BR112012021243B1

BR112012021243B1 - elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto e método de fabricação do mesmo

Info

Publication number: BR112012021243B1
Application number: BR112012021243-5A
Authority: BR
Inventors: Hirofumi Kawaguchi; Akinori Yoneda; Hiroshi Doi
Original assignee: Nichia Corporation
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2020-10-20
Also published as: EP2541626B1; US8728843B2; BR112012021243A2; US20130009195A1; KR20120125387A; CN102770975B; CN102770975A; EP2541626A1; TWI568024B; JPWO2011105194A1; EP2541626A4; TW201145588A; WO2011105194A1; JP5761171B2; KR101760969B1

Abstract

ELEMENTO DE EMISSÃO DE LUZ SEMICONDUTOR DE NITRETO E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DO MESMO. A presente invenção refere-se a um elemento de emissão de luz semicondutor de nitrato que possui um laminado de uma camada semicondutora de primeiro tipo de condução, uma camada de emissão de luz, e uma camada semicondutora de segundo tipo de condução de um tipo de condução diferente do da camada semicon-dutora de primeiro tipo de condução, e eletrodos com uma estrutura de laminado formada na camada semicondutora de primeiro tipo de condução, os eletrodos incluindo uma região condutora de uma primeira camada que possui a região condutora e uma região isolada.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto constituído de um semicondutor de nitreto, e a um método de fabricação do mesmo.

Técnica Antecedente

[002] No passado, um eletrodo de alta refletividade feito de prata ou uma liga de prata, alumínio ou uma liga de alumínio, ou similar era utilizado como material de eletrodo para obtenção de contato ôhmico entre um semicondutor de lado p e um semicondutor de lado n em elementos de emissão de luz semicondutores de nitreto do tipo de flipchip. A utilização desses materiais altamente refletivos e que refletiam eficientemente a luz produzida na camada de emissão de luz do elemento de emissão de luz possibilita a produção de elementos de emissão de luz muito claros.

[003] No entanto, independentemente do material de eletrodo, ambos um eletrodo ôhmico p e um eletrodo ôhmico n devem ser dispostos no interior da interface de junção p-n para impedir vazamento elétrico na interface de junção p-n na formação de eletrodos, resultando em uma região na qual o material refletivo não é formado na superfície de camada semicondutora.

[004] Essa região na qual nenhum eletrodo é formado pode, algumas vezes, resultar em vazamento de luz dessa área para o lado de borda de junção de elemento, que reduzi a saída de emissão na superfície do dispositivo de emissão de luz.

[005] Além disso, quando um material altamente refletivo é utilizado para os eletrodos, um filme metálico é formado para fins de cobertura do material altamente refletivo para impedir a migração (ver WO 2006-43422, por exemplo).

[006] Esse filme metálico foi formado em uma área de superfície maior do que a do material altamente refletivo, mas, visto que é um filme condutor, precisou ser formado no interior da interface de junção p-n (no lado de material altamente refletivo). Portanto, foi difícil se garantir que uma região que permite um reflexo eficiente se estenda por todo o caminho até a interface de junção p-n.

[007] Enquanto isso, existe um método no qual um óxido é formado na região na qual nenhum eletrodo é formado. Esse método envolve, por exemplo, a formação de um filme metálico composto por uma pluralidade de camadas, então a formação de uma máscara por fotolitografia, e gravação de modo que apenas uma primeira camada metálica ôhmica não seja gravada. Depois disso, um tratamento térmico ou similar é realizado para oxidar apenas a região não mascarada, e a máscara é removida para produção de uma região de óxido e uma região de metal (ver JP 2002-190618A, por exemplo).

Descrição da Invenção Problema a Ser Solucionado

[008] É um objetivo da presente invenção se fornecer um elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto com o qual a luz emitida a partir de uma camada de emissão de luz seja impedida de vazar para fora de uma região na qual nenhum eletrodo é formado, que mantém a perda de emissão de luz em um mínimo e permite um menor consumo de energia e uma maior eficiência de emissão.

[009] É um objetivo adicional se fornecer um método para se fabricar de forma simples e confiável esse elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto, sem o uso de um processo complicado.

Meios para se Solucionar o Problema

[0010] Os inventores conduziram uma pesquisa minuciosa com o objetivo de extrair de forma eficiente a luz emitida a partir da camada de emissão de luz de um elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto (doravante, algumas vezes referido simplesmente como um "elemento de emissão de luz"), e, como resultado disso, aperfeiçoaram a invenção mediante descobertas recentes de que não apenas o aperfeiçoamento da estrutura de eletrodo e disposição de uma camada que promove o reflexo na região onde nenhum eletrodo é formado, mas também se manter os danos ao cristal em um nível mínimo na superfície nessa região é uma forma eficiente de se impedir o vazamento de luz a partir dessa região.

[0011] Isso é, um elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto da presente invenção possui;

[0012] um laminado de uma camada semicondutora de um primeiro tipo de condução, uma camada de emissão de luz e uma camada semicondutora de um segundo tipo de condução de um tipo de condução diferente da camada semicondutora de um primeiro tipo de condução; e

[0013] eletrodos com uma estrutura laminada formados na camada semicondutora de primeiro tipo de condução;

[0014] os eletrodos incluindo uma região condutora de uma primeira camada que possui a região condutora e uma região isolada.

[0015] No elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto, é preferível se o eletrodo com a estrutura laminada compreenda adicionalmente uma segunda camada sendo tal que pelo menos toda sua superfície esteja em contato com a camada semicondutora de nitreto, e uma terceira camada;

[0016] a primeira camada cobre a segunda camada, e possui a região condutora disposta em torno da periferia externa da segunda camada e a região isolada disposta em torno da periferia externa da região condutora, respectivamente, e

[0017] a terceira camada é formada na primeira camada.

[0018] Além disso, é preferível que o eletrodo com a estrutura laminada compreenda adicionalmente uma quarta camada entre a primeira camada e a terceira camada,

[0019] uma borda externa da quarta camada coincide com uma borda externa da região condutora da primeira camada.

[0020] Adicionalmente, é preferível que a segunda camada seja um eletrodo que contém prata, e toda uma face superior e faces laterais da segunda camada são cobertas pela primeira camada.

[0021] Ademais, é preferível que a região isolada seja formada de um óxido.

[0022] É preferível que a primeira camada contenha titânio, nióbio, tântalo, háfnio, alumínio, cromo, vanádio, tungsténio, molibdênio, zircônio ou zinco como um elemento constituinte.

[0023] É preferível que a primeira camada seja tal que uma borda externa da região isolada coincida com uma borda externa da primeira camada semicondutora de tipo de condução.

[0024] É preferível que a camada semicondutora de primeiro tipo de condução seja uma camada semicondutora tipo p e a camada semicondutora de segundo tipo de condução seja uma camada semicondutora tipo n.

[0025] Um método de fabricação de um elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto da presente invenção possui as etapas de: (a) formação de um laminado no qual uma camada semicondutora de primeiro tipo de condução, uma camada de emissão de luz e uma camada semicondutora de segundo tipo de condução de um tipo de condução diferente do da camada semicondutora de primeiro tipo de condução sejam laminadas; (b) formação de uma primeira camada metálica que está em contato com pelo menos parte de uma face superior da camada semicondutora de primeiro tipo de condução; (c) laminação de uma segunda camada metálica na primeira camada metálica; e (d) padronização da segunda camada metálica de modo que parte da primeira camada metálica seja exposta, e oxidação da primeira camada metálica exposta, formando, assim, uma região isolada na primeira camada metálica disposta em uma periferia externa da segunda camada metálica.

[0026] É preferível que, na etapa (b), a formação da primeira camada metálica tal como uma superfície superior da camada semicondutora disposta acima da camada de emissão de luz seja coberta.

[0027] É preferível que adicionalmente tenha a etapa de:

[0028] formação de uma terceira camada na camada semicondutora disposta acima da camada de emissão de luz, antes da etapa (b) e então

[0029] na etapa (b), formação da primeira camada metálica na camada semicondutora do primeiro tipo de condução.

[0030] É preferível, na etapa (b), a formação da primeira camada metálica de modo que toda a superfície da camada semicondutora do tipo de primeira condução seja coberta.

[0031] É preferível, na etapa (a), a formação da laminação de modo que uma camada semicondutora tipo n na qual parte da mesma é exposta, a camada de emissão de luz e a camada semicondutora tipo p sejam laminadas,

[0032] na etapa (b), a formação da primeira camada metálica na camada semicondutora tipo n exposta para a superfície da camada semicondutora tipo p, e

[0033] na etapa (d), a formação da região isolada na primeira camada metálica na parte exposta da camada semicondutora tipo n para a superfície da camada semicondutora tipo p, na padronização da segunda camada metálica de modo que parte da primeira camada metaliza seja exposta.

Efeito da Invenção

[0034] Com a presente invenção, a luz emitida a partir da camada de emissão de luz pode ser efetivamente impedida de vazar para fora a região na qual nenhum eletrodo é formado. Isso mantém a perda de emissão de luz em um mínimo, e fornece um elemento de emissão de luz com consumo de energia mais baixo e maior eficiência de emissão.

[0035] Além disso, esse elemento de emissão de luz pode ser fabricado de forma simples e confiável, sem o uso de um processo complicado.

Breve Descrição dos Desenhos

[0036] A figura 1 é uma vista plana simplificada de uma modalidade de um elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto da presente invenção;

[0037] a figura 2 é uma seção transversal simplificada ao longo da linha x-x’ da figura 1 e uma ampliação em detalhe dos componentes principais;

[0038] a figura 3 é uma seção transversal simplificada e uma vista plana ilustrando a estrutura de eletrodo no elemento de emissão de luz na figura 1;

[0039] a figura 4a é um desenho de processo simplificado ilustrando a estrutura de eletrodo no elemento de emissão de luz na figura 1;

[0040] a figura 4b é um desenho de processo simplificado ilustrando a estrutura de eletrodo no elemento de emissão de luz da figura 1;

[0041] a figura 5a é um desenho de processo simplificado ilustrando a estrutura de eletrodo em outro elemento de emissão de luz da presente invenção;

[0042] a figura 5b é um desenho de processo simplificado ilustrando a estrutura de eletrodo em outro elemento de emissão de luz da presente invenção;

[0043] a figura 6 é uma vista plana simplificada de uma modalidade de outro elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto da presente invenção;

[0044] a figura 7 é uma ampliação detalhada dos componentes principais de uma modalidade de outro elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto da presente invenção;

[0045] a figura 8a é um desenho de processo simplificado ilustrando a estrutura de eletrodo no elemento de emissão de luz na figura 7;

[0046] a figura 8b é um desenho de processo simplificado ilustrando a estrutura de eletrodo no elemento de emissão de luz da figura 7.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

[0047] O elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto da presente invenção possui um laminado de uma camada semicondutora de primeiro tipo de condução, uma camada de emissão de luz, uma camada semicondutora de segundo tipo de condução com um tipo de condução diferente do da camada semicondutora de primeiro tipo de condução, e eletrodos com uma estrutura laminada formada na camada semicondutora do primeiro tipo de condução. Os eletrodos com a estrutura laminada possuem uma região condutora de uma primeira camada possuindo a região condutora e uma região isolada, e uma ou mais camadas condutoras. Em outras palavras, a região condutora da primeira camada constitui parte do eletrodo. A primeira camada inclui uma região isolada que se estende a partir do eletrodo (aqui, a parte que constitui o eletrodo da primeira camada é a região condutora). A região isolada e a região condutora da primeira camada são dispostas em uma região que entra em contato com a camada semicondutora de primeiro tipo de condução. O termo "primeiro tipo de condução" aqui se refere a um tipo p ou a um tipo n, e o "segundo tipo de condução" se refere a um tipo de condução que é diferente do primeiro tipo de condução, isso é, um tipo p ou um tipo n.

[0048] O resultado dessa configuração é que uma camada isolante é disposta em uma região além da região com os eletrodos formados na camada semicondutora, e essa camada isolante permite que a luz emitida a partir da camada de emissão de luz seja refletida de forma mais eficiente. Dessa forma, o vazamento da luz que ocorreu no passado a partir da região na qual nenhum eletrodo foi formado pode ser efetivamente impedido, e uma emissão de luz mais eficiente pode ser alcançada.

[0049] Além disso, visto que não existe risco de essa camada isolante sofrer curto circuito, a mesma pode ser disposta por todo o caminho na interface da junção pn na vista plana, o que permite a eficiência de emissão ainda maior.

[0050] Adicionalmente, visto que essa camada isolante cobre a superfície da camada semicondutora de primeiro tipo de condução, os danos aos cristais nessa superfície durante o processo de fabricação podem ser evitados, de modo que um elemento de emissão de luz possa ser obtido com maior confiabilidade e melhores características.

Eletrodo com Estrutura /Primeira Camada Laminada

[0051] A primeira camada compreende uma região condutora e uma região isolante na região em contato com a camada semicondutora de primeiro tipo de condução. Além disso, uma das camadas dos eletrodos com a estrutura laminada inclui a região condutora da primeira camada.

[0052] Exemplos da apresentação da região condutora e região isolada incluem em bandas, em ilhas, e assim por diante. Desses, a região isolada é preferivelmente disposta em torno da periferia externa da região condutora. A "periferia externa" aqui significa a região em torno da periferia no exterior. Com referência à figura 3, a periferia externa se refere, por exemplo, a uma região isolada 15a, que á região em torno da periferia no exterior da região condutora 15b da primeira camada 15 (a região com a largura b entre as setas). A periferia externa pode ser parcial, mas preferivelmente faz toda a volta.

[0053] Como ilustrado na figura 3, por exemplo, a primeira camada é preferivelmente tal que a borda externa da primeira camada 15 coincida com a camada semicondutora do primeiro tipo de condução, tal como a borda externa de uma camada semicondutora tipo p 9, e é particularmente favorável à borda externa da região isolada 15a para coincidir com a borda externa da camada semicondutora de primeiro tipo de condução. Isso permite que a superfície da camada semicondutora do primeiro tipo de condução seja coberta de forma confiável, evitando, assim, danos à superfície.

[0054] Como ilustrado na figura 7, por exemplo, toda a primeira camada 13 pode estar em contato com a camada semicondutora do primeiro tipo de condução 11, ou como ilustrado na figura 3, e em outro lugar, parte da primeira camada 15 pode estar em contato com a camada semicondutora do primeiro tipo de condução.

[0055] Se parte da primeira camada estiver em contato com a camada semicondutora do primeiro tipo de condução, essa parte é formada em uma primeira camada semicondutora de nitreto através de uma camada diferente. Essa camada diferente pode ser uma camada isolante, mas é preferivelmente uma camada condutora. Por exemplo, uma segunda camada (discutida abaixo) ou similar é preferível. Nesse caso, como ilustrado na figura 3, por exemplo, é preferível se a primeira camada 15 cobrir completamente a segunda camada 16, a região condutora 15b é disposta em torno da periferia externa da segunda camada 16 na camada semicondutora do primeiro tipo de condução (tal como a camada semicondutora tipo p 9), e a região isolada 15a é disposta em torno da periferia externa da região condutora 15b.

[0056] A primeira camada pode ser formada como uma camada que inclui titânio, nióbio, tântalo, háfnio, alumínio, cromo, vanádio, tungsténio, molibdênio, zircônio ou zinco como um elemento constituinte. Dessa forma, a região condutora é formada de titânio, nióbio, tântalo, háfnio, alumínio, cromo, vanádio, tungsténio, molibdênio, zircônio ou zinco e a região isolada é preferivelmente formada de um óxido, e mais preferivelmente de um óxido de titânio, nióbio, tântalo, háfnio, alumínio, cromo, vanádio, tungsténio, molibdênio, zircônio ou zinco.

[0057] Não existem restrições particulares sobre a espessura da primeira camada, mas a mesma é de cerca de 0,1 a 30 nm, por exemplo, com cerca de 1 a 5 nm sendo preferível.

Eletrodo com Estrutura/Sequnda Camada

[0058] Como ilustrado nas figuras 3, 4, 5, 6, e em outros locais Laminada, por exemplo, é bom que os eletrodos com uma estrutura laminada tenham a segunda camada 16 que esteja em contato com a primeira camada 15 (e particularmente a região condutora da primeira camada). Por exemplo, a segunda camada pode ser um eletrodo formado de camada semicondutora de nitreto como o que é conhecido como um eletrodo ôhmico. O termo "conexão ôhmica" aqui é utilizado no significado no qual é normalmente utilizado nesse campo, e se refere, por exemplo, a uma junção na qual as características de corrente/voltagem são lineares ou substancialmente lineares. Também significa que a queda de voltagem e a perda de energia na junção durante a operação do dispositivo são pequenas o suficiente para serem ignoradas.

[0059] A segunda camada é preferivelmente tal que pelo menos toda a sua superfície esteja em contato com a camada semicondutora de nitreto, e mais preferivelmente seja coberta parcialmente ou totalmente pela primeira camada. Se for coberta totalmente, é mais preferível que toda a face superior e as faces laterais da segunda camada sejam cobertas pela primeira camada.

[0060] A segunda camada pode ser formada a partir de um material eletrocondutor, e pode consistir em uma ou mais camadas de filme. A segunda camada é preferivelmente uma camada de contém prata, e pode ser uma camada única contendo prata ou uma liga de prata, ou um filme de múltiplas camadas possuindo uma camada que contém prata ou uma liga de prata. Se for um filme de múltiplas camadas, a camada mais inferior é preferivelmente uma que contém prata ou uma liga de prata, e os filmes além da camada mais inferior podem ser de prata ou liga de prata ou podem ser camadas que não contenham prata ou liga de prata. Adicionalmente, uma camada que contém prata ou liga de prata pode incluir um filme de níquel parcialmente disposto perto da camada semicondutora de nitreto.

[0061] Exemplos de ligas de prata incluem uma prata de liga com um ou mais tipos de metal selecionados a partir do grupo que consiste de Pt, Co, Au, Pd, Ti, Mn, V, Cr, Zr, Rh, Cu, Al, Mg, Bi, Sn, Ir, Ga, Nd e Re. O níquel não se liga prontamente com prata, isto é, sua reação à prata tende a ser suprimida, mas um filme de prata pode conter níquel residual.

[0062] Exemplos da segunda camada incluem um filme de camada única de prata, e uma estrutura de duas camadas de um metal (superior) que substancialmente não reage com a prata (em outras palavras, um metal cuja reação com prata é suprimida) e prata ou uma liga de prata (fundo); uma estrutura de duas camadas de um metal nobre (superior) e prata ou uma liga de prata (inferior); uma estrutura de três camadas de um metal nobre (superior), metal (intermediário) que substancialmente não reage com prata e prata ou uma liga de prata (inferior); uma estrutura de quatro camadas de uma camada dupla de metal nobre (superior), metal (intermediário) que substancialmente não reage com a prata, e prata ou liga de prata (inferior); e uma estrutura de quatro camadas de um metal nobre (superior), duas camadas de metal (intermediário) que substancialmente não reagem com prata e prata ou uma liga de prata (inferior).

[0063] Em particular, se a segunda camada for formada por um filme de múltiplas camadas de pelo menos uma camada constituída de prata ou uma liga de prata e um filme metálico que suprime uma reação com prata e que é disposto sobre a camada de prata, tal como quando o níquel é disposto em conato com a prata ou uma liga de prata e um metal nobre é formado sobre isso, então o movimento da prata na face oposta à face que toca o semicondutor de nitreto pode ser drasticamente evitado na camada constituída de prata ou uma liga de pratada, e a migração pode ser adicionalmente impedida. Adicionalmente, isso impede uma redução na eficiência de reflexo do eletrodo com relação à luz produzida pela camada de emissão de luz, e permite que um elemento semicondutor de nitreto com maior eficiência de emissão seja obtido. Adicionalmente, se uma camada de titânio, tântalo, ou similar for formada entre o níquel e o metal nobre, isso impedirá o movimento da prata em contato com a camada semicondutora de nitreto na superfície de camada semicondutora de nitreto, e também impedirá a migração, melhorando ainda mais a confiabilidade.

[0064] Exemplos de metal nobre aqui incluem metais tipo platina, ouro e assim por diante, dos quais a platina e o ouro são preferidos.

[0065] Exemplos de metais que substancialmente não reagem com a prata, isto é, metais com os quais uma reação com prata é suprimida, incluem metais que substancialmente não reagem com prata em temperaturas sob 1000 C, ou com os quais a reação com prata é suprimida. Exemplos dos mesmos incluem níquel (Ni), Rutênio (Ru), ósmio (Os), irídio (Ir), titânio (Ti), vanádio (V), nióbio (Nb), tântalo (Ta) cobalto (Co), ferro (Fe), cromo (Cr), tungsténio (W), e similares. Desses, o níquel é preferido.

[0066] A frase "um metal que substancialmente não reage com prata ou com o qual uma reação com prata é suprimida" se refere mais especificamente a um metal que não misturará com prata para formar uma solução sólida, ou só o fará com muita dificuldade, e deve englobar os metais com os quais a proporção de mistura na prata é inferior a 5% em peso.

[0067] Não existem restrições particulares à espessura da segunda camada, mas um exemplo no caso de uma camada unida de prata ou liga de prata é uma espessura na qual a luz da camada de emissão de luz pode ser efetivamente refletida, e mais especificamente, cerca de 20 nm a 1 um, e preferivelmente cerca de 50 a 300 nm. No caso de um filme de múltiplas camadas, a espessura total é de cerca de 50 nm a 5 pm, por exemplo, e preferivelmente de cerca de 50 nm a 1 pm. A prata ou um filme de liga de prata contido na mesma pose ser adequadamente ajustado dentro das faixas acima. Além disso, no caso de um filme de múltiplas camadas, a prata ou um filme de liga de prata e os filmes que são laminados sobre esse podem receber o mesmo formato pela padronização na mesma etapa, ou a prata ou um filme de liga de pratada que é a camada mais inferior pode ser coberto pelo filme laminado sobre essa camada (preferivelmente, um filme metálico que não reage com a prata). Consequentemente, não importa qual material de eletrodo é formado como parte da segunda camada sobre o filme metálico que não reage à prata, visto que não existe contato direto com a prata ou um filme de liga de prata, uma reação com a prata pode ser evitada.

[0068] Em particular, se a segunda camada incluir uma prata ou uma camada de liga de prata, e uma camada que substancialmente não reage com a prata (um metal com o qual uma reação com a prata é suprimida, tal como níquel) é disposta em contato com essa camada de prata, não haverá qualquer redução na proporção da prata perto da interface com o semicondutor de nitreto. Isto é, a prata na segunda camada pode ser impedida de difundir, mover, etc. para fora da segunda camada e se criar uma liga, a luz emitida a partir da camada de emissão de luz pode ser refletida de forma muito eficiente perto da superfície do semicondutor de nitreto e a eficiência de emissão pode ser melhorada. Eletrodo com

Estrutura /Terceira Camada Laminada

[0069] O eletrodo com a estrutura laminada possui preferivelmente uma terceira camada para conexão com um eletrodo externo, através da primeira camada e/ou segunda camada. O termo "sobre" aqui significa que a terceira camada é eletricamente conectada à primeira camada e/ou à segunda camada, mas não necessariamente em contato direto. O que é conhecido como um eletrodo de pad pode ser utilizado como a terceira camada para conexão com um eletrodo externo.

[0070] A terceira camada pode ser formada sobre a segunda camada na figura 7 de acordo com o formato, apresentação e assim por diante das primeira e segunda camadas. Como ilustrado na figura 2, a terceira camada 3 pode ser formada sobre a primeira camada 15 através de uma quarta camada 17 (discutida abaixo). A terceira camada pode ser disposta de modo a estar em contato com toda a superfície da primeira camada ou a segunda camada ou pode ser disposta de modo a estar em contato com a parte da superfície. É geralmente preferível que a terceira camada seja disposta em um tamanho que garanta uma região grande o suficiente para a unida por fiação normal ou similar. A "região grande o suficiente para união por fiação ou similar" aqui pode ser adequadamente ajustada de acordo com a espessura e material do fio a ser utilizado para união por fiação ou similar, o material da terceira camada e assim por diante, mas uma área de superfície de cerca de 1000 a 20.000 |im2 é adequada, por exemplo. A partir de outro ponto de vista, um tamanho de cerca de 30 x 30 ^m a 200 x 200 ^m será adequado.

[0071] Não existem restrições particulares à terceira camada desde que seja feita de um material condutor, mas um filme laminado composto de Ni, Ti, Au, Pt, Pd, W, Co, Au, Mn, V, Cr, Zr, Rh, Cu, Al, Mg, Bi, Sn, Ir, Ga, Nd, Re ou outro metal ou liga parecido é preferível. Mais especificamente, exemplos incluem um filme formado de AICuSi-Ti-Pu- Al, W-Pd-Au, Ni-Ti-Au, Ni-Pd-Au nessa ordem a partir do lado da primeira camada ou segunda camada.

[0072] Não existem restrições particulares à espessura da terceira camada, mas é de cerca de 100 nm a 1 |im, por exemplo, com cerca de 200 nm a 500 nm sendo preferido.

Eletrodo com Estrutura/Quarta Camada Laminada

[0073] O eletrodo com uma estrutura laminada possui preferivelmente uma quarta camada entre a primeira camada e a terceira camada. A quarta camada está preferivelmente em contato com ambas a primeira camada (e, particularmente, apenas a região condutora da primeira camada) e a terceira camada. Por exemplo, como ilustrado na figura 2, a quarta camada 17 pode ser formada em contato através da primeira camada 15. A borda externa da quarta camada 17 coincide preferivelmente com a borda externa da região condutora 15b da primeira camada 15. Utilizando-se um formato tal como esse é mais fácil se produzir regiões condutoras separadas na primeira camada no método de fabricação discutido abaixo.

[0074] A quarta camada pode ser formada, por exemplo, por uma única camada ou um filme de múltiplas camadas de metal ou liga que forma a segunda camada ou terceira camada mencionada acima, e é particularmente favorável se ter uma camada constituída de um metal nobre. Quando isso é formado por um filme de múltiplas camadas, todos os filmes possuem preferivelmente o mesmo formato. Exemplos da quarta camada incluem uma estrutura de camada única de um metal (superior) que substancialmente não reage com a prata (em outras palavras, um metal com o qual uma reação com a prata é suprimida), uma estrutura de camada única de um metal nobre (superior), uma estrutura de duas camadas de um metal nobre (superior) e um metal (inferior) que substancialmente não reage com a prata, uma estrutura de três camadas de duas camadas de metal nobre (superior) e um metal (inferior) que substancialmente não reage com a prata, e uma estrutura de três ou mais camadas de um metal nobre (superior) e duas ou mais camadas de um metal (inferior) que substancialmente não reagem com prata. Mais especificamente, os exemplos incluem Au (lado de camada semicondutora)-W, AU (lado de camada semicondutora)-W-Ti, Au-Ni, e assim por diante. É particularmente favorável que a quarta camada seja uma camada na qual o ouro é disposto no lado mais próximo da camada semicondutora. Essa quarta camada pode funcionar como um filme antimigração para a prata quando a segunda camada é formada a partir de um material contendo prata.

[0075] Não existem restrições em particular à espessura da quarta camada, mas a mesma possui cerca de 0,1 JJITI a 10 |im, por exemplo, com cerca de 0,1 JJITI a 5 JJITI sendo preferido.

Laminado

[0076] O laminado no elemento de emissão de luz da presente invenção é normalmente constituído pela laminação de uma camada semicondutora do primeiro tipo de condução, uma camada de emissão de luz, e uma camada semicondutora de segundo tipo de condução em um substrato nessa ordem ou na ordem inversa. É especialmente favorável se o laminado consistir da camada semicondutora do segundo tipo de condução, a camada de emissão de luz, e a camada semicondutora do primeiro tipo de condução laminada nessa ordem em um substrato. Nesse caso, a camada semicondutora do primeiro tipo de condução é preferivelmente uma camada semicondutora tipo p. e a camada semicondutora do segundo tipo de condução é uma camada semicondutora tipo n.

[0077] Com essa configuração, o bom contato ôhmico é garantido na camada semicondutora de nitreto tipo n, onde a difusão de elétrons ocorre menos prontamente, e a difusão de corrente pode ser melhorada, enquanto se maximiza a eficiência com a qual a luz da camada de emissão de luz é refletida. Portanto, a eficiência de extração de luz pode ser aperfeiçoada, e um elemento de emissão de luz de maior qualidade e maior desempenho pode ser obtido.

[0078] Não existem restrições particulares ao material do laminado, mas um semicondutor composto de nitreto de gálio tal como lnxAlyGai- X-YN (0<X, 0<Y, X + Y < 1) pode ser utilizado de forma vantajosa, por exemplo. O laminado também pode ser uma estrutura laminada tal como uma estrutura homogênea, uma estrutura heterogênea ou uma estrutura heterogênea dupla possuindo uma junção MIS, uma junção PIN, ou uma junção PN.

[0079] As camadas semicondutoras que criam o laminado podem, cada uma, ser uma camada única, múltiplas camadas, ou uma estrutura de supertreliça, e, em particular, a camada de emissão de luz pode ser uma estrutura de quantum well único, ou uma estrutura de múltiplos quantum well com filmes finos laminados que produzem um efeito quantum.

[0080] Cada uma das camadas semicondutoras pode ser dopada com impurezas tipo n ou tipo p. Essas impurezas podem ser adicionadas durante a formação das camadas semicondutoras, ou podem ser dopadas após a formação das camadas semicondutoras.

[0081] Cada camada semicondutora pode ser formada por qualquer método que seja conhecido nesse campo tal como método de epitaxia de fase de vapor e metal orgânico (MOCVD), método de epitaxia de fase de vapor híbrido (HVPE), método de crescimento epitaxial de raio molecular (BEM), pulverização, método de revestimento com íon, método de pulverização eletrônica, e similares.

[0082] Não existem restrições particulares quanto à espessura do filme de cada camada semicondutora, e podem ser aplicados vários tipos de espessuras de filme.

[0083] O elemento de emissão de luz da presente invenção, como ilustrado na figura 1, por exemplo, é normalmente quadrado ou substancialmente quadrado em vista plana. Apesar de variar com a ordem na qual as camadas semicondutoras são laminadas, a camada semicondutora do segundo tipo de condução, por exemplo, possui uma região exposta em uma regia parcial de um elemento de emissão de luz, onde a camada semicondutora do primeiro tipo de condução, a camada de emissão de luz e, se desejado, parte da camada semicondutora do segundo tipo de condução na direção de profundidade são removidas de modo que as superfícies sejam expostas. Não existem restrições particulares ao tamanho, formato ou apresentação dessa região exposta, que podem ser ajustadas como desejado.

[0084] Um eletrodo é formado sobre a região exposta da camada semicondutora de segundo tipo de condução. Esse eletrodo pode ser um eletrodo com uma estrutura laminada incluindo uma primeira camada formada sobre a camada semicondutora do primeiro tipo de condução como discutido acima, e pode ser um eletrodo composto de um filme de camada única ou múltiplas camadas.

Substrato

[0085] Exemplos do substrato incluem um substrato isolante bem conhecido tal como safira, espinel, SiC, GaN, e GaAs e um substrato condutor tal como GaN, SiC. Dos mesmos, o substrato de safira é preferido.

[0086] O substrato isolante pode, por fim, ser removido, mas não precisa ser. Se o substrato isolante for removido, um par de eletrodos, isso é, um eletrodo p e um eletrodo n, pode ser formado no mesmo lado ou pode ser formado em lados diferentes. Se o substrato isolante não for removido, então, normalmente, o eletrodo p e o eletrodo n são ambos formados no mesmo lado do substrato.

[0087] O substrato pode ser um com uma superfície plana, ou texturização ou similar pode ser formada de maneira regular ou irregular de modo que a luz gerada a partir da camada de emissão de luz possa ser difundida.

Dispositivo de Emissão de Luz Produzido com Elemento de Emissão de Luz Semicondutor de Nitreto

[0088] O elemento de emissão de luz da presente invenção é montado em um substrato de suporte por montagem de flip-chip (montagem de face para baixo) para constituir um dispositivo de emissão de luz semicondutor.

[0089] A fiação é fornecida para pelo menos o lado do substrato de suporte que é oposto aos eletrodos do elemento de emissão de luz, um elemento protetor ou similar pode ser formado como necessário, e o elemento de emissão de luz montado flip-chip é fixado e suportado. O substrato de suporte é feito de um material possuindo substancialmente o mesmo coeficiente de expansão térmica que o elemento de emissão de luz, e nitreto de alumínio é preferido para um elemento semicondutor de nitreto, por exemplo. Isso reduz o efeito de tensão térmica gerada entre o substrato de suporte e o elemento de emissão de luz. Além disso, silício pode ser utilizado, que é barato e adiciona a função de um elemento protetor eletrostático ou similar. Não existem restrições particulares ao padrão de fiação, mas é preferível, por exemplo, se os padrões de fiação positivo e negativo forem formados de modo que sejam isolados e separados, com um cercando o outro.

[0090] Quando o elemento de emissão de luz é montado no substrato de suporte, por exemplo, uma saliência composta de ouro ou similar é colocada no substrato de suporte, ou um eletrodo que pode ser conectado a uma terceira camada (isto é, um eletrodo externo) no elemento de emissão de luz mencionado acima é colocado oposto ao eletrodo ou saliência formado no substrato de suporte, e uma conexão elétrica e mecânica é criada. A conexão pode ser feita, por exemplo, pela junção ultrassónica e/ou tratamento térmico utilizando ouro, um material eutético (Au-Sn, Ag-Sn), solda (Pb-Sn), solda sem chumbo, ou outro elemento de junção similar. Quando a fiação e um eletrodo são diretamente conectados, os mesmos podem ser conectados com pasta de ouro, prata, pasta ou outro elemento de junção similar, por exemplo.

Método de Fabricação de Elemento de Emissão de Luz Semicondutor de Nitreto

[0091] O método de fabricação de um elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto da presente invenção inclui as seguintes etapas. (a) formação de um laminado no qual uma camada semicondutora do primeiro tipo de condução, uma camada de emissão de luz, e uma camada semicondutora de segundo tipo de condução de um tipo de condução diferente do da camada semicondutora do primeiro tipo de condução são laminadas; (b) formação de uma primeira camada metálica (corresponde à primeira camada) que está em contato com pelo menos parte da face superior da camada semicondutora do primeiro tipo de condução, (c) laminação de uma segunda camada metálica (corresponde à quarta camada) sobre a primeira camada metálica; e (d) padronização da dita segunda camada metálica de modo que parte da primeira camada metálica seja exposta, e oxidação da primeira camada metálica exposta, formando, assim, uma região isolada na primeira camada metálica disposta na periferia externa da segunda camada metálica. Isso permite que a região isolada e uma região condutora sejam dispostas na primeira camada metálica. É preferível que a região isolada e a região condutora estejam ambas em contato com a camada semicondutora de primeiro tipo de contato, mas apenas a região isolada pode estar em contato com a camada semicondutora de primeiro topo de contato.

[0092] Na descrição a seguir do método de fabricação, os componentes tipo p e tipo n são especificados, mas o tipo p e o tipo n podem ser comutados.

[0093] Na etapa (a), a camada semicondutora de primeiro tipo de condução, a camada de emissão de luz e a camada semicondutora de segundo tipo de condução são formadas em um substrato nessa ordem ou na ordem inversa. Cada camada semicondutora pode ser formada por um método que é conhecido nesse campo. Impurezas podem ser introduzidas durante a formação de filme, ou podem ser introduzidas depois do filme ser formado.

[0094] Por exemplo, quando uma camada semicondutora tipo n, uma camada de emissão de luz, e uma camada semicondutora tipo p são laminadas nessa ordem, normalmente a camada de emissão de luz e a camada semicondutora tipo p laminadas sobre a camada semicondutora tipo n são removidas de uma região parcial, e parte da camada semicondutora tipo n propriamente dita também pode ser removida na direção de espessura se desejado, expondo, dessa forma, parte da camada semicondutora tipo n. A remoção das camadas semicondutoras aqui pode ser realizada utilizando-se os métodos conhecidos, tal como a utilização de fotorresistência e gravação.

[0095] Para se sujeitar o laminado às etapas de (b) em diante, uma etapa na qual parte da camada semicondutora tipo n mencionada acima (ou camada semicondutora tipo p) é exposta depois de várias camadas semicondutoras terem sido laminadas pode ser realizada em qualquer estágio depois de cada uma das etapas, e não apenas depois da etapa (a) e antes da etapa (b).

[0096] Na etapa (b), uma primeira camada metálica é formada e está em contato com pelo menos parte da face superior da camada semicondutora do primeiro tipo de condução.

[0097] A primeira camada metálica pode ser um filme de camada única ou um filme de múltiplas camadas. Exemplos do material da primeira camada metálica inclui os mesmos que os listados para a primeira camada acima.

[0098] Se a primeira camada metálica for formada na face superior da camada semicondutora tipo p, que é disposta acima da camada de emissão de luz (no lado oposto do substrato), a primeira camada metálica pode ser formada em contato com pelo menos parte da face superior da camada semicondutora tipo p. Nesse caso, a primeira camada metálica (i) pode estar em contato com apenas a face superior da camada semicondutora p (ver a primeira camada 15 na figura 2), (ii) pode estar em contato com a face lateral da camada semicondutora tipo p, a face lateral da camada de emissão de luz e/ou a face lateral e a face superior, etc. da camada semicondutora tipo n (ver primeira camada 15 na figura 6) ou (iii) toda a primeira camada metálica pode estar em contato com a camada semicondutora do primeiro tipo de condução (ver a primeira camada 13 na figura 7).

[0099] No caso de (i) e (ii) acima, por exemplo, é bom que uma terceira camada metálica seja formada sobre a camada semicondutora tipo p antes da etapa (b) (ver a segunda camada 16 nas figuras 2 e 6, etc.). Essa terceira camada metálica pode ser um filme de camada única ou múltiplas camadas. Exemplos do material da terceira camada metálica incluem os mesmos que os listados para a segunda camada e/ou terceira camada acima. A terceira camada metálica em vista plana é preferivelmente formada de modo que não se sobreponha à junção pn da camada semicondutora, tal como quando sua borda externa é disposta no interior da borda externa da camada semicondutora tipo p.

[00100] Se a primeira camada metálica for formada na face superior da camada semicondutora tipo n parcialmente exposta disposta sob (no lado do substrato) a camada de emissão de luz, a mesmas preferivelmente cobre toda a superfície das faces superior e lateral da camada semicondutora tipo n parcialmente exposta, e a primeira camada metálica também pode cobrir as superfícies da camada de emissão de luz 8 e a camada semicondutora tipo p 9 (ver a primeira camada 13 na figura 8a).

[00101] Dessa forma, visto que uma camada que pode se tornar um eletrodo está cobrindo a face superior da camada semicondutora do primeiro tipo de condução substancialmente sem qualquer exposição, essa superfície não será submetida a quaisquer etapas subsequentes que tornariam a mesma áspera, e em particular a gravação ou similar da região circundante da face superior da camada semicondutora de primeiro tipo de condução, de modo que danos aos cristais sejam evitados na face superior da camada semicondutora de primeiro tipo de condução. Consequentemente, existe menos deterioração das características do elemento de emissão de luz e menos variação das características de um elemento de emissão de luz para o próximo quando são formados a partir de um único wafer, o que possibilita a obtenção de um elemento de emissão de luz de boa qualidade com características uniformes.

[00102] Na etapa (c), a segunda camada metálica é laminada sobre a primeira camada metálica. A segunda camada metálica pode ser um filme de camada única ou múltiplas camadas. Exemplos do material da segunda camada metálica incluem os mesmos que os listados na quarta camada acima.

[00103] Na etapa (d), a segunda camada metálica é padronizada e parte da primeira camada metaliza é oxidada. Isso forma uma região condutora e uma região isolada na primeira camada metálica.

[00104] Como ilustrado na figura 8, por exemplo, a padronização da segunda camada metálica aqui pode ser realizada de modo a expor parte da primeira camada metálica (a primeira camada 13) a partir da segunda camada metálica (a quarta camada 14). Além disso, a padronização da segunda camada metálica pode ser realizada de modo que a borda externa da segunda camada metálica (a quarta camada 17) seja dentro da borda externa da camada semicondutora tipo p 9 e fora da borda externa da terceira camada metálica (a segunda camada 16). Adicionalmente, como ilustrado na figura 5b, pode ser realizado de forma que a borda externa da segunda camada metálica (a quarta camada 17) seja disposta dentro da borda externa da terceira camada metálica (a segunda camada 16) e a camada semicondutora tipo p 9.

[00105] Os métodos conhecidos nesse campo podem ser utilizados para padronização e oxidação. A oxidação pode ser realizada durante ou depois da padronização. Em particular, a oxidação pode ser realizada por um método no qual a padronização é realizada utilizando um elemento de gravação que pode oxidar a primeira camada metálica, ou padronização é realizada sob uma atmosfera de oxidação, ou um tratamento de superfície é realizado tal com aquecimento sob uma atmosfera de oxidação durante ou depois da padronização, ou o tratamento de superfície é realizado com um gás ou solução oxidante.

[00106] O elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto e o método para sua fabricação da presente invenção serão agora descritos em detalhes através de referência aos desenhos.

Exemplo 1 (elemento de emissão de luz)

[00107] O elemento de emissão de luz desse exemplo é ilustrado nas figuras 1 e 2.

[00108] Esse elemento de emissão de luz 10 possui um laminado feito de camadas semicondutoras de nitreto formadas sobre um substrato de safira (não ilustrado). O laminado possui uma camada de armazenamento (não ilustrada) composta de Alo.1Gao.9N e uma camada GaN não revestida (não ilustrada), sobre a qual são laminados uma camada de contato tipo n constituída de GaN revestido por silício (com uma camada semicondutora tipo n 7), uma camada de revestimento tipo n de supertreliça obtida pela laminação alternada de uma camada de GaN (40 Á) e uma camada InGaN (20 Á) dez vezes, na mesma uma camada de emissão de luz 8 com uma estrutura de múltiplos quantum well obtida pela laminação alternada de uma camada GaN (250 Á) e uma camada de InGaN (30 Á) de três a seis vezes, sobre essa uma camada de revestimento tipo p de supertreliça obtida por laminação alternada de uma camada de Alo.1Gao.9N revestida com magnésio (40 Á) e uma camada de InGaN revestida com magnésio (20 Á) dez vezes (como uma camada semicondutora tipo p 9), e uma camada de contato tipo p constituída de GaN revestido com magnésio.

[00109] Em uma região parcial da camada semicondutora tipo n 7, a camada de emissão de luz 8 e a camada semicondutora tipo p 9 laminada sobre a mesma são removidas, parte da camada semicondutora tipo n 7 propriamente dita na direção de espessura é removida e exposta e um eletrodo n 4 é formado nessa camada semicondutora tipo n exposta 7. O formato plano da camada semicondutora tipo n exposta 7 é, como ilustrado na figura 1, por exemplo, de um disco com volumes no centro, e essa camada é formada em dois locais perto de um único elemento de emissão de luz.

[00110] Um eletrodo com uma estrutura laminada é formado sobre a camada semicondutora tipo p 9.

[00111] O eletrodo com a estrutura laminada é feito de uma região condutora da primeira camada 15, a segunda camada 16, a quarta camada 17 e a terceira camada 3.

[00112] A segunda camada 16 é constituída de um filme de múltiplas camadas em contato com a camada semicondutora tipo p 9, e é produzida pela laminação de um filme de prata com uma espessura de 100 nm, um filme de níquel com uma espessura de 100 nm, um filme de titânio com uma espessura de 100 nm, e um filme de platina com uma espessura de 100 nessa ordem. A borda externa da segunda camada 16 é disposta no interior da camada semicondutora 11 do laminado, isso é, a camada semicondutora tipo p 9. Como ilustrado na figura 3, por exemplo, a borda externa da segunda camada 16 está a cerca de 14 um (setas a + b) de distância da borda externa da camada semicondutora tipo p 9.

[00113] A primeira camada 15 está em contato com a face superior da camada semicondutora tipo p 9 de modo a cobrir substancialmente de forma completa as faces superior e lateral da segunda camada 16 e cobrir substancialmente toda a superfície da camada semicondutora tipo p 9. Como ilustrado na ampliação detalhada na figura 2 e na figura 3, a primeira camada 15 possui uma região condutora 15b e uma região isolada 15a em sua região de contato com a camada semicondutora tipo p 9. A região condutora 15b é a região periférica externa da segunda camada 16 (a região indicada pela seta a na figura 3), em adição à região de contato com a segunda camada 16. A largura (seta a na figura 3) da região condutora em contato com a camada semicondutora tipo p 9 é de cerca de 9 p.m, por exemplo. A borda externa da região condutora 15b coincide substancialmente com a borda externa da camada semicondutora tipo p. A largura (seta b na figura 3) da região condutora 15b tem cerca de 5 |im, por exemplo. A primeira camada 15 é formada por um filme contendo titânio com uma espessura de 2 nm. Portanto, a região condutora 15b é composta de titânio, e a região isolada 15a é composta de óxido de titânio.

[00114] A quarta camada 17 é formada na região condutora 15b da primeira camada 15. A quarta camada 17 é constituída de um filme de múltiplas camadas, e é produzida pela laminação de um filme de ouro com uma espessura de 2,0 um, um filme de tungsténio com uma espessura de 100 nm, e um filme de titânio com uma espessura de 10 nm nessa ordem.

[00115] A terceira camada 3 é um eletrodo utilizado para conexão externa, e é o que se chama eletrodo pad. A terceira camada 3 é composta de um filme de múltiplas camadas, e é produzida pela laminação de um filme de Al-Cu-Si com uma espessura de 500 nm, um filme de titânio com uma espessura de 100 nm, um filme de platina com uma espessura de 100 nm, e um filme de ouro com uma espessura de 1,0 |j.m nessa ordem. A terceira camada 3 está em contato com a quarta camada 17 em uma área de superfície grande o suficiente para suprir energia adequada a partir de fora.

[00116] O eletrodo n 4 é formado, por exemplo, de Al, Ti, Ni, Cr, Mo, Nb, Co, V, Au, Pt, Pd, W, Mn, Zr, Rh, Cu, Mg, Bi, Sn, Ir, Ga, Nd, Re, Al- Cu-Si (uma lista de alumínio contendo 2% em peso de cobre e 1% em peso de silício) ou similares.

[00117] A região desse elemento de emissão de luz que não é coberto pelo eletrodo n 4 e a quarta camada 17 é protegida por um filme protetor 6 composto de um óxido de silício e possuindo uma espessura de cerca de 500 nm.

[00118] A energia foi enviada para o elemento de emissão de luz configurado como acima em uma atmosfera com uma temperatura de 85 C e uma umidade de 85% e em If = 700 mA, e depois da operação contínua por 7000 horas sob essas condições, uma seção transversal foi observada por SEM, que revelou nenhuma migração de prata, nem qualquer vazamento de corrente.

[00119] Para fins de comparação, um elemento de emissão de luz foi formado sem qualquer região isolada, e suas características foram comparadas com as do elemento de emissão de luz da presente invenção obtido acima. Com o elemento de emissão de luz nesse exemplo, sob condições operacionais de atmosfera com uma temperatura de 85 C, uma umidade de 85% e If = 700 mA, com um valor médio de n (o número de elementos de emissão de luz avaliados) = 6, a saída de luz foi confirmada como tendo crescido aproximadamente 5% X o elemento de emissão de luz no qual nenhuma região isolada foi formada.

[00120] Além disso, a variação na voltagem Vf entre os elementos foi cortada pela metade em comparação com o elemento de emissão de luz mencionado acima no qual nenhuma região isolada foi formada, e foi confirmado que um elemento de emissão de luz com características estáveis tenha sido obtido.

[00121] Com o elemento de emissão de luz desse exemplo, visto que a superfície da camada semicondutora tipo p foi coberta por um eletrodo contendo prata, a luz gerada a partir da camada de emissão de luz pode ser refletida de forma eficiente. Além disso, visto que o eletrodo contendo prata foi coberto pela primeira camada e a quarta camada, a prata na superfície de camada semicondutora tipo p foi efetivamente impedida de migrar. Adicionalmente, visto que a região isolada na primeira camada cobriu substancialmente toda a superfície da camada semicondutora tipo p, o vazamento da luz a partir dessa parte pode ser confiavelmente impedido, e uma emissão mais eficiente pode ser alcançada.

Exemplo 2 (método de fabricação de elemento de emissão de luz)

[00122] O elemento de emissão de luz ilustrado nas figuras 1 e 2 foi formado como se segue:

Formação de Camada Semicondutora

[00123] Um wafer foi produzido pela utilização de um aparelho de reação MOVPE para crescer uma camada de armazenamento (10 nm) composta de Alo.iGao.gN, uma camada GaN não revestida (1,5 |im), uma camada de contato tipo n composta de GaN revestido com silício (2,165|im; como a terceira camada 3), uma camada de revestimento tipo n de super treliça (64 nm) obtida pela laminação alternada de uma camada GaN (4 nm) e uma camada InGan (2 nm) dez vezes, uma camada de emissão de luz 4 com uma estrutura de múltiplos quantum well obtida pela laminação alternada de uma camada de GaN (25 nm) e uma camada de InGan (3 nm) de três a seis vezes, uma camada de revestimento tipo p de supertreliça (0,2 ^m) obtida pela laminação alternada de uma camada de Alo,iGao,gN (4 nm) e uma camada de InGaN revestida com magnésio (2 nm) dez vezes (como uma camada semicondutora tipo p 5), e uma camada de contato tipo p (0,5 |im) composta de GaN revestido com magnésio, em um substrato de safira com um diâmetro de 5,08 cm.

Formação de Eletrodo

[00124] Um padrão de resistência possuindo uma abertura na região desejada foi formado na camada semicondutora tipo p 9, o wafer foi colocado em um aparelho de pulverização, e um filme de prata foi formado em uma espessura de 100 nm nesse aparelho de pulverização utilizando um alvo de prata e argônio para o gás de pulverização. Pelo mesmo método, um filme de níquel com uma espessura de 100 nm, um filme de titânio com uma espessura de 100 nm, e um filme de platina com uma espessura de 100 nm foram laminados nessa ordem. Depois disso, esses filmes foram padronizados em um formato específico por elevação (ver segunda camada 16 na figura 4a, por exemplo).

[00125] A seguir, um filme de titânio foi formado em uma espessura de 100 nm (ver primeira camada 15 na figura 4a, por exemplo) substancialmente em toda a superfície da camada de contato tipo p do wafer e através do filme laminado correspondendo à segunda camada mencionada acima 16, utilizando um alvo de titânio e argônio para o gás de pulverização em um aparelho de pulverização.

[00126] Adicionalmente, pelo mesmo método, um filme de ouro com uma espessura de 2,0 ^m, um filme de tungsténio com uma espessura de 100 nm, e um filme de titânio com uma espessura de 10 nm foram laminados nessa ordem, e finalmente um filme de SÍO2 com uma espessura de 600 nm foram formados.

[00127] Um padrão de resistência no formato desejado foi formado no filme SÍO2, e esse padrão de resistência foi utilizado como uma máscara para realizar a gravação molhada utilizando ácido fluorídrico como 0 gravador, padronizando, assim, 0 filme de SÍO2 e 0 filme de titânio ambos de uma única vez em um formato específico.

[00128] Então, 0 filme de tungsténio foi padronizado por gravação molhada utilizando uma mistura de ácido nítrico e ácido acético como 0 gravador, e a gravação molhada foi realizada utilizando iodeto de iodo e potássio (não dissolve titânio) como 0 gravador para padronizar 0 filme de ouro no mesmo formato, deixando apenas 0 filme de titânio (a camada inferior) exposto e não gravado. Quando a gravação termina, uma solução de ácido é utilizada para enxaguar a superfície do eletrodo e remover a resistência. O filme de titânio restante é fino (com uma espessura de cerca de 10 nm), de modo que é oxidado pela aplicação de calor durante 0 enxágue e etapas subsequentes à remoção da resistência.

[00129] Consequentemente, 0 filme de titânio exposto ao ouro e outros filmes pode ser convertido em óxido de titânio, e como ilustrado na figura 4b, por exemplo, uma camada compreendendo a região condutora 15b e a região isolada 15a foi formada como parte de um eletrodo com uma estrutura laminada 22 na primeira camada 15, na região em contato com a camada semicondutora.

Gravação

[00130] O wafer obtido foi recozido em um recipiente de reação a 600 C e em uma atmosfera de nitrogênio, reduzindo ainda mais a resistência da camada de revestimento tipo p, e da camada de contato tipo p.

[00131] Depois do recozimento, o wafer foi retirado do recipiente de reação, uma máscara foi formada em um formato específico na superfície da camada de contato tipo p, que foi a camada mais superior na qual a parte do eletrodo mencionado acima com uma estrutura laminada 22 foi formada, e as camadas semicondutoras e a região isolada da primeira camada foram gravadas a partir de cima da máscara com um aparelho de gravação para expor parte da camada de contato tipo n. Visto que a área perto da interface de junção pn aqui é coberta pela primeira camada, danos podem ser impedidos durante a gravação. Além disso, visto que a primeira camada disposta aqui está na forma de uma camada de óxido, não haverá curto circuito subsequente mesmo se houver contato com a junção pn.

[00132] A máscara é então removida.

Formação do Filme Protetor

[00133] Um filme de SÍO2 foi formado em uma espessura de 600 nm como 0 filme protetor 6 sobre 0 wafer resultante, e um filme de SÍO2 possuindo uma abertura na região desejada foi formado utilizando fotorresistência e gravação.

Formação do Eletrodo Pad

[00134] A seguir, um tratamento térmico foi realizado com um aparelho de recozimento em uma temperatura que não afetasse as características de elemento da camada de contato tipo p e outras camadas semicondutoras, e que estivesse sob a temperatura na qual ouro e prata não se misturassem.

[00135] Uma máscara possuindo um padrão específico foi formada com uma resistência através do filme protetor 6, 0 eletrodo n 4, e 0 eletrodo com uma estrutura laminada no lado p, sobre esse filme de Al- Cu-Si com uma espessura de 500 nm, um filme de titânio com uma espessura de 100 nm, e um filme de platina com uma espessura de 100 nm foram laminados nessa ordem, e o eletrodo n 4 e um eletrodo pad de uso de união (a terceira camada 3(eletrodo pad p) na figura 2) foram formados pelo método de elevação.

[00136] O wafer obtido dessa forma foi dividido em locais específicos para obtenção de elementos de emissão de luz.

[00137] Como ilustrado na figura 5b, por exemplo, o elemento de emissão de luz desse exemplo apresenta substancialmente a mesma configuração que o elemento de emissão de luz no exemplo 1, exceto que a região isolada 15a da primeira camada 15 foi formada também nas faces laterais da camada semicondutora tipo p 9 e camada de emissão de luz 8 e nas faces lateral e superior da camada semicondutora tipo n 7, e a borda externa da quarta camada 17 foi disposta no interior da borda externa da segunda camada 16.

[00138] Esse elemento de emissão de luz pode ser formado pelo método a seguir.

[00139] Um filme de prata, um filme de níquel, um filme de titânio, e um filme de platina foram laminados sobre a camada semicondutora tipo p 9 e padronizados como no exemplo 2 (ver figura 5a).

[00140] A seguir, as camadas semicondutoras foram padronizadas de modo a expor parte da camada semicondutora tipo n 7.

[00141] Depois disso, um filme de titânio foi formado em uma espessura de 100 nm (a primeira camada 15 na figura 5a, por exemplo) substancialmente em toda a superfície do wafer substancialmente da mesma forma que no exemplo 2. O filme de titânio também pode ser formado nas faces laterais da camada semicondutora tipo p 9 e camada de emissão de luz 8, e nas faces lateral e superior da camada semicondutora tipo n 7.

[00142] Depois disso, um filme de ouro, um filme de tungsténio, um filme de titânio, e um filme de SÍO2 foram formados da mesma maneira que no exemplo 2.

[00143] Esses filmes foram então padronizados em um formato específico da mesma forma que no exemplo 2. Aqui, o formato desses filmes é padronizado de modo que a borda externa da quarta camada 17 seja disposta no interior da borda externa da segunda camada 16, correspondendo à quarta camada 17 na figura 5b.

[00144] Durante ou imediatamente depois dessa padronização, a região isolada 15a é formada na primeira camada 15 substancialmente da mesma forma que no exemplo 2, de modo que a região isolada também seja formada nas faces laterais da camada semicondutora tipo p 9 e camada de emissão de luz 8 e nas faces lateral e superior da camada semicondutora tipo n 7, a partir de cima da quarta camada 17 (ver figura 5b).

[00145] As etapas subsequentes podem ser realizadas de acordo com o exemplo 2.

[00146] Exemplo 4 (elemento de emissão de luz e método de sua fabricação).

[00147] Como ilustrado na figura 6, por exemplo, o elemento de emissão de luz nesse exemplo possui substancialmente a mesma configuração que o elemento de emissão de luz do exemplo 1, exceto que a região isolada 15a da primeira camada 15 também foi formada nas faces laterais da camada semicondutora tipo p 9 e camada de emissão de luz 8 e nas faces lateral e superior da camada semicondutora tipo n 7.

[00148] Assim como no exemplo 1, a emissão altamente eficiente pode ser obtida com um elemento de emissão de luz com essa configuração.

[00149] Esse elemento de emissão de luz pode ser formado substancialmente da mesma forma que no exemplo 3, exceto pelo fato de o filme de ouro, o filme de tungsténio, o filme de titânio, e o filme de SÍO2 serem padronizados de modo que a borda externa da quarta camada 17 serem dispostos fora da borda externa da segunda camada 16.

[00150] Exemplo 5 (elemento de emissão de luz)

[00151] O elemento de emissão de luz desse exemplo é ilustrado na figura 7.

[00152] O elemento de emissão de luz 10 possui a mesma estrutura laminada semicondutora que no exemplo 1 e uma regia parcial da camada semicondutora tipo n 7 é exposta assim como no exemplo 1.

[00153] Parte do eletrodo com uma estrutura laminada 12 é formada sobre sua camada semicondutora tipo n exposta 7.

[00154] Parte do eletrodo com a estrutura laminada 12 é constituída pela primeira camada 13 e quarta camada 14.

[00155] A primeira camada 13 é disposta em contato com a face superior da camada semicondutora tipo n de modo a cobrir substancialmente toda a superfície da camada semicondutora tipo n exposta como a camada semicondutora do tipo de primeira condução 11.

[00156] A primeira camada 13 possui uma região condutora 13b e uma região isolada 13a na região de contato com a camada semicondutora tipo n. A primeira camada 13 é formada por um filme contento titânio com uma espessura de 2 nm. Portanto, a região condutora 13b é constituída de titânio e a região isolada 13a é constituída de óxido de titânio.

[00157] A quarta camada 14 é formada na região condutora 13b da primeira camada 13. A quarta camada 14 é composta de um filme de múltiplas camadas e é produzida pela laminação de um filme de ouro com uma espessura de 1,7 |im, um filme de tungsténio com uma espessura de 120 nm, e um filme de titânio com uma espessura de 3 nm nessa ordem.

[00158] Na figura 7, apenas uma camada semicondutora tipo n é ilustrada como a camada semicondutora 11, mas normalmente, como ilustrado na figura 8b, a região isolada 13a da primeira camada 13 também é disposta nas faces superior e lateral da camada semicondutora tipo n 7, as faces laterais da camada de emissão de luz 8, e as faces lateral e superior da camada semicondutora tipo p 9.

[00159] Assim como no exemplo 1, a emissão altamente eficiente pode ser obtida com um elemento de emissão de luz com essa configuração.

Exemplo 6 (elemento de emissão de luz)

[00160] O elemento de emissão de luz nesse exemplo tem substancialmente a mesma estrutura que no exemplo 5, exceto pelo fato de um eletrodo com uma estrutura laminada formado em uma camada semicondutora tipo p ser utilizado ao invés de um eletrodo com uma estrutura laminada formada em uma camada semicondutora tipo n exposta como no exemplo 5.

[00161] Assim como no exemplo 1, a emissão altamente eficiente pode ser obtida com um elemento de emissão de luz com essa configuração.

Exemplo 7 (método de fabricação do elemento de emissão de luz)

[00162] Como ilustrado na figura 8b, por exemplo, um elemento de emissão de luz no qual parte do eletrodo com uma estrutura laminada 12 é formada sobre a camada semicondutora tipo n exposta 7 pode ser formado pelo método a seguir.

[00163] Um laminado das camadas semicondutoras é formado e parte da camada semicondutora tipo n 7 é exposta como no exemplo 2.

[00164] Então, como ilustrado na figura 8a, um filme de titânio é formado como a primeira camada 13 sobre um wafer incluindo uma camada semicondutora tipo n exposta 7.

[00165] Um filme de ouro com uma espessura de 2,0 |im é formado como a quarta camada 14 no filme de titânio, e é padronizado no format desejado.

[00166] Uma região isolada 13a é formada no filme de titânio exposto a partir da quarta camada 14, durante ou imediatamente depois dessa padronização. Dessa forma, a região isolada 13a é formada também nas faces laterais da camada semicondutora tipo p 9 e a camada de emissão de luz 8 e nas faces lateral e superior da camada semicondutora tipo n 7, a partir da face superior da camada semicondutora tipo p 9.

Aplicabilidade Industrial

[00167] O elemento semicondutor de nitreto da presente invenção pode ser preferivelmente utilizado nos elementos de emissão de luz semicondutores constituindo várias fontes de luz tal como uma fonte de luz de fundo, um monitor, iluminação, lâmpada automotiva; elementos de recebimento de luz semicondutores e outros dispositivos semicondutores. Descrição dos Números 3: terceira camada (eletrodo pad); 4: eletrodo n; 6: filme protetor; 7: camada semicondutora tipo n; 8: camada de emissão de luz; 9: camada semicondutora tipo p; 10: elemento de emissão de luz; 11: camada semicondutora de primeiro tipo de condução; 13, 15: primeira camada (primeira camada metálica), 13a, 15a: região isolada, 13b, 15b: região condutora; 16: segunda camada (terceira camada metálica), 14, 17: quarta camada (segunda camada metálica), 12, 22: eletrodo com uma estrutura laminada.

Claims

1. Elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto compreendendo: um laminado de uma camada semicondutora de primeiro tipo de condução (9), uma camada de emissão de luz (8) e uma camada semicondutora de segundo tipo de condução (7) de um tipo de condução diferente do tipo de condução da camada semicondutora de primeiro tipo de condução (9); e um eletrodo com uma estrutura laminada formado sobre a camada semicondutora de primeiro tipo de condução (9), em que o eletrodo inclui uma segunda camada (16) uma região condutora (15b) de uma primeira camada (15), a segunda camada (16) estando em contado com a camada semicondutora de primeiro tipo de condução (9) e contendo prata, a primeira camada (15) cobrindo a segunda camada (16), e uma camada metálica (17) sendo formada sobre a primeira camada (15), caracterizado pelo fato de que: a primeira camada (15) tem a região condutora (15b) disposta ao redor de uma periferia externa da segunda camada (16) e uma região isolada (15a) disposta ao redor de uma periferia externa da região condutora (15b), e uma borda externa da camada metálica (17) coincide com uma borda externa da região condutora (15b) da primeira camada (15).

2. Elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eletrodo com a estrutura laminada ainda compreende uma terceira camada (3) formada sobre a camada metálica (17).

3. Elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma face superior inteira e faces laterais da segunda camada (16) são cobertas pela primeira camada (15).

4. Elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a região isolada (15a) é formada de um óxido.

5. Elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a primeira camada (15) contém titânio, nióbio, tântalo, háfnio, alumínio, cromo, vanádio, tungsténio, molibdênio, zircônio ou zinco como um elemento constituinte.

6. Elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a primeira camada (15) é tal que uma borda externa da região isolada (15a) coincida com uma borda externa da camada semicondutora do primeiro tipo de condução (9).

7. Elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a camada semicondutora de primeiro tipo de condução (9) é uma camada semicondutora do tipo p, e a camada semicondutora do segundo tipo de condução (7) é uma camada semicondutora do tipo n.

8. Método de fabricação de um elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) formar um laminado que tem uma camada semicondutora do primeiro tipo de condução (9), uma camada de emissão de luz (8) e uma camada semicondutora do segundo tipo de condução (7) de um tipo de condução diferente do tipo de condução da camada semicondutora do primeiro tipo de condução são laminadas (9); (b) formar uma terceira camada metálica (16) que está em contato com uma face superior da camada semicondutora do primeiro tipo de condução (9) e que é uma camada contendo prata, e formar uma primeira camada metálica (15) que cobre a terceira camada metálica (16) e está me contato com pelo menos parte de uma face superior da camada semicondutora do primeiro tipo de condução (9), (c) laminar uma segunda camada metálica (17) sobre a primeira camada metálica (15); e (d) padronizar a segunda camada metálica (17) de modo que parte da primeira camada metálica (15) seja exposta, e oxidar a primeira camada metálica (15) exposta, de modo a formar uma região condutora (15b) na primeira camada metálica (15) disposta ao redor de uma periferia externa da terceira camada metálica (16) e uma região isolada (15a) na primeira camada metálica (15) disposta ao redor de uma periferia externa da região condutora (15b), em que uma borda externa da segunda camada metálica (17) coincide com uma borda externa da região condutora (15b).

9. Método de fabricação de um elemento de emissão de luz semicondutora de nitreto, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, na etapa (b), a primeira camada metálica (15) é formada tal que uma face superior inteira da camada semicondutora de primeiro tipo de condução (9) seja coberta.

10. Método de fabricação de um elemento de emissão de luz semicondutor de nitreto, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, na etapa (a), a laminação é formada tal que a camada semicondutora de segundo tipo de condução (7) na qual parte da mesma é exposta, a camada de emissão de luz (8) e a camada semicondutora de primeiro tipo de condução (9) são laminadas; na etapa (b), a primeira camada metálica (15) é formada a partir da camada semicondutora de segundo tipo de condução (7) exposta até a superfície da camada semicondutora de primeiro tipo de condução (9), e (57) na etapa (d), a região isolada (15a) é formada na primeira camada metálica (15) a partir da parte exposta da camada semicondutora de segundo tipo de condução (7) até a superfície da camada semicondutora de primeiro tipo de condução (9), na padronização da segunda camada metálica (17) de modo que parte da primeira camada metálica (15) seja exposta.