TWI270221B - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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TWI270221B
TWI270221B TW094128041A TW94128041A TWI270221B TW I270221 B TWI270221 B TW I270221B TW 094128041 A TW094128041 A TW 094128041A TW 94128041 A TW94128041 A TW 94128041A TW I270221 B TWI270221 B TW I270221B
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Atsushi Miyagaki
Kazuyoshi Furukawa
Yasuharu Sugawara
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Toshiba Corp
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Description

1270221 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於半導體發光裝置，且特別是有關於可 改善自主動層所發射的光之汲取ϋ率的半導體發光裝置。 【先前技術】 如LED(發光二極體）及LD(雷射二極體）的半導體發光 • 裝置當尺寸很小時，可提供各種發射波長、高發射效率、 以及長的使用期限。由於此原因，其可廣泛地用於顯示、 發光、通訊、感測器、以及其他裝置。 圖29係顯示LED之一例的截面結構之槪圖。 發光層部分61 1係位於由η型GaAs所組成的半導體 基底601上。發光層部分61 1係由以InGaAlP爲基礎的化 合物半導體所組成，並且包括將η型披覆層603與p型披 覆層605夾在中間之主動層604，其中η型披覆層603與 ® Ρ型披覆層605的帶溝大於主動層604的帶溝。在發光層 部分61 1上會放置窗口層606。ρ側電極608係位於由ρ 型GaAs所組成的接觸層607上，而η側電極609係位於 半導體基底601的後側上。 此LED具有所謂的「雙異質結構」，其中具有較大 的帶溝之披覆層603及605係位於主動層604之上與下。 藉此，LED可有效地限制主動層604中的載體，並且發射 高效率的光（日本早期公開申請案2002 -3 5 3 5 02)。 然而，在如圖29中所繪示的半導體發光裝置中，自 -5- (2) 1270221 主動層604所發射的光之汲取效率並不夠高。 更特別而S ’因爲GaAs基底601具有小 主動層604的帶溝之帶溝，所以箭頭A所表示 主動層604所發射的光會被GaAs基底601吸 ----------------------—-------------------------------------------- 會汲取至外部。由P型GaAs所組成的接觸層 小於InGaAlP主動層604的帶溝之帶溝，並且 摻雜及/或與電極608的一部分成爲合金。因 IP 6 0 7具有高吸收比。因此，箭頭B所表示的方 層604所發射的光也會被接觸層607吸收，因 .….....…..._〜-〜: —..............................— 至外部。 美國專利5,9 1 7,202係揭露具有透明基底 光裝置，其中透明基底的後側上會放置小合金 此半導體發光裝置中，金屬層係形成於GaP 上，並且藉由雷射以點狀圖案繞射而進行加熱 合金點狀物。在此半導體發光裝置中，於小合 • 會得到歐姆接觸，而其餘金屬層係用來當作光 然而，因爲金屬層的表面會以強雷射光束 射，所以此結構容易產生殘留應力及/或GaP 體缺陷。這樣會導致發射亮度降低衰減過度 此外，在此結構中，金屬層具有與小合金 的金屬成分。更特別而言，小合金點狀物係藉 而使金屬層與GaP基底反應而形成。因此，很 良好的歐姆接觸及高反射比。亦即，具有高光 屬很難形成歐姆接觸，而易於形成歐姆接觸的 ，於 InGaAlP 的方向之自 收，因此不 607也具有 會以高濃度 此，接觸層 向之自主動 此不會汲取 的半導體發 點狀物。在 基底的後側 ，以形成小 金點狀物處 反射膜。 進行局部繞 基底中的晶 〇 點狀物相同 由雷射照射 難同時達成 反射比的金 金屬之光反 -6 - (3) 1270221 射比很差。 如上所述，傳統的LED之自主動層所發射的光之汲 取效率有改善的空間。 【發明內容】 根據本發明的一觀點，係提出一種半導體發光裝置， 包括： # 基底，具有第一主表面及第二主表面，並且對第一波 長帶的光爲L半透明_丄 發光層，位於基底的第一主表面上，發光層發出第一 波長帶的光；以及 歐姆電極，選擇性地嵌入基底的第二主表面上，並且 具有實質上與第二主表面共平面的表面。 根據本發明的其他觀點，係提出一種半導體發光裝 置，包括： β 基底，具有第一主表面及第二主表面，並且對第一波 長帶的光爲半透明，第二主表面具有包含底面、側面、以 及頂面的步階； 發光層，位於基底的第一主表面上，發光層發出第一 波長帶的光；以及 電極，選擇性地接觸步階的側面。 根據本發明的其他觀點，係提出一種半導體發光裝 置，包括： 基底，具有第一主表面及第二主表面，並且對第一波 (4) 1270221 長帶的光爲半透明； 發光層，位於基底的第一主表面上，發光層發出第一 波長帶的光；以及 電極，位於基底的第二主表面上； 反應抑制膜，選擇性地係位於基底的第二主表面與電 極之間，反應抑制膜抑制基底與電極之間的反應；以及 光反射膜，選擇性地嵌入於基底中，當從發光層觀看 ϋ 時，光反射膜會反射被導向基底與電極之間的介面之第一 波長帶的光。 【實施方式】 本發明的實施例現在將參考圖式進行說明。 第一實施例 本發明的第一實施例將參考電極會選擇性地嵌入於透 # 明基底的後側之半導體發光裝置進行說明。 圖1係繪示根據此實施例之半導體發光裝置的截面結 構之槪圖。 更特別而言，此半導體發光裝置具有基底32，以及位 於其上的發光層14。基底32係由發光層14所發射的光可 穿透之材料所組成。電極140係位於發光層14的頂端。 另一電極142係選擇性地嵌入於基底32的後側。在此實 施例中，電極140及142中的一電極爲ρ側電極，而另一 電極爲η側電極。 -8- (5) 1 1270221 在此實施例中，基底3 2係由發光層1 4所發射的光可 穿透之材料所形成。因此，光也可從基底3 2的側面汲 取。更特別而言，從發光層1 4往下發射的光L3會傳經基 底32且離開其側面。因此，可增加光汲取效道、 此外，在此實施例中，電痺142會選擇性地位於基底 3 2的後表面上。因此，可降低基底3 2的後表面處之光的 吸收。更特別而言，電極1 42通常會以摻雜物摻雜，以達 # 成與基底32的歐姆接觸。摻雜物會擴散到基底32，而形 成高濃度區。再者，電極142時常會藉由熱處理（燒結）而 與基底32成爲合金。高濃度區及合金區會吸收發光層14 所發射的光，藉此會導致一些漏失。 反之，根據此實施例，藉由選擇性地提供電極1 42， 可防止高濃度區及合金區形成於電極142之外的區域。因 此，基底32的後表面處之光反射比會增加。亦即，從發 光層1 4往下發射的光L 1會於基底3 2的後表面處反射， • 並且自此裝置的側面及/或頂面汲取。 再者，根據此實施例，藉由嵌入電極142，此裝置的 後表面會變爲平坦，藉此改善與封裝構件的熱接觸。 圖2係顯示在達成本發明的期間，由發明人所硏究的 比較例子之半導體發光裝置的槪圖。更特別而言，在此發 光裝置中，電極142不會嵌入於基底32中，但是會自後 側延伸出來。 圖3 A及3B係繪示分別嵌入於封裝構件上之此實施例 及比較例子的半導體發光裝置之槪要截面圖。此半導體發 -9- (6) 1270221 光裝置係嵌入於封裝構件500(如導線架、桿、或使用焊錫 或導電黏著劑的嵌入板）上。 在此比較例子中（如圖3 B中所顯示），與電極1 42的 厚度對應之步階會形成於此裝置的後表面上。因此，在基 底32與封裝構件5 00之間，可能產生熱接觸不足的區 域。亦即，從半導體發光裝置到封裝構件5 00的散熱路徑 會侷限於電極1 42附近，如此圖中的箭頭Η所示。熱接觸 • 的降低會導致半導體發光裝置的溫度升高，這樣會導致發 射效率降低、發射波長產生偏差、及/或包括使用期限的 可靠度降低。這些問題在如高功率LED的發光裝置中會 特別顯著。 反之，根據此實施例，電極142會嵌入基底32中。 因此，如圖3A中所顯示，基底32的後表面幾乎完全與封 裝構件5 00接觸，而藉此可改善熱接觸。亦即，如此圖中 的箭頭Η所顯示，遍及基底32的表面會發生散熱。因 Φ 此，此裝置的溫度升高會降低，並且可改善初始特徵及可 靠度。 圖4係顯示此實施例之另一半導體發光裝置的截面結 構之槪圖。 更特別而言，在此半導體發光裝置中，電極142會選 擇性地嵌入於基底3 2的後表面，並且導電反射膜1 5 0會 進一步地置於基底32的後表面上。導電反射膜15〇可由 如例如是金（Au)的金屬形成。 導電反射膜150不僅可改善熱接觸，而且還可改善發 -10- (7) 1270221 光層1 4所發射的光L1之反射比，藉此進一步增加光汲取 效率。爲了增加光L1的反射比，導電反射膜1 5 0較佳係 由與基底32的反應不會過高之材料形成。 在此結構中，歐姆電極142及反射膜150可由不同的 金屬材料形成。因此，良好的歐姆皆觸及高反射比可明確 且輕易地達成。 再者，根據此結構，藉由嵌入歐姆電極142於基底32 # 中，其後表面實質上可變爲平坦。因此，反射膜1 5 0的表 面會變爲平坦，甚至反射膜150的小膜厚度也會變爲平 坦。當此裝置嵌入於封裝構件時，這樣有助於達成良好的 熱接觸。 如以上參考圖1至4所述之此實施例的半導體發光裝 置可應用於由各種材料系統所組成的發光裝置，包括例如 是以InGaAlP爲基礎及以GaN爲基礎的發光裝置。 接著，此實施例會應用於以InGaAlP爲基礎的發光裝 • 置，其係用來當作說明製造此發光裝置的方法之一例。 圖5A至7C係顯示製造此實施例的半導體發光裝置之 一部分製程的製程截面圖。 首先，如圖5A中所顯示，ΙηΑΙΡ蝕刻阻止層 94、 GaAs接觸層26、InGaAlP電流擴散層25、η型InGaAlP 披覆層 18、InGaAlP主動層 20、p型InGaAlP披覆層 22、InGaP接合層34、以及ΙηΑΙΡ覆蓋層96係成長於η 型GaAs基底92上。η型GaAs基底92可爲直徑3英吋與 厚度3 5 0 /zm，以及以約lxl018/cm3的載體濃度之矽（Si)摻 -11 - (8) 1270221 雜的鏡面加工基底。 蝕刻阻止層94具有0.2 // m的厚度。GaAs接觸層26 具有0.02//m的厚度及lxl〇18/cm3的載體濃度。InGaAlP 電流擴散層25係由具有0.3的A1合成物且具有1.5/zm 的厚度之InGa A IP所組成。n型披覆層18係由具有0.6的 Α1合成物且具有0.6 // m的厚度之InGaAlP所組成。主動 層20係由具有0.04的A1合成物且具有〇.4//m的厚度之 • InGaAlP所組成。p型披覆層22係由具有0.6的A1合成 物且具有0.6 # m的厚度之InGaAlP所組成。InGaP接合 層34具有的厚度且ΙηΑΙΡ覆蓋層96具有0.15/zm 的厚度。 接著，此磊晶晶圓會以表面活性劑（浸入體積比爲 1:15的氨與過氧化氫溶液之混合物）清洗，以蝕刻GaAs基 底92的後側，藉此移除任何的反應副產品，以及磊晶成 長中所產生及附加於磊晶晶圓的後表面之類似物。 • 接著，磊晶晶圓會再次以表面活性劑清洗。然後，最 上面的ΙηΑΙΡ覆蓋層96會使用磷酸來移除，以曝露InGaP 接合層3 4。 接下來，如圖5B中所顯示，GaP基底32會切成薄 片。接著，將會詳細說明直接接合的製程。 對於GaP基底32而言，會使用例如是直徑3英吋且 厚度3 00 // m之鏡面加工的p型基底。高濃度層會形成於 GaP基底3 2的表面上，以降低接合表面處的電阻。如直 接接合的先前製程，GaP基底32會以表面活性劑（浸入稀 -12- (9) 1270221 釋氫氟酸）清洗而移除表面上的天然氧化膜），以水清洗’ 然後使用旋轉機（spinner)乾燥。對於磊晶晶圓而言，在移 除其表面上的覆蓋層96之後，會以與GaP基底32相同的 方式，以稀釋氫氟酸進行處理而移除氧化膜，以水清洗， 以及以旋轉的方式乾燥。較佳而言，這些先前製程係完全 在潔淨室中的乾淨空氣下進行。 接著，先前處理的磊晶晶圓之配置會將具有關閉的鏡 φ 面之GaP基底32嵌入於開啓的InGaP接合層34上，並且 會於室溫緊密地接觸在一起。 接著，如直接接合的最後步驟，於室溫接觸的晶圓會 以行列的形式組成於石英晶舟上，並且置於用來熱處理的 擴散爐中。熱處理會在含10%的氫之氬氣中，以800°C的 溫度持續一小時。此熱處理會將GaP基底32與InGaP接 合層34集成，藉此完成接合。 接著，如圖5C中所顯示，會移除磊晶晶圓的GaAs • 基底92。更特別而言，接合晶圓會浸入氨與過氧化氫溶液 的混合物中，以選擇性地蝕刻GaAs基底92。此蝕刻步驟 會於InA1P蝕刻阻止層94處停止。接著，鈾刻會使用70 °C的磷酸進行，以選擇性地移除InA1P蝕刻阻止層94。 先前的製程會產生用於LED的接合基底，如圖6A中 所顯示，其中InGaAlP發光層14位於GaP透明基底32 上。 接著，如圖6B中所顯示，遮罩400係位於GaP基底 32的後側上。遮罩400在放置電極的位置處，具有隙縫。 -13- (10) 1270221 例如，隙縫爲直徑50 // m的圓形，並且隙縫可以1 00 # m 的間距，垂直及水平地放置。遮罩 400可例如是藉由 CVD(化學氣相沈積），而由Si02所組成。 接著，如圖6C中所顯示，渠溝G係藉由RIE(反應式 離子蝕刻）而形成於GaP基底32的後表面上。渠溝可例如 是具有1.5/zm的深度。 接著，如圖7 A中所顯不，電極材料會擺鍍或氣相沈 • 積於GaP基底32的後側上。電極材料可爲由含5%原子的 鋅（Zn)之金（Au)的金屬。會使電極材料的厚度等於渠溝G 的深度。 接著，如圖7B中所顯示，遮罩400會使用氟化物而 移除。因此，沈積於遮罩400上的電極材料會隨著遮罩 400而移除，以遺留配置的晶圓，使得電極142會嵌入於 GaP基底32的後側，如圖7B中所顯示。 接著，如圖7C中所顯示，金（Αι〇或類似物會沈積於 • GaP基底32的後側，以形成導電反射膜150。電極140會 形成於發光層1 4的頂端上。最後，晶片會藉由切成小塊 或其他方式而分離，而產生此實施例的半導體裝置。 第二實施例 接著，就本發明的第二實施例而言，將說明此半導體 發光裝置，其中電極接觸係形成於透明基底的後側上之步 階的側面處。 圖8係繪示根據此實施例之半導體發光裝置的截面結 -14- (11) 1270221 構之槪圖。更特別而言，此半導體發光裝置再次具有基底 32，以及位於其上的發光層14。基底32係由發光層14所 發射的光可穿透之材料所組成。電極140係位於發光層14 的頂端。另一方面，基底3 2的後側具有步階，並且會放 置另一電極1 42，以塡入步階。在再次的此實施例中，電 極1 40及1 42中的一電極爲p側電極，而另一電極爲η側 電極。 φ 基底32會與步階的側面32C處之電極142形成接 觸。另一方面，例如是由氧化矽或氮氧化矽所組成的反應 抑制膜160會選擇性地位於步階的底面32Α及頂面32Β 上。 換句話說，在此實施例中，反應抑制膜1 60會插入於 基底32與電極142之間的一部分介面處，並且不會插入 其他部分處。反應抑制膜160位於步階的底面32Α及頂面 3 2Β上，並且用來當作抑制電極142與基底32之間的成 # 爲合金及擴散。 更特別而言，若電極142與基底32直接接觸，則電 極142中所包含的摻雜物成分會擴散到基底32，而形成高 濃度區，及/或電極142會與基底32成爲合金，而形成合 金區。高濃度區及合金區會吸收發光層14所反射的光， 藉此會導致一些漏失。 反之，根據此實施例，藉由反應抑制膜1 6 0的部分插 入，當保持電流注入路徑時，可防止在基底32的後表面 之底面3 2Α及頂面32Β處，形成高濃度區及合金區。因 -15- (12) 1270221 此，可增加光汲取效率。 另一方面，基底32會與步階的側面32C 142接觸，而形成接觸區處的合金區或高濃度區 金區或高濃度區（儘管對發光層14所發射的光具 比）係形成於步階的側面32C處，所以不會自發3 收很多的光。亦即，因爲合金區或高濃度區係形 的側面32C處，所以幾乎無法自發光層14看出 Φ 層14往下發射的大部分光L1，L2會於步階的 及頂面32B處，以高效率反射，並且會經由基底 面及此裝置的頂面而汲取至外部。因此，當充分 32的後表面上之電極接觸時，會使來自發光層1 高效率往上反射，藉此增加光汲取效率。換句話 降低基底32的後表面上之光反射區之下，此實 接觸區會取決於步階的側面32C之面積而增加， 分確保基底32與電極142之間的接觸。 # 此實施例中的步階可具有適當地各種類型之 配置及尺寸，包括圖9至1 3中所顯示的例子。 階中，各種形狀的渠溝及/或開孔會適當地形成方 的後表面上。另一種是，一個或更多個突出物可 基底3 2的後表面而形成。 此外，如圖14中所繪示，此實施例中的電] 需完全塡入位於基底3 2的後表面上之步階或 即，薄膜電極142可沿著步階的底面32A、側面 及頂面32B放置。 處之電極 。因爲合 有局吸收 ί；層1 4接 成於步階 。從發光 底面32Α :3 2的側 確保基底 4的光以 說，在未 施例因爲 所以可充 平面圖案 在形成步 会基底32 藉由蝕刻 亟142不 渠溝。亦 3 2C、以 -16- (13) 1270221 此實施例中的反應抑制膜1 6 0較佳係由較不會與基底 3 2及電極1 4 2反應的材料所形成。此種材料可包括例如是 各種類型的氧化物、氮化物、以及氟化物。反應抑制膜 1 6 0可爲絕緣、導電、或半導電。例如，其可由如氮化鈦 及氮化鎢的導電材料所形成。反應抑制膜1 6 0可具有由此 種材料的單膜所組成之單層結構，或由複數個薄膜所組成 之多層結構。 # 當反應抑制膜160爲與介電DBR(分散式布拉格反射 鏡），或者是鉬（Mo)或鈦（ti)的膜類似之高反射時，光L1， L2於反應抑制膜160處的反射會很顯著。另一方面，當 反應抑制膜1 60爲由如氧化矽或氮氧化矽的透明材料所組 成時，光LI，L2於電極142的表面處的反射會很顯著。 接著，將說明製造此實施例的半導體發光裝置之方 法。 圖15A至16C係顯示製造此實施例的半導體發光裝置 # 之方法的製程截面圖。 首先，如圖15A中所顯示，包括發光層14的薄主體 會形成於基底32上。詳細製程係如以上參考例如是圖5A 至6A所述。 接下來，如圖1 5 B中所顯示，遮罩43 0係形成於基底 32的後表面上。遮罩43 0在形成步階的位置處，具有隙 縫。例如是光阻可用於此遮罩。 接著，如圖15 C中所顯示，會蝕刻基底3 2的後表 面。可適當地使用包括如RIE(反應式離子蝕刻）的乾蝕刻 -17- (14) 1270221 或濕飽刻之触刻方法。 接下來，如圖16A中所顯示，會移除遮罩430。 接著，如圖16B中所顯示，會形成反應抑制膜160。 當氧化矽膜係形成爲反應抑制膜1 60時，其可例如是由 CVD方法及類似方法所形成。 接著，如圖1 6 C中所顯示，電極1 4 2係藉由沈積金屬 材料於反應抑制膜1 60的頂端而形成。另一電極1 40係形 Φ 成於發光層1 4的表面上。可適當使用熱處理（燒結），以形 成電極140，142與半導體層之間的介面處之高濃度區及/ 或合金區，藉此降低接觸電阻。亦即，基底3 2會與步階 的側面32C處之電極142接觸，而形成高濃度區及/或合 金區。儘管這樣，但是基底32與電極142之間的反應在 放置反應抑制膜1 60的區域中會受到抑制，並且不會形成 具有高吸收比之此種高濃度區及/或合金區。根據如上述 的方法，可達成此實施例的半導體發光裝置。 • 圖1 7係顯示此實施例之半導體發光裝置的第二例之 槪要截面圖。 在此例中，步階係以所謂的「反相鈾刻」配置而形 成。更特別而言，步階的側面32C係相對於基底32的主 表面傾斜，而具有頂面3 2B處的「凸部」。當從發光層 1 4的側面觀看步階時，步階的側面32C大半會看不見， 並且只能看到步階的底面32A及頂面32B。 在步階的側面32C處所形成的高濃度區及/或合金區 中，此種步階的形成可更有效地降低光的吸收比。 -18- (15) 1270221 圖1 8係用以說明此例的功能之相關部分的放大截面 圖。 更特別而言，基底32與電極142之間的反應會於步 階的側面32C處，產生高濃度或合金，藉此形成對來自發 光層14的光具有高吸收比之吸收區32M。 與此有關的是，在此例中，當從發光層14的側面觀 看時，吸收區 3 2 Μ會隱藏於步階的底面3 2 A之後。亦 • 即，發光層14往下發射的光L1不會入射於吸收區32M 上，而會入射於步階的底面32A或頂面32B上，並且以高 效率反射。換句話說，藉由將吸收區3 2M隱藏在步階之 後，由於吸收所產生的漏失會降低，並且光汲取效率會進 一步地增加。 此種「反相触刻」步階可例如是藉由如以上參考圖 1 5 C所述，在基底3 2的蝕刻製程中，適當地選擇濕蝕刻 的蝕刻劑而形成。另一種是，在使用如RIE及離子硏磨的 • 非等向性蝕刻中，步階可藉由適當地選擇相對於蝕刻束的 晶圓角度而形成。 圖1 9係顯示此實施例之半導體發光裝置的第三例之 槪要截面圖。 在此例中，步階的底面3 2 A不是平的而是斜的。更特 別而言，步階的底面3 2 A會覆蓋斜面，以使朝向發光層 14成爲凸狀。根據此配置’從發光層14往下發射的光 L 1，L2會朝向基底3 2的側面反射。 一般而言，發光層14包括高吸收層，如主動層20。 -19- (16) 1270221 與此有關的是’根據此例’發光層14所發射的光會通過 透明基底3 2，並且從其側面汲取到外部。因此，由於吸收 所產生的漏失會降低’並且光汲取效率會進一步地增加。 在此例中，步階的底面32A處之斜面的形狀可適當地 取決於步階的形狀而決定。例如，當圓孔位於基底3 2的 後表面上，以形成步階時，其底面可以實質上的圓錐形而 形成。當條狀渠夠形成於基底3 2的後表面上時，會產生 沿著渠溝而縱向延伸的一對斜面。 步階的底面3 2 A不必然需爲平坦斜面的組合，而是可 爲朝向發光層14爲凸狀之曲面。 形成步階的底面3 2 A處之斜面或曲面的方法可包括例 如是使用取決於濕蝕刻中的蝕刻率之表面定向，以曝露特 定的晶體表面。 另一種是，具有V形尖端的刀峰可用來切割渠溝，以 形成斜面或曲面。再者，藉由雷射光束的掃瞄機可用來形 成斜面或曲面。 此外，此例也可使用如以上參考圖1 7及1 8所述之步 階的「反相鈾刻」結構。這樣可降低側面3 2 C處之光的吸 收，並且進一步增加光汲取效率。 第三實施例 接著’就本發明的第三實施例而言，將說明反射膜係 選擇性地嵌入透明基底中之半導體發光裝置。 圖2 0係顯不此貫施例之半導體發光裝置的截面結構 -20· (17) 1270221 之槪圖。 更特別而言，此半導體發光裝置再次具有基底32,以 及位於其上的發光層14。基底32係由發光層14所發射的 光可穿透之材料所組成。電極140係位於發光層14的頂 端。另一方面，反應抑制膜1 60係選擇性地位於基底32 的後表面上，以及會放置另一電極1 42，以覆蓋反應抑制 膜160。如以上第二實施例所述，由於基底32與電極142 H 之間的反應，所以反應抑制膜1 60係用來抑制高濃度區及 /或合金區的形成。在再次的此實施例中，電極140及142 中的一電極爲p側電極，而另一電極爲η側電極。 在此實施例中，反射膜1 70係選擇性地嵌入透明基底 32中。反射膜170係選擇性地置於符合基底32與電極 142直接接觸的區域。亦即，反射膜170係置於基底32與 電極1 42之間的接觸區之前側上，以隱藏接觸區。根據此 配置，可防止基底32與電極142之間的接觸區之光的吸 ⑩收。 圖2 1係此實施例之半導體發光裝置的部分放大截面 圖。 在基底32與電極142直接接觸的區域中，具有高吸 收比的吸收區32Μ係藉由擴散及/或成爲合金而形成。與 此有關的是，在此實施例中，光反射膜1 70係嵌入於吸收 區3 2Μ之上，藉此發光層14所發射的光L1會反射，而 不會被吸收。因此，由於吸收所產生的漏失會降低，並且 光汲取效率會增加。 •21 - (18) 1270221 光反射膜1 70可由使用例如是使用介電質或半導體的 DBR所形成。亦即，可使用由兩種類型的不同薄層（具有 不同反射率）所組成之布拉格反射鏡。 圖22A至23C係繪示製造此實施例的半導體發光裝置 之方法的製程截面圖； 首先，如圖22A中所顯示，包括發光層14的薄主體 會形成於基底3 2上。詳細製程係再次如以上參考例如是 • 圖5A至6A所述。 接下來，如圖22B中所顯示，渠溝T會形成於基底 32X的後表面上。詳細製程係如以上參考例如是圖15B至 1 6 A所述。 接著，如圖22C中所顯示，渠溝T會以光反射膜170 塡入。詳細製程係如以上參考例如是圖6C至7B所述。當 例如是介電多層用於光反射膜170時，CVD或濺鍍方法會 用於不同薄型之兩種類型的介電膜，以塡入渠溝T中。 Φ 接著，如圖23A中所顯示，位於基底32X的後表面 上之基底3 2 Y會切成薄片。詳細製程係如以上參考例如是 圖5B所述。例如是由GaP所組成之基底32X的後表面， 與也是由GaP所組成之另一基底32Y可藉由熱壓而接 合。 接下來，如圖23B中所顯示，會硏磨基底32Y的後表 面，以調整其厚度。再者，會選擇性地形成反應抑制膜 160。例如，在反應抑制膜160均勻地形成於基底32 Y的 後表面上之後，會形成具有預定圖案的遮罩，以選擇性地 -22- (19) 1270221 蝕刻未覆蓋此遮罩的區域中之反應抑制膜1 60。以此方 式，可選擇性地形成反應抑制膜160，如圖23B中所示。 接著，如圖23C中所顯示，電極142係藉由沈積金屬 材料於反應抑制膜1 60的頂端而形成。另一電極1 40係形 成於發光層1 4的表面上。可適當使用熱處理（燒結），以形 成電極140，142與半導體層之間的介面處之高濃度區及/ 或合金區，藉此降低接觸電阻。亦即，基底32Y會與電極 φ 142反應，而形成高濃度區及/或合金區。儘管這樣，如以 上參考第二實施例所述，但是基底32Y與電極142之間的 反應在放置反應抑制膜1 60的區域中會受到抑制，並且不 會形成具有高吸收比之此種高濃度區及/或合金區。根據 如上述的方法，可達成將具有光反射膜170的半導體發光 裝置嵌入於透明基底32中。 第四實施例 • 接著，就本發明的第四實施例而言，將說明配置半導 體發光裝置的半導體發光設備。更特別而言，具有高亮度 的半導體發光設備可藉由將以上參考第一至第三實施例所 述之半導體發光裝置封裝於導線架、嵌入板、或類似物而 得。 圖24係顯示此實施例之半導體發光設備的槪要截面 圖。更特別而言，此例的半導體發光設備爲稱爲「子彈形 狀」類型之封入樹脂的半導體發光設備。 蓋子部分2C係位於導線2的頂端上。半導體發光裝 -23· (20) 1270221 置1係以黏著劑或類似物而嵌入於蓋子部分2C的底面 上。其係使用接線4而連接至另一導線3。蓋子部分2C 的內壁會構成光反射面2R，其會將半導體發光裝置1所 發射的光反射，並且可汲取光於其上。在此例中，特別而 言，從半導體發光裝置1之透明基底的側面及類似面所發 射的光可由光反射面2R反射，並且汲取於其上。 蓋子部分2C的周圍會以半透明樹脂7密封。樹脂7 • 的光汲取面7E會形成聚光面，其可將半導體發光裝置1 所發射的光聚光，以達成預定光分佈。 圖25係顯示半導體發光設備的另一例之槪要截面 圖。更特別而言，在此例中，用以密封半導體發光裝置1 的樹脂7在光學軸7C附近會旋轉對稱。其會成形爲內縮 且朝著半導體發光裝置1收斂到中心處。此種形狀的樹脂 7會導致光以廣角散射的光分佈特徵。 圖26係顯示半導體發光設備的又另一例之槪要截面 # 圖。更特別而言，此例係稱爲「表面嵌入」型。半導體發 光裝置1係嵌入於導線2上，並且使用接線4而連接至另 一導線3。這些導線2及3係以第一樹脂9鑄造而成。半 導體發光裝置1會以第二半透明樹脂7密封。第一樹脂9 係藉由散佈例如是氧化鈦的微粒而使光反射率提升。其內 壁9R係用來當作光反射面，以將半導體發光裝置1所發 射的光指引到外部。亦即，從透明基底的側面及類似面所 發射的光可汲取於其上。 圖27係顯示半導體發光設備的又另一例之槪要截面 -24· (21) 1270221 圖。更特別而言，此例也稱爲「表面嵌入」型。半導體發 光裝置1係嵌入於導線2上，並且使用接線4而連接至另 一導線3。這些導線2及3的頂端，以及半導體發光裝置 1係以半透明樹脂7鑄造而成。 圖2 8係顯示半導體發光設備的又另一例之槪要截面 圖。在此例中，會使用與以上參考圖24所述之結構。此 外，半導體發光裝置1會覆蓋磷光劑8。磷光劑8係用來 • 吸收半導體發光裝置1所發射的光，並且將其轉換爲波 長。例如，半導體發光裝置1會發射紫外光或藍原色光。 磷光劑8會吸收此原色光，並且發射如紅色及綠色之具有 不同波長的合成光，例如。可混合三種磷光劑8，並且磷 光劑8可吸收半導體發光裝置1所發射的紫外光輻射，以 發出由藍光、綠光、以及紅光所組成的白光。 磷光劑8可應用於半導體發光裝置1的表面，或可包 含於樹脂7中。 • 在圖24至28中所顯示的任何半導體發光設備中，具 有高亮度的半導體發光設備可藉由提供以上參考第一至第 三實施例所述的半導體發光裝置而產生，以從半導體發光 裝置1的頂面及/或側面中，汲取高效率的光。 本發明的實施例已參考例子進行說明。然而，本發明 不受限於這些例子。例如，與結構及類似物有關之半導體 發光裝置及半導體發光設備的各種變化也可包含於本發明 的範圍內。 例如，只要包括本發明的標的，則熟習此項技術者所 -25- (22) 1270221 適當修改之構成半導體發光裝置的堆層結構之任何細節也 包含於本發明的範圍內。例如，主動層可由除了以 InGaAlP爲基礎的材料之外的各種材料所組成，包括以 GaxIm-xAsyNbyCO^xS 1，〇^y< 1)爲基礎、以 AlGaAs 爲 基礎、以及以InGaAsP爲基礎的材料。同樣地，披覆層及 光導引層也可由各種材料所組成。 此外’如製造具有光傳送基底的LED之方法的典型 φ 例子所述之晶圓接合也可應用於傳統已知的LED(如以 AlGaAs爲基礎的LED)，其中透明基底係藉由厚磊晶成長 而得。 只要包括本發明的標的，則熟習此項技術者所適當修 改之任何形狀及尺寸的半導體發光裝置也包含於本發明的 範圍內。 再者，從本發明之兩個或更多個實施例的任意組合中 所得到之半導體發光裝置及半導體發光設備也包含於本發 Φ 明的範圍內。更特別而言，例如本發明的第一實施例與本 發明的第二及第三實施例其中之一組合所得到的半導體發 光裝置及半導體發光設備也包含於本發明的範圍內。 雖然本發明的實施業也屬於本發明的範圍，但是熟習 此項技術者可依據上述的半導體發光裝置及半導體發光設 備，適當地修改及實施任何其他的半導體發光裝置及半導 體發光設備。 【圖式簡單說明】 -26· (23) 1270221 圖1係繪示根據本發明的第一實施例之半導體發光裝 置的截面結構之槪圖； 圖2係顯不在達成本發明的期間，由發明人所硏究的 比較例子之半導體發光裝置的槪圖； 圖3 A及3 B係繪示分別嵌入於封裝構件上之第一實施 例及比較例子的半導體發光裝置之槪要截面圖； 圖4係顯示第一實施例之另一半導體發光裝置的截面 Φ 結構之槪圖； 圖5A至7C係顯示製造第一實施例的半導體發光裝置 之一部分製程的製程截面圖； 圖8係繪示根據本發明的第二實施例之半導體發光裝 置的截面結構之槪圖； 圖9至13係繪示底面32A或頂面32B的平面圖案配 置之槪圖； 圖1 4係繪示根據第二實施例之半導體發光裝置的變 # 化之截面結構的槪圖； 圖15A至16C係顯示製造第二實施例的半導體發光裝 置之方法的製程截面圖； 圖17係顯示第二實施例之半導體發光裝置的第二例 之槪要截面圖； 圖1 8係用以說明第二實施例之第二例中的功能之相 關部分的放大截面圖； 圖19係顯示第二實施例之半導體發光裝置的第三例 之槪要截面圖； -27- (24) 1270221 圖2 0係顯示本發明的第三實施例之半導體發光裝置 的截面結構之槪圖； 圖2 1係第三實施例之半導體發光裝置的部分放大截 面圖； 圖22A至23C係繪示製造第三實施例的半導體發光裝 置之方法的製程截面圖； 圖24係顯示本發明的一實施例之半導體發光設備的 φ 槪要截面圖； 圖2 5係顯示半導體發光設備的另一例之槪要截面 圖； 圖26至28係顯示半導體發光設備的又另一例之槪要 截面圖；以及 圖29係顯示LED之一例的截面結構之槪圖。 【主要元件符號說明】 • 1:半導體發光裝置 2 :導線 2C :蓋子部分 2R :光反射面 3 :導線 4 :接線 7 :半透明樹脂 7C :光學軸 7E :光汲取面 -28 - (25) 1270221 8 :磷光劑 9 :第一樹脂 14 :發光層 1 8 : η型InGaAlP披覆層 20 : InGaAlP 主動層 22 : ρ型InGaAlP披覆層
2 5 : InGaAlP電流擴散層 26 : GaAs接觸層 32 :基底 32A :底面 3 2 B :頂面 32C ··俱丨j面 3 2 Μ :吸收區 32Χ :基底 32Υ :基底 # 34 : InGaP接合層 92 : η型GaAs基底 9 4 :蝕刻阻止層 96 ·· ΙηΑΙΡ覆蓋層 1 4 0 :電極 1 42 :電極 1 5 0 :導電反射膜 160 :反應抑制膜 170 :反應膜 -29- (26) (26)1270221 400 :遮罩 43 0 :遮罩 5 00 :封裝構件 601 :半導體基底 603: η型披覆層 6 0 4 :主動層 6 0 5 : ρ型披覆層 606 :窗口層 6 0 7 :接觸層 6 0 8: ρ側電極 6 0 9 : η側電極 6 1 1 :發光層部分
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Claims (1)

  1. (1) 1270221 十、申請專利範圍 VI· —種半導體發光裝置，包括： 基底’具有第一主表面及第二主表面，並且對第一波 長帶的光爲半透明； 發光層，位於該基底的該第一主表面上，該發光層發 出該第一波長帶的光；以及 歐姆電極，選擇性地嵌入該基底的該第二主表面上， •並且具有實質上與該第二主表面共平面的表面。 2·如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，更包 括金屬膜，設置成覆蓋該基底的該第二主表面及該歐姆電 極的表面。 3 ·如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中 該歐姆電極及該金屬膜包含不同的材料。 4.如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中 與構成該歐姆電極的材料相較，構成該金屬膜的材料較不 # 會與該基底反應。 5 ·如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中 該金屬膜對該發光層所發射的光之反射係數大於該歐姆電 極對該發光層所發射的光之反射係數。 6.如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中 該基底包括GaP ;以及 該發光層包括InGaAlP。 7· —種半導體發光裝置，包括： 基底，具有第一主表面及第二主表面，並且對第一波 -31 · (2) 1270221 \ • \ 長帶的光爲半透明，該第二主表面具有包含底面、側面、 以及頂面的步階； 發光層，位於該基底的該第一主表面上，該發光層發 出該第一波長帶的光；以及 電極，選擇性地接觸該等步階蓝側、面。 ， 8.如申請專利範圍第7項之半導體發光裝置，其中 反應抑制膜係位於該等步階的底面與該電極之間，以及該 • 等步階的頂面與該電極之間，該反應抑制膜抑制該基底與 該電極之間的反應。 9. 如申請專利範圍第7項之半導體發光裝置，其中 該電極與該等步階的該側面處之該基底會形成歐姆接觸。 10. 如申請專利範圍第7項之半導體發光裝置，其中 該電極係藉由塡入步階而形成位於該第二主表面上之實質 上平坦的表面。 1 1 .如申請專利範圍第7項之半導體發光裝置，其中 # 該電極係形成爲沿著該等步階的底面、側面、以及頂面之 薄膜。 12. 如申請專利範圍第7項之半導體發光裝置，其中 該等步階的該側面係相對於該第二主表面傾斜；以及 該等步階的該頂面具有與該等步階的該底面相關的凸 部。 13. 如申請專利範圍第7項之半導體發光裝置，其中 該等步階的該底面具有朝向該發光層爲凸狀的斜面或曲 面0 -32- (3) 1270221 14. 如申請專利範圍第8項之半導體發光裝置，其中 該反應抑制膜對該發光層所發射的光之反射係數大於該電 極對該發光層所發射的光之反射係數。 15. 如申請專利範圍第7項之半導體發光裝置，其中 該基底包括GaP ;以及 該發光層包括InGaAlP。 16. 如申請專利範圍第8項之半導體發光裝置，其中 • 該反應抑制膜包括介電材料。 17. —種半導體發光裝^，包括： 基底，具有第一主表面及第二主表面，並且對第一波 長帶的光爲半透明； 發光層，位於該基底的該第一主表面上，該發光層發 出該第一波長帶的光；以及 電極，位於該基底的該第二主表面上； 反應抑制膜，選擇性地係位於該基底的該第二主表面 • 與該電極之間，該反應抑制膜抑制該基底與該電極之間的 反應；以及 . 光反射膜/選擇性地嵌入於該基底中，當從該發光層 觀看時，該光反射膜會反射被導向該基底與該電極之間的 介面之該第一波長帶的光。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之半導體發光裝置，其 中該反應抑制膜包括介電材料。 19.如申請專利範圍第17項之半導體發光裝置，其 中該電極與該基底的介面處之該基底會形成歐姆接觸。 -33- (4)1270221 20.如申請專利範圍第17項之半導體發光裝置，其 該基底包括GaP ;以及 該發光層包括InGaAlP。
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