半导体发光元件制造技术

本发明专利技术提供了一种半导体发光元件，其包括：包括第一导电型层、第二导电型层、以及介于所述第一导电型层和所述第二导电型层之间的发光层的半导体多层结构；形成在所述第二导电型层上的第一透明电极；形成在所述第一透明电极上并且包括小于所述第一透明电极的面积的反射层；形成在所述第一透明电极上以覆盖所述反射层的第二透明电极；以及形成在所述第二透明电极上并在所述反射层上方的区域中的垫电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体发光元件。
技术介绍
JP-A-2008-300719公开了一种半导体发光元件，其在垫电极下包括反射层以防止自发光层发出的光被垫电极所吸收。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种可提供改进的光提取效率同时在垫电极下具有反射层的半导体发光元件。(1)根据本专利技术的一个实施方案，半导体发光元件包括包括第一导电型层、第二导电型层、以及介于第一导电型层和第二导电型层之间的发光层的半导体多层结构；形成在第二导电型层上的第一透明电极；形成在第一透明电极上并且包括小于第一透明电极的面积(在平面视图或顶视图中)的反射层；形成在第一透明电极上以覆盖反射层的第二透明电极；以及形成在第二透明电极上并且在反射层正上方的区域中的垫电极。在本专利技术的上述实施方案(1)中，可作如下修改和改变。(i)反射层还包括金属和形成在金属的整个表面上的透明绝缘材料。(ii)第一透明电极和第二透明电极的接触区域包围反射层的下表面周边。本专利技术的效果根据本专利技术的一个实施方案，可提供一种可提供改进的光提取效率同时在垫电极下具有反射层的半导体发光元件。附图说明下面结合附图描述根据本专利技术的优选实施方案，在附图中图1为示意性地示出根据本专利技术一个实施方案的半导体发光元件的垂直横截面图；图2为示意性地示出根据本专利技术实施方案的半导体发光元件的顶视图；图3为示意性地示出本专利技术实施方案中使用的反射层的部分放大视图，其中所述反射层包括金属层和覆盖所述金属层的表面的绝缘层；图4为概念性地示出在根据本专利技术实施方案的半导体发光元件中电流流动的说明图；图5为概念性地示出在根据对比例的半导体发光元件中电流流动的说明图；图6A到6D为示意性地示出根据对比例的半导体发光元件的具体实例的放大视图。具体实施例方式图1为示意性地示出根据本专利技术一个实施方案的半导体发光元件的垂直横截面图，图2为示意性地示出根据本专利技术实施方案的半导体发光元件的顶视图。半导体发光元件1包括包括η-型半导体层1 Up-型半导体层13、以及介于η_型半导体层U和P-型半导体层13之间的发光层12的半导体结构，并且是其中光从发光层 12的ρ-型半导体层13 —侧提取的面上型发光元件。η-型半导体层11形成在基板10上。第一透明电极14形成在ρ-型半导体层13上。面积小于第一透明电极14的反射层15形成在第一透明电极14上。第二透明电极16形成在第一透明电极14上以覆盖反射层15。ρ-垫电极17形成在第二透明电极16上位于反射层15上方的区域中。此外，η-垫电极18形成在其中η-型半导体层11暴露的区域上。η-型半导体层11、发光层12和ρ-型半导体层13分别为由第III族氮化物化合物半导体形成的层。作为第III族氮化物化合物半导体，可使用例如式Al.GiiJnmM此处， O^ x^ 1,0^ x+y ^ 1)所表示的四元第III族氮化物化合物半导体。η-型半导体层11具有多层结构，包括例如η-型接触层、η_型ESD层和η_型覆层，各层由分别掺杂有预定量的η-型掺杂剂如Si的n-GaN形成。发光层12具有通过引入多个量子阱层和多个势垒层所形成的多量子结构。量子阱层由例如InGaN形成，势垒层由例如GaN、AWaN等形成。ρ-型半导体层13具有多层结构，包括例如P-型覆层和P-型接触层，各层由分别掺杂有预定量的P-型掺杂剂如Mg的P-GaN形成。η-型半导体层11、发光层12和ρ-型半导体层13通过例如使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法、分子束外延(MBE)法或卤化物气相外延(HVPE)法在基板10上生长晶体形成。基板10为例如蓝宝石基板。第一透明电极14和第二透明电极16具有均勻地扩散从ρ-垫电极17流向ρ-型半导体层13的电流的功能。第一透明电极14和第二透明电极16由例如氧化铟锡(ITO) 形成并通过使用真空沉积法、溅射法或CVD法形成。特别地，优选第一透明电极14通过溅射法形成以确保上表面的平整度。在第一透明电极14的上表面具有高平整度的情况下，形成在第一透明电极14上的反射层15的下表面具有高平整度，因此被反射层15反射的光难以被扩散，从而增强半导体发光元件1的光提取效率。反射层15具有向ρ-型半导体层13—侧(在光提取方向的方向上)反射从发光层12发出的光的功能。在ρ-垫电极17由具有低光学反射率的材料形成的情况下，从发光层12发出的光被P-垫电极17所吸收，从而降低半导体发光元件1的光提取效率。因此， P-垫电极17位于反射层15上方，从发光层12向ρ-垫电极17发出的光被反射层15反射以从其它区域提取，从而可防止半导体发光元件1的光提取效率降低。反射层15由金属、透明绝缘材料或表面覆盖有透明绝缘材料的金属形成。用作反射层15的材料的金属对从发光层12发出的光的反射率高于ρ-垫电极17。此外，用作反射层15的材料的透明绝缘材料的折射率低于第一透明电极14，因此从发光层12发出的光可因折射率差而被反射。在使用金属作为反射层15的材料的情况下，从发光层12向ρ-垫电极17发出的光可以以高反射率被反射。由金属形成的反射层15由例如Al、Ag、I h、Pt或含至少一种所述金属作为主要组分的合金形成，并可通过使用溅射法或沉积法形成。此外，在使用透明绝缘材料作为反射层15的材料的情况下，在光以超过临界角的角度进入第二透明电极16和反射层15间的界面中的情况下，发生全反射，因此光被反射而无吸收。由透明绝缘材料形成的反射层15由例如S^2形成，并可通过使用CVD法、溅射法或沉积法形成。此外，在反射层15由表面覆盖有透明绝缘材料的金属形成的情况下，以超过临界角的角度进入第二透明电极16和反射层15间的界面中的光被透明绝缘材料反射而无吸收，以不超过临界角的角度进入的光透射通过透明绝缘材料，但被反射层15所反射。通过上面提到的结构，可获得其中防止光的吸收和透射以具有高效率的反射层。图3为示意性地示出反射层15的部分放大视图，其中反射层15包括金属层1 和覆盖金属层15a的表面的透明绝缘层15b。在这种情况下，优选金属层1 不与第一透明电极14和第二透明电极16接触。ρ-垫电极17和η-垫电极18为用于连接接合线等的电极，并由导电材料如Au形成。经由P-垫电极17和η-垫电极18向η-型半导体层11和ρ-型半导体层13施加电压， 从而从发光层12发出光。ρ-垫电极17和η-垫电极18可通过使用溅射法、沉积法等形成。图4为概念性地示出根据实施方案的半导体发光元件1中电流流动的说明图。图 4中的箭头标志概念性地示出电流的流动。从ρ-垫电极17经由第二透明电极16流向第一透明电极14的电流以面内方向在第一透明电极14中流动。因此，电流从包括第一透明电极14的反射层15下的区域的几乎整个区域流向P-型半导体层13，并且发光层12的几乎整个区域发出光。与不具有反射层15和第二透明电极16的典型常规半导体发光元件相比，半导体发光元件1具有更高的光发射输出和几乎相同的元件电压的正向电压(Vf)。认为，半导体发光元件1具有高于典型常规半导体发光元件的光发射输出的事实是由于发光层12的几乎整个区域均发出光并且此外反射层15反射被导向ρ-垫电极17的光的事实。此外，认为，半导体发光元件1与典型常规半导体发光元件具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：出口将士，
申请(专利权)人：丰田合成株式会社，
类型：发明
国别省市：