[发明专利]半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种呈现出提高的光提取效率的III族氮化物基化合物半导体发光器件。

背景技术

III族氮化物基化合物半导体发光器件已经被广泛的应用，并且其特性也被大幅改善。通常，通过在蓝宝石衬底或其他异质衬底上外延生长III族氮化物基化合物半导体来制造III族氮化物基化合物半导体发光器件。在这样的半导体发光器件中，提高光提取效率是重要的课题。为了提高外部光提取效率，专利文件1公开了如下内容：在蓝宝石衬底上以条状图案的形式形成具有低于GaN的折射率的、由SiO₂等制成的电介质，并且通过气相外延从衬底的暴露的表面生长GaN以覆盖电介质的顶表面。

专利文件2公开了如下内容：在a面蓝宝石衬底上，沿平行于m轴的方向以条状图案形成多个沟槽，并且GaN从沟槽的c面侧表面、沿着垂直于该侧表面的c轴方向生长，从而形成具有m面主表面的GaN。因此，在专利文件2中，获得了具有非极性面的主面的GaN。

现有技术文件

专利文件

专利文件1：日本公开特许公报(kokai)No.2009-54898

专利文件2：日本公开特许公报(kokai)No.2009-203151

发明内容

本发明要解决的问题

在专利文件1和2二者中，如垂直于条状图案的条纹方向的横截面所示，沟槽形成为条状图案并且凹部或凸部在衬底上周期性地重复。因此，沿着垂直于衬底上条纹方向的方向传播的光在浮凸的表面上被散射并且容易提取到外部。然而，沿着条纹方向传播的光分量通过凸部和凹部，并且被沟槽的侧壁反射和引导。由于在传播方向不存在反射表面，所以光没有被散射和提取到外部。

如果沟槽形成为格状图案，则，与沟槽形成为条状图案的情况相比较，沿着垂直于条纹的方向传播的光也被散射，从而提高了光提取效率。如专利文件2中，如果主表面是非极性面，则可以提高光提取效率。在专利文件2的生长方法中，如果沟槽在衬底上形成为格状图案，则在沟槽的侧壁中的面取向不同，导致不同的生长取向，从而不能获得具有作为主表面的非极性面的均匀的半导体层。因此，在衬底上形成的沟槽必须是条状图案。

已经实现了本发明以解决上述问题，并且本发明的目的是改善其中多个沟槽在衬底上形成为平行的条状图案的半导体发光器件中的外部光提取效率。

用于解决问题的手段

在本发明的第一方面中，提供了一种其中每个层是由III族氮化物基化合物半导体制成的半导体发光器件，该半导体发光器件包括：衬底，在衬底上平行于第一方向布置多个条状图案的沟槽；形成在蓝宝石衬底的表面上和沟槽中的多个电介质，其中，电介质至少在第一方向上是不连续的；包括III族氮化物基化合物半导体的基层，III族氮化物基化合物半导体在沟槽的侧表面上生长并且覆盖蓝宝石衬1底的表面和电介质的顶表面；以及形成于基层上的构成发光器件的器件层。

例如硅氧化物(SiO_x)、硅氮化物(Si_xN_y)、钛氧化物(TiO_x)以及锆氧化物(ZrO_x)的氧化物或氮化物的单层膜或者这些材料的多层膜可以用做电介质。具体地，如果使用具有硅氮化物(Si_xN_y)在硅氧化物(SiO_x)上的结构的双层保护膜，优选地，防止SiO_x溶解扩散到GaN中。通过使用SiO_xN_y以改变组成比例x和y可以设置任意折射率。因此，通过适当地设置组成比例x和y，适当地设置电介质的相对于蓝宝石衬底和基层的折射率的折射率，可以提高光提取效率。可以通过气相法如沉积、溅射和CVD等来形成电介质膜。

在本发明中，在衬底的顶表面上，沿着与第一方向相交的第二方向，可以以条状图案连续地形成多个电介质。

在本发明中，在衬底的顶表面上，沿着与第一方向相交的第二方向，可以不连续地形成多个电介质。

在本发明中，第二方向优选地垂直于第一方向。沿着第二方向布置多个电介质，所述第二方向是不平行于条纹延伸的第一方向的方向，即，第二方向是只要与第一方向相交的任意方向即可。最优选地，第二方向垂直于第一方向。