发光元件的制作方法

1.本发明涉及发光元件。


背景技术：

2.在专利文献1中提出了一种发光元件，其具备：电连接于第一导电型半导体层的第一电极；以及第二电极，其位于设置在第二导电型半导体层上的透明电极层上，并与透明电极层电连接。而且，公开了第二电极包含第二电极焊盘以及从第二电极焊盘延长的第二电极延长部、在第二电极与透明电极层之间设置第二反射层、从而改善光提取效率的构造。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2018－113442号公报


技术实现要素：

6.发明将要解决的课题
7.在这种发光元件中，期望更高的输出以及可靠性。课题在于提供具有更高的输出以及可靠性的发光元件。
8.用于解决课题的手段
9.本发明的一实施方式的发光元件具备：半导体层叠体，具有第一导电型的第一半导体层、第二导电型的第二半导体层以及位于所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的活性层；反射部，其包含设于所述第一半导体层上且具有绝缘性的第一层、设于所述第一层上且由金属材料构成的第二层以及设于所述第二层上的第三层；覆盖所述反射部而设置的绝缘层；设于所述绝缘层上与所述第一半导体层上的透光性导电层；设于位于所述反射部的上方的所述透光性导电层上的第一电极；以及设于所述第二半导体层上的第二电极。
10.发明效果
11.根据本发明的一实施方式的发光元件，能够提供具有更高的输出以及可靠性的发光元件。
附图说明
12.图1是示意地表示第一实施方式的发光元件的构成的俯视图。
13.图2是图1的ii－ii线的示意剖面图。
14.图3是图1的iii－iii线的示意剖面图。
15.图4是图1的iv－iv线的示意剖面图。
16.图5是示意地表示第二实施方式的发光元件的构成的剖面图。
17.图6是示意地表示第三实施方式的发光元件的构成的剖面图。
18.图7是示意地表示第四实施方式的发光元件的构成的剖面图。
19.附图标记说明
20.1a、1b、1c、1d 发光元件
21.11 基板
22.12 半导体层叠体
23.12a 第一半导体层
24.12c 活性层
25.12b 第二半导体层
26.12d 露出部
27.13 反射部
28.13a 第一层
29.13b 第二层
30.13c 第三层
31.14 绝缘层
32.15 透光性导电层
33.16 第一电极
34.16a 第一连接部
35.16b 第一延伸部
36.17 第二电极
37.17a 第二连接部
38.17b 第二延伸部
39.18 接触电极
40.19 绝缘部
41.20 保护层
具体实施方式
42.以下，对本发明的发光元件的实施方式进行说明。另外，在以下的说明中参照的附图用于概略地表示本发明，因此有使各部件的刻度、间隔、位置关系等夸张或者省略了部件的一部分的图示的情况。另外，在俯视图、剖面图之间，也有各部件的刻度、间隔不一致的情况。另外，在以下的说明中，对于相同的名称以及附图标记，原则上表示相同或者同质的部件并适当省略详细的说明。
43.在本说明书中，“上”、“下”等在为了说明而参照的附图中表示构成要素间的相对位置，只要没有特别说明，并不旨在表示绝对的位置。
44.(第一实施方式)
45.本实施方式中的发光元件1a具备：半导体层叠体12，具有第一导电型的第一半导体层12a、第二导电型的第二半导体层12b、及位于第一半导体层12a与第二半导体层12b之间的活性层12c；反射部13，包含设于第一半导体层12a上且具有绝缘性的第一层13a、设于第一层13a上且由金属材料构成的第二层13b、及设于第二层13b上的第三层13c；覆盖反射部13地设置的绝缘层14；设于绝缘层14上与第一半导体层12a上的透光性导电层15；第一电极16，设于位于反射部13的上方的透光性导电层15上的；以及设于第二半导体层12b上的第二电极17。
46.以下，参照图1～图4，详细地说明本实施方式的发光元件1a。图1是示意地表示第一实施方式的发光元件1a的构成的俯视图。图2是图1的ii－ii线的示意剖面图。图3是图1的iii－iii线的示意剖面图。图4是图1的iv－iv线的示意剖面图。
47.(基板)
48.基板11支承半导体层叠体12。另外，基板11也可以是用于使半导体层叠体12外延生长的生长基板。作为基板11，例如在半导体层叠体12中使用氮化物半导体的情况下，能够使用蓝宝石(al2o3)基板。
49.(半导体层叠体)
50.如图2～图4所示，半导体层叠体12形成于基板11的上表面。半导体层叠体12具有第一导电型的第一半导体层12a、第二导电型的第二半导体层12b、及位于第一半导体层12a与第二半导体层12b之间的活性层12c。第一导电型为p型或n型。第二导电型为与第一导电型不同的导电型，为p型或n型。在本实施方式中，第一导电型为p型，第二导电型为n型。在设于第一半导体层12a上的第一电极16与设于第二半导体层12b上的第二电极17之间施加电压，使得活性层12c发光。
51.在半导体层叠体12上，在局部不存在第一半导体层12a以及活性层12c的区域、即从第一半导体层12a的表面凹陷而在上表面侧形成有第二半导体层12b从第一半导体层12a露出的露出部12d。
52.如图1所示，半导体层叠体12在俯视时沿发光元件1a的外周设有露出部12d。在俯视时，在沿着发光元件1a的短边以及长边的区域设有露出部12d，在沿着发光元件1a的长边的露出部12d的一部分设有第二电极17。
53.第一半导体层12a、第二半导体层12b以及活性层12c例如可使用in
x
alyga
1－x－y
n(0≤x，0≤y，x+y＜1)等氮化物半导体。例如半导体层叠体12由氮化物半导体构成。
54.(反射部)
55.如图2～图4所示，反射部13包含设于第一半导体层12a上的具有绝缘性的第一层13a、设于第一层13a上的由金属材料构成的第二层13b、及设于第二层13b上的第三层13c。反射部13设于第一电极16与第一半导体层12a之间。由此，电流难以流过第一电极16的正下方的区域，该区域中的发光被抑制，因此能够使第一电极16对光的吸收减少。而且，能够增加在位于反射部13的正下方以外的第一半导体层12a流过的电流，因此能够高效地使发光元件1a发光。
56.第一层13a与第一半导体层12a相接地设置。第一层13a优选的是具有透光性且折射率低于第一半导体层12a，且与第一半导体层12a的折射率差较大。由此，在第一半导体层12a与第一层13a的界面，基于折射率差与斯涅尔定律，能够使从活性层12c朝向第一层13a的光有效地反射。其结果，能够减少第一电极16的光吸收，因此能够提高光取出效率。作为第一层13a，例如能够使用硅氧化膜(sio2)、硅氮氧化膜(sion)。例如在第一半导体层12a中使用氮化物半导体的情况下，作为第一层13a使用sio2。
57.第一层13a的厚度例如可以设为80nm以上300nm以下。通过使第一层13a的厚度为80nm以上，能够有效地产生第一层13a与第一半导体层12a的界面上的反射。通过使第一层13a的厚度为300nm以下，能够抑制包含第一层13a的反射部13的厚度变得过厚，并抑制形成于反射部13上的透光性导电层15产生断线。这里，在本说明书中，各部件的厚度指的是从其
部件的截面观察时的最大的厚度。
58.第二层13b覆盖第一层13a的上表面而设置。通过设置第二层13b，能够利用第二层13b使未在第一层13a与第一半导体层12a的界面反射而透过第一层13a的光向第一半导体层12a侧反射。由此，与反射部13不包含第二层13b的情况相比，能够提高光取出效率。
59.第二层13b优选的是由对于来自活性层12c的光的峰值波长具有较高反射率的金属材料构成。第二层13b例如使用相对于来自活性层12c的光的峰值波长具有70％以上、优选的是80％以上的反射率的金属材料。作为第二层13b，例如能够使用al、ag、或者包含这些金属材料的合金。出于抑制后述的第二层13b的溶解这一观点，作为第二层13b，优选的是使用耐腐蚀性比al优异的alcu。第二层13b的厚度例如可以设为80nm以上120nm以下。
60.第三层13c覆盖第二层13b的上表面而设置。通过设置第三层13c，能够抑制第二层13b的表面的氧化等恶化，抑制第二层13b的反射率减少。另外，在形成反射部13的工序、形成绝缘层14的工序中，担心第二层13b因图案化等所使用的溶液而溶解。然而，在本实施方式中，由于第二层13b被第三层13c覆盖，因此能够抑制第二层13b的溶解，能够进一步提高发光元件1a的可靠性。
61.第三层13c优选的是由具有透光性的绝缘材料构成。作为第三层13c，例如能够使用sio2、sion。第三层13c的厚度例如可以设为80nm以上120nm以下。出于提高第三层13c的防湿性这一观点，作为第三层13c，优选的是使用sion。
62.反射部13的厚度例如优选的是设为250nm以上400nm以下。通过使反射部13的厚度为250nm以上，能够容易地获得构成上述的反射部13的各层的功能，因此能够提高发光元件1a的输出与可靠性。通过使反射部13的厚度为400nm以下，容易抑制覆盖反射部13的上方而形成的透光性导电层15的断线，因此能够提高发光元件1a的可靠性。
63.(绝缘层)
64.如图2～图4所示，覆盖反射部13地设置有绝缘层14。由此，能够抑制反射部13与透光性导电层15接触，因此能够进一步提高发光元件1a的可靠性。绝缘层14例如优选的是由透光性的绝缘材料构成。作为绝缘层14，例如能够使用sio2、sion。出于抑制水分等向反射部13的侵入的观点，作为绝缘层14，优选的是使用具有更高的防湿性的sion。
65.(透光性导电层)
66.如图1～图4所示，透光性导电层15设于绝缘层14上与第一半导体层12a上。透光性导电层15与第一半导体层12a电连接。透光性导电层15的一部分设于第一电极16与反射部13之间。透光性导电层15覆盖第一半导体层12a的上表面的大致整个面而设置，能够使向第一电极16供给的电流扩散到第一半导体层12a的更宽的范围内。
67.透光性导电层15优选由具有导电性的金属氧化物形成。透光性导电层15例如可列举包含从zn、in、sn、ga以及ti所构成的组选择的至少一种元素的氧化物。例如能够在透光性导电层15中使用ito、zno。ito、zno是相对于可见光具有较高的透光性且导电率较高的材料，因此是适合于覆盖第一半导体层12a上的上表面的大致整个面的材料。
68.出于抑制透光性导电层15的光吸收的观点，透光性导电层15的厚度优选的是更薄。透光性导电层15的厚度例如可以设为30nm以上100nm以下、优选的是35nm以上80nm以下。
69.(第一电极)
70.如图1～图4所示，第一电极16设于位于反射部13的上方的透光性导电层15上。通过这种第一电极16的配置，能够利用反射部13反射从活性层12c朝向第一电极16的光的一部分，能够抑制第一电极16的光吸收，因此能够提高发光元件1a的输出。第一电极16经由透光性导电层15与第一半导体层12a电连接。第一电极16具有第一连接部16a与从第一连接部16a延伸的第一延伸部16b。在第一连接部16a与第一半导体层12a之间和第一延伸部16b与第一半导体层12a之间设有反射部13。由此，能够抑制第一连接部16a以及第一延伸部16b的光吸收，因此能够进一步提高发光元件1a的输出。第一电极16优选的是设于俯视时配置有反射部13的区域内。由此，能够利用反射部13高效地反射朝向第一电极16的光，能够提高光取出效率。
71.第一连接部16a是用于通过引线接合等而与外部连接的区域。第一连接部16a如图1所示，在俯视时为大致圆形状。第一延伸部16b是用于使经由第一连接部16a供给的电流向透光性导电层15高效地扩散的辅助电极。在俯视时，第一延伸部16b的宽度比第一连接部16a的宽度窄。
72.第一电极16的第一连接部16a例如能够使用cu、au或者以这些金属为主要成分的合金，以适合通过引线接合等与外部连接。另外，第一电极16的第一连接部16a以及第一延伸部16b也可以由相同的材料构成。
73.(第二电极)
74.如图1～图4所示，第二电极17设于第二半导体层12b上。第二电极17设于第二半导体层12b的露出部12d的一部分。如图3所示，在第二电极17与第二半导体层12b之间设有与第二半导体层12b相接地设置的接触电极18。第二电极17经由接触电极18而与第二半导体层12b电连接。第二电极17例如能够使用cu、au或者以这些金属为主要成分的合金，以适合通过引线接合等与外部连接。接触电极18能够使用对于来自活性层12c的光的峰值波长具有较高的反射率的金属材料，以便能够反射来自活性层12c的光。接触电极18中例如能够使用al、ag或者以这些金属材料为主要成分的合金等。
75.如图1所示，第二电极17具有第二连接部17a与从第二连接部17a延伸的第二延伸部17b。第二连接部17a是用于通过引线接合等与外部连接的区域。第二连接部17a设于发光元件1a的短边附近。第二连接部17a在俯视时为大致圆形状。第二延伸部17b是用于使经由第二连接部17a供给的电流向第二半导体层12b高效地扩散的辅助电极。第二延伸部17b设为沿发光元件1a的长边延伸。在俯视时，第二延伸部17b的宽度比第二连接部17a的宽度窄。另外，第二电极17的第二连接部17a与第二延伸部17b也可以由相同的材料构成。
76.如图1～图4所示，在第二半导体层12b的露出部12d设有多个绝缘部19。绝缘部19设于第二连接部17a与第一半导体层12a之间。接触电极18以及第二延伸部17b设于绝缘部19上与第二半导体层12b上。如图3所示，在未设有绝缘部19的部分，接触电极18与第二半导体层12b相接。另外，如图4所示，在设有绝缘部19的部分中，接触电极18不与第二半导体层12b相接。即，接触电极18与第二半导体层12b断续地连接。由此，能够使向第二连接部17a供给的电流经由第二延伸部17b扩散到第二半导体层12b的更宽的范围内。
77.(保护层)
78.保护层20覆盖发光元件1a的上表面侧的大致整体。如图2～图4所示，保护层20具有使位于反射部13的上方的透光性导电层15的一部分露出的开口部，在该开口部内设有第
一电极16的第一连接部16a。另外，保护层20具有使接触电极18露出的开口部，在该开口部内设有第二电极17。作为保护层20，优选的是使用具有透光性以及绝缘性的材料。在保护层20中例如能够使用sio2、sion。
79.(第二实施方式)
80.以下，一边参照图5一边对第二实施方式的发光元件1b进行说明。在上述的第一实施方式中，以相同的厚度形成第一层13a、第二层13b以及第三层13c，相对于此，在本实施方式中，主要是将第一层13a的厚度形成为比第二层13b以及第三层13c厚这一点与第一实施方式不同。图5相当于图1的ii－ii线的示意剖面图。
81.在本实施方式中，如图5所示，第一层13a的厚度比第三层13c的厚度厚。由此，容易产生第一层13a与第一半导体层12a的界面上的全反射，能够提高光取出效率，因此能够进一步提高发光元件1b的输出。第一层13a的厚度为第三层13c的厚度的2倍以上3倍以下。具体而言，第一层13a的厚度优选的是200nm以上400nm以下。
82.第二层13b的厚度与第三层13c的厚度分别优选的是比第一层13a的厚度薄。由此，与使第一层13a、第二层13b以及第三层13c为相同的厚度的情况相比，能够使反射部13的厚度相对较薄。通过使反射部13的厚度更薄，容易抑制覆盖反射部13的上方而形成的透光性导电层15的断线，因此能够提高发光元件1b的可靠性。
83.(第三实施方式)
84.以下，一边参照图6一边对第三实施方式的发光元件1c进行说明。在上述的第一实施方式中，在剖视时，以相同的宽度形成第一层13a、第二层13b以及第三层13c，相对于此，在本实施方式中，主要是将第二层13b的宽度形成为比第三层13c的宽度窄这一点与第一实施方式不同。图6相当于图1的ii－ii线的示意剖面图。
85.如图6所示，在剖视时，第二层13b的宽度形成为比第三层13c的宽度小。第三层13c的端部与第一层13a相接。由此，第二层13b的端部被第三层13c覆盖，第二层13b难以从第三层13c露出。因此，可抑制第二层13b的变质、恶化，能够进一步提高发光元件1c的可靠性。第二层13b的宽度例如优选的是第三层13c的宽度的70％以上90％以下。通过使第二层13b的宽度为第三层13c的宽度的70％以上，容易获得第二层13b对光的反射效果。另外，通过使第二层13b的宽度为第三层13c的宽度的90％以下，容易利用第三层13c覆盖第二层13b的端部。
86.(第四实施方式)
87.以下，一边参照图7一边对第四实施方式的发光元件1d进行说明。在上述的第一实施方式中，形成在端部与中央部厚度相同的第一层13a、第二层13b以及第三层13c，相对于此，在本实施方式中，主要是形成在端部与中央部厚度不同的第一层13a、第二层13b以及第三层13c这一点与第一实施方式不同。图7相当于图1的ii－ii线的示意剖面图。
88.如图7所示，第一层13a、第二层13b以及第三层13c在剖视时形成为，端部的厚度比中央部的厚度薄。通过将第二层13b的端部的厚度形成为比中央部的厚度薄，容易在不减小第二层13b的剖视时的宽度的情况下利用第三层13c覆盖第二层13b的端部。因此，能够在抑制第二层13b的变质、恶化的同时提高光取出效率，能够形成具备较高的可靠性与较高的输出的发光元件1d。
89.以上，通过用于实施发明的方式具体地说明了本发明的发光元件，但本发明的主
旨并不限定于这些记载，必须基于权利要求书的记载广泛地进行解释。另外，基于这些记载进行了各种变更，改变等者也当然包含在本发明的主旨中。
90.工业上的可利用性
91.本发明的发光元件能够利用于液晶显示器的背光光源、各种照明器具、大型显示器等各种光源。

技术特征：
1.一种发光元件，其特征在于，具备：半导体层叠体，其具有第一导电型的第一半导体层、第二导电型的第二半导体层以及位于所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的活性层；反射部，其包含设于所述第一半导体层上且具有绝缘性的第一层、设于所述第一层上且由金属材料构成的第二层以及设于所述第二层上的第三层；绝缘层，其覆盖所述反射部而设置；透光性导电层，其设于所述绝缘层上与所述第一半导体层上；第一电极，其设置在位于所述反射部的上方的所述透光性导电层上；以及第二电极，其设于所述第二半导体层上。2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第一电极具有第一连接部和从所述第一连接部延伸的第一延伸部，所述反射部设于所述第一连接部与所述第一半导体层之间以及所述第一延伸部与所述第一半导体层之间。3.根据权利要求1或2所述的发光元件，其特征在于，所述第一层的厚度比所述第三层的厚度厚。4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光元件，其特征在于，所述第二层的端部被所述第三层覆盖。5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光元件，其特征在于，所述绝缘层的厚度比所述第一层的厚度厚。6.根据权利要求1至5中任一项所述的发光元件，其特征在于，在剖视时，所述第二层的宽度比所述第三层的宽度小。7.根据权利要求1至6中任一项所述的发光元件，其特征在于，所述第一层由硅氧化膜构成，所述绝缘层由硅氮氧化膜构成。8.根据权利要求1至7中任一项所述的发光元件，其特征在于，所述第二层由al、ag或者以这些金属为主要成分的合金构成。9.根据权利要求1至8中任一项所述的发光元件，其特征在于，所述反射部的厚度为250nm以上且400nm以下。

技术总结
提供具有更高的输出以及可靠性的发光元件。发光元件：具备半导体层叠体，具有第一导电型的第一半导体层、第二导电型的第二半导体层以及位于第一半导体层与第二半导体层之间的活性层；反射部，其包含设于第一半导体层上且具有绝缘性的第一层、设于第一层上且由金属材料构成的第二层以及设于第二层上的第三层；覆盖反射部而设置的绝缘层；设于绝缘层上与第一半导体层上的透光性导电层；设于位于反射部的上方的透光性导电层上的第一电极；以及设于第二半导体层上的第二电极。二半导体层上的第二电极。二半导体层上的第二电极。


技术研发人员：北滨俊 港勇介
受保护的技术使用者：日亚化学工业株式会社
技术研发日：2021.09.07
技术公布日：2022/3/8