III族氮化物半导体发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种III族氮化物半导体发光二极管及其制造方法。该发光二极管是光提取效率提高了的III族氮化物半导体发光二极管，包括：主要由通式RAMO

Group III nitride semiconductor light emitting diode and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
III族氮化物半导体发光二极管及其制造方法
本专利技术涉及III族氮化物半导体发光二极管及其制造方法。
技术介绍
以氮化镓(GaN)为代表的III族氮化物系化合物半导体(在本说明书中，也称作“III族氮化物半导体”)作为发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、功率器件等新器件的材料而备受关注。III族氮化物半导体是通式表示为InxGayAl1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、x+y≤1)，包含III族元素的铟(In)、镓(Ga)、及铝(Al)、和V族元素的氮(N)的化合物半导体。以往，作为主要由III族氮化物半导体构成的器件的制作基板，使用蓝宝石或Si等的异种基板。然而，在这些异种基板上制作的III族氮化物半导体薄膜的位错密度较高，无法发挥III族氮化物半导体原有的物性的潜力。因此，可提供位错密度较低的III族氮化物半导体的GaN基板已被产品化。但是，仍然存在以下问题：得到的III族氮化物半导体的位错密度或基板的晶体取向的偏差较大，并且GaN基板价格高。目前，氮化物系的LED中主要存在：使用蓝宝石基板作为基底基板的LED、和使用GaN基板作为基底基板的LED。Si基板不使LED的发光波长透射，因此基本上不被用于LED用途。关于最普遍使用的蓝宝石基板，基板为绝缘性，并且热导率不高。因此，如图8所示，一般会采用如下的倒装芯片结构(例如，专利文献1)：在蓝宝石基板801上配置包括发光层的III族氮化物半导体的层叠体820，并且在其一面上配置p侧电极807和n侧电极806。专利文献1：日本专利第4118370号公报
技术实现思路
然而，在使用了以往的蓝宝石基板的倒装芯片型的LED中也存在问题。在图8所示那样的LED800中，通过蓝宝石基板801将从发光层射出的光向外部提取。然而，由于包含III族氮化物半导体的层叠体820与蓝宝石基板801的折射率之差，而在层叠体820与蓝宝石基板801之间的边界面产生反射。另外，在蓝宝石基板801与空气或与相邻于蓝宝石基板801而配置的荧光体层(未图示)之间的边界面也发生反射，光提取效率降低。本专利技术解决上述那样的问题，其目的在于，提供在采用倒装芯片结构的同时，光提取效率良好的III族氮化物半导体发光二极管。本专利技术提供以下的III族氮化物半导体发光二极管。该III族氮化物半导体发光二极管是倒装芯片型的III族氮化物半导体发光二极管，其包括：主要由通式RAMO4所表示的单晶体(通式中，R表示从由Sc、In、Y、以及镧系元素构成的组中选择的一个或多个三价元素，A表示从由Fe(III)、Ga、以及Al构成的组中选择的一个或多个三价元素，M表示从由Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、以及Cd构成的组中选择的一个或多个二价元素)构成的RAMO4层；以及层叠于所述RAMO4层的层叠体，所述层叠体至少包括包含III族氮化物半导体的发光层，所述RAMO4层中，相较于与所述层叠体之间的边界面，所述层叠体的相反侧的面的平坦度更低。本专利技术还提供以下的III族氮化物半导体发光二极管的制造方法。该III族氮化物半导体发光二极管的制造方法包括以下工序：在主要由通式RAMO4所表示的单晶体(通式中，R表示从由Sc、In、Y、以及镧系元素构成的组中选择的一个或多个三价元素，A表示从由Fe(III)、Ga、以及Al构成的组中选择的一个或多个三价元素，M表示从由Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、以及Cd构成的组中选择的一个或多个二价元素)构成的RAMO4基板上，形成至少包括包含III族氮化物半导体的发光层的层叠体的层叠体形成工序，；以及在所述层叠体形成工序后，在保留所述RAMO4基板的一部分的同时，将所述RAMO4基板的大部分从所述层叠体上剥离，而形成在与所述层叠体之间的边界面相反侧的面上具有表面凹凸的RAMO4层的剥离工序。根据本专利技术的倒装芯片型的III族氮化物半导体发光二极管，能够从光提取面侧、即RAMO4层侧高效地提取光。附图说明图1是本专利技术的实施方式1中的III族氮化物半导体发光二极管的示意图。图2的(a)～(i)是表示本专利技术的实施方式1中的III族氮化物半导体发光二极管的制造流程的示意图。图3是使用RAMO4基板且设为以往的结构的III族氮化物半导体发光二极管的示意图。图4是使用RAMO4基板且设为以往的结构的III族氮化物半导体发光二极管的变形例的示意图。图5是本专利技术的实施方式2中的III族氮化物半导体发光二极管的示意图。图6的(a)～(i)是表示本专利技术的实施方式2中的III族氮化物半导体发光二极管的制造流程的示意图。图7是本专利技术的实施方式1、实施方式2、以及以往的结构的III族氮化物半导体发光二极管的电流-光输出特性。图8是表示专利文献1中记载的以往的III族氮化物半导体发光二极管的图。图9是ScAlMgO4的晶体结构的示意图。附图标记说明100、300、400、500、800III族氮化物半导体发光二极管(LED)101a、即1、401、501aRAMO4基板(ScAIMgO4基板)101、501RAMO4层(ScAlMgO4层)102、502n型III族氮化物半导体层103发光层104p型III族氮化物半导体层105保护膜106、806n侧电极(n侧欧姆电极)107、807p侧电极(p侧欧姆电极)108焊盘电极109子台座侧电极110子台座基板120、820层叠体具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。(实施方式1)图1是表示本专利技术的实施方式1中的倒装芯片型的III族氮化物半导体发光二极管(以下，仅称作“LED”)100的概略剖面图。如图1所示，本实施方式的LED100具有：以(0001)面为主面的RAMO4层(ScAlMgO4层)101、和将n型III族氮化物半导体层102、发光层103、以及p型III族氮化物半导体层104层叠而成的层叠体120。另外，本实施方式的LED100还包括：由绝缘膜构成的保护膜105、与上述的n型III族氮化物半导体层102电连接的n侧欧姆电极106、与上述的p型III族氮化物半导体层104电连接的p侧欧姆电极107、与n侧欧姆电极106及p侧欧姆电极107相邻地配置的焊盘电极108和子台座(sub-mount)侧电极109、子台座基板110等。但是，不限定于这些结构，也可以还具有其他结构。另外，也可以省略它们中的任意的结构。如在后述的制造方法中详细说明的那样，RAMO4层(ScAlMgO4层)101是用于制作LED100的基底基板的一部分，是相较于与层叠体120之间的边界面侧的面，相反侧的面的平坦度更低的层。此外，关于平坦度，可以通过原子力显微镜(AFM)、触针式表面粗糙度仪、激光式三维形状测定器或剖面SEM(扫描电子显微镜)观察等，来评价与层叠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种III族氮化物半导体发光二极管，是倒装芯片型的III族氮化物半导体发光二极管，其特征在于，包括：/n主要由通式RAMO

【技术特征摘要】
20180709 JP 2018-1299751.一种III族氮化物半导体发光二极管，是倒装芯片型的III族氮化物半导体发光二极管，其特征在于，包括：
主要由通式RAMO4所表示的单晶体构成的RAMO4层，通式中，R表示从由Sc、In、Y、以及镧系元素构成的组中选择的一个或多个三价元素，A表示从由Fe(III)、Ga、以及Al构成的组中选择的一个或多个三价元素，M表示从由Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、以及Cd构成的组中选择的一个或多个二价元素；以及
层叠于所述RAMO4层的层叠体，
所述层叠体至少包括包含III族氮化物半导体的发光层，
所述RAMO4层中，相较于与所述层叠体之间的边界面，所述层叠体的相反侧的面的平坦度更低。


2.如权利要求1所述的III族氮化物半导体发光二极管，其中，
所述RAMO4层是包含ScAlMgO4的层。


3.如权利要求1所述的III族氮化物半导体发光二极管，其中，
所述层叠体还包括：n型III族氮化物半导体层，配置于所述发光层的一侧；以及
p型III族氮化物半导体层，配置于所述发光层的另一侧。


4.如权利要求3所述的III族氮化物半导体发光二极管，其中，
还具备：n侧电极，与所述层叠体的所述n型III族氮化物半导体层电连接；以及p侧电极，与所述层叠体的所述p型III族氮化物半导体层电连接，
所述n侧电极和所述p侧电极配置于所述层叠体的相同面侧。


5.如权利要求1所述的III族氮化物半导体发光二极管，其中，
所述RAMO4层具备一个以上的开口部，所述层叠体...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野启，山下贤哉，石桥明彦，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP