第iii族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種呈現(xiàn)出提高了發(fā)光性能的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。p電極包括：連接到引線的引線接合部、以布線圖案從引線接合部延伸的布線部、以及連接到布線部并且經(jīng)由孔與透明電極接觸的接觸部。在p型層與透明電極之間的特定區(qū)域中設(shè)置有電流阻擋層。電流阻擋層由折射率小于p型層的折射率的絕緣并且透明的材料形成。特定區(qū)域是在俯視圖中包括接觸部的區(qū)域。電流阻擋層沒有設(shè)置在與引線接合部和布線部重疊的區(qū)域中。電流阻擋層的寬度比接觸部的寬度大0μm至9μm。
【專利說明】第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種呈現(xiàn)出提高的發(fā)光性能的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，更具 體地涉及通過在P型層上提供電流阻擋層而呈現(xiàn)出提高的發(fā)光性能的發(fā)光器件。

【背景技術(shù)】
[0002] 通過防止在俯視圖中與P電極重疊的位置處從發(fā)光層發(fā)射光來防止P電極的光吸 收，由此提高第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光性能的技術(shù)是已知的。
[0003] 日本公開特許公報(bào)（特開）第2008-192710號(hào)公開了一種第III族氮化物半導(dǎo)體 發(fā)光器件，其通過在焊盤正下方的P型層上形成透明絕緣膜W防止在該區(qū)域發(fā)光并且通過 在P型層與絕緣膜之間的界面處反射光而呈現(xiàn)出提高的發(fā)光性能。
[0004] 日本公開特許公報(bào)（特開）第2013-48199號(hào)描述了在P側(cè)金屬電極的連接部分 正下方形成電流阻擋層（P電極的引線接合的部分）。該是為了通過防止在P側(cè)金屬電極的 正下方的有源層發(fā)射光來抑制P側(cè)金屬電極的連接部分的光的遮蔽和吸收，由此提高光性 會(huì)長(zhǎng)。
[0005] 日本公開特許公報(bào)（特開）第2009-43934號(hào)公開了一種具有如下結(jié)構(gòu)的第III 族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件；在P型層上依次形成有透明電極、焊盤電極和絕緣膜，在絕緣膜 上設(shè)置有P電極、P電極經(jīng)由設(shè)置在絕緣膜中的孔連接到焊盤電極，W及在絕緣膜中設(shè)置有 反射膜。
[0006] 在具有在日本公開特許公報(bào)（特開）第2009-43934號(hào)中公開的結(jié)構(gòu)的第III族 氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件中，其中任意形成有在日本公開特許公報(bào)（特開）第2008-192710 號(hào)和第2013-48199號(hào)中描述的電流阻擋層。根據(jù)本發(fā)明人的研究，發(fā)現(xiàn)發(fā)光性能取決于電 流阻擋層的位置而降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 鑒于上述，本發(fā)明的目的是進(jìn)一步提高第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光性 能，該第HI族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件具有如下結(jié)構(gòu)；在P型層上依次形成有透明電極和絕 緣膜；在絕緣膜上形成有P電極；W及透明電極經(jīng)由設(shè)置在絕緣膜中的孔連接到P電極。
[0008] 本發(fā)明提供了一種第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光 器件具有依次在由第III族氮化物半導(dǎo)體形成的P型層上的透明電極、絕緣膜和P電極，透 明電極經(jīng)由設(shè)置在絕緣膜中的孔電連接到P電極，其中：
[000引 P電極包括：電連接到器件的外部的連接部、從連接部延伸的布線部、W及連接到 布線部并且經(jīng)由孔與透明電極接觸的接觸部；W及
[0010] 在P型層與透明電極之間形成有電流阻擋層，電流阻擋層由折射率小于P型層的 折射率的絕緣并且透明的材料制成；電流阻擋層沒有設(shè)置在與布線部重疊的區(qū)域中，而是 設(shè)置在俯視圖中包括接觸部的正交投影的區(qū)域中；W及電流阻擋層的寬度比接觸部的寬度 大 Oym 至 9]im。
[0011] 電流阻擋層優(yōu)選地僅設(shè)置在俯視圖中包括接觸部的正交投影的區(qū)域中。當(dāng)電流阻 擋層設(shè)置在俯視圖中與連接部重疊的區(qū)域中時(shí)，幾乎不影響發(fā)光性能。因此，考慮到生產(chǎn)容 易性，最好且有利地不在該樣的區(qū)域中設(shè)置電流阻擋層。此外，當(dāng)電流阻擋層設(shè)置在與布線 部重疊的區(qū)域中時(shí)，發(fā)光性能降低。
[001引 電流阻擋層的寬度比接觸部的寬度大Oym至9iim，指的是接觸部的外周與電流 阻擋層的外周之間沿著正交于在俯視圖中接觸部的外周的方向的距離。當(dāng)該距離不恒定 時(shí)，其指的是平均值。更優(yōu)選地，該距離為3 y m至9 y m，更優(yōu)選地，為6 y m至9 y m。
[0013] 電流阻擋層的厚度優(yōu)選滿足d> A /(4n)并且小于1500nm的關(guān)系，其中d為電流阻 擋層的厚度，n為電流阻擋層的折射率，W及A為發(fā)光波長(zhǎng)。當(dāng)該厚度為A/(4n)或更小 時(shí)，光不會(huì)被充分阻擋。當(dāng)該厚度為1500nm或更大時(shí)，由于臺(tái)階而產(chǎn)生例如P電極或透明 電極與引線的分離的生產(chǎn)問題。更優(yōu)選地，該厚度滿足lOOnm至800nm的范圍，更優(yōu)選地滿 足lOOnm至500nm的范圍。
[0014] 電流阻擋層的側(cè)表面相對(duì)于P型層的主表面傾斜或正交，但是優(yōu)選為傾斜。目P，電 流阻擋層具有其上底小于下底的梯形（錐形）橫截面。當(dāng)側(cè)表面傾斜時(shí)，可W防止P電極 或透明電極與引線的分離。傾斜角優(yōu)選為5°至60°，更優(yōu)選為5°至30°。
[0015] 電流阻擋層可W具有任意平面形狀（俯視圖中的形狀）例如圓形和正方形。優(yōu)選 地與接觸部的平面形狀類似，該是因?yàn)橄嗨频钠矫嫘螤钍沟秒娏髯钃鯇拥墓δ苎刂矫娣?向均勻。
[0016] 電流阻擋層可W由折射率小于P型層的折射率的絕緣并且透明的材料形成。透明 度與發(fā)光波長(zhǎng)成正比。當(dāng)P型層具有多個(gè)層時(shí)，電流阻擋層的折射率可W小于最接近電流 阻擋層的層的折射率。P型層可W由例如Si化、SiN、SiON、AI2O3、Ti化、Zr化、冊(cè)化、佩2〇5和 M評(píng)2形成。
[0017] 在俯視圖中在絕緣膜的與P電極重疊的區(qū)域中可W設(shè)置有反射膜。反射膜可W為 單層膜或由高反射率金屬例如A1、Ag、A1合金或Ag合金形成的多層膜。此外，布線部可W 由高反射率金屬形成。
[0018] 在絕緣膜中的反射膜和電流阻擋層可W是電介質(zhì)多層膜。電介質(zhì)多層膜可W具有 其中低折射率材料形成和由高折射率材料交替并且重復(fù)沉積的結(jié)構(gòu)，每個(gè)光學(xué)膜厚度設(shè)計(jì) 為1/4發(fā)光波長(zhǎng)。
[0019] 本發(fā)明的發(fā)光器件可W是面朝上型或倒裝芯片型。
[0020] 在本發(fā)明的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件中，電流阻擋層防止了從P型接觸部 正下方的發(fā)光層發(fā)射光，并且通過電流阻擋層反射光降低了朝P型接觸部引導(dǎo)的光，因此 提高了發(fā)光性能。
[0021] 在本發(fā)明的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件中，在俯視圖中在包括接觸部的正交 投影的區(qū)域中形成有電流阻擋層。因此，從傾斜方向避開電流阻擋層并且朝P電極的接觸 部引導(dǎo)的光降低了，由此抑制了從在接觸部下方的發(fā)光層發(fā)射的光。此外，通過在P型層與 電流阻擋層之間的界面處反射光降低了朝接觸部引導(dǎo)的光。因此，可W進(jìn)一步提高發(fā)光性 會(huì)長(zhǎng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 本發(fā)明的各種其它目的、特征W及許多附帶的優(yōu)點(diǎn)將容易理解，該是因?yàn)樵诮Y(jié)合 附圖進(jìn)行考慮的情況下，參考下面的優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述，本發(fā)明的各種其它目的、特 征W及許多附帶的優(yōu)點(diǎn)變得更好理解，在附圖中：
[0023] 圖1是根據(jù)第一實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；
[0024] 圖2是根據(jù)第一實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的俯視圖；
[0025] 圖3是僅在接觸部16c下方形成電流阻擋層時(shí)的發(fā)光性能的曲線圖；
[0026] 圖4是僅在布線部1化下方形成電流阻擋層時(shí)的發(fā)光性能的曲線圖；
[0027] 圖5是僅在引線接合部16a下方形成電阻阻擋層時(shí)的發(fā)光性能的曲線圖；
[0028] 圖6是根據(jù)第二實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；
[0029] 圖7是根據(jù)變化方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；
[0030] 圖8A至圖8D是示出了用于制造根據(jù)第一實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光 器件的過程的示意圖；
[0031] 圖9是根據(jù)第H實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的橫截面圖； W及
[0032] 圖10是根據(jù)第H實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 接下來，將參照附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施方案。然而，本發(fā)明不限于實(shí)施方案。
[0034] 第一實(shí)施方案
[0035] 圖1是根據(jù)第一實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。 圖2是根據(jù)第一實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的俯視圖。圖1是圖2的A-A 截面圖。如圖2所示，在俯視圖中，根據(jù)第一實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件是 具有矩形形狀的面朝上型。
[0036] 如圖1所示，根據(jù)第一實(shí)施方案的第HI族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括襯底10、在 襯底10上經(jīng)由緩沖層（未示出）的n型層11、在n型層11上的發(fā)光層12和在發(fā)光層12 上的P型層13。n型層11、發(fā)光層12和P型層13中的每一個(gè)由第III族氮化物半導(dǎo)體形 成。形成有從P型層13的表面朝n型層11的延伸的凹槽，并且通過凹槽的底表面露出n 型層11。提供絕緣膜15 W連續(xù)覆蓋在P型層13上的透明電極14、透明電極14、和通過凹 槽的底表面露出的n型層11。在絕緣膜15上獨(dú)立形成P電極16和n電極17。此外，在P 型層13與透明電極14之間的特定區(qū)域中設(shè)置電流阻擋層18。下面將詳細(xì)描述每個(gè)結(jié)構(gòu)。
[0037] 襯底10是具有a-面主表面的藍(lán)寶石襯底，在襯底10上在n型層11側(cè)上形成有 凹凸（未示出）。設(shè)置凹凸用于提高發(fā)光性能。襯底10可W由在其上可W生長(zhǎng)第III族氮 化物半導(dǎo)體晶體的任意材料形成，例如，除了藍(lán)寶石之外的SiC、Si和化0。
[0038] n型層11具有其中在襯底10上依次沉積有n型接觸層、n型ESD層和n型化層 的結(jié)構(gòu)。n型接觸層與n電極17接觸。n型接觸層由具有IX l〇i8/cm3或更大的Si濃度的 n-GaN形成。當(dāng)n型接觸層包括具有不同載流子濃度的多個(gè)層時(shí)，n電極17中的接觸電阻 可W降低。n型ESD層用作用于防止器件的靜電擊穿的靜電擊穿電壓改進(jìn)層。n型ESD層 具有包括未慘雜GaN層和慘雜Si的n-GaN層的層疊結(jié)構(gòu)。n型化層為具有超晶格結(jié)構(gòu)的 n型超晶格層，其中重復(fù)沉積有層單元，層單元包括InGaN層、GaN層和n-GaN層。n型化層 用作用于使施加到發(fā)光層12的應(yīng)力松弛的應(yīng)變松弛層。
[0039] 發(fā)光層12具有其中重復(fù)沉積有InGaN阱層和AlGaN勢(shì)壘層的MQW結(jié)構(gòu)。為了防 止In蒸發(fā)，可W在阱層與勢(shì)壘層之間設(shè)置保護(hù)層。
[0040] P型層13具有其中在發(fā)光層12上依次沉積有P型覆層和P型接觸層的結(jié)構(gòu)。設(shè) 置P型覆層W防止電子向P型接觸層的擴(kuò)散。P型覆層通過重復(fù)沉積層單元而形成，每個(gè) 層單元包括p-InGaN層和p-AlGaN層。設(shè)置P型接觸層W實(shí)現(xiàn)P電極16與P型層13之 間的良好接觸。P型接觸層由Mg濃度為1 X l〇i7cm3至1 X 102Vcm3并且厚度為100 A至 1000 A 的 P-GaN 形成。
[00川 n型層11、發(fā)光層12和P型層13的結(jié)構(gòu)不限于W上，可W采用在第m族氮化物 半導(dǎo)體發(fā)光器件中常規(guī)使用的任意結(jié)構(gòu)。
[0042] 透明電極14可W由導(dǎo)電氧化物例如IT0(鋼錫氧化物）、IZ0(鋼鋒氧化物）和 ICO(鋼鋪氧化物）形成。透明電極14形成為連續(xù)覆蓋P型層13和電流阻擋層18。因此 透明電極14沿著電流阻擋層18的頂部W波狀膜形成。可W在透明電極14的表面上設(shè)置 凹凸W提高光提取效率。
[0043] 絕緣膜15形成為連續(xù)覆蓋透明電極14和在凹槽的底表面上露出的n型層11。絕 緣膜15由Si化形成，并且除了 Si化之外還可W由SiN、Al2〇3、Ti〇2形成。在絕緣膜15的特 定區(qū)域中設(shè)置孔21，并且孔21穿透絕緣膜15。孔21填充有稍后描述的P電極16的布線 部1化。
[0044] 在俯視圖中絕緣膜15與P電極16和n電極17重疊的區(qū)域中設(shè)置反射膜19。反 射膜19利用絕緣膜15進(jìn)行封閉，因而被電絕緣，由此防止了金屬遷移。設(shè)置反射膜19 W 通過反射朝P電極16和n電極17引導(dǎo)的光來抑制由P電極16和n電極17吸收光，由此 提局發(fā)光性能。
[0045] 反射膜19中的每一個(gè)由與P電極16或n電極17相比具有更高的反射率的材料 形成，例如Al、Ag、Al合金或Ag合金。反射膜19可W為單層膜或多層膜。當(dāng)反射膜19為 多層膜時(shí)，該膜可W由例如A1合金/Ti、Ag合金/A1、Ag合金/Ti、Al/Ag/Al或Ag合金/ Ni形成。在下文中，符號(hào)"/"表示層疊結(jié)構(gòu)，例如，"A/B"表示其中在形成層A之后形成層 B的層疊結(jié)構(gòu)。在材料的描述中W相似的意思使用符號(hào)"/"。為了提高反射膜19對(duì)于絕緣 膜15的粘附力，可W在反射膜19與絕緣膜15之間設(shè)置由例如Ti、化或A1形成的薄膜。
[0046] 反射膜19可W由電介質(zhì)多層膜形成。電介質(zhì)多層膜是由多個(gè)交替沉積的成對(duì)的 膜形成的多層膜，每一對(duì)包括由低折射率的材料形成的膜和由高折射率的材料形成的膜， 其中每個(gè)膜的厚度被設(shè)計(jì)為1/4發(fā)光波長(zhǎng)。低折射率的材料可W為例如Si化或MgF,，高折 射率的材料可W為例如SiN、Ti化、Zr化、Ta2〇5或佩2〇5。從改進(jìn)電介質(zhì)多層膜的反射率的觀 點(diǎn)看，優(yōu)選地，在低折射率材料與高折射率材料之間設(shè)置大折射率差。電介質(zhì)多層膜優(yōu)選由 大量成對(duì)的膜形成。成對(duì)的膜的數(shù)量?jī)?yōu)選為5或更多。然而，成對(duì)的膜的數(shù)量?jī)?yōu)選為30或 更少W不增加電介質(zhì)多層膜的總厚度并且不導(dǎo)致生產(chǎn)工藝的問題。
[0047] P電極16包括引線接合部16a (本發(fā)明的連接部）、布線部1化和接觸部16c。接 觸部16c由Ni/Au/Al形成，引線接合部16a和布線部16b由Ti/Au/Al形成。
[0048] 引線接合部16a為位于絕緣膜15上的與接合線連接的圓形區(qū)域。布線部1化是位 于絕緣膜15上的從引線接合部16a延伸的線性部。通過具有該樣的線性結(jié)構(gòu)，電流沿著平 行于器件的主表面的方向擴(kuò)散。布線部1化還形成在設(shè)置在絕緣膜15中的孔21的內(nèi)部。 接觸部16c是設(shè)置在透明電極14上的多個(gè)虛線圓形區(qū)域。接觸部16c經(jīng)由設(shè)置在絕緣膜 15中的孔21連接到布線部16b。設(shè)置接觸部16c W實(shí)現(xiàn)在P電極16與透明電極14之間 的良好接觸。在俯視圖中，孔21和接觸部16c不一定具有相同的形狀，只要孔21具有被容 納在接觸部16c內(nèi)的形狀即可。
[0049] 如圖2所示，在矩形的一個(gè)較短邊的中也附近設(shè)置引線接合部16a。兩個(gè)線性布線 部1化從引線接合部16a延伸。布線部1化包括在一個(gè)較長(zhǎng)邊附近沿著一個(gè)較長(zhǎng)邊延伸的 線性部和在另一較長(zhǎng)邊附近沿著另一較長(zhǎng)邊延伸的線性部。線性部中的每一個(gè)在沿著垂直 于器件的主表面的方向通過孔21隔開，并且在隔開端處連接到圓形接觸部16c。
[0050] 設(shè)置電流阻擋層18 W通過阻擋在俯視圖中在發(fā)光層12與電流阻擋層18重疊的 區(qū)域中的電流來防止從該區(qū)域中發(fā)射光。此外，朝著電流阻擋層18的頂部引導(dǎo)的光通過在 P型層13與電流阻擋層18之間的界面處的反射和折射來降低。通過該兩個(gè)效應(yīng)，抑制了通 過位于電流阻擋層18的頂部處的P電極16吸收和遮蔽光，由此提高了發(fā)光性能。
[0051] 電流阻擋層18位于如圖1所示的俯視圖中包括接觸部16c的正交投影的區(qū)域中。 如圖2所示，在俯視圖中，電流阻擋層18與接觸部16c中的每一個(gè)為同也圓。在P電極16 的其他部分中，即，在與引線接合部16a和布線部1化重疊的區(qū)域中，未形成電流阻擋層18。 未在與引線接合部16a重疊的區(qū)域中形成電流阻擋層18的原因是即使在該區(qū)域中形成了 電流阻擋層18,也只是稍微改善了發(fā)光性能。此外，考慮到生產(chǎn)容易性和生產(chǎn)成本方面優(yōu)選 不形成電流阻擋層。未在與布線部1化重疊的區(qū)域中形成電流阻擋層18的原因是發(fā)光性 能反而通過在該區(qū)域中形成電流阻擋層18而降低。
[0052] 接觸部16c和電流阻擋層18中的每一個(gè)具有平面圓形形狀，接觸部16c中的每一 個(gè)的直徑為16 ym。雖然接觸部16c和電流阻擋層具有相似形狀，但是電流阻擋層18的平 面形狀不一定與接觸部16c的形狀類似。然而，當(dāng)它們相似時(shí)，電流阻擋層18的功能可W 沿著平面方向均勻執(zhí)行。
[0053] 除了 Si化之外，電流阻擋層18可W由折射率小于P型層13的折射率的任意絕緣 并且透明的材料形成。當(dāng)P型層13包括多個(gè)層時(shí)，電流阻擋層18的折射率可W小于最接 近電流阻擋層18的層的折射率。當(dāng)P型層13具有其中依次沉積有P型覆層和P型接觸層 的結(jié)構(gòu)時(shí)，電流阻擋層18可W由具有折射率小于P型接觸層的折射率的任意材料形成。例 女口，可W使用金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物，具體為，Si〇2、SiN、SiON、Al2〇3、Ti〇2、 Zr化、H?)2、Nb2〇5和MgFa。電流阻擋層18可W是單層或者由該樣的材料形成的多層，或者由 具有不同折射率的兩種膜的多次交替沉積形成的電介質(zhì)多層膜，其中每個(gè)膜的光學(xué)膜厚度 為1/4波長(zhǎng)。當(dāng)采用該樣的電介質(zhì)多層膜時(shí)，提高了反射率，因而朝P電極引導(dǎo)的光被降低 并且由P電極吸收的光被降低，由此提高了發(fā)光性能。
[0054] 電流阻擋層18的平面形狀的寬度比接觸部16c的寬度大Oum至9 ym。在此，"寬 度"是指從接觸部16c的外周到電流阻擋層18的外周沿著正交于在俯視圖中接觸部16c的 外周的方向的距離。當(dāng)寬度不恒定時(shí)，平均寬度可W為Oym至9ym。在第一實(shí)施方案中， 接觸部16c和電流阻擋層18兩者都是圓形的，寬度指的是半徑差。因此，在下文中使用術(shù) 語"寬度差避免混淆。當(dāng)寬度差小于0 y m(即，電流阻擋層18的面積小于接觸部16c的 面積）時(shí)，發(fā)光性能未被顯著改善，該不是優(yōu)選的。當(dāng)寬度差大于9ym時(shí)，由于電流阻擋層 18而未從較大區(qū)域中發(fā)射光，并且發(fā)光性能降低，該不是優(yōu)選的。更優(yōu)選地，寬度差為3 y m 至9 y m,更優(yōu)選地，為6]im至9]im。
[0055] 電流阻擋層18的側(cè)表面18a相對(duì)于P型層13的主表面傾斜5°至60。。目P，在 器件的橫截面中，電流阻擋層18具有梯形（錐形）形狀。該樣的形狀防止了透明電極14、 P電極16和引線的分離。更優(yōu)選地，傾斜角為5°至30°。
[0056] 電流阻擋層18的厚度優(yōu)選大于入/(4n)(入：發(fā)光波長(zhǎng)，n ;電流阻擋層18的折射 率）。充分絕緣和反射功能可W通過具有大于A/(4n)的厚度來獲得。更優(yōu)選地，厚度為 lOOnm或更大。電流阻擋層18的厚度優(yōu)選小于1500nm。該是因?yàn)楫?dāng)厚度大于該值時(shí)，可能 由于通過該厚度引起的臺(tái)階而導(dǎo)致例如引線或透明電極14和P電極15的分離的問題。更 優(yōu)選地，厚度為500nm或更小。
[0057] 與P電極16 -樣,n電極17包括引線接合部17a、布線部1化和接觸部17c,其每 一個(gè)均起到與在P電極16中的相同的作用。如圖2所示，引線接合部17a位于與引線接合 部16a相對(duì)的一側(cè)的端部的中也附近。一個(gè)線性布線部1化從引線接合部17a沿著較長(zhǎng)邊 延伸，并且一個(gè)線性布線部1化設(shè)置在兩個(gè)線性布線部1化之間。n電極17的引線接合部 17a和布線部17b由與P電極16的引線接合部16a和布線部1化的材料相同的材料形成。 接觸部17c由與接觸部16c的材料相同的材料形成。
[005引在P電極16的除了引線接合部16a之外的區(qū)域中和在n電極17的除了引線接合 部17a之外的區(qū)域中形成保護(hù)膜20 W防止電流短路。
[0059] 如上所述，在根據(jù)第一實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件中，在俯視圖 中在包括接觸部16c的正交投影的區(qū)域中設(shè)置有電流阻擋層18,電流阻擋層18中每一個(gè)的 寬度比接觸部16c中每一個(gè)的寬度大Oym至9ym。因而，存在如下H個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
[0060] 第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)殡娏髯钃鯇?8中的每一個(gè)的寬度比接觸部16c中每一個(gè)的寬 度大0 y m至9 y m，所W避開電流阻擋層18并且從傾斜方向朝著接觸部16c引導(dǎo)的光被降 低了，由此提高了發(fā)光性能。
[0061] 第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)樵谂c引線接合部16a和布線部1化重疊的區(qū)域中未設(shè)置電流阻 擋層18,所W發(fā)光性能未被削弱。
[0062] 第H個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于即使在不能設(shè)置反射膜19的區(qū)域中，也可W通過電流阻擋層18 來抑制通過P電極16吸收光。設(shè)置接觸部16c W沿著垂直于襯底的主表面的方向經(jīng)由孔 21連接到布線部16b。因此，絕緣膜15不能設(shè)置在透明電極14與接觸部16c之間，并且不 能通過絕緣膜15中的反射膜19來抑制通過P電極16吸收光。然而，即使在不能設(shè)置反射 膜19的區(qū)域中，也可W設(shè)置電流阻擋層18。因而，可W通過在該樣的區(qū)域（目P，與接觸部 16c重疊的區(qū)域中）中形成電流阻擋層18來抑制通過接觸部16c吸收光，由此提高發(fā)光性 能。
[0063] 接下來將參照?qǐng)D8描述用于制造根據(jù)第一實(shí)施方案的第HI族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光 器件的方法。
[0064] 首先，制備在其上具有凹凸的藍(lán)寶石襯底10。在氨氣氣氛中執(zhí)行熱清潔W從藍(lán)寶 石襯底10的表面去除雜質(zhì)。
[0065] 接下來，通過M0CVD在襯底10上依次沉積n型層11、發(fā)光層12和P型層13。所 采用的氣體如下所示；TMG(H甲基嫁）作為Ga源；TMA(H甲基率）作為A1源；TMI(H甲 基鋼）作為In源；氨作為氮源；二茂鎮(zhèn)作為P型慘雜劑氣體；W及娃焼作為n型慘雜劑氣 體。采用氨氣和氮?dú)庾鳛檩d氣。
[0066] 然后，在P型層13上形成電流阻擋層18。在通過氣相沉積或CVD形成Si〇2膜之 后來通過光刻和濕法刻蝕對(duì)電流阻擋層18進(jìn)行圖案化。電流阻擋層18可W通過光刻、姍 射或氣相沉積W及剝離工藝進(jìn)行圖案化。僅在P型層13上在包括稍后形成的P電極16的 接觸部16c的區(qū)域中形成電流阻擋層18。電流阻擋層18中的每一個(gè)的寬度比接觸部16c 的寬度大Oym至9iim(參考圖8A)。
[0067] 接下來，在P型層13的特定區(qū)域和電流阻擋層18上形成透明電極14。在通過姍 射形成IT0膜之后通過光刻和濕法刻蝕對(duì)透明電極14進(jìn)行圖案化。之后，在氮?dú)鈿夥罩性?不超過10化的降低的壓力下在70(TC下進(jìn)行熱清潔5分鐘。將P型層13轉(zhuǎn)換，即，激活，為 P型導(dǎo)電，對(duì)透明電極14進(jìn)行結(jié)晶化，由此降低電阻。可W在常壓下進(jìn)行熱清潔。
[0068] 接下來，對(duì)P型層13的特定部分進(jìn)行干法刻蝕，W由此形成凹槽，使得通過凹槽的 底部露出n型層11。在透明電極14的特定區(qū)域中形成P電極16的接觸部16c，并且在通 過凹槽的底部露出的n型層11上的特定區(qū)域中形成n電極17的接觸部17c (參照?qǐng)D8B)。 通過光刻、氣相沉積和剝離工藝對(duì)接觸部16c和接觸部17c進(jìn)行圖案化?？蒞單獨(dú)形成接 觸部16c和接觸部17c。然而，當(dāng)接觸部16c和接觸部17c由相同材料形成時(shí)，接觸部16c 和接觸部17c可W同時(shí)形成。因此，可W簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，并且可W降低生產(chǎn)成本。之后，在 25化的降低的壓力的氧氣氣氛中在55CTC下執(zhí)行熱清潔5分鐘，并且對(duì)接觸部16c和接觸 部17c進(jìn)行合金化。
[0069] 接下來，形成在其中包括反射膜19的絕緣膜15 W覆蓋整個(gè)頂表面（圖8C)。如下 所示形成絕緣膜15。首先，通過CVD在整個(gè)頂表面上形成第一絕緣膜15a。然后，通過氣相 沉積、光刻和蝕刻在第一絕緣膜15a的特定區(qū)域（在俯視圖中與P電極16和n電極17重 疊的區(qū)域?qū)?yīng)）上形成反射膜19?？蒞通過剝離工藝形成反射膜19。接下來，在第一絕緣 膜15a和反射膜19上形成第二絕緣膜15b。第一絕緣膜15a和第二絕緣膜巧b -起形成絕 緣膜15, W由此形成在其中的特定區(qū)域中包括反射膜19的絕緣膜15。
[0070] 接下來，絕緣膜15的特定區(qū)域（與接觸部16c和接觸部17c的頂部對(duì)應(yīng)）經(jīng)歷 干法刻蝕，W由此形成穿過絕緣膜15的孔21。通過孔21的底部露出接觸部16c和接觸部 17c。然后，通過光刻、氣相沉積和剝離工藝在絕緣膜15的與反射膜19的頂部對(duì)應(yīng)的區(qū)域 上形成P電極16的引線接合部16a和布線部16b，W及n電極17的引線接合部17a和布線 部17b。在此，形成布線部1化和布線部17b W填充孔21的內(nèi)部，使得在孔21內(nèi)部，布線部 1化連接到接觸部16c，布線部1化連接到接觸部17c (參照?qǐng)D8D)。
[0071] 之后，通過CVD、光刻和干法刻蝕在除了引線接合部16a和引線接合部17a之外的 整個(gè)頂表面上形成保護(hù)膜20。因而，制成了根據(jù)第一實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā) 光器件。
[0072] 接下來將描述試驗(yàn)實(shí)施例。圖3至圖5示出了根據(jù)電流阻擋層18的位置和寬度 差，發(fā)光性能如何變化的結(jié)果。在圖3至圖5的豎軸上示出的發(fā)光性能差是與沒有電流阻 擋層18的器件進(jìn)行比較而獲得的。在此，"發(fā)光性能差"定義為具有電流阻擋層18的發(fā)光 器件的發(fā)光性能減去沒有電流阻擋層18的發(fā)光器件的發(fā)光性能。圖3示出了僅在俯視圖 中與接觸部16c重疊的區(qū)域中設(shè)置電流阻擋層18的情況，圖4示出了僅在俯視圖中與布線 部1化重疊的區(qū)域中設(shè)置電流阻擋層18的情況，W及圖5示出了僅在俯視圖中與引線接合 部16a重疊的區(qū)域中設(shè)置電流阻擋層18的情況。圖3至圖5的豎軸表示當(dāng)與沒有設(shè)置電 流阻擋層18的情況相比時(shí)的發(fā)光性能差。水平軸表示寬度差，即，電流阻擋層18的寬度減 去接觸部16c的覺度。
[0073] 如圖3所示，當(dāng)接觸部16c與電流阻擋層18在俯視圖中的形狀一致時(shí)（即，當(dāng)寬 度差為0時(shí)），與未設(shè)置電流阻擋層18的情況相比發(fā)光性能提高了 0. 15%。電流阻擋層18 比接觸部16c大的越多，發(fā)光性能提高的越大。當(dāng)電流阻擋層18與接觸部16c之間的寬度 差為6ym至9ym時(shí)，發(fā)光性能增加了 0. 30 %，并且?guī)缀躏柡?。?dāng)寬度差為9 y m時(shí)，發(fā)光性 能與當(dāng)寬度差為6 y m時(shí)相比稍微降低。據(jù)此，認(rèn)為即使電流阻擋層18的寬度比接觸部16c 的寬度大9 y m時(shí)，發(fā)光性能沒有提高，并且發(fā)光層12的非發(fā)光區(qū)被擴(kuò)大，相反，發(fā)光性能降 低。還認(rèn)為P型層13與透明電極14之間的接觸被削弱。因此，發(fā)現(xiàn)電流阻擋層18的寬度 優(yōu)選比接觸部16c的寬度大0 y m至9 y m、特別優(yōu)選地大3 y m至9 y m、更優(yōu)選地大6 y m至 9 y m。
[0074] 如圖4所示，當(dāng)布線部1化和電流阻擋層18在俯視圖中的形狀一致時(shí)（當(dāng)寬度差 為0 y m時(shí)），W及當(dāng)電流阻擋層18小于布線部1化時(shí)（當(dāng)寬度差為-3 y m時(shí)），發(fā)光性能 差幾乎為0。當(dāng)電流阻擋層18大于布線部1化時(shí)，發(fā)光性能降低。因此，在俯視圖中在與布 線部1化重疊的區(qū)域中最好不設(shè)置電流阻擋層18。
[00巧]為什么在俯視圖中在與布線部16b重疊的區(qū)域中設(shè)置電流阻擋層18時(shí)發(fā)光性能 降低的原因如下所示。首先，因?yàn)榉瓷淠?9和絕緣膜15形成在布線部1化正下方，來自發(fā) 光層12的少量光被布線部1化遮蔽。其次，非發(fā)光區(qū)通過電流阻擋層18被放大。因此，發(fā) 光性能的劣化大于通過電流阻擋層18來降低通過布線部1化遮蔽光的效果。
[0076] 如圖5所示，當(dāng)僅在引線接合部16a中設(shè)置電流阻擋層18時(shí)，即使電流阻擋層 18與引線接合部16a之間的寬度差改變時(shí)，發(fā)光性能也沒有顯著改變，僅提高了 0. 10%至 0. 15%。該被認(rèn)為如下所示；因?yàn)橐€接合部16a的面積大，來自發(fā)光層12的大部分光被 遮蔽。發(fā)光性能由于通過電流阻擋層18來降低遮蔽光而提高。然而，當(dāng)電流阻擋層18的 寬度增加時(shí)，非發(fā)光區(qū)增大，因而提高的發(fā)光性能的效應(yīng)被抵消。因此，發(fā)光性能幾乎保持 恒定。即使在與引線接合部16a重疊的區(qū)域中設(shè)置電流阻擋層18,提高發(fā)光性能的效果也 較小。因此，考慮到時(shí)間和生產(chǎn)成本，可W不在與引線接合部16a重疊的區(qū)域中設(shè)置電流阻 擋層18。很明顯，當(dāng)時(shí)間和成本不是問題時(shí)，可W在引線接合部16a中設(shè)置電流阻擋層18。
[0077] 根據(jù)圖3至圖5的W上結(jié)果清楚地是，在俯視圖中在包括接觸部16c的區(qū)域中 形成電流阻擋層18,使得電流阻擋層18中每一個(gè)的寬度比接觸部16c中每一個(gè)的寬度大 0 y m至9 y m。優(yōu)選地，不在與引線接合部16a和布線部1化重疊的區(qū)域中形成電流阻擋層 18。
[0078] 第二實(shí)施方案
[0079] 圖6是根據(jù)第二實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。 除了在絕緣膜15中省略了反射膜，布線部1化和布線部1化分別用布線部21化和布線部 21化代替，布線部21化和布線部21化中的每一個(gè)由高反射率金屬形成之外，根據(jù)第二實(shí)施 方案的第HI族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件具有與根據(jù)第一實(shí)施方案的第HI族氮化物半導(dǎo)體 發(fā)光器件相同的結(jié)構(gòu)。高反射率金屬可w由對(duì)于第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光波 長(zhǎng)的光呈現(xiàn)出高反射率（例如，80%或更大）的金屬材料形成，例如，Ag、Al或化。該樣使 用高反射率金屬作為布線部21化和布線部21化抑制了通過布線部21化和布線部21化吸 收光，并且提高了器件的光提取性能。
[0080] 與第一實(shí)施方案的情況類似，根據(jù)第二實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器 件也呈現(xiàn)出提高的發(fā)光性能，該是因?yàn)樵诟┮晥D中在包括接觸部16c的區(qū)域中設(shè)置有電流 阻擋層18。
[0081] 第H實(shí)施方案
[0082] 圖9是根據(jù)第H實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。 圖10是根據(jù)第H實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖9是圖 10的I-I橫截面圖。如圖9和圖10所示，根據(jù)第H實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光 器件在俯視圖中為矩形倒裝芯片型器件。
[0083] 如圖9所示，根據(jù)第H實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括襯底310 ; 經(jīng)由緩沖層（未示出）依次沉積到藍(lán)寶石襯底310上的均由第III族氮化物半導(dǎo)體形成的 n型層311、發(fā)光層312和P型層313。在P型層313的表面上，設(shè)置有具有從P型層313的 頂表面朝n型層311延伸的深度的孔324。在P型層313的除了具有孔324的區(qū)域之外的 幾乎整個(gè)表面上設(shè)置IT0透明電極314。在P型層313與透明電極314之間的特定區(qū)域中 設(shè)置電流阻擋層318。此外，設(shè)置絕緣膜315 W連續(xù)覆蓋透明電極314的表面，孔324的側(cè) 表面和底表面。在絕緣膜315上分開形成P電極316和n電極317。
[0084] 根據(jù)第H實(shí)施的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件為倒裝芯片型，其中反射膜319 用絕緣膜315封閉，通過反射膜319將光反射到襯底310來對(duì)光進(jìn)行提取。在絕緣膜315 中的反射膜319正上方的區(qū)域中形成導(dǎo)電膜323。導(dǎo)電膜323可W由導(dǎo)電材料形成，優(yōu)選 為對(duì)絕緣膜315具有良好粘附力的材料，例如，A1、Ti、化或IT0。導(dǎo)電膜323的一部分經(jīng) 由設(shè)置在絕緣膜315中的孔330與透明電極314接觸。雖然導(dǎo)電膜323可W在任何位置與 透明電極314接觸，但是接觸范圍面積優(yōu)選為盡可能小W防止由于反射膜319的面積的減 小而導(dǎo)致光提取性能劣化。導(dǎo)電膜323可W部分與反射膜319接觸。通過設(shè)置該樣的導(dǎo)電 膜323,透明電極314和導(dǎo)電膜323具有幾乎相同的電勢(shì)。因此，因?yàn)榉瓷淠?19經(jīng)由絕緣 膜315位于n電極317與透明電極314之間的相同電勢(shì)區(qū)域中，所W在反射膜319中沒有 生成電場(chǎng)，由此防止了遷移。
[0085] P電極316包括連接部316a、布線部31化和接觸部316c。連接部316a為連接到 針焊層327的區(qū)域。布線部31化為W布線圖案與連接部316a連續(xù)形成的區(qū)域。絕緣膜 315具有穿過絕緣膜315并且露出透明電極314的孔321，布線部31化也形成在孔321的 內(nèi)部。接觸部316c為設(shè)置在透明電極314上的圓形區(qū)域。接觸部316c經(jīng)由孔321連接到 布線部31化。
[0086] 與P電極316的情況類似，n電極317包括連接部317a、布線部31化和接觸部 317c。接觸部317c為設(shè)置在通過孔324的底部露出的n型層311上的圓形區(qū)域。絕緣膜 315具有穿過用于填充孔324的區(qū)域的孔320,布線部31化和接觸部317c經(jīng)由孔320連接。
[0087] 如圖10所示，布線部31化和布線部31化分別形成為梳狀圖案，并且被布置成使 得梳齒彼此曬合。
[008引 p電極316和n電極317的頂部利用保護(hù)膜322進(jìn)行覆蓋。在連接部316a和連 接部317a正上方的保護(hù)膜322分別具有孔329和328。在保護(hù)膜322正上方的針焊層327 經(jīng)由孔329連接到連接部316a，并且在在保護(hù)膜322正上方的針焊層326經(jīng)由孔328連接 到連接部317a。
[0089] 電流阻擋層318位于在俯視圖中在包括接觸部316c的正交投影的區(qū)域中。電流阻 擋層318與接觸部316c為同也圓。在P電極316的與連接部316a和布線部31化重疊的 其它部分中未設(shè)置電流阻擋層318。電流阻擋層318的平面形狀的寬度比接觸部316c的寬 度大Oiim至9iim。目口，電流阻擋層318的半徑比接觸部316〇的半徑大Oiim至9iim。電 流阻擋層318的側(cè)表面318a相對(duì)于P型層313傾斜5°至60°的角度，由此防止了 P電極 316或透明電極314的分離。
[0090] 與根據(jù)第一實(shí)施方案和第二實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的情況 類似，根據(jù)第H實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件也呈現(xiàn)出提高的發(fā)光性能，該 是因?yàn)樵诟┮晥D中在包括接觸部316c的正交投影的區(qū)域中設(shè)置有電流阻擋層318。
[0091] 變化方案
[0092] 在第一實(shí)施方案至第H實(shí)施方案中，可W在P型層上形成電流阻擋層使得電流阻 擋層的一部分或全部利用P型層進(jìn)行封閉，具體地使得電流阻擋層的表面與透明電極的表 面在同一水平上。通過設(shè)置電流阻擋層沒有導(dǎo)致水平（臺(tái)階）差，由此防止了引線或電極 的分離。圖7示出了當(dāng)在第一實(shí)施方案中采用該樣的結(jié)構(gòu)的情況。如圖7所示，利用在其 上具有凹部的P型層413和用于填充凹部的電流阻擋層418來代替P型層13和電流阻擋 層18。利用該樣的結(jié)構(gòu)，P型層413的表面和電流阻擋層418的表面在同一水平上，在P型 層413和電流阻擋層418上形成的透明電極414為平坦層。在第一實(shí)施方案和第H實(shí)施方 案中，電流阻擋層的一部分或全部可W利用透明電極進(jìn)行封閉。
[0093] 在根據(jù)第一實(shí)施方案至第H實(shí)施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，在絕緣 膜中形成有反射膜?？蒞省略反射膜。
[0094] 可W采用本發(fā)明的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件作為照明裝置或顯示裝置的 光源。
【權(quán)利要求】
1. 一種第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件具有依 次位于由第HI族氮化物半導(dǎo)體形成的P型層上的透明電極、絕緣膜和P電極，所述透明電 極經(jīng)由設(shè)置在所述絕緣膜中的孔電連接到所述P電極，其中 所述P電極包括：電連接到所述器件的外部的連接部、W布線圖案從所述連接部延伸 的布線部、W及連接到所述布線部并且經(jīng)由所述孔與所述透明電極接觸的接觸部； 在所述P型層與所述透明電極之間形成有電流阻擋層，所述電流阻擋層由折射率小于 所述P型層的折射率的絕緣并且透明的材料制成； 所述電流阻擋層設(shè)置在俯視圖中包括所述接觸部的正交投影的區(qū)域中，而沒有設(shè)置在 與所述布線部重疊的區(qū)域中；W及 所述電流阻擋層的寬度比所述接觸部的寬度大0 y m至9 y m。
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)光器件，其中所述電流阻擋層僅設(shè) 置在俯視圖中包括所述接觸部的所述正交投影的區(qū)域中。
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)光器件，其中所述電流阻擋層的厚 度滿足d> A /(4n)并且小于1500nm的關(guān)系，其中d為所述電流阻擋層的厚度，n為所述電 流阻擋層的折射率，A為發(fā)光波長(zhǎng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述電流阻擋層的厚 度滿足d> A /(4n)并且小于1500nm的關(guān)系，其中，d為所述電流阻擋層的厚度，n為所述電 流阻擋層的折射率，A為發(fā)光波長(zhǎng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述電 流阻擋層的側(cè)表面相對(duì)于所述P型層的主表面傾斜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述電 流阻擋層具有與所述接觸部的平面形狀相似的平面形狀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述電流阻擋層具有 與所述接觸部的平面形狀相似的平面形狀。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中在俯視 圖中在所述絕緣膜的與所述P電極重疊的區(qū)域中形成反射膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中在俯視圖中在所述絕 緣膜的與所述P電極重疊的區(qū)域中形成反射膜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的第HI族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述布 線部由高反射率金屬形成。
【文檔編號(hào)】H01L33/10GK104465920SQ201410412193
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】戶谷真悟, 河合隆 申請(qǐng)人:豐田合成株式會(huì)社