CN107408604A - 氮化物半导体紫外线发光元件以及氮化物半导体紫外线发光装置 - Google Patents

氮化物半导体紫外线发光元件以及氮化物半导体紫外线发光装置 Download PDF

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Abstract

提供有效放出紫外线发光动作伴随的废热的氮化物半导体发光元件。氮化物半导体紫外线发光元件具备：半导体层叠部(11)，其具备n型AlGaN层(6)、由AlGaN层构成的活性层(7)、以及p型AlGaN层(9、10)；n电极(13)；p电极(12)；保护绝缘膜(14)；以及第1镀敷电极(15)，由通过湿式镀敷法形成的铜或以铜为主成分的合金构成，在该氮化物半导体紫外线发光元件中，在第1区域(R1)形成半导体层叠部(11)，在其上表面形成p电极，在第2区域中n型AlGaN系半导体层(6)的上表面露出，在其上形成n电极(13)，保护绝缘膜(14)具有开口部以使n电极(13)的至少一部分和p电极(12)的至少一部分露出，第1镀敷电极(15)与n电极(13)的露出面分离，被形成为覆盖第1区域(R1)的上表面及外周侧面的整面、以及与第1区域(R1)相接的第2区域(R2)的一部分。

Description

氮化物半导体紫外线发光元件以及氮化物半导体紫外线发光 装置
技术领域
本发明涉及氮化物半导体紫外线发光元件以及安装该氮化物半导体紫外线发光元件而成的氮化物半导体紫外线发光装置，特别是涉及从基板侧提取出发光中心波长为约355nm以下的发光的倒装晶片(flip chip)安装用的氮化物半导体紫外线发光元件的电极结构的改善技术。
背景技术
以往，AlGaN系氮化物半导体以GaN或AlN摩尔分数(也称为AlN混晶比率或Al组成比)较小的AlGaN层为基底，在其上制作由多层结构构成的发光元件或受光元件(例如参照非专利文献1、非专利文献2)。图16表示典型的以往的AlGaN系发光二极管的结晶层结构。图16所示的发光二极管具有：在蓝宝石基板101上形成包含AlN层的基底层102，在该基底层102上依次层叠n型AlGaN的n型包覆层103、AlGaN/GaN多量子阱活性层104、p型AlGaN的电子阻挡层105、p型AlGaN的p型包覆层106、以及p型GaN的接触层107而成的层叠结构。多量子阱活性层104具有将多个由AlGaN势垒层夹持GaN阱层的结构层叠而成的层叠结构。结晶生长后，直至n型包覆层103的一部分表面露出为止，对其上的多量子阱活性层104、电子阻挡层105、p型包覆层106以及p型接触层107进行蚀刻予以除去，在p型接触层107的表面例如形成Ni/Au的p电极108，在露出的n型包覆层103的表面例如形成Ti/Al/Ti/Au的n电极109。以GaN阱层作为AlGaN阱层，通过使AlN摩尔分数或膜厚进行变化来进行发光波长的短波长化，或者通过添加In来进行发光波长的长波长化，能够制作波长200nm至400nm左右的紫外区域的发光二极管。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/178288号
非专利文献
非专利文献1：Kentaro Nagamatsu，etal.，“High-efficiency AlGaN-based UVlight-emitting diode on laterally overgrown AlN”，Journal of Crystal Growth，2008，310，pp.2326-2329
非专利文献2：
Shigeaki Sumiya，etal.，“AlGaN-Based Deep Ultraviolet Light-EmittingDiodes Grown on Epitaxial AlN/Sapphire Templates”，Japanese Journal of AppliedPhysics，Vol.47，No.1，2008，pp.43-46
发明内容
发明所想要解决的课题
与InGaN系半导体的蓝色发光元件相比，AlGaN系半导体的紫外线发光元件的发光效率低至几分之1至2分之1左右。
例如在蓝宝石基板上生长AlGaN系半导体来形成发光元件时，发光波长越短，就需要越增加AlGaN系半导体的AlN摩尔分数来增大带隙能(band gap energy)，因此AlGaN系半导体与蓝宝石基板的晶格常数的差会扩大。如上述说明，在AlGaN系半导体紫外线发光元件中，随着发光波长变短，晶格失配(lattice mismatch)会变大，因此会导致AlGaN系半导体薄膜中的贯穿位错(threading dislocation)的密度变高的问题，该贯穿位错的密度的高度成为降低AlGaN系半导体发光元件的内部量子效率的主要原因。相对于此，与紫外线发光元件相比，蓝色发光元件无需大的带隙能，因此上述晶格失配伴随的内部量子效率的降低不显著，可以达成90％左右的内部量子效率。
另外，氮化物半导体具有纤锌矿型的结晶结构(wurtzite-type structure)，在c轴方向上具有非对称性，因此具有强的极性，在c轴方向上产生基于自发极化的电场。此外，氮化物半导体为压电效应大的材料，例如在蓝宝石基板上在c轴方向上生长的AlGaN系半导体中，在界面的法线方向上产生基于压电极化的电场(压电电场)。这里，若考虑在上述c轴方向上进行结晶生长，制作具有上述层叠结构的发光二极管的情况，则在量子阱活性层的阱层内产生由阱层与势垒层的异质界面的两侧的自发极化的差引起的电场与压缩变形引起的压电电场同样沿着c轴方向合成而成的内部电场。在AlGaN系半导体中，根据该内部电场，在活性层的阱层内不论价电子带或传导带其电位均从n型包覆层侧朝向p型包覆层侧下降。结果，在阱层内，电子偏向p型包覆层侧分布，空穴(hole)偏向n型包覆层侧分布，因此电子与空穴在空间上分离，阻碍其再结合，造成内部量子效率降低。
另一方面，已知通过对阱层内的AlGaN系半导体添加数％左右以上的In(铟)，从而通过在结晶生长行程中由In组成以纳米级不均匀分布而自然发生的组成变动引起的效果(In组成调变效果)，来缓和由量子阱活性层的阱层内产生的内部电场引起的发光效率的降低。即，与在阱层内的氮化物半导体中包含较多In的InGaN系半导体的蓝色发光二极管相比，紫外线发光二极管基本上发光效率被抑制得较低。
如以上说明，与蓝色发光元件相比，氮化物半导体紫外线发光元件的发光效率被抑制低至几分之1至2分之1左右，进一步地，与蓝色发光元件相比，施加在电极间的顺向电压也为2倍左右高电压。另一方面，投入的电力之中对发光没有帮助的电力作为废热被消耗，因此为了抑制由该废热引起的接合温度的上升，需要进行有效将该废热排出至元件外的放热处理。与蓝色发光元件相比，在氮化物半导体紫外线发光元件中，该放热处理的必要性极高，特别是发光波长为300nm以下的深紫外区域中更加显著。
氮化物半导体紫外线发光元件的安装方式一般采用倒装晶片安装(例如参照上述专利文献1的图4等)。在倒装晶片安装中，来自活性层的发光在由活性层透过带隙能大的AlGaN系氮化物半导体以及蓝宝石基板等后被提取至元件外。因此，在倒装晶片安装中，蓝宝石基板成为朝上，朝向芯片上表面侧而形成的p侧以及n侧的各电极面成为朝下，芯片侧的各电极面与底座(submount)等封装部件侧的电极焊垫经由形成在各电极面上的金属凸块被电接合以及物理接合。
如上述说明，在倒装晶片安装中，来自活性层的发光在由活性层透过带隙能大的AlGaN系半导体以及蓝宝石基板等后被提取至元件外，因此具有不存在这些带隙能大的层的光吸收，而且光的提取效率高的优点的同时，与现有使用导线接合的面朝上(face up)型的安装方式相比，在放热效果上，由于各电极面与封装部件侧的电极焊垫并非经由细长导线，而是经由粗短的低热电阻的金属凸块连接，因此是有利的。
但是，金属凸块通常配合电极形状将多个球状者分散配置，因此难以对各电极面的整面一致形成，就导热的观点而言并不一定理想，有改善之处。
在氮化物半导体紫外线发光元件，特别是发光波长短的深紫外线发光元件中，上述放热处理不充分时，有可能造成接合温度异常上升，发光输出降低，进一步导致元件的可靠性或寿命降低，因此要求能够更有效放热的发光元件。
本发明鉴于上述问题点而完成，其目的在于提供一种能够有效放出发光伴随的废热的氮化物半导体发光元件。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明的氮化物半导体紫外线发光元件具备：半导体层叠部，由第1半导体层、活性层以及第2半导体层层叠而成，该第1半导体层由1个或多个n型AlGaN系半导体层构成，该活性层由1个或多个AlN摩尔分数为0以上的AlGaN系半导体层构成，该第2半导体层由1个或多个p型AlGaN系半导体层构成；n电极，由1个或多个金属层构成；p电极，由1个或多个金属层构成；以及保护绝缘膜，还具备：第1镀敷电极，与上述p电极的未被上述保护绝缘膜覆盖的露出面接触，上述半导体层叠部以如下方式形成，在与上述半导体层叠部的表面平行的面内将1个上述氮化物半导体紫外线发光元件占有的区域设为元件区域，在上述元件区域内的一部分的第1区域中，上述活性层和上述第2半导体层层叠在上述第1半导体层上，在上述元件区域内的上述第1区域以外的第2区域中，上述活性层和上述第2半导体层未层叠在上述第1半导体层上，上述第1区域具有在俯视形状中从三方包围上述第2区域的凹部，上述第2区域通过使被上述第1区域的上述凹部包围的凹部区域和上述凹部区域以外的周边区域连续而构成，上述n电极在上述第2区域内的上述第1半导体层上跨越上述凹部区域以及上述周边区域而形成，上述p电极形成在上述第2半导体层的最上表面，上述保护绝缘膜形成为，至少覆盖上述半导体层叠部的上述第1区域的外周侧面的整面、上述第1区域与上述n电极之间的上述第1半导体层的上表面、以及上述n电极的外周端缘部之中的至少包含与上述第1区域对置的部分的上表面和侧面，而且，不覆盖上述n电极的表面的至少一部分以及上述p电极的表面的至少一部分而使其露出，上述第1镀敷电极由通过湿式镀敷法形成的铜或以铜为主成分的合金构成，而且，形成为，与未被上述保护绝缘膜覆盖的上述n电极的露出面分离，覆盖包含上述p电极的露出面的上述第1区域的上表面的整面、被上述保护绝缘膜覆盖的上述第1区域的外周侧面的整面、以及作为上述第2区域的一部分且与上述第1区域相接的边界区域。
此外，在本发明中，AlGaN系半导体是以由一般式AlxGa1-xN(x为AlN摩尔分数，0≤x≤1)表示的3元(或2元)加工物为基础，其带隙能为GaN(x＝0)的带隙能(约3.4eV)以上的3族氮化物半导体，只要满足与该带隙能相关的条件，也可以含有微量的In。
在上述第1特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，电流从p电极朝n电极经由第2半导体层、活性层和第1半导体层流动，从活性层发出紫外线光的同时，活性层中无助于发光的电力被转换为热而成为废热，在第1半导体层以及第2半导体层的寄生电阻中也产生废热。因此，废热的大部分产生在半导体层叠部的第1区域中。这里，n型AlGaN系半导体层作为n型包覆层起作用，因此AlN摩尔分数必须高于活性层，例如成为20％以上。但是，n型AlGaN系半导体层的AlN摩尔分数高时，其比电阻也比n型GaN高，因此有必要缩短从n电极至n型AlGaN系半导体层与活性层的界面的距离，抑制由第1半导体层内的寄生电阻引起的电压下降。因此，在上述第1特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，通过将第1区域形成为具有从三方包围第2区域的凹部的俯视形状，例如形成为俯视梳子形状等，从而使n电极在第2区域内的第1半导体层上跨越凹部区域和周边区域而形成，由此缩短n电极与上述界面间的距离，抑制由寄生电阻引起的电压下降。进一步地，第1区域设为具有上述凹部的俯视形状，由此能够加长第1区域的周围长度。即，能够增大半导体层叠部的外周侧面的面积。
由此，在上述第1特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，第1镀敷电极和被第1镀敷电极覆盖的、包含上述p电极的露出面的上述第1区域的上表面的整面、被上述保护绝缘膜覆盖的上述第1区域的外周侧面的整面、以及作为上述第2区域的一部分且与上述第1区域相接的边界区域(以下为方便而总称被第1镀敷电极覆盖的面为「覆盖面」)之间的接触面积能够增大，而且，第1区域成为具有上述凹部的俯视形状，因此在半导体层叠部内产生废热的位置与上述覆盖面的距离变短，能够经由上述覆盖面将该废热高效率地传导至第1镀敷电极侧，能够大幅改善发光元件的放热效果。
进一步地，未被保护绝缘膜覆盖的n电极的露出面与第1区域分离，因此与未形成第1镀敷电极时n电极与p电极间的分离距离相比，能够加长第1镀敷电极与n电极的露出面之间的分离距离，能够缓和倒装晶片安装时对填充于第1镀敷电极与n电极间的密封树脂施加的电场。由此，对于因密封树脂与紫外线间的光化学反应以及该电场而产生的金属扩散(金属迁移)所引起的电极间的短路现象来说，在根据该密封树脂的组成而担心该短路现象的情况下，能够大幅降低该短路现象的发生。此外，上述电极间的短路现象详细报告于上述专利文献1。
在上述专利文献1中报告了，反应性官能团的末端官能团对金属显现键合性时，将具有该反应性官能团的键合性的非晶质氟树脂使用在覆盖氮化物半导体的紫外线发光元件的焊垫电极的部位时，若对分别与紫外线发光元件的p电极以及n电极连接的金属电极布线间施加顺向电压进行紫外线发光动作，紫外线发光元件的电特性会产生劣化。依据上述专利文献1可以推测，当非晶质氟树脂为键合性的非晶质氟树脂时，在被照射有高能量紫外线的该键合性的非晶质氟树脂中，因光化学反应，导致反应性的末端官能团分离而自由基化，与构成焊垫电极的金属原子间引起配位键合，该金属原子从焊垫电极分离，进一步地，也能够推测，发光动作中焊垫电极间被施加电场的结果是，该金属原子引发迁移，形成电阻性的漏电流路径，导致紫外线发光元件的p电极以及n电极间短路。
进一步地，在上述第1特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，较好是上述第2区域的上述凹部区域的全部隔着上述保护绝缘膜被上述第1镀敷电极覆盖。依据该较佳态样，第1镀敷电极的上表面的面积比起p电极的上表面的面积能够大幅扩大，倒装晶片安装时的第1镀敷电极与封装侧的电极焊垫之间的接触面积大幅扩大，放热效果更进一步改善。
进一步地，在上述第1特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，较好是上述第1镀敷电极与未被上述保护绝缘膜覆盖的上述n电极的露出面分离75μm以上。依据该较佳态样，第1镀敷电极不与n电极的露出面接触，能够以高良品率来形成。
进一步地，在上述第1特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，较好是上述保护绝缘膜进一步将上述p电极的外周端缘部的上表面和侧面、以及上述第2半导体层的最上表面的未被上述p电极覆盖的露出面覆盖。依据该较佳态样，在p电极上的保护绝缘膜的端部与第1区域的外周之间能够保有对准余量，因此保护绝缘膜能够可靠覆盖半导体层叠部的第1区域的外周侧面的整面，第1镀敷电极在不将半导体层叠部的第1半导体层、活性层、第2半导体层之间短路的情况下，能够经由保护绝缘膜覆盖半导体层叠部的第1区域的外周侧面。
进一步地，在上述第1特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，将以下作为第2特征，即，至少在未被上述保护绝缘膜覆盖的上述n电极的露出面上，进一步具备由通过上述湿式镀敷法形成的铜或以铜为主成分的合金构成的第2镀敷电极，上述第1镀敷电极与上述第2镀敷电极相互分离。依据该第2特征，能够对齐第1镀敷电极与第2镀敷电极的上表面的高度，在倒装晶片安装时，第1镀敷电极以及第2镀敷电极与封装侧的对应的电极焊垫之间的连接能够通过同一连接手段例如焊接实现，因此倒装晶片安装的工序能够简化。此外，第2镀敷电极和第1镀敷电极能够以同一工序形成。
进一步地，在上述第2特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，较好是上述第1镀敷电极和上述第2镀敷电极的各表面分别被平坦化，上述各表面的与上述半导体层叠部的表面垂直的方向上的高度位置被对齐。
进一步地，在上述第2特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，较好是上述第1镀敷电极与上述第2镀敷电极间的分离距离为75μm以上。依据该较佳态样，第1镀敷电极和第2镀敷电极可以在互相不接触的情况下以高良品率来形成。
进一步地，在上述第2特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，较好是在上述第1镀敷电极和上述第2镀敷电极的各表面，至少在最上表面形成包含金的1层或多层镀敷金属膜。依据该较佳态样，在第1镀敷电极和第2镀敷电极的形成后，至进行倒装晶片安装为止的时间即使较长时，也可以防止第1镀敷电极和第2镀敷电极的表面的氧化，因此可以可靠进行与封装侧的对应的电极焊垫之间的焊接等而实现连接。进一步地，在镀敷金属膜上形成金(Au)凸块等时也较佳。
进一步地，在上述第1或第2特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，较好是上述第1镀敷电极的外周的全部隔着上述保护绝缘膜位于上述n电极上。进一步地，在上述第1或第2特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，较好是上述第1镀敷电极通过对上述凹部区域的被上述半导体层叠部的上述第1区域的外周侧面包围的凹陷内进行填充而形成，上述第1镀敷电极的上表面的整面是平坦的。依据该较佳态样，在倒装晶片安装时，第1镀敷电极与封装侧的电极焊垫之间的例如通过焊接等进行连接的面积能够确保更大，在倒装晶片安装时，可以促进经由与最大的发热源即活性层接近的第1镀敷电极进行放热，放热效果可以进一步改善。
进一步地，在上述第1或第2特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，较好是上述湿式镀敷法是电解镀敷法，在上述保护绝缘膜与上述第1镀敷电极之间形成有上述电解镀敷法中使用的供电用的种膜。
进一步地，在上述第1或第2特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，较好是上述保护绝缘膜是由透过从上述活性层射出的紫外线的绝缘材料形成的透明绝缘膜，在上述保护绝缘膜与上述种膜之间，设置以比上述种膜的紫外线反射率高的反射率反射上述紫外线反射的紫外线反射层。
在保护绝缘膜为透明绝缘膜的情况下，从半导体层叠部的活性层射出的紫外光之中，透过该透明绝缘膜而射入上述种膜时，在该种膜中，该紫外光仅有与该紫外光的发光波长对应的紫外线反射率下的部分被半导体层叠部侧反射，因此未被反射的紫外光无法有效利用。但是，通过在保护绝缘膜与种膜之间设置比紫外线反射率高的紫外线反射层，能够更有效利用朝种膜射入的紫外光，能够改善该紫外线发光元件的外部量子效率。
进一步地，在上述第1或第2特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，较好是上述保护绝缘膜是由透过从上述活性层射出的紫外线的绝缘材料形成的透明绝缘膜，在上述第1镀敷电极与上述n电极的露出面之间的上述保护绝缘膜上的至少一部分形成有由不透过从上述活性层射出的紫外线的绝缘材料形成的不透明绝缘膜。
进一步地，在上述第1或第2特征的氮化物半导体紫外线发光元件中，较好是上述保护绝缘膜是由不透过从上述活性层射出的紫外线的绝缘材料形成的不透明绝缘膜。
在保护绝缘膜为透明绝缘膜的情况下，被半导体层叠部的要提取光的一侧的背面侧的界面反射的一部分紫外线会朝活性层侧行进，进一步地，其中一部分射入在保护绝缘膜上未形成有第1镀敷电极的部分(间隙部分)，有可能些微部分会经由该间隙部分射出至元件的外部。经由该间隙部分射出至元件外的紫外线，进入到在n电极或与n电极连接的第2镀敷电极和第1镀敷电极之间的空隙进行倒装晶片安装而被填充的密封树脂内。但是，通过设置上述不透明绝缘膜，能够抑制该紫外线的进入，能够防止或抑制因该紫外线的进入引起的密封树脂的劣化。
进一步地，在本发明提供的氮化物半导体紫外线发光装置中，将以下作为第1特征，即，对于在绝缘性基材的表面形成有包含2个以上的电极焊垫的给定的俯视形状的金属膜的基台，在该基台上将至少1个上述第1或第2特征的氮化物半导体紫外线发光元件以上述第1镀敷电极与上述电极焊垫对置的方式进行载置，将与上述第1镀敷电极对置的上述电极焊垫之间电连接且物理连接。即，该第1特征的氮化物半导体紫外线发光装置将上述特征的氮化物半导体紫外线发光元件进行倒装晶片安装而实现，可以达成与上述特征的氮化物半导体紫外线发光元件同样的作用效果。
进一步地，在上述第1特征的氮化物半导体紫外线发光装置中，将以下作为第2特征，即，上述氮化物半导体紫外线发光元件至少在未被上述保护绝缘膜覆盖的上述n电极的露出面上，进一步具备由通过上述湿式镀敷法形成的铜或以铜为主成分的合金构成的第2镀敷电极，上述第1镀敷电极与上述第2镀敷电极相互分离，在1个上述氮化物半导体紫外线发光元件中，上述第1镀敷电极与1个上述电极焊垫之间电连接且物理连接，上述第2镀敷电极与另1个上述电极焊垫之间电连接且物理连接。依据该第2特征，能够对齐第1镀敷电极和第2镀敷电极的上表面的高度，在倒装晶片安装时，第1镀敷电极以及第2镀敷电极与基台侧的对应的电极焊垫之间的连接可以通过同一连接手段例如焊接来实现，因此倒装晶片安装的工序能够简化。
进一步地，在上述第2特征的氮化物半导体紫外线发光装置中，较好是上述基台具备多组由第1电极焊垫和与上述第1电极焊垫电隔离的至少1个第2镀敷电极构成的1组上述电极焊垫，在上述基台上载置有多个上述氮化物半导体紫外线发光元件，1个上述氮化物半导体紫外线发光元件的上述第1镀敷电极与上述1组上述电极焊垫的上述第1电极焊垫电连接且物理连接，1个上述氮化物半导体紫外线发光元件的上述第2镀敷电极与上述1组上述电极焊垫的上述第2电极焊垫电连接且物理连接。依据该较佳态样，基台上载置的多个氮化物半导体紫外线发光元件具备有第1镀敷电极和第2镀敷电极，因此各电极的上表面的高度能够对齐，在倒装晶片安装时，针对多个氮化物半导体紫外线发光元件，第1镀敷电极以及第2镀敷电极与封装侧的对应的电极焊垫之间的连接可以通过同一连接手段例如焊接来实现，因此利用倒装晶片安装的复数芯片的安装工序能够简化。
发明效果
依据上述特征的氮化物半导体紫外线发光元件及装置，能够有效放出发光伴随的废热，进而能够提升该元件及装置的发光输出并且能够达成可靠性以及寿命的改善。
附图说明
图1是本发明的氮化物半导体紫外线发光元件的第1至第5实施方式中的保护绝缘膜、第1以及第2镀敷电极形成前的A-A’剖面中的元件结构的一例的示意剖面图。
图2是本发明的氮化物半导体紫外线发光元件的第1至第5实施方式中的保护绝缘膜、第1以及第2镀敷电极形成前的B-B’剖面中的元件结构的一例的示意剖面图。
图3是图1及图2所示的元件结构的重要部分的示意表示的重要部分剖面图。
图4是本发明的氮化物半导体紫外线发光元件的第1以及第5实施方式中的保护绝缘膜、第1以及第2镀敷电极形成后的A-A’剖面中的元件结构的一例的示意剖面图。
图5是本发明的氮化物半导体紫外线发光元件的第1以及第5实施方式中的保护绝缘膜、第1以及第2镀敷电极形成后的B-B’剖面中的元件结构的一例的示意剖面图。
图6是本发明的氮化物半导体紫外线发光元件的第1至第5实施方式中的p电极、n电极、第1以及第2镀敷电极形成前的平面结构以及第1区域和第2区域的俯视图案的一例的示意表示的俯视图。
图7是本发明的氮化物半导体紫外线发光元件的第1至第5实施方式中的第1以及第2镀敷电极形成前的平面结构以及p电极和n电极的俯视图案的一例的示意表示的俯视图。
图8是本发明的氮化物半导体紫外线发光元件的第1至第5实施方式中的第1以及第2镀敷电极形成前的平面结构以及保护绝缘膜的俯视图案的一例的示意表示的俯视图。
图9是本发明的氮化物半导体紫外线发光元件的第1至第5实施方式中的第1以及第2镀敷电极的俯视图案的一例的示意表示的俯视图。
图10是本发明的氮化物半导体紫外线发光元件的第2实施方式中的B-B’剖面中的元件结构的一例的示意剖面图。
图11是本发明的氮化物半导体紫外线发光元件的第3实施方式中的B-B’剖面中的元件结构的一例的示意剖面图。
图12是本发明的氮化物半导体紫外线发光元件的第4实施方式中的B-B’剖面中的元件结构的一例的示意剖面图。
图13是本发明的氮化物半导体紫外线发光装置的一构成例的示意剖面图。
图14是图13所示的氮化物半导体紫外线发光装置使用的底座的俯视形状和剖面形状的示意表示的俯视图和剖面图。
图15是图13所示的氮化物半导体紫外线发光装置的重要部分的结构的示意剖面图。
图16是以往的AlGaN系发光二极管的结晶层结构的示意剖面图。
具体实施方式
依据图面说明本发明的氮化物半导体紫外线发光元件(以下适当称为「本发光元件」)的实施方式。此外，以下的说明使用的图面中，为了容易理解说明而强调重要部分并将发明内容示意表示，因此各部的尺寸比未必与实际的元件以及使用的元件是同一尺寸比。以下，将本发光元件假设为发光二极管进行说明。
<第1实施方式>
如图1～图3所示，本发光元件1以在蓝宝石(0001)基板2上生长有AlN层3和AlGaN层4的基板作为模板(Template)5使用，在该模板5上具有半导体层叠部11，该半导体层叠部11依次层叠有由n型AlGaN构成的n型包覆层6、活性层7、AlN摩尔分数比活性层7大的p型AlGaN的电子阻挡层8、p型AlGaN的p型包覆层9、以及p型GaN的p型接触层10。n型包覆层6相当于第1半导体层，电子阻挡层8、p型包覆层9以及p型接触层10相当于第2半导体层。比n型包覆层6更上部的活性层7、电子阻挡层8、p型包覆层9、p型接触层10的一部分的俯视区域(第2区域R2)通过反应性离子蚀刻等被除去，直至n型包覆层6的一部分表面露出为止，在n型包覆层6上的第1区域R1形成活性层7至p型接触层10的层叠结构。活性层7的一例为由膜厚10nm的n型AlGaN的势垒层7a和膜厚3.5nm的AlGaN或GaN的阱层7b构成的单层的量子阱结构。活性层7只要是在下侧层和上侧层以AlN摩尔分数大的n型以及p型AlGaN层来夹持的双异质接合(double heterojunction)结构即可，此外，也可为将上述单层的量子阱结构多层化的多量子阱结构。
各AlGaN层通过有机金属化合物气相生长(MOVPE)法或者分子束外延(MBE)法等周知的外延生长法形成，n型层的施体杂质例如使用Si，p型层的受体(acceptor)杂质例如使用Mg。此外，未明记导电型的AlN层及AlGaN层是未注入杂质的无掺杂层(Undoped layer)。活性层7以外的各AlGaN层的膜厚，例如n型包覆层6为2000nm，电子阻挡层8为2nm，p型包覆层9为540nm，p型接触层10为200nm。此外，各AlGaN层的膜厚不限定于上述例示的值。
在p型接触层10的表面例如形成Ni/Au的p电极12，在n型包覆层6的第2区域R2的表面例如形成Ti/Al/Ti/Au的n电极13。此外，构成p电极12以及n电极13的金属层的层数、材质及膜厚不限定于上述例示的层数、材质及以后例示的膜厚。
以下，为了方便，在与基板2的表面平行的面内中，将本发光元件1的一单位(1个发光元件)占有的区域定义为元件区域时，该元件区域由上述第1区域R1和第2区域R2构成。此外，以下的说明中，将晶圆状态的排列为矩阵状的多个本发光元件1切割为各个芯片时成为切断余量的划线区域被从元件区域除外。此外，为了方便，假设是正交坐标系XYZ，将与基板2的表面平行的面设为XY面，将元件的厚度方向设为Z方向，将本发光元件1的元件区域的中心的XY坐标设为(0，0)时，图1表示沿着后述图8的俯视图的A-A’的与XZ面平行的本发光元件1的剖面图，图2表示沿着该俯视图的B-B’的与XZ面平行的本发光元件1的剖面图。图1以及图2分别表示在模板5上形成半导体层叠部11，进一步形成p电极12以及n电极13的状态，表示形成后述的保护绝缘膜14、第1镀敷电极15以及第2镀敷电极16之前的元件结构的示意图。以下，为了说明的方便，将形成保护绝缘膜14、第1及第2镀敷电极15、16之前的本发光元件1的元件结构称为「镀敷前元件结构」。图3是示意表示图1以及图2所示的本发光元件1的镀敷前元件结构的重要部分剖面图。
如图1～图3所示，第1区域R1的半导体层叠部11是n型包覆层6至p型接触层10的多层结构，从第2区域R2的n型包覆层6的露出面朝Z方向突出。以下，为了方便，将第1区域R1的半导体层叠部11称为「台地(mesa)」。该台地的最表面为p型接触层10的上表面，该台地的最表面(第1区域R1)与n型包覆层6的露出面(第2区域R2)之间在Z方向的差异(台地的级差)成为活性层7至p型接触层10的膜厚的合计加上n型包覆层6的表面因上述蚀刻朝-Z方向后退的深度后得到的值，约为800nm左右。元件区域的X及Y方向的尺寸(芯片尺寸)假设为0.8～1.5mm左右时，上述级差极小，在芯片尺寸的0.1％以下，与示意图示的尺寸大不相同。
图4及图5表示形成有保护绝缘膜14、第1镀敷电极15以及第2镀敷电极16的本发光元件1的元件结构的一例的示意图。图4是沿着图8的俯视图的A-A’的与XZ面平行的剖面图，图5是沿着该俯视图的B-B’的与XZ面平行的本发光元件1的剖面图。图1～图5中斜线部分是p电极12和n电极13，图4、图5中点图案部分是第1及第2镀敷电极15、16(图10～图12、图15中同样)。
图6表示形成p电极12、n电极13、第1镀敷电极15以及第2镀敷电极16前的第1区域R1以及第2区域R2的俯视图案的一例。图6中斜线部分是第1区域R1。在图4例示的俯视图案中，第1区域R1在图面上侧(Y＞0)的4处和图面下侧(Y＜0)的4处分别设为具备凹部的梳子形形状。在图6中，对第2区域R2之中被该凹部包围三方的凹部区域R3之中的2个附加点图案，与该凹部区域R3以外的第2区域即周边区域区别。第2区域R2由8处凹部区域R3和包围凹部区域R3、第1区域R1的周边区域R4构成。图6中以虚线C表示凹部区域R3与周边区域R4的边界。此外，在图6中，在被凹部包围三方的凹部区域R3中，通过凹部区域R3内的任意点的直线必定横切第1区域R1，有时该直线的一部分夹持该点而在两侧横切第1区域R1，该直线的另一部分夹持该点在一侧横切第1区域R1，而在另一侧不横切第1区域R1。
图7表示形成第1镀敷电极15以及第2镀敷电极16前的p电极12以及n电极13的俯视图案的一例。图7中，斜线部分分别为p电极12和n电极13。此外，第1区域R1与第2区域R2的边界线BL作为参照用示出。由图7与图6的对比可知，n电极13跨越凹部区域R3以及周边区域R4被连续形成，以包围第1区域R1的方式形成为环状。此外，p电极12与第1区域R1同样，成为在图面上侧和图面下侧具有凹部的梳子形形状。p电极12的外周线例如自第1区域R1的外周线(第1区域R1与第2区域R2的边界线)起朝第1区域R1的内侧后退例如10μm左右。此外，n电极13的内周线比起第1区域R1的外周线更朝第2区域侧后退10μm左右，n电极13的外周线比起元件区域的外周线更朝内侧后退，另外，比起保护绝缘膜14的外周线例如更朝内侧后退10μm左右。
图8表示形成第1镀敷电极15以及第2镀敷电极16前的保护绝缘膜14的俯视图案的一例。保护绝缘膜14设于元件区域的大致整面，其外周线与元件区域的外周线相同，或者比元件区域的外周线例如稍微朝内侧后退10μm左右也可以。保护绝缘膜14进一步在第1区域R1内具有第1开口部17，在周边区域R4内的4角具有第2开口部18，p电极12通过第1开口部17并且n电极13通过第2开口部18露出而未被保护绝缘膜14覆盖。因此，n电极13中除通过第2开口部18露出的部分以外均被保护绝缘膜14覆盖。第1开口部17的外周线比起第1区域R1的外周线例如更朝第1区域R1的内侧后退5～15μm左右。但是，第1开口部17的外周线相对于p电极12的外周线可以位于同一位置，或者位于其外侧，或者位于其内侧，任一种形式都可以。图8中标记点图案部分是保护绝缘膜14，斜线部分是通过第1开口部17露出的p电极12和通过第2开口部18露出的n电极13。此外，第1区域R1与第2区域R2的边界线BL作为参照用示出。
在本实施方式中，保护绝缘膜14是通过化学气相生长(CVD)法成膜的SiO2膜或Al2O3膜等，形成为100nm～1μm左右，更好是150nm～350nm左右的膜厚。如图4、图5及图8所示，保护绝缘膜14形成为至少覆盖第1区域R1的半导体层叠部11的外周侧面的整面(台地的级差部的侧壁面)、第1区域R1与n电极13之间的n型包覆层6的露出面、以及n电极13的外周端缘部之中的至少包含与第1区域R1对置的部分的上表面和侧面。但是，保护绝缘膜14形成为不覆盖p电极12的表面的至少一部分而使其通过第1开口部17露出，进一步地，不覆盖n电极13的表面的至少一部分而使其通过第2开口部18露出。由此，第1镀敷电极15和p电极12通过第1开口部17，经由后述的种膜19接触而电连接，第2镀敷电极16和n电极13通过第2开口部18，经由后述的种膜19接触而电连接。
此外，保护绝缘膜14的设置是为了防止第1镀敷电极15直接接触n型包覆层6的露出面和p型包覆层9的侧方端面而形成由p型包覆层9经由活性层7到达n型包覆层6的电流路径的迂回电路。因此，即使在保护绝缘膜14假设从台地的级差部的上端稍微朝下方后退，使台地的级差部的侧壁面的上端的一部分、即p型接触层10的侧方端面的一部分露出，而与第1镀敷电极15直接接触时，也不会形成上述迂回电路，因此发光动作不会有问题。因此，在图4、5及8中，保护绝缘膜14虽也覆盖p型接触层10的未被p电极12覆盖的露出面，但该p型接触层10的露出面未必一定被保护绝缘膜14覆盖。相反，在图4、5及8中，保护绝缘膜14虽不覆盖p电极12的外周端部，但也可覆盖该p电极12的外周端部。
图9表示第1镀敷电极15以及第2镀敷电极16的俯视图案的一例。在图9中，点图案部分是第1镀敷电极15，斜线部分是第2镀敷电极16。此外，第1区域R1与第2区域R2的边界线BL作为参照示出。第1镀敷电极15以及第2镀敷电极16的各外周线分别位于第2区域R2内的保护绝缘膜14上，在互相接近的部位分离75μm以上。该分离距离较好是100μm以上，100～150μm左右为更佳。另外，第1镀敷电极15的外周线隔着保护绝缘膜14位于n电极13上为较佳，但是根据n电极13的俯视形状，也可以有不位于n电极13上的部分。进一步地，在图9中，第1镀敷电极15的外周线虽位于第2区域R2内的周边区域R4，但是根据凹部区域R3的形状或大小，第1镀敷电极15的外周线的一部分也可以进入凹部区域R3内。第2镀敷电极16的外周线比起保护绝缘膜14的第2开口部18的外周线例如位于更朝外侧0～30μm左右的位置为较佳。但是，第2镀敷电极16的外周线的一部分或全部与保护绝缘膜14的第2开口部18的外周线一致或者位于内侧的情况下，仅未被第2镀敷电极16覆盖的n电极13从第2开口部18露出，因此该露出的n电极13与第1镀敷电极15间的分离距离能够和上述第1镀敷电极15与第2镀敷电极16间的分离距离同样地可以被确保，此外，第2镀敷电极16的上表面的面积只要能确保后述焊接必要的面积即可，并无特别问题。第1镀敷电极15的外周线内侧的第2区域R2是第1镀敷电极15的形成区域之中的第2区域R2的一部分，相当于与第1区域R1相接的边界区域。
在本实施方式中，第1及第2镀敷电极15、16分别由铜形成，通过周知的电解镀敷法制作。此外，第1及第2镀敷电极15、16以铜为主成分，虽也可由包含铅(Pb)、铁(Fe)、锌(Zn)、锰(Mn)、镍(Ni)、钴(Co)、铍(Be)等金属的合金形成，但合金的导热率降低，因此由铜形成为较佳。
如图4、图5及图9所示，第1镀敷电极15形成为，将包含p电极12的未被保护绝缘膜14覆盖的露出面的第1区域R1的最上表面的整面、被保护绝缘膜14覆盖的第1区域R1的半导体层叠部11的外周侧面的整面(台地的级差部的侧壁面)、以及作为第2区域R2的一部分且与第1区域R1相接并包围第1区域R1的边界区域覆盖。另外，如该图所示，第2镀敷电极16至少形成在通过保护绝缘膜14的第2开口部18而露出的n电极13上，较好是也形成在第2开口部18的周围的保护绝缘膜14上。在图9所示例中，第2镀敷电极16俯视为圆形，因此与第2镀敷电极16接近而对置的第1镀敷电极15的外周线成为圆弧状，且设计为该接近区间中的第1镀敷电极15与第2镀敷电极16之间的分离距离成为一定距离。即，避免在第1镀敷电极15与第2镀敷电极16之间产生局部性电场集中。因此，就此观点而言，第2镀敷电极16的俯视形状除圆形以外也可以为扇型，另外，至少与第1镀敷电极15对置的角可以是圆弧状的矩形。
第1及第2镀敷电极15、16的厚度在45μm以上，或者在第1镀敷电极15彼此夹持凹部区域R3而对置的距离的2分之1以上为较佳，特别是在45～100μm左右，更好是50～75μm左右就制造工序而言较好。对于膜厚来说，过薄时容易受晶圆的弯曲影响，且各镀敷电极15、16的表面的平坦化处理困难，因此45μm以上为较佳。
另外，第1及第2镀敷电极15、16不通过晶圆制造工序中使用的蒸镀等干式镀敷法的成膜法，而通过湿式镀敷法即电解镀敷法制作，能够容易形成为45μm以上的厚膜。通过蒸镀等形成与第1及第2镀敷电极15、16同样厚膜的电极时，成膜所需时间过长，因此效率极差，并不现实。相反，第1及第2镀敷电极15、16不通过电解镀敷法制作，而通过蒸镀等在现实的时间内成膜时，膜厚成为与p电极12以及n电极13同等左右的较薄的膜厚，因此无法遍及整面将第1镀敷电极15设为平坦面，因此第1镀敷电极15的最上表面的俯视形状成为与第1区域R1的俯视形状大致相同，在倒装晶片安装时与封装侧的电极焊垫之间的接触面积无法扩大。因此，在薄膜的第1镀敷电极15中，仅将电极结构复杂化了，无法充分达成所期待的可以有效放出发光伴随的废热的目的。
图4及图5表示以电解镀敷法制作的第1镀敷电极15和第2镀敷电极16的剖面结构，在第1镀敷电极15和第2镀敷电极16的下侧形成电解镀敷的供电用的种膜19。此外，电解镀敷的供电用的种膜19由膜厚约10～100nm的Ni膜或Ti/Cu膜形成。此外，种膜19只要是对下侧的保护绝缘膜14以及上侧的第1及第2镀敷电极15、16具备接着性的导电性材料即可，不限定于Ni膜或Ti/Cu膜。
此外，本实施方式中，如图6～图9的例示，第1及第2区域R1、R2、保护绝缘膜14以及第1及第2镀敷电极15、16的俯视形状相对于X轴及Y轴分别成为线对称形状，但未必一定要相对于X轴及Y轴成为线对称形状。例如第2镀敷电极16和第2开口部18未必一定要设于元件区域的4角，可在周边区域R4内的任意场所设置任意个数，例如可设于周边区域R4内的对角的2角。另外，第1区域R1、p电极12以及第1开口部17的俯视形状也不限定于图6～图8所示的梳子形形状。
接着，说明本发光元件1的制造方法。首先，简单说明至形成保护绝缘膜14、第1镀敷电极15以及第2镀敷电极16为止的图1及图2所示的镀敷前元件结构的制造工序。
首先，在蓝宝石(0001)基板2上，通过MOVPE法等周知的生长方法形成上述模板5以及n型包覆层6至p型接触层10的各层。p型接触层10形成后，为了使受体杂质活性化，例如以800℃实施热处理。接着，通过周知的光刻技术，例如以Ni掩模覆盖p型接触层10的表面的第1区域R1，通过反应性离子蚀刻等除去比起n型包覆层6更上部的第1区域R1以外的活性层7至p型接触层10的各层，直至n型包覆层6的表面露出为止，之后除去Ni掩模。其结果，在第1区域R1，在模板5上形成n型包覆层6至p型接触层10的半导体层叠部11，在第2区域R2，在模板5上形成表面露出的n型包覆层6。
接着，在基板整面形成成为n电极13的反转图案的光致抗蚀剂，在其上通过电子束蒸镀法等蒸镀成为n电极13的Ti/Al/Ti/Au的4层金属膜，通过剥离除去该光致抗蚀剂，将该光致抗蚀剂上的4层金属膜剥离，必要时实施RTA(瞬间热退火)等热处理，在n型包覆层6上形成n电极13。Ti/Al/Ti/Au的4层金属膜的膜厚例如依据记载顺序而为20nm/100nm/50nm/100nm。
接着，在基板整面形成成为p电极12的反转图案的光致抗蚀剂，在其上通过电子束蒸镀法等蒸镀成为p电极12的Ni/Au的2层金属膜，通过剥离除去该光致抗蚀剂，将该光致抗蚀剂上的2层金属膜剥离，通过RTA等施加例如450℃的热处理，在p型接触层10的表面形成p电极12。Ni/Au的2层金属膜的膜厚例如依记载顺序而为60nm/50nm。
按以上的要领完成图1及图2所示的本发光元件1的镀敷前元件结构。图1及图2所示的镀敷前元件结构具备发光元件所必需的半导体层叠部11、p电极12以及n电极13，因此在该阶段通过倒装晶片安装等安装于底座等并实施树脂封装，能作为发光元件起作用。
但是，在本发光元件1中，为了能有效放出发光伴随的废热，针对图1及图2所示的镀敷前元件结构进一步形成保护绝缘膜14、第1镀敷电极15以及第2镀敷电极16。以下，说明保护绝缘膜14、第1镀敷电极15以及第2镀敷电极16的制造工序。
接着，在基板整面例如通过CVD法形成SiO2膜或Al2O3膜等保护绝缘膜14。保护绝缘膜14的膜厚例如在150～350nm左右。此外，保护绝缘膜14的成膜温度抑制在图1及图2所示的镀敷前元件结构形成为止被实施的成膜温度及热处理温度的最低温度以下，抑制在例如600℃左右。
接着，通过蚀刻除去成膜于基板整面的保护绝缘膜14的一部分。具体来说，通过周知的光刻技术，以掩模层覆盖除了第1开口部17、第2开口部18、以及划线区域以外的区域，通过周知的反应性离子蚀刻等干蚀刻除去成膜于基板整面的保护绝缘膜14，之后，除去该掩模层。由此，在元件区域内，在保护绝缘膜14形成第1开口部17和第2开口部18。至此为止是氮化物半导体的晶圆制造过程，这以后为镀敷制造过程，定位精度变低。但是，以下说明的镀敷制造过程接着上述晶圆制造过程在晶圆状态被实施。
接着，在基板整面例如通过溅射等形成Ni膜，形成电解镀敷的供电用的种膜19。
接着，在种膜19上贴合镀敷用的感光性薄膜，针对形成第1镀敷电极15和第2镀敷电极16的部位的薄膜，通过光刻技术进行曝光和显像而除去，使种膜19露出。接着，对种膜19供电，通过电解镀敷法在露出的种膜19上形成第1镀敷电极15和第2镀敷电极16。接着，利用有机溶剂等除去未被第1镀敷电极15和第2镀敷电极16覆盖的薄膜，通过湿蚀刻等除去未被第1镀敷电极15和第2镀敷电极16覆盖的种膜19。
第1镀敷电极15和第2镀敷电极16的刚刚成膜后的膜厚大致均匀，第1镀敷电极15跨越第1区域R1上和第2区域R2的一部分区域而形成，在第1镀敷电极15之下存在有台地、p电极12、n电极13以及保护绝缘膜14的第1开口部的各级差。进一步地，在上述电解镀敷法中，施加于种膜19的电场的强度也有可能不均等，因此第1镀敷电极15和第2镀敷电极16的刚刚成膜后的膜厚有可能产生偏差。因此，根据该各级差或膜厚的偏差，在刚刚成膜后的第1镀敷电极15的上表面也有可能产生该各级差量左右的凹凸，第1镀敷电极15和第2镀敷电极16的上表面的高度有可能无法对齐。此外，在本实施方式中，「高度」意味着以Z方向的任意位置(例如基板2的表面)为基准的Z方向的距离。
因此，在第1实施方式中，接着通过CMP(化学机械研磨)法等周知的研磨方法研磨第1及第2镀敷电极15、16的上表面，以便在除去第1及第2镀敷电极15、16的上表面的凹凸使其平坦化的同时，使第1及第2镀敷电极15、16的上表面的高度对齐。如上述说明，研磨后的第1镀敷电极15和第2镀敷电极16的较佳膜厚(第2区域R2上的自种膜19的上表面起的高度)为50～75μm左右。此外，上述薄膜与种膜19的除去可以在上述研磨工序后进行。
经由以上的工序形成第1镀敷电极15和第2镀敷电极16。在该时间点，本发光元件1为晶圆状态，因此经由给定检测工序，通过周知的切割技术切断或割断晶圆的划线区域，而获得芯片状态的本发光元件1。
第1镀敷电极15经由第1镀敷电极15正下方的种膜19与通过保护绝缘膜14的第1开口部17而露出的p电极12的表面电连接。进一步地，第2镀敷电极16经由第2镀敷电极16正下方的种膜19与通过保护绝缘膜14的第2开口部18而露出的n电极13的表面电连接。
如上述说明，本发光元件1的发光动作伴随的废热的大部分产生在第1区域R1的半导体层叠部11(台地)的内部，特别是产生在活性层7，因此能够经由从上表面及侧面完全覆盖该半导体层叠部11的以导热率高的铜为主成分的第1镀敷电极15，效率良好地将该废热放出至外部。此外，第1镀敷电极15在俯视下不仅覆盖第1区域R1，也覆盖第2区域R2的一部分，从而占有大的面积，因此倒装晶片安装时第1镀敷电极15与封装侧的电极焊垫之间的接触面积能够确保较大，因此与未设置第1镀敷电极15而通过倒装晶片安装连接p电极与封装侧的电极焊垫时相比，可以大幅改善放热效果。
<第2实施方式>
接着，说明作为上述第1实施方式的一变形例的本发光元件1的第2实施方式。图10表示第2实施方式的本发光元件1沿Y方向右半部分(X≥0的区域)的元件结构的一例的示意图。图10是沿图8的俯视图的B-B’的与XZ面平行的本发光元件1的剖面图。
如图10所示，在第2实施方式中，本发光元件1进一步具备覆盖第1镀敷电极15的表面(露出面)的镀敷金属膜20和覆盖第2镀敷电极16的表面(露出面)的镀敷金属膜21。通过使镀敷金属膜20、21的至少最表面由离子化倾向比构成第1及第2镀敷电极15、16的铜小的金属(例如金(Au))构成，从而本发光元件1在被倒装晶片安装前的期间即使保管于氧氛围中，第1及第2镀敷电极15、16的表面(镀敷金属膜20、21的覆盖面)比起未被镀敷金属膜20、21覆盖时也更难被氧化。进一步地，也能够防止在倒装晶片安装时焊接处理中的高温处理中该覆盖面被氧化。此外，在上述说明的第1及第2镀敷电极15、16的表面被氧化的可能性无或极低而实质上无时，未必一定要设置镀敷金属膜20、21。
在第2实施方式中，接着上述第1实施方式的保护绝缘膜14、第1镀敷电极15以及第2镀敷电极16的制造工序，在研磨后的第1镀敷电极15和第2镀敷电极16的各露出面上，通过湿式镀敷法即周知的无电解镀敷法例如由下起按顺序形成由Ni/Pd/Au的3层金属膜构成的镀敷金属膜20、21。
镀敷金属膜20、21的Ni/Pd/Au的各层的膜厚例如由下起按顺序为3～7.5μm/5～15nm/5～15nm。此外，镀敷金属膜20、21未必一定要由3层金属膜构成，也可为单层金属膜或3层以外的多层金属膜。进一步地，构成镀敷金属膜20、21的材料不限定于上述材料，但最上层为金(Au)较佳。
第2实施方式与第1实施方式的差异仅在于，第1及第2镀敷电极15、16的各表面是否被镀敷金属膜20、21覆盖，因此第2实施方式的本发光元件1中的镀敷金属膜20、21的俯视图案仅将图9所示的第1实施方式的本发光元件1中的第1及第2镀敷电极15、16的俯视图案增大镀敷金属膜20、21的膜厚的量，是大致同一俯视形状，因此图示被省略。
但是，在第2实施方式中，覆盖第1镀敷电极15的镀敷金属膜20与覆盖第2镀敷电极16的镀敷金属膜21之间的分离距离比第1及第2镀敷电极15、16之间的分离距离短镀敷金属膜20、21的膜厚的2倍的量，因此第1及第2镀敷电极15、16之间的分离距离较好是事先设为比所期望的分离距离长上述镀敷金属膜20、21的膜厚的2倍的量以上。
<第3实施方式>
接着，说明本发光元件1的第3实施方式作为上述第1或第2实施方式的一变形例。图11表示第3实施方式的本发光元件1的沿Y方向的右半部分(X≥0的区域)的元件结构的一例的示意图。图11是沿图8的俯视图的B-B’的与XZ面平行的本发光元件1的剖面图。此外，图11所示的元件结构是表示第1实施方式的一变形例的元件结构，第2实施方式说明的镀敷金属膜20、21未被图示。
如图11所示，在第3实施方式中，本发光元件1在第1镀敷电极15与保护绝缘膜14之间，更具体来说是在第1镀敷电极15侧的种膜19与保护绝缘膜14之间，进一步具备使从本发光元件1的活性层7射出的紫外线反射的紫外线反射层22。在第1～第3实施方式的本发光元件1中，保护绝缘膜14由透过紫外线的SiO2膜或Al2O3膜等形成。另一方面，从上表面及侧面覆盖台地的种膜19的成分即Ni或Ti/Cu以与本发光元件1的发光波长对应的紫外线反射率(例如铜为33％左右)进行反射，但是只要构成紫外线反射层22的成分的紫外线反射率高于种膜19的紫外线反射率，从活性层7射出的紫外线在通过保护绝缘膜14后，就会在紫外线反射层22与保护绝缘膜14的界面，以比种膜19高的反射率被反射至半导体层叠部11侧，因此该被反射的紫外线的一部分通过基板2被提取至本发光元件1的外部。因此，本第3实施方式的本发光元件1中可以改善发光效率。
在本实施方式中，紫外线反射层22的一例可由包含紫外线反射率高于种膜19的铝(Al)、铑(Rh)、铱(Ir)当中的任一者的单层或多层膜构成。紫外线反射层22的膜厚在铝的单层膜时例如为100nm左右。
接着，说明紫外线反射层22的制作顺序。在第1实施方式中，紫外线反射层22通过如下方式形成，即，在保护绝缘膜14形成第1开口部17和第2开口部18后，在基板整面形成种膜19前，在基板整面形成成为紫外线反射层22的反转图案的光致抗蚀剂，在其上通过溅射或电子束蒸镀法等形成成为紫外线反射层22的单层或多层的金属膜，通过剥离除去该光致抗蚀剂，剥离该光致抗蚀剂上的该金属膜，从而如图11所示形成紫外线反射层22。
紫外线反射层22形成后，如第1实施方式的说明，进行在基板整面形成种膜19的工序以后的工序，形成第1镀敷电极15与第2镀敷电极16。此外，在本第3实施方式中，在形成第1镀敷电极15和第2镀敷电极16，经过研磨工序后，必要时形成第2实施方式说明的镀敷金属膜20、21。
第3实施方式与第1实施方式的差异仅在于，在种膜19与保护绝缘膜14之间是否形成有紫外线反射层22，因此第3实施方式的本发光元件1中的第1镀敷电极15的俯视图案是与图9所示的第1实施方式的本发光元件1中的第1镀敷电极15的俯视图案相同或大致相同的俯视形状，第3实施方式的本发光元件1中的第2镀敷电极16的俯视图案与图9所示的第1实施方式的本发光元件1中的第2镀敷电极16的俯视图案相同，因此图示被省略。形成于台地的侧壁部以及第2区域R2内的紫外线反射层22基本上对第1镀敷电极15的外周线并无影响。
但是，在图11所示元件结构中，在第2区域R2内的第1镀敷电极15的下方隔着保护绝缘膜14而存在n电极13。因此，在构成该n电极13的金属多层膜的一部分包含紫外线反射率高的Al层时，即使在n电极13的上方形成紫外线反射层22也无法发挥期待的效果。因此，紫外线反射层22未必一定要设于第1镀敷电极15侧的种膜19与保护绝缘膜14之间的全部，也不一定要至少设于与n电极13互相重叠的部位。但是，在第2区域R2内的第1镀敷电极15的下方，隔着保护绝缘膜14同时有存在n电极13的部位和不存在n电极13的部位存在时，可以将紫外线反射层22设于第1镀敷电极15侧的种膜19与保护绝缘膜14之间的全部。
<第4实施方式>
接着，说明本发光元件1的第4实施方式作为上述第1至第3实施方式的一变形例。图12表示第4实施方式的本发光元件1的沿Y方向的右半部分(X≥0的区域)的元件结构的示意图。图12表示沿图8的俯视图的B-B’的与XZ面平行的本发光元件1的剖面图。此外，图12所示的元件结构是表示第1实施方式的一变形例的元件结构，但未图示第2实施方式说明的镀敷金属膜20、21以及第3实施方式说明的紫外线反射层22。
如图12所示，在第4实施方式中，本发光元件1在除去镀敷薄膜和种膜19之后，在由第1镀敷电极15与第2镀敷电极16的间隙部23的底部露出的保护绝缘膜14上，在其局部部分具备不使从本发光元件1的活性层7射出的紫外线透过的不透明绝缘膜24。
在上述第1～第4实施方式的本发光元件1中，保护绝缘膜14由透过紫外线的SiO2膜或Al2O3膜等形成。因此，从本发光元件1的活性层7射出的紫外线的一部分，并不从基板2的背面射出至外部而在半导体层叠部11侧被反射，通过在上述间隙部23的底部露出的保护绝缘膜14射入上述间隙部23。这里，根据填充于该间隙部23的树脂的组成，该树脂暴露于射入间隙部23的紫外线有可能导致该树脂的劣化，进一步地，因光化学反应和第1及第2镀敷电极15、16间施加的电场导致附着于第1及第2镀敷电极15、16的锡等的焊锡成分扩散，有可能担心第1及第2镀敷电极15、16间短路。但是，通过设置覆盖间隙部23的底部的不透明绝缘膜24，能够防止紫外线射入填充于第1及第2镀敷电极15、16间的树脂，结果，能够防止上述劣化或短路等的不良情况。
在本实施方式中，不透明绝缘膜24由GaP、GaN、GaAs、SiC、SiN等的绝缘膜通过与使用材料对应的成膜方法形成。例如由GaP构成的不透明绝缘膜24是通过溅射来成膜，GaN、GaAs、SiC、SiN等是通过CVD来成膜。不透明绝缘膜24的膜厚例如约300nm左右，就遮光膜而言较厚是较好。
接着，说明不透明绝缘膜24的制作顺序。在第1实施方式中，关于不透明绝缘膜24，在形成第1及第2镀敷电极15、16，除去镀敷薄膜和种膜19后，研磨第1及第2镀敷电极15、16的上表面前，例如在基板整面通过溅射来沉积GaP。接着，进行第1实施方式实施的CMP等的研磨。通过该研磨首先除去形成在第1及第2镀敷电极15、16的上表面的GaP，接着，对第1及第2镀敷电极15、16的上表面进行研磨使平坦化的同时，对齐第1及第2镀敷电极15、16的上表面的高度。另一方面，在第1及第2镀敷电极15、16的间隙部23的底面被成膜的GaP不被研磨而残留，从而形成不透明绝缘膜24。此外，附着于第1及第2镀敷电极15、16的侧壁面的GaP可以不被研磨而残留。此外，这些工序在晶圆状态实施，因此第1及第2镀敷电极15、16的间隙部23不仅包含同一元件区域内的第1及第2镀敷电极15、16之间的间隙部，还包含相邻的元件区域的第1镀敷电极15彼此之间的间隙部、相邻的元件区域的第2镀敷电极16彼此之间的间隙部以及相邻的元件区域的一个第1镀敷电极15与另一个第2镀敷电极16之间的间隙部，在这些全部间隙部23的底面形成不透明绝缘膜24。
在本第4实施方式中，也可以在形成第1镀敷电极15和第2镀敷电极16，经过研磨工序后，必要时形成第2实施方式说明的镀敷金属膜20、21。进一步地，在本第4实施方式中，也可以在保护绝缘膜14形成第1开口部17和第2开口部18后，在基板整面形成种膜19前，必要时形成第3实施方式说明的紫外线反射层22。此外，在本第4实施方式中，也可以同样形成第2实施方式说明的镀敷金属膜20、21和第3实施方式说明的紫外线反射层22这两者。
但是，在图12所示元件结构中，在由第1及第2镀敷电极15、16的间隙部23露出的保护绝缘膜14的下方存在n电极13，且在构成该n电极13的金属多层膜的一部分包含紫外线反射率高的Al层时，朝该间隙部23射入的紫外线会被n电极13中的该Al层反射，因此不会射入该间隙部23，因此不必刻意在该间隙部23的底部设置不透明绝缘膜24。但是，第1镀敷电极15的外周线未必一定要如图9的例示那样限定为隔着保护绝缘膜14位于n电极13上，因此在下方针对不存在n电极13的间隙部23设置不透明绝缘膜24有效果。
<第5实施方式>
接着，说明本发光元件1的第5实施方式作为上述第1或第2实施方式的一变形例。在上述第1或第2实施方式的本发光元件1中，保护绝缘膜14由透过紫外线的SiO2膜或Al2O3膜等形成。但是，保护绝缘膜14由透过紫外线的材质形成时，通过设置第3实施方式说明的紫外线反射层22，可以改善发光效率，另一方面，根据填充于第1镀敷电极15与第2镀敷电极16的间隙部23的树脂的组成，会产生第4实施方式说明的不良情况，因此通过设置不透明绝缘膜24可以预防该不良情况。
因此，在第5实施方式中，保护绝缘膜14不由透过紫外线的材料形成，而是通过CVD法或溅射等周知的成膜方法，与第4实施方式说明的不透明绝缘膜24同样由不透过紫外线的材料，即由GaP、GaN、GaAs、SiC、SiN等形成。此时的保护绝缘膜14与第1实施方式同样，形成为100nm～1μm左右，更好是150nm～350nm左右的膜厚。
在第5实施方式中，保护绝缘膜14由不透过紫外线的材料形成，因此可以防止从本发光元件1的活性层7射出的紫外线通过保护绝缘膜14射入上述间隙部23，因此无需将第4实施方式说明的不透明绝缘膜24另外设于该间隙部23的底部。进一步地，在第5实施方式中即使设置第3实施方式说明的紫外线反射层22也无法发挥其效果，因此不需要。此外，在本第5实施方式中，也可以在形成第1镀敷电极15和第2镀敷电极16，经过研磨工序后，必要时形成第2实施方式说明的镀敷金属膜20、21。
但是，根据保护绝缘膜14使用的材料，例如SiN等在膜厚薄时有可能透过紫外线，对于紫外线成为半透明膜。此时，与上述第1实施方式同样，必要时可以采用第3实施方式说明的紫外线反射层22、第4实施方式说明的不透明绝缘膜24或这两者。
<第6实施方式>
图13是示意表示通过倒装晶片安装方法将本发光元件1载置于底座30(相当于基台)而成的氮化物半导体紫外线发光装置(以下，适当称为「本发光装置」)的一构成例的概略剖面图。在图13中，本发光元件1的上下被反转，即，第1及第2镀敷电极15、16的各上表面朝下被载置于底座30上。本发光元件1具有上述第1至第5实施方式说明的元件结构或将它们组合而成的元件结构，使用被切割而成为芯片状态的元件。此外，图13中图示的一例是使用第1实施方式说明的本发光元件1时的剖面结构(沿图8的俯视图的B-B’的与XZ面平行的剖面)。此外，图13及后述图14及图15所示的XYZ坐标轴以本发光元件1为基准予以显示，因此+Z方向在图中朝下。
图14是表示底座30的俯视形状的俯视图(A)和表示通过该俯视图(A)中的底座30的中心的与XZ面平行的剖面的剖面形状的剖面图(B)。底座30在由绝缘材料构成的基材31的表面的一部分分别形成阳极侧的第1金属电极布线32和阴极侧的第2金属电极布线33，基材31的侧壁部34的厚度D1大于比侧壁部34更内侧的中央部分的厚度D2，在被侧壁部34包围的空间内可以容纳将本发光元件1密封的密封树脂35而构成。进一步地，在侧壁部34的上表面固定有集光性的透镜36，该集光性的透镜36使从本发光元件1射出的紫外线透过且由半球状石英玻璃构成。密封树脂35由透镜36覆盖而固定于被侧壁部34包围的空间内。此外，第1及第2金属电极布线32、33经由设于上述基材31的贯通电极(未图示)而与设于基材31的背面侧的引线端子37、38连接。将底座30载置于另一印刷基板等之上时，在该印刷基板上的金属布线与引线端子37、38之间形成电连接。此外，引线端子37、38覆盖基材31的背面的大致整面而达成散热器的功能。在本实施方式中，底座30的基材31由AlN等绝缘材料形成。此外，就放热性的点而言，基材31以AlN为较佳，但也可以为氧化铝(Al2O3)等的陶瓷。第1及第2金属电极布线32、33的一例是由铜的厚膜镀敷膜和在其上以无电解镀敷法形成的Ni/Pd/Au的3层金属膜构成。在上述一例中，第1及第2金属电极布线32、33成为与本发光元件1侧的第1及第2镀敷电极15、16和镀敷金属膜20、21相同的构成。此外，透镜36的紫外线透过特性只要适合所使用的本发光元件1的发光波长即可。此外，透镜36除石英玻璃制以外，例如也可以将密封树脂35的表面例如成形为球面等集光性曲面来构成。进一步地，透镜36除集光性透镜以外，依据使用目的可为扩散光的透镜，此外，未必一定要设置。
如图14所示，第1及第2金属电极布线32、33以由被侧壁部34包围的基材31的中央部分的表面露出的方式被形成，互相分离而配置，且被电隔离。第1金属电极布线32由第1电极焊垫32a和与其连接的第1布线部32b构成。此外，第2金属电极布线33由4个第2电极焊垫33a和与它们连接的第2布线部33b构成。第1电极焊垫32a具有仅比本发光元件1的第1镀敷电极15的俯视形状稍大的俯视形状，位于基材31的中央部分的中心。在以第1镀敷电极15与第1电极焊垫32a对置的方式配置本发光元件1时，第2电极焊垫33a的俯视形状及配置以4个第2镀敷电极16分别面对4个第2电极焊垫33a的方式被设定。在图14(A)中，对第1电极焊垫32a和第2电极焊垫33a分别附加斜线。
本发光元件1使第1及第2镀敷电极15、16的各上表面分别朝下，第1镀敷电极15与第1电极焊垫32a、4个第2镀敷电极16与4个第2电极焊垫33a分别对置地通过焊接实现电连接及物理连接，被载置固定于基材31的中央部分上。在本实施方式中，本发光元件1在底座30进行所谓倒装晶片安装。
紫外线发光元件的密封树脂虽建议可以使用氟系树脂及硅酮树脂等，但硅酮树脂暴露于大量紫外线会有劣化。特别是随着紫外线发光元件的高输出化而会有进展，射出光的能量密度有上升倾向，此外，因与此相伴的消耗电力的增加，发热也增加，该发热或高能量密度的紫外线引起的密封树脂的劣化成为问题。
此外，氟系树脂具有良好耐热性，抗紫外线性也高，但聚四氟乙烯(PTFE)等一般氟树脂不透明。该氟系树脂是直线且刚性的聚合物链，容易结晶化，因此结晶质部分与非晶质部分同时存在，光在其界面被散射成为不透明。
因此，在本实施方式中，密封树脂35使用具有良好耐热性、抗紫外线性以及紫外线透过性的非晶质氟树脂。非晶质氟树脂例如可为使结晶性聚合物的氟树脂共聚化而被非晶质化为聚合物合金的物质，或全氟二氧杂环戊烯的共聚物(DuPont公司制的商品名特氟隆AF(注册商标))或全氟丁烯基乙烯基醚的环化聚合物(旭硝子社制的商品名Cytop(注册商标))。后者的环化聚合物的氟树脂，主链具有环状结构容易成为非晶质，透明性高。此外，非晶质氟树脂大致存在具有对金属呈可以键合反应性的官能团的键合性氟树脂、和具有对金属呈非键合性的非反应性官能团的非键合性氟树脂这2个种类。
第1至第5实施方式说明的本发光元件1被载置于底座30上时，底座30的基材31与本发光元件1之间存在空隙。因此，以非晶质氟树脂的密封树脂35密封该第1至第5实施方式说明的本发光元件1时，密封树脂35也被注入该空隙。另一方面，如上述说明，紫外线发光元件的发光动作中键合性的非晶质氟树脂被高能量的紫外线照射时，因非晶质氟树脂中的光化学反应和施加于电极间的电场，有可能致使构成焊垫电极的金属原子或焊锡材料中的金属原子分离引起迁移，造成紫外线发光元件的电极间短路。因此，为了防止该短路的发生于未然，较好是以上述非键合性的非晶质氟树脂作为密封树脂35使用。
上述非键合性的非晶质氟树脂是由具备上述非反应性的末端官能团的聚合物或共聚物构成的非晶质氟树脂。更具体来说，该非键合性的非晶质氟树脂中构成聚合物或共聚物的结构单位具有含氟脂肪族环结构，上述末端官能团为CF3等的全氟烷基。即，非键合性的非晶质氟树脂不具有对金属显现键合性的反应性的末端官能团。
接着，参照图15简单说明本发光装置的制作方法的概略。图15是针对图13所示的本发光装置的第1及第2镀敷电极15、16与第1及第2金属电极布线32、33间以焊锡39进行连接的部位(沿图8的俯视图的B-B’的与XZ面平行的剖面的一部分)的示意表示的重要部分剖面图。
首先，通过周知的倒装晶片安装将被切割的本发光元件1的裸芯片固定于底座30的第1及第2金属电极布线32、33上。具体来说，第1镀敷电极15和第1金属电极布线32经由焊锡39进行物理且电连接，第2镀敷电极16和第2金属电极布线33经由焊锡39进行物理且电连接(工序1)。由此，本发光元件1的p电极12和第1金属电极布线32被电连接，本发光元件1的n电极13和第2金属电极布线33被电连接。焊接可以通过回焊方式等周知的焊接方法实施，详细说明予以省略。
接着，将上述非键合性的非晶质氟树脂溶解于含氟溶剂，较好是溶解于非质子性含氟溶剂成为涂敷液，使用剥离性良好的特氟隆针头等将该涂敷液注入底座30的侧壁部34所包围的空间内，之后慢慢加热涂敷液使溶剂挥发，在底座30的侧壁部34的内壁面、第1及第2金属电极布线32、33的上表面、第1及第2金属电极布线32、33之间的基材31的露出面、本发光元件1的上表面及侧面、以及本发光元件1与底座30的上表面之间的间隙内分别形成非键合性的非晶质氟树脂的第1树脂膜(工序2)。此外，工序2中的溶剂的挥发时，以在第1树脂膜内不残留气泡的方式，从溶剂的沸点以下的低温域(例如室温附近)慢慢加热至溶剂的沸点以上的高温域(例如200℃附近)，使溶剂挥发。
接着，在被底座30的侧壁部34包围的空间内的由工序2形成的第1树脂膜的内侧以及上方的空间内，置入固体状的非键合性的非晶质氟树脂，例如在250℃～300℃的高温下使其熔融，之后渐渐冷却成型为第2树脂膜(工序3)。
最后，将透镜36固定于侧壁部34的上表面(工序4)，制作图13所示的本发光装置。在上述制作方法中，密封树脂35由第1及第2树脂膜构成。例如如上述专利文献1所公开的那样，透镜36由粘接剂固定于侧壁部34的上表面，或者通过设于透镜36和侧壁部34的嵌合结构被固定于侧壁部34的上表面。此外，密封树脂35的形成方法及透镜36的固定方法不限定于上述例示的方法。此外，透镜36未必一定要设置。
依据本发光装置，与不设置第1镀敷电极15，使本发光元件1的梳子形形状的p电极12与第1金属电极布线32之间经由多个小凸块材料连接的现有连接方式的连接面积相比，可以大幅扩大第1镀敷电极15和第1金属电极布线32的焊接面积，因此本发光元件1的发光动作伴随的废热，经由第1镀敷电极15和第1金属电极布线32，可以有效传导至引线端子37侧，放热效率可以大幅提升。
<其他实施方式>
以下，说明上述第1至第6实施方式的变形例。
<1>在上述第1至第5实施方式中，在本发光元件1的俯视形状中，例示一个第1区域被第2区域包围的方式，但也可以是将第1区域分割为多个子区域，该多个子区域分别被第2区域包围的方式。即，1个元件区域内存在多个台地，可以在该多个台地分别个别地形成第1镀敷电极15，或者可以使1个第1镀敷电极15覆盖多个台地而形成。
<2>在上述第1至第5实施方式中，在本发光元件1的制造工序的镀敷制造过程中，实施除去第1及第2镀敷电极15、16的上表面的凹凸使平坦化，使高度对齐的研磨工序，但研磨前的第1及第2镀敷电极15、16的上表面的凹凸或高度的差异不妨碍本发光元件1进行倒装晶片安装时的焊接等时，该研磨工序可以省略。
<3>在上述第4实施方式中，关于在第1及第2镀敷电极15、16间的间隙部23的底部形成不透明绝缘膜24的手法，采用在基板整面沉积不透明绝缘膜24后，使用第1及第2镀敷电极15、16的上表面的研磨处理，将沉积于第1及第2镀敷电极15、16的上表面的不透明绝缘膜24局部性除去的手法，可以不需要实施不透明绝缘膜24的图案化的蚀刻工序，该蚀刻用的掩模也不需要，具有达成工序的简化的优点。
但是，必要时例如在第1及第2镀敷电极15、16的研磨工序前或后进行不透明绝缘膜24的图案化时，也可以通过光刻和蚀刻来进行。
<4>本发光元件1的特征在于，具备针对保护绝缘膜14、第1及第2镀敷电极15、16被形成前的镀敷前元件结构，将第1区域R1的半导体层叠部11(台地)和其上的p电极12的整体完全覆盖，且上表面的面积大于p电极12的第1镀敷电极15，由此可以效率良好地将台地内产生的本发光元件1的发光动作伴随的废热放出至外部。因此，在上述第1至第5实施方式中，本发光元件1构成为具备第1及第2镀敷电极15、16这两者，但是即使不具备第2镀敷电极16也可以达成以良好效率将上述废热放出至外部的效果。
但是，不设置第2镀敷电极16仅设置第1镀敷电极15时，将第1镀敷电极15和n电极13分别连接于底座30等基台侧的第1及第2电极焊垫32a、33a时，与现有倒装晶片安装同样，使用金凸块等进行连接，然而为了抑制第1镀敷电极15的上表面与n电极13的上表面的高度之差，与设置第1及第2镀敷电极15、16双方时比较，需要大幅抑制第1镀敷电极15的厚度。
<5>在上述第6实施方式中，说明了将1个本发光元件1载置于底座30上的本发光装置，但本发光装置可以构成为在底座或印刷基板等基台上载置多个本发光元件1。此时，可以通过密封树脂35统一对多个本发光元件1进行密封，此外，也可以1个1个分别实施密封。此时，例如在基台的表面形成包围要密封的单位的1个或多个本发光元件1的周围的树脂坝体，在该树脂坝体包围的区域例如依据上述第6实施方式说明的要领形成密封树脂35。
对于本发光元件1来说，第1及第2镀敷电极15、16的上表面被平坦化，高度可以对齐，因此与其他表面安装型的电子装置或电气元件(电阻元件、电容器、二极管、晶体管等)同样，可以直接通过焊接安装于印刷基板等。因此，本发光元件1可在1个基台上搭载多个，进一步地，可以与其他表面安装型的电子装置或电气元件同时载置于同一基台上。此外，载置本发光元件1的基台，不限定于底座及印刷基板。
<6>本发光元件1的特征在于，具备针对保护绝缘膜14、第1及第2镀敷电极15、16被形成前的镀敷前元件结构，将第1区域R1的半导体层叠部11(台地)和其上的p电极12的整体完全覆盖，且上表面的面积大于p电极12的第1镀敷电极15，由此可以效率良好地将台地内产生的本发光元件1的发光动作伴随的废热放出至外部。
因此，本发光元件1的镀敷前元件结构不限定于根据图1及图2例示而在第1实施方式说明的层叠结构、材料、膜厚、AlN摩尔分数等构成的镀敷前元件结构，对该镀敷前元件结构可以实施各种变更。例如图1所示的模板5仅为一例，不限定于该模板5，例如AlN层3可以是通过外延横向生长法形成的ELO-AlN层，AlGaN层4可以省略，进一步地，可以取代蓝宝石基板2改用其他基板。进一步地，构成上述实施方式例示的本发光元件1的AlGaN或GaN的各层的膜厚及AlN摩尔分数仅为一例，可以依据元件的规格适当变更。此外，上述实施方式中例示了设置电子阻挡层8的情况，但电子阻挡层8未必一定要设置。
其中，本发光元件1的镀敷前元件结构的发光中心波长设为355nm以下，因此构成为至少具备：半导体层叠部，由第1半导体层、活性层以及第2半导体层层叠而成，该第1半导体层由1个或多个n型AlGaN系半导体层构成，该活性层由1个或多个AlN摩尔分数在0以上的AlGaN系半导体层构成，该第2半导体层包含1个或多个p型AlGaN系半导体层；n电极，由1个或多个金属层构成；以及p电极，由1个或多个金属层构成。进一步地，较好是第1区域R1具有在俯视形状中从三方包围第2区域R2的凹部，第2区域R2通过使被第1区域R1的凹部包围的凹部区域R3和凹部区域R3以外的周边区域R4连续而构成，n电极13在第2区域R2内的上述第1半导体层上跨越凹部区域R3以及周边区域R4而形成，p电极12形成在上述第2半导体层的最上表面。
产业上的可利用性
本发明的氮化物半导体紫外线发光元件可以利用于发光中心波长在约355nm以下的发光二极管，对于放热效率的改善极为有效。
符号说明
1：氮化物半导体紫外线发光元件
2：蓝宝石基板
3：AlN层
4：AlGaN层
5：模板
6：n型包覆层(n型AlGaN)
7：活性层
7a：势垒层
7b：阱层
8：电子阻挡层(p型AlGaN)
9：p型包覆层(p型AlGaN)
10：p接触层(p型GaN)
11：半导体层叠部
12：p电极
13：n电极
14：保护绝缘膜
15：第1镀敷电极
16：第2镀敷电极
17：第1开口部
18：第2开口部
19：种膜
20、21：镀敷金属膜
22：紫外线反射层
23：第1镀敷电极与第2镀敷电极的间隙部
24：不透明绝缘膜
30：底座
31：基材
32：第1金属电极布线
32a：第1电极焊垫
32b：第1布线部
33：第2金属电极布线
33a：第2电极焊垫
34b：第3布线部
34：侧壁部
35：密封树脂
36：透镜
37、38：引线端子
101：蓝宝石基板
102：基底层(AlN)
103：n型包覆层(n型AlGaN)
104：多量子阱活性层
105：电子阻挡层(p型AlGaN)
106：p型包覆层(p型AlGaN)
107：p接触层(p型GaN)
108：p电极
109：n电极
BL：第1区域与第2区域的边界线
C：凹部区域与周边区域的边界
R1：第1区域
R2：第2区域
R3：凹部区域
R4：周边区域

Claims (17)

1.一种氮化物半导体紫外线发光元件，具备：半导体层叠部，由第1半导体层、活性层以及第2半导体层层叠而成，该第1半导体层由1个或多个n型AlGaN系半导体层构成，该活性层由1个或多个AlN摩尔分数为0以上的AlGaN系半导体层构成，该第2半导体层由1个或多个p型AlGaN系半导体层构成；n电极，由1个或多个金属层构成；p电极，由1个或多个金属层构成；以及保护绝缘膜，
该氮化物半导体紫外线发光元件的特征在于，
还具备：
第1镀敷电极，与上述p电极的未被上述保护绝缘膜覆盖的露出面接触，
上述半导体层叠部以如下方式形成，在与上述半导体层叠部的表面平行的面内将1个上述氮化物半导体紫外线发光元件占有的区域设为元件区域，在上述元件区域内的一部分的第1区域中，上述活性层和上述第2半导体层层叠在上述第1半导体层上，在上述元件区域内的上述第1区域以外的第2区域中，上述活性层和上述第2半导体层未层叠在上述第1半导体层上，
上述第1区域具有在俯视形状中从三方包围上述第2区域的凹部，
上述第2区域通过使被上述第1区域的上述凹部包围的凹部区域和上述凹部区域以外的周边区域连续而构成，
上述n电极在上述第2区域内的上述第1半导体层上跨越上述凹部区域以及上述周边区域而形成，
上述p电极形成在上述第2半导体层的最上表面，
上述保护绝缘膜形成为，至少覆盖上述半导体层叠部的上述第1区域的外周侧面的整面、上述第1区域与上述n电极之间的上述第1半导体层的上表面、以及上述n电极的外周端缘部之中的至少包含与上述第1区域对置的部分的上表面和侧面，而且，不覆盖上述n电极的表面的至少一部分以及上述p电极的表面的至少一部分而使其露出，
上述第1镀敷电极由通过湿式镀敷法形成的铜或以铜为主成分的合金构成，而且，形成为，与未被上述保护绝缘膜覆盖的上述n电极的露出面分离，覆盖包含上述p电极的露出面的上述第1区域的上表面的整面、被上述保护绝缘膜覆盖的上述第1区域的外周侧面的整面、以及作为上述第2区域的一部分且与上述第1区域相接的边界区域。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
上述第2区域的上述凹部区域的全部隔着上述保护绝缘膜被上述第1镀敷电极覆盖。
3.根据权利要求1或2所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
上述第1镀敷电极与未被上述保护绝缘膜覆盖的上述n电极的露出面分离75μm以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
上述保护绝缘膜进一步将上述p电极的外周端缘部的上表面和侧面、以及上述第2半导体层的最上表面的未被上述p电极覆盖的露出面覆盖。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
至少在未被上述保护绝缘膜覆盖的上述n电极的露出面上，进一步具备由通过上述湿式镀敷法形成的铜或以铜为主成分的合金构成的第2镀敷电极，
上述第1镀敷电极与上述第2镀敷电极相互分离。
6.根据权利要求5所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
上述第1镀敷电极和上述第2镀敷电极的各表面分别被平坦化，上述各表面的与上述半导体层叠部的表面垂直的方向上的高度位置被对齐。
7.根据权利要求5或6所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
上述第1镀敷电极与上述第2镀敷电极间的分离距离为75μm以上。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
在上述第1镀敷电极和上述第2镀敷电极的各表面，至少在最上表面形成包含金的1层或多层镀敷金属膜。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
上述第1镀敷电极的外周的全部隔着上述保护绝缘膜位于上述n电极上。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
上述第1镀敷电极通过对上述凹部区域的被上述半导体层叠部的上述第1区域的外周侧面包围的凹陷内进行填充而形成，上述第1镀敷电极的上表面的整面是平坦的。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
上述湿式镀敷法是电解镀敷法，在上述保护绝缘膜与上述第1镀敷电极之间形成有上述电解镀敷法中使用的供电用的种膜。
12.根据权利要求11所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
上述保护绝缘膜是由透过从上述活性层射出的紫外线的绝缘材料形成的透明绝缘膜，
在上述保护绝缘膜与上述种膜之间，设置以比上述种膜的紫外线反射率高的反射率反射上述紫外线的紫外线反射层。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
上述保护绝缘膜是由透过从上述活性层射出的紫外线的绝缘材料形成的透明绝缘膜，
在上述第1镀敷电极与上述n电极的露出面之间的上述保护绝缘膜上的至少一部分形成有由不透过从上述活性层射出的紫外线的绝缘材料形成的不透明绝缘膜。
14.根据权利要求1～11中任一项所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，
上述保护绝缘膜是由不透过从上述活性层射出的紫外线的绝缘材料形成的不透明绝缘膜。
15.一种氮化物半导体紫外线发光装置，其特征在于，
对于在绝缘性基材的表面形成有包含2个以上的电极焊垫的给定的俯视形状的金属膜的基台，在该基台上将权利要求1～14中任一项所述的至少1个氮化物半导体紫外线发光元件以上述第1镀敷电极与上述电极焊垫对置的方式进行载置，将与上述第1镀敷电极对置的上述电极焊垫之间电连接且物理连接。
16.根据权利要求15所述的氮化物半导体紫外线发光装置，其特征在于，
上述氮化物半导体紫外线发光元件至少在未被上述保护绝缘膜覆盖的上述n电极的露出面上，进一步具备由通过上述湿式镀敷法形成的铜或以铜为主成分的合金构成的第2镀敷电极，
上述第1镀敷电极与上述第2镀敷电极相互分离，
在1个上述氮化物半导体紫外线发光元件中，上述第1镀敷电极与1个上述电极焊垫之间电连接且物理连接，上述第2镀敷电极与另1个上述电极焊垫之间电连接且物理连接。
17.根据权利要求16所述的氮化物半导体紫外线发光装置，其特征在于，
上述基台具备多组由第1电极焊垫和与上述第1电极焊垫电隔离的至少1个第2镀敷电极构成的1组上述电极焊垫，
在上述基台上载置有多个上述氮化物半导体紫外线发光元件，
1个上述氮化物半导体紫外线发光元件的上述第1镀敷电极与上述1组上述电极焊垫的上述第1电极焊垫电连接且物理连接，1个上述氮化物半导体紫外线发光元件的上述第2镀敷电极与上述1组上述电极焊垫的上述第2电极焊垫电连接且物理连接。
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