专利名称：发光元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种发光元件及其制造方法，尤其涉及金属结型的发光元件及其制造 方法。
背景技术：
过去，在金属结型的LED (发光二极管)中，在导电性衬底上层叠有金属膜和发光 层，在发光层的一部分上设置有上部电极，在导电性衬底的下表面上设置有下部电极。然 后，通过在上部电极与下部电极之间施加电压，在发光层中使电子和空穴再结合而发光。此 时，从发光层向上方出射的光直接从LED向上方出射，而向下方出射的光被金属膜反射后 从LED向上方出射(例如，参照日本特开2009-76490号公报)。在这样的金属结型的LED中，发光层中的位于上部电极正下方的部分最容易流过 电流，该部分中的发光量多。但是，在上部电极正下方产生的光的大部分被上部电极遮挡。 因此，存在光的取出效率低、整个LED的发光效率低的问题。
发明内容
根据本发明的一个方案，提供一种发光元件，包括导电性衬底；在上述导电性衬 底上设置的金属膜；在上述金属膜上设置的发光层；在上述发光层的一部分上设置的电 极；以及与上述金属膜相接，在包含上述电极的正下方的至少一部分的区域上设置的、阻止 电流通过的电流阻止层，在上述金属膜中，使包含位于上述电流阻止层与上述电极之间的 部分的至少一部分的第一部分从除此之外的部分分离开来。根据本发明的另一个方案，提供一种发光元件，包括导电性衬底；在上述导电性 衬底上设置的金属膜；在上述金属膜上设置的发光层；在上述发光层的一部分上设置的电 极；以及在上述金属膜与上述发光层之间的包含上述电极正下方的至少一部分的区域上设 置的、阻止电流通过的电流阻止层。根据本发明的再一个方案，提供一种发光元件的制造方法，其特征在于包括向第 一导电类型的半导体衬底的上层部分的一部分导入第二导电类型的杂质的工序；在上述半 导体衬底上形成第一金属膜的工序；把上述第一金属膜中的与导入上述第二导电类型的杂 质的区域的正上方的一部分相当的部分从除此以外的部分分离开来的工序；在支撑衬底上 形成发光层的工序；在上述发光层上形成第二金属膜的工序；把上述第二金属膜加工成在 与上述第一金属膜对接时与上述第一金属膜匹配的工序；使上述第二金属膜与上述第一 金属膜接合，把上述支撑衬底贴合到上述半导体衬底上的工序；除去上述支撑衬底的工序； 以及在通过除去上述支撑衬底而出现的上述发光层的露出面上且在上述第一金属膜中的与上述一部分相当的部分的正上方的一部分上，形成电极的工序。
图1 (a)是例示根据本发明的实施方式1的发光元件的剖面图，图1 (b)是平面图。图2是例示根据实施方式1的发光元件的发光层的剖面图。图3(a) (d)是例示根据实施方式1的发光元件的制造方法的工序剖面图。图4(a) (c)是例示根据实施方式1的发光元件的制造方法的工序剖面图。图5是例示根据实施方式1的发光元件的动作的示意剖面图。图6是例示根据实施方式1的变形例1的发光元件的发光层的剖面图。图7 (a)是例示根据本发明的实施方式1的变形例2的发光元件的剖面图，图7 (b) 是平面图。图8 (a)是例示根据本发明的实施方式1的变形例3的发光元件的剖面图，图8 (b) 是平面图。图9(a)是例示根据本发明的实施方式2的发光元件的剖面图，图9(b)是平面图。图10(a)是例示根据本发明的实施方式2的发光元件的动作的示意剖面图，图 10(b)是示意平面图。图11(a)是例示根据本发明的实施方式3的发光元件的剖面图，图11(b)是平面 图。图12(a) (d)是例示根据实施方式3的发光元件的制造方法的工序剖面图。图13(a) (c)是例示根据实施方式3的发光元件的制造方法的工序剖面图。图14(a)是例示根据本发明的实施方式3的变形例的发光元件的剖面图，图14(b) 是平面图。
具体实施例方式下面，参照
本发明的实施方式。首先，说明本发明的实施方式1。图1 (a)是例示根据本实施方式的发光元件的剖面图，图1 (b)是平面图。图2是例示根据本实施方式的发光元件的发光层的剖面图。如图1 (a)和(b)所示，根据本实施方式的发光元件1是金属结型的LED。在发光 元件1中，设置有由例如P型单晶硅构成的硅衬底11。从上方即从与硅衬底11的上表面垂 直的方向看时，硅衬底的形状是矩形。在硅衬底11中含有对于硅为受主的杂质例如硼，对 硅衬底11赋予导电性。在硅衬底11的上层部分的一部分上形成有低浓度层12。向低浓度层12导入对于 硅为施主的杂质例如磷。另外，在本说明书中，把这样的使母材的导电类型成为η型的杂质 也称为“η型杂质”。通过导入磷，低浓度层12的导电类型成为ρ型，但对低浓度层12的导 电起作用的有效杂质浓度比硅衬底11的有效杂质浓度低。因此，低浓度层12的电阻率比 硅衬底11的电阻率高。从上方看时，低浓度层12的形状为例如圆形，低浓度层12的中心 与硅衬底11的中心一致。另外，从上方看时，在例如硅衬底11的形状是矩形时，硅衬底11 的中心指对角线的交点。
在硅衬底11的整个表面上设置有金属膜13。金属膜13由例如金(Au)形成，在下 层膜14上层叠上层膜15而构成。在金属膜13中，形成有在膜厚方向上贯通金属膜13的 沟16。从上方看时，沟16配置在低浓度层12的内部，其形状为圆环状。另外，沟16的内部 为气体层或真空层，例如空气层。利用沟16把与金属膜13中的与低浓度层12正上方的一 部分相当的圆形部分13a从其周围的部分13b分离开来。在金属膜13上的整个表面上设置有发光层17。如图2所示，在发光层17中，从下 层侧依次层叠有下部包层21、p型包层22、活性层23、n型包层24和电流扩散层25。在一例 中，发光元件1是发出波长640 500nm(纳米)的从红色到绿色的光的元件，下部包层21 由P型的GaAlAs或InGaAlP构成，ρ型包层22由ρ型的InAlP构成，活性层23由InGaAlP 构成，η型包层24由η型的InAlP构成，电流扩散层25由η型的GaAlAs或InGaAlP构成。在发光层17上的一部分区域上设置有上部电极18。从上方看时，上部电极18的 形状为圆形，配置在沟16的内部即金属膜13的部分13a的内部。另外，从上方看时，上部 电极18配置在包含发光层17的中心的区域上。另一方面，在硅衬底11的下表面上的整个 面上设置有下部电极19。上部电极18和下部电极19用金属形成。即，从上方看发光元件1时，从外侧依次同心圆状地配置有圆形的低浓度层12、圆 环形的沟16、圆形的上部电极18，例如，使它们的中心与硅衬底11的中心一致。因此，低浓 度层12设置在金属膜13的下表面上的包含上部电极18的正下方的区域上。另外，金属膜 13的部分13a配置在包含上部电极18的正下方的至少一部分的区域且相当于低浓度层12 的正上方的一部分的区域上。换言之，部分13a包含位于低浓度层12和上部电极18之间 的部分的至少一部分。另外，如果举出发光元件1的各部分的尺寸的一例，则从上方看时，硅衬底11的一 边边长即发光元件1的一边边长为300 μ m(微米)，沟16的外径为130 140 μ m,沟16的 内径即金属膜13的部分13a的直径为120 μ m，上部电极18的直径为100 μ m。另外，硅衬 底11的厚度为300 400 μ m,下层膜14和上层膜15的膜厚分别为1 μ m。下面，说明根据本实施方式的发光元件1的制造方法。图3(a) (d)和图4(a) (c)是例示根据本实施方式的发光元件的制造方法的 工序剖面图。首先，如图3(a)所示，准备ρ型的硅衬底11。然后，在硅衬底11上的整个面上形 成由例如硅氧化物构成的阻挡膜31。然后，在阻挡膜31中的要形成低浓度层12的预定区 域上形成开口部32。然后，在包含η型杂质例如磷的气氛中暴露硅衬底11。由此，在硅衬 底11的上表面上的通过开口部32露出的区域上吸附磷。然后，进行热处理。由此，在硅衬 底11的上表面上吸附的磷扩散到硅衬底11内并被激活。通过这样，向P型的硅衬底11的 上层部分的一部分导入作为η型杂质的磷，减小该部分的有效杂质浓度，形成低浓度层12。 然后，除去阻挡膜31。然后，如图3(b)所示，在硅衬底11上的整个面上利用例如真空蒸镀法等形成由例 如金构成的下层膜14。然后，利用光刻法等对下层膜14构图，把下层膜14中的与低浓度 层12正上方的一部分相当的部分14a从除此以外的部分14b分离开来。下层膜14的部分 14a和部分14b分别是在后面的工序中要成为金属膜13的部分13a和13b的下层部分的部 分。
另一方面，如图3(c)所示，准备支撑衬底33。例如，在发光元件1是发出波长 640 500nm的从红色到绿色的光的元件时，支撑衬底33是镓砷(GaAs)衬底。然后，在支 撑衬底33上形成发光层17。此时，发光层17从上侧的层即发光元件1完成后离硅衬底11 远的层开始依次层叠。具体地说，如图2所示，用例如MOCVD (金属有机化学汽相沉积)法或MBE (分子束 外延生长)法等，在支撑衬底33上形成由η型的GaAlAs或InGaAlP构成的电流扩散层25， 在其上形成由η型的InAlP构成的η型包层24，在其上形成由InGaAlP构成的活性层23， 在其上形成由P型的InAlP构成的ρ型包层22。在其上形成由ρ型的GaAlAs或InGaAlP 构成的下部包层21。MOCVD法中使用的原料是例如TMG(三甲基镓)、TMA(三甲基铝)或 TMI (三甲基铟)等的有机金属、或砷化氢(AsH3)或磷化氢(PH3)等的氢化物气体等。另外， 作为针对GaAs的ρ型杂质可以使用以DMZ (二甲基锌)为原料的锌(Zn)等，作为η型杂质 可以使用硅(Si)等。然后，如图3(d)所示，在发光层17上利用例如真空蒸镀法等形成由金构成的上层 膜15。然后，利用光刻法等对上层膜15构图，把圆形部分15a从其周围的部分15b分离开 来。由此，把上层膜15加工成在以后的工序中与下层膜14对接时与下层膜14匹配。
然后，如图4 (a)所示，通过使上层膜15与下层膜14对接而接合，把支撑衬底33贴 合到硅衬底11上。例如，在室温下使上层膜15与下层膜14接触，通过在例如100 200°C 的温度范围内加热例如30分钟，使上层膜15与下层膜14接合。如果在真空中或惰性气体 气氛中进行该贴合，则上层膜15与下层膜14的紧密接合性提高，所以是优选的。通过使上 层膜15与下层膜14接合而形成金属膜13。另外，在下层膜14中的部分14a和部分14b之 间的间隙与上层膜15中的部分15a和部分15b之间的间隙连通起来，形成圆环状的沟16。然后，如图4(b)所示，进行湿法蚀刻，除去支撑衬底33。由此，露出发光层17的上 表面。然后，如图4(c)所示，在发光层17的上表面上，即通过除去支撑衬底33而出现的 发光层17的露出面上的一部分上，形成上部电极18。上部电极18在金属膜13的圆形部分 13a的正上方的一部分以圆形形成。另一方面，在硅衬底11的下表面上的整个面上形成下 部电极19。通过这样，制造发光元件1。下面，说明本实施方式的动作和效果。图5是例示根据本实施方式的发光元件的动作的示意剖面图。在图5中，虚线箭头表示电流路径，实线箭头表示光路。另外，在图5中，例示了无 数的电流路径和光路中的一部分。另外，表示电流路径的箭头的方向是任意的，未必是从正 极到负极的方向。在后面描述的图10中也是一样。如图5所示，在根据本实施方式的发光元件1中，分别对上部电极18和下部电极 19键合布线(未图示)，在上部电极18和下部电极19之间施加电压，流过电流。由此，在发 光层17的活性层23(参照图2)中，电子和空穴再次结合，与带隙相当的能量作为光发出。 然后，从发光层17向上方出射的光从发光层17直接从发光元件1向上方出射，而向下方出 射的光被金属膜13反射后从发光元件1向上方出射。此时，由于低浓度层12的有效杂质浓度比硅衬底11低，电阻率高，所以用作抑制 电流通过的电流抑制层。另外，虽然在金属膜13中的除沟16之外的部分上电流自由地流动，但在沟16内由于是气体层或真空层，所以电流不流动。另外，在发光元件1中，由于作 为电流抑制层的低浓度层12设置在金属膜13的下表面上，与部分13a的整个下表面相接， 所以在部分13a中几乎不流过电流。其结果，在上部电极18和下部电极19之间流动的电流，几乎不通过部分13a内， 而主要通过部分13b内。因此，在发光层17中也是，电流几乎不流过上部电极18与部分 13a之间的部分，而是在上部电极18与部分13b之间的部分上集中地流过。由此，发光层 17中的发光主要在上部电极18的正下方以外的部分上发生。因此，上部电极18很少遮挡 发光层17中产生的光。这样，在发光元件1中，发光层17中产生的光中被上部电极18遮 挡的比例减少，所以光的取出效率高，发光元件整体的发光效率高。尤其是，在本实施方式 中，由于部分13a配置在包含整个上部电极18的正下方的区域上，所以从发光层17出射的 光被上部电极18遮挡的情况很少发生，发光效率高。另外，由于从上方看时，上部电极18配置在包含发光层17的中心的区域上，所以 在上部电极18的正下方的周围，电流各向同性地扩散，可以使发光层17中的上部电极18 的正下方的周围基本上均勻地发光。而且，在发光元件1中，由于金属膜13的部分13a设置在上部电极18的正下方， 所以机械强度高。由此，在把布线键合到上部电极18上时，可以防止发光层17被破坏。还有，在本实施方式中，通过向ρ型的硅衬底11导入作为η型杂质的磷，形成低浓 度层12，将其作为电流抑制层。因此，可以简单地形成电流抑制层。另外，不会因形成电流 抑制层而丧失硅衬底11的上表面的平坦性。其结果，下层膜14的上表面也可以平坦地形 成，可以高精度地与上层膜15接合。另外，在本实施方式中，示出了硅衬底11的导电类型为P型、发光层17的下部的 导电类型为P型、上部的导电类型为η型的例子，但它们的导电类型也可以相反。即，也可以 是，硅衬底11的导电类型为η型、发光层17的下部的导电类型为η型、上部的导电类型为ρ 型。具体地说，也可以是，在发光层17中，从下层侧依次层叠由η型的GaAlAs或InGaAlP构 成的下部包层、由η型的InAlP构成的η型包层、由InGaAlP构成的活性层、由ρ型的InAlP 构成的P型包层、以及由P型的InGaAlP或GaAlAs构成的电流扩散层。此时，向低浓度层 12导入ρ型杂质。另外，在本实施方式中，示出了通过在硅衬底11的上表面的一部分上吸附磷，然 后进行热处理，使吸附的磷扩散并被激活，形成低浓度层12的例子，但也可以利用离子注 入把磷导入硅衬底11内。此时，加速能必须足够低以使得只对硅衬底11的上层部分注入磷。下面，说明本实施方式的变形例1。图6是例示根据本变形例的发光元件的发光层的剖面图。如图6所示，根据本变形例的发光元件Ia是发出波长480 400nm的从蓝色到紫 外的光的元件。根据本变形例的发光元件la，与根据上述实施方式1的发光元件1相比，发 光层的组成不同。即，在发光元件Ia的发光层17a中，例如，下部包层21由ρ型的GaN构 成，P型包层22也由ρ型的GaN构成，活性层23由InGaN构成，η型包层24由η型的GaN 构成，电流扩散层25由η型的AlGaN构成。另外，淀积这样的发光层17a时作为基底的支撑衬底33也与上述的实施方式1不同。即，在本变形例中，使用蓝宝石衬底作为支撑衬底33。另外，在把支撑衬底33与硅衬底 11贴合后，为了除去支撑衬底33，不进行湿法蚀刻，而是使用例如激光去除(IifT-OfT)法。 本变形例中的除上述以外的构成、制造方法、动作和效果与上述的实施方式1相同。下面，说明本实施方式的变形例2。图7(a)是例示根据本变形例的发光元件的剖面图，图7(b)是平面图。如图7(a)和(b)所示，在根据本变形例的发光元件Ib中，取代根据上述实施方式 1的发光元件1的低浓度层12(参照图1)，而设置有相反导电类型层42。相反导电类型层 42是其导电类型与相反导电类型层42的周围即硅衬底11的导电类型相反的层。在本变形 例中，硅衬底11的导电类型为P型，而相反导电类型层42的导电类型为η型。相反导电类型层42，可以通过在图3(a)所示的工序中导入比形成低浓度层12时 更大量的作为η型杂质的磷而形成。其结果，相反导电类型层42以比低浓度层12高的浓 度含有η型杂质，导电类型为η型。本变形例中的除上述以外的构成和制造方法与上述的 实施方式1相同。在本变形例中，通过在ρ型的硅衬底11与η型的相反导电类型层42的界面上形 成ρη结面，抑制电流的通过。即，在发光元件Ib中，相反导电类型层42用作电流抑制层。 本变形例中的除上述以外的动作和效果与上述的实施方式1相同。下面，说明本实施方式的变形例3。图8(a)是例示根据本变形例的发光元件的剖面图，图8(b)是平面图。如图8(a)和(b)所示，在根据本变形例的发光元件Ic中，从上方看时，低浓度层 12c、沟16c和上部电极18c沿着硅衬底11的外缘以框状形成。由此，在金属膜13中，可以 不在框状的部分13c中，而在配置在其内侧的矩形的部分13d中流过电流，使发光层17中 的矩形的部分13d的正上方发光。这样，电流抑制层(低浓度层12)、沟和上部电极的布局 是任意的，只要是从上方看时在包含上部电极的至少一部分的区域上形成有电流抑制层， 在金属膜13中使包含上部电极的正下方的至少一部分且相当于电流抑制层的正上方的一 部分的部分从除此之外的部分分离开来就可以。本变形例中的除上述以外的构成、制造方 法、动作和效果与上述的实施方式1相同。下面，说明本发明的实施方式2。图9(a)是例示根据本实施方式的发光元件的剖面图，图9(b)是平面图。如图9(a)和(b)所示，在根据本实施方式的发光元件2中，金属膜53被分割成多 个支柱53a。各支柱53a的形状是圆柱形。从上方看时，支柱53a排列成例如矩阵状，支柱 53a之间相互分离。这样的支柱53a可以通过例如在上述的图3(b)和(d)所示的工序中， 对上层膜15和下层膜14构图以分别分割成多个支柱来制造。本实施方式中的除上述以外 的构成和制造方法与上述的实施方式1相同。下面，说明本实施方式的动作和效果。图10(a)是例示根据本实施方式的发光元件的动作的示意剖面图，图10(b)是示 意平面图。如图10所示，在根据本实施方式的发光元件2中，在低浓度层12的正上方配置的 支柱53a与低浓度层12相接，且与其它支柱53a分离。由此，在与低浓度层12相接的支柱 53a上几乎不流过电流，而在与硅衬底11相接的支柱53a即配置在低浓度层12的正上方以外的区域上的支柱53a(以下称为“电流通过支柱”)上集中地流过电流。其结果，在发光层 17中，与电流通过支柱的正上方相当的部分54集中地发光。另外，由于在这样的发光部分 54的正上方未配置上部电极18，所以发出的光不会被上部电极18遮挡。其结果，发光元件 2的发光效率高。另外，一般地，在发光层上流过的电流的密度与发光密度的关系不是线性的，存在 使发光效率成为最高的电流密度，该值随发光层的组成不同而不同。在本实施方式中，通过 调整支柱53a的个数、配置、截面面积等，可以控制在发光层17的各部分上流过的电流的密 度。因此，可以以使发光效率成为最高的电流密度在发光层17上流过电流。其结果，可以进 一步提高发光效率。本实施方式中的除上述以外的动作和效果与上述的实施方式1相同。另外，在本实施方式中，示出了支柱53a排列成矩阵状的例子，但本发明并不仅限 于此。例如，支柱53a也可以排列成同心圆状，也可以排列成放射状，也可以随机地排列。下面，说明本发明的实施方式3。图11 (a)是例示根据本实施方式的发光元件的剖面图，图11 (b)是平面图。如图11(a)和(b)所示，根据本实施方式的发光元件3，与根据上述实施方式2的 发光元件2 (参照图9)相比，不同之处在于，未设置低浓度层12 (参照图9)，而代之以在金 属膜53与发光层17之间设置有绝缘层61。绝缘层61由绝缘材料例如硅氧化物形成。从 上方看时，绝缘层61的形状为圆形，其外缘在上部电极18的外缘的外侧，其中心与上部电 极18和发光层17的中心一致。另外，在金属膜53的下层膜14和上层膜15的膜厚分别为 例如1 μ m时，绝缘层61的厚度为例如50nm以下。本实施方式中的除上述以外的构成与上 述的实施方式2相同。下面，说明根据本实施方式的发光元件3的制造方法。图12(a) (d)和图13(a) (c)是例示根据本实施方式的发光元件的制造方法 的工序剖面图。首先，如图12 (a)所示，与上述实施方式1同样地，在支撑衬底33上形成发光层 17。然后，如图12(b)所示，在发光层17上形成由硅氧化物构成的绝缘层61。绝缘层 61在发光层17的中心区域上以圆形形成。然后，如图12(c)所示，在发光层17上的整个面上，覆盖着绝缘层61形成上层膜 15，分割成多个支柱。由此，把在绝缘层61的正上方的一部分上形成的支柱从在绝缘层61 的正上方以外的区域上形成的支柱分离开来。另一方面，如图12(d)所示，在ρ型硅衬底11上的整个面上形成下层膜14。另外， 此时，不对硅衬底11导入η型杂质，因此不形成低浓度层12 (参照图1)和相反导电类型层 42 (参照图7)。然后，把下层膜14分割成多个支柱，加工成在与上层膜15对接时与上层膜 15匹配。然后，如图13 (a)所示，使上层膜15与下层膜14对接，把支撑衬底33贴合到硅衬 底11上。由此，由上层膜15构成的多个支柱与由下层膜14构成的多个支柱分别地接合起 来，形成多个支柱53a。此时，在把上层膜15分割而成的支柱中，在绝缘层61的正上方形成的支柱与在除 此之外的区域上形成的支柱相比，突出与绝缘层61的厚度相当的量，但由于上层膜15和下层膜14用软质的金形成，所以通过使各支柱变形可以吸收与绝缘层61的厚度相当的台阶。 反过来说，绝缘层61的厚度是可以通过使上层膜15和下层膜14变形而吸收的程度的厚度。然后，如图13(b)所示，进行湿法蚀刻，除去支撑衬底33。由此，露出发光层17的 上表面。然后，如图13(c)所示，在发光层17的上表面的一部分上形成上部电极18。从上 方看时，上部电极18在绝缘层61的内侧以圆形形成。另一方面，在硅衬底11的下表面上 的整个面上形成下部电极19。通过这样，制造发光元件3。本实施方式中的除上述以外的 构成和制造方法与上述的实施方式1相同。在根据本实施方式的发光元件3中，由于绝缘层61用作电流抑制层，所以与象上 述的实施方式1和2及其变形例那样把低浓度层12或相反导电类型层42用作电流抑制层 时相比，可以更可靠地切断电流。本实施方式中的除上述以外的动作和效果与上述的实施 方式2相同。另外，在本实施方式中示出了在金属膜53和发光层17之间形成有绝缘层61的例 子，但本发明并不仅限于此，也可以在硅衬底11和金属膜53之间形成。另外，在本实施方 式中，与上述的实施方式2同样地，示出了金属膜53被分割成多个支柱53a的例子，但也可 以与上述的实施方式1同样地，通过在金属膜上形成沟，而把金属膜分离成包含上部电极 18的正下方的绝缘层61的正下方或正上方所含的部分、和除此之外的部分。下面，说明本实施方式的变形例。图14(a)是例示根据本变形例的发光元件的剖面图，图14(b)是平面图。如图14(a)和(b)所示，根据本变形例的发光元件3a，与根据上述实施方式3的发 光元件3(参照图11)相比，不同之处在于金属膜13未被分割。在本变形例中，由于与上述 实施方式3相比，金属膜13未被分割，所以金属膜13不易变形，稍微难以利用金属膜13的 变形吸收绝缘层61的厚度，且很难把下层膜14与上层膜15均勻地接合，但由于无须加工 金属膜13，所以与实施方式3相比，可以简化制造工序。本变形例中的除上述以外的构成、 制造方法、动作和效果与上述的实施方式3相同。另外，在实施方式3和变形例中示出了利 用绝缘层61构成电流抑制层的例子，但本发明并不仅限于此，也可以用相对于发光层17为 低浓度的层或相反导电类型的层构成电流抑制层。以上，参照实施方式及其变形例说明了本发明，但本发明不限于这些实施方式和 变形例。可以把上述各实施方式相互组合后实施。例如，在上述实施方式1及其变形例中 说明过的变形可以适用于上述实施方式2和3。例如，在上述实施方式2中，可以设置相反 导电类型层取代低浓度层来作为电流抑制层。另外，也可以在各实施方式中设置低浓度层 或相反导电类型层和绝缘层这两者。另外，针对上述各实施方式或各变形例，本领域技术人员适当地追加、删除构成要 素或进行设计变更后的实施方式，或追加、省略工序或进行条件变更后的实施方式，只要包 含本发明的主要构思，就包含在本发明的范围内。例如，为了确保发光层与上部电极的接合 强度，也可以在两者之间设置接触层。另外，发光层的构成和组成也不限于上述的例子。
权利要求
1.一种发光元件，包括 导电性衬底；在上述导电性衬底上设置的金属膜； 在上述金属膜上设置的发光层； 在上述发光层的一部分上设置的电极；以及与上述金属膜相接，在包含上述电极的正下方的至少一部分的区域上设置的、阻止电 流通过的电流阻止层，在上述金属膜中，使包含位于上述电流阻止层与上述电极之间的部分的至少一部分的 第一部分从除此之外的部分分离开来。
2.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于 上述导电性衬底是第一导电类型的半导体衬底，上述电流阻止层在上述半导体衬底的上层部分上形成，是导入了第二导电类型的杂质 的半导体层。
3.如权利要求2所述的发光元件，其特征在于上述电流阻止层是有效杂质浓度比上述半导体衬底的有效杂质浓度低的第一导电类 型的半导体层。
4.如权利要求2所述的发光元件，其特征在于 上述电流阻止层是第二导电类型的半导体层。
5.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于 上述电流阻止层是绝缘层。
6.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于 上述金属膜是多个支柱。
7.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于上述第一部分配置在包含上述电极正下方的全部的区域上。
8.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于上述第一部分与上述除此之外的部分之间是气体层或真空层。
9.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于从上方看时，上述电极配置在包含上述发光层的中心的区域上。
10.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于 上述发光层具有在上述金属膜上设置的由第一导电类型的GaAlAs或InGaAlP构成的下部包层； 在上述下部包层上设置的由第一导电类型的InAlP构成的第一导电类型的包层； 在上述第一导电类型的包层上设置的由InGaAlP构成的活性层； 在上述活性层上设置的由第二导电类型的InAlP构成的第二导电类型的包层；以及 在上述第二导电类型的包层上设置的由第二导电类型的InGaAlP或GaAlAs构成的电 流扩散层。
11.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于 上述发光层具有在上述金属膜上设置的由第一导电类型的GaN构成的下部包层；在上述下部包层上设置的由第一导电类型的GaN构成的第一导电类型的包层； 在上述第一导电类型的包层上设置的由InGaN构成的活性层； 在上述活性层上设置的由第二导电类型的GaN构成的第二导电类型的包层；以及 在上述第二导电类型的包层上设置的由第二导电类型的AlGaN构成的电流扩散层。
12.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于 还具有在上述导电性衬底的下表面上设置的另一电极。
13.一种发光元件，包括 导电性衬底；在上述导电性衬底上设置的金属膜； 在上述金属膜上设置的发光层； 在上述发光层的一部分上设置的电极；以及在上述金属膜与上述发光层之间的包含上述电极正下方的至少一部分的区域上设置 的、阻止电流通过的电流阻止层。
14.如权利要求13所述的发光元件，其特征在于 上述电流阻止层是绝缘层。
15.如权利要求13所述的发光元件，其特征在于 上述金属膜是多个支柱。
16.一种发光元件的制造方法，其特征在于包括向第一导电类型的半导体衬底的上层部分的一部分导入第二导电类型的杂质的工序；在上述半导体衬底上形成第一金属膜的工序；把上述第一金属膜中的与导入了上述第二导电类型的杂质的区域的正上方的一部分 相当的部分从除此以外的部分分离开来的工序； 在支撑衬底上形成发光层的工序； 在上述发光层上形成第二金属膜的工序；把上述第二金属膜加工成在与上述第一金属膜对接时与上述第一金属膜匹配的工序；使上述第二金属膜与上述第一金属膜接合，把上述支撑衬底贴合到上述半导体衬底上 的工序；除去上述支撑衬底的工序；以及在通过除去上述支撑衬底而出现的上述发光层的露出面上且在上述第一金属膜中的 与上述一部分相当的部分的正上方的一部分上形成电极的工序。
17.如权利要求16所述的发光元件的制造方法，其特征在于在分离上述第一金属膜的工序中，把上述第一金属膜分割成多个支柱。
18.如权利要求16所述的发光元件的制造方法，其特征在于 上述支撑衬底使用GaAs衬底，形成上述发光层的工序具有形成由第二导电类型的InGaAlP或GaAlAs构成的电流扩 散层的工序；在上述电流扩散层上形成由第二导电类型的InAlP构成的第二导电类型的包 层的工序；在上述第二导电类型的包层上形成由InGaAlP构成的活性层的工序；在上述活性层上形成由第一导电类型的InAlP构成的第一导电类型的包层的工序；以及在上述第一 导电类型的包层上形成由第一导电类型的GaAlAs或InGaAlP构成的下部包层的工序，上述支撑衬底的除去通过湿法蚀刻进行。
19.如权利要求16所述的发光元件的制造方法，其特征在于上述支撑衬底使用蓝宝石衬底，形成上述发光层的工序具有形成由第二导电类型的AlGaN构成的电流扩散层的工 序；在上述电流扩散层上形成由第二导电类型的GaN构成的第二导电类型的包层的工序； 在上述第二导电类型的包层上形成由InGaN构成的活性层的工序；在上述活性层上形成由 第一导电类型的GaN构成的第一导电类型的包层的工序；以及在上述第一导电类型的包层 上形成由第一导电类型的GaN构成的下部包层的工序，上述支撑衬底的除去通过激光去除进行。
20.如权利要求16所述的发光元件的制造方法，其特征在于导入第二导电类型的杂质的工序具有在上述半导体衬底上形成阻挡膜的工序；在上 述阻挡膜上形成开口部的工序；把上述半导体衬底暴露在包含上述第二导电类型的杂质的 气氛中的工序；进行热处理，使在上述半导体衬底上吸附的上述第二导电类型的杂质扩散 到上述半导体衬底内并被激活的工序。
全文摘要
提供一种发光元件及其制造方法，在该发光元件中设置有导电性衬底、在导电性衬底上设置的金属膜、在金属膜上设置的发光层、在发光层的一部分上设置的电极、以及在金属膜的上表面和下表面中的至少一个表面中的包含电极的正下方的至少一部分的区域上设置的阻止电流通过的电流阻止层。另外，上述金属膜中的包含电极的正下方的至少一部分且与电流阻止层的正上方或正下方的一部分相当的第一部分从除此之外的部分分离开来。
文档编号H01L33/14GK101997069SQ20101012998
公开日2011年3月30日 申请日期2010年3月9日 优先权日2009年8月19日
发明者夏目嘉德, 小川雅章, 赤池康彦 申请人:株式会社东芝