半導(dǎo)體發(fā)光元件的制作方法
【專利說明】半導(dǎo)體發(fā)光元件
[0001]本申請是申請日為2011年9月8日、申請?zhí)枮?01110265519.9、發(fā)明名稱為“半導(dǎo)體發(fā)光元件”的申請的分案申請。
[0002]相關(guān)申請的交叉引用:本申請基于2011年4月26日申請的日本國特許申請2011-098374，并主張優(yōu)先權(quán)，本申請通過援引而包括該基礎(chǔ)申請的全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體發(fā)光元件。
【背景技術(shù)】
[0004]用于照明裝置、顯示裝置、信號(hào)器等中的發(fā)光元件(LED:Light Emitting D1de:發(fā)光二極管)要求高輸出化。
[0005]在發(fā)光層的下方設(shè)置反射金屬層，若將從發(fā)光層朝向下方的放出光向上方反射則能夠提高光取出效率。
[0006]然而，例如，若從反射金屬層側(cè)的電極注入的電流在橫向上過于擴(kuò)散，則發(fā)光層中的有效電流注入密度降低，從而發(fā)光效率降低。因此難以得到較高的光輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實(shí)施方式提供向發(fā)光區(qū)域的電流注入密度以及發(fā)光效率較高的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
[0008]實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件具有:支撐基板；第一電極，設(shè)置于上述支撐基板之上；第一導(dǎo)電型層，設(shè)置于上述第一電極之上，具有作為半導(dǎo)體的第一接觸層；發(fā)光層，設(shè)置于上述第一導(dǎo)電型層之上；第二導(dǎo)電型層，設(shè)置于上述發(fā)光層之上，具有第二接觸層；以及第二電極，設(shè)置于上述第二導(dǎo)電型層之上，具有細(xì)線部和焊盤部:上述細(xì)線部設(shè)置于上述第二接觸層之上，從上方觀察，上述第一接觸層與上述第二接觸層不重疊地設(shè)置。
[0009]另一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件具有:支撐基板；第一電極，設(shè)置于上述支撐基板之上；第一導(dǎo)電型層，設(shè)置于上述第一電極之上，具有窗層和以埋設(shè)于上述第一電極的方式從上述窗層向上述第一電極側(cè)突出的凸?fàn)畹淖鳛榘雽?dǎo)體層的第一接觸層；發(fā)光層，設(shè)置于上述第一導(dǎo)電型層之上；第二導(dǎo)電型層，設(shè)置于上述發(fā)光層之上，具有第二接觸層；以及第二電極，設(shè)置于上述第二導(dǎo)電型層之上，具有細(xì)線部和焊盤部:上述細(xì)線部設(shè)置于上述第二接觸層之上；從上方觀察，上述第一接觸層與上述第二接觸層不重疊地設(shè)置，上述窗層是帶隙能量比上述發(fā)光層的帶隙能量高的半導(dǎo)體層。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，能夠提供向發(fā)光區(qū)域的電流注入密度及發(fā)光效率較高的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
【附圖說明】
[0011]圖1(a)是第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意俯視圖，圖1(b)是沿A-A線的示意剖視圖。
[0012]圖2是第一實(shí)施方式的變形例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意俯視圖。
[0013]圖3(a)?圖3(f)是第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的工序剖視圖，圖3(a)是半導(dǎo)體層的示意圖，圖3(b)是對第一接觸層刻畫圖案的示意圖，圖3(c)是形成了 ITO的不意圖，圖3 (d)是晶片接合的不意圖，圖3 (e)是對第一接觸層刻畫圖案的不意圖，圖3(f)是分割后的元件的示意圖。
[0014]圖4是比較例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意剖視圖。
[0015]圖5是第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意剖視圖。
[0016]圖6 (a)是第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意俯視圖，圖6(b)是沿B-B線的示意剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在下文中，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0018]圖1(a)是第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意俯視圖，圖1(b)沿A-A線的示意剖視圖。
[0019]半導(dǎo)體發(fā)光元件具有:支撐基板10 ;第一電極20，設(shè)置在支撐基板10之上；半導(dǎo)體層58，設(shè)置在第一電極20之上。半導(dǎo)體層58至少包括:發(fā)光層40、窗層34、第一接觸層32。此外，窗層34與第一電極20的一部分相接觸。另外，在本說明書中，所謂“窗層”是指具有比發(fā)光層40的帶隙能量(band-gap energy)大的帶隙能量、能夠使來自發(fā)光層的光透射的層。
[0020]第一接觸層32在窗層34與第一電極20之間選擇性地設(shè)置。而且，第一接觸層32與窗層34及第一電極20相接觸，具有比窗層34的導(dǎo)電率高的導(dǎo)電率。這樣，第一電極20與第一接觸層32的接觸電阻能夠比第一電極20與窗層34的接觸電阻低。因此，第一電極20能夠經(jīng)由第一接觸層32向窗層34注入載流子。
[0021]此外，如圖1 (b)所示，半導(dǎo)體層58從第一電極20側(cè)開始包括:第一接觸層32、窗層34、組成傾斜層36、第一包覆層(cladding layer) 38、發(fā)光層40、第二包覆層52、電流擴(kuò)散層(current spreading layer) 54、第二接觸層56等。另外，半導(dǎo)體層58的構(gòu)造并不局限于此。第二電極60能夠具有:焊盤(pad)部60a，設(shè)置在未形成第二接觸層56的區(qū)域；細(xì)線部60b，與焊盤部60a連接。細(xì)線部60b雖然設(shè)置在第二接觸層56之上，但也能夠在焊盤部60a的附近部分的未形成第二接觸層56的區(qū)域設(shè)置細(xì)線部60b。在焊盤部60a的正下方附近不存在第一接觸層而不被注入電流，因而沒有必要設(shè)置第二接觸層56。若在未設(shè)有第二電極60的半導(dǎo)體層58的表面設(shè)置具有凹凸結(jié)構(gòu)(concave-convex structure)的光取出面58a，則能夠提高光取出的效率。
[0022]此外，通過將支撐基板10設(shè)為導(dǎo)電性，能夠使第一電極20與設(shè)置在支撐基板10背面的背面電極62導(dǎo)通。
[0023]第一電極20從半導(dǎo)體層58側(cè)開始例如能夠具有:透明導(dǎo)電膜26、反射金屬層25、阻擋(barrier)金屬層24、第二接合金屬層23、第一接合金屬層22、阻擋金屬層21等。此夕卜，其構(gòu)造并不限定于此。
[0024]如圖1(a)的示意俯視圖所示，從上方觀察，第二接觸層56設(shè)置成與以虛線表示的第一接觸層32不重疊。此外，從上方觀察，第一接觸層32能夠包括在細(xì)線部60b的延伸方向上分散設(shè)置的多個(gè)區(qū)域。即，電流經(jīng)由選擇性地設(shè)置的第一接觸層32在第一電極20和第二電極60之間流動(dòng)。此外，細(xì)線部60b與第一接觸層32之間的從上方觀察的最短距離能夠是例如5 μπι。因此，從上方觀察，構(gòu)成為發(fā)光層40中發(fā)光強(qiáng)度較大的區(qū)域與細(xì)線部60b不重疊，從而能夠具有高亮度。另外，在圖1(a)中，第一接觸層32為矩形，但平面形狀并不局限于此，也可以是圓形、橢圓形、多邊形等。
[0025]圖2是第一實(shí)施方式的變形例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意俯視圖。
[0026]第一接觸層32也可以是從上方觀察，在細(xì)線部60b的延伸方向上形成寬度為數(shù)幾微米(μm)、長度為幾十微米(μπι)的矩形。在該情況下設(shè)置成，從上方觀察，以虛線表示的第一接觸層32與第二接觸層56不重疊。
[0027]圖3(a)?圖3(f)是第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的工序剖視圖，圖3(a)是半導(dǎo)體層的示意圖，圖3(b)是對第一接觸層刻畫圖案的示意圖，圖3(c)是形成了 ITO的不意圖，圖3 (d)是晶片接合的不意圖，圖3 (e)是對第一接觸層刻畫圖案的不意圖，圖3(f)是分割后的元件的示意圖。
[0028]在由GaAs構(gòu)成的結(jié)晶生長基板70之上形成半導(dǎo)體層58(圖3(a))，該半導(dǎo)體層58在結(jié)晶生長基板70之上依次層疊有m型GaAs的第二接觸層56(載流子濃度為IX 1018Cm_3，厚度為0.1 ym)、η型Ina5(Gaa3Ala7)a5P的電流擴(kuò)散層54(載流子濃度為
1.6 X 1018Cm_3，厚度為3.5 μ m)、η型In0.5Α10.5Ρ的第二包覆層52 (載流子濃度為4 X 11W,厚度為0.6 ym)、發(fā)光層40、ρ型Ina5Ala5P的第一包覆層38 (載流子濃度為3 X 1017cm_3，厚度為0.6 μ m)、組成從P型In。.5 (Ga0.3A10.7) Q 5P朝向p型GaP逐漸地變化的組成傾斜層36 (厚度為0.03 μ m)、P型GaP的窗層34 (雜質(zhì)濃度為3 X 11W3,厚度為0.3 μ m)以及p型GaP的第一接觸層32 (雜質(zhì)濃度為5 X 102°cm_3，厚度為0.1 μ m)。
[0029]發(fā)光層40例如設(shè)為MQW(Multi Quantum Well:多量子阱)構(gòu)造，具有:例如，井層20，由Ina5Ala5P構(gòu)成，厚度為4nm ;障壁層21，由I%5 (Gaa4Ala6) Q.5P構(gòu)成，厚度為7nm。發(fā)光層40例如能夠釋放出0.61?0.7 ym的紅色光波長范圍的光。此外，半導(dǎo)體層58的構(gòu)造并不限定于此。此外，半導(dǎo)體層58能夠使用例如MOCVD (Metal Organic Chemical VaporDeposit1n:金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)法或MBE (Molecular Beam Epitaxy:分子束外延)法等進(jìn)彳丁結(jié)晶生長。
[0030]接著，如圖3(b)所示，第一接觸層32之中的向窗層34注入電子的區(qū)域通過刻畫圖案而作為凸部被留下，除去其它區(qū)域。作為除去方法，能夠使用利用了酸溶液的濕式蝕刻法或RIE (Reactive 1n Etching:反應(yīng)離子刻蝕)等干式蝕刻法。
[0031]接著，如圖3(c)所示，在包括進(jìn)行了圖案刻畫后的第一接觸層(凸部(convexreg1n)) 32以及凸部周邊的成為底面的窗層34的半導(dǎo)體層58的凹凸面之上，形成摻錫氧化銦(ΙΤ0:1ndium Tin Oxide)、氧化鋅、氧化錫等的透明導(dǎo)電膜26。<