CN1941438A - 半导体发光元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供发光效率高、减少了发热的半导体发光元件。该半导体发光元件的特征在于具备：第1半导体层(3)；配置在第1半导体层上的折射率比第1半导体层(3)小的发光层(4)；配置在发光层(4)上的折射率比发光层(4)小的第2半导体层(5)；连接到第1半导体层(3)和第2半导体层(5)的向发光层(4)供给电流的金属电极(6a)、(6b)。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光元件及其制造方法，特别是涉及使用金刚石的半导体发光元件及其制造方法。
背景技术
金刚石，由于除去其机械、化学和热特性之外，还具有优良的潜在的半导体特性、化学特性等，所以作为半导体发光材料受到了人们的注意。特别是金刚石在室温下具有约5.5eV的能带间隙，蕴藏着可制造在紫外区域进行发光的发光元件的可能性。作为把金刚石用做发光元件的例子，人们知道基于金刚石的pn结的LED(参看非专利文献1)和基于在n型金刚石上形成了p型AlN的pn结的LED(参看非专利文献2)等。
[非专利文献1]S.Koizumi等人Science 292，1899(2001)
[非专利文献2]C.R.Miskys等人APL 82，290(2003)
但是，人们知道由于金刚石是间接跃迁型半导体，所以在使用应用金刚石的发光元件的情况下，在基于电荷注入而被激励的状态下，在产生光的过程中进行变化的概率(以下，将之叫做发光效率)与使用GaAs等的直接跃迁型半导体的情况相比较更差。这是因为在非专利文献1、2中所讲述的那样的基于利用金刚石的pn结的发光元件中，由于实际上金刚石的电阻高，所以为了得到更好的发光效率，就必须在高激励状态即在狭窄的区域内流过尽可能多的电流。由于作为发光器件被大型化并且还要流过更多的电流，所以发光元件本身就会发热，作为发光元件的寿命也将降低。
发明内容
本发明就是鉴于这样的实情而完成的，目的在于提供发光效率高、而且减少了发热的高寿命的半导体发光元件及其制造方法。
本发明的半导体发光元件，其特征在于，具备：第1半导体层；配置在上述第1半导体层上的折射率比上述第1半导体层小的发光层；配置在上述发光层上的折射率比上述发光层小的第2半导体层；连接到上述第1半导体层和上述第2半导体层的向上述发光层供给电流的金属电极。
此外，本发明的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，包括：在衬底上形成第1半导体层的工序；在上述第1半导体层上形成折射率比上述第1半导体层小的发光层的工序；在上述发光层上形成折射率比上述发光层小的第2半导体层的工序；形成连接到上述第1半导体层和上述第2半导体层的向上述发光层供给电流的金属电极的工序。
本发明可以提供发光效率高而且减少了发热的高寿命的半导体发光元件。
附图说明
图1是示出了第1实施方式的半导体发光元件的概略构成的剖面图。
图2是概略地示出了第1实施方式的半导体发光元件的制造方法的剖面图。
图3是示出了第2实施方式的半导体发光元件的概略构成的剖面图。
图4是概略地示出了第2实施方式的半导体发光元件的制造方法的剖面图。
图5是示出了第3实施方式的半导体发光元件的概略构成的剖面图。
图6是第3实施方式的半导体发光元件的从斜向看的倾斜剖面图。
图7是概略地示出了第3实施方式的半导体发光元件的制造方法的剖面图。
图8是示出了第4实施方式的半导体发光元件的概略构成的剖面图。
图9是第4实施方式的半导体发光元件的从斜向看的倾斜剖面图。
图10是概略地示出了第4实施方式的半导体发光元件的制造方法的剖面图。
图11是示出了第5实施方式的半导体发光元件的概略构成的剖面图。
图12是概略地示出了第5实施方式的半导体发光元件的制造方法的剖面图。
图13是示出了第6实施方式的半导体发光元件的概略构成的剖面图。
符号说明
1：半导体发光元件；2：衬底；3：第1半导体层；4：发光层；5：第2半导体层；5a：包覆层；5b：接触层；6a：金属电极；6b：金属电极；7：绝缘层；8：光取出部；11：半导体发光元件；12：衬底；13：发光层：14：第2半导体层；14a：包覆层；14b：接触层；15a：金属电极；15b：金属电极；16：绝缘层：17：光取出部；21：半导体发光元件；22：衬底；23：V沟；24：第1半导体层；25：发光层：26：第2半导体层；26a：包覆层；26b：接触层；27a：金属电极；27b：金属电极；28：绝缘层：29：光取出部；31：半导体发光元件；32：衬底；33：V沟；35：第2半导体层；35a：包覆层；35b：接触层；36a：金属电极；36b：金属电极；37：绝缘层：38：光取出部；41：半导体发光元件；42：衬底；43：第1半导体层；44：发光层；45a：包覆层；45b：接触层；46a：金属电极；46b：金属电极；47：绝缘层：48：光取出部；49：凹凸；49a：凹凸的深度方向；49b：凹凸的宽度方向；51：半导体发光元件；52：衬底；53：第1半导体层；54：发光层；55a：包覆层；55b：接触层；56a：金属电极；56b：金属电极；57：绝缘层：58：光取出部；59：凹凸；60：荧光体。
具体实施方式
发明人发现，为了提高半导体发光元件的发光效率，使用在从发光层取出光的方向上对于发光波长透明且折射率大，而且具有不损害载流子(carrier)的限制(confinement)的性质的半导体层，并且，在与从发光层取出光的方向相反的方向上，使用对于发光波长折射率小而且具有进行载流子的限制的性质的半导体层的办法，就会提高发光效率。
在半导体发光元件中，如果折射率小的层与发光层相邻接，则在其界面处易于产生光的反射，成为使得从发光层向折射率小的层进行的光的发光效率降低的原因。此外，当为了提高光的发光效率，而使高电流流过时，由于光集中于发光层内，所以发光层就会发热，成为劣化的原因。
于是，通过在取出从发光层发出来的光的方向上配置折射率比发光层更大的层，来减少光向发光层内的限制，在其相反的方向上配置折射率比发光层小的层，利用在发光层与折射率小的层之间的界面处的光的反射，由这两者的相乘效果就可以实现具有过去所不曾得到的高的发光效率的半导体发光元件。此外，由于也没有光的限制，所以可以得到发光层的发热小的高寿命的半导体发光元件。
以下，参看图面对本发明的实施形态进行说明。在以下的图面的画法中，对于相同或类似的部分赋予了相同或类似的标号。但是，应当注意图面是示意性的，厚度与平面尺寸的关系以及各层的厚度的比率等，与现实是不同的。因此，具体的厚度或尺寸应当参照以下的说明进行判断。此外，不言而喻即便是在图面彼此间也包含有彼此的尺寸的关系或比率不同的部分。
第1实施方式
用图1对本发明的第1实施方式的半导体发光元件1进行说明。图1是示出了本发明的第1实施方式的半导体发光元件1的概略构成的剖面图。
如图1所示，本发明的第1实施方式的半导体发光元件1，把第1半导体层3配置在衬底2上，在第1半导体层3上配置折射率比第1半导体层3小的发光层4，在发光层4上配置折射率比发光层4小的第2半导体层5。另外，衬底2上的未配置第1半导体层3、发光层4、第2半导体层5的另一方的面，具备作为用来从半导体发光元件1取出在发光层4中所发出的光的光取出部8的功能。
此外，在第1半导体层3和第2半导体层5上，电连接有金属电极6a、6b，然后，把绝缘层7形成为使得金属电极6a、6b彼此绝缘。
衬底2理想的是用具有与在第1半导体层3中所使用的材质同等程度或更大的折射率的材质，例如，由金刚石衬底构成。
第1半导体层3作为折射率大而且不损害光的限制的材质，例如，由具有p型或n型的导电性的金刚石薄膜构成。另外，第1半导体层3所使用的材质，并不限定于金刚石，也可以是后述的折射率比发光层4大的材质。
发光层4，作为折射率比第1半导体层3小的材质，例如，由非掺杂的氮化物半导体构成。另外，发光层4所使用的材质，并不限定于氮化物半导体，也可以是折射率比第1半导体层3小，折射率比后述的第2半导体层5大的材质。
第2半导体层5，作为折射率比发光层4小的材质，由例如具有p型或n型的电学特性的氮化物半导体构成。另外，第2半导体层5所使用的材质，并不限定于氮化物半导体，只要是折射率比发光层4小的材质即可。另外，第2半导体层5，也可以由材质不同的大于等于2层的半导体层构成。例如，如图1所示，也可以做成为这样的2层构造：作为折射率比发光层4小的层在发光层4上配置包覆层5a，在包覆层5a的上具备使之与金属电极接触的接触层5b。
金属电极6a、6b只要是具有导电性的金属即可，例如，由熔点高于1000℃的高熔点金属材料构成。
绝缘膜7，只要是具有可以使金属电极6a、6b彼此间绝缘的绝缘性的材质即可，例如，由硅氧化膜构成。
其次，用图2对第1实施方式的半导体发光元件的制造方法进行说明。
图2是概略地示出了第1实施方式的半导体发光元件1的制造方法的剖面图。
首先，在金刚石衬底2上，作为第1半导体层3，用CVD法形成厚度1000nm的掺入了1×1019cm-3左右的硼的p型金刚石层(图2(a))。
其次，在p型金刚石层上，分别连续地作为发光层4淀积厚度100nm的非掺杂In0.02Al0.44Ga0.54N层，作为第2半导体层5的包覆层5a淀积厚度1000nm的n型的Al0.73Ga0.27N层(Si掺杂)，作为接触层5b淀积厚度1000nm的n型的GaN层(Si掺杂)，通过刻蚀除去其一部分使之图形化，使p型金刚石层的一部分的表面露出来(图2(b))。
其次，通过电子束蒸镀，在p型金刚石层上，形成Ti(50nm)-Pt(50nm)-Au(200nm)的金属薄膜，在Ar气中在650℃下进行10分钟的退火。然后，通过RIE对所形成的金属薄膜刻蚀相当于发光层4、第2半导体层5的端部t的部分，在p型金刚石层上和n型的GaN层(Si掺杂)上，分别分离开来地形成将成为金属电极6a、6b的金属薄膜(图2(c))。
然后，通过CVD法形成将成为使得所形成的金属薄膜彼此间绝缘的绝缘层7的二氧化硅层(SiO2)(图2(d))。
最后，采用切割金刚石衬底2进行封装的办法，就可以制作第1实施方式的半导体发光元件1。
在这里，虽然作为发光层4使用的是非掺杂In0.02Al0.44Ga0.54N层，作为第2半导体层5的与发光层4进行接触的包覆层5a使用的是n型的Al0.73Ga0.27N层(Si掺杂)，但是，GaN系的氮化物半导体，采用改变其Al的配合比率的办法使其折射率变化。就是说，Al的配合比率越小该氮化物半导体就成为折射率越大的材质，Al的配合比率越大该氮化物半导体就成为折射率越小的材质。由上，若使用氮化物半导体形成发光层4以及第2半导体层5，则仅仅改变Al的混合比，就可以容易地形成发光层4以及第2半导体层5。
然后，对所制作的半导体发光元件1的金属电极6a、6b施加上电压使电流流过发光层4，电流300mA、光功率10mW、发光波长为320nm的紫外光的发光得到了增强。
第2实施方式
用图3说明本发明的第2实施方式的半导体发光元件11。图3是示出了本发明的第2实施方式的半导体发光元件11的概略构成的剖面图。
如图3所示，本发明的第2实施方式的半导体发光元件11，在具有p型或n型的导电性的衬底12上，配置有折射率比衬底12小的发光层13，在发光层13上配置有折射率比发光层13小的第2半导体层14。此外，衬底12上的未配置第1半导体层13、第2半导体层14的另一方的面，具有作为用来从半导体发光元件11取出在发光层13中所发出的光的光取出部17的功能。
此外，在衬底12和第2半导体层14上，电连接有金属电极15a、15b，然后，把绝缘层16形成为使得金属电极15a、15b彼此绝缘。
就是说，本实施形态的半导体发光元件11，其特征在于用具有p型或n型的导电性的衬底12构成在第1实施方式中所说明的第1半导体层3这一点，除此之外，由于与第1实施方式是同样的所以省略说明。
衬底12，用具有比发光层13更大的折射率的材质，例如，用具有p型或n型的导电性的金刚石衬底构成。另外，在这里使用的衬底12，既可以衬底全体具有p型或n型的导电性，此外，也可以在衬底12的表面上形成具有p型或n型的导电性的折射率大的杂质扩散层，把该杂质扩散层作为第1半导体层。
其次，用图4说明第2实施方式的半导体发光元件11的制造方法。
图4是概略地示出了第1实施方式的半导体发光元件11的制造方法的剖面图。
首先，准备掺入了1×1019cm-3左右的硼的p型金刚石衬底12层(图4(a))。其次，通过MBE法，在p型金刚石衬底12上，分别连续地作为发光层13淀积厚度100nm的非掺杂In0.02Al0.44Ga0.54N层，作为第2半导体层14的包覆层14a淀积厚度1000nm的n型的Al0.73Ga0.27N层(Si掺杂)，作为接触层14b淀积厚度1000nm的n型的GaN层(Si掺杂)，通过刻蚀除去其一部分使之图形化，使p型金刚石衬底12的一部分的表面露出来(图4(b))。
其次，通过电子束蒸镀，在p型金刚石衬底12的表面上，形成Ti(50nm)-Pt(50nm)-Au(200nm)的金属薄膜，在Ar气中在650℃下进行10分钟的退火。然后，通过RIE对所形成的金属薄膜刻蚀相当于发光层13、第2半导体层14的端部t的部分，在p型金刚石衬底12上和n型的GaN层(Si掺杂)上，分别分离开来地形成将成为金属电15a、15b的金属薄膜(图4(c))。
然后，通过CVD法形成将成为使得所形成的金属薄膜彼此间绝缘的绝缘层16的二氧化硅层(图4(d))。
最后，采用切割金刚石衬底12进行封装的办法，就可以制作第2实施方式的半导体发光元件11。
然后，对所制作的半导体发光元件11的金属电极15a、15b施加上电压使电流流过发光层13，电流300mA、光功率10mW、发光波长为320nm的紫外光的发光得到了增强。
第3实施方式
用图5到图6说明本发明的第3实施方式的半导体发光元件21。图5是示出了本发明的第3实施方式的半导体发光元件21的概略构成的剖面图。图6是本发明的第3实施方式的半导体发光元件21的从斜向看的倾斜剖面图。
如图5、图6所示，本发明的第3实施方式的半导体发光元件21，在衬底22上，形成有V沟23，在V沟23内，配置有第1半导体层24，在第1半导体层24上配置折射率比第1半导体层24小的发光层25，在发光层25上配置折射率比发光层25小的第2半导体层26。另外，衬底22的未形成V沟23的另一方的面，具备作为用来从半导体发光元件21取出在发光层25中所发出的光的光取出部29的功能。
此外，在第1半导体层24和第2半导体层26上，电连接有金属电极27a、27b，然后，把绝缘层28形成为使得金属电极27a、27b彼此绝缘。
就是说，本实施形态的半导体发光元件21，其特征在于把在第1实施方式中所说明的第1半导体层、发光层、第2半导体层的叠层构造配置在形成于衬底22上的V沟23内这一点，除此之外，由于与第1实施方式是同样的所以省略说明。
如上所述，采用把发光层V字状地配置在形成于衬底22上的V沟23内的办法，就可以在更为宽广的范围内取出发光效率高的光。此外，即便是在必须发出更为明亮的光的情况下，也可以采用流过高电流的办法，在宽广的范围内以高的发光效率发出更为明亮的光，此外，由于也没有光的限制，所以可以实现发光层的发热少的高寿命的半导体发光元件。
其次，用图7说明第3实施方式的半导体发光元件21的制造方法。
图7是概略地示出了第3实施方式的半导体发光元件的21制造方法的剖面图。
首先，准备表面具有{100}面的面方位的金刚石衬底22(图7(a))。其次，在金刚石衬底22的表面上，通过激光束等的机械加工，形成由{111}面的面方位构成的V沟23(图7(b))。
其次，在V沟23内，助于CVD法，分别连续地作为第1半导体层24淀积厚度1000nm的掺入了1×1019cm-3左右的硼的p型金刚石层，作为发光层25淀积厚度100nm的非掺杂In0.02Al0.44Ga0.54N层，作为第2半导体层26的包覆层26a淀积厚度1000nm的n型的Al0.73Ga0.27N层(Si掺杂)，作为接触层26b淀积厚度1000nm的n型的GaN层(Si掺杂)，通过刻蚀除去其一部分使之图形化，使金刚石衬底22的一部分的表面露出来，在V沟23内，分别淀积形成第1半导体层24、发光层25、第2半导体层26(图7(c))。
其次，通过电子束蒸镀，在金刚石衬底22表面，形成Ti(50nm)-Pt(50nm)-Au(200nm)的金属薄膜，在Ar气中在650℃下进行10分钟的退火。然后，通过RIE对所形成的金属薄膜刻蚀相当于发光层25、第2半导体层26的端部t的部分，在第1半导体层24的端部t1和第2半导体层26的接触层26b上，分别分离开来地形成将成为金属电极27a、27b的金属薄膜，然后，通过CVD法形成将成为使得所形成的金属薄膜彼此间绝缘的绝缘层28的二氧化硅层(图7(d))。
最后，采用切割金刚石衬底22进行封装的办法，就可以制作第3实施方式的半导体发光元件21。
然后，对所制作的半导体发光元件21的金属电极27a、27b施加上电压使电流在发光层25内流动，电流300mA、光功率10mW、发光波长为320nm的紫外光的发光得到了增强。
第4实施方式
用图8到图9说明本发明的第4实施方式的半导体发光元件31。图8是示出了本发明的第4实施方式的半导体发光元件31的概略构成的剖面图。图9是本发明的第4实施方式的半导体发光元件31的从斜向看的倾斜剖面图。
如图8、图9所示，本发明的第4实施方式的半导体发光元件31，在具有p型或n型的导电性的衬底32上，形成有V沟33，在V沟33内，配置折射率比衬底32小的发光层34，在发光层34上配置折射率比发光层34小的第2半导体层35。另外，衬底22的未形成V沟33的另一方的面，具备作为用来从半导体发光元件31取出在发光层34中所发出的光的光取出部38的功能。
此外，在衬底32和第2半导体层35上，电连接有金属电极36a、36b，然后，把绝缘层37形成为使得金属电极36a、36b彼此绝缘。
就是说，本实施形态的半导体发光元件31，其特征在于用具有p型或n型的导电性的衬底32构成在第3实施方式中所说明的形成于V沟23内的第1半导体层24这一点，除此之外，由于与第3实施方式是同样的所以省略说明。
衬底32，用具有比发光层34更大的折射率的材质，例如，具有p型或n型的导电性的金刚石衬底构成。另外，在这里使用的衬底32，既可以衬底全体具有p型或n型的导电性，此外，也可以在衬底32的表面上形成具有p型或n型的导电性的折射率大的杂质扩散层，把该杂质扩散层当作第1半导体层。
其次，用图10说明第4实施方式的半导体发光元件31的制造方法。
图10是概略地示出了第4实施方式的半导体发光元件31的制造方法的剖面图。
首先，准备表面具有{100}面的面方位、掺入了1×1019cm-3左右的硼的p型金刚石衬底32(图10(a))。其次，在金刚石衬底32的表面上，通过激光束等的机械加工，形成由{111}面的面方位构成的V沟33(图10(b))。
其次，在V沟33内，助于MBE法，分别连续地作为发光层34淀积厚度100nm的非掺杂In0.02Al0.44Ga0.54N层，作为第2半导体层35的包覆层35a淀积厚度1000nm的n型的Al0.73Ga0.27N层(Si掺杂)，作为接触层35b淀积厚度1000nm的n型的GaN层(Si掺杂)，通过刻蚀除去其一部分使之图形化，使金刚石衬底32的一部分的表面露出来，在V沟33内，分别淀积形成发光层34、第2半导体层35(图10(c))。
其次，通过电子束蒸镀，在金刚石衬底32表面，形成Ti(50nm)-Pt(50nm)-Au(200nm)的金属薄膜，在Ar气中在650℃下进行10分钟的退火。然后，通过RIE对所形成的金属薄膜刻蚀相当于发光层34、第2半导体层35的端部t的部分，在金刚石衬底32上和第2半导体层35的接触层35b上，分别分离开来地形成将成为金属电极36a、36b的金属薄膜，然后，通过CVD法形成将成为使得所形成的金属薄膜彼此间绝缘的绝缘层37的二氧化硅层(图10(d))。
最后，采用切割金刚石衬底32进行封装的办法，就可以制作第4实施方式的半导体发光元件31。
然后，对所制作的半导体发光元件31的金属电极36a、36b施加上电压使电流在发光层34内流动，电流300mA、光功率10mW、发光波长为320nm的紫外光的发光得到了增强。
第5实施方式
用图11说明本发明的第5实施方式的半导体发光元件41。图11是示出了本发明的第5实施方式的半导体发光元件41的概略构成的剖面图。
如图11所示，本发明的第5实施方式的半导体发光元件41，在衬底42的一方的面上，配置第1半导体层43，在第2半导体层43上配置折射率比第1半导体层43小的发光层44，然后，在发光层44上配置折射率比发光层44小的第2半导体层45。另外，衬底42的未配置第1半导体层43、发光层44、第2半导体层45的另一方的面，具备作为用来从半导体发光元件41取出在发光层44中所发出的光的光取出部48的功能。
此外，光取出部48，就是说，衬底42的未配置第1半导体层43、发光层44、第2半导体层45的另一方的面，已进行了表面粗糙化，例如，已形成有凹凸49。所形成的凹凸49的深度方向49a的间隔，例如，为350nm～400nm。此外，凹凸49的宽度方向49b的间隔，具有小于要发光的光的波长的宽度，例如，为250nm～300nm。
此外，在第1半导体层43和第2半导体层45上，电连接有金属电极46a、46b，然后，把绝缘层47形成为使得金属电极46a、46b彼此绝缘。
就是说，本实施形态的半导体发光元件41，其特征在于在第1实施方式中所说明的光取出部8的表面粗糙化这一点，除此之外，由于与第1实施方式是同样的所以省略说明。
如上所述，由于在第5实施方式的半导体发光元件41的光取出部48的表面上已形成了表面粗糙化后的凹凸49，所以可以以更高的取出效率从半导体发光元件41取出发光效率高的光。
其次，用图12说明第5实施方式的半导体发光元件的制造方法。
图12是概略地示出了第5实施方式的半导体发光元件41的制造方法的剖面图。
首先，在金刚石衬底42的一方的表面上，作为第1半导体层43，通过CVD法，形成厚度1000nm的掺入了1×1019cm-3左右的硼的p型金刚石层(图12(a))。
其次，在p型金刚石层上，分别连续地作为发光层44淀积厚度100nm的非掺杂In0.02Al0.44Ga0.54N层，作为第2半导体层45的包覆层45a淀积厚度1000nm的n型的Al0.73Ga0.27N层(Si掺杂)，作为接触层45b淀积厚度1000nm的n型的GaN层(Si掺杂)，通过刻蚀除去其一部分使之图形化，使p型金刚石层的一部分的表面露出来(图12(b))。
其次，通过ECR刻蚀技术，在未形成第1半导体层43的金刚石衬底42的另一方的面上，形成深度380nm、宽度280nm的凹凸49(图12(c))。
其次，通过电子束蒸镀，在p型金刚石层上，形成Ti(50nm)-Pt(50nm)-Au(200nm)的金属薄膜，在Ar气中在650℃下进行10分钟的退火。然后，通过RIE对所形成的金属薄膜刻蚀相当于发光层44、第2半导体层45的端部t的部分，在p型金刚石层上和n型的GaN层(Si掺杂)上，分别分离开来地形成将成为金属电极46a、46b的金属薄膜(图12(d))。
然后，通过CVD法形成将成为使得所形成的金属薄膜彼此间绝缘的绝缘层47的二氧化硅层(图12(e))。
最后，采用切割金刚石衬底42进行封装的办法，就可以制作第5实施方式的半导体发光元件41。
然后，对所制作的半导体发光元件41的金属电极46a、46b施加上电压使电流在发光层44内流动，得到电流300mA、光功率10mW、发光波长为320nm的紫外光的发光。
第6实施方式
用图13说明本发明的第6实施方式的半导体发光元件51。图13是示出了本发明的第6实施方式的半导体发光元件51的概略构成的剖面图。
如图13所示，本发明的第6实施方式的半导体发光元件51，在衬底52的一方的面上，配置第1半导体层53，在第1半导体层53上配置折射率比第1半导体层53小的发光层54，在发光层54上配置折射率比发光层54小的第2半导体层55。
另外，衬底52的未配置第1半导体层53、发光层54、第2半导体层55的另一方的面，具备作为用来从半导体发光元件51取出在发光层54中所发出的光的光取出部58的功能。
此外，光取出部58，就是说，衬底52的未配置第1半导体层53、发光层54、第2半导体层55的另一方的面，进行了表面粗糙化，例如，形成有凹凸59。所形成的凹凸59的深度方向59a的间隔，例如，为350nm～400nm。此外，凹凸59的宽度方向的间隔，具有小于等于要发光的光的波长的宽度，例如，为250nm～300nm。
此外，在凹凸59上设置有荧光体60。对于荧光体60将在后边讲述。
此外，第1半导体层53和第2半导体层55电连接有金属电极56a、56b，然后，把绝缘层57形成为使得金属电极56a、56b彼此绝缘。
就是说，本实施形态的半导体发光元件51，其特征在于在第1实施方式中所说明的衬底42的表面的凹凸49上，配置有荧光体60这一点，除此之外，由于与第5实施方式是同样的所以省略说明。
荧光体60具备使从光取出部58所取出来的光的波长进行变换发出具有各种各样的发光色的光的特性。荧光体60例如是由发出白色光的YAG、发出蓝色系的光的Sr5(PO4)3Cl:Eu等构成。
如上，第6实施方式的半导体发光元件51，在作为光取出部的58的表面粗糙化的凹凸59上设置荧光体60，所有能够以高的取出效率，将发光效率高的光发光为具有多种多样的发色光的多色光。
以上对本发明的实施形态和实施例进行了说明，但是，本发明并不限定于这样的形态，在本发明的技术思想的范围内进行种种变形予以实施是可能的。例如，既可以在本发明的第2实施方式的半导体发光元件11的衬底12上的未配置发光层13的另一方的面上，形成在第5实施方式中所说明的表面粗糙化的凹凸，也可以在粗糙化后的凹凸面上设置在第6实施方式中所说明的荧光体。此外，既可以在本发明的实施方式3、4的半导体发光元件21、31的未配置V沟23、33的衬底22、32的另一方的面上，形成在第5实施方式中所说明的表面粗糙化的凹凸，也可以在粗糙化后的凹凸面上设置在第6实施方式中所说明的荧光体。
本发明的发光元件，主要地说，可在一般广为使用的显示装置、照明装置、记录装置中应用，同时，还可以代替白炽灯、荧光灯等。
Claims (13)
1.一种半导体发光元件，其特征在于，具备：
第1半导体层；
配置在上述第1半导体层上的折射率比上述第1半导体层小的发光层；
配置在上述发光层上的折射率比上述发光层小的第2半导体层；
连接到上述第1半导体层和上述第2半导体层的向上述发光层供给电流的金属电极。
2.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于：从上述第1半导体层一侧取出在上述发光层中所发出的光。
3.根据权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于：上述第1半导体层，由形成在金刚石衬底上的具有导电性的金刚石薄膜构成。
4.根据权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于：上述第1半导体层，由具有导电性的金刚石衬底构成。
5.根据权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于：上述第1半导体层，由在形成在金刚石衬底上的V沟内配置的具有导电性的金刚石薄膜构成。
6.根据权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于：上述发光层和上述第2半导体层，配置在形成在上述具有导电性的金刚石衬底上的V沟内。
7.根据权利要求1到2中的任意一项权利要求所述的半导体发光元件，其特征在于：上述发光层和上述第2半导体层，由铝浓度不同的氮化物半导体构成。
8.根据权利要求1到2中的任意一项权利要求所述的半导体发光元件，其特征在于：取出在上述发光层中所发出的光的光取出部被表面粗糙化。
9.根据权利要求1到2中的任意一项权利要求所述的半导体发光元件，其特征在于：在取出在上述发光层中所发出的光的光取出部，具备对上述所发出的光的波长进行变换的荧光体。
10.一种半导体发光元件的制造方法，其特征在于，包括：
在衬底上形成第1半导体层的工序；
在上述第1半导体层上形成折射率比上述第1半导体层小的发光层的工序；
在上述发光层上形成折射率比上述发光层小的第2半导体层的工序；
形成连接到上述第1半导体层和上述第2半导体层的向上述发光层供给电流的金属电极的工序。
11.根据权利要求10所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于：上述第1半导体层、上述发光层和上述第2半导体层的形成，在形成在上述衬底上的V沟内进行。
12.一种半导体发光元件的制造方法，其特征在于，包括：
在具有导电性的衬底上形成折射率比上述衬底小的发光层的工序；
在上述发光层上形成折射率比上述发光层小的第2半导体层的工序；
形成连接到上述衬底和上述第2半导体层的向上述发光层供给电流的金属电极的工序。
13.根据权利要求12所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于：上述发光层和上述第2半导体层的形成，在形成在上述衬底上的V沟内进行。
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