氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件和裝置及其制造方法

專利名稱：氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件和裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件、氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置和制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法。
背景技術(shù)：
通常，在常見的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，在藍(lán)寶石基板上，順序地設(shè)置n型氮化物半導(dǎo)體層、氮化物半導(dǎo)體發(fā)光層及P型氮化物半導(dǎo)體層等。在n型氮化物半導(dǎo)體層側(cè)和 P型氮化物半導(dǎo)體層側(cè)的每個上，形成用干與外部電源連接的n側(cè)電極和p側(cè)電扱。為了輔助電流在P型氮化物半導(dǎo)體層內(nèi)擴(kuò)散，在P型氮化物半導(dǎo)體層的基本整個表面上，例如由ITO (銦錫氧化物)形成的透明導(dǎo)電膜等沉積作為電流擴(kuò)散層。此外，在電流擴(kuò)散層的上部上，沉積反射膜。為了朝著藍(lán)寶石基板反射由氮化物半導(dǎo)體發(fā)光層射向電流擴(kuò)散層的光，并因此提高氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的光提取效率，設(shè)置該反射膜。反射膜通常由具有高反射率的金屬材料(例如銀或鋁)形成。例如，特開第2011-71444號公報和特開第2006-108161號公報提出了ー種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中金屬反射膜隔著絕緣膜形成在透明導(dǎo)電膜上。而且，特開第2006-120913號公報提出了一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中金屬反射膜隔著由多個電介質(zhì)層形成的多層反射膜形成在透明導(dǎo)電膜上。然而，當(dāng)金屬反射膜如特開第2011-71444號公報和特開第2006-108161號公報中一祥形成在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中時，由于作用在金屬反射膜上的電場、環(huán)境濕度等而發(fā)生被稱為遷移(migration)的現(xiàn)象，因此出現(xiàn)可靠性問題。當(dāng)如特開第2006-120913號公報中所述形成多層反射膜時，因?yàn)楸仨毘练e幾十層反射膜以獲得高反射率，所以不利的是，這需要很長時間，并且在花費(fèi)方面是不經(jīng)濟(jì)的。

發(fā)明內(nèi)容
提供本發(fā)明以克服上面的問題；本發(fā)明的目的是提供包括反射鏡(其成本低、反射率高且可靠性高)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件、氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置和制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法。為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，該氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件包括基板；氮化物半導(dǎo)體多層部分，設(shè)置在基板上；以及保護(hù)層，設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體多層部分的上部上，其中氮化物半導(dǎo)體多層部分包括發(fā)光層，且氣隙層形成在基板與發(fā)光層之間的區(qū)域以及發(fā)光層與保護(hù)層之間的區(qū)域的至少之一中。在上述構(gòu)造中，包括氣隙層的反射鏡形成在基板和發(fā)光層之間的區(qū)域以及發(fā)光層和保護(hù)層之間的區(qū)域的至少之一中。對于從發(fā)光層發(fā)射的光，反射鏡具有高反射率。反射鏡不具有金屬反射膜。這防止了由于遷移現(xiàn)象導(dǎo)致的可靠性的降低。因此可以獲得包括具有低成本、高反射率和高可靠性的反射鏡的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。替代地，在如上所述構(gòu)造的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，進(jìn)ー步包括設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體多層部分上的電流擴(kuò)散層，并且氣隙層設(shè)置在電流擴(kuò)散層和保護(hù)層之間。在上述構(gòu)造中，由“電流擴(kuò)散層/氣隙層/保護(hù)層”形成并且具有三層結(jié)構(gòu)的反射鏡形成。電流擴(kuò)散層和反射鏡之間的界面的折射率對比度是高的。因此，對于由發(fā)光層發(fā)射的光，反射鏡具有高反射率。替代地，在如上所述構(gòu)造的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，氮化物半導(dǎo)體多層部分還包括設(shè)置在基板和發(fā)光層之間的第一氮化物半導(dǎo)體層；以及設(shè)置在發(fā)光層和保護(hù)層之間的第二氮化物半導(dǎo)體層，并且氣隙層形成在第一氮 化物半導(dǎo)體層中的區(qū)域和第二氮化物半導(dǎo)體層中的區(qū)域的至少之一中。在上述構(gòu)造中，包括氣隙層的反射鏡形成在第一氮化物半導(dǎo)體層中的區(qū)域和第二氮化物半導(dǎo)體層中的區(qū)域的至少之一中。因此，反射鏡可形成在靠近發(fā)光層的位置。因此，由發(fā)光層發(fā)射的光可更有效地被反射離開反射鏡。因此可以更多地提高由發(fā)光層發(fā)射的光的利用效率。替代地，在如上所述構(gòu)造的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，進(jìn)ー步包括在發(fā)光層的主面的法線方向上鄰近氣隙層而設(shè)置的固體層，并且該固體層相對于氣隙層具有高的折射率對比度，并且固體層與氣隙層配對以形成反射鏡。在上述構(gòu)造中，設(shè)置在發(fā)光層的主面的法線方向上鄰近氣隙層且相對于氣隙層具有高折射率對比度的固體層。固體層與氣隙層配對以形成用作反射鏡的DBR (分布式布拉格反射器)鏡。因此，在氣隙層和固體層之間的界面中，獲得了高的折射率對比度。因此可以進(jìn)ー步提高反射鏡對于由發(fā)光層發(fā)射的光的反射率。替代地，在如上所述構(gòu)造的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，進(jìn)ー步包括設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體多層部分的上部上的連接電極和設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體多層部分和連接電極之間的第一高反射電極層。在上述構(gòu)造中，第一高反射電極層設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體多層部分和連接電極之間。因此，由發(fā)光層發(fā)射的光可被反射離開第一高反射電極層。因此可以防止由發(fā)光層發(fā)射的光被連接電極吸收。替代地，在如上所述構(gòu)造的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，氮化物半導(dǎo)體多層部分還包括設(shè)置在基板和發(fā)光層之間的第一氮化物半導(dǎo)體層，并且氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件還包括設(shè)置在第一氮化物半導(dǎo)體層的上部上的接觸電極；以及設(shè)置在第一氮化物半導(dǎo)體層和接觸電極之間的第二高反射電極層。在上述構(gòu)造中，第二高反射電極層設(shè)置在第一氮化物半導(dǎo)體層和接觸電極之間。因此，由發(fā)光層發(fā)射的光可被反射離開第二高反射電極層。因此可以防止由發(fā)光層發(fā)射的光被接觸電極吸收。為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置，該氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括基板；氮化物半導(dǎo)體多層部分，設(shè)置在基板上且具有發(fā)光層；以及保護(hù)層，設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體多層部分的上部上；封裝基板，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件安裝在該封裝基板上；以及樹脂密封部分，該樹脂密封部分是透光的且密封安裝在封裝基板上的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中氣隙層形成在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中的基板和發(fā)光層之間的區(qū)域、氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中的發(fā)光層和保護(hù)層之間的區(qū)域以及封裝基板中的區(qū)域的至少之一中。
在上述構(gòu)造中，包括氣隙層的反射鏡形成在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中的基板和發(fā)光層之間的區(qū)域、氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中的發(fā)光層和保護(hù)層之間的區(qū)域以及封裝基板中的區(qū)域的至少之一中。對于由發(fā)光層發(fā)射的光，反射鏡具有高的反射率。反射鏡不具有金屬反射膜。這防止了由遷移現(xiàn)象導(dǎo)致的可靠性的降低。因此可以獲得包括具有低成本、高反射率和高可靠性的反射鏡的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置。為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，該方法包括在基板上設(shè)置具有發(fā)光層的氮化物半導(dǎo)體多層部分的步驟；在氮化物半導(dǎo)體多層部分的上部上設(shè)置保護(hù)層的步驟；以及在基板和發(fā)光層之間的區(qū)域以及發(fā)光層和保護(hù)層之間的區(qū)域的至少之一中形成氣隙層的步驟。在上述構(gòu)造中，包括氣隙層的反射鏡形成在基板和發(fā)光層之間的區(qū)域以及發(fā)光層和保護(hù)層之間的區(qū)域的至少之一中。對于由發(fā)光層發(fā)射的光，反射鏡具有高的反射率。反射鏡不具有金屬反射膜。這防止了由遷移現(xiàn)象導(dǎo)致的可靠性的降低。因此可以獲得制造包括具有低成本、高反射率和高可靠性的反射鏡的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法。在如上所述的制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法中，可進(jìn)ー步包括在發(fā)光層的主 面的法線方向上鄰近氣隙層設(shè)置固體層的步驟，該固體層相對于氣隙層具有高的折射率對比度，并且該固體層與氣隙層配對以形成反射鏡。在上述構(gòu)造中，提供了在發(fā)光層的主面的法線方向上鄰近氣隙層且相對于氣隙層具有高折射率對比度的固體層。固體層與氣隙層配對以形成用作反射鏡的DBR鏡。因此，在氣隙層和固體層之間的界面中，獲得了高的折射率對比度。因此可以更多地提高反射鏡對于由發(fā)光層發(fā)射的光的反射率。


圖I為示出了根據(jù)第一實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖2為示出了根據(jù)第一實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖3A至3F為第一實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造步驟中的截面圖；圖4A和4B為不出了根據(jù)第一實(shí)施例的反射鏡的反射率特性的曲線圖；圖5為示出了根據(jù)第二實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖6為示出了根據(jù)第三實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖7為示出了根據(jù)第四實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖8為示出了通過配對氣隙層和固體層而形成的DBR鏡的示例的結(jié)構(gòu)圖；圖9為示出了根據(jù)第五實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖10為示出了根據(jù)第五實(shí)施例的變形的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖11為示出了根據(jù)第六實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖；以及圖12為示出了根據(jù)第七實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實(shí)施例方式以下，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。盡管下面描述了ー些本發(fā)明的實(shí)施例，但特定構(gòu)造不限于這些實(shí)施例。即使在進(jìn)行不偏離本發(fā)明的精神的設(shè)計(jì)修改等時，它們也包括在本發(fā)明中。<第一實(shí)施例>圖I為示出了根據(jù)第一實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖I所示，第一實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ia包括倒裝芯片式(flip-chip)氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件10a、封裝基板20和樹脂密封部分30。在封裝基板20的一個主面上，設(shè)置了凸塊21A和21B。在另ー個主面上，設(shè)置了 p側(cè)布線圖案22A和n側(cè)布線圖案22B。在封裝基板20中，設(shè)置了從ー個主面穿透至另ー個主面的通孔23A和23B。在通孔23A和23B中，形 成導(dǎo)電路徑。經(jīng)由形成在通孔23A中的導(dǎo)電路徑，凸塊21A電連接至p側(cè)布線圖案22A。經(jīng)由形成在通孔23B中的導(dǎo)電路徑，凸塊21B電連接至n側(cè)布線圖案22B。在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的一個主面上,設(shè)置p側(cè)連接電極14A和n側(cè)連接電極14B。當(dāng)?shù)锇雽?dǎo)體發(fā)光元件IOa倒裝芯片地安裝在封裝基板20上時，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的p側(cè)連接電極14A電連接至封裝基板20上的凸塊21A。此外，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的n側(cè)連接電極14B電連接至封裝基板20上的凸塊21B。樹脂密封部分30密封安裝在封裝基板20的一個主面上的倒裝芯片式(flip-chip)氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件10a。樹脂密封部分30的材料優(yōu)選為光學(xué)透明材料，但不是具體地限制該材料。樹脂密封部分30的材料可為樹脂材料。替代地，樹脂密封部分30的材料可為包括具有高導(dǎo)熱性的填充材料、熒光體等的合成樹脂材料?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述根據(jù)第一實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的結(jié)構(gòu)。圖2為示出了根據(jù)第一實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖2中所示，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa包括基板11、氮化物半導(dǎo)體多層部分12、電流擴(kuò)散層13、p側(cè)連接電極14A (連接電極)、n側(cè)連接電極14B、n側(cè)接觸電極15 (接觸電極)、高反射電極層16A至16C、保護(hù)層17和氣隙層191。氮化物半導(dǎo)體多層部分12由多個氮化物半導(dǎo)體層組成，該多個氮化物半導(dǎo)體層由氮化物半導(dǎo)體(InxAlyGanyN 0 ^ x < 1,0 ^ y < I)形成。氮化物半導(dǎo)體多層部分12包括緩沖層121、n型接觸半導(dǎo)體層122 (第一氮化物半導(dǎo)體層的一部分)、n型覆層123 (第一氮化物半導(dǎo)體層的一部分)、發(fā)光層124和p型半導(dǎo)體層125 (第二氮化物半導(dǎo)體層)。當(dāng)在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的主面的法線方向觀察時，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa基本上是矩形的。然而，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的形狀不限于該形狀。基板11例如為藍(lán)寶石基板。藍(lán)寶石基板具有(0001)面方向的主面。在基板11的主面中，形成了多個凸起部分110。凸起部分110實(shí)質(zhì)上形成為截頭圓錐或圓錐的形狀。在基板11的主面的法線方向中凸起部分Iio的高度例如為0. 6iim。在沿基板11的主面的法線方向觀察的俯視圖中，凸起部分110在基板11的主面中的平面形狀例如為具有Iym直徑的圓形。在沿基板11的主面的法線方向觀察的俯視圖中，在基板11的主面中各凸起部分110的平面形狀的中心位于假想正三角形的各頂點(diǎn)。各凸起部分110被有規(guī)律地布置，使得其在沿假想正三角形的三個邊的方向被排列。各凸起部分110之間的節(jié)距例如為2 Pm。如上面所述，多個凸起部分110形成在基板11的主面中，因此可以提高氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的內(nèi)部量子效應(yīng)以及光提取效率。具體地，通過LEPS (圖案化基板上的橫向外延，lateral epitaxy on thepatterned substrate)方法,具有低位錯密度的氮化物半導(dǎo)體多層部分12可沉積在基板11的主面上。例如，在LEPS方法中，晶體優(yōu)先實(shí)質(zhì)地生長在凸起部分110的側(cè)面的法線方向上。因此，在晶體的生長過程中，小面表面(facetsurface)使生長膜內(nèi)部的位錯彎曲。從而，在晶體生長的過程中，實(shí)質(zhì)上在基板11的主面的法線方向上的位錯的傳播被抑制了。因此，生長膜中的位錯密度減小。因此可以增強(qiáng)氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的內(nèi)部量子效應(yīng)。氮化物半導(dǎo)體多層部分12的折射率高。因此，通常，光更可能在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中被全反射。另ー方面，如在根據(jù)本實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa中，多個凸起部分110形成在基板11的主面中，因此可以減少光的散射和光的全反射。而且，各個凸起部分110之間的節(jié)距減小，因此可以預(yù)期光的衍射效應(yīng)。因此，可以提高氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的光提取效率。在基板11的主面上，氮化物半導(dǎo)體多層部分12通過LEPS方法沉積。具體地，n型 接觸半導(dǎo)體層122隔著由AlN形成的緩沖層121被沉積。在n型接觸半導(dǎo)體層122的上表面上的預(yù)定區(qū)域上，沉積n型覆層123。在后面的描述中，該區(qū)域被稱為第一區(qū)域。在n型覆層123的上部上，沉積發(fā)光層124。發(fā)光層124具有多量子阱結(jié)構(gòu)。在多量子阱結(jié)構(gòu)中，例如3. 5nm厚的n型Inai5Gaa85N量子阱層以及例如6nm厚的Si摻雜的GaN勢壘層交替地沉積六次。在發(fā)光層124上,沉積p型半導(dǎo)體層125。p型半導(dǎo)體層125由Mg摻雜的氮化物半導(dǎo)體(InxAlyGa^N 0 ^ x < 1,0 ^ y < I)形成。在p型半導(dǎo)體層125上，沉積電流擴(kuò)散層13。例如，電流擴(kuò)散層13由具有150nm的厚度的ITO (銦錫氧化物)形成。在電流擴(kuò)散層13的上表面上的區(qū)域上，隔著高反射電極層16A設(shè)置p側(cè)連接電極14A。在n型接觸半導(dǎo)體層122的上表面上的除了第一區(qū)域的區(qū)域上，隔著高反射電極層16B設(shè)置n側(cè)接觸電極15。n側(cè)接觸電極15的上表面實(shí)質(zhì)上與電流擴(kuò)散層13的上表面一祥高。此外，在n側(cè)接觸電極15上，隔著高反射電極層16C設(shè)置n側(cè)連接電極14B。高反射電極層16A至16C為具有高反射率的反射膜。設(shè)置高反射電極層16A至16C，使得從發(fā)光層124發(fā)射的光不會被p側(cè)連接電極14A、n側(cè)接觸電極15和n側(cè)連接電極14B吸收。高反射電極層16A至16C例如由Al、AG、Pt或Rh等形成；本發(fā)明不限于這些物質(zhì)。優(yōu)選地，高反射電極層16A至16C對從發(fā)光層發(fā)射的光具有高反射率，并由導(dǎo)電材料形成。在形成高反射電極層16B和16C的區(qū)域以及氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的除了 p側(cè)連接電極14A和n側(cè)連接電極14B的表面之外的上面上(換言之，在設(shè)置p側(cè)連接電極14A和n側(cè)連接電極14B的主面上)，設(shè)置保護(hù)層17。更具體地，第一區(qū)域(設(shè)置n型覆層123的區(qū)域)、n型接觸半導(dǎo)體層122的除了設(shè)置高反射電極層16B的區(qū)域的上表面、氮化物半導(dǎo)體多層部分12的側(cè)面、電流擴(kuò)散層13的除了設(shè)置高反射電極層16A的區(qū)域的上面和側(cè)面以及n側(cè)接觸電極15的除了設(shè)置高反射電極層16C的區(qū)域的上面和側(cè)面覆蓋有保護(hù)層17。在電流擴(kuò)散層13的上表面的除了設(shè)置高反射電極層16A的區(qū)域之外的區(qū)域上，氣隙層191形成在電流擴(kuò)散層13和保護(hù)層17之間。在后面的描述中，該區(qū)域被稱為第二區(qū)域。氣隙層191為設(shè)置在電流擴(kuò)散層13和保護(hù)層17之間的氣隙。氣隙層191的厚度大約為{入メ l/(4nair)}的奇數(shù)倍。這里，入代表從發(fā)光層124發(fā)射的光在空氣中的波長。而且，入。和分別代表發(fā)射的光在真空中的波長和氣隙層191 (換言之，空氣)的折射率。實(shí)際上，空氣的折射率大約為I。因此，氣隙層191的厚度大約為{><^1/4}的奇數(shù)倍，SP，從發(fā)光層124發(fā)射的光在真空中的波長的四分之一的奇數(shù)倍。上述氣隙層191被形成，因此具有三層結(jié)構(gòu)的反射鏡19形成在電流擴(kuò)散層13的上面上的第二區(qū)域。反射鏡9由“電流擴(kuò)散層13/氣隙層191/保護(hù)層17”形成。在包括上述氣隙層191的反射鏡19中，電流擴(kuò)散層13和氣隙層191之間的界面的折射率對比度高。因此，反射鏡19具有對于從發(fā)光層124發(fā)射的光的高反射率。反射鏡19不具有金屬反射膜。這防止了由遷移現(xiàn)象導(dǎo)致的可靠性的降低。如稍后所述，在制造氣隙層191的步驟中，在電流擴(kuò)散層13的上面上的第二區(qū)域形成犧牲層18。此外，沉積保護(hù)層17。此后，蝕刻掉犧牲層18。因此，在第二區(qū)域的上部中，開ロ 171形成在保護(hù)層17中。在本實(shí)施例中，盡管開ロ 171設(shè)置在氣隙層191的上部上，但開ロ 171也可形成在氣隙層191的側(cè)面。優(yōu)選地，至少ー個開ロ 171設(shè)置在氣隙層191的上部或氣隙層191的側(cè)面上。開ロ 171的周界部分例如可涂敷有氟化樹脂。這樣，當(dāng)形成樹脂密封部分30時，可以防止樹脂密封部分30的材料通過開ロ 171進(jìn)入到氣隙層191 中?，F(xiàn)在描述制造第一實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的方法。圖3A至3F為在第一實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造步驟中的截面圖。首先準(zhǔn)備具有(0001)面方向的主面的基板11。多個凸起部分110通過光刻法和蝕刻形成在基板11的主面中。然后，如圖3A中所示，在基板11的形成凸起部分110的主面上，氮化物半導(dǎo)體多層部分12通過LEPS方法形成。具體地，在基板11的形成凸起部分110的主面上，形成緩沖層121。此后，順序形成n型接觸半導(dǎo)體層122和n型覆層123 (第一氮化物半導(dǎo)體層)。在基板溫度大約為890°C的條件下，在n型覆層123上，形成n型Ina 15Gaa85N量子阱層。此后，形成Si摻雜的GaN勢壘層。這些步驟交替地重復(fù)六次。這樣，形成具有多量 子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光層124。然后，在發(fā)光層124上，形成p型半導(dǎo)體層125 (第二氮化物半導(dǎo)體層)。此后，作為電流擴(kuò)散層13，具有150nm的厚度的ITO透明導(dǎo)電膜通過濺射形成在p型半導(dǎo)體層125上。這里，形成為電流擴(kuò)散層13的ITO透明導(dǎo)電膜的片電阻被測量。結(jié)果，片電阻為大約200 Q / ロ。在形成電流擴(kuò)散層13之后，在由2%的氧和98%的氮組成的混合氣體的環(huán)境中且基板溫度為600°C的條件下，第一退火處理執(zhí)行10分鐘。此后，測量形成為電流擴(kuò)散層13的ITO透明導(dǎo)電膜的透射率。結(jié)果，對于具有450nm的波長的光，透射率增加到94%或更多。在完成第一退火處理之后，電流擴(kuò)散層13暫時暴露于大氣。此后，電流擴(kuò)散層13再次被送回熔爐(furnace)，并且，在真空中基板溫度為500°C的條件下，第二退火處理執(zhí)行5分鐘。然后，測量形成為電流擴(kuò)散層13的ITO膜的片電阻。結(jié)果，片電阻降低至11 Q / ロ。如上所述，執(zhí)行第二退火處理，因此可以減少形成為電流擴(kuò)散層13的ITO透明導(dǎo)電膜的片電阻。在第二退火處理之后，電流擴(kuò)散層13的上表面上的區(qū)域通過光刻法被部分地蝕亥IJ。通過第一蝕刻處理，如在圖3B中所示，部分地移除電流擴(kuò)散層13、p型半導(dǎo)體層125、發(fā)光層124、n型覆層123和n型接觸半導(dǎo)體層122。這里，在垂直地從電流擴(kuò)散層13的上表面上方觀察的俯視圖中，n型接觸半導(dǎo)體層122的上表面上除了第一區(qū)域之外的區(qū)域被暴露。第一區(qū)域?yàn)樵谄渖铣练en型覆層123的區(qū)域。在n型接觸半導(dǎo)體層122上的暴露區(qū)域的部分區(qū)域上，如圖3C中所示，設(shè)置n側(cè)接觸電極15。在n型接觸半導(dǎo)體層122和n側(cè)接觸電極15之間，設(shè)置高反射電極層16B。利用光刻,通過電子束沉積和剝離(lift-off)法形成這些層。例如，光刻用于在圖3B中示出的狀態(tài)中的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的主面上的除了形成高反射電極層16B的區(qū)域之外的區(qū)域(即，n型接觸半導(dǎo)體層122被暴露的區(qū)域的部分區(qū)域)上形成光致抗蝕劑圖案。然后，高反射電極層16B和n側(cè)接觸電極15通過電子束沉積順序地沉積。沉積n側(cè)接觸電極15，使得n側(cè)接觸電極15的上表面實(shí)質(zhì)上與電流擴(kuò)散層13的上表面ー樣高。此后，通過剝離(lift-off)法，形成在光致抗蝕劑圖案上的高反射電極層16B和n側(cè)接觸電極15與光致抗蝕劑圖案一起被移除。然后，如圖3D中所示，犧牲層18形成在電流擴(kuò)散層13的上表面上的區(qū)域(第二區(qū)域)上。犧牲層18的厚度被設(shè)定為大約UtjXlバ4naJ}的奇數(shù)倍。這里，XtjAw代表從
發(fā)光層124發(fā)射的光在空氣中的波長。而且，入。和nail 分別代表發(fā)射的光在真空中的波長和空氣的折射率。實(shí)際上,空氣的折射率大約為I。因此,犧牲層18的厚度被設(shè)定為大約1>。乂1/4}的奇數(shù)倍，即，從發(fā)光層124發(fā)射的光在真空中的波長的四分之一的大約奇數(shù)倍。然后，如圖3E中所示，通過等離子體化學(xué)氣相沉積(PCVD)，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的整個上面上形成保護(hù)層17。犧牲層18的材料的示例包括Si、Al和Cu ;本發(fā)明不限于這些物質(zhì)。犧牲層18的材料優(yōu)選為在蝕刻特性方面明顯與保護(hù)層17和電流擴(kuò)散層13不同的材料。作為保護(hù)層17的材料，可以采用光致抗蝕劑材料，只要形成保護(hù)層17的エ藝中不施加熱量。在形成保護(hù)層17的エ藝中，通過在犧牲層18的上部上或在犧牲層18的側(cè)面的蝕刻而移除犧牲層18的開ロ 171設(shè)置在保護(hù)層17中。在本實(shí)施例中，形成了兩個開ロ 171。另ー方面，本發(fā)明不限于此。在犧牲層18的上部上或在犧牲層18的側(cè)面上，至少ー個開ロ171優(yōu)選形成在保護(hù)層17中。在保護(hù)層17中的開ロ 171形成之后，開ロ 171的周界部分例如可涂敷有氟化樹脂。這樣，當(dāng)樹脂密封部分30形成時，可以防止樹脂密封部分30的材料通過開ロ 171進(jìn)入到氣隙層191中。在保護(hù)層17形成之后，如圖3F中所示，通過光刻，犧牲層18被蝕刻棹。通過該蝕刻處理，氣隙層191形成在電流擴(kuò)散層13的上面上的第二區(qū)域上。因此，氣隙層191的厚度大約為UtjXlパ4nぬ)}的奇數(shù)倍。實(shí)際上，空氣的折射率大約為I。因此，氣隙層191的厚度大約為1>。父1/4}的奇數(shù)倍。因此，在電流擴(kuò)散層13的上面上的第二區(qū)域上，形成了具有三層結(jié)構(gòu)的反射鏡19。反射鏡19由“電流擴(kuò)散層13/氣隙層191/保護(hù)層17”形成。在上述的包括氣隙層191的反射鏡19中，電流擴(kuò)散層13和氣隙層191之間的界面的折射率對比度高。因此，反射鏡19對于從發(fā)光層124發(fā)射的光具有高反射率。然后，通過電子束沉積和光刻，如圖3F中所示，在電流擴(kuò)散層的上面上的除了第ニ區(qū)域之外的區(qū)域上，移除保護(hù)層17。此外，順序地設(shè)置高反射電極層16A和p側(cè)連接電極14A。同樣地，通過電子束沉積和光刻，如圖3F中所示，在n側(cè)接觸電極15的上表面上的區(qū)域上，移除保護(hù)層17。此外，順序地設(shè)置高反射電極層16C和n側(cè)連接電極14B。這里，設(shè)置P側(cè)連接電極14A和n側(cè)連接電極14B,使得p側(cè)連接電極14A的上表面與n側(cè)連接電極14B的上表面的ー樣高。如上所述，在第一實(shí)施例中，可以獲得基本上為矩形的倒裝芯片式氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件10a，該氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa具有由“電流擴(kuò)散層13/氣隙層191/保護(hù)層17”形成并具有三層結(jié)構(gòu)的反射鏡19?，F(xiàn)在將通過與沒有形成氣隙層的比較例相比較來描述根據(jù)第一實(shí)施例的反射鏡19的反射率特性。圖4A和4B為示出了根據(jù)第一實(shí)施例的反射鏡的反射率特性的曲線圖。圖4A為示出了對于以0°的角度入射的不同波長的光，反射鏡的反射率的模擬結(jié)果圖。圖4B為示出了對于以不同角度入射的450nm波長的光，反射鏡的反射率的模擬結(jié)果圖。如圖4A中所示，對于以0°的角度入射的420nm至490 nm波長范圍內(nèi)的光，第一實(shí)施例的反射鏡19具有大約40%或更多的高反射率。相比之下，在沒有氣隙層形成的比較例中，僅獲得3%或更少的低反射率。同樣地，對于以小于20°的角度入射的450nm波長的光，由反射率對于光的入射角的測量結(jié)果(如圖4B中所示)可知，第一實(shí)施例的反射鏡19具有比沒有氣隙層形成的比較例中的反射鏡高的反射率。如上所述，在第一實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ia中，氣隙層191在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa中設(shè)置在電流擴(kuò)散層13和保護(hù)層17之間。這樣，形成由“電流擴(kuò)散層13/氣隙層191/保護(hù)層17”形成并具有三層結(jié)構(gòu)的反射鏡19。電流擴(kuò)散層13和氣隙層191之間的界面的折射率對比度是高的。因此，反射鏡19對于從發(fā)光層124發(fā)射的光具有高的反射率。盡管在上述的第一實(shí)施例中，氣隙層191形成在電流擴(kuò)散層13和保護(hù)層17之間，但本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa中，氣隙層191形成在基板11和發(fā)光層124之間的區(qū)域以及發(fā)光層124和保護(hù)層17之間的區(qū)域的至少之一中。例如，氣隙層191可形成在p型半導(dǎo)體層125和電流擴(kuò)散層13之間或形成在p型半導(dǎo)體層125內(nèi)。替代地，氣隙層191可設(shè)置在n型接觸半導(dǎo)體層122中，或在n型覆層123中，或在n型接觸半導(dǎo)體層122和n型覆層123之間。這樣，可以形成包括氣隙層191的反射鏡19，該氣隙層191在基板11和發(fā)光層124之間的區(qū)域以及發(fā)光層124和保護(hù)層17之間的區(qū)域至少之一中。反射鏡19對于從發(fā)光層124發(fā)射的光具有高的反射率。反射鏡19不具有金屬反射膜。這防止由遷移現(xiàn)象導(dǎo)致的可靠性降低。因此可以獲得包括具有低成本、高反射率和高可靠性的反射鏡的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件10a、氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ia以及制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的方法。盡管在上述的第一實(shí)施例中，形成了ー個氣隙層191，但多個氣隙層191可形成在基板11和發(fā)光層124之間以及發(fā)光層124和保護(hù)層17之間的區(qū)域中的至少兩個區(qū)域或更多的區(qū)域中。這樣，形成了包括氣隙層191的多個反射鏡19。因此，可以進(jìn)ー步提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率。<第二實(shí)施例>現(xiàn)在將描述第二實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置lb。圖5為示出了根據(jù)第二實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第二實(shí)施例中，除氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ib的電流擴(kuò)散層13的上面上的區(qū)域之外，在保護(hù)層17上，順序地設(shè)置高反射電極層16A和P側(cè)連接電極14A。除了此點(diǎn)，第二實(shí)施例與第一實(shí)施例相同。下面將描述第二實(shí)施例，與第一實(shí)施例中的部分相同或?qū)?yīng)的部分采用同樣的符號標(biāo)記。它們的描述將不再重復(fù)。
在第二實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ib中，如圖5所示，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOb中，在由“電流擴(kuò)散層13/氣隙層191/保護(hù)層17”形成并具有三層結(jié)構(gòu)的反射鏡19的上部上，進(jìn)ー步設(shè)置高反射電極層16A。這樣，從發(fā)光層124發(fā)射的光不僅被反射鏡19反射而且也被高反射電極層16A反射。因此，可以進(jìn)一歩提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率。盡管在上述第二實(shí)施例中，氣隙層191設(shè)置在電流擴(kuò)散層13和保護(hù)層17之間，但本發(fā)明不限于該構(gòu)造。優(yōu)選地，氣隙層191形成在基板11和發(fā)光層124之間的區(qū)域以及發(fā)光層124和保護(hù)層17之間的區(qū)域的至少之一中。多個氣隙層191可形成在基板11和發(fā)光層124之間以及發(fā)光層124和保護(hù)層17之間的區(qū)域中的至少兩個區(qū)域或更多的區(qū)域中。<第三實(shí)施例>現(xiàn)在將描述第三實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置lc。圖6為示出了根據(jù)第三實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第三實(shí)施例中，反射從發(fā)光層124發(fā)射的·光的高反射膜24設(shè)置在封裝基板20的主面上。除了此點(diǎn)，第三實(shí)施例與第一實(shí)施例相同。與第一實(shí)施例中的部分相同或?qū)?yīng)的部分采用同樣的符號標(biāo)記。它們的描述將不再重復(fù)。在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ic中，高反射膜24被設(shè)置在封裝基板20的主面上。因此，從發(fā)光層124發(fā)射的光也被設(shè)置在封裝基板20主面上的高反射膜24反射。因此，可以進(jìn)ー步提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率?？梢允褂美鏏l、AG、Pt、或Rh作為高反射膜24的材料，本發(fā)明不限于這些物質(zhì)。高反射膜24的材料優(yōu)選為對從發(fā)光層124發(fā)射的光具有高反射率的材料。作為第三實(shí)施例的變形，上述高反射膜24可設(shè)置在根據(jù)第二實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ib的封裝基板20的主面上。盡管在上述的第三實(shí)施例中，氣隙層191設(shè)置在電流擴(kuò)散層13和保護(hù)層17之間，但本發(fā)明不限于該構(gòu)造。優(yōu)選地，氣隙層191形成在基板11和發(fā)光層124之間的區(qū)域以及發(fā)光層124和保護(hù)層17之間的區(qū)域的至少之一中。多個氣隙層191可形成在基板11和發(fā)光層124之間以及發(fā)光層124和保護(hù)層17之間的區(qū)域中的至少兩個區(qū)域或更多的區(qū)域中。〈第四實(shí)施例〉現(xiàn)在將描述第四實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Id。圖7為示出了根據(jù)第四實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第四實(shí)施例中，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Id還包括固體層192。在電流擴(kuò)散層13和保護(hù)層17之間，在發(fā)光層124的主面的法線方向中鄰近氣隙層191設(shè)置固體層192。固體層192由對氣隙層191具有高折射率對比的材料形成。固體層192與氣隙層191配對，以形成用作反射鏡19的DBR(分布式布拉格反射器)鏡19A。氣隙層191和固體層192交替地設(shè)置在發(fā)光層124的主面的法線方向上。除了此點(diǎn)，第四實(shí)施例與第一實(shí)施例相同。下面將描述第四實(shí)施例，與第一實(shí)施例中的部分相同或?qū)?yīng)的部分采用同樣的符號標(biāo)記。它們的描述將不再重復(fù)。圖8為示出了通過配對氣隙層和固體層而形成的DBR鏡的示例的結(jié)構(gòu)圖。在圖8中，五個氣隙層191和六個固體層192交替地以下列順序設(shè)置(固體層192) J (氣隙層
191)/ (固體層192)ノ…/ (固體層192)5/ (氣隙層I9D5/ (固體層192)6。在發(fā)光層I24的主面的法線方向中，它們彼此相鄰設(shè)置。因此，在電流擴(kuò)散層13的上面上的第二區(qū)域上，形成了由五對氣隙層191和固體層192構(gòu)成的DBR鏡19A。換句話說，在電流擴(kuò)散層13的上面上的第二區(qū)域上，由“電流擴(kuò)散層13/五對(氣隙層191和固體層192)/保護(hù)層17”形成并具有多層結(jié)構(gòu)的DBR鏡19A形成。將在后面描述的犧牲層18a的一部分在每個氣隙層191中均被留下。因?yàn)闋奚鼘?8a的該部分支撐在氣隙層191上及下的層，所以氣隙層191不可能斷開。DBR鏡19A的每個氣隙層191的厚度為|>メ1バ411ぬ)}的大約奇數(shù)倍。這里，入。/naii 代表從發(fā)光層124發(fā)射的光在空氣中的波長。而且，入。和nail 分別代表發(fā)射的光在真空中的波長和氣隙層191 (即空氣)的折射率。實(shí)際上，空氣的折射率大約為1，因此，氣隙層191的厚度為UtjX 1/4}的大約奇數(shù)倍。DBR鏡19A的每個固體層192的厚度為{入。Xl/(4ns。)}的大約奇數(shù)倍。這里，XtZns。代表從發(fā)光層124發(fā)射的光在固體層192中的波長。而且，入。和ns。分別代表發(fā)射的光在真空中的波長和固體層192的折射率。如在第四實(shí)施例中，當(dāng)固體層192形成在電流擴(kuò)散層13和保護(hù)層17之間時，通常使用濺射、電子束沉積等。因此，在第四實(shí)施例中，固體層192由諸如Si02、SiN或TiO2等的電介質(zhì)材料(特別是具有優(yōu)秀光學(xué)特性的電介質(zhì)材料)形成。 如上所述，當(dāng)設(shè)置固體層192使得在發(fā)光層124的主面的法線方向上固體層192和氣隙層191交替地彼此相鄰時，氣隙層191與固體層192配對以形成用作反射鏡19的DBR鏡19A。因此，在氣隙層191和固體層192之間的界面中，獲得了高折射率對比度。因此，可以進(jìn)ー步提高DBR鏡19A對從發(fā)光層124發(fā)射的光的反射率。此外，當(dāng)與傳統(tǒng)DBR鏡相比較時，在DBR鏡19A中，即使當(dāng)層的數(shù)量(或?qū)Φ臄?shù)量)低時，仍可以獲得高反射率。構(gòu)成DBR鏡19A的氣隙層191和固體層192的數(shù)量和排列以及氣隙層191和固體層192對的數(shù)量不限于圖8的示例。優(yōu)選地，使用一個或更多的氣隙層191，或者一個或更多的固體層192。例如，m (ー個或更大的整數(shù))個氣隙層191和(m-1)個固體層192在發(fā)光層124的主面的法線方向中可交替并相鄰地以以下順序設(shè)置(氣隙層191) J (固體層
192)/ (氣隙層I9D2/ (固體層I92),"/ (固體層l92)^/ (氣隙層l9l)m。替代地，例如，m個氣隙層191和m個固體層192在發(fā)光層124的主面的法線方向中可以以下順序交替并相鄰地設(shè)置在電流擴(kuò)散層I3上(氣隙層I9D1/ (固體層192)ノ(氣隙層I9D2/ (固體層I92),"/ (氣隙層I9I)ン(固體層l92)m。在具有上述DBR鏡19A的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOd中，在其制造步驟中，形成犧牲層18的步驟和形成反射鏡19的步驟在電流擴(kuò)散層13的上面上的第二區(qū)域上重復(fù)地執(zhí)行。此后，執(zhí)行通過蝕刻移除犧牲層18的步驟。例如，與第一實(shí)施例中一祥，形成犧牲層18的步驟在電流擴(kuò)散層13上的第二區(qū)域上執(zhí)行。此后，利用光刻，通過濺射或電子束沉積以及剝離方法，固體層192形成在犧牲層18的表面(例如，上面和側(cè)面)上。這里，在每個犧牲層18的上部或側(cè)面上，用于通過蝕刻移除犧牲層18的開ロ(未示出)設(shè)置在固體層192中。如上所述，在所形成固體層192上形成犧牲層18的步驟和形成固體層192的步驟重復(fù)地被執(zhí)行。然后，期望數(shù)量的犧牲層18和固體層192以期望的順序交替地形成。此后，犧牲層18和固體層192的交替沉積結(jié)構(gòu)通過利用光刻的剝離法和蝕刻被圖案化。然后，通過濕法蝕刻移除犧牲層18，因此形成氣隙層191。這里，使用對于犧牲層18和固體層192具有蝕刻速率選擇性的蝕刻溶液。具體地，對于犧牲層18的蝕刻速率高于對于固體層192的蝕刻速率的蝕刻溶液被使用以形成氣隙層191。當(dāng)執(zhí)行濕法蝕刻以移除犧牲層18時，濕法蝕刻被執(zhí)行使得犧牲層18的部分18a被留下。這樣，在氣隙層191中，犧牲層18的剰余部分18a可支撐氣隙層191上和下的層。因此，可以防止氣隙層191被輕易斷開。如上所述，期望數(shù)量的氣隙層191和固體層192以期望的順序交替地形成，因此氣隙層191與固體層192配對以形成用作反射鏡19的DBR鏡19A。此后，執(zhí)行等離子體化學(xué)氣相沉積(PCVD)，以在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOd的整個上面上形成保護(hù)層17。形成在第四實(shí)施例中的每個犧牲層18的厚度(亦即每個氣隙層191的厚度)被設(shè)定為{>。父1パ4naJ}的大約奇數(shù)倍。實(shí)際上，空氣的折射率大約為I。因此，每個犧牲層18的厚度被設(shè)定為UtjX 1/4}的大約奇數(shù)倍。每個固體層192的厚度被設(shè)定為UtjXl/(4nsc)}的大約奇數(shù)倍。在第四實(shí)施例中，作為犧牲層18的材料，具有明顯與固體層192的蝕刻特性不同的蝕刻特性的電介質(zhì)材料(具體地，具有優(yōu)秀光學(xué)特性的電介質(zhì)材料)被使用。在第四實(shí)施例的變形中，與第二實(shí)施例中一祥，除了在電流擴(kuò)散層13的上面上的區(qū)域之外，在保護(hù)層17上，可順序地設(shè)置高反射電極層16A和p側(cè)連接電極14A。此外，在第四實(shí)施例的變形中，與第三實(shí)施例中相同的高反射膜24可設(shè)置在封裝基板20的主面上。 這樣，從發(fā)光層124發(fā)射的光被高反射電極層16A和設(shè)置在封裝基板20的主面上的高反射膜24反射。因此，可以進(jìn)一歩提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率。盡管在上述的第四實(shí)施例中，在電流擴(kuò)散層13和保護(hù)層17之間，形成由氣隙層191和固體層192組成的DBR鏡19A，但DBR鏡19A例如可形成在p型半導(dǎo)體層125中。<第五實(shí)施例>圖9為示出了根據(jù)第五實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。例如，在根據(jù)第五實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ie的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOe中，圖8中所示的DBR鏡19A設(shè)置在p型半導(dǎo)體層125中，而不是設(shè)置在電流擴(kuò)散層13的上面上的第二區(qū)域中。在電流擴(kuò)散層13的上面的實(shí)質(zhì)上全部的區(qū)域上，p側(cè)連接電極14A隔著高反射電極層16A被設(shè)置。除了該點(diǎn),第五實(shí)施例與第一或第四實(shí)施例一祥。下面將描述第五實(shí)施例，與第一和第四實(shí)施例中的部分相同或?qū)?yīng)的部分采用同樣的符號標(biāo)記。它們的描述將不再重復(fù)。在第五實(shí)施例中，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOe中，DBR鏡19A可形成在靠近發(fā)光層124的位置。因此，從發(fā)光層124發(fā)射的光可被更有效地反射離開DBR鏡19A。因此，可以更多地提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率。在上述具有DBR鏡19A的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOe中，當(dāng)沉積p型半導(dǎo)體層125使得其具有預(yù)定厚度時，與第四實(shí)施例中一祥，重復(fù)地執(zhí)行形成犧牲層18的步驟和形成固體層192的步驟。之后，執(zhí)行通過蝕刻移除犧牲層18的步驟。當(dāng)固體層192形成在氮化物半導(dǎo)體多層部分12的氮化物半導(dǎo)體層中時，通常使用MOCVD方法或類似方法。因此，在第五實(shí)施例中，犧牲層18和固體層192例如由諸如氮化物半導(dǎo)體(InxAlyGamN 0 ^ x < I,0彡y < I)的半導(dǎo)體材料形成。例如，與第一和第四實(shí)施例中一祥，P型半導(dǎo)體層125A被沉積為具有預(yù)定厚度。此后，犧牲層18形成在p型半導(dǎo)體層125A的上面上。然后，利用光刻，通過濺射或電子束沉積以及剝離法，將固體層192形成在犧牲層18的表面(例如上面或側(cè)面)上。這里，在每個犧牲層18的上部或側(cè)面上，用于通過蝕刻移除犧牲層18的開ロ(未示出)設(shè)置在固體層192中。如上所述，重復(fù)地執(zhí)行在所形成的固體層192上形成犧牲層18的步驟和形成固體層192的步驟。然后，期望數(shù)量的犧牲層18和固體層192以期望的順序交替地形成。然后，通過濕法蝕刻移除犧牲層18，因此形成氣隙層191。這里，使用對于犧牲層18和固體層192具有蝕刻速率選擇性的蝕刻溶液。具體地，對于犧牲層18的蝕刻速率高于對于固體層192的蝕刻速率的蝕刻溶液被使用以形成氣隙層191。當(dāng)執(zhí)行濕法蝕刻以移除犧牲層18時，濕法蝕刻被執(zhí)行使得犧牲層18的部分18a被留下。這樣，在氣隙層191中，犧牲層18的剰余部分18a可支撐氣隙層191上和下的層。因此，可以防止氣隙層191被輕易斷開。此外，使用半導(dǎo)體材料以形成犧牲層18和固體層192。因此，犧牲層18的剰余部分18a被利用，因此可以實(shí)現(xiàn)形成在氣隙層191上和下的兩個固體層192之間的導(dǎo)通。如上所述，期望數(shù)量的氣隙層191和固體層192以期望的順序交替地形成，因此氣隙層191和固體層192配對，以形成用作反射鏡19的DBR鏡19A。這樣，形成了 DBR鏡19A， 然后，再次沉積P型半導(dǎo)體層125B。形成在第五實(shí)施例中的每個氣隙層191的厚度(亦即每個犧牲層18的厚度)被設(shè)定為{入。父l/(4naiJ }的大約奇數(shù)倍。這里，入^naill代表從發(fā)光層124發(fā)射的光在空氣中的波長。而且，A。和分別代表發(fā)射的光在真空中的波長和氣隙層191 (即空氣)的折射率。實(shí)際上，空氣的折射率大約為I。因此，每個犧牲層18的厚度被設(shè)定為|>。乂1/4}的大約奇數(shù)倍。每個固體層192的厚度被設(shè)定為{入。Xl/(4ns。)}的大約奇數(shù)倍。這里，入。/ns。代表從發(fā)光層124發(fā)射的光在固體層192中的波長。而且，A。和ns。分別代表發(fā)射的光在真空中的波長和固體層192的折射率。在第五實(shí)施例中，作為犧牲層18的材料，具有明顯與固體層192的蝕刻特性不同的蝕刻特性的半導(dǎo)體材料被使用。作為固體層192的材料，對氣隙層191具有高折射率對比度的半導(dǎo)體材料被使用。在第五實(shí)施例中,DBR鏡19A形成在p型半導(dǎo)體層125中。另ー方面,本發(fā)明不限于該構(gòu)造。DBR鏡19A優(yōu)選形成在發(fā)光層124和保護(hù)層17之間。圖10為示出了根據(jù)第五實(shí)施例的變形的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。例如，在根據(jù)圖10中示出的第五實(shí)施例的變形的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置If的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOf中，圖8中示出的DBR鏡19A設(shè)置在p型半導(dǎo)體層125和電流擴(kuò)散層13之間，而不是設(shè)置在電流擴(kuò)散層13的上面上的第二區(qū)域。這樣，DBR鏡19A也可形成在靠近發(fā)光層124的位置。因此，從發(fā)光層124發(fā)射的光可更有效地被反射離開DBR鏡19A。因此，可以更多地提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率。在第五實(shí)施例的另ー變形中，與第二實(shí)施例中一祥，除了電流擴(kuò)散層13的上面上的區(qū)域，在保護(hù)層17上，可順序地設(shè)置高反射電極層16A和p側(cè)連接電極14A。此外，在第五實(shí)施例的另ー變形中，與第二實(shí)施例中相同的高反射膜24可設(shè)置在封裝基板20的主面上。這樣，從發(fā)光層124發(fā)射的光也可被反射離開高反射電極層16A和設(shè)置在封裝基板20的主面上的高反射膜24。因此，可以進(jìn)一歩提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率。盡管如上所述，在上述的第一至第五實(shí)施例中，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件10中，反射鏡19設(shè)置在發(fā)光層124和保護(hù)層17之間，但當(dāng)?shù)锇雽?dǎo)體發(fā)光元件10不是倒裝芯片地安裝在封裝基板20上吋，反射鏡19可設(shè)置在基板11和發(fā)光層124之間。〈第六實(shí)施例〉圖11為示出了根據(jù)第六實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖11中所示，例如，在第六實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOg中，圖8中示出的DBR鏡19A形成在n型接觸半導(dǎo)體層122中。在電流擴(kuò)散層13的上面上，保護(hù)層17形成在除了設(shè)置高反射電極層16A的區(qū)域之外的區(qū)域(第二區(qū)域)上。除了上面已經(jīng)描述的之外，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOg的構(gòu)造與根據(jù)第一實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa的構(gòu)造相同。在第六實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置(未示出)中，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOg不是倒裝芯片安裝。例如，使用布線將氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOg安裝在封裝基板20上。此外，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOg被安裝在封裝基板20上，使得在封裝基板20的主面的法線方向上，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOg的DBR鏡19A被布置為比發(fā)光層124更靠近封裝基
板20側(cè)。例如，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOg安裝在封裝基板20上，使得氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOg在基板11側(cè)的主面與封裝基板20的主面相對。在第六實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相同或相應(yīng)的部分米用同樣的符號標(biāo)記。它們的描述可不再重復(fù)。在第六實(shí)施例中，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOg中，DBR鏡19A可形成在靠近發(fā)光層124的位置中。因此，從發(fā)光層124發(fā)射的光可更有效地被反射離開DBR鏡19A。因此可以更多地提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率。在上述具有DBR鏡19A的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOg中，當(dāng)沉積n型接觸半導(dǎo)體層122使其具有預(yù)定厚度時，與第四實(shí)施例中一祥，重復(fù)地執(zhí)行形成犧牲層18的步驟和形成固體層192的步驟。此后，執(zhí)行通過蝕刻移除犧牲層18的步驟。當(dāng)固體層192形成在氮化物半導(dǎo)體多層部分12的氮化物半導(dǎo)體層中時，通常使用MOCVD方法或類似方法。因此，在第六實(shí)施例中，犧牲層18和固體層192例如由諸如氮化物半導(dǎo)體(InxAlyGanyN 0 ^ x< 1,0彡y < I)的半導(dǎo)體材料形成。例如，在沉積氮化物半導(dǎo)體多層部分12的步驟中，n型接觸半導(dǎo)體層122A被沉積為具有預(yù)定厚度。此后，犧牲層18形成在n型接觸半導(dǎo)體層122A的上面上。然后，利用光亥IJ，通過濺射或電子束沉積以及剝離方法將固體層192形成在所形成的犧牲層18的表面(例如，上面和側(cè)面)上。這里，在每個犧牲層18的上部或側(cè)面上，用于通過蝕刻移除犧牲層18的開ロ(未示出)設(shè)置在固體層192中。如上所述，重復(fù)地執(zhí)行在所形成的固體層192上形成犧牲層18的步驟和形成固體層192的步驟。然后，期望數(shù)量的犧牲層18和固體層192以期望的順序交替地形成。然后，通過濕法蝕刻移除犧牲層18，因此形成氣隙層191。這里，使用對犧牲層18和固體層192具有蝕刻速率選擇性的蝕刻溶液。具體地，對于犧牲層18的蝕刻速率高于對于固體層192的蝕刻速率的蝕刻溶液被使用以形成氣隙層191。當(dāng)執(zhí)行濕法蝕刻以移除犧牲層18時，濕法蝕刻被執(zhí)行使得犧牲層18的部分18a留下。這樣，在氣隙層191中，犧牲層18的剰余部分18a可支撐氣隙層191上和下的層。因此，可以防止氣隙層191被輕易斷開。此外，使用半導(dǎo)體材料來形成犧牲層18和固體層192。因此，犧牲層18的剰余部分18a被利用，并因此可以實(shí)現(xiàn)形成在氣隙層191上和下的兩個固體層192之間的導(dǎo)通。如上所述，期望數(shù)量的氣隙層191和固體層192以期望的順序交替地形成。因此，氣隙層191和固體層192配對以形成用作反射鏡19的DBR鏡19A。這樣，形成了 DBR鏡19A，然后再次沉積n型接觸半導(dǎo)體層122B。形成在第六實(shí)施例中的每個氣隙層191的厚度(亦即每個犧牲層18的厚度)被設(shè)定為パ4naJ}的大約奇數(shù)倍。實(shí)際上，空氣的折射率大約為I。因此，每個犧牲層18的厚度被設(shè)定為UtjX 1/4}的大約奇數(shù)倍。每個固體層192的厚度被設(shè)定為UtjXl/(4ns。)}的大約奇數(shù)倍。在第六實(shí)施例中，作為犧牲層18的材料，具有明顯與固體層192的蝕刻特性不同的蝕刻特性的半導(dǎo)體材料被使用。作為固體層192的材料，對氣隙層191具有高折射率對比的半導(dǎo)體材料被使用。如果在電流擴(kuò)散層13和n側(cè)連接電極14B之間可以獲得導(dǎo)電路徑，作為犧牲層18和固體層192的材料，如Si02、SiN或TiO2等的電介質(zhì)材料(具體地，具有優(yōu)秀光學(xué)特性的電介質(zhì)材料)可被使用。在第六實(shí)施例中，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOg中，DBR鏡19A形成在n型接觸半導(dǎo)體層122中。另ー方面，本發(fā)明不限于該構(gòu)造。DBR鏡19A優(yōu)選形成在基板11和發(fā)光層124之間。例如，在第六實(shí)施例的變形中，DBR鏡19A可形成在n型接觸半導(dǎo)體層122和n型覆層123之間。這樣，DBR鏡19A也可形成在靠近發(fā)光層124的·位置。因此，從發(fā)光層124發(fā)射的光可更有效地被反射離開DBR鏡19A。因此，可以更多地提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率。在第六實(shí)施例的另ー變形中，與第三實(shí)施例中相同的高反射膜24可設(shè)置在封裝基板20的主面上。這樣，從發(fā)光層124發(fā)射的光也可被反射離開設(shè)置在封裝基板20的主面上的高反射膜24。因此可以進(jìn)ー步提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率。盡管如上所述，在根據(jù)上述的第一至第六實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置I中，反射鏡19設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件10中，但反射鏡19可設(shè)置在封裝基板20中?！吹谄邔?shí)施例〉圖12為示出了根據(jù)第七實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。例如，在第七實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ih中，圖8中所示的DBR鏡19A設(shè)置在封裝基板20中，而不是設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOh中的發(fā)光層124和保護(hù)層17之間以及在基板11和發(fā)光層124之間。除了此點(diǎn)，第七實(shí)施例與第一至第六實(shí)施例相同。在第七實(shí)施例中，與第一至第六實(shí)施例的部分相同或?qū)?yīng)的部分采用相同的符號標(biāo)記。它們的描述將不再重復(fù)。例如，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ih中，DBR鏡19A被設(shè)置在封裝基板20中。因此，從發(fā)光層124發(fā)射的光被反射離開設(shè)置在封裝基板20中并具有高反射率的DBR鏡19A。因此可以更有效地利用從發(fā)光層124發(fā)射的光。在第七實(shí)施例中，DBR鏡19A形成在封裝基板20中。另ー方面，本發(fā)明不限于該構(gòu)造。例如，DBR鏡19A可設(shè)置在封裝基板20的上面(設(shè)置有凸塊21A和21B —側(cè)的主面)上。替代地，DBR鏡19A可設(shè)置在封裝基板20的后面(設(shè)置有p側(cè)布線圖案22A和n側(cè)布線圖案22B —側(cè)的主面)上。在第七實(shí)施例的變形中，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ih中，與第二實(shí)施例中一祥，除電流擴(kuò)散層13的上面上的區(qū)域之外，在保護(hù)層17上，可順序地設(shè)置高反射電極層16A和P側(cè)連接電極14A。而且，在第七實(shí)施例的變形中，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ih中，與第三實(shí)施例中相同的高反射膜24可進(jìn)ー步設(shè)置在封裝基板20的主面上。這樣，從發(fā)光層124發(fā)射的光被反射離開氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置Ih的高反射電極層16A和設(shè)置在封裝基板20的主面上的高反射膜24。因此可以進(jìn)ー步提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率。如上所述，在根據(jù)第一至第七實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置I中，反射鏡19被設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件10中的發(fā)光層124和保護(hù)層17之間的區(qū)域、基板11和發(fā)光層124之間的區(qū)域以及封裝基板中的區(qū)域的至少之一中。另ー方面，本發(fā)明不限于此構(gòu)造。反射鏡19優(yōu)選設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件10中的發(fā)光層124和保護(hù)層17之間的區(qū)域、基板11和發(fā)光層124之間的區(qū)域以及封裝基板中的區(qū)域的至少之一中。例如，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件10中，反射鏡19可設(shè)置在發(fā)光層124和保護(hù)層17之間以及基板11和發(fā)光層124之間。這樣,在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光兀件10中，從發(fā)光層124發(fā)射的光可被反射離開形成在發(fā)光層124和保護(hù)層17之間的反射鏡19以及形成在基板11和發(fā)光層124之間的反射鏡19。因此可以進(jìn)ー步提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率。例如，與第一至第六實(shí)施例中一祥，反射鏡19可設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件10中，而且與第七實(shí)施例中一祥，也可設(shè)置在封裝基板20中。這樣，從發(fā)光層124發(fā)射的光可被反射離開設(shè)置在發(fā)光層124和保護(hù)層17之間的反射鏡19，以及設(shè)置在基板11和發(fā)光層124之間的反射鏡19。因此可以提高從發(fā)光層124發(fā)射的光的利用效率。在根據(jù)第一至第七實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置I中，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元·件10中，作為第一氮化物半導(dǎo)體層的n型接觸半導(dǎo)體層122和n型覆層123設(shè)置在基板11和發(fā)光層124之間。此外，作為第二氮化物半導(dǎo)體層的p型半導(dǎo)體層125設(shè)置在發(fā)光層124上。另ー方面，本發(fā)明不限于此構(gòu)造。在第一至第七實(shí)施例中，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件10中，作為第一氮化物半導(dǎo)體層的p型接觸半導(dǎo)體層和p型覆層可設(shè)置在基板11和發(fā)光層124之間。此外，作為第二氮化物半導(dǎo)體層的n型半導(dǎo)體層可設(shè)置在發(fā)光層124上?；诒景l(fā)明的實(shí)施例已經(jīng)給出了描述。實(shí)施例是示意性的；本技術(shù)領(lǐng)域人員應(yīng)該理解的是，可以進(jìn)行部件的結(jié)合和エ藝類型的許多改變，并且它們落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明可用于氮化物半導(dǎo)體激光元件、如LED的發(fā)光元件、其上安裝有發(fā)光元件的發(fā)光裝置等。
權(quán)利要求
1.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括 基板； 氮化物半導(dǎo)體多層部分，設(shè)置在所述基板上；以及 保護(hù)層，設(shè)置在所述氮化物半導(dǎo)體多層部分的上部上， 其中所述氮化物半導(dǎo)體多層部分包括發(fā)光層，且 氣隙層形成在所述基板與所述發(fā)光層之間的區(qū)域以及所述發(fā)光層與所述保護(hù)層之間的區(qū)域的至少之一中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，還包括 電流擴(kuò)散層，設(shè)置在所述氮化物半導(dǎo)體多層部分上， 其中所述氣隙層設(shè)置在所述電流擴(kuò)散層和所述保護(hù)層之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件， 其中所述氮化物半導(dǎo)體多層部分還包括第一氮化物半導(dǎo)體層，設(shè)置在所述基板和所述發(fā)光層之間；以及第二氮化物半導(dǎo)體層，設(shè)置在所述發(fā)光層和所述保護(hù)層之間，并且所述氣隙層形成在所述第一氮化物半導(dǎo)體層中的區(qū)域和所述第二氮化物半導(dǎo)體層中的區(qū)域的至少之一中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，還包括 固體層，在所述發(fā)光層的主面的法線方向上被設(shè)置為鄰近所述氣隙層， 其中所述固體層相對于所述氣隙層具有高的折射率對比度，且所述固體層與所述氣隙層配對而形成反射鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，還包括 連接電極，設(shè)置在所述氮化物半導(dǎo)體多層部分的上部上；以及 第一高反射電極層，設(shè)置在所述氮化物半導(dǎo)體多層部分和所述連接電極之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件， 其中所述氮化物半導(dǎo)體多層部分還包括設(shè)置在所述基板和所述發(fā)光層之間的第一氮化物半導(dǎo)體層，且 所述氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件還包括 接觸電極，設(shè)置在所述第一氮化物半導(dǎo)體層的上部上；以及 第二高反射電極層，設(shè)置在所述第一氮化物半導(dǎo)體層和所述接觸電極之間。
7.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置，包括 氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括 基板； 氮化物半導(dǎo)體多層部分，設(shè)置在所述基板上且具有發(fā)光層；以及 保護(hù)層，設(shè)置在所述氮化物半導(dǎo)體多層部分的上部上； 封裝基板，所述氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件安裝在該封裝基板上；以及樹脂密封部分，該樹脂密封部分是透光的且密封安裝在所述封裝基板上的所述氮化物半導(dǎo)體發(fā)光兀件， 其中氣隙層形成在所述氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中的所述基板和所述發(fā)光層之間的區(qū)域、所述氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中的所述發(fā)光層和所述保護(hù)層之間的區(qū)域以及所述封裝基板中的區(qū)域的至少之一中。
8.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，包括 在基板上設(shè)置具有發(fā)光層的氮化物半導(dǎo)體多層部分的步驟； 在所述氮化物半導(dǎo)體多層部分的上部上設(shè)置保護(hù)層的步驟；以及在所述基板和所述發(fā)光層之間的區(qū)域以及所述發(fā)光層和所述保護(hù)層之間的區(qū)域的至少之一中形成氣隙層的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，還包括 在所述發(fā)光層的主面的法線方向上鄰近所述氣隙層設(shè)置固體層的步驟，其中所述固體層相對于所述氣隙層具有高的折射率對比度，并且所述固體層與所述氣隙層配對而形成反射鏡?！?br> 全文摘要
本發(fā)明提供一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件、氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置以及氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。該氮化物半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件、封裝基板和透光的樹脂密封部分。該氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件包括基板、具有發(fā)光層的氮化物半導(dǎo)體多層部分以及保護(hù)層。氮化物半導(dǎo)體多層部分設(shè)置在基板上。保護(hù)層設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體多層部分的上部上。樹脂密封部分密封安裝在封裝基板上的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。氣隙層形成在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中的基板和發(fā)光層之間的區(qū)域、氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中的發(fā)光層和保護(hù)層之間的區(qū)域以及封裝基板中的區(qū)域至少之一中。
文檔編號H01L33/10GK102956770SQ20121030303
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者翁宇峰 申請人:夏普株式會社