專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光元件，更詳細(xì)地說(shuō)，是涉及以半導(dǎo)體層表面為發(fā)光透光面的的發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
在元件表面具有電流阻擋功能的半導(dǎo)體發(fā)光元件，例如，日本專(zhuān)利特開(kāi)平8-250760所提出的，如

圖11所示是在藍(lán)寶石基板100上層疊N型半導(dǎo)體層200和P型半導(dǎo)體層300，在P型半導(dǎo)體層300上提供電流阻擋區(qū)域和電流注入?yún)^(qū)域構(gòu)成的。
在這種半導(dǎo)體發(fā)光元件中，電流阻擋區(qū)域是形成膜厚300毫微米左右的電流阻擋層(SiO2)400構(gòu)成的、在電流阻擋層400上隔著膜厚300毫微米左右的勢(shì)壘層500(Ti、Cr等)、透光性電極600、及形成與電流阻擋層400相同尺寸的襯墊(pad)電極700。
又，電流注入?yún)^(qū)域是與電流阻擋層400上配置的透光性電極600成一整體地、也就是覆蓋著電流阻擋層400形成的透光性電極600構(gòu)成的。
襯墊電極700由膜厚1000毫微米左右的金屬厚膜構(gòu)成，光完全不透過(guò)。另一方面，透光性電極600由膜厚小于10毫微米的極薄的金屬膜構(gòu)成，因此能夠在某種程度上讓光透過(guò)。因而，在沒(méi)有襯墊電極700及電流阻擋層400的部分，能夠從半導(dǎo)體層300容易地取出發(fā)生的光。而且在不透光的襯墊電極700的下方設(shè)置電流阻擋層400使電流不能通過(guò)，因此提高了總體發(fā)光效率。
而且，透光性電極600由于比電流阻擋層400的膜厚薄得多，在電流阻擋層400的側(cè)壁產(chǎn)生由兩者的高低差形成的斷線。因此，襯墊電極700與配置于電流注入?yún)^(qū)域上的透光性電極600沒(méi)能連續(xù)地連接，在該部分上發(fā)生透光性電極600的電阻變大的問(wèn)題。因此不能高效率地將來(lái)自襯墊電極700的電流通過(guò)電流阻擋層400的側(cè)壁部分上的透光性電極600注入P型層300，而且存在著不能使該發(fā)光元件充分發(fā)光并將光有效取出、即不能發(fā)揮作為發(fā)光元件的功能的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明者銳意研究上述存在問(wèn)題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，透光性電極的膜厚與電流阻擋層側(cè)壁處水平面上的膜厚相比，只有其1/3～1/10，而且在透光性電極的膜厚只有電流阻擋層的膜厚的1/10不到時(shí)，斷線明顯。又，發(fā)現(xiàn)在電流阻擋層的側(cè)壁，透光性電極的膜厚在1毫微米以下時(shí)，透光性電極電阻變高，不能有效地將電流注入電流注入?yún)^(qū)域。從這些情況出發(fā)，對(duì)能夠有效地向電流注入?yún)^(qū)域注入電流、同時(shí)再通過(guò)透光性電極有效地取出發(fā)生的光的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)作了種種研究，完成了本發(fā)明。
如果這樣采用本發(fā)明，則其特征在于，由在表面提供電流阻擋區(qū)域和電流注入?yún)^(qū)域的半導(dǎo)體層、為了構(gòu)成所述電流阻擋區(qū)域而在所述半導(dǎo)體層上形成的電流阻擋層、在該電流阻擋層上形成的襯墊電極、以及為構(gòu)成所述電流注入?yún)^(qū)域而在所述半導(dǎo)體層上形成的透光性電極構(gòu)成，所述襯底電極具有與感光性電極連接的電極連接部。
附圖概述圖1是本發(fā)明的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件，(a)為其概略剖面圖，(b)為其概略平面圖。
圖2是本發(fā)明的另一氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖。
圖3是本發(fā)明的又一氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件，(a)為其概略剖面圖，(b)為其概略平面圖。
圖4是本發(fā)明的又一氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖。
圖5是本發(fā)明的又一氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略平面圖。
圖6是表示圖5中的電流阻擋層與襯墊電極的配置的概略平面圖。
圖7是本發(fā)明的又一氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略平面圖。
圖8是表示圖7中的電流阻擋層與襯墊電極的配置的概略平面圖。
圖9是本發(fā)明的又一氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略平面圖。
圖10表示襯墊電極在水平面上的膜厚與在側(cè)壁的膜厚的關(guān)系。
圖11是已有的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳形態(tài)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件主要由半導(dǎo)體層、電流阻擋層、襯墊電極及透光性電極構(gòu)成。又，這些半導(dǎo)體層最好是形成在基板上，而且最好是與襯墊電極對(duì)應(yīng)的別的電極形成于半導(dǎo)體層或基板上。
作為基板，只要采用通常發(fā)光元件的基板即可，并無(wú)特別限定于什么基板。例如也可以使用硅、鍺等半導(dǎo)體基板、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵、砷化銦鎵等化合物半導(dǎo)體基板、玻璃、藍(lán)寶石、石英、樹(shù)脂等絕緣性基板中的任何基板，但是其中最理想的還是絕緣性基板。又，其他電極只要是用通常的導(dǎo)電性材料即可，沒(méi)有特別限定。其膜厚可以考慮元件的功能、機(jī)械強(qiáng)度等適當(dāng)選擇。
本發(fā)明發(fā)光元件的半導(dǎo)體層至少具有一個(gè)pn結(jié)，可以是用相同半導(dǎo)體層形成的n層與p層層疊的同質(zhì)性結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層，也可以是不同組成的半導(dǎo)體層形成的n層與p層層疊2層以上的單異質(zhì)結(jié)構(gòu)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層。還有，半導(dǎo)體層也可以隔著中間層或緩沖層形成于基板上。
用作半導(dǎo)體層的可以是氮化鎵系半導(dǎo)體，例如GaN、InGaN、InN、AlN、AlGaN、InsAltGal-s-tN(0≤s，0≤t，s+t≤1)。其中最理想的是InsAltGal-s-tN(0≤s，0≤t，s+t≤1)。這些半導(dǎo)體層的n型或p型雜質(zhì)、例如硅、鍺等或鎂、鋅、碳等雜質(zhì)含量在1×1016～1×1019cm3左右。
半導(dǎo)體層可以用公知的方法，例如有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)(MOCVD)法、分子射線結(jié)晶生長(zhǎng)(MBE)法、CVD法等方法形成。而雜質(zhì)可以在半導(dǎo)體層形成時(shí)間時(shí)摻雜，也可以在半導(dǎo)體層形成后用離子注入法、熱擴(kuò)散法摻雜。
這種半導(dǎo)體層最好是形成矩形形狀或大致為矩形形狀，如下所述，主要是在表面形成電流阻擋層和透光性電極，分別提供電流阻擋區(qū)域和電流注入?yún)^(qū)域。
本發(fā)明的發(fā)光元件中，電流阻擋區(qū)域利用在半導(dǎo)體層上形成電流阻擋層規(guī)定。該區(qū)域占半導(dǎo)體層面積的3～30％左右。在半導(dǎo)體層以矩形或大致矩形的形狀形成時(shí)，該電流阻擋區(qū)域最好是在其角落或角落近傍，更理想的是在占半導(dǎo)體層一角的位置上形成。
構(gòu)成電流阻擋區(qū)域的電流阻擋層最好是絕緣性電介質(zhì)材料形成的，例如用氧化硅系材料、氮化硅系材料、氧化鈦材料、氧化鋁系材料膜形成，而其中最理想的是SiO2、氧化鈦。這種電流阻擋層可以是單層或?qū)盈B層中的任意一種形成的。這種膜的厚度只要能夠確保絕緣性就可以，沒(méi)有特別規(guī)定，例如可以是約150毫微米以上。又，電流阻擋層的膜厚的上限最好是下面所述的襯墊電極的2倍以下的膜厚、例如約4000毫微米左右以下。
電流阻擋層可以用公知的成膜方法、例如使用硅烷氣體和氫氣的CVD法、濺射法等各種方法形成。
在本發(fā)明中，襯墊電極主要形成于電流阻擋層上，具有與下述電流注入?yún)^(qū)域上形成的透光性電極連結(jié)的電極連結(jié)部。
如下面所述，襯墊電極是用于利用例如與來(lái)自外部的引線連接的方法向發(fā)光元件內(nèi)部提供電流的電極、因此，在引線連接于襯墊電極時(shí)為了防止對(duì)其下方存在的電流阻擋層及半導(dǎo)體層造成機(jī)械性損傷最好是具有足夠的厚度。另一方面，如果把襯墊電極的膜厚做得太厚，則構(gòu)成襯墊電極的材料內(nèi)存在的應(yīng)變變大，會(huì)造成存于襯墊電極下方的電流阻擋層的剝落、在隔著電流阻擋層的發(fā)光元件的結(jié)晶上誘發(fā)缺陷，成為可靠性不良的原因，這時(shí)不理想的。因此，襯墊電極的膜厚最好是在500～2000毫微米左右。
還有，最好是襯墊電極的膜厚與電流阻擋層的膜厚相當(dāng)或更厚，使下面所述的電流注入?yún)^(qū)域上形成的透光性電極與連結(jié)的電極連結(jié)部沒(méi)有斷線地成一整體形成。但是，根據(jù)實(shí)際進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，如果襯墊電極(及電極連接部)的膜厚為電流阻擋層的膜厚的一半以上，就觀察不到在電流阻擋層外圍部分的高低差引起的斷線和高電阻化等不良情況。
總之，在襯墊電極(及電極連接部)的膜厚為電流阻擋層的膜厚的一半左右的情況下，如果采用表示襯墊電極水平面上的膜厚與電流阻擋層側(cè)壁處的膜厚的關(guān)系的圖10，電流阻擋層側(cè)壁處的襯墊電極的膜厚確保為水平面上的襯墊電極的膜厚的1/3左右。因此，即使襯墊電極與電流阻擋層為1∶2左右的膜厚～1∶1左右的膜厚的情況下，也能夠充分確保電流阻擋層側(cè)壁上的襯墊電極的膜厚，能夠通過(guò)電極連接部使襯墊電極與透光性電極可靠接觸。
還有，電流阻擋層的膜厚比襯墊電極的膜厚厚的情況下所作的研究結(jié)果表明，在將電流阻擋層的膜厚做成襯墊電極膜厚的3倍以上時(shí)，存在著在電流阻擋層的側(cè)壁處襯墊電極的膜厚局部出現(xiàn)小于2微米的部分的情況。因此，即使在襯墊電極設(shè)置電極連接部，也不能充分確保襯墊電極與透光性電極的連接，進(jìn)而，發(fā)光元件產(chǎn)品合格率下降。因此，最好是電流阻擋層的膜厚小于襯墊電極膜厚的2倍左右，換句話說(shuō)，襯墊電極的膜厚為電流阻擋層膜厚約一半以上。
又，襯墊電極只要是用導(dǎo)電性材料形成，并不對(duì)其材料作特別限定，例如也可以用鋁、金、銅、鎳、銀、氧化物半導(dǎo)體(ITO等)等形成。
襯墊電極的形狀沒(méi)有特別限定，可以是與電極連接部成一整體形成三角形、四方形等多邊形的形狀，也可以是除電極連接部外的部分的形狀形成與電流阻擋層大致相同的形狀。又，電極連接部如上所述可以與襯墊電極成一整體形成多角形，也可以對(duì)應(yīng)于襯墊電極形成多邊形等凸部形狀。又，其大小(除電極連接部外)可以是與電流阻擋層大致相同，也可以比電流阻擋層小，以使電流阻擋層的一部分區(qū)域不被覆蓋。在這里，襯墊電極不覆蓋電流阻擋層的區(qū)域可以作為能夠取出半導(dǎo)體層發(fā)生的光的光取出部起作用。還有，在這種情況下的光取出部可以是形成電極連接部的部分以外的襯墊電極的外圍區(qū)域的全部，也可以是其一部分。又，作為襯墊電極的一部分的電極連接部是用于有效地將電流從襯墊電極注入透光性電極的，最好以約5微米以上的寬度與透光性電極連接，換句話說(shuō)，最好有8～68×10-6cm2左右的接觸面積。
襯墊電極最好形成與外部電氣連接用的引線。這導(dǎo)線從電流阻擋區(qū)域的最短距離延伸到發(fā)光元件外圍，換句話說(shuō)，最好是引線在延伸時(shí)不覆蓋在發(fā)光元件的半導(dǎo)體層上。
又，本發(fā)明的透光性電極主要與半導(dǎo)體層直接連接形成，構(gòu)成電流注入?yún)^(qū)域。又，透光性電極應(yīng)是能夠高效率地向電流注入?yún)^(qū)域注入電流，而且能夠高效率取出從半導(dǎo)體層發(fā)生的光(例如透光率約為30～100％)的電極。還可以形成于從電流注入?yún)^(qū)域到電流阻擋層上面的地方。透光性電極的材料只要是具有上述透光率的材料，并沒(méi)有特別限定，例如可以是鎳、鋁、金、銅、銀、鈦、鉭、鉛、鈀、鉑等金屬、SnO2、ZnO、ITO等透明導(dǎo)電材料。這些材料形成單層膜或迭膜都可以。其膜厚在使用上述材料的情況下可以適當(dāng)調(diào)整，以使其有合適的透光性，例如最好是取20nm以下的厚度。另一方面，在半導(dǎo)體層表面為了在橫方向上使電流均勻化，有必要使透光性電極本身在橫方向上的電阻比半導(dǎo)體層小得多，因此最好取4nm以上。具體地說(shuō)，在使用Ni/Au的迭層膜的情況下最好是取2～10nm/2～10nm的范圍。又，使用單層鈦膜時(shí)可以取2～20nm，更理想的是取2～10nm的范圍。
下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1圖1(a)及(b)表示本發(fā)明的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的電極結(jié)構(gòu)。
這種發(fā)光元件是在絕緣性基板上依序疊層形成緩沖層2、n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3、p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4，形成發(fā)光面的p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4上形成電流阻擋層6及透光性電極5，電流阻擋層6上形成具有連接于透光性電極5的電極連接部的襯墊電極7，n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3上形成n型電極8。
下面對(duì)上述發(fā)光元件的制造方法加以說(shuō)明。
首先在藍(lán)寶石基板1上疊層形成AlGaN緩沖層2、n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3、p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4。
接著在p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4上以殘存于元件的一個(gè)角落近旁的方式形成SiO2構(gòu)成的膜厚300nm的電流阻擋層6。
再利用圖案化技術(shù)和蝕刻技術(shù)對(duì)p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4的一部分進(jìn)行蝕刻，直到露出n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3為止。
接著，形成膜厚3nm的Ni層和膜厚4nm的Au層兩層構(gòu)成的透光性電極5，使其覆蓋在p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4的表面上和電流阻擋層6的大致整個(gè)表面。
接著，形成800nm膜厚的、由襯墊電極7及電極連接部構(gòu)成的Au層，使其覆蓋電流阻擋層6及其周邊，亦即覆蓋整個(gè)電流阻擋層6，并且在電流阻擋層6的2邊露出到透光性電極5上。還有，在本實(shí)施例中，將電流阻擋層6的大小做成每一邊的長(zhǎng)度為100微米的四邊形，襯墊電極7的大小做成每一邊長(zhǎng)度為110微米的四邊形。從而襯墊電極7覆蓋電流阻擋層6的側(cè)壁，并且具有直接連接于透光性電極5的電極連接部。
再在n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3上面形成Ti膜及Al膜構(gòu)成的n型電極8，制作發(fā)光元件。
這樣，形成的襯墊電極7由于比電流阻擋層6大，所以能夠在電流阻擋層6的外圍的約10微米寬的線狀區(qū)域通過(guò)襯墊電極7的電極連接部可靠地將襯墊電極7連接于不存在電流阻擋層6的區(qū)域上的透光性電極5上。
又，由于將電流阻擋層6的膜厚(300nm)設(shè)定得比襯墊電極7的膜厚(800nm)薄，所以能夠在電流阻擋層6的周邊部分可靠地將電流阻擋層6上的襯墊電極7與電極連接部加以連接。因此能夠防止以往作為問(wèn)題存在的電流阻擋層6側(cè)壁的斷線和高電阻化，而且這樣的效果具有良好的重現(xiàn)性。
從而從襯墊電極7注入的電流通過(guò)電極連接部和透光性電極5均勻地注入p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4，能夠作為發(fā)光元件起作用。
實(shí)施例2本發(fā)明的另一氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件示于圖2。
這種發(fā)光元件是在絕緣性基板1上依序疊層形成AlGaN緩沖層2、p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4、n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3，形成發(fā)光面的n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3上形成氮化硅構(gòu)成的電流阻擋層6、鈦構(gòu)成的透光性電極5、及襯墊電極7。
下面對(duì)這種發(fā)光元件的制造方法加以說(shuō)明。
首先在藍(lán)寶石基板1上疊層形成AlGaN緩沖層2、p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4、n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3。
接著在n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3上形成400nm膜厚的氮化硅電流阻擋層6。
再進(jìn)行蝕刻去除n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3的一部分，直到露出p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4為止。
然后，形成膜厚7nm的Ti構(gòu)成的透光性電極5，使其覆蓋在n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3的表面和電流阻擋層6。
接著，在電流阻擋層6上面及其外圍形成800nm膜厚的、由襯墊電極7及電極連接部構(gòu)成的Au膜。在這里，襯墊電極7做成比電流阻擋層6大。也就是說(shuō)，與實(shí)施例1一樣，將電流阻擋層6的大小做成100微米×120微米的長(zhǎng)方形，襯墊電極7做成125微米×150微米的長(zhǎng)方形。襯墊電極7以25微米寬度～30微米寬度的區(qū)域通過(guò)電極連接部直接連接在不存在電流阻擋層6的n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3上的透光性電極5上。
最后，在p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4表面上形成Ni膜及Au膜構(gòu)成的p型電極80，作為發(fā)光元件。
在上述發(fā)光元件上，將襯墊電極7的膜厚做成與電流阻擋層6的膜相同或更厚，并且形成從電流阻擋層露出的電極連接部作為襯墊電極7的一部分，因此能夠可靠地通過(guò)該電極連接部使襯墊電極7與n型半導(dǎo)體層3上的透光性電極5接觸，能夠防止電極部的斷線和高電阻化。
從而，在本實(shí)施例中，從襯墊電極7注入的電流通過(guò)透光性電極5均勻地注入n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3，也能夠作為發(fā)光元件起作用。
實(shí)施例3圖3(a)及(b)表示本發(fā)明又一氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件。
在實(shí)施例3，在n型導(dǎo)電性基板60上依序疊層形成n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3、p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4，形成發(fā)光面的p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4上形成氧化鈦構(gòu)成的電流阻擋層6及透光性電極5，電流阻擋層6上面及其外圍部分上形成具有與透光性電極5接觸的電極連接部的襯墊電極7，還在n型導(dǎo)電性基板60的背面形成n型電極8。
下面對(duì)上述發(fā)光元件的制造方法加以說(shuō)明。
首先在n型SiC基板60上疊層形成n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3、p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4。接著在p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4上面的中央部分以100nm膜厚形成氧化鈦構(gòu)成的電流阻擋層6。這時(shí)電流阻擋層6做成邊長(zhǎng)為80微米的正方形。
接著，形成膜厚2nm的Ni膜和膜厚5nm的Au膜構(gòu)成的透光性電極5，使其覆蓋在p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4的表面和電流阻擋層6上。
接著，在電流阻擋層6的上面形成1000nm膜厚的Au層構(gòu)成的襯墊電極7及電極連接部，這時(shí)，將襯墊電極7做成每一邊長(zhǎng)度為100微米的正方形，并且使電流阻擋層6的中心與襯墊電極7的中心一致。
最后，在基板60的背面形成n型電極，然后劃線切成400微米見(jiàn)方的大小作為發(fā)光元件。
這樣做成的發(fā)光元件中，襯墊電極7具有從電流阻擋層6到透光性電極6的各邊寬度10微米的電極連接部。從而，從襯墊電極7注入的電流通過(guò)透光性電極5均勻地注入p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層4，能夠作為發(fā)光元件起作用。
實(shí)施例4圖4表示本發(fā)明的又一氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件。
這種發(fā)光元件在p型導(dǎo)電性SiC基板61上依序疊層形成p型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層(發(fā)光層)4、n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3，形成發(fā)光面的n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3的中心部形成150微米膜厚的氮氧化硅(SiON)構(gòu)成的電流阻擋層6，在電流阻擋層6以外的n型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層3上形成5nm膜厚的單層鈦膜構(gòu)成的透光性電極5(從發(fā)光層4來(lái)的光的透射率為40％)，在電流阻擋層6上面及作為其外圍區(qū)域的透光性電極5上形成由2000nm膜厚的Al膜構(gòu)成的襯墊電極7，還在p型SiC基板61的背面形成鈦膜及鋁膜構(gòu)成的p型電極80。
在這樣的發(fā)光元件中，發(fā)光元件是邊長(zhǎng)300微米的正方形，電流阻擋層6做成邊長(zhǎng)150微米的正方形，襯墊電極7做成邊長(zhǎng)160微米的正方形，電極連接部在電流阻擋層6的外圍區(qū)域以約5微米的寬度與透光性電極5接觸。又，襯墊電極7的膜厚做成電流阻擋層6的膜厚的10倍左右，因此能夠完全抑制住在電流阻擋層6的側(cè)壁襯墊電極的電極連接部的斷線。從而能夠以良好的成品率制造出能夠防止發(fā)生斷線和高電阻化的發(fā)光元件。
實(shí)施例5圖5表示本發(fā)明的又一發(fā)光元件。
這種發(fā)光元件除了襯墊電極7比電流阻擋層6小，電極連接部做得更小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)外，其他與圖1的發(fā)光元件相同。這種發(fā)光元件的電流阻擋層是邊長(zhǎng)為100微米、膜厚400nm的薄膜。而透光性電極5是3nm膜厚的Pd層與4nm膜厚的Au層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。襯墊電極7由800nm膜厚的Au膜形成，如圖6所示，形成100微米×80微米的長(zhǎng)方形，只在電流阻擋層6的一邊與電流阻擋層6重疊。在這種情況下，透光性電極5疊層形成于電流阻擋層6上，而襯墊電極7在3邊分別設(shè)置寬度為10微米的沒(méi)有疊層的區(qū)域。
在這樣的發(fā)光元件中，與上述實(shí)施例一樣，由于襯墊電極7的膜厚比電流阻擋層6的膜厚大，襯墊電極7與電極連接部從電流阻擋層6上面到透光性電極5上面連續(xù)、可靠地得到連接，能夠防止發(fā)生斷線和高電阻化。
還有，在本實(shí)施例中，只是在電流阻擋層6的一邊形成襯墊電極7使其覆蓋其側(cè)壁。這時(shí)因?yàn)?，由于襯墊電極7不透光而將與p型半導(dǎo)體層4接觸的透光性電極5上形成襯墊電極7的區(qū)域做成比實(shí)施例1小，只有其1/4左右的緣故。借助于此，可以使由于襯墊電極7的存在而不能取出的光減少。
又，該襯墊電極7覆蓋電流阻擋層6的側(cè)壁的位置(形成電極連接部的位置)最好是選擇從形成阻擋層的位置看來(lái)發(fā)光區(qū)域(透光性電極5與p型半導(dǎo)體層4直接接觸的區(qū)域)更加寬闊的方向。因此，本實(shí)施例形成圖5所示的樣子。借助于此，可以向?qū)Πl(fā)光有貢獻(xiàn)的部分以低電阻提供電流，因此可以做成高效率的發(fā)光元件。
而且，從電流阻擋層6外圍區(qū)域的透光性電極5注入p型半導(dǎo)體層4內(nèi)的電流通常不是垂直流入p型半導(dǎo)體層4內(nèi)，而是一邊橫向擴(kuò)散一邊流動(dòng)，橫向擴(kuò)散約1～10微米。因此，在發(fā)光元件內(nèi)部，發(fā)光的區(qū)域是透光性電極5與p型半導(dǎo)體層4直接接觸的區(qū)域加上電流阻擋層6的外圍區(qū)域的電流阻擋層6的內(nèi)側(cè)部的寬度為1～10微米左右的區(qū)域。因此在本實(shí)施例中，如圖6所示不在電流阻擋層6的3條各為10微米的周邊上形成襯墊電極7，借助于此，可以使這一部分的正下方發(fā)出的光線也能夠通過(guò)電流阻擋層6到達(dá)外部。從而，與實(shí)施例1相比，可以使發(fā)光效率提高3～10％。
實(shí)施例6圖7表示本發(fā)明又一發(fā)光元件的平面圖。
本實(shí)施例的發(fā)光元件除了圖3所示的發(fā)光元件與襯墊電極7的大小及形成位置有所不同以外其他大致相同。
下面利用圖8對(duì)本實(shí)施例的發(fā)光元件的電流阻擋層6與襯墊電極7的關(guān)系加以說(shuō)明。
電流阻擋層6由膜厚500nm的氮化硅構(gòu)成，作為邊長(zhǎng)100微米的正方形形成于元件的中央，另一方面，透光性電極5是2nm膜厚的Ni膜與5nm膜厚的Au膜構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，形成于從p型半導(dǎo)體層4上面到電流阻擋層6上面。又，襯墊電極7由1000nm膜厚的Au膜形成，如圖8所示，形成100微米×60微米的長(zhǎng)方形，其中心向左偏移。借助于此，使襯墊電極7相對(duì)于電流阻擋層6在三條邊拉開(kāi)20微米的間隔，并且在左邊方向橫越電流阻擋層6的梯級(jí)部，通過(guò)電極連接部連接于與p型半導(dǎo)體層4直接相連的透光性電極5上。
這種發(fā)光元件能夠完全防止在電流阻擋層6的側(cè)壁發(fā)生斷線和高電阻化，同時(shí)能夠高效率地從襯墊電極7不遮斷的電流阻擋層6上面的3條邊的區(qū)域取出各電流阻擋層6周邊的內(nèi)側(cè)部發(fā)生的光。因此能夠得到高發(fā)光效率的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件。
實(shí)施例7圖9表示本發(fā)明的又一氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的平面圖。
本實(shí)施例的發(fā)光元件除了電流阻擋層6和襯墊電極7的形成位置不同外，大致與圖3所示的發(fā)光元件相同。
這種發(fā)光元件由于使用導(dǎo)電性SiC基板，在元件表面只配置透光性電極5和電流阻擋層6及襯墊電極7。又，襯墊電極7在相對(duì)于電流阻擋層6在與透光性電極5和半導(dǎo)體層直接接觸的區(qū)域相對(duì)的兩邊具有向電流阻擋層6的外圍區(qū)域伸出30微米寬度的電極連接部的形狀。以此能夠抑制住在電流阻擋層6的側(cè)壁的的斷線及高電阻化，能夠可靠地通過(guò)電極連接部及透光性電極5向發(fā)光元件內(nèi)部注入電流。
又，在這里與實(shí)施例3及6不同，在發(fā)光層4上面的角落部近旁形成襯墊電極7及電流阻擋層6。以此使得用于對(duì)襯墊電極7供電的導(dǎo)線10可以電氣連接于襯墊電極7上而不必橫越被利用作為發(fā)光區(qū)域的透光性電極5最上面的表面部分。從而可以防止發(fā)生導(dǎo)線10遮擋住發(fā)光層4發(fā)出的光線和發(fā)光圖案不均勻的情況，得到大致均勻的發(fā)光圖案。
采用本發(fā)明，由于襯墊電極具有電極連接部，襯墊電極通過(guò)該電極連接部可靠地與透光性電極連接，因此可以防止已有的元件存在的問(wèn)題、即在電流阻擋層的側(cè)壁透光性電極斷線造成不能向發(fā)光元件注入電流的情況和高電阻化的情況發(fā)生。因此，能夠高成品率地制造出從襯墊電極注入的電流通過(guò)透光性電極均勻地注入半導(dǎo)體層，工作情況良好的發(fā)光元件。
而且，襯墊電極形成于電流阻擋層上面的內(nèi)側(cè)，在襯墊電極的外圍區(qū)域形成沒(méi)有形成襯墊電極存在的光取出部，以此使電流即使在存在著電流阻擋層的區(qū)域也能夠從電流阻擋層的周邊區(qū)域擴(kuò)散開(kāi)，注入電流阻擋層正下方的發(fā)光區(qū)域。因此，能夠高效率地、不受襯墊電極遮擋地引出半導(dǎo)體層發(fā)出的光，可以提高發(fā)光效率。
又，將襯墊電極設(shè)置于發(fā)光元件的一個(gè)角落，同時(shí)在形成引線時(shí)使其不橫越透光性電極與半導(dǎo)體直接接觸的區(qū)域，借助于此可以得到均勻發(fā)光的圖案。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，由在表面具有電流阻擋區(qū)域和電流注入?yún)^(qū)域的半導(dǎo)體層、為構(gòu)成所述電流阻擋區(qū)域而在所述半導(dǎo)體層上形成的電流阻擋層、在該電流阻擋層上形成的襯墊電極、以及為構(gòu)成所述電流注入?yún)^(qū)域而在所述半導(dǎo)體層上形成的透光性電極構(gòu)成，所述襯墊電極具有與透光性電極連接的電極連接部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，透光性電極以4～20nm的膜厚、襯墊電極以500～2000nm的膜厚、電流阻擋層以150nm以上且小于所述襯墊電極厚度的2倍的膜厚形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，半導(dǎo)體層形成矩形或大致為矩形，電流阻擋層形成于所述半導(dǎo)體層的角落或角落近旁，并且至少電極連接部的一部分位于與所述角落相對(duì)的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，電流阻擋區(qū)域在不存在襯墊電極的區(qū)域設(shè)有光取出部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，光取出部具有從電流阻擋層的端部起5微米以上的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，半導(dǎo)體層至少具有一個(gè)pn結(jié)，并且由InsAltGa1-s-tN(0≤s，0≤t，s+t≤1)形成的氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，半導(dǎo)體層形成矩形或大致為矩形，襯墊電極形成于所述半導(dǎo)體層的角落或角落近旁，在其上部具備用于與外部電氣連接的引線，并且該引線設(shè)置為從所述襯墊電極上部以最短的距離延伸到發(fā)光元件外圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光元件,其特征在于,由在表面具有電流阻擋區(qū)域和電流注入?yún)^(qū)域的半導(dǎo)體層、為構(gòu)成所述電流阻擋區(qū)域而在所述半導(dǎo)體層上形成的電流阻擋層、在該阻擋層上形成的襯墊電極、以及為構(gòu)成所述電流注入?yún)^(qū)域而在所述半導(dǎo)體層上形成的透光性電極構(gòu)成,所述襯墊電極具有與透光性電極連接的電極連接部。利用這樣的半導(dǎo)體發(fā)光元件,可防止發(fā)生由于透光性電極斷線而造成的電流不能注入發(fā)光元件、透光性電極電阻變高的情況,能高成品率地制作工作性能良好的發(fā)光元件。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1250546SQ98803436
公開(kāi)日2000年4月12日 申請(qǐng)日期1998年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月19日
發(fā)明者幡俊雄 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社