专利名称：半导体发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体发光元件。
背景技术：
半导体发光元件小型、功率效率良好且发出鲜明的颜色的光。另外，作为半导体发光元件的发光元件没有用坏的担心等。进而，具有初始驱动特性优良、应对振动和接通/断开点亮的反复能力强。为了具有这样优良的特性，使用发光二极管(Light EmittingDiode :下面也称作“LED”)、激光二极管(Laser Diode :下面也称作“LD”)等半导体发光元件作为各种光源。特别是，近年来，作为取代荧光灯的照明用光源，作为更低消耗功率且长寿命的次世代照明而受到人们关注，正谋求进一步的发光输出的提升以及发光效率的改
盡
口 ο在GaN系发光元件中，利用组合了 ITO等的透光性电极和电介质反射膜的反射型电极。特别是，由于以GaN为基底的倒装芯片型的LED裸片具有在组装中不用接线的这样的特征，因此能实现封装的小型化，能期待LED裸片的集成化所带来的亮度提高和成本降低等。另外，由于没有接线发生断线的担心，因此来自发光面的散热也变得较为容易，因此，在高电流使用时的可靠性也较高，也能用在车载用途中。另外，最近，对用于进一步提高提取效率输出的构造进行了研究，例如由于为了提高反射效率，根据组合了 ITO和金属电极的构成，提出了组合电介质反射膜的构造，还提出了进一步组合电介质和金属反射层的构造。今后，虽然还期待在照明领域的进展，但需要进一步的提取效率的提闻、和成本降低。参照如下专利文献专利文献I JP特开2009-164423号公报专利文献2 JP特开2005-197289号公报专利文献3 JP特开2005-45038号公报专利文献4 JP特开2005-191326号公报在这样的背景下，提出了将作为透明电极的ΙΤ0、和作为电介质多层膜的DBR(Distributed Bragg Ref lector,分布布拉格反射器)进行组合的发光元件。由于电介质多层膜具有角度依赖性，因此，通过组合Al等的金属反射膜，能谋求提高提取效率。另一方面，为了使半导体元件自身高效率地发光，需要在P型层的整个面使电流扩散。在适于这样的电流扩散的材质中，由于要使与GaN层之间的欧姆特性良好、透过率较高，因此，如上所述，一般使用ΙΤ0。本发明的发明者们率先开发了具备组合了 ITO和电介质膜的反射型电极构造的倒装芯片型的发光元件(专利文献I)。在图29A、B示出该专利文献I所涉及的发光元件的截面图。该图所示的发光元件在ITO膜2913和金属电极层2923之间插入由Nb205/Si02的3对构造所构成的电介质膜294。在电介质膜294形成有多个开口部2921，通过开口部2921与金属电极2923保持导通。进而，由于电介质膜294具有上述的角度依存性，因此，在其下表面、即与ITO膜2913之间，组合由Si02、Al2O3等相同的电介质膜构成的利用了全反射作用的反射层2916。通过如此构成，在电介质层294组合反射层2916的构造2920，对从发光层298发出的倾斜分量的光也能维持高反射率，能实现来自光提取面2918的高提取效率。若在该发光元件上进一步追加压焊用的焊盘电极，则通过焊盘电极，能够以将发光元件倒装芯片形式，通过使用了 Au-Sn等的共晶接合而安装在安装基板上。进而，在图30示出了本申请的申请人先行开发的其它的发光元件的截面图。该发光元件构造为在设于ITO膜3013的上表面的电介质膜304上层叠Al等金属反射层3022和绝缘性的电介质膜3028，从而提高了垂直方向的提取效率。另外，在图31的截面图中还示出了在图30的发光元件上基础上进一步在金属电极层3023上追加了压焊用的焊盘电极303，用保护膜3014覆盖覆盖起周围的构造。但是，在该构造中，在端面的露 出部分、绝缘膜成为形成不良的部分等的绝缘不充分的区域中，由于反射构造所具有的导电性，有时会产生非本意的导通。由此，由于需要在PN间隙间避免产生非本意的短路，因此，不能跨PN间隙，用反射构造3020来覆盖发光元件的整个面，反射构造3020的成膜区域在P层、N层上分开地形成。其结果，在发光元件中必然就存在未被反射构造3020覆盖的区域。一般，在倒装芯片型的发光元件中，将半导体发光元件的生长基板305即蓝宝石基板的用于使半导体层生长的生长面的背面侧作为光的出射面即光提取面3018。因此，若在生长面侧存在未被反射构造3020覆盖的区域，则光从这里泄漏，例如在发光元件的封装和裸片之间反射等，从而存在无法将光有效地提取到外部的问题。为了说明该样子，图32示出在将图31的发光元件倒装芯片安装到安装基板309上的状态下，发光层308的光被反射的样子。如该图所示，从发光层308出射的光虽然在反射构造3020反射的分量(在图32中右侧的箭头所示的分量)能有效地从光提取面3018提取出，但未被反射的分量在例如安装基板309的安装面反射后，会产生被金属层等的发光元件的内部吸收的情况(在图32中的左侧的箭头所示的分量)。对这样的问题，本发明的发明者们如图33的截面图所示，研究在ITO膜3313设置电介质膜334，并使其直接与金属反射层3322接合，在p侧电极使用高反射率的金属反射膜与焊盘电极333进行连接的构成。但是，已经判明，若在金属反射层3322使用Al，则在Al和ITO膜3313的接触面，会因导通时的接触电位差而产生腐蚀，Al氧化，从而反射率降低。另外，即使使用Ag，也会产生离子迁移而同样地产生劣化。如此，已经明确，由于高反射率的金属反射层产生劣化，因此在要求高可靠性的照明等的领域中难以得到利用。
发明内容
本发明为了进一步消除这样的问题点而提出。本发明的主要目的在于提供提高了提取效率并使元件可靠性良好的半导体发光元件。为了达成上述的目的，本发明的第I半导体发光元件具备包含活性区域8的半导体构造11 ;形成于所述半导体构造11的上表面的透光性导电层13 ;形成于所述透光性导电层13的上表面的电介质膜4 ;和形成于所述电介质膜4的上表面的金属反射层22 ;所述电介质膜4设有I个以上的开口部，以使得所述透光性导电层13部分地露出到外部，所述透光性导电层13介由开口部21与所述金属反射层22电接合，按照覆盖所述开口部21的方式部分地形成阻挡层24，使该阻挡层24介于所述透光性导电层13和所述金属反射层22之间。由此，通过隔着有阻挡层而避免了透光性导电层和金属反射层的直接接触的事态，防止了金属反射层的劣化，从而提高了氮化物系化合物半导体发光元件的可靠性。另外，根据该构成，金属反射层除了作为导电体的功能以外，还可以具有用于反射输出光的功能，能达成高的光输出。另外，第2半导体发光元件优选的是所述电介质膜4由多层构成。由于电介质多层膜具有角度依存性，因此对倾斜分量的光也能维持高反射率，能实现高的提取效率。进而，第3半导体发光元件能由铝或其合金构成所述金属反射层22。由此，能利用反射率高的金属，并能通过阻挡层来抑制因与透光性导电层的接触而引起的劣化。进而，另外，第4半导体发光元件能由Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、0s的群中的至少一种金属或其合金构成所述阻挡层24。 进而，另外，第5半导体发光元件也可以在所述阻挡层24和所述透光性导电层13之间还具有由Ti、Ni、Cr、Mo的群中的至少一种金属或其合金构成的粘附层。进而，另外，第6半导体发光元件也可以由ITO构成所述透光性导电层13。进而，另外，第7半导体发光元件也可以使所述阻挡层24的膜厚形成得比所述电介质膜4的膜厚薄。进而，另外，第8半导体发光元件也可以使所述阻挡层24仅形成在所述开口部21内。进而，另外，第9半导体发光元件也可以使所述电介质膜4形成在所述半导体构造11的大致整个面。进而，另外，第10半导体发光元件也可以使所述透光性导电层13形成在所述半导体构造11的大致整个面。由此，能使电流在半导体构造的整体均匀扩散。进而，另外，第11半导体发光元件也可以是，通过所述电介质膜4来覆盖所述半导体构造11的侧面。由此，能通过蓝宝石面提取从活性层端朝横方向出射的光。进而，另外，第12半导体发光元件也可以还具备形成于所述金属反射层22的上表面的焊盘电极3，使构成所述焊盘电极3的η侧电极3a成为被分割为多个的小直径化电极，并分散配置。由此，使η侧电极小直径化来降低光的吸收，能提高提取效率。另外，通过分散配置能使发光分布均匀化，并能降低正向电压来改善线性度。进而，另外，第13半导体发光元件也可以用所述金属反射层22来覆盖所述半导体构造11的侧面。进而，另外，第14半导体发光元件也可以是覆盖所述半导体构造11的侧面的所述金属反射层22覆盖构成所述半导体构造11的η型半导体层6，且与覆盖构成所述半导体构造11的P型半导体层7的第2金属反射层22η分隔开。进而，另外，第15半导体发光元件也可以在覆盖所述半导体构造11的侧面的所述金属反射层22的上表面，还设有电极绝缘膜26，所述电极绝缘膜26按照覆盖使所述金属反射层22以及第2金属反射层22η分隔开的区域的方式延长，在该电极绝缘膜26的上表面还分隔开地设有η侧焊盘电极3Α以及P侧焊盘电极3Β，作为所述焊盘电极3。由此，能使η侧焊盘电极和P侧焊盘电极构成立体布线构造，以更宽的面积来设置焊盘电极，能较大地取得共晶的安装下的接合面积，有利于散热性。进而，另外，第16半导体发光元件也可以是设于所述电介质膜4的侧面的所述阻挡层24的厚度按照在所述开口部21中上部窄而下部宽的方式构成。根据与添加的附图协同的下面的适当的实施方式的说明，能更明确上述的目的以及其它的目的、特征以及优点。
图I是实施例I所涉及的发光装置的概略截面图。图2是表示图I所示的半导体发光元件的截面图。图3是表示图2所示的电介质膜的层叠构造的放大截面图。图4是表示实施例2所涉及的半导体发光元件的示意截面图。 图5是构成实施例2的半导体发光元件2的俯视图。图6A是图5中的VI-VI线处的截面图。图6B是表示在开口部设置阻挡层后直接使金属反射层生长的示例的示意图。图7是图5的VII-VII线处的截面图。图8是表示在实施例所涉及的半导体发光元件和比较例中比较了光输出和正向电压的结果的图表。图9是表示实施例3所涉及的半导体发光元件的截面图。图10是表示图9的半导体发光元件的制造方法的流程图。图IlA E是表示图9的半导体发光元件的制造方法的截面图。图12F I是表示图9的半导体发光元件的制造方法的截面图。图13是表示实施例4所涉及的半导体发光元件的截面图。图14是表示实施例4所涉及的半导体发光元件的截面图。图15是表示实施例4所涉及的半导体发光元件的截面图。图16是表示实施例4所涉及的半导体发光元件的截面图。图17是表示实施例4所涉及的半导体发光元件的截面图。图18是表示实施例4所涉及的半导体发光元件的截面图。图19是表示实施例4所涉及的半导体发光元件的截面图。图20是表示实施例4所涉及的半导体发光元件的截面图。图21是表示实施例4所涉及的半导体发光元件的截面图。图22是表示实施例5所涉及的半导体发光元件的截面图。图23是表示实施例5所涉及的半导体发光元件的截面图。图24是表示图23的XXIV-XXIV线处的水平截面图。图25是实施例7所涉及的发光元件的俯视图。图26是表示图25的XXVI-XXVI线处的垂直截面图。图27是表示实施例8所涉及的发光元件的俯视图。图28是表示图27的XXVIII-XXVIII线处的截面图。图29A是表示现有的半导体发光元件的截面图，图29B是表示图29的圈包围的部分的放大截面图。图30是表示现有的在透光性电极中使用由电介质以及金属反射层构成的反射膜的半导体发光元件的截面图。
图31是表示现有的其它的半导体发光元件的截面图。图32是表示从图31的半导体发光元件中的PN间隙间泄漏的光引起的光损耗的垂直截面图。图33是表示本发明的发明者们试制的直接使反射膜与ITO接合的构造的垂直截面图。符号的说明I 发光装置3 电极3a η侧电极 3b P侧电极3A η侧焊盘电极3Β P侧焊盘电极303、333 焊盘电极4,294,304,334 电介质膜4a I组的电介质4n、4m 材料膜5、305生长基板6 η型半导体层7 P型半导体层8活性区域298、308 发光层9 布线基板309安装基板10、10'、10"半导体发光元件11半导体构造13透光性导电层2913、3013、3313 ITO膜14,3014 保护膜16、2916 反射层18,2918 光提取面2920、3020 反射构造21,2921 开口部22,3022,3322 金属反射层22η第2金属反射层23,2923,3023 金属电极层24阻挡层26电极绝缘膜27共晶焊盘电极3028绝缘性电介质膜
MK 掩模
具体实施例方式下面，基于附图来说明本发明的实施例。但是，以下所示的实施例是用于将本发明的技术思想具体化的例示半导体发光元件的示例，本发明并非将半导体发光元件限定于以下的构成。绝非将权利要求的范围所示的部件特定为实施例的部件。特别是，在实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置，只要没有特别进行特定的记载，就意味着并非将本发明的范围仅限定于此，仅是单纯的说明例。另外，各图面所示的部件的大小、位置关系等有时为了明确地进行说明会夸张表现。进而，在以下的说明中，关于同一名称、符号，表示相同或同质的部件，适宜地省略详细说明。进而，构成本发明的各要素既可以通过用同一部件来构成多个要素，从而将一个部件兼用作多个要素来实现，也可以反之用多个部件来分担一个部件的功能来实现。另外，在本说明书中，“层上”等中所涉及的“上”并不一定限于与上表面接触形成的情况，还以包含与上表面分隔开而形成于上方的情况下的意义来使用，还以包括在层与层之间存在隔层的情况下的意义来使用。进而，另外，在一部分的实施例、实施方式中说明的内容能在其它的实施例、实施方式等中利用。 (实施例I)在图I的截面图表示本发明的实施例I所涉及的发光装置I。搭载于该图的发光装置I的发光元件10采用氮化物半导体元件的一例即LED芯片，将该LED芯片倒装芯片式安装在布线基板9的其中之一即垫片上。倒装芯片安装是将与电极形成面对置的生长基板5 一侧设为主光提取面的安装方式，也被称作倒装。图I的发光元件10表示是倒装芯片安装，上下相反地显示。图2是表示图I的发光元件10的倒装芯片安装前的状态，即，使生长基板5成为最下层，在其上方层叠半导体构造11的状态的概略截面图。在实际的发光装置的制造工序中，使在生长基板5的上表面层叠了隔层的氮化物半导体元件进行上下颠倒来进行图I的安装。下面，使用图2来说明发光元件10的概略。另外，对在图I的发光元件10中与图2所示的发光元件10相同的构成赋予相同的符号，并适当省略说明。图2所示的半导体发光元件10由生长基板5、在该生长基板的上表面上生长的半导体构造11、和与半导体构造11电连接的电极构成。半导体构造11具备第I半导体层、活性区域8和第2半导体层。例如在第I半导体层是η型半导体层6的情况下，第2半导体层就是P型的半导体层7。另外，活性区域8相当于发光层。活性区域8所发出的光的中心波长例如为360nm 650nm。发光元件10具备具有活性区域8的半导体构造11。在图2的发光元件10中，在具有对置的一对主面的生长基板5的一方的主面上，层叠形成有作为半导体构造11的氮化物半导体层。具体地，发光元件10在生长基板5的上表面侧层叠有氮化物半导体构造11，该氮化物半导体构造11依次具有作为第I半导体层的η型半导体层6、活性区域8、作为第2半导体层的第2氮化物半导体层7。另外，作为与η型半导体层6电连接的第I电极具备η侧焊盘电极3Α，作为与第2氮化物半导体层7电连接的第2电极具有ρ侧焊盘电极3Β。发光元件10介由η侧焊盘电极3Α以及ρ侧焊盘电极3Β从外部提供电力后，从活性区域8放出光，主要从图2中的生长基板5的下表面侧提取光。S卩，在图2的发光元件10中，在生长基板5，将与电极3A、3B的安装面侧(图2的上侧)对置的另一方的主面侧(图2的下侧)作为主要的光提取面18。(电介质膜4)并且，由η侧焊盘电极3Α、ρ侧焊盘电极3Β构成的一组的电极3分别具有电介质膜4。图3中示出图2的粗体的圈所示的电介质膜4的附近的放大截面图。如图3所示，电介质膜4是将由折射率不同的2种以上的材料膜4n、4m构成的I组的电介质4a连续多组而层叠的多层构造。电介质膜4的详细的构造在后面叙述，但电介质膜4设于半导体构造11和电极3之间的至少一部分，能选择性地反射规定波长的光。电介质膜能彼此分开地形成。另外，电介质膜4也可以是Si02、Al203等单层膜。由于在单层膜的情况下，光不进行反射而透过，因此，特别是在非倒装芯片型的安装方法的正装型的半导体元件中，电介质膜4的形成面的光提取效率提高。 (发光元件10)在作为发光元件10的例如图2所示的LED那样的氮化物半导体元件中，具有氮化物半导体构造11和进一步形成在氮化物半导体构造11上的透光性导电层13，其中该氮化物半导体构造11依次使第I氮化物半导体层即η型半导体层6、活性区域8即发光层、第2氮化物半导体层即P型半导体层7依次外延生长在生长基板5即蓝宝石基板上。另外，在电介质层4和透光性导电层13之间设有反射层16。该反射层16也由Si02、Al203等的电介质膜构成，发挥全反射作用。通过构成如此在电介质膜4上组合了反射层的反射构造，对倾斜分量的光也能维持高反射率，能实现高的提取效率。接下来，选择性地蚀刻除去活性区域8以及ρ型半导体层7的一部分，从而使η型半导体层6的一部分露出，进而形成η侧焊盘电极3Α。另外，在与η侧焊盘电极3Α相同面侧的透光性导体层13上，形成ρ侧焊盘电极3Β。进而，仅露出η型焊盘电极3Α以及ρ型焊盘电极3Β的规定的表面，其它的部分通过绝缘性的保护膜14进行覆盖。另外，η侧焊盘电极3Α也可以在η型半导体层6的露出区域隔着透光性导电层13而形成。下面，具体说明半导体发光元件10的各构成要素。(生长基板5)生长基板5是能使半导体构造11外延生长的基板，对于基板的大小和厚度等没有特别的限定。作为氮化物半导体中的基板，有将C面、R面以及A面的任一者作为主面的蓝宝石或尖晶石(MgAl2O4)这样的绝缘性基板，另外，还有与碳化硅(6H、4H、3C)、-、ZnS、Zn0、Si、GaAs、金刚石、以及氮化物半导体晶格接合的铌酸锂、镓酸钕等的氧化物基板、GaN和AlN等的氮化物基板，还能使用其带倾斜的基板(例如在蓝宝石C面为O. 01° 3. 0° )。另外，可以是在半导体构造形成后除去生长基板的无基板的半导体元件构造、将取出的半导体构造粘接或倒装芯片安装到支承基板例如导电性基板上的构造等，还可以是将半导体构造粘接到其它的透光性部件/透光性基板上的构造。具体地，在半导体构造的光提取侧的主面具有生长基板、粘接的部件/基板的情况下，使生长基板为透光性，在是非透光性、遮光性、光吸收性的生长基板的情况下，除去该生长基板，在这样的基板上粘接半导体构造的情况下，使之成为设置在半导体构造主面的光反射侧的构造。在从光提取侧的透光性基板/部件向半导体构造提供电荷的情况下，使用导电性的基板即可。此外，也可以是通过玻璃、树脂等的透光性部件来粘接/覆盖半导体构造，进而支撑半导体构造的构造的元件。生长用基板的除去，例如通过保持在装置或裸片的芯片载置部，并通过抛光、LLO(Laser LiftOff，激光剥离)来实施。另外，即使是透光性的不同种类基板，也能通过除去基板来提高光提取的效率、及输出，从而是优选。(半导体构造11)作为半导体构造11，实施例以及以下说明的氮化物半导体为可见光域的短波长域、近紫外域、或比其短的短波长域，并适合在组合了这一点和光变换部件(荧光体等)的发光装置中使用。或者，并不限于它们，也可以是InGaAs系、GaP系等的半导体。(发光元件的构造)
半导体构造11下的发光元件的构造为在后述的第I导电型(η型)层和第2导电型(P型)层之间具有活性区域8的构造，这在输出和效率上优选，但并不限于此，也可以是后述的构造等的其它的发光构造。也可以在各导电型层部分地设置绝缘、半绝缘性、相反导电型构造，另外也可以是将它们添加性地设于第I、第2导电型层，也可以添加性地具有其它的电路构造、例如保护元件构造，另外，也可以是上述基板承担发光元件的导电型层的一部分这样的构造。设于半导体构造11的电极，优选为实施例以及下面说明的在一方的主面侧设置第I导电型(η型)层、第2导电型(ρ型)层的电极，但并不限于此，也可以是与半导体构造的各主面对置地设置各个电极，例如，在上述基板除去构造中，也可以是在除去侧设置电极的构造。另外，作为半导体构造11的构造，能举出具有MIS结、PIN结或PN结的同质结构造、异质结构造或双异质结构造。另外，还能设为使各层为超晶格构造、或使作为发光层的活性区域8形成为使量子效应产生的薄膜的量子阱构造。(氮化物半导体构造)作为氮化物半导体,一般式为InxAlyGa1TyN(O彡χ,Ο彡y, x+y ( I),也可以混合有B、P或As。另外，η型半导体层6、p型半导体层7并不特别限定于单层或多层。氮化物半导体构造11具有作为发光层的活性区域8，使该活性区域8为单量子阱构造(SQW)或多量子阱构造(MQW)。下面，示出氮化物半导体构造11的详细。在生长基板5上，隔着阻挡层等的氮化物半导体的基底层，例如低温生长薄膜GaN和GaN层，具有n型氮化物半导体层，例如Si掺杂GaN的η型接触层和GaN/InGaN的η型多层膜层、P型氮化物半导体层，例如Mg掺杂的InGaN/AlGaN的ρ型多层膜层和Mg掺杂GaN的P型的接触层，进而，使用在该P型、η型层之间具有活性区域8的构造。另外，氮化物半导体的活性区域(发光层)8例如具有量子阱构造，该量子讲构造包含由AlaInbGa1IbN(O ^ a ^ 1,0 ^ b ^ I, a+b彡I)构成的讲层、由AlcIndGa1J(O彡c彡1，O彡d彡1，c+d彡I)构成的势垒层。在活性区域8中使用的氮化物半导体可以为无掺杂、η型杂质掺杂、ρ型杂质掺杂的任一者，优选为通过使用无掺杂或η型杂质掺杂的氮化物半导体而能使发光元件高输出化。势垒层使用带隙能量比阱层大的氮化物半导体。通过使阱层中含有Al，比能得到GaN的带隙能量的波长365nm短的波长。从活性区域8放出的光的波长根据发光元件的目的、用途等，设为360nm 650nm附近，优选为380nm 560nm的波长。阱层的组成在可视光/近紫外域中适于使用InGaN，此时的势垒层的组成可以是GaN> InGaN。讲层的膜厚优选为Inm以上30nm以下，更优选为2nm以上20nm以下。接下来,在ρ型半导体层7的表面,形成构成规定的形状的掩模,对ρ型半导体层7以及作为发光层的活性区域8进行蚀刻。由此，使规定位置的构成η型半导体层6的η型接触层露出。(透光性导电层13)
透光性导电层13分别形成在η型半导体层6、ρ型半导体层7上。在图2的示例中，通过在P型半导体层7以及露出的η型半导体层6的大致整个面形成透光性导电层13，能使电流均匀地在P型半导体层7整体性扩散。另外，由于使导电层具备透光性，能进一步在其上设置电介质膜4。另外，在本说明书中的大致“整个面形成”是指，形成于半导体构造的上方。透光性导电层13有透明电极等多种类型，优选为包含从由Zn、In、Sn构成的群中选择的至少一种的元素的氧化物。具体地，期望形成IT0、Zn0、In203、Sn02等的包含Zn、In、Sn的氧化物的透光性导电层13，优选使用ΙΤ0。由此，得到与抵接的部件之间的良好的欧姆接触。或者也可以是由Ni、Au、Pt等的金属构成的3nm程度的薄膜的金属膜、其它的金属氧化物、氮化物、它们的化合物、光透过构造、或这些的复合物。如此，透光性导电层13形成于各导电型层例如P型半导体层7的大致整个面，能使电流整体性均匀扩散。另外，透光性导电层13的厚度设为考虑了该层的光吸收性和电阻/薄膜电阻的厚度，即考虑了光的电介质膜4和电流扩散的厚度，例如为I μ m以下，具体设为IOnm到500nm。另外，由于使该厚度相对于从活性区域8放出的光的波长λ而设为λ/4的大约整数倍，从而能提高光提取效率，因此优选。在此，设透光性导电层13即ITO膜的膜厚为TOOAfi另外，电介质膜4如图3的放大截面图所示，在作为ITO膜上的反射层16形成厚膜的Si02、A1203、Nb2O5等之后，按照Nb205/Si02/Nb205/Si02/Nb205/Si02的方式构成3对的(Nb205/Si02)，优选配合发光波长来调整膜厚。作为阻挡层24，使Rh成膜IOOJke金属反射层22和焊盘电极3以层叠构造成为Al-Cu合金/Ti/Pt/Au的构造。在阻挡层2利用Ag层时，能降低吸收，进一步提升提取效率。(电介质膜4)电介质板4在反射层16上层叠2 5对的折射率不同的2种类的电介质层,优选层叠3 4对而构成。另外，电介质膜4的总膜厚优选为O. 2 I μ m,更优选为O. 3 O. 6 μ m。由此，能抑制电介质膜4的干涉作用而引起的光透过率的急剧下降的发生，能增大连续的高反射率的波长域。其结果，即使使电介质膜4的中心波长偏离到比光源的发光峰值波长更长的波长侧，也能抑制垂直入射的反射率的减少。即，不仅是具有入射角而入射到电介质膜4的光源的入射分量，即使入射角较小的入射分量都能反射，相对地提高了发光兀件的光输出。优选的是，电介质膜4由SiO2和Nb2O5的对构成。该电介质膜4发挥基于波长以及方向依存的反射功能。另外，电介质膜4优选形成在半导体发光元件10的电极形成侧的面的大致整个面。另外，优选用电介质膜4覆盖半导体构造11的侧面,进而覆盖η电极和ρ电极之间。由此，能抑制PN间隙间的光的泄漏。(开口部21)
另外，在电介质膜4设有开口部21。开口部21如图2的截面图所示，使透光性导电层13部分地露出。其结果，透光性导电层13介由开口部21而与金属反射层22以及焊盘电极3电接合。(阻挡层24)阻挡层24设于未设电介质膜4的开口部21,在开口部21覆盖所露出的透光性导电层13。进而，用金属反射层22覆盖其上表面。由此，阻挡层24介于透光性导电层13和金属反射层22之间，能避免金属反射层22直接与透光性导电层13接触的事态，能防止由于导通使金属反射层22在与透光性导电层13的接触面的劣化。这样的阻挡层24由从Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os的群构成的至少一种金属或其合金构成。优选地,能适当地利用Rh。另外，阻挡层24的膜厚优选形成得比电介质膜4薄。 阻挡层24能通过溅镀、无电场镀、蒸镀等形成。在溅镀中，弯曲成U字状。另一方面，在无电场镀中，平坦地形成。另外，在阻挡层24和透光性导电层13之间，也可以具有由Ti、Ni、Cr、Mo的群中的至少一种金属或其合金构成的粘附层。通过该粘附层，阻挡层24和透光性导电层13的紧密接触性提高。粘附层为O. 3 50nm,优选为O. 3 3nm。在粘附层的膜厚薄的情况下，由于光从活性区域8通过粘附层而在阻挡层24反射，因此能利用阻挡层24的高反射率的特性，使输出较高。此时，阻挡层尤其能适合利用Rh。(金属反射层22)另一方面，金属反射层22隔着阻挡层24以及透光性导电层13与构成半导体构造11的η型层、P型层电连接。如此，金属反射层22除了作为导电层的功能以外，还能起到发射输出光的功能。通过该构造，半导体发光元件10能提高提取效率，并能提高可靠性。金属反射层22从Al、Cu、Au、Pt、Pd、Rh、Ni、W、Mo、Cr、Ti构成的群中选择。优选选择铝或其
么么
I=I -Wl O也可以个别地形成金属反射层22和焊盘电极3。金属反射层22使用Al或其合金。另外，金属反射层22形成在发光区域的大致整个面。在焊盘电极3以与金属反射层22不同的图案形成的情况下，能配合倒装芯片安装时使用的基板布线来设计。这种情况下，在未形成焊盘电极3的区域，为了确保绝缘性，设置由SiO2构成的保护膜14。另一方面，阻挡层24分别形成在各开口部21内。该阻挡层24仅形成在开口部21内，另外，阻挡层24与开口部21的个数相同。在图2的示例中，以相同的掩模来进行电介质膜4和阻挡层24的图案的形成，以相同的图案来形成焊盘电极3和金属反射层22。其结果，能在电介质膜4的开口部21正确地形成阻挡层24，能使掩模公共化进而削减成本，并能以一次的作业完成掩模的位置对准。特别是，通过以与电介质膜4相同的掩模来进行阻挡层24的图案的形成，不会发生位置偏离，能提高成品率从而制作出高品质的产品。另外，由于能连续作业，因此制造工序也变得简单。另外，由于在阻挡层设计时不用考虑相对于位置偏离的裕量(margin)，因此能提高金属反射层的有效面积，能提高提取效率。如此，在形成于电介质膜4的开口部21的内部，形成与开口直径一致的阻挡层24，能避免透光性导电层13和金属反射层22的直接接触，并能利用反射率高的金属作为金属反射层22。另外，通过分离电介质膜4和金属反射层22，能在半导体发光元件10的整个面形成电介质膜4。其结果，能降低PN间隙间的光的泄漏。另外，通过使用更高反射率的Ag系材料作为阻挡层24，能进一步提高提取效率。由于在元件构造的内部形成该阻挡层24，因此，能避免离子迁移。以上，说明的半导体发光元件10是以倒装芯片(倒装)进行使用的。但是，本发明并不限于倒装芯片构造，也能使用正装构成。(实施例2)进而，能在焊盘电极上设置共晶焊盘电极。在图4 图7中示出该例作为实施例
2。在这些图中，图4示出示意截面图。另外，图5 图7是实际的层构成的一例，图5示出俯视图，图6A示出图5的VI-VI线处的截面图，图7示出图5的VII-VII线处的截面图。这 些图中所示的半导体发光元件10'具备与图2大致相同的构成，对同一部件赋予相同的符号，并省略详细说明。在图4中，在半导体发光元件10'的表面，除了形成焊盘电极的部分以外，都被绝缘性的保护膜14覆盖。另外，形成于开口部21的阻挡层24在图4的示例中仅在开口部21的底面形成为平板状，但如图6A所示，还能从开口部21的底面到周壁形成为凹状。由此，在与阻挡层24相接的电介质膜4的侧面也能反射光，进而，在图6A中，在焊盘电极3的上表面设置共晶焊盘电极27。另外，通过在开口部设置阻挡层，能得到可以防止层叠在其上的金属反射层发生断线的优点。基于图6B对其样子进行说明。图6B表示在开口部21设置阻挡层24后再直接使金属反射层22生长的示例的示意截面图。若在没有阻挡层的状态下，在开口部21直接使金属反射层22生长,贝U虽然金属反射层22在垂直方向上生长,但在横方向难以生长，特别是在电介质膜4的侧面和上表面的边界即边缘部分，金属反射层22部分地变薄。其结果，在金属反射层22的较薄的部分电阻值部分地变高，难以流过电流。另外，在该部分，等同于在金属反射层22产生毛刺，还存在物理性接触不良和断线的可能性。特别是电介质膜4的侧面越接近于垂直，该状态就越显著。因此，通过使电介质膜4的侧面如图6A那样倾斜，来使电介质膜的边缘部分成为钝角，从而缓和开口部21的高低差。由此，能降低金属反射层22在边缘部分急剧改变生长方向从而变薄的事态，能漂亮地使金属反射膜22进行成膜。另外，通过在开口部21的底面设置阻挡层24，使得开口部21的深度变浅，这也能减轻在边缘部分金属反射层22部分地变薄。另外，除了使电介质膜4的侧面倾斜来使边缘部分成为钝角以外，通过在电介质膜4的侧面设置阻挡层24，能使该角度进一步增大，通过使钝角增大来进一步缓和开口部21的高低差，由此能进一步改善提高金属反射层22的可靠性的效果。但是，本发明中，电介质膜的侧面并不特定为倾斜面，也可以设为垂直面或接近垂直面的角度，用电介质膜侧面的阻挡层来缓和开口部的高低差。进而，如图6A所示，不仅是开口部21的底面，通过在开口部21的周壁设置阻挡层，同样也能在电介质膜4的边缘部分，降低金属反射层22变薄的事态。S卩，如图6B所示，由于从电介质膜4的边缘部分到开口部21的底面使阻挡层24成为斜面的方式来设置阻挡层24，也能使边缘部分成为钝角，因此，同样能避免金属反射层22部分地变薄的事态，从而漂亮地进行成膜。具体地，如图6B所示，优选使设于电介质膜4的侧面的阻挡层24的倾斜面的角度α大于电介质膜4的侧面的倾斜角度β。另外，优选设于电介质膜4的侧面的阻挡层24的厚度在开口部21中上部窄(厚度C)，下部宽(厚度d)。下部的厚度d例如能以使阻挡层24的倾斜面朝向开口部21的底面侧延长的情况下的交点与电介质膜4的距离来规定。在此，作为比较例，将图5的半导体发光元件的特性与使用了图31的构造的发光元件进行比较。在图8的图表中示出比较它们的光输出和正向电压的结果。如该图表所示，能看到光输出得到提高，另一方面，确认了正向电压降低，实施例2所涉及的构造的有用性得到了确信。(实施例3)进而，半导体发光元件还能在用于外部连接的焊盘电极彼此间设置间隙。在图9中示出这样的半导体发光元件10"作为实施例3。在此，基于图10的流程图和图IlA E、图12F I的截面图来说明实施例3所涉及的半导体发光元件的制造方法。另外，在这些图中，为了说明而示出了裸片单体，省略晶片加工后的芯片化工序。作为大致的顺序 如下步骤SI:接受外延生长步骤S2:生长出η型层步骤S3 :形成ITO欧姆电极步骤S4 整个面DBR成膜步骤S5 :形成开口部形成用抗蚀掩模
步骤S6 =DBR膜干式蚀刻步骤S7 :阻挡金属成膜步骤S8:剥离步骤S9:焊盘电极形成首先，如图IlA所示，使GaN层生长，并如图IlB所示，在GaN层上形成SiO2或抗蚀层等的掩模，通过RIE等使η型半导体层6露出，用在η接触中。然后，除去RIE掩模后，如图IlC所示，成膜ITO电极作为透光性导电层13，进行图案形成。作为ITO电极的成膜方法，能举出蒸镀、溅镀等。另外，关于图案形成，能适当地选择蚀刻或剥离等。接下来，如图IlD所示，整个面(包含半导体构造11的上方与侧面的两者)地形成电介质膜4。作为成膜方法，能利用溅镀以及蒸镀等。然后，在电介质膜4成膜后，如图IlE所示，通过光刻胶，与导通部一致地形成设置了开口部21的掩模ΜΚ。然后，如图12F所示进行电介质膜4的蚀亥IJ。该蚀刻能选择湿式蚀刻或基于RIE的干式蚀刻。另外，若在蚀刻时在电介质膜4形成锥面，则在后面的工序就能容易地进行剥离作业。在干式蚀刻结束后，如图12G所示，除去掩模ΜΚ，直接使用该掩模MK来剥离形成阻挡层24。作为阻挡层24而使用的金属，由于为了避免与ITO电极的反应，因此期望Au、Rh、Pt、Pd、Au、Ag等的功函数高的金属。在如此地在开口部21形成阻挡层24后，如图12H所示，除去掩模MK，进而如图121所示，形成由Al或其合金构成的反射层22、连接用的焊盘电极3A、3B。通过这样的顺序，能使得用于形成阻挡层24的掩模MK和用于在电介质膜4形成开口部21的掩模MK公共化，能降低制造工序数。此外，由于在阻挡层24的形成时不需要与开口部21的位置对准作业，因此能实现高精度的阻挡层24的成形。(实施例4)进而，在图13 图21的截面图示出实施例4所涉及的半导体发光元件(图21的截面图)的制造顺序。首先，在图13中，在使半导体构造11外延生长后，对构成η型半导体层6的GaN层进行蚀刻，使其露出。在半导体构造11上成膜ITO作为透光性导电层13。接下来，在图14中，形成电介质膜4 (DBR)，并进一步形成Al层作为金属反射层22。进而，在图15中，通过光刻法等形成抗蚀层作为掩模MK，并使其覆盖表面，蚀刻金属反射层22。接下来，在图16中除去抗蚀层，进而在图17中，形成绝缘膜。进而如图18所示，通过光刻法等形成抗蚀层，进行绝缘膜和电介质膜4的蚀刻。接下来，在图19中成膜阻挡层24，在图20中进行剥离来使抗蚀层剥离。最后，在图21中进行光刻，在阻挡层24的上表面形成Al膜作为焊盘电极，通过剥离除去抗蚀层。由此，制造了实施例4所涉及的半导体发光元件。(实施例5)进而，还能在更宽的面积设置Al反射膜。在图22的截面图示出这样的示例作为实施例5。在图22的构造中，将Al反射膜作为多层布线来使Al反射膜的缝隙消失，因此，能抑制光的泄漏，在提高光输出的方面有利。 (实施例6)(共晶安装)另外，半导体发光元件还能应对共晶安装。在图23的截面图示出这样的示例作为实施例6。如该图所示的发光元件，首先在生长基板5上层叠η型层后，对η型层的一部分进行蚀刻从而使其露出，层叠作为透光性导电层13的ITO层。进而，在层叠DBR和阻挡层24并形成金属反射层22之后，设置电极绝缘膜26，最后层叠共晶焊盘电极。(η 侧电极 3a)另外，η侧电极3a优选小直径化并分散配置。η侧电极3a还与η侧焊盘电极3Α连接，由此能使电极的面积增大，能成为散热性和安装性良好的元件。在图24的水平截面图中示出这样的示例。如该图所示，通过使η侧电极3a小直径化，降低了输出光被η侧电极3a吸收的情况，结果能提高光的提取效率。此外，通过使小直径化的η侧电极3a分散配置，能降低电阻值从而降低Vf，提高了输出的线性度，另外，通过分散配置吸收输出光的η侧电极3a，还能得到使发光分布均匀化的效果。在此“分散配置”也可以是将多个η侧电极3a聚集而成的群分散配置，也可以不作为集合体而将各个η侧电极3a分散配置。(实施例7)(立体布线)(电极绝缘膜26)另外，半导体发光元件还能应对立体布线。在图25、26示出这样的示例作为实施例7。在这些图中，图25是发光元件的俯视图，图26是图25的XXVI-XXVI线处的垂直截面图。在立体布线中，在将ρ侧电极3b、η侧电极3a暂时用电极绝缘膜26覆盖后，通过在该电极覆盖膜上开口的导通窗，设置P侧焊盘电极3B、n侧焊盘电极3A。通过如此构成，即使焊盘电极较宽，由于其下表面被电极绝缘膜26绝缘，因而也不会短路，结果上能确保电极面积较宽，得到在通过共晶等进行的固定、导通中容易确保充分的面积的优点。例如，在图26的截面图所示的示例中，能够经由电极绝缘膜26，使η侧电极3a扩大成较宽的η焊盘电极，能将用于共晶的面积确保得较宽，提高了共晶的可靠性，从而能实现稳定的安装。在共晶以外的安装，例如使用了 Au凸点的超声波接合中，也能增加凸起数，从而改善散热性。其结果，能通过高电流。另外，由于在PN间隙之间电流集中从而容易带热，因此若包围多个η侧电极3a地来在η侧电极3Α上形成凸点,则能进一步提高散热性。这些图所示的发光元件，首先在生长基板5上层叠η型层后，对η型层的一部分进行蚀刻来使其露出，并层叠ITO层。以下，在与图23相同地层叠DBR和阻挡层24，形成金属反射层22后，设置电极绝缘膜26，最后层叠共晶焊盘电极。如此，通过采用立体布线构造以使得η电极和ρ电极重叠，虽然本来如η侧电极3a那样，η电极较小，但由于能如图25的η侧焊盘电极3Α那样扩大成为宽的面积，因此，通过较宽地取得电极面积，能有利于共晶安装。进而，通过构成为将电介质膜4作为层间绝缘膜而利用的立体布线构造，能使不贡献于发光的η型接触层的面积尽可能小，并能确保倒装芯片接合所需的接合面积。
(实施例8)进而，在图27 图28中示出另外其它的实施例作为实施例8。在这些图中，图27是发光元件的俯视图，图28是图27的XXVIII-XXVIII线处的截面图。如此，即使在俯视图不是正方形而是长方形的发光元件中，也能通过立体布线而取得较宽的电极面积，能有利于共晶安装。(电极绝缘膜26)半导体构造11的侧面被金属反射层22覆盖。覆盖了半导体构造11的侧面的金属反射层22覆盖η型半导体层6。另外，与覆盖ρ型半导体层7的第2金属反射层22η分离，金属反射层22和第2金属反射层22η分隔开。进而，在覆盖半导体构造11侧面的金属反射层22的上表面设有电极绝缘膜26。电极绝缘膜26按照覆盖使金属反射层22以及第2金属反射层22η分隔开的区域的方式而延长。在该电极绝缘膜26的上表面使η侧焊盘电极以及P侧焊盘电极分隔开。由此，使η侧电极3a和ρ侧电极3b作为立体布线构造，能以更宽的面积设置焊盘电极，有利于共晶。通过如此构成将电介质膜4作为层间绝缘膜的立体布线构造，能避免电极阻断光的事态，能进一步提闻光提取效率。本发明的半导体发光元件适于利用在照明用光源、LED显示器、背光光源、信号机、照明式开关、各种传感器以及各种指示器等中。以上说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式只是例示而已，并不对本发明的技术范围构成限定。本发明也可以采用其它的各种的实施方式，进而，能在不脱离本发明的要旨的范围内进行省略、置换等各种的变更。这些实施方式及其变形包含在本说明书所记载的发明的范围和要旨中，还包含在权利要求的范围所记载的发明及其等同的范围内。本申请主张2011年8月31日在日本申请的专利申请号为2011-189889的申请和2012年7月30日在日本申请的专利申请号为2012-168944的申请的优先权，并在此通过援引将其全部内容包含在本申请中。
权利要求
1.一种半导体发光元件，其具备 包含活性区域的半导体构造； 形成于所述半导体构造的上表面的透光性导电层； 形成于所述透光性导电层的上表面的电介质膜；和 形成于所述电介质膜的上表面的金属反射层， 所述电介质膜设有I个以上的开口部，以使得所述透光性导电层部分地露出， 所述透光性导电层介由所述开口部与所述金属反射层电接合， 按照覆盖开口部的方式部分地形成阻挡层，使该阻挡层介于所述透光性导电层和所述金属反射层之间。
2.根据权利要求I所述的半导体发光元件，其特征在于， 所述电介质膜由多层构成。
3.根据权利要求I所述的半导体发光元件，其特征在于， 所述金属反射层由铝或其合金构成。
4.根据权利要求I所述的半导体发光元件，其特征在于， 所述阻挡层由Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os的群中的至少一种金属或其合金构成。
5.根据权利要求I所述的半导体发光元件，其特征在于， 在所述阻挡层和所述透光性导电层之间还具有由Ti、Ni、Cr、Mo的群中的至少一种金属或其合金构成的粘附层。
6.根据权利要求I所述的半导体发光元件，其特征在于， 所述透光性导电层由ITO构成。
7.根据权利要求I所述的半导体发光元件，其特征在于， 所述阻挡层的膜厚形成得比所述电介质膜的膜厚薄。
8.根据权利要求I所述的半导体发光元件，其特征在于， 所述阻挡层仅形成在所述开口部内。
9.根据权利要求I所述的半导体发光元件，其特征在于， 所述电介质膜形成于所述半导体构造的大致整个面。
10.根据权利要求I所述的半导体发光元件，其特征在于， 所述透光性导电层形成于所述半导体构造的大致整个面。
11.根据权利要求I所述的半导体发光元件，其特征在于， 通过所述电介质膜来覆盖所述半导体构造的侧面。
12.根据权利要求I所述的半导体发光元件，其特征在于， 所述半导体发光元件还具备形成于所述金属反射层的上表面的焊盘电极， 使构成所述焊盘电极的η侧电极成为被分割为多个的小直径化电极，并分散配置。
13.根据权利要求12所述的半导体发光元件，其特征在于， 通过所述金属反射层来覆盖所述半导体构造的侧面。
14.根据权利要求13所述的半导体发光元件，其特征在于， 覆盖所述半导体构造的侧面的所述金属反射层覆盖构成所述半导体构造的η型半导体层， 且与覆盖构成所述半导体构造的P型半导体层的第2金属反射层分隔开。
15.根据权利要求14所述的半导体发光元件，其特征在于， 在覆盖所述半导体构造的侧面的所述金属反射层的上表面还设有电极绝缘膜， 所述电极绝缘膜按照覆盖使所述金属反射层以及第2金属反射层分隔开的区域的方式延长， 在该电极绝缘膜的上表面还分隔开地设有η侧焊盘电极以及P侧焊盘电极，作为所述焊盘电极。
16.根据权利要求I所述的半导体发光元 件，其特征在于， 设于所述电介质膜的侧面的所述阻挡层的厚度按照在所述开口部中上部窄而下部宽的方式构成。
全文摘要
本发明提供半导体发光元件。该发光元件具备包含活性区域(8)的半导体构造(11)；形成在半导体构造(11)的上表面的透光性导电层(13)；形成在透光性导电层(13)的上表面的电介质膜(4)；和形成在电介质膜(4)的上表面的金属反射层(22)，电介质膜(4)设有1个以上的开口部(21)，以使得透光性导电层(13)部分地露出到外部，透光性导电层(13)介由开口部(21)与金属反射层(22)电接合，按照覆盖开口部(21)的方式部分地形成阻挡层(24)，使该阻挡层(24)介于透光性导电层(13)和金属反射层(22)之间。
文档编号H01L33/10GK102969414SQ20121031348
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月29日 优先权日2011年8月31日
发明者楠濑健, 东直树, 小川利昭, 笠井久嗣 申请人:日亚化学工业株式会社