半导体发光元件及半导体发光元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种可以提高光取出效率的半导体发光元件及半导体发光元件制造方法。所述半导体发光元件包括：具备承担发光功能的发光区域和使所发出的光取出的光取出面的发光功能层叠体，以及配置在所述光取出面上向上方向凸起形状的透镜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体发光元件，特别涉及提高了光取出效率的半导体发 光元件及半导体发光元件制造方法。
技术介绍
在由半导体材料构成的半导体发光元件中，半导体发光元件内部的折射率高于最终放出光的空气的折射率。由此，在半导体发光元件内的pn结产生的 光由于材料界面上的折射率差而被反射，不能将光充分取出到半导体发光元件 外。作为该问题的对策，提出了将透明材料层叠在半导体发光元件的光取出面 上的方案，其中的透明材料的折射率介于半导体材料的折射率与密封树脂及空 气的折射率之间。另外，还提出了通过将光取出面进行粗糙化等的加工来增加 光取出面积、立体角的方案并被实用化。但是，即使采用这些方法也未能实现有效地取出并最大限度地利用半导体 发光元件内产生的光。
技术实现思路
本专利技术提供一种可以提高光取出效率的半导体发光元件及半导体发光元 件制造方法。1. 一种半导体发光元件，其特征在于，包括具备承担发光功能的发光 区域和使所发出的光取出的光取出面的发光功能层叠体，以及配置在所述光取 出面上向上方向凸起形状的透镜。2. 根据上述1所述的半导体发光元件，其特征在于所述发光功能层叠 体由氮化物系化合物半导体构成，构成所述透镜的材料的折射率小于所述氮化 物系化合物半导体的折射率，而且高于所述透镜接触的外部的折射率。3. 根据上述1所述的半导体发光元件，其特征在于所述发光功能层叠 体具有从所述光取出面至比所述发光区域更深的位置所形成的槽部，该槽部从光取出面一侧看去，包含在所述透镜中。4. 根据上述3所述的半导体发光元件，其特征在于所述槽部及所述透镜为多个。5. 根据上述3所述的半导体发光元件，其特征在于在所述槽部中埋设 有所述透镜的一部分。6. 根据上述3所述的半导体发光元件，其特征在于所述槽部中有空腔部。7. 根据上述3所述的半导体发光元件，其特征在于在所述槽部中埋有 与所述透镜的材料不同的电介体。8. 根据上述3所述的半导体发光元件，其特征在于在所述槽部的内壁 面及所述光取出面上设有多个凹凸。9. 根据上述1所述的半导体发光元件，其特征在于所述透镜的折射率 为1.1 ~ 2.4。10. 根据上述1所述的半导体发光元件，其特征在于所述透镜为半圆球 形状。11. 根据上述l所述的半导体发光元件，其特征在于所述透镜为圓锥体 形状。12. 根据上述l所述的半导体发光元件，其特征在于所述透镜的底面的 直径为0.4~200Mm。13. —种半导体发光元件的制造方法，其特征在于包括在生长基板的 一方的主面上使发光功能层叠体生长；形成贯通所述发光功能层叠体的槽部， 从通过贯通的所述槽部露出的所述生长基板的一方的主面的区域向所述生长 基板进行各向同性蚀刻，在所述生长基板上形成空腔；在所述空腔中充填折射 率比构成所述发光功能层叠体的材料低的材料，形成向所述生长基板呈凸起形 状的透镜；去除所述生长基板，使所述发光功能层叠体的光取出面及所述透镜 露出。14. 根据上述13所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于在所 述槽部的内壁面形成多个凹凸。15. 根据上述13所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于在所述光取出面形成多个凹凸。16.根据上述13所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于在所述槽部的内壁面形成多个凹凸，并在所述光取出面形成多个凹凸。 附图说明图1是本专利技术的第一实施方式涉及的半导体发光元件的模式性剖面图。图2是显示由本专利技术的第一实施方式涉及的半导体发光元件产生的光的移动的图。 面图之一。 面图之二。图5是本专利技术的第二实施方式涉及的半导体发光元件的模式性剖面图。 图6是本专利技术的第三实施方式涉及的半导体发光元件的模式性剖面图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术进行更加详细的说明，对相同或相似的部分赋予相 同或相似的附图标记。 实施例1如图l所示，本专利技术的第一实施方式涉及的半导体发光元件包括具备有 发光功能的发光区域34、发光功能层叠体30和透镜40,其中，发光功能层叠 体30具有从光取出面30a直至比发光区域34更深的位置所形成的槽部，透镜 40配置在光取出面30a的上方并覆盖槽部42,朝向上方向呈凸起形状。第一 实施方式涉及的半导体发光元件还包括支撑发光功能层叠体30的支撑基板 10、在支撑基板10上形成的反射膜20、与发光功能层叠体30接触的第一电极50以及与支撑基i反10连接的第二电极52。支撑基板10具有作为用于使发光功能层叠体30外延生长的基板的功能以 及作为第 一电极50及第二电极52之间的电流通路的功能。支撑基板10的厚 度约形成200 ju m ~ 500 ju m,添加有决定导电型的杂质。支撑基板10由硅(Si )、 砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等的氮化物系化合物半导体构成。发光功能层叠体30具有发光功能，能够做成例如将第一半导体层32、发 光区域(活性层)34、第二半导体层36层叠而形成的双异质结构。在此，第 一半导体层32是由添加了镁(Mg)作为p型掺杂剂的AlxInyGai-x-yN (在此， x及y是0^x〈1， 0^y〈l)构成，例如是GaN的p型包覆层。活性层34是 由AlJnyGa卜x-yN (在此，x及y是0^x〈1， 0^y〈l)构成，例如是氮化铟镓 (InGaN)。第二半导体层36是由添加了 Si作为n型掺杂剂的Alx InyGai.x-yN (在此，x及y是0^x〈1， 0^y〈l)构成，例如是GaN的N型包覆层。在 图1所示的双异质结构的场合，活性层34成为发光区域。另外，在图1中， 活性层34图示为一个层，还可以釆用将由InxGa,.xN构成的势垒层和由GaN 构成的阱层交错反复多次配置构成的多重量子阱结构或由GaN构成的成对的 阱层夹着由InxGa,.xN构成的势垒层构成的单一量子阱结构等。另外，发光功 能层叠体30能够省略活性层34，如果省略，则电子与空穴再结合的第一半导 体层32和第二半导体层36的界面附近成为发光区域。第一电极50作为阳极以及焊盘电极来发挥功能，与发光功能层叠体30低 电阻(欧姆)接触。第一电极50是由蒸镀等将金(Au)或镍(Ni)和Au进 行层叠并进行退火处理的电极，具有使由活性层34等的发光区域产生的光不 能透过的厚度。因此，光取出面30a中没有被第一电极50覆盖的部分就成为 将从发光区域发出的光取出到半导体发光元件的外部的有效的部分。例如，如 图1所示，在将第一电极50配置在发光功能层叠体30的光取出面30a的大致 中央的场合，第一电极50的周围成为取出光的有效部分。第二电极52与支撑基板10的设有发光功能层叠体30的面相对的面进行 低电阻(欧姆)接触，是由蒸镀等将Au或Ni和Au进行层叠并进行退火处理 的电极。反射膜20是为了抑制在支撑基板10的上方从发光区域(活性层)34产生的光被支撑基板10吸收而设置的。反射膜20可采用Ag系合金、Ni合金、 氧化铟锡(ITO)等。另外，如后述的制造方法所示，在用贴合的方式形成第 一实施方式涉及的半导体发光元件的场合，在反射膜20与支撑基板IO之间， 形成由焊锡及导电性粘结剂等接合了 Au、 Au合金、Al、 Ag合金、铑(Rh)、 铂(Pt)等的金属层的贴合金属层。透镜40配置在发光功能层叠体30的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光元件，其特征在于，包括：具备承担发光功能的发光区域和使所发出的光取出的光取出面的发光功能层叠体，以及配置在所述光取出面上向上方向凸起形状的透镜。

【技术特征摘要】
JP 2007-7-26 2007-1949051.一种半导体发光元件，其特征在于，包括具备承担发光功能的发光区域和使所发出的光取出的光取出面的发光功能层叠体，以及配置在所述光取出面上向上方向凸起形状的透镜。2. 根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于所述发光功能 层叠体由氮化物系化合物半导体构成，构成所述透镜的材料的折射率小于所述 氮化物系化合物半导体的折射率，而且高于所述透镜接触的外部的折射率。3. 根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于所述发光功能 层叠体具有从所述光取出面至比所述发光区域更深的位置所形成的槽部，该槽 部从光取出面一侧看去，包含在所述透镜中。4. 根据权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于所述槽部及所 述透镜为多个。5. 根据权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于在所述槽部中 埋设有所述透镜的一部分。6. 根据权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于所述槽部中有 空洞部。7. 根据权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于在所述槽部中 埋有与所述透镜的材料不同的电介体。8. 根据权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于在所述槽部的 内壁面及所述光取出面上设有多个凹凸。9. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：田岛未来雄，多田善纪，松尾哲二，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]