CN102956770B

CN102956770B - 氮化物半导体发光元件和装置及其制造方法

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Publication number: CN102956770B
Application number: CN201210303036.8A
Authority: CN
Inventors: 翁宇峰
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2032-08-23
Also published as: CN102956770A; JP5743806B2; US20130049050A1; JP2013045846A; US8772790B2

Abstract

本发明提供一种氮化物半导体发光元件、氮化物半导体发光装置以及氮化物半导体发光元件的制造方法。该氮化物半导体发光装置包括氮化物半导体发光元件、封装基板和透光的树脂密封部分。该氮化物半导体发光元件包括基板、具有发光层的氮化物半导体多层部分以及保护层。氮化物半导体多层部分设置在基板上。保护层设置在氮化物半导体多层部分的上部上。树脂密封部分密封安装在封装基板上的氮化物半导体发光元件。气隙层形成在氮化物半导体发光元件中的基板和发光层之间的区域、氮化物半导体发光元件中的发光层和保护层之间的区域以及封装基板中的区域至少之一中。

Description

氮化物半导体发光元件和装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及氮化物半导体发光元件、氮化物半导体发光装置和制造氮化物半导体发光元件的方法。

背景技术

通常，在常见的氮化物半导体发光元件中，在蓝宝石基板上，顺序地设置n型氮化物半导体层、氮化物半导体发光层及p型氮化物半导体层等。在n型氮化物半导体层侧和p型氮化物半导体层侧的每个上，形成用于与外部电源连接的n侧电极和p侧电极。为了辅助电流在p型氮化物半导体层内扩散，在p型氮化物半导体层的基本整个表面上，例如由ITO（铟锡氧化物）形成的透明导电膜等沉积作为电流扩散层。

此外，在电流扩散层的上部上，沉积反射膜。为了朝着蓝宝石基板反射由氮化物半导体发光层射向电流扩散层的光，并因此提高氮化物半导体发光元件的光提取效率，设置该反射膜。反射膜通常由具有高反射率的金属材料（例如银或铝）形成。例如，特开第2011-71444号公报和特开第2006-108161号公报提出了一种氮化物半导体发光元件，其中金属反射膜隔着绝缘膜形成在透明导电膜上。而且，特开第2006-120913号公报提出了一种氮化物半导体发光元件，其中金属反射膜隔着由多个电介质层形成的多层反射膜形成在透明导电膜上。

然而，当金属反射膜如特开第2011-71444号公报和特开第2006-108161号公报中一样形成在氮化物半导体发光元件中时，由于作用在金属反射膜上的电场、环境湿度等而发生被称为迁移（migration）的现象，因此出现可靠性问题。当如特开第2006-120913号公报中所述形成多层反射膜时，因为必须沉积几十层反射膜以获得高反射率，所以不利的是，这需要很长时间，并且在花费方面是不经济的。

发明内容

提供本发明以克服上面的问题；本发明的目的是提供包括反射镜（其成本低、反射率高且可靠性高）的氮化物半导体发光元件、氮化物半导体发光装置和制造氮化物半导体发光元件的方法。

为了实现上面的目的，根据本发明，提供了氮化物半导体发光元件，该氮化物半导体发光元件包括：基板；氮化物半导体多层部分，设置在基板上；以及保护层，设置在氮化物半导体多层部分的上部上，其中氮化物半导体多层部分包括发光层，且气隙层形成在基板与发光层之间的区域以及发光层与保护层之间的区域的至少之一中。

在上述构造中，包括气隙层的反射镜形成在基板和发光层之间的区域以及发光层和保护层之间的区域的至少之一中。对于从发光层发射的光，反射镜具有高反射率。反射镜不具有金属反射膜。这防止了由于迁移现象导致的可靠性的降低。因此可以获得包括具有低成本、高反射率和高可靠性的反射镜的氮化物半导体发光元件。

替代地，在如上所述构造的氮化物半导体发光元件中，进一步包括设置在氮化物半导体多层部分上的电流扩散层，并且气隙层设置在电流扩散层和保护层之间。

在上述构造中，由“电流扩散层/气隙层/保护层”形成并且具有三层结构的反射镜形成。电流扩散层和反射镜之间的界面的折射率对比度是高的。因此，对于由发光层发射的光，反射镜具有高反射率。

替代地，在如上所述构造的氮化物半导体发光元件中，氮化物半导体多层部分还包括：设置在基板和发光层之间的第一氮化物半导体层；以及设置在发光层和保护层之间的第二氮化物半导体层，并且气隙层形成在第一氮化物半导体层中的区域和第二氮化物半导体层中的区域的至少之一中。

在上述构造中，包括气隙层的反射镜形成在第一氮化物半导体层中的区域和第二氮化物半导体层中的区域的至少之一中。因此，反射镜可形成在靠近发光层的位置。因此，由发光层发射的光可更有效地被反射离开反射镜。因此可以更多地提高由发光层发射的光的利用效率。

替代地，在如上所述构造的氮化物半导体发光元件中，进一步包括在发光层的主面的法线方向上邻近气隙层而设置的固体层，并且该固体层相对于气隙层具有高的折射率对比度，并且固体层与气隙层配对以形成反射镜。

在上述构造中，设置在发光层的主面的法线方向上邻近气隙层且相对于气隙层具有高折射率对比度的固体层。固体层与气隙层配对以形成用作反射镜的DBR（分布式布拉格反射器）镜。因此，在气隙层和固体层之间的界面中，获得了高的折射率对比度。因此可以进一步提高反射镜对于由发光层发射的光的反射率。

替代地，在如上所述构造的氮化物半导体发光元件中，进一步包括设置在氮化物半导体多层部分的上部上的连接电极和设置在氮化物半导体多层部分和连接电极之间的第一高反射电极层。

在上述构造中，第一高反射电极层设置在氮化物半导体多层部分和连接电极之间。因此，由发光层发射的光可被反射离开第一高反射电极层。因此可以防止由发光层发射的光被连接电极吸收。

替代地，在如上所述构造的氮化物半导体发光元件中，氮化物半导体多层部分还包括设置在基板和发光层之间的第一氮化物半导体层，并且氮化物半导体发光元件还包括：设置在第一氮化物半导体层的上部上的接触电极；以及设置在第一氮化物半导体层和接触电极之间的第二高反射电极层。

在上述构造中，第二高反射电极层设置在第一氮化物半导体层和接触电极之间。因此，由发光层发射的光可被反射离开第二高反射电极层。因此可以防止由发光层发射的光被接触电极吸收。

为了实现上面的目的，根据本发明，提供了氮化物半导体发光装置，该氮化物半导体发光装置包括：氮化物半导体发光元件，包括：基板；氮化物半导体多层部分，设置在基板上且具有发光层；以及保护层，设置在氮化物半导体多层部分的上部上；封装基板，氮化物半导体发光元件安装在该封装基板上；以及树脂密封部分，该树脂密封部分是透光的且密封安装在封装基板上的氮化物半导体发光元件，其中气隙层形成在氮化物半导体发光元件中的基板和发光层之间的区域、氮化物半导体发光元件中的发光层和保护层之间的区域以及封装基板中的区域的至少之一中。

在上述构造中，包括气隙层的反射镜形成在氮化物半导体发光元件中的基板和发光层之间的区域、氮化物半导体发光元件中的发光层和保护层之间的区域以及封装基板中的区域的至少之一中。对于由发光层发射的光，反射镜具有高的反射率。反射镜不具有金属反射膜。这防止了由迁移现象导致的可靠性的降低。因此可以获得包括具有低成本、高反射率和高可靠性的反射镜的氮化物半导体发光装置。

为了实现上面的目的，根据本发明，提供了制造氮化物半导体发光元件的方法，该方法包括：在基板上设置具有发光层的氮化物半导体多层部分的步骤；在氮化物半导体多层部分的上部上设置保护层的步骤；以及在基板和发光层之间的区域以及发光层和保护层之间的区域的至少之一中形成气隙层的步骤。

在上述构造中，包括气隙层的反射镜形成在基板和发光层之间的区域以及发光层和保护层之间的区域的至少之一中。对于由发光层发射的光，反射镜具有高的反射率。反射镜不具有金属反射膜。这防止了由迁移现象导致的可靠性的降低。因此可以获得制造包括具有低成本、高反射率和高可靠性的反射镜的氮化物半导体发光元件的方法。

在如上所述的制造氮化物半导体发光元件的方法中，可进一步包括在发光层的主面的法线方向上邻近气隙层设置固体层的步骤，该固体层相对于气隙层具有高的折射率对比度，并且该固体层与气隙层配对以形成反射镜。

在上述构造中，提供了在发光层的主面的法线方向上邻近气隙层且相对于气隙层具有高折射率对比度的固体层。固体层与气隙层配对以形成用作反射镜的DBR镜。因此，在气隙层和固体层之间的界面中，获得了高的折射率对比度。因此可以更多地提高反射镜对于由发光层发射的光的反射率。

附图说明

图1为示出了根据第一实施例的氮化物半导体发光装置的结构的截面图；

图2为示出了根据第一实施例的氮化物半导体发光元件的结构的截面图；

图3A至3F为第一实施例的氮化物半导体发光元件的制造步骤中的截面图；

图4A和4B为示出了根据第一实施例的反射镜的反射率特性的曲线图；

图5为示出了根据第二实施例的氮化物半导体发光装置的结构的截面图；

图6为示出了根据第三实施例的氮化物半导体发光装置的结构的截面图；

图7为示出了根据第四实施例的氮化物半导体发光装置的结构的截面图；

图8为示出了通过配对气隙层和固体层而形成的DBR镜的示例的结构图；

图9为示出了根据第五实施例的氮化物半导体发光装置的结构的截面图；

图10为示出了根据第五实施例的变形的氮化物半导体发光装置的结构的截面图；

图11为示出了根据第六实施例的氮化物半导体发光元件的结构的截面图；以及

图12为示出了根据第七实施例的氮化物半导体发光装置的结构的截面图。

具体实施方式

以下，将参考附图描述本发明的实施例。尽管下面描述了一些本发明的实施例，但特定构造不限于这些实施例。即使在进行不偏离本发明的精神的设计修改等时，它们也包括在本发明中。

<第一实施例>

图1为示出了根据第一实施例的氮化物半导体发光装置的结构的截面图。如图1所示，第一实施例的氮化物半导体发光装置1a包括倒装芯片式（flip-chip）氮化物半导体发光元件10a、封装基板20和树脂密封部分30。

在封装基板20的一个主面上，设置了凸块21A和21B。在另一个主面上，设置了p侧布线图案22A和n侧布线图案22B。在封装基板20中，设置了从一个主面穿透至另一个主面的通孔23A和23B。在通孔23A和23B中，形成导电路径。经由形成在通孔23A中的导电路径，凸块21A电连接至p侧布线图案22A。经由形成在通孔23B中的导电路径，凸块21B电连接至n侧布线图案22B。

在氮化物半导体发光元件10a的一个主面上，设置p侧连接电极14A和n侧连接电极14B。当氮化物半导体发光元件10a倒装芯片地安装在封装基板20上时，氮化物半导体发光元件10a的p侧连接电极14A电连接至封装基板20上的凸块21A。此外，氮化物半导体发光元件10a的n侧连接电极14B电连接至封装基板20上的凸块21B。

树脂密封部分30密封安装在封装基板20的一个主面上的倒装芯片式（flip-chip）氮化物半导体发光元件10a。树脂密封部分30的材料优选为光学透明材料，但不是具体地限制该材料。树脂密封部分30的材料可为树脂材料。替代地，树脂密封部分30的材料可为包括具有高导热性的填充材料、荧光体等的合成树脂材料。

现在将详细描述根据第一实施例的氮化物半导体发光元件10a的结构。图2为示出了根据第一实施例的氮化物半导体发光元件的结构的截面图。如图2中所示，氮化物半导体发光元件10a包括基板11、氮化物半导体多层部分12、电流扩散层13、p侧连接电极14A（连接电极）、n侧连接电极14B、n侧接触电极15（接触电极）、高反射电极层16A至16C、保护层17和气隙层191。氮化物半导体多层部分12由多个氮化物半导体层组成，该多个氮化物半导体层由氮化物半导体（In_xAl_yGa_1-x-yN：0≤x＜1，0≤y＜1）形成。氮化物半导体多层部分12包括缓冲层121、n型接触半导体层122（第一氮化物半导体层的一部分）、n型覆层123（第一氮化物半导体层的一部分）、发光层124和p型半导体层125（第二氮化物半导体层）。当在氮化物半导体发光元件10a的主面的法线方向观察时，氮化物半导体发光元件10a基本上是矩形的。然而，氮化物半导体发光元件10a的形状不限于该形状。

基板11例如为蓝宝石基板。蓝宝石基板具有（0001）面方向的主面。在基板11的主面中，形成了多个凸起部分110。凸起部分110实质上形成为截头圆锥或圆锥的形状。在基板11的主面的法线方向中凸起部分110的高度例如为0.6μm。在沿基板11的主面的法线方向观察的俯视图中，凸起部分110在基板11的主面中的平面形状例如为具有1μm直径的圆形。在沿基板11的主面的法线方向观察的俯视图中，在基板11的主面中各凸起部分110的平面形状的中心位于假想正三角形的各顶点。各凸起部分110被有规律地布置，使得其在沿假想正三角形的三个边的方向被排列。各凸起部分110之间的节距例如为2μm。如上面所述，多个凸起部分110形成在基板11的主面中，因此可以提高氮化物半导体发光元件10a的内部量子效应以及光提取效率。

具体地，通过LEPS（图案化基板上的横向外延，lateral epitaxy on thepatterned substrate）方法，具有低位错密度的氮化物半导体多层部分12可沉积在基板11的主面上。例如，在LEPS方法中，晶体优先实质地生长在凸起部分110的侧面的法线方向上。因此，在晶体的生长过程中，小面表面（facetsurface）使生长膜内部的位错弯曲。从而，在晶体生长的过程中，实质上在基板11的主面的法线方向上的位错的传播被抑制了。因此，生长膜中的位错密度减小。因此可以增强氮化物半导体发光元件10a的内部量子效应。

氮化物半导体多层部分12的折射率高。因此，通常，光更可能在氮化物半导体发光元件中被全反射。另一方面，如在根据本实施例的氮化物半导体发光元件10a中，多个凸起部分110形成在基板11的主面中，因此可以减少光的散射和光的全反射。而且，各个凸起部分110之间的节距减小，因此可以预期光的衍射效应。因此，可以提高氮化物半导体发光元件10a的光提取效率。

在基板11的主面上，氮化物半导体多层部分12通过LEPS方法沉积。具体地，n型接触半导体层122隔着由AlN形成的缓冲层121被沉积。在n型接触半导体层122的上表面上的预定区域上，沉积n型覆层123。在后面的描述中，该区域被称为第一区域。在n型覆层123的上部上，沉积发光层124。发光层124具有多量子阱结构。在多量子阱结构中，例如3.5nm厚的n型In_0.15Ga_0.85N量子阱层以及例如6nm厚的Si掺杂的GaN势垒层交替地沉积六次。在发光层124上，沉积p型半导体层125。p型半导体层125由Mg掺杂的氮化物半导体（In_xAl_yGa_1-x-yN：0≤x＜1，0≤y＜1）形成。在p型半导体层125上，沉积电流扩散层13。例如，电流扩散层13由具有150nm的厚度的ITO（铟锡氧化物）形成。在电流扩散层13的上表面上的区域上，隔着高反射电极层16A设置p侧连接电极14A。

在n型接触半导体层122的上表面上的除了第一区域的区域上，隔着高反射电极层16B设置n侧接触电极15。n侧接触电极15的上表面实质上与电流扩散层13的上表面一样高。此外，在n侧接触电极15上，隔着高反射电极层16C设置n侧连接电极14B。

高反射电极层16A至16C为具有高反射率的反射膜。设置高反射电极层16A至16C，使得从发光层124发射的光不会被p侧连接电极14A、n侧接触电极15和n侧连接电极14B吸收。高反射电极层16A至16C例如由Al、AG、Pt或Rh等形成；本发明不限于这些物质。优选地，高反射电极层16A至16C对从发光层发射的光具有高反射率，并由导电材料形成。

在形成高反射电极层16B和16C的区域以及氮化物半导体发光元件10a的除了p侧连接电极14A和n侧连接电极14B的表面之外的上面上（换言之，在设置p侧连接电极14A和n侧连接电极14B的主面上），设置保护层17。更具体地，第一区域（设置n型覆层123的区域）、n型接触半导体层122的除了设置高反射电极层16B的区域的上表面、氮化物半导体多层部分12的侧面、电流扩散层13的除了设置高反射电极层16A的区域的上面和侧面以及n侧接触电极15的除了设置高反射电极层16C的区域的上面和侧面覆盖有保护层17。

在电流扩散层13的上表面的除了设置高反射电极层16A的区域之外的区域上，气隙层191形成在电流扩散层13和保护层17之间。在后面的描述中，该区域被称为第二区域。气隙层191为设置在电流扩散层13和保护层17之间的气隙。气隙层191的厚度大约为{λ_o×1/(4n_air)}的奇数倍。这里，λ_o/n_air代表从发光层124发射的光在空气中的波长。而且，λ_o和n_air分别代表发射的光在真空中的波长和气隙层191（换言之，空气）的折射率。实际上，空气的折射率大约为1。因此，气隙层191的厚度大约为{λ_o×1/4}的奇数倍，即，从发光层124发射的光在真空中的波长的四分之一的奇数倍。

上述气隙层191被形成，因此具有三层结构的反射镜19形成在电流扩散层13的上面上的第二区域。反射镜9由“电流扩散层13/气隙层191/保护层17”形成。在包括上述气隙层191的反射镜19中，电流扩散层13和气隙层191之间的界面的折射率对比度高。因此，反射镜19具有对于从发光层124发射的光的高反射率。反射镜19不具有金属反射膜。这防止了由迁移现象导致的可靠性的降低。

如稍后所述，在制造气隙层191的步骤中，在电流扩散层13的上面上的第二区域形成牺牲层18。此外，沉积保护层17。此后，蚀刻掉牺牲层18。因此，在第二区域的上部中，开口171形成在保护层17中。在本实施例中，尽管开口171设置在气隙层191的上部上，但开口171也可形成在气隙层191的侧面。优选地，至少一个开口171设置在气隙层191的上部或气隙层191的侧面上。开口171的周界部分例如可涂敷有氟化树脂。这样，当形成树脂密封部分30时，可以防止树脂密封部分30的材料通过开口171进入到气隙层191中。

现在描述制造第一实施例的氮化物半导体发光元件10a的方法。图3A至3F为在第一实施例的氮化物半导体发光元件的制造步骤中的截面图。

首先准备具有（0001）面方向的主面的基板11。多个凸起部分110通过光刻法和蚀刻形成在基板11的主面中。然后，如图3A中所示，在基板11的形成凸起部分110的主面上，氮化物半导体多层部分12通过LEPS方法形成。

具体地，在基板11的形成凸起部分110的主面上，形成缓冲层121。此后，顺序形成n型接触半导体层122和n型覆层123（第一氮化物半导体层）。

在基板温度大约为890℃的条件下，在n型覆层123上，形成n型In_0.15Ga_0.85N量子阱层。此后，形成Si掺杂的GaN势垒层。这些步骤交替地重复六次。这样，形成具有多量子阱结构的发光层124。

然后，在发光层124上，形成p型半导体层125（第二氮化物半导体层）。此后，作为电流扩散层13，具有150nm的厚度的ITO透明导电膜通过溅射形成在p型半导体层125上。这里，形成为电流扩散层13的ITO透明导电膜的片电阻被测量。结果，片电阻为大约200Ω/□。

在形成电流扩散层13之后，在由2％的氧和98％的氮组成的混合气体的环境中且基板温度为600℃的条件下，第一退火处理执行10分钟。此后，测量形成为电流扩散层13的ITO透明导电膜的透射率。结果，对于具有450nm的波长的光，透射率增加到94％或更多。

在完成第一退火处理之后，电流扩散层13暂时暴露于大气。此后，电流扩散层13再次被送回熔炉（furnace），并且，在真空中基板温度为500℃的条件下，第二退火处理执行5分钟。然后，测量形成为电流扩散层13的ITO膜的片电阻。结果，片电阻降低至11Ω/□。如上所述，执行第二退火处理，因此可以减少形成为电流扩散层13的ITO透明导电膜的片电阻。

在第二退火处理之后，电流扩散层13的上表面上的区域通过光刻法被部分地蚀刻。通过第一蚀刻处理，如在图3B中所示，部分地移除电流扩散层13、p型半导体层125、发光层124、n型覆层123和n型接触半导体层122。这里，在垂直地从电流扩散层13的上表面上方观察的俯视图中，n型接触半导体层122的上表面上除了第一区域之外的区域被暴露。第一区域为在其上沉积n型覆层123的区域。

在n型接触半导体层122上的暴露区域的部分区域上，如图3C中所示，设置n侧接触电极15。在n型接触半导体层122和n侧接触电极15之间，设置高反射电极层16B。利用光刻，通过电子束沉积和剥离（lift-off）法形成这些层。例如，光刻用于在图3B中示出的状态中的氮化物半导体发光元件10a的主面上的除了形成高反射电极层16B的区域之外的区域（即，n型接触半导体层122被暴露的区域的部分区域）上形成光致抗蚀剂图案。然后，高反射电极层16B和n侧接触电极15通过电子束沉积顺序地沉积。沉积n侧接触电极15，使得n侧接触电极15的上表面实质上与电流扩散层13的上表面一样高。此后，通过剥离（lift-off）法，形成在光致抗蚀剂图案上的高反射电极层16B和n侧接触电极15与光致抗蚀剂图案一起被移除。

然后，如图3D中所示，牺牲层18形成在电流扩散层13的上表面上的区域（第二区域）上。牺牲层18的厚度被设定为大约{λ_o×1/(4n_air)}的奇数倍。这里，λ_o/n_air代表从发光层124发射的光在空气中的波长。而且，λ_o和n_air分别代表发射的光在真空中的波长和空气的折射率。实际上，空气的折射率大约为1。因此，牺牲层18的厚度被设定为大约{λ_o×1/4}的奇数倍，即，从发光层124发射的光在真空中的波长的四分之一的大约奇数倍。然后，如图3E中所示，通过等离子体化学气相沉积（PCVD），在氮化物半导体发光元件10a的整个上面上形成保护层17。牺牲层18的材料的示例包括Si、Al和Cu；本发明不限于这些物质。牺牲层18的材料优选为在蚀刻特性方面明显与保护层17和电流扩散层13不同的材料。作为保护层17的材料，可以采用光致抗蚀剂材料，只要形成保护层17的工艺中不施加热量。

在形成保护层17的工艺中，通过在牺牲层18的上部上或在牺牲层18的侧面的蚀刻而移除牺牲层18的开口171设置在保护层17中。在本实施例中，形成了两个开口171。另一方面，本发明不限于此。在牺牲层18的上部上或在牺牲层18的侧面上，至少一个开口171优选形成在保护层17中。在保护层17中的开口171形成之后，开口171的周界部分例如可涂敷有氟化树脂。这样，当树脂密封部分30形成时，可以防止树脂密封部分30的材料通过开口171进入到气隙层191中。

在保护层17形成之后，如图3F中所示，通过光刻，牺牲层18被蚀刻掉。通过该蚀刻处理，气隙层191形成在电流扩散层13的上面上的第二区域上。因此，气隙层191的厚度大约为{λ_o×1/(4n_air)}的奇数倍。实际上，空气的折射率大约为1。因此，气隙层191的厚度大约为{λ_o×1/4}的奇数倍。因此，在电流扩散层13的上面上的第二区域上，形成了具有三层结构的反射镜19。反射镜19由“电流扩散层13/气隙层191/保护层17”形成。在上述的包括气隙层191的反射镜19中，电流扩散层13和气隙层191之间的界面的折射率对比度高。因此，反射镜19对于从发光层124发射的光具有高反射率。

然后，通过电子束沉积和光刻，如图3F中所示，在电流扩散层的上面上的除了第二区域之外的区域上，移除保护层17。此外，顺序地设置高反射电极层16A和p侧连接电极14A。同样地，通过电子束沉积和光刻，如图3F中所示，在n侧接触电极15的上表面上的区域上，移除保护层17。此外，顺序地设置高反射电极层16C和n侧连接电极14B。这里，设置p侧连接电极14A和n侧连接电极14B，使得p侧连接电极14A的上表面与n侧连接电极14B的上表面的一样高。

如上所述，在第一实施例中，可以获得基本上为矩形的倒装芯片式氮化物半导体发光元件10a，该氮化物半导体发光元件10a具有由“电流扩散层13/气隙层191/保护层17”形成并具有三层结构的反射镜19。

现在将通过与没有形成气隙层的比较例相比较来描述根据第一实施例的反射镜19的反射率特性。图4A和4B为示出了根据第一实施例的反射镜的反射率特性的曲线图。图4A为示出了对于以0°的角度入射的不同波长的光，反射镜的反射率的模拟结果图。图4B为示出了对于以不同角度入射的450nm波长的光，反射镜的反射率的模拟结果图。如图4A中所示，对于以0°的角度入射的420nm至490nm波长范围内的光，第一实施例的反射镜19具有大约40％或更多的高反射率。相比之下，在没有气隙层形成的比较例中，仅获得3％或更少的低反射率。同样地，对于以小于20°的角度入射的450nm波长的光，由反射率对于光的入射角的测量结果（如图4B中所示）可知，第一实施例的反射镜19具有比没有气隙层形成的比较例中的反射镜高的反射率。

如上所述，在第一实施例的氮化物半导体发光装置1a中，气隙层191在氮化物半导体发光元件10a中设置在电流扩散层13和保护层17之间。这样，形成由“电流扩散层13/气隙层191/保护层17”形成并具有三层结构的反射镜19。电流扩散层13和气隙层191之间的界面的折射率对比度是高的。因此，反射镜19对于从发光层124发射的光具有高的反射率。

尽管在上述的第一实施例中，气隙层191形成在电流扩散层13和保护层17之间，但本发明不限于该结构。优选地，在氮化物半导体发光元件10a中，气隙层191形成在基板11和发光层124之间的区域以及发光层124和保护层17之间的区域的至少之一中。例如，气隙层191可形成在p型半导体层125和电流扩散层13之间或形成在p型半导体层125内。替代地，气隙层191可设置在n型接触半导体层122中，或在n型覆层123中，或在n型接触半导体层122和n型覆层123之间。

这样，可以形成包括气隙层191的反射镜19，该气隙层191在基板11和发光层124之间的区域以及发光层124和保护层17之间的区域至少之一中。反射镜19对于从发光层124发射的光具有高的反射率。反射镜19不具有金属反射膜。这防止由迁移现象导致的可靠性降低。因此可以获得包括具有低成本、高反射率和高可靠性的反射镜的氮化物半导体发光元件10a、氮化物半导体发光装置1a以及制造氮化物半导体发光元件10a的方法。

尽管在上述的第一实施例中，形成了一个气隙层191，但多个气隙层191可形成在基板11和发光层124之间以及发光层124和保护层17之间的区域中的至少两个区域或更多的区域中。这样，形成了包括气隙层191的多个反射镜19。因此，可以进一步提高从发光层124发射的光的利用效率。

<第二实施例>

现在将描述第二实施例的氮化物半导体发光装置1b。图5为示出了根据第二实施例的氮化物半导体发光装置的结构的截面图。在第二实施例中，除氮化物半导体发光装置1b的电流扩散层13的上面上的区域之外，在保护层17上，顺序地设置高反射电极层16A和p侧连接电极14A。除了此点，第二实施例与第一实施例相同。下面将描述第二实施例，与第一实施例中的部分相同或对应的部分采用同样的符号标记。它们的描述将不再重复。

在第二实施例的氮化物半导体发光装置1b中，如图5所示，在氮化物半导体发光元件10b中，在由“电流扩散层13/气隙层191/保护层17”形成并具有三层结构的反射镜19的上部上，进一步设置高反射电极层16A。这样，从发光层124发射的光不仅被反射镜19反射而且也被高反射电极层16A反射。因此，可以进一步提高从发光层124发射的光的利用效率。

尽管在上述第二实施例中，气隙层191设置在电流扩散层13和保护层17之间，但本发明不限于该构造。优选地，气隙层191形成在基板11和发光层124之间的区域以及发光层124和保护层17之间的区域的至少之一中。多个气隙层191可形成在基板11和发光层124之间以及发光层124和保护层17之间的区域中的至少两个区域或更多的区域中。

<第三实施例>

现在将描述第三实施例的氮化物半导体发光装置1c。图6为示出了根据第三实施例的氮化物半导体发光装置的结构的截面图。在第三实施例中，反射从发光层124发射的光的高反射膜24设置在封装基板20的主面上。除了此点，第三实施例与第一实施例相同。与第一实施例中的部分相同或对应的部分采用同样的符号标记。它们的描述将不再重复。

在氮化物半导体发光装置1c中，高反射膜24被设置在封装基板20的主面上。因此，从发光层124发射的光也被设置在封装基板20主面上的高反射膜24反射。因此，可以进一步提高从发光层124发射的光的利用效率。可以使用例如Al、AG、Pt、或Rh作为高反射膜24的材料，本发明不限于这些物质。高反射膜24的材料优选为对从发光层124发射的光具有高反射率的材料。

作为第三实施例的变形，上述高反射膜24可设置在根据第二实施例的氮化物半导体发光装置1b的封装基板20的主面上。

尽管在上述的第三实施例中，气隙层191设置在电流扩散层13和保护层17之间，但本发明不限于该构造。优选地，气隙层191形成在基板11和发光层124之间的区域以及发光层124和保护层17之间的区域的至少之一中。多个气隙层191可形成在基板11和发光层124之间以及发光层124和保护层17之间的区域中的至少两个区域或更多的区域中。

<第四实施例>

现在将描述第四实施例的氮化物半导体发光装置1d。图7为示出了根据第四实施例的氮化物半导体发光装置的结构的截面图。在第四实施例中，氮化物半导体发光装置1d还包括固体层192。在电流扩散层13和保护层17之间，在发光层124的主面的法线方向中邻近气隙层191设置固体层192。固体层192由对气隙层191具有高折射率对比的材料形成。固体层192与气隙层191配对，以形成用作反射镜19的DBR(分布式布拉格反射器）镜19A。气隙层191和固体层192交替地设置在发光层124的主面的法线方向上。除了此点，第四实施例与第一实施例相同。下面将描述第四实施例，与第一实施例中的部分相同或对应的部分采用同样的符号标记。它们的描述将不再重复。

图8为示出了通过配对气隙层和固体层而形成的DBR镜的示例的结构图。在图8中，五个气隙层191和六个固体层192交替地以下列顺序设置：（固体层192）₁/（气隙层191）₁/（固体层192）₂/…/（固体层192）₅/（气隙层191）₅/（固体层192）₆。在发光层124的主面的法线方向中，它们彼此相邻设置。因此，在电流扩散层13的上面上的第二区域上，形成了由五对气隙层191和固体层192构成的DBR镜19A。换句话说，在电流扩散层13的上面上的第二区域上，由“电流扩散层13/五对（气隙层191和固体层192）/保护层17”形成并具有多层结构的DBR镜19A形成。将在后面描述的牺牲层18a的一部分在每个气隙层191中均被留下。因为牺牲层18a的该部分支撑在气隙层191上及下的层，所以气隙层191不可能断开。

DBR镜19A的每个气隙层191的厚度为{λ_o×1/(4n_air)}的大约奇数倍。这里，λ_o/n_air代表从发光层124发射的光在空气中的波长。而且，λ_o和n_air分别代表发射的光在真空中的波长和气隙层191（即空气）的折射率。实际上，空气的折射率大约为1，因此，气隙层191的厚度为{λ_o×1/4}的大约奇数倍。DBR镜19A的每个固体层192的厚度为{λ_o×1/(4n_sc)}的大约奇数倍。这里，λ_o/n_sc代表从发光层124发射的光在固体层192中的波长。而且，λ_o和n_sc分别代表发射的光在真空中的波长和固体层192的折射率。

如在第四实施例中，当固体层192形成在电流扩散层13和保护层17之间时，通常使用溅射、电子束沉积等。因此，在第四实施例中，固体层192由诸如SiO₂、SiN或TiO₂等的电介质材料（特别是具有优秀光学特性的电介质材料）形成。

如上所述，当设置固体层192使得在发光层124的主面的法线方向上固体层192和气隙层191交替地彼此相邻时，气隙层191与固体层192配对以形成用作反射镜19的DBR镜19A。因此，在气隙层191和固体层192之间的界面中，获得了高折射率对比度。因此，可以进一步提高DBR镜19A对从发光层124发射的光的反射率。此外，当与传统DBR镜相比较时，在DBR镜19A中，即使当层的数量（或对的数量）低时，仍可以获得高反射率。

构成DBR镜19A的气隙层191和固体层192的数量和排列以及气隙层191和固体层192对的数量不限于图8的示例。优选地，使用一个或更多的气隙层191，或者一个或更多的固体层192。例如，m（一个或更大的整数）个气隙层191和（m-1）个固体层192在发光层124的主面的法线方向中可交替并相邻地以以下顺序设置：（气隙层191）₁/（固体层192）₁/（气隙层191）₂/（固体层192）₂/…/（固体层192）_m-1/（气隙层191）_m。替代地，例如，m个气隙层191和m个固体层192在发光层124的主面的法线方向中可以以下顺序交替并相邻地设置在电流扩散层13上：（气隙层191）₁/（固体层192）₁/（气隙层191）₂/（固体层192）₂/…/（气隙层191）_m/（固体层192）_m。

在具有上述DBR镜19A的氮化物半导体发光元件10d中，在其制造步骤中，形成牺牲层18的步骤和形成反射镜19的步骤在电流扩散层13的上面上的第二区域上重复地执行。此后，执行通过蚀刻移除牺牲层18的步骤。

例如，与第一实施例中一样，形成牺牲层18的步骤在电流扩散层13上的第二区域上执行。此后，利用光刻，通过溅射或电子束沉积以及剥离方法，固体层192形成在牺牲层18的表面（例如，上面和侧面）上。这里，在每个牺牲层18的上部或侧面上，用于通过蚀刻移除牺牲层18的开口（未示出）设置在固体层192中。如上所述，在所形成固体层192上形成牺牲层18的步骤和形成固体层192的步骤重复地被执行。

然后，期望数量的牺牲层18和固体层192以期望的顺序交替地形成。此后，牺牲层18和固体层192的交替沉积结构通过利用光刻的剥离法和蚀刻被图案化。然后，通过湿法蚀刻移除牺牲层18，因此形成气隙层191。这里，使用对于牺牲层18和固体层192具有蚀刻速率选择性的蚀刻溶液。具体地，对于牺牲层18的蚀刻速率高于对于固体层192的蚀刻速率的蚀刻溶液被使用以形成气隙层191。当执行湿法蚀刻以移除牺牲层18时，湿法蚀刻被执行使得牺牲层18的部分18a被留下。这样，在气隙层191中，牺牲层18的剩余部分18a可支撑气隙层191上和下的层。因此，可以防止气隙层191被轻易断开。

如上所述，期望数量的气隙层191和固体层192以期望的顺序交替地形成，因此气隙层191与固体层192配对以形成用作反射镜19的DBR镜19A。此后，执行等离子体化学气相沉积（PCVD），以在氮化物半导体发光元件10d的整个上面上形成保护层17。

形成在第四实施例中的每个牺牲层18的厚度（亦即每个气隙层191的厚度）被设定为{λ_o×1/(4n_air)}的大约奇数倍。实际上，空气的折射率大约为1。因此，每个牺牲层18的厚度被设定为{λ_o×1/4}的大约奇数倍。每个固体层192的厚度被设定为{λ_o×1/(4n_sc)}的大约奇数倍。在第四实施例中，作为牺牲层18的材料，具有明显与固体层192的蚀刻特性不同的蚀刻特性的电介质材料（具体地，具有优秀光学特性的电介质材料）被使用。

在第四实施例的变形中，与第二实施例中一样，除了在电流扩散层13的上面上的区域之外，在保护层17上，可顺序地设置高反射电极层16A和p侧连接电极14A。此外，在第四实施例的变形中，与第三实施例中相同的高反射膜24可设置在封装基板20的主面上。这样，从发光层124发射的光被高反射电极层16A和设置在封装基板20的主面上的高反射膜24反射。因此，可以进一步提高从发光层124发射的光的利用效率。

尽管在上述的第四实施例中，在电流扩散层13和保护层17之间，形成由气隙层191和固体层192组成的DBR镜19A，但DBR镜19A例如可形成在p型半导体层125中。

<第五实施例>

图9为示出了根据第五实施例的氮化物半导体发光装置的结构的截面图。例如，在根据第五实施例的氮化物半导体发光装置1e的氮化物半导体发光元件10e中，图8中所示的DBR镜19A设置在p型半导体层125中，而不是设置在电流扩散层13的上面上的第二区域中。在电流扩散层13的上面的实质上全部的区域上，p侧连接电极14A隔着高反射电极层16A被设置。除了该点，第五实施例与第一或第四实施例一样。下面将描述第五实施例，与第一和第四实施例中的部分相同或对应的部分采用同样的符号标记。它们的描述将不再重复。

在第五实施例中，在氮化物半导体发光元件10e中，DBR镜19A可形成在靠近发光层124的位置。因此，从发光层124发射的光可被更有效地反射离开DBR镜19A。因此，可以更多地提高从发光层124发射的光的利用效率。

在上述具有DBR镜19A的氮化物半导体发光元件10e中，当沉积p型半导体层125使得其具有预定厚度时，与第四实施例中一样，重复地执行形成牺牲层18的步骤和形成固体层192的步骤。之后，执行通过蚀刻移除牺牲层18的步骤。当固体层192形成在氮化物半导体多层部分12的氮化物半导体层中时，通常使用MOCVD方法或类似方法。因此，在第五实施例中，牺牲层18和固体层192例如由诸如氮化物半导体（In_xAl_yGa_1-x-yN：0≤x＜1，0≤y＜1）的半导体材料形成。

例如，与第一和第四实施例中一样，p型半导体层125A被沉积为具有预定厚度。此后，牺牲层18形成在p型半导体层125A的上面上。然后，利用光刻，通过溅射或电子束沉积以及剥离法，将固体层192形成在牺牲层18的表面（例如上面或侧面）上。这里，在每个牺牲层18的上部或侧面上，用于通过蚀刻移除牺牲层18的开口（未示出）设置在固体层192中。如上所述，重复地执行在所形成的固体层192上形成牺牲层18的步骤和形成固体层192的步骤。

然后，期望数量的牺牲层18和固体层192以期望的顺序交替地形成。然后，通过湿法蚀刻移除牺牲层18，因此形成气隙层191。这里，使用对于牺牲层18和固体层192具有蚀刻速率选择性的蚀刻溶液。具体地，对于牺牲层18的蚀刻速率高于对于固体层192的蚀刻速率的蚀刻溶液被使用以形成气隙层191。当执行湿法蚀刻以移除牺牲层18时，湿法蚀刻被执行使得牺牲层18的部分18a被留下。这样，在气隙层191中，牺牲层18的剩余部分18a可支撑气隙层191上和下的层。因此，可以防止气隙层191被轻易断开。此外，使用半导体材料以形成牺牲层18和固体层192。因此，牺牲层18的剩余部分18a被利用，因此可以实现形成在气隙层191上和下的两个固体层192之间的导通。

如上所述，期望数量的气隙层191和固体层192以期望的顺序交替地形成，因此气隙层191和固体层192配对，以形成用作反射镜19的DBR镜19A。这样，形成了DBR镜19A，然后，再次沉积p型半导体层125B。

形成在第五实施例中的每个气隙层191的厚度（亦即每个牺牲层18的厚度）被设定为{λ_o×1/(4n_air)}的大约奇数倍。这里，λ_o/n_air代表从发光层124发射的光在空气中的波长。而且，λ_o和n_air分别代表发射的光在真空中的波长和气隙层191（即空气）的折射率。实际上，空气的折射率大约为1。因此，每个牺牲层18的厚度被设定为{λ_o×1/4}的大约奇数倍。每个固体层192的厚度被设定为{λ_o×1/(4n_sc)}的大约奇数倍。这里，λ_o/n_sc代表从发光层124发射的光在固体层192中的波长。而且，λ_o和n_sc分别代表发射的光在真空中的波长和固体层192的折射率。在第五实施例中，作为牺牲层18的材料，具有明显与固体层192的蚀刻特性不同的蚀刻特性的半导体材料被使用。作为固体层192的材料，对气隙层191具有高折射率对比度的半导体材料被使用。

在第五实施例中，DBR镜19A形成在p型半导体层125中。另一方面，本发明不限于该构造。DBR镜19A优选形成在发光层124和保护层17之间。图10为示出了根据第五实施例的变形的氮化物半导体发光装置的结构的截面图。例如，在根据图10中示出的第五实施例的变形的氮化物半导体发光装置1f的氮化物半导体发光元件10f中，图8中示出的DBR镜19A设置在p型半导体层125和电流扩散层13之间，而不是设置在电流扩散层13的上面上的第二区域。这样，DBR镜19A也可形成在靠近发光层124的位置。因此，从发光层124发射的光可更有效地被反射离开DBR镜19A。因此，可以更多地提高从发光层124发射的光的利用效率。

在第五实施例的另一变形中，与第二实施例中一样，除了电流扩散层13的上面上的区域，在保护层17上，可顺序地设置高反射电极层16A和p侧连接电极14A。此外，在第五实施例的另一变形中，与第二实施例中相同的高反射膜24可设置在封装基板20的主面上。这样，从发光层124发射的光也可被反射离开高反射电极层16A和设置在封装基板20的主面上的高反射膜24。因此，可以进一步提高从发光层124发射的光的利用效率。

尽管如上所述，在上述的第一至第五实施例中，在氮化物半导体发光元件10中，反射镜19设置在发光层124和保护层17之间，但当氮化物半导体发光元件10不是倒装芯片地安装在封装基板20上时，反射镜19可设置在基板11和发光层124之间。

<第六实施例>

图11为示出了根据第六实施例的氮化物半导体发光元件的结构的截面图。如图11中所示，例如，在第六实施例的氮化物半导体发光元件10g中，图8中示出的DBR镜19A形成在n型接触半导体层122中。在电流扩散层13的上面上，保护层17形成在除了设置高反射电极层16A的区域之外的区域（第二区域）上。除了上面已经描述的之外，氮化物半导体发光元件10g的构造与根据第一实施例的氮化物半导体发光元件10a的构造相同。

在第六实施例的氮化物半导体发光装置（未示出）中，氮化物半导体发光元件10g不是倒装芯片安装。例如，使用布线将氮化物半导体发光元件10g安装在封装基板20上。此外，氮化物半导体发光元件10g被安装在封装基板20上，使得在封装基板20的主面的法线方向上，氮化物半导体发光元件10g的DBR镜19A被布置为比发光层124更靠近封装基板20侧。例如，氮化物半导体发光元件10g安装在封装基板20上，使得氮化物半导体发光元件10g在基板11侧的主面与封装基板20的主面相对。

在第六实施例中，与第一实施例相同或相应的部分采用同样的符号标记。它们的描述可不再重复。

在第六实施例中，在氮化物半导体发光元件10g中，DBR镜19A可形成在靠近发光层124的位置中。因此，从发光层124发射的光可更有效地被反射离开DBR镜19A。因此可以更多地提高从发光层124发射的光的利用效率。

在上述具有DBR镜19A的氮化物半导体发光元件10g中，当沉积n型接触半导体层122使其具有预定厚度时，与第四实施例中一样，重复地执行形成牺牲层18的步骤和形成固体层192的步骤。此后，执行通过蚀刻移除牺牲层18的步骤。当固体层192形成在氮化物半导体多层部分12的氮化物半导体层中时，通常使用MOCVD方法或类似方法。因此，在第六实施例中，牺牲层18和固体层192例如由诸如氮化物半导体（In_xAl_yGa_1-x-yN：0≤x＜1，0≤y＜1）的半导体材料形成。

例如，在沉积氮化物半导体多层部分12的步骤中，n型接触半导体层122A被沉积为具有预定厚度。此后，牺牲层18形成在n型接触半导体层122A的上面上。然后，利用光刻，通过溅射或电子束沉积以及剥离方法将固体层192形成在所形成的牺牲层18的表面（例如，上面和侧面）上。这里，在每个牺牲层18的上部或侧面上，用于通过蚀刻移除牺牲层18的开口（未示出）设置在固体层192中。如上所述，重复地执行在所形成的固体层192上形成牺牲层18的步骤和形成固体层192的步骤。

然后，期望数量的牺牲层18和固体层192以期望的顺序交替地形成。然后，通过湿法蚀刻移除牺牲层18，因此形成气隙层191。这里，使用对牺牲层18和固体层192具有蚀刻速率选择性的蚀刻溶液。具体地，对于牺牲层18的蚀刻速率高于对于固体层192的蚀刻速率的蚀刻溶液被使用以形成气隙层191。当执行湿法蚀刻以移除牺牲层18时，湿法蚀刻被执行使得牺牲层18的部分18a留下。这样，在气隙层191中，牺牲层18的剩余部分18a可支撑气隙层191上和下的层。因此，可以防止气隙层191被轻易断开。此外，使用半导体材料来形成牺牲层18和固体层192。因此，牺牲层18的剩余部分18a被利用，并因此可以实现形成在气隙层191上和下的两个固体层192之间的导通。

如上所述，期望数量的气隙层191和固体层192以期望的顺序交替地形成。因此，气隙层191和固体层192配对以形成用作反射镜19的DBR镜19A。这样，形成了DBR镜19A，然后再次沉积n型接触半导体层122B。

形成在第六实施例中的每个气隙层191的厚度（亦即每个牺牲层18的厚度）被设定为{λ_o×1/(4n_air)}的大约奇数倍。实际上，空气的折射率大约为1。因此，每个牺牲层18的厚度被设定为{λ_o×1/4}的大约奇数倍。每个固体层192的厚度被设定为{λ_o×1/(4n_sc)}的大约奇数倍。在第六实施例中，作为牺牲层18的材料，具有明显与固体层192的蚀刻特性不同的蚀刻特性的半导体材料被使用。作为固体层192的材料，对气隙层191具有高折射率对比的半导体材料被使用。如果在电流扩散层13和n侧连接电极14B之间可以获得导电路径，作为牺牲层18和固体层192的材料，如SiO₂、SiN或TiO₂等的电介质材料（具体地，具有优秀光学特性的电介质材料）可被使用。

在第六实施例中，在氮化物半导体发光元件10g中，DBR镜19A形成在n型接触半导体层122中。另一方面，本发明不限于该构造。DBR镜19A优选形成在基板11和发光层124之间。例如，在第六实施例的变形中，DBR镜19A可形成在n型接触半导体层122和n型覆层123之间。这样，DBR镜19A也可形成在靠近发光层124的位置。因此，从发光层124发射的光可更有效地被反射离开DBR镜19A。因此，可以更多地提高从发光层124发射的光的利用效率。

在第六实施例的另一变形中，与第三实施例中相同的高反射膜24可设置在封装基板20的主面上。这样，从发光层124发射的光也可被反射离开设置在封装基板20的主面上的高反射膜24。因此可以进一步提高从发光层124发射的光的利用效率。

尽管如上所述，在根据上述的第一至第六实施例的氮化物半导体发光装置1中，反射镜19设置在氮化物半导体发光元件10中，但反射镜19可设置在封装基板20中。

<第七实施例>

图12为示出了根据第七实施例的氮化物半导体发光装置的结构的截面图。例如，在第七实施例的氮化物半导体发光装置1h中，图8中所示的DBR镜19A设置在封装基板20中，而不是设置在氮化物半导体发光元件10h中的发光层124和保护层17之间以及在基板11和发光层124之间。除了此点，第七实施例与第一至第六实施例相同。在第七实施例中，与第一至第六实施例的部分相同或对应的部分采用相同的符号标记。它们的描述将不再重复。

例如，在氮化物半导体发光装置1h中，DBR镜19A被设置在封装基板20中。因此，从发光层124发射的光被反射离开设置在封装基板20中并具有高反射率的DBR镜19A。因此可以更有效地利用从发光层124发射的光。

在第七实施例中，DBR镜19A形成在封装基板20中。另一方面，本发明不限于该构造。例如，DBR镜19A可设置在封装基板20的上面（设置有凸块21A和21B一侧的主面）上。替代地，DBR镜19A可设置在封装基板20的后面（设置有p侧布线图案22A和n侧布线图案22B一侧的主面）上。

在第七实施例的变形中，在氮化物半导体发光装置1h中，与第二实施例中一样，除电流扩散层13的上面上的区域之外，在保护层17上，可顺序地设置高反射电极层16A和p侧连接电极14A。而且，在第七实施例的变形中，在氮化物半导体发光装置1h中，与第三实施例中相同的高反射膜24可进一步设置在封装基板20的主面上。这样，从发光层124发射的光被反射离开氮化物半导体发光装置1h的高反射电极层16A和设置在封装基板20的主面上的高反射膜24。因此可以进一步提高从发光层124发射的光的利用效率。

如上所述，在根据第一至第七实施例的氮化物半导体发光装置1中，反射镜19被设置在氮化物半导体发光元件10中的发光层124和保护层17之间的区域、基板11和发光层124之间的区域以及封装基板中的区域的至少之一中。另一方面，本发明不限于此构造。

反射镜19优选设置在氮化物半导体发光元件10中的发光层124和保护层17之间的区域、基板11和发光层124之间的区域以及封装基板中的区域的至少之一中。例如，在氮化物半导体发光元件10中，反射镜19可设置在发光层124和保护层17之间以及基板11和发光层124之间。这样，在氮化物半导体发光元件10中，从发光层124发射的光可被反射离开形成在发光层124和保护层17之间的反射镜19以及形成在基板11和发光层124之间的反射镜19。因此可以进一步提高从发光层124发射的光的利用效率。

例如，与第一至第六实施例中一样，反射镜19可设置在氮化物半导体发光元件10中，而且与第七实施例中一样，也可设置在封装基板20中。这样，从发光层124发射的光可被反射离开设置在发光层124和保护层17之间的反射镜19，以及设置在基板11和发光层124之间的反射镜19。因此可以提高从发光层124发射的光的利用效率。

在根据第一至第七实施例的氮化物半导体发光装置1中，在氮化物半导体发光元件10中，作为第一氮化物半导体层的n型接触半导体层122和n型覆层123设置在基板11和发光层124之间。此外，作为第二氮化物半导体层的p型半导体层125设置在发光层124上。另一方面，本发明不限于此构造。在第一至第七实施例中，在氮化物半导体发光元件10中，作为第一氮化物半导体层的p型接触半导体层和p型覆层可设置在基板11和发光层124之间。此外，作为第二氮化物半导体层的n型半导体层可设置在发光层124上。

基于本发明的实施例已经给出了描述。实施例是示意性的；本技术领域人员应该理解的是，可以进行部件的结合和工艺类型的许多改变，并且它们落在本发明的范围内。

本发明可用于氮化物半导体激光元件、如LED的发光元件、其上安装有发光元件的发光装置等。

Claims

1.一种氮化物半导体发光元件，包括：

基板；

氮化物半导体多层部分，设置在所述基板上；以及

保护层，设置在所述氮化物半导体多层部分的上部上，

其中所述氮化物半导体多层部分包括发光层，且

气隙层形成在所述基板与所述发光层之间的区域以及所述发光层与所述保护层之间的区域的至少之一中，

所述氮化物半导体发光元件还包括：固体层，在所述发光层的主面的法线方向上被设置为邻近所述气隙层，

其中所述固体层相对于所述气隙层具有高的折射率对比度，且所述固体层与所述气隙层配对而形成反射镜。

2.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，还包括：

电流扩散层，设置在所述氮化物半导体多层部分上，

其中所述气隙层设置在所述电流扩散层和所述保护层之间。

3.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，

其中所述氮化物半导体多层部分还包括：第一氮化物半导体层，设置在所述基板和所述发光层之间；以及第二氮化物半导体层，设置在所述发光层和所述保护层之间，并且

所述气隙层形成在所述第一氮化物半导体层中的区域和所述第二氮化物半导体层中的区域的至少之一中。

4.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，还包括：

连接电极，设置在所述氮化物半导体多层部分的上部上；以及

第一高反射电极层，设置在所述氮化物半导体多层部分和所述连接电极之间。

5.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，

其中所述氮化物半导体多层部分还包括设置在所述基板和所述发光层之间的第一氮化物半导体层，且

所述氮化物半导体发光元件还包括：

接触电极，设置在所述第一氮化物半导体层的上部上；以及

第二高反射电极层，设置在所述第一氮化物半导体层和所述接触电极之间。

6.一种氮化物半导体发光元件的制造方法，包括：

在基板上设置具有发光层的氮化物半导体多层部分的步骤；

在所述氮化物半导体多层部分的上部上设置保护层的步骤；

在所述基板和所述发光层之间的区域以及所述发光层和所述保护层之间的区域的至少之一中形成气隙层的步骤；以及

在所述发光层的主面的法线方向上邻近所述气隙层设置固体层的步骤，其中所述固体层相对于所述气隙层具有高的折射率对比度，并且所述固体层与所述气隙层配对而形成反射镜。

7.一种氮化物半导体发光装置，包括：

氮化物半导体发光元件，包括：

基板；

氮化物半导体多层部分，设置在所述基板上且具有发光层；以及

保护层，设置在所述氮化物半导体多层部分的上部上；

封装基板，所述氮化物半导体发光元件安装在该封装基板上；以及

树脂密封部分，密封安装在所述封装基板上的所述氮化物半导体发光元件，

其中气隙层形成在所述氮化物半导体发光元件中的所述基板和所述发光层之间的区域以及所述氮化物半导体发光元件中的所述发光层和所述保护层之间的区域的至少之一中，

所述气隙层的厚度是为从所述发光层发射的光的波长的四分之一的奇数倍。