專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光元件具備與半導(dǎo)體層的表面歐姆接觸的電極。半導(dǎo)體發(fā)光元件通過使電流向該電極流動(dòng)而發(fā)光。這里，在照明裝置等中期望較大的發(fā)光元件。于是，可考慮在整個(gè)發(fā)光表面施加金屬電極，且在該金屬電極上形成了納米(nm)程度的超微細(xì)開口的半導(dǎo)體發(fā)光元件。但是，在半導(dǎo)體發(fā)光元件中，需要發(fā)光面的發(fā)光強(qiáng)度的進(jìn)一步均勻化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式提供可實(shí)現(xiàn)發(fā)光面的發(fā)光強(qiáng)度的均勻化的半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法。實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件具備發(fā)光體、第一電極層、第二電極層、焊盤電極和輔助電極部。發(fā)光體在一側(cè)設(shè)有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層，在另一側(cè)設(shè)有第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層，在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層之間設(shè)有發(fā)光層。第一電極層在第二半導(dǎo)體層的與第一半導(dǎo)體層相反的一側(cè)設(shè)置，且具有金屬層和沿從第一半導(dǎo)體層朝向第二半導(dǎo)體層的第一方向貫通上述金屬層的多個(gè)開口部。第二電極層與第一半導(dǎo)體層導(dǎo)通。焊盤電極與第一電極層導(dǎo)通。輔助電極部與第一電極層導(dǎo)通，且在與第一方向正交的第二方向上延伸。另一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，具備形成發(fā)光體的工序，該發(fā)光體在一側(cè)設(shè)有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層，在另一側(cè)設(shè)有第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層， 在上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間設(shè)有發(fā)光層；在上述第二半導(dǎo)體層之上形成金屬層的工序；在上述金屬層之上形成掩模圖案，經(jīng)由該掩模圖案對(duì)上述金屬層進(jìn)行蝕刻， 而形成具有沿從上述第一半導(dǎo)體層朝向上述第二半導(dǎo)體層的第一方向貫通上述金屬層的多個(gè)開口部的電極層的工序；以及形成與上述電極層導(dǎo)通且在與上述第一方向正交的第二方向上延伸的輔助電極部的工序。另一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，具備形成發(fā)光體的工序，該發(fā)光體在一側(cè)設(shè)有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層，在另一側(cè)設(shè)有第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層， 在上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間設(shè)有發(fā)光層；在上述第二半導(dǎo)體層之上形成輔助電極部的工序，該輔助電極部在與從上述第一半導(dǎo)體層朝向上述第二半導(dǎo)體層的第一方向正交的第二方向上延伸；在上述第二半導(dǎo)體層和上述輔助電極部之上形成金屬層的工序；以及在上述金屬層之上形成掩模圖案，經(jīng)由該掩模圖案對(duì)上述金屬層進(jìn)行蝕刻，而形成具有沿上述第一方向貫通上述金屬層的多個(gè)開口部的電極層的工序。另一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，具備形成發(fā)光體的工序，該發(fā)光體在一側(cè)設(shè)有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層，在另一側(cè)設(shè)有第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層， 在上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間設(shè)有發(fā)光層；在上述第二半導(dǎo)體層之上形成金屬層的工序；以及在上述金屬層之上形成掩模圖案，經(jīng)由掩模圖案對(duì)上述金屬層進(jìn)行蝕亥|J，而形成電極層的工序，該電極層具有沿從上述第一半導(dǎo)體層朝向上述第二半導(dǎo)體層的第一方向貫通上述金屬層的多個(gè)開口部和在與上述第一方向正交的第二方向上延伸的輔助電極部。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法，可實(shí)現(xiàn)發(fā)光面的發(fā)光強(qiáng)度的均勻化。


圖1是表示第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的構(gòu)成的示意立體圖。圖2是第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意圖。圖3是對(duì)發(fā)光分布進(jìn)行表示的示意俯視圖。圖4是說明輔助電極部的另一實(shí)例的示意圖。圖5是表示第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意圖。圖6是表示第三實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意圖。圖7是表示第四實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意圖。圖8 圖11是說明半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的一個(gè)實(shí)例的示意剖面圖。圖12是表示另一半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。再有，附圖是示意或概念性附圖，各部分的厚度和寬度的關(guān)系、部分間的大小之比例系數(shù)等不一定與現(xiàn)實(shí)相同。此外，既有表示相同部分的情況，又有通過附圖表示互相的尺寸和比例系數(shù)不同的情況。此外，在本申請(qǐng)說明書和各附圖中，對(duì)于與已出現(xiàn)的圖相關(guān)而與描述的部分相同的要素標(biāo)注相同標(biāo)記以適當(dāng)?shù)厥÷栽敿?xì)的說明。此外，在以下的說明中，作為一例，舉出將第一導(dǎo)電型設(shè)為η型，將第二導(dǎo)電型設(shè)為P型的具體例。(第一實(shí)施方式)圖1是表示第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的構(gòu)成的示意立體圖。圖2是第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意俯視圖。圖3是圖2所示的A-A和B-B方向的示意剖面圖。第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件110具備發(fā)光體100、第一電極層20、第二電極層30和輔助電極部40。發(fā)光體100具有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層51、第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層52以
5及在第一半導(dǎo)體層51和第二半導(dǎo)體層52之間設(shè)置的發(fā)光層53。第一半導(dǎo)體層51包括例如η型的InAlP所形成的金屬包層512。金屬包層512例如在η型GaAs的基板511之上形成。在實(shí)施方式中，為了方便，基板511設(shè)為包括在第一半導(dǎo)體層51中。第二半導(dǎo)體層52包括例如ρ型的InAlP所形成的金屬包層512。此外，在金屬包層521之上，設(shè)置有例如ρ型InGaAlP形成的電流擴(kuò)散層522，在其上，設(shè)有接觸(contact) 層523。在實(shí)施方式中，為了方便，電流擴(kuò)散層522和接觸層523設(shè)為包括在第二半導(dǎo)體層 52中。發(fā)光層53在第一半導(dǎo)體層51和第二半導(dǎo)體層52之間設(shè)置。在半導(dǎo)體發(fā)光元件 110中，例如，由第一半導(dǎo)體層51的金屬包層512、發(fā)光層53和第二半導(dǎo)體層52的金屬包層521構(gòu)成異質(zhì)結(jié)構(gòu)。發(fā)光層53可以是例如交替地重復(fù)設(shè)置勢(shì)壘層和阱層的MQW(Multiple Quantum Well，多量子阱)構(gòu)成。此外，發(fā)光層53也可以是包括設(shè)置了一組夾持阱層的勢(shì)壘層的組的SQW(Single Quantum Well，單量子阱)構(gòu)成的發(fā)光層。第一電極層20在第二半導(dǎo)體層52的與第一半導(dǎo)體層51相反的一側(cè)設(shè)置。再有，在實(shí)施方式中，為便于說明，使發(fā)光體100的第二半導(dǎo)體層52側(cè)為表面?zhèn)然蛏蟼?cè)，使發(fā)光體100的第一半導(dǎo)體層51側(cè)為背面?zhèn)然蛳聜?cè)。此外，使從第一半導(dǎo)體層51朝向第二半導(dǎo)體層52的第一方向?yàn)閆方向，使與第一方向正交的第二方向?yàn)閄方向和Y方向。第一電極層20具有金屬部23和沿Z方向貫通金屬部23的多個(gè)開口部21。多個(gè)開口部21的各自的圓等效直徑(equivalent diameter)為例如IOnm以上、5 μ m以下。這里，圓等效直徑由下式定義。圓等效直徑=2 X (面積/ π )1/2這里，面積是從Z方向觀察開口部時(shí)的面積。在開口部21的圓等效直徑超過5 μ m時(shí)，產(chǎn)生電流沒有流過的范圍，不能降低串聯(lián)電阻，且不能降低正向電壓。此外，為了得到使第一電極層20的光透射率(在發(fā)光層53產(chǎn)生的光向外部的透射率)超過開口率(開口部的面積相對(duì)于第一電極層20的面積)的效果，優(yōu)選使圓等效直徑為在發(fā)光層53產(chǎn)生的光的中心波長(zhǎng)的1/2以下程度。例如，在可視光的情況下，開口部21的圓等效直徑最好為300nm以下。另一方面，關(guān)于開口部21的圓等效直徑的下限，從電阻值的觀點(diǎn)來看沒有限制， 但是，從制造的容易性來看最好為IOnm以上，優(yōu)選為30nm以上。開口部21不限于圓形。因此，在實(shí)施方式中，使用上述圓等效直徑的定義來確定開口部21。作為第一電極層20的材料的金屬只要具有足夠的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性則沒有限定。 第一電極層20可使用通常作為電極使用的任意的金屬。再有，從吸收損失的觀點(diǎn)來看優(yōu)選將Ag、Au作為基體金屬(Base Metal)。再有，從確保密接性、耐熱性的觀點(diǎn)來看有時(shí)使用從 Al、Zn、Zr、Si、Ge、Pt、Rh、Ni、Pd、Cu、Sn、C、Mg、Cr、Te、Se、Ti 中選擇的至少一種材料或合金。此外，第二電極層30有時(shí)設(shè)置成含有上述材料的多層結(jié)構(gòu)。第一電極層20的金屬部23 (沒有設(shè)置開口部21的部分)的任意兩點(diǎn)間至少與焊盤電極等電流源不間斷地連續(xù)。這是為了確保通電性并維持電阻值較低。
從第一電極層20的電阻值的觀點(diǎn)來看，第一電極層20的片材電阻優(yōu)選為 10 Ω / □以下，更優(yōu)選為5 Ω / □以下。片材電阻越小則半導(dǎo)體發(fā)光元件110的發(fā)熱越小。 此外，均勻的發(fā)光、輝度的提高變得顯著。第一電極層20的厚度從上述片材電阻的觀點(diǎn)來看為IOnm以上。另一方面，第一電極層20的厚度越厚則電阻值越下降。從確保在發(fā)光層53產(chǎn)生的光的透射率的觀點(diǎn)來看， 第一電極層20的厚度的上限優(yōu)選為50nm以下。這里，在第一電極層20中，塊體(bulk)反射率為70%以上。這樣，在發(fā)光層53產(chǎn)生的光將透射第一電極層20。再有，在第一電極層20和第二半導(dǎo)體層52之間可設(shè)置未圖示的中間層。在中間層，例如使用金屬氧化膜。在設(shè)置中間層時(shí)，第二半導(dǎo)體層52和第一電極層20不直接接觸。 因此，不會(huì)形成在第二半導(dǎo)體層52和第一電極層20直接接觸時(shí)在第二半導(dǎo)體層52的接觸界面產(chǎn)生的光的吸收層。因此，可提高在發(fā)光層53產(chǎn)生的光向外部的放出效率。第二電極層30與第一半導(dǎo)體層51導(dǎo)通。在該實(shí)例中，第二電極層30在發(fā)光體 100的背面?zhèn)仍O(shè)置。在第二電極層30，例如使用Au。此外，在第二電極層30，有時(shí)使用從 Ag、Au、Al、Zn、Zr、Si、Ge、Pt、Rh、Ni、Pd、Cu、Sn、C、Mg、Cr、Te、Se、Ti、0、H、W、Mo 中選擇的至少一種材料或合金。此外，第二電極層30有時(shí)設(shè)置成含有上述材料的多層結(jié)構(gòu)。輔助電極部40與第一電極層20導(dǎo)通，在與Z方向正交的方向(沿XY平面的方向)上延伸設(shè)置。在圖1例示的半導(dǎo)體發(fā)光元件Iio中，在第一電極層20的大致中央處設(shè)有大致圓形的焊盤電極50。輔助電極部40以焊盤電極50為中心放射狀地延伸設(shè)置。在半導(dǎo)體發(fā)光元件110中，設(shè)有四個(gè)輔助電極部40。輔助電極部40從Z方向觀察向設(shè)為矩形的第一電極層20的各角部延伸。再有，輔助電極部40可不與焊盤電極50接觸。即，這是因?yàn)?，從焊盤電極50供給的電流經(jīng)第一電極層20向輔助電極部40流動(dòng)。在輔助電極部40，使用從 Ag、Au、Al、Zn、Zr、Si、Ge、Pt、Rh、Ni、Pd、Cu、Sn、C、Mg、
Cr、Te、Se、Ti、0、H、W、Mo中選擇的至少一種材料或合金。如圖2(a)和圖2(b)所示，輔助電極部40在具有多個(gè)開口部21的第一電極層20 之上形成。即，輔助電極部40在第一電極層20的與第二電極層52相反的一側(cè)設(shè)置。在設(shè)置了輔助電極部40的位置的開口部21內(nèi)，可埋入作為輔助電極部40的材料的金屬。輔助電極部40的沿Z方向的厚度例如是IOnm以上且不到5 μ m。輔助電極部40 的沿與延伸方向正交的方向的寬度例如是ι μ m以上且不到50 μ m。在此類半導(dǎo)體發(fā)光元件110中，第一電極層20所形成的面作為主要的發(fā)光面使用。即，通過在第一電極層20和第二電極層30之間施加預(yù)定的電壓，而從發(fā)光層53放出具有預(yù)定的中心波長(zhǎng)的光。該光主要從第一電極層20的主面20a放出到外部。在半導(dǎo)體發(fā)光元件110中，在從外部向第一電極層20供給電流時(shí)，能夠經(jīng)輔助電極部40而遍及主面20a的整體地充分地送入電流。這樣，可在主面20a的整體均勻地放出光。圖3是對(duì)發(fā)光分布進(jìn)行表示的示意俯視圖。在圖3中，示意地表示半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光面上的發(fā)光分布。圖3(a)表示僅具備圓形的焊盤電極的半導(dǎo)體發(fā)光元件190的情況。此外，圖3(b)表示具備圓形的焊盤電極50以及向角部延伸的輔助電極部40的半導(dǎo)體發(fā)光元件110的情況。此外，圖3(c)表示具備圓形的焊盤電極50和沿第一電極層20的外形的邊的輔助電極部40的半導(dǎo)體發(fā)光元件 111的情況。再有，在任一半導(dǎo)體發(fā)光元件190、110和111中，都在第一電極層20設(shè)有多個(gè)開口部21。此外，從焊盤電極50向半導(dǎo)體發(fā)光元件190、110和111供給電流。發(fā)光雖然在第一電極層20的整個(gè)面進(jìn)行，但在其中用點(diǎn)表示發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)強(qiáng)的部分。此外，在表示點(diǎn)的部分之中，特別地，用濃點(diǎn)表示發(fā)光強(qiáng)度強(qiáng)的部分。在圖3(a)表示的半導(dǎo)體發(fā)光元件190中，在焊盤電極50的周圍較強(qiáng)地發(fā)光，隨著朝向周圍而變?nèi)?。在圖3(b)表示的半導(dǎo)體發(fā)光元件110中，不僅在焊盤電極50的周圍，在輔助電極部40的周圍也較強(qiáng)地發(fā)光。S卩，與圖3(a)表示的半導(dǎo)體發(fā)光元件190相比較強(qiáng)地發(fā)光的區(qū)域擴(kuò)大。在圖3(c)表示的半導(dǎo)體發(fā)光元件111中，與圖3(b)表示的半導(dǎo)體發(fā)光元件110 相比，較強(qiáng)地發(fā)光的區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大。再有，在焊盤電極50和輔助電極部40不具有光的透射性。因此，焊盤電極50和輔助電極部40的形狀和大小，根據(jù)整體的發(fā)光強(qiáng)度和發(fā)光分布的平衡而設(shè)定。圖4是說明輔助電極部的另一實(shí)例的示意圖。在圖4中，為了說明而僅表示輔助電極部的示意剖面或示意立體圖。圖4(a)和圖 4(b)是圖2所示的B-B線方向的剖面圖。圖4(c)是圖2所示的A-A線方向的剖面圖。在圖4(a)和圖4(b)所示的輔助電極部40中，沿與延伸方向正交的方向的寬度， 沿Z方向隨著與第二半導(dǎo)體層52遠(yuǎn)離而變窄。在圖4(a)所示的輔助電極部40中，剖面為錐形形狀。在圖4(b)所示的輔助電極部40中，剖面為半圓形狀。與輔助電極部40的剖面是矩形的情況相比，通過這樣的輔助電極部40的剖面形狀，可抑制放出的光被輔助電極部40遮蔽這一情況。S卩，圖4(a)和圖4(b)所示的箭頭cl c3表示放出的光的前進(jìn)方向的一個(gè)實(shí)例。 在如圖中雙點(diǎn)劃線所示、輔助電極部40的剖面是矩形的情況下，具有預(yù)定角度的箭頭c3的光被輔助電極部40遮蔽。另一方面，在輔助電極部40的剖面是錐形形狀或半圓形狀的情況下，箭頭c3的光不會(huì)被輔助電極部40遮蔽。因此，可提高光的放出效率。在圖4 (c)所示的輔助電極部40中，輔助電極部40的沿Z方向的厚度隨著朝向延伸的方向而減小。越朝向輔助電極部40的前端，光的發(fā)光強(qiáng)度越弱。另一方面，輔助電極部40的厚度越薄，則放出的光越難以被遮蔽。因此，如果越朝向輔助電極部40的前端使厚度越薄，則可抑制光的遮蔽，可修正發(fā)光強(qiáng)度的下降。在圖4 (d)所示的輔助電極部40中，輔助電極部40的沿Z方向的厚度越朝向前端則越階梯性地變薄。作為輔助電極部40的厚度隨著朝向延伸的方向而減小的實(shí)例，可以是如上述那樣具有階梯性變化的結(jié)構(gòu)。在圖4(e)所示的輔助電極部40中，在輔助電極部40的一部分，設(shè)有剖面形狀為錐形形狀的部分。再有，輔助電極部40的一部分的剖面形狀可以是圖4(b)所示那樣的半圓形狀。此外，圖4(f)是圖2所示的B-B線方向的剖面圖。如該輔助電極部40那樣，剖面形狀可以為梯形。圖4(g)是圖2所示的B-B線方向的剖面圖。如該輔助電極部40那樣， 剖面形狀的下側(cè)可以是矩形，上側(cè)可以是梯形。這樣，如果輔助電極部40的沿與延伸方向正交的方向的寬度，沿Z方向隨著與第二半導(dǎo)體層52遠(yuǎn)離而變窄，則任何形狀皆可使用。(第二實(shí)施方式)圖5是表示第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意圖。圖5(a)是表示第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意俯視圖。圖5(b)是圖 5(a)所示的D-D線方向的示意剖面圖。如圖5所示，在第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件120中，輔助電極部40在第一電極層20和第二半導(dǎo)體層52之間設(shè)置。焊盤電極50根據(jù)需要在第一電極層20之上設(shè)置。如圖5(a)所示，輔助電極部40 從第一電極層20的大致中央向各角部延伸。這樣，即使輔助電極部40在第一電極層20和第二半導(dǎo)體層52之間設(shè)置，也可經(jīng)輔助電極部40遍及主面20a的整體地充分地送入電流。這樣，可在主面20a的整體均勻地放出光。(第三實(shí)施方式)圖6是表示第三實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意圖。圖6(a)是表示第三實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意俯視圖。圖6(b)是圖 6(a)所示的E-E線方向的示意剖面圖。如圖6所示，在第三實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件130中，輔助電極部40在第一電極層20和第二半導(dǎo)體層52之間設(shè)置。焊盤電極50根據(jù)需要在第一電極層20之上設(shè)置。如圖6(a)所示，在半導(dǎo)體發(fā)光元件130中，四個(gè)輔助電極部40在從第一電極層20的大致中央向各角部分別延伸的狀態(tài)下配置。四個(gè)輔助電極部40以相互遠(yuǎn)離的狀態(tài)配置。此外，在設(shè)置焊盤電極50的情況下， 輔助電極部40和焊盤電極50不接觸。即使四個(gè)輔助電極部40在互相遠(yuǎn)離的狀態(tài)下配置，在例如從焊盤電極50向第一電極層20供給電流的情況下，也能夠經(jīng)與第一電極層20導(dǎo)通的輔助電極部40而遍及主面 20a的整體地充分地送入電流。這樣，可在主面20a的整體均勻地放出光。(第四實(shí)施方式)圖7是表示第四實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意圖。圖7(a)是表示第四實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意俯視圖。圖7(b)是圖 7(a)所示的F-F線方向的示意剖面圖。如圖7所示，在第四實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件140中，輔助電極部40在第一電極層20的層內(nèi)設(shè)置。在半導(dǎo)體發(fā)光元件140中，第一電極層20中的沒有設(shè)置開口部21的區(qū)域成為輔助電極部40。再有，根據(jù)需要，可將第一電極層20中的沒有設(shè)置開口部21的區(qū)域的一部分作為焊盤電極50。
這樣，即使輔助電極部40在第一電極層20的層內(nèi)設(shè)置，也可將流入第一電極層20 的電流經(jīng)輔助電極部40遍及主面20a的整體地送入。這樣，可在主面20a的整體均勻地放出光。此外，在半導(dǎo)體發(fā)光元件140中，輔助電極部40和第一電極層20 —體設(shè)置，因此可在與形成第一電極層20相同的工序中形成輔助電極部40。這樣，與在與第一電極層20 不同的工序中形成輔助電極部40的情況相比，可實(shí)現(xiàn)制造工序的簡(jiǎn)化。(第五實(shí)施方式)第五實(shí)施方式是半導(dǎo)體發(fā)光元件110的制造方法的一個(gè)實(shí)例。圖8是說明半導(dǎo)體發(fā)光元件110的制造方法的一個(gè)實(shí)例的示意剖面圖。首先，如圖8 (a)所示，在第一半導(dǎo)體層51上形成發(fā)光層53，在發(fā)光層53上形成第二半導(dǎo)體層52。此外，在第一半導(dǎo)體層51形成第二電極層30。接著，在第二半導(dǎo)體層52的接觸層523之上，形成金屬層20A。然后，在金屬層20A 之上形成抗蝕劑80IA的層。接著，進(jìn)行抗蝕劑801A的圖案化，如圖8(b)所示，形成設(shè)有抗蝕劑開口部811 的抗蝕劑圖案801。在形成抗蝕劑圖案801時(shí)，可使用例如利用嵌段共聚物(block copolymer)的自我組織化的方法、利用濺射的方法、利用電子束曝光(electron-beam lithography)的方法、利用微粒子的掩模的方法等各種方法。接著，以形成有抗蝕劑開口部811的抗蝕劑圖案801作為掩模來進(jìn)行離子刻蝕 (ion milling)，對(duì)金屬層20A進(jìn)行蝕刻。這樣，在與抗蝕劑開口部811對(duì)應(yīng)的金屬層20A， 形成開口部21(圖8(c))。金屬層20A通過開口部21的形成而成為第一電極層20。在金屬層20A的蝕刻后，除去抗蝕劑圖案801。接著，如圖8(d)所示，在第一電極層20之上形成輔助電極部40。在形成輔助電極部40時(shí)，在第一電極層20之上涂敷抗蝕劑，在形成輔助電極部40的位置形成抗蝕劑的開口。接著，經(jīng)由形成了開口的抗蝕劑來蒸鍍輔助電極部40的材料。然后，通過除去抗蝕劑， 而使在抗蝕劑的開口形成的材料在第一電極層20之上殘留，成為輔助電極部40。再有，在形成圖4(a)和圖4(b)所示的剖面形狀的輔助電極部40時(shí)，只要使形成輔助電極部40時(shí)的抗蝕劑的開口的剖面為倒錐形地蒸鍍材料即可。輔助電極部40進(jìn)入第一電極層20的開口部21內(nèi)。這樣，可密接性高地形成輔助電極部40。此外，根據(jù)需要而在第一電極層20之上形成焊盤電極50。這樣，半導(dǎo)體發(fā)光元件110完成。(第六實(shí)施方式)第六實(shí)施方式是半導(dǎo)體發(fā)光元件120的制造方法的一個(gè)實(shí)例。圖9是說明半導(dǎo)體發(fā)光元件120的制造方法的一個(gè)實(shí)例的示意剖面圖。首先，如圖9 (a)所示，在第一半導(dǎo)體層51上形成發(fā)光層53，在發(fā)光層53上形成第二半導(dǎo)體層52。此外，在第一半導(dǎo)體層51形成第二電極層30。接著，在第二半導(dǎo)體層52的接觸層523之上，形成輔助電極部40。在形成輔助電極部40時(shí)，在接觸層523之上涂敷抗蝕劑，在形成輔助電極部40的位置形成抗蝕劑的開口。然后，經(jīng)由形成有開口的抗蝕劑而蒸鍍輔助電極部40的材料。然后，通過除去抗蝕劑， 而使在抗蝕劑的開口形成的材料在接觸層523之上殘留，成為輔助電極部40。
接著，如圖9(b)所示，在輔助電極部40之上形成金屬層20A。然后，在金屬層20A 之上形成抗蝕劑801A的層。接著，進(jìn)行抗蝕劑801A的圖案化，如圖9(c)所示，形成設(shè)有抗蝕劑開口部811的抗蝕劑圖案801。在形成抗蝕劑圖案801時(shí)，可使用例如利用嵌段共聚物的自我組織化的方法、利用濺射的方法、利用電子束曝光的方法、利用微粒子的掩模的方法等各種方法。接著，以形成有抗蝕劑開口部811的抗蝕劑圖案801作為掩模來進(jìn)行離子刻蝕，對(duì)金屬層20A進(jìn)行蝕刻。這樣，在與抗蝕劑開口部811對(duì)應(yīng)的金屬層20A，形成開口部21 (圖 9(d))。金屬層20A形成開口部21，成為第一電極層20。在金屬層20A的蝕刻后，除去抗蝕劑圖案801。此外，根據(jù)需要而在第一電極層20之上形成焊盤電極50。這樣，半導(dǎo)體發(fā)光元件120完成。(第七實(shí)施方式)第七實(shí)施方式是半導(dǎo)體發(fā)光元件130的制造方法的一個(gè)實(shí)例。圖10是說明半導(dǎo)體發(fā)光元件130的制造方法的一個(gè)實(shí)例的示意剖面圖。首先，如圖10(a)所示，在第一半導(dǎo)體層51上形成發(fā)光層53，在發(fā)光層53上形成第二半導(dǎo)體層52。此外，在第一半導(dǎo)體層51形成第二電極層30。接著，在第二半導(dǎo)體層52的接觸層523之上，形成輔助電極部40。在形成輔助電極部40時(shí)，在接觸層523之上涂敷抗蝕劑，在形成輔助電極部40的位置形成抗蝕劑的開口。然后，經(jīng)由形成有開口的抗蝕劑而蒸鍍輔助電極部40的材料。然后，通過除去抗蝕劑， 而使在抗蝕劑的開口形成的材料在接觸層523之上殘留，成為輔助電極部40。輔助電極部 40以在接觸層523上被分割的狀態(tài)形成。接著，如圖10 (b)所示，在輔助電極部40之上形成金屬層20A。然后，在金屬層20A 之上形成抗蝕劑801A的層。接著，進(jìn)行抗蝕劑801A的圖案化，如圖10(c)所示，形成設(shè)有抗蝕劑開口部811的抗蝕劑圖案801。在形成抗蝕劑圖案801時(shí)，可使用例如利用嵌段共聚物的自我組織化的方法、利用濺射的方法、利用電子束曝光的方法、利用微粒子的掩模的方法等各種方法。接著，以形成有抗蝕劑開口部811的抗蝕劑圖案801作為掩模來進(jìn)行離子刻蝕，對(duì)金屬層20A進(jìn)行蝕刻。這樣，在與抗蝕劑開口部811對(duì)應(yīng)的金屬層20A，形成開口部21 (圖 10(d))。金屬層20A形成開口部21，成為第一電極層20。在金屬層20A的蝕刻后，除去抗蝕劑圖案801。此外，根據(jù)需要而在第一電極層20之上形成焊盤電極50。這樣，半導(dǎo)體發(fā)光元件130完成。(第八實(shí)施方式)第八實(shí)施方式是半導(dǎo)體發(fā)光元件140的制造方法的一個(gè)實(shí)例。圖11是說明半導(dǎo)體發(fā)光元件140的制造方法的一個(gè)實(shí)例的示意剖面圖。首先，如圖11 (a)所示，在第一半導(dǎo)體層51上形成發(fā)光層53，在發(fā)光層53上形成第二半導(dǎo)體層52。此外，在第一半導(dǎo)體層51形成第二電極層30。接著，在第二半導(dǎo)體層52的接觸層523之上，形成金屬層20A。然后，在金屬層20A 之上形成抗蝕劑80IA的層。接著，進(jìn)行抗蝕劑801A的圖案化，如圖11(b)所示，形成設(shè)有抗蝕劑開口部811的抗蝕劑圖案801。在形成抗蝕劑圖案801時(shí)，可使用例如利用嵌段共聚物的自我組織化的方
11法、利用濺射的方法、利用電子束曝光的方法、利用微粒子的掩模的方法等各種方法。在該抗蝕劑801A的圖案化中，在后面的工序中形成輔助電極部40和焊盤電極50 的位置沒有形成抗蝕劑開口部811。接著，以形成有抗蝕劑開口部811的抗蝕劑圖案801作為掩模來進(jìn)行離子刻蝕， 將金屬層20A蝕刻。這樣，在與抗蝕劑開口部811對(duì)應(yīng)的金屬層20A，形成開口部21 (圖 11(c))。金屬層20A形成開口部21，成為第一電極層20。另一方面，在沒有形成抗蝕劑開口部811的部分，將金屬層20A未被蝕刻而殘留下來，形成輔助電極部40。此外，根據(jù)需要形成焊盤電極50。在金屬層20A的蝕刻后，除去抗蝕劑圖案801。這樣，半導(dǎo)體發(fā)光元件140 完成。在以上說明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法中，說明了通過將抗蝕劑圖案作為掩模來對(duì)金屬層20A進(jìn)行蝕刻從而形成開口部21的實(shí)例，但也可通過這以外的方法來形成開口部21。此外，在上述說明的半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法中，例示了在發(fā)光體100的背面?zhèn)仍O(shè)有第二電極層30的實(shí)例，但是，也可在發(fā)光體100的表面?zhèn)仍O(shè)置。圖12是表示其他半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意剖面圖。在該半導(dǎo)體發(fā)光元件112中，在發(fā)光體100的表面?zhèn)仍O(shè)置第二電極層30。該半導(dǎo)體發(fā)光元件112在生長(zhǎng)用基板10之上形成有發(fā)光體100。S卩，在藍(lán)寶石基板等生長(zhǎng)用基板10之上，作為第一半導(dǎo)體層51，例如形成有GaN緩沖層51a和摻雜了 Si的 η型GaN層51b。此外，作為發(fā)光層53，例如形成有hGaN/GaN的MQW層。此外，在發(fā)光層53之上，形成有第二半導(dǎo)體層52。在第二半導(dǎo)體層52中，含有例如摻雜了 Mg的ρ型AWaN層5 和摻雜了 Mg的ρ型GaN層52b。此外，在ρ型GaN層52b 之上設(shè)有接觸層52c。在該第二半導(dǎo)體層52的接觸層52c之上形成第一電極層20，在第一電極層20上形成輔助電極部40且根據(jù)需要而形成焊盤電極50。此外，將第一電極層20、第二電極層52 和發(fā)光層53的一部分通過蝕刻等除去，在第一半導(dǎo)體層51露出的部分形成第二電極層30。這樣，即使是第二電極層30在發(fā)光體100的表面?zhèn)仍O(shè)置的半導(dǎo)體發(fā)光元件112，也可適用輔助電極部40。再有，在圖12例示的半導(dǎo)體發(fā)光元件112中，在第一電極層20之上設(shè)有輔助電極部40，但是，也可在第一電極層20之下設(shè)置輔助電極部40，且可與第一電極層20同層地設(shè)置輔助電極部40。如上所述，根據(jù)實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法，可實(shí)現(xiàn)發(fā)光面的發(fā)光強(qiáng)度的均勻化。雖然說明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，但是，這些實(shí)施方式僅作為實(shí)例而舉出，并不意在限定發(fā)明范圍。這些新穎的實(shí)施方式能以其他各種方式實(shí)施，在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種省略、替換、改變。這些實(shí)施方式及其變形皆包含在發(fā)明的范圍和主旨中， 且包含在請(qǐng)求保護(hù)的范圍記載的發(fā)明及其等價(jià)的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，具備發(fā)光體，該發(fā)光體在一側(cè)設(shè)有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層，在另一側(cè)設(shè)有第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層，在上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間設(shè)有發(fā)光層；第一電極層，設(shè)置于上述第二半導(dǎo)體層的與上述第一半導(dǎo)體層相反的一側(cè)，該第一電極層具有金屬層和沿從上述第一半導(dǎo)體層朝向上述第二半導(dǎo)體層的第一方向貫通上述金屬層的多個(gè)開口部；第二電極層，與上述第一半導(dǎo)體層導(dǎo)通；焊盤電極，與上述第一電極層導(dǎo)通；和輔助電極部，與上述第一電極層導(dǎo)通，且在與上述第一方向正交的第二方向上延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述第一電極層的從上述第一方向觀察的外形是矩形，上述輔助電極部朝向上述第一電極層的矩形外形的角部延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述第一電極層的從上述第一方向觀察的外形是矩形，上述輔助電極部沿上述第一電極層的矩形外形的邊延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述輔助電極部的沿與延伸方向正交的方向的寬度，隨著沿上述第一方向與上述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離而變窄。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述輔助電極部的在延伸方向上觀察的剖面形狀包括錐形形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述輔助電極部的在延伸方向上觀察的剖面形狀包括半圓形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述焊盤電極和上述輔助電極部互相離開地設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述輔助電極部的沿上述第一方向的厚度隨著朝向延伸方向而逐漸減小。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述輔助電極部在上述第一電極層的與上述第二半導(dǎo)體層相反的一側(cè)設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述輔助電極部在上述第一電極層和上述第二半導(dǎo)體層之間設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述輔助電極部在上述第一電極層的層內(nèi)設(shè)置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于還具備與上述第一電極層導(dǎo)通且連接接合線的焊盤電極部。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述開口部的圓等效直徑是上述發(fā)光層產(chǎn)生的光的中心波長(zhǎng)的1/2以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述開口部的圓等效直徑是 10納米以上且5微米以下。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于具備多個(gè)上述輔助電極部， 上述多個(gè)輔助電極部以上述焊盤電極為中心地放射狀地設(shè)置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于在設(shè)置上述輔助電極部的位置處的上述開口部?jī)?nèi)，埋有上述輔助電極部的材料。
17.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，具備形成發(fā)光體的工序，該發(fā)光體在一側(cè)設(shè)有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層，在另一側(cè)設(shè)有第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層，在上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間設(shè)有發(fā)光層；在上述第二半導(dǎo)體層之上形成金屬層的工序；在上述金屬層之上形成掩模圖案，經(jīng)由該掩模圖案對(duì)上述金屬層進(jìn)行蝕刻，而形成具有沿從上述第一半導(dǎo)體層朝向上述第二半導(dǎo)體層的第一方向貫通上述金屬層的多個(gè)開口部的電極層的工序；和形成與上述電極層導(dǎo)通且在與上述第一方向正交的第二方向上延伸的輔助電極部的工序。
18.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，具備形成發(fā)光體的工序，該發(fā)光體在一側(cè)設(shè)有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層，在另一側(cè)設(shè)有第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層，在上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間設(shè)有發(fā)光層；在上述第二半導(dǎo)體層之上形成輔助電極部的工序，該輔助電極部在與從上述第一半導(dǎo)體層朝向上述第二半導(dǎo)體層的第一方向正交的第二方向上延伸；在上述第二半導(dǎo)體層和上述輔助電極部之上形成金屬層的工序；和在上述金屬層之上形成掩模圖案，經(jīng)由該掩模圖案對(duì)上述金屬層進(jìn)行蝕刻，而形成具有沿上述第一方向貫通上述金屬層的多個(gè)開口部的電極層的工序。
19.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，具備形成發(fā)光體的工序，該發(fā)光體在一側(cè)設(shè)有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層，在另一側(cè)設(shè)有第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層，在上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間設(shè)有發(fā)光層；在上述第二半導(dǎo)體層之上形成金屬層的工序；和在上述金屬層之上形成掩模圖案，經(jīng)由掩模圖案對(duì)上述金屬層進(jìn)行蝕刻，而形成電極層的工序，該電極層具有沿從上述第一半導(dǎo)體層朝向上述第二半導(dǎo)體層的第一方向貫通上述金屬層的多個(gè)開口部和在與上述第一方向正交的第二方向上延伸的輔助電極部。
全文摘要
實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體發(fā)光元件具備發(fā)光體、第一電極層、第二電極層、焊盤電極和輔助電極部。發(fā)光體在一側(cè)設(shè)有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層，在另一側(cè)設(shè)有第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層，在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層之間設(shè)有發(fā)光層。第一電極層在第二半導(dǎo)體層的與第一半導(dǎo)體層相反的一側(cè)設(shè)置，且具有金屬層和沿從第一半導(dǎo)體層朝向第二半導(dǎo)體層的第一方向貫通上述金屬層的多個(gè)開口部。第二電極層與第一半導(dǎo)體層導(dǎo)通。焊盤電極與第一電極層導(dǎo)通。輔助電極部與第一電極層導(dǎo)通，且在與第一方向正交的第二方向上延伸。
文檔編號(hào)H01L33/36GK102479904SQ20111024863
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者北川良太, 小川雅章, 布谷伸仁, 淺川鋼兒, 藤本明, 鐮倉(cāng)孝信 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝