半导体发光元件及其制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种半导体发光元件，其具有：ｎ型ＤＢＲ层（３）、ｎ型包覆层（４）、有源层（５）、ｐ型包覆层（６）、ｐ型中间层（７）、ｐ型接触层（８）、ｐ型透明衬底（９）、欧姆电极（１０、１１）及反射层（１２）。ｎ型ＤＢＲ层（３）相对于有源层（５）的发光波长具有反射性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种例如在通信、道路/铁路/引导显示板或广告显示板、手 机或显示器的背光灯、照明器具等中所使用的。
技术介绍
近年来，作为一种半导体发光元件的半导体发光二极管(以下，称为LED)的制造技术快速进步，特别是自从蓝色的LED被开发以来，因光 的三原色全部齐备，所以，通过其组合可制作出所有波长的光。因此，LED 的适用范围快速扩展，其中，在照明领域，加上对环境/能源问题意识的提 高，作为替代灯泡、荧光灯的自然光/白色光源受到关注。但是，现阶段的LED与灯泡或荧光灯相比较，相对于输入的能量的光 的转换效率差，正在进行以更高转换效率、更高亮度的LED为目标的研究 开发。以前的高亮度化技术开发的中心是外延生长技术，但通过多重量子阱 结构等禁带结构最优化等，在结晶内部的发光效率(内部量子效率)变得 很高，关于外延生长技术已经成熟，所以，近年来，LED的高亮度化方法 逐渐向以工艺技术为中心的开发方向转移。根据工艺技术的亮度提高是指提高外部取出效率，作为其具体技术可 例举元件的形状微细加工技术、反射膜、透明电极的形成技术等。其中， 根据晶片接合的方法在红色、蓝色发光的LED中已经确立了一些方法，作 为高亮度型LED已经在市面上销售。这种根据晶片接合的高亮度化的方法大体分为两类。一种方法是将硅或锗等不透明的衬底直接或经由金属层粘贴在外延层 上。另一种方法是将相对于发光波长透明的衬底例如玻璃或蓝宝石、GaP 等，直接粘贴在外延层上或经由粘接层粘贴在该外延层上。前者是将粘贴的衬底或金属层作为反射层起作用，在迄今为止被外延生长用衬底所吸收的光被吸收之前，使其向外部反射，根据这种效果来提 高亮度。后者是经由透明衬底向外部取出光，从而提高光的外部取出效率。 图1是为前者一例的半导体发光元件的概略剖面图，101是硅衬底，102是反射用金属，103是发光层，104、 105是电极，L是出射光。图2是为后者一例的半导体发光元件的概略剖面图，201是透明衬底，202是发光层，203是窗口层，204、 205是电极，L是出射光。特别是将透明衬底粘贴在外延层的方法因没有利用反射，来自发光层的出射光不会再次通过发光层，所以，该光不会被发光层吸收。由此，上述出射光可通过元件的大约整个面向外部取出，从而可进行更高转换效率 (光取出效率)的LED的开发。作为将上述透明衬底粘贴到外延层的现有的方法，公开了这样的方法，即，在作为四元系LED构造部的AlGalnP (铝镓铟磷)系的半导体层上，直接粘贴GaP(磷化镓)透明衬底(例如，参照JP3230638B2、 JP3532953B2、JP3477481B2)。在使用将上述透明衬底粘贴在半导体层的方法时，虽然在透明衬底的 非接合面上形成电极，但这种获得欧姆接触的电极的金属和透明衬底的界 面通常是合金层。因该合金层变为透过透明衬底内的光的吸收层，所以， 电极面积越大则光的损失越大。另外，若为了减少上述光的损失而将电极 的面积减小，则衬底和透明衬底之间的电阻变大，在形成元件时，产生驱 动电压升高的问题。在将Si等不透明衬底经由金属与LED构造部粘接时，也产生与上述相 同的问题。在将上述不透明衬底经由金属粘贴到LED构造部时，可以在不透明衬 底接合面的整个面上形成反射用金属，由于接合时的热处理等反射用金属 和电连接金属反应，变为合金层而使反射率降低，或变为光吸收层。因此，不管哪一种粘贴方法，由于电极或成为反射层的金属，光被吸 收，都存在光取出效果降低的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种可以提高光取出效率的半导体发光 元件及其制造方法。 为了解决上述课题，本专利技术的半导体发光元件，其特征在于，具有第一导电型的第一半导体层；形成于上述第一半导体层上的发光层；形成 于上述发光层上的第二导电型的第二半导体层；第一反射层，该第一反射 层形成于上述第一半导体层下，并且，由多个第一导电型的半导体层层积 而构成，且至少一部分相对于上述发光层的发光波长具有反射性。在本说明书中，第一导电型表示p型或n型。另外，第二导电型在第 一导电型为p型时表示n型，第一导电型为n型时表示p型。根据上述结构的半导体发光元件，通过在上述第一反射层下形成例如 反射层电极，来自发光层的出射光，在被反射层电极吸收之前，被第一反 射层反射，所以，可以防止光取出效率的降低。因此，可以提高上述半导体发光元件的光取出效率。该提高效果通过 进一步最优化上述第一反射层和形成于第一反射层下的反射层电极的配 置，可以进一步提高。在一实施例的半导体发光元件中，具有透过性衬底，其设置于上述第 二半导体层上，且相对于上述发光层的发光波长具有透过性。根据上述实施例的半导体发光元件，因在上述第二半导体层上设置有 相对于发光层的发光波长具有透过性的透过性衬底，所以，可以从透过性 衬底有效地取出发光层射出的出射光。另外，即便在上述透过性衬底的、与第二半导体层侧相反侧的表面形 成电极，通过将该电极设为图6B所示的反射层电极504，可以降低光向电 极的入射量。在将上述电极设为图6B所示的反射层电极504时，也可防止反射层电 极504和透过性衬底之间的电阻增大。另外，因将上述透过性衬底设置于第二半导体层上，所以，可以缩短 芯片焊接半导体发光元件的芯片焊接面和发光层之间的距离。因此，可以有效地将在上述发光层附近产生的热量向芯片焊接面散热， 从而提高半导体发光元件的可靠性。在一实施例的半导体发光元件中，上述透过性衬底由第二导电型的半 导体层构成，在上述透过性衬底上形成有透过性衬底电极，在上述第一反 射层下形成有反射层电极。根据上述实施例的半导体发光元件，因来自上述发光层的出射光在被反射层电极吸收前，被第一反射层反射，所以，可以防止光取出效率的降低。另外，通过在上述第一反射层的、与第一半导体层侧相反侧的整个表热量向外部散热，从而提高发光元件的可靠性。在一实施例的半导体发光元件中，在上述第一反射层的、与上述第一 半导体层侧相反侧的表面的一部分上，形成有反射层电极。在一实施例的半导体发光元件中，在上述第一反射层的、与上述第一 半导体层侧相反侧的表面中，在形成有上述反射层电极的面以外的面上，在一实施例的半导体发光元件中，上述第二反射层形成为覆盖上述第 一反射层及上述反射层电极。在 一 实施例的半导体发光元件中，上述第二反射层由单层或多层形成，该单层或多层由Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Zn、Bc、 Cr、 Se、 Ni中至少一种以上的元素构成。根据上述实施例的半导体发光元件，例如，从第一反射层的结晶面依 次层积Au层、Mo层、AuSn层，则通过Au层可以反射透过第 一反射层的光。另外，上述AuSn层的一表面成为用于固定半导体发光元件的芯片焊接 面，可适用于通过AuSn的共晶接合。不言而。俞，也可不用层积上述Au层、Mo层、AuSn层中的全部，即便 是仅仅层积Au层，即设为Au单层，也可充分地确保导电性、发射性能。通常的半导体发光元件是通过银膏或焊锡等膏状材料进行芯片焊接， 但在该芯片焊接时，存在膏状材料沿元件侧面爬升而到达发光层侧面的情 况。这样，上述膏状材料到达发光层的侧面时，由于该材料产生电流通路，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光元件，其特征在于，具有：第一导电型的第一半导体层；形成于所述第一半导体层上的发光层；形成于所述发光层上的第二导电型的第二半导体层；第一反射层，该第一反射层形成于所述第一半导体层下，并且，由多个第一导电型的半导体层层积而构成，且至少一部分相对于所述发光层的发光波长具有反射性。

【技术特征摘要】
JP 2006-11-17 311646/061.一种半导体发光元件，其特征在于，具有第一导电型的第一半导体层；形成于所述第一半导体层上的发光层；形成于所述发光层上的第二导电型的第二半导体层；第一反射层，该第一反射层形成于所述第一半导体层下，并且，由多个第一导电型的半导体层层积而构成，且至少一部分相对于所述发光层的发光波长具有反射性。2. 如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，还具有透过性 衬底，该透过性衬底设置于所述第二半导体层上，且相对于所述发光层的 发光波长具有透过性。3. 如权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于，所述透过性衬 底由第二导电型的半导体层构成，在所述透过性衬底上形成有透过性衬底 电极，在所述第一反射层下形成有反射层电极。4. 如权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于，在所述第一反 射层的、与所述第一半导体层侧相反侧表面的一部分上形成反射层电极。5. 如权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于，在所述第一反 射层的、与所述第一半导体层侧相反侧的表面上，在形成有所述反射层电二反射层。6. 如权利要求5所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第二反射 层覆盖所述第一反射层及所述反射层电极而形成。7. 如权利要求5所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第二反射 层由单层或多层形成，该单层或多层由Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Zn、 Be、 Cr、 Se、 Ni中的至少一种以上的元素构成。8. 如权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于，所述透过性衬 底是含有Ga、 Si、 P、 C、 Zn、 Se、 Cd、 Te、 B、 N、 Al、 In、 Hg、 S、 O中 的至少两种以上元素的半导体层。9. 如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，具有设置于所 述第 一反射层下的支承衬底。10. 如权利要求9所述的半导体发光元件，其特征在于，所述支承衬底 通过金属与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边信幸，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]