CN103325912B - 第iii族氮化物半导体发光器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种容易形成非发光区域的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法。活化Mg以将p型层转换为p型，接着在p型层上形成p电极。将Ag膏施加到p电极上的与在下面的步骤中形成的n电极重叠的区域。进行热处理以固化Ag膏，从而形成Ag膏固化体。通过这些步骤，将p型层的在平面视图中与Ag膏固化体重叠的区域转换为具有高电阻的区域，从而形成高电阻区域。因此，发光层的在平面视图中与高电阻区域重叠的区域变成非发光区域。

Description

第III族氮化物半导体发光器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及在发光层中具有非发光区域的第III族氮化物半导体发光器件及其制造方法。
背景技术
在正装型(faceuptype)第III族氮化物半导体发光器件中，从位于p焊垫电极正下方的发光层发出的光被p焊垫电极反射并吸收。作为抑制该反射和吸收的技术，已知以下技术(JP-A-10-229219和JP-A-2010-80542)：通过阻挡电流流向发光层的在平面视图中与p焊垫电极重叠的区域(在从与发光层的主表面垂直的方向看的情况下；在下文中类似)来抑制光发射，抑制通过p焊垫电极的光的反射和吸收，从而提高光提取效率。
在JP-A-10-229219中，通过含有对氮具有反应性的金属(例如Cr、V、Ti、Nb、Ta或者Zr)的材料形成p焊垫电极。在p焊垫电极的合金处理中，p型层与对氮具有反应性的金属反应以在p型层中形成氮空位。在p焊垫电极下的p型层中形成高电阻区域，因此电流不在p焊垫电极下流动。
在JP-A-2010-80542中，包含Ni/Au的p焊垫电极形成在p型层上面的包括ITO的透明电极上，并且在500℃至650℃下进行热处理。在p焊垫电极下的透明电极区域的接触电阻变高，因此，电流不在p焊垫电极下流动。
另一方面，即使在具有以下结构的第III族氮化物半导体发光器件中：一上一下地设置p电极和n电极以在纵向(垂直于衬底的主表面的方向)中获得导电性的结构，以及使用高反射金属例如Ag的p电极从n电极侧提取光的结构(可以例如使用激光剥离技术或者使用导电衬底例如GaN衬底作为生长衬底来制造这样的器件)，也已知使得发光层的在平面视图中与n电极重叠的区域发光从而提高光提取效率的技术。在这种情况下，发光层的在n电极正下方的区域通过以下方法不发出光：其中，在p型层与p电极之间设置绝缘膜，只在除n电极正下方的区域以外的区域上设置p电极，或者在n电极正下方的区域上设置绝缘膜而不设置p电极。
然而，如上所述的形成绝缘层以及设置非发光区域的常规方法存在需要很多步骤的问题，因而导致制造成本增加。另外，在JP-A-10-229219和JP-A-2010-80542中公开的方法中，电极材料受限制，并且该方法不能应用于使用高反射金属例如Ag作为p电极的情况。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，该方法使得能够通过简单的方法使期望区域形成为非发光区域。
第一发明是一种用于制造将发光层的一部分区域作为非发光区域的第III族氮化物半导体发光器件的方法，该方法包括：
第一步骤：在生长衬底上依次生长包括第III族氮化物半导体的n型层、发光层和p型层；
第二步骤：通过热处理将p型层活化为p型活性化，然后在p型层上形成p接触电极；
第三步骤：将包括分散在溶剂中的导电金属粒子的金属膏施加到p接触电极上的期望区域，所述溶剂包括含有氢作为组成元素的物质；以及
第四步骤：通过热处理固化金属膏以将p型层的一部分区域形成为高电阻区域，从而将发光层的在平面视图中与施加金属膏的区域相重叠的区域形成为非发光区域。
非发光区域是发光层的即使通过在p电极与n电极之间施加正向电压也不发光的区域。
可以将在溶剂中混合并分散的导电金属粒子用于金属膏。金属粒子的平均粒径是任选的，但是从易于团聚的观点出发，期望使用具有30nm至500nm的平均粒径的金属粒子。可以使用金属粒子，例如Ag、Cu和Au。可以使用含有氢作为组成元素的溶剂，并且可以使用的溶剂的实例包括环氧树脂、聚硅氧烷树脂以及高级脂肪醇(例如萜品醇、正癸醇或二醇)。
期望在真空、氧或者惰性气体气氛的热处理气氛中固化金属膏。惰性气体的实例包括氮、氖、氩、氪和氙。可以在氧和惰性气体的混合气体气氛中进行热处理。热处理温度和时间是其中金属膏固化的范围。期望在300℃至600℃的温度下持续5分钟至30分钟的热处理。当热处理温度和时间在该范围内时，金属膏可以进一步稳定地固化。期望1Pa至50Pa的热处理压力，其原因在于：溶剂可以容易地蒸发。
金属膏的施加方法可以用于不同的印刷方法例如丝网印刷、胶版印刷和喷墨印刷以及例如点胶机、旋涂和喷雾法的方法。
期望将金属膏以0.5μm至2.0μm的厚度施加。当厚度在此范围内时，高电阻区域可以进一步稳定地形成在与施加有金属膏的区域重叠的区域中。另外，该金属膏可以进一步稳定并快速地固化。
在具有在纵向上获得导电性的结构和提取来自n电极侧的光的结构的第III族氮化物半导体发光器件中，非发光区域可以用来抑制n电极对光的反射和吸收。具体地，当在平面视图中与n电极重叠的区域形成为非发光区域时，可以抑制n电极对光的反射和吸收并且可以提高光提取效率。在纵向上获得导电性的结构和提取来自n电极侧的光的结构可以通过使用如第二发明中的移除生长衬底的技术(例如激光剥离技术或者化学剥离技术)或者如第三发明中的将透明导电衬底用作生长衬底来实现。可以将第III族氮化物半导体例如GaN和ZnO衬底用于透明衬底。
在正装型第III族氮化物半导体发光器件中，非发光区域可以用来抑制p焊垫电极对光的反射和吸收。同样地，可以提高光提取效率。
p接触电极包括接触p型层的导电材料并且在纵向型元件结构中是包括高反射率金属例如Ag的反射电极以及在正装型元件结构中是包括透明导电材料例如ITO的透明电极。
第二发明是根据第一发明的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中，p接触电极包括Ag或Ag合金，并且该方法还包括：第五步骤：在第四步骤后将支承体和p接触电极接合并且使用衬底剥离法移除生长衬底；第六步骤：在第五步骤后，在通过移除生长衬底而露出的n型层的表面上的在平面视图中与施加有金属膏的区域重叠的区域中形成n电极。
第三发明是根据第一发明的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中，生长衬底是透明导电衬底，p接触电极包括Ag或Ag合金，并且该方法还包括第七步骤：在第四步骤后，在生长衬底的与n型层形成侧相反的一侧的表面的在平面视图中与施加金属膏的区域重叠的区域上形成n电极。
第四发明是根据第一发明的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中第III族氮化物半导体发光器件是正装型，p接触电极是包括透明导电材料的透明电极，并且在第四步骤中固化的金属膏用作p焊垫电极。
第五发明是：在第一发明至第四发明中，金属膏的溶剂是环氧树脂、聚硅氧烷树脂或者高级脂肪醇。
第六发明是：在第一发明至第五发明中，金属粒子是Ag、Cu或Au。
第七发明是：在第一发明至第六发明中，在1Pa至50Pa的压力下在氧气氛、惰性气体气氛或者这些气体的混合气氛中进行第四步骤的热处理。
第八发明是：在第七发明中，在氧气氛、氮气氛或者这些气体的混合气氛中进行第四步骤的热处理。
第九发明是一种第III族氮化物半导体发光器件，其包括：导电支承体；位于支承体上的包括Ag或含Ag合金的p电极；依次位于p电极上的包括第III族氮化物半导体、发光层和作为n型层的半导体层的p型层、发光层以及n型层；以及位于n型层上的n电极，其中在p电极的支承体侧处的表面上的、在平面视图中与n电极重叠的区域具有金属膏的固体形式的固化金属膏，并且p型层的在平面视图中与固化金属膏重叠的区域是高电阻区域。
第十发明是一种第III族氮化物半导体发光器件，其包括：透明导电衬底；依次位于透明导电衬底上的包括第III族氮化物半导体的n型层、发光层以及p型层；位于p型层上的包括Ag或含Ag合金的p电极；以及位于透明导电衬底的与n型层侧相反的一侧的表面上的n电极，其中，p电极上的在平面视图中与n电极重叠的区域具有金属膏的固体形式的固化金属膏，并且p型层的在平面视图中与固化金属膏重叠的区域是高电阻区域。
第十一发明是一种正装型第III族氮化物半导体发光器件，其包括：生长衬底；依次位于生长衬底上的包括第III族氮化物半导体的n型层、发光层以及p型层；半导体层，其中该半导体层的一部分被从p型层侧蚀刻掉并且露出n型层的表面；位于露出的n型层上的n电极；位于p型层上的透明电极；以及位于透明电极上的p焊垫电极，其中p焊垫电极是固化金属膏，并且p型层的在平面视图中与p焊垫电极重叠的区域是高电阻区域。
第十二发明是：在第九发明或第十一发明中，通过以下方法获得固化金属膏：烧制包括分散在包括含有氢作为组成元素的溶剂中的含有Ag、Cu或Au的金属粒子的金属膏，并且之后固化该金属膏。
根据本发明，可以容易地将p型层的期望区域形成为高电阻区域，并且在平面视图中与该高电阻区域重叠的区域可以形成为非发光区域。这被认为是由于以下原因：H(氢)从金属膏中扩散并且被掺入p型层中，作为p型杂质的Mg被钝化，并且形成高电阻区域。
附图说明
图1是示出实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的构造的视图；
图2A是示出实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图2B是示出实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图2C是示出实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图2D是示出实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图2E是示出实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图2F是示出实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图2G是示出实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图3是示出实施例2的第III族氮化物半导体发光器件的构造的视图；
图4A是示出实施例2的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图4B是示出实施例2的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图4C是示出实施例2的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图5是示出实施例3的第III族氮化物半导体发光器件的构造的视图；
图6A是示出实施例3的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图6B是示出实施例3的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图6C是示出实施例3的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图；
图6D是示出实施例3的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程的视图。
具体实施方式
下面通过参照附图描述本发明的具体实施方案，但是不应理解为本发明局限于实施例。
(实施例1)
图1是示出实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的构造的视图。如图1所示，第III族氮化物半导体发光器件包括：导电支承体10；使用接合层20接合至支承体10的p电极30；以及位于p电极30上的包括第III族氮化物半导体的半导体层40。半导体层40具有从p电极30侧依次层叠p型层41、发光层42以及n型层43这三层的结构。在n型层43的表面上(与发光层42侧相反的侧处的表面)形成有透明电极60。n电极50与n型层43的表面接触并且形成在n型层43的表面上。在p电极30与接合层20之间的在平面视图中与n电极50重叠的区域具有作为固化Ag膏的Ag膏固化体70。
包括Si、GaAs、Cu、Ge、Cu-W等的导电衬底可以用于支承体10。金属共晶层例如Au-Sn层、Au-Si层、Ag-Sn-Cu层、Sn-Bi层等可以用于接合层。也可以使用Au层、Sn层、Cu层等，尽管它们不是低熔点金属。代替使用接合层接合支承体10与p电极30，可以通过镀覆或溅射在p电极30上直接形成金属层例如Cu以形成支承体10。具有高光反射率的低接触电阻金属例如Ag、Rh、Pt、Ru或者包括这些金属作为主要成分的合金、Ni、Ni合金或者Au合金可以用于p电极30。p电极30可以是包括透明电极膜例如ITO(氧化铟锡)、ICO(氧化铟铯)或IZO(氧化铟锌)和高反射金属膜的复合层(半导体层40与透明电极膜接触)。透明导电氧化物例如ITO以及金属薄膜例如Au可以用于透明电极膜。
p电极30形成在p型层41表面(在与发光层42侧相反的侧处的表面)的几乎整个区域上(除器件周围部分以外的所有区域)。在p电极30的接合层20侧的表面上的并且在平面视图中与n电极50重叠的区域中设置Ag膏固化体70。该Ag膏固化体70通过烧制Ag膏以团聚并固化Ag粒子而获得。
构成半导体层40的p型层41、发光层42以及n型层43可以具有被认为是常规的第III族氮化物半导体发光器件的构造的任选构造。例如，p型层41具有从支承体10侧依次层叠包括掺杂Mg的GaN的p型接触层以及包括掺杂Mg的AlGaN的p型覆层的构造。发光层42具有例如其中已经重复地层叠包括GaN的势垒层以及包括InGaN的阱层的多量子阱(MQW)结构。n型层43具有例如从发光层42侧依次层叠包括GaN的n型覆层以及包括掺杂Si的GaN的n型接触层的结构。
如下文中描述的，在形成Ag膏固化体70中，在p型层41的在平面视图中与n电极50和Ag膏固化体70重叠的区域中形成高电阻区域41a。因此，即使在p电极30与n电极50之间施加正向电压，电流也不在发光层42的在平面视图中与高电阻区域41a重叠的区域中流动，于是该区域变成非发光区域42a。与p型层41的其它区域相比，高电阻区域41a是更高电阻的区域，使得发光层42的在平面视图中与高电阻区域41a重叠的区域变成非发光区域42a。
通过使用KOH、NaOH、四甲基氢氧化铵(TMAH)、磷酸等的水溶液的湿法蚀刻在n型层的表面上(在发光层42侧的相反侧处的表面)形成凹凸形状44。凹凸形状44包括许多细的棱锥形，并且棱锥形的侧表面相对于器件的主表面具有约60°的角度。凹凸形状44提高了光提取效率。不总是需要形成凹凸形状44，并且n型层43的表面可以是平的，而不形成凹凸形状44。
在具有凹凸形状44的n型层43的整个表面上形成透明电极60。透明导电氧化物、金属薄膜、有机透明导电材料等可以用于透明电极60。透明导电氧化物的实例包括ITO(氧化铟锡)、ICO(氧化铟铯)或IZO(氧化铟锌)。金属薄膜的实例包括Au。
n电极50位于透明电极60上。另外，n电极50位于在平面视图中与Ag膏固化体70重叠的区域上，即，与非发光区域42a重叠的区域。常规用于第III族氮化物半导体发光器件的n电极的材料可以用于n电极50，并且该材料的实例包括V/Al、Ti/Al、V/Au、Ti/Au和Ni/Au。符号“/”是指层叠，A/B表示成膜A，接着成膜B，下同。本描述表示从n型层43侧依次层叠的结构。
实施例1的第III族氮化物半导体发光器件具有以下结构：在设置在支承体10背表面(与接合层20侧相反的侧面处的表面)上的背表面电极(未示出)与n电极50之间施加电压以获得在与元件的主表面垂直的方向上的导电性，从而发光，并且从n型层43侧提取光。在从发光层42发出的光中，向n型层43侧发射的光被直接向外部发射，而向p型层41侧发射的光被p电极30反射并从n型层43侧发出。发光层42的在平面视图中与n电极50重叠的区域是非发光区域42a。结果，通过n电极50抑制从发光层42发出的光的反射和吸收。因此，实施例1的器件具有可以有效地提取n电极50侧的光的结构。
下面通过参照图2描述实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程。
(半导体层40的形成步骤)
制备蓝宝石衬底并且进行热清洗以移除在蓝宝石衬底90的表面上的杂质。通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法经由包括AlN的缓冲层(未示出)在蓝宝石衬底90上依次层叠包括第III族氮化物半导体的n型层43、发光层42以及p型层41以形成半导体层40(图2A)。在MOCVD法中使用的前体包括：作为氮源的氨(NH3)，作为Ga源的三甲基镓(Ga(CH3)3)，作为In源的三甲基铟(In(CH3)3)，作为Al源的三甲基铝(Al(CH3)3)，作为n型掺杂气体的硅烷(SiH4)，作为p型掺杂气体的环戊二烯基镁作为(Mg(C5H5)2)，H2和N2作为载气。除蓝宝石衬底90以外，也可以将衬底例如SiC、ZnO、尖晶石等用作生长衬底。在形成半导体层40之后，在氮气氛中进行热处理以活化Mg，从而将p型层41转化为p型。
(p电极30的形成步骤)
通过溅射法在p型层41上形成p电极30(图2B)。可以通过蒸镀法形成p电极30。
(Ag膏的施加步骤)
将Ag膏施加到在p电极30上的并且在平面视图中与在随后的步骤中形成的n电极50重叠的区域。Ag膏包括混合且分散在溶剂中的Ag粒子。含有氢作为组成元素的材料例如环氧树脂、聚硅氧烷树脂或者高级脂肪醇可以用于溶剂。具体地，萜品醇、正癸醇、二醇等可以用作高级脂肪醇。Ag粒子可以覆盖有用于防止Ag粒子团聚的分散材料。Ag粒子的平均粒径是任选的，但是从易于团聚的角度出发，期望Ag粒子具有30nm至500nm的平均粒径。可以使用的Ag膏施加方法的实例包括各种印刷方法例如丝网印刷、胶版印刷和喷墨印刷以及例如点胶机、旋涂和喷雾法的方法。期望Ag膏具有0.5μm至2.0μm的厚度
(Ag膏的烧制步骤)
在1Pa至50Pa的压力下的真空气氛或者氧气氛中在500℃进行热处理10分钟。通过热处理，Ag膏中的溶剂蒸发，从而Ag粒子团聚并固化。因此，形成Ag膏固化体70(图2C)。
热处理条件不限于上面的条件，并且可以使用以下条件。热处理气氛可以是惰性气体如氦、氖、氩、氙或氮。该气氛还可以是氧气与惰性气体的混合气氛。具体地，从与制造过程一致性的观点出发，优选氮。热处理温度和时间可以在使Ag膏固化的范围内。该温度和时间取决于Ag膏的溶剂的材料等，但是可以分别在例如300℃至600℃的范围内以及5分钟至30分钟的范围内。热处理期间的大气压力不限于上述的1Pa至50Pa的范围。然而，在此范围内的压力可以增强溶剂的蒸发作用。
当通过热处理形成Ag膏固化体70时，p型层41的在平面视图中与Ag膏固化体70重叠的区域变成具有高电阻，从而形成高电阻区域41a。因此，发光层42的在平面视图中与高电阻区域41a重叠的区域变成非发光区域42a。认为形成高电阻区域41a的原因是：Ag膏的溶剂中所包含的H(氢)扩散并且变成掺入p型层41中，从而使作为p型杂质的Mg钝化。
(支承体10的接合步骤)
在p电极30和Ag膏固化体70的整个表面上形成接合层20。期望在p电极30与接合层20之间以及Ag膏固化体70与接合层20之间形成扩散阻挡层以防止组成接合层20的金属元素扩散到p电极30以及n型层41中。包括Ti/Ni的多层膜例如Ti/Ni/Au以及包括W/Pt的多层膜例如W/Pt/Au可以用于扩散阻挡层。制备支承体10并且通过接合层20接合支承体与p电极30(图2D)。在这种情况下，接合层20形成在支承体10的表面上，并且支承体10上的接合层20与p电极30上的接合层20相接合，并且对该组合件进行热压，从而接合支承体10和p电极30。
(激光剥离步骤)
通过激光剥离分离并移除蓝宝石衬底90(图2E)。具体地，从蓝宝石衬底90侧照射具有透过蓝宝石并且被第III族氮化物半导体吸收的波长的激光(例如，准分子激光如氟化氪(KrF))以分离在蓝宝石衬底90与半导体层40之间的界面附近的半导体层40，因此剥离蓝宝石衬底90并且从半导体层40中移除蓝宝石衬底90。
(凹凸形状44的形成步骤)
通过TMAH水溶液对n型层43的表面进行湿法蚀刻以在n型层43的表面上形成凹凸形状44(图2F)。也可以将不同于TMAH的KOH、NaOH、磷酸等用于湿法蚀刻。
(透明电极60的形成步骤)
通过溅射在具有凹凸形状44的n型层43的整个表面上形成透明电极60(图2G)。可以通过不同于溅射的蒸镀沉积形成透明电极60。
(n电极50的形成步骤)
使用溅射或者蒸镀沉积法以及剥离法在透明电极60上的并且在平面视图中与Ag膏固化体70重叠的区域上形成n电极50。具体地，在非发光区域42a的上部上形成n电极50。对支承体10进行抛光以降低其厚度，在支承体10的背表面上形成背表面电极(未示出)，并且通过激光划片、划线等进行器件分离。通过上面的步骤制造在图1中示出的实施例1的第III族氮化物半导体发光器件。
根据用于制造实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的方法，发光层42的期望区域，即在平面视图中与n电极50重叠的区域可以容易地形成为非发光区域42，并且可以提高光提取效率。
(实施例2)
图3是示出实施例2的第III族氮化物半导体发光器件的构造的视图。实施例2的第III族氮化物半导体发光器件包括n型GaN衬底200以及位于GaN衬底200上的包括第III族氮化物半导体的半导体层240。在半导体层240中，从GaN衬底200侧依次层叠n型层243、发光层242以及p型层241这三层。在GaN衬底200的背表面(在半导体层240侧的相反侧处的表面)上设置n电极250。在p型层241的表面(在发光层242侧的相反侧处的表面)的几乎整个区域上设置p电极230。在p电极230上的在平面视图中与n电极重叠的区域上设置Ag膏固化体270。
半导体层240的构造可以与实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的半导体层40的构造相同。p电极230和n电极250的材料可以使用与实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的p电极30和n电极50相同的材料。可以在GaN衬底的背表面与n电极250之间设置透明电极以提高电流扩散性。通过固化与实施例1中相同的Ag膏来获得Ag膏固化体270。代替GaN衬底200，可以使用可透过第III族氮化物半导体发光器件的发射波长、具有导电性并且与第III族氮化物半导体具有接近的晶格常数的衬底。这样的衬底包括例如不同于GaN的第III族氮化物半导体或者含有ZnO、Ga2O3、SiC等的衬底。
在p型层241的在平面视图中与n电极250和Ag膏固化体270重叠的区域中形成高电阻区域241a。结果，即使在p电极230与n电极250之间施加正向电压，电流也不在发光层242的在平面视图中与高电阻区域241a重叠的区域中流动，这样的区域构成非发光区域242a。
实施例2的第III族氮化物半导体发光器件具有以下结构：其中在p电极230与n电极250之间施加电压以获得在与器件的主表面垂直的方向上的导电性并发光，并且从n型层243侧提取光。在从发光层242发射的光中，向n型层243发射的光被直接向外部发射，而向p型层241发射的光被p电极230反射并且从n型层243侧发出。发光层242的在平面视图中与n电极250重叠的区域是非发光区域242a。因而，抑制了n电极250对光的反射和吸收。因此，提高光提取效率。
下面通过参照图4描述实施例2的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程。
(半导体层240的形成步骤)
制备n型GaN衬底200并且通过MOCVD法在GaN衬底200上依次层叠包括第III族氮化物半导体的n型层243、发光层242以及p型层241以形成半导体层240(图4A)。在MOCVD中使用的前体与在实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的半导体层40的形成期间使用的那些前体相同。在形成半导体层240之后，在氮气氛中进行热处理以活化p型层241。
(p电极230的形成步骤)
通过溅射法在p型层241的几乎整个表面上形成p电极230(图4B)。可以通过代替溅射法的蒸镀真空沉积法形成p电极230。
(Ag膏的施加步骤)
将Ag膏施加到p电极230上的在平面视图中与接下来形成的n电极250重叠的区域。Ag膏的材料和施加方法与实施例1的Ag膏的材料和施加方法相同。
(Ag膏的烧制步骤)
对Ag膏通进行热处理以固化Ag膏，从而形成Ag膏固化体270(图4C)。热处理的各种条件与在实施例1的Ag膏的烧制步骤中的热处理条件相同。
在通过热处理形成Ag膏固化体270时，p型层241的在平面视图中与Ag膏固化体270重叠的区域形成为具有高电阻的区域，从而形成高电阻区域241a。结果，发光区域242的在平面视图中与高电阻区域241a重叠的区域构成非发光区域242a。
(n电极250的形成步骤)
使用溅射或者蒸镀以及剥离法在为GaN衬底200的背表面且在平面视图中与Ag膏固化体270重叠的区域上形成n电极250。因此，制造了图3中示出的实施例2的第III族氮化物半导体发光器件。
根据用于制造实施例2的第III族氮化物半导体发光器件的方法，发光层242的在平面视图中与n电极250重叠的区域可以容易地形成为非发光区域242a，从而抑制n电极250对光的反射和吸收。因此，提高光提取效率。
(实施例3)
图5是示出实施例3的第III族氮化物半导体发光器件的构造的视图。实施例3的第III族氮化物半导体发光器件是正装型，并且包括作为生长衬底的蓝宝石衬底300以及位于蓝宝石衬底300上的包括第III族氮化物半导体的半导体层310。在半导体层310中，从蓝宝石衬底300侧依次层叠n型层311、发光层312和p型层313这三层。半导体层310的一部分被蚀刻并移除以形成沟槽，并且在沟槽的底部上露出n型层311。在露出的n型层311上形成n电极350。在p型层313的表面的几乎整个区域(在发光层312侧的相反侧处的表面)上设置包括ITO(氧化铟锡)的透明电极330。在透明电极330上的一部分区域上形成p焊垫电极340，即Au膏固化体。
p焊垫电极340包括已经通过热处理固化Au膏。该Au膏包括在与实施例1和实施例2的Ag膏的溶剂相同的溶剂中混合且分散于其中的Au粒子。代替ITO，可以将IZO(铟锌氧化物)、ICO(铟铯氧化物)等用于透明电极330。
在p型层313的在平面视图中与p焊垫电极340重叠的区域中形成高电阻区域313a。结果，即使在p焊垫电极340与n电极350之间施加正向电压，电流也不在发光层312的在平面视图中与高电阻区域313a重叠的区域中流动，从而该区域变成非发光区域312a。
实施例3的第III族氮化物半导体发光器件具有以下结构：其中在p焊垫电极340与n电极350之间施加电压以获得在器件的主表面方向上的导电性并且发光，并且从p焊垫电极340和n电极350侧提取光。发光层312的在平面视图中与p焊垫电极340重叠的区域是非发光区域312a。因而，抑制了p焊垫电极340对光的反射和吸收。因此，提高光提取效率。
下面通过参照图6描述实施例3的第III族氮化物半导体发光器件的制造过程。
(半导体层310的形成步骤)
制备蓝宝石衬底300并且通过MOCVD法在蓝宝石衬底300上依次层叠包括第III族氮化物半导体的n型层311、发光层312以及p型层313，从而形成半导体层310(图6A)。在MOCVID法中使用的原料气体与形成实施例1的第III族氮化物半导体发光器件的半导体层40期间所使用的气体相同。在形成半导体层310后，在氮气氛中进行热处理以活化p型层313。
(透明电极330的形成步骤)
通过蒸镀沉积或者溅射在p型层313的表面的几乎整个区域上形成包括ITO的透明电极330(图6B)。
(n电极350的形成步骤)
通过干法蚀刻在指定区域中形成从透明电极330侧到达n型层311的沟槽。使用蒸镀沉积或溅射以及剥离法在沟槽底部露出的n型层311上形成n电极350(图6C)。
(p焊垫电极340的形成步骤)
将Au膏施加到透明电极330上的指定区域。Au膏包括在与用于实施例1的Ag膏的溶剂相同的溶剂中分散的Au粒子。Au膏的施加方法与实施例1的Ag膏的施加方法相同。进行热处理以固化Au膏，并且该固化Au膏构成p焊垫电极340(图6D)。热处理的各种条件与实施例1的Ag膏烧制步骤中的热处理条件相同。
当通过热处理固化Au膏时，p型层313的在平面视图中与p焊垫电极340(即，固化Au膏)重叠的区域形成为具有高电阻的区域，从而形成高电阻区域313a。结果，发光层312的在平面视图中与高电阻区域313a重叠的区域变为非发光区域312a。
根据用于制造实施例3的第III族氮化物半导体发光器件的方法，可以在p型层313的在平面视图中与p焊垫电极340重叠的区域中形成高电阻区域313a，并且可以同时形成p焊垫电极340。因此，与其中已经形成绝缘层等以形成高电阻区域的常规制造方法相比，可以减少步骤的数目，因此可以降低制造成本。
在实施例1和实施例2中，在平面视图中，n电极的所有区域不一定与非发光区域重叠，n电极的仅一部分区域可以与非发光区域重叠。在这种情况下，抑制了n电极重叠区域对光的反射和吸收，因此，提高光提取效率。例如，在n电极50由作为到接合线的连接部分的焊垫部分和从焊垫部分以导线形状延伸的导线状部分构成的情况下，可以只是焊垫部分与非发光区域42a重叠，而导线状部分可以与发光区域重叠。然而，为了进一步提高光提取效率，期望非发光区域重叠n电极的所有区域。
在实施例1中，使用激光剥离移除蓝宝石衬底，即生长衬底。然而，可以使用化学剥离法：其中在蓝宝石衬底和n型层之间形成可以在化学品中溶解的缓冲层，并且在接合至支承体后通过使用化学制品溶解该缓冲层来分离并移除蓝宝石衬底。
为了在p型层中形成高电阻区域，实施例1和实施例2可以使用Ag膏，实施例3可以使用Au膏。然而，可以使用已经在溶剂中混合并分散的任意金属膏，只要其为包括包含具有导电性的任选材料的金属粒子的金属膏即可。据认为包括含有氢作为组成元素的材料的溶剂有助于高电阻区域的形成。在形成高电阻区域后的金属膏固化体在其具有导电性的情况下是足够的。例如，可以使用其中混合且分散有Cu粒子的Cu膏。
由本发明制造的第III族氮化物半导体发光器件可以用在照明装置和显示装置中。

Claims (11)

1.一种用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，在所述第III族氮化物半导体发光器件中，发光层的一部分区域作为非发光区域，所述方法包括：
第一步骤：在生长衬底上依次层叠包括第III族氮化物半导体的n型层、发光层和p型层；
第二步骤：通过热处理将所述p型层活化为p型活性化层并且随后在所述p型层上形成p接触电极；
第三步骤：将包括分散在溶剂中的导电金属粒子的金属膏施加到所述p接触电极上的期望区域，所述溶剂包括含有氢作为组成元素的物质；以及
第四步骤：通过热处理固化所述金属膏以将所述p型层的一部分区域形成为高电阻区域，从而将所述发光层的在平面视图中与施加有所述金属膏的区域重叠的区域形成为非发光区域。
2.根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，
其中所述p接触电极包括Ag或Ag合金，以及
所述方法还包括：
第五步骤：在所述第四步骤后将支承体与所述p接触电极接合并且使用衬底剥离法移除所述生长衬底，以及
第六步骤：在所述第五步骤后，在通过移除所述生长衬底而露出的n型层的表面上的在平面视图中与施加有所述金属膏的区域重叠的区域中形成n电极。
3.根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，
其中所述生长衬底是透明导电衬底，
所述p接触电极包括Ag或Ag合金，以及
所述方法还包括：
第七步骤：在所述第四步骤后，在所述生长衬底的与所述n型层形成侧相反的一侧的表面的在平面视图中与施加有所述金属膏的区域重叠的区域上形成n电极。
4.根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，
其中所述第III族氮化物半导体发光器件是正装型，
所述p接触电极是包括透明导电材料的透明电极，以及
在所述第四步骤中固化的固化金属膏用作p焊垫电极。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中所述金属膏的溶剂是环氧树脂、聚硅氧烷树脂或者高级脂肪醇。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中所述金属粒子是Ag、Cu或Au。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在1Pa至50Pa的压力下，在氧气氛、惰性气体气氛或者它们的混合气氛中进行所述第四步骤的所述热处理。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在1Pa至50Pa的压力下，在氧气氛、氮气氛或者它们的混合气氛中进行所述第四步骤的所述热处理。
9.一种第III族氮化物半导体发光器件，包括：导电支承体；位于所述支承体上的包括Ag或含Ag合金的p电极；依次位于所述p电极上的包括第III族氮化物半导体的p型层、发光层和n型层；以及位于所述n型层上的n电极，
其中在所述p电极的所述支承体侧处的表面上的、在平面视图中与所述n电极重叠的区域具有金属膏的固体形式的固化金属膏，以及
所述p型层的在平面视图中与所述固化金属膏重叠的区域是高电阻区域，
其中所述固化金属膏通过烧制包括分散在溶剂中的包括Ag、Cu或Au的金属粒子的金属膏和随后使所述金属膏固化来获得，所述溶剂包括含有氢作为组成元素的物质。
10.一种第III族氮化物半导体发光器件，包括：透明导电衬底；依次位于所述透明导电衬底上的包括第III族氮化物半导体的n型层、发光层和p型层；位于所述p型层上的包括Ag或含Ag合金的p电极；以及位于所述透明导电衬底的与所述n型层侧相反的一侧的表面上的n电极，
其中在所述p电极上的并且在平面视图中与所述n电极重叠的区域具有金属膏的固体形式的固化金属膏，以及
所述p型层的在平面视图中与所述固化金属膏重叠的区域是高电阻区域，
其中所述固化金属膏通过烧制包括分散在溶剂中的包括Ag、Cu或Au的金属粒子的金属膏和随后使所述金属膏固化来获得，所述溶剂包括含有氢作为组成元素的物质。
11.一种正装型第III族氮化物半导体发光器件，包括：生长衬底、依次位于所述生长衬底上的包括第III族氮化物半导体的n型层、发光层和p型层；半导体层，其中所述半导体层的一部分被从所述p型层侧蚀刻掉并且露出所述n型层的表面；位于露出的所述n型层上的n电极；位于所述p型层上的透明电极；以及位于所述透明电极上的p焊垫电极，
其中所述p焊垫电极是固化金属膏，并且
所述p型层的在平面视图中与所述p焊垫电极重叠的区域是高电阻区域，
其中所述固化金属膏通过烧制包括分散在溶剂中的包括Ag、Cu或Au的金属粒子的金属膏和随后使所述金属膏固化来获得，所述溶剂包括含有氢作为组成元素的物质。
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