专利名称：发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光元件，该发光元件具有形成在相同平面上的两种类型的电极。
背景技术：
JP-A-10-065213公开了一种半导体发光元件，其中负电极形成在η型接触层的表面上，正电极形成在P型接触层的表面上，并且在负电极与η型接触层之间的界面处形成不规则。JP-A-10-065213报告说通过形成η型接触层表面上的不规则能够减小发光元件的 Vf (正向电压)。
发明内容
但是，在JP-A-10-065213公开的发光元件中，一个或两个负电极布置在元件的外周侧，并且在该构型中，电流仅在外周边上的负电极的一部分中以及正电极的附近流动，从而其效果受到限制，即使在负电极与η型接触层之间的界面处形成不均勻也如此。因此，本发明的目的是提供能够减小驱动电压的发光元件。(1)根据本发明的一个实施方式，发光元件包括半导体叠层结构，该半导体叠层结构包括氮化物半导体，并且通过层叠第一半导体层、发光层、以及第二半导体层而形成，第一半导体层通过去除第二半导体层和发光层的一部分而暴露，所述第一半导体层为第一导电型，所述第二半导体层为不同于所述第一导电型的第二导电型；凹部，该凹部形成在第一半导体层的暴露部中；第一电极，该第一电极形成在凹部上并与第一半导体层欧姆接触；以及第二电极，该第二电极与第二半导体层欧姆接触并围绕第一电极形成。在本发明的上述实施方式(1)中，能够进行以下的变型和改变。(i)凹部包括在平面图中相对于半导体叠层结构的深度方向倾斜的倾斜表面。(ii)包括多个第一电极并且每个所述第一电极的形状形成为点状。(iii)第一半导体层包括η型半导体层，而第二半导体层包括P型半导体层，并且其中第一电极是η侧电极，而第二电极是ρ侧电极。(iv)ρ侧电极包括氧化物半导体。(V)P侧电极包括形成在ρ型半导体层上的ρ侧接触电极、以及形成在P侧接触电极上的P侧上电极。(Vi) ρ侧上电极和η侧电极包含相同的材料。
(Vii)P侧上电极和η侧电极包括下部，该下部接触η型半导体层或P侧接触电极并包含Ni或Cr ；以及上部，该上部形成在该下部上并包含Au。发明要点根据本发明的一个实施方式，发光元件构造成使得在η侧接触层中形成在η侧接触层的深度方向上延伸的凹部，并且利用该凹部形成在深度方向上延伸的η电极，从而能够减小在η电极与η侧接触层之间的电阻以减小发光元件的驱动电压。特别是在平面图中， 在深度方向上延伸的η电极由ρ接触电极包围，从而电流可以在所有的方向上从η电极流向P接触电极以允许驱动电压的显著减小。
下文中，将结合附图更详细地解释本发明，其中图IA是示出了本发明的第一实施方式中的发光元件的竖直截面图；图IB是示出了本发明的第一实施方式中的发光元件的平面图；图2Α是示出了本发明的第一实施方式中的发光元件的制造过程的示意图；图2Β是示出了本发明的第一实施方式中的发光元件的制造过程的示意图；图2C是示出了本发明的第一实施方式中的发光元件的制造过程的示意图；图2D是示出了本发明的第一实施方式中的发光元件的制造过程的示意图；图3Α是示出了本发明的第二实施方式中的发光元件的平面图；图IBB是示出了本发明的第二实施方式中的发光元件的竖直截面图；以及图3C是示出了本发明的第二实施方式中的发光元件的竖直截面图。
具体实施例方式第一实施方式图IA示意性地示出了本发明的第一实施方式中的发光元件的竖直截面，而图IB 示意性地示出了本发明的第一实施方式中的发光元件的上表面。这里，图IA示意性地示出了沿图IB的线A-A截取的竖直截面。如图IA所示，发光元件1具有半导体叠层结构，该半导体叠层结构包括具有C平面(0001)的蓝宝石基底10、设置在蓝宝石基底10上的缓冲层20、设置在缓冲层20上作为 η型半导体层的η侧接触层22、设置在η侧接触层22上的η侧熔覆层24、设置在η侧熔覆层M上的发光层25、设置在发光层25上的ρ侧熔覆层26、以及设置在ρ侧熔覆层沈上作为P型半导体层的P侧接触层28。另外，发光元件1设置有作为第一电极的η电极40，该η电极40设置在通过刻蚀和去除从ρ侧熔覆层28至少到η侧接触层22的表面的一部分而暴露的η侧接触层22 上(参见图1Β) ；ρ接触电极30，该ρ接触电极30设置在ρ侧接触层观上；以及作为第二电极的P电极42，该ρ电极42设置在ρ接触电极30上的区域中。发光元件1还设置有 作为钝化膜的绝缘层50，该绝缘层50具有用于暴露在η侧接触层22上的用于设置η电极 40的区域的开口 52、和用于暴露在ρ接触电极30上的用于设置ρ电极42的区域的另一开口 52 ；以及反射层60，该反射层60设置在绝缘层50的内侧。更进一步地，发光元件1设置有接合电极70，该接合电极70设置在开口 52中并且在η电极40的上方以便覆盖绝缘层50的上表面的一部分；以及接合电极72，该接合电极72设置在开口 52中并且在ρ电极42 的上方以便覆盖绝缘层50的上表面的一部分。可替代地，η侧接合电极70和ρ侧接合电极72可以形成为自每个电极侧起都按顺序具有阻挡层和焊料层。这里，缓冲层20、η侧接触层22、η侧熔覆层对、发光层25、ρ侧熔覆层沈和ρ侧接触层观各自都由III族氮化物半导体形成。对于III族氮化物半导体，能够使用例如由 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族氮化物半导体。在本实施方式中，缓冲层20由AlN形成。η侧接触层22和η侧熔覆层M构成作为第一导电型的第一半导体层的η型半导体层23，并且η侧接触层22和η侧熔覆层M 各自都由掺杂预定量的η型掺杂剂(例如，Si)的n-GaN形成。同时，发光层25具有包括 InGaN/GaN/AlGaN的多量子阱结构。另外，ρ侧熔覆层沈和ρ侧接触层28构成作为不同于第一导电型的第二导电型的第二半导体层的P型半导体层27，并且ρ侧熔覆层沈和ρ侧接触层观各自都由掺杂预定量的P型掺杂剂(例如，Mg)的p-GaN形成。同时，本实施方式的ρ接触电极30由氧化物半导体形成，例如由ITO(氧化铟锡) 形成。然后，绝缘层50例如主要由二氧化硅(SiO2)形成。另外，反射层60设置在绝缘层 50的内侧并由对发射自发光层25的光进行反射的金属材料形成。反射层60例如由Ag或 Al形成。如图IA所示，η电极40在多个开口的每一个内都设置在η侧接触层22上，该多个开口通过去除从η侧熔覆层M到P侧接触层观的多个复合物半导体层而形成。另外， 在与接合电极70相接触的η电极40的上表面上，η电极40的未与接合电极70接触的外缘部与绝缘层50接触。这里，η侧接触层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电极40在凹部41b的表面和平坦部41a的表面上连续地形成，并与η侧接触层22欧姆接触。在本实施方式中，凹部41b具有定中心在半导体叠层结构的深度向轴线上的倒圆锥形，而η电极40具有形成在凹部41b的倾斜表面上的斜部40b和形成在平坦部 41a上的平坦部40a。η电极40和凹部41b在平面图中的形状是任意确定的，并且在本实施方式中，η电极40和凹部41b形成为同心圆的形状。η电极40和凹部41b的平面尺寸也是任意确定的，并且在本实施方式中，η电极40具有5. 0 μ m至20. 0 μ m的直径，而凹部41b 的直径小于η电极40的直径并在3.0μπι至15.0μπι的范围内。另外，凹部41b的深度是任意确定的并且在本实施方式中为1. 0 μ m。另一方面，多个ρ电极42形成在ρ接触电极30上。ρ接触电极30形成为与ρ侧接触层观欧姆接触并在平面图中围绕η电极40。另外，在与接合电极72相接触的ρ电极 42的上表面上，ρ电极42的未与接合电极72接触的外缘部与绝缘层50接触。绝缘层50覆盖除用于形成ρ电极42的区域以外的ρ接触电极30、上述平台部、以及除用于形成η电极40的区域以外的η侧接触层22。应该注意到，因为接合电极70和72 被暴露在表面上，所以η电极40和ρ电极42并不如图IB所示的平面图中那样直接可见。η电极40形成为包括至少一种从例如包括Ni、Cr、Ti、Al、Pd、Pt、Au、V、Ir和Rh 的组中选定的金属。同时，P电极42具有主要由Au构成的最上层，而与ρ接触电极30接触的最下层可以由层叠材料形成，该层叠材料与P接触电极30之间具有较低的接触电阻。当η电极40和ρ电极42例如由相同的材料形成时，优选的是每个电极都由包含Ni或Cr及Au的金属材料形成。特别是当η侧接触层22由η型GaN形成时，η电极40可以形成为自η侧接触层22侧起按照顺序包括Ni层和Au层。可替代地，η电极40可以形成为自η侧接触层22侧起按照顺序包括Cr层和Au层。同时，当ρ接触电极30由氧化物半导体形成时，P电极42可以形成为自ρ接触电极30侧起按照顺序包括Ni层和Au层。可替代地，P电极42可以形成为自ρ接触电极30侧起按照顺序包括Cr层和Au层。η侧接合电极70和ρ侧接合电极72与绝缘层50的反向于ρ接触电极30的表面 (即，图IA中的上表面)接触，并且η侧接合电极70和ρ侧接合电极72覆盖绝缘层50的表面的预定区域。P侧接合电极72形成为平面图中的大致矩形的形状，而η侧接合电极70 形成为平面图中的部分围绕P侧接合电极72的正方的U形。η侧接合电极70和ρ侧接合电极72在与绝缘层50接触的部分具有主要由Ti构成的作为阻挡层的金属层。另外，接合电极70和72中的每一个都可以在阻挡层上具有由共晶材料、例如AuSn形成的焊料层。能够通过例如真空沉积方法(例如，束沉积法或电阻加热沉积法等)、溅射法、电镀法或丝网印刷法等形成焊料层。可替代地，焊料层可以由除 AuSn以外的共晶材料构成的共晶焊料或者由诸如SnAgCu之类的无1 焊料形成。详细地，阻挡层可以形成为包括与绝缘层50、n电极40或ρ电极42接触的第一阻挡层、以及形成在第一阻挡层上的用于抑制构成焊料层的材料的扩散的第二阻挡层。第一阻挡层由具有好的附着性并与构成η电极40的材料及构成ρ电极42的材料欧姆接触的材料形成，例如主要由Ti形成。同时，第二阻挡层由能够抑制构成焊料层的材料向η电极40 和P电极42侧扩散的材料形成，例如主要由Ni形成。如上述构造的发光元件1是发射具有波长在蓝色区域内的光的倒装型发光二极管(LED)。当正向电压为2. 8V并且正向电流为20mA时，发光元件1例如发射具有峰值波长为450nm的光。另外，发光元件1形成为平面图中的大致正方形的形状。发光元件1的平面尺寸例如在长度和宽度上分别大致为350 μ m。注意到，由于ρ电极和η电极设置在相同的平面上，所以除上述倒装型LED之外，还可以将发光元件1应用至正装型LED。设置在蓝宝石基底10上的从缓冲层20到ρ侧接触层观的每个层，都可以通过例如有机金属化学气相沉积(MOCVD)法、分子束外延(MBE)法或氢化物气相外延(HVPE)法等形成。这里，作为示例示出了由AlN形成的缓冲层20，但是，缓冲层20可以由GaN形成。同时，发光层25可以具有单量子阱结构或应变量子阱结构，而非多量子阱结构。可替代地，绝缘层50可以由诸如氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、或五氧化二钒 (Ta2O5)之类的金属氧化物形成，或者由诸如聚酰亚胺之类的具有电绝缘性能的树脂材料形成。同时，反射层60可以由Ag、或者由主要由Al或Ag构成的合金形成。另外，反射层60 可以是由具有不同折射率的两种材料的多个层形成的分布布拉格反射器(DBR)。此外，发光元件1可以是发射具有峰值波长在紫外、近紫外或绿色区域中的光的 LED，但是，由LED所发射的光的峰值波长的区域不限于此。在其它的变型中，发射元件1的平面尺寸也不限于此。发光元件的平面尺寸可以设计成例如在长度和宽度上分别为1mm，或者长度和宽度可以相互不同。图2A至图2D示出了第一实施方式中的发光元件的制造过程的示例。详细地，图 2A(a)是在执行用于形成ρ接触电极的刻蚀之前的竖直截面图。图2A(b)是在通过刻蚀形成P接触电极之后的竖直截面图。另外，图2A(c)是示出了在其中已经形成掩模的状态的竖直截面图，该掩模用于形成P接触电极之间的凹部。首先，准备蓝宝石基底10，并在蓝宝石基底10上形成包括η型半导体层、发光层和 P型半导体层在内的半导体叠层结构。详细地，缓冲层20、η侧接触层22、η侧熔覆层24、发光层25、ρ侧熔覆层^、ρ侧接触层观和ρ接触电极30依此顺序外延地生长在蓝宝石基底 10上，由此形成外延生长基底。在本实施方式中，ρ接触电极30由ITO形成并且可以通过溅射法、真空沉积法、CVD法或溶胶-凝胶法等形成。然后，通过使用光刻技术在ρ接触电极30将被保留的区域中形成光刻胶掩模200 (图2A(a))。掩模200形成为在与以后形成凹部41b的部分相对应的区域中具有开口部。下一步，对除在其中形成掩模200的部分之外的区域进行刻蚀，并且随后去除掩模200。结果，形成ρ接触电极30(图2A(b))。接着上面，通过使用光刻技术在ρ接触电极 30和ρ侧接触层观上形成掩模201，该掩模201在与其中形成凹部41b的部分相对应的区域中具有开口部(图2A(c))。图2B(a)是在通过刻蚀形成凹部之后的竖直截面图。图2B(b)是在执行用于暴露 η接触层的表面的刻蚀之前的竖直截面图。图2B(c)是在执行用于形成η侧接触层的凹部的刻蚀之后的竖直截面图。当掩模201形成在ρ接触电极30和ρ侧接触层四上之后，对在ρ接触电极30和 P侧接触层四上不具有掩模201的部分进行刻蚀，形成从P侧熔覆层观向蓝宝石基底10 侧延伸的具有倒圆锥形的凹部410，并且然后，去除掩模201(图2B(a))。下一步，形成覆盖ρ接触电极30及其周边部分的掩模202 (图2B (b))。然后，对在其中未形成掩模202的区域从ρ侧接触层观至η侧接触层22的表面进行刻蚀，并且随后去除掩模202。结果，形成由从η侧熔覆层M至ρ侧接触层观的多个复合物半导体层所组成的平台部，并且η侧接触层22的表面被部分地暴露。另外，因为在其上形成凹部410的部分被刻蚀得比其它部分更深(图2Β (c))，所以通过该刻蚀过程在η侧接触层22上形成凹部41b。注意到，通过干刻蚀形成凹部41b使得易于在其上形成倾斜表面，即使刻蚀方法是任意确定的也是如此。图2C(a)是在η电极形成之后的竖直截面图。图2C(b)是在第一绝缘层形成之后的竖直截面图。图2C(c)是在反射层和第二绝缘层形成之后的竖直截面图。首先，通过使用真空沉积法和光刻技术在η侧接触层22的凹部41b的全部表面上和平坦部41a的区域中形成η电极40。然后，通过使用真空沉积法和光刻技术在设置在ρ 侧接触层观上的P接触电极30的表面区域中形成ρ电极42 (图2C(a))。构成η电极40 的材料和构成P电极42的材料可以彼此相同或不同。当两种材料相同时，能够同时形成η 电极40和ρ电极42。可替代地，在η电极40和ρ电极42形成之后可以执行在预定温度和预定气氛中进行的预定时间段的热处理，以确保在η侧接触层22与η电极40之间以及在 P接触电极30与ρ电极之间的欧姆接触和附着。随后，形成覆盖η电极40和ρ电极的绝缘层50。详细地，通过真空沉积法形成覆盖η侧接触层22、η电极40、平台部、ρ接触电极30及ρ电极42的第一绝缘层50a。然后， 通过使用真空沉积法和光刻技术而在第一绝缘层50a中除η电极40和ρ电极42上方的部分以外的预定区域中形成反射层60(图2C(b))。下一步，通过使用真空沉积法，在图2C(b) 所示过程中形成的反射层60上以及在其上未形成反射层60的部分(图2C(c))上形成第二绝缘层50b。结果，反射层60由第二绝缘层50b覆盖。因此，本实施方式的绝缘层50由第一绝缘层50a和第二绝缘层50b组成。图2D(a)是在绝缘层的一部分上形成开口之后的竖直截面图。另外，图2D(b)是在阻挡层和焊料层形成之后的竖直截面图。接着上面，通过使用光刻技术和蚀刻技术移除绝缘层50的在η电极40和ρ电极 42上的部分。结果，在ρ电极42的上方形成作为通孔的开口 52，而在η电极40的上方形成作为通孔的另一开口 52 (图2D (a))。下一步，通过使用真空沉积法和光刻技术而在每一个开口 52中都形成阻挡层。形成在η电极40上方的开口 52中的阻挡层电连接至η电极40。同时，形成在ρ电极42上方的开口 52中的阻挡层电连接至ρ电极42。随后，在阻挡层上形成焊料层。结果，形成由阻挡层和焊料层组成的接合电极70，并且由此制造成如图2D(b)所示的发光元件1。可替代地，η电极40和ρ电极42各自都可以通过溅射法形成。另外，绝缘层50可以由化学气相沉积(CVD)法形成。然后，通过正装粘合而将经上述过程所形成的发光元件 1安装在陶瓷等基底上的预定位置处，并且基底上具有执行的导电材料的引线布图。然后， 可以通过利用诸如环氧树脂或玻璃之类的密封材料整体地密封安装在基底上的发光元件1 而将发光元件1封装成发光装置。在本实施方式的发光元件1中，在η侧接触层22中形成在η侧接触层22的深度方向上延伸的凹部41b，并且利用该凹部41b形成在深度方向上延伸的η电极40。由此，能够减小η电极40与η侧接触层22之间的电阻以减小发光元件1的驱动电压。因为特别是在深度方向上延伸的η电极40在平面图中被ρ接触电极30围绕，所以电流可以在所有的方向上从η电极40流向ρ接触电极30，从而允许驱动电压的显著减小。另外，因为η电极40具有斜部40b，所以能够在轴向方向上反射由发光层25发射的光。结果，能够提高发光元件1在轴向方向上的亮度。第二实施方式图3A示意性地示出了本发明的第二实施方式中的发光元件的上表面，而图;3B和图3C示意性地示出了本发明的第二实施方式中的发光元件的竖直截面图。详细地，图:3B 示意性地示出了沿图3A的线A-A截取的发光元件的竖直截面图，而图3C示意性地示出了沿图3A的线B-B截取的发光元件的竖直截面图。如图;3B和图3C所示，第二实施方式的发光元件101具有半导体叠层结构，该半导体叠层结构包括蓝宝基底110、设置在蓝宝石基底110上的缓冲层120、设置在缓冲层120 上的η侧接触层122、设置在η侧接触层122上的η侧熔覆层124、设置在η侧熔覆层IM 上的发光层125、设置在发光层125上的ρ侧熔覆层126、以及设置在ρ侧熔覆层1 上的 P侧接触层128。另外，发光元件101设置有设置在ρ侧接触层1 上的ρ接触电极130 ；以及设置在P接触电极130上的区域中的多个P电极140。P接触电极130与P侧接触层1 欧姆接触并且P接触电极130形成平面图中的围绕η电极142的第二电极。另外，发光元件 101设置有多个η电极142，该多个η电极142设置在通过多个通道暴露的η侧接触层122 上，该多个通道形成在从P侧接触层1 至少到η侧接触层122表面的一部分中；下绝缘层 150，该下绝缘层150设置在通道的内表面及ρ接触电极130上；以及反射层160，该反射层160设置在下绝缘层150的内侧。反射层160设置在除ρ电极140和η电极142上方的部分以外的部分中。此外，与ρ接触电极130接触的下绝缘层150具有在每个ρ电极140的上方沿竖直方向延伸的通道150a、以及在每个η电极142的上方沿竖直方向延伸的通道150b。另外，ρ 引线170和η引线172设置在发光元件101中的下绝缘层150上。ρ引线170具有在下绝缘层150上沿平面方向延伸的第二平面导电部700、以及经通道150a电连接至每个ρ电极 140的多个第二竖直导电部702。同时，η引线172具有在下绝缘层150上沿平面方向延伸的第一平面导电部720、以及经下绝缘层150中的通道150b和半导体叠层结构中形成的通道电连接至每个η电极142的多个第一竖直导电部722。此外，发光元件101设置有上绝缘层180，该上绝缘层180设置在下绝缘层150的上方，并且下绝缘层150与ρ引线170、η 引线172及ρ接触电极130接触；ρ侧接合电极190，该ρ侧接合电极190经设置在上绝缘层180中的ρ侧开口 180a电连接至ρ引线170 ；以及η侧接合电极192，该η侧接合电极经设置在上绝缘层180中的η侧开口 180b电连接至η引线172。在本实施方式中，ρ引线170的第二平面导电部700和η引线172的第一平面导电部720各自都形成在与ρ接触电极130接触的下绝缘层150的表面上，由此设置在相同的平面上。同时，在本实施方式中，P侧接合电极190和η侧接合电极192形成在上绝缘层 180的表面上，由此设置在相同的平面上。这里，缓冲层120、η侧接触层122、η侧熔覆层124、发光层125、ρ侧熔覆层1 和 P侧接触层1 各自都由III族氮化物半导体形成。对于III族氮化物半导体，能够使用例如由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族氮化物半导体。在本实施方式中，缓冲层120由AlN形成。η侧接触层122和η侧熔覆层IM各自分别由掺杂预定量的η型掺杂剂(例如，Si)的n-GaN形成。同时，发光层125具有包括多个阱层和多个阻挡层的多量子阱结构。发光层125例如由GaN、InGaN或AlGaN等形成。 另外，P侧熔覆层126和ρ侧接触层1 各自都由掺杂预定量的ρ型掺杂剂(例如，Mg)的 P-GaN形成。ρ接触电极130由导电氧化物形成。ρ接触电极130例如可以由ITO形成。同时， 构成P电极140的材料与构成η电极142的材料相同。注意到，当ρ电极140和η电极142 由多个层形成时，每个电极都具有相同的层结构。另外，在本实施方式中，多个ρ电极140规则地布置在ρ接触电极130上。同样地， 多个η电极142规则地布置在一个平面(在本实施方式中，布置在η侧接触层122的暴露表面上)，该平面在发光元件101的厚度方向上不同于在其上设置有多个ρ电极140的平这里，η侧接触层122用于形成η电极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。在本实施方式中，凹部141b形成为具有大致矩形形状的横截面，而η电极142填充凹部141b并且也形成在平坦部141a上。另外，如图3A中虚线所示，当确定发光元件101的一边为第一轴线并且假定垂直于上述一边的边为第二轴线时，多个P电极140在平面图中沿第一和第二轴线间隔地布置。 在本实施方式中，多个P电极140布置在对应于具有预定格距的栅格的格点位置。同时，多个η电极142间隔地布置在平面图中未与每个ρ电极140重叠的位置。在本实施方式中， 将多个η电极142中的每一个放置在平面图中的正方形的面心位置(即，在正方形的两条对角线的交点)，该正方形是由布置在四个角的四个P电极140所限定的最小正方形。换言之，P电极140和η电极142相对于第一和第二轴线在交替位置布置。ρ电极140和η电极 142各自都具有平面图中的大致圆形的形状或大致多边形的形状(例如，三角形、四边形、 五边形和六边形等)。下绝缘层150形成为包括对发射自发光层125的光进行反射的反射层160。下绝缘层150例如主要由作为绝缘材料的二氧化硅(SiO2)形成。同时，反射层160由对发射自发光层125的光进行反射的金属材料、例如Al形成。ρ引线170和η引线172中的每一个都可以形成为主要包含Ti、Au和Al。ρ引线 170和η引线172中的每一个都可以形成为自与下绝缘层150接触的一侧起都按照顺序包括例如Ti层、Au层和Al层。另外，如图3Α所示，当从顶部视看发光元件101时，ρ引线170具有靠近且沿发光元件101的外周边设置的外周边部170a。P引线170还具有从外周边部170a的一侧向与外周边部170a的该一侧的相反侧延伸的多个ρ侧细线部170b。多个ρ侧细线部170b在纵向方向上具有大致相同的长度而不与上述相反侧接触，并且在宽度方向上以大致相等的间
距布置。同时，当从顶部看发光元件101时，η引线172具有侧部172a，该侧部17 在垂直于多个P侧细线部170b的方向上延伸，并且布置在外周边部170a的内侧且靠近外周边部170a的上述相反侧；以及多个η侧细线部172b，该多个η侧细线部172b从侧部17 向上述的一侧延伸。多个η侧细线部172b各自都布置在外周边部170a与ρ侧细线部170b之间或者两个P侧细线部170b之间的位置，该位置在平面图中距最近的外周边部170a的距离和距最近的P侧细线部170b的距离大致相同。因此，多个ρ侧细线部170b和多个η侧细线部172b在平面图中交替地布置。如图;3B和图3C所示，通过在平面方向上将上绝缘层180放置在第一平面导电部 720与第二平面导电布700之间而使得ρ引线170和η引线172电绝缘。然后，除与复合物半导体层欧姆接触的P电极140和η电极142以外，通过在下绝缘层150与上绝缘层180 之间设置P引线170和η引线172而分离欧姆电极功能和引线功能。上绝缘层180可以由与P接触电极130接触的下绝缘层150相同的材料形成，并且上绝缘层180和下绝缘层150 一体地形成绝缘层。ρ侧接合电极190和η侧接合电极192各自都可以形成为包括共晶材料，例如 AuSn。ρ侧接合电极190和η侧接合电极192各自都形成为平面图中的大致矩形的形状。 至于P侧接合电极190和η侧接合电极192在平面图中的尺寸，ρ侧接合电极190的面积可以大于η侧接合电极192的面积。ρ侧接合电极190和η侧接合电极192在平面图中的形状和面积可以取决于与测量装置的探头的接触方式而适当地改变，该测量装置用于检测发光元件101和/或用于安装发光元件101的安装基底等的性能。另外，ρ侧接合电极190和η侧接合电极192例如可以由真空沉积法(例如，束沉积法或电阻加热沉积法等)、溅射法、电镀法或丝网印刷法等形成。可替代地，P侧接合电极 190和η侧接合电极192可以由除AuSn之外的共晶材料构成的共晶焊料或者由诸如SnAgCu之类的无1 焊料形成。另外，ρ侧接合电极190和η侧接合电极192可以形成为具有从ρ 引线170侧和η引线172侧开始的阻挡层和焊料层。详细地，阻挡层可以形成为包括与ρ引线170和η引线172接触的第一阻挡层、以及形成在第一阻挡层上用于抑制构成焊料层的材料的扩散的第二阻挡层。第一阻挡层由具有好的附着性并与构成P引线170和η引线172的材料欧姆接触的材料形成，例如主要由 Ti形成。同时，第二阻挡层由能够抑制构成焊料层的材料向ρ引线170侧和η引线172侧扩散的材料形成，例如主要由Ni形成。应当注意到，构成ρ侧接合电极190的材料可以与构成η侧接合电极192的材料相同。在本实施方式的发光元件101中，在η侧接触层122中形成在η侧接触层122的深度方向上延伸的凹部141b，并利用该凹部141b形成在深度方向上延伸的η电极142。由此，能够减小η电极142与η侧接触层22之间的电阻以减小发光元件101的驱动电压。因为特别是在深度方向上延伸的η电极142在平面图中被ρ接触电极130围绕，所以电流可以在所有的方向上从η电极142流向ρ电极130，从而允许驱动电压的显著减小。尽管在本实施方式中，ρ引线170的第二平面导电部700和η引线172的第一平面导电部720设置在相同的平面上，但是它们可以设置在不同的平面上。例如通过改变与ρ 接触电极130相接触的下绝缘层150的厚度可以使得用于设置η引线172的平面的高度高于或低于用于设置P引线170的平面。结果，第一平面导电部720和第二平面导电部700可以被布置成在平面图中重叠，由此改进设计元件的自由度。此外，P电极140和η电极142 在平面图中的尺寸不限于上述示例。另外，P电极140和η电极142的布置也不限于上述示例。因此，η电极142并不需要完全被ρ接触电极130包围，只要ρ接触电极130形成为至少围绕多于一半的围绕η电极142的区域。另外，凹部的形状不限于倒圆锥形，而且它可以是具有平顶的倒圆锥形。虽然已经描述了本发明的实施方式，但是根据权利要求的本发明并不限于上述实施方式。另外，应当注意到，并不是在实施方式中所描述的所有特征组合都需要以解决本发明的问题。
权利要求
1.一种发光元件，所述发光元件包括半导体叠层结构，所述半导体叠层结构包括氮化物半导体，并且通过层叠第一半导体层、发光层和第二半导体层而形成，所述第一半导体层通过去除所述第二半导体层和所述发光层的一部分而暴露，所述第一半导体层为第一导电型，所述第二半导体层为不同于所述第一导电型的第二导电型；凹部，所述凹部形成在所述第一半导体层的暴露部中；第一电极，所述第一电极形成在所述凹部上并与所述第一半导体层欧姆接触；第二电极，所述第二电极与所述第二半导体层欧姆接触并且所述第二电极围绕所述第一电极形成。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述凹部包括倾斜表面，所述倾斜表面在平面图中相对于所述半导体叠层结构的深度方向倾斜。
3.根据权利要求2所述的发光元件，其中，包括有多个所述第一电极并且每个所述第一电极的形状形成为点状。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述第一半导体层包括η型半导体层，而所述第二半导体层包括P型半导体层，并且所述第一电极是η侧电极，而所述第二电极是ρ侧电极。
5.根据权利要求4所述的发光元件，其中，所述ρ侧电极包括氧化物半导体。
6.根据权利要求5所述的发光元件，其中，所述ρ侧电极包括形成在所述ρ型半导体层上的P侧接触电极以及形成在所述P侧接触电极上的P侧上电极。
7.根据权利要求6所述的发光元件，其中，所述P侧上电极和所述η侧电极包含相同的材料。
8.根据权利要求7所述的发光元件，其中，所述ρ侧上电极和所述η侧电极包括下部， 所述下部接触所述η型半导体层或所述ρ侧接触电极并包含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
一种包括半导体叠层结构的发光元件，该半导体叠层结构包括氮化物半导体，并且通过层叠第一半导体层、发光层和第二半导体层而形成，第一半导体层为第一导电型，第二半导体层为不同于第一导电型的第二导电型，第一半导体层通过去除第二半导体层和发光层的一部分而暴露，凹部形成在第一半导体层的暴露部中，第一电极形成在凹部上并且与第一半导体层欧姆接触，而第二电极与第二半导体层欧姆接触并且围绕第一电极形成。
文档编号H01L33/00GK102386295SQ20111025196
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月24日 优先权日2010年8月27日
发明者坊山晋也, 牛田泰久, 神谷真央 申请人:丰田合成株式会社