CN103985800A - 半导体发光器件 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施方式，一种半导体发光器件包含：第一金属层、第二金属层、第三金属层、半导体发光单元以及绝缘单元。半导体发光单元在第一方向上与第一金属层分离。第二金属层被设置在第一金属层和半导体发光单元之间以电连接到第一金属层，并且该第二金属层是反光的。第二金属层包含接触金属部分和外周金属部分。第三金属层是反光的。第三金属层包含内部分、中间部分以及外部分。绝缘单元包含第一绝缘部分、第二绝缘部分以及第三绝缘部分。

Description

半导体发光器件
相关申请的交叉引用
本申请基于2013年2月8日提交的日本专利申请第2013-023653号并且要求其优先的利益，该申请的全部内容通过引用的方式包含在此。
技术领域
这里描述的实施方式一般涉及半导体发光器件。
背景技术
在诸如LED(发光二极管)等半导体发光器件的一个结构中，例如，晶体层被形成在生长基板上并且与导电基板接合，其后移除生长基板。在这样的结构中，在通过移除生长基板而露出的晶体层的表面中产生凹凸，从而可以提高光提取效率。此外，存在一种结构，其中，在移除了基板的表面的相反侧的晶体表面上，形成p侧电极和n侧电极，并且在用作光提取表面的晶体层的表面处不形成电极。在这样的半导体发光器件中，希望进一步提高发光效率。
发明内容
本发明的实施方式是为了解决以上的问题而提出的。
根据一个实施方式，半导体发光器件包括：第一金属层、第二金属层、第三金属层、半导体发光单元和绝缘单元。半导体发光单元在第一方向上与第一金属层分离。第二金属层被设置在第一金属层和半导体发光单元之间以电连接至第一金属层，该第二金属层是反光的。第二金属层包含与半导体发光单元接触的接触金属部分、以及当被投影到与所述第一方向正交的平面上时被设置成围绕接触金属部分的外周金属部分，该外周金属部分具有与半导体发光单元分离的外缘部分。第三金属层是反光的。第三金属层包含：被设置在半导体发光单元和外缘部分之间的内部分、当被投影到所述平面上时与半导体发光单元重叠并且与外缘部分不重叠的中间部分、以及当被投影到所述平面上时在半导体发光单元的外侧的外部分。绝缘单元包含：被设置在中间部分和半导体发光单元之间以及在内部分和半导体发光单元之间的第一绝缘部分、被设置在内部分和第一金属层之间以及在外部分和第一金属层之间的第二绝缘部分、以及与第一绝缘部分和第二绝缘部分连续的第三绝缘部分。
附图说明
图1A和图1B是示出了根据第一实施方式的半导体发光器件的示意图；
图2是示出了第一参考例的半导体发光器件的示意性剖面图；
图3A和图3B是示出了第二参考例的半导体发光器件的示意性剖面图；
图4A和图4B是示出了第三参考例的半导体发光器件的示意性剖面图；
图5是示出了第四参考例的半导体发光器件的示意性剖面图；
图6A和图6B是示出了根据第一实施方式的另一半导体发光器件的示意性剖面图；
图7A和图7B是示出了根据第一实施方式的另一半导体发光器件的示意图；
图8是示出了根据第一实施方式的另一半导体发光器件的示意性剖面图；
图9是示出了根据第二实施方式的半导体发光器件的示意性剖面图；
图10是示出了根据第二实施方式的另一半导体发光器件的示意性剖面图；以及
图11是示出了根据第二实施方式的另一半导体发光器件的示意性剖面图。
具体实施方式
根据一个实施方式，半导体发光器件包括：第一金属层、第二金属层、第三金属层、半导体发光单元和绝缘单元。半导体发光单元在第一方向上与第一金属层分离。第二金属层被设置在第一金属层和半导体发光单元之间以电连接至第一金属层，该第二金属层是反光的。第二金属层包含与半导体发光单元接触的接触金属部分、以及当被投影到与所述第一方向正交的平面上时被设置成围绕接触金属部分的外周金属部分，该外周金属部分具有与半导体发光单元分离的外缘部分。第三金属层是反光的。第三金属层包含：被设置在半导体发光单元和外缘部分之间的内部分、当被投影到所述平面上时与半导体发光单元重叠并且与外缘部分不重叠的中间部分、以及当被投影到所述平面上时在半导体发光单元的外侧的外部分。绝缘单元包含：被设置在中间部分和半导体发光单元之间以及在内部分和半导体发光单元之间的第一绝缘部分、被设置在内部分和第一金属层之间以及在外部分和第一金属层之间的第二绝缘部分、以及与第一绝缘部分和第二绝缘部分连续的第三绝缘部分。
根据一个实施方式，半导体发光器件包括：第一金属层、第二金属层、第三金属层、半导体发光单元以及绝缘单元。半导体发光单元在第一方向上与第一金属层分离。第二金属层被设置在第一金属层和半导体发光单元之间以接触第一金属层和半导体发光单元，并且第二金属层是反光的。第二金属层包含：与半导体发光单元接触的接触金属部分、以及当被投影到与所述第一方向正交的平面上时被设置成围绕接触金属部分的具有外缘部分的外周金属部分。第三金属层是反光的。第三金属层包含：设置在外缘部分和第一金属层之间的内部分、当被投影到所述平面上时与半导体发光单元重叠并且与外缘部分不重叠的中间部分、以及当被投影到所述平面上时在半导体发光单元的外侧的外部分。绝缘单元包含：被设置在中间部分和半导体发光单元之间的第一绝缘部分、被设置在内部分和外缘部分之间以及在外缘部分和第一金属层之间的第二绝缘部分、以及与第一绝缘部分和第二绝缘部分连续的第三绝缘部分。
以下，参照附图描述本发明的实施方式。
附图是示意性或概念性的，并且各部分的宽度和厚度之间的关系、各部分之间的大小的比例等未必与其实际值相同。而且，即使对于相同的部分，也可能在各附图之间不同地图示出尺寸和/或比例。
在本申请的说明书和附图中，与关于其之前的附图所描述的要素相类似的要素用相似的参考数字进行标记，并且适当地省略详细的描述。
第一实施方式
图1A和图1B是示出了根据第一实施方式的半导体发光器件的示意图。
图1B是俯视图，图1A是沿着图1B的线A1-A2的剖面图。图1B是示意性透视图，在图1B中未示出绝缘部分。
如图1A和图1B所示，根据本实施方式的半导体发光器件110包含：第一金属层51、第二金属层52、第三金属层53、以及半导体发光单元15。
在该例子中，支承基板64被设置在背面电极65上，接合层63被设置在支承基板64上，第一金属层51被设置在接合层63上。
在本申请的说明书中，“被设置在……上”的状态不仅包含被设置为直接接触的状态，还包含在其之间插入其它要素的状态。
支承基板64和接合层63是导电的。背面电极65经由支承基板64和接合层63连接到第一金属层51。
第二金属层52被设置在第一金属层51上。第一金属层51被布置在支承基板64和半导体发光单元15之间，支承基板64和第二金属层52经由第一金属层51彼此电连接。
在该例子中，第二金属层52被设置在第一金属层51的平面配置的中心部分处。第二金属层52具有接触金属部分52c以及外周金属部分52p，该外周金属部分52p具有围绕接触金属部分52c设置的部分(外缘部分52r)。
半导体发光单元15被设置在第二金属层52上。半导体发光单元15具有至少被布置在接触金属部分52c上的部分。接触金属部分52c与半导体发光单元15接触。
将从第一金属层51向半导体发光单元15的方向作为第一方向(Z轴方向)。半导体发光单元15在第一方向上与第一金属层51分离。
将与Z轴方向正交的一个方向作为X轴方向。将与Z轴方向和X轴方向正交的方向作为Y轴方向。
在该例子中，当被投影到X-Y平面(与第一方向正交的平面)上时的第一金属层51的形状是矩形。该矩形的一个边与X轴方向平行，另一个边与Y轴方向平行。在该例子中，当被投影到X-Y平面上时的半导体发光单元15的形状是矩形。该矩形的一个边与X轴方向平行，另一个边与Y轴方向平行。但是，在本实施方式中，第一金属层51和半导体发光单元15的形状是任意的。
半导体发光单元15包含：第一导电类型的第一半导体层10、第二导电类型的第二半导体层20、以及发光层30。在该例子中，第二半导体层20被设置在第一半导体层10和接触金属部分52c之间。发光层30被设置在第一半导体层10和第二半导体层20之间。
例如，第一导电类型是n类型，并且第二导电类型是p类型。在本实施方式中，第一导电类型可以是p类型，并且第二导电类型可以是n类型。在以下的例子中，第一导电类型是n类型，并且第二导电类型是p类型。
在该例子中，第二金属层52用作p侧电极。第二金属层52是反光的。
另一方面，电极层40被设置在半导体发光单元15上、即第一半导体层10上。换言之，半导体发光单元15被布置在电极层40和第一金属层51之间。电极层40被连接到半导体发光单元15(具体地，第一半导体层10)。电极层40作为n侧电极发挥作用。
如图1B所示，电极层40被连接到焊盘部分42。
通过在背面电极65和焊盘部分42之间施加电压，电流经由第一金属层51、第二金属层52、第二半导体层20、电极层40以及第一半导体层10被提供给发光层30。由此，从发光层30射出光。
在器件的外侧射出的光主要在向上的方向上被射出。换言之，从发光层30射出的光的一部分原样在向上的方向上传播并且被射出到器件的外侧。另一方面，从发光层30射出的光的另一部分被反光的第二金属层52高效地反射，在向上的方向上传播，并且被射出到器件的外侧。在下述的例子中，光还被第三金属层53反射以射出到器件的外侧。
例如，如图1A所示，半导体发光单元15具有在第一金属层51侧上的第一表面15a(下表面)、以及在与第一表面15a相反侧(与第一金属层51相反侧)上的第二表面15b(上表面)。主要从半导体发光单元15的第二表面15b提取从半导体发光单元15射出的光。换言之，半导体发光器件110射出的光从第二表面15b射出到器件的外侧。例如，从半导体发光单元15射出的、要从半导体发光单元15的在与第一金属层51相反侧上的表面(第二表面15b)射出的光的强度高于从半导体发光单元15射出的、要从半导体发光单元15的在第一金属层51侧上的表面(第一表面15a)射出的光的强度。
在半导体发光器件110中设置反光的第三金属层53(在图1B中由粗的点示出)。沿着半导体发光单元15的外周部分设置第三金属层53。当被投影到X-Y平面上时，第三金属层53与第二金属层52重叠。当被投影到X-Y平面上时，第三金属层53还与半导体发光单元15的外周部分重叠。当被投影到X-Y平面上时，半导体发光单元15的中心部分与反光的第二金属层52重叠，并且半导体发光单元15的外周部分与反光的第三金属层53重叠。
在半导体发光器件110中，半导体发光单元15的整个表面与反光的金属层(第二金属层52和第三金属层53)重叠。因此，从半导体发光单元15射出的光可以由这些金属层反射以在向上的方向上传播。光不会泄露到器件的下侧(支承基板64侧)。由此，可以提高光提取效率。
反光的第三金属层53可以包含例如从铝(Al)和银(Ag)中选择出的至少一个。第三金属层53可以包含例如Al膜、Ag膜、或者含有从Al和Ag中选择出的至少一个的合金膜。
反光的第二金属层52还可以包含例如从Al和Ag中选择出的至少一个。第二金属层52可以包含例如Al膜、Ag膜、或者含有从Al和Ag中选择出的至少一个的合金膜。优选第二金属层52的接触金属部分52c的接触电阻低。因此，接触金属部分52c可以包含与除了接触金属部分52c以外的部分(外周金属部分52p)不同的材料。
本申请的发明人发现具有高的光反射率的这样的材料(Al、Ag等)的粘附性差。具体地，已经查明在这些材料被用作沿着半导体发光单元15的外周部分设置的第三金属层53的情况下，由于第三金属层53的粘附性低，半导体发光单元15或者第三金属层53不期望地剥落。
换言之，已经发现在沿着半导体发光单元15的外周部分设置反光的第三金属层53以提高光提取效率的情况下发生剥落，并且难以获得实用的半导体发光器件。
本实施方式解决该新发现的问题。
根据本实施方式的半导体发光器件110包括第一金属层51、第二金属层52、第三金属层53、半导体发光单元15以及绝缘单元80。
半导体发光单元15在第一方向(Z轴方向)上与第一金属层51分离。
在第一金属层51的半导体发光单元15侧上可以使用具有低反射率和良好粘附性的金属。对于这样具有良好粘附性的金属，与第二金属层52、第三金属层53以及绝缘单元80的粘附性良好。该金属可以包含例如Ti(titanium，钛)或TiW(titanium-tungsten，钛钨)。
第二金属层52被设置在第一金属层51和半导体发光单元15之间。第二金属层52与第一金属层51电连接并且是反光的。第二金属层52的光反射率高于第一金属层51的光反射率。第二金属层52具有接触金属部分52c和外周金属部分52p。接触金属部分52c与半导体发光单元15接触。当被投影到X-Y平面(与第一方向正交的平面)上时，外周金属部分52p被设置成围绕接触金属部分52c。外周金属部分52p具有外缘部分52r。该外缘部分52r与半导体发光单元15分离。
第三金属层53是反光的。该第三金属层53的光反射率高于第一金属层51的光反射率。如图1A所示，第三金属层53具有内部分53i、中间部分53m、以及外部分53o。内部分53i被设置在半导体发光单元15和外缘部分52r之间。当被投影到X-Y平面上时，中间部分53m与半导体发光单元15重叠并且与外缘部分52r不重叠。当被投影到X-Y平面上时，外部分53o在半导体发光单元15的外侧。
绝缘单元80具有第一至第三绝缘部分81-83。第一绝缘部分81被设置在中间部分53m和半导体发光单元15之间、以及在内部分53i和半导体发光单元15之间。第二绝缘部分82被设置在内部分53i和第一金属层51之间、以及在外部分53o和第一金属层51之间。在该例子中，第二绝缘部分82进一步被设置在中间部分53m和第一金属层51之间。第三绝缘部分83与第一绝缘部分81以及第二绝缘部分82连续。第三绝缘部分83被设置在内部分53i和第二金属层52之间。存在观察到第一至第三绝缘部分81-83之间的边界的情况，并且存在观察不到边界的情况。
在该例子中，当被投影到X-Y平面上时，第一绝缘部分81延伸到第一金属层51的外缘51r。第三金属层53的外部分53o被布置在第一绝缘部分81和第一金属层51之间。外部分53o被布置在第一绝缘部分81和第二绝缘部分82之间。
绝缘单元80(第一至第三绝缘部分81-83)包括例如电介质等。特别地，绝缘单元80(第一至第三绝缘部分81-83)可以包括硅氧化物、硅氮化物、或者硅氧氮化物。可以使用从Al、Zr、Ti、Nb和Hf中选择出的至少一种金属的氧化物、上述至少一种金属的氮化物、或者上述至少一种金属的氮氧化物。
由此，在用作绝缘单元80的电介质和半导体发光单元15(半导体层)之间的粘附性高于(优于)在用作第三金属层53的具有高的光反射率的金属(Al或Ag)和半导体发光单元15之间的粘附性。
换言之，在本实施方式中，在绝缘单元80和半导体发光单元15之间的粘附性高于(优于)在第三金属层53和半导体发光单元15之间的粘附性。在绝缘单元80和第一金属层51之间的粘附性高于(优于)在绝缘单元80和第三金属层53之间的粘附性。换言之，在第二金属层52和半导体发光单元15之间的粘附性低，在第二金属层52和绝缘单元80之间的粘附性也低。在第三金属层53和半导体发光单元15之间的粘附性低，在第三金属层53和绝缘单元80之间的粘附性也低。另一方面，在绝缘单元80和半导体发光单元15之间的粘附性高。在本实施方式中，由于绝缘单元80连结第一金属层51至半导体发光单元15，所以抑制了半导体发光单元15从第一金属层51剥落。
由此，在本实施方式中，通过设置具有良好的粘附性的绝缘单元80以包含第一至第三绝缘部分81-83，可以抑制剥落。根据本实施方式，可以提供具有高的发光效率的实用的半导体发光器件。
如上所述，半导体发光器件110包含：层叠体(半导体发光单元15)，该层叠体包含第一半导体层10(例如，n类型半导体层)；第二半导体层20(例如，p类型半导体层)；以及发光层30，该发光层30被设置在第一半导体层10和第二半导体层20之间。电极层40(例如，n侧电极)被设置在层叠体的第一半导体层10侧上的主表面(第二表面15b)上。接触金属部分52c(p侧电极)被设置在层叠体的第二半导体层20侧上的主表面(第一表面15a)上。而且，设置电连接到接触金属部分52c的外周金属部分52p。如下所述，接触金属部分52c和外周金属部分52p(即，第二金属层52)可以是一体的。此外，设置第三金属层53。当被投影到X-Y平面上时，在层叠体不与接触金属部分52c接触的区域中，第三金属层53具有包含层叠体的端部的在外围处的部分(内部分53i和中间部分53m)。外周金属部分52p以插入有第二绝缘部分82的方式覆盖第三金属层53。当被投影到X-Y平面上时，外周金属部分52p的外缘位于层叠体的外缘的内侧。而且，在层叠体不与接触金属部分52c接触的区域中，第一绝缘部分81被设置在第三金属层53和层叠体之间。
在半导体发光器件110中，第二金属层52(接触金属部分52c和外周金属部分52p)和第三金属层53是反光的。在从Z轴方向观察时，具有高的反射率的反射膜被布置在与层叠体重叠的区域中。由此，可以使提取效率最大化。
而且，通过具有良好粘附性的绝缘单元80，层叠体(半导体发光单元15)被连接到第一金属层51，所以剥落被抑制。根据半导体发光器件110，可以提供具有高的发光效率的实用的半导体发光器件。
图2是示出了第一参考例的半导体发光器件的示意性剖面图。
图2示出了半导体发光器件的外周部分的一部分的剖面。如图2所示，在第一参考例的半导体发光器件118a中，没有设置第三金属层53。与绝缘单元80一起排列连接到半导体发光单元15的第二金属层52。在半导体发光器件118a中，当被投影到X-Y平面上时，第二金属层52被布置在半导体发光单元15的内侧。换言之，半导体发光单元15的外缘与具有良好粘附性的绝缘单元80接触。因此，不容易发生剥落。但是，当被投影到X-Y平面上时，半导体发光单元15的外缘部分的一部分与具有高反射率的反射膜(第二金属层52)不重叠。由此，从半导体发光单元15的外缘部分的一部分射出的光经由绝缘单元80而入射到第一金属层51上并且被吸收。因此，在半导体发光器件118a中，光提取效率低，并且发光效率低。
图3A和图3B是示出了第二参考例的半导体发光器件的示意性剖面图。
这些图示出了半导体发光器件的外周部分的一部分的剖面。图3A示出了第二参考例的半导体发光器件118b的配置。图3B示出了其中发生了剥落的状态。如图3A所示，同样在半导体发光器件118b中，没有设置第三金属层53。在半导体发光器件118b中，当被投影到X-Y平面上时，第二金属层52延伸到半导体发光单元15的外侧。绝缘单元80被设置在半导体发光单元15的外侧。与绝缘单元80一起排列第二金属层52，并且第二金属层52与绝缘单元80不重叠。在半导体发光器件118b中，当被投影到X-Y平面上时，整个半导体发光单元15与具有高反射率的反射膜(第二金属层52)重叠。由此，光提取效率高。但是，半导体发光单元15的外缘与具有差的粘附性的第二金属层52接触。因此，如图3B所示，在第二金属层52和半导体发光单元15之间发生剥落。换言之，因为在第二金属层52(例如，Ag层)和半导体发光单元15(例如，GaN层)之间的粘附性差，所以例如由于在半导体发光单元15的内部中所积蓄的应力，半导体发光单元15从第二金属层52剥落。
图4A和图4B是示出了第三参考例的半导体发光器件的示意性剖面图。
这些图示出了半导体发光器件的外周部分的一部分的剖面。图4A示出了第三参考例的半导体发光器件118c的配置。图4B示出了其中发生了剥落的状态。如图4A所示，同样在半导体发光器件118c中，没有设置第三金属层53。在半导体发光器件118c中，当被投影到X-Y平面上时，第二金属层52延伸到半导体发光单元15的外侧。在该情况下，第二金属层52覆盖绝缘单元80的一部分，并且第二金属层52在绝缘单元80和第一金属层51之间延伸。在半导体发光器件118c中，当被投影到X-Y平面上时，整个半导体发光单元15与具有高反射率的反射膜(第二金属层52)重叠。由此，光提取效率高。半导体发光单元15的外缘与具有良好粘附性的绝缘单元80接触。因此，在半导体发光单元15和绝缘单元80之间不容易发生剥落。但是，如图4B所示，在第二金属层52和绝缘单元80之间发生剥落。换言之，因为在第二金属层52(例如，Ag层)和绝缘单元80(例如，SiO2层)之间的粘附性差，所以由于在半导体发光单元15的内部中所积蓄的应力，在第二金属层52和绝缘单元80之间、以及在半导体发光单元15和第二金属层52之间发生剥落。
图5是示出了第四参考例的半导体发光器件的示意性剖面图。
图5示出了半导体发光器件的外周部分的一部分的剖面。在如图5所示的第四参考例的半导体发光器件118d中，绝缘单元80覆盖第二金属层52。换言之，在第一金属层51和半导体发光单元15的外缘之间、以及在第二金属层52和第一金属层51之间连续地设置绝缘单元80。半导体发光单元15的外缘与绝缘单元80接触。第三金属层53被布置在第一金属层51和绝缘单元80之间。当被投影到X-Y平面上时，第二金属层52的外缘在半导体发光单元15的外缘的内侧。当被投影到X-Y平面上时，第三金属层53与第二金属层52重叠并且与半导体发光单元15的外缘重叠。当被投影到X-Y平面上时，半导体发光单元15与具有高反射率的反射膜、即从第二金属层52和第三金属层53中选择出的至少一个重叠。因此，光提取效率高。绝缘单元80的一部分与半导体发光单元15接触，绝缘单元80的另一部分与第一金属层51接触。由于半导体发光单元15和第一金属层51通过绝缘单元80彼此连结，不容易发生剥落。
但是，在半导体发光器件118d中，绝缘单元80被设置在第二金属层52和第一金属层51之间。绝缘单元80包含电介质等，绝缘单元80的热导率低于金属的热导率。因此，在半导体发光器件118d中，在第二金属层52之上直接产生的热量不会容易地向第一金属层51和支承基板64传导，散热性差。因此，发光效率低。或者，器件的可靠性低，寿命短。
反之，在根据本实施方式的半导体发光器件110中，半导体发光单元15与具有高反射率的反射膜(从第二金属层52和第三金属层53中选择出的至少一个)重叠。由此，光提取效率高。进而，绝缘单元80的一部分(第一绝缘部分81)与半导体发光单元15接触，绝缘单元80的另一部分(第二绝缘部分82)与第一金属层51接触，这两部分经由第三绝缘部分83是连续的。由于半导体发光单元15和第一金属层51通过绝缘单元80互相连结，所以不容易发生剥落。而且，在第二金属层52和第一金属层51之间没有设置绝缘单元80。换言之，第二金属层52(第二金属层52的至少一部分)与第一金属层51接触。因此，散热良好，并且得到高的发光效率。而且，可靠性高。
现在进一步描述根据本实施方式的半导体发光器件110的配置的例子。
第一半导体层10、第二半导体层20、以及发光层30包含氮化物半导体。第一半导体层10、第二半导体层20、以及发光层30包含例如AlxGa1-x-yInyN(x≥0，y≥0，且x+y≤1)。
第一半导体层10包含例如掺杂了Si的n类型GaN接触层和掺杂了Si的n类型AlGaN覆层(clad layer)。掺杂了Si的n类型AlGaN覆层被布置在掺杂了Si的n类型GaN接触层和发光层30之间。第一半导体层10可以进一步包含GaN缓冲层，掺杂了Si的n类型GaN接触层被布置在GaN缓冲层和掺杂了Si的n类型AlGaN覆层之间。在该情况下，在GaN缓冲层中设置开口，电极层40经由该开口与掺杂了Si的n类型GaN接触层连接。
发光层30具有例如多量子势阱(multiple quantum well，MQW)结构。在MQW结构中，例如，多势垒层与多势阱层交替地层叠。
在本申请的说明书中，层叠的状态不仅包含直接接触的状态，还包括另一个器件被插入其之间的状态。
势阱层的数量例如是6，势垒层的数量例如是7。在MQW结构中，层叠的周期例如是6。例如，发光层30的厚度不小于25nm(纳米)并且不大于200nm，例如为大约75nm。
例如，势阱层包含AlGaInN。例如，势阱层包含GaInN。势阱层的厚度例如是不小于2nm并且不大于20nm。
势垒层包含例如掺杂了Si的n类型AlGaN。例如，势垒层包含掺杂了Si的n类型Al0.11Ga0.89N。掺杂了Si的n类型Al0.11Ga0.89N的势垒层的Si浓度例如是不小于1.1×1019cm-3并且不大于1.5×1019cm-3。势垒层的厚度例如是不小于2nm并且不大于30nm。最接近第二半导体层20的多势垒层的势垒层(p侧势垒层)可以不同于其它的势垒层，可以更厚或者更薄。p侧势垒层的厚度例如是10nm。
从发光层30射出的光(射出光)的波长(峰值波长)是例如不小于210nm并且不大于700nm。射出光的峰值波长可以是例如不小于370nm并且不大于480nm。
第二半导体层20包含例如非掺杂的AlGaN分隔层、掺杂了Mg的p类型AlGaN覆层、掺杂了Mg的p类型GaN接触层、以及高浓度掺杂了Mg的p类型GaN接触层。掺杂了Mg的p类型GaN接触层被布置在高浓度掺杂了Mg的p类型GaN接触层和发光层30之间。掺杂了Mg的p类型AlGaN覆层被布置在掺杂了Mg的p类型GaN接触层和发光层30之间。非掺杂的AlGaN分隔层被布置在掺杂了Mg的p类型AlGaN覆层和发光层30之间。例如，第二半导体层20包含(例如，具有0.02μm厚度的)非掺杂的Al0.11Ga0.89N分隔层、(具有例如1×1019cm-3Mg浓度并且例如0.02μm厚度的)掺杂了Mg的p类型Al0.28Ga0.72N覆层、(例如，具有1×1019cm-3Mg浓度并且0.4μm厚度的)掺杂了Mg的p类型GaN接触层、以及(具有例如5×1019cm-3Mg浓度并且例如0.02μm厚度的)高浓度掺杂了Mg的p类型GaN接触层。
在如上所述的半导体层中，成分、成分比例、杂质类型、杂质浓度、以及厚度是例子，可以进行各种变更。
绝缘单元80的第一绝缘部分81与半导体发光单元15的第一表面15a的一部分(即，第二半导体层20的在第一表面15a侧上的表面)接触。
第三金属层53被设置在第一绝缘部分81的与半导体发光单元15相反的一侧上。换言之，第一绝缘部分81被布置在第三金属层53和半导体发光单元15的一部分之间。优选第三金属层53例如对于从发光层30射出的光具有高反射率。第三金属层53的在第一绝缘部分81侧上的部分包含例如Ag、Al、或者含有从Ag和Al中选择出的至少一个的合金。通过提高第三金属层53的反射率，可以提高光提取效率。优选第三金属层53的厚度比吸收系数的倒数更厚。例如，在是Ag的情况下，该厚度不小于20nm并且不大于1000nm，例如为200nm。
在该例子中，第三金属层53与第二金属层52电绝缘。在该情况下，第三金属层53的电位可以是例如固定的或者接地的。第三金属层53的电位可以是浮动电位。而且，在本实施方式中，第三金属层53可以电连接到第二金属层52。在本实施方式中，第三金属层53可以与第二金属层52绝缘并且电连接到电极层40。
在该例子中，第三金属层53被绝缘单元80覆盖。例如，第三金属层53的不与第一绝缘部分81接触的部分被第二绝缘部分82或第三绝缘部分83覆盖。
绝缘单元80的各部分(第一至第三绝缘部分81-83等)可以用相同的材料形成。或者，各部分可以用相互不同的材料形成。各部分可以通过相同的方法形成。或者，各部分可以通过相互不同的方法形成。如上所述，存在观察到各部分之间的边界的情况，存在观察不到各部分之间的边界的情况。
例如，第一绝缘部分81的厚度是例如不小于10nm并且不大于2000nm，例如是400nm。第二绝缘部分82的厚度是例如不小于10nm并且不大于2000nm，例如是600nm。第三绝缘部分83的厚度是例如基本上与第二绝缘部分82的厚度相同。
第二金属层52与半导体发光单元15的第一表面15a(即，第二半导体层20的在第一表面15a侧上的表面)的另一部分接触。在该例子中，第二金属层52包含接触金属部分52c和外周金属部分52p。
接触金属部分52c与第二半导体层20接触。例如，接触金属部分52c具有与第二半导体层20的欧姆接触。优选接触金属部分52c对于射出光具有高反射率。通过提高接触金属部分52c(第二金属层52)的反射率，可以提高光提取效率。接触金属部分52c包含例如Ag。接触金属部分52c的厚度是例如不小于20nm并且不大于1000nm，例如大约是200nm。
外周金属部分52p覆盖例如接触金属部分52c的至少一部分。外周金属部分52p电连接到接触金属部分52c。外周金属部分52p覆盖第二半导体层20(半导体发光单元15的第一表面15a)的表面的、不与接触金属部分52c接触的部分。第三金属层53的一部分被布置在外周金属部分52p的一部分和半导体发光单元15的一部分之间。换言之，外周金属部分52p的一部分在第二绝缘部分82的与第三金属层53相反的一侧上延伸。当被投影到X-Y平面上时，外周金属部分52p的外缘位于半导体发光单元15的外缘的内侧。
优选外周金属部分52p对于射出光具有高反射率。通过提高外周金属部分52p的反射率，可以提高光提取效率。外周金属部分52p包含例如Ag。外周金属部分52p的厚度是例如不小于20nm并且不大于1000nm，例如是200nm。
第一金属层51被设置在接触金属部分52c的与第二半导体层20相反的一侧上。在该例子中，第一金属层51经由接合层63电连接到支承基板64。可以省略接合层63。当被投影到X-Y平面上时，第一金属层51与接触金属部分52c和外周金属部分52p重叠。第一金属层51包含例如Ti/Pt/Au的层叠膜。在该情况下，Pt(铂)膜被布置在Au(金)膜和半导体发光单元15之间，Ti(钛)膜被布置在Pt膜和半导体发光单元15之间。
电极层40被电连接到例如第一半导体层10的n类型GaN接触层。
如图1B所示，电极层40经由细线部分43被电连接到例如焊盘部分42。焊盘部分42是用于形成接合焊盘的区域。焊盘部分42的平面配置的大小是例如不小于大约100μm×100μm。通过设置细线部分43，例如，电流可以被分散到第一半导体层10的宽区域。
例如，电极层40与第一半导体层10具有欧姆接触。电极层40的与半导体发光单元15接触的至少一部分(接触部分)包含例如钛(Ti)或者含有从Ti和Al选择出的至少一个的合金。接触部分可以包含导电并且透光的氧化物(例如，铟锡氧化物或者ITO)。这些材料具有与第一半导体层10的良好的欧姆特性。但是，这些材料的光反射率相对低。
电极层40的与半导体发光单元15接触的至少一部分(接触部分)可以包含具有高反射率的Al或Ag。或者，该接触部分可以包含含有从Al和Ag中选择的至少一个的合金。通过提高电极层40的反射率，可以提高光提取效率。
接合层63包含例如与第一金属层51的材料不同的材料。接合层63包含例如AuSn合金的焊料。
当被投影到X-Y平面上时，支承基板64与第一半导体层10重叠。支承基板64的表面面积不小于第一半导体层10的表面面积。支承基板64包含例如诸如Si等的半导体基板。诸如Cu、CuW等的金属基板可以被用作支承基板64。支承基板64可以包含电镀层(厚膜电镀层)。换言之，可以通过电镀来形成支承基板64。在该情况下，省略接合层63，消除了被加入到使用接合层63的接合处理中的热经历。因此，可以降低成本，还可以抑制热劣化。
背面电极65被设置在支承基板64的与半导体发光单元15侧相反的侧上。背面电极65包含例如Ti/Pt/Au的层叠膜。在该情况下，Pt膜被布置在Au膜和支承基板64之间，Ti膜被布置在Pt膜和支承基板64之间。背面电极65的厚度是例如不小于100nm并且不大于2000nm，例如是800nm。
如以下所述，通过在生长基板上生长用于形成半导体发光单元15的半导体层叠膜，并且通过随后移除该生长基板，从而得到半导体发光单元15。换言之，例如，从第一半导体层10的第二表面15b移除生长基板。
如图1A所示，凹凸14被设置在半导体发光单元15的第二表面15b(即，第一半导体层10的上表面)中。凹凸14包含多个突起14p。优选多个突起14p的两个相邻的突起14p之间的距离不小于从半导体发光单元15照射的射出光的光发射波长。光发射波长是半导体发光单元15(第一半导体层10)内侧的峰值波长。通过设置凹凸14来提高光提取效率。
在突起14p之间的距离比光发射波长短的情况下，在凹凸14的接合部位处，入射到凹凸14上的射出光呈现由诸如散射、衍射等波动光学描述的行为。因此，不再提取射出光在凹凸14处的部分。在突起14p之间的距离更短的情况下，可以认为凹凸14是折射率(refractiveindex)连续变化的层。因此，与不具有凹凸的平坦的表面相似，光提取效率的改善效果小。
凹凸14的多个突起14p的每一个的平面形状是例如六边形。例如，通过使用例如KOH溶液对第一半导体层10进行各向异性刻蚀，形成凹凸14。由此，在第一半导体层10和外部环境之间的接合部位处，从发光层30射出的光具有郎伯(Lambertian)反射率。
可以通过使用了掩模的干法刻蚀形成凹凸14。由于在该方法中可以按照设计来形成凹凸14，改善了再现性，并且易于提高光提取效率。
半导体发光器件110可以进一步包含覆盖第一半导体层10的侧面、发光层30的侧面、以及第二半导体层20的侧面的绝缘层(未图示)。该绝缘层包含例如与第一绝缘部分81相同的材料。例如，该绝缘层包含SiO2。该绝缘层作为半导体发光单元15的保护层而发挥作用。由此，抑制了半导体发光器件110的劣化和泄露。
半导体发光器件110可以进一步包含覆盖半导体发光单元15的密封单元(未图示)。密封单元包含例如树脂。密封单元可以包含波长变换体。该波长变换体吸收从半导体发光器件110射出的光的一部分，并且射出与射出光的波长(峰值波长)不同的波长(峰值波长)的光。该波长变换体包含例如荧光剂。
图6A和图6B是示出了根据第一实施方式的另一半导体发光器件的示意性剖面图。
这些图示出了与沿着图1B中的线A1-A2的剖面相应的剖面的一部分(外周部分)。
如图6A所示，在根据本实施方式的半导体发光器件110a中，外周金属部分52p覆盖接触金属部分52c的一部分。在该例子中，外周金属部分52p覆盖接触金属部分52c的外周部分，接触金属部分52c的中心部分与第一金属层51接触。
如图6B所示，在根据本实施方式的半导体发光器件110b中，外周金属部分52p与接触金属部分52c是一体的。外周金属部分52p与接触金属部分52c使用相同的材料同时形成。在半导体发光器件110b中，例如简化了工序，并且例如降低了成本。
现在描述用于制造根据本实施方式的半导体发光器件110的方法的一个例子。
例如，缓冲层(未图示)、第一半导体层10、发光层30、以及第二半导体层20依次被形成在生长基板上。由此，形成用于形成半导体发光单元15的半导体层叠膜。通过例如外延生长来进行该形成过程。生长基板包含例如蓝宝石基板。生长基板可以包括硅(Si)基板。
在第二半导体层20的上表面上形成用于形成第一绝缘部分81的第一SiO2膜。通过例如热CVD进行形成过程。第一SiO2膜的厚度是例如400nm。
通过例如气相沉积，在第一SiO2膜上形成用于形成第三金属层53的Al/Ti的层叠膜。Al/Ti的层叠膜的厚度是例如200nm。通过剥离(lift-off)，对Al/Ti的层叠膜形成图案(patterning)，来形成第三金属层53。
通过例如等离子CVD，形成用来形成第二绝缘部分82和第三绝缘部分83的第二SiO2膜。第二SiO2膜的厚度是例如600nm。通过移除第二SiO2膜的一部分，来形成第二绝缘部分82和第三绝缘部分83。进而，通过移除第一SiO2膜的一部分，来形成第一绝缘部分81。
在移除了第一SiO2膜和第二SiO2膜的区域中，通过例如剥离来形成接触金属部分52c。在该情况下，例如，通过例如气相沉积形成用于形成接触金属部分52c的第一Ag膜，移除第一Ag膜的一部分，并且在400℃的氧气环境中进行1分钟的热处理，从而得到接触金属部分52c。第一Ag膜的厚度是例如200nm。
然后，通过例如剥离，形成外周金属部分52p。此时，通过气相沉积形成用于形成外周金属部分52p的第二Ag膜并且移除第二Ag膜的一部分，从而得到外周金属部分52p。第二Ag膜的厚度是例如200nm。
第一金属层51被形成在整个表面上。特别地，通过气相沉积，形成用于形成第一金属层51的Ti/Pt/Au的层叠膜。第一金属层51的厚度是例如200nm。
例如，准备在其上设置有接合层63的支承基板64。支承基板64包含例如具有600μm厚度的Si基板。接合层63包含例如AuSn焊料。使接合层63与第一金属层51相对，支承基板64与上述的图案体(patterning body)接合。例如，通过热压接合(thermal compressionbonding)来进行接合。
移除生长基板。在使用蓝宝石基板作为生长基板的情况下，例如，使用激光剥离。在激光剥离中，例如，通过照射激光，分解半导体层的GaN的一部分，从而分离生长基板和半导体层。在使用Si基板作为生长基板的情况下，通过例如研磨和干法刻蚀来进行移除。可以实施这些方法的组合。
通过例如干法刻蚀移除缓冲层，从而使n类型GaN接触层露出。
通过移除半导体层叠体膜的一部分，将半导体层叠体膜分割为多个区域。由此，形成多个器件单元。这些器件单元分别用于形成多个半导体发光单元15。
凹凸14被形成在半导体发光单元15的表面(第二表面15b)上、即第一半导体层10的n类型GaN接触层侧上。通过例如KOH处理或者干法刻蚀，形成凹凸14。
电极层40被形成在第一半导体层10(n类型GaN接触层)上。即，通过例如气相沉积形成用于形成电极层40的Al/Ni/Au的层叠膜并且对层叠膜形成图案，从而得到电极层40。电极层40的厚度是例如2000nm。
通过研磨支承基板64，支承基板64的厚度减小到例如150μm。形成支承基板64的被研磨的表面上的背面电极65。例如，通过气相沉积，形成用于形成背面电极65的Ti/Pt/Au的层叠膜。背面电极65的厚度是例如800nm。由此，形成半导体发光器件110。
图7A和图7B是示出了根据第一实施方式的另一半导体发光器件的示意图。
图7B是俯视图，图7A是沿着图7B的线A1-A2的剖面图。图7B是示意性透视图，在图7B中未示出绝缘部分。
如图7A和图7B所示，第一金属层51、第二金属层52、第三金属层53、半导体发光单元15、绝缘单元80、电极层40、互连层41、焊盘部分42、以及层间绝缘层85被设置在根据本实施方式的半导体发光器件111中。
半导体发光器件111的半导体发光单元15的外周部分的剖面结构与半导体发光器件110的剖面结构相似。
在半导体发光器件111中，电极层40被设置在半导体发光单元15的第一表面15a侧。电极层40和焊盘部分42通过互连层41相互电连接。焊盘部分42、电极层40、以及互连层41与第一金属层51电绝缘。
换言之，焊盘部分42被设置在第一金属层51的与半导体发光单元15相对置的表面(上表面51u)处的第一金属层51的一侧上。当被投影到X-Y平面上时，焊盘部分42与半导体发光单元15不重叠。
同样在该例子中，半导体发光单元15包含第一导电类型的第一半导体层10、第二导电类型的第二半导体层20、以及发光层30。
第一半导体层10具有第一半导体部分11和第二半导体部分12。在与X-Y平面平行的方向上，与第一半导体部分11一起排列第二半导体部分12。第二半导体层20被设置在第一半导体部分11和第二金属层52(接触金属部分52c)之间。发光层30被设置在第一半导体部分11和第二半导体层20之间。
电极层40被设置在第二半导体部分12和第一金属层51之间。电极层40与第二半导体部分12电连接。
互连层41被设置在第一金属层51和第二半导体部分12之间。互连层41将电极层40电连接到焊盘部分42。
层间绝缘层85具有第一至第三层间绝缘部分86-88。层间绝缘层85包含与绝缘单元80相同的材料。层间绝缘层85的至少一部分可以与绝缘单元80的至少一部分一起形成。
第一层间绝缘部分86被设置在电极层40和第一金属层51之间。第二层间绝缘部分87被设置在互连层41和第一金属层51之间。第三层间绝缘部分88被设置在焊盘部分42和第一金属层51之间。
焊盘部分42、电极层40、以及互连层41通过层间绝缘层85与第一金属层51电绝缘。
当被投影到X-Y平面上时，第二金属层52的一部分与电极层40重叠。当被投影到X-Y平面上时，第二金属层52的一部分可以与从电极层40和互连层41中选择出的至少一个重叠。当被投影到X-Y平面上时，半导体发光单元15与从第二金属层52、第三金属层53、电极层40、以及互连层41中选择出的至少一个重叠。由此，得到高的光提取效率。
在该例子中，电极层40是反光的。例如，电极层40包含从Al和Ag中选择出的至少一个。
优选互连层41的反射率高。例如，互连层41包含从Al和Ag中选择出的至少一个。
同样在半导体发光器件111中，得到高的光提取，可以抑制剥落。可以提供具有高的发光效率的实用的半导体发光器件。
在半导体发光器件111中，例如，在电流为350mA时，440nm波长的光输出是470mW。另一方面，在第一参考例的半导体发光器件118a中，光输出是420mW。由此，根据本实施方式，得到比第一参考例的光输出高11％的光输出。而且，根据本实施方式，不发生剥落。
在半导体发光器件111中，在半导体发光单元15的上表面处未设置遮光膜。因此，半导体发光器件111得到更高的发光效率。
如图7A所示，层间绝缘层85可以进一步包含第四层间绝缘部分89。第四层间绝缘部分89被设置在互连层41和第二半导体部分12之间。通过设置第四层间绝缘部分89，从焊盘部分42供给的电流(从电极层40和互连层41供给的电流)流入到第一半导体层10的注入区域可以是焊盘部分42的远侧。由此，发光区域是具有相对高的光吸收率的焊盘部分42的远侧。由此，光提取效率进一步提高。
图8是示出了根据第一实施方式的另一半导体发光器件的示意性剖面图。
如图8所示，在根据本实施方式的半导体发光器件112中，未设置第四层间绝缘部分89。在其它方面，半导体发光器件112与半导体发光器件111类似。
在半导体发光器件112中，互连层41和半导体发光单元15(在该例子中，第二半导体层20)之间的接触电阻高于电极层40和半导体发光单元15之间的接触电阻。
在本申请的说明书中，接触电阻为高的状态包含具有欧姆接触且电阻高的状态、以及具有非欧姆接触(例如，肖特基接触)的状态。
例如，互连层41与半导体发光单元15具有非欧姆接触。由此，在电极层40和半导体发光单元15之间流过的电流大于在互连层41和半导体发光单元15之间流过的电流。例如，在互连层41和半导体发光单元15之间基本上不流过电流。由此，对电流注入区域进行控制，并且电流注入区域是焊盘部分42的远侧。由此，进一步提高光提取效率。
因此，当被投影到X-Y平面上时，在电极层40和焊盘部分42之间的区域中，设置具有比电极层40和半导体发光单元15之间的电阻高的电阻的部分(例如，从第四层间绝缘部分89和互连层41中选择出的至少一个)。在该情况下，互连层41和半导体发光单元15之间的接触电阻大于电极层40和半导体发光单元15之间的接触电阻。通过这样的配置，得到更高的光提取效率。
关于半导体发光器件110a或110b所描述的配置可以应用于半导体发光器件111和112的第二金属层52。
第二实施方式
图9是示出了根据第二实施方式的半导体发光器件的示意性剖面图。
图9是与沿着图1B的线A1-A2的剖面相应的剖面图。
在根据本实施方式的半导体发光器件120中，第二金属层52、第三金属层53、以及绝缘单元80的配置不同于半导体发光器件110的配置。在其它方面，配置可以与半导体发光器件110的配置相似，由此省略描述。现在描述半导体发光器件120的第二金属层52、第三金属层53、以及绝缘单元80。
如图9所示，在根据本实施方式的半导体发光器件120中，第三金属层53被设置在第一金属层51的外周部分，当被投影到X-Y平面上时，第三金属层53具有与半导体发光单元15的外缘相比更外侧的部分(外部分53o)、以及与半导体发光单元15的外缘相比更内侧的部分(内部分53i和中间部分53m)。绝缘单元80的第二绝缘部分82被设置在第三金属层53上。第二金属层52的外周金属部分52p(外缘部分52r)被布置在第二绝缘部分82的一部分上。第三金属层53的一部分(内部分53i)与第二金属层52(外周金属部分52p的至少一部分)重叠。第一绝缘部分81被设置在第二绝缘部分82的一部分上(外侧上)和第二金属层52的外周金属部分52p上。第一绝缘部分81和第二绝缘部分82以插入有第三绝缘部分83的方式互相接合，第一绝缘部分81与第二绝缘部分82连续。半导体发光单元15被设置在第一绝缘部分81上和第二金属层52上。第二绝缘部分82被设置在内部分53i和外缘部分52r之间、以及在外缘部分52r和第一金属层51之间。第二绝缘部分82的内侧上的端部在第三金属层53的内侧上的端部的内侧。
同样在该例子中，半导体发光单元15包含第一半导体层10、被设置在第一半导体层10和第一金属层51之间的第二半导体层20、以及被设置在第一半导体层10和第二半导体层20之间的发光层30。包含多个突起14p的凹凸14被设置在第一半导体层10的上表面(第二表面15b)上。
同样在该例子中，支承基板64被设置在背面电极65上，接合层63被设置在支承基板64上，第一金属层51被设置在接合层63上。
各要素(上述各层等)可以包含第一实施方式中描述的材料和配置。
因此，半导体发光器件120包含第一至第三金属层51-53、半导体发光单元15、以及绝缘单元80。半导体发光单元15在第一方向(例如，Z轴方向)上与第一金属层51分离。
第二金属层52被设置在第一金属层51和半导体发光单元15之间。第二金属层52是反光的。第二金属层52与第一金属层51和半导体发光单元15接触。第二金属层52具有接触金属部分52c和外周金属部分52p。
接触金属部分52c与半导体发光单元15接触。外周金属部分52p具有外缘部分52r。当被投影到X-Y平面(与第一方向正交的平面)上时，外缘部分52r被设置成围绕接触金属部分52c。在该例子中，外缘部分52r与半导体发光单元15分离。
第三金属层53被设置在第一金属层51和半导体发光单元15之间，并且是反光的。第三金属层53具有内部分53i、中间部分53m、以及外部分53o。内部分53i被设置在外缘部分52r和第一金属层51之间。当被投影到X-Y平面上时，中间部分53m与半导体发光单元15重叠，并且与外缘部分52r不重叠。当被投影到X-Y平面上时，外部分53o位于半导体发光单元15的外侧。
绝缘单元80具有第一至第三绝缘部分81-83。
第一绝缘部分81被设置在中间部分53m和半导体发光单元15之间。在该例子中，外缘部分52r与半导体发光单元15分离，第一绝缘部分81在外缘部分52r和半导体发光单元15之间延伸。
第二绝缘部分82被设置在内部分53i和外缘部分52r之间、以及在外缘部分52r和第一金属层51之间。
第三绝缘部分83与第一绝缘部分81和第二绝缘部分82连续。第三绝缘部分83被设置在第三金属层53和第一绝缘部分81之间。
半导体发光器件110进一步包含电极层40。半导体发光单元15被布置在电极层40和接触金属部分52c之间。
同样在根据本实施方式的半导体发光器件120中，当被投影到X-Y平面上时，半导体发光单元15与具有高反射率的反射膜(从第二金属层52和第三金属层53中选择出的至少一个)重叠。因此，抑制了到达具有低反射率的第一金属层51的射出光所引起的损耗。
进而，具有高粘附性强度的绝缘单元80的一部分(第一绝缘部分81)被接合到半导体发光单元15的外缘部分。同样，绝缘单元80的另一部分(第二绝缘部分82)被接合到第一金属层51。第一绝缘部分81和第二绝缘部分82可以被直接互相接合，或者可以以插入有第三绝缘部分83的方式接合。由此，抑制了剥落的发生。
因此，同样在该实施方式中，可以提供具有高发光效率的实用的半导体发光器件。
在半导体发光器件120中，第三金属层53的至少一部分被布置在与第二金属层52相比更靠近第一金属层51侧上。
当被投影到X-Y平面上时，在接触金属部分52c不与半导体发光单元15接触的区域中，第三金属层53具有包含半导体发光单元15的端部分的在外周部分处形成的部分(内部分53i)。
外周金属部分52p与第一绝缘部分81的与半导体发光单元15相反侧的一部分接触。当被投影到X-Y平面上时，外周金属部分52p的外缘位于半导体发光单元15的外缘的内侧。
第二绝缘部分82与第二金属层52的与第一绝缘部分81相反侧上的一部分接触。第三金属层53与第二绝缘部分82的与第二金属层52相反侧上的一部分接触。当被投影到X-Y平面上时，第三金属层53具有与第二金属层52重叠的部分(内部分53i)、与第二金属层52不重叠并且与半导体发光单元15重叠的部分(中间部分53m)、以及与半导体发光单元15不重叠的部分(外部分53o)。
在该例子中，第三金属层53电连接到第一金属层51。
现在描述用于制造半导体发光器件120的方法的例子。关于第一实施方式所描述的制造方法或者关于第一实施方式所描述的制造方法的变形的各部分可以应用于以下描述的制造方法的各部分。
在生长基板上，形成用于形成半导体发光单元15的半导体层叠膜。半导体层叠膜的上表面用作第二半导体层20的表面。
在第二半导体层20的一部分上，形成用于形成第一绝缘部分81的第一SiO2膜。通过例如热CVD进行形成过程。第一SiO2膜的厚度是例如400nm。通过移除第一SiO2膜的一部分来形成第一绝缘部分81。
在移除了第一SiO2膜的区域中，通过例如剥离，形成接触金属部分52c。例如，通过气相沉积形成用于形成接触金属部分52c的(具有200nm厚度的)第一Ag膜，对第一Ag膜形成图案，并且在400℃的氧气环境中进行1分钟的热处理，从而形成接触金属部分52c。
通过例如气相沉积形成用于形成外周金属部分52p的(具有200nm厚度的)第二Ag膜，并且对第二Ag膜形成图案，从而形成外周金属部分52p。例如，剥离用于对第二Ag膜形成图案。外周金属部分52p的一部分覆盖第一绝缘部分81的一部分。
通过例如等离子CVD，形成用于形成第二绝缘部分82和第三绝缘部分83的(具有600nm厚度的)第二SiO2膜。通过移除设置在接触金属部分52c上的第二SiO2膜以使得接触金属部分52c(和/或外周金属部分52p)露出，从而形成第二绝缘部分82和第三绝缘部分83。
例如，通过剥离形成第三金属层53。换言之，例如，通过气相沉积形成Al/Ti的层叠膜并且对层叠膜形成图案，从而形成第三金属层53。第三金属层53的厚度是例如200nm。
第一金属层51被形成在整个表面上。即，通过例如气相沉积，形成用于形成第一金属层51的Ti/Pt/Au的层叠膜。第一金属层51的厚度是例如200nm。
之后，通过实施与关于第一实施方式所描述的处理相似的处理，形成半导体发光器件120。
图10是示出了根据第二实施方式的另一个半导体发光器件的示意性剖面图。图10是与沿着图1B的线A1-A2的剖面相应的剖面图。
如图10所示，在根据本实施方式的半导体发光器件121，外周金属部分52p被设置为沿着接触金属部分52c的外缘，外周金属部分52p没有被设置在接触金属部分52c的中心部分上。接触金属部分52c的一部分(中心部分)与第一金属层51接触。在其它方面，半导体发光器件121与半导体发光器件120相同。同样在半导体发光器件121中，可以提供具有高发光效率的实用的半导体发光器件。
图11是示出了根据第二实施方式的另一个半导体发光器件的示意性剖面图。图11是与沿着图1B的线A1-A2的剖面相应的剖面图。
如图11所示，在根据本实施方式的半导体发光器件122中，第二金属层52的外周金属部分52p的外缘部分52r与半导体发光单元15接触。同样，绝缘单元80覆盖第二金属层52的外周金属部分52p。在其它方面，半导体发光器件122与半导体发光器件120类似，因此省略描述。
同样在半导体发光器件122中，绝缘单元80的第一绝缘部分81被设置在中间部分53m和半导体发光单元15之间。第一绝缘部分81也被设置在外部分53o和半导体发光单元15之间。第二绝缘部分82被设置在内部分53i和外缘部分52r之间、以及在外缘部分52r和第一金属层51之间。第三绝缘部分83与第一绝缘部分81和第二绝缘部分82连续，并且被设置在第三金属层53和第一绝缘部分81之间。
同样在半导体发光器件122中，可以提供具有高发光效率的实用的半导体发光器件。
在半导体发光器件122中，第二金属层52(接触金属部分52c)与第一金属层51接触。因此，半导体发光器件122的散热高于第四参考例的半导体发光器件118d的散热。由于散热好，所以得到高发光效率。
在散热差的情况下，由于在发光层30处产生的热量，温度容易局部升高。在温度升高时，半导体层的电阻系数降低，电流密度增加，发生更多的光发射，产生更多的热量。通过重复这样的循环，器件的劣化发展。在半导体发光器件122中，由于散热好，可以抑制器件的劣化。
在半导体发光器件122中，外周金属部分52p和半导体发光单元15(在该例子中，第二半导体层20)之间的接触电阻可以被设为高于接触金属部分52c和半导体发光单元15之间的接触电阻。由此，可以抑制在半导体发光单元15和第一金属层51之间设置有绝缘单元80的区域中的光发射，可以减少在具有差的散热的外周金属部分52p处产生的热量的量。由此，寿命可以更长。
对于第二金属层52，可以从用于形成接触金属部分52c的膜形成外周金属部分52p。换言之，可以从相同的膜形成这些膜。由此，处理的数量减少，可以降低成本。
在根据第一和第二实施方式的半导体发光器件中，在生长基板上形成的缓冲层可以包含例如具有低温度生长的AlxGa1-xN(0≤x≤1)的薄膜。
第二金属层52包含例如银或者银的合金。在400nm或者更小的紫外线区域中，除了银以外的金属膜的针对可见光波段的反射率具有随着波长变短而减小的趋势。另一方面，即使对于不小于370nm并且不大于400nm的紫外线波带的光，银也具有高反射效率。例如，在半导体发光器件是紫外线发光半导体发光器件、并且银合金被用作第二金属层52的情况下，优选在第二金属层52和半导体发光单元15之间的接合部位部分处银的成分比高。优选第二金属层52的厚度(例如，接触金属部分52c)为100nm或者更多以确保针对光的反射效率。
例如，在半导体发光单元15和支承基板64之间的接合过程中或者在生长基板的移除过程(例如，激光剥离)中，在半导体层(晶体)中容易发生缺陷或者损伤。缺陷或者损伤由例如支承基板64和半导体发光单元15之间的热膨胀系数差、支承基板64和生长基板之间的热膨胀系数差、局部加热引起的热量、在激光剥离期间由GaN的分解所产生的生成物等引起。在半导体层中发生了缺陷或者损伤的情况下，例如，第二金属层52的Ag从缺陷或者损伤扩散，在晶体内部发生泄漏，或者晶体缺陷加速地增加。
在本实施方式中，例如，使用单晶AlN缓冲层。由此，可以形成高品质半导体层。因此，大大减小了晶体的损伤。单晶AlN缓冲层的热导率高。因此，在用激光分解GaN层时，热量高效地扩散到布置在GaN层附近的单晶AlN缓冲层。因此，不会容易地发生由局部热量引起的热损伤。
在缓冲层(例如，GaN缓冲层)中可以形成凹凸14。n类型接触层与电极层40具有低电阻欧姆连接。因此，n类型接触层的载流子浓度(例如，杂质浓度)被设为高。在n类型接触层中形成凹凸14的情况下，表面的平坦度容易劣化，容易发生杂质析出。结果，存在光提取效率降低的情况。另一方面，缓冲层(GaN缓冲层)的载流子浓度(例如，杂质浓度)低于n类型接触层的载流子浓度。因此，通过在缓冲层(例如，GaN缓冲层)中形成凹凸14，保持了表面的平坦度，不容易发生杂质析出。
例如，可以使用湿法刻蚀或干法刻蚀来形成凹凸14。例如，通过使用了KOH溶液等的碱刻蚀，沿着GaN晶体的平面取向(主要{10-1-1})发生各向异性刻蚀。结果，形成六棱锥结构。通过温度、时间、(通过添加另外的物质而调整的)pH、以及刻蚀的浓度、UV光的照射/非照射、UV激光等而改变刻蚀速率。通过这样的条件，大大改变了六棱锥的大小和/或密度。一般地，随着刻蚀量(从刻蚀之前的表面到刻蚀后的凹凸14的最深的位置的深度)增加，凹凸14大且稠密地被形成。
在通过干法刻蚀对GaN形成图案的情况下，N表面不同于Ga表面之处在于N表面易于受到晶体取向和/或位错(dislocations)的影响，并且易于受到各向异性刻蚀。通常，在c平面(c-plane)蓝宝石基板上生长的GaN的表面是Ga表面。例如，通过移除生长基板(例如，蓝宝石基板)而露出的GaN的表面是N表面。因此，可以用干法刻蚀通过各向异性刻蚀容易地形成凹凸14。可以通过使用了掩模的干法刻蚀来形成凹凸14。在该情况下，由于易于形成如设计那样的凹凸14，所以易于提高光提取效率。
凹凸14可以高效地提取入射的射出光，或者可以改变入射角度。优选凹凸14的大小(两个相邻的突起14p之间的沿Z轴方向的距离)不小于晶体层内的光发射波长。根据本申请发明人的实验，在具有390nm的光发射波长(晶体层内的光发射波长为大约155nm)的半导体发光器件中，在凹凸14大的情况下，存在光输出增加的趋势。在凹凸14的大小不小于光发射波长、并且不大于大约3μm的情况下，在凹凸14的大小大时，光输出逐渐增加。优选凹凸14的大小不小于2倍的晶体层内的光发射波长，并且更加优选不小于10倍的晶体层内的光发射波长。
在根据本实施方式的半导体发光器件中，用于生长半导体层的方法可以包含例如有机金属化学气相沉积(MOCVD)、金属有机物气相外延等。
根据本实施方式，可以提供具有高发光效率的实用的半导体发光器件。
在说明书中，“氮化物半导体”包含化学式BxInyAlzGa1-x-y-zN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，并且x+y+z≤1)的半导体的所有成分，对于该化学式，成分比例x、y、以及z分别在范围内改变。“氮化物半导体”进一步包含除了上述化学式中的N(氮)以外的V族元素、被添加以控制诸如导电类型等各种属性的各种元素、以及非故意含有的各种元素。
在本申请的说明书中，“正交”和“平行”不仅指严格正交和严格平行，还包含例如由于制造工艺等引起的波动。基本上正交和基本上平行就足够了。
在上文中，参照特定的例子描述了本发明的实施方式。但是，本发明并不限于这些特定的例子。例如，本领域技术人员可以通过从现有技术中适当地选择在半导体发光器件中包含的诸如第一至第三金属层、半导体发光单元、第一半导体层、第二半导体层、发光层、绝缘单元、第一至第三绝缘部分、电极层40、焊盘部分、互连层、层间绝缘层、第一至第四层间绝缘部分、接合层、支承基板、背面电极等各要素的特定配置，来类似地实现本发明，这样的实现在得到类似的效果的程度的本发明的范围内。
进而，特定例子的任意两个或者更多个要素可以在技术可行的程度内进行组合，并且被包含在包含本发明的目的的本发明的范围内。
而且，根据以上如本发明的实施方式所描述的半导体发光器件，由本领域技术人员通过适当的设计变形能够实施的所有半导体发光器件也在包含本发明的精神的程度的本发明的范围之内。
在本发明的精神内本领域技术人员能够想到各种其他的变更和变形，应当理解这样的变更和变形也被包括在本发明的范围内。
虽然描述了某些实施方式，这些事实方式仅是例示，并不意图限制发明的范围。实际上，这里描述的新的实施方式可以包含在各种其他形式中，而且，在不脱离本发明的精神的范围内，在这里描述的实施方式的形式中可以进行各种省略、替换、和变更。所附的权利要求及其等同意图覆盖落入本发明的范围和精神的这样的形式或变形。

Claims (20)

1.一种半导体发光器件，包括：
第一金属层；
半导体发光单元，在第一方向上与所述第一金属层分离；
第二金属层，被设置在所述第一金属层和所述半导体发光单元之间以电连接到所述第一金属层，所述第二金属层是反光的，所述第二金属层包含：
接触金属部分，与所述半导体发光单元接触，以及
外周金属部分，当被投影到与所述第一方向正交的平面上时，所述外周金属部分被设置为围绕所述接触金属部分，所述外周金属部分具有与所述半导体发光单元分离的外缘部分；
第三金属层，该第三金属层是反光的，所述第三金属层包含：
内部分，被设置在所述半导体发光单元和所述外缘部分之间，
中间部分，当被投影到所述平面上时，该中间部分与所述半导体发光单元重叠，并且与所述外缘部分不重叠，以及
外部分，当被投影到所述平面上时，该外部分在所述半导体发光单元的外侧；以及
绝缘单元，该绝缘单元包含：
第一绝缘部分，被设置在所述中间部分和所述半导体发光单元之间、以及在所述内部分和所述半导体发光单元之间，
第二绝缘部分，被设置在所述内部分和所述第一金属层之间、以及在所述外部分和所述第一金属层之间，以及
第三绝缘部分，与所述第一绝缘部分和所述第二绝缘部分连续。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，进一步包括电极层，
所述半导体发光单元被布置在所述电极层和所述第一金属层之间。
3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，其中，所述第三金属层电连接到从所述第一金属层和所述电极层中选择出的一个。
4.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，其中，所述电极层包含从铝和银中选择出的至少一个。
5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，进一步包括：
焊盘部分，被设置成与所述第一金属层电绝缘，该焊盘部分被设置在所述第一金属层的与所述半导体发光单元相对置的表面处的所述第一金属层的一侧上；
电极层，与所述第一金属层电绝缘；
互连层，与所述第一金属层电绝缘；以及
层间绝缘层，
所述半导体发光单元包含：
第一导电类型的第一半导体层，具有第一半导体部分以及第二半导体部分，在与所述平面平行的方向上，所述第二半导体部分与所述第一半导体部分一起排列；
第二半导体层，被设置在所述第一半导体部分和所述接触金属部分之间；以及
发光层，被设置在所述第一半导体部分和所述第二半导体层之间，
所述电极层被设置在所述第二半导体部分和所述第一金属层之间以电连接到所述第二半导体部分，
所述互连层被设置在所述第一金属层和所述第二半导体部分之间以电连接到所述电极层和所述焊盘部分，
所述层间绝缘层包含：
第一层间绝缘部分，被设置在所述电极层和所述第一金属层之间；
第二层间绝缘部分，被设置在所述互连层和所述第一金属层之间；以及
第三层间绝缘部分，被设置在所述焊盘部分和所述第一金属层之间。
6.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，其中，当被投影到所述平面上时，所述第二金属层的一部分与从所述电极层和所述互连层中选择出的至少一个重叠。
7.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，其中，所述层间绝缘层进一步具有第四层间绝缘部分，该第四层间绝缘部分被设置在所述互连层和所述第二半导体部分之间。
8.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，其中，所述第三金属层被电连接到从所述第一金属层和所述电极层中选择出的一个。
9.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，其中，所述电极层包含从铝和银中选择出的至少一个。
10.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，其中，所述第三金属层包含从铝和银中选择出的至少一个。
11.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，其中，从所述半导体发光单元射出的、将在所述半导体发光单元的与所述第一金属层相反的一侧上从所述半导体发光单元的表面射出的光的强度高于从所述半导体发光单元射出的、将在所述第一金属层的一侧上从所述半导体发光单元的表面射出的光的强度。
12.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，进一步包括支承基板，所述支承基板是导电的，
所述第一金属层被布置在所述支承基板和所述半导体发光单元之间，所述支承基板和所述第二金属层经由所述第一金属层互相电连接。
13.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，其中，所述外部分被布置在所述第一绝缘部分和所述第一金属层之间，以及
所述外部分被布置在所述第一绝缘部分和所述第二绝缘部分之间。
14.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，其中，所述绝缘单元和所述半导体发光单元之间的粘附性高于所述第三金属层和所述半导体发光单元之间的粘附性。
15.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，其中，所述绝缘单元和所述第一金属层之间的粘附性高于所述绝缘单元和所述第三金属层之间的粘附性。
16.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，其中，所述绝缘单元包含从硅氧化物、硅氮化物和硅氧氮化物中选择出的至少一个。
17.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，其中，
所述第二金属层的光反射率高于所述第一金属层的光反射率，以及
所述第三金属层的光反射率高于所述第一金属层的所述光反射率。
18.一种半导体发光器件，包括：
第一金属层；
半导体发光单元，在第一方向上与所述第一金属层分离；
第二金属层，被设置在所述第一金属层和所述半导体发光单元之间以与所述第一金属层和所述半导体发光单元接触，所述第二金属层是反光的，所述第二金属层包含：
接触金属部分，与所述半导体发光单元接触，以及
外周金属部分，具有外缘部分，当被投影到与所述第一方向正交的平面上时，该外缘部分被设置成围绕所述接触金属部分；
第三金属层是反光的，所述第三金属层包含：
内部分，被设置在所述外缘部分和所述第一金属层之间，
中间部分，当被投影到所述平面上时，该中间部分与所述半导体发光单元重叠，并且与所述外缘部分不重叠，以及
外部分，当被投影到所述平面上时，该外部分在所述半导体发光单元的外侧；以及
绝缘单元，该绝缘单元包含：
第一绝缘部分，被设置在所述中间部分和所述半导体发光单元之间，
第二绝缘部分，被设置在所述内部分和所述外缘部分之间、以及在所述外缘部分和所述第一金属层之间，以及
第三绝缘部分，与所述第一绝缘部分和所述第二绝缘部分连续。
19.根据权利要求18所述的器件，其特征在于，其中，
所述外缘部分与所述半导体发光单元分离，并且
所述第一绝缘部分在所述外缘部分和所述半导体发光单元之间延伸。
20.根据权利要求18所述的器件，其特征在于，进一步包括电极层，所述半导体发光单元被布置在所述电极层和所述第一金属层之间。
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