太阳城集团

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半导体发光元件.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN200980150297.7

申请日:

2009.12.14

公开号:

太阳城集团CN102246326B

公开日:

2015.01.07

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||专利申请权的转移IPC(主分类):H01L 33/42变更事项:申请人变更前权利人:昭和电工株式会社变更后权利人:丰田合成株式会社变更事项:地址变更前权利人:日本东京都变更后权利人:日本爱知县登记生效日:20130106|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 33/42申请日:20091214|||公开
IPC分类号: H01L33/42 主分类号: H01L33/42
申请人: 丰田合成株式会社
发明人: 龟井宏二; 大庭玲美; 程田高史
地址: 日本爱知县
优先权: 2008.12.15 JP 318700/2008; 2008.12.16 JP 320027/2008; 2009.03.30 JP 083126/2009
专利代理机构: 北京市中咨律师事务所 11247 代理人: 段承恩;杨光军
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN200980150297.7

授权太阳城集团号:

太阳城集团102246326B|||||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2015.01.07|||2013.02.06|||2012.02.08|||2011.11.16

法律状态类型:

授权|||专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团一种半导体发光元件(1),具备:基板(110);含有发光层(150)并层叠于基板(110)上的叠层半导体层(100);含有铟氧化物并层叠于叠层半导体层(100)上的透明电极(170);含有作为阀作用金属的一种的钽,并且以与透明电极(170)接触的一侧为钽氮化物层或者钽氧化物层的方式层叠于透明电极(170)上的第1接合层(190);层叠于第1接合层(190)上,用于与外部电连接的第1焊盘电极(200)。由此,使透明电极或者半导体层与连接电极的接合性以及电极的可靠性提高。

权利要求书

1.一种半导体发光元件,包含:
基板;
含有发光层并层叠于所述基板上的叠层半导体层;
含有铟氧化物并层叠于所述叠层半导体层上的透明电极;
接合层,该接合层含有选自阀作用金属中的至少一种元素,并且以与
所述透明电极接触的一侧含有该元素的氧化物或者氮化物的至少任一方的
方式层叠于该透明电极上;以及
层叠于所述接合层上,用于与外部电连接的连接电极。
2.根据权利要求1所述的半导体发光元件,其特征在于,所述接合层
含有选自Al、Ti、Zn、Zr、Nb、W、Mg、Bi、Si、Hf、Ta中的至少一种
元素。
3.根据权利要求2所述的半导体发光元件,其特征在于,在所述接合
层含有所述元素的氮化物的情况下,所述接合层含有选自Ta、W、Ti中
的至少一种元素。
4.根据权利要求2所述的半导体发光元件,其特征在于,在所述接合
层含有所述元素的氧化物的情况下,所述接合层含有选自Ta、Nb、Ti中
的至少一种元素。
5.根据权利要求1所述的半导体发光元件,其特征在于,所述连接电
极具有由Au、Al或者含有这些金属中的任一种的合金形成的接层。
6.根据权利要求5所述的半导体发光元件,其特征在于,
所述连接电极还具有层叠于所述接合层与所述接层之间的阻挡层,
所述阻挡层是由Ag、Al、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Ti、W、Mo、
Ni、Co、Zr、Hf、Ta、Nb之中的任一种或者含有这些金属中的任一种的
合金形成的层。
7.根据权利要求1所述的半导体发光元件,其特征在于,所述透明电
极含有所述铟氧化物以及锌氧化物而构成。
8.根据权利要求1所述的半导体发光元件,其特征在于,所述叠层半
导体层采用III族氮化物半导体构成。
9.一种半导体发光元件,包含:
基板;
具有发光层的采用III族氮化物半导体构成并层叠于所述基板上的叠层
半导体层;
接合层,该接合层含有选自阀作用金属中的至少一种元素,并且以与
所述叠层半导体层之中的一个半导体层接触的一侧含有该元素的氧化物或
者氮化物的至少任一方的方式层叠于该一个半导体层上;以及
层叠于所述接合层上,用于与外部电连接的连接电极。
10.根据权利要求9所述的半导体发光元件,其特征在于,所述接合
层含有选自Al、Ti、Zn、Zr、Nb、Mg、Bi、Si、Hf、Ta中的至少一种元
素。
11.根据权利要求10所述的半导体发光元件,其特征在于,所述接合
层含有选自Ta、Nb、Ti中的至少一种元素。
12.根据权利要求9所述的半导体发光元件,其特征在于,所述连接
电极具有由Au、Al或者含有这些金属中的任一种的合金形成的接层。
13.根据权利要求12所述的半导体发光元件,其特征在于,
所述连接电极还具有层叠于所述接合层与所述接层之间的阻挡层,
所述阻挡层是由Ag、Al、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Ti、W、Mo、
Ni、Co、Zr、Hf、Ta、Nb之中的任一种或者含有这些金属中的任一种的
合金形成的层。
14.一种半导体发光元件,具有:
具有第1导电类型的第1半导体层;
层叠于所述第1半导体层上的发光层;
层叠于所述发光层上,并具有与所述第1导电类型相反的第2导电类
型的第2半导体层;
透明电极,该透明电极层叠于所述第2半导体层上,含有铟氧化物并
且对从所述发光层输出的光具有透光性;
第1接合层,该第1接合层含有选自阀作用金属中的至少一种元素,
并且以与所述透明电极接触的一侧含有该元素的氧化物或者氮化物的至少
任一方的方式层叠于该透明电极上;
层叠于所述第1接合层上,用于与外部电连接的第1连接电极;
第2接合层,该第2接合层含有选自阀作用金属中的至少一种元素,
并且以与所述第1半导体层接触的一侧含有该元素的氧化物或者氮化物的
至少任一方的方式层叠于所述第1半导体层上;以及
层叠于所述第2接合层上,用于与外部电连接的第2连接电极。
15.根据权利要求14所述的半导体发光元件,其特征在于,
所述第1半导体层包含以电子为载流子的n型半导体层;
所述第2半导体层包含以空穴为载流子的p型半导体层。
16.根据权利要求14所述的半导体发光元件,其特征在于,所述第1
接合层以及所述第2接合层含有选自Al、Ti、Zn、Zr、Nb、W、Mg、Bi、
Si、Hf、Ta中的至少一种元素。
17.根据权利要求14所述的半导体发光元件,其特征在于,所述第1
接合层以及所述第2接合层含有相同元素的氧化物或者氮化物而构成。
18.根据权利要求14所述的半导体发光元件,其特征在于,所述第1
连接电极以及所述第2连接电极含有相同金属或者相同合金而构成。
19.根据权利要求14所述的半导体发光元件,其特征在于,所述透明
电极含有所述铟氧化物以及锌氧化物而构成。
20.根据权利要求14所述的半导体发光元件,其特征在于,所述第1
半导体层、所述发光层以及所述第2半导体层采用III族氮化物半导体构成。

说明书

半导体发光元件

技术领域

本发明涉及半导体发光元件。

背景技术

近年,作为短波长光发光元件用的半导体材料,GaN系化合物半导体
受到注目。GaN系化合物半导体,是将以蓝宝石单晶为首的各种的氧化物、
III-V族化合物作为基板,在其上利用有机金属气相化学反应法(MOCVD
法)、分子束外延法(MBE法)等形成的。

在使用了这样的GaN系化合物半导体的半导体发光元件中,通常在基
板上形成具有包含n型半导体层、发光层、p型半导体层的LED结构的叠
层半导体层,在最上部的p型半导体层上形成透明电极以及接合用的焊盘
电极,另一方面,在通过蚀刻等除去p型半导体层以及发光层的一部分从
而露出的n型半导体层上形成接合用的焊盘电极。

作为公报记载的现有技术,已知下述的构成:在由ITO等的金属氧化
物形成的透明电极上的一部区域配置具有某种程度的厚度的接合用的焊盘
电极(连接电极)(参照专利文献1)。另外,该专利文献1记载了:采
用Au/Cr构成透明电极上的焊盘电极;以及,采用Au/Cr构成n型氮化物
半导体层上的焊盘电极。

现有技术文献

专利文献1:特开2008-244503号公报

发明内容

Cr与GaN等的III族氮化物半导体、ITO(氧化铟锡;Indium Tin Oxide)
等的透明电极的接合性高,因此可考虑作为将透明电极或者半导体层与焊
盘电极接合的接合层的构成材料使用。

可是,在接合层中使用Cr的场合,根据使用环境,空气或者水分容
易从外部侵入接合层中,侵入到接合层中的空气或者水分在通电时将接合
层分解,有可能缩短半导体发光元件的元件寿命。

本发明的目的是提高透明电极或者半导体层与连接电极的接合性以及
电极的可靠性。

应用本发明的半导体发光元件,包含:基板;含有发光层并层叠于基
板上的叠层半导体层;含有铟氧化物并层叠于叠层半导体层上的透明电极;
含有选自阀作用金属中的至少一种元素,并且以与透明电极接触的一侧含
有该元素的氧化物或者氮化物的至少任一方的方式层叠于透明电极上的接
合层;以及,层叠于接合层上,用于与外部电连接的连接电极。

这样的半导体发光元件,可使其特征在于,接合层含有选自Al、Ti、
Zn、Zr、Nb、W、Mg、Bi、Si、Hf、Ta中的至少一种元素。

另外,在接合层含有上述元素的氮化物的场合,可使其特征在于,接
合层含有选自Ta、W、Ti中的至少一种元素。

另外,在接合层含有上述元素的氧化物的场合,可使其特征在于,接
合层含有选自Ta、Nb、Ti中的至少一种元素。

进而,可使其特征在于,连接电极具有由Au、Al或者含有这些金属
中的任一种的合金形成的接层(bonding layer)。

另外,可使其特征在于,连接电极还具有层叠于接合层与接层之间的
阻挡层,阻挡层是由Ag、Al、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Ti、W、Mo、
Ni、Co、Zr、Hf、Ta、Nb之中的任一种或者含有这些金属中的任一种的
合金形成的层。

进而,可使其特征在于,透明电极含有铟氧化物以及锌氧化物而构成。

另外,可使其特征在于,叠层半导体层由III族氮化物半导体构成。

另外,从其他的观点考虑,应用本发明的半导体发光元件,包含:基
板;具有发光层的由III族氮化物半导体构成并层叠于基板上的叠层半导体
层;含有选自阀作用金属中的至少一种元素,并且以与叠层半导体层之中
的一个半导体层接触的一侧含有该元素的氧化物或者氮化物的至少任一方
的方式层叠于该一个半导体层上的接合层;以及,层叠于接合层上,用于
与外部电连接的连接电极。

这样的半导体发光元件,可使其特征在于,接合层含有选自Al、Ti、
Zn、Zr、Nb、Mg、Bi、Si、Hf、Ta中的至少一种元素。

另外,可使其特征在于,接合层含有选自Ta、Nb、Ti中的至少一种
元素。

进而,可使其特征在于,连接电极具有由Au、Al或者含有这些金属
中的任一种的合金形成的接层。

另外,可使其特征在于,连接电极还具有层叠于接合层与接层之间的
阻挡层,阻挡层是由Ag、Al、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Ti、W、Mo、
Ni、Co、Zr、Hf、Ta、Nb之中的任一种或者含有这些金属中的任一种的
合金形成的层。

进而,从其他的观点考虑,应用本发明的半导体发光元件,具有:具
有第1导电类型的第1半导体层;层叠于第1半导体层上的发光层;层叠
于发光层上,并具有与第1导电类型相反的第2导电类型的第2半导体层;
层叠于第2半导体层上,含有铟氧化物并且对从发光层输出的光具有透光
性的透明电极;含有选自阀作用金属中的至少一种元素,并且以与透明电
极接触的一侧含有该元素的氧化物或者氮化物的至少任一方的方式层叠于
透明电极上的第1接合层;层叠于第1接合层上,用于与外部电连接的第
1连接电极;含有选自阀作用金属中的至少一种元素,并且以与第1半导
体层接触的一侧含有该元素的氧化物或者氮化物的至少任一方的方式层叠
于第1半导体层上的第2接合层;以及,层叠于第2接合层上,用于与外
部电连接的第2连接电极。

这样的半导体发光元件,可使其特征在于,第1半导体层包含以电子
为载流子的n型半导体层,第2半导体层包含以空穴为载流子的p型半导
体层。

另外,可使其特征在于,第1接合层以及第2接合层含有选自Al、Ti、
Zn、Zr、Nb、W、Mg、Bi、Si、Hf、Ta中的至少一种元素。

进而,可使其特征在于,第1接合层以及第2接合层含有相同元素的
氧化物或者氮化物而构成。

另外,可使其特征在于,第1连接电极以及第2连接电极含有相同金
属或者相同合金而构成。

进而,可使其特征在于,透明电极含有铟氧化物以及锌氧化物而构成。

另外,可使其特征在于,第1半导体层、发光层以及第2半导体层采
用III族氮化物半导体构成。

根据本发明,能够使透明电极或者半导体层与连接电极的接合性以及
电极的可靠性提高。

附图说明

图1是半导体发光元件的截面模式图的一例。

图2是半导体发光元件的平面模式图的一例。

图3是构成半导体发光元件的叠层半导体层的截面模式图的一例。

图4是表示第1实施例的、各实施例以及各比较例中的半导体发光元
件的制造条件以及评价结果的图。

图5是表示采用X射线光电子能谱法(XPS:X-ray Photoelectron 
Spectroscopy)的深度分析来解析实施例5的半导体发光元件中的第1电
极所得到的结果的图。

图6是实施例4的半导体发光元件中的第1电极的截面的TEM
(Transmission Electron Microscope)照片。

图7是表示第2实施例的、各实施例以及各比较例中的半导体发光元
件的制造条件以及评价结果的图。

图8是表示第3实施例的、实施例22~32以及比较例10、11中的各
种制造条件与太阳城集团粘附性的评价结果的关系的图。

图9是表示第3实施例的、实施例33~38以及比较例12、13中的各
种制造条件与太阳城集团粘附性的评价结果的关系的图。

图10是表示第3实施例的、实施例39~44以及比较例14、15中的各
种制造条件与太阳城集团粘附性的评价结果的关系的图。

图11是用于说明在以Ta为靶材并且使厚度为一定,使溅射气氛中的
N2浓度分别不同从而形成了第1接合层的情况下的胶带剥离试验的结果的
一例的图。

图12是用于说明在以Ta为靶材并且使溅射气氛中的N2浓度在7.5体
积%为一定,使厚度分别不同从而形成了第1接合层的情况下的胶带剥离
试验的结果的一例的图。

图13是表示采用X射线光电子能谱法的深度分析解析与实施例23对
应的半导体发光元件中的第1电极所得到的结果的图。

图14是表示采用X射线光电子能谱法的深度分析解析与实施例30对
应的半导体发光元件中的第1电极所得到的结果的图。

图15是表示采用X射线光电子能谱法的深度分析解析与实施例32对
应的半导体发光元件中的第1电极所得到的结果的图。

图16是表示采用X射线光电子能谱法的深度分析解析与比较例10对
应的半导体发光元件中的第1电极所得到的结果的图。

具体实施方式

以下参照附图对于本发明的实施方式进行详细说明。

图1表示应用本实施方式的半导体发光元件(发光二极管)1的截面
模式图的一例,图2表示图1所示的半导体发光元件1的平面模式图的一
例,图3表示构成半导体发光元件的叠层半导体层的截面模式图的一例。

(半导体发光元件)

如图1所示,半导体发光元件1具备:基板110;层叠于基板110上
的中间层120;以及层叠于中间层120上的基底层130。另外,半导体发光
元件1具备:层叠于基底层130上的n型半导体层140;层叠于n型半导
体层140上的发光层150;和层叠于发光层150上的p型半导体层160。另
外,在以下的说明中,根据需要将该n型半导体层140、发光层150以及p
型半导体层160总称为叠层半导体层100。进而,半导体发光元件1具备:
层叠于p型半导体层160上的透明电极170和层叠于透明电极170上的保
护层180。并且,半导体发光元件1具备:在透明电极170之中的没有被
保护层180覆盖的部位上层叠的第1接合层190;和层叠于第1接合层190
上的第1焊盘电极200。而且,半导体发光元件1具备:在通过切掉p型
半导体层160、发光层150以及n型半导体层140的一部分而露出的n型
半导体层140的半导体层露出面140c上的一部分上层叠的第2接合层220;
和层叠于第2接合层220上的第2焊盘电极230。在此,保护层180也形
成于半导体层露出面140c上,第2接合层220层叠于半导体层露出面140c
之中的没有被保护层180覆盖的部位上。另外,在以下的说明中,将透明
电极170和层叠于透明电极170上的第1接合层190以及第1焊盘电极200
总称为第1电极210。另外,在以下的说明中,将第2接合层220和第2
焊盘电极230总称为第2电极240。

在该半导体发光元件1中,以第1电极210中的第1焊盘电极200为
正极,以第2电极240为负极,通过两者对作为被给电体的一例的叠层半
导体100(更具体地讲,为p型半导体层160、发光层150以及n型半导
体层140)流通电流,发光层150会发光。

接着,对于半导体发光元件1的各构成要素,更详细地进行说明。

<基板>

作为基板110,只要是在表面可外延生长III族氮化物半导体晶体的基
板就没有特别的限定,可选择各种的基板来使用。例如,可使用由蓝宝石、
SiC、硅、氧化锌、氧化镁、氧化锰、氧化锆、氧化锰锌铁、氧化镁铝、硼
化锆、氧化镓、氧化铟、氧化锂镓、氧化锂铝、氧化钕镓、氧化镧锶铝钽、
氧化锶钛、氧化钛、铪、钨、钼等形成的基板。

另外,在上述基板之中,特别优选使用以c面为主面的蓝宝石基板。
使用蓝宝石基板的场合,优选在蓝宝石的c面上形成中间层120(缓冲层)。

另外,可以使用上述基板之中的已知通过在高温下与氨接触而引起化
学改性的氧化物基板和金属基板等,也可以不使用氨而形成中间层120,
另外,在使用氨的方法中,为了构成后述的n型半导体层140而形成基底
层130的场合,中间层120也作为涂覆层而发挥作用,因此这些方法在防
止基板110化学改性方面是有效的。

另外,在由溅射法形成了中间层120的场合,可将基板110的温度抑
制为较低,因此即使是使用了由具有在高温下分解的性质的材料形成的基
板110的场合,也不会对基板110造成损伤并能够在基板上成膜出各层。

<叠层半导体层>

叠层半导体层100,例如是包含III族氮化物半导体的层,如图1所示,
是在基板110上依次层叠n型半导体层140、发光层150以及p型半导体
层160的各层而构成的。

另外,如图3所示,n型半导体层140、发光层150以及p型半导体层
160的各层,可以分别由多个半导体层构成。而且,叠层半导体层100也
可以还包括基底层130、中间层120在内来称呼。在此,n型半导体层140
采用以电子为载流子的第1导电类型进行电传导,p型半导体层160采用
以空穴为载流子的第2导电类型进行电传导。

另外,叠层半导体层100,若采用MOCVD法形成,则可得到结晶性
好的叠层半导体层,但即使采用溅射法,通过将条件最佳化,也能够形成
具有比MOCVD法优异的结晶性的半导体层。以下依次进行说明。

<中间层>

中间层120,优选是多结晶的AlxGa1-xN(0≤x≤1)形成的层,更优选
是单晶的AlxGa1-xN(0≤x≤1)层。

中间层120,如上述那样,例如可为多结晶的AlxGa1-xN(0≤x≤1)形
成的厚度0.01~0.5μm的层。若中间层120的厚度小于0.01μm,则有时不
能充分得到利用中间层120缓和基板110与基底层130的晶格常数的差异
的效果。另外,若中间层120的厚度大于0.5μm,则尽管作为中间层120
的功能没有变化,但是中间层120的成膜处理太阳城集团变长,有可能生产率降
低。

中间层120,具有缓和基板110与基底层130的晶格常数的差异,使
在基板110的(0001)面(C面)上形成C轴取向的单晶层容易的作用。
因此,若在中间层120上层叠单晶的基底层130,则能够层叠结晶性更好
的基底层130。另外,在本发明中,优选进行中间层形成工序,但也可以
不进行该工序。

另外,中间层120也可以是具有由III族氮化物半导体形成的六方晶系
的晶体结构的层。另外,形成中间层120的III族氮化物半导体的晶体也可
以是具有单晶结构的晶体,优选使用具有单晶结构的中间层。III族氮化物
半导体的晶体,通过控制生长条件,不仅向上方向,在面内方向也生长,
从而形成单晶结构。因此,通过控制中间层120的成膜条件,能够形成为
单晶结构的III族氮化物半导体的晶体形成的中间层120。在基板110上成
膜出具有这样的单晶结构的中间层120的场合,中间层120的缓冲功能有
效地作用,因此在其上成膜的III族氮化物半导体成为具有良好的取向性以
及结晶性的晶体膜。

另外,形成中间层120的III族氮化物半导体的晶体,通过控制成膜条
件,也能够成为由以六棱柱为基本的织构形成的柱状晶(多晶)。另外,
所谓这里的由织构形成的柱状晶,是指相邻的晶粒之间形成晶界而被分隔,
其本身作为纵截面形状成为柱状的晶体。

<基底层>

作为基底层130,可以使用AlxGayInzN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1、x+y+z
=1),但若使用AlxGa1-xN(0≤x<1),则可形成结晶性好的基底层130,
因此优选。

基底层130的膜厚优选为0.1μm以上,更优选为0.5μm以上,最优选
为1μm以上。当为该膜厚以上时容易得到结晶性良好的AlxGa1-xN层。

为了使基底层130的结晶性良好,优选基底层130不掺杂杂质。可是,
在需要p型或者n型的导电性的场合,可以添加受主杂质或者施主杂质。

<n型半导体层>

如图3所示,作为第1半导体层的一例的n型半导体层140,优选由n
接触层140a和n覆盖层140b构成。另外,n接触层140a也可以兼作为n
覆盖层140b。另外,也可以将上述的基底层130包含于n型半导体层140
中。

n接触层140a,是用于设置第2电极240的层。作为n接触层140a,
优选由AlxGa1-xN层(0≤x<1,优选为0≤x≤0.5,更优选为0≤x≤0.1)构成。

另外,优选在n接触层140a中掺杂有n型杂质,当以1×1017~
1×1020/cm3、优选以1×1018~1×1019/cm3的浓度含有n型杂质时,能够维持
与第2电极240的良好的欧姆接触,从该点来看是优选的。作为n型杂质,
不特别限定,例如可举出Si、Ge以及Sn等,优选举出Si以及Ge。

n接触层140a的膜厚优选为0.5~5μm,更优选设定在1~3μm的范
围。n接触层140a的膜厚处于上述范围时,半导体的结晶性可维持为良好。

优选在n接触层140a与发光层150之间设置n覆盖层140b。n覆盖
层140b是向发光层150注入载流子和封入载流子的层。n覆盖层140b可
采用AlGaN、GaN、GaInN等形成。另外,也可以形成为这些的结构的异
质结和/或多次层叠的超晶格结构。在用GaInN形成n覆盖层140b的场合,
优选比发光层150的GaInN的带隙大。

n覆盖层140b的膜厚不特别限定,优选为0.005~0.5μm,更优选为
0.005~0.1μm。n覆盖层140b的n型掺杂物浓度优选为1×1017~
1×1020/cm3,更优选为1×1018~1×1019/cm3。掺杂物浓度在该范围时,在维
持良好的结晶性以及降低元件的工作电压方面是优选的。

另外,在将n覆盖层140b形成为含有超晶格结构的层时,虽然省略
了详细的图示,但是可以是:包含层叠有具有100埃以下的膜厚的III族氮
化物半导体形成的n侧第1层、组成与n侧第1层不同并且具有100埃以
下的膜厚的III族氮化物半导体形成的n侧第2层的结构的n覆盖层。

另外,n覆盖层140b,也可以是包含n侧第1层和n侧第2层交替地
反复层叠的结构的n覆盖层,优选是GaInN与GaN的交替结构或组成的
不同的GaInN相互的交替结构。

<发光层>

作为层叠于n型半导体层140上的发光层150,可以采用单一量子阱
结构或者多量子阱结构等。

作为如图3所示的量子阱结构的阱层150b,通常使用Ga1-yInyN(0<
y<0.4)形成的III族氮化物半导体层。作为阱层150b的膜厚,可为能得到
量子效应的程度的膜厚、例如1~10nm,当优选为2~6nm时,从发光输
出来看是优选的。

另外,在多量子阱结构的发光层150的场合,以上述Ga1-yInyN为阱
层150b,以带隙能量比阱层150b大的AlzGa1-zN(0≤z<0.3)为势垒层150a。
在阱层150b以及势垒层150a中,通过设计掺杂杂质或不掺杂杂质都可以。

<p型半导体层>

如图3所示,作为第2半导体层的一例的p型半导体层160,通常由p
覆盖层160a以及p接触层160b构成。另外,p接触层160b也可以兼作为
p覆盖层160a。

p覆盖层160a是向发光层150封入载流子和注入载流子的层。作为p
覆盖层160a,只要是为比发光层150的带隙能量大的组成、且能够向发光
层150封入载流子的层,则不特别限定,优选举出AlxGa1-xN(0<x≤0.4)
的p覆盖层。

当p覆盖层160a由这样的AlGaN形成时,从向发光层150封入载流
子的方面来看是优选的。p覆盖层160a的膜厚不特别限定,优选为1~
400nm,更优选为5~100nm。

p覆盖层160a的p型掺杂物浓度优选为1×1018~1×1021/cm3,更优选
为1×1019~1×1020/cm3。p型掺杂物浓度在上述范围时,不使结晶性降低而
可得到良好的p型晶体。

另外,p覆盖层160a也可以为多次层叠的超晶格结构,优选是AlGaN
与AlGaN的交替结构或AlGaN与GaN的交替结构。

p接触层160b是用于设置第1电极210的层。p接触层160b优选为
AlxGa1-xN(0≤x≤0.4)。Al组成在上述范围时,可维持良好的结晶性以及
维持与第1电极210的良好的欧姆接触,从该点来看是优选的。

当以1×1018~1×1021/cm3的浓度、优选以5×1019~5×1020/cm3的浓度含
有p型杂质(掺杂物)时,从维持良好的欧姆接触、防止裂纹发生、维持
良好的结晶性方面看是优选的。作为p型杂质,不特别限定,例如优选举
出Mg。

p接触层160b的膜厚,不特别限定,优选为0.01~0.5μm,更优选为
0.05~0.2μm。p接触层160b的膜厚在该范围时,从发光输出来看是优选
的。

<第1电极>

接着,对于第1电极210的构成进行详细说明。

如上述那样,第1电极210具有:透明电极170;在透明电极170上
层叠的第1接合层190;以及在第1接合层190上层叠的第1焊盘电极200。

<透明电极>

如图1所示,在p型半导体层160之上层叠有透明电极170。

如图2所示,在俯视时,透明电极170(参照图1),以覆盖为了形成
第2电极240而通过蚀刻等的手段除去了一部分的p型半导体层160的上
面160c的大致全面的方式形成,但并不限定于这样的形状,也可以隔开间
隙而形成为格子状、树形状。另外,透明电极170的结构,也可以没有任
何限制地使用包括以往公知的结构在内的任何结构的透明电极。

透明电极170,优选与p型半导体层160的接触电阻小的透明电极。
另外,在该半导体发光元件1中,将来自发光层150的光取出到形成有第
1电极210的一侧,因此透明电极170优选是透光性优异的电极。而且,
为了遍及p型半导体层160的全面使电流均匀扩散,优选透明电极170具
有优异的导电性。

在本实施方式中,作为透明电极170,可使用含有In的氧化物导电性
材料。含有In的氧化物的一部分从与其他的透明导电膜比较透光性以及导
电性两者都优异来看较优选。作为含有In的导电性的氧化物,可举出例如
ITO(氧化铟锡(In2O3-SnO2))、IZO(氧化铟锌(In2O3-ZnO))、IGO
(氧化铟镓(In2O3-Ga2O3))、ICO(氧化铟铈(In2O3-CeO2))等。另
外,在这些物质中,也可以添加有例如氟等的掺杂物。

可以通过采用在该技术领域熟知的惯用手段设置这些材料来形成透明
电极170。另外,在形成透明电极170后,也有时实施以透明电极170的
透明化为目的的热退火。

在本实施方式中,透明电极170,可以使用已结晶化的结构的透明电
极,特别是可以优选使用含有具有六方晶结构或方铁锰矿结构的In2O3晶
体的透光性材料(例如ITO、IZO等)。

例如,在使用含有六方晶结构的In2O3晶体的IZO作为透明电极170
的场合,可以使用蚀刻性优异的非晶的IZO膜来加工成特定形状,而且,
其后通过热处理等使其从非晶状态转变成含有晶体的结构,由此可加工成
透光性比非晶的IZO膜优异的电极。

另外,作为IZO膜,优选使用电阻率最低的组成。

例如,IZO中的ZnO浓度优选为1~20质量%,更优选为5~15质量
%的范围。特别优选为10质量%。另外,IZO膜的膜厚,优选为可得到低
电阻率、高透光率的35nm~10000nm(10μm)的范围。而且,从生产成
本的观点考虑,IZO膜的膜厚优选为1000nm(1μm)以下。

IZO膜的图案化,优选在进行后述的热处理工序之前进行。通过热处
理,非晶状态的IZO膜成为已结晶化的IZO膜,因此与非晶状态的IZO
膜比较,蚀刻变难。与此相对,热处理前的IZO膜是非晶状态,因此能够
使用众所周知的蚀刻液(ITO-07N蚀刻液(关东化学公司制))容易且精
度良好地蚀刻。

非晶状态的IZO膜的蚀刻,可以使用干蚀刻装置进行。此时,在蚀刻
气体中可以使用Cl2、SiCl4、BCl3等。非晶状态的IZO膜,通过进行例如
500℃~1000℃的热处理、并控制条件,可形成为含有六方晶结构的In2O3
晶体的IZO膜和/或含有方铁锰矿结构的In2O3晶体的IZO膜。含有六方
晶结构的In2O3晶体的IZO膜,如前述那样难以蚀刻,因此优选在上述的
蚀刻处理后进行热处理。

IZO膜的热处理,优选在不含有O2的气氛中进行,作为不含有O2的
气氛,可举出N2气氛等的惰性气体气氛、或者N2等的惰性气体与H2的混
合气体气氛等,优选为N2气氛、或者N2与H2的混合气体气氛。另外,当
在N2气氛、或者N2与H2的混合气体气氛中进行IZO膜的热处理时,例
如能够使IZO膜结晶化成为含有六方晶结构的In2O3晶体的膜,并且使
IZO膜的表面电阻有效地减少。

另外,IZO膜的热处理温度,优选为500℃~1000℃。在小于500℃的
温度进行了热处理的场合,产生不能将IZO膜充分结晶化的可能性,有时
IZO膜的透光率未变为充分高。在大于1000℃的温度进行了热处理的场合,
虽然IZO膜被结晶化,但有时IZO膜的透光率未变为充分高。另外,在
大于1000℃的温度进行了热处理的场合,也有可能使处于IZO膜之下的半
导体层劣化。

在使非晶状态的IZO膜结晶化的场合,若成膜条件、热处理条件等不
同,则IZO膜中的晶体结构不同。可是,在本发明的实施方式中,在与接
合层的接合性方面,透明电极170对材料没有限定,但优选结晶性的材料,
特别是在结晶性IZO的场合,可以是含有方铁锰矿晶体结构的In2O3晶体
的IZO,也可以是含有六方晶结构的In2O3晶体的IZO。特别是优选含有
六方晶结构的In2O3晶体的IZO。

特别是如前述那样,通过热处理而结晶化了的IZO膜,与非晶状态的
IZO膜比,与第1接合层190、p型半导体层160的粘附性良好,因此在
本发明的实施方式中非常有效。

<第1接合层>

作为接合层的一例的第1接合层190,提高第1焊盘电极200相对于
透明电极170的接合强度,层叠于透明电极170与第1焊盘电极200之间。
另外,第1接合层190为了使从透明电极170透过而照射到第1焊盘电极
200的来自发光层150的光以低损耗透过,优选具有透光性。

第1接合层190,优选采用阀作用金属(阀金属)形成,更优选含有
选自Al、Ti、Zn、Zr、W、Nb、Mg、Bi、Si、Hf、Ta中的至少一种元素,
并且以与透明电极170接触的一侧含有这些元素的氮化物或者氧化物的至
少任一方的方式层叠于透明电极170上。另外,也可以为下述的构成:含
有使由这些元素构成的金属部分氮化了的产物或者部分氧化了的产物。由
此,与由阀作用金属本身构成了第1接合层190的情况比较,能够更加提
高透明电极170与第1焊盘电极200的接合强度。

另外,更优选:第1接合层190含有选自Ta、W、Ti中的至少一种
元素,并且以与透明电极170接触的一侧含有这些元素的氮化物的方式层
叠于透明电极170上。另外,也可以为下述构成:含有使由元素构成的金
属部分氮化了的产物。这是因为接合层金属中的氮化部分提高了与作为金
属氧化物的透明电极170的接合强度的缘故。特别是Ta、W、Ti等的金
属,在阀作用金属中具有难以离子化的性质,因此通过含有将它们氮化了
的产物,能够防止通过在水(水分)的存在下的电化学反应接合金属元素
离子化而溶出,因此优选。由此,能够格外提高第1焊盘电极200相对于
透明电极170的接合强度。

另外,第1接合层190的全部即整体也可以由阀作用金属的氮化物构
成,但只要至少部分地、局部地或者薄膜状地与透明电极170接触的一侧
由阀作用金属的氮化物形成即可。因此,第1接合层190可以由在透明电
极170侧形成的阀作用金属氮化物层和在第1焊盘电极200侧形成的阀作
用金属层形成。

在该场合下,第1接合层190,优选是厚度为10埃以上2000埃以下
的范围的薄膜,更优选是20埃以上1000埃以下的范围的薄膜。由此,不
会遮挡来自发光层150的光而能够使其有效地透过。另外,若厚度小于10
埃,则第1接合层190的强度降低,由此第1焊盘电极200相对于透明电
极170的接合强度有可能降低。第1接合层190中的金属氮化物层的厚度
优选为大约5~50埃。当为5埃以下时,与透明电极170的接合强度的提
高效果变小,当为50埃以上时,有可能招致第1接合层190与透明电极
170的导电性的降低。另外,金属氮化物层的厚度为200埃以上时,光的
透射率、反射率降低,因此不优选。

另外,更优选:第1接合层190含有选自Ta、Nb、Ti中的至少一种
元素,并且以与透明电极170接触的一侧含有这些元素的氧化物的方式层
叠于透明电极170上。另外,也可以为下述构成:含有使由这些元素构成
的金属部分氧化了的产物。这是因为构成第1接合层190的金属中的氧化
部分使与作为金属氧化物的透明电极170的接合强度提高的缘故。特别是
Ta、Nb、Ti等的金属在阀作用金属中具有难以离子化的性质,因此通过
包含使它们氧化了的产物,能够防止由于水(水分)的存在下的电化学反
应,接合金属元素离子化而溶出,因此优选。由此,能够格外提高第1焊
盘电极200相对于透明电极170的接合强度。

另外,第1接合层190的全部即整体也可以由阀作用金属的氧化物构
成,但只要至少部分地、局部地或者薄膜状地与透明电极170接触的一侧
由阀作用金属的氧化物形成即可。因此,第1接合层190可以由在透明电
极170侧形成的阀作用金属氧化物层和在第1焊盘电极200侧形成的阀作
用金属层形成。

该场合下,第1接合层190优选是厚度为5埃以上1000埃以下的范围
的薄膜,更优选是10埃以上400埃以下的范围的薄膜。由此,不会遮挡来
自发光层150的光而能够使其有效地透过。另外,若厚度小于5埃,则第
1接合层190的强度降低,由此第1焊盘电极200相对于透明电极170的
接合强度有可能降低。第1接合层190中的金属氧化物层的厚度优选为大
约5~50埃。当为5埃以下时,与透明电极170的接合强度的提高效果变
小,当为50埃以上时,有可能招致第1接合层190与透明电极170的导电
性的降低。

<第1焊盘电极>

如图1所示,连接电极以及作为第1连接电极的一例的第1焊盘电极
200,由从透明电极170侧依次地层叠了第1阻挡层200a和第1接层200b
的层叠体构成。作为阻挡层的一例的第1阻挡层200a,具有阻挡形成第1
接层200b的元素迁移的作用,作为接层的一例的第1接层200b,具有提
高与给电用的外部端子材料的粘附性的作用。

另外,第1焊盘电极200,可以是只由第1阻挡层200a形成的单层结
构,也可以在第1阻挡层200a与第1接层200b之间进一步插入对第1焊
盘电极200整体的强度进行强化的别的阻挡层,从而形成为三层结构。另
外,也可以插入阻挡层来代替第1阻挡层200a从而形成为二层结构。

<第1阻挡层>

图1所示的第1阻挡层200a,具有强化第1焊盘电极200整体的强度
的作用。因此,优选使用比较强固的金属材料,例如可选择由Ag、Al、
Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Ti、W、Mo、Ni、Co、Zr、Hf、Ta、Nb之
中的任一种或者含有这些金属中的任一种的合金形成的层。另外,第1阻
挡层200a,为了反射从发光层150射出的光,优选由反射率高的金属构成,
更优选由Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt等的铂族金属、Al、Ag、Ti以及含有
这些金属中的至少一种的合金构成。由此,能够有效地反射来自发光层150
的光。

其中,Al、Ag、Pt以及含有这些金属中的至少一种的合金,通常作为
电极用的材料,从得到的容易度、操作的容易度等方面来看是优异的。

另外,第1阻挡层200a由具有高反射率的金属形成的场合,厚度优选
为200~3000埃。第1阻挡层200a过薄时,得不到充分的反射效果。另一
方面,过厚时没有产生特别的优点,只会产生工序太阳城集团的长太阳城集团化和材料
的浪费。更优选为500~2000埃。

另外,第1阻挡层200a与第1接合层190粘附从效率好地反射来自发
光层150的光、并且提高与第1焊盘电极200的接合强度的方面来看是优
选的。为了第1焊盘电极200得到充分的强度,第1阻挡层200a隔着第1
接合层190与透明电极170牢固接合是必要的。优选最低限度、用一般的
方法在焊盘上连接金线的工序中不剥离的程度的强度。特别是Rh、Pd、Ir、
Pt以及含有这些金属的至少一种的合金,从光的反射性等方面看很适合用
作为第1阻挡层200a。

另外,第1焊盘电极200的反射率,根据第1阻挡层200a的构成材料
而大大变化,但优选为60%以上。更优选为80%以上,进一步优选为90%
以上。反射率采用光谱光度计等可比较容易地测定。可是,第1焊盘电极
200本身面积小,因此难以测定反射率。因此,可使用下述等等的方法进
行测定:将透明的例如玻璃制的、面积大的「模拟(dummy)基板」在焊盘
电极形成时放入室中,同时地在模拟基板上制成相同的焊盘电极来测定。

<第1接层>

图1所示的第1接层200b,优选由Au、Al或者含有这些金属的至少
一种的合金形成。Au以及Al是与大多作为焊球使用的金球的粘附性好的
金属,因此通过使用Au、Al或者含有这些金属的至少一种的合金,可形
成为与接合线的粘附性优异的接层。其中,特别优选Au。

另外,第1接层200b的厚度,优选为500埃以上20000埃以下的范围,
更优选为5000埃以上15000埃以下。

第1接层200b过薄时,与焊球的粘附性变差,过厚时没有产生特别的
优点,只会招致成本增大。

朝向第1焊盘电极200的光,被第1焊盘电极200的最下面(透明电
极170侧的面)的第1阻挡层200a反射,一部分被散射,沿横方向或者斜
方向前进,一部分向第1焊盘电极200的正下方前进。被散射而沿横方向
和/或斜方向前进的光,从半导体发光元件1的侧面取出到外部。另一方面,
向第1焊盘电极200的正下的方向前进的光,在半导体发光元件1的下面
进一步散射和/或反射,通过侧面和/或透明电极170(在上面不存在第1焊
盘电极200的部分)而向外部取出。

第1接合层190以及与之层叠的第1焊盘电极200,只要在透明电极
170之上则可以在任何地方形成。例如可以在距离第2电极240最远的位
置形成,也可以在半导体发光元件1的中心等形成。可是,若在太接近于
第2电极240的位置形成,则在接合时会发生线间、球间的短路,因此不
优选。

另外,作为第1焊盘电极200的电极面积,尽可能地大时容易进行接
合作业,但是会妨碍发光的取出。例如若覆盖超过芯片面的面积的一半那
样的面积,则会妨碍发光的取出,输出功率显著降低。相反,若过小,则
接合作业难以进行,使制品的收率降低。

具体地讲,优选为比焊球的直径稍大的程度,一般为直径100μm的圆
形程度。

<第2电极>

接着,对于第2电极240的构成的一例进行详细说明。

如上述,第2电极240,具有:第2接合层220和层叠于第2接合层
220上的第2焊盘电极230。

如图1所示,在n型半导体层140的半导体层露出面140c上形成有第
2电极240。在这样地形成第2电极240时,通过蚀刻等的手段将发光层
150以及p型半导体层160的一部分切掉除去,使n型半导体层140的n
接触层140a露出,在得到的半导体层露出面140c上形成第2电极240。

如图2所示,在俯视时,第2电极240为圆形状,但并不限定于这样
的形状,可以为多角形状等任意的形状。另外,第2电极240可以为兼作
为焊盘、能够连接接合线的构成。

<第2接合层>

第2接合层220,为了提高第2焊盘电极230相对于在n型半导体层
140的n接触层140a上形成的半导体层露出面140c的接合强度,被层叠
于n接触层140a与第2焊盘电极230之间。另外,在本实施方式中,n接
触层140a与一个半导体层对应。

第2接合层220,与第1接合层190同样地,更优选为下述的构成:
含有阀作用金属(阀金属)即选自Al、Ti、Zn、Zr、W、Nb、Mg、Bi、
Si、Hf、Ta中的至少一种元素,并且以与半导体层露出面140c接触的一
侧含有该元素的氮化物或者氮化物的至少任一方的方式层叠于半导体层露
出面140c上。由此,与由阀作用金属本身构成了第2接合层220的情况比
较,能够更加提高n接触层140a与第2焊盘电极230的接合强度。

另外,更优选第2接合层220由使选自Ta、W、Ti中的至少一种元
素氮化了的产物构成。特别是通过使用使Ta、W、Ti等的金属氮化了的
产物,能够格外提高第2焊盘电极230相对于n接触层140a的接合强度。

但是,不需要第2接合层220的全部即整体由阀作用金属的氮化物构
成,只要至少与n接触层140a接触的一侧由阀作用金属的氮化物形成即可。
因此,第2接合层220,可以由在n接触层140a侧形成的阀作用金属氮化
物层和在第2焊盘电极230侧形成的阀作用金属层形成。另外,第2接合
层220,也可以与n接触层140a侧隔着公知的透明电极材料的层而层叠。
该场合下,公知的透明电极材料的层具有与n接触层140a侧接合的接合层
的功能。

该场合下,第2接合层220优选是厚度为10埃以上2000埃以下的范
围的薄膜,更优选为20埃以上1000埃以下的范围的薄膜。另外,若厚度
小于10埃,则第2接合层220的强度降低,由此第2焊盘电极230相对于
n接触层140a的接合强度降低,因此不优选。

另外,更优选:第2接合层220由使选自Ta、Nb、Ti中的至少一种
元素氧化了的产物构成。特别是通过使用使Tb、Nb、Ti等的金属氧化了
的产物,能够格外提高第2焊盘电极230相对于n接触层140a的接合强度。

但是,不需要第2接合层220的全部即整体由阀作用金属的氧化物构
成,只要至少与n接触层140a接触的一侧由阀作用金属的氧化物形成即可。
因此,第2接合层220,可以由在n接触层140a侧形成的阀作用金属氧化
物层和在第2焊盘电极230侧形成的阀作用金属层形成。另外,第2接合
层220,也可以与n接触层140a侧隔着公知的透明电极材料的层而层叠。
该场合下,公知的透明电极材料的层具有与n接触层140a侧接合的接合层
的功能。

该场合下,第2接合层220优选是厚度为5埃以上1000埃以下的范围
的薄膜,更优选为10埃以上400埃以下的范围的薄膜。另外,若厚度小于
5埃,则第2接合层220的强度降低,由此第2焊盘电极230相对于n接
触层140a的接合强度降低,因此不优选。

<第2焊盘电极>

如图1所示,作为第2连接电极的一例的第2焊盘电极230,由从n
接触层140a(参照图3)侧依次层叠了第2阻挡层230a和第2接层230b
的层叠体构成。

另外,第2焊盘电极230,可以是只由第2阻挡层230a构成的单层结
构,也可以在第2阻挡层230a与第2接层230b之间进一步插入强化第2
焊盘电极230整体的强度的别的阻挡层从而形成为三层结构。另外,也可
以插入阻挡层来代替第2阻挡层230a从而形成为二层结构。

<第2阻挡层>

图1所示的第2阻挡层230a,与第1阻挡层200a同样地,具有强化
第2焊盘电极230整体的强度的作用。因此,优选使用比较强固的金属材
料,例如可选择由Ag、Al、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Ti、W、Mo、
Ni、Co、Zr、Hf、Ta、Nb之中的任一种或者含有这些金属中的任一种的
合金形成的层。另外,在本实施方式中,更优选:与第1阻挡层200a同样
地,由Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt等的铂族金属、Al、Ag、Ti以及含有这
些金属的至少一种的合金构成第2阻挡层230a。

另外,第2阻挡层230a与第2接合层220粘附从提高与第2焊盘电极
230的接合强度方面看是优选的。为了第2焊盘电极230得到充分的强度,
第2阻挡层230a经由第2接合层220与n接触层140a牢固接合是必要的。
优选为最低限度、用一般的方法在焊盘上连接金线的工序中不剥离的程度
的强度。特别是Rh、Pd、Ir、Pt以及含有这些金属的至少一种的合金,
可很适合地用作为第2阻挡层230a。

<第2接层>

图1所示的第2接层230b,优选与第1接层200b同样地,由Au、
Al或者含有这些金属的至少一种的合金形成。Au以及Al是与大多作为焊
球使用的金球的粘附性好的金属,通过使用Au、Al或者含有这些金属的
至少一种的合金,可形成为与接合线的粘附性优异的接层。其中,特别优
选的是Au。

另外,第2接层230b的厚度优选为500埃以上20000埃以下的范围,
更优选为5000埃以上15000埃以下。

第2接层230b过薄时,与焊球的粘附性变差,过厚时不会产生特别的
优点,只会招致成本增大。

第2接合层220以及与之层叠的第2焊盘电极230,只要在n接触层
140a的半导体层露出面140c之上,则可以在任何地方形成。但是,从接
合作业的容易度的观点出发,优选为比焊球的直径稍大的程度,一般为直
径100μm的圆形程度。

另外,在本实施方式中,如后述那样,第1接合层190和第2接合层
220在同一工艺中形成,另外,第1焊盘电极200和第2焊盘电极230在
同一工艺中形成。因此,第1接合层190和第2接合层220具有相同的构
成,第1焊盘电极200和第2焊盘电极230具有相同的构成。

(半导体发光元件的制造方法)

接着,对于图1所示的半导体发光元件1的制造方法的一例进行说明。

本实施方式中的半导体发光元件1的制造方法,具有:在基板110上
形成包含发光层150的叠层半导体层100的工序;将叠层半导体层100的
一部分切掉从而形成半导体层露出面140c的工序;以及,在叠层半导体层
100的上面160c形成第1电极210,并且在半导体层露出面140c上形成第
2电极240的电极形成工序。

在此,形成包含发光层150的叠层半导体层100的工序,具有:形成
中间层120的中间层形成工序、形成基底层130的基底层形成工序、形成
n型半导体层140的n型半导体层形成工序、形成发光层150的发光层形
成工序、形成p型半导体层160的p型半导体层形成工序。而且,在电极
形成工序中,具有:在叠层半导体层100的上面160c形成透明电极170的
透明电极形成工序;在透明电极170上形成第1接合层190的同时,在半
导体层露出面140c上形成第2接合层220的接合层形成工序;在第1接合
层190上形成第1阻挡层200a的同时,在第2接合层220上形成第2阻挡
层230a的阻挡层形成工序;在第1阻挡层200a上形成第1接层200b的同
时,在第2阻挡层230a上形成第2接层230b的接层形成工序。

而且,应用本实施方式的半导体发光元件1的制造方法,有时根据需
要,在电极形成工序之后还具有对得到的半导体发光元件实施热处理的退
火工序。

以下对于各工序按顺序进行说明。

<叠层半导体层形成工序>

叠层半导体层形成工序,包括:中间层形成工序、基底层形成工序、n
型半导体层形成工序、发光层形成工序以及p型半导体层形成工序。

<中间层形成工序>

首先,准备蓝宝石基板等的基板110,实施预处理。作为预处理,例
如可以在溅射装置的室内配置基板110,在形成中间层120之前,利用溅
射等的方法来进行。具体地讲,可以在室内将基板110暴露于Ar和/或N2
的等离子体中,由此进行将上面洗涤的预处理。通过使Ar气体和/或N2
气体等的等离子体作用于基板110,可以除去附着于基板110的上面的有
机物和氧化物。

接着,在基板110的上面,利用溅射法层叠中间层120。

在利用溅射法形成具有单晶结构的中间层120的场合,室内的氮流量
相对于氮原料和惰性气体的流量的比,希望氮原料为50%~100%,优选
为75%。

另外,在利用溅射法形成具有柱状晶(多晶)的中间层120的场合,
室内的氮流量相对于氮原料和惰性气体的流量的比,希望氮原料为1%~
50%,优选为25%。另外,中间层120,不仅可以采用上述的溅射法,也
可以采用MOCVD法形成。

<基底层形成工序>

其次,在形成中间层120后,在形成有中间层120的基板110的上面,
形成单晶的基底层130。基底层130可以采用溅射法形成,也可以采用
MOCVD法形成。

<n型半导体层形成工序>

在基底层130形成后,层叠n接触层140a以及n覆盖层140b而形成
n型半导体层140。n接触层140a以及n覆盖层140b可以采用溅射法形成,
也可以采用MOCVD法形成。

<发光层形成工序>

发光层150的形成,可以采用溅射法、MOCVD法的任一方法,但特
别优选MOCVD法。具体地讲,只要按交替地反复层叠势垒层150a和阱
层150b、并且在n型半导体层140侧以及p型半导体层160侧配置势垒层
150a的顺序来层叠即可。

<p型半导体层形成工序>

另外,p型半导体层160的形成可以采用溅射法、MOCVD法的任一
方法。具体地讲,只要依次层叠p覆盖层160a和p接触层160b即可。

<半导体层露出面形成工序>

先于透明电极170的形成,采用公知的光刻的手法进行图案化,将规
定的区域的叠层半导体层100的一部分蚀刻,使n接触层140a的一部分露
出,形成半导体层露出面140c。

<电极形成工序>

电极形成工序,包括:透明电极形成工序、接合层形成工序、阻挡层
形成工序和接层形成工序。

<透明电极形成工序>

用掩模盖住半导体层露出面140c,在未蚀刻除去而残留的p型半导体
层160上,采用溅射法等的公知方法形成透明电极170。

另外,在p型半导体层160上,先形成透明电极170后,可以在形成
了透明电极170的状态下,将规定的区域的透明电极170以及叠层半导体
层100的一部分蚀刻,由此形成半导体层露出面140c。

然后,在透明电极170以及半导体层露出面140c的上面,形成包含
SiO2的保护层180后,在保护层180上涂布未图示的抗蚀剂。

然后,通过采用公知的手法除去与分别形成第1焊盘电极200以及第
2焊盘电极230的部分对应的部位的抗蚀剂,使在p型半导体层160上形
成的保护层180的一部分以及在半导体层露出面140c上形成的保护层180
的一部分分别向外侧露出。

然后,在透明电极170的上面,从垂直的方向进行包含SiO2的保护层
180的RIE(反应离子蚀刻),除去与形成第1焊盘电极200以及第2焊
盘电极230的部分对应的部位的保护层180,使透明电极170的一部分以
及n接触层140a的一部分的上面露出。

<接合层形成工序>

接着,采用溅射法,在透明电极170的露出面上形成第1接合层190
的同时,在半导体层露出面140c的露出面形成第2接合层220。

最初,对于在接合层形成工序中形成阀金属的氮化物的层的情况进行
说明。

该场合下,在接合层形成工序中,以阀金属的氮化物的层与透明电极
170以及半导体层露出面140c接触的方式进行制膜。在此,作为采用溅射
法形成阀金属的氮化膜的手法,可举出下述方法:使用例如包含阀金属的
金属靶,在含有氮的气氛下进行溅射。在此,作为溅射的气氛,优选:相
对于惰性气体,存在3.0体积%以上50体积%以下的氮,更优选存在5.0
体积%以上15体积%以下的氮。此时,例如使第1接合层190的透明电极
170侧以及第2接合层220的半导体层露出面140c侧为阀金属氮化物层、
使第1接合层190的第1阻挡层200a侧以及第2接合层220的第2阻挡层
230a侧为阀金属层的场合,只要提高接合层形成工序的初期的氮浓度、使
接合层形成工序的终期的氮浓度比初期低或者停止氮供给即可。另外,作
为形成阀金属的氮化膜的其他的手法,可举出下述方法:例如使用包含阀
金属氮化物的金属氮化物靶,在含有氮的气氛下或者不含有氮的气氛下进
行溅射。此时,通过使用控制了溅射条件的溅射法,可以不取决于溅射材
料而提高覆盖性来形成第1接合层190以及第2接合层220。另外,此时,
在残存于透明电极170上以及半导体层露出面140c上的抗蚀剂的固化部也
被层叠与第1接合层190以及第2接合层220相同的材料。

接着,在接合层形成工序中,对形成阀金属的氧化物的层的情况进行
说明。

该场合下,在接合层形成工序中,以阀金属的氧化物的层与透明电极
170以及半导体层露出面140c接触的方式进行制膜。在此,作为采用溅射
法形成阀金属的氧化膜的手法,可举出下述方法:例如使用包含阀金属的
金属靶,在含有氧的气氛下进行溅射。在此,作为溅射的气氛,优选:相
对于氩,存在0.1体积%以上15体积%以下的氧,更优选存在1.0体积%
以上10体积%以下的氧。此时,例如使第1接合层190的透明电极170
侧以及第2接合层220的半导体层露出面140c侧为阀金属氧化物层、使第
1接合层190的第1阻挡层200a侧以及第2接合层220的第2阻挡层230a
侧为阀金属层的场合,只要提高接合层形成工序的初期的氧浓度、使接合
层形成工序的终期的氧浓度比初期低或者停止氧供给即可。另外,作为形
成阀金属的氧化膜的其他手法,可举出下述方法:例如使用包含阀金属氧
化物的金属氧化物靶,在含有氧的气氛下或者不含有氧的气氛下进行溅射。
此时,通过采用控制了溅射条件的溅射法,可以不取决于溅射材料而提高
覆盖性来形成第1接合层190以及第2接合层220。另外,此时,在残存
于透明电极170上以及半导体层露出面140c上的抗蚀剂的固化部也被层叠
与第1接合层190以及第2接合层220相同的材料。

<阻挡层形成工序>

接着,采用溅射法,在第1接合层190上形成第1阻挡层200a的同时,
在第2接合层220上形成第2阻挡层230a。此时,通过采用控制了溅射条
件的溅射法,可以不取决于溅射材料而提高覆盖性来形成第1阻挡层200a
以及第2阻挡层230a。另外,此时,在残存于透明电极170上以及半导体
层露出面140c上的抗蚀剂的固化部侧也被层叠与第1阻挡层200a以及第
2阻挡层230a相同的材料。

<接层形成工序>

进而,采用溅射法,在第1阻挡层200a上形成第1接层200b的同时,
在第2阻挡层230a上形成第2接层230b。此时,通过采用控制了溅射条
件的溅射法,可以不取决于溅射材料而提高覆盖性来形成第1接层200b
以及第2接层230b。另外,此时,在残存于透明电极170上以及半导体层
露出面140c上的抗蚀剂的固化部侧也被层叠与第1接层200b以及第2接
层230b相同的材料。

最后,通过浸渍于抗蚀剂剥离液,将抗蚀剂的固化部剥离。由此,在
透明电极170上形成第1接合层190和具有第1阻挡层200a以及第1接层
200b的第1焊盘电极200。另外,在n接触层140a上形成第2接合层220
和具有第2阻挡层230a以及第2接层230b的第2焊盘电极230。

<退火工序>

然后,将这样得到的半导体发光元件1在例如氮等的还原气氛下,在
150℃以上600℃以下、更优选在200℃以上500℃以下进行退火处理。该
退火工序,是为了提高隔着第1接合层190的透明电极170与第1焊盘电
极200的粘附性、以及隔着第2接合层220的半导体层露出面140c与第2
焊盘电极230的粘附性而进行的。另外,退火处理未必必须进行,但为了
提高粘附性,更优选进行该退火处理。

这样,在上述的半导体发光元件的制造方法中,对于在接合层制造工
序中,在第1接合层190与透明电极170的接触面侧、以及第2接合层220
与半导体层露出面140c的接触面侧形成阀金属的氮化膜的例子进行了说
明,但不限于这些。

具体地说明,例如在透明电极形成工序中,可以在p型半导体层160
上形成透明电极170,并将得到的透明电极170进行暴露于氮等离子体中
的氮等离子体处理后,在完成了氮等离子体处理的透明电极170上形成保
护层180。另外,通过在形成保护层180后进行上述的接合层形成工序、
阻挡层形成工序以及接层形成工序,可以得到半导体发光元件1。

另外,在上述的半导体发光元件的制造方法中,对于在接合层制造工
序中,在第1接合层190与透明电极170的接触面侧、以及第2接合层220
与半导体层露出面140c的接触面侧形成阀金属的氧化物膜的例子进行了
说明,但不限于这些。

具体地说明,例如在透明电极形成工序中,可以在p型半导体层160
上形成透明电极170,并将得到的透明电极170进行暴露于氧等离子体中
的氧等离子体处理后,在完成了氧等离子体处理的透明电极170上形成保
护层180。另外,通过在形成保护层180后进行上述的接合层形成工序、
阻挡层形成工序以及接层形成工序,可以得到半导体发光元件1。

这样地对透明电极170进行了氧等离子体处理的场合,与不进行氧等
离子体处理的情况比较,更多的氧进入透明电极170中。这样的过剩的氧,
在后段的接合层形成工序、阻挡层形成工序以及接层形成工序中透明电极
170被加热时进入第1接合层190中,使第1接合层190的透明电极170
侧的阀金属氧化。另外,从透明电极170移动到第1接合层190的氧基本
上为在透明电极170内过剩的氧,因此透明电极170的特性也基本没有变
化。因此,可得到与在接合层形成工序中在透明电极170侧形成阀金属的
氧化物膜的情况同样的结果。

在本实施方式中,将透明电极170和第1焊盘电极200,介由包含阀
金属的氮化物或者氧化物的至少任一方的第1接合层190而连接,因此能
够提高第1焊盘电极200相对于透明电极170的粘附性以及连接强度。

另外,在本实施方式中,将n型半导体层140的n接触层140a和第2
焊盘电极230,介由包含阀金属的氮化物或者氧化物的至少任一方的第2
接合层220而连接,因此能够提高n接触层140a与第2焊盘电极230的粘
附性以及连接强度。

进而,在本实施方式中,通过以包含相同的阀金属的氮化物或者氧化
物的至少任一方的方式构成第1连接层190以及第2连接层220,能够同
时地制作第1连接层190以及第2连接层220,能够提高半导体发光元件1
的生产率。

而且,在本实施方式中,通过使在第1连接层190上形成的第1焊盘
电极200以及在第2连接层220上形成的第2焊盘电极230为相同的构成,
能够同时地制作第1焊盘电极200以及第2焊盘电极230,能够提高半导
体发光元件1的生产率。

实施例

接着,对本发明的实施例进行说明,但本发明不被实施例限定。

<第1实施例>

本发明者组合各种制造条件,进行图1所示的半导体发光元件1的制
造,太阳城集团第1电极210中的透明电极170与第1焊盘电极200的粘附性,
基于公知的胶带剥离试验(胶带试验)进行了研究。另外,透明电极170
与第1接合层190的粘附性以及第1接合层190与第1焊盘电极200中第
1阻挡层200a的粘附性大大影响到透明电极170与第1焊盘电极200的粘
附性。

图4表示实施例1~15以及比较例1~6中的各种制造条件与各评价结
果的关系。

在此,在图4中,作为制造条件,记载了:接合层形成工序中的溅射
的靶材(接合层金属)以及有无向溅射中的气氛导入氧、有无对透明电极
170的氧等离子体处理、有无退火工序即退火处理。另外,在此,作为透
明电极170,使用了IZO膜。

另外,在图4中,作为评价项目,用A~D的4等级表示了第1电极
210中的透明电极170与第1焊盘电极200的粘附性。另外,评价「A」意
指「良」,评价[B]意指稍良,评价「C」意指「稍不良」,并且,评价
「D」意指「不良」。

在实施例1~5以及比较例1、2中,作为用于形成第1接合层190的
溅射的靶材,使用了Ta靶。另外,在实施例6~10以及比较例3、4中,
作为用于形成第1接合层190的溅射的靶材,使用了Nb靶。而且,在实
施例11~15以及比较例5、6中,作为用于形成第1接合层190的溅射的
靶材,使用了Ti靶。

另外,在实施例1~15以及比较例1~6中,用Pt制作了第1阻挡层
200a,用Au制作了第1接层200b。

接着,对评价结果进行说明。

在实施例1~15中,粘附性的评价都为A或者B。即,已确认:通过
在接合层形成工序中向溅射的气氛中导入氧、或者在透明电极170形成后
进行氧等离子体处理,透明电极170与第1焊盘电极200的粘附性提高。
特别是在氧气氛下进行溅射而形成第1接合层190后,实施了退火处理的
实施例3、8、13、以及在此基础上进一步进行了透明电极170的氧等离子
体处理的实施例5、10、15,粘附性的评价为A。

另一方面,在比较例1~6中,粘附性的评价都为C或者D。即,已
确认:在接合层形成工序中没有向溅射的气氛中导入氧,而且在透明电极
170形成后没有进行氧等离子体处理的场合,透明电极170与第1焊盘电
极200的粘附性降低。另外,太阳城集团进行了退火处理的比较例2、4、6,相
比于未进行退火处理的比较例1、3、5,观察到粘附性的提高,但没有达
到可称为良好的水平。

在此,图5表示通过X射线光电子能谱法(XPS:X-ray Photoelectron 
Spectroscopy)的深度分析解析了实施例5的半导体发光元件1中的第1
电极210所得到的结果。但是,在此,将在透明电极170上层叠第1接合
层190,并在第1接合层190上层叠了第1阻挡层200a的试样作为解析用
的试样。

在图5中,横轴为使用Ar气的溅射太阳城集团,纵轴为各元素的原子浓度。
另外,溅射太阳城集团与第1电极210的深度方向的位置对应。

从图5可知,在溅射太阳城集团为0~200秒的区域即层叠的透明电极170、
第1接合层190以及第1阻挡层200a的最上部侧,在膜中,构成第1阻挡
层200a的Pt较多地存在。

另外可知,在溅射太阳城集团为200~1200秒的区域,存在构成第1接合层
190的Ta以及O,即很多的Ta以氧化了的状态存在。

其次可知,在溅射太阳城集团为1200~3000秒的区域,存在In、Zn和O,
Zn的浓度比In低,即以IZO的状态存在。

也就是说可理解:通过使用在本实施方式中说明的手法形成第1接合
层190,阀金属(在此为Ta)的氧化物可被制膜。

另外,图6表示实施例4的半导体发光元件1中的第1电极210的截
面的TEM(Transmission Electron Microscope)照片。但是,在此,只表
示了第1电极210之中将第1接层200b除外的透明电极170、第1接合层
190以及第1阻挡层200a。另外,在摄影中,将电子束的入射方向设为GaN
[1010]。

从图6可知,在由IZO形成的透明电极170和由Pt形成的第1阻挡
层200a之间,形成有在IZO即透明电极170侧存在Ta氧化层,且在Pt
即第1阻挡层200a侧存在Ta金属层的第1接合层190。

这样可理解:通过使用在本实施方式中说明的手法形成第1接合层
190,在透明电极170侧阀金属(在此为Ta)的氧化物可制膜,在第1阻
挡层200a侧阀金属可制膜。

如图5以及图6所示,在应用本实施方式的半导体发光元件1中,采
用阀金属的氧化物构成了第1接合层190,但该第1接合层190具有对作
为电极使用足够的电传导特性。认为这起因于:在第1接合层190中,阀
金属的氧化物,在例如Ta的场合下,不是Ta2O5的形式,而是以Ta2O5-x
的导电体的形式存在。

<第2实施例>

本发明者组合各种制造条件进行图1所示的半导体发光元件1的制造,
对于n接触层140a与第2焊盘电极230之间的导通状态即欧姆特性进行研
究,另外,对于n接触层140a与第2焊盘电极230的粘附性,基于公知的
胶带剥离试验(胶带试验)进行了研究。另外,n接触层140a与第2接合
层220的粘附性以及第2接合层220与第2焊盘电极230中的第2阻挡层
230a的粘附性大大影响到n接触层140a与第2焊盘电极230的粘附性。

图7表示实施例16~21以及比较例7~9中的各种制造条件与各评价
结果的关系。

在此,在图7中,作为制造条件,记载了:接合层形成工序中的溅射
的靶材(接合层金属)、有无向溅射中的气氛导入氧、以及有无向溅射中
的气氛导入氮。

另外,在图7中,作为评价项目,用A、B、C的3个等级表示了n
接触层140a和第2焊盘电极230间的欧姆特性、n接触层140a与第2焊
盘230的粘附性。另外,评价「A」意指「良」,评价「B」意指「稍良」,
评价「C」意指「不良」。

在实施例16、19以及比较例7中,作为用于形成第2接合层220的溅
射的靶材,使用了Ta靶。另外,在实施例17、20以及比较例8中,作为
用于形成第2接合层220的溅射的靶材,使用了Nb靶。而且,在实施例
18、21以及比较例9中,作为用于形成第2接合层220的溅射的靶材,使
用了Ti靶。

另外,在实施例16~18中,向溅射的气氛中导入了氧,在实施例19~
21中,向溅射的气氛中导入了氮。与此相对,在比较例7~9中,没有向
溅射的气氛中导入氧和/或氮,只使用了Ar。

而且,在实施例16~21以及比较例7~9中,用Pt制作了第2阻挡层
230a,用Au制作了第2接层230b。

接着,对评价结果进行说明。

在实施例16~21中,粘附性的评价都为B以上。即已确认:通过在
接合层形成工序中向溅射的气氛导入氧或者氮,n接触层140a与第2焊
盘电极230的粘附性提高。特别是在氧气氛下Nb作为靶、或者在氮气氛
下Ta作为靶进行了溅射的实施例17、19,粘附性的评价为A,而且欧姆
特性的评价也为A。

另一方面,在比较例7~9中,虽然欧姆特性的评价全部为A,但是粘
附性的评价都为C。即已确认:在接合层形成工序中没有向溅射的气氛中
导入氧或者氮的场合,n接触层140a与第2焊盘电极230的粘附性降低。

这样可理解:通过采用阀金属的氧化物或者氮化物构成第2接合层
220,半导体发光元件1的n接触层140a与第2电极240的粘附性提高。

另外,在应用本实施方式的半导体发光元件1中,采用阀金属的氧化
物或者氮化物构成了第2接合层220,但该第2接合层220具有对作为电
极使用足够的电传导特性。认为这起因于:在第2接合层220中,阀金属
的氧化物,在例如Ta的场合下,不是Ta2O5的形式,而是以Ta2O5-x的导
电体的形式存在,或者,阀金属的氮化物,在例如Ta的场合下,以TaN1-x
的导电类型的形式存在。

<第3实施例>

本发明者组合各种制造条件进行图1所示的半导体发光元件1的制造,
太阳城集团第1电极210中的透明电极170与第1焊盘电极200的粘附性,基于
公知的胶带剥离试验(胶带试验)进行研究。另外,透明电极170与第1
接合层190的粘附性以及第1接合层190与第1焊盘电极200中的第1阻
挡层200a的粘附性大大影响到透明电极170与第1焊盘电极200的粘附性。

图8~图10表示实施例22~44以及比较例10~15中的各种制造条件
与太阳城集团粘附性的评价结果的关系。

在此,在图8~图10中,作为制造条件,记载了:接合层形成工序中
的溅射的靶材、在溅射气氛中氮在氩中所占的比例即N2浓度(体积%)以
及得到的第1接合层190的厚度

另外,在图8~图10中,作为评价项目,用A~C的3个等级表示了
第1电极210中的透明电极170与第1焊盘电极200的粘附性。另外,评
价「A」意指「良」,评价「B」意指「稍良」,并且评价「C」意指「不
良」。

另外,图8表示使用Ta作为靶材的情况下的实施例(实施例22~32)
以及比较例(比较例10、11)。另外,图9表示使用W作为靶材的情况
下的实施例(实施例33~38)以及比较例(比较例12、13)。而且,图
10表示使用Ti作为靶材的情况下的实施例(实施例39~44)以及比较例
(比较例14、15)。在这些实施例22~44以及比较例10~15中,使用IZO
膜作为透明电极170,用Pt制作了1000埃的第1阻挡层200a,用Au制
作了5000埃的第1接层200b。

接着,对评价结果进行说明。

如图8所示,使用Ta作为靶材的场合,在实施例22~32中,粘附性
的评价为A或者B。并且可知,在使第1接合层190的厚度在100埃一定
的实施例22、23、25、30~32中,通过使溅射气氛中的N2浓度为20体积
%以上,粘附性的评价变为A。与此相对,溅射气氛中的N2浓度为0体积
%或者1.0体积%的比较例10、11,粘附性的评价都为C。

另外,在使溅射气氛中的N2浓度在7.5体积%一定的实施例24~29
中,通过使第1接合层190的厚度为250埃以上,粘附性的评价变为A。

另外,本发明者在使用Ta作为靶材的情况下,在使溅射气氛中的N2
浓度大于50体积%的条件下,通过溅射试行了第1接合层190的成膜,但
成膜速率降低,在生产上不实用。

如图9所示,在使用W作为靶材的场合,在实施例33~38中,粘附
性的评价变为A或者B。并且可知,在使第1接合层190的厚度在100埃
一定的实施例33~38中,通过使溅射气氛中的N2浓度为10体积%以上,
粘附性的评价变为A。与此相对,使溅射气氛中的N2浓度为0体积%或者
1.0体积%的比较例12、13,粘附性的评价都为C。

另外,本发明者在使用W作为靶材的情况下,在使溅射气氛中的N2
浓度大于50体积%的条件下,通过溅射试行了第1接合层190的成膜,但
成膜速率降低,在生产上不实用。

如图10所示,在使用Ti作为靶材的情况下,在实施例39~44中,粘
附性的评价为A或者B。并且可知,在使第1接合层190的厚度在100埃
一定的实施例39~44中,通过使溅射气氛中的N2浓度为10体积%以上,
粘附性的评价变为A。与此相对,在使溅射气氛中的N2浓度为0体积%或
者1.0体积%的比较例14、15中,粘附性的评价都为C。

另外,本发明者在使用Ti作为靶材的情况下,在使溅射气氛中的N2
浓度大于50体积%的条件下,通过溅射试行了第1接合层190的成膜,但
成膜速率降低,在生产上不实用。

图11是用于说明以Ta为靶材、且使厚度一定,使溅射气氛中的N2
浓度分别不同来形成第1接合层190的情况下的胶带剥离试验的结果的一
例的图。另外,在此,在1片的晶片状的基板110的大致全面上进行中间
层120、基底层130、n型半导体层140、发光层150、p型半导体层160、
透明电极170、第1接合层190以及第1焊盘电极200(第1阻挡层200a
以及第1接层200b)的形成后,将得到的试样作为胶带剥离试验的对象使
用。并且,第1接合层190的厚度设为100埃,由Pt形成的第1阻挡层
200a的厚度设为1000埃,由Au形成的第1接层200b的厚度设为5000
埃。

在此,图11(a)表示溅射气氛中的N2浓度为0体积%的场合(比较
例10)的结果,图11(b)表示溅射气氛中的N2浓度为10体积%的场合
(实施例30)的结果,图11(c)表示溅射气氛中的N2浓度为15体积%
的场合(在实施例、比较例中未记载)的结果,图11(d)表示溅射气氛
中的N2浓度为20体积%的场合(实施例31)的结果,图11(e)表示溅
射气氛中的N2浓度为25体积%的场合(在实施例、比较例中未记载)的
结果,图11(f)表示溅射气氛中的N2浓度为30体积%的场合(在实施例、
比较例中未记载)的结果。

由图11(a)~(f)可理解:通过提高溅射气氛中的N2浓度,变得难
以发生膜的剥离。特别是通过使溅射气氛中的N2浓度为15体积%以上、
更优选为20体积%以上,隔有第1接合层190的透明电极170与第1焊盘
电极200的粘附性提高,基本没有发生膜的剥离。

另一方面,图12是用于说明以Ta为靶材且使溅射气氛中的N2浓度
在7.5体积%一定(后述的图12(a)除外),使厚度分别不同而形成第1
接合层190的情况下的胶带剥离试验的结果的一例的图。另外,在此,与
上述的情况同样地,在1片的晶片状的基板110的大致全面上,进行中间
层120、基底层130、n型半导体层140、发光层150、p型半导体层160、
透明电极170、第1接合层190以及第1焊盘电极200(第1阻挡层200a
以及第1接层200b)的形成后,将得到的试样作为胶带剥离试验的对象使
用。并且,第1接合层190的厚度设为20~1000埃,由Pt形成的第1阻
挡层200a的厚度设为1000埃,由Au形成的第1接层200b的厚度设为5000
埃。

在此,图12(a)表示通过使溅射气氛中的N2浓度为0体积%,用未
氮化的Ta形成第1接合层190并且使其厚度为20埃的场合(在实施例、
比较例中未记载)的结果,图12(b)表示在氮气氛下形成第1接合层190
并且使其厚度为20埃的场合(实施例24)的结果,图12(c)表示在氮气
氛下形成第1接合层190并且使其厚度为100埃的场合(实施例25)的结
果,图12(d)表示在氮气氛下形成第1接合层190并且使其厚度为250
埃的场合(实施例26)的结果,图12(e)表示在氮气氛下形成第1接合
层190并且使其厚度为400埃的场合(实施例27)的结果,图12(f)表
示在氮气氛下形成第1接合层190并且使其厚度为700埃的场合(实施例
28)的结果,图12(g)表示在氮气氛下形成第1接合层190并且使其厚
度为1000埃的场合(实施例29)的结果。

由图12(a)~(g)可以理解,通过向溅射气氛中导入N2,与没有向
溅射气氛中导入N2的情况比较,变得难以产生膜的剥离。另外,由图12
(b)~(g)可以理解,通过使由在氮气氛中的溅射形成的第1接合层190
的厚度增加,变得难以产生膜的剥离。特别是可以理解,通过使第1接合
层190的厚度为100埃以上、更优选为250埃以上,隔有第1接合层190
的透明电极170和第1焊盘电极200的粘附性提高,基本不产生膜的剥离。

图13表示通过X射线光电子能谱法(XPS:X-ray Photoelectron 
Spectroscopy)的深度分析解析与实施例23(靶材:Ta,溅射气氛中的N2
浓度:5.0体积%)对应的半导体发光元件1中的第1电极210所得到的结
果。但是,在此,在透明电极170上层叠第1接合层190,在第1接合层
190上层叠第1阻挡层200a的试样作为解析用的试样。另外,在该例中,
将第1接合层190的厚度设为400埃而不是100埃。

在图13中,横轴为使用Ar气的溅射太阳城集团,纵轴为各元素的原子浓度。
另外,溅射太阳城集团与第1电极210的深度方向的位置对应。

由图13可知,在溅射太阳城集团为0~200秒的区域即所层叠的透明电极
170、第1接合层190以及第1阻挡层200a的最上部侧,在膜中,存在较
多的构成第1阻挡层200a的Pt。

另外,在溅射太阳城集团为200~600秒的区域,构成第1接合层190的Ta
以及N较多地存在,即可知Ta的一部分以氮化了的状态存在。另外,在
该解析结果中,第1接合层190中的氮元素的浓度变为下述水平:最大达
到稍小于5%。

其次,在溅射太阳城集团为600~1500秒的区域,存在In、Zn和O,Zn的
浓度比In低,即可知以IZO的状态存在。

另外,图14表示通过XPS的深度分析解析与实施例30(靶材:Ta,
溅射气氛中的N2浓度:10体积%)对应的半导体发光元件1中的第1电
极210所得到的结果。但是,与上述的情况同样地,将在透明电极170上
层叠第1接合层190,并在第1接合层190上层叠第1阻挡层200a的试样
作为解析用的试样。另外,在该例中,将第1接合层190的厚度设为400
埃而不是100埃。

另外,图14中的横轴以及纵轴与在图13中说明的情况相同。

由图14可知,在溅射太阳城集团为0~200秒的区域即所层叠的透明电极
170、第1接合层190以及第1阻挡层200a的最上部侧,在膜中,构成第
1阻挡层200a的Pt存在较多。

另外,在溅射太阳城集团为200~600秒的区域,构成第1接合层190的Ta
以及N存在较多,即可知Ta的一部分以氮化了的状态存在。另外,在该
解析结果中,第1接合层190中的氮元素的浓度变为下述水平:最大超过
5%。

其次,在溅射太阳城集团为600~1500秒的区域,存在In、Zn和O,Zn的
浓度比In低,即可知以IZO的状态存在。

此外,图15表示通过XPS的深度分析解析与实施例32(靶材:Ta,
溅射气氛中的N2浓度:50体积%)对应的半导体发光元件1中的第1电
极210所得到的结果。但是,与上述的情况同样地,将在透明电极170上
层叠第1接合层190,并在第1接合层190上层叠第1阻挡层200a的试样
作为解析用的试样。另外,在该例中,将第1接合层190的厚度设为400
埃而不是100埃。

另外,图15中的横轴以及纵轴与在图13中说明的情况相同。

由图15可知,在溅射太阳城集团为0~200秒的区域即所层叠的透明电极
170、第1接合层190以及第1阻挡层200a的最上部侧,在膜中,构成第
1阻挡层200a的Pt存在较多。

另外,在溅射太阳城集团为200~600秒的区域,构成第1接合层190的Ta
以及N较多地存在,即已知Ta的一部分以氮化了的状态存在。另外,该
解析结果中,第1接合层190中的氮元素的浓度变为下述水平:最大超过
15%。

其次,在溅射太阳城集团为600~1500秒的区域,存在In、Zn和O,Zn的
浓度比In低,即可知以IZO的状态存在。

另一方面,图16表示通过XPS的深度分析解析与比较例10(靶材:
Ta,溅射气氛中的N2浓度:0体积%)对应的半导体发光元件1中的第1
电极210所得到的结果。但是,与上述的情况同样地,将在透明电极170
上层叠第1接合层190、并在第1接合层190上层叠第1阻挡层200a的试
样作为解析用的试样。另外,在该例中,将第1接合层190的厚度设为400
埃而不是100埃。

另外,图10中的横轴以及纵轴与图13中说明的情况相同。

由图16可知,在溅射太阳城集团为0~200秒的区域即所层叠的透明电极
170、第1接合层190以及第1阻挡层200a的最上部侧,在膜中存在较多
的构成第1阻挡层200a的Pt。

另外,在溅射太阳城集团为200~600秒的区域,构成第1接合层190的Ta
存在很多,即已知Ta以未氮化的状态存在。

其次,在溅射太阳城集团为600~1500秒的区域,存在In、Zn和O,Zn的
浓度比In低,即已知以IZO的状态存在。

因此,由图13~图16可明确地理解,通过采用在本实施方式中说明
的方法,更具体地讲,通过在氮气氛中进行溅射,来形成第1接合层190,
阀金属(在此为Ta)的氮化物可被制膜。

另外,由图13~图16可以理解,越提高形成第1接合层190时的溅
射气氛中的N2浓度,Ta以及N的峰形状越锐利,即Ta难以扩散到透明
电极170侧。在多数的Ta扩散到了透明电极170侧的场合,侵入的Ta有
可能将构成透明电极170的IZO分解而使In析出。若这样地从透明电极
170析出In,则透明电极170与第1接合层190的粘附性降低,作为结果,
容易发生第1焊盘电极200的剥离。

因此可以理解,作为第1接合层190,通过采用包含阀金属的氮化物
的构成,隔有第1接合层190的透明电极170和第1焊盘电极200的粘附
性提高,变得难以产生剥离。

另外,在应用本实施方式的半导体发光元件1中,由阀金属的氮化物
构成了第1接合层190,但该第1接合层190具有对作为电极使用足够的
电传导特性。认为这起因于在第1接合层190中,阀金属的氮化物,在例
如Ta的场合下,TaN的电阻率值比较低,起因于不是以TaN的形式而是
以TaN1-x的形式存在,或者,起因于第1接合层190以Ta和TaN混合存
在的状态形成。

附图标记说明

1...半导体发光元件、100...叠层半导体层、110...基板、120...中间层、
130...基底层、140...n型半导体层、140a...n接触层、140b...n覆盖层、140c...
半导体层露出面、150...发光层、150a...势垒层、150b...阱层、160...p型
半导体层、160a...p覆盖层、160b...p接触层、160c...上面、170...透明电
极、180...保护层、190...第1接合层、200...第1焊盘电极、200a...第1
阻挡层、200b...第1接层、210...第1电极、220...第2接合层、230...第2
焊盘电极、230a...第2阻挡层、230b...第2接层、240...第2电极。

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半导体 发光 元件
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