TW201513413A

TW201513413A - 發光元件

Info

Publication number: TW201513413A
Application number: TW103118651A
Authority: TW
Inventors: Junya Ishizaki
Original assignee: Shinetsu Handotai Kk
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2015-04-01
Also published as: TWI555240B; JP6136624B2; WO2014203458A1; JP2015005551A

Abstract

本發明提供一種發光元件，至少具有：發光部，其由具有第一導電型的第一半導體層、活性層、及具有第二導電型的第二半導體層依此順序所形成；及，第一電極部，其具有焊墊電極部與細線電極部，該焊墊電極部與前述第二半導體層接觸，該細線電極部與前述第二半導體層接觸並與前述焊墊電極部相連接；並且，該發光元件的特徵在於：在前述第二半導體層為n型的情況下，前述焊墊電極部不含有相對於前述第二半導體層成為p型摻雜物的金屬與成為n型摻雜物的金屬，或者含有一種以上的相對於前述第二半導體層成為p型摻雜物的金屬，前述細線電極部含有一種以上的相對於前述第二半導體層成為n型摻雜物的金屬；在前述第二半導體層為p型的情況下，前述焊墊電極部不含有相對於前述第二半導體層成為p型摻雜物的金屬與成為n型摻雜物的金屬，或者含有一種以上的相對於前述第二半導體層成為n型摻雜物的金屬，前述細線電極部含有一種以上的相對於前述第二半導體層成為p型摻雜物的金屬。藉此，提供一種發光元件，其維持來自晶片的光輸出效率，並具有廉價且可抑制電極發生剝離的晶片構造。

Description

發光元件

本發明關於一種化合物半導體發光元件，特別是關於一種具有焊墊電極部之化合物半導體發光元件。

近年，正在進行著將LED(發光二極體)採用於行動機器中。為了將LED組裝在行動機器中，需要小型的模組，因此，晶片需要更小的容積。特別是因為晶片的厚度會決定模組的厚度，所以實現較薄的晶片是減低容積的關鍵。

另一方面，為了製作較薄的晶片，必須將器件(device)形成後的晶圓削薄，而加工所需的成本成為拉高晶片成本的因素。又，亦有著因加工而使得良率降低的問題。進一步，較薄的發光元件無法設置足夠用於電流擴散的磊晶膜厚。

並且，不能進行足夠的電流擴散的發光元件，其電流會集中於發光元件的一部分，因此特別容易在電極的正下方發光，使得EL(Electro-Luminescence，電致發光)的發光分布無法一致，而難以增加光輸出。

為了避免上述情形，避免電流集中於電極的正下方是很重要的。因此，如專利文獻1所示，提案有一種技術，其在電極的正下方設置由SiO₂等絕緣物所構成的阻擋層。

又，在專利文獻2中，記載了以下內容：設置透明導電層，在焊墊電極中設置還原電極，且在還原電極層下部設置阻擋層，其中該還原電極包含將透明電極層還原的物質。

[先行技術文獻]

(專利文獻)

專利文獻1：日本特開2012-160665號公報。

專利文獻2：日本特開2012-186199號公報。

如上述，在將LED採用於行動機器的情況下，希望避免電流集中於電極的正下方，因此，已有如專利文獻1、專利文獻2的提案。

然而，本發明人發現到有以下的問題點。

亦即，在專利文獻1所記載的方法中，由於在電極的正下方插入絕緣物，因此具有電流不會流過電極的正下方的功效，但需要用於SiO₂的成膜與圖案形成之微影步驟、蝕刻步驟等多個步驟。

又，在形成SiO₂來作為阻擋層的情況下，根據由半導體所構成的阻擋層，使得阻擋層本身的材料費廉價。然而，由於在半導體層與歐姆金屬層的界面上未形成合金層也就是所謂黏著的狀態，而容易因物理性的力量而剝離。結果，容易發生電極剝離，因此不是較佳的方法。

為了避免剝離，必須使焊墊電極部的膜厚維持原狀、或是使其增厚，而成為成本上升的因素。本質上而言，在焊墊電極部與半導體的接觸部具有合金層，對於防止電極剝離是較好的。

在剝離的這點上，透明導電層與焊墊金屬部形成有合金層的專利文獻2，相較於專利文獻1為較佳的構造，但是專利文獻2需要有比專利文獻1更多的以下的步驟：透明導電層的成膜、還原電極層的成膜、微影步驟、電極圖案形成。

又，相較於設置SiO₂膜或透明導電膜等，將阻擋層設置在磊晶層上會成為非常大的成本上升因素，因此並不適合用於製作廉價的晶片。

亦即，對於要使電流不要流過焊墊電極的正下方，雖然專利文獻1和專利文獻2都有功效，但是都需要多個追加步驟，使得用來形成電極的成本增加。在先前技術中，難以一邊維持發光輸出，一邊減低晶片成本。

本發明是鑑於上述問題點而完成，目的在於提供一種發光元件，其維持來自晶片的光輸出，並具有廉價且可抑制電極發生剝離的晶片構造。

為了達成上述目的，本發明提供一種發光元件，至少具有：發光部，其由具有第一導電型的第一半導體層、活性層、及具有第二導電型的第二半導體層依此順序所形成；第一電極部，其具有焊墊電極部與細線電極部，該焊墊電極部與前述第二半導體層接觸，該細線電極部與前述第二半導體層接觸並與前述焊墊電極部相連接；及，第二電極部，其被設置於第一半導體層側；並且，該發光元件的特徵在於：在前述第二半導體層為n型的情況下，前述焊墊電極部，是由1層以上的層構造所構成，該層構造含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上的金屬，並且前述焊墊電極部，不含有相對於前述第二半導體層成為p型摻雜物的金屬與成為n型摻雜物的金屬，或者含有一種以上的相對於前述第二半導體層成為P型摻雜物的金屬，前述細線電極部，是由1層以上的層構造所構成，該層構造含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上的金屬，且前述細線電極部含有一種以上的相對於前述第二半導體層成為n型摻雜物的金屬；在前述第二半導體層為p型的情況下，前述焊墊電極部，是由1層以上的層構造所構成，該層構造含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上的金屬，並且前述焊墊電極部，不含有相對於前述第二半導體層成為p型摻雜物的金屬與成為n型摻雜物的金屬，或者含有一種以上的相對於前述第二半導體層成為n型摻雜物的金屬，前述細線電極部，是由1層以上的層構造所構成，該層構造含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上的金屬，且前述細線電極部含有一種以上的相對於前述第二半導體層成為p型摻雜物的金屬。

如此，藉由將焊墊電極部、細線電極部及第二半導體層作成如上述的構成，焊墊電極部與第二半導體層之間成為肖特基接觸而非歐姆接觸，因此焊墊電極部正下方的區域成為高電阻，另一方面，細線電極部與第二半導體層之間成為歐姆接觸，使得細線電極部正下方的區域成為低電阻，因此電流不會流過焊墊部的正下方，而僅流過細線電極部，於是電流集中於細線電極部，可得到與在焊墊電極的正下方設置阻擋層的情況同等的功效，而可實現廉價且高亮度的發光元件。

此處，較佳為在前述第一半導體層中的與前述活性層相反的一側上，形成厚度10μm以上的窗層。

藉由形成這樣的窗層，更容易將來自發光部的光取出至發光元件的外部，因此可作成更高亮度的發光元件。

又，較佳為在前述第一半導體層與前述窗層之間，具有組成調整層。

如此，藉由在第一半導體層與前述窗層之間具有組成調整層，在第一半導體層與窗層的晶格常數不同的情況下，可在第一半導體層上磊晶成長出結晶性良好的窗層。

此處，可進一步具有：支撐基板，在其下表面上具有前述第二電極；接合金屬層，其被設置於前述支撐基板上，作為反射層來發揮功能；介電體層，其被設置於前述接合金屬層與前述第一半導體層之間；及，界面電極，其貫穿前述介電體層的一部分，且與前述接合金屬層和前述第一半導體層接觸。

藉由作成這樣的構成，可在發光部的第一半導體層側設置反射層，因此可實現更高亮度的發光元件。

此處，可將上述發光元件作成：前述第二半導體層是由AlGaInP系的化合物半導體、AlGaInN系的化合物半導體、或是AlGaAs系的化合物半導體所構成；相對於前述第二半導體層成為p型摻雜物的金屬，是Be、Zn、Mg、C中的任一者，相對於前述第二半導體層成為n型摻雜物的金屬，是 S、Se、Si、Ge中的任一者。

如此，在第二半導體層是由AlGaInP系的化合物半導體、AlGaInN系的化合物半導體、或是AlGaAs系的化合物半導體所構成的情況下，可適於使用如上述的摻雜物金屬。

此處，較佳為前述焊墊電極部的厚度，比前述細線電極部更厚200nm以上，並且，前述焊墊電極部與前述細線電極部的邊界部之電極的寬度在5μm以上。

藉由作成這樣的焊墊電極部的厚度，可確保能夠吸收引線接合時的衝擊的厚度

又，藉由作成如上述的焊墊電極部與細線電極部的邊界部之電極的寬度，可在低電阻下電性連接焊墊電極部與細線電極部。

又，可將上述發光元件作成：前述活性層，是由(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP(0≦x≦1，0.35≦y≦0.65)所構成；並且，前述第一半導體層和第二半導體層，是由(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP(0≦x≦1，0.35≦y≦0.65)所構成。

又，可將上述發光元件作成：前述活性層，是由(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yN(0≦x≦1，0≦y≦1)所構成；並且，前述第一半導體層和第二半導體層，是由(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yN(0≦x≦1，0≦y≦1)所構成。

進一步，可將上述發光元件作成：前述活性層，是由(Al_xGa_1-x)As(0≦x≦1)所構成；並且，前述第一半導體層和第二半導體層，是由(Al_xGa_1-x)As(0≦x≦1)或是(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP(0≦x≦1，0.35≦y≦0.65)所構成。

如此，發光部的活性層、第一半導體層和第二半導體層，可適合使用如上述的材料。

如以上所述，根據本發明，藉由對應第二半導體層的導電型而改變焊墊電極部和細線電線部中所含有的摻雜物金屬，可抑制流過焊墊電極部的正下方的電流，而使電流流過細線電極部的正下方，並在焊墊電極部與第二半導體層的界面處形成合金層，因此可實現一種發光元件，其維持來自晶片的光輸出，並具有廉價且可抑制電極發生剝離的晶片構造。

100‧‧‧磊晶晶圓

101‧‧‧起始基板

102‧‧‧緩衝層

103‧‧‧蝕刻阻止層

104‧‧‧第二半導體層

105‧‧‧活性層

106‧‧‧第一半導體層

107‧‧‧組成調整層

503‧‧‧蝕刻阻止層

504‧‧‧第二半導體層

505‧‧‧活性層

506‧‧‧第一半導體層

507‧‧‧接觸層

520‧‧‧發光部

521‧‧‧發光元件

601‧‧‧介電體膜

108‧‧‧窗層

120‧‧‧發光部

121‧‧‧發光元件

201‧‧‧細線電極部

201’‧‧‧細線電極部

203‧‧‧焊墊電極部

203’‧‧‧焊墊電極部

210‧‧‧阻擋層

211‧‧‧透明電極膜

212‧‧‧還原層

301‧‧‧細線電極部

302‧‧‧區域(重疊區域)

303‧‧‧焊墊電極部

401‧‧‧點狀電極

500‧‧‧磊晶晶圓

501‧‧‧起始基板

502‧‧‧緩衝層

602‧‧‧開口部

603‧‧‧界面電極

604‧‧‧第一接合金屬層

610‧‧‧發光基板

620‧‧‧支撐基板

621‧‧‧第二接合金屬層

630‧‧‧台座基板

701‧‧‧細線電極部

702‧‧‧區域

703‧‧‧焊墊電極部

704‧‧‧背脊電極部

705‧‧‧背面金屬電極

801‧‧‧細線電極部

803‧‧‧焊墊電極部

804‧‧‧背脊電極部

813‧‧‧界面電極

第1圖是用於製造本發明的第一實施型態的發光元件之磊晶晶圓的剖面圖。

第2圖是本發明的第一實施型態的發光元件的概略剖面圖。

第3圖是本發明的第一實施型態的發光元件的俯視圖。

第4圖是本發明的第一實施型態的發光元件的仰視圖。

第5圖是用於製造本發明的第二實施型態的發光元件之磊晶晶圓的剖面圖。

第6圖是表示本發明的第二實施型態的發光元件的製造步驟的步驟剖面圖。

第7圖是本發明的第二實施型態的發光元件的概略剖面圖。

第8圖是本發明的第二實施型態的發光元件的俯視圖。

第9圖是比較例1的發光元件的俯視圖。

第10圖是比較例2的發光元件的俯視圖。

第11圖是比較例3的發光元件的俯視圖。

第12圖是比較例4的發光元件的俯視圖。

第13圖是表示比較例1至比較例3的相對於實施例1的相對發光輸出的圖表。

第14圖是表示實施例2的發光元件相對於比較例4的發光元件的發光輸出、VF(順向電壓)值、發光效率的比率的圖表。

以下，對於本發明，一邊參照圖式一邊詳細地說明實施態樣的一例，但本發明並不被限定於該實施態樣。

如前述，在將LED採用於行動機器的情況下，希望避免電流集中於電極的正下方。

為了避免電流集中於電極的正下方，已提案有各種技術，但都需要多個追加步驟，使得用來形成電極的成本增加。在先前技術中，難以一邊維持發光輸出，一邊減低晶片成本。

於是，本發明人，對於可一邊維持發光輸出，一邊減低晶片成本的發光元件，作了反覆精心檢討。

結果，發現到以下事態，而完成了本發明：利用對應第二半導體層的導電型而改變焊墊電極部和細線電極部中所含有的摻雜物(dopant)金屬，可一邊抑制流過焊墊電極部正下方的電流，並使電流流過細線電極部的正下方，進一步在焊墊電極部與第二半導體層的界面處形成合金層，因此可一邊維持發光輸出，一邊減低晶片成本，且進一步抑制電極剝離的發生。

首先，對於本發明的第一實施型態的發光元件，使用第1圖至第4圖來說明。

第2圖是本發明的第一實施型態的發光元件的概略剖面圖。

第3圖是本發明的第一實施型態的發光元件的俯視圖(從第二半導體層側觀察而得的平面圖)。

第4圖是本發明的第一實施型態的發光元件的仰視圖(從窗層側觀察而得的平面圖)。

如第1圖所示，磊晶晶圓100，在起始基板101上形成緩衝層102、蝕刻阻止層103，然後積層第二導電型的第二半導體層104、活性層105、第一導電型的第一半導體層106而形成發光部120。

例如，在起始基板101是GaAs(砷化鎵)的情況下，發光部的材料可選擇自以下各種材料：(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP(0≦x≦1，0.35≦y≦0.65)、Al_zGa_1-zAs(0≦z≦1)、(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yN(0≦x≦1，0≦y≦1)。

又，在起始基板101是Ge(鍺)或ZnO(氧化鋅)的情況下，緩衝層102是含有可調整晶格不匹配的功效的層。

又，由於活性層105顯現出封住載子的功效，因此被調整成以下組成：具有比第一半導體層106和第二半導體層104更小的能隙。

在發光部120上，藉由磊晶成長來形成窗層108。

在起始基板101是GaAs的情況下，窗層108，只要是能夠使雜質不在成長中擴散至基板的材料即可，可選擇任何材料，其中可選擇相對於由活性層105所發出的光為透明之GaPAs、GaP、AlGaAs、AlAs、GaPN等。

又，由於窗層108，其膜厚越厚則光取出效果越高，因此較佳為較厚。雖然只要有1μm程度的厚度便可期待光取出效果的提升，但為了後續步驟，適合將窗層設置成10μm以上的厚度。

又，在窗層108與第二半導體層106之間的晶格常數顯著不同的情況下，設置組成調整層107可有效抑制表面粗度，但沒有組成調整層107亦可。

又，第二半導體層104，為了提高電流的分散效果，設置具有兩種以上的摻雜濃度之區域是有效的。本發明適合從第二半導體層104的起始基板101側的區域朝向接觸活性層105的方向，配置1組以上具有不同摻雜濃度的層的對，且其中一方的層的摻雜濃度是另一方的層的摻雜濃度的2倍以上。

亦即，電流在低濃度摻雜層與高濃度摻雜層的界面處往橫方向分散，使得電流於高濃度摻雜層處以低電阻流過，藉此即使是薄膜仍可實現有效的電流分散。

若組合複數個前述的低濃度摻雜層和高濃度摻雜層的對，可進一步提高電流分散的效果。

又，電流分散的效果顯著的情況，是在低濃度摻雜層的摻雜濃度為3×10¹⁷/cm³以下的區域，且高濃度摻雜層的摻雜濃度為6×10¹⁷/cm³以上的區域。

電流分散的效果，是由摻雜濃度差所導致的效果，低濃度摻雜層只要在磊晶層形成時具有50nm以上的膜厚即可。

即使低濃度摻雜層的摻雜濃度高於3×10¹⁷/cm³，且高濃度摻雜層的摻雜濃度未滿6×10¹⁷/cm³，只要將低濃度摻雜層和高濃度摻雜層的對，設置2組以上，儘管因膜厚增厚而會成為成本上升的因素，但可藉此得到同樣的效果。

窗層108，在本實施型態中，適合為第一導電型(亦即，與第一半導體層106相同的導電型)，且具有1×10¹⁷/cm³的摻雜濃度。

若第一半導體層106的摻雜濃度皆一致，且窗層108的區域的摻雜濃度未滿1×10¹⁷/cm³，則有可能使電流分散被阻礙，導致來自活性層的發光不均勻。

此外，在窗層108的區域的摻雜濃度未滿1×10¹⁷/cm³的情況下，為了使電流分散均勻，較佳為與第二半導體層104的情況同樣地使第一半導體層106具有低濃度與高濃度的兩種摻雜區域。

形成窗層108後，如第4圖所示，以接觸窗層108的方式形成點狀電極401。

然後，除去起始基板101和緩衝層102。例如，在起始基板101是GaAs的情況下，以氨水與過氧化氫的混合液來加以除去。

將蝕刻阻止層103例如作成AlInP層的情況下，若使用前述的混合液，則藉由蝕刻的選擇性，會使蝕刻在蝕刻阻止層103處停止。

除去起始基板101和緩衝層102後，除去蝕刻阻止層103，使第二半導體層104露出。

蝕刻阻止層103的除去，例如若使用SPM溶液(硫酸與過氧化氫的混合液)等，可選擇性地將其除去。

然後，如第2圖所示，在露出的第二半導體層104上，形成細線電極部301，該細線電極部301是由金屬所構成的1層以上的構造，且該金屬含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上。在第二導電型(亦即，第二半導體層104的導電型)是p型的情況下，細線電極部301含有Be、Zn、Mg、C中的任一種以上的金屬(亦即，相對於第二半導體層104成為p型摻雜物的金屬)。在第二導電型是n型的情況下，細線電極部301含有S、Se、Si、Ge中的任一種以上的金屬(亦即，相對於第二半導體層104成為n型摻雜物的金屬)。

由於細線電極部301是具有使電流分散於第二半導體層104的功能的電極部，若截面積變小則電阻將升高，而無法發揮電流分散的功能。Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni等雖然在用於發光元件的電流分散上是電阻足夠低的金屬，但其截面積具有極限。

因此，較佳為預先設置0.1μm²以上的截面積。例如，本實施型態中，在第二導電型是n型的情況下，以蒸鍍法在第二半導體層104上積層100nm的Ti層、50nm的AuGe合金層、100nm的Au層。

Au層亦可置換成Ag層、Al層、Pt層、Cu層，Ti層就算沒有也沒關係，或者亦可用Ni層來取代。又，積層順序，並不限於本實施型態中所提示過的順序。又，膜厚不受限於本例示中的數值，在截面積0.1μm²以上的範圍內可自由選擇，因此理所當然地，若細線電極301的寬度變寬，可作成比本例示的厚度更薄，而若其寬度變窄，可作成比本例示的厚度更厚。

本實施型態中，作為摻雜物Ge的來源，是使用AuGe合金，這是因為在蒸鍍法中，合金較容易掌握。

例如，在使用濺鍍法或MOVPE法(有機金屬氣相成長法)、MBE(分子束磊晶)法等蒸鍍法以外的方法來加以形成的情況下，亦可僅用Ge。這點對於S、Se、Si也是相同的。

在第二導電型是p型的情況下，將前面的例子的AuGe合金層置換成AuZn等的合金層即可。又，即使第二導電型是p型，積層順序仍然不受限於前面的例子，而可選擇各種順序。

如第3圖所示，以具有與細線電極部301重疊的區域302的方式，形成焊墊電極部303。

焊墊電極部303，是以含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上的金屬所形成。

在第二導電型是p型的情況下，是形成為以下構造：在焊墊電極部303中，含有S、Se、Si、Ge中任一種以上的金屬(亦即，相對於第二半導體層104成為n型摻雜物的金屬)，或者，不含有Be、Zn、Mg、C、S、Se、Si、Ge中的所有的金屬(亦即，相對於第二半導體層104成為n型摻雜物的金屬與成為p型摻雜物的金屬均不含有)。

在第二導電型是n型的情況下，是形成為以下構造：在焊墊電極部303中，含有Be、Zn、Mg、C中任一種以上的金屬(亦即，相對於第二半導體層104成為p型摻雜物的金屬)，或者，不含有Be、Zn、Mg、C、S、Se、Si、Ge中的所有的金屬(亦即，相對於第二半導體層104成為n型摻雜物的金屬與成為p型摻雜物的金屬均不含有)。

本實施型態中，在第二半導體層104上積層100nm的Ti層與900nm的Au層以作為焊墊電極部303。Au層亦可置換成Ag層、Al層、Pt層、Cu層，Ti層就算沒有也沒關係，或者亦可用Ni層來取代。

又，本例示中，雖然Ti層上是作成Au層的單獨一層，但可選擇為Al與Au積層而成的構造，或是Ag與Au積層而成的構造等各種構造的組合。

進一步，本例示中雖然將焊墊電極部303的厚度作成1000nm，但只要設置成能夠吸收引線接合時的衝擊的厚度即可，因此並不限於本例示的厚度，將其作得更薄也沒關係。雖然厚度越厚，在引線接合時的衝擊吸收力就越高，但會成為成本上升的因素，因此製作得過厚並非較佳的設計，較佳是抑制在3000nm程度的厚度。

又，焊墊電極部303的厚度，較佳為比細線電極部301更厚200nm以上。如此，藉由使焊墊電極部303的厚度比細線電極部301更厚200nm以上，可確保能夠吸收引線接合時的衝擊的厚度。

又，焊墊電極部303與前述細線電極部的邊界部的電極(重疊區域302)的寬度，較佳為5μm以上。如此，藉由將焊墊電極部303與前述細線電極部的邊界部的電極的寬度作成5μm以上，能夠在低電阻下電性連接焊墊電極部與細線電極部。

在已形成細線電極部301、焊墊電極部303的狀態下，施加熱處理。藉由此熱處理，在與金屬接觸的半導體層處形成合金層。在合金層形成時，會發生從金屬層到半導體層與從半導體層到金屬層的相互擴散，因此形成一種機械特性堅固的層。

雖然引線接合時的電極部的剝離現象會在層間的界面處發生，但藉由熱處理，在電極部的金屬與半導體層之間經由合金層而形成組成連續變化的層，因此，理論上不存在界面，所以可抑制在引線接合時電極部從半導體層剝離的情形。

在第二導電型是p型的情況下，焊墊電極部303中含有S、Se、Si、Ge中的任一種以上的摻雜物金屬時，即使藉由熱處理使摻雜物金屬擴散至半導體層，也不會降低半導體的電阻，反而發揮了作用，產生因補償p型摻雜物而藉此提高半導體層的電阻的效果。結果，與焊墊電極部303接觸的半導體層的電阻變得非常大。

在第二導電型是n型的情況下，焊墊電極部303中含有Be、Zn、Mg、C中的任一種以上的摻雜物金屬時，即使藉由熱處理使摻雜物金屬擴散至半導體層，也不會降低半導體的電阻，反而發揮了作用，產生因補償n型摻雜物而藉此提高半導體層的電阻的效果。結果，與焊墊電極部303接觸的半導體層的電阻變得非常大。

在焊墊電極部303形成為不含有Be、Zn、Mg、C、S、Se、Si、Ge中任何一種金屬之構造的情況下，由於不會因為熱處理而使摻雜物金屬擴散至半導體層，半導體層側的電阻不會下降。因此，與焊墊電極部303接觸的半導體層的電阻變大。

如以上所述，可實現一種發光元件121，其具有以下的構造：選擇性地使電流流過細線電極部301，並使電流不流過或是極難流過焊墊電極部303。

繼而，使用第5圖、第6圖、第7圖、第8圖來說明第二實施型態。

第7圖是本發明的第二實施型態的發光元件的概略剖面圖。

第8圖是本發明的第二實施型態的發光元件的俯視圖(從第二半導體層側觀察而得的平面圖)。

如第5圖所示，磊晶晶圓500，在起始基板501上形成緩衝層502、蝕刻阻止層503，然後積層第二導電型的第二半導體層504、活性層505、第一導電型的第一半導體層506而形成發光部520。

例如，在起始基板501是GaAs的情況下，發光部的材料可選擇自以下各種材料：(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP(0≦x≦1，0.35≦y≦0.65)、Al_zGa_1-zAs(0≦z≦1)、(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yN(0≦x≦1，0≦y≦1)。

又，在起始基板501是Ge或ZnO的情況下，緩衝層502是含有可調整晶格不匹配的功效的層。

又，由於活性層505顯現出封住載子的功效，因此被調整成以下組成：具有比第一半導體層506和第二半導體層504更小的能隙。

進一步，若在發光部520上形成接觸層507，則可減低與形成於上部的金屬電極間的接觸電阻而較佳，但並非一定要設置。

在設置接觸層507的情況下，為了形成與電極的歐姆連接，較佳為設置成保有3×10¹⁸/cm³以上的摻雜濃度，特別更適合具有6×10¹⁸/cm³以上的摻雜濃度。

又，第二半導體層504，為了提高電流的分散效果，設置具有兩種以上的摻雜濃度之區域是有效的。本發明適合從第二半導體層504的起始基板501側的區域朝向接觸活性層505的方向，配置1組以上具有不同摻雜濃度的層的對，且其中一方的層的摻雜濃度是另一方的層的摻雜濃度的2倍以上。

電流在低濃度摻雜層與高濃度摻雜層的界面處往橫方向分散，使得電流於高濃度摻雜層處以低電阻流過，藉此即使是薄膜仍可實現有效的電流分散。

如第6圖(a)所示，在形成接觸層507後，在接觸層507上設置介電體膜601。介電體膜601，可選自氧化矽、氮化矽、氧化鎵、藍寶石等，在以溼式蝕刻進行圖案形成的情況下，若選擇氧化矽膜或氮化矽膜，則可容易地進行蝕刻。

此外，在以乾式蝕刻進行圖案形成的情況下，可選擇上述所有材料。

雖然在本實施型態中是例示氧化矽膜的情況，但選擇上述其他材料亦可得到相同的功效。

介電體膜601形成後，將介電體膜601的一部分開口，形成開口部602。在開口部602中，以含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上的金屬來形成界面電極603。

然後，以披覆介電體601和形成於開口部602之界面電極603的方式，形成第一接合金屬層604，作成發光基板610。

第一接合金屬層604，是以含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上的金屬來形成，可作成組合複數個上述金屬的積層構造，亦可作成單一的層。

繼而，如第6圖(b)所示，在支撐基板620上形成第二接合金屬層621，作成台座基板630。

此外，支撐基板620，只要是電阻低且平坦的基板，則可選擇任何材料，且可選擇自相對於發光波長為不透明的Si、Ge、GaAs、InP之半導體。

又，第二接合金屬層621，是以含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上的金屬來形成，可作成組合複數個上述金屬的積層構造，亦可作成單一的層。

繼而，如第6圖(c)所示，使第一接合金屬層604與第二接合金屬層621對接，接合發光基板610與台座基板630。

接合時，施予1000N以上的壓力，並施加150℃以上的熱，藉此接合第一接合金屬層604與第二接合金屬層621，而接合發光基板610與台座基板630。

接合後，除去起始基板501和緩衝層502。例如，在起始基板501是GaAs的情況下，以氨水與過氧化氫的混合液來加以除去。在蝕刻阻止層503例如作成AlInP層的情況下，若使用前述的混合液，則藉由蝕刻的選擇性，使蝕刻在蝕刻阻止層503處停止。

除去起始基板501和緩衝層502後，除去蝕刻阻止層503，使第二半導體層504露出。蝕刻阻止層503的除去，例如若使用SPM溶液(硫酸與過氧化氫的混合液)等，可選擇性地將其除去。

繼而，如第7圖和第8圖所示，在露出的第二半導體層504上，形成細線電極部701，該細線電極部701是由金屬所構成的1層以上的構造，且該金屬含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上。

在第二導電型(第二半導體層504的導電型)是p型的情況下，細線電極部701含有Be、Zn、Mg、C中的任一種以上的金屬(亦即，相對於第二半導體層504成為p型摻雜物的金屬)。

在第二導電型是n型的情況下，細線電極部701含有S、Se、Si、Ge中的任一種以上的金屬(亦即，相對於第二半導體層504成為n型摻雜物的金屬)。

由於細線電極部701是具有使電流分散於第二半導體層504的功能的電極部，若截面積變小則電阻將升高，而無法發揮電流分散的功能。Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni等雖然在用於發光元件的電流分散上是電阻足夠低的金屬，但其截面積具有極限。

因此，較佳為設置0.1μm²以上的截面積。例如，本實施型態中，在第二導電型是n型的情況下，以蒸鍍法在第二半導體層504上積層100nm的Ti層、50nm的AuGe合金層、100nm的Au層。

Au層亦可置換成Ag層、Al層、Pt層、Cu層，Ti層就算沒有也沒關係，或者亦可用Ni層來取代。又，積層順序，並不限於本實施型態中所提示過的順序。又，膜厚不受限於本例示中的數值，在截面積0.1μm²以上的範圍內可自由選擇，因此理所當然地，若細線電極701的寬度變寬，可作成比本例示的厚度更薄，而若其寬度變窄，可作成比本例示的厚度更厚。

本實施型態中，作用摻雜物Ge的來源，是使用AuGe合金，這是因為在蒸鍍法中，合金較容易掌握。例如，在使用濺鍍法或MOVPE法、MBE法等蒸鍍法以外的方法來加以形成的情況下，亦可僅用Ge。這點對於S、Se、Si也是相同的。

如第8圖所示，於第二半導體層504上形成金屬電極後，以具有與細線電極部701重疊的區域702的方式，形成焊墊電極部703。焊墊電極部703，是以含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上的金屬所形成。

在第二導電型是p型的情況下，是形成為以下構造：在焊墊電極部703中，含有S、Se、Si、Ge中任一種以上的金屬(亦即，相對於第二半導體層504成為n型摻雜物的金屬)，或者，不含有Be、Zn、Mg、C、S、Se、Si、Ge中所有的金屬(亦即，不含有相對於第二半導體層504會成為摻雜物的金屬)。在第二導電型是n型的情況下，是形成為以下構造：在焊墊電極部703中，含有Be、Zn、Mg、C中任一種以上的金屬(亦即，相對於第二半導體層504成為p型摻雜物的金屬)，或者，不含有Be、Zn、Mg、C、S、Se、Si、Ge中所有的金屬。

本實施型態中，在第二半導體層504上積層100nm的Ti層與900nm的Au層以作為焊墊電極部703。Au層亦可置換成Ag層、Al層、Pt層、Cu層，Ti層就算沒有也沒關係，或者亦可用Ni層來取代。

進一步，本例示中雖然將焊墊電極部703的厚度作成1000nm，但只要設置成能夠吸收引線接合時的衝擊的厚度即可，因此並不限於本例示的厚度，將其作得更薄也沒關係。雖然厚度越厚，在引線接合時的衝擊吸收力就越高，但會成為成本上升的因素，因此製作得過厚並非較佳的設計，較佳是抑制在3000nm程度的厚度。

繼而，如第7圖所示，在支撐基板620的下表面形成背面金屬電極705。然後，在已形成細線電極部701、焊墊電極部703、背面金屬電極705的狀態下，施加熱處理。藉由此熱處理，在與金屬接觸的半導體層處形成合金層。在合金層形成時，會發生從金屬層到半導體層與從半導體層到金屬層的相互擴散，因此形成機械特性堅固的層。雖然引線接合時的電極部的剝離現象會在層間的界面處發生，但藉由熱處理，在電極部的金屬與半導體層之間經由合金層形成組成連續變化的層，因此在理論上不存在界面，所以可抑制引線接合時電極部從半導體層剝離的情形。

在第二導電型是p型的情況下，焊墊電極部703中含有S、Se、Si、Ge中的任一種以上的摻雜物金屬時，即使藉由熱處理使摻雜物金屬擴散至半導體層，也不會降低半導體的電阻，反而發揮了作用，產生因補償p型摻雜物而藉此提高半導體層的電阻的效果。結果，與焊墊電極部703接觸的半導體層的電阻變得非常大。

在第二導電型是n型的情況下，焊墊電極部703中含有Be、Zn、Mg、C中的任一種以上的摻雜物金屬時，即使藉由熱處理使摻雜物金屬擴散至半導體層，也不會降低半導體的電阻，反而發揮了作用，產生因補償n型摻雜物而藉此提高半導體層的電阻的效果。結果，與焊墊電極部703接觸的半導體層的電阻變得非常大。

在焊墊電極部703形成為不含有Be、Zn、Mg、C、S、Se、Si、Ge中任何一種金屬之構造的情況下，由於不會因為熱處理而使摻雜物金屬擴散至半導體層，半導體層側的電阻將不下降。因此，與焊墊電極部703接觸的半導體層的電阻變大。

此外，電性連接焊墊電極部703與細線電極部701之背脊電極部704，可作成與焊墊電部703相同的構成。

在第二導電型是p型，且焊墊電極部703含有S、Se、Si、Ge等的摻雜物金屬的情況下，區域702成為含有以下雙方之金屬的區域：細線電極部701中所含有之摻雜物金屬Be、Zn、Mg、C中的任一種以上的金屬；焊墊電極部703 中所含有之S、Se、Si、Ge中的任一種以上的金屬。

在第二導電型是n型，且焊墊電極部703含有Be、Zn、Mg、C等的摻雜物金屬的情況下，區域702成為含有以下雙方之金屬的區域：細線電極部701中所含有之摻雜物金屬S、Se、Si、Ge中的任一種以上的金屬；及，焊墊電極部703中所含有之Be、Zn、Mg、C中的任一種以上的金屬。

為了實現歐姆接觸，需要有一定以上濃度的摻雜物金屬，因此由p型摻雜物與n型摻雜物補償過的區域702與半導體層的接觸電阻，即使施加熱處理，其電阻仍然比細線電極部701與半導體層的接觸電阻更高。

在焊墊電極部703被形成為不含摻雜物金屬的情況下，區域702成為其摻雜物金屬的濃度比細線電極部701的摻雜物金屬的濃度更稀薄的區域。由於為了實現歐姆接觸，需要有一定以上濃度的摻雜物金屬，藉由摻雜濃度的不足，區域702與半導體層的接觸電阻，即使施加熱處理，其電阻仍然比細線電極部701與半導體層的接觸電阻更高。

因此，可實現一種發光元件521，其具有以下的構造：選擇性地使電流流過除了重疊區域702以外的細線電極部701，並使電流不流過或是極難流過焊墊電極部703。

[實施例]

以下，例示實施例和比較例來更具體地說明本發明，但本發明並不被限定於該等實施例。

(實施例1)

製作出第2圖所示的構造之第一實施型態的發光元件 121，其中，將焊墊電極部303的焊墊直徑在70μm~100μm的範圍內變化。

(實施例2)

製作出第7圖所示的構造之第二實施型態的發光元件521，其中，將焊墊電極部703的焊墊直徑在70μm~100μm的範圍內變化。

(比較例1)

與實施例1同樣地製作出發光元件。但是，在比較例1中，如第9圖所示，將細線電極部201與焊墊電極部203作成具有同種摻雜物金屬的構造。

亦即，在第二導電型是p型的情況下，細線電極部201與焊墊電極部203被構成為1層以上的構造，其中該構造是由含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上的金屬所構成，並且細線電極部201與焊墊電極部203含有Be、Zn、Mg、C中的任一種以上的金屬。

在第二導電型是n型的情況下，細線電極部201與焊墊電極部203被構成為1層以上的構造，其中該構造是由含有Al、Ag、Au、Pt、Cu、Ti、Ni中的任一種以上的金屬所構成，並且細線電極部201與焊墊電極部203含有S、Se、Si、Ge中的任一種以上的金屬。

比較例1的優點，可舉出其與實施例1同樣可減少微影步驟數。

雖然細線電極部201與焊墊電極部203分開形成可將焊墊電極部作成較厚，因而較佳，但亦可藉由同時形成細線電極部201與焊墊電極部203，而只用一次的微影便形成兩者。

(比較例2)

與實施例1同樣地製作出發光元件。但是，在比較例2中，如第10圖(a)所示，在形成具有阻擋層的功能(阻擋電流的功能)之層(磊晶層或是SiO₂等的沉積層)後，藉由微影步驟和蝕刻步驟，使阻擋層僅殘留相當於焊墊電極部203的區域，然後如第10圖(b)所示，與比較例1同樣地形成細線電極部201和焊墊電極部203。

比較例2中，需要用於形成阻擋層的材料費、用於阻擋層210的圖案形成的微影步驟的成本與蝕刻成本。

(比較例3)

與實施例1同樣地製作出發光元件。但是，在比較例3中，如第11圖(a)所示，在第二半導體層104上積層透明電極膜211，並積層用來還原透明導電膜211的層(以下稱為還原層)212後，藉由微影步驟和蝕刻步驟，形成在相當於焊墊電極部203’的區域中具有圖案之還原層212，然後如第11圖(b)所示，與比較例2同樣地形成細線電極部201’和焊墊電極部203’。

相較於比較例1，比較例3需要透明導電膜211的積層步驟、還原層212的積層步驟、用於圖案形成的微影步驟、及蝕刻步驟，其製造成本明顯高於實施例1。

針對實施例1、比較例1、比較例2、比較例3，關於使第二半導體層露出後，直到細線電極部和焊墊電極部形成完畢為止的步驟和數量，將這些步驟和數量表示於表1。

從表1可知，比較例1在步驟數的這點上有可能達成比實施例1更少的步驟設計，而比較例2、比較例3無法設計成比實施例1更少的步驟數。

因此，在使用比較例2、比較例3的情況下，無法避免其材料費和製造成本高於實施例1。

第13圖表示將實施例1的發光輸出設為1時的比較例1、比較例2、比較例3的發光輸出。

此外，細線電極部的寬度，在所有例子中都作成5μm寬度，晶片尺寸為邊長250μm的矩形。

從第13圖可知，相較於實施例1，比較例1的發光輸出大幅減弱，並且即使縮減焊墊電極部的面積，仍然無法達到與實施例1相同等級的發光輸出。另一方面，在比較例2、比較例3中，是與實施例1的情況幾乎相同程度的輸出。

相較於實施例1，比較例1的發光輸出大幅減弱的原因，如以下所述。亦即，在比較例1中，由於細線電極部 201與第二半導體層104是歐姆接觸，且焊墊電極部203與第二半導體層104是歐姆接觸，細線電極部201與第二半導體層104在每單位面積中的接觸電阻，等於焊墊電極部203與第二半導體層104在每單位面積中的接觸電阻，因此電流集中至相對上面積較大的焊墊電極部203，使得流過細線電極部201的電流變少。結果，只有面積較大的焊墊電極正下方的發光變強，因此活性層105所發出的光有很多無法被取出，導致發光元件的輸出降低。

此外，第13圖中雖然例示焊墊直徑到70μm為止的範圍，但焊墊直徑70μm的大小只是在組件(組裝)上，最具一般性的大小而已，可推測此傾向會維持到焊墊直徑到0(不存在焊墊電極)的狀態為止。

又，關於焊墊直徑在100μm以上的大小，亦推測會維持同樣的傾向。

從上述結果可知，在實施例1中，可利用較小的步驟數，亦即較少的製造成本，來實現能夠維持與比較例2、比較例3相同程度的發光輸出的發光元件。

(比較例4)

與實施例2同樣地製作出發光元件。但是，在比較例4中，如第12圖所示，將細線電極部801、焊墊電極部803、背脊電極部804的電極材料設為相同，並且每一種電極均與第二半導體層504作成歐姆接觸。

此外，在第12圖中，界面電極813，對應於第7圖的界面電極603。

在比較例4中，若界面電極813靠近背脊電極部804或焊墊電極部803，則電流將集中於焊墊電極部803或背脊電極部804，且發光部將集中於焊墊電極部803或背脊電極部804，因此需要使界面電極813相對於焊墊電極部803或背脊電極部804此兩者的距離，比界面電極813相對於細線電極部801的距離更大。在此設計中，無法使焊墊電極部803和背脊電極部804周圍的發光層對發光作出貢獻，因此不僅無法得到較高的亮度，還會減低對通電有助益的pn接合面積，故亦會成為VF(順向電壓)值上升的原因。

另一方面，在實施例2中，雖然相當於比較例4的背脊電極部804之區域的電極是背脊電極部704，但背脊電極部704與焊墊電極部703同樣是以高電阻來接觸半導體層，電流不會流過焊墊電極部703和背脊電極部704的正下方的區域。於是，即使界面電極603靠近背脊電極部704或焊墊電極部703，電流也不會集中於焊墊電極部703或是背脊電極部704，因此相較於比較例4中的界面電極813，可將界面電極603作成更長，而可將直到焊墊電極部703和背脊電極部704的附近為止的區域作為發光區域來利用，故可使VF值降低到低於比較例4。

第14圖表示將實施例2相對於比較例4的發光輸出(以PO來表示)、順向電壓(VF)值、發光效率的比率進行比較後的結果。在第14圖中，將細線電極部的寬度作成5μm寬，且晶片尺寸為邊長250μm的矩形。此外，即使晶片尺寸或細線電極的寬度不同，推測其亦顯示出同樣的傾向。

從第14圖可知，在實施例2與比較例4的發光輸出(PO)的比較中，由於實施例2相較於比較例4不伴隨內部量子效率的變化，因此並未看到較大的差異。

另一方面，在實施例2與比較例4的VF值的比較中，實施例2這邊相較於比較例4要低了10%以上。

VF值降低的原因，可設想是因為在實施例2中，對發光有貢獻的區域，換言之就是電流所流過的區域相較於比較例4有所增加，因此電流密度降低，而使VF值降低。

結果，如第14圖的發光效率變化率曲線所示，外部量子效率相較於比較例4改善了10%以上。

此外，本發明並不被限定於上述實施型態。上述實施型態是例示性質，任何具有在實質上與本發明的申請專利範圍所述之技術性思想相同之構成，且發揮同樣的作用功效者，亦包含於本發明的技術性範圍中。