半导体发光元件、图像显示装置及照明装置及其制造方法
专利名称：半导体发光元件、图像显示装置及照明装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具有在结晶生长层的上侧设置由第1导电型层、活性层、及第2导电型层构成的结晶层的双异质构造、前述结晶层具有对基板主面倾斜的倾斜结晶面的半导体发光元件，具有高发光效率的半导体发光元件及其制造方法，以及配列该半导体发光元件构成的图像显示装置、照明装置及其制造方法。
背景技术：
作为半导体发光元件，以往的元件是在蓝宝石基板上形成低温结晶生长层、以Si为添加剂的GaN构成的n侧接触层，在其上面积层以Si添加剂的GaN构成的n侧包层、以Si为添加剂的InGaN构成的活性层、以Mg为添加剂的AlGaN构成的p侧包层及以Mg为添加剂的GaN构成的p侧接触层等。可批量生产含450nm～530nm的蓝色、绿色LED(Light Emitting Diode)，作为具有这样构造的商品的制品。
为提高半导体发光元件的亮度，可采用各种方法。一般有提高对元件自体的输入电流的发光效率的方法，以及在元件外部有效地取出发生的光、提高光取出效率的方法。前者，主要受制于构成结晶层的材料、结晶构造、结晶生长性的优劣以及这些结晶层组合及制造工艺。后者，应侧重考虑将元件的构造及元件搭载到装置基板时的构造使光的反射，不使发生的光衰退地、无泄漏地在元件外部取出。
采用提高对输入电流的元件自体的光取出效率的方法，特别是具有对基板主面倾斜的倾斜结晶面的元件，可在全部或一部的S面上形成由第1导电型层、活性层、及第2导电型层构成的发光区域。在实质上六角锥台形状时，在平行于基板主面的上面上也可形成第1导电型层、活性层、第2导电型层。在平行平板型的半导体发光元件中由于多重反射使光衰退，但由于是利用倾斜的S面发光，发生的光可免除多重反射的影响、从光取出面取出到该元件的外部。此外，作为别例，构成S面的结晶面的一部也可以做成作为第1导电型层起作用的构造，可改善面对于基板不垂直时的光取出效率。
此外，对于具有倾斜的结晶面的半导体发光元件，可利用倾斜结晶面的良好结晶性提高发光效率。特别是，只在结晶性好的S面注入电流时，S面由于In取入好、结晶性也好，因此可提高发光效率。此外，在与实际的活性层的而平行的面内延展的面积，可做得比将该活性层投影于基板或基底生长层的主面时的面积大。这样，由于将活性层的面积做大，可增大发光区域的实际面积，进而使电流密度减低。此外，由于增大活性层的面积，使亮度饱和的减低得以实现，使发光效率提高。
因此，对于具有对前述那样的基板主面倾斜的倾斜结晶面的半导体发光元件，在考虑六角锥形状的结晶层时，特别是S面的顶点附近的部分，阶梯的状态不好，顶点部发光效率低。这是由于在六角锥形状的元件中、各个面的实质上中心部分为中心、可区分为顶点侧、侧边左侧、侧边右侧、底面侧共4处、特别是顶点侧部分高低起伏最明显、在顶上附近容易引起异常生长的缘故。对此，侧边侧的2处的台阶即使呈实质上直线状，也能形成台阶密集的极好的生长状态。此外，在靠近底面的部分，也有起伏的台阶状态，比之倾斜结晶面的侧边侧，结晶的生长状态较差。
这里，当在倾斜结晶层的台阶状态不好的区域形成p侧电极时，与在台阶状态良好的区域注入电流时比较，发光效率降低。因此，在形成电极时最好避开台阶状态起伏的顶上部附近、以及靠近台阶状态起伏的底面的区域。
另外，在倾斜结晶面形成电极时，由于电极对元件的光取出面倾斜，所以能抑制发生的光的多重反射。通过抑制多重反射可抑制光的衰退，而且，可以从设置在该元件的底面的光取出面取出由电极反射的光。
但是，如果在该元件的顶上部近旁及底面近旁的倾斜结晶面上不形成电极，在发光区域发生的光中不被电极反射到光取出方向的光的比例高。尤其是，在由形成在倾斜结晶面的电极反射的光中，也有因对光取出面的入射角大、在光取出面上形成全反射、不取出到外部的光。结果，即使仅在结晶性好的区域形成电极并使发光效率提高，也不能提高光取出效率，因此，仅将结晶性好的区域作为发光区域的效果是不充分的。
因此，本发明的目的在于针对前述技术课题，提供进一步提高发光效率、同时提高光取出效率的半导体发光元件及其制造方法、以及将这些半导体发光元件配列形成的图像显示装置、照明装置及其制造方法。
发明内容
按照本发明的在倾斜的倾斜结晶面的中腹部形成电极的半导体发光元件及其制造方法，在倾斜结晶面的中腹部形成的电极，形成在把从该电极注入电流的结晶层发生的光通过不形成该电极的倾斜结晶面的表面被高效率地全反射的位置。结果，可以提高来自该元件的下侧的光取出面的光的取出效率。此外，对发生的光进行高效率地全反射的同时，由于形成电极的倾斜结晶面的中腹部比倾斜结晶面的其他区域结晶性良好，可只在结晶性良好的区域注入电流、提高发光效率。由于同时提高光取出效率和发光效率、可形成对输入电流光取出效率高的半导体发光元件。
此外，按照本发明的将半导体发光元件配列形成的图像显示装置、照明装置及其制造方法，对输入电流具有高发光效率的发光元件被配置于装置基板、可减低流向各元件的电流密度，同时，可提供能显示高品质图像的图像显示装置及亮度强的照明装置。特别是，对于将发光元件作多个配置形成的图像显示装置及照明装置，在减低耗电方面效果极明显。
图1是简化表示本发明的实施形态的半导体发光元件的构造的简化剖视图。
图2是表示本发明的第1实施形态的半导体发光元件的电极构造的构造剖视图。
图3是表示本发明的第1实施形态的半导体发光元件的电极构造的主要部件剖视图。
图4是表示本发明的第2实施形态的半导体发光元件的电极构造的构造剖视图。
图5是表示本发明的第3实施形态的半导体发光元件的电极构造的主要部件剖视图。
图6A是本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的半导体发光元件的构造剖视图，图6B是构造平面图。
图7是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的元件复制工序的工序剖视图。
图8是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的元件复制后的元件的保持状态的工序剖视图。
图9是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中形成树脂形成元件的工序的工序剖视图。
图10是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的吸着孔与树脂形成元件进行位置配合工序的工序剖视图。
图11是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的将树脂形成元件固着于装置基板的工序的工序剖视图。
图12是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的将树脂形成元件配列于装置基板的工序的工序剖视图。
图13是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的形成配线工序的工序剖视图。
具体实施形态在本实施形态，首先，叙述有关本发明的、对基板主面倾斜的倾斜结晶层的构造，接着，对形成在倾斜结晶面的电极的形成位置进行说明。下面，对电极构造依次进行说明后，对有关本发明的、将具有形成在倾斜结晶面的中腹部的电极的半导体发光元件配列形成的图像显示装置、照明装置及其制造方法作详细说明。
在本发明使结晶层生长时可使用的基板有多种，特别是在形成具有对基板主面倾斜的倾斜结晶面的结晶层时、例如可采用由蓝宝石(含Al2O3、A面、R面、C面)、SiC(含6H、4H、3C)、GaN、Si、ZnS、ZnO、AlN、LiMgO、GaAs、MgAl2O3、InAlGaN等构成的基板，最好是由这些材料构成的六方晶系基板或立方晶系基板，以六方晶系基板更好。例如，在使用蓝宝石基板时，可采用使氮化钙(GaN)系化合物半导体材料生长时常用的C面作为主面的蓝宝石基板。此时作为基板主面的C面，包含以5～6度范围倾斜面方位。基板自身并不包含在作为产品的发光元件中，仅在制造过程中用来作保持元件部分，在将完成前取下。基板材料，除蓝宝石基板外允许具有光透过性，例如，可采用氮化钙基板、玻璃基板、透明树脂基板等。通过复制等也可让结晶生长的基板与实装基板分立。
在形成对基板主面倾斜的倾斜结晶层前，最好在基板上先形成基底生长层。该基底生长层可由氮化钙层及氮化铝层构成，基底生长层可由低温结晶生长层与高温结晶生长层组合或由结晶生长层与起结晶种作用的结晶种层组合构成。
对基板主面倾斜的倾斜结晶面的结晶层，可以是能够形成由第1导电型层、活性层、第2导电型层构成的发光区域的材料层，不特限于此，但其中最好具有纤维锌矿型的结晶构造。作为这样的结晶层，例如可采用III族系化合物半导体及BeMgZnCdS系化合物半导体、BeMgZnCdO系化合物半导体，最好采用氮化铟(InN)系化合物半导体、氮化铟钙(InGaN)系化合物半导体、氮化铝钙(AlGaN)系化合物半导体，特别以氮化钙系化合物半导体等的氮化物半导体为好。此外，倾斜结晶面，对S面及(11-22)面，分别包含以5～6度范围倾斜面方位。
第1导电型层，是p型或n型的包层，第2导电型层是它的反对导电型。例如，构成S面的结晶层采用硅添加剂的氮化钙系化合物半导体层构成时，采用硅添加剂的氮化钙系化合物半导体层构成n型包层，其上形成InGaN层作为活性层，再其上可形成镁添加剂的氮化钙系化合物半导体层作为p型包层、成为双异质构造。可形成用AlGaN层夹着活性层的InGaN层的构造。此外，活性层，可以是单一的整体活性层构成，也可形成单一量子井(SQW)、二重量子井(DQW)、多重量子井(MQW)构造等的量子井构造。根据必要，在量子井构造中可并用分离量子井用的障壁层。活性层为InGaN层时，可采用制造工序简单的构造，改善元件的发光特性。此外，该InGaN层，是在难以脱离氮原子的构造的S面上生长、结晶化容易且结晶性好，可提高发光效率。
此外，用选择生长进行结晶生长时，如果没有结晶种层、则需要由结晶生长层形成，但用结晶生长层进行选择生长时，即使不进行不阻碍生长的生长，在好的部分也容易生长。因此，采用结晶种层可使选择性好的结晶生长。
作为具体的选择生长法，这样的选择生长，可通过有选择地除去基底生长层的一部进行，或、有选择地利用前述基底生长层上或前述基底生长层形成前形成的防护层的开口部分进行。例如，在前述基底生长层由结晶生长层与结晶种层构成时，将结晶生长层上的结晶种层细分为分散的直径为10μm左右的小区域，通过各部分的结晶生长形成具有S面等的结晶层。被细分的结晶种层，可将发光元件配列成以分离用的边界将它们隔开、作为各个小区域，圆形、正方形、六角形、三角形、矩形、菱形及它们的变形形状都可以。在基底生长层上形成防护层，有选择地对该防护层进行开口，可选择生长。防护层，可利用诸如氧化硅层或氮化硅层构成。在六角锥台形状及实质上六角锥形状以直线状延展时，可将以一方向作为长度方向的角锥台及角锥形状，使防护层的窗区域做成带状。
此外，在采用选择生长防护层进行选择生长时，仅在选择防护层开口部上生长时由于不存在横方向生长，因此，采用微沟道外延使横向生长、可做成用窗区域扩大的形状。采用这样的微沟道外延使横向生长的方法容易避免贯通转位，使转位减小。此外，通过这样的横向生长也使发光区域增大、有利于电流的均匀化、避免电流集中、及电流密度的减低。
另一方面，结晶层具有对基板主面倾斜的倾斜结晶面，特别是，结晶层，可使S面或与该S面实质等效的面各自构成实质上六角锥形状的斜面，或、使S面或与该S面实质等效的面各自构成实质上六角锥台形状的斜面，同时，使C面或与该C面实质等效的面各自构成实质上六角锥台形状的上平面部、即亦可成为所谓的实质上六角锥台形状。这些实质上六角锥形状及实质上六角锥台形状，不必是真正的六角锥，包括失去其中几个面的形状。在适合例中，倾斜结晶面被配置成六面大体对称。所谓实质上对称，包含完全对称形状场合外、与对称形状多少有些偏差的情况。此外，结晶层的结晶面间的棱线也不必是直线。此外，实质上六角锥形状及实质上六角锥台形状也可以是以直线状延展的形状。
这些第1导电型层、活性层、及第2导电型层，在与对基板主面倾斜的倾斜结晶面平行的面内延展，向这样的面内的延展，如在形成倾斜结晶面处继续、使结晶生长，可容易进行。结晶层成为实质上六角锥形状及实质上六角锥台形状，在各倾斜结晶面作成S面时，可将由第1导电型层、活性层、及第2导电型层构成的发光区域形成在全部或一部的S面上。在实质上六角锥台形状时，在与基板主面平行的上面上也可形成第1导电型层、活性层、及第2导电型层。利用倾斜的S面发光，在平行平板上由于多重反射使光衰退，但在具有倾斜面时、具有光可避免多重反射的影响、在半导体外取出的优点。因此，可改善对基板面不垂直时光的取出效率。第1导电型层即亦包层，可以与构成S面的结晶层材料同是导电型，也可在构成S面的结晶层形成后，边连续调整浓度边形成，作为别例，构成S面的结晶层的一部，也可以是作为第1导电型层起作用的构造。
在前述的半导体发光元件中，可利用倾斜的倾斜结晶面的结晶性的良好，使发光效率提高。特别是，在将电流只注入结晶性好的S面时，S面In的取入好结晶性也好，可使发光效率提高。此外，与实际的活性层的S面平行的面内延展的面积，可大于将该活性层投影于基板或前述基底生长层的主面时的面积。通过这样增大活性层的面积，可使元件的发光面积增大，进而减低电流密度。此外，通过增大活性层的面积，使亮度饱和减低、从而提高发光效率。
首先，对以选择生长形成的实质上六角锥形状，在结晶性好的区域形成电极、作为发光区域，且，将由此发生的光通过形成在发光区域的电极及不形成电极的倾斜结晶面进行高效反射，将前述光导向光取出面中的电极的形成位置进行说明。
图1是简化表示从形成在结晶生长基板上的未图示的开口部通过选择生长形成的、外形简化为实质上六角锥形状的半导体发光元件的构造的简化剖视图。点A是该元件的顶上，图1，表示以包含点A对该元件垂直的面将该元件切下时的断面。该元件在基板上形成结晶生长层1，在其上形成倾斜结晶层2。倾斜结晶层2形成具有对基板主面倾斜的倾斜结晶面的第1导电型层，在该倾斜的结晶层上形成活性层。再在其上、形成第2导电型层，在第2导电型层的中腹部形成电极3a，3b。活性层的发光区域发生的光，以该六角锥形状的半导体发光元件的底面作为光取出面、取出到元件外部。这里，不显示第2导电型层、及由活性层及第2导电型层构成的多层构造，表示使倾斜结晶层生长的结晶生长层1、含于底面的底边BC、发光区域4a，4b、在前述倾斜结晶面的最表面及倾斜的倾斜结晶面的最表面的中腹部形成的电极3a，3b。尚，发光区域4a，4b，是在与倾斜结晶面平行延展的活性层上电极3a，3b射影的区域，是从电极3a，3b注入电流的实际的发光区域。
以下，用图1对电极3a，3b的形成位置进行说明。首先，取该防护层的实质上六角锥形状部分的底边的两端为点B、点C，该元件的顶上的顶点为点A。倾斜结晶层，从包含于倾斜结晶层的生长开始面的边BC的中心对横向对称地扩展、在高度方向上生长。边AB与边AC的长度大体相等，且角ABC与角ACB相等。因此，三角形ABC，是角ABC与角ACB相等的二等边三角形。这里，角ABC的角度定义为θ。此外，结晶生长层1是在未图示的基板上形成的结晶层，与倾斜结晶层2以同样材料系形成，在本实施形态中为GaN系材料。
此外，从点B延长边AB，设延长的直线与结晶生长层1的下侧的面的交点为点P。通过点B、与结晶生长层1的上侧的面垂直的直线与结晶生长层1的下侧的面的交点为点Q。接着，含边AC的倾斜结晶面上形成的电极的下侧的电极端为点D。再从点D拉出与边BC平行的直线，与边AB的交点为点E。然后，再从点E拉出与边BD平行的直线，与边AC的交点为点R。对以上各点这样定位后，以点D、F为两端，在含边AC的倾斜结晶面上形成电极3a。同样，以点E、G为两端，在含边AB的倾斜结晶面上形成电极3b。
这里，为了从该元件向外部高效地取出光，需要提高该元件的光取出效率及发光效率。即亦，形成在倾斜结晶面的电极，最好能兼顾两效率、在能以最高效率向该元件的外部取出光的位置形成。以下，对提高光取出效率及发光效率用的条件进行说明。
首先，在倾斜的倾斜结晶面的中腹部形成电极时，为提高光取出效率，需要将发光区域发生的光在电极及倾斜结晶面与外部的边界进行反射、把光导向光取出面。在图1，示意形成电极3a，3b的倾斜结晶面的最表面与活性层的实际发光区域4a，4b一致。这里，以发光区域4a发生的光中、向光取出面直接入射的光(以下表示为直接入射光)、以及多重反射的光中、由电极或倾斜结晶面一次反射后入射到光取出面的光(以下表示为间接入射光)为对象进行说明。
直接入射光，是从活性层中的发光区域4a直接射向边BC的光，不是以电极及倾斜结晶面反射的光。在本实施形态，由于发光区域4a对边BC倾斜，因此，发光区域，与平行于边BC的情况比较、可增大实际的发光区域的面积，使更多的光从边BC取出。
首先，对发光区域4a发生的光中向着含与边AC面对面的边AB上的边EB的倾斜结晶面的光进行说明。边EB上由于不形成电极，在发光区域4a发生的光中向着边EB的光不会被电极反射。因此，在发光区域4a发生的光在不形成电极的倾斜结晶面实质上不透过、被全反射才好。此时，在发光区域4a发生的光中向着边EB的光中，向着点B、与边EB形成的角最大的，是在点D近旁的发光区域4a发生的光，与边EB形成的角是角DBE。此时，如果角DBE是在点D近旁发生的光以边EB全反射时的临界角，在发光区域4a发生的光中向着点B的光，在点B被全部全反射。
因此，在本实施形态，三角形ABC的实质上整体与结晶生长层1采用GaN系的大致相同的材料构成，折射率等光学特性大体相等，与EB形成角DBE，入射到点B的光，与BP形成角QBP、被全反射。这里，光在点B被全反射时，入射角的角DBE与反射角的角QBP相等(∠DBE＝∠QBP)。另外，由于对顶角相等，存在∠QBP＝90°-θ的关系。因此，在发光区域4a发生的光以点B全反射时，∠DBE＝∠QBP＝90°-θ的关系式成立。因此，决定电极3a的下端的点D的位置的角DBC，有∠DBC＝∠ABC-∠DBE＝θ-(90°-θ)。
下面，由电极3a的上端的点F附近的发光区域4a发生的光以边EB全反射的条件进行说明。从点F附近的发光区域4a发向边EB的光中，与边EB形成最大的入射角的是向着点E的光。因此，如果角FEA是全反射的临界角、从点F附近的发光区域4a发生的光中向着边EB的光，以边EB被全部全反射、射向光取出面。因此，边FE与边DB平行，角DBE就是在包含边AB的倾斜结晶面上受到全反射时的临界角，因此，角DBE与角FEG相等(∠DBE＝∠FEG)。所以，从点F附近的发光区域4a发生的光中向着点E的光，在点E被全反射，在边EB上的所有的点被全反射。
通过在前述的点D，F的位置设定电极3a的两端，使在发光区域4a的两端附近发生的光中向着边EB的光，以边EB被高效地全反射。此外，在发光区域4a的两端间的发光区域发生的光中向着边EB的光，其大部分在边EB被全反射，射向光取出面。在发光区域4a发生的光中向着电极3b的光，在电极3b反射。这里，为了以电极3b高效地反射光，需要研究抑制光透过的材料、膜厚及电极构造等，这些将在后面的实施形态中进行说明。
此外，如图1所示，在电极3a、3b的上侧、包含该元件的顶上部的区域不形成光反射膜的构造中，从包含顶上部的区域透过到该元件的外部的光，以某种程度的比例存在。将发光区域发生的光的一部从光取出面导出。因此，通过在包含不形成电极的顶上部的区域形成光反射膜抑制光透过，可进一步提高光取出效率。对光反射膜的构造，在后面的实施形态中详细进行说明。
下面，对提高发光效率用的条件进行说明。为提高发光效率，在形成电极时最好避开倾斜的倾斜结晶面中该元件的顶上附近及该元件底面附近的结晶性差的区域。即亦，在结晶性良好的倾斜结晶面的中腹部形成电极，尽量将电极的下端设定在倾斜结晶面的上侧，尽量将电极的上端设定在倾斜结晶面的下侧。只在结晶性良好的区域注入电流，通过发光可提高发光效率。但是，倾斜结晶面上结晶性良好的区域的倾斜结晶面的中腹部、与比中腹部结晶性差的区域的该元件的顶上部附近及底面附近的倾斜结晶面有明显区别，因此，难以形成电极。
这里，从以活性层形成的发光区域4a的发光区域发生的光中、一部的光在含边EB的倾斜结晶面不被全反射、透过，从光取出面不取出的光也有，由于仅将前面说明的结晶性良好的区域作为发光区域能提高发光效率的效果、以及能将发生的光的大部分从光取出面取出的效果，对输入到元件的电流能从光取出面高效地取出。
此外，仅将结晶性良好的区域作为发光区域，为了更高效地向元件外部取出、在形成在倾斜结晶面的电极的上侧包含顶点的区域整体上形成具有光透过性的电流阻挡层，在其上形成属于光反射膜的金属薄膜，使从元件顶上取出到元件外部的光向光取出面反射、可从光取出面将光取出到元件外部。此外，通过将形成在结晶性差的区域的电流阻挡层与将发生的光高效地反射的金属薄膜层等进行组合、对输入到该元件的电流也能高效地从光取出面取出。
以下，在形成在前述的电极形成位置的电极的构造依次说明中，对本发明的、对在倾斜结晶面的中腹部形成电极的半导体发光元件进行配列形成的图像显示装置及照明装置进行说明。此外，在以下的半导体发光元件的倾斜结晶面的中腹部形成、将电流注入结晶层用的电极，可形成在由前述的2θ-90°的角度决定的电极位置。
(第1实施形态)图2是表示具有实质上六角锥形状结晶生长形成的倾斜结晶面、在中腹部形成电极的本发明的半导体发光元件的一形态的构造剖视图。对输入电流、在高效地将发生的光向元件外部取出用的电极10及电极10的该元件的顶上侧形成电流阻挡层11。形成电极10的倾斜结晶面的中腹部，是结晶性良好的区域。电流阻挡层11，可形成在该元件的底面附近以外的倾斜结晶面上与电极10及该元件的顶上附近。电流阻挡层11，抑制向顶上部的结晶层注入电流。
下面，用图3对电极构造进行说明。形成倾斜结晶面的第2导电型半导体层14的第2包层是添加镁的p型GaN层，在GaN层上可形成具有由形成在结晶层的活性层12发生的光的侵入长或小于它的厚度的接触金属层15，在形成具有要求厚度的接触金属层15后形成电极层16。接触金属层15，由于它的厚度被作成由活性层12发生的光的侵入长或小于它的厚度，因此，可实现与倾斜结晶面的欧姆接触、使电极层的反射率提高，向光透过型基板侧的反射强度可得到提高。由于第2导电型半导体层上形成电极层，射向其第2导电型半导体层侧的光被反射到基板侧，使接触金属层15的厚度减薄到发生的光的侵入长或小于它的厚度，可在实现欧姆接触同时提高电极层的反射率、可提高作为元件整体的发光效率。
对电极构造做更详细的说明。电极10，成为积层接触金属层15与电极层16的多层构造。在以第2导电型半导体层14的p型GaN层形成的包层的最表面，作为电极10的第1层，可形成使p侧电极层16与第2导电型半导体层14的GaN层实现欧姆接触的接触金属层15的镍层。该镍层构成的接触金属层15的膜厚，被做成由活性层发生的光的侵入长或小于它的厚度，在本实施形态作为一例，膜厚约10nm。在由该镍构成的接触金属层15上形成p侧电极层16。P侧电极层16，是诸如由铝、银构成的薄膜，透过由镍构成的接触金属层15的光，在p侧电极层16的界面反射。尚，在本实施形态，p侧电极层16，是诸如由铝、银构成的薄膜，但也可以是在这些铝、银上积层金及白金等的金属层构造。本实施形态的接触金属层15及电极层16的膜厚，可根据发生的光改变膜厚形成。
接触金属层15、电极层16可通过蒸着法、电镀法等形成，它的厚度是可改变的。光在金属表面反射时，作为具有能量的电磁波的光，从金属表面侵入被称为距金属表面侵入长的长度，存在被称为衰退(ェバネッセント)的电磁波。对这个衰退产生的能量吸收与该金属的复合折射率及入射角相关，此外的能量的光被作为反射光反射到外部。另外，为了实现欧姆接触，用极薄的膜就行，用镍构成接触金属层15的膜厚，做成由活性层12发生的光的侵入长或小于它的厚度，因此，可提高电极10的反射效率。
电流阻挡层11，形成在从电极10的上端到包含元件的顶点的顶上部与底面附近的倾斜结晶面，抑制电流注入结晶性不好的区域。电流阻挡层11，在形成SiO2等有绝缘性的膜后，对底面附近的部分通过腐蚀形成。此外，电流阻挡层11，不仅用具有绝缘性的材料形成，还形成作为第2导电型半导体层的第2包层的结晶层的表面及电位势垒，也可用难以注入电流的材料形成。例如，可以用Ag、Al那样的反射光的金属材料的薄膜。在采用反射光的材料时，由于可在电流不注入的区域形成光反射膜，所以，比之仅在电极10反射光的情况，可提高光取出效率。
(第2实施形态)图4是表示具有实质上六角锥形状结晶生长形成的倾斜结晶面、在中腹部形成电极的本发明的半导体发光元件的一形态的构造剖视图。对输入电流、在高效地将发生的光向元件外部取出用的电极20、及在包含电极20的上侧的该元件的顶上的区域形成电流阻挡层。电流阻挡层具有绝缘层21及金属薄膜层22的多层构造。
电极20在具有形成在电极下的结晶层的活性层12发生的光的侵入长或小于它的厚度的接触金属层15形成为要求厚度后，在其上形成电极层16。因此，接触金属层15，由于它的厚度被作成由活性层12发生的光的侵入长或小于它的厚度，因此，可实现欧姆接触、使电极层16的反射率提高，向光透过型基板侧的反射强度可得到提高。由于第2导电型半导体层14上形成电极层16，射向其第2导电型半导体层14侧的光被反射到基板侧。由于在电极层16与第2导电型半导体层14间形成接触金属层15，可提高作为元件整体的发光效率。
可实现使p侧电极20与由GaN层形成的第2导电型半导体层14的欧姆接触的接触金属层15，是由镍形成的。由镍构成的接触金属层15的膜厚，被做成由活性层发生的光的侵入长或小于它的厚度，在本实施形态作为一例，膜厚约10nm。在由该镍构成的接触金属层15上形成电极层16。电极层16，是诸如由铝、银构成的薄膜，透过由镍构成的接触金属层15的光，在电极层16的界面反射。尚，在本实施形态，电极层16，是诸如由铝、银构成的薄膜，但也可以是在这些铝、银上积层金及白金等的金属层构造。本实施形态的接触金属层15及电极层16的膜厚，可根据发生的光改变膜厚形成。
此外，在p侧电极20的上侧的倾斜结晶面的、包含该元件的顶上的区域形成电流阻挡层。电流阻挡层，可由绝缘层21及金属薄膜层22构成，将活性层12发生的光高效地反射，使光取出效率提高。此时，由于将绝缘层21作为第1层，在结晶性不好的区域实质上不注入电流，仅仅在电极20下侧的结晶性良好的区域注入电流。绝缘层21，可用具有光透过性的绝缘性材料形成，将SiO2那样的透明的绝缘材料形成为膜状。形成在绝缘层21上的金属薄膜层22，将Ag及Al那样的高反射率金属形成为膜状形成的。
(第3实施形态)图5是表示在实质上六角锥形状结晶生长形成的倾斜结晶面的中腹部形成电极的一形态的构造剖视图。这里形成有对输入电流将发生的光高效地向元件外部取出用的电极、以及在前述电极的上侧的倾斜结晶面包含该元件的顶上的区域由绝缘膜及金属薄膜的多层构造构成的电流阻挡层。
在该元件的顶上附近形成绝缘层26后，在绝缘层26上形成p侧电极25。P侧电极25，可同时形成在形成绝缘层26的区域更下侧的倾斜结晶面、在结晶性良好的倾斜结晶面的中腹部形成。此外，先形成的绝缘层26是电流阻挡层，可抑制电流注入该元件的顶上部附近的结晶性差的区域。因此，p侧电极25可只将与第2包层14直接接合的结晶性良好的区域作为发光区域，因此，可提高对输入电流的发光效率。
绝缘层26的下端，将倾斜的倾斜结晶面的结晶性良好的区域、与其表面有阶梯形状的倾斜结晶面的中腹部比较，位于与结晶性差的该元件的顶上附近的区域的边界附近。P侧电极25的下端，将倾斜的倾斜结晶面的结晶性良好的区域、与其表面有阶梯形状的倾斜结晶面的中腹部比较，位于与结晶性差的该元件的底面附近的倾斜结晶面的区域的边界附近。绝缘层26的下端、即p侧电极25与第2包层14接合的区域的上侧、与p侧电极25的下端，可设定于由活性层12发生的光在不形成p侧电极25的下侧的电极的倾斜结晶面高效地全反射的位置。绝缘层26可以是具有光透过性的绝缘材料，例如由SiO2等的透明的绝缘材料形成。此外，p侧电极25，由接触金属层15与电极层16构成，实现电极层16与GaN层14的欧姆接触的接触金属层15的镍层被作为第1层形成。由该镍构成的接触金属层15的膜厚，被做成由活性层发生的光的侵入长或小于它的厚度，在本实施形态作为一例，膜厚约10nm。P侧电极层16，是诸如由铝、银构成的薄膜，透过接触金属层15的镍层的光，在电极层16的界面反射。尚，在本实施形态，电极层16，是诸如由铝、银构成的薄膜，但也可以是在这些铝、银上积层金及白金等的金属层构造。此外，接触金属层15是被作为Ni说明的，也可用Pd、Co、或Sb等构成，也可以是它们的合金。此外，由于在具有光透过性的绝缘层26上也形成p侧电极25，因此，由活性层12发生的光中、透过绝缘层26到达绝缘层26上的p侧电极25的光能够被高效地反射，可使光取出效率提高。在本实施形态，在外形成实质上六角锥形状的倾斜结晶面的中腹部形成电极25，外形不限于实质上六角锥形状，如果是具有倾斜结晶面的发光元件，通过在其中腹部形成电极25都可提高发光效率。例示中，适用于外形成实质上六角锥台形形状的发光元件。
此外，发光二极管以外的半导体激光器及其他的半导体发光元件等也可适用本发明。对本发明的半导体发光元件的发光波长不作特别限定，例如，蓝色发光时，p侧电极层16最好做成Ag或Al。
(第4实施形态)下面，对本发明的、将在外形成实质上六角锥形状的倾斜的倾斜结晶面的中腹部形成电极的半导体发光元件多个配列形成的图像显示装置及照明装置进行说明。将第1～第3实施形态中说明的对输入电流光取出效率高的半导体发光元件进行配列，由于是可扫描配列，所以，可利用S面抑制电极面积，以不大的发光部的总面积作成显示器，同时，可作成电光变换效率良好的图像显示装置及照明装置。在本实施形态，特别是对将具有第3实施形态中说明的电极构造的半导体发光元件进行配列形成的图像显示装置的制造方法进行说明。
首先，对其构造进行说明。该元件的断面构造图表示于图6A，平面构造图表示于图6B。在由GaN系半导体层构成的基底生长层31上形成选择生长的六角锥形状的GaN层32。尚，在基底生长层31上存在未图示的绝缘膜，六角锥形状的GaN层32，在将其绝缘膜开口的部分通过MOCVD法形成。该GaN层32，是在将生长时使用的蓝宝石基板的主面作为C面时，以S面(1-101面)覆盖的角锥型的生长层，是将硅掺杂的区域。活性层的InGaN层33形成时应能将该GaN层32的倾斜的S面覆盖，在其外侧形成镁添加剂的GaN层34。该镁添加剂的GaN层34作为包层起作用。
在该发光二极管，可形成p电极35及n电极36。P侧电极35，在镁添加剂的GaN层34上将Ni/Pt/Au或Ni(Pd)/Pt/Au等的金属材料蒸着形成。在形成p电极35前，预先将具有光透过性的绝缘层30形成在该元件的顶上附近。绝缘层30，可以用例如SiO2等的透明的绝缘材料形成。P侧电极35的形成位置，如前说明那样，是对底面以2θ-90°的角度决定的位置。在侧电极下的活性层发生的光，可在p侧电极35及倾斜结晶面的表面被高效地全反射、向元件外部取出。电极36，在对前述的未图示的绝缘膜开口部分将Ti/Al/Pt/Au等的金属材料蒸着形成。尚，在本实施形态，在基底生长层31的里面侧避开光取出面形成n电极，n电极36的形成不需要基底生长层31的表面。
这样构造的GaN系的发光二极管，是可蓝色发光的元件，特别是通过激光研磨能够较简单地从蓝宝石基板进行剥离，通过有选择地照射激光可实现有选择的剥离。此外，本实施形态的发光二极管中，要么是发生的光从GaN层32通过基底生长层31、从下侧被取出到元件外部，要么是在p侧电极35或倾斜结晶面的表面被高效地全反射、从GaN层32通过基底生长层31、从下侧被取出到元件外部。此外，作为GaN系的发光二极管，可以是平板上及以带状形成活性层的构造，也可以是在上端部形成C面的角锥构造。此外，也可以是别的氮化物系发光元件及化合物半导体元件。
下面，对从形成发光元件的基板将发光元件分离、以树脂层覆盖的工序进行说明。如图7所示，在第1基板41的主面上形成多个矩阵状的发光二极管42。发光二极管42的大小可以为20μm左右。第1基板41，是使形成发光二极管42的结晶层生长的基板。第1基板41，如果可形成具有对基板倾斜的倾斜结晶面的结晶层，则不特别限定，各种都可用。在本实施形态使用的第1基板41，是具有光透过性的蓝宝石基板，可采用对照射于发光二极管42的激光的波长透过率高的材料。此外，第1基板41，把使氮化钙(GaN)系化合物半导体材料生长时常用的C面作为主面。该C面，包含以5～6度范围倾斜的面方位。在发光二极管42中虽然形成了p电极等，但最终的配线并未形成，因此，可形成元件间分离的槽42g，使各发光二极管42处于可分离状态。这个槽42g的形成，例如可通过反应性离子腐蚀进行。使这样的第1基板41与临时保持用部件43面对面、进行有选择的复制。
在临时保持用部件43的第1基板41的对向面上形成剥离层44及粘着剂层45二层。这里，作为临时保持用部件43的例，可采用玻璃基板、石英玻璃基板等，作为临时保持用部件43上的剥离层44的例，可采用氟树脂、硅树脂、水溶性粘着剂(例如，聚乙烯醇PVA)、聚酰亚胺等。作为一例，使用石英玻璃基板作为临时保持用部件43，作为剥离层44将聚酰亚胺膜以约1～3μm的膜厚形成后，以约20μm涂布作为粘着剂层45的UV硬化型粘着剂。
临时保持用部件43的粘着剂层45，通过调整使硬化区域45s与未硬化区域45y混存，使选择复制用的发光二极管42位于未硬化区域45y。使硬化区域45s与未硬化区域45y混存的调整，例如，通过暴光机对UV硬化型粘着剂以200μm的间隔进行UV暴光，对发光二极管42复制处，未硬化，此外可成为硬化状态。通过这样的调整后，利用激光研磨将复制对象位置的发光二极管42从第1基板41剥离。GaN系的发光二极管42，在与蓝宝石的界面被分解成金属的Ga和氮，因此，可较简单地剥离。作为照射的激光，可采用激元激光器光、高频波YAG激光器光等。
通过利用激光研磨的剥离，有关选择照射的发光二极管42，以GaN层与第1基板41的界面分离，能将p电极扎入反对侧的粘着剂层45进行复制。对于激光光不照射的区域的别的发光二极管42，由于对应的粘着剂层45的部分是硬化区域45s、激光光也不照射，所以，不能在临时保持用部件43侧复制。此外，在图7，有选择地使1个发光二极管42照射激光光，但在以n间隔分离的区域也同样能使发光二极管42照射激光光。通过这样的选择复制、发光二极管42，在配列于第1基板41时分离，也可配列于临时保持用部件43上。
发光二极管42，以临时保持用部件43的粘着剂45保持的状态，发光二极管42的里面处于n电极侧(阴极电极侧)，通过除去、洗净，在发光二极管42的里面没有树脂(粘着剂)，如图8所示，如果形成电极垫片46，电极垫片46可与发光二极管42的里面作电气连接。
作为粘着剂层45的洗净例，用氧等离子对粘着剂用树脂进行腐蚀，利用UV臭氧照射洗净。且，通过激光光将GaN系发光二极管从由蓝宝石基板构成的第1基板剥离时，在剥离面上析出Ga，因此，要对这个Ga进行腐蚀，用NaOH水溶液或稀硝酸进行。然后，对电极垫片46成图。此时的阴极侧的电极垫片46，可作成约60μm角。作为电极垫片46，使用透明电极(ITO，ZnO系等)或Al/Cu等材料。透明电极时，即使发光二极管里面大面积覆盖也不能遮光，因此，成图精度粗，能形成大电极，成图过程也容易。
下面，对从第1临时保持用部件43到第2临时保持用部件47复制发光二极管42的工序进行说明。在发光二极管42的复制目的地的第2临时保持用部件47上，形成剥离层48复制的发光二极管42及剥离层48。剥离层48，可采用氟树脂、硅树脂、水溶性粘着剂(例如，PVA)、聚酰亚胺等具有光透过性的树脂作成。作为第2临时保持用部件47的一例，可采用玻璃基板。
使临时保持用部件43与形成这样的剥离层48的临时保持用部件47面对面，使粘着剂层45密着于剥离层48。在这样的状态下，为了将临时保持用部件43与剥离层44分离，从形成剥离层44的面的反对侧对临时保持用部件43照射激元激光。此时，对临时保持用部件43，从形成剥离层44的面的里面照射激元激光。由于临时保持用部件43是玻璃基板，激元激光在临时保持用部件43上实质上不能吸收，被照射在剥离层44与临时保持用部件43的界面附近，引起激光研磨。结果是，剥离层44与临时保持用部件43的粘着力减低，只有临时保持用部件43包含发光二极管42、从以剥离层44作为最上部的层的构造的部分分离。这样，各发光二极管42被复制到第2临时保持用部件4 7侧。
此时，剥离层44具有充分的膜厚，因此，透过临时保持用部件43的激元激光的能量被全部吸收。因此，激元激光不能到达剥离层44的下侧的层，粘着剂层45或剥离层48上不会产生变质。
图9表示的是，将发光二极管42从临时保持用部件43复制到第2临时保持用部件47，在形成阳极电极(p电极)侧的孔50后，形成阳极侧电极垫片49，对树脂构成的粘着剂层45进行切割的状态。切割的结果，形成元件分离槽51，发光二极管42，按每元件进行区分，粘着于为临时保持用部件47的状态的树脂形成元件形成需要的形状。元件分离槽51，为了分离矩阵状的各发光二极管42，作为平面图形、由纵横延长的多个的平行线构成。在元件分离槽51的底部，面对第2临时保持用部件47的表面。
对形成发光二极管42的阳极侧电极垫片49、形成元件分离槽51的工序作更详细的说明。作为该过程的一例，将第2临时保持用部件47的表面用氧等离子进行腐蚀、直到发光二极管42的表面露出。首先，孔50的形成，可以使用激元激光器光、高频波YAG激光器光、二氧化碳激光。此时，开孔的直径约为3～7μm。阳极侧电极垫片，可用Ni/Pt/Au等形成。切割过程，用通常的刀具进行切割，需要切割20μm以下的窄幅时，用激光进行加工。作为激光，可以使用激元激光器光、高频波YAG激光器光、二氧化碳激光。该切割的幅度，取决于用图像显示装置的象素内的树脂构成的粘着剂层45覆盖的发光二极管42的大小。作为一例，用激元激光进行幅度约为40μm的槽加工，分离元件，使树脂形成元件成为需要的形状。
下面，对把在内部形成发光二极管42的树脂形成元件从第2临时保持用部件47剥离的同时，在剥离层48上形成凹凸的工序进行说明。首先，如图10所示，将树脂形成元件从第2临时保持用部件47分离，对着移设用的吸着孔55。吸着孔55，以图像显示装置的象素间隔开口成矩阵状，可多个、成批地吸着树脂形成元件。这时的开口径，例如约为φ100μm，开口成600μm间隔的矩阵状、可成批吸着约300个。此时的吸着孔55的部材，可使用电铸Ni作成件、或对SUS等的金属板52进行腐蚀并进行孔加工而成。
对着与吸着孔55位置一致的树脂形成元件与第2临时保持用部件47的界面附近照射能量束。能量束，对第2临时保持用部件47、从粘着树脂形成元件的面的反对侧照射。此时，由于第2临时保持用部件47是具有光透过性的玻璃基板，所以，实质上不能利用第2临时保持用部件47吸收能量束，被照射到树脂形成元件与保持部件47的界面附近的剥离层48。能量束照射的剥离层48，由于激光研磨，使保持部件47的粘着力减低。作为能量束，可以使用激元激光器光，其他也可用YAG激光器光等。
下面，在树脂形成元件与保持部件47的接着力减低的状态下，将吸着孔55相关的吸着室54控制于负压、可吸着发光二极管42，用机械手段使发光二极管42从第2临时保持用部件47剥离。
图11是表示将树脂形成元件复制到构成图像显示装置的装置基板的第2基板60的图。第2基板可采用玻璃基板那样的具有光透过性的材料。在第2基板60上装着树脂形成元件时，在第2基板60上预先涂布粘着剂层56，使装着发光二极管42的粘着剂层56的区域硬化，使发光二极管42固着、配列于第2基板60上。此装着时，吸着装置53的吸着室54，处在高正压力状态，即亦，使树脂形成元件从吸着孔55脱离的应力作用于树脂形成元件，通过吸着装置53与发光二极管42间的吸着形成的结合状态被得到解放。这里，粘着剂层56，由热硬化性粘着剂、热可塑性粘着剂等构成。发光二极管42配置的位置，由于在临时保持用部件43、47上的配列、彼此分开。此时使粘着剂层56的树脂硬化的能量(激光73)，从第2基板60里面供给。
从第2基板60的里面照射激光73，只对与复制的树脂形成元件(发光二极管42及粘着剂层45)对应的部分的粘着剂层56加热。这样，当粘着剂层56是热可塑性粘着剂时，这部分的粘着剂层56软化，此后，通过冷却、硬化，树脂形成片被固着于第2基板60上。同样，当粘着剂层56是热硬化性粘着剂时，只有激光73照射的部分的粘着剂层56硬化，树脂形成元件被固着于第2基板60上。
此外，在第2基板60上配设着起遮挡屏作用的电极层57，用激光73对该电极层57照射加热，可使粘着剂层56间接加热。特别是，在电极层57的画面侧的表面即亦看得见图像显示装置的人所在侧的面，如形成黑铬层58，则能够使图像的对比度提高，利用有选择地照射的激光73可有效地对粘着剂层56进行加热。
图12是表示将分别内包着发光二极管42、61、62的树脂形成元件配列于第2基板60、涂布绝缘层59的状态的图。图10或图11中使用的吸着装置53继续使用，通过将设置于第2基板60的位置偏移，就可将树脂形成元件配置于规定的位置。绝缘层59可采用透明环氧树脂粘着剂、UV硬化型粘着剂、聚酰亚胺等。
图13是配线形成工序图。是在绝缘层59上形成开口部65、66、67、68、69、70，形成发光二极管42、61、62的阳极、阴极的电极垫片与第2基板60的配线用的电极层57连接的配线63、64、71的图。此时形成的开口部即亦孔，由于增大了发光二极管42、61、62的电极垫片46、49的面积，使孔的形状增大，孔的位置精度也以比在发光二极管上直接形成孔粗的精度形成。此时的孔，形成对约60μm角的电极垫片46、49、约为φ20μm的孔。此外，孔的深度，具有按与配线基板连接、与阳极电极连接、与阴极电极连接分为3种深度，用激光的脉冲数进行控制，使开口为最适合的深度。此后，在配线上形成防护层，完成象素显示装置的面板。这里的防护层，可采用与绝缘层59及透明环氧树脂粘着剂等同样的材料。该防护层经加热硬化将配线完全覆盖。然后，从面板端部的配线连接到驱动IC、制作驱动面板。通过以上的工序，对输入到各元件的电流的光取出效率高的元件进行配列，从而得到具有高品位的图像质量的图像显示装置。
工业上的实用性如前所述，按照本发明的半导体发光元件及其制造方法，可形成光取出效率和发光效率都高的半导体发光元件，此外，按照本发明的、将半导体发光元件配列形成的图像显示装置、照明装置及其制造方法，能提供可减低流入各元件的电流密度、同时可显示高品质画像的图像显示装置及亮度大的照明装置，特别是，对多个配置发光元件形成的图像显示装置及照明装置，有利于减低耗电。
权利要求
1.一种半导体发光元件，在结晶生长层的上侧设置由第1导电型层、活性层、及第2导电型层构成的结晶层，所述结晶层具有对基板主面倾斜的倾斜结晶面，其特征在于，在所述倾斜结晶面的中腹部形成电极。
2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述电极是p侧电极。
3.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，在由所述倾斜结晶面的棱线、包含所述倾斜结晶面的棱线上的第1点并与所述基板主面平行的第1平面、以及包含所述倾斜结晶面的棱线上的第2点并与所述基板主面平行的第2平面围起来的所述结晶面上的区域，形成所述电极。
4.如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于，由所述基板主面与所述倾斜结晶面形成的角取为θ，所述第1点取作同所述倾斜结晶面的底边成2θ-90°的角的第1直线与所述棱线的一方的棱线的交点，所述第2点，取作同所述第1平面成2θ-90°的角的第2直线与所述一方的棱线的交点。
5.如权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第1延长线以所述底边与所述棱线的另一方的棱线的交点作为始点，所述第2延长线以所述第1平面与所述另一方的棱线的交点作为始点。
6.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述半导体发光元件，在所述倾斜结晶面上形成有绝缘层。
7.如权利要求6所述的半导体发光元件，其特征在于，所述绝缘层形成在所述倾斜结晶面的终端部附近。
8.如权利要求6所述的半导体发光元件，其特征在于，所述绝缘层形成在所述半导体发光元件的底面近旁。
9.如权利要求7所述的半导体发光元件，其特征在于，所述终端部是以所述倾斜结晶面包围的区域。
10.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述结晶生长层具有纤维锌矿的结晶构造。
11.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述结晶生长层由氮化物半导体构成。
12.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述结晶层，经基底生长层、通过选择生长设置于所述基板上。
13.如权利要求12所述的半导体发光元件，其特征在于，所述选择生长利用有选择地除去所述基底生长层进行。
14.如权利要求12所述的半导体发光元件，其特征在于，所述选择生长有选择地利用形成的防护层的开口部进行。
15.如权利要求14所述的半导体发光元件，其特征在于，所述结晶层是以所述防护层的开口部横向扩展、选择生长的。
16.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述基板的主面实质上是C面。
17.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述倾斜结晶面包含S面及(11-22)面的至少一方。
18.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，主要电流注入到所述倾斜结晶面。
19.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述活性层用InGaN构成。
20.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述倾斜结晶面配设成实质上六面对称。
21.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述结晶层，在该结晶层的基板主面侧的反对侧的实质上中心部具有以C面构成的平坦面。
22.一种图像显示装置，在基板上形成具有对该基板的主面倾斜的倾斜结晶面的结晶层，使与所述倾斜结晶面平行的面内延展的第1导电型层、活性层、及第2导电型层形成在所述结晶层的半导体发光元件并列，各元件按照信号发光，其特征在于，在所述倾斜结晶面的中腹部形成电极。
23.如权利要求22所述的图像显示装置，其特征在于，所述电极是p侧电极。
24.一种照明装置，在基板上形成具有对该基板的主面倾斜的倾斜结晶面的结晶层，使与所述倾斜结晶面平行的面内延展的第1导电型层、活性层、及第2导电型层形成在所述结晶层的半导体发光元件并列，各元件按照信号发光，其特征在于，在所述倾斜结晶面的中腹部形成电极。
25.如权利要求24所述的照明装置，其特征在于，所述电极是p侧电极。
26.一种半导体发光元件的制造方法，在基板上形成具有开口部的防护层或结晶种层，通过该防护层的开口部或所述结晶种层有选择地形成具有对该基板的主面倾斜的倾斜结晶面的结晶层，使与所述倾斜结晶面平行的面内延展的第1导电型层、活性层、及第2导电型层形成在所述结晶层，其特征在于，在所述倾斜结晶面的中腹部形成电极。
27.如权利要求26所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，所述电极是p侧电极。
28.如权利要求26所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，所述基板主面是C面。
29.如权利要求26所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述基板上形成多个半导体发光元件后，使各半导体发光元件分离。
全文摘要
提供通过在倾斜结晶面的中腹部形成电极、使从该元件的下侧的光取出面取出光的效率得到提高的半导体发光元件及其制造方法。此外，可使发生的光高效地全反射，同时，形成电极的倾斜结晶面的中腹部比之倾斜结晶面的其他区域结晶性更好，因此，可仅在结晶性良好的区域注入电流，光取出效率与发光效率可同时提高，从而形成对输入电流光取出效率高的半导体发光元件。此外，按照对本发明的半导体发光元件配列构成的图像显示装置、照明装置及其制造方法，对输入电流具有高发光效率的发光元件被配置于装置基板，可减低流入各元件的电流的密度，同时，可提供能显示高品质图像的图像显示装置及亮度强的照明装置。
文档编号G09F9/33GK1476641SQ02803154
公开日2004年2月18日 申请日期2002年9月25日 优先权日2001年10月10日
发明者大畑丰治, 大 丰治 申请人:索尼株式会社
技术领域：
本发明涉及具有在结晶生长层的上侧设置由第1导电型层、活性层、及第2导电型层构成的结晶层的双异质构造、前述结晶层具有对基板主面倾斜的倾斜结晶面的半导体发光元件，具有高发光效率的半导体发光元件及其制造方法，以及配列该半导体发光元件构成的图像显示装置、照明装置及其制造方法。
背景技术：
作为半导体发光元件，以往的元件是在蓝宝石基板上形成低温结晶生长层、以Si为添加剂的GaN构成的n侧接触层，在其上面积层以Si添加剂的GaN构成的n侧包层、以Si为添加剂的InGaN构成的活性层、以Mg为添加剂的AlGaN构成的p侧包层及以Mg为添加剂的GaN构成的p侧接触层等。可批量生产含450nm～530nm的蓝色、绿色LED(Light Emitting Diode)，作为具有这样构造的商品的制品。
为提高半导体发光元件的亮度，可采用各种方法。一般有提高对元件自体的输入电流的发光效率的方法，以及在元件外部有效地取出发生的光、提高光取出效率的方法。前者，主要受制于构成结晶层的材料、结晶构造、结晶生长性的优劣以及这些结晶层组合及制造工艺。后者，应侧重考虑将元件的构造及元件搭载到装置基板时的构造使光的反射，不使发生的光衰退地、无泄漏地在元件外部取出。
采用提高对输入电流的元件自体的光取出效率的方法，特别是具有对基板主面倾斜的倾斜结晶面的元件，可在全部或一部的S面上形成由第1导电型层、活性层、及第2导电型层构成的发光区域。在实质上六角锥台形状时，在平行于基板主面的上面上也可形成第1导电型层、活性层、第2导电型层。在平行平板型的半导体发光元件中由于多重反射使光衰退，但由于是利用倾斜的S面发光，发生的光可免除多重反射的影响、从光取出面取出到该元件的外部。此外，作为别例，构成S面的结晶面的一部也可以做成作为第1导电型层起作用的构造，可改善面对于基板不垂直时的光取出效率。
此外，对于具有倾斜的结晶面的半导体发光元件，可利用倾斜结晶面的良好结晶性提高发光效率。特别是，只在结晶性好的S面注入电流时，S面由于In取入好、结晶性也好，因此可提高发光效率。此外，在与实际的活性层的而平行的面内延展的面积，可做得比将该活性层投影于基板或基底生长层的主面时的面积大。这样，由于将活性层的面积做大，可增大发光区域的实际面积，进而使电流密度减低。此外，由于增大活性层的面积，使亮度饱和的减低得以实现，使发光效率提高。
因此，对于具有对前述那样的基板主面倾斜的倾斜结晶面的半导体发光元件，在考虑六角锥形状的结晶层时，特别是S面的顶点附近的部分，阶梯的状态不好，顶点部发光效率低。这是由于在六角锥形状的元件中、各个面的实质上中心部分为中心、可区分为顶点侧、侧边左侧、侧边右侧、底面侧共4处、特别是顶点侧部分高低起伏最明显、在顶上附近容易引起异常生长的缘故。对此，侧边侧的2处的台阶即使呈实质上直线状，也能形成台阶密集的极好的生长状态。此外，在靠近底面的部分，也有起伏的台阶状态，比之倾斜结晶面的侧边侧，结晶的生长状态较差。
这里，当在倾斜结晶层的台阶状态不好的区域形成p侧电极时，与在台阶状态良好的区域注入电流时比较，发光效率降低。因此，在形成电极时最好避开台阶状态起伏的顶上部附近、以及靠近台阶状态起伏的底面的区域。
另外，在倾斜结晶面形成电极时，由于电极对元件的光取出面倾斜，所以能抑制发生的光的多重反射。通过抑制多重反射可抑制光的衰退，而且，可以从设置在该元件的底面的光取出面取出由电极反射的光。
但是，如果在该元件的顶上部近旁及底面近旁的倾斜结晶面上不形成电极，在发光区域发生的光中不被电极反射到光取出方向的光的比例高。尤其是，在由形成在倾斜结晶面的电极反射的光中，也有因对光取出面的入射角大、在光取出面上形成全反射、不取出到外部的光。结果，即使仅在结晶性好的区域形成电极并使发光效率提高，也不能提高光取出效率，因此，仅将结晶性好的区域作为发光区域的效果是不充分的。
因此，本发明的目的在于针对前述技术课题，提供进一步提高发光效率、同时提高光取出效率的半导体发光元件及其制造方法、以及将这些半导体发光元件配列形成的图像显示装置、照明装置及其制造方法。
发明内容
按照本发明的在倾斜的倾斜结晶面的中腹部形成电极的半导体发光元件及其制造方法，在倾斜结晶面的中腹部形成的电极，形成在把从该电极注入电流的结晶层发生的光通过不形成该电极的倾斜结晶面的表面被高效率地全反射的位置。结果，可以提高来自该元件的下侧的光取出面的光的取出效率。此外，对发生的光进行高效率地全反射的同时，由于形成电极的倾斜结晶面的中腹部比倾斜结晶面的其他区域结晶性良好，可只在结晶性良好的区域注入电流、提高发光效率。由于同时提高光取出效率和发光效率、可形成对输入电流光取出效率高的半导体发光元件。
此外，按照本发明的将半导体发光元件配列形成的图像显示装置、照明装置及其制造方法，对输入电流具有高发光效率的发光元件被配置于装置基板、可减低流向各元件的电流密度，同时，可提供能显示高品质图像的图像显示装置及亮度强的照明装置。特别是，对于将发光元件作多个配置形成的图像显示装置及照明装置，在减低耗电方面效果极明显。
图1是简化表示本发明的实施形态的半导体发光元件的构造的简化剖视图。
图2是表示本发明的第1实施形态的半导体发光元件的电极构造的构造剖视图。
图3是表示本发明的第1实施形态的半导体发光元件的电极构造的主要部件剖视图。
图4是表示本发明的第2实施形态的半导体发光元件的电极构造的构造剖视图。
图5是表示本发明的第3实施形态的半导体发光元件的电极构造的主要部件剖视图。
图6A是本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的半导体发光元件的构造剖视图，图6B是构造平面图。
图7是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的元件复制工序的工序剖视图。
图8是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的元件复制后的元件的保持状态的工序剖视图。
图9是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中形成树脂形成元件的工序的工序剖视图。
图10是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的吸着孔与树脂形成元件进行位置配合工序的工序剖视图。
图11是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的将树脂形成元件固着于装置基板的工序的工序剖视图。
图12是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的将树脂形成元件配列于装置基板的工序的工序剖视图。
图13是表示本发明的第4实施形态的图像显示装置的制造工序中的形成配线工序的工序剖视图。
具体实施形态在本实施形态，首先，叙述有关本发明的、对基板主面倾斜的倾斜结晶层的构造，接着，对形成在倾斜结晶面的电极的形成位置进行说明。下面，对电极构造依次进行说明后，对有关本发明的、将具有形成在倾斜结晶面的中腹部的电极的半导体发光元件配列形成的图像显示装置、照明装置及其制造方法作详细说明。
在本发明使结晶层生长时可使用的基板有多种，特别是在形成具有对基板主面倾斜的倾斜结晶面的结晶层时、例如可采用由蓝宝石(含Al2O3、A面、R面、C面)、SiC(含6H、4H、3C)、GaN、Si、ZnS、ZnO、AlN、LiMgO、GaAs、MgAl2O3、InAlGaN等构成的基板，最好是由这些材料构成的六方晶系基板或立方晶系基板，以六方晶系基板更好。例如，在使用蓝宝石基板时，可采用使氮化钙(GaN)系化合物半导体材料生长时常用的C面作为主面的蓝宝石基板。此时作为基板主面的C面，包含以5～6度范围倾斜面方位。基板自身并不包含在作为产品的发光元件中，仅在制造过程中用来作保持元件部分，在将完成前取下。基板材料，除蓝宝石基板外允许具有光透过性，例如，可采用氮化钙基板、玻璃基板、透明树脂基板等。通过复制等也可让结晶生长的基板与实装基板分立。
在形成对基板主面倾斜的倾斜结晶层前，最好在基板上先形成基底生长层。该基底生长层可由氮化钙层及氮化铝层构成，基底生长层可由低温结晶生长层与高温结晶生长层组合或由结晶生长层与起结晶种作用的结晶种层组合构成。
对基板主面倾斜的倾斜结晶面的结晶层，可以是能够形成由第1导电型层、活性层、第2导电型层构成的发光区域的材料层，不特限于此，但其中最好具有纤维锌矿型的结晶构造。作为这样的结晶层，例如可采用III族系化合物半导体及BeMgZnCdS系化合物半导体、BeMgZnCdO系化合物半导体，最好采用氮化铟(InN)系化合物半导体、氮化铟钙(InGaN)系化合物半导体、氮化铝钙(AlGaN)系化合物半导体，特别以氮化钙系化合物半导体等的氮化物半导体为好。此外，倾斜结晶面，对S面及(11-22)面，分别包含以5～6度范围倾斜面方位。
第1导电型层，是p型或n型的包层，第2导电型层是它的反对导电型。例如，构成S面的结晶层采用硅添加剂的氮化钙系化合物半导体层构成时，采用硅添加剂的氮化钙系化合物半导体层构成n型包层，其上形成InGaN层作为活性层，再其上可形成镁添加剂的氮化钙系化合物半导体层作为p型包层、成为双异质构造。可形成用AlGaN层夹着活性层的InGaN层的构造。此外，活性层，可以是单一的整体活性层构成，也可形成单一量子井(SQW)、二重量子井(DQW)、多重量子井(MQW)构造等的量子井构造。根据必要，在量子井构造中可并用分离量子井用的障壁层。活性层为InGaN层时，可采用制造工序简单的构造，改善元件的发光特性。此外，该InGaN层，是在难以脱离氮原子的构造的S面上生长、结晶化容易且结晶性好，可提高发光效率。
此外，用选择生长进行结晶生长时，如果没有结晶种层、则需要由结晶生长层形成，但用结晶生长层进行选择生长时，即使不进行不阻碍生长的生长，在好的部分也容易生长。因此，采用结晶种层可使选择性好的结晶生长。
作为具体的选择生长法，这样的选择生长，可通过有选择地除去基底生长层的一部进行，或、有选择地利用前述基底生长层上或前述基底生长层形成前形成的防护层的开口部分进行。例如，在前述基底生长层由结晶生长层与结晶种层构成时，将结晶生长层上的结晶种层细分为分散的直径为10μm左右的小区域，通过各部分的结晶生长形成具有S面等的结晶层。被细分的结晶种层，可将发光元件配列成以分离用的边界将它们隔开、作为各个小区域，圆形、正方形、六角形、三角形、矩形、菱形及它们的变形形状都可以。在基底生长层上形成防护层，有选择地对该防护层进行开口，可选择生长。防护层，可利用诸如氧化硅层或氮化硅层构成。在六角锥台形状及实质上六角锥形状以直线状延展时，可将以一方向作为长度方向的角锥台及角锥形状，使防护层的窗区域做成带状。
此外，在采用选择生长防护层进行选择生长时，仅在选择防护层开口部上生长时由于不存在横方向生长，因此，采用微沟道外延使横向生长、可做成用窗区域扩大的形状。采用这样的微沟道外延使横向生长的方法容易避免贯通转位，使转位减小。此外，通过这样的横向生长也使发光区域增大、有利于电流的均匀化、避免电流集中、及电流密度的减低。
另一方面，结晶层具有对基板主面倾斜的倾斜结晶面，特别是，结晶层，可使S面或与该S面实质等效的面各自构成实质上六角锥形状的斜面，或、使S面或与该S面实质等效的面各自构成实质上六角锥台形状的斜面，同时，使C面或与该C面实质等效的面各自构成实质上六角锥台形状的上平面部、即亦可成为所谓的实质上六角锥台形状。这些实质上六角锥形状及实质上六角锥台形状，不必是真正的六角锥，包括失去其中几个面的形状。在适合例中，倾斜结晶面被配置成六面大体对称。所谓实质上对称，包含完全对称形状场合外、与对称形状多少有些偏差的情况。此外，结晶层的结晶面间的棱线也不必是直线。此外，实质上六角锥形状及实质上六角锥台形状也可以是以直线状延展的形状。
这些第1导电型层、活性层、及第2导电型层，在与对基板主面倾斜的倾斜结晶面平行的面内延展，向这样的面内的延展，如在形成倾斜结晶面处继续、使结晶生长，可容易进行。结晶层成为实质上六角锥形状及实质上六角锥台形状，在各倾斜结晶面作成S面时，可将由第1导电型层、活性层、及第2导电型层构成的发光区域形成在全部或一部的S面上。在实质上六角锥台形状时，在与基板主面平行的上面上也可形成第1导电型层、活性层、及第2导电型层。利用倾斜的S面发光，在平行平板上由于多重反射使光衰退，但在具有倾斜面时、具有光可避免多重反射的影响、在半导体外取出的优点。因此，可改善对基板面不垂直时光的取出效率。第1导电型层即亦包层，可以与构成S面的结晶层材料同是导电型，也可在构成S面的结晶层形成后，边连续调整浓度边形成，作为别例，构成S面的结晶层的一部，也可以是作为第1导电型层起作用的构造。
在前述的半导体发光元件中，可利用倾斜的倾斜结晶面的结晶性的良好，使发光效率提高。特别是，在将电流只注入结晶性好的S面时，S面In的取入好结晶性也好，可使发光效率提高。此外，与实际的活性层的S面平行的面内延展的面积，可大于将该活性层投影于基板或前述基底生长层的主面时的面积。通过这样增大活性层的面积，可使元件的发光面积增大，进而减低电流密度。此外，通过增大活性层的面积，使亮度饱和减低、从而提高发光效率。
首先，对以选择生长形成的实质上六角锥形状，在结晶性好的区域形成电极、作为发光区域，且，将由此发生的光通过形成在发光区域的电极及不形成电极的倾斜结晶面进行高效反射，将前述光导向光取出面中的电极的形成位置进行说明。
图1是简化表示从形成在结晶生长基板上的未图示的开口部通过选择生长形成的、外形简化为实质上六角锥形状的半导体发光元件的构造的简化剖视图。点A是该元件的顶上，图1，表示以包含点A对该元件垂直的面将该元件切下时的断面。该元件在基板上形成结晶生长层1，在其上形成倾斜结晶层2。倾斜结晶层2形成具有对基板主面倾斜的倾斜结晶面的第1导电型层，在该倾斜的结晶层上形成活性层。再在其上、形成第2导电型层，在第2导电型层的中腹部形成电极3a，3b。活性层的发光区域发生的光，以该六角锥形状的半导体发光元件的底面作为光取出面、取出到元件外部。这里，不显示第2导电型层、及由活性层及第2导电型层构成的多层构造，表示使倾斜结晶层生长的结晶生长层1、含于底面的底边BC、发光区域4a，4b、在前述倾斜结晶面的最表面及倾斜的倾斜结晶面的最表面的中腹部形成的电极3a，3b。尚，发光区域4a，4b，是在与倾斜结晶面平行延展的活性层上电极3a，3b射影的区域，是从电极3a，3b注入电流的实际的发光区域。
以下，用图1对电极3a，3b的形成位置进行说明。首先，取该防护层的实质上六角锥形状部分的底边的两端为点B、点C，该元件的顶上的顶点为点A。倾斜结晶层，从包含于倾斜结晶层的生长开始面的边BC的中心对横向对称地扩展、在高度方向上生长。边AB与边AC的长度大体相等，且角ABC与角ACB相等。因此，三角形ABC，是角ABC与角ACB相等的二等边三角形。这里，角ABC的角度定义为θ。此外，结晶生长层1是在未图示的基板上形成的结晶层，与倾斜结晶层2以同样材料系形成，在本实施形态中为GaN系材料。
此外，从点B延长边AB，设延长的直线与结晶生长层1的下侧的面的交点为点P。通过点B、与结晶生长层1的上侧的面垂直的直线与结晶生长层1的下侧的面的交点为点Q。接着，含边AC的倾斜结晶面上形成的电极的下侧的电极端为点D。再从点D拉出与边BC平行的直线，与边AB的交点为点E。然后，再从点E拉出与边BD平行的直线，与边AC的交点为点R。对以上各点这样定位后，以点D、F为两端，在含边AC的倾斜结晶面上形成电极3a。同样，以点E、G为两端，在含边AB的倾斜结晶面上形成电极3b。
这里，为了从该元件向外部高效地取出光，需要提高该元件的光取出效率及发光效率。即亦，形成在倾斜结晶面的电极，最好能兼顾两效率、在能以最高效率向该元件的外部取出光的位置形成。以下，对提高光取出效率及发光效率用的条件进行说明。
首先，在倾斜的倾斜结晶面的中腹部形成电极时，为提高光取出效率，需要将发光区域发生的光在电极及倾斜结晶面与外部的边界进行反射、把光导向光取出面。在图1，示意形成电极3a，3b的倾斜结晶面的最表面与活性层的实际发光区域4a，4b一致。这里，以发光区域4a发生的光中、向光取出面直接入射的光(以下表示为直接入射光)、以及多重反射的光中、由电极或倾斜结晶面一次反射后入射到光取出面的光(以下表示为间接入射光)为对象进行说明。
直接入射光，是从活性层中的发光区域4a直接射向边BC的光，不是以电极及倾斜结晶面反射的光。在本实施形态，由于发光区域4a对边BC倾斜，因此，发光区域，与平行于边BC的情况比较、可增大实际的发光区域的面积，使更多的光从边BC取出。
首先，对发光区域4a发生的光中向着含与边AC面对面的边AB上的边EB的倾斜结晶面的光进行说明。边EB上由于不形成电极，在发光区域4a发生的光中向着边EB的光不会被电极反射。因此，在发光区域4a发生的光在不形成电极的倾斜结晶面实质上不透过、被全反射才好。此时，在发光区域4a发生的光中向着边EB的光中，向着点B、与边EB形成的角最大的，是在点D近旁的发光区域4a发生的光，与边EB形成的角是角DBE。此时，如果角DBE是在点D近旁发生的光以边EB全反射时的临界角，在发光区域4a发生的光中向着点B的光，在点B被全部全反射。
因此，在本实施形态，三角形ABC的实质上整体与结晶生长层1采用GaN系的大致相同的材料构成，折射率等光学特性大体相等，与EB形成角DBE，入射到点B的光，与BP形成角QBP、被全反射。这里，光在点B被全反射时，入射角的角DBE与反射角的角QBP相等(∠DBE＝∠QBP)。另外，由于对顶角相等，存在∠QBP＝90°-θ的关系。因此，在发光区域4a发生的光以点B全反射时，∠DBE＝∠QBP＝90°-θ的关系式成立。因此，决定电极3a的下端的点D的位置的角DBC，有∠DBC＝∠ABC-∠DBE＝θ-(90°-θ)。
下面，由电极3a的上端的点F附近的发光区域4a发生的光以边EB全反射的条件进行说明。从点F附近的发光区域4a发向边EB的光中，与边EB形成最大的入射角的是向着点E的光。因此，如果角FEA是全反射的临界角、从点F附近的发光区域4a发生的光中向着边EB的光，以边EB被全部全反射、射向光取出面。因此，边FE与边DB平行，角DBE就是在包含边AB的倾斜结晶面上受到全反射时的临界角，因此，角DBE与角FEG相等(∠DBE＝∠FEG)。所以，从点F附近的发光区域4a发生的光中向着点E的光，在点E被全反射，在边EB上的所有的点被全反射。
通过在前述的点D，F的位置设定电极3a的两端，使在发光区域4a的两端附近发生的光中向着边EB的光，以边EB被高效地全反射。此外，在发光区域4a的两端间的发光区域发生的光中向着边EB的光，其大部分在边EB被全反射，射向光取出面。在发光区域4a发生的光中向着电极3b的光，在电极3b反射。这里，为了以电极3b高效地反射光，需要研究抑制光透过的材料、膜厚及电极构造等，这些将在后面的实施形态中进行说明。
此外，如图1所示，在电极3a、3b的上侧、包含该元件的顶上部的区域不形成光反射膜的构造中，从包含顶上部的区域透过到该元件的外部的光，以某种程度的比例存在。将发光区域发生的光的一部从光取出面导出。因此，通过在包含不形成电极的顶上部的区域形成光反射膜抑制光透过，可进一步提高光取出效率。对光反射膜的构造，在后面的实施形态中详细进行说明。
下面，对提高发光效率用的条件进行说明。为提高发光效率，在形成电极时最好避开倾斜的倾斜结晶面中该元件的顶上附近及该元件底面附近的结晶性差的区域。即亦，在结晶性良好的倾斜结晶面的中腹部形成电极，尽量将电极的下端设定在倾斜结晶面的上侧，尽量将电极的上端设定在倾斜结晶面的下侧。只在结晶性良好的区域注入电流，通过发光可提高发光效率。但是，倾斜结晶面上结晶性良好的区域的倾斜结晶面的中腹部、与比中腹部结晶性差的区域的该元件的顶上部附近及底面附近的倾斜结晶面有明显区别，因此，难以形成电极。
这里，从以活性层形成的发光区域4a的发光区域发生的光中、一部的光在含边EB的倾斜结晶面不被全反射、透过，从光取出面不取出的光也有，由于仅将前面说明的结晶性良好的区域作为发光区域能提高发光效率的效果、以及能将发生的光的大部分从光取出面取出的效果，对输入到元件的电流能从光取出面高效地取出。
此外，仅将结晶性良好的区域作为发光区域，为了更高效地向元件外部取出、在形成在倾斜结晶面的电极的上侧包含顶点的区域整体上形成具有光透过性的电流阻挡层，在其上形成属于光反射膜的金属薄膜，使从元件顶上取出到元件外部的光向光取出面反射、可从光取出面将光取出到元件外部。此外，通过将形成在结晶性差的区域的电流阻挡层与将发生的光高效地反射的金属薄膜层等进行组合、对输入到该元件的电流也能高效地从光取出面取出。
以下，在形成在前述的电极形成位置的电极的构造依次说明中，对本发明的、对在倾斜结晶面的中腹部形成电极的半导体发光元件进行配列形成的图像显示装置及照明装置进行说明。此外，在以下的半导体发光元件的倾斜结晶面的中腹部形成、将电流注入结晶层用的电极，可形成在由前述的2θ-90°的角度决定的电极位置。
(第1实施形态)图2是表示具有实质上六角锥形状结晶生长形成的倾斜结晶面、在中腹部形成电极的本发明的半导体发光元件的一形态的构造剖视图。对输入电流、在高效地将发生的光向元件外部取出用的电极10及电极10的该元件的顶上侧形成电流阻挡层11。形成电极10的倾斜结晶面的中腹部，是结晶性良好的区域。电流阻挡层11，可形成在该元件的底面附近以外的倾斜结晶面上与电极10及该元件的顶上附近。电流阻挡层11，抑制向顶上部的结晶层注入电流。
下面，用图3对电极构造进行说明。形成倾斜结晶面的第2导电型半导体层14的第2包层是添加镁的p型GaN层，在GaN层上可形成具有由形成在结晶层的活性层12发生的光的侵入长或小于它的厚度的接触金属层15，在形成具有要求厚度的接触金属层15后形成电极层16。接触金属层15，由于它的厚度被作成由活性层12发生的光的侵入长或小于它的厚度，因此，可实现与倾斜结晶面的欧姆接触、使电极层的反射率提高，向光透过型基板侧的反射强度可得到提高。由于第2导电型半导体层上形成电极层，射向其第2导电型半导体层侧的光被反射到基板侧，使接触金属层15的厚度减薄到发生的光的侵入长或小于它的厚度，可在实现欧姆接触同时提高电极层的反射率、可提高作为元件整体的发光效率。
对电极构造做更详细的说明。电极10，成为积层接触金属层15与电极层16的多层构造。在以第2导电型半导体层14的p型GaN层形成的包层的最表面，作为电极10的第1层，可形成使p侧电极层16与第2导电型半导体层14的GaN层实现欧姆接触的接触金属层15的镍层。该镍层构成的接触金属层15的膜厚，被做成由活性层发生的光的侵入长或小于它的厚度，在本实施形态作为一例，膜厚约10nm。在由该镍构成的接触金属层15上形成p侧电极层16。P侧电极层16，是诸如由铝、银构成的薄膜，透过由镍构成的接触金属层15的光，在p侧电极层16的界面反射。尚，在本实施形态，p侧电极层16，是诸如由铝、银构成的薄膜，但也可以是在这些铝、银上积层金及白金等的金属层构造。本实施形态的接触金属层15及电极层16的膜厚，可根据发生的光改变膜厚形成。
接触金属层15、电极层16可通过蒸着法、电镀法等形成，它的厚度是可改变的。光在金属表面反射时，作为具有能量的电磁波的光，从金属表面侵入被称为距金属表面侵入长的长度，存在被称为衰退(ェバネッセント)的电磁波。对这个衰退产生的能量吸收与该金属的复合折射率及入射角相关，此外的能量的光被作为反射光反射到外部。另外，为了实现欧姆接触，用极薄的膜就行，用镍构成接触金属层15的膜厚，做成由活性层12发生的光的侵入长或小于它的厚度，因此，可提高电极10的反射效率。
电流阻挡层11，形成在从电极10的上端到包含元件的顶点的顶上部与底面附近的倾斜结晶面，抑制电流注入结晶性不好的区域。电流阻挡层11，在形成SiO2等有绝缘性的膜后，对底面附近的部分通过腐蚀形成。此外，电流阻挡层11，不仅用具有绝缘性的材料形成，还形成作为第2导电型半导体层的第2包层的结晶层的表面及电位势垒，也可用难以注入电流的材料形成。例如，可以用Ag、Al那样的反射光的金属材料的薄膜。在采用反射光的材料时，由于可在电流不注入的区域形成光反射膜，所以，比之仅在电极10反射光的情况，可提高光取出效率。
(第2实施形态)图4是表示具有实质上六角锥形状结晶生长形成的倾斜结晶面、在中腹部形成电极的本发明的半导体发光元件的一形态的构造剖视图。对输入电流、在高效地将发生的光向元件外部取出用的电极20、及在包含电极20的上侧的该元件的顶上的区域形成电流阻挡层。电流阻挡层具有绝缘层21及金属薄膜层22的多层构造。
电极20在具有形成在电极下的结晶层的活性层12发生的光的侵入长或小于它的厚度的接触金属层15形成为要求厚度后，在其上形成电极层16。因此，接触金属层15，由于它的厚度被作成由活性层12发生的光的侵入长或小于它的厚度，因此，可实现欧姆接触、使电极层16的反射率提高，向光透过型基板侧的反射强度可得到提高。由于第2导电型半导体层14上形成电极层16，射向其第2导电型半导体层14侧的光被反射到基板侧。由于在电极层16与第2导电型半导体层14间形成接触金属层15，可提高作为元件整体的发光效率。
可实现使p侧电极20与由GaN层形成的第2导电型半导体层14的欧姆接触的接触金属层15，是由镍形成的。由镍构成的接触金属层15的膜厚，被做成由活性层发生的光的侵入长或小于它的厚度，在本实施形态作为一例，膜厚约10nm。在由该镍构成的接触金属层15上形成电极层16。电极层16，是诸如由铝、银构成的薄膜，透过由镍构成的接触金属层15的光，在电极层16的界面反射。尚，在本实施形态，电极层16，是诸如由铝、银构成的薄膜，但也可以是在这些铝、银上积层金及白金等的金属层构造。本实施形态的接触金属层15及电极层16的膜厚，可根据发生的光改变膜厚形成。
此外，在p侧电极20的上侧的倾斜结晶面的、包含该元件的顶上的区域形成电流阻挡层。电流阻挡层，可由绝缘层21及金属薄膜层22构成，将活性层12发生的光高效地反射，使光取出效率提高。此时，由于将绝缘层21作为第1层，在结晶性不好的区域实质上不注入电流，仅仅在电极20下侧的结晶性良好的区域注入电流。绝缘层21，可用具有光透过性的绝缘性材料形成，将SiO2那样的透明的绝缘材料形成为膜状。形成在绝缘层21上的金属薄膜层22，将Ag及Al那样的高反射率金属形成为膜状形成的。
(第3实施形态)图5是表示在实质上六角锥形状结晶生长形成的倾斜结晶面的中腹部形成电极的一形态的构造剖视图。这里形成有对输入电流将发生的光高效地向元件外部取出用的电极、以及在前述电极的上侧的倾斜结晶面包含该元件的顶上的区域由绝缘膜及金属薄膜的多层构造构成的电流阻挡层。
在该元件的顶上附近形成绝缘层26后，在绝缘层26上形成p侧电极25。P侧电极25，可同时形成在形成绝缘层26的区域更下侧的倾斜结晶面、在结晶性良好的倾斜结晶面的中腹部形成。此外，先形成的绝缘层26是电流阻挡层，可抑制电流注入该元件的顶上部附近的结晶性差的区域。因此，p侧电极25可只将与第2包层14直接接合的结晶性良好的区域作为发光区域，因此，可提高对输入电流的发光效率。
绝缘层26的下端，将倾斜的倾斜结晶面的结晶性良好的区域、与其表面有阶梯形状的倾斜结晶面的中腹部比较，位于与结晶性差的该元件的顶上附近的区域的边界附近。P侧电极25的下端，将倾斜的倾斜结晶面的结晶性良好的区域、与其表面有阶梯形状的倾斜结晶面的中腹部比较，位于与结晶性差的该元件的底面附近的倾斜结晶面的区域的边界附近。绝缘层26的下端、即p侧电极25与第2包层14接合的区域的上侧、与p侧电极25的下端，可设定于由活性层12发生的光在不形成p侧电极25的下侧的电极的倾斜结晶面高效地全反射的位置。绝缘层26可以是具有光透过性的绝缘材料，例如由SiO2等的透明的绝缘材料形成。此外，p侧电极25，由接触金属层15与电极层16构成，实现电极层16与GaN层14的欧姆接触的接触金属层15的镍层被作为第1层形成。由该镍构成的接触金属层15的膜厚，被做成由活性层发生的光的侵入长或小于它的厚度，在本实施形态作为一例，膜厚约10nm。P侧电极层16，是诸如由铝、银构成的薄膜，透过接触金属层15的镍层的光，在电极层16的界面反射。尚，在本实施形态，电极层16，是诸如由铝、银构成的薄膜，但也可以是在这些铝、银上积层金及白金等的金属层构造。此外，接触金属层15是被作为Ni说明的，也可用Pd、Co、或Sb等构成，也可以是它们的合金。此外，由于在具有光透过性的绝缘层26上也形成p侧电极25，因此，由活性层12发生的光中、透过绝缘层26到达绝缘层26上的p侧电极25的光能够被高效地反射，可使光取出效率提高。在本实施形态，在外形成实质上六角锥形状的倾斜结晶面的中腹部形成电极25，外形不限于实质上六角锥形状，如果是具有倾斜结晶面的发光元件，通过在其中腹部形成电极25都可提高发光效率。例示中，适用于外形成实质上六角锥台形形状的发光元件。
此外，发光二极管以外的半导体激光器及其他的半导体发光元件等也可适用本发明。对本发明的半导体发光元件的发光波长不作特别限定，例如，蓝色发光时，p侧电极层16最好做成Ag或Al。
(第4实施形态)下面，对本发明的、将在外形成实质上六角锥形状的倾斜的倾斜结晶面的中腹部形成电极的半导体发光元件多个配列形成的图像显示装置及照明装置进行说明。将第1～第3实施形态中说明的对输入电流光取出效率高的半导体发光元件进行配列，由于是可扫描配列，所以，可利用S面抑制电极面积，以不大的发光部的总面积作成显示器，同时，可作成电光变换效率良好的图像显示装置及照明装置。在本实施形态，特别是对将具有第3实施形态中说明的电极构造的半导体发光元件进行配列形成的图像显示装置的制造方法进行说明。
首先，对其构造进行说明。该元件的断面构造图表示于图6A，平面构造图表示于图6B。在由GaN系半导体层构成的基底生长层31上形成选择生长的六角锥形状的GaN层32。尚，在基底生长层31上存在未图示的绝缘膜，六角锥形状的GaN层32，在将其绝缘膜开口的部分通过MOCVD法形成。该GaN层32，是在将生长时使用的蓝宝石基板的主面作为C面时，以S面(1-101面)覆盖的角锥型的生长层，是将硅掺杂的区域。活性层的InGaN层33形成时应能将该GaN层32的倾斜的S面覆盖，在其外侧形成镁添加剂的GaN层34。该镁添加剂的GaN层34作为包层起作用。
在该发光二极管，可形成p电极35及n电极36。P侧电极35，在镁添加剂的GaN层34上将Ni/Pt/Au或Ni(Pd)/Pt/Au等的金属材料蒸着形成。在形成p电极35前，预先将具有光透过性的绝缘层30形成在该元件的顶上附近。绝缘层30，可以用例如SiO2等的透明的绝缘材料形成。P侧电极35的形成位置，如前说明那样，是对底面以2θ-90°的角度决定的位置。在侧电极下的活性层发生的光，可在p侧电极35及倾斜结晶面的表面被高效地全反射、向元件外部取出。电极36，在对前述的未图示的绝缘膜开口部分将Ti/Al/Pt/Au等的金属材料蒸着形成。尚，在本实施形态，在基底生长层31的里面侧避开光取出面形成n电极，n电极36的形成不需要基底生长层31的表面。
这样构造的GaN系的发光二极管，是可蓝色发光的元件，特别是通过激光研磨能够较简单地从蓝宝石基板进行剥离，通过有选择地照射激光可实现有选择的剥离。此外，本实施形态的发光二极管中，要么是发生的光从GaN层32通过基底生长层31、从下侧被取出到元件外部，要么是在p侧电极35或倾斜结晶面的表面被高效地全反射、从GaN层32通过基底生长层31、从下侧被取出到元件外部。此外，作为GaN系的发光二极管，可以是平板上及以带状形成活性层的构造，也可以是在上端部形成C面的角锥构造。此外，也可以是别的氮化物系发光元件及化合物半导体元件。
下面，对从形成发光元件的基板将发光元件分离、以树脂层覆盖的工序进行说明。如图7所示，在第1基板41的主面上形成多个矩阵状的发光二极管42。发光二极管42的大小可以为20μm左右。第1基板41，是使形成发光二极管42的结晶层生长的基板。第1基板41，如果可形成具有对基板倾斜的倾斜结晶面的结晶层，则不特别限定，各种都可用。在本实施形态使用的第1基板41，是具有光透过性的蓝宝石基板，可采用对照射于发光二极管42的激光的波长透过率高的材料。此外，第1基板41，把使氮化钙(GaN)系化合物半导体材料生长时常用的C面作为主面。该C面，包含以5～6度范围倾斜的面方位。在发光二极管42中虽然形成了p电极等，但最终的配线并未形成，因此，可形成元件间分离的槽42g，使各发光二极管42处于可分离状态。这个槽42g的形成，例如可通过反应性离子腐蚀进行。使这样的第1基板41与临时保持用部件43面对面、进行有选择的复制。
在临时保持用部件43的第1基板41的对向面上形成剥离层44及粘着剂层45二层。这里，作为临时保持用部件43的例，可采用玻璃基板、石英玻璃基板等，作为临时保持用部件43上的剥离层44的例，可采用氟树脂、硅树脂、水溶性粘着剂(例如，聚乙烯醇PVA)、聚酰亚胺等。作为一例，使用石英玻璃基板作为临时保持用部件43，作为剥离层44将聚酰亚胺膜以约1～3μm的膜厚形成后，以约20μm涂布作为粘着剂层45的UV硬化型粘着剂。
临时保持用部件43的粘着剂层45，通过调整使硬化区域45s与未硬化区域45y混存，使选择复制用的发光二极管42位于未硬化区域45y。使硬化区域45s与未硬化区域45y混存的调整，例如，通过暴光机对UV硬化型粘着剂以200μm的间隔进行UV暴光，对发光二极管42复制处，未硬化，此外可成为硬化状态。通过这样的调整后，利用激光研磨将复制对象位置的发光二极管42从第1基板41剥离。GaN系的发光二极管42，在与蓝宝石的界面被分解成金属的Ga和氮，因此，可较简单地剥离。作为照射的激光，可采用激元激光器光、高频波YAG激光器光等。
通过利用激光研磨的剥离，有关选择照射的发光二极管42，以GaN层与第1基板41的界面分离，能将p电极扎入反对侧的粘着剂层45进行复制。对于激光光不照射的区域的别的发光二极管42，由于对应的粘着剂层45的部分是硬化区域45s、激光光也不照射，所以，不能在临时保持用部件43侧复制。此外，在图7，有选择地使1个发光二极管42照射激光光，但在以n间隔分离的区域也同样能使发光二极管42照射激光光。通过这样的选择复制、发光二极管42，在配列于第1基板41时分离，也可配列于临时保持用部件43上。
发光二极管42，以临时保持用部件43的粘着剂45保持的状态，发光二极管42的里面处于n电极侧(阴极电极侧)，通过除去、洗净，在发光二极管42的里面没有树脂(粘着剂)，如图8所示，如果形成电极垫片46，电极垫片46可与发光二极管42的里面作电气连接。
作为粘着剂层45的洗净例，用氧等离子对粘着剂用树脂进行腐蚀，利用UV臭氧照射洗净。且，通过激光光将GaN系发光二极管从由蓝宝石基板构成的第1基板剥离时，在剥离面上析出Ga，因此，要对这个Ga进行腐蚀，用NaOH水溶液或稀硝酸进行。然后，对电极垫片46成图。此时的阴极侧的电极垫片46，可作成约60μm角。作为电极垫片46，使用透明电极(ITO，ZnO系等)或Al/Cu等材料。透明电极时，即使发光二极管里面大面积覆盖也不能遮光，因此，成图精度粗，能形成大电极，成图过程也容易。
下面，对从第1临时保持用部件43到第2临时保持用部件47复制发光二极管42的工序进行说明。在发光二极管42的复制目的地的第2临时保持用部件47上，形成剥离层48复制的发光二极管42及剥离层48。剥离层48，可采用氟树脂、硅树脂、水溶性粘着剂(例如，PVA)、聚酰亚胺等具有光透过性的树脂作成。作为第2临时保持用部件47的一例，可采用玻璃基板。
使临时保持用部件43与形成这样的剥离层48的临时保持用部件47面对面，使粘着剂层45密着于剥离层48。在这样的状态下，为了将临时保持用部件43与剥离层44分离，从形成剥离层44的面的反对侧对临时保持用部件43照射激元激光。此时，对临时保持用部件43，从形成剥离层44的面的里面照射激元激光。由于临时保持用部件43是玻璃基板，激元激光在临时保持用部件43上实质上不能吸收，被照射在剥离层44与临时保持用部件43的界面附近，引起激光研磨。结果是，剥离层44与临时保持用部件43的粘着力减低，只有临时保持用部件43包含发光二极管42、从以剥离层44作为最上部的层的构造的部分分离。这样，各发光二极管42被复制到第2临时保持用部件4 7侧。
此时，剥离层44具有充分的膜厚，因此，透过临时保持用部件43的激元激光的能量被全部吸收。因此，激元激光不能到达剥离层44的下侧的层，粘着剂层45或剥离层48上不会产生变质。
图9表示的是，将发光二极管42从临时保持用部件43复制到第2临时保持用部件47，在形成阳极电极(p电极)侧的孔50后，形成阳极侧电极垫片49，对树脂构成的粘着剂层45进行切割的状态。切割的结果，形成元件分离槽51，发光二极管42，按每元件进行区分，粘着于为临时保持用部件47的状态的树脂形成元件形成需要的形状。元件分离槽51，为了分离矩阵状的各发光二极管42，作为平面图形、由纵横延长的多个的平行线构成。在元件分离槽51的底部，面对第2临时保持用部件47的表面。
对形成发光二极管42的阳极侧电极垫片49、形成元件分离槽51的工序作更详细的说明。作为该过程的一例，将第2临时保持用部件47的表面用氧等离子进行腐蚀、直到发光二极管42的表面露出。首先，孔50的形成，可以使用激元激光器光、高频波YAG激光器光、二氧化碳激光。此时，开孔的直径约为3～7μm。阳极侧电极垫片，可用Ni/Pt/Au等形成。切割过程，用通常的刀具进行切割，需要切割20μm以下的窄幅时，用激光进行加工。作为激光，可以使用激元激光器光、高频波YAG激光器光、二氧化碳激光。该切割的幅度，取决于用图像显示装置的象素内的树脂构成的粘着剂层45覆盖的发光二极管42的大小。作为一例，用激元激光进行幅度约为40μm的槽加工，分离元件，使树脂形成元件成为需要的形状。
下面，对把在内部形成发光二极管42的树脂形成元件从第2临时保持用部件47剥离的同时，在剥离层48上形成凹凸的工序进行说明。首先，如图10所示，将树脂形成元件从第2临时保持用部件47分离，对着移设用的吸着孔55。吸着孔55，以图像显示装置的象素间隔开口成矩阵状，可多个、成批地吸着树脂形成元件。这时的开口径，例如约为φ100μm，开口成600μm间隔的矩阵状、可成批吸着约300个。此时的吸着孔55的部材，可使用电铸Ni作成件、或对SUS等的金属板52进行腐蚀并进行孔加工而成。
对着与吸着孔55位置一致的树脂形成元件与第2临时保持用部件47的界面附近照射能量束。能量束，对第2临时保持用部件47、从粘着树脂形成元件的面的反对侧照射。此时，由于第2临时保持用部件47是具有光透过性的玻璃基板，所以，实质上不能利用第2临时保持用部件47吸收能量束，被照射到树脂形成元件与保持部件47的界面附近的剥离层48。能量束照射的剥离层48，由于激光研磨，使保持部件47的粘着力减低。作为能量束，可以使用激元激光器光，其他也可用YAG激光器光等。
下面，在树脂形成元件与保持部件47的接着力减低的状态下，将吸着孔55相关的吸着室54控制于负压、可吸着发光二极管42，用机械手段使发光二极管42从第2临时保持用部件47剥离。
图11是表示将树脂形成元件复制到构成图像显示装置的装置基板的第2基板60的图。第2基板可采用玻璃基板那样的具有光透过性的材料。在第2基板60上装着树脂形成元件时，在第2基板60上预先涂布粘着剂层56，使装着发光二极管42的粘着剂层56的区域硬化，使发光二极管42固着、配列于第2基板60上。此装着时，吸着装置53的吸着室54，处在高正压力状态，即亦，使树脂形成元件从吸着孔55脱离的应力作用于树脂形成元件，通过吸着装置53与发光二极管42间的吸着形成的结合状态被得到解放。这里，粘着剂层56，由热硬化性粘着剂、热可塑性粘着剂等构成。发光二极管42配置的位置，由于在临时保持用部件43、47上的配列、彼此分开。此时使粘着剂层56的树脂硬化的能量(激光73)，从第2基板60里面供给。
从第2基板60的里面照射激光73，只对与复制的树脂形成元件(发光二极管42及粘着剂层45)对应的部分的粘着剂层56加热。这样，当粘着剂层56是热可塑性粘着剂时，这部分的粘着剂层56软化，此后，通过冷却、硬化，树脂形成片被固着于第2基板60上。同样，当粘着剂层56是热硬化性粘着剂时，只有激光73照射的部分的粘着剂层56硬化，树脂形成元件被固着于第2基板60上。
此外，在第2基板60上配设着起遮挡屏作用的电极层57，用激光73对该电极层57照射加热，可使粘着剂层56间接加热。特别是，在电极层57的画面侧的表面即亦看得见图像显示装置的人所在侧的面，如形成黑铬层58，则能够使图像的对比度提高，利用有选择地照射的激光73可有效地对粘着剂层56进行加热。
图12是表示将分别内包着发光二极管42、61、62的树脂形成元件配列于第2基板60、涂布绝缘层59的状态的图。图10或图11中使用的吸着装置53继续使用，通过将设置于第2基板60的位置偏移，就可将树脂形成元件配置于规定的位置。绝缘层59可采用透明环氧树脂粘着剂、UV硬化型粘着剂、聚酰亚胺等。
图13是配线形成工序图。是在绝缘层59上形成开口部65、66、67、68、69、70，形成发光二极管42、61、62的阳极、阴极的电极垫片与第2基板60的配线用的电极层57连接的配线63、64、71的图。此时形成的开口部即亦孔，由于增大了发光二极管42、61、62的电极垫片46、49的面积，使孔的形状增大，孔的位置精度也以比在发光二极管上直接形成孔粗的精度形成。此时的孔，形成对约60μm角的电极垫片46、49、约为φ20μm的孔。此外，孔的深度，具有按与配线基板连接、与阳极电极连接、与阴极电极连接分为3种深度，用激光的脉冲数进行控制，使开口为最适合的深度。此后，在配线上形成防护层，完成象素显示装置的面板。这里的防护层，可采用与绝缘层59及透明环氧树脂粘着剂等同样的材料。该防护层经加热硬化将配线完全覆盖。然后，从面板端部的配线连接到驱动IC、制作驱动面板。通过以上的工序，对输入到各元件的电流的光取出效率高的元件进行配列，从而得到具有高品位的图像质量的图像显示装置。
工业上的实用性如前所述，按照本发明的半导体发光元件及其制造方法，可形成光取出效率和发光效率都高的半导体发光元件，此外，按照本发明的、将半导体发光元件配列形成的图像显示装置、照明装置及其制造方法，能提供可减低流入各元件的电流密度、同时可显示高品质画像的图像显示装置及亮度大的照明装置，特别是，对多个配置发光元件形成的图像显示装置及照明装置，有利于减低耗电。
权利要求
1.一种半导体发光元件，在结晶生长层的上侧设置由第1导电型层、活性层、及第2导电型层构成的结晶层，所述结晶层具有对基板主面倾斜的倾斜结晶面，其特征在于，在所述倾斜结晶面的中腹部形成电极。
2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述电极是p侧电极。
3.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，在由所述倾斜结晶面的棱线、包含所述倾斜结晶面的棱线上的第1点并与所述基板主面平行的第1平面、以及包含所述倾斜结晶面的棱线上的第2点并与所述基板主面平行的第2平面围起来的所述结晶面上的区域，形成所述电极。
4.如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于，由所述基板主面与所述倾斜结晶面形成的角取为θ，所述第1点取作同所述倾斜结晶面的底边成2θ-90°的角的第1直线与所述棱线的一方的棱线的交点，所述第2点，取作同所述第1平面成2θ-90°的角的第2直线与所述一方的棱线的交点。
5.如权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第1延长线以所述底边与所述棱线的另一方的棱线的交点作为始点，所述第2延长线以所述第1平面与所述另一方的棱线的交点作为始点。
6.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述半导体发光元件，在所述倾斜结晶面上形成有绝缘层。
7.如权利要求6所述的半导体发光元件，其特征在于，所述绝缘层形成在所述倾斜结晶面的终端部附近。
8.如权利要求6所述的半导体发光元件，其特征在于，所述绝缘层形成在所述半导体发光元件的底面近旁。
9.如权利要求7所述的半导体发光元件，其特征在于，所述终端部是以所述倾斜结晶面包围的区域。
10.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述结晶生长层具有纤维锌矿的结晶构造。
11.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述结晶生长层由氮化物半导体构成。
12.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述结晶层，经基底生长层、通过选择生长设置于所述基板上。
13.如权利要求12所述的半导体发光元件，其特征在于，所述选择生长利用有选择地除去所述基底生长层进行。
14.如权利要求12所述的半导体发光元件，其特征在于，所述选择生长有选择地利用形成的防护层的开口部进行。
15.如权利要求14所述的半导体发光元件，其特征在于，所述结晶层是以所述防护层的开口部横向扩展、选择生长的。
16.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述基板的主面实质上是C面。
17.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述倾斜结晶面包含S面及(11-22)面的至少一方。
18.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，主要电流注入到所述倾斜结晶面。
19.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述活性层用InGaN构成。
20.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述倾斜结晶面配设成实质上六面对称。
21.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述结晶层，在该结晶层的基板主面侧的反对侧的实质上中心部具有以C面构成的平坦面。
22.一种图像显示装置，在基板上形成具有对该基板的主面倾斜的倾斜结晶面的结晶层，使与所述倾斜结晶面平行的面内延展的第1导电型层、活性层、及第2导电型层形成在所述结晶层的半导体发光元件并列，各元件按照信号发光，其特征在于，在所述倾斜结晶面的中腹部形成电极。
23.如权利要求22所述的图像显示装置，其特征在于，所述电极是p侧电极。
24.一种照明装置，在基板上形成具有对该基板的主面倾斜的倾斜结晶面的结晶层，使与所述倾斜结晶面平行的面内延展的第1导电型层、活性层、及第2导电型层形成在所述结晶层的半导体发光元件并列，各元件按照信号发光，其特征在于，在所述倾斜结晶面的中腹部形成电极。
25.如权利要求24所述的照明装置，其特征在于，所述电极是p侧电极。
26.一种半导体发光元件的制造方法，在基板上形成具有开口部的防护层或结晶种层，通过该防护层的开口部或所述结晶种层有选择地形成具有对该基板的主面倾斜的倾斜结晶面的结晶层，使与所述倾斜结晶面平行的面内延展的第1导电型层、活性层、及第2导电型层形成在所述结晶层，其特征在于，在所述倾斜结晶面的中腹部形成电极。
27.如权利要求26所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，所述电极是p侧电极。
28.如权利要求26所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，所述基板主面是C面。
29.如权利要求26所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述基板上形成多个半导体发光元件后，使各半导体发光元件分离。
全文摘要
提供通过在倾斜结晶面的中腹部形成电极、使从该元件的下侧的光取出面取出光的效率得到提高的半导体发光元件及其制造方法。此外，可使发生的光高效地全反射，同时，形成电极的倾斜结晶面的中腹部比之倾斜结晶面的其他区域结晶性更好，因此，可仅在结晶性良好的区域注入电流，光取出效率与发光效率可同时提高，从而形成对输入电流光取出效率高的半导体发光元件。此外，按照对本发明的半导体发光元件配列构成的图像显示装置、照明装置及其制造方法，对输入电流具有高发光效率的发光元件被配置于装置基板，可减低流入各元件的电流的密度，同时，可提供能显示高品质图像的图像显示装置及亮度强的照明装置。
文档编号G09F9/33GK1476641SQ02803154
公开日2004年2月18日 申请日期2002年9月25日 优先权日2001年10月10日
发明者大畑丰治, 大 丰治 申请人:索尼株式会社
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