专利名称：氮化物半导体发光元件及其制造方法
技术领域：
本申请涉及一种氮化物半导体发光元件的制造方法和氮化物半导体发光元件，尤其涉及能够抑制有源层的劣化和提高光提取效率的氮化物半导体发光元件的制造方法和氮化物半导体发光元件。
背景技术：
图15是示出发光二极管(LED)的传统构造的剖面示意图，该LED是氮化物半导体发光元件的一个示例。传统LED具有一种构造，其中p型Si支持衬底102、由包括Ti层和Au层的叠层体制成的金属层103、Au-Sn金属接合层104、金属阻挡层105、金属反射层106、p型GaN侧欧姆层107、p型GaN层111、p型AlGaN蒸发防止层112、InGaN有源层113、n型GaN层114、透明导电膜120和n电极121按序叠置在p电极101上。
在该传统LED中，p型GaN层111、p型AlGaN蒸发防止层112、InGaN有源层113和n型GaN层114形成氮化物半导体发光元件的层结构。
在如此构造的LED中，通过在n型GaN层114的表面处形成凹凸，据说认为可以抑制在InGaN有源层113处产生的光的全反射和提高光提取效率。(例如，参见专利文件1(日本专利特开第2003-031841号))发明内容然而，在如图15所示的LED中，如果凹凸仅形成在氮化物半导体发光元件的层结构的一侧，则在凹凸形成期间有源层容易扭曲。如果有源层扭曲，则在将晶片划片为多个元件之前的晶片研磨步骤和晶片抛光步骤期间，和利用激光、划片机或反应离子刻蚀(RIE)的晶片划分步骤期间，有源层遭到损伤，这不可避免地造成氮化物半导体发光元件的性能劣化。
因此，本发明的目的是提供一种能够抑制有源层的劣化和提高光提取效率的氮化物半导体发光元件的制造方法和氮化物半导体发光元件。
本发明是一种氮化物半导体发光元件的制造方法，在该氮化物半导体发光元件中第一导电型的氮化物半导体层、有源层和第二导电型的氮化物半导体层按序叠置，该制造方法包括以下步骤在第一导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸；在第二导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸；以及在第一导电型的氮化物半导体层的一侧上形成第一电极和在第二导电型的氮化物半导体层的一侧上形成第二电极，使得第一电极和第二电极互相面对设置而有源层介于它们之间。
在根据本发明的氮化物半导体发光元件的制造方法中，可以在第一导电型的氮化物半导体层与第一电极之间和在第二导电型的氮化物半导体层与第二电极之间的至少之一设置导电层。
而且，在根据本发明的氮化物半导体发光元件的制造方法中，导电层可以包括含有选自氮化物半导体、碳化硅(以下也称为“SiC”)、硅(以下也称为“Si”)、氧化锌(以下也称为“ZnO”)、砷化镓(以下也称为“GaAs”)和磷化镓(以下也称为“GaP”)构成的组中至少一种的导电物质。
而且，在根据本发明的氮化物半导体发光元件的制造方法中，在导电层的表面处可以形成凹凸。
而且，在根据本发明的氮化物半导体发光元件的制造方法中，第一导电型的氮化物半导体层的表面处的凹凸或者第二导电型的氮化物半导体层的表面处的凹凸与导电层的表面处的凹凸啮合。
而且，在根据本发明的氮化物半导体发光元件的制造方法中，在第一导电型的氮化物半导体层、有源层和第二导电型的氮化物半导体层按序叠置在衬底的具有凹凸的表面上后，可以除去衬底。
而且，在根据本发明的氮化物半导体发光元件的制造方法中，通过在衬底的表面上叠置由氧化硅层和氮化硅层中至少一种制成的掩模层和随后除去掩模层的一部分，经由掩模层被除去的部分露出衬底的表面，并且随后除去衬底的表面的露出部分，可以形成衬底的表面处的凹凸。
而且，在根据本发明的氮化物半导体发光元件的制造方法中，可以在衬底的具有凹凸的表面上形成缓冲层后，叠置第一导电型的氮化物半导体层、有源层和第二导电型的氮化物半导体层。缓冲层形成时的温度优选等于或高于第一导电型的氮化物半导体层叠置时的温度。
而且，在根据本发明的氮化物半导体发光元件的制造方法中，第一导电型可以是n型，第二导电型可以是p型。
而且，本发明是一种氮化物半导体发光元件，其中第一导电型的氮化物半导体层、有源层和第二导电型的氮化物半导体层按序叠置，其中在第一导电型的氮化物半导体层的一侧上的第一电极和在第二导电型的氮化物半导体层的一侧上的第二电极形成来使得第一电极和第二电极互相面对设置而有源层介于它们之间，以及凹凸形成在第一导电型的氮化物半导体层的表面处和第二导电型的氮化物半导体层的表面处。
根据本发明，可以提供能够抑制有源层的劣化和提高光提取效率的氮化物半导体发光元件的制造方法和氮化物半导体发光元件。
从以下结合附图对本发明的详细说明，本发明的以上和其他目的、特征、方面和优点成为更加显见。
图1是根据本发明的氮化物半导体发光元件的示例的剖面示意图；图2是图示出制造图1所示氮化物半导体发光元件的部分步骤的剖面示意图；图3是图示出制造图1所示氮化物半导体发光元件的部分步骤的剖面示意图；图4是图示出制造图1所示氮化物半导体发光元件的部分步骤的剖面示意图；图5是图示出制造图1所示氮化物半导体发光元件的部分步骤的剖面示意图；图6是图示出制造图1所示氮化物半导体发光元件的部分步骤的剖面示意图；图7是图示出制造图1所示氮化物半导体发光元件的部分步骤的剖面示意图；图8是图示出制造图1所示氮化物半导体发光元件的部分步骤的剖面示意图；图9是图示出制造图1所示氮化物半导体发光元件的部分步骤的剖面示意图；图10是示出制造图1所示氮化物半导体发光元件的部分步骤的剖面示意图；
图11是示出制造图1所示氮化物半导体发光元件的部分步骤的剖面示意图；图12是示出制造图1所示氮化物半导体发光元件的部分步骤的剖面示意图；图13是示出制造图1所示氮化物半导体发光元件的部分步骤的剖面示意图；图14是示出利用图1所示氮化物半导体发光元件制作的发光装置的示例的侧面示意图；图15是传统氮化物半导体发光元件的剖面示意图。
具体实施例方式
以下说明本发明的实施例。假设本发明附图中相同的参考标记表示相同或相应的部分。
图1是根据本发明的氮化物半导体发光元件的示例的剖面示意图。在该氮化物半导体发光元件中，由p型硅制成的支持衬底2、由包括Ti层和Au层的叠层体制成的支持衬底侧金属层3、由Au和Sn的合金制成的金属接合层4、由包括Ni和Ti的合金层和Au层的叠层体制成的金属阻挡层5、由Ag制成的金属反射层6、由Pd制成的欧姆金属层7、由p型GaN制成的第二导电型的氮化物半导体层11、由p型Al0.15Ga0.85N制成的氮化物半导体蒸发防止层12、由InGaN制成的有源层13、由n型GaN制成的第一导电型的氮化物半导体层14、由透明导电膜制成的第一导电层20、以及其中由Ti层、Al层、Ti层和Au层按序叠置的叠层体制成的第一电极21按序形成在由包括Ti层和Au层的叠层体制成的第二电极1上。包括导电支持衬底2、支持衬底侧金属层3、金属接合层4、金属阻挡层5、金属反射层6和欧姆金属层7的叠层体形成第二导电层10。
在该氮化物半导体发光元件中，第一导电型的氮化物半导体层14侧面上的第一电极21和第二导电型的氮化物半导体层11侧面上的第二电极1形成为使得第一和第二电极相互面对安置，有源层13介于它们之间。而且，在第一导电型的氮化物半导体层14的表面和第二导电型的氮化物半导体层11的表面上都形成凹凸。
如此，在根据本发明的氮化物半导体发光元件中，在第一导电型的氮化物半导体层14的表面和第二导电型的氮化物半导体层11的表面上都形成凹凸，因此抑制了有源层13产生的光的全反射。另外，由于两侧上的凹凸将有源层的制造工艺期间所引起的有源层的扭曲抵消到特定程度。因此，相比仅在一侧上形成凹凸的传统情况时，可以进一步减小有源层的扭曲。所以，在根据本发明的氮化物半导体发光元件中，可以提高光提取效率和抑制有源层的劣化。
例如，可以如下制造根据本发明的氮化物半导体发光元件。如图2中的剖面示意图所示，首先准备由蓝宝石衬底制成的衬底30。接着，如图3中的剖面示意图所示，在衬底30的整个表面上堆叠氧化硅层和氮化硅层中至少一种制成的掩模层31。掩模层31的厚度可以设定为落入例如100nm-500nm的范围内。
接下来，如图4中的剖面示意图所示，以条状方式除去掩模层31以露出衬底30的表面。注意，本发明中可以分别适当地设定掩模层31的除去部分的形状和尺寸。
随后，例如通过RIE蚀刻衬底30表面的露出部分，接着除去掩模层31，以在衬底30表面处形成凹凸，如图5中的剖面示意图所示。
在其表面处形成有凹凸的衬底30被放置在例如金属有机化学气相沉积(MOCVD)装置的气相沉积装置中。随后，衬底30在气相沉积装置中被加热到例如1100℃的温度，以清洁衬底30的表面，并且如图6中的剖面示意图所示，接着通过气相沉积在衬底30的清洁表面处形成由Al0.02Ga0.98N制成的缓冲层32。
随后，如图7中的剖面示意图所示，通过气相沉积在缓冲层32上形成第一导电型的氮化物半导体层14。此时，第一导电型的氮化物半导体层14形成为使得它不会填充构成衬底30表面处的凹凸的凹部的沟。
如图8中的剖面示意图所示，通过气相沉积在第一导电型的氮化物半导体层14的表面上形成有源层13。注意，有源层13的厚度可以设定为例如约0.5nm-3nm。
此后，如图9中的剖面示意图所示，氮化物半导体蒸发防止层12和第二导电型的氮化物半导体层11按序通过气相沉积形成在有源层13上。注意，本发明中并非特别必要形成氮化物半导体蒸发防止层12。
接着，如图10中的剖面示意图所示，在第二导电型的氮化物半导体层11的表面处形成凹凸。作为在第二导电型的氮化物半导体层11的表面处形成凹凸的方法，可以使用例如利用光刻技术在第二导电型的氮化物半导体层11的表面处形成具有规定图案的掩模层和接着通过RIE等除去第二导电型的氮化物半导体层11的一部分表面的方法、通过湿法蚀刻的方法等。
随后，如图11中的剖面示意图所示，欧姆金属层7、金属反射层6、金属阻挡层5和金属接合层4按序通过蒸发方法等形成在第二导电型的氮化物半导体层11的表面即具有凹凸的表面上。注意，电子束(EB)蒸发法、电阻加热蒸发法等可以用作蒸发方法。如图12中的剖面示意图所示，使一叠层体的支持衬底侧金属层3面对金属阻挡层5，金属接合层4介于它们之间，该叠层体通过利用EB蒸发方法等在支持衬底2的一个表面上形成第二电极1和通过EB蒸发方法等在支持衬底2的另一表面上形成支持衬底侧金属层3制备而成。
如图13中的剖面示意图所示，由第二电极1、支持衬底2和支持衬底侧金属层3制成的上述叠层体，通过共晶结合法结合。此后，从衬底30的背面侧施加钇铝石榴石三次谐波发生(YAG-THG)激光(波长355nm)，使得与衬底30和第一导电型的氮化物半导体层14的一部分保持接触的缓冲层32被热分解以除去衬底30。此时，在第一导电型的氮化物半导体层14的表面处形成凹凸。
此后，清洁第一导电型的氮化物半导体层14的凹凸的表面，接着第一导电层20和第一电极21按序形成。通过施加激光、使用划片机、RIE等进行划片，得到了根据本发明的图1所示的氮化物半导体发光元件。
如此得到的按照发明的氮化物半导体发光元件可以用于例如图14所示的侧面示意图中示出的发光装置50。其中的发光装置50具有一种构造，其中根据本发明的氮化物半导体发光元件53经由导线52电连接在一对引线框架51之间并由壳状透明树脂54密封。
在以上说明中，n型GaN用作第一导电型的氮化物半导体层14，InGaN用作有源层13，和p型GaN用作第二导电型的氮化物半导体层11。然而在本发明中，第一导电型的氮化物半导体层、有源层和第二导电型的氮化物半导体层的材料不限于此，而是可以使用从铝(Al)、铟(In)和镓(Ga)构成的组中选取的至少一种氮化物制成的氮化物半导体。而且，通过将施主杂质掺入构成第一导电型的氮化物半导体层14的氮化物半导体，和将受主杂质掺入构成第二导电型的氮化物半导体层11的氮化物半导体，可以将第一导电型的氮化物半导体层14和第二导电型的氮化物半导体层11分别形成为n型氮化物半导体和p型氮化物半导体。在以上说明中，第一导电型是n型，而第二导电型是p型。然而本发明中，仅仅要求第一导电型不同于第二导电型，因此第一导电型可以是p型，而第二导电型可以是n型。例如，Si、锗(Ge)、硒(Se)等可以用作施主杂质，而例如，镁(Mg)、锌(Zn)、碳(C)、铍(Be)、钙(Ca)、钡(Ba)等可以用作受主杂质。
类似地，本发明中第一电极和第二电极的材料当然不限于上述材料。
本发明中，有源层可以由单一的块有源层构成。然而，有源层可以形成量子阱结构，例如单量子阱(SQW)结构、双量子阱(DQW)结构或者多量子阱(MQW)结构。而且，在量子阱结构中，根据需要也可以附加使用用于分隔量子阱的阻挡层。特别地，如果有源层由InGaN层制成，则整个元件实现最易制造的结构，于是可以提高根据本发明的氮化物半导体发光元件的性能。而且，InGaN层具有强烈的结晶化倾向且得到良好结晶性，尤其是在生长于具有较少可能允许氮原子从其脱离的S面上时，从而InGaN层使得可以提高根据本发明的氮化物半导体发光元件的发光效率。
在以上说明中，第一导电型的氮化物半导体层14、有源层13和第二导电型的氮化物半导体层11依次叠置在衬底30的表面上。然而，第一导电型的氮化物半导体层14、有源层13和第二导电型的氮化物半导体层11中每一个可以平行于衬底30的表面或者相对于衬底30的表面倾斜。而且，对于衬底30，除蓝宝石衬底外也可以使用SiC衬底、GaN衬底、Si衬底、ZnS衬底、ZnO衬底、AlN衬底、LiMgO衬底、GaAs衬底、MgAl2O4衬底、InAlGaN衬底等。注意，本发明中不必在衬底30的表面处形成凹凸。
在以上说明中，Al0.02Ga0.98N用作缓冲层32的材料。然而在本发明中，缓冲层的材料不特别限于此，也可以使用氮化镓、氮化铝等。在本发明中，缓冲层的数量不限于一个，可以使用两个或以上的缓冲层。
在本发明中，形成缓冲层的温度优选等于或高于叠置第一导电型的氮化物半导体层的温度。这种情况下，改善了由n型GaN制成的第一导电型的氮化物半导体层14的结晶性，结果也改善了有源层13的结晶性，使得发光效率趋于提高。注意，通过比较缓冲层形成时的衬底温度和第一导电型的氮化物半导体层叠置时的衬底温度，可以确认缓冲层形成时的温度是否等于或高于第一导电型的氮化物半导体层叠置时的温度。
本发明中，第一导电层20和第二导电层10中每一个的构造不限于上述的情况，而是可以包括含有选自于由例如氮化物半导体、碳化硅、硅、氧化锌、砷化镓和磷化镓构成的组中至少一种的导电物质。在本发明中，第一导电层20、第二导电层10或者它们两者可以不特别地形成。
在本发明中，在第一导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸的方法和在第二导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸的方法当然不限于上述方法。
在本发明中，第一导电型的氮化物半导体层的表面处的凹凸和第一导电层20的表面处的凹凸可以相互啮合。然而，它们优选相互啮合，因为如果这样，则第一导电型的氮化物半导体层14与第一导电层20之间的附着强度增加，并且由于全反射降低也可以提高光提取效率。
(示例1)首先，制备蓝宝石衬底作为衬底，在蓝宝石衬底的表面(C+面)上形成氮化硅层制成的掩模层。接着，使用光刻技术和氢氟酸蚀刻剂除去部分掩模层，以留下条形的掩模层，每一条近似平行于蓝宝石衬底的<11-20>延伸且具有约3μm的宽度，和以每条宽2μm的条形露出蓝宝石衬底的表面。
随后，通过RIE蚀刻蓝宝石衬底表面的露出部分至约0.5μm深度，以在蓝宝石衬底表面处形成凹凸。接着将在它的表面处形成有凹凸的蓝宝石衬底放置在MOCVD装置中，加热该蓝宝石衬底到1100℃的温度以清洁其表面。随后，将三甲基铝(TMA)、三甲基镓(TMG)、NH3和载气导入MOCVD装置中，同时蓝宝石衬底的温度保持在1000℃，从而从气相生长Al0.02Ga0.98N制成的缓冲层。
此后，在蓝宝石衬底的温度维持1000℃时，将甲硅烷(SiH4)、TMG、NH3和载气导入MOCVD装置中，从而在缓冲层上从气相生长n型GaN制成的第一导电型的氮化物半导体层。那时，第一导电型的氮化物半导体层形成为使得它不会填充构成蓝宝石衬底表面处的凹凸的凹部的沟。
随后，降低蓝宝石衬底的温度，将三甲基铟(TMI)、TMG、NH3和载气导入MOCVD装置中，从而在第一导电型的氮化物半导体层上从气相生长InGaN制成的有源层。该有源层形成为使得由其产生的光具有450nm波长作为主峰。
此后，再次升高蓝宝石衬底的温度，将二环戊二烯基镁(biscyclopentadienyl magnesium，Cp2Mg)、TMA、TMG、NH3和载气导入MOCVD装置中，从而在有源层上从气相生长p型Al0.15Ga0.85N制成的氮化物半导体蒸发防止层。随后，将Cp2Mg、TMG、NH3和载气导入MOCVD装置中，从而在氮化物半导体蒸发防止层上从气相生长p型GaN制成的第二导电型的氮化物半导体层。
接下来，通过湿法蚀刻在第二导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸。第二导电型的氮化物半导体层的表面处的凹凸被形成为每个具有边长为0.1μm的正方形基底且具有约0.1μm的高度的四棱锥形状。
随后，由厚3.5nm的Pd层制成的欧姆金属层、由厚200nm的Ag层制成的金属反射层、由厚500nm的Au层与厚100nm的Ni和Ti的合金层制成的金属阻挡层、和由厚3μm的Au和Sn的合金层制成的金属接合层按序通过蒸发方法形成在第二导电型的氮化物半导体层的凹凸的表面上。注意，金属接合层包含20％质量的Sn。
而且，在p型硅制成的支持衬底的两相对表面上，通过EB蒸发法分别连续形成厚50nm的Ti层和厚1μm的Au层。因此，得到了其中第二电极形成在支持衬底的一个表面上而支持衬底侧金属层形成在其另一表面上的叠层体。
使上述叠层体面对金属阻挡层，金属接合层介于它们之间，并通过共晶结合方法将叠层体结合在那里。在310℃的温度和300N/cm2的压力的条件下实施共晶结合方法。
接下来，从蓝宝石衬底的背面侧施加波长为355nm的YAG-THG激光，使得缓冲层和部分的第一导电型的氮化物半导体层被热分解以除去蓝宝石衬底。那时，在第一导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸。
此后，通过RIE、湿法蚀刻等清洁第一导电型的氮化物半导体层的凹凸的表面，接着在第一导电型的氮化物半导体层的凹凸的几乎整个表面处形成厚150nm的标示为透明导电膜的氧化铟锡(ITO)，作为第一导电层。Ti层、Al层、Ti层和Au层按序通过蒸发形成在第一导电层上以形成第一电极。
通过市售的研磨/抛光机研磨和抛光上述得到的晶片的表面，并利用划片机将晶片划片，从而得到具有图1所示构造的示例1中的氮化物半导体发光元件。
确定如此得到的示例1中的氮化物半导体发光元件的内量子效率。结果是10个示例1的氮化物半导体发光元件的内量子效率的平均值是62％。
注意，通过在10K的温度和300K的温度的条件下施加He-Cd激光到示例1中的氮化物半导体发光元件，以测量示例1中氮化物半导体发光元件产生的光致发光(PL)光线的强度，和使用下式，来计算出内量子效率。
内量子效率(％)＝100×(300K温度下PL光的强度)/(10K温度下PL光的强度)而且，通过使用Ag膏将示例1中的氮化物半导体发光元件的第二电极安装在管座上，并连接导线至其第一电极，从而将示例1中的氮化物半导体发光元件电连接在一对引线框架之间。接着利用壳型透明树脂密封示例1中的氮化物半导体发光元件，从而制作出具有图14中所示构造的发光装置。
利用如此得到的示例1中的发光装置，从内量子效率和测量20mA电流下总光通量得到的光输出来计算光提取效率。结果是，10个示例1中的氮化物半导体发光元件的光提取效率的平均值是59％。
在叠置第一导电型的氮化物半导体层、有源层和第二导电型的氮化物半导体层而没有在蓝宝石衬底的表面(C+面)形成凹凸，并且在除去蓝宝石衬底之后通过激光、RIE或湿法蚀刻等手段在第一导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸的情况下，甚至可能得到与上述示例1中的氮化物半导体发光元件中同样良好的内量子效率和光提取效率。
或者，设想以下情况。在蓝宝石衬底的表面(C+面)处形成低温缓冲层，接着升高温度以在1000℃形成掺杂硅的GaN层，随后氧化硅层或者氮化硅层作为掩模层形成以具有落入100nm-500nm范围内的厚度，和通过光刻和氢氟酸蚀刻剂在该掩模层中形成直径为约10μm的圆形开口。在叠置第一导电型的氮化物半导体层、有源层和第二导电型的氮化物半导体层后，除去蓝宝石衬底以制作氮化物半导体发光元件。注意，即使在那种情况下也可能得到与上述示例1中的氮化物半导体发光元件同样良好的内量子效率和光提取效率。
而且，以类似于示例1的方式制作氮化物半导体发光元件，除了留下条状的掩模层，每条近似平行于蓝宝石衬底的<1-100>且每条具有约3μm的宽度，以每条宽2μm的条状露出蓝宝石衬底的表面，和通过RIE蚀刻蓝宝石衬底表面的露出部分至约1.0μm深度。即使在这样制作的情况下，也可能得到与示例1中的氮化物半导体发光元件同样良好的内量子效率和光提取效率。这里，相比<11-20>而言，<1-100>是沿其沟更可能被氮化物半导体填充的方向。因此，使蓝宝石衬底表面处的凹部的深度具有约1.0μm的大深度，以防止沟被完全填充。在形成沿<1-100>方向的沟的情况和形成沿<11-20>方向的沟的任何情况下，即使沟被完全填充，也发现了本发明的效果。然而，优选沟没有被完全填充，因为蓝宝石衬底可更容易从氮化物半导体分离。
或者，即使在Ge、SiC、Si、ZnO、GaAs或GaP制成的导电物质用作支持衬底的材料的情况下，也观察到与上述示例1中的氮化物半导体发光元件同样的提高内量子效率和光提取效率的效果。
(比较例1)按照类似于示例1的方式制作氮化物半导体发光元件，除了没有在p型GaN制成的第二导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸之外。于是得到了具有图15中所示构造的比较例1中的氮化物半导体发光元件，其中仅在n型GaN制成的第一导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸。
以类似于示例1的方式确定比较例1中的氮化物半导体发光元件的内量子效率。10个比较例1中的氮化物半导体发光元件的内量子效率的平均值是45％。
从此结果清楚，与比较例1中的氮化物半导体发光元件的内量子效率比较时，示例1中的氮化物半导体发光元件的内量子效率被提高。这似乎归功于这样的事实，即在示例1中氮化物半导体发光元件中，在第一导电型的氮化物半导体层的表面处和第二导电型的氮化物半导体层的表面处都形成了凹凸，因此两侧上的凹凸一定程度上抵消了加热、研磨、抛光等步骤期间造成的有源层的扭曲，从而不太可能产生例如位错的缺陷并且可以抑制有源层的劣化。
而且，以类似于示例1的方式制作发光装置，除了使用比较例1中的氮化物半导体发光元件取代示例1中的氮化物半导体发光元件之外。以类似于示例1的方式计算如此制作的比较例1中的发光装置的光提取效率。结果是10个比较例1中的氮化物半导体发光元件的光提取效率的平均值是41％。
从此结果清楚，与比较例1中氮化物半导体发光元件比较时，示例1中氮化物半导体发光元件的光提取效率提高了。这似乎归功于这样的事实，即在第一导电型的氮化物半导体层的表面处和第二导电型的氮化物半导体层的表面处都形成了凹凸，并因此抑制了有源层处产生的光的全反射。
根据本发明，可以提供能够抑制有源层的劣化和提高光提取效率的氮化物半导体发光元件的制造方法和氮化物半导体发光元件。
尽管已经详细说明和图示了本发明，但是应该清楚地知道这仅仅是图示说明和示例而非限制，本发明的精神和范围仅由权利要求书的条款限定。
本申请基于分别在2006年6月15日和2007年3月30日向日本专利局提交的第2006-166000号和第2007-093321号日本专利申请，由此将它们全文引用结合于此。
权利要求
1.一种氮化物半导体发光元件的制造方法，在所述氮化物半导体发光元件中，第一导电型的氮化物半导体层、有源层和第二导电型的氮化物半导体层按序叠置，所述制造方法包括以下步骤在所述第一导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸；在所述第二导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸；以及在所述第一导电型的氮化物半导体层的一侧上形成第一电极和在所述第二导电型的氮化物半导体层的一侧上形成第二电极，使得所述第一电极和第二电极互相面对设置而所述有源层介于它们之间。
2.按照权利要求1的氮化物半导体发光元件的制造方法，其中在所述第一导电型的氮化物半导体层与所述第一电极之间和在所述第二导电型的氮化物半导体层与所述第二电极之间的至少之一设置导电层。
3.按照权利要求2的氮化物半导体发光元件的制造方法，其中所述导电层包括含有选自氮化物半导体、碳化硅、硅、氧化锌、砷化镓和磷化镓构成的组中至少一种的导电物质。
4.按照权利要求2的氮化物半导体发光元件的制造方法，其中在所述导电层的表面处形成凹凸。
5.按照权利要求4的氮化物半导体发光元件的制造方法，其中所述第一导电型的氮化物半导体层的表面处的凹凸或者所述第二导电型的氮化物半导体层的表面处的凹凸与所述导电层的表面处的凹凸啮合。
6.按照权利要求1的氮化物半导体发光元件的制造方法，其中在所述第一导电型的氮化物半导体层、所述有源层和所述第二导电型的氮化物半导体层按序叠置在衬底的具有凹凸的表面上后，除去所述衬底。
7.按照权利要求6的氮化物半导体发光元件的制造方法，其中通过在所述衬底的表面上叠置由氧化硅层和氮化硅层中至少一种制成的掩模层和随后除去所述掩模层的一部分，经由所述掩模层被除去的部分露出所述衬底的表面，并随后除去所述衬底的表面被露出的部分，来形成所述衬底的表面处的凹凸。
8.按照权利要求6的氮化物半导体发光元件的制造方法，其中在所述衬底的具有凹凸的表面上形成缓冲层后，叠置所述第一导电型的氮化物半导体层、所述有源层和所述第二导电型的氮化物半导体层。
9.按照权利要求8的氮化物半导体发光元件的制造方法，其中所述缓冲层形成时的温度等于或高于所述第一导电型的氮化物半导体层叠置时的温度。
10.按照权利要求1的氮化物半导体发光元件的制造方法，其中所述第一导电型是n型，所述第二导电型是p型。
11.一种氮化物半导体发光元件，其中第一导电型的氮化物半导体层、有源层和第二导电型的氮化物半导体层按序叠置，其中位于所述第一导电型的氮化物半导体层的一侧上的第一电极和位于所述第二导电型的氮化物半导体层的一侧上的第二电极形成来使得所述第一电极和第二电极互相面对设置而所述有源层介于它们之间，以及凹凸形成在所述第一导电型的氮化物半导体层的表面处和所述第二导电型的氮化物半导体层的表面处。
全文摘要
本发明提供了一种氮化物半导体发光元件及其制造方法，在该氮化物半导体发光元件中，第一导电型的氮化物半导体层、有源层和第二导电型的氮化物半导体层按序叠置。所述制造方法包括以下步骤在第一导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸；在第二导电型的氮化物半导体层的表面处形成凹凸；以及在第一导电型的氮化物半导体层的一侧上形成第一电极和在第二导电型的氮化物半导体层的一侧上形成第二电极，使得第一和第二电极互相面对安置而有源层介于其间。
文档编号H01L33/00GK101090145SQ200710111828
公开日2007年12月19日 申请日期2007年6月15日 优先权日2006年6月15日
发明者小河淳 申请人:夏普株式会社