[发明专利]氮化物半导体发光元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用氮化物半导体(In_xAl_yGa_1-x-yN，0≤x＜1，0≤y＜1)制作的发光元件，特别是涉及能够作为应用于液晶显示装置的背光源、普通照明等的高亮度光源使用的氮化物半导体发光元件及其制造方法。

背景技术

为了在各种照明用途中应用化合物半导体发光元件，不可缺的是能够发出红、绿、蓝的光的三原色的发光元件。近年来，在发光二极管(LED)中，因为三原色中的蓝色LED未完成而欠缺，所以不能把LED应用于各种照明用途。

但是，20世纪90年代利用氮化物半导体开发出蓝色LED之后，应用LED的照明产品不仅在交通信号灯，还广泛应用于液晶监视器的背光源、液晶电视机的背光源以及家庭用的各种照明等中。

最近，安装LED背光源的液晶电视机随着其价格的降低而开始迅速普及。另外，使用LED的照明器具，与现有的照明器具相比，能够降低电力消耗，节省空间，而且没有水银，因此具有环保的优点。另外，在2009年夏天以后，开始销售使用价格与以前相比十分便宜的LED的照明器具，从而促进了LED的普及。

但是，照明器具、液晶电视机的背光源等需要的是白色光。利用LED的白色光一般可以通过蓝色LED和YAG(钇铝石榴石)黄色荧光体的组合，或者蓝色LED、绿色荧光体和红色荧光体的组合来实现。即，为了利用LED得到白色光，在哪一种情况下都需要蓝色LED。因此，希望发明出能够大量地提供廉价且高亮度的蓝色LED的制造方法。

一般，在能够发射出蓝色、蓝绿色等短波长光的LED和激光二极管(LD)的发光层中，使用含有V族元素氮的III-V族化合物半导体，例如氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)以及它们的混晶等。

一般的氮化物半导体发光元件包含在蓝宝石基板上依次沉积的n型氮化物半导体层、氮化物半导体发光层及p型氮化物半导体层。在这些p型半导体层侧和n型半导体层侧，形成有用于和外部电源连接的p侧电极焊盘和n侧电极焊盘。

因为通常p型氮化物半导体层的薄层电阻(シ一ト抵抗)比n型氮化物半导体层的薄层电阻高，所以以辅助p型半导体层内的电流扩散为目的，在p型半导体层的大致整个面上层叠例如ITO(铟锡氧化物)等透光性导电膜，在该透光性导电膜上形成p侧电极焊盘。即，透光性导电膜不仅使来自发光层的光透过，而且作为电流扩散层发挥作用。

另一方面，在使用蓝宝石基板等绝缘性基板的情况下，在该基板的背面上不能形成n侧电极焊盘，因此，从p型半导体层侧进行蚀刻以使n型半导体层侧部分露出，在该露出区域上形成n侧电极焊盘。然后，在p侧电极焊盘和n侧电极焊盘之间通电，由此使夹在p型半导体层和n型半导体层之间的发光层发光。

例如在日本特表2003-524295号公报及日本特开2000-164930号公报中，公开了在将n侧电极焊盘和p侧电极焊盘形成于上述那样的基板的同一面侧的氮化物半导体发光元件中，形成从n侧电极焊盘和p侧电极焊盘以枝状延伸的延长部，由此改善发光元件中的电流分布的内容。

在日本特表2003-524295号公报中，在p型半导体层上的由透光性导电膜构成的电流扩散层上形成p侧电极焊盘，从这里延伸p侧分支电极。该发光元件具有n型半导体层通过蚀刻局部露出的区域，在该露出区域上形成n侧电极焊盘，从这里延伸n侧分支电极。

n侧分支电极和p侧分支电极在互相相对的部分上平行。即，电流从p侧分支电极通过由透光性导电膜构成的电流扩散层扩散的距离被设定为一定。同样，电流从n侧分支电极扩散的距离也被设定为一定。因此，通过这些分支电极，能够改善从p侧电极焊盘朝向n侧电极焊盘的方向流动的电流分布的均匀性。

另外，例如在日本特开平8-250769号公报及日本特开2008-192710号公报中，公开了在具有上述那样的透光性导电膜的氮化物半导体发光元件中，以抑制电流向电极焊盘正下方集中为目的，在电极焊盘正下方设置绝缘层的内容。

根据日本特开平8-250769号公报及日本特开2008-192710号公报所公开的氮化物半导体发光元件，通过在电极焊盘正下方设置绝缘层，能够有效促进电流向透光性导电膜的横向扩散，提高发光效率，但是存在在n侧电极焊盘附近发光增强，难于得到良好的电特性，发光效率不一定提高的问题。