CN101268560B - 氮化物系半导体发光元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供支持基板的强度特性优异，并且来自该支持基板的反射光少的、提高了光获取效率的半导体元件及其制造方法。本发明的构成为：在基板上按顺序至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、镀覆金属板而成的氮化物系半导体发光元件中，所述金属膜层和所述镀覆金属板部分地形成于所述p型半导体层上。或者，本发明的构成为：在按顺序至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、金属板而成的结构中，所述金属膜层和所述镀覆金属板部分地形成于所述p型半导体层上，在所述p型半导体层上的没有形成所述金属膜层和所述镀覆金属板的部分上形成有透光性物质层。

Description

氮化物系半导体发光元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及氮化物系半导体发光元件及其制造方法。

本申请基于在2005年9月20日在日本申请的特愿2005-272424号、以及在2005年9月20日在日本申请的特愿2005-272574号要求优先权，在此援引其内容。

背景技术

近年来，作为短波长光发光元件用的半导体材料，GaN系化合物半导体材料受到关注。GaN系化合物半导体，可通过在以蓝宝石单晶为首的各种氧化物基板上，或以III-V族化合物为基板，在其上通过有机金属气相化学沉积法(MOCVD法)、分子束外延法(MBE法)等来形成。

蓝宝石单晶基板，其晶格常数与GaN的晶格常数有10％以上的差异，但通过形成AlN、AlGaN等的缓冲层，可在其上面形成良好的氮化物半导体，通常被广泛地使用。在使用蓝宝石单晶基板的场合，可顺序地层叠有n型半导体层、发光层、p型半导体层。蓝宝石基板是绝缘体，因此其元件结构，通常存在在p型半导体层上形成的正极、和在n型半导体层上形成的负极。有以下两种：将ITO等的透明电极用于正极，从p型半导体侧获取光的面朝上方式，将Ag等的高反射膜用于正极，从蓝宝石基板侧获取光的倒装片方式。

这样，蓝宝石单晶基板通常被广泛使用，但由于是绝缘体，因此存在几点问题。

第一，由于为了形成负极而通过蚀刻等去除发光层而使n型半导体层露出，因此只在负极的部分发光层的面积减小，相应地输出减低。

第二，由于正极和负极在同一面上，因此电流的流动为水平方向，出现局部地电流密度高的地方，元件发热。

第三，蓝宝石基板的热导率低，因此发生的热量不能扩散，元件的温度上升。

为了解决以上的问题，曾经公开了：将导电性基板与在蓝宝石单晶基板上顺序层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层而成的元件接合，然后去除蓝宝石单晶基板，使正极和负极上下地配置的方法(例如专利文献1)。

另外，曾经公开了不接合导电性基板，而是通过镀覆来制作的方法(例如专利文献2)。

接合导电性基板的方法有：以AuSn等低熔点金属化合物作为接合材料的方法，在真空中使用氩等离子体将接合面活性化从而进行接合的活性化接合等的方法。采用这些方法时，要求接合面极其平滑，在有颗粒等异物的场合，该部分翘起，存在不能良好地接合的可能性等，形成均匀的接合面是困难的。

在通过镀覆来制作基板的场合，几乎不存在异物的影响，从这一点来看是有利的，但p型半导体侧通过镀覆而覆盖，因此光获取效率降低。

为了使光获取效率提高，一般使用在镀覆处理之前在欧姆接触层上形成具有高反射率的Ag等的膜的方法，但采用该方法时，大部分的反射光必须通过发光层，因此发光层的光吸收成为问题。

为了尽量防止此时的反射光发生，曾经提出了一种支持基板使用透明性基板的半导体元件(例如专利文献3)。

然而，支持基板使用透明性基板的场合，例如采用SOG(旋压玻璃：spin on glass)时，5μm左右为厚膜的极限，因此存在不能制作具有充分强度的基板的问题。

专利文献1：日本专利第3511970号公报

专利文献2：特开2004-47704号公报

专利文献3：特开2003-309286号公报

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供支持基板的强度特性优异的、并且来自该支持基板的反射光少的、使光获取效率提高的半导体元件及其制造方法。

本发明者们为了解决上述课题而经过潜心努力研讨的结果发现，对于至少顺序层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、金属板而成的氮化物系半导体发光元件，通过规定为在p型半导体层上部分地形成金属膜层以及镀覆金属板的构成，可制造基板强度优异、且反射光少即光获取效率良好的元件，从而完成了本发明。进而，通过将金属膜层以及镀覆金属板形成为格状，本发明的效果可进一步发挥。

即，本发明涉及以下内容。

(1)一种氮化物系半导体发光元件，是在基板上至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、镀覆金属板而成的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述金属膜层和上述镀覆金属板部分地形成于上述p型半导体层上。

(2)根据(1)所述的氮化物系半导体发光元件，是在基板上至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、镀覆金属板而成的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述金属膜层和上述镀覆金属板以俯视交叉状态形成于上述p型半导体层上。

(3)根据(1)或(2)所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，形成于上述p型半导体层上的上述金属膜层和镀覆金属板的面积，相对于上述p型半导体层上表面的面积比为10～90％的范围内。

(4)根据(1)～(3)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，在上述基板上形成的上述n型半导体层、发光层和p型半导体层预先被分割成元件单元。

(5)根据(1)～(4)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，在上述p型半导体层上具有透明电极。

(6)根据(1)～(5)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述金属膜层包括欧姆接触层。

(7)根据(1)～(6)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述欧姆接触层包含Pt、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Ag的单质金属和/或它们的合金。

(8)根据(1)～(7)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述欧姆接触层的膜厚为0.1nm～30nm的范围内。

(9)根据(1)～(8)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述镀覆金属板的膜厚为10μm～200μm的范围内。

(10)根据(1)～(9)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述镀覆金属板包含NiP合金、Cu、或Cu合金。

(11)根据(1)～(10)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，在上述金属膜层与上述镀覆金属板之间形成有镀覆粘附层。

(12)根据(11)所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述镀覆粘附层含有50重量％以上的、与形成上述镀覆金属板的镀层的占50重量％以上的主成分相同的组分。

(13)根据(11)或(12)所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述镀覆粘附层包含NiP合金或Cu合金。

(14)一种氮化物系半导体发光元件的制造方法，是具有在基板上至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、镀覆金属板的层叠工序的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在上述层叠工序中，在上述p型半导体层上部分地形成上述金属膜层和上述镀覆金属板。

(15)根据(14)所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在上述层叠工序中，各自以俯视线状呈交叉状态地形成上述金属膜层和上述金属板。

(16)根据(14)或(15)所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，上述层叠工序是将上述n型半导体层通过缓冲层安装在基板上而进行的，在上述层叠工序结束后，通过去除上述基板和缓冲层，使上述n型半导体层露出。

(17)根据(16)所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，采用激光去除上述基板。

(18)根据(14)～(17)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，形成上述镀覆金属板之后，在100℃～300℃的温度进行热处理。

另外，本发明者们为了解决上述课题而经过潜心努力研讨的结果发现，对于按顺序至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、金属板而成的氮化物系半导体发光元件，通过规定为下述构成，即：上述金属膜层和上述镀覆金属板部分地形成于上述p型半导体层上，在上述p型半导体层上的没有形成上述金属膜层和上述镀覆金属板的部分上形成有透光性物质层，能够制造基板强度优异、且反射光少的，即光获取效率良好的元件，从而完成了本发明。进而，通过在上述p型半导体层上以俯视交叉状态形成金属膜层和镀覆金属板，并且在上述p型半导体层上的没有形成上述金属膜层和上述镀覆金属板的部分上形成上述透光性物质层，本发明的效果可进一步发挥。

即，本发明的第2发明涉及以下内容。

(1)一种氮化物系半导体发光元件，是按顺序在基板上至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、镀覆金属板而成的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述金属膜层和上述镀覆金属板部分地形成于上述p型半导体层上，在上述p型半导体层上的没有形成上述金属膜层和上述镀覆金属板的部分上形成有透光性物质层。

(2)根据(1)所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，形成于上述p型半导体层上的上述金属膜层和上述镀覆金属板以俯视交叉状态设置，在上述p型半导体层上的没有形成上述金属膜层和上述镀覆金属板的部分上设置有上述透光性物质层。

(3)根据(1)或(2)所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述透光性物质层层叠在上述p型半导体层上，上述透光性物质层至少被上述金属膜层和镀覆金属板部分地包围着。

(4)根据(1)或(2)所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述透光性物质层通过透明电极层叠在p型半导体层上，上述透光性物质层至少被上述金属膜层和镀覆金属板部分地包围着。

(5)根据(1)～(4)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述透光性物质层，含有透光性树脂、二氧化硅系物质或二氧化钛系物质的任一种。

(6)根据(1)～(5)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述透光性物质层的折射率为1.4～2.6的范围内。

(7)根据(1)～(6)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述透光性物质层的膜厚为10μm～200μm的范围内。

(8)根据(1)～(7)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，在上述基板上形成的n型半导体层、发光层、p型半导体层预先被分割成元件单元。

(9)根据(1)～(8)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述金属膜层包括欧姆接触层。

(10)根据(1)～(9)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述欧姆接触层包含Pt、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Ag的单质金属和/或它们的合金。

(11)根据(1)～(10)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述欧姆接触层的膜厚为0.1nm～30nm的范围内。

(12)根据(1)～(11)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述镀覆金属板的膜厚为10μm～200μm的范围内。

(13)根据(1)～(12)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述镀覆金属板包含NiP合金、Cu、或Cu合金。

(14)根据(1)～(13)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，在上述金属膜层与上述镀覆金属板之间形成有镀覆粘附层。

(15)根据(14)所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述镀覆粘附层含有50重量％以上的、与形成上述镀覆金属板的镀层的占50重量％以上的主成分相同的组分。

(16)根据(14)或(15)所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，上述镀覆粘附层包含NiP合金。

(17)一种氮化物系半导体发光元件的制造方法，是具有在基板上至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、镀覆金属板的层叠工序的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在上述层叠工序中，在上述p型半导体层上部分地形成上述金属膜层和上述镀覆金属板，在上述p型半导体层上的没有形成上述金属膜层和上述镀覆金属板的部分上形成透光性物质层。

(18)根据(17)所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在上述层叠工序中，分别以俯视线状呈交叉状态地形成上述金属膜层和上述金属板。

(19)根据(17)或(18)所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，上述层叠工序是将上述n型半导体层通过缓冲层安装在基板上而进行的，在上述层叠工序结束后，通过去除上述基板和缓冲层，使上述n型半导体层露出。

(20)根据(19)所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，采用激光去除上述基板。

(21)根据(17)～(20)的任一项所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，形成上述镀覆金属板之后，在100℃～300℃的温度进行热处理。

根据本发明的氮化物系半导体发光元件，可为下述构成：在按顺序至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、金属板而成的结构中，在p型半导体层上部分地形成有金属膜层和镀覆金属板。

由此，能够得到基板强度优异、且反射光少即光获取效率良好的元件。特别是通过将金属膜层以及镀覆金属板制成格状，本发明的效果可进一步发挥。

另外，根据本发明的氮化物系半导体发光元件，可为下述构成：在按顺序至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、金属板而成结构中，在上述p型半导体层上部分地形成有上述金属膜层以及上述镀覆金属板，在上述p型半导体层上的没有形成上述金属膜层以及上述镀覆金属板的部分上，形成有透光性物质层。

根据上述构成，氮化物系半导体发光元件的发光输出提高，这是由于通过透光性物质使用折射率高为1.4～2.6的物质，其临界角增大，更难以全反射的缘故。再有，上限为2.6是因为GaN的折射率为2.6，不需要比其更大。如果比其更大，则从透光性物质获取光变得困难。

在本发明中，根据上述构成，能够得到基板强度优异，并且反射光少即光获取效率良好的、发光输出高的氮化物系半导体发光元件。

另外，本发明的氮化物系半导体发光元件，特别是通过在上述p型半导体层上，以俯视交叉状态形成金属膜层以及镀覆金属板，在上述p型半导体层上的没有形成上述金属膜层以及上述镀覆金属板的部分上形成透光性物质，本发明的效果可进一步发挥。

附图说明

图1是表示本发明的氮化物系化合物半导体发光元件的一例的图，是表示断面结构的模式图。

图2是说明本发明的氮化物系化合物半导体发光元件的制造方法的图，是表示断面结构的模式图。

图3是表示本发明的氮化物系化合物半导体发光元件的分割前的状态的平面图。

图4是表示本发明的氮化物系化合物半导体发光元件的分割前的状态的平面图。

图5是表示本发明的氮化物系化合物半导体发光元件的一例的图，是表示断面结构的模式图。

图6是说明本发明的氮化物系化合物半导体发光元件的制造方法的图，是表示断面结构的模式图。

图7是表示本发明的氮化物系化合物半导体发光元件的分割前的状态的平面图。

图8是表示本发明的氮化物系化合物半导体发光元件的分割前的状态的平面图。

图9是表示本发明的氮化物系化合物半导体发光元件的分割前的状态的平面图。

符号说明

1...氮化物系半导体发光元件；101、201...蓝宝石基板(基板)；102、202...缓冲层；103、203...n型半导体层；104、204...发光层；105、205...p型半导体层；106、206...透明电极；107、207...欧姆接触层；108、208...反射层；109、209...镀覆粘附层；110、210...镀覆金属板；111...正电极；114、214...透光性物质层

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的氮化物系半导体发光元件的实施形态进行说明。

但是，本发明并不限于以下的各实施形态，例如将这些实施形态的构成要素彼此适宜组合也可以。

实施形态(之一)

图1～图4是说明本实施形态的氮化物系半导体发光元件的图，图1是形成n型半导体层、发光层、p型半导体层，在其上形成欧姆接触层、反射层、镀覆粘附层，再在其上形成了镀覆金属板的本发明的氮化物系半导体发光元件的一例的断面模式图。图2是说明氮化物系半导体发光元件的制造方法的一例的图，在本实施形态中，在形成为图1所示那样的上下电极配置型的结构之前，形成图2所示那样的氮化物系半导体层。再有，图1以及图2所示的双点划线，表示以俯视交叉状态形成的欧姆接触层、反射层、镀覆粘附层、镀覆金属板以及正电极(图1的正电极111)的一部分。

图3以及图4是说明氮化物系半导体发光元件的制造方法的平面图，通过沿着切割线DL1、DL2分割成元件单元，可以得到本发明的氮化物系半导体发光元件。

本实施形态的氮化物系半导体发光元件1，是按顺序层叠(图1的上下方向)n型半导体层103、发光层104、p型半导体层105、透明电极106、欧姆接触层107(金属膜层)、反射层108、镀覆粘附层109、镀覆金属板110而成的。

另外，对于氮化物系半导体发光元件1，在透明电极106上，按顺序层叠有反射层108、镀覆粘附层109、镀覆金属板110，这些各层在p型半导体层105上以十字形交叉、部分地形成。即，在从图3所示的剖面线A-A方向观察的场合，在图1所示的例子的横向(图1的左右方向)，欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109以及镀覆金属板110的各宽度比透明电极106的宽度窄，例如，作为一例，形成成为约30％。另外，欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109以及镀覆金属板110各层的纵向(图1的垂直于纸面的方向)，与透明电极106的宽度大致相同地形成。另外，在从图3所示的剖面线B-B方向观察的场合，图1所示的欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109以及镀覆金属板110的横向宽度以及纵向宽度为与上述同样的关系。

其次，在本实施形态中，通过在n型半导体层103的下表面，通过透明电极12形成有负电极113，在镀覆金属板110的上表面形成有正电极111，从而概略地构成为上下电极配置型。

接着，对于制作本发明的氮化物系半导体发光元件时的顺序，采用图2以及图3所示的例子在下面进行说明。

首先，在蓝宝石基板(基板)201上形成缓冲层202，通过该缓冲层202，层叠n型半导体层203、发光层204、p型半导体层205，形成氮化物系半导体层。在这样形成的氮化物半导体之上(即p型半导体层205上)，形成透明电极206。这些n型半导体层203、发光层204、p型半导体层205以及透明电极206，横向宽度如图2所示那样大致形成为相同尺寸，另外关于纵向宽度，也大致形成为相同的尺寸。接着，在透明电极206上按顺序层叠形成欧姆接触层207以及反射层208。本实施形态的欧姆接触层207以及反射层208，如图3所示那样，在各元件单元中纵横地交叉，以俯视格状的图形在透明电极206上部分地形成。欧姆接触层207以及反射层208的图形的形成，是通过使用抗蚀剂材料，并采用后述的公知的光刻技术或剥离技术等来进行的。

其次，通过实施镀覆来形成镀覆金属板210。本实施形态的镀覆金属板210的形成，是在实施镀覆的欧姆接触层207以及反射层208以外的部分上形成绝缘性的保护膜从而进行镀覆，或者使用镀覆用的厚膜抗蚀剂材料，采用公知的光刻技术或剥离技术只在欧姆接触层207以及反射层208的图形上进行镀覆。再者，在镀覆处理前，为了使镀覆金属板210与反射层208(金属膜层)的粘附性提高，优选形成镀覆粘附层209。另外，也可以省略镀覆粘附层209。

接着，剥离蓝宝石基板201，进而去除缓冲层202。接着，通过形成正电极以及负电极，来形成图1所示的正电极111以及负电极112。此外，通过沿着图3所示的切割线DL1、DL2，按元件单元分割镀覆金属板210，可以得到图1所示的氮化物系半导体发光元件1。

本实施形态的氮化物系半导体发光元件，如图1所示，在p型半导体层105上通过透明电极106而层叠的欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109以及镀覆金属板110的各层，在p型半导体层105的上表面105a，通过透明电极106部分地形成，并使得十字状地交叉。

另外，优选欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109以及镀覆金属板110的面积，即欧姆接触层107的底部107a的面积，相对于p型半导体层105的上表面105a的面积为10～90％的范围内的面积比。在图1的断面图所示的例子中，如上述那样，欧姆接触层107的底部107a，相对于p型半导体层105的上表面105a，即相对于与该上表面105a相同尺寸地形成的透明电极106的上表面106a，在宽度方向(图1左右方向)以约30％的宽度形成。另外，在图3的平面图所示的例子中，在透明电极206(p型半导体层205)上，在各元件单元中纵横地交叉、以俯视格状形成的镀覆金属板210、欧姆接触层207以及反射层208，在各元件上以纵横各约30％的宽度而形成，按p型半导体层205上的各元件单元的面积比计，即按透明电极206上的面积比计，为约50％。

再有，如图4所示那样，本发明的氮化物系半导体发光元件，在各元件单元中纵横交叉以俯视格状形成的镀覆金属板310以及欧姆接触层307的交叉部320，可以为交叉部分具有少许地膨胀为俯视的大致圆形的膨出部311的形状。

上述制造工序中使用的蓝宝石基板201，可以毫无限制地使用蓝宝石单晶(Al₂O₃；A面、C面、M面、R面)、尖晶石单晶(AgAl₂O₄)、ZnO单晶、LiAlO₂单晶、LiGaO₂单晶、MgO单晶等的氧化物单晶、Si单晶、SiC单晶、GaAs单晶等的公知的基板材料。使用SiC等的导电性基板时，即使不进行基板剥离也可以制作使正极和负极上下配置的元件，但在这种场合，不能使用绝缘体的缓冲层202，因此在蓝宝石基板201上生长的氮化物系半导体层的晶体劣化，不能形成良好的半导体元件。在本发明中，即使采用导电性的SiC、Si的场合，也进行蓝宝石基板201的剥离。

缓冲层202，例如由于蓝宝石单晶基板与GaN的晶格常数存在10％以上的差异，因此为了使GaN的结晶性提高，通常使用具有其中间的晶格常数的AlN、AlGaN等，在本发明中AlN、AlGaN可以没有任何限制地被使用。

氮化物系半导体，例如可采用包含n型半导体层103、发光层104、p型半导体层105的异质结结构构成。作为氮化物系半导体层，知道多数的由通式Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1、0≤y＜1、x+y＜1)表示的半导体，在本发明中也可以没有任何限制地使用由通式Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1、0≤y＜1、x+y＜1)表示的氮化物系半导体。

氮化物系半导体的生长方法，没有特别限制，可采用有机金属化学气相生长法(MOCVD法)、氢化气相生长法(HPVE)、分子束外延法(MBE)等的、已知使III族氮化物系半导体生长的全部方法。从膜厚控制性、批量生产性的观点出发，作为优选的生长方法是MOCVD法。

采用MOCVD法时，作为载气可以使用氢(H₂)或氮(N₂)，作为III族原料的Ga源可以使用三甲基镓(TMG)或三乙基镓(TEG)，作为Al源可以使用三甲基铝(TMA)或三乙基铝(TEA)，作为In源可以使用三甲基铟(TMI)或三乙基铟(TEI)，作为V族原料的N源可以使用氨(NH₃)、联氨(N₂H₄)。

另外，作为掺杂剂，n型中作为Si原料使用单硅烷(SiH₄)或二硅烷(Si₂H₆)，作为Ge原料使用锗烷(GeH₄)；p型中作为Mg原料，例如使用双环戊二烯合镁(二茂镁；Cp₂Mg)或双乙基环戊二烯合镁((EtCp)₂Mg)。

作为在蓝宝石基板上分割氮化物系半导体的方法，可以没有任何限制地使用蚀刻法、激光切割法等公知的技术。在使用激光剥离法的场合，在分割氮化物系半导体时避免给蓝宝石基板101带来损伤，这在进行良好的基板剥离的方面是优选的。因此，在采用蚀刻法分割的场合，优选使用相对于氮化物系半导体蚀刻速率快、相对于蓝宝石基板101蚀刻速率缓慢的方法。在利用激光进行分割的场合，从相对于GaN和蓝宝石的吸收波长的不同出发，优选使用具有300～400nm的波长的激光。

作为欧姆接触层107所要求的性能，与p型半导体层105的接触电阻小是必需的。

作为欧姆接触层107的材料，从与p型半导体层105的接触电阻的观点出发，优选使用Pt、Ru、Os、Rh、Ir、Pd等的铂族、或Ag，进一步优选为Pt、Ir、Rh以及Ru，特别优选为Pt。

为了得到良好的反射，优选欧姆接触层107使用Ag，但接触电阻比Pt的大。因此，对接触电阻并不那么地要求的用途中，可使用Ag。

但是，预先在p型半导体层105上形成透明电极106的场合，透明电极106与p型半导体层105之间的接触电阻大，透明电极106与欧姆接触层107的接触电阻变小，因此作为欧姆接触层107，除了上述材料以外，还可以使用Ti、V、Cr、Co、Ni、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W等。

欧姆接触层107的厚度，为了稳定地得到低接触电阻，优选为0.1nm以上，进一步优选为1nm以上，可以得到均匀的接触电阻。

另外，可以在欧姆接触层107上设置包含Ag合金等的反射层108。Pt、Ir、Rh、Ru、Os、Pd等，与Ag合金相比，从可见光到紫外区的反射率低。因此，来自发光层104的光不会充分地反射，很难得到发光输出高的元件。在这种场合，为了使光充分透过，将欧姆接触层107形成得薄，形成包含Ag合金等的反射层108从而得到反射光的场合，可以得到良好的欧姆接触，并且能够制作输出高的元件。该场合的欧姆接触层107的膜厚优选为30nm以下。进一步优选为10nm以下。

关于欧姆接触层107以及反射层108的成膜方法，没有特别限制，可以使用公知的溅射法、蒸镀法。

优选在反射层108中使用Ag合金。

反射层108的膜厚，为了得到良好的反射率，优选为0.1nm以上，进一步优选为1nm以上，可以得到良好的反射率。另外，Ag合金容易引起迁移，因此虽说利用镀层进行保护，但优选更薄。因此膜厚更优选为200nm以下。

关于反射层108的成膜方法，没有特别限制，可以使用公知的溅射法、蒸镀法。溅射法是溅射粒子以高能量与基板表面冲击而成膜的，因此能够得到粘附性高的膜。因此更优选使用溅射法。

透明电极106，可以不受任何限制地使用ITO(In-Sn-O合金)、IZO(In-Zn-O合金)、AZO(Zn-Al-O合金)等公知的材料。

透明电极106的厚度，为了稳定地得到低接触电阻，优选为100nm以上。透明电极106也吸收光，因此如果过厚，则输出低下。因此，透明电极106优选为1μm以下。

另外，从电流扩散的观点出发，优选透明电极106在p型半导体层105上的整个面上形成。

关于透明电极106的成膜方法，没有特别限制，可以使用公知的溅射法、蒸镀法。此外，在成膜后在100℃～300℃的温度进行退火对透过率、薄膜电阻的降低有效。

再者，为了提高粘附性，也可以在镀覆金属板110的正下方即在镀覆金属板110与反射层108之间形成镀覆粘附层109。镀覆粘附层109的材料，根据用于镀覆金属板110的镀层不同而不同，但较多地含有在镀层成分中主要含有的物质会使粘附性提高。例如，镀覆粘附层109优选为：含有50重量％以上的、与镀覆金属板110的占50重量％以上的主成分相同的组分的构成。

另外，在将NiP镀层用于镀覆金属板110的场合，优选在镀覆粘附层中使用Ni系合金，进一步优选使用NiP合金。另外，在镀覆金属板110中使用Cu镀层的场合，优选在镀覆粘附层中使用Cu系合金，进一步优选使用Cu。

镀覆粘附层109的厚度，为了得到良好的粘附性，优选为0.1nm以上，进一步优选为1nm以上，可以得到均匀的粘附性。镀覆粘附层109的厚度没有特别的上限，从生产率的观点考虑，优选为2μm以下。

关于镀覆粘附层109的成膜方法，没有特别限制，可以使用公知的溅射法、蒸镀法。溅射法是溅射粒子以高能量与基板冲击而成膜的，因此能够得到粘附性高的膜。因此优选使用溅射法。

在镀覆金属板110中，可以使用非电解镀层、电解镀层的任一镀层。在为非电解镀层的场合，作为材料优选使用NiP合金镀层；在为电解镀层的场合，作为材料优选使用Cu。

镀覆金属板110的厚度，为了保持作为基板的强度，优选为10μm以上。另外，在镀覆金属板110过厚时，容易引起镀层的剥离，且生产率也降低，因此优选为200μm以下。

实施镀覆时，优选将氮化物系半导体发光元件的表明用通用的中性洗涤剂等预先进行脱脂洗涤。另外，优选通过采用硝酸等酸对镀覆粘附层等的表面实施化学腐蚀，来去除镀覆粘附层上的自然氧化膜。

作为NiP镀覆等的镀覆处理方法，可以采用：作为镀浴例如使用含有硫酸镍、氯化镍等的镍源、和次磷酸盐等的磷源的镀浴的非电解镀覆处理法。作为适合作为在非电解镀覆法中使用的镀浴的市场销售品有上村工业公司制的ニムデンHDX等。进行非电解镀覆处理时的镀浴的pH优选为4～10、温度优选为30～95℃。

作为Cu或Cu合金的镀覆处理方法，可以采用作为镀浴使用例如硫酸铜等的Cu源的电解镀覆处理法。进行电镀处理时优选在镀浴的pH为2以下的强酸条件进行实施。温度优选为10～50℃，进一步优选在常温(25℃)下实施。优选在电流密度为0.5～10A/dm²下实施，更优选在2～4A/dm²下实施。

另外，为了使表面平滑化，更优选添加流平剂。作为流平剂所使用的市场销售品，可以使用例如上村工业公司制的ETN-1-A、ETN-1-B等。

为了使上述得到的镀覆金属板110的粘附性提高，优选进行热处理。从提高粘附性的观点出发，热处理温度优选为100～300℃的范围。当热处理温度为上述范围以上时，虽然存在粘附性进一步提高的可能性，但是存在电阻性下降的可能性。

作为在p型半导体层105(透明电极106)上部分地形成欧姆接触层107以及反射层108(金属膜层)、镀覆金属板110的方法，可考虑出好几种方法。

作为部分地形成欧姆接触层107以及反射层108的方法，可以使用公知的光刻技术和剥离技术。

作为部分地形成镀覆金属板110的方法，主要可考虑以下2种方法。

(1)在实施镀覆的欧姆接触层107以及反射层108以外的部分，形成绝缘性保护膜。由于镀层在绝缘体上不会生长，因此只在图形化的欧姆接触层107以及反射层108上形成。

(2)使用镀覆用的厚膜抗蚀剂材料，采用公知的光刻技术及剥离技术。

关于欧姆接触层107、反射层108、镀覆金属板110的图形形状，需要为：取得尽量减小这些各个层在p型半导体层105上所占的部分、和镀覆金属板110保持作为基板的强度的相反的性质的平衡的形状。

从尽量减小在p型半导体层105上所占的部分、并保持基板强度的方面考虑，优选欧姆接触层107、反射层108、镀覆金属板110的图形形成为图3以及图4所示的十字形状。

然而，欧姆接触层107、反射层108、镀覆金属板110的图形，不限于图3以及图4所示那样的形状，在透明电极106上可以为格状、或者网状、交叉线状、梳齿状、圆环状、方环状、L字形、Y字形等的任何形状，可以考虑上述的基板强度和后述的金属焊盘(pad)安装性来适宜决定。

另外，为了容易安装接合用的引线，优选较宽大地形成安装有金属焊盘的部分的面积。为了安装金属焊盘，例如如图4所示那样，优选元件中心部的镀覆金属板310的交叉部320，较大地形成为具有膨出部311的俯视的大致圆形的形状。

镀覆金属板110形成后，进行蓝宝石基板(参照图2的蓝宝石基板201)的剥离。作为剥离蓝宝石基板的方法，没有任何限制，可以使用研磨法、蚀刻法、激光剥离法等公知的技术。

剥离蓝宝石基板后，采用研磨法、蚀刻法等去除缓冲层(图2的缓冲层202)，使n型半导体层103露出，在该n型半导体层103上，形成省略了图示的负极。作为负极，可没有任何限制地使用公知的各种组成以及结构的负极。

另外，作为正极，使用Au、Al、Ni以及Cu等材料的各种结构是众所周知的，能够没有任何限制地使用这些公知的材料。

实施形态(之二)

以下参照附图说明本发明的氮化物系半导体发光元件的其它实施形态。

图5～图8是说明本实施形态的氮化物系半导体发光元件的图，图5是表示形成n型半导体层、发光层、p型半导体层，在其上面部分地形成欧姆接触层、反射层、镀覆粘附层，再在其上面形成镀覆金属板，并且在p型半导体层上部分地形成透光性物质层的本发明的氮化物系半导体发光元件的一例的剖面模式图。图6是说明氮化物系半导体发光元件的制造方法的一例的图，在本实施形态中，在形成为图5所示那样的上下电极配置型的结构之前，形成图6所示那样的氮化物系半导体层。再者，图5中所示的双点划线表示以俯视交叉状态形成的镀覆金属板上形成的正电极的一部分，图6所示的双点划线表示以俯视交叉状态形成的欧姆接触层、反射层、镀覆粘附层以及镀覆金属板的一部分。

图7～9是说明氮化物系半导体发光元件的制造方法的平面图，对于在基板上多数地排列形成的氮化物系半导体发光元件，通过沿着切割线DL1、DL2分割成元件单元，可以得到本发明的氮化物系半导体发光元件。

本实施形态的氮化物系半导体发光元件1，是按顺序层叠(图5的上下方向)n型半导体层103、发光层104、p型半导体层105、透明电极106、欧姆接触层107(金属膜层)、反射层108、镀覆粘附层109、镀覆金属板110而成的。

另外，对于氮化物系半导体发光元件1，在透明电极106上，按顺序层叠有反射层108、镀覆粘附层109、镀覆金属板110，这些各层在p型半导体层105上以俯视十字形交叉、部分地形成。即，在从图7所示的剖面线A-A方向看的场合，在图5所示的例子的横向(图5的左右方向)，欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109以及镀覆金属板110的各宽度形成为透明电极106的宽度的约30％。另外，欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109以及镀覆金属板110的各层的纵向(图5的垂直于纸面的方向)，形成为透明电极106的宽度的100％。另外，在从图7所示的剖面线B-B方向看的场合，在图5所示的欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109以及镀覆金属板110的横向宽度以及纵向宽度为与上述同样的关系。

另外，在本实施形态中，在透明电极106上的没有形成欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109以及镀覆金属板110的部分上，形成有透光性物质层114。

另外，在本实施形态中，通过在n型半导体层103的下表面通过透明电极112形成负电极113、在镀覆金属板110的上表面形成正电极111，可概略地构成为上下电极配置型。

其次，以下采用图6、图7以及图8所示的例子，对于制作本发明的氮化物系半导体发光元件时的顺序进行说明。

首先，在蓝宝石基板(基板)201上形成缓冲层202，通过该缓冲层202，层叠n型半导体层203、发光层204、p型半导体层205，形成氮化物系半导体层。在这样形成的氮化物半导体之上(即p型半导体层205上)，形成透明电极206。这些n型半导体层203、发光层204、p型半导体层205以及透明电极206，横向宽度如图6所示那样大致形成为相同尺寸，另外关于纵向宽度，也大致形成为相同的尺寸。

接着，在透明电极206上按顺序层叠形成欧姆接触层207以及反射层208。本实施形态的欧姆接触层207以及反射层208，如图7所示的例子那样，在各元件单元中纵横地交叉，以俯视格状的图形在透明电极206上部分地形成。欧姆接触层207以及反射层208的图形的形成，是通过使用抗蚀剂材料，并采用后述的公知的光刻技术或剥离技术等来进行的。

然后，通过实施镀覆来形成镀覆金属板210。本实施形态的镀覆金属板210的形成，是在实施镀覆的应该形成欧姆接触层207以及反射层208的部分以外的部分上形成绝缘性的保护膜从而进行镀覆，或者使用镀覆用的厚膜抗蚀剂材料，采用公知的光刻技术或剥离技术只在欧姆接触层207以及反射层208的图形上进行镀覆。再者，在镀覆处理前，为了使镀覆金属板210与反射层208(金属膜层)的粘附性提高，优选形成镀覆粘附层209。另外，也可以省略镀覆粘附层209。

接着，如图8所示那样，在透明电极206上，在没有形成欧姆接触层207、反射层208、镀覆粘附层209以及镀覆金属板210的部分上，形成透光性物质层214。在图8所示的例子中，在透明电极206上，在没有已十字状地形成的欧姆接触层207、反射层208、镀覆粘附层209以及镀覆金属板210的部分上，无间隙地形成了透光性物质层214。

接着，剥离蓝宝石基板201，选而去除缓冲层202。接着，通过形成正电极以及负电极，来形成图5所示的正电极111以及负电极112。然后，通过沿着图7所示的切割线DL1、DL2，按元件单元分割镀覆金属板210，可以得到图5所示的氮化物系半导体发光元件1。

本实施形态的氮化物系半导体发光元件，如图5所示，在p型半导体层105上通过透明电极106而层叠的欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109以及镀覆金属板110的各层，在p型半导体层105的上表面105a，通过透明电极106部分地形成，并使得十字状地交叉。

另外，在透明电极206上，在没有形成欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109以及镀覆金属板110的部分上，形成了透光性物质层114。

再者，优选欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109以及镀覆金属板110的面积，即欧姆接触层107的底部107a的面积，相对于p型半导体层105的上表面105a的面积为10～90％的范围内的面积比。

在图5的断面图所示的例子中，如上述那样，欧姆接触层107的底部107a，相对于p型半导体层105的上表面105a，即相对于与该上表面105a相同尺寸地形成的透明电极106的上表面106a，在宽度方向(图5左右方向)以约30％的宽度形成。另外，在图7和图8的平面图所示的例子中，在透明电极206(p型半导体层205)上，在各元件单元中纵横地交叉、以俯视格状形成的镀覆金属板210、欧姆接触层207以及反射层208，在各元件上以纵横各约30％的宽度而形成，按p型半导体层205上的各元件单元的面积比计，即按透明电极206上的面积比计，为约50％。

再有，如图9所示那样，本发明的氮化物系半导体发光元件，在各元件单元中纵横交叉以俯视格状形成的镀覆金属板310以及欧姆接触层307的交叉部320，可以为交叉部分具有少许地膨胀为俯视的大致圆形的膨出部311的形状。

上述制造工序中使用的蓝宝石基板201，可以毫无限制地使用蓝宝石单晶(Al₂O₃；A面、C面、M面、R面)、尖晶石单晶(AgAl₂O₄)、ZnO单晶、LiAlO₂单晶、LiGaO₂单晶、MgO单晶等的氧化物单晶、Si单晶、SiC单晶、GaAs单晶等的公知的基板材料。使用SiC等的导电性基板时，即使不进行基板剥离也可以制作使正极和负极上下配置的元件，但在这种场合，不能使用绝缘体的缓冲层202，因此在蓝宝石基板201上生长的氮化物系半导体层的晶体劣化，不能形成良好的半导体元件。在本发明中，即使采用导电性的SiC、Si的场合，也进行蓝宝石基板201的剥离。

缓冲层202，例如由于蓝宝石单晶基板与GaN的晶格常数存在10％以上的差异，因此为了使GaN的结晶性提高，通常使用具有其中间的晶格常数的AlN、AlGaN等，在本发明中AlN、AlGaN可以没有任何限制地被使用。

氮化物系半导体，例如可采用包含n型半导体层103、发光层104、p型半导体层105的异质结结构构成。作为氮化物系半导体层，知道多数的由通式Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1、0≤y＜1、x+y＜1)表示的半导体，在本发明中也可以没有任何限制地使用由通式Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1、0≤y＜1、x+y＜1)表示的氮化物系半导体。

氮化物系半导体的生长方法，没有特别限制，可采用有机金属化学气相生长法(MOCVD法)、氢化气相生长法(HPVE)、分子束外延法(MBE)等的、已知使III族氮化物系半导体生长的全部方法。从膜厚控制性、批量生产性的观点出发，作为优选的生长方法是MOCVD法。

采用MOCVD法时，作为载气可以使用氢(H₂)或氮(N₂)，作为III族原料的Ga源可以使用三甲基镓(TMG)或三乙基镓(TEG)，作为Al源可以使用三甲基铝(TMA)或三乙基铝(TEA)，作为In源可以使用三甲基铟(TMI)或三乙基铟(TEI)，作为V族原料的N源可以使用氨(NH₃)、联氨(N₂H₄)。

另外，作为掺杂剂，n型中作为Si原料使用单硅烷(SiH₄)或二硅烷(Si₂H₆)，作为Ge原料使用锗烷(GeH₄)；p型中作为Mg原料，例如使用双环戊二烯合镁(二茂镁；Cp₂Mg)或双乙基环戊二烯合镁((EtCp)₂Mg)。

作为在蓝宝石基板上分割氮化物系半导体的方法，可以没有任何限制地使用蚀刻法、激光切割法等公知的技术。在使用激光剥离法的场合，在分割氮化物系半导体时避免给蓝宝石基板101带来损伤，这在进行良好的基板剥离的方面是优选的。因此，在采用蚀刻法分割的场合，优选使用相对于氮化物系半导体蚀刻速率快、相对于蓝宝石基板101蚀刻速率缓慢的方法。在利用激光进行分割的场合，从相对于GaN和蓝宝石的吸收波长的不同出发，优选使用具有300～400nm的波长的激光。

作为欧姆接触层107所要求的性能，与p型半导体层105的接触电阻小是必需的。

作为欧姆接触层107的材料，从与p型半导体层105的接触电阻的观点出发，优选使用Pt、Ru、Os、Rh、Ir、Pd等的铂族、或Ag，进一步优选为Pt、Ir、Rh以及Ru，特别优选为Pt。

为了得到良好的反射，优选在欧姆接触层107中使用Ag，但接触电阻比Pt的大。因此，对接触电阻并不那么地要求的用途中，也可使用Ag。

但是，预先在p型半导体层105上形成透明电极106的场合，透明电极106与p型半导体层105之间的接触电阻大，透明电极106与欧姆接触层107的接触电阻变小，因此作为欧姆接触层107，除了上述材料以外，还可以使用Ti、V、Cr、Co、Ni、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W等。

欧姆接触层107的厚度，为了稳定地得到低接触电阻，优选为0.1nm以上，进一步优选为1nm以上，可以得到均匀的接触电阻。

另外，可以在欧姆接触层107上设置包含Ag合金等的反射层108。Pt、Ir、Rh、Ru、Os、Pd等，与Ag合金相比，从可见光到紫外区的反射率低。因此，来自发光层104的光不会充分地反射，很难得到发光输出高的元件。在这种场合，为了使光充分透过，将欧姆接触层107形成得薄，形成包含Ag合金等的反射层108从而得到反射光的场合，可以得到良好的欧姆接触，并且能够制作输出高的元件。该场合的欧姆接触层107的膜厚优选为30nm以下。进一步优选为10nm以下。

关于欧姆接触层107以及反射层108的成膜方法，没有特别限制，可以使用公知的溅射法、蒸镀法。

优选在反射层108中使用Ag合金。

反射层108的膜厚，为了得到良好的反射率，优选为0.1nm以上，进一步优选为1nm以上，可以得到良好的反射率。另外，Ag合金容易引起迁移，因此虽说利用镀层进行保护，但优选更薄。因此膜厚更优选为200nm以下。

关于反射层108的成膜方法，没有特别限制，可以使用公知的溅射法、蒸镀法。溅射法是溅射粒子以高能量与基板表面冲击而成膜的，因此能够得到粘附性高的膜。因此更优选使用溅射法。

透明电极106，可以不受任何限制地使用ITO(In-Sn-O合金)、IZO(In-Zn-O合金)、AZO(Zn-Al-O合金)等公知的材料。

透明电极106的厚度，为了稳定地得到低接触电阻，优选为100nm以上。透明电极106也吸收光，因此如果过厚，则输出低下。因此，透明电极106优选为1μm以下。

另外，从电流扩散的观点出发，优选透明电极106在p型半导体层105上的整个面上形成。

关于透明电极106的成膜方法，没有特别限制，可以使用公知的溅射法、蒸镀法。此外，在成膜后在100℃～300℃的温度进行退火对透过率、薄膜电阻的降低有效。

再者，为了提高粘附性，也可以在镀覆金属板110的正下方即在镀覆金属板110与反射层108之间形成镀覆粘附层109。镀覆粘附层109的材料，根据用于镀覆金属板110的镀层不同而不同，但较多地含有在镀层成分中主要含有的物质会使粘附性提高。例如，镀覆粘附层109优选为：含有50重量％以上的、与镀覆金属板110的占50重量％以上的主成分相同的组分的构成。

另外，在镀覆金属板110中使用NiP镀层的场合，优选在镀覆粘附层中使用Ni系合金，进一步优选使用NiP合金。另外，在镀覆金属板110中使用Cu镀层的场合，优选在镀覆粘附层中使用Cu系合金，进一步优选使用Cu。

镀覆粘附层109的厚度，为了得到良好的粘附性，优选为0.1nm以上，选一步优选为1nm以上，可以得到均匀的粘附性。镀覆粘附层109的厚度没有特别的上限，从生产率的观点考虑，优选为2μm以下。

关于镀覆粘附层109的成膜方法，没有特别限制，可以使用公知的溅射法、蒸镀法。溅射法是溅射粒子以高能量与基板冲击而成膜的，因此能够得到粘附性高的膜。因此优选使用溅射法。

在镀覆金属板110中，可以使用非电解镀层、电解镀层的任一镀层。在为非电解镀层的场合，作为材料优选使用NiP合金镀层；在为电解镀层的场合，作为材料优选使用Cu。

镀覆金属板110的厚度，为了保持作为基板的强度，优选为10μm以上。另外，在镀覆金属板110过厚时，容易引起镀层的剥离，且生产率也降低，因此优选为200μm以下。

实施镀覆时，优选将氮化物系半导体发光元件的表明用通用的中性洗涤剂等预先进行脱脂洗涤。另外，优选通过采用硝酸等酸对镀覆粘附层等的表面实施化学腐蚀，来去除镀覆粘附层上的自然氧化膜。

作为NiP镀层等的镀覆处理方法，可以采用：作为镀浴例如使用含有硫酸镍、氯化镍等的镍源、和次磷酸盐等的磷源的镀浴的非电解镀覆处理法。作为适合作为在非电解镀覆法中使用的镀浴的市场销售品有上村工业公司制的ニムデンHDX等。进行非电解镀覆处理时的镀浴的pH优选为4～10、温度优选为30～95℃。

作为Cu或Cu合金的镀覆处理方法，可以采用作为镀浴使用例如硫酸铜等的Cu源的电解镀覆处理法。进行电镀处理时优选在镀浴的pH为2以下的强酸条件进行实施。温度优选为10～50℃，进一步优选在常温(25℃)下实施。优选在电流密度为0.5～10A/dm²下实施，更优选在2～4A/dm²下实施。

另外，为了使表面平滑化，更优选添加流平剂。作为流平剂所使用的市场销售品，可以使用例如上村工业公司制的ETN-1-A、ETN-1-B等。

为了使上述得到的镀覆金属板110的粘附性提高，优选进行热处理。从提高粘附性的观点出发，热处理温度优选为100～300℃的范围。当热处理温度为上述范围以上时，虽然存在粘附性进一步提高的可能性，但是存在电阻性下降的可能性。

作为在p型半导体层105(透明电极106)上部分地形成欧姆接触层107以及反射层108(金属膜层)、镀覆金属板110的方法，可考虑出好几种方法。

作为部分地形成欧姆接触层107以及反射层108的方法，可以使用公知的光刻技术和剥离技术。

作为部分地形成镀覆金属板110的方法，主要可考虑以下2种方法。

(1)在实施镀覆的欧姆接触层107以及反射层108以外的部分，形成绝缘性保护膜。由于镀层在绝缘体上不会生长，因此只在图形化的欧姆接触层107以及反射层108上形成。

(2)使用镀覆用的厚膜抗蚀剂材料，采用公知的光刻技术及剥离技术。

关于欧姆接触层107、反射层108、镀覆金属板110的图形形状，需要为：取得尽量减小这些各个层在p型半导体层105上所占的部分、和镀覆金属板110保持作为基板的强度的相反的性质的平衡的形状。

从尽量减小在p型半导体层105上所占的部分、并保持基板强度的方面考虑，优选欧姆接触层107、反射层108、镀覆金属板110的图形形成为图7～5所示的十字形状。

然而，欧姆接触层107、反射层108、镀覆金属板110的图形，不限于图7以及图8所示那样的形状，在透明电极106上可以为格状、或者网状、交叉线状、梳齿状、圆环状、方环状、L字形、Y字形等的任何形状，可以考虑上述的基板强度和后述的金属焊盘(pad)安装性来适宜决定。

另外，为了容易安装接合用的引线，优选较宽大地形成安装金属焊盘的部分的面积。为了安装金属焊盘，例如如图9所示那样，优选元件中心部的镀覆金属板310的交叉部320，较大地形成为具有膨出部311的俯视的大致圆形的形状。

作为构成透光性物质层114的透光性材料，优选使用透光性树脂、二氧化硅系物质、二氧化钛系物质等。

作为透光性树脂，只要是聚甲基丙烯酸甲酯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酰亚胺系树脂、环氧树脂、硅树脂等具有透光性的树脂，可以不受任何限制的使用公知的材料。

透光性树脂的涂布方法，可以不受任何限制地使用旋涂法、注射成形法等公知的方法，从生产率的观点考虑，优选使用旋涂法。

作为二氧化硅系物质，只要是硅溶胶、甲基硅氧烷系、高甲基硅氧烷系、氢化甲基甲基硅氧烷系、掺杂磷的硅酸盐系、聚硅氨烷等具有透光性的二氧化硅系物质，可以不受任何限制的使用公知的材料。

另外，涂布二氧化硅系物质之后在加湿条件下进行处理时，容易进行向二氧化硅玻璃的转化，在这一点上是优选的。

涂布二氧化硅系物质后，在100℃～500℃的温度进行烘烤，可以提高刚性，并去除二氧化硅系物质中含有的水分、有机成分等，从该点出发是优选的。

二氧化硅系物质的涂布，可以不受任何限制地使用旋涂法、喷涂法、浸涂法等公知的方法，从生产率的观点考虑，优选使用旋涂法。

作为二氧化钛系物质，只要是二氧化钛溶胶、磷酸二氧化钛等具有透光性物质，则可以不受任何限制地使用公知材料。

涂布二氧化钛系物质后，在100℃～500℃的温度进行烘烤，可以提高刚性、以及去除二氧化钛系物质中含有的水分、有机成分等，从该点考虑是优选的。

二氧化钛系物质的涂布，可以不受任何限制地使用旋涂法、喷涂法、浸涂法等公知的方法，从生产率的观点出发，优选使用旋涂法。

作为设置透光性物质层114的理由，可举出：通过使用高折射率的透光性物质在p型半导体层105(透明电极106)上形成透光性物质层114，来提高氮化物系半导体发光元件的光获取效率。因此，优选透光性物质层114在p型半导体层105上，或者通过透明电极106在p型半导体层105上形成。

透光性物质层114的折射率为1.4～2.6的范围内，这在使氮化物系半导体发光元件的光获取效率提高的方面是优选的。

另外，透光性物质层114优选在350nm～550nm的波长范围下透射率为80％以上。

透光性物质层，如图8所示的例子的透光性物质层214那样，优选在透过电极206上的没有形成欧姆接触层207、反射层208、镀覆粘附层209以及镀覆金属板210的部分上无间隙地形成。由此，可以同时达成由透光性物质层214带来的光获取效率的提高、以及由镀覆金属板210带来的基板强度的提高。

另外，透光性物质层中使用的二氧化硅系物质、二氧化钛系物质等，本来难以形成厚膜，但在透过电极206上，通过形成为与欧姆接触层207、反射层208、镀覆粘附层209以及镀覆金属板210紧密接触的形式设置的构成，可形成5μm以上的厚膜。

透光性物质层的膜厚，为了提高光获取效率，需要为1μm以上。另外，由于在透过电极206上，以与欧姆接触层207、反射层208、镀覆粘附层209以及镀覆金属板210紧密接触的形式设置，因此需要规定为作为镀覆金属板210的最佳膜厚范围的最大值的200μm以下。

镀覆金属板110形成后，进行蓝宝石基板(参照图6的蓝宝石基板201)的剥离。作为剥离蓝宝石基板的方法，可没有任何限制地使用研磨法、蚀刻法、激光切割法等公知的技术。

剥离蓝宝石基板后，采用研磨法、蚀刻法等去除缓冲层(参照图6的缓冲层202)，使n型半导体层103露出，在该n型半导体层103上，形成省略图示的负极。作为负极，可没有任何限制地使用公知的各种组成以及结构的负极。

另外，作为正极，使用Au、Al、Ni以及Cu等材料的各种结构是众所周知的，可没有任何限制地使用这些公知的材料。

实施例

以下，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明并不只限于这些实施例。

[实施例1]

在本实施例中，制作了图1的断面模式图所示的氮化物系半导体发光元件。

首先，在蓝宝石基板上通过包含AlN的缓冲层(厚度10nm)，将厚度5μm的掺杂Si的n型GaN接触层、厚度30nm的n型In_0.1Ga_0.9N包层、厚度30nm的掺杂Si的GaN阻挡层以及厚度2.5nm的In_0.2Ga_0.8N阱层进行5次层叠，最后顺序地层叠了设置有阻挡层的多重阱结构的发光层、厚度50nm的掺杂Mg的p型Al_0.07Ga_0.93N包层、厚度150nm的掺杂Mg的p型GaN接触层。

接着，在p型半导体层105上用蒸镀法成膜形成厚度300nm的包含ITO(SnO₂：10重量％)的透明电极106。然后，在氧气氛中在300℃的温度进行1小时的退火。

接着，采用溅射法按顺序成膜形成厚度1.5nm的包含Pt层的欧姆接触层107和厚度30nm的包含Ag层的反射层108。进而，用溅射法成膜形成厚度30nm的包含NiP合金(Ni：80原子％、P：20原子％)的镀覆粘附层109。而且，欧姆接触层107(Pt层)、反射层108(Ag层)、镀覆粘附层109(NiP合金层)，采用公知的光刻技术以及剥离技术，图形化成为图3所示那样的十字形。

此时的图形宽度W为30μm，十字形图形(面积(30×300+30×270)＝17100μm²)相对于透明电极的面积(300×300)＝90000μm²的面积比为17100/90000＝19％。

接着，在透明电极106上的、由欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109构成的金属膜层以外的部分上成膜形成100nm的包含SiO₂的抗蚀剂材料。该抗蚀剂材料，采用公知的光刻技术以及剥离技术图形化。

接着，在硝酸水溶液(5N)中浸渍包含NiP合金的镀覆粘附层109的膜表面，以温度25℃、时间30秒钟进行处理，去除了氧化皮膜。

接着，使用镀浴(上村工业公司制，ニムデンHDX-7G)，在镀覆粘附层109上，形成50μm的包含NiP合金的非电解镀层，得到镀覆金属板110。此时的处理条件为：pH4.6、温度90℃、处理时间3小时。接着，将该镀覆金属板110进行水洗、干燥后，用清洁的烘箱在250℃的条件下进行1小时的退火。

接着，用研磨法剥离蓝宝石基板以及缓冲层，使n型半导体层103露出。

然后，在n型半导体层103的表面，通过蒸镀成膜形成厚度400nm的包含ITO(SnO₂：10重量％)的透明电极。接着，在ITO表面上的中央部，用蒸镀法成膜形成包含Cr(40nm)、Ti(100nm)、Au(1000nm)的负极。负电极的图形采用了公知的光刻技术以及剥离技术。

另外，在p型半导体表面上，采用蒸镀法成膜形成包含Au(1000nm)的省略图示的正极。

接着，通过切割来分割，得到350μm见方的本发明的氮化物系半导体发光元件。

对于所得到的氮化物系半导体发光元件，装配在TO-18罐外壳内，用测试器测定在施加电流20mA下的发光输出，发光输出为20mW。

[比较例1]

不形成包含ITO的透明电极，在p型半导体层上的整个面成膜形成欧姆接触层、反射层、镀覆金属板，除此以外与实施例1同样地制作了以往的氮化物系半导体发光元件。

对于制作的氮化物系半导体发光元件，装配在TO-18罐外壳内，用测试器测定在施加电流20mA下的发光输出，发光输出为18mW。

[评价结果]

如上述那样，在p型半导体层上部分地形成欧姆接触层、反射层、镀覆金属板的本发明的氮化物系半导体发光元件(实施例1)，得到20mW的发光输出，与此相对，在p型半导体层上的整个面形成欧姆接触层、反射层、镀覆金属板的以往的氮化物系半导体发光元件(比较例1)，其发光输出为18mW，可以确认二者存在约10％的输出差。

可以认为这是由于，实施例1所示的本发明的氮化物系半导体发光元件，由于上述的构成，相对于p型半导体层105的面积减小了反射层108的面积，因此，通过反射层108被反射并再度入射到发光层104的场合，在发光层104上发生光吸收，消除了发光效率降低的问题，来自元件里面的输出提高。

由此清楚表明，本发明的氮化物系半导体发光元件的光获取效率优异。

[实施例2]

在本实施例中，制作了图5的断面模式图所示那样的氮化物系半导体发光元件。

首先，在蓝宝石基板上通过包含AlN的缓冲层(厚度10nm)，将5μm的掺杂Si的n型GaN接触层、厚度30nm的n型In_0.1Ga_0.9N包层、厚度30nm的掺杂Si的GaN阻挡层以及厚度2.5nm的In_0.2Ga_0.8N阱层进行5次层叠，最后顺序层叠设置了阻挡层的多重阱结构的发光层、厚度50nm的掺杂Mg的p型Al_0.07Ga_0.93N包层、厚度150nm的掺杂Mg的p型GaN接触层。

接着，在p型半导体层105上用蒸镀法成膜形成厚度300nm的包含ITO(SnO₂：10重量％)的透明电极106。然后，在氧气氛中在300℃的温度进行1小时的退火。

接着，采用溅射法按顺序成膜形成厚度1.5nm的包含Pt层的欧姆接触层107和厚度30nm的包含Ag层的反射层108。进而，用溅射法成膜形成厚度30nm的包含NiP合金(Ni：80原子％、P：20原子％)的镀覆粘附层109。而且，欧姆接触层107(Pt层)、反射层108(Ag层)、镀覆粘附层109(NiP合金层)，采用公知的光刻技术以及剥离技术图形化成图7所示那样的格状。

此时的图形宽度W为30μm，十字形图形(面积(30×300+30×270)＝17100μm²)相对于透明电极的面积(300×300)＝90000μm²的面积比为17100/90000＝19％。

接着，在透明电极106上，在由欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109构成的金属膜层以外的部分上，形成镀覆用的厚膜抗蚀剂(AZェレクトロマテリァルズ公司制，AZ UT21-HR)。

接着，将包含NiP合金的镀覆粘附层109的膜表面浸渍在硝酸水溶液(5N)中，在温度25℃、时间30秒钟下进行处理，去除了氧化皮膜。

接着，使用镀浴(上村工业公司制，ニムデンHDX-7G)，在镀覆粘附层109上，形成50μm的包含NiP合金的非电解镀层，得到镀覆金属板110。此时的处理条件为：pH4.6、温度90℃、处理时间3小时。接着，将该镀覆金属板110进行水洗、干燥后，用清洁的烘箱在250℃的条件下进行1小时的退火。

接着，将液体状的透光性树脂(信越化学公司制，硅树脂SCR-1011，折射率1.5)在透明电极106上，在由欧姆接触层107、反射层108、镀覆粘附层109构成的金属膜层以外的部分上无间隙地进行涂布，在100℃的条件下进行1小时干燥、在150℃的条件下进行5小时干燥，使树脂固化，形成了透光性物质层114。

接着，用研磨法剥离蓝宝石基板以及缓冲层，使n型半导体层103露出。

然后，在n型半导体层103的表面，通过蒸镀成膜形成厚度400nm的包含ITO(SnO₂：10重量％)的透明电极。接着，在ITO表面上的中央部，用蒸镀法成膜形成包含Cr(40nm)、Ti(100nm)、Au(1000nm)的负极。负电极的图形采用了公知的光刻技术以及剥离技术。

另外，在p型半导体表面上，采用蒸镀法成膜形成包含Au(1000nm)的省略图示的正极。

接着，通过切割来分割，得到350μm见方的本发明的氮化物系半导体发光元件。

对于得到的氮化物系半导体发光元件，装配在TO-18罐外壳内，用测试器测定在施加电流20mA下的发光输出，发光输出为21mW。

[实施例3]

作为透光性物质层114的材料，使用二氧化钛溶胶来代替硅树脂，除此以外，进行与实施例2同样的处理，得到本发明的氮化物系半导体发光元件。

二氧化钛溶胶涂布后，通过在150℃的条件下进行1小时处理、在300℃的条件下进行3小时处理，使其干燥、固化。此时的二氧化钛溶胶的折射率为2.2。

对于得到的氮化物系半导体发光元件，装配在TO-18罐外壳内，用测试器测定在施加电流20mA下的发光输出，发光输出为22mW。

[比较例2]

除了不形成透光性物质层这一点以外，与实施例2同样地制作氮化物系半导体发光元件。

对于制作的氮化物系半导体发光元件，装配在TO-18罐外壳内，用测试器测定在施加电流20mA下的发光输出，发光输出为20mW。

[评价结果]

如上述那样，在p型半导体层上部分地形成欧姆接触层、反射层、镀覆金属板，在没有形成上述各层的部分上设置包含硅树脂的透光性物质层的实施例2的氮化物系半导体发光元件，得到21mW的发光输出。

另外，作为透光性物质层的材料，使用二氧化钛溶胶代替硅树脂的实施例3的氮化物系半导体发光元件，得到22mW的发光输出。

与此相对，没有形成透光性物质层的比较例2所示的氮化物系半导体发光元件，发光输出为20mW。

作为透光性物质层的材料，使用折射率1.5的硅树脂的实施例2的氮化物系半导体发光元件，与没有形成透光性物质层的比较例2的氮化物系半导体发光元件相比，可以确认发光输出提高5％。

另外，作为透光性物质层的材料，使用折射率2.2的二氧化钛溶胶的实施例3的氮化物系半导体发光元件，与比较例2的氮化物系半导体发光元件相比，可以确认发光输出提高10％。

可知由于在不设置透光性物质层的场合的折射率为1，因此透光性物质层的折射率越高，光获取效率越高。这是因为，通过透光性物质使用折射率高为1.4～2.6的物质，临界角增大，因此更难以全反射的缘故。另外，上限为2.6是因为GaN的折射率为2.6，不需要进一步增大。如果比其更大，从透光性物质获取光会变得困难。

根据上述结果清楚表明，本发明的氮化物系半导体发光元件，其光获取效率优异。

产业上的可利用性

根据本发明提供的氮化物系半导体发光元件，具有优异的特性和稳定性，作为发光二极管以及灯等的材料是有用的。

本发明中表示数值范围的“以上”和“以下”均包括本数。

Claims (39)

1.一种氮化物系半导体发光元件，是在基板上至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、镀覆金属板而成的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述金属膜层和所述镀覆金属板部分地形成于所述p型半导体层上。

2.根据权利要求1所述的氮化物系半导体发光元件，是在基板上至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、镀覆金属板而成的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述金属膜层和所述镀覆金属板以俯视交叉状态形成于所述p型半导体层上。

3.根据权利要求1所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，形成于所述p型半导体层上的所述金属膜层和镀覆金属板的面积，按相对于所述p型半导体层上表面的面积比计，为10～90％的范围内。

4.根据权利要求1所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，形成于所述基板上的所述n型半导体层、发光层和p型半导体层预先被分割成元件单元。

5.根据权利要求1所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，在所述p型半导体层上具有透明电极。

6.根据权利要求1所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述金属膜层包括欧姆接触层。

7.根据权利要求6所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述欧姆接触层包含Pt、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Ag的单质金属和/或它们的合金。

8.根据权利要求6所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述欧姆接触层的膜厚为0.1nm～30nm的范围内。

9.根据权利要求1所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述镀覆金属板的膜厚为10μm～200μm的范围内。

10.根据权利要求1所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述镀覆金属板包含NiP合金、Cu、或Cu合金。

11.根据权利要求1所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，在所述金属膜层与所述镀覆金属板之间形成有镀覆粘附层。

12.根据权利要求11所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述镀覆粘附层含有50重量％以上的、与形成所述镀覆金属板的镀层的占50重量％以上的主成分相同的组分。

13.根据权利要求11或12所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述镀覆粘附层包含NiP合金或Cu合金。

14.根据权利要求1所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，在所述p型半导体层上的没有形成所述金属膜层和所述镀覆金属板的部分上形成有透光性物质层。

15.根据权利要求14所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，形成于所述p型半导体层上的所述金属膜层和所述镀覆金属板以俯视交叉状态设置，在所述p型半导体层上的没有形成所述金属膜层和所述镀覆金属板的部分上设置有所述透光性物质层。

16.根据权利要求14所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述透光性物质层层叠在所述p型半导体层上，所述透光性物质层至少被所述金属膜层和镀覆金属板部分地包围着。

17.根据权利要求14所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述透光性物质层通过透明电极层叠在p型半导体层上，所述透光性物质层至少被所述金属膜层和镀覆金属板部分地包围着。

18.根据权利要求14所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述透光性物质层含有透光性树脂、二氧化硅系物质或二氧化钛系物质的任一种。

19.根据权利要求14所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述透光性物质层的折射率为1.4～2.6的范围内。

20.根据权利要求14所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述透光性物质层的膜厚为10μm～200μm的范围内。

21.根据权利要求14所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，形成于所述基板上的n型半导体层、发光层、p型半导体层预先被分割成元件单元。

22.根据权利要求14所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述金属膜层包括欧姆接触层。

23.根据权利要求22所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述欧姆接触层包含Pt、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Ag的单质金属和/或它们的合金。

24.根据权利要求22所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述欧姆接触层的膜厚为0.1nm～30nm的范围内。

25.根据权利要求14所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述镀覆金属板的膜厚为10μm～200μm的范围内。

26.根据权利要求14的任一项所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述镀覆金属板包含NiP合金、Cu、或Cu合金。

27.根据权利要求14所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，在所述金属膜层与所述镀覆金属板之间形成有镀覆粘附层。

28.根据权利要求27所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述镀覆粘附层含有50重量％以上的、与形成所述镀覆金属板的镀层的占50重量％以上的主成分相同的组分。

29.根据权利要求27或28所述的氮化物系半导体发光元件，其特征在于，所述镀覆粘附层包含NiP合金或Cu合金。

30.一种氮化物系半导体发光元件的制造方法，是具有在基板上至少层叠n型半导体层、发光层、p型半导体层、金属膜层、镀覆金属板的层叠工序的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述层叠工序中，在所述p型半导体层上部分地形成所述金属膜层和所述镀覆金属板。

31.根据权利要求30所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述层叠工序中，各自以俯视线状呈交叉状态地形成所述金属膜层和所述金属板。

32.根据权利要求30所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，所述层叠工序是将所述n型半导体层通过缓冲层安装在基板上而进行的，在所述层叠工序结束后，通过去除所述基板和缓冲层，从而使所述n型半导体层露出。

33.根据权利要求32所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，采用激光去除所述基板。

34.根据权利要求30～33所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，形成所述镀覆金属板之后，在100℃～300℃的温度进行热处理。

35.根据权利要求30所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，进一步具有在所述p型半导体层上的没有形成所述金属膜层和所述镀覆金属板的部分上形成透光性物质层的工序。

36.根据权利要求35所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述层叠工序中，各自以俯视线状呈交叉状态地形成所述金属膜层和所述金属板。

37.根据权利要求35所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，所述层叠工序是将所述n型半导体层通过缓冲层安装在基板上而进行的，在所述层叠工序结束后，通过去除所述基板和缓冲层，从而使所述n型半导体层露出。

38.根据权利要求37所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，采用激光去除所述基板。

39.根据权利要求35～38任一项所述的氮化物系半导体发光元件的制造方法，其特征在于，形成所述镀覆金属板之后，在100℃～300℃的温度进行热处理。

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