半导体发光元件制造技术

提高半导体发光元件的光取出效率。半导体发光元件（１０）在蓝宝石衬底（１２）上层叠有缓冲层（１４）、ｎ型ＧａＮ层（１６）、ＩｎＧａＮ发光层（１８）、ｐ型ＧａＮ层（３２）。在ｐ型ＧａＮ层（３２）上，设置作为透明电极发挥作用的ＺｎＯ层２４，在ＺｎＯ层（２４）的表面，以二维的周期性间隔形成凹部。在将来自Ｉｎ－ＧａＮ发光层（１８）的光在空气中的波长记为λ，将该波长λ时的ＺｎＯ层的折射率记为ｎ↓［ｚλ］，将ＺｎＯ层和与其相接的介质的界面的全反射角记为θ↓［ｚ］时，进行设定使得相邻的凹部的周期间隔Ｌ↓［ｚ］在λ／ｎ↓［ｚλ］≤Ｌ↓［ｚ］≤λ／（ｎ↓［ｚλ］×（１－ｓｉｎθ↓［ｚ］））范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体发光元件，特别涉及GaN系半导体发光元件。
技术介绍
近年，作为蓝色的半导体发光元件，已知有使用了 GaN系半导体的 半导体发光元件。组合了蓝色的半导体发光元件和黄色的发光体的白色 LIZD作为移动电话等的LED背光源来使用的需求正在增大。此外，由于 白色LED具有功耗低、寿命长的特点，因此可以期待今后被作为替代荧 光灯、白炽灯等的光源来使用。以往的GaN系半导体发光元件是在蓝宝石衬底上依次结晶生长了 GaN緩冲层、n型GaN层、发光层、p型GaN层的结构。然而，在以往 的这种结构中，存在如下问题由于p型GaN层的折射率与跟p型GaN 层相接的空气、树脂的折射率的差较大，导致在p型GaN层和与p型GaN 层相接的空气、树脂的界面的全反射角变小，所以在发光层产生的光的大 部分被与p型GaN层相接的空气、树脂的界面全反射，光取出效率较低。例如，在半导体发光元件在空气中发光时，GaN的折射率在光的波长 为450nm时为约2.5,所以p型GaN层与空气的界面的全反射角较小，约 为24°。从发光层发出的、以大于该全反射角的角度入射到p型GaN层与 空气的界面的光，被p型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在衬底上层叠了ｎ型ＧａＮ层、发光层、ｐ型ＧａＮ层的半导体发光元件，其特征在于：在上述ｐ型ＧａＮ层上设置Ｍｇ↓［ｘ］Ｚｎ↓［１－ｘ］Ｏ层（０≤ｘ≤０．５），在上述Ｍｇ↓［ｘ］Ｚｎ↓［１－ｘ］Ｏ层（０≤ｘ≤０．５）的表面，以 二维的周期性间隔形成凹部或者凸部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-6-9 169056/20051.一种在衬底上层叠了n型GaN层、发光层、p型GaN层的半导体发光元件，其特征在于在上述p型GaN层上设置MgxZn1-xO层(0≤x≤0.5)，在上述MgxZn1-xO层(0≤x≤0.5)的表面，以二维的周期性间隔形成凹部或者凸部。2. 根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于 在将来自上述发光层的光在空气中的波长记为人，将该波长人时的上述Mg、Zn, —xO层(0^^0.5 )的折射率记为nz,、，将上述MgxZni —xO层(0^^0.5 ) 和与其相接的介质的界面的全反射角记为0z时，相邻的凹部的周期间隔或者相<formula>formula see original document page 2</formula>范围内。3.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于 在将来自上述发光层的光在空气中的波长记为X，将该波长X时的上述 MgxZni-xO层(0￡x$0.5 )的折射率记为nA，将来自上述发光层的光在空气 中的半幅值记为AL将波长X-AX时的上述MgxZni—xO层(0^x^0.5)的 折射率记为nzun),将波长X + AX时的上述MgxZn卜xO层()的折射 率记为nzU+M>,将上述MgxZni—xO层(0Sx^).5 )和与其相接的介质的界面<formula>formula see original document page 2</formula>范围内。4.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于 在将来自上述发光层的光在空气中的波长记为L将该波长X时的上述 MgxZn^O层(0^x^0.5)的折射率记为nz、，将来自上述发光层的光在空气 中的半幅值记为A入，将波长X - AX时的上述MgxZni—xO层(0^x^0.5 )的 折射率记为nz(m)，将波长X + AX时的上述MgxZn,-xO层(0$x^).5 )的折射 率记为nzQi)，将上述MgxZn,-xO层(0Sx^).5 )和与其相接的介质的界面 的全反射角记为9z时，相邻的凹部的周期间隔或者相邻的凸部的周期间隔Lz在<formula>formula see original document page 3</formula>范围内。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的半导体发光元件，其特征在于 上述形成于MgxZnj-xO层(0Sx￡0.5)的凹部或者凸部，被配置成正方晶格状或者三角晶格状。6. —种层叠了 p型GaN层、发光层、n型GaN层的半导体发光元件， 其特征在于在上述n型GaN层的表面，以二维的周期性间隔形成凹部或者凸部。7. 根据权利要求6所述的半导体发光元件，其特征在于 在将来自上述发光层的光在空气中的波长记为X，将该波长X时的上述n型GaN层的折射率记为1^，将上述n型GaN层和与其相接的介质的界面<formula>formula see original document page 3</formula>范围内。8.根据权利要求6所述的半导体发光元件，其特征在于 在将来自上述发光层的光在空气中的波长记为X，将该波长X时的上述 n型GaN层的折射率记为n^，将来自上述发光层的光在空气中的半幅值记 为AX，将波长X-时的上述n型GaN层的折射率记为ngu-A;J，将波长X + /U时的上述n型GaN层的折射率记为nga+A J ，将上述n型GaN层和与 其相接的介质的界面的全反射角记为0g时，相邻的凹部的周期间隔或者相邻的 凸部的周期间隔Lg在<formula>formula see original document page 3</formula>范围内。9.根据权利要求6所述的半导体发光元件，其特征在于 在将来自上述发光层的光在空气中的波长记为X，将该波长入时的上述 n型GaN层的折射率记为iv,将来自上述发光层的光在空气中的半幅值记 为AX，将波长X-AX时的上述n型GaN层的折射率记为ngu-^),将波长X + 时的上述n型GaN层的折射率记为ng a+Aw ,将上述n型GaN层和与 其相接的介质的界面的全反射角记为0g时，相邻的凹部的周期间隔或者相邻的 凸部的周期间隔Lg在<formula>formula see original document page 4</formula>范围内。10. 根据权利要求6至9中任一项所述的半导体发光元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：中原健，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]