[发明专利]半导体发光装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明关于一种半导体发光装置及其制造方法，尤其关于具有突出晶面 蓝宝石基板的一半导体发光装置及其制造方法。

背景技术

氮化物半导体发光装置的外延层通常形成于蓝宝石基板上，蓝宝石基板 的成长面一般为{0001}晶面(亦称为“c”面)。成长于此晶面上的氮化物半 导体迭层一般为纤锌矿(wurtzite)结构，在此种结构的特定晶向上，晶体中 的非零偶极矩(nonzero volume dipole moment)会形成自发性极化 (spontaneous polarization)。此外，各个氮化物层间的晶格常数不匹配所产 生的应力则会引起压电极化(piezoelectric polarization)。

自发性极化与压电极化会并合产生静电场。当量子阱结构中存在电场 时，随着电场增加，量子阱层中的能带(energy band)会巨幅倾斜或弯曲。 因此，电子与空穴的波函数将彼此分离，导致二者波函数的重迭积分(overlap integral)减少。由于发光层的发光效率决定于此重迭积分，因此，当电场增 加时，氮化物半导体发光装置的效率将随的降低。

发明内容

本发明的半导体发光装置包含具有外凸部的蓝宝石基板以及形成于蓝 宝石基板上方的半导体发光迭层结构。该外凸部的至少一外表面或部分外表 面为晶面(facet)、非极性面(non-polar plane)及/或半极性面(semi-polar plane)。晶面优选为非{0001}面。此外，半导体发光迭层结构大体上与外凸 部的轮廓大致相符。

本发明的一实施例中，外凸部的晶面为{11-20}、{10-10}、{11-23}、或 {10-11}。本发明的另一实施例中，外凸部外型为角锥、平截头体(frustum)、 或脊形(ridge)。

附图说明

图1是显示依据本发明一实施例的半导体装置的剖面图；

图2～6是显示依据本发明一实施例的半导体发光装置的制造流程图；

图7是显示依据本发明另一实施例的半导体发光装置的剖面图；及

图8是显示蚀刻后蓝宝石基板的俯视图。

元件代表符号简单说明

100～半导体发光装置；110～蓝宝石基板；111～外凸部；120～缓冲层；130～n 型半导体层；131～台面；140～发光层；150～p型半导体层；160～透明导电层； 170～n型电极；180～p型电极。

具体实施方式

以下配合图式说明本发明的实施例。

参考图1。本发明的一实施例的半导体发光装置100包含蓝宝石基板110 以及形成于蓝宝石基板110上的半导体发光迭层结构。蓝宝石基板110上形 成一外凸部111，外凸部111外表面的至少一部分或全部形成为非{0001}的 晶面(facet)。晶面若为{11-20}、{10-10}、{11-23}、{1122}、或{10-11}， 可以有效降低形成其上的半导体发光迭层结构中的压电场效应。其中，{11-20} 面又称为“a”面；{10-10}面又称为“m”面，此二者皆为非极性(non-polar) 面。{1122}为半极性(semi-polar)面。

本发明的外凸部并不限于包含上述晶面，包含其他可以降低半导体发光 迭层结构中压电场效应的非极性面(non-polar plane)或半极性面(semi-polar plane)亦可。在此，所谓非极性面是指于晶体的特定晶向上，在不施加外力 或外加电场的情况下，不存在或几乎不存在偶极矩者；所谓半极性面是指其 极化程度介于非极性面与例如“c”面等极性面之间者。

半导体发光迭层结构依序为缓冲层120、n型半导体层130、发光层140、 p型半导体层150、与透明导电层160。上述各层依序形成于基板110上，且 与外凸部111的轮廓大致相符，换言之，各层大体上平行于外凸部111的外 表面。此外，n型半导体层130与p型半导体层150的形成顺序亦可以与上 述顺序相反。