CN1763984A - 半导体发光元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供可提高与p型GaN系化合物半导体接触的电极的各项特性的半导体发光元件及其制造方法。在与同MQW发光层(13)接触的p型GaN系化合物半导体(14)的主面(14a)对置的主面(14b)的表面，形成有由至少包含Ni的p型GaN系化合物半导体构成的第一区域(15)。在第一区域(15)的表面，形成有由Ni及Al所组成的合金来构成的电极(16)。在电极(16)上，形成有由Al或Au构成的外部连接用垫片电极(17)。
Description
技术领域
本发明涉及在p型GaN系化合物半导体材料与n型GaN系化合物半导体材料之间具有发光层，且在p型GaN系化合物半导体材料之上具有电极的半导体发光元件及其制造方法。尤其涉及寿命较高且光输出性较高的半导体发光元件及其制造方法。
背景技术
近年来，作为半导体发光元件用的半导体材料，广泛采用GaN系化合物半导体材料。GaN系化合物半导体材料形成为：以Si及SiC、蓝宝石、氧化物、III-V族化合物作为基片，在其上利用MOCVD法及MBE法来形成。在采用蓝宝石等绝缘性基片来作为基片的场合下，与采用导电性基片的GaAs系、AIGaInP系等发光元件不同，不能从基片的背面侧引出电极。因此，一对电极在基片表面侧的同一面上形成。
由于p型GaN系化合物半导体材料的移动度较小，因而横向上的电流扩散较小。因此，即使向半导体发光元件施加电压，发光区域也被限定到电极正下方，难以在半导体发光元件的整个表面扩散电流。因此，用于这种半导体发光元件的电极，必须具有透明性及横向上的电流扩散性。此外，由于有必要减小半导体发光元件的动作电压，因而有必要降低GaN系化合物半导体与电极的接触电阻。
此外，有必要使透明电极与GaN系化合物半导体材料的接触电阻、与透明电极本身的电阻(薄膜电阻)达到良好平衡。由于电流向低电阻处流动，因而与接触电阻相比，如果薄膜电阻很高，则电流不能从设置于透明电极上的外部连接用垫片到达透明电极端，而在中途流向GaN系化合物半导体一侧。因此，透明电极不能全面发光，在设于透明电极上的垫片的周边附近的发光层、或极端场合下，只在垫片正下方的发光层有电流流动，而有时几乎不发光。
比如，作为p型GaN系化合物半导体材料和具有电阻性的金属，Ni已广为人知。然而，比如Ni(电阻率6.84μΩ·cm)，与Au(电阻率2.3μΩ·cm)及Al(电阻率2.6μΩ·cm)相比，薄膜电阻较高，横向上的电流扩散性变劣。如果增大Ni的膜厚，则电极的薄膜电阻便降低，可改善透明电极内横向上的电流扩散性。然而，透明电极的光透过率将减小，半导体发光元件的光输出也减少。
为解决前述问题，已知有一种如下方法，即：将形成于半导体发光元件的几乎整个表面且由薄金属构成的透明电极配置为p型电极，从而通过该透明电极来取出光(比如参照专利文献)。该专利文献例示了一种下列技术：在Ni(第一层)上蒸镀Au(第二层)，在Cr(第一层)上蒸镀Ni(第二层)，在Pt(第一层)上蒸镀Ti(第二层)，由此来形成两层结构的透明电极，而且在GaN系化合物半导体材料不产生分解的温度以下进行热处理，从而使部分电极材料在GaN系化合物半导体材料内部扩散或向外部飞散，由此来使透明电极的厚度降至0.001～1μm，从而确保透明性。
以下，利用图9及图10，对设于半导体发光元件的现有电极及垫片的制造方法作以说明。电极及垫片的制造工序，一般由至少两次蒸镀工序及一次剥离工序来组成。首先，在经过前处理的(图9(a))p型GaN系化合物半导体21上，蒸镀电极材料及防氧化膜材料，从而形成透明电极22及防氧化膜23(图9(b))。接下来，在防氧化膜23上涂布抗蚀剂，从而使透明电极22及防氧化膜23形成图形(图9(c))。
接下来，再次涂布抗蚀剂，从而形成抗蚀膜24(图9(d))，并除去形成垫片的部分的抗蚀膜24，从而开启窗口(图10(a))。接下来，蒸镀垫片电极材料，而形成垫片电极26(图10(b))，并用剥离法来剥离抗蚀膜24，从而结束垫片电极26的图形形成(图10(c))。前述所说明的是在透明电极22上形成防氧化膜23的场合，但也可以是不形成防氧化膜23的场合。不过，即使在不形成防氧化膜23的场合下，也不减少工序数。
【专利文献1】JP特开平6-314822号公报
在专利文献所公开的透明电极中，进行透明电极的热处理(退火处理)时，由于第二层金属的表面张力大于第一层金属与第二层金属的密接性，因而会发生第二层金属凝缩成球状的所谓“球化”现象。由于发生这种现象后，会破坏第二层(蒸镀膜)的连续性，因而透明电极的薄膜电阻便增大。由此，除了半导体发光元件的动作电压增大之外，横向电流扩散性也趋于恶化，因而从垫片剥离的区域内半导体发光元件的光输出性便降低。作为防止“球化”现象的方法，有一种较厚地形成第二层金属的方法，但金属加厚后，作为透明电极的光透过率将下降，使电极的透明性减小。
此外，在p型GaN系化合物半导体的表面，Al或含Al合金或氧化物易于与p型GaN系化合物半导体形成肖特基势垒，从而难以直接安装。Ni的功函数约为5.1eV，被广泛用作与p型半导体形成电阻结的电极材料。尽管Al被广泛用作与n型半导体形成电阻结的电极材料，但由于其功函数只有较小的4.1eV，因而易于与p型半导体形成肖特基结。
此外，由于在现有的电极制作工序中，需要经过复杂的多道工序，因而合格率常常较低。此外，由于用剥离法来剥离抗蚀膜，因而在进行了剥离后，被剥离的部分抗蚀膜易于在透明电极上作为异物来残存。这样，透明电极上残存的异物便会遮挡来自发光层的光，因而会发生半导体发光元件的光输出性降低的问题。此外，在进行树脂模塑来制作LED灯及芯片LED时，该异物会妨碍灯树脂与半导体发光元件(芯片)的密接性，从外部侵入的湿气易于进入到树脂内部，从而加速芯片及电极的劣化，并导致半导体发光装置的可靠性下降。
发明内容
本发明鉴于前述问题点而成，其第一目的在于，提供一种可提高与p型GaN系化合物半导体接触的电极的各项特性的半导体发光元件及其制造方法。此外，第二目的在于，提供一种可防止发生异物，从而提高半导体发光装置的光输出性，且可提高所完成的半导体发光装置的可靠性的半导体发光元件制造方法。
本发明旨在解决前述课题，第1方面所述的发明是一种半导体发光元件，具备：具有对置的两个主面的p型GaN系化合物半导体、n型GaN系化合物半导体、形成于前述p型GaN系化合物半导体的一个主面与前述n型GaN系化合物半导体之间的发光层，该半导体发光元件的特征在于，具备：第一区域，其形成于前述p型GaN系化合物半导体的另一个主面的表面，且由包含Ni的前述p型GaN系化合物半导体来构成；电极，其形成于前述第一区域之上，且由包含Al的合金来构成。
第2方面所述的发明是一种半导体发光元件，具备：具有对置的两个主面的p型GaN系化合物半导体、n型GaN系化合物半导体、形成于前述p型GaN系化合物半导体的一个主面与前述n型GaN系化合物半导体之间的发光层，该半导体发光元件的特征在于，具备：第一区域，其形成于前述p型GaN系化合物半导体的另一个主面的表面，且由包含Ni的前述p型GaN系化合物半导体来构成；第二区域，其形成于前述第一区域之上，且由包含Ni及Al的前述p型GaN系化合物半导体来构成；电极，其形成于前述第二区域之上，且由包含Al的合金构成并具有透明性。
第3方面所述的发明是一种第1或第2方面所述的半导体发光元件，其特征在于：前述电极的Al的浓度，从前述电极的表面向前述p型GaN系化合物半导体方向逐渐增高。
第4方面所述的发明是一种第3方面所述的半导体发光元件，其特征在于：在前述电极的前述p型GaN系化合物半导体侧的接触面上，构成该电极的Al的浓度为大于等于25％小于等于75％，在与前述接触面对置的前述电极的表面上，构成该电极的Al的浓度为大于等于5％小于25％。
第5方面所述的发明是一种第1～第4方面任意一项所述的半导体发光元件，其特征在于：前述电极具备：第一合金层，其与前述p型GaN系化合物半导体的另一个主面相接触而形成，且由Ni与Al的合金来构成；第二合金层，其形成于与同前述p型GaN系化合物半导体的接触面相对置的前述第一合金层的表面，且由包含Ni、Ti、Cu、Cr、Zn的任意一种的金属，或该金属的氧化物，或由该金属及Al形成的合金来构成。
第6方面所述的发明是一种半导体发光元件制造方法，该半导体发光元件具备：具有对置的两个主面的p型GaN系化合物半导体、n型GaN系化合物半导体、形成于前述p型GaN系化合物半导体的一个主面与前述n型GaN系化合物半导体之间的发光层，该制造方法的特征在于，包括：在前述p型GaN系化合物半导体的另一个主面，层叠包含Al的多种电极材料，而形成由多层构成的电极层的工序；利用针对同一药剂的蚀刻速度差，将蚀刻对象层的基底层用作蚀刻阻挡层，且通过湿蚀刻来对前述电极层蚀刻的工序；实施加热处理，并在前述p型GaN系化合物半导体与前述电极层之间形成合金层的工序。
根据本发明，由于在包含Al的电极与p型GaN系化合物半导体之间，形成有由至少包含Ni的p型GaN系化合物半导体构成的第一区域，因而得到可提高该第一区域与电极的密接性及连续性、以及第一区域与p型GaN系化合物半导体的低电阻接触性等、半导体发光元件的各项特性的效果。此外，利用将蚀刻对象层的基底层用作蚀刻阻挡层，并通过湿蚀刻来形成电极及垫片这一制造方法，可以抑制在现有技术中除去抗蚀剂时所发生的异物，降低因异物而引起的光遮挡，且通过增强灯树脂与芯片的密接性，可提高电极的光输出性，且可提高所完成的半导体发光元件的可靠性。
附图说明
图1是表示基于本发明第一实施方式的发光元件的剖面结构的剖视图。
图2是表示基于该第一实施方式变形例的发光元件的剖面结构的剖视图。
图3是表示基于本发明第二实施方式的发光元件的剖面结构的剖视图。
图4是表示基于该第二实施方式变形例的发光元件的剖面结构的剖视图。
图5是表示基于该第二实施方式的发光元件的制造方法的概略工序图。
图6是表示基于该第二实施方式的发光元件的制造方法的概略工序图。
图7是表示基于本发明第三实施方式的发光元件的剖面结构的剖视图。
图8是表示用本发明及现有的制造方法来制造的发光元件各项特性的参考图。
图9是表示现有发光元件的制造方法的概略工序图。
图10是表示现有发光元件的制造方法的概略工序图。
符号说明如下：
1a、1b、1c、1d、1e……发光元件 11……基片
12……n型GaN系化合物半导体 13……MQW发光层
14、21……p型GaN系化合物半导体 14a、14b……主面
15……第一区域 16……电极 17、26……垫片电极
18……第二区域 19……第一合金层 25……第二合金层
20……反射金属层 22……透明电极 23……防氧化膜
24……抗蚀膜 31、32、33……金属层
具体实施方式
以下参照附图，来说明实施本发明的最佳方式。图1表示基于本发明第一实施方式的发光元件1a(半导体发光元件)的剖面结构。在由蓝宝石、碳化硅或者硅等形成的基片11上，层叠由GaN系化合物半导体形成的n型覆层、活性层及p型覆层，并对其进行切割或裂开，由此来形成基于本实施方式的发光元件。发光元件的活性层具有，一般的多量子阱(MQW：Multi-Quantum-Well)或单量子阱(SQW：Single-Quantum-Well)结构。在包含本实施方式的下列实施方式中，活性层由MQW来表示，但也包含SQW。
图1中，在基片11上，分别依次层叠n型GaN系化合物半导体12、MQW发光层13、以及p型GaN系化合物半导体14。MQW发光层13，由InGaN及GaN来形成，为提高发光元件1a的效率，形成为多层层叠数nm～数十nm的薄膜。为提高效率，有必要获得优异的光学结晶性及结晶性，在MQW发光层13的制造中，采用有机金属化学气相生长法(MOCVD法)。由于有必要获得原子级的急陡性异质界面，因而进行改变MOCVD装置反应管内气体流动的控制。
在与同MQW发光层13接触的p型GaN系化合物半导体14的主面14a对置的主面14b的表面，形成有由至少包含Ni的p型GaN系化合物半导体构成的第一区域15。在第一区域15的表面，形成有由Ni及Al所构成的合金来形成的电极16。由该电极16来构成透明电极。在电极16上，形成有由Al或Au构成的外部连接用垫片电极17。
图2表示基于本实施方式变形例的发光元件1b的剖面结构。对发光元件1b而言，在第一区域15的表面区域，形成有由包含Ni及Al的p型GaN系化合物半导体构成的第二区域18。即，成为一种第二区域18被夹设于第一区域15与电极16之间的结构。在p型GaN系化合物半导体14的主面14b上，通过蒸镀来层叠Ni及Al，并在规定条件下进行退火，而形成第一区域15、第二区域18以及电极16。
本实施方式中的电极16，是指由混合物构成的层，所谓混合物，是指尚未合金化的构成元素的混合物、或者是由构成元素中至少两种及其以上的元素形成的也包含合金的混合物。此外，电极16也可以包含Ni及Al的任意一种氧化物。这里，所谓氧化物，是指包含氧化物的混合物，也可以在氧化物中包含尚未氧化的金属。此外，也可以包含氧化数相异(比如由氧数量较少的氧化物来构成)的混合物。另外，第一区域15，是基于至少包含Ni及p型GaN系化合物半导体的混合物的区域，第二区域18，是基于至少包含Ni、Al及p型GaN系化合物半导体的混合物的区域。
与Au的熔点(1063℃)相比，Al的熔点低至660℃。据称一般在金属中，在该熔点的1/10左右的温度下，便开始发生自身表面扩散，在熔点的1/3左右的温度下，开始形成合金。因此，由退火处理及蒸镀时的辐射热等来形成电极16。由于密接性因该合金化而提高，因而用于形成电极16的金属在热处理时会凝集，而可抑制球化现象的发生。这样，便提高蒸镀膜的连续性，降低电极的薄膜电阻。因此，可抑制发光元件的动作电压。此外，对电极16中包含的Al而言，薄膜电阻较低，电极16内的横向电流扩散性得到提高，而可提高光输出。
在形成第一区域15及电极16的场合下，与同时蒸镀Ni及Al来制作电极相比，在Ni上蒸镀Al后，进行加热处理来制作出的电极，在各项特性方面可得到良好效果。图8表示改变制作方法来制作发光元件的场合下的特性差异。另外，为便于比较基于透明电极结构差异的各项特性，图8所示的数据表示一种示例，并不是保证这些数据的值。图8还表示基于后述实施方式的电极结构的数据。
第一区域15中包含的Ni，已知是与p型半导体电阻性接触的电极材料，但Ni具有促进使受主非活性化的氢脱离p型GaN系化合物半导体的催化剂效果。此外，Ni还具有吸纳氢的性质。通过使Ni在p型GaN系化合物半导体14上成膜并进行退火等来形成的第一区域15，因前述性质而使p型GaN系化合物半导体14与电极16之间的电阻更低，p型GaN系化合物半导体14与电极16可经由第一区域15来形成低电阻接触。此外，可确保p型GaN系化合物半导体14与电极16的坚固附着性。
另外，由于Al的熔点较低，因而Al会一直渗透到p型GaN系化合物半导体14的内部。此外，由于Al的功函数较低，因而对p型GaN系化合物半导体14成为肖特基结。由于在第二区域18之下形成第一区域15，因而该第一区域15(可如同势垒)，具有防止Al向p型GaN系化合物半导体14进一步渗透的作用，而且具有与p型GaN系化合物半导体14的电阻结。
第二区域18由包含Ni及Al的p型GaN系化合物半导体来构成，并形成于电极16与第一区域15之间。已确认出，第二区域18具有促进电流在电极16的整个面上扩散，且使半导体发光元件的发光分布达到均匀的效果。尽管详细情况尚不明了，但据悉，由于第二区域18包含Ni及Al，因而电流扩散性良好，而且具有降低与同p型GaN系化合物半导体14低电阻接触的第一区域15的接触电阻、以及与电流扩散性良好的电极16的接触电阻的效果。
对透明电极(电极16)而言，最好顺着从设有垫片电极17一侧的透明电极表面向p型GaN系化合物半导体14的方向，来增加透明电极材料构成元素中Al的浓度(Al原子占单位体积全部构成元素的原子数的数量)。若在p型GaN系化合物半导体14的主面14b上依次层叠Ni及Al并进行退火，则至少形成第一区域15及电极16，但此时，Al会熔融，并向基底的Ni浸透，由此而成为前述Al浓度的分布状态。如要改变Al浓度的分布，改变退火时的温度及时间等即可。
电极16的、与半导体对置的透明电极(电极16)表面上的透明电极材料的构成元素中，Al的浓度最好为大于等于25％小于等于75％，如为大于等于30％小于等于60％则更好。Al是一种熔点为660℃，且熔点低于Ni及Au的金属。考虑到基于半导体层热量的影响，为形成合金而进行退火时的温度为300℃～650℃，而且在熔点的1/3左右(在Al的场合下约为220℃)的温度下开始形成合金，鉴于前述点，Al比其它Au等金属易于形成合金。此外，由Al构成的系与由在其下面层叠的金属构成的系的合金化，从由Al构成的系与由金属构成的系的界面进入到深层。然而，在Al占构成元素的比例达到或超过75％的场合下，透明电极及p型GaN系化合物半导体便难以确保电阻性。
此外，在透明电极(电极16)中，与对第一区域15(或第二区域18)的接触面对置的、设有垫片电极17一侧的透明电极表面上的透明电极材料的构成元素中，Al所占有的浓度最好为大于等于5％小于等于25％。在小于5％的场合下，由于在下面层叠的金属所占有的比例增大，因而透明电极的薄膜电阻便提高。因此，透明电极同GaN系化合物半导体14的接触电阻、与透明电极的薄膜电阻的平衡便会恶化，从而导致光输出性降低，并会使寿命下降一半。
反之，如果在该透明电极表面上，Al占构成元素的比例较高，则Al与外部气体的接触量便增加，以Al为构成元素的氧化物的比例也增加。由于以Al为构成元素的氧化物是一种高透明度的绝缘体，因而横向的电流扩散便受到阻碍，正向电压便上升。此外，电流还会集中于垫片电极17的正下方附近，从而降低作为发光元件的寿命。
如后所述，为将透明电极表面用作垫片电极17蚀刻时的蚀刻阻挡层，Al占构成元素的比例最好为小于25％。如果Al占构成元素的比例过高，则在制作垫片电极17时，蚀刻速度较慢的Al便会被蚀刻，因而作为蚀刻阻挡层的功能便削弱。
为确保透明性，所形成的透明电极(电极16)的厚度最好为1～20nm。另外，如果透明电极的厚度为1～5nm则更佳。
接下来，对基于本实施方式的发光元件1a所具有的透明电极及垫片电极的制造方法作以说明。首先，在一个工序(金属蒸镀工序)中，在p型GaN系化合物半导体14之上，对构成透明电极的金属即Ni(3nm)和Al(5nm)、以及构成垫片电极17的金属即Au(400nm)进行蒸镀。接下来，在Au表面涂布光敏抗蚀剂，曝光后形成透明电极形状的抗蚀剂掩膜。接着，利用比如氰化钾(KCN)对Au进行湿蚀刻，并利用盐酸(HCl)对Al及Ni进行蚀刻。最后，用丙酮来除去抗蚀剂掩膜(透明电极形成工序)。
接下来，在表面上涂布光敏抗蚀剂，曝光后形成垫片电极形状的抗蚀剂掩膜。接着，利用比如碘化钾(KI)系蚀刻剂，对构成垫片电极的Au进行湿蚀刻，从而形成垫片电极17。这里，Al与Au相比，基于碘化钾(KI)系蚀刻剂的蚀刻速率较慢，因而可在曝光后的Al的上面使蚀刻停止。即，Al成为蚀刻阻挡层(垫片电极形成工序)。这样，可利用针对同一药剂的蚀刻速度差，将蚀刻对象层(Au)的基底层(Al)用作蚀刻阻挡层，并通过湿蚀刻对蚀刻对象层进行蚀刻，由此来形成垫片电极17。最后，在规定的温度·时间条件下进行加热处理，从而形成第一区域15及电极16(退火工序)。
如上所述，在本实施方式中，第一区域15与p型GaN系化合物半导体14低电阻接触，且与p型GaN系化合物半导体14的附着性较高。此外，由于电极16包含Al，因而如上所述，可以通过基于蒸镀时的辐射热等的合金化，来提高第一区域15与电极16的密接性及连续性，并可减少球化现象的发生，且可降低由电极16构成的电极的薄膜电阻。
接下来，对本发明的第二实施方式作以说明。图3表示基于本实施方式的发光元件1c的剖面结构。在本实施方式中，透明电极由第一合金层19及第二合金层25来构成。第一合金层19由Ni及Al所形成的合金来构成，第二合金层25采用与第一合金层19的密接性较高的材料，为防止第一合金层19中包含的Al系材料的自然氧化而引起的时效变质，最好采用可抑制供氧的材料。为此，最好是难以发生氧化的稳定性材料，或者是瞬间氧化而形成稳定的氧化物，且难以发生时效变化的材料(难以向外部供氧的材料)。
作为适于第二合金层25的材料，最好采用Ni、Ti、Cu、Cr、Zn的任意一种，或者它们中的任意一种氧化物或它们中的任意一种合金等。此外，考虑到与第一合金层19的电阻性，如采用包含与第一合金层19同一元素的电极材料即包含Ni的材料则更好。此外，第一合金层19最好具有防止第一合金层19的表面自然氧化的作用，同时还具有在后述透明电极及垫片电极17的制作工序中，作为防止第一合金层19中包含的Al在垫片制作时被蚀刻的蚀刻阻挡层的作用。
由上可知，尤其希望第二合金层25包含氧化物。此外，假设在作为第二合金层25来形成的透明电极中，还包含由构成第二合金层25的电极材料及构成第二合金层25的Al来构成的合金层。其中，出于防止氧化的目的，希望形成为第二合金层25中所含Al的比例小于第一合金层19中所含Al的比例。
此外，出于与第一实施方式的场合同样的理由，对透明电极(第一合金层19及第二合金层25)而言，最好构成为：随着从设有垫片电极17一侧的电极表面向与p型GaN系化合物半导体14接触的面，来增加透明电极材料构成元素中Al的浓度(Al原子占单位体积的全部构成元素的原子数的数量)。与p型GaN系化合物半导体14对置一侧的透明电极(第一合金层19及第二合金层25)的表面上的透明电极材料的构成元素中，Al在全部透明电极材料中占的比例(原子数比例)最好为大于等于25％小于等于75％，如为大于等于30％小于等于60％则更好。此外，在透明电极(第一合金层19及第二合金层25)中，设有垫片电极17一侧的透明电极表面的透明电极材料的构成元素中，Al的浓度最好为大于等于5％小于25％。
另外，基于本实施方式的发光元件1c，与基于第一实施方式的发光元件1a同样，在第一区域15与第一合金层19之间形成有第二区域18，但也可以不形成第二区域18。此外，也可以在与第二合金层25的第一合金层19相接触表面的相反侧面上，对不与垫片电极17相接触的第二合金层25的表面进行阶段性蚀刻，而使透明电极的厚度朝向透明电极端减薄。此外，也可以只在与垫片电极17相接触的垫片电极正下方区域，形成第二合金层25(图4的发光元件1d)。尽管由于减薄透明电极，会增加透明电极端侧的电阻值，从而降低透明电极的横向电流扩散性，但透明度会提高，而提高向外部的光输出性。
如果降低Al在第一合金层19表面的构成元素中所占的比例，且提高Ni的构成元素的浓度，则在后述的电极结构制造工序中，当对第二合金层25进行蚀刻时，第一合金层19的作为蚀刻阻挡层的功能便减弱。因此，Al在第一合金层19表面的构成元素中所占的比例最好为大于等于5％。
接下来，利用图5来说明具有基于本实施方式的发光元件1c的电极结构制造方法。首先，在一个工序中，在p型GaN系化合物半导体14(图5(a))之上，对构成透明电极的金属即Ni(3nm)、Al(5nm)、Ni(2nm)以及构成垫片电极17的金属即Au(400nm)进行蒸镀，而形成金属层31～33(金属蒸镀工序(图5(b))。金属层31由Ni及Al或对它们进行蒸镀时所生成的混合物来组成，金属层32由Ni来组成，金属层33由Au来组成。接下来，在金属层33的表面涂布光敏抗蚀剂，曝光后形成电极形状的抗蚀剂掩膜。接着，利用比如碘化钾(KI)系蚀刻剂对金属层33进行湿蚀刻，并利用盐酸(HCl)对金属层32及31进行蚀刻。最后，用丙酮来除去抗蚀剂掩膜(电极形成工序：图5(c))。
接下来，在表面上涂布光敏抗蚀剂，曝光后形成垫片电极形状的抗蚀剂掩膜。接着，利用比如碘化钾(KI)系蚀刻剂，对构成垫片电极的金属层33进行湿蚀刻，而形成垫片电极17。这里，由于金属层32的表面不能被碘化钾(KI)系蚀刻剂蚀刻，因而金属层32的表面露出后，蚀刻便停止。即，金属层32成为蚀刻阻挡层(垫片电极形成工序：图6(a))。最后，在规定的温度·时间条件下进行加热处理，而形成第一区域15、第二区域18、第一合金层19以及第二合金层25(退火工序：图6(b))。
另外，在制造具有图4所示发光元件1d的电极结构的场合下，在图6(a)的状态下，利用比如硝酸(HNO3)，对所限定区域的金属层32进行蚀刻。由于金属层31不能被硝酸蚀刻，因而到达金属层31后，蚀刻便停止。接下来，用丙酮来除去抗蚀剂掩膜，并在规定的温度·时间条件下进行加热处理，而形成第一区域15、第二区域18、第一合金层19以及第二合金层25。
在前述制造方法中，透明电极及垫片电极17的构成元素不限定于前述示例。作为用作电极或垫片的材料，适合采用蚀刻对象金属层与形成于该金属层之下的基底层对某种蚀刻材料的蚀刻速度相异的材料。
根据该制造方法，由于不同于现有的制造方法，不包括基于剥离法的电极形成工序，因而可防止在除去抗蚀剂时异物残存于透明电极。因此，可防止因透明电极上残存的异物而遮挡发光元件的光，可提高光输出性。此外，由于增加了灯树脂与芯片的密接性，可防止从外部侵入的湿气进入到灯树脂内部，因而可提高半导体发光元件的寿命。此外，由于通过一次蒸镀工序来完成旨在形成电极及垫片的层叠，因而可减少工序数，提高生产性。
接下来，对本发明第三实施方式作以说明。图7表示基于本实施方式的发光元件1e的剖面结构。在发光元件1e中，在基片11上，形成由Al、Rh、Ag等金属构成的反射金属层20，在反射金属层20上，形成有在第一～第二实施方式中所说明的结构。该发光元件1e适合用作大功率LED。
以上参照附图详述了本发明的实施方式，但具体构成不限于这些实施方式，它还包括不脱离本发明要旨范围的设计变更等。
Claims (6)
1.一种半导体发光元件，具备：具有对置的两个主面的p型GaN系化合物半导体、n型GaN系化合物半导体、形成于前述p型GaN系化合物半导体的一个主面与前述n型GaN系化合物半导体之间的发光层，该半导体发光元件的特征在于，具备：
第一区域，其形成于前述p型GaN系化合物半导体的另一个主面的表面，且由包含Ni的前述p型GaN系化合物半导体来构成；
电极，其形成于前述第一区域之上，且由包含Al的合金来构成并具有透明性。
2.一种半导体发光元件，具备：具有对置的两个主面的p型GaN系化合物半导体、n型GaN系化合物半导体、形成于前述p型GaN系化合物半导体的一个主面与前述n型GaN系化合物半导体之间的发光层，该半导体发光元件的特征在于，具备：
第一区域，其形成于前述p型GaN系化合物半导体的另一个主面的表面，且由包含Ni的前述p型GaN系化合物半导体来构成；
第二区域，其形成于前述第一区域之上，且由包含Ni及Al的前述p型GaN系化合物半导体来构成；
电极，其形成于前述第二区域之上，且由包含Al的合金构成并具有透明性。
3.根据权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于：前述电极的Al的浓度，从前述电极的表面向前述p型GaN系化合物半导体逐渐增高。
4.根据权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于：在前述电极的前述p型GaN系化合物半导体侧的接触面上，构成该电极的Al的浓度为大于等于25％小于等于75％，在与前述接触面对置的前述电极的表面上，构成该电极的Al的浓度为大于等于5％小于25％。
5.根据权利要求1～权利要求4任意一项所述的半导体发光元件，其特征在于，前述电极具备：
由Ni与Al的合金构成的第一合金层；
第二合金层，其形成于前述第一合金层的表面，且由包含Ni、Ti、Cu、Cr、Zn的任意一种的金属，或该金属的氧化物，或由该金属与Al所形成的合金来构成。
6.一种半导体发光元件制造方法，该半导体发光元件具备：具有对置的两个主面的p型GaN系化合物半导体、n型GaN系化合物半导体、形成于前述p型GaN系化合物半导体的一个主面与前述n型GaN系化合物半导体之间的发光层，该制造方法的特征在于，包括：
在前述p型GaN系化合物半导体的另一个主面，层叠包含Al的多种电极材料，而形成由多层构成的电极层的工序；
利用针对同一药剂的蚀刻速度差，将蚀刻对象层的基底层用作蚀刻阻挡层，且通过湿蚀刻来对前述电极层蚀刻的工序；
实施加热处理，并在前述p型GaN系化合物半导体与前述电极层之间形成合金层的工序。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081022 Termination date: 20131014 |