ИЗЛУЧАЮЩИЙ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ СВЕТ НИТРИДНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ И ИЗЛУЧАЮЩЕЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ СВЕТ НИТРИДНОЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ УСТРОЙСТВО
ULTRAVIOLET LIGHT EMITTING NITRIDE SEMICONDUCTOR ELEMENT AND ULTRAVIOLET LIGHT EMITTING NITRIDE SEMICONDUCTOR DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
[0001]
Настоящее изобретение относится к излучающему ультрафиолетовый свет нитридному полупроводниковому элементу и излучающему ультрафиолетовый свет нитридному полупроводниковому устройству с этим излучающим ультрафиолетовый свет нитридным полупроводниковым элементом и более конкретно к методу улучшения электродной структуры излучающего ультрафиолетовый свет нитридного полупроводникового элемента, используемого для монтажа методом перевернутого кристалла, в котором свет с центральной длиной волны излучения, составляющей примерно 355 нм или менее, выходит со стороны подложки.
Уровень техники
[0002]
Традиционно нитридный полупроводник на основе AlGaN включает светоизлучающий элемент или принимающий свет элемент с многослойной структурой, образованной на основе из слоя GaN или слоя AlGaN с относительно низкой мольной долей AlN (также называемой соотношением смешанного кристалла (твердым раствором) AlN или соотношением состава Al) (см., например, непатентный документ 1 и непатентный документ 2). Фиг. 16 показывает традиционную структуру кристаллического слоя светоизлучающего диода на основе AlGaN. Показанный на фиг. 16 светоизлучающий диод имеет слоистую (слоистую) структуру, в которой слой 102 основы, включающий слой AlN, образован на сапфировой подложке 101, и на слое 102 основы последовательно наслаиваются плакирующий слой 103 n-типа, состоящий из AlGaN n-типа, активный слой 104 AlGaN/GaN с множественными квантовыми ямами 104, блокирующий электроны слой 105, состоящий из AlGaN p-типа, плакирующий слой 106 p-типа, состоящий из AlGaN p-типа, и контактный слой 107, состоящий из GaN p-типа. Активный слой с множественными квантовыми ямами 104 имеет структуру с многослойными структурами, каждая из которых имеет слой GaN с квантовыми ямами, расположенный между барьерными слоями AlGaN. После роста кристалла активный слой 104 с множественными квантовыми ямами, блокирующий электроны слой 105, плакирующий слой 106 p-типа и контактный слой 107 p-типа частично вытравливают до открытия части поверхности плакирующего слоя 103 n-типа. После этого на поверхности контактного слоя p-типа 107 образуют p-электрод 108, состоящий из Ni/Au, а на открытой поверхности плакирующего слоя 103 n-типа образуют n-электрод 109, состоящий из Ti/Al/Ti/Au. При изменении мольной доли AlN и толщины слоя AlGaN с квантовыми ямами вместо слоя GaN с квантовыми ямами длина волны излучения уменьшается или при добавлении In длина волны излучения увеличивается, так что может быть изготовлен светоизлучающий диод, имеющий область ультрафиолетового света с длиной волны от 200 нм до 400 нм.
Документы предшествующего уровня техники
Патентный документ
[0003]
Патентный документ 1: WO 2014/178288
Непатентные документы
[0004]
Непатентный документ 1: Kentaro Nagamatsu (Кентаро Нагамацу) и др., «Высокоэффективный светоизлучающий диод УФ-свечения  на основе AlGaN на латерально наращенном AlN», Journal of Crystal Growth, 2008, том 310, с. 2326-2329.
Непатентный документ 2: Shigeaki Sumiya (Шигеаки Сумия) и др., «Светоизлучающие диоды глубокого ультрафиолетового свечения на основе AlGaN, выращенные на эпитаксиальных шаблонах AlN/сапфир», Japanese Journal of Applied Physics, 2008, том 47, № 1, с. 43-46.
Сущность изобретения
Проблемы, решаемые изобретением
[0005]
Эффективность светового излучения излучающего ультрафиолетовый свет элемента из полупроводника на основе AlGaN составляет примерно от нескольких десятых до половины эффективности светового излучения излучающего синий свет элемента из полупроводника на основе InGaN.
[0006]
Например, в том случае, где светоизлучающий элемент образован выращиванием полупроводника на основе AlGaN на сапфировой подложке, мольная доля AlN полупроводника на основе AlGaN должна увеличиваться для увеличения ширины запрещенной зоны по мере уменьшения длины волны светового излучения. Соответственно, увеличивается разность в периоде (кристаллической) решетки между полупроводником на основе AlGaN и сапфировой подложкой. В излучающем ультрафиолетовый свет полупроводниковом элементе на основе AlGaN несоответствие параметров решеток увеличивается при уменьшении длины волны светового излучения, так что существует проблема увеличения плотности прорастающей дислокации в тонкой пленке из полупроводника на основе AlGaN. Высокая плотность прорастающей дислокация вызывает уменьшение внутренней квантовой эффективности полупроводникового светоизлучающего элемента на основе AlGaN. С другой стороны, в отличие от излучающего ультрафиолетовый свет элемента, для излучающего синий свет элемента не требуется большая ширина запрещенной зоны, так что внутренняя квантовая эффективность не уменьшается значительно вследствие несоответствия параметров решеток, и может быть достигнута внутренняя квантовая эффективность, составляющая примерно 90%.
[0007]
Кроме того, нитридный полупроводник имеет кристаллическую структуру типа вюрцита и является асимметричным в направлении оси c, так что нитридный полупроводник имеет высокую полярность, и в направлении оси c формируется электрическое поле вследствие самопроизвольной поляризации. Кроме того, нитридный полупроводник проявляет значительный пьезоэлектрический эффект, так что в том случае, где полупроводник на основе AlGaN выращивают на сапфировой подложке, например, в направлении оси c, электрическое поле вследствие пьезоэлектрической поляризации (пьезоэлектрическое поле) формируется в направлении, перпендикулярном к границе раздела. Здесь, в том случае, где светоизлучающий диод изготавливают выращиванием кристалла в направлении оси c имеющим вышеописанную слоистую структуру, электрическое поле, сформированное вследствие различия в самопроизвольной поляризации между обеими гетерограницами раздела слоя с квантовыми ямами и барьерными слоями, объединяется с пьезоэлектрическим полем вследствие деформации при сжатии в направлении оси c, в результате чего в слое с квантовыми ямами в активном слое формируется внутреннее электрическое поле. Таким образом, вследствие этого внутреннего электрического поля, в полупроводнике на основе AlGaN потенциал в каждой из валентной зоны и зоны проводимости падает от плакирующего слоя n-типа к плакирующему слою p-типа в слое с квантовыми ямами в активном слое. В результате в слое с квантовыми ямами электроны преимущественно распределяются на стороне плакирующего слоя p-типа, а дырки преимущественно распределяются на стороне плакирующего слоя n-типа. Соответственно, электроны и дырки пространственно изолированы, предотвращается их рекомбинация, и тогда внутренняя квантовая эффективность уменьшается.
[0008]
Когда в полупроводник на основе AlGaN в слой с квантовыми ямами добавлен индий (In) в количестве примерно несколько процентов, было обнаружено, что вследствие эффекта естественно возникающей флуктуации состава (эффект модуляции состава In), в котором композиция In неравномерно распределена на нанометровом уровне в процессе роста кристалла, уменьшение эффективности светового излучения может предотвращаться вследствие внутреннего электрического поля, формируемого в слое с квантовыми ямами активного слоя. Таким образом, светоизлучающий диод ультрафиолетового свечения, как правило, имеет уменьшенную эффективность светового излучения по сравнению со светоизлучающим диодом синего свечения из полупроводника на основе InGaN, содержащего In в больших количествах в нитридном полупроводнике в слое с квантовыми ямами.
[0009]
Как описано выше, эффективность светового излучения нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента уменьшается до примерно от нескольких десятых до половины эффективности светового излучения излучающего синий свет элемента, и прямое напряжение, подаваемое между электродами, составляет примерно в два раза больше чем в случае излучающего синий свет элемента. Энергия, которая не вносится в световое излучение из поданной мощности, расходуется как отходящее тепло, так что требуется процесс теплоотвода для эффективного отведения отходящего тепла за пределы элемента в целях предотвращения повышения температуры перехода вследствие отходящего тепла. По сравнению с излучающим синий свет элементом, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента осуществление процесса теплоотвода весьма необходимо, и особенно это еще более необходимо в области глубокого ультрафиолетового света с длиной волны излучения 300 нм или менее.
[0010]
Нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовый свет светоизлучающий элемент как правило устанавливается с помощью монтажа методом перевернутого кристалла (см., например, фиг. 4 в патентном документе 1). При монтаже методом перевернутого кристалла, излученный из активного слоя свет проходит через нитридный полупроводник на основе AlGaN и сапфировую подложку с большей шириной запрещенной зоны, чем у активного слоя, и выводится за пределы элемента. Таким образом, при монтаже методом перевернутого кристалла сапфировая подложка обращена вверх, а каждая из поверхностей электрода на p-стороне и n-стороне, которые образованы на верхней поверхности кристалла, обращена вниз, так что поверхность электрода кристалла электрически и физически соединена с электродной контактной площадкой на корпусе, служащим в качестве опоры, через металлические столбики, образованные на поверхностях электродов.
[0011]
Как описано выше, при монтаже методом перевернутого кристалла излученный из активного слоя свет проходит через нитридный полупроводник на основе AlGaN и сапфировую подложку с большей шириной запрещенной зоны, чем у активного слоя, и выводится за пределы элемента, так что свет не поглощается слоем, имеющим большую ширину запрещенной зоны. В результате высока эффективность вывода света, и высок эффект теплоотвода при монтаже методом перевернутого кристалла по сравнению с традиционным монтажом с лицевой стороной вверх с проводным соединением, поскольку поверхность электрода и электродная контактная площадка на корпусе соединяются через толстый и короткий металлический столбик с низкой термостойкостью вместо тонкого и длинного провода.
[0012]
Однако множество металлических столбиков, каждый из которых имеет сферическую форму, как правило случайно расположены по форме электрода, так что оказывается затруднительным равномерно сформировать металлические столбики на всей поверхности электрода, что не идеально с точки зрения теплопроводности, и требуется дополнительное улучшение.
[0013]
Когда процесс теплоотвода не осуществляется в достаточной степени в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента, в частности, излучающего глубокий ультрафиолетовый свет элемента с короткой длиной волны светового излучения, аномально повышается температура перехода, что может вызывать уменьшение эффективности выхода светового излучения и даже может вызывать уменьшение надежности или срока службы элемента. Таким образом, требуется светоизлучающий элемент, способный более эффективно обеспечивать отвод тепла.
[0014]
Настоящее изобретение было выполнено с учетом описанных выше проблем, и его задача заключается в обеспечении нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента, способного более эффективно отводить отходящее тепло, образованное вследствие светового излучения.
Средства решения проблемы
[0015]
Чтобы достичь вышеописанную цель, настоящее изобретение предлагает, в качестве первой особенности, нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовый свет элемент, который содержит полупроводниковый слоистый участок, включающий, в слоистом виде, первый полупроводниковый слой с одним или более полупроводниковыми слоями на основе AlGaN n-типа, активный слой с одним или более полупроводниковыми слоями на основе AlGaN с мольной долей AlN ноль или более и второй полупроводниковый слой с одним или более полупроводниковыми слоями на основе AlGaN p-типа; n-электрод, включающий один или более металлических слоев; p-электрод, включающий один или более металлических слоев; защитную изолирующую пленку; и первый нанесенный электрод, который находится в контакте с открытой поверхностью p-электрода, которая не покрыта защитной изолирующей пленкой, при этом в отношении области, где нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовый свет элемент образован в плоскости, параллельной поверхности полупроводникового слоистого участка, в качестве области элемента, полупроводниковый слоистый участок включает активный слой и второй полупроводниковый слой, наслоенный на первый полупроводниковый слой в первой области, которая представляет собой часть области элемента, и не включает активный слой и второй полупроводниковый слой, наслоенный на первый полупроводниковый слой, во второй области в области элемента, отличной от первой области,
при этом первая область имеет углубление, окружающее вторую область с трех направлений в рассматриваемой на плоскости форме,
вторая область непрерывно имеет углубленную область, окруженную углублением первой области, и периферийную область, отличную от углубленной области,
n-электрод образован на первом полупроводниковом слое во второй области и покрывает углубленную область и периферийную область,
p-электрод образован на наружной поверхности второго полупроводникового слоя,
защитная изолирующая пленка покрывает по меньшей мере всю внешнюю боковую поверхность полупроводникового слоистого участка в первой области, верхнюю поверхность первого полупроводникового слоя, обеспеченную между первой областью и n-электродом, и верхнюю поверхность и боковую поверхность внешнего краевого участка n-электрода, включая участок, по меньшей мере обращенный к первой области, и не покрывает, а открывает по меньшей мере одну часть поверхности n-электрода и по меньшей мере одну часть поверхности p-электрода, и
первый нанесенный электрод состоит из меди или сплава, содержащего медь в качестве главного компонента, образован влажным способом покрытия, разнесен от открытой поверхности n-электрода, которая не покрыта защитной изолирующей пленкой, и покрывает всю верхнюю поверхность первой области, включая открытую поверхность p-электрода, всю внешнюю боковую поверхность первой области, покрытую защитной изолирующей пленкой, и граничную область, которая представляет собой часть второй области и находится в контакте с первой областью.
[0016]
x
1-x
В настоящем изобретении полупроводник на основе AlGaN представляет собой тройное (или двойное) соединение, выражаемое общей формулой AlGaN (x представляет собой мольную долю AlN, 0≤x≤1) и является нитридным полупроводником элемента III группы с шириной запрещенной зоны, равной или большей ширины запрещенной зоны (примерно 3,4 эВ) GaN (x=0), и включает случай, где содержится небольшое количество In при условии, что удовлетворяется условие в отношении ширины запрещенной зоны.
[0017]
В случае нитридного полупроводникового излучающему ультрафиолетовый свет элементу с первой особенностью, когда ток протекает от p-электрода к n-электроду через второй полупроводниковый слой, активный слой и первый полупроводниковый слой, ультрафиолетовый свет излучается из активного слоя, и энергия, которая не расходуется на излучение света в активном слое, превращается в тепло в виде отходящего тепла. Отходящее тепло также образуется вследствие паразитного сопротивления первого полупроводникового слоя и второго полупроводникового слоя. Таким образом, отходящее тепло главным образом образуется из полупроводникового слоистого участка в первой области. Здесь полупроводниковый слой на основе AlGaN n-типа служит в качестве плакирующего слоя n-типа, так что полупроводниковый слой на основе AlGaN n-типа должен иметь большую мольную долю AlN, чем активный слой, такую как примерно 20% или более. Однако, когда полупроводниковый слой на основе AlGaN n-типа имеет высокую мольную долю AlN, его удельное сопротивление выше, чем у GaN n-типа. Соответственно, необходимо предотвращать падение напряжения вследствие паразитного сопротивления в первом полупроводниковом слое с помощью сокращения расстояния между n-электродом и границей раздела между полупроводниковым слоем на основе AlGaN n-типа и активным слоем. Таким образом, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента с первой особенностью образуется первая область в рассматриваемой на плоскости форме, имеющей углубление, окружающее вторую область с трех направлений, такой как рассматриваемая на плоскости гребневидная форма, и n-электрод образуется на первом полупроводниковом слое и покрывает углубленную область и периферийную область во второй области, так что расстояние между n-электродом и вышеупомянутой границей раздела может быть коротким, предотвращая падение напряжения вследствие паразитного сопротивления. Кроме того, поскольку первая область имеет рассматриваемую на плоскости форму, имеющую углубление, окружная длина первой области может быть большой. Таким образом, может быть большой площадь внешней боковой поверхности полупроводникового слоистого участка.
[0018]
В случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента с первой особенностью, первый нанесенный электрод может иметь большую площадь контакта со всей верхней поверхностью первой области, включая открытую поверхность p-электрода, всей внешней боковой поверхностью первой области, покрытой защитной изолирующей пленкой, и граничной областью, которая представляет собой часть второй области и находится в контакте с первой областью, которые покрывает первый нанесенный электрод (здесь далее для целей описания поверхности, покрытые первым нанесенным электродом, в совокупности называются как «покрытая поверхность». Кроме того, поскольку первая область имеет рассматриваемую на плоскости форму, имеющую углубление, может быть коротким расстояние между положением, в котором отходящее тепло образуется в полупроводниковом слоистом участке, и покрытой поверхностью. В результате отходящее тепло может с высокой эффективностью проходить в первый нанесенный электрод через покрытую поверхность, и может значительно улучшаться эффект теплоотвода светоизлучающего элемента.
[0019]
Кроме того, поскольку открытая поверхность n-электрода, которая не покрыта защитной изолирующей пленкой, разнесена от первой области, расстояние разнесения между первым нанесенным электродом и открытой поверхностью n-электрода может быть больше расстояния разнесения между n-электродом и p-электродом, предусмотренное в случае, где не образован первый нанесенный электрод, так что после монтажа методом перевернутого кристалла может уменьшаться электрическое поле, приложенное к герметизирующей смоле, помещенной между первым нанесенным электродом и n-электродом. Таким образом, может в значительной степени предотвращаться образование явления короткого замыкания между электродами, которое вызывает диффузия металла (миграция металла) вследствие фотохимической реакции между герметизирующей смолой и ультрафиолетовым светом и вследствие вышеописанного электрического поля, даже когда существует риск в отношении явления короткого замыкания в зависимости от состава герметизирующей смолы. Кроме того, явление короткого замыкания между электродами подробно описано в патентном документе 1.
[0020]
Патентный документ 1 описывает, что в случае, где связующая аморфная фторсодержащая смола с реакционноспособной функциональной группой, чья концевая функциональная группа имеет свойство связывания металла, используется для части, которая покрывает имеющий плоскую контактную поверхность электрод излучающего ультрафиолетовый свет элемента нитридного полупроводника, когда процесс излучения ультрафиолетового света   осуществляется при приложении прямого напряжения между металлическими проводами электродов, присоединенными к p-электроду и n-электроду излучающего ультрафиолетовый свет элемента, ухудшаются электрические характеристики излучающего ультрафиолетовый свет элемента. Согласно патентному документу 1, в случае, когда аморфная фторсодержащая смола представляет собой связующую аморфную фторсодержащую смолу, в связующей аморфной фторсодержащей смоле, облученной высокоэнергетическим ультрафиолетовым светом, ее реакционноспособная концевая функциональная группа отделяется и превращается в радикал вследствие фотохимической реакции, которая вызывает координационное связывание с металлом, составляющим имеющий плоскую контактную поверхность электрод, так что атом металла отделяется от имеющего плоскую контактную поверхность электрода. Кроме того, когда электрическое поле приложено к имеющим плоскую контактную поверхность электродам в течение процесса излучения света, атом металла вызывает миграцию, так что образуется омический путь тока утечки, и вызывается короткое замыкание между p-электродом и n-электродом излучающего ультрафиолетовый свет элемента.
[0021]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента с первой особенностью предпочтительно, чтобы углубленную область второй области полностью покрывал первый нанесенный электрод через защитную изолирующую пленку. Вследствие вышеупомянутого предпочтительного аспекта, площадь верхней поверхности первого нанесенного электрода может быть значительно больше площади верхней поверхности p-электрода, и площадь контакта между первым нанесенным электродом и электродной контактной площадкой на корпусе может быть весьма большой после монтажа методом перевернутого кристалла, так что может дополнительно улучшаться эффект теплоотвода.
[0022]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента с первой особенностью, предпочтительно, чтобы первый нанесенный электрод находился на расстоянии 75 мкм или более от открытой поверхности n-электрода, которая не покрыта защитной изолирующей пленкой. Вследствие вышеупомянутого предпочтительного аспекта, первый нанесенный электрод может быть получен с высоким выходом без создания контакта с открытой поверхностью n-электрода.
[0023]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента с первой особенностью, предпочтительно, чтобы защитная изолирующая пленка дополнительно покрывала верхнюю поверхность и боковую поверхность вокруг внешнего краевого участка p-электрода, и открытую поверхность наружной поверхности второго полупроводникового слоя, которая не покрыта p-электродом. Вследствие вышеупомянутого предпочтительного аспекта, поскольку между концом защитной изолирующей пленки на p-электроде и внешним периметром первой области предусмотрен выравнивающий зазор, защитная изолирующая пленка может надежно покрывать всю внешнюю боковую поверхность полупроводникового слоистого участка в первой области. Таким образом, первый нанесенный электрод может быть защищен от возникновения короткого замыкания между первым полупроводниковым слоем, активным слоем и вторым полупроводником в полупроводниковом слоистом участке и может покрывать внешнюю боковую поверхность полупроводникового слоистого участка в первой области через защитную изолирующую пленку.
[0024]
Кроме того, в качестве второй особенности нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовый свет элемент с первый особенностью дополнительно содержит второй нанесенный электрод, образованный по меньшей мере на открытой поверхности n-электрода, которая не покрыта защитной изолирующей пленкой, с помощью влажного способа нанесения покрытия и состоящий из меди или сплава, содержащего медь в качестве главного компонента, причем первый нанесенный электрод и второй нанесенный электрод разнесены друг от друга. Вследствие второй особенности, верхние поверхности первого нанесенного электрода и второго нанесенного электрода могут находиться на одном уровне друг с другом, так что во время монтажа методом перевернутого кристалла первый нанесенный электрод и второй нанесенный электрод могут присоединяться к соответствующим электродным контактным площадкам на корпусе одинаковым способом соединения, таким как пайка. Таким образом, может быть упрощен процесс монтажа методом перевернутого кристалла. Кроме того, второй нанесенный электрод может быть образован в ходе того же процесса, что и первый нанесенный электрод.
[0025]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента со второй особенностью предпочтительно, чтобы поверхности первого нанесенного электрода и второго нанесенного электрода были планаризованы, и высоты поверхностей, вертикальные по отношению к поверхности полупроводникового слоистого участка, находились на одном уровне друг с другом.
[0026]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента со второй особенностью предпочтительно, чтобы расстояние разнесения между первым нанесенным электродом и вторым нанесенным электродом составляло 75 мкм или более. Вследствие вышеупомянутого предпочтительного аспекта, первый нанесенный электрод и второй нанесенный электрод могут быть образованы с высоким выходом без вступления в контакт друг с другом.
[0027]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента со второй особенностью предпочтительно, чтобы на каждой из поверхностей первого нанесенного электрода и второго нанесенного электрода была образована однослойная или многослойная нанесенная металлическая пленка, включающая золото по меньшей мере на наружном слое. Вследствие вышеупомянутого предпочтительного аспекта, даже в том случае, когда требуется продолжительное время перед осуществлением монтажа методом перевернутого кристалла после того, как образованы первый нанесенный электрод и второй нанесенный электрод, может предотвращаться окисление поверхностей первого нанесенного электрода и второго нанесенного электрода. Таким образом, первый нанесенный электрод и второй нанесенный электрод могут надежно присоединяться к соответствующим электродным контактным площадкам на корпусе с помощью пайки или аналогичного способа. Кроме того, вышеупомянутый аспект является предпочтительным в случае, где на нанесенной металлической пленке образован столбик из золота (Au).
[0028]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента с первой или второй особенностью предпочтительно, чтобы внешняя периферия первого нанесенного электрода полностью располагалась на n-электроде через защитную изолирующую пленку. Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента с первой или второй особенностью предпочтительно, чтобы первый нанесенный электрод был образован в и заполнял выемку в углубленной области, окруженной внешней боковой поверхностью полупроводникового слоистого участка в первой области, и верхняя поверхность первого нанесенного электрода была полностью плоской. Вследствие вышеупомянутого предпочтительного аспекта, площадь между первым нанесенным электродом и электродной контактной площадкой на корпусе, которые соединены с помощью пайки или аналогичного способа, может дополнительно обеспечиваться в значительной степени во время монтажа методом перевернутого кристалла. Таким образом, после монтажа методом перевернутого кристалла более вероятна возможность теплоотвода через первый нанесенный электрод, который расположен вблизи активного слоя, служащего в качестве наибольшего источника формирования тепла, и эффект теплоотвода может дополнительно улучшаться.
[0029]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента с первой или второй особенностью предпочтительно, чтобы влажный способ покрытия включал способ электролитического покрытия, и подающая электропитание затравочная пленка, используемая в способе электролитического покрытия, была образована между защитной изолирующей пленкой и первым нанесенным электродом.
[0030]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента с первый или второй особенностью предпочтительно, чтобы защитная изолирующая пленка включала прозрачную изолирующую пленку, состоящую из изолирующего материала, который пропускает ультрафиолетовый свет, излученный из активного слоя, и преломляющий ультрафиолетовый свет слой был образован между защитной изолирующей пленкой и затравочной пленкой, чтобы отражать ультрафиолетовый свет с более высокой коэффициенте отражения, чем коэффициент отражения ультрафиолетового света затравочной пленки.
[0031]
Когда защитная изолирующая пленка представляет собой прозрачную изолирующую пленку, ультрафиолетовый свет, излученный из активного слоя полупроводникового слоистого участка, частично поступает в затравочную пленку через прозрачную изолирующую пленку. В этом случае этот ультрафиолетовый свет отражается от затравочного слоя в направлении полупроводникового слоистого участка только при коэффициенте отражения ультрафиолетового света, соответствующем длине волны светового излучения ультрафиолетового света, так что неотраженный ультрафиолетовый свет не может эффективно использоваться. Однако, при обеспечении отражающего ультрафиолетовый свет слоя с повышенным коэффициентом отражения ультрафиолетового света, между защитной изолирующей пленкой и затравочной пленкой, ультрафиолетовый свет, поступающий в затравочную пленку, может более эффективно использоваться, так что может улучшаться внешняя квантовая эффективность излучающего ультрафиолетовый свет элемента.
[0032]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента с первой или второй особенностью предпочтительно, чтобы защитная изолирующая пленка включала прозрачную изолирующую пленку, состоящую из изолирующего материала, который пропускает ультрафиолетовый свет, излученный из активного слоя, и чтобы на защитной изолирующей пленке между первым нанесенным электродом и открытой поверхностью n-электрода была образована, по меньшей мере одной частью, непрозрачная изолирующая пленка, состоящая из изолирующего материала, который не пропускает ультрафиолетовый свет, излученный из активного слоя.
[0033]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента с первой или второй особенностью предпочтительно, чтобы защитная изолирующая пленка включала непрозрачную изолирующую пленку, состоящую из изолирующего материала, который не пропускает ультрафиолетовый свет, излученный из активного слоя.
[0034]
В случае, где защитная изолирующая пленка представляет собой прозрачную изолирующую пленку, когда ультрафиолетовый свет частично отражается на границе раздела на задней стороне поверхности, служащей в качестве выводящей свет стороны полупроводникового слоистого участка, и проходит в активный слой, существует небольшая возможность того, что этот ультрафиолетовый свет частично поступает в часть, в которой первый нанесенный электрод не образован на защитной изолирующей пленке (промежуточный участок), и выходит за пределы элемента через промежуточный участок. Этот ультрафиолетовый свет, излучаемый за пределы элемента через промежуточный участок, входит в герметизирующую смолу, заполняющую промежуток между n-электродом или вторым нанесенным электродом, соединенным с n-электродом, и первым нанесенным электродом во время монтажа методом перевернутого кристалла. Однако, при обеспечении вышеупомянутой непрозрачной изолирующей пленки предотвращается вход ультрафиолетового света в упомянутый промежуток, так что может предотвращаться разложение герметизирующей смолы вследствие поступления ультрафиолетового света.
[0035]
Настоящее изобретение, в качестве первого аспекта, предлагает нитридное полупроводниковое излучающее ультрафиолетовый свет устройство, содержащее основу, включающую металлическую пленку на поверхности изолирующего материала основы, причем металлическая пленка имеет заданную рассматриваемую на плоскости форму и включает две или более электродных контактных площадок, и нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовый свет светоизлучающий элемент в по меньшей мере одной из первой и второй отличительных особенностях, установленный на основе с первым нанесенным электродом, обращенным к электродной контактной площадке, причем первый нанесенный электрод электрически и физически соединен с противоположной электродной контактной площадкой. Таким образом, нитридное полупроводниковое излучающее ультрафиолетовый свет устройство с первой особенностью имеет установленный нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовый свет элемент с вышеупомянутой особенностью при монтаже методом перевернутого кристалла и обеспечивает такое же действие и эффект, как нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовый свет элемент с вышеупомянутой особенностью.
[0036]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет устройства с первой особенностью, в качестве второй особенности (признака) нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовый свет элемент дополнительно включает второй нанесенный электрод, образованный по меньшей мере на открытой поверхности n-электрода, которая не покрыта защитной изолирующей пленкой, с помощью влажного способа нанесения покрытия и состоящий из меди или сплава, содержащего медь в качестве главного компонента, причем первый нанесенный электрод и второй нанесенный электрод разнесены друг от друга, и при этом первый нанесенный электрод электрически и физически соединен с одной электродной контактной площадкой, и второй нанесенный электрод электрически и физически соединен с другой электродной контактной площадкой в одном нитридном полупроводниковом излучающем ультрафиолетовый свет элементе. Согласно второй особенности, верхние поверхности первого нанесенного электрода и второго нанесенного электрода могут находиться на одном уровне друг с другом, так что во время монтажа методом перевернутого кристалла первый нанесенный электрод и второй нанесенный электрод могут присоединяться к соответствующим электродным контактным площадкам на основе одинаковым способом соединения, таким как пайка. Таким образом, может упрощаться процесс монтажа методом перевернутого кристалла.
[0037]
Кроме того, в случае нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет устройства со второй особенностью предпочтительно, чтобы основа включала множество пар электродных контактных площадок, каждая из которых включает первую электродную контактную площадку и по меньшей мере одну вторую электродную контактную площадку, электрически отделенную от первой электродной контактной площадки, множество нитридных полупроводниковых излучающих ультрафиолетовый свет элементов установлено на основе, и первый нанесенный электрод в одном нитридном полупроводниковом излучающем ультрафиолетовый свет элементе электрически и физически соединен с первой электродной контактной площадкой в упомянутой одной паре электродных контактных площадок, и второй нанесенный электрод в одном нитридном полупроводниковом излучающем ультрафиолетовый свет элементе электрически и физически соединен со второй электродной контактной площадкой в упомянутой одной паре электродных контактных площадок. Согласно предпочтительному аспекту, каждый из нитридных полупроводниковых излучающих ультрафиолетовый свет элементов, установленных на основе, включает первый нанесенный электрод и второй нанесенный электрод, и верхние поверхности электродов могут находиться на одном уровне друг с другом, так что во время монтажа методом перевернутого кристалла первый нанесенный электрод и второй нанесенный электрод в каждом из нитридных полупроводниковых излучающих ультрафиолетовый свет элементов может присоединяться к соответствующим электродным контактным площадкам на корпусе одинаковым способом соединения, таким как пайка. Таким образом, может упрощаться процесс установки множества кристаллов при монтаже методом перевернутого кристалла.
Эффект изобретения
[0038]
В случае нитридных полупроводниковых излучающих ультрафиолетовый свет элемента и устройства с вышеупомянутыми особенностями может эффективно отводиться отходящее тепло вследствие излучения света, повышается выход излучения света, и может увеличиваться срок службы в каждом из нитридных полупроводниковых излучающих ультрафиолетовый свет элемента и устройства.
Краткое описание чертежей
[0039]
Фиг. 1 представляет собой вид в поперечном сечении по линии A-A', схематически иллюстрирующий один пример структуры элемента нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента согласно первому-пятому вариантам осуществления настоящего изобретения, в котором еще не образованы защитная изолирующая пленка и первый и второй нанесенные электроды.
Фиг. 2 представляет собой вид в поперечном сечении по линии B-B', схематически иллюстрирующий один пример структуры элемента и нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента согласно первому-пятому вариантам осуществления настоящего изобретения, в котором еще не образованы защитная изолирующая пленка и первый и второй нанесенные электроды.
Фиг. 3 представляет собой основную часть вида в поперечном сечении, схематически иллюстрирующего основную часть структуры элемента, представленного на фиг. 1 и 2.
Фиг. 4 представляет собой вид в поперечном сечении по линии A-A', схематически иллюстрирующий один пример структуры элемента нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента согласно первому и пятому вариантам осуществления настоящего изобретения, в котором образованы защитная изолирующая пленка и первый и второй нанесенные электроды.
Фиг. 5 представляет собой вид в поперечном сечении по линии B-B', схематически иллюстрирующий один пример структуры элемента нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента согласно и первому и пятому вариантам осуществления настоящего изобретения, в котором образованы защитная изолирующая пленка и первый и второй нанесенные электроды.
Фиг. 6 представляет собой вид сверху, схематически иллюстрирующий один пример плоской структуры и рассматриваемого на плоскости рисунка первой области и второй области нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента согласно первому-пятому вариантам осуществления настоящего изобретения, в котором еще не образованы p-электрод, n-электрод и первый и второй нанесенные электроды.
Фиг. 7 представляет собой вид сверху, схематически иллюстрирующий один пример плоской структуры и рассматриваемого на плоскости рисунка p-электрода и n-электрода нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента согласно первому-пятому вариантам осуществления настоящего изобретения, в котором еще не образованы первый и второй нанесенные электроды.
Фиг. 8 представляет собой вид сверху, схематически иллюстрирующий один пример плоской структуры и рассматриваемого на плоскости рисунка защитной изолирующей пленки нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента согласно первому-пятому вариантам осуществления настоящего изобретения, в котором еще не образованы первый и второй нанесенные электроды.
Фиг. 9 представляет собой вид сверху, схематически иллюстрирующий один пример рассматриваемого на плоскости рисунка первого и второго нанесенных электродов нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента согласно первому-пятому вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 10 представляет собой вид в поперечном сечении по линии B-B', схематически иллюстрирующий один пример структуры элемента нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 11 представляет собой вид в поперечном сечении по линии B-B', схематически иллюстрирующий один пример структуры элемента нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 12 представляет собой вид в поперечном сечении по линии B-B', схематически иллюстрирующий один пример структуры элемента нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет элемента согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 13 представляет собой вид в поперечном сечении, схематически иллюстрирующий один пример конфигурации нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет устройства согласно настоящему изобретению.
Фиг. 14A и 14B представляют собой вид сверху и вид в поперечном сечении, схематически иллюстрирующие плоскую форму и форму поперечного сечения опоры, используемой в нитридном полупроводниковом излучающем ультрафиолетовый свет устройстве, представленном на фиг. 13, соответственно.
Фиг. 15 представляет собой вид в поперечном сечении, схематически иллюстрирующий структуру основной части нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет устройства, представленного на фиг. 13.
Фиг. 16 представляет собой вид в поперечном сечении, схематически иллюстрирующий структуру слоев традиционного кристалла светоизлучающего диода на основе AlGaN.
Описание вариантов осуществления
[0040]
Нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовый свет элемент в каждом из вариантов осуществления настоящего изобретения (далее здесь иногда упоминается как «настоящий светоизлучающий элемент») будет описан со ссылкой на чертежи. Кроме того, для легкого понимания описания, основная часть выделена, чтобы схематически иллюстрировать содержание изобретения на чертежах, используемых в последующем описании, так что соотношение размеров каждого компонента не соответствует соотношению размеров действительных элементов и компонентов, фактически предназначенных для использования. Здесь далее будет представлено описание в предположении случая, когда настоящий светоизлучающий элемент представляет собой светоизлучающий диод.
[0041]
<Первый вариант осуществления>
Как представлено на фиг. 1-3, настоящий светоизлучающий элемент 1 включает шаблон 5, в котором слой 3 AlN и слой 4 AlGaN выращены на сапфировой (0001) подложке 2, и полупроводниковый слоистый участок 11, включающий плакирующий слой 6 n-типа, состоящий из AlGaN n-типа, активный слой 7, блокирующий электроны слой 8, состоящий из AlGaN p-типа и имеющий более высокую мольную долю AlN, чем активный слой 7, плакирующий слой 9 p-типа, состоящий из AlGaN p-типа, и контактный слой 10 p-типа, состоящий из GaN p-типа, которые последовательно наслоены на шаблон 5. Плакирующий слой 6 n-типа соответствует первому полупроводниковому слою, и каждый из блокирующего электроны слоя 8, плакирующего слоя 9 p-типа и контактного слоя 10 p-типа соответствует второму полупроводниковому слою. Активный слой 7, блокирующий электроны слой 8, плакирующий слой 9 p-типа и контактный слой 10 p-типа, образованные на плакирующем слое 6 n-типа в определенной рассматриваемой на плоскости области (вторая область R2), удаляются реактивным ионным травлением до тех пор, пока не открывается поверхность плакирующего слоя 6 n-типа, и на плакирующем слое 6 n-типа не образуется слоистая структура от активного слоя 7 к контактному слою 10 p-типа в первой области R1. Активный слой 7 имеет однослойную структуру с квантовыми ямами, состоящую из барьерного слоя 7a AlGaN n-типа толщиной 10 нм и слоя 7b AlGaN или GaN с квантовыми ямами толщиной, например, 3,5 нм. Активный слой 7 имеет структуру из двух гетеропереходов, в которой она располагается между нижним и верхним слоями AlGaN n-типа и p-типа, каждый из которых имеет более высокую мольную долю AlN, или он может иметь структуру с множественными квантовыми ямами, состоящую из множества вышеупомянутых однослойных структур с квантовыми ямами.
[0042]
Каждый слой AlGaN образуется известным методом эпитаксиального роста, таким как метод металлоорганической парофазной эпитаксии (MOVPE) или метод молекулярно-лучевой эпитаксии (MBE), в котором, например, Si используется в качестве донорной примеси для слоя n-типа, и Mg используется в качестве акцепторной примеси для слоя p-типа. Кроме того, когда тип проводимости не представлен в слое AlN и слое AlGaN, эти слои представляют собой нелегированные слои, в которых отсутствуют легирующие примеси. Что касается толщин, слой AlGaN, отличный от активного слоя 7, например, плакирующий слой 6 n-типа составляет 2000 нм, блокирующий электроны слой 8 составляет 2 нм, плакирующий слой 9 p-типа составляет 540 нм и контактный слой 10 p-типа составляет 200 нм. Однако толщина каждого слоя AlGaN не ограничивается приведенными выше значениями.
[0043]
На поверхности контактного слоя 10 p-типа образуется p-электрод 12, состоящий, например, из Ni/Au, а на поверхности плакирующего слоя 6 n-типа во второй области R2 образуется n-электрод 13, состоящий, например, из Ti/Al/Ti/Au. Кроме того, число, материалы и толщины металлических слоев в каждом из p-электрода 12 и n-электрода 13 не ограничиваются приведенными выше числами, материалами и толщинами, что будет описано ниже.
[0044]
Здесь, когда область, в которой один блок настоящего светоизлучающего элемента 1 (один светоизлучающий элемент) образуется в плоскости, параллельной поверхности подложки 2, определяется как область элемента для цели описания, область элемента состоит из первой области R1 и второй области R2. Кроме того, в последующем описании область элемента не включает область скрайбирования, служащую в качестве поля для резания, используемого, когда множество настоящих светоизлучающих элементов 1, расположенных в матричной форме на пластине, разделяется на индивидуальные кристаллы. Кроме того, для описательных целей предполагается прямоугольная система координат X-Y-Z, в которой плоскость X-Y параллельна поверхности подложки 2, направление Z представляет собой направление толщины элемента, а координаты X-Y (0, 0) представляют собой центр области настоящего светоизлучающего элемента 1. Таким образом, фиг. 1 представляет собой вид в поперечном сечении настоящего светоизлучающего элемента 1 параллельно плоскости X-Z по линии A-A' на виде сверху, представленном на фиг. 8, и фиг. 2 представляет вид в поперечном сечении настоящего светоизлучающего элемента 1 параллельно плоскости X-Z по линии B-B' на приведенном выше виде сверху. Каждая из фиг. 1 и 2 схематически представляет структуру элемента в состоянии, где полупроводниковый слоистый участок 11 образуется на шаблоне 5, а p-электрод 12 и n-электрод 13 образуются на полупроводниковом слоистом участке, но защитная изолирующая пленка 14, первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16, которые будут описаны ниже, еще не образованы. Здесь далее, для описательных целей, структура настоящего светоизлучающего элемента 1, в котором защитная изолирующая пленка 14 и первый и второй нанесенные электроды 15 и 16 еще не образованы, упоминается как «структура элемента до нанесения покрытия». Фиг. 3 схематически представляет вид в поперечном сечении основной части структуры элемента до нанесения покрытия для настоящего светоизлучающего элемента 1, представленного на фиг. 1 и 2.
[0045]
Как представлено на фиг. 1-3, полупроводниковый слоистый участок 11 в первой области R1 имеет многослойную структуру, которая включает слои от плакирующего слоя 6 n-типа до контактного слоя 10 p-типа и выступает с открытой поверхности плакирующего слоя 6 n-типа во второй области R2 в направлении Z. Здесь далее для описательных целей полупроводниковый слоистый участок 11 в первой области R1 называется термином «меза». Наружная поверхность мезы представляет собой верхнюю поверхность контактного слоя 10 p-типа, и разность в направлении Z между наружной поверхностью мезы (в первой области R1) и открытой поверхностью плакирующего слоя 6 n-типа (во второй области R2) (ступенчатая разность мезы) вычисляется сложением полной толщины от активного слоя 7 до контактного слоя 10 p-типа и глубины удаления с поверхности плакирующего слоя 6 n-типа процессом травления в направлении -Z, которая составляет примерно 800 нм. Если размер (размер кристалла) области элемента в направлениях X и Y составляет примерно от 0,8 мм до 1,5 мм, вышеупомянутая ступенчатая разность является чрезвычайно небольшой, составляя 0,1% или менее от размера кристалла, что значительно отличается от соотношения размеров, схематически проиллюстрированных на чертежах.
[0046]
Фиг. 4 и 5 схематически представляют один пример структуры элемента настоящего светоизлучающего элемента 1, в котором образуются защитная изолирующая пленка 14, первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16. Фиг. 4 представляет вид в поперечном сечении параллельно плоскости X-Z по линии A-A' на виде сверху на фиг. 8, и фиг. 5 представляет вид в поперечном сечении настоящего светоизлучающего элемента 1 параллельно плоскости X-Z по линии B-B' на вышеупомянутом виде сверху. На фиг. 1-5 заштрихованные участки соответствуют p-электроду 12 и n-электроду 13, а на фиг. 4 и 5, покрытый точками участок соответствует первому и второму нанесенным электродам 15 и 16 (то же верно для фиг. 10-12 и 15).
[0047]
Фиг. 6 представляет собой один пример рассматриваемого на плоскости рисунка первой области R1 и второй области R2, где еще не образованы p-электрод 12, n-электрод 13, первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16. На фиг. 6 заштрихованный участок соответствует первой области R1. В рассматриваемом на плоскости рисунке на фиг. 6 первая область R1 имеет гребневидную форму, имеющую четыре углубления на верхней стороне (Y>0) на чертеже, и четыре углубления на нижней стороне (Y<0) на чертеже. На фиг. 6, во второй области R2, покрытый точками участок имеет отношение к двум углубленным областям R3, каждую из которых окружает углубление с трех направлений, отделяя углубленную область R3 от периферийной области во второй области R2. Вторая область R2 включает восемь углубленных областей R3 и периферийную область R4, которая окружает углубленные области R3 и первую область R1. На фиг. 6 штриховая линия C показывает границу между углубленной областью R3 и периферийной областью R4. Кроме того, в углубленной области R3, окруженной углублением с трех направлений на фиг. 6, прямая линия, проходящая через определенную точку в углубленной области R3, определенно пересекается с первой областью R1. Что касается части прямой линии, обе ветви, обеспеченные по сторонам от определенной точки, пересекаются с первой областью R1, в то время как, что касается другой части прямой линии, одна ветвь, обеспеченная по стороне от определенной точки, пересекается с первой областью R1, но другая ветка не пересекается с первой областью R1.
[0048]
Фиг. 7 представляет один пример рассматриваемого на плоскости рисунка p-электрода 12 и n-электрода 13, где еще не образованы первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16. На фиг. 7 заштрихованные участки соответствуют p-электроду 12 и n-электроду 13. Кроме того, для ссылки представлена граничная линия BL между первой областью R1 и второй областью R2. По сравнению с фиг. 6, на фиг. 7 можно видеть, что n-электрод 13 непрерывно образуется на углубленной области R3 и периферийной области R4 и образуется вокруг первой области R1. Кроме того, образуется p-электрод 12 гребневидной формы с углублениями на верхней стороне и нижней стороне на чертеже, аналогично первой области R1. Внешний контур p-электрода 12 отстоит внутри первой области R1 от внешнего контура (граничной линии между первой областью R1 и второй областью R2) первой области R1, например, примерно на 10 мкм. Кроме того, внутренний контур n-электрода 13 отстоит по направлению ко второй области R2 от внешнего контура первой области R1 примерно на 10 мкм, и внешний контур n-электрода 13 отстоит внутрь от внешнего контура области элемента и дополнительно отстоит внутрь от внешнего контура защитной изолирующей пленки 14, например, примерно на 10 мкм.
[0049]
Фиг. 8 показывает один пример рассматриваемого на плоскости рисунка защитной изолирующей пленки 14, где еще не образованы первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16. Защитная изолирующая пленка 14 покрывает почти всю поверхность области элемента, и ее внешний контур предусмотрен выровненным с внешним контуром области элемента или может незначительно отстоять внутрь от внешнего контура области элемента, например, примерно на 10 мкм. Защитная изолирующая пленка 14 имеет первое отверстие 17 в первой области R1 и четыре вторых отверстия 18 в четырех углах в периферийной области R4. p-электрод 12 и n-электрод 13 являются открытыми в первом отверстии 17 и втором отверстии 18, соответственно, не будучи покрытыми защитной изолирующей пленкой 14. Таким образом, n-электрод 13 покрыт защитной изолирующей пленкой 14, исключая участок, открытый во втором отверстии 18. Внешний контур первого отверстия 17 отстоит внутрь первой области R1 от внешнего контура первой области R1, например, примерно на 5-15 мкм. Здесь внешний контур первого отверстия 17 может предусматриваться в таком же положении снаружи или внутри от внешнего контура p-электрода 12. На фиг. 8 покрытый точками участок соответствует защитной изолирующей пленке 14, и заштрихованные участки соответствуют p-электроду 12, открытому в первом отверстии 17, и n-электроду 13, открытому во втором отверстии 18. Кроме того, граничная линия BL между первой областью R1 и второй областью R2 представлена для сравнения.
[0050]
2
2
3
В этом варианте осуществления защитная изолирующая пленка 14 представляет собой пленку SiO или пленку AlO, которая образуется химическим осаждением из паровой фазы (CVD) имеющей толщину от 100 нм до 1 мкм, а более предпочтительно толщину от 150 нм до 350 нм. Как представлено на фиг. 4, 5 и 8, защитная изолирующая пленка 14 покрывает по меньшей мере всю внешнюю боковую поверхность полупроводникового слоистого участка 11 (поверхность боковой стенки участка ступенчатой разности мезы) в первой области R1, открытую поверхность плакирующего слоя 6 n-типа между первой областью R1 и n-электродом 13 и верхнюю поверхность и боковую поверхность внешнего краевого участка n-электрода 13, включая участок, который по меньшей мере обращен к первой области R1. Однако защитная изолирующая пленка 14 не покрывает и открывает по меньшей мере один участок поверхности p-электрода 12 в первом отверстии 17 и не покрывает и открывает по меньшей мере один участок поверхности n-электрода 13 во втором отверстии 18. Таким образом, первый нанесенный электрод 15 электрически соединен с p-электродом 12 через первое отверстие 17 и затравочную пленку 19, которая будет описана ниже, и второй нанесенный электрод 16 электрически соединен с n-электродом 13 через второе отверстие 18 и затравочную пленку 19, которая будет описана ниже.
[0051]
Кроме того, защитная изолирующая пленка 14 предназначена для предотвращения непосредственного контакта первого нанесенного электрода 15 с открытой поверхностью плакирующего слоя 6 n-типа и боковой торцевой поверхностью плакирующего слоя 9 p-типа, так что предотвращается образование обходного пути тока от плакирующего слоя 9 p-типа к плакирующему слою 6 n-типа через активный слой 7. Таким образом, даже в том случае, где защитная изолирующая пленка 14 несколько отходит к нижнему участку от верхнего торца участка ступенчатой разности мезы и верхнего торца боковой стенки участка ступенчатой разности мезы, т.е. боковая торцевая поверхность контактного слоя 10 p-типа частично открыта и находится в непосредственном контакте с первым нанесенным электродом 15, обходной путь не образуется, так что светоизлучающее действие может осуществляться надлежащим образом. Таким образом, на фиг. 4, 5 и 8, защитная изолирующая пленка 14 покрывает открытую поверхность контактного слоя 10 p-типа, которая не покрыта p-электродом 12, но открытая поверхность контактного слоя 10 p-типа не должна быть обязательно покрыта защитной изолирующей пленкой 14. Защитная изолирующая пленка 14 не покрывает внешний торец p-электрода 12 на фиг. 4, 5 и 8, но защитная изолирующая пленка 14 может покрывать внешний торец p-электрода 12.
[0052]
Фиг. 9 представляет один пример рассматриваемого на плоскости рисунка первого нанесенного электрода 15 и второго нанесенного электрода 16. На фиг. 9 покрытый точками участок соответствует первому нанесенному электроду 15 и второму нанесенному электроду 16. Кроме того, граничная линия BL между первой областью R1 и второй областью R2 представлена для сравнения. Каждый из внешних контуров первого нанесенного электрода 15 и второго нанесенного электрода 16 располагается на защитной изолирующей пленке 14 во второй области R2, и расстояние между соседними первым нанесенным электродом 15 и вторым нанесенным электродом 16 составляет 75 мкм или более. Это расстояние составляет предпочтительно 100 мкм или более, и предпочтительнее от 100 мкм до 150 мкм. Внешний контур первого нанесенного электрода 15 предпочтительно располагается на n-электроде 13 через защитную изолирующую пленку 14, но внешний контур первого нанесенного электрода 15 может иметь часть, которая не располагается на n-электроде 13, в зависимости от рассматриваемой на плоскости формы n-электрода 13. Кроме того, на фиг. 9 внешний контур первого нанесенного электрода 15 располагается в периферийной области R4 во второй области R2, но внешний контур первого нанесенного электрода 15 может частично входить в углубленную область R3, в зависимости от формы или размера углубленной области R3. Внешний контур второго нанесенного электрода 16 предпочтительно находится снаружи внешнего контура второго отверстия 18 защитной изолирующей пленки 14, например, примерно на 0-30 мкм. Однако внешний контур второго нанесенного электрода 16 может частично или полностью совпадать, или находиться внутри внешнего контура второго отверстия 18 защитной изолирующей пленки 14. Это объясняется тем, что даже в этом случае n-электрод 13, не покрытый вторым нанесенным электродом 16, открыт только из второго отверстия 18, так что проблема отсутствует, в частности, при условии, что расстояние между открытым n-электродом 13 и первым нанесенным электродом 15 может обеспечиваться аналогично вышеупомянутому расстоянию между первым нанесенным электродом 15 и вторым нанесенным электродом 16, и при условии, что площадь верхней поверхности второго нанесенного электрода 16 является достаточно большой, чтобы пайка осуществлялась надлежащим образом, как будет описано ниже. Вторая область R2, предусмотренная внутри внешнего контура первого нанесенного электрода 15, соответствует части второй области R2, предусмотренной в первом нанесенном электроде 15, и, таким образом, эта часть соответствует граничной области, которая находится в контакте с первой областью R1.
[0053]
В этом варианте осуществления каждый из первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 выполнен из меди известным методом нанесения электролитического покрытия. Кроме того, каждый из первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 может быть выполнен из сплава, содержащего медь в качестве главного компонента и металл, такой как свинец (Pb), железо (Fe), цинк (Zn), марганец (Mn), никель (Ni), кобальт (Co), бериллий (Be). Однако, когда используется сплав, теплопроводность становится низкой, так что предпочтительно используется медь.
[0054]
Как представлено на фиг. 4, 5 и 9, первый нанесенный электрод 15 образован покрывающим весь наружный слой первой области R1, включая открытую поверхность p-электрода 12, которая не покрыта защитной изолирующей пленкой 14, всю внешнюю боковую поверхность полупроводникового слоистого участка 11 (поверхность боковой стенки участка ступенчатой разности мезы) в первой области R1, покрытую защитной изолирующей пленкой 14, и граничную область, которая находится в контакте с первой областью R1 и окружает первую область R1, в качестве одной части второй области R2. Кроме того, как представлено на фиг. 4, 5 и 9, второй нанесенный электрод 16 образуется по меньшей мере на открытом n-электроде 13 во втором отверстии 18 защитной изолирующей пленки 14, и он также предпочтительно образуется на защитной изолирующей пленке 14, предусмотренной вокруг второго отверстия 18. Поскольку второй нанесенный электрод 16 является круглым на виде сверху на фиг. 9, внешний контур первого нанесенного электрода 15, который находится вблизи напротив второго нанесенного электрода 16, сконструирован имеющим дугообразную форму, так что расстояние между первым нанесенным электродом 15 и вторым нанесенным электродом 16 может поддерживаться постоянным в этой соседней противоположной области. Таким образом, предотвращается локальное концентрирование электрического поля между первым нанесенным электродом 15 и вторым нанесенным электродом 16. Таким образом, с данной точки зрения, рассматриваемая на плоскости форма второго нанесенного электрода 16 может представлять собой веерообразная форма, не представляющая собой круглую форму. Кроме того, рассматриваемая на плоскости форма второго нанесенного электрода 16 может представлять собой прямоугольную форму, имеющую по меньшей мере дугообразный угол, который противоположен первому нанесенному электроду 15.
[0055]
Толщина каждого из первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 может составлять 45 мкм или более, или половину или более расстояния между первыми нанесенными электродами 15 с предусмотренной между ними углубленной областью R3. В частности, толщина каждого из первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 составляет предпочтительно от 45 мкм до 100 мкм и предпочтительнее от 50 мкм до 75 мкм с точки зрения способа изготовления. Когда толщина является чрезмерно небольшой, на каждый из нанесенных электродов 15 и 16, вероятно, влияет коробление полупроводниковой пластины, и планаризация ее поверхности становится затруднительной, так что толщина составляет предпочтительно 45 мкм или более.
[0056]
Кроме того, первый и второй нанесенные электроды 15 и 16, у которых толщина составляет 45 мкм или более, могут быть легко изготовлены способом нанесения электролитического покрытия, представляющим собой влажный способ нанесения покрытия, без использования способа, представляющим собой сухой способ нанесения покрытия, такой как парофазное осаждение, который используется в процессе изготовления полупроводниковых пластин. Если электрод с такой же толщиной, как первый и второй нанесенные электроды 15 и 16, образуется парофазным осаждением, формирование пленки занимает весьма продолжительное время, что является чрезмерно низкоэффективным и нереалистичным. С другой стороны, если первый и второй нанесенные электроды 15 и 16 образуются не нанесением электролитического покрытия, а парофазным осаждением в течение практически реализуемого времени, толщина является такой же, как в случае p-электрода 12 и n-электрода 13, так что первый нанесенный электрод 15 не может иметь полностью плоскую поверхность. Таким образом, рассматриваемая на плоскости форма наружной поверхности первого нанесенного электрода 15 является почти такой же, как рассматриваемая на плоскости форма первой области R1, так что площадь контакта с электродной контактной площадкой на корпусе не может быть большой после монтажа методом перевернутого кристалла. Таким образом, тонкий первый нанесенный электрод 15 только усложняет электродную структуру и не может достичь первоначальной цели эффективного отвода отходящего тепла, формируемого вследствие излучения света.
[0057]
Каждая из фиг. 4 и 5 представляет структуру в поперечном сечении первого нанесенного электрода 15 и второго нанесенного электрода 16, образованных способом нанесения электролитического покрытия, и затравочная пленка 19 для подачи энергии в электролитическое покрытие образуется под первым нанесенным электродом 15 и вторым нанесенным электродом 16. Подающая электропитание затравочная пленка 19 в электролитическом покрытии выполнена из пленки Ni или пленки Ti/Cu с толщиной примерно от 10 нм до 100 нм. Затравочная пленка 19 не ограничивается пленкой Ni или пленкой Ti/Cu при условии, что затравочная пленка 19 выполнена из электропроводного материала, имеющего свойство связывания с защитной изолирующей пленкой 14 на нижней стороне и с первым и вторым нанесенными электродами 15 и 16 на верхней стороне.
[0058]
Кроме того, в этом варианте осуществления, как представлено на фиг. 6-9, рассматриваемые на плоскости формы первой и второй областей R1 и R2, защитной изолирующей пленки 14 и первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 являются линейно симметричными относительно оси X и оси Y, но они не должны быть обязательно линейно симметричными относительно оси X и оси Y. Например, вторые нанесенные электроды 16 и вторые отверстия 18 не всегда требуется обеспечивать в четырех углах, и вторые нанесенные электроды 16 и вторые отверстия 18 могут предусматриваться в любом числе положений в периферийной области R4, таких, как в двух диагональных углах в периферийной области R4. Кроме того, рассматриваемые на плоскости формы первой области R1, p-электрода 12 и первого отверстия 17 не ограничиваются гребневидной формой, как представлено на фиг. 6-8.
[0059]
Далее будет описан способ изготовления настоящего светоизлучающего элемента 1. Сначала будет представлено краткое описание процесса изготовления структуры элемента до нанесения покрытия, представленной на фиг. 1 и 2, в которой еще не образованы защитная изолирующая пленка 14, первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16.
[0060]
Сначала шаблон 5 и слои от плакирующего слоя 6 n-типа до контактного слоя 10 p-типа образуются на сапфировой (0001) подложке 2 известным методом выращивания, таким как метод MOVPE. После того, как образован контактный слой 10 p-типа, выполняют термическую обработку, например, при 800°C, чтобы активировать акцепторную примесь. Затем поверхность контактного слоя 10 p-типа в первой области R1 покрывают, например, маской из Ni известным методом фотолитографии, и слои от активного слоя 7 до контактного слоя 10 p-типа, образованные на плакирующем слое 6 n-типа, в области, исключая первую область R1, удаляют реактивным ионным травлением до тех пор, пока не открывается поверхность плакирующего слоя 6 n-типа. После этого маску из Ni удаляют. В результате полупроводниковый слоистый участок 11, включающий слои от плакирующего слоя 6 n-типа до контактного слоя 10 p-типа, образован на шаблоне 5 в первой области R1, и плакирующий слой 6 n-типа с открытой поверхностью образован на шаблоне 5 во второй области R2.
[0061]
После этого на всей поверхности подложки образуют фоторезист с обратным рисунком n-электрода 13, и в качестве n-электрода 13 методом электронно-лучевого испарения осаждают четырехслойную металлическую пленку из Ti/Al/Ti/Au. Фоторезист удаляют методом взрыва (отслаивания), четырехслойная металлическая пленка на фоторезисте отслаивается, и по мере необходимости выполняют термическую обработку, такую как быстрый термический отжиг (RTA). Соответственно, n-электрод 13 образован на плакирующем слое n-типа 6. Толщина четырехслойной металлической пленки Ti/Al/Ti/Au составляет, например, 20 нм/100 нм/50 нм/100 нм, соответственно.
[0062]
После этого фоторезист с обратным рисунком p-электрода 12 образуют на всей поверхности подложки, и в качестве p-электрода 12 методом электронно-лучевого испарения осаждают двухслойную металлическую пленку Ni/Au. Фоторезист удаляют методом взрыва, двухслойная металлическая пленка на фоторезисте отслаивается, и термическую обработку, такую как RTA, выполняют, например, при 450°C. Соответственно, p-электрод 12 образован на поверхности контактного слоя 10 p-типа. Толщина двухслойной металлической пленки Ni/Au составляет, например, 60 нм/50 нм, соответственно.
[0063]
Таким образом, структура элемента до нанесения покрытия для настоящего светоизлучающего элемента 1 завершена, как представлено на фиг. 1 и 2. Структура элемента до нанесения покрытия, представленная на фиг. 1 и 2, имеет полупроводниковый слоистый участок 11, p-электрод 12 и n-электрод 13, которые должны служить в качестве светоизлучающего элемента, так что настоящий светоизлучающий элемент 1 может быть установлен на опору на этой стадии при монтаже методом перевернутого кристалла и герметизирован смолой так, чтобы иметь способность функционирования в качестве светоизлучающего элемента.
[0064]
Однако настоящий светоизлучающий элемент 1 дополнительно включает защитную изолирующую пленку 14, первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16 в дополнение к структуре до нанесения покрытия, представленной на фиг. 1 и 2, чтобы эффективно отводить отходящее тепло, образуемое вследствие светоизлучающего действия. Здесь далее будет описан процесс изготовления защитной изолирующей пленки 14, первого нанесенного электрода 15 и второго нанесенного электрода 16.
[0065]
2
2
3
Защитную изолирующую пленку 14, такую как пленка SiO или пленка AlO, образуют на всей поверхности подложки методом, таким как метод CVD. Толщина защитной изолирующей пленки 14 составляет, например, примерно от 150 нм до 350 нм. Температура для образования защитной изолирующей пленки 14 должна составлять примерно 600°C, не превышая наименьшую температуру из температуры образования пленки и температуры термической обработки, для образования структуры элемента до нанесения покрытия, представленной на фиг. 1 и 2.
[0066]
После этого защитную изолирующую пленку 14, образованную на всей поверхности подложки, частично вытравливают. В частности, область, исключая первое отверстие 17, второе отверстие 18 и область скрайбирования, покрывают маскировочным слоем известным методом фотолитографии, защитную изолирующую пленку 14, образованную на всей поверхности подложки, удаляют сухим травлением, таким как известное реактивное ионное травление, и затем маскировочный слой удаляют. Таким образом, первое отверстие 17 и второе отверстие 18 образованы в защитной изолирующей пленке 14 в области элемента. Процесс до этой точки представляет собой процесс изготовления полупроводниковой пластины нитридного полупроводника, и процесс от этой точки представляет собой процесс нанесения покрытия, который имеет низкую точность совмещения. Однако процесс нанесения покрытия в последующем описанием выполняют на полупроводниковой пластине после процесса изготовления полупроводниковой пластины.
[0067]
После этого подающую электропитание затравочную пленку 19, используемую для электролитического покрытия, образуют на всей поверхности подложки, например, напылением Ni.
[0068]
После этого фоточувствительную листовую пленку, которая используется для нанесения покрытия, приклеивают на затравочную пленку 19, и пленку, приклеенную в областях для первого нанесенного электрода 15 и второго нанесенного электрода 16, удаляют путем экспонирования и проявления методом фотолитографии с открытием затравочной пленки 19. Затем на затравочную пленку 19 подают электропитание, и первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16 образуют на открытой затравочной пленке 19 методом нанесения электролитического покрытия. После этого листовую пленку, которая не покрыта первым нанесенным электродом 15 и вторым нанесенным электродом 16, удаляют с использованием органического растворителя, а затравочную пленку 19, которая не покрыта первым нанесенным электродом 15 и вторым нанесенным электродом 16, удаляют влажным травлением.
[0069]
Толщины первого нанесенного электрода 15 и второго нанесенного электрода 16 непосредственно после процесса нанесения покрытия почти одинаковы, но поскольку первый нанесенный электрод 15 покрывает первую область R1 и одну часть второй области R2, существуют ступенчатые разности между меза, p-электродом 12, n-электродом 13 и первым отверстием в защитной изолирующей пленке 14, под первым нанесенным электродом 15. Кроме того, что касается метода нанесения электролитического покрытия, в некоторых случаях электрическое поле неравномерно прилагается к затравочной пленке 19, что может вызывать изменчивость толщины между первым нанесенным электродом 15 и вторым нанесенным электродом 16 непосредственно после процесса нанесения покрытия. Таким образом, вследствие ступенчатых разностей и изменчивости толщины, верхняя поверхность первого нанесенного электрода 15 сразу после процесса нанесения покрытия может быть неровной вследствие вышеупомянутой ступенчатой разности, и первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16 могут различаться по высоте. Кроме того, «высота» в этом варианте осуществления означает расстояние в направлении Z от определенного положения (такого как поверхность подложки 2) в направлении Z.
[0070]
Таким образом, в первом варианте осуществления верхние поверхности первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 полируют известным методом полирования, таким как химико-механическое полирование (CMP), чтобы удалить неровности и планаризовать верхние поверхности первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 и сделать одинаковыми высоты верхних поверхностей первого и второго нанесенных электродов 15 и 16. Предпочтительная толщина полированного первого нанесенного электрода 15 и полированного второго нанесенного электрода 16 (высота от верхней поверхности затравочной пленки 19 во второй области R2) составляет от 50 мкм до 75 мкм, как описано выше. Кроме того, листовая пленка и затравочная пленка 19 могут быть удалены после этого процесса полирования.
[0071]
С помощью вышеупомянутых процессов образуют первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16. На этой стадии настоящий светоизлучающий элемент 1 обеспечен на полупроводниковой пластине таким образом, что после выполнения заданного процесса осмотра область скрайбирования полупроводниковой пластины разрезают или разделяют известным процессом резания. Таким образом, обеспечивают настоящий светоизлучающий элемент 1 в виде кристалла.
[0072]
Первый нанесенный электрод 15 электрически соединяют с поверхностью p-электрода 12, открытой в первом отверстии 17 защитной изолирующей пленки 14, через затравочную пленку 19 прямо под первым нанесенным электродом 15. Кроме того, второй нанесенный электрод 16 электрически соединяют с поверхностью n-электрода 13, открытой во втором отверстии 18 защитной изолирующей пленки 14, через затравочную пленку 19 прямо под вторым нанесенным электродом 16.
[0073]
Как описано выше, отходящее тепло вследствие светоизлучающего действия настоящего светоизлучающего элемента 1 в основном образуется внутри полупроводникового слоистого участка 11 (мезы) в первой области R1, в частности, из активного слоя 7, так что отходящее тепло может эффективно отводиться наружу через первый нанесенный электрод 15, который состоит в основном из меди, имеющей высокую удельную теплопроводность, и полностью покрывает верхнюю поверхность и боковую поверхность полупроводникового слоистого участка 11. Кроме того, первый нанесенный электрод 15 имеет большую площадь, которая покрывает не только первую область R1, а также одну часть второй области R2 на виде сверху, так что площадь контакта между первым нанесенным электродом 15 и электродной контактной площадкой на корпусе может быть в значительной степени обеспечена после монтажа методом перевернутого кристалла. В результате эффект теплоотвода может значительно улучшаться по сравнению со случаем, где p-электрод соединен с электродной контактной площадкой на корпусе путем монтажа методом перевернутого кристалла без обеспечения первого нанесенного электрода 15.
[0074]
<Второй вариант осуществления>
Здесь далее второй вариант осуществления настоящего светоизлучающего элемента 1 будет описан как одно видоизменение первого варианта осуществления. Фиг. 10 схематически представляет один пример структуры элемента на правой стороне в направлении Y (область X≥0) в настоящем светоизлучающем элементе 1 по второму варианту осуществления. Фиг. 10 представляет вид в поперечном сечении настоящего светоизлучающего элемента 1 параллельно плоскости X-Z по линии B-B' на виде сверху на фиг. 8.
[0075]
Согласно второму варианту осуществления, как представлено на фиг. 10, настоящий светоизлучающий элемент 1 дополнительно включает нанесенную металлическую пленку 20, покрывающую поверхность (открытую поверхность) первого нанесенного электрода 15, и нанесенную металлическую пленку 21, покрывающую поверхность (открытую поверхность) второго нанесенного электрода 16. Здесь по меньшей мере наружная поверхность каждой из нанесенных металлических пленок 20 и 21 состоит из металла (такого как золото (Au)), имеющего меньшую способность к ионизации, чем медь, составляющая первый и второй нанесенные электроды 15 и 16, так что даже когда настоящий светоизлучающий элемент 1 хранится в кислородной атмосфере в течение некоторого периода до монтажа методом перевернутого кристалла, поверхности (покрытые нанесенными металлическими пленками 20 и 21) первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 маловероятно подвергаются окислению, по сравнению со случаем, где поверхности не покрыты нанесенными металлическими пленками 20 и 21. Кроме того, может предотвращаться окисление покрытой поверхности в высокотемпературном процессе в течение процесса пайки во время монтажа методом перевернутого кристалла. Кроме того, в случае, где поверхности первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 не имеют практически никакой возможности, то есть не имеют никакой возможности или имеют чрезвычайно низкую возможность окисления, нанесенные металлические пленки 20 и 21 не должны обязательно предусматриваться.
[0076]
Во втором варианте осуществления, после изготовления защитной изолирующей пленки 14, первого нанесенного электрода 15 и второго нанесенного электрода 16 в первом варианте осуществления, нанесенные металлические пленки 20 и 21, каждая из которых составлена из трехслойной металлической пленки Ni/Pd/Au в последовательности снизу вверх, образуются на открытых поверхностях полированного первого нанесенного электрода 15 и полированного второго нанесенного электрода 16 известным методом нанесения покрытия химическим восстановлением, входящим во влажный метод покрытия.
[0077]
Толщины слоев Ni/Pd/Au каждой из нанесенных металлических пленок 20 и 21 составляют от 3 мкм до 7,5 мкм/от 5 нм до 15 нм/от 5 нм до 15 нм снизу-вверх, соответственно. Кроме того, каждая из нанесенных металлических пленок 20 и 21 не всегда должна быть составлена из трехслойной металлической пленки, и каждая из нанесенных металлических пленок 20 и 21 может представлять собой однослойную металлическую пленку или многослойную металлическую пленку, отличную от трех слоев. Кроме того, материалы нанесенных металлических пленок 20 и 21 не ограничиваются вышеупомянутыми материалами, хотя наружный слой предпочтительно состоит из золота (Au).
[0078]
Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что поверхности первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 покрыты нанесенными металлическими пленками 20 и 21 соответственно. Таким образом, рассматриваемые на плоскости рисунки нанесенных металлических пленок 20 и 21 в настоящем светоизлучающем элементе 1 согласно второму варианту осуществления являются почти такими же, как рисунки первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 в настоящем светоизлучающем элементе 1 согласно первому варианту осуществления, который представлен на фиг. 9, за исключением того, что они толще вследствие толщин нанесенных металлических пленок 20 и 21, так что их чертежи отсутствуют.
[0079]
Во втором варианте осуществления расстояние между нанесенной металлической пленкой 20, покрывающей первый нанесенный электрод 15, и нанесенной металлической пленкой 21, покрывающей второй нанесенный электрод 16, меньше расстояния между первым и вторым нанесенными электродами 15 и 16 вследствие толщин нанесенных металлических пленок 20 и 21. Соответственно, предпочтительно, чтобы расстояние между первым и вторым нанесенными электродами 15 и 16 предварительно устанавливалось большее, чем желательное расстояние, причем разность составляет толщину нанесенных металлических пленок 20 и 21 или более.
[0080]
<Третий вариант осуществления>
Здесь далее третий вариант осуществления настоящего светоизлучающего элемента 1 будет описан как одно видоизменение первого или второго варианта осуществления. Фиг. 11 схематически представляет один пример структуры элемента на правой стороне в направлении Y (область X≥0) в настоящем светоизлучающем элементе 1 по третьему варианту осуществления. Фиг. 11 представляет вид поперечного сечения настоящего светоизлучающего элемента 1 параллельно плоскости X-Z по линии B-B' на виде сверху на фиг. 8. Здесь структура элемента, проиллюстрированного на фиг. 11, представляет собой структуру элемента как одно видоизменение первого варианта осуществления, и нанесенные металлические пленки 20 и 21, описанные во втором варианте осуществления, не представлены.
[0081]
2
2
3
В третьем варианте осуществления, как представлено на фиг. 11, настоящий светоизлучающий элемент 1 дополнительно включает отражающий ультрафиолетовый свет слой 22, который отражает ультрафиолетовый свет, излученный из активного слоя 7 настоящего светоизлучающего элемента 1, и образован между первым нанесенным электродом 15 и защитной изолирующей пленкой 14, в частности, между затравочной пленкой 19 на стороне первого нанесенного электрода 15 и защитной изолирующей пленкой 14. В настоящем светоизлучающем элементе 1 в каждом из первого-третьего вариантов осуществления защитная изолирующая пленка 14 представляет собой пленку SiO или пленку AlO, которая пропускает ультрафиолетовый свет. Ni или Ti/Cu, который представляет собой компонент затравочной пленки 19, покрывающей верхнюю поверхность и боковую поверхность мезы, отражает ультрафиолетовый свет с коэффициентом отражения ультрафиолетового света (например, примерно 33% в случае меди), соответствуя длине волны излучения настоящего светоизлучающего элемента 1. Когда коэффициент отражения ультрафиолетового света компонента отражающего ультрафиолетовый свет  слоя 22 выше, чем коэффициент отражения ультрафиолетового света затравочной пленки 19, ультрафиолетовый свет, излученный из активного слоя 7, проходит через защитную изолирующую пленку 14, а затем ультрафиолетовый свет отражается на границе раздела между отражающим ультрафиолетовый свет слоем 22 и защитной изолирующей пленкой 14 к полупроводниковому слоистому участку 11 с большим коэффициентом отражения, чем у затравочной пленки 19. Таким образом, отраженный ультрафиолетовый свет частично проходит через подложку 2 и выходит из настоящего светоизлучающего элемента 1. Таким образом, согласно настоящему светоизлучающему элементу 1 по третьему варианту осуществления повышается эффективность излучения света.
[0082]
В этом варианте осуществления, в качестве одного примера, отражающий ультрафиолетовый свет слой 22 состоит из однослойной или многослойной пленки, содержащей один из алюминия (Al), родия (Rh) и иридия (Ir), имеющих больший коэффициент отражения ультрафиолетового света, чем у затравочной пленки 19. Толщина отражающего ультрафиолетовый свет слоя 22, который представляет собой алюминиевую однослойную пленку, составляет примерно 100 нм.
[0083]
Здесь далее будет описана процедура изготовления отражающего ультрафиолетовый свет слоя 22. Отражающий ультрафиолетовый свет слой 22 образуют после того, как первое отверстие 17 и второе отверстие 18 образованы в защитной изолирующей пленка 14, и до того, как затравочная пленка 19 будет образована на всей поверхности подложки в первом варианте осуществления, таким образом, что фоторезист с обратным рисунком отражающего ультрафиолетовый свет слоя 22 образуется на всей поверхности подложки, причем однослойную или многослойную металлическую пленку в качестве отражающего ультрафиолетовый свет слой 22 образуют методом напыления или электронно-лучевого испарения. Затем фоторезист удаляют методом взрыва для удаления металлической пленки, образованной на фоторезисте. Таким путем образуется отражающий ультрафиолетовый свет слой 22, как представлено на фиг. 11.
[0084]
После того, как образован отражающий ультрафиолетовый свет слой 22, выполняют процесс образования затравочной пленки 19 и последующие процессы, как описано в первом варианте осуществления, а затем образуют первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16. Также в третьем варианте, после того, как образованы и отполированы первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16, могут быть образованы, если необходимо, нанесенные металлические пленки 20 и 21, описанные во втором варианте осуществления.
[0085]
Поскольку третий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что отражающий ультрафиолетовый свет слой 22 обраован между затравочной пленкой 19 и защитной изолирующей пленкой 14, рассматриваемый на плоскости рисунок первого нанесенного электрода 15 в настоящем светоизлучающем элементе 1 согласно третьему варианту осуществления является таким же или почти таким же, как рассматриваемый на плоскости рисунок первого нанесенного электрода 15 в настоящем светоизлучающем элементе 1 по первому варианту осуществления, который представлен на фиг. 9, а рассматриваемый на плоскости рисунок второго нанесенного электрода 16 в настоящем светоизлучающем элементе 1 по третьему варианту осуществления является таким же, как рассматриваемый на плоскости рисунок второго нанесенного электрода 16 в настоящем светоизлучающем элементе 1 по первому варианту осуществления, который представлен на фиг. 9, так что их чертежи не приводятся. Отражающий ультрафиолетовый свет слой 22, который образован в участке боковой стенки мезы и во второй области R2 в основном не влияет на внешний контур первого нанесенного электрода 15.
[0086]
Здесь в структуре элемента, представленной на фиг. 11, n-электрод 13 находится под первым нанесенным электродом 15 во второй области R2 через защитную изолирующую пленку 14. Таким образом, в случае, где многослойная металлическая пленка n-электрода 13 частично включает слой Al с высоким коэффициентом отражения ультрафиолетового света, первоначальный эффект не может проявляться даже при образовании отражающего ультрафиолетовый свет слоя 22 на n-электроде 13. Таким образом, отражающий ультрафиолетовый свет слой 22 не всегда должен присутствовать во всей области между затравочной пленкой 19 на стороне первого нанесенного электрода 15 и защитной изолирующей пленкой 14, и отсутствует необходимость обеспечения отражающего ультрафиолетовый свет слоя 22 по меньшей мере на участке, перекрывающимся с n-электродом 13. Однако в случае, когда область с n-электродом 13 и область, не имеющая n-электрод 13, смешиваются под первым нанесенным электродом 15 во второй области R2 через защитную изолирующую пленку 14, отражающий ультрафиолетовый свет слой 22 может быть обеспечен во всей области между затравочной пленкой 19 на стороне первого нанесенного электрода 15 и защитной изолирующей пленке 14.
[0087]
<Четвертый вариант осуществления>
Здесь далее четвертый вариант осуществления настоящего светоизлучающего элемента 1 будет описан в качестве одного видоизменения первого-третьего вариантов осуществления. Фиг. 12 схематически представляет один пример структуры элемента на правой стороне в направлении Y (область X≥0) в настоящем светоизлучающем элементе 1 по четвертому варианту осуществления. Фиг. 12 представляет вид в поперечном сечении настоящего светоизлучающего элемента 1 параллельно плоскости X-Z по линии B-B' на виде сверху на фиг. 8. Здесь структура элемента, проиллюстрированного на фиг. 12, представляет собой структуру элемента как одно видоизменение первого варианта осуществления, и не представлены нанесенные металлические пленки 20 и 21, описанные во втором варианте осуществления, и отражающий ультрафиолетовый свет слой 22, описанный в третьем варианте осуществления.
[0088]
Согласно четвертому варианту осуществления, как представлено на фиг. 12, настоящий светоизлучающий элемент 1 локально включает непрозрачную изолирующую пленку 24, которая не пропускает ультрафиолетовый свет, излученный из активного слоя 7 настоящего светоизлучающего элемента 1, и образована на защитной изолирующей пленке 14, которая открыта в нижнем участке промежутка 23 между первым нанесенным электродом 15 и вторым нанесенным электродом 16, после того, как удаляются наносимая листовая пленка и затравочная пленка 19.
[0089]
2
2
3
Настоящий светоизлучающий элемент 1 по любому из первого-четвертого вариантов осуществления включает защитную изолирующую пленку 14, составленную из пленки SiO или пленки AlO, которая пропускает ультрафиолетовый свет. Таким образом, ультрафиолетовый свет, излученный из активного слоя 7 настоящего светоизлучающего элемента 1, частично не излучается наружу из задней поверхности подложки 2, но отражается к полупроводниковому слоистому участку 11, проходит через защитную изолирующую пленку 14, открытую в нижней части промежутка 23, и поступает в промежуток 23. Здесь, в зависимости от состава смолы, заполняющей промежуток 23, смола может разлагаться, поскольку на смолу воздействует ультрафиолетовый свет, который поступает в промежуток 23. Кроме того, может возникать короткое замыкание между первым и вторым нанесенными электродами 15 и 16, поскольку компонент припоя, такой как олово, присоединенный к первому и второму нанесенным электродам 15 и 16, диффундирует под действием фотохимической реакции и электрического поля, приложенного между первым и вторым нанесенными электродами 15 и 16. Однако, когда предусмотрена непрозрачная изолирующая пленка 24, покрывающая нижнюю часть промежутка 23, смола, заполняющая пространство между первым и вторым нанесенными электродами 15 и 16 может защищаться от воздействия ультрафиолетового света, и в результате может предотвращаться вышеупомянутый дефект, такой как разложение и короткое замыкание.
[0090]
В этом варианте осуществления непрозрачная изолирующая пленка 24 представляет собой изолирующую пленку, состоящую из GaP, GaN, GaAs, SiC или SiN и образованную методом, соответствующим используемому материалу. Например, непрозрачная изолирующая пленка 24, состоящая из GaP, образуется напылением, а непрозрачная изолирующая пленка 24, состоящая из GaN, GaAs, SiC или SiN, образуется с помощью CVD. Толщина непрозрачной изолирующей пленки 24 составляет примерно 300 нм, а большая толщина предпочтительна для блокирующей свет пленки.
[0091]
Здесь далее будет описана процедура изготовления непрозрачной изолирующей пленки 24. Непрозрачную изолирующую пленку 24 образуют осаждением GaP на всей поверхности подложки с помощью напыления, в качестве одного примера, после того, как образованы первый и второй нанесенные электроды 15 и 16, и удаляют наносимую листовую пленку и затравочную пленку 19, и до того, как верхние поверхности первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 полируют в первом варианте осуществления. После этого выполняют CMP согласно первому варианту осуществления. В ходе этого процесса полирования удаляют сначала GaP, осажденный на верхних поверхностях первого и второго нанесенных электродов 15 и 16, а затем полируют и планаризуют верхние поверхности первого и второго нанесенных электродов 15 и 16, тем самым верхние поверхности первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 находятся на одном уровне друг с другом. С другой стороны, осажденный GaP остается на нижней поверхности промежутка 23 между первым и вторым нанесенными электродами 15 и 16 без полирования, тем самым образуется непрозрачная изолирующая пленка 24. Кроме того, GaP, прикрепленный на поверхностях боковых стенок первого и второго нанесенных электродов 15 и 16, может оставаться без полирования. Кроме того, поскольку вышеупомянутые процессы выполняют на полупроводниковой пластине, промежуток 23 между первым и вторым нанесенными электродами 15 и 16 представляет собой не только промежуток между первым и вторым нанесенными электродами 15 и 16 в той же самой области элемента, но также промежуток между первыми нанесенными электродами 15 в соседних областях элемента, промежуток между вторыми нанесенными электродами 16 в соседних областях элемента или промежуток между одним нанесенным электродом 15 и другим вторым нанесенным электродом 16 в соседних областях элемента. Таким образом, непрозрачная изолирующая пленка 24 образуется на нижней поверхности каждого из вышеупомянутых промежутков 23.
[0092]
Также в четвертом варианте осуществления нанесенные металлические пленки 20 и 21, описанные во втором варианте осуществления, могут быть образованы, если необходимо, после того, как образованы и отполированы первый и второй нанесенные электроды 15 и 16. Кроме того, также в четвертом варианте осуществления отражающий ультрафиолетовый свет слой 22, описанный в третьем варианте осуществления, может быть образован, если необходимо, после того, как первое отверстие 17 и второе отверстие 18 образованы в защитной изолирующей пленке 14, и до того, как затравочная пленка 19 образовано на всей поверхности подложки. Кроме того, также в четвертом варианте осуществления, могут быть образованы как нанесенные металлические пленки 20 и 21, описанные во втором варианте осуществления, так и отражающий ультрафиолетовый свет слой 22, описанный в третьем варианте осуществления.
[0093]
Здесь в структуре элемента, представленного на фиг. 12, n-электрод 13 присутствует под открытой защитной изолирующей пленкой 14 в промежутке 23 между первым и вторым нанесенными электродами 15 и 16, так что в случае, где многослойная металлическая пленка n-электрода 13 частично включает слой Al с высоким коэффициентом отражения ультрафиолетового света, ультрафиолетовый свет, излученный к промежутку 23, отражается слоем Al в n-электроде 13 и не поступает в промежуток 23. В этом случае непрозрачная изолирующая пленка 24 не должна обязательно присутствовать на нижнем участке промежутка 23. Однако внешний контур первого нанесенного электрода 15 не ограничивается случаем, где первый нанесенный электрод 15 располагается над n-электродом 13 через защитную изолирующую пленку 14, как проиллюстрировано на фиг. 9, так что эффективно обеспечивать непрозрачную изолирующую пленку 24 в промежутке 23, не имеющую n-электрод 13 на ее нижней стороне.
[0094]
<Пятый вариант осуществления>
2
2
3
Здесь далее пятый вариант осуществления настоящего светоизлучающего элемента 1 будет описан в качестве одного видоизменения первого или второго вариантов осуществления. В настоящем светоизлучающем элементе 1 согласно первому или второму варианту осуществления, защитная изолирующая пленка 14 представляет собой пленку, которая пропускает ультрафиолетовый свет, такую как пленка SiO или пленка AlO. Однако в случае, где защитная изолирующая пленка 14 состоит из материала, который пропускает ультрафиолетовый свет, эффективность светового излучения может улучшаться при обеспечении отражающего ультрафиолетовый свет слоя 22, описанного в третьем варианте осуществления. С другой стороны, в зависимости от состава смолы, заполняющей промежуток 23 между первым нанесенным электродом 15 и вторым нанесенным электродом 16, может возникать дефект, описанный в четвертом вариант осуществления, но данный дефект может предотвращаться при обеспечении непрозрачной изолирующей пленки 24.
[0095]
В пятом варианте осуществления защитная изолирующая пленка 14, подобно непрозрачной изолирующей пленке 24, описанной в четвертом варианте осуществления, состоит из материала, который не пропускает ультрафиолетовый свет, такого как GaP, GaN, GaAs, SiC или SiN, и образована известным методом, таким как метод CVD или метод напыления, но не состоит из материала, который пропускает ультрафиолетовый свет. В этом случае защитную изолирующую пленку 14 образуют имеющей толщину от 100 нм до 1 мкм или предпочтительнее от 150 нм до 350 нм, аналогично первому варианту осуществления.
[0096]
В пятом варианте осуществления, поскольку защитная изолирующая пленка 14 состоит из материала, который не пропускает ультрафиолетовый свет, предотвращается поступление ультрафиолетового света, излученного из активного слоя 7 настоящего светоизлучающего элемента 1, в промежуток 23 через защитную изолирующую пленку 14. Соответственно, не обязательно отдельно предусматривать непрозрачную изолирующую пленку 24, описанную в четвертом варианте осуществления, на нижнем участке промежутка 23. Кроме того, в пятом варианте осуществления не требуется отражающий ультрафиолетовый свет слой 22, описанный в третьем варианте осуществления, поскольку отражающий ультрафиолетовый свет слой 22 не проявляет никаких эффектов. Кроме того, также в пятом варианте осуществления нанесенные металлические пленки 20 и 21, описанные во втором варианте осуществления, могут быть образованы, если необходимо, после того, как образованы и отполированы первый нанесенный электрод 15 и второй нанесенный электрод 16.
[0097]
Однако в зависимости от материала, используемого для защитной изолирующей пленки 14, такой как SiN, пленка может пропускать ультрафиолетовый свет, когда пленка является тонкой настолько, что пленка может представлять собой полупрозрачную пленку по отношению к ультрафиолетовому свету. В этом случае, аналогично первому варианту осуществления, если необходимо, могут использоваться отражающий ультрафиолетовый свет слой 22, описанный в третьем варианте осуществления, и/или непрозрачная изолирующая пленка 24, описанная в четвертом варианте осуществления.
[0098]
<Шестой вариант осуществления>
Фиг. 13 представляет схематический вид в поперечном сечении, иллюстрирующий один пример конфигурации нитридного полупроводникового излучающего ультрафиолетовый свет устройства, в котором настоящий светоизлучающий элемент 1 установлен на опору 30 (соответствующую основе) при монтаже методом перевернутого кристалла (здесь далее иногда называется «настоящее светоизлучающее устройство»). На фиг. 13 настоящий светоизлучающий элемент 1 установлен на опору 30 в перевернутом положении, то есть верхние поверхности первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 обращены вниз. Настоящий светоизлучающий элемент 1 имеет структуру элемента, которая представляет собой одну из структур элементов, описанных в первом-пятом вариантах осуществления, или сочетающую их структуру элемента, и используется в качестве вырезанного кристалла. Кроме того, фиг. 13 представляет структуру в поперечном сечении (параллельно плоскости X-Z по линии B-B' на виде сверху на фиг. 8), в которой настоящий светоизлучающий элемент 1, описанный в первом варианте осуществления, используется в качестве одного примера. Кроме того, что касается координатных осей X-Y-Z на фиг. 13 и фиг. 14A, 14B, и 15, которые будут описаны далее, поскольку основу представленного устройства составляет настоящий светоизлучающий элемент 1, на данных чертежах направление +Z проходит вниз.
[0099]
2
3
Фиг. 14A представляет вид сверху, иллюстрирующий видимую плоскую форму опоры 30, и фиг. 14B представляет вид поперечного сечения формы поперечного сечения параллельно плоскости X-Z, проходящего через центр опоры 30 на виде сверху на фиг. 14A. Опора 30 имеет такую конфигурацию, что первый металлический электродный провод 32 на стороне анода и второй металлический электродный провод 33 на стороне катода образуются на части поверхности основного материала 31, состоящего из изолирующего материала, и толщина D1 боковой стенки 34 материала 31 основы больше толщины D2 на центральном участке, обеспеченным внутри от боковой стенки 34, так что герметизирующая смола 35 для герметизации настоящего светоизлучающего элемента 1 может заполнять пространство, окруженное боковой стенкой 34. Кроме того, полусферическая конденсорная линза 36, состоящая из кварцевого стекла и пропускающая ультрафиолетовый свет, излученный из настоящего светоизлучающего элемента 1, прикреплена на верхней поверхности боковой стенки 34. Герметизирующая смола 35 покрыта линзой 36 и прикреплена в пространстве, окруженном боковой стенкой 34. Кроме того, первый и второй металлические электродные провода 32 и 33 присоединены к выводам 37 и 38, предусмотренным на задней поверхности материала 31 основы соответственно через проникающие электроды (не представлены), присутствующие в материале 31 основы. В случае, где опора 30 установлена на другую печатную подложку, металлические провода на печатной подложке электрически присоединяются к выводам 37 и 38. Кроме того, выводы 37 и 38 покрывают почти всю поверхность основного материала 31 и служат в качестве теплоотвода. В этом варианте осуществления материал 31 основы опоры 30 состоит из изолирующего материала, такого как AlN. Кроме того, материал 31 основы предпочтительно состоит из AlN с точки зрения свойства отвода тепла, но материал 31 основы может состоять из керамического материала, такого как оксид алюминия (AlO). Каждый из первого и второго металлических электродных проводов 32 и 33 включает, в качестве одного примера, толстую нанесенную медную пленку и трехслойную металлическую пленку Ni/Pd/Au, образованную на ней методом нанесения покрытия химическим восстановлением. В приведенном выше примере первый и второй металлические электродные провода 32 и 33 имеют конфигурацию, аналогичную первому и второму нанесенным электродам 15 и 16 и нанесенным металлическим пленкам 20 и 21 в настоящем светоизлучающем элементе 1. Кроме того, коэффициент пропускания ультрафиолетового света линзой 36 должен быть подходящим для используемой длины волны излучения настоящего светоизлучающего элемента 1. Кроме того, вместо линзы 36, состоящей из кварцевого стекла, поверхность герметизирующей смолы 35 может быть сформирована в конденсирующую свет изогнутую поверхность, такую как сферическая поверхность. Кроме того, линза 36 может представлять собой рассеивающую свет линзу для заданного применения, отличную от конденсорной линзы, или линза 36 не всегда является необходимой.
[0100]
Как представлено на фиг. 14A и 14B, первый и второй металлические электродные провода 32 и 33 образованы открытыми на поверхности центрального участка материала 31 основы, окруженными боковой стенкой 34, и первый и второй металлические электродные провода 32 и 33 разнесены друг от друга, являясь электрически разделенными. Первый металлический электродный провод 32 включает первую электродную контактную площадку 32a и первый проводной участок 32b, присоединенный к первой электродной контактной площадке 32a. Кроме того, второй металлический электродный провод 33 включает четыре вторые электродные контактные площадки 33a и второй проводной участок 33b, присоединенный ко вторым электродным контактным площадкам 33a. Первая электродная контактная площадка 32a имеет рассматриваемую на плоскости форму, несколько превышающую рассматриваемую на плоскости форму первого нанесенного электрода 15 настоящего светоизлучающего элемента 1, и располагается в центре центрального участка материала 31 основы. Рассматриваемые на плоскости формы и положения вторых электродных контактных площадок 33a задают такими, что когда настоящий светоизлучающий элемент 1 расположен с первым нанесенным электродом 15, обращенным к первой электродной контактной площадке 32a, четыре вторых нанесенных электрода 16 обращены к четырем вторым электродным контактным площадкам 33a соответственно. На фиг. 14A используется штриховка для обозначения первой электродной контактной площадки 32a и вторых электродных контактных площадок 33a соответственно.
[0101]
Настоящий светоизлучающий элемент 1 устанавливается и прикрепляется на центральный участок материала 31 основы, причем верхние поверхности первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 обращены вниз, и с помощью пайки первый нанесенный электрод 15 и четыре вторых нанесенных электрода 16 электрически и физически присоединяются к первой электродной контактной площадке 32a и четырем вторым электродным контактным площадкам 33a соответственно. В этом варианте осуществления настоящий светоизлучающий элемент 1 устанавливается на опору 30 монтажом методом перевернутого кристалла.
[0102]
В качестве герметизирующей смолы излучающего ультрафиолетовый свет элемента предлагается использовать фторсодержащую смолу и кремнийорганическую смолу, но было обнаружено, что кремнийорганическая смола разлагается, когда кремнийорганическая смола подвергается чрезмерному воздействию ультрафиолетового света. В частности, поскольку для излучающего ультрафиолетовый свет элемента требуется достижение все более высокого выхода, плотность энергии излученного света имеет тенденцию к увеличению, и энергопотребление соответственно увеличивается, вызывая образование большого количества тепла. Таким образом, возникает проблема разложения герметизирующей смолы из-за образования тепла и ультрафиолетового света, имеющего высокую энергетическую плотность.
[0103]
Кроме того, было обнаружено, что фторсодержащая смола имеет превосходную термостойкость и высокую устойчивость к ультрафиолетовому свету, но обычная фторсодержащая смола, такая как политетрафторэтилен, является непрозрачной. Что касается фторсодержащей смолы, ее полимерная цепь является прямолинейной и жесткой и легко кристаллизуется, так что кристаллический участок и аморфный участок смешиваются, и свет рассеивается на их границе раздела, что делает смолу непрозрачной.
[0104]
В этом варианте осуществления аморфная фторсодержащая смола используется в качестве герметизирующей смолы 35, поскольку аморфная фторсодержащая смола обладает превосходной термостойкостью, устойчивостью к ультрафиолетовому свету и проницаемостью по отношению к ультрафиолетовому свету. Аморфная фторсодержащая смола включает аморфизированный полимерный сплав, обеспеченный при сополимеризации фторсодержащей смолы кристаллического полимера, сополимера перфтордиоксола (товарное наименование Teflon AF (зарегистрированный товарный знак), производитель Du Pont Kabushiki Kaisha) и циклизированного полимера перфторбутенилвинилового эфира (торговое наименование, Cytop (зарегистрированный товарный знак), производитель Asahi Glass Co., Ltd). Фторсодержащая смола последнего циклизированного полимера проявляет склонность к превращению в аморфное состояние, поскольку его основная цепь имеет циклическую структуру, так что прозрачность высока. Аморфные фторсодержащие смолы грубо делятся на два типа, т.е. связующая фторсодержащая смола, имеющая реакционноспособную функциональную группу, которая может образовывать связи с металлом, и несвязующая фторсодержащая смола, имеющая нереакционноспособную функциональную группу, которая не может образовывать связи с металлом.
[0105]
В случае, где настоящий светоизлучающий элемент 1, описанный в одном из первого-пятого вариантов осуществления, установлен на опору 30, существует промежуток между материалом 31 основы опоры 30 и настоящим светоизлучающим элементом 1. Таким образом, когда настоящий светоизлучающий элемент 1, описанный в одном из первого-пятого вариантов осуществления, герметизируется герметизирующей смолой 35, представляющей собой аморфную фторсодержащую смолу, эта герметизирующая смола 35 естественно вводится в этот промежуток. Как описано выше, когда связующая аморфная фторсодержащая смола облучается высокоэнергетическим ультрафиолетовым светом в течение светоизлучающего действия излучающего ультрафиолетовый свет элемента, существует возможность того, что вследствие фотохимической реакции аморфной фторсодержащей смолы и электрического поля, приложенного между электродами, атом металла имеющего плоскую поверхность электрода и атом металла материала припоя отделяются и мигрируют, что вызывает короткое замыкание между электродами излучающего ультрафиолетовый свет элемента. Таким образом, чтобы предотвращать явление короткого замыкания, вышеописанная несвязующая аморфная фторсодержащая смола предпочтительно используется в качестве герметизирующей смолы 35.
[0106]
3
Вышеупомянутая несвязующая аморфная фторсодержащая смола представляет собой аморфную фторсодержащую смолу, состоящую из полимера или сополимера, имеющего нереакционноспособную концевую функциональную группу. В частности, несвязующая аморфная фторсодержащая смола имеет фторсодержащую алифатическую циклическую структуру в качестве структурного звена, составляющего полимер или сополимер, и вышеупомянутая концевая функциональная группа представляет собой перфторалкильную группу, такую как CF. Таким образом, несвязующая аморфная фторсодержащая смола не имеет реакционноспособной концевой функциональной группы, которая образует связь с металлом.
[0107]
Здесь далее способ изготовления настоящего светоизлучающего устройства будет кратко описан со ссылкой на фиг. 15. Фиг. 15 представляет собой вид в поперечном сечении основной части, схематически иллюстрирующий участок, в котором первый и второй нанесенные электроды 15 и 16 присоединяются к первому и второму металлическим электродным проводам 32 и 33 соответственно, с помощью пайки 39 в настоящем светоизлучающем устройстве, представленном на фиг. 13 (часть поперечного сечения параллельно плоскости X-Z по линии B-B' на виде сверху на фиг. 8).
[0108]
Сначала непокрытый кристалл разрезанного настоящего светоизлучающего элемента 1 прикрепляется на первый и второй металлические электродные провода 32 и 33 опоры 30 путем известного монтажа методом перевернутого кристалла. В частности, первый нанесенный электрод 15 физически и электрически соединяется с первым металлическим электродным проводом (проводкой) 32 с помощью пайки 39, и второй нанесенный электрод 16 физически и электрически соединяется со вторым металлическим электродным проводом 33 с помощью пайки 39 (этап 1). Таким образом, p-электрод 12 настоящего светоизлучающего элемента 1 электрически соединен с первым металлическим электродным проводом 32, и n-электрод 13 настоящего светоизлучающего элемента 1 электрически соединен со вторым металлическим электродным проводом 33. Процесс пайки может выполняться известным методом пайки, таким как пайка оплавлением припоя, так что подробное описание не приводится.
[0109]
После этого приготавливают покровную жидкость, растворяя несвязующую аморфную фторсодержащую смолу во фторсодержащем растворителе, предпочтительно апротонном фторсодержащем растворителе, и вводят в пространство, окруженное боковой стенкой 34 опоры 30, с помощью съемной тефлоновой иглы, и растворитель испаряется по мере постепенного нагревания покровной жидкости. Таким образом, первая смоляная пленка из несвязующей аморфной фторсодержащей смолы образуется на каждой из внутренней поверхности боковой стенки 34 опоры 30, верхних поверхностей первого и второго металлических электродных проводов 32 и 33, открытой поверхности материала 31 основы между первым и вторым металлическими электродными проводами 32 и 33, верхней поверхности и боковой поверхности настоящего светоизлучающего элемента 1, и в промежутке между настоящим светоизлучающим элементом 1 и верхней поверхностью опоры 30 (этап 2). Кроме того, что касается испарения растворителя на этапе 2, чтобы не оставались какие-либо воздушные пузырьки в первой смоляной пленке, растворитель должен нагреваться и испаряться при постепенном увеличении температуры от низкотемпературного диапазона (такого как область около комнатной температуры) ниже температуры кипения растворителя до высокотемпературного диапазона (такого как около 200°C) выше температуры кипения растворителя.
[0110]
Затем твердая несвязующая аморфная фторсодержащая смола помещается внутрь, и верхнее пространство первой смоляной пленки, образованной в пространстве, окруженном боковой стенкой 34 опоры 30 на этапе 2, плавится, например, при температуре от 250°C до 300°C, а затем постепенно охлаждается, и таким образом образуется вторая смоляная пленка (этап 3).
[0111]
Наконец, линза 36 прикрепляется к верхней поверхности боковой стенки 34 (этап 4), и таким образом изготавливается настоящее светоизлучающее устройство, представленное на фиг. 13. Согласно вышеупомянутому способу изготовления, герметизирующая смола 35 состоит из первой и второй смоляных пленок. Как описано в патентном документе 1, линза 36 прикрепляется к верхней поверхности боковой стенки 34 связующим агентом или прикрепляется к верхней поверхности боковой стенки 34 с помощью соединительной конструкции, предусмотренной в линзе 36 и боковой стенке 34. Способ формирования герметизирующей смолы 35 и способ прикрепления линзы 36 не ограничиваются вышеописанным способом. Кроме того, не всегда требуется обеспечение линзы 36.
[0112]
В настоящем светоизлучающем устройстве площадь пайки между первым нанесенным электродом 15 и первым металлическим электродным проводом 32 может быть значительно больше, чем площадь соединения в традиционной конфигурации соединения, в которой гребнеобразный p-электрод 12 настоящего светоизлучающего элемента 1 соединен с первым металлическим электродным проводом 32 через множество мелких столбиков без обеспечения первого нанесенного электрода 15. В результате отходящее тепло, образуемое при светоизлучающем действии настоящего светоизлучающего элемента 1, может эффективно пропускаться к выводу 37 через первый нанесенный электрод 15 и первый металлический электродный провод 32, так что значительно улучшается эффективность теплоотвода.
[0113]
<Другие варианты осуществления>
Далее будут описаны видоизменения первого-шестого вариантов осуществления.
[0114]
<1> Согласно первому-пятому вариантам осуществления, одна первая область окружена второй областью в рассматриваемой на плоскости форме настоящего светоизлучающего элемента 1, но первая область может разделяться на множество подобластей, и каждая из подобластей может быть окружена второй областью. Таким образом, множество мез может существовать в одной области элемента, и может быть образован первый нанесенный электрод 15 в отношении каждой из мез, или может быть образован один первый нанесенный электрод 15, покрывающий множество мез.
[0115]
<2> Согласно первому-пятому вариантам осуществления, в процессе нанесения покрытия для процессов изготовления настоящего светоизлучающего элемента 1 выполняют процесс полирования, чтобы планаризовать неровные верхние поверхности первого и второго нанесенных электродов 15 и 16, и выравнивать их верхние поверхности друг с другом. Однако процесс полирования может не выполняться в случае, где пайка может выполняться надлежащим образом, когда настоящий светоизлучающий элемент 1 устанавливают монтажом методом перевернутого кристалла, независимо от неровности и разности в высоте неполированных верхних поверхностей первого и второго нанесенных электродов 15 и 16.
[0116]
<3> Согласно четвертому варианту осуществления, непрозрачная изолирующая пленка 24 образуется на нижней части промежутка 23 между первым и вторым нанесенными электродами 15 и 16 способом, в котором непрозрачная изолирующая пленка 24 осаждается на всей поверхности подложки, а затем непрозрачная изолирующая пленка 24, осажденная на верхних поверхностях первого и второго нанесенных электродов 15 и 16, частично удаляется в процессе полирования верхних поверхностей первого и второго нанесенных электродов 15 и 16. В этом случае процесс травления для формирования рисунка на непрозрачной изолирующей пленке 24 не требуется, и маска для травления также не требуется, так что процесс может упрощаться.
[0117]
Однако в случае, где формирование рисунка выполняют для непрозрачной изолирующей пленки 24, если необходимо, до или после процесса полирования для первого и второго нанесенных электродов 15 и 16, могут использоваться фотолитография и травление.
[0118]
<4> Согласно настоящему светоизлучающему элементу 1, первый нанесенный электрод 15 образуется в структуре элемента до нанесения покрытия, в которой еще не образованы защитная изолирующая пленка 14 и первый и второй нанесенные электроды 15 и 16, и полностью покрывает полупроводниковый слоистый участок 11 (мезу) и p-электрод 12, образованный на полупроводниковом слоистом участке 11 в первой области R1, так что по площади верхней поверхности он превосходит p-электрод 12. В результате может эффективно отводиться отходящее тепло, образованное в мезе вследствие светоизлучающего действия настоящего светоизлучающего элемента 1. Таким образом, согласно вышеупомянутым первому-пятому вариантам осуществления, настоящий светоизлучающий элемент 1 имеет оба из первого и второго нанесенных электродов 15 и 16, но может присутствовать почти аналогичный вышеупомянутый эффект эффективного отвода отходящего тепла наружу даже когда не предусмотрен второй нанесенный электрод 16.
[0119]
Однако в случае, где обеспечен только первый нанесенный электрод 15 без обеспечения второго нанесенного электрода 16, когда первый нанесенный электрод 15 и n-электрод 13 присоединяются к первой и второй электродным контактным площадкам 32a и 33a на основе опоры 30 соответственно с помощью золотого столбика, аналогично традиционному монтажу методом перевернутого кристалла, толщина первого нанесенного электрода 15 должна быть значительно уменьшена для уменьшения разности по высоте между верхней поверхностью первого нанесенного электрода 15 и верхней поверхностью n-электрода 13, по сравнению со случаем, где обеспечены оба, и первый, и второй нанесенные электроды 15 и 16.
[0120]
<5> Согласно шестому варианту осуществления, представлено описание в отношении настоящего светоизлучающего устройства, в котором упомянутый один настоящий светоизлучающий элемент 1 установлен на опору 30, но множество настоящих светоизлучающих элементов 1 может быть установлено на опору или основу, такую как печатная подложка, в настоящем светоизлучающем устройстве. В этом случае множество настоящих светоизлучающих элементов 1 может быть совокупно герметизировано, или они могут быть индивидуально герметизированы герметизирующей смолой 35. В этом случае на поверхности основы образуется порог из смолы, окружающий один или более настоящих светоизлучающих элементов 1, подлежащих герметизации, и герметизирующая смола 35 образуется в области, окруженной порогом из смолы, таким путем, как описано в шестом варианте осуществления.
[0121]
Настоящий светоизлучающий элемент 1 может непосредственно устанавливаться на печатную подложку с помощью пайки, поскольку верхние поверхности первого и второго нанесенных электродов 15 и 16 могут быть планаризованы и выровнены друг с другом (выставлены на одном уровне), аналогично другому электронному устройству или электрическому элементу для поверхностной установки (резистивному элементу, конденсатору, диоду или транзистору). Таким образом, множество настоящих светоизлучающих элементов 1 может быть установлено на одну основу, и установлено на ту же самую основу с другим электронным устройством или электрическим элементом для поверхностной установки. Кроме того, основа, используемая для настоящего светоизлучающего элемента 1, не ограничивается опорой и печатной подложкой.
[0122]
<6> Согласно настоящему светоизлучающему элементу 1 первый нанесенный электрод 15 образуется в структуре элемента до нанесения покрытия, в которой еще не образованы защитная изолирующая пленка 14 и первый и второй нанесенные электроды 15 и 16, и полностью покрывает полупроводниковый слоистый участок 11 (мезу) и p-электрод 12, образованный на полупроводниковом слоистом участке 11 в первой области R1, так что его площадь верхней поверхности превышает p-электрод 12. В результате может эффективно отводиться отходящее тепло, образованное в мезе вследствие светоизлучающего действия настоящего светоизлучающего элемента 1.
[0123]
Таким образом, структура элемента до нанесения покрытия для настоящего светоизлучающего элемента 1 не ограничивается структурой элемента до нанесения покрытия, имеющей слоистую структуру, материал, толщину и мольную долю AlN, которые представлены на фиг. 1 и 2 и описаны в первом варианте осуществления, и структура элемента до нанесения покрытия может разнообразно изменяться. Например, шаблон 5 представлен на фиг. 1 в качестве одного примера, но шаблон 5 может не ограничиваться шаблоном, представленным на фиг. 1. Например, слой ELO-AlN может быть образован выращиванием слоя 3 AlN методом эпитаксиального роста в латеральном направлении, слой 4 AlGaN может быть опущен, или другая подложка может использоваться вместо сапфировой подложки 2. Кроме того, толщина и мольная доля AlN слоя AlGaN или слоя GaN в настоящем светоизлучающем элементе 1, описанном в приведенном выше варианте осуществления, представляют собой лишь один пример, и они могут соответствующим образом изменяться в зависимости от технических условий элемента. Кроме того, согласно представленному выше варианту осуществления, обеспечен блокирующий электроны слой 8, но обеспечение блокирующего электроны слоя 8 не обязательно.
[0124]
Однако следует отметить, что структура элемента до нанесения покрытия для настоящего светоизлучающего элемента 1 предполагает случай, где центральная длина волны излучения составляет 355 нм или менее, так что структура должна включать полупроводниковый многослойный участок, имеющий, в слоистом виде, первый полупроводниковый слой, состоящий из упомянутых одного или более полупроводниковых слоев на основе AlGaN n-типа, активный слой, состоящий из упомянутых одного или более полупроводниковых слоев на основе AlGaN с мольной долей AlN ноль или более, и второй полупроводниковый слой, состоящий из упомянутых одного или более полупроводниковых слоев на основе AlGaN p-типа, n-электрод, состоящий из упомянутых одного или более металлических слоев, и p-электрод, состоящий из упомянутых одного или более металлических слоев. Кроме того, предпочтительно, чтобы первая область R1 имела углубление, окружающее вторую область R2 с трех направлений, в рассматриваемой на плоскости форме, вторая область R2 включала углубленную область R3, окруженную углублением первой области R1, и периферийную область R4, отличную от углубленной области R3, при этом n-электрод 13 образован на первом полупроводниковом слое во второй области R2 и покрывает углубленную область R3 и периферийную область R4, и p-электрод 12 образован на наружном слое второго полупроводникового слоя.
Промышленная применимость
[0125]
Нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовый свет элемент согласно настоящему изобретению может применяться для светоизлучающего диода с центральной длиной волны излучения от примерно 355 нм или менее, и эффективен для улучшения эффективности теплоотвода.
Список условных обозначений
[0126]
1 - нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовый свет элемент
2 - сапфировая подложка
3 - слой AlN
4 - слой AlGaN
5 - шаблон
6 - плакирующий слой n-типа (AlGaN n-типа)
7 - активный слой
7a - барьерный слой
7b - слой с квантовыми ямами
8 - блокирующий электроны слой (AlGaN p-типа)
9 - плакирующий слой p-типа (AlGaN p-типа)
10 - контактный слой p-типа (GaN p-типа)
11 - полупроводниковый многослойный участок
12 - p-электрод
13 - n-электрод
14 - защитная изолирующая пленка
15 - первый нанесенный электрод
16 - второй нанесенный электрод
17 - первое отверстие
18 - второе отверстие
19 - затравочная пленка
20, 21 - нанесенная металлическая пленка
22 - отражающий ультрафиолетовый свет слой
23 - промежуток между первым нанесенным электродом и вторым нанесенным электродом
24 - непрозрачная изолирующая пленка
30 - опора
31 - материал основы
32 - первый металлический электродный провод
32a - первая электродная контактная площадка (контактная площадка первого электрода)
32b - первый проводной участок
33 - второй металлический электродный провод
33a - вторая электродная контактная площадка (контактная площадка второго электрода)
34 - боковая стенка
35 - герметизирующая смола
36 - линза
37, 38 - вывод
101 - сапфировая подложка
102 - слой основы (AlN)
103 - плакирующий слой n-типа (AlGaN n-типа)
104 - активный слой с множественными квантовыми ямами
105 - блокирующий электроны слой (AlGaN p-типа)
106 - плакирующий слой p-типа (AlGaN p-типа)
107 - контактный слой p-типа (GaN p-типа)
108 - p-электрод
109 - n-электрод
BL - граничная линия между первой областью и второй областью
C - граница между углубленной областью и периферийной областью
R1 - первая область
R2 - вторая область
R3 - углубленная область
R4 - периферийная область