[发明专利]氮化物系半导体发光元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物系半导体发光元件及其制造方法。

本申请基于在2005年9月20日在日本申请的特愿2005-272424号、以及在2005年9月20日在日本申请的特愿2005-272574号要求优先权，在此援引其内容。

背景技术

近年来，作为短波长光发光元件用的半导体材料，GaN系化合物半导体材料受到关注。GaN系化合物半导体，可通过在以蓝宝石单晶为首的各种氧化物基板上，或以III-V族化合物为基板，在其上通过有机金属气相化学沉积法(MOCVD法)、分子束外延法(MBE法)等来形成。

蓝宝石单晶基板，其晶格常数与GaN的晶格常数有10％以上的差异，但通过形成AlN、AlGaN等的缓冲层，可在其上面形成良好的氮化物半导体，通常被广泛地使用。在使用蓝宝石单晶基板的场合，可顺序地层叠有n型半导体层、发光层、p型半导体层。蓝宝石基板是绝缘体，因此其元件结构，通常存在在p型半导体层上形成的正极、和在n型半导体层上形成的负极。有以下两种：将ITO等的透明电极用于正极，从p型半导体侧获取光的面朝上方式，将Ag等的高反射膜用于正极，从蓝宝石基板侧获取光的倒装片方式。

这样，蓝宝石单晶基板通常被广泛使用，但由于是绝缘体，因此存在几点问题。

第一，由于为了形成负极而通过蚀刻等去除发光层而使n型半导体层露出，因此只在负极的部分发光层的面积减小，相应地输出减低。

第二，由于正极和负极在同一面上，因此电流的流动为水平方向，出现局部地电流密度高的地方，元件发热。

第三，蓝宝石基板的热导率低，因此发生的热量不能扩散，元件的温度上升。

为了解决以上的问题，曾经公开了：将导电性基板与在蓝宝石单晶基板上顺序层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层而成的元件接合，然后去除蓝宝石单晶基板，使正极和负极上下地配置的方法(例如专利文献1)。

另外，曾经公开了不接合导电性基板，而是通过镀覆来制作的方法(例如专利文献2)。

接合导电性基板的方法有：以AuSn等低熔点金属化合物作为接合材料的方法，在真空中使用氩等离子体将接合面活性化从而进行接合的活性化接合等的方法。采用这些方法时，要求接合面极其平滑，在有颗粒等异物的场合，该部分翘起，存在不能良好地接合的可能性等，形成均匀的接合面是困难的。

在通过镀覆来制作基板的场合，几乎不存在异物的影响，从这一点来看是有利的，但p型半导体侧通过镀覆而覆盖，因此光获取效率降低。

为了使光获取效率提高，一般使用在镀覆处理之前在欧姆接触层上形成具有高反射率的Ag等的膜的方法，但采用该方法时，大部分的反射光必须通过发光层，因此发光层的光吸收成为问题。

为了尽量防止此时的反射光发生，曾经提出了一种支持基板使用透明性基板的半导体元件(例如专利文献3)。

然而，支持基板使用透明性基板的场合，例如采用SOG(旋压玻璃：spin on glass)时，5μm左右为厚膜的极限，因此存在不能制作具有充分强度的基板的问题。

专利文献1：日本专利第3511970号公报

专利文献2：特开2004-47704号公报

专利文献3：特开2003-309286号公报

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供支持基板的强度特性优异的、并且来自该支持基板的反射光少的、使光获取效率提高的半导体元件及其制造方法。

本发明者们为了解决上述课题而经过潜心努力研讨的结果发现，对于至少顺序层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、金属板而成的氮化物系半导体发光元件，通过规定为在p型半导体层上部分地形成金属膜层以及镀覆金属板的构成，可制造基板强度优异、且反射光少即光获取效率良好的元件，从而完成了本发明。进而，通过将金属膜层以及镀覆金属板形成为格状，本发明的效果可进一步发挥。

即，本发明涉及以下内容。

(1)一种氮化物系半导体发光元件，是在基板上至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、镀覆金属板而成的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述金属膜层和上述镀覆金属板部分地形成于上述p型半导体层上。

(2)根据(1)所述的氮化物系半导体发光元件，是在基板上至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、镀覆金属板而成的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述金属膜层和上述镀覆金属板以俯视交叉状态形成于上述p型半导体层上。