TWI278995B - Nitride semiconductor element with a supporting substrate and a method for producing a nitride semiconductor element - Google Patents

Description

(1) 1278995 玖、發明說明 [發明所屬之技術領域] 本發明係關於發光二極體（LED )及雷射二極體（LD )等之發光元件 '太陽能電池及光感測器等之受光元件、 或電晶體及能源單元等之電子單元所使用之氮化物半導體 元件及該製造方法。製造方法之一係採用貼合構造。 [先前技術] 氮化物半導體雖然爲很可能成爲直接轉移型半導體之 半導體材料，然而，要成批製造單晶則十分困難。因此， 以現狀而言，一般會採用以有機金屬化學蒸氣沈積法（ MOCVD)使GaN在藍寶石或SiC等異種基板上生長之異 質磊晶技術。其中，因爲藍寶石在其磊晶生長步驟之高溫 氨環境中具有良好安定性，証實係適合使用於高效率之氮 化物半導體的發光元件生長之基板。使用藍寶石基板時所 採用之方法，係在藍寶石基板上以60(TC程度之低溫形成 AlGaN之緩衝層後，在其上使氮化物半導體層生長。利用 此方式，可提高氮化物半導體層之結晶性。 具體而言，藍寶石基板上生長之氮化物半導體元件， 被利用於較傳統型具有高亮度之藍色LED、純綠色LED、 及LD (雷射二極體）上，其用途則爲全彩顯示器、信號 顯示機、影像掃描器、及光碟用光源等、儲存大容量資訊 之DVD等之媒體及通信用之光源、或印刷機器等。又， 如電場效應電晶體（FET )之電子單元的應用則可期待。 -6- (2) 1278995 (專利文獻1 ) 曰本特開平9 — 129932號公報 然而，藍寶石係熱導率較差之絶緣體，因此，氮化物 半導體元件必須具有一定之構造。例如，如GaAs及GaP 所示之導電體基板，可在半導體裝置之上面設置1個電氣 性接觸部（電極）且在底面設置另1個接觸部，然而，在 藍寶石上生長之發光元件則需在上面（同一面）設置2個 電氣性接觸部。因此，藍寶石等之絶緣體基板的有效發光 面積，會小於導電體基板之同一基板面積的有效發光面積 。又，使用絶緣體基板時，從同一 0之晶圓可取得之元件 (晶片）數較少。 又，使用藍寶石等絶緣體基板之氮化物半導體元件， 有向上型及向下型，然而，因在同一面上具有兩電極，會 形成局部電流密度較高，而導致元件（晶片）發熱並加速 元件劣化。又，對電極之絲焊步驟中，因PN兩電極分別 需要絲線，晶片尺寸會較大而降低晶片之產率。而且，藍 寶石爲硬度較高之六方晶體的晶體構造。因此，使用藍寶 石當做生長基板時，必須在藍寶石基板上劃線隔離晶片， 和其他基板相比，製造步驟會增加。 又，近年來，紫外區域之發光的LED亦已實用化。 紫外區域之發光波長爲 400nm以下。GaN之帶間隙 3 6 5 nm，想要實現小於3 6 5 nm之短波長化時，會接觸層等 之GaN的吸收而使光取出效率明顯降低。 (3) 1278995 因此，本發明有鑑於上述問題，而提供實現使兩電極 互相相對之對向電極構造，且可在不提高電壓之情形下實 現高輸出之氮化物半導體元件、及該製造方法。又，在紫 外區域亦可實現高發光輸出之氮化物半導體元件。 [發明內容] 本發明之氮化物半導體元件，係在支持基板上至少依 序具有導電層、第1電極、具有發光層之氮化物半導體、 及第2電極之氮化物半導體元件，前述導電層上，隔著第 1電極及第1絶緣性保護膜具有第1導電型氮化物半導體 層。前述氮化物半導體係從支持基板側開始依序構成第1 導電型氮化物半導體層、發光層、第2導電型氮化物半導 體層，第2導電型氮化物半導體層上會形成第2電極。前 述支持基板具有導電性，而可當做具有對向電極構造之氮 化物半導體元件。又，若將第〗電極當做p型電極，則可 提高光之取出效率。此代表，在爲氮化物半導體層之上部 的第2電極（η型電極）側形成之第2導電型氮化物半導 體層會成爲η型氮化物半導體。亦即，η型氮化物半導體 側會成爲光取出面。氮化物半導體（尤其是GaN系半導 體）之η型層的電阻較小，故第2電極之n型電極的尺寸 可以較小。而光之取出效率的提高，則係因爲η型電極較 小而可減少遮光區域。又’因傳統之氮化物半導體元件係 在同一面具有兩電極之構造，故ρ型電極需要1>墊電極， 本發明中，因採用具導電性之支持基板，且以導電性材料 (4) 1278995 在引線框架等封裝上實施晶粒結著使其導通，故不需要p 墊電極，而可擴大發光面積。又，因具有第1絶緣性保護 膜而可防止短路等，故可改善廢料率及提高信頼性。實現 製造步驟之簡化。 前述第1電極及第1絶緣性保護膜之特徵，係和第i 導電型氮化物半導體層相連接。第1電極可形成於第1導 電型氮化物半導體層之全面或部份，以第1絶緣性保護膜 塡埋開口部，可調整第1電極及第1導電型氮化物半導體 層之接觸面積。又，第1電極之圖案可以爲矩形、條紋狀 、正方形、格子狀、點狀、菱形、平行四邊形、網目狀、 條狀、以及1分枝至複數分枝之枝狀等，故可提高光之取 出效率。前述第1導電型氮化物半導體層若和第i電極爲 歐姆接觸，則可爲P型氮化物半導體，亦可爲η型氮化物 半導體。且第1導電型氮化物半導體層未限定爲單層或複 數層。 前述第1電極含有從Ag、Rh、Ni、Au、Pd、Ir、Ti 、Pt、W、及A1所構成之群組中選取之至少其中之一。 反射率之具體數値爲 Ag — 89%、A1— 84%、Rh — 55%、Pd —5〇%、Au— 24%。由以上可以，以反射率而言，Ag爲最 佳材質，然而，第1導電型氮化物半導體層爲p型時，以 歐姆性而言，則以Rh爲佳。使用前述材料，可實現低電 阻化、及提高光之取出效率。前述導電層係由含有從Au 、Sn、及In所構成之群組中選取至少其中之一的共晶所 構成。導電層採用前述共晶材料，可以形成低溫之層。若 -9- (5) 1278995 爲共晶接合，則低溫貼附具有緩和翹曲之效果。又，若導 電層之構造爲從第1電極側之 Au、Sn、Pd、In、Ti、Ni 、W、Mo、Au — S n ' Sn— Pd、In— Pd、Ti— Pt— Au、及

Ti 一 Pt — Sn等之密著層/隔離層/共晶層，則可防止第1電 極（例如，P型電極）之擴散所導致之劣化。 前述第1電極及第2電極係兩電極未存在於同一面之 對向電極構造，第2電極不會存在於第1電極之上方。其 代表，從電極之形成面上觀看時，雙方之電極不會重疊。 從電極形成面上觀看時，第1電極及第2電極未重疊的話 ，則發出之光不會被第2電極（例如，η型電極）遮住， 而可獲得效率良好之光取出。而可抑制第2電極對發出之 光的吸收。第2導電型氮化物半導體之層爲η型時，前述 第2電極以含有Α1爲佳，例如，由Ti — Al、W — Α1所構 成。本發明中，對向電極構造之構造上，第i電極及第2 電極係隔著氮化物半導體形成。 前述氮化物半導體元件中，前述氮化物半導體之最上 層爲第2導電型氮化物半導體層，該第2導電型氮化物半 導體層上設有凹凸部。該凹凸（凹坑加工）形成部會位於 氮化物半導體之光取出側。利用此表面之凹凸的形成，未 能以全反射射出之光會在凹凸面改變光之角度而可取出。 和沒有凹凸相比，形成此凹凸可提高輸出1 . 5倍以上。平 面形狀爲圓形、或六角形及三角形之多角形。另外，凹凸 之形成亦可爲條狀、晶格狀、或矩形。爲了提高光之取出 效率，最好爲較細之圖案。又，剖面形狀方面波狀優於平 -10- (6) 1278995 坦面。和有稜角之凹凸相比，可更進一步提高光取出效率 。又，凹部之深度應爲0.2〜3//m，最好爲1.0/zm〜1.5 //m。此理由爲，凹部深度小於〇.2/zm時，不具有提高 光取出之效果，而大於上述範圍之深度時，則橫向之電阻 會上揚。又，凹部之形狀若採圓形或多角形時，可維持低 電阻値並提高輸出。 前述氮化物半導體中，發光層以外之氮化物半導體層 的特徵，係具有大於發光帶間隙之帶間隙。發光層以外之 氮化物半導體層最好具有比發光帶間隙大0.1 eV以上之帶 間隙。如此，可在不會吸收發出之光的情形取出光。 前述氮化物半導體元件中，支持基板之特徵爲線性熱 膨脹係數爲4〜10(xl0_6/K)。支持基板之熱膨漲係數 位於上述範圍內，可防止氮化物半導體元件之翹曲及龜裂 。和GaN之熱膨漲係數差必須爲4χ 10_6/Κ以下之理由， 係當超過此範圍時，變形會擴大，而使支持基板及氮化物 半導體元件發生龜裂之比率急速升高。 前述氮化物半導體元件中，支持基板之特徵係含有由 Cu、Mo、及W所構成之群組中選取之至少其中之一。支 持基板之特性爲具有導電性，且熱膨漲係數接近氮化物半 導體。由上述金屬所構成之支持基板滿足上述之特性。又 ，可提高散熱性或晶片分離之容易性等LED、LD之特性 〇 前述氮化物半導體元件之特徵，係支持基板之Cu含 有量爲5 0%以下。Cu含有量愈多則熱傳導性會佳’熱膨 -11 - (7) 1278995 漲係數亦會愈大。因此，Cu含有量最好爲30%以下。爲 了實施Cu之合金化，最好降低熱膨漲係數。相對於Cu 含有量，實施Mo之合金化時，Mo含有量應爲50%以上 。因爲Mo較便宜。又，相對於Cu含有量，實施W之合 金化時，W含有量應爲7 0%以上。W容易切割。採用此種 支持基板，因熱膨漲係數接近氮化物半導體，故可獲得良 好熱傳導性。前述支持基板因具導電性，故可提供大電流 〇 前述第1絶緣性保護膜之未接觸氮化物半導體側，會 形成由Al、Ag、或Rh所構成之群組中選取至少其中之一 的金屬膜。亦即，前述導電層及第1絶緣性保護膜之間會 存在金屬層（第4圖）。在此位置形成前述金屬膜，可提 高光之取出效率。因爲橫向之光傳播會反射至光較多之 LED光取出面側。前述金屬膜之特徵係和導電層相接。 支持基板11上具有半導體發光裝置，前述半導體發 光裝置則依序含有第1電極3、具有發光層之半導體疊層 體2、及第2電極4。此時，第1電極3係位於和設於前 述半導體2上之支持基板11的接合面側。又，第2電極 4則設於半導體2之光取出面側。此種半導體發光裝置中 ，因爲發光層之發光不只是朝向光取出面之上方的光’而 是對全方位之發光，故發光層之發光中朝向下方之光會被 其他形成層等吸收。又’形成半導體裝置時’半導體2之 膜厚爲數//ni至l〇//m程度，然而，橫向之長度爲200 /zm以上，較大者更爲lmm以上。因此，橫向傳播之光 -12- (8) 1278995 至在半導體等之側面反射的距離會大於縱向傳播之光，會 被構成半導體之材料所吸收，而降低光取出效率。 因此，本發明之半導體發光裝置，係在支持基板11 上依序具有至少導電層13、第1電極3，和第1電極接觸 之界面側則具有第1導電型半導體層2a，其上則具有發 光層2b、且在其上之光取出面側會有具第2導電型半導 體層2c之半導體2、第2電極6，而其特徵則係，具有含 前述半導體2之接觸界面區域、及/或從接觸界面朝前述 半導體2之橫向突出之區域的第1保護膜4。 前述第1保護膜4含有和半導體2接觸之界面區域， 係指第1保護膜4可和半導體疊層體2之間可實施光傳播 之光學連結即可，係可爲介於第1保護膜4及半導體2之 間的層。又，前述第1保護膜4中，從前述接觸界面朝前 述半導體2之橫向突出的區域，係代表使第1保護膜4在 光取出面側未和半導體2接觸之區域朝該半導體2之外部 延伸之區域（第3圖C、第3圖E、第3圖F、第4圖C 等）。第1保護膜4只要具有可當做光透射膜而使發光層 發出之光可透射之作用即可。此外’就是絶緣性，爲具有 防止漏電電流之作用及電流狹窄之作用的膜。前述突出區 域可使來自發光層2b而朝向下方之光透射該第1保護膜 4，並在和具有反射作用之層的界面將透射光反射成朝上 方之放射光並取出，故爲設於前述半導體2之外部的光取 出面。從前述半導體2之發光層2b傳播之光會射入第1 保護膜4內，而在該第1保護膜4之側壁及底面重複反射 -13- 1278995 Ο) ，而成爲前述突出區域從上面朝上方之主要射出光，且因 爲該第1保護膜之膜厚小於半導體生長方向之膜厚，故可 在抑制發光裝置內部之吸收或損失，而提高半導體發光裝 置之光取出效率。該第1保護膜4應選擇吸收係數較小之 材質。爲了將射入和半導體2爲光學連結之第1保護膜4 並將來自發光層2b之光釋放至外部的光導出路一突出區 域，具有使發出之光在半導體疊層體內部重複反射並在產 生內部吸收之前將光釋放至外部的機能。因爲不只由第1 電極3之上部射出之主要（main)光線，尙有來自相當於 半導體發光裝置外部之前述突出區域的次要（sub )光線 ，故來自半導體發光裝置之外部量子效率會提高。具體而 言，具有反射作用之層爲導電層13，然而，前述第1保 護膜4及導電層1 3之間最好存在反射膜，可減少在第1 保護膜4內反射時之損失。 上述第1保護膜4之突出區域的上面，若能利用蝕刻 等形成粗面，則可提高從該面之光取出。其他之構成上， 可以爲在前述突出區域之上面具有折射率n3之保護膜40 的構成。形成具有該保護膜40之折射率n3及第1保護膜 4之折射率n2的折射率差小於半導體2之折射率ΓΜ及第 1保護膜4之折射率n2的折射率差之構成的保護膜4b、 因折射率差較小側可取出較多光，故具有外露至外界之面 的第1保護膜4會有較多之光射入，而具有較高之光取出 效率。 又，本發明之半導體發光裝置的特徵，係在支持基板 -14- (10) 1278995 側之氮化物半導體的面上至少會交互形成1個以上之第1 電極3及第1保護膜4。前述第1保護膜4之下方最好具 有反射膜（第12圖D)。前述第1導電型半導體層2a及 第1電極3之界面a會反射來自發光層之光。又，前述第 1導電型半導體層2a及第1保護膜4之界面則會使來自 發光層之光透射，第1保護膜4及導電層13之界面b會 反射來自發光層之光。因第1電極3會吸收光，故爲了減 少此光吸收，故積極地使光透射第1保護膜4且在第1保 護膜4下方形成之反射膜或導電層13之界面b反射，即 可提高光取出效率（第12圖E)。因此，因降低半導體2 及第1保護膜4之界面的反射率，同時提高前述界面b之 反射率。第1保護膜4之材質方面，以光反射率小於第1 電極3而光透射率高於第1電極3之材質爲佳。 又，其特徵爲前述第1導電型半導體層2a及第1電 極3之界面a、以及第1保護膜4及導電層13之界面b 會形成凹凸部。此時，前述界面a、b係同時具有反射來 自發光層2b之光的光反射面機能之面。第〗保護膜4雖 然爲光透射膜，然而，連接於該保護膜4側面之第1電極 3、及連接於該保護膜4底面之導電層13的界面b則會反 射光。將以前述界面b爲凹部、以前述界面a爲凸部之凹 凸部’以橫向配設於半導體發光裝置之發光層2C的下方 (第12圖D)。亦可省略第12圖D等所示之反射膜。 設置該凹凸部’可進一步提高來自半導體而朝向外部 之光的取出效率。其理由則是原本在下方傳播之光會在該 -15- (11) 1278995 界面反射、或折回而變成縱向成分較多之光，亦即，在進 行橫向較長距離之光傳播前’可使其在該凹凸部散射或反 射而成爲朝向上方之光。橫向成分較多之光的大部份會被 光半導體內吸收，然而，若有凹凸部，則來自發光層之光 會在該凹凸部散射或反射成朝向上下左右之較小的光，而 將其改變成縱向成分之光。若此凹凸部、及形成於上述前 述第1保護膜4之突出區域能進行光學連接，則可更進一 步提高光取出效率。 前述第1電極3及第1保護膜4係設於前述第1導電 型半導體層2a之同一面之下方。此時，前述第1導電型 半導體層2a亦可爲在第1電極3形成面上，以as -grown形成凹凸之落差或實施適度微細加工，然而，應保 持平坦。因爲，以蝕刻在半導體上形成凹凸部，會對半導 體造成不小之傷害，而無法避免壽命特性降低之情形。本 發明並未以蝕刻形成之凹凸加工部，而是利用材料之組合 來形成凹凸部，故不會因蝕刻而受損，亦不會降低壽命特 性，且可提高光取出效率。 前述第1保護膜4係至少具有2層之多層構造，其特 徵爲，前述層與層之界面爲凹凸面。前述凹凸面最好爲傾 斜。前述半導體2之橫向上，第1保護膜4在半導體上所 佔之面積會大於第1電極3。因此，相對於全部發光，透 射該第1保護膜之光的比率會較高。因此，如何將射入第 1保護膜4內之光改變成縱向成分之光並取出變成極爲重 要之課題。故使第1保護膜4爲至少具有2層以上之多層 -16- (12) 1278995 構造，在該第1保護膜4內形成凹凸使射入該第1保護膜 4之光在層與層之界面散射或反射而改變成縱向成分之光 ，即可解決上述課題。第1保護膜之材料係由Si02、 Al2〇3、Zr02、Ti02、及Nb205等所構成。例如，若第1保 護膜之構造爲和氮化物半導體2之界面側4b爲Nb205、 其下層4a爲Si02之2層構造，則可在該2層間設置凹凸 部，積極使光在該保護膜內散射或反射（第1 2圖F )。 本發明之氮化物半導體元件中，第1電極3及第2電 極6係對向電極構造（第3圖、第12圖等），前面已說 明，第1電極3上最好沒有第2電極6，然而，並未特別 限制，第2電極6之一部份亦可重疊於第1電極3之上。 第3圖D中，若第2電極6爲η電極，則第2電極側之 氮化物半導體一亦即η型氮化物半導體2c之電流擴散會 較大，相反的，第1電極3側之氮化物半導體一亦即ρ型 氮化物半導體2a之電流擴散會較小，故第1電極會在氮 化物半導體之面內形成較廣範圍之電極。因此，爲了積極 將光取出至外部，第2電極在半導體2之上面的形狀以爲 環繞光取出部之形狀爲佳，然而，因爲第2電極3之電極 形成面積可以較小，故只要不會形成遮光之程度，亦可隔 著氮化物半導體使兩電極部份重疊（第12圖E)。 又，本發明中，形成於光取出面之凹凸部的凸部及凹 部的形狀可以爲具有直角之正方形或長方形，亦可以爲具 有傾斜之梯形及倒梯形。凹凸部之形狀最好具有傾斜。 又，其特徵爲前述半導體2係氮化物半導體。氮化物 -17- (13) 1278995 半導體係含有氮之化合物半導體。因氮化物半導體係直接 轉移型半導體，和間接轉移型半導體相比，具有較高之發 光效率，又，係以In、Ga、及A1等3族元素形成之化合 物半導體，故可提供含紫外區域之短波長區域（3 00nm〜 5 5 0nm)的半導體發光裝置。 其特徵爲，前述發光層係至少含有由 AUIruGai + bN (OSaSl、O^bgl、a+b^l)所構成之井層、及由 AlcIndGandN ( 0 € c S 1、0 S d S 1、c + d S 1 )所構成之 障壁層的量子井構造。採用量子井構造，可得到具有良好 發光效率之發光元件，可爲單一量子井構造，亦可爲多量 子并構造。又，前述井層之In組成b爲0<bS0.3，則可 實現高輸出化。因爲In混晶比b若較大，因晶體之偏析 等而會成爲面內結晶性不相同且良好區域會分散於面內之 晶體，在電流密度增加時，電流-輸出特性較不具線性， 而呈現容易飽和之傾向，但在上述In組成範圍內，對可 容納大電流之本發明較爲有利。 前述發光層係至少含有由 AlaInbGai-a_bN(0<a$l、 0<b€ 1、a+b< 1)所構成之井層、及由 AUIndGai_c_dN (0<c$l、0<dSl、c+d<l)所構成之障壁層的量子 井構造，其特徵爲，第2導電型氮化物半導體層係含有 A1之氮化物半導體。又，視感度較低之420nm (近紫外 區域）以下的In組成b爲0 < b $ 0.1程度，而3 80nm ( 紫外區域）以下之中A1組成a爲0.0 1 S a S 0.2。 前述第2導電型氮化物半導體層至少由2層所構成， -18- (14) 1278995

該2層係第2電極側爲AUGai-eN，發光層側爲AlfGai_fN ，且其特徵爲，AUGa^eN層之雜質濃度高於AlfGai-fN層 〇 本發明係和活性層由 AUIiuGamN ( OS aS 1、OS b $ 1、a + b S 1 )所構成之氮化物半導體元件相關，利用 InAlGaN系發光之發光元件，雖然可應用於可發出各種波 長之光的發光元件上，但對3 80nm以下之紫外區域的氮 化物半導體元件則特別具有效果。本發明具有活性層，前 述活性層則具有含由InAlGaN之4元混晶所構成之井層 、以及由至少含有A1之氮化物半導體所構成之障壁層所 構成之量子井構造，且亦適合應用於3 80nm以下之短波 長區域之氮化物半導體元件的製造方法。上述活性層之井 層因係由InAlGaN之4元混晶所形成，故可在構成元素 數爲最小之情形下抑制結晶性之惡化，且可提高發光效率 。又，因障壁層採用至少含有A1之氮化物半導體，可獲 得大於井層之帶間隙能量，除了可形成可配合發光波長之 量子井構造的活性層以外，尙可保持活性層內有良好結晶 又，尤其是3 80nm以下之紫外區域的氮化物半導體 元件時，爲了獲得結晶性良好之氮化物半導體元件，必須 在基板、緩衝層上以高溫實施GaN層之生長。若此層未 生長而發光層（活性層）等生長，則結晶性極差，氮化物 半導體發光元件等時，發光輸出會極弱而不實用。如此， 設置由GaN構成之高溫生長層，可獲得結晶性良好之氮 -19- (15) 1278995 化物半導體元件，然而，基底層及此高溫生長層含有GaN 時’紫外區域會因爲GaN本身之吸收，而使來自活性層 之部份光被此GaN層吸收，而降低發光輸出。本發明中 ’接合導電性基板後，因爲會將生長用基板、以及緩衝層 及高溫生長層之GaN除去，故可使構成元件之氮化物半 導體維持良好結晶性，並可抑制本身吸收。 前述高溫生長層上亦可進一步設置組成傾斜層。此組 成傾斜層對於在不含具有恢復結晶性機能之GaN的紫外 區域發光之LED特別有效，而可疊層缺陷極少且結晶性 良好之氮化物半導體層。又，此組成傾斜層亦可爲傾斜設 置決定導電性之雜質的調變摻雜。例如，在其上生長之氮 化物半導體層爲Si摻雜之AlGaN時，若組成傾斜層之構 成上，若雜質濃度能從無摻雜朝η型包覆層Si濃度之方 向變大，則可進一步疊層缺陷少且結晶性良好之氮化物半 導體層。又，組成傾斜層亦可從高濃度雜質濃度區域朝無 摻雜層傾斜。 本發明之氮化物半導體元件一尤其是發光元件中，在 以和支持基板接合而成之氮化物半導體元件上，形成吸收 部份或全部來自活性層之光且含有可發出不同波長之光的 螢光物質之塗膜層或密封構件，可以發出各種波長之光。 螢光物質之實例如下所示。綠色系發光螢光體爲Sr A1204 :Eu、Y2Si05 : Ce、Tb、MgAl"019 ·· Ce、Tb、Sr7Al2025 :Eu、（1^^、€&、31*、：6&當中之至少1種以上）〇&284: Eu。又，藍色系發光螢光體爲Sr5(P04) 3C1:Eu、（ -20- (16) 1278995

SrCaBa) 5 ( P04 ) 3CI ： Eu、( BaCa ) 5(P04) 3C1 ： Eu、 (Mg、Ca、Sr、Ba 當中之至少 1 種以上）2B509C1: Eu、 Μη、（？^、€&、81*、：6&當中之至少1種以上） (P〇4) 6C12 : Eu、Μη。又，紅色系發光螢光體爲Y2〇2S :Eu、La202S : Eu、Y2O3 : Eu，Gd2Ο2 S : Eu。尤其是含 有YAG，可發出白色光，照明用光源等用途亦更爲廣泛 。YAG 爲（YhXGdx) sCAl^Gay) 5012: R(R 係從 Ce、 Tb、Pr、Sm、Eu、Dy、Ho選取之至少1種以上。〇<R< 0·5。），例如，（Y〇.8Gd〇.2) 3A15012: Ce、 Y3 ( Al〇.8Ga〇.2 ) 5〇12 : Ce。又，可吸收部份或全部光之 而可發出不同波長之光的發光螢光物質方面，則只限於吸 收可見光且可發出不同光之材料，材料之選擇性上會有問 題。然而，吸收紫外光且可發出不同光之材料極多，可配 合不同用途來選擇材料。可選擇材料之原因之一，就是吸 收紫外光之螢光物質的光轉換效率高於可見光之轉換效率 。尤其是白色光中可得到高演色性之白色光等具有更大之 可能性。本發明可得到在紫外區域發光之氮化物半導體元 件中本身吸收較少之氮化物半導體發光元件，又，塗敷螢 光物質，可得到轉換效率極高之白色發光元件。 〔螢光物質〕 本發明所使用之前述螢光物質，詳細說明如下。粒徑 以中心粒徑6/zm〜50/zm之範圍爲佳，最好爲i5〆111〜 30/zm，具有此種粒徑之螢光物質，光之吸收率及轉換效 -21 - (17) 1278995 率較高且激勵波長之範圍較廣。小於6 /z m之螢光物質， 因相對較易形成聚集體，而在液狀樹脂中變得緊密並沈降 ，除了會降低光之透射效率以外，光之吸收率及轉換效率 會較差且激勵波長之範圍亦較窄。 因此，本發明之螢光物質的粒徑係利用體積基準粒度 分布曲線求取之値，體積基準粒度分布曲線係利用雷射繞 射•散射法測量螢光物質之粒度分布而得。具體而言，在 氣溫25 °C、濕度70%之環境下，使螢光物質分散於濃度 爲0.05%之六偏磷酸鈉水溶液，利用雷射繞射式粒度分布 測量裝置（SALD — 2000A)在0.03"m〜700//m之粒徑 範圍測量所得。本發明中之螢光物質的中心粒徑，係體積 基準粒度分布曲線中之積算値爲50%時之粒徑値。最好有 較多含有此中心粒徑値之螢光物質，其比率以20%〜50% 爲佳。採用此粒徑分散較小之螢光物質，可以獲得可抑制 色彩不均且具有良好對比之發光裝置。 (釔•鋁氧化物系螢光物質） 本實施形態所使用之螢光物質，係利用以氮化物系半 導體做爲發光層之半導體發光元件所發出之光進行激勵而 發光，且以鈽（Ce )或鐯（Pr)活化之釔·鋁氧化物系螢 光物質爲基礎之螢光體（YAG系螢光體）。具體而言， 釔•鋁氧化物系螢光物質爲YAl〇3: Ce、Y3A15012: Ce( YAG : Ce ) 、Y4Al2〇9 : Ce、以及前述之混合物等。釔· 鋁氧化物系螢光物質亦可含Ba、Sr、Mg、Ca、Ζη之至少 -22- (18) 1278995 任一種。又，含有Si可抑制晶體生長之反應而使螢光物 質之粒子更爲整齊。 本說明書中，以C e活化之釔·鋁氧化物系螢光物質 係指廣義解釋之物，可以爲將部份或整體之釔置換成從 Lu、Sc、La、Gd、及Sm所構成之群組中選取之至少1種 置換、將部份或整體之鋁置換成從Ba、Tl、Ga、In之其 中之一、或者對雙方實施置換而具有螢光作用之螢光體。 具體而言，就是以一般式（Y2Gdi_2)3Al5〇i2: Ce( 然而，〇< z S 1)表示之光致發光螢光體、或以一般式（ Rei_aSma) 3Re ‘5012: Ce(然而，OSaCl、OSbSl、Re 係從Y、Gd ' La、Sc中選擇之至少一種，RE’係從A1、 Ga、In選擇之至少一種。）表示之光致發光螢光體。此 螢光物質因係榴石構造，可有效對抗熱、光、及水份，可 使激勵光譜之尖峰可達到45 Onm附近。又，發光尖峰亦 達到5 80nm附近，且具有尾部可達700nm之寛發光光譜 〇 又，光致發光螢光體因晶體中含有Gd (釓），可提 高46Onm以上之長波長域的激勵發光效率。增加Gd之含 有量，可使發光尖峰波長朝長波長移動，而整體之發光波 長亦會朝長波長側移動。亦即，需要紅色較強之發光色時 ，可以利用增加Gd之置換量來達成。另一方面，增加Gd 時，會同時呈現藍色光之光致發光的發光亮度降低之傾向 。又，必要時，除了 Ce以外，尙可含有Tb、Cu、Ag、 Au、Fe、Cr' Nd、Dy、Co、Ni、Ti、Eu 等。而且，具有 23- (19) 1278995 榴石構造之釔•鋁•榴石系螢光體的組成當中，可以利用 將部份A1置換成Ga將發光波長朝短波長側移動，亦可利 用將組成中之部份Y置換成Gd將發光波長朝長波長側移 動。 將部份Y置換成Gd時，Gd之置換應爲1成以下， 且Ce之含有（置換）爲0.03〜1.0。Gd之置換爲2成以 下時，綠色成分會增加而紅色成分則會減少，然而，利用 增加Ce之含有量來彌補紅色成分，可在亮度不會降低之 情形下得到期望之色調。採用此種組成，溫度特性十分良 好，可提高發光二極體之可靠性。又，使用將紅色成分調 整爲較多之光致發光螢光體，亦可形成可發出粉紅色等中 間色之發光裝置。 此種光致發光螢光體係以Y、Gd、Al、Ce、及Pr爲 原料，使用氧化物、或高溫下容易變成氧化物之化合物， 依化學計量比進行充分混合而得到原料。或者，以γ、Gd 、C e、Pr之鹼土元素依化學計量比溶解於酸，再利用草 酸實施溶解液之共同沈澱，並將共同沈澱物進行烘焙所得 之共同沈澱氧化物、和氧化鋁進行混合而得到混合原料。 在混合原料內適度混合氟化鋇及氟化銨等之氟化物當做助 熔劑並裝於坩堝內，在空氣中於1 3 5 0〜1 4 5 0 °C之溫度範 圍實施2〜5小時之烘焙而得到烘焙品，然後，將烘焙品 置於水中進行球磨，再實施洗浄、分離、乾燥、及筛選。 本專利申請之發明的發光二極體中，此種光致發光螢 光體亦可混合2種以上之以鈽活化之釔•鋁•榴石系螢光 -24- (20) 1278995 體、或其他螢光體。將從Y置換成Gd之置換3 種釔•鋁•榴石系螢光體混合，很容易即可實現 之光。尤其是，若將前述置換量較多之螢光物質 螢光物質，而將前述置換量較少或爲零之螢光物 述中粒徑螢光物質，可同時提高演色性及亮度。 (氮化物系螢光體）

本發明使用之螢光物質含有N，而且可含羊 Mg、Ca、Sr、Ba、及Zn中選擇之至少一種元素 Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及 Hf中選擇之至少一種 及以從鹼土元素中選擇之至少一種元素活化之氮 光體。又，本實施形態所使用之氮化物系螢光體 用吸收由發光元件發出之可見光、紫外線、或由 螢光體之發光而激勵發光之螢光體。尤其是，本 光體係添加了 Μη 之 Sr— Ca— Si— N: Eu、Ca-Eu、Sr — Si — N: Eu、Sr — Ca — Si — O — N: Eu、 Ο— N: Eu、及 Sr—Si— Ο— N: Eu 系氮化矽。此 基本構成兀素可以一般式 LxSiyN ( 2/3χ + 4/ 3γ) LxSiyOzZ ( 2/3X + 4/ 3Y-2/3Z) ·· Eu(L 係 Sr、Ca、S 之其中之一）表示。一般式中，x及Y應爲x = 、或X = l、Y=7，亦可使用其他之任意者。具 基本構成元素應使用添加了 Μη而以（SrxCa^ :Eu、Sr2SisN8 : Eu、Ca2Si5N8 : Eu、SrxCai.xSi 、SrSi7N1(): Eu 及 CaSi7N1G: Eu 表示之螢光體 不同的2 期望色調 當做上述 質當做上 ί 從 Be、 、從C、 元素、以 化物系螢 ，係指利 YAG系 發明之螢 -S i - N ·· Ca- Si-螢光體之 :Eu 或 r、及 Ca 2、Y= 5 體而言， c) 2Si5N8 7 N 1 0 * Ε u ，此螢光 -25- (21) 1278995 體之組成中，亦可含有從Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、A1 、Cu、Mn、Cr、及Ni所構成之群組中選取之至少1種以 上。然而，本發明並受限於此實施形態及實施例。 L係Sr、Ca、Sr、及Ca之其中任一。Sr及Ca可依 據必要改變調合比。 螢光體之組成中使用Si，可以較便宜之價格提供結 晶性良好之螢光體。 發光中心使用鹼土元素之銪（Eu )。銪主要具有2價 及3價之能階。本發明之螢光體，相對於母體之鹼土金屬 系氮化矽，採用Eu2 +當做活化劑。Eu2 +容易氧化，故以3 價Eu2〇3之組成的方式在市面上銷售。然而，市面上銷售 之Eu203因爲0之關係，不易得到良好螢光體。因此，應 使用從Eu203除去0者。例如，應使用銪單體、氮化銪。 然而，添加Μη時，不受此限。 添加物之Μη、可促進Eu2 +之擴散，可提高發光亮度 、能量效率、及量子效率等之發光效率。原料中可含有 Μη、或在製造步驟中含有Μη單體或Μη化合物，和原料 同時烘焙。然而，烘焙後之基本構成元素中不會含有Μη 、或者，即使含有Μη、其殘餘量亦少於當初之含有量。 應爲Μη在烘焙步驟中飛散。 螢光體之基本構成元素中含有、或者會和基本構成元 素同時存在由 Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、 Cr、〇、及Ni所構成之群組中選取之至少1種以上。這

些元素具有增大粒徑、或提高發光亮度等之作用。又，B -26- (22) 1278995 、A1、Mg、Cr、及Ni具有可抑制餘輝之作用。 此種氮化物系螢光體，會吸收發光元件發出之部份藍 色光並發出黃色至紅色區域之光。將氮化物系螢光體和 YAG系螢光體同時使用於具有上述構成之發光裝置上， 可得到可發出暖色系之白色光的發光裝置，前述暖色系之 白色光係由發光元件發出之藍色光、及氮化物系螢光體發 出之黃色光至紅色光所混合而成。添加氮化物系螢光體以 外之螢光體時，以含有以鈽活化之釔•鋁氧化物螢光物質 爲佳。因爲含有前述釔•鋁氧化物螢光物質，可調整成期 望之色度。以鈽活化之釔•鋁氧化物螢光物質，會吸收發 光元件發出之部份藍色光而發出黃色區域之光。此時，發 光元件發出之藍色光、及釔•鋁氧化物螢光物質之黃色光 會混合，而發出藍白色之白色光。因此，將此釔·鋁氧化 物螢光物質及發出紅色光之螢光體一起混合於色轉換層中 ，則利用和發光元件發出之藍色光的組合，而可提供可發 出白色系之混色光的發光裝置。尤其是，最適合色度位於 色度圖之黑體輻射軌跡上的發光裝置。而且，爲了提供期 望色溫度之發光裝置，亦可適度變動釔•鋁氧化物螢光物 質之螢光體量、及紅色發光之螢光體量。可發出白色系之 混色光的發光裝置，特殊演色評估數R9亦獲得改善。傳 統之只以發出藍色系光之發光元件、及以鈽活化之釔•銘1 氧化物螢光物質組合而成之白色光發光裝置，在色溫度 Tcp= 46 0 0K附近，特殊演色評估數R9幾乎爲〇，紅色成 分不足。因此，如何提高特殊演色評估數R9係必須解決 -27- (23) 1278995 之課題’本發明中同時使用紅色光之螢光體及釔•鋁氧化 物螢光物質，色溫度Tcp= 4600K附近之特殊演色評估數 R9可提高至40附近。 其次’說明本發明之螢光體（（SrxCau ) 2Si5N8 : Eu)的製造方法，然而，並未限定爲本製造方法。上述螢 光體含有Μη、〇。 ① 粉碎原料Sr、Ca。原料Si·、Ca最好採用單體，亦 可使用醯亞胺化合物、醯胺化合物等之化合物。又，原料 亦可含有 Sr、Ca、B、Al、Cu、Mg、Mn、Al2〇3 等。原 料Sr、Ca於氬環境中在手套箱內實施粉碎。經過粉碎之 Sr、Ca’平均粒徑應爲約〇.i#m至 15/zm，然而，並未 受到此範圍之限制。S r、C a之純度，以2N以上爲佳，然 而，並未受此限制。爲了獲得更佳混合狀態，亦可使金屬 Ca、金屬Sr、金屬Eu當中之至少1種以上成爲合金狀態 後，實施氮化、粉碎後當做原料使用。 ② 實施原料Si之粉碎。原料Si，應使用單體，然而 ，亦可使用氮化物化合物、醯亞胺化合物、醯胺化合物等 。例如，Si3N4、Si(NH2) 2、Mg2Si 等。原料 Si 之純度 ，以3N以上爲佳’亦可含有Al2〇3、Mg、金屬硼化物（ C03B、Ni3B、CrB )、氧化錳、Η3Β03、β2〇3、Cu20、 CuO等之化合物。Si亦和原料Sr、Ca相同，於氬環境中 、或氮環境中，在手套箱內實施粉碎。Si化合物之平均 粒徑以約0. 1 // m至1 5 // m爲佳。 ③ 其次，在氮環境中實施原料Sr、Ca之氮化。其反 -28- (24) 1278995 應式可分別以下述式1及式2表示。 3 S r + N 2 -> S r 3 N 2 · · ·(式工） 3 C a + N 2 — C a 3 N 2 · · ·(式 2) 於氮環境中、在600〜900 °C之溫度下，對Sr、ca實 施約5小時之氮化。可將s r、C a混合後再氮化，亦可分 別實施氮化。利用此方式，可得到Sr*、Ca之氮化物。Sr 、Ca之氮化物以高純度者爲佳，然而，亦可使用市面上 銷售之物。 ④ 將原料Si置於氮環境中實施氮化。其反應式可以 下式3表示。 3Si+ 2Ν2θ Si3N4 · · ·(式 3 ) 矽Si亦在氮環境中、8〇〇〜1 200°C下，實施約5小間 之氮化。利用此方式，可得到氮化矽。本發明使用之氮化 矽，以高純度者爲佳，亦可使用市面上銷售之物。 ⑤ 實施Sr、Ca、或Sr— Ca之氮化物的粉碎。於氬環 境中、或氮環境中，在手套箱內實施Sr、Ca、Sr— Ca之 氮化物的粉碎。 同樣的，實施Si之氮化物的粉碎。又，同樣的，實 施Eu之化合物Ειι2〇3的粉碎。Eu之化合物使用氧化銪， 然而，亦可使用金屬銪、氮化銪等。此外，原料Z亦可使 用醯亞胺化合物、醯胺化合物。氧化銪應高純度者爲佳， 亦可使用市面上銷售之物。粉碎後之鹼土金屬氮化物、氮 化矽、及氧化銪之平均粒徑應爲約〇. 1 # m至1 5 # m °

上述原料中，亦可含有從Mg、Sr、Ca、Ba，Zn，B -29- (25) 1278995 、A1、Cu、Μη、Cr、Ο、及Ni所構成之群組中選取之至 少1種以上。又、Mg、Zn、B等上述元素，亦可在以下 之混合步驟中調整調合量並混合。這些化合物可單獨添加 至原料中，通常，會以化合物形態添加。此種化合物爲 H3B〇3、Cu203、MgCl2、MgO· CaO、Al2〇3、金屬硼化物 (CrB、Mg3B2、A1B2、MnB ) 、B203、Cu20、CuO 等。 ⑤實施上述粉碎後，混合Sr、Ca、Si* - Ca之氮化物 、Si之氮化物、Eu之化合物Eu203並添加Μη。這些混合 物因容易氧化，故於Ar環境中、或氮環境中，在手套箱 內進行混合。 ⑦最後，在氨環境中，實施Sr、Ca、Sr* - Ca之氮化 物、Si之氮化物、Eu之化合物Eu203之混合物的烘焙。 利用烘焙，可以獲得Μη添加而以（SrxCau ) 2Si5N8 :

Eu表示之螢光體。然而，可利用各原料之調合比率來變 更目的螢光體之組成。 烘焙可使用管狀爐、小型爐、高頻爐、金屬爐等。在 烘焙溫度爲1200至1700t之範圍下實施烘焙，然而，以 1400至1700 °C之烘焙溫度爲佳。烘焙最好爲緩慢昇溫且 爲1 200至1 500 °C之數小時烘焙的一階段烘焙，亦可實施 8 00至1〇〇〇 °C之第一階段烘焙、及實施緩慢加熱且爲 1 200至l5〇〇°C之第二階段烘焙的二階段烘焙（多階段烘 焙）。螢光體之原料應使用氮化硼（BN )材質之坩堝、 瓷舟實施烘焙。氮化硼材質之坩堝以外，亦可使用鋁（ Ah〇3 )材質之坩堝。 -30- (26) 1278995 使用以上之製造方法，可得到目的螢光體。 本實施形態中，尤其是發出略帶紅色之光的螢光體， 係使用氮化物系螢光體，然而，本發明亦可爲具有上述 YAG系螢光體、及可發出紅色系光之螢光體的發光裝置 。可發出此種紅色系光之螢光體，係利用波長400〜 600nm之光實施激勵發光之螢光體，例如，Y2〇2S : Eu、 La2〇2S : Eu、CaS : Eu、SrS : Eu、ZnS : Μη、ZnCdS : Ag 、A1、ZnCdS : Cu、A1等。如上所示，同時使用YAG系 螢光體、及可發出紅色系光之螢光體，而可提高發光裝置 之演色性。 以上述方式形成之YAG系螢光體、以及以氮化物系 螢光體爲代表之可發出紅色系光之螢光體，在發光元件之 側端面上由一層所構成之色轉換層內，可存在二種以上， 又，在由二層所構成之色轉換層內，亦可分別存在一種或 二種以上。採用此種構成，可以獲得由來自不同種類之螢 光體的光混合而成之混色光。此時，爲了使各螢光物質發 出之光能獲得良好混色且降底色彩不均，各螢光體之平均 粒徑及形狀以互相類似爲佳。又，考慮氮化物系螢光體會 吸收部份經過YAG螢光體之波長轉換後之光，形成色轉 換層時，氮化系螢光體之配置位置應比YAG系螢光體更 靠近發光元件之側端面。利用此構成，可避免經過YAG 螢光體之波長轉換後之光的一部份被氮化物系螢光體吸收 ，和混合含有YAG系螢光體及氮化物系螢光體時相比， 可提高兩螢光體之混色光的演色性。 -31 - (27) 1278995 本發明之氮化物半導體元件的製造方法，係在支持基 板上至少依序具有導電層、第1電極、具有發光層之氮化 物半導體、及第2電極的氮化物半導體元件之製造方法， 具有：使在異種基板上至少含有第2導電型氮化物半導體 層、發光層、及第1導電型氮化物半導體層之氮化物半導 體進行生長之步驟；其後，利用第1電極將支持基板貼合 於前述氮化物半導體之第1導電型氮化物半導體層側之步 驟；以及其後以除去前述異種基板使第2導電型氮化物半 導體層外露之步驟。例如，在異種基板上依照η型層、p 型層之順序形成氮化物半導體層時，貼合支持基板後，以 除去異種基板（藍寶石等）使η型層之表面外露。此η型 層之表面，會因爲以硏磨等方法除去異種基板而形成損壞 層，然而，因可利用化學拋光除去此損壞層，故不會因除 去異種基板而降低特性。 前述貼合步驟之特徵，係以共晶接合形成導電層。前 述貼合步驟之特徵，係採加熱壓接。加熱壓接之溫度以 150°C〜350 °C爲佳。15(TC以上時，可促進導電層之金屬 擴散而形成均一密度分布之共晶，提高氮化物半導體元件 及支持基板之密著性。大於3 5〇°C時，擴散範圍會達到黏 著區域，而降低密著性。前述異種基板之除去步驟的特徵 ，係採雷射照射、硏磨、化學拋光。利用上述步驟，可形 成爲鏡面之氮化物半導體的外露面。 其特徵爲，具有在前述異種基板之除去步驟後，在成 爲氮化物半導體之外露表面的第2導電型氮化物半導體層 -32- (28) 1278995 上設置凹凸部之步驟。其目的在於，利用用凹凸部使發出 之光散射或反射，將傳統上爲全反射之光導引至上方，並 將其取出至元件外部。 其特徵又爲，具有在前述異種基板之除去步驟後，在 成爲氮化物半導體之外露表面的第2導電型氮化物半導體 層上形成第2絕緣性保護膜之步驟。利用此方式，可防止 利用切割實施晶片化時發生短路。此保護膜上有Si02、

Ti02、Al2〇3、Zr02。其特徵係具有在前述第2絕緣性保 護膜設置凹凸部之步驟。又，前述第2絕緣性保護膜之折 射率應爲1以上、2.5以下。因第2絕緣性保護膜之折射 率係介於氮化物半導體及大氣之間的折射率，而可提高光 之取出效率。1.4以上、2.3以下更佳。利用上述構成， 光之取出效率爲沒有保護膜時之1 . 1倍以上。此保護膜亦 具有防止表面劣化之效果。 其特徵又爲，具有在前述異種基板之除去步驟後，利 用對氮化物半導體之外露表面進行鈾刻使氮化物半導體分 離成晶片狀之步驟。本發明中之半導體發光裝置，首先， 會從光取出面側對半導體2進行蝕刻，蝕刻會達到第1絶 緣性保護膜4，而在支持基板1 1上形成晶片狀。其目的 在形成第1絶緣性保護膜4之突出區域。此時，晶圓內之 各半導體2爲分離狀態，然而，支持基板卻未分離。其後 ，在第2電極6之絲焊區域以外之半導體2上及第1絶緣 性保護膜4之突出區域上形成第2絶緣性保護膜7。因該 第2絶緣性保護膜7係形成於半導體2側壁及上面，故可 -33- (29) 1278995 抑制電流短路及垃圾附著所造成之物理損壞。其次， 第2絶緣性保護膜7後，從支持基板1側進行切割等 晶片化。利用上述方法，可以獲得單體之半導體發光 〇 其後，形成發光單元。首先，將前述半導體發光 安裝於具有引線框架之熱槽，以導電性引線將半導體 裝置連結至引線框架。其後，利用透明性玻璃實施封 形成發光單元（第19圖）。 其他之發光單元，會準備具有熱槽之封裝樹脂， 述熱槽上形成半導體發光裝置，以導電性引線將半導 光裝置連結至引線框架。其後，將矽樹脂等密封樹脂 於前述半導體發光裝置上。又，在其上形成透鏡當做 單元（第20圖）。 上述發光裝置最好能具有可避免半導體發光裝置 静電之保護裝置。 【實施方式】 本發明實施形態之氮化物半導體元件，係支持基 至少依序具有導電層、第1電極、具有發光層之氮化 導體、及第2電極的氮化物半導體元件，爲在前述導 上隔著第1電極及第1絶緣性保護膜具有第1導電型 物半導體層的氮化物半導體元件。前述氮化物半導體 之第1電極及第2電極爲對向電極之構造。又，以第 極不存在於第1電極之上方的構成爲佳。前述氮化物 形成 實現 裝置 裝置 發光 裝， 在即 體發 塗敷 發光 產生 板上 物半 電層 氮化 元件 2電 半導 -34- (30) 1278995 體中，發光層以外之氮化物半導體層係所具有之帶間隙大 於發光帶間隙之氮化物半導體元件。 實施形態1 以下係參照圖面說明本實施形態之氮化物半導體元件 的製造步驟。 在藍寶石等之異種基板1上，實施至少具有第2導電 型氮化物半導體層、發光層、及第1導電型氮化物半導體 層之氮化物半導體2的生長（第1圖A)。其後，在氮化 物半導體層上形成第1電極（例如，P型電極）3。其次 ，在第1電極之開口部一前述氮化物半導體之外露部上， 形成第1絶緣性保護膜4 (第1圖B)。又，形成以貼合 時之合金化爲目的的導電層5(第1圖C)。導電層應爲 由密著層、隔離層、及共晶層所構成之3層構造。另一方 面，準備支持基板1 1。最好亦在此支持基板之表面上形 成導電層1 2 (第2圖A )。其後，以加熱壓接貼合氮化 物半導體元件及支持基板（第2圖B)。將貼合面當做導 電層實施合金化，並將其當做貼合後之導電層1 3。其後 ，除去異種基板（第2圖C)。除去異種基板後，將氮化 物半導體層分割成晶片狀，在第2導電型氮化物半導體層 之外露面上形成第2電極（第3圖A)。此時，亦可在第 2電極以外之第2導電型氮化物半導體層的外露面上形成 凹凸（第4圖A )。其後，除了絲焊區域以外，以第2絶 緣性保護膜覆蓋氮化物半導體元件之上面（第3圖B、第 -35- (31) 1278995 4圖B )，利用切割實施晶片化，得到氮化物半導體元件 。又’亦可在前述第2絶緣性保護膜上形成凹凸形狀（第 5圖、第1 1圖）。 前述異種基板1只要爲可實施氮化物半導體2之磊晶 生長的基板即可，異種基板之大小及厚度等並無特別限制 。此種異種基板爲如以C面、R面、及A面之其中任一 面爲主面之藍寶石及尖晶石（MgA 1 204 )的絶緣性基板、 或爲和碳化矽（6H、4H、3C )、矽、ZnS、ZnO、Si、 GaAS、鑽石、及氮化物半導體進行晶格接合之鈮酸鋰、 鎵酸鈸等氧化物基板。又，只要爲可實施單元加工之程度 的厚膜（數十// m以上），亦可使用GaN及A1N等之氮 化物半導體基板。異種基板亦可具有斜角，使用藍寶石C 面時，應爲0.1 °〜0.5° ，最好爲0.05°〜0.2°之範圍。 又，在異種基板上生長之氮化物半導體，會在緩衝層 上生長。緩衝層係以一般式 AUGauNCOSaSO.S)表示 之氮化物半導體，最好使用以AUGanN ( 0$ aS 0.5 )表 示之氮化物半導體。緩衝層之膜厚應爲0.0 02〜0.5//m， 0.005〜0.2/zm爲佳，最好爲0.01〜0.02// m。緩衝層之 生長溫度應爲200〜900°C，最好爲400〜800°C。利用其 可減少氮化物半導體層上之轉位及坑。又，亦可以ELO ( Epitaxial LateralOvergrowth ··外延橫向生長）法在前述 異種基板上實施 AlxGa^xN (0SXS1)層之生長。此 ELO( Epitaxial LateralOvergrowth)法係使氮化物半導體 實施橫向生長，利用彎曲收斂貫通轉位來減少轉位。 -36- (32) 1278995 在其上形成低溫生長之緩衝層後，形成如下所示之第 2導電型氮化物半導體層。最好形成在緩衝層上實施高溫 生長之高溫生長層。高溫生長層可以使用無摻雜之GaN、 或η型雜質摻雜之GaN。最好採用無摻雜之GaN，可獲得 結晶性良好之生長。高溫生長層之膜厚應爲1 // m以上， 最好爲3/zm以上。又，高溫生長層之生長溫度爲90 0〜 1 1 0 〇 ，最好爲1 0 5 0 °C以上。 其次，實施η型接觸層之生長。η型接觸層之組成上 ，其帶間隙能量應大於活性層，以AljGauN ( 0 < j < 0.3 )爲佳。η型接觸層之膜厚並無特別限制，然而，應爲1 //m以上，最好爲3//m以上。又，η型包覆層之η型雜 質濃度並無特別限制，應爲lx 1〇17〜lx 102Vcm3，最好 爲lx 1018〜lx l〇19/cm3 〇又，η型雜質濃度亦可爲傾斜。 又，使Α1之組成成傾斜，亦可具有以密封載體爲目的之 包覆層的機能。 本發明使用之發光層（活性層），具有至少含由 AlaliuGanbN ( 1、1、a+b$ 1)所構成之 井層、以及由 AlcIridGai-c-dN ( 1、1、c + d SI)所構成之障壁層的量子井構造。又，上述井層及障 壁層最好分別爲 AlalruGaha.bN ( 0 < 1、0 < b S 1、a + b<l)及 AUIndGahc-dNCOCc^l、O^d^l、c+d<l) 。使用於活性層之氮化物半導體可以爲非摻雜、n型雜質 摻雜、及P型雜質摻雜之其中任一種，最好爲非摻雜、或 η型雜質摻雜之氮化物半導體，可提高發光元件之輸出。 -37- (33) 1278995 又，最好井層爲無摻雜而障壁層爲η型雜質摻雜，可提高 發光元件之輸出及發光效率。 使發光元件使用之井層含有Α1，可獲得傳統之 InGaN井層不易獲得之波長域，具體而言，可獲得GaN 之帶間隙能量的波長3 6 5 n m附近或更短之波長。 井層之膜厚應爲lnm以上、30nm以下，以 、20nm以下爲佳，最好爲3.5nm以上、20nm以下。小於 lnm時，并層無法具有良好機能，大於3〇nm時、

InAlGaN之4元混晶的結晶性會降低而降低元件特性。又 ’ 2nm以上時’膜厚不會出現太大的不均，而可獲得膜質 相對較均一之層，20nm以下時，可在抑制晶體缺陷之發 生的情形下實施晶體生長。又，膜厚爲3 · 5nm以上可提高 輸出。因爲井層之膜厚較大，如以大電流驅動之LD，相 對於多數載體注入之高發光效率及內部量子效率而導致發 光再結合，尤其對多量子井構造具有效果。又，單一量子 井構造時，使膜厚爲5nm以上，亦可得到和上述相同之 提高輸出的效果。又，井層之數並無特別限制，4以上時 ，應利用使井層膜厚爲1 Onm以下來抑制活性層之膜厚。 構成活性層之各層膜厚較厚，會使活性層整體之膜厚變厚 ，亦會導致Vf之上昇。多量子井構造時，複數之井內應 至少具有1個膜厚爲上述1 Onm以下之範圍內之井層，最 好全部井層爲上述10nm以下。 又，障壁層和井層相同，應爲P型雜質或η型雜質之 摻雜、或無摻雜，最好爲η型雜質之摻雜、或無摻雜。例 -38- (34) 1278995 如，障壁層中摻雜η型雜質時，其濃度至少必須爲5 x 1016/cm3 以上。例如，LED 應爲 5x 1016/cm3 以上、2χ 1018/cm3以下。又，高輸出之 LED及 LD應爲 5x 1017/cm3 以上、ΐχ i〇2G/cm3 以下，最好爲 lx l018/cm3 以 上、5x 10i9/cm3以下。此時，井層應爲實質不含有η型 雜質、或無摻雜之生長。又，障壁層摻雜η型雜質時，可 對活性層內所有障壁層實施摻雜、或部份摻雜而部份無摻 雜。此時，對部份障壁層實施η型雜質之摻雜時，活性層 內配置於η型層側之障壁層應實施摻雜。例如，對從η型 層側開始之第η面的障壁層Βη ( η爲正整數）實施摻雜， 可有效地將電子注入活性層內，而可得到具有優良發光效 率及內部量子效率之發光元件。又，針對井層，對從η型 層側開始第m個井層Wm(m爲正整數）實施摻雜，亦可 得到和上述障壁層相同之效果。又，對障壁層及井層之雙 方實施摻雜亦可獲得同樣效果。 本發明之發光元件中，障壁層必須採用帶間隙能量大 於井層之氮化物半導體。尤其是，井層之發光波長爲 3 8 Onm以下之區域時，障壁層應使用以一般式 AUIndGa^^dN ( 0<cS 1、OSdg 1、c+d< 1)表示之 AlInGaN的4元混晶、或AlGaN之3元混晶。障壁層之 A1組成比c大於井層之A1組成比a，亦即c > a，使井層 及障壁層間具有充分之帶間隙能量，可以形成具有良好發 光效率之量子井構造的發光元件。又，障壁層含有In時 (d > 0 ) 、In組成比d應爲0.1以下，最好爲〇 · 〇 5以下 -39- (35) 1278995 。In組成比d若大於0.1，生長時，會促成A1及In之反 應’結晶性會惡化而無法獲得良好之膜。In組成比d爲 〇.〇5以下，可進一步提高結晶性而形成良好之膜。 又，主要以A1組成比來產生帶間隙能量之差異，且 障壁層之In組成比d可採用比井層之In組成比b更廣之 組成比，若亦可爲d g b。此時，因可以改變井層及障壁 層之臨界膜厚，可自由設定量子井構造之膜厚，故可設計 期望特性之活性層。障壁層之膜厚應爲和井層相同之1 nm 以上、30nm以下，最好爲2nm以上、20nm以下。小於 lnm時，無法獲得均一膜而無法充分實現障壁層之機能， 又，大於30nm時，結晶性會惡化。 其次，在前述發光層上形成第1導電型氮化物半導體 層。此處係P型氮化物半導體層，會形成以下之複數層。 首先爲P型包覆層，其組成上，帶間隙能量會大於活性層 ，只要可將載體封閉於活性層內，並無特別限制，然而， 最好使用 AlkGai_kN ( 0$ K< 1 )，尤以 AlkGai-kN ( 〇 < κ <0.4)爲佳。ρ型包覆層之膜厚並無特別限制，然而，應 爲0.01〜0.3//m，最好爲0.04〜0.2/zm。ρ型包覆層之ρ 型雜質濃度爲 lx 1018 〜lx l〇21/cm3、lx 1019 〜5x 102Q cm3。若P型雜質濃度在上述範圍內，可以在不降低 結晶性的情形下降低成批電阻。Ρ型包覆層可爲單一層或 多層膜層（超晶格構造）。多層膜層時，只要爲由上述 AlkGanN、及帶間隙能量小於前者之氮化物半導體層所 構成之多層膜層即可。例如，帶間隙能量較小之層和η型 -40- (36) 1278995

包覆層相同，如 IiMGawN ( 0 S 1 < 1 ) 、AlmGabmN ( 〇 S m<l、m>l)。形成多層膜層之各層的膜厚方面，爲超 晶格構造時，一層之膜厚應爲100A以下，70A以下爲佳 ，最好爲10〜40A。又，p型包覆層爲由帶間隙能量較大 之層、及帶間隙能量較小之層所構成之多層膜層時，可對 帶間隙能量較大之層及較小之層的至少其中一方實施p型 雜質摻雜。又，對帶間隙能量較大之層及較小之層兩方實 施摻雜時，摻雜量可爲相同，亦可爲不同。 其次，在P型包覆層上形成P型接觸層。P型接觸層 以 AlfGa^N ( 0 $ f < 1 )—尤其以 AlfGa^N ( 0 S f < 0.3 ) 構成，和歐姆電極之第1電極間，可獲得良好歐姆接觸。 P型雜質濃度應爲lx 1017/cm3以上。又，p型接觸層之導 電性基板側的p型雜質濃度應較高，且具有A1之混晶比 較小之組成斜率。此時，組成斜率可爲連續組成變化、亦 可爲階段式之不連續組成變化。例如，p型接觸層之構成 上，亦可以和歐姆電極連接之p型雜質濃度較高且A1組 成比較低之第1 p型接觸層、及p型雜質濃度較低且A1 組成比較高之第2 p型接觸層所構成。利用第1 p型接觸 層可獲得良好歐姆接觸，而利用第2 p型接觸層可防止本 身吸收。 本發明中係以有機金屬化學蒸氣沈積（MOCVD )法 、鹵化氣相磊晶生長（HVPE )法、及分子束外延（MBE )法等之化學蒸氣沈積法實施氮化物半導體之生長。 其次’以η型氮化物半導體層、p型氮化物半導體層 -41 - (37) 1278995 之順序形成前述氮化物半導體時，在異種基板1上實施氮 化物半導體2之生長後（第1圖A)，將晶圓從反應裝置 內取出，其後，在含氧之環境下，實施45CTC以上之熱處 理。利用此方式，可除去和p型氮化物半導體層結合之氫 ，形成具有P型傳導之p型氮化物半導體層。 其後，形成和第1導電型氮化物半導體層之P型氮化 物半導體層表面進行歐姆接觸之第1電極。該第1電極係 3 Ni、Au、W、Pt、Ti、Al、Ir、Rh、Ag、Ni — Au、Ni — Au — RhO、Rh— Ir、Rh— Ir— Pt等。最好以反射率較高之 化11、人§、1^、人11等來形成第1電極。其次，在含氧環境 下實施熱處理。第1電極之膜厚爲0.05〜0.5//m。 其次，在形成第1電極3之氮化物半導體2的外露面 上，形成第1絶緣性保護膜4 (第1圖B)。此第1絶緣 性保護膜之材料可以使用si〇2、ai2o3、Zr02、Ti02等之 單層膜或多層膜。又，亦可在其上之和支持基板的貼合面 上形成Al、Ag、Rh等高反射率的金屬膜。因爲此金屬膜 會提高反射率，故可獲得更佳之光取出效率。其後，在和 支持基板之貼合面上，形成由含有Au、Sn、Pd、In所構 成之群組中選取之至少1種的合金所構成之導電層5(第 1圖C)。又，前述第1電極爲Ag時，雖然具有高光取 出效果，但高溫、高濕下動作時，該Ag容易發生遷移， 若發生遷移，則會產生漏電電流。因此，第1電極爲Ag 時，不形成第1絶緣性保護膜4，而以RhO形成導電層5 之第1層。若全面形成RhO，則可覆蓋Ag而抑制Ag之 -42- (38) 1278995 遷移，且可實現較高之光取出效果。 另一方面，準備貼合於上述氮化物半導體元件之導電 層形成面上之支持基板1 1 (第2圖A )。具體實例如Cu —W、Cu— Mo、AlSiC、AIN、Si、SiC、Cu—鑽石等之金 屬及陶瓷之複合體等。例如，一般式可以CuxWh ( 0$ X $ 30) ' 或 CuxM〇1.x (0Sx$50)表示。若將 A1N 當 做支持基板，因爲是絶緣性基板，在印刷基板等之電路上 載置晶片時較爲有利。又，使用Si之優點，在於便宜及 容易晶片化。支持基板之較佳膜厚爲50〜500 /zm。使支 持基板爲較薄之前述範圍內時，可有較佳散熱性。又，支 持基板上之氮化物半導體的貼合面、或其相反面亦可爲具 有凹凸之構造。前述貼合面應爲具有密著層、隔離層、及 共晶層之構造。其目的則在防止和第1電極之擴散。這些 爲支持基板側之導電層12。例如，形成Ti— Pt— Au、Ti —Pt — Sn、Ti — Pt — Pd、Ti — Pt — AuSn、W — P t 一 S n、 RhO — Pt — Sn、RhO — Pt — Au、RhO — P t 一 （ Au、Sn)等 之金屬膜。前述金屬膜係利用共晶實施合金化，在後步驟 中會成爲導電層13。又，支持基板側及氮化物半導體元 件側之貼合表面之金屬最好不同。其理由爲低溫可實現共 晶而共晶後之融點會提高。 其次，將支持基板11之導電層形成面、及氮化物半 導體元件之導電層形成面的表面相對並實施加熱壓接（第 2圖B)。進行冲壓同時實施150°C以上之加熱。爲了貼 合並實現共晶，支持基板側及氮化物半導體側之黏著面應 -43- (39) 1278995 分別具有密著層、隔離層、共晶層。密著層係確保和第1 電極間之高密著性的層，應爲Ti、Ni、W、及Mo之其中 任一種之金屬。又，隔離層係防止構成共晶層之金屬擴散 密著層的層，應爲Pt或W。又，爲了進一步防止共晶層 之金屬擴散至密著層，隔離層及共晶層之間亦可形成〇. 3 //m程度厚度之Au膜。貼合後會成爲第1電極/Ti 一 Pt — AuSn—Pt— Ti/支持基板，其他則會成爲第1電極/RhO — Pt — AuSn—Pt—Ti/支持基板、第 1 電極 /Ti—Pt—Pd Sη — Pt—Ti/支持基板、第 1 電極/Ti—Pt — AuSn—Pt — RhO/支 持基板。利用此方式，可形成不易剝離之合金。導電層採 共晶可以實施低溫之貼合，且具有強大黏著力。採用低溫 貼合，而具有緩和翹曲之效果。 其後，可利用從異種基板側照射激生分子雷射、或硏 削來去除異種基板（第2圖C)。除去異種基板後，對外 露之氮化物半導體表面實施CMP (化學、機械拋光）處 理，使期望之膜一第2導電型氮化物半導體層外露。此時 ，因已除去高溫生長之GaN膜，即使具有紫外區域之發 光波長的LED亦可消除吸收之影響。利用此處理，可調 整損壞層之除去或氮化物半導體層之厚度，亦可調整表面 之面粗細度。其後，因已實施氮化物半導體元件之晶片化 ，可利用RIE等實施外圍鈾刻，除去外圍之氮化物半導體 層。 其次，在前述第2導電型氮化物半導體層之外露面上 形成第2電極6(第3圖A)。第2電極採用η型電極時 -44- (40) 1278995 ，爲 Ti — A1 — Ni — Au、W — A1 — W — Pt - Au、A1 — Pt — Au 等。第2電極之膜厚爲0.1〜1.5//m。又，爲了提高光之 取出效率，亦可以RIE等在第2導電型氮化物半導體層之 外露面上形成凹凸（凹坑加工）（第4圖A)。應爲第2 電極形成面以外之區域。前述凹凸之剖面形狀有梯型及倒 梯型，平面形狀則有島形、格子狀、矩形、圓形、多角形 〇 其次，以覆蓋外露面之第2電極墊電極形成區域以外 之區域的方式，形成第2絶緣性保護膜7 (第3圖B、第 4圖B )。該第2絶緣性保護膜係7Si02、Nb205、Al2〇3 、Zr02、Ti02等之絶緣膜。其後，爲了提高光之取出效 率，亦可以RIE等使該保護膜之外露面成爲凹凸形狀（第 5圖）。凹凸之形成方法係採用rie或濕鈾刻，而可實施 〇 · 1 // m階之控制。前述保護膜之凸部形狀的剖面爲台形 、三角形、半圓形。亦即，凸部設有斜面而可提高散射及 反射之機率。凸部傾斜錐角應爲3 〇 °以上、6 〇。以下。又 ，保護膜之平面形狀爲島狀形狀、格子狀、矩形、圓形、 多角形。 若前述第2絶緣性保護膜之光取出面的剖面爲凹凸形 狀，因光之全反射而無射出的光，會在凹凸面（光取出界 面）改變該光之角度而使光透射。因此，和無凹凸之保護 膜相比，光取出效率爲1.5倍以上。前述氮化物半導體發 光元件之保護膜的凸部形狀方面，剖面爲由台形、三角形 、半圓形所構成之群組中選取之至少其中之一。又，若角 -45- (41) 1278995 部稍帶弧形，散射及反射之機率較高，故可進一步提高光 取出欢率。凹部之彳朵度爲0.2〜3// m，最好爲1.0// m〜 1 · 5 // m。此理由爲，凹部深度若小於0.2 // m，將無法獲 得提高光取出之效果，而深度若大於上述3/zm，電阻値 雖然不會變化，卻不具有保護膜之機能。又，凹部之形狀 冲切成圓形或多角形時，亦同樣可維持低電阻値並提高輸 出。在氮化物半導體層上形成該凹凸形狀之保護膜，可在 不需增加電壓之情形下提高光取出效率。其理由爲，因不 對氮化物半導體進行加工而使其變薄，故電阻不會提高。 又，亦沒有因對氮化物半導體直接實施蝕刻而造成損壞的 情形。又，和在氮化物半導體層上實施凹凸加工時相比， 在保護膜上實施凹凸加工時，可以選擇RIE (反應性離子 蝕刻）等之鈾刻加工性佳的材質，而可實施微細加工。具 有上述剖面形狀，可有效實施散射及反射。保護膜和GaN 之折射率差應爲± 〇. 5之範圍。利用以上所示之構成，和 不具有保護膜者相比，不必提高電壓卻可得到1 . 5倍以上 之光取出效率。又，保護膜亦具有表面劣化防止效果。因 保護膜具有絶緣性，可防止晶片化時之切割等導致短路。 又，以切割等將氮化物半導體元件分離成晶片狀。 第1 8圖係以貼合方式應用之支持基板的一實施形態 、及傳統上使用藍寶石基板之氮化物半導體元件的電流輸 出特性圖。使用支持基板之氮化物半導體元件因熱電阻較 低，而可流過2000mA以上之大電流，輸出亦可爲3 5 0mW 以上。相對於此’傳統上使用藍寶石基板之氮化物半導體 -46- (42) 1278995 元件因熱電阻較高且散熱性較差，不無法期望獲得高輸出 。又，氮化物半導體元件及電極等爲相同條件。 實施形態1之其他氮化物半導體發光元件，其支持基 板上會依序具有導電層、第1電極、及氮化物半導體。前 述氮化物半導體上具有第2電極。第2電極之四角的對角 上會形成墊電極形成區域，又，墊電極形成區域之間會形 成網目狀之第2電極。墊電極形成區域並未限定必須爲對 角上之2處，亦可在四個角上全部形成。又，從上面觀看 時，第1電極及第2電極不會重疊。又，前述第2電極上 具有保護膜。該保護膜若位於第2電極之墊電極形成區域 以外之區域時，不但可形成於氮化物半導體層上，亦可形 成於第2電極上。第2電極則以網目狀、或格子狀形成於 發光範圍之全面，故可降低氮化物半導體層之電阻。 以剖面（第12圖B)來觀看第12圖A所示氮化物半 導體發光元，和氮化物半導體2連接之第1電極3具有開 口部，該開口部上則形成第1絶緣性保護膜4，該保護膜 4和反射膜（圖上未標示）應爲2層構造。此保護膜4之 材料使用Si02、Al2〇3、Zr02、Ti02等之單層膜或多層膜 。因具有絶緣性之膜可防止短路等，故可改善廢料率及提 高信頼性。前述保護膜4未連接氮化物半導體2之側，會 形成500A以上、2000A以下膜厚之Al、Ag、Rh等之反 射膜（圖上未標示），而可有效取出橫向傳播之光。 如上所述，因採用向下構造（η側爲表面），光之取 出效率會變好。因爲氮化物半導體層之背面反射率。又， -47- (43) 1278995 因爲對向電極構造，可擴大發光面積。又，可提高本發明 使用之支持基板的散熱性。使用導電性基板的話，可爲1 絲線構造。又，本實施形態亦可應用於雷射二極體。 利用前述實施形態1所得到之氮化物半導體元件的其 他構造如下所示。係從上面觀察之圖。第6圖係對角線上 具有第2電極之類型。第1電極若位於未和第2電極重疊 之區域的話，形狀及大小皆未特別限制。又，第2電極除 了形成2處以外，尙可爲在四個角上都形成。第7圖係第 2電極延伸至中央的類型。第8圖係第1電極具有墊電極 之類型。第9圖所示之類型係以擴大第1電極之範圍爲目 的而爲L字形之第2電極的類型。其他尙有如第10圖所 示之中央部具有第2電極之類型。爲了避免和第2電極重 疊，第1電極形成於外圍。 如上面所述，因採用向下構造（η側爲表面）而具有 較佳之光取出效率。又，因爲對向電極構造，故可實現大 口徑化。又，可利用基板之選擇來提高散熱性。又，因可 使用導電性基板，而可爲1絲線構造。又，本實施形態亦 可應用於雷射二極體。 實施形態2 異種基板1上，會依第2導電型氮化物半導體層、發 光層、第1導電型氮化物半導體層之順序形成氮化物半導 體。首先，利用RIE等對部份表面進行蝕刻。其後，在含 氧環境中實施熱處理。未實施蝕刻之面的一部份會和第1 -48 - (44) 1278995 導電型氮化物半導體層表面成爲歐姆接觸，而形成高反射 率之第1電極圖案。其次，在未形成第1電極之部份形成 第1絶緣性保護膜。該保護膜之材料可以使用Si02等， 或爲其之多層構造。又，亦可在其上形成A1等高反射率 之金屬膜。其後，在晶圓全面或未鈾刻之部份形成由密著 層、隔離層、及共晶層所構成之導電層。導電層在貼合時 會形成共晶。例如、Ni — Pt — Au — Sn — Au、RhO—Pt—Au 、RhO — Pt — Au — Sn — Au、Ti 一 Pt - Au — Sn - Au、及 Ti —Pt — Sn 之膜。 另一方面，準備形成金屬膜之支持基板1 1。使此支 持基板之金屬膜形成面、及形成於前述氮化物半導體層上 之第1電極面相對，實施冲壓同時加熱。其後，從反應基 板側實施硏削、蝕刻、電磁波照射、或其組合。電磁波照 射之實例如照射激生分子雷射。使其外露後，對氮化物半 導體實施CMP處理，使期望之膜外露。利用此方式，除 去損壞層、調整GaN之厚度、及調整表面之面精細度。 其後，以RIE等之蝕刻實施第2導電型氮化物半導體 層之外露面的段差加工。其次，在氮化物半導體層之表面 上形成 Ti— Al— Ni-Au 或 W— Al-W— Pt — Au 等之第 2 電極6。又，以覆蓋第2電極（例如，η型電極）以外之 方式，形成覆蓋於氮化物半導體層之外露面上的Si02、 Al2〇3、Zr02、Ti02等保護膜。其後，以切割等將其分離 成晶片狀。本實施形態所得到之氮化物半導體元件的特性 和實施形態1相同。 -49- (45) 1278995 發明之實施形態3 . 本實施形態之氮化物半導體元件實施2次貼合步驟（ 第13圖）。係支持基板上至少具有第1電極、具發光層 之氮化物半導體、及第2電極之氮化物半導體發光元件的 製造方法，且具有：在第1基板上使具有前述發光層之氮 化物半導體進行生長，並在該氮化物半導體之生長面貼合 第2基板之第1步驟；其後除去前述第1基板，形成氮化 物半導體層之外露面的第2步驟；其後，在前述氮化物半 導體之外露面上形成段差之第3步驟；其後，藉由第1電 極將支持基板貼合於前述氮化物半導體層之外露面的第4 步驟；以及，其後，除去前述第2基板之第5步驟。 前述第1步驟中，第2基板會藉由第2電極貼合於氮 化物半導體層之生長面。前述第4步驟，係在支持基板及 氮化物半導體層之貼合時，以合金共晶形成第1電極。氮 化物半導體發光元件之第1電極和氮化物半導體之界面具 有鋁，且該界面係段差形狀。前述第1電極具有共晶層。 前述第1電極及前述氮化物半導體層之界面段差爲0.1 // m以上。 本實施形態之氮化物半導體發光元件，係支持基板上 至少具有第1電極、具有發光層之氮化物半導體層、以及 第2電極的氮化物半導體發光元件，其特徵爲，前述第1 電極和前述氮化物半導體層之界面上具有鋁，且該界面係 段差形狀。如上所示，形成於前述界面之鋁，可使來自發 -50- (46) 1278995 光元件之光無法透射至支持基板側，而可提高光取出面之 光取出效率。而且，因鋁和η型氮化物半導體係歐姆接觸 ，故可降低電壓。在氮化物半導體元件界面上形成鋁，因 爲GaN及Α1Ν等之氮化物基板並未量産，故有其困難。 本發明係利用實施2次貼合之技術，而可在和前述第1電 極之界面上形成鋁。又，因該第1電極具有共晶層，故可 得到和支持基板間之導電性的效果。第1電極因氮化物半 導體之界面上具有鋁，故可實施高反射。 又，前述第1電極及前述氮化物半導體層之界面採用 段差形狀，可提高光取出效率。因爲利用光之全反射，使 原本進入全反射角而無法取出之光，可因爲前述界面之段 差而改變該光之角度，而實現光之取出。前述界面具有段 差時，其光取出效率爲無界面段差時之1.5倍以上。界面 之段差爲以上，最好爲0.3//m以上。 前述支持基板因具有導電性而成爲具有對向電極構造 之氮化物半導體發光元件。前述第1電極爲了形成共晶層 ，含有從Pd、Au、Sn、In所構成之群組中選取之至少其 中之一。第1電極若爲η側電極，則該p側電極含有從

Al、Ag、Rh、Ni、Au、Pd所構成之群組中選取之至少其 中之一。爲了提高取出效率，P電極應採用Ag及Rh等爲 網目狀形成、或Ni及/或Au薄膜等具有透光性之材料。 使用此種材料，可實現低電阻化、及提高光之取出效率。 前述第4步驟之特徵，係在貼合支持基板及氮化物半 導體層時，利用合金共晶接合第1電極。利用共晶可在低 -51 - (47) 1278995 溫實施貼合，且具有較強之黏著力。低溫貼合具有緩和翹 曲之效果。 依支持基板/第1電極（共晶層+鋁）/氮化物半導體 之順序形成。 前述第1步驟之貼合步驟，係在第1基板（藍寶石、 SiC、GaN等）上形成依序具有η型氮化物半導體層、發 光層、及ρ型氮化物半導體層的氮化物半導體後，在該ρ 型氮化物半導體層之生長面實施第2基板之加熱壓接的貼 合。前述第1步驟之特徵，係利用第2電極將第2基板貼 合於氮化物半導體層之生長面。此時，第2基板係Cu -W、不變材料、不銹鋼等，以環氧板等可以相對較低溫進 行黏著的材料實施貼合。以氮化物半導體及環氧板貼合第 2基板時，以存在擴散防止層爲佳。實施貼合步驟時，若 存在當做氮化物半導體側之暫時保護膜使用而塗敷之光阻 劑、以及具有防止第2基板側之環氧板的有機物質擴散之 作用的金屬膜，則後步驟之第2基板除去會較爲容易。具 有擴散防止作用之金屬膜爲Ti等。其次，第2步驟則係 利用硏磨、雷射照射、或化學拋光等除去前述第1基板， 使η型氮化物半導體層之表面外露。此11型層之表面上， 會因爲利用硏磨除去異種基板而形成損壞層，然而，可利 用化學拋光除去該損壞層。因此，可抑制因除去異種基板 而導致之特性降低。其次，第3步驟中會在前述氮化物半 導體層之外露面形成段差。此段差爲以上。又， 段差之形成上，因採乾蝕刻（RIE )及濕蝕刻而可實施 -52- (48) 1278995 〇.l#m階之控制。其次，第4步驟中，會在前述氮化物 半導體層外露之段差面利用第1電極形成支持基板。前述 第1電極之特徵，在和前述氮化物半導體層之界面具有鋁 或銀。又，尙具有在第1電極之最上面會形成含有Sn、 In之低融點金屬的特徴。前述支持基板應具熱傳導性。 支持基板之貼合條件方面，係在支持基板上利用從Ti - Pt —Au、Ti — Pt — Pd所構成之群組中選取其中至少其中之 一的材料，以1〇〇 °C〜500 °C程度之熱壓實施第1電極之 共晶接合。其次，第5步驟則對前述第2基板實施200°C 以上之加熱來消除黏著力、或以有機溶劑或酸溶液溶解共 晶部等來除去黏著層，而形成氮化物半導體發光元件。利 用此方式，前述氮化物半導體發光元件具有從支持基板側 依序形成支持基板/Ti — Pt — AuSn、Ti — Pt — PdSn等/第1 電極/氮化物半導體/第2電極之構造。 以下係利用圖面，說明本實施形態3之氮化物半導體 發光元件製造步驟的各步驟。 (第1步驟） 首先，在第1基板101上實施氮化物半導體102之生 長（第13圖A)。其後，實施氮化物半導體層之蝕刻（ 第1 3圖B)。此蝕刻之目的，係防止氮化物半導體層發 生龜裂、及容易分離晶片，使n型氮化物半導體外露。又 ，使蝕刻後之氮化物半導體的膜厚爲1 # πι以上’可抑制 除去第1基板時之龜裂。其次，在前述氮化物半導體102 -53- (49) 1278995 之未蝕刻區域，形成第2電極（p側電極）103 (第13圖 C)。其後，將第2基板105貼合於該氮化物半導體ι〇2 上（第13圖D)。貼合第2基板105之黏著層104係採 用環氧樹脂、聚醯胺樹脂等高分子材料或光阻劑，利用熱 壓貼合。熱壓係在1〇〇 °C〜200 °C之溫度下實施。 前述第2基板105因係在後步驟除去，故至當時爲止 只要具有平坦度及強度即可，其材質並無特別限制，然而 ，其熱膨漲係數亦爲接近第1基板之値。其理由在於在第 4步驟之貼合時不會出現熱膨漲差異。又，應爲可以容易 除去者，例如，Cu— W、W、Mg、共變材料、不變材料、 聚醯亞胺系樹脂、聚酯系樹脂、環氧系樹脂等。又，第2 電極之前述活性層的面積爲S ( // m2 )、該第2電極之外 圍長度和爲L(//m)，則L/S20.02。在爲此範圍內，光 取出效率爲1.2倍以上。又，第2電極係從從Ni、Co、 Fe、Ti、Cu、Rh、Au、Ru、W、Zr、Mo、Ta、Pt、Ag、 及其氧化物、氮化物所構成之群組中選取之至少一種所構 成者。 (第2步驟） 其次，除去第1基板，形成氮化物半導體1 02之外露 面（第13圖E)。以硏磨或激生分子雷射照射除去第1 基板101。除去第1基板之前述氮化物半導體102的外露 面，再以化學拋光形成平坦面。 - 54- (50) 1278995 (第3步驟） 其次，在前述氮化物半導體層之外露面上形成段差（ 第13圖F)。此時之段差係指界面段差爲0.1//m以上， 段差形狀則爲錐形或逆錐形。又，即述段差形狀之平面形 狀之圖案具有條狀、格子狀、島狀、圓形之凸部及/或凹 部，可選擇矩形、梳形、或網目形。例如，若形成圓形之 凸部，則該圓形凸部之直徑爲5 // m以上，凹部溝之間隔 爲3//m以上。上述段差具有提高LED光之取出效率的效 果，又，在後步驟使界面存在高光反射率之鋁，可使其光 取出效率爲沒有段差之氮化物半導體發光元件的1 .5倍以 上0 (第4步驟） 其次，在前述段差形成面上形成第1電極1 06 (第14 圖A)，其次，貼合支持基板111(第14圖B)。貼合方 法上，係使表面上形成AuSn系、PdSn系、InPd系等金 屬化材料之支持基板111、及表面上形成第1電極106之 氮化物半導體1 02相對，進行冲壓並同時加熱。貼合面上 會形成導電層113。此時之貼合溫度應爲120 °C以上，最 好爲150°C以上、30(TC以下。前述第1電極之和前述氮 化物半導體層的界面上會含有鋁。又，因支持基板8和第 1電極係採用合金共晶進行接合，故在第1電極1 〇6之表 面上會形成以Sn、In等之共晶爲目的之金屬。又，爲了 防止鋁、及以共晶爲目的之金屬的合金化，亦可形成由 -55- (51) 1278995

Pt、W、Ni、Ti等之高融點金屬所構成的隔離層。 前述第1電極106爲Al— Pt - Sn、Al— W-In等。該 第1電極之總計膜厚爲500000A以下。又，鋁之膜厚爲 5 00以上、1 0000A以下。鋁之膜厚若爲上述膜厚範圍內 ，則實施2次貼合步驟後，晶片內仍可維持均一之膜厚。 例如，前述第 1電極 106之膜厚爲 2000A— 2000A — 3 00 00A。若以A1N做爲支持基板，則因係絶緣性基板， 在印刷基板等之電路上載置晶片時較爲有利。又，使用 Si之優點在於便宜且容易晶片化。支持基板之膜厚應爲 50〜500// m。支持基板之厚度若爲前述範圍之較薄厚度 時，可具有良好散熱性。前述支持基板之貼合面的構造， 應爲具有在後步驟以共晶實施合金化之密著層、隔離層、 共晶層。例如，Ti— Pt — Au、Ti— Pt-Pd、Ti— Pt — AuSn 、W—Pt—Sn、RhO-Pt-Sn、RhO-Pt—Au、RhO—Pt — (Au、Sn)等之金屬膜。又，貼合之表面金屬方面，支 持基板側及氮化物半導體層側應不同。其理由爲可實施低 溫共晶，並可提共晶後之融點。 (第5步驟） 其後，第5步驟會除去第2基板105(第14圖C)。 將溫度加熱至高於貼合時之溫度。若加熱至200 °C以上， 接合（黏著）力會降低’第2基板5會和黏著層4被同時 除去。此方法在除去採用環氧系樹脂之黏著時有效。又， 亦可以丙酮或N -甲基- 2 -吡咯酮等有機溶劑溶解黏著 -56- (52) 1278995 層。使用AuSn等實施共晶時，將其浸泡於酸中使接合部 溶解可使其分離。這些方法亦可和硏磨組合使用。 除去第2基板後，在氮化物半導體層之外露面形成絶 緣性保護膜1 07 (第1 4圖D )。其次，在保護膜之開口 部形成墊電極（第1 5圖）。其後，利用切割實施晶片化 ，形成氮化物半導體發光元件。前述第1電極係η側電極 ，然而，本發明並未限定爲此。因使用支持基板之氮化物 半導體元件具有較低之熱電阻，故可施加2W以上之大電 力，輸出亦爲200mW以上。利用以上所示之本實施形態 ，可在不提高電壓之情形下，製造具有良好光取出效率之 LED元件。相對於此，使用傳統之藍寶石基板的氮化物半 導體元件，因熱電阻較高且散熱性較差，故無法獲得高輸 出。 係實施形態3之上述以外的氮化物半導體發光元件。 支持基板上依序具有第1電極、氮化物半導體層。前述氮 化物半導體層上具有第2電極。第2電極係形成於光取出 面上之網目狀（第16圖）。開口部之面積爲1〜100//m2 。又，第2電極係形成於四角之對角上的墊電極形成區域 。墊電極形成區域並未限定爲對角上之2處，亦可形成於 四個角上。前述支持基板係絶緣性基板，爲在同一面上形 成兩電極之構造（第17圖）。又，前述第2電極上應具 有由 8丨〇2、人1203、21*02、1^02、1^205、了&205 等之單層 膜或多層膜所構成的保護膜。此絶緣膜爲單層膜或多層膜 。保護膜亦具有防止表面劣化之效果。又，前述保護膜之 -57- (53) 1278995 特徵係具有絶緣性。因保護膜具有絶緣性，可防止晶片化 時之切割等時之短路。因具有絶緣膜而可防止短路等，故 可改:善廢料率及提高信頼性。在發光範圍之全面形成網目 狀、格子狀等之第2電極，可降低氮化物半導體層之電阻 〇 利用上述製造方法，可在第1電極及氮化物半導體層 之界面上形成高反射率之鋁。因此，可提高光取出效率。 又，因係對向電極構造，故可擴大發光面積。又，本發明 使用之支持基板具有較佳之散熱性。使用導電性基板時可 採1絲線構造。又，本實施形態亦可應用於雷射二極體。 係第2電極106及半導體102之界面具有凹凸部之半 導體發光裝置，其特徵爲，前述第2電極之凹部的底面及 /或斜面形成反射鏡（第1 5圖B )。該反射鏡係具有上述 反射作用之材料。可利用反射鏡積極實施前述界面之光散 射，而可提高光取出效率。 實施例 以下爲本發明之各種實施例，然而，本發明並未限定 於此。 〔實施例1〕 以下，針對實施例1之LED元件的製造方法進行説 明。首先，將由藍寶石（C面）所構成之異種基板1裝設 於MOVPE之反應容器內，流通氫之同時，使基板之溫度 -58- (54) 1278995 上昇至1 05 0°C，實施基板之洗淨。 (緩衝層） 使 〔料 10〇 [型 使 -氣 的 :爲 :厚 此 .用 4.5 .矽 雜 ：2 接著，將溫度降至5l〇°C，使用氫當做載體氣體、 用氨及TMG (三甲基鎵）、TMA (三甲基鋁）當做磨 氣體’在基板1上實施由AlmGamN所構成、約 埃膜厚之緩衝層的生長。 (第2導電型氮化物半導體層） 實施緩衝層之生長後，依以下之順序實施第1導· 氮化物半導體層之生長。首先，只停止TMG之供應， 溫度上昇至1 05 0°C。達到1 05 0°C時，同樣以TMG、g 做爲原料氣體，實施1.5//m膜厚之無摻雜GaN層103 生長。接著，在1050°C下，同樣地，以TMG、氨氣傲 原料氣體、以矽烷氣體做爲雜質氣體，實施2.25/zm膜 、4.5x 1018/cm3之Si摻雜的GaNn型接觸層之生長。 η型接觸層之膜厚爲2〜30/zm。 其次，只停止矽烷氣體之供應，在1050 °C下，使 TMG、氨氣，實施30 00埃膜厚之無摻雜GaN層的生長 接著，在同溫度下，追加矽烷氣體實施300埃膜厚、 X 1018/cm3之Si摻雜的GaN層之生長，其次，只停止 烷氣體之供應，在同溫度下，實施5〇埃膜厚之無摻 GaN層的生長，3層總計膜厚爲3 3 50埃。將其當做第 導電型氮化物半導體層。 -59- (55) 1278995 其次’在同樣之溫度下’實施40埃之無摻雜GaN層 的生長’其次’將溫度降至8〇〇。〇，使用TMG、TMI、及 氣實施20埃之無摻雜In〇.13Ga().87]sr層的生長。重複這些 操作’父互疊層各10層，最後，實施40埃之GaN層的 生長，而得到6 4 0埃膜厚之超晶格構造層。 其次，實施200埃膜厚之由無摻雜GaN所構成之障 壁層的生長，接近，使溫度成爲800°C，使用TMG、TMI 、及氨，實施30埃膜厚之由無摻雜lnQ4Ga().6N所構成之 井層的生長。實施依序爲勢疊+井+勢疊+井· · · ·+勢 疊之5層障壁層及4層井層的交互疊層，進行總膜厚 1 1 20埃之多量子井構造的活性層生長。又，活性層、以 及疊層於活性層之下（基板側）的η側第2多層膜皆由 GaN層及InGaN層之疊層體形成，然而，活性層含有之 InGaN 層之組成爲 Ino.4Gao.6N。 (第1導電型氮化物半導體層） 其次，在1050°C溫度之下，使用TMG、TMA、氨、 及Cp2Mg (茂基鎂），實施lx 102Vcm3Mg摻雜之40埃 膜厚的p型AlQ.2GaQ.8N層生長，接著’將溫度降至800°C ，使用 TMG、TMI、氨、及 Cp2Mg，實施 1X 1 02°/cm3Mg 摻雜之25埃膜厚的Ino.osGao.^N層生長。重複這些操作 ，交互疊層各5層，最後’實施40埃膜厚之前述P型 Al〇.2Ga().8N層生長，形成3 65埃膜厚之超晶格構造之多層 膜。 接著，在1050 °C之溫度下’使用 TMG、氨、及 -60 - (56) 1278995

Cp2Mg，實施1200埃膜厚、由lx 102G/cm3Mg摻雜之P型

GaN所構成之p型接觸層之生長。 反應結束後，將溫度降至室溫，又，在氮環境中’將 晶圓置入反應容器內，在700°C下實施退火，進一步實施 P型層之低電阻化。 退火後，從反應容器取出晶圓，形成當做第1電極使 用之P型電極。在P型電極上形成2000人之Rh膜。其後 ，實施600°C之歐姆退火後，形成膜厚〇.3/zm之第2絶 緣性保護膜Si02。其後，以形成導電層5爲目的’依Ti -Pt- Au- Sn- Au之順序形成膜厚爲2000A— 3 000A — 3000A — 30000A — ιοοοΑ之密著層、隔離層、及共晶層。 另一方面，準備支持基板11。膜厚爲200 //m，在由 Cu爲15%、W爲85%所構成之支持基板的表面上依Ti — Pt- Pd之順序形成膜厚爲 2000A— 3 000A- 1 2000A之導 電層。 其次，將形成前述第1電極一P型電極及第2絶緣性 保護膜上之導電層5、以及支持基板之金屬膜形成面進行 貼合。加熱器設定溫度爲280°C，實施冲壓施加壓力。此 時，可形成共晶。其後，利用硏削除去藍寶石基板後，對 外露之第2導電型氮化物半導體層的外露面一η型接觸層 進行硏磨消除表面之粗糙不平。 其次，利用RIE裝置，以Si02遮罩，使GaN分離成 晶片狀。其次，在前述η型接觸層上，依Ti — A1—Ti—Pt —Au 之順序形成膜厚爲 ιοοΑ— 2500A — ιοοοΑ— 2000A — -61 - (57) 1278995 6000A之第2電極6— η型電極。其後，將支持基板硏磨 成100//m後，在支持基板之背面形成1 000Α— 2000Α — 3 000 Α之Ti — Pt — Αιι膜，然後再進行切割。利用上述方 式所得之LED元件的尺寸爲lmmx 1 mm，在順向電流爲 20mA時，可得到460nm之藍色發光，輸出爲4mW、Vf 爲 2.9V ° 〔實施例2〕 在實施例1中，以Ag形成第1電極之p型電極。前 述P型電極之膜厚爲2000A，其他條件和實施例1相同。 利用上述方式所得之LED元件，輸出爲6m W、Vf爲3.3 V 〔實施例3〕 實施例1中，使用膜厚爲200//m之由Cu爲50%、

Mo爲5 0%所構成之支持基板。其他條件和實施例丨相同 。利用上述方式所得之LED元件，輸出爲4mW、Vf爲 2.9V 〇 〔實施例4〕 在前述實施例1中，形成η型電極後，在外露之η型 接觸層的表面上，形成條狀之凹凸。凹部之深度爲1 . 5 // m ’凹部寬度爲3 # m，凸部寬度爲3 # m。其他條件相 同。利用此凹坑加工，順向電流爲 20mA時，輸出爲 -62- (58) 1278995 5.4mW、Vf爲 3.18V。順向電流爲 100mA時，輸出爲 21.3mW、Vf 爲 3.44 〇 〔實施例5〕 在前述實施例1中，形成η型電極後，在外露之η型 接觸層的表面上，形成凹凸。凸部之平面形狀爲六角形。 凸部寬度爲8/zm，凹部寬度爲2//m，凹部之深度爲1.5 // m。其他條件相同。利用此凹坑加工，順向電流爲 20mA時，輸出爲 6mW、Vf爲 3.29V。又，順向電流爲 20mA 時，輸出爲 23.4mW、Vf 爲 3.52。 〔實施例6〕 在前述實施例1中，形成η型電極後，在外露之η型 接觸層的表面上形成凹凸。冲切凹部，使該凹部之平面形 狀成爲六角形。凸部寬度爲2/zm，凹部寬度爲8/zm，凹 部之深度爲1 . 5 // m。其他條件相同。利用此凹坑加工， 順向電流爲20mA時，輸出爲6.lmW、Vf爲3.IV。又， 順向電流爲20mA時，輸出爲24.7mW、Vf爲3.41。 〔實施例7〕 在實施例1中，在P型電極開口部之氮化物半導體的 外露面上，形成膜厚〇. 3 β πι之第1絶緣性保護膜Si 02。 又，在該絶緣膜上形成50〇A之反射膜一A1。 又，形成η型電極之第2電極後，以Zr02 (折射率 -63- (59) 1278995 爲2.2)形成膜厚爲1.5// m之第2絶緣性保護膜。又，以 3 // m之間隔使該保護膜形成凹凸。凸部之平面形狀爲圓 形’凹部之深度爲1 . 〇 m。其後，將支持基板硏磨成1 〇〇 # m後，實施切割而得到LED元件。利用上述方式所得 之LED元件，尺寸爲lmmx 1mm，順向電流爲20mA時， 可得到460nm之藍色發光，輸出爲6mW、Vf爲2.9V。又 ’本實施例之LED元件的光取出效率爲沒有凹凸之保護 膜的1 . 5倍。 〔實施例8〕 在實施例7中，使保護膜Zr02之凸部成爲錐角爲 6 〇 °之形狀。其他條件相同。輸出及Vf可得到相同之特 性。又，本實施例之LED元件的光取出效率爲沒有凹凸 之保護膜的1 . 5倍。 〔實施例9〕 在實施例7中，以Nb 2 05 (折射率爲2.4 )形成膜厚 爲1 . 5 // m之第2絶緣性保護膜。又，以3 /z m之間隔使 該保護膜形成凹凸。凸部之平面形狀爲圓形，凹部之深度 爲1 · 0 // m。其他條件和實施例1相同。利用上述方式所 得之LED元件，具有相同輸出及Vf之特性。又，本實施 例之LED元件的光取出效率爲沒有凹凸之保護膜Nb205 的1 . 5倍以上。 -64 - (60) 1278995 〔實施例i 〇〕 在實施例7中，以Ti〇2 (折射率2.7 )形成膜厚爲 1 . 5 // m之第2絶緣性保護膜。又，以3 // m之間隔使該保 護膜形成凹凸。凸部之平面形狀爲圓形，凹部之深度爲 1.0 // m。其他條件和實施例1相同。利用上述方式所得之 LED元件，具有相同輸出及Vf之特性。又，本實施例之 LED元件的光取出效率爲沒有凹凸之保護膜Ti02的1.5 倍以上。 〔實施例1 1〕 異種基板採用由藍寶石（C面）所構成之基板，在 MOCVD反應容器內之氫環境下，實施1 050°C之表面洗淨 。緩衝層：其次，在氫環境中之510 °C下，使用氨及TMG (三甲基鎵），在基板上實施約200A膜厚之GaN緩衝層 2的生長。高溫生長層：實施實施緩衝層之生長後，只停 TMG之供應，使溫度上昇至1 050°C，當達到l〇5(TC時， 使用TMG及氨做爲原料氣體，實施5// m膜厚之由無摻 雜GaN所構成之高溫生長的氮化物半導體之生長。其次 ，在1 05 0 °C之溫度下，使用 TMG、TMA、氨、及矽烷， 形成 3/zm膜厚之由 5xl017/cm3Si摻雜之 η型 Al0.G7Ga().93N所構成的η型包覆層5。 其次，使溫度成爲800°C，使用ΤΜΙ (三甲基銦）、 TMG、及TMA做爲原料氣體，依障壁層①/井層①/障壁 層②/井層②/障壁層③之順序，疊層由 Si摻雜之 -65- (61) 1278995

AlnGauN所構成之障壁層、以及其上之由無摻雜之 In〇.Q3Al().()2Ga().95N所構成之井層。此時，膜厚方面，障 壁層①爲 200A、障壁層②及③爲 40A、井層①及②爲 70A。活性層爲總膜厚約420A之多量子井構造（MQW ) 〇 其次，在氫環境中、l〇50°C下，使用 TMG、TMA、 氨、及 Cp2Mg (茂基鎂），實施7600A膜厚、由lx 102Vcm3Mg摻雜之Al〇.2Ga().8Nm構成之p型包覆層的生 長。接著，在P型包覆層上，使用TMG、TMA、氨、及 Cp2Mg，實施 0.1/zm 膜厚、由 lx l〇19/cm3Mg 摻雜之 Al0.〇7Ga().93N所構成之第2 p型接觸層的生長，其後，調 整氣體之流量，實施〇.〇2//m膜厚、由2x 1021/cm3 Mg摻 雜之Alo.wGamN所構成之第2 p型接觸層的生長。 結束生長後，在氮環境下，於反應容器內、700 °C下 實施晶圓退火，進一步實施P型層之低電阻化。退火後， 將晶圓從反應容器中取出，在P型接觸層上形成膜厚 2 0 00 A之Rh膜，爲當做第1電極使用之p電極。其後， 實施60 0 °C之歐姆退火後，在p電極以外之外露面上形成 膜厚0.3 // m之第1絶緣性保護膜Si02。 其次，在P電極上，以膜厚2000A— 3000A— 3000A —30000A— 1000A形成形成當做導電層使用之Ni— Pt-Au— Sn — Au多層膜。此時，Ni爲密著層、Pt爲隔離層、 Sn爲第1共晶形成層，又，Pt及Sn之間的Au層具有防 止Sn擴散至隔離層之機能，最外層之Au層則具有提高 -66- (62) 1278995 密著性之機能。 另一方面，支持基板採用膜厚爲200 // m、由Cu爲 3 0%及W爲70%之複合體所構成之金屬基板，在此金屬基 板表面，依序形成膜厚爲 2000A — 3000A — 12000A之由 Ti所構成之密著層、由Pt所構成之隔離層、及由Au所 構成之支持基板側之導電層。 其次，在使導電層之形成面相對的狀態下，將加熱器 溫度設定爲250°C實施冲壓加壓，加熱壓接氮化物半導體 元件及支持基板。利用此方式，導電層會互相擴散形成共 晶。其後，利用硏削除去藍寶石基板後，實施外露之緩衝 層或高溫生長層的硏磨，再實施使η型包覆層之 AlGaN 層外露之硏磨，消除表面之粗糙不平。 其次，實施η型包覆層之表面磨光後，在η型包覆層 上形成膜厚 100Α — 2500Α — 1000Α — 2000Α — 6000Α 之由 Ti— Al— Ti— Pt - Au所構成之多層電極，係當做第2電 極使用之η電極。其後，將支持基板硏磨成丨〇〇 # m後， 在支持基板之背面，形成膜厚1 000A- 2000A— 3000A、 由Ti - Pt - Au所構成之多層膜，係當做p電極使用之墊 電極。其次’以切割分離元件。 所得到之L· E D兀件，尺寸爲1 m m X 1 m m，順向電流 爲20mA時’可發出3 73 nm之紫外發光，輸出爲4.2mW、 Vf 爲 3.47V。 〔實施例1 2〕 -67- (63) 1278995 除去異種基板時，除了以雷射照射法取代硏磨法以外 ，其餘條件和實施例1 1相同。 從藍寶石基板之基底層側的相反面，使用波長爲 248nm之KrF激生分子雷射，使輸出爲6〇〇j/cm2之雷射 光，以lmmx 5 0mm之線狀掃描照射上述之相反面全面， 實施雷射照射。利用照射雷射，使基底層之氮化物半導體 分解，除去藍寶石基板。 得到之LED元件，在順向電壓爲20mA時，發光尖 峰波長爲3 73 nm、Vf爲3.47V、發光輸出爲4.2mW。又， 和實施例1比較’因無需實施藍寶石基板之硏磨，可大幅 縮短製造上之必要時間。和傳統之元件相比，可大幅提高 發光輸出。 〔實施例1 3〕 以和實施例11相同之條件，製作氮化物半導體元件 。又，將含有螢光物質之YAG的Si02當做塗膜層，形成 於氮化物半導體元件之全面。 利用此方式，可得到呈現白色、本身吸收較少、高轉 換效率之氮化物半導體發光元件。 〔實施例1 4〕 以和實施例1 3相同之條件，製作氮化物半導體元件 ，在本實施例中，係在導電性基板上形成點狀等配列之複 數氮化物半導體元件。以部份設有外露面之方式實施此複 -68- (64) 1278995 數氮化物半導體元件之封裝。又，在外露面上形成由含有 螢光物質之YAG的Si02所構成之塗膜層。 利用此方式，可複數配列呈白色之氮化物半導體元件 ，而得到可實施大面積白色發光之氮化物半導體發光裝置 。其亦可當做照明用光源使用。 〔實施例1 5〕 異種基板使用由藍寶石（C面）所構成之基板，在 MOCVD反應容器內，於氫環境中、1 050°C下實施表面之 洗淨。 接著，在氫環境中、510°C下，使用氨及TMG (三甲 基鎵），在基板上實施約200A膜厚之GaN緩衝層2的生 長。實施緩衝層之生長後，只停止TMG之供應，使溫度 上昇至l〇5〇t：，到達l〇5〇°C時，使用TMG及氨當做原料 氣體，實施5//m膜厚之由無摻雜GaN所構成之高溫生長 氮化物半導體的生長，形成第2導電型氮化物半導體層。 其次，在l〇50°C下使用 TMG、TMA、氨、及矽烷，形成 2.5//111膜厚之由1父1019/(：11138丨摻雜之11型八1().1〇&。.以所 構成之η型包覆層5。 其次，使溫度成爲9〇〇°C，使用ΤΜΙ (三甲基銦）、 TMG、及TMA做爲原料氣體，依障壁層①/井層①/障壁 層②/井層②/障壁層③/井層③/障壁層④之順序，疊層由 lx 1019/cm3Si摻雜之 Alo.osGamN所構成之障壁層、及 其上之由無摻雜之Ino.cn GaQ.99N所構成之井層。此時，障 -69- (65) 1278995 壁層①及②及③及④之膜厚分別爲37〇A’井層①及②及 ③之膜厚分別爲80A。只有障壁層④爲無摻雜。活性層爲 總膜厚約1 7 Ο Ο A之多量子并構造（M Q W )。 其次，形成第1導電型氮化物半導體層。在氫環境中 、1050 °C下，使用TMG、ΤΜΑ、氨、及Cp2Mg(茂基鎂 )，實施 3 70A 膜厚、由 lx 102G/cm3Mg 摻雜之 AluGauN所構成之p型包覆層7的生長。接著’在P型 包覆層上，使用TMG、TMA、氨、及Cp2Mg，實施〇·1 # m 膜厚、lx l〇19/cm3Mg 摻雜之 Alo.G7GaG.93N 層的生長 ，其後，調整氣體流量，實施 〇.〇2 // m膜厚、2 X 1021/cm3Mg 摻雜之 Al〇.()7Ga〇.93N 層的生長。 結束生長後，在氮環境中，將晶圓置入反應容器內’ 實施700 °C之退火，進一步實施P型層之低電阻化。 退火後，將晶圓從反應容器內取出，在第1導電型氮 化物半導體層之最上面的前述Al0.07Ga0.93N層上，形成 膜厚2000A之Rh膜當做p電極。其後，實施600°C之歐 姆退火後，在P電極以外之外露面上形成膜厚〇.3^m之 第1絶緣性保護膜Si02。 另一方面，支持基板係使用膜厚200 // m、由Cu爲 30%及W爲70%之複合體所構成之基板，其表面上會依序 形成膜厚2000A — 3000A — 12000A之由Ti所構成之密著 層、由Pt所構成之隔離層、以及由Pd所構成之支持基板 側導電層。 其次，在使導電層之形成面相對的狀態下，將加熱器 -70- (66) 1278995 溫度設定爲25 0°C實施冲壓加壓，加熱壓接氮化物半導體 元件及支持基板。利用此方式，導電層會互相擴散形成共 晶。 其次，接合支持基板後，從藍寶石基板之基底層側的 相反面，使用波長爲248nm之KrF激生分子雷射，使輸 出爲600J/cm2之雷射光，以lmmx 50mm之線狀掃描照射 上述之相反面全面，實施雷射照射。利用照射雷射，使基 底層之氮化物半導體分解，除去藍寶石基板。又，進行硏 磨，使由η型Al^Gao^N所構成之η型包覆層之殘餘膜 厚成爲2.2/zm程度，消除表面粗糙不平。 其次，在前述η型包覆層上形成由 Ti — Al — Ni — Au 所構成之多層電極，爲η電極。其後，將支持基板硏磨成 100// m後，在支持基板之背面，形成膜厚20 00 Α — 3 0 00 A —3 0 0 0 A — 3 0 0 0 0 A — ΙΟΟΟΑ、由 Ti — P t — A u — S n — Au 所構 成之多層膜，係當做p電極使用之墊電極。其次，以切割 分離元件。η電極及p電極係分別形成於半導體層表面之 全面的格子狀。此時，格子間之開口部之形成上，會以η 側及Ρ側不會重疊之方式形成而互不相同。 得到之LED元件，尺寸爲 lmmx 1mm，順向電流爲 20 mA時，可獲得365 nm之紫外發光，輸出爲2.4 mW、Vf 爲 3.6V ° 〔實施例1 6〕 本實施例係關於藍色LED元件。 -71 - (67) 1278995 異種基板係採用由藍寶石（C面）所構成之基板’在 MOCVD反應容器內，在氫環境中、1 05 0°C下實施表面之 洗淨。 接著，在氫環境中、51〇。〇下，使用氨及TMG (三甲 基鎵），在基板上實施約200A膜厚之GaN緩衝層2的生 長。實施緩衝層之生長後，只停止TMG之供應’使溫度 上昇至1050°C，到達l〇5〇°C時，使用TMG、氨、及矽烷 當做原料氣體，實施5//m膜厚、由lx l〇18/cm3Si摻雜之 η型GaN所構成之η型接觸層。其次’在l〇5〇C下使用 TMG、ΤΜΑ、氨、及矽烷，形成400Α膜厚、由5χ l〇17/cm3 Si摻雜之η型Al〇.18Ga().82N所構成之η型包覆 層5。 其次，使溫度成爲800°C，使用TMI、TMG、及ΤΜΑ 當做原料氣體，依障壁層/井層/障壁層/井層/障壁層之順 序，疊層Si摻雜之GaN障壁層、以及其上之無摻雜之 InGaN井層。此時，障壁層之膜厚爲200A，井層之膜厚 爲5〇A。活性層爲總膜厚約700A之多量子井構造（MQW )° 其次，在氫環境中、1 05 0 °C下，使用 TMG、TMA、 氨、及 Cp2Mg (茂基鎂），實施 600A膜厚、由lx l〇2G/cm3Mg摻雜之Al〇.2Ga().8N所構成之p型包覆層7的 生長。接著，在包覆層上，使用TMG、氨、及Cp2Mg， 實施〇.15/zm膜厚、由2x 1021/cm3Mg摻雜之GaN所構成 之P型接觸層的生長。 -72- (68) 1278995 結束生長後，在氮環境中，將晶圓置入反應容器內’ 實施700 °C之退火，進一步實施P型層之低電阻化。 退火後，將晶圓從反應容器取出’在P型接觸層上形 成膜厚2000A之Rh膜當做p電極。其後，實施6 00°C之 歐姆退火後，在P電極以外之外露面上形成膜厚〇.3#m 之第1絶緣性保護膜Si02。 其次，在p電極上，以膜厚2000A— 3 000A— 3000A —30000A- ΙΟΟΟΑ 形成 Ni — Pt — All - Sn - Au 之多層膜當 做導電層。此時，Ni係密著層、Pt係隔離層、Sn係第1 共晶形成層，Pt及Sn間之Au層，具有防止Sn擴散至隔 離層的機能，最外層之Au層則具有提高第2共晶形成層 之密著性的機能。 另一方面，支持基板係採用膜厚200 // m、由 Cu爲 3 0%及W爲70%之複合體所構成之基板，在該基板表面上 依序形成膜厚2000A— 3000A — 12000A之由Ti所構成之 密著層、由Pt所構成之隔離層、以及由Au所構成之支持 基板側導電層。 其次，將加熱器溫度設定爲250t實施冲壓加壓，加 熱壓接氮化物半導體元件、支持基板、及導電層。利用此 方式，導電層金屬會互相擴散形成共晶。 其次，針對接合導電性基板之接合用疊層體，從藍寶

石基板之基底層側的相反面，使用波長爲248nm之KrF 激生分子雷射，使輸出爲600J/cm2之雷射光，以lmmx 5 0mm之線狀掃描照射上述之相反面全面，實施雷射照射 -73- (69) 1278995 。利用照射雷射，使基底層之氮化物半導體分解，除去藍 寶石基板。又，實施硏磨直到η型接觸層外露爲止，消除 表面之粗糙不平。 其次，在η型接觸層上形成由Ti— Al— Ti— Pt— Au 所構成之膜厚爲 ιοοΑ — 2500A — ΙΟΟΟΑ — 2000A — 6000A 之多層電極，爲當做第2電極使用之n電極。其後，將導 電性基板硏磨成1 00 β m後，導電性基板之背面形成 1 000A— 2000A— 3 000A之由 Ti — Pt — Au所構成之多層膜 ，爲當做P電極使用之墊電極。其次，以切割分離元件。 得到之LED元件，尺寸爲lmmx 1mm，順向電流爲 20mA時，爲460nm之藍色發光。 〔實施例1 7〕 條件和實施例1 6相同，製作氮化物半導體元件。又 ，將含有螢光物質之YAG的Si02當做塗膜層，形成於氮 化物半導體元件之全面。利用此方式，可得到呈白色之氮 化物半導體發光元件。 〔實施例1 8〕 條件和實施例1 7相同，製作氮化物半導體元件，在 本實施例中，係在導電性基板上形成點狀等配列之複數氮 化物半導體元件。以部份設有外露面之方式實施此複數氮 化物半導體元件之封裝。又，外露面上會形成當做塗膜層 之含有螢光物質之YAG的Si02。 -74- (70) 1278995 利用此方式，可複數配列呈白色之氮化物半導體元件 ，而得到可實施大面積白色發光之氮化物半導體發光裝置 。其亦可當做照明用光源使用。 〔實施例1 9〕 異種基板係採用由藍寶石（C面）所構成之基板，在 MOCVD反應容器內中在氫環境中、1050 °C下實施表面之 洗淨。 接著，在氫環境中、510 °C下，使用氨及TMG (三甲 基鎵），在基板上實施約200A膜厚之GaN緩衝層的生長 。實施緩衝層之生長後，只停止TMG之供應，使溫度上 昇至1 05 0°C，到達l〇50°C時，使用TMG及氨當做原料氣 體，實施5//m膜厚之由無摻雜GaN所構成之高溫生長氮 化物半導體的生長。 實施高溫生長層之生長後，在相同溫度下，使用 TMG、TMA、及氨當做原料氣體，實施0.4#m膜厚之組 成傾斜AlGaN層的生長。此組成傾斜層係以緩和高溫生 長層及η型包覆層之晶格失配爲目的者，從無摻雜之GaN 至 lx 1019/cm3Si 摻雜 η 型 Al〇.〇7Ga〇.93N 爲止，A1 之混晶 比及Si之摻雜量會緩慢增大。 其次，在l〇50°C下使用 TMG、TMA、氨、及矽烷， 形成2.5/zm膜厚之由lxl019/cm3Si摻雜所構成之n型 Al0.07Ga0.93N 的 η 型包覆層 5。 其次，使溫度成爲900°C，使用ΤΜΙ (三甲基銦）、 -75· (71) 1278995 TMG、及TMA做爲原料氣體，依障壁層①/井層①/障壁 層②/井層②/障壁層③/井層③/障壁層④之順序，疊層由 lx 1019/cm3Si摻雜之 AlQ.〇9Ga().91N所構成之障壁層、及 其上之由無摻雜之In〇.G1Ga().99N所構成之井層。此時，障 壁層①及②及③及④之膜厚分別爲200A，井層①及②及 ③之膜厚分別爲60A。只有障壁層④爲無摻雜。 其次，在氫環境中、l〇5〇°C下，使用 TMG、TMA、 氨、及 Cp2Mg (茂基鎂），實施270A膜厚、由lx 102Vcm3Mg摻雜之Al〇.38Ga〇.62N所構成之p型包覆層7 的生長。接著，在P型包覆層上，使用TMG、TMA、氨 、及 Cp2Mg，實施 0.1//m 膜厚、由 4x 1018/cm3Mg 摻雜 之AlQ.〇7Ga〇.93N所構成之第2 p型接觸層的生長，其後， 調整氣體流量，實施〇.〇2 // m膜厚、由lx 102Q/cm3Mg摻 雜之Alo.^GamN所構成之第2 p型接觸層的生長。 結束生長後，在氮環境中，將晶圓置入反應容器內， 實施700 °C之退火，進一步實施P型層之低電阻化。 退火後，將晶圓從反應容器取出，在P型接觸層上形 成膜厚2000人之Rh膜當做p電極。其後，實施600 °C之 歐姆退火後，在P電極以外之外露面上形成膜厚〇.3//m 之絶緣性保護膜Si02。 另一方面，支持基板係採用膜厚200 // m、Cu爲15% 及W爲85%之複合體所構成之基板，其基板表面上會依 序形成膜厚2000A— 3 000A— 12000A之由Ti所構成之密 著層、由Pt所構成之隔離層、以及由Pd所構成之第2共 -76- (72) 1278995 晶形成層。 其次，將加熱器溫度設定爲230°C實施冲壓加壓，加 熱壓接氮化物半導體元件及支持基板之導電層。利用此方 式，導電層金屬會互相擴散形成共晶。 其次，從藍寶石基板之基底層側的相反面，使用波長 爲24 8nm之KrF激生分子雷射，使輸出爲600J/cm2之雷 射光，以lmmx 5 0mm之線狀掃描照射上述之相反面全面 ，實施雷射照射。利用照射雷射，使基底層之氮化物半導 體分解，除去藍寶石基板。又，實施基底層、高溫生長層 、組成傾斜層、以及由η型AlG.3GaQ.7N所構成之η型包 覆層之硏磨，使其殘餘膜厚成爲2.2// m程度，消除表面 粗糙不平。 其次，在η型接觸層上形成由Ti 一 Al-Ni—Au所構 成之多層電極，爲當做第2電極之η電極。因考慮光取出 效率，未全面形成η電極，而以數値孔徑爲70%之方式來 形成。其後，將導電性基板硏磨成1 〇〇 // m後，在導電性 基板之背面形成 2000A — 3000A — 3000A- 30000A — 1000人 之由Ti — Pt — Au — Sn — Au所構成之多層膜，爲當做p電 極使用之墊電極。其次，以切割分離元件。η電極及p電 極係分別形成於半導體層表面之全面的格子狀。此時，格 子間之開口部之形成上，會以η側及ρ側不會重疊之方式 形成而互不相同。 此元件，在室溫、脈衝電流爲500mA (脈衝寬度爲2 //sec、負載爲1%)時，可獲得365nm之紫外發光，輸出 -77- (73) 1278995 爲ll8mW、驅動電壓爲4.9V、外部量子效率爲6.9%，又 ，在室溫直流電流5爲00mA時，可獲得365nm之紫外發 光，輸出爲l〇〇mW、驅動電壓爲4.6V、外部量子效率爲 5 . 9 〇/〇 〇 〔實施例20〕 在藍寶石基板上實施氮化物半導體之生長，實施700 °C之退火。其後，以RIE在氮化物半導體之表面上實施 4.5 // m深度之蝕刻。其後，以材料Ni — Au形成膜厚爲 8〇A— 100A之第1電極（p側電極）。其後，在含氧環境 下實施600°C之熱處理。 其次，準備第2基板之Cu — W基板（Cu爲15% )， 在15 0°C下實施前述氮化物半導體元件之第1電極形成面 及環氧板之熱壓著。其次，對藍寶石基板之背面實施鏡面 硏磨，而且，從藍寶石基板之背面實施激生分子雷射照射 ，從氮化物半導體分離藍寶石基板。其後，以CMP使Si 摻雜之GaN面外露。其次，在外露之前述GaN面上以光 阻形成網目狀之圖案，以RIE實施GaN之1 // m深度的蝕 刻。GaN之平面形狀爲具有5 // m間隔之凸部的6角形網 目狀。 其後，以BHF對前述氮化物半導體之鈾刻表面實施 表面處理後，從GaN側形成2000A— 2000A— 3 0000A厚 度之由Al — Pt — Sn所構成的第2電極（η側電極）6。又 ，準備當做支持基板之CuW ( Cu爲15% )基板，形成 -78 - (74) 1278995 2000A— 2000A— 15000A 厚度、由 Ti— Pt-Pd 所構成之共 晶層7。其後，以250°C實施具有前述第2基板之氮化物 半導體及前述支持基板之熱壓著。 又，將貼合著前述支持基板之氮化物半導體置入煮沸 之丙酮溶液內。其後，從黏著層4之環氧板分離第2基板 。利用以上所示，在支持基板上形成氮化物半導體層。 其次，在墊電極形成區域以外之第2電極（p側電極 )上，形成由Si02所構成之保護膜9。在前述墊電極形成 區域上，形成1000A-6000A厚度、由Ni — Au所構成之 墊電極1 0。 其後，將支持基板8硏磨成1 00 // m後，實施切割得 到LED元件。利用上述方式所得之LED元件，尺寸爲 lmmx 1mm，順向電流爲20mA時，爲460nm之藍色發光 ，輸出爲6mW以上、Vf爲2.9V。又，本實施例之LED 元件光取出效率，和氮化物半導體層內無凹凸段差之LED 元件相比，光取出效率爲1 . 5倍以上。 〔實施例2 1〕 在前述實施例20中，係在氮化物半導體2上形成紫 外發光LED元件。其他條件和實施例20相同。以下爲氮 化物半導體2之條件。 形成膜厚爲200A之GaN的緩衝層、膜厚爲5 // m之 無摻雜GaN層、膜厚爲400A之Si摻雜Al〇.18Ga().82N ( Si 之摻雜量：5x 1017/cm3 )的η型包覆層、以及膜厚爲 -79- (75) 1278995 20〇A 之 Si 摻雜 Alo.iGao.9N/膜厚爲 7〇A 之 Ino.wAlo.wGao.wN/膜厚爲 4〇A 之 Si 摻雜 AU.iGao.9N/膜 厚爲 70A之In0.03Alu2Ga0.95N/膜厚爲40A之 Si摻雜 Alo.iGao.9N的合計膜厚爲420A之活性層。其次，形成膜 厚爲600A之Mg摻雜Al〇.2Ga〇.8N的p型包覆層、膜厚爲 0.1// m 之 Mg 慘雜 Al〇.()4Ga〇.96N ( Mg 之慘雜量：lx 1019/cm3)的p型接觸層、以及膜厚爲0.02// m之Mg摻 雜 Alo.oiGao.99N ( Mg 之摻雜量：2x 1021/cm3 )的 p 型接 觸層。 利用上述方式所得之LED元件，尺寸爲lmmx 1mm ，順向電流爲20mA時，爲3 73 nm之紫外發光，輸出爲 4.2mW、Vf 爲 3.5V。 〔實施例22〕 在前述實施例20中，第2電極係使用Rh。該第2電 極係6角形之網目狀，網目狀之間隔爲5 // m，又，膜厚 爲2 〇 〇 〇 A。其他條件和實施例2 0相同。利用上述方式所 得之LED元件，具有和實施例〗及相同之特性。 〔實施例23〕 前述支持基板係絶緣性之A1N基板，在同一面上形 成兩電極（第17圖）。其他條件和實施例2 3相同。利用 上述方式所得之LED元件，順向電流爲2〇mA時，爲 460nm之藍色發光，輸出爲5mW以上、Vf爲3.〇v。 -80- (76) 1278995 〔實施例24〕 在前述實施例1中，將LED元件以導電性絲線和外 部電極及LED元件實施電性相連後，以下述方法，在 LED元件上形成含有螢光物質之塗膜層。 ①首先，在LED元件之電極上，形成由光阻或聚醯 亞胺所構成之膜。②其次，如上面所述，調整以鈽活化之 釔•鋁·榴石系螢光體、矽酸乙酯之加水分解溶液、及高 沸點溶劑之混合溶液，進行攪拌使螢光體成均一分散，調 整塗敷液。③利用上述噴塗方法，使塗敷液附著於支持基 板上、及形成保護膜之部份以外之LED元件的上面及側 面上。④以150°C溫度之30分鐘乾燥，實施一次硬化， 形成膜厚爲數十//m之層。⑤在形成層上浸漬不含螢光體 之矽酸乙酯的加水分解溶液。最後，除去光阻或聚醯亞 胺所構成之膜，以240 °C溫度之30分鐘乾燥，實施二次 硬化。利用以上①至⑥之步驟，在總膜厚爲5〜1 0 // m之 氮化物系半導體層的至少外露面上，會形成連續之層，而 且，形成於LED元件之電極以外之元件上面、側面、及 角部而膜厚大致均一爲20〜30/zm之塗膜層14。 本實施例之發光裝置，雖然同時使用可發出從藍色至 紫外線區域之光的發光元件，可將不會劣化之無機物當做 材料而將螢光體固定於發光元件上’可提供長時間使用時 發光色之變異較少的發光裝置。又，本實施例之發光裝置 ，利用至少形成以均一膜厚覆蓋發光元件之發光觀測面的 -81 - (77) 1278995 塗膜層1 4，即使發光觀測方向不同，亦可成爲色溫度變 化較小之發光裝置。又，在可觀測到發光元件之發光的所 有面上形成含有螢光體之塗膜層，因光不會透射支持基板 ，和傳統使用藍寶石基板之發光元件相比，可提高以螢光 體實施波長轉換之光的取出效率。又，因爲使用熱傳導性 較佳之支持基板，和傳統使用藍寶石基板之發光元件相比 ，具有較佳之散熱性。 〔實施例2 5〕 利用含有以和實施例24相同方法調製之塗敷液、或 以鈽活化之釔•鋁•榴石系螢光體的矽樹脂做爲材料，以 網板印染形成塗膜層。此處，使用含有螢光體之矽樹脂做 爲材料時，實施溫度1 5 0 °C、1小時之條件的硬化。將以 其方式製成之半導體晶圓，在劃上劃線後，利用切割實施 分割，形成當做發光元件使用之LED晶片。 如此，在晶圓狀態時，利用形成含有螢光體之塗膜層 14，可在將LED晶片載置於金屬封裝等上來形成發光裝 置之前階段，亦即，在形成含有螢光體之塗膜層的LED 晶片階段即可實施發光色之檢査及選別，故可改善發光裝 置之製品廢料率。又，本實施例之LED晶片，即使對形 成上述塗膜層14之LED晶片的發光觀測方向不同’亦可 得到色溫度變化較少之發光元件。 〔實施例26〕 -82- (78) 1278995 在實施例24中，氮化物半導體元件之外露表面可以 爲梯型或倒梯型、平面形狀、島狀、格子狀、矩形、圓形 '或多角形。在此種經過凹坑加工之外露面及半導體層之 側面上’形成和實施例25相同之塗膜層。前述塗膜層之 厚度’在前述發光元件之上面、側面、及角部應大致相同 〇 利用此形成方式，可提高來自發光元件之光的取出效 率’又’可提供長時間使用時亦只有少許發光色變異之發 光裝置。 〔實施例2 7〕 在實施例1 9中，在p電極以外之外露面形成絶緣性 保護膜Si〇2後，在p電極之上形成由Rh - Ir—Pt所構成 之共晶形成層。其他條件和實施例2 0相同。利用上述方 式所得之LED元件具有和實施例：相同程度之特性。 〔實施例28〕 在實施例1 9中，除了 η型包覆層如下所示以外，其 餘皆相同，製成LED。 在1 050°C下使用TMG、TMA、氨、及矽烷，形成1.7 // m 膜厚、由 lx l〇19/cm3Si 摻雜之 η 型 Al〇.〇7Ga〇.93N 所 構成之第1 η型包覆層’又，在其上形成〇.8/zm膜厚、 由2x l〇17/cm3Si摻雜之n型AU 〇7Ga。93n所構成之第2 n 型包覆層，將第1 η型包覆層及第2 η型包覆層當做^型 -83- (79) 1278995 包覆層。 利用此方式所得到之LED元件，驅動電壓比實施例 1 9低0.3 V程度，又長時間發光時元件劣化亦較小。 〔實施例29〕 在藍寶石基板上，以510°C實施約200A膜厚之GaN 緩衝層2的生長。其次，使溫度上昇至105(rc，到達 l〇5〇°C時，使用TMG及氨當做原料氣體，實施5/zm膜 厚之由無摻雜GaN所構成之高溫生長氮化物半導體的生 長。 (第2導電型氮化物半導體層） 其次，在l〇5(TC下使用TMG、TMA、氨、及矽烷， 形成 400人膜厚、由 5 X 1017/cm3Si摻雜之 η 型 Alo.isGaG.82N所構成之η型包覆層。 (活性層） 其次，使溫度成爲8〇〇°C，使用ΤΜΙ (三甲基銦）、 TMG、及TMA做爲原料氣體，依障壁層①/井層①/障壁 層②/井層②/障壁層③之順序，疊層由 Si摻雜之 Alo.iGao.9N 障壁層、以及其上之由無摻雜之 Ino.osAlo.MGao.^N所構成之井層。此時，膜厚方面，障 壁層①爲200A、障壁層②及③爲40A、井層①及②爲 7〇A。活性層爲總膜厚約420A之多量子井構造（MQW ) -84 - (80) 1278995 (第1導電型氮化物半導體層） 其次，在氫環境中、1 05 0 °c下，使用 TMG、TMA、 氨、及Cp2Mg (茂基鎂），實施7600A膜厚、由lx l〇2()/cm3Mg摻雜之AU.2Gao.8N所構成之p型包覆層的生 長。接著，在P型包覆層上，使用TMG、TMA、氨、及 Cp2Mg，實施 0.1// m 膜厚、由 lx 1019/cm3Mg 摻雜之 Al〇.〇4Ga〇.96N所構成之弟2 p型接觸層的生長》其後，調 整氣體之流量，實施〇.〇2/zm膜厚、由2x 1021/cm3 Mg摻 雜之Al〇.G1Ga().99N所構成之第2 p型接觸層的生長。 結束生長後，在氮環境中，將晶圓置入反應容器內， 實施7〇(TC之退火，進一步實施p型層之低電阻化。 退火後，將晶圓從反應容器取出，在P型接觸層上形 成膜厚2000 A之Rh膜當做p電極。其後，實施600 °C之 歐姆退火後，在p電極以外之外露面上形成膜厚0.3 // m 之絶緣性保護膜Si02。 其次，在P電極上，以膜厚2000A— 3000A— 3000A —30000A— 1 000A形成形成當做導電層使用之Ni— Pt -Au— Sn—Au多層膜。此時，Ni係密著層、Pt係隔離層、 Sn係第1共晶形成層，Pt及Sn之間的Au層具有防止Sn 擴散至隔離層之機能，最外層之Au層則具有提高支持基 板側導電層1 2之密著性的機能。 另一方面，支持基板1 1採用膜厚爲200 // m、由Cu -85- (81) 1278995 爲30%及W爲70%之複合體所構成之金屬基板，在此金 屬基板表面，依序形成膜厚爲2000A — 3000A — 1 2000A之 由Ti所構成之密著層、由Pt所構成之隔離層、及由Au 所構成之導電層1 2。 其次，在使導電層之形成面相對的狀態下，將加熱器 溫度設定爲250°C實施冲壓加壓，加熱壓接氮化物半導體 元件及支持基板。利用此方式，導電層會互相擴散形成共 晶。 其次，利用硏削除去藍寶石基板後，實施外露之緩衝 層或高溫生長層的硏磨，又，實施使η型包覆層之AlGaN 層外露的硏磨，消除表面之粗糙不平。 其次，在η型接觸層上形成膜厚100A— 2500A — 1 000Α— 2000Α— 6000Α 之由 Ti- Al— Ti— Pt— Au 所構成 之多層電極（n電極），當做η電極。其後，將導電性基 板硏磨成1〇〇 // m後，在導電性基板之背面，形成1 000A —2000A— 3000A之由Ti — Pt—Au所構成之多層膜，爲當 做P電極使用之墊電極。其次，以切割分離元件。 所得到之L E D兀件，尺寸爲1 m m X 1 m m，順向電流 爲20mA時，可發出3 73 nm之紫外發光，輸出爲4.2mW、 Vf 爲 3.47V。 〔實施例3 0〕 以和實施例29相同之條件製作氮化物半導體元件。 又，將含有螢光物質之YAG的Si02當做塗膜層，形成於 -86- (82) 1278995 氮化物半導體元件之全面。 利用此方式，可得到呈現白色、本身吸收較少、高轉 換效率之氮化物半導體發光元件。 〔實施例3 1〕 以和實施例29相同之條件，製作氮化物半導體元件 ，在本實施例中，係在導電性基板上形成點狀等配列之複 數氮化物半導體元件。以部份設有外露面之方式實施此複 數氮化物半導體元件之封裝。又，在外露面上形成由含有 螢光物質之YAG的Si02所構成之塗膜層。 利用此方式，可複數配列呈白色之氮化物半導體元件 ，而得到可實施大面積白色發光之氮化物半導體發光裝置 。其亦可當做照明用光源使用。 〔實施例32〕 使用由藍寶石（C面）所構成之異種基板，在 MOCVD反應容器內，於氫環境中、1 05 0°C下實施表面之 洗淨。 接著，在氫環境中、510 °C下，使用氨及TMG (三甲 基鎵），在基板上實施約200A膜厚之GaN緩衝層2的生 長。實施緩衝層之生長後，只停止T M G之供應，使溫度 上昇至l〇5〇°C，到達l〇5〇t時，使用TMG及氨當做原料 氣體，實施5//m膜厚之由無摻雜GaN所構成之高溫生長 氮化物半導體的生長。 -87- (83) 1278995 (第1導電型氮化物半導體層） 其次，在 l〇50°C下使用 TMG、TMA、氨、及矽烷， 形成 2.5 // m膜厚之由1 X 1019/cm3Si摻雜之 η型 Al〇.3Ga〇.7N所構成之η型包覆層5。 (活性層） 其次，使溫度成爲900°C，使用ΤΜΙ (三甲基銦）、 TMG、及TMA做爲原料氣體，依障壁層①/井層①/障壁 層②/井層②/障壁層③/井層③/障壁層④之順序，疊層由 lx 1019/cm3Si摻雜之Al〇.()8Ga〇.92N所構成之障壁層、及 其上之由無摻雜之InuGaoiN所構成之井層。此時，障 壁層①及②及③及④之膜厚分別爲3 70A，井層①及②及 ③之膜厚分別爲8〇A。只有障壁層④爲無摻雜。活性層爲 總膜厚約17〇〇Α之多量子井構造（MQW)。 (第2導電型氮化物半導體層） 其次，在氫環境中、1 050°C下，使用 TMG、TMA、 氨、及 Cp2Mg (茂基鎂），實施 370A膜厚、由lx 102°/cm3Mg摻雜之Al〇.2Ga().8N所構成之p型包覆層7的 生長。 接著，在P型包覆層上，使用TMG、TMA、氨、及 Cp2Mg，實施 0· 1 // m 膜厚、1 X 1019/cm3Mg 摻雜之 Al〇.Q7Ga〇.93N所構成之第2 p型接觸層的生長，其後，調 -88- (84) 1278995 整氣體流量，實施〇.〇2//m膜厚、由2x 1021/cm3 Mg摻雜 之AlQ.07Ga0.93N所構成之第2 ρ型接觸層的生長。 結束生長後，在氮環境中，將晶圓置入反應容器內’ 實施700 °C之退火，進一步實施Ρ型層之低電阻化。 退火後，將晶圓從反應容器取出，在P型接觸層上形 成膜厚2000A之Rh膜當做ρ電極。其後，實施600°C之 歐姆退火後，在P電極以外之外露面上形成膜厚〇.3#m 之絶緣性保護膜Si02。其次，在P電極之上，以Rh-Ir - Pt所構成之多層膜形成導電層。 另一方面，支持基板係採用膜厚200 # m、由Cu爲 3 0 %及W爲70%之複合體所構成之金屬基板，在金屬基板 之表面，依序形成膜厚20 00A— 3 00 0A — 12000A之由 Ti 所構成之密著層、由Pt所構成之隔離層、及由Pd所構成 之支持基板側導電層。 其次，在使導電層之形成面相對的狀態下，將加熱器 溫度設定爲250 °C實施冲壓加壓，加熱壓接氮化物半導體 元件及支持基板。利用此方式，導電層金屬會互相擴散形 成共晶。 針對接合導電性基板之接合用疊層體，從藍寶石基板 之基底層側的相反面，使用波長爲248 nm之KrF激生分 子雷射，使輸出爲600J/cm2之雷射光，以lmmx 50mm之 線狀掃描照射上述之相反面全面，實施雷射照射。利用照 射雷射，使基底層之氮化物半導體分解，除去藍寶石基板 。又，進行硏磨，使基底層及高溫生長層、以及由 η型 -89- (85) 1278995

Al0.3GaQ.7N所構成之η型包覆層之殘餘膜厚成爲22//m 程度，消除表面粗糙不平。 其次，在η型接觸層上形成由Ti— Al— Ni-Au所構 成之多層電極，做爲η電極。其後，將導電性基板硏磨成 l〇〇//m後，在導電性基板之背面，形成2000Α_3000α — 3000Α - 30000Α — ΙΟΟΟΑ、由 Ti — Pt — Au — Sn — Au 所構成 之多層膜，爲當做P電極使用之墊電極。其次，以切割分 離元件。η電極及p電極係分別形成於半導體層表面之全 面的格子狀。此時，格子間之開口部之形成上，會以；η側 及Ρ側不會重疊之方式形成而互不相同。 得到之LED兀件，尺寸爲lmmx 1mm，順向電流爲 2 0mA時，可獲得3 65nm之紫外發光，輸出爲2.4mW、Vf 爲 3.6V ° (實施例3 3 ) 使用實施例1中所得到之半導體發光裝置，以環氧樹 脂將前述半導體發光裝置晶粒結著於熱槽（封裝）之開口 部底面。此時，晶粒結著使用之接合構件並無特別限制， 可以使用含有Au - S η合金及導電性材料之樹脂及玻璃等 。含有之導電性材料以Ag爲佳，若使用含有量爲80 %〜 9 〇 %之Ag膏’則可得到具有優良散熱性且接合後之應力 較小的發光裝置。其次，將實施晶粒結著之半導體發光裝 置的各電極、及從封裝開口部底面外露之各導線電極分別 以Au線實施電性相連（第20圖）。 -90 - (86) 1278995 其次，相對於苯基甲基系矽樹脂組成物100wt°/〇 (折 射率爲1 . 5 3 )，含有當做擴散劑使用之平均粒徑爲1 . 0 // m、吸油量爲70ml/100g之3wt%的輕質碳酸鈣（折射率 爲1.62)，以自轉公轉混合器實施5分鐘攪拌。其次，爲 了冷卻攪拌處理產生之熱，放置30分鐘，使樹脂回到定 溫並安定化。 將以此方式所得到硬化性組成物充塡至前述封裝開口 部內，充塡至和前述開口部之兩端部上面位於同一平面之 線爲止。最後，實施70°C X 3小時、及150°C X 1小時之 熱處理。利用此方式，可以得到從前述開口部之兩端部上 面朝中央部具有大致呈左右對稱之拋物線狀凹陷的發光面 。又，由前述硬化性組成物之硬化物所構成之密封構件， 會分離成前述擴散劑之含有量較多的第1層、及前述擴散 劑之含有量少於前述第1層或不含有前述擴散劑之第2層 的2層，前述半導體發光裝置之表面會被前述第1層覆蓋 。利用此方式，除了可將前述半導體發光裝置發出之光有 效地取出至外部以外，尙可獲得良好之光均一性。前述第 1層應從前述開口部之底面至前述半導體發光裝置之表面 爲止的連續形成，利用此方式，可以使發光面之形狀成爲 較光滑之開口部。 本實施例此發光單元，可以在不浪費發光元件發出之 光的情形，從主面側射出光，和傳統相比，可實現薄型化 ，且相對於導光板之光射入面，可以較大之範圍實施光射 入0 -91 - (87) 1278995 (實施例3 4 ) 在實施例3 3中，除了密封構件中含有螢光物質以外 ，形成具有同樣發光之單元。 螢光物質之取得上，係以化學計量比將Y、Gd、及 Ce之鹼土元素溶解於酸，並以草酸實施前述溶解液之共 同沈澱，然後實施烘焙得到共同沈澱氧化物，將其和氧化 鋁混合而得到混合原料。又，混合當做助熔劑使用之氟化 鋇後，裝於坩堝內，在空氣中、1 400°C之溫度下，實施3 小時烘焙而得到烘焙品。將烘焙品置於水中實施球磨，經 由洗浄、分離、乾燥、及最後之篩選後，形成中心粒徑爲 8// m ( Y〇_995GD〇.g〇5) 2.75〇Al5〇12 : CeG.25G 營光物質。 利用含有螢光體，可以使其成爲可獲得混色光之發光 單元，而前述混合光則是由來自半導體發光裝置之光、以 及該發光裝置部份光經過螢光體實施波長轉換後之光的混 合。 (實施例3 5 ) 以和前述實施例3 3相同之條件，利用實施例1 9所得 之半導體發光裝置形成發光單元。本實施例之發光單元， 可以在不浪費發光元件發出之光的情形，從主面側射出光 ，和傳統相比，可實現薄型化，且相對於導光板之光射入 面，可以較大之範圍實施光射入。 如以上所示’本發明可以在不提高電壓之情形下，大 -92- (88) 1278995 幅提局光取出效率。係對向電極構造，可利用支持基板之 選擇來提高散熱性，進而提高壽命特性。支持基板採用導 電性基板可實現1絲線構造。又，使用導電性之支持基板 ，引線框架等之封裝上可以使用導電性材料進行晶粒結著 而爲導通，故第1電極不需要墊電極而可擴大發光面積。 如上述所示，因爲採取向下構造（η側爲表面），故有較 佳之光取出效率。又，因係對向電極構造，故可實現大口 徑化。因具有凹凸段差，且段差界面含有鋁，故可實現光 之高反射，進而提高光取出效率。 本發明之氮化物半導體元件的製造方法，可以減少剝 離時之氮化物半導體層的缺損及龜裂，故可提供具有優良 散熱性之氮化物半導體元件。 又，本發明之氮化物半導體元件，因具有含有螢光物 質之塗膜層，而前述螢光物質可吸收部份或全部來自活性 層之光並發出不同波長之光，故可發出各種波長之光。尤 其是，因爲含有YAG而可發出白色光，適合使用於照明 用光源。 如上所示，具有本發明之支持基板的氮化物半導體元 件及其製造方法，適合使用於LED、LD等之發光元件、 太陽電池、光感測器等之受光元件、或電晶體、能源裝置 等電子裝置及使用其之全彩顯示器及信號顯示機、影像掃 描器、光碟用光源等儲存大容量資訊之DVD等媒體及通 信用光源、印刷機器、照明用光源等。 -93 - (89) 1278995 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之製造步驟的模式剖面圖。 第2圖係本發明之製造步驟的模式剖面圖。 第3圖係本發明之一實施形態的模式剖面圖、斜視圖 〇 第4圖係本發明之一實施形態的模式剖面圖。 第5圖係本發明之一實施形態的模式剖面圖。 第6圖係本發明之一實施形態的平面圖。 第7圖係本發明之一實施形態的平面圖。 第8圖係本發明之一實施形態的平面圖。 第9圖係本發明之一實施形態的平面圖。 第1 0圖係本發明之一實施形態的平面圖。 第1 1圖係本發明之一實施形態的模式剖面圖、平面 圖。 第1 2圖係本發明之一實施形態的模式剖面圖、平面 圖。 第1 3圖係本發明之製造步驟的模式剖面圖。 第1 4圖係本發明之製造步驟的模式剖面圖。 第1 5圖係本發明之一實施形態的平面圖。 第1 6圖係本發明之一實施形態的平面圖。 第1 7圖係本發明之一實施形態的平面圖 第1 8圖係本發明一實施形態之電流輸出特性及比較 例之圖形。 第1 9圖係說明本發明之發光單元的斜視圖、平面圖 -94- (90) 1278995 、模式剖面圖。 第20圖係說明本發明之發光單元的斜視圖、平面圖 、模式剖面圖。 [元件符號之說明] 1 :異種基板 2a:第1導電型半導體層 2b :發光層 2c:第2導電型半導體層 2 :半導體 3 :第1電極 4 :第1保護膜 4b :保護膜 5 :導電層 6 :第2電極 1 1 :支持基板 12 :導電層 13 :導電層 1 4 :塗膜層 1 〇 1 :第1基板 102:氮化物半導體 103 :第2電極（p側電極） 1 〇 4 :黏著層 1 〇 5 :第2基板 -95- (91) 1278995 1 ο 6 :第1電極 107 :絶緣性保護膜 1 1 1 :支持基板 1 1 3 :導電層 -96-

Claims (1)

1278995 拾、申請專利範圍 镇清齊κ^ί-，衣til-XEii是否變更原貧質内容 ；t 第9 2 1 Ο 1 7 1 7號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國93年7月20日修正 Κ 一種氮化物半導體元件，係支持基板上至少依序 具備有導電層、第1電極、有發光層之氮化物半導體、及 第2電極，其特徵爲： 前述導電層上，隔著第1電極、及第1絶緣性保護膜 具有第1導電型氮化物半導體層， 前述支持基板之線性熱膨脹係數爲4〜10 ( X 1(Γ6/Κ 2 ·如申請專利範圍第1項之氮化物半導體元件，其 中 前述第1電極、及第1絶緣性保護膜係連結於第1導 電型氮化物半導體層。 3 .如申請專利範圍第1項之氮化物半導體元件，其 中 前述第1電極及第2電極係對向電極構造，第1電極 之上方沒有第2電極存在。 4.如申請專利範圍第1項之氮化物半導體元件，其 中 前述氮化物半導體具備有第1導電型氮化物半導體層 4 、發光層、及第2導電型氮化物半導體層，最上層爲第2 1278995 導電型氮化物半導體層，該第2導電型氮化物半導體層設 有凹凸部。 5 .如申請專利範圍第1項之氮化物半導體元件，其 中 於前述氮化物半導體，發光層以外的氮化物半導體層 持有大於發光帶間隙之帶間隙。 6.如申請專利範圍第1項之氮化物半導體元件，其 中 前述支持基板含有由Cu、Mo，W所構成之群組中選 取之至少其中之一。 7 ·如申請專利範圍第6項之氮化物半導體元件，其 中 前述支持基板之Cu含量爲5 0%以下。 8 ·如申請專利範圍第6項之氮化物半導體元件，其 中 前述支持基板之Mo含量爲50%以上。 9 ·如申請專利範圍第6項之氮化物半導體元件，其 中 前述支持基板之W含量爲7 0 %以上。 10·如申請專利範圍第1項之氮化物半導體元件，其 中 前述第1絶緣性保護膜未連結於氮化物半導體之側上 ，形成由Al、Ag、及Rh所構成之群組中選取之至少其中 之一之金屬層。 -2 - 1278995 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項之氮化物半導體元件， 其中 前述金屬層和導電層連結。 12.如申請專利範圍第1項之氮化物半導體元件，其 中 前述發光層係至少含有由 AUIruGa^a-bN ( OS 1、 OSbg 1、a+bS 1)所構成之井層、及由 AUIndGandN (OScSl、O‘d‘1、c+d^l)所構成之障壁層的量子 井構造。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之氮化物半導體元件， 其中 前述發光層係至少含有由 AlaInbGa1.a_bN(0<aSl、 0<bS 1、a+b< 1)所構成之井層、及由 AlcIndGa^c-dN (0<cSl、0<d$l、c+d<l)所構成之障壁層的量子 井構造，發光層之主要面的一邊爲第1導電型半導體層， 相反側之主要面上具有第2導電型半導體層，第2導電型 氮化物半導體層爲含有A1之氮化物半導體。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之氮化物半導體元件， 其中 前述第2導電型氮化物半導體層至少由2層所構成， 該2層爲，第2電極側爲AUGa^eNCtXeSO.OS)、發 光層側爲AlfGauN ( 0< f< 0.1) ，AleGai.eN層之雜質濃 度大於AlfGai.fN層之雜質濃度。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項之氮化物半導體元件， • 3 - 1278995 其中 前述第2導電型氮化物半導體層至少由2層所構成， 該2層爲，第2電極側爲AUGa^N '發光層側爲 AlfGai.fN ( f> e ) ，A1 e G a i · eN層之雜質濃度大於 AlfGauN層之雜質濃度。 16. 一種氮化物半導體元件之製造方法，係支持基板 上至少依序具備有導電層、第1電極、有發光層之氮化物 半導體、及第2電極，其特徵爲具有： 在異種基板上實施至少具有第2導電型氮化物半導體 層、發光層、及第1導電型氮化物半導體層之氮化物半導 體之生長的步驟； 其後，於前述氮化物半導體之第1導電型氮化物半導 體層側利用第1電極將支持基板貼合上的步驟；以及 其後，以除去前述異種基板來使第2導電型氮化物半 導體層外露的步驟。 1 7·如申請專利範圍第〗6項之氮化物半導體元件之 製造方法，其中 ^述貼合步驟係利用共晶接合形成導電層。 1 8 ·如申請專利範圍第1 6項之氮化物半導體元件之 製造方法，其中 ^述貼合步驟係利用加熱壓接著。 如申請專利範圍第16項之氮化物半導體元件之 製造方法，其中 前述異種基板之除去步驟係利用雷射照射、硏磨。 1278995 2〇·如申請專利範圍第16項之氮化物半導體元件之 製造方法，其中 前述發光層係至少含有由AlalruGanbN ( 0 < ag 1、 〇<b‘ 1、a+b< 1)所構成之井層、及由 AlcIndGandN (〇<c^l、〇<d^l、c+d<l)所構成之障壁層的量子 井構造。 2 1 ·如申請專利範圍第20項之氮化物半導體元件之 製造方法，其中 前述發光層係至少含有由 AlaliuGanbN ( 0< 1、 〇<b$l、a+b<l)所構成之井層、及由 AlcIndGai.c.dN (〇<c^l、〇<d$l、c+d<l)所構成之障壁層的量子 井構造，第2導電型氮化物半導體層爲含有A1之氮化物 半導體。 22 .如申請專利範圍第丨6項之氮化物半導體元件之 製造方法，其中 前述異種基板之除去步驟後，具有在氮化物半導體外 露表面之第2導電型氮化物半導體層上設置凹凸部的步驟 〇 23·如申請專利範圍第16至22項之任一項之氮化物 半導體元件之製造方法，其中 前述異種基板之除去步驟後，具有在氮化物半導體外 露表面之第2導電型氮化物半導體層上形成第2絶緣性保 護膜的步驟。 24.如申請專利範圍第23項之氮化物半導體元件之 -5- 1278995 製造方法，其中 具有在前述第2絶緣性保護膜上設置凹凸部之步驟。 25·如申請專利範圍第23項之氮化物半導體元件之 製造方法，其中 前述第2絶緣性保護膜之折射率爲1以上、2.5以下 〇 26·如申請專利範圍第16項之氮化物半導體元件之 製造方法，其中 前述異種基板之除去步驟後，具有經由蝕刻出氮化物 半導體之外露表面分離成晶片狀之氮化物半導體的步驟。 27. —種氮化物半導體元件之製造方法，係支持基板 上至少依序具備有導電層、第1電極、具有發光層之氮化 物半導體、及第2電極，其特徵爲具有： 在異種基板上實施至少具有無摻雜GaN層、第2導 電型氮化物半導體層、發光層、及第1導電型氮化物半導 體層之氮化物半導體之生長的步驟； 其後，於前述氮化物半導體之第1導電型氮化物半導 體層側利用第1電極將支持基板貼合上的步驟；以及 其後，以除去前述異種基板及無摻雜GaN來使第2 導電型氮化物半導體層外露的步驟。 28·如申請專利範圍第27項之氮化物半導體元件之 製造方法，其中 於前述氮化物半導體，發光層以外之氮化物半導體層 ，具有大於發光帶間隙之帶間隙。 -6 -