[发明专利]光半导体元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管等的光半导体元件及其制造方法。

背景技术

由于近年来技术的进步，发光二极管等的光半导体元件已经具有高输出功率。相应地，在光半导体元件中产生的热量增加，从而存在发光效率降低及半导体膜劣化等问题。为了解决这些问题，采用如下结构：去除了用于半导体膜晶体生长的蓝宝石衬底等的具有较低热导率的生长衬底，而采用具有较高热导率的衬底来支承半导体膜。

此外，通过对去除蓝宝石衬底而露出的半导体膜的表面进行化学蚀刻来形成多个源自于半导体膜的晶体结构的突起，从而在光提取面中形成光提取结构。通过这种方式，可减少在光提取面处全反射的那一部分光，从而提高光提取效率。例如，通过对GaN基半导体膜的C面进行利用了碱溶液的湿蚀刻，可在C面中形成多个源自于纤锌矿型晶体结构的六面锥状的突起。该源自于晶体结构的突起被称为微锥。

专利文献

专利文献1：日本特开2007-067182号公报

专利文献2：日本特开2010-157551号公报

专利文献3：日本特表2007-521641号公报

专利文献4：日本特开2009-238879号公报

图1为采用传统工艺在氮化镓表面形成的微锥的电子显微镜照片。当通过传统的化学蚀刻在半导体膜的表面形成多个微锥时，微锥的尺寸、间距和排列是不规则的，如图1所示。这是因为由于半导体膜的晶体缺陷、表面平坦性等的影响，半导体膜的表面中随机地存在有蚀刻速度不同的晶面。

因此，如果形成了尺寸、间距和排列不均匀的微锥，则将出现下述问题。当在形成微锥的过程中微锥相互接触时，这些微锥会相互侵入而变形或停止生长，从而在微锥之间形成平底的间隙。在这种情况下，不易形成对光提取有利的面(斜面)，从而妨碍光提取效率的提高。

为了提高光提取效率，需要一定程度地增大微锥的平均尺寸，微锥的平均尺寸通常是通过蚀刻时间来调节的。然而，采用传统工艺时，难以避免出现尺寸远大于平均尺寸的微锥，从而由于大尺寸的微锥，在半导体膜中出现通孔，导致成品率降低。因此，采用传统工艺时，难以在保持成品率的同时最大程度地提高光提取效率。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作出的，本发明的一个目的是提供一种光半导体元件及其制造方法，其可在保持成品率的同时提高光提取效率。

根据本发明，提供了一种光半导体元件的制造方法，该光半导体元件包括半导体膜，该半导体膜具有六方晶系的晶体结构。该制造方法包括以下步骤：在所述半导体膜的表面中形成多个凹部，该多个凹部沿所述半导体膜的晶轴等间隔地排列；以及对所述半导体膜的表面进行蚀刻，从而在所述半导体膜的表面中形成多个突起，该多个突起按照所述多个凹部的排列方式排列且源自于所述半导体膜的晶体结构。

此外，根据本发明，提供了一种包括半导体膜的光半导体元件，该半导体膜具有六方晶系的晶体结构。所述半导体膜在其表面具有源自于所述半导体膜的晶体结构的多个六面锥状的突起，且所述多个突起形成沿着所述半导体膜的晶轴的最密堆积结构。

根据本发明的光半导体元件及其制造方法，可在保持成品率的同时提高光提取效率。

附图说明

图1是采用传统工艺形成的微锥的电子显微镜照片。

图2A-2D是示出根据本发明一个实施方式的光半导体元件的制造方法的截面图。

图3A-3D是示出根据本发明的该实施方式的光半导体元件的制造方法的截面图。

图4A-4E是示出通过根据本发明实施方式1的制造方法形成的微锥的形成过程的平面图。

图5是根据本发明实施方式的工艺形成的微锥的电子显微镜照片。

图6A-6D是示出根据本发明实施方式2的制造方法形成的微锥的形成过程的平面图。

图7A和7B是示出根据本发明的一个实施方式的生长衬底的晶体生长面的平面图。

图7C和7D是示出根据本发明的该实施方式的光半导体元件制造方法的截面图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。附图中相同的附图标记用于指示实质上相同或等同的部分和部件。

[实施方式1]

图2A-2D和图3A-3D是示出根据实施方式1的光半导体元件的制造方法的截面图。

(半导体膜的形成)