專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光元件和器件、及制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用半導(dǎo)體的發(fā)光元件，并且涉及一種制造該元件的方法。
背景技術(shù)：
由鋁銦鎵氮(AlInGaN)代表的基于氮化物的化合物半導(dǎo)體的使用使得發(fā)光元件的商業(yè)化成為可能，這些發(fā)光元件在紫外、藍(lán)、和綠波長下輸出光，至今難以從這些波長得到足夠的發(fā)射強(qiáng)度，如發(fā)光二極管(LED)和半導(dǎo)體激光器，從而其研究和開發(fā)進(jìn)行得很活躍。在發(fā)光元件中，LED比半導(dǎo)體激光器較容易制造和控制，并且壽命比熒光燈長，從而LED，特別是使用基于氮化物的化合物半導(dǎo)體的LED，被認(rèn)為是一種有前途的照明光源。
圖34是立體圖，示出了一種常規(guī)的基于氮化物的化合物半導(dǎo)體LED。該常規(guī)LED具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中通過在藍(lán)寶石基片1001上的晶體生長依次形成n型鎵氮(GaN)層1002、銦鎵氮(InGaN)活性層(active layer)1003、及p型GaN層1004。InGaN活性層1003和p型GaN層1004的每一個(gè)已經(jīng)通過蝕刻被除去部分，從而暴露n型GaN層1002。n側(cè)電極1006形成在n型GaN層1002的暴露部分上。p側(cè)鍵合電極1007提供在p型GaN層1004上。
如下是LED的工作情況。
首先，從p側(cè)鍵合電極1007注射的空穴在p側(cè)透明電極1005中橫向擴(kuò)散，以從p型GaN層1004注射到InGaN活性層1003中。
另一方面，從n側(cè)電極1006注射的電子穿過n型GaN層1002進(jìn)一步注射到InGaN活性層1003中。在InGaN活性層1003中空穴和電子的重新結(jié)合導(dǎo)致光發(fā)射。光穿過p側(cè)透明電極1005發(fā)射到LED外。
然而，不能說這樣一種常規(guī)結(jié)構(gòu)具有足夠高的光引出效率。光引出效率是在活性層中產(chǎn)生的并且從LED發(fā)射到空氣中的光與在活性層中產(chǎn)生的所有光的比值。常規(guī)LED的光引出效率低的原因是半導(dǎo)體的折射率高于空氣的折射率，從而來自活性層的光由在半導(dǎo)體與空氣之間的界面全反射，并且約束在LED內(nèi)。例如，GaN的折射率在480nm波長下大約為2.45，從而發(fā)生全反射的臨界角小到約23度。就是說，就在半導(dǎo)體與空氣之間的界面的法線而言，以比臨界折射角大的角度從活性層發(fā)射的光，由在半導(dǎo)體與空氣之間的界面全反射，從而從活性層發(fā)射的并且可引出到LED外部的光大約僅占從活性層發(fā)射的全部光的4％。因而，遇到的問題是外部量子效率(能從LED引出的光與供給到LED的電流的比值)較低，并且功率轉(zhuǎn)換效率(能產(chǎn)生的光輸出與全部供給功率的比值)比熒光燈的低。
作為對該問題的解決方案，已經(jīng)提出了一種在LED的表面處形成光子晶體的技術(shù)，如在日本特許公開專利出版物No.2000-196152中所公開的那樣。
圖35是立體圖，示出了一種上表面形成有光子晶體的常規(guī)LED。如圖中所示，根據(jù)該常規(guī)實(shí)施方式，二維周期性突起/凹陷形成在p型GaN層1004中。在該結(jié)構(gòu)中，即使就在半導(dǎo)體與空氣之間的界面的法線而言，以比臨界折射角大的角度從活性層發(fā)射的光，由于通過周期性突起/凹陷的衍射，也能具有在比臨界折射角小的角度下的發(fā)射方向。這增大了發(fā)射到LED外部而不會(huì)全反射的光的比率，并且改進(jìn)了光引出效率。在本說明書中，措詞“二維周期性”表示形成一種結(jié)構(gòu)以沿一個(gè)平面中的第一方向具有給定空隙(給定周期)，同時(shí)也形成它以沿與第一方向正交的第二方向具有給定空隙(給定周期)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，當(dāng)突起/凹陷形成在靠近活性層的LED表面中，如在p型GaN層中時(shí)，有出現(xiàn)如下問題的情形。
由于p型GaN層1004具有高電阻率，所以其膜厚度希望薄到約0.2μm，以便減小LED的串聯(lián)電阻，以及實(shí)現(xiàn)高效率的光發(fā)射。然而，為了在p型GaN層1004的上表面中形成突起/凹陷，必須增大p型GaN層1004的膜厚度。結(jié)果，有在圖35中所示的常規(guī)LED的串聯(lián)電阻增大和其功率轉(zhuǎn)換效率降低的情形。另外，用來在p型GaN層1004中形成突起/凹陷的干式蝕刻導(dǎo)致在p型GaN層1004的表面中的晶體缺陷。由于這樣一種晶體缺陷起電子施主的作用，所以在n型GaN層1002的表面中的電子密度增大，并且其接觸電阻降低。然而，在p型GaN層1004中，由蝕刻損傷生成的晶體缺陷補(bǔ)償空穴，從而歐姆電極的形成變得困難。這導(dǎo)致接觸電阻率增大和功率轉(zhuǎn)換效率降低的問題。由于突起/凹陷靠近活性層，所以在突起/凹陷的形成期間，蝕刻引起的損傷出現(xiàn)在活性層中。因此，在活性層中的內(nèi)部量子效率(在活性層中重新結(jié)合的并且轉(zhuǎn)換成光子的電子-空穴對與在活性層中重新結(jié)合的所有電子-空穴對的比值)減小和LED的光發(fā)射效率減小的問題，也可能發(fā)生。
其中可想象形成二維光子晶體的LED的表面是其主表面或后表面。在這種情況下，基片的后表面和在基片與半導(dǎo)體之間的界面能認(rèn)為是在任一個(gè)處要形成光子晶體的兩個(gè)位置。然而，在任一種情況下，當(dāng)通過使用常規(guī)技術(shù)形成光子晶體時(shí)，遇到如下問題。在基片的后表面處形成光子晶體的情況下，全反射發(fā)生在半導(dǎo)體與基片之間的界面處，從而由在基片的后表面中形成的光子晶體實(shí)現(xiàn)的光引出效率的改進(jìn)效果，比當(dāng)在半導(dǎo)體中形成光子晶體時(shí)低。另一方面，在半導(dǎo)體與基片之間的界面處形成光子晶體的情況下，通過周期性突起/凹陷的衍射的效率由于在半導(dǎo)體與基片之間的較小折射率差而降低，從而光引出效率的改進(jìn)效果比當(dāng)在LED的最上表面處形成光子晶體時(shí)低。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種具有比常規(guī)情況下高的光引出效率的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
根據(jù)本發(fā)明的第一半導(dǎo)體發(fā)光元件包括活性層，由半導(dǎo)體制成并且產(chǎn)生光；第一傳導(dǎo)型的第一半導(dǎo)體層，通過晶體生長形成在活性層的主表面上；以及第二傳導(dǎo)型的第二半導(dǎo)體層，提供在活性層的后表面上，并且具有形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的后表面，該半導(dǎo)體發(fā)光元件從該第二半導(dǎo)體層的后表面輸出在活性層中產(chǎn)生的光。
在該布置中，在第二半導(dǎo)體層的后表面中形成的二維周期性結(jié)構(gòu)減小了由元件在其制造期間受到的損傷，并因此把功率轉(zhuǎn)換效率提高到一個(gè)比常規(guī)情況下高的水平。
該第一半導(dǎo)體發(fā)光元件還包括第一電極，提供在第一半導(dǎo)體層的主表面上，并且相對于在活性層中產(chǎn)生的所有光的峰值波長下的光具有80％或更大的反射率；和第二電極，提供在第二半導(dǎo)體層的后表面的一個(gè)區(qū)域上，其中在該區(qū)域中不形成二維周期性結(jié)構(gòu)。該布置允許從活性層向第一電極發(fā)射的光高效地反射到在半導(dǎo)體多層膜的表面中的二維周期性結(jié)構(gòu)，并由此允許由二維周期性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的光引出效率近似加倍。
具體地說，第一電極在實(shí)際使用中優(yōu)選地是一種包含金(Au)膜、鉑(Pt)膜、銅(Cu)膜、銀(Ag)膜、鋁(Al)膜、及銠(Rh)膜的至少一個(gè)的金屬膜。
進(jìn)一步提供與第一電極具有接觸關(guān)系的、具有10μm或更大厚度的金屬層。該布置允許在活性層中產(chǎn)生的熱量的有效傳導(dǎo)，從而抑制故障操作的發(fā)生。
具體地說，金屬層包括從由Au、Cu、及Ag組成的組中選擇的一種金屬。該布置是優(yōu)選的，因?yàn)樗试S有效地傳遞熱量到外部，并且它能通過使用電鍍技術(shù)容易地形成。
當(dāng)二維周期性結(jié)構(gòu)的周期是Λ，在活性層中產(chǎn)生的光的峰值波長是λ，并且第二半導(dǎo)體層的折射率是N時(shí)，優(yōu)選地滿足0.5λ/N＜Λ＜20λ/N。在其中滿足0.5λ/N＞Λ的情況下，由衍射引起的角度變化較大，并且衍射光的角度超過全反射臨界角，從而它不會(huì)發(fā)射到半導(dǎo)體發(fā)光元件的外部。在這種情況下，二維周期的衍射不能改進(jìn)光引出效率。在其中滿足Λ＞20λ/N的情況下，周期變得遠(yuǎn)大于從活性層發(fā)射的光的波長，從而很難期望衍射的效果。
當(dāng)二維周期性結(jié)構(gòu)的高度是h，在活性層中產(chǎn)生的光的峰值波長是λ，圍繞半導(dǎo)體發(fā)光元件的部分的折射率是n1，以及第二半導(dǎo)體層的折射率是n2時(shí)，h是λ/{2(n2-n1)}的整數(shù)倍。這導(dǎo)致相位差，該相位差使穿過二維周期性結(jié)構(gòu)的突出/凹陷的上部的光分量與穿過突出/凹陷的下部的光分量互相傳導(dǎo)率干涉。因此，能使由二維周期性結(jié)構(gòu)引起的衍射效率最大化，并且能提高光引出效率。
依據(jù)組成二維周期性結(jié)構(gòu)的一種材料，二維周期性結(jié)構(gòu)的豎向橫截面能配置成四邊形或三角波。
根據(jù)本發(fā)明的第二半導(dǎo)體發(fā)光元件包括基片，它發(fā)射光；第一半導(dǎo)體層，通過晶體生長形成在基片的主表面上，并且具有形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的主表面；第一傳導(dǎo)型的第二半導(dǎo)體層，提供在第一半導(dǎo)體層的主表面上；活性層，提供在第二半導(dǎo)體層的主表面上，由半導(dǎo)體制成，并且產(chǎn)生光；以及第二傳導(dǎo)型的第三半導(dǎo)體層，提供在活性層的主表面上，該半導(dǎo)體發(fā)光元件從基片的后表面輸出在活性層中產(chǎn)生的光。
該布置允許衍射效率的提高而不用除去基片，并由此允許比在其中除去基片的情況下容易制造。
組成第二半導(dǎo)體層的材料不埋在二維周期性結(jié)構(gòu)中。由于該布置允許在二維周期性結(jié)構(gòu)與圍繞二維周期性結(jié)構(gòu)的部分之間折射率差的增大，所以變得可以增大衍射效率和提高光引出效率。
優(yōu)選地，基片的材料是從包括砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化鋁(AlN)、及藍(lán)寶石的組中選擇的一種。如果基片由GaAs、InP、或Si制成，則它能通過濕式蝕刻容易地除去。即使基片由AlN、藍(lán)寶石、或SiC制成，它也能通過干式蝕刻除去。如果基片由諸如AlN或藍(lán)寶石之類的透明材料制成，則它能通過激光剝離過程除去。
基片的后表面是粗糙的，并且當(dāng)在活性層中產(chǎn)生的光的峰值波長是λ時(shí)，在基片的后表面中的自相關(guān)距離T滿足0.5λ/N＜T＜20λ/N，并且在垂直方向上的高度分布D滿足0.5λ/N＜D＜20λ/N。這散射光，并且允許在活性層中產(chǎn)生的光高效地發(fā)射到基片外。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光器件包括半導(dǎo)體發(fā)光元件，具有第一傳導(dǎo)型的第一半導(dǎo)體層，提供在第一半導(dǎo)體層的后表面上、由半導(dǎo)體制成的、且產(chǎn)生光的活性層，以及提供在活性層的后表面上并且具有形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的后表面的第二傳導(dǎo)型的第二半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體發(fā)光元件從第二半導(dǎo)體層的后表面輸出在活性層中產(chǎn)生的光；一個(gè)安裝基片，其上安裝有該半導(dǎo)體發(fā)光元件；及模塑樹脂，形成半球形結(jié)構(gòu)，以模塑該半導(dǎo)體發(fā)光元件。
該布置允許光引出效率的顯著提高。這是因?yàn)橛啥S周期性結(jié)構(gòu)從半導(dǎo)體發(fā)光元件引出到樹脂中的光，由于半球形的樹脂，易于垂直地入射在樹脂與空氣之間的界面上，并且以近似100％的效率發(fā)射到空氣中。
根據(jù)本發(fā)明的一種用來制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法包括步驟(a)在基片的主表面中或在基片上提供的半導(dǎo)體層的主表面中形成第一二維周期性結(jié)構(gòu)；和(b)在第一二維周期性結(jié)構(gòu)上方依次形成第一半導(dǎo)體層、活性層、以及第二半導(dǎo)體層。
該方法使得可以形成二維周期性結(jié)構(gòu)而不損傷第一半導(dǎo)體。
步驟(b)可以還包括步驟通過以第一二維周期性結(jié)構(gòu)隨其一起填充的方式形成第一半導(dǎo)體層，而在第一半導(dǎo)體層的后表面中形成與第一二維周期性結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的第二二維周期性結(jié)構(gòu)。
該方法還包括步驟在步驟(b)之后的(c)，除去基片，或基片和半導(dǎo)體層，以暴露第二二維周期性結(jié)構(gòu)。該布置允許在組成第二二維周期性結(jié)構(gòu)的材料與圍繞第二二維周期性結(jié)構(gòu)的部分之間的折射率差的增大，并由此允許半導(dǎo)體發(fā)光元件的衍射效率的提高。
步驟(c)也可以通過拋光基片和通過濕式蝕刻完成。
步驟(c)通過激光剝離過程完成。這允許在相當(dāng)短的時(shí)間段內(nèi)除去基片。
在步驟(c)中除去的基片是可重新使用的。這實(shí)現(xiàn)了制造成本的降低。
該方法還包括步驟在步驟(b)之后，在第二半導(dǎo)體層的主表面上形成由金屬膜組成的高反射膜，該金屬膜包含Au膜、Pt膜、Cu膜、Ag膜、Al膜、以及Rh膜的至少一個(gè)。該布置允許具有較高光引出效率的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造。
該方法還包括步驟在步驟(c)之后，在依據(jù)晶面蝕刻速度不同的情況下進(jìn)行濕式蝕刻，以形成包括每個(gè)配置成多邊形棱錐的突起或凹陷的第二二維周期性結(jié)構(gòu)。該布置允許具有較高光引出效率的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造。借助于通過濕式蝕刻如此適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)突起或凹陷的每一個(gè)的配置，能增大設(shè)計(jì)靈活性。
步驟(b)也可以包括步驟以這樣一種方式形成第一半導(dǎo)體層，以便在第一二維周期性結(jié)構(gòu)中形成腔。
第一二維周期性結(jié)構(gòu)也可以包括由氧化物、氮化物、以及金屬的至少任一種制成的結(jié)構(gòu)。
第二二維周期性結(jié)構(gòu)包括凹陷，并且該方法還包括步驟在步驟(b)和(c)之后，通過在電解液中允許電荷在半導(dǎo)體發(fā)光元件中流動(dòng)，增加凹陷每一個(gè)的深度或者改變凹陷每一個(gè)的橫截面結(jié)構(gòu)。該布置因此允許在凹陷每一個(gè)的內(nèi)側(cè)表面與基片的表面之間的角度接近90度，并由此通過使用第二二維周期性結(jié)構(gòu)允許光引出效率的改進(jìn)。
步驟(a)包括步驟(a1)把第一抗蝕劑涂敷在基片的或半導(dǎo)體層的主表面上；(a2)貼著第一抗蝕劑擠壓形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的模具，該二維周期性結(jié)構(gòu)與第一二維周期性結(jié)構(gòu)互補(bǔ)，以把與第一二維周期性結(jié)構(gòu)對應(yīng)的圖案轉(zhuǎn)移到其上；以及(a3)通過把對其已經(jīng)轉(zhuǎn)移與第一二維周期性結(jié)構(gòu)對應(yīng)的圖案的第一抗蝕劑用作掩模，形成第一二維周期性結(jié)構(gòu)。由于該布置允許在模具中預(yù)先形成的極精細(xì)圖案的轉(zhuǎn)移，所以有利于相對于薄膜進(jìn)行的微加工。
第一二維周期性結(jié)構(gòu)包括提供在基片上的樹脂，并且該方法還包括步驟在步驟(b)之后的(d)，除去基片；(e)把第二抗蝕劑涂敷在第一半導(dǎo)體層的后表面上；(f)把形成有第一二維周期性結(jié)構(gòu)的基片放置在第二抗蝕劑上，以把與第一二維周期性結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的圖案轉(zhuǎn)移到第二抗蝕劑上；以及(g)通過把對其已經(jīng)轉(zhuǎn)移與第一二維周期性結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的圖案的第二抗蝕劑用作掩模，在第一半導(dǎo)體層的后表面中形成與第一二維周期性結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的第二二維周期性結(jié)構(gòu)。由于該布置允許在模具中預(yù)先形成的極精細(xì)圖案的轉(zhuǎn)移，所以有利于相對于薄膜進(jìn)行的微加工。
該方法還包括步驟把半導(dǎo)體發(fā)光元件安裝在安裝基片上；以及通過使用形成有半球形腔的模具用半球形樹脂模塑半導(dǎo)體發(fā)光元件。該布置允許具有較高光引出效率的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造。通過利用模具模塑樹脂，變得可以穩(wěn)定地制造具有均勻結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光元件。


圖1是立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體發(fā)光元件；圖2表示發(fā)射到半導(dǎo)體發(fā)光元件外部的光量的入射角依賴性的理論計(jì)算結(jié)果；圖3A表示在真實(shí)空間中LED的結(jié)構(gòu)，并且圖3B和3C每個(gè)表示在波數(shù)空間中發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)；圖4A和4B每個(gè)表示當(dāng)在n型GaN層的表面中已經(jīng)形成具有0.1μm周期的二維周期性結(jié)構(gòu)時(shí)波數(shù)空間的結(jié)構(gòu)；圖5表示在具有形成有周期性結(jié)構(gòu)的表面的半導(dǎo)體層的每一部分處的折射率；圖6A至6C每個(gè)表示當(dāng)在n型GaN層的表面上已經(jīng)形成具有0.2μm周期的二維周期性結(jié)構(gòu)時(shí)波數(shù)空間的結(jié)構(gòu)；圖7表示當(dāng)在n型GaN層的表面上已經(jīng)形成具有0.4μm周期的二維周期性結(jié)構(gòu)時(shí)波數(shù)空間的結(jié)構(gòu)；圖8是用來表明計(jì)算光引出效率使用的立體角的視圖；圖9表示通過使通過使用數(shù)值計(jì)算得到的光引出效率標(biāo)準(zhǔn)化到當(dāng)n型GaN層的表面是平的時(shí)的光引出效率得到的值；圖10A和10B是平面視圖，每個(gè)表示在n型GaN層的表面中形成的二維周期性結(jié)構(gòu)的布置；圖11A至11F是立體圖，示出了一種用來制造根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法；圖12A表示常規(guī)半導(dǎo)體發(fā)光元件和根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的各自的電流-電壓特性，而圖12B表示常規(guī)半導(dǎo)體發(fā)光元件和根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的各自的電流-光輸出特性；圖13A和13B是立體圖，每個(gè)示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的變化；圖14是立體圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的變化；圖15A和15B是立體圖，每個(gè)示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的變化；圖16A和16B是立體圖，每個(gè)示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的變化；圖17表示光引出效率對凹陷傾斜角的依賴性的理論計(jì)算結(jié)果；圖18A是立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，而圖18B是當(dāng)從上方觀看根據(jù)第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件時(shí)的平面圖；圖19A示出了當(dāng)n型GaN層的表面(后表面)形成有配置成六棱錐時(shí)入射在n型GaN層的表面上的光的透射率的理論計(jì)算結(jié)果，并且圖19B示出了二維周期性結(jié)構(gòu)的周期與光引出效率之間的關(guān)系；圖20A至20F是立體圖，示出了一種用來制造根據(jù)第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法；圖21A至21C示出了用來制造根據(jù)第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法的變化；圖22A和22B示出了用來制造根據(jù)第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法的變化；圖23A和23B示出了用來制造根據(jù)第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法的變化；圖24A和24B示出了用來制造根據(jù)第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法的變化；圖25A至25C示出了用來制造根據(jù)第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法的變化；圖26是立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體發(fā)光器件；圖27A示出了當(dāng)半導(dǎo)體發(fā)光元件用樹脂模塑時(shí)光的透射率的理論計(jì)算結(jié)果，并且圖27B示出了在根據(jù)第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件中光引出效率對二維周期性結(jié)構(gòu)的周期的依賴性的理論計(jì)算結(jié)果；圖28A至28D是立體圖，示出了一種用來制造根據(jù)第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法；圖29是截面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體發(fā)光元件的一部分；圖30A至30E是截面圖，示出了一種用來制造根據(jù)第四實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法；圖31A至31E是立體圖，示出了一種根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式用來制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法；圖32A至32G是立體圖，示出了一種根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式用來制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法；圖33是立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體發(fā)光元件；圖34是立體圖，示出了一種常規(guī)半導(dǎo)體發(fā)光元件；以及圖35是立體圖，示出了具有形成有光子晶體的上表面的一種常規(guī)半導(dǎo)體發(fā)光元件。
具體實(shí)施例方式
下面將按照本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式具體地描述本發(fā)明。在本說明書中，通過是在晶體生長的方向的外延生長而形成的半導(dǎo)體層的表面將稱作主表面，并且與主表面相對的表面將稱作后表面。
實(shí)施方式1-發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)-圖1是立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體發(fā)光元件。如圖中所示，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件包括p型GaN層(第一半導(dǎo)體層)3，由外延生長形成，并且具有200nm的厚度；高反射p電極(第一電極)2，形成在p型GaN層3的晶體生長表面(主表面)上，由層疊的鉑(Pt)和金Au)制成，并且具有1μm的厚度；Au鍍層1，形成在高反射p電極2的下表面上，并且具有10μm的厚度；非摻雜InGaN活性層4，形成在p型GaN層3的后表面上，并且具有3nm的厚度；n型GaN層(第二半導(dǎo)體層)5，形成在非摻雜InGaN活性層4的后表面上，具有形成有突起二維周期性結(jié)構(gòu)6的后表面，并且具有4μm的厚度；及n電極(第二電極)7，形成在n型GaN層5的后表面上，由層疊的鈦(Ti)和Al制成，并且具有1μm的厚度。在這里使用的下表面指位于圖1下部中的表面。在圖1中所示的例子中，高反射p電極2提供在p型GaN層3的整個(gè)主表面上，并且n電極7提供在n型GaN層5的后表面的一部分上。措詞“非摻雜”指相對于有關(guān)的層沒有進(jìn)行故意摻雜。
根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件起LED的作用，穿過n型GaN層5的后表面從該LED引出光。非摻雜InGaN活性層4的PL峰值波長是405nm。如以后將描述的那樣，MOCVD(金屬-有機(jī)化學(xué)氣相淀積)、MBE(分子束外延)等將用作用于組成半導(dǎo)體發(fā)光元件的基于氮化物的化合物半導(dǎo)體的晶體生長的方法。
在n型GaN層5的后表面中形成的二維周期性結(jié)構(gòu)6的周期，即在二維平面中相鄰?fù)黄鸬母髯缘闹行闹g的間距是0.4μm，并且突起的每一個(gè)的高度是150nm。
-在n型GaN層的表面處的衍射的描述-下面基于模擬結(jié)果將給出在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的n型GaN層的表面(后表面)處的衍射的描述。
圖2表示理論計(jì)算的，從非摻雜InGaN活性層發(fā)射的并且入射在n型GaN層的后表面(在圖中的上表面)上的光的透射率，即發(fā)射到LED外的光量，的入射角依賴性的結(jié)果。對于理論計(jì)算，使用按照FDTD(時(shí)域有限差分)方法的數(shù)值分析。假定當(dāng)光垂直地入射在n型GaN層的后表面上時(shí)的入射角度是零度。
如圖2中所示，當(dāng)n型GaN層的表面是光滑和平的時(shí)，透射率是常數(shù)，此時(shí)入射角在零度到全反射臨界角θc的范圍內(nèi)(因?yàn)镚aN的折射率是約2.5，滿足θc＝sIn-1(1/2.5)＝約23度)，并且其值是約90％。產(chǎn)生的光的10％的反射和反射光返回LED內(nèi)的原因，是由在GaN與空氣之間的折射率差產(chǎn)生的菲涅耳(Fresnel)反射。當(dāng)入射角超過全反射臨界角時(shí)透射率變得近似為零的原因是，在GaN與空氣之間的界面處發(fā)生了全反射。全反射發(fā)生的原因?qū)⒄請D3描述。
圖3A表示在實(shí)際空間(1)中LED的結(jié)構(gòu)，并且圖3B和3C每個(gè)表示在波數(shù)空間中發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。圖3B表示其中光的入射角較小的情形，并且圖3C表示其中光的入射角較大的情形。在圖3B和3C的每一個(gè)中的半圓是等頻率面，該面表示在LED中和在空氣中由入射波、反射波、及發(fā)射波滿足的波向量的幅度(波數(shù)k＝2πn/λ，其中n是折射率，并且λ是在真空中的波長)。半圓表示光子能量守恒定律(hω/2π，h是普朗克(Planck)常數(shù))。這是因?yàn)榻⒂蒶＝ωn/c給出的關(guān)系(c是光在真空中的速度)。當(dāng)在實(shí)際空間中的結(jié)構(gòu)，如在圖3A中表示的情形(1)中那樣，相對于水平方向具有平移對稱時(shí)，有在水平方向上波數(shù)分量的守恒定律，該定律應(yīng)該由入射波、反射波、及發(fā)射波的每一個(gè)遵守(與電磁波的相位連續(xù)性有關(guān))。確定入射角和發(fā)射角，以滿足以上兩個(gè)定律。
當(dāng)如圖3B中所示的那樣光的入射角較小時(shí)，光能發(fā)射到空氣中，因?yàn)闈M足以上兩個(gè)定律的發(fā)射角存在。然而，當(dāng)如圖3C中所示的那樣光的入射角較大時(shí)，沒有滿足水平方向上波數(shù)分量的發(fā)射角，從而光不能發(fā)射到空氣中。在這種情況下，透射率T滿足T＝0，從而當(dāng)在LED與空氣之間的界面處沒有吸收時(shí)，反射比R滿足R＝1，因?yàn)閼?yīng)該滿足T+R＝1的光能量守恒定律。因此，光由在LED與空氣之間的界面全反射。即使把減小菲涅耳反射的結(jié)構(gòu)，如無反射膜，引入到在LED與空氣之間的界面中，在滿足透射率T＝0的條件下也不可避免地滿足R＝1，從而全反射是不可避免的。
圖4A和4B表示當(dāng)在n型GaN層的表面中形成具有0.1μm周期的二維周期性結(jié)構(gòu)時(shí)波數(shù)空間的結(jié)構(gòu)。在表面中形成的周期性結(jié)構(gòu)引起衍射，從而在入射波的水平方向上的波數(shù)k1//和在發(fā)射波的水平方向上的波數(shù)k2//必須滿足基于衍射向量G＝2π/Λ(Λ是周期)的如下條件k2//＝k1//±m(xù)G(m是衍射的階，并且m＝0，±1，±2，…)。當(dāng)滿足以上表達(dá)式和上述等頻率面的條件的波數(shù)k2//存在時(shí)，發(fā)射波發(fā)生。
如圖4A中所示，當(dāng)結(jié)構(gòu)的周期是0.1μm并且入射角是零度時(shí)，如果假定發(fā)射波被衍射，衍射向量的幅度過大，因?yàn)閗2//大于在空氣中的等頻率面，從而發(fā)生了全反射。在這種情況下，因此，沒有衍射發(fā)生。當(dāng)入射角是，在該角度下0階發(fā)射波被全反射，70度時(shí)，如圖4B中所示，即使光被衍射，也滿足用于全反射的條件。在具有該周期的情況下，因此，以與當(dāng)表面是平的相同的方式，在不小于全反射臨界角的入射角下發(fā)生全反射。
圖5表示在具有形成有周期性結(jié)構(gòu)的表面的半導(dǎo)體層的每一部分處的折射率。如圖5中所示，當(dāng)周期性結(jié)構(gòu)的周期小于光的波長時(shí)，在半導(dǎo)體層的表面中的二維周期性結(jié)構(gòu)的有效折射率由于其突出/凹陷而降低，從而二維周期性結(jié)構(gòu)起一個(gè)層的作用，該層具有在空氣和LED的折射率的中部中的折射率。在這種情況下，在空氣與LED之間的折射率差被減小，從而變得可以抑制當(dāng)入射角小于全反射臨界角時(shí)發(fā)生的菲涅耳反射，以及改進(jìn)當(dāng)入射角小于全反射臨界角時(shí)光的透射率，如圖2中所示。
下面將給出其中n型GaN層的表面(后表面)具有有0.2μm周期的二維周期性結(jié)構(gòu)的情形的描述。圖6A至6C表示當(dāng)在n型GaN層的表面中已經(jīng)形成具有0.2μm周期的二維周期性結(jié)構(gòu)時(shí)波數(shù)空間的結(jié)構(gòu)。
在這種條件下，全反射發(fā)生，因?yàn)楫?dāng)光被衍射時(shí)的k2//大于在空氣中的等頻率面，條件是光的入射角是零度，從而沒有衍射發(fā)生。在這種情況下，0階傳輸波通過在n型GaN層與空氣之間的界面。
與當(dāng)表面是平的并且在該角度下發(fā)生全反射的入射角是30度或70度時(shí)的相比較，k2//小于在空氣中的等頻率面，從而衍射的發(fā)射波(衍射的階-1)允許穿過界面，如圖6B和6C中所示。結(jié)果，即使在不小于全反射臨界角的角度下透射率也不會(huì)成為零，如圖2中所示。由于衍射效率也影響實(shí)際的透射率，所以透射率呈現(xiàn)為一條相當(dāng)復(fù)雜的曲線。在這種情況下，衍射向量相當(dāng)大，從而不低于第二階的衍射不會(huì)影響透射率。
圖7表示當(dāng)在n型GaN層的表面中已經(jīng)形成具有0.4μm周期的二維周期性結(jié)構(gòu)時(shí)波數(shù)空間的結(jié)構(gòu)。由于衍射向量對于該周期相當(dāng)小，所以即使當(dāng)光的入射角如圖7A中所示是零度時(shí)第一階衍射也與發(fā)射有關(guān)。當(dāng)入射角如圖7B中所示是35度時(shí)，第一和第二階衍射影響發(fā)射，而當(dāng)入射角如圖7C中所示是70度時(shí)，第二和第三階衍射影響發(fā)射。結(jié)果，即使在不小于全反射臨界角的角度下透射率也變得相當(dāng)高，如圖2中所示。
因而，當(dāng)在n型GaN層的表面中形成的結(jié)構(gòu)的周期變得較大時(shí)，涉及較高階衍射，并且光的行為變得更復(fù)雜。
基于以上分析的結(jié)果，假定在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，當(dāng)形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層的折射率是N，并且二維周期性結(jié)構(gòu)的周期是Λ時(shí)，滿足0.5λ/N＜Λ＜20λ/N。如果滿足0.5λ/N＞Λ，由衍射引起的角度變化較大，并且衍射光處于超過全反射臨界角的角度下，從而衍射光不會(huì)發(fā)射到半導(dǎo)體發(fā)光元件的外部。在這種情況下，具有二維周期的衍射不能改進(jìn)光引出效率。如果滿足Λ＞20λ/N，周期變得遠(yuǎn)大于從活性層發(fā)射的光的波長，從而很難期望衍射的效果。鑒于上文，優(yōu)選地滿足由0.5λ/N＜Λ＜20λ/N限定的條件，以使二維周期性結(jié)構(gòu)的效果生效。
圖8是用于計(jì)算光引出效率的立體角的視圖。如圖中所示，必須考慮到在每個(gè)入射角下立體角對透射率T(θ)的影響，通過用入射角積分，得到實(shí)際的光引出效率η。更具體地說，η能從如下數(shù)值表達(dá)式導(dǎo)出η＝∫2πT(θ)·θ·dθ。
圖9表示通過使由以上數(shù)值表達(dá)式得到的光引出效率標(biāo)準(zhǔn)化到當(dāng)n型GaN層的表面是平的時(shí)的光引出效率得到的值。作為計(jì)算的參數(shù)，考慮了突出/凹陷的每一個(gè)的周期Λ和高度h。根據(jù)結(jié)果，當(dāng)在GaN層的表面中突起每一個(gè)的高度是150nm時(shí)，光引出效率最大。這是因?yàn)?，?dāng)突出/凹陷的每一個(gè)的高度h是λ/{2(n2-n1)}(其中λ是在空氣中或在真空中的光發(fā)射波長，n1是空氣的折射率，并且n2是半導(dǎo)體的折射率)時(shí)，穿過突出/凹陷的穿過突起的每一個(gè)的光的光分量的相位和其穿過凹陷的每一個(gè)的光的光分量的相位通過干涉相互加強(qiáng)，從而由突出/凹陷實(shí)現(xiàn)的衍射效果變得最大。在這種情況下，滿足h＝約130nm，這幾乎與按照FDTD方法的數(shù)值計(jì)算的結(jié)果相一致。因而，在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，h最優(yōu)選地是在λ/{2(n2-n1)}的整數(shù)倍附近。這里假定，通過考慮由制造過程導(dǎo)致的整體性能變化，h接近λ/{2(n2-n1)}。
由圖9能看到，當(dāng)突出/凹陷的每一個(gè)的高度h是150nm時(shí)，如果周期Λ是0.4至0.5μm，則與其中n型GaN層的表面是平的情形相比，在最大值處光引出效率提高了2.6倍。為了阻止全反射，當(dāng)周期Λ較長時(shí)必須使用更高階的衍射。然而，由于當(dāng)衍射的階較高時(shí)衍射效率變低，所以當(dāng)周期Λ在不小于0.4μm的范圍中時(shí)，隨著周期變長光引出效率變低。例如，當(dāng)在圖2中表示的結(jié)構(gòu)的周期是2.0μm時(shí)，在不小于全反射臨界角的入射角下，光的透射率低于具有0.4μm周期的透射率。
圖10A和10B是平面視圖，示出了在n型GaN層的表面中形成的二維周期性結(jié)構(gòu)的布置。如圖中所示，在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件中形成的二維周期性結(jié)構(gòu)可以是四邊形晶格或三角形晶格。
-用來制造發(fā)光元件的方法-圖11A至11F是立體圖，示出了一種用來制造表示在圖1中的根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法。
首先，如圖11A中所示，準(zhǔn)備藍(lán)寶石基片8，并且在藍(lán)寶石基片8的主表面上借助于MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積)通過晶體生長形成具有1μm厚度的AlGaN層9。如果AlGaN層9的厚度是1μm，則減小在其中發(fā)生的晶體缺陷。在AlGaN層9中的Al成分這里假定是100％，盡管AlGaN層9可以具有任何Al成分，條件是它對于以后進(jìn)行的激光剝離過程所使用的光的波長是透明的。
其次，如圖11B中所示，在AlGaN層的主表面中通過構(gòu)圖形成凹陷型二維周期性結(jié)構(gòu)10。在當(dāng)前步驟中，通過使用電子束曝光、步進(jìn)機(jī)等構(gòu)圖用于蝕刻掩模的抗蝕劑。然后，通過使用諸如RIE(活性離子蝕刻)或離子碾磨之類的干式蝕刻技術(shù)，通過在紫外光的照射下的光電化學(xué)蝕刻，或通過使用諸如使用用于基于氮化物的化合物半導(dǎo)體的蝕刻的加熱酸/堿溶液的蝕刻之類的濕式蝕刻技術(shù)，能完成AlGaN層的蝕刻。在這個(gè)例子中，通過電子束曝光和RIE形成二維周期性結(jié)構(gòu)10。假定二維周期性結(jié)構(gòu)10的周期是0.4μm，并且凹陷的每一個(gè)的深度是150nm。盡管二維周期性結(jié)構(gòu)10的結(jié)構(gòu)沒有特別限制，但凹陷在圖11B所示的例子中具有圓柱形孔。
接下來，如圖11C中所示，一個(gè)n型GaN層11(對應(yīng)于圖1中的n型GaN層5)、一個(gè)非摻雜InGaN活性層12(對應(yīng)于非摻雜InGaN活性層4)、一個(gè)p型GaN層13(對應(yīng)于p型GaN層3)以這種順序通過MOCVD形成在形成有二維周期性結(jié)構(gòu)10的AlGaN層9的主表面上。這里假定，n型GaN層11、非摻雜InGaN活性層12、以及p型GaN層13的厚度分別為4μm、3nm、以及200nm。在本步驟中，n型GaN層11的晶體生長通過這樣設(shè)置用于生長的條件而進(jìn)行，從而二維周期性結(jié)構(gòu)10被一起填充。
此后，Pt/Au高反射p電極2(包括Pt和Au的多層膜)通過例如電子束氣相沉積形成在p型GaN層13的主表面上。而且，通過把高反射p電極2的Au層用作下層電極，形成具有約50μm厚度的Au電鍍層15。
接下來，如圖11D中所示，把KrF激元激光(在248nm的波長下)施加到藍(lán)寶石基片8的后表面上以這樣一種方式對其照射，以便掃描晶片的表面。用于照射的激光束不會(huì)由藍(lán)寶石基片8和AlGaN層9吸收，而是僅由n型GaN層11吸收，從而GaN由在與AlGaN層9的界面附近的局部熱量產(chǎn)生而被釋放。結(jié)果，可以從n型GaN層11上分離AlGaN層9和藍(lán)寶石基片8，并且可得到由基于GaN的半導(dǎo)體制成的器件結(jié)構(gòu)。這里使用的光源可以是任何光源，條件是它供給的光的波長由GaN層吸收，并且對于AlGaN層和藍(lán)寶石層是透明的。也可以使用YAG激光的第三諧波(在355nm的波長下)或水銀燈的發(fā)射線(在365nm的波長下)。
接下來，如圖11E中所示，從圖11D中表示的狀態(tài)除去藍(lán)寶石基片8和AlGaN層9。結(jié)果，通過在n型GaN層的后表面中的自對準(zhǔn)形成突起型二維周期性結(jié)構(gòu)6。由于由除去基片生成的這樣一種半導(dǎo)體多層膜(即，包括n型GaN層11、非摻雜InGaN活性層12、以及p型GaN層13的多層膜)是具有約5μm厚度的極薄的膜，所以通過使用常規(guī)光刻技術(shù)形成諸如光子晶體之類的極精細(xì)結(jié)構(gòu)是困難的。然而，根據(jù)本發(fā)明的方法允許通過僅在基片中預(yù)先形成的凹陷二維周期性結(jié)構(gòu)10上沉積半導(dǎo)體多層膜并且此后除去基片，而容易地把極精細(xì)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體多層膜的表面(后表面)上。
然后，如圖11F中所示，在n型GaN層11的后表面中不形成二維周期性結(jié)構(gòu)6的區(qū)域上通過氣相淀積和平板印刷等形成具有1μm厚度的Ti/Aln電極7，由此制造了根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
-半導(dǎo)體發(fā)光元件和其制造方法的效果-圖12示出了如此得到的半導(dǎo)體發(fā)光元件的特性，其中圖12A示出了根據(jù)常規(guī)和本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的各自的電流-電壓特性，而圖12B示出了根據(jù)常規(guī)和本施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的各自的電流-光輸出特性。在圖中，虛線曲線代表具有常規(guī)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件的特性，其中LED的表面是平的并且還沒有從其除去藍(lán)寶石基片，而實(shí)線曲線代表根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的特性。
由圖12A中表示的電流-電壓特性，可以理解，根據(jù)當(dāng)前和常規(guī)實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件具有基本相等的電流-電壓特性，包括基本相同的上升電壓。由與其中在n型GaN層的表面中不形成突起/凹陷的常規(guī)實(shí)施方式的比較，可以理解，在通過根據(jù)本實(shí)施方式的方法制造的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，半導(dǎo)體多層膜沒有接收由二維周期性結(jié)構(gòu)的形成導(dǎo)致的加工誘導(dǎo)的損傷。盡管在圖11D和11E中表示的基片分離步驟中可以通過拋光除去藍(lán)寶石基片8并且通過蝕刻除去AlGaN層9，但使用激光的方法是更優(yōu)選的，因?yàn)樗谳^短時(shí)間段中完成。
另一方面，由在圖12B中表示的電流-光輸出特性，可以理解，在相同的電流下，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的光輸出已經(jīng)增大到一個(gè)基本上是根據(jù)常規(guī)實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的光輸出的五倍的值。該值約是在圖2中表示的理論計(jì)算值的兩倍。這是因?yàn)椋捎谠贚ED的表面中的二維周期性結(jié)構(gòu)，來自該表面的光引出效率已經(jīng)增大到來自常規(guī)LED的平表面的光引出效率的2.5倍，并且另外，形成在LED的下表面(p型GaN層13的后表面)上的高反射p電極14允許從非摻雜InGaN活性層12向高反射p電極14發(fā)射的光高效地被反射到二維周期性結(jié)構(gòu)6上。
由圖12B，也可以理解，常規(guī)結(jié)構(gòu)的光輸出在大電流下飽和，而根據(jù)本實(shí)施方式的元件的光輸出即使在超過100mA的大電流下也不飽和。這是因?yàn)樵诔Ｒ?guī)結(jié)構(gòu)的活性層中產(chǎn)生的熱量通過厚到幾微米的n型半導(dǎo)體層和通過具有不良熱傳導(dǎo)性能的藍(lán)寶石基片耗散。這也因?yàn)楦鶕?jù)本實(shí)施方式的發(fā)光元件具有優(yōu)良的散熱性能，因?yàn)閬碜曰钚詫拥臒崃磕軓谋〉絹單⒚椎膒型半導(dǎo)體通過具有高導(dǎo)熱率的Au電鍍層耗散。
因而，即使在大電流下，Au電鍍層15也允許由二維周期性結(jié)構(gòu)6實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)的光引出效率的保持。
圖13A和13B、圖14、及圖15A和15B是立體圖，示出了根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的變化。圖16A和16B是立體圖，每個(gè)示出了用來制造根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法的變化。
盡管在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件中通過把在藍(lán)寶石基片8上的AlGaN層9的表面中形成的凹陷型二維周期性結(jié)構(gòu)10用作“模具”，形成了突起型二維周期性結(jié)構(gòu)6，但通過在AlGaN層9的表面中形成突起型二維周期性結(jié)構(gòu)16并由此在LED的表面中形成凹陷型二維周期性結(jié)構(gòu)17也可實(shí)現(xiàn)相同的效果，如圖13A和13B中所示。就是說，只要形成二維周期性結(jié)構(gòu)就能衍射入射光，而不管在LED的表面中的結(jié)構(gòu)是突起型的還是凹陷型的。
除在AlGaN層9中形成突起/凹陷的方法之外，在圖14中表示的、在藍(lán)寶石基片8的主表面中形成突起或凹陷二維周期性結(jié)構(gòu)16的方法，也允許半導(dǎo)體發(fā)光元件的實(shí)現(xiàn)，在該半導(dǎo)體發(fā)光元件中，通過把突起或凹陷二維周期性結(jié)構(gòu)16用作模具，在AlGaN層9的表面中形成突起型或凹陷型二維周期性結(jié)構(gòu)。
可供選擇地，如圖15A中所示，也可以通過在藍(lán)寶石基片8上形成諸如SiO2膜之類的氧化物膜、諸如SiN膜之類的氮化物膜、或諸如鎢(W)膜之類的金屬膜并且然后構(gòu)圖形成的膜，形成突起型二維周期性結(jié)構(gòu)16。如圖15B中所示，通過在AlGaN層9的主表面中形成包括氧化物膜、氮化物膜、或金屬膜的突起二維周期性結(jié)構(gòu)16，也可以制造與根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件具有相同特性的發(fā)光元件。
如果使用SiC基片來代替藍(lán)寶石基片，則通過相對于SiC和GaN進(jìn)行的選擇性干式蝕刻能除去基片。如果使用Si基片，則通過濕式蝕刻能容易地除去基片。
在其中通過除去基片在n型GaN層11的后表面(上表面)中形成的凹陷二維周期性結(jié)構(gòu)17具有較小深度，或者凹陷的每一個(gè)的內(nèi)傾斜表面的傾斜不垂直的情況下，通過在基片除去之后進(jìn)行在圖16A和16B中表示的過程，能調(diào)節(jié)凹陷的結(jié)構(gòu)。
具體地說，如圖16A中所示，把LED結(jié)構(gòu)和由Pt等制成的對電極(counter electrode)浸在諸如KOH水溶液之類的電解液中，并且通過把LED的p側(cè)用作正電極在LED與對電極之間施加一個(gè)電壓。因此，陽極氧化引起GaN的蝕刻，如圖16B中所示，但由于電場的定位僅蝕刻凹陷，從而成功地增大凹陷的深度。電場對凹陷的定位也使由陽極氧化導(dǎo)致的蝕刻垂直地進(jìn)行。結(jié)果，即使當(dāng)在基片除去之后的凹陷的內(nèi)傾斜表面不是豎直的時(shí)，通過由陽極氧化導(dǎo)致的蝕刻也能形成具有垂直傾斜表面的凹陷。
圖17表示理論計(jì)算出的光引出效率對凹陷傾斜角的依賴性的結(jié)果。這里假定，通過從180度減去在豎直橫截面中在凹陷的側(cè)表面與n型GaN層11之間形成的角得到傾斜角，如圖的左部所示。由在圖17中表示的結(jié)果，可以理解，當(dāng)傾斜角成為50度或更小時(shí)，光引出效率急劇下降。就是說，當(dāng)在基片除去之后能形成的二維周期性結(jié)構(gòu)的傾斜角較小時(shí)，通過上述的陽極氧化蝕刻能增大傾斜角，并且能實(shí)現(xiàn)高的光引出效率。因而，在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，二維周期性結(jié)構(gòu)的傾斜角優(yōu)選地調(diào)節(jié)到50度或更大。即使當(dāng)二維周期性結(jié)構(gòu)具有突起結(jié)構(gòu)，就改進(jìn)光引出效率而言，傾斜角也優(yōu)選地是50度或更大。
實(shí)施方式2圖18是立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體發(fā)光元件。圖18B是當(dāng)從上方觀看根據(jù)第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件時(shí)的平面圖。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件與根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的不同之處在于，在n型GaN層5的上表面(后表面)中形成的突起二維周期性結(jié)構(gòu)18配置為多邊形棱錐。
如圖18A和18B中所示，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件包括p型GaN層3，由外延生長形成，并且具有200nm的厚度；高反射p電極2，形成在p型GaN層3的晶體生長表面上，由層疊的鉑(Pt)和金(Au)制成，并且具有1μm的厚度；Au鍍層1，形成在高反射p電極2的下表面上，并且具有10μm的厚度；非摻雜InGaN活性層4，形成在p型GaN層3的后表面上，并且具有3nm的厚度；n型GaN層5，形成在非摻雜InGaN活性層4的后表面上，具有形成有包括每個(gè)配置成六棱錐的突起的二維周期性結(jié)構(gòu)18的后表面，并且具有4μm的厚度；及n電極7，形成在n型GaN層5的后表面上，由層疊的鈦(Ti)和Al制成，并且具有1μm的厚度。以與在第一實(shí)施方式中的相同方式，非摻雜InGaN活性層4的PL峰值波長是405nm。在n型GaN層5的后表面中的突起結(jié)構(gòu)的側(cè)表面包括GaN的{10-1-1}平面。二維周期性結(jié)構(gòu)18的周期，即在二維平面中的相鄰?fù)黄鸬母髯缘闹行闹g的空隙，是1μm，并且突起的每一個(gè)的高度是950nm。
圖19A示出了當(dāng)在n型GaN層的表面(后表面)中形成每個(gè)配置成六棱錐的突起時(shí)，理論計(jì)算的、從活性層發(fā)射的并且入射在n型GaN層的表面上的光的透射率T的結(jié)果。圖19B表示二維周期性結(jié)構(gòu)的周期與光引出效率之間的關(guān)系。圖19B中，當(dāng)n型GaN層的表面是平的時(shí)假定1，并且為了比較，示出了其中二維周期性結(jié)構(gòu)具有突起結(jié)構(gòu)和突起/凹陷結(jié)構(gòu)(與在第一實(shí)施方式中表示的相同的結(jié)構(gòu))的情形。
由圖19A中表示的結(jié)果，可以理解，即使當(dāng)二維周期性結(jié)構(gòu)的周期長達(dá)1.0μm時(shí)，突起結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出在45度附近的入射角下的高透射率。因而，在根據(jù)本實(shí)施方式的、其中二維周期性結(jié)構(gòu)的橫截面配置為三角波形的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，當(dāng)從活性層發(fā)射的并且入射在半導(dǎo)體發(fā)光元件的表面中的二維周期性結(jié)構(gòu)上的光的角度較大時(shí)，在二維周期性結(jié)構(gòu)的傾斜表面與入射光之間的角度接近90度，從而增大衍射效率。由于在較大入射角下的光占從活性層發(fā)射的光的較大比例，所以實(shí)現(xiàn)高的光引出效率。
由圖19B中表示的結(jié)果，可以理解，突起結(jié)構(gòu)顯示了由突起/凹陷結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的同樣高的光發(fā)射效率，并且特別地即使對于較長周期也保持增大光引出效率的效果。要注意，對于1.0μm的周期，從形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的表面得到的光引出效率增大到原始光引出效率的2.7倍。
接下來將給出對于用來制造根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法的描述。
圖20A至20F是立體圖，示出了用來制造根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法。在根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法中，在圖20A至20E中表示的步驟基本上與在圖11中表示的根據(jù)第一實(shí)施方式的制造方法中的那些步驟相同，從而將省略其描述。然而，假定在AlGaN層9的主表面中形成的凹陷型二維周期性結(jié)構(gòu)10的周期是1.0μm，并且凹陷的深度是150nm。
就是說，在根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法中，在圖20E中表示的步驟之前的并且包括該步驟的步驟中從發(fā)光元件的主體除去藍(lán)寶石基片8，從而通過在n型GaN層11的后表面上的自對準(zhǔn)形成包括例如圓柱形突起的二維周期性結(jié)構(gòu)6。
接下來，在圖20F中表示的步驟中，對于形成有突起型二維周期性結(jié)構(gòu)6的n型GaN層11進(jìn)行使用KOH水溶液的濕式蝕刻。眾所周知，在使用KOH的蝕刻過程中，蝕刻速度依據(jù)晶面具有不同的情況。在這樣的情況下，通過蝕刻，上述的突起型二維周期性結(jié)構(gòu)6變?yōu)閳D20F中表示的六棱錐型的二維周期性結(jié)構(gòu)18。在這里示出的實(shí)施方式中，通過使用0.1M濃度的KOH水溶液進(jìn)行蝕刻，以形成包括六棱錐的二維周期性結(jié)構(gòu)18，每個(gè)六棱錐使用晶面{10-1-1}作為傾斜表面。該制造方法的特征在于，由于使用特定的晶面作為傾斜表面，所以能容易地以高再現(xiàn)性形成具三角形橫截面的二維周期性結(jié)構(gòu)。
在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，光引出效率提高到是在圖19B中表示的理論計(jì)算結(jié)果的約兩倍(約是在常規(guī)實(shí)施方式中達(dá)到的光引出效率的5.3倍)，因?yàn)榕c其中n型GaN層的表面是平的情形相比，也能使用來自高反射p電極2的反射。另外，在活性層中產(chǎn)生的熱量能通過薄到亞微米的p型GaN層13和通過具有高導(dǎo)熱率的Au電鍍層15耗散。因而即使當(dāng)100mA的大電流在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件中流動(dòng)時(shí)，也保持由二維周期性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的提高光引出效率的效果。盡管高反射p電極2也可以包括除包括Pt和Au膜的多層膜之外的材料，但就高反射p電極2的實(shí)際使用而言，優(yōu)選地是相對于在活性層中產(chǎn)生光的峰值波長具有80％或更大的反射率。具體地說，高反射p電極2優(yōu)選地是一種包含Au膜、Pt膜、Cu膜、Ag膜、以及Rh膜的至少一個(gè)的金屬膜。
為了保持優(yōu)良的熱量耗散性能，Au電鍍層15優(yōu)選地具有10μm或更大的厚度。作為Au電鍍層15的材料，Au是最優(yōu)選的，但也能使用諸如Cu或Ag之類的金屬，因?yàn)槠鋵?dǎo)熱率相當(dāng)高。
上述制造方法與直接通過蝕刻形成二維周期性結(jié)構(gòu)的方法相比，能減小對n型GaN層的損傷，從而電流-電壓特性基本上與當(dāng)不形成二維周期性結(jié)構(gòu)時(shí)的相同。
圖21A至21C、圖22A和22B、圖23A和23B、圖24A和24B、以及圖25A至25C示出了用來制造根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法的變化。
盡管根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法通過使用形成有凹陷二維周期性結(jié)構(gòu)的AlGaN層9或藍(lán)寶石基片8已經(jīng)在半導(dǎo)體(n型GaN層11)的表面中形成具有三角形豎直橫截面的二維周期性結(jié)構(gòu)，但通過使用如圖21A至21C中所示的形成有突起二維周期性結(jié)構(gòu)16的AlGaN層9或藍(lán)寶石基片8也可以把凹陷二維周期性結(jié)構(gòu)17轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體表面上。該方法允許通過使用上述的濕式蝕刻過程在半導(dǎo)體表面中形成具有三角形豎直橫截面的凹陷型二維周期性結(jié)構(gòu)19。即使在其中二維周期性結(jié)構(gòu)19的凹陷的每一個(gè)具有通過挖空六棱錐得到的結(jié)構(gòu)的情況下，也可實(shí)現(xiàn)由根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件實(shí)現(xiàn)的同樣高的光引出效率。
如果二維周期性結(jié)構(gòu)20預(yù)先形成在AlGaN層9的表面中，以具有在圖22A和22B及圖23A和23B中表示的三角形豎直橫截面結(jié)構(gòu)，則當(dāng)除去藍(lán)寶石基片8和AlGaN層9時(shí)，通過在半導(dǎo)體的表面中的自對準(zhǔn)能形成這樣的二維周期性結(jié)構(gòu)18和19，該二維周期性結(jié)構(gòu)18和19包括每個(gè)具有三角形豎直橫截面的突起或凹陷。
如果其中形成二維周期性結(jié)構(gòu)的層的材料是諸如AlGaN之類的六角晶系半導(dǎo)體，則通過與上述相同的方法能形成每個(gè)具有包括特定晶面的傾斜表面的六棱錐。例如，當(dāng)具有與要加工成凹陷結(jié)構(gòu)的一部分相對應(yīng)的開口的Ti膜形成為在AlGaN表面上的蝕刻掩模21，如圖24A中所示，并且然后使用100℃的KOH水溶液進(jìn)行蝕刻時(shí)，在AlGaN層9的表面中形成二維周期性結(jié)構(gòu)20。在這種情況下，也能以較高的再現(xiàn)性形成二維周期性結(jié)構(gòu)，因?yàn)閮A斜表面包括諸如{10-1-1}之類的特定晶面。
在其中要形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的基片由四方晶系半導(dǎo)體，如把(001)平面用于主表面的Si基片，制成時(shí)，將由Ti制成的蝕刻掩模21形成具有二維周期的四方晶格結(jié)構(gòu)，如圖25A中所示，并且然后在70℃的KOH水溶液中進(jìn)行蝕刻。這允許以高的再現(xiàn)性容易地在基片中形成配置成正方錐的二維周期性結(jié)構(gòu)20，如圖25B中所示，并且也允許包括配置成正方錐的孔的二維周期性結(jié)構(gòu)18從基片轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體表面，如圖25C中所示。
實(shí)施方式3圖26是立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體發(fā)光器件。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光器件是通過把根據(jù)第一或第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件安裝到一個(gè)安裝基片22上，并且然后用半球形圓頂形狀的樹脂23模塑發(fā)光元件的外圍得到的樹脂模塑的半導(dǎo)體發(fā)光器件。在圖26中，與圖1中表示的相同的半導(dǎo)體發(fā)光元件的那些部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。
通過用圓頂形狀的樹脂如此模塑發(fā)光元件，能提高半導(dǎo)體發(fā)光元件的光引出效率，如此后將描述的那樣。
圖27A示出了當(dāng)半導(dǎo)體發(fā)光元件用樹脂模塑時(shí)光的透射率的理論計(jì)算結(jié)果。圖27B示出了在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光器件中，光引出效率對二維周期性結(jié)構(gòu)的周期的依賴性的理論計(jì)算結(jié)果。為了比較，圖27A也示出了其中半導(dǎo)體發(fā)光元件不用樹脂模塑的情形和其中半導(dǎo)體發(fā)光元件的表面是平的情形。在其結(jié)果表示在圖中的計(jì)算中，假定樹脂的折射率是1.5。在其結(jié)果表示在圖27B中的計(jì)算中，假定排列每個(gè)具有垂直傾斜表面的突起/凹陷以形成二維周期性結(jié)構(gòu)，并且突起的每一個(gè)的高度是150nm。
由在圖27A中表示的結(jié)果，可以理解，當(dāng)提供具有0.4μm周期的二維周期性結(jié)構(gòu)時(shí)，基本上在每個(gè)角度下，在用樹脂模塑的半導(dǎo)體發(fā)光元件中的入射光的透射率都比在不用樹脂模塑的半導(dǎo)體發(fā)光元件中的高。由于甚至在不提供二維周期性結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，樹脂模塑也能增大光的透射率，所以可以理解，通過樹脂模塑能顯著改進(jìn)光的透射率，而與二維周期性結(jié)構(gòu)的周期無關(guān)。
提高了光的透射率的原因在于，即使當(dāng)半導(dǎo)體發(fā)光元件的表面是平的時(shí)，通過樹脂模塑，擴(kuò)大了全反射臨界角，并由此甚至在不大于全反射臨界角的入射角下，菲涅耳反射也被減小。換句話說，由于在半導(dǎo)體發(fā)光元件內(nèi)部的折射率(是2.5)與其外部的折射率(是1.5)之間的差的減小，提高了光的透射率。
由在圖27B中表示的結(jié)果，可以理解，樹脂模塑能進(jìn)一步增強(qiáng)由二維周期性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的光引出效率提高的效果，并且在最大值處，光引出效率已經(jīng)成為在常規(guī)實(shí)施方式中達(dá)到的光引出效率的3.8倍。這是因?yàn)槟Ｋ軜渲男螤钕癜肭蛐螆A頂，從而從半導(dǎo)體發(fā)光元件引出的、到樹脂中的光，由于在半導(dǎo)體發(fā)光元件的表面中的二維周期性結(jié)構(gòu)，垂直地入射在樹脂與空氣之間的界面上，并且以近似100％的效率發(fā)射到空氣中。通過用圓頂形狀的樹脂如此模塑形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，大大地改進(jìn)了根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光器件的光引出效率。
在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光器件中，光引出效率的實(shí)際測量值已經(jīng)提高到在圖27B中表示的理論計(jì)算的結(jié)果的約兩倍(在常規(guī)實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)的光引出效率的7.5倍)，因?yàn)榕c具有平表面的情形相比，也能使用歸因于高反射p電極2的、來自形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的后表面的反射。另外，由于從薄到亞微米的p型半導(dǎo)體通過具有高導(dǎo)熱率的Au電鍍層的優(yōu)良熱耗散，即使當(dāng)100mA的大電流在電極中流動(dòng)時(shí)，也允許保持由二維周期性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的光引出效率的改進(jìn)。
接下來將給出對一種用來制造根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法的描述。
圖28A至28D是立體圖，各自示出了用來制造根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法。
首先，如圖28A中所示，通過使用在圖11中表示的用來制造根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，或在圖20中表示的用來制造根據(jù)第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，制造根據(jù)第一或第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
接下來，如圖28B中所示，將半導(dǎo)體發(fā)光元件安裝在安裝基片22上。此后，將樹脂23一滴一滴地應(yīng)用到半導(dǎo)體發(fā)光元件上。
然后，如圖28C中所示，在半導(dǎo)體發(fā)光元件覆蓋有樹脂23之后并且在樹脂23凝固之前的時(shí)間段期間，利用設(shè)有半球形腔的模具24按壓樹脂23。結(jié)果，樹脂23被模塑成半球形圓頂形狀的結(jié)構(gòu)，如圖28D中所示。此后，在紫外光下使樹脂凝固。通過上述方法，制造了根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
盡管利用簡單應(yīng)用和模塑樹脂的常規(guī)技術(shù)難以以高再現(xiàn)性把樹脂形成半球形結(jié)構(gòu)，但根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法能夠穩(wěn)定地把樹脂模塑成相同結(jié)構(gòu)。
要注意，如上述那樣使用模具把樹脂模塑成半球形結(jié)構(gòu)的方法也適用于除了根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施方式之外的實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
實(shí)施方式4圖29是截面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體發(fā)光元件的一部分。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件與第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件的不同之處在于，藍(lán)寶石基片8和AlGaN層9保持安裝在安裝基片22上而沒有除去，并且當(dāng)從n型GaN層5看時(shí)，高反射p電極2和n電極7形成在同一側(cè)。
具體地說，圖29中表示的根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件包括p型GaN層3，由外延生長形成，并且具有200nm的厚度；高反射p電極2，形成在p型GaN層3的晶體生長表面(主表面)上，由層疊的鉑(Pt)和金(Au)制成，并且具有1μm的厚度；非摻雜InGaN活性層4，形成在p型GaN層3的后表面上，并且具有3nm的厚度；n型GaN層5，形成在非摻雜InGaN活性層4的后表面上，并且具有4μm的厚度；n電極7，形成在n型GaN層5的下方，由層疊的Ti和Al制成，并且具有1μm的厚度；AlGaN層9，提供在n型GaN層5的后表面上，并且具有形成有突起型二維周期性結(jié)構(gòu)16的主表面(面對n型GaN層5的表面)；及藍(lán)寶石基片8，布置在AlGaN層9的后表面上。在圖29中表示的例子中，半導(dǎo)體發(fā)光元件已經(jīng)安裝在安裝基片22上，并且高反射p電極2和n電極7經(jīng)由Au制成的突起25特別地連接到安裝基片22上。二維周期性結(jié)構(gòu)16的周期，即在二維平面中的相鄰?fù)黄鸬母髯灾行闹g的間距是0.4μm，并且突起/凹陷的每一個(gè)的高度是150nm。在圖29表示的例子中，這樣形成n型GaN層5，使得不埋在二維周期性結(jié)構(gòu)16中。如果這樣形成n型GaN層5，使得埋在二維周期性結(jié)構(gòu)16中，則光引出效率降低，從而優(yōu)選地，它是這樣形成的，使得不埋在其中。
通過如此安裝留有由藍(lán)寶石等制成的基片的半導(dǎo)體發(fā)光元件，從非摻雜InGaN活性層4發(fā)射的光在發(fā)光元件中傳播，而不經(jīng)受由全反射或菲涅耳反射引起的損失，因?yàn)橹钡降竭_(dá)AlGaN層9基本上沒有折射率差。然而，在常規(guī)結(jié)構(gòu)中，在藍(lán)寶石基片(具有1.6的折射率)與AlGaN層(具有2.5的折射率)之間的折射率差較大，從而在較大入射角下的光在藍(lán)寶石基片與AlGaN層之間的界面處被全反射，返回到半導(dǎo)體多層膜的內(nèi)部，并因此不可引出到LED外部。相反，如果像在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件中那樣，在AlGaN層的后表面中形成有二維周期性結(jié)構(gòu)，則通過二維周期性結(jié)構(gòu)的衍射改變傳播的方向。結(jié)果，如果AlGaN層的后表面是平的，則在藍(lán)寶石基片與AlGaN層之間的界面處已經(jīng)被全反射并且占據(jù)立體角的大部分的大入射角下的光，允許入射在藍(lán)寶石基片上而不被全反射。由于藍(lán)寶石基片是透明的，并且在其本身與空氣之間的折射率差較小，所以入射在藍(lán)寶石基片上的光的大部分發(fā)射到空氣中。
在其中進(jìn)行樹脂模塑的情況下，在藍(lán)寶石基片與樹脂(具有約1.5的折射率)之間的折射率差被進(jìn)一步減小，并且如果樹脂被配置成半球形圓頂，則能進(jìn)一步改進(jìn)光引出效率。
接下來給出對一種用來制造根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法的描述。圖30A至30E是截面圖，示出了用來制造根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法。
首先，如圖30A中所示，通過晶體生長，例如借助于MOCVD，在藍(lán)寶石基片8上形成AlGaN層9。AlGaN層9的厚度這里假定是1μm，以便減小晶體缺陷。在AlGaN層9中Al的成分這里假定是100％，盡管AlGaN層9可以具有任何Al成分，條件是它相對于在以后進(jìn)行的激光剝離過程中使用的光的波長是透明的。隨著，通過使用步進(jìn)機(jī)和RIE的曝光把AlGaN層構(gòu)圖成凹陷或突起型二維周期性結(jié)構(gòu)16。這里假定，二維周期性結(jié)構(gòu)16的周期是0.4μm，并且凹陷的每一個(gè)的深度(或突起的每一個(gè)的高度)是150nm。
接下來，如圖30B中所示，通過MOCVD在形成有二維周期性結(jié)構(gòu)16的AlGaN層9的主表面上依次形成n型GaN層5、非摻雜InGaN活性層4、p型GaN層3。通過這樣設(shè)置用于生長的條件進(jìn)行n型GaN層5的晶體生長，使得于是不填充二維周期性結(jié)構(gòu)。
此后，相對于這樣一個(gè)區(qū)域進(jìn)行蝕刻，以部分暴露n型GaN層5的主表面，如圖30C中所示。然后，分別通過電子束氣相淀積，在p型GaN層3的主表面上形成Pr/Au高反射p電極2，而在n型GaN層5的主表面的暴露部分上形成Ti/Al n電極7。
接下來，如圖30D中所示，半導(dǎo)體發(fā)光元件被安裝在形成有用于n電極和用于高反射p電極的突起25的安裝基片22上，由此得到圖30E中表示的根據(jù)第四實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
在如此制造的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，光引出效率改進(jìn)到是圖27B中表示的理論計(jì)算結(jié)果的約兩倍(是在常規(guī)發(fā)光元件中實(shí)現(xiàn)的光引出效率的四倍)，因?yàn)榕c其中AlGaN層9的主表面是平的情形相比，也能使用歸因于高反射p電極2從LED的下表面反射的光。
另外，在活性層中產(chǎn)生的熱量能從薄到亞微米的p型GaN層3通過每個(gè)具有高導(dǎo)熱率的突起25耗散，從而在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件中能防止過分的溫度升高。而且，即使當(dāng)100mA的大電流在電極中流動(dòng)時(shí)，在輸入電流較小時(shí)從半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光與向其輸入的電流的增大比率也保持不變。
盡管本發(fā)明已經(jīng)在藍(lán)寶石基片8上的AlGaN層9的主表面中形成二維周期性結(jié)構(gòu)，但也可以在藍(lán)寶石基片8的主表面中形成二維周期性結(jié)構(gòu)?；梢园ǔ{(lán)寶石之外的任何材料，條件是它對于從活性層發(fā)射的光是透明的。
當(dāng)藍(lán)寶石基片8的后表面(主表面)是粗糙的時(shí)，光引出效率能提高到是在常規(guī)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的光引出效率的4.5倍。這是因?yàn)榇植诤蟊砻娴拇嬖跍p小了由在藍(lán)寶石基片與空氣之間的界面處的全反射導(dǎo)致的損失。當(dāng)藍(lán)寶石基片8的后表面是粗糙的時(shí)，就足夠地減小損失而論，在藍(lán)寶石基片8的后表面中的自相關(guān)距離T優(yōu)選地滿足0.5λ/N＜T＜20λ/N，并且在垂直方向上的高度分布D優(yōu)選地滿足0.5λ/N＜D＜20λ/N。
當(dāng)用半球形樹脂模塑半導(dǎo)體發(fā)光元件時(shí)，光引出效率能提高到是在常規(guī)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的光引出效率的6倍。這是因?yàn)樵跇渲c藍(lán)寶石之間的較小折射率差減小了由在藍(lán)寶石基片與樹脂之間的界面處的全反射導(dǎo)致的損失。
在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，也可以使用從包括GaAs、InP、Si、SiC、以及AlN的組中選擇的一種制成的基片，來代替藍(lán)寶石基片。
實(shí)施方式5圖31A至31E是立體圖，示出了一種根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的用來制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法。根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法是一種利用納米印刷(nano-printing)方法在基片的主表面中形成二維周期性結(jié)構(gòu)的方法。
首先，如圖31A和31B中所示，準(zhǔn)備形成有二維周期性結(jié)構(gòu)28的Si基片或SiC基片，該二維周期性結(jié)構(gòu)28包括每個(gè)在400nm的高度下的突起并且具有0.4μm的周期。然后，貼著涂敷有600nm膜厚度的抗蝕劑27的藍(lán)寶石基片8的主表面，擠壓作為模具26的該基片。
當(dāng)此后從藍(lán)寶石基片8除去模具26時(shí)，就把凹陷二維周期性結(jié)構(gòu)(孔的每一個(gè)的深度是400nm，并且周期是0.4μm)轉(zhuǎn)移到抗蝕劑27上，如圖31C中所示。
接下來，如圖31D中所示，通過O2干式蝕刻除去在抗蝕劑27中的孔的每一個(gè)的底部處剩余的抗蝕劑。
接下來，如圖31E中所示，通過把抗蝕劑27用作蝕刻掩模進(jìn)行干式蝕刻，并且然后除去抗蝕劑27，由此在藍(lán)寶石基片8的主表面中，形成包括每個(gè)在150nm的深度下的凹陷并且具有0.4μm的周期的二維周期性結(jié)構(gòu)。
通過如此使用納米印刷方法，通過構(gòu)圖能形成在亞微米量級(jí)上的極精細(xì)結(jié)構(gòu)，而不用使用高成本的制造設(shè)備，如步進(jìn)機(jī)或EB曝光系統(tǒng)。另外，通過只擠壓模具就能實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，從而能進(jìn)行高速構(gòu)圖。如果把由以上過程生產(chǎn)的基片用作模具，則能以低成本制造根據(jù)第一至第四實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
實(shí)施方式6圖32A至32G是立體圖，示出了一種根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式的用來制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法。根據(jù)本實(shí)施方式用來制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法是一種利用軟模具方法在半導(dǎo)體薄膜的主表面中形成二維周期性結(jié)構(gòu)的方法。
首先，如圖32A所示，生產(chǎn)用于微加工的軟模具。在本步驟中，利用光刻、EB印刷、或納米印刷過程，在涂敷在諸如Si基片或SiC基片之類的基片29上的樹脂30，如多晶硅，中形成二維周期性結(jié)構(gòu)31，該二維周期性結(jié)構(gòu)31包括每個(gè)為400nm深度的孔(凹陷)并且具有0.4μm的周期。如此生產(chǎn)的具有樹脂的基片被用作以后進(jìn)行的微加工步驟的軟模具。
接下來，如圖32B中所示，通過在第一實(shí)施方式中描述的方法形成具有Au電鍍層15的薄膜半導(dǎo)體多層膜。然而，在根據(jù)本實(shí)施方式的方法中，用于半導(dǎo)體多層膜的形成的基片的表面是平的，從而半導(dǎo)體多層膜的表面也是平的。
接下來，如圖32C中所示，將抗蝕劑27涂敷在半導(dǎo)體多層膜的主表面上。然而，這里不進(jìn)行通過焙燒蒸發(fā)在抗蝕劑27中的溶劑。將上述軟模具放置在抗蝕劑27上。在這種情況下，這樣放置軟模具，使得對具有幾微米厚度的半導(dǎo)體多層膜上施加最小壓力，并由此防止其損壞。
結(jié)果，作為由樹脂30吸收在抗蝕劑27中的溶劑的結(jié)果，發(fā)生了毛細(xì)現(xiàn)象，從而抗蝕劑27以這樣一種方式滲透入軟模具的樹脂中，以便填充二維周期性結(jié)構(gòu)的孔，如圖32D中所示。
此后，當(dāng)從半導(dǎo)體多層膜除去模具時(shí)，突起的二維周期性結(jié)構(gòu)(突起每一個(gè)的高度是400nm并且周期是0.4μm)被轉(zhuǎn)移到抗蝕劑27上，如圖32E中所示。
接下來，如圖32F中所示，通過O2干式蝕刻除去在抗蝕劑中的孔的每一個(gè)底部處剩余的抗蝕劑27。
此后，如圖32G中所示，通過把抗蝕劑27用作蝕刻掩模，相對于半導(dǎo)體多層膜的主表面進(jìn)行干式蝕刻，并且然后除去抗蝕劑，由此在半導(dǎo)體多層膜的主表面中，形成二維周期性結(jié)構(gòu)(突起每一個(gè)的高度是150nm并且周期是0.4μm)。
通過如此使用軟模具方法，即使對于極難加工的薄膜，如具有在亞微米量級(jí)上的厚度的半導(dǎo)體多層膜，也能進(jìn)行在亞微米量級(jí)上的微加工。在這種情況下，由于能滿意地使用平基片用于半導(dǎo)體多層膜的晶體生長，所以晶體生長變得比在形成有突起/凹陷的基片上的晶體生長容易。
盡管至此描述的實(shí)施方式已經(jīng)特別地公開了難以加工的基于氮化物的化合物半導(dǎo)體、或其中突起/凹陷的周期響應(yīng)藍(lán)或紫光的較短波長的振蕩波長變得較小從而其微加工變得困難的情形，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)也可適用于使用AlGaAs(具有3.6的折射率)或AlGaInP(具有3.5的折射率)作為半導(dǎo)體而發(fā)射紅外光或紅光的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
實(shí)施方式7圖33是立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施方式的一種半導(dǎo)體發(fā)光元件。如圖中所示，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件包括p型AlGaN層(第一半導(dǎo)體層)43，由外延生長形成，并且具有200nm的厚度；高反射p電極(第一電極)42，形成在p型AlGaN層43的晶體生長表面(主表面)上，由Al制成，并且具有0.5μm的厚度；Au鍍層41，形成在高反射p電極42的下表面上，并且具有10μm的厚度；非摻雜AlInGaN活性層44，形成在p型AlGaN層43的后表面上，并且具有3nm的厚度；n型AlGaN層(第二半導(dǎo)體層)45，形成在非摻雜AlInGaN活性層44的后表面上，具有形成有突起型二維周期性結(jié)構(gòu)46的后表面，并且具有4μm的厚度；以及n電極(第二電極)47，形成在n型AlGaN層45的后表面上，由層疊的鈦(Ti)和Al制成，并且具有1μm的厚度。在這里使用的下表面指某一層位于圖33下部的表面。
根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件起紫外LED的作用，穿過n型AlGaN層45從該紫外LED引出光，并且非摻雜AlInGaN活性層44的PL峰值波長是350nm。
在n型AlGaN層45的后表面中形成的二維周期性結(jié)構(gòu)46的周期，即在二維平面中相鄰?fù)黄鸬母髯灾行闹g的間距是0.3μm，并且突起的每一個(gè)的高度是130nm。
組成根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的基于氮化物的化合物半導(dǎo)體也能由MOCVD或MBE形成，類似于組成根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的基于氮化物的化合物半導(dǎo)體。
根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件也實(shí)現(xiàn)與由根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件所實(shí)現(xiàn)的同樣高的光引出效率和優(yōu)良散熱性能。由于高反射p電極42由Al制成，所以在非摻雜AlInGaN活性層44中產(chǎn)生的光能以特別高的效率被反射。
因而，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)也能有效地適用于以在紫外區(qū)域中具有峰值的發(fā)射波長發(fā)射光的發(fā)光元件。
在根據(jù)本實(shí)施方式起紫外LED作用的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，高反射p電極(第一電極)42也可以由Al制成。
因而，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件作為具有高發(fā)射效率的光源是有用的。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括活性層，由半導(dǎo)體制成并且產(chǎn)生光；第一傳導(dǎo)型的第一半導(dǎo)體層，通過晶體生長形成在該活性層的主表面上；以及第二傳導(dǎo)型的第二半導(dǎo)體層，提供在該活性層的后表面上，并且具有形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的后表面，該半導(dǎo)體發(fā)光元件從該第二半導(dǎo)體層的后表面輸出在該活性層中產(chǎn)生的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，還包括第一電極，提供在該第一半導(dǎo)體層的主表面上，并且相對于在該活性層中產(chǎn)生的所有光的峰值波長下的光具有80％或更大的反射率；以及第二電極，提供在該第二半導(dǎo)體層的后表面的一個(gè)區(qū)域上，在該區(qū)域中不形成該二維周期性結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中該第一電極是包含Au膜、Pt膜、Cu膜、Ag膜、Al膜、以及Rh膜的至少一個(gè)的金屬膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中還提供與該第一電極具有接觸關(guān)系的、具有10μm或更大厚度的金屬層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中該金屬層由從包括Au、Cu、以及Ag的組中選擇的一種金屬組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，當(dāng)該二維周期性結(jié)構(gòu)的周期是Λ，在該活性層中產(chǎn)生的光的峰值波長是λ，并且該第二半導(dǎo)體層的折射率是N時(shí)，滿足0.5λ/N＜Λ＜20λ/N。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，當(dāng)該二維周期性結(jié)構(gòu)的高度是h，在該活性層中產(chǎn)生的光的波峰波長是λ，圍繞該半導(dǎo)體發(fā)光元件的部分的折射率是n1，以及該第二半導(dǎo)體層的折射率是n2時(shí)，h是λ/{2(n2-n1)}的整數(shù)倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中該二維周期性結(jié)構(gòu)的豎向橫截面被配置成四邊形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中該二維周期性結(jié)構(gòu)的豎向橫截面被配置成三角波。
10.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括基片，它發(fā)射光；第一半導(dǎo)體層，通過晶體生長形成在該基片的主表面上，并且具有形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的主表面；第一傳導(dǎo)型的第二半導(dǎo)體層，提供在該第一半導(dǎo)體層的主表面上；活性層，提供在該第二半導(dǎo)體層的主表面上，由半導(dǎo)體制成，并且產(chǎn)生光；以及第二傳導(dǎo)型的第三半導(dǎo)體層，提供在該活性層的主表面上，該半導(dǎo)體發(fā)光元件從該基片的后表面輸出在該活性層中產(chǎn)生的光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中組成該第二半導(dǎo)體層的材料不埋在該二維周期性結(jié)構(gòu)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，還包括第一電極，提供在該第三半導(dǎo)體層的主表面上，并且相對于在該活性層中產(chǎn)生的所有光的峰值波長下的光具有80％或更大的反射率；以及第二電極，提供在該第三半導(dǎo)體層的主表面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中該第一電極是包含Au膜、Pt膜、Cu膜、Ag膜、Al膜、以及Rh膜的至少一個(gè)的金屬膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，當(dāng)該二維周期性結(jié)構(gòu)的周期是Λ，在該活性層中產(chǎn)生的光的峰值波長是λ，并且該第一半導(dǎo)體層的折射率是N時(shí)，滿足0.5λ/N＜Λ＜20λ/N。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，當(dāng)該二維周期性結(jié)構(gòu)的高度是h，在該活性層中產(chǎn)生的光的波峰波長是λ，圍繞該半導(dǎo)體發(fā)光元件的部分的折射率是n1，以及該第一半導(dǎo)體層的折射率是n2時(shí)，h是λ/{2(n2-n1)}的整數(shù)倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中該二維周期性結(jié)構(gòu)的豎向橫截面被配置成四邊形。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中該二維周期性結(jié)構(gòu)的豎向橫截面被配置成三角波。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中該基片的材料是從包括GaAs、InP、Si、SiC、AlN、以及藍(lán)寶石的組中選擇的一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中該基片的后表面是粗糙的，并且當(dāng)在該活性層中產(chǎn)生的光的峰值波長是λ時(shí)，在該基片的后表面中的自相關(guān)距離T滿足0.5λ/N＜T＜20λ/N，并且在垂直方向上的高度分布D滿足0.5λ/N＜D＜20λ/N。
20.一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括半導(dǎo)體發(fā)光元件，具有第一傳導(dǎo)型的第一半導(dǎo)體層，提供在該第一半導(dǎo)體層的后表面上、由半導(dǎo)體制成的、且產(chǎn)生光的活性層，以及提供在該活性層的后表面上、并且具有形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的后表面的第二傳導(dǎo)型的第二半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體發(fā)光元件從該第二半導(dǎo)體層的后表面輸出在該活性層中產(chǎn)生的光；安裝基片，其上安裝有該半導(dǎo)體發(fā)光元件；以及模塑樹脂，形成半球形結(jié)構(gòu)，以模塑該半導(dǎo)體發(fā)光元件。
21.一種用來制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，該方法包括步驟(a)在基片的主表面中，或在該基片上提供的半導(dǎo)體層的主表面中，形成第一二維周期性結(jié)構(gòu)；以及(b)在該第一二維周期性結(jié)構(gòu)上方依次形成第一半導(dǎo)體層、活性層、以及第二半導(dǎo)體層。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中步驟(b)包括步驟通過以該第一二維周期性結(jié)構(gòu)隨其一起填充的方式形成該第一半導(dǎo)體層，而在該第一半導(dǎo)體層的后表面中形成與該第一二維周期性結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的第二二維周期性結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括步驟在步驟(b)之后的(c)，除去該基片，或除去該基片和該半導(dǎo)體層，以暴露該第二二維周期性結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中步驟(c)通過拋光該基片和通過濕式蝕刻進(jìn)行。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中步驟(c)通過激光剝離過程進(jìn)行。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中在步驟(c)中除去的該基片是可重新使用的。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括步驟在步驟(b)之后，在該第二半導(dǎo)體層的主表面上形成包括金屬膜的高反射膜，該金屬膜包含Au膜、Pt膜、Cu膜、Ag膜、Al膜、以及Rh膜的至少一個(gè)。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括步驟在步驟(c)之后，在蝕刻速度依據(jù)晶面不同的情況下進(jìn)行濕式蝕刻，以形成包括每個(gè)配置成多邊形棱錐的突起或凹陷的該第二二維周期性結(jié)構(gòu)。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中步驟(b)包括步驟以這樣一種方式形成該第一半導(dǎo)體層，以便在該第一二維周期性結(jié)構(gòu)中形成腔。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中該第一二維周期性結(jié)構(gòu)包括由氧化物、氮化物、以及金屬的至少任一種制成的結(jié)構(gòu)。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中該第二二維周期性結(jié)構(gòu)包括凹陷，該方法還包括步驟在步驟(b)和(c)之后，通過在電解液中允許電在該半導(dǎo)體發(fā)光元件中流動(dòng)，增加該凹陷的每一個(gè)的深度，或者改變該凹陷的每一個(gè)的橫截面結(jié)構(gòu)。
32.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中步驟(a)包括步驟(a1)在該基片的或該半導(dǎo)體層的主表面上涂敷第一抗蝕劑；(a2)貼著該第一抗蝕劑，按壓形成有二維周期性結(jié)構(gòu)的模具，該二維周期性結(jié)構(gòu)與該第一二維周期性結(jié)構(gòu)互補(bǔ)，以把與該第一二維周期性結(jié)構(gòu)對應(yīng)的圖案轉(zhuǎn)移到其上；以及(a3)通過把對其已經(jīng)轉(zhuǎn)移了與該第一二維周期性結(jié)構(gòu)對應(yīng)的圖案的該第一抗蝕劑用作掩模，形成該第一二維周期性結(jié)構(gòu)。
33.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中該第一二維周期性結(jié)構(gòu)包括提供在該基片上的樹脂，并且該方法還包括步驟在步驟(b)之后的(d)，除去該基片；(e)在該第一半導(dǎo)體層的后表面上涂敷第二抗蝕劑；(f)把形成有該第一二維周期性結(jié)構(gòu)的基片放置在該第二抗蝕劑上，以把與該第一二維周期性結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的圖案轉(zhuǎn)移到該第二抗蝕劑上；以及(g)通過把對其已經(jīng)轉(zhuǎn)移了與該第一二維周期性結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的圖案的該第二抗蝕劑用作掩模，在該第一半導(dǎo)體層的后表面中形成與該第一二維周期性結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的第二二維周期性結(jié)構(gòu)。
34.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括步驟把該半導(dǎo)體發(fā)光元件安裝在安裝基片上；以及通過使用形成有半球形腔的模具用半球形樹脂模塑該半導(dǎo)體發(fā)光元件。
全文摘要
在半導(dǎo)體多層膜的與其主表面相對的表面中形成突起/凹陷，該突起/凹陷形成二維周期性結(jié)構(gòu)，而在另一表面上形成具有高反射率的金屬電極。通過使用二維周期性結(jié)構(gòu)的衍射效應(yīng)，能改進(jìn)從形成有突起/凹陷的表面的光引出效率。通過利用具有高反射率的金屬電極把向金屬電極發(fā)射的光反射到形成有突起/凹陷的表面，能倍增由二維周期性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的以上效果。
文檔編號(hào)H01L33/20GK1716655SQ20051007966
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者折田賢兒 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社