CN1237628C

CN1237628C - 半导体发光元件及其制造方法

Info

Publication number: CN1237628C
Application number: CNB011359986A
Authority: CN
Inventors: 佐伯亮; 菅原秀人; 渡边幸雄; 地头所保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: US6846686B2; EP2237329A2; TW507386B; US20030201449A1; US20020050601A1; EP1202355A2; US6586773B2; JP2002203987A; EP1202355A3; EP2237329A3; JP4091261B2; CN1351384A

Abstract

提供一种半导体发光元件及其制造方法。在使用GaP基板的半导体发光元件中，使GaP基板(1)和发光层(7)借助于p-InGaP构成的第一接合层(2)和由p-GaP构成的第二接合层(3)接合起来。由此，在用热处理使GaP基板(1)和发光层(7)接合时，可在500～700℃的温度下热处理，所以可减少发光层(7)的损坏，而且可避免工作电压的上升。

Description

半导体发光元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及使用例如InGaAlP材料的半导体发光元件及其制造方法。

背景技术

在LED(发光二极管)等的半导体发光元件中，相应于在元件两端的电极上施加的电压，其发光层发光。为了提高发光元件的发光效率，必须防止发光层产生的光在元件内反射和吸收。

迄今为止，作为采用InGaAlP系材料的LED的基板，通常使用n型的GaAs。

图15展示了使用上述材料的半导体发光元件的第一现有例。在该元件中，通过在GaAs基板21上，夹着缓冲层22形成光反射层23。在该光反射层23上形成由n-包覆层24、活性层25、p-包覆层26构成的发光层27、p-GaAlAs电流扩散层29。

上述GaAs基板21对可见光是不透明的。为此，发光层27发出的光中的向下方传播的部分全部被GaAs基板21吸收。这是LED高亮度化的大障碍。

所以，考虑了用GaP基板作基板的方法。图16展示了半导体发光元件的第二现有例。图16中，与图15相同的部分标以相同的符号。

在第二现有例中，如图16所示，在图中未示出的GaAs基板上用MOCVD(金属有机化学汽相淀积法)形成发光层27，然后用HVPE(卤化物汽相外延生长法)形成厚的(50μm)p型GaP层30，除去GaAs基板，接合替代它的对可见光透明的n型GaP基板28。由此，发光层27发生的光从上下前后左右，即全部方向上取出。所以，与第一现有例相比，得到2～3倍的发光亮度。

但是，如果用这种结构的发光元件，在发光层27上接合GaP基板28时，必需比MOCVD的热处理温度(约700℃)更高温的热处理。从而，在该接合工艺中发光层27受到热损伤。尤其是在p型包覆层26的p型杂质中用锌时，由于高温热处理锌向活性层25大量扩散，活性层25的结晶性恶化。结果，第二现有例的发光层27发出的光的功率比第一现有例显著劣化。因此，与第一现有例相比，第二现有例的亮度还达不到两倍。

为了避免热对发光层的损伤，考虑了降低接合时的热处理温度的方法。但是，如果用该方法，不能在n-包覆层25和GaP基板28的接合界面形成良好的欧姆接触，元件的工作电压上升。

图17展示了第二现有例中，接合时的热处理温度、元件的相对光输出和工作电压的关系。图17中，实线表示接合温度与相对光输出的关系；虚线表示接合温度与工作电压的关系。如图17的虚线表示，若接合时的热处理温度高，则工作电压降低，在800℃左右可获得良好的欧姆接触。但是，另一方面，如实线所示随热处理温度升高，元件的光输出降低。因此，为了得到相当程度的元件输出且降低元件的工作电压，必须在合适温度范围表示的很窄的宽度(800℃左右)内选择接合时的热处理温度。因此，存在着通过与透明GaP基板28接合而提高光输出的效果不充分，且难以高效率地稳定生产的问题。

本发明发光层是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种即使在使用GaP基板时，也可以提高光输出，并以低电压工作的半导体发光元件。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种半导体发光元件，其特征在于包括：包含第一导电类型的第一包覆层、第二导电类型的第二包覆层，以及在上述第一和第二包覆层之间设置的活性层的发光层；在上述第二包覆层上设置的第二导电类型的第一接合层；以及在第二导电类型的第二导电类型的基板上设置的与上述第一接合层接合的第二导电类型的第二接合层。

另外上述第一接合层可以是InGaP，上述第二接合层可以是GaP。

另外，上述半导体发光元件，还可以包括：在上述第一包覆层上设置的第一导电类型的电流扩散层；以及在上述电流扩散层上形成的电流阻止层。

另外，上述电流扩散层可以是GaAlAs。。

另外，上述半导体发光元件还可以具有在上述电流扩散层的整个表面上形成的电极上形成的电极层，且在配置上述电极层的面上形成的安装层与上述电极层被共晶化。

另外，上述活性层可以是多量子阱结构。

本发明的半导体发光元件的制造方法，其特征在于包括层下列工序：在第一导电类型的第一基板上形成第一导电类型的缓冲层，在该缓冲层上形成第一导电类型的电流扩散层，在该电流扩散层上形成第一导电类型的第一包覆层，在上述第一包覆层上形成活性层，在该活性层上形成第二导电类型的第二包覆层，在上述第二包覆层上形成第二导电类型的第一接合层，从而形成第一半导体层的工序；在第二导电类型的第二基板上形成第二导电类型的第二接合层，从而形成第二半导体层的工序：作为上述第一接合层和第二接合层的接合界面，把上述第一半导体层和第二半导体层接合的工序；以及除去上述第一基板和缓冲层的工序。

另外，上述第一基板和第二基板的晶面方向可以分别设计成从(100)面沿[011]方向、从面沿方向以7～16°范围内的同一角度倾斜。

另外，上述第一接合层可以是InGaP，上述第二接合层可以是GaP。

本发明半导体发光元件的制造方法，其特征在于包括下列工序：在n型的GaAs基板上形成p型的蚀刻阻止层的工序：在上述蚀刻阻止层上形成p型的接触层的工序；在上述接触层上形成p型的电流扩散层的工序；在上述电流扩散层上形成p型的第一包覆层的工序；在上述第一包覆层上形成活性层的工序；在上述活性层上形成n型的第二包覆层的工序；在上述第二包覆层上形成n型的接合层的工序；在上述接合层上形成n型的GaP的半导体层的工序；以及除去上述基板和上述蚀刻阻止层的工序。

另外，可以通过与上述接合层接合形成上述半导体层。

另外，可以通过在上述接合层上结晶生长形成上述半导体层。

附图说明

图1是根据本发明的半导体发光元件的实施例1的剖面图；

图2是根据本发明的半导体发光元件的实施例1的制造方法；

图3是图l的例子中的接合温度、工作电压和相对光输出的关系图；

图4是根据本发明的半导体发光元件的键合结构的剖面图；

图5是第一、第二接合层的载流子浓度与工作电压的关系图；

图6是第一接合层的厚度与相对光输出、工作电压的关系图；

图7是根据本发明的半导体发光元件的实施例2的剖面图；

图8是本发明的实施例3，示出多量子阱结构的活性层；

图9是展示现有例与本发明的实施例的发光效率的图；

图10是根据本发明的半导体发光元件的实施例4的剖面图；

图11是展示根据本发明的半导体发光元件的实施例4的制造方法的图；

图12是展示各材料的电流扩散层的载流子浓度、电阻率的图；

图13是展示各材料的电流扩散层的载流子浓度、电阻率的图；

图14是展示根据本发明的半导体发光元件的实施例6的图；

图15是展示第一现有例的图；

图16是展示第二现有例的图；

图17是展示图11的例子中的接合温度，工作电压和相对光输出的关系的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方案。

(实施例1)

图1是展示根据本发明的半导体发光元件的剖面图。图1中，1是晶面方向为

面沿方向( 方向表示与[011]方向相差180°的方向，以下也同样地表示)倾斜7-16°、厚度为250μm的p型GaP基板(以下，p型简写成“p-”，n型简写成“n-”)。在该GaP基板上形成厚为例如0.5μm的p-GaP构成的第二接合层2，和厚为例如0.03μm-0.1μm的p-GaP构成的第一接合层3。该第二接合层2、第一接合层3是为了使GaP基板1和后述的各层接合而设置的。

在上述第一接合层3上依次形成p-InAlP构成的p-包覆层4、InGaAlP构成的活性层5、n-InAlP构成的n-包覆层6。各层的厚度为例如，p-包覆层4为1.0μm，活性层5为0.6μm，n-包覆层6为0.6μm。形成由P包覆层4、活性层5和n包覆层6构成的双异质结构的发光层7。

在n-包覆层6上形成厚为例如1.5μm的、由n-InGaAlP构成的电流扩散层8。该电流扩散层8具有通过使在上述电极上施加的电流扩散，使上述发光层7效率更高地发光的作用。

在上述电流扩散层8上，夹着厚为例如0.1μm的、由n-GaAs构成的接触层9设置例如AuGe系的表面电极10。另外，在上述GaP基板1的与第二接合层2的界面相反的面上设置例如AuZn系的背面电极11。

图2(a)、(b)展示上述结构的半导体发光元件的制造方法。图2(a)、(b)中与图1相同的部分标以相同的标号。下面，用图2(a)、(b)说明制造方法。

图2(a)中，n型GaAs基板12的晶面方向为从(100)面向[011]方向倾斜7-16°，即，以与上述GaP基板1的晶面方向相反的方向倾斜相同的角度，其厚度为250μm。如图2(a)所示，在该GaAs基板12上用MOCVD处延生长、堆积0.5μm厚的由n-GaAs构成的缓冲层13。

在上述MOCVD中，作为材料使用TMG(三甲基镓)、TMA(三甲基铝)、TMI(三甲基铟)等有机金属和砷化氢、磷化氢等氢化物气体。另外，MOCVD时的实施温度为约700℃。下面，各工程的MOCVD也用同样的条件和材料进行。

其次，在上述GaAs缓冲层13上用MOCVD依次外延生长，堆积接触层9、电流扩散层8、n-包覆层6。接着，向这些接触层9、电流扩散层8、n-包覆层6掺入作为杂质的例如硅。硅的材料使用例如硅烷。另外，电流扩散层8的Al含量优选为2-10％。

接着，在n-包覆层6上用MOCVD形成活性层5。该活性层5的组成根据发光波长来确定，即，通过改变InGaAlP中的Ga和Al的平衡量，得到赤、橙、黄、黄绿、绿色的光。

然后，在上述活性层5上用MOCVD依次堆积p-包覆层4、第一接合层3。之后向p-包覆层4、第一接合层3中掺杂以例如DMZ(二甲基锌)为材料的作为杂质的锌。由此形成第一半导体层(第一晶片)14。第一接合层3的杂质浓度必须设在1×10¹⁸cm^-3-1×10¹⁹cm^-3，最佳值为例如3-4×10¹⁸cm^-3。

然后，如图2(b)所示，在GaP基板上使用例如TMG和磷化氢，用MOCVD形成第二接合层2。之后，用DMZ向第二接合层2掺入作为杂质的锌。第二接合层2的杂质浓度必须为1×10¹⁸cm^-3-1×10¹⁹cm^-3，最佳值为例如3-4×10¹⁸cm^-3。由此形成第二半导体层(第二晶片)15。

另外，虽然第二接合层2用p-GaP形成，但也可用作为AlP和GaP的混晶的AlGaP。另外，也可以是GaP和AlGaP的多层层叠结构。

然后，以第二接合层2和第一接合层3作为界面，把上述第一半导体层14和第二半导体层15在室温下贴合起来。此后，在不活泼气氛中通过在约500-700℃下热处理1小时，使第一半导体层14和第二半导体层15牢固地接合起来。

然后，通过机械研磨和蚀刻除去上述GaAs基板12、缓冲层13。之后，在接触层9上堆积AuGe系的金属，通过用光刻法加工，形成表面电极。另外，在GaP基板上堆积AuZn系金属，用光刻法加工，形成背面电极11。

图3是上述第一实施例的半导体发光元件中的接合时热处理温度、元件的相对光输出和工作电压的关系图。图3中，实线表示接合温度与相对光输出的关系，虚线表示接合温度与工作电压的关系。如图3的虚线所示，用比较低的接合温度热处理时，工作电压低。因此，可以不会降低光输出地实现低的工作电压。合适的温度范围如图3所示，为约600-720℃左右。

如果采用上述实施例1，夹着第一接合层3和第二接合层2把发光层7与GaP基板1接合起来。所以，对两者进行热处理时，可以以约500-700℃的比现有例低的温度进行。从而，可以减少热处理时p-包覆层4中的锌向活性层5的扩散，可以防止结晶性的恶化。所以，可以得到充分的光量，实现高输出的半导体发光元件。而且，由于不象现在那样必须把热处理温度控在800℃左右的狭窄范围内，可以用约500℃-700℃的范围，所以温度控制容易，可防止生产率的降低。

下面，参照图4、图5说明第一接合层3和第二接合层2的界面上的晶格匹配的效果。图4(a)是图1所示的第一、第二接合层2、3的键合结构。

一般地，不同材料接合(异质结合)时，两材料的接合部分的结构是很重要的。首先，两者的表面必须平坦。而且，可以进行缺陷少的良好的结晶生长是很重要的。为此，两层的各基板必须晶格匹配。

但是，两层是各自的基板上晶格匹配的结果，两层的晶格常数不同，是不同的材料。一般地，异质接合的界面上发生导体与价电子带的键不连续，若该不连续的量大会妨害载流子的扩散，即电传导性。这作为对电流的阻力，会使元件的工作电压上升。因此，两层必须是各自的基板晶格匹配，且键不连续少的组合。

如果采用实施例1，形成p-InGaP构成的第一接合层3和p-GaP构成的第二接合层2形成的异质接合。如果这样，如图4(a)所示，导体与价电子带的键不连续量分别是0.3eV和0eV。在本发明的情况下，由于支配第一接合层3、第二接合层2的电传导的多数载流子是空穴，价电子带中的空穴可以在键不连续和无阻碍这两者之间移动。即，形成了低电阻的欧姆接合。

但是，即使是上述材料的组合，通常可形成低电阻的欧姆接合也是不确定的。图4(b)是图4(a)中，接合界面的结晶性不好时的键合结构图。如图4(b)所示，若结晶性不好，界面能级会增加。因此，在接合界面附近，载流子(主要是空穴)会被界面能级捕获，在接合部附近形成耗尽层，形成壁垒。该耗尽层和壁垒会妨碍载流子的扩散。因此，为了形成低电阻的欧姆接合，必须减少接合界面的界面能级，且增加两接着层的载流子浓度，即使在界面能级中捕获一部分载流子也不会在接合界面形成耗尽层。

另外，为了减少界面能级的发生，减少接合部的晶体缺陷是很重要的。由于第一接合层3和第二接合层2晶格不匹配，完全没有缺陷是不可能的，但是如果使接合表面的晶面方位一致，就可减少悬空键等导致的界面能级。

根据实施例1，在从(100)面向[011]方向倾斜7～16°的GaAs基板12上形成第一接合层3，在从

面向

方向倾斜7～16°的GaP基板上形成第二接合层2。把这样形成的第一接合层3和第二接合层2贴合起来形成接合界面。由此，两接合层的晶体的晶面方位一致了。因此，可以减少在接合界面处因界面能级引起的载流子的捕获，可以提高发光效率。

另外，第一接合层3、第二接合层2的各载流子浓度为1×10¹⁸cm^-3以上，由此，可以防止接合界面的耗尽层化。因此，如表示第一、第二接合层的载流子浓度与工作电压的关系的图5所示，可以减小工作电压，而且，通过使晶面方位一致，与不一致时相比，可以进一步降低工作电压，可以降低到2.1V以下。

下面，说明与第一接合层3的厚度有关的高光输出和低工作电压效果。图6展示第一接合层3的厚度与光输出和工作电压的关系。图6中，实线表示第一接合层3的厚度与相对光输出的关系，虚线表示层厚度与工作电压的关系。如图6的实线所示，若第一接合层3的厚度厚到0.11μm～lμm，来自活性层5的光被吸收，光输出低，因此，第一接合层3越薄越好。但是，如果薄到0.03μm以下，如图6的虚线所示，工作电压会上升。因此，层厚为0.03μm～0.1μm最合适。由此，可以增加半导体发光元件的光输出，可降低工作电压。

而且，电流扩散层8的Al含量为例如2～7％。虽然电流扩散层8的材料是InGaAlP，Ga的含量越小越好。但是，如果因此而增加Al的含量，电阻率会增加。如果这样，就得不到充分的电流扩散效果。因此，通过使Al含量为例如2～7％，可得到充分的扩散效果。

(实施例2)

图7展示了根据本发明的半导体发光元件的实施例2。图7中，与图1相同的部分标以同一标号，并省略说明。

图7中，16是InGaAlP构成的电流阻止层。该电流阻止层16在如图2(a)所示堆积缓冲层13后形成。即，在缓冲层13上堆积InGaAlP层，在其上依次堆积接触层9以后的层。然后，使第一半导体层14a和第二半导体层15接合，除GaAs基板12和缓冲层13。然后，用光刻工序加工上述InGaAlP构成的电流阻止层16，堆积AuGa系金属，形成表面电极10。

通过上述构成得到了与实施例1同样的效果。而且，在实施例2中，在表面电极10内设置电流阻止层16。由此，可以防止电流从表面电极10正下方流过，可以减少表面电极10正下方的发光。因此，可以避免表面电极10对光的吸收，增加光输出。

(实施例3)

实施例3是实施例2的变形例。在实施例3中，图7中的活性层5是多量子阱结构。该多量子阱结构的活性层5a，如图8所示，通过例如层厚5nm、Al含量为15％的InGaAlP层5b和层厚8nm、Al含量为2.5％的InGaAlP层5c交互堆积而形成的。堆积的层数。例如InGaAlP层5b为41层，InGaAlP层5c为40层。

根据上述实施例3，通过使活性层5为多量子阱结构，可以实现光输出比实施例1、2还高的半导体发光元件。

图9展示了在作为代表性颜色例如红色和黄色的LED中，现有例和实施例3的半导体发光元件的发光效率。如图9所示，根据实施例3可以提供各种颜色都比现有情况发光效率高的半导体发光元件。

(实施例4)

在上述实施例1～3中，构成为在n-GaAs基板上形成通过从下依次形成n-包覆层、活性层、p-包覆层构成的发光层，在p-包覆层上接合p-GaP基板时，难以避免p型杂质向活性层扩散。所以，在实施例4中，是在n-GaAs基板上形成作为发光层的p包覆层的所谓pn反转结构，在该发光层上接合n-GaP基板。

图10展示根据本发明的半导体发光元件的实施例4。图10中的40是例如厚为250μm的n型GaP基板，在该n型GaP基板40上形成例如厚为0.05μm的n-InGaAlP构成的接合层41。在接合层41上依次形成n-包覆层6、活性层5、p-包覆层4。各层厚度为，例如，n-包覆层6和p-包覆层4为1.0μm，活性层5为0.5μm。

在上述p-包覆层4上形成例如厚为3.0μm的p-InGaAlP构成的电流扩散层42，在该电流扩散层42上形成例如厚为0.01μm的p-GaAs构成的接触层43。10、11分别是表面电极、背面电极。另外，图10中的标号42a在实施例5中说明。

图11(a)、(b)展示了上述结构的半导体发光元件的制造方法，图11(a)、(b)中与图2和图10相同的部分标以相同的标号。下面，参照图11(a)、(b)说明实施例4的半导体发光元件的制造方法。

如图11(a)所示，用有机溶剂、硫酸系腐蚀剂清洗n-GaAs基板12。之后，与实施例1同样地把n-GaAs基板12加热到700℃，用MOCVD在n-GaAs基板上形成n-InGaP构成的蚀刻阻止层44。该蚀刻阻止层44是为了在后面的工序中选择性地蚀刻n-GaAs基板12而设置的。

作为MOCVD的材料，与实施例1同样地，例如，Ga源用三甲基镓、Al源用三甲基铝、In源用三甲基铟、P源用磷化氢等。另外，n型杂质和p型杂质分别用一硅烷、二甲基锌等，在以下的工序也是一样的。

然后，用MOCVD在蚀刻阻止层44上依次形成接触层43、电流扩散层42、p-包覆层4、活性层5、n-包覆层6、接合层41。另外，上述蚀刻阻止层44～接合层41全都与n-GaAs基板12晶格匹配地形成。

然后，在接合层41上接合厚为250μm的作为n-GaP基板40的半导体层。然后，利用蚀刻阻止层44用蚀刻除n-GaAs基板12，接着也除去蚀刻阻止层44。

然后，如图11(b)所示，按照电极的形状蚀刻接触层43，在该接触层43上形成图10所示的表面电极10。另一方面，在n-GaAs基板40上形成背面电极。另外，也可以在接触层43上堆积AnGe系金属层，通过同时蚀刻接触层43和该金属层形成表面电极。

在上述实施例4中，是在n-GaAs基板12上形成由从下依次为p-包覆层4、活性层5、n-包覆层6构成的发光层7的pn反转结构，在该发光层7上接合n-GaP半导体层40。现在，在形成pn反转结构的发光层时，在基板和发光层之间形成的pn接合部中难以通电。为了避免这一点采用p-GaAs基板。但是，如果使用p-GaAs基板，基板中多数含有的受体杂质(此时为锌)会扩散到发光层。因此，已知发光特性不好。另外，使用p-GaAs基板时，由于在与n-GaAs基板接合的热工序中杂质会扩散，问题更严重。

为此，如实施例4中那样，通过不使用p-GaAs基板，而使用n-GaAs基板12，解决上述问题。而且，在制造过程中不形成用来除去n-GaAs基板12的pn接合部，还可以回避电流难以流过元件的问题。

另外，在实施例4中使用n-GaP半导体层40。一般地，p-GaP比其它p型层杂质浓度高。由于不使用该p-GaP，在与n-GaP半导体层40接合时的热工序中，可抑制杂质向发光层7扩散和发光特性的降低。

另外，在实施例4中，作为活性层5使用Al含量为2.5％的InGaAlP，通过在表面电极10、背面电极11上施加偏压，观察到在0.25μm处有峰值的红色发光。工作电流为20mA时，放射角10°的封装的光输出为7.5cd。这比实施例1的半导体发光元件的光输出高。

(实施例5)

实施例4中，电流扩散层42使用p-InGaAlP。而实施例5中的电流扩散层42a使用p-GaAlAs，这一点与实施例4不同。因此，用图10进行说明，其它的结构、动作、制造方法等的相同部分的说明省略。图10中示出的p-GaAlAs电流扩散层42a的厚度为例如3.0μm。

一般而言，电流扩散层是为了使如上所述地从电极注入的电流在元件内的更大区域内散开而设置的，希望电阻率越低越好。在实施例5中，使用Al含量为35％的p-GaAlAs。由此，可以比p-InGaAlP更降低电阻率。

图12展示上述各材料的载流子浓度、电阻率。如图12所示，通过使用GaAlAs，可以比使用InGaAlP时大幅度地减小电阻率。而且，通过提高载流子浓度，可以更加降低电阻率，但是要考虑锌的扩散就不优选了。另外，作为电流扩散层42a的另一候补，可考虑例如GaP等的材料。但是，由于GaAlAs与基板中使用的GaAs基本上晶格区配，没有晶格缺陷向发光层7传播造成的影响。因此，使用GaAlAs是非常有效的。

实施例5中，在放射角为10°的封装中以工作电流为20mA施加偏压时的光输出为8cd。

如果采用上述实施例5，通过用GaAlAs作电流扩散层42a，可以降低电流扩散层42a的电阻率。由此，可以增加元件内部的电流的扩散，提高向元件外部取出光的效率。

(实施例6)

实施例1～5是元件的n侧为下侧的结构。与此相反，实施例6的不同之处在于p侧为下侧。其它部分都和实施例1～5相同。

图13展示了实施例1、4中的各电流扩散层的载流子浓度、电阻率。如图13所示，在电阻率这一点上实施例4的电流扩散层比实施例1差。即，对于相同的材料p型和n型的电阻率相差很大，对于电流扩散的作用p型材料没有优势。

图14展示了本发明的实施例6。如图14所示，在电流扩散层42的整个表面上形成作为p侧电极的背面电极11，作为主要从n侧电极侧取出光的安装层。由此，从背面电极11注入的电流扩散到元件内部的全部区域。

另外，作为常用安装材料使用的银浆料，在安装时，银浆料漫延到元件侧面，引起短路。为此，通过使在安装面上设置的AnSn构成的安装层45、和在背面电极11上形成的例如Au系金属构成的电极层46共晶化得到的共晶电极进行安装。

可以确认，通过向上述结构的半导体发光元件施加偏压在元件表面的全部区域上发光。另外，从现在由于Ag浆料漫延而封闭的侧面区域上也能够有效地取出光。在放射角10°的封装中工作电流20mA时的光输出为10cd。

如果用实施例6，由于电流扩散层42在与光取出侧相反的一侧形成，可在整个表面上形成背面电板。由此可在整个元件内部区域上扩散电流。另外，由于在安装层45上通过使用AuSn的共晶电极安装元件，从元件的侧面区域也能有效地取出光，可以提高元件的光输出。

另外，在上述实施例4～6中，虽然活性层与是单晶结构，但也可以是例如实施例3中所示的多量子阱结构。由此，可以更加增加光输出，还具有由于在多数界面上存在而杂质扩散强的优点。

另外，在上述实施例中，背面电极不限于欧姆电极构成的结构，可以是例如形成部分的反射特性高的金属膜。而且，通过形成具有反射特性的欧姆电极，也可以有效地把从活性层7向背面电极方向发出的光取出到元件外部。

另外，虽然n-GaP半导体层40是通过与接合层41接合的方式形成的，但也可以用MOCVD法结晶生长而形成。

而且，如果作为电极使用例如ITO(氧化铟锡)或薄膜金属等构成的具有透光性且易于透过电流的材料，即使是对于其电流扩散层中电流的扩散有问题的实施例，也可以提高光取出效率。

当然，在不脱离本发明主要思想的前提下可以进行种种的变更后实施。

如上所述，根据本发明可以提供即使使用GaP基板时，也可以增加光输出，以低电压工作的半导体发光元件。

Claims

1.一种半导体发光元件，其特征在于包括：

包含第一导电类型的第一包覆层、第二导电类型的第二包覆层，以及在上述第一和第二包覆层之间设置的活性层的发光层；

在上述第二包覆层上设置的第二导电类型的第一接合层；以及

在第二导电类型的基板上设置的与上述第一接合层接合的第二导电类型的第二接合层。

2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于：上述第一接合层是InGaP，上述第二接合层是GaP。

3.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于还包括：

在上述第一包覆层上设置的第一导电类型的电流扩散层；以及

在上述电流扩散层上形成的电流阻止层。

4.一种半导体发光元件，包括：

n型的GaP基板；

在上述基板上形成的n型接合层；

在上述接合层上形成的n型的第一包覆层；

在上述第一包覆层上形成的活性层；

在上述活性层上形成的p型的第二包覆层；以及

在上述第二包覆层上形成的由InGaAlP、GaAlAs中的任一个构成的电流扩散层。

5.如权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于：还具有在上述电流扩散层的整个表面上形成的电极上形成的电极层，且在配置上述电极层的面上形成的安装层与上述电极层被共晶化。

6.如权利要求1～5中任一项所述的半导体发光元件，其特征在于：上述活性层是多量子阱结构。

7.一种半导体发光元件的制造方法，其特征在于包括下列工序：

在第一导电类型的第一基板上形成第一导电类型的缓冲层，在该缓冲层上形成第一导电类型的电流扩散层，在该电流扩散层上形成第一导电类型的第一包覆层，在上述第一包覆层上形成活性层，在该活性层上形成第二导电类型的第二包覆层，在上述第二包覆层上形成第二导电类型的第一接合层，从而形成第一半导体层的工序；

在第二导电类型的第二基板上形成第二导电类型的第二接合层，从而形成第二半导体层的工序；

作为上述第一接合层和第二接合层的接合界面，把上述第一半导体层和第二半导体层接合的工序；以及

除去上述第一基板和缓冲层的工序。

8.如权利要求7所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于：上述第一基板和第二基板的晶面方向分别设计成从(100)面沿[011]方向、从( 100)面沿[0 1 1]方向以7～16°范围内的同一角度倾斜。

9.如权利要求7所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于：上述第一接合层是InGaP，上述第二接合层是GaP。

10.一种半导体发光元件的制造方法，其特征在于包括下列工序：

在n型的GaAs基板上形成p型的蚀刻阻止层的工序：

在上述蚀刻阻止层上形成p型的接触层的工序；

在上述接触层上形成p型的电流扩散层的工序；

在上述电流扩散层上形成p型的第一包覆层的工序；

在上述第一包覆层上形成活性层的工序；

在上述活性层上形成n型的第二包覆层的工序；

在上述第二包覆层上形成n型的接合层的工序；

在上述接合层上形成n型的GaP的半导体层的工序；以及

除去上述基板和上述蚀刻阻止层的工序。

11.如权利要求10所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于：通过与上述接合层接合形成上述半导体层。

12.如权利要求10所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于：通过在上述接合层上结晶生长形成上述半导体层。