发光元件及其制造方法

发光元件及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种发光元件及其制造方法，所述发光元件包括：层叠结构体，所述层叠结构体包括第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层包括第一表面和面对所述第一表面的第二表面，所述有源层与所述第一化合物半导体层的第二表面接触；其中所述第一化合物半导体层的第一表面具有第一表面区域和第二表面区域，所述第一表面区域和所述第二表面区域在高度或者粗糙度的至少之一上不同，在至少一部分所述第一表面区域上形成第一光反射层，和在至少一部分所述第二表面区域上形成第一电极。
【专利说明】发光元件及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有2013年8月9日提交的日本优先权专利申请JP2013-166570的权益，该专利申请的全部内容并入本文以供参考。

【技术领域】
[0003]本公开内容涉及发光元件及其制造方法。

【背景技术】
[0004]在现有技术中，例如日本未审专利申请公开文本第2010-123921号，公开了一种由氮化物半导体形成的表面发光激光器兀件(垂直共振器激光器，VCSEL)。此处公开的表面发光激光器元件是以如下方式制造的:通过在基板上形成由第二导电层、发光层和第一导电层依次叠置而成的氮化物半导体的叠层，在第一导电层上形成由电介质多层膜构成的第一布拉格反射器，在第一布拉格反射器上形成与第一导电层电连接的第一电极，经由第一布拉格反射器和第一电极将所述叠层接合至支撑基板，从所述叠层去除基板以暴露出第二导电层，以及在第二导电层的暴露表面上形成第二布拉格反射器，该第二布拉格反射器由第二电极和电介质多层膜构成并设置为面对第一布拉格反射器。
[0005]这里，第二导电层是通过从所述叠层去除基板的一部分或者全部而暴露出的，并且使用激光器、剥离法、抛光或者蚀刻来去除基板。此外，还通过基于使用适当抛光剂的CMP方法(化学/机械抛光方法)或者使用适当蚀刻剂的蚀刻方法对暴露出的第二导电层的表面执行镜面抛光，使第二导电层的表面上的光散射最小化。此外，以任意的顺序在镜面抛光的第二电极层的表面上形成第二电极和第二布拉格反射器。
[0006]然而，存在这样的问题:当在经过镜面抛光的第二导电层的表面上形成第二电极时，第二导电层和第二电极之间的接触电阻很可能会增加。


【发明内容】

[0007]期望的是，在各个示例性实施例中，提供了发光元件，包括:层叠结构体，所述层叠结构体包括第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层包括第一表面和面对所述第一表面的第二表面，所述有源层与所述第一化合物半导体层的第二表面接触；其中所述第一化合物半导体层的第一表面具有第一表面区域和第二表面区域，所述第一表面区域和所述第二表面区域在高度或者粗糙度的至少之一上不同，在所述第一表面区域的至少一部分上形成第一光反射层，和在所述第二表面区域的至少一部分上形成第一电极。
[0008]同样期望的是，在进一步的示例性实施例中，提供了发光元件的制造方法，包括:形成层叠结构体，所述层叠结构体包括第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层包括第一表面和面对所述第一表面的第二表面，所述有源层与第一化合物半导体层的第二表面接触；以及在所述第一化合物半导体层的第一表面上形成第二表面区域，在作为所述第一化合物半导体层的第一表面的一部分的第一表面区域的至少一部分上形成第一光反射层，所述第一表面区域和所述第二表面区域在高度或者粗糙度的至少之一上不同，以及在所述第二表面区域的至少一部分上形成第一电极。
[0009]此外，本申请中说明的效果仅仅是范例，而不局限于此，也可以有额外的效果。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1A和IB分别是示意性地图示范例I的发光元件及其变型例的部分端视图；
[0011]图2A和2B分别是示意性地图示范例I的发光元件的变型例的部分端视图；
[0012]图3A和3B分别是示意性地图示范例I的发光元件的变型例的部分端视图；
[0013]图4A和4B分别是示意性地图示范例I的发光元件的变型例的部分端视图；
[0014]图5a和5B分别是示意性地图示范例I的发光元件的变型例的部分端视图；
[0015]图6A和6B分别是示意性地图示范例I的发光元件的变型例的部分端视图；
[0016]图7A和7B分别是示意性地图示范例2的发光元件及其变型例的部分端视图；
[0017]图8A和SB分别是示意性地图示范例2的发光元件的变型例的部分端视图；
[0018]图9A和9B分别是示意性地图示范例2的发光元件的变型例的部分端视图；
[0019]图1OA和1B分别是示意性地图示范例2的发光元件的变型例的部分端视图；
[0020]图1lA和IlB分别是示意性地图示范例2的发光元件的变型例的部分端视图；
[0021]图12A、12B和12C是示意性地图示用于描述范例I的发光元件的制造方法的层叠结构体等等的部分端视图；
[0022]图13A和13B是继图12C之后，示意性地图示用于描述范例I的发光元件的制造方法的层叠结构体等等的部分端视图；
[0023]图14是继图13B之后，示意性地图示用于描述范例I的发光元件的制造方法的层叠结构体等等的部分端视图；
[0024]图15A和15B是示出使用AFM对在基于RIE方法执行蚀刻之前的第一化合物半导体层的状态和在执行蚀刻之后的第一化合物半导体层的状态进行观测的结果的视图；以及
[0025]图16A和16B是示出在基于RIE方法执行蚀刻之前的第一化合物半导体层的表面粗糙度Ra和在执行蚀刻之后的第一化合物半导体层的表面粗糙度Ra的分析结果的视图。

【具体实施方式】
[0026]下面，尽管将基于范例并参考附图来说明本公开内容，但是本公开内容不局限于此，这些范例中的各种数值和材料仅仅是例子。此外，将按照以下顺序进行说明。
[0027]1.涉及根据本公开内容第一实施例和第二实施例的发光元件以及根据本公开内容第一实施例和第二实施例的发光元件制造方法的整体说明
[0028]2.范例I (根据本公开内容第一实施例和第二实施例的发光元件以及根据本公开内容第一实施例和第二实施例的发光元件的制造方法)
[0029]3.范例2 (范例I的变型)等等
[0030]涉及根据本公开内容第一实施例和第二实施例的发光元件以及根据本公开内容第一实施例和第二实施例的发光元件制造方法的整体说明
[0031]在根据本公开内容第一实施例的发光元件的制造方法中，基于化学/机械抛光方法(CMP方法)暴露出工序(d)中的第一化合物半导体层的第一表面(即，去除用于制造发光元件的基板)，并基于反应离子蚀刻方法(RIE方法)形成工序(e)中的粗糙表面区域。此外，在根据本公开内容第二实施例的发光元件制造方法中，基于化学/机械抛光方法暴露出工序(d)中的第一化合物半导体层的第一表面(即，去除用于制造发光元件的基板)，并基于反应离子蚀刻方法形成工序(e)中的阶梯部。此外，首先，通过以使用诸如氢氧化钠水溶液或者氢氧化钾水溶液之类的碱性水溶液、氨溶液+过氧化氢溶液、硫酸溶液+过氧化氢溶液、盐酸溶液+过氧化氢溶液、或者磷酸溶液+过氧化氢溶液的湿蚀刻方法；干蚀刻方法；使用激光器的剥离方法；机械抛光方法；或者这些方法的组合去除用于制造发光元件的基板，或者将用于制造发光元件的基板的厚度变薄，并执行化学/机械抛光方法，暴露出第一化合物半导体层的第一表面。还可以使用反应离子束蚀刻(RIBE)方法、电子回旋共振(ECR)蚀刻方法、离子束蚀刻方法，来取代反应离子蚀刻方法。蚀刻气体的实施例包括含氟气体(fluorine-based gas),比如 CF4，含氯气体(chlorine-based gas),比如 Cl2, CCl4,SiCl4,和含碘气体(1dine-based gas),比如HI ;并且这些蚀刻气体可以单独使用或者混合使用。第一化合物半导体层的第一表面的暴露处理包括沿厚度方向局部地去除所暴露的第一化合物半导体层的处理以及对于第一化合物半导体层的第一表面的镜面抛光处理。通过第一化合物半导体层的第一表面的暴露处理来确定共振器的长度，该共振器包括第一光反射层、层叠结构体和设置为面对第一光反射层的第二光反射层。
[0032]在下文中，为了便于说明，根据本公开内容第一实施例的发光元件、或者通过包括上述优选模式的根据本公开内容第一实施例的发光元件的制造方法所制造的发光元件也被称为“根据本公开内容第一实施例的发光元件等等”。此外，在下文中，为了便于说明，根据本公开内容第二实施例的发光元件、或者通过包括上述优选模式的根据本公开内容第二实施例的发光元件的制造方法所制造的发光元件也被称为“根据本公开内容第二实施例的发光兀件等等”。
[0033]在根据本公开内容第一实施例的发光元件中，所述粗糙表面区域可以包围平坦区域。
[0034]在包括上述优选模式的根据本公开内容第一实施例的发光元件或类似物中，平坦区域的表面粗糙度Ra的值是3X 10_9m或者更小，并且优选的是所述粗糙表面区域的表面粗糙度Ra的值超过所述平坦区域的表面粗糙度Ra的值。此外，所述表面粗糙度Ra是在JIS B-610:2001中规定的。具体来讲，所述平坦区域和粗糙表面区域的表面粗糙度Ra可以通过基于AFM或者横截面TEM的观测来测量。
[0035]此外，在包括上述各种优选模式的根据本公开内容第一实施例的发光元件中，当平坦区域中的接触电阻值设为R1、而粗糙表面区域中的接触电阻值设为R2时，满足关系R2/
R1 ( I。
[0036]在根据本公开内容第二实施例的发光元件或类似物中，所述阶梯部可以由简单闭曲线形成。此外，所述简单闭曲线(也被称为乔丹闭曲线)包括曲线，线段组合，以及曲线和线段的组合。
[0037]在包括上述优选模式的根据本公开内容第二实施例的发光元件等等中，可以在第一化合物半导体层的第一表面的凸部上形成第一光反射层，并可以在第一化合物半导体层的第一表面的凹部上形成第一电极。与此相反，可以在第一化合物半导体层的第一表面的凹部上形成第一光反射层，并可以在第一化合物半导体层的第一表面的凸部上形成第一电极。
[0038]此外，在包括上述各种优选模式的根据本公开内容第二实施例的发光元件中，所述阶梯部的高度可以小于第一化合物半导体层的厚度，或者所述阶梯部的高度可以在I X 1-8Hi 至 lX10_5m 范围内。
[0039]此外，在包括上述各种优选模式的根据本公开内容第二实施例的发光元件中，优选的是在所述阶梯部的内侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的表面粗糙度Ra的值是3X 10_9m或者更小，并且在所述阶梯部的外侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的表面粗糙度Ra的值超过在所述阶梯部的内侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的表面粗糙度Ra的值。
[0040]此外，在包括上述各种优选模式的根据本公开内容第二实施例的发光元件中，期望的是当在所述阶梯部的内侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的接触电阻值设为R1、并且在所述阶梯部的外侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的接触电阻值设为R2时，满足关系IVR1S I。
[0041]此外，在包括上述各种优选模式的根据本公开内容第一实施例或者第二实施例的发光兀件中，第一光反射层可以与第一电极接触。替代地，第一光反射层与第一电极分隔开，即，在第一光反射层和第一电极之间存在偏移量，所述分隔距离可以在Imm之内。当位于第一光反射层内部的元件区域(下文中将说明)与第一电极分隔开时，电流在第一化合物半导体层中流过一段长距离。因此，优选的是，所述分隔距离在Imm范围内，以便将电流路径中产生的电阻抑制得很低。
[0042]此外，在包括上述各种优选模式的根据本公开内容第一实施例或者第二实施例的发光元件中，优选的是第一光反射层和第二光反射层之间的距离在0.15 μ m至50 μ m范围之内。
[0043]此外，在包括上述各种优选模式的根据本公开内容第一实施例或者第二实施例的发光元件中，第二光反射层可以被固定到支撑基板。
[0044]此外，在包括上述各种优选模式的根据本公开内容第一实施例或者第二实施例的发光元件中，从有源层产生的光可以通过第一光反射层而发射到外部。此外，在该情况下，当第一光反射层的与第一化合物半导体层的第一表面接触的部分(第一光反射层面对第二光反射层的部分)的面积设为S1，第二光反射层的面对第二化合物半导体层的第二表面的部分(第二光反射层面对第一光反射层的部分)的面积设为S2，则期望的是满足关系S1SS2。
[0045]在根据本公开内容第一实施例的发光元件的制造方法中，在工序(e)中，在第一化合物半导体层的第一表面上形成粗糙表面区域，在作为第一化合物半导体层的第一表面的由所述粗糙表面区域围绕的一部分的至少平坦区域上形成由多层膜构成的第一光反射层，在至少所述粗糙表面区域上形成第一电极，但是具体来讲，可以将以下形成工序作为例子。
[0046](e-Ι)形成第一光反射层，在第一化合物半导体层的第一表面中形成粗糙表面区域，和形成第一电极
[0047](e-2)在第一化合物半导体层的第一表面中形成粗糙表面区域，形成第一电极，和形成第一光反射层
[0048](e-3)在第一化合物半导体层的第一表面中形成粗糙表面区域，形成第一光反射层，和形成第一电极
[0049]此外，在根据本公开内容第二实施例的发光元件制造方法中，在工序(e)中，在第一化合物半导体层的第一表面上形成阶梯部，在所述阶梯部的至少内侧上形成由多层膜构成的第一光反射层，在至少所述阶梯部上形成第一电极，但是具体来讲，可以将以下形成工序作为例子。
[0050](e-Ι)形成第一光反射层，在第一化合物半导体层的第一表面中形成阶梯部，和形成第一电极
[0051](e-2)在第一化合物半导体层的第一表面中形成阶梯部，形成第一电极，和形成第一光反射层
[0052](e-3)在第一化合物半导体层的第一表面中形成阶梯部，形成第一光反射层，和形成第一电极
[0053]作为第一光反射层和第一电极在第一化合物半导体层的第一表面中的布置状态，如上所述，可以将其中第一光反射层与第一电极接触的状态或者其中第一光反射层与第一电极分隔开的状态作为例子，并且在一些情况中，可以将其中甚至在第一光反射层的边缘部分形成第一电极的状态或者其中甚至在第一电极的边缘部分形成第一光反射层的状态作为例子。这里，当设置了其中甚至在第一电极的边缘部分形成第一光反射层的状态的情形时，第一电极需要包括具有一定尺寸的开口，以便尽可能地不吸收激光振荡的基模光。开口的尺寸未被限制，因为该尺寸随着基模的波长以及横向(第一化合物半导体层的共平面方向)上的光约束结构而变化，但是优选为振荡波长λ的若干倍的程度。
[0054]在包括上述各种优选模式的根据本公开内容第一实施例或者第二实施例的发光元件或类似物中，第一电极可以由金属或者合金形成，而第二电极可以由透明导电材料形成。电流可以沿横向(第二化合物半导体层的共平面方向)散布，并且可以通过以透明导电材料构成第二电极而将电流有效地提供到元件区域(下文中将说明)。优选的是，第二电极在第二化合物半导体层的第二表面上形成，第二光反射层在第二电极上形成。
[0055]这里，术语“元件区域”意指其中注入收缩电流(constricted current)的区域，光受到折射率差约束的区域，在第一光反射层和第二光反射层之间夹持的区域中产生激光振荡的区域，或者对在第一光反射层和第二光反射层之间夹持的区域中的激光振荡有实际助益的区域。
[0056]如上所述，发光元件可以由穿过第一光反射层从第一化合物半导体层的顶面发光的表面发光激光器元件(垂直共振器激光器，VCSEL)构成，或者可以由穿过第二光反射层从第二化合物半导体层的顶面发光的表面发光激光器元件构成。
[0057]此外，在包括上述各种优选模式的根据本公开内容第一实施例或者第二实施例的发光元件中、以及在包括上述各种模式的根据本公开内容第一实施例或者第二实施例的发光元件的制造方法中(在下文中，也被简单地统称为“本公开内容”)，所述层叠结构体具体来讲可以包括AlGaInN基化合物半导体。这里，AlGaInN基化合物半导体的具体范例可以包括GaN、AlGaN、GaInN和AlGalnN。此外，化合物半导体优选可以包含硼(B)原子、铊(TI)原子、砷(As)原子、磷(P)原子和锑(Sb)原子。有源层优选可以具有量子阱结构(QW结构)或者多量子阱结构(MQW结构)。具有量子阱结构的有源层具有由阱层和屏障层的至少之一层叠而成的结构，组合(构成阱层的化合物半导体，构成屏障层的化合物半导体)的范例可以包括(InyGa(1_y)N，GaN)、(InyGa(1_y)N，InzGa (1_Z)N)[其中 y>z]和(InyGa(1_y)N，AlGaN)。第一化合物半导体层可以由第一导电型(例如，η型)化合物半导体构成，第二化合物半导体层可以由不同于第一导电型化合物半导体的第二导电型(例如，P型)化合物半导体构成。第一化合物半导体层和第二化合物半导体层被称为第一覆层和第二覆层。优选的是，可以在第二电极和第二化合物半导体层之间形成电流收缩结构。第一化合物半导体层和第二化合物半导体层可以是单层结构、多层结构或者超晶格结构。此外，所述层可以是包括组成倾斜层和浓度倾斜层。
[0058]为了获得电流收缩结构，可以在第二电极和第二化合物半导体层之间形成由绝缘材料(例如，Si02、SiN或者Al2O3)构成的电流收缩层，可以通过利用RIE方法或类似方法蚀刻第二化合物半导体层而形成台面结构，可以通过在横向方向上局部氧化叠置的第二化合物半导体层的一部分而形成电流收缩区域，可以形成由于对第二化合物半导体层执行杂质的离子注入而导电性降低的区域，或者这些可以组合。然而，第二电极需要与其中电流由于电流收缩而流动的第二化合物半导体层的部分电接触。
[0059]用于发光元件的基板的范例包括GaN基板、蓝宝石基板、GaAs基板、SiC基板、氧化招基板、ZnS基板、ZnO基板、AIN基板、LiMgO基板、LiGaO2基板、MgAl2O4基板、InP基板、Si基板，和在这些基板之一的表面(主表面)上形成基层或者缓冲层的基板。在其中在基板上形成GaN基化合物半导体层的情形中，从低缺陷密度的角度来讲，优选使用GaN基板。已知GaN基板的特性是基于生长面而在例如极性、非极性或者半极性之间变化的，但是GaN基板的任何主表面都可用于形成化合物半导体层。此外，对于这些基板的主表面而言，可以根据晶体结构(例如立方结构或者六方结构)使用晶体方位表面，诸如所谓的A表面、B表面、C表面、R表面、M表面、N表面、S表面，或者其中这些表面在特定方向上偏移的表面等等。构成发光元件的各化合物半导体层的形成方法的范例包括有机金属化学气相生长方法(M0CVD法，MOVPE法)，分子束外延方法(MBE法)，以及其中卤素有助于输送或者反应的氢化物气相生长方法。
[0060]这里，MOCVD法中的有机镓源气体的范例包括三甲基镓(TMG)气体和三乙基镓(TEG)气体，而氮源气体的范例包括氨气和联氨气体。当形成具有η型导电性的GaN基化合物半导体层时，可以添加硅(Si)作为η型杂质(η型掺杂剂)。此外，在形成具有P型导电性的GaN基化合物半导体层时，例如可以添加镁(Mg)作为P型杂质(P型掺杂剂)。在其中包括铝(Al)或者铟(In)作为GaN基化合物半导体层的构成原子的情形中，三甲基铝(TMA)气体可以用作Al源，三甲基铟(TMI)气体可以用作In源。此外，甲硅烷气体(SiH4气体)可以用作Si源，(环戍二烯)镁(cyclopentadienyl magnesium)气体、(甲基环戍二烯)续(methylcyclo pentadienyl magnesium)或者双(环戍二烯)续(biscyc1pentadienyImagnes1um) (Cp2Mg)可以用作Mg源。此外，除了 Si之外,η型杂质(η型掺杂剂)的范例还包括Ge、Se、Sn、C、Te、S、O、Pd和Po，并且除了 Mg之外，ρ型杂质(ρ型掺杂剂)的范例还包括 Zn、Cd、Be、Ca、Ba、C、Hg 和 Sr。
[0061]支撑基板可以通过上文作为用于制造发光元件的基板的例子举出的各种基板来构成，或者可以由包含AlN等等的绝缘基板，包含S1、SiC、Ge等等的半导体基板，金属基板或者合金基板来构成，但是优选可以使用具有导电性的基板，或者从机械特性、弹性变形、塑性变形和热辐射的角度来讲，可以优选使用金属基板或者合金基板。支撑基板的厚度例如在0.05mm至0.5mm范围内。作为将第二光反射层固定至支撑基板的方法,可以使用钎焊接合方法、室温焊接方法、使用胶带的方法、使用蜡接合的接合方法或者现有方法，但是从确保导电性的角度来看，最好采用钎焊接合方法或者室温焊接方法。例如，在使用硅半导体基板(它是导电基板)作为支撑基板的情形中，为了抑制由于热膨胀系数差导致的翘曲，期望的是采用其中可以以等于或者低于400°C的低温将层接合至基板的方法。当将GaN基板用作支撑基板时，接合温度可以是400°C或者更高。
[0062]期望的是，第一电极包括单层结构或者多层结构，含有从以下组中选出的至少一种金属(包含合金):金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、钼(Pt)、镍(Ni)、钛(Ti)、钒(V)、钨(W)、铬(Cr)、铝(Al)、铜(Cu)、锌(Zn)、锡(Sn)和铟(In)，其具体范例可以包括Ti/Au、Ti/Al、Ti/Al/Au、Ti/Pt/Au、Ni/Au、Ni/Au/Pt、Ni/Pt、Pd/Pt 和 Ag/Pd。此外，在多层结构中，相对于“/”越靠前的层的位置越靠近有源层一侧。这也同样适用于下文的说明。第一电极例如可以使用诸如真空沉积法或者溅射法之类的PVD方法形成。
[0063]构成第二电极的透明导电材料的范例包括氧化铟锡(ΙΤ0，包括Sn掺杂的In2O3，结晶ΙΤ0，和非结晶ΙΤ0)、氧化铟锌(IZO)、IFO (F掺杂的In2O3)、氧化锡(SnO2)、ATO (Sb掺杂的SnO2)、FTO (F掺杂的SnO2)和氧化锌(ZnO，包括Al掺杂的ZnO或者B掺杂的ZnO)。替代地，作为第二电极，可以将使用氧化镓、氧化钛、氧化铌或者氧化镍作为基层的透明导电膜作为例子。然而，尽管构成第二电极的材料取决于第二光反射层和第二电极的布置状态，但是不局限于透明导电材料，并且可以使用金属，比如钯(Pd)、钼(Pt)、镍(Ni)、金(Au)、钴(Co)和铑(Rh)。第二电极可以由上述材料中的至少一种构成。第二电极例如可以使用诸如真空沉积法或者溅射法之类的PVD方法形成。
[0064]为了与外部电极或者外部电路电连接，可以在第一电极或者第二电极上设置焊垫电极。最好是，所述焊垫电极包含单层结构或者多层结构，包含从以下组中选出的至少一种金属:钛(Ti)、铝(Al)、钼(Pt)、金(Au)、镍(Ni)和钯(Pd)。替代地，所述焊垫电极可以形成为具有以下示例多层结构中的一种:Ti/Pt/Au、Ti/Au、Ti/Pd/Au、Ti/Ni/Au和Ti/Ni/Au/Cr/Au。在由Ag层或者Ag/Pd层构成第一电极的情形中，优选的是，在第一电极的表面上形成由例如Ni/TiW/Pd/TiW/Ni构成的覆盖金属层，并且例如，在所述覆盖金属层上形成由T/Ni/Au或者Ti/Ni/Au/Cr/Au的多层结构构成的焊垫电极。
[0065]光反射膜(分布布拉格反射器膜，DBR膜)例如由半导体多层膜或者电介质多层膜构成。介电材料的范例例如可以包括诸如S1、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、Y、B、或者Ti的氧化物；诸如AIN、AlGaN, GaN、或者Bn之类的氮化物；以及氟化物。其具体范例可以包括 S12, T12, Nb205> ZrO2, Ta205、ZnO、A1203、HfO2 和 A1N。此外，替代地，还可以通过层叠由介电材料之间具有相互不同的折射率的介电材料所构成的两种以上电介质膜，而获得光反射层。例如，优选诸如Si02/SiN、Si02/Nb205、Si02/Zr02，或者Si02/A1N之类的的多层膜。为了获得期望的反射率，可以适当地选择构成每个电介质膜的材料，膜厚度，层叠的层数目。每个电介质膜的厚度可以根据所使用的材料来适当地调整，并可根据振荡波长λ以及所使用的材料在该振荡波长λ处的折射率η来确定。更具体地说，优选为λ/(4η)的奇数倍。例如，在振荡波长λ为410nm的发光元件中，在由Si02/Nb205构成光反射层的情形中，可以将40nm至70nm的范围作为例子。层叠的层数目可以是2以上，优选为大约5至20。整个光反射层的厚度例如可以是大约0.6μπι至1.7μπι。
[0066]光反射层的尺寸或者形状不作特定限制，只要该光反射层覆盖元件区域。在元件区域、第一光反射层、第二光反射层、或者电流收缩层中设置的开口的平面形状的具体范例可以包括圆形、椭圆形、正方形和多边形(三角形，矩形或者六角形)。此外，作为第一电极的平面形状，可以将环形作为例子。期望的是，在元件区域、第一光反射层、第二光反射层或者电流收缩层中设置的开口的平面形状与环形第一电极内的环形部分的平面形状彼此相似。在圆形的情形中，该圆形的直径优选在2μηι至70μηι的范围内。
[0067]可以使用现有方法形成光反射层，其具体范例可以包括PVD方法，比如真空沉积法，溅射法，反应溅射法，ECR等离子溅射法，磁控溅射法，离子束辅助沉积法，离子电镀法，以及激光烧蚀法；各种CVD方法；涂敷法，比如喷射法，旋涂法，浸涂法；组合这些方法中的两种以上的方法；和将这些方法与完整或者部分的预处理，惰性气体(Ar，He，或者Xe)或者等离子的照射，氧气、臭氧气体和等离子的照射、氧化处理(热处理)和曝光处理中的一种或多种相组合的方法。
[0068]此外，层叠结构体的侧表面或者暴露表面可以涂有绝缘膜。绝缘膜的形成可以使用现有方法来进行。优选的是，构成绝缘膜的材料的折射率小于构成层叠结构体的材料的折射率。构成绝缘膜的材料的范例可以包括S1x基材料(包括S12)、SiNy基材料、S1xNy基材料、Ta205、Zr02、AlN、Al203、Ga203，以及诸如聚酰亚胺树脂之类的有机材料。形成绝缘膜的方法的范例可以包括PVC方法，诸如真空沉积法或者溅射法，以及CVD方法，并且绝缘膜可以基于涂敷法形成。
[0069]范例I
[0070]范例I涉及根据本公开内容第一实施例和第二实施例的发光元件以及根据第一实施例和第二实施例的发光元件的制造方法。
[0071]在作为示意部分端视图的图1A中示出的范例I的发光元件包括(A)层叠结构体20,其上层叠有由GaN基化合物半导体构成、并且包括第一表面21a和面对第一表面21a的第二表面21b的第一化合物半导体层21，由GaN基化合物半导体构成、并与第一化合物半导体层21的第二表面21b接触的有源层(发光层)23，以及由GaN基化合物半导体构成、包括第一表面22a和面对第一表面22a的第二表面22b、并且其第一表面22a与有源层23接触的第二化合物半导体层22 ； (B)第一光反射层41，其由在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成的第一电极31以及在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成的多层膜构成；以及(C)第二光反射层42，其由在第二化合物半导体层22的第二表面22b上形成的第二电极32和多层膜构成。
[0072]具体来讲，范例I的发光元件由通过第一光反射层41从第一化合物半导体层21的顶面发光的表面发光激光器兀件(垂直共振器激光器，VCSEL)构成。
[0073]此外，第一化合物半导体层21的第一表面21a具有平坦区域21A、和比平坦区域21A粗糙的粗糙表面区域21B，第一光反射层41在至少平坦区域21A上形成，第一电极31在至少粗糙表面区域21B上形成。这里，粗糙表面区域21B包围平坦区域21A。
[0074]替代地，在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成阶梯部21C，在阶梯部21C的至少内侧21D上形成第一光反射层41，在阶梯部21C的至少外侧21E上形成第一电极31。这里，阶梯部21C由简单闭曲线构成。此外，第一光反射层41在第一化合物半导体层21的第一表面21a的凸部上形成,第一电极31在第一化合物半导体层21的第一表面21a的凹部上形成。阶梯部21C的高度小于第一化合物半导体层21的厚度，并且阶梯部21C的高度在lX10_8m至lX10_5m的范围内，具体来讲例如是2X10_6m。此外，第一光反射层41和第二光反射层42之间的距离在0.15μπι至50μπι的范围内，具体来讲例如是10 μ m。
[0075]在范例I的发光元件中，在第二电极32和第二化合物半导体层22之间形成由绝缘材料(比如S12)构成的电流收缩层24。在电流收缩层24中形成圆形开口 24A，第二化合物半导体层22暴露于开口 24A的底部。从第二化合物半导体层22的第二表面22b至电流收缩层24形成第二电极32，并在第二电极32上形成第二光反射层42。此外，焊垫电极33与第二电极32的边缘部分接触，以便与外部电极或者外部电路电连接。元件区域的平面形状是圆形的，在第一光反射层41、第二光反射层42或者电流收缩层24中设置的开口24A的平面形状也是圆形的。另一方面，第一电极31的平面形状是环形(环状)。此外，第一光反射层41和第二光反射层42具有多层结构，但是为了简化附图，该结构是以单层示出的。此外，电流收缩层24的形成是可选的。
[0076]在范例I的发光兀件中，第一光反射层41与第一电极31分隔开，即在第一光反射层和第一电极之间存在偏移量，并且所述分隔距离可以在Imm内，具体来讲例如是平均0.05mmo
[0077]在范例I的发光元件中，基于钎焊方法，通过由包括金(Au)层或者锡(Sn)层的焊料层构成的接合层25，将第二光反射层42固定至由硅半导体基板构成的支撑基板26。
[0078]此外，在范例I的发光元件中，从有有源层23产生的光可以通过第一光反射层41而发射到外部。当第一光反射层41的与第一化合物半导体层21的第一表面21a接触的一部分(第一光反射层41面对第二光反射层42的部分)的面积设为S1，第二光反射层42的面对第二化合物半导体层22的第二表面的部分(第二光反射层42面对第一光反射层41的部分)的面积设为S2,则满足关系S1SS215
[0079]第一化合物半导体层21由n-GaN层构成，有源层23具有其中由Inaci4Gaci 96N层(屏障层)和Inai6Gaa84N层(阱层)层叠而成的五层的多量子阱结构，第二化合物半导体层22由p-GaN层构成。此外，第一电极31由Ti/Pt/Au构成，第二电极32由透明导电材料构成，具体来讲由ITO构成，焊垫电极33由Ti/Pd/Au构成，第一光反射层41和第二光反射层42由SiN层和S12层的多层结构构成(层叠的电介质膜的总数:20层)。
[0080]在下文中，将参考作为对层叠结构体等等进行示意性图示的部分端视图的图12A、12B、12C、13A、13B和14，来说明范例I的发光元件的制造方法。
[0081]工序100
[0082]首先，基于现有的MOCVD方法，在由GaN基板构成的用于制造发光元件的基板11上形成由第一化合物半导体层21、有源层23和第二化合物半导体层22层叠而成的层叠结构体20,第一化合物半导体层21由GaN基化合物半导体构成、并包括第一表面21a和面对第一表面21a的第二表面,有源层23由GaN基化合物半导体构成、并与第一化合物半导体层21的第二表面21b接触，第二化合物半导体层22由GaN基化合物半导体构成、包括第一表面22a和面对第一表面22a的第二表面22b、并且其第一表面22a与有源层23接触。此夕卜，基于现有方法在第二化合物半导体层22上形成包括开口 24A的电流收缩层24。以这种方式，可以获得图12A中示出的结构。
[0083]工序110
[0084]接下来，在第二化合物半导体层22的第二表面22b上形成由第二电极32和多层膜构成的第二光反射层42。具体来讲，基于剥离方法从第二化合物半导体层22的第二表面22b至电流收缩层24形成第二电极32，并基于现有方法从第二电极32至电流收缩层24形成焊垫电极33。以这种方式，可以获得图12B中示出的结构。随后，基于现有方法从第二电极32至焊垫电极33形成第二光反射层42。以这种方式，可以获得图12C中示出的结构。
[0085]工序120
[0086]接下来，通过接合层25，将第二光反射层42固定到支撑基板26。以这种方式，可以获得图13A中示出的结构。
[0087]工序130
[0088]随后，去除用于制造发光元件的基板11，并暴露出第一化合物半导体层21的第一表面21a。具体来讲，首先基于机械抛光方法使用于制造发光元件的基板11的厚度变薄，去除用于制造发光元件的基板11的剩余部分，沿厚度方向局部地去除所暴露出的第一化合物半导体层21，并执行对于第一化合物半导体层21的第一表面21a的镜面抛光处理。以这种方式，可以获得图13B中示出的结构。
[0089]工序140
[0090]随后，在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成粗糙表面区域21B，在作为第一化合物半导体层21的第一表面21a的由粗糙表面区域21B围绕的一部分的平坦区域21A中形成由多层膜构成的第一光反射层41，并在至少粗糙表面区域21B上形成第一电极31。替代地，随后，在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成阶梯部21C，在阶梯部21C的至少内侧21D上形成由多层膜构成的第一光反射层41，在阶梯部21C的至少外侧21E上形成第一电极31。
[0091]具体来讲，基于现有方法，在第一化合物半导体层21的作为平坦区域21A的区域上、或者第一化合物半导体层21的与阶梯部21C的内侧21D对应的区域上，形成用于蚀刻的光致抗蚀剂层，通过基于RIE方法对所暴露出的第一化合物半导体层21的区域进行蚀刻而形成粗糙表面区域21B，或者形成阶梯部21C。以这种方式，可以获得图14中示出的结构。
[0092]这里，平坦区域21A的表面粗糙度Ra的值是3X 10_9m或者更小，并且粗糙表面区域21B的表面粗糙度Ra的值超过平坦区域21A的表面粗糙度Ra的值。具体来讲，平坦区域21A的表面粗糙度Ra的值是0.2nm,粗糙表面区域21B的表面粗糙度Ra的值是3.lnm。通过AFM观测基于RIE方法蚀刻之前的第一化合物半导体层21的状态以及蚀刻之后的第一化合物半导体层21的状态。结果在图15A(蚀刻之前)和图15B(蚀刻之后)中示出，并且表面粗糙度Ra的分析结果在图16A(蚀刻之前)和图16B(蚀刻之后)中示出。
[0093]此外，当平坦区域21A中的接触电阻值设为R1、而粗糙表面区域21B中的接触电阻值设为R2时，满足关系R2A1 ( I。具体来讲，平坦区域21A中的曲线IV是肖特基型，粗糙表面区域21B中的曲线IV是欧姆型。
[0094]接下来，基于现有方法在第一化合物半导体层21的平坦区域21A中、或者在阶梯部21C的内侧21D中形成第一光反射层41。随后,基于现有方法在第一化合物半导体层21的粗糙表面区域21B中、或者在阶梯部21C的外侧21E中形成第一电极31。以这种方式，可以获得具有图1A中示出的结构的范例I的发光元件。
[0095]在第一化合物半导体层21的第一表面21a中形成粗糙表面区域21B(阶梯部21C)、形成第一光反射层41和形成第一电极31的顺序不局限于上述的形成第一光反射层41、在第一化合物半导体层21的第一表面21a中形成粗糙表面区域21B(阶梯部21C)和形成第一电极31的顺序，也可以使用形成第一光反射层41、在第一化合物半导体层21的第一表面21a中形成粗糙表面区域21B(阶梯部21C)和形成第一电极31的顺序，还可以使用在第一化合物半导体层21的第一表面21a中形成粗糙表面区域21B(阶梯部21C)、形成第一电极31和形成第一光反射层41的顺序。此外，工序140中的用于蚀刻的光致抗蚀剂层可以替换为第一光反射层41。
[0096]工序150
[0097]接下来，通过执行所谓的元件分离，将发光元件分隔开，并利用由例如S12构成的绝缘膜涂覆层叠结构体的侧表面或暴露表面。随后，基于现有方法形成用于将第一电极31和焊垫电极33连接至外部电路等等的端子等等，并且通过封装或者密封端子而完成范例I的发光兀件。
[0098]在范例I的发光元件中，第一化合物半导体层的第一表面具有平坦区域和粗糙区域，在至少所述平坦区域上形成第一光反射层，在至少所述粗糙区域上形成第一电极。替代地，在第一化合物半导体层的第一表面上形成阶梯部，在所述阶梯部的至少内侧上形成第一光反射层，在所述阶梯部的至少外侧上形成第一电极。因此，可以将第一化合物半导体层的表面上的光散射最小化，并且可以抑制第一化合物半导体层和第一电极之间的接触电阻的增加。
[0099]此外，在范例I的发光元件的制造方法中，去除用于制造发光元件的基板并暴露出第一化合物半导体层的第一表面，在第一化合物半导体层的第一表面上形成粗糙表面区域，至少在作为第一化合物半导体层的第一表面的由粗糙区域围绕的一部分的平坦区域上形成由多层膜构成的第一光反射层，并至少在粗糙区域上形成第一电极。替代地，去除用于制造发光元件的基板并暴露出第一化合物半导体层的第一表面，在第一化合物半导体层的第一表面上形成阶梯部，在所述阶梯部的至少内侧上形成由多层膜构成的第一光反射层，在所述阶梯部的至少外侧上形成第一电极，但是在位于所述阶梯部的内侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的区域中保持平坦状态，并通过形成阶梯部而使得位于所述阶梯部的外侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的区域粗糙。因此，可以将第一化合物半导体层的表面上的光散射最小化，并且可以抑制第一化合物半导体层和第一电极之间的接触电阻的增加。
[0100]在图1A中示出的发光元件的范例中，第一光反射层41包括平坦区域21A或者阶梯部21C的所有内侧21D，第一电极31的端部与阶梯部21C分隔开。而与之不同，在图1B中示出的发光元件的范例中，第一光反射层41包括平坦区域21A或者阶梯部21C的所有内侧21D，并且第一电极31的端部与阶梯部21C接触。此外，在图2A和2B中示出的发光元件的范例中，第一光反射层41包括平坦区域21A或者包括阶梯部21C的内侧21D的一部分。此外，第一电极31的端部与阶梯部21C分隔开(参看图2A)，或者第一电极31的端部与阶梯部21C接触(参看图2B)。
[0101]在图3A中示出的发光元件的范例中，第一光反射层41包括平坦区域21A或者包括阶梯部21C的所有内侧21D，并且从阶梯部21C至第一光反射层41的边缘部分形成第一电极31的端部。即，第一光反射层41与第一电极31接触。此外，在图3B和4A中示出的发光元件的范例中，第一光反射层41包括平坦区域21A，或者阶梯部21C的内侧21D的一部分。此外，第一电极31从阶梯部21C延伸到平坦区域21A的边缘部分(参看图3B)，并且第一光反射层41与第一电极31接触。替代地，第一电极31从阶梯部21C延伸到平坦区域21A的边缘部分，并进一步延伸到第一光反射层41的边缘部分(参看图4A)，并且第一光反射层41与第一电极31接触。在第一电极31延伸到第一光反射层41的边缘部分的情形中，在第一电极31中形成尽可能不吸收激光振荡的基模光的开口 31A，例如开口 31A的直径为5口111至5(^1]1。这也同样适用于下文的说明。
[0102]在图4B、5A、5B、6A和6B中示出的发光元件的范例中，第一光反射层41包括平坦区域21A或者包括阶梯部21C的所有内侧21D，并延伸到粗糙表面区域21B或者延伸到阶梯部21C的外侧21E。此外，第一电极31的端部与第一光反射层41分隔开(参看图4B)。替代地，第一电极31的端部与第一光反射层41接触(参看图5A)。替代地，第一光反射层41在第一电极31的端部上形成，并且第一电极31与阶梯部21C接触(参看图5)。替代地，第一光反射层41在第一电极31的端部上形成，并且第一电极31与阶梯部21C分隔开(参看图6A)。替代地，第一电极31延伸到第一光反射层41的边缘部分(参看图6B)。
[0103]范例2
[0104]范例2是范例I的变型。在范例2的发光元件中，在第一化合物半导体层21的第一表面21a的凹部上形成第一光反射层41，并在第一化合物半导体层21的第一表面21a的凸部上形成第一电极31。
[0105]在图7A和7B中示出的发光元件的范例中，第一光反射层41包括平坦区域21A或者包括阶梯部21C的内侧21D的一部分，并且第一电极31的端部与阶梯部21C分隔开(参看图7A)，或者第一电极31的端部延伸到阶梯部2IC (参看图7B)。在图8A、8B和9A中示出的发光元件的范例中，第一光反射层41包括平坦区域21A或者阶梯部21C的所有内侧21D，第一电极31的端部与阶梯部21C分隔开(参看图8A)。替代地，第一电极31的端部延伸到阶梯部21C，第一电极31的端部与第一光反射层41接触(参看图SB)。替代地，第一电极31的端部延伸到第一光反射层41的边缘部分(参看图9A)。
[0106]在图9B、10A、10B、11A和IlB中示出的发光元件的范例中，第一光反射层41包括平坦区域21A或者阶梯部21C的所有内侧21D，并延伸到粗糙表面区域21B或者阶梯部21C的外侧21E。此外，第一电极31形成为与第一光反射层41分隔开(参看图9B)。替代地，第一电极31与第一光反射层41接触(参看图10A)。替代地，第一光反射层41延伸到第一电极31，第一电极31的端部延伸到阶梯部21C(参看图10B)。替代地，第一光反射层41延伸到第一电极31，并且第一电极31的端部与阶梯部21C分隔开(参看图11A)。替代地，第一电极31延伸到第一光反射层41的边缘部分(参看图11B)。
[0107]尽管上文已经参考优选范例说明了本公开内容，但是本公开内容不局限于这些范例。范例中说明的发光元件的构成和结构仅仅是范例，并可被适当地修改，并且可以适当地修改范例中的发光元件的制造方法。通过适当地选择接合层和支撑基板，可以根据情况，将通过第二光反射层从第二化合物半导体层的顶面发光的表面发光激光器元件用作发光元件。替代地，在工序140中，可以通过形成第一光反射层和第一电极并去除支撑基板，来完成穿过第二光反射层从第二化合物半导体层的顶面发光的发光激光器元件。替代地，在工序140之后，可以通过将第一光反射层固定到第二支撑基板、去除该支撑基板、并暴露出第二光反射层，来完成通过第二光反射层从第二化合物半导体层的顶面发光的发光激光器兀件。
[0108]此外，本公开内容可以具有以下构成。此外，本公开内容可以具有以下构成。
[0109][I] 一种发光元件，包括:层叠结构体，所述层叠结构体包括第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层包括第一表面和面对所述第一表面的第二表面，所述有源层与所述第一化合物半导体层的第二表面接触；其中所述第一化合物半导体层的第一表面具有第一表面区域和第二表面区域，所述第一表面区域和所述第二表面区域在高度或者粗糙度的至少之一上不同，在至少一部分所述第一表面区域上形成第一光反射层，和在至少一部分所述第二表面区域上形成第一电极。
[0110][2]根据[I]所述的发光元件，其中所述第一表面区域和所述第二表面区域在粗糙度上不同，所述第二表面区域比所述第一表面区域粗糙，存在至少两个第二表面区域，并且在所述至少两个第二表面区域之间设有所述第一表面区域。
[0111][3]根据[I]所述的发光元件，其中所述层叠结构体由GaN基化合物半导体构成。
[0112][4]根据[I]所述的发光元件，其中当所述第一表面区域中的接触电阻值设为R1,所述第二表面区域中的接触电阻值设为R2时，满足关系R2Z^R1 ( I。
[0113][5]根据[I]所述的发光元件，其中所述第一表面区域和所述第二表面区域在高度上不同，并且所述高度差形成具有凸部和凹部的阶梯部。
[0114][6]根据[5]所述的发光元件，其中所述阶梯部由曲面构成。
[0115][7]根据[5]所述的发光元件，其中所述第一光反射层在所述凸部的至少一部分上形成，所述第一电极在所述凹部的至少一部分上形成。
[0116][8]根据[5]所述的发光元件，其中所述第一光反射层形成在所述凹部的至少一部分上，并且所述第一电极形成在所述凸部的至少一部分上。
[0117][9]根据[5]所述的发光元件，其中所述阶梯部的高度小于所述第一化合物半导体层的厚度。
[0118][10]根据[5]所述的发光元件，其中所述第一光反射层形成为跨过所述第一表面区域和所述第二表面区域之间的边界。
[0119][11]根据[5]所述的发光元件，其中所述阶梯部的内侧上的表面粗糙度Ra的值大约是3X10_9m或者更小，以及在所述阶梯部的外侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的表面粗糙度Ra的值超过在所述阶梯部内侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的表面粗糙度Ra的值。
[0120][12]根据[5]所述的发光元件，其中当所述阶梯部的内侧上的接触电阻值设为R1，所述阶梯部的外侧上的接触电阻值设为R2时，满足关系R2ZiR1 ( I。
[0121][13]根据[I]所述的发光元件，其中所述第一光反射层与所述第一电极接触。
[0122][14]根据[I]所述的发光元件，其中所述第一光反射层与所述第一表面区域的全部接触。
[0123][15]根据[I]所述的发光元件，其中所述第二化合物半导体层具有第一表面和第二表面，所述有源层与所述第二化合物半导体层的第一表面接触，在所述第一化合物半导体层的第一表面上形成所述第一光反射层，在所述第二化合物半导体层的第二表面上形成第二光反射层，从所述第一光反射层至所述第二光反射层的距离在约0.15 μ m至约50 μ m的范围内。
[0124][16]根据[I]所述的发光元件，其中所述第二化合物半导体层包括第一表面和第二表面，有源层与所述第二化合物半导体层的第一表面接触，在所述第二化合物半导体层的第二表面上形成第二光反射层，并将所述第二光反射层固定到支撑基板。
[0125][17]根据[I]所述的发光元件，其中所述第一表面区域的表面粗糙度Ra的值大约是3X10_9m或者更小，以及所述第二表面区域的表面粗糙度Ra的值超过所述第一表面区域的表面粗糙度Ra的值。
[0126][18]根据[16]所述的发光元件，其中当所述第一光反射层的一部分的面积设为S1,所述第二光反射层的一部分的面积设为S2,满足关系S1SS215
[0127][19] 一种发光元件的制造方法，包括:形成层叠结构体，所述层叠结构体包括第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层包括第一表面和面对所述第一表面的第二表面，所述有源层与第一化合物半导体层的第二表面接触；以及在所述第一化合物半导体层的第一表面上形成第二表面区域，在作为所述第一化合物半导体层的第一表面的一部分的第一表面区域的至少一部分上形成第一光反射层，所述第一表面区域和所述第二表面区域在高度或者粗糙度的至少之一上不同，以及在所述第二表面区域的至少一部分上形成第一电极。
[0128][20]根据[5]所述的发光元件，其中所述第一电极形成为跨过所述第一表面区域和所述第二表面区域之间的边界。
[0129][A01]发光兀件......第一实施例
[0130]一种发光元件，包括:(A)层叠结构体，其上层叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，其中第一化合物半导体层由GaN基化合物半导体构成并且包括第一表面和面对第一表面的第二表面，有源层由GaN基化合物半导体构成并与第一化合物半导体层的第二表面接触，第二化合物半导体层由GaN基化合物半导体构成、包括第一表面和面对第一表面的第二表面并且其第一表面与有源层接触；(B)第一光反射层,其由在第一化合物半导体层的第一表面上形成的第一电极以及在第一化合物半导体层的第一表面上形成的多层膜构成；以及(C)第二光反射层，其由在第二化合物半导体层的第二表面上形成的第二电极和多层膜构成，其中第一化合物半导体层的第一表面具有平坦区域和比平坦区域粗糙的粗糙表面区域，第一光反射层形成在至少所述平坦区域上，第一电极形成在至少所述粗糙表面区域上。
[0131][A02]根据[A01]所述的发光元件，其中所述粗糙表面区域包围所述平坦区域。
[0132][A03]根据[A01]或者[A02]所述的发光元件，其中所述平坦区域的表面粗糙度Ra的值是3X 10_9m或者更小，以及所述粗糙区域的表面粗糙度Ra的值超过所述平坦区域的表面粗糙度Ra的值。
[0133][A04]根据[A01]至[A03]的任一项的发光元件，其中当所述平坦区域中的接触电阻值设为R1，所述粗糙区域中的接触电阻值设为R2时，满足关系R2ZiR1 ( I。
[0134][A05]根据[A01]至[A04]的任一项的发光元件，其中所述第一光反射层与所述第一电极接触。
[0135][A06]根据[A01]至[A04]的任一项的发光元件，其中所述第一光反射层与所述第一电极分隔开，并且所述分隔距离在Imm范围内。
[0136][A07]根据[A01]至[A06]的任一项的发光元件，其中所述第一光反射层和所述第二光反射层之间的距离在0.15 μ m至50 μ m的范围内。
[0137][A08]根据[A01]至[A07]的任一项的发光元件，其中所述第二光反射层被固定到所述支撑基板。
[0138][A09]根据[A01]至[A08]的任一项的发光元件，其中从所述有源层产生的光通过所述第一光反射层而发射到外部。
[0139][A10]根据[A09]所述的发光元件，其中当与所述第一化合物半导体层的第一表面接触的所述第一光反射层的一部分的面积设为S1，与所述第二化合物半导体层的第二表面面对的所述第二光反射层的一部分的面积设为S2，则满足关系S1W215
[0140][All]根据[A01]至[A10]的任一项的发光元件，其中所述第一电极由金属或者合金构成。
[0141][A12]根据[A01]至[All]的任一项的发光元件，其中所述第二电极由透明导电材料构成。
[0142][A13]根据[A01]至[A12]的任一项的发光元件，其中所述发光元件由表面发光激光器兀件构成。
[0143][B01]发光元件......第二实施例
[0144]一种发光元件，包括:(A)层叠结构体，其上层叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，其中第一化合物半导体层由GaN基化合物半导体构成并且包括第一表面和面对第一表面的第二表面，有源层由GaN基化合物半导体构成并与第一化合物半导体层的第二表面接触，第二化合物半导体层由GaN基化合物半导体构成、包括第一表面和面对第一表面的第二表面并且其第一表面与有源层接触；(B)第一光反射层，其由在第一化合物半导体层的第一表面上形成的第一电极以及在第一化合物半导体层的第一表面上形成的多层膜构成；以及(C)第二光反射层，其由在第二化合物半导体层的第二表面上形成的第二电极和多层膜构成，其中，在所述第一化合物半导体层的第一表面上形成阶梯部，在所述阶梯部的至少内侧上形成所述第一光反射层，在所述阶梯部的至少外侧上形成所述第一电极。
[0145][B02]根据[B01]所述的发光元件，其中所述阶梯部由简单闭曲线构成。
[0146][B03]根据[B01]或者[B02]所述的发光元件，其中所述第一光反射层形成在所述第一化合物半导体层的第一表面的凸部上，所述第一电极形成在所述第一化合物半导体层的第一表面的凹部上。
[0147][B04]根据[B01]或者[B02]所述的发光元件，其中所述第一光反射层在所述第一化合物半导体层的第一表面的凹部上形成，所述第一电极在所述第一化合物半导体层的第一表面的凸部上形成。
[0148][B05]根据[B01]至[B04]的任一项的发光元件，其中所述阶梯部的高度小于所述第一化合物半导体层的厚度。
[0149][B06]根据[B01]至[B04]的任一项的发光元件，其中所述阶梯部的高度在I X 10_8m至I X 10_5m的范围内O
[0150][B07]根据[B01]至[B06]的任一项的发光元件，其中在所述阶梯部的内侧上的所述第一半导体层的第一表面的表面粗糙度Ra的值大约是3X10_9m或者更小，以及在所述阶梯部的外侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的表面粗糙度Ra的值超过在所述阶梯部的内侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的表面粗糙度Ra的值。
[0151][B08]根据[B01]至[B07]的任一项的发光元件，其中当在所述阶梯部的内侧上的第一化合物半导体层的第一表面中的接触电阻值设为R1，在所述阶梯部的外侧上的第一化合物半导体层的第一表面中的接触电阻值设为R2时，满足关系R^R1 ( I。
[0152][B09]根据[B01]至[B08]的任一项的发光元件，其中所述第一光反射层与所述第一电极接触。
[0153][B10]根据[B01]至[B08]的任一项的发光元件，其中所述第一光反射层与所述第一电极分隔开，并且所述分隔距离在Imm范围内。
[0154][B11]根据[B01]至[B10]的任一项的发光元件，其中所述第一光反射层和所述第二光反射层之间的距离在0.15 μ m至50 μ m的范围内。
[0155][B12]根据[B01]至[B11]的任一项的发光元件，其中所述第二光反射层被固定到所述支撑基板。
[0156][B13]根据[B01]至[B12]的任一项的发光元件，其中从所述有源层产生的光通过所述第一光反射层而发射到外部。
[0157][B14]根据[B13]所述的发光元件，其中当与所述第一化合物半导体层的第一表面接触的所述第一光反射层的一部分的面积设为S1，与所述第二化合物半导体层的第二表面面对的所述第二光反射层的一部分的面积设为S2，则满足关系S1W215
[0158][B15]根据[B01]至[B14]的任一项的发光元件，其中所述第一电极由金属或者合金构成。
[0159][B16]根据[B01]至[B15]的任一项的发光元件，其中所述第二电极由透明导电材料构成。
[0160][B17]根据[B01]至[B16]的任一项的发光元件，其中所述发光元件由表面发光激光器兀件构成。
[0161][COI]发光元件的制造方法……第一实施例
[0162]一种发光元件的制造方法，包括:(a)在用于制造发光元件的基板上形成层叠结构体，所述层叠结构体由第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层层叠而成，所述第一化合物半导体层由GaN基化合物半导体构成并且包括第一表面和面对第一表面的第二表面，所述有源层由GaN基化合物半导体构成并与第一化合物半导体层的第二表面接触，以及所述第二化合物半导体层由GaN基化合物半导体构成、包括第一表面和面对第一表面的第二表面并且其第一表面与有源层接触；(b)在所述第二化合物半导体层的第二表面上形成由第二电极和多层膜构成的第二光反射层；(C)将所述第二光反射层固定至支撑基板；(d)去除所述用于制造发光元件的基板，并暴露出所述第一化合物半导体层的第一表面；以及(e)在所述第一化合物半导体层的第一表面上形成粗糙表面区域，至少在作为由所述粗糙表面区域围绕的所述第一化合物半导体层的第一表面的一部分的平坦区域上形成由多层膜构成的第一光反射层，以及在至少所述粗糙表面区域上形成第一电极。
[0163][C02]根据[C01]所述的发光元件制造方法，所述工序(d)中的所述第一化合物半导体层的第一表面是基于化学/机械抛光方法而暴露的，并基于反应离子蚀刻方法形成所述工序(e)中的粗糙表面区域。
[0164][C03]根据[C01]或者[C02]所述的发光元件制造方法，其中所述平坦区域的表面粗糙度Ra的值是3X 10_9m或者更小，以及所述粗糙表面区域的表面粗糙度Ra的值超过所述平坦区域的表面粗糙度Ra的值。
[0165][C04]根据[C01]至[C03]的任一项的发光元件制造方法，其中当所述平坦区域中的接触电阻值设为R1，所述粗糙表面区域中的接触电阻值设为R2时，满足关系R2ZiR1 ( I。
[0166][C05]根据[C01]至[C04]的任一项的发光元件制造方法，其中所述第一光反射层与所述第一电极接触。
[0167][C06]根据[C01]至[C04]的任一项的发光元件制造方法，其中所述第一光反射层与所述第一电极分隔开，并且所述分隔距离在Imm范围内。
[0168][C07]根据[C01]至[C06]的任一项的发光元件制造方法，其中所述第一光反射层和所述第二光反射层之间的距离在0.15 μ m至50 μ m的范围内。
[0169][C08]根据[C01]至[C07]的任一项的发光元件制造方法，其中从所述有源层产生的光穿过所述第一光反射层而发射到外部。
[0170][C09]根据[C08]所述的发光元件制造方法，其中当与所述第一化合物半导体层的第一表面接触的所述第一光反射层的一部分的面积设为S1，与所述第二化合物半导体层的第二表面面对的所述第二光反射层的一部分的面积设为S2，则满足关系S1W215
[0171][C10]根据[C01]至[C09]的任一项的发光元件制造方法，其中所述第一电极由金属或者合金构成。
[0172][C11]根据[C01]至[C10]的任一项的发光元件制造方法，其中所述第二电极由透明导电材料构成。
[0173][C12]根据[C01]至[C11]的任一项的发光元件制造方法，其中所述发光元件由表面发光激光器兀件构成。
[0174][D01]发光元件的制造方法……第二实施例
[0175]一种发光元件的制造方法，包括:(a)在用于制造发光元件的基板上形成层叠结构体，所述层叠结构体由第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层层叠而成，所述第一化合物半导体层由GaN基化合物半导体构成并且包括第一表面和面对第一表面的第二表面，所述有源层由GaN基化合物半导体构成并与第一化合物半导体层的第二表面接触，以及所述第二化合物半导体层由GaN基化合物半导体构成、包括第一表面和面对第一表面的第二表面并且其第一表面与有源层接触；(b)在所述第二化合物半导体层的第二表面上形成由第二电极和多层膜构成的第二光反射层；(C)将所述第二光反射层固定至支撑基板；(d)去除所述用于制造发光元件的基板，并暴露出所述第一化合物半导体层的第一表面；以及(e)在所述第一化合物半导体层的第一表面上形成阶梯部，在所述阶梯部的至少内侧上形成由多层膜构成的第一光反射层，以及在所述阶梯部的至少外侧上形成第一电极。
[0176][D02]根据[D01]所述的发光元件制造方法，其中所述第一化合物半导体层的第一表面在所述工序(d)中是基于化学/机械抛光方法而暴露的，并所述工序(e)中的阶梯部是基于反应离子蚀刻方法形成的。
[0177][D03]根据[D01]或者[D02]所述的发光元件制造方法，其中所述阶梯部由简单闭曲线构成。
[0178][D04]根据[D01]至[D03]的任一项的发光元件制造方法，其中所述第一光反射层在所述第一化合物半导体层的第一表面的凸部上形成，所述第一电极在所述第一化合物半导体层的第一表面的凹部上形成。
[0179][D05]根据[D01]至[D03]的任一项的发光元件制造方法，其中所述第一光反射层在所述第一化合物半导体层的第一表面的凹部上形成，所述第一电极在所述第一化合物半导体层的第一表面的凹部上形成。
[0180][D06]根据[D01]至[D05]的任一项的发光元件制造方法，其中所述阶梯部的高度小于所述第一化合物半导体层的厚度。
[0181][D07]根据[D01]至[D06]的任一项的发光元件制造方法，其中所述阶梯部的高度在I X 10_8m至I X 10_5m的范围内O
[0182][D08]根据[D01]至[D07]的任一项的发光元件制造方法，其中在所述阶梯部的内侧上的所述第一半导体层的第一表面的表面粗糙度Ra的值大约是3X 10_9m或者更小，以及在所述阶梯部的外侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的表面粗糙度Ra的值超过在所述阶梯部的内侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的V表面粗糙度Ra的值。
[0183][D09]根据[D01]至[D08]的任一项的发光元件制造方法，其中当在所述阶梯部的内侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面中的接触电阻值设为R1，在所述阶梯部的外侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面中的接触电阻值设为R2时，满足关系R2/R1 ( I。
[0184][D10]根据[D01]至[D09]的任一项的发光元件制造方法，其中所述第一光反射层与所述第一电极接触。
[0185][D11]根据[D01]至[D09]的任一项的发光元件制造方法，其中所述第一光反射层与所述第一电极分隔开，并且分隔距离在Imm范围内。
[0186][D12]根据[D01]至[D11]的任一项的发光元件制造方法，其中所述第一光反射层和所述第二光反射层之间的距离在0.15 μ m至50 μ m的范围内。
[0187][D13]根据[D01]至[D12]的任一项的发光元件制造方法，其中从所述有源层产生的光通过所述第一光反射层而发射到外部。
[0188][D14]根据[D13]所述的发光元件制造方法，其中当与所述第一化合物半导体层的第一表面接触的所述第一光反射层的一部分的面积设为S1，与所述第二化合物半导体层的第二表面面对的所述第二光反射层的一部分的面积设为S2，则满足关系S1W215
[0189][D15]根据[D01]至[D14]的任一项的发光元件制造方法，其中所述第一电极由金属或者合金构成。
[0190][D16]根据[D01]至[D15]的任一项的发光元件制造方法，其中所述第二电极由透明导电材料构成。
[0191][D17]根据[D01]至[D16]的任一项的发光元件制造方法，其中所述发光元件由表面发光激光器兀件构成。
[0192]本领域技术人员应理解的是，可根据设计要求及其他因素作出各种修改、组合、子组合和变化，只要它们涵盖在所述权利要求及其等效物的范围之内。
【权利要求】
1.一种发光兀件，包括: 层叠结构体，所述层叠结构体包括第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层包括第一表面和面对所述第一表面的第二表面，所述有源层与所述第一化合物半导体层的所述第二表面接触； 其中，所述第一化合物半导体层的所述第一表面具有第一表面区域和第二表面区域，所述第一表面区域和所述第二表面区域在高度和粗糙度的至少之一上不同， 至少在一部分所述第一表面区域上形成第一光反射层，和 至少在一部分所述第二表面区域上形成第一电极。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述第一表面区域和所述第二表面区域的粗糙度不同，所述第二表面区域比所述第一表面区域粗糙，存在至少两个第二表面区域，并且所述第一表面区域在所述至少两个第二表面区域之间。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述层叠结构体由GaN基化合物半导体构成。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其中当所述第一表面区域中的接触电阻值设为R1，所述第二表面区域中的接触电阻值设为R2时，满足关系R2Z^R1 ( I。
5.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述第一表面区域和所述第二表面区域的高度不同，并且高度差形成具有凸部和凹部的阶梯部。
6.根据权利要求5所述的发光元件，其中所述阶梯部由曲面构成。
7.根据权利要求5所述的发光元件， 其中所述第一光反射层至少形成在一部分所述凸部上，以及 所述第一电极至少形成在一部分所述凹部上。
8.根据权利要求5所述的发光元件， 其中所述第一光反射层至少形成在一部分所述凹部上，以及 所述第一电极至少形成在一部分所述凸部上。
9.根据权利要求5所述的发光元件，其中所述阶梯部的高度小于所述第一化合物半导体层的厚度。
10.根据权利要求5所述的发光元件，其中所述第一光反射层形成为跨过所述第一表面区域和所述第二表面区域之间的边界。
11.根据权利要求5所述的发光元件， 其中所述阶梯部的内侧上的表面粗糙度Ra的值大约是3X 10_9m或者更小，以及 在所述阶梯部的外侧上的表面粗糙度Ra的值超过在所述阶梯部的内侧上的所述第一化合物半导体层的第一表面的表面粗糙度Ra的值。
12.根据权利要求5所述的发光元件，其中当所述阶梯部的内侧上的接触电阻值设为R1，所述阶梯部的外侧上的接触电阻值设为R2时，满足关系R2Z^R1 ( I。
13.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述第一光反射层与所述第一电极接触。
14.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述第一光反射层与所述第一表面区域的全部接触。
15.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述第二化合物半导体层具有第一表面和第二表面，所述有源层与所述第二化合物半导体层的所述第一表面接触，所述第一光反射层形成在所述第一化合物半导体层的所述第一表面上，在所述第二化合物半导体层的所述第二表面上形成第二光反射层，从所述第一光反射层至所述第二光反射层的距离在约0.15 μ m至约50 μ m的范围内。
16.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述第二化合物半导体层包括第一表面和第二表面，有源层与所述第二化合物半导体层的所述第一表面接触，在所述第二化合物半导体层的第二表面上形成第二光反射层，并且所述第二光反射层固定到支撑基板。
17.根据权利要求1所述的发光元件， 其中所述第一表面区域的表面粗糙度Ra的值大约是3X 10_9m或者更小，以及 所述第二表面区域的表面粗糙度Ra的值超过所述第一表面区域的表面粗糙度Ra的值。
18.根据权利要求16所述的发光元件，其中当所述第一光反射层的一部分的面积设为S1,所述第二光反射层的一部分的面积设为S2,满足关系S1SS215
19.根据权利要求5所述的发光元件，其中所述第一电极形成为跨过所述第一表面区域和所述第二表面区域之间的边界。
20.一种发光元件制造方法，包括: 形成层叠结构体，所述层叠结构体包括第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层包括第一表面和面对所述第一表面的第二表面，所述有源层与第一化合物半导体层的所述第二表面接触；以及 在所述第一化合物半导体层的所述第一表面上形成第二表面区域，在作为所述第一化合物半导体层的所述第一表面的一部分的第一表面区域的至少一部分上形成第一光反射层，所述第一表面区域和所述第二表面区域在高度和粗糙度的至少之一上不同，以及在所述第二表面区域的至少一部分上形成第一电极。
【文档编号】H01L33/10GK104347774SQ201410390677
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】滨口达史, 仓本大, 风田川统之 申请人:索尼公司