CN102484176B - 发光元件及发光元件的制造方法 - Google Patents

发光元件及发光元件的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102484176B
CN102484176B CN201080040200.XA CN201080040200A CN102484176B CN 102484176 B CN102484176 B CN 102484176B CN 201080040200 A CN201080040200 A CN 201080040200A CN 102484176 B CN102484176 B CN 102484176B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
light
semiconductor layer
emitting component
metal layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201080040200.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102484176A (zh
Inventor
正木克明
川口义之
西园和博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Publication of CN102484176A publication Critical patent/CN102484176A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102484176B publication Critical patent/CN102484176B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/405—Reflective materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明的一实施方式的发光元件具备：按顺序层叠有第一半导体层(2a)、发光层(2b)及第二半导体层(2c)的光半导体层(2)；与第一半导体层(2a)电连接的第一电极层(3)；与第二半导体层(2c)电连接的第二电极层(7)。另外，第二电极层(7)具有位于第二半导体层(2c)上的导电反射层(4)及位于导电反射层(4)上并且具有多个贯通厚度方向的贯通孔(6)的导电层(5)。本发明的发光元件的制造方法具有：准备光半导体层(2)和按顺序层叠有第一金属层(21)及熔点比第一金属层(21)的氧化物高的第二金属层(22)的层叠体(30)的工序；在第二金属层(22)上形成贯通厚度方向的多个贯通孔(6)的工序。而且，本发明的发光元件的制造方法还具备：之后在比第一金属层(21)的氧化物的熔点高且比第一金属层(21)的熔点及第二金属层(22)的熔点的任何一方都低的温度下对层叠体(30)进行加热，将光半导体层(2)与第一金属层(21)的界面区域氧化的工序。

Description

发光元件及发光元件的制造方法
技术领域
本发明涉及发光元件及发光元件的制造方法。
背景技术
目前，正在开发发出紫外光、蓝光、绿光等的发光元件。作为这种发光元件，例如具有由层叠有多个半导体层的光半导体层和对该光半导体层施加电压的电极构成的发光元件(例如，参照特开2006-222288号公报)。
因此，在这种发光元件的开发中，所追求的是提高光半导体层与电极之间的电气特性。
发明内容
本发明一实施方式提供一种发光元件，具备：光半导体层，其按顺序层叠有第一半导体层、发光层及第二半导体层；第一电极层，其与第一半导体层电连接；第二电极层，其与第二半导体层电连接。另外，第二电极层具有位于第二半导体层上的导电反射层及位于导电反射层上并且具有多个贯通厚度方向的贯通孔的导电层。
本发明一实施方式提供一种发光元件的制造方法，具备：准备光半导体层和按顺序层叠有第一金属层及熔点比第一金属层的氧化物高的第二金属层的层叠体的工序；在第二金属层形成多个贯通厚度方向的贯通孔的工序。而且，本发明一实施方式的发光元件的制造方法还具备：之后在比第一金属层的氧化物的熔点高且比第一金属层的熔点及第二金属层的熔点的任何一方都低的温度下对层叠体进行加热，将光半导体层与第一金属层的界面区域氧化的工序。
附图说明
图1是本发明一实施方式的发光元件的立体图；
图2是图1所示的发光元件的剖面图，相当于用图1的A-A’线切断时的图；
图3是图1所示的发光元件的贯通孔、导电反射层及导电层的放大剖面图；
图4是图1所示的发光元件的贯通孔、凹部及其周边的放大剖面图；
图5是图1所示的发光元件的变形例的贯通孔、凹部及其周边的放大剖面图；
图6是图1所示的发光元件的变形例的贯通孔、凹部及其周边的放大图，(a)相当于沿厚度方向切断的截面的放大剖面图，(b)相当于从上方俯视时的放大俯视图；
图7是图1所示的发光元件的变形例的俯视图，相当于从上方俯视发光元件时的图；
图8是图1所示的发光元件的变形例的剖面图，相当于用图1的A-A’线切断时的图；
图9是图1所示的发光元件的变形例的剖面图，相当于用图1的A-A’线切断时的图；
图10是将图1所示的发光元件安装于封装件的发光装置；
图11是表示图1所示的发光元件的制造工序的发光元件的剖面图；
图12是表示图1所示的发光元件的制造工序的发光元件的剖面图；
图13是表示图1所示的发光元件的制造工序的发光元件的剖面图；
图14是表示图1所示的发光元件的制造工序的发光元件的剖面图；
图15是表示图1所示的发光元件的分析结果的图表；
图16是表示图1所示的发光元件的分析结果的图表；
图17是表示比较例的发光元件的分析结果的图表。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的发光元件的实施方式进行详细的说明。
本发明不限定于下面的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以实施各种变更。
<关于发光元件>
图1是本实施方式的发光元件20的立体图，图2是图1所示的发光元件20的剖面图，相当于用图1的A-A’线切断时的剖面。
如图1及图2所示，发光元件20具备：基板1、形成于基板1上的光半导体层2、与光半导体层2的一部分电连接的第一电极层3、具有导电反射层4及具备多个贯通孔6的导电层5的第二电极层7。
基板1只要为利用化学气相成长法能够使光半导体层2成长的基板即可。基板1由俯视形状例如为四边形状等多边形状或圆形状的平板等形成。作为基板1所使用的材料，例如可列举出蓝宝石、氮化镓、氮化铝、氧化锌、碳化硅、硅或二硼化锆等。
在从基板1侧取出光半导体层2发出的光的情况下，可采用利用使光半导体层2发出的光透射的透光性的基材的方法等。作为透光性的基材，考虑光半导体层2发出的光的波长即可，例如，在采用了后述的发光层2b的构成的情况下，例如能够利用蓝宝石、氮化镓、氧化锌或碳化硅等。在本实施方式中，基板1由蓝宝石构成，作为基板1的厚度，为10μm以上1000μm以下程度。
如图2所示，光半导体层2由形成于基板1的主面1A上的第一半导体层2a、形成于第一半导体层2a上的发光层2b、形成于发光层2b上的第二半导体层2c构成。
作为第一半导体层2a、发光层2b及第二半导体层2c，例如能够使用III-V族半导体。作为具体的III-V族半导体，能够列举出III族氮化物半导体、磷化镓或砷化镓等。作为III族氮化物半导体，例如能够使用氮化镓、氮化铝或氮化铟等，若用化学式表示，则可表示为Alx1Ga(1-x1-y1)Iny1N(0≤x1≤1、0≤y1≤1、x1+y1≤1)。作为第一半导体层2a、发光层2b及第二半导体层2c，除III-V族半导体以外，例如还能够使用氧化锌等。
光半导体层2由第一半导体层2a、发光层2b及第二半导体层2c按顺序形成于基板1的主面1A的层叠构造构成。第一半导体层2a按照呈n型半导体的方式设定为-导电型，第二半导体层2c按照呈p型半导体性质的方式设定为与第一半导体层2a相反的导电型。在本实施方式中，第一半导体层2a及第二半导体层2c由III族氮化物半导体即氮化镓形成。
为了将由氮化镓构成的第一半导体层2a设为n型氮化镓，例如向氮化镓添加元素周期表中的IV族元素作为掺杂剂即可。作为IV族元素的掺杂剂，例如能够使用硅等。第一半导体层2a的厚度例如能够设定为0.5μm以上200μm以下。
为了将由氮化镓构成的第二半导体层2c设为p型氮化镓，例如添加元素周期表中的II族元素作为掺杂剂即可。作为II族元素的掺杂剂，例如能够使用镁等。第二半导体层2c的厚度例如能够设定为0.5μm以上2μm以下。
发光层2b设置于第一半导体层2a和第二半导体层2c之间。发光层2b例如也可以作为多层量子阱构造(Multi Quantum Well简称MQW)。多层量子阱构造反复多次(例如，2次以上10次以下)层叠由禁带宽度大的阻挡层和禁带宽度窄的阱层构成的量子阱构造即可。发光层2b整体的厚度例如能够设定为25nm以上150nm以下。
作为阻挡层，例如能够使用In0.01Ga0.99N层等。作为阱层，例如能够使用In0.11Ga0.89N层等。该情况下，阻挡层的厚度例如能够设定为2nm以上15nm以下，阱层的厚度例如能够设定为2nm以上10nm以下。在这样构成的发光层2b中，例如发出350nm以上600nm以下的波长的光。
在光半导体层2上设置有第一电极层3及第二电极层7。第一电极层3与第一半导体层2a电连接，第二电极层7与第二半导体层2c电连接。发光元件20通过对第一电极层3和第二电极层7之间施加电压，能够使光半导体层2发光。在本实施方式中，第一电极层3及第二电极层7位于光半导体层2的同侧，相对于光半导体层2配置于基板1的相反侧。
第一电极层3与第一半导体层2a电连接。第一电极层3设置于除去第二电极层2c的一部分及发光层2b的一部分而露出的第一半导体层2a的露出区域。
作为第一电极层3，例如能够使用铝、钛、镍、铬、铟、锡、钼、银、金、铌、钽、钒、铂、铅或铍等金属材料。而且，作为第一电极层3例如也可以使用以氧化锡、氧化铟或氧化铟锡等金属氧化物或者上述的金属材料为主成分的合金。作为以上述的金属材料为主成分的合金，例如能够使用金和硅的合金、金和锗的合金、金和锌的合金或金和铍的合金等合金。
第一电极3也可以为将从上述的金属、金属氧化物或合金等材料中选择的层层叠多层的结构。在作为第一电极3例如使用了金的情况下，作为用于使第一电极3和第一半导体层2a之间欧姆接触的欧姆接触层，可设置使铝介于其间的钛。在基板1具有导电性的情况下，第一电极3也可以设置于与形成有光半导体层2的基板1的主面1A相反侧的主面或侧面。
第二电极层7设置于第二半导体层2c的主面2A上的位置，与第二半导体层2c电连接。第二电极层7通过按顺序层叠导电反射层4和导电层5而构成。
为了使发光层2b发出的光向基板1的方向反射，导电反射层4形成于第二半导体层2c的主面2A上。导电反射层4例如按照覆盖80％以上的第二半导体层2c的主面2A的方式形成。
导电反射层4由能够使发光层2b发出的光向基板1的方向反射并且将第二半导体层2c和第二电极层7电连接的导电性的材料形成。导电反射层4的厚度例如设定为2nm以上2000nm以下。
具体而言，导电反射层4能够使用铝、钛、镍、铬、铟、锡、钼、银、金、铌、钽、钒、铂、铅或铍等金属材料。而且，作为导电反射层4，能够使用以氧化锡、氧化铟或氧化铟锡等金属氧化物或者上述的金属材料为主成分的合金等。作为以上述的金属材料为主成分的合金，例如能够优选地使用银和镓的合金、银和铝的合金、金和硅的合金、金和锗的合金、金和锌的合金或金和铍的合金等合金。
在本实施方式中，由于发光层2b发出的光例如具有350nm以上600nm以下的波长，所以作为导电反射层4，从相对于波长的反射率的观点考虑使用银。在该情况下，导电反射层4的厚度例如能够设定为10nm以上1000nm以下。
导电层5按照位于导电反射层4的上表面4A的方式形成，并经由导电反射层4而与第二半导体层2c电连接。导电层5的厚度例如设定为1nm以上4000nm以下。作为导电层5的材料，能够使用与导电反射层4不同的材料，从上述的导电反射层4的材料中选择即可。
在本实施方式中，导电层5由铝形成。该情况下，导电层5的厚度例如能够设定为1nm以上100nm以下。
导电层5具有多个贯通厚度方向的贯通孔6。导电反射层4的上表面4A的一部分通过多个贯通孔6从导电层5露出。多个贯通孔6设置为使从导电层5露出的导电反射层4的面积例如为导电反射层4的上表面4A的面积的10％以上60％以下。
如图3所示，对于多个贯通孔6而言，相邻的两个贯通孔6的距离F1即位于相邻的两个贯通孔6之间的导电层5的宽度例如设为0.4μm以上30μm以下。贯通孔6可以是圆锥台形状、圆柱形状、多角锥台形状或者多角柱形状等。贯通孔6的底面即露出贯通孔6的导电反射层4的上表面4A的面的尺寸F2例如设定为直径0.02μm以上50μm以下。在本实施方式中，贯通孔6由圆柱形状形成。
如上述构成的发光元件20具有第二电极层7使导电反射层4露出的多个贯通孔6。因此，在对第二半导体层2c和导电反射层4进行加热时，能够易于使导电反射层4和氧接触。
其结果是，能够使第二半导体层2c与导电反射层4接触的界面区域中的氧的量增多。由此，第二半导体层2c和导电反射层4进行欧姆接触，能够使第二半导体层2c与导电反射层4的接触电阻值减小。因此，能够提高光半导体层2与第二电极层7的电气特性。
在此，第二半导体层2c与导电反射层4的接触电阻值是指存在于第二半导体层2c与导电反射层4的接触面的电气电阻值。其在第二半导体层2c与导电反射层4的接触面上具有接触电位差和与流过接触面的电流对应的不连续的电位差，其与电流的比成为接触电阻值。
另一方面，在不具有贯通孔的导电层设置于导电反射层上的结构的发光元件的情况下，在光半导体层与导电反射层接触的界面区域很难使氧的量增加。因此，容易导致光半导体层与导电反射层的接触电阻值升高，光半导体层的发光效率降低。
而且，本实施方式的发光元件20，由于导电层5具有多个贯通孔6，所以能够使导电反射层4的上表面4A的一部分露出，在俯视透视下，能够缩短与通过贯通孔6而露出的导电反射层4重叠的位置的第二半导体层2c和外部的距离，能够抑制第二半导体层2c的温度升高。
另外，本实施方式的发光元件20与不具有贯通孔的导电层设置于导电反射层上的结构的发光元件的情况相比，通过在电极层5上具有贯通孔6，而能够增加与外部相接的第二电极层7的表面积，因此，能够提高光半导体层2产生的热的散热性。
(关于各种变形例)
如图4所示，导电反射层4也可以在与导电层5的贯通孔6对应的位置设置凹部12。凹部12能够使用圆柱、多角柱、圆锥台或多角锥台等。凹部12的直径也可以设定为与贯通孔6的直径相同的寸法，例如设定为0.02μm以上3μm以下。由于导电反射层4具有凹部12，从而能够增加导电反射层4与氧接触的面积。由于能够增加导电反射层4露出的表面积，因此，能够提高光半导体层2产生的热的散热性。
如图5所示，凹部12也可以设置为与导电反射层4的厚度方向垂直的截面的面积即第一截面积随着朝向导电层5侧而变大。即，作为凹部12，可采用使凹部12的上面的面积大于底面的面积的形状。作为凹部12，例如可采用圆锥台形状或多角锥台形状等。通过这样设置凹部12，能够进一步增加导电反射层4露出的表面积。
如图5所示，贯通孔6也可以设置为与导电层5的厚度方向垂直的截面的面积即第二截面积随着朝向导电反射层4侧而变小。即，在剖视下，贯通孔6的侧边18相对于导电反射层4的主面4A的角度α也可以形成为锐角。
这样，通过使贯通孔6的侧边18相对于导电反射层4的主面4A倾斜，能够增大表面积，因此，能够进一步提高散热性。而且，在将后述的保护金属层13设置于第二电极层7上的情况下，能够将保护金属层13以较高的覆盖性设置于倾斜的贯通孔6上。
如图6所示，在俯视透视下，凹部12也可以设置于比贯通孔6靠内侧的位置。具体而言，在俯视透视下，贯通孔6设置为使贯通孔6的第一开口部8的外周位于比凹部12的第二开口部9的外周靠外侧的位置。
在此，第一开口部8是指导电层5的位于导电反射层4侧的表面的贯通孔6的一端侧的开口部，第二开口部9是指导电反射层4的位于导电层5侧的表面的凹部12的开口部。
第一开口部8的形状与第二开口部9的形状也可以不同。第一开口部8的面积例如设定为第二开口部9的面积的1.1倍以上2.5倍以下。通过这样设置有凹部12及贯通孔6，能够使导电反射层4的上表面4A的一部分露出，因此，能够增加导电反射层4露出的表面积。
如图7所示，在俯视下导电层5也可以设置为使存在多个贯通孔6的密度随着朝向内方而增高。在此，设置于导电层5的多个贯通孔6存在的密度是指在俯视导电层5时贯通孔6的面积相对于导电层5的面积所占的比例。
在对导电反射层4和第二半导体层2c进行加热的情况下，不仅从在贯通孔6露出的导电反射层4的表面浸透氧，还从导电反射层4的侧面浸透氧。因此，通过以这种密度设置贯通孔6，在第二半导体层2c与导电反射层4接触的界面区域，能够减小第二半导体层2c的主面2A的面方向的氧量的差。其结果是，在俯视下能够遍及第二半导体层2c的主面2A的面方向整体来减小与导电反射层4的接触电阻值。
如图8所示，发光元件20还可以具备保护金属层13。具体而言，也可以按照以下方式设定，即，将保护金属层13填充于贯通孔6，并且覆盖导电层5的表面。构成保护金属层13的材料的热膨胀系数设定为比构成导电层5的材料的热膨胀系数小。
这样，通过由具有比第二电极层5小的热膨胀系数的材料形成保护金属层13，能够抑制导电层5因热膨胀而变形。通过向贯通孔6填充有保护金属层13的材料，能够抑制导电层5向横方向热膨胀。其结果是，保护金属层13能够抑制导电层5与导电反射层4因热而剥离，并能够抑制导电层5和导电反射层4的连接不良。
具体而言，在采用铝(热膨胀系数30.2×10-6[K-1])作为导电层5的情况下，作为保护金属层13，能够使用含有钽(热膨胀系数6.3×10-6[K-1])、金(热膨胀系数14.2×10-6[K-1])、锡(热膨胀系数22.0×10-6[K-1])、铜(热膨胀系数16.5×10-6[K-1])或镍(热膨胀系数13.4×10-6[K-1])等的单体或合金。另外，示例的热膨胀系数为273K时的值。
而且，在将凹部12设置于导电反射层4的情况下，也可以向凹部12填充保护金属层13。在向凹部12填充保护金属层13的材料的情况下，作为保护金属层13，使用热膨胀系数比导电反射层4的材料及导电层5的材料小的材料即可。
在本实施方式中，由于采用银(热膨胀系数18.9×10-6[K-1])作为导电反射层4，因此，能够采用含有钽(热膨胀系数6.3×10-6[K-1])、金(热膨胀系数14.2×10-6[K-1])、铜(热膨胀系数16.5×10-6[K-1])、镍(热膨胀系数13.4×10-6[K-1])等的单体或合金。另外，考虑热膨胀系数的同时从导电性等观点来看，保护金属层13也可以使用钽和金的合金(热膨胀系数6.3×10-6[K-1]以上14.2×10-6[K-1]以下)等合金。
在本实施方式中，由于第二半导体层2c由氮化镓构成，因此，在对第二半导体层2c和导电反射层4进行加热的情况下，也可以在第二半导体层2c与导电反射层4接触的界面区域含有氧化镓。通过在第二半导体层2c与导电反射层4的界面区域含有氧化镓，能够使第二半导体层2c与导电反射层4的接触电阻值减小。
在本实施方式中，由于导电反射层4由银构成，因此，在对第二半导体层2c和导电反射层4进行加热的情况下，导电反射层4变为含有氧化银。具体而言，导电反射层4容易从通过贯通孔6而在导电层5露出的导电反射层4的上表面4A的露出部分和导电反射层4的侧面部分被氧化。因此，导电反射层4容易在露出部分和侧面部分含有氧化银。
如图9所示，导电反射层4在与第二半导体层2c接触的部位也可以具有第一接触部10和电气电阻比第一接触部10小的第二接触部11。第一接触部10的电气电阻值及第二接触部11的电气电阻值能够通过使第二半导体层2c与导电反射层4的接触界面的接触电阻值发生变化而形成。
作为使接触电阻值发生变化的方法，例如能够通过使第二半导体层2c与导电反射层4进行欧姆接触而形成。作为欧姆接触的一个例子，例如能够通过使接触界面或接触界面附近的氧的量发生变化而使电气电阻值不同。若示例用银形成导电反射层4的情况，则易在第二接触部11含有较多的氧化银。
在本实施方式中，在俯视透视下，第二电极层7在与第二接触部11重叠的部位具有露出导电反射层4的上表面的一部分的贯通孔6。另外，由于第二接触部11具有比第一接触部10小的电气电阻，因此，电流容易从第一接触部10向第二接触部11流动，与第二接触部11接触的第二半导体层2c的发热易增大。
因此，在俯视透视下，形成于导电层5的贯通孔6位于与第二接触部11重叠的位置，由此，能够缩短容易变成高温的第二接触部11与外部的散热路径，能够提高散热性。其结果是，能够使第二半导体层2c的温度稳定，能够提高发光效率。
而且，如图10所示，在将发光元件20倒装式安装于封装件16形成发光装置50时，也可以将这种保护金属层13作为使封装件16的配线电极15与发光元件20接合的补片来使用。这样，通过将保护金属层13作为补片来使用，与不设置保护金属层13而与配线电极15接合的情况相比，能够抑制因在配线电极15与第二电极层7之间产生的热导致的连接不良。
作为保护金属层13的材料，也可以使用电气电阻比导电层5小的材料。在本实施方式中，利用银(电气电阻值1.47[10-8Ω·m])形成导电反射层4，利用铝(电气电阻值2.50[10-8Ω·m])形成具有贯通孔6的第二电极层5，由于保护金属层13经由贯通孔6而与导电反射层4电连接，因此，与未设置贯通孔6的情况相比，能够进一步降低耗电量。另外，示例的电气电阻值为273K时的值。
而且，也可以用保护树脂层密封发光元件20。作为保护树脂层，例如能够采用硅酮树脂等。在发光层2b发出350nm以上500nm以下的波长的光的情况下，可以将能够以在这种硅酮树脂中发出的光的波长激励的荧光体及磷光体混合而将来自发光层2b的光变换为白色光。
<关于发光元件的制造方法>
接着，对发光元件20的制造方法进行说明。图11至图16是用于说明发光元件20的制造方法的剖面图，表示相当于图1所示的发光元件20的A-A’线的截面的部分。对于与上述的发光元件20重复的部分标注同一符号并省略其说明。
(准备层叠体的工序)
如图11所示，在基板1上形成按顺序将第一半导体层2a、发光元件2b及第二半导体层2c层叠的光半导体层2。光半导体层2例如能够使用含有镓、铟及铝中的至少一种的氮化物的混合晶体。
作为光半导体层2的成长方法，采用分子束外延成长(Molecular BeamEpitaxy，简称MBE)法、有机金属外延成长(Metal Organic Vapor PhaseEpitaxy，简称MOVPE)法、氢化物气相成长(Hydride Vapor Phase Epitaxy，简称HVPE)法或脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition，简称PLD)法等。在从基板1侧取出光半导体层2发出的光的情况下，也可以使用在基板1上成长光半导体层2后除去基板1的方法。
之后，在光半导体层2的第二半导体层2c上形成按顺序将第一金属层21与第二金属层22层叠的层叠体30。作为第一金属层21，能够使用成为导电反射层4的材料，作为第二金属层22，能够使用成为导电层5的材料。优选的是，第二金属层22由熔点比第一金属层21的氧化物高的材料构成。另外，第一金属层21及第二金属层22选自上述的导电反射层4的材料或上述的导电层5的材料。
第一金属层21及第二金属层22的层叠方法可以采用溅射法或蒸镀法等方法。层叠方法根据层叠的材料适当选择即可。第一金属层21的厚度可根据选择的材料的反射率而适当变更，例如能够设定为10nm以上5000nm以下。第二金属层22的厚度例如能够设定为1nm以上50nm以下。
在本实施方式中，第一金属层21由以银为主成分的材料形成，第二金属层22由以铝为主成分的材料形成。
(形成多个贯通孔的工序)
接着，在第二金属层22形成多个贯通第二金属层22的厚度方向的贯通孔6。作为形成贯通孔6的方法，例如能够采用使用抗蚀剂等掩模的光刻法或提离法。在本实施方式中，采用光刻法。在采用提离法等的情况下，在层叠上述的层叠体30的工序中，也可以具有将抗蚀剂图案设置于第一金属层21上的工序。作为其它方法，能够采用聚焦离子束(Focused IonBeam，简称FIB)法等。在采用光刻法或提离法的情况下，由于能够同时形成多个贯通孔6，因此，能够以较高的生产性形成贯通孔6。
对采用光刻法形成贯通孔6的情况进行说明。
首先，如图12所示，在第二金属层22上形成使形成贯通孔6的第二金属层22的一部分露出的抗蚀剂23。从露出于抗蚀剂23的第二金属层22的表面蚀刻使第一金属层21的上表面21A露出的深度，除去第二金属层22的一部分。之后，如图13所示，通过除去抗蚀剂23，能够在第二金属层22形成多个贯通孔6。在本实施方式中，贯通孔6的直径例如设定为0.2μm以上20μm以下。
作为除去第二金属层22的一部分的蚀刻方法，可采用湿式蚀刻法或干式蚀刻法。在除去第二金属层22的一部分时采用湿式蚀刻法的情况下，作为蚀刻液，能够使用第二金属层22的蚀刻速率高且第一金属层21的蚀刻速率低的药液。通过使用这种药液作为蚀刻液，能够抑制过多地除去第一金属层21，同时能够除去第二金属层22，并能够选择性地对第二金属层22进行蚀刻。
通过形成多个贯通孔6，从第二金属层22露出的第一金属层21的一部分容易自然氧化。在本实施方式中，由于第一金属层21以银为主成分，因此，从第二金属层22露出的第一金属层21的一部分易含有较多的氧化银。
(对层叠体进行加热的工序)
之后，对由第一金属层21和形成有贯通孔6的第二金属层22构成的层叠体30进行加热。这样，通过对层叠体30进行加热，第二半导体层2c也被加热。对层叠体30进行加热的温度，例如能够设定为比第一金属层21的氧化物的熔点高且比第一金属层21及第二金属层22的熔点低的温度。
通过在这种温度对层叠体30进行加热，能够抑制第一金属层21凝集，并如图14所示能够形成使第二半导体层2c与第一金属层21接触的界面区域进行欧姆接触的欧姆接触部25。
在此，第二半导体层2c与第一金属层21接触的界面区域是指从第二半导体层2c的原子浓度与第一金属层21的原子浓度相同的接触面至各个层中的例如20nm范围的区域。
另外，欧姆接触是指与半导体整体的电阻的串联电阻值相比极小的接触电阻值的金属和半导体的接触。即，欧姆接触是指与设备的动作区域的电压下降相比成为较小的电压下降的接触。欧姆接触时的接触电阻值例如设定为0.012Ω·cm2以下。
若对层叠体30进行加热，则由于第二金属层22具有贯通孔6，从而氧通过贯通孔6并向第一金属层21浸透，因此，能够增加第二半导体层2c与第一金属层21接触的界面区域的整体的氧的量。其结果是，能够使第二半导体层2c与第一金属层21接触的界面区域进行欧姆接触。
作为使第二半导体层2c与第一金属层21接触的界面区域进行欧姆接触的方法，可采用将氧化物形成至第一金属层21的下表面的方法或者使氧扩散至第一金属层21的方法等。
在第二半导体层2c与第一金属层21接触的界面区域，由于能够使第二半导体层2c与第一金属层21进行欧姆接触，因此，能够减小第二半导体层2c与第一金属层21的接触电阻值。因此，能够使电流易从第一金属层21流向第二半导体层2c。其结果是，电流变得容易在第二半导体层2c与第一金属层21接触的界面区域整体流动，从而能够减小光半导体层2发出的光的发光不均匀等。
在本实施方式中，第一金属层21含有银(熔点961℃)为主成分，被氧化的第一金属层21含有氧化银(熔点280℃)为主成分，第二金属层22含有铝(熔点660℃)为主成分。因此，对层叠体30进行加热的温度例如能够设定为300℃以上600℃以下。
在第一金属层21及第二金属层22使用的材料的熔点与主成分的材料的熔点不同的情况下，适当地考虑其熔点而对加热的温度进行设定即可。具体而言，作为第一金属层21及第二金属层22使用的材料，有时使用合金材料或含有杂质的材料等。
另外，可通过层叠体30的加热温度、散热时间等来调节在第二半导体层2c与第一金属层21接触的界面区域进行欧姆接触的范围。
例如可通过调查第二半导体层2c与第一金属层21的界面区域的氧的量的方法等来确认第二半导体层2c与第一金属层21是否进行了欧姆接触。作为其它的方法，能够使用对第二半导体层2c与第一金属层21的接触电阻值进行测定的方法。
例如可通过动态二次离子质量分析(Dynamic-SecondaryIon-microprobe Mass Spectrometer，简称D-SIMS)法、X射线光电子光谱分析(X-ray Photoelectron Spectroscopy，简称XPS)法或俄歇电子光谱(Auger Electron Spectroscopy，简称AES)法等分析方法进行分析，由此确认第二半导体层2c与第一金属层21的界面区域的氧的量。D-SIMS法、XPS法或AES法采用以JIS K0146-2002等为基准的方法即可。
(关于各种变形例)
在形成多个贯通孔6的工序中，也可以对第二金属层22进行蚀刻直至第一金属层21的表面露出而形成贯通孔6，之后，从第一金属层21的表面对第一金属层21进行蚀刻。对第二金属层22进行蚀刻后，紧接着对第一金属层21进行蚀刻，由此如图4或图5所示，能够在第一金属层21上的与贯通孔6对应的位置形成凹部12。
在形成多个贯通孔6的工序中，也可以按照第二金属层22及第一金属层21的蚀刻速率不同的方式进行蚀刻。通过使第二金属层22的蚀刻速率比第一金属层21的蚀刻速率高，如图6所示，在俯视透视下，能够将贯通孔6的第一开口部8的外周设置为位于比凹部12的第二开口部9的外周靠外侧的位置。
在对层叠体30进行加热的工序中，也可以在比大气高的氧浓度的氧氛围中对层叠体30进行加热。通过在氧氛围中进行层叠体30的加热，能够使第二半导体层2c与第一金属层21之间更可靠地进行欧姆接触。而且，通过在比大气高的氧浓度的氛围中对层叠体30进行加热，能够缩短加热层叠体30的工序的加热时间，从而能够提高生产性。
(评价结果)
从第二金属层22的表面向深度方向采用XPS法对本实施方式的发光元件20进行分析的结果的一部分如图15所示。具体而言，对从第二金属层22的表面至第二半导体层2c的深度方向存在的氧、银、镓及铝的各自的原子浓度进行测定。在图15中，横轴表示距第二金属层22的深度，纵轴表示原子浓度，仅氧的原子浓度形成为自然对数的值。此次的基于XPS法的分析所使用的试料是在第二半导体层2c与第一金属层21接触的界面区域进行了欧姆接触的试料。
如图15所示可知，在第二半导体层2c与第一金属层21接触的界面区域、即银的原子浓度减小且镓的原子浓度增加的区域，氧的原子浓度增大。因此可知，在第二半导体层2c与第一金属层21接触的界面区域，氧的量增多。该情况下，第二半导体层2c与第一金属层21接触的接触面为第二半导体层2c的原子浓度与第一金属层21的原子浓度相同的位置，即如图15所示，为表示第二半导体层2c的原子浓度的曲线与表示第一金属层21的原子浓度的曲线相交的位置。
另一方面，在第二金属层不具有贯通孔的结构中，由于通过第二金属层遮断氧向第一金属层的浸透，所以不能增加第二半导体层与第一金属层接触的界面区域的氧的量。其结果是，在第二半导体层与第一金属层接触的界面区域不能进行欧姆接触。
在此，如上述的本实施方式所述那样在第二金属层22具有贯通孔6的结构中进行了加热时的分析结果如图16所示，在第二金属层不具有贯通孔的结构中进行了加热时的比较例的分析结果如图17所示。图16及图17均为从第二金属层22的表面向深度方向采用D-SIMS法进行测定的结果。具体而言，对从第二金属层22的表面至第二半导体层2c的深度方向存在的氧、银、镓及铝的各自的量进行测定。在图16及图17中，横轴表示距第二金属层22的深度，纵轴表示各个元素的量。
如图16及图17所示可知，在第一金属层21与第二半导体层2c接触的界面区域，与第二金属层不具有贯通孔的结构相比，第二金属层22具有贯通孔6的结构的氧的量相对地增加10倍左右。
其结果是，在本实施方式的发光元件20中，在光半导体层2与第一金属层21接触的面整体发光，相对于此，在比较例的发光元件中，在界面区域电流不易从第一金属层流向第二半导体层，且存在发光不均匀。进而，为了使光半导体层发光，需要对第一电极层与第二电极层之间施加较大的电压，从而导致耗电量的增加。
另一方面，在不设置第二金属层而在光半导体层上形成由银构成的第一金属层后，对光半导体层及第一金属层进行了加热的情况下，银凝集而不能形成导电反射层。另一方面，在光半导体层及第一金属层的加热温度减小的情况下，在第二半导体层与第一金属层之间不能形成充分的欧姆接触。
在采用对第二半导体层2c与第一金属层21的接触电阻值进行测定的方法来确认第二半导体层2c与第一金属层21是否进行了欧姆接触的情况下，例如能够采用传输线模型(Transmission Line Model，简称TLM)法等。
采用TLM法对由上述的制造方法制作的发光元件进行了测定，其结果是，第二半导体层2c与第一金属层21的接触电阻值为0.012Ω·cm2以下的电气电阻值。

Claims (14)

1.一种发光元件，具备：
光半导体层，其按顺序层叠有第一半导体层、发光层及第二半导体层；
第一电极层，其与所述第一半导体层电连接；
第二电极层，其与所述第二半导体层电连接，具有位于所述第二半导体层上的导电反射层及位于该导电反射层上并且具有多个贯通厚度方向的贯通孔的导电层，
在所述第二半导体层与所述导电反射层的界面区域含有氧化镓。
2.如权利要求1所述的发光元件，其中，
所述导电反射层在与所述贯通孔对应的部位具有凹部。
3.如权利要求2所述的发光元件，其中，
所述凹部的与所述导电反射层的厚度方向垂直的截面的面积即第一截面积随着朝向所述导电层侧而增大。
4.如权利要求1～3中任一项所述的发光元件，其中，
所述贯通孔的与所述导电层的厚度方向垂直的截面的面积即第二截面积随着朝向所述导电反射层侧而减小。
5.如权利要求2或3所述的发光元件，其中，
所述导电层在所述导电反射层侧的表面具有所述贯通孔的一端侧的开口部即第一开口部，所述导电反射层在所述导电层侧的表面具有所述凹部的开口部即第二开口部，在俯视透视下，所述第一开口部的外周位于比所述第二开口部的外周靠外侧的位置。
6.如权利要求1～3中任一项所述的发光元件，其中，
在俯视下，所述导电层的存在所述贯通孔的密度随着朝向内方而升高。
7.如权利要求1～3中任一项所述的发光元件，其中，
还具备填充于所述贯通孔中并且覆盖所述导电层的表面的保护金属层，
构成该保护金属层的材料的热膨胀系数比构成所述导电层的材料的热膨胀系数小。
8.如权利要求1～3中任一项所述的发光元件，其中，
所述导电反射层含有氧化银。
9.如权利要求8所述的发光元件，其中，
所述导电反射层具有20nm以上的厚度。
10.如权利要求1～3中任一项所述的发光元件，其中，
所述导电层含有铝。
11.如权利要求10所述的发光元件，其中，
所述导电层具有1nm以上30nm以下的厚度。
12.一种发光元件的制造方法，具备：
准备光半导体层和按顺序层叠有第一金属层及熔点比该第一金属层的氧化物高的第二金属层的层叠体的工序；
在所述第二金属层形成多个贯通厚度方向的贯通孔的工序；
在比所述第一金属层的氧化物的熔点高且比所述第一金属层的熔点及所述第二金属层的熔点的任何一方都低的温度下对所述层叠体进行加热，将所述光半导体层与所述第一金属层的界面区域氧化的工序。
13.如权利要求12所述的发光元件的制造方法，其中，
还具备在所述第一金属层中的与所述贯通孔对应的部位形成凹部的工序。
14.如权利要求12或13所述的发光元件的制造方法，其中，
在氧氛围中进行所述层叠体的所述加热。
CN201080040200.XA 2009-09-30 2010-09-29 发光元件及发光元件的制造方法 Expired - Fee Related CN102484176B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-226248 2009-09-30
JP2009226248 2009-09-30
PCT/JP2010/066969 WO2011040478A1 (ja) 2009-09-30 2010-09-29 発光素子、および発光素子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102484176A CN102484176A (zh) 2012-05-30
CN102484176B true CN102484176B (zh) 2014-12-31

Family

ID=43826292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080040200.XA Expired - Fee Related CN102484176B (zh) 2009-09-30 2010-09-29 发光元件及发光元件的制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8796718B2 (zh)
EP (1) EP2485279B1 (zh)
JP (2) JP4772168B2 (zh)
CN (1) CN102484176B (zh)
WO (1) WO2011040478A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105990484A (zh) * 2015-03-23 2016-10-05 株式会社东芝 Gan-类led用反射接触

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5047013B2 (ja) 2008-03-12 2012-10-10 株式会社東芝 半導体発光素子及びその製造方法
CN102751409B (zh) * 2012-07-09 2015-09-02 厦门市三安光电科技有限公司 一种垂直氮化镓发光二极管及其制作方法
JP2014053593A (ja) * 2012-08-09 2014-03-20 Sharp Corp 半導体発光素子およびその製造方法
WO2014054224A1 (ja) 2012-10-01 2014-04-10 パナソニック株式会社 構造体及びその製造方法、並びに構造体を用いた窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法
JP6637886B2 (ja) * 2013-11-19 2020-01-29 ルミレッズ ホールディング ベーフェー 半導体発光デバイスおよび半導体発光デバイスを製造する方法
CN104701426B (zh) * 2013-12-05 2017-07-28 上海蓝光科技有限公司 一种发光二极管的制造方法
KR102373677B1 (ko) * 2015-08-24 2022-03-14 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 발광소자
JP6434878B2 (ja) * 2015-09-10 2018-12-05 株式会社東芝 発光装置
JP6298225B1 (ja) * 2016-04-18 2018-03-20 京セラ株式会社 発光素子収納用部材、アレイ部材および発光装置
JP7118427B2 (ja) * 2016-06-20 2022-08-16 スージョウ レキン セミコンダクター カンパニー リミテッド 半導体素子

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201126829Y (zh) * 2007-10-24 2008-10-01 鼎元光电科技股份有限公司 发光二极管
CN101351899A (zh) * 2005-12-29 2009-01-21 罗姆股份有限公司 半导体发光元件和其制法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000188421A (ja) * 1998-12-21 2000-07-04 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子
JP2001156329A (ja) * 1999-11-24 2001-06-08 Hamamatsu Photonics Kk 半導体発光素子
US6730941B2 (en) * 2002-01-30 2004-05-04 Showa Denko Kabushiki Kaisha Boron phosphide-based semiconductor light-emitting device, production method thereof, and light-emitting diode
JP2004055646A (ja) * 2002-07-17 2004-02-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光ダイオード素子のｐ側電極構造
JP4635985B2 (ja) * 2002-10-03 2011-02-23 日亜化学工業株式会社 発光ダイオード
KR101183776B1 (ko) 2003-08-19 2012-09-17 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 반도체 소자
JP2005150675A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Itswell Co Ltd 半導体発光ダイオードとその製造方法
KR100580634B1 (ko) * 2003-12-24 2006-05-16 삼성전자주식회사 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
KR20050095721A (ko) * 2004-03-27 2005-09-30 삼성전자주식회사 ＩＩＩ - Ｖ 족 ＧａＮ 계 화합물 반도체 발광소자 및 그제조방법
JP2006222288A (ja) 2005-02-10 2006-08-24 Toshiba Corp 白色ｌｅｄ及びその製造方法
JP2006245379A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Stanley Electric Co Ltd 半導体発光素子
KR100878433B1 (ko) * 2005-05-18 2009-01-13 삼성전기주식회사 발광소자의 오믹컨택층 제조방법 및 이를 이용한발광소자의 제조방법
KR101263934B1 (ko) * 2006-05-23 2013-05-10 엘지디스플레이 주식회사 발광다이오드 및 그의 제조방법
JP4782022B2 (ja) * 2007-01-09 2011-09-28 株式会社豊田中央研究所 電極の形成方法
JP2009260316A (ja) * 2008-03-26 2009-11-05 Panasonic Electric Works Co Ltd 半導体発光素子およびそれを用いる照明装置
US20100295088A1 (en) * 2008-10-02 2010-11-25 Soraa, Inc. Textured-surface light emitting diode and method of manufacture
KR101007117B1 (ko) * 2008-10-16 2011-01-11 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
CN102217102B (zh) * 2008-11-14 2015-07-15 三星电子株式会社 半导体发光器件
KR20100055750A (ko) * 2008-11-18 2010-05-27 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR101064070B1 (ko) * 2008-11-25 2011-09-08 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자
JP5066133B2 (ja) * 2009-05-20 2012-11-07 株式会社日立製作所 情報記録装置、省電力方法
KR101662037B1 (ko) * 2009-12-02 2016-10-05 삼성전자 주식회사 발광 소자 및 그 제조 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101351899A (zh) * 2005-12-29 2009-01-21 罗姆股份有限公司 半导体发光元件和其制法
CN201126829Y (zh) * 2007-10-24 2008-10-01 鼎元光电科技股份有限公司 发光二极管

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105990484A (zh) * 2015-03-23 2016-10-05 株式会社东芝 Gan-类led用反射接触
CN105990484B (zh) * 2015-03-23 2019-10-18 阿尔发得株式会社 Gan-类led用反射接触

Also Published As

Publication number Publication date
JP5762112B2 (ja) 2015-08-12
US8796718B2 (en) 2014-08-05
JPWO2011040478A1 (ja) 2013-02-28
JP2011176349A (ja) 2011-09-08
EP2485279A1 (en) 2012-08-08
US20120187442A1 (en) 2012-07-26
EP2485279B1 (en) 2018-08-15
WO2011040478A1 (ja) 2011-04-07
EP2485279A4 (en) 2015-04-15
CN102484176A (zh) 2012-05-30
JP4772168B2 (ja) 2011-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102484176B (zh) 发光元件及发光元件的制造方法
TWI482262B (zh) 發光裝置及其製造方法
TWI518938B (zh) 光電半導體晶片及其製造方法
US6958494B2 (en) Light emitting diodes with current spreading layer
US8716732B2 (en) Light emitting element
KR101122184B1 (ko) 마이크로?픽셀 자외선 발광 다이오드
TWI533464B (zh) 使用硫化鋅緩衝層之矽基板上發光二極體
EP1968124A1 (en) Semiconductor light emitting element and process for producing the same
US20100151612A1 (en) Group III-V semiconductor device and method for producing the same
EP2761678A2 (en) Nanowire sized opto-electronic structure and method for manufacturing the same
JP2007227939A (ja) 発光素子及びその製造方法
KR20160065178A (ko) 양극 알루미늄 산화물 층을 포함하는 헤테로구조체
WO2010146390A2 (en) Light emitting diodes
CN110140264A (zh) 半导体激光二极管
JP6094819B2 (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
KR20110077707A (ko) 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법
US10224457B2 (en) Light emitting device with trench beneath a top contact
TW201841389A (zh) 光電半導體晶片及用於製造光電半導體晶片的方法
KR101510382B1 (ko) 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자및 제조방법
KR101805301B1 (ko) 광추출효율 향상을 위한 p-형 오믹 접합 전극 패턴을 구비한 자외선 발광 다이오드 소자
KR100714627B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 제조방법
US20230317877A1 (en) Semiconductor light-emitting device and manufacturing method thereof
WO2023142152A1 (en) Micro led structure and micro display panel
WO2007089077A1 (en) Iii-nitride semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
JP2009032761A (ja) 発光装置の製造方法及び発光装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141231

Termination date: 20190929

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee