專利名稱：發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件。特別是本發(fā)明涉及一種高輝度且能與大電流對(duì)應(yīng)的發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)高輝度的發(fā)光二極管(Light Emitting Diode: LED),不僅要提高發(fā)光效率，而且要求實(shí)現(xiàn)能夠供給大電流的結(jié)構(gòu)。對(duì)于供給安培數(shù)量級(jí)的大電流的LED,為了增大芯片的尺寸并向芯片整體供給均一的電流，有時(shí)在LED的表面上形成細(xì)線電極。
以往，已知一種發(fā)光元件，具有襯底、設(shè)置在襯底上的發(fā)光層、設(shè)置在發(fā)光層上的電極和可選擇的設(shè)置在發(fā)光層和電極之間的接觸層，細(xì)線電極與設(shè)置在發(fā)光層上的電極相連接(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-66449號(hào)公才艮

發(fā)明內(nèi)容
但是，專利文獻(xiàn)1中所述的發(fā)光元件等這些以往的發(fā)光元件供給大電流時(shí)，有時(shí)會(huì)有因細(xì)線電極的截面積小而產(chǎn)生的熱引起燒壞細(xì)線電極的情況。這時(shí)，如果以防止細(xì)線電極燒壞為目的，加大細(xì)線電極的寬度，有時(shí)光會(huì)被細(xì)線電極和半導(dǎo)體的歐姆結(jié)合部分吸收，降低了發(fā)光效率。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種高輝度且能與大電流對(duì)應(yīng)的發(fā)光元件。本發(fā)明為達(dá)到上述目的，提供了一種發(fā)光元件具有半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)、細(xì)線電極和表面中心電極部，其中，半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)具有第1導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體層、與第l導(dǎo)電型不同的第2導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層和夾在第l半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層之間的活性層，細(xì)線電極具有設(shè)置在第l半導(dǎo)體層上方一部分區(qū)域內(nèi)且將來自外部的電流供給到所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的電流供給部和與電流供給部鄰接設(shè)置的且反射活性層發(fā)出的光的光反射部，表面中心電才及部與細(xì)線電極電連接且間隔著透過光的透過層設(shè)置在第l半導(dǎo)體層上方。另夕卜，上述發(fā)光元件的表面中心電極部可以在透過層和表面中心電極部的界面反射光。電流供給部可以設(shè)置成包含有與半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)一部分歐姆接合的金屬層和在金屬層與半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)一部分相接觸的相反側(cè)_沒置的細(xì)線電極用金屬層。另外，光反射部還包括透過活性層的光并且具有比電流供給部的電阻率高的電阻率的透過部和細(xì)線電極用金屬層，可以在透過部和細(xì)線電極用
金屬層的界面反射光。
上述發(fā)光元件進(jìn)一步包括帶有反射活性層發(fā)出光的反射層的支撐襯底、設(shè)置在反射層和半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)之間的透明層和填充到貫通一部分透明層區(qū)域的接觸部，半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)通過透明層由支撐襯底所支撐，接觸部可以將半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)和反射層進(jìn)行電連接。
上述發(fā)光元件的表面中心電極部包括連接導(dǎo)線的襯墊部和與襯墊部連接的且沿著活性層的水平方向延伸的線狀電極，線狀電極可形成為具有比細(xì)線電極更寬的寬度。
上述發(fā)光元件的透過層和透過部可以由透過光的絕緣材料來形成?；蛘撸高^層和透過部也可以由透過光的導(dǎo)電性材料來形成。或者，透過層和透過部由透過光的半導(dǎo)體材料來形成。
根據(jù)本發(fā)明涉及的發(fā)光元件，可以提供高輝度且能與大電流對(duì)應(yīng)的發(fā)光元件。


圖1A為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的示意的俯視圖。圖1B為圖1A的A-A截面中發(fā)光元件示意的縱截面圖。圖1C為圖1A的B-B截面中發(fā)光元件的部分縱截面圖。圖2A為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖2B為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖2C為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖2D為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖2E為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖2F為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖2G為圖2F的C-C截面圖。圖2H為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖21為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖2J為圖2I的D-D截面圖。
圖2K為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖2L為圖2K的E-E截面圖。圖2M為圖2K的F-F截面圖。
圖2N為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖20為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖2P為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖2Q為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖2R為第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序圖。圖3為第2實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的部分截面圖。圖4為比較例中涉及的發(fā)光元件的示意縱截面圖。符號(hào)說明
1,2 發(fā)光元件
la 半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)體
lb、 lc、 ld、 le、 lf、 lg、 lh、 li、 lj、 lk、 11接合結(jié)構(gòu)體
10、 10a半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)
11 半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)
20 支撐襯底
20a支撐結(jié)構(gòu)體
30 掩模圖案
40 透過材料膜
50 元件區(qū)域
100 n型GaAs襯底
101 n型4妻觸層102蝕刻停止層103 n型包覆層103a光取出面105活性層107 p型包覆層
109 p型接觸層
110 表面中心電極部110a界面
112襯墊部114 線狀電極116 細(xì)妾戔電^L116a電流供給部116b光反射部117金屬層118細(xì)線電極用金屬層120 接觸部130反射部132反射層134合金化抑制層136、 202接合層136a、 202a 4妄合面140 透明層140a開口142透過層144 透過部144a界面200 密4妄層204 4妄觸電極210 背面電極
具體實(shí)施例方式
第1實(shí)施方式
圖1A表示本發(fā)明第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的示意的上表面。圖IB表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的示意的縱截面，圖1C表示發(fā)光元件的部分的放大縱截面。具體的，圖1B為圖1A的A-A截面的發(fā)光元件1的縱截面圖，圖1C為圖1A的B-B截面的發(fā)光元件1的部分縱截面圖。發(fā)光元件1的結(jié)構(gòu)相克要
參照?qǐng)D1A,第1實(shí)施方式中涉及的發(fā)光元件1構(gòu)成為從上面看大致為正方形。作為一個(gè)例子，發(fā)光元件1厚度大約為200pm，同時(shí)，從上面看在2mmx2mm見方的芯片尺寸中形成有供給大電流使用(對(duì)應(yīng)大電流)的發(fā)光二極管(Light Emitting Diode: LED)。在發(fā)光元件1中例如可以供給1A (安培)等的安培數(shù)量級(jí)的大電流。發(fā)光元件1在作為將發(fā)光元件1發(fā)出的光取出到發(fā)光元件1外部的面的光取出面103a上，具有表面中心電^f及部110和與表面中心電極部110電連接而設(shè)置的多個(gè)細(xì)線電極116,其中，表面中心電極部IIO包括連接導(dǎo)線的襯墊部112和從村墊部112向發(fā)光元件1的外延延伸的線狀電極114。
首先參照?qǐng)D1B和圖1C,說明發(fā)光元件1的結(jié)構(gòu)的概要。發(fā)光元件1包括具有發(fā)出規(guī)定波長(zhǎng)光的活性層105的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10,與半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10的一個(gè)表面的一部分區(qū)域電連接的細(xì)線電極116，與半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10的另一表面的一部分歐姆接觸的接觸部120,設(shè)置在與除了設(shè)置有接觸部120區(qū)域以外的、與半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10的另一表面相接的透明層140，和設(shè)置在接觸部120和透明層140的與半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)接觸的面的相反側(cè)表面的反射部130。
另外，參照?qǐng)D1B，襯墊部112和線狀電極114通過可以透過活性層105發(fā)出的光的透過層142,設(shè)置在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10的上面。透過層142是由具有比構(gòu)成設(shè)置在透過層142上的襯墊部112和線狀電極114的材料高的電阻率的材料來形成。例如，透過層142由實(shí)質(zhì)上電絕緣的材料形成。另外，參照?qǐng)D1C,細(xì)線電極116通過與半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)IO的一個(gè)表面的一部分區(qū)域歐姆接觸的金屬層117,設(shè)置在半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)10上。
進(jìn)一步參照?qǐng)D1B,發(fā)光元件1包括設(shè)置在反射部130的與接觸部l20和透明層140相接面的相反側(cè)的、具有導(dǎo)電性的密接層200，和設(shè)置在密接層200的與反射部130鄰接面的相反側(cè)的、具有導(dǎo)電性的支撐襯底20。支撐襯底
820在與密接層200相接的面的相反面(即，支撐襯底20的背面)具有背面電極210。
本發(fā)明方式涉及的發(fā)光元件1的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10包括與接觸部120和透明層140接觸設(shè)置的p型接觸層109,作為第2導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層的、設(shè)置在p型接觸層109的與透明層140相接的面的相反倒的p型包覆層107，設(shè)置在p型包覆層107的與p型接觸層109相接的面相反側(cè)的活性層105,作為第1導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體層的、設(shè)置在活性層105的與p型包覆層107相接的面的相反側(cè)的n型包覆層103,和設(shè)置在n型包覆層103的與活性層105相接的面的相反側(cè)的一部分區(qū)域內(nèi)的n型接觸層101。另外，n型接觸層101設(shè)置在細(xì)線電極116正下方區(qū)域的一部分中。
半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10的與透明層140相接側(cè)的相反側(cè)的表面為本實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件1的光取出面103a。具體的，n型包覆層103的與活性層105相接面的相反側(cè)的表面的一部分(即，除去表面中心電極部110和細(xì)線電極116正下方區(qū)域的部分)為光取出面103a。光取出面103a如果以提高光取出效率為目的，可以形成有微米數(shù)量級(jí)的凹凸部。凹凸部可以以具有矩陣狀、蜂窩狀等規(guī)則性的排列設(shè)置在光取出面103a上。另外，凹凸部也可以以不規(guī)則性的排列設(shè)置在光取出面103a上。由光取出面103a反射的光的一部分在返回到活性層105側(cè)的過程中變化成熱。因此，通過設(shè)置有凹凸部，可以降低由活性層105側(cè)反射的光的一部分而產(chǎn)生的熱。
進(jìn)一步，反射部130包括與接觸部120和透明層140相接設(shè)置的反射層132，在反射層132的與接觸部120和透明層140相接的面的相反側(cè)的且與反射層132相接設(shè)置的阻擋層134,在阻擋層134的與反射層132鄰接的面的相反側(cè)且與阻擋層134相接設(shè)置的接合層136。而且，密接層200包括與反射部130的接合層136進(jìn)行電接合和機(jī)械接合的接合層202,和設(shè)置在接合層202的與反射部130相接的面的相反側(cè)的接觸電極204。背面電極210設(shè)置成與支撐襯底20的背面歐姆接觸。
細(xì)線電極116的詳細(xì)結(jié)構(gòu)
在這里參照?qǐng)D1C。本實(shí)施方式涉及的細(xì)線電極116設(shè)置成具有將外部的電流供給到半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)IO的電流供給部116a和與電流供給部116a鄰接設(shè)置的光反射部116b。電流供給部116a設(shè)置成包括與設(shè)置在n型包覆層103 上方一部分區(qū)域內(nèi)的n型接觸層101的表面歐姆接合的金屬層117,和設(shè)置在 金屬層117的與n型接觸層IOI相接的面的相反側(cè)且電接觸的細(xì)線電極用金屬 層118。
另外，光反射部116b設(shè)置成包括在n型包覆層103表面的法線方向上 與n型包覆層103鄰接設(shè)置的、透過活性層105發(fā)出的光的透過部144，和在 透過部144的與n型包覆層103鄰接面的相反側(cè)的面相接設(shè)置的細(xì)線電極用金 屬層118。另外，細(xì)線電極用金屬層118分別與金屬層U7和透過部144的表 面相接，與金屬層117相接的部分和與透過部144相接的部分設(shè)置成一體。
本實(shí)施方式中，n型接觸層101和金屬層117從俯視圖上看設(shè)置為細(xì)線的 線形狀。 一個(gè)細(xì)線電才及116具有兩個(gè)電流供給部116a，兩個(gè)電流供給部116a 相對(duì)的設(shè)置，且夾住光反射部116b。電流供給部116a各自由金屬層117和與 金屬層117電接觸的細(xì)線電極用金屬層118構(gòu)成。另外，光反射部116b由透 過部144和與透過部144接觸的細(xì)線電極用金屬層118形成。
而且，如果參照?qǐng)D1A。多個(gè)細(xì)線電極116從發(fā)光元件1的俯視圖上看分 別設(shè)置成大致互相平行。另外，多個(gè)細(xì)線電極116從俯視圖上看的寬度形成為 比細(xì)狀電極114的俯視圖上看的寬度窄。作為一個(gè)例子，細(xì)狀電極114的從俯 視圖上看的寬度形成為50pm,而多個(gè)細(xì)線電極116的每一根從俯視圖上看的 寬度形成為10pm。另外，n型接觸層101和金屬層117從俯視圖上看的寬度 (即， 一個(gè)電流供給部116a的寬度)作為一個(gè)例子形成為1.5^m左右，光反 射部116b的從俯視圖上看的寬度作為一個(gè)例子形成為7拜左右。
表面中心電才及部IIO和細(xì)線電才及116的詳細(xì)功能
本實(shí)施方式中，表面中心電極部IIO,例如，形成為具有即使供給安培級(jí) 別的大電流時(shí)也不會(huì)燒壞的截面積。參照?qǐng)D1A，供給到襯墊部112的電流傳 導(dǎo)到與襯墊部112相接的線狀電極114中。由于在襯墊部1U和線狀電極114 的正下方設(shè)置有實(shí)質(zhì)上為絕緣性的透過層142,因此從表面中心電極部110不 會(huì)直接的供給該電流到半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10。該電流傳導(dǎo)到與線狀電才及114電 連接的細(xì)線電極116,具體的，如圖1C所示，傳導(dǎo)到與細(xì)線電極116電連接 的細(xì)線電極用金屬層118。然后，該電流傳導(dǎo)到與細(xì)線電極用金屬層118電連接的金屬層117。然后，該電流從金屬層117通過n型接觸層101傳導(dǎo)到含有 活性層105的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10。
另外，如圖1B所示，表面中心電極部110的襯墊部112和細(xì)狀電極114 通過透過層i42設(shè)置在n型包覆層103上。表面中心電極部IIO可以形成為由 Ti、 Al、 Pt、 Au、 Ag等的金屬材料形成的層，或具有層疊有多個(gè)這些層的層 疊結(jié)構(gòu)。表面中心電極部IIO,例如在與透過層142相接一側(cè)可以形成為介入 有使透過層142和表面中心電極部IIO之間的密接性提高的薄膜密接層。薄膜 密接層形成為具有實(shí)質(zhì)上不吸收活性層105發(fā)出的光的厚度。例如，薄膜密接 層可以由Ni、 Al等的金屬材料形成。而且，表面中心電極部110可以由相對(duì) 于該光具有高反射率的金屬材料來形成。本實(shí)施方式中，由于活性層105放射 紅光，表面中心電極部110例如可以由相對(duì)于紅色區(qū)域的光具有高反射率的 Au來形成。
透過層142在透過活性層105發(fā)出的光的同時(shí)，由電絕緣性材料形成。即， 透過層142相對(duì)于該光實(shí)質(zhì)上為透明的，由實(shí)質(zhì)上電絕緣性的材料來形成。作 為一個(gè)例子，透過層142由二氧化硅(Si02)形成。而且，透過層142與襯墊 部112和細(xì)狀電極114的界面110a將入射到界面110a的由活性層105放射的 光反射到活性層105側(cè)。另外，細(xì)線電極116的透過部144在透過活性層105 發(fā)出的光的同時(shí)，由具有電絕緣性的二氧化硅(Si02)形成。
在這里參照?qǐng)D1C,細(xì)線電極116的金屬層117由與n型接觸層101歐姆 接觸的金屬材料形成。例如，金屬層117可以是含有Au、 Ge等金屬材料的合 金材料，或形成為由這些合金材料和Au、Ni等金屬材料形成的層的層疊結(jié)構(gòu)。 作為一個(gè)例子，金屬層117可以由n型接觸層101側(cè)起按AuGe/Ni/Au的順序 構(gòu)成。另外，細(xì)線電極用金屬層118可以由Ti、 Al、 Pt、 Au、 Ag等的金屬材 料形成的層來構(gòu)成，或者具有由這些層的多層層疊而成的層疊結(jié)構(gòu)。細(xì)線電極 用金屬層118可以由相對(duì)于紅色區(qū)域的光具有高反射率的Au構(gòu)成。細(xì)線電極 用金屬層118和透過部144的界面144a將入射到界面144a的由活性層105放 射的光反射到活性層105側(cè)。
另夕卜，表面中心電極部IIO和細(xì)線電極用金屬層118分別可以由同一個(gè)材 料構(gòu)成。這時(shí)，表面中心電極部IIO和細(xì)線電極用金屬層118可以形成為一個(gè)
ii整體。在細(xì)線電極用金屬層118和透過部114之間，以提高細(xì)線電極用金屬層 118和透過部144的密接性為目的，可以設(shè)置薄膜密接層。該薄膜密接層可以 形成為由與能夠設(shè)置在表面中心電極部110和透過層142之間的薄膜密接層同 樣的材料、具有同樣的功能構(gòu)成。
即，本實(shí)施方式中，表面中心電極部110主要具有將發(fā)光元件1中被供給 的電流供給到細(xì)線電極116中的功能，同時(shí)，具有反射由活性層105方文射的光 的功能。而另一方面，細(xì)線電極116具有將從表面中心電極部IIO供給到細(xì)線 電極116中的電流供給到半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10中的功能，和兼有反射由活性層 105放射的光的功能。具體的，細(xì)線電極116的電流供給部116a具有將從表 面中心電極部110供給到細(xì)線電極116中的電流供給到半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10中 的功能，光反射部116b具有反射由活性層105-文射的光的功能。
表面中心電極部IIO和細(xì)線電極116的配置
參照?qǐng)D1A，本實(shí)施方式中，表面中心電極部IIO的襯墊部112從俯視圖 上看設(shè)置在發(fā)光元件1的大致中央的位置上。作為一個(gè)例子，襯墊部112形成 為大致圓形。然后，線狀電極1M形成為從襯墊部112的外緣沿著半導(dǎo)體層疊 結(jié)構(gòu)10(例如，活性層105)的面的水平方向，向發(fā)光元件l的外緣延伸。例 如，線狀電極114為從襯墊部112側(cè)朝向發(fā)光元件1的外緣，具有大致一定寬 度而延伸的線狀的電極。
多個(gè)細(xì)線電杉U16分別向半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)IO的面的水平方向延伸的同時(shí)， 在與線狀電極114延伸的方向大致垂直的方向上延伸而成。多個(gè)細(xì)線電極116 分別設(shè)置在與線狀電極114的外緣或與襯墊部112的外緣電連接而成。另夕卜， 多個(gè)細(xì)線電極116中一個(gè)細(xì)線電極116與該細(xì)線電極116鄰接的另一個(gè)細(xì)線電 極116之間的間隔設(shè)置為具有大致一定的間隔。
另外，與襯墊部112連接的由Au等形成的導(dǎo)線被引線接合時(shí)，只要襯墊 部112具有能連接在導(dǎo)線端部形成的焊珠的大小，從俯視圖上看對(duì)襯墊部112 的形狀就不限定為圓形。例如，襯墊部112從俯視圖上看可以形成為四角形等 的多角形狀或橢圓形等。另外，線狀電極114在本實(shí)施方式中雖然形成為具有 大致相同的寬度，但是也可以形成為具有隨著離開襯墊部112附近，寬度漸漸 變窄的形狀。進(jìn)一步，細(xì)線電極16在本實(shí)施方式中，雖然形成為具有大致相同的寬度，但是也可以形成為具有隨著離開線狀電極114附近，寬度漸漸變窄
的形狀。
半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10
參照?qǐng)Dib,本實(shí)施方式中涉及的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)io形成為具有m-v族
化合物半導(dǎo)體的AlGalnP系的化合物半導(dǎo)體。例如，半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10具有 將形成為含有AlGalnP系的化合物半導(dǎo)體的量子阱結(jié)構(gòu)的活性層105夾在形成 為含有n型的AlGalnP的n型包覆層103和形成為含有p型的AlGalnP的p 型包覆層107之間的結(jié)構(gòu)。
活性層105如果被供給了由外部來的電流，就發(fā)出一定波長(zhǎng)的光。例如， 活性層105形成為具有發(fā)出波長(zhǎng)為630rnn附近的紅光的量子阱結(jié)構(gòu)。另外， 量子阱結(jié)構(gòu)可以是由單一量子阱結(jié)構(gòu)、多量子阱結(jié)構(gòu)或應(yīng)變多量子阱結(jié)構(gòu)中的 任何一種結(jié)構(gòu)構(gòu)成。n型包覆層103含有規(guī)定濃度的Si、 Se等的n型摻雜物。 作為一個(gè)例子，n型包覆層103是由摻雜Si的n型AlGalnP層構(gòu)成。進(jìn)一步， p型包覆層107含有規(guī)定濃度的Zn、 Mg等的p型摻雜物。作為一個(gè)例子，p 型包覆層107是由摻雜Mg的p型AlGalnP層構(gòu)成。
進(jìn)一步，作為半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10中具有的p型接觸層109的一個(gè)例子， 可以由摻雜高濃度的Mg的p型GaP層構(gòu)成。作為n型接觸層101的一個(gè)例 子，可以由摻雜高濃度的Si的GaAs層構(gòu)成。這里，n型接觸層101在n型包 覆層103的上面，設(shè)置在形成有金屬層117的區(qū)域內(nèi)。
接觸部120設(shè)置在p型接觸層109表面的一部分。接觸部120由和p型接 觸層109歐姆接觸的材并牛構(gòu)成，作為一個(gè)例子，由含有Au和Be或Au和Zn 的金屬合金材料構(gòu)成。接觸部120從俯視圖上看的形狀為能夠?qū)⒐┙o的電流從 表面中心電極部110通過細(xì)線電極116供給到活性層105的大致整面的形狀， 例如，形成為具有梳子形狀。另外，本實(shí)施方式中涉及的接觸部120雖然形成 在表面中心電極部110和細(xì)線電極116的正下方，但是本實(shí)施方式的變形例中， 除了表面中心電極部110和細(xì)線電極116正下方的區(qū)域以夕卜，也可以形成接觸 部120。
透明層140透明層140是反射部132的表面(或p型接觸層109的表面)，設(shè)置在沒 有設(shè)置接觸部120的區(qū)域。透明層140由透過活性層105發(fā)出的波長(zhǎng)光的材料 構(gòu)成，作為一個(gè)例子，是由Si02、 Ti02、 SiNx等的透明電介體層構(gòu)成。透明 層140具有在設(shè)置有透明層140的部分中，作為不讓電流傳送的電流阻止層的 功能。被供給到發(fā)光元件1中的電流在作為電流元件層的透明層140中不傳送， 而通過接觸部120向半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10和支撐襯底20傳送。
反射部130
反射部130的反射層132由相對(duì)于活性層105發(fā)出的光具有高反射率的導(dǎo) 電性材料構(gòu)成。作為一個(gè)例子，反射層132由相對(duì)于該光具有80%以上的反射 率的導(dǎo)電性材料構(gòu)成。反射層132將活性層105發(fā)出的光中到達(dá)反射層132 的光向活性層105側(cè)反射。即，反射層132在反射層132和透明層140的界面 上反射光。反射層132例如是由Al、 Au、 Ag等金屬材料構(gòu)成，或由含有由這 些金屬材料中選擇的至少一種金屬材料而成的合金形成。作為一個(gè)例子，反射 層132由規(guī)定膜厚的Au形成。進(jìn)一步，反射層130與接觸部120電連接。
另外，反射部130的阻擋層134由Ti、 Pt等金屬材料形成，作為一個(gè)例 子是由規(guī)定厚度的Ti形成。阻擋層134抑制構(gòu)成接合層136的材料向反射層 132傳送。接合層136是由與密接層200的接合層202電連接且機(jī)械連接的材 料構(gòu)成，作為一個(gè)例子，形成為規(guī)定厚度的Au。
支撐襯底20
支撐襯底20是由具有導(dǎo)電性的材料構(gòu)成。例如，支撐襯底20可以由p型 或n型的導(dǎo)電性Si襯底、Ge襯底、GaAs襯底、GaP襯底等的半導(dǎo)體襯底、 或由Cu等的金屬材料形成的金屬襯底構(gòu)成。作為一個(gè)例子，本實(shí)施方式中， 通過具有高載流子濃度，而使用顯示有低電阻的導(dǎo)電性Si襯底作為支撐襯底 20。
密接層200的接合層202與反射部130的接合層136同樣的由規(guī)定厚度的 Au來形成。另外，接觸電極204是由與支撐襯底20之間歐姆接合的Ti等金 屬材料構(gòu)成。設(shè)置在支撐襯底20背面的背面電極是由與支撐襯底20歐姆接合 的A1、 Ti等金屬材料構(gòu)成。
另外，使發(fā)光元件1的支撐襯底20的背面(即，背面電極210的露出面)向下，使用Ag糊等的導(dǎo)電性的接合材料，或AuSn等的共晶材料將其裝載在 由Cu等金屬形成的管座的規(guī)定位置上。裝載在管座上的發(fā)光元件1,通過用 Au等的導(dǎo)線連接襯墊部112和管座的規(guī)定區(qū)域，同時(shí)，由環(huán)氧樹脂、硅樹脂 等透明樹脂覆蓋發(fā)光元件1和導(dǎo)線的整體，而作為發(fā)光裝置來提供。 變形例
本實(shí)施方式中的發(fā)光元件1雖然發(fā)出含有波長(zhǎng)為630nm的紅光，但是發(fā) 光元件1發(fā)出的光的波長(zhǎng)不限定于該波長(zhǎng)?？刂瓢雽?dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10的活性層 105的結(jié)構(gòu)，可以形成發(fā)出規(guī)定波長(zhǎng)范圍的光的發(fā)光元件1。作為活性層105 發(fā)出的光，可以舉出橙色光、黃色光或綠色光等的波長(zhǎng)范圍的光。另外，發(fā)光 元件1具有的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)IO可以由含有發(fā)出紫外區(qū)域、紫色區(qū)域或藍(lán)色 區(qū)域的光的活性層105的GaN系化合物半導(dǎo)體形成。進(jìn)一步，半導(dǎo)體層疊結(jié) 構(gòu)10可以由含有發(fā)出紅外區(qū)域的光的活性層105的AlGaAs系的化合物半導(dǎo) 體構(gòu)成。
發(fā)光元件1具有的表面中心電極部IIO和細(xì)線電極用金屬層118根據(jù)活性 層105發(fā)出的光的波長(zhǎng)，由相對(duì)于該波長(zhǎng)的光反射率高的材料構(gòu)成。例如，活 性層105發(fā)出的光是藍(lán)色區(qū)域的光時(shí)，表面中心電極部110和細(xì)線電極用金屬 層118是由Al或Ag形成的。進(jìn)一步，在表面中心電極部110的正下方的透 過層142的一部分中，可以形成與表面中心電^L部110和半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10 (例如，n型包覆層103 )電連接的區(qū)域。
透過層142和透過部144分別可以由Si02以外的材料形成。例如，透過 層142和透過部144在透過活性層105發(fā)出的光的同時(shí)，由具有電絕緣性的氧 化鈦(Ti02)、氮化硅(SiNx)、氟化鎂(MgF)和磷硅玻璃(phosphorus doped spin-on glass, PSG)等的透明材料構(gòu)成。由透明導(dǎo)電材料構(gòu)成的透過層142 和透過部144的電阻率比構(gòu)成表面中心電極部110、細(xì)線電極用金屬層118以 及金屬層118的材料的電阻率高。透明導(dǎo)電材料例如可以使用ITO、氧化錫和 ZnO等。
另外，透過層142即使是由透明導(dǎo)電材料形成時(shí)，由于透過層142的電阻 比表面中心電極部110的電阻高，供給到表面中心電極部110的電流主要通過 線狀電極114供給到細(xì)線電極116中。因此，從由透明導(dǎo)電材料構(gòu)成的透過層142不供給電流到半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10。另外，透過層142和透過部144由透明 導(dǎo)電性材料形成時(shí)，^皮供給到表面中心電極部110的電流分散在透過層142和 透過部144中。
進(jìn)一步，透過層142和透過部144可以由透過活性層105發(fā)出的光的半導(dǎo) 體材料構(gòu)成。例如，活性層105發(fā)出的光是紅色區(qū)域的光時(shí)，可以由相對(duì)于紅 色區(qū)域的光為透明的ZnSe、 ZnS等的寬帶隙的半導(dǎo)體材料形成透過層142和 透過部144。這里，透過層142和透過部144由半導(dǎo)體形成時(shí)，相對(duì)于活性層 105發(fā)出的光，只要實(shí)質(zhì)上是透明的，該半導(dǎo)體可以由單晶或多晶中的任何一 種構(gòu)成。另外，使用ZnS作為該半導(dǎo)體時(shí)，可以^使用溶液法形成透過層142 和透過部144。
細(xì)線電極116可以形成為具有多個(gè)電流供給部116a。例如，形成為具有三 個(gè)電流供給部116a和設(shè)置在夾在電流供給部116a區(qū)域中的兩個(gè)光反射部 116b。另外，多個(gè)電流供給部116a可以部分連4妄而成。例如，具有兩個(gè)電流 供給部116a的細(xì)線電極116中， 一個(gè)電流供給部116a和與該電流供^合部116a 對(duì)向的另一個(gè)電流供給部116a之間，部分的設(shè)置電連接的區(qū)域，從上面看形 成為梯子狀(ladder-like)的電流供給部。
本實(shí)施方式中涉及的發(fā)光元件1從俯視圖上看大致形成為正方形，也可以 從俯視圖上看讓長(zhǎng)度的尺寸和寬度的尺寸不同。這時(shí)，發(fā)光元件1從俯視圖上 看的形狀為長(zhǎng)方形。另外，發(fā)光元件1的俯視圖上看的尺寸可以成為比 2mmx2mm大的大型芯片尺寸。
進(jìn)一步，發(fā)光元件1具有的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10中構(gòu)成半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10 的化合物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型也可以形成為與第1實(shí)施方式的相反。例如，可以 將n型接觸層101和n型包覆層103的導(dǎo)電型設(shè)為p型，同時(shí)將p型包覆層 107和p型接觸層109導(dǎo)電型設(shè)為n型。
發(fā)光元件1的制造方法
圖2A到圖2R表示本發(fā)明第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的制造工序的流程。
首先，如圖2A(a)所示，在n型GaAs襯底100上通過金屬有機(jī)物化學(xué) 氣相沉積(metal organic chemical vapour deposition: MO VCD法)開j成有含多個(gè)
16化合物半導(dǎo)體層的AlGalnP系的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)11。本實(shí)施方式中，至少在n 型GaAs襯底100上形成包括蝕刻停止層102、 n型包覆層103、活性層105 和p型包覆層107的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)11。
作為一個(gè)例子，在n型GaAs村底100上用MOVCVD法按具有GalnP的 蝕刻停止層102、具有n型GaAs的n型接觸層101、具有n型AlGalnP的n 型包覆層103、由AlGalnP形成的量子阱結(jié)構(gòu)的活性層105、具有p型的AlGalnP 的p型包覆層107和具有p型GaP的p型接觸層109的順序形成。由此，形 成在n型GaAs襯底100上形成有半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)11的外延片。另外，通過 設(shè)置n型接觸層101和p型接觸層109,使金屬層117和n型接觸層101之間， 以及p型接觸層109和接觸部120之間獲得良好的電接合。
另外，在MOVCD法中使用的原料，可以使用三甲基鎵(TMGa)、三乙 基鎵(TEGa)、三曱基鋁(TMA1)、三甲基銦(TMIn)等有機(jī)金屬化合物， 和砷化氬(AsH3)、磷化氬(PH3)等氫化物氣體。進(jìn)一步，p型摻雜物的原料 可以使用二茂鎂(Cp2Mg )。
作為n型摻雜物的原料也可以使用硒化氳(H2Se)、硅曱烷(SiH4)、 二乙 基碲(DETe)或二曱基碲(DMTe)。然后，作為p型摻雜物的原料也可以使 用二曱基鋅(DMZn)或二乙基鋅(DEZn)。
另外，n型GaAs襯底100上的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)11可以用分子束外延 (Molecular Beam Epitaxy: MBE)法來形成。另外，形成GaN系的半導(dǎo)體層 疊結(jié)構(gòu)11時(shí)，可以用氫化物氣相外延(Hylide Vapor Phase Epitaxy: HVPE)來形 成。
然后，如圖2A(b)所示，在圖2A(a)中形成的外延片從MOCVD裝置 中搬出后，在p型接觸層109的表面上形成透明層140。具體的，使用等離子 化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition)裝置，在p型接觸層109的表面形 成作為透明層140的Si()2膜。另外，透明層140也可以通過真空蒸鍍法來形 成。
如圖2B (c)所示，用透鏡陣列光刻法和蝕刻法在透明層140中形成開口 140a。例如，在透明層140上在應(yīng)形成開口 140a的區(qū)域內(nèi)形成具有溝的光致 抗蝕劑圖形。開口 140a形成為從透明層140的表面貫通到p型接觸層109和透明層140的界面。具體的，通過使用用純水稀釋的氟酸系的蝕刻劑，除去沒 有形成光致抗蝕劑圖形的區(qū)域的透明層140，在透明層140中形成開口 140a。 另外，在設(shè)置有接觸部120的區(qū)域形成開口 140a。
接下來，如圖2B (d)所示，使用真空蒸鍍法和剝離法，在開口 140a內(nèi) 形成構(gòu)成接觸部120的材料的AuZn合金。例如，通過形成開口 140a時(shí)使用 的光致抗蝕劑圖形作為掩模，在開口 140a內(nèi)用真空蒸鍍AuZn,形成接觸部 120。
然后，如圖2C (e)所示，使用真空蒸鍍法或?yàn)R射法，在透明層140和接 觸部120上形成作為反射層132的Au層、作為阻擋層134的Ti層和作為接合 層136的Au層。由此，形成半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)體la。另外，阻擋層134只要能 抑制構(gòu)成接合層136的材料向反射層132傳送，就可以由Ti層、Pt層等的高 熔點(diǎn)材料形成的層相層疊而成。另外，透明層140和反射層132之間，還可以 進(jìn)一步設(shè)置相對(duì)于透明層140提高反射層132的密接性的密接薄膜。該密接薄 膜形成為具有實(shí)質(zhì)上不吸收活性層105發(fā)出的光的厚度。另外，反射層132 根據(jù)活性層105發(fā)出的光的波長(zhǎng)，可以選擇具有高反射率的材料。
然后，如圖2D(f)所示，在作為支撐襯底20的Si襯底上使用真空蒸鍍 法依次形成作為接觸電極204的Ti和作為接合層202的Au。由此，形成支撐 結(jié)構(gòu)體20a。然后，將半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)la的接合層136表面的接合面136a和 支撐結(jié)構(gòu)體20a的接合層202的表面的接合面202a對(duì)向的重疊，用由碳等形 成的夾具保持這個(gè)狀態(tài)。
然后，將保持半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)la和支撐結(jié)構(gòu)體20a重合狀態(tài)的夾具放入 晶片貼合裝置(例如，微機(jī)械加工用的晶片貼合裝置)內(nèi)。然后，將晶片貼合 裝置內(nèi)減壓至規(guī)定的壓力。接下來，通過夾具對(duì)互相重合的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu) la和支撐結(jié)構(gòu)體20a施加大致均一的壓力。然后，夾具以規(guī)定的速度加熱至 規(guī)定的溫度。
具體的，夾具的溫度加熱至350°C。然后，夾具的溫度到達(dá)350。C以后， 將夾具在該溫度中保持大約1個(gè)小時(shí)。其后，漸漸冷卻夾具。夾具的溫度例如 充分降低至室溫。降低夾具的溫度后，打開施加在夾具上的壓力。使晶片貼合 裝置內(nèi)的壓力在大氣壓時(shí)取出夾具。由此，如圖2D(g)所示，形成在半導(dǎo)體
18層疊結(jié)構(gòu)la和支撐結(jié)構(gòu)體20a在接合層136和接合層202之間有機(jī)械接合的 接合結(jié)構(gòu)體lb。
另外，本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)la具有阻擋層134。因此，即使 是用接合面136a和接合面202a使半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)la和支撐結(jié)構(gòu)體20a 4妄合 時(shí)，也可以抑制形成接合層136和接合層202的材料在反射層132中擴(kuò)散，抑 制反射層132的反射特性的劣化。
接下來，用貼合用蠟將接合結(jié)構(gòu)體lb粘在研磨裝置的夾具中。具體的， 將支撐襯底20側(cè)粘在該夾具中。然后，將接合結(jié)構(gòu)體lb的n型GaAs襯底100 研磨至規(guī)定的厚度。作為一個(gè)例子，研磨n型GaAs襯底100至n型GaAs襯 底100的剩余厚度為30pm左右。從研磨裝置的夾具中取出研磨后的接合結(jié)構(gòu) 體lb，清洗除去附著在支撐襯底20表面上的蠟。然后，如圖2E(h)所示， 使用GaAs蝕刻用蝕刻劑，從研磨后的接合結(jié)構(gòu)體lb中選擇的完全除去n型 GaAs襯底100，形成露出蝕刻停止層102的接合結(jié)構(gòu)體lc。作為GaAs蝕刻 用蝕刻劑，可以舉出氨水和過氧化氫水的混合液。另外，也可以通過不研磨n 型GaAs襯底100,通過蝕刻n型GaAs襯底100的整體而將其除去。
然后，如圖2E (i)所示，使用規(guī)定的蝕刻劑通過蝕刻從接合結(jié)構(gòu)體lc 中除去蝕刻停止層102。由此，形成除去了蝕刻停止層102的接合結(jié)構(gòu)體ld。 蝕刻停止層102是由GalnP形成時(shí)，作為規(guī)定的蝕刻劑可以使用含有鹽酸的蝕 刻劑。由此，將n型接觸層101的表面露出到外部。
然后，如圖2F所示，在n型接觸層101的表面用光刻法形成掩4莫圖案30。 掩^f莫圖案30形成在應(yīng)形成金屬層117的區(qū)域上。具體的，在形成有圖1A所 示的細(xì)線電極116的區(qū)域，即在形成有圖1C所示的金屬層117區(qū)域?qū)?yīng)的部 分中形成掩模圖案30。由此，形成在形成發(fā)光元件1區(qū)域的元件區(qū)i或50的各 自中具有掩模圖案30的層疊結(jié)構(gòu)體le。另外，圖2G表示圖2F的C-C截面 圖。如圖2G所示，在與本實(shí)施方式的發(fā)光元件1具有的n型包覆層103上應(yīng) 形成的多個(gè)細(xì)線狀的n型包覆層101對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)，分別形成層疊結(jié)構(gòu)體le 的多個(gè)掩模圖案30。即，掩模圖案30如圖1C所示，與發(fā)光元件l具有的電 流供給部116a對(duì)應(yīng)地形成。
接下來，將掩才莫圖案30作為掩模，使用硫酸和過氧化氫水的混合液對(duì)n型接觸層101實(shí)施蝕刻處理。由此，除去沒有形成掩模圖案30區(qū)域的n型接 觸層101。 n型接觸層101的蝕刻完成后，除去掩模圖案30。由此，如圖2H 所示，形成在應(yīng)形成后述金屬層117的n型包覆層103上的區(qū)域內(nèi)殘存有n型 接觸層101狀態(tài)的層疊結(jié)構(gòu)體lf。另外，通過使用該混合液，可以相對(duì)于由n 型AlGalnP形成的n型包覆層103對(duì)由GaAs形成的n型接觸層101選擇性地 的進(jìn)行蝕刻。因此，在層疊結(jié)構(gòu)體lf中，n型包覆層103的表面露出在外部。
然后，在層疊結(jié)構(gòu)體lf的整個(gè)上表面形成透過材料膜40。由此，形成如 圖21所示的層疊結(jié)構(gòu)體lg。具體的，通過CVD法等的成膜法形成透過材料 膜40,使其具有可以覆蓋層疊結(jié)構(gòu)體lf帶有的n型接觸層101的厚度，而且， 透過材料膜40由透過活性層105發(fā)出的光的材料形成。例如，透過材料膜40 是用CVD法形成的SiOJ莫。圖2J表示圖21的D-D截面。如圖2J所示，層 疊結(jié)構(gòu)體lg具有的n型接觸層101由透過材料膜40覆蓋。
接下來，在應(yīng)殘存有透過材料膜40的區(qū)域上，用光蝕法形成掩模圖案。 掩模圖案形成在應(yīng)形成圖1A所示的表面中心電極部110和圖1C所示的光反 射部U6b的區(qū)域內(nèi)。由此，除了形成有掩模圖案區(qū)域之外的區(qū)域露出在外部。 然后，蝕刻除去露出在外部的透過材料膜40。除去除了應(yīng)形成表面中心電極 部110和光反射部116b區(qū)域以外的區(qū)域的透過材料膜40后，除去掩模圖案。 由此，形成如圖2K所示的層疊結(jié)構(gòu)體lh。
圖2L表示圖2K的E-E截面。層疊結(jié)構(gòu)體lh的狀態(tài)是，在與應(yīng)形成細(xì)線 電極116區(qū)域的正下方所對(duì)應(yīng)的一個(gè)n型接觸層101和與該n型接觸層101對(duì) 向的另 一個(gè)n型接觸層101之間，殘存有透過材料膜40。透過材料膜40的厚 度形成為比n型^l妄觸層101的厚度厚。另外，圖2M表示圖2K的F-F截面。 層疊結(jié)構(gòu)體lh在與應(yīng)形成表面中心電極部110區(qū)域的正下方所對(duì)應(yīng)的n型包 覆層103上形成有透過材料膜40。
接下來，用光蝕法形成露出有n型接觸層IOI表面的掩模圖案。即，在除 了 n型接觸層101表面的區(qū)域內(nèi)形成掩模圖案。然后，使用真空蒸鍍法在n 型接觸層101上蒸鍍金屬材料。金屬材料通過按AuGe合金、Ni、 Au的順序 在n型接觸層101蒸鍍而形成。然后，除去掩模圖案后，對(duì)金屬材料形成的層 疊結(jié)構(gòu)體lh實(shí)施合金處理(合金化處理)。作為一個(gè)例子，在作為惰性氛圍氣的氮氛圍氣下，400'C左右的溫度對(duì)層疊結(jié)構(gòu)體lh實(shí)施合金化處理。通過該合 金化處理，金屬材料歐姆接合在n型接觸層101上，形成金屬層117。由此， 如圖2N所示，形成在n型接觸層101上形成有金屬層117的層疊結(jié)構(gòu)體li。
然后，用光蝕法在應(yīng)形成表面中心電極部IIO和細(xì)線電極用金屬層118的 區(qū)域內(nèi)形成具有開口的掩模圖案。即，在設(shè)置于應(yīng)形成表面中心電極部IIO的 區(qū)域內(nèi)的透過材料膜40的表面，和在設(shè)置于應(yīng)形成細(xì)線電極116的區(qū)域內(nèi)的 透過材料膜40及金屬層117的表面，形成具有露出開口的掩模圖案。然后， 使用真空蒸鍍法或?yàn)R射法等，形成表面中心電極部110 (即，襯墊部112和線 狀電極114)和細(xì)線電極用金屬層118。作為一個(gè)例子，表面中心電極部110 和細(xì)線電極用金屬層118由下部金屬層(例如，Al)和最表面金屬層(例如， Au)構(gòu)成。另外，最表面金屬層可以形成為比下部金屬層的厚度厚。由此， 像圖2Q所示的那樣形成層疊結(jié)構(gòu)體lj。
然后，在支撐襯底20的背面使用真空蒸鍍法或?yàn)R射法形成背面電極210。 為了使背面電極210和支撐襯底20之間為歐姆接合，例如，在惰性氛圍氣下 實(shí)施規(guī)定溫度的合金處理。由此，如圖2P所示形成具有背面電極210的層疊 結(jié)構(gòu)體lk。
該合金處理前或之后，為了提高光取出效率，可以在露出在外部的n型包 覆層103的表面上形成凹凸部。凹凸部例如可以如下地形成。首先，使用光蝕 法在n型包覆層103上形成微米數(shù)量級(jí)的、開口規(guī)則排列或不規(guī)則排列的掩模 圖案。然后，將該掩才莫圖案作為掩模，通過在n型包覆層103的表面上實(shí)施有 蝕刻處理，可以在n型包覆層103的表面上形成細(xì)纟殷的凹凸部。
然后，使用光蝕法在接合結(jié)構(gòu)體lk的表面上形成分離發(fā)光元件間的掩模 圖案。即，在接合結(jié)構(gòu)體lk的n型包覆層103的表面上形成發(fā)光元件間分離 用的掩模圖案。然后，將該掩模圖案作為掩模，通過用濕式蝕刻法除去從n 型包覆層103的表面?zhèn)鹊絧型接觸層108，分別分離發(fā)光元件。由此，如圖2Q 所示形成多個(gè)發(fā)光元件間被分離的接合結(jié)構(gòu)體11。
然后，用具有劃片刀的切割裝置元件分離接合結(jié)構(gòu)體11。由此，如圖2R 所示，形成本實(shí)施方式涉及的多個(gè)發(fā)光元件1。這時(shí)，對(duì)于接合結(jié)構(gòu)體ll中的 含有活性層105的半導(dǎo)體層，由于通過濕式蝕刻法進(jìn)行元件分離，就可以抑制由用切割裝置進(jìn)行的元件分離時(shí)帶入到含活性層105的半導(dǎo)體層中的機(jī)械的 缺陷。
第1實(shí)施方式的效果
本實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件l通過具有由表面中心電極部110和細(xì)線電極 116的光反射部116b反射活性層105發(fā)出的光的結(jié)構(gòu)，可以通過表面中心電 極部110和細(xì)線電極116使光反射，因而可以降低由表面中心電極部IIO和細(xì) 線電極116引起的光吸收損失，大幅度的提高光取出效率。
另外，發(fā)光元件1由于通過具有由表面中心電極部110和細(xì)線電極116構(gòu) 成的電極，就可以抑制因大電流而燒壞細(xì)線電極116,其中的表面中心電極部 IIO具有即使供給安培級(jí)別的大電流也不燒壞的截面積，細(xì)線電極116具有將 供給到表面中心電極部110的電流供給到半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10的電流供給部 116a。由于不需要隨著大電流的供給而加大細(xì)線電極116的寬度，因此可以將 因細(xì)線電極116的電流供給部116a引起的光吸收抑制到最小程度。
發(fā)光元件1中被供給大電流的表面中心電極部110,如果除去供給電流到 細(xì)線電極116處的功能外，還主要發(fā)揮使光反射的功能。因此，即使有隨著大 電流的供給而加粗表面中心電極部110的線狀電極114的寬度的情況，由于實(shí) 質(zhì)上可以不考慮由表面中心電極部IIO而進(jìn)行的光吸收，因此就可以大大提高 光取出效率。
本實(shí)施方式中涉及的發(fā)光元件1由于具有大的芯片尺寸，且只要1個(gè)發(fā)光 元件1就可以高輝度發(fā)光，因此通過并聯(lián)多個(gè)發(fā)光元件而構(gòu)成的照明裝置中， 通過用本實(shí)施方式的發(fā)光元件1構(gòu)成發(fā)光元件，可以大幅度的減少照明裝置的 消耗電力。另外，本實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件l可以應(yīng)用于交通信號(hào)和高樓大 廈照明等中。
第2實(shí)施方式
圖3表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的部分截面概要。 本發(fā)明的第2實(shí)施方式中涉及的發(fā)光元件除了和本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉
及的發(fā)光元件1中細(xì)線電極116的結(jié)構(gòu)不同之外，具有與發(fā)光元件1大致相同
的結(jié)構(gòu)。
第2實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件的細(xì)線電極116的電流供給部116a具有由兩個(gè)光反射部116b夾持的結(jié)構(gòu)。第2實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件通過一個(gè)細(xì)線 電極116具有的兩個(gè)光反射116b ，可以反射活性層105發(fā)出的光。 實(shí)施例
基于本發(fā)明第1實(shí)施方式涉及的發(fā)光元件1的結(jié)構(gòu)，來制造實(shí)施例中涉及 的發(fā)光元件。具體的，制造具有以下結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。
首先，半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)由由n型AlGalnP形成的n型包覆層103、由量子 阱結(jié)構(gòu)形成的活性層105和由p型AlGalnP形成的p型包覆層107構(gòu)成。然后， 透明層140由Si02層形成。使用Au層作為反射部130的反射層132，使用 Au層作為接合層136。進(jìn)一步，使用Au層作為接合層202。作為支撐村底20 使用低電阻的導(dǎo)電性Si村底。透過層142和透過部144分別形成300nm厚的 Si02。
然后，金屬層117由AuGe/Ni/Au形成的同時(shí)，表面中心電極部110和細(xì) 線電極用金屬層118由50nm厚度的Al和2nm厚度的Au構(gòu)成。另外，襯墊 部112從俯視圖上看形成為圓形的同時(shí)，其直徑形成為200nm。線狀電極114 的寬度形成為50pm的同時(shí)，細(xì)線電極116的寬度形成為10pm。進(jìn)一步，細(xì)
另外，光反射部116b從俯視圖上看寬度形成為7jxm。發(fā)光元件l的芯片尺寸 為2mmx2mm。另外，光取出面103a實(shí)施有微米數(shù)量級(jí)的微細(xì)的凹凸加工。
該實(shí)施例涉及的發(fā)光元件用共晶合金裝載到TO-46管座上。然后，用導(dǎo) 線連接襯墊部112和TO-46管座。接下來，用硅酮進(jìn)行樹脂塑模。然后，將 裝載有發(fā)光元件的TO-46管座固定在放熱夾具中。評(píng)價(jià)該發(fā)光裝置，得到以 下的結(jié)果。
即，在實(shí)施例涉及的發(fā)光元件中供給2A(安培)的電流，測(cè)定發(fā)光波長(zhǎng)、 發(fā)光輸出和順向電壓。其結(jié)果，發(fā)光波長(zhǎng)為630nm，發(fā)光輸出為2.1W,順向 電壓為2.5V。
比較例
作為實(shí)施例涉及的發(fā)光元件的比較，形成具有不帶有反射功能的表面中心 電極部和細(xì)線電才及的發(fā)光元件。
圖4表示比較例涉及的發(fā)光元件的模式型的縱截面。
23比較例涉及的發(fā)光元件，作為替代表面中心電才及部110正下方的透過層 140,設(shè)置有與n型包覆層103歐姆接觸的歐姆電極190。另外，在細(xì)線電極 的正下方部不設(shè)置光反射部，整面作為電流供給部。其他的構(gòu)成與實(shí)施例涉及 的發(fā)光元件相同。
與實(shí)施例同樣的，將比較例涉及的發(fā)光元件裝載到TO-46管座上，用樹 脂密封。然后，評(píng)價(jià)比較例涉及的發(fā)光元件的特性。供給2A的電流到比較例 涉及的發(fā)光元件時(shí)，其結(jié)果為，雖然順方向電壓為2.4V，為比實(shí)施例涉及的 發(fā)光元件低的值，但是發(fā)光輸出為1.4mW。即，比較例涉及的發(fā)光元件的發(fā) 光輸出為實(shí)施例涉及的發(fā)光元件的發(fā)光輸出的三分之二左右。這可以考慮為比 較例涉及的發(fā)光元件中，表面中心電極部和細(xì)線部中光吸收損失大而引起的， 顯示了本實(shí)施例涉及的發(fā)光元件的優(yōu)越性。
以上，雖然說明了本發(fā)明實(shí)施方式和實(shí)施例，但是，上述所記載的實(shí)施方 式和實(shí)施例不限定權(quán)利要求范圍涉及的發(fā)明。另外，還要注意實(shí)施方式和實(shí)施 例中說明的特征組合不一定是為解決發(fā)明的課題所必須的手段的全部。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件，其特征在于，包括半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)、細(xì)線電極和表面中心電極部；所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)具有第1導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體層、與第1導(dǎo)電型不同的第2導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層和夾在第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層之間的活性層；所述細(xì)線電極具有設(shè)置在所述第1半導(dǎo)體層上方一部分區(qū)域內(nèi)的、將來自外部的電流供給到所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)中的電流供給部和與所述電流供給部鄰接設(shè)置的、反射所述活性層發(fā)出的光的光反射部；所述表面中心電極部被設(shè)置成與所述細(xì)線電極電連接并間隔著透過所述光的透過層而設(shè)置在所述第1半導(dǎo)體層的上方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中，所述表面中心電極部在所述 透過層和所述表面中心電才及部的界面反射所述光。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件，其中，所述電流供給部^皮設(shè)置成包 括與所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的一部分歐姆接合的金屬層和設(shè)置在所述金屬層上 的與所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的一部分相反側(cè)的細(xì)線電^f及用金屬層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光元件，其中，所述光反射部包括透過所述 活性層的光并且具有比所述電流供給部的電阻率高的電阻率的透過部和所述 細(xì)線電極用金屬層，在所述透過部和所述細(xì)線電極用金屬層的界面反射所述 光。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光元件，其中，進(jìn)一步包括具有反射所述 活性層發(fā)出的光的反射層的支撐襯底、設(shè)置在所述反射層和所述半導(dǎo)體層疊結(jié) 構(gòu)之間的透明層和設(shè)置成填充貫通所述透明層一部分區(qū)域的接觸部；所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)隔著所述透明層支撐在所述支撐襯底上， 所述接觸部電連接所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)和所述反射層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光元件，其中，所述表面中心電極部包括連 接導(dǎo)線的襯墊部和與所述襯墊部連接的、沿所述活性層的水平方向延伸的線狀電極，所述線狀電極形成為具有比所述細(xì)線電極寬的寬度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件，其中，所述透過層和所述透過部由 透過所述光的絕緣材料構(gòu)成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件，其中，所述透過層和所述透過部由 透過所述光的導(dǎo)電性材料構(gòu)成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件，其中，所述透過層和所述透過部由 透過所述光的半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光元件，高輝度且能對(duì)應(yīng)于大電流。本發(fā)明中涉及的發(fā)光元件(1)包括半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)(10)、細(xì)線電極(116)和表面中心電極部(110)。半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)(10)具有第1導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體層、與第1導(dǎo)電型不同的第2導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層和夾在第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層之間的活性層；細(xì)線電極(116)具有設(shè)置在第1半導(dǎo)體層上方一部分區(qū)域內(nèi)且將來自外部的電流供給到所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)(10)的電流供給部(116a)，和與電流供給部(116a)鄰接設(shè)置的且反射活性層(105)發(fā)出的光的光反射部(116b)；表面中心電極部(110)與細(xì)線電極116電連接且設(shè)置在介入有透過光的絕緣性的透過層(142)的第1半導(dǎo)體層上方。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101673794SQ20091015171
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者海野恒弘 申請(qǐng)人:日立電線株式會(huì)社