CN104465920A - 第iii族氮化物半导体发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种呈现出提高了发光性能的第III族氮化物半导体发光器件。p电极包括：连接到引线的引线接合部、以布线图案从引线接合部延伸的布线部、以及连接到布线部并且经由孔与透明电极接触的接触部。在p型层与透明电极之间的特定区域中设置有电流阻挡层。电流阻挡层由折射率小于p型层的折射率的绝缘并且透明的材料形成。特定区域是在俯视图中包括接触部的区域。电流阻挡层没有设置在与引线接合部和布线部重叠的区域中。电流阻挡层的宽度比接触部的宽度大0μm至9μm。

Description

第III族氮化物半导体发光器件
技术领域
本发明涉及一种呈现出提高的发光性能的第III族氮化物半导体发光器件，更具体地涉及通过在p型层上提供电流阻挡层而呈现出提高的发光性能的发光器件。
背景技术
通过防止在俯视图中与p电极重叠的位置处从发光层发射光来防止p电极的光吸收，由此提高第III族氮化物半导体发光器件的发光性能的技术是已知的。
日本公开特许公报(特开)第2008-192710号公开了一种第III族氮化物半导体发光器件，其通过在焊盘正下方的p型层上形成透明绝缘膜以防止在该区域发光并且通过在p型层与绝缘膜之间的界面处反射光而呈现出提高的发光性能。
日本公开特许公报(特开)第2013-48199号描述了在p侧金属电极的连接部分正下方形成电流阻挡层(p电极的引线接合的部分)。这是为了通过防止在p侧金属电极的正下方的有源层发射光来抑制p侧金属电极的连接部分的光的遮蔽和吸收，由此提高光性能。
日本公开特许公报(特开)第2009-43934号公开了一种具有如下结构的第III族氮化物半导体发光器件：在p型层上依次形成有透明电极、焊盘电极和绝缘膜，在绝缘膜上设置有p电极、p电极经由设置在绝缘膜中的孔连接到焊盘电极，以及在绝缘膜中设置有反射膜。
在具有在日本公开特许公报(特开)第2009-43934号中公开的结构的第III族氮化物半导体发光器件中，其中任意形成有在日本公开特许公报(特开)第2008-192710号和第2013-48199号中描述的电流阻挡层。根据本发明人的研究，发现发光性能取决于电流阻挡层的位置而降低。
发明内容
鉴于上述，本发明的目的是进一步提高第III族氮化物半导体发光器件的发光性能，该第III族氮化物半导体发光器件具有如下结构：在p型层上依次形成有透明电极和绝缘膜；在绝缘膜上形成有p电极；以及透明电极经由设置在绝缘膜中的孔连接到p电极。
本发明提供了一种第III族氮化物半导体发光器件，第III族氮化物半导体发光器件具有依次在由第III族氮化物半导体形成的p型层上的透明电极、绝缘膜和p电极，透明电极经由设置在绝缘膜中的孔电连接到p电极，其中：
p电极包括：电连接到器件的外部的连接部、从连接部延伸的布线部、以及连接到布线部并且经由孔与透明电极接触的接触部；以及
在p型层与透明电极之间形成有电流阻挡层，电流阻挡层由折射率小于p型层的折射率的绝缘并且透明的材料制成；电流阻挡层没有设置在与布线部重叠的区域中，而是设置在俯视图中包括接触部的正交投影的区域中；以及电流阻挡层的宽度比接触部的宽度大0μm至9μm。
电流阻挡层优选地仅设置在俯视图中包括接触部的正交投影的区域中。当电流阻挡层设置在俯视图中与连接部重叠的区域中时，几乎不影响发光性能。因此，考虑到生产容易性，最好且有利地不在这样的区域中设置电流阻挡层。此外，当电流阻挡层设置在与布线部重叠的区域中时，发光性能降低。
电流阻挡层的宽度比接触部的宽度大0μm至9μm，指的是接触部的外周与电流阻挡层的外周之间沿着正交于在俯视图中接触部的外周的方向的距离。当该距离不恒定时，其指的是平均值。更优选地，该距离为3μm至9μm，更优选地，为6μm至9μm。
电流阻挡层的厚度优选满足d>λ/(4n)并且小于1500nm的关系，其中d为电流阻挡层的厚度，n为电流阻挡层的折射率，以及λ为发光波长。当该厚度为λ/(4n)或更小时，光不会被充分阻挡。当该厚度为1500nm或更大时，由于台阶而产生例如p电极或透明电极与引线的分离的生产问题。更优选地，该厚度满足100nm至800nm的范围，更优选地满足100nm至500nm的范围。
电流阻挡层的侧表面相对于p型层的主表面倾斜或正交，但是优选为倾斜。即，电流阻挡层具有其上底小于下底的梯形(锥形)横截面。当侧表面倾斜时，可以防止p电极或透明电极与引线的分离。倾斜角优选为5°至60°，更优选为5°至30°。
电流阻挡层可以具有任意平面形状(俯视图中的形状)例如圆形和正方形。优选地与接触部的平面形状类似，这是因为相似的平面形状使得电流阻挡层的功能沿着平面方向均匀。
电流阻挡层可以由折射率小于p型层的折射率的绝缘并且透明的材料形成。透明度与发光波长成正比。当p型层具有多个层时，电流阻挡层的折射率可以小于最接近电流阻挡层的层的折射率。p型层可以由例如SiO2、SiN、SiON、Al2O3、TiO2、ZrO2、HfO2、Nb2O5和MgF2形成。
在俯视图中在绝缘膜的与p电极重叠的区域中可以设置有反射膜。反射膜可以为单层膜或由高反射率金属例如Al、Ag、Al合金或Ag合金形成的多层膜。此外，布线部可以由高反射率金属形成。
在绝缘膜中的反射膜和电流阻挡层可以是电介质多层膜。电介质多层膜可以具有其中低折射率材料形成和由高折射率材料交替并且重复沉积的结构，每个光学膜厚度设计为1/4发光波长。
本发明的发光器件可以是面朝上型或倒装芯片型。
在本发明的第III族氮化物半导体发光器件中，电流阻挡层防止了从p型接触部正下方的发光层发射光，并且通过电流阻挡层反射光降低了朝p型接触部引导的光，因此提高了发光性能。
在本发明的第III族氮化物半导体发光器件中，在俯视图中在包括接触部的正交投影的区域中形成有电流阻挡层。因此，从倾斜方向避开电流阻挡层并且朝p电极的接触部引导的光降低了，由此抑制了从在接触部下方的发光层发射的光。此外，通过在p型层与电流阻挡层之间的界面处反射光降低了朝接触部引导的光。因此，可以进一步提高发光性能。
附图说明
本发明的各种其它目的、特征以及许多附带的优点将容易理解，这是因为在结合附图进行考虑的情况下，参考下面的优选实施方案的详细描述，本发明的各种其它目的、特征以及许多附带的优点变得更好理解，在附图中：
图1是根据第一实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的结构的横截面图；
图2是根据第一实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的俯视图；
图3是仅在接触部16c下方形成电流阻挡层时的发光性能的曲线图；
图4是仅在布线部16b下方形成电流阻挡层时的发光性能的曲线图；
图5是仅在引线接合部16a下方形成电阻阻挡层时的发光性能的曲线图；
图6是根据第二实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的结构的横截面图；
图7是根据变化方案的第III族氮化物半导体发光器件的结构的横截面图；
图8A至图8D是示出了用于制造根据第一实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的过程的示意图；
图9是根据第三实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的结构的横截面图；以及
图10是根据第三实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的结构的俯视图。
具体实施方式
接下来，将参照附图描述本发明的具体实施方案。然而，本发明不限于实施方案。
第一实施方案
图1是根据第一实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的结构的横截面图。图2是根据第一实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的俯视图。图1是图2的A-A截面图。如图2所示，在俯视图中，根据第一实施方案的第III族氮化物半导体发光器件是具有矩形形状的面朝上型。
如图1所示，根据第一实施方案的第III族氮化物半导体发光器件包括衬底10、在衬底10上经由缓冲层(未示出)的n型层11、在n型层11上的发光层12和在发光层12上的p型层13。n型层11、发光层12和p型层13中的每一个由第III族氮化物半导体形成。形成有从p型层13的表面朝n型层11的延伸的凹槽，并且通过凹槽的底表面露出n型层11。提供绝缘膜15以连续覆盖在p型层13上的透明电极14、透明电极14、和通过凹槽的底表面露出的n型层11。在绝缘膜15上独立形成p电极16和n电极17。此外，在p型层13与透明电极14之间的特定区域中设置电流阻挡层18。下面将详细描述每个结构。
衬底10是具有a-面主表面的蓝宝石衬底，在衬底10上在n型层11侧上形成有凹凸(未示出)。设置凹凸用于提高发光性能。衬底10可以由在其上可以生长第III族氮化物半导体晶体的任意材料形成，例如，除了蓝宝石之外的SiC、Si和ZnO。
n型层11具有其中在衬底10上依次沉积有n型接触层、n型ESD层和n型SL层的结构。n型接触层与n电极17接触。n型接触层由具有1×1018/cm3或更大的Si浓度的n-GaN形成。当n型接触层包括具有不同载流子浓度的多个层时，n电极17中的接触电阻可以降低。n型ESD层用作用于防止器件的静电击穿的静电击穿电压改进层。n型ESD层具有包括未掺杂GaN层和掺杂Si的n-GaN层的层叠结构。n型SL层为具有超晶格结构的n型超晶格层，其中重复沉积有层单元，层单元包括InGaN层、GaN层和n-GaN层。n型SL层用作用于使施加到发光层12的应力松弛的应变松弛层。
发光层12具有其中重复沉积有InGaN阱层和AlGaN势垒层的MQW结构。为了防止In蒸发，可以在阱层与势垒层之间设置保护层。
p型层13具有其中在发光层12上依次沉积有p型覆层和p型接触层的结构。设置p型覆层以防止电子向p型接触层的扩散。p型覆层通过重复沉积层单元而形成，每个层单元包括p-InGaN层和p-AlGaN层。设置p型接触层以实现p电极16与p型层13之间的良好接触。p型接触层由Mg浓度为1×1019/cm3至1×1022/cm3并且厚度为至的p-GaN形成。
n型层11、发光层12和p型层13的结构不限于以上，可以采用在第III族氮化物半导体发光器件中常规使用的任意结构。
透明电极14可以由导电氧化物例如ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)和ICO(铟铈氧化物)形成。透明电极14形成为连续覆盖p型层13和电流阻挡层18。因此透明电极14沿着电流阻挡层18的顶部以波状膜形成。可以在透明电极14的表面上设置凹凸以提高光提取效率。
绝缘膜15形成为连续覆盖透明电极14和在凹槽的底表面上露出的n型层11。绝缘膜15由SiO2形成，并且除了SiO2之外还可以由SiN、Al2O3、TiO2形成。在绝缘膜15的特定区域中设置孔21，并且孔21穿透绝缘膜15。孔21填充有稍后描述的p电极16的布线部16b。
在俯视图中绝缘膜15与p电极16和n电极17重叠的区域中设置反射膜19。反射膜19利用绝缘膜15进行封闭，因而被电绝缘，由此防止了金属迁移。设置反射膜19以通过反射朝p电极16和n电极17引导的光来抑制由p电极16和n电极17吸收光，由此提高发光性能。
反射膜19中的每一个由与p电极16或n电极17相比具有更高的反射率的材料形成，例如Al、Ag、Al合金或Ag合金。反射膜19可以为单层膜或多层膜。当反射膜19为多层膜时，该膜可以由例如Al合金/Ti、Ag合金/Al、Ag合金/Ti、Al/Ag/Al或Ag合金/Ni形成。在下文中，符号“/”表示层叠结构，例如，“A/B”表示其中在形成层A之后形成层B的层叠结构。在材料的描述中以相似的意思使用符号“/”。为了提高反射膜19对于绝缘膜15的粘附力，可以在反射膜19与绝缘膜15之间设置由例如Ti、Cr或Al形成的薄膜。
反射膜19可以由电介质多层膜形成。电介质多层膜是由多个交替沉积的成对的膜形成的多层膜，每一对包括由低折射率的材料形成的膜和由高折射率的材料形成的膜，其中每个膜的厚度被设计为1/4发光波长。低折射率的材料可以为例如SiO2或MgF2，高折射率的材料可以为例如SiN、TiO2、ZrO2、Ta2O5或Nb2O5。从改进电介质多层膜的反射率的观点看，优选地，在低折射率材料与高折射率材料之间设置大折射率差。电介质多层膜优选由大量成对的膜形成。成对的膜的数量优选为5或更多。然而，成对的膜的数量优选为30或更少以不增加电介质多层膜的总厚度并且不导致生产工艺的问题。
p电极16包括引线接合部16a(本发明的连接部)、布线部16b和接触部16c。接触部16c由Ni/Au/Al形成，引线接合部16a和布线部16b由Ti/Au/Al形成。
引线接合部16a为位于绝缘膜15上的与接合线连接的圆形区域。布线部16b是位于绝缘膜15上的从引线接合部16a延伸的线性部。通过具有这样的线性结构，电流沿着平行于器件的主表面的方向扩散。布线部16b还形成在设置在绝缘膜15中的孔21的内部。接触部16c是设置在透明电极14上的多个虚线圆形区域。接触部16c经由设置在绝缘膜15中的孔21连接到布线部16b。设置接触部16c以实现在p电极16与透明电极14之间的良好接触。在俯视图中，孔21和接触部16c不一定具有相同的形状，只要孔21具有被容纳在接触部16c内的形状即可。
如图2所示，在矩形的一个较短边的中心附近设置引线接合部16a。两个线性布线部16b从引线接合部16a延伸。布线部16b包括在一个较长边附近沿着一个较长边延伸的线性部和在另一较长边附近沿着另一较长边延伸的线性部。线性部中的每一个在沿着垂直于器件的主表面的方向通过孔21隔开，并且在隔开端处连接到圆形接触部16c。
设置电流阻挡层18以通过阻挡在俯视图中在发光层12与电流阻挡层18重叠的区域中的电流来防止从该区域中发射光。此外，朝着电流阻挡层18的顶部引导的光通过在p型层13与电流阻挡层18之间的界面处的反射和折射来降低。通过这两个效应，抑制了通过位于电流阻挡层18的顶部处的p电极16吸收和遮蔽光，由此提高了发光性能。
电流阻挡层18位于如图1所示的俯视图中包括接触部16c的正交投影的区域中。如图2所示，在俯视图中，电流阻挡层18与接触部16c中的每一个为同心圆。在p电极16的其他部分中，即，在与引线接合部16a和布线部16b重叠的区域中，未形成电流阻挡层18。未在与引线接合部16a重叠的区域中形成电流阻挡层18的原因是即使在该区域中形成了电流阻挡层18，也只是稍微改善了发光性能。此外，考虑到生产容易性和生产成本方面优选不形成电流阻挡层。未在与布线部16b重叠的区域中形成电流阻挡层18的原因是发光性能反而通过在该区域中形成电流阻挡层18而降低。
接触部16c和电流阻挡层18中的每一个具有平面圆形形状，接触部16c中的每一个的直径为16μm。虽然接触部16c和电流阻挡层具有相似形状，但是电流阻挡层18的平面形状不一定与接触部16c的形状类似。然而，当它们相似时，电流阻挡层18的功能可以沿着平面方向均匀执行。
除了SiO2之外，电流阻挡层18可以由折射率小于p型层13的折射率的任意绝缘并且透明的材料形成。当p型层13包括多个层时，电流阻挡层18的折射率可以小于最接近电流阻挡层18的层的折射率。当p型层13具有其中依次沉积有p型覆层和p型接触层的结构时，电流阻挡层18可以由具有折射率小于p型接触层的折射率的任意材料形成。例如，可以使用金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物，具体为，SiO2、SiN、SiON、Al2O3、TiO2、ZrO2、HfO2、Nb2O5和MgF2。电流阻挡层18可以是单层或者由这样的材料形成的多层，或者由具有不同折射率的两种膜的多次交替沉积形成的电介质多层膜，其中每个膜的光学膜厚度为1/4波长。当采用这样的电介质多层膜时，提高了反射率，因而朝p电极引导的光被降低并且由p电极吸收的光被降低，由此提高了发光性能。
电流阻挡层18的平面形状的宽度比接触部16c的宽度大0μm至9μm。在此，“宽度”是指从接触部16c的外周到电流阻挡层18的外周沿着正交于在俯视图中接触部16c的外周的方向的距离。当宽度不恒定时，平均宽度可以为0μm至9μm。在第一实施方案中，接触部16c和电流阻挡层18两者都是圆形的，宽度指的是半径差。因此，在下文中使用术语“宽度差”以避免混淆。当宽度差小于0μm(即，电流阻挡层18的面积小于接触部16c的面积)时，发光性能未被显著改善，这不是优选的。当宽度差大于9μm时，由于电流阻挡层18而未从较大区域中发射光，并且发光性能降低，这不是优选的。更优选地，宽度差为3μm至9μm，更优选地，为6μm至9μm。
电流阻挡层18的侧表面18a相对于p型层13的主表面倾斜5°至60°。即，在器件的横截面中，电流阻挡层18具有梯形(锥形)形状。这样的形状防止了透明电极14、p电极16和引线的分离。更优选地，倾斜角为5°至30°。
电流阻挡层18的厚度优选大于λ/(4n)(λ：发光波长，n：电流阻挡层18的折射率)。充分绝缘和反射功能可以通过具有大于λ/(4n)的厚度来获得。更优选地，厚度为100nm或更大。电流阻挡层18的厚度优选小于1500nm。这是因为当厚度大于该值时，可能由于通过该厚度引起的台阶而导致例如引线或透明电极14和p电极15的分离的问题。更优选地，厚度为500nm或更小。
与p电极16一样，n电极17包括引线接合部17a、布线部17b和接触部17c，其每一个均起到与在p电极16中的相同的作用。如图2所示，引线接合部17a位于与引线接合部16a相对的一侧的端部的中心附近。一个线性布线部17b从引线接合部17a沿着较长边延伸，并且一个线性布线部17b设置在两个线性布线部16b之间。n电极17的引线接合部17a和布线部17b由与p电极16的引线接合部16a和布线部16b的材料相同的材料形成。接触部17c由与接触部16c的材料相同的材料形成。
在p电极16的除了引线接合部16a之外的区域中和在n电极17的除了引线接合部17a之外的区域中形成保护膜20以防止电流短路。
如上所述，在根据第一实施方案的第III族氮化物半导体发光器件中，在俯视图中在包括接触部16c的正交投影的区域中设置有电流阻挡层18，电流阻挡层18中每一个的宽度比接触部16c中每一个的宽度大0μm至9μm。因而，存在如下三个优点。
第一个优点是因为电流阻挡层18中的每一个的宽度比接触部16c中每一个的宽度大0μm至9μm，所以避开电流阻挡层18并且从倾斜方向朝着接触部16c引导的光被降低了，由此提高了发光性能。
第二个优点是因为在与引线接合部16a和布线部16b重叠的区域中未设置电流阻挡层18，所以发光性能未被削弱。
第三个优点在于即使在不能设置反射膜19的区域中，也可以通过电流阻挡层18来抑制通过p电极16吸收光。设置接触部16c以沿着垂直于衬底的主表面的方向经由孔21连接到布线部16b。因此，绝缘膜15不能设置在透明电极14与接触部16c之间，并且不能通过绝缘膜15中的反射膜19来抑制通过p电极16吸收光。然而，即使在不能设置反射膜19的区域中，也可以设置电流阻挡层18。因而，可以通过在这样的区域(即，与接触部16c重叠的区域中)中形成电流阻挡层18来抑制通过接触部16c吸收光，由此提高发光性能。
接下来将参照图8描述用于制造根据第一实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的方法。
首先，制备在其上具有凹凸的蓝宝石衬底10。在氢气气氛中执行热清洁以从蓝宝石衬底10的表面去除杂质。
接下来，通过MOCVD在衬底10上依次沉积n型层11、发光层12和p型层13。所采用的气体如下所示：TMG(三甲基镓)作为Ga源；TMA(三甲基率)作为Al源；TMI(三甲基铟)作为In源；氨作为氮源；二茂镁作为p型掺杂剂气体；以及硅烷作为n型掺杂剂气体。采用氢气和氮气作为载气。
然后，在p型层13上形成电流阻挡层18。在通过气相沉积或CVD形成SiO2膜之后来通过光刻和湿法刻蚀对电流阻挡层18进行图案化。电流阻挡层18可以通过光刻、溅射或气相沉积以及剥离工艺进行图案化。仅在p型层13上在包括稍后形成的p电极16的接触部16c的区域中形成电流阻挡层18。电流阻挡层18中的每一个的宽度比接触部16c的宽度大0μm至9μm(参考图8A)。
接下来，在p型层13的特定区域和电流阻挡层18上形成透明电极14。在通过溅射形成ITO膜之后通过光刻和湿法刻蚀对透明电极14进行图案化。之后，在氮气气氛中在不超过10Pa的降低的压力下在700℃下进行热清洁5分钟。将p型层13转换，即，激活，为p型导电，对透明电极14进行结晶化，由此降低电阻。可以在常压下进行热清洁。
接下来，对p型层13的特定部分进行干法刻蚀，以由此形成凹槽，使得通过凹槽的底部露出n型层11。在透明电极14的特定区域中形成p电极16的接触部16c，并且在通过凹槽的底部露出的n型层11上的特定区域中形成n电极17的接触部17c(参照图8B)。通过光刻、气相沉积和剥离工艺对接触部16c和接触部17c进行图案化。可以单独形成接触部16c和接触部17c。然而，当接触部16c和接触部17c由相同材料形成时，接触部16c和接触部17c可以同时形成。因此，可以简化生产工艺，并且可以降低生产成本。之后，在25Pa的降低的压力的氧气气氛中在550℃下执行热清洁5分钟，并且对接触部16c和接触部17c进行合金化。
接下来，形成在其中包括反射膜19的绝缘膜15以覆盖整个顶表面(图8C)。如下所示形成绝缘膜15。首先，通过CVD在整个顶表面上形成第一绝缘膜15a。然后，通过气相沉积、光刻和蚀刻在第一绝缘膜15a的特定区域(在俯视图中与p电极16和n电极17重叠的区域对应)上形成反射膜19。可以通过剥离工艺形成反射膜19。接下来，在第一绝缘膜15a和反射膜19上形成第二绝缘膜15b。第一绝缘膜15a和第二绝缘膜15b一起形成绝缘膜15，以由此形成在其中的特定区域中包括反射膜19的绝缘膜15。
接下来，绝缘膜15的特定区域(与接触部16c和接触部17c的顶部对应)经历干法刻蚀，以由此形成穿过绝缘膜15的孔21。通过孔21的底部露出接触部16c和接触部17c。然后，通过光刻、气相沉积和剥离工艺在绝缘膜15的与反射膜19的顶部对应的区域上形成p电极16的引线接合部16a和布线部16b，以及n电极17的引线接合部17a和布线部17b。在此，形成布线部16b和布线部17b以填充孔21的内部，使得在孔21内部，布线部16b连接到接触部16c，布线部17b连接到接触部17c(参照图8D)。
之后，通过CVD、光刻和干法刻蚀在除了引线接合部16a和引线接合部17a之外的整个顶表面上形成保护膜20。因而，制成了根据第一实施方案的第III族氮化物半导体发光器件。
接下来将描述试验实施例。图3至图5示出了根据电流阻挡层18的位置和宽度差，发光性能如何变化的结果。在图3至图5的竖轴上示出的发光性能差是与没有电流阻挡层18的器件进行比较而获得的。在此，“发光性能差”定义为具有电流阻挡层18的发光器件的发光性能减去没有电流阻挡层18的发光器件的发光性能。图3示出了仅在俯视图中与接触部16c重叠的区域中设置电流阻挡层18的情况，图4示出了仅在俯视图中与布线部16b重叠的区域中设置电流阻挡层18的情况，以及图5示出了仅在俯视图中与引线接合部16a重叠的区域中设置电流阻挡层18的情况。图3至图5的竖轴表示当与没有设置电流阻挡层18的情况相比时的发光性能差。水平轴表示宽度差，即，电流阻挡层18的宽度减去接触部16c的宽度。
如图3所示，当接触部16c与电流阻挡层18在俯视图中的形状一致时(即，当宽度差为0时)，与未设置电流阻挡层18的情况相比发光性能提高了0.15％。电流阻挡层18比接触部16c大的越多，发光性能提高的越大。当电流阻挡层18与接触部16c之间的宽度差为6μm至9μm时，发光性能增加了0.30％，并且几乎饱和。当宽度差为9μm时，发光性能与当宽度差为6μm时相比稍微降低。据此，认为即使电流阻挡层18的宽度比接触部16c的宽度大9μm时，发光性能没有提高，并且发光层12的非发光区被扩大，相反，发光性能降低。还认为p型层13与透明电极14之间的接触被削弱。因此，发现电流阻挡层18的宽度优选比接触部16c的宽度大0μm至9μm、特别优选地大3μm至9μm、更优选地大6μm至9μm。
如图4所示，当布线部16b和电流阻挡层18在俯视图中的形状一致时(当宽度差为0μm时)，以及当电流阻挡层18小于布线部16b时(当宽度差为-3μm时)，发光性能差几乎为0。当电流阻挡层18大于布线部16b时，发光性能降低。因此，在俯视图中在与布线部16b重叠的区域中最好不设置电流阻挡层18。
为什么在俯视图中在与布线部16b重叠的区域中设置电流阻挡层18时发光性能降低的原因如下所示。首先，因为反射膜19和绝缘膜15形成在布线部16b正下方，来自发光层12的少量光被布线部16b遮蔽。其次，非发光区通过电流阻挡层18被放大。因此，发光性能的劣化大于通过电流阻挡层18来降低通过布线部16b遮蔽光的效果。
如图5所示，当仅在引线接合部16a中设置电流阻挡层18时，即使电流阻挡层18与引线接合部16a之间的宽度差改变时，发光性能也没有显著改变，仅提高了0.10％至0.15％。这被认为如下所示：因为引线接合部16a的面积大，来自发光层12的大部分光被遮蔽。发光性能由于通过电流阻挡层18来降低遮蔽光而提高。然而，当电流阻挡层18的宽度增加时，非发光区增大，因而提高的发光性能的效应被抵消。因此，发光性能几乎保持恒定。即使在与引线接合部16a重叠的区域中设置电流阻挡层18，提高发光性能的效果也较小。因此，考虑到时间和生产成本，可以不在与引线接合部16a重叠的区域中设置电流阻挡层18。很明显，当时间和成本不是问题时，可以在引线接合部16a中设置电流阻挡层18。
根据图3至图5的以上结果清楚地是，在俯视图中在包括接触部16c的区域中形成电流阻挡层18，使得电流阻挡层18中每一个的宽度比接触部16c中每一个的宽度大0μm至9μm。优选地，不在与引线接合部16a和布线部16b重叠的区域中形成电流阻挡层18。
第二实施方案
图6是根据第二实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的结构的横截面图。除了在绝缘膜15中省略了反射膜，布线部16b和布线部17b分别用布线部216b和布线部217b代替，布线部216b和布线部217b中的每一个由高反射率金属形成之外，根据第二实施方案的第III族氮化物半导体发光器件具有与根据第一实施方案的第III族氮化物半导体发光器件相同的结构。高反射率金属可以由对于第III族氮化物半导体发光器件的发光波长的光呈现出高反射率(例如，80％或更大)的金属材料形成，例如，Ag、Al或Rh。这样使用高反射率金属作为布线部216b和布线部217b抑制了通过布线部216b和布线部217b吸收光，并且提高了器件的光提取性能。
与第一实施方案的情况类似，根据第二实施方案的第III族氮化物半导体发光器件也呈现出提高的发光性能，这是因为在俯视图中在包括接触部16c的区域中设置有电流阻挡层18。
第三实施方案
图9是根据第三实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的结构的横截面图。图10是根据第三实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的结构的俯视图。图9是图10的I-I横截面图。如图9和图10所示，根据第三实施方案的第III族氮化物半导体发光器件在俯视图中为矩形倒装芯片型器件。
如图9所示，根据第三实施方案的第III族氮化物半导体发光器件包括衬底310；经由缓冲层(未示出)依次沉积到蓝宝石衬底310上的均由第III族氮化物半导体形成的n型层311、发光层312和p型层313。在p型层313的表面上，设置有具有从p型层313的顶表面朝n型层311延伸的深度的孔324。在p型层313的除了具有孔324的区域之外的几乎整个表面上设置ITO透明电极314。在p型层313与透明电极314之间的特定区域中设置电流阻挡层318。此外，设置绝缘膜315以连续覆盖透明电极314的表面，孔324的侧表面和底表面。在绝缘膜315上分开形成p电极316和n电极317。
根据第三实施的第III族氮化物半导体发光器件为倒装芯片型，其中反射膜319用绝缘膜315封闭，通过反射膜319将光反射到衬底310来对光进行提取。在绝缘膜315中的反射膜319正上方的区域中形成导电膜323。导电膜323可以由导电材料形成，优选为对绝缘膜315具有良好粘附力的材料，例如，Al、Ti、Cr或ITO。导电膜323的一部分经由设置在绝缘膜315中的孔330与透明电极314接触。虽然导电膜323可以在任何位置与透明电极314接触，但是接触范围面积优选为尽可能小以防止由于反射膜319的面积的减小而导致光提取性能劣化。导电膜323可以部分与反射膜319接触。通过设置这样的导电膜323，透明电极314和导电膜323具有几乎相同的电势。因此，因为反射膜319经由绝缘膜315位于n电极317与透明电极314之间的相同电势区域中，所以在反射膜319中没有生成电场，由此防止了迁移。
p电极316包括连接部316a、布线部316b和接触部316c。连接部316a为连接到钎焊层327的区域。布线部316b为以布线图案与连接部316a连续形成的区域。绝缘膜315具有穿过绝缘膜315并且露出透明电极314的孔321，布线部316b也形成在孔321的内部。接触部316c为设置在透明电极314上的圆形区域。接触部316c经由孔321连接到布线部316b。
与p电极316的情况类似，n电极317包括连接部317a、布线部317b和接触部317c。接触部317c为设置在通过孔324的底部露出的n型层311上的圆形区域。绝缘膜315具有穿过用于填充孔324的区域的孔320，布线部317b和接触部317c经由孔320连接。
如图10所示，布线部316b和布线部317b分别形成为梳状图案，并且被布置成使得梳齿彼此啮合。
p电极316和n电极317的顶部利用保护膜322进行覆盖。在连接部316a和连接部317a正上方的保护膜322分别具有孔329和328。在保护膜322正上方的钎焊层327经由孔329连接到连接部316a，并且在在保护膜322正上方的钎焊层326经由孔328连接到连接部317a。
电流阻挡层318位于在俯视图中在包括接触部316c的正交投影的区域中。电流阻挡层318与接触部316c为同心圆。在p电极316的与连接部316a和布线部316b重叠的其它部分中未设置电流阻挡层318。电流阻挡层318的平面形状的宽度比接触部316c的宽度大0μm至9μm。即，电流阻挡层318的半径比接触部316c的半径大0μm至9μm。电流阻挡层318的侧表面318a相对于p型层313倾斜5°至60°的角度，由此防止了p电极316或透明电极314的分离。
与根据第一实施方案和第二实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的情况类似，根据第三实施方案的第III族氮化物半导体发光器件也呈现出提高的发光性能，这是因为在俯视图中在包括接触部316c的正交投影的区域中设置有电流阻挡层318。
变化方案
在第一实施方案至第三实施方案中，可以在p型层上形成电流阻挡层使得电流阻挡层的一部分或全部利用p型层进行封闭，具体地使得电流阻挡层的表面与透明电极的表面在同一水平上。通过设置电流阻挡层没有导致水平(台阶)差，由此防止了引线或电极的分离。图7示出了当在第一实施方案中采用这样的结构的情况。如图7所示，利用在其上具有凹部的p型层413和用于填充凹部的电流阻挡层418来代替p型层13和电流阻挡层18。利用这样的结构，p型层413的表面和电流阻挡层418的表面在同一水平上，在p型层413和电流阻挡层418上形成的透明电极414为平坦层。在第一实施方案和第三实施方案中，电流阻挡层的一部分或全部可以利用透明电极进行封闭。
在根据第一实施方案至第三实施方案的第III族氮化物半导体发光器件，在绝缘膜中形成有反射膜。可以省略反射膜。
可以采用本发明的第III族氮化物半导体发光器件作为照明装置或显示装置的光源。

Claims (10)

1.一种第III族氮化物半导体发光器件，所述第III族氮化物半导体发光器件具有依次位于由第III族氮化物半导体形成的p型层上的透明电极、绝缘膜和p电极，所述透明电极经由设置在所述绝缘膜中的孔电连接到所述p电极，其中
所述p电极包括：电连接到所述器件的外部的连接部、以布线图案从所述连接部延伸的布线部、以及连接到所述布线部并且经由所述孔与所述透明电极接触的接触部；
在所述p型层与所述透明电极之间形成有电流阻挡层，所述电流阻挡层由折射率小于所述p型层的折射率的绝缘并且透明的材料制成；
所述电流阻挡层设置在俯视图中包括所述接触部的正交投影的区域中，而没有设置在与所述布线部重叠的区域中；以及
所述电流阻挡层的宽度比所述接触部的宽度大0μm至9μm。
2.根据权利要求1所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述电流阻挡层仅设置在俯视图中包括所述接触部的所述正交投影的区域中。
3.根据权利要求1所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述电流阻挡层的厚度满足d>λ/(4n)并且小于1500nm的关系，其中d为所述电流阻挡层的厚度，n为所述电流阻挡层的折射率，λ为发光波长。
4.根据权利要求2所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述电流阻挡层的厚度满足d>λ/(4n)并且小于1500nm的关系，其中，d为所述电流阻挡层的厚度，n为所述电流阻挡层的折射率，λ为发光波长。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述电流阻挡层的侧表面相对于所述p型层的主表面倾斜。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述电流阻挡层具有与所述接触部的平面形状相似的平面形状。
7.根据权利要求5所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述电流阻挡层具有与所述接触部的平面形状相似的平面形状。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中在俯视图中在所述绝缘膜的与所述p电极重叠的区域中形成反射膜。
9.根据权利要求5所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中在俯视图中在所述绝缘膜的与所述p电极重叠的区域中形成反射膜。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的第III族氮化物半导体发光器件，其中所述布线部由高反射率金属形成。
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