CN103125028B - 用于制造第iii族氮化物半导体发光器件的方法 - Google Patents
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Abstract
通过在蓝宝石衬底上依次形成SiO2的第一绝缘膜和反射膜来制造样品(A)。通过在蓝宝石衬底上依次形成SiO2的第一绝缘膜、反射膜以及SiO2的第二绝缘膜来制造样品(B)。在两个样品(A)和样品(B)中，在热处理之前和热处理之后，在450nm的波长下测量反射膜的反射率。在600℃下进行三分钟的热处理。如图1所示，在Al具有1？至30？厚度的Al/Ag/Al中、在Al具有20？厚度的Ag/Al中以及在Al具有20？厚度的Al/Ag/Al/Ag/Al中，反射率是95％或更大，其等于或高于Ag的反射率，甚至在热处理之后也是如此。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造具有与绝缘体接触并在绝缘体上的反射膜的第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中提高了反射膜的耐热性和反射率。
背景技术
已知用于提高第III族氮化物半导体发光器件的光提取性能的有Ag反射膜。然而，容易发生Ag迁移。因此，专利文献1公开了其中反射膜被夹在由SiO2形成的绝缘膜之间使得反射膜被电绝缘的结构，从而抑制迁移。另外，Ag反射膜与SiO2绝缘膜的粘附差。为了改善这一点，在反射膜和绝缘膜之间形成由具有0.3nm至3nm的厚度的Ti、Ni、Al、W以及Mo形成的粘合层。在反射膜上形成由具有比Ag的离子化倾向大的离子化倾向的金属如Al制成的导电膜，从而防止在反射膜中的迁移。
专利文献2中公开了形成Ag合金层，该Ag合金层不仅用作发光器件的p型层上的电极而且还用作发光器件的反射层。具体地，p侧电极具有其中在p-GaN层上依次形成薄膜、Ag合金层、阻挡金属层以及p侧粘结层的层叠结构。薄膜被形成为与p-GaN层产生好的欧姆接触。薄膜由Pt、Pd、Ni或Co形成并且具有0.5nm至5nm的厚度。Ag合金层由Ag合金形成，该Ag合金包括选自Bi、Nd、Pd和Mg中的至少一种或者包括选自PdCu、BiNd、NdAu和NdCu中的至少一种。Ag合金层具有5nm至2000nm的厚度，并用作光反射层。阻挡金属层由具有10nm至200nm的厚度的Ti、Mo或Pt或者它们的合金形成。阻挡金属层防止构成Ag合金层的金属和构成p侧粘结层的金属彼此扩散。p侧粘结层由Au形成。在专利文献2中公开的技术为：通过将上述的Ag合金作为反射层，不仅防止反射率的降低，而且防止甚至在高的温度和湿度下施加电压的情况下的腐蚀和反射层中的离子迁移。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开特许公报(特开)第2005-302747号
专利文献2：日本公开特许公报(特开)第2006-24750号
发明内容
本发明要解决的问题
由于热出现Ag迁移，从而降低反射率。因此，需要关注在形成反射膜之后的过程中的热史。专利文献1中不包括关于由于热所引起的迁移的描述。专利文献2中表明，未观察到反射率的明显降低，甚至在80℃的温度和90％的湿度下保持100小时后也是如此。然而，专利文献2并没有通过在较高的温度下进行热处理来提高反射率。
鉴于上述情况，本发明的一个目的在于提供一种用于制造具有反射膜的第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中提高了反射膜的耐热性和反射率。
用于解决问题的方法
在本发明的第一方面中，提供一种用于制造具有与第一绝缘体接触且在第一绝缘体上的反射膜的第III族氮化物半导体光器件的方法，其中反射膜具有第一层和第二层的至少两层，第一层由Ag形成，然后在第一层上由具有至厚度的Al形成第二层作为最上层。在形成反射膜之后，在300℃至700℃的温度下进行热处理。
反射膜具有Ag的第一层和形成在第一层上的具有至厚度的Al的第二层的至少两层结构(包括Ag/Al)。反射膜可以具有任意结构，只要第二层是最上层(当较接近第一绝缘体的层被定义为较下层且较远离第一绝缘体的层被定义为较上层时)即可。特别优选地，反射膜具有Al/Ag/Al的三层结构，在该三层结构中第一层和第二层依次形成在由具有至厚度的Al形成的第三层上。当厚度落在此范围时，反射膜在通过热处理时呈现出比在未进行热处理时更高的反射率高。本发明的反射率是在反射膜仅由Ag形成且进行过热处理的情况下的反射率的约两倍高。由Al形成的第二层和第三层可以具有不同的厚度。然而，具有相同的厚度利于制造，这是优选的。由Ag形成的第一层优选地具有至的厚度。当厚度小于时，透光率增加，这是不优选的。当厚度是或更大时，由于厚度而形成较大的台阶，从而使得难以制造器件，这是不优选的。更优选地，反射膜的第二层具有至的厚度。当反射膜具有三层结构，第三层和第二层的厚度两者都落在至的范围时，如在两层结构中一样，反射膜在通过热处理时呈现出比在未进行热处理时更高的反射率。此外，本发明的反射率是在反射膜仅由Ag形成且进行过热处理的情况下的反射率的约两倍高。
优选地在300℃至600℃温度下进行热处理。当温度落在此范围时，反射膜呈现出甚至更高的反射率。形成反射膜之后的热处理也可以以在第III族氮化物半导体发光器件中这样形成欧姆接触电极为目的或实现其它目的。在300℃至600℃的温度范围内的热处理可以实现电极和半导体层之间的欧姆接触，也就是说，在同一热处理过程中还可以实现与电极的欧姆接触。可以在形成反射膜之后进行任意次数的热处理过程。可以在形成反射膜之后的任意时间进行热处理过程。可以在用第二绝缘体覆盖反射膜之前或之后进行热处理过程。
第一绝缘体可以由对于第III族氮化物半导体发光器件的发射波长而言具有透明性的任意绝缘材料(如SiO2、Si3N4、Al2O3以及TiO2)形成。在正装型(face-uptype)器件的情况下，第一绝缘体可以是由绝缘体形成的生长衬底，例如蓝宝石衬底。
本发明的第二方面涉及根据第一方面的制造方法的一个具体实施方案，其中反射膜具有三层结构，在该三层结构中第三层由具有至厚度的Al形成并且在第三层上依次形成第一层和第二层。当三层结构中的Al总厚度与两层结构中的Al厚度相同时，通过热处理，在三层结构中比在两层结构中的反射率提高更多。
本发明的第三方面涉及根据第一或第二方面的制造方法的一个具体实施方案，其中进行热处理以与第III族氮化物半导体发光器件的电极形成欧姆接触。由于可以在同一热处理过程中实现与电极的欧姆接触，所以简化了制造过程。
本发明的第四方面涉及根据第一或第二方面的制造方法的一个具体实施方案，其中第III族氮化物半导体发光器件具有n型层、发光层、p型层以及将电流扩散至p型层的扩散电极，并且在形成反射膜之前，形成分别与n型层和扩散电极接触的接触电极。这里，扩散电极是将电流均匀地扩散至p型层的电极，其中可以使用透明导电膜，如透明金属薄膜、氧化铟锡(ITO)、氧化钛以及氧化锡。
本发明的第五方面涉及根据第四方面的制造方法的一个具体实施方案，其中在形成反射膜之后，在反射膜的顶表面露出的情况下进行热处理，以便也在接触电极和n型层之间、接触电极和扩散电极之间以及扩散电极和p型层之间形成欧姆接触。与在反射膜的顶表面覆盖有第二绝缘体的情况下进行的热处理的情况相比，在反射膜的顶表面露出的情况下进行的热处理中反射膜的反射率的增加率更高。因此，在这种条件下的热处理对反射率具有更大的提高作用。
本发明的第六方面涉及根据第一至第四方面的制造方法的一个具体实施方案，其中形成与反射膜接触并且在反射膜上的第二绝缘体，并且在形成第二绝缘体之后进行热处理。
如在第一绝缘体中一样，第二绝缘体可以由对于第III族氮化物半导体发光器件的发射波长而言具有透明性的任意材料形成。第一绝缘体和第二绝缘体可以由相同材料或不同材料形成。
本发明的第七方面涉及根据第一至第六方面的制造方法的一个具体实施方案，其中在反射膜上形成防止Ag扩散的阻挡金属层。阻挡金属层可以由如下材料形成：选自Ti、Ni、Al、W以及Mo中的至少一种金属；包括选自这些金属中的至少一种或两种金属或更多种金属的合金；具有比Ag更高的离子化倾向的金属；或者n型氧化物导电膜，如ITO、IZO以及ICO。阻挡金属层可以具有其中沉积有上述材料的层状结构。通过设置阻挡金属层，可以抑制由于湿度引起的Ag迁移。
本发明的第八方面涉及根据第六方面的制造方法的一个具体实施方案，其中第III族氮化物半导体发光器件是正装型，在该正装型第III族氮化物半导体发光器件中在第二绝缘体上以布线图案形成电极，并且从电极侧提取光，以及在俯视图中面向电极的区域中(通过电极阻挡光的区域)形成反射膜。在这种情况下，尽管通过以布线图案形成的电极阻挡了光输出，但是该光被反射膜反射并且通过在未以布线图案形成电极的位置处的多次反射而输出，从而提高光输出效率。
本发明的第九方面涉及根据第一至第七方面的制造方法的一个具体实施方案，其中第III族氮化物半导体发光器件是正装型，在该正装型第III族氮化物半导体发光器件中衬底是第一绝缘体，并且在第一绝缘体上形成器件结构，以及在衬底的与其上形成有器件结构的表面相反的一侧上的表面上形成反射膜。也就是说，本发明不仅可以提供在衬底的背表面(其上未形成器件层的表面)上的本发明的反射膜，而且可以提供防止由于电极的光阻挡而引起光输出减少的发光器件。
本发明的第十方面涉及根据第一至第七方面的制造方法的一个具体实施方案，其中第III族氮化物半导体发光器件是倒装芯片型，在该倒装芯片型第III族氮化物半导体发光器件中在衬底上形成有器件结构，并且在器件结构上经由第一绝缘体形成反射膜。这可以抑制由于电极的光阻挡而引起的光输出的减少。
本发明的第十一方面涉及根据第一至第十方面的制造方法的一个具体实施方案，其中第III族氮化物半导体发光器件具有400nm或更大的峰值发射波长。当峰值波长落在400nm或更大的范围时，在不具有第二绝缘体的器件中反射膜的反射率可以增加至90％或更大，并且在具有第二绝缘体的器件中反射膜的反射率可以增加至83％或更大。对于在此波长范围内的使用，本发明的反射膜是有效的。
本发明的效果
本发明可以抑制在热处理之后反射膜的反射率的降低，并且可以形成具有等于或高于Ag的反射率的反射率的反射膜。结果，可以提高第III族氮化物半导体发光器件的光提取性能。这可能是因为Ag被Al钝化，所以防止了热迁移。因为Al比Ag具有更高的与绝缘体如SiO2的粘附力，所以确保了在反射膜和绝缘体之间的粘附，从而提高第III族氮化物半导体发光器件的可靠性。
从图1中可以清楚地看出，热处理减小包括单一Ag层的反射膜的反射率，而无论Ag的顶表面是否覆盖有绝缘膜。当Ag的顶表面未覆盖有绝缘膜时，反射率从94.5％大幅度地减少至50％，降低了47％。此外，在包括单一Al层的反射膜中，热处理减小反射率，而无论Al的顶表面是否覆盖有绝缘膜。当Al的顶表面覆盖有绝缘膜时，反射率从89％大幅度地减少至53.5％，降低了40％。
与此相反，在本发明中，当反射膜由在第一绝缘体上的Ag和在Ag上的Al形成并且Al的顶表面未覆盖有第二绝缘体时，通过热处理，反射膜的反射率从89％增加至96.5％，增加了8％。当Al的顶表面覆盖有第二绝缘体时，通过热处理，反射膜的反射率从94.5％增加至96.5％，增加了2％。另一方面，当Ag和Al的垂直次序被颠倒，也就是说，反射膜由在第一绝缘体上的Al和在Al上的Ag形成并且Ag的顶表面未覆盖有第二绝缘体时，通过热处理，反射膜的反射率从96％减少至67.5％，降低了30％。此外，当Ag的顶表面覆盖有第二绝缘体时，通过热处理，反射膜的反射率从83.5％减少至82.5％，降低了1％。由此，应当理解，在Ag层上存在Al层明显有助于通过热处理来提高反射膜的反射率。
当在第一绝缘体上的反射膜具有第三Al层、第一Ag层以及第二Al层的三层结构时，热处理增加反射膜的反射率，而无论作为最上层的第二层的顶表面是否覆盖有第二绝缘体。当Al层的厚度是时，反射膜的反射率和通过热处理的反射率增加率在Al/Ag/Al的三层结构和Ag/Al的两层结构两者中几乎相同。这表明形成在Ag层上的Al层的存在明显有助于通过热处理来提高反射率。因此，从图1可以清楚地看出，当Al层的厚度(主要是在Ag层上的Al层(第二层)的厚度)落在至的范围时，热处理增加反射率，而无论反射膜是具有Al/Ag/Al的三层结构或具有Ag/Al的两层结构。
图1中示出的反射率特性为器件中在600℃的温度下对反射膜进行热处理的情况。图3示出在第二层是否覆盖有第二绝缘体的两种情况下，当未进行热处理时和当改变热处理温度时，由Al/Ag/Al形成的反射膜的反射率特性。在进行热处理的所有情况下，观察到反射膜的反射率增加。当在300℃至600℃的温度下进行热处理时，反射膜的反射率确定增加。当在700℃的温度下进行热处理时，存在取决于Al层的厚度而增加或减少的趋势。当在800℃的温度下进行热处理时，反射率大幅度地减少，而无论Al层的厚度如何。这表明可以在300℃至700℃、优选地为300℃至600℃的温度下进行反射膜的热处理。
附图说明
图1为示出反射膜的材料和反射率之间的关系的曲线图。
图2A为示出用于测量反射率的样品的结构的示意图。
图2B为示出用于测量反射率的样品的结构的示意图。
图3为示出热处理温度与反射率之间的关系的曲线图。
图4为根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的俯视图。
图5为根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的截面图。
图6A为示出用于制造根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图6B为示出用于制造根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图6C为示出用于制造根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图6D为示出用于制造根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图6E为示出用于制造根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图7为根据实施方案3的第III族氮化物半导体发光器件的截面图。
图8A为示出用于制造根据实施方案4的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图8B为示出用于制造根据实施方案4的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图8C为示出用于制造根据实施方案4的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图9为示出反射率与波长的关系的曲线图。
图10为示出反射率与波长的关系的曲线图。
图11为根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件的截面图。
图12A为示出用于制造根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图12B为示出用于制造根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图12C为示出用于制造根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图12D为示出用于制造根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图12E为示出用于制造根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图12F为示出用于制造根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
图12G为示出用于制造根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。以及
图12H为示出用于制造根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件的过程的概略图。
具体实施方式
下面将参考附图详细地描述本发明的具体实施方案。然而，这些实施方案不应当被理解为将本发明限制于此。
实施方案1
首先，在蓝宝石衬底1上形成由具有厚度的SiO2形成的第一绝缘膜2(第一绝缘体)，并且通过沉积在第一绝缘膜2上形成多种材料的反射膜3，从而制造样品A(参考图2A)。此后，在进行或未进行热处理的两种情况下，通过让光垂直入射到反射膜的表面来测量反射率。与上述类似地，在蓝宝石衬底1上依次形成第一绝缘膜2和反射膜3，此外通过化学气相沉积(CVD)在反射膜3上形成具有厚度的SiO2的第二绝缘膜4(第二绝缘体)，从而制造样品B(参照图2B)。此后，在进行或未进行热处理的两种情况下，以相同的方式测量反射率。将六种类型的材料用作反射膜：Al/Ag/Al(意味着在第一绝缘膜2上顺序形成Al膜、Ag膜和Al膜，在下文中相同)、Al/Ag、Ag/Al、Al/Ag/Al/Ag/Al、Ag以及Al。Ag膜中的每一个均具有的厚度。在Al/Ag/Al的情况下，两个Al膜具有相同的厚度，并且当Al膜的厚度为 以及时测量反射率。在Al/Ag、Ag/Al以及Al/Ag/Al/Ag/Al的情况下，Al膜的厚度为单一Ag层具有的厚度，并且单一Al层具有的厚度。
图1为示出在450nm的波长下在反射膜的材料与反射率之间的关系曲线图。在600℃下进行三分钟热处理。
如从图1观察到的，当将单一Ag层或单一Al层用作反射膜时，样品A和样品B两者中的反射率在热处理之后比热处理之前明显减少。在使用单一Ag层的样品A中，通过热处理，反射膜的反射率降低了47％。在使用单一Al层的样品B中，通过热处理，反射膜的反射率降低了40％。在两种情况下，反射率显著降低。此外，在样品A中，反射膜在热处理期间暴露于大气。然而，在样品B中，反射膜在热处理期间未暴露于大气。因此，由热处理引起的反射率的降低不是由在热处理期间暴露于大气而引起的。
另一方面，当Al/Ag/Al中的Al厚度落在至的范围时，在样品A和样品B两者中，在热处理之后的反射率为95％或更大，其等于或高于在热处理之前单一Ag层的反射率。当Ag/Al和Al/Ag/Al/Ag/Al中的Al厚度为时，在热处理之后的反射率等于或高于在热处理之前单一Ag层的反射率。
因此，认为当反射膜具有Al层和Ag层的两个层，Al层被形成为最上层并且Al层的厚度落在至的范围时，可以获得等于或高于单一Ag层的反射率的反射率，甚至在热处理之后也是如此。当Al层的厚度落在至的范围时，在样品A和样品B两者中通过热处理增加了反射率。这表明，与反射膜包括单一Ag层时的情况相比，当反射膜包括多个层时热处理在提高反射率方面更为有效。
图3为示出在450nm的波长下、在热处理温度与反射率之间的关系曲线图。进行三分钟的热处理。将Al/Ag/Al用作反射膜，并且Al/Ag/Al中的Ag层具有厚度。当Al层的厚度为以及 时测量反射率。如从图3中观察的，在其中在反射膜3上未形成有第二绝缘膜4的样品A和其中在反射膜3上形成有第二绝缘膜4的样品B两者中，当热处理温度为800℃时，反射率减小。因此，热处理温度优选地为300℃至700℃。当热处理温度落在300℃至600℃的范围时，热处理越高，通过热处理的反射率的增加率就增加地越高，而无论Al厚度如何。因此，300℃至600℃的热处理温度范围对反射膜具有特别效果。
图9和图10为示出在热处理之后、在样品A和样品B中反射膜3的反射率与波长的关系的曲线图。从图9中清楚地看出，在热处理后的样品A中，当反射膜3具有至的Al厚度时，在Al/Ag/Al、Ag/Al以及Al/Ag/Al/Ag/Al的情况下，反射率在从420nm至1000nm的波长下几乎恒定为95％。当波长比420nm短时，反射率也逐渐减少，并且在380nm的波长下大幅度减少。从图10中清楚地看出，在热处理后的样品B中，当反射膜3具有至的Al厚度时，在Al/Ag/Al、Ag/Al以及Al/Ag/Al/Ag/Al的情况下，反射率在650nm的波长下略微地减少，但是反射率在从450nm至1000nm的波长下几乎恒定为95％。当波长比450nm短时，反射率逐渐降低。当波长比400nm短时，反射率降低，示出阻尼振荡。
根据上面给出的结果，发现：当在制造在绝缘膜上具有反射膜的第III族氮化物半导体发光器件的过程中，反射膜3包括Al/Ag/Al、Ag/Al或Al/Ag/Al/Ag/Al并且Al厚度是至时，在形成反射膜之后的热处理温度优选地为300℃至700℃。因此，反射膜3的反射率等于或高于在热处理之前单一Ag层的反射率，从而提高第III族氮化物半导体发光器件的光提取性能。这可能是因为Ag被Al钝化，所以防止了热迁移。由于反射膜3的Ag不与绝缘膜直接接触，所以确保了反射膜3和绝缘膜之间的粘附，并且还可以提高第III族氮化物半导体发光器件的可靠性。从图9和图10中发现，当使用上述反射膜3时，第III族氮化物半导体发光器件的峰值发射波长优选地为400nm或更大，更优选地为400nm至600nm。
实施方案2
图4为根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的俯视图。图5是图4中所示的俯视图的A-A截面图。
如图4所示，根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件包括：蓝宝石衬底10；以及在蓝宝石衬底10上依次形成的n-GaN层11、发光层12和p-GaN层13。在p-GaN层13的表面的中心处，以线性图案形成具有从p-GaN层13的表面延伸至n-GaN层11的深度的多个孔14。在p-GaN层13的表面的除设置有孔14的区域以外的几乎整个表面上形成ITO电极15。此外，由SiO2形成的绝缘膜16被设置为连续地覆盖ITO电极15的表面、孔14的底表面和侧表面以及p-GaN层13的其上未形成ITO电极15的表面。
在绝缘膜16上形成n电极17和p电极18。n电极17包括连接至接合线的焊垫部17a和与焊垫部17a连续的布线部17b。类似地，p电极18包括焊垫部18a和与焊垫部18a连续的布线部18b。在绝缘膜16上形成露出n-GaN层11的孔20和露出ITO电极15的孔21。n电极17的布线部17b通过孔20与n-GaN层11接触。p电极18的布线部18b通过孔21与ITO电极15接触。
在绝缘膜16中，在俯视图中面向n电极17和p电极18的区域中埋置有反射膜19。反射膜19具有Al/Ag/Al的三层结构，其中每层Al具有至的厚度。
根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件是正装型，其中从n电极17和p电极18提取光。这里，埋置在绝缘膜16中的反射膜19位于n电极17和p电极18下方。因此，从发光层12发射的光中被导向n电极17和p电极18的那些光被反射膜19反射并且返回到器件中。这防止了光被n电极17和p电极18吸收。结果，光提取性能比未形成反射膜19时显著提高。
接下来将参考图6描述用于制造根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的过程。
首先，通过MOCVD在蓝宝石衬底10上依次形成n-GaN层11、发光层12以及p-GaN层13。用于MOCVD的原材料气体如下：作为Ga源的TMG(三甲基镓)；作为In源的TMI(三甲基铟)；作为Al源的TMA(三甲基铝)；作为氮源的氨；作为n型掺杂气体的硅烷；作为p型掺杂气体的环戊二烯基镁；以及作为载气的氢或氮。然后，通过气相沉积在p-GaN层13的一部分上形成ITO电极15(图6A)。
随后，通过光刻法和干法蚀刻形成具有从p-GaN层13的表面延伸至n-GaN层11的深度的孔14(图6B)。
ITO电极15可以在形成孔14之后形成。
接下来，通过MOCVD沉积由SiO2形成的第一绝缘膜16a，使得连续覆盖整个顶表面，即，ITO电极15的表面、孔14的底表面和侧表面以及p-GaN层13的其上未形成ITO电极15的表面。在第一绝缘膜16a上的在俯视图中面向稍后待形成的n电极17与p电极18的区域上，通过溅射依次沉积Al膜、Ag膜以及Al膜，从而形成Al/Ag/Al的反射膜19(图6C)。除Ar气体之外，可以将添加有氧的Ar气体(例如，添加1体积％的氧)用作溅射气体。Al膜具有至的厚度。Ag膜具有至的厚度。
随后，通过MOCVD形成SiO2的第二绝缘膜16b，使得连续覆盖第一绝缘膜16a的表面和反射膜19的表面。因而，第一绝缘膜16a与第二绝缘膜16b被一体化为绝缘膜16。在绝缘膜16中，反射膜19被形成为埋置在俯视图中面向稍后待形成的n电极17与p电极18的区域中。此后，在绝缘膜16的特定区域上形成露出n-GaN层11的孔20和露出ITO电极15的孔21(图6D)。
接下来，通过气相沉积在绝缘膜16上形成Ni/Au/Al的n电极17和p电极18。n电极17和p电极18可以单独地形成，或者可以使用相同的材料同时形成。n电极17被形成为具有焊垫部17a和布线部17b的形状，并且孔20被布线部17b的一部分填充使得布线部17b与n-GaN层11接触。p电极18被形成为具有焊垫部18a和布线部18b的形状，并且孔21被布线部18b的一部分填充使得布线部18b与ITO电极15接触(图6E)。
其次，在300℃至700℃的温度下进行三分钟的热处理。进行该热处理以在n电极17与n-GaN层11之间、p电极18与ITO电极15之间以及ITO电极15与p-GaN层13之间形成欧姆接触。此后，在除n电极17的焊垫部17a和p电极18的焊垫部18a以外的整个表面上形成绝缘膜22。因而，制造出图4与图5中所示的根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件。
在用于制造根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的上述方法中，反射膜19由Al/Ag/Al形成，其中Al具有至的厚度，在形成反射膜19之后的热处理在300℃至700℃的温度范围内进行。因此，反射膜19的反射率等于或高于单一Ag层的反射率，甚至在热处理之后也是如此。根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件呈现出优异的光提取性能。由于反射膜19的Ag不直接接触绝缘膜16，所以确保了在反射膜19与绝缘膜16之间的粘附，并且还提高了第III族氮化物半导体发光器件的可靠性。
实施方案3
图7示出根据实施方案3的第III族氮化物半导体发光器件的结构的截面图。根据实施方案3的第III族氮化物半导体发光器件包括在根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的蓝宝石衬底10的底表面(与具有n-GaN层11的表面相反的一侧)上依次形成的反射膜119、SiO2的绝缘膜120以及钎料层(solderlayer)121。反射膜119具有与反射膜19相同的结构，并包括Al/Ag/Al。各个Al具有至的厚度，并且Ag具有至的厚度。钎料层121由Au或AuSn形成。
根据实施方案3的第III族氮化物半导体发光器件是正装型器件，其中如根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件一样，从n电极17和p电极18提取光。反射膜119将从发光层12向蓝宝石衬底10发射的光反射至光提取表面侧。当该第III族氮化物半导体发光器件经由钎料层121连接至引线框时，在300℃至700℃的热处理温度下的反射膜119具有的反射率等于或高于单一Ag层的反射率。结果，根据实施方案3的第III族氮化物半导体发光器件在光提取性能方面非常优异。
实施方案4
下面将参考图8描述用于制造根据实施方案4的第III族氮化物半导体发光器件的过程。
首先，通过MOCVD在蓝宝石衬底200上依次形成n-GaN层201、发光层202以及p-GaN层203。在p-GaN层203的一部分上形成ITO电极205。随后，通过光刻法和干法蚀刻移除发光层202和p-GaN层203的部分，从而露出n-GaN层201。在ITO电极205的一部分上形成Ni/Al/Au的ITO接触电极206，并且在露出的n-GaN层201的一部分上形成Ni/Au/Al的接触电极211(图8A)。
其次，在300℃至700℃的温度下进行三分钟的热处理。进行该热处理以在n接触电极211与n-GaN层201之间、ITO接触电极206与ITO电极205之间以及ITO电极205与p-GaN层203之间形成欧姆接触。
随后，形成SiO2的绝缘膜207以连续地覆盖ITO电极205的表面、ITO接触电极206的表面、露出的n-GaN层201以及n接触电极211的侧表面和顶表面。在绝缘膜207上，在俯视图中不位于ITO接触电极206和n接触电极211上方的区域中形成反射膜208。反射膜208由Al/Ag/Al形成，其中每个Al具有至厚度。此外，绝缘膜形成为连续地覆盖在绝缘膜207和反射膜208上的表面，从而提供反射膜208被埋置在绝缘膜207中的结构。通过蚀刻绝缘膜207的一部分，露出ITO接触电极206与n接触电极211(图8B)。
随后，在露出的ITO接触电极206上依次形成Ti/Ni的阻挡电极216、AuSn钎料层217以及Au层218。在露出的n接触电极211上依次形成Ti/Ni的阻挡电极212、AuSn钎料层213以及Au层214(图8C)。
通过上述过程制造的根据实施方案4的第III族氮化物半导体发光器件是倒装芯片型，其中从蓝宝石衬底200的背面侧(与具有n-GaN层201的表面相反的一侧)提取光。通过反射膜，可以将从发光层202发射至与光提取表面相反的一侧的光反射至光提取表面侧，从而提高光提取性能。由于将其中Al具有至厚度的Al/AgAl用作反射膜208的材料，并且在形成反射膜208之后在300℃至700℃的温度下进行热处理，所以反射膜208的反射率等于或高于单一Ag层的反射率。因此，根据实施方案4的III族氮化物半导体发光器件在光提取性能方面是优异的。此外，由于在反射膜208中Ag不直接接触绝缘膜207，所以确保了反射膜208与绝缘膜207之间的粘附，并且提高了第III族氮化物半导体发光器件的可靠性。
实施方案5
接下来将描述用于制造根据实施方案5的III族氮化物半导体发光器件的过程。图11是通过根据实施方案5的制造方法制造的第III族氮化物半导体发光器件的截面图。俯视图与图4相同，并且图11是沿图4中的A-A线的截面图。将相同的附图标记分配给与实施方案2中具有相同功能的部分。
如图11所示，根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件具有与在图5中示出的根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的形状相似的形状。它们之间的差别如下：形成有分别与n-GaN层11和ITO电极15接触的接触电极31和接触电极32。在绝缘膜16上形成的n电极17与接触电极31接触，并且在绝缘膜16上形成的p电极18与接触电极32接触。接触电极31是与n-GaN层11接触且在n-GaN层11上的、离散地形成在多个位置处的圆形点状电极。类似地，接触电极32是与ITO电极15(扩散电极)接触且在ITO电极15(扩散电极)上的、离散地形成在的多个位置处的圆形点状电极。在反射膜19上，形成阻挡金属层30使其具有与反射膜19的形状和面积相同的形状和面积。阻挡金属层30由具有厚度的Ti形成。只有这些点不同于根据实施方案2的第III族氮化物半导体发光器件的结构。
阻挡金属层30可以由以下材料形成：选自包括Ti、Ni、Al、W以及Mo中的至少一种金属；包括选自这些金属中的至少一种或两种金属或更多种金属的合金；具有比Ag更高的离子化倾向的金属；或者n型氧化物导电膜，如ITO、IZO以及ICO。阻挡金属层30可以包括上述不同金属的单一层或多层。阻挡金属层30优选地具有至的厚度。当厚度为或更大时，阻挡金属层30难以被绝缘膜16覆盖，这是不优选的。当厚度为或更小时，阻挡金属层30未形成为膜，这是不优选的。更优选地，厚度为至
接下来将描述用于制造根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件的过程。如图12A所示，通过MOCVD在蓝宝石衬底10上依次形成n-GaN层11、发光层12以及p-GaN层13。通过气相沉积，在p-GaN层13的一部分上形成ITO电极15。此过程与实施方案2中图6A的过程相同。随后，如图12B所示，在通过施加抗蚀剂、曝光以及显影形成掩模之后，通过干法蚀刻形成具有从p-GaN层13的表面延伸至n-GaN层11的深度的孔14。此过程与实施方案2中图6B的过程相同。ITO电极15可以在孔14形成之后形成。
将抗蚀剂施加到整个表面之后，在特定区域中曝光并显影圆形点状部分，从而形成具有圆形点状窗口的掩模。此后，依次沉积Ni、Au以及Al，并且剥离掩模。如图12C所示，在n-GaN层11的在孔中露出的表面上形成具有Ni/Au/Al的结构的接触电极31。也就是说，接触电极31在多个位置处、以圆形点状图案与n-GaN层11接触。类似地，如图12C所示，在ITO电极15的表面上形成具有Ni/Au/Al的层状结构的接触电极32。也就是说，接触电极32在多个位置处、以圆形点状图案与ITO电极15接触。
接下来，如图12D所示，通过MOCVD形成由SiO2形成的第一绝缘膜16a，以连续地覆盖整个顶表面，即，ITO电极15的露出表面、接触电极31和32的露出表面、孔14的底表面和侧表面以及p-GaN层13的露出表面。在绝缘膜16a上，在俯视图中面向稍后待形成的n电极17和p电极18的区域中(通过n电极17和p电极18阻挡光的区域)，通过溅射依次沉积Al膜、Ag膜以及Al膜来形成Al/Ag/Al的反射膜19。该过程与实施方案2中图6C的过程相同。与实施方案2相同，Al膜具有至的厚度，并且每个Ag膜具有至的厚度。
其次，在此条件下，在300℃至700℃的温度下进行三分钟的热处理。进行该热处理以在接触电极31与n-GaN层11之间、接触电极32与ITO电极15之间以及ITO电极15与p-GaN层13之间形成欧姆接触。
随后，如图12E所示，通过施加抗蚀剂、曝光以及显影形成掩模。在反射膜19上，通过溅射形成阻挡金属层30使其具有与反射膜19的形状和面积相同的形状和面积。阻挡金属层30被形成为使得Ti具有400nm的厚度。
如图12F所示，通过MOCVD形成SiO2的第二绝缘膜16b，以连续地覆盖第一绝缘膜16a的表面和反射膜19的表面。因而，第一绝缘膜16a和第二绝缘膜16b被一体化为绝缘膜16。在绝缘膜16中，反射膜19和阻挡金属层30被形成为埋置在俯视图中面向稍后待形成的n电极17和p电极18的区域中(通过n电极17和p电极18阻挡光的区域)。此后，在绝缘膜16的特定区域上形成露出接触电极31的孔20和露出接触电极32的孔21。
然后，如图12G所示，通过气相沉积在绝缘膜16上形成Ni/Au/Al的n电极17和p电极18。n电极17和p电极18可以单独地形成，或者可以使用相同的材料同时形成。如图4所示，n电极17被形成为具有焊垫部17a和布线部17b的形状，并且孔20被布线部17b的一部分填充使得布线部17b与接触电极31接触。如图4所示，p电极18被形成为具有焊垫部18a和布线部18b的形状，并且孔21被布线部18b的一部分填充，使得布线部18b与接触电极32接触。
随后，如图12H所示，在除n电极17的焊垫部17a和p电极18的焊垫部18a以外的整个表面上形成绝缘膜22，从而制造图4和图11中所示的根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件。
在上述实施方案5中，如在实施方案2中一样，当第二绝缘膜16b、n电极17以及p电极18形成为与如图12G所示的一样时，可以在300℃至700℃(优选地，300℃至600℃)的范围内进行热处理。
在以上所提及的用于制造根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件的方法中，将具有至厚度的Al的Al/Ag/Al用作反射膜19的材料，在形成反射膜19之后且在反射膜19上形成阻挡金属层30之前，在300℃至700℃(优选地为300℃至600℃)的温度范围内进行热处理。因此，反射膜19的反射率等于或高于单一Ag层的反射膜的反射率，甚至在热处理之后也是如此。与热处理之前相比，在300℃至600℃的范围内的热处理可以增加反射膜的反射率。因此，根据实施方案5的第III族氮化物半导体发光器件呈现出优异的光提取性能。该热处理也可以实现与接触电极31和32的欧姆接触。由于反射膜19的Ag不直接接触绝缘膜16，所以确保了反射膜19和绝缘膜16之间的粘附性，还可以提高第III族氮化物半导体发光器件的可靠性。
工业实用性
通过本发明的方法制造的第III族氮化物半导体发光器件可以被用在例如照明装置中。
附图标记说明
10：蓝宝石衬底
11：n-GaN层
12：发光层
13：p-GaN层
14、20、21：孔
15：ITO电极
16、120：绝缘膜
17：n电极
18：p电极
30：阻挡金属层
31、32：接触电极
19、119：反射膜
121：钎料层
Claims (7)
1.一种用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，所述第III族氮化物半导体发光器件具有与第一绝缘体接触并且在所述第一绝缘体上的反射膜，
其中所述III族氮化物半导体发光器件具有n型层、发光层、p型层以及将电流扩散至所述p型层的扩散电极；以及
其中在形成所述反射膜前，形成分别与所述n型层和所述扩散电极接触的接触电极；以及
其中所述反射膜具有通过形成Ag的第一层并且在所述第一层上形成具有至厚度的Al的第二层作为最上层而形成的至少两层结构；以及
其中在300℃至700℃的温度下对在形成所述反射膜之后露出的所述反射膜的顶表面进行热处理，以同样在所述接触电极和所述n型层之间、在所述接触电极和所述扩散电极之间以及在所述扩散电极和所述p型层之间形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中所述反射膜具有通过形成具有至厚度的Al的第三层并且在所述第三层上依次形成所述第一层和所述第二层而形成的三层结构。
3.根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在所述反射膜上形成阻挡金属层以防止Ag扩散。
4.根据权利要求2所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在所述反射膜上形成阻挡金属层以防止Ag扩散。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，
其中所述第III族氮化物半导体发光器件是正装型，其中衬底是所述第一绝缘体，并且在所述第一绝缘体上形成器件结构，
其中在所述衬底的与其上形成有所述器件结构的表面相反的表面上形成所述反射膜。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中所述第III族氮化物半导体发光器件是倒装芯片型，其中在衬底上形成器件结构，并且在所述器件结构上经由所述第一绝缘体形成所述反射膜。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中所述第III族氮化物半导体发光器件具有400nm或更大的峰值发射波长。
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