半导体发光元件制造技术

本发明专利技术提供一种具有高效率，且能通过大电流的发光二极管。该发光二极管具有：在高导热性基片（１０）的表面侧至少叠层ｐ型包层（４）、活性层（３）、ｎ型包层（２）的发光层部，在上述发光层部上的中央部分地形成的电流阻止部（１４），在上述ｎ型包层及上述电流阻止部表面形成的电流扩展层（１５），在上述电流扩展层表面形成的上部电极（１６），在上述高导热性基片背面形成的下部电极（１３），其特征是，还具有：形成在上述高导热性基片与上述发光层部之间的光反射层（７），在位于上述光反射层的表面上的上述电流阻止部下方的部分上形成的部分电极（６），在形成上述部分电极的部分以外的上述光反射层的表面上形成的电流阻止部（５）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光二极管，尤其涉及一种能以高效率通过大电流的发 光二极管。技术背景近年来，由于发光二极管具备红色至蓝色的各种颜色，所以人们积极地 试验将其应用于照明，终于使发光二极管的发光效率逐渐达到了与灯泡的发 光效率相同的程度。另一方面，通用的发光二极管的通电电流， 一般为20mA，但用一个发 光二极管只能做成数十mW左右的发光源，为了取得如灯泡一样的数十瓦那 样的亮度，需将多个发光二极管并联或串联连接，从而取得需要的亮度。例 如，对于交通信号等，对一个灯泡在面上并排设置200个左右发光二极管作 为灯使用。因此，为了将发光二极管广泛地用作照明用，从减少能耗或降低 成本方面来说也要求发光效率更高，并且能通过更大的电流。现有的发光二极管，若与灯泡或日光灯等现有的灯比较，对热而言是非 常弱的元件，存在因对发光二极管通入大电流时所产生的热而使发光效率及 可靠性降低的问题。为了避免这些问题，有将产生的热快速地向芯柱散发或 尽量不产生热等的方法。作为快速地散发所产生的热的方法，有例如，如图9所示，做成以透光 性基片109的表面为射出面，在该基片109的背面具有由p型包层102、活 性层103、 n型包层104构成的发光层部，通过n型包层用电极110及安装用 合金112，从与安装芯柱107接合的p型包层用电极111通入电流的倒装片结 构，将作为发热部分的发光层部尽量配置在靠近安装芯柱107的位置的方法。 可是，在这样的结构中，虽然能将在发光层部产生的热有效地向芯柱散发， 但发热的发光层部与散热的基片之间的热阻则成为问题。因此，出现了如图IO所示的方法，在热阻较高的基片(未图示)上生长由n型包层104、活性层103、 p型包层102构成的发光层部，通过半导体接 合层114粘贴热阻较低的高导热性基片113，其后，除去热阻较高的基片，形 成上部电极101及下部电极106的方法。作为图10所使用的高导热性基片 113，最广泛地使用Si基片。另外，根据线膨胀系数的关系，也可以使用采 用了CuW等的基片。另一方面，为了实现尽量不产生热，必须提高发光二极管的发光效率， 尽量将电能转化为光发射出来，而不转换为热。即，需要尽可能提高使注入 的电子或空穴有效地再接合的内部量子效率，进而提高用于将发出的光从发 光二极管发射出来的光射出效率。与此相对，在图10结构的发光二极管中，从发光层部射向表面侧的光中， 虽然一部分光向发光二极管的外部放射出来，但由于发光二极管表面的折射 率与发光二极管外部的折射率之差，大部分光由发光二极管表面反射，且射 向高导热性基片113侧的光达到发光层部与高导热性基片113的界面即接合 层114，因此，光的一部分反射， 一部分被吸收。假如在接合层114的光反射 率高，反射的光就射向发光二极管元件的表面侧，该光的一部分向元件外部 发射出来，其余的光还是被反射。通过反复进行这种反射，可使光发射出去。 可是，在该接合层114中，也需要考虑通入电，不能使反射率太高。即，光 的反射和导电性存在折衷选择的关系。为了避免这种情况，如图11所示，有在图IO的发光二极管中，分别形 成通电的部分电极115和发射光的接合层114的方法(例如，专利文献l一日 本特开2001 — 144322号公报)。而且，通过在光不穿过的上部电极101的正 下方形成电流阻止部116，则可使电流分散在上部电极101的周围，通过抑 制在上部电极101的正下方的发光，可提高发光效率。可是，在图ll的结构中，通过增加通电的部分电极115的面积的比例， 可以将驱动电压抑制得较低，但另一方面，由于接合层114的面积比例减小， 所以产生反射率降低、发光效率低下的问题。即，即使在图1的结构中，也 难以同时兼顾高的光反射率与低的电阻。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于解决上述问题，提供一种发光效率高，而且能通过 大电流的发光二极管。为了实现上述目的，本专利技术具有如下的结构。本专利技术第一方案的发光二极管，具有具有在基片表面侧至少依次形 成第一导电性包层、活性层、第二导电性包层的发光层部，在上述发光层部 上的中央局部地形成的第一电流阻止部，在上述第二导电性包层及上述第一 电流阻止部上形成的导电层部，在上述基片背面形成的下部电极，其特征是， 还具有形成于上述基片与上述发光层部之间的光反射层，在位于上述光反 射层表面上的上述第一电流阻止部的下方的部分形成的部分电极，在形成上 述部分电极的部分以外的上述光反射层的表面上形成的第二电流阻止部。本专利技术第二方案的发光二极管，具有将基片的表面作为光射出部分， 在上述基片的背面依次叠层至少第一导电性包层、活性层、第二导电性包层 而成的发光层部，在上述第二导电性包层的背面侧部形成的电流阻止部，在 上述电流阻止部及上述第二导电性包层的背面形成的电流扩展层，其特征是， 还具有在上述电流扩展层的背面，与上述电流阻止部相互相对地形成的电 流注入用电极；在形成了上述注入用电极以外的部分上形成的光反射层。本专利技术第三方案的发光二极管是在第一或第二方案的基础上，其特征是， 上述第二导电性包层的薄膜电阻比上述第一导电性包层的薄膜电阻高。本专利技术第四方案的发光二极管是在第一 第三方案任一方案的基础上， 其特征是，上述光反射层是由Ag、 Au、 AI中的任意一种或含有这些中的至 少一种的合金构成的层，或者由它们的复合层构成。本专利技术第五方案的发光二极管是在第一 第四方案任一方案的基础上， 其特征是，上述活性层为多量子阱结构。本专利技术第六方案的发光二极管是在第一方案的基础上，其特征是，上述 导电层部具有设置在上述第二导电性包层及上述第一电流阻止部上的电流扩 展层和设置在上述电流扩展层上的上部电极。本专利技术第七方案的发光二极管是在第一方案的基础上，其特征是，上述 导电层部具有设置成连接在上述第二导电性包层及上述第一电流阻止部的表 面的枝状电极。本专利技术第八方案的发光二极管是在第一方案的基础上，其特征是，上述导电层部具有设置成连接在上述第二导电性包层及上述第一 电流阻止部的表 面的枝状电极，和设置成使上述枝状电极表面的一部分露出在上述第二导电 性包层上的电流扩展层。本专利技术第九案的发光二极管是在第一方案的基础上，其特征是，上述导 电层部具有设置成连接在上述第二导电性包层及上述第一电流阻止部的表面 的枝状电极，设置在上述第二导电性包层及上述枝状电极上的电流扩展层和 设置在上述电流扩展层上的上部电极。本专利技术第十方案的发光二极管是在第二、六、八或九任一方案的基础上， 其特征是，上述电流扩展层为透明导电膜。根据本专利技术的发光二极管，即使在通入大电流的场合，也能降低驱动电 压的同时，可稳定地得到高的光输出功率。 附图说明图1是本专利技术第一实施方式的AIGalnP发光二极管的剖面图。图2是表示图1的AIGalnP发光二极管的制造工序图。图3是表示图1的AIGalnP发光二极管的电流流动图。图4是本专利技术第二实施方式的AIGalnP发光二极管的剖面图。图5是本专利技术的其它实施方式的AIGalnP发光二极管的剖面图。图6是图5的AIGalnP发光二极管的沿A-A线的剖面图。图7是本专利技术的其它实施方式的AIGalnP发光二极管的剖面图。图8是本专利技术的其它实施方式的AIGalnP发光二极管的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管，具有：将基片的表面作为光射出部分，在上述基片的背面依次叠层至少第一导电性包层、活性层、第二导电性包层而成的发光层部，在上述第二导电性包层的背面侧部形成的电流阻止部，在上述电流阻止部及上述第二导电性包层的背面形成的电流扩展层，其特征在于，　还具有：在上述电流扩展层的背面，与上述电流阻止部相互相对地形成的电流注入用电极；在形成了上述注入用电极以外的部分上形成的光反射层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：海野恒弘，秋元克弥，新井优洋，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]