氮化物半导体发光装置的制造方法
【专利说明】氮化物半导体发光装置
[0001][相关申请案]
[0002]本申请案享受以日本专利申请案2014-65979号(申请日:2014年3月27日)为基础申请案的优先权。本申请案以参照该基础申请案的形式包含基础申请案的所有内容。
技术领域
[0003]本发明的实施方式涉及一种氮化物半导体发光装置。
【背景技术】
[0004]氮化物半导体发光装置广泛地用于照明装置、显示装置、信号机等。在这些用途中，强烈地要求动作电压降低且光输出较高的半导体发光装置。
[0005]在氮化物半导体发光装置中，多数情况下在半导体积层体中的设置着阶差部的一面侧设置P侧电极及η侧电极，将另一面侧设为光出射面。
[0006]如果载子集中注入至接近ρ侧电极及η侧电极的发光层的较窄的周边区域，那么欧杰非发光再结合或载子溢流增加。因此，发光效率降低，无法获得较高的光输出，动作电压也变高。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种动作电压降低且光输出提高的氮化物半导体发光装置。
[0008]实施方式的氮化物半导体发光装置包含积层体、第一电极、及第二电极。所述积层体具有包含第一导电型层的第一层、包含第二导电型层的第二层、及设置在所述第一层与所述第二层之间的发光层，且含有氮化物半导体，并且在中央部具有从成为与所述发光层相反侧的所述第一层的表面到达所述第二层的凹部。所述第一电极以覆盖所述第一层的所述表面的方式设置，且反射来自所述发光层的发出光。所述第二电极设置在所述凹部的底面的所述第二层上。与设置着所述凹部的面相反侧的所述第二层的面成为光出射面。所述第一电极的内缘与所述第二电极构成同心圆。
【附图说明】
[0009]图1 (a)是第一实施方式的氮化物半导体发光装置的示意仰视图，图1 (b)是沿着A-A线的不意首I]视图。
[0010]图2(a)是表示第一实施方式的相对于电流的光输出依存性的曲线图，图2(b)是表示相对于电流的电压依存性的曲线图。
[0011]图3(a)是第一比较例的氮化物半导体发光装置的示意仰视图，图3(b)是沿着A-A线的示意剖视图。
[0012]图4(a)是第二实施方式的氮化物半导体发光装置的示意仰视图，图4(b)是沿着A-A线的不意首I]视图。
[0013]图5 (a)是第二比较例的氮化物半导体发光装置的示意仰视图，图5(b)是沿着A-A线的示意剖视图。
[0014]图6是第三实施方式的氮化物半导体发光装置的示意剖视图。
【具体实施方式】
[0015]以下，一面参照附图一面对本发明的实施方式进行说明。
[0016]图1 (a)是第一实施方式的氮化物半导体发光装置的示意仰视图，图1 (b)是沿着A-A线的不意首I]视图。
[0017]另外，图1(a)是图1(b)的B-B线处的示意仰视图。氮化物半导体发光装置包含积层体16、第一电极24、及第二电极20。
[0018]积层体16具有包含第一导电型层的第一层14、包含第二导电型层的第二层10、及设置在第一层14与第二层10之间的发光层12，且含有氮化物半导体。而且，在积层体16的中央部设置着从第一层14的表面到达第二层10的一部分的凹部16m。凹部16m具有内侧面16w及底面10c。
[0019]第一电极24以覆盖第一层14的表面的方式设置，且反射来自发光层12的发出光。如果如图1 (a)、(b)所示那样使第一层14的表面与第一电极24的平面尺寸大致一致，那么可以将来自第一电极24的载子高效率地注入至发光层12。在将第一电极24设为ρ侧电极的情形时，如果使第一层14侧包含Ag或Al，那么可以提高光反射率。
[0020]第二电极20设置在凹部16m的底面10c。第一电极24的内缘与第二电极20在俯视时实质上为同心圆。此外，可以使凹部16m的内侧面16w与第二电极20的外侧面20h相互对向，并设为大致相同的高度。
[0021]例如，包含半导体等的支撑体30还包含第三电极30a及第四电极30b。形成在结晶成长基板上的积层体16的表面的第一电极24与支撑体30的第三电极30a、及第二电极20与支撑体30的第四电极30b是以晶片状态粘接。在晶片粘接之后可以去除结晶成长基板。如此，第一电极24及第二电极20的引出变得容易。
[0022]从第一电极24注入的载子向发光层12供给。另一方面，从第二电极20注入的载子向发光层12供给。因此，如图1(b)所示，在发光层12中以与第二电极20的外侧面20h对向的方式形成着环状的(发光)再结合区域ER。将发出光的一部分向上方发出。发出光的另一部分朝向下方，由第一电极24反射而向上方发出。与设置着凹部16m的面相反的第二层10的面1e成为光出射面。如果在光出射面设置微少凹凸，那么可以提高光提取效率。
[0023]如果在光出射面设置包含树脂等的透明树脂层40，那么可以保护光出射面且提高芯片的机械强度。
[0024]此外，可以使荧光体粒子分散在透明树脂层40而制成荧光体层。荧光体层吸收来自发光层12的发出光并发出波长比发出光的波长更长的波长转换光。突光体层例如可以在透明树脂液中混合YAG (Yttrium-Aluminum-Garnet,乾招石槽石)突光体粒子等并进行涂布之后通过热硬化等而形成。从而，可以在荧光体层的上方获得作为发出光与波长转换光的混合光G的白色光等。另外，可以将氮化物半导体发光装置的一边LI设为0.6mm,将另一边L2设为0.6mm等。
[0025]接下来，更详细地说明积层体16的构造。此外，在以下的说明中，设为第一层14包含P型层，第二层10包含η型层，但本发明并不限定于该导电型。
[0026]积层体16 是使用 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposit1n,金属有机气相沉积)法等通过结晶成长而形成在蓝宝石或硅等的基板上。积层体16包含第一层14、第二层10及设置在第一层14与第二层10之间的发光层12。
[0027]第二层10例如包含η型GaN披覆层(予体浓度I X 1019cnT3，厚度4 μ m) 10a、及包含InGaN/InGaN的超晶格层(井层厚度Inm与障壁层厚度3nm的30对)1b0超晶格层1b也可以为不掺杂层。而且，通过设置超晶格层10b，可以提高容易变为晶格失配的氮化物半导体的结晶性。发光层12例如可以设为InGaN/InGaN不掺杂MQW层(井层厚度3nm与障壁层厚度5nm的5.5对)。
[0028]第一层14例如包含ρ型AlGaN溢流防止层(受体浓度I X 102°cm_3，厚度5nm) 14a、P型披覆层(受体浓度I X 120cm-3,厚度85nm) 14b、及ρ型接触层(受体浓度I X 121cnT3，厚度5nm) 14c等。
[0029]在第一实施方式中，可以使从第二电极20注入的载子扩散至发光层12。另一方面，因为第一电极24以较广地覆盖发光层12的表面的方式设置，且距发光层12的移行距离较短，所以容易使载子扩散至发光层12内。因此，可以保持较低的欧杰非发光再结合机率或载子溢流而提高发光效率。另外，欧杰再结合是通过将因再结合而产生的能量赋予其他载子而产生非发光再结合，使发光效率降低。而且，电子浓度或电洞浓度越高那么欧杰再结合机率越高。从而，大电流动作下的发光效率的降低得以抑制，可以进一步提高光输出。
[0030]另外，如果将第二电极20设为η侧电极，那么可以使迁移率比电洞大的电子扩散至发光层12的横方向的广大范围。另一方面，因为第一电极24(ρ侧电极)以较广地覆盖发光层12的表面的方式设置，且距发光层12的移行距离较短，所以容易使迁移率比电子小的电洞扩散至发光层12内。因此，可以进一步提闻发光效率。从而，可以进一步提闻大电流动作下的光输出。
[0031]图2(a)是表示第一实施方式的相对于电流的光输出依存性的曲线图，图2(b)是表示相对于电流的电压依存性的曲线图。
[0032]将以覆盖中央部被切除的第一层14的表面的方式设置的第一电极24的内径DI设为100μ??、200μπι、300μπι、400μπι、500μπι。而且，将第二电极20的外径DO分别设为80 μ m、180 μ m、280 μ m、380 μ m、480 μ m。在俯视时，第一电极24的内缘与第二电极20构成同心圆。此外,积层体16的外缘设为LI = L2 = 600 μ m。图2 (a)、(b)是通过模拟而求出的曲线图。
[0033]如图2(a)所示，在电流Idc为200mA时，如果内径DI = 100 μ m那么光输出Po为大致190mW，如果内径DI = 200 μ m那么光输出为215mW，如果内径DI = 300 μ m那么光输出为225mW，光输出随着内径DI的增加而增加。而且，如果内径DI为400 μ m那么光输出变为227mW，且光输出几乎饱和。进而，如果内径DI增加为500 μ m，那么光输出降低为216mW。
[0034]另外，如图2(b)所示，在电流Idc为200mA时，如果内径DI = 100 μ m那么(顺向)电压VF为大致3.9V，如果内径DI = 200 μ m那么电压VF变为3.5V，如果内径DI = 300 μ m那么电压VF变为3.3V，如果内径DI为400 μ m那么电压VF变为3.2V，电压VF随着内径DI的增加而降低。而且，即便内径DI进而增加为500 μ m,电压VF也为3.2V，电压VF不会进一步