CN1661826A - 半导体发光元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提高半导体发光元件的发光效率。半导体发光元件(1)设有包含n型半导体层(15)、活性层(16)、p型半导体层(17)、第一、第二和第三辅助层(13、14、18)的半导体区(2)。在用作半导体区2的光取出面的一个主面(11)的中央连接有阴电极(8)。在半导体区(2)的另一主面(12)隔着包括欧姆接触层(19)和具有隧道效应的绝缘膜(3)与光反射层(4)接合。反射层(4)隔着第一和第二接合金属层(5、6)与硅支撑衬底(7)接合。绝缘膜(3)抑制光反射层(4)和欧姆接触层(19)之间的合金化。从而，确保光反射层(4)的良好的反射率。

Description

半导体发光元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种包含例如由AlGaAs系、AlGaInP系、GaN系、AlGaInN系等构成的半导体层的半导体发光元件及其制造方法。
背景技术
用AlGaInP系化合物半导体形成发光层即活性层的传统的典型的半导体发光元件，设有GaAs的支撑衬底和设于该支撑衬底上的包含用于发光的多个AlGaInP系化合物半导体层的主半导体区。AlGaInP系化合物半导体可在GaAs支撑衬底上比较良好地外延生长。
但是，GaAs支撑衬底对从主半导体区所包含的发光层发光的光波段的光吸收系数极高。因此，从发光层向支撑衬底侧发光的光往往被GaAs支撑衬底吸收，得不到具有高发光效率的发光元件。
作为防止上述的GaAs支撑衬底的光吸收而提高发光效率的方法，公知有这样的方法：如在上述基本结构的半导体发光元件中在GaAs等的支撑衬底上将包含发光层的主半导体区外延生长，然后除去GaAs支撑衬底，在包含发光层的主半导体区上粘贴例如由GaP构成的光透射性衬底，并在该光透射性衬底的下面形成具有光反射性的电极的方法。但是，设有这种光透射性衬底和光反射性电极的结构存在这样的缺点：因包含发光层的主半导体区和光透射性衬底的界面的电阻使阳电极和阴电极之间的正向电压变得较大。
克服上述缺点的方法公开于日本的特许公开公报2002-217450号(以下称为专利文献1)。即，所述专利文献1中公开了在包含发光层的主半导体区的下面侧离散地形成AuGeGa合金层，将AuGeGa合金层和包含未被该合金层覆盖的发光层的主半导体区的下面这两部分，用Al等的金属反射膜覆盖，并且，在该金属反射膜上粘合例如由具有导电性的硅构成的导电性支撑衬底。AuGeGa合金层例如与AlGaInP等的半导体衬底比较良好地欧姆接触。因而，依据该结构，能够降低阳电极和阴电极之间的正向电压。
另外，由于金属反射膜能够将从发光层向导电性支撑衬底侧发出的光反射，因此可得到高的发光效率。
但是，在所述专利文献1中记载的发光元件在经过其制造工序中的各种热处理工序的过程中，金属反射膜和AuGeGa合金层与相邻的主半导体区之间产生反应，存在该界面上的反射率降低的情况。因此，不能高成品率地生产具有预期效果的发光效率高的半导体发光元件。
在日本的特许公开公报2003-224297号(以下称为专利文献2)中公开了在金属反射膜和欧姆电极之间配置绝缘膜，并在绝缘膜上设置开口，通过该开口将金属反射膜和欧姆电极电连接的情况。但是，该结构中，由于开口处发生金属反射膜和欧姆电极的合金化，因此反射率低。
作为提高半导体发光元件的发光效率的方法，例如如日本的特许公开公报11-4020号(以下称为专利文献3)所示那样公知有在发光半导体区的焊盘电极下侧的光透射性电极和p型欧姆接触层之间设置由n型半导体构成的电流截断(block)层的方法。若设置该电流截断层，则能够降低发光半导体区中对光取出无贡献部分的电流，增大发光效率。但是，需要用以设置电流截断层的特别工序，这必然会提高成本。
发明内容
因而，本发明的课题是解决不容易得到发光效率高的半导体发光元件的问题。
为此，本发明提供一种半导体发光元件，该半导体发光元件中设有：发光用半导体区，其中包括用作光取出面的一个主面和该一个主面对侧的另一主面，且至少包含配置于所述一个主面侧的第一导电型半导体层和配置于所述另一主面侧的第二导电型半导体层；与所述第一导电型半导体层电连接的电极；与所述半导体区的另一主面的至少一部分欧姆接触且可透光地形成的欧姆接触层；与所述欧姆接触层重叠而配置且可透光地形成的扩散抑制膜；以及为使透过所述欧姆接触层和所述扩散抑制膜的光在所述半导体区的一个主面侧反射而与所述扩散抑制膜重叠配置的导电性光反射层。
本发明的半导体发光元件不仅仅是完成的发光元件，可为半成品的发光芯片。另外，本发明中的光指的是从所述半导体区发出的光。另外，本发明中的所述扩散抑制膜指的是抑制所述欧姆接触层的元素和所述光反射层的元素的相互扩散的膜。
所述半导体区最好由III-V族化合物半导体构成。
所述欧姆接触层最好由从Ni、Au、Cr、V、Ti、Co、Pd、Ir、Os、Ru、Pt、Al和Cu中选择的至少1种金属，或包含从Ni、Au、Cr、V、Ti、Co、Pd、Ir、Os、Ru、Pt、Al和Cu中选择的至少1种金属的合金，或AlGeGa合金，或III-V族化合物半导体构成。
所述扩散抑制膜最好是由能够抑制所述欧姆接触层的元素和所述光反射层的元素的相互扩散的材料形成的绝缘膜或具有导电性的膜。所述绝缘膜最好形成为能得到量子力学隧道效应的厚度。
所述绝缘膜最好是从SiO2、TiO2、MgO、NiO、ZnO、AlN和SiN中选择的至少1种绝缘物。具有所述导电性的膜最好是从氧化铟(In2O3)和氧化锡(SnO2)的混合物(以下称为ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化锌(ZnO)和氧化镍(NiO)中选择的光透射性导电膜。另外，光透射性导电膜最好形成为能得到量子力学的隧道效应厚度。
所述光反射层最好是由从Al、Ag、Rh、Au和Cu中选择的至少1种金属，或包含从Al、Ag、Rh、Au和Cu选择的至少1种金属的合金构成。
最好，所述电极配置于所述半导体区的一个主面的一部分上且不可透光地形成；所述欧姆接触层未在与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上设置，或以第一密度设置且在不与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上以比所述第一密度大的第二密度设置。如此，欧姆接触层不与半导体区的另一主面上的电极对置部分的全部或一部分接触的结构，具有与传统的电流截断层同样的功能，使发光效率提高。
最好，在所述电极配置于所述半导体区的一个主面的一部分上且不可透光地形成时，所述扩散抑制膜包括覆盖所述欧姆接触层的部分和将与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分覆盖的部分。这时，所述扩散抑制膜最好为绝缘膜。
在所述电极配置于所述半导体区的一个主面的一部分上且不可透光地形成时，能够在与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上设有非欧姆接触的合金层。所述合金层最好是包含形成所述光反射层的金属的合金。
在所述电极配置于所述半导体区的一个主面的一部分上且不可透光地形成时，能够设置配置于与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分的欧姆接触防止用绝缘层。这时，所述欧姆接触层最好包括覆盖所述欧姆接触防止用绝缘层的部分。
最好将支撑衬底接合在所述光反射层上。
所述支撑衬底最好是具有导电性的衬底。
最好设置与所述支撑衬底接合的其它电极。
能够设置配置于所述半导体区的一个主面且与所述电极连接的光透射性电极。
为制造所述半导体发光元件，最好包括以下工序：准备生长用衬底的工序；用气相生长方法在所述生长用衬底上形成发光用的半导体区的工序，该半导体区至少包含具有可取出光的一个主面和该一个主面对侧的另一主面且配置于所述一个主面侧的第一导电型半导体层和配置于所述另一主面侧的第二导电型半导体层；形成与所述半导体区的另一主面欧姆接触且具有可透光的厚度的欧姆接触层的工序；与所述欧姆接触层重叠地形成可透光的扩散抑制膜的工序；与所述扩散抑制膜重叠地形成具有将透过所述欧姆接触层和所述扩散抑制膜的光反射的功能的导电性光反射层的工序；将支撑衬底与所述光反射层接合的工序；除去所述生长用衬底的工序；以及形成与所述第一导电型半导体层电连接的电极的工序。
本发明的可透光的扩散抑制膜可抑制欧姆接触层的元素和光反射层的元素的相互扩散，防止在欧姆接触层和光反射层之间形成合金层。因而，依据本发明，能够得到优于将传统的金属光反射膜与欧姆接触层直接接合时的光反射面。因此，能够使从半导体区向光反射层侧发出的光良好地返回到半导体区的一个主面侧，并能增大外部发光效率。
另外，在以能得到量子力学的隧道效应的厚度形成了用作扩散抑制膜的绝缘膜或光透射性导电膜时，能够使电流经由扩散抑制膜流过，无需设置将欧姆接触层和光反射层电连接的特别的连接部件，可使半导体发光元件的成本降低。若设置特别的连接部件，则因此会降低光反射量，其外部发光效率变低，还需要增加形成连接部件的特别的工序，因而提高了半导体发光元件的成本。
附图说明
图1是表示本发明实施例1的半导体发光元件的剖视图。
图2是表示图1的半导体发光元件的制造阶段的状态的剖视图。
图3是表示本发明实施例2的半导体发光元件的剖视图。
图4是表示本发明实施例3的半导体发光元件的剖视图。
图5是表示图4的A-A线上的半导体区的另一主面的平面图。
图6是表示图4的半导体发光元件的制造阶段的状态的剖视图。
图7是表示本发明的实施例4的半导体发光元件的剖视图。
图8是表示本发明的实施例5的半导体发光元件的剖视图。
图9是表示本发明的实施例6的半导体发光元件的剖视图。
图10是表示本发明的实施例7的半导体发光元件的剖视图。
1、1a  半导体发光元件；2、2a  半导体区；3  绝缘膜；4  光反射层；5、6  第一和第二接合金属层；7  硅支撑衬底；8  阴电极；9  阳电极；11  一个主面；12  另一主面；15  n型半导体层；16  活性层；17  p型半导体层；13、14、18  第一、第二和第三辅助层；19  欧姆接触层；22  开口。
具体实施方式
以下参照图1～图10就本发明的实施方式的作为半导体发光元件的双异质结结构的发光二极管及其制造方法进行说明。
实施例1
如图1概略所示，本发明的实施例1的半导体发光元件1由以下部分构成：用于发光的半导体区2、可称为欧姆电极层的欧姆接触层19、本发明的光透射性绝缘膜3、导电性光反射层4、第一和第二接合金属层5、6、导电性硅支撑衬底7、作为第一电极的阴电极8以及作为第二电极的阳电极9。
半导体区2可称为主半导体区或发光半导体区或发光半导体衬底，包括一个主面11和另一主面12，从一个主面11向另一主面12依次设有n型(第一导电型)的第一辅助层13、n型的第二辅助层14、n型包层或可称为第一导电型半导体层的n型半导体层15、可称为发光层的活性层16、p型包层或可称为第二导电型半导体层的p型半导体层17以及p型的第三辅助层18。半导体区2的各层13～18是III-V族化合物半导体，最好由P(磷)或N(氮)或As(砷)等V族元素和Al(铝)、Ga(镓)和In(铟)内的1种或多个III族元素的化合物半导体构成。
在半导体区2中用于发光的最重要的部分是n型半导体层15、活性层16和p型半导体层17。因而，能够全部省略半导体区2中的n型的第一辅助层13、n型的第二辅助层14和p型的第三辅助层18等或省略其中的一部分。另外，可根据情况，节省用于形成双异质结结构的活性层16，并可使n型半导体层15与p型半导体层17直接接触。总之，半导体区2至少包含n型半导体层15和p型半导体层17时，可得发光功能。还有，用半导体构成欧姆接触层19时，可将欧姆接触层19看作半导体区2的一部分。该半导体区2的一个主面11作为从活性层16发出的光的取出面起作用。以下，就发光元件1的各部分进行详细说明。
在n型半导体层15和p型半导体层17之间配置的活性层16，由III-V族化合物半导体构成。该III-V族化合物半导体最好是由化学式AlxGayIn1-x-yP(其中，x和y是满足0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1的数值)表示的材料。本实施例的活性层16由未添加导电型确定杂质的AlGaInP构成。但是，对活性层16可添加比p型半导体层17低浓度的p型杂质，或添加比n型半导体层15低浓度的n型杂质。另外，图1中为简化图示该活性层16由一层显示，但实际上具有公知的多重量子阱(MQW：Multi-Quantum-Well)结构或单一量子阱(SQW：Single-Quantum-Well)结构。
另外，活性层16可由化学式AlxGayIn1-x-yN(其中，x和y是满足0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1的数值)表示的氮化物半导体构成。
在活性层16的一侧配置的n型半导体层15由添加了n型杂质(例如Si)的III-V族化合物半导体构成。该n型半导体层15的III-V族化合物半导体是最好由化学式AlxGayIn1-x-yP(其中，x和y是满足0≤x＜1、0≤y≤1、0≤x+y≤1的数值)表示的材料。为了将活性层16上发生的光向外部良好地取出，n型半导体层15的Al的比例x具有大于活性层16的Al的比例x的值，最好为0.15～0.45，若为0.2～0.4则更好。另外，Ga的比例y最好为0.15～0.35，若为0.4～0.6则更好。n型半导体层15的n型杂质的浓度最好为5×1017cm-3以上。n型半导体层15的带隙(band gap)大于活性层16的带隙。
该n型半导体层15可由化学式AlxGayIn1-x-yN(其中，x和y是满足0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1的数值)表示的氮化物半导体构成。
在活性层12的另一侧配置的p型半导体层17由添加了p型杂质(例如Zn)的III-V族化合物半导体构成。该III-V族化合物半导体最好是由化学式AlxGayIn1-x-yP(其中，x和y是满足0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1的数值)表示的材料。为了将从活性层16发生的光向外部良好地取出，p型半导体层17的Al的比例x具有大于活性层16的Al的比例x的值，最好设定为0.15～0.5的范围。p型半导体层17的p型杂质的浓度例如确定为5×1017cm-3以上。p型半导体层17的带隙大于活性层16的带隙。
另外，p型半导体层17可由化学式AlxGayIn1-x-yN(其中，x和y是满足0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1的数值)表示的氮化物半导体构成。
在n型半导体层15上配置的第二辅助层14还可称为电流分散层或缓冲层，主要具有提高正向电流分布的均匀性的作用。即，第二辅助层14在平面地观看时，即在对半导体区2的一个主面11垂直的方向看时，具有扩大阴电极8的外围侧电流的作用。另外，该第二辅助层14具有将从活性层16发生的光扩展到元件的外围侧而取出的作用。本实施例1的第二辅助层14由n型GaAs构成。但是，第二辅助层14例如可用GaAs以外的例如GaP、或GaxIn1-xP或AlxGa1-xAs或AlxGayIn1-x-yN等的n型的III-V族化合物半导体构成。
在第二辅助层14上配置的n型的第一辅助层13还可称为n型接触层，主要具有使阴电极8的欧姆接触良好的功能，并且，具有停止后述的发光元件的制造工序中的蚀刻的功能。该第一辅助层13，例如由在用化学式AlxGayIn1-x-yP(其中，x和y是满足0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1的数值)表示的材料或化学式AlxGayIn1-x-yN(其中，x和y是满足0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1的数值)表示的材料上添加n型杂质的物质构成。
邻接p型半导体层17而配置的第三辅助层18，还可称为电流分散层或缓冲层，主要具有提高正向电流分布的均匀性的作用。即，第三辅助层18在对半导体区2的一个主面11垂直的方向看时，具有扩大阴电极8的外围侧电流的作用。第三辅助层18例如由p型GaP(磷化镓)或p型GaN(氮化镓)或别的III-V族化合物半导体构成。
邻接第三辅助层18而配置的欧姆接触层19与半导体区2的另一主面12欧姆接触，为将半导体区2与光反射层4的良好地电连接而设置。该欧姆接触层19为获得欧姆电极层的功能，例如由从Ni(镍)、Au(金)、Cr(铬)、V(钒)、Ti(钛)、Co(钴)、Pd(钯)、Ir(铱)、Os(锇)、Ru(钌)和Pt(白金)中选择的至少1种金属，或包含从Ni、Au、Cr、V、Ti、Co、Pd、Ir、Os、Ru、Pt、Al和Cu中选择的至少1种金属的合金，或AlGeGa合金，或III-V族化合物半导体形成。本实施例1中欧姆接触层19由NiAu合金形成。还有，为了让从半导体区2发生的例如350～550nm波长的光透过，欧姆接触层19最好以0.5～20nm的厚度形成。
作为扩散抑制膜的绝缘膜3具有可将从半导体区2发出的光透过且可得到量子力学的隧道效应的厚度，与欧姆接触层19重叠地配置。欧姆接触层19和光反射层4由绝缘膜3分离，因此绝缘膜3具有抑制欧姆接触层19和光反射层4之间的各元素的相互扩散或合金化的功能。该绝缘膜3，例如可以由从SiO2(硅氧化物)、TiO2(钛氧化物)、MgO(镁氧化物)、NiO(镍氧化物)、ZnO(锌氧化物)、AlN(氮化铝)和SiN(氮化硅)中选择的至少1种材料形成。该绝缘膜3最好用溅镀法或CVD(Chemical Vapor Deposition)法或蒸镀法形成。
绝缘膜3的厚度最好为0.2nm～10nm，但为了获得良好的扩散抑制功能和量子力学的隧道效应则最好是0.5nm～5nm。即，绝缘膜3的厚度在0.5nm以上时，能够良好地抑制具有导电性的光反射层4和欧姆接触层19的合金化。另外，绝缘膜3的厚度在5nm以下时，因隧道效应而使光反射层4和欧姆接触层19之间等效地连接，发光元件的电流经由绝缘膜3流过。
具有导电性的光反射层4具有反射从半导体区2发出的光的功能，在图1中与绝缘膜3重叠地配置，覆盖绝缘膜3的整个面。该光反射层4最好由从铝(Al)、银(Ag)、Ru(钌)、金(Au)和铜(Cu)中选择的至少1种金属，或包含从铝(Al)、银(Ag)、Ru(钌)、金(Au)和铜(Cu)中选择的至少1种金属的合金形成。本实施例中采用对成本有利的铝(Al)形成光反射层4。还有，光反射层4并不间隔特别的连接部件与欧姆接触层19连接。因而，光反射层4的几乎全部都用作高反射率的光反射面。为获得充分的光反射功能，光反射层4最好以0.05μm～1μm的厚度形成。
为了对半导体区2、欧姆接触层19、绝缘膜3和光反射层4在机械上进行保护并支撑，导电性支撑衬底7间隔第一和第二接合金属层5、6与光反射层4接合。第一接合金属层5例如由金(Au)构成，覆盖光反射层4。第二接合金属层6例如由金(Au)构成，覆盖导电性支撑衬底7。第一和第二接合金属层5、6用热压接法相互接合。本实施例中，作为导电性支撑衬底7使用添加导电型确定杂质且具有300μm厚度的硅衬底。硅衬底具有低价、加工容易且热导率高等特点。支撑衬底7为硅衬底时，硅衬底的理想厚度是200～1000μm。
作为第一电极的阴电极8由Al或Ni等的金属层构成，与半导体区2的一个主面11即第一辅助层13中央的一部分欧姆接触。阴电极8作为用以与导线(未图示)等构成的金属连接部件连接的焊盘起作用，且不透光。因而，半导体区2的一个主面11的未形成阴电极8的部分成为光取出面。第一电极不仅用具有焊盘功能的阴电极8形成，如图4的点划线所示，还在半导体区2的一个主面11上形成光透射性电极23，在此可以连接阴电极8。光透射性电极23，例如由氧化铟(In2O3)和氧化锡(SnO2)的合金(ITO膜)、或5～20nm左右的Ag或Ag合金等形成。
作为第二电极的阳电极9在硅支撑衬底7的整个下面形成。取代硅支撑衬底7而设置金属支撑衬底时，由于该金属支撑衬底成为阳电极，因此能够省去图1的阳电极9。
在制造图1的半导体发光元件1时，首先，准备图2所示的例如由GaAs构成的生长用衬底10。接着，通过公知的有机金属化学气相生长即MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor DepoSition)方法，在生长用衬底10上依次外延生长n型的第一辅助层13、n型的第二辅助层14、n型半导体层15、活性层16、p型半导体层17和p型的第三辅助层18，于是得到半导体区2。
接着，对各材料进行溅镀或CVD或蒸镀处理，依次形成欧姆接触层19、绝缘膜3和光反射层4，并且，形成由Au构成的第一接合金属层5。在形成这些层时能够根据需要进行热处理。
接着，用蚀刻法除去由GaAs构成的生长用衬底10。从而，得到与欧姆接触层19、绝缘膜3、金属光反射层4和第一接合金属层5相伴的半导体区2。还有，也可在将与第二接合金属层6相伴的支撑衬底7与第一接合金属层5接合后，除去由GaAs构成的生长用衬底10。
接着，准备在由含杂质的Si衬底构成的支撑衬底7的一个主面上真空蒸镀由Au构成的第二接合金属层6，通过将第一和第二金属接合层5、6加压接触，例如在200℃～300℃范围的温度下进行热处理而使Au相互扩散，粘合第一和第二金属接合层5、6，将与欧姆接触层19、绝缘膜3、金属光反射层4和第一接合金属层5相伴的半导体区2和与第二接合金属层6相伴的支撑衬底7一体化。该粘合工序中的热处理对接触层19、光反射层4的稳定化有利。
从而，形成图1的阴电极8和阳电极9后完成半导体发光元件。
本实施例具有如下的效果。
(1)由于在光反射层4和欧姆接触层19之间形成具有隧道效应的绝缘膜3，能够阻止或抑制制造工序中的各种热处理工序中基于光反射层4和欧姆接触层19之间产生的相互扩散的合金化反应。若产生合金化部分，则反射率降低，但本实施例中不会产生这样的问题。因此，能够容易且高成品率地生产具有高发光效率的发光元件。
(2)绝缘膜3具有隧道效应，因此不需要在光反射层4和欧姆接触层19之间设置特别的连接部位，对光反射层4的光反射有贡献的部分的面积变得大，反射量增大且发光效率提高。
(3)通过溅镀或CVD或蒸镀等的镀覆绝缘材料的方法形成绝缘膜3，因此能够抑制或阻止光反射膜4和欧姆接触层19的合金化反应良好。
(4)基本上在半导体区2的另一主面12的整个面上设置欧姆接触层19，因此与局部设置欧姆接触层19的所述专利文献1的半导体发光元件相比半导体区2的另一主面12的平坦性良好，可良好地粘合硅支撑衬底7。
(5)由于不需要局部设置欧姆接触层19，将不需要为局部设置欧姆接触层19的图案，可简化制造工序。
(6)由于在活性层16和一个主面11之间配置了n型半导体层15、n型的第一和第二辅助层13、14，可良好地得到电流分散作用。即，与p型半导体相比，半导体区2中的横向电流更易在n型半导体中流过。因此，从阴电极8到活性层16外围侧的电流扩散优于传统的将p型半导体层作为光取出面的情况，发光效率提高。另外，本实施例1中，由于一个主面11和活性层16之间的n型半导体层15、n型的第一和第二辅助层13、14的合计厚度大于活性层16和欧姆接触层19之间的p型半导体层17和p型的第三辅助层18的合计厚度，因此从阴电极8到活性层16外围侧的电流扩散良好，并提高了发光效率。
实施例2
接着，参照图3就实施例2的半导体发光元件1a进行说明。在图3以及表示后述的实施例3～7的图4～图10中与图1和图2共同的部分采用同一参考符号，省略其说明。
除了设有变形的半导体区2a和变形的支撑衬底7a以及改变了阳电极9的连接位置以外，图3的半导体发光元件1a与图1相同。图3的变形的半导体区2a相当于从图1的半导体区1省去了第一和第三辅助层13、18。因而，作为第一电极的阴电极8连接到与图1的第二辅助层14相同结构的n型的电流扩散层14的主面。另外，欧姆接触层19与p型半导体区17欧姆接触。支撑衬底7a和光反射层4形成为具有从半导体区2a横向突出的部分。阳电极9与由金属构成的光反射层4直接连接。还有，精简阳电极9，接合到光反射层4或支撑衬底7a，另外，光反射层4通过接合材料(图示省略)与支撑衬底7a接合。为提高放热性支撑衬底7a由热导性良好的金属材料形成。
在图3的半导体发光元件1a中半导体区2a的另一主面12也隔着欧姆接触层19和绝缘膜3与金属光反射膜4接合，因此能够得到与图1的
实施例1相同的效果。
实施例3
与图1的不同点在于图4～图6所示的实施例3的半导体发光元件1b在欧姆接触层19的中央形成有用以得到电流截断功能的开口22，其它结构与图1基本相同。还有与图2同样，图6表示图4的半导体发光元件1b的制造工序的状态。
图4所示的实施例3的半导体发光元件1b的欧姆接触层19在其中央设有用以得到电流截断功能的开口22。因而，欧姆接触层19仅覆盖半导体区2的另一主面12的外围侧部分12a。即，另一主面12中的在图4中由2条点划线20、21划分表示，且图5中用点划线划分表示的电极8的对置区域12b不与欧姆接触层19接触。图4的实施例3中，不在半导体区2的另一主面12的电极对置部分12b形成欧姆接触层19而在整个外围侧部分12a上形成，但也可代之以，在外围侧部分12a上以第一密度形成欧姆接触层19，并在电极对置部分12b上以比第一密度小的第二密度形成。这里的第一密度即该外围侧部分的欧姆接触层19形成区域的面积对外围侧部分12a的表面积之比，最好为0.7～1.0(80～100％)。另外，第二密度即该电极对置部分12b中欧姆接触层19的形成区域的面积对电极对置部分12b的表面积之比，最好为0～0.3(0～30％)。为获得充分的电流截断功能和电流扩散功能，最好第一密度为1.0(100％)、第二密度为0(0％)。
绝缘膜3配置在欧姆接触层19和光反射层4之间，以及半导体区2的另一主面12的电极对置部分12b即欧姆接触层19的开口22中。图4中光反射层4埋入欧姆接触层19的开口22地形成，且在与第一接合金属层5相对的一侧设有平坦的表面。但是，在光反射层4的表面上形成与欧姆接触层19的开口22对应的凹部也无妨。
图4的半导体发光元件1b的制造过程包含图6所示的粘合工序。欧姆接触层19的开口22以预定的图案被覆欧姆接触层19用材料，或在被覆后按预定的图案蚀刻而获得。
图4的实施例3除了具有与实施例1相同的效果以外，还具有提高发光效率的效果。即，图4中欧姆接触层19不在半导体区2的另一主面12的电极对置部分12b上形成，因此能够限制活性层16的中央部分的电流，能使电流流入另一主面12的外围部分12a，从而能与公知的电流截断层一样地提高发光效率。另外，通过在欧姆接触层19上设置开口2的简单的工序，能够得到电极对置部分12b的电流截断的功能，并能抑制成本的上升。
还有，在图4的半导体区2的一个主面11上，附加如点划线所示的光透射性电极23，能够将该光透射性电极23与阴电极8连接。
实施例4
除了设有与图3同样变形的半导体区2a和变形的支撑衬底7a并改变阳电极9的连接位置以外，图7的半导体发光元件1c与图4的相同。
图7的半导体发光元件1c中欧姆接触层19也设有与图4相同的开口22，因此通过图7的半导体发光元件1c也能得到图4的半导体发光元件1b相同的效果。
实施例5
图8的实施例5的半导体发光元件1d，在与图4的欧姆接触层19的开口22相当的部分上设有非欧姆性合金层25，且在与绝缘膜3的阴电极8相对的部分上设有开口24，其余的与图4相同地形成。
合金层25由欧姆接触层19的材料和光反射层4的材料的合金构成。首先，形成欧姆接触层19以覆盖另一主面12的外围侧部分12a和电极对置部分12b两部分，接着形成具有开口24的绝缘膜3，接着，形成金属光反射层4，然后经热处理得到该合金层25。合金层25具有比半导体区2高的电阻并与之接触，因此作为电流截断层起作用，能得到与图4的实施例3同样的效果。还有，图8的实施例5中，能够对阳电极9的配置和半导体区2进行与图7的实施例4同样的变形，并可设置光透射性电极23。
实施例6
图9的实施例4的半导体发光元件1e，在半导体区2的另一主面12的电极对置部分12b上设有欧姆接触防止用绝缘层26，以取代图4的实施例3的欧姆接触层19的开口22，其它结构与图4的相同。
图9的欧姆接触层19不与半导体区2的另一主面12的电极对置部分12b直接接触，而是隔着欧姆接触防止用绝缘层26相对，因此欧姆接触防止用绝缘层26作为电流截断层起作用，能够得到与图4的实施例3同样的效果。
实施例7
图10的实施例7的半导体发光元件1f设有光透射性导电膜3a，以取代图1的实施例1的绝缘膜3，其它结构与图1相同。光透射性导电膜3a最好是从氧化铟(In2O3)和氧化锡(SnO2)的混合物(ITO)、InO(氧化铟)、SnO(氧化锡)、ZnO(氧化锌)和NiO(氧化镍)中选择的光透射性导电膜。另外，光透射性导电膜3a最好以可获得量子力学隧道效应的厚度形成。
与图1的绝缘膜3同样，光透射性导电膜3a抑制欧姆接触层19的元素和光反射层4的元素的相互扩散，防止在欧姆接触层19和光反射层4之间形成使光反射率降低的合金层。因而，图10的实施例7具有与图1的实施例1同样的效果。
还有，可设置图10的光透射性导电膜3a，取代图3、图4和图6～图9的绝缘膜3。
本发明并不以上述的实施例为限，例如可作如下变形。
(1)若半导体区2或2a的机械强度充分，则可省去图1、图4、图8、图9的支撑衬底7和图3、图4的支撑衬底7a。这时光反射层4作为阳电极起作用。
(2)半导体区2或2a的各层13、14、15、17、18、19的导电型可与各实施例的相反。

Claims (16)

1.一种半导体发光元件，其特征在于设有：
发光用半导体区，其中包括可取出光的一个主面和该一个主面对侧的另一主面，且至少包含配置于所述一个主面侧的第一导电型半导体层和配置于所述另一主面侧的第二导电型半导体层；
与所述第一导电型半导体层电连接的电极；
与所述半导体区的另一主面的至少一部分欧姆接触且可透光地形成的欧姆接触层；
与所述欧姆接触层重叠地配置且可透光地形成的扩散抑制膜；以及
为使透过所述欧姆接触层和所述扩散抑制膜的光在所述半导体区的一个主面侧反射而与所述扩散抑制膜重叠配置的导电性光反射层。
2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于：所述欧姆接触层由从Ni、Au、Cr、V、Ti、Co、Pd、Ir、Os、Ru、Pt、Al和Cu中选择的至少1种金属，或包含从Ni、Au、Cr、V、Ti、Co、Pd、Ir、Os、Ru、Pt、Al和Cu中选择的至少1种金属的合金，或AlGeGa合金，或III-V族化合物半导体构成。
3.如权利要求1或权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于：所述扩散抑制膜是具有能得到量子力学隧道效应的厚度的绝缘膜。
4.如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于：所述绝缘膜是由从SiO2、TiO2、MgO、NiO、ZnO、AlN和SiN中选择的至少1种构成。
5.如权利要求1或权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于：所述扩散抑制膜是从氧化铟和氧化锡的混合物、氧化铟、氧化锡、氧化锌和氧化镍中选择的具有导电性的膜。
6.如权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于：所述光反射层是由从Al、Ag、Rh、Au和Cu中选择的至少1种金属，或包含从Al、Ag、Rh、Au和Cu中选择的至少1种金属的合金构成。
7.如权利要求1至权利要求6中任一项所述的半导体发光元件，其特征在于：
所述电极配置于所述半导体区的一个主面的一部分上且不可透光地形成；
所述欧姆接触层未在与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上设置，或以第一密度设置且在不与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上以比所述第一密度大的第二密度设置。
8.如权利要求7所述的半导体发光元件，其特征在于：所述扩散抑制膜包括覆盖所述欧姆接触层的部分和将与所述半导体区另一主面的所述电极相对的部分覆盖的部分。
9.如权利要求7或权利要求8所述的半导体发光元件，其特征在于：在与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上还设有非欧姆接触的合金层，所述合金层是包含形成所述光反射层的金属的合金。
10.如权利要求7或权利要求8或权利要求9所述的半导体发光元件，其特征在于：还设有配置于与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分的欧姆接触防止用绝缘层，所述欧姆接触层包括覆盖所述欧姆接触防止用绝缘层的部分。
11.如权利要求1至权利要求10中任一项所述的半导体发光元件，其特征在于：还设有与所述光反射层接合的支撑衬底。
12.如权利要求11所述的半导体发光元件，其特征在于：所述支撑衬底是具有导电性的衬底。
13.如权利要求12所述的半导体发光元件，其特征在于：还设有与所述支撑衬底接合的其它电极。
14.如权利要求1至权利要求13中任一项所述的半导体发光元件，其特征在于：设有配置于所述半导体区的一个主面且与所述电极连接的光透射性电极。
15.一种半导体发光元件的制造方法，其特征在于包括：
准备生长用衬底的工序；
用气相生长方法在所述生长用衬底上形成发光用的半导体区的工序，该半导体区至少包含具有可取出光的一个主面和该一个主面对侧的另一主面且配置于所述一个主面侧的第一导电型半导体层和配置于所述另一主面侧的第二导电型半导体层；
形成与所述半导体区的另一主面欧姆接触且具有可透光的厚度的欧姆接触层的工序；
与所述欧姆接触层重叠地形成可透光的扩散抑制膜的工序；
与所述扩散抑制膜重叠地形成具有将透过所述欧姆接触层和所述扩散抑制膜的光反射的功能的导电性光反射层的工序；
将支撑衬底与所述光反射层接合的工序；
除去所述生长用衬底的工序；以及
形成与所述第一导电型半导体层电连接的电极的工序。
16.如权利要求15所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于：
所述电极配置于所述半导体区的一个主面的一部分上且不可透光地形成；
所述欧姆接触层未在与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上设置，或以第一密度设置且在不与所述半导体区的另一主面的所述电极相对的部分上以比所述第一密度大的第二密度设置。
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