TW201505211A - 發光元件 - Google Patents
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Abstract
本發明是一種發光元件，具有支持基板、反射層部、及發光部，該發光部是由第一導電型的第一半導體層、活性層、第二導電型的第二半導體層所形成，在發光部的第一半導體層側具有光取出面亦即第一面，且支持基板的背面側作為第二面，其中，發光部具有第三面與第四面，該第三面平行於第一面且設置於比活性層更下層處，該第四面連接該第三面與第一面且傾斜；並且，發光元件具有：絕緣介電層，其被覆第一面、第三面、第四面上的一部分；第一電極部，其電性連接進一步形成於第一面上的細線狀的表面電極與形成於第三面上的接合墊；及，第二電極部，其形成於第二面上。藉此，可使發光元件內部的多重反射極小化，並使活性層的光吸收極小化，而提高發光效率。
Description
本發明是關於一種化合物半導體發光元件，且是關於一種具有第一半導體層、活性層、第二半導體層、反射層、支持基板的發光元件。
近年來，照明機器中的發光二極體(light emitting diode，LED)的採用持續進展著。由於LED是點光源，故難以藉由單一LED來進行面照射，且若沒有納入多數LED，則無法實現成為面照射的明亮照明。然而，若將多數LED納入於照明中，則材料費會上升、系統會變得昂貴，故尋求減少LED的納入個數的技術。
若可提高每1個發光元件的輸出，則可減少搭載於系統的LED個數。又，若發光元件的晶片尺寸變大，則每1個晶片的價格會變得昂貴，故尋求晶片小型化的技術。
同時，為了晶片的打線接合和配線，有必要設置金屬被覆部，而一般要由金屬被覆部取出光是不可能的。所以，伴隨著晶片的小型化，相對地被覆部的面積也會增大，故高亮度化在設計上會變得困難。因此，為了使晶片小型化並實現高亮度的晶片，必須在無法取出光的區域不引起發光並抑制非發光區域的吸收。
作為使發光元件的光取出面中佔有大面積的接合墊部不發光的方法，舉例而言，專利文獻1揭示了一種方法，該方法是不在接合墊週邊配置與接合墊極性相異的電極。在此方法中，接合墊附近的活性層未流入電流而不發光，故藉由在接合處下部發光，可避免光無法取出的狀態。然而，由於從活性層所發出的光是等向放射，故入射於接合墊的光會在接合墊與半導體界面部所形成的歐姆接觸(ohmic contact)被吸收，而使亮度低下。
另一方面，在專利文獻2中揭示了一種方法，該方法是在接合墊下部設置多層反射層(distributed Bragg reflector，DBR)，使從活性層等向放射而入射於接合墊的光回到下部反射層側而反射。然而，在此方法中，為了使入射於接合墊下部的光被活性層下部的反射層反射，一旦入射於活性層而被反射層反射後，會自光取出面放射，因此必須再度入射於活性層。被活性層所吸收的光對於活性層所發出的波長的光的吸收係數是1，吸收率則由膜厚來決定。雖然可藉由減少活性層的厚度來減少光吸收，但在設計上，為了反射，理論上必須通過活性層的最低限度是2次，故光吸收無法為0。又，由於在上部反射面與下部反射面之間具有空間，故會發生多重反射。在此情況下，由於穿越過活性層的次數是以2的倍數來增加，故光吸收會發生得更多。因此，難以說是用以抑制光吸收的最佳方法。
又，在專利文獻3中，揭示了一種除去接合墊部下部的活性層的方法。此方法可抑制接合墊下部區域的光吸
收。然而，在此方法中，除去活性層的部份與活性層所形成的夾角是正交，從活性層所發出的光會在除去界面向活性層側的方向反射。由於光在活性層內是直行的，故會有下述問題，亦即，入射於除去方向的光大部分被吸收，結果亮度沒有上升而只能得到與專利文獻1及2相同的效果。
專利文獻1：日本特開2012-129357號公報
專利文獻2：日本特開2013-042043號公報
專利文獻3：日本特開2003-142727號公報
本發明是有鑑於上述問題點而成者，目的在於提供一種發光元件，其可使發光元件內部的多重反射極小化，並使活性層的光吸收極小化，而提高發光效率。
為了達成上述目的，本發明提供一種發光元件，其具有支持基板、比該支持基板更上方的反射層部、及比該反射層部更上方的發光部，該發光部是由第一導電型的第一半導體層、活性層、第二導電型的第二半導體層所形成，在前述發光部的第一半導體層側具有光取出面亦即第一面，且前述支持基板的背面側作為第二面，該發光元件的特徵在於：前述發光部具有第三面與第四面，該第三面平行於前述第一
面且設置於比前述活性層更下層處，該第四面連接該第三面與前述第一面且傾斜；並且，該發光元件具有：絕緣介電層，其被覆前述第一面、前述第三面、前述第四面上的一部分；第一電極部，其電性連接進一步形成於前述第一面上的細線狀的表面電極與形成於前述第三面上的接合墊；及，第二電極部，其形成於前述第二面上。
如此，藉由使連接第三面(該第三面平行於光取出面亦即第一面且設置於比活性層更下層處)與第一面之第四面傾斜，從活性層所發出的光會藉由傾斜的第四面而向側面反射，故可抑制接合墊的下部區域的光吸收情形，而可提高發光元件的亮度。
又，在本發明中，較佳為前述第四面是藉由濕蝕刻法來形成。
如此，藉由使用濕蝕刻法，可輕易地得到第四面並可成為一種成本受到抑制的發光元件。
更且，在本發明中，較佳為絕緣介電層是由SiO2、SiN、MgO、MgZnO、Al2O3、SiC、GaN、AlN中任一者所構成。
若為這樣的絕緣介電層，可簡單地得到良好的絕緣性。
又，在本發明中，較佳為：前述第一半導體層、前述活性層、前述第二半導體層是由(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦1，0.4≦y≦0.6)來構成；或者，前述第一半導體層、前述活性層、前述第二半導體層是由AlzGa1-zAs(0≦z≦1)來構成；或者，前述第一半導體層、前述第二半導體層是由
(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦1，0.4≦y≦0.6)來構成，且前述活性層是由AlzGa1-zAs(0≦z≦1)來構成。
藉由上述如此地構成第一半導體層、活性層、第二半導體層，可構成良好的發光部。
另一方面，本發明較佳為前述支持基板是由半導體或金屬所構成的導電性基板，前述反射層部是由包含Au、Ag、Al、Ni、Pt中至少任一者的金屬所構成，且前述反射層部對於前述發光部所產生的光的反射率是50%以上。
藉由如此地構成支持基板、反射層部，可進一步提高發光效率。
又，本發明較佳是前述發光元件的晶片的單邊的長度是127μm以上且254μm以下。
若為此尺寸範圍的發光元件的晶片，由於可顯著展現其能進一步提高發光元件的亮度這樣的效果，因而成為可實現發光元件的小型化及發光亮度的提昇並可抑制成本的發光元件。
如上，藉由本發明，由於活性層所發出的光會因傾斜的第四面向側面反射，而可抑制接合墊的下部區域的光吸收，故可提供一種發光元件，該發光元件可使發光元件內部的多重反射極小化，並使活性層的光吸收極小化，而提高發光效率，特別是對小的發光元件晶片更顯著地展現效果。
100、200、500‧‧‧發光元件
101‧‧‧起始基板
102‧‧‧緩衝層
103‧‧‧蝕刻停止層
104‧‧‧第一半導體層
104a‧‧‧高摻雜接觸層
104b‧‧‧低能隙接觸層
105‧‧‧活性層
106‧‧‧第二半導體層
106a‧‧‧GaP接觸層
106b‧‧‧GaAs接觸層
108、508‧‧‧發光部
110‧‧‧磊晶基板
111‧‧‧介電膜
112‧‧‧區域
113‧‧‧歐姆金屬層
114‧‧‧第一接合金屬層
114a‧‧‧第一高熔點金屬層
120‧‧‧第一接合基板
130、530‧‧‧支持基板
131‧‧‧第二接合金屬層
131a‧‧‧第二高熔點金屬層
140‧‧‧第二接合基板
150‧‧‧第三接合基板
161、561‧‧‧第一面
162、562‧‧‧第二面
163‧‧‧第三面
164‧‧‧第四面
165‧‧‧絕緣介電層
166‧‧‧開口部
167、567‧‧‧表面電極
168、568‧‧‧接合墊
171、571‧‧‧第一電極部
172、572‧‧‧第二電極部
207‧‧‧第三半導體層
514‧‧‧反射層部
第1圖是本發明的發光元件的第1實施型態的概略
圖。
第2A圖是說明本發明中用以製造發光元件的方法的圖式。
第2B圖是顯示第2A圖的其他型態的圖式。
第3A圖是說明本發明中用以製造發光元件的方法的圖式。
第3B圖是顯示第3A圖的其他型態的圖式。
第4圖是說明本發明的發光元件的製造方法的圖式。
第5圖是習知發光元件的概略圖。
第6A圖是顯示不同接合墊直徑時的吸收防止效果相對於發光元件晶片的單邊的長度的關係的圖式。
第6B圖是顯示不同接合墊直徑時的發光輸出與習知的比例相對於發光元件晶片的尺寸的關係的圖式。
第7A圖是顯示歐姆金屬層與第一電極部的設計的一個例子的圖式。
第7B圖是顯示歐姆金屬層與第一電極部的設計的其他例子的圖式。
第7C圖是顯示歐姆金屬層與第一電極部的設計的其他例子的圖式。
第8圖是本發明的發光元件的第2實施型態的概略圖。
以下，就本發明的實施型態，參照圖式來進一步詳細說明，但本發明並非僅限於這些實施型態。
首先，參照第1圖，就本發明的發光元件的第1實
施型態說明如下。
如第1圖所示，本發明的發光元件100是依序積層下述膜層而成者：支持基板130、第二接合金屬層131、構成反射層部的第一接合金屬層114、介電膜111、位於除去一部份介電膜所形成的區域上之歐姆接觸用的歐姆金屬層113、構成發光部108且是第二導電型的第二半導體層106、活性層105、第一導電型的第一半導體層104。
又，發光元件100具有第一面161與第二面162，第一面161位於發光部108的第一半導體層側且是光取出面，第二面162位於支持基板的背面側。在發光部內具有第三面163與第四面164，第三面163平行於第一面161且設置於比活性層105更下層處亦即與第二半導體層106等高的位置，第四面164連接第三面163與第一面161且傾斜。
例如，為了形成接合墊168，發光部108可如第1圖般地使第三面163與第四面164成為平台(mesa)結構，而具有被除去圓錐台形狀的部份，該圓錐台形狀的上底面比下底面大或具有被除去角錐台形狀的部份，可配合接合墊的形狀來適當決定。此時，下底面對應於第三面163，傾斜的側面對應於第四面164。
更且，發光元件100具有下述結構：表面電極167，該表面電極167位於第一面161上且是如第7A圖~第7C圖所示的細線狀；絕緣介電層165，該絕緣介電層165被覆細線狀的表面電極167以外區域之第一面161、第三面163、第四面164；第一電極部171，該第一電極部171電性連接表面電
極167與接合墊168，該表面電極167形成於第一面161上且為細線狀，該接合墊168位於第三面163上且是經由(隔著)絕緣介電層165所形成；及，第二電極部172，該第二電極部172形成於第二面162上。
如此，若為這樣的發光元件100，其中連接第三面163(該第三面163平行於光取出面亦即第一面161且設置於比活性層105更下層處)與第一面161之第四面164是傾斜的，則從活性層105所發出的光會藉由傾斜的第四面164向側面反射，故可抑制在接合墊168的下部區域的光吸收，而可提高發光元件的亮度。
針對製造如上述第1圖所示之本發明第1實施型態中所說明的發光元件100的方法，參照第2A圖~第4圖、第7A圖~第7C圖說明如下。
參照第2A圖。首先，製作磊晶基板110，該磊晶基板110在起始基板101上設置有緩衝層102、蝕刻停止層103、由第一導電型的(AlxGa1-x)yIn1-yP(0.5≦x≦1，0.4≦y≦0.6)所構成的第一半導體層104、由(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦0.5，0.4≦y≦0.6)所構成的活性層105、由第二導電型的(AlxGa1-x)yIn1-yP(0.5≦x≦1，0.4≦y≦0.6)所構成的第二半導體層106。
起始基板101可使用砷化鎵(GaAs)或鍺(Ge)，但使用GaAs較適宜。
第一半導體層104可如第2A圖般是僅由(AlxGa1-x)yIn1-yP(0.5≦x≦1，0.4≦y≦0.6)所構成的膜層，亦
可如第2B圖般，為了降低接觸電阻以降低順向偏壓VF，而在蝕刻停止層103與第一半導體層104之間設置高摻雜接觸層104a或低能隙接觸層104b。
第二半導體層106可如第2A圖般是僅由(AlxGa1-x)yIn1-yP(0.5≦x≦1，0.4≦y≦0.6)所構成的膜層，亦可如第2B圖般，為了降低接觸電阻以降低順向偏壓VF，而在第二半導體層106上設置磷化鎵(GaP)接觸層106a或GaAs接觸層106b。
接觸層的電阻越低越好，若是第二導電型是N型時，摻雜矽(Si)5×1018/cm3以上，第二導電型是P型時，摻雜鋅(Zn)或碳(C)5×1018/cm3以上，則可充分降低接觸電阻。
第一半導體層104及第二半導體層106若具有侷限活性層105內的載子的效果即足夠，通常設定為0.5μm以上的厚度。又，若第一半導體層104及第二半導體層106的厚度厚，則效果會提高，但若考慮成長結束後回到室溫時的晶格不匹配性，則一般是將第一半導體層104、活性層105及第二半導體層106的總厚度設定為15μm以下。在本發明中，第一半導體層104及第二半導體層106的厚度分別是2μm左右較適宜。
活性層105可選擇單一組成層，亦可選擇由高能隙層之障壁層與低能隙層之活性層交互積層而成的結構。障壁層可設為厚度與相鄰活性層的波函數重疊而未達15μm的多重量子井結構(MQW)，亦可設為厚度與波函數未重疊而為
15μm以上的多重障壁型。
在MQW型的情況下，由於可減少活性層105的總厚度，故可抑制活性層本身的光自我吸收，在多重障壁型的情況下，由於可提高每個活性層中載子侷限的效果，故可促進復合(recombination)。選擇任一結構當然是可以的，但在MQW型的情況下，井層的厚度選擇6~15nm左右較適宜，障壁層則選擇3~12nm左右較適宜。
另一方面，在多重障壁型的情況下，障壁層厚度選擇15~50nm左右較適宜，活性層的厚度選擇7~15nm左右較適宜。
第一半導體層104、活性層105、第二半導體層106可如上述般是由(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦1，0.4≦y≦0.6)來構成，或者，第一半導體層104、活性層105、第二半導體層106是由AlzGa1-zAs(0≦z≦1)來構成，又或者，第一半導體層104、第二半導體層106是由(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦1，0.4≦y≦0.6)來構成，活性層105是由AlzGa1-zAs(0≦z≦1)來構成。
繼而，如第2A圖所示，在磊晶基板110上形成介電膜111，該介電膜111對於活性層105所產生的光是透明的。若是透明且具有介電質性質的材料，則選擇何種材料皆可，但在藉由化學氣相沈積(CVD)法來成膜的情況下，形成二氧化矽(SiO2)或氮化矽(SiNx)膜較為簡便，在藉由濺鍍法來成膜的情況下，形成SiO2、氧化鎂(MgO)、氧化鎂鋅(MgZnO)、碳化矽(SiC)、氧化鋁(Al2O3)膜較為簡便，其他亦可選擇氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)。
介電膜111成膜後，藉由光學微影法將介電膜111
圖案化為所需的圖案。介電膜111的蝕刻，選擇濕式法或乾式法任一者皆可，舉例而言，對於SiO2膜，可藉由含氟酸來濕蝕刻。
在藉由蝕刻而除去介電膜111的一部份的區域112，形成歐姆接觸用的歐姆金屬層113。在第二導電型是N型的情況下，藉由包含Si或Ge的金屬來形成歐姆金屬層113對於減少歐姆接觸電阻是有效的，在第二導電型是P型的情況下，藉由包含Zn或鈹(Be)的金屬來形成歐姆金屬層113對於減少歐姆接觸電阻是有效的。
繼而，在介電膜111與歐姆金屬層113上，形成構成反射層部的第一接合金屬層114，並以此作為第一接合基板120。
構成反射層部的第一接合金屬層114，較佳是藉由包含金(Au)、銀(Ag)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鉑(Pt)中至少任一者以上的金屬來形成。又，構成反射層部的第一接合金屬114，較佳是以對於發光部108所產生的光的反射率成為50%以上的方式來調整。
更且，第一接合金屬層114可如第2A圖般僅1層，亦可如第2B圖般，為了抑制來自歐姆金屬層113或下層的金屬擴散，而在第一接合金屬層114的中間夾設防止擴散用的第一高熔點金屬層114a來構成。此高熔點金屬層114a較佳是藉由包含鈦(Ti)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、Ni、鈀(Pd)、Pt中至少1種的金屬層來形成。
繼而，如第3A圖所示，在作為支持發光元件本身的基板之支持基板130上形成第二接合金屬層131，以作為第二接合基板140。
支持基板130是具有導電性的平坦板狀物質即可，較佳是半導體或金屬，具體而言可選擇Si、Ge、GaAs、GaP、磷化銦(InP)、氧化鋅(ZnO)等等，但若由成本的觀點來考慮，則Si較適宜。
第二接合金屬層131可如第3A圖般僅1層，亦可如第3B圖般，為了抑制來自支持基板的材料擴散，在第二接合金屬層131的中間夾設防止擴散用的第二高熔點金屬層131a來構成。第二高熔點金屬層131a較佳是藉由包含Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Ni、Pd、Pt中的1種以上的金屬層來形成。
繼而，如第4圖所示，以使第一接合基板120的第一接合金屬層114與第二接合基板140的第二接合金屬層131相對的方式，來疊合第一接合基板120與第二接合基板140，將氣氛減壓，施加1000~8000牛頓(N)的壓力，並加熱至常溫以上來接合2片基板，以形成第三接合基板150。
然後，藉由蝕刻來除去起始基板101。
特別是當起始基板101使用由GaAs所構成的基板時，可使用氨水與雙氧水的混合液。
除去起始基板101後，藉由蝕刻來除去蝕刻停止層103。雖然藉由具有選擇性的蝕刻液來蝕刻即可，但在本發明的情況中，使用硫酸與雙氧水的混合液較適宜。
繼而，如第1圖所示，藉由光學微影法在第一半導體層104上形成表面電極167。在第一半導體層104之第一導電型是N型時，表面電極167較佳是由包含Si、Ge的金屬來構成，在第一半導體層104之第一導電型是P型時，表面電極167較佳是由包含Zn、Be的金屬來構成。又，由於表面電極167具有電流分配的功能，因此可藉由低電阻金屬來形成，較佳是包含Au、Al、銅(Cu)的任1種以上。
繼而，藉由光學微影法以光阻被覆第一半導體層104的一部分，並藉由蝕刻將第一半導體層104、活性層105、第二半導體層106除去如第1圖的平台形狀，而在設置於比活性層105更下層處的第二半導體層106上，形成第三面163和第四面164，該第三面163平行於第一面161，該第四面164包含第一半導體層104、活性層105、第二半導體層106，並連接第三面163與第一面161且傾斜。
蝕刻較佳是藉由濕蝕刻法來進行，並且可利用含有鹽酸的酸作為蝕刻液來實施。可藉由鹽酸含量來調整蝕刻面的角度。
形成第三面163及第四面164後，形成被覆表面的絕緣介電層165。此絕緣介電層165的材料可選自SiO2、SiNx、MgO、MgZnO、Al2O3、SiC、GaN、AlN，但在形成開口部166時，使用濕蝕刻製程的情況下，較佳是選擇SiO2、SiNx、MgO、MgZnO。
繼而，藉由光學微影法將絕緣介電層165圖案化為所需圖案。在絕緣介電層165的一部分藉由蝕刻來形成開口
部166。絕緣介電層165的蝕刻，選擇濕式法、乾式法的任一者皆可。
接著，形成與表面電極167電性連接的接合墊168，以此作為第一電極部171。
由於接合墊168是用於打線接合，故厚度越厚越好，但在考慮成本效率時，較佳是選擇500nm至3000nm左右的厚度，特別是在本發明中，接合墊168的厚度可設為2000nm左右。然而，這樣的厚度僅是例示，若在前述範圍內，比上述厚度厚或薄並不會改變其效果，故本發明所屬技術領域中具有通常知識者可適當變更接合墊168的厚度。
最後，可在支持基板130背面側亦即第二面162上形成第二電極部172，並藉由切割來製造晶片形狀的發光元件(參照第1圖)。
在本發明的發光元件中，可採用數種電極設計，但較佳是歐姆金屬層113與表面電極167以不重疊的方式來配置。
第7A圖是在254μm×254μm尺寸的正方形形狀的晶片中，表面電極167採用約略為梳齒狀的設計時的俯視圖的例子，接合墊168是以可連接於各表面電極的方式來配置。第7B圖是在254μm×127μm尺寸的長方形形狀的晶片的情況中的俯視圖的例子。與第7A圖的情況相同，接合墊168連接於表面電極167，但由於表面電極167不具有橫向梳齒，故接合墊168僅連接於在圖式上下方向延伸的表面電極167。又，第7C圖顯示了在254μm×254μm尺寸的正方形形狀的晶片
中，不採用約略為梳齒狀的表面電極167，而使表面電極167為波型形狀的情況。在第7A圖~第7C圖中，第四面164繪示為與接合墊168約略相似形狀的圓形，但並不限於圓形，矩形或其他形狀亦可。
此處，參照習知的發光元件的概略圖亦即第5圖。在第5圖中，習知的發光元件500在支持基板530上具有反射層部514與發光部508，並具有光取出面亦即第一面561、與位於支持基板背面側的第二面562。更且，在第一面561上具有電性連接表面電極567與接合墊568的第一電極部571，在第二面562上具有第二電極部572。
在如第5圖的習知發光元件500中，並未如圖示本發明的發光元件之第1圖般地具有第三面163(平行於第一面且設置於比活性層105更下層的發光層部中)和第四面164(連接第三面163與第一面161且傾斜)。
繼而，參照第8圖，針對本發明的發光元件的第2實施型態說明如下。另外，與第1實施型態亦即第1圖相同者，在第8圖中亦以同一符號來表示，又，對於與第1實施型態相同的結構，略去一部份說明。
如第8圖所示，本發明的發光元件200是依序積層下述膜層而成者：支持基板130、第二接合金屬層131、構成反射層部的第一接合金屬層114、介電膜111、在除去一部份介電膜所形成的區域上之歐姆接觸用歐姆金屬層113、構成發光部108且是第二導電型的第三半導體層207、第二導電型的第二半導體層106、活性層105、第一導電型的第一半導體層
104。
又，發光元件200具有第一面161與第二面162，第一面161位於發光部108的第一半導體層側且是光取出面，第二面162位於支持基板的背面側，在發光部內具有第三面163與第四面164，第三面163平行於第一面161且設置於比活性層105更下層處亦即設置於第三半導體層207處，第四面164連接該第三面163與第一面161且傾斜。
第三半導體層207是具有電流擴散的功能、吸收接合時機械衝擊的功能與濕蝕刻時的選擇性的膜層，較佳是成為0.5μm以上且50μm以下的厚度。又，第三半導體層207可以是GaAszP1-z(0≦z≦1)所構成的單一組成和摻雜濃度層，亦可在第三半導體層207上設置有GaAs接觸層(未繪示)或GaP接觸層(未繪示)。
又，在製作第8圖所記載的第2實施型態亦即發光元件200的方法中，形成平台結構時，藉由光學微影法以光阻被覆第一半導體層104的一部分，並藉由蝕刻除去第一半導體層104、活性層105、第二半導體層106，而在第三半導體層207上形成第三面163並形成包含第一半導體層104、活性層105、第二半導體層106的第四面164。蝕刻是藉由濕蝕刻法來進行，蝕刻液是藉由含有鹽酸的酸來實施。可藉由鹽酸含量來調整蝕刻面的角度。使用鹽酸系蝕刻劑時，由於對於第三半導體層207具有選擇性，因此在第三半導體層207的蝕刻速度會急速降低。
在這樣的第2實施型態中，雖然與第1實施型態相
比，在第三面163與第一接合金屬層114之間會發生多重反射，但由於在多重反射間沒有光吸收的材料，故當然與第1實施型態具有相同的傾向。又，具有下述特徵：在多重反射的過程中，從第三半導體層207的側面方向所放射的光會增大。
以下，顯示實施例來具體說明本發明，但本發明並非僅限於此實施例。
製作第1圖所示的發光元件100。
亦即，在由Si所構成且厚度是100μm的支持基板上，依序積層下述膜層：第二接合金屬層，主要由Au所構成，厚度是1.0μm；第一接合金屬層，包含Au，由在接合部以外積層Ti和Ni等高熔點金屬者所構成，厚度是1.0μm，且構成反射部；介電膜，由SiO2所構成且厚度是0.3~0.4μm；歐姆金屬層，位在除去一部份介電膜所形成的區域，由主要包含Au且進一步包含摻雜金屬者所構成，用於歐姆接觸；第二半導體層，構成發光部，由(Al0.9Ga0.1)0.5In0.5P所構成且是第二導電型，厚度是2.0μm；活性層，由厚度12nm的(Al0.8Ga0.2)0.5In0.5P與厚度7nm的(Al0.02Ga0.98)0.5In0.5P以20週期的交互積層結構所構成；及，第一半導體層，由(Al0.9Ga0.1)0.5In0.5P所構成且是第一導電型，厚度是2.0μm；並且，於第一半導體層上形成有表面電極，該表面電極由主要包含Au的金屬層所構成，高度是2.0μm。
又，在發光部形成平台結構的凹槽，第三面形成於第二半導體層中，第三面與第四面所形成的夾角設作30~60度。
更且，以被覆第一半導體層上的第一面與第三面、第四面的方式來形成由SiO2所構成且厚度是0.3~0.4μm的絕緣介電層，隔著絕緣介電層而在平台結構的凹槽中形成主要由Au所構成且厚度是2.0μm的接合墊。在支持基板的背面形成主要由Au所構成且厚度是0.2~0.5μm的第二電極部。
調查在上述實施例中，當使接合墊的直徑從100μm每隔10μm變化至70μm為止時，光吸收防止效果相對於發光元件晶片的單邊的長度127μm~330μm的關係。其結果如第6A圖。此處所謂的光吸收防止效果，是以活性層所產生的光在平行於積層方向的方位放射並依照司乃耳定律而在活性層內傳播的光作為對象。以往入射於焊墊下部的非發光區域的光被完全吸收。如此使焊墊下部被吸收的光彎曲至元件下部的方向而防止直接吸收的比例，即為光吸收防止效果。
已知晶片是矩形形狀時，隨著晶片的1邊(單邊)長度從254μm附近變小為127μm，活性層的光吸收會減少。此處並未例示小於127μm的尺寸，是因為對矩形晶片而言製作困難，且由於接合墊的直徑是100μm時與晶片的單邊的長度會過於相近。254μm時光吸收防止效果約是1.5%左右，已知即使是254μm以上的晶片尺寸，效果也約略相同，不會發生更多的改善。
除了不形成實施例中在發光部的平台結構的凹槽，而形成如第5圖的第一電極部以外，與實施例相同地來形成發光元件。
調查在上述實施例中，使接合墊的直徑從100μm每隔10μm變化至70μm為止時，發光輸出與習知的比例(使比較例為100%)對發光元件晶片的尺寸的關係。其結果如第6B圖。
已知在從127μm見方的晶片尺寸至330μm見方的晶片尺寸的範圍內，無論接合墊的直徑為何，輸出在與習知結構的比例方面都上升了2~13%左右。對於超過330μm見方的尺寸亦進行了確認，且確認了輸出在與習知的比例方面上升了2%左右。在第6B圖中，作為大晶片的例子，記載了330μm與279μm之與習知的比例的輸出會上升的情形，而254μm以下的尺寸則會發生與大於此尺寸的晶片不同水準的輸出上升情形，其傾向是輸出會隨著晶片尺寸變小而增大。在本發明的效果方面，本發明對於大晶片也是有效的，但已知本發明特別對於254μm以下的小尺寸晶片而言，效果特別大。
並且，本發明並不限於上述實施形態。上述實施形態為例示，任何與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想具有實質相同的構成並達到同樣的作用效果者，皆包含於本發明的技術範圍內。
100‧‧‧發光元件
104‧‧‧第一半導體層
105‧‧‧活性層
106‧‧‧第二半導體層
108‧‧‧發光部
111‧‧‧介電膜
113‧‧‧歐姆金屬層
114‧‧‧第一接合金屬層
130‧‧‧支持基板
131‧‧‧第二接合金屬層
161‧‧‧第一面
162‧‧‧第二面
163‧‧‧第三面
164‧‧‧第四面
165‧‧‧絕緣介電層
166‧‧‧開口部
167‧‧‧表面電極
168‧‧‧接合墊
171‧‧‧第一電極部
172‧‧‧第二電極部
Claims (19)
- 一種發光元件，其具有支持基板、比該支持基板更上方的反射層部、及比該反射層部更上方的發光部，該發光部是由第一導電型的第一半導體層、活性層、第二導電型的第二半導體層所形成，在前述發光部的第一半導體層側具有光取出面亦即第一面，且前述支持基板的背面側作為第二面，該發光元件的特徵在於：前述發光部具有第三面與第四面，該第三面平行於前述第一面且設置於比前述活性層更下層處，該第四面連接該第三面與前述第一面且傾斜；並且，該發光元件具有：絕緣介電層，其被覆前述第一面、前述第三面、前述第四面上的一部分；第一電極部，其電性連接進一步形成於前述第一面上的細線狀的表面電極與形成於前述第三面上的接合墊；及，第二電極部，其形成於前述第二面上。
- 如請求項1所述的發光元件，其中，前述第四面是藉由濕蝕刻法來形成。
- 如請求項1所述的發光元件，其中，前述絕緣介電層是由SiO2、SiN、MgO、MgZnO、Al2O3、SiC、GaN、AlN中任一者所構成。
- 如請求項2所述的發光元件，其中，前述絕緣介電層是由SiO2、SiN、MgO、MgZnO、Al2O3、SiC、GaN、AlN中任一者所構成。
- 如請求項1至請求項4中任一項所述的發光元件，其中，前述第一半導體層、前述活性層、前述第二半導體層是由(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦1，0.4≦y≦0.6)來構成。
- 如請求項1至請求項4中任一項所述的發光元件，其中，前述第一半導體層、前述活性層、前述第二半導體層是由AlzGa1-zAs(0≦z≦1)來構成。
- 如請求項1至請求項4中任一項所述的發光元件，其中，前述第一半導體層、前述第二半導體層是由(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦1，0.4≦y≦0.6)來構成，且前述活性層是由AlzGa1-zAs(0≦z≦1)來構成。
- 如請求項1至請求項4中任一項所述的發光元件，其中，前述支持基板是由半導體或金屬所構成的導電性基板，前述反射層部是由包含Au、Ag、Al、Ni、Pt中至少任一者的金屬所構成，且前述反射層部對於前述發光部所產生的光的反射率是50%以上。
- 如請求項5所述的發光元件，其中，前述支持基板是由半導體或金屬所構成的導電性基板，前述反射層部是由包含Au、Ag、Al、Ni、Pt中至少任一者的金屬所構成，且前述反射層部對於前述發光部所產生的光的反射率是50%以上。
- 如請求項6所述的發光元件，其中，前述支持基板是由半導體或金屬所構成的導電性基板，前述反射層部是由包含Au、Ag、Al、Ni、Pt中至少任一者的金屬所構成，且前述反射層部對於前述發光部所產生的光的反射率是50%以上。
- 如請求項7所述的發光元件，其中，前述支持基板是由 半導體或金屬所構成的導電性基板，前述反射層部是由包含Au、Ag、Al、Ni、Pt中至少任一者的金屬所構成，且前述反射層部對於前述發光部所產生的光的反射率是50%以上。
- 如請求項1至請求項4中任一項所述的發光元件，其中，前述發光元件的晶片的單邊的長度是127μm以上且254μm以下。
- 如請求項5所述的發光元件，其中，前述發光元件的晶片的單邊的長度是127μm以上且254μm以下。
- 如請求項6所述的發光元件，其中，前述發光元件的晶片的單邊的長度是127μm以上且254μm以下。
- 如請求項7所述的發光元件，其中，前述發光元件的晶片的單邊的長度是127μm以上且254μm以下。
- 如請求項8所述的發光元件，其中，前述發光元件的晶片的單邊的長度是127μm以上且254μm以下。
- 如請求項9所述的發光元件，其中，前述發光元件的晶片的單邊的長度是127μm以上且254μm以下。
- 如請求項10所述的發光元件，其中，前述發光元件的晶片的單邊的長度是127μm以上且254μm以下。
- 如請求項11所述的發光元件，其中，前述發光元件的晶片的單邊的長度是127μm以上且254μm以下。
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