半导体发光元件及其制造方法技术

本发明专利技术旨在提高半导体发光元件的发光效率。半导体发光元件（１）设有包含ｎ型半导体层（１５）、活性层（１６）、ｐ型半导体层（１７）、第一、第二和第三辅助层（１３、１４、１８）的半导体区（２）。在用作半导体区２的光取出面的一个主面（１１）的中央连接有阴电极（８）。在半导体区（２）的另一主面（１２）隔着包括欧姆接触层（１９）和具有隧道效应的绝缘膜（３）与光反射层（４）接合。反射层（４）隔着第一和第二接合金属层（５、６）与硅支撑衬底（７）接合。绝缘膜（３）抑制光反射层（４）和欧姆接触层（１９）之间的合金化。从而，确保光反射层（４）的良好的反射率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包含例如由AlGaAs系、AlGaInP系、GaN系、AlGaInN系等构成的半导体层的。
技术介绍
用AlGaInP系化合物半导体形成发光层即活性层的传统的典型的半导体发光元件，设有GaAs的支撑衬底和设于该支撑衬底上的包含用于发光的多个AlGaInP系化合物半导体层的主半导体区。AlGaInP系化合物半导体可在GaAs支撑衬底上比较良好地外延生长。但是，GaAs支撑衬底对从主半导体区所包含的发光层发光的光波段的光吸收系数极高。因此，从发光层向支撑衬底侧发光的光往往被GaAs支撑衬底吸收，得不到具有高发光效率的发光元件。作为防止上述的GaAs支撑衬底的光吸收而提高发光效率的方法，公知有这样的方法如在上述基本结构的半导体发光元件中在GaAs等的支撑衬底上将包含发光层的主半导体区外延生长，然后除去GaAs支撑衬底，在包含发光层的主半导体区上粘贴例如由GaP构成的光透射性衬底，并在该光透射性衬底的下面形成具有光反射性的电极的方法。但是，设有这种光透射性衬底和光反射性电极的结构存在这样的缺点因包含发光层的主半导体区和光透射性衬底的界面的电阻使阳电极和阴电极之间的正向电压变得较大。克服上述缺点的方法公开于日本的特许公开公报2002-217450号(以下称为专利文献1)。即，所述专利文献1中公开了在包含发光层的主半导体区的下面侧离散地形成AuGeGa合金层，将AuGeGa合金层和包含未被该合金层覆盖的发光层的主半导体区的下面这两部分，用Al等的金属反射膜覆盖，并且，在该金属反射膜上粘合例如由具有导电性的硅构成的导电性支撑衬底。AuGeGa合金层例如与AlGaInP等的半导体衬底比较良好地欧姆接触。因而，依据该结构，能够降低阳电极和阴电极之间的正向电压。另外，由于金属反射膜能够将从发光层向导电性支撑衬底侧发出的光反射，因此可得到高的发光效率。但是，在所述专利文献1中记载的发光元件在经过其制造工序中的各种热处理工序的过程中，金属反射膜和AuGeGa合金层与相邻的主半导体区之间产生反应，存在该界面上的反射率降低的情况。因此，不能高成品率地生产具有预期效果的发光效率高的半导体发光元件。在日本的特许公开公报2003-224297号(以下称为专利文献2)中公开了在金属反射膜和欧姆电极之间配置绝缘膜，并在绝缘膜上设置开口，通过该开口将金属反射膜和欧姆电极电连接的情况。但是，该结构中，由于开口处发生金属反射膜和欧姆电极的合金化，因此反射率低。作为提高半导体发光元件的发光效率的方法，例如如日本的特许公开公报11-4020号(以下称为专利文献3)所示那样公知有在发光半导体区的焊盘电极下侧的光透射性电极和p型欧姆接触层之间设置由n型半导体构成的电流截断(block)层的方法。若设置该电流截断层，则能够降低发光半导体区中对光取出无贡献部分的电流，增大发光效率。但是，需要用以设置电流截断层的特别工序，这必然会提高成本。
技术实现思路
因而，本专利技术的课题是解决不容易得到发光效率高的半导体发光元件的问题。为此，本专利技术提供一种半导体发光元件，该半导体发光元件中设有发光用半导体区，其中包括用作光取出面的一个主面和该一个主面对侧的另一主面，且至少包含配置于所述一个主面侧的第一导电型半导体层和配置于所述另一主面侧的第二导电型半导体层；与所述第一导电型半导体层电连接的电极；与所述半导体区的另一主面的至少一部分欧姆接触且可透光地形成的欧姆接触层；与所述欧姆接触层重叠而配置且可透光地形成的扩散抑制膜；以及为使透过所述欧姆接触层和所述扩散抑制膜的光在所述半导体区的一个主面侧反射而与所述扩散抑制膜重叠配置的导电性光反射层。本专利技术的半导体发光元件不仅仅是完成的发光元件，可为半成品的发光芯片。另外，本专利技术中的光指的是从所述半导体区发出的光。另外，本专利技术中的所述扩散抑制膜指的是抑制所述欧姆接触层的元素和所述光反射层的元素的相互扩散的膜。所述半导体区最好由III-V族化合物半导体构成。所述欧姆接触层最好由从Ni、Au、Cr、V、Ti、Co、Pd、Ir、Os、Ru、Pt、Al和Cu中选择的至少1种金属，或包含从Ni、Au、Cr、V、Ti、Co、Pd、Ir、Os、Ru、Pt、Al和Cu中选择的至少1种金属的合金，或AlGeGa合金，或III-V族化合物半导体构成。所述扩散抑制膜最好是由能够抑制所述欧姆接触层的元素和所述光反射层的元素的相互扩散的材料形成的绝缘膜或具有导电性的膜。所述绝缘膜最好形成为能得到量子力学隧道效应的厚度。所述绝缘膜最好是从SiO2、TiO2、MgO、NiO、ZnO、AlN和SiN中选择的至少1种绝缘物。具有所述导电性的膜最好是从氧化铟(In2O3)和氧化锡(SnO2)的混合物(以下称为ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化锌(ZnO)和氧化镍(NiO)中选择的光透射性导电膜。另外，光透射性导电膜最好形成为能得到量子力学的隧道效应厚度。所述光反射层最好是由从Al、Ag、Rh、Au和Cu中选择的至少1种金属，或包含从Al、Ag、Rh、Au和Cu选择的至少1种金属的合金构成。最好，所述电极配置于所述半导体区的一个主面的一部分上且不可透光地形成；所述欧姆接触层未在与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上设置，或以第一密度设置且在不与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上以比所述第一密度大的第二密度设置。如此，欧姆接触层不与半导体区的另一主面上的电极对置部分的全部或一部分接触的结构，具有与传统的电流截断层同样的功能，使发光效率提高。最好，在所述电极配置于所述半导体区的一个主面的一部分上且不可透光地形成时，所述扩散抑制膜包括覆盖所述欧姆接触层的部分和将与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分覆盖的部分。这时，所述扩散抑制膜最好为绝缘膜。在所述电极配置于所述半导体区的一个主面的一部分上且不可透光地形成时，能够在与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上设有非欧姆接触的合金层。所述合金层最好是包含形成所述光反射层的金属的合金。在所述电极配置于所述半导体区的一个主面的一部分上且不可透光地形成时，能够设置配置于与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分的欧姆接触防止用绝缘层。这时，所述欧姆接触层最好包括覆盖所述欧姆接触防止用绝缘层的部分。最好将支撑衬底接合在所述光反射层上。所述支撑衬底最好是具有导电性的衬底。最好设置与所述支撑衬底接合的其它电极。能够设置配置于所述半导体区的一个主面且与所述电极连接的光透射性电极。为制造所述半导体发光元件，最好包括以下工序准备生长用衬底的工序；用气相生长方法在所述生长用衬底上形成发光用的半导体区的工序，该半导体区至少包含具有可取出光的一个主面和该一个主面对侧的另一主面且配置于所述一个主面侧的第一导电型半导体层和配置于所述另一主面侧的第二导电型半导体层；形成与所述半导体区的另一主面欧姆接触且具有可透光的厚度的欧姆接触层的工序；与所述欧姆接触层重叠地形成可透光的扩散抑制膜的工序；与所述扩散抑制膜重叠地形成具有将透过所述欧姆接触层和所述扩散抑制膜的光反射的功能的导电性光反射层的工序；将支撑衬底与所述光反射层接合的工序；除去所述生长用衬底的工序；以及形成与所述第一导电型半导体层电连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光元件，其特征在于设有：发光用半导体区，其中包括可取出光的一个主面和该一个主面对侧的另一主面，且至少包含配置于所述一个主面侧的第一导电型半导体层和配置于所述另一主面侧的第二导电型半导体层；与所述第一导电型半导体层 电连接的电极；与所述半导体区的另一主面的至少一部分欧姆接触且可透光地形成的欧姆接触层；与所述欧姆接触层重叠地配置且可透光地形成的扩散抑制膜；以及为使透过所述欧姆接触层和所述扩散抑制膜的光在所述半导体区的一个主面侧反射 而与所述扩散抑制膜重叠配置的导电性光反射层。

【技术特征摘要】
JP 2004-2-25 50378/04;JP 2004-9-10 264342/041.一种半导体发光元件，其特征在于设有发光用半导体区，其中包括可取出光的一个主面和该一个主面对侧的另一主面，且至少包含配置于所述一个主面侧的第一导电型半导体层和配置于所述另一主面侧的第二导电型半导体层；与所述第一导电型半导体层电连接的电极；与所述半导体区的另一主面的至少一部分欧姆接触且可透光地形成的欧姆接触层；与所述欧姆接触层重叠地配置且可透光地形成的扩散抑制膜；以及为使透过所述欧姆接触层和所述扩散抑制膜的光在所述半导体区的一个主面侧反射而与所述扩散抑制膜重叠配置的导电性光反射层。2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于所述欧姆接触层由从Ni、Au、Cr、V、Ti、Co、Pd、Ir、Os、Ru、Pt、Al和Cu中选择的至少1种金属，或包含从Ni、Au、Cr、V、Ti、Co、Pd、Ir、Os、Ru、Pt、Al和Cu中选择的至少1种金属的合金，或AlGeGa合金，或III-V族化合物半导体构成。3.如权利要求1或权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于所述扩散抑制膜是具有能得到量子力学隧道效应的厚度的绝缘膜。4.如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于所述绝缘膜是由从SiO2、TiO2、MgO、NiO、ZnO、AlN和SiN中选择的至少1种构成。5.如权利要求1或权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于所述扩散抑制膜是从氧化铟和氧化锡的混合物、氧化铟、氧化锡、氧化锌和氧化镍中选择的具有导电性的膜。6.如权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于所述光反射层是由从Al、Ag、Rh、Au和Cu中选择的至少1种金属，或包含从Al、Ag、Rh、Au和Cu中选择的至少1种金属的合金构成。7.如权利要求1至权利要求6中任一项所述的半导体发光元件，其特征在于所述电极配置于所述半导体区的一个主面的一部分上且不可透光地形成；所述欧姆接触层未在与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上设置，或以第一密度设置且在不与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上以比所述第一密...

【专利技术属性】
技术研发人员：田岛未来雄，佐藤雅裕，青柳秀和，松尾哲二，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]