[发明专利]氮化物半导体发光元件以及氮化物半导体发光元件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物半导体发光元件以及氮化物半导体发光元件制造方法，氮化物半导体发光元件的电极相对设置。

背景技术

氮化物半导体被用于作为照明、背光灯等用的光源使用的蓝色LED、以及多色化使用的LED、LD等。氮化物半导体中，由于大块单晶的制造困难，因此，在蓝宝石、SiC等异种基板上，利用MOCVD(有机金属气相生长法)，使GaN进行生长。由于蓝宝石基板在外延生长工序的高温氨气氛中的稳定性优良，因此，作为生长用基板而被特别使用。但是，蓝宝石基板为绝缘性基板，不能导通，从而不能夹着蓝宝石基板来设置电极。

因此，蓝宝石基板上的氮化物半导体通常为如下结构：在外延生长后，进行蚀刻直到露出n型氮化镓层，在被蚀刻的面形成n型接点，在同一面侧设置p型和n型的两个电极。

但是，如上所述，若为在同一面侧设置p型和n型两个电极的构成，则由于在接近n电极的台面部分电流易集中，因此，不能提升ESD(静电破坏)电压。另外，在活性层难以注入均匀的电流，从而很难使活性层均匀地发光。进而，由于在同一面侧p电极和n电极这两者需要引线结合用电极，因此，与只要设置任一方的引线结合用电极就可以的导电性基板上的氮化物半导体相比，缩小了有效发光面积，并且，芯片(元件)面积变大，取自同一晶片的芯片数减少。另外，由于蓝宝石硬度高且为六方晶的结晶结构，因此，在将蓝宝石用作生长用基板的情况下，需要通过划线对蓝宝石基板进行芯片分离，从而制造工序烦杂，成品率差。

另一方面，在使用了蓝宝石基板的氮化物半导体中，作为使光的取出效率提高的结构，提案有倒装片方式。这就是使p型层作下层而将光从蓝宝石基板取出的方式。由于蓝宝石和空气之间的折射率差比GaN和空气之间的还小，因此，出射锥筒(エスケ一プコ一ン)变大的情况以及因研磨等减薄的蓝宝石的剩余厚度达到60～80μm，因此，出自横向的光也变多，通过这些效果，具有变得明亮的优点。但是，由于在该倒装片方式中，p型和n型两方的电极也存在于同一侧面，因此，也不能解决上述任何一个问题。

另一方面，若用导电性基板等将电极以相对的方式设置于氮化物半导体层，则上述问题点就能解决，但是，目前，能使用于氮化镓用的导电性基板的SiC价格高，若为了使其具有导电性而掺杂杂质于基板，则光吸收必将变大。

为了解决这些问题，用如下方法：剥离蓝宝石基板而使n型氮化镓层露出并在该部分形成n电极。例如激光剥离(Laser Lift Off：以下简称LLO)法，在通过GaN缓冲层使作为氮化物半导体的化合物结晶层形成于蓝宝石基板之后，通常以数百mJ/cm2自蓝宝石基板侧照射300nm左右以下的准分子激光，使GaN缓冲层分解而剥离蓝宝石基板。由于该方法得到的芯片等同于使用了GaN基板的芯片，因此，可将电极相对设置，能够技术性地解决上述问题。

但是，若进行LLO，则GaN缓冲层分解而产生N₂气体，因此，剪切应力施加于GaN缓冲层以及氮化物半导体，往往从激光的照射区域的边界部分断裂。为了防止由该N₂气体产生而导致的裂纹，例如，如图13所示，通过干式蚀刻形成到达蓝宝石基板21的分离槽24，以使形成于蓝宝石基板2 1上的具有作为分离层作用的GaN缓冲层22和具有在其上生长的发光区域的氮化物半导体23成为可按各元件可以分离的大小。

接着，若自蓝宝石基板21的后方照射激光，则GaN缓冲层22就吸收激光而分解为Ga和N，从而产生N₂气体，但是，由于N₂气体自分离槽24排气，因此，能够防止由N₂气体而产生的过剩的应力施加于氮化物半导体23的结晶层。

专利文献1：(日本)特开2003-168820号公报

但是，在上述现有的方法中，激光剥离(LLO)时的N₂气体产生的剪切应力被缓和，能够防止氮化物半导体23的裂纹，但是，由于需要到达蓝宝石基板21地形成用于排出N₂气体的分离槽24，因此，干式蚀刻时间将变长，由于氮化物半导体23的发光区域侧面曝露于蚀刻气体(等离子)的时间将变长，因此，对发光区域造成损伤，从而漏泄电流增加而导致ESD劣化、光亮度差。