[发明专利]第III族氮化物半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及包括浮凸衬底的第III族氮化物半导体发光器件。

背景技术

通常，半导体发光器件包括：衬底；依次沉积在衬底上的n型半导体层、发光层和p型半导体层；以及电极。从发光层发射的光通过例如外露表面(例如，半导体层的上表面和侧表面)或露出表面(例如，衬底的背表面和侧表面)离开器件的外部。

当从发光层发射的光以等于或大于特定临界角的角度进入半导体层与电极之间的界面或半导体层与衬底之间的界面时，光利用重复的全反射沿横向方向(即沿平行于衬底的主表面的方向)穿过半导体层的内部传播。一部分光在半导体层中被吸收。因而，半导体发光器件呈现出减小的光提取效率。

根据前述情况，已经开发了用于提高光提取效率的技术。例如，专利文献1公开了一种包括如下衬底的半导体发光器件：在该衬底的主表面上具有浮凸。专利文献1描述了沿平行于衬底的主表面的方向传播的光由衬底的浮凸反射并且反射光沿另一方向(例如，沿轴向方向)发射(参见专利文献1的[0021]段)。此外，专利文献2描述了一种类似技术(参见专利文献2的[0011]段)。

专利文献1：日本公开特许公报(特开)第2002-280611号

专利文献2：日本公开特许公报(特开)第2012-160502号

如在下文中所述，存在穿透位错的位置处的n型半导体层与p型半导体层之间的距离比不存在穿透位错的位置处的n型半导体层与p型半导体层之间的距离更小。在施加特定电压的情况下，在n型半导体层与p型半导体层之间的距离更小的位置处局部生成更强的电场。因而，电流可能在存在穿透位错的位置处流动。

当在半导体晶体中降低穿透位错密度时，半导体晶体呈现出提高的结晶度(参见专利文献2的[0005]段)，由此提高了发射效率。同时，当穿透位错密度降低时，即减小电流可能流经的穿透位错的数目，驱动电压Vf可能增加(参见专利文献2的[0005]段)。因而，在减小穿透位错密度与抑制驱动电压Vf的增加之间存在权衡关系。

发明内容

实现本发明来解决在上述常规技术中涉及的问题。因此，本发明的一个目标在于提供一种防止驱动电压增加并且整体上具有低穿透位错密度的第III族氮化物半导体发光器件。

在本发明的第一方面中，提供了一种第III族氮化物半导体发光器件，该第III族氮化物半导体发光器件包括：具有浮凸主表面的衬底；形成在衬底的主表面上的第III族氮化物半导体层；以及电传导至第III族氮化物半导体层的不透明电极(或非半透电极，non-translucent electrode)。衬底为化学组成不同于第III族氮化物半导体层的化学组成的异质衬底。异质衬底具有包括多个突起的第一区，以及包括以比第一区中的突起的间距大的间距布置的多个突起的第二区。第二区具有包括在如下区域内的周界：该区通过位于从每个不透明电极中的通过异质衬底的主表面观察时的投影区域的周界朝外6μm或更小的区域周界来限定，并且还通过位于从投影区域的周界朝内6μm或更小的区域周界来限定。

在第III族氮化物半导体发光器件中，异质衬底具有以相对小的间距布置有突起的第一区和以相对大的间距布置有突起的第二区。第二区位于各不透明电极(例如，焊盘电极)的下方。辐射至衬底的第二区上的光以相对大的角度反射。因此，大多数反射光未辐射至不透明电极上，而是发射到器件的外部。因而，发光器件呈现出高的光提取效率。因为第二区具有相对高的穿透位错密度，所以抑制了发光器件中的驱动电压的增加。

本发明的第二方面涉及第III族氮化物半导体发光器件的具体实施方案，其中，在第二区中，位于距第一区与第二区之间的边界较远的突起以较大的间距布置。

本发明的第三方面涉及第III族氮化物半导体发光器件的具体实施方案，其中，满足关系L2＝a×L1和关系1.1≤a≤3，其中，L1表示第一区中相邻突起之间的间距，并且L2表示第二区中相邻突起之间的间距。

本发明的第四方面涉及第III族氮化物半导体发光器件的具体实施方案，其中，不透明电极中至少之一为电传导至外部电极的焊盘电极。

本发明的第五方面涉及第III族氮化物半导体发光器件的具体实施方案，其中，不透明电极包括相对于发光表面分布的多个点电极以及用于将点电极电连接至焊盘电极的一个或更多个布线电极。

本发明的第六方面涉及第III族氮化物半导体发光器件的具体实施方案，该第III族氮化物半导体发光器件包括透明电极，其中，第III族氮化物半导体层具有p型接触层，并且透明电极形成在p型接触层上。