Полупроводниковый светоизлучающий прибор и способ его изготовления

Полупроводниковый светоизлучающий прибор и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к полупроводниковому светоизлучающему прибору, а конкретнее относится к полупроводниковому светоизлучающему прибору, который снабжен впадинами-выпуклостями на световыделяющей поверхности для увеличения эффективности светоотдачи, и к способу его изготовления.

Уровень техники

Традиционно, в светоизлучающем приборе, таком как светодиод (СД) (LED), может быть сформировано множество впадин-выпуклостей на поверхности полупроводникового слоя на световыделяющей стороне для увеличения эффективности светоотдачи из полупроводникового слоя, а также на части поверхности полупроводникового слоя сформирован электрод. Такие технологии известны и описаны, например, в акцептованных заявках на патент Японии №2000-196152, 2005-5679, 2003-69075, 2005-244201, 2006-147787.

В светоизлучающем приборе, описанном в акцептованной заявке на патент Японии №2000-196152, множество полусферических впадин-выпуклостей сформированы разнесенными друг от друга на поверхности полупроводникового слоя на световыделяющей стороне, прозрачный электрод сформирован на этих впадинах-выпуклостях, и контактная площадка выборочно наложена на прозрачный электрод. Способ формирования впадин-выпуклостей таков. Множество выровненных резистов, которые разнесены друг от друга на заранее заданное расстояние, размягчаются и расплавляются с помощью тепловой обработки, а затем резисты, деформированные в полусферическую форму, которая имеет полукруглую форму в поперечном сечении, переносятся на поверхность полупроводникового слоя на световыделяющей стороне для формирования впадин-выпуклостей.

В светоизлучающем приборе, описанном в акцептованной заявке на патент Японии №2005-5679 впадины-выпуклости, имеющие двумерную периодическую структуру, сформированы на поверхности полупроводникового слоя на световыделяющей стороне путем травления. В области, которая не имеет впадин-выпуклостей на световыделяющей стороне, сформированы n-электрод и p-электрод в соответствующих слоях с шагом.

Светоизлучающий прибор, описанный в акцептованной заявке на патент Японии №2003-69075, изготавливается путем наложения полупроводникового соединения на основе GaN на подложку из полупроводникового соединения на основе GaN, а впадины-выпуклости формируются путем травления на поверхности, противоположной той поверхности, на которую накладывается прибор, изготовленный на полупроводниковой подложке на основе GaN.

Светоизлучающий прибор, описанный в акцептованной заявке на патент Японии №2005-244201, включает в себя пористую структуру, снабженную множеством длинных пустот, и электрод, окружающий эту пористую структуру на поверхности полупроводникового слоя световыделяющей стороны. Способ формирования пористой структуры таков. Полупроводниковый слой n-типа, активный слой, электронный барьерный слой p-типа, слой напряженной кристаллической решетки p-типа и слой p-контакта формируются в данном порядке на сапфировой пластине. После формирования омического p-электрода, чтобы образовать периферию световыделяющего участка с формой отверстия, пластина, на которую накладывается каждый полупроводниковый слой, погружается в химический раствор. Затем пористая структура формируется на световыделяющем участке слоя p-контакта. В этом случае омический p-электрод остается на периферийном участке, окружающем пористую структуру. При этом после формирования этой пористой структуры n-электрод формируется травлением.

Светоизлучающий прибор, описанный в акцептованной заявке на патент Японии №2006-147787, снабжен впадинами-выпуклостями, которые образуются естественным образом, возникая из путаницы нитей, полученных в граничном слое подложки во время роста кристалла, и электрод формируется на этих впадинах-выпуклостях.

Помимо этого в светоизлучающем приборе, снабженном впадинами-выпуклостями на поверхности световыделяющей стороны, светоизлучающий прибор, который имеет p-электрод и n-электрод на стороне, противоположной поверхности световыделяющей стороны, описан в акцептованной заявке на патент Японии №2007-88277. Светоизлучающий прибор, описанный в акцептованной заявке на патент Японии №2007-88277, изготавливается путем наложения полупроводника, включающего в себя светоизлучающий слой, на сапфировую подложку, и включает в себя выпуклости на поверхности (поверхность световыделяющей стороны), противоположной поверхности, на которой светоизлучающий прибор сформирован на сапфировой подложке. Выпуклости формируются с использованием схемы и состоят из смеси первой выпуклости, которая имеет длинный период и является относительно высокой, и второй выпуклости, которая имеет короткий период и является относительно низкой.

При этом светоизлучающий прибор, который, как предполагается, имеет впадины-выпуклости на поверхности полупроводникового слоя на основе нитрида непосредственно под электродом, описан в акцептованной заявке на патент Японии №2007-67209. Светоизлучающий прибор, описанный в акцептованной заявке на патент Японии №2007-67209, изготавливается путем укладывания полупроводника из соединения на основе нитрида галлия на подложку из нитрида галлия, и впадины-выпуклости формируются на поверхности, противоположной той поверхности, на которую накладывается прибор на подложке из нитрида галлия. Способ формирования впадин-выпуклостей таков. После того, как сформированы макро впадины-выпуклости посредством шлифовки, микро впадины-выпуклости формируются травлением, чтобы перекрываться на макро впадинах-выпуклостях. Это улучшает адгезионную способность и контактное сопротивление между нитридным полупроводником и накладываемым на него электродом.

Однако в традиционных технологиях имелись следующие проблемы.

Традиционные технологии являются технологиями по размещению впадин-выпуклостей для увеличения эффективности светоотдачи полупроводникового слоя. Поэтому в случае, когда улучшается световой выход, а также эффективность светоотдачи, будут возникать следующие проблемы.

Например, в случае, когда увеличивается световой выход за счет размещения выпуклостей на поверхности полупроводникового слоя, световой выход, вероятно, должен увеличиваться по мере того, как выпуклости становятся выше. Иными словами, световой выход, вероятно, должен увеличиваться по мере того, как полупроводниковая поверхность отрывается (соскабливается или вытравливается) глубже.

С другой стороны, в светоизлучающих приборах, описанных в акцептованных заявках на патент Японии №2000-196152, 2005-5679, 2003-69075, 2005-244201 и 2006-147787, впадины-выпуклости размещены равномерно на поверхности полупроводникового слоя световыделяющей стороны. Поэтому, по мере того, как поверхность полупроводникового слоя отрывается глубже для увеличения светового выхода, электрод, вероятнее всего, будет обдираться. Например, в светоизлучающем приборе, в котором отделена область для электрода от области для выпуклости, требуется размещать глубокие впадины-выпуклости в области вблизи электрода в случае, когда увеличивается световой выход, а также эффективность светоотдачи, и в результате этого электрод, вероятно, должен быть содран. Поэтому в случае, когда увеличивается световой выход в предположении, что увеличивается эффективность светоотдачи, требуется высоконадежный светоизлучающий прибор, в котором электрод, образованный на поверхности световыделяющей стороны, может быть предохранен от отслаивания.

Помимо этого, управление распределением света светоизлучающего прибора важно при проектировании этого светоизлучающего прибора. Например, светоизлучающий прибор, описанный в акцептованной заявке на патент Японии №2000-196152, имеет недостаточное распределение света, потому что впадины-выпуклости, сформированные на поверхности полупроводникового слоя, выполнены полусферическими. То есть эффективность светоотдачи света, излученного наружу из впадин-выпуклостей в направлении прямо вверх, становится недостаточной. Поэтому требуется технология, не ухудшающая распределение света, когда световой выход увеличивается.

Настоящее изобретение разработано с учетом вышеприведенных проблем, и цель настоящего изобретения состоит в получении полупроводникового светоизлучающего прибора, который имеет высокую надежность и превосходное распределение света.

Другая цель настоящего изобретения состоит в обеспечении способа изготовления полупроводникового светоизлучающего прибора, который имеет высокую надежность и превосходное распределение света.

Раскрытие изобретения

По первому объекту настоящего изобретения предложен полупроводниковый светоизлучающий прибор, содержащий: полупроводниковую стопу, включающую в себя светоизлучающий слой между полупроводниковым слоем n-типа и полупроводниковым слоем p-типа; подложку, на которой установлена полупроводниковая стопа; электрод, размещенный на световыделяющей поверхности, противоположной той поверхности, которой полупроводниковая стопа установлена на подложке; и множество выпуклостей на световыделяющей поверхности; множество выпуклостей размещены в области первых выпуклостей и области вторых выпуклостей, область вторых выпуклостей расположена между областью первых выпуклостей и электродом и вблизи границы раздела между электродом и полупроводниковой стопой, основание первой выпуклости, размещенной в области первых выпуклостей, расположено так, чтобы быть ближе к светоизлучающему слою, чем к границе раздела, а основание второй выпуклости, размещенной в области вторых выпуклостей, расположено так, чтобы быть ближе к границе раздела, чем к основанию первой выпуклости.

В описанной выше конфигурации полупроводниковый светоизлучающий прибор содержит область первых выпуклостей и область вторых выпуклостей на световыделяющей поверхности, при этом область вторых выпуклостей размещена вблизи электрода. Поэтому отслаивание электрода светоизлучающего прибора можно снизить по сравнению с тем светоизлучающим прибором, в котором равномерно выполнены только первые выпуклости, которые образованы из относительно глубокого уровня на световыделяющей поверхности, при этом достигается равномерное распределение тока в полупроводниковом слое. Помимо этого распределение света полупроводникового светоизлучающего прибора можно улучшить по сравнению с полупроводниковым светоизлучающим прибором, в котором равномерно выполнены только первые выпуклости, образованные из относительно глубокого уровня на световыделяющей поверхности, при этом впадины-выпуклости в области вблизи электрода отсутствуют. Световой выход полупроводникового светоизлучающего прибора можно увеличить по сравнению с полупроводниковым светоизлучающим прибором, в котором равномерно выполнены только вторые выпуклости, образованные от относительно мелкого уровня на световыделяющей поверхности.

Помимо этого в полупроводниковом светоизлучающем приборе по настоящему изобретению предпочтительно высота от основания до вершины первой выпуклости больше, чем высота от основания до вершины второй выпуклости. В этой конфигурации световыделяющая поверхность снабжена областью первых выпуклостей, где выпуклость формируется высокой, с относительно глубокого уровня, и областью вторых выпуклостей, где выпуклость формируется низкой, с относительно мелкого уровня, причем область вторых выпуклостей размещена вблизи электрода. Поэтому вследствие описанной выше конфигурации отслаивание электрода можно снизить, и распределение света полупроводникового светоизлучающего прибора можно улучшить. Предпочтительно высота первой выпуклости более чем вдвое больше, чем высота второй выпуклости.

Помимо этого в полупроводниковом светоизлучающем приборе по настоящему изобретению предпочтительно вершина первой выпуклости и вершина второй выпуклости сужаются в точку. В этой конфигурации улучшается эффективность светоотдачи в направлении непосредственно вверх для света, излученного вовне из первой выпуклости и второй выпуклости. Распределение света можно улучшить по сравнению с тем, когда вершина не сужается в точку.

Помимо этого полупроводниковый светоизлучающий прибор по настоящему изобретению может быть выполнен таким образом, что по меньшей мере область вторых выпуклостей окружает электрод. В этой конфигурации улучшается распределение света по сравнению со случаем, когда область вторых выпуклостей находится вблизи только части электрода. Помимо этого степень свободы в проектировании формы электрода и его положения на световыделяющей поверхности можно увеличить. Этого достаточно при условии, если область вторых выпуклостей окружает по меньшей мере электрод и, например, область вторых выпуклостей может формироваться на внешней периферии области первых выпуклостей, окружая при этом электрод.

Помимо этого в полупроводниковом светоизлучающем приборе по настоящему изобретению предпочтительно область первых выпуклостей окружает область вторых выпуклостей и электрод. В этой конфигурации область первых выпуклостей отнесена от электрода и выполнена с высокой плотностью выпуклостей, что приводит к высокому световому выходу.

Помимо этого полупроводниковый светоизлучающий прибор по настоящему изобретению может быть выполнен таким образом, чтобы электроды были разнесены друг от друга на световыделяющей поверхности, при этом область первых выпуклостей и область вторых выпуклостей сформированы между электродами. В этой конфигурации, когда множество электродов разнесены друг от друга на заданное расстояние на световыделяющей поверхности, каждый электрод может предохраняться от отслаивания и распределение света можно улучшить.

Помимо этого в полупроводниковом светоизлучающем приборе по настоящему изобретению предпочтительно вершина первой выпуклости и вершина второй выпуклости сформированы неплоской формы. В этой конфигурации можно улучшить распределение света по сравнению со случаем, когда вершина имеет плоскую форму. Неплоская вершина включает в себя вершину с искривленной поверхностью, точечную вершину и вершину с впадинами-выпуклостями на верхушке.

Помимо этого в полупроводниковом светоизлучающем приборе по настоящему изобретению предпочтительно основание первой выпуклости размещается вблизи основания смежной первой выпуклости, а основание второй выпуклости размещается вблизи основания смежной второй выпуклости. В этой конфигурации эффективность светоотдачи в направлении непосредственно вверх света, излученного вовне от выступов, можно увеличить по сравнению со случаем, в котором есть промежутки между основаниями смежных выпуклостей. Улучшается распределение света. Помимо этого соседство оснований смежных выпуклостей соответствует состоянию, когда поверхность, которая имеет промежутки между основаниями смежных выпуклостей, дополнительно глубоко протравливается, что приводит к увеличению светового выхода.

Помимо этого полупроводниковый светоизлучающий прибор по настоящему изобретению может быть выполнен таким образом, что основание первой выпуклости в области первых выпуклостей формируется так, чтобы быть ближе к светоизлучающему слою по мере того, как первая выпуклость отходит от электрода. В этой конфигурации выпуклость углубляется двумя ступенями на световыделяющей поверхности. Выпуклость в области первых выпуклостей формируется так, чтобы быть глубже, чем выпуклость в области вторых выпуклостей, которая размещена ближе к электроду, чем область первых выпуклостей, и ровной в области первых выпуклостей, а выпуклость формируется так, чтобы ступенчато или непрерывно углубляться по мере того, как выпуклость отходит от электрода. В результате можно увеличить световой выход, снижая при этом отслаивание электродов.

Помимо этого полупроводниковый светоизлучающий прибор по настоящему изобретению может быть выполнен таким образом, что на границе раздела между электродом и полупроводниковой стопой размещена третья выпуклость. В этой конфигурации в дополнение к тому, что можно увеличить световой выход, можно улучшить контактное сопротивление между третьей выпуклостью и электродом, который наложен на третью выпуклость после того, как третья выпуклость сформирована на поверхности световыделяющей стороны полупроводниковой стопы, а также адгезионную способность между поверхностью световыделяющей стороны и электродом. Третья выпуклость может иметь форму и размер, одинаковые с первой выпуклостью или со второй выпуклостью, и может иметь форму и размер, отличные от формы и размера первой выпуклости и второй выпуклости.

По второму объекту настоящего предложен способ изготовления полупроводникового светоизлучающего прибора, содержащий этапы, на которых: формируют полупроводниковую стопу, включающую в себя светоизлучающий слой между полупроводниковым слоем n-типа и полупроводниковым слоем p-типа; формируют резист с отверстием, окружающим область, запланированную для формирования электрода, на поверхности полупроводникового слоя, который образует световыделяющую поверхность, противоположную той поверхности, которой полупроводниковая стопа установлена на подложке, при этом отверстие в резисте сужается в направлении накладывания резиста; на поверхность полупроводникового слоя на резист накладывают материал для формирования маски; удаляют резист, на который накладывается материал для формирования маски, и вытравляют поверхность полупроводникового слоя путем маскирования области, запланированной для формирования электрода.

Согласно описанной выше процедуре способ изготовления полупроводникового светоизлучающего прибора включает в себя этап, на котором формируют резист с отверстием, которое сужается по направлению накладывания резиста. Поэтому, если материал для формирования маски накладывается на поверхность полупроводникового слоя на резист, сформированный, как описано выше, этот материал для формирования маски, введенный через отверстие, слегка рассеивается в сторону от резиста по поверхности полупроводникового слоя и формирует защитную область, которая шире, чем отверстие. Затем, когда удаляется резист, на который нанесен материал для формирования маски, этот материал, имеющий в сечении такую же форму, как отверстие в резисте, остается в области, запланированной для формирования электрода, на поверхности полупроводникового слоя. Тонкая защитная область из материала для формирования маски формируется так, чтобы она окружала область, запланированную для формирования электрода. Затем, когда поверхность полупроводникового слоя протравливается путем маскирования области, запланированной для формирования электрода, выпуклости образуют сначала в области, в которой нет материала маски. В данном случае в защитной области постепенно удаляется тонкий материал маски и открывается полупроводник и, наконец, затем формируется выпуклость. Посредством описанной выше обработки можно сформировать два типа выпуклостей с различными высотами. При этом не требуется дважды выполнять травление для формирования двух типов выпуклостей, и процесс производства можно соответственно укоротить.

Помимо этого в способе изготовления полупроводникового светоизлучающего прибора по настоящему изобретению предпочтительно используют материал электрода в качестве материала маски. В этой процедуре способ изготовления полупроводникового светоизлучающего прибора включает в себя этап, на котором удаляют резист, на который нанесен материал электрода в качестве материала маски. Поэтому электрод, имеющий поперечное сечение, такой же формы, как отверстие в резисте, можно сформировать за один этап в области, запланированной для формирования электрода, на поверхности полупроводникового слоя и соответственно процесс изготовления можно укоротить.

В полупроводниковом светоизлучающем приборе по настоящему изобретению отслаивание электрода со стороны световыделяющей поверхности можно снизить, распределение тока в полупроводниковом слое можно сделать однородным при увеличении эффективности светоотдачи. Кроме того, можно обеспечить полупроводниковый светоизлучающий прибор, который имеет высокую надежность и превосходное распределение света. В дополнение к этому световой выход имеет максимальное значение при угле направленности 0°, и распределение света близко к закону Ламберта. Поэтому можно получить полупроводниковый светоизлучающий прибор, пригодный, например, для освещения. Помимо этого согласно настоящему изобретению можно изготовить полупроводниковый светоизлучающий прибор, который имеет высокую надежность и превосходное распределение света при уменьшении продолжительности процесса изготовления. Превосходное распределение света в настоящем изобретении означает, что световой выход имеет максимальное значение при угле направленности 0°, и распределение света близко к закону Ламберта. В результате можно получить светоизлучающий прибор, являющийся превосходным и легким для проектирования, например, освещения или автомобильных фар.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид в поперечном сечении, схематично показывающий структуру полупроводникового светоизлучающего прибора по одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - вид сверху, показывающий пример n-электрода, показанного на фиг.1.

Фиг.3 - вид в перспективе, схематично показывающий область первых выпуклостей и область вторых выпуклостей, показанных на фиг.1.

Фиг.4 - вид в поперечном сечении, взятом по линии А-А, показанной на фиг.3.

Фиг.5А-5Е - виды в поперечном сечении, схематично показывающие процесс изготовления полупроводникового светоизлучающего прибора, показанного на фиг.1 (часть 1).

Фиг.6A-6F - виды в поперечном сечении, схематично показывающие процесс изготовления полупроводникового светоизлучающего прибора, показанного на фиг.1 (часть 2).

Фиг.7 - вид в поперечном сечении, схематично показывающий процесс изготовления полупроводникового светоизлучающего прибора, показанного на фиг.1 (часть 3).

Фиг.8 - график, показывающий пример направленного действия света полупроводникового светоизлучающего прибора согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9 - частичный вид в поперечном сечении, схематично показывающий область первых выпуклостей в качестве модифицированного примера полупроводникового светоизлучающего прибора согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10 - вид в поперечном сечении, схематично показывающий модифицированный пример структуры полупроводникового светоизлучающего прибора согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11 - вид в поперечном сечении, схематично показывающий модифицированный пример структуры полупроводникового светоизлучающего прибора согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.12 - вид в поперечном сечении, схематично показывающий структуру традиционного полупроводникового светоизлучающего прибора.

Фиг.13 - вид в поперечном сечении, схематично показывающий структуру традиционного полупроводникового светоизлучающего прибора.

Осуществление изобретения

Посредством ссылки на чертежи будет поясняться наилучший вариант (называемый здесь вариантом осуществления) воплощения полупроводникового светоизлучающего прибора согласно настоящему изобретению. Отметим, что толщина и длина, например, элементов, показанных на чертежах, увеличена для целей ясного понимания их размещения, поэтому толщина и длина не ограничивается размерами, показанными на чертежах.

Структура светоизлучающего прибора

Светоизлучающий прибор согласно варианту осуществления настоящего изобретения относится к светоизлучающему прибору, который снабжен множеством выпуклостей и электродом на световыделяющей поверхности полупроводниковой стопы, который имеет светоизлучающий слой между полупроводниковым слоем n-типа и полупроводниковым слоем p-типа, противоположной поверхности, которая устанавливается на подложке. Сначала со ссылкой на фиг.1-4 будет поясняться структура полупроводникового светоизлучающего прибора. Фиг.1 представляет собой вид в поперечном сечении, схематично показывающий структуру полупроводникового светоизлучающего прибора согласно варианту осуществления настоящего изобретения, а фиг.2 представляет вид сверху, показывающий пример n-электрода, показанного на фиг.1. Помимо этого фиг.3 представляет вид в перспективе, схематично показывающий область первых выпуклостей и область вторых выпуклостей, показанных на фиг.1, а фиг.4 представляет вид в поперечном сечении, взятом по линии А-А, показанной на фиг.3.

Как показано на фиг.1, полупроводниковый светоизлучающий прибор 1 согласно варианту осуществления в основном состоит из подложки 10, слоя 20 металлизации, p-электрода 30, полупроводниковой стопы 40, n-электрода 50, защитной пленки 60 и заднего слоя 70 металлизации.

Подложка

Подложка 10 выполнена из кремния (Si). При этом можно использовать иную, нежели Si, например, полупроводниковую подложку, выполненную из такого полупроводника как Ge, SiC, GaN, GaAs, GaP, InP, ZnSe, ZnS и ZnO, либо подложку из единственного металла, либо металлическую подложку, выполненную из группы металлов, которая состоит из не менее чем из двух металлов, взаимно несмешиваемых или имеющих низкий предел растворимости в твердой фазе по отношению друг к другу. В качестве подложки из единственного металла можно использовать конкретно медную (Cu) подложку. Помимо этого в качестве металлической подложки можно использовать подложку, состоящую по меньшей мере из одного металла, выбранного из металлов с высокой проводимостью, таких как Ag, Cu, Au и Pt, и по меньшей мере из одного металла, выбранного из металлов с высокой твердостью, таких как W, Мо, Cr и Ni. Когда используется подложка 10, выполненная из полупроводникового материала, к той подложке может быть добавлен прибор, например стабилитрон (зенеровский диод). В качестве металлической подложки предпочтительно использовать комплекс из Cu-W или Cu-Мо.

Слой металлизации

Слой 20 металлизации представляет собой эвтектический сплав для связывания двух подложек в процессе изготовления полупроводникового светоизлучающего прибора 1. Слой 21 металлизации на эпитаксиальной стороне (стороне роста), показанный на фиг.5С, и слой 22 металлизации на стороне подложки, показанный на фиг.5D, связываются для формирования слоя 20 металлизации. Слой 21 металлизации на эпитаксиальной стороне может быть образован, например, накладыванием друг на друга Ti/Pt/Au/Sn/Au в таком порядке от дна на фиг.5С. Слой 22 металлизации на стороне подложки может быть образован, например, накладыванием друг на друга Au/Pt/TiSi₂ или TiSi₂/Pt/Pd в таком порядке с верха на фиг.5D.

Возвращаясь к фиг.1, будет продолжено пояснение для структуры полупроводникового светоизлучающего прибора 1.

p-электрод

На установочной поверхности полупроводниковой стопы 40 на стороне подложки 10 формируется p-электрод 30.

P-электрод 30 состоит по меньшей мере из двух слоев, то есть первого слоя p-электрода (не показан) на стороне полупроводниковой стопы 40 и второго слоя p-электрода (не показан) на нижней стороне первого слоя p-электрода.

Для первого слоя p-электрода (не показан) обычно используются следующие материалы. Например, можно использовать такие металлы как Ag, Zn, Ni, Pt, Pd, Rh, Ru, Os, Ir, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Co, Fe, Mn, Cr, W, La, Cu и Y и их сплавы, а также единственную пленку или стопу пленок, например, из проводящих окислов, таких как ITO, ZnO и SnO₂. В отношении второго слоя p-электрода (не показан) можно использовать, например, материал на основе Pt, Au и Ni-Ti-Au.

Если p-электрод 30 состоит из двухслойной структуры - первого слоя p-электрода/второго слоя p-электрода, можно использовать структуру из уложенных в стопу слоев, например Pt/Au, Pd/Au, Rd/Au и Ni/Au. Помимо того, если p-электрод 30 состоит из трехслойной структуры, включающей в себя третий слой p-электрода между первым слоем p-электрода и вторым слоем p-электрода, можно использовать структуру из уложенных в стопу слоев, например Ni/Pt/Au, Pd/Pt/Au и Rh/Pt/Au. Если p-электрод 30 состоит из четырехслойной структуры, включающей в себя третий слой p-электрода и четвертый слой p-электрода между первым слоем p-электрода и вторым слоем p-электрода, можно использовать структуру из уложенных в стопу слоев, например Ag/Ni/Ti/Pt.

Полупроводниковая стопа

Полупроводниковая стопа 40 выполнена, например, из полупроводникового соединения на основе GaN, которое в общем виде выражено формулой In_xAl_yGa_1-x-yN (0≤х≤1, 0≤у≤1, 0≤х+у≤1). Полупроводниковое соединение на основе GaN представляет собой, например, GaN, AlGaN, InGaN и AlGaInN. Особенно предпочтителен GaN, потому что травленая поверхность GaN имеет превосходную кристаллическую поверхность. Полупроводниковая стопа 40 формируется путем последовательного укладывания в стопу полупроводникового слоя 41 n-типа, светоизлучающего слоя 42 и полупроводникового слоя 43 p-типа в таком порядке со стороны световыделяющей поверхности, противоположной поверхности полупроводниковой стопы 40, которая устанавливается на подложке 10.

На световыделяющей поверхности формируется множество выпуклостей. В данном варианте осуществления световыделяющая поверхность представляет собой поверхность полупроводникового слоя 41 n-типа. То есть множество выпуклостей размещены на полупроводниковом слое 41 n-типа. Это множество выпуклостей размещены в области 80 первых выпуклостей и области 90 вторых выпуклостей (90а, 90b, 90с, 90d). Область 90 вторых выпуклостей расположена между областью 80 первых выпуклостей и n-электродом 50 и соседствует с границей раздела между n-электродом 50 и полупроводниковой стопой 40. Основание первой выпуклости, сформированной в области 80 первых выпуклостей, расположено ближе к светоизлучающему слою 42, чем к границе раздела между n-электродом 50 и полупроводниковой стопой 40. Основание второй выпуклости, сформированной в области 90 вторых выпуклостей, расположено ближе к границе раздела между n-электродом 50 и полупроводниковой стопой 40, чем основание первой выпуклости. Высота первой выпуклости от основания до вершины больше, чем высота второй выпуклости. Два n-электрода 50 размещены на световыделяющей поверхности с разнесением друг от друга, и область 80 первых выпуклостей и области 90a, 90b вторых выпуклостей находятся между этими двумя n-электродами 50, которые разнесены друг от друга. Выпуклости (первая выпуклость, вторая выпуклость), сформированные в области 80 первых выпуклостей и области 90 вторых выпуклостей, будут подробнее поясняться ниже.

Полупроводниковый слой 41 n-типа выполнен из GaN, содержащего, например, Si, Ge или О (кислород) в качестве примеси n-типа. Полупроводниковый слой 41 n-типа может быть сформирован из множества слоев.

Светоизлучающий слой 42 выполнен, например, из InGaN.

Полупроводниковый слой 42 p-типа выполнен из GaN, содержащего, например, Mg в качестве примеси p-типа.

На световыделяющей поверхности полупроводниковой стопы 40 сформированы два электрода. В данном варианте осуществления, поскольку световыделяющая поверхность представляет собой поверхность полупроводникового слоя 41 n-типа, электрод, сформированный на этой световыделяющей поверхности, является n-электродом 50. При этом число электродов, формируемых на световыделяющей поверхности, может быть один или более.

n-электрод

Как показано на фиг.1, n-электроды 50 размещены на световыделяющей поверхности на заданном расстоянии. В данном варианте осуществления, поскольку световыделяющей поверхностью является поверхность полупроводникового слоя 41 n-типа, n-электроды 50 сформированы на верхней поверхности этого полупроводникового слоя 41 n-типа на заданном расстоянии и соединены электрически. N-электрод 50 соединен с наружной стороной монтажным проводом и состоит из многослойной пленки, включающей в себя множество металлов, например Ti/Pt/Au. Ti/Pt/Au/Ni, Ti/Al, Ti/Al/Pt/Au, W/Pt/Au, V/Pt/Au, Ti/TiN/Pt/Au и Ti/TiN/Pt/Au/Ni в данном порядке от верхней стороны полупроводникового слоя 41 n-типа. Металлы укладываются в стопу в этом порядке с верхней стороны полупроводникового слоя 41 n-типа. При этом n-электрод 50 может состоять из омического электрода и электрода с плоской контактной поверхностью.

В примере, показанном на фиг.2, два n-электрода 50 приблизительно линейной формы размещены параллельно в полупроводниковом светоизлучающем приборе 1 на заданном расстоянии, и провода 51, 52 присоединены к соответствующим n-электродам 50. Область 90 вторых выпуклостей размещена, окружая n-электрод 50. Например, n-электрод 50, к которому присоединен провод 51, соответствует электроду, окруженному областями 90a, 90с вторых выпуклостей, показанными на фиг.1. Аналогично, n-электрод 50, к которому присоединен провод 52, соответствует электроду, окруженному областями 90b, 90d вторых выпуклостей, показанными на фиг.1. Как показано на фиг.2, области 90а, 90с вторых выпуклостей, показанные на фиг.1, представляют собой области, которым для удобства даны две ссылочные позиции на единственную область 90 вторых выпуклостей. То же самое и для областей 90b, 90d вторых выпуклостей, показанных на фиг.1. Область 80 первых выпуклостей размещена, окружая область 90 вторых выпуклостей. А именно область 80 первых выпуклостей окружает один n-электрод 50, к которому присоединен провод 51, и область 90 вторых выпуклостей, окружающую этот один n-электрод 50, а также другой n-электрод 50, к которому присоединен провод 52, и область 90 вторых выпуклостей, окружающую другой n-электрод 50.

Возвращаясь к фиг.1, будет продолжено пояснение структуры полупроводникового светоизлучающего прибора 1.

Защитная пленка

Защитная пленка 60 выполнена из прозрачного материала, который имеет коэффициент преломления ниже, чем у полупроводникового слоя 41 n-типа, и покрывает верхнюю поверхность n-электрода 50 за исключением области монтажа провода, а также боковую сторону полупроводникового слоя 41 n-типа. Защитная пленка 60 выполнена из изоляционной пленки, и предпочтительно выполнена из оксидной пленки. Защитная пленка 60 выполнена, например, из SiO₂ или ZrO₂.

Защитная пленка 60 может формироваться общеизвестным способом, таким как распыление, распыление в условиях электронного циклотронного резонанса (ECR), химическим осаждением из паровой фазы (CVD), ECR-CVD, ECR-плазменным CVD, испарением и электронным лучом (ЕВ). Защитная пленка 60 предпочтительно формируется, например, посредством напыления ECR, ECR-CVD и ECR-плазменного CVD.

Задний слой металлизации

Задний слой 70 металлизации формируется на поверхности подложки 10, противоположной той поверхности, на которой сформирован слой 20 металлизации, и функционирует как омический электрод. В качестве заднего слоя 70 металлизации можно использовать, например, металлическую стопу из TiSi₂/Pt/Au, которая последовательно укладывается в данном порядке с верхней стороны на фиг.1.

Область первых выпуклостей и область вторых выпуклостей

Как показано на фиг.3 и 4, первая выпуклость, сформированная в области 80 первых выпуклостей, и вторая выпуклость, сформированная в области 90b вторых выпуклостей, имеют вершину, которая сужается к вершине, и благодаря этому сужению распределение света полупроводникового светоизлучающего прибора становится хорошим. Помимо этого вершина первой выпуклости и второй выпуклости формируется в виде искривленной поверхности. Поэтому распределение света хорошее по сравнению с со случаем, когда вершина сформирована плоской. Как показано на фиг.3 и фиг.4, высота первой выпуклости более чем вдвое превышает высоту второй выпуклости. Помимо того, основание каждой первой выпуклости и каждой второй выпуклости размещено так, чтобы соседствовать одна с другой с основанием смежной выпуклости. То есть не имеется плоской поверхности между смежными выпуклостями (первая выпуклость, вторая выпуклость). Поскольку выпуклости формируются с такой высокой плотностью, эффективность светоотдачи может быть увеличена, что приводит к хорошему распределению света. Если глубина выпуклости одна и та же, вышеуказанный случай, когда между выпуклостями нет плоской поверхности, имеется высокая светоотдача по сравнению со случаем, если имеется плоская поверхность межд