专利名称：半导体发光元件及其制造方法
技术领域：
本发明，涉及半导体发光元件及其制造方法，特别是涉及在具
有结晶缺陷密度高的缺陷集中区域的基板上形成的半导体发光元 件及其制造方法。
背景技术：
半导体发光元件，包括在晶片上至少形成了 n型层、发光层及 p型层的半导体层。形成半导体层的晶片最好的是没有结晶缺陷， 具有良好的结晶性。做为降低结晶缺陷的方法，已经知道在晶片上 形成称为结晶缺陷区域(core)的区域的方法。核心(core),形成为贯 通晶片，是比其它区域结晶缺陷的密度高的区域。通过在晶片上形 成核心，可以在核心集中结晶缺陷。通过在核心集中结晶缺陷，核 心周围没有结晶缺陷，形成了结晶性良好的区域。除了晶片的核心， 只要在结晶性良好的区域上形成半导体发光元件的半导体层，就可 以实现特性优良的发光元件。 例如，在专利文献1中记载了使用周期性形成了多个核心的氮 化镓(GaN)形成的晶片形成的氮化物化合物半导体发光元件。专利 文献l中记载的氮化物化合物发光元件，使用多个核心呈周期性排 列、核心之间形成了具有良好的结晶性的区域的晶片。通过在晶片 的结晶性良好的区域上形成脊线(ridge stripe),就能够实现利用结晶 性良好的半导体层的半导体发光元件。还有，通过避开核心形成电 极，防止电流流过核心。由此防止了因核心引起的漏电流的增大。 (专利文献1)日本专利公开2003-229638号公报 (发明所要解决的课题) 然而，避开核心形成电极的情况中，核心的部分全部变得无用， 就会产生一枚晶片所能得到的半导体发光元件的数量减少，降低了生产效率的问题。
发明内容
本发明，是以实现解决上述以前的问题，不降低生产效率，抑
制了因缺陷集中区域的半导体发光元件的电特性的恶化的半导体 发光元件为目的的。 (为解决课题的方法) 为了达成上述目的，本发明是将半导体发光元件构成为一个电 极形成在半导体层上的结晶缺陷区域(core)上侧的区域上。 具体的讲，本发明所涉及的半导体发光元件，是以包括具有 比其它区域结晶缺陷密度高的缺陷集中区域的基板，形成在上述基 板上的半导体层，形成在上述缺陷集中区域的第一电极，和形成在 上迷半导体层上的第二电极为特征的。 根据本发明的半导体发光元件，因为第一电极形成在缺陷集中 区域上，所以从第二电极向第一电极流动的电流，从整个第二电极 通过半导体层流向第一电极。因此，由于电流不流过基板内的缺陷 集中区域，所以防止了缺陷集中区域的漏电流的发生。其结果，即 便是基板含有缺陷集中区域，也不会对半导体发光元件的电特性产 生坏影响。还有，缺陷集中区域还不会没用。 本发明的半导体发光元件中，半导体层，包含从基板起顺次形 成的n型层、发光层及p型层，第一电极形成在上述n型层上，第 二电极形成在上述p型层上。 本发明的半导体发光元件中，缺陷集中区域，既可以形成在基 板的周缘部，也可以形成在基板的中央部。这种情况下，基板的周 缘部，最好的是基板的角部。 本发明的半导体发光元件中，基板，最好的是从缺陷集中区域 周期排列的晶片切割下来的。 本发明的半导体发光元件的制造方法，是以包括准备多个缺 陷集中区域周期排列的晶片的工序，在晶片上形成半导体层的工 序，在缺陷集中区域上形成第一电极的工序，和在半导体层上形成第二电极的工序为特征的。
本发明的半导体发光元件的制造方法，因为使用多个缺陷集中 区域周期排列的晶片，所以，第一电极的合位是容易的。因此提高 了生产效率。还有，能够提高一枚晶片所得到的半导体发光元件的 个数。
一发明的效果一 本发明的半导体发光元件，不会降低生产效率，还可以实现由
缺陷集中区域抑制半导体发光元件的电特性的恶化的半导体发光 元件。
附图的简单说明 图l(a)及图l(b)，是表示本发明的第一实施方式所涉及的半导 体发光元件，图l(a)是平面图，图l(b)是图l(a)的Ib-Ib线剖面图。
图2，是按顺序表示本发明的第一实施方式所涉及的半导体发 光元件的制造方法的剖面图。
图3，是按工序顺序表示本发明的笫一实施方式所涉及的半导 体发光元件的制造方法的剖面图。
图4，是按工序顺序表示本发明的第一实施方式所涉及的半导 体发光元件的制造方法的剖面图。
图5，是按工序顺序表示本发明的第一实施方式所涉及的半导 体发光元件的制造方法的剖面图。
图6(a)及图6(b)，是表示本发明的笫二实施方式所涉及的半导 体发光元件，图6(a)是平面图，图6(b)是图6(a)的VIb-VIb线剖面 图。
(符号说明)
10 半导体发光元件 11 基板
11 半导体基板 lla 核心
12 半导体层12a缺陷集中部
13n柳]电极
14p侧电极
15晶片
16外延层
19粕结带
23n侧电极
mn型层
122发光层
123p型层
141p侧电极材料
171掩膜图案
172抗蚀图案
181蜡
182陶瓷圓盘
具体实施例方式
(第一实施方式)
参照
本发明的第一实施方式。图l(a)及图l(b)，是表 示本发明的第一实施方式所涉及的半导体发光元件，图l(a)表示平 面构成，图l(b)是图l(a)的Ib-Ib线剖面构成。 如图1所示的第一实施方式的半导体发光元件，形成在具有与 其它区域相比结晶缺陷集中了的缺陷集中区域(core)lla的基板11 上。本实施方式中，基板11是有氮化镓(GaN)等的氮化物系列半导 体形成的单结晶基板， 一边长为1000pm,厚度为300|im的立方体 状。核心lla从厚度方向贯通基板11，在本实施方式中形成在基才反 的角部。
在基板11上，形成了半导体层12。半导体层12,从基板ll起
顺次具有n型层121、发光层122及p型层123。
n型层121,是由厚度0.5^im 10pm的氮化镓(GaN)或者是氮化铝镓(AlGaN)等形成，具有n型导电性。尚，n型层121和基板11 之间还可以设置由氮化镓(GaN)或氮化铟镓(InGaN)等形成的阻挡层。 发光层122，是由厚度为0.001nm 0.005|im的氮化铟镓(InGaN) 等形成的阱层、和厚度为0.005^im~0.020|im的氮化镓(GaN)等形成 的阻挡层交错叠层形成的具有多重量子阱构造。尚，发光层122和 n型层121之间或者是n型层121层内可以插入含铟(In)的n型半导体层。 p型层123,是由厚度为0.05pm 1.00(im的氮化铝镓(AlGaN)或 氮化镓(GaN)等形成，具有p型导电性。 半导体层12的核心lla上形成的部分，是比其它部分结晶缺陷 集中的缺陷集中部12a。本实施方式的半导体发光元件，在包含缺 陷集中部12a的区域，除去p型层123、发光层122及n型层121 的一部分，形成露出n型层121的切口部(recess)。 n型层121的露出部分上形成了 n侧电极(第一电极)13，在高台 部(mesa部)的p型层123上形成了 p侧电极(第二电极)14。因此，n 侧电极13,形成在半导体层12的半导体基板11的核心lla的上侧 区域。另一方面，p侧电极14，形成在半导体层12的核心lla上 侧以外的区fe戈。 本实施方式的n侧电极13,具有从n型层121按顺序形成的n 接触电极(contact电极)和n接合电极(bonding电极)。n才娄触电极， 可以使用白金(Pt)、镍(Ni)、钴(Co)、铝(A1)、或者是钬(Ti)等的单层 膜或由它们形成的多层膜。n接合电极，可以使用金(Au)或铝(Al) 等。特别是从接地性的观点最好的是最外层为金(Au)。本实施方式 中n接触电极用钬(Ti), n接合电极用金(Au)。尚，n接触电极和n 接合电极之间可以插入白金(Pt)等的阻挡层。 本实施方式的p侧电极14,具有从p型层123按顺序形成的p 接触电极、反射电极、p接合电极。p接触电极，是厚度O.OOlpm 程度的白金(Pt)形成的，在抑制接线电阻的同时可以维持高透过率。 反射电极，最好的是将来自发光层122的光向基板11 一侧反射的具有高反射率的铑(Rh)、银(Ag)、或^:合金等形成的。还有，反射
电极的膜厚，为了反射光，最好的是0.01pm~0.50|im。 p接合电极， 可以用金(Au)或铝(Ai)。从p接触电极及反射电极的紧密结合性， 可以是金(Au)或铝(Al)、和钬(Ti)、铬(Cr)、钼(Mo)、或钨(W)等的 单层膜或者由它们叠层的多层膜。尚，从接地性的观点最外层最好 的是金(Au)。本实施方式中，p接合电极是钛(Ti)和金(Au)的叠层构 造。通过以上所述那样的构成，发光层中发生的光通过p侧电极反 射，可以从基板ll一侧导出。 p侧电极14，还可以是透明构造。这种情况下，可以从p侧电 极14 一侧导出发光层发生的光。这种情况，几乎在p型层123的 整个面上形成成为p接触电极的银锡氧化物(ITO)等透明膜，在它 上形成部分的p接合电极(村垫电极)。p接合电极可以在第一层使 用钛(Ti)或铑(Rh)，第二层可以使用金(Au)。 本实施方式所涉及的半导体发光元件，从p侧电极14向n侧电 极13流动的电流，不流过基板ll内的核心lla,从p侧电极14整 体通过p型层123、发光层122及n型层121向n侧电极13流动。 因此，防止了核心lla中漏电流的产生，所以，即便是基板11包 含核心lla，也能够不对电特性起到坏影响。 还有，本实施方式所涉及的半导体发光元件，是在基板11的一 周边缘部形成了核心lla。为此，n侧电极13设置在半导体层12 的边缘部。因此，为了形成n側电极13而要形成的区域所需除去 的发光层122的面积很少。其结果，就可以确保大面积的发光面积， 得到高亮度。特别是本实施方式的半导体发光元件，因为n侧电极 13形成在半导体层12的角部，所以只要将基板11的平面形状作成 方形，就可以确保较大的发光面积，得到高亮度。 以下，参照
第一实施方式所涉及的半导体发光元件的 制造方法。图2 图5，是按照工序的顺序表示本实施方式的半导体 发光元件的制造方法。 首先，如图2(a)所示，准备氮化镓(GaN)形成的晶片15。晶片 15，具有周期性形成的多个核心lla。接下来，在晶片15上顺次外延生长n型层121、发光层122、及p型层123，形成成为半导体层 12的外延层16。外延层16的形成在核心lla上的部分，与其它部 分相比，成为结晶缺陷集中的缺陷集中部12a。再有，使用化学气 相堆积法(CVD)、喷镀法、或者真空蒸镀法，在外延层16上形成厚 度为0.5pm程度的二氧化硅膜(Si02)后，用平面照相法图案化二氧 化硅膜(Si02)，形成二氧化硅(Si02)掩膜图案171。在此之际，以暴 露缺陷集中部12a的方式形成二氧化硅(Si02)掩膜图案171。 接下来，如图2(b)所示，用反应性离子蚀刻(RIE)法，从外延层 16的结晶生长面除去p型层123、发光层122、及n型层121的一 部分，由此形成包含缺陷集中部区域的凹部。形成凹部后，蚀刻除 去二氧化硅(Si02)掩膜图案171。 接下来，如图2(c)所示，形成至少覆盖凹部及其周围的抗蚀图 案172。
接下来，如图2(d)所示，以抗蚀图案172为掩模在晶片上的整
个面上蒸镀p侧电极材料141。
接下来，如图3(a)所示，通过将抗蚀图案卸下(lift-ofi)，形成p
侧电极14。 接下来，如图3(b)所示，形成露出凹部的抗蚀图案后，将n型 电极材料蒸镀到几乎晶片上的整个面上后，通过卸下抗蚀图案形成 n侧电极13。尚，也可以颠倒p侧电极14和n侧电极13的形成顺 序。 接下来，如图4(a)及图4(b)所示，进行晶片15背面的研削和研 磨。这个研削及研磨，是将涂了蜡181的陶瓷圓盘182的结晶成长 面一侧朝下设置，将晶片15的背面朝上。并且用研磨装置研磨晶 片15的背面达到所规定的厚度及表面粗度。由此，安定的进行晶 片15的切割成为可能。 接下来，如图5(a)所示，研磨结束后将晶片15粘结到粘结带19 上由激光划线器进行划线。并且如图5(b)所示那样通过切断分离成 所规定的芯片形状。根据芯片的尺寸也有可能省略研削或研磨。在 芯片分离之际根据除去附着物的必要性进行酸洗及纯净水洗净。由此，可以实现在核心lla的上侧形成n侧电极13的半导体发光元 件。 这样，做为形成半导体层12的外延层16的晶片15,通过使用 周期性形成了核心lla的基板，对应核心lla的位置就可以容易的 决定形成n侧电极13的位置。因此，在有限的晶片15的尺寸中尽 可能多的制造半导体发光元件。 (第二实施方式)
以下，参照
本发明的第二实施方式。图6(a)及图6(b), 是表示本发明的第二实施方式所涉及的半导体发光元件，图6(a)表 示平面构成，图6(b)是图6(a)的VIb-VIb线剖面图。图6中与图1 相同构成的要素标注同一符号并省略说明。 如图6所示，本实施方式的半导体发光元件，核心lla形成在 基板ll的几乎中央。由此，n侧电极13设置在半导体层12的中央 部。这样，来自p侧电极14的电流，从p侧电极14整体通过p型 层123、发光层122、及n型层121向半导体层12的中央部的n側 电极13流动。因此，本实施方式的半导体发光元件电流的扩展变 得良好，驱动电压降低。尚，核心lla并非一定要位于基板的正中 央。 本实施方式所涉及的半导体发光元件，因为核心lla形成为圆 柱状，n側电极13的形状就成为比核心lla大一圈的圆形状。使n 侧电极13和核心lla为同大圓形状的情况下，n侧电极13上流动 的所有的电流都通过核心lla,为此驱动电压就要上升。因为本实 施方式的半导体发光元件的n侧电极13是比核心lla大的圓形状， 所以，从p型层123的电流不通过核心lla流过n侧电极13。由此， 确保了高电流扩散性。但是，若是n侧电极13过大，发光区域就 会减小，所以，n侧电极13的大小最好的是适宜核心lla而定。由 此，p侧电极14的面积扩大，成为发光区域的面积可以确〗呆的更大。 尚，将n侧电极13作成了圓柱状，但是作成方形状或六角形等的 多角形状也是可以的。还有，核心lla的形状也不只限于圓柱状。
第一实施方式及第二实施方式中，n侧电极13形成在n型层121之上，但是在脊部使基板11露出，还可以直接形成在基板11上。
还有，表示了 n側电极13和核心lla完全重合形成的例，但是，n 侧电极13和核心lla还可以是偏离的，还有，核心lla的一部分 不被n侧电极13覆盖也是没有问题的。 —产业上利用的可能性一
本发明的半导体发光元件，不会降低生产效率，还可以实现由 缺陷集中区域抑制半导体发光元件的电特性的恶化的半导体发光 元件，特別是做为具有结晶缺陷密度高的缺陷集中区域的基板上形 成半导体发光元件及其制造方法是有用的。
权利要求
1. 一种半导体发光元件，其特征在于包括基板，具有比其它区域的结晶缺陷密度高的缺陷集中区域，半导体层，形成在上述基板上，第一电极，形成在上述缺陷集中区域上，以及第二电极，形成在上述半导体层上。
2. 根据权利要求l所述的半导体发光元件，其特征在于 上述半导体层，包含从上述基板起顺次形成的n型层、发光层及p型层，上述第一电极形成在上述n型层上， 上述第二电极形成在上述p型层上。
3. 根据权利要求l所迷的半导体发光元件，其特征在于 上述缺陷集中区域，形成在上述基板的周缘部。
4. 根据权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于 上述基板的周缘部，是上迷基板的角部。
5. 根据权利要求l所述的半导体发光元件，其特征在于 上述缺陷集中区域，形成在上迷基板的中央部。
6. 根据权利要求l至5任何一项所述的半导体发光元件，其特征在于 上述基板，从上述缺陷集中区域呈周期性排列的晶片上切割下来而成。
7. —种半导体发光元件的制造方法，其特征在于 包括准备多个缺陷集中区域呈周期性排列的晶片的工序， 在上述晶片上形成半导体层的工序， 在上述缺陷集中区域上形成第一电极的工序，以及 在上述半导体层上形成第二电极的工序。
全文摘要
半导体发光元件，实现不降低生产效率，抑制了因缺陷集中区域的半导体发光元件的电特性的恶化。该半导体发光元件，包括具有比其它区域结晶缺陷密度高的缺陷集中区域(11a)的基板(11)。在基板(11)上，形成了半导体层(12)。缺陷集中区域(11a)上，形成了第一电极(13)。半导体层(12)上，形成了第二电极(14)。
文档编号H01L33/00GK101473457SQ200780022648
公开日2009年7月1日 申请日期2007年6月19日 优先权日2006年7月5日
发明者木下嘉将, 龟井英德 申请人:松下电器产业株式会社