[发明专利]半导体发光器件及其制造方法

说明书

相关申请的引用

本发明要求2006年12月4日提交的日本专利申请编号2006-327294的优先权，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及使用氮化物化合物半导体的半导体发光器件及其制造方法。

背景技术

近年来，在各种技术领域中，已经普遍使用利用光的技术，并且半导体发光器件例如GaN型蓝光LED已经被用作发光器件。

虽然这种半导体发光器件可以使用光透射衬底例如由蓝宝石或碳化硅制成的衬底，但是考虑到降低成本也可以使用硅(Si)衬底。但是，硅衬底不能透射光。因此，从有源区发射并到达硅衬底的光不能够穿过硅衬底，而是被吸收成为热等。

因此，在从有源区发射的光中，能够提取方向向上(即，朝向硅衬底的对侧)的光单元(light element)，但是方向向下(即，朝向硅衬底)的光单元如上所述被吸收，并因此不能够被提取。

因此，当使用硅衬底时，输出信号的功率仅是使用光透射衬底时获得的功率的1/4至1/5。

考虑到该问题，已经披露了一种具有衬底和在衬底的一个主表面上提供的发光部的结构，其中在所述的一个主表面的至少一部分中提供凹陷部，在凹陷部中提供导电层，并且从发光部发射的光被导电层反射(参见，例如，专利文件1：  日本未审查专利申请，第一次公开No.2006-237467)。根据所披露的结构，由于从发光部发射的光被导电层反射，因此可减少被硅衬底吸收的光单元。此外，当反射光的方向向上时，可提高上侧的光提取效率。

根据专利文件1中显示半导体发光器件结构的图，有源层的中心部和在凹陷部中提供的导电层之间在水平方向上的距离似乎不那么大。但是，半导体发光器件的实际剖面结构具有薄片形式。因此，和方向直接向上的光路相比较，从有源层的中心部到导电层(提供在有源层的一侧上)之间的光路在平面视图上非常大。

因此，在上述传统的半导体发光器件中，从有源层的中心部发射至其侧面的光在到达凹陷部中的导电层(为了向上反射光)之前，也就是在向导电层传播的过程中，可能被消耗成为热。

而且，在上述传统的半导体发光器件中，当光在凹陷部中被反射时，光的部分光能在导电层和硅衬底之间的边界处被吸收，并且所吸收的能量被转化为热。

此外，关于在专利文件1中披露的半导体发光器件，当用导电层填充凹陷部(提供在硅衬底的主表面之一的至少一部分中)时，用于导电层的材料应具有(i)对硅衬底的相对优良的粘附力，和(ii)与硅衬底的表面相比更高的反射率。此外，利用导电层填充凹陷部的嵌入过程也是必须的。因此，总的制造成本增加。

发明内容

根据以上背景，本发明的目的是提供一种半导体发光器件及其制造方法，以便获得更大量的向上发射的光，即，与传统的器件相比更高的光提取效率，由此降低制造成本。

因此，本发明提供一种半导体发光器件，包括：

具有两个主表面的衬底；和

有源层形成部，该有源层形成部由化合物半导体材料制成，该有源层形成部形成在所述主表面中的一个主表面上并且包括有源层，其中：

从有源层形成部的上表面形成穿过有源层的多个孔；

在有源层和衬底之间设置各自对应于各个孔的多个中空部；和

在平面视图上，各中空部的面积大于对应的孔的面积，并且铺展在有源层形成部的下表面上，从而暴露出在平面视图上与中空部交叠的有源层形成部的下表面的部分。

在典型实施例中，每个中空部连接对应的孔；

在有源层形成部的上表面上提供衬垫电极(pad electrode)；并且

在平面视图中，相邻的中空部在从衬垫电极向离开衬垫电极一侧的各个方向上彼此连接。

典型地，衬底不能够透射从有源层发射的光。

在优选实施例中，在有源层形成部的上表面上提供衬垫电极；以及

在平面视图中，与半导体发光器件的外周区域相比，在衬垫电极附近的中空部的密度更高。

典型地，衬底是硅衬底；以及

利用氮化物化合物半导体制成有源层形成部。

在另一个优选实施方式中，在有源层形成部的下表面中的暴露部分上，形成具有多重交替峰-谷形式的第一不平坦图案。

在这种情况下，可以：

在有源层形成部的上表面上设置透明电极；以及

所述透明电极具有包括具有多重交替峰-谷形式的第二不平坦图案的表面，其中在平面视图中，和第一不平坦图案相比，第二不平坦图案的多重交替峰-谷形式的每个峰和其相邻谷之间的宽度较小。