CN104348084B - 发光元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种发光元件及其制造方法。该制造方法顺序地包括(a)形成具有凸部形状的第一光反射层；(b)通过层叠第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层而形成层叠结构体；(c)在第二化合物半导体层的第二表面上形成第二电极和由多层膜形成的第二光反射层；(d)将第二光反射层固定至支撑基板；(e)去除用于制造发光元件的基板，并暴露出第一化合物半导体层的第一表面和第一光反射层；(f)蚀刻第一化合物半导体层的第一表面；以及(g)至少在第一化合物半导体层的已蚀刻的第一表面上形成第一电极。

Description

发光元件及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2013年8月9日提交的日本优先权专利申请JP2013-166571的权益，该专利申请的全部内容并入本文以供参考。
技术领域
本公开内容涉及发光元件及其制造方法。
背景技术
例如可由日本未审专利申请公开文本第2010-123921号获知由氮化物半导体构成的表面发射激光器元件(垂直共振器激光器，VCSEL)。该未审专利公开文本中公开的表面发射激光器元件是通过以下方式制造的：形成其中在基板上层叠第二导电层、发光层和第一导电层的氮化物半导体的层叠主体，在第一导电层上形成由电介质多层膜形成的第一黑色反射器，在第一黑色反射器上形成与第一导电层电连接的第一电极，通过所述第一黑色反射器和第一电极将所述层叠主体接合到支撑基板，通过从所述层叠主体去除基板而暴露出第二导电层，并在暴露出第二导电层的表面上形成第二电极、以及由电介质多层膜形成并设置为与第一黑色反射器相对的第二黑色反射器。
尽管通过从层叠主体去除一部分或者全部基板来暴露出第二导电层，但是可使用激光剥离方法、抛光、蚀刻等等去除所述基板。通过基于使用适宜抛光剂的化学/机械抛光(CMP)方法、使用适宜蚀刻剂的蚀刻法等等对第二导电层的暴露表面进行镜面精加工，将第二导电层表面造成的光的散射抑制至最低限度。以任意顺序在第二导电层的镜面精加工表面上形成第二电极和第二黑色反射器。
顺便提及，在基板的表面上，重要的是实现每个表面发射激光器元件中的由第一黑色反射器、层叠主体和第二黑色反射器形成的共振器的长度(更具体地说，层叠主体的厚度)的均匀性。因此，重要的是抑制在基于CMP方法的第二导电层的去除量在基板的表面上发生变化。然而，在所述未审专利公开文本中没有提及用于抑制第二导电层的去除量在基板的表面上发生变化的手段。存在这样的问题，当在第二导电层的镜面精加工表面上形成第二电极时，第二导电层和第二电极之间的接触电阻容易升高。
发明内容
因此，所希望的是提供一种发光元件及其制造方法，该发光元件的配置和结构能够实现共振器长度的均匀性。还希望的是提供一种具有能抑制GaN基化合物半导体层与电极之间的接触电阻升高的配置和结构的发光元件，及其制造方法。
根据本公开内容的第一实施例，提供一种发光元件制造方法，顺序地包括(a)在用于制造发光元件的基板上形成具有凸部形状且由多层膜形成的第一光反射层；(b)在包括第一光反射层的用于制造发光元件的基板上，通过层叠第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层而形成层叠结构体，第一化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成且具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，活性层由GaN基化合物半导体形成并接触第一化合物半导体层的第二表面，第二化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成并具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中第二化合物半导体层的第一表面接触活性层；(c)在第二化合物半导体层的第二表面上，形成第二电极和由多层膜形成的第二光反射层；(d)将第二光反射层固定至支撑基板；(e)去除用于制造发光元件的基板，并暴露出第一化合物半导体层的第一表面和第一光反射层；(f)蚀刻第一化合物半导体层的第一表面；以及(g)至少在已蚀刻的第一化合物半导体层的第一表面上形成第一电极。
根据本公开内容的第二实施例，提供一种发光元件制造方法，顺序地包括(a)在用于制造发光元件的基板上，由与构成第一化合物半导体层的材料不同的材料形成凸部；(b)在包括凸部的用于制造发光元件的基板上，通过层叠第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层而形成层叠结构体，第一化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成且具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，活性层由GaN基化合物半导体形成并接触第一化合物半导体层的第二表面，第二化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成并具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中第二化合物半导体层的第一表面接触活性层；(c)在第二化合物半导体层的第二表面上形成第二电极和由多层膜形成的第二光反射层；(d)将第二光反射层固定至支撑基板；(e)去除用于制造发光元件的基板，并暴露出第一化合物半导体层的第一表面和凸部；以及(f)去除凸部，至少在第一化合物半导体层上的第一表面的去除了凸部的部分上形成由多层膜形成的第一光反射层，并且至少在第一化合物半导体层的第一表面的应在其上形成第一电极的部分上形成第一电极。第一电极可以在形成第一光反射层之后形成，第一光反射层可以在形成第一电极之后形成。
根据本公开内容的另一实施例，提供了一种发光元件，包括(A)通过层叠第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层而形成的层叠结构体，第一化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成且具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，活性层由GaN基化合物半导体形成并接触第一化合物半导体层的第二表面，第二化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成并具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中第二化合物半导体层的第一表面接触活性层；(B)第一电极和第一光反射层；以及(C)在第二化合物半导体层的第二表面上形成的第二电极和由多层膜形成的第二光反射层。其中，在第一化合物半导体层的第一表面上形成具有顺锥形侧面的凹部，第一光反射层至少在凹部上形成，以及至少在第一化合物半导体层的第一表面上形成第一电极。
在根据本公开内容第一实施例的发光元件制造方法中，在形成第一光反射层的状态下去除用于制造发光元件的基板。在包括本公开内容第二实施例的发光元件制造方法中，在形成凸部的状态下去除用于制造发光元件的基板。当去除用于制造发光元件的基板时，由于第一光反射层或者凸部起到一种停止层的作用，从而可以抑制在用于制造发光元件的基板的表面上在用于制造发光元件的基板中发生去除变化，并且进一步抑制第一化合物半导体层发生厚度变化，并且可以实现共振器长度的均匀性，并且可以实现所获得的发光元件的特性的稳定性。在根据本公开内容第一实施例的发光元件制造方法中，由于第一电极是在对暴露的第一化合物半导体层进行蚀刻之后至少在第一化合物半导体层的已蚀刻的第一表面上形成的，因此可以抑制第一化合物半导体层和第一电极之间的接触电阻的升高。在本公开内容的发光元件中，由于第一光反射层形成在其中侧面具有顺锥形的凹部上，所以可以抑制当在凹部的侧面上以及在作为凹部的底面的侧面附近形成第一光反射层的一部分的多层膜时发生干扰。本说明中描述的效果仅仅是范例，本公开内容不局限于此，也可以有额外的效果。
附图说明
图1A和1B都是实施例1的发光元件及发光元件的变型例的示意部分端面视图；
图2是实施例1的发光元件的变型例的示意部分端面视图；
图3A、3B和3C是用于示出实施例1的发光元件的制造方法的层叠结构体的示意部分端面视图；
图4A和4B是继图3C之后的用于示出实施例1的发光元件的制造方法的层叠结构体的示意部分端面视图；
图5A和5B是继图4B之后的用于示出实施例1的发光元件的制造方法的层叠结构体的示意部分端面视图；
图6A和6B都是实施例2的发光元件及其变型例的示意部分端面视图；
图7A和7B都是实施例2的发光元件的变型例的示意部分端面视图；
图8A和8B都是实施例2的发光元件的变型例的示意部分端面视图；
图9A和9B都是实施例2的发光元件的变型例的示意部分端面视图；
图10A和10B都是实施例2的发光元件的变型例的示意部分端面视图；
图11A和11B都是实施例2的发光元件的变型例的示意部分端面视图；
图12A和12B都是实施例2的发光元件的变型例的示意部分端面视图；
图13A、13B和13C是用于示出实施例2的发光元件的制造方法的层叠结构体的示意部分端面视图；
图14A和14B是继图13C之后的用于示出实施例2的发光元件的制造方法的层叠结构体的示意部分端面视图；
图15A和15B是继图14B之后的用于示出实施例2的发光元件的制造方法的层叠结构体等等的示意部分端面视图；
图16是继图15B之后的用于示出实施例2的发光元件的制造方法的层叠结构体等等的示意部分端面视图；
图17是实施例3(实施例1的变型例)的发光元件的示意部分端面视图；
图18是实施例3(实施例2的变型例)的发光元件的示意部分端面视图。
具体实施方式
下面，尽管将基于实施例并参考附图来说明本公开内容，但是本公开内容不局限于这些实施例，在这些实施例中的各种数值或者材料是作为范例给出的。将按照以下顺序作出说明。
1.涉及根据公开内容的第一实施例和第二实施例的发光元件制造方法以及公开内容的发光元件的一般说明
2.实施例1(根据公开内容第一实施例的发光元件制造方法)
3.实施例2(根据公开内容的第二实施例的发光元件制造方法，公开内容的发光元件)
4.实施例3(实施例1和实施例2的变型)，其它
涉及根据公开内容的第一实施例和第二实施例的发光元件制造方法以及公开内容的发光元件的一般说明
在根据公开内容第一实施例或者第二实施例的发光元件制造方法中，可以基于化学/机械抛光方法(CMP方法)，在工序(e)中使第一化合物半导体层的第一表面以及第一光反射层或凸部露出。首先，用于制造发光元件的基板的去除是通过使用碱性水溶液(诸如氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液、氨溶液+过氧化氢、硫酸溶液+过氧化氢、盐酸溶液+过氧化氢、磷酸溶液+过氧化氢)的湿蚀刻方法、干蚀刻方法、使用激光器的剥离方法、机械抛光方法等等或者其组合执行的，或者用于制造发光元件的基板的厚度被减薄，然后通过执行化学/机械抛光方法暴露出第一化合物半导体层的第一表面或类似物。
在根据包括优选方式的公开内容第二实施例的发光元件制造方法中，可以在工序(f)中在第一化合物半导体层的第一表面上形成第一电极之前，蚀刻第一化合物半导体层的第一表面的要在其上形成第一电极的部分。在该情况下，给出以下工序作为在工序(f)中去除凸部、形成第一光反射层、蚀刻第一化合物半导体层和形成第一电极的工序范例。
(f-1)去除凸部，形成第一光反射层，蚀刻第一化合物半导体层，形成第一电极
(f-2)去除凸部，蚀刻第一化合物半导体层，形成第一光反射层，形成第一电极
(f-3)去除凸部，蚀刻第一化合物半导体层，形成第一电极，形成第一光反射层
(f-4)蚀刻第一化合物半导体层，去除凸部，形成第一光反射层，形成第一电极
(f-5)蚀刻第一化合物半导体层，去除凸部，形成第一电极，形成第一光反射层
(f-6)蚀刻第一化合物半导体层，形成第一电极，去除凸部，形成第一光反射层
此外,在根据包括如上所述优选方式的本公开内容第一实施例或者第二实施例的发光元件制造方法中，可以基于反应离子蚀刻方法(RIE法)蚀刻第一化合物半导体层的第一表面的要在其上形成第一电极的部分。然而，还可以使用反应离子束蚀刻(RIBE)方法，电子回旋共振(ECR)蚀刻方法，离子束蚀刻方法等等，来取代反应离子蚀刻方法。蚀刻气体的实施例包括含氟气体(fluorine-based gas)，比如CF4，含氯气体(chlorine-based gas)，比如Cl2，CCl4，SiCl4，和含碘气体(iodine-based gas)，比如HI。这些蚀刻气体可以单独使用，或者可以混合使用。
此外，在根据包括如上所述各种优选方式的本公开内容第二实施例的发光元件制造方法中，在工序(a)中形成凸部可以采用其中顶面小于底面的方式。
在根据包括如上所述各种优选方式的本公开内容第一或者第二实施例的发光元件制造方法或者本公开内容的发光元件中，可以采用以下方式，其中第二光反射层的形心不在穿过第一光反射层的形心的相对于第一光反射层的法线上。
在根据包括如上所述各种优选方式的本公开内容第一或者第二实施例的发光元件制造方法、或者本公开内容的发光元件中，可以采用以下方式，其中活性层的形心不在穿过第一光反射层的形心的相对于第一光反射层的法线上。
在用于制造其上形成第一光反射层或者凹部的发光元件的基板上，当通过使用诸如横向外延过生长(ELO)方法这样的其中沿水平方向进行外延生长的方法进行水平生长而形成第一化合物半导体层时，如果从第一光反射层或者凸部的边缘部分朝着第一光反射层或者凸部的中心部分外延生长而得的第一化合物半导体层会合，则存在会合部分发生大量晶体缺陷的情况。如果存在大量晶体缺陷的会合部分位于元件区域(稍后描述)的中心部分，则会担心对发光元件特性造成不利影响。通过实现其中第二光反射层的形心不在穿过第一光反射层的形心的相对于第一光反射层的法线上的状态，以及其中活性层的形心不在穿过第一光反射层的形心的相对于第一光反射层的法线上的状态，可以可靠地抑制发生对发光元件特性的不利影响。
在根据包括如上所述各种优选方式的本公开内容第一或者第二实施例的发光元件制造方法、或者本公开内容的发光元件中，可以使用其中第一光反射层和第一电极接触的构成。替代地，也可以使用其中第一光反射层和第一电极分隔开的构造，即，提供偏移量，并且分隔距离在1mm之内。在该情况下，在包括本公开内容第二实施例的发光元件制造方法、或者本公开内容的发光元件中，可以使用其中在第一光反射层和第一电极之间存在第一化合物半导体层的突出部分的构成。如果位于第一光反射层和第一电极中的元件区域(稍后描述)分隔开，则电流流过第一化合物半导体层中的一段长距离。因此，优选的是，分隔距离在1mm之内，以便将电流路径中出现的电阻抑制得很低。
在根据包括如上所述各种优选方式和构成的本公开内容第一或第二实施例、或者本公开内容的发光元件中，优选的是，第一光反射层至第二光反射层的距离大于等于0.15μm且小于等于50μm。
在根据包括如上所述各种优选方式的本公开内容第一或者第二实施例的发光元件制造方法或者本公开内容的发光元件中，可以使用其中在活性层中产生的光经由第一光反射层发射到外部的构造。在该情况下，最好满足S1>S2，其中第一光反射层的与第一化合物半导体层的第一表面相接触的部分(第一光反射层与第二光反射层相对的部分)的面积是S1，第二光反射层的与第二化合物半导体层的第二表面相对的部分(第二光反射层的与第一光反射层相对的部分)的面积是S2。
在其中第二光反射层的形心不在穿过第一光反射层的形心的相对于第一光反射层的法线上的形式中，以及其中活性层的形心不在穿过第一光反射层的形心的相对于第一光反射层的法线上的形式中，最好满足S3>S4，其中构成元件区域(稍后描述)并且是第一光反射层的接触第一化合物半导体层的第一表面的部分(第一光反射层的与第二光反射层相对的部分)的部分的面积是S3，构成元件区域并且是第二光反射层的与第二化合物半导体层相对的部分(第二光反射层的与第一光反射层相对的部分)的部分的面积是S4。
在包括如上所述各种优选方式和构成的本公开内容的发光元件中，可以实现其中第二光反射层被固定到支撑基板上的方式。
在根据包括如上所述各种优选方式和构成的本公开内容第一或者第二实施例的发光元件制造方法中，第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分(凹部的底面)的表面粗糙度Ra的值是3×10-9m或者更小，并且第一化合物半导体层的第一表面的其上形成第一电极的部分的表面粗糙度Ra的值超过第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分(凹部的底面)的表面粗糙度的值。表面粗糙度Ra是由JIS B-610:2001规定的。可以测量表面粗糙度Ra，更具体地说是以基于AFM或者断面TEM的观察为基础来测量表面粗糙度Ra。
在根据包括如上所述各种优选方式和构成的本公开内容第一或者第二实施例的发光元件制造方法中，最好满足R2/R1≤1，其中第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分(凹部的底面)的接触电阻值是R1，第一化合物半导体层的第一表面的其上形成第一电极的部分的接触电阻值是R2。
如上所述，在第一化合物半导体层的第一表面上的第一光反射层和第一电极的布置状态的范例可以包括其中第一光反射层和第一电极接触的状态，或者其中第一光反射层和第一电极分隔开的状态。根据环境，范例还可以包括其中第一电极形成为直至第一光反射层的边缘部分的状态，以及其中第一光反射层形成为直至第一电极的边缘部分上的状态。在其中第一光反射层形成为直至第一电极的边缘部分上的情形中，必要的是，第一电极具有给定尺寸的开口部分，以便尽可能少地吸收激光振荡的基模光(basic mode light)。由于开口部分的尺寸根据基模的波长或者水平方向(第一化合物半导体层的共平面方向)上的光约束(optical confinement)结构而变化，因此，尽管不局限于此，然而所述尺寸优选的是大约为振荡波长λ的若干倍左右。
在根据包括如上所述各种优选方式和构成的本公开内容第一或者第二实施例的发光元件制造方法、或者本公开内容的发光元件中，可以实现其中第一电极由金属或者合金形成、而第二电极由透明导电材料形成的状态。通过由透明导电材料构成第二电极，可以使电流在水平方向(第二化合物半导体层的共平面方向)上散布，并且可以有效地将电流供应至元件区域(接下来描述)。优选的是，第二电极形成在第二化合物半导体层的第二表面上，第二光反射层形成在第二电极上。
术语“元件区域”指的是其中引入收缩电流(constricted current)的区域，或者其中通过折射率差等约束光的区域，或者其中在第一光反射层和第二光反射层之间插入的区域中出现激光振荡的区域，或者对第一光反射层和第二光反射层之间插入的区域中的激光振荡起到实际助益的区域。
发光元件可以具有由经由第一光反射层从第一化合物半导体层的顶面发光的表面发射激光器元件(垂直共振器激光器，VCSEL)形成的结构，或者可以具有由经由第二光反射层从第二化合物半导体层的顶面发光的表面发射激光器元件形成的结构。
在包括如上所述各种优选方式和构成的本公开内容的发光元件和根据包括如上所述各种优选方式和构成的本公开内容的第一或者第二实施例的发光元件制造方法(以下，这些可以被简单地统称为“本公开内容”)中，更具体地说，层叠结构体可以具有由AlGaInN基化合物半导体形成的结构。更具体地说，AlGaInN基化合物半导体的范例包括GaN，AlGaN，GaInN，和AlGaInN。根据需要，这些化合物半导体可以包括硼(B)原子，铊(Tl)原子，砷(As)原子，磷(P)原子，和锑(Sb)原子。最好是，活性层具有量子阱结构。更具体地说，活性层可以具有单量子阱结构(QW结构)，或者可以具有多量子阱结构(MQW结构)。尽管具有量子阱结构的活性层包括由至少一层层叠而成的阱层和和屏障层，但是组合(构成阱层的化合物半导体，构成屏障层的化合物半导体)的范例包括(InyGa(1-y)N,GaN)，(InyGa(1-y)N,InzGa(1-z)N)[其中y>z]，和(InyGa(1-y)N,AlGaN)。可以由第一导电型(例如，n型)化合物半导体构成第一化合物半导体层，由不同于第一导电型的第二导电型(例如，p型)化合物半导体构成第二化合物半导体层。第一化合物半导体层和第二化合物半导体层也被称为第一覆盖层和第二覆盖层。优选的是，可以在第二电极和第二化合物半导体层之间形成电流收缩结构。第一化合物半导体层和第二化合物半导体层可以是单结构层，可以是多层结构层，或者可以是超晶格结构层。此外，也可以使用包括合成梯度层和浓度梯度层的层。
为了获得电流收缩结构，视情况而定，可以在第二电极和第二化合物半导体层之间形成由绝缘材料(例如，SiO2、SiN或者Al2O3)形成的电流收缩层，或者可以通过利用RIE法等等蚀刻第二化合物半导体层而形成台面结构(mesa structure)，或者可以通过从侧向部分氧化层叠的第二化合物半导体层的层的一部分而形成电流收缩区域，并且可以通过在第二化合物半导体层中离子注入杂质而形成具有降低的导电性的区域，或者可以组合这些方式。然而，必要的是，第二电极与其中电流由于电流收缩而流动的第二化合物半导体层的部分电连接。
用于制造发光元件的基板的范例包括GaN基板，蓝宝石基板，GaAs基板，SiC基板，氧化铝基板，ZnS基板，ZnO基板，AlN基板，LiMgO基板，LiGaO2基板，MgAl2O4基板，InP基板，和Si基板，以及其中在这些基板的表面(主表面)上形成底层或者缓冲层的基板。在基板上形成GaN基化合物半导体层的情形中，鉴于缺陷密度低，优选使用GaN基板。尽管众所周知，GaN基板的极性/非极性/半极性和特性根据生长面而变化，但是在形成化合物半导体层时，可以使用GaN基板的任何主表面。对于这些基板的主表面，依据晶体结构(例如，立方晶体型，六方晶，等等)，可以使用被命名为诸如所谓的A平面、B平面、C平面、R平面、M平面、N平面和S平面之类名字的晶体取向表面，或者在规定方向上与之相偏移的表面。构成发光元件的各化合物半导体层的形成方法的范例包括金属有机化学气相沉积方法(MOCVD法，MOVPE法)、分子束外延方法(MBE法)以及其中卤素有助于输送或者反应的氢化物气相沉积方法。
MOCVD法中的有机镓源气体的范例包括三甲基镓(TMG)气体以及三乙基镓(TEG)气体，氮源气体的范例包括氨气和联氨气体。在形成具有n型导电性的GaN基化合物半导体层时，例如，可以添加硅(Si)作为n型杂质(n型掺杂剂)，在形成具有P型导电性的GaN基化合物半导体层时，可以添加镁(Mg)作为p型杂质(p型掺杂剂)。在其中GaN基化合物半导体层包括铝(Al)或者铟(In)作为组成原子的情形中，三甲基铝(TMA)气体可以用作Al源，三甲基铟(TMI)气体可以用作In源。甲硅烷气体(SiH4)可以用作Si源，(环戊二烯)镁(cyclopentadienylmagnesium)气体，(甲基环戊二烯)镁(methylcyclopentadienyl)，和双(环戊二烯)镁(biscyclopentadienylmagnesioum)(Cp2Mg)可以用作Mg源。除了Si之外，n型杂质(n型掺杂剂)的范例还包括Ge、Se、Sn、C、Te、S、O、Pd和Po，除了Mg之外，p型杂质(p型掺杂剂)的范例还包括Zn、Cd、Be、Ca、Ba、C、Hg和Sr。
尽管支撑基板例如可以由作为用于制造发光元件的基板的范例给出的多种基板来构成，或者可以通过由AlN等等形成的绝缘基板、由Si、SiC、Ge等等形成的半导体基板、金属基板或者合金基板来构成支撑基板，但是优选使用具有导电性的基板，或者从机械性能、弹性变形、塑性变形、热散逸等等角度来看，优选使用金属基板或者合金基板。支撑基板的厚度的范例例如可以是0.05mm至0.5mm。尽管将第二光反射层固定至支撑基板的方法的范例包括现有方法，比如包括钎焊接合方法、室温焊接方法、使用胶带的接合方法和使用蜡接合的接合方法，从确保导电性的角度来看，最好采用钎焊方法或者室温焊接方法。在使用硅半导体基板(它是导电基板)作为支撑基板的情形中，最好是采用其中可以在400℃或者更低的低温接合的方法，以便抑制由于热膨胀系数差导致的翘曲。在使用GaN基板作为支撑基板的情形中，接合温度可以是400℃或更高。
优选的是，第一电极具有单层结构或者多层结构，含有从例如包括以下的组中选出的至少一种金属(包括合金)：金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、镍(Ni)、钛(Ti)、钒(V)、钨(W)、铬(Cr)、铝(Al)、铜(Cu)、锌(Zn)、锡(Sn)和铟(In)。更具体地说，范例包括，例如Ti/Au、Ti/Al、Ti/Al/Au、Ti/Pt/Au、Ni/Au、Ni/Au/Pt、Ni/Pt、Pd/Pt和Ag/Pd。多层结构中的层相对于“/”越靠前，该层的位置越靠近活性层一侧。在以下说明中也是如此。可以例如使用诸如真空沉积法或者溅射法之类的PVD法形成第一电极的膜层。
构成第二电极的透明导电材料的范例包括氧化铟锡(ITO，包括Sn掺杂的In2O3，结晶ITO，和非结晶ITO)，氧化铟锌(IZO)，IFO(F掺杂的In2O3)，氧化锡(SnO2)，ATO(Sb掺杂的SnO2)，FTO(F掺杂的SnO2)，和氧化锌(包括ZnO，Al掺杂的ZnO和B掺杂的ZnO)。替代地，第二电极的范例包括其中母层由氧化镓、氧化钛、氧化铌、氧化镍等等制成的透明导电膜。然而，尽管取决于第二光反射层和第二电极的布置状态，但是构成第二电极的材料不局限于透明导电材料，并且可以使用金属，比如钯(Pd)，铂(Pt)，镍(Ni)，金(Au)，钴(Co)和铑(Rh)。第二电极可以由这些材料中的至少一种构成。可以例如使用诸如真空沉积法或者溅射法之类的PVD法形成第二电极的膜层。
可以在第一电极和第二电极上形成焊垫电极，以便电连接至外部电极或者电路。最好是，焊垫电极具有单层结构或者多层结构，包含从以下组中选出的至少一种金属，包括钛(Ti)，铝(Al)，铂(Pt)，金(Au)，镍(Ni)和钯(Pd)。替代地，可以构造具有多层结构的焊垫电极，其范例包括Ti/Pt/Au多层结构、Ti/Au多层结构、Ti/Pd/Au多层结构、Ti/Ni/Au多层结构或者Ti/Ni/Au/Cr/Au多层结构。在由Ag层或者Ag/Pd层构成第一电极的情形中，优选的是，在第一电极的表面上形成由例如Ni/TiW/Pd/TiW/Ni形成的覆盖金属层，并且例如，在覆盖金属层上形成由Ti/Ni/Au的多层结构或者Ti/Ni/Au/Cr/Au的多层结构形成的焊垫电极。
光反射层(分布布拉格反射器层，DBR层)例如由半导体多层膜或者电介质多层膜组成。介电材料的范例例如包括Si、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、Y、B、Ti等等的氧化物，氮化物(例如AlN、AlGaN、GaN、Bn等等)或者氟化物。更具体地说，范例包括SiO2，TiO2，Nb2O5，ZrO2，Ta2O5，ZnO，Al2O3，HfO2，和AlN。可以通过交替地层叠由介电材料之中的具有不同反射率的介电材料所形成的两种以上类型的电介质膜，来获得光反射层。例如，优选诸如SiO2/SiN、SiO2/Nb2O5、SiO2/ZrO2和SiO2/AlN的多层膜。为了获得期望的反射率，构成每个电介质膜的材料、膜厚度、层数等等可以酌情选择。可以根据所使用的材料酌情调整每个电介质膜的厚度，厚度是根据振荡波长λ以及所使用的材料在振荡波长λ下的反射率n来确定的。更具体地说，优选的是，厚度是λ/(4n)的奇数倍。例如，在振荡波长λ为410nm的发光元件中，在由SiO2/Nb2O5构成光反射层的情形中，厚度的范例包括大致40nm至70nm。层数的范例为2或更多，优选为大约5至20。光反射层的总厚度的范例例如包括大约0.6μm至1.7μm。
替代地，最好是，第一光反射层包括包含至少N(氮)原子的电介质膜，更好的是，包含N原子的电介质层是电介质多层膜的最上层。替代地，最好是，第一光反射层由包含至少N(氮)原子的介电材料覆盖。替代地，最好是，通过对第一光反射层的表面进行氮化处理，使第一光反射层的表面成为包含至少N(氮)原子的层(为方便起见，以下将其称为“表层”)。包含至少N原子的电介质膜或者介电材料层和表层的厚度优选设置为λ/(4n)的奇数倍。构成包含至少N原子的电介质膜或者介电材料层的材料的范例具体包括SiNy和SiOxNy。以这种方式，通过形成包含至少N原子的电介质膜或者介电材料层、和表层，当形成覆盖第一光反射层的化合物半导体层时，可以减少覆盖第一光反射层的化合物半导体层的晶轴和用于制造发光元件的基板的晶轴的移位，并且可以改善作为共振器的层叠结构体的质量。
光反射层的尺寸和形状不作特定限制，只要该层覆盖元件区域。类似地，在元件区域、第一光反射层、第二光反射层和电流收缩层中提供的开口的平面形状的范例具体包括圆形、椭圆形、矩形和多角形(三角形、四角形、六角形等等)。第一电极的平面形状的范例包括环形。最好是，元件区域、第一光反射层、第二光反射层和电流收缩层中提供的开口的平面形状，环形第一电极的内环部分的平面形状，以及稍后描述的凸部的平面形状，都具有相似的形状。在圆形的情况中，优选的是直径大约是2μm至70μm。
可以根据现有方法形成光反射层，具体范例包括PVD法，比如真空沉积法、溅射法、反应溅射法、ECR等离子溅射法、磁控溅射法、离子束辅助沉积方法、离子电镀方法、激光器烧蚀方法；各种CVD法；涂敷法，比如喷射法、旋涂法、浸涂法；组合这些方法中的两种以上的方法；和将这些方法与完整或者部分的预处理、惰性气体(Ar，He，Xe等等)或者等离子照射、氧气、臭氧气体和等离子照射、氧化处理(热处理)和曝光处理中的任意处理的一种以上相组合的方法。
构成凸部(用于选择性生长的掩模层)的材料的范例包括半导体氧化物或者半导体氮化物，比如SiO2、SiN、SiON；Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、AlN、Al2O3；金属或者高熔点金属，比如Ti、W、Ni、Au和Pt，或者其中适当地调整这些金属的组成的合金(例如，TiW、TiWCr、TiWNi、NiCr、TiNiCr或者这些合金与Au的合金，或者这些合金与Pt的合金，等等)；高熔点金属(合金)氧化物；高熔点金属(合金)氮化物；其中组合相互不同的材料、金属、合金、合金氧化物、合金氮化物的多层结构(例如从下开始为氧化硅层和氮化硅层的层结构)；和光致抗蚀剂材料。形成凸部的方法的范例包括物理气相生长方法(PVD法)，比如溅射法，或者化学气相生长方法(CVD法)，以及涂敷法和光刻技术或者蚀刻技术的组合。凸部的去除取决于构成凸部的材料，可以采用湿蚀刻方法，可以采用干蚀刻方法，或者可以使用灰化技术。凸部可以具有一维布置，比如条带状，或者可以具有二维布置，具有点化或散射化的曲线形状(圆形，椭圆形等等)，或者曲线组合，曲线和线段的组合，或者多边形形状(三角形，四角形，六角形等等)。
层叠结构体的侧面或者暴露表面可以用绝缘膜覆盖。形成绝缘膜可以基于现有方法来执行。优选的是，构成绝缘膜的材料的折射率低于构成层叠结构体的材料的折射率。构成绝缘膜的材料的范例包括SiOx基材料(包括SiO2)、SiNy基材料、SiOxNy基材料、Ta2O5、ZrO2、AlN、Al2O3和Ga2O3，或者有机材料，比如聚酰亚胺树脂。形成绝缘膜的方法的范例包括PVD法，比如真空沉积法或者溅射法，或者CVD法，或者可以基于涂敷法形成所述膜。
实施例1
实施例1涉及根据本公开内容第一实施例的发光元件制造方法。
通过图1A以示意性部分端面视图中示出的实施例1的发光元件制造方法获得的发光元件或者稍后描述的实施例2至3的发光元件包括：(A)通过层叠第一化合物半导体层21、活性层(发光层)23和第二化合物半导体层22而形成的层叠结构体20，第一化合物半导体层21由GaN基化合物半导体形成且具有第一表面21a和与第一表面21a相对的第二表面21b，活性层23由GaN基化合物半导体形成并接触第一化合物半导体层21的第二表面21b，第二化合物半导体层22由GaN基化合物半导体形成并具有第一表面22a和与第一表面22a相对的第二表面22b，其中第一表面22a接触活性层23；(B)第一电极31和第一光反射层41；以及(C)第二化合物半导体层22的第二表面22b上形成的第二电极32和由多层膜形成的第二光反射层42。
在实施例1或者稍后描述的实施例2和3的发光元件中，第一电极31是在第一化合物半导体层21的至少第一表面21a上形成，由多层膜形成的第一光反射层41是在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成。
实施例1或者稍后描述的实施例2和3的发光元件具体来讲是通过经由第一光反射层41从第一化合物半导体层21的顶面发光的表面发射激光器元件(垂直共振器激光器，VCSEL)形成。
在实施例1或者稍后描述的的实施例2和3的发光元件中，由绝缘材料(比如SiO2)形成的电流收缩层24，形成在第二电极32和第二化合物半导体层22之间。在电流收缩层24中形成圆形开口24A，在开口24A的底部暴露出第二化合物半导体层22。第二电极32形成在第二化合物半导体层22的第二表面22b上方以覆盖电流收缩层24，第二光反射层42在第二电极32上形成。在第二电极32的边缘部分上连接用于电连接外部电极或者电路的焊垫电极33。在实施例1或者稍后描述的实施例2的发光元件中，元件区域的平面形状是圆形，第一光反射层41、第二光反射层42和电流收缩层24中提供的开口24A的平面形状也是圆形。同时，第一电极31的平面形状是环形(环状)。尽管第一光反射层41和第二光反射层42具有多层结构，为了简化起见，在附图中，这些层是通过单层描述的。可以不必形成电流收缩层24。
在实施例1的发光元件中，第一光反射层41和第一电极31分隔开，即提供偏移，分隔距离在1mm之内，具体来讲，例如平均0.05mm。
在实施例1或者稍后描述的实施例2和3的发光元件中，基于钎焊方法，通过由包括金(Au)层或者锡(Sn)层的焊料层形成的接合层25，将第二光反射层42固定至由硅半导体基板形成的支撑基板26。
活性层23中产生的光经由第一光反射层41发射到外部。满足S1>S2，其中第一光反射层41的与第一化合物半导体层21的第一表面21a相接触的部分(第一光反射层41与第二光反射层42相对的部分)的面积是S1，第二光反射层42的与第二化合物半导体层22的第二表面相对的部分(第二光反射层42的与第一光反射层41相对的部分)的面积是S2。第一光反射层41至第二光反射层42的距离大于等于0.15μm且小于等于50μm，具体来讲例如是10μm。
第一化合物半导体层21由n-GaN层形成，活性层23由其中层叠In0.04Ga0.96N层(屏障层)和In0.16Ga0.84N层(阱层)的五重多量子阱结构形成，第二化合物半导体层22由p-GaN层形成。第一电极31由Ti/Pt/Au形成，第二电极32由透明导电材料形成，具体来讲是ITO，焊垫电极33由Ti/Pd/Au形成，第一光反射层41和第二光反射层42由SiN层和SiO2层的层结构形成(电介质膜的层总数：20层)。
以下，将参考作为层叠结构体的示意部分端面视图的图3A、3B、3C、4A、4B、5A和5B描述实施例1的发光元件制造方法。
步骤100
首先，在用于制造发光元件11的基板上形成由多层膜形成并且具有凸部形状的第一光反射层41。具体来讲，基于现有方法，在由GaN基板形成的用于制造发光元件11的基板上，形成由多层膜形成的已构图的第一光反射层41。以这种方式，可以获得图3A中示出的结构。第一光反射层41的形状为碟状。然而，第一光反射层41的形状不局限于此。
步骤110
接下来，在包括第一光反射层41的用于制造发光元件11的基板上，形成其中层叠了第一化合物半导体层21、活性层23和第二化合物半导体层22的层叠结构体20，第一化合物半导体层21由GaN基化合物半导体形成且具有第一表面21a和与第一表面21a相对的第二表面21b，活性层23由GaN基化合物半导体形成并接触第一化合物半导体层21的第二表面21b，第二化合物半导体层22由GaN基化合物半导体形成并具有第一表面22a和与第一表面22a相对的第二表面22b，其中第一表面22a接触活性层23。具体来讲，可以通过利用在侧向进行外延生长的方法(比如ELO方法)侧向生长而形成由n-GaN形成的第一化合物半导体层21，并基于外延生长方法在其上形成活性层23和第二化合物半导体层22，来获得层叠结构体20。然后，基于现有方法，在第二化合物半导体层22的第二表面22b上形成具有开口24A的电流收缩层24(参看图3B)。步骤120
其后，在第二化合物半导体层22的第二表面22b上形成由多层膜形成的第二电极32和第二光反射层42。具体来讲，例如，基于剥离方法从第二化合物半导体层22的第二表面22b上方至电流收缩层24的上方形成第二电极32，进一步基于现有方法从第二电极32上方至电流收缩层24上方形成焊垫电极33。以这种方式，可以获得图3C中示出的结构。其后，基于现有方法从第二电极32上方至焊垫电极33上方形成第二光反射层42。以这种方式，可以获得图4A中示出的结构。
步骤130
其后，通过接合层25将第二光反射层42固定到支撑基板26。以这种方式，可以获得图4B中示出的结构。
步骤140
接下来，去除用于制造发光元件11的基板，暴露出第一化合物半导体层21的第一表面21a和第一光反射层41。具体来讲，首先基于机械抛光方法，将用于制造发光元件11的基板的厚度减薄，然后基于CMP方法去除用于制造发光元件11的基板的剩余部分。以这种方式，暴露出第一化合物半导体层21的第一表面21a和第一光反射层41，并且可以获得图5A中示出的结构。
步骤150
其后，蚀刻第一化合物半导体层21的第一表面21a。具体来讲，基于RIE法对暴露出的第一化合物半导体层21的第一表面21a进行蚀刻(参看图5B)。由此，在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成粗糙面区域21A。
步骤160
接下来，至少在已蚀刻的第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成第一电极31。具体来讲，基于现有方法，在已蚀刻的第一化合物半导体层21的第一表面21a(粗糙面区域21A)上形成第一电极31。以这种方式，可以获得具有图1A中示出的结构的实施例1的发光元件。
这里，在第一光反射层41和第一化合物半导体层21的第一表面21a之间的界面中的第一化合物半导体层21的表面(以下，为方便起见，被称为“平坦面21B”)的表面粗糙度Ra的值是3×10-9m或者更小，并且粗糙面区域21A的表面粗糙度Ra的值超过平坦面21B的表面粗糙度Ra的值。具体来讲，平坦面21B的表面粗糙度Ra的值是0.2nm，粗糙面区域21A的表面粗糙度Ra的值是3.1nm。
满足R2/R1≤1，其中平坦面21B中的接触电阻值是R1，粗糙面区域21A中的接触电阻值是R2。具体来讲，平坦面21B中的IV曲线是肖特基型，粗糙面区域21A中的IV曲线是欧姆型。
步骤170
其后，通过执行所谓的元件分离，分开发光元件，利用由例如SiO2形成的绝缘膜覆盖层叠结构体的侧面的暴露表面。其后，基于现有方法形成用于将第一电极31和焊垫电极33连接至外部电路等等的端子等等，并且通过封装或者密封完成实施例1的发光元件。
在实施例1的发光元件制造方法中，在形成第一光反射层的状态下去除用于制造发光元件的基板。因此，第一光反射层在去除用于制造发光元件的基板时起到一种停止层的作用，可以抑制在用于制造发光元件的基板的表面上去除用于制造发光元件的基板时发生变化，并且进一步抑制第一化合物半导体层的厚度发生变化，并且可以实现能够获得共振器长度的均匀性以及所获得的发光元件的特性的稳定性的结果。因为第一光反射层和第一化合物半导体层之间的界面中的第一化合物半导体层的表面(平坦面)是平坦的，所以可以将所述平坦面造成的光散射抑制至极小的水平。因为在粗糙面区域上形成第一电极，所以可以抑制在第一化合物半导体层和第一电极之间接触电阻的升高。
在如上所述并在图1A中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部与第一光反射层41分隔开。同时，在图1B中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部与第一光反射层41接触。
在图2中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部是在第一光反射层41的边缘部分的上方形成。在其中第一电极31延伸到第一光反射层41的边缘部分上的情形中，在第一电极31中形成开口部分31A，例如具有直径5μm至50μm的开口部分31A，使得尽可能少地吸收激光振荡的基模光。在以下说明中也是如此。替代地，可以使用其中粗糙面区域21A的第一表面21a的位置比平坦面21B更靠下的构造。
实施例2
实施例2涉及根据本公开内容第二实施例的发光元件制造方法，以及本公开内容的发光元件。尽管图6A示出实施例2的发光元件的示意部分端面视图，但是除了第一光反射层41、第一电极31及其周围的构成的结构稍有不同之外，实施例2的发光元件的构成和结构与实施例1的发光元件的构成和结构基本上相同。因此，在实施例2的发光元件中，将仅仅描述第一光反射层41、第一电极31及其周围的构成和结构。
在通过图6A中的示意部分端面视图示出的实施例2的发光元件中，在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成具有顺锥形侧面21E的凹部21C。也就是说，位于活性层侧面上的凹部21C的底面21D小于位于第一化合物半导体层21的第一表面21a上的开口部分21F。第一光反射层41至少在凹部21C上形成，第一电极31至少在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成。第一电极31的端部与第一光反射层41分隔开。
以下，将参考作为层叠结构体的示意部分端面视图的图13A、13B、13C、14A、14B、15A、15B、16描述实施例2的发光元件制造方法。
步骤200
首先，在用于制造发光元件11的基板上形成凸部(用于选择性生长的掩模层)51，凸部51是通过与构成第一化合物半导体层21的材料不同的材料形成的。具体来讲，例如基于现有方法(比如回蚀法)，在由GaN基板形成的用于制造发光元件11的基板上形成由SiO2形成的构图凸部51。凸部51的顶面51A小于凸部51的底面51B。以这种方式，可以获得图13A中示出的结构。凸部51的形状为截顶锥形。然而，凸部51的形状不局限于此。
步骤210
接下来，在包括凸部51的用于制造发光元件11的基板上，形成层叠结构体20，其中层叠了第一化合物半导体层21、活性层(发光层)23和第二化合物半导体层22，第一化合物半导体层21由GaN基化合物半导体形成且具有第一表面21a和与第一表面21a相对的第二表面21b，活性层23由GaN基化合物半导体形成并接触第一化合物半导体层21的第二表面21b，第二化合物半导体层22由GaN基化合物半导体形成并具有第一表面22a和与第一表面22a相对的第二表面22b，其中第一表面22a接触活性层23。具体来讲，可以通过利用在侧向进行外延生长的方法(比如ELO方法)侧向生长而形成由n-GaN形成的第一化合物半导体层21，并基于外延生长方法在其上形成活性层23和第二化合物半导体层22，来获得层叠结构体20。然后，基于现有方法，在第二化合物半导体层22的第二表面22b上形成具有开口24A的电流收缩层24(参看图13B)。步骤220
其后，在第二化合物半导体层22的第二表面22b上形成由多层膜形成的第二电极32和第二光反射层42。具体来讲，例如，基于剥离方法从第二化合物半导体层22的第二表面22b上方至电流收缩层24的上方形成第二电极32，进一步基于现有方法从第二电极32上方至电流收缩层24上方形成焊垫电极33。以这种方式，可以获得图13C中示出的结构。其后，基于现有方法从第二电极32上方至焊垫电极33上方形成第二光反射层42。以这种方式，可以获得图14A中示出的结构。
步骤230
其后，通过接合层25将第二光反射层42固定到支撑基板26。以这种方式，可以获得图14B中示出的结构。
步骤240
接下来，去除用于制造发光元件11的基板，暴露第一化合物半导体层21的第一表面21a和凸部51。具体来讲，基于机械抛光方法，将用于制造发光元件11的基板的厚度减薄，然后基于CMP方法去除用于制造发光元件11的基板的剩余部分。以这种方式，暴露出第一化合物半导体层21的第一表面21a和凸部51，并且可以获得图15A中示出的结构。
步骤250
其后，去除凸部51，至少在第一化合物半导体层21的第一表面21a的已去除了凸部51的部分上形成多层膜，在第一化合物半导体层21的第一表面21a的其上形成了第一电极31的部分上形成第一电极31。
具体来讲，按照去除凸部51、形成第一光反射层41和形成第一电极31的顺序来执行它们。也就是说，首先，基于现有方法去除由SiO2形成的凸部51。以这种方式，可以获得图15B中示出的结构。在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成具有顺锥形侧面21E的凹部21C。也就是说，位于活性层侧面上的凹部21C的底面21D小于位于第一化合物半导体层21的第一表面21a上的开口部分21F。接下来，至少在凹部21C中形成第一光反射层41。具体来讲，基于现有方法，从凹部21C至用于制造发光元件11的基板的第一表面21a的上方，形成由多层膜形成的已构图的第一光反射层41。以这种方式，可以获得图16中示出的结构。从凹部21C的内部至第一化合物半导体层21的第一表面21a的上方形成第一光反射层41。第一光反射层41的外部形状为圆形。其后，基于现有方法，在第一化合物半导体层21的第一表面21a的其上形成第一电极31的部分上，形成第一电极31。以这种方式，可以获得具有图6A中示出的结构的实施例2的发光元件。
步骤260
其后，通过执行所谓的元件分离，分开发光元件，利用由例如SiO2形成的绝缘膜覆盖层叠结构体的侧面的暴露表面。其后，基于现有方法形成用于将第一电极31和焊垫电极33连接至外部电路等等的端子等等，并且通过封装或者密封完成实施例2的发光元件。
在实施例2的发光元件制造方法中，在形成凸部(用于选择性生长的掩模层)的状态下去除用于制造发光元件的基板。因此，凸部在去除用于制造发光元件的基板时起到一种停止层的作用，从而，可以在用于制造发光元件的基板的表面上抑制在去除用于制造发光元件的基板时发生变化，并且进一步抑制第一化合物半导体层的厚度发生变化，并且可以实现能够获得共振器长度的均匀性以及所获得的发光元件的特性的稳定性的结果。
在如上所述并在图6A中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部与第一光反射层41分隔开。同时，在图6B中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部与第一光反射层41接触。在图7A中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部形成在第一光反射层41的边缘部分上方。
在步骤250中，可以在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成第一电极31之前，蚀刻第一化合物半导体层21的第一表面21a的要在其上形成第一电极31的部分，并且在该情况下，可以基于反应离子蚀刻法蚀刻暴露出的第一化合物半导体层21。由此，在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成粗糙面区域21A。第一电极31可以至少在已蚀刻的第一化合物半导体层21上形成。尽管图7B、8A和8B中示出了以这种方式获得的发光元件的示意部分端面视图，但是在图7B中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部与第一光反射层41分隔开。同时，在图8A中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部与第一光反射层41接触。在图8B中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部在第一光反射层41的边缘部分的上方形成。因为在粗糙面区域21A上形成第一电极31，所以可以抑制在第一化合物半导体层21和第一电极31之间的接触电阻的升高。
第一光反射层41和第一化合物半导体层21的第一表面21a的界面中的第一化合物半导体层21的第一表面21a的表面粗糙度Ra的值是3×10-9m或者更小，应在其上形成第一电极31的第一化合物半导体层21的第一表面21a的表面粗糙度Ra的值，超过在第一光反射层41和第一化合物半导体层21的第一表面21a的界面中的第一化合物半导体层21的第一表面21a的表面粗糙度Ra的值。
满足R2/R1≤1，其中在第一光反射层41和第一化合物半导体层21的第一表面21a之间的界面中的第一化合物半导体层21的第一表面21a的接触电阻值是R1，应在其上形成第一电极31的第一化合物半导体层21的第一表面21a中的接触电阻值是R2。
作为去除凸部、形成第一光反射层、蚀刻第一化合物半导体层和形成第一电极的工序，除了上述工序之外，还可以使用以下工序。
(1)去除凸部，蚀刻第一化合物半导体层，形成第一光反射层，形成第一电极
(2)去除凸部，蚀刻第一化合物半导体层，形成第一电极，形成第一光反射层
(3)蚀刻第一化合物半导体层，去除凸部，形成第一光反射层，形成第一电极
(4)蚀刻第一化合物半导体层，去除凸部，形成第一电极，形成第一光反射层
(5)蚀刻第一化合物半导体层，形成第一电极，去除凸部，形成第一光反射层
在图7B、8A和8B中示出的发光元件的范例中，尽管第一化合物半导体层21的第一表面21a被蚀刻从而第一光反射层41的侧面与第一化合物半导体层21的第一表面21a的粗糙面区域21A的侧面相匹配，但是第一化合物半导体层21的第一表面21a的粗糙面区域21A的侧面可以形成为比第一光反射层41的侧面而更靠外侧，如图9A、9B、10A和10B中所示。在图9A和9B中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部与第一光反射层41分隔开。在图9A中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部与粗糙面区域21A的侧面分隔开，而在图9B中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部与粗糙面区域21A的侧面接触。在图10A中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部与第一光反射层41接触。在图10B中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部是在第一光反射层41的边缘部分的上方形成。在图9A、9B、10A和10B中示出的发光元件中，在第一光反射层41和第一电极31之间存在第一化合物半导体层的突出部分21G。
在图11A、11B、12A和12B中示出的发光元件的范例中，第一光反射层41在第一电极31上延伸。在图11A中示出的发光元件的范例中，第一电极31被设置为与位于第一化合物半导体层21的第一表面21a上的开口部分21F分隔开，而在图11B中示出的发光元件的范例中，第一电极31被设置为接触开口部分21F。同时，在图12A和12B中示出的发光元件的范例中，第一电极31被设置在粗糙面区域21A上，在图12A中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部与粗糙面区域21A的侧面分隔开，而在图12B中示出的发光元件的范例中，第一电极31的端部与粗糙面区域21A的侧面接触。
实施例3
如上所述，当通过使用其中在水平方向上进行外延生长的方法(比如横向外延过生长(ELO)方法)进行水平生长来形成第一化合物半导体层21时，在其上形成第一光反射层41或者凸部51的用于制造发光元件11的基板上，如果从第一光反射层41或者凸部51的边缘部分朝着第一光反射层41或者凸部51的中心部分外延生长的第一化合物半导体层21会合，则会发生在会合部分出现大量晶体缺陷的情形。
在实施例3的发光元件中或者在实施例3的发光元件制造方法中，第二光反射层42的形心不在穿过第一光反射层41的形心的相对于第一光反射层41的法线LN1上，如根据图1A中示出的发光元件的变型例的图17所示，或者如根据图6A中示出的发光元件的变型例的图18中所示。替代地，活性层23的形心不在穿过第一光反射层41的形心的相对于第一光反射层41的法线LN1上。穿过第二光反射层42的形心的相对于第二光反射层42的法线与穿过活性层23的形心的相对于活性层23的法线相匹配，并且该线被表示为“LN2”。当然，可以相对于图1B、2、6B、7A、7B、8A、8B、9A、9B、10A、10B、11A、11B、12A和12B中示出的发光元件来采用实施例3的发光元件的构成和结构。由于除了上述各点之外，实施例3的发光元件的构成和结构与实施例1和2的发光元件的构成和结构相同，所以不再作出详细说明。
满足S3>S4，其中构成元件区域的与第一化合物半导体层21的第一表面21a接触的第一光反射层41的部分(第一光反射层41的与第二光反射层42相对的部分)的面积是S3，构成元件区域的与第二化合物半导体层22的第二表面22b相对的第二光反射层42的部分(第二光反射层42的与第一光反射层41相对的部分)的面积是S4。
在实施例3中，其中存在大量晶体缺陷的会合部分(具体来讲，位于法线LN1上或其附近)没有位于元件区域的中心部分，避免发生对发光元件特性的负面影响，或者降低了对发光元件特性的负面影响。
上文尽管已经基于优选范例描述了本公开内容，但是本公开内容不局限于这些范例。范例中描述的发光元件的构成和结构仅仅是例子，并且可以酌情改变。也可以酌情改变范例的发光元件制造方法。根据环境，可以通过适当地选择接合层和支撑基板，成为经由第二光反射层从第二化合物半导体层的顶面发光的表面发射激光器元件。还可以通过将直至步骤130的各步骤中获得的发光元件制成为最终产品，使用经由第二光反射层从第二化合物半导体层的顶面发光的表面发射激光器元件。替代地，在步骤160和步骤260中，通过在形成第一光反射层和第一电极之后去除支撑基板，可以完成经由第二光反射层从第二化合物半导体层的顶面发光的表面发射激光器元件，或者在步骤160和步骤260之后，通过将第一光反射层固定至第二支撑基板、并在随后通过去除支撑基板而暴露出第二光反射层，可以完成经由第二光反射层从第二化合物半导体层的顶面发光的表面发射激光器元件。
此外，本公开内容可以采用以下构成。
[A01]发光元件制造方法
第一实施例
一种发光元件制造方法，顺序地包括(a)在用于制造发光元件的基板上形成具有凸部形状且由多层膜形成的第一光反射层；(b)通过在包括第一光反射层的用于制造发光元件的基板上层叠第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层而形成层叠结构体，第一化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成且具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，活性层由GaN基化合物半导体形成并接触第一化合物半导体层的第二表面，第二化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成并具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中第二化合物半导体层的第一表面接触活性层；(c)在第二化合物半导体层的第二表面上形成第二电极和由多层膜形成的第二光反射层；(d)将第二光反射层固定至支撑基板；(e)去除用于制造发光元件的基板，并暴露出第一化合物半导体层的第一表面和第一光反射层；(f)蚀刻第一化合物半导体层的第一表面；以及(g)至少在已蚀刻的第一化合物半导体层的第一表面上形成第一电极。
[A02]根据[A01]所述的发光元件制造方法，其中在(e)中的暴露出第一化合物半导体层的第一表面和第一光反射层的工序是基于化学/机械抛光方法执行的。
[A03]根据[A01]或者[A02]所述的发光元件制造方法，其中基于反应离子蚀刻法，蚀刻第一化合物半导体层的第一表面的要在其上形成第一电极的部分进行蚀刻。
[A04]根据[A01]至[A03]的任一项的发光元件制造方法，其中第二光反射层的形心不在穿过第一光反射层的形心的相对于第一光反射层的法线上。
[A05]根据[A01]至[A04]的任一项的发光元件制造方法，其中活性层的形心不在穿过第一光反射层的形心的相对于第一光反射层的法线上。
[A06]根据[A01]至[A05]的任一项的发光元件制造方法，其中第一光反射层与第一电极接触。
[A07]根据[A01]和[A05]中的任一项的发光元件制造方法，其中第一光反射层和第一电极分隔开，并且分隔距离在1mm之内。
[A08]根据[A01]和[AA07]中的任一项的发光元件制造方法，其中第一光反射层与第二光反射层的距离大于等于0.15μm且小于等于50μm。
[A09]根据[A01]至[A08]的任一项的发光元件制造方法，其中在活性层中产生的光经由第一光反射层而发射到外部。
[A10]根据[A09]所述的发光元件制造方法，其中满足S1>S2，其中第一光反射层的与第一化合物半导体层的第一表面接触的部分的面积是S1，第二光反射层的与第二化合物半导体层的第二表面相对的部分的面积是S2。
[A11]根据[A01]至[A10]的任一项的发光元件制造方法，其中第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分的表面粗糙度Ra的值是3×10-9m或者更小，并且第一化合物半导体层的第一表面的其上形成第一电极的部分的表面粗糙度Ra的值超过第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分的表面粗糙度的值。
[A12]根据[A01]至[A11]的任一项的发光元件制造方法，其中满足R2/R1≤1，其中第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分的接触电阻值是R1，第一化合物半导体层的第一表面的其上形成第一电极的部分的接触电阻值是R2。
[A13]根据[A01]至[A12]的任一项的发光元件制造方法，其中第一电极由金属或者合金形成。
[A14]根据[A01]至[A13]的任一项的发光元件制造方法，其中第二电极由透明导电材料形成。
[A15]根据[A01]至[A14]的任一项的发光元件制造方法，其中发光元件由表面发射激光器元件形成。
[B01]发光元件制造方法
第二实施例
一种发光元件制造方法，顺序地包括(a)在用于制造发光元件的基板上，由与构成第一化合物半导体层的材料不同的材料形成凸部；(b)通过在包括凸部的用于制造发光元件的基板上层叠第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层而形成层叠结构体，第一化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成且具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，活性层由GaN基化合物半导体形成并接触第一化合物半导体层的第二表面，第二化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成并具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中第二化合物半导体层的第一表面接触活性层；(c)在第二化合物半导体层的第二表面上形成第二电极和由多层膜形成的第二光反射层；(d)将第二光反射层固定至支撑基板；(e)去除用于制造发光元件的基板，并暴露出第一化合物半导体层的第一表面和凸部；以及(f)去除凸部，至少在第一化合物半导体层上的第一表面的去除了凸部的部分上形成由多层膜形成的第一光反射层，并且至少在第一化合物半导体层的第一表面的要在其上形成第一电极的部分上形成第一电极。
[B02]根据[B01]所述的发光元件制造方法，其中在(e)中暴露出第一化合物半导体层的第一表面和凸部的工序是基于化学/机械抛光方法执行的。
[B03]根据[B01]或者[B02]所述的发光元件制造方法，其中在(f)中，在第一化合物半导体层的第一表面上形成第一电极之前，蚀刻第一化合物半导体层的第一表面的要在其上形成第一电极的部分。
[B04]根据[B03]所述的发光元件制造方法，其中基于反应离子蚀刻法，蚀刻第一化合物半导体层的第一表面的要在其上形成第一电极的部分。
[B05]根据[B01]至[B04]的任一项的发光元件制造方法，其中在工序(a)中形成的凸部的顶面小于底面。
[B06]根据[B01]至[B05]的任一项的发光元件制造方法，其中第二光反射层的形心不在穿过第一光反射层的形心的相对于第一光反射层的法线上。
[B07]根据[B01]至[B06]的任一项的发光元件制造方法，其中活性层的形心不在穿过第一光反射层的形心的相对于第一光反射层的法线上。
[B08]根据[B01]至[B07]的任一项的发光元件制造方法，其中第一光反射层与第一电极接触。
[B09]根据[B01]至[B07]的任一项的发光元件制造方法，其中第一光反射层和第一电极分隔开，并且分隔距离在1mm之内。
[B10]根据[B09]所述的发光元件制造方法，其中在第一光反射层和第一电极之间存在第一化合物半导体层的突出部分。
[B11]根据[B01]和[B10]的任一项的发光元件制造方法，其中第一光反射层与第二光反射层的距离大于等于0.15μm且小于等于50μm。
[B12]根据[B01]至[B11]的任一项的发光元件制造方法，其中在活性层中产生的光经由第一光反射层而发射到外部。
[B13]根据[B12]所述的发光元件制造方法，其中满足S1>S2，其中第一光反射层的与第一化合物半导体层的第一表面接触的部分的面积是S1，第二光反射层的与第二化合物半导体层的第二表面相对的部分的面积是S2。
[B14]根据[B01]至[B14]的任一项的发光元件制造方法，其中第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分的表面粗糙度Ra的值是3×10-9m或者更小，并且第一化合物半导体层的第一表面的其上形成第一电极的部分的表面粗糙度Ra的值超过第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分的表面粗糙度的值。
[B15]根据[B01]至[B14]的任一项的发光元件制造方法，其中满足R2/R1≤1，其中第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分的接触电阻值是R1，第一化合物半导体层的第一表面的其上形成第一电极的部分的接触电阻值是R2。
[B16]根据[B01]至[B15]的任一项的发光元件制造方法，其中第一电极由金属或者合金形成。
[B17]根据[B01]至[B16]的任一项的发光元件制造方法，其中第二电极由透明导电材料形成。
[B18]根据[B01]至[B17]的任一项的发光元件制造方法，其中发光元件由表面发射激光器元件形成。
[C01]发光元件
一种发光元件，包括：(A)层叠结构体，其通过层叠第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层而形成，第一化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成且具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，活性层由GaN基化合物半导体形成并接触第一化合物半导体层的第二表面，第二化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成并具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中第二化合物半导体层的第一表面接触活性层；(B)第一电极和第一光反射层；以及(C)在第二化合物半导体层的第二表面上形成的第二电极和由多层膜形成的第二光反射层。其中，在第一化合物半导体层的第一表面上形成具有顺锥形侧面的凹部，第一光反射层至少在凹部上形成，以及至少在第一化合物半导体层的第一表面上形成第一电极。
[C02]根据[C01]所述的发光元件，其中第二光反射层的形心不在穿过第一光反射层的形心的相对于第一光反射层的法线上。
[C03]根据[C01]或者[C02]所述的发光元件，其中活性层的形心不在穿过第一光反射层的形心的相对于第一光反射层的法线上。
[C04]根据[C01]至[C03]的任一项的发光元件，其中在活性层中产生的光经由第一光反射层而发射到外部。
[C05]根据[C04]所述的发光元件，其中满足S1>S2，其中第一光反射层的与第一化合物半导体层的第一表面接触的部分的面积是S1，第二光反射层的与第二化合物半导体层的第二表面相对的部分的面积是S2。
[C06]根据[C01]至[C05]的任一项的发光元件，其中第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分的表面粗糙度Ra的值是3×10-9m或者更小，并且第一化合物半导体层的第一表面的其上形成第一电极的部分的表面粗糙度Ra的值超过第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分的表面粗糙度的值。
[C07]根据[C01]至[C06]的任一项的发光元件，其中满足R2/R1≤1，其中第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分的接触电阻值是R1，第一化合物半导体层的第一表面的其上形成第一电极的部分的接触电阻值是R2。
[C08]根据[C01]至[C07]的任一项的发光元件，其中第一光反射层与第一电极接触。
[C09]根据[C01]和[C07]的任一项的发光元件，其中第一光反射层和第一电极分隔开，并且分隔距离在1mm之内。
[C10]根据[C09]所述的发光元件，其中在第一光反射层和第一电极之间存在第一化合物半导体层的突出部分。
[C11]根据[C01]和[C10]的任一项的发光元件，其中第一光反射层与第二光反射层的距离大于等于0.15μm且小于等于50μm。
[C12]根据[C01]至[C11]的任一项的发光元件，其中第二光反射层被固定到支撑基板。
[C13]根据[C01]至[C12]的任一项的发光元件，其中第一电极由金属或者合金形成。
[C14]根据[C01]至[C13]的任一项的发光元件，其中第二电极由透明导电材料形成。
[C15]根据[C01]至[C14]的任一项的发光元件，其中发光元件由表面发射激光器元件形成。
本领域技术人员应理解的是，可根据设计要求及其他因素作出各种修改、组合、子组合和变化，只要它们涵盖在所述权利要求及其等效物的范围之内。

Claims (16)

1.一种发光元件制造方法，顺序地包括：
(a)在用于制造发光元件的基板上形成具有凸部形状且由多层膜形成的第一光反射层；
(b)通过在包括所述第一光反射层的所述用于制造发光元件的基板上层叠第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层而形成层叠结构体，所述第一化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成且具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，所述活性层由GaN基化合物半导体形成并接触所述第一化合物半导体层的第二表面，所述第二化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成并具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，其中所述第二化合物半导体层的第一表面接触所述活性层；
(c)在所述第二化合物半导体层的第二表面上形成第二电极以及在所述第二电极上由多层膜形成第二光反射层；
(d)将所述第二光反射层固定至支撑基板；
(e)去除所述用于制造发光元件的基板，并暴露出所述第一化合物半导体层的第一表面和所述第一光反射层；
(f)蚀刻所述第一化合物半导体层的第一表面；以及
(g)至少在所述第一化合物半导体层的已蚀刻的第一表面上形成第一电极。
2.根据权利要求1所述的发光元件制造方法，
其中在(e)中的暴露出所述第一化合物半导体层的第一表面和所述第一光反射层的工序是基于化学/机械抛光方法执行的。
3.根据权利要求1所述的发光元件制造方法，
其中基于反应离子蚀刻法，蚀刻所述第一化合物半导体层的第一表面的要在其上形成所述第一电极的部分。
4.根据权利要求1所述的发光元件制造方法，
其中所述第二光反射层的形心不在穿过所述第一光反射层的形心的相对于所述第一光反射层的法线上。
5.根据权利要求1所述的发光元件制造方法，
其中所述活性层的形心不在穿过所述第一光反射层的形心的相对于所述第一光反射层的法线上。
6.根据权利要求1所述的发光元件制造方法，
其中第二电极由透明导电材料形成。
7.根据权利要求1所述的发光元件制造方法，
其中满足R2/R1≤1，其中第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分的接触电阻值是R1，第一化合物半导体层的第一表面的其上形成第一电极的部分的接触电阻值是R2。
8.一种发光元件制造方法，顺序地包括：
(a)在用于制造发光元件的基板上形成凸部，该凸部由与构成第一化合物半导体层的材料不同的材料形成；
(b)在包括所述凸部的所述用于制造发光元件的基板上通过层叠第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层而形成层叠结构体，所述第一化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成且具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，所述活性层由GaN基化合物半导体形成并接触所述第一化合物半导体层的第二表面，所述第二化合物半导体层由GaN基化合物半导体形成并具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，其中所述第二化合物半导体层的第一表面接触所述活性层；
(c)在所述第二化合物半导体层的第二表面上形成第二电极以及在所述第二电极上由多层膜形成第二光反射层；
(d)将所述第二光反射层固定至支撑基板；
(e)去除所述用于制造发光元件的基板，并暴露出所述第一化合物半导体层的第一表面和所述凸部；以及
(f)去除所述凸部，至少在所述第一化合物半导体层上的第一表面的去除了凸部的部分上形成由多层膜形成的第一光反射层，并且至少在所述第一化合物半导体层的第一表面的要在其上形成第一电极的部分上形成所述第一电极。
9.根据权利要求8所述的发光元件制造方法，
其中在(e)中的暴露出所述第一化合物半导体层的第一表面和所述凸部的工序是基于化学/机械抛光方法执行的。
10.根据权利要求8所述的发光元件制造方法，
其中在(f)中，在所述第一化合物半导体层的第一表面上形成所述第一电极之前，蚀刻所述第一化合物半导体层的第一表面的要在其上形成所述第一电极的部分。
11.根据权利要求10所述的发光元件制造方法，
其中基于反应离子蚀刻法蚀刻所述第一化合物半导体层的第一表面的要在其上形成所述第一电极的部分。
12.根据权利要求8所述的发光元件制造方法，
其中在(a)中形成的凸部的顶面小于底面。
13.根据权利要求8所述的发光元件制造方法，
其中所述第二光反射层的形心不在穿过所述第一光反射层的形心的相对于所述第一光反射层的法线上。
14.根据权利要求8所述的发光元件制造方法，
其中所述活性层的形心不在穿过所述第一光反射层的形心的相对于所述第一光反射层的法线上。
15.根据权利要求8所述的发光元件制造方法，
其中第二电极由透明导电材料形成。
16.根据权利要求8所述的发光元件制造方法，
其中满足R2/R1≤1，其中第一化合物半导体层的第一表面的与第一光反射层接触的部分的接触电阻值是R1，第一化合物半导体层的第一表面的其上形成第一电极的部分的接触电阻值是R2。
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