申请/专利权人：福建兆元光电有限公司

申请日：2019-05-22

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN110148659B

主分类号：H01L33/10

分类号：H01L33/10;H01L33/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2019.09.13#实质审查的生效;2019.08.20#公开

摘要：本发明提出半导体发光元件，所述发光元件包括发光结构；所述发光结构包括自下而上层叠设置的第一型半导体层、活性层及第二型半导体层，发光结构各层的侧沿处设有透光面，各层侧沿处的透光面自下而上地首尾相连形成台阶结构；本发明可提高半导体发光元件的光释放效率。

主权项：1.半导体发光元件，其特征在于：所述发光元件包括发光结构；所述发光结构包括自下而上层叠设置的第一型半导体层（12）、活性层（13）及第二型半导体层（14），发光结构各层的侧沿处设有透光面（20），各层侧沿处的透光面自下而上地首尾相连形成台阶结构；所述发光结构设于可反射光的基板上；所述发光结构设于基板的反光面上；所述透光面包括一个以上的斜面；各层侧沿处的透光面自下而上首尾相连形成连续的台阶结构（15）；所述第一型半导体层为n型半导体层；所述第二型半导体层为p型半导体层；所述活性层位于第一型半导体层和第二型半导体层之间；所述第一型半导体层为透光结构；活性层处生成的光可透过第一型半导体层并经基板反射后从透光面射出；所述透光面以干式蚀刻工艺成型；透光面的倾斜角度可以通过在干式蚀刻时使基板倾斜地执行蚀刻工序而成型；所述透光面包括多个不同角度的斜面时，不同斜面的各个倾斜角度可以通过在干式蚀刻时使基板倾斜为不同角度来执行蚀刻工序而成型；台阶结构的纵向面由倾斜面构成以减少发光结构各层及基板反光层所发出光线在台阶结构处的入射角来使反射光最小化并提供光释放效率；台阶结构的纵向面是由多个倾斜面构成的多段倾斜面，通过倾斜面与倾斜面相交部位来更好地实现光释放；台阶结构的纵向面内多个倾斜面均是由发光结构中间部位向边沿倾斜；所述基板为可反射光的平面。

全文数据：半导体发光元件技术领域本发明涉及半导体元件技术领域，尤其是半导体发光元件。背景技术发光二极管的基本模型包括介于n-型载流子层与p-型载流子层之间的活性区域。在活性区域具有厚度且2个载流子层的组成不同时，在活性区域形成单一或多重的量子阱结构。如果施加偏压，则n-型载流子层和p-型载流子层分别向活性区域运输n-型载流子和p-型载流子，在活性区域中，n-型载流子与p-型载流子复合并发光。最近，以3族氮化物半导体为基础的发光二极管可以表现出与自然光类似的发色，因而在诸如LCD背光或手机等的多样电子制品中大量利用。原有的普通半导体发光元件为了形成位于下方的n-型载流子层所需的电极，形成去除位于相应部位上的p-型载流子层和活性层而使n-型载流子层露出的台阶结构。附图1是概略图示，表现以往半导体发光元件的一部分的剖面图。如果参照图1，以往普通半导体发光元件具有竖直截开的台阶结构5。这种台阶结构5为了在n-型载流子层2上直接形成n型电极，去除一侧的p-型载流子层4、活性层3及n-型载流子层2的一部分，使n-型载流子层2露出。在露出的n-型载流子层2上配置有n型电极。正如从附图中可知的，台阶结构5由于纵向面大致竖直，因而与p-型载流子层4上面相接的部位大致构成直角，这种直角部位使得活性层3中生成的光子如果被基板1反射或直接碰到台阶结构5的纵向面，则无法释放到外部，而是反射到内部，降低了光释放效率。发明内容本发明提出半导体发光元件，可提高半导体发光元件的光释放效率。本发明采用以下技术方案。半导体发光元件，所述发光元件包括发光结构；所述发光结构包括自下而上层叠设置的第一型半导体层（12）、活性层（13）及第二型半导体层（14），发光结构各层的侧沿处设有透光面（20），各层侧沿处的透光面自下而上地首尾相连形成台阶结构。所述发光结构设于可反射光的基板（11）上。所述发光结构设于基板的反光面上；所述透光面包括一个以上的斜面；各层侧沿处的透光面自下而上首尾相连形成连续的台阶结构（15）。所述第一型半导体层为n型半导体层；所述第二型半导体层为p型半导体层；所述活性层位于第一型半导体层和第二型半导体层之间。第一型半导体层（12）、活性层（13）及第二型半导体层（14）以3族氮化物半导体材料成型。所述第一型半导体层的半导体材料的分子式为InxAlyGa1-x-yN式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1；所述第一型半导体层的n型掺杂物质包括Si、Ge或Sn；所述第二型半导体层的半导体材料的分子式为InxAlyGa1-x-yN式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1；所述第二型半导体层的p型掺杂物质包括Mg、Zn、Ca、Sr或Ba；所述活性层的半导体材料的分子式为InxAlyGa1-x-yN式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1；所述活性层的半导体材料可以以单一量子阱结构或多重量子阱结构形成。所述第一型半导体层（12）上配置有第一型电极，在第二型半导体层（14）上配置有第二型电极；第二型半导体层与第二型电极之间设有透明的电极层。所述第一型半导体层为透光结构；活性层处生成的光可透过第一型半导体层并经基板反射后从透光面射出。所述透光面以干式蚀刻工艺成型；透光面的倾斜角度可以通过在干式蚀刻时使基板倾斜地执行蚀刻工序而成型。所述透光面包括多个不同角度的斜面时，不同斜面的各个倾斜角度可以通过在干式蚀刻时使基板倾斜为不同角度来执行蚀刻工序而成型。本发明中，台阶结构的纵向面由倾斜面构成，可有效减少发光结构各层及基板反光层所发出光线在台阶结构处的入射角；使反射光最小化，从而提供光释放效率得到提高的半导体发光元件。台阶结构的纵向面可以是由多个倾斜面构成的多段倾斜面，此时，向台阶结构纵向面释放的大部分光不反射，而是可以释放到外部。进而，在倾斜面与倾斜面相交部位，可以更好地实现光释放。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：附图1是以往旧技术下半导体发光元件的剖面示意图；附图2是本发明所述半导体发光元件的剖面示意图；图中：1-旧技术下半导体发光元件的基板；2-旧技术下半导体发光元件的n-型载流子层；3-旧技术下半导体发光元件的活性层；旧技术下半导体发光元件的4-旧技术下半导体发光元件的p-型载流子层；旧技术下半导体发光元件的5-台阶结构；11-基板；12-第一型半导体层；13-活性层；14-第二型半导体层；15-台阶结构；20-透光面；21-斜面；22-斜面；23-斜面。具体实施方式如图2所示，半导体发光元件，所述发光元件包括发光结构；所述发光结构包括自下而上层叠设置的第一型半导体层12、活性层13及第二型半导体层14，发光结构各层的侧沿处设有透光面20，各层侧沿处的透光面自下而上地首尾相连形成台阶结构。所述发光结构设于可反射光的基板11上。所述发光结构设于基板的反光面上；所述透光面包括一个以上的斜面；各层侧沿处的透光面自下而上首尾相连形成连续的台阶结构15。所述第一型半导体层为n型半导体层；所述第二型半导体层为p型半导体层；所述活性层位于第一型半导体层和第二型半导体层之间。第一型半导体层12、活性层13及第二型半导体层14以3族氮化物半导体材料成型。所述第一型半导体层的半导体材料的分子式为InxAlyGa1-x-yN式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1；所述第一型半导体层的n型掺杂物质包括Si、Ge或Sn；所述第二型半导体层的半导体材料的分子式为InxAlyGa1-x-yN式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1；所述第二型半导体层的p型掺杂物质包括Mg、Zn、Ca、Sr或Ba；所述活性层的半导体材料的分子式为InxAlyGa1-x-yN式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1；所述活性层的半导体材料可以以单一量子阱结构或多重量子阱结构形成。所述第一型半导体层12上配置有第一型电极，在第二型半导体层14上配置有第二型电极；第二型半导体层与第二型电极之间设有透明的电极层。所述第一型半导体层为透光结构；活性层处生成的光可透过第一型半导体层并经基板反射后从透光面射出。所述透光面以干式蚀刻工艺成型；透光面的倾斜角度可以通过在干式蚀刻时使基板倾斜地执行蚀刻工序而成型。所述透光面包括多个不同角度的斜面21、22、23时，不同斜面的各个倾斜角度可以通过在干式蚀刻时使基板倾斜为不同角度来执行蚀刻工序而成型。本例中，第一型半导体层12、活性层13及第二型半导体层14发光时，由于其侧沿为斜面，使得第一型半导体层12、活性层13及第二型半导体层14的光可更容易经侧沿处透光面出射，基板的反射光也容易经侧沿处透光面出射，从而提升了发光效率。

权利要求：1.半导体发光元件，其特征在于：所述发光元件包括发光结构；所述发光结构包括自下而上层叠设置的第一型半导体层（12）、活性层（13）及第二型半导体层（14），发光结构各层的侧沿处设有透光面（20），各层侧沿处的透光面自下而上地首尾相连形成台阶结构。2.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于：所述发光结构设于可反射光的基板上。3.根据权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于：所述发光结构设于基板的反光面上；所述透光面包括一个以上的斜面；各层侧沿处的透光面自下而上首尾相连形成连续的台阶结构（15）。4.根据权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于：所述第一型半导体层为n型半导体层；所述第二型半导体层为p型半导体层；所述活性层位于第一型半导体层和第二型半导体层之间。5.根据权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于：第一型半导体层（12）、活性层（13）及第二型半导体层（14）以3族氮化物半导体材料成型。6.根据权利要求5所述的半导体发光元件，其特征在于：所述第一型半导体层的半导体材料的分子式为InxAlyGa1-x-yN式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1；所述第一型半导体层的n型掺杂物质包括Si、Ge或Sn；所述第二型半导体层的半导体材料的分子式为InxAlyGa1-x-yN式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1；所述第二型半导体层的p型掺杂物质包括Mg、Zn、Ca、Sr或Ba；所述活性层的半导体材料的分子式为InxAlyGa1-x-yN式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1；所述活性层的半导体材料可以以单一量子阱结构或多重量子阱结构形成。7.根据权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于：所述第一型半导体层（12）上配置有第一型电极，在第二型半导体层（14）上配置有第二型电极；第二型半导体层与第二型电极之间设有透明的电极层。8.根据权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于：所述第一型半导体层为透光结构；活性层处生成的光可透过第一型半导体层并经基板反射后从透光面射出。9.根据权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于：所述透光面以干式蚀刻工艺成型；透光面的倾斜角度可以通过在干式蚀刻时使基板倾斜地执行蚀刻工序而成型。10.根据权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于：所述透光面包括多个不同角度的斜面时，不同斜面的各个倾斜角度可以通过在干式蚀刻时使基板倾斜为不同角度来执行蚀刻工序而成型。

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