第iii族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法
【專利摘要】一種第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括：包括發(fā)光層、p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層；接觸p型半導(dǎo)體層的p接觸電極；接觸n型半導(dǎo)體層的n接觸電極；以及支承半導(dǎo)體層的支承襯底。p接觸電極和n接觸電極設(shè)置在半導(dǎo)體層與支承襯底之間的位置處。在p接觸電極和n接觸電極被正投影在支承襯底的板表面上的情況下，p接觸電極和n接觸電極形成為所正投影的p接觸電極和所正投影的n接觸電極彼此不重疊的形狀。
【專利說明】第M I族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法。更具體地，本發(fā)明涉及能夠抑制在P電極與η電極之間出現(xiàn)漏電流的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的實例，存在將接觸電極包埋在發(fā)光元件中的包埋式發(fā)光元件和接觸電極簡單地形成在通過挖槽而露出的接觸層上的槽式發(fā)光元件。例如，專利文獻I中公開了包埋式發(fā)光元件(參見專利文獻I中的圖2等)。
[0003]在專利文獻I中公開的發(fā)光元件中，將P接觸電極(109)和η接觸電極(103)包埋在發(fā)光元件中。此外，將P接觸電極(109)和η接觸電極(103)形成為在其間夾有薄絕緣膜
(110)。這里，P接觸電極(109)形成在發(fā)光面的整個區(qū)域上。
[0004]專利文獻I JP-A-2011-216514
[0005]因此，在專利文獻I中公開的發(fā)光元件中，存在P接觸電極(109)和η接觸電極
(103)經(jīng)由薄絕緣膜(110)彼此相對的位置(參見專利文獻I中的圖2等)。因此，在這些位置中，在P接觸電極(109)與η接觸電極(103)之間形成強電場。
[0006]在專利文獻I中公開的發(fā)光元件中，存在在薄絕緣膜(110)的位置處出現(xiàn)泄漏的可能性。當(dāng)持續(xù)使用該發(fā)光元件時，金屬原子沿薄絕緣膜(Iio)的晶界移動并且形成將P接觸電極(109)和η接觸電極(103)彼此連接的路徑，從而存在出現(xiàn)漏電流的可能性。另外，發(fā)光元件的使用壽命較短。此外，存在出現(xiàn)早期故障的可能性。也就是說，良品率較差。
[0007]另一方面，在槽式發(fā)光元件中，如在說明性實施方案(將稍后進行描述)與常規(guī)實例之間的比較中更詳細地說明的，最初幾乎不存在P接觸電極和η接觸電極彼此傳導(dǎo)的可能性，即使在未設(shè)置絕緣膜時也如此。因此，下面的問題是包埋式發(fā)光元件特有的。
[0008]已做出本發(fā)明以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。也就是說，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠抑制在如下包埋式元件中出現(xiàn)漏電流的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法，在該包埋式元件中，接觸電極被設(shè)置為處于包埋在半導(dǎo)體層與支承襯底之間的狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009][I]根據(jù)本發(fā)明的一方面，第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件包括:包括發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層；接觸P型半導(dǎo)體層的P接觸電極；接觸η型半導(dǎo)體層的η接觸電極；以及支承半導(dǎo)體層的支承襯底。P接觸電極和η接觸電極設(shè)置在半導(dǎo)體層與支承襯底之間的位置處。在P接觸電極和η接觸電極被正投影在支承襯底的板表面上的情況下，P接觸電極和η接觸電極形成為所正投影的P接觸電極和所正投影的η接觸電極彼此不重疊的形狀。
[0010]在第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，在P接觸電極與η接觸電極之間未施加沿垂直于光提取表面的方向的電場。從而，減少了早期故障并且因此良品率好。另外，通過連續(xù)使用，幾乎不存在通過持續(xù)使用而在P接觸電極與η接觸電極之間出現(xiàn)漏電流的可能性。
[0011][2] [I]所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件還包括設(shè)置在P接觸電極與η接觸電極之間的位置處的第一鈍化膜。
[0012]此時，第一薄鈍化膜處于P接觸電極與η接觸電極之間的位置處。然而，P接觸電極和η接觸電極未通過第一鈍化膜彼此面對。因此，幾乎不存在沿第一鈍化膜的膜厚度方向形成強電場的可能性。因此，抑制了漏電流的出現(xiàn)。
[0013][3]在[I]或[2]所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，P接觸電極包括梳狀P布線電極部，η接觸電極包括梳狀η布線電極部，并且在P布線電極部和η布線電極部被正投影在支承襯底的板表面上的情況下，所正投影的P布線電極部和所正投影的η布線電極部被布置為彼此嚙合。
[0014]由于P接觸電極和η接觸電極被布置為以梳狀形狀彼此嚙合，所以電流在發(fā)光層中充分擴散。因此，發(fā)光效率好。
[0015][4] [I]至[3]中任一項所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，還包括接觸P接觸電極的第一金屬層。在第一金屬層和η接觸電極被正投影在支承襯底的板表面上的情況下，第一金屬層和η接觸電極形成為所正投影的第一金屬層和所正投影的η接觸電極彼此不重疊的形狀。
[0016]因此，幾乎不存在在第一金屬層與η接觸電極之間出現(xiàn)漏電流的可能性。
[0017][5] [4]所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件包括形成在第一金屬層上的P焊盤電極和形成在η接觸電極上的η焊盤電極。當(dāng)從半導(dǎo)體層看時，P焊盤電極和η焊盤電極在與設(shè)置有支承襯底的一側(cè)相反的表面上露出。
[0018][6] [4]或[5]所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件還包括:位于第一金屬層與支承襯底之間并且包含釬料的接合層；以及形成在接合層的在半導(dǎo)體層側(cè)的整個表面上的第二金屬層。第二金屬層為用于防止包含在接合層中的釬料朝向第一金屬層擴散的蓋金屬層。
[0019][7] [6]所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件還包括形成在第二金屬層的在半導(dǎo)體層側(cè)的整個表面上的第二鈍化膜。
[0020][8] [I]至[7]中任一項所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件還包括設(shè)置在半導(dǎo)體層與支承襯底之間的位置處的反射膜。在反射膜、P接觸電極和η接觸電極被正投影在支承襯底的板表面上的情況下，所正投影的反射膜設(shè)置在所正投影的P接觸電極與所正投影的η接觸電極之間的位置處。
[0021][9] 一種制造第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，包括:用于在生長襯底上生長包括發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層形成過程；用于從P型半導(dǎo)體層側(cè)起在半導(dǎo)體層上形成凹部以露出η型半導(dǎo)體層的一部分的凹部形成過程；用于在凹部處露出的η型半導(dǎo)體層上形成η接觸電極的η接觸電極形成過程；用于在P型半導(dǎo)體層上形成P接觸電極的P接觸電極形成過程；用于從與生長襯底相反的位置將包括支承襯底的層疊體接合至包括半導(dǎo)體層的基底材料以形成接合體的接合過程；以及用于從接合體移除生長襯底的生長襯底移除過程。在η接觸電極形成過程和P接觸電極形成過程中，在被正投影在支承襯底的板表面上的情況下，P接觸電極和η接觸電極形成為所正投影的P接觸電極和所正投影的η接觸電極彼此不重疊的形狀；并且在接合過程中，P接觸電極和η接觸電極被接合為設(shè)置在半導(dǎo)體層與支承襯底之間的位置處。
[0022][10]根據(jù)[9]所述的制造第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法還包括用于形成在P接觸電極與η接觸電極之間進行絕緣的鈍化膜的鈍化膜形成過程。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能夠抑制在如下包埋式元件中出現(xiàn)的漏電流的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法，在該包埋式元件中，接觸電極被設(shè)置為處于包埋在半導(dǎo)體層與支承襯底之間的狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為示出根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的視圖。
[0025]圖2為示出從根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件得到的金屬層的平面圖。
[0026]圖3為示出根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的η接觸電極的形狀的平面圖。
[0027]圖4為示出根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的P接觸電極的形狀的平面圖。
[0028]圖5為示出根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的蝕刻停止層的形狀的平面圖。
[0029]圖6為示出根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的焊盤電極的形狀的平面圖。
[0030]圖7為用于說明根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的制造方法的視圖(第一視圖)。
[0031]圖8為用于說明根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的制造方法的視圖(第二視圖)。
[0032]圖9為用于說明根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的制造方法的視圖(第三視圖)。
[0033]圖10為用于說明根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的制造方法的視圖(第四視圖)。
[0034]圖11為用于說明根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的制造方法的視圖(第五視圖)。
[0035]圖12為用于說明根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的制造方法的視圖(第六視圖)。
[0036]圖13為用于說明根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的制造方法的視圖(第七視圖)。
[0037]圖14為用于說明根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的制造方法的視圖(第八視圖)。
[0038]圖15為用于說明根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的制造方法的視圖(第九視圖)。
[0039]圖16為用于說明根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的制造方法的視圖(第十視圖)。
[0040]圖17為用于說明根據(jù)說明性實施方案的發(fā)光元件的制造方法的視圖(第十一視圖)。
[0041]圖18為用于說明常規(guī)發(fā)光元件的視圖(第一視圖)。
[0042]圖19為用于說明常規(guī)發(fā)光元件的視圖(第二視圖)。
[0043]圖20為用于說明根據(jù)修改方案的發(fā)光元件的視圖。
【具體實施方式】
[0044]在下文中，將參照【專利附圖】

【附圖說明】性地描述半導(dǎo)體發(fā)光元件的具體實施方案。然而，本發(fā)明并不限于這些實施方案。此外，半導(dǎo)體發(fā)光元件的層疊結(jié)構(gòu)(將在后面進行描述)僅是實例。自然地，可以使用與說明性實施方案不同的層疊結(jié)構(gòu)。在各個附圖中的每層的厚度并不表示實際厚度而是概念性地示出。
[0045]1.半導(dǎo)體發(fā)光元件
[0046]圖1為示出根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件100的結(jié)構(gòu)的截面圖。這里，圖1中所示的橫截面對應(yīng)于沿圖2中的線A-A截取的橫截面。發(fā)光元件100為將生長襯底從其移除的襯底剝離型半導(dǎo)體發(fā)光兀件。發(fā)光兀件100包括支承襯底110、接合層120、蓋金屬層130、蝕刻停止層140、半導(dǎo)體層150、反射膜160、鈍化膜170、鈍化膜180、p接觸電極PC、η接觸電極NC、p電極Pl和η電極NI。在圖1中，蝕刻停止層140、ρ接觸電極PC、n接觸電極NC、P電極Pl和η電極NI被畫有陰影。
[0047]半導(dǎo)體層150包括由第III族氮化物半導(dǎo)體制成的多個層。這里，第III族氮化物半導(dǎo)體是指由AlxInyGazN (x+y+z=l,O ^ x ^ 1,0 ^ y ^ 1,0 ^ z ^ I)表示的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體層150包括P型半導(dǎo)體層151、發(fā)光層152和η型半導(dǎo)體層153。發(fā)光層152包括講層和勢壘層。發(fā)光層152的結(jié)構(gòu)可以為單量子阱結(jié)構(gòu)(SQW)或多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW)。ρ型半導(dǎo)體層151包括P型覆層和P型接觸層。η型半導(dǎo)體層153包括η型覆層和η型接觸層。另外，η型半導(dǎo)體層153的與發(fā)光層152相反的表面為粗糙化的光提取表面154。以此方式，光提取表面154設(shè)置在露出η電極NI的一側(cè)上，即在與支承襯底110相反的一側(cè)上。這些半導(dǎo)體層150的堆疊結(jié)構(gòu)僅是實例，并且可以采用其它堆疊結(jié)構(gòu)。
[0048]支承襯底110意在通過支承半導(dǎo)體層150來防止發(fā)光元件100的變形。支承襯底110的材料為例如陶瓷襯底。接合層120為包含Au-Sn基釬料的層?？梢圆捎闷渌雍蠈樱灰摻雍蠈涌梢詫⒅С幸r底和包括半導(dǎo)體層150的層疊體接合即可。
[0049]蓋金屬層130為用于防止電遷移的層。例如，蓋金屬層130防止包含在接合層120中的釬料(即Au、Sn)朝向蝕刻停止層140擴散。為此，蓋金屬層130形成在接合層120在半導(dǎo)體層150側(cè)的整個表面上。蓋金屬層130的材料包括如N1、T1、Pt、W的金屬或其合金。
[0050]蝕刻停止層140為用于停止在制造過程(將在后面描述)中執(zhí)行的干法蝕刻的蝕刻的金屬層。為此，蝕刻阻擋層140構(gòu)成通過干法蝕刻形成的凹部的底表面。另外，蝕刻停止層140接觸ρ接觸電極PC。另外，蝕刻停止層140還接觸ρ電極Pl。因此，P電極Pl通過蝕刻停止層140傳導(dǎo)至ρ 接觸電極PC。蝕刻停止層140的材料包括如N1、Al、Pt的金屬或其合金。
[0051]反射膜160為用于將從發(fā)光層152生成的光朝向光提取表面154反射的膜。當(dāng)將反射膜160、ρ接觸電極PC和η接觸電極NC正投影在支承襯底110的板表面上時，所正投影的反射膜160設(shè)置在所正投影的ρ接觸電極PC和所正投影的η接觸電極NC之間的位置處。另外，反射膜160設(shè)置在半導(dǎo)體層150與支承襯底110之間的位置處。因此，在發(fā)光層152中朝向支承襯底110發(fā)射的光被反射膜160或蝕刻停止層140反射。當(dāng)ρ接觸電極PC的材料不是半透明材料時，光也在P接觸電極PC中反射。此外，光可以被蓋金屬層130反射。反射膜160的材料為例如Ag、Al、Rh、Pt、Ru、N1、T1、W及其合金。
[0052]鈍化膜170為覆蓋η接觸電極NC的絕緣膜。鈍化膜170設(shè)置在ρ接觸電極PC與η接觸電極NC之間。這意在將ρ接觸電極PC與η接觸電極NC絕緣。鈍化膜170的材料為例如 SiO2 或 Si3N4。
[0053]鈍化膜180為形成在蓋金屬層130在半導(dǎo)體層150側(cè)的整個表面上的絕緣膜。鈍化膜180的厚度是足夠厚的。鈍化膜180的材料可以與鈍化膜170的材料相同。由于鈍化膜180形成在蓋金屬層130的整個表面上，所以在發(fā)光元件100的光發(fā)射期間，在蓋金屬層130中沒有電流流動。因此，幾乎未在蓋金屬層130與η接觸電極NC之間形成電場。
[0054]ρ接觸電極PC意在被傳導(dǎo)至ρ型半導(dǎo)體層151。此外，P接觸電極PC與ρ型半導(dǎo)體層151的ρ型接觸層接觸。ρ接觸電極PC設(shè)置在半導(dǎo)體層150與支承襯底110之間的位置處。P接觸電極PC的材料為例如ITO或ΙΖ0。此外，P接觸電極PC的材料為Ag、Rh、Pt、Ru或其合金。此外，P接觸電極PC還用作用于反射從半導(dǎo)體層150發(fā)射的光的反射層。因此，當(dāng)半透明導(dǎo)電層(如ITO或ΙΖ0)與ρ型半導(dǎo)體層151接觸時，層疊高反射金屬層如Ag、Al、Rh、Ru。
[0055]η接觸電極NC意在被傳導(dǎo)至η型半導(dǎo)體層153。另外，η接觸電極NC與η型半導(dǎo)體層153的η型接觸層接觸。η接觸電極NC設(shè)置在半導(dǎo)體層150與支承襯底110之間的位置處。η接觸電極NC具有例如從η型半導(dǎo)體層153側(cè)依次形成的V和Al的結(jié)構(gòu)(V/A1)。可替代地，η接觸電極NC可以為Ti/Al、V/Au、Ti/Au或Ni/Au。
[0056]ρ電極Pl為傳導(dǎo)至ρ型半導(dǎo)體層151的焊盤電極。P電極Pl形成在蝕刻停止層140上。ρ電極Pl通過蝕刻停止層140和ρ接觸電極PC傳導(dǎo)至ρ型半導(dǎo)體層151。ρ電極Pl具有從蝕刻停止層140側(cè)依次形成Ti和Au的結(jié)構(gòu)(Ti/Au)。可替代地，ρ電極可以為Ti/Al、V/Al、V/Au或者Ti/Ni/Au。另外，除了 Ti和V，可以使用Zr、W、Ta或Cr等。期望地，P電極Pl的最外表面為Au或Al以提高導(dǎo)線接合的粘附力。
[0057]η電極NI為傳導(dǎo)至η型半導(dǎo)體層153的焊盤電極。η電極NI形成在η接觸電極NC上。η電極NI的材料可以與η接觸電極NC的材料相同。另外，可以使用Zr、W、Ta或Cr等。此外,P電極Pl和η電極NI可以同時由相同的材料形成。ρ電極Pl和η電極NI在與支承襯底110相反的一側(cè)上的位置處露出。
[0058]2.半導(dǎo)體發(fā)光元件的層疊結(jié)構(gòu)
[0059]現(xiàn)在，描述發(fā)光元件100的各部分的結(jié)構(gòu)和形狀。圖2為從發(fā)光元件100中得出的支承襯底110、P接觸電極PC、η接觸電極Ne、ρ電極Ρ1、η電極NI和反射膜160的上透視圖。
[0060]換言之，圖2為將發(fā)光元件的各部分正投影在支承襯底110的板表面上的投影圖。這里，在將P接觸電極PC和η接觸電極NC正投影在支承襯底110的板表面上的情況下，P接觸電極PC和η接觸電極NC形成為所正投影的ρ接觸電極PC和所正投影的η接觸電極NC彼此不重疊的形狀。另外，在P接觸電極PC與η接觸電極NC之間形成在3 μ m或更大以及30 μ m或更小的范圍內(nèi)的間隙。如圖2所示，反射膜160沿著該間隙形成。
[0061]2-1.N接觸電極的形狀等
[0062]圖3為η接觸電極NC的平面圖。這里，也示出支承襯底110作為參考。η接觸電極NC包括η布線電極部NCl和η焊盤布置部NC2。η布線電極部NCl具有梳狀形狀。η焊盤布置部NC2為形成η電極NI的位置。
[0063]2-2.P接觸電極的形狀等
[0064]圖4為ρ接觸電極PC的平面圖。這里，也示出支承襯底110作為參考。ρ接觸電極PC包括P布線電極部PCl、凹槽部PC3和凹槽部PC4。ρ布線電極部PCl具有梳狀形狀。凹槽部PC3和凹槽部PC4中的每一個為用于形成P電極Pl和η電極NI且同時露出ρ電極Pl和η電極NI的凹槽狀部。
[0065]這里，在ρ布線電極部PCl和η布線電極部NCl被正投影在支承襯底110的板表面上的情況下，所正投影的P布線電極部PCl和所正投影的η布線電極部NCl被布置為彼此嚙合。圖2示出這些嚙合形狀和布置。
[0066]2-3.蝕刻停止層的形狀等[0067]圖5為蝕刻停止層140的平面圖。這里，也示出支承襯底110作為參考。蝕刻停止層140具有類似于ρ接觸電極PC的形狀(參見圖4)。蝕刻停止層140包括布線電極形狀部141和ρ焊盤電極形成部142。除了 ρ焊盤電極形成部142，蝕刻停止層140具有與ρ接觸電極PC基本上相同的形狀。
[0068]在蝕刻停止層140和η接觸電極NC被正投影在支承襯底110的板表面上的情況下，蝕刻停止層140和η接觸電極NC形成為所正投影的蝕刻停止層140和所正投影的η接觸電極NC彼此不重疊的形狀。
[0069]2-4.焊盤電極
[0070]圖6為ρ電極Pl和η電極NI的平面圖。這里，同樣將支承襯底110示為參考。此夕卜，如圖1所示，當(dāng)從半導(dǎo)體層150看時，ρ電極Pl和η電極NI兩者在與設(shè)置有支承襯底110的一側(cè)相反的表面上露出。
[0071]3.制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法
[0072]接下來，將參照圖7至圖17來描述根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件100的制造方法。在圖7至圖17的每個制造過程中，示出與沿圖2中的線B-B截取的橫截面對應(yīng)的橫截面。另外，在圖7至圖12中，在附圖的上側(cè)繪制作為生長襯底的藍寶石襯底S10，并且在附圖中在藍寶石襯底SlO的下側(cè)上生長半導(dǎo)體層150。然而，實際上，認為在附圖中將藍寶石襯底SlO的主表面布置為朝上并且在藍寶石襯底SlO的主表面上生長半導(dǎo)體層150。
[0073]3-1.半導(dǎo)體層形成過程
[0074]通過金屬有機氣相生長(MOCVD)來外延生長由第III族氮化物半導(dǎo)體制成的各個半導(dǎo)體層的晶體。如圖7所示，在作為生長襯底的藍寶石襯底SlO的主表面上形成半導(dǎo)體層150。從藍寶石襯底SlO側(cè)依次形成η型半導(dǎo)體層153、發(fā)光層152和ρ型半導(dǎo)體層151。另外，在形成半導(dǎo)體層150之前，可以形成低溫緩沖層如Α1Ν。
[0075]3-2.凹部形成過程
[0076]隨后,通過干法蝕刻在半導(dǎo)體層150中形成凹部155。此時,可以使用SiO2作為掩模。如圖8所示，凹部155為從ρ型半導(dǎo)體層151側(cè)起到達η型半導(dǎo)體層153的盲孔。在凹部155的底部露出η型半導(dǎo)體層153的η型接觸層156。凹部155的形狀類似于圖3所示的η接觸電極NC的形狀。
[0077]3-3.η接觸電極形成過程
[0078]然后，如圖9所示，在凹部155處露出的η型接觸層156上形成η接觸電極NC。這里，形成包括梳狀η布線電極部NCl的η接觸電極NC。
[0079]3-4.ρ接觸電極形成過程
[0080]隨后，如圖9所示，使用濺射法在ρ型半導(dǎo)體層151的P型接觸層151a上形成ρ接觸電極PC。這里，P接觸電極PC具有梳狀形狀。然后，將梳狀P布線電極部PCl形成為與η接觸電極NC的η布線電極部NCl嚙合的形狀。
[0081]因此，在被正投影在藍寶石襯底SlO的板表面上的情況下，P布線電極部PCl和η布線電極部NCl被布置為處于所正投影的ρ布線電極部PCl和所正投影的η布線電極部NCl彼此不重疊的形狀和位置。雖然在本實施方案中被正投影在藍寶石襯底SlO上，但不改變P布線電極部PCl和η布線電極部NCl被布置為處于這些電極部彼此不重疊的形狀和位置的事實，即使在被正投影在發(fā)光層152的發(fā)光表面上或在后續(xù)過程中附接的支承襯底110上的情況下也如此。
[0082]3-5.第一鈍化膜形成過程
[0083]然后，如圖10所示，將鈍化膜170形成為覆蓋η接觸電極NC。以該方式，η接觸電極NC被半導(dǎo)體層150的η型接觸層156和鈍化膜170覆蓋。
[0084]3-6.蝕刻停止層形成過程
[0085]隨后，如圖11所示，在ρ接觸電極PC上形成蝕刻停止層140。此時，蝕刻停止層140覆蓋ρ接觸電極PC并且還覆蓋鈍化膜170的一部分和ρ接觸層151a的露出部分。蝕刻停止層140負責(zé)停止在后期進行的焊盤電極形成過程的干法蝕刻的進行。
[0086]3-7.反射膜形成過程
[0087]隨后，如圖11所示，在鈍化膜170的一部分上形成反射膜160。當(dāng)被正投影在藍寶石襯底SlO的板表面上時，反射膜160設(shè)置在P接觸電極PC與η接觸電極NC之間的位置處。反射膜160意在將從發(fā)光層152朝向鈍化膜170發(fā)射的光反射。
[0088]3-8.第二鈍化膜形成過程
[0089]隨后，如圖12所示，在蝕刻阻擋層140、反射膜160和鈍化膜170的整個表面上形成鈍化膜180。
[0090]3-9.蓋金屬層形成過程
[0091]隨后，如圖12所示，在鈍化膜180上形成蓋金屬層130。這里，在晶片的整個表面上形成蓋金屬層130。
[0092]3-10.接合過程
[0093]隨后，如圖13所示，將包括半導(dǎo)體層150的層疊體(基底材料)TlO和包括支承襯底110的層疊體UlO彼此釬焊。此時，在包括半導(dǎo)體層150的層疊體TlO的面對支承襯底110的表面上形成釬料。利用該釬焊，包括半導(dǎo)體層150的層疊體TlO和包括支承襯底110的層疊體Uio被整體接合以形成接合體V10。通過這樣做，將P接觸電極PC和η接觸電極NC設(shè)置在半導(dǎo)體層150與支承襯底110之間。
[0094]3-11.生長襯底移除過程
[0095]在形成接合體VlO之后，從接合體VlO移除作為生長襯底的藍寶石襯底S10。例如，可以通過激光剝離法移除藍寶石襯底S10。圖14示出移除藍寶石襯底SlO之后的接合體 VII。
[0096]3-12.焊盤電極形成過程
[0097]隨后，如圖15所示，從η型半導(dǎo)體層153的通過移除藍寶石襯底SlO而露出的表面153a的一側(cè)形成凹部157、158。該工作可以通過干法蝕刻來形成。在凹部157的底部處露出蝕刻停止層140。在凹部158的底部處露出η接觸電極NC。換言之，通過干法蝕刻形成的凹部到達蝕刻停止層140和η接觸電極NC并且在其金屬層的位置處停止。
[0098]然后，如圖16所示，在凹部157的底部處露出的蝕刻阻擋層140上形成ρ電極Ρ1。另外，在凹部158的底部處露出的η接觸電極NC上形成η電極NI。
[0099]3-13.粗糙化過程
[0100]隨后，如圖17所示，通過蝕刻來對η型半導(dǎo)體層153的表面153a進行粗糙化。利用該表面微加工，改善了光提取表面154a的光提取效率。
[0101]3-14.元件分離過程[0102]這里，使用YAG激光等來分離元件。當(dāng)然，也可以通過其它方法來分離元件。利用該分離，制造了圖1所示的發(fā)光元件100等。在上述制造過程中，可以進行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼Ａ硗?，上述制造過程可以適當(dāng)?shù)乇舜私粨Q。特別地，P接觸電極形成過程和η接觸電極形成過程可以彼此交換。
[0103]4.所制造的半導(dǎo)體發(fā)光元件
[0104]在根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件100中，ρ布線電極部PCl和η布線電極部NCl設(shè)置在半導(dǎo)體層150與支承襯底110之間的位置處。除了焊盤電極之外，在光提取表面的一側(cè)不存在作為光提取的障礙物的構(gòu)件。因此，發(fā)光效率較好。此外，由于抑制了漏電流，所以改善了良品率，并且使用壽命也比常規(guī)發(fā)光元件的使用壽命長。另外，包括半導(dǎo)體層150的層疊體的一側(cè)的整個表面被接合至支承襯底110。因此，發(fā)光元件100的散熱性較高。另夕卜，發(fā)光元件100的安裝強度也較高。
[0105]5.與常規(guī)半導(dǎo)體發(fā)光元件的比較
[0106]5-1.槽式(接觸電極)
[0107]圖18示出常規(guī)的槽式發(fā)光元件200。如圖18所示，沿在半導(dǎo)體層250中設(shè)置的槽257形成η接觸電極NC21。因此，η接觸電極NC21具有沿槽257的形狀。同時，在除槽257以外的區(qū)域中形成P接觸電極PC21。因此，在被正投影在支承襯底210的主表面上的情況下，η接觸電極NC21和ρ接觸電極PC21被設(shè)置為處于所正投影的η接觸電極和所正投影的P接觸電極彼此不重疊的形狀和位置。發(fā)光元件200設(shè)置有槽257。該布置僅是用于在具有槽的位置和不具有槽的位置中的每個位置形成接觸電極的不可避免的構(gòu)造。
[0108]另外，對于圖18中所示的發(fā)光元件200，幾乎不存在ρ接觸電極PC21和η型接觸電極NC21彼此傳導(dǎo)的可能性，即使當(dāng)不存在絕緣膜270時也如此。因此，原本就不會出現(xiàn)沿薄絕緣膜的晶界形成路徑的問題即本發(fā)明要解決的問題。
[0109]5-2.包埋式(接觸電極)
[0110]圖19示出常規(guī)的包埋式發(fā)光元件300。如圖19所示，在半導(dǎo)體層350與支承襯底310之間設(shè)置ρ接觸電極PC31的包埋式發(fā)光元件300與槽式發(fā)光元件200不同。換言之，不存在用于限制P接觸電極PC31和η接觸電極NC31的形狀的機構(gòu)，例如對應(yīng)于上述槽257的裝置(參見圖18)。在圖19中，ρ接觸電極PC31形成在發(fā)光表面的整個區(qū)域上。
[0111]因此，如圖19所示，存在η接觸電極NC31和ρ接觸電極PC31通過絕緣膜370彼此相對的位置391。當(dāng)使用發(fā)光元件300時，在該位置391處生成沿膜厚度方向的強電場。由于連續(xù)地生成電場，所以存在損壞絕緣膜370的可能性。例如，金屬原子通常通過電場而沿薄絕緣膜370的晶界移動，因此形成路徑。從而，漏電流在η接觸電極NC31與ρ接觸電極PC31之間流動。
[0112]相反，根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件100是包埋式元件并且具有P接觸電極PC和η接觸電極NC未通過絕緣膜彼此相對的構(gòu)造。因此，幾乎不存在漏電流在P接觸電極PC與η接觸電極NC之間流動的可能性。
[0113]6.修改方案
[0114]6-1.導(dǎo)電支承襯底
[0115]在本實施方案中，使用絕緣陶瓷襯底作為支承襯底110。然而，可以使用導(dǎo)電襯底，如銅襯底或鋁襯底。Cu和Al的熱導(dǎo)率較高。因此，這樣的發(fā)光元件具有良好的散熱性并且其可靠性較高。另外，鈍化膜180形成在蓋金屬層130的整個表面上。因此，當(dāng)使用導(dǎo)電襯底時，導(dǎo)電層與η接觸電極NC或ρ接觸電極PC絕緣。因此，對發(fā)光元件內(nèi)部的電場幾乎沒有影響，即使當(dāng)使用導(dǎo)電襯底時也如此。
[0116]6-2.金屬層的形成
[0117]另外，可以在支承襯底110的與半導(dǎo)體層150相反的表面上形成金屬層。金屬層的最外表面由Au層或AuSn層構(gòu)成，因此，發(fā)光元件可以進行釬焊式安裝。
[0118]6-3.發(fā)光元件的電極形狀
[0119]在根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件100中，η接觸電極NC和ρ接觸電極PC兩者均具有梳狀位置。然而，本發(fā)明并不限于該形狀。
[0120]6-4.細長元件
[0121]例如，如圖20所示，還可以以與本實施方案相同的方式應(yīng)用細長發(fā)光元件。圖20的左端示出η接觸電極NC40、ρ接觸電極PC40、蝕刻停止層240、η電極Ν2和ρ電極Ρ2被正投影在支承襯底110的板表面上的投影圖。另外，在圖20中，在第二視圖中從左向右依次為示出η接觸電極NC40的視圖、示出ρ接觸電極PC40的視圖、示出蝕刻停止層240的視圖以及示出η電極Ν2和ρ電極Ρ2的視圖。自然地，其可以應(yīng)用于其它發(fā)光元件，只要該發(fā)光元件為其中包埋有接觸電極的包埋式半導(dǎo)體發(fā)光元件即可。
[0122]6-5.生長襯底的移除方法
[0123]在本實施方案中，使用藍寶石襯底作為生長襯底。然而，可以使用其它襯底例如Si襯底。另外，本發(fā)明可以應(yīng)用于襯底剝離型發(fā)光元件，其中使用其它方法如化學(xué)剝離法而不是激光剝離法來移除生長襯底。此外，無論制造過程如何，均可以應(yīng)用本發(fā)明，只要在半導(dǎo)體層與支承襯底之間設(shè)置有接觸層即可。
[0124]6-6.接合層
[0125]在本實施方案中，接合層120是通過由Au-Sn基釬焊接合的層來構(gòu)造的。然而,可以使用除Au-Sn基釬料以外的釬料或蠟質(zhì)材料?？梢允褂媒饘俑?。
[0126]6-7.光提取表面的鈍化膜
[0127]此外，可以在光提取表面?zhèn)壬闲纬赦g化膜。
[0128]7.本實施方案的總結(jié)
[0129]根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件100為其中在半導(dǎo)體層150與支承襯底110之間的位置處設(shè)置有P接觸電極PC和η接觸電極NC的包埋式元件。另外，在被正投影在支承襯底110上的情況下，P接觸電極PC和η接觸電極NC被布置為處于這些電極彼此不重疊的形狀和位置。因此，P接觸電極PC與η接觸電極NC之間幾乎不出現(xiàn)漏電流。
[0130]此外，在制造根據(jù)本實施方案的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法中，在被正投影在作為生長襯底的藍寶石襯底SlO上的情況下，P接觸電極PC和η接觸電極NC被放置為處于ρ接觸電極PC和η接觸電極NC彼此不重疊的形狀和位置。因此，在通過上述制造方法制造的發(fā)光元件100中，在ρ接觸電極PC與η接觸電極NC之間幾乎不出現(xiàn)漏電流。換言之，難以出現(xiàn)早期故障，并且因此良品率較好。
[0131]以上描述的說明性實施方案僅是說明性的。因此，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種改進和修改自然是可以的。例如，本發(fā)明不限于金屬有機氣相生長(M0CVD)。可以使用利用載氣來生長晶體的其它方法。另外，可以通過其它外延生長方法(例如液相外延、分子束外延)來形成半導(dǎo)體層。
【權(quán)利要求】
1.一種第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括: 包括發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層； 接觸所述P型半導(dǎo)體層的P接觸電極； 接觸所述η型半導(dǎo)體層的η接觸電極；以及 支承所述半導(dǎo)體層的支承襯底， 其中所述P接觸電極和所述η接觸電極設(shè)置在所述半導(dǎo)體層與所述支承襯底之間的位置處，以及 在所述P接觸電極和所述η接觸電極被正投影在所述支承襯底的板表面上的情況下，所述P接觸電極和所述η接觸電極形成為所正投影的P接觸電極和所正投影的η接觸電極彼此不重疊的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，還包括: 設(shè)置在所述P接觸電極與所述η接觸電極之間的位置處的第一鈍化膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述P接觸電極包括梳狀P布線電極部， 所述η接觸電極包括梳狀η布線電極部，以及 在所述P布線電極部和所述η布線電極部被正投影在所述支承襯底的所述板表面上的情況下，所正投影的P布線電極部和所正投影的η布線電極部被布置為彼此嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，還包括: 接觸所述P接觸電極的第一金屬層， 其中在所述第一金屬層和所述η接觸電極被正投影在所述支承襯底的所述板表面上的情況下，所述第一金屬層和所述η接觸電極形成為所正投影的第一金屬層和所正投影的η接觸電極彼此不重疊的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，還包括: 形成在所述第一金屬層上的P焊盤電極；以及 形成在所述η接觸電極上的η焊盤電極， 其中當(dāng)從所述半導(dǎo)體層看時，所述P焊盤電極和所述η焊盤電極在與設(shè)置有所述支承襯底的一側(cè)相反的表面上露出。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，還包括: 位于所述第一金屬層與所述支承襯底之間并且包含釬料的接合層，以及 形成在所述接合層的在所述半導(dǎo)體層側(cè)的整個表面上的第二金屬層， 其中所述第二金屬層為用于防止包含在所述接合層中的所述釬料朝向所述第一金屬層擴散的蓋金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，還包括: 形成在所述第二金屬層的在所述半導(dǎo)體層側(cè)的整個表面上的第二鈍化膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，還包括: 設(shè)置在所述半導(dǎo)體層與所述支承襯底之間的位置處的反射膜， 其中在所述反射膜、所述P接觸電極和所述η接觸電極被正投影在所述支承襯底的所述板表面上的情況下，所正投影的反射膜設(shè)置在所正投影的P接觸電極與所正投影的η接觸電極之間的位置處。
9.一種制造第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，包括: 用于在生長襯底上生長包括發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層形成過程； 用于從所述P型半導(dǎo)體層側(cè)起在所述半導(dǎo)體層上形成凹部以露出所述η型半導(dǎo)體層的一部分的凹部形成過程； 用于在所述凹部處露出的所述η型半導(dǎo)體層上形成η接觸電極的η接觸電極形成過程; 用于在所述P型半導(dǎo)體層上形成P接觸電極的P接觸電極形成過程； 用于從與所述生長襯底相反的位置將包括支承襯底的層疊體接合至包括所述半導(dǎo)體層的基底材料以形成接合體的接合過程；以及 用于從所述接合體移除所述生長襯底的生長襯底移除過程， 其中在所述η接觸電極形成過程和所述P接觸電極形成過程中，在被正投影在所述支承襯底的板表面上的情況下，所述P接觸電極和所述η接觸電極形成為所正投影的P接觸電極和所正投影的η接觸電極彼此不重疊的形狀，以及 在所述接合過程中，將所述P接觸電極和所述η接觸電極接合為設(shè)置在所述半導(dǎo)體層與所述支承襯底之 間的位置處。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，還包括: 用于形成在所述P接觸電極與所述η接觸電極之間進行絕緣的鈍化膜的鈍化膜形成過程。
【文檔編號】H01L33/44GK103996775SQ201410051573
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月18日
【發(fā)明者】上村俊也 申請人:豐田合成株式會社