半导体发光元件及其制造方法技术

在使用ＧａＰ基板的半导体发光元件中，使ＧａＰ基板１和发光层７借助于ｐ－ＩｎＧａＰ构成的第一接合层２和由ｐ－ＧａＰ构成的第二接合层３接合起来。由此，在用热处理使ＧａＰ基板１和发光层７接合时，可在５００～７００℃的温度下热处理，所以可减少发光层７的损坏，而且可避免工作电压的上升。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用例如InGaAlP材料的。
技术介绍
在LED(发光二极管)等的半导体发光元件中，相应于在元件两端的电极上施加的电压，其发光层发光。为了提高发光元件的发光效率，必须防止发光层产生的光在元件内反射和吸收。迄今为止，作为采用InGaAlP系材料的LED的基板，通常使用n型的GaAs。图15展示了使用上述材料的半导体发光元件的第一现有例。在该元件中，通过在GaAs基板21上，夹着缓冲层22形成光反射层23。在该光反射层23上形成由n-包覆层24、活性层25、p-包覆层26构成的发光层27、p-GaAlAs电流扩散层29。上述GaAs基板21对可见光是不透明的。为此，发光层27发出的光中的向下方传播的部分全部被GaAs基板21吸收。这是LED高亮度化的大障碍。所以，考虑了用GaP基板作基板的方法。图16展示了半导体发光元件的第二现有例。图16中，与图15相同的部分标以相同的符号。在第二现有例中，如图16所示，在图中未示出的GaAs基板上用MOCVD(金属有机化学汽相淀积法)形成发光层27，然后用HVPE(卤化物汽相外延生长法)形成厚的(50μm)p型GaP层30，除去GaAs基板，接合替代它的对可见光透明的n型GaP基板28。由此，发光层27发生的光从上下前后左右，即全部方向上取出。所以，与第一现有例相比，得到2～3倍的发光亮度。但是，如果用这种结构的发光元件，在发光层27上接合GaP基板28时，必需比MOCVD的热处理温度(约700℃)更高温的热处理。从而，在该接合工艺中发光层27受到热损伤。尤其是在p型包覆层26的p型杂质中用锌时，由于高温热处理锌向活性层25大量扩散，活性层25的结晶性恶化。结果，第二现有例的发光层27发出的光的功率比第一现有例显著劣化。因此，与第一现有例相比，第二现有例的亮度还达不到两倍。为了避免热对发光层的损伤，考虑了降低接合时的热处理温度的方法。但是，如果用该方法，不能在n-包覆层25和GaP基板28的接合界面形成良好的欧姆接触，元件的工作电压上升。图17展示了第二现有例中，接合时的热处理温度、元件的相对光输出和工作电压的关系。图17中，实线表示接合温度与相对光输出的关系；虚线表示接合温度与工作电压的关系。如图17的虚线表示，若接合时的热处理温度高，则工作电压降低，在800℃左右可获得良好的欧姆接触。但是，另一方面，如实线所示随热处理温度升高，元件的光输出降低。因此，为了得到相当程度的元件输出且降低元件的工作电压，必须在合适温度范围表示的很窄的宽度(800℃左右)内选择接合时的热处理温度。因此，存在着通过与透明GaP基板28接合而提高光输出的效果不充分，且难以高效率地稳定生产的问题。本专利技术发光层是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种即使在使用GaP基板时，也可以提高光输出，并以低电压工作的半导体发光元件。专利技术概述为了解决上述问题，本专利技术提供一种半导体发光元件，其特征在于包括包含第一导电类型的第一包覆层、第二导电类型的第二包覆层，以及在上述第一和第二包覆层之间设置的活性层的发光层；在上述第二包覆层上设置的第二导电类型的第一接合层；以及在上述第二导电类型的基板上设置的与上述第一接合层接合的第二接合层。另外上述第一接合层可以是InGaP，上述第二接合层可以是GaP。另外，上述半导体发光元件，还可以包括在上述第一包覆层上设置的第一导电类型的电流扩散层；以及在上述电流扩散层上形成的电流阻止层。另外，上述电流扩散层可以是GaAlAs。。另外，上述半导体发光元件还可以具有在上述电流扩散层的整个表面上形成的电极上形成的电极层，且在配置上述电极层的面上形成的安装层与上述电极层被其晶化。另外，上述活性层可以是多量子阱结构。本专利技术的半导体发光元件的制造方法，其特征在于包括层下列工序在第一导电类型的第一基板上形成第一导电类型的缓冲层，在该缓冲层上形成第一导电类型的电流扩散层，在该电流扩散层上形成第一导电类型的第一包覆层，在上述第一包覆层上形成活性层，在该活性层上形成第二导电类型的第二包覆层，在上述第二包覆层上形成第二导电类型的第一接合层，从而形成第一半导体层的工序；在第二导电类型的第二基板上形成第二导电类型的第二接合层，从而形成第二半导体层的工序；作为上述第一接合层和第二接合层的接合界面，把上述第一半导体层和第二半导体层接合的工序；以及除去第一基板和缓冲层的工序。另外，上述第一基板和第二基板的晶面方向可以分别设计成从(100)面沿(011)方向、从(100)面沿(011)方向以7～16°范围内的同一角度倾斜。另外，上述第一接合层可以是InGaP，上述第二接合层可以是GaP。本专利技术半导体发光元件的制造方法，其特征在于包括下列工序在n型的GaAs基板上形成p型的蚀刻阻止层的工序在上述蚀刻阻止层上形成p型的导电层的工序；在上述导电层上形成p型的电流扩散层的工序；在上述电流扩散层上形成p型的第一包覆层的工序；在上述第一包覆层上形成活性层的工序；在上述活性层上形成n型的第二包覆层的工序；在上述第二包覆层上形成n型的接合层的工序；在上述接合层上形成n型的GaP的半导体层的工序；以及除去上述基板和上述蚀刻阻止层的工序。另外，可以通过与上述接合层接合形成上述半导体层。另外，可以通过在上述接合层上结晶生长形成上述半导体层。附图简述图1是根据本专利技术的半导体发光元件的实施例1的剖面图；图2是根据本专利技术的半导体发光元件的实施例1的制造方法；图3是图1的例子中的接合温度、工作电压和相对光输出的关系图；图4是根据本专利技术的半导体发光元件的键合结构的剖面图；图5是第一、第二接合层的载流子浓度与工作电压的关系图；图6是第一接合层的厚度与相对光输出、工作电压的关系图；图7是根据本专利技术的半导体发光元件的实施例2的剖面图；图8是本专利技术的实施例3，示出多量子阱结构的活性层；图9是展示现有例与本专利技术的实施例的发光效率的图；图10是根据本专利技术的半导体发光元件的实施例4的剖面图；图11是展示根据本专利技术的半导体发光元件的实施例4的制造方法的图；图12是展示各材料的电流扩散层的载流子浓度、电阻率的图；图13是展示各材料的电流扩散层的载流子浓度、电阻率的图；图14是展示根据本专利技术的半导体发光元件的实施例6的图；图15是展示第一现有例的图；图16是展示第二现有例的图；图17是展示图11的例子中的接合温度，工作电压和相对光输出的关系的图。实施专利技术的具体方式下面，参照附图说明本专利技术的实施方案。(实施例1)图1是展示根据本专利技术的半导体发光元件的剖面图。图1中，1是晶面方向为(100)面沿方向(方向表示与方向相差180°的方向，以下也同样地表示)倾斜7-16°、厚度为250μm的p型GaP基板(以下，p型简写成“p-”，n型简写成“n-”)。在该GaP基板上形成厚为例如0.5μm的p-GaP构成的第二接合层2，和厚为例如0.03μm-0.1μm的p-GaP构成的第一接合层3。该第二接合层2、第一接合层3是为了使GaP基板1和后述的各层接合而设置的。在上述第一接合层3上依次形成p-InAlP构成的p-包覆层4、InGaAlP构成的活性层5、n-InAlP构成的n-包覆层6。各层的厚度为例如，p-包覆层4为1.0μm，活性层5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光元件，其特征在于包括： 包含第一导电类型的第一包覆层、第二导电类型的第二包覆层，以及在上述第一和第二包覆层之间设置的活性层的发光层； 在上述第二包覆层上设置的第二导电类型的第一接合层；以及 在上述第二导电类型的基板上设置的与上述第一接合层接合的第二接合层。

【技术特征摘要】
JP 2000-10-31 333586/2000;JP 2001-3-8 065426/20011.一种半导体发光元件，其特征在于包括包含第一导电类型的第一包覆层、第二导电类型的第二包覆层，以及在上述第一和第二包覆层之间设置的活性层的发光层；在上述第二包覆层上设置的第二导电类型的第一接合层；以及在上述第二导电类型的基板上设置的与上述第一接合层接合的第二接合层。2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于上述第一接合层是InGaP，上述第二接合层是GaP。3.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于还包括在上述第一包覆层上设置的第一导电类型的电流扩散层；以及在上述电流扩散层上形成的电流阻止层。4.一种半导体发光元件，包括n型GaP基板；在上述基板上形成的n型接合层；在上述接合层上形成的n型的第一包覆层；在上述第一包覆层上形成的活性层；在上述活性层上形成的p型的第二包覆层；以及在上述第二包覆层上形成的由InGaAlP、GaAlAs中的任一个构成的电流扩散层。5.如权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于还具有在上述电流扩散层的整个表面上形成的电极上形成的电极层，且在配置上述电极层的面上形成的安装层与上述电极层被其晶化。6.如权利要求1～5中任一项所述的半导体发光元件，其特征在于上述活性层是多量子阱结构。7.一种半导体发光元件的制造方法，其特征在于包括下列工序在第一导电类型的第一基板上形成第一导电类型的缓冲层，在该缓冲层上形成第一导电类型的...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐伯亮，菅原秀人，渡边幸雄，地头所保，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]