[发明专利]氮化物半导体发光元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化物半导体发光元件及其制造方法。 

背景技术

众所周知，目前作为氮化物半导体发光元件使用单面双电极结构，其为在绝缘性蓝宝石衬底上将n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层等叠层，在这种叠层结构上配置p侧电极及n侧电极。但是，这种单面双电极结构的氮化物半导体发光元件，由于不是在芯片上下对称的位置上形成双电极的结构，因而存在发光强度在面内不均匀，发光集中在p侧电极或n侧电极等问题。另外，由于这种问题的存在，还导致出现难以实现芯片的大型化以及因老化而容易劣化等问题。而且，在单侧表面具有双电极，因而存在焊盘电极相对芯片表面积所占的比例加大，难以将芯片微型化的问题。 

为了解决上述问题，例如在(日本)特开2001-244503号公报中，提出了关于氮化物半导体发光元件的制造方法以及通过该制造方法得到的、具有上下电极结构的氮化物半导体发光元件的技术方案，其中，所述氮化物半导体发光元件的制造方法包括：在衬底上，使由氮化镓系半导体构成的n层、氮化镓系半导体活性层以及由氮化镓系半导体构成的p层依次生长的步骤；在该p层上，依次形成例如Ni-Pt电极等p侧欧姆电极及由Au-Sn构成的第一导电性粘合剂层的步骤；对于依次形成了由Au构成的层以及由Au-Sn构成的第二导电性粘合剂层的导电性衬底，通过将第二导电性粘合剂层与第一导电性粘合剂层接合而使该导电性衬底接合于所述衬底的步骤；以及将上述衬底分离的步骤。但是，该文献记载的氮化物半导体发光元件中，电极的反射率低，因而存在光取出效率差的问题。 

作为用于改善光取出效率的元件结构，可知存在使用分布型布喇格反射器(DBR)的结构。例如，(日本)特表2007-536725号公报中公开了一种半导体装置的制造方法，即在蓝宝石衬底上，依次形成n型GaN层、复合型量子阱(MQW)层、p型GaN层后，在此p型GaN层上使用Ni/Au等 p型接触金属形成p型接点，然后在其上形成由氧化铟锡(ITO)构成的DBR层，之后，通过电镀法形成支承衬底。但是，在这种结构的情况下，由Ni/Au等接触金属造成的光吸收很大，因而不能充分提高光取出效率。而且，关于ITO，当其约为300nm左右的厚度时可以忽略光的吸收，但是，当为了形成DBR层而使用ITO形成多层膜等厚膜时，因为光吸收增大，所以不能充分提高光取出效率。另外，在该文献中，没有公开通过ITO来制作DBR的具体方法，假设在低折射率层中使用与高折射率相同的材料，很难使折射率差变大，其结果是，存在不能使由ITO构成的DBR层的反射率增大的问题。 

(日本)特开2003-234542号公报中，公开了具有DBR的氮化物系共振器半导体结构，其中，所述DBR的厚度为1/4波长，形成于p型接触层上，具有使SiO₂层与Ta₂O₅层交互叠层的介电层。在此DBR上安装支承衬底，除去生长用衬底后，通过干蚀刻除去n型层和活性层，使p型层露出，在露出的p型层上形成p型电极。在该文献记载的半导体结构中，虽然介电层的反射率高，但是在p型接触层的整个面直接形成介电层，因而成为与p型接触层的介电层相反一侧的面的一部分露出，而不得不在该一部分上形成p型电极的结构。但是，正如在本技术领域中所公知的那样，p型氮化物半导体层具有非常高的电阻。因此，电流不能从形成有电极的部分横向扩散，即使仅扩散很小的电流，也会变为非常高的电阻。另外，在此结构中，不能得到单面双电极结构，存在与上述相同的问题。 

(日本)特开2004-119831号公报中公开的垂直共振器型面发光激光元件具有形成于由n型GaAs构成的半导体衬底上的DBR，该DBR由掺杂Si的n型AlAs/AlGaAs的1/4波长叠层半导体层构成。在通过氮化物半导体发光元件来实现与此DBR类似结构的DBR时，作为导电性衬底，通常使用GaN衬底或SiN衬底，但是这两种衬底无论哪种都价格昂贵，不适合制作廉价的LED，并且，如果要在该衬底上由通过外延生长能够形成的GaN和AlGaN的多层结构构成DBR，因为折射率小，所以必须使其以非常多的多个周期进行生长，会发生裂纹等，因而存在难以构筑DBR的问题。另外，在这种DBR上生长的活性层的品质差，内部量子效率低下。