[發明專利]氮化物半導體發光元件及其制造方法

有效

• 申請號: 200910165303.8
• 申請日: 2009-08-05
• 公開（公告）號: CN101645482A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 筆田麻佑子
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 葛 青

技術領域

本發明涉及一種氮化物半導體發光元件及其制造方法。?

背景技術

眾所周知，目前作為氮化物半導體發光元件使用單面雙電極結構，其為在絕緣性藍寶石襯底上將n型氮化物半導體層、發光層、p型氮化物半導體層等疊層，在這種疊層結構上配置p側電極及n側電極。但是，這種單面雙電極結構的氮化物半導體發光元件，由于不是在芯片上下對稱的位置上形成雙電極的結構，因而存在發光強度在面內不均勻，發光集中在p側電極或n側電極等問題。另外，由于這種問題的存在，還導致出現難以實現芯片的大型化以及因老化而容易劣化等問題。而且，在單側表面具有雙電極，因而存在焊盤電極相對芯片表面積所占的比例加大，難以將芯片微型化的問題。?

為了解決上述問題，例如在(日本)特開2001-244503號公報中，提出了關于氮化物半導體發光元件的制造方法以及通過該制造方法得到的、具有上下電極結構的氮化物半導體發光元件的技術方案，其中，所述氮化物半導體發光元件的制造方法包括：在襯底上，使由氮化鎵系半導體構成的n層、氮化鎵系半導體活性層以及由氮化鎵系半導體構成的p層依次生長的步驟；在該p層上，依次形成例如Ni-Pt電極等p側歐姆電極及由Au-Sn構成的第一導電性粘合劑層的步驟；對于依次形成了由Au構成的層以及由Au-Sn構成的第二導電性粘合劑層的導電性襯底，通過將第二導電性粘合劑層與第一導電性粘合劑層接合而使該導電性襯底接合于所述襯底的步驟；以及將上述襯底分離的步驟。但是，該文獻記載的氮化物半導體發光元件中，電極的反射率低，因而存在光取出效率差的問題。?

作為用于改善光取出效率的元件結構，可知存在使用分布型布喇格反射器(DBR)的結構。例如，(日本)特表2007-536725號公報中公開了一種半導體裝置的制造方法，即在藍寶石襯底上，依次形成n型GaN層、復合型量子阱(MQW)層、p型GaN層后，在此p型GaN層上使用Ni/Au等?p型接觸金屬形成p型接點，然后在其上形成由氧化銦錫(ITO)構成的DBR層，之后，通過電鍍法形成支承襯底。但是，在這種結構的情況下，由Ni/Au等接觸金屬造成的光吸收很大，因而不能充分提高光取出效率。而且，關于ITO，當其約為300nm左右的厚度時可以忽略光的吸收，但是，當為了形成DBR層而使用ITO形成多層膜等厚膜時，因為光吸收增大，所以不能充分提高光取出效率。另外，在該文獻中，沒有公開通過ITO來制作DBR的具體方法，假設在低折射率層中使用與高折射率相同的材料，很難使折射率差變大，其結果是，存在不能使由ITO構成的DBR層的反射率增大的問題。?

(日本)特開2003-234542號公報中，公開了具有DBR的氮化物系共振器半導體結構，其中，所述DBR的厚度為1/4波長，形成于p型接觸層上，具有使SiO₂層與Ta₂O₅層交互疊層的介電層。在此DBR上安裝支承襯底，除去生長用襯底后，通過干蝕刻除去n型層和活性層，使p型層露出，在露出的p型層上形成p型電極。在該文獻記載的半導體結構中，雖然介電層的反射率高，但是在p型接觸層的整個面直接形成介電層，因而成為與p型接觸層的介電層相反一側的面的一部分露出，而不得不在該一部分上形成p型電極的結構。但是，正如在本技術領域中所公知的那樣，p型氮化物半導體層具有非常高的電阻。因此，電流不能從形成有電極的部分橫向擴散，即使僅擴散很小的電流，也會變為非常高的電阻。另外，在此結構中，不能得到單面雙電極結構，存在與上述相同的問題。?

(日本)特開2004-119831號公報中公開的垂直共振器型面發光激光元件具有形成于由n型GaAs構成的半導體襯底上的DBR，該DBR由摻雜Si的n型AlAs/AlGaAs的1/4波長疊層半導體層構成。在通過氮化物半導體發光元件來實現與此DBR類似結構的DBR時，作為導電性襯底，通常使用GaN襯底或SiN襯底，但是這兩種襯底無論哪種都價格昂貴，不適合制作廉價的LED，并且，如果要在該襯底上由通過外延生長能夠形成的GaN和AlGaN的多層結構構成DBR，因為折射率小，所以必須使其以非常多的多個周期進行生長，會發生裂紋等，因而存在難以構筑DBR的問題。另外，在這種DBR上生長的活性層的品質差，內部量子效率低下。?