TWI529967B - 半導體發光裝置 - Google Patents

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TWI529967B
TWI529967B TW103104068A TW103104068A TWI529967B TW I529967 B TWI529967 B TW I529967B TW 103104068 A TW103104068 A TW 103104068A TW 103104068 A TW103104068 A TW 103104068A TW I529967 B TWI529967 B TW I529967B
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Description

半導體發光裝置
此處所說明之實施例係相關於半導體發光裝置。
在諸如LED(發光二極體)等半導體發光裝置的一結構中，例如，將晶體層形成在生長基板上及接合到導電基板，之後移除生長基板。在此種結構中，藉由使由移除生長基板而露出之晶體層的表面不平坦，可增加光擷取效率。再者，具有結構如下：p側電極及n側電極係形成在與移除基板的表面相對之一側上的晶體表面上；及電極未形成在被使用做為光擷取表面之晶體層的表面中。在此種半導體發光裝置中，希望進一步增加發光效率。
10‧‧‧第一半導體層
11‧‧‧第一半導體部
12‧‧‧第二半導體部
14‧‧‧不平坦
14p‧‧‧突出物
15‧‧‧半導體發光單元
15a‧‧‧第一表面(下表面)
15b‧‧‧第二表面(上表面)
20‧‧‧第二半導體層
30‧‧‧發光層
40‧‧‧電極層
41‧‧‧互連層
42‧‧‧墊片部
43‧‧‧精密佈線部
51‧‧‧第一金屬層
51r‧‧‧外邊緣
51u‧‧‧上表面
52‧‧‧第二金屬層
52c‧‧‧接觸金屬部
52p‧‧‧周邊金屬部
52r‧‧‧外邊緣部
53‧‧‧第三金屬層
53i‧‧‧內部
53m‧‧‧中間部
53o‧‧‧外部
63‧‧‧接合層
64‧‧‧支撐基板
65‧‧‧背表面電極
80‧‧‧絕緣單元
81‧‧‧第一絕緣部
82‧‧‧第二絕緣部
83‧‧‧第三絕緣部
85‧‧‧層間絕緣層
86‧‧‧第一層間絕緣部
87‧‧‧第二層間絕緣部
88‧‧‧第三層間絕緣部
89‧‧‧第三層間絕緣部
110‧‧‧半導體發光裝置
110a‧‧‧半導體發光裝置
110b‧‧‧半導體發光裝置
111‧‧‧半導體發光裝置
112‧‧‧半導體發光裝置
118a‧‧‧半導體發光裝置
118b‧‧‧半導體發光裝置
118c‧‧‧半導體發光裝置
118d‧‧‧半導體發光裝置
120‧‧‧半導體發光裝置
121‧‧‧半導體發光裝置
122‧‧‧半導體發光裝置
圖1A及圖1B為根據第一實施例之半導體發光裝置的概要圖；圖2為第一參考例子之半導體發光裝置的概要橫剖面圖； 圖3A及圖3B為第二參考例子之半導體發光裝置的概要橫剖面圖；圖4A及圖4B為第三參考例子之半導體發光裝置的概要橫剖面圖；圖5為第四參考例子之半導體發光裝置的概要橫剖面圖；圖6A及圖6B為根據第一實施例之另一半導體發光裝置的概要橫剖面圖；圖7A及圖7B為根據第一實施例之另一半導體發光裝置的概要圖；圖8為根據第一實施例之另一半導體發光裝置的概要橫剖面圖；圖9為根據第二實施例之半導體發光裝置的概要橫剖面圖；圖10為根據第二實施例之另一半導體發光裝置的概要橫剖面圖；以及圖11為根據第二實施例之另一半導體發光裝置的概要橫剖面圖。
【發明內容及實施方式】
根據一實施例，半導體發光裝置包括第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層、半導體發光單元、及絕緣單元。半導體發光單元在第一方向上與第一金屬層分開。第二金屬層係設置在第一金屬層與半導體發光單元之間以電連接 到第一金屬層，及能反射光。第二金屬層包括：接觸金屬部，其接觸半導體發光單元；以及周邊金屬部，當被投影到垂直於第一方向之平面上時係設置在接觸金屬部四周，周邊金屬部具有與半導體發光單元分開之外邊緣部。第三金屬層能反射光。第三金屬層包括：內部，係設置在半導體發光單元與外邊緣部之間；中間部，當被投影到平面上時，與半導體發光單元重疊但未與外邊緣部重疊；及外部，當被投影到平面上時，係在半導體發光單元外面。絕緣單元包括：第一絕緣部，係設置在中間部與半導體發光單元之間，且在內部與半導體發光單元之間；第二絕緣部，係設置在內部與第一金屬層之間，且在外部與第一金屬層之間，及第三絕緣部，係與第一絕緣部和第二絕緣部連續著。
根據一實施例，半導體發光裝置包括：第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層、半導體發光單元、及絕緣單元。半導體發光單元在第一方向上與第一金屬層分開。第二金屬層係設置在第一金屬層與半導體發光單元之間，以接觸第一金屬層和半導體發光單元，及能反射光。第二金屬層包括：接觸金屬部，其接觸半導體發光單元；及具有外邊緣部之周邊金屬部，當被投影到垂直於第一方向之平面上時，係設置在接觸金屬部四周。第三金屬層能反射光。第三金屬層包括：內部，係設置在外邊緣部與第一金屬層之間；中間部，當被投影到平面上時，與半導體發光單元重疊，但未與外邊緣部重疊；及外部，當被投影到平 面上時，係在半導體發光單元外面。絕緣單元包括：第一絕緣部，係設置在中間部與半導體發光單元之間；第二絕緣部，係設置在內部與外邊緣部之間，且在外邊緣部與第一金屬層之間；及第三絕緣部，係與第一絕緣部和第二絕緣部連續著。
下文將參考附圖說明本發明的實施例。
圖式是概要或概念的；及部位的厚度與寬度之間的關係、部位之間的尺寸比例等等不一定與其實際值相同。另外，甚至是有關完全相同的部位，在圖式之間也可圖解不同的尺寸及/或比例。
在申請案的圖式及說明書中，以相同參照號碼標示類似有關上文圖式所說明的那些之組件，及詳細說明被適當省略。
第一實施例
圖1A及1B為根據第一實施例之半導體發光裝置的概要圖。
圖1B為平面圖；及圖1A為沿著圖1B的線A1-A2之橫剖面圖。圖1B為概要透視圖；及圖1B未圖示絕緣部。
如圖1A及圖1B所示，根據實施例之半導體發光裝置110包括第一金屬層51、第二金屬層52、第三金屬層53、及半導體發光單元15。
在例子中，支撐基板64係設置在背表面電極65上； 接合層63係設置在支撐基板64上；及第一金屬層51係設置在接合層63上。
在申請案的說明書中，設置在...上的狀態不僅包括被設置成直接接觸的狀態，並且包括另一組件插入其間的狀態。
支撐基板64和接合層63係導電的。背表面電極65係透過支撐基板64和接合層63連接到第一金屬層51。
第二金屬層52係設置在第一金屬層51上。第一金屬層51係配置在支撐基板64與半導體發光單元15之間；及支撐基板64和第二金屬層52係透過第一金屬層51彼此電連接。
在例子中，第二金屬層52係設置在第一金屬層51的平面組態之中央部中。第二金屬層52具有：接觸金屬部52c；以及具有部位(外邊緣部52r)之周邊金屬部52p，其設置在接觸金屬部52c四周。
半導體發光單元15係設置在第二金屬層52上。半導體發光單元15具有配置在至少接觸金屬部52c上之部位。接觸金屬部52c接觸半導體發光單元15。
採用從第一金屬層51朝半導體發光單元15的方向做為第一方向(Z軸方向)。半導體發光單元15在第一方向上與第一金屬層51分開。
採用垂直Z軸方向的一方向做為X軸方向。採用垂直於Z軸方向和X軸方向的一方向做為Y軸方向。
在例子中，當被投影到X-Y平面(垂直於第一方向 的平面)上時之第一金屬層51的組態為矩形。矩形的一側係平行於X軸方向；及另一側係平行於Y軸方向。在例子中，當被投影到X-Y平面上時之半導體發光單元15的組態為矩形。矩形的一側係平行於X軸方向；及另一側係平行於Y軸方向。然而，在實施例中，第一金屬層51和半導體發光單元15的組態是隨意的。
半導體發光單元15包括第一導電型的第一半導體層10、第二導電型的第二半導體層20、及發光層30。在例子中，第二半導體層20係設置在第一半導體層10與接觸金屬部52c之間。發光層30係設置在第一半導體層10與第二半導體層20之間。
例如，第一導電型為n型；及第二導電型為p型。在實施例中，第一導電型可以是p型；及第二導電型可以是n型。在下面例子中，第一導電型為n型；及第二導電型為p型。
在例子中，第二金屬層52被使用做為p側電極。第二金屬層52能反射光。
另一方面，電極層40係設置在半導體發光單元15上，即、在第一半導體層10上。換言之，半導體發光單元15係配置在電極層40與第一金屬層51之間。電極層40係連接到半導體發光單元15(尤其是，第一半導體層10)。電極層40充作n側電極。
如圖1B所示，電極層40係連接到墊片部42。
藉由施加電壓在背表面電極65與墊片部42之間，電 流係透過第一金屬層51、第二金屬層52、第二半導體層20、電極層40、及第一半導體層10供應到發光層30。藉以，從發光層30發出光。
在裝置外面所發出的光主要發射在向上方向上。換言之，從發光層30所發出之光的一部分照原樣行進在向上方向上及在裝置外面發出。另一方面，從發光層30所發出之光的另一部分被能反射光之第二金屬層52有效反射、行進在向上方向上、及在裝置外面發出。在下面所說明的例子中，光亦被第三金屬層53反射以在裝置外面發出。
例如，如圖1A所示，半導體發光單元15具有：第一表面15a(下表面)，在第一金屬層51上；及第二表面15b(上表面)，在與第一表面15a相對的一側上(與第一金屬層51相對的一側)。從半導體發光單元15所發出的光主要擷取自半導體發光單元15的第二表面15b。換言之，半導體發光裝置110的光從第二表面15b在裝置外面發出。例如，在與第一金屬層51相對的一側上之半導體發光單元15的表面(第二表面15b)所發出之從半導體發光單元15所發出之光的強度係高於在第一金屬層51側上之半導體發光單元15的表面(第一表面15a)所發出之從半導體發光單元15所發出之光的強度。
能反射光之第三金屬層53(在圖1B中圖解成粗點)係設置在半導體發光裝置110中。第三金屬層53係沿著半導體發光單元15的周邊部設置。當被投影到X-Y平面 上時，第三金屬層53與第二金屬層52重疊。當被投影到X-Y平面上時，第三金屬層53亦與半導體發光單元15的周邊部重疊。當被投影到X-Y平面上時，半導體發光單元15的中央部與能反射光之第二金屬層52重疊；及半導體發光單元15的周邊部與能反射光之第三金屬層53重疊。
在半導體發光裝置110中，半導體發光單元15的整個表面與能反射光之金屬層(第二金屬層52和第三金屬層53)重疊。因此，從半導體發光單元15所發出的光可被這些金屬層反射，以行進在向上方向上。光未漏洩到裝置的下側(支撐基板64側)。藉以，可增加光擷取效率。
能反射光之第三金屬層53可包括例如選自鋁(Al)及銀(Ag)的至少其中之一。第三金屬層53可包括例如Al膜、Ag膜、或包括選自Al及Ag的至少其中之一的合金。
能反射光之第二金屬層52亦包括例如選自Al及Ag的至少其中之一。第二金屬層52可包括例如Al膜、Ag膜、或包括選自Al及Ag的至少其中之一的合金。第二金屬層52的接觸金屬部52c之接觸電阻低較佳。為此目的，接觸金屬部52c可包括不同於接觸金屬部52c以外的部位(周邊金屬部52p)之材料。
申請案的發明人發現具有高光學反射比之此種材料(Al、Ag等)的黏附性差。尤其是，確定的是，在使用 這些材料做為沿著半導體發光單元15的周邊部設置之第三金屬層53的事例中，半導體發光單元15或第三金屬層53令人不滿意地剝落，因為第三金屬層53的黏附性低。
換言之，發現剝落發生在能反射光之第三金屬層53係沿著半導體發光單元15的周邊部設置以增加光擷取效率之事例中；及難以獲得實用的半導體發光裝置。
實施例解決此新發現的問題。
根據實施例之半導體發光裝置110包括：第一金屬層51、第二金屬層52、第三金屬層53、半導體發光單元15、及絕緣單元80。
半導體發光單元15係在第一方向上(Z軸方向)與第一金屬層51分開。
具有低反射比和良好黏附性之金屬可被使用在第一金屬層51的半導體發光單元15側上。關於具有良好黏附性的此種金屬，與第二金屬層52、第三金屬層53、及絕緣單元80的黏附是良好的。金屬可包括例如Ti(鈦)或TiW(鈦-鎢)。
第二金屬層52係設置在第一金屬層51與半導體發光單元15之間。第二金屬層52係電連接到第一金屬層51且能反射光。第二金屬層52的光學反射比係高於第一金屬層51的光學反射比。第二金屬層52具有接觸金屬部52c和周邊金屬部52p。接觸金屬部52c接觸半導體發光單元15。當被投影到垂直於X-Y平面(第一方向)的平面上時，周邊金屬部52p係設置在接觸金屬部52c四周。 周邊金屬部52p具有外邊緣部52r。外邊緣部52r係與半導體發光單元15分開。
第三金屬層53能反射光。第三金屬層53的光學反射比係高於第一金屬層51的光學反射比。如圖1A所示，第三金屬層53具有內部53i、中間部53m、及外部53o。內部53i係設置在半導體發光單元15與外邊緣部52r之間。當被投影到X-Y平面上時，中間部53m與半導體發光單元15重疊及未與外邊緣部52r重疊。當被投影到X-Y平面上時，外部53o係在半導體發光單元15外面。
絕緣單元80具有第一至第三絕緣部81至83。第一絕緣部81係設置在中間部53m與半導體發光單元15之間及在內部53i與半導體發光單元15之間。第二絕緣部82係設置在內部53i與第一金屬層51之間及在外部53o與第一金屬層51之間。在此例中，第二絕緣部82另被設置在中間部53m與第一金屬層51之間。第三絕緣部83係與第一絕緣部81和第二絕緣部82連續著。第三絕緣部83係設置在內部53i與第二金屬層52之間。具有觀察到第一至第三絕緣部81至83之間的邊界之事例；及具有未觀察到邊界之事例。
在例子中，當被投影到X-Y平面上時，第一絕緣部81延伸到第一金屬層51的外邊緣51r。第三金屬層53的外部53o係配置在第一絕緣部81與第一金屬層51之間。外部53o係配置在第一絕緣部81與第二絕緣部82之間。
絕緣單元80(第一至第三絕緣部81至83)包括例如 介電質等。尤其是，絕緣單元80(第一至第三絕緣部81至83)可包括氧化矽、氮化矽、或氮氧化矽。可使用選自Al(鋁)、Zr(鋯)、Ti(鈦)、Nb(鈮)、及Hf(鉿)的至少一金屬之氧化物、上列之至少一金屬的氮化物、或上列之至少一金屬的氮氧化物。
如此，半導體發光單元15(半導體層)與被使用做為絕緣單元80的介電質之間的黏附性較高(較佳)於半導體發光單元15與被使用做為第三金屬層53之具有高光反射比的金屬(Al或Ag)之間的黏附性。
換言之，在實施例中，絕緣單元80與半導體發光單元15之間的黏附性較高(較佳)於第三金屬層53與半導體發光單元15之間的黏附性。絕緣單元80與第一金屬層51之間的黏附性較高(較佳)於絕緣單元80與第三金屬層53之間的黏附性。換言之，第二金屬層52與半導體發光單元15之間的黏附性低；及第二金屬層52與絕緣單元80之間的黏附性亦低。第三金屬層53與半導體發光單元15之間的黏附性低；及第三金屬層53與絕緣單元80之間的黏附性亦低。另一方面，絕緣單元80與半導體發光單元15之間的黏附性高。在實施例中，抑制半導體發光單元15從第一金屬層51剝落，因為絕緣單元80連結第一金屬層51到半導體發光單元15。
如此，在實施例中，藉由設置具有良好黏附性的絕緣單元80給包括第一至第三絕緣部81至83可抑制剝落。根據實施例，可設置具有高發光效率之實用的半導體發光 裝置。
如上述，半導體發光裝置110包括堆疊本體(半導體發光單元15)，其包括第一半導體層10(如、n型半導體層)、第二半導體層20(如、p型半導體層)、及設置在第一半導體層10與第二半導體層20之間的發光層30。電極層40(如、n側電極)係設置在第一半導體層10側上之堆疊本體的主表面上(第二表面15b)。接觸金屬部52c(p側電極)係設置在第二半導體層20側上之堆疊本體的主表面(第一表面15a)上。另外，設置電連接到接觸金屬部52c之周邊金屬部52p。如下述，接觸金屬部52c和周邊金屬部52p(即、第二金屬層52)可以是整體的。另外，設置第三金屬層53。當被投影到X-Y平面上時，在堆疊本體未接觸接觸金屬部52c的區域中，第三金屬層53具有部位(內部53i和中間部53m)在包括堆疊本體的端部之周邊中。周邊金屬部52p覆蓋第三金屬層53，及具有第二絕緣部82插入在其間。當被投影到X-Y平面上時，周邊金屬部52p的外邊緣係位在堆疊本體的外邊緣內側。另外，在堆疊本體未接觸接觸金屬部52c之區域中，第一絕緣部81係設置在第三金屬層53與堆疊本體之間。
在半導體發光裝置110中，第二金屬層52(接觸金屬部52c和周邊金屬部52p)及第三金屬層53能反射光。當從Z軸方向觀看時，具有高反射比之反射膜係配置在與堆疊本體重疊的區域中。藉此，可將擷取效率最大 化。
再者，剝落被抑制，因為堆疊本體(半導體發光單元15)係藉由具有良好黏附性之絕緣單元80連接到第一金屬層51。根據半導體發光裝置110，能夠設置具有高發光效率之實用的半導體發光裝置。
圖2為第一參考例子的半導體發光裝置之概要橫剖面圖。
圖2為半導體發光裝置的周邊部之一部分的橫剖面圖。如圖2所示，第三金屬層53未設置在第一參考例子的半導體發光裝置118a中。連接到半導體發光單元15之第二金屬層52係與絕緣單元80排列在一起。在半導體發光裝置118a中，當被投影到X-Y平面上時，第二金屬層52係配置在半導體發光單元15內側。換言之，半導體發光單元15的外邊緣接觸具有良好黏附性之絕緣單元80。因此，不容易發生剝落。然而，當被投影到X-Y平面上時，半導體發光單元15之外邊緣部的一部分未與具有高反射比之反射膜(第二金屬層52)重疊。因此，從半導體發光單元15之外邊緣部的一部分所發出之光係透過絕緣單元80而入射在第一金屬層51上且被吸收。因此，在半導體發光裝置118a中，光擷取效率低；及發光效率低。
圖3A及圖3B為根據第二參考例子的半導體發光裝置之概要橫剖面圖。
這些圖式圖示半導體發光裝置之周邊部的一部分之橫 剖面。圖3A為第二參考例子的半導體發光裝置118b之組態圖。圖3B為剝落發生之狀態圖。如圖3A所示，在半導體發光裝置118b中也一樣，未設置第三金屬層53。在半導體發光裝置118b中，當被投影到X-Y平面上時，第二金屬層52延伸在半導體發光單元15外面。絕緣單元80係設置在半導體發光單元15外面。第二金屬層52係與絕緣單元80排列在一起；及第二金屬層52未與絕緣單元80重疊。在半導體發光裝置118b中，當被投影到X-Y平面上時，整個半導體發光單元15與具有高反射比之反射膜(第二金屬層52)重疊。因此，光擷取效率高。然而，半導體發光單元15的外邊緣接觸具有不佳的黏附性之第二金屬層52。因此，如圖3B所示，剝落發生在第二金屬層52與半導體發光單元15之間。換言之，例如，因為第二金屬層52(如、Ag層)與半導體發光單元15(如、GaN層)之間的黏附性不佳，所以由於累積在半導體發光單元15的內部之應力，導致半導體發光單元15從第二金屬層52剝落。
圖4A及圖4B為第三參考例子的半導體發光裝置之概要橫剖面圖。
這些圖式圖示半導體發光裝置之周邊部的一部分之橫剖面。圖4A為第三參考例子的半導體發光裝置118c之組態圖。圖4B為剝落發生之狀態圖。如圖4A所示，在半導體發光裝置118c中也一樣，未設置第三金屬層53。在半導體發光裝置118c中，當被投影到X-Y平面上時，第 二金屬層52延伸在半導體發光單元15外面。在此種事例中，第二金屬層52覆蓋絕緣單元80的一部位；及第二金屬層52延伸在絕緣單元80與第一金屬層51之間。在半導體發光裝置118c中，當被投影到X-Y平面上時，整個半導體發光單元15與具有高反射比之反射膜(第二金屬層52)重疊。因此，光擷取效率高。半導體發光單元15的外邊緣接觸具有良好黏附性之絕緣單元80。因此，半導體發光單元15與絕緣單元80之間的剝落不容易發生。然而，如圖4B所示，剝落發生在第二金屬層52與絕緣單元80之間。換言之，因為第二金屬層52(如、Ag層)與絕緣單元80(如、SiO2層)之間的黏附性不佳，所以由於累積在半導體發光單元15的內部之應力，導致剝落發生在第二金屬層52與絕緣單元80之間及在半導體發光單元15與第二金屬層52之間。
圖5為第四參考例子的半導體發光裝置之概要橫剖面圖。
圖5為半導體發光裝置之周邊部的一部分之橫剖面圖。在如圖5所示之第四參考例子的半導體發光裝置118d中，絕緣單元80覆蓋第二金屬層52。換言之，絕緣單元80係連續設置在第一金屬層51與半導體發光單元15的外邊緣之間及在第二金屬層52與第一金屬層51之間。半導體發光單元15的外邊緣接觸絕緣單元80。第三金屬層53係配置在第一金屬層51與絕緣單元80之間。當被投影到X-Y平面上時，第二金屬層52的外邊緣係在 半導體發光單元15的外邊緣內側。當被投影到X-Y平面上時，第三金屬層53與第二金屬層52重疊及與半導體發光單元15的外邊緣重疊。當被投影到X-Y平面上時，半導體發光單元15與具有高反射比之反射膜重疊，即、選自第二金屬層52和第三金屬層53的至少其中之一。因此，光擷取效率高。絕緣單元80的一部位接觸半導體發光單元15；及絕緣單元80的另一部位接觸第一金屬層51。剝落不容易發生，因為半導體發光單元15和第一金屬層51係藉由絕緣單元80彼此接合。
然而，在半導體發光裝置118d中，絕緣單元80係設置在第二金屬層52與第一金屬層51之間。絕緣單元80包括介電質等；及絕緣單元80的導熱性低於金屬的導熱性。因此，在半導體發光裝置118d中，直接產生在第二金屬層52上方之熱不容易朝第一金屬層51和支撐基板64傳導；及散熱不良。因此，發光效率低。換言之，裝置的可靠性低；及壽命短。
相反地，在根據實施例之半導體發光裝置110中，半導體發光單元15與具有高反射比之反射膜(選自第二金屬層52和第三金屬層53的至少其中之一)重疊。藉此，光擷取效率高。另外，絕緣單元80的一部位(第一絕緣部81)接觸半導體發光單元15；絕緣單元80的另一部位(第二絕緣部82)接觸第一金屬層51；及兩部位係透過第三絕緣部83連續著。剝落不容易發生，因為半導體發光單元15和第一金屬層51係藉由絕緣單元80彼此接 合。而且，絕緣單元80未設置在第二金屬層52與第一金屬層51之間。換言之，第二金屬層52(第二金屬層52的至少一部位)接觸第一金屬層51。因此，散熱良好；及獲得高發光效率。再者，可靠性高。
現在將進一步說明根據實施例之半導體發光裝置110的組態之例子。
第一半導體層10、第二半導體層20、及發光層30包括氮化物半導體。第一半導體層10、第二半導體層20、及發光層30包括例如Al x Ga1-x-y In y N(x 0、y 0、及x+y 1)。
第一半導體層10包括例如Si摻雜n型GaN接觸層和Si摻雜n型AlGaN披覆層。Si摻雜n型AlGaN披覆層係配置在Si摻雜n型GaN接觸層與發光層30之間。第一半導體層10可另包括GaN緩衝層；及Si摻雜n型GaN接觸層係配置在GaN緩衝層與Si摻雜n型AlGaN披覆層之間。在此種事例中，開口係設置在GaN緩衝層中；及電極層40係透過開口連接到Si摻雜n型GaN接觸層。
發光層30具有例如多量子井(MQW)結構。例如，多個屏障層係與MQW結構中的多個井層交替堆疊。
在申請案的說明書中，被堆疊的狀態不僅包括直接相接觸的狀態，並且包括另一組件插入在其間的狀態。
井層的數目例如為六；及屏障層的數目例如為七。在MQW結構中，堆疊的週期例如為六。例如，發光層30的厚度不小於25nm(奈米)且不大於200nm，如約75 nm。
例如，井層包括AlGaInN。例如，井層包括GaInN。井層的厚度例如不小於2nm且不大於20nm。
屏障層包括例如Si摻雜n型AlGaN。例如，屏障層包括Si摻雜n型Al0.11Ga0.89N。Si摻雜n型Al0.11Ga0.89N的屏障層之Si濃度例如不小於1.1×1019cm-3且不大於1.5×1019cm-3。屏障層的厚度例如不小於2nm且不大於30nm。最接近第二半導體層20之多個屏障層的屏障層(p側屏障層)可不同於其他屏障層，及可較厚或較薄。p側屏障層的厚度例如為10nm。
從發光層30所發出之光(發出光)的波長(尖峰波長)例如不小於210nm且不大於700nm。發出光的尖峰波長可以例如不小於370nm且不大於480nm。
第二半導體層20包括例如非摻雜AlGaN間隔層、Mg(鎂)摻雜p型AlGaN披覆層、Mg摻雜p型GaN接觸層、及高濃度Mg摻雜p型GaN接觸層。Mg摻雜p型GaN接觸層係配置在高濃度Mg摻雜p型GaN接觸層與發光層30之間。Mg摻雜p型AlGaN披覆層係配置在Mg摻雜p型GaN接觸層與發光層30之間。非摻雜AlGaN間隔層係配置在Mg摻雜p型AlGaN披覆層與發光層30之間。例如，第二半導體層20包括非摻雜Al0.11Ga0.89N間隔層(如、具有厚度0.02μm)、Mg摻雜p型Al0.28Ga0.72N披覆層(具有Mg濃度例如1×1019cm-3及厚度例如0.02μm)、Mg摻雜p型GaN接觸層(如、具有Mg濃度 例如1×1019cm-3及厚度例如0.4μm)、及高濃度Mg摻雜p型GaN接觸層(具有Mg濃度例如5×1019cm-3及厚度例如0.02μm)。
在上面所列舉的半導體層中，組成、組成比、雜質種類、雜質濃度、及厚度都是例子；及可有各種修改。
絕緣單元80的第一絕緣部81接觸半導體發光單元15之第一表面15a的一部分(即、第一表面15a側上之第二半導體層20的表面)。
第三金屬層53係設置在與半導體發光單元15相對之第一絕緣部81的一側上。換言之，第一絕緣部81係配置在第三金屬層53與半導體發光單元15的一部分之間。第三金屬層53例如對從發光層30所發出的光具有高反射比較佳。第一絕緣部81側上之第三金屬層53的一部分包括例如Ag、Al，或包括選自Ag、Al的至少其中之一的合金。光擷取效率係可藉由增加第三金屬層53的反射比來增加。第三金屬層53的厚度厚於吸收係數的倒數是合適的。例如，在Ag的事例中，此種厚度不小於20nm且不大於1000nm，如、200nm。
在例子中，第三金屬層53與第二金屬層52電絕緣。在此種事例中，第三金屬層53的電位可以是例如固定或接地的。第三金屬層53的電位可以是浮動電位。再者，在實施例中，第三金屬層53可電連接到第二金屬層52。在實施例中，第三金屬層53可與第二金屬層52絕緣但電連接到電極層40。
在例子中，第三金屬層53係覆蓋有絕緣單元80。例如，未接觸第一絕緣部81之第三金屬層53的部位係覆蓋有第二絕緣部82或第三絕緣部83。
絕緣單元80的部位(第一至第三絕緣部81至83等等)係可由相同材料來形成。或者，部位可由相互不同的材料來形成。部位係可由相同方法來形成。或者，部位係可由相互不同的方法來形成。如上述，具有觀察到部位之間的邊界之事例；及具有未觀察到部位之間的邊界之事例。
例如，第一絕緣部81的厚度例如不小於10nm且不大於2000nm，如、400nm。第二絕緣部82的厚度例如不小於10nm且不大於2000nm，如、600nm。第三絕緣部83的厚度例如實質上同於第二絕緣部82的厚度。
第二金屬層52接觸半導體發光單元15之第一表面15a的另一部位(即、第一表面15a側上之第二半導體層20的表面)。在例子中，第二金屬層52包括接觸金屬部52c和周邊金屬部52p。
接觸金屬部52c接觸第二半導體層20。例如，接觸金屬部52c與第二半導體層20具有歐姆接觸。接觸金屬部52c對發出光具有高反射比較佳。光擷取效率係可藉由增加接觸金屬部52c(第二金屬層52)的反射比來增加。接觸金屬部52c包括例如Ag。接觸金屬部52c的厚度例如不小於20nm且不大於1000nm，如、約200nm。
周邊金屬部52p覆蓋例如接觸金屬部52c的至少一部 分。周邊金屬部52p係電連接到接觸金屬部52c。周邊金屬部52p覆蓋未與接觸金屬部52c相接觸之第二半導體層20的表面之部位(半導體發光單元15的第一表面15a)。第三金屬層53的一部分係配置在周邊金屬部52p的一部分與半導體發光單元15的一部分之間。換言之，周邊金屬部52p的一部分延伸在與第三金屬層53相對之第二絕緣部82的一側上。當被投影到X-Y平面上時，周邊金屬部52p的外邊緣係位在半導體發光單元15的外邊緣內側。
周邊金屬部52p對發出光具有高反射比較佳。光擷取效率係可藉由增加周邊金屬部52p的反射比來增加。周邊金屬部52p包括例如Ag。周邊金屬部52p的厚度例如不小於20nm且不大於1000nm，如、200nm。
第一金屬層51係設置在與第二半導體層20相對之接觸金屬部52c的一側上。在例子中，第一金屬層51係透過接合層63電連接到支撐基板64。可省略接合層63。當被投影到X-Y平面上時，第一金屬層51與接觸金屬部52c和周邊金屬部52p重疊。第一金屬層51包括例如Ti/Pt/Au的堆疊膜。在此種事例中，Pt(鉑)膜係配置在Au(金)膜與半導體發光單元15之間；及Ti(鈦)膜係配置在Pt膜與半導體發光單元15之間。
電極層40係電連接到例如第一半導體層10的n型GaN接觸層。
如圖1B所示，電極層40係透過精密佈線部43電連 接到例如墊片部42。墊片部42為用以形成接合墊片之區域。墊片部42的平面組態之尺寸例如不小於約100μm乘以100μm。藉由設置精密佈線部43，例如，可將電流散佈到第一半導體層10的廣大區域。
例如，電極層40與第一半導體層10具有歐姆接觸。至少接觸半導體發光單元15之電極層40的部位(接觸部)包括例如鈦(Ti)或包括選自Ti及Al的至少其中之一的合金。接觸部可包括導電且能透射光之氧化物(如、銦錫氧化物或ITO)。這些材料與第一半導體層10具有良好的歐姆特性。然而，這些材料的光學反射比相當低。
至少接觸半導體發光單元15之電極層40的部位(接觸部)可包括具有高反射比之Al或Ag。或者，接觸部可包括具有選自Al及Ag的至少其中之一的合金。光擷取效率可藉由增加電極層40的反射比來增加。
接合層63包括例如不同於第一金屬層51的材料之材料。接合層63包括例如AuSn合金的焊料。
當被投影到X-Y平面上時，支撐基板64與第一半導體層10重疊。支撐基板64的表面積不小於第一半導體層10的表面積。支撐基板64包括例如諸如Si等半導體基板。諸如Cu、CuW等金屬基板可被使用做為支撐基板64。支撐基板64可包括電鍍層(厚膜電鍍層)。換言之，支撐基板64係可藉由電鍍來形成。在此種事例中，省略接合層63；及消除使用接合層63添加在接合處理中之熱歷史。因此，可降低成本；及亦可抑制熱降低。
背表面電極65係設置在與半導體發光單元15的一側相對之支撐基板64的一側上。背表面電極65包括例如Ti/Pt/Au的堆疊膜。在此種事例中，Pt膜係配置在Au膜與支撐基板64之間；及Ti膜係配置在Pt膜與支撐基板64之間。背表面電極65的厚度例如不小於100nm且不大於2000nm，如、800nm。
如下述，半導體發光單元15係藉由將用於形成半導體發光單元15之半導體堆疊膜生長在生長基板上及藉由隨後移除生長基板所獲得。換言之，例如，從第一半導體層10的第二表面15b移除生長基板。
如圖1A所示，不平坦14係設置在半導體發光單元15的第二表面15b中(即、第一半導體層10的上表面)。不平坦14包括多個突出物14p。多個突出物14p的兩鄰接突出物14p之間的距離不小於從半導體發光單元15所發射之發出光的光發射波長較佳。光發射波長為半導體發光單元15(第一半導體層10)內側的尖峰波長。光擷取效率係藉由設置此種不平坦14來增加。
在突出物14p之間的距離短於光發射波長之事例中，入射在不平坦14上之發出光在不平坦14的介面中展現出由波光學所說明的行為，諸如散射、繞射等。因此，不平坦14中之發出光的一部分不再被擷取。在突出物14p之間的距離甚至更短之事例中，不平坦14可被視作折射率連續改變之層。因此，類似於未具有不平坦之平坦表面，光擷取效率的提高效果小。
不平坦14之多個突出物14p的每一個之平面組態例如為六角形。例如，不平坦14係藉由使用例如KOH溶液來各向異性蝕刻第一半導體層10所形成。藉此，從發光層30所發出的光在第一半導體層10與外部環境之間的介面中具有Lambertian(朗伯)反射比。
不平坦14係可藉由使用遮罩的乾蝕刻來形成。因為不平坦14在此方法中係可如設計一般來形成，所以可再生性提高；及容易增加光擷取效率。
半導體發光裝置110可另包括絕緣層(未圖示)，其覆蓋第一半導體層10的側表面、發光層30的側表面、及第二半導體層20的側表面。絕緣層包括例如與第一絕緣部81相同的材料。例如，絕緣層包括SiO2。絕緣層充作半導體發光單元15的保護層。藉此，抑制半導體發光裝置110的退化及漏洩。
半導體發光裝置110可另包括覆蓋半導體發光單元15之密封單元(未圖示)。密封單元包括例如樹脂。密封單元可包括波長變換本體。波長變換本體吸收從半導體發光裝置110所發出之光的一部分，及發出不同於發出光的波長(尖峰波長)之波長(尖峰波長)的光。波長變換本體包括例如螢光劑。
圖6A及圖6B為根據第一實施例之另一半導體發光裝置的概要橫剖面圖。
這些圖式圖示對應於沿著圖1B之線A1-A2的橫剖面之橫剖面的一部分(周邊部)。
在根據圖6A所示之實施例的半導體發光裝置110a中，周邊金屬部52p覆蓋接觸金屬部52c的一部分。在例子中，周邊金屬部52p覆蓋接觸金屬部52c的周邊部；及接觸金屬部52c的中央部接觸第一金屬層51。
在根據圖6B所示之實施例的半導體發光裝置110b中，周邊金屬部52p與接觸金屬部52c整合在一起。周邊金屬部52p係使用相同材料與接觸金屬部52c同時形成。在半導體發光裝置110b中，例如，處理被簡化；及例如成本降低。
現在將說明根據實施例之半導體發光裝置110的製造方法之例子。
例如，將緩衝層(未圖示)、第一半導體層10、發光層30、及第二半導體層20相繼形成在生長基板上。藉此，形成用於形成半導體發光單元15之半導體堆疊膜。形成係藉由例如磊晶生長來執行。生長基板包括例如藍寶石基板。生長基板可包括矽(Si)基板。
用於形成第一絕緣部81之第一SiO2膜係形成在第二半導體層20的上表面上。形成係藉由例如熱CVD來執行。第一SiO2膜的厚度例如為400nm。
藉由例如汽相沉積將用於形成第三金屬層53之Al/Ti的堆疊膜形成在第一SiO2膜上。Al/Ti的堆疊膜之厚度例如為200nm。第三金屬層53係藉由以舉離法來圖案化Al/Ti的堆疊膜所形成。
用於形成第二絕緣部82和第三絕緣部83之第二SiO2 膜係藉由例如電漿CVD所形成。第二SiO2膜的厚度例如為600nm。第二絕緣部82和第三絕緣部83係藉由移除第二SiO2膜的一部分所形成。另外，第一絕緣部81係藉由移除第一SiO2膜的一部分所形成。
接觸金屬部52c係例如在移除第一SiO2膜和第二SiO2膜的區域中藉由舉離法來形成。在此種事例中，例如，藉由以例如汽相沉積來形成用於形成接觸金屬部52c之第一Ag膜、移除第一Ag膜的一部分、及以400℃在氧大氣中執行熱處理達1分鐘而獲得接觸金屬部52c。第一Ag膜的厚度例如為200nm。
然後，周邊金屬部52p係藉由例如舉離法來形成。此時，藉由以汽相沉積形成用於形成周邊金屬部52p之第二Ag膜及藉由移除第二Ag膜的一部分而獲得周邊金屬部52p。第二Ag膜的厚度例如為200nm。
第一金屬層51係形成在整個表面之上。尤其是，用於形成第一金屬層51之Ti/Pt/Au的堆疊膜係藉由汽相沉積所形成。第一金屬層51的厚度例如為200nm。
例如，備製設置接合層63在其上之支撐基板64。支撐基板64包括例如具有厚度600μm之Si基板。接合層63包括例如AuSn焊料。使接合層63與第一金屬層51相對；及支撐基板64係接合到上面所列舉之圖案化本體。例如，接合係藉由熱壓縮接合來執行。
生長基板被移除。例如，在使用藍寶石基板做為生長基板之事例中使用雷射舉離法。在雷射舉離法中，例如， 生長基板和半導體層係藉由以照射雷射光來分解半導體層的GaN之一部分而分開。在使用Si基板做為生長基板之事例中，藉由例如拋光和乾蝕刻來執行移除。可實施這些方法的組合。
藉由以例如乾蝕刻來移除緩衝層而露出n型GaN接觸層。
藉由移除半導體堆疊本體膜的一部分，而將半導體堆疊本體膜分成多個區域。藉此，形成多個裝置單元。多個裝置單元被分別用於形成多個半導體發光單元15。
不平坦14係形成在半導體發光單元15的表面(第二表面15b)上，即、第一半導體層10的n型GaN接觸層側。不平坦14係藉由例如KOH處理或乾蝕刻來形成。
電極層40係形成在第一半導體層10(n型GaN接觸層)上。即、藉由以例如汽相沉積來形成用於形成電極層40之Al/Ni/Au的堆疊膜及圖案化堆疊膜而獲得電極層40。電極層40的厚度例如為2000nm。
藉由拋光支撐基板64而將支撐基板64的厚度減少到例如150μm。形成支撐基板64的拋光表面上之背表面電極65。例如，用於形成背表面電極65之Ti/Pt/Au的堆疊膜係藉由汽相沉積所形成。背表面電極65的厚度例如為800nm。如此，形成半導體發光裝置110。
圖7A及圖7B為根據第一實施例之另一半導體發光裝置的概要圖。
圖7B為平面圖；及圖7A為沿著圖7B的線A1-A2之 橫剖面圖。圖7B為概要透視圖；及圖7B未圖示絕緣部。
如圖7A及圖7B所示，第一金屬層51、第二金屬層52、第三金屬層53、半導體發光單元15、絕緣單元80、電極層40、互連層41、墊片部42、及層間絕緣層85係設置在根據實施例之半導體發光裝置111上。
半導體發光裝置111的半導體發光單元15之周邊部的橫剖面結構類似於半導體發光裝置110者。
在半導體發光裝置111中，電極層40係設置在半導體發光單元15的第一表面15a側上。電極層40和墊片部42係藉由互連層41而彼此電連接。墊片部42、電極層40、及互連層41係與第一金屬層51電絕緣。
換言之，墊片部42係設置在與半導體發光單元15相對之第一金屬層51的表面(上表面51u)中之第一金屬層51的一側上。當被投影到X-Y平面上時，墊片部42未與半導體發光單元15重疊。
在例子中也一樣，半導體發光單元15包括第一導電型的第一半導體層10、第二導電型的第二半導體層20、及發光層30。
第一半導體層10具有第一半導體部11和第二半導體部12。在平行於X-Y平面的方向上，第二半導體部12係與第一半導體部11排列在一起。第二半導體層20係設置在第一半導體部11與第二金屬層52(接觸金屬部52c)之間。發光層30係設置在第一半導體部11與第二半導體 層20之間。
電極層40係設置在第二半導體部12與第一金屬層51之間。電極層40係電連接到第二半導體部12。
互連層41係設置在第一金屬層51與第二半導體部12之間。互連層41將電極層40電連接到墊片部42。
層間絕緣層85具有第一至第三層間絕緣部86至88。層間絕緣層85包括與絕緣單元80相同的材料。層間絕緣層85的至少一部分可與絕緣單元80的至少一部分一起形成。
第一層間絕緣部86係設置在電極層40與第一金屬層51之間。第二層間絕緣部87係設置在互連層41與第一金屬層51之間。第三層間絕緣部88係設置在墊片部42與第一金屬層51之間。
墊片部42、電極層40、及互連層41係藉由層間絕緣層85與第一金屬層51電絕緣。
當被投影到X-Y平面上時，第二金屬層52的一部分與電極層40重疊。當被投影到X-Y平面上時，第二金屬層52的一部分可與選自電極層40和互連層41的至少其中之一重疊。當被投影到X-Y平面上時，半導體發光單元15與選自第二金屬層52、第三金屬層53、電極層40、及互連層41的至少其中之一重疊。藉此，獲得高光擷取效率。
在例子中，電極層40能反射。例如，電極層40包括選自Al及Ag的至少其中之一。
互連層41的反射比高較佳。例如，互連層41包括選自Al及Ag的至少其中之一。
在半導體發光裝置111中也一樣，獲得高光擷取；及可抑制剝落。可設置具有高發光效率之實用的半導體發光裝置。
在半導體發光裝置111中，例如，在電流350mA中針對波長440nm的光輸出為470mW。另一方面，在第一參考例子的半導體發光裝置118a中，光輸出為420mW。如此，根據實施例，獲得高於第一參考例子之11%的光輸出。另外，根據實施例，不發生剝落。
在半導體發光裝置111中，光阻膜未設置在半導體發光單元15的上表面中。因此，半導體發光裝置111獲得較高的發光效率。
如圖7A所示，層間絕緣層85可另包括第四層間絕緣部89。第四層間絕緣部89係設置在互連層41與第二半導體部12之間。藉由設置第四層間絕緣部89，供應自墊片部42的電流(供應自電極層40和互連層41的電流)注射到第一半導體層10內之注射區可能遠離墊片部42。藉此，發光區遠離具有相當高光學吸收比之墊片部42。藉此，進一步增加光吸收效率。
圖8為根據第一實施例之另一半導體發光裝置的概要橫剖面圖。
如圖8所示，第四層間絕緣部89未設置在根據實施例之半導體發光裝置112中。除此之外，半導體發光裝置 112類似於半導體發光裝置111。
在半導體發光裝置112中，互連層41與半導體發光單元15(在例子中，第二半導體層20)之間的接觸電阻係高於電極層40與半導體發光單元15之間的接觸電阻。
在申請案的說明書中，接觸電阻高的狀態包括具有歐姆接觸和高電阻的狀態及具有非歐姆接觸的狀態(如、Schottky(肖特基)接觸)。
例如，互連層41與半導體發光單元15具有非歐姆接觸。藉此，流動在電極層40與半導體發光單元15之間的電流係高於流動在互連層41與半導體發光單元15之間的電流。例如，電流實質上未流動在互連層41與半導體發光單元15之間。藉此，電流注射區被控制；及電流注射區遠離墊片部42。藉此，進一步增加光擷取效率。
如此，當被投影到X-Y平面上時，具有高於電極層40與半導體發光單元15之間的電阻之電阻的部位(如、選自第四層間絕緣部89和互連層41的至少其中之一)係設置在電極層40與墊片部42之間的區域中。在此種事例中，互連層41與半導體發光單元15之間的接觸電阻係高於電極層40與半導體發光單元15的接觸電阻。藉由此種組態，獲得較高的光擷取效率。
有關半導體發光裝置110a或110b所說明的組態可應用到半導體發光裝置111及112的第二金屬層52。
第二實施例
圖9為根據第二實施例之半導體發光裝置的概要橫剖面圖。
圖9為對應於沿著圖1B的線A1-A2之橫剖面的橫剖面圖。
在根據實施例之半導體發光裝置120中，第二金屬層52、第三金屬層53、及絕緣單元80的組態係不同於半導體發光裝置110的那些。除此之外，組態可類似於半導體發光裝置110的那些；因此省略其說明。現在將說明半導體發光裝置120的第二金屬層52、第三金屬層53、及絕緣單元80。
在根據如圖9所示之實施例的半導體發光裝置120中，第三金屬層53係設置在第一金屬層51的周邊部上。當被投影到X-Y平面上時，第三金屬層53具有比半導體發光單元15之外邊緣更遠的部位(外部53o)在外側上，以及比半導體發光單元15外邊緣更遠的部位(內部53i及中間部53m)在內側上。絕緣單元80的第二絕緣部82係設置在第三金屬層53上。第二金屬層52的周邊金屬部52p(外邊緣部52r)係配置在第二絕緣部82的一部分上。當被投影到X-Y平面上時，第三金屬層53的一部分(內部53i)與第二金屬層52(至少周邊金屬部52p的一部分)重疊。第一絕緣部81係設置在第二絕緣部82的一部分上(在外邊緣側上)及在第二金屬層52的周邊金屬部52p上。第一絕緣部81和第二絕緣部82係彼此接合，具有第三絕緣部83插入在其間；及第一絕緣部81與 第二絕緣部82連續著。半導體發光單元15係設置在第一絕緣部81上及第二金屬層52上。第二絕緣部82係設置在內部53i與外邊緣部52r之間以及在外邊緣部52r與第一金屬層51之間。第二絕緣部82的內側上之末端係在第三金屬層53的內側上之末端內側。
在例子中也一樣，半導體發光單元15包括第一半導體層10、設置在第一半導體層10與第一金屬層51之間的第二半導體層20、及設置在第一半導體層10與第二半導體層20之間的發光層30。包括多個突出物14p之不平坦14係設置在第一半導體層10的上表面(第二表面15b)上。
在例子中也一樣，支撐基板64係設置在背表面電極65上；接合層63係設置在支撐基板64上；及第一金屬層51係設置在接合層63上。
組件(上面所列舉的層等等)可包括第一實施例所說明之組態和材料。
如此，半導體發光裝置120包括第一至第三金屬層51至53、半導體發光單元15、及絕緣單元80。半導體發光單元15係在第一方向(如、Z軸方向)上與第一金屬層51分開。
第二金屬層52係設置在第一金屬層51與半導體發光單元15之間。第二金屬層52能反射光。第二金屬層52接觸第一金屬層51和半導體發光單元15。第二金屬層52具有接觸金屬部52c和周邊金屬部52p。
接觸金屬部52c接觸半導體發光單元15。周邊金屬部52p具有外邊緣部52r。當被投影到X-Y平面(垂直於第一方向上的平面)上時，外邊緣部52r係設置在接觸金屬部52c四周。在例子中，外邊緣部52r係與半導體發光單元15分開。
第三金屬層53係設置在第一金屬層51與半導體發光單元15之間及能反射光。第三金屬層53具有內部53i、中間部53m、及外部53o。內部53i係設置在外邊緣部52r與第一金屬層51之間。當被投影到X-Y平面上時，中間部53m與半導體發光單元15重疊及但未與外邊緣部52r重疊。當被投影到X-Y平面上時，外部53o係位在半導體發光單元15外面。
絕緣單元80具有第一至第三絕緣部81至83。
第一絕緣部81係設置在中間部53m與半導體發光單元15之間。在例子中，外邊緣部52r係與半導體發光單元15分開；及第一絕緣部81延伸在外邊緣部52r與半導體發光單元15之間。
第二絕緣部82係設置在內部53i與外邊緣部52r之間以及在外邊緣部52r與第一金屬層51之間。
第三絕緣部83從第一絕緣部81和第二絕緣部82連續著。第三絕緣部83係設置在第三金屬層53與第一絕緣部81之間。
半導體發光裝置110另包括電極層40。半導體發光單元15係配置在電極層40與接觸金屬部52c之間。
在根據實施例之半導體發光裝置120中也一樣，當被投影到X-Y平面上時，半導體發光單元15與具有高反射比之反射膜(選自第二金屬層52和第三金屬層53的至少其中之一)重疊。因此，由於到達具有低反射比之第一金屬層51的發出光所導致之耗損被抑制。
另外，具有高黏附強度之絕緣單元80的部位(第一絕緣部81)係接合到半導體發光單元15的外邊緣部。再者，絕緣單元80的另一部位(第二絕緣部82)係接合到第一金屬層51。第一絕緣部81和第二絕緣部82可彼此直接接合，或者具有第三絕緣部83插入在其間來接合。藉此，抑制剝落的發生。
如此，在實施例中也一樣，可設置具有高發光效率之實用的半導體發光裝置。
在半導體發光裝置120中，第三金屬層53的至少一部分比第二金屬層52遠地配置在第一金屬層51上。
當被投影到X-Y平面上時，在接觸金屬部52c未接觸半導體發光單元15的區域中，第三金屬層53具有形成在包括半導體發光單元15的端部之周邊部中的部位(內部53i)。
周邊金屬部52p接觸與半導體發光單元15相對的一側上之第一絕緣部81的部位。當被投影到X-Y平面上時，周邊金屬部52p的外邊緣係位在半導體發光單元15的外邊緣內側。
第二絕緣部82接觸與第一絕緣部81相對的一側上之 第二金屬層52的部位。第三金屬層53接觸與第二金屬層52相對的一側上之第二絕緣部82的部位。當被投影到X-Y平面上時，第三金屬層53具有與第二金屬層52重疊的部位(內部53i)、未與第二金屬層52重疊但與半導體發光單元15重疊的部位(中間部53m)、及未與半導體發光單元15重疊的部位(外部53o)。
在例子中，第三金屬層53電連接到第一金屬層51。
現在將說明半導體發光裝置120的製造方法之例子。有關第一實施例所說明的製造方法之部分或者有關第一實施例所說明的製造方法之修改可應用到下面所說明的製造方法之部分。
用於形成半導體發光單元15之半導體堆疊膜係形成在生長基板上。半導體堆疊膜的上表面被使用做為第二半導體層20之表面。
用於形成第一絕緣部81之第一SiO2膜係形成在第二半導體層20的一部分上。形成係藉由例如熱CVD來執行。第一SiO2膜的厚度例如為400nm。藉由移除第一SiO2膜的一部分來形成第一絕緣部81。
在移除第一SiO2膜的區域中，藉由例如舉離法來形成接觸金屬部52c。例如，例如，藉由以汽相沉積來形成用於形成接觸金屬部52c之第一Ag膜(具有厚度200nm)、圖案化第一Ag膜、及以400℃在氧大氣中執行熱處理達1分鐘而形成接觸金屬部52c。
藉由以例如汽相沉積形成用於形成周邊金屬部52p之 第二Ag膜(具有厚度200nm)及藉由圖案化第二Ag膜而形成周邊金屬部52p。例如，舉離法被用於圖案化第二Ag膜。周邊金屬部52p的一部分覆蓋第一絕緣部81的一部分。
用於形成第二絕緣部82和第三絕緣部83之第二SiO2膜(具有厚度600nm)係藉由例如電漿CVD來形成。藉由移除設置在接觸金屬部52c上之第二SiO2膜以使接觸金屬部52c(及/或周邊金屬部52p)露出來形成第二絕緣部82和第三絕緣部83。
例如，第三金屬層53係藉由舉離法來形成。換言之，例如，藉由以汽相沉積來形成Al/Ti的堆疊膜和藉由圖案化堆疊膜來形成第三金屬層53。第三金屬層53的厚度例如為200nm。
第一金屬層51係形成在整個表面上。即、用於形成第一金屬層51之Ti/Pt/Au的堆疊膜係藉由例如汽相沉積所形成。第一金屬層51的厚度例如為200nm。
在下文中，半導體發光裝置120係藉由實施類似於有關第一實施例所說明的處理之處理來形成。
圖10為根據第二實施例之另一半導體發光裝置的概要橫剖面圖。圖10為對應於沿著圖1B的線A1-A2之橫剖面的橫剖面圖。
在根據如圖10所示之實施例的半導體發光裝置121中，周邊金屬部52p係沿著接觸金屬部52c的外邊緣來設置；及周邊金屬部52p未設置在接觸金屬部52c的中央部 上。接觸金屬部52c的一部分(中央部)接觸第一金屬層51。除此之外，半導體發光裝置121同於半導體發光裝置120。在半導體發光裝置121中也一樣，可設置具有高發光效率之實用的半導體發光裝置。
圖11為根據第二實施例之另一半導體發光裝置的概要橫剖面圖。圖11為對應於沿著圖1B的線A1-A2之橫剖面的橫剖面圖。
在根據如圖11所示之實施例的半導體發光裝置122中，第二金屬層52之周邊金屬部52p的外邊緣部52r接觸半導體發光單元15。再者，絕緣單元80覆蓋第二金屬層52的周邊金屬部52p。除此之外，半導體發光裝置122類似於半導體發光裝置120；因此省略說明。
在半導體發光裝置122中也一樣，絕緣單元80的第一絕緣部81係設置在中間部53m與半導體發光單元15之間。第一絕緣部81亦設置在外部53o與半導體發光單元15之間。第二絕緣部82係設置在內部53i與外邊緣部52r之間及在外邊緣部52r與第一金屬層51之間。第三絕緣部83與第一絕緣部81及第二絕緣部82連續著，以及設置在第三金屬層53與第一絕緣部81之間。
在半導體發光裝置122中也一樣，可設置具有高發光效率之實用的半導體發光裝置。
在半導體發光裝置122中，第二金屬層52(接觸金屬部52c)接觸第一金屬層51。因此，半導體發光裝置122的散熱高於第四參考例子之半導體發光裝置118d的 散熱。因為散熱佳，所以獲得高發光效率。
在散熱不良的事例中，由於產生在發光層30的熱，溫度容易局部增加。當溫度增加時，半導體層的電阻率降低；電流密度增加；發生較大的光發射；及產生較多的熱。由於重複此種循環，裝置的劣化發生。在半導體發光裝置122中，因為散熱佳，所以可抑制裝置的劣化。
在半導體發光裝置122中，周邊金屬部52p與半導體發光單元15(在例子中，第二半導體層20)之間的接觸電阻可被設定成高於接觸金屬部52c與半導體發光單元15之間的接觸電阻。藉此，可抑制絕緣單元80係設置在半導體發光單元15與第一金屬層51之間的區域之光發射；及可降低產生在具有不良散熱之周邊金屬部52p中的熱量。藉此，壽命較長。
有關第二金屬層52，周邊金屬部52p係可由用於形成接觸金屬部52c的膜來形成。換言之，這些部位係可由相同膜來形成。藉此，可減少處理數目；及可降低成本。
在根據第一及第二實施例之半導體發光裝置中，形成在生長基板上之緩衝層可包括例如具有低溫生長之薄膜Al x Ga1-x N(0 x 1)。
第二金屬層52包括例如銀或銀的合金。除了銀以外之金屬的膜之可見光帶的反射比具有隨著波長在紫外線區400nm或更低中縮短而減少的傾向。另一方面，甚至針對不小於370nm且不大於400nm之紫外光帶的光，銀仍具有高反射效率。例如，在半導體發光裝置為紫外線發光 半導體發光裝置以及使用銀合金做為第二金屬層52之事例中，在第二金屬層52與半導體發光單元15之間的介面部位銀之組成比高較佳。第二金屬層52(如、接觸金屬部52c)的厚度為100nm或更多來確保光的反射效率較佳。
例如，在半導體發光單元15與支撐基板64之間的接合時或生長基板的移除(如、雷射舉離法)時，缺陷或破壞容易發生在半導體層(晶體)中。由於例如支撐基板64與半導體發光單元15之間的熱膨脹係數差異、由於支撐基板64與生長基板之間的熱膨脹係數差異、由於局部加熱的熱、由於雷射舉離法期間GaN的分解之產物等等，產生缺陷或破壞。在缺陷或破壞發生在半導體層之事例中，例如，第二金屬層52的Ag從缺陷或破壞擴散；漏洩發生在晶體內部；或晶體缺陷加速增加。
在實施例中，例如，使用多晶AlN緩衝層。藉此，可形成高品質半導體層。因此，大幅降低晶體的破壞。多晶AlN緩衝層的導熱性高。因此，當以雷射光分解GaN層時，熱有效擴散到配置在GaN層附近的多晶AlN緩衝層。因此，由於局部加熱所導致的熱破壞不容易發生。
不平坦14係可形成在緩衝層(如、GaN緩衝層)。n型接觸層與電極層40具有低電阻歐姆連接。因此，n型接觸層的載子濃度(如、雜質濃度)被設定成高。在不平坦14形成在n型接觸層之事例中，表面的平坦性容易劣化；及容易發生雜質沈澱。結果，具有光擷取效率減少的 事例。另一方面，緩衝層(GaN緩衝層)的載子濃度(如、雜質濃度)係低於n型接觸層的載子濃度。因此，藉由將不平坦14形成在緩衝層(如、GaN緩衝層)，表面的平坦性被維持；及不容易發生雜質沈澱。
例如，濕蝕刻或乾蝕刻可被用於形成不平坦14。例如，藉由使用KOH溶液的鹼性蝕刻等等，沿著GaN晶體的平面取向(主要為{10-1-1})發生各向異性蝕刻。結果，形成六角錐形結構。藉由蝕刻的溫度、時間、ph(藉由添加另一物質來調整)、及濃度，UV光，UV雷射的輻射/非輻射等等來改變蝕刻率。藉由此種條件，大幅改變六角錐形的尺寸及/或密度。通常，隨著蝕刻量(從蝕刻之前的表面到蝕刻之後的不平坦14之最深位置的深度)增加，不平坦14大且被密集形成。
在藉由乾蝕刻圖案化GaN之事例中，N表面不同於Ga表面，因為N表面容易受晶體取向及/或錯置影響，及容易接受各向異性蝕刻。通常，生長在c平面藍寶石基板上之GaN的表面為Ga表面。例如，藉由移除生長基板(如、藍寶石表面)所露出之GaN的表面為N表面。因此，藉由乾蝕刻的各向異性蝕刻容易形成不平坦14。藉由使用遮罩的乾蝕刻可形成不平坦14。在此種事例中，容易增加光擷取效率，因為其容易如設計一般形成不平坦14。
不平坦14可有效擷取入射的發出光或可改變入射角。不平坦14的尺寸(沿著兩鄰接突出物14p之間的Z 軸方向之距離)不小於晶體層內側之光發射波長較佳。根據申請案的發明人之實驗，在具有光發射波長390nm(晶體層內側的光發射波長約155nm)的半導體發光裝置中不平坦14大之事例中，具有光輸出增加的傾向。在不平坦14的尺寸不小於光發射波長且不大於約3μm之事例中，當不平坦14的尺寸大時光輸出逐漸增加。不平坦14的尺寸不小於晶體層內側之光發射波長的兩倍較佳，及不小於晶體層內側之光發射波長的10倍更好。
在根據實施例之半導體發光裝置中，生長半導體層之方法可包括例如金屬有機化學汽相沉積(MOCVD)、金屬有機汽相磊晶等等。
根據實施例，可設置具有高發光效率之實用的半導體發光裝置。
在說明書中，“氮化物半導體”包括化學式B x In y Al z Ga1-x-y-z N(0 x 1、0 y 1、0 z 1、及x+y+z 1)之半導體的所有組成，有關此化學式，組成比x、y、及z分別在範圍內變化。“氮化物半導體”另包括除了上文所列舉的化學式中之N(氮)以外的第V族元素、添加以控制諸如導電型等各種特性之各種元素、及非有意包括之各種元素。
在本發明的說明書中，“垂直”及“平行”不僅意指完全的垂直和完全的平行，並且包括例如由於製造處理等所導致的波動。實質上垂直和實質上平行就足夠。
在上文中，參考特定例子說明本發明的實施例。然而，本發明並不侷限於這些特定例子。例如，藉由從已知 技藝適當選擇諸如第一至第三金屬層、半導體發光單元、第一半導體層、第二半導體層、發光層、絕緣單元、第一至第三絕緣部、電極層40、墊片部、互連層、層間絕緣層、第一至第四層間絕緣部、接合層、支撐基板、背表面電極等包括在半導體發光裝置中之組件的特定組態，精於本技藝之人士同樣可實施本發明；及此種實施係在本發明的範疇內至獲得類似效果的程度。
另外，在技術可行性的範圍內可組合特定例子的任何兩個或更多組件，及包括在本發明的範疇中至包括本發明的目的之程度。
而且，經由本技藝之人士藉由依據如同上述本發明的實施例之半導體發光裝置而適當設計修改可實施的所有半導體發光裝置亦在本發明之範疇內至包括本發明的精神之程度。
在本發明的精神內，精於本技藝之人士可構想出各種其他變化和修改，及明白此種變化和修改亦包含在本發明的範疇內。
儘管已說明某些實施例，但是這些實施例僅經由例子來陳述，及並不用於限制本發明的範疇。事實上，可以各種其他形式體現此處所說明的新穎實施例；而且，在不違背本發明的精神之下，可對此處所說明之實施例的形式進行各種省略、取代、及變化。附錄的申請專利範圍及其同等物欲用於涵蓋落在本發明的範疇和精神內之此種形式或修改。
10‧‧‧第一半導體層
14‧‧‧不平坦
14p‧‧‧突出物
15‧‧‧半導體發光單元
15a‧‧‧第一表面(下表面)
15b‧‧‧第二表面(上表面)
20‧‧‧第二半導體層
30‧‧‧發光層
40‧‧‧電極層
42‧‧‧墊片部
43‧‧‧精密佈線部
51‧‧‧第一金屬層
51r‧‧‧外邊緣
52‧‧‧第二金屬層
52c‧‧‧接觸金屬部
52p‧‧‧周邊金屬部
52r‧‧‧外邊緣部
53‧‧‧第三金屬層
53i‧‧‧內部
53m‧‧‧中間部
53o‧‧‧外部
63‧‧‧接合層
64‧‧‧支撐基板
65‧‧‧背表面電極
80‧‧‧絕緣單元
81‧‧‧第一絕緣部
82‧‧‧第二絕緣部
83‧‧‧第三絕緣部
110‧‧‧半導體發光裝置

Claims (30)

  1. 一種半導體發光裝置，包含：第一金屬層；半導體發光單元，係在第一方向上與該第一金屬層分開，該半導體發光單元包括：第一導電型的第一半導體層，第二半導體層，係設置在該第一半導體層的部分與該第一金屬層之間，及發光層，係設置在該第一半導體層的該部分與該第二半導體層之間；第二金屬層，係設置在該第一金屬層與該半導體發光單元之間以電連接到該第一金屬層，該第二金屬層能反射光，該第二金屬層包括：接觸金屬部，其接觸該第二半導體層，及周邊金屬部，當被投影到垂直於該第一方向之平面上時，該周邊金屬部係設置在該接觸金屬部四周，該周邊金屬部具有與該半導體發光單元分開之外邊緣部；第三金屬層，係能反射光，該第三金屬層包括：內部，係設置在該半導體發光單元與該外邊緣部之間，中間部，當被投影到該平面上時，該中間部與該半導體發光單元重疊但未與該外邊緣部重疊，及外部，當被投影到該平面上時，該外部係在該半導體發光單元外面，該中間部係設置在該內部與該外部之 間；絕緣單元，包括：第一絕緣部，係設置在該中間部與該半導體發光單元之間及在該內部與該半導體發光單元之間，第二絕緣部，係設置在該內部與該第一金屬層之間及在該外部與該第一金屬層之間，及第三絕緣部，係與該第一絕緣部和該第二絕緣部連續著；以及電極層，其電連接到該第一半導體層，其中，該半導體發光單元具有在該第一金屬層的一側上的第一表面以及相對於該第一表面的第二表面，該第二表面具有複數個突出物，並且該第三金屬層被連接到選自該第二金屬層與該電極層中的一者。
  2. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中，該半導體發光單元係配置在該電極層與該第一金屬層之間。
  3. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中，該電極層包括選自鋁和銀的至少其中之一。
  4. 根據申請專利範圍第1項之裝置，另包含：墊片部，係設置成在與該半導體發光單元相對的該第一金屬層之表面中的該第一金屬層之一側上，與該第一金屬層電絕緣；互連層，係與該第一金屬層電絕緣；以及 層間絕緣層，該電極層係設置在該第一半導體層的其他部分與該第一金屬層之間，且與該第一金屬層電絕緣，該互連層係設置在該第一金屬層與該第一半導體層的該其他部分之間，以電連接到該電極層和該墊片部，該層間絕緣層包括：第一層間絕緣部，係設置在該電極層與該第一金屬層之間；第二層間絕緣部，係設置在該互連層與該第一金屬層之間；及第三層間絕緣部，係設置在該墊片部與該第一金屬層之間。
  5. 根據申請專利範圍第4項之裝置，其中，當被投影到該平面上時，該第二金屬層的一部分係與選自該電極層和該互連層的至少其中之一重疊。
  6. 根據申請專利範圍第4項之裝置，其中，該層間絕緣層另具有第四層間絕緣部，該第四層間絕緣部係設置在該互連層與該第一半導體層的該其他部分之間。
  7. 根據申請專利範圍第4項之裝置，其中，該電極層包括選自鋁和銀的至少其中之一。
  8. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第三金屬層包括選自鋁和銀的至少其中之一。
  9. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中，從與該第一金屬層相對之該半導體發光單元的一側上之該半導體發 光單元的表面所發出之從該半導體發光單元所發出的光之強度係高於從該第一金屬層的一側上之該半導體發光單元的表面上所發出之從該半導體發光單元所發出的光之強度。
  10. 根據申請專利範圍第1項之裝置，另包含基板，該基板為導電的，其中，該第一金屬層係配置在該基板與該半導體發光單元之間，該基板和該第二金屬層係透過該第一金屬層而彼此電連接。
  11. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該外部係配置在該第一絕緣部與該第一金屬層之間，以及該外部係配置在該第一絕緣部與該第二絕緣部之間。
  12. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中，該絕緣單元與該半導體發光單元之間的黏附性係高於該第三金屬層與該半導體發光單元之間的黏附性。
  13. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中，該絕緣單元與該第一金屬層之間的黏附性係高於該絕緣單元與該第三金屬層之間的黏附性。
  14. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中，該絕緣單元包括選自氧化矽、氮化矽、及氮氧化矽的至少其中之一。
  15. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第二金屬層的光學反射比係高於該第一金屬層的光 學反射比，以及該第三金屬層的光學反射比係高於該第一金屬層的該光學反射比。
  16. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中，兩鄰接突出物之間的距離不少於從該半導體發光單元所發出的光的尖峰波長，並且該光的強度在該尖峰波長處變得最大。
  17. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中，該周邊金屬部物理性地接觸該第二半導體層。
  18. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第三金屬層在該第一方向的位置係設置在該半導體發光單元在該第一方向的位置和該第二絕緣層在該第一方向的位置之間。
  19. 一種半導體發光裝置，包含：第一金屬層；半導體發光單元，係在第一方向上與該第一金屬層分開；第二金屬層，係設置在該第一金屬層與該半導體發光單元之間，以接觸該第一金屬層和該半導體發光單元，該第二金屬層能反射光，該第二金屬層包括：接觸金屬部，其接觸該半導體發光單元，及具有外邊緣部之周邊金屬部，當被投影到垂直於該第一方向之平面上時係設置在該接觸金屬部四周；第三金屬層，係能反射光，該第三金屬層包括： 內部，係設置在該外邊緣部與該第一金屬層之間，中間部，當被投影到該平面上時，該中間部與該半導體發光單元重疊但未與該外邊緣部重疊，及外部，當被投影到該平面上時，該外部係在該半導體發光單元外面；以及絕緣單元，包括：第一絕緣部，係設置在該中間部與該半導體發光單元之間，第二絕緣部，係設置在該內部與該外邊緣部之間及在該外邊緣部與該第一金屬層之間，及第三絕緣部，係與該第一絕緣部和該第二絕緣部連續著。
  20. 根據申請專利範圍第19項之裝置，其中，該外邊緣部係與該半導體發光單元分開，以及該第一絕緣部延伸在該外邊緣部與該半導體發光單元之間。
  21. 根據申請專利範圍第19項之裝置，另包含電極層，該半導體發光單元係配置在該電極層與該第一金屬層之間。
  22. 根據申請專利範圍第19項之裝置，其中，該半導體發光單元包括：第一導電型的第一半導體層， 第二半導體層，係設置在該第一半導體層的部分與該第一金屬層之間，及發光層，係設置在該第一半導體層的該部分與該第二半導體層之間。
  23. 根據申請專利範圍第22項之裝置，另包含電連接到該第一半導體層的電極層。
  24. 根據申請專利範圍第19、22及23項任一項之裝置，其中，該中間部被設置在該內部與該外部之間。
  25. 根據申請專利範圍第19、22及23項任一項之裝置，其中，該半導體發光單元具有在該第一金屬層的一側上的第一表面以及相對於該第一表面的第二表面，該第二表面具有複數個突出物，並且該第三金屬層被連接到選自該第二金屬層與該電極層中的一者。
  26. 根據申請專利範圍第24項之裝置，其中，該半導體發光單元具有在該第一金屬層的一側上的第一表面以及相對於該第一表面的第二表面，該第二表面具有複數個突出物，並且該第三金屬層被連接到選自該第二金屬層與該電極層中的一者。
  27. 根據申請專利範圍第25項之裝置，其中，兩鄰接突出物之間的距離不少於從該半導體發光單元所發出的光的尖峰波長，並且 該光的強度在該尖峰波長處變得最大。
  28. 根據申請專利範圍第26項之裝置，其中，兩鄰接突出物之間的距離不少於從該半導體發光單元所發出的光的尖峰波長，並且該光的強度在該尖峰波長處變得最大。
  29. 根據申請專利範圍第22項之裝置，其中，該周邊金屬部物理性地接觸該第二半導體層。
  30. 根據申請專利範圍第19項之裝置，其中，該第三金屬層在該第一方向的位置係設置在該半導體發光單元在該第一方向的位置和該第二絕緣層在該第一方向的位置之間。
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