發(fā)光二極管、發(fā)光二極管燈和照明裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管、發(fā)光二極管燈和照明裝置，特別涉及適合于高亮度發(fā)光的發(fā)光二極管、發(fā)光二極管燈和照明裝置。
[0002]本申請基于2012年10月16日在日本提出的日本專利申請2012-229183號要求優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容援引于此。
【背景技術(shù)】
[0003]以往，作為發(fā)出紅色、紅外光的高亮度的發(fā)光二極管(英文簡稱:LED)，已知例如具備由砷化鋁鎵(組成式AlxGagAs^S XS I)形成的發(fā)光層、由砷化銦鎵(組成式InxGa1^xAs ;0 < X < I)形成的發(fā)光層的化合物半導(dǎo)體發(fā)光二極管。另一方面，作為發(fā)出紅色、橙色、黃色或黃綠色的可見光的高亮度的發(fā)光二極管，已知例如具備由磷化鋁鎵銦(組成式(AlxGag)γΙινγΡ ;0 ^ X ^ I,O < Y ^ I)形成的發(fā)光層的化合物半導(dǎo)體發(fā)光二極管。作為這些化合物半導(dǎo)體發(fā)光二極管的基板，一般地使用相對于從發(fā)光層射出的光在光學(xué)上不透明、并且在機(jī)械強(qiáng)度上也沒有那么高的砷化鎵(GaAs)等的基板材料。
[0004]因此，最近，為了得到更高亮度的LED，并且以進(jìn)一步的元件的機(jī)械強(qiáng)度、散熱性的提高為目的，公開了構(gòu)成接合型LED的技術(shù)。該技術(shù)將對于發(fā)射的光不透明的基板材料除去后，重新接合將發(fā)射的光透射或反射、并且由機(jī)械強(qiáng)度、散熱性優(yōu)異的材料形成的支持基板，構(gòu)成接合型LED (例如，參照專利文獻(xiàn)I?7)。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-339100號公報
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開平6-302857號公報
[0008]專利文獻(xiàn)3:日本特開2002-246640號公報
[0009]專利文獻(xiàn)4:日本專利第2588849號公報
[0010]專利文獻(xiàn)5:日本特開2001-57441號公報
[0011]專利文獻(xiàn)6:日本特開2007-81010號公報
[0012]專利文獻(xiàn)7:日本特開2006-32952號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]在高亮度發(fā)光二極管中，為了能夠向表面電極供給大電流，期望表面電極具有充分大小的焊盤(bonding pad) ο但是，該焊盤存在吸收在發(fā)光部發(fā)出的光，使光提取效率降低的問題。表面電極的盤部的光吸收問題在高亮度發(fā)光二極管中特別顯著。
[0014]本發(fā)明是鑒于上述狀況而完成的，其目的是提供表面電極的光吸收被減少、并且通過將夾持化合物半導(dǎo)體層的歐姆電極的配置關(guān)系改良，從而在維持高發(fā)光輸出的狀態(tài)下，達(dá)成低正向電壓的發(fā)光二極管、發(fā)光二極管燈和照明裝置。
[0015]為達(dá)成上述目的，從排除發(fā)出的光的吸收原因的觀點(diǎn)出發(fā)，采用了將生長用基板除去而貼附于光吸收較少的支持基板的結(jié)構(gòu)。另外，從該觀點(diǎn)出發(fā)，為了減少表面電極的盤(焊盤)部的光的吸收，采用了在表面電極的盤部正下方不發(fā)光的結(jié)構(gòu)。另外，發(fā)現(xiàn)分散配置于包含發(fā)光層的化合物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體基板側(cè)的多個歐姆接觸電極之中，規(guī)定比例的歐姆接觸電極配置在俯視時與連結(jié)表面電極的盤部的線狀部重疊的位置的結(jié)構(gòu)，在維持高發(fā)光輸出的狀態(tài)下達(dá)成低正向電壓，從而完成了本發(fā)明。以往，是將分散配置于包含發(fā)光層的化合物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體基板側(cè)的多個歐姆接觸電極，配置在俯視時不與連結(jié)表面電極的盤部的線狀部重疊的位置的構(gòu)成，電流擴(kuò)散到元件整體，認(rèn)為是優(yōu)選的。
[0016]即，為達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用了以下結(jié)構(gòu)。
[0017](I)本發(fā)明的一方式涉及的發(fā)光二極管，在半導(dǎo)體基板上依次具備接合層、包含金屬反射膜的反射構(gòu)造部、和化合物半導(dǎo)體層，所述化合物半導(dǎo)體層包含發(fā)光層和夾持該發(fā)光層的第I覆蓋層及第2覆蓋層，在所述金屬反射膜與所述化合物半導(dǎo)體層之間設(shè)置多個點(diǎn)狀的歐姆接觸電極，在所述化合物半導(dǎo)體層的與所述半導(dǎo)體基板的相反側(cè)依次設(shè)置有歐姆電極和表面電極，所述表面電極包含盤部和與該盤部連結(jié)的多個線狀部，所述歐姆電極的表面由所述線狀部覆蓋，所述歐姆接觸電極和所述歐姆電極形成在俯視時不與所述盤部重疊的位置，所述多個歐姆接觸電極之中，5%以上40%以下的歐姆接觸電極配置在俯視時與所述線狀部重疊的位置。
[0018](2)上述(I)所述的發(fā)光二極管中，所述盤部在俯視時可以為圓形。
[0019](3)上述(I)或(2)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管中，所述線狀部可以包含2條第I直線部和多條第2直線部，所述2條第I直線部在通過所述盤部的中心的直線上夾著所述盤部的直徑從周端起沿該直線方向延伸，所述多條第2直線部沿相對于該第I直線部正交的方向延伸。
[0020](4)上述(I)或(2)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管中，所述線狀部可以包含與圓形的所述盤部的周端接觸并延伸的2條第2直線部。
[0021](5)上述⑴?(4)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管中，所述反射構(gòu)造部可以包含透明電介質(zhì)膜和金屬膜。
[0022](6)上述(5)所述的發(fā)光二極管中，所述透明電介質(zhì)膜的厚度可以為發(fā)光二極管發(fā)光的波長的透明電介質(zhì)膜中的波長的3/4倍或5/4倍。
[0023](7)上述(5)或(6)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管中，所述透明電介質(zhì)膜可以為S120
[0024](8)上述⑴?(J)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管中，所述盤部可以包含多個圓形盤。
[0025](9)上述(I)?(8)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管中，所述半導(dǎo)體基板可以由Ge、Si, GaP, GaAs的任一種構(gòu)成。
[0026](10)上述⑴?(9)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管中，所述接合層可以包含Au層、AuGe層、AuSn層、AuSi層、AuIn層的任一種組合。
[0027](11)上述⑴?(10)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管中，所述發(fā)光層可以由AlGaAs、InGaAs> GalnP、或 AlGaInP 的任一種構(gòu)成。
[0028](12)本發(fā)明的一方式涉及的發(fā)光二極管燈，具備上述(I)?(11)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管。
[0029](13)本發(fā)明的一方式涉及的照明裝置，擔(dān)載有上述(I)?(11)的任一項(xiàng)所述的多個發(fā)光二極管。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光二極管，能夠減少表面電極的光吸收，并且在維持高發(fā)光輸出的狀態(tài)下達(dá)成低正向電壓。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的截面示意圖。
[0032]圖2(a)是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的表面電極的俯視示意圖，(b)是該歐姆電極的俯視示意圖，(C)是該歐姆接觸電極的俯視示意圖，(d)是將該表面電極、歐姆電極、歐姆接觸電極重疊描繪的俯視示意圖。
[0033]圖3是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的電極結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施方式(僅電極配置結(jié)構(gòu))的俯視不意圖。
[0034]圖4是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的電極結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施方式(僅電極配置結(jié)構(gòu))的俯視不意圖。
[0035]圖5是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的電極結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施方式(僅電極配置結(jié)構(gòu))的俯視不意圖。
[0036]圖6是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的電極結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施方式(僅電極配置結(jié)構(gòu))的俯視不意圖。
[0037]圖7是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的電極結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施方式(僅電極配置結(jié)構(gòu))的俯視不意圖。
[0038]圖8A是表示具備圖9所示的以往的電極配置結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管(type A)、與具備圖2所示的本發(fā)明的電極配置結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管(type B)的If-Vf特性的圖。
[0039]圖8B是表示具備圖9所示的以往的電極配置結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管(type A)、與具備圖2所示的本發(fā)明的電極配置結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管(type B)的If-Pci特性的圖。
[0040]圖9是表示以往的電極配置結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
[0041]圖10是對于具備圖2所示的本發(fā)明的電極配置結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，表示正向電壓(Vf)和發(fā)光輸出(Ptl)相對于配置在與線狀部重疊的位置的歐姆接觸電極的比例(比率)的關(guān)系的圖。
[0042]圖11是表示由S12構(gòu)成的透明電介質(zhì)膜的厚度、與反射率(縱軸右側(cè))和照度(縱軸左側(cè))的關(guān)系的圖。
[0043]圖12是用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的截面示意圖。
[0044]圖13是用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的截面示意圖。
[0045]圖14是用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的截面示意圖。
[0046]圖15是用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的截面示意圖。
[0047]圖16是用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的截面示意圖。
[0048]圖17是用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的截面示意圖。
[0049]圖18是用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的截面示意圖。
[0050]圖19是用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]下面，對于適用本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)光二極管、發(fā)光二極管燈和照明裝置，利用【附圖說明】其結(jié)構(gòu)。再者，以下的說明中使用的附圖，為了易于理解特征，有時方便起見將成為特征的部分放大表示，各構(gòu)成要素的尺寸比例等不一定與實(shí)際相同。另外，在以下的說明中例示的材料、尺寸等只是一個例子，本發(fā)明并不被其限定，可以在不變更其主旨的范圍內(nèi)適當(dāng)變更而實(shí)施。
[0052]〔發(fā)光二極管(第I實(shí)施方式)〕
[0053]圖1是表示適用本發(fā)明的一實(shí)施方式的發(fā)光二極管的一例的截面示意圖。
[0054]本實(shí)施方式的發(fā)光二極管100的特征在于，在半導(dǎo)體基板I上依次具備接合層2、包含金屬反射膜4的反射構(gòu)造部9、和化合物半導(dǎo)體層20，所述化合物半導(dǎo)體層20包含發(fā)光層和夾持該發(fā)光層的第I覆蓋層及第2覆蓋層，在所述金屬反射膜4與所述化合物半導(dǎo)體層20之間設(shè)置多個點(diǎn)(dot)狀的歐姆接觸電極7，在所述化合物半導(dǎo)體層的與所述半導(dǎo)體基板的相反側(cè)依次設(shè)置有歐姆電極11和表面電極12，所述表面電極12包含盤部12a (參照圖2)和與該盤部連結(jié)的多個線狀部12b(參照圖2)，所述歐姆電極11的表面由所述線狀部12b覆蓋，所述歐姆接觸電極7和所述歐姆電極11形成在俯視時不與所述盤部12a重疊的位置，所述多個歐姆接觸電極7之中，5%以上40%以下的歐姆接觸電極配置在俯視時與所述線狀部重疊的位置。
[0055]在圖1所示的例子中，歐姆接觸電極7包含多個點(diǎn)狀的導(dǎo)電性部件，在該導(dǎo)電性部件之間填充有透明電介質(zhì)膜8。另外，在化合物半導(dǎo)體層20的透明電介質(zhì)膜8側(cè)設(shè)置下部電流擴(kuò)散層5，在表面電極側(cè)設(shè)置有上部電流擴(kuò)散層6。另外，在金屬反射膜4與接合層2之間設(shè)置有防擴(kuò)散層3。
[0056]<化合物半導(dǎo)體層>
[0057]化合物半導(dǎo)體層20是將多個外延生長的層層疊而成的、包含發(fā)光層24的化合物半導(dǎo)體的層疊結(jié)構(gòu)體。
[0058]作為化合物半導(dǎo)體層20，可以利用例如發(fā)光效率高、基板接合技術(shù)已被確立的AlGaInP 層或 AlGaInAs 層等。AlGaInP 層是由通式(AlxGa 卜 x)YIrvYP (O 彡 X < 1,0 < I)表示的材料構(gòu)成的層。該組成根據(jù)發(fā)光二極管的發(fā)光波長而決定。在制作紅和紅外發(fā)光的發(fā)光二極管時所使用的AlGaInAs層的情況也同樣地，構(gòu)成材料的組成根據(jù)發(fā)光二極管的發(fā)光波長而決定。
[0059]化合物半導(dǎo)體層20是η型或ρ型的任一傳導(dǎo)型的化合物半導(dǎo)