專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光元件，其制造方法及安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)出短波長的光的發(fā)光二極管等半導(dǎo)體發(fā)光元件、其制造方法及安裝方法。
到目前為止，和其他寬帶半導(dǎo)體一樣，GaN系半導(dǎo)體難以靠結(jié)晶生長法生長。最近，以金屬有機化學(xué)氣相生長法(MOCVD)為中心的結(jié)晶生長技術(shù)取得了很大的進展，這帶動了上述發(fā)光二極管元件進入實用化階段。
然而，制作由氮化鎵(GaN)制成的襯底來作讓結(jié)晶生長層(外延生長層)生長的襯底是不容易的，因此，不能象制造硅(Si)或者砷化鎵(GaAs)那樣進行襯底本身的制造工序，襯底上的外延生長層也不能在由與該外延生長層相同的材料制成的襯底上生長，故一般進行的就是用與外延生長層不同的材料作襯底的異質(zhì)外延生長。
到目前為止，應(yīng)用最廣泛且顯示出最優(yōu)良的器件特性的是，以藍(lán)寶石為襯底而生長的GaN系半導(dǎo)體。因為藍(lán)寶石的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和GaN系半導(dǎo)體的結(jié)晶結(jié)構(gòu)一樣，為六方晶系，而且熱穩(wěn)定性極高，故需要1000℃以上的高溫的GaN系半導(dǎo)體非常適于在其上進行結(jié)晶生長。因此，到目前為止，主要研究的是如何通過改善在由藍(lán)寶石制成的襯底上生長的GaN系半導(dǎo)體層，來提高發(fā)光二極管元件的亮度和發(fā)光效率這一問題。例如，為實現(xiàn)高亮度化，以下兩點是重要的，第一點為使GaN系半導(dǎo)體的結(jié)晶性良好，抑制非發(fā)光再結(jié)合而提高內(nèi)部量子效率；第二點為提高光的取出效率。
如上所述，近幾年來結(jié)晶生長技術(shù)的重大發(fā)展，卻導(dǎo)致內(nèi)部量子效率的提高接近于極限。因此，最近的重要課題就成為是如何提高光的取出效率。
下面，參考附圖，說明現(xiàn)有的兩種提高光取出效率的方法。
(第一個現(xiàn)有例)如

圖18所示，是這樣來制得第一個現(xiàn)有例所涉及的發(fā)光二極管元件的。用例如MOCVD法，在由藍(lán)寶石制成的襯底101上，依次生長由n型AlGaN制成的n型半導(dǎo)體層102、由InGaN制成的活性層103及由p型AlGaN制成的p型半導(dǎo)體層104。接著，再利用干蝕刻法有選擇地讓n型半導(dǎo)體層102的一部分露出來，在露出的n型半導(dǎo)體層102上形成由Ti/Al制成的n側(cè)電極106。最后，在p型半導(dǎo)體層104上形成厚度10nm左右或者10nm以下的由Ni/Au制成的透明p側(cè)電極107，在透明p側(cè)電極107的一部分區(qū)域上形成由Al制成的焊接墊108(參考專利文獻(xiàn)1)。
這樣以來，因為利用透明p側(cè)電極107，能夠讓大部分從活性層103射出的例如波長470nm的藍(lán)色光通過透明p側(cè)電極107而被取到外部，故第一個現(xiàn)有例所涉及的發(fā)光二極管元件所發(fā)出的光的亮度就高。盡管如此，因沒有充分地取出射向襯底101一側(cè)的光，故發(fā)光效率的提高達(dá)到了極限。
(第二個現(xiàn)有例)如圖19所示，第二個現(xiàn)有例所涉及的發(fā)光二極管元件是這樣安裝并取出光的。即將p型半導(dǎo)體層104面對面地裝到帶保護二極管的副安裝板(submount)113上，即所謂的倒裝，通過由藍(lán)寶石制成的襯底101將發(fā)出的光取出來(參考專利文獻(xiàn)2)。這時，在p型半導(dǎo)體層104的面對副安裝板113的那一個面上形成有由Ni制成的p側(cè)電極110，在該p側(cè)電極110及副安裝板113之間及n側(cè)電極106與副安裝板113之間，分別形成有由Ag制成的凸起111。這里，因由藍(lán)寶石制成的襯底101為絕緣性材料，故靜電耐壓小。因此，在被施加了脈沖電壓的情況下，使用帶保護二極管的副安裝板113，以避免脈沖電流流過芯片。
還有，因為構(gòu)成凸起111的Ag對藍(lán)色光的反射率較高，所以借助該具有高反射率的電極結(jié)構(gòu)及倒裝安裝，使大部分來自活性層103的例如波長470nm的藍(lán)色光在凸起111反射以后，再透過襯底101而被取到外部。因此所發(fā)出的光的亮度就高。還因使用了帶保護二極管的副安裝板113，所以靜電耐壓就變大。
專利文獻(xiàn)1特開平07-94782號公報專利文獻(xiàn)2特開平11-191641號公報專利文獻(xiàn)3特開2001-274507號公報專利文獻(xiàn)4特開2001-313422號公報然而，上述第一個現(xiàn)有例及第二個現(xiàn)有例所涉及的發(fā)光二極管元件，因為都是形成在由藍(lán)寶石制成的襯底101上，藍(lán)寶石的導(dǎo)熱性比較低，散熱性不好，所以高輸出操作的極限點低。
還因藍(lán)寶石具有絕緣性，靜電耐壓很低，所以有必要象第二個現(xiàn)有例所述的那樣，設(shè)置防止脈沖電壓、電流的保護二極管等，而導(dǎo)致安裝成本增大。
再就是，因襯底101不具有導(dǎo)電性，只好采用讓n側(cè)電極和p側(cè)電極形成在襯底101的同一個面(上面)上這樣的結(jié)構(gòu)，而不能讓這兩個電極形成在襯底101的兩側(cè)。結(jié)果是，二極管元件的串聯(lián)電阻就變大，工作電壓也變大。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件是這樣的，在包含活性層的由化合物半導(dǎo)體制成的半導(dǎo)體疊層膜的表面及背面形成相互面對著面的對面電極，并在一個對面電極上形成膜厚較厚的金屬膜。而且，選擇對從活性層發(fā)出的光的反射率很高的材料作對面電極中與金屬膜相接觸的那一電極的材料，選擇透光性材料作另一個電極的材料或者是使其平面尺寸盡可能小。
具體而言，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件，包含具有導(dǎo)電型各不相同的至少兩層半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體疊層膜；形成在半導(dǎo)體疊層膜的一個面上的第一電極；形成在半導(dǎo)體疊層膜的一個面的對面上的第二電極；所形成的與第一電極或者第二電極相接觸的、其膜厚比半導(dǎo)體疊層膜的膜厚厚或者一樣厚的金屬膜。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件，將包含導(dǎo)電型各不相同的至少兩層半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體疊層膜賴以生長的襯底除去，并形成其膜厚比半導(dǎo)體疊層膜的膜厚厚或者和它一樣厚的金屬膜來代替襯底，這樣以來，便能抑制留著襯底時該襯底對所發(fā)出的光的吸收。結(jié)果是，能從半導(dǎo)體疊層膜中與金屬膜相反一側(cè)的面取出很多發(fā)出的光。還因除去了襯底，形成了膜厚較厚的金屬膜，所以不僅串聯(lián)電阻減小，散熱性也大大地提高，靜電耐壓也增大。而且，還可增大用高反射材料制成與金屬膜接觸的電極的情況下的發(fā)光效率。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，最好是，由含V族元素的氮的III-V族化合物半導(dǎo)體制成半導(dǎo)體疊層膜。這樣做以后，因為使用藍(lán)寶石等與含V族元素的氮的III-V族化合物半導(dǎo)體亦即III-V族氮化物半導(dǎo)體種類不同的襯底的時候很多，所以除去該種類不同的襯底的效果極大。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，金屬膜的膜厚在10μm以上。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，最好是，金屬膜由金、銅或者銀制成。這樣做以后，就因為金、銅或者銀中之任一種金屬的導(dǎo)熱率都很大，所以可進一步提高散熱性，而可靠地進行更大的輸出動作。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，最好是，通過電鍍法形成金屬膜。這樣做以后，可在短時間內(nèi)形成金屬膜，而且再現(xiàn)性也好，故可在低成本下獲得能夠進行高輸出動作的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，最好是，金屬膜中在它和半導(dǎo)體疊層膜的相反一側(cè)的部分上含有熔點在300℃以下的金屬層。這樣做以后，在將半導(dǎo)體發(fā)光元件小片焊接到封裝體或者引線架上的時候，熔點在300℃以下的金屬層就起焊劑的作用，也就不需要再另外使用焊劑了，所以發(fā)光元件的小片焊接再現(xiàn)性好、成本低。
在這種情況下，最好是金屬層含錫。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，最好是，所形成的第一電極和第二電極中與金屬膜接觸的那一電極對從半導(dǎo)體疊層膜發(fā)出的光的反射率在90％以上。因為這樣做以后能夠提高光的取出效率，故能實現(xiàn)發(fā)光元件的高亮度化。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，最好是，所形成的第一電極及第二電極中與金屬膜接觸的那一電極，由金、鉑、銅、銀及銠中之至少一種元素制成的單層膜或者是由這些元素中兩種以上元素制成的疊層膜。這樣做以后，就確能形成對從半導(dǎo)體疊層膜發(fā)出的光的反射率在90％以上的電極。
本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件，最好是，還包含形成在半導(dǎo)體疊層膜和金屬膜之間且由電介質(zhì)或者半導(dǎo)體制成的鏡結(jié)構(gòu)體；該鏡結(jié)構(gòu)體對從半導(dǎo)體疊層膜發(fā)出的光的反射率在90％以上。因為與由反射率較大的單體材料制成的電極相比，該鏡結(jié)構(gòu)體的光的取出效率高，所以可實現(xiàn)發(fā)光元件的高亮度化。
在這種情況下，最好是，所形成的鏡結(jié)構(gòu)體，含有氧化硅、氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭及氧化鉿中之一或者是氮化鋁鎵銦(AlxGayIn1-x-yN)(0≤x，y≤1，0≤x+y≤1)，對從半導(dǎo)體疊層膜發(fā)出的光波長的折射率周期性地變化。因為這樣做以后構(gòu)成鏡結(jié)構(gòu)體的每一層間的折射率差增大，所以即使減少層數(shù)，也能得到反射率很大的鏡結(jié)構(gòu)體。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，最好是，第一電極及第二電極中形成在與金屬膜相反一側(cè)的半導(dǎo)體疊層膜上的電極具有透光性。因為這樣做以后，從半導(dǎo)體疊層膜發(fā)出的光就通過具有透光性的電極被取出來，故光的取出效率提高。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，最好是，第一電極及第二電極中形成在與金屬膜相反一側(cè)的半導(dǎo)體疊層膜上的電極由氧化銦錫制成，或者由厚度在20nm以下的含鎳的金屬制成。這樣做以后，確可形成具有透光性的電極。
本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件，最好是，還包含形成在半導(dǎo)體疊層膜和金屬膜之間且其兩邊并由電介質(zhì)制成的電流狹窄膜。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，包括在單結(jié)晶襯底上形成包含導(dǎo)電型各不相同的至少兩層半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體疊層膜的工序(a)；將襯底從半導(dǎo)體疊層膜上分離下來的工序(b)；在半導(dǎo)體疊層膜的一個面上形成第一電極，在半導(dǎo)體疊層膜的一個面的對面上形成第二電極的工序(c)；及在第一電極及第二電極中之一個電極上形成金屬膜的工序(d)。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，在襯底上形成含有導(dǎo)電型各不相同的至少兩層半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體疊層膜，接著從半導(dǎo)體疊層膜上將襯底分離下來以后，再在半導(dǎo)體疊層膜的一個面上形成第一電極，在半導(dǎo)體疊層膜的一個面的對面上形成第二電極，最后在第一電極及第二電極中之一個電極上形成金屬膜。因為這樣將形成有半導(dǎo)體疊層膜的襯底從半導(dǎo)體疊層膜上分離下來了，故能夠抑制襯底對所發(fā)出的光的吸收。結(jié)果是，能從半導(dǎo)體疊層膜的與金屬膜相反一側(cè)的那個面取出更多的光。還有，因為隔著電極在半導(dǎo)體疊層膜上形成了金屬膜來代替襯底，所以能夠減小半導(dǎo)體疊層膜的串聯(lián)電阻，大大地改善散熱性并增大靜電耐壓。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法中，最好是，半導(dǎo)體疊層膜由含V族元素的氮的III-V族化合物半導(dǎo)體制成。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法中，最好是，在工序(b)中，用它的波長保證它透過襯底且被半導(dǎo)體疊層膜的一部分吸收掉的照射光從襯底的與半導(dǎo)體疊層膜相反一側(cè)的那個面進行照射，而在半導(dǎo)體疊層膜的內(nèi)部產(chǎn)生由于半導(dǎo)體疊層膜的一部分分解而形成的分解層，這樣來將襯底從半導(dǎo)體疊層膜上分離下來。這樣做以后，即使在襯底的面積較大的情況下，也能將襯底和半導(dǎo)體疊層膜分離開，且再現(xiàn)性很高。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法中，最好是，在工序(b)中，通過研磨除去襯底，以將襯底從半導(dǎo)體疊層膜上分離下來。這樣做以后，即使在襯底的面積較大的情況下，也能將襯底和半導(dǎo)體疊層膜分離開，且成本很低。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法中，最好是，工序(a)包括形成半導(dǎo)體疊層膜的一部分以后，用它的波長保證它透過襯底且被半導(dǎo)體疊層膜的一部分吸收掉的照射光從襯底的與半導(dǎo)體疊層膜相反一側(cè)的那個面進行照射，而在半導(dǎo)體疊層膜的一部分內(nèi)部產(chǎn)生由于半導(dǎo)體疊層膜分解而形成的分解層的工序；及形成分解層之后，在半導(dǎo)體疊層膜的一部分上形成半導(dǎo)體疊層膜的剩余部分的工序。這樣做以后，半導(dǎo)體疊層膜和襯底就會因為其間隔著由于半導(dǎo)體疊層膜的一部分分解而形成的分解層而結(jié)合得松一些。因此，若在半導(dǎo)體疊層膜的剩余部分中含有例如器件結(jié)構(gòu)(活性層)的情況下，形成分解層之后，再在半導(dǎo)體疊層膜的一部分上形成半導(dǎo)體疊層膜的剩余部分，器件結(jié)構(gòu)就不容易受襯底和半導(dǎo)體疊層膜間的熱膨脹系數(shù)之差、晶格失配等的影響，故器件結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性就好，也就能得到高亮度的發(fā)光元件。
最好是，照射襯底的照射光為脈沖狀地振蕩的激光；還最好是照射光為水銀燈的放射線。這樣以來，在使用脈沖狀地振蕩的激光作光源的情況下，因為可明顯地增大光的輸出功率，所以容易進行半導(dǎo)體疊層膜的分離。而在用水銀燈的放射線作光源的情況下，雖然這時光的輸出功率不如激光的大，但光點尺寸卻比激光的大，所以可縮短照射工序所經(jīng)歷的時間。
最好是，用照射光照射時該照射光對襯底的面內(nèi)進行掃描。這樣做以后，即使是面積較大的襯底，也能從半導(dǎo)體疊層膜上將它分離下來，而不受光源的光束尺寸的影響。
最好是，邊加熱襯底，邊用照射光進行照射。這樣做以后，就能防止在半導(dǎo)體疊層膜中產(chǎn)生由于結(jié)晶生長后冷卻時所產(chǎn)生的半導(dǎo)體疊層膜和襯底間的熱膨脹系數(shù)之差及二者間的晶格失配而引起的裂縫，結(jié)果是，可防止在分離襯底時在半導(dǎo)體疊層膜中產(chǎn)生裂縫。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法中，最好是，在工序(a)和工序(b)之間，還包括在半導(dǎo)體疊層膜上形成由電介質(zhì)或者半導(dǎo)體制成的疊層膜后，再把已形成的疊層膜圖案化的工序(e)。在工序(c)中，在已圖案化的疊層膜上形成第一電極及第二電極中之任一個電極；在工序(d)中，在形成在已圖案化的疊層膜上的電極上形成金屬膜。這樣以來，就能得到高效率地反射從半導(dǎo)體疊層膜發(fā)出的光的鏡結(jié)構(gòu)體。而且，因為把由一般情況下很難將它低電阻化的電介質(zhì)或者半導(dǎo)體制成的疊層膜構(gòu)成的鏡結(jié)構(gòu)體圖案化了，所以可在已圖案化了的鏡結(jié)構(gòu)體之間的空隙處形成電極及金屬膜。結(jié)果是，確可從那一間隙注入足夠的工作電流。
在這種情況下，最好是，在工序(c)，將襯底從半導(dǎo)體疊層膜分離下來以后，再在半導(dǎo)體疊層膜的與疊層膜相反一側(cè)的那個面上形成第一電極及第二電極中之另一個電極。
本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，最好是，還包括在工序(a)和工序(b)之間，將由與構(gòu)成半導(dǎo)體疊層膜的材料不同的材料制成、支持半導(dǎo)體疊層膜的膜狀的第一支持部件貼到半導(dǎo)體疊層膜上的工序(f)；在工序(b)之后，將第一支持部件從半導(dǎo)體疊層膜上揭下來的工序(g)。這樣做以后，就能抑制在在半導(dǎo)體疊層膜的一部分上形成分解層時膜中的應(yīng)變得以減少的過程中出現(xiàn)在半導(dǎo)體疊層膜中的裂縫。結(jié)果是，即使在襯底的面積較大的情況下，也能將襯底分離下來，而不會在半導(dǎo)體疊層膜中產(chǎn)生裂縫。
在這種情況下，本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，最好是，還包括在工序(g)之前，將其特性與第一支持部件不同的膜狀的第二支持部件貼到半導(dǎo)體疊層膜中與第一支持部件相反一側(cè)的那個面上的工序(h)；在工序(g)之后，將第二支持部件從半導(dǎo)體疊層膜上揭下來的工序(i)。這樣做以后，即使在將襯底從半導(dǎo)體疊層膜上分離下來之后，也能在半導(dǎo)體疊層膜的任意一個面上形成電極，把金屬膜圖案化。
在這種情況下，最好是，第一支持部件或者第二支持部件為高分子材料薄膜、由半導(dǎo)體制成的單結(jié)晶襯底或者金屬板。這樣做以后，因為高分子材料薄膜或者金屬膜具有良好的可塑性，而由半導(dǎo)體制成的單結(jié)晶襯底又具有良好的劈裂性，所以更容易將襯底分離下來。
最好是，這時的高分子材料薄膜，在它的貼合面上設(shè)上加熱即可剝離的粘結(jié)劑層。這樣做以后，在將高分子材料剝離下來的時候，就不會出現(xiàn)粘結(jié)劑層殘留在半導(dǎo)體疊層膜上的不良現(xiàn)象，故很容易從半導(dǎo)體疊層膜上將高分子材料薄膜剝離下來，且進行得很可靠。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法中，最好是，還包括在工序(c)之前，在半導(dǎo)體疊層膜上有選擇地形成由電介質(zhì)制成的電流狹窄膜的工序(j)。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的安裝方法，包括在單結(jié)晶襯底上形成包含導(dǎo)電型各不相同的至少兩層半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體疊層膜的工序(a)；將由與構(gòu)成半導(dǎo)體疊層膜的材料不同的材料制成、支持半導(dǎo)體疊層膜的膜狀的支持部件貼到半導(dǎo)體疊層膜上的工序(b)；同時切割半導(dǎo)體疊層膜和支持部件，制成多個處于被每一個分離開的支持部件支持著的狀態(tài)的芯片的工序(c)；及對由支持部件支持的每一個芯片進行小片焊接后，將支持部件從每一個芯片上揭下來的工序(d)。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的安裝方法，即使在半導(dǎo)體疊層膜的膜厚極薄，例如在幾μm的情況下，也能在將膜狀支持部件貼到半導(dǎo)體疊層膜上的狀態(tài)下進行小片焊接，故可實現(xiàn)極薄的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的安裝方法中，最好是，支持部件為高分子材料薄膜。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的安裝方法中，最好是，高分子材料薄膜在它的貼合面上形成有加熱便脫落的粘結(jié)劑層。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法，除掉了含有元件結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體疊層膜賴以生長的襯底，形成了膜厚較厚的金屬膜來代替它，故與留著襯底的情況相比，沒有襯底以后便可抑制襯底對發(fā)光光的吸收。結(jié)果是，可從半導(dǎo)體疊層膜的與金屬膜相反一側(cè)的那個面取出很多發(fā)光光。再就是，因為除去了襯底，形成了金屬膜，所以減小了串聯(lián)電阻，明顯地提高了散熱性，靜電耐壓也增大了。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的安裝方法，即使在半導(dǎo)體疊層膜的膜厚例如在幾μm以下，很小的情況下，也能在將膜狀的支持部件貼到半導(dǎo)體疊層膜上的狀態(tài)下進行小片焊接，所以可安裝極薄的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
圖2(a)～圖2(d)為結(jié)構(gòu)剖面圖，按工序順序示出了本發(fā)明的第一個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
圖3(a)～圖3(d)為結(jié)構(gòu)剖面圖，按工序順序示出了本發(fā)明的第一個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
圖4為顯示本發(fā)明的第二個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖5(a)～圖5(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，按工序順序示出了本發(fā)明的第二個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
圖6(a)～圖6(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，按工序順序示出了本發(fā)明的第二個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
圖7(a)～圖7(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，按工序順序示出了本發(fā)明的第二個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
圖8(a)～圖8(c)示出了本發(fā)明的第二個實施例的一個變形例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件，圖8(a)為結(jié)構(gòu)剖面圖；圖8(b)為通過SEM得到的芯片表面的顯微鏡照片；圖8(c)為處于發(fā)光狀態(tài)的芯片表面的照片。
圖9為顯示本發(fā)明的第二個實施例的一個變形例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光光譜的曲線。
圖10為顯示本發(fā)明的第三個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖11(a)～圖11(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，按工序順序示出了本發(fā)明的第三個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
圖12(a)～圖12(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，按工序順序示出了本發(fā)明的第三個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
圖13(a)～圖13(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，按工序順序示出了本發(fā)明的第三個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
圖14為顯示本發(fā)明的第四個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖15(a)～圖15(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，按工序順序示出了本發(fā)明的第四個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
圖16(a)～圖16(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，按工序順序示出了本發(fā)明的第四個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
圖17(a)～圖17(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，按工序順序示出的本發(fā)明的第四個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
圖18為顯示第一個現(xiàn)有例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖19為顯示第二個現(xiàn)有例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
符號說明10-發(fā)光二極管元件；11-元件結(jié)構(gòu)體；12-n型半導(dǎo)體層；12A-n型半導(dǎo)體層；13-活性層；13A-活性層；14-p型半導(dǎo)體層；14A-p型半導(dǎo)體層；15-p側(cè)電極(ITO)；15A-p側(cè)電極(Pt/Au)；15B-p側(cè)電極(Pt)；16-焊接墊；17-n側(cè)電極(Ti/Au)；17A-n側(cè)電極(Ti/Al)；17B-n側(cè)電極(ITO)；18-金屬膜；20-襯底；21-焊劑；22-封裝體；23-電流狹窄膜；24-電鍍底層；25-鏡構(gòu)造體；41-支持膜；42-第一支持膜；43-第三支持膜；50-切割刀；51-吸管。
圖1示出了發(fā)光二極管元件的剖面結(jié)構(gòu)，該發(fā)光二極管元件為本發(fā)明的第一個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件，能發(fā)出藍(lán)色或者綠色等短波長的光。
如圖1所示，第一個實施例所涉及的發(fā)光二極管元件10中有含有多個半導(dǎo)體層的元件構(gòu)成體11。
在元件構(gòu)成體11上形成有由包含銦(In)和錫(Sn)的氧化物(ITO)制成的透光性p側(cè)電極15；在該p側(cè)電極15的一部分區(qū)域上形成有由金(Au)制成的焊接墊16；在元件構(gòu)成體11的與p側(cè)電極15相反一側(cè)的那個面上形成有由鈦(Ti)和金(Au)的疊層體構(gòu)成的n側(cè)電極17。
元件構(gòu)成體11由以下幾層膜構(gòu)成。即由n型氮化鋁鎵(AlGaN)制成的n型半導(dǎo)體層12、由形成在該n型半導(dǎo)體層12上的氮化銦鎵(InGaN)制成的活性層13、由形成在該活性層13上的p型氮化鋁鎵(AlGaN)制成的p型半導(dǎo)體層14。這時活性層13可為例如量子阱結(jié)構(gòu)。在活性層13產(chǎn)生的例如波長470nm的藍(lán)色光經(jīng)過由Ti/Au制成的n側(cè)電極17反射，通過由ITO制成的p側(cè)電極15而被取到外部。
第一個實施例的特征為，形成有以n側(cè)電極17中與n型半導(dǎo)體層12相反一側(cè)(下側(cè))的Au層為底層，借助電鍍法而形成的厚度約50μm的金屬膜18。
這樣以來，根據(jù)第一個實施例，構(gòu)成發(fā)光二極管元件10的元件構(gòu)成體11的n型半導(dǎo)體層12上，就形成了對從活性層13發(fā)出的光的反射率達(dá)到90％以上的由金屬制成的n側(cè)電極17。于是，從活性層13射出的光經(jīng)n側(cè)電極17反射后，通過透光性p側(cè)電極15被取出來，所以可大幅度地提高光的取出效率。
而且，還在n側(cè)電極17的與元件構(gòu)成體11相反一側(cè)的那個面上形成了由Au制成的金屬膜18來代替單結(jié)晶襯底，所以在活性層13產(chǎn)生的熱會通過金屬膜18散發(fā)到外部。這樣，形成金屬膜18來代替讓由GaN系半導(dǎo)體制成的元件構(gòu)成體11生長的單結(jié)晶襯底以后，元件構(gòu)成體11的散熱性明顯提高，所以本實施例所涉及的發(fā)光二極管元件10能夠進行高輸出動作。另外，因沒有藍(lán)寶石那樣的絕緣性襯底，所以靜電耐壓性也得以提高。
需提一下，金屬膜18的厚度在10μm以上即可，而且金屬膜18的材料也并不限于金(Au)。例如，既可用銅(Cu)或者Ag那樣的導(dǎo)熱率高的材料制成金屬膜18，還可用其合金制成金屬膜18。
與金屬膜18接觸的n側(cè)電極17并不限于鈦(Ti)和金(Au)的疊層結(jié)構(gòu)，可為金(Au)，鉑(Pt)、銅(Cu)、銀(Ag)及銠(Rh)中之至少一種元素制成的單層膜，或者是由這些元素中兩種以上的元素制成的疊層結(jié)構(gòu)。
另外，透光性p側(cè)電極15并不限于ITO，還可為由鎳(Ni)和金(Au)制成的合計厚度在20nm以下的疊層體。
下面，參考附圖，對按上述構(gòu)成的發(fā)光二極管元件10的制造方法進行說明。
圖2(a)～圖2(d)及圖3(a)～圖3(d)為一系列結(jié)構(gòu)剖面圖，顯示本發(fā)明的第一個實施例所涉及的發(fā)光二極管元件的制造方法中的各個工序。
首先，如圖2(a)所示，用例如金屬有機化學(xué)氣相生長法(MOCVD)在由晶片狀藍(lán)寶石(單結(jié)晶Al2O3)制成的襯底20的主面上，依次形成由n型AlGaN制成的n型半導(dǎo)體層12、由InGaN制成活性層13及由p型AlGaN制成的p型半導(dǎo)體層14，即制成包含n型半導(dǎo)體層12、活性層13及p型半導(dǎo)體層14的元件構(gòu)成體11。
這里，如表1所示，最好是，元件構(gòu)成體11為下述結(jié)構(gòu)。在襯底20和n型半導(dǎo)體層(n型包層)12之間設(shè)一緩沖層及n型接觸層；讓活性層13為量子阱結(jié)構(gòu)；在p型半導(dǎo)體層(p型包層)14上形成p型接觸層。
表1

表1中，眾所周知，由形成在襯底20上的GaN制成的緩沖層，能夠減小在如550℃這樣的較低的襯底溫度下，在緩沖層上生長的n型接觸層等外延層與襯底20間的晶格失配。需提一下，在n型半導(dǎo)體層12等外延生長層生長的時候，將襯底溫度設(shè)定在1020℃左右。再就是，用例如以甲烷(SiH4)為原料的硅(Si)作n型摻雜劑；用例如以Cp2Mg為原料的鎂(Mg)作p型摻雜劑。
接著，在元件構(gòu)成體11上例如利用RF濺射法沉積ITO膜，對所沉積的ITO膜進行圖案化，形成p側(cè)電極15。再在已形成的p側(cè)電極15上利用例如電子束蒸鍍法蒸鍍由Au制成的電極形成膜，再將已蒸鍍的電極形成膜圖案化來覆蓋p側(cè)電極15的一部分，由電極形成膜形成焊接墊16。需提一下，這里，最好是，電極形成膜的膜厚在500nm以上。可同時將ITO膜和電極形成膜圖案化。
如圖2(b)所示，在包含p側(cè)電極15及焊接墊16的元件構(gòu)成體11上，粘結(jié)上可塑性極優(yōu)的膜狀支持部件(有了它便于操作)，例如由厚度約100μm的高分子薄膜制成的支持膜41。這里，支持膜41使用的是在它的支持面上設(shè)了一加熱就發(fā)泡粘結(jié)力便下降的粘結(jié)劑層，例如由聚酯制成的高分子薄膜。使用這樣的支持膜41以后，在后工序中，將支持膜41揭下來的時候，就不會發(fā)生以下不良現(xiàn)象，即粘結(jié)劑層殘留在元件構(gòu)成體11上，而造成電氣接觸不良等。接著，用激光從襯底20的與元件構(gòu)成體11相反一側(cè)的那個面去照射襯底20，做到脈沖狀振蕩的波長355nm的YAG(釔、鋁、石榴石)激光的三次諧波光對襯底20進行掃描。照射激光在襯底20不被吸收，而是在元件構(gòu)成體11即n型半導(dǎo)體層12被吸收。n型半導(dǎo)體層12由于吸收了該激光而局部發(fā)熱，原子間的結(jié)合就在該n型半導(dǎo)體層12和襯底20的界面處被切斷，而在襯底20和n型半導(dǎo)體層12之間形成含金屬鎵(Ga)的熱分解層(未示)。換句話說，盡管用激光去照射n型半導(dǎo)體層12以后，原子間的結(jié)合在生長在襯底20上的n型半導(dǎo)體層12和襯底20之間被切斷，但由于該熱分解層的出現(xiàn)，n型半導(dǎo)體層12卻與襯底20處于粘結(jié)狀態(tài)。需提一下，進行照射的激光的光源并不限于YAG激光的三次諧波光，還可為波長248nm的KrF受激準(zhǔn)分子激光。這里，KrF為受激準(zhǔn)分子激光裝置中所含的氪及氟的混合氣體。還可用波長365nm的水銀燈的放射線來代替激光光源。雖然使用水銀燈的放射線時，光的輸出功率不如激光的輸出功率大，但光點尺寸卻比激光的大。因此，可縮短襯底分離工序中的照射時間。
其次，如圖2(c)所示，通過使用了鹽酸(HCl)等的濕蝕刻讓熱分解層溶解，而將襯底20從元件構(gòu)成體11上分離下來并除去它。除了通過光照射形成熱分解層再讓該熱分解層溶解以將襯底20分離下來的方法以外，還有用化學(xué)機械研磨法將襯底20除去之法。
接著，在已除去襯底20的元件構(gòu)成體11中n型半導(dǎo)體層12的與活性層13相反一側(cè)的那個面上，利用例如電子束蒸鍍法形成由Ti/Au制成的n側(cè)電極17。接著，再利用電鍍法，在n側(cè)電極17上形成以該n側(cè)電極17的Au層為底層、厚度約50μm的金屬膜18。
接著，如圖2(d)所示，有選擇地蝕刻金屬膜18及n側(cè)電極17中對應(yīng)于元件構(gòu)成體11的芯片分割區(qū)域的部分，讓n型半導(dǎo)體層12中的芯片分割區(qū)域露出來。在第一個實施例中，襯底20的分離工序、n側(cè)電極17及金屬膜18的形成工序以及該n側(cè)電極17及金屬膜18的蝕刻工序，都是在元件構(gòu)成體11與襯底20相反一側(cè)的那個面上設(shè)了支持膜41的狀態(tài)下進行的，故即使元件構(gòu)成體11極薄，例如5μm左右，也不會發(fā)生任何問題。
接著，如圖3(a)所示，用切割刀(dicing blade)50切割由支持膜41支持的元件構(gòu)成體11中從金屬膜18露出的露出區(qū)域(切割區(qū)域)。這時也同時切斷支持膜41。這樣以來，就從晶片狀的元件構(gòu)成體11制成了圖3(b)所示的發(fā)光二極管芯片。該芯片的每一條邊的邊長例如為300μm，在n側(cè)電極17上形成了膜厚較厚的金屬膜18，p側(cè)電極15上粘結(jié)著支持膜41。
接著，如圖3(c)所示，用吸管(collet)51吸引被分割成芯片狀的支持膜41的上面，用由鉛(Pb)及錫(Sn)構(gòu)成的焊劑21將它焊接到封裝體22上的安裝位置上。
其次，如圖3(d)所示，在進行焊接的時候?qū)⑿酒訜岬嚼?00℃左右。這樣以來，涂敷在支持膜41上的加熱后便起泡的粘結(jié)劑的粘結(jié)力便下降。因此，就很容易用吸管51把支持膜41從元件構(gòu)成體11上吸下來。
這樣以來，在第一個實施例中，因為在粘結(jié)著加熱后很容易剝離的支持膜41的狀態(tài)下進行小片焊接(die bounding)，故即使是元件構(gòu)成體11的厚度大約為50μm左右的芯片，焊接也會進行得很容易、很可靠。
需提一下，若在金屬膜18的至少下部，借助電鍍法形成由例如熔點約為280℃的金(Au)和錫(Sn)構(gòu)成的合金，便不必使用焊劑21了。
如上所述，根據(jù)第一個實施例所涉及的制造方法，能夠制得亮度高、散熱性及靜電耐壓性極優(yōu)且串聯(lián)電阻很小的發(fā)光二極管元件10。
(制造方法之一個變形例)
在第一個實施例中，制成元件構(gòu)成體11以后，再用激光進行照射而在襯底20和元件構(gòu)成體11之間形成含金屬鎵的熱分解層，不僅如此，還可使用以下的制造方法。
具體而言，讓由GaN系半導(dǎo)體制成的底層生長在襯底20上以后，再進行光照射，而在襯底20和底層之間形成熱分解層。接著，在形成了熱分解層的底層上讓元件構(gòu)成體11進行再次生長。
這樣以來，元件構(gòu)成體11，就是在該底層和襯底20之間夾著無結(jié)晶結(jié)構(gòu)的熱分解層的狀態(tài)下生長的，故由GaN系半導(dǎo)體制成的底層及元件構(gòu)成體11不易受它們和襯底20之間的熱膨脹系數(shù)之差的影響。結(jié)果是，元件構(gòu)成體11的結(jié)晶性提高，裂縫和結(jié)晶缺陷等減少。
需提一下，在從底層將襯底20分離掉并除去它時，可以再次用激光等照射底層，或者用例如鹽酸等蝕刻熱分解層。
(第二個實施例)參考附圖，說明本發(fā)明的第二個實施例。
圖4示出了發(fā)光二極管元件的剖面結(jié)構(gòu)，該發(fā)光二極管元件為本發(fā)明的第二個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件，能發(fā)出藍(lán)色或者綠色等短波長的光。圖4中，對與圖1中所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素用相同的符號來表示，說明省略。
如圖4所示，第二個實施例所涉及的發(fā)光二極管元件10是這樣的，選擇構(gòu)成元件構(gòu)成體11的n型半導(dǎo)體層12的與活性層13相反一側(cè)的那個面(上面)，在其上形成由鈦(Ti)和鋁(Al)的疊層體構(gòu)成的、兼作焊接墊用的n側(cè)電極17A；在p型半導(dǎo)體層14的與活性層13相反的那一側(cè)(下側(cè))上形成鉑(Pt)和金(Au)的疊層體構(gòu)成的、對從活性層13發(fā)射的光的反射率達(dá)到90％以上的p側(cè)電極15A。而且，還形成有以p側(cè)電極15A外側(cè)的Au層為底層，厚度約50μm的電鍍金屬膜18。
第二個實施例的特征為，在元件構(gòu)成體11的周緣部分的p型半導(dǎo)體層14和p側(cè)電極15A之間，設(shè)了由例如氧化硅(SiO2)制成的電流狹窄膜23。因為這樣能夠減少通過元件構(gòu)成體11的兩側(cè)的端面遺漏的漏電流，故能提高發(fā)光元件的發(fā)光效率。
這樣以來，根據(jù)第二個實施例，在構(gòu)成發(fā)光二極管元件10的元件構(gòu)成體11的下側(cè)，形成了對從活性層13發(fā)射的光的反射率達(dá)到90％以上的由金屬制成的p側(cè)電極15A。于是，從活性層13射出的光便由p側(cè)電極15A反射，并通過n型半導(dǎo)體層12中未設(shè)n側(cè)電極17A的部分被取出來，故可大幅度地提高光的取出效率。
而且，因在p側(cè)電極15A的與元件構(gòu)成體11相反一側(cè)的那個面(下面)上形成了金屬膜18來代替由單結(jié)晶襯底，故在活性層13產(chǎn)生的熱可通過金屬膜18散到外部。這樣形成金屬膜18來代替讓由GaN系半導(dǎo)體制成的元件構(gòu)成體11生長的單結(jié)晶襯底以后，散熱性明顯提高，所以本實施例所涉及的發(fā)光二極管元件10能夠進行高輸出動作。另外，因沒有藍(lán)寶石那樣的絕緣性襯底了，所以靜電耐壓性也提高了。
需提一下，與金屬膜18接觸的p側(cè)電極15A并不限于鉑(Pt)和金(Au)的疊層結(jié)構(gòu)，可為金(Au)，鉑(Pt)、銅(Cu)、銀(Ag)及銠(Rh)中之至少一種元素制成的單層膜，或者是這些元素中兩種以上的元素制成的疊層結(jié)構(gòu)。
下面，參考附圖，說明按上述構(gòu)成的發(fā)光二極管元件10的制造方法。
圖5(a)～圖5(c)及圖7(a)～圖7(c)為一系列結(jié)構(gòu)剖面圖，顯示本發(fā)明的第二個實施例所涉及的發(fā)光二極管元件的制造方法中的各個工序。
首先，如圖5(a)所示，與第一個實施例一樣，用MOCVD法在由晶片狀藍(lán)寶石制成的襯底20的主面上，依次形成由n型AlGaN制成的n型半導(dǎo)體層12、由InGaN制成的活性層13及由p型AlGaN制成的p型半導(dǎo)體層14，即制成包含n型半導(dǎo)體層12、活性層13及p型半導(dǎo)體層14的元件構(gòu)成體11。
接著，利用例如化學(xué)氣相沉積(CVD)法在元件構(gòu)成體11即p型半導(dǎo)體層14上沉積膜厚約300nm的由氧化硅制成的電流狹窄形成膜。接著，再對所沉積的電流狹窄形成膜進行例如使用了氫氟酸(HF)的濕蝕刻，而自該電流狹窄形成膜形成多個帶讓元件構(gòu)成體11的發(fā)光區(qū)域露出的開口部分的電流狹窄膜23。之后，利用電子束蒸鍍法，在各個電流狹窄膜23及p型半導(dǎo)體層14的從電流狹窄膜23露出的露出區(qū)域這整個面上，形成由厚度約50nm的Pt層和厚度約200nm的Au層構(gòu)成的p側(cè)電極15A。
其次，如圖5(b)所示，利用電鍍法，在p側(cè)電極15A上形成以該p側(cè)電極15A的Au層為底層、厚度約50μm的金屬膜18。
其次，如圖5(c)所示，在金屬膜18上粘結(jié)上可塑性極優(yōu)的膜狀支持部件，例如由厚度約100μm的高分子薄膜制成的第一支持膜42。第一支持膜42使用的是在它的支持面上設(shè)了一加熱就發(fā)泡粘結(jié)力便下降的粘結(jié)劑層、由例如聚酯制成的高分子薄膜。從襯底20的與元件構(gòu)成體11相反一側(cè)的那個面用激光照射襯底20，做到脈沖狀振蕩的波長355nm的YAG(釔、鋁、石榴石)激光的三次諧波光對襯底20進行掃描。如上所述，進行照射的激光在襯底20不被吸收，而是在元件構(gòu)成體11即n型半導(dǎo)體層12被吸收。n型半導(dǎo)體層12由于吸收了該激光而局部發(fā)熱，原子間的結(jié)合就在該n型半導(dǎo)體層12和襯底20的界面處被切斷，而在襯底20和n型半導(dǎo)體層12之間形成含金屬鎵的熱分解層(未示)。需提一下，還可用波長248nm的KrF受激準(zhǔn)分子激光代替YAG激光的三次諧波光作進行照射的激光光源；又可用波長365nm的水銀燈的放射線來代替激光光源。
其次，如圖6(a)所示，通過使用了鹽酸等的濕蝕刻讓熱分解層溶解，而將襯底20從元件構(gòu)成體11上分離下來并除去它。接著，再在已除去襯底20的元件構(gòu)成體11中n型半導(dǎo)體層12的與活性層13相反一側(cè)的那個面上，利用例如電子束蒸鍍法蒸鍍由膜厚約50nm的Ti和膜厚約800nm的Al制成的疊層膜，再將蒸鍍的疊層膜圖案化來部分地覆蓋元件構(gòu)成體11的發(fā)光區(qū)域，進而從疊層膜形成起焊接墊之作用的n側(cè)電極17A。
其次，如圖6(b)所示，將由例如厚度約100μm的高分子薄膜制成的第二支持膜43粘結(jié)到包含n側(cè)電極17A的n型半導(dǎo)體層12上，該第二支持膜43使用的是在它的支持面上設(shè)了例如加熱到約170℃以后就發(fā)泡粘結(jié)力便下降的粘結(jié)劑層、例如由聚酯制成的高分子薄膜。
接著，將由第一支持膜42及第二支持膜43支持的元件構(gòu)成體11加熱到120℃左右。粘結(jié)在第一支持膜42上的粘結(jié)劑層在該120℃左右的溫度下便起泡而使它和金屬膜18之間的粘結(jié)力下降，因此而很容易將第一支持膜42從金屬膜18上分離下來，如圖6(c)所示。此時，金屬膜18的表面上不會殘留下第一支持膜42的粘結(jié)劑。
其次，如圖7(a)所示，選擇金屬膜18的對應(yīng)于元件構(gòu)成體11的芯片分割區(qū)域的部分，即電流狹窄膜23的上側(cè)部分并對它進行蝕刻，而讓p側(cè)電極15A的芯片分割區(qū)域露出來。在第二個實施例中，襯底20的分離工序、n側(cè)電極17A的形成工序，也都是在元件構(gòu)成體11上粘結(jié)著第一支持膜42的狀態(tài)下進行的，金屬膜18的蝕刻工序，是在元件構(gòu)成體11上粘結(jié)著第二支持膜43的狀態(tài)下進行的，所以即使元件構(gòu)成體11的厚度極薄，例如5μm左右，也不會發(fā)生任何問題。
其次，如圖7(b)所示，用切割刀50切斷由第二支持膜43支持的p側(cè)電極15A中從金屬膜18露出的露出區(qū)域(切割區(qū)域)及其下方。這樣以來，就從各個元件構(gòu)成體11制成了平面尺寸例如為每一條邊的邊長為300μm的發(fā)光二極管芯片。此時，第二支持膜43沒有切到底，中途停下了。
其次，如圖7(c)所示，將第二支持膜43加熱到170℃左右，設(shè)在第二支持膜43上的粘結(jié)劑層就起泡，和各個芯片間的粘結(jié)力就下降，因此便很容易把各個芯片從第二支持膜43上揭下來。之后，再在小片焊接等組裝工序中即后工序中將它組裝好。
如上所述，根據(jù)第二個實施例所涉及的制造方法，能夠制得亮度高、散熱性及靜電耐壓性極優(yōu)且串聯(lián)電阻很小的發(fā)光二極管元件10。
(第二個實施例的一個變形例)下面，參考附圖，說明本發(fā)明的第二個實施例的一個變形例。
圖8(a)示出了本發(fā)明的第二個實施例的一個變形例所涉及的發(fā)光二極管元件的剖面結(jié)構(gòu)；圖8(b)示出了利用SEM(Scanning ElectronMicroscope)得到的芯片表面的顯微鏡照片；圖8(c)為處于發(fā)光狀態(tài)的芯片表面的照片。圖8(a)中，與圖4中所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素用相同的符號來表示，說明省略。
該變形例是試制例，如圖8(a)所示，元件構(gòu)成體11的n型半導(dǎo)體層12A使用的是n型GaN；活性層13A為由InGaN制成的多重量子阱結(jié)構(gòu)；p型半導(dǎo)體層14A使用的是p型GaN。這里，芯片的平面尺寸為每一條邊的長度為300μm。
在n型半導(dǎo)體層12A上發(fā)光區(qū)域的中央部分形成了由Ti/Au的疊層體制成的n側(cè)電極17。p側(cè)電極15B使用的是Pt，在該p側(cè)電極15B的與元件構(gòu)成體11相反一側(cè)的那個面上形成了由Ti/Au制成的電鍍底層24。
圖9示出了該變形例所涉及的發(fā)光二極管元件10的發(fā)光光譜的測量結(jié)果。如圖9的曲線圖所示，隨著工作電流的增加，出現(xiàn)了多個由于沿垂直于活性層13A的方向共振的作用即由于垂直共振器之作用帶來的波峰。
(第三個實施例)下面，參考附圖，說明本發(fā)明的第三個實施例。
圖10示出了發(fā)光二極管元件的剖面結(jié)構(gòu)，該發(fā)光二極管元件為本發(fā)明的第三個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件，能發(fā)出藍(lán)色或者綠色等短波長的光。圖10中，對與圖4中所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素用相同的符號來表示，說明省略。
構(gòu)成第三個實施例所涉及的發(fā)光二極管元件的元件構(gòu)成體11是這樣的，在n型半導(dǎo)體層12的與活性層13相反那一側(cè)的面上，形成了由例如ITO制成的透光性n側(cè)電極17B，在該n側(cè)電極17B的一部分區(qū)域上形成了由Au制成的焊接墊16。
這時，活性層13可為例如量子阱結(jié)構(gòu)。在活性層13產(chǎn)生的例如波長470nm的藍(lán)色光經(jīng)過由Pt/Au制成的p側(cè)電極15A反射，通過由ITO制成的n側(cè)電極17B而被取到外部。
這樣以來，根據(jù)第三個實施例，在構(gòu)成發(fā)光二極管元件10的元件構(gòu)成體11的下側(cè)，形成了對從活性層13發(fā)出的光的反射率達(dá)到90％以上的由金屬制成的p側(cè)電極15A。于是，從活性層13射出的光經(jīng)p側(cè)電極15A反射后，通過形成在n型半導(dǎo)體層12上的透光性n側(cè)電極17B被取出來，所以可大幅度地提高光的取出效率。
而且，還在p側(cè)電極15A的與元件構(gòu)成體11相反一側(cè)(下側(cè))的那個面上形成了金屬膜18來代替單結(jié)晶襯底，所以在活性層13產(chǎn)生的熱會通過金屬膜18散發(fā)到外部。這樣形成金屬膜18來代替讓由GaN系半導(dǎo)體制成的元件構(gòu)成體11生長的單結(jié)晶襯底以后，散熱性明顯提高，所以本實施例所涉及的發(fā)光二極管元件10能夠進行高輸出動作。另外，因沒有藍(lán)寶石那樣的絕緣性襯底，所以靜電耐壓性也提高。
下面，參考附圖，說明按上述構(gòu)成的發(fā)光二極管元件10的制造方法。
圖11(a)～圖11(c)及圖13(a)～圖13(c)為一系列結(jié)構(gòu)剖面圖，顯示本發(fā)明的第三個實施例所涉及的發(fā)光二極管元件的制造方法中的各個工序。
首先，如圖11(a)所示，用MOCVD法在由晶片狀藍(lán)寶石制成的襯底20的主面上，依次形成由n型AlGaN制成的n型半導(dǎo)體層12、由InGaN制成活性層13及由p型AlGaN制成的p型半導(dǎo)體層14，即制成包含n型半導(dǎo)體層12、活性層13及p型半導(dǎo)體層14的元件構(gòu)成體11。
其次，如圖11(b)所示，將例如由厚度約100μm的高分子薄膜制成的第一支持膜42粘結(jié)到元件構(gòu)成體11的p型半導(dǎo)體層14上。這里，第一支持膜42，使用的是在它的支持面上設(shè)了加熱到120℃加熱就發(fā)泡粘結(jié)力便下降的粘結(jié)劑層、由例如聚酯制成的高分子薄膜。接著，從襯底20的與元件構(gòu)成體11相反一側(cè)的那個面用激光照射襯底20，做到脈沖狀振蕩的波長355nm的YAG(釔、鋁、石榴石)激光的三次諧波光對襯底20進行掃描。如上所述，進行照射的激光在襯底20不被吸收，而是在元件構(gòu)成體11即n型半導(dǎo)體層12被吸收。n型半導(dǎo)體層12由于吸收了該激光而局部發(fā)熱，原子間的結(jié)合就在該n型半導(dǎo)體層12和襯底20的界面處被切斷，而在襯底20和n型半導(dǎo)體層12之間形成含金屬鎵的熱分解層(未示)。需提一下，還可用波長248nm的KrF受激準(zhǔn)分子激光代替YAG激光的三次諧波光作進行照射的激光光源；又可用波長365nm的水銀燈的放射線來代替激光光源。
其次，如圖11(c)所示，通過使用了鹽酸等的濕蝕刻讓熱分解層溶解，而將襯底20從元件構(gòu)成體11上分離下來并除去它。接著，再在已除去襯底20的元件構(gòu)成體11中n型半導(dǎo)體層12的與活性層13相反一側(cè)的那個面上，利用例如RF濺射法沉積ITO膜，然后把已沉積的ITO膜圖案化而形成n側(cè)電極17B。接著，再利用電子束蒸鍍法，在n側(cè)電極17B上蒸鍍由Au制成的電極形成膜，把已蒸鍍的電極形成膜圖案化來覆蓋n側(cè)電極17B上的一部分，而從電極形成膜形成焊接墊16。需提一下，最好是電極形成膜的膜厚在500nm以上。還可同時把ITO膜和電極形成膜圖案化。
其次，如圖12(a)所示，將由例如厚度約100μm的高分子薄膜制成的第二支持膜43粘結(jié)到包含焊接墊16及n側(cè)電極17B的n型半導(dǎo)體層12上，該第二支持膜43，使用的是在它的支持面上設(shè)了加熱到約170℃以后就發(fā)泡粘結(jié)力便下降的粘結(jié)劑層、由例如聚酯制成的高分子薄膜。
接著，將由第一支持膜42及第二支持膜43支持的元件構(gòu)成體11加熱到120℃左右。粘結(jié)在第一支持膜42上的粘結(jié)劑層在該120℃左右的溫度下便起泡而使它和元件構(gòu)成體11的p型半導(dǎo)體層14之間的粘結(jié)力下降，因此而很容易將第一支持膜42從p型半導(dǎo)體層14上分離下來，如圖12(b)所示。此時，p型半導(dǎo)體層14的表面上不會殘留下第一支持膜42的粘結(jié)劑。
接著，如圖12(c)所示，利用電子束蒸鍍法在p型半導(dǎo)體層14的整個面上形成由厚度約50nm的Pt層和厚度約200nm的Au層構(gòu)成的p側(cè)電極15A。接著，再利用電鍍法，在p側(cè)電極15A上形成以該p側(cè)電極15A的Au層為底層、厚度約50μm的金屬膜18。
其次，如圖13(a)所示，選擇金屬膜18的對應(yīng)于元件構(gòu)成體11的芯片分割區(qū)域的部分進行蝕刻，而讓p側(cè)電極15A的芯片分割區(qū)域露出來。在第三個實施例中，襯底20的分離工序、n側(cè)電極17B及焊接墊16的形成工序，也都是在元件構(gòu)成體11上粘結(jié)著第一支持膜42的狀態(tài)下進行的，p側(cè)電極15A、金屬膜18的形成工序及金屬膜18的蝕刻工序，是在元件構(gòu)成體11上粘結(jié)著第二支持膜43的狀態(tài)下進行的，所以即使元件構(gòu)成體11的厚度極薄，例如5μm左右，也不會發(fā)生任何問題。
其次，如圖13(b)所示，用切割刀50切斷由第二支持膜43支持的p側(cè)電極15A中從金屬膜18露出的露出區(qū)域(切割區(qū)域)及其下方。這樣以來，就從各個元件構(gòu)成體11制成了平面尺寸例如為每一條邊的邊長為300μm的發(fā)光二極管芯片。此時，第二支持膜43沒有切到底，中途停下了。
其次，如圖13(c)所示，將第二支持膜43加熱到170℃左右，設(shè)在第二支持膜43上的粘結(jié)劑層就起泡，和各個芯片間的粘結(jié)力就下降，因此便很容易把各個芯片從第二支持膜43上揭下來。之后，再在小片焊接等組裝工序中即后工序中將它組裝好。
如上所述，根據(jù)第三個實施例所涉及的制造方法，能夠制得亮度高、散熱性及靜電耐壓性極優(yōu)且串聯(lián)電阻很小的發(fā)光二極管元件10。
(第四個實施例)下面，參考附圖，說明本發(fā)明的第四個實施例。
圖14示出了發(fā)光二極管元件的剖面結(jié)構(gòu)，該發(fā)光二極管元件為本發(fā)明的第四個實施例所涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件，能發(fā)出藍(lán)色或者綠色等短波長的光。圖14中，對與圖10中所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素用相同的符號來表示，說明省略。
如圖14所示，第四個實施例是這樣的，即在元件構(gòu)成體11的p型半導(dǎo)體層14和p側(cè)電極15A之間，形成了多個具有一定間隔的鏡結(jié)構(gòu)體25。該鏡結(jié)構(gòu)體25，是由例如由氧化硅(SiO2)制成的第一電介質(zhì)層及由比氧化硅的折射率大的氧化鉭(Ta2O5)制成的第二電介質(zhì)層交替著疊層構(gòu)成的。
每一個鏡結(jié)構(gòu)體25，是以厚度為80nm的第一電介質(zhì)層及厚度為53nm的第二電介質(zhì)層為一周期，疊層10周期而構(gòu)成的。這里，所設(shè)計的每一個電介質(zhì)層的厚度，要保證在設(shè)發(fā)光波長為470mm、光學(xué)波長為λ時，λ/4成為最大反射率。
這時，活性層13可為例如量子阱結(jié)構(gòu)。在活性層13產(chǎn)生的例如波長470nm的藍(lán)色光經(jīng)過由Pt/Au制成的p側(cè)電極15A及每一個鏡結(jié)構(gòu)體25反射，通過由ITO制成的n側(cè)電極17B而被取到外部。
這樣以來，根據(jù)第四個實施例，在構(gòu)成發(fā)光二極管元件10的元件構(gòu)成體11的下側(cè)，形成了對從活性層13發(fā)出的光的反射率達(dá)到90％以上的由金屬制成的p側(cè)電極15A及對該發(fā)出的光的反射率達(dá)到90％以上這樣的高反射率、由電介質(zhì)制成的鏡結(jié)構(gòu)體25。于是，從活性層13射出的光經(jīng)p側(cè)電極15A及鏡結(jié)構(gòu)體25反射后，通過形成在n型半導(dǎo)體層12上的透光性n側(cè)電極17B被取出來，所以可大幅度地提高光的取出效率。
而且，還在p側(cè)電極15A的與元件構(gòu)成體11相反一側(cè)(下側(cè))的那個面上形成了金屬膜18來代替單結(jié)晶襯底，所以在活性層13產(chǎn)生的熱會通過金屬膜18散發(fā)到外部。這樣形成金屬膜18來代替讓由GaN系半導(dǎo)體制成的元件構(gòu)成體11生長的單結(jié)晶襯底以后，散熱性明顯提高，所以本實施例所涉及的發(fā)光二極管元件10能夠進行高輸出動作。另外，因沒有藍(lán)寶石那樣的絕緣性襯底，所以靜電耐壓性也提高。
需提一下，在第四個實施例中，是用疊層的電介質(zhì)層來作鏡結(jié)構(gòu)體25的，并不限于此，還可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，即例如用外延生長的GaN系半導(dǎo)體制成的疊層膜，改變相鄰膜的鋁(Al)、銦(In)的組成比，在它們之間產(chǎn)生折射率差，從而以一個很高的反射率對從活性層13射出的光進行反射。
下面，參考附圖，說明按上述構(gòu)成的發(fā)光二極管元件10的制造方法。
圖15(a)～圖15(c)及圖17(a)～圖17(c)為一系列結(jié)構(gòu)剖面圖，顯示本發(fā)明的第四個實施例所涉及的發(fā)光二極管元件的制造方法中的各個工序。
首先，如圖15(a)所示，用MOCVD法在由晶片狀藍(lán)寶石制成的襯底20的主面上，依次形成由n型AlGaN制成的n型半導(dǎo)體層12、由InGaN制成活性層13及由p型AlGaN制成的p型半導(dǎo)體層14，即制成包含n型半導(dǎo)體層12、活性層13及p型半導(dǎo)體層14的元件構(gòu)成體11。
接著，利用RF濺射法，在元件構(gòu)成體11上，即p型半導(dǎo)體層14上，形成以厚度為80nm的由SiO2制成的第一電介質(zhì)層及厚度為53nm的由Ta2O5制成的第二電介質(zhì)層為一周期，疊層上10周期而構(gòu)成的電介質(zhì)疊層膜。接著，對已沉積的電介質(zhì)疊層膜進行使用了例如氫氟酸(HF)的濕蝕刻，而自電介質(zhì)疊層膜形成相互具有一定間隔的多個鏡結(jié)構(gòu)體25。之后，利用電子束蒸鍍法，在各個鏡結(jié)構(gòu)體25及p型半導(dǎo)體層14的從鏡結(jié)構(gòu)體25露出的露出區(qū)域這整個面上，形成由厚度約50nm的Pt層和厚度約200nm的Au層構(gòu)成的p側(cè)電極15A。
其次，如圖15(b)所示，利用電鍍法，在p側(cè)電極15A上形成以該p側(cè)電極15A的Au層為底層、厚度約50μm的金屬膜18。
其次，如圖15(c)所示，將由厚度例如約100μm的高分子薄膜制成的第一支持膜42粘結(jié)到在金屬膜18上。這里，第一支持膜42，使用的是在它的支持面上設(shè)了加熱到120℃加熱就發(fā)泡粘結(jié)力便下降的粘結(jié)劑層、由例如聚酯制成的高分子薄膜。接著，從襯底20的與元件構(gòu)成體11相反一側(cè)的那個面用激光照射襯底20，做到脈沖狀振蕩的波長355nm的YAG(釔、鋁、石榴石)激光的三次諧波光對襯底20進行掃描。如上所述，進行照射的激光在襯底20不被吸收，而是在元件構(gòu)成體11即n型半導(dǎo)體層12被吸收。n型半導(dǎo)體層12由于吸收了該激光而局部發(fā)熱，原子間的結(jié)合就在該n型半導(dǎo)體層12和襯底20的界面處被切斷，而在襯底20和n型半導(dǎo)體層12之間形成含金屬鎵的熱分解層(未示)。需提一下，還可用波長248nm的KrF受激準(zhǔn)分子激光代替YAG激光的三次諧波光作進行照射的激光的光源；又可用波長365nm的水銀燈的放射線來代替激光光源。
其次，如圖16(a)所示，通過使用了鹽酸等的濕蝕刻讓熱分解層溶解，而將襯底20從元件構(gòu)成體11上分離下來并除去它。接著，再在已除去襯底20的元件構(gòu)成體11中n型半導(dǎo)體層12的與活性層13相反一側(cè)的那個面上，利用例如RF濺射法沉積ITO膜，然后把已沉積的ITO膜圖案化而形成n側(cè)電極17B。接著，利用電子束蒸鍍法，在已形成的n側(cè)電極17B上蒸鍍由Au制成的電極形成膜，把已蒸鍍的電極形成膜圖案化來覆蓋n側(cè)電極17B上的一部分，而從電極形成膜形成焊接墊16。需提一下，若使電極形成膜的膜厚在500nm以上，例如800nm左右，便能對焊接墊16進行可靠的線焊。還可同時把ITO膜和電極形成膜圖案化。
其次，如圖16(b)所示，將由例如厚度約100μm的高分子薄膜制成的第二支持膜43粘結(jié)到包含焊接墊16及n側(cè)電極17B的n型半導(dǎo)體層12上，該第二支持膜43使用的是在它的支持面上設(shè)了例如加熱到約170℃以后就發(fā)泡粘結(jié)力便下降的粘結(jié)劑層、由例如聚酯制成的高分子薄膜。
接著，將由第一支持膜42及第二支持膜43支持的元件構(gòu)成體11加熱到120℃左右。粘結(jié)在第一支持膜42上的粘結(jié)劑層在該120℃左右的溫度下便起泡而使它和元件構(gòu)成體11的p型半導(dǎo)體層14之間的粘結(jié)力下降，因此而很容易將第一支持膜42從金屬膜18上分離下來，如圖16(c)所示。此時，金屬膜18的表面上不會殘留下第一支持膜42的粘結(jié)劑。
其次，如圖17(a)所示，選擇金屬膜18的對應(yīng)于元件構(gòu)成體11的芯片分割區(qū)域的部分進行蝕刻，而讓p側(cè)電極15A的芯片分割區(qū)域露出來。在第四個實施例中，襯底20的分離工序、n側(cè)電極17B及焊接墊16的形成工序，也都是在元件構(gòu)成體11上粘結(jié)著第一支持膜42的狀態(tài)下進行的，p側(cè)電極15A、金屬膜18的形成工序及金屬膜18的蝕刻工序，是在元件構(gòu)成體11上粘結(jié)著第二支持膜43的狀態(tài)下進行的，所以即使元件構(gòu)成體11的厚度極薄，例如5μm左右，也不會發(fā)生任何問題。
其次，如圖17(b)所示，用切割刀50切斷由第二支持膜43支持的p側(cè)電極15A中從金屬膜18露出的露出區(qū)域(切割區(qū)域)及其下方。這樣以來，就從各個元件構(gòu)成體11制成了平面尺寸例如為每一條邊的邊長為300μm的發(fā)光二極管芯片。此時，第二支持膜43沒有切到底，中途停下了。
其次，如圖17(c)所示，將第二支持膜43加熱到170℃左右，設(shè)在第二支持膜43上的粘結(jié)劑層就起泡，和各個芯片間的粘結(jié)力就下降，因此便很容易把各個芯片從第二支持膜43上剝離下來。之后，再在小片焊接等組裝工序中即后工序中將它組裝好。
如上所述，根據(jù)第四個實施例所涉及的制造方法，能夠制得亮度高、散熱性及靜電耐壓性極優(yōu)且串聯(lián)電阻很小的發(fā)光二極管元件10。
需提一下，鏡結(jié)構(gòu)體25并不限于氧化硅(SiO2)和氧化鉭(Ta2O5)的疊層結(jié)構(gòu)，還可用氧化鈦(TiO2)、氧化鈮(Nb2O5)或者氧化鉿(HfO2)等來代替氧化鉭即構(gòu)成第二電介質(zhì)層的高折射率材料。
在通過改變氮化鋁鎵銦(AlxGayIn1-x-yN)(0≤x，y≤1，0≤x+y≤1)的組成比，形成具有高反射率的鏡結(jié)構(gòu)體以代替用由電介質(zhì)制成的疊層膜形成鏡結(jié)構(gòu)體的情況下，因為可通過接著圖15(a)所示的元件構(gòu)成體11的結(jié)晶生長，進行外延生長而形成膜，所以就不需要形成電介質(zhì)膜的膜形成裝置了。需提一下，在從所形成的半導(dǎo)體層得到多個鏡結(jié)構(gòu)體25的圖案化工序中，可使用例如使用了氯氣(Cl2)的反應(yīng)性離子蝕刻(ReactiveIon EtchingRIE)法。
需提一下，在第一個實施例到第四個實施例中，并沒有對襯底20的主面的面方位作什么限制，可以是這樣的，當(dāng)襯底為藍(lán)寶石時，主面不僅可為典型面(0001)，還可為稍微偏離了典型面一點的面方位(off-orientation)。
還有，在襯底20上生長的元件構(gòu)成體11的結(jié)晶生長法，并不限于MOCVD法，例如，還可采用分子線外延生長(MBE)法或者氮化物氣相外延生長(HVPE)法，或者針對不同的半導(dǎo)體層采用上述不同的生長方法。
由GaN系半導(dǎo)體制成的元件構(gòu)成體11，只要其中含有吸收照射光的層即可，吸收照射光的層并不一定要和襯底20相接。吸收照射光的半導(dǎo)體層，為例如AlGaN或者InGaN等組成比為任意值的III-V族氮化物半導(dǎo)體即可。
可在襯底20和元件構(gòu)成體11之間，形成禁帶寬比GaN小的光吸收層，如由InGaN或者ZnO制成的光吸收層等。這樣做以后，該光吸收層能促進對照射光的吸收，故即使是低輸出的照射光，光吸收層也能分解。
可在支持膜41等的粘結(jié)力不至于下降的那一溫度下加熱，并用激光等去照射襯底20。這樣做以后，既能減小襯底20和元件構(gòu)成體11間由于熱膨脹系數(shù)差造成的應(yīng)變，又能使元件構(gòu)成體11的半導(dǎo)體層熱分解，所以能防止在元件構(gòu)成體11出現(xiàn)裂縫。
還可以這樣做，即在光照射工序之前或者之后，為便于處理襯底20及元件構(gòu)成體11，用例如硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、磷化鎵(GaP)等半導(dǎo)體制成的支持襯底、或者是由銅(Cu)等金屬制成的支持襯底貼到元件構(gòu)成體11上并將其除掉。
在第二個實施例到第四個實施例中，與第一個實施例的一個變形例一樣，在襯底20和底層之間形成熱分解層以后，讓元件構(gòu)成體11進行再生長。
還有，在第一個實施例、第三個實施例及第四個實施例中，也可和第二個實施例一樣，在芯片的周緣部形成電流狹窄膜。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中包含具有導(dǎo)電型各不相同的至少兩層半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體疊層膜、形成在所述半導(dǎo)體疊層膜的一個面上的第一電極、形成在所述半導(dǎo)體疊層膜的所述一個面的對面上的第二電極、以及所形成的與所述第一電極或者所述第二電極相接觸且其膜厚比所述半導(dǎo)體疊層膜的膜厚厚或者一樣厚的金屬膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述半導(dǎo)體疊層膜，由含V族元素的氮的III-V族化合物半導(dǎo)體制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求第1項或者第2項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述金屬膜的膜厚在10μm以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求第1項或者第2項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述金屬膜由金、銅或者銀制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求第1項或者第2項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述金屬膜是通過電鍍法形成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求第1項或者第2項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述金屬膜，在它和所述半導(dǎo)體疊層膜相反一側(cè)的部分上含有熔點在300℃以下的金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求第6項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述金屬層中含錫。
8.根據(jù)權(quán)利要求第1項或者第2項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所形成的所述第一電極和第二電極中與所述金屬膜接觸的那一電極，對從所述半導(dǎo)體疊層膜發(fā)出的光的反射率達(dá)到90％以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求第1項或者第2項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所形成的所述第一電極和第二電極中與所述金屬膜接觸的那一電極，為由金、鉑、銅、銀及銠中之至少一種元素制成的單層膜或者是由這些元素中的兩種以上元素制成的疊層膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求第1項或者第2項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中還包含形成在所述半導(dǎo)體疊層膜和所述金屬膜之間且由電介質(zhì)或者半導(dǎo)體制成的鏡結(jié)構(gòu)體；所述鏡結(jié)構(gòu)體對從所述半導(dǎo)體疊層膜發(fā)出的光的反射率達(dá)到90％以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求第10項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述鏡結(jié)構(gòu)體中，含有氧化硅、氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭及氧化鉿中之一或者是氮化鋁鎵銦(AlxGayIn1-x-yN)(0≤x，y≤1，0≤x+y≤1)，對從所述半導(dǎo)體疊層膜發(fā)出的光波長的折射率周期性地變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述第一電極及第二電極中形成在所述半導(dǎo)體疊層膜的與所述金屬膜相反一側(cè)的電極具有透光性。
13.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述第一電極及第二電極中形成在所述半導(dǎo)體疊層膜的與所述金屬膜相反一側(cè)的那一電極，由氧化銦錫制成或者由膜厚20nm以下的含鎳的金屬制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中還包含形成在所述半導(dǎo)體疊層膜與所述金屬膜之間且其邊緣并由電介質(zhì)制成的電流狹窄膜。
15.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中包括在單結(jié)晶襯底上形成包含導(dǎo)電型各不相同的至少兩層半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體疊層膜的工序(a)；將所述襯底從所述半導(dǎo)體疊層膜上分離下來的工序(b)；在所述半導(dǎo)體疊層膜的一個面上形成第一電極，在所述半導(dǎo)體疊層膜的所述一個面的對面上形成第二電極的工序(c)；及在所述第一電極及第二電極中之一個電極上形成金屬膜的工序(d)。
16.根據(jù)權(quán)利要求第15項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中所述半導(dǎo)體疊層膜由含V族元素的氮的III-V族化合物半導(dǎo)體制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求第15項或者第16項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中在所述工序(b)中，用其波長保證它透過所述襯底且被所述半導(dǎo)體疊層膜的一部分吸收掉的照射光，從所述襯底的與所述半導(dǎo)體疊層膜相反一側(cè)的那個面進行照射，而在所述半導(dǎo)體疊層膜的內(nèi)部產(chǎn)生由于所述半導(dǎo)體疊層膜的一部分分解而形成的分解層，這樣來將所述襯底從所述半導(dǎo)體疊層膜上分離下來。
18.根據(jù)權(quán)利要求第15項或者第16項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中在所述工序(b)中，通過研磨除去所述襯底，以將所述襯底從所述半導(dǎo)體疊層膜上分離下來。
19.根據(jù)權(quán)利要求第15項或者第16項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中所述工序(a)，包括形成所述半導(dǎo)體疊層膜的一部分以后，用其波長保證它透過襯底且被所述半導(dǎo)體疊層膜吸收掉的照射光從所述襯底的與所述半導(dǎo)體疊層膜相反一側(cè)的那個面進行照射，而在所述半導(dǎo)體疊層膜的一部分內(nèi)部產(chǎn)生由于所述半導(dǎo)體疊層膜分解而形成的分解層的工序；及形成所述分解層之后，在所述半導(dǎo)體疊層膜的一部分上形成所述半導(dǎo)體疊層膜的剩余部分的工序。
20.根據(jù)權(quán)利要求第17項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中所述照射光為脈沖狀地振蕩的激光。
21.根據(jù)權(quán)利要求第17項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中所述照射光為水銀燈的放射線。
22.根據(jù)權(quán)利要求第17項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中用所述照射光進行照射而對所述襯底的面內(nèi)進行掃描。
23.根據(jù)權(quán)利要求第17項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中邊加熱上述襯底，邊用上述照射光進行照射。
24.根據(jù)權(quán)利要求第15項或者第16項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中在所述工序(a)和所述工序(b)之間，還包括在所述半導(dǎo)體疊層膜上形成由電介質(zhì)或者半導(dǎo)體制成的疊層膜后，再把已形成的疊層膜圖案化的工序(e)；在所述工序(c)中，在已圖案化的所述疊層膜上形成所述第一電極及第二電極中之任一個電極；在所述工序(d)中，所述金屬膜形成在形成在已圖案化的所述疊層膜上的電極上。
25.根據(jù)權(quán)利要求第24項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中在所述工序(c)，將所述襯底從所述半導(dǎo)體疊層膜分離下來以后，再在所述半導(dǎo)體疊層膜的與所述疊層膜相反一側(cè)的那個面上形成所述第一電極及第二電極中之另一個電極。
26.根據(jù)權(quán)利要求第15項或者第16項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中還包括在所述工序(a)和所述工序(b)之間，將由與構(gòu)成所述半導(dǎo)體疊層膜的材料不同的材料制成、支撐所述半導(dǎo)體疊層膜的膜狀的第一支撐部件貼到所述半導(dǎo)體疊層膜上的工序(f)；及在所述工序(b)之后，讓所述第一支撐部件從所述半導(dǎo)體疊層膜上脫落的工序(g)。
27.根據(jù)權(quán)利要求第26項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中在所述工序(g)之前，將其特性與所述第一支撐部件不同的膜狀的第二支撐部件貼到所述半導(dǎo)體疊層膜中與所述第一支撐部件相反一側(cè)的那個面上的工序(h)；及在所述工序(g)之后，讓所述第二支撐部件從所述半導(dǎo)體疊層膜上脫落的工序(i)。
28.根據(jù)權(quán)利要求第26項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中所述第一支撐部件或者所述第二支撐部件，為高分子材料薄膜、由半導(dǎo)體制成的單結(jié)晶襯底或者金屬板。
29.根據(jù)權(quán)利要求第28項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中所述高分子材料薄膜，在它的貼合面上設(shè)有加熱即可剝離的粘結(jié)劑層。
30.根據(jù)權(quán)利要求第15項或者第16項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中還包括在所述工序(c)之前，在所述半導(dǎo)體疊層膜上有選擇地形成由電介質(zhì)制成的電流狹窄膜的工序(j)。
31.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件的安裝方法，其中包括在單結(jié)晶襯底上形成包含導(dǎo)電型各不相同的至少兩層半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體疊層膜的工序(a)；將由與構(gòu)成半導(dǎo)體疊層膜的材料不同的材料制成、支撐半導(dǎo)體疊層膜的膜狀的支撐部件貼到所述半導(dǎo)體疊層膜上的工序(b)；同時切割所述半導(dǎo)體疊層膜和所述支撐部件，制成多個處于被每一個分離開的所述支撐部件支撐著的狀態(tài)的芯片的工序(c)；及對由所述支撐部件支撐的所述每一個芯片進行小片焊接后，將所述支撐部件從所述每一個芯片上揭下來的工序(d)。
32.根據(jù)權(quán)利要求第31項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的安裝方法，其中所述支撐部件為高分子材料薄膜。
33.根據(jù)權(quán)利要求第32項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的安裝方法，其中所述高分子材料薄膜，在它的貼合面上形成有加熱便脫落的粘結(jié)劑層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體發(fā)光元件、其制造方法及安裝方法，目的在于使由化合物半導(dǎo)體特別是GaN系半導(dǎo)體制成的半導(dǎo)體發(fā)光元件的散熱性良好，增大它的靜電耐壓，提高它的發(fā)光效率，減少它的串聯(lián)電阻。發(fā)光二極管元件(10)中有包含導(dǎo)電型各不相同的至少兩層半導(dǎo)體層的元件構(gòu)成體(11)，在該元件構(gòu)成體(11)上形成有由ITO制成的透光性p側(cè)電極(15)，在該p側(cè)電極(15)上的一部分區(qū)域形成有焊接墊(16)。在元件構(gòu)成體(11)的與p側(cè)電極15相反一側(cè)的那個面上形成有由Ti/Au制成的n側(cè)電極(17)，還形成有以n側(cè)電極(17)的Au層為底層、厚度約50μm、利用鍍金法制成的金屬膜(18)。
文檔編號H01L33/00GK1476108SQ03148730
公開日2004年2月18日 申請日期2003年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月25日
發(fā)明者上田哲三, 油利正昭, 昭 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社