本发明专利技术提供一种半导体发光元件及其制造方法。在蓝宝石基板（１）上依次形成ｎ型ＧａＮ层（２）、ＩｎＧａＮ多量子阱活性层（３）、ｐ型ＡｌＧａＮ电子势垒层（４）、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ应变超晶格层（５）以及ｐ型ＧａＮ接触层（６）。通过以在ｐ型ＧａＮ接触层（６）的光取出部上具备开口的方式形成ｐ侧欧姆电极（７）。在ｐ型ＧａＮ接触层（６）的光取出部，通过使用甲醇、氟酸、以及过氧水的混合溶液的湿式蚀刻，而形成多孔结构（９）。因此，这种半导体发光元件，无需使用微细光刻技术或者干式蚀刻技术，而光取出效率高且放射图案良好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及以用作例如各种显示器、液晶显示器用的背光以及固体照明用光源等的发光二极管(以下称为LED)为代表的。
技术介绍
近年来，随着LED的高性能化，其应用领域也迅速扩大。尤其是随着开始应用以氮化镓(以下称为GaN)为代表的氮化物系化合物半导体，实现了覆盖从紫外区域到可视区域整体的LED，从而LED不仅作为单纯的显示灯，还作为替代荧光灯或者白炽灯的照明用光源为人们所关注。目前的LED的一大课题是提高光取出效率。其理由是，通过对由表面上形成有多层结构的半导体晶圆构成的基板进行切割而切出大致长方体的芯片形状，并由此制作的单纯的LED芯片中，从活性层发出的光的大部分，在半导体和空气或者树脂之间的界面上发生全反射而被封闭在LED芯片内，因此只能取出极少一部分光。通常，在这样的单纯LED结构中，其光取出效率、即活性层发出的光中的能向LED芯片外部取出的光的比例是20％左右。因此，为了通过加工LED的光取出面而提高LED光取出效率，人们提出了各种组装方法。关于光取出面的加工，已有例如专利文献1或者非专利文献1记载的加工方法。图14表示了通过加工光取出面而提高光取出效率的以往LED的剖面结构。如图14所示，在蓝宝石基板101上依次形成n型GaN层102、InGaN多量子阱活性层103、p型AlGaN势垒层104以及p型n接触层105。在这里，在p型n接触层105的表面，通过光刻技术和干式蚀刻技术，设置规则的凹凸形状。另外，在p型n接触层105上，经由透明电极107，设置有p侧欧姆电极106。其中，在所述各半导体层的叠层结构中，n侧欧姆电极形成区域以露出n型GaN层102的方式通过蚀刻除去，并在该n型GaN层102的露出面上，形成n侧欧姆电极108。根据图14所示的以往LED，可以抑制从活性层103发出的光在作为光取出面的GaN接触层105表面进行全反射，并由此将光取出效率提高约两倍。专利文献1特开2000-196152号公报非专利文献1折田等、基于长周期光晶提高蓝色GaN LED光取出效率、2003年(平成15年)秋季第64回应用物理学学术演讲会预备稿集、日本、(社)应用物理学会、2003年8月30日、第三分册、p938[非专利文献2]Diaz等、根据使用铂的无电极蚀刻而形成的多孔化GaN的形态和发光(Morphology and luminescence of porous GaN generated via Pt-assistedelectroless etching)、真空科学和技术杂志(J.Vac.Sci.Technol)、2002年11月、第B20卷第6号、p2375-2383然而，在所述的以往技术中，由于在光取出面形成有规则的凹凸形状，因此从LED芯片放射出的光的放射图案由于衍射光彼此间的干涉而在特定方位变强，从而在实用上存在问题。另外，由于为了在成为光取出面的p型GaN层上形成凹凸形状而采用了干式蚀刻，因此该p型GaN层就会受损伤，其结果很难在该p型GaN层上形成欧姆电极，而且还会导致光被在该p型GaN层生成的深的能级吸收的问题。另外，如果从活性层发出的光是短波长的光，则由于不能忽视p型GaN层的光吸收，因此必要使用与GaN相比带隙能更大的AlGaN等材料，形成该层。但是，如果此时使用所述的以往技术，则带隙能大的材料一边结合强且硬，因此很难进行用于形成凹凸形状的蚀刻。另外还存在在由带隙能大的材料构成的层上更难形成欧姆电极的问题。另外，在所述的以往技术中，由于为了在光取出面形成短间距的凹凸形状而必须使用微细光刻技术，因此存在成品率下降的问题。
技术实现思路
本专利技术鉴于以上的现状，其目的在于提供一种无需使用微细光刻技术或者干式蚀刻技术，而光取出效率高且放射图案良好的。为了实现所述目的，本专利技术提供一种半导体发光元件，是由包含活性层的多个半导体层经叠层而构成的半导体发光元件，其中对多个半导体层中的具备成为用于从活性层取出光的光取出面的表面的半导体层的至少一部分进行多孔化处理。其中，这里的“多孔化处理”是指形成多孔、即是指不规则地存在具备各种形状的多个微孔(空隙)。根据本专利技术的半导体发光元件，由于在具备成为光取出面的表面的半导体层上不规则地形成多个空隙，因此可以抑制从活性层发出的光被成为光取出面的半导体层表面全反射，由此提高光取出效率。另外，由于通过多孔化而不规则地形成多个空隙，因此还可以避免在从元件放射出的光的放射图案中由于折射光彼此间的干涉而生成特异的放射图案。另外，根据本专利技术的半导体发光元件，由于对具备成为光取出面的表面的半导体层进行多孔化处理时采用了湿式蚀刻，因此能够避免由于干式蚀刻而损伤该半导体层。另外，根据本专利技术的半导体发光元件，由于与被多孔化之前相比，被多孔化的半导体层的光吸收端波长(光吸收系数急剧减小的波长)移向短波长侧，因此降低了来自活性层的光的吸收，其结果提高了光取出效率。另外，由于在本专利技术的半导体发光元件的制造中，不需要采用高度的光刻技术，因此可提高成品率。在本专利技术的半导体发光元件中，优选半导体层的多孔化区域中的各空隙的底部形成为凹凸形状。而且，更优选凹凸的高低差为10nm左右以上。由此，由于可以在半导体层的多孔化区域更有效地对来自活性层的光进行散射，因此不仅能实现没有特异干涉峰的良好的放射图案，还可以提高光输出。在本专利技术的半导体发光元件中，优选半导体层的多孔化区域具备各自前端形成凹凸形状的多个半导体残留部。其中，更优选凹凸的高低差为10nm左右以上。由此，由于可以在半导体层的多孔化区域更有效地对来自活性层的光进行散射，因此不仅能实现没有特异干涉峰的良好的放射图案，还可以提高光输出。在本专利技术的半导体发光元件中，优选多个半导体层还具备设置于活性层和半导体层之间且成为电流扩散层的未被多孔化的其他的半导体层，且在半导体层的非多孔化区域上设置有电极，其中，更优选该电流扩散层具备至少一个异质界面。这样，由于对于因多孔结构的存在而在半导体层内很难横方向扩散的载流子，通过其他的半导体层即电流扩散层，可以容易地向横方向扩散，因此可以在发光面的整个面均匀发光。在本专利技术的半导体发光元件中，若半导体层的多孔化区域的各空隙中相邻的空隙彼此间的距离为20nm以下，则由于量子效应，半导体层的多孔化区域的光吸收端波长就会变得比半导体层的非多孔化区域的光吸收端波长短。这里，如果活性层的发光波长(中心波长)是半导体层的禁带波长左右或者其以下，则半导体层的多孔化区域的光吸收端波长就会变得比从活性层发出的光的中心波长短，从而能在不被半导体层吸收的情况下取出从活性层放出的光，因此能提高光取出效率。在本专利技术的半导体发光元件中，优选半导体层的多孔化区域的有效折射率，随着远离活性层，而变小。这样，可以进一步提高光取出效率。其中，所谓“半导体层的多孔化区域的有效折射率”是指对半导体部分的折射率和空隙部分的折射率考虑到各部分体积比而平均化了的折射率。在本专利技术的半导体发光元件中，优选在半导体层的多孔化区域的每单位体积的空隙占有比例，随着远离活性层，而变大。这样，由于半导体层的多孔化区域的有效折射率，随着远离活性层(即从基板侧到表面侧)，渐渐减小，因此可提高光取出效率。在本专利技术的半导体发光元件中，优选半导体层的带隙能，随着远离本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体发光元件，通过对包含活性层的多个半导体层进行叠层而构成，其特征是：对所述多个半导体层中的、具有成为用于从所述活性层取出光的光取出面的表面的半导体层的至少一部分进行多孔化处理。
【技术特征摘要】
JP 2004-1-28 2004-0194101.一种半导体发光元件，通过对包含活性层的多个半导体层进行叠层而构成，其特征是对所述多个半导体层中的、具有成为用于从所述活性层取出光的光取出面的表面的半导体层的至少一部分进行多孔化处理。2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征是所述半导体层的多孔化区域中的各空隙的底部形成凹凸。3.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征是所述半导体层的多孔化区域具备多个半导体残留部，且该多个半导体残留部的各自前端分别形成凹凸。4.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征是所述多个半导体层还具备设置在所述活性层和所述半导体层之间且成为电流扩散层的未被多孔化处理的其他的半导体层，且在所述半导体层的非多孔化区域上设置有电极。5.如权利要求4所述的半导体发光元件，其特征是所述电流扩散层具备至少一个异质界面。6.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征是所述半导体层的多孔化区域的光吸收端波长比所述半导体层的非多孔化区域的光吸收端波长短。7.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征是所述半导体层的多孔化区域的光吸收端波长比从所述活性层发出的光的中心波长短。8.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征是所述半导体层的多孔化区域的各空隙中的、相邻的空隙彼此间的距离为20nm以下。9.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征是所述半导体层的多孔化区域的有效折射率，随着远离所述活性层，而变小。10.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征是在所述半导体层的多孔化区域的每单位体积的空隙占有比例，随着远离所述活性层，而变大。11.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征是所述半导体层的带隙能，随着远离所述活性层，阶梯性或者连续性地变小。12.如权利要求1所述的半导体发光元...
【专利技术属性】
技术研发人员：油利正昭，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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