半导体发光器件及其制造方法技术

一种半导体发光器件，包括：衬底，具有第一主表面和第二主表面；发光层，设置在衬底的第一主表面上的第一部分中；第一电极，设置在发光层上；第二电极，设置在衬底的第一主表面上的第二部分中，其中第二部分与第一部分不同；以及突起，设置在衬底的第二主表面上，其中突起具有平面形状，该平面形状反映了发光层的发光区的平面形状，发光区夹在第一电极和第二电极之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，更具体地说，涉及如倒装芯片型半导体激光器和发光二极管(LED)的。
技术介绍
当将倒装芯片型半导体发光器件安装在衬底或安装部件上时，能够同时实现芯片安装和电布线(如，日本公开专利申请2003-163373)。由于不需要焊接引线，因此能够获得许多好处。例如，简化了制造工艺，减少了寄生电容和电感，并紧凑了封装尺寸。但是，本专利技术人的独立试验的生产和研究已经发现倒装芯片型半导体发光器件的光提取效率还有提高的余地。
技术实现思路
根据本专利技术的一种方案，提供了一种半导体发光器件，包括衬底，具有第一主表面和第二主表面；发光层，设置在所述衬底的第一主表面上的第一部分中；第一电极，设置在所述发光层上；第二电极，设置在所述衬底的第一主表面上的第二部分中，其中所述第二部分与所述第一部分不同；以及突起，设置在所述衬底的第二主表面上，其中所述突起具有平面形状，所述平面形状反映了所述发光层的发光区的平面形状，所述发光区夹在所述第一电极和所述第二电极之间。根据本专利技术的另一种方案，提供了一种半导体发光器件，包括衬底，具有第一主表面和第二主表面，其中所述第一主表面具有第一部分和第二部分；发光层，设置在所述第一主表面上的第一部分中；第一电极，设置在所述发光层上；第二电极，设置在所述第一主表面上的第二部分中；以及突起，设置在所述衬底的第二主表面上，其中所述突起对应于所述发光层的边缘，所述边缘夹在所述第一电极和所述第二电极之间。根据本专利技术的又一种方案，提供了一种半导体发光器件的制造方法，包括以下步骤在衬底的第一主表面上形成半导体多层结构，其中所述衬底具有所述第一主表面和第二主表面，所述半导体多层结构包括发光层；在所述半导体多层结构上有选择地形成金属层；通过使用所述金属层作为掩膜去除部分所述半导体多层结构；在去除部分所述半导体多层结构的区域上形成第二电极；在所述金属层上形成第一电极，其中所述第一电极与所述金属层的边缘分开，所述边缘更接近于所述第二电极；熔合部分所述金属层、所述第一电极和下面的半导体层，其中部分所述金属层位于所述第一电极下面；以及通过处理所述衬底的第二主表面形成突起，其中所述突起对应于所述发光层的边缘，所述边缘夹在所述第一电极和所述第二电极之间。附图说明图1A是从其电极来看的本实施例的半导体发光器件的平面图，以及图1B是沿其线A-A的剖面图；图2A是图1A中沿线A-A的剖面图，图2B是从其光提取表面来看的半导体发光器件的平面图；图3是用于说明突起12P功能的示意图；图4是表示本实施例半导体发光器件的第二具体实例的剖面图；图5A是从其电极来看的本实施例的半导体发光器件的第三具体实例的平面图，图5B是沿其线A-A的剖面图；图6是从其光提取表面来看的半导体发光器件的平面图；图7是图5A中沿线A-A的剖面图；图8是其中提供不对称凹槽12G的一个具体实例的剖面图；图9是本实施例半导体发光器件的第五具体实例的剖面图；图10是从其电极来看的本实施例的半导体发光器件的第六具体实例的平面图；图11是图10中沿线A-A的剖面图；图12是从其光提取表面来看的半导体发光器件的第六具体实例的平面图；图13A是从其电极来看的本实施例的半导体发光器件的第七具体实例的平面图，图13B是图13A中沿线A-A的剖面图，以及图13C是从其光提取表面来看的半导体发光器件的平面图；图14A是从其电极来看的本实施例的半导体发光器件的第八具体实例的平面图，以及图14B是图14A中沿线A-A的剖面图；图15A图14A中沿线A-A的剖面图，以及图15B是从其光提取表面来看的半导体发光器件的平面图；图16和17是本实施例半导体发光器件的第九具体实例的剖面图；图18是由于光反射层40而提高光提取效率的曲线图；图19是在产生第九具体实例过程中研究的比较实例的半导体发光器件的剖面图； 图20和21是表示第九具体实例的半导体发光器件制造过程的相关部分的剖面图；图22是表示装备有本实施例半导体发光器件的部分半导体发光装置的剖面图；图23是表示一个具体实例的剖面图，其中本实施例用于包括基于GaInAsN材料的半导体发光器件；图24A是本专利技术人在产生本专利技术过程中研究的倒装芯片型半导体发光器件的剖面图，图24B是其部分部件的平面布置关系的视图，以及图24C是发光层中发光强度分布的照片；以及图25是从发光层发出的光的传播路径的剖面图。具体实施例方式现在，参考附图描述本专利技术的实施例。图1和2是根据本专利技术的实施例的半导体发光器件的示意图。更具体地说，图1A是从其电极来看的本实施例的半导体发光器件的平面图，以及图1B和图2A是图1A中沿线A-A的剖面图。图2B是从其光提取表面来看的半导体发光器件的平面图。半导体发光器件10A的结构包括GaP衬底12，有选择地覆盖有包括发光层14的叠层体，在其上提供n侧电极18。在n侧电极18上提供焊接电极20。在GaP衬底12上提供P侧电极22。在p侧电极22上提供另一焊接电极24。通过绝缘膜16，在除了与电极18和22接触的部分之外的GaP衬底12和发光层14的表面，提供绝缘保护。例如，焊接电极20和24可以由具有共晶成分的AuSn(金-锡)形成。应该注意这些附图是示意图，各个部件的厚度和尺寸的关系与实际器件不同。除了有源层，发光层14根据需要还可以包括许多层，如覆层、光导层、电流扩散层和接触层。图1和2表示具有由三层组成的叠层结构的发光层14。但是，本专利技术并不局限于此。层数可以根据需要改变。本实施例的倒装芯片型发光器件的焊接电极20和24焊接到封装衬底等(未示出)，用于芯片安装和电连接。通过电极18和22将电流注入发光层14中产生发光。此时，从p侧电极22注入的电流I不会扩散穿过发光层14，而是穿过图2A中箭头I所示的几乎是最短的路径，从发光层14流到n侧电极18。即，光发射集中在靠近电极18和22之间的发光层14边缘的发光区EA中。下面，将详细地描述这点。图24是本专利技术人在产生本专利技术过程中研究的倒装芯片型半导体发光器件的示意图。更具体地说，图24A是半导体发光器件的剖面图，图24B是其部分部件的平面布置关系的示意图，以及图24C是发光层中发光强度分布的照片。该半导体发光器件的结构包括GaP衬底102，有选择地覆盖有包括发光层104的叠层体，在其上提供n侧电极108，以及在n侧电极108上提供焊接电极110。在GaP衬底102上提供P侧电极112。在p侧电极112上提供另一焊接电极114。通过绝缘膜106，在除了与电极108和112接触的部分之外的GaP衬底102和发光层104的表面，提供绝缘保护。倒装芯片型发光器件的焊接电极110和114焊接到封装衬底等(未示出)，用于芯片安装和电连接。通过电极108和112将电流注入发光层104中产生发光。发光经过衬底102从外部抽取。但是，本专利技术人的研究发现，在这样的半导体发光器件中，发光不会在整个发光层104中产生，而是仅在其部分中产生。更具体地说，发光在n侧电极108和p侧电极112之间的发光区EA中产生。如图24C所示，发光在n侧电极108和p侧电极112之间产生。特别是，可观察到发光在发光层104的边缘趋于增加。可以认为这个现象是由于电流集中流在这些电极之间。但是，当象这样局部产生发光时，光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光器件，包括：衬底，具有第一主表面和第二主表面；发光层，设置在所述衬底的第一主表面上的第一部分中；第一电极，设置在所述发光层上；第二电极，设置在所述衬底的第一主表面上的第二部分中，其中所述第二部分与所述第一部分不同；以及突起，设置在所述衬底的第二主表面上，其中所述突起具有平面形状，所述平面形状反映了所述发光层的发光区的平面形状，所述发光区夹在所述第一电极和所述第二电极之间。

【技术特征摘要】
JP 2004-2-13 036334/20041.一种半导体发光器件，包括衬底，具有第一主表面和第二主表面；发光层，设置在所述衬底的第一主表面上的第一部分中；第一电极，设置在所述发光层上；第二电极，设置在所述衬底的第一主表面上的第二部分中，其中所述第二部分与所述第一部分不同；以及突起，设置在所述衬底的第二主表面上，其中所述突起具有平面形状，所述平面形状反映了所述发光层的发光区的平面形状，所述发光区夹在所述第一电极和所述第二电极之间。2.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述突起具有相对于所述第二主表面倾斜的侧表面和基本上平行于所述第二主表面的顶表面。3.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述突起具有基本上垂直于所述第二主表面的侧表面和基本上平行于所述第二主表面的顶表面。4.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述突起设置在所述衬底的第二主表面上基本上平行形成的一对凹槽之间。5.如权利要求4所述的半导体发光器件，其中在所述突起的顶表面处的衬底厚度和在这对凹槽的外部区域处的衬底厚度基本上相同。6.如权利要求4所述的半导体发光器件，其中所述突起的侧表面比与所述突起的侧表面相对的所述凹槽的侧表面更加陡峭地向所述第二主表面倾斜。7.如权利要求4所述的半导体发光器件，还包括光反射层，设置在与所述突起的侧表面相对的所述凹槽的侧表面上。8.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中在所述第二主表面上以基本上L形结构形成所述突起。9.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中在所述第二主表面上以基本上环形结构形成所述突起。10.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中在所述第二主表面上设置多个线性突起。11.如权利要求1所述的半导体发光器件，还包括光反射层，有选择地设置在所述发光层的发光区上。12.如权利要求11所述的半导体发光器件，其中所述光反射层由第一金属制成，以及在所述第一电极和所述发光层之...

【专利技术属性】
技术研发人员：安田秀文，加藤夕子，古川和由，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]