半導體發光器件及其製造方法
2023-10-21 18:22:37 6
專利名稱：半導體發光器件及其製造方法
技術領域：
本發明涉及發光二極體(LED)、半導體雷射器(LD)等的半導體發光器件及其製造方法。
背景技術：
從來，高輝度的發光二極體是在半導體襯底上邊形成由雙異質構造等構成的發光部分，其上形成電流擴散層而構成。用樹脂封裝該發光二極體的場合，電流擴散層的上部覆蓋以用於保護器件的透明樹脂。
該構造中，電流擴散層(折射率3.1～3.5)和透明樹脂(折射率約1.5)之間的臨界角為25～29度。因此入射角大的光被全反射，向發光器件外部射出的機率顯著降低。因而，實際上發生的光取出效率，現狀是變成了20％左右。
另外，作為使電流擴散層的表面粗糙化的方法，大家都知道用鹽酸、硫酸、過氧化氫，或其混合液進行處理使晶片表面粗糙化的方法(特開2000-299494號、特開平4-354382號公報)。可是，這些方法，受襯底結晶性影響，有時因露出面方位而不能粗糙化。因此，不僅常常限制晶片上面粗糙化，而且對提高光取出效率存在制約，難以提高輝度。
發明內容
這樣現有的用樹脂封裝的發光二極體內，在含有發光層的半導體多層膜的最上層與透明樹脂的邊界上，全反射對界面傾斜方向入射的光，存在光取出效率低下的這種問題。並且，該問題不限於發光二極體，而且對面發光型半導體雷射器也存在同樣的問題。
按照本發明一個實施例的半導體發光器件包括
具有第1表面和第2表面的襯底；以及在上述襯底的上述第1表面上形成、且包含光發射層和電流擴散層的半導體疊層，其中光射出的表面具有微小凹凸，上述微小凹凸的99％以上是凹部高度為100nm以上，底邊長度為10～500nm的錐體形狀。
按照本發明一個實施例的半導體發光器件的製造方法包括在具有第1表面和第2表面的襯底的第1表面上形成半導體疊層，上述半導體疊層包含光發射層和電流擴散層；在用於向外部取出光的光射出表面上，形成含有嵌段共聚物的聚合物膜；對上述聚合物膜施行退火處理，使上述嵌段共聚物相分離，除去上述相分離後的嵌段共聚物的一方的相，形成具有由殘餘相構成的圖形的掩蔽材料層，以及在上述光取出面上複製上述掩蔽材料層的圖形，在上述光取出面上形成微小凹凸。
按照本發明，由於在光取出面上形成了規定的微小凹凸，因而可以防止因光全反射引起的光取出效率下降。其結果，成為可能實現光取出效率的提高。並且，能降低因半導體層內部多次反射引起的內部吸收損失，能夠實現溫度上升極其之小的發光器件。採用對光取出面實施利用嵌段共聚物的粗糙化處理的辦法，不依賴於底下結晶方向，成為可以均勻形成微小凹凸。
圖1是表示本發明一個實施例的LED器件構造剖面圖。
圖2A到2D表示本發明一個實施例的微小凹凸狀態剖面圖。
圖3A到3D表示本發明一個實施例的LED製造工序剖面圖。
圖4A到4D表示本發明另一個實施例的LED製造工序剖面圖。
圖5A到5B表示本發明另一個實施例的LED器件構造剖面圖。
圖6A到6B表示本發明另一個實施例的LED器件構造剖面圖。
圖7是表示本發明另一個實施例的LED器件構造剖面圖。
圖8A到8C表示本發明另一個實施例的LED製造工序剖面圖。
圖9A到9C表示本發明另一個實施例的LED製造工序剖面圖。
圖10表示本發明另一個實施例中的表面凹凸狀態的顯微鏡照片。
圖11A到11C表示本發明另一個實施例的LED製造工序剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照
本發明的實施方式。
(第1實施例)圖1是表示本發明第1實施例的LED器件構造剖面圖。
如該圖所示，在n型GaP襯底10正面上，形成包括n型InAlP包層11、InGaAlP有源層12、以及由p型InAlP包層13構成的異質構造部分14、和p型GaP電流擴散層15的半導體疊層。一部分電流擴散層15上邊形成p側電極(上部電極)16，保留剩下的露出部分。另一方面，襯底10的背面上形成n側電極(下部電極)17。有源層12發出的光由電流擴散層15的露出面取出來。即，電流擴散層15的露出面就是光取出面。
電流擴散層15的露出面上，形成了微小凹凸18。該微小凹凸18採用後述的嵌段共聚物來形成，例如是圖2A所示的形狀。圖2A中，h表示微小凹凸18的凸部高度，d表示凸部的底邊長度(寬度)。
凸部剖面為三角錐形，假設凸部寬度d為10～500nm、高度h為100nm以上的分布、頂角為25～80度範圍，可以認為有充分提高光取出效率的效果。器件內形狀的偏差為，例如寬度100±50nm、高度200±100nm的範圍(器件內寬度分布±50％，高度分布±50％)。
並且，微小凹凸18的至少一個，如圖2B所示在凸部的頂端也可以有微小透明部分。或者，如圖2C所示凸部的頂端也可以是平坦的。進而，如圖2D所示，將凸部的頂端加工成平坦，同時該部分上留下微小透明部分也行。
參照圖3A到3D，說明本實施例的LED製造工序。
首先，如圖3A所示，在n型GaP襯底10上邊，外延生長異質構造部分14和電流擴散層15。在一部分電流擴散層15上邊形成p側電極16，在襯底10背面一側形成n側電極17。
把聚苯乙烯(PS)與聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的1∶2.5(但，只要是1∶2～3範圍就行)嵌段共聚物溶解於作為溶劑的乙基乙酸溶纖劑(ECA)，準備好共聚物溶液。
另外，在這裡，也可以使用丙二醇甲醚乙酸脂(PGMEA)或乳酸乙酯(EL)，而不用乙基乙酸溶纖劑(ECA)。
電流擴散層15和p側電極16上邊，用旋塗法以轉動數2500rpm，塗布該溶液，形成塗膜。通過110℃、用90秒進行預烘使溶劑揮發，如圖3B所示，形成聚合物層31。而後，在氮氣氣氛中，進行210℃、4小時退火，使嵌段共聚物中的PS與PMMA相分離。
使用CF4(30sccm)，在壓力1.33Pa、功率100W的條件下，用RIE法蝕刻包括相分離後的嵌段共聚物的聚合物層。根據PS與PMMA的蝕刻速度差，選擇性除去PMMA，如圖3C所示，留下PS的圖形32。該PS圖形32用作掩蔽材料層。具體點說，通過使用BCl3(23sccm)和N2(7sccm)的RIE法，在電流擴散層15的表面上複製PS圖形32。條件是設定壓力0.2Pa、功率500W，進行約100秒。其結果，如圖3D所示，在電流擴散層15的表面上形成了凹凸圖形。使用BCl3(8sccm)、Cl2(5sccm)和Ar(37sccm)，同樣條件下也行。通過用O2灰化法除去殘餘的PS圖形，獲得圖1中表示的構造。
本實施例中，通過使用上述這種嵌段共聚物的處理，在作為光取出面的電流擴散層15露出面上均勻地形成了三角錐形的微小凹凸。凹凸中的凸部，底邊長度為約100±50nm，高度為約200±100nm。並且，凸部的頂角為20～40度。由於存在這樣的微小凹凸，光取出面上的入射角即使增大，也能向外部取出光。並且，在用透明樹脂密封的場合，也能達到光取出效率的提高。
光取出效率的提高，可以確認與微小凹凸的凸部高度相應。具體點說，微小凹凸的凸部高度h＝100nm時，效率約提高到1.3倍，h＝200nm時，獲得約1.5倍的光取出效率。光取出效率的提高效果，可以認為凸部高度h為100nm以上時有明顯差別(提高1成以上)。若高度h超過200nm，從1.5倍變成為1.6倍，則其以上幾乎不變。並且，凸部寬度d要是10～500nm的範圍，可以認為能充分提高光取出效果。
電流擴散層15表面上形成的微小凹凸的90％以上滿足上述條件就可以說，能夠獲得充分的效果。這樣的微小凹凸是通過利用嵌段共聚物處理之後才獲得的，如果用現有的粗糙面加工或蝕刻加工法就不能徹底得到。如採用EB這樣的微細化光刻技術，雖然也能夠形成同樣的微小凹凸，但牽涉到大幅度提高成本。用本實施例的方法，就能夠廉價簡便地形成微小凹凸。
作為含有乾式蝕刻速度之差大的聚合物鏈的嵌段共聚物，可以舉出含有芳香環聚合物鏈和丙烯系列聚合物鏈的嵌段共聚物。就含有芳香環的聚合物鏈來說，例如，通過聚合從乙烯萘、苯乙烯及其電介質中選擇的至少一種單體而合成的聚合物鏈。就丙烯系列聚合物鏈來說，可以舉出，例如，通過聚合從丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸及其電介質中選擇的至少一種單體而合成的聚合物鏈。作為典型性的聚合物，可以舉出聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯的1∶2.5(但，只要是1∶2～3範圍就行)嵌段共聚物，本實施例中就使用它。
按照本實施例，可在光取出面上均勻形成微小凹凸，因而防止由全反射影響造成的光取出效率降低。其結果，可達到提高光取出效率，能夠提高LED輝度。與用鹽酸、硫酸、過氧化氫或其混合液使襯底表面粗糙化的處理不同，按本發明實施例的方法，不管襯底的晶面方位，都能夠高效率地形成微小凹凸。
不過，採用在光取出面上形成微小凹凸的辦法，對現有技術而言，因內部多次反射由有源層再吸收的光也給外部取出，因而成了可在更高溫(～10℃以上)下工作。
(第2實施例)本實施例中，除了把CF4變更為O2以外都與上述同樣條件下，用RIE法形成PS圖形。
與第1實施例同樣，在電流擴散層15上邊形成含有嵌段共聚物的聚合物層31，進行了嵌段共聚物的相分離。使用O2(30sccm)，在壓力13.3Pa、功率100W的條件下，用RIE法蝕刻聚合物層31。使用O2的情況下，與CF4的情況不同，不能削減到底下襯底為止，但採用比較可靠地削減PS-PMMA嵌段的PMMA的辦法，可以形成PS圖形。
除使用Cl2(5～40sccm)以外，用與上述同樣條件的RIE法，把所得到的PS圖形複製到電流擴散層15上。用O2灰化法，除去殘餘的PS圖形。
其結果，在作為光取出面的電流擴散層15的露出面上，與第1實施例同樣，形成了寬度為約100±50nm的分布，高度為約200±100nm的凹凸圖形。於是，獲得與第1實施例同樣的效果。
(第3實施例)本實施例中，利用由電子束照射切斷主鏈，形成PS圖形。
與第1實施例同樣，在電流擴散層15上邊形成含有嵌段共聚物的聚合物層31，並進行了嵌段共聚物的相分離。採用整個聚合物層31上一併照射電子束的辦法，切斷PMMA的主鏈。這時，電子束的照射條件設為2MeV。接著，用顯影液(例如 MIBK(甲基異丁基甲酮)和IPA(異丙醇)的混合液)進行顯影。進而，用IPA或乙醇等進行衝洗通過選擇性溶解除去PMMA，留下PS圖形32。
除使用Cl2(5～40sccm)以外，用與上述同樣條件的RIE法，把所得到的PS圖形複製到電流擴散層15上。用O2灰化法，除去殘餘的PS圖形。
其結果，在作為光取出面的電流擴散層15的露出面上，與第1實施例同樣，形成了寬度為約100±50nm的分布，高度為約200±100nm的凹凸圖形。於是，獲得與第1實施例同樣的效果。
(第4實施例)本實施例中，作為嵌段共聚物，採用含有芳香環聚合物鏈和脂肪族雙鍵聚合物鏈的材料。
所謂脂肪族雙鍵聚合物鏈是聚合物主鏈中包括雙鍵的聚合物，通過臭氧等的氧化，切斷該雙鍵。因此，在含有芳香環聚合物鏈和脂肪族雙鍵聚合物鏈的嵌段共聚物中，可以有選擇地除去脂肪族雙鍵聚合物鏈。就脂肪族雙鍵聚合物鏈而言，具體點說，可以舉出聚二烯系列聚合物及其電介質等。就含有芳香環聚合物鏈和脂肪族雙鍵聚合物鏈的嵌段共聚物而言，具體點說，可以舉出聚苯乙烯和聚丁二烯的嵌段共聚物、聚苯乙烯和聚異戊二烯的嵌段共聚物等。
本實施例中，使用聚苯乙烯與聚異戊二烯的1∶2.5(但，只要是1∶2～3範圍就行)嵌段共聚物，用與第1實施例同樣的辦法，在電流擴散層15上邊形成聚合物層，並使嵌段共聚物相分離。而後，通過在臭氧氣氛中放置約5分鐘，除去聚異戊二烯，形成PS圖形。然後，用與第1實施例同樣的辦法，把PS圖形複製到電流擴散層15表面上。
其結果，在作為光取出面的電流擴散層15的露出面上，與第1實施例同樣，形成了寬度為約100±50nm的分布，高度為約200±100nm的凹凸圖形。於是，獲得與第1實施例同樣的效果。即使使用聚苯乙烯和聚丁二烯的共聚體作為嵌段共聚物的場合，也能用同樣的工藝，形成相同程度的凹凸。
(第5實施例)圖4A到4D是表示本發明第5實施例的LED製造工序剖面圖。另外，對與圖3A到3D同一部分加上同一符號，並省略其詳細說明。
本實施例中，在電流擴散層上邊所形成的透明層表面上，形成微小凹凸。
首先，形成與圖3A同樣構造以後，如圖4A所示，在電流擴散層15上邊形成透明膜41。透明膜41，例如可採用SiO2、SiN2或TiO2等，用濺射法、CVD法、或塗布法等來形成。
其次，利用與第1實施例同樣的嵌段共聚物，用同樣的辦法，如圖4B所示在透明膜41上邊形成聚合物膜31進而，在氮氣氛中，進行210℃、4小時的退火，使嵌段共聚物發生相分離。
用RIE法蝕刻含有相分離後的嵌段共聚物的聚合物層，與形成PS圖形32同時，如圖4C所示把PS圖形32複製到透明膜41上。RIE可使用CF4、CHF3、C4F8、SF6等氣體，在壓力5～10Pa、功率100～1000W的條件下進行。
通過用O2灰化法除去殘餘的PS圖形，如圖4D所示，在透明膜41的表面上形成微小凹凸。該微小凹凸，與第1實施例同樣，寬度為約100±50nm，高度h為約200±100nm，是均勻性良好的。
獲得圖4D所示的構造以後，把透明膜41上所形成的微小凹凸複製到電流擴散層15上，並可用HF、NH4F等藥液除去透明膜41。這時，與第1實施例同樣，可在電流擴散層15的表面上形成微小凹凸。
這樣，按照本實施例，可在用作光取出面的透明膜41或電流擴散層15的表面上均勻性良好地形成微小凹凸，因而能夠防止由光全反射影響造成的光取出效率降低。於是，獲得與第1實施例同樣的效果。
(第6實施例)圖5A和5B是表示本發明第6實施例的LED器件構造剖面圖。
圖5A中所示的LED是從與襯底50相反一側的表面取出光的方式(結向上型)，在n型GaN襯底50上邊，順序形成n型GaN緩衝層51、n型GaN包層52、由InGaN/GaN構成的MQW有源層53、p型AlGaN覆蓋層54、以及p型GaN接觸層55。一部分接觸層55上邊形成p側電極56，保留剩下的露出部分。另一方面，在襯底50的背面上形成n側電極57。在接觸層55的露出面上，按照已經說過的那種辦法形成微小凹凸55a。也可以在接觸層55的露出面所配置的電介質膜上形成微小凹凸55a。
由於在光取出面的表面上形成均勻性良好微小凹凸55a，所以能夠實現光取出效率的提高。
圖5B中所示的LED是從襯底50側取出光的方式(結向下型)，與圖5A同樣，在n型GaP襯底50上邊順序形成各層51～55。接觸層55上邊形成n側電極57，襯底50的背面上形成圖形化的n側電極58。保留襯底50背面的露出部分，按照已經說過的那種辦法形成微小凹凸50a。
由於在光取出面的背面上形成均勻性良好微小凹凸50a，所以能夠實現光取出效率的提高。
在圖5B所示的LED中，從MQW有源層53出來的光，受各端面反射，可從上面的微小凹凸50a取出，能夠降低晶片側面的光密度。因此，可以防止位於晶片側面的樹脂劣化，長時間工作也能防止樹脂變色。
(第7實施例)圖6A到6B是表示本發明第7實施例的LED器件構造剖面圖。
圖6A所示的LED是從與襯底60相反一側的表面取出光的方式(結向上型)，在藍寶石襯底60上邊，順序形成AlGaN緩衝層61、n型GaN包層62、由InGaN/GaN構成的MQW有源層63、p型AlGaN覆蓋層64、p型GaN接觸層65、以及ITO等透明電極66。從透明電極66到n型接觸層62的中間為止，蝕刻除去一部分。
在一部分透明電極66上邊形成p側電極67，保留剩餘的露出部分。在露出了接觸層62的表面上形成n側電極68。透明電極66的露出面上，按照已經說過的那種辦法形成微小凹凸66a。
由於在作為光取出面的透明電極66表面上均勻形成微小凹凸66a，所以能夠實現光取出效率的提高。
圖6B中所示的LED是從襯底60側取出光的方式(結向下型)，與圖6A同樣，在藍寶石襯底60上邊順序形成各層61～65。從p型接觸層65到n型接觸層62的中間為止，蝕刻除去一部分。p型接觸層65上邊形成p側電極67，並在n型接觸層62的露出面上形成n側電極68。在襯底60的整個背面，按照已經說過的那種辦法形成微小凹凸60a。
由於在作為光取出面的襯底60背面上均勻形成微小凹凸60a，所以能夠實現光取出效率的提高。
(第8實施例)圖7是表示本發明第8實施例的LED器件構造剖面圖。
該圖所示的LED中，在p型GaP襯底70上邊，順序形成p型GaP緩衝層71、p型InGaP接合層72、p型InAlP包層73、InGaAlP有源層74、n型InAlP包層75、以及n型InGaAlP電流擴散層76。
在電流擴散層76表面的中央部分，形成n型GaAs接觸層77、i型InAlP阻擋層78、i型GaAs阻擋蓋層79、以及n側電極81。在電流擴散層76表面的周邊部分，形成n型GaAs接觸層77和n側電極81。另一方面，在襯底70的背面上，形成圖形化的p側電極82。在電流擴散層75的露出面上，按照已經說過的那種辦法形成微小凹凸83。
參照圖8A到8C，說明本實施例的LED製造方法。
首先，如圖8A所示，在n型GaAs襯底90上邊，順序形成n型GaAs緩衝層91(厚度0.5μm；載流子濃度4×1017cm-3)、i型InGaP刻蝕停止層92(厚度0.2μm)、i型GaAs阻擋蓋層79(厚度0.1μm)、i型InAlP阻擋層78(0.2μm)、n型GaAs接觸層77(厚度0.1μm；載流子濃度1×1018cm-3)、n型InGaAlP電流擴散層76(厚度1.5μm；載流子濃度4×1017cm-3)、n型InAlP包層75(厚度0.6μm；載流子濃度4×1017cm-3)、InGaAlP-MQW有源層74(厚度0.72μm；波長621nm)、p型InAlP包層73(厚度1μm；載流子濃度4×1017cm-3)、p型InGaP接合層72(厚度0.05μm；載流子濃度3×1018cm-3)、以及n型InAlP覆蓋層95(厚度0.15μm；載流子濃度2×1015cm-3)。
其次，除去覆蓋層95，露出接合層72。另一方面，在厚度150μm的p型GaP襯底70上邊生長p型GaP緩衝層71(厚度0.2μm；載流子濃度3×1018cm-3)，製成支持襯底。將其粘合到接合層72上。接著，蝕刻除去GaAs襯底90、緩衝層91和刻蝕停止層92，獲得圖8B所示這樣的構造。
其次，如圖8C所示，把阻擋蓋層79、阻擋層78和接觸層77蝕刻成電極圖形。這時，在中央部分製成圓形圖形，在周邊部分作成細線狀，同時除去阻擋蓋層79和阻擋層78。無論是哪個圖形，在最上層也都形成n側電極81。在襯底70的背面上形成p側電極82。圖中雖然沒有明確表示出來，但是為了提高沒有形成n側電極81部分下面的發光效率，除中央部分外，在4個地方形成p側電極82作為圓形圖形。
此後，用與上述同樣的辦法，通過使用嵌段共聚物，在電流擴散層76表面形成微小凹凸，獲得圖7所示的構造。
由於在作為光取出面的電流擴散層76沒有形成電極81的面上均勻性良好地形成微小凹凸83，所以能夠達到光取出效率的提高。於是，獲得與第1實施例同樣的效果。
(第9實施例)參照圖9A到9C，利用SiO2、SiN等氧化膜或氮化膜作為掩模，說明加工下部膜的方法。
首先，如圖9A所示，在圖7構造的InGaAlP電流擴散層76上邊，用旋塗法，以膜厚0.1μm形成作為SiO2膜的SOG膜91其上，按照與第1實施例同樣的辦法，形成含有嵌段共聚物的聚合物膜，並發生相分離。而後，採用O2(30sccm)，在壓力13Pa、功率100W的條件下，進行約30秒鐘RIE的辦法，形成聚合物圖形92。
以聚合物圖形92為掩模，用CF4(30sccm)，在壓力1.3Pa、功率100W的條件下約100秒鐘，對SOG膜91進行RIE，形成如圖9B所示SOG圖形。
其次，採用BCl3(8sccm)、Cl2(5sccm)、及Ar(37sccm)，在壓力0.2Pa、功率500W的條件下進行約100秒鐘RIE。因此，如圖9C所示InGaAlP電流擴散層76的表面上，形成寬度50～300nm、高度100～500nm微細三角錐形的微小凹凸83。這時，在微小凹凸的頂點上即使殘留著SOG(氧化膜)91也不成問題。
這樣，使InGaAlP電流擴散層76的表面上，就微小凹凸的凸部而言，能夠均勻地形成寬度100±50nm、高度200±100nm的三角錐形。圖10中，表示顯示該微小凹凸的電子顯微鏡照片。
(第10實施例)
參照圖11A到11C，說明應用多層光刻膠方式加工下方襯底的方法。
首先，如圖11A所示，在InGaAlP電流擴散層76上邊，形成膜厚1.0μm的下層用光刻膠膜(正型酚醛清漆)95。這裡所用的光刻膠裡，不含有感光劑也行。在下層光刻膠膜95上邊，通過與上述同樣辦法，形成SOG膜91和聚合物膜。對聚合物膜含有的嵌段共聚物進行相分離以後，用O2(30sccm)，在壓力13Pa、功率100W的條件下，進行約30秒鐘RIE，形成聚合物圖形92。
接著，以聚合物圖形92用作掩模，通過對SOG膜91進行RIE，用O2(8sccm)和N2(80sccm)，在壓力2Pa、功率300W的條件下，對下層光刻膠膜95進行RIE的辦法，如圖11B所示，形成光刻膠圖形95a。
接著，採用與第9實施例同樣的條件，對InGaAlP電流擴散層76進行RIE以後，用O2進行灰化，剝離光刻膠圖形95a的辦法，如圖11C所示，在InGaAlP電流擴散層76表面上，形成微細三角錐形的凹凸83。所得凹凸的凸部為寬度50～200nm、高度100～500nm。
這樣，就能夠在InGaAlP電流擴散層76的表面上，均勻地形成寬度100±50nm、高度300±150nm的三角錐形的凸部。
本發明不限於上述的各個實施例。就用於形成聚合物層的材料來說，可以使用能夠選擇性除去相分離狀態下一方的任意嵌段共聚物。微小凹凸，可以位於光取出側的最上層，以相分離後的聚合物膜為掩模，形成於能夠蝕刻加工的任意層上。
並且，微小凹凸的凸部只要是錐體形狀，就得到上述這種效果。進而，也可以在電極部分以外的晶片各面(表面、側面)上，用本發明實施例的方法形成微小凹凸的錐體形狀。即使在電極形成前的光取出面上形成微小凹凸後形成電極，其效果也沒有什麼變化。其它，在不脫離本發明要旨的範圍內，可以實施種種變形。
如以上詳述的那樣，按照本發明，防止光取出面的光受全反射影響而降低光取出效率，提供一種提高光取出效率的半導體發光器件。
另外的優點和改進，對本領域普通技術人員將是顯而易見。因此，本發明概括起來說並不限於這裡表示和描述的具體細節和表現的各實施例。所以，應該能夠作各種各樣的修改而不脫離由附屬權利要求書及其等同物所限定的本發明總構思的精神或範圍內。
權利要求
1.一種半導體發光器件包括具有第1表面和第2表面的襯底；以及在上述襯底的上述第1表面上形成、且包含光發射層和電流擴散層的半導體疊層，其中光射出面具有微小凹凸，上述微小凹凸的99％以上是凸部高度為100nm以上，底邊長度為10～500nm的錐體形狀。
2.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其中上述的光取出面位於上述襯底的上述第2表面。
3.根據權利要求2所述的半導體發光器件，其中上述的襯底是透明襯底。
4.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其中上述的光取出面是上述半導體疊層的最外表面。
5.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其中上述凸部的至少一個是頂角為20～80度的三角錐形。
6.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其中上述凸部的至少一個，在頂部上具有由與上述光取出面的材料不同的材料構成的微小透明部分。
7.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其中上述凸部的至少一個具有平坦的頂部。
8.根據權利要求1所述的半導體發光器件，其中上述凸部的至少一個具有平坦的頂部，在平坦的頂部上邊具有由與上述光取出面的材料不同的材料構成的微小透明部分。
9.根據權利要求3所述的半導體發光器件，其中上述襯底，在上述第2表面上具有透明氧化膜或透明氮化膜，上述微小凹凸處於上述透明氧化膜或透明氮化膜的表面。
10.根據權利要求4所述的半導體發光器件，其中上述電流擴散層位於上述半導體疊層的最上層，上述微小凹凸存在於上述電流擴散層的露出面上。
11.根據權利要求10所述的半導體發光器件，其中上述電流擴散層，在上述露出面上具有透明氧化膜或氮化膜，上述微小凹凸是上述透明氧化膜或透明氮化膜的表面。
12.一種用於製造半導體發光器件的方法，包括在具有第1表面和第2表面的襯底的第1表面上形成半導體疊層，上述半導體疊層包含光發射層和電流擴散層；在用於向外部取出光的光射出表面上，形成含有嵌段共聚物的聚合物膜；對上述聚合物膜施行退火處理，使上述嵌段共聚物相分離，除去上述相分離後的嵌段共聚物一方的相，形成具有由殘餘相構成的圖形的掩蔽材料層，以及在上述光取出面上複製上述掩蔽材料層的圖形，並在上述光取出面上形成微小凹凸。
13.根據權利要求12所述的方法，其中上述聚合物膜是在上述半導體疊層的最外面上形成的。
14.根據權利要求12所述的方法，其中上述聚合物膜是在上述襯底的上述第2表面上形成的。
15.根據權利要求14所述的方法，其中上述襯底是透明襯底。
16.根據權利要求12所述的方法，還包括在形成聚合物膜前的光取出面上邊，形成由氧化膜或氮化膜構成的透明膜，其中上述光取出面是上述透明膜的表面。
17.根據權利要求12所述的方法，其中上述嵌段共聚物含有芳香環聚合物鏈和丙烯系列聚合物鏈。
18.根據權利要求17所述的方法，其中上述芳香環聚合物鏈含有聚苯乙烯，上述丙烯系列聚合物鏈含有聚甲基丙烯酸甲酯，通過上述退火處理，上述嵌段共聚物相分離為聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯，上述掩蔽材料層是通過除去上述聚甲基丙烯酸甲酯，留下上述聚苯乙烯圖形來形成的。
19.根據權利要求18所述的方法，其中上述聚甲基丙烯酸甲酯的除去是採用蝕刻含有上述相分離後的嵌段共聚物的上述聚合物層的辦法進行的。
20.根據權利要求18所述的方法，其中上述聚甲基丙烯酸甲酯的除去是採用對含有上述相分離後的嵌段共聚物的上述聚合物層，實施電子束照射、顯影、及衝洗處理的辦法進行的。
21.根據權利要求12所述的方法，其中上述嵌段共聚物含有芳香環聚合物鏈和脂肪族雙鍵聚合物鏈。
22.根據權利要求20所述的方法，其中上述芳香環聚合物鏈含有聚苯乙烯，上述脂肪族雙鍵聚合物鏈含有聚異戊二烯，通過上述退火處理，上述嵌段共聚物相分離為聚苯乙烯與聚異戊二烯，上述掩蔽材料層是通過用臭氧處理，除去上述聚異戊二烯，留下上述聚苯乙烯圖形來形成的。
23.根據權利要求12所述的方法，其中在上述光取出面上複製上述掩蔽材料層的圖形，用使用RIE的乾式蝕刻法或溼式蝕刻法進行。
全文摘要
一種半導體發光器件包括具有第1表面和第2表面的襯底；以及在上述襯底的上述第1表面上形成的半導體疊層和包含一個光發射層和一個電流擴散層，其中一個光射出面具有微小凹凸，上述微小凹凸的99％以上是凸部部高度為100nm以上，底邊長度為10～500nm的錐體形狀。
文檔編號H01L21/302GK1433088SQ0310171
公開日2003年7月30日 申請日期2003年1月17日 優先權日2002年1月18日
發明者杉山仁, 大橋健一, 山下敦子, 鷲塚章一, 赤池康彥, 吉武春二, 淺川鋼児, 江頭克, 藤本明 申請人:株式會社東芝