[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

本发明涉及氮化物半导体发光元件及其制造方法。

背景技术

传统上已知一种半导体发光元件，其利用通过施加电压至其中n型化合物半导体层和p型化合物半导体层用插入其间的有源层结合的半导体发光元件，并且由此将在n型化合物半导体层中所包括的电子与在p型化合物半导体层中所包括的空穴复合而产生的光发射。

作为半导体发光元件，例如，发光二极管(LED)元件可以从市场上获得。由于发光二极管元件利用其中电子和空穴有效地复合的直接转变型半导体，所以它具有极高的发光效率。因而，当前发光二极管元件被用于家用电子设备的显示器，道路上的交通信号的指示，照明等等。

用于上述显示和照明的白发光二极管设备通过结合蓝发光二极管元件和在黄区中具有荧光波长的例如YAG(钇铝石榴石)的荧光体而被制造。

这里，作为蓝发光二极管元件，氮化物半导体层的堆叠体被使用。氮化物半导体层的堆叠体通常实际应用作为蓝发光二极管元件，蓝发光二极管元件具有其中n型GaN层、有源层、和p型GaN层按顺序在蓝宝石衬底上堆叠的结构。由于蓝宝石衬底是绝缘体，所以进行蚀刻以从p型GaN层到达至少n型GaN层，并且与n型GaN层欧姆接触的n型电极被提供于n型GaN层的被暴露的表面上。

此外，使用氮化镓(GaN)衬底替代上述蓝宝石衬底的蓝发光二极管元件近年来也被提出(例如见专利文件1(日本特开公报No.2006-156509)。

图16A显示用于制造作为传统蓝发光二极管元件的一种类型的专利文件1中描述的GaN基LED的n型GaN衬底的示意平面图，且图16B显示沿图16A中的XVIb-XVIb所取的示意截面图。

如在图16A中所示出的，在用于制造在专利文件1中所述的GaN基LED的n型GaN衬底101的表面上，以在一方向中延伸的线的形状的位错束集中区108被周期性地布置。如在图16B中所示出的，位错束集中区108的侧表面对于n型GaN衬底101的表面被倾斜。在专利文件1中所述的GaN基LED在由图16A中的虚线所围绕的n型GaN衬底的表面区中被制造。

图17A显示专利文件1中描述的GaN基LED的示意平面图，且图17B显示沿图17A中的XVIIb-XVIIb所取的示意截面图。

在专利文件1中所述的GaN基LED具有一种结构，其中n型GaN基半导体层102、有源层103、和p型GaN基半导体层104以该顺序被堆叠于在图16A和16B中所示出的n型GaN衬底101的表面上，p侧电极106形成于p型GaN基半导体层104的表面上，并且n侧电极105形成于n型GaN基半导体层102的表面上从而围绕p侧电极106的周边部。

在专利文件1中所述的GaN基LED中，位于n型GaN衬底101的位错束集中区108上方的n型GaN基半导体层102、有源层103、和p型GaN基半导体层104的部分被分别地去除，并且n侧电极105被形成于位于位错束集中区108上方的n型GaN基半导体层102的表面中。

在具有如上所述的结构的专利文件1中所述的GaN基LED中，为p侧电极106下面的有源层103的区的发光区，不位于位错束集中区108上方。因而，旨在可以避免例如归因于位错束集中区108的短路失效的对于元件的不利影响，以及减小n侧电极105和n型GaN基半导体层102之间的串连电阻，并且因而可以减小元件的工作电压。

发明内容

本发明是一种氮化物半导体发光元件，其包括：包括位错束集中区的n型氮化物半导体衬底；和在所述n型氮化物半导体衬底上的氮化物半导体堆叠体，具有按该顺序的n型氮化物半导体层、有源层和p型氮化物半导体层，所述氮化物半导体发光元件具有：在对应于所述位错束集中区的所述氮化物半导体堆叠体的区中的电介质区，提供与部分所述p型氮化物半导体层和部分所述电介质区接触的p型电极，和所述n型氮化物半导体衬底的其上提供所述氮化物半导体堆叠体的侧相对的侧上提供的n型电极。

优选的，在本发明的氮化物半导体发光元件中，位错束集中区的表面以点和线至少之一的形状形成。

优选地，在本发明的氮化物半导体发光元件中，至少部分所述p型电极沿所述电介质区被布置。

优选地，在本发明的氮化物半导体发光元件中，所述电介质区包括单层膜或者通过堆叠多个所述单层膜而形成的多层膜，该单层膜包括选自由氧化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化铌、氧化锆、和氧化铪构成的组的至少一电介质。