專利名稱：第iii族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正裝型(face-up-type)第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件,所述器件的光提取性能通過在絕緣膜中提供反射膜而得以改善。
背景技術(shù)：
專利文件I和2公開了倒裝芯片型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中反射膜提供在絕緣膜中。在這樣的發(fā)光器件中，通過用絕緣膜包封膜，來防止形成反射膜的金屬遷移穿過電絕緣膜。專利文件I :日本專利申請?zhí)卦S公開No. Hl 1-340514
專利文件2 :日本專利申請?zhí)卦S公開No. 2005-302747具有專利文件I或2中所公開的結(jié)構(gòu)的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件為倒裝芯片型?？梢韵胂螅瑢⑦@樣的結(jié)構(gòu)應(yīng)用到正裝型器件可改善器件的光提取性能。具體地，光提取性能可通過提供如下結(jié)構(gòu)而得以改進(jìn)在該結(jié)構(gòu)中用絕緣膜包封的反射膜形成在η-電極和P-電極之下(即藍(lán)寶石襯底側(cè)上)，以使朝向η-電極和P-電極發(fā)射的光被反射膜反射，以由此抑制光被η-電極和ρ-電極吸收。本發(fā)明人已對具有前述結(jié)構(gòu)的正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件進(jìn)行了研究。然而，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，該發(fā)光器件表現(xiàn)出未充分改善的光提取性能，原因是被反射膜反射的光被發(fā)光層吸收，或者被用于密封器件的樹脂反射的光被η-電極或ρ-電極的布線部吸收。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上，本發(fā)明的ー個目的是提供ー種正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，該器件的光提取性能通過在η-電極和ρ-電極之下提供用絕緣膜包封的反射膜而得以改善。在本發(fā)明的第一方面中，提供ー種正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括生長襯底；η-型層；發(fā)光層；ρ-型層；具有接合部和布線部的η-電極；具有接合部和布線部的P電極；第一絕緣膜；和第二絕緣膜，所述η-型層、所述發(fā)光層和所述ρ-型層順序堆疊在所述生長襯底上，所述η-電極和所述P-電極形成在所述第一絕緣膜上，并且所述η-電極和所述P-電極的每ー個的除所述接合部以外的部分覆蓋有所述第二絕緣膜，其中所述發(fā)光器件具有在所述η-電極和所述P-電極每個直接下方的區(qū)域中引入所述 第一絕緣膜中的反射膜，所述反射膜由對發(fā)射波長的光表現(xiàn)出比所述布線部的反射率高的反射率的材料形成；具有從所述P-型層的頂表面延伸到所述η-型層的深度的溝槽形成在所述η-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域和所述P-電極的所述布線部直接下方區(qū)域中的至少ー個中；并且
在所述溝槽形成于其中的所述區(qū)域直接下方區(qū)域中的所述反射膜位于比所述發(fā)光層的位置更低的位置處。在本發(fā)明的第二方面中，提供ー種正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括生長襯底；n_型層；發(fā)光層；p-型層；具有接合部和布線部的η-電極；具有接合部和布線部的P電極；第一絕緣膜；和第二絕緣膜，所述η-型層、所述發(fā)光層和所述ρ-型層順序堆疊在所述生長襯底上，所述η-電極和所述P-電極形成在所述第一絕緣膜上，并且所述η-電極和所述P-電極的每ー個的除所述接合部以外的部分都覆蓋有所述第二絕緣膜，其中 所述發(fā)光器件具有在所述η-電極和所述P-電極的所述布線部中的每ー個直接上方區(qū)域中引入所述第二絕緣膜中的反射膜，所述反射膜由對發(fā)射波長的光表現(xiàn)出比所述布線部的反射率高的反射率的材料形成；具有從所述ρ-型層的頂表面延伸到所述η-型層的深度的溝槽形成在所述η-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域和所述P-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域中的至少ー個中；并且在所述溝槽形成于其中的所述區(qū)域直接上方區(qū)域中的所述反射膜位于比所述發(fā)光層的位置更低的位置處。在本發(fā)明的第三方面中，提供ー種正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括生長襯底；η_型層；發(fā)光層；ρ-型層；具有接合部和布線部的η-電極；具有接合部和布線部的P電極；第一絕緣膜；和第二絕緣膜，所述η-型層、所述發(fā)光層和所述ρ-型層順序堆疊在所述生長襯底上，所述η-電極和所述P-電極形成在所述第一絕緣膜上，并且所述η-電極和所述P-電極的每ー個的除所述接合部以外的部分都覆蓋有所述第二絕緣膜，其中所述發(fā)光器件具有在所述η-電極和所述P-電極每個直接下方的區(qū)域中引入所述第一絕緣膜中的反射膜，所述反射膜由對發(fā)射波長的光表現(xiàn)出比所述布線部的反射率高的反射率的材料形成；所述發(fā)光器件具有在所述η-電極和所述P-電極的所述布線部每個直接上方的區(qū)域中引入所述第二絕緣膜中的反射膜，所述反射膜由對發(fā)射波長的光表現(xiàn)出比所述布線部的反射率高的反射率的材料形成；具有從所述ρ-型層的頂表面延伸到所述η-型層的深度的溝槽形成在所述η-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域和所述P-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域中的至少ー個中；并且在所述溝槽形成于其中的所述區(qū)域直接上方區(qū)域和直接下方區(qū)域中的所述反射膜位于比所述發(fā)光層的位置更低的位置處。在本發(fā)明的第四方面中，提供ー種正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括生長襯底；η_型層；發(fā)光層；ρ-型層；具有接合部和布線部的η-電極；具有接合部和布線部的P電極；和第一絕緣膜，所述η-型層、所述發(fā)光層和所述P-型層順序堆疊在所述生長襯底上，并且所述η-電極和所述P-電極形成在所述第一絕緣膜上，其中具有從所述ρ-型層頂表面延伸到所述η-型層的深度的溝槽形成在所述η-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域和所述P-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域中的至少ー個中；在所述溝槽形成于其中的所述區(qū)域中的所述布線部位于比所述發(fā)光層的位置更低的位置處；并且所述η-電極和所述ρ-電極姆個由Ag、Al、Ag合金或Al合金形成。第一到第四方面中，術(shù)語"下方"是指區(qū)域位于更接近于生長襯底的情形，并且術(shù)語"上方"是指區(qū)域位于相對于生長襯底較遠(yuǎn)處的情形。反射膜可為單層膜或多層膜。為了改善反射膜對絕緣膜的附著，可在絕緣膜和反射膜之間提供由例如Ti形成的膜。反射膜的材料可為例如Al、Ag、Al合金、Ag合金或介電 多層膜。η-電極的布線部可經(jīng)由提供在η-型層上的中間電極作為中間物而連接到η-型層。P-電極的布線部可經(jīng)由提供在ITO電極上的中間電極作為中間物而連接到P-型層上的ITO電極。溝槽也可設(shè)置在η-電極的接合部或ρ-電極的接合部直接下方的區(qū)域中。然而，在該情形中，可能在將線接合到η-電極的接合部或ρ-電極的接合部時遭遇困難。N-電極的布線部或P-電極的布線部直接下方區(qū)域中的反射膜可直接設(shè)置在η-型層或P-型層上。在本發(fā)明的第一或第三方面中，位于布線部直接下方的反射膜可直接設(shè)置在η-型層通過溝槽底部暴露的部分上。在本發(fā)明的第一到第三方面中的任一方面中，反射膜可由Ag、Al、Ag合金、Al合金或介電多層膜形成。在本發(fā)明的第一到第四方面中的任一方面中，溝槽可設(shè)置在η-電極的布線部直接下方的區(qū)域中。在本發(fā)明的第一到第四方面中的任一方面中，溝槽可設(shè)置在η-電極和ρ-電極的布線部中的每ー個的直接下方。根據(jù)本發(fā)明，被反射膜反射的光被η-電極或ρ-電極的布線部或發(fā)光層的吸收減少。而且，在平行于器件主表面的平面?zhèn)鞑サ墓馊菀讖臏喜鄣膫?cè)表面提取。因此，光提取性能得以改善。如該方面所述，反射膜可由Ag、Al、Ag合金、Al合金或介電多層膜形成。


結(jié)合附圖，參考以下優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明，本發(fā)明的各個其他目的、特征以及諸多附隨優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，附圖中圖I是根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖2是根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的俯視圖；圖3Α到3F是顯示用于生產(chǎn)根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法的簡圖；圖4是根據(jù)實施方案2的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖5是根據(jù)實施方案3的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的橫截面視圖6是根據(jù)實施方案4的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖7是根據(jù)另ー實施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖8是根據(jù)實施方案5的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖9是根據(jù)另ー實施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖10是根據(jù)又一實施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖11是根據(jù)再一實施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖12是根據(jù)再一實施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；以及 圖13是根據(jù)再一實施方案的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的橫截面視具體實施例方式接下來將參考附圖描述本發(fā)明的具體實施方案。然而，本發(fā)明不限于這些實施方案。實施方案I圖I示出根據(jù)實施方案I的正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)。圖2是根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的頂視圖。圖I對應(yīng)于沿圖2的線A-A截取的橫截面。如圖2中所示，根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件在平面視圖中為矩形，并且包括η-電極17和ρ-電極18。η-電極17具有接合部17Α，以及與接合部17Α連續(xù)的布線部17Β。同樣，P-電極18具有接合部18Α和布線部18Β。接合部17Α或18Α是接合線所連接的區(qū)域，并且借助于接合線將電壓施加到η-電極17或ρ電極18。布線部17Β或18Β具有在平行于器件主表面的方向延伸的線形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)改善了在平行于器件主表面的方向上的電流擴(kuò)散。如圖I所示，根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括藍(lán)寶石襯底10 ;和η-型層11、發(fā)光層12和ρ-型層13，它們順序堆疊在藍(lán)寶石襯底10上，并且其中的每ー個均由第III族氮化物半導(dǎo)體形成。η-型層11、發(fā)光層12和P-型層13中的每ー個均可具有任何常規(guī)已知的結(jié)構(gòu)。例如，η-型層11具有其中η-接觸層、ESD層和η-包覆層順序堆疊在藍(lán)寶石襯底10上的結(jié)構(gòu)。例如，發(fā)光層12具有其中InGaN阱層和GaN阻擋層交替堆疊的MQW結(jié)構(gòu)。例如，ρ-型層13具有其中摻雜的ρ-包覆層和P-接觸層順序堆疊在發(fā)光層12上的結(jié)構(gòu)。ITO電極15形成在ρ-型層13的特定區(qū)域上。ITO電極15可用由對第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)射波長的光表現(xiàn)出透過性的任何材料形成的電極替代；例如，由諸如ICO (氧化銦鈰)或IZO (氧化銦鋅)的導(dǎo)電型透明氧化物，或諸如Au薄膜的金屬薄膜形成的電極。在與η-電極17的布線部17Β或ρ電極18的布線部18Β重疊的區(qū)域(平面視圖)中，提供具有從P-型層13的頂表面(即，在與藍(lán)寶石襯底10相反側(cè)上的表面)延伸到η-型層11 (在η-型層11由多個層形成的情形中延伸到η-接觸層)的深度的溝槽14。多個η-側(cè)中間電極24提供在溝槽14底部的特定區(qū)域，并且多個ρ-側(cè)中間電極25提供在ITO電極15上的特定區(qū)域中。η-側(cè)中間電極24和ρ-側(cè)中間電極25中的每ー個都具有例如Ni/Au/Al結(jié)構(gòu)(S卩，其中Ni膜、Au膜和Al膜順序堆疊在藍(lán)寶石襯底10上的結(jié)構(gòu))，其中符號"/"是指層狀結(jié)構(gòu)；例如，"A/B"是指其中層B在層A的形成之后形成的層狀結(jié)構(gòu)(同樣適用于后文)。SiO2絕緣層16 (對應(yīng)于本發(fā)明的第一絕緣膜)提供為連續(xù)覆蓋溝槽14、p_型層13和ITO電極15的側(cè)表面和底表面。代替SiO2,絕緣膜16可由對第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)射波長的光表現(xiàn)出透過性的絕緣材料形成，例如Si3N4、Al2O3或Ti02。絕緣膜16中包括反射膜19，反射膜19形成在η-電極17和ρ-電極18直接下方的區(qū)域中(術(shù)語"下方"是指區(qū)域位于藍(lán)寶石襯底10側(cè)上的情形(應(yīng)同樣應(yīng)用于后文)，并且術(shù)語"上方"是指其中區(qū)域位于藍(lán)寶石襯底10相反側(cè)上的情形)。反射膜19用絕緣膜16包封，因此是電絕緣的，由此防止金屬遷移。由于提供了溝槽14，所以在η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β直接下方區(qū)域中的反射膜19位于比發(fā)光層12的位置更低的位置處。同時，η-電極17的接合部17Α和ρ電極18的接合部18Α直接下方區(qū)域中的反射膜19位于比P-型層13的位置更高的位置處(術(shù)語"上方"是指其中區(qū)域位于距離藍(lán)寶石襯底10較遠(yuǎn)端的情形；應(yīng)同樣應(yīng)用于后文)。每個反射膜19由表現(xiàn)出比η-電極17或ρ-電極18的反射率更高的反射率的材料形成，例如Al、Ag、Al合金或Ag合金。反射膜19可為單層膜或多層膜。當(dāng)反射膜19為多層膜時，膜可由例如Al合金/Ti、Ag合金/Al、Ag合金/Ti、Al/Ag/Al或Ag合金/Ni形成。為了改善反射膜19對絕緣膜16的粘著，由例如Ti、Cr或Al形成的薄膜可提供在反射膜19和絕緣膜16之間。反射膜19可由介電多層膜形成。介電多層膜是由多個交替堆疊的膜對形成的多層膜，每ー對均包括由低折射率的材料形成的膜和由高折射率的材料形成的膜，其中每個膜的厚度調(diào)整為滿足關(guān)系d= λ/(4Χη)(λ :相關(guān)波長(根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)射波長)，η :膜的折射率)。低折射率的材料可為例如SiO2(折射率約I. 46)或MgF2(折射率約I. 38)，并且高折射率的材料可為例如SiN(折射率約2. O)、TiO2 (折射率約2. 3)、ZrO2 (折射率約2. 05)，或Ta2O5 (折射率約2. 16)。從改善介電多層膜反射率的觀點(diǎn)，優(yōu)選在低折射率的材料和高折射率的材料之間提供大的折射率差。介電多層膜優(yōu)選由大量的膜對形成。膜對的數(shù)目優(yōu)選為9或更多。然而，當(dāng)介電多層膜由非常大量的膜對形成時，介電多層膜的總厚度増加，并且在生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)問題。因此，膜對的數(shù)目優(yōu)選為30或更少。介電多層膜的具體實施例包括由交替堆疊的12對膜形成的多層膜，每ー對都包括具有78nm厚度的SiO2膜和具有56nm厚度的SiN膜，以及由交替堆疊的12對膜形成的多層膜，每ー對都包括具有78nm厚度的SiO2膜，和具有45nm厚度的TiO2膜。在絕緣膜16上形成具有接合部17A和布線部17B的n_電極17，以及具有接合部18A和布線部18B的ρ-電極18。η-電極17和ρ電極18中的每ー個都是由例如Ti/Ni/Au/Al形成的。由于提供溝槽14，所以布線部17B和布線部18B位于比發(fā)光層12的位置更低的位置處。同時，接合部17A和接合部18A經(jīng)由絕緣膜16作為中間物而位于P-型層13的直接上方。絕緣膜16具有孔20和21，用于使η-側(cè)中間電極24和ρ-側(cè)中間電極25暴露。η-電極17的布線部17Β經(jīng)由孔20連接到η-側(cè)中間電極24，并且ρ-電極18的布線部18Β 經(jīng)由孔21連接到ρ-側(cè)中間電極25。η-側(cè)中間電極24是為了改善η-型層11與η-電極17之間接觸的目的而提供的，并且P-側(cè)中間電極25是為了改善ITO電極15與ρ-電極18之間接觸的目的而提供的。η-電極17和ρ-電極18 (不包括接合部17Α和18Α)覆蓋有SiO2絕緣膜22 (對應(yīng)于本發(fā)明的第二絕緣膜)。代替SiO2，絕緣膜22可由對第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)射波長的光表現(xiàn)出透明性的絕緣材料形成，例如Si3N4、Al2O3或Ti02。絕緣膜22在其中位于布線部17B和布線部18B直接上方的區(qū)域中包括反射膜23。類似于反射膜19的情形，反射膜23用絕緣膜22包封，因此是電絕緣的，由此防止金屬遷移。由于提供溝槽14，所以反射膜23位于比發(fā)光層12的位置更低的位置處。每層反射膜23均由表現(xiàn)出比η-電極17或ρ-電極18的反射率更高反射率的材料形成，例如Al、Ag、Al合金或Ag合金。反射膜23的材料可相同或不同于反射膜19的材 料。反射膜23可為單層膜或多層膜。當(dāng)反射膜23為多層膜時，該膜可由例如Al合金/Ti、Ag合金/Al、Ag合金/Ti、Al/Ag/Al或Ag合金/Ni形成。為了改善反射膜23到絕緣膜22的附著，可在反射膜23和絕緣膜22之間提供由例如Ti、Cr或Al形成的薄膜。類似于反射膜19的情形，反射膜23可由介電多層膜形成。如圖2中的平面視圖所示，陰影部對應(yīng)于其中形成反射膜19和23的區(qū)域。陰影部30 (向右下方傾斜的陰影部)對應(yīng)于平面視圖中其中僅提供反射膜19并且位于η-電極17的接合部17Α和ρ-電極18的接合部18Α直接下方的區(qū)域(術(shù)語"下方"是指區(qū)域位于更近藍(lán)寶石襯底10的情形；應(yīng)同樣應(yīng)用于后文)。陰影部40 (向右上方傾斜的陰影部)對應(yīng)于平面視圖中反射膜19與反射膜23重疊的區(qū)域。反射膜19位于η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β直接下方區(qū)域中，并且反射膜23位于直接在布線部17Β和布線部18Β上方的區(qū)域中。根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件為正裝型的，其中光從器件的頂側(cè)(即，η-電極17和ρ-電極18的ー側(cè))提取。由于包封有絕緣膜16的反射膜19和包封有絕緣膜22的反射膜23提供在η-電極17和ρ-電極18的直接下方，所以抑制了光被η-電極17和ρ-電極18的吸收，由此改善了光提取性能。在器件中，在η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β直接下方的區(qū)域中的反射膜19，以及在布線部17Β和布線部18Β直接上方的區(qū)域中的反射膜23位于比發(fā)光層12的位置更低的位置處。因此，被反射膜19和23反射的光較不容易被引向發(fā)光層12,從而抑制了光被發(fā)光層12的吸收。同吋，從布線部17Β和18Β下方側(cè)傳播的光因絕緣膜16和η-型層11之間的折射率差而被反射，從而抑制了光被布線部17Β和18Β的吸收。當(dāng)器件用密封樹脂密封時，被密封樹脂反射并返回η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β的光被反射膜23反射，并因此防止了光被布線部17Β和18Β的吸收。此外，在平行于器件主表面(即，平行于藍(lán)寶石襯底10的主表面的平面)方向傳播的光容易從溝槽14的側(cè)表面提取到器件外部。出于這些原因，根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件表現(xiàn)出改善的光提取性能。下一步將描述用于生產(chǎn)根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法。首先，通過MOCVD將η-型層11、發(fā)光層12和ρ-型層13順序形成在藍(lán)寶石襯底10上。MOCVD所采用的原材料氣體等如下作為Ga源的TMG(三甲基鎵)、作為In源的TMI(三甲基銦)、作為Al源的TMA(三甲基鋁)、作為氮源的氨、作為η-型摻雜氣體的硅烷、作為P-型摻雜氣體的環(huán)戊ニ烯鎂和作為載氣的氫或氮。然后，通過氣相沉積將ITO電極15(厚度IOOnm)形成在P-型層13的區(qū)域上(圖3A)。隨后，使ρ-型層13的特定部分經(jīng)歷干法蝕刻，以由此形成溝槽14以使η-型層11通過溝槽14的底部而暴露(圖3Β)。溝槽14通過蝕刻至具有使得在后面將形成的反射膜19和23位于比發(fā)光層12 (在藍(lán)寶石襯底10的ー側(cè)上)的位置更低的位置處的深度來形成。然后，通過氣相沉積和剝離過程，將ρ-側(cè)中間電極25和η-側(cè)中間電極24分別形成在通過溝槽底部暴露的ITO電極15的特定區(qū)域上和η-型層11的特定區(qū)域上，隨后進(jìn)行清洗和570 V的熱處理(圖3C)。η-側(cè)中間電極24和ρ-側(cè)中間電極25可各自由不同的材料形成。然而，當(dāng)η-側(cè)中間電極24和P-側(cè)中間電極25由相同的材料形成時，這些電極可同時形成。因此，生產(chǎn)過程可以簡化，并且生產(chǎn)成本可降低。下ー步,通過CVD在所得產(chǎn)品的整個頂表面上形成第一絕緣膜16a(厚度100nm)。 然后，通過氣相沉積和剝離過程，將反射膜19形成在第一絕緣膜16a的特定區(qū)域(對應(yīng)于將在隨后形成的η-電極17和ρ-電極18直接下方區(qū)域)。代替剝離過程，反射膜19可通過例如圖案化(如，蝕刻)來形成。由于溝槽14的深度如在圖3Β的過程中所描述的那樣來設(shè)計，所以η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部直接下方區(qū)域中的反射膜19位于比發(fā)光層12的位置更低的位置(在藍(lán)寶石襯底10側(cè)上)處。同時，在η-電極17的接合部17Α和ρ-電極18的接合部18Α直接下方區(qū)域中的反射膜19位于比ρ-型層13的位置更高的位置處。然后，通過CVD將在第一絕緣膜16a上和反射膜19上形成第二絕緣膜16b (厚度IOOnm)。第一絕緣膜16a和第二絕緣膜16b —起形成絕緣膜16，以由此形成其中反射膜19被絕緣膜16包封的結(jié)構(gòu)(圖3D)。 隨后，使絕緣膜16對應(yīng)于η-側(cè)中間電極24和ρ-側(cè)中間電極25頂部的部分經(jīng)歷干法蝕刻，以由此形成孔20和21，使得η-側(cè)中間電極24和ρ-側(cè)中間電極25通過孔20和21的底部而暴露。然后，通過氣相沉積和剝離過程在絕緣膜16對應(yīng)于反射膜19的區(qū)域上形成η-電極17和ρ電極18 (圖3Ε)。由此，η-側(cè)中間電極24經(jīng)由孔20連接到η-電極17的布線部17Β，并且ρ-側(cè)中間電極25經(jīng)由孔21連接到ρ-電極18的布線部18Β。由于溝槽的深度如圖3Β的過程中所描述的那樣來設(shè)計，所以η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β位于比發(fā)光層12的位置更低的位置處。η-電極17的接合部17Α和ρ-電極18的接合部18Α經(jīng)由絕緣膜16作為中間物而位于提供在ρ-型層13上方的反射膜19上方。接下來，通過CVD在所得產(chǎn)品的整個頂表面上形成絕緣膜22(厚度IOOnm)。然后，通過氣相沉積和剝離過程，在絕緣膜22的特定區(qū)域(對應(yīng)于η-電極17的布線部17Β和P-電極18的布線部18Β直接上方的區(qū)域)形成反射膜23(圖3F)。代替剝離過程，可通過圖案化(例如，蝕刻)來形成反射膜23。由于溝槽14的深度如在圖3Β的過程中所描述的那樣來設(shè)計，所以反射膜23位于比發(fā)光層12的位置更低的位置處。此后，在所得產(chǎn)品的整個頂表面上再次形成絕緣膜22，以由此使絕緣膜22包封反射膜23。然后，通過干法蝕刻在絕緣膜在η-電極17的接合部17Α直接上方區(qū)域和絕緣膜在P-電極18的接合部18Α直接上方區(qū)域中形成孔，使得接合部17Α和接合部18Α通過孔的底部而暴露。由此，生產(chǎn)圖I和2中所示的根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。實施方案2圖4是根據(jù)實施方案2的正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。根據(jù)實施方案2的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件具有與根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件相同的結(jié)構(gòu)，只是用直接提供在η-型層11上和P-型層13上(沒有絕緣膜16作為中間物)的反射膜119代替反射膜19。類似于反射膜19的情形,反射膜119經(jīng)由絕緣膜16作為中間物提供在η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β的直接下方，并且位于比發(fā)光層12的位置更低的位置處。類似于實施方案I的情形，根據(jù)實施方案2的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件表現(xiàn)出改善的光提取性能。這樣的原因如下。N-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β直接下方區(qū)域中的反射膜119，以及布線部17Β和布線部18Β直接上方區(qū)域中的反射膜23位于比發(fā)光層12的位置更低的位置處。因此，被反射膜119和23反射的光較不可能被導(dǎo)向發(fā)光層12，從而抑制光被發(fā)光層12的吸收。當(dāng)器件用密封樹脂密封時，被密封樹脂反射并返回η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β的光被反射膜23反射，并由此防止光被布線部17Β和18Β的吸收。此外，在平行于器件主表面方向(即，平行于藍(lán)寶 石襯底10的主表面的平面)傳播的光被容易地從溝槽14的側(cè)表面提取到器件外部。針對根據(jù)實施方案2的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的生產(chǎn)，可以省略對于根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的生產(chǎn)所需要的、用于形成第一絕緣膜16a的過程。因此，在實施方案2的情形中，生產(chǎn)過程可以進(jìn)ー步簡化。實施方案2中，反射膜119直接提供在η-型層11和ρ-型層13上。因此，反射膜119優(yōu)選由不與η-型層11或P-型層13進(jìn)行歐姆接觸的材料形成；例如，Al或Al合金。反射膜119中的每ー個均可為單層膜或多層膜。實施方案3圖5是根據(jù)實施方案3的正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。根據(jù)實施方案3的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件具有與根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件相同的結(jié)構(gòu)，只是省略反射膜19。類似于實施方案I的情形。根據(jù)實施方案3的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件表現(xiàn)出改善的光提取性能。這樣的原因如下。η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β直接上方區(qū)域中的反射膜23位于比發(fā)光層12的位置更低的位置處。因此，被反射膜23反射的光較不可能被引導(dǎo)向發(fā)光層12，從而抑制光被發(fā)光層12的吸收。當(dāng)器件用密封樹脂來密封時，被密封樹脂反射并返回η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β的光被反射膜23反射，并由此防止光被布線部17Β和布線部18Β的吸收。同樣，在平行于器件的主表面(即，平行于藍(lán)寶石襯底10的主表面的平面)方向傳播的光被容易地從溝槽14的側(cè)表面提取到器件外部。針對根據(jù)實施方案3的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的生產(chǎn)，可以省略用于形成反射膜19的過程。因此與根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的情形相比，生產(chǎn)過程可得以簡化。實施方案4圖6是根據(jù)實施方案4的正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。根據(jù)實施方案4的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件具有與根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件相同的結(jié)構(gòu)，只是省略反射膜23。由于以下描述的原因，根據(jù)實施方案4的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件表現(xiàn)出改善的光提取性能。η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β直接下方區(qū)域中的反射膜19位于比發(fā)光層12的位置更低的位置處。因此，被反射膜19反射的光較不可能被引導(dǎo)向發(fā)光層12，從而抑制光被發(fā)光層12的吸收。此外，在平行于器件的主表面(即，平行于藍(lán)寶石襯底10的主表面的平面)方向傳播的光被容易地從溝槽14的側(cè)表面提取到器件的外部。由于這些原因，根據(jù)實施方案4的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件表現(xiàn)出改善的光提取性能。針對根據(jù)實施方案4的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的生產(chǎn)，可以省略用于形成反射膜23的過程。因此，與實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的情形相比，生產(chǎn)過程可得以簡化。實施方案5 圖8是根據(jù)實施方案5的正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。根據(jù)實施方案5的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件具有與根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件相同的結(jié)構(gòu)，只是省略反射膜19和23，并且η-電極17和ρ-電極18分別用η-電極117和ρ-電極118代替，η-電極117和ρ-電極118中的每ー個均由如在反射膜19和23的情形中的高反射率的電導(dǎo)性材料形成。盡管η-電極117和ρ-電極118的材料分別不同于η-電極17和ρ-電極18的那些材料，但是η-電極117和ρ-電極118分別具有與η-電極17和ρ-電極18相同的結(jié)構(gòu)。具體地，η-電極117具有接合部117Α和布線部117Β，并且ρ-電極118具有接合部118Α和布線部118Β。高反射率的電導(dǎo)性材料對第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)射波長的光表現(xiàn)出高反射率。高反射率的電導(dǎo)性材料可為由Ag、Al、Ag合金、Al合金等形成的單層材料，或者含有這樣的單層材料的多層材料，例如，Al 合金 /Ti/Au/Al、Ag 合金 /Al、Ag 合金 /Ti/Au/Al、Al/Ag/Al 或 Ag 合金 /Ni/Ti/Au/Al。如圖9中所示，由例如Au、Ti/Au或Ni/Ti/Au形成的金屬層80可堆疊在η-電極117的接合部117Α或ρ-電極118的接合部118Α上，以進(jìn)ー步改善接合部117Α或118Α與接合線之間的接觸。如圖10中所示，η-電極117的布線部117Β和ρ-電極118的布線部118Β可被暴露，而不在布線部117Β和118Β上形成絕緣膜22。在這樣的情形中，當(dāng)η-電極117和ρ-電極118中的每ー個均具有多層結(jié)構(gòu)時，最外層(即，離藍(lán)寶石襯底10最遠(yuǎn)的層)不一定是Al層。例如，η-電極117或ρ-電極118 (其一般由Al合金/Ti/Au/Al或Ag合金/Ti/Au/Al形成)可由Al合金/Ti/Au、Ag合金/Ti/Au或Ag合金/Ni/Ti/Au形成,最外的Al層被略去。根據(jù)實施方案5的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件中，由于η-電極17和ρ-電極18中的每ー個自身均由高反射率的材料形成，所以抑制了光被η-電極17和ρ-電極18的吸收，并且改善光提取性能。在根據(jù)實施方案5的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件中，由于提供溝槽14，所以η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β位于比發(fā)光層12的位置更低的位置處。類似于實施方案I中反射膜19和23的情形，布線部17Β和18Β由高反射率的材料形成。因此，被布線部17Β和18Β反射的光較不可能被引導(dǎo)向發(fā)光層12，從而抑制了光被發(fā)光層12的吸收。當(dāng)器件用密封樹脂密封時，被密封樹脂反射并返回η-電極17和ρ-電極18的光被η-電極17和ρ-電極18反射(即，防止光被這些電極的吸收)。同樣，在平行于器件主表面(即，平行于藍(lán)寶石襯底10的主表面的平面)方向傳播的光被容易地從溝槽14的側(cè)表面提取到器件外部。由于這些原因，根據(jù)實施方案5的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件表現(xiàn)出改善的光提取性能。針對根據(jù)實施方案5的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的生產(chǎn)，可以省略用于形成反射膜19和23的過程。因此，與根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的情形相比，生產(chǎn)過程可得以簡化，并且生產(chǎn)成本可以降低。在實施方案I至5中的每ー個中，經(jīng)由η-側(cè)中間電極24和ρ_側(cè)中間電極25，η-型層11被間接連接到η-電極17的布線部17Β，并且ITO電極15被間接連接到ρ_電極18的布線部18Β。然而，可以省略η-側(cè)中間電極24和ρ-側(cè)中間電極25 ；η-電 極17的布線部17Β可被直接連接到η-型層11 ;并且ρ-電極18的布線部18Β可被直接連接到ITO電極15。圖11是根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件更改的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，其中省略η-側(cè)中間電極24和P-側(cè)中間電極25 ；η-電極17的布線部17Β被直接連接到η-型層11 ;并且ρ-電極18的布線部18Β被直接連接到ITO電極15。在實施方案I到5中，溝槽14提供在η-電極17的布線部17Β和ρ-電極18的布線部18Β直接下方的區(qū)域中，使得該區(qū)域中的反射膜19和23位于比發(fā)光層12的位置更低的位置處。溝槽14可提供在η-電極17的接合部17Α和ρ-電極18的接合部18Α中的一個或兩者直接下方的區(qū)域中。然而，在這樣的情形中，可能在連接接合線時遇到困難，因為接合部17Α和/或接合部18Α位于較低的位置處。圖12是根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的ー個修改方案的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，其中溝槽14還提供在η-電極17的接合部17Α直接下方區(qū)域中。如從圖12清楚可見的，通過提供額外的溝槽14，η-電極17的接合部17Α位于比圖I中所示根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的η-電極17的接合部17Α更低的位置處。在實施方案I到5中，溝槽14可僅提供在η-電極17的布線部17Β直接下方的區(qū)域中(即，溝槽14不提供在ρ-電極18的布線部18Β直接下方的區(qū)域中)。在這樣的情形中，由于發(fā)光層12的面積相比實施方案I到5中的情形増加，所以發(fā)射性能可以改善。圖7是根據(jù)實施方案I的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的ー個修改方案的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，其中溝槽14僅提供在η-電極17的布線部17Β直接下方的區(qū)域中(即，溝槽14不提供在P-電極18的布線部18Β直接下方的區(qū)域中)。圖13是根據(jù)實施方案5的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的ー個修改方案的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，其中溝槽14僅提供在η-電極17的布線部17Β直接下方的區(qū)域中(即，溝槽14不提供在ρ-電極18的布線部18Β直接下方的區(qū)域中)。與此相比，溝槽14可僅提供在ρ-電極18的布線部18Β直接下方的區(qū)域中(即，溝槽14不提供在η-電極17的布線部17Β直接下方的區(qū)域中)。類似于前述情形，由于發(fā)光層12的面積相比實施方案I到5的情形増加，所以發(fā)射性能可以改善。本發(fā)明的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件可用作照明設(shè)備或顯示設(shè)備的光源。
權(quán)利要求
1.ー種正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括生長襯底；n-型層；發(fā)光層；P-型層；具有接合部和布線部的η-電極；具有接合部和布線部的P電極；第一絕緣膜；和第ニ絕緣膜， 所述η-型層、所述發(fā)光層和所述P-型層順序堆疊在所述生長襯底上，所述η-電極和所述P-電極形成在所述第一絕緣膜上，并且所述η-電極和所述P-電極的每ー個的除所述接合部以外的部分均覆蓋有所述第二絕緣膜，其中 所述發(fā)光器件具有在所述η-電極和所述P-電極的每ー個的直接下方的區(qū)域中引入所述第一絕緣膜中的反射膜，所述反射膜由對發(fā)射波長的光表現(xiàn)出比所述布線部的反射率高的反射率的材料形成； 具有從所述P-型層的頂表面延伸到所述η-型層的深度的溝槽形成在所述η-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域和所述P-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域中的至少ー個中；并且 在所述溝槽形成于其中的所述區(qū)域直接下方區(qū)域中的所述反射膜位于比所述發(fā)光層更低的位置處。
2.ー種正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括生長襯底；η-型層；發(fā)光層；P-型層；具有接合部和布線部的η-電極；具有接合部和布線部的P電極；第一絕緣膜；和第ニ絕緣膜， 所述η-型層、所述發(fā)光層和所述P-型層順序堆疊在所述生長襯底上，所述η-電極和所述P-電極形成在所述第一絕緣膜上，并且所述η-電極和所述P-電極的每ー個的除所述接合部以外的部分均覆蓋有所述第二絕緣膜，其中 所述發(fā)光器件具有在所述η-電極和所述P-電極的所述布線部中的每ー個的直接上方的區(qū)域中引入所述第二絕緣膜中的反射膜，所述反射膜由對發(fā)射波長的光表現(xiàn)出比所述布線部的反射率高的反射率的材料形成； 具有從所述P-型層的頂表面延伸到所述η-型層的深度的溝槽形成在所述η-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域和所述P-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域中的至少ー個中；并且 在所述溝槽形成于其中的所述區(qū)域直接上方的區(qū)域中的所述反射膜位于比所述發(fā)光層更低的位置處。
3.ー種正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括生長襯底；η-型層；發(fā)光層；P-型層；具有接合部和布線部的η-電極；具有接合部和布線部的P電極；第一絕緣膜；和第ニ絕緣膜， 所述η-型層、所述發(fā)光層和所述P-型層順序堆疊在所述生長襯底上，所述η-電極和所述P-電極形成在所述第一絕緣膜上，并且所述η-電極和所述P-電極的每ー個的除所述接合部以外的部分均覆蓋有所述第二絕緣膜，其中 所述發(fā)光器件具有在所述η-電極和所述P-電極的每ー個的直接下方的區(qū)域中引入所述第一絕緣膜中的反射膜，所述反射膜由對發(fā)射波長的光表現(xiàn)出比所述布線部的反射率高的反射率的材料形成； 所述發(fā)光器件具有在所述η-電極和所述P-電極的所述布線部的每ー個的直接上方的區(qū)域中引入所述第二絕緣膜中的反射膜，所述反射膜由對發(fā)射波長的光表現(xiàn)出比所述布線部的反射率高的反射率的材料形成； 具有從所述P-型層的頂表面延伸到所述η-型層的深度的溝槽形成在所述η-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域和所述P-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域的至少ー個中；并且 在所述溝槽形成于其中的所述區(qū)域的直接上方的區(qū)域和直接下方的區(qū)域中的所述反射膜位于比所述發(fā)光層更低的位置處。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中位于所述布線部的直接下方的所述反射膜直接設(shè)置在所述η-型層的通過所述溝槽底部暴露的部分上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中位于所述布線部的直接下方的所述反射膜直接設(shè)置在所述η-型層的通過所述溝槽底部暴露的部分上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述反射膜由Ag、Al、Ag合金、Al合金或介電多層膜形成。
7.ー種正裝型第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括生長襯底；η-型層；發(fā)光層；ρ-型層；具有接合部和布線部的η-電極；具有接合部和布線部的P電極；和第一絕緣膜， 所述η-型層、所述發(fā)光層和所述P-型層順序堆疊在所述生長襯底上，并且所述η-電極和所述P-電極形成在所述第一絕緣膜上，其中 具有從所述P-型層頂表面延伸到所述η-型層的深度的溝槽形成在所述η-電極的所述布線部的直接下方的區(qū)域和所述P-電極的所述布線部的直接下方的區(qū)域中的至少ー個中； 在所述溝槽形成于其中的所述區(qū)域中的所述布線部位于比所述發(fā)光層更低的位置處；并且 所述η-電極和所述ρ-電極的姆ー個均由Ag、Al、Ag合金或Al合金形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至5和7中任一項所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述溝槽設(shè)置在所述η-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述溝槽設(shè)置在所述η-電極的所述布線部直接下方的區(qū)域中。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至5和7中任一項所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述溝槽設(shè)置在所述η-電極和所述ρ-電極的所述布線部中的每ー個的直接下方。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述溝槽設(shè)置在所述η-電極和所述P-電極的所述布線部中的每ー個的直接下方。
全文摘要
本發(fā)明提供表現(xiàn)出改善的光提取性能的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。所述發(fā)光器件中，具有從p-型層的頂表面延伸到n-型層的深度的溝槽提供在與n-電極的布線部或p-電極的布線部重疊(平面視圖中)的區(qū)域。提供絕緣膜以連續(xù)覆蓋溝槽、p-型層和ITO電極的側(cè)表面和底表面。絕緣膜中在n-電極和p-電極直接下方的區(qū)域(在藍(lán)寶石襯底側(cè)上)中引入反射膜。n-電極的布線部和p-電極的布線部直接下方的區(qū)域中的反射膜位于比發(fā)光層的位置更低的位置處。n-電極和p-電極覆蓋有額外的絕緣膜。額外的絕緣膜中在布線部直接下方區(qū)域中引入反射膜。反射膜位于比發(fā)光層的位置更低的位置處。
文檔編號H01L33/60GK102694112SQ201210076740
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者中條直樹, 出口將士, 戶谷真悟 申請人:豐田合成株式會社