氮化物系发光元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种可以抑制光输出特性的降低和制造成品率的降低的氮化物系发光元件。所述氮化物发光元件具有至少含一种金属和线膨胀系数低于金属的一种无机材料的导电性基板、和接合在所述导电性基板上的氮化物系半导体元件层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是涉及一种具备氮化物系半导体元件层的氮化物发光元件及其制造方法。
技术介绍
近年来盛行氮化物发光二极管元件等的氮化物系发光元件的开发，所述氮化物发光二极管具备由氮化物系半导体构成的氮化物系半导体元件层。特别是最近为了将氮化物系发光二极管元件作为照明器具的光源使用，则促进提高元件的光输出特性以及增大附加电流的开发。在形成这样的氮化物系发光二极管元件时，由于GaN等的氮化物系半导体基板价格很高，所以使氮化物半导体元件层生长在价格低于氮化物系半导体基板的蓝宝石基板上。图35为表示目前氮化物系发光二极管元件结构的截面图。参照图35，在目前氮化物系发光二极管元件中，在绝缘的蓝宝石基板101上顺次形成缓冲层102、底层103、n型接触层104、n型覆盖层105以及活性层106。在活性层106上顺序形成管底(cap)层107、p型覆盖层108以及p型接触层109。此外，由上述的n型接触层104、n型覆盖层105、活性层106、管底层107、p型覆盖层108以及p型接触层109构成氮化物系半导体元件层100。此外，除去氮化物半导体元件层100的从p型接触层109上面到n型接触层104中途深度的预定区域，使n型接触层104露出。从而，在p型接触层109上形成p侧电极110，同时在n型接触层104露出的表面上的预定区域形成n侧电极111。在图35所示的目前氮化物系发光二极管元件中，如上所述，从与蓝宝石基板101相反一侧的氮化物半导体元件层100表面取出p侧电极110及n侧电极111。因此，为了增加发光面积而提高光输出特性，有必要从没有形成p侧电极110及n侧电极111的蓝宝石基板101-侧输出光。所以，在图35所示的目前氮化物系发光二极管元件中，使用从p侧电极110及n侧电极111一侧安装在基座(为图示)上的倒装片方式。可是，在图35所示的目前氮化物系发光二极管元件中，在p型接触层109上形成的p侧电极110和在n型接触层104露出表面上形成的n侧电极111之间存在高度差。因此，在将图35所示目前氮化物系发光二极管元件以倒装片方式组装的情况下，在底座上设置有与p侧电极110和n侧电极111的高度差相对应的高度差部，同时需要进行精密的位置控制，使得此台阶形高度差与p侧电极110和n侧电极111的位置相一致。因此，存在制造成品率很低的不利情况。此外，由于图35所示的目前氮化物系发光二极管元件的蓝宝石基板101的导热系数很低，所以还存在有很难充分释放在氮化物半导体元件层100中产成的热量的不利情况。因此，现在提出一种如下的氮化物系发光二极管，在蓝宝石基板上生长氮化物系半导体元件层后，在该氮化物系半导体元件层上接合由GaAs等构成的具有解离性的导电性基板，同时去除蓝宝石基板。例如，在日本特开平9-8403号公报中对该提案有所公布。由于在上述的日本特开平9-8403号公报中使用有导电性基板，所以可以夹着氮化物半导体层，相对地配置p侧电极及n侧电极。因此，由于如使用作为绝缘性的蓝宝石基板的情况下，不需要以需要精密位置控制的倒装片方式进行组装，所以可以提高制造成品率。可是，由于上述的日本特开平9-8403号公报中发表的氮化物系发光二极管元件的由GaAs等构成的导电性电极基板的导热系数不够高，所以与使用蓝宝石基板的情况相同，存在很难充分释放在氮化物半导体元件层中产成的热量的不利情况。其结果在于，在氮化物系发光二极管元件中流过大电流的情况下，存在因热造成光输出特性降低的问题。此外，由于在由GaAs等构成的导电性电极基板中，由GaN等构成的氮化物系半导体元件层间的线膨胀系数差别很大，所以在制造氮化物系发光二极管元件时，会产生由线膨胀系数差别引起元件翘曲的不利情况。其结果在于，存在因元件翘曲降低制造成品率的问题。
技术实现思路
该专利技术是为了解决上述问题而提出的，该专利技术的一个目的在于，提供一种可以抑制光输出特性降低及制造成品率降低的氮化物系发光元件。该专利技术的另一个目的在于，提供一种可以抑制光输出特性降低和制造成品率降低的氮化物系发光元件的制造方法。为了达到上述目的，在本专利技术的第一方面的氮化物系发光元件具备，至少含有一种金属及所具有的线膨胀系数低于金属的一种无机材料的导电性基板、和接合在导电性基板上的氮化物系半导体元件层。在该第一方面的氮化物系发光元件中，如上所述，通过至少包含一种金属和线膨胀系数低于上述金属的一种金属氧化物的结构的导电性基板，并利用在导电性基板中所包含的金属的作用，可以将导电性基板的导热系数达到与金属同样高的导热系数。由此，由于即使在氮化物系发光元件中流过大电流，也可以将在氮化物半导体元件层产生的热充分地向导电性基板一侧散热，所以可以抑制因热产生的光输出特性的降低。其结果在于，可以得到具有高额定输出的氮化物系发光元件。此外，如果通过在导电性基板中包含的具有低线膨胀系数的无机材料的作用，调节金属和无机材料的混合比，则可以使导电性基板的线膨胀系数接近氮化物半导体元件层的线膨胀系数，所以，可以减小导电性基板和氮化物系半导体元件层之间的线膨胀系数的差别。由此，由于在制造氮化物系发光元件时，可以抑制因导电性基板和氮化物系半导体元件层之间的线膨胀系数存在较大差别所产生的元件翘曲和裂纹(龟裂)，所以可以抑制制造成品率的降低。此外，通过使用导电性基板，可以夹着氮化物系半导体元件层且相对地配置一侧和另一侧的两个电极。由此，与使用仅在氮化物系半导体元件层一侧配置两个电极的绝缘性基板的氮化物系半导体发光元件相比，由于可以增加发光面积，所以可以提高光输出特性。此外，由于没有必要为了提高光输出特性，以需要精密的位置控制的倒装片方式来组装元件，所以以此也能抑制制造成品率的降低。在上述第一方面的氮化物系发光元件中，优选无机材料包括金属氧化物。如果这样构成，则可以容易地使含有金属和无机材料(金属氧化物)的导电性基板的线膨胀系数低于仅由金属构成的导电性基板的线膨胀系数。在上述第一方面的氮化物系发光元件中，优选通过电极和导电性材料中的至少一种，接合导电性基板和氮化物系半导体元件层。如果这样构成，则可以容易地将导电性基板接合在氮化物系半导体层上。在这种情况下，优选通过电极接合导电性基板和氮化物系半导体元件层。如果这样构成，则可以容易地通过电极接合导电性基板和氮化物系半导体元件层。在通过电极接合上述导电性基板和氮化物半导体元件层的结构中，优选电极的氮化物系半导体元件层一侧的表面形成凹凸形状，并在电极的凹凸表面上形成氮化物系半导体元件层。如果这样构成，则入射到电极和氮化物系半导体元件层界面上的光，容易被电极表面的凹凸形状反射。由此，由于反射的光从氮化物系半导体元件层的与导电性基板相反一侧的表面(光出射面)射出，所以可以提高光输出特性。在通过电极接合上述导电性基板和氮化物半导体元件层的结构中，优选导电性基板的电极一侧的表面形成凹凸形状，电极被接合在导电性基板的凹凸形状表面上。如果这样构成，则由于导电性基板和电极的接触面积增加，所以可以进一步提高向导电性基板一侧的散热。在上述第一方面的氮化物系发光元件中，优选还具备覆盖氮化物半导体元件层侧面的保护膜。如果这样构成，则可以用保护膜保护氮化物系半导体元件层。在上述第一方面的氮化物系发光元件中，优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物系发光元件，其特征在于，该发光元件具有，至少包含一种金属和线膨胀系数低于所述金属的一种无机材料的导电性基板；和接合在所述导电性基板上的氮化物系半导体元件层。

【技术特征摘要】
JP 2004-2-6 2004-0300481.一种氮化物系发光元件，其特征在于，该发光元件具有，至少包含一种金属和线膨胀系数低于所述金属的一种无机材料的导电性基板；和接合在所述导电性基板上的氮化物系半导体元件层。2.如权利要求1所述的氮化物系发光元件，其特征在于，所述无机材料包括金属氧化物。3.如权利要求1所述的氮化物系发光元件，其特征在于，通过电极和导电性材料的至少一种，接合所述导电性基板和所述氮化物系半导体元件层。4.如权利要求3所述的氮化物系发光元件，其特征在于，通过所述电极，接合所述导电性基板和所述氮化物系半导体元件层。5.如权利要求4所述的氮化物系发光元件，其特征在于，将所述电极的所述氮化物系半导体元件层一侧的表面形成凹凸形状，所述氮化物系半导体元件层被形成在所述电极的凹凸形状的表面上。6.如权利要求5所述的氮化物系发光元件，其特征在于，将所述导电性基板的所述电极一侧表面形成凹凸形状，所述电极被接合在所述导电性基板的凹凸形状的表面上。7.如权利要求1所述的氮化物系发光元件，其特征在于，还具有覆盖所述氮化物系半导体元件层的侧面的保护膜。8.如权利要求1所述的氮化物系发光元件，其特征在于，所述金属包括铜。9.如权利要求1所述的氮化物系发光元件，其特征在于，所述无机材料包括氧化铜。10.如权利要求1所述的氮化物系发光元件，其特征在于，所述金属包括铜，所述无机材料包括氧化铜。11.如权利要求1所述的氮化物系发光元件，其特征在于，所述导电性基板具有约100W/m·K以上的导热系数。12.如权利要求1所述的氮化物系发光元件，其特征在于，所述导电性基板具有约120GPa以下的杨氏模量。13.如权利要求1所述的氮化物系发光元件，其特征在于，所述导电性基板具有约18×10-6/K以下的线膨胀系数。14.一种氮化物系发光元件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括在所述生长用基板上生长所述氮化物系半导体元件层的工序；在所述氮化物系半导体元件层上，接合至少包含一种金...

【专利技术属性】
技术研发人员：国里龙也，广山良治，畑雅幸，太田洁，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]