半导体发光元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体发光元件，具备：含有ｎ型杂质，由碳化硅或氮化物半导体形成的ＧａＮ基板（１）；配置在ＧａＮ基板（１）的主面上的叠层构造体（１０）；形成在叠层构造体（１０）上的ｐ电极（１７）；和实质覆盖整个ＧａＮ基板（１）背面的第一ｎ电极（１８）；和配置在第一ｎ电极（１８）上，使第一ｎ电极（１８）的周边部的至少一部分露出的第二ｎ电极（２０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种半导体发光元件及其制造方法，特别涉及一种可高成品率制作且具有良好光学特性的半导体发光元件及其制造方法。
技术介绍
由一般式InxGayAlzN(其中，x+y+z＝1，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)组成的氮化物半导体，因组成的不同而具有与蓝色光或紫外光对应的带隙，被作为发光二极管(LED)和激光器二极管(LD)等半导体发光元件利用。由氮化物半导体形成的半导体发光元件一般具备：由氮化物半导体组成的半导体叠层构造；向该半导体叠层构造的活性区域提供电流的电极；和支持半导体叠层构造和电极的基板。由于半导体叠层构造，通过在基板上进行半导体层的外延生长而形成，所以半导体叠层构造的结晶品质极其依赖于基板。为了进行结晶性突出的氮化物半导体层的外延生长，优选衬底基板由氮化镓(GaN)形成，以往，由于GaN基板的制作困难，所以作为替代品，使用了蓝宝石(Al2O3)和碳化硅(SiC)等组成的基板。但是，近年来，转位密度低且优质的GaN基板越来越容易得到，进一步延长半导体发光元件的寿命受到期待。由于GaN基板的导电特性突出，所以提出了一种半导体发光元件的构成，将p电极分配在基板的主面侧，将n电极分配在背面侧。采用这种构成，就可以使半导体发光元件小型化，比在基板主面侧配置p电极和n电极两方的构成更小，所以，从一片晶元中可以取出更多的半导体发光元件。一般，使用GaN基板的半导体发光元件，在基板两面形成电极之后，通过劈开晶元来形成。在专利文献1中，提出一种方法，为了使上述的劈-->开容易，事先对n型电极进行图形化，露出分割区域。此外，要求分配在基板背面侧的n电极相对于基板形成良好的电阻接合，以及牢固附着在基板上。为了实现这种要求，在专利文献2中，提出一种n型电极采取3层构造的半导体发光元件。另外，为了得到镜面状的良好的共振面，专利文献3提出了一种方法，在从p侧氮化物半导体层侧进行裁边之后，通过断裂进行劈开。专利文献1：特开平11-340571号公报专利文献2：特开2002-26443号公报专利文献3：特开2000-58972号公报以往的制造方法是在基板主面侧制作p电极，对基板背面进行研磨，使基板厚度达到约100μm，然后，在基板背面形成n电极。研磨基板背面是为了在以后的工序中容易通过劈开使元件分离，但对于已被薄膜化的基板，机械强度较弱，而难于处理。此外还容易发生分裂和破损，特别是，像专利文献1公开的现有技术那样，在仅在基板背面的规定区域形成n电极的情况下，在使用光刻法等进行图形化时，因使基板接触分划板(reticle)的冲击会造成分裂和破损，使成品率显著降低。另一方面，像专利文献2公开的现有技术那样，当在整个基板背面上堆积n电极时，从基板背面侧无法确认基板主面侧的电极图形。本来，由于GaN基板具有透光性，所以在n电极没有形成在基板背面的状态下，可以从基板背面侧看出形成在基板主面侧的电极图形。但是，如果n型电极覆盖了整个基板背面，那么从基板背面侧将无法观察基板主面侧的电极图形。因此，根据专利文献2的技术，在元件分离工序中，由基板背面侧来决定劈开位置会变得很困难。劈开的开始位置由划线器形成的划痕规定，但该划痕如果从应劈开的结晶方位<11-20>或<1-100>偏离，就会频发不良情况，发生破裂或破坏基板主面侧的叠层构造。像专利文献3公开的现有技术那样，在基板主面侧形成划痕的方法会产生以下问题：容易在基板主面侧的叠层构造上产生损伤，使发光效率和成品率降低等。虽然也可以仅在晶元外周部分形成划痕，用刀片施加应力，进行劈开，但由于在形成划痕的区域损伤多个元件，所以成品率依然低下。另外，在将半导体发光元件与散热器相接时，由于是通过焊料边加热-->边施加压力，所以，容易产生半导体层的结晶扭曲或破裂，使元件特性和成品率下降。此外，不论成为劈开起点的划痕是形成在基板的主面侧和背面侧的哪一侧，或者用于进行劈开的应力是从基板的主面侧和背面侧的哪一侧施加，在劈开位置上，堆积Au等延展性高的金属时，就容易产生n电极的剥离和破裂。由此，就会发生势垒金属对半导体层的接触或漏出等不良情况，使成品率降低。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，以高成品率提供具有良好电特性和光学特性的半导体发光元件。本专利技术的半导体发光元件具备：含有n型杂质，由碳化硅或氮化物半导体形成的半导体基板；配置在所述半导体基板主面上的n型半导体层；配置在所述n型半导体层上的活性层；配置在所述活性层上的p型半导体层；与所述p型半导体层接触的p电极；和与所述半导体基板的所述主面相反侧的面接触的n电极。所述n电极包含：第一n电极，实质覆盖整个所述半导体基板的所述主面相反侧的面；和第二n电极，配置在所述第一n电极上，使所述第一n电极的周边部的至少一部分露出。在优选的实施方式中，包含所述n型半导体层、所述活性层和所述p型半导体层的叠层构造的侧面中的一部分形成共振器端面，所述第二n电极被配置成使所述第一n电极周边部中的沿所述共振器端面的部分露出。在优选的实施方式中，所述第一n电极由延展性低于所述第二n电极的材料组成。在优选的实施方式中，所述第一n电极由选自钛(Ti)、白金(Pt)、钼(Mo)和镍(Ni)组成的群中的至少一种金属或其合金组成，所述第二n电极由选自铝(Al)、金(Au)、锡(Sn)、铟(In)和镍(Ni)组成的群中的至少一种金属或其合金组成。在优选的实施方式中，所述半导体基板由氮化镓组成。根据本专利技术的半导体发光元件的制造方法包括：在由碳化硅或氮化物半导体组成的半导体基板的主面上依次形成n型半导体层、活性层和p型-->半导体层的工序(a)；在所述p型半导体层上形成与所述p型半导体层接触的p电极的工序(b)；形成实质覆盖整个所述半导体基板的所述主面相反侧的面的第一n电极的工序(c)；在所述第一n电极上形成所述第二n电极的工序(d)；和在所述工序(d)之后，沿劈开方向劈开所述n型半导体层、所述活性层和所述p型半导体层，同时分割所述第一n电极的工序(e)。在所述工序(d)中，按照使所述第一n电极中的沿所述劈开方向的部分露出的方式，形成第二n电极。在优选的实施方式中，在所述工序(d)中，按照使所述第一n电极呈格子状露出的方式，形成第二n电极。在优选的实施方式中，所述第一n电极是由延展性比所述第二n电极...

【技术保护点】
一种半导体发光元件，其特征在于，具备：　含有ｎ型杂质，由碳化硅或氮化物半导体形成的半导体基板；　配置在所述半导体基板主面上的ｎ型半导体层；　配置在所述ｎ型半导体层上的活性层；　配置在所述活性层上的ｐ型半导体层；　 　与所述ｐ型半导体层接触的ｐ电极；和　与所述半导体基板的所述主面相反侧的面接触的ｎ电极，　所述ｎ电极包含：第一ｎ电极，实质覆盖所述半导体基板的所述主面相反侧的整个面；和第二ｎ电极，配置在所述第一ｎ电极上，使所述第一ｎ电极的周边部 中的至少一部分露出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-7-31 207527/20061.一种半导体发光元件，其特征在于，具备：
含有n型杂质，由碳化硅或氮化物半导体形成的半导体基板；
配置在所述半导体基板主面上的n型半导体层；
配置在所述n型半导体层上的活性层；
配置在所述活性层上的p型半导体层；
与所述p型半导体层接触的p电极；和
与所述半导体基板的所述主面相反侧的面接触的n电极，
所述n电极包含：第一n电极，实质覆盖所述半导体基板的所述主面
相反侧的整个面；和第二n电极，配置在所述第一n电极上，使所述第一
n电极的周边部中的至少一部分露出。
2.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，
包含所述n型半导体层、所述活性层、所述p型半导体层的叠层构造
的侧面中的一部分，形成共振器端面，
所述第二n电极被配置成使所述第一n电极周边部中的沿所述共振器
端面的部分露出。
3.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，
所述第一n电极由延展性低于所述第二n电极的材料组成。
4.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，
所述第一n电极由选自钛(Ti)、白金(Pt)、钼(Mo)和镍(Ni)
组成的群中的至少一种金属或其合金组成，所述第二n电极由选自铝(Al)、
金(Au)、锡(Sn)、铟(In)和镍(Ni)组成的群中的至少一种金属或
其合金组成。
5.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，
所述半导体基板由氮化镓组成。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：安杖尚美，菅原岳，长谷川義晃，石桥明彦，横川俊哉，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]