蓝宝石基板及半导体发光元件制造技术

本发明专利技术提供一种可构成光提取效率优异的氮化物半导体发光元件的氮化物半导体发光元件用的蓝宝石基板。该蓝宝石基板是在一主面包含多个凸部，在该一主面成长氮化物半导体而形成氮化物半导体发光元件，且将多个凸部以如下方式配置：在包含多个凸部的底面的平面内在任意位置向任意方向画直线时，该直线通过至少任一凸部内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种氮化物半导体发光元件用的蓝宝石基板与半导体发光元件。
技术介绍
例如,通常,包含氮化物半导体的发光二极管(LED, Light Emitting Diode)通过在蓝宝石基板上依次层叠η型半导体层、活性层、P型半导体层而构成。在该发光二极管中，发光的光是自蓝宝石基板的相反侧、或蓝宝石基板侧提取，而活性层中发光的光也向与出射侧相反的方向放射。因此，必需以使向与出射侧相反的方向放射的光有效地自出射侧提取的方式提高外部量子效率。因此，例如在专利文献I中揭示有在蓝宝石基板上配置多个三棱台形状的凸部以提高外部量子效率。此外，在专利文献I中记载有下述内容由三棱台形状的凸部而在形成有该凸部的面上结晶成长，由此可抑制空隙的产生、结晶性的劣化。先前技术文献专利文献 专利文献1:日本专利特开2008-177528号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，本申请案专利技术者等人潜心研究的结果为，在包含成长在具有三棱台形状的凸部的面上的氮化物半导体的发光二极管中，未必有效地使向与出射侧相反的方向放射的光自出射侧提取，从而并未充分提高外部量子效率。因此，本专利技术的目的在于提供一种可构成光提取效率优异的氮化物半导体发光元件的氮化物半导体发光元件用的蓝宝石基板。此外，本专利技术的目的在于提供一种光提取效率优异的半导体发光元件。 用于解决问题的技术手段为达成上述目的，本专利技术的蓝宝石基板的特征在于其在一主面包含多个凸部，在该一主面成长氮化物半导体而形成氮化物半导体发光元件；并且上述凸部分别在底面的外周具有至少I个凹陷。该凹陷并非为相对于蓝宝石基板垂直方向的凹陷，而是表示水平方向的凹陷。此外，本专利技术的蓝宝石基板的特征在于将上述多个凸部以如下方式配置当在包含该多个凸部的底面的平面内在任意位置向任意方向画直线时，该直线通过至少任一凸部内。此外，本专利技术的蓝宝石基板的特征在于上述凸部分别为底面为大致多边形的大致多棱锥形状或多棱台形状，并且该底面的各边分别在中央部具有凹陷。此外，本专利技术的半导体发光元件的特征在于通过在本专利技术的蓝宝石基板的一主面上使氮化物半导体成长而形成有氮化物半导体层发光元件。专利技术效果如上述那样构成的本专利技术的蓝宝石基板是在一主面包含多个凸部，在该一主面成长氮化物半导体而形成氮化物半导体发光元件，且上述凸部分别在底面的外周具有至少I个凹陷，因此相对于蓝宝石基板平行且向基板表面出射的光向凸部照射，从而可提供一种可构成光提取效率优异的氮化物半导体发光元件的氮化物半导体发光元件用的蓝宝石基板。此外，蓝宝石基板中，上述多个凸部是以如下方式配置当在包含上述多个凸部的底面的平面内在任意位置向任意方向画直线时，该直线通过至少任一凸部内，因此在上述一主面上构成氮化物半导体发光元件时，相对于该一主面平行且接近地传播的光在无论向哪一方向传播的情形时均由至少I个凸部反射。因此，根据本专利技术的蓝宝石基板，可提供一种可构成光提取效率优异的氮化物半导体发光元件的氮化物半导体发光元件用的蓝宝石基板。此外，上述蓝宝石基板的上述凸部分别为底面为大致多边形的大致多棱锥形状或大致多棱台形状，且其底面的各边分别在中央部具有凹陷，因此容易实现如下凸部配置当在包含上述多个凸部的底面的平面内在任意位置向任意方向画直线时，该直线通过至少任一凸部内。此外，根据本专利技术的 半导体发光元件，通过在本专利技术的蓝宝石基板的一主面上使氮化物半导体成长而形成氮化物半导体层发光元件，因此可提供一种光提取效率优异的半导体发光元件。附图说明图1是本专利技术的实施方式的氮化物半导体发光元件的剖面图。图2是表示本专利技术的实施方式I的蓝宝石基板的凸部的排列的俯视图。图3是表示本专利技术的实施方式2的蓝宝石基板的凸部的排列的俯视图。图4是表示本专利技术的实施方式3的蓝宝石基板的凸部的排列的俯视图。图5是表示本专利技术的实施方式4的蓝宝石基板的凸部的排列的俯视图。图6是表示本专利技术的实施方式5的蓝宝石基板的凸部的排列的俯视图。图7是表示本专利技术的实施方式6的蓝宝石基板的凸部的排列的俯视图。图8是表示本专利技术的实施方式7的在蓝宝石基板上形成凸部时使用的掩模的一例的俯视图。图9是表示本专利技术的实施方式7的蓝宝石基板的凸部的构成及排列的俯视图。图10是表示本专利技术的变形例I的蓝宝石基板的凸部的构成及排列的俯视图。图11是表示本专利技术的变形例2的蓝宝石基板的凸部的构成及排列的俯视图。图12是表示本专利技术的实施方式8的蓝宝石基板的凸部的构成及排列的俯视图。图13是本专利技术的实施方式8的在蓝宝石基板上形成凸部时使用的掩模的俯视图。图14是表示本专利技术的实施方式9的蓝宝石基板的凸部的构成及排列的俯视图。图15(a)是表示蓝宝石晶片的定向平面(A面)与结晶轴(a轴)的俯视图，(b)是表不凸部的方向的俯视图。图16A是表示本专利技术的实施方式10的蓝宝石基板的凸部的构成及排列的俯视图。图16B是将实施方式10的凸部的构成放大表示的俯视图。图17是在蓝宝石基板上形成本专利技术的实施方式10的凸部时使用的掩模的俯视图。图18(a)是表示蓝宝石晶片的定向平面(A面)与结晶轴(a轴)的俯视图，(b)、(C)是示意性地表示凸部的方向与氮化物半导体的成长速度的俯视图，(d)是表示氮化物半导体的成长速度的蓝宝石的结晶方向依赖性的示意图。图19是表示本专利技术的实施方式11的蓝宝石基板的凸部的构成及排列的俯视图。图20是表示本专利技术的实施方式11的在蓝宝石基板上形成凸部时使用的掩模的俯视图。图21是表示本专利技术的实施方式12的蓝宝石基板的凸部的构成及排列的俯视图。图22是表示本专利技术的实施方式12的在蓝宝石基板上形成凸部时使用的掩模的俯视图。符号说明1、2、31、32、40、50、60、70、80 凸部la、40a、50a、60a、70a、80a 凸部的倾斜侧面lb、40b、50b、60b、70b、80b 凸部的上表面`10蓝宝石基板11、12、13凸部的底面的边lla、llb、12a、12b、13a、13b 曲线20半导体层叠构造21基础层22第I导电型层(η型层)23活性层(发光层)24第2导电型层(P型层)Μ1、Μ45、Μ65、Μ70、Μ80 掩模70sl、70s2、70s3、80sl、80s2、80s3 子凸部100 定向平面具体实施例方式如图1所示，本专利技术的实施方式的氮化物半导体发光元件在蓝宝石基板10上设置有半导体层叠构造20，该半导体层叠构造20是将基础层21、第I导电型层(η型层)22、活性层(发光层)23、及第2导电型层(P型层)24依次层叠而成，在基础层21所成长的基板10的表面分别设置有锥形状或梯形锥形状的多个凸部(凹坑(dimple)) I。此处，尤其在本实施方式中，将多个凸部I以如下方式配置相对于位于相邻的凸部I间的基板表面平行且接近于基板表面而传播的光无论向哪一个方向传播的情况下均由至少I个凸部I反射。由此，本实施方式的氮化物半导体发光元件中，可通过多个凸部I使发光层23中发光的光不自侧面出射而向出射方向高效地反射，从而可提高光的提取效率。以下，对本专利技术的实施方式的蓝宝石基板的凸部I的具体配置例进行说明。再者，在本专利技术中，凸部I为大致η棱锥形状或者为具有与底面大致平行且与底面大致相似形状的上表面Ib的大致η棱台形状，且底面分别为具有向外侧凸出的圆弧形状的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.06 JP 2010-1770071.一种蓝宝石基板，其特征在于其在一主面包含多个凸部，在该一主面成长氮化物半导体而形成氮化物半导体发光元件；并且 上述凸部分别在底面的外周具有至少I个凹陷。2.如权利要求1所述的蓝宝石基板，其中将上述多个凸部以如下方式配置当在包含该多个凸部的底面的平面内在任意位置向任意方向画直线时，该直线通过至少任一凸部内。3.如权利要求1或2所述的蓝宝石基板，其中上述凸部分别为底面为大致多边形的大致多棱锥形状或多棱台形状，并且该底面的各边分别在中央部具有上述凹陷。4.如权利要求1至3中任一项所述的蓝宝石基板，其中上述多个凸部以如下方式配置在相邻的凸部间，一凸部的底面的I个顶点位于将另一凸部的底面的2个顶点与位于该2个顶点间的凹陷的最深点连接的区域内。5.如权利要求4所述的蓝宝石基板，其中在上述相邻的凸部间一凸部以如下方式配置另一凸部的凹陷的最深部位于将上述I个顶点的角度2等分的线的延长线上。6.如权利要求1至5中任一项所述的蓝宝石基板，其中上述多个凸部分别相对于连接上述凹陷、与对包含该凹陷的边的顶点的直线为线对称的形状。7.如权利要求1至6中任一项所述的蓝宝石基板，其中上述凸部分别具有与各底面分别为大致相似形状的上表面。8.如权利要求1至7中任一项所述的蓝宝石基板，其中上述凸部的底面分别为大致三角形。9.如权利要求8所述的蓝宝石基板，其中上述多个凸部以形成多个行的方式排列，排列在同一行内的凸部是以如下方式分别排列将其I个顶点的角度2等分的2等分直线位于一直线上，并且通过上述2等分直线自凸部内部朝向外部的方向而规定的凸部方向相同。10.如权利要求9所述的蓝宝石基板，其中在上述多个行中，在相邻的2行间凸部方向相反。11.如权利要求1至8中任一项所述的蓝宝石基板，其中上述多个凸部将包含分别配置在正η边形的顶点与中心的(η+1)个凸部的组重复配置。12.如权利要求11所述的蓝宝石基板，其中上述组在相邻的组间共有一部分的凸部。13.如权利要求8所述的蓝宝石基板，其中上述底面的各边分别在中央部具有凹陷； 自上述底面的中心朝向顶点的方向分别处于使蓝宝石结晶的a轴按顺时针方向旋转30度的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：成田准也，冈田卓也，若井阳平，井上芳树，佐幸直也，家段胜好，
申请(专利权)人：日亚化学工业株式会社，
类型：
国别省市：