專利名稱：發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件，該發(fā)光元件具有形成在相同平面上的兩種類型的電極。
背景技術(shù)：
JP-A-10-065213公開了一種半導體發(fā)光元件，其中負電極形成在η型接觸層的表面上，正電極形成在P型接觸層的表面上，并且在負電極與η型接觸層之間的界面處形成不規(guī)則。JP-A-10-065213報告說通過形成η型接觸層表面上的不規(guī)則能夠減小發(fā)光元件的 Vf (正向電壓)。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在JP-A-10-065213公開的發(fā)光元件中，一個或兩個負電極布置在元件的外周側(cè)，并且在該構(gòu)型中，電流僅在外周邊上的負電極的一部分中以及正電極的附近流動，從而其效果受到限制，即使在負電極與η型接觸層之間的界面處形成不均勻也如此。因此，本發(fā)明的目的是提供能夠減小驅(qū)動電壓的發(fā)光元件。(1)根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，發(fā)光元件包括半導體疊層結(jié)構(gòu)，該半導體疊層結(jié)構(gòu)包括氮化物半導體，并且通過層疊第一半導體層、發(fā)光層、以及第二半導體層而形成，第一半導體層通過去除第二半導體層和發(fā)光層的一部分而暴露，所述第一半導體層為第一導電型，所述第二半導體層為不同于所述第一導電型的第二導電型；凹部，該凹部形成在第一半導體層的暴露部中；第一電極，該第一電極形成在凹部上并與第一半導體層歐姆接觸；以及第二電極，該第二電極與第二半導體層歐姆接觸并圍繞第一電極形成。在本發(fā)明的上述實施方式(1)中，能夠進行以下的變型和改變。(i)凹部包括在平面圖中相對于半導體疊層結(jié)構(gòu)的深度方向傾斜的傾斜表面。(ii)包括多個第一電極并且每個所述第一電極的形狀形成為點狀。(iii)第一半導體層包括η型半導體層，而第二半導體層包括P型半導體層，并且其中第一電極是η側(cè)電極，而第二電極是ρ側(cè)電極。(iv)ρ側(cè)電極包括氧化物半導體。(V)P側(cè)電極包括形成在ρ型半導體層上的ρ側(cè)接觸電極、以及形成在P側(cè)接觸電極上的P側(cè)上電極。(Vi) ρ側(cè)上電極和η側(cè)電極包含相同的材料。
(Vii)P側(cè)上電極和η側(cè)電極包括下部，該下部接觸η型半導體層或P側(cè)接觸電極并包含Ni或Cr ；以及上部，該上部形成在該下部上并包含Au。發(fā)明要點根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，發(fā)光元件構(gòu)造成使得在η側(cè)接觸層中形成在η側(cè)接觸層的深度方向上延伸的凹部，并且利用該凹部形成在深度方向上延伸的η電極，從而能夠減小在η電極與η側(cè)接觸層之間的電阻以減小發(fā)光元件的驅(qū)動電壓。特別是在平面圖中， 在深度方向上延伸的η電極由ρ接觸電極包圍，從而電流可以在所有的方向上從η電極流向P接觸電極以允許驅(qū)動電壓的顯著減小。


下文中，將結(jié)合附圖更詳細地解釋本發(fā)明，其中圖IA是示出了本發(fā)明的第一實施方式中的發(fā)光元件的豎直截面圖；圖IB是示出了本發(fā)明的第一實施方式中的發(fā)光元件的平面圖；圖2Α是示出了本發(fā)明的第一實施方式中的發(fā)光元件的制造過程的示意圖；圖2Β是示出了本發(fā)明的第一實施方式中的發(fā)光元件的制造過程的示意圖；圖2C是示出了本發(fā)明的第一實施方式中的發(fā)光元件的制造過程的示意圖；圖2D是示出了本發(fā)明的第一實施方式中的發(fā)光元件的制造過程的示意圖；圖3Α是示出了本發(fā)明的第二實施方式中的發(fā)光元件的平面圖；圖IBB是示出了本發(fā)明的第二實施方式中的發(fā)光元件的豎直截面圖；以及圖3C是示出了本發(fā)明的第二實施方式中的發(fā)光元件的豎直截面圖。
具體實施例方式第一實施方式圖IA示意性地示出了本發(fā)明的第一實施方式中的發(fā)光元件的豎直截面，而圖IB 示意性地示出了本發(fā)明的第一實施方式中的發(fā)光元件的上表面。這里，圖IA示意性地示出了沿圖IB的線A-A截取的豎直截面。如圖IA所示，發(fā)光元件1具有半導體疊層結(jié)構(gòu)，該半導體疊層結(jié)構(gòu)包括具有C平面(0001)的藍寶石基底10、設(shè)置在藍寶石基底10上的緩沖層20、設(shè)置在緩沖層20上作為 η型半導體層的η側(cè)接觸層22、設(shè)置在η側(cè)接觸層22上的η側(cè)熔覆層24、設(shè)置在η側(cè)熔覆層M上的發(fā)光層25、設(shè)置在發(fā)光層25上的ρ側(cè)熔覆層26、以及設(shè)置在ρ側(cè)熔覆層沈上作為P型半導體層的P側(cè)接觸層28。另外，發(fā)光元件1設(shè)置有作為第一電極的η電極40，該η電極40設(shè)置在通過刻蝕和去除從ρ側(cè)熔覆層28至少到η側(cè)接觸層22的表面的一部分而暴露的η側(cè)接觸層22 上(參見圖1Β) ；ρ接觸電極30，該ρ接觸電極30設(shè)置在ρ側(cè)接觸層觀上；以及作為第二電極的P電極42，該ρ電極42設(shè)置在ρ接觸電極30上的區(qū)域中。發(fā)光元件1還設(shè)置有 作為鈍化膜的絕緣層50，該絕緣層50具有用于暴露在η側(cè)接觸層22上的用于設(shè)置η電極 40的區(qū)域的開口 52、和用于暴露在ρ接觸電極30上的用于設(shè)置ρ電極42的區(qū)域的另一開口 52 ；以及反射層60，該反射層60設(shè)置在絕緣層50的內(nèi)側(cè)。更進一步地，發(fā)光元件1設(shè)置有接合電極70，該接合電極70設(shè)置在開口 52中并且在η電極40的上方以便覆蓋絕緣層50的上表面的一部分；以及接合電極72，該接合電極72設(shè)置在開口 52中并且在ρ電極42 的上方以便覆蓋絕緣層50的上表面的一部分?？商娲兀莻?cè)接合電極70和ρ側(cè)接合電極72可以形成為自每個電極側(cè)起都按順序具有阻擋層和焊料層。這里，緩沖層20、η側(cè)接觸層22、η側(cè)熔覆層對、發(fā)光層25、ρ側(cè)熔覆層沈和ρ側(cè)接觸層觀各自都由III族氮化物半導體形成。對于III族氮化物半導體，能夠使用例如由 AlxGayIn1^yN(0彡χ彡1、0彡y彡1、并且0彡x+y彡1)表示的四元III族氮化物半導體。在本實施方式中，緩沖層20由AlN形成。η側(cè)接觸層22和η側(cè)熔覆層M構(gòu)成作為第一導電型的第一半導體層的η型半導體層23，并且η側(cè)接觸層22和η側(cè)熔覆層M 各自都由摻雜預定量的η型摻雜劑(例如，Si)的n-GaN形成。同時，發(fā)光層25具有包括 InGaN/GaN/AlGaN的多量子阱結(jié)構(gòu)。另外，ρ側(cè)熔覆層沈和ρ側(cè)接觸層28構(gòu)成作為不同于第一導電型的第二導電型的第二半導體層的P型半導體層27，并且ρ側(cè)熔覆層沈和ρ側(cè)接觸層觀各自都由摻雜預定量的P型摻雜劑(例如，Mg)的p-GaN形成。同時，本實施方式的ρ接觸電極30由氧化物半導體形成，例如由ITO(氧化銦錫) 形成。然后，絕緣層50例如主要由二氧化硅(SiO2)形成。另外，反射層60設(shè)置在絕緣層 50的內(nèi)側(cè)并由對發(fā)射自發(fā)光層25的光進行反射的金屬材料形成。反射層60例如由Ag或 Al形成。如圖IA所示，η電極40在多個開口的每一個內(nèi)都設(shè)置在η側(cè)接觸層22上，該多個開口通過去除從η側(cè)熔覆層M到P側(cè)接觸層觀的多個復合物半導體層而形成。另外， 在與接合電極70相接觸的η電極40的上表面上，η電極40的未與接合電極70接觸的外緣部與絕緣層50接觸。這里，η側(cè)接觸層22的暴露部具有基本平坦的平坦部41a、和形成在平坦部41a上的凹部41b。η電極40在凹部41b的表面和平坦部41a的表面上連續(xù)地形成，并與η側(cè)接觸層22歐姆接觸。在本實施方式中，凹部41b具有定中心在半導體疊層結(jié)構(gòu)的深度向軸線上的倒圓錐形，而η電極40具有形成在凹部41b的傾斜表面上的斜部40b和形成在平坦部 41a上的平坦部40a。η電極40和凹部41b在平面圖中的形狀是任意確定的，并且在本實施方式中，η電極40和凹部41b形成為同心圓的形狀。η電極40和凹部41b的平面尺寸也是任意確定的，并且在本實施方式中，η電極40具有5. 0 μ m至20. 0 μ m的直徑，而凹部41b 的直徑小于η電極40的直徑并在3.0μπι至15.0μπι的范圍內(nèi)。另外，凹部41b的深度是任意確定的并且在本實施方式中為1. 0 μ m。另一方面，多個ρ電極42形成在ρ接觸電極30上。ρ接觸電極30形成為與ρ側(cè)接觸層觀歐姆接觸并在平面圖中圍繞η電極40。另外，在與接合電極72相接觸的ρ電極 42的上表面上，ρ電極42的未與接合電極72接觸的外緣部與絕緣層50接觸。絕緣層50覆蓋除用于形成ρ電極42的區(qū)域以外的ρ接觸電極30、上述平臺部、以及除用于形成η電極40的區(qū)域以外的η側(cè)接觸層22。應(yīng)該注意到，因為接合電極70和72 被暴露在表面上，所以η電極40和ρ電極42并不如圖IB所示的平面圖中那樣直接可見。η電極40形成為包括至少一種從例如包括Ni、Cr、Ti、Al、Pd、Pt、Au、V、Ir和Rh 的組中選定的金屬。同時，P電極42具有主要由Au構(gòu)成的最上層，而與ρ接觸電極30接觸的最下層可以由層疊材料形成，該層疊材料與P接觸電極30之間具有較低的接觸電阻。當η電極40和ρ電極42例如由相同的材料形成時，優(yōu)選的是每個電極都由包含Ni或Cr及Au的金屬材料形成。特別是當η側(cè)接觸層22由η型GaN形成時，η電極40可以形成為自η側(cè)接觸層22側(cè)起按照順序包括Ni層和Au層?？商娲?，η電極40可以形成為自η側(cè)接觸層22側(cè)起按照順序包括Cr層和Au層。同時，當ρ接觸電極30由氧化物半導體形成時，P電極42可以形成為自ρ接觸電極30側(cè)起按照順序包括Ni層和Au層?？商娲兀琍電極42可以形成為自ρ接觸電極30側(cè)起按照順序包括Cr層和Au層。η側(cè)接合電極70和ρ側(cè)接合電極72與絕緣層50的反向于ρ接觸電極30的表面 (即，圖IA中的上表面)接觸，并且η側(cè)接合電極70和ρ側(cè)接合電極72覆蓋絕緣層50的表面的預定區(qū)域。P側(cè)接合電極72形成為平面圖中的大致矩形的形狀，而η側(cè)接合電極70 形成為平面圖中的部分圍繞P側(cè)接合電極72的正方的U形。η側(cè)接合電極70和ρ側(cè)接合電極72在與絕緣層50接觸的部分具有主要由Ti構(gòu)成的作為阻擋層的金屬層。另外，接合電極70和72中的每一個都可以在阻擋層上具有由共晶材料、例如AuSn形成的焊料層。能夠通過例如真空沉積方法(例如，束沉積法或電阻加熱沉積法等)、濺射法、電鍍法或絲網(wǎng)印刷法等形成焊料層。可替代地，焊料層可以由除 AuSn以外的共晶材料構(gòu)成的共晶焊料或者由諸如SnAgCu之類的無1 焊料形成。詳細地，阻擋層可以形成為包括與絕緣層50、n電極40或ρ電極42接觸的第一阻擋層、以及形成在第一阻擋層上的用于抑制構(gòu)成焊料層的材料的擴散的第二阻擋層。第一阻擋層由具有好的附著性并與構(gòu)成η電極40的材料及構(gòu)成ρ電極42的材料歐姆接觸的材料形成，例如主要由Ti形成。同時，第二阻擋層由能夠抑制構(gòu)成焊料層的材料向η電極40 和P電極42側(cè)擴散的材料形成，例如主要由Ni形成。如上述構(gòu)造的發(fā)光元件1是發(fā)射具有波長在藍色區(qū)域內(nèi)的光的倒裝型發(fā)光二極管(LED)。當正向電壓為2. 8V并且正向電流為20mA時，發(fā)光元件1例如發(fā)射具有峰值波長為450nm的光。另外，發(fā)光元件1形成為平面圖中的大致正方形的形狀。發(fā)光元件1的平面尺寸例如在長度和寬度上分別大致為350 μ m。注意到，由于ρ電極和η電極設(shè)置在相同的平面上，所以除上述倒裝型LED之外，還可以將發(fā)光元件1應(yīng)用至正裝型LED。設(shè)置在藍寶石基底10上的從緩沖層20到ρ側(cè)接觸層觀的每個層，都可以通過例如有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)法、分子束外延(MBE)法或氫化物氣相外延(HVPE)法等形成。這里，作為示例示出了由AlN形成的緩沖層20，但是，緩沖層20可以由GaN形成。同時，發(fā)光層25可以具有單量子阱結(jié)構(gòu)或應(yīng)變量子阱結(jié)構(gòu)，而非多量子阱結(jié)構(gòu)。可替代地，絕緣層50可以由諸如氧化鈦(TiO2)、氧化鋁(Al2O3)、或五氧化二釩 (Ta2O5)之類的金屬氧化物形成，或者由諸如聚酰亞胺之類的具有電絕緣性能的樹脂材料形成。同時，反射層60可以由Ag、或者由主要由Al或Ag構(gòu)成的合金形成。另外，反射層60 可以是由具有不同折射率的兩種材料的多個層形成的分布布拉格反射器(DBR)。此外，發(fā)光元件1可以是發(fā)射具有峰值波長在紫外、近紫外或綠色區(qū)域中的光的 LED，但是，由LED所發(fā)射的光的峰值波長的區(qū)域不限于此。在其它的變型中，發(fā)射元件1的平面尺寸也不限于此。發(fā)光元件的平面尺寸可以設(shè)計成例如在長度和寬度上分別為1mm，或者長度和寬度可以相互不同。圖2A至圖2D示出了第一實施方式中的發(fā)光元件的制造過程的示例。詳細地，圖 2A(a)是在執(zhí)行用于形成ρ接觸電極的刻蝕之前的豎直截面圖。圖2A(b)是在通過刻蝕形成P接觸電極之后的豎直截面圖。另外，圖2A(c)是示出了在其中已經(jīng)形成掩模的狀態(tài)的豎直截面圖，該掩模用于形成P接觸電極之間的凹部。首先，準備藍寶石基底10，并在藍寶石基底10上形成包括η型半導體層、發(fā)光層和 P型半導體層在內(nèi)的半導體疊層結(jié)構(gòu)。詳細地，緩沖層20、η側(cè)接觸層22、η側(cè)熔覆層24、發(fā)光層25、ρ側(cè)熔覆層^、ρ側(cè)接觸層觀和ρ接觸電極30依此順序外延地生長在藍寶石基底 10上，由此形成外延生長基底。在本實施方式中，ρ接觸電極30由ITO形成并且可以通過濺射法、真空沉積法、CVD法或溶膠-凝膠法等形成。然后，通過使用光刻技術(shù)在ρ接觸電極30將被保留的區(qū)域中形成光刻膠掩模200 (圖2A(a))。掩模200形成為在與以后形成凹部41b的部分相對應(yīng)的區(qū)域中具有開口部。下一步，對除在其中形成掩模200的部分之外的區(qū)域進行刻蝕，并且隨后去除掩模200。結(jié)果，形成ρ接觸電極30(圖2A(b))。接著上面，通過使用光刻技術(shù)在ρ接觸電極 30和ρ側(cè)接觸層觀上形成掩模201，該掩模201在與其中形成凹部41b的部分相對應(yīng)的區(qū)域中具有開口部(圖2A(c))。圖2B(a)是在通過刻蝕形成凹部之后的豎直截面圖。圖2B(b)是在執(zhí)行用于暴露 η接觸層的表面的刻蝕之前的豎直截面圖。圖2B(c)是在執(zhí)行用于形成η側(cè)接觸層的凹部的刻蝕之后的豎直截面圖。當掩模201形成在ρ接觸電極30和ρ側(cè)接觸層四上之后，對在ρ接觸電極30和 P側(cè)接觸層四上不具有掩模201的部分進行刻蝕，形成從P側(cè)熔覆層觀向藍寶石基底10 側(cè)延伸的具有倒圓錐形的凹部410，并且然后，去除掩模201(圖2B(a))。下一步，形成覆蓋ρ接觸電極30及其周邊部分的掩模202 (圖2B (b))。然后，對在其中未形成掩模202的區(qū)域從ρ側(cè)接觸層觀至η側(cè)接觸層22的表面進行刻蝕，并且隨后去除掩模202。結(jié)果，形成由從η側(cè)熔覆層M至ρ側(cè)接觸層觀的多個復合物半導體層所組成的平臺部，并且η側(cè)接觸層22的表面被部分地暴露。另外，因為在其上形成凹部410的部分被刻蝕得比其它部分更深(圖2Β (c))，所以通過該刻蝕過程在η側(cè)接觸層22上形成凹部41b。注意到，通過干刻蝕形成凹部41b使得易于在其上形成傾斜表面，即使刻蝕方法是任意確定的也是如此。圖2C(a)是在η電極形成之后的豎直截面圖。圖2C(b)是在第一絕緣層形成之后的豎直截面圖。圖2C(c)是在反射層和第二絕緣層形成之后的豎直截面圖。首先，通過使用真空沉積法和光刻技術(shù)在η側(cè)接觸層22的凹部41b的全部表面上和平坦部41a的區(qū)域中形成η電極40。然后，通過使用真空沉積法和光刻技術(shù)在設(shè)置在ρ 側(cè)接觸層觀上的P接觸電極30的表面區(qū)域中形成ρ電極42 (圖2C(a))。構(gòu)成η電極40 的材料和構(gòu)成P電極42的材料可以彼此相同或不同。當兩種材料相同時，能夠同時形成η 電極40和ρ電極42?？商娲?，在η電極40和ρ電極42形成之后可以執(zhí)行在預定溫度和預定氣氛中進行的預定時間段的熱處理，以確保在η側(cè)接觸層22與η電極40之間以及在 P接觸電極30與ρ電極之間的歐姆接觸和附著。隨后，形成覆蓋η電極40和ρ電極的絕緣層50。詳細地，通過真空沉積法形成覆蓋η側(cè)接觸層22、η電極40、平臺部、ρ接觸電極30及ρ電極42的第一絕緣層50a。然后， 通過使用真空沉積法和光刻技術(shù)而在第一絕緣層50a中除η電極40和ρ電極42上方的部分以外的預定區(qū)域中形成反射層60(圖2C(b))。下一步，通過使用真空沉積法，在圖2C(b) 所示過程中形成的反射層60上以及在其上未形成反射層60的部分(圖2C(c))上形成第二絕緣層50b。結(jié)果，反射層60由第二絕緣層50b覆蓋。因此，本實施方式的絕緣層50由第一絕緣層50a和第二絕緣層50b組成。圖2D(a)是在絕緣層的一部分上形成開口之后的豎直截面圖。另外，圖2D(b)是在阻擋層和焊料層形成之后的豎直截面圖。接著上面，通過使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)移除絕緣層50的在η電極40和ρ電極 42上的部分。結(jié)果，在ρ電極42的上方形成作為通孔的開口 52，而在η電極40的上方形成作為通孔的另一開口 52 (圖2D (a))。下一步，通過使用真空沉積法和光刻技術(shù)而在每一個開口 52中都形成阻擋層。形成在η電極40上方的開口 52中的阻擋層電連接至η電極40。同時，形成在ρ電極42上方的開口 52中的阻擋層電連接至ρ電極42。隨后，在阻擋層上形成焊料層。結(jié)果，形成由阻擋層和焊料層組成的接合電極70，并且由此制造成如圖2D(b)所示的發(fā)光元件1?？商娲?，η電極40和ρ電極42各自都可以通過濺射法形成。另外，絕緣層50可以由化學氣相沉積(CVD)法形成。然后，通過正裝粘合而將經(jīng)上述過程所形成的發(fā)光元件 1安裝在陶瓷等基底上的預定位置處，并且基底上具有執(zhí)行的導電材料的引線布圖。然后， 可以通過利用諸如環(huán)氧樹脂或玻璃之類的密封材料整體地密封安裝在基底上的發(fā)光元件1 而將發(fā)光元件1封裝成發(fā)光裝置。在本實施方式的發(fā)光元件1中，在η側(cè)接觸層22中形成在η側(cè)接觸層22的深度方向上延伸的凹部41b，并且利用該凹部41b形成在深度方向上延伸的η電極40。由此，能夠減小η電極40與η側(cè)接觸層22之間的電阻以減小發(fā)光元件1的驅(qū)動電壓。因為特別是在深度方向上延伸的η電極40在平面圖中被ρ接觸電極30圍繞，所以電流可以在所有的方向上從η電極40流向ρ接觸電極30，從而允許驅(qū)動電壓的顯著減小。另外，因為η電極40具有斜部40b，所以能夠在軸向方向上反射由發(fā)光層25發(fā)射的光。結(jié)果，能夠提高發(fā)光元件1在軸向方向上的亮度。第二實施方式圖3A示意性地示出了本發(fā)明的第二實施方式中的發(fā)光元件的上表面，而圖;3B和圖3C示意性地示出了本發(fā)明的第二實施方式中的發(fā)光元件的豎直截面圖。詳細地，圖:3B 示意性地示出了沿圖3A的線A-A截取的發(fā)光元件的豎直截面圖，而圖3C示意性地示出了沿圖3A的線B-B截取的發(fā)光元件的豎直截面圖。如圖;3B和圖3C所示，第二實施方式的發(fā)光元件101具有半導體疊層結(jié)構(gòu)，該半導體疊層結(jié)構(gòu)包括藍寶基底110、設(shè)置在藍寶石基底110上的緩沖層120、設(shè)置在緩沖層120 上的η側(cè)接觸層122、設(shè)置在η側(cè)接觸層122上的η側(cè)熔覆層124、設(shè)置在η側(cè)熔覆層IM 上的發(fā)光層125、設(shè)置在發(fā)光層125上的ρ側(cè)熔覆層126、以及設(shè)置在ρ側(cè)熔覆層1 上的 P側(cè)接觸層128。另外，發(fā)光元件101設(shè)置有設(shè)置在ρ側(cè)接觸層1 上的ρ接觸電極130 ；以及設(shè)置在P接觸電極130上的區(qū)域中的多個P電極140。P接觸電極130與P側(cè)接觸層1 歐姆接觸并且P接觸電極130形成平面圖中的圍繞η電極142的第二電極。另外，發(fā)光元件 101設(shè)置有多個η電極142，該多個η電極142設(shè)置在通過多個通道暴露的η側(cè)接觸層122 上，該多個通道形成在從P側(cè)接觸層1 至少到η側(cè)接觸層122表面的一部分中；下絕緣層 150，該下絕緣層150設(shè)置在通道的內(nèi)表面及ρ接觸電極130上；以及反射層160，該反射層160設(shè)置在下絕緣層150的內(nèi)側(cè)。反射層160設(shè)置在除ρ電極140和η電極142上方的部分以外的部分中。此外，與ρ接觸電極130接觸的下絕緣層150具有在每個ρ電極140的上方沿豎直方向延伸的通道150a、以及在每個η電極142的上方沿豎直方向延伸的通道150b。另外，ρ 引線170和η引線172設(shè)置在發(fā)光元件101中的下絕緣層150上。ρ引線170具有在下絕緣層150上沿平面方向延伸的第二平面導電部700、以及經(jīng)通道150a電連接至每個ρ電極 140的多個第二豎直導電部702。同時，η引線172具有在下絕緣層150上沿平面方向延伸的第一平面導電部720、以及經(jīng)下絕緣層150中的通道150b和半導體疊層結(jié)構(gòu)中形成的通道電連接至每個η電極142的多個第一豎直導電部722。此外，發(fā)光元件101設(shè)置有上絕緣層180，該上絕緣層180設(shè)置在下絕緣層150的上方，并且下絕緣層150與ρ引線170、η 引線172及ρ接觸電極130接觸；ρ側(cè)接合電極190，該ρ側(cè)接合電極190經(jīng)設(shè)置在上絕緣層180中的ρ側(cè)開口 180a電連接至ρ引線170 ；以及η側(cè)接合電極192，該η側(cè)接合電極經(jīng)設(shè)置在上絕緣層180中的η側(cè)開口 180b電連接至η引線172。在本實施方式中，ρ引線170的第二平面導電部700和η引線172的第一平面導電部720各自都形成在與ρ接觸電極130接觸的下絕緣層150的表面上，由此設(shè)置在相同的平面上。同時，在本實施方式中，P側(cè)接合電極190和η側(cè)接合電極192形成在上絕緣層 180的表面上，由此設(shè)置在相同的平面上。這里，緩沖層120、η側(cè)接觸層122、η側(cè)熔覆層124、發(fā)光層125、ρ側(cè)熔覆層1 和 P側(cè)接觸層1 各自都由III族氮化物半導體形成。對于III族氮化物半導體，能夠使用例如由AlxG￡^ni_x_yN(0彡X彡1、0彡y彡1、并且0彡x+y彡1)表示的四元III族氮化物半導體。在本實施方式中，緩沖層120由AlN形成。η側(cè)接觸層122和η側(cè)熔覆層IM各自分別由摻雜預定量的η型摻雜劑(例如，Si)的n-GaN形成。同時，發(fā)光層125具有包括多個阱層和多個阻擋層的多量子阱結(jié)構(gòu)。發(fā)光層125例如由GaN、InGaN或AlGaN等形成。 另外，P側(cè)熔覆層126和ρ側(cè)接觸層1 各自都由摻雜預定量的ρ型摻雜劑(例如，Mg)的 P-GaN形成。ρ接觸電極130由導電氧化物形成。ρ接觸電極130例如可以由ITO形成。同時， 構(gòu)成P電極140的材料與構(gòu)成η電極142的材料相同。注意到，當ρ電極140和η電極142 由多個層形成時，每個電極都具有相同的層結(jié)構(gòu)。另外，在本實施方式中，多個ρ電極140規(guī)則地布置在ρ接觸電極130上。同樣地， 多個η電極142規(guī)則地布置在一個平面(在本實施方式中，布置在η側(cè)接觸層122的暴露表面上)，該平面在發(fā)光元件101的厚度方向上不同于在其上設(shè)置有多個ρ電極140的平這里，η側(cè)接觸層122用于形成η電極142的部分具有基本平坦的平坦部141a、和在平坦部141a上形成的凹部141b。在本實施方式中，凹部141b形成為具有大致矩形形狀的橫截面，而η電極142填充凹部141b并且也形成在平坦部141a上。另外，如圖3A中虛線所示，當確定發(fā)光元件101的一邊為第一軸線并且假定垂直于上述一邊的邊為第二軸線時，多個P電極140在平面圖中沿第一和第二軸線間隔地布置。 在本實施方式中，多個P電極140布置在對應(yīng)于具有預定格距的柵格的格點位置。同時，多個η電極142間隔地布置在平面圖中未與每個ρ電極140重疊的位置。在本實施方式中， 將多個η電極142中的每一個放置在平面圖中的正方形的面心位置(即，在正方形的兩條對角線的交點)，該正方形是由布置在四個角的四個P電極140所限定的最小正方形。換言之，P電極140和η電極142相對于第一和第二軸線在交替位置布置。ρ電極140和η電極 142各自都具有平面圖中的大致圓形的形狀或大致多邊形的形狀(例如，三角形、四邊形、 五邊形和六邊形等)。下絕緣層150形成為包括對發(fā)射自發(fā)光層125的光進行反射的反射層160。下絕緣層150例如主要由作為絕緣材料的二氧化硅(SiO2)形成。同時，反射層160由對發(fā)射自發(fā)光層125的光進行反射的金屬材料、例如Al形成。ρ引線170和η引線172中的每一個都可以形成為主要包含Ti、Au和Al。ρ引線 170和η引線172中的每一個都可以形成為自與下絕緣層150接觸的一側(cè)起都按照順序包括例如Ti層、Au層和Al層。另外，如圖3Α所示，當從頂部視看發(fā)光元件101時，ρ引線170具有靠近且沿發(fā)光元件101的外周邊設(shè)置的外周邊部170a。P引線170還具有從外周邊部170a的一側(cè)向與外周邊部170a的該一側(cè)的相反側(cè)延伸的多個ρ側(cè)細線部170b。多個ρ側(cè)細線部170b在縱向方向上具有大致相同的長度而不與上述相反側(cè)接觸，并且在寬度方向上以大致相等的間
距布置。同時，當從頂部看發(fā)光元件101時，η引線172具有側(cè)部172a，該側(cè)部17 在垂直于多個P側(cè)細線部170b的方向上延伸，并且布置在外周邊部170a的內(nèi)側(cè)且靠近外周邊部170a的上述相反側(cè)；以及多個η側(cè)細線部172b，該多個η側(cè)細線部172b從側(cè)部17 向上述的一側(cè)延伸。多個η側(cè)細線部172b各自都布置在外周邊部170a與ρ側(cè)細線部170b之間或者兩個P側(cè)細線部170b之間的位置，該位置在平面圖中距最近的外周邊部170a的距離和距最近的P側(cè)細線部170b的距離大致相同。因此，多個ρ側(cè)細線部170b和多個η側(cè)細線部172b在平面圖中交替地布置。如圖;3B和圖3C所示，通過在平面方向上將上絕緣層180放置在第一平面導電部 720與第二平面導電布700之間而使得ρ引線170和η引線172電絕緣。然后，除與復合物半導體層歐姆接觸的P電極140和η電極142以外，通過在下絕緣層150與上絕緣層180 之間設(shè)置P引線170和η引線172而分離歐姆電極功能和引線功能。上絕緣層180可以由與P接觸電極130接觸的下絕緣層150相同的材料形成，并且上絕緣層180和下絕緣層150 一體地形成絕緣層。ρ側(cè)接合電極190和η側(cè)接合電極192各自都可以形成為包括共晶材料，例如 AuSn。ρ側(cè)接合電極190和η側(cè)接合電極192各自都形成為平面圖中的大致矩形的形狀。 至于P側(cè)接合電極190和η側(cè)接合電極192在平面圖中的尺寸，ρ側(cè)接合電極190的面積可以大于η側(cè)接合電極192的面積。ρ側(cè)接合電極190和η側(cè)接合電極192在平面圖中的形狀和面積可以取決于與測量裝置的探頭的接觸方式而適當?shù)馗淖?，該測量裝置用于檢測發(fā)光元件101和/或用于安裝發(fā)光元件101的安裝基底等的性能。另外，ρ側(cè)接合電極190和η側(cè)接合電極192例如可以由真空沉積法(例如，束沉積法或電阻加熱沉積法等)、濺射法、電鍍法或絲網(wǎng)印刷法等形成。可替代地，P側(cè)接合電極 190和η側(cè)接合電極192可以由除AuSn之外的共晶材料構(gòu)成的共晶焊料或者由諸如SnAgCu之類的無1 焊料形成。另外，ρ側(cè)接合電極190和η側(cè)接合電極192可以形成為具有從ρ 引線170側(cè)和η引線172側(cè)開始的阻擋層和焊料層。詳細地，阻擋層可以形成為包括與ρ引線170和η引線172接觸的第一阻擋層、以及形成在第一阻擋層上用于抑制構(gòu)成焊料層的材料的擴散的第二阻擋層。第一阻擋層由具有好的附著性并與構(gòu)成P引線170和η引線172的材料歐姆接觸的材料形成，例如主要由 Ti形成。同時，第二阻擋層由能夠抑制構(gòu)成焊料層的材料向ρ引線170側(cè)和η引線172側(cè)擴散的材料形成，例如主要由Ni形成。應(yīng)當注意到，構(gòu)成ρ側(cè)接合電極190的材料可以與構(gòu)成η側(cè)接合電極192的材料相同。在本實施方式的發(fā)光元件101中，在η側(cè)接觸層122中形成在η側(cè)接觸層122的深度方向上延伸的凹部141b，并利用該凹部141b形成在深度方向上延伸的η電極142。由此，能夠減小η電極142與η側(cè)接觸層22之間的電阻以減小發(fā)光元件101的驅(qū)動電壓。因為特別是在深度方向上延伸的η電極142在平面圖中被ρ接觸電極130圍繞，所以電流可以在所有的方向上從η電極142流向ρ電極130，從而允許驅(qū)動電壓的顯著減小。盡管在本實施方式中，ρ引線170的第二平面導電部700和η引線172的第一平面導電部720設(shè)置在相同的平面上，但是它們可以設(shè)置在不同的平面上。例如通過改變與ρ 接觸電極130相接觸的下絕緣層150的厚度可以使得用于設(shè)置η引線172的平面的高度高于或低于用于設(shè)置P引線170的平面。結(jié)果，第一平面導電部720和第二平面導電部700可以被布置成在平面圖中重疊，由此改進設(shè)計元件的自由度。此外，P電極140和η電極142 在平面圖中的尺寸不限于上述示例。另外，P電極140和η電極142的布置也不限于上述示例。因此，η電極142并不需要完全被ρ接觸電極130包圍，只要ρ接觸電極130形成為至少圍繞多于一半的圍繞η電極142的區(qū)域。另外，凹部的形狀不限于倒圓錐形，而且它可以是具有平頂?shù)牡箞A錐形。雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的實施方式，但是根據(jù)權(quán)利要求的本發(fā)明并不限于上述實施方式。另外，應(yīng)當注意到，并不是在實施方式中所描述的所有特征組合都需要以解決本發(fā)明的問題。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件，所述發(fā)光元件包括半導體疊層結(jié)構(gòu)，所述半導體疊層結(jié)構(gòu)包括氮化物半導體，并且通過層疊第一半導體層、發(fā)光層和第二半導體層而形成，所述第一半導體層通過去除所述第二半導體層和所述發(fā)光層的一部分而暴露，所述第一半導體層為第一導電型，所述第二半導體層為不同于所述第一導電型的第二導電型；凹部，所述凹部形成在所述第一半導體層的暴露部中；第一電極，所述第一電極形成在所述凹部上并與所述第一半導體層歐姆接觸；第二電極，所述第二電極與所述第二半導體層歐姆接觸并且所述第二電極圍繞所述第一電極形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中，所述凹部包括傾斜表面，所述傾斜表面在平面圖中相對于所述半導體疊層結(jié)構(gòu)的深度方向傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件，其中，包括有多個所述第一電極并且每個所述第一電極的形狀形成為點狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中，所述第一半導體層包括η型半導體層，而所述第二半導體層包括P型半導體層，并且所述第一電極是η側(cè)電極，而所述第二電極是ρ側(cè)電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光元件，其中，所述ρ側(cè)電極包括氧化物半導體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光元件，其中，所述ρ側(cè)電極包括形成在所述ρ型半導體層上的P側(cè)接觸電極以及形成在所述P側(cè)接觸電極上的P側(cè)上電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件，其中，所述P側(cè)上電極和所述η側(cè)電極包含相同的材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件，其中，所述ρ側(cè)上電極和所述η側(cè)電極包括下部， 所述下部接觸所述η型半導體層或所述ρ側(cè)接觸電極并包含M或Cr ；以及上部，所述上部形成在下部上并包含Au。
全文摘要
一種包括半導體疊層結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，該半導體疊層結(jié)構(gòu)包括氮化物半導體，并且通過層疊第一半導體層、發(fā)光層和第二半導體層而形成，第一半導體層為第一導電型，第二半導體層為不同于第一導電型的第二導電型，第一半導體層通過去除第二半導體層和發(fā)光層的一部分而暴露，凹部形成在第一半導體層的暴露部中，第一電極形成在凹部上并且與第一半導體層歐姆接觸，而第二電極與第二半導體層歐姆接觸并且圍繞第一電極形成。
文檔編號H01L33/00GK102386295SQ20111025196
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者坊山晉也, 牛田泰久, 神谷真央 申請人:豐田合成株式會社