專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如在通信、道路/鐵路/引導(dǎo)顯示板或廣告顯示板、手 機(jī)或顯示器的背光燈、照明器具等中所使用的半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，作為一種半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光二極管(以下，稱為
"LED")的制造技術(shù)快速進(jìn)步，特別是自從藍(lán)色的LED被開發(fā)以來，因光 的三原色全部齊備，所以，通過其組合可制作出所有波長的光。因此，LED 的適用范圍快速擴(kuò)展，其中，在照明領(lǐng)域，加上對環(huán)境/能源問題意識(shí)的提 高，作為替代燈泡、熒光燈的自然光/白色光源受到關(guān)注。
但是，現(xiàn)階段的LED與燈泡或熒光燈相比較，相對于輸入的能量的光 的轉(zhuǎn)換效率差，正在進(jìn)行以更高轉(zhuǎn)換效率、更高亮度的LED為目標(biāo)的研究 開發(fā)。
以前的高亮度化技術(shù)開發(fā)的中心是外延生長技術(shù)，但通過多重量子阱 結(jié)構(gòu)等禁帶結(jié)構(gòu)最優(yōu)化等，在結(jié)晶內(nèi)部的發(fā)光效率(內(nèi)部量子效率)變得 很高，關(guān)于外延生長技術(shù)已經(jīng)成熟，所以，近年來，LED的高亮度化方法 逐漸向以工藝技術(shù)為中心的開發(fā)方向轉(zhuǎn)移。
根據(jù)工藝技術(shù)的亮度提高是指提高外部取出效率，作為其具體技術(shù)可 例舉元件的形狀微細(xì)加工技術(shù)、反射膜、透明電極的形成技術(shù)等。其中， 根據(jù)晶片接合的方法在紅色、藍(lán)色發(fā)光的LED中已經(jīng)確立了一些方法，作 為高亮度型LED已經(jīng)在市面上銷售。
這種根據(jù)晶片接合的高亮度化的方法大體分為兩類。
一種方法是將硅或鍺等不透明的襯底直接或經(jīng)由金屬層粘貼在外延層 上。另一種方法是將相對于發(fā)光波長透明的襯底例如玻璃或藍(lán)寶石、GaP 等，直接粘貼在外延層上或經(jīng)由粘接層粘貼在該外延層上。
前者是將粘貼的襯底或金屬層作為反射層起作用，在迄今為止被外延
生長用襯底所吸收的光被吸收之前，使其向外部反射，根據(jù)這種效果來提 高亮度。后者是經(jīng)由透明襯底向外部取出光，從而提高光的外部取出效率。 圖1是為前者一例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖，101是硅襯底，102
是反射用金屬，103是發(fā)光層，104、 105是電極，L是出射光。
圖2是為后者一例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖，201是透明襯底，
202是發(fā)光層，203是窗口層，204、 205是電極，L是出射光。
特別是將透明襯底粘貼在外延層的方法因沒有利用反射，來自發(fā)光層
的出射光不會(huì)再次通過發(fā)光層，所以，該光不會(huì)被發(fā)光層吸收。由此，上
述出射光可通過元件的大約整個(gè)面向外部取出，從而可進(jìn)行更高轉(zhuǎn)換效率 (光取出效率)的LED的開發(fā)。
作為將上述透明襯底粘貼到外延層的現(xiàn)有的方法，公開了這樣的方法，
即，在作為四元系LED構(gòu)造部的AlGalnP (鋁鎵銦磷)系的半導(dǎo)體層上，
直接粘貼GaP(磷化鎵)透明襯底(例如，參照J(rèn)P3230638B2、 JP3532953B2、
JP3477481B2)。
在使用將上述透明襯底粘貼在半導(dǎo)體層的方法時(shí)，雖然在透明襯底的 非接合面上形成電極，但這種獲得歐姆接觸的電極的金屬和透明襯底的界 面通常是合金層。因該合金層變?yōu)橥高^透明襯底內(nèi)的光的吸收層，所以， 電極面積越大則光的損失越大。另外，若為了減少上述光的損失而將電極 的面積減小，則襯底和透明襯底之間的電阻變大，在形成元件時(shí)，產(chǎn)生驅(qū) 動(dòng)電壓升高的問題。
在將Si等不透明襯底經(jīng)由金屬與LED構(gòu)造部粘接時(shí)，也產(chǎn)生與上述相 同的問題。
在將上述不透明襯底經(jīng)由金屬粘貼到LED構(gòu)造部時(shí)，可以在不透明襯 底接合面的整個(gè)面上形成反射用金屬，由于接合時(shí)的熱處理等反射用金屬 和電連接金屬反應(yīng)，變?yōu)楹辖饘佣狗瓷渎式档?，或變?yōu)楣馕諏印?br> 因此，不管哪一種粘貼方法，由于電極或成為反射層的金屬，光被吸 收，都存在光取出效果降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以提高光取出效率的半導(dǎo)體發(fā)光 元件及其制造方法。 為了解決上述課題，本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，具有
第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層；形成于上述第一半導(dǎo)體層上的發(fā)光層；形成 于上述發(fā)光層上的第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層；第一反射層，該第一反射 層形成于上述第一半導(dǎo)體層下，并且，由多個(gè)第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層層積 而構(gòu)成，且至少一部分相對于上述發(fā)光層的發(fā)光波長具有反射性。
在本說明書中，第一導(dǎo)電型表示p型或n型。另外，第二導(dǎo)電型在第 一導(dǎo)電型為p型時(shí)表示n型，第一導(dǎo)電型為n型時(shí)表示p型。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光元件，通過在上述第一反射層下形成例如 反射層電極，來自發(fā)光層的出射光，在被反射層電極吸收之前，被第一反 射層反射，所以，可以防止光取出效率的降低。
因此，可以提高上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的光取出效率。該提高效果通過 進(jìn)一步最優(yōu)化上述第一反射層和形成于第一反射層下的反射層電極的配 置，可以進(jìn)一步提高。
在一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，具有透過性襯底，其設(shè)置于上述第 二半導(dǎo)體層上，且相對于上述發(fā)光層的發(fā)光波長具有透過性。
根據(jù)上述實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件，因在上述第二半導(dǎo)體層上設(shè)置有 相對于發(fā)光層的發(fā)光波長具有透過性的透過性襯底，所以，可以從透過性 襯底有效地取出發(fā)光層射出的出射光。
另外，即便在上述透過性襯底的、與第二半導(dǎo)體層側(cè)相反側(cè)的表面形 成電極，通過將該電極設(shè)為圖6B所示的反射層電極504，可以降低光向電 極的入射量。
在將上述電極設(shè)為圖6B所示的反射層電極504時(shí)，也可防止反射層電 極504和透過性襯底之間的電阻增大。
另外，因?qū)⑸鲜鐾高^性襯底設(shè)置于第二半導(dǎo)體層上，所以，可以縮短 芯片焊接半導(dǎo)體發(fā)光元件的芯片焊接面和發(fā)光層之間的距離。
因此，可以有效地將在上述發(fā)光層附近產(chǎn)生的熱量向芯片焊接面散熱， 從而提高半導(dǎo)體發(fā)光元件的可靠性。
在一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，上述透過性襯底由第二導(dǎo)電型的半 導(dǎo)體層構(gòu)成，在上述透過性襯底上形成有透過性襯底電極，在上述第一反 射層下形成有反射層電極。
根據(jù)上述實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件，因來自上述發(fā)光層的出射光在被
反射層電極吸收前，被第一反射層反射，所以，可以防止光取出效率的降低。
另外，通過在上述第一反射層的、與第一半導(dǎo)體層側(cè)相反側(cè)的整個(gè)表
熱量向外部散熱，從而提高發(fā)光元件的可靠性。
在一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，在上述第一反射層的、與上述第一 半導(dǎo)體層側(cè)相反側(cè)的表面的一部分上，形成有反射層電極。
在一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，在上述第一反射層的、與上述第一 半導(dǎo)體層側(cè)相反側(cè)的表面中，在形成有上述反射層電極的面以外的面上，
在一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，上述第二反射層形成為覆蓋上述第 一反射層及上述反射層電極。
在 一 實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，上述第二反射層由單層或多層形成，
該單層或多層由Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Zn、
Bc、 Cr、 Se、 Ni中至少一種以上的元素構(gòu)成。
根據(jù)上述實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件，例如，從第一反射層的結(jié)晶面依 次層積Au層、Mo層、AuSn層，則通過Au層可以反射透過第 一反射層的光。
另外，上述AuSn層的一表面成為用于固定半導(dǎo)體發(fā)光元件的芯片焊接 面，可適用于通過AuSn的共晶接合。
不言而。俞，也可不用層積上述Au層、Mo層、AuSn層中的全部，即便 是僅僅層積Au層，即設(shè)為Au單層，也可充分地確保導(dǎo)電性、發(fā)射性能。
通常的半導(dǎo)體發(fā)光元件是通過銀膏或焊錫等膏狀材料進(jìn)行芯片焊接， 但在該芯片焊接時(shí)，存在膏狀材料沿元件側(cè)面爬升而到達(dá)發(fā)光層側(cè)面的情 況。
這樣，上述膏狀材料到達(dá)發(fā)光層的側(cè)面時(shí)，由于該材料產(chǎn)生電流通路， 而導(dǎo)致產(chǎn)生電流泄漏。
如果利用AuSn的共晶，即可解決上述電流泄漏問題。但，為了產(chǎn)生共 晶有必要進(jìn)行數(shù)百度的加熱，例如，從第一反射層的結(jié)晶面依次層積Au層、 AuSn層時(shí)，具有反射功能的Au層和AuSn層合金化，并作為光吸收層開 始起作用。為了避免該合金化，在Au層和AuSn層之間設(shè)置Mo層即可。Mo不 與Au或AuSn材料合金化，所以，具有作為合金化阻止層的功能。
作為其它例子，可以例舉從第 一反射層的結(jié)晶面依次層積Au層、W層、 AuSn層，或從第一反射層的結(jié)晶面依次層積Al層、Ti層、AuSi層，或從 第一反射層的結(jié)晶面依次層積Ag層、Ti層、AuGe層，或從第一反射層的 結(jié)晶面依次層積Ag層、Ti層、Mo層、AuSi層，只要是Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Zn、 Be、 Cr、 Se、 Ni的組合，并不限 定層數(shù)、材料，相對于發(fā)光波長和結(jié)晶材料可適當(dāng)選擇最佳材料。
在一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，上述透過性襯底是含有Ga、 Si、 P、 C、 Zn、 Se、 Cd、 Te、 B、 N、 AI、 In、 Hg、 S、 O中至少兩種以上元素的半 導(dǎo)體層。
根據(jù)上述實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件，因上述透過性村底是含有Ga、 Si、 1)、 C、 Zn、 Se、 Cd、 Te、 B、 N、 Al、 In、 Hg、 S、 O中至少兩種以上元素 的半導(dǎo)體層，所以，可具有導(dǎo)電性，并且，相對于發(fā)光層的發(fā)光波長具有
透過性。
作為上述透過性襯底的材料，可以選4奪，例如，GaP、 SiC、 ZeSe、 ZeTe 等，相對于發(fā)光元件的發(fā)光波長具有透過性，即帶隙寬廣的材料。
在一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，具有設(shè)置于上述第一反射層下的支
承襯底。
在一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，上述支承襯底通過金屬與上述第一 反射層接合。
在一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，上述金屬由用于確保上述支承襯底 和上述第一反射層的接合部的導(dǎo)電性的金屬、和相對于上述發(fā)光層的發(fā)光 波長用于確保反射性的金屬構(gòu)成。
在一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，上述金屬由單層或多層構(gòu)成，該單 層或多層由Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Zn、 Be、 Cr、 Se、 Ni中的至少一種以上的元素構(gòu)成。
根據(jù)上述實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件，因上述金屬由單層或多層構(gòu)成， 該單層或多層由Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Zn、 Bc、 Cr、 Se、 Ni中至少一種以上的元素構(gòu)成，所以，可以形成例如用于電 接合的AuSi合金層和作為金屬反射層一個(gè)例子的Au層。
由于通過上述支承襯底發(fā)光層和芯片焊接面之間的距離足夠遠(yuǎn)，所以， 沒有必要采取利用共晶接合等來應(yīng)對電流泄漏的對策，作為支承村底只要 選擇熱傳導(dǎo)性高的材料，也不會(huì)產(chǎn)生散熱性的問題。
在一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，上述支承襯底由含有Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Ga、 Zn、 Be、 Cr、 Se、 Ni中至少 一種以上元素的材料構(gòu)成。
根據(jù)上述實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件，因上述支承襯底由含有Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Ga、 Zn、 Be、 Cr、 Se、 Ni 中至少一種以上元素的材料構(gòu)成，所以，可以具有導(dǎo)電性。
例如，可以得到Ag、 Al、 Mo等單一金屬襯底，或由AuAg、 TiW合金 等構(gòu)成的導(dǎo)電性支承襯底，或具有金屬的多層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性支承襯底。
另外，也可以得到，例如由AlGaAs、 GaP、 SiC等半導(dǎo)體構(gòu)成的導(dǎo)電性 支承襯底。
本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，是制造本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo) 體發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，包括在襯底上， 層積上述第一反射層、第一半導(dǎo)體層、發(fā)光層及第二半導(dǎo)體的層積工序； 在上述層積工序之后，在上述第二半導(dǎo)體層上直接或間接設(shè)置上述透過性 襯底的襯底設(shè)置工序；在上述襯底設(shè)置工序之后，除去上述襯底而使上迷 第 一反射層的、與上述第 一半導(dǎo)體層側(cè)相反側(cè)的表面露出的襯底除去工序； 在上述襯底除去工序之后，在上述第一反射層的、與上述第一半導(dǎo)體層側(cè) 相反側(cè)的 一部分或全部上述表面上，形成電極的電極形成工序。
本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，是制造本發(fā)明 一 實(shí)施例的半導(dǎo) 體發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，包括在襯底上， 層積上述第二半導(dǎo)體層、發(fā)光層、第一半導(dǎo)體層及第一反射層的層積工序； 在上述層積工序之后，在上述第一反射層的、與上述第一半導(dǎo)體層側(cè)相反 側(cè)的表面上直接或間接設(shè)置上述支承襯底的襯底設(shè)置工序；在上述襯底設(shè) 置工序之后，除去上述襯底而使上述第二半導(dǎo)體層的、與上述發(fā)光層側(cè)相 反側(cè)的表面露出的襯底除去工序；在上述襯底除去工序之后，在上述支承 襯底的、與上述第一反射層側(cè)相反側(cè)的全部或一部分表面上形成電極，并 且在上述第二半導(dǎo)體層的、與上述發(fā)光層側(cè)相反側(cè)的全部或一部分上迷表 面上形成電極的電極形成工序。


通過以下的詳細(xì)說明和附圖可以充分理解本發(fā)明。附圖只是為了說明, 并不限定本發(fā)明。
圖l是現(xiàn)有的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖2是其它的現(xiàn)有半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖4是本發(fā)明 一 實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖6A是表示圖5的半導(dǎo)體發(fā)光元件的反射層電極形狀的圖6B是表示圖5的半導(dǎo)體發(fā)光元件的反射層電極形狀的圖7是表示圖5的半導(dǎo)體發(fā)光元件的DBR層的反射狀態(tài)的圖8是本發(fā)明 一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖9是本發(fā)明 一 實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖10是本發(fā)明 一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖11是本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖12是本發(fā)明 一 實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖13是表示圖12的半導(dǎo)體發(fā)光元件的出射光被反射的狀態(tài)的圖14是本發(fā)明 一 實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖15 A是上述第 一 實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的 一 工序圖15B是上述第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的一工序圖15C是上述第 一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的一工序圖15D是上述第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的一工序圖15E是上述第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的一工序圖16是本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖17A是上述第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的一工序圖17B是上述第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的一工序圖17C是上述第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的一工序圖17D是上述第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的一工序圖17E是上述第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的一工序圖。
具體實(shí)施例方式
下面，通過圖示的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
如上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件作為其基本構(gòu)成要素，具有第 一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層；發(fā)光層，其形成于上述第一半導(dǎo)體層上；第二 導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層，其形成于上述發(fā)光層上；第一反射層，其形成于 上述第一半導(dǎo)體層下，并且，由多個(gè)第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層層積形成的、
明的半導(dǎo)體發(fā)光元件可以具有各種追加的構(gòu)成要素。
圖3是具有相對于上述發(fā)光層的發(fā)光波長而具有透過性的透過性襯底 的半導(dǎo)體發(fā)光元件的一例的概略剖面圖，301是作為第 一反射層一例的DBR (Distributed Bragg Reflector:分布布拉才各反射鏡)層，302是發(fā)光層，303 是透過性襯底上述n型DBR層301由多個(gè)半導(dǎo)體外延層構(gòu)成。另夕卜，上述n型DBR 層301和發(fā)光層302之間的層，以及，發(fā)光層302和透過性襯底303之間 的層也是由半導(dǎo)體外延層構(gòu)成。
另外，圖4是表示在上述透過性襯底上形成透過性襯底電極、在上述 第 一反射層下形成反射層電極的半導(dǎo)體發(fā)光元件的 一例的概略剖面圖，401 是作為第一反射層一例的DBR層，402是發(fā)光層，403是透過性襯底，404 是反射層電極，405是透過性襯底電極。
上述DBR層401由多個(gè)半導(dǎo)體外延層構(gòu)成。另外，上述DBR層401 和發(fā)光層402之間的層，以及，發(fā)光層402和透過性4于底403之間的層也 是由半導(dǎo)體外延層構(gòu)成。
圖5是上述第一反射層的、與上述第一半導(dǎo)體層側(cè)相反側(cè)的一部分表 面上，形成反射層電極的半導(dǎo)體發(fā)光元件一例的概略剖面圖，501是作為反 射層一例的DBR層，502是發(fā)光層，503是透過性襯底，504是反射層電極， 505是透過性襯底電極。
上述DBR層501由多個(gè)半導(dǎo)體外延層構(gòu)成。另外，上述反射層電極504 形成于DBR層501的、與發(fā)光層502側(cè)相反側(cè)的一部分表面上。即，由反 射層電極504僅僅覆蓋上述表面的一部分。
上述DBR層501 —般相對于與DBR層501垂直的入射光具有大的反 射效果。
但是，上述DBR層501并非具有100%的反射率，而是具有透過一部 分光的性質(zhì)。
另外，上述DBR層501相對于垂直之外的傾斜入射光幾乎不具有反射效果。
因此，為了獲得通過使光吸收減少而更大的效果，優(yōu)選為減小反射層 電極504的面積，所以，反射層電極504的形狀優(yōu)選為如圖6A所示的圓點(diǎn)形狀。
但是，如前所述，因電極面積減少則導(dǎo)致電阻成分增大，所以，為了 進(jìn)一步增大電流流過的面積，反射層電極504的形狀優(yōu)選為如圖6B所示的 圓點(diǎn)形狀。
例如，如圖6A所示，如果l又僅在元件中央部分上形成反射層電極504, 因反射層電極504的位置和發(fā)光層502的發(fā)光位置大致相同，所以，僅發(fā) 光層502的中心部發(fā)光，從發(fā)光層502向反射層電極504發(fā)出的光被DBR 層501反射。另一方面，從上述發(fā)光層502向與電極方向不同的方向發(fā)出 的光，在DBR層501 —部分被發(fā)射，剩余的光成分向結(jié)晶外部暫時(shí)發(fā)射， 通過例如用于支承元件的銀膏或框材料被反射。
另外，上述DBR層501的、與發(fā)光層502側(cè)相反側(cè)的整個(gè)表面上形成 反射層電極時(shí)，電流擴(kuò)展到整個(gè)元件。
因此，上述發(fā)光層502的發(fā)光區(qū)域也增大，相對于第一反射層傾斜地 入射的成分也增加，所以，導(dǎo)致;波電極吸收的成分自然而然也增加，從而 不能期望效率更高的光輸出效果。
圖7是表示DBR層701的反射狀態(tài)的圖，702是發(fā)光區(qū)域，703是發(fā) 出光軌跡，704是反射層電極。
因此，為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)光區(qū)域的擴(kuò)大和反射效果的提高，優(yōu)選為將圓 點(diǎn)狀的反射層電極均勻地配置于第一反射層的、與第一半導(dǎo)體層側(cè)相反側(cè) 的表面上。
另外，上述反射層電極也可加工成任意形狀。
圖8是半導(dǎo)體發(fā)光元件的一例的概略剖面圖，圖中，在上述第一反射 層的、與上述第一半導(dǎo)體層側(cè)相反側(cè)的表面上，在形成有上述反射層電極
二反射層，801是作為第一反射層一例的DBR層，802是發(fā)光層，803是透
過性襯底，804是反射層電極，805是透過性襯底電極，806是第二反射層 一例的反射金屬。
上述DBR層801由多個(gè)半導(dǎo)體外延層構(gòu)成。另外，上述反射層電極804 的、與DBR層801側(cè)相反側(cè)的表面，未被反射金屬806覆蓋而是露出。更 詳細(xì)地，上述反射層電極804的、與DBR層801側(cè)相反側(cè)的表面，和反射 金屬806的、與DBR層801側(cè)相反側(cè)的表面大致共面。
如上所述，相對于上述DBR層801傾斜地入射的光，反射效果差。
為了更加確實(shí)地反射這樣的光，優(yōu)選設(shè)置反射金屬806那樣的金屬反 射層，如圖8所示，如果進(jìn)行反射層電極804和反射金屬806之間的相互 配置，則可獲得更大的光反射效果。
圖9是以覆蓋上述第一反射層及上述反射層電極的方式形成上述第二 反射層的半導(dǎo)體發(fā)光元件一例的概略剖面圖，901是作為第一反射層一例的 DBR層，卯2是發(fā)光層，903是透過性襯底，904是反射層電極，905是透 過性襯底電極，906是作為第二反射層一例的反射金屬。
上述DBR層901由多個(gè)半導(dǎo)體外延層構(gòu)成。另外，上述反射層電極卯4 的、與DBR層901側(cè)相反側(cè)的表面，被反射金屬906覆蓋而未露出。即， 上述反射金屬906形成于DBR層901下及反射層電極904下。
上述反射金屬906覆蓋DBR層901,并且，覆蓋反射層電極904的、 與DBR層901側(cè)相反側(cè)的整個(gè)表面，從而可獲得更大的光反射效果，并且， 不需要反射金屬906的形狀加工/構(gòu)圖工藝，可進(jìn)一步簡化制造工序。
圖IO是具有設(shè)置于上述第一反射層下的支承襯底的半導(dǎo)體發(fā)光元件一 例的概略剖面圖，IOOI是支承襯底，1002是DBR層，1003是發(fā)光層。
上述DBR層1002由多個(gè)半導(dǎo)體外延層構(gòu)成。另外，上述DBR層1002 和發(fā)光層1003之間的層，以及，發(fā)光層1003上的層也是由半導(dǎo)體外延層 構(gòu)成。
在層積多個(gè)半導(dǎo)體外延層之后，在半導(dǎo)體外延層的表面上層積DBR層 1002,上述支承襯底1001設(shè)置于該DBR層1002的表面。此時(shí)，上述支承 襯底1001和DBR層1002之間的接合被直接或間接地接合。即，使其它層 不介于上述支承襯底1001和DBR層1002之間，或介于它們之間。
上述發(fā)光層1003發(fā)射的出射光由DBR層1002反射并被取出到外部。 因此，上述支承襯底1001沒有必要具有透過性，設(shè)置成用于支承包含 有發(fā)光層1003的半導(dǎo)體層積結(jié)構(gòu)。
作為將上迷支承襯底1001與DBR層1002接合的方法，可以是直接或 經(jīng)由金屬等間接地接合的方法，但無論是哪種方法都有必要進(jìn)行加熱處理， 加熱處理時(shí)在接合界面形成合金層，即光吸收層。
即便在上述接合界面形成光吸收層，因在支承襯底1001和發(fā)光層1003 之間形成DBR層1002，所以，發(fā)光層1003發(fā)射的出射光在到達(dá)上述光吸 收層之前被DBR層1002反射。
因此，可以降低在上述光吸收層因光吸收而導(dǎo)致的光損失。
圖11是上述支承襯底通過金屬與上述第一反射層接合的半導(dǎo)體發(fā)光元 件一例的概略剖面圖，1101是支承襯底，1102是作為第一反射層的DBR 層，1103是發(fā)光層，1104、 1105是電極，1106是作為上述金屬一例的連接 電極。
上述DBR層1102由多個(gè)半導(dǎo)體外延層構(gòu)成。另外，上述DBR層1102 和發(fā)光層1103之間的層，以及，發(fā)光層1103上的層也是由半導(dǎo)體外延層構(gòu)成。
設(shè)置上述連接電極1106的目的是，使電接合更加可靠，另一個(gè)目的是 將傾斜入射到DBR層1102的光中、透過DBR層1102的成分更加確實(shí)地反射。
另夕卜，通過使連4妾電極1106介于上述支7"R^于底1101和DBR層1102 之間，在制造工序使用較低溫度(例如40(TC左右)即可將支承襯底1101 與DBR層1102接合。
合金化、位錯(cuò)生長等影響元件可靠性的現(xiàn)象。
并且，上述連接電極1106并不限于單層結(jié)構(gòu)，也可是多層結(jié)構(gòu)，另外， 如果可以確保足夠的接合強(qiáng)度，也可加工成任意的形狀，例如，可進(jìn)行如 圖6A、圖6B所示的構(gòu)圖。
圖12是半導(dǎo)體發(fā)光元件一例的概略剖面圖，該半導(dǎo)體發(fā)光元件中，上 述金屬由用于確保上述支承襯底和上述第一反射層的接合部導(dǎo)電性的金 屬、和相對于上述發(fā)光層的發(fā)光波長用于確保反射性的金屬構(gòu)成，1201是 支承襯底，1202是DBR層，1203是發(fā)光層，1204、 1205是電極，1206是 連接電極，1207是金屬反射層。另外，上述連接電極1206是用于確保支承
襯底和第一反射層接合部的導(dǎo)電性的金屬的一例。上述金屬反射層1207是 相對于發(fā)光層的發(fā)光波長用于確保反射性的金屬的一例。
上述DBR層1202由多個(gè)半導(dǎo)體外延層構(gòu)成。另外，上述DBR層1202 和發(fā)光層1203之間的層，以及，發(fā)光層1203上的層也是由半導(dǎo)體外延層構(gòu)成。
如前所述，上述DBR層1202相對于垂直入射的光具有最大的反射效^。
因此，上述DBR層1202的、光垂直入射的位置(接合位置)上即便 存在由光吸收層構(gòu)成的合金層，也不會(huì)因吸收而導(dǎo)致光損失。
這樣，通過僅在上述位置使用可電連接的金屬材料，除該位置之外的 接合面上設(shè)置反射用金屬，從而，可進(jìn)一步提高半導(dǎo)體發(fā)光元件的電氣特 性和光學(xué)特性。
更詳細(xì)地，如圖13所示，從發(fā)光區(qū)域1208發(fā)出的出射光中、相對于 支承襯底1201的表面大致垂直地前進(jìn)的光被連接電極1206反射。另外， 上述反射光中、相對于支承襯底1201的表面傾斜地前進(jìn)的光被金屬反射層 1207反射。圖13的1209表示從發(fā)光區(qū)域1208發(fā)出的出射光的軌跡。
接著，詳細(xì)地說明本發(fā)明的更加具體的實(shí)施例。
第一實(shí)施例
圖14是表示本發(fā)明第 一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖。 上述半導(dǎo)體發(fā)光元件具有n型DBR層3、 n型Alo.5In。.5P包覆層4、
四元系A(chǔ)iGalnP有源層5、 p型Al05In05P包覆層6、 p型GalnP中間層7、 p
型GaP接觸層8、 p型GaP透明襯底9、歐姆電極10、 11及反射層12。
上述n型DBR層3由20對n型AlAs光反射層和n型Ala61Gaa39As光
反射層構(gòu)成。另外，上述n型DBR層3相對于AlGalnP有源層5的發(fā)光波
長具有反射性。
上述AlGalnP有源層5發(fā)射紅光。另外，上述AlGalnP有源層5具有 量子阱結(jié)構(gòu)。更詳細(xì)地，上述AlGalnP有源層5通過交互地層積(AlQ.。5Gaa95) ().5Ina5P阱層和(Al。.5QGaQ.5。 ) 。.5InQ.5P勢壘層而形成。上述阱層和上述勢壘層 的對數(shù)為20對。
上述p型GaP透明襯底9相對于AlGalnP有源層5的發(fā)光波長具有透
過性。
上述歐姆電極10形成為覆蓋n型DBR層3的圖14中下側(cè)的部分表面。 上述歐姆電極10由AuSi層和Au層構(gòu)成。另外，上述歐姆電極10的圖14 中下側(cè)表面被Au層13覆蓋。上述歐姆電極10的形狀優(yōu)選為圖6A、圖6B 所示的圓點(diǎn)形狀。
上述歐姆電極11形成為覆蓋p型GaP透明襯底9的圖14中上側(cè)的部 分表面。上述歐姆電極11由AuBe層和Au層構(gòu)成。
上述反射層12由Au層13、 Mo層14及AuSn層15構(gòu)成。該Au層13 為了反射透過n型DBR層3的光而形成。上述Mo層14為了防止Au層13 和AuSn層15的合金化而形成。上述AuSn層15為了相對于芯片焊接面進(jìn) 行共晶接合而形成。
在第一實(shí)施例中，上述n型DBR層3是第一反射層的一例，n型 Al().5Ino.5P包覆層4是第一半導(dǎo)體層的一例，AlGalnP有源層5是發(fā)光層的 一例，p型AlQ.5In。.5P包覆層6是第二半導(dǎo)體層的一例，p型GalnP中間層7 是第二半導(dǎo)體層的一例，p型GaP接觸層8是第二半導(dǎo)體層的一例，p型 GaP透明襯底9是透過性襯底的一例，歐姆電極10是反射層電極的一例， 歐姆電極11是透過性襯底電極的一例，反射層12是第二反射層的一例。
根據(jù)上述構(gòu)成的半導(dǎo)體發(fā)光元件，雖然在n型DBR層3下形成歐姆電 極10,但是，因AlGalnP有源層5的出射光在被歐姆電極10吸收之前被n 型DBR層3反射，所以，可以防止光取出效率的降低。
因此，可以提高上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的光取出效率。
另外，因在上述p型GaP接觸層8上，設(shè)置有相對于AlGalnP有源層5 的發(fā)光波長而具有透過性的p型GaP透明襯底9,所以，可以從p型GaP 透明襯底9有效地取出AlGalnP有源層5的出射光。
另外，雖然在上述p型GaP透明襯底9上形成有歐姆電極11,但是， 因歐姆電極11僅僅覆蓋p型GaP透明襯底9的圖14中上側(cè)的部分表面， 所以，可以減少AlGalnP有源層5的出射光入射到歐姆電極11的量。
另外，因?qū)⑸鲜鰌型GaP透明襯底9設(shè)置于p型GaP接觸層8上，所 以，可以縮短芯片焊接半導(dǎo)體發(fā)光元件的芯片焊接面和AlGalnP有源層5 之間的距離。
因此，在上述AlGalnP有源層5附近產(chǎn)生的熱量有效地向上述芯片焊
接面散熱，從而可以提高半導(dǎo)體發(fā)光元件的可靠性。
以下，參照圖15A 圖15E,說明半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。在該制 造方法中，使用圖15A所示的n型GaAs襯底1及p型GaP透明襯底9。
首先，如圖15B所示，通過MOCVD法，在n型GaAs襯底l上，依 次層積n型GaAs緩沖層2、n型DBR層3、n型Al0.5In05P包覆層4、AlGalnP 有源層5、 p型Al0.5In0.5P包覆層6、 p型GalnP中間層7及p型GaP接觸層 8，從而形成具有LED結(jié)構(gòu)的外延晶片。
在此，上述襯底及各層的厚度如下n型GaAs襯底1為250(im, n型 GaAs緩沖層2為1.0|im， n型DBR層3為2.0|im, n型Al0.5In05P包覆層4 為l.Ojim, AlGalnP有源層5為0.5(im， p型Al05In05P包覆層6為l.O(im， p 型GalnP中間層7為1.0|im， p型GaP接觸層8為4.0fim。
另外，在上述外延晶片的形成中，作為n型摻雜劑使用Si，作為p型 摻雜劑使用Zn。不言而喻，用于形成上述外延晶片的摻雜劑并不限于Si或 Zn,作為n型摻雜劑也可使用例如Te、 Se，作為p型摻雜劑也可使用例如 Mg或碳。
上述襯底及各層的載流子濃度如下n型GaAs襯底1為1.0xl018cm-3， n型GaAs緩沖層2為5xl0"cm、n型DBR層3為5xlO"cm-3，n型Al05In05P 包覆層4為5xl017cm-3, AlGalnP有源層5為非摻雜，p型Ala5Ino.5P包覆層 6為5xl01 W3' p型GalnP中間層7為l.OxlO1 W3， p型GaP接觸層8為 2.0xlO'W3。
接著，在上述外延晶片的外延面上載置p型GaP透明襯底9。即，在上 述p型GaP接觸層8的圖15B中上側(cè)的表面直接載置p型GaP透明襯底9。
對上述外延晶片和p型GaP透明襯底9之間的接觸面施加壓縮力，并 且，將上述接觸面在800。C左右的氫氣環(huán)境下加熱大約30分鐘，則如圖15C 所示，p型GaP透明襯底9與外延晶片接合。另外，上述加熱是將外延晶片 和p型GaP透明襯底9放入加熱爐中而進(jìn)行。
在此，上述p型GaP透明襯底9的載流子濃度為5.0xl017cnf3，但是， p型GaP透明襯底9的載流子濃度并不限于此，只要在可電導(dǎo)通的范圍內(nèi)即 可。
接著，在冷卻上述外延晶片后，從加熱爐中取出外延晶片，通過氨水、 過氧化氫水及水的混合液，如圖15D所示，溶解除去n型GaAs襯底1及n
型GaAs緩沖層2。由此，上述n型DBR層3的圖15D中下側(cè)的表面露出。 該n型DBR層3因Al混晶比高，所以，也作為蝕刻停止層起作用。
在此，如果想要更加確實(shí)地阻止由于上述混合液引起的蝕刻，在n型 GaAs緩沖層2和n型DBR層3之間例如形成AlGaAs層即可。
接著，如圖15E所示，在上述n型DBR層3的露出面(n型AlAs光反 射層或n型Al。.61GaQ.39As光反射層的一表面)形成歐姆電極10,并且，在 p型GaP透明襯底9的圖15E中上側(cè)的表面上形成歐姆電極11。
在此，作為上述歐姆電極10的材料選擇AuSi/Au,并且，作為歐姆電 極11的材料選擇AuBe/Au,通過光刻法、晶片蝕刻將各材料加工成任意形 狀。
此后，為了提高相對于上述AlGalnP有源層5的出射光的反射光效果， 在形成有歐姆電極10的面，即，DBR層3的露出面形成Au/Mo/AuSn的多 層膜構(gòu)成的反射層12。該反射層12兼作由多層構(gòu)成的反射層和接合電極。
接著，對形成上述歐姆電極IO、 11及反射層12的外延晶片，進(jìn)行用于 分割為規(guī)定的芯片尺寸的半切割。
在此，上述半切割可以通過所有的材料/方法進(jìn)行，可選^H列如濕式蝕 刻或干式蝕刻。但，上述干式蝕刻在不選擇(不依賴)分割的材料這一點(diǎn) 上，相比濕式蝕刻更適合。另外，上述材料/方法并不限于第一實(shí)施例。
最后，將上述被半切割的外延晶片分割為規(guī)定的芯片尺寸，從而可獲 得多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件。該半導(dǎo)體發(fā)光元件是發(fā)光波長為640nm的紅色高 亮度發(fā)光元件。
以上制造工藝并不限于具有AlGalnP四元系發(fā)光層的發(fā)光二極管，也 可適用于通過半導(dǎo)體結(jié)晶形成發(fā)光層的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
在上述第一實(shí)施例中，歐姆電極10雖然形成為覆蓋n型DBR層3的 圖14中下側(cè)的部分表面，但也可形成為覆蓋n型DBR層3的圖14中下側(cè)
的整個(gè)表面。
在上述第一實(shí)施例中，使用覆蓋歐姆電極10的圖14中下側(cè)表面的反 射層12,但也可使用不覆蓋歐姆電極10的圖14中下側(cè)表面的反射層。在 形成該反射層時(shí)，歐姆電極10的圖14中下側(cè)的表面露出。另外，例如， 上述反射層的一表面設(shè)為與歐姆電極10的圖14中下側(cè)的表面共面。
在上述第一實(shí)施例中，使用由Au層13、 Mo層14及AuSn層15構(gòu)成
的反射層12,但也可使用僅由Au層13構(gòu)成的反射層。
在上述第一實(shí)施例中，通過Au層13、 Mo層14及AuSn層15構(gòu)成反 射層12，但也可由單層或多層構(gòu)成，該單層或多層由Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Zn、 Be、 Cr、 Se、 Ni中的至少一種以上的
元素構(gòu)成。
在上述第一實(shí)施例中，也可代替p型GaP透明襯底9而使用含有Ga、 Si、 P、 C、 Zn、 Se、 Cd、 Te、 B、 N、 Al、 In、 Hg、 S、 O中至少兩種以上 元素的半導(dǎo)體層。但，上述半導(dǎo)體層必須相對于半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光層 的發(fā)光波長具有透過性。
在上述第一實(shí)施例中，也可將襯底及各層的導(dǎo)電型變?yōu)橄喾础４藭r(shí)， 不是使用上述n型GaAs襯底，而是使用p型GaAs襯底來制造半導(dǎo)體發(fā)光 元件。
(第二實(shí)施例)
相對于上述第一實(shí)施例，第二實(shí)施例是經(jīng)由金屬在DBR層上粘貼支承
襯底時(shí)的實(shí)施例。
圖16表示本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖。 半導(dǎo)體發(fā)光元件具有n型Ala6Ga。.4As電流擴(kuò)散層23、 n型Ala5Ina5P
包覆層24、 AlGalnP有源層25、 p型Al05In0.5P包覆層26、 p型DBR層27、
p型AlGaAs接觸層28、歐姆電極29、 35、 36、反射層30及p型Si襯底34。
上述AlGalnP有源層25發(fā)射紅光。另外，上述AlGalnP有源層25具 有量子阱結(jié)構(gòu)。更詳細(xì)地，上述AlGalnP有源層25通過交互地層積 (Al,-Ga。.95 ) 0 5In05P阱層和(Al0.50Ga0.50 ) 。.5In。.5P勢壘層而形成。上述阱 層和上述勢壘層的對數(shù)為20對。
上述p型DBR層27由20對p型AlAs光反射層和p型Ala6IGao.39As 光反射層構(gòu)成。另外，上述p型DBR層27相對于AlGalnP有源層25的發(fā) 光波長具有反射性。
上述歐姆電極29形成為覆蓋p型AlGaAs接觸層28的圖16中下側(cè)的 部分表面。上述歐姆電極29由AuBe層和Au層構(gòu)成。另外，上述歐姆電 極29的圖16中下側(cè)表面被Au層31覆蓋。 上述反射層30由Au層31、 Mo層32及Au層33構(gòu)成。通過該Au層 31,可以反射透過p型DBR層27的光。
在第二實(shí)施例中，n型Al。.6Gao.4As電流擴(kuò)散層23是第二半導(dǎo)體層的一 例，n型Ala5In。.5P包覆層24是第二半導(dǎo)體層的一例，AlGalnP有源層25 是發(fā)光層的一例，p型Ala5Ina5P包覆層26是第一半導(dǎo)體層的一例，p型DBR 層27是第一反射層的一例，p型AlGaAs接觸層28、歐姆電極29是將支承 襯底與第一反射層接合的金屬的一例，反射層30是將支承襯底與第一反射 層接合的金屬的一例，p型Si襯底34是支承襯底的一例。
根據(jù)上述構(gòu)成的半導(dǎo)體發(fā)光元件，雖然在p型DBR層27下形成歐姆 電極29,但是，因AlGalnP有源層25的出射光在被歐姆電極29吸收之前 被p型DBR層27反射，所以，可以防止光取出效率的降低。
因此，可以提高上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的光取出效率。
以下，參照圖17A~ 17E說明半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。在該制造方 法中，使用圖17A所示的n型GaAs襯底21及p型Si襯底34。
首先，如圖17B所示，通過MOCVD法，在n型GaAs襯底21上，依 次層積n型GaAs緩沖層22、n型Al。.6Gaa4As電流擴(kuò)散層23、n型Al。.5In0.5P 包覆層24、 AlGalnP有源層25、 p型Al0.5In0.5P包覆層26、 p型DBR層27 及p型AlGaAs接觸層28，制成具有LED結(jié)構(gòu)的外延晶片。
在此，上述襯底及各層的厚度如下n型GaAs襯底21為250pm, n型 GaAs緩沖層22為l.Opm， n型Al0.6Ga0.4As電流擴(kuò)散層23為5.0pm， n型 Al05In05P包覆層24為l.Ojim, AlGalnP有源層25為0.5,， p型Al05In05P 包覆層26為1.0pm, p型DBR層27為2.0^m, p型AlGaAs接觸層28為l)im。
另外，在上述外延晶片的形成中，作為n型摻雜劑使用Si，作為p型 摻雜劑使用Zn。不言而喻，用于形成上述外延晶片的摻雜劑并不限于Si或 Zn，作為n型摻雜劑也可使用例如Te、 Se,作為p型摻雜劑也可使用例如 Mg或碳。
上述襯底及各層的載流子濃度如下n型GaAs襯底21為1.0xl018cm-3， n型GaAs緩沖層22為5xl017cm-3, n型Ala6Ga。.4As電流擴(kuò)散層23為 ].0xl018cm-3, n型Al05In05P包覆層24為5><1017cm-3, AlGalnP有源層25 為非摻雜，p型AlQ.5InQ.5P包覆層26為5xl0"cnf3, p型DBR層27為 5x0'7cm-3, p型AlGaAs接觸層28為5xl0"cirf3。
接著，如圖17C所示，在上述外延晶片的外延面的一部分形成歐姆電
極29。即，在上述p型AlGaAs接觸層28的圖17B中上側(cè)表面的一部分上 形成歐姆電極29。
在此，作為上述歐姆電極29的材料選擇AuBe/Au層，通過光刻法、濕 式蝕刻將該材料加工成任意形狀。
接著，在上述p型AlGaAs接觸層28和歐姆電極29上，依次層積Au 層31、 Mo層32及Au層33,形成反射層30。
在上述反射層30的圖17C中上側(cè)表面載置p型Si襯底34。即，在上 述Au層33的圖17C中上側(cè)表面直接載置p型Si襯底34。
接著，對上述外延晶片和p型Si襯底34之間的接觸面施加壓縮力，并 且，將上述接觸面在450。C左右的氫氣環(huán)境下加熱大約30分鐘，則如圖17D 所示，p型Si襯底34與外延晶片接合。另外，上述加熱是將外延晶片和p 型Si襯底34放入加熱爐中而進(jìn)行。
在此，上述p型Si襯底34的載流子濃度為5.0xl017cm-3，但是，p型 Si襯底34的載流子濃度并不限于此，只要在可電導(dǎo)通的范圍內(nèi)即可。另夕卜， 相對于上述反射層30,經(jīng)由金屬接合襯底時(shí)，該襯底的導(dǎo)電型可以是p型、 n型中的任一種。
接著，在冷卻上述外延晶片后，從加熱爐中取出外延晶片，通過氨水、 過氧化氫水及水的混合液，溶解除去n型GaAs襯底21及n型GaAs緩沖 層22。由此，上述n型Ala6Gaa4As電流擴(kuò)散層23的一表面露出。
如圖17E所示，在上述n型Al0.6Gaa4As電流擴(kuò)散層23的圖17E中上 側(cè)表面的一部分上形成歐姆電極35,'并且，在p型Si襯底34的圖17E中 下側(cè)的整個(gè)表面上形成歐姆電極36。另外，圖17E與圖17D上下顛倒。
接著，對形成上述歐姆電極35、 36及反射層30的外延晶片，進(jìn)行用 于分割為規(guī)定的芯片尺寸的半切割。
在此，上述半切割可以通過所有的材料/方法進(jìn)行，可選擇例如濕式蝕 刻或干式蝕刻。但，上述半切割在不選擇(不依賴)分割的材料這一點(diǎn)上， 干式蝕刻相比濕式蝕刻更為適合。另外，上述材料/方法并不限于第二實(shí)施 例。
最后，將上述被半切割的外延晶片分割為規(guī)定的芯片尺寸，從而可獲 得多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件。該半導(dǎo)體發(fā)光元件是發(fā)光波長為640nm的紅色高 亮度發(fā)光元件。
以上制造工藝并不限于具有AlGalnP四元系發(fā)光層的發(fā)光二極管，也 可適用于通過半導(dǎo)體結(jié)晶形成發(fā)光層的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
在上述第二實(shí)施例中，使用由Au層31、 Mo層32及Au層33構(gòu)成的 反射層30，但也可使用由單層或多層構(gòu)成的反射層，該單層或多層由Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Zn、 Be、 Cr、 Se、 Ni 中的至少一種以上的元素構(gòu)成。上述反射層相對于AIGalnP有源層25的發(fā) 光波長可以確保反射性。例如，也可代替由上述Au層31、 Mo層32及Au 層33構(gòu)成的反射層30而使用僅由Au層31構(gòu)成的反射層。
在上述第二實(shí)施例中，使用由AuBe層和Au層構(gòu)成的歐姆電極29，但 也可使用由單層或多層構(gòu)成的歐姆電極，該單層或多層由Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Zn、 Be、 Cr、 Se、 Ni中的至少一種以 上的元素構(gòu)成。上述歐姆電極相對于p型DBR層27可以確保導(dǎo)電性。
在上述第二實(shí)施例中，使用p型Si襯底34，但也可使用由含有Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Ga、 Zn、 Be、 Cr、 Se、 Ni中的至少一種以上元素的材料構(gòu)成的襯底。
在上述第二實(shí)施例中，也可將襯底及各層的導(dǎo)電型變?yōu)橄喾?。此時(shí)， 不是使用上述n型GaAs襯底21 ，而是使用p型GaAs襯底來制造半導(dǎo)體發(fā) 光元件。
本發(fā)明也可將上述第 一 實(shí)施例和第二實(shí)施例進(jìn)行適當(dāng)組合。
以上，雖然說明了本發(fā)明的實(shí)施例，但是，不言而喻，也可進(jìn)行各種
變更。這樣的變更不應(yīng)被認(rèn)為脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本領(lǐng)域技術(shù)人
員來說是自然而然的變更，都包含在權(quán)利要求保護(hù)的范圍中。
該非臨時(shí)申請，根據(jù)合眾國法典第35篇119章(a),基于2006年11
月17曰在日本申請的申請?zhí)枮榈?006- 311646號的申請要求優(yōu)先權(quán)。其
公開的全部內(nèi)容都編入了本文。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，具有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層；形成于所述第一半導(dǎo)體層上的發(fā)光層；形成于所述發(fā)光層上的第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層；第一反射層，該第一反射層形成于所述第一半導(dǎo)體層下，并且，由多個(gè)第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層層積而構(gòu)成，且至少一部分相對于所述發(fā)光層的發(fā)光波長具有反射性。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，還具有透過性 襯底，該透過性襯底設(shè)置于所述第二半導(dǎo)體層上，且相對于所述發(fā)光層的 發(fā)光波長具有透過性。
3. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述透過性襯 底由第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層構(gòu)成，在所述透過性襯底上形成有透過性襯底 電極，在所述第一反射層下形成有反射層電極。
4. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，在所述第一反 射層的、與所述第一半導(dǎo)體層側(cè)相反側(cè)表面的一部分上形成反射層電極。
5. 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，在所述第一反 射層的、與所述第一半導(dǎo)體層側(cè)相反側(cè)的表面上，在形成有所述反射層電二反射層。
6. 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述第二反射 層覆蓋所述第一反射層及所述反射層電極而形成。
7. 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述第二反射 層由單層或多層形成，該單層或多層由Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Zn、 Be、 Cr、 Se、 Ni中的至少一種以上的元素構(gòu)成。
8. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述透過性襯 底是含有Ga、 Si、 P、 C、 Zn、 Se、 Cd、 Te、 B、 N、 Al、 In、 Hg、 S、 O中 的至少兩種以上元素的半導(dǎo)體層。
9. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，具有設(shè)置于所 述第 一反射層下的支承襯底。
10. 如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述支承襯底 通過金屬與所述第 一反射層接合。
11. 如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述金屬由 用于確保所述支承襯底與所述第一反射層的接合部的導(dǎo)電性的金屬、和相
12. 如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述金屬由 單層或多層構(gòu)成，該單層或多層由Au、 Ag、 Al、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Zn、 Be、 Cr、 Se、 Ni中至少一種以上的元素構(gòu)成。
13. 如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述支承襯底 由含有Au、 Ag、 AI、 Ti、 Cu、 Mo、 Sn、 W、 Ta、 Pt、 Ge、 Si、 Ga、 Zn、 Bc、 Cr、 Se、 Ni中的至少一種以上元素的材料構(gòu)成-
14. 一種半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，用于制造權(quán)利要求2中所述的半 導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，包括在襯底上，層積所述第一反射層、第一半導(dǎo)體層、發(fā)光層及第二半導(dǎo) 體的層積工序；在所述層積工序之后，在所述第二半導(dǎo)體層上直接或間接設(shè)置所述透 過性襯底的襯底設(shè)置工序；在所述襯底設(shè)置工序之后，除去所述襯底而使所述第一反射層的、與 所述第一半導(dǎo)體層側(cè)相反側(cè)的表面露出的襯底除去工序；在所述襯底除去工序之后，在所述第一反射層的、與所述第一半導(dǎo)體 層側(cè)相反側(cè)的一部分或全部所述表面上形成電極的電極形成工序。
15. —種半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，用于制造權(quán)利要求9中所述的半 導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，包括在襯底上，層積所述第二半導(dǎo)體層、發(fā)光層、第一半導(dǎo)體層及第一反 射層的層積工序；在所述層積工序之后，在所述第一反射層的、與所述第一半導(dǎo)體層側(cè) 相反側(cè)的表面上直接或間接設(shè)置所述支承襯底的襯底設(shè)置工序；在所述襯底設(shè)置工序之后，除去所述襯底而使所述第二半導(dǎo)體層的、 與所述發(fā)光層側(cè)相反側(cè)的表面露出的襯底除去工序；在所述襯底除去工序之后，在所述支承襯底的、與所述第一反射層側(cè) 相反側(cè)的全部或一部分表面上形成電極，并且在所述第二半導(dǎo)體層的、與 所述發(fā)光層側(cè)相反側(cè)的全部或 一 部分所述表面上形成電極的電極形成工序。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其具有n型DBR層(3)、n型包覆層(4)、有源層(5)、p型包覆層(6)、p型中間層(7)、p型接觸層(8)、p型透明襯底(9)、歐姆電極(10、11)及反射層(12)。n型DBR層(3)相對于有源層(5)的發(fā)光波長具有反射性。
文檔編號H01L33/40GK101183702SQ200710187068
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者渡邊信幸 申請人:夏普株式會(huì)社