中，在如图18A和18B所示的GaN发光二极管中，例如像ITO等那样的透明电极用作p侧电极19，和具有例如Ni/Pt/Au结构、Pd/Pt/Au结构、Ni/Ag/Au结构、或Re/Au结构等的n侧电极用作n侧电极18。在这种情况下，通过p侧电极19将光引到外界。
除了上面结构之外的其它结构与第7实施例的相应结构类似。
根据第10实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述本发明的第11实施例。
在第11实施例中，在以与第7实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，一直执行到形成p侧电极19的处理之后，将例如p侧电极19用作掩膜，通过例如RIE方法依次刻蚀p型GaN层16和活性层15，和用相邻圆锥平截头体部分23之间的部分隔开p型GaN层16。此后，从蓝宝石衬底11剥去n型GaN层12和在它上面的部分，并且在n型GaN层12的背面上形成n侧电极18。这个状态显示在图21A和21B中。
图22显示了在预定位置上和每隔一定间隔以阵列形状形成许多个圆锥平截头体部分23的n型GaN层12的整体结构。用相邻圆锥平截头体部分23之间的部分隔开和以芯片形状形成n型GaN层12，以便获得GaN发光二极管。
除了上面结构之外的其它结构与第7实施例的相应结构类似。
根据第11实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述本发明的第12实施例。
在第12实施例中，第7实施例中的圆锥平截头体部分23的上表面的直径被设置得足够小，例如大约5μm或更小(例如，2-3μm)，和p侧电极19同样也被小型化。
除了上面结构之外的其它结构与第7实施例的相应结构类似。
根据第12实施例，可以获得与第7实施例类似的优点，并且可以获得由于发光表面的尺寸足够小，除了发光表面之外的黑色部分的区域相对增大，和在观察到发光的情况下，可以像黑色变暗似的显示图像的优点。
现在描述本发明的第13实施例。
在第13实施例中，如图23A和23B所示，在以与第1实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，一直执行到长出n型GaN层12的处理之后，在n型GaN层12上形成包括六角抗蚀层的刻蚀掩膜13。最好是六角刻蚀掩膜13的一侧与(11-20)方向平行。
随后，如图24A和24B所示，通过使用例如将氩气加入氯气中获得的刻蚀气体的RIE方法，利用刻蚀掩膜13将n型GaN层12刻蚀到预定深度。在这种情况下，使刻蚀掩膜逐渐退去和进行锥形刻蚀，以便形成具有与衬底表面倾斜的侧面的正向锥形的六角锥平截头体部分25。
随后，通过例如等离子灰化等除去刻蚀掩膜13。因此，如图25A和25B所示，获得已经在n型GaN层12的表面上形成上表面由C面组成的六角锥平截头体部分25的GaN处理的衬底。最好是与六角锥平截头体部分25的六角上表面上的六角形的一边垂直的方向是<1-100>方向和六角锥平截头体部分25的侧面的法线方向被设置成<1-101>方向。
随后，如图26A和26B所示，以与第1实施例类似的方式依次长出活性层15和p型GaN层16。在这种情况下，正好在长出活性层15之前，首先，在GaN处理的衬底上薄薄地长出掺入例如Si作为杂质的n型GaN层，随后，在上面长出活性层15。通过这种方法，由于活性层15可以生长在n型GaN层的平坦干净表面上，肯定可以获得晶体性能极好的活性层15。当通过RIE方法等形成六角锥平截头体部分25时，即使它变成偏离精确六角锥平截头体的形状或侧面处在粗糙状态，由于可以对形状加以纠正和使它接近优选形状下的六角锥平截头体，或侧面的不均匀性是隐藏的和侧面随着n型GaN层的生长而变成平坦表面，可以将六角锥平截头体部分25设置成优选形状，和可以在部分25上优选地长出活性层15和p型GaN层16。
随后，如图27A和27B所示，以与第1实施例类似的方式，在生长在由n型GaN层12的圆锥平截头体部分23的C面组成的上表面上的p型GaN层16和活性层15的上表面上以六角形状形成具有例如Ni/Pt/Au结构或Pd/Pt/Au结构的p侧电极19。作为p侧电极19，也可以使用例如包含反射率高的Ag膜的Ni/Ag/Au结构的p侧电极或包含反射率同样高的Re膜的Re/Au结构的p侧电极。通过使用那些电极，可以提高六角锥平截头体部分25上的p型GaN层16的上表面上的反射率，和可以提高发光效率。在将Ni/Ag/Au结构的p侧电极用作p侧电极19的情况下，如果Ni膜太厚，到达Ag膜的光强减弱，加入Ag膜作为反射膜的目的变得毫无意义。因此，要尽可能薄地形成Ni膜，以便等于例如2nm，并且，Ag膜和Au膜每一个的厚度等于例如大约100nm就足够了。最好，使形成的p侧电极19避开六角锥平截头体部分25的上表面和侧面之间的拐角部分上的部分。这是因为活性层15和p型GaN层16的每一个接近拐角部分的晶体性能往往低于其它部分的晶体性能。
随后，通过例如受激准分子激光器等从蓝宝石衬底11的背面这一侧照射激光束，从蓝宝石衬底11上剥去n型GaN层12和在它上面的部分。在通过刻蚀等弄平如上所述剥去的n型GaN层12的背面之后，如图28A和28B所示，以与第2实施例类似的方式在n型GaN层12的背面上形成n侧电极18。由例如ITO等构成的透明电极可以用作n侧电极18。为了能够更好地获得与n型GaN层12的欧姆接触，在n型GaN层12的背面当引出光时不会出现问题的部分中形成例如Ti/Au结构的垫片。此后，形成透明电极。
此后，通过基于RIE或daisa等的刻蚀，将如上所述形成发光二极管结构的衬底构造成芯片形状。芯片形状的GaN发光二极管如图29A和29B所示。
除了上面结构之外的其它结构与第1和第2实施例的相应结构类似。
根据第13实施例，除了与第1和第2实施例的那些类似的优点之外，在六角锥平截头体部分25的倾斜侧面上形成的p型GaN层16的侧面可以向下反射沿着斜下方从在六角锥平截头体部分25的上表面部分中形成的活性层15发出的光。可以获得可以提高光的引出效率和可以进一步提高发光效率的优点。
现在描述本发明的第14实施例。
在第14实施例中，在在第13实施例中生长在n型GaN层12的六角锥平截头体部分25的上表面上的活性层15和p型GaN层16的上表面上形成六角环状p侧电极19。
除了上面结构之外的其它结构与第13实施例的相应结构类似。
根据第14实施例，可以获得与第13实施例类似的优点。
现在描述本发明的第15实施例。
在第15实施例中，以与第9实施例类似的方式，形成Ag膜24，以便覆盖在第13实施例中，在n型GaN层12的六角锥平截头体部分25的上表面上形成的p型GaN层19和在六角锥平截头体部分25的侧面上形成的p型GaN层16。
除了上面结构之外的其它结构与第13和第9实施例的相应结构类似。
根据第15实施例，可以获得与第13实施例类似的优点。
现在描述本发明的第16实施例。
在第16实施例中，以与第10实施例类似的方式，在如图29A和29B所示的GaN发光二极管中，由例如ITO等构成的透明电极用作p侧电极19，和例如Ni/Pt/Au结构、Pd/Pt/Au结构、Ni/Ag/Au结构、或Re/Au结构等的n侧电极用作n侧电极18。在这种情况下，通过p侧电极19将光引到外界。
除了上面结构之外的其它结构与第13和第10实施例的相应结构类似。
根据第16实施例，可以获得与第13实施例类似的优点。
现在描述本发明的第17实施例。
在第17实施例中，在以与第7实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，一直执行到形成p侧电极19的处理之后，例如将p侧电极19用作掩膜，通过例如RIE方法依次刻蚀p型GaN层16和活性层15，和在相邻六角锥平截头体部分25之间隔开p型GaN层16。此后，从蓝宝石衬底11剥去n型GaN层12和在它上面的部分，并且在n型GaN层12的背面上形成n侧电极18。如上所述，用相邻六角锥平截头体部分25之间的部分隔开和以芯片形状形成在预定位置上和每隔一定间隔以阵列形状形成许多个六角锥平截头体部分25的n型GaN层12，从而获得GaN发光二极管。
除了上面结构之外的其它结构与第13实施例的相应结构类似。
根据第17实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述本发明的第18实施例。
在第18实施例中，第13实施例中的六角锥平截头体部分25的上表面的直径被设置得足够小，例如大约5μm或更小(例如，2-3μm)，和p侧电极19同样也被设置得很小。
除了上面结构之外的其它结构与第13实施例的相应结构类似。
根据第18实施例，可以获得与第13实施例类似的优点。并且由于发光表面的尺寸足够小，例如，在利用这样的GaN发光二极管构造图像显示设备的情况下，可以获得除了发光表面之外的黑色部分的区域相对增大，和在观察到发光的情况下，可以像黑色变暗似的显示图像的优点。
现在描述本发明的第19实施例。
在第19实施例中，以与第13实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，并且如图25A和25B所示，在n型GaN层12中形成六角锥平截头体部分25。此后，如有必要还可以在GaN处理后衬底上薄薄地长出n型GaN层。
随后，如图30A和30B所示，形成由例如SiO2膜或SiN膜等构成的生长掩膜26，以便使六角锥平截头体部分25的上表面和除了侧面的较低部分之外的部分暴露出来。具体地说，例如按如下形成生长掩膜26。首先，通过例如CVD方法、真空蒸发沉积法、或溅射法等，在包括六角锥平截头体部分25的n型GaN层12的整个表面上形成厚度例如大约等于100nm的SiO2膜。此后，通过平版印刷术在SiO2膜上形成预定形状的抗蚀图(未示出)。将抗蚀图用作掩膜，通过例如利用氢氟酸刻蚀剂的湿刻蚀或利用诸如CF4或CHF3等之类含氟的刻蚀气体的RIE方法刻蚀SiO2膜和形成图案。生长掩膜26就是像上述那样形成的。最好是生长掩膜26的开口部分的形状是一边与<11-20>方向平行的六角形。
随后，如图31A和31B所示，利用生长掩膜26，在开口部分中的六角锥平截头体部分25上依次有选择地长出n型GaN层27、活性层15、和p型GaN层16。在这种情况下，由于活性层15可以生长在n型GaN层27的平坦和干净表面上，肯定可以获得的晶体性能极好的活性层15。还可以获得六角锥平截头体部分25的优选形状。活性层15和p型GaN层16最好可以长在六角锥平截头体部分25上。
随后，如图32A和32B所示，以与第1实施例类似的方式，在生长在由n型GaN层12的六角锥平截头体部分25的C面组成的上表面上的p型GaN层16的上表面上形成例如Ni/Pt/Au结构或Pd/Pt/Au结构的六角p侧电极19。例如，包含反射率高的Ag膜的Ni/Ag/Au结构的p侧电极或包含反射率同样高的Re膜的Re/Au结构的p侧电极可以用作p侧电极19。通过使用那些电极，可以使六角锥平截头体部分25上的p型GaN层17的上表面上的反射率，可以提高光的引出效率，和可以提高发光效率升高。在将Ni/Ag/Au结构的p侧电极用作p侧电极19的情况下，如果Ni膜太厚，到达Ag膜的光强减弱，加入Ag膜作为反射膜的目的变得毫无意义。因此，要尽可能薄地形成Ni膜，以便等于例如大约2nm，并且Ag膜和Au膜每一个的厚度等于例如大约100nm就足够了。最好使形成的p侧电极19避开六角锥平截头体部分25的上表面和侧面之间的拐角部分上的部分。这是因为活性层15和p型GaN层16的每一个接近拐角部分的晶体性能往往低于其它部分的晶体性能。
随后，通过例如受激准分子激光器等从蓝宝石衬底11的背面这一侧照射激光束，从蓝宝石衬底11上剥去n型GaN层12和在它上面的部分。随后，通过刻蚀等弄平如上所述剥去的n型GaN层12的背面。此后，如图33A和33B所示，以与第2实施例类似的方式在n型GaN层12的背面上形成n侧电极18。在这种情况下，由例如ITO等构成的透明电极用作n侧电极18。并且，为了能够更好地获得与n型GaN层12的欧姆接触，在n型GaN层12的背面当引出光时不会出现问题的部分中形成例如Ti/Au结构的垫片。此后，形成透明电极。
此后，通过基于RIE或daisa等的刻蚀，以芯片形状形成如上所述形成发光二极管结构的衬底。
除了上面结构之外的其它结构与第1和第2实施例的相应结构类似。
根据第19实施例，除了第1和第2实施例中的优点之外，在六角锥平截头体部分25的倾斜侧面上形成的p型GaN层16的侧面可以向下反射沿着斜下方从在六角锥平截头体部分25的上表面部分中形成的活性层15发出的光。可以获得提高光的引出效率和可以进一步提高发光效率的优点。
现在描述本发明的第20实施例。
在第20实施例中，以与第13实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，并且，如图25A和25B所示，在n型GaN层12中形成六角锥平截头体部分25。此后，如有必要，还可以在GaN处理的衬底上薄薄地长出n型GaN层。
随后，如图34A和34B所示，形成由例如SiO2膜或SiN膜等构成的生长掩膜26，以便只使六角锥平截头体部分25的上表面暴露出来。生长掩膜26的形成方法与第19实施例中的类似。
随后，如图35A和35B所示，首先，利用生长掩膜26在六角锥平截头体部分25的上表面上有选择地长出掺入Si作为n型杂质的n型GaN层28，一直到它充满六角锥平截头体部分25的上表面为止。
随后，如图36和36B所示，在n型GaN层28上有选择地长出活性层15和p型GaN层16。在这种情况下，首先，正好在长出活性层15之前在GaN处理后衬底上薄薄地长出n型GaN层，随后在n型GaN层上长出活性层15也是可以的。
随后，如图37A和37B所示，以与第1实施例类似的方式，在生长在由n型GaN层12的六角锥平截头体部分25的C面组成的上表面上的p型GaN层16的上表面上形成例如Ni/Pt/Au结构或Pd/Pt/Au结构的六角p侧电极19。例如，包含反射率高的Ag膜的Ni/Ag/Au结构的p侧电极或包含反射率同样高的Re膜的Re/Au结构的p侧电极用作p侧电极19。通过使用那些电极，可以提高六角锥平截头体部分25上的p型GaN层17的上表面上的反射率，可以提高光的引出效率，和可以提高发光效率。
随后，通过例如受激准分子激光器等从蓝宝石衬底11的背面这一侧照射激光束，从蓝宝石衬底11上剥去n型GaN层12和在它上面的部分。随后，通过刻蚀等弄平如上所述剥去的n型GaN层12的背面。此后，如图38A和38B所示，以与第2实施例类似的方式在n型GaN层12的背面上形成n侧电极18。在这种情况下，由例如ITO等构成的透明电极用作n侧电极18。并且，为了能够更好地获得与n型GaN层12的欧姆接触，在n型GaN层12的背面当引出光时不会出现问题的部分中形成例如Ti/Au结构的垫片。此后，形成透明电极。
此后，通过基于RIE或daisa等的刻蚀，以芯片形状形成如上所述形成发光二极管结构的衬底。
除了上面结构之外的其它结构与第1和第2实施例的相应结构类似。
根据第20实施例，可以获得与第1和第2实施例类似的优点。
在第20实施例中，如图39所示，取决于形成六角锥平截头体部分25时的间隔、布局等，当有选择地长出n型GaN层28时，由于沿着横向从相邻六角锥平截头体部分25长出的n型GaN层28之间的竞争，当它们两者相遇和形成边界时的那一刻完成生长。在这种情况下，由于n型GaN层28的边界部分的机械强度一般很小，当从蓝宝石衬底11上剥去n型GaN层12和在它上面的部分时，器件自然分开，可以获得GaN发光二极管芯片。
现在描述本发明的第21实施例。
在第21实施例中，在以与第7实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，一直执行到形成刻蚀掩膜13的处理之后，如图40A和40B所示，在生长在由n型GaN层12的六角锥平截头体部分25的C面组成的上表面上的n型GaN层28上长出的p型GaN层16的上表面上形成六角环状p侧电极19。在这种情况下，设计成p侧电极19的内缘位于六角锥平截头体部分25的上表面的外缘的外部。这是因为，作为底层的六角锥平截头体部分25的位错在选择性生长时，扩散到正好在六角锥平截头体部分25上的部分中的n型GaN层28，由于位错几乎不扩散到沿着横向生长的部分中的n型GaN层28，以便充满六角锥平截头体部分25和获得好的晶体性能，所以生长在晶体性能极好的n型GaN层28上的活性层15和p型GaN层16每一个的晶体性能也是极好的，从而，最好通过使其形成位置限于活性层15和p型GaN层16上的位置，形成p侧电极19。
除了上面结构之外的其它结构与第13和第20实施例的相应结构类似。
根据第21实施例，可以获得与第13实施例中类似的优点。
现在描述本发明的第22实施例。
在第22实施例中，在以与第7实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，一直执行到形成刻蚀掩膜13的处理之后，如图41A和41B所示，利用刻蚀掩膜13，通过利用预定刻蚀气体的RIE方法将n型GaN层12刻蚀到预定深度，以便形成反向锥形的反向圆锥平截头体部分29。
随后，通过例如等离子灰化等除去刻蚀掩膜13。因此，如图42A和42B所示，在n型GaN层12的表面上获得已经形成上表面由C面组成的反向圆锥平截头体部分29的GaN处理的衬底。
随后，如图43A和43B所示，以与第1实施例类似的方式依次长出活性层15和p型GaN层16。在这种情况下，可以设计使得不在反向圆锥平截头体部分29的侧面上生长活性层15和p型GaN层16。也可以首先正好在长出活性层15之前在GaN处理后衬底上薄薄地长出n型GaN层，随后在n型GaN层上长出活性层15。
随后，如图44A和44B所示，以与第1实施例类似的方式，在生长在由n型GaN层12的反向圆锥平截头体部分29的C面组成的上表面上的p型GaN层16的上表面上形成例如Ni/Pt/Au结构或Pd/Pt/Au结构的圆形p侧电极19。例如，包含反射率高的Ag膜的Ni/Ag/Au结构的p侧电极或包含反射率同样高的Re膜的Re/Au结构的p侧电极可以用作p侧电极19。
随后，通过例如受激准分子激光器等从蓝宝石衬底11的背面这一侧照射激光束，从蓝宝石衬底11上剥去n型GaN层12和在它上面的部分。在通过刻蚀等弄平如上所述剥去的n型GaN层12的背面之后，如图45A和45B所示，以与第2实施例类似的方式在n型GaN层12的背面上形成n侧电极18。在这种情况下，由例如ITO等构成的透明电极可以用作n侧电极18。为了能够更好地获得与n型GaN层12的欧姆接触，在n型GaN层12的背面当引出光时不会出现问题的部分中形成例如Ti/Au结构的垫片。此后，形成透明电极。
此后，通过基于RIE或daisa等的刻蚀，以芯片形状形成如上所述形成发光二极管结构的衬底。
除了上面结构之外的其它结构与第1和第2实施例的相应结构类似。
根据第22实施例，可以获得与第1和第2实施例类似的优点。
现在描述本发明的第23实施例。
在第23实施例中，在如图45A和45B所示的GaN发光二极管中，由例如ITO等组成的透明电极用作p侧电极19。例如Ni/Pt/Au结构、Pd/Pt/Au结构、Ni/Ag/Au结构、或Re/Au结构等的n侧电极用作n侧电极18。在这种情况下，通过p侧电极19将光引到外界。
除了上面结构之外的其它结构与第22实施例的相应结构类似。
根据第23实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述本发明的第24实施例。
在第24实施例中，在如图45A和45B所示的GaN发光二极管中，如图46A和46B所示，首先在反向圆锥平截头体部分29的上表面的拐角部分的一部分上形成欧姆接触特性极好的由Ti/Pt/Au构成的小区域垫片P，作为p侧电极19。此后，在p型GaN电极16上形成扩展到反向圆锥平截头体部分29的几乎整个上表面的由Ni/Au金属层叠膜构成的p侧电极19，以便覆盖垫片P。在Ni/Au金属层叠膜中薄薄地形成Ni膜以便厚度等于例如大约2nm，和薄薄地形成Au膜以便厚度等于例如大约10nm，从而将Ni/Au金属层叠膜的光反射率设置得足够高。将例如Ni/Pt/Au结构、Pd/Pt/Au结构、Ni/Ag/Au结构、或Re/Au结构等的n侧电极用作n侧电极18。在这种情况下，通过p侧电极19将光引到外界。
除了上面结构之外的其它结构与第7实施例的相应结构类似。
根据第24实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述本发明的第25实施例。
在第25实施例中，在如图45A和45B所示的GaN发光二极管中，像如图47A和47B所示的网格那样形成p侧电极19。将例如Ni/Pt/Au结构、Pd/Pt/Au结构、Ni/Ag/Au结构、或Re/Au结构等的n侧电极用作n侧电极18。通过形成如上所述像网格那样的p侧电极19，可以更适宜地通过p侧电极19的间隙将光引出。
除了上面结构之外的其它结构与第22实施例的相应结构类似。
根据第25实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述本发明的第26实施例。
在第26实施例中，以与第22实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，一直执行到长出p型GaN电极16的处理。这个状态与如图43A和43B所示的状态类似。
随后，通过例如受激准分子激光器等从蓝宝石衬底11的背面这一侧照射激光束，从蓝宝石衬底11上剥去n型GaN层12和在它上面的部分。这个状态如图48A和48B所示。
随后，在用例如抗蚀层(未示出)等覆盖和保护已经形成活性层15和p型GaN层16的n型GaN层12的前面这一侧的状态下，通过例如RIE方法将n型GaN层12的背面刻蚀到如虚线所示的位置。因此如图49所示，使反向圆锥平截头体部分29凸出和使器件分开。
此后，如图50所示，在p型GaN层16上形成由透明电极构成的p侧电极19，和在n型GaN层12的背面上形成n侧电极18，从而完成目标GaN发光二极管。
除了上面结构之外的其它结构与第22实施例的相应结构类似。
根据第26实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述本发明的第27实施例。
在第27实施例中，以与第7实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，一直执行到形成p侧电极19的处理。并且通过例如受激准分子激光器等从蓝宝石衬底11的背面这一侧照射激光束，从蓝宝石衬底11上剥去n型GaN层12和在它上面的部分。
随后，如图51所示，在用例如抗蚀层(未示出)等覆盖和保护已经形成p侧电极19的n型GaN层12的前面这一侧的状态下，通过例如RIE方法将n型GaN层12的背面刻蚀到如虚线所示的位置。因此，如图52所示，使圆锥平截头体部分23凸出和使器件分开。
此后，如图53所示，在n型GaN层12的背面上形成n侧电极18，从而完成目标GaN发光二极管。
除了上面结构之外的其它结构与第22实施例的相应结构类似。
根据第27实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述本发明的第28实施例。
在第28实施例中，如图54所示，首先，在蓝宝石衬底11上长出n型GaN层12之后，通过部分刻蚀n型GaN层12的表面，形成逐渐变细的六角锥平截头体部分25。六角锥平截头体部分25的上表面由C面组成，最好是形成侧面，以便在S面附近变成斜面。六角锥平截头体部分25的宽度被设置成例如1-50μm和高度被设置成例如1-10μm。随后，在已经形成六角锥平截头体部分25的n型GaN层12上依次长出n型GaN层27、活性层15、和p型GaN层16。此后，在每个六角锥平截头体部分25的上部中的p型GaN层16上形成p侧电极19。
随后，如图55所示，在已经形成p侧电极19的p型GaN层16侧的表面上形成粘合剂层30。此后，通过粘合剂层30粘住支承衬底31，和从蓝宝石衬底11上剥去n型GaN层27和在它上面的部分。
随后，如图56所示，通过从它的背面侧刻蚀n型GaN层12的整个表面，使六角锥平截头体部分25相互分开。
随后，如图57所示，在六角锥平截头体部分25的底面上形成n侧电极18。
此后，通过刻蚀等除去粘合剂层30，将六角锥平截头体部分25完全分开。因此，获得GaN发光二极管。
根据第28实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述本发明的第29实施例。
在第29实施例中，以与第28实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，并且，从蓝宝石衬底11上剥去n型GaN层12和在它上面的部分。此后，如图58所示，在n型GaN层12的背面上形成n侧电极18。由于在工作时从每个六角锥平截头体部分25的上表面部分中的活性层15引起发光，所以在与六角锥平截头体部分25之间的部分相对应的部分中的n型GaN层12上像网格那样形成n侧电极，以便不妨碍光的引出。因此，获得GaN发光二极管。
根据第29实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。此外，还可以获得可以通过同时照射在GaN发光二极管获得大输出的优点。
现在参照GaN发光二极管的制造方法描述本发明的第30实施例。
在第30实施例中，以与第28实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，并且，从蓝宝石衬底11上剥去n型GaN层12和在它上面的部分。
此后，如图59所示，通过例如RIE方法从它的背面有选择地刻蚀n型GaN层12，将六角锥平截头体部分25相互分开。
随后，在六角锥平截头体部分25的底面上形成n侧电极18。
此后，通过刻蚀等除去粘合剂层30，将六角锥平截头体部分25完全分开。因此，获得GaN发光二极管。
根据第30实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述本发明的第31实施例。
在第31实施例中，以与第28实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，并且，长出n型GaN层12。此后，如图60所示，通过RIE方法等沿着与衬底表面垂直的方向有选择地刻蚀n型GaN层12的前表面，形成六棱柱部分14。随后，在已经形成六棱柱部分14的n型GaN层12上依次形成n型GaN层27、活性层15、和p型GaN层16。n型GaN层27是在六棱柱部分14的侧壁部分中形成与衬底表面倾斜的表面和大体上形成六角锥平截头体部分而形成的。
除了上面结构之外的其它结构与第28实施例的相应结构类似。
根据第31实施例，可以获得与第7实施例类似的优点。
现在描述根据本发明第32实施例的简单矩阵驱动型显示器的制造方法。
简单矩阵驱动型显示器显示在图61A和61B中。图61A是俯视图和图61B是沿着图61A中的B-B线切开的剖视图。
如图61A和61B所示，在简单矩阵驱动型显示器中，通过由粘合剂等构成的固定层32在预定位置上和每隔一定间隔以阵列形状固定通过前述第28实施例制造的GaN发光二极管。形成由例如金属配线组成的数据线33，以便相互连接在固定层32的背面上沿着一个方向排列的GaN发光二极管的p侧电极19。在固定层32的表面上形成由ITO等构成的透明导电膜34，以便相互连接沿着与数据线33垂直交叉的方向排列的GaN发光二极管的n侧电极18。与透明导电膜34平行地在固定层32的表面上进一步形成由例如金属配线组成的地址线35。透明导电膜34与地址线35部分重叠和与它电接触。
根据第32实施例，由于每个GaN发光二极管的发光效率高，可以实现高亮度的简单矩阵驱动型显示器。
现在描述根据本发明第33实施例的并行同时驱动GaN发光二极管阵列的制造方法。
在第33实施例中，以与第28实施例类似的方式将步骤逐步执行下去，一直执行到形成网格状n侧电极18的处理，制造出GaN发光二极管阵列，此后，通过刻蚀等除去粘合剂层30，从而从支承衬底31上剥去n型GaN层12和在它上面的部分。
随后，如图62A所示，通过焊接等将GaN发光二极管阵列的每个GaN发光二极管的p侧电极19与也用作散热片的阳极相连接。因此，制造出并行同时驱动GaN发光二极管阵列。并行同时驱动GaN发光二极管阵列显示在图62B中。
根据第33实施例，可以实现高输出光源。
尽管上面对本发明的实施例作了具体描述，但本发明不局限于前述实施例，可以根据本发明的技术思想作出各种各样的修改。
例如，在前述第1到第33实施例中提及的数值、材料、结构、形状、衬底、原材料、处理等只被示作例子，也可以使用与它们不同的数值、材料、结构、形状、衬底、原材料、处理等。
具体地说，例如，在前述第1到第33实施例中，为了改善活性层15的特性，可以在活性层15附近配备具有极好光屏蔽特性的AlGaN层，或者，还可以配备少量In成分的InGaN层等。为了通过所谓的运弓法(bowing)获得带隙的缩小效果，还可以在必要的时候，通过将Al加入InGaN中来使用AlGa nN。并且，还可以在活性层15和n型GaN层12之间或在活性层15和p型GaN层16之间配备光波导层。
尽管在前述第1到第33实施例中使用了蓝宝石衬底，但是，如有必要，也可以使用像已经提及的SiC衬底、Si衬底等那样的其它衬底。并且，还可以使用利用像ELO(外延横向过生长)、Pendio等那样的横向晶体生长技术获得的低位错密度的GaN衬底。
并且，在前述第1到第33实施例中，例如，Au、Ag等可以用作p侧电极19的材料，和在p型GaN层16和p侧电极19之间也可以形成厚度等于或小于在活性层15中发出的光的接近长度和由Ni、Pd、Co、Sb等构成的接触金属层。通过这样的结构，由于基于接触金属层的反射提高效应，可以进一步提高GaN发光二极管的发光效率。
也可以将前述第1到第33实施例的两个或更多个适当地组合在一起，而不偏离本发明的技术思想。
如上所述，根据本发明，由于活性层和第二导电型的半导体层长在上部，尤其是，第一导电型的半导体层的棱柱或锥体晶体部分的C面上，所以在半导体发光器件工作时，只能从晶体性能极好的活性层引起发光。因此，可以获得发光效率显著提高的半导体发光器件、集成半导体发光设备、图像显示设备、和照明设备。由于不使用像传统中那样在倾斜晶面上的晶体生长，可以通过简单步骤制造出半导体发光器件、集成半导体发光设备、图像显示设备、和照明设备。
权利要求
1.一种半导体发光器件，包括第一导电型的半导体层，其中，一个主面含有棱柱或锥体晶体部分，所述棱柱或锥体晶体部分含有几乎与所述主面平行的上表面和几乎与所述主面垂直或与所述主面倾斜的侧面；依次层叠在至少所述晶体部分的所述上表面上的至少一活性层和一第二导电型的半导体层；与所述第一导电型的半导体层电连接的第一电极；和在所述晶体部分的所述上表面上的所述第二导电型的半导体层上形成并与所述第二导电型的半导体层电连接的第二电极。
2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述部分具有纤锌矿型的晶体结构。
3.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述晶体部分由氮化物III-V群复合半导体构成。
4.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述第一导电型的半导体层、所述活性层、和所述第二导电型的半导体层的每一个由氮化物III-V群复合半导体构成。
5.根据权利要求2所述的半导体发光器件，其中，所述上表面是C面。
6.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述晶体部分具有棱柱形状。
7.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述晶体部分具有六棱柱形状。
8.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述晶体部分具有正向锥形或反向锥形的圆锥平截头体形状。
9.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述晶体部分具有六角锥平截头体形状。
10.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，在所述晶体部分的所述上表面上除了所述第二导电型的半导体层的外围拐角部分之外的部分中形成所述第二电极。
11.一种半导体发光器件的制造方法，包括如下步骤在衬底上长出第一导电型的半导体层；在所述第一导电型的半导体层上形成预定形状的刻蚀掩模；通过利用所述刻蚀掩模使所述第一导电型的半导体层刻蚀到预定深度，形成棱柱或锥体晶体部分；和在至少所述晶体部分上依次长出至少一活性层和一第二导电型的半导体层。
12.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，所述刻蚀掩膜由金属膜构成。
13.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，所述刻蚀掩膜由Ti/Ni层叠膜构成。
14.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，所述刻蚀掩膜由抗蚀剂构成。
15.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，所述第一导电型的半导体层、所述活性层、和所述第二导电型的半导体层的每一个由氮化物III-V群复合半导体构成。
16.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，所述晶体部分具有几乎与所述衬底的主面平行的上表面。
17.根据权利要求16所述的半导体发光器件的制造方法，其中，所述上表面是C面。
18.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，所述晶体部分具有棱柱形状。
19.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，所述晶体部分具有六棱柱形状。
20.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，所述晶体部分具有正向锥形或反向锥形的圆锥平截头体形状。
21.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，所述晶体部分具有六角锥平截头体形状。
22.根据权利要求16所述的半导体发光器件的制造方法，进一步包括在所述晶体部分的所述上表面上的所述第二导电型的半导体层的上表面上形成第二导电型侧的电极的步骤。
23.根据权利要求16所述的半导体发光器件的制造方法，进一步包括在所述晶体部分的所述上表面上除了所述第二导电型的半导体层的一上表面的外围拐角部分之外的部分中形成第二导电型侧的电极的步骤。
24.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，所述衬底的主面是C面。
25.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，在所述刻蚀掩膜被除去之后，在长出所述活性层之前，在所述第一导电型的半导体层上长出所述第一导电型的第二半导体层。
26.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，使至少所述活性层和所述第二导电型的半导体层生长到它们极度接近为止。
27.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，在通过利用所述刻蚀掩膜使所述第一导电型的半导体层刻蚀到预定深度形成棱柱或锥体晶体部分之后，在至少所述活性层和所述第二导电型的半导体层长出之前，在刻蚀部分的全部或一部分表面中形成生长掩膜。
28.根据权利要求11所述的半导体发光器件的制造方法，其中，在至少所述活性层和所述第二导电型的半导体层依次长出之后，通过除去所述衬底，和随后从它的背面一侧刻蚀所述第一导电型的半导体层，使所述晶体部分分开。
29.一种通过集成数个半导体发光器件获得的集成半导体发光设备，每个所述半导体发光器件包括第一导电型的半导体层，其中，一个主面含有棱柱或锥体晶体部分，所述棱柱或锥体晶体部分含有几乎与所述主面平行的上表面和几乎与所述主面垂直或与所述主面倾斜的侧面；依次层叠在至少所述晶体部分的所述上表面上的至少一活性层和一第二导电型的半导体层；与所述第一导电型的半导体层电连接的第一电极；和在所述晶体部分的所述上表面上的所述第二导电型的半导体层上形成和与所述第二导电型的半导体层电连接的第二电极。
30.一种集成半导体发光设备的制造方法，包括如下步骤在衬底上长出第一导电型的半导体层；在所述第一导电型的半导体层上形成预定形状的刻蚀掩模；通过利用所述刻蚀掩模使所述第一导电型的半导体层刻蚀到预定深度，形成棱柱或锥体晶体部分；和在至少所述晶体部分上依次长出至少一活性层和一第二导电型的半导体层。
31.一种通过集成数个半导体发光器件获得的图像显示设备，每个所述半导体发光器件包括第一导电型的半导体层，其中，一个主面含有棱柱或锥体晶体部分，所述棱柱或锥体晶体部分含有几乎与所述主面平行的上表面和几乎与所述主面垂直或与所述主面倾斜的侧面；依次层叠在至少所述晶体部分的所述上表面上的至少一活性层和一第二导电型的半导体层；与所述第一导电型的半导体层电连接的第一电极；和在所述晶体部分的所述上表面上的所述第二导电型的半导体层上形成并与所述第二导电型的半导体层电连接的第二电极。
32.一种图像显示设备的制造方法，包括如下步骤在衬底上长出第一导电型的半导体层；在所述第一导电型的半导体层上形成预定形状的刻蚀掩模；通过利用所述刻蚀掩模使所述第一导电型的半导体层刻蚀到预定深度，形成棱柱或锥体晶体部分；和在至少所述晶体部分上依次长出至少一活性层和一第二导电型的半导体层。
33.一种通过集成数个半导体发光器件获得的照明设备，每个所述半导体发光器件包括第一导电型的半导体层，其中，一个主面含有棱柱或锥体晶体部分，所述棱柱或锥体晶体部分含有几乎与所述主面平行的上表面和几乎与所述主面垂直或与所述主面倾斜的侧面；依次层叠在至少所述晶体部分的所述上表面上的至少一活性层和一第二导电型的半导体层；与所述第一导电型的半导体层电连接的第一电极；和在所述晶体部分的所述上表面上的所述第二导电型的半导体层上形成并与所述第二导电型的半导体层电连接的第二电极。
34.一种照明设备的制造方法，包括如下步骤在衬底上长出第一导电型的半导体层；在所述第一导电型的半导体层上形成预定形状的刻蚀掩模；通过利用所述刻蚀掩模使所述第一导电型的半导体层刻蚀到预定深度以形成棱柱或锥体晶体部分；和在至少所述晶体部分上依次长出至少一活性层和一第二导电型的半导体层。
全文摘要
在蓝宝石衬底上形成n型GaN层和在其上形成六角刻蚀掩膜。通过RIE方法，利用刻蚀掩膜将n型GaN层刻蚀一定深度，形成上表面是C面的六棱柱部分。在刻蚀掩膜被除去之后，以这种方式在衬底的整个表面上依次长出活性层和p型GaN层，以便覆盖六棱柱部分，从而形成发光器件结构。此后，在六棱柱部分上的p型GaN层上形成p侧电极和在n型GaN层上形成n侧电极。
文档编号H01L33/20GK1628391SQ03801828
公开日2005年6月15日 申请日期2003年9月8日 优先权日2002年9月6日
发明者大畑丰治, 奥山浩之, 土居正人, 琵琶刚志, 铃木淳 申请人:索尼株式会社