半导体发光器件的制作方法

本发明涉及一种发射紫外光的半导体发光器件。

背景技术：

紫外线应用于光刻等加工、紫外可见近红外分光法等分析、杀菌等生物体领域。而且，正在研究开发作为紫外线的光源的发射紫外光的半导体发光器件。为了发出紫外线而使用将al包含在构成元素中的iii族氮化物半导体。但是，包含al的氮化物半导体的电阻率较高，在用于n型半导体层的情况下，薄层电阻较高，电流不能够在发光层均匀地流过。

例如，在专利文献1中公开了n电极的面积设为芯片面积的25％以上且50％以下的技术(专利文献1的权利要求1)。在专利文献1中，发光层、p型半导体层、以及p电极是点状地分散并突出的蜂窝状配置的点图案。不存在点图案的n型半导体层的表面为连续平面，在该连续平面上形成有具有比点图案直径大的孔的一块片状的n电极(专利文献1的图2、图4)。公开了以下内容：由此，抑制由n型半导体层的薄层电阻的高度引起的发光效率的降低而确保充分的发光面积，并且通过确保n电极的面积从而抑制正向电压的上升(专利文献1的段落[0065])。

另外，作为n电极的配置图案，在专利文献2中公开了各种n电极的图案(参照专利文献2的图1)。在专利文献2中，公开了在距台面构造的端部分离恒定的距离以上的位置形成p电极的技术(专利文献2的段落[0010])。公开了由此能够抑制在p电极与n电极之间流过的电流集中于台面构造的端部的周边的内容(专利文献2的段落[0009])。

专利文献1：日本特开2018－49958号公报

专利文献2：国际公开2016/143574

这样，在含有al的n型半导体层中，电流难以扩散，因此电流不能够在活性层和p型半导体层中均匀地流动，存在由不有助于发光的半导体的层叠体构成的发光区域。不有助于发光的发光层等的半导体层叠体吸收光，而发光效率降低。

另外，在制造发射紫外光的半导体发光器件的情况下，存在在基板上形成aln层的情况。在该情况下，存在形成在低温下成膜的低温aln层和在高温下成膜的高温aln层的情况。在该情况下，在低温aln层与高温aln层之间形成使基板温度上升的同时成膜的aln层的情况较多。

本发明人发现了虽然在距n点电极的距离较近的位置发光层发光，但在距n点电极的距离较远的位置发光层不发光的情况。像这样发光层不发光的非发光部吸收光。特别是，在p型半导体层中具有p型gan层的情况下，p型gan层吸收紫外线。

另外，本发明人发现了使基板温度上升的同时成膜的aln层具有组成异常区域，该组成异常区域吸收紫外线。若紫外线被aln层吸收，则发射紫外光半导体发光器件的光输出当然降低。

技术实现要素：

本发明的一个特征的目的在于抑制非发光部中的紫外线的吸收。另外，另一个特征的目的在于抑制aln层的组成异常区域中的紫外线的吸收。

本发明的第一特征是一种半导体发光器件，其特征在于，具有：基板，具有第一面；n型半导体层，形成于基板的第一面的上方；发光层，发出紫外线；p型半导体层；以及多个n点电极，与不存在n型半导体层的上部的半导体层的分散地形成的电极形成面接触，接触面具有点电极外周，在发光层中仅形成在与第一面平行的面上具有外周轮廓线的发光区域，以便不存在不发出紫外线的区域，其中，该发光区域是除去p型半导体层、发光层、n型半导体层而留下的发光区域。

即，本发明的特征以通过除去不发光的非发光区域的半导体层叠体来防止发出的光因多次反射而通过非发光区域并被该非发光区域吸收的构造为特征。发光区域与非发光区域的边界侧面既可以与基板的第一面垂直也可以为锥状。在锥状的情况下，发光区域和非发光区域通过发光层所存在的位置来定义。因此，外周轮廓线为发光层的侧面的轮廓。另外，在发光区域中，n点电极的配置关系被决定为不存在非发光部。电极形成面是不存在n型半导体层的上部的半导体层叠体，而在制造工序中露出的n型半导体层的上表面。n点电极与该电极形成面接触，其接触面的轮廓定义为点电极外周。通过以上的结构，在非发光区域不存在吸收紫外线的半导体层叠体，因此发光效率较高。

在上述特征中，期望关于沿着外周轮廓线最接近该外周轮廓线的多个n点电极的排列，外周轮廓线距该排列的n点电极的点电极外周的分离距离为45μm以下。更期望为40μm以下。另外，期望分离距离大于点电极间距离的1/2，该点电极间距离是最接近的两个n点电极中的点电极外周间的最短距离。另外，优选多个n点电极在对第一面的投影图案中配置于正三角形的顶点，从位于正三角形的顶点的n点电极的点电极外周至正三角形的重心为止的最短距离小于分离距离。并且，期望外周轮廓线的长度为外接于该外周轮廓线的四边形的轮廓线的长度的1.05倍以上且1.15倍以下。通过满足这些关系，从而电流在发光区域内的发光层大致均匀地流过，在发光区域内不存在完全不发光的非发光部。因此，器件的外量子效率较高。

另外，期望在基板与n型半导体层之间设置有aln层，第一面具有被aln层的第一区域(发光区域)、和未被aln层覆盖的第二区域(非发光区域)，第一区域的面积相对于第一面的总面积的比率为10％以上且80％以下。

在上述的第一特征的半导体发光器件中，抑制非发光部中的紫外线的吸收。因此，从发光器件发出的紫外线的外量子效率较高。

即，发明的第二特征在于，具有：基板，具有第一面；基板的上述第一面上的aln层；aln层上的n型半导体层、发光层、以及p型半导体层；以及与n型半导体层接触的多个n点电极，多个n点电极被离散地配置，基板具有被aln层覆盖的第一区域(发光区域)、和未被aln层覆盖的第二区域(非发光区域)，上述第一区域的面积相对于基板的上述第一面的面积的比率为10％以上且80％以下。

另外，在第二特征中，期望具有反射膜，反射膜配设于基板的第二区域，即非发光区域。由此，在从发光层发出的光因多次反射而泄漏至非发光区域时，由于被反射膜反射而能够使外量子效率进一步提高。另外，也可以在aln层中，在层叠方向上存在与其他的区域相比碳或者氧的浓度较高的区域(中间aln层)。在层叠方向上从低温变化至高温地形成aln层。若由低温aln层、在该低温aln层上由中间的温度(或者，升温过程的温度)形成的中间aln层、以及在该中间aln层上由比低温aln层以及中间aln层高的温度形成的高温aln层这三层形成，则能够使在高温aln层上形成的半导体层的结晶质量良好。此时，存在与其他的区域相比碳或者氧的浓度较高的中间aln层。由于在该区域紫外线容易被吸收，因此若除去不有助于发光的区域的aln层，则光输出提高。第一区域与第二区域的位置关系可以考虑以下的几种关系。期望第二区域包围第一区域的周围。并且，也可以第一区域存在多个，第二区域包围多个第一区域的周围。另外，也可以第一区域包围第二区域的周围。也可以第二区域存在多个，第一区域包围多个第二区域的周围。另外，也可以第二区域具有配设于内侧的内侧第二区域、和配设于该内侧第二区域的外侧的外侧第二区域，第一区域包围内侧第二区域的周围，外侧第二区域包围第一区域的周围。并且，也可以aln层具有锥形侧面，该锥形侧面具有越远离基板的第一面则面积越小的取向。在上述的第二特征的半导体发光器件中，aln层中的组成异常区域减少。即，被aln层的组成异常区域吸收的紫外线量与以往相比较少。因此，该半导体发光器件的外量子效率与以往相比变高。

在第一以及第二特征中，期望n点电极被配置为在接近的多个n点电极中，当从各n点电极的点电极外周描绘40μm宽度的带状区域时，发光层的发光面的整个区域属于任意带状区域内。电流在p型半导体层和发光层纵向地朝向n型半导体层流动，在n型半导体层内横向地朝向相邻的各n点电极分散而流入n点电极。带状区域可以说是向各n点电极流入恒定密度以上的电流的该n点电极的支配区域。若流过发光层的全部的发光面的电流存在于该支配区域，则发光层的发光面上的电流密度为恒定值以上。其结果是，不存在不有助于发光的发光层的区域。另外，也可以外周轮廓线具有圆弧。即，期望外周轮廓线呈平行于与沿着该外周轮廓线最接近该外周轮廓线的多个n点电极的排列的点电极外周中的与外周轮廓线对置的部分的波形形状。也可以p型半导体层具有p型gan层。p型gan层的空穴电导率高于algan而优选，但存在吸收紫外线这一缺点。但是，在非发光区域不存在p－gan，能够抑制光吸收。

在本发明的第一特征中，抑制非发光部中的紫外线的吸收。另外，在第二特征中，抑制aln层的组成异常区域中的紫外线的吸收。

附图说明

图1是第一实施方式的发光器件的示意结构图。

图2是从第一实施方式的发光器件挑出基板、n型半导体层、以及n点电极并描绘的俯视图。

图3是将第一实施方式的发光器件的外缘的周边后的图。

图4是用于在第一实施方式的发光器件与以往的发光器件间比较半导体层的图。

图5是第二实施方式的发光器件的示意结构图。

图6是将第二实施方式的发光器件中的aln层的周边放大后的放大图。

图7是从第二实施方式的发光器件挑出基板、n型半导体层、以及n点电极并描绘的俯视图。

图8是用于对第二实施方式的发光器件中的光的路径进行说明的图。

图9是用于对基板的半导体层形成面的面积与aln层的面积相等的发光器件中的光的路径进行说明的图。

图10是示出第三实施方式的发光器件中的第一区域和第二区域的俯视图。

图11是示出第四实施方式的发光器件中的第一区域和第二区域的俯视图。

图12是示出第五实施方式的发光器件中的第一区域和第二区域的俯视图。

图13是示出第六实施方式的发光器件中的第一区域和第二区域的俯视图。

图14是aln层的周边的tem图像。

图15是示出aln层的面积相对于基板的半导体形成面的面积的比率与光输出的关系的图表。

图16是示出aln层的面积相对于基板的半导体形成面的面积的比率与驱动电压的上升量的关系的图表。

图17是示出aln层的面积相对于基板的半导体形成面的面积的比率与发光效率的关系的图表。

具体实施方式

以下，举出半导体发光器件作为例子对具体的实施方式进行说明。但是，本发明并不限定于这些实施方式。例如，附图中的层叠构造并不反映实际的厚度。另外，半导体发光器件也可以为与实施方式不同的层叠构造。

(第一实施方式)

1.半导体发光器件

图1是第一实施方式的发光器件100的示意结构图。发光器件100发射紫外光。紫外线的波长为100nm以上且400nm以下。发光器件100是在基板侧具有光提取表面le1的倒装芯片。如图1所示，发光器件100具有基板110、aln层120、n型半导体层130、发光层140、p型半导体层150、透明电极160、n点电极n1、n布线电极n2、n焊盘电极n3、p点电极p1、p布线电极p2、p焊盘电极p3、分布式布拉格反射膜dbr1、以及绝缘膜if1。

基板110支承半导体层。基板110具有第一面110a和光提取表面le1。第一面110a是半导体层形成面。光提取表面le1是第一面110a的相反侧的面。基板110例如是蓝宝石基板。另外，此外可以是能够进行iii族氮化物半导体的成膜的生长基板。基板110是与aln不同的异质基板。

aln层120是形成于基板110的第一面110a上的层。aln层120与第一面110a接触。从第一面110a侧开始，aln层120可以具有低温aln层、中间aln层、高温aln层。中间aln层是使基板温度从低温aln层的成膜温度上升至高温aln层的成膜温度的同时成膜的aln层。通过存在低温aln层、中间aln层、高温aln层，从而能够使结晶性优异的半导体层生长。

n型半导体层130形成于aln层120上。n型半导体层130位于基板110上的aln层120与发光层140之间的位置。n型半导体层130例如是n－algan层。n型半导体层130与n点电极n1接触。因此，n型半导体层130与n点电极n1导通。

发光层140是发出紫外线的层。发光层140位于n型半导体层130与p型半导体层150之间。发光层140具有阱层和势垒层。阱层和势垒层的重复次数例如为1以上且5以下。阱层例如是algan层。势垒层例如是algan层。但是，阱层的al组成比势垒层的al组成低。

p型半导体层150位于发光层140与透明电极160之间。p型半导体层150例如是p－algan层或者p－gan层。或者，p型半导体层150也可以是依次层叠p－algan层和p－gan层而成的层。p型半导体层150经由透明电极160与p点电极p1导通。

透明电极160位于p型半导体层150上。透明电极160用于使电流扩散至发光面内。透明电极160的材质例如是izo、ito。或者也可以是除此以外的导电性透明氧化物。

n点电极n1用于使n型半导体层130与n焊盘电极n3导通。n点电极n1在n型半导体层130上与n型半导体层130接触。多个n点电极n1相对于基板110的第一面110a离散地配置。

n布线电极n2是用于使n点电极n1与n焊盘电极n3导通的布线。n焊盘电极n3是用于与器件外部的电源电连接的电极。

p点电极p1用于使p型半导体层150与p焊盘电极p3导通。p点电极p1与透明电极160接触。p点电极p1经由透明电极160与p型半导体层150导通。多个p点电极p1相对于基板110的板面离散地配置。多个p点电极p1例如配置为蜂窝状。

p布线电极p2是用于使p点电极p1与p焊盘电极p3导通的布线。p焊盘电极p3是用于与器件外部的电源电连接的电极。

分布式布拉格反射膜dbr1是用于反射沿远离光提取表面le1的方向透过基板110的光的反射膜。分布式布拉格反射膜dbr1覆盖半导体层并且与基板110的一部分接触。分布式布拉格反射膜dbr1使p布线电极p2等p电极与n布线电极n2等n电极绝缘。分布式布拉格反射膜dbr1例如是将sio2与tio2交替地层叠而成的。当然，也可以是除此以外的材质。

绝缘膜if1使p布线电极p2等p电极与n布线电极n2等n电极绝缘。绝缘膜if1的材质例如为sio2。当然，也可以为其他的材质。

2.凹凸形状部(外周轮廓线)

2－1.n点电极的配置

图2是从第一实施方式的发光器件100挑出基板110、n型半导体层130、以及n点电极n1并描绘的俯视图。如图1、图2所示，n点电极n1形成于除去发光层140和p型半导体层150而露出的n型半导体层130的表面(电极形成面)。电极形成面在与第一基板110的板面(第一面110a)平行的面上离散并分散地配置。多个n点电极n1配置为蜂窝状。即，多个n点电极n1规则地配置于正三角形的顶点。多个n点电极n1的间距是等间隔的。多个n点电极n1在与第一面110a平行的截面上为圆形。n点电极n1与电极形成面接触的部分的轮廓为点电极外周。

2－2.凹凸形状部的形状(外周轮廓线的形状)

图3是将第一实施方式的发光器件100的外缘的周边放大后的图。半导体层在侧面o1具有凹凸形状部u1(u1的发光层140的侧壁的第一面110a的正投影的轮廓为外周轮廓线。)。凹凸形状部u1遍及n型半导体层130、发光层140以及p型半导体层150的侧面o1而形成。凹凸形状部u1具有从发光层140的侧面o1朝向外侧的方向的凹凸。侧面o1与基板110的第一面110a交叉。被该外周轮廓线围起的区域为发光区域。

即，凹凸形状部u1具有沿着n点电极n1的点电极外周的形状的凹凸形状。在与第一面110a平行的截面上，关注凹凸形状部u1的外周轮廓线、和多个n点电极n1中最接近外周轮廓线的多个n点电极n1的排列。该排列的各点电极外周与外周轮廓线的分离距离在45μm以下的范围内。凹凸形状部u1的外周轮廓线与n点电极外周的分离距离可以在10μm以上且45μm以下的范围内。优选为40μm以下。进一步优选分离距离在20μm以上且45μm以下的范围内，更优选在32μm以上且43μm以下的范围内。

如图3所示，与第一面110a平行的截面上的凹凸形状部u1的轮廓线部分地具有圆弧。

2－3.n点电极的配置与凹凸形状部(发光区域的外周轮廓线)之间的关系

在与基板110的第一面110a平行的截面观察如下。从多个n点电极n1中的最接近凹凸形状部u1的n点电极n1至凹凸形状部u1(外周轮廓线)为止的分离距离w1大于相邻的n点电极n1的点电极外周(n点电极n1的n型半导体层130的接触面上的轮廓)与n点电极n1的点电极外周之间的距离w2的一半。即，下述的式子成立。

w2/2＜w1………(1)

在满足式(1)的情况下，对相邻的n点电极n1的点电极外周与n点电极n1的点电极外周的中间点q1而言，电流从这些n点电极n1双方适当地到达该中间点q1。这里，相邻的n点电极n1与n点电极n1的点电极外周间的距离亦即点电极间距离w2的一半(w2/2)是从n点电极n1到中间点q1为止的距离。

此外，所谓距n点电极n1的距离，并不是距n点电极n1的中心的距离，而是距n点电极n1的点电极外周的最短距离。

相邻的n点电极n1与n点电极n1之间的点电极间距离w2大于从多个n点电极n1中的最接近凹凸形状部u1的多个n点电极n1的排列至凹凸形状部u1为止的分离距离w1。即，下述的式子成立。

w1＜w2………(2)

在满足式(1)、(2)的情况下，n点电极n1的间距间隔适当。

n点电极n1配置为蜂窝状(三角格子)，所以三个n点电极n1配置于正三角形的顶点。因此，能够假想地设定正三角形的重心g1。重心g1位于距三个n点电极n1相等的距离的位置。从位于正三角形的顶点的n点电极n1的点电极外周至正三角形的重心g1为止的距离w3小于关于多个n点电极n1中的最接近凹凸形状部u1的n点电极n1的排列的各点电极外周至凹凸形状部u1为止的分离距离w1。在该情况下，下式(3)成立。在式(3)成立时，重心g1是发光部而不是非发光部。

w3＜w1………(3)

另外，关于相邻的n点电极，通过决定n点电极直径、间距、配置，以使得在从这些点电极外周描绘40μm的带状区域时，发光层的全部的发光面存在于该带状区域，从而能够从全发光面发光。电流在p型半导体层150和发光层140纵向地朝向n型半导体层130流动，在n型半导体层130内横向地朝向相邻的各n点电极分散而流入n点电极。带状区域可以说是向各n点电极流入恒定密度以上的电流的该n点电极的支配区域。若流过发光层140的全部的发光面的电流存在于该支配区域，则发光层的发光面上的电流密度为恒定值以上。其结果是，不存在不有助于发光的发光层的区域。

2－4.凹凸形状部的轮廓线的长度

另外，发光层140的发光区域的外周轮廓线取决于n点电极n1的直径以及间距、和距n点电极n1的距离而变化。在本实施方式中，由于存在凹凸，因此作为侧面o1的凹凸形状部u1的外周轮廓线的长度与以往相比较长。与第一面110a平行的截面上的凹凸形状部u1的外周轮廓线的长度为与第一面110a平行的截面上的外接于凹凸形状部u1(外周轮廓线)的四边形的轮廓的长度的1.05倍以上且1.15倍以下。

3.与以往的发光器件的不同点

图4是用于在第一实施方式的发光器件100与以往的发光器件间比较半导体层的图。在图4中描绘有第一区域r1和第二区域r2。第一区域r1是存在aln层120的区域。第二区域r2是存在n型半导体层130、发光层140、以及p型半导体层150的层叠构造的区域。在以往的发光器件中存在第一区域r1和第二区域r2，但在第一实施方式的发光器件100中不存在。另外，在以往的发光器件中，也存在只有第一区域r1的情况。

第一区域r1以及第二区域r2为非发光部。而且，第一区域r1以及第二区域r2一定程度吸收紫外线。在p型半导体层150具有p－gan的情况下，紫外线的吸收量较大。这是由于p－gan带隙较小而容易吸收紫外线。

这样，以往的发光器件中的第一区域r1以及第二区域r2不仅不有助于发光，而且吸收紫外线。由于不具有这样的非发光部，因此第一实施方式的发光器件100的外量子效率较高。

4.半导体发光器件的制造方法

4－1.aln层形成工序

在基板110的第一面110a上形成aln层120。第一面110a是光提取表面le1的相反侧的面。使基板温度恒定的同时在第一面110a上形成低温aln层。接下来，使基板温度上升的同时在低温aln层上形成中间aln层。接下来，使基板温度恒定的同时在中间aln层上形成高温aln层。当然，高温aln层的形成温度高于低温aln层的形成温度。

4－2.半导体层形成工序

接下来，在aln层120上形成半导体层。形成的顺序是n型半导体层130、发光层140、p型半导体层150的顺序。由此，在晶片的整面上形成半导体层。

4－3.凹凸形状部形成工序

接下来，除去半导体层的一部分，形成凹凸形状部u1。能够通过使用cl2等氯类气体的干式蚀刻来除去半导体层的一部分的同时形成凹凸形状部u1。此外，可以根据配置为蜂窝状的n点电极n1的形成位置来使n型半导体层130部分地露出。

4－4.透明电极形成工序

接下来，在p型半导体层150上形成透明电极160。

4－5.反射层形成工序

接下来，形成分布式布拉格反射膜dbr1。此时，分布式布拉格反射膜dbr1覆盖半导体层并且覆盖基板110的第一面110a的外周面。

4－6.电极形成工序

接下来，使分布式布拉格反射膜dbr1的一部分开口，使被分布式布拉格反射膜dbr1覆盖的n型半导体层130以及透明电极160的一部分露出。然后，形成n点电极n1以及p点电极p1。之后，适当地形成绝缘膜if1，并且形成n布线电极n2、p布线电极p2即可。然后，形成n焊盘电极n3、p焊盘电极p3。

4－7.其他的工序

此外，适当地实施热处理工序即可。另外，也可以实施其他的工序。

5.第一实施方式的效果

第一实施方式的发光器件100并不像以往的发光器件那样具有非发光区域。该非发光区域容易吸收紫外线。因此，在第一实施方式的发光器件100中，抑制非发光区域对光的吸收。因此，第一实施方式的发光器件100的外量子效率充分高于以往的发光器件的外量子效率。

6.变形例

6－1.p点电极

对于p点电极p1而言，存在也可以为一个的情况。即，存在p点电极p1也可以不离散地配置的情况。这是由于通过透明电极160而电流相对扩散。

6－2.凹凸形状部(外周轮廓线)的外侧

在凹凸形状部u1的外侧的区域，可以通过分布式布拉格反射膜dbr1覆盖基板110的第一面110a。这是由于能够使从基板110的光提取表面le1朝向第一面110a的光反射至光提取表面le1侧。

6－3.n点电极的排列

n点电极n1排列为蜂窝状(三角格子)。但是，也可以配置为正方形格子状。在该情况下，也能够应用第一实施方式的技术。另外，式(1)同样成立。或者，也可以为其他的规则的排列。

6－4.反射膜

也可以代替第一实施方式的分布式布拉格反射膜dbr1，使用金属的反射膜。在该情况下，金属的反射膜也能够反射远离光提取表面le1的紫外线。但是，需要另外形成使n电极与p电极绝缘的绝缘膜。

6－5.绝缘膜

也可以使绝缘膜if1为分布式布拉格反射膜。

6－6.组合

也可以自由地组合上述的变形例。

(实验)

1.半导体层的形状

准备了两种发光器件。实施例的发光器件是有凹凸形状部的第一实施方式的发光器件100。比较例的发光器件是无凹凸形状部的以往的发光器件。外接于实施例的发光器件的发光层的凹凸形状部的多个凸部的四边形与比较例的发光器件的发光层的外形几乎一致。除此以外，实施例的发光器件与比较例的发光器件相同。

2.凹凸形状部的长度

表1是比较凹凸形状部的外周的长度的表。在表1中，比较了与有凹凸形状部的情况的发光层的侧面的一周对应的长度、和与无凹凸形状部的情况的发光层的侧面的一周对应的长度。

将无凹凸形状部的情况的发光层的轮廓线的长度设为1。所谓无凹凸形状部的情况是指设定了外接于凹凸形状部的多个凸部的四边形的情况。因此，无凹凸形状部的情况的发光层的轮廓线的长度是外接于凹凸形状部的多个凸部的四边形的四边的长度的合计值。

所谓有凹凸形状部的情况的发光层的轮廓线的长度是指与第一面110a平行的截面上的发光层的外框的长度。

如表1所示，有凹凸形状部的情况的发光层的轮廓线的长度为无凹凸形状部的情况的发光层的轮廓线的长度的1.09倍。这里，n点电极p1的直径为48μm。n点电极n1的间距为103μm。凹凸形状部u1，即发光区域的外周轮廓线与n点电极n1的分离距离为40μm。

[表1]

有无凹凸形状部发光层的轮廓线的长度

实施例有1.09

比较例无1

有凹凸形状部的情况的发光层的轮廓线的长度可以为无凹凸形状部的情况的发光层的轮廓线的长度的1.05倍以上且1.15倍以下。该情况下，发光器件的光输出较高。

3.光输出

表2是比较凹凸形状部与光输出的关系的表。如表2所示，有凹凸形状部的实施例的发光器件的光输出为无凹凸形状部的比较例的发光器件的光输出的1.05倍。这样，通过形成凹凸形状部，从而除去以往的发光器件的非发光部。通过除去非发光部，能够抑制非发光部对紫外线的吸收。

[表2]

有无凹凸形状部光输出

实施例有1.05

比较例无1

(第二实施方式)

1.半导体发光器件

图5是第二实施方式的发光器件101的示意结构图。发光器件101发射紫外光。紫外线的波长为100nm以上且400nm以下。发光器件101是在基板侧具有光提取表面le1的倒装芯片。如图5所示，发光器件101具有基板110、aln层120、n型半导体层130、发光层140、p型半导体层150、透明电极160、n点电极n1、n布线电极n2、n焊盘电极n3、p点电极p1、p布线电极p2、p焊盘电极(未图示)、分布式布拉格反射膜dbr1、绝缘膜if1、以及绝缘膜if2。

基板110支承半导体层。基板110具有第一面110a和光提取表面le1。第一面110a为半导体层形成面。光提取表面le1是第一面110a的相反侧的面。基板110例如是蓝宝石基板。另外，此外可以是能够进行iii族氮化物半导体的成膜的生长基板。基板110是与aln不同的异质基板。

aln层120是形成于基板110的第一面110a上的层。aln层120与第一面110a接触。将在后面描述aln层120。

n型半导体层130形成于aln层120上。n型半导体层130位于aln层120与发光层140之间。n型半导体层130例如是n－algan层。n型半导体层130与n点电极n1接触，n型半导体层130与n点电极n1导通。

发光层140是发射紫外光的层。发光层140位于n型半导体层130与p型半导体层150之间。发光层140具有阱层和势垒层。阱层和势垒层的重复次数例如为1以上且5以下。阱层例如是algan层。势垒层例如是algan层。但是，阱层的al组成与势垒层的al组成相比较低。

p型半导体层150位于发光层140与透明电极160之间。p型半导体层150例如是p－algan层或者p－gan层。p型半导体层150经由透明电极160与p点电极p1导通。

透明电极160位于p型半导体层150上。透明电极160用于使电流扩散至发光面内。透明电极160的材质例如是izo、ito。或者也可以是除此以外的导电性透明氧化物。

n点电极n1用于使n型半导体层130与n焊盘电极n3导通。n点电极n1与n型半导体层130接触。多个n点电极n1相对于基板110的板面离散地配置。多个n点电极n1例如配置为蜂窝状。

n布线电极n2是用于使n点电极n1与n焊盘电极n3导通的布线。n焊盘电极n3是用于与器件外部的电源电连接的电极。

p点电极p1是用于使p型半导体层150与p焊盘电极导通的电极。p点电极p1与透明电极160接触。p点电极p1经由透明电极160与p型半导体层150导通。多个p点电极p1相对于基板110的板面离散地配置。多个p点电极p1例如配置为蜂窝状。

p布线电极p2是用于使p点电极p1与p焊盘电极导通的布线。p焊盘电极是用于与器件外部的电源电连接的电极。

分布式布拉格反射膜dbr1是用于反射沿远离光提取表面le1的方向透过基板110的光的反射膜。分布式布拉格反射膜dbr1覆盖半导体层，并且与基板110的一部分接触。分布式布拉格反射膜dbr1例如是将sio2与tio2交替地层叠而成的。当然，也可以是除此以外的材质。

绝缘膜if1使p布线电极p2等p电极与n布线电极n2等n电极绝缘。绝缘膜if1的材质例如为sio2。当然，也可以为其他的材质。

绝缘膜if2覆盖n布线电极n2等电极并保护这些电极。绝缘膜if2的材质例如为sio2。当然，也可以为其他的材质。

2.aln层

2－1.aln层的构造

图6是将第二实施方式的发光器件101中的aln层120的周边放大后的放大图。如图6所示，aln层120具有低温aln层121、中间aln层122、以及高温aln层123。从基板110侧开始，配置低温aln层121、中间aln层122、高温aln层123。

低温aln层121是使基板温度为相对较低温并成膜的aln层。低温aln层121在基板110与中间aln层122之间的位置与它们接触地配置。使低温aln层121成膜时的基板温度例如为1000℃以上且1200℃以下。低温aln层121的膜厚例如为0.1μm以上且1μm以下。这些数值范围仅为指导，也可以使用上述数值以外的数值。

中间aln层122是使基板温度上升的同时成膜的aln层。中间aln层122在低温aln层121与高温aln层123之间的位置与它们相接地配置。使中间aln层122成膜时的基板温度在从低温aln层121的成膜温度到高温aln层123的成膜温度之间。中间aln层122的膜厚例如为0.3μm以上且3μm以下。这些数值范围仅为指导，也可以使用上述数值以外的数值。

高温aln层123是使基板温度为相对较高温并成膜的aln层。高温aln层123在中间aln层122与n型半导体层130之间的位置与它们接触地配置。使高温aln层123成膜时的基板温度例如为1200℃以上且1400℃以下。高温aln层123的膜厚例如为0.5μm以上且5μm以下。这些数值范围仅为指导，也可以使用上述数值以外的数值。

如图6所示，aln层120在侧面具有锥面t1。锥面t1是具有越远离基板110则aln层120的面积越小的取向的面。

2－2.组成异常区域

如图6所示，在中间aln层122存在组成异常区域ca1。组成异常区域ca1是碳原子或者氧原子的含量局部地较多的部位。组成异常区域ca1的透射式电子显微镜图像类似于空隙。

另外，本发明人发现了组成异常区域ca1容易吸收紫外线。

3.第一区域以及第二区域

图7是从第二实施方式的发光器件101挑出基板110、n型半导体层130、以及n点电极n1并描绘的俯视图。如图7所示，n点电极n1相对于基板110的板面离散地配置。n点电极n1配置为蜂窝状。而且，发光层140等半导体层位于距n点电极n1的端部45μm以下的范围内。因此，发光层140的外侧面根据n点电极n1的形状而具有凹凸形状。

如图7所示，发光器件101具有第一区域r1(发光区域)和第二区域r2(非发光区域)。如图7所示，第一区域r1位于器件的中央附近，第二区域r2包围第一区域r1的周围。

如图5所示，第一区域r1是在基板110上形成有aln层120的区域。第二区域r2是在基板110上未形成有aln层120的区域。即，在第一区域r1中，基板110被aln层120覆盖，在第二区域r2中，基板110未被aln层120覆盖。

在第一区域r1中，基板110与aln层120接触。在第二区域r2中，基板110与分布式布拉格反射膜dbr1接触。分布式布拉格反射膜dbr1在第一区域r1覆盖半导体层，并在与基板110的第二区域r2接触的状态下覆盖基板110的露出面。

在发光器件101中，第一区域r1的面积相对于基板110的第一面110a的面积的比率为10％以上且80％以下。

3－1.光输出

在第一区域r1的面积相对于基板110的第一面110a的面积的比率为20％以上且70％以下的情况下，光输出与以往的发光器件相比提高20％以上。

3－2.驱动电压

有若减小第一区域r1的面积相对于基板110的第一面110a的面积的比率则驱动电压上升的趋势。在第一区域r1的面积相对于基板110的第一面110a的面积的比率为30％以上且80％以下的情况下，驱动电压的上升幅度为3v以下。

4.光的路径

4－1.第二实施方式的发光器件

图8是用于对第二实施方式的发光器件101中的光的路径进行说明的图。在图8中示出从发光层140发出的紫外线uv1a在光提取表面le1反射，并在分布式布拉格反射膜dbr1再次反射而被提取至器件外部的情况。如图8所示，紫外线uv1a在光提取表面le1向紫外线uv1b的方向反射。紫外线uv1b通过分布式布拉格反射膜dbr1向紫外线uv1c的方向反射。

这里，紫外线uv1a通过aln层120，但紫外线uv1b以及紫外线uv1c不通过aln层120。这样，能够抑制来自发光层140的光通过aln层120。即，组成异常区域ca1对光的吸收量较少。

4－2.基板的半导体层形成面的面积与aln层的面积相等的发光器件

图9是用于对基板的半导体层形成面的面积与aln层的面积相等的发光器件中的光的路径进行说明的图。在图9中示出从发光层发出的紫外线uv2a在光提取表面反射，并在分布式布拉格反射膜再次反射而被提取至器件外部的情况。如图9所示，紫外线uv2a在光提取表面向紫外线uv2b的方向反射。紫外线uvb2通过分布式布拉格反射膜向紫外线uv2c的方向反射。

这里，紫外线uv2a、紫外线uv2b、紫外线uv2c均通过aln层。因此，组成异常区域对光的吸收与第二实施方式相比较多。

5.与以往的发光器件的差异点等

在第二实施方式的发光器件101中，与以往的发光器件相比发光层的发光面积较小。但是另一方面，发光器件101的电流密度高于以往的发光器件。虽然存在电流电阻值的影响，但发光器件101的电流值与以往的发光器件的电流值没有太大的变化。

另外，在专利文献1(国际公开2016/143574)中，设计了n电极的形状。但是，由于n电极形成于n型半导体层上，因此n型半导体层包围发光层的周围。即，作为n型半导体层的基底层的aln层包围发光层的周围。包围发光层的周围的aln层在组成异常区域吸收光。

另外，在异质基板上形成aln层的情况下，若不形成低温aln层121、中间aln层122、高温aln层123，则难以使结晶性优异的半导体层生长。

6.第二实施方式的效果

第二实施方式的发光器件101具有存在aln层120的第一区域r1、和不存在aln层120的第二区域r2。像这样由于在第二区域r2不存在aln层120，因此组成异常区域ca1与以往的发光器件相比较小。因此，被aln层120的组成异常区域ca1吸收的紫外线量较少。因此，第二实施方式的发光器件101的光输出充分高于以往的发光器件的光输出。

7.半导体发光器件的制造方法

7－1.aln层形成工序

在基板110的第一面110a上形成aln层120。第一面110a是光提取表面le1的相反侧的面。使基板温度恒定的同时在第一面110a上形成低温aln层121。接下来，使基板温度上升的同时在低温aln层121上形成中间aln层122。接下来，使基板温度恒定的同时在中间aln层122上形成高温aln层123。当然，高温aln层123的形成温度高于低温aln层121的形成温度。

7－2.半导体层形成工序

接下来，在aln层120的高温aln层123上形成半导体层。形成的顺序为n型半导体层130、发光层140、p型半导体层150的顺序。

7－3.aln层除去工序

接下来，除去半导体层以及aln层120。通过使用cl2等氯类气体的干式蚀刻来留下第一区域r1(发光区域)而除去相当于第二区域r2(非发光区域)的区域的半导体层以及aln层120。此时，以使n型半导体层130露出的蚀刻、和除去aln层120的蚀刻这两个阶段来实施。此外，根据配置为蜂窝状的n点电极n1的形成位置来使n型半导体层130露出。

7－4.透明电极形成工序

接下来，在p型半导体层150上形成透明电极160。

7－5.反射层形成工序

接下来，形成分布式布拉格反射膜dbr1。此时，使得分布式布拉格反射膜dbr1在第一区域r1覆盖透明电极160以及半导体层，在第二区域r2覆盖基板110的第一面110a。

7－6.电极形成工序

接下来，使分布式布拉格反射膜dbr1的一部分开口，使被分布式布拉格反射膜dbr1覆盖的n型半导体层130以及透明电极160的一部分露出。然后，形成n点电极n1以及p点电极p1。之后，适当地形成绝缘膜if1，并且形成n布线电极n2、p布线电极p2即可。之后，形成绝缘膜if2。然后，形成n焊盘电极n3、p焊盘电极。

7－7.其他的工序

此外，适当地实施热处理工序即可。另外，也可以实施其他的工序。

8.变形例

8－1.反射膜

也可以代替第二实施方式的分布式布拉格反射膜dbr1，使用金属的反射膜。在该情况下，金属的反射膜也在第一区域r1覆盖半导体层，在第二区域r2与基板110接触。在该情况下，金属的反射膜也能够反射远离光提取表面le1的紫外线。

8－2.绝缘膜

也可以使绝缘膜if1和绝缘膜if2的至少一方为分布式布拉格反射膜。

8－3.aln层形成工序

也可以在第二区域r2预先形成绝缘膜。也可以将该绝缘膜作为掩模，在第一区域r1形成aln层120。在该情况下，不需要除去aln层120的工序。另外，也可以使作为掩模使用的绝缘膜为分布式布拉格反射膜dbr1中的第一层。这里所谓的第一层是指与基板110的正上方的第一面110a接触地形成的膜。

8－4.透明电极形成工序

也可以在形成透明电极150后，除去aln层120。

8－5.p点电极

对于p点电极p1而言，存在也可以为一个的情况。即，存在p点电极p1也可以不离散地配置的情况。这是由于通过透明电极160而电流相对扩散。

8－6.组合

也可以自由地组合上述的变形例。

(第三实施方式)

对第三实施方式进行说明。第三实施方式的半导体发光器件相对于第二实施方式的半导体发光器件而言第一区域r1以及第三区域r2的形成区域不同。因此，对不同点进行说明。

1.第一区域以及第二区域

图10是示出第三实施方式的发光器件200中的第一区域r1(发光区域)和第二区域r2(非发光区域)的俯视图。如图10所示，发光器件200具有四个第一区域r1、和第二区域r2。第二区域r2包围四个第一区域r1的周围。在图10中，多个第一区域r1为接近正方形的形状。

2.变形例

第一区域r1的个数也可以为四个以外的多个。另外，第一区域r1的形状也可以为正方形以外的多边形或者圆形。或者，也可以为其他的形状。

(第四实施方式)

对第四实施方式进行说明。第四实施方式的半导体发光器件相对于第二实施方式的半导体发光器件而言第一区域r1以及第二区域r2的形成区域不同。因此，对不同点进行说明。

1.第一区域以及第二区域

图11是示出第四实施方式的发光器件300中的第一区域r1和第二区域r2的俯视图。如图11所示，发光器件300具有第一区域r1和第二区域r2。第二区域r2位于器件的中央附近。第一区域r1包围第二区域r2的周围。第一区域r1呈框形状。第二区域r2在框形状的第一区域r1的内侧呈接近正方形的形状。

(第五实施方式)

对第五实施方式进行说明。第五实施方式的半导体发光器件相对于第二实施方式的半导体发光器件而言第一区域r1以及第二区域r2的形成区域不同。因此，对不同点进行说明。

1.第一区域以及第二区域

图12是示出第五实施方式的发光器件400中的第一区域r1和第二区域r2的俯视图。如图12所示，发光器件400具有第一区域r1、和四个第二区域r2。第一区域r1包围四个第二区域r2的周围。在图12中，四个第二区域r2为接近正方形的形状。

2.变形例

第二区域r2的个数也可以为四个以外的多个。另外，第二区域r2的形状也可以为正方形以外的多边形或者圆形。或者，也可以为其他的形状。

(第六实施方式)

对第六实施方式进行说明。第六实施方式的半导体发光器件相对于第二实施方式的半导体发光器件而言第一区域r1以及第二区域r2的形成区域不同。因此，对不同点进行说明。

1.第一区域以及第二区域

图13是示出第六实施方式的发光器件500中的第一区域r1和第二区域r2的俯视图。如图13所示，发光器件500具有第一区域r1、内侧的第二区域r2a、以及外侧的第二区域r2b。内侧的第二区域r2a位于器件的中央附近。第一区域r1包围内侧的第二区域r2a的周围。外侧的第二区域r2b包围第一区域r1的周围。即，第一区域r1被内侧的第二区域r2a与外侧的第二区域r2b夹住。内侧的第二区域r2a为接近正方形的形状。第一区域r1为框形状。外侧的第二区域r2b为框形状。

2.变形例

内侧的第二区域r2a的形状为接近正方形的形状。但是，也可以为正方形以外的多边形或者圆形。

(实验)

1.碳浓度以及氧浓度

在低温aln层121、中间aln层122、以及高温aln层123测定了碳浓度以及氧浓度。为此使用了sims。

在表3中示出结果。如表3所示，中间aln层122中的碳浓度以及氧浓度高于高温aln层123中的碳浓度以及氧浓度。

[表3]

如上述那样，在中间aln层122中，存在碳浓度以及氧浓度较高的组成异常区域。

图14是aln层的周边的tem图像。在中间aln层的区域内，组成异常区域看起来像阴影或者空隙。

2.aln层中的光的吸收

在蓝宝石基板上形成aln层，测定了aln层中的光的吸收率。在表4中示出其结果。如表4所示，aln层中的波长280nm的光的吸收率为20％左右。aln层中的波长220nm的光的吸收率为30％左右。像这样，在aln层中紫外线的吸收相对较强。

[表4]

3.aln层的面积比率与器件的特性

在以下的实验中，使用第二实施方式中的图7的发光器件101，测定了光输出、驱动电压、发光效率。

3－1.光输出

图15是示出aln层的面积相对于基板的半导体形成面的面积的比率(aln面积率)与光输出的关系的图表。图15的横轴为aln层的面积相对于基板的半导体形成面的面积的比率。即，第一区域r1的面积相对于基板的半导体形成面的面积的比率。这里，基板的半导体形成面的面积为第一区域r1的面积与第二区域r2的面积的和。图15的纵轴为发光器件的光输出(a.u.)。

如图15所示可知，在aln面积率为10％以上且80％以下的情况下光输出大于1，光输出高于以往(aln面积率为100％)。在aln面积率为26％、38％、50％、66％时，光输出分别为1.34、1.27、1.26、1.23。由此可知，在aln面积率为20％以上且70％以下的情况下，光输出比以往高20％以上，存在显著的效果。另外，在实测值中的范围中，在aln面积率为26％以上且66％以下的范围内，得到了光输出与以往例相比为1.23以上这样的显著的效果。光输出在aln面积率为26％时临界地变化。在aln面积率为38％以上且66％以下的范围中，光输出示出1.3～1.2的大致恒定值，并随着aln面积率增加而减少。在aln面积率为25％的情况下，光输出比以往高34％左右，显示出最高值。

3－2.驱动电压

图16是示出aln层的面积相对于基板的半导体形成面的面积的比率(aln面积率)与驱动电压的上升量的关系的图表。上升量是相对于未除去aln层时的器件(以往例)的驱动电压的增加量。图16的横轴为aln面积率。图16的纵轴为发光器件的驱动电压的上升量(v)。

如图16所示，呈aln面积率越低则驱动电压越上升的趋势。由于电流截面积变小由此驱动电压上升。在aln面积率为30％以上且80％以下的情况下，驱动电压的上升幅度为3v以下。在aln面积率为40％以上且80％以下的情况下，驱动电压的上升幅度为2v以下。

3－3.发光效率

图17是示出aln层的面积相对于基板的半导体形成面的面积的比率(aln面积率)与发光效率的关系的图表。图17的横轴为aln面积率。图17的纵轴为发光器件的发光效率(a.u.)。

如图17所示，在aln面积率为26％、38％、50％、66％时，光输出分别为0.91、0.98、1.04、1.11。从图17可知，在aln面积率为40％以上且80％以下的情况下，发光效率高于以往例器件(aln面积率100％)。特别是，可以理解的是，若aln面积率为37％以上，则能够较高地维持发光效率。

4.实验总结

当减小aln层的面积相对于基板的板面的比率时，发光层的面积的比率也随之变小。但是，光输出充分地提高。这是由于面积比率越小则流过发光层的电流密度越高。另一方面，驱动电压上升。在工业上应用紫外光发光器件的情况下，期望光输出较高的紫外光发光器件，从光输出的提高的方面来看，不产生问题。

附图标记的说明

100...发光器件；110...基板；110a...第一面；120...aln层；130...n型半导体层；140...发光层；150...p型半导体层；160...透明电极；p1...p点电极；n1...n点电极；dbr1...分布式布拉格反射膜；le1...光提取表面；r1...第一区域；r2...第二区域。