TW200527712A - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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200527712 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於使用氮化合物系半導體之半導體發光元件 者。 【先前技術】 近年來監色LED或紫外LED之短波長的LED廣泛地被開 發、實用化。使用能隙較大之GaN系化合物半導體，作為 使用於此專LED上之半導體。例如，揭示於專利文獻1之 半導體發光元件中，於藍寶石基板上磊晶成長GaN緩衝 層，於其上依序積層n型GaN層、InGaN層、p型層 及P ! GaN層。然後，藍寶石基板在上，於線路基板上朝 下女叙该半導體發光元件，於InGaN活性層使產生之光穿 透藍寶石基板射出。 此外專利文獻1之半導體發光元件中，為了提高光之 取出效率，没置以歐姆接觸為目的之歐姆層及以光之反射 為目的之反射層的積層構造作為p側電極。然後，藉由反 射層反射由InGaN活性層朝向與藍寶石基板相反側之光。 [專利文獻1]特開平11_丨91641號公報 【發明内容】 上述之半導體發光元件中，於InGaN活性層與反射層之 間存在歐姆層。歐姆層一般使用與GaN之歐姆接觸性佳之 沁、Co、Sb等之金屬。然而，如專利文獻所記載，此 等之金屬反射率不佳外光之穿透率亦低。因此，於反射層 之反射光由於歐姆層而衰減，光之取出效率變低。於專利 96702.doc 200527712 文獻1之半導體發光元件，帛薄地形成歐姆層以解決此問 題’惟並未根本地解決。 本發明係有鑑於上述之問題點所成者，以提供可以提高 於活性層產生之光之取出效率的半導體發光元件為目的；7 為解決上述之課題，本發明之半導體發光元件之特徵在 :具備14電型半導體層，其包含氮化合物半導體，· 第2導電型半導體層，#包含氮化合物半導體，設置於第i 導電型半導體層上；活性層，其包含氮化合物半導體，設 置於第1導電型半導體層與第2導電型半導體層之間；第^ 電極，其電性連接於第！導電型半導體層；第2電極，’其以 特定之圖案設置於第2導電型半導體層上；及金屬2射 膜，其設置於第2導電型半導體層上與第2電極上。 上述之半導體發光元件中，第2電極以特定之圖案設 置，金屬反射膜設置於第2電極上與第2導電型半導體層 上。因此，由活性層朝向與基板相反側之光，正好於設置 於第2導電型半導體層上之金屬反射膜反射，穿透基^射 出半導體發光元件之外部。因此，上述之半導體發光元 件，因於金屬反射膜反射之光不因歐姆層等而衰減，故可 以提高於活性層產生之光之取出效率。 此外，半導體發光元件亦可以下述情述為特徵，第i導 電型半導體層與第2導電型半導體層個別包含AlxiGaixiN (0SX1<1)，活性層包含 Alx2lnY2Gai_x2 Y2N((^X2<i， 〇^Υ2<1，〇<Χ2+Υ2<1)。因此，可以有效率地產生藍色光 或紫外光等比較短波長之光。 96702.doc 200527712 此外，半導體發光元件亦可以下述情形為特徵，再進一 步具備包§ GaN糸化合物之基板’將第1導電型半導體声 設置於基板之主面上，第1電極設置於基板之背面上。因 此’因可以分別配置第1電極及第2電極於基板之兩側，故 半導體層之面積可以不受限制，提高於活性層之發光效 率〇 此外，半導體發光元件之特徵，亦可以是基板之比電阻 率為0.5 Ωcm以下。因此，基板之導電性良好，於基板内 電流擴散容易。因此，因於活性層之電流密度幾乎均勻， 故可以提高於活性層中之發光效率。 此外’半導體發光元件之特徵，亦可以是金屬反射膜對 於波長400 nm以上8〇〇 nm以下之光之反射率為80%以上。 因此，可以再進一步提高於活性層產生之光為可見光之情 形的取出效率。 此外，半導體發光元件之特徵，亦可以是金屬反射膜包 含含Ag及A1之至少一者之金屬。藉由金屬反射膜包含容易 反射光之此等金屬，可以再進一步提高於活性層產生之光 之取出效率。 此外，半導體發光元件之特徵，亦可以是與厚度方向相 交之第2電極的面積為第2導電型半導體層之面積的60%以 下。因此，於第2導電型半導體層上不存在第2電極的部分 設置之金屬反射膜之面積變廣，可以再進一步提高於活性 層產生之光的取出效率。 此外，半導體發光元件之特徵，亦可以是第2電極之特 96702.doc 200527712 定之圖案係於第2導電型半導體層為相同之圖案。因此， 因可以充分確保流動於活性層之電流量，故可以抑制由於 圖案化第2電極所造成的發光效率之低下。 此外’半導體發光元件之特徵亦可以為如下之情形，第 2導電型半導體層之表面具有第丨區域及包圍第丨區域之第二 區域，第2電極設置於第1區域上。或者，半導體發光元件 之特徵亦可以為如下之情形，第2導電型半導體層之表面 具有第1區域及包圍第丨區域之第2區域，特定之圖案以第i 區域上之第丨圖案與第2區域上之第2圖案所構成，第丨圖案 之面積占第1區域之面積的比例較第2圖案之面積占第2區 域之面積的比例高。 -般於活性層產生之光容易集聚於半導體發光元件之週 邊部分。根據上述任一者之半導體發光元件，因於半導體 發光元件之週邊部分（亦即，第2區域）的金屬反射膜之面積 變廣，故可以再進一步提高於活性層產生之光的取出效 率〇 此外’半導體發光元件的特定之圖案為格子狀為佳。此 4 ’特定之圖案的單位格子的—邊之長度為6G卿以下更 佳。因此，因於活性層可以充分地流動驅動電流，故可以 抑制由於圖案化第2電極所造成的發光效率之低下。 。此外導體發光元件的特定之圖案由彼此分離之多個 單位部分組成為佳。此時’半導體發光元件於特定之圖宰 中，以相對於1個單位部分使4個或6個單位部分相鄰之: 式，規則地配置多個單位部分更佳。此外，特定之圖案包 96702.doc 200527712 含多個單位部分之情形，*α 半導體發光元件係彼此相鄰之單 位部分間的間隔為6〇 π击a 下更佳。根據此等中之任一 之半導體發光元件，因可* v二^ 充为均勻地流動驅動電流於活 性層，故可以抑制由於 、 ;圖案化第2電極所造成的發光效率 之低下。 此外’半導體發光元件 1干之特敛，亦可以是於第2導電刮 半導體層上不存在第2<^技4 + 包極之邛分的任一處到第2電極的距 :、、、30 "m以下。因此，因可以充分均勻地流動驅動電产 於活性層，故可以抑制由於圖案㈣2電極所 光 效率之低下。 尤 此外，半導體發光元件 、 干您将铽，亦可以是第2電極與 導電型半導體層之間的接觸電阻率為lxi〇_3 “2以下、。藉 此’因可以抑制降低於第2電極與第2導電型半導體声之^ 觸部分之發熱量’故可以防止由於熱所造成之發光效率之 降低或消耗電力之增大。 此外，半導體發光元件之特徵，亦可以是第2電極包含 A、Au、Pt、Pd之中至少一種 — 心兔屬。因此，可以適當地 貫現第2電極與第2導電型半導體層之間的歐姆接觸。 此外’半導體發光S件之特徵，亦可以是第2導電型半 導體層包含與第2電極連接之接觸層。㈣，可以適备地 實現第2電極與第2導電型半導體層之間的歐姆接觸。田 此外’半導體發光元件之特徵，亦 >也 J T以疋與厚度方向相 父之苐2電極之面積為第2導電型半 ^ 卞等體層之面積的10%以 上。第2電極之面積較第2導電型半導 卞蛉體層之面積的10%小 96702.doc 200527712 時，隨著第2電極與第2導電型半導體層之間的接觸電阻增 大、消耗電力增大之同日寺，有可能因發熱而造成於活性層 之發光效率降低。對於此，依據上述之半導體發光元件， 因可以抑制降低於第2電極與第2導電型半導體層之接觸部 分的接觸電阻’故可以防止由於熱所造成之發光效率之降 低或消耗電力之增大。 此外半‘體發光元件之特徵，亦可以是第2導電型半 導體層及第2電極與金屬反射膜之間具備有包含丁丨之接著 *、藉此在不損及弟2電極與金屬反射膜的電性接觸狀 態，可以防止金屬反射膜由第2導電型半導體層及第2電極 剝落。 本發明之上述之目的及其他之目的、特徵、及優點，由 簽照附加之圖面說明之本發明之適當之實施型態的以下詳 細描述會更容易明瞭。 【實施方式】 以下，邊參照附加之圖面詳細說明本發明之半導體發光 元件之實施型態。再者，於圖面之說明中，相同之元件賦 予相同之符號，省略重複之說明。 (第1實施型態） 圖1係顯示作為本發明之半導體發光元件之第丨實施型態 之lx光_極體1之構成的剖面圖。再者，本實施型態之發 光一極體1之形狀尺寸為平面形狀例如一邊从爪左右之 巨升y 4异度例如為200 /xm左右。此外，本實施型態之發 光二極體1發光例如波長450 nm之藍色光。 96702.doc -10- 200527712 參照圖1，發光二極體1具備基板3。此外，發光二極體i 具備η型（第1導電型）半導體層6、p型（第2導電型）半導體層 12、及活性層9。η型半導體層6包含11型緩衝層5&η型覆蓋 層7。ρ型半導體層12包含ρ型覆蓋層丨丨及卩型接觸層13。η 型緩衝層5、η型覆蓋層7、活性層9、ρ型覆蓋層η、ρ型接 觸層13藉由MOVPE法依序磊晶成長於基板3之主面“上。 此外’發光二極體1具備陰極電極15、陽極電極17、及金 屬反射膜1 9。 基板3包含具有導電性之GaN系化合物。於本實施型 態，基板3包含GaN。基板3可以穿透於活性層9產生之 光。基板3之比電阻率為〇·5 i]cm以下。此外，n型緩衝層5 形成於基板3之主面3a上。η型緩衝層5包含摻雜雜質之^型 氮化物半導體，例如於本實施型態中係包含摻雜以之 GaN。 η型覆蓋層7包含摻雜雜質之11型氮化物半導體。例如於 本實施型態中η型覆蓋層7係包含摻雜Si之八心以“ χ1Ν(0^Χ1<1)。中n型覆蓋層7形成於n型緩衝層5之上。 活性層9形成於η型覆蓋層7上，並具有多重量子井構 造。於此，圖2係顯示於本實施型態之活性層9之構成的剖 面圖。參照圖2,活性層9具有阻擋層〜以及井層3ι& 及31b。亦即，活性層9係以依序積層阻擋層2%、井層 31a、阻擋層29b、井層31b及阻擋層29cKn型覆蓋層7上所 構成。 阻擋層29a〜29c以及井層31&及31b係由Α1χ2ΐηγ2(^ & 96702.doc 200527712 Y2N(0SX2<1、〇sY2<l、〇sX2+Y2<1)等之 GaN系半導體所 組成。於本貫施型態中，阻撞層29a〜29c之組成係〇<χ2< 1 且丫2=0，井層31&及3113之組成係〇<义2<1且〇<丫2<1。阻播 層29a〜29c以及井層31a及31b之組成係調整成阻擋層 29a〜29c之能隙較井層31a&31b大。 P型覆蓋層11係由摻雜雜質之p型氮化物半導體所成。例 如於本實施例P型覆蓋層u係由摻雜Mg之Al^Ga^ χ〗Ν(0^Χ1<1)所成。p型覆蓋層u形成於活性層9上，活性 層9設置於n型覆蓋層7與p型覆蓋層^之間。 ρ型接觸層1 3係為了與ρ型覆蓋層1 1及陽極電極1 7電性連 接之層，由摻雜雜質之Ρ型氮化物半導體所成。例如於本 貫施例ρ型接觸層13係由摻雜Mg之GaN所成。Ρ型接觸層13 形成於ρ型覆蓋層11上。 陽極電極17設置於ρ型接觸層13上。陽極電極17係本實 施例之第2電極。陽極電極17之厚度為例如5 nm以下。於 此，圖3係顯示發光二極體丨之一面上之陽極電極的一個圖 案之圖如圖3所示般，陽極電極17於ρ型接觸層13上設置 一樣之圖案。於此，「一樣之圖案」係指某形狀規則性· 周期性地配置排列之圖案。此外，陽極電極丨7係以所謂格 子狀圖案之圖案形成。陽極電極17之圖案係與發光二極體 1之厚度方向相交之陽極電極17之面積為？型接觸層13之面 積的10%以上60%以下般地形成為佳。於本實施形態中， 陽極電極17之面積為？型接觸層13之面積的23%般地形成 陽極電極17之圖案。 96702.doc 200527712 此外’於本實施形態陽極電極丨7之子狀圖案中的單位袼 子之一邊的長度為6〇 μιη以下。換言之，於本實施形態p型 接觸層13上之任一處到陽極電極17之距離為3〇 一㈤以下。 此外，於陽極電極17之格子框的厚度為例如1〇() μηι以下。 此外’於本實施形態中，陽極電極丨7與ρ型接觸層丨3之 間的接觸電阻率為lxl0·3 i2cm2以下。亦即，製造發光二極 體1時，於陽極電極17與p型接觸層13連接之狀態下藉由進 行熱處理’貫現陽極電極1 7與p型接觸層丨3之歐姆接觸。 因此可以得到低接觸電阻率。 此外’為了適當實現陽極電極^與卩型接觸層13之歐姆 接觸’陽極電極1 7包含Ni、Au、Pt、Pd中之至少一種之金 屬為佳。於本實施形態中，陽極電極17為沁及人11所成之積 層構造。 金屬反射膜1 9係於活性層9產生之光L1時，為了反射朝 向與基板3相反側之光L1之膜。此外，金屬反射膜19為了 由發光二極體1之外部供給驅動電流給陽極電極丨7包含金 屬。金屬反射膜19形成於p型接觸層13及陽極電極17上。 亦即’金屬反射膜19設置於袼子狀之陽極電極17上、及p 型接觸層13上不存在格子狀之陽極電極17之部分（亦即， 格子之間隙）。金屬反射膜19包含對光L1之反射率較陽極 電極17佳之金屬。例如金屬反射膜19包含含對波長4〇〇 nm〜800 nm之可見光的反射率佳之Ag及八丨之至少一種金屬 為佳。此外，金屬反射膜19對上述之波長之可見光的反射 率在80%以上為佳。 96702.doc 13 200527712 方；此，圖4係陽極電極1 7及金屬反射膜丨9附近之擴大剖 面圖麥知、圖4，發光二極體1於陽極電極1 7及卩型接觸層 13與孟屬反射膜19之間具備有包含Ti之接著膜Η。接著膜 21係為了增強金屬反射膜19與陽極電極17及卩型接觸層13 之間之接著力而設。接著膜21之厚度例如為2 nm以下。 再參照圖1，陰極電極15設置於基板3之背面补上之一部 分。陰極電極15係本實施型態中之第丨電極。陰極電極Μ 係經由線路電性連接於例如未圖示之電極墊，由發光二極 體1之外部施加驅動電壓於與金屬反射膜19之間。 具備上述構成之發光二極體丨之動作如下。由發光二極 體1之外部施加驅動電壓於金屬反射膜19與陰極電極15之 間，則於陽極電極17與陰極電極15之間產生電場。然後， 於η型半導體層6及p型半導體層12所產生之載體集中於活 性層9内之井層31&、31b。因此，於活性層9產生光u。於 活f生層9產生之光l 1到處散射，惟朝向與基板3相反側之光 L1，於金屬反射膜19反射，穿透基板3射出到發光二極體工 之外部。 此外，陽極電極17之形成方法如下。首先，於p型接觸 層13上以蒸鍍或濺鍍法形成沁層。然後，藉由剝離法或蝕 刻將Νι層做成袼子狀圖案。繼之，以4〇(rc以上之溫度進 行熱處理，於Ni層與p型接觸層13之間形成歐姆接觸。繼 之，藉由蒸艘或濺鍍法於Ni層上形成^!層。如此，形成包 含Ni/Au之袼子狀的陽極電極17。 上述本實施型態之發光二極體丨，具有以下之效果。亦 96702.doc -14- 200527712 即於本實施型態之發光二極體1，陽極電極1 7以格子狀圖 案之圖案設置，金屬反射膜19設置於陽極電極I?上及格子 開口部的p型接觸層13上。因此，由活性層9朝向與基板3 相反側之光L1，於設置於p型接觸層13上之金屬反射膜19 適當地反射，穿透基板3後射出發光二極體1之外部。因 此，根據本實施型態之發光二極體1，於金屬反射膜丨9反 射之光L1，因不由於例如專利文獻1之歐姆層等而衰減， 故可以提高於活性層9產生之光L1的取出效率。 此外，於本實施型態之發光二極體1，η型半導體層6及p 型半導體層12具有分別由人1>^0&1^1>1所成之11型覆蓋層7及 Ρ型覆蓋層11。此外，活性層9具有包含GaN、AlX2GaK X2N、InYsGai-y^N、及 AlX3InY3Gai_x3_Y3N 中至少一種之半 導體材料之阻擋層29a〜29c、以及井層31a及31b。因此， 可以有效地產生藍色光或紫色光等較短波長之光。 此外，於如專利文獻丨所揭示般之先前之半導體發光元 件（尤其使用藍寶石基板者），因基板的導電性不佳，故於 基板之一面側上配置陽極電極及陰極電極。相對於此，本 實施型態之發光二極體1藉由於包含具有導電性之GaN係 化合物之基板3的背面3b上設置陰極電極1 5，陰極電極1 5 及陽極電極17分別配置於基板3之兩側上。 於此’圖5係顯示於基板之一面側配置陽極電極與陰極 電極之先如之半導體發光元件，及於基板3之兩側配置陽 極笔極1 7與陰極電極1 5之發光二極體中之驅動電流與發光 強度之關係的圖。再者，於圖5中，圖G1係顯示發光二極 96702.doc 15 200527712 體1之情形，圖G2係顯示先前之半導體發光元件之情形。 如圖5所示般，於圖G1中隨著驅動電流之增加發光=度順 暢地伸展，惟圖〇2中豸著驅動電流之增加發光強度伸^ 緩。可想像此乃於先前之半導體發光元件中，因於元件之 同側面上配置陰極電極及陽極電極，使p型半導體層（或η 型半導體層）之面積受到限制所導致之發熱等之影燮，而 抑低了發光效率。相對於此，根據本實施型態之發光二極 體1，因由於陰極電極15及陽極電極17分別設置於基板3之 兩側，Ρ型覆蓋層11或活性層9等之半導體層之面積未受到 限制，故可以提高於活性層9之發光效率。 此外，本實施型態之發光二極體丨中，基板3之比電阻率 為〇·5 Qcm以下。基板3具有如此之比電阻率為佳，因此基 板3之導電性變好，於基板3内變的電流容易擴散。因此， 因於活性層9之電流密度幾乎一致，故可以再進一步提高 於活性層9之發光效率。 此外，本實施型態之發光二極體丨中，金屬反射膜丨9對 波長400 nm以上800 nm以下之可見光的反射率為8〇%以上 為佳。因此，可以再進一步提高於活性層9產生之光以為 可見光時之取出效率。 此外，本實施型態之發光二極體1中，金屬反射膜1 9包 含含Ag或A1之至少一種之金屬。金屬反射膜19由於包含容 易反射光之此等金屬，故可以再進一步提高於活性層9產 生之光L1之取出效率。 此外，如本實施型態之發光二極體丨般，陽極電極丨7之 96702.doc -16- 200527712 面積為P型接觸層13之面積的60%以下為佳。於此，圖6係 顯示陽極電極17之面積占p型接觸層13之面積的比例（覆蓋 率）’及朝向與基板3相反方向之光L1在金屬反射膜19中反 射之光L1比例的關係圖。再者，於圖6中，圖⑺係顯示陽 極電極17包含Ni/Au之情形，圖G4係顯示陽極電極17包含

Pt之情形。如圖6所示般，若覆蓋率在6〇%以下，則可以設 置於P型接觸層13中不存在陽極電極17之部分的金屬反射 膜19之面積變廣，於圖⑺及以之兩者反射比例成為观以 上。根據發明者之見地，於先前之半導體發光元件中，即 使提高陽極電極本身之反射率反射比例也不滿5()%。相對 於此，根據本實施型態之發光二極體丨，因反射比例為 5〇%以上，故於活性層9所產生之光u在金屬反射膜μ有 更多反射，可以再進一步提高光L1之取出效率。 此外，陽極電極17之面積為卩型接觸層13面積之1〇%以 上為仏於此，圖7係顯示陽極電極17造成p型接觸層13之 復風率為5/。、10/。及ι00%之各情形中，驅動電流與發光 強度之關係圖。再者，於圖7中，圖仍係顯示覆蓋率為5% h 士圖G6係顯*覆蓋率為1〇%之情形，圖G7係顯示覆 蓋率為100%之情形。如圖7所示般，若覆蓋率為1〇%以上 則對應於驅動電流之增加發光強度也適t地增加，惟於覆 蓋率為5%時，相對於驅動電流之增加發光強度之增加也 變遲緩。此可以想像係由於覆蓋率小則陽極電極㈣㈣ 接觸層13之間的接觸電阻增大，發熱而導致於活性層9之 發光效率之降低。 96702.doc 200527712 此外，圖8係顯示驅動電流為100 mA及20 mA之各情形 中，覆蓋率與驅動電壓之關係圖。再者，於圖8中，圖G8 係顯示驅動電流為1〇〇 mA之情形，圖G9係顯示驅動電流 為20 mA之情形。如圖8所示般，覆蓋率為10%以下則圖 G8、G9驅動電流皆急遽地增大。此乃因覆蓋率小則陽極 電極1 7與p型接觸層13之間的電流密度增加之故。因此， 覆蓋率小則發光二極體1之消耗電力急遽地增大。 根據本實施型態之發光二極體1，覆蓋率為10%以上， 因可以抑制於陽極電極17與p型接觸層13之接觸部分的接 觸電阻，故可以防止因熱導致的發光效率降低或消耗電力 的增大。 此外，本實施型態之發光二極體1中，陽極電極17之圖 案於P型接觸層13上為相同之圖案。因此，因可以充分均 勻地流動驅動電流於活性層9，故可以充分確保流動於活 性層9之電流量，抑制格子狀地圖樣化陽極電極丨7所導致 之發光效率之降低。 此外，本實施型態之發光二極體丨中，陽極電極17形成 格子狀之圖案。因此，可以充分確保流動於活性層9之電 流量充分均勻抑制發光效率之降低。此外，此時單位袼子 的一邊之長度為60 μιη以下為佳。換言之，於p型接觸層^ 上不存在陽極電極17之部分的任一處到陽極電極丨7的距離 為30 μηι以下為佳。 於此，圖9Α及圖9Β係為了說明對應於與陽極電極之距 離，在活性層9之電流密度之解析結果的圖。圖9Α係顯示 96702.doc 18 200527712 為解析條件之陽極電極之形狀。再者，於此解析中，Μ 之2個陽極電極30之直徑（圖9Α中之距U做成20 _，陽 極電極3 0之間的間隔（圖9Α中之間隔^做成6〇卿。 圖9B係顯示以圖从所示之陽極電極形狀解析之結果。 於圖9B係將作為陽極之單元電極3〇之正下方之電流量定為 Π夺’顯示在活性層9之電流分布。參照圖9b，單元電軸 彼此之間之間隔心為6〇 μιη以内時，於離雙方之單元電極 30相等距離a3之位置（圖中句之電流量為〇·7以上，得知可 以確保足夠的電流量。亦即，陽極電極Π彼此之間的間隔 為60㈣以下’換言之ρ型接觸扣上之任_處到陽極電極 17之距離若為30 以下，則可以充分均勻地流動驅動電 流於活性層9。因此，根據本實施型態之發光二極體1，因 可以充分均勻地流動驅動電流於活性層9，故可以抑制格 子狀地圖樣化陽極電極丨7所導致的發光效率之降低。 此外本貫她型悲之發光二極體1中，陽極電極丨7與p型 接觸層13之間的接觸電阻為lxl〇-3〇cm2以下。因此，因可 以抑制降地在陽極電極17與？型接觸層13之接觸部分的發 熱量，故可以防止由於熱所導致的發光效率之降低或消耗 電力之增大。 此外，本實施型態之發光二極體1，於陽極電極17及p型 接觸層13與金屬反射膜丨9之間具備有包含Ti之接著膜21。 因此，不損及陽極電極17與金屬反射膜19之電性接觸狀 二 了 乂防止孟屬反射膜19由p型接觸層13及陽極電極17 剝落。 96702.doc -19- 200527712 (第2實施型態） 圖10係顯示作為本發明之半導體發光元件之第2實施型 恶之發光一極體1 a之構成的圖。再者，圖丨〇係顯示發光二 極體la的圖，顯示了金屬反射膜19及陽極電極23。本實施 型態之發光二極體la與上述第丨實施型態之發光二極體1的 相異點係陽極電極23之圖案形狀。有關於發光二極體丨8之 陽極電極23以外之構成，因與第丨實施型態之發光二極體1 的構成相同，故省略詳細之說明。 參照圖10 ’本貫施型態之發光二極體丨a中，陽極電極 之圖案由彼此相離之多個單位部分23a所構成。陽極電極 23没置於p型接觸層（未圖示）上，該材料與第1實施型態之 陽極電極17相同。此外，陽極電極^與卩型接觸層歐姆接 觸之方面亦與第1實施型態相同。 陽極電極23之圖案，係相對於！個之單位部分2“有4個 或6個（本灵施型悲中為6個）單位部分23a相鄰般地規則配 置。此外，單位部分23a之直徑為1〇() μιη以下（本實施型態 中為20 /xm)，最接近之單位部分23a之彼此間隔為6〇 以 下（本κ施型悲中為50 /xm)。亦即，於本實施型態中，於 與發光二極體la之厚度方向相交之面方向之多個單位部分 23a的總面積係p型接觸層之表面的面積之14%。再者，於 本貝％型恶中，與第1實施型態相同地，由多個單位部分 23a所構成之陽極電極23之面積為p型接觸層之面積的丨〇% 以上60%以下為佳。此外，彼此相鄰之單位部分23&之彼此 間如參照圖9所說明般為6〇 μηι以下，換言之p型接觸層 96702.doc -20- 200527712 上之任一處到單位部分23a之距離為30 /zm以下為佳。 於本實施型態之發光二極體la中，陽極電極23之圖案由 規則配置之多個單位部分23a所構成。因此，因可以有效 地流動驅動電流於活性層9，故可以抑制圖案化陽極電極 23所導致的發光效率之降低。再者，發明者之解析中確認 了’相對於在P型接觸層之全面上設置陽極電極之先前的 半導體發光元件，本實施型態之發光二極體丨a中，驅動電 流20 mA時約增加38%的發光強度。 (第3實施型態） 繼之，說明有關本發明之半導體發光元件之第3實施型 態。於本實施型態中，顯示一邊為2 mm之發光二極體為 例作為半導體發光元件。圖n係顯示本實施型態之發光二 極體lb之p型接觸層14之表面14a的圖。本實施型態之^^型 接觸層14除了以下幾點外與第丨實施型態之？型接觸層^相 同。亦即，本實施型態之P型接觸層14於表面14a具有第i 區域25a及第2區域25b。第1區域25a幾何學上做成相似於 表面14a之平面形狀（矩形），配置於表面14a之中央。第二區 域2 5b於表面14a包圍第1區域25a。 此外，陽極電極之圖案以第1區域25a上之第i圖案及第2 區域25b上之第2圖案所構成，第i圖案之面積占第上區域 25a之面積的比例，較第2圖案之面積占第2區域2%之面積 的比例高。換言之，於p型接觸層“上第i圖案造成第^區 域25a之覆蓋率較第2圖案造成第2區域25b之覆蓋率大。 於本實施型態，陽極電極的p及第2圖案，皆由多個單 96702.doc 200527712 位部分（未圖示）所構成。於陽極電極的第1圖案，單位部分 直拴例如為20 ，相鄰單位部分彼此之間隔例如為 Μ、此外第2圖案單位部分之直徑例如為15 μηι，彼此 相η卩之單位部分之彼此間隔例如為6〇 一㈤。因此，第i圖案 仏成之覆盍率為14%，第2圖案造成之覆蓋率為5·5%。然 後第1圖案與第2圖案綜合之覆蓋率為丨〇%。 1一般，於活性層產生之光容易集中於發光二極體以之週 邊口Ρ分。根冑本實施型態之發光二極體lb，目於發光二極 體lb之週邊部分（亦即，第2區域2外)之金屬反射膜之面積 廣，故可以再進一步提高於活性層產生之光的取出效率。 再者，發明者之解析中確認了，相對於在p型接觸層之全 面上設置陽極電極之先前的半導體發光元件，本實施型態 之發光二極體lb中，驅動電流200㈤八時約增加38%的發光 強度。 以陽極電極僅設置於第i區域25a上不設置於第2區域25b 上之構成，作為本實施型態之變形例亦可。即使如此之構 成，亦可以得到與上述本實施型態之發光二極體lb相同之 效果0 (第4實施型態） 圖12係顯示作為本發明之半導體發光元件之第4實施型 恶之發光二極體lc之構成的圖。再者，圖12係顯示發光二 極體lc之圖，顯示構成金屬反射膜19、及陽極電極23之圖 案之單位部分23a。本實施型態之發光二極體lc與上述第j 實施型態之發光二極體1相異處為陽極電極23之圖案形 96702.doc -22- 200527712 狀亦即，於本貝^型恶，陽極電極2 3僅設置於p型接觸 層表面之第1區域25a内，不設置於第2區域25b内。再者， 單位部分23a之直徑或單位部分23以皮此之間隔與第2實施 型態相同。 以本κ施型悲之發光二極體1 c，可以得到與上述之各實 轭型恶相同之效果。再者，發明者之解析中確認了，相對 於在P型接觸層之全面上設置陽極電極之先前的半導體發 光70件，本實施型態之發光二極體1〇中，驅動電流2〇 時約增加56%的發光強度。 (第5實施型態） 圖13係顯示作為本發明之半導體發光元件之第5實施型 悲之發光二極體id之構成的圖。再者，圖13係顯示發光二 極體id之圖，顯示金屬反射膜19、及陽極電極之第丨部分 27a及第2部分27b。本實施型態之發光二極體u與上述第} 實施型態之發光二極體1相異處為陽極電極之圖案形狀。 於本實施型態，陽極電極之第！部分27a設置於？型接觸層 表面之第1區域25a，陽極電極之第2部分27b設置於p型接 觸層表面之第2區域25b。 陽極電極之第1部分27a具有形成格子之圖案，此外陽極 電極之第2部分27b具有形成格子之圖案。第2部分27b之各 單位格子之尺寸係與第丨實施型態的單位格子之尺寸相同 或類似。第丨部分27a之單位部分之尺寸較第2部分27b之單 位尺寸小。於此實施之型態中，於第!區域…的陽極電極 之第1部分27a之圖案較於第2區域25b的陽極電極之第2部 96702.doc -23- 200527712 分27b之圖案密集。 以本貫施型態之發光二極體1 d，可以得到與上述之各實 施型態相同之效果。 本發明之半導體發光元件不限於上述之各實施型態者， 可以做其他各種變形。例如陽極電極之圖案除了上述之各 實施型態（袼子狀或多個單位部分）以外，可以做成各種之 圖案。此外，上述實施型態之半導體發光元件具備由 所成之基板，惟不具備如此之基板亦可。例如於藍寳石基 板上積層包含GaN系半導體之n型半導體層、活性層、及p 型半導體層，藉由從藍寶石基板剝離此等之層形成半導體 發光元件亦可。於此等之半導體發光元件，亦可以應用本 發明。 〜 於適當之實施型態中圖示說明了本發明之原理，惟不跳 脫如此之原理，本發明可以在配置及詳細上做變更乃為當 業者所認知。本發明不應被限制於本說明書所揭示之具= 例。因此，請求來自專利申請範圍及該精神之所有之& 及變更之權利。 > 【圖式簡單說明】 圖1係顯示作為本發明之半導體發光元 丁心弟1貫施型離、 之务光二極體之構成的剖面圖。 匕 圖2係顯不於第1實施型態之活性層之構成的剖面囷 圖3係顯不發光二極體之陽極電極及金屬反 回 圖。 了膜之平面 圖4係陽極電極及金屬反射膜附近之擴大剖面囷 96702.doc -24- 200527712 圖5係顯示於元件之一面側配置陽極電極與陰極電極之 先前之半導體發光元件，及於元件之—面側配置陽極電極 與另一側配置陰極電極之發光二極體中之驅動電流與發光 強度之關係的圖。 圖6係顯示陽極電極之面積占卩型接觸層之面積的比例 (覆蓋率），及朝向與基板相反方向之光在金屬反射膜中反 射之比例的關係圖。 圖7係顯示陽極電極造成p型接觸層之覆蓋率為5%、1〇% 及100%之各情形中，驅動電流與發光強度之關係圖。 圖8係顯不驅動電流為1〇〇 mA&2〇 mA之各情形中，覆 蓋率與驅動電壓之關係圖。 圖9A及圖9B係為了說明對應於與陽極電極之距離，在 活性層之電流密度之解析結果的圖。 圖10係顯不作為本發明之半導體發光元件之第2實施型 態之發光二極體之構成的圖。 圖11係顯不第3實施型態之發光二極體之p型接觸層的 圖。 圖12係顯示作為本發明之半導體發光元件之第4實施型 悲之發光一'極體之構成的圖。 圖13係顯示作為本發明之半導體發光元件之第5實施型 態之發光二極體之構成的圖。 【主要元件符號說明】 l、la、lb、lc、id 發光二極體 3 基板 96702.doc -25- 200527712 3a 主面 3b 背面 5 n型缓衝層 6 η型（第1導電型）半導體層 7 η型覆蓋層 9 活性層 11 ρ型覆蓋層 12 ρ型（第2導電型）半導體層 13 Ρ型接觸層 14 ρ型接觸層14 14a ρ型接觸層14之表面 15 陰極電極 17 、 23 、 30 陽極電極 19 金屬反射膜 21 接著膜 23a 單位部分 25a 第1區域 25b 第2區域 27a 陽極電極之第1部分 27b 陽極電極之第2部分 29a、29b、29c 阻擋層 31a、31b 井層 LI 光

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Claims (1)

1. 200527712 十、申請專利範圍： 1 · 一種半導體發光元件，其具備·· 第1導電型半導體層，其包含氮化合物半導體； 第2導電型半導體層，其包含氮化合物半導體，μ 於前述第1導電型半導體層上； 活性層，其包含氮化合物半導體，設置於前述第^導 電型半導體層與前述第2導電型半導體層之間； 第1電極，其電性連接於前述第丨導電型半導體層； 第2電極，其以特定之圖案設置於前述第2導電型半導 體層上；及 金屬反射膜，其設置於前述第2導電型半導體層上與 前述第2電極上。 2·如請求項1之半導體發光元件，其中 前述第1導電型半導體層與前述第2導電型半導體層個 別包含Al^nGamNCOSXlcl)， 七述活性層包含 AlX2lnY2Gai_x2-Y2N(〇SX2<l ， 〇SY2<l ， 〇sx2+Y2<1)。 3·如請求項1或2之半導體發光元件，其中 再進一步具備包含GaN系化合物之基板， 月1J述第1導電型半導體層設置於前述基板之主面上， 如述弟1電極設置於前述基板之背面上。 4·如請求項3之半導體發光元件，其中 前述基板之比電阻率為〇.5 Ω cm以下。 5·如請求項丨〜4中任一項之半導體發光元件，其中 96702.doc 200527712 前述金屬反射臈對於波長400 nm以上800 nm以下之光 之反射率為80%以上。 6.如明求項1〜5中任一項之半導體發光元件，其中 刖述金屬反射膜包含含Ag及A1之至少一者之金屬。 7·如明求項丨〜6中任一項之半導體發光元件，其中 、前^第2導電型半導體層表面具有第1部分及第2部 刀’則述第1部分為前述第2電極所覆蓋，前述第2部分 j為前述第2電極所覆蓋，相對於第1及第2部分之和， 前述第1部分的面積比為6〇%以下。 8·如明求項丨〜7中任一項之半導體發光元件，其中 刖述第2電極之前述特定之圖案係與於第2導電型半導 體層上為相同之圖案。 9.如請求項丨〜7中任一項之半導體發光元件，其中 …則述第2導電型半導體層之表面具有^區域及包圍前 述第1區域之第2區域， 月述第2電極設置於前述第1區域上。 1〇·如請求項1〜7中任一項之半導體發光元件，其中 前述第2導電型半導體層之表面具有p區域及包園前 述第1區域之第2區域， 具有前述圖案之前述第2電極，係包含具有第丨圖案之 前述第1區域上的第1部分、及具有第2圖案之前述第⑯ 域上的第2部分， 相對於前述第1部分面積的前述第2電極之前述第^區 域面積的比例，係大於相對於前述第2區域面積的前述 96702.doc 200527712 第2電極之前述第2部分面積的比例。 11·如請求項1〜10中任一項之半導體發光元件，其中 前述特定之圖案為格子形狀。 12.如請求項U之半導體發光元件，其中 前述格子形狀由單位袼子所構成，前述單位袼子—、 之長度為60 μηι以下。 13. 如請求項丨〜〗〇中任一項之半導體發光元件，其中 别述特定之圖案包含彼此分離之多個單位部分。 14. 如請求項13之半導體發光元件，其中 :如述特定之圖案中，以相對於丨個前述單位部分 個或6個*述單位部分相鄰之方式，規則地 個單位部分。 亙引迷多 15. 如請求項13或14之半導體發光元件，其中 於則述特定之圖案中，彼此相鄰之前述單位部分彼 之間隔為60 μπι以下。 16. 如請：項i〜15中任一項之半導體發光元件，其中 八1述第2導電型半導體層上不存在前述第2電極之部 分的任—處到前述第2電極的距離為3G 以下。 17·如：求項1M6中任一項之半導體發光元件，其中 前述第2電極與前述第2導電型半導體層之間的接觸電 阻率為1M0-W以下。 觸笔 18·如請求項卜17中任一項之半導體發光元件，其中 屬雨述第2電極包含Nl、^、卜心之至少—種金 96702.doc 200527712 19.如請求項〗〜 再進 〒任一項之半導體發光元件，其中 ^ 、步包含與前述第2電極連接之接觸層。 2农員1〜19中任一項之半導體發光元件，其甲 與，度方向相交之前述第2電極之面積 電型半導體層之面積的10%以上。 弟2導 2 1 ·如明求項丨〜2〇中任一項之半導體發光元件，其中 於前述第2導電型半導體層及前述第2電極與 反射膜之間具備有包含Ti之接著膜。 至屬 96702.doc