TWI305425B - - Google Patents

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1305425 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於包含由例如 AlGaAs系、AlGalnP系、

GaN系等半導體所構成的發光層之半導體發光元件及其製 造方法。 【先前技術】 藉由AlGalnP系化合物半導體形成發光層即活性層之 習知典型的半導體發光元件具有：由GaAs構成的支持基 板；和含有配置於該支持基板上之發光所需的複數 AlGalnp系化合物半導體層之主半導體區域。AlGalnP系 化合物半導體對於GaAs支持基板可較良好地磊晶成長。 然而，GaAs支持基板，在包含於半導體區域之發光 層所發出之光的波長區域的光吸收係數極高。因此，大多 數從發光層放射至支持基板側的光，會被GaAs支持基板 吸收，而無法獲得具有高發光效率的發光元件。 就防止上述GaAs支持基板所導致之光吸收，以提昇 發光效率的方法而言，已知有在上述基本構造的半導體發 光元件中，於GaAs等支持基板上，令含發光層的主半導 體區域磊晶成長後，去除GaAs支持基板後，在含發光層 的主半導體區域，黏貼由例如GaP所構成的光透過性基 板，接著，在該光透過性基板的下面，形成具有光反射性 之電極的方法。然而，設置該光透過性基板和光反射性電 極的構造具有：因含發光層之主半導體區域和光透過性基 -4- (2) 1305425 板之界面的電阻’使得陽極電極和陰極電極之間的順向電 壓變得較大之缺點。 用以解決上述缺點的方法係揭示於日本特開2〇〇2_ 2 1 74 5 0號公報（以下，稱爲專利文獻丨）。亦即，上述專 利文獻1中揭示有：在含發光層之主半導體區域的下面側 於歐姆性優良的反面’將反射性低的A u G e G a合金層分散 地形成’並以反射性優良的A1等金屬反射膜覆蓋AuGeGa 合金層的下面、與含有沒有被其覆蓋之發光層的主半導體 區域之下面兩者’接著，在該金屬反射膜，貼設由例如具 導電性之矽所構成的導電性支持基板》對於AI所構成.之 金屬反射膜的半導體區域之歐姆接觸性較差。然而， AuGeGa合金層對於例如AlGalnP等半導體區域及光反射 膜，形成較良好的歐姆接觸。因此，若根據該構造，可使 陽極電極和陰極電極之間的順向電壓降低。 再者，可使從發光層放射至導電性支持基板側的光， 藉由A1所構成的金屬反射膜良好地反射。 然而，上述專利文獻1所記載的發光元件，在經過製 造製程（process )之各種熱處理步驟的過程中，有時金屬 反射膜及AuGeGa合金層和與其鄰接的主半導體區域之間 會產生反應，且其界面的反射率會降低。因此’無法以所 期待的高良率生產發光效率高的半導體發光元件。又，歐 姆接觸用的AuGeGa合金屬係分散地形成於主半導體區域 的下面，故無法令發光效率和順向電壓兩者充分地滿足。 亦即，若將歐姆接觸用之AuGeGa對於半導體區域下面的 -5- (3) 1305425 比例增大的話，則順向電壓會降低’另一方面’ A1反射膜 面積的減少會使反射量降低’進而導致發光效率降低。因 此，習知技術中，難以同時改善發光效率和順向電壓兩 者。 [專利文獻1]日本特開2 002 — 2 1 74 5 0號公報 【發明內容】

[發明所欲解決之課題] 在此，本發明的課題爲無法獲得高發光效率的半導體 發光元件。 [解決課題之手段] 爲了解決上述課題，本發明之半導體發光元件的特徵 具備： 半導體區域’其具有用以發光的複數半導體層，且具 有用以取出光的一邊主面和該一邊主面之相反側的另一邊 主面；和 第1電極’其與配置於上述半導體區域之一邊主面側 的半導體層電性連接；和 光透過膜’其與上述半導體區域的另一邊主面整體形 成歐姆接觸’且具有導電性，且對於上述半導體區域產生 的光具有透過性且具有lOnn^i μ m之厚度；和 金屬光反射膜’其係以覆蓋上述光透過膜之方式配 置’且具有將上述半導體區域產生的光予以反射的功能； -6- (4) 1305425 和 第2電極，其對於上述光透過膜或上述金屬光反射膜 電性連接； 前述光透過膜乃由可抑制前述半導體區域與前述金屬 光反射膜之合金化的材料所成，於前述半導體區域與前述 金屬光反射膜間，僅配置前述光透過膜。 本發明之半導體發光元件不僅是完成的發光元件，亦 可爲中間製品的發光晶片。 上述半導體區域以由3 — 5族化合物半導體構成爲 佳。 又，露出於上述半導體區域之上述另一邊主面的半導 體層，以由含砷（As )之化合物半導體構成爲佳。含砷化 鎵（GaAs)、砷化錫鎵（AlGaAs).等砷（As)的化合物 半導體，得以良好地與光透過膜形成低電阻性接觸。結 果，可更確實地獲得低動作電壓。 上述光透過膜以由具有光透過性的金屬氧化物構成爲 佳。 理想的狀態下，上述光透過膜是從：Ik 〇3 (即氧化 銦或三氧化二銦）和Sn〇2 (即氧化錫或二氧化錫）的混 合物（以下，稱爲IT0 )、摻雜鋁的氧化鋅（Ζη0 )(以 下，稱爲ΑΖΟ )、摻雜氟的氧化錫（Sn〇2 )(以下，稱爲 FTO ) 、ZnO (即氧化鋅）、SbO (即氧化錫或_氧化 錫）、ZnSe(即綷硒）、以及GaO (即氧化鎵）中選擇至 少一種所構成。由這些材料所構成的光透過膜得以良好地 (5) 1305425 與金屬反射膜及半導體區域形成低電阻性接觸，同時光透 過性優良且得以抑制光的衰減，並可將半導體區域產生的 光良好地導入金屬光反射膜側及其相反的方向，且得以良 好地抑制金屬光反射膜的金屬朝半導體區域側擴散之功 能。 上述光透過膜以具有l〇nm〜Ιμπι的厚度爲佳。具有 1 〇nm以上的厚度之光透過膜，具有得以抑制金屬光反射 膜和半導體區域的反應（即半導體和金屬的相互擴散）之 功能，且得以防止在這些構造的界面形成光吸收較大的合 金層。又，若將上述光透過膜的厚度限制在1 μιη以下的 話，則上述光透過膜之光的衰減會變少，且可提昇外部量 子效率。 上述金屬光反射膜以含有由鋁（Α1)、銀（Ag)、金 (Au )及銅（Cu )中選擇至少一種的層爲佳。由此等金屬 膜形成的金屬光反射膜，在其與光透過膜的界面，形成良 好的光反射面。亦即，由A1膜及Ag膜所構成的金屬光反 射膜，對於短波長至長波長之波長區域較廣的可視光，具 有良好的反射特性。又，由Cu膜及Au膜所構成的金屬反 射膜，對於波長較長的可視光，具有良好的反射特性。 上述半導體發光元件又以具有與上述金屬光反射膜結 合的導電性支持基板爲佳。若上述半導體發光元件具有導 電性支持基板時，則上述半導體區域、上述光透過膜及上 述金屬光反射膜可達成穩定的機械支持。 上述第2電極以與上述導電性支持基板結合，且介著 (6) 1305425 上述導電性支持基板和上述金屬光反射膜，與上述光透過 膜電性連接爲佳。因此，上述第2電極的形成可容易進 行。 上述半導體區域以具有露出於上述另一邊主面的接觸 層爲佳。又，上述接觸層的厚度T及折射率n,以如次決 定爲佳： T = ( 2m + 1 ) X ( λ/ 4ηι ) 土λ/ 8ηι

ni= (n2xn3) 1/2x0.8 〜（n2xn3) 1/2xl.2 在此，m是0或1或2之任一値 n2是上述光透過膜的折射率 n3是上述光半導體區域中，與上述接觸層連接之層的 折射率 λ是從上述半導體區域所發出之光的波長。

此外，表示上述ΙΜ之式子中的〜是乃至的意思。因 此，表示上述的式子意味：上述接觸層之折射率！12較 理想的値爲（η2χη3 ) 1κ 2χ0.8 乃至（η2χη3 )丨，2xl.2。 若將接觸層的厚度Τ和折射率ηι以上述式子所示之 方式設定的話，則可防止光透過膜和金屬光反射膜之間反 射的光，在接觸層和光透過膜的界面進行全反射。結果， 可將在光透過膜和金屬光反射膜之界面反射的光，良好地 導入半導體區域的一邊主面側。 用以製造上述半導體發光元件的方法以具備下列步驟 -9 - (7) 1305425 爲佳： 準備半導體基板的步驟；和 形成半導體區域的步驟，而該半導體區域在半導體基 板上具有用以發光的複數半導體層’且具有用以取出光的 —邊主面和該一邊主面之相反側的另一邊主面；和

形成光透過膜的步驟，而該透過膜與上述半導體區域 的另一邊主面形成歐姆接觸，且具有導電性’且對於上述 半導體區域產生的光具有透過性；和 將金屬光反射膜形成於上述光透過膜上的步驟，而該 金屬光反射膜具有將上述半導體區域產生的光予以反射之 功能；和 將具有導電性的支持基板接合於上述金屬光反射膜的 步驟；和 去除上述半導體基板的步驟；和

形成與上述半導體區域之一邊主面側的半導體層連接 的第1電極之步驟；和 在上述支持基板形成第2電極的步驟。藉此方式，可 容易地形成上述半導體發光元件。 [發明之效果] 根據本發明之半導體發光元件乃具有以下之效果。 配置於上述半導體區域和上述金屬光反射膜之間且具 有導電性的光透過膜’係與上述半導體區域及上述金屬光 反射膜兩者形成歐姆接觸，且得以抑制上述半導體區域和 -10- (8) 1305425 上述金屬光反射膜的合金化，故相較於習知令金屬光反射 膜與半導體區域直接接觸的情況，可構成更優良的光反射 面。再者，光透過膜的光吸收比習知的 AuGeGa合金屬 少。因此，可將從半導體區域放射至金屬光反射膜側的 光，良好地返回光半導體區域的另一邊主面側，且可使外 部發光效率增大。 與上述專利文獻1的半導體發光元件相比較，可令供 金屬光反射膜歐姆接觸之區域的面積增大。因此，若使歐 姆接觸區域的面積增大的話，則發光時之電流通路的電阻 變小，順向.電壓降低，電力損失減少，發光效率得以提 昇。 枏較於前述專利文獻1之半導體發光元件，可增大金 屬光反射膜歐姆連接範圍之面積。如此，增大歐姆連接範 圍之面積時，發光時之電流通路的阻抗變小，順方向電壓 會下降，電力損失會變小，提升發光效率。 本發明之半導體發光元件不包含前述專利文獻1之分 散配置之AuGeGa合金層、及相當於中華民國專利 TW5 5 62 5 3 (美國專利6 8 69 820)之格子或網狀之Au-Be，或 Au-Zn或Cr-Au所成歐姆連接金屬者。因此，本發明之光 透過膜乃於半導體範圍之另一方之主面整體，歐姆性接 觸。結果，對於本發明之半導體發光元件之半導體範圍之 另一方之主面的光透過膜之歐姆接觸面積乃較前述專利文 獻1及前述中華民國專利TW5 5 62 5 3 (美國專利68 69820)爲 大，可減少在於半導體發光元件施加順方向電壓時之第1 -11 - (9) 1305425 之電極和第2之電極間的阻抗。 本發明之半導體發光兀件不包含前述專利文獻1之分 散配置之 AuGeGa合金層、及相當於中華民國專利 TW556253(美國專利6869820)之格子或網狀之Au-Be，或

Au-Zn或Cr-Au所成歐姆連接金屬者之故，金屬光反射膜 之平坦性則較前述專利文獻 1及前述中華民國專利 TW556253(美國專利6869820)爲佳。 本發明之半導體發光元件不包含前述專利文獻1之分 散配置之 AuGeGa合金層、及相當於中華民國專利 TW5.5 625 3 (美國專利6869 820)之格子或網狀之Au-Be，或 Au-Zn或Cr-Au所成歐姆連接金屬者之故，由於不設置此 等部分，製造工程則相形簡化。 光透過膜之厚度爲l〇nm〜Ιμπι之故，可良好達成金屬 光反射膜和半導體範圍間之合金化之抑制，及光透過膜之 光衰減之減低之兩者。即，使光透過膜之膜度成爲1 Onm 以上時，可良好抑制光反射膜與半導體區域之合金化。 又，使光透過膜之厚度限制在1#πι以下時，光透過膜之 光衰減會變小，可提升將光取出至外部的效率。 本發明之半導體發光元件中，於半導體區域與金屬光 反射膜間，根據本發明僅配置光透過膜。爲此’從半導體 區域入射至金屬光射膜之光衰減、及在金屬光反射膜反 射，回到半導體區域之光線的衰減爲少，因此半導體發光 元件光取出效率爲高。 【實施方式】 -12- (10) 1305425 繼之，參照第1圖至第3圖，說明根據本發明實施形 之半導體發光元件（即發光二極體）及其製造方法。 實施例1 如第1圖槪略地表示，根據本發明實施例丨之雙異質 (double hetero)接合型發光元件}是由：發光所需的半 導體區域2;和根據本發明的光透過膜3;和金屬光反射 膜4;和第1及第2接合金屬層5、6;和導電性矽支持基 板7’和作爲第1電極的陰極電極8;和作爲第2電極的 陽極電極9所構成。 半導體區域2是由：p (磷）或n (氮）或As (砷） 等5族兀素；和從A1 (鋁）、Ga (鎵）、：[η (銦）、Β (棚）等中選擇1個或複數個3族元素的化合物半導體所 構成’亦可稱爲主半導體區域或發光半導體基板。第1圖 之實施例的半導體區域2具有一邊主面η和另一邊主面 12’並且從一邊主面u朝向另—邊主面12具有依序配置 的η型（第丨導電型）第1輔助層13、和η型第2輔助層 14、和亦可稱爲η型覆蓋層或第1導電型半導體層的η型 半導體層15、和亦可稱爲發光層的活性層16、和亦可稱 爲Ρ型（第2導電型）覆蓋層或第2導電型半導體層的ρ 型半導體層17、和ρ型第3輔助層18、和ρ型接觸層 19。 雙異質接合型發光二極體的半導體區域2中，進行發 光最重要的部分是η型半導體層15、和活性層16、和ρ -13- (11) 1305425 型半導體層17。因此，可將半導體區域2之η型第1輔助 層13、和η型第2輔助層14、和ρ型第3輔助層18、和 Ρ型接觸層19全部省略或省略一部分。不是雙異質接合型 的情況下，也可將活性層1 6省略，因此，半導體區域2 只要至少包括η型半導體層15和ρ型半導體層17即可。 該發光元件1是以可將從活性層16發出的光從半導 體區域2的一邊主面1 1側取出之方式構成。 繼之，詳細說明發光元件1的各部位。 配置於η型半導體層15和ρ型半導體層17之間的活 性層1 6，是由3 - 5族化合物半導體所構成。理想的情況 下，該3— 5族化合物半導體是可用化學式AlxGayInmP 表示的材料，在此X、y是可滿足OSxSl、OSySl、 x+ySl的數値。然而，亦可將活性層16藉由 AlxGayIni_x_yN等其他的3— 5族化合物半導體來構成。 本實施形態中，雖沒有在活性層中添加導電型決 定雜質。但是，亦可以低於ρ型覆蓋層17的濃度在活性 層16中添加ρ型雜質、或者亦可以低於η型半導體層15 的濃度在活性層16中添加η型雜質。此外，第1圖中’ 爲了將圖示簡化，活性層16是以單一層來表示，然而實 際上具有眾所周知的多重量子井（MQW : Multi-Quantum-Well )構造、或單一量子井（SQW : Single-Quantum-Well )構造。 配置於活性層16 —邊側的η型半導體層15’是由添 加有η型雜質（例如S i )的3 - 5族化合物半導體所構 -14- (12) 1305425 成。理想的1η況下，該3 - 5族化合物半導體是可 式AlxGayIni — x- yP表示的材料，在此χ、^是可滿 gl、OSySl、0芸x+ygl的數値。爲了將活性層 發出的光良好地取出外部，η型半導體層的A1 具有大於活性層1 6之A1比例X的値，以〇 .丨$至 佳，0.2至0.4更爲理想。又’ Ga的比例y以〇 〇5 爲佳，〇_1至0.3最佳。n型半導體層ls之n型雜 度以5xl017cm— 3以上爲佳。^型半導體層15的能 (band gap )亦大於活性層1 6的能帶間隙。 此外’ n型半導體層15亦可藉由AixGayini_x 其他的3- 5族化合物半導體來構成。 配置於活性層12另一邊側的p型半導體層 添加有P型雜質（例如Zn)的3—5族化合物半導 成。理想的情況下，該3 - 5族化合物半導體是可 式AlxGayIni-x-yP表不的材料，在此X、y是可滿, 蕊1、OSySl、0客X+ySl的數値。爲了將活性層 發出的光良好地取出外部，p型半導體層17的 A1 具有大於活性層1 6之A1比例X之値，以設定在 0.5的範圍爲佳。p型半導體層17的p型雜質濃度 定爲例如5xl017cm_ 3以上。p型半導體層17的能 亦大於活性層1 6的能帶間隙。 此外，P型半導體層亦可藉由AlxGayIni_x 其他的3 - 5族化合物，半導體來構成。 配置於η型半導體層15上的第2輔助層14, 用化學 足OS X :16所 比例X 0.45 爲 至 0 _ 3 5 質的濃 帶間隙 -yN等 %是由 體所構 用化學 足0各X 16所 比例X 0 · 1 5 至 ，乃決 帶間隙 -yN等 亦可稱 -15- (13) 1305425 爲電流擴散層或緩衝層，其主要具有提昇順向電流的分布 均勻性之功能。亦即，第2輔助層14從垂直於半導體區 域2之一邊主面11的方向觀察，具有可將電流擴散至陰 極電極8之外周側的功能。此外，該第2輔助層14具有 將活性層1 6所產生的光擴散至元件的外周側而取出的作 用。本實施例1的第2輔助層14是由η型GaAs所構成。 然而，第2輔助層14亦可藉由GaAs以外的例如GaP、 GaxIn! - XP、AlxGai-xAs、GaN、GaxIni-χΝ、或 AlxGai- XN等n型的其他3-5族化合物半導體來構成。 配置於第2輔助層14上的η型第1輔助層13，亦可 稱爲η型接觸層，主要具有使陰極電極8的歐姆接觸變良 好的功能，再者，亦具有作爲後述之發光元件製造步驟之 蝕刻的擋止件之功能。 該第1輔助層13是由可用例如化學式 AUGaylm-x — yP表示的3-5化合物半導體中添加η型雜 質所構成，在此x、y是可滿足〇SxSl、〇SySl、〇Sx + y S 1之數値。 此外，第1輔助層13亦可藉由AUGayln,- x - yN等其 他的3- 5族化合物半導體來構成。 與p型半導體層17鄰接配置的第3輔助層18，亦可 稱爲電流擴散層或緩衝層，其主要具有可提昇順向電流分 布之均勻性的功能。亦即，第3輔助層I 8從垂直於半導 體區域2之一邊主面11的方向觀察，具有可將電流擴散 至陰極電極8之外周側的功能。第3輔助層18是由p型 -16- (14) 1305425

GaP (磷化鎵）或p型GaN等其他的3 — 5族化合物半導 體所構成。 與第3輔助層18鄰接配置的p型接觸層19，是露出 於半導體區域2之另一邊主面12的半導體層，其係用以 獲致依據本發明之光透過膜3良好的歐姆接觸而設置者。 該P型接觸層19以由含As的3— 5族化合物半導體構成 爲佳。本實施例中乃使用P型GaAs (砷化鎵），然而並 不限.定於此，可使用P型AlGaAs、p型GaN、p型AlGaN 等其他的3-5族化合物半導體。 當接觸層19的厚度爲T、折射率爲ηι、光透過膜3 的折射率爲n2、第3輔助層1 8的折射率爲n3、從活性層 16發出之光的波長爲λ時，接觸層19的厚度T及折射率 ΙΜ以可滿足下列條件之方式決定爲佳。 T = ( 2m + 1 ) χ(λ/4ηι) 土λ/8ηι 在此，m是0或1或2之任一値。 η丨=(n2xn3) 1/2 x〇.8 〜（n2xn3) 1/2χ1.2 將接觸層〗9的厚度T和折射率n!如上所述地設定 時，可防止在光透過膜3和金屬光反射膜4之間反射的 光，在接觸層19和光透過膜3的界面產生全反射。結 果，可將在光透過膜3和金屬反射膜4之界面反射的光， -17- (15) 1305425 良好地導入半導體區域2的一邊主面1 1側。 光透過膜3具有導電性，且對於半導體區域2所產生 的光具有透過性，並且與半導體區域2的另一邊主面12 即P型接觸層19的整體形成歐姆接觸。該光透過膜3是 以對於半導體區域2所產生之光的透過率大於半導體區域 2之透過率的材料形成。該光透過率膜3的透過率以6〇% 以上爲佳。光透過膜3在半導體區域2及金屬光反射膜4 之間’是以沒有產生或只有產生合金化部分或相互擴散部 分的材料及方法形成。較理想的光透過膜3材料是金屬氧 化物或金屬化合物，更理想的材料從例如ΙΤ〇、ΑΖ.0、 FTO、ZnO > SnO > ZnSe及GaO中選擇至少—種，又，最 理想的材料是ITO。又，較理想的光透過膜3形成方法是 激鑛或 CVD ( Chemical Vapor Deposition)或蒸鍍。 光透過膜3的厚度以1 〇nm至Ιμπι爲佳。當光透過膜 3的厚度爲10nm以上時，可良好地控制金屬光反射膜4 和半導體區域2的合金化。又，將光透過膜3的厚度限制 在1 μιη以下時，光透過膜3之光的衰減變少，可提昇外部 量子效率。雖然光透過膜3以形成於半導體區域2之另一 邊主面12的整面最爲理想，然而亦可形成於另一邊主面 12之50至1〇〇%的範圍。 金屬光反射膜4具有用以反射半導體區域2所產生之 光的I力能，且以覆蓋光透過膜3整面的方式配置。理想的 情況下’該金屬光反射膜4是以含有從鋁（Α1 )、銀 (Ag)、金（Au)、及銅（Cu)選擇的至少一種金屬、 -18- (16) 1305425 或從銘（A1)、銀（Ag)、金（Au)、及銅（Cu)選擇 的至少一種金屬的合金形成。本實施例中，是藉由對成本 有利的鋁（A1 )，形成金屬光反射膜4。雖然金屬光反射 膜4形成於光透過膜3的整面是最理想的情況，然而亦可 形成於光透過膜3或另一邊主面12之50至100%的範 圍。爲了獲得充分的光反射功能，金屬光反射膜4以形成 0.05μιη至Ιμιη的厚度爲佳。 爲了將半導體區域2、光透過膜3及金屬反射膜4予 以機械地保護且支持，導電性支持基板7係介著第1及第 2接合金屬層5、6與金屬光反射膜4結合。第丨接合金屬 層5是由例如金（Au )所構成，且以覆蓋金屬光反射膜4 之方式形成。第2接合金屬層6是由例如金（Au )所構 成，且以覆蓋導電性支持基板7之方式形成。第1及第2 接合金屬層5、6是藉由熱壓接法相互結合。本實施例 中，使用添加有導電型決定雜質且具有300 μηι厚度的矽基 板，作爲導電性支持基板7。矽基板具有廉價且加工容易 的優點。 作爲第1電極的陰極電極8是由金屬層所構成，其與 半導體區域2的一邊主面11即第1輔助層13的中央形成 歐姆接觸。因此’半導體區域2之一邊主面11之沒有形 成陰極電極8的部分是光取出面。此外，陰極電極8亦可 藉由ΙΤΟ等光透過性電極和銲墊電極的組合構成。又，陰 極電極8亦可與從η型第1輔助層13和第2輔助層14和 第2輔助層15選擇的任一位置連接。 -19- (17) 1305425 作爲第2電極的陽極電極9是形成於矽支持基板7的 下面整體。若設置金屬支持基板取代矽支持基板7的話’ 則該金屬支持基板可作爲陽極電極，故可省略第1圖的陽 極電極9。 製造第1圖的半導體發光元件1時，首先形成半導體 區域2。亦即，準備第2圖所示之由例如GaAs所構成的 半導體基板 1〇，使用習知之 MOCVD ( Metal Organic Chemical Vapor Deposition)裝置，在 GaAs 半導體基板 10上，依序令η型第1輔助層13、η型第2輔助層14、η 型半導體層15、活性層16、ρ型半導體層17、ρ型第3輔 助層18、ρ型接觸層19磊晶成長，而獲得半導體區域2。 繼之，藉由濺鍍或CVD或蒸鍍等，令ΙΤΟ被覆於ρ 型接觸層19的露出主面整體，而形成光透過膜3，接著， 在光透過膜3上形成由Α1構成的金屬光反射膜4，其後， 形成由Au構成的第1接合金屬層5。 在第2圖所示之由含雜質的Si基板所構成的支持基 板7的、邊主面，準備將Au所構成的第2接合金屬層6 予以真空蒸鍍之構成，接著，令第1及第2金屬接合層 5、6加壓接觸，實施3 00 °C以下溫度的熱處理，令Au彼 此擴散，以此方式，令第1及第2金屬接合層5、6貼 合，將伴隨有光透過膜3、金屬光反射膜4、與第1接合 金屬層5的半導體區域2及伴隨有第2接合金屬層6的支 持基板7 —體化。 繼之，透過蝕刻去除GaAs所構成的半導體基板10。 -20- (18) 1305425 因此，可獲得伴隨有光透過膜3、金屬光反射膜4、及第1 接合金屬層5的半導體區域2。此外，Ga As所構成之半導 體基板的去除，亦可在將伴隨第2接合金屬層6之支 持基板7結合於第1接合金屬層5前先進行。 然後，形成第1圖之陰極電極8及陽極電極9，而完 成半導體發光元件。 本實施例具有如次之效果。 (1) 由於在金屬光反射膜4和半導體區域2之間， 形成具有導電性的光透過膜3,故在製造製程（process) 的各種熱處理步驟中，可阻止或抑制金屬反射膜4和半導 體區域2之間所產生的合金化反應。若產生合金化部分的 話，反射率會降低，然而，本實施形態中不會發生此種問 題。因此，可容易且高良率地生產具有高發光效率的發光 元件。 (2) 由於光透過膜3是利用濺鑛或CVD或蒸鑛等方 式，令金屬氧化物被覆而形成者，故可在對於金屬光反射 膜4及半導體區域2，合金化反應受到抑制或阻止的狀態 下形成歐姆接觸。因此’光透過膜3之歐姆接觸部分的光 吸收變少且電阻變小，可抑制發光效率的降低及動作電壓 的增大。 (3) 由於光透過膜3及金屬光反射膜4，係與半導體 區域2的另一邊主面12的實質全部相對，故歐姆接觸面 積變大，因此在半導體發光元件施加順向電壓時，可使陽 極電極9和陰極電極8之間的電阻減少。 -21 - (19) 1305425 (4) 將接觸層19設置於半導體區域2之另一邊主 面12的實質全部，故與將接觸層19部分地設置之上述專 利文獻1的半導體發光元件相比較，半導體區域2之另一 邊主面1 2的平坦性變好，且可良好地達成矽支持基板7 的貼合。 (5) 由於不需將接觸層19部分地設置’故不需用以 將接觸層1 9部分地設置之圖案，因此製造步驟可簡化。

實施例2 繼之，參照第3圖，.說明根據實施例2的半導體發光 元件la。然而，第3圖中，與第1圖及第2圖共通的部 分，係附上相同的參照符號，以省略說明。

第3圖的半導體發光元件la除了設置變形的半導體 區域2a和變形的支持基板7a，且改變陽極電極9的連接 位置外，其餘部分係以相同於第1圖的方式形成。第3圖 之變形的半導體區域2a相當於從第1圖的半導體區域1 省略第1及第3輔助層13、18和p型接觸層19的構成。 因此，作爲第1電極的陰極電極8，係連接於與第1圖之 第2輔助層14具相同構成之電流擴散層14的主面。支持 基板7a及光透過膜3及金屬光反射膜4是以具有從半導 體區域2a朝橫向突出的部分之方式形成。陽極電極9直 接與光透過膜3連接。此外，金屬光反射膜4直接與支持 基板7a結合。支持基板7a爲了提高放熱性，故以熱傳導 性良好的金屬材料形成。 -22- (20) 1305425 第3圖的半導體發光元件ia中’對於半導體區域2a 的另一邊主面]2，亦介著光透過膜3結合金屬光反射膜 4，故可獲得與第1圖之實施例1相同的效果。 本發明並不限定於上述實施例，亦可進行如次的變 形。 (1)當半導體區域2或2a的機械強度充足時，可省 略第1圖及第3圖的支

持基板7或7a。此時，金屬光反射層4具有作爲陰極 電極的功能。 (2 )半導體區域2或2a之各層13、14、15、17 ' 1 8、1 9的導電型係可與實施例相反。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示根據本發明實施例丨之半導體發光元件 的剖面圖。 第2圖是表示第〗圖之半導體發光元件的製造階段狀 態之剖面圖。 第3圖表示根據本發明實施例2之半導體發光元件的 剖面圖。 【主要元件符號說明] 1、 la半導體發光元件 2、 2a半導體區域 3光透過膜 4金屬光反射層 -23- 1305425 5、6第1及第2接合金屬層 7矽支持基板 8陰極電極 9陽極電極 15 η型半導體層 1 6活性層 17 ρ型半導體層

13、14、18第1、第2及第3輔助層 19歐姆接觸層

-24-

Claims (1)

1. (1) 1305425 十、申請專利範圍 1·—種半導體發光元件，其特徵爲具備： 半導體區域，其具有用以發光的複數半導體層，且具 有用以取出光的一邊主面和該一邊主面之相反側的另一邊 主面；和 第1電極，其與配置於上述半導體區域之一邊主面側 的半導體層電性連接；和 光透過膜，其與上述半導體區域的另一邊主面之整體 形成歐姆接觸，且具有導電性，且對於上述半導體區域產 生的光具有透過性且具有lOnm〜l/zni之厚度；和 金屬光反射膜，其係以覆蓋上述光透過膜之方式配 置’且具有將上述半導體區域產生的光予以反射的功能； 和 第2電極，其對於上述光透過膜或上述金屬光反射膜 電性連接； 前述光透過膜乃由可抑制前述半導體區域與前述金屬 光反射膜之合金化的材料所成，於前述半導體區域與前述 金屬光反射膜間，僅配置前述光透過膜。 2-如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中， 露出於上述半導體區域之上述另一邊主面的半導體層是由 含有砷（As )的化合物半導體所構成。 3 .如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中， 上述光透過膜是由具有光透過性的金屬氧化物所構成。 4 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中， -25- (2) 1305425 上述光透過膜是由從氧化銦和氧化錫的混合物（ITO )、 摻雜鋁的氧化鋅（AZO )、摻雜氟的氧化錫（FTO )、 ZnO、SnO、ZnSe及GaO中選擇至少一種所構成。 5 .如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中， 上述金屬光反射膜是含有從Al、Ag、Au及Cu中選擇至 少一種的層。

   6 .如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中， 復具有與上述金屬光反射膜結合的導電性支持基板。 7.如申請專利範圍第6項之半導體發光元件，其中， 上述第2電極與上述導電性支持基板結合，且介著上述導 電性支持基板和上述金屬光反射膜，與上述光透過膜電性 連接。 8.如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中， 上述半導體區域具有露出於上述另一邊主面的接觸層， 上述接觸層的厚度T及折射率m係決定如次： T = ( 2 m + 1 ) X ( \ / 4 η 1 ) ±λ/8ηι ηι= (n2xn3) 1/2χ〇.8 〜(ii2xn3) 1/2χ1.2 在此，m是0或1或2之任一値 n2是上述光透過膜的折射率 n3是上述光半導體區域中與上述接觸層連接之層的折 射率 λ是從上述半導體區域所發出之光的波長。 9. 一種半導體發光元件的製造方法，其特徵爲具備下 列步驟： -26- (3) 1305425 準備半導體基板的步驟；和 形成半導體區域的步驟’該半導體區域在半導體基板 上具有用以發光的複數半導體層，且具有用以取出光的一 邊主面和該一邊主面之相反側的另一邊主面；和 形成光透過膜的步驟，該透過膜與上述半導體區域的 另一邊主面之整體形成歐姆接觸，且具有導電性，且對於 上述半導體區域產生的光具有透過性且具有l〇nm〜1/zm 之厚度，且由可抑制前述半導體區域與後述金屬光反射膜 之合金化的材料所成； 將金屬光反射膜直接形成於上述光透過膜上的步驟， 該金屬光反射膜具有將上述半導體區域產生的光予以反射 之功能；和 將具有導電性的支持基板接合於上述金屬光反射膜的 步驟；和 去除上述半導體基板的步驟；和 形成與上述半導體區域之一邊主面側的半導體層連接 的第1電極之步驟；和 在上述支持基板形成第2電極的步驟。 1305425 七、 指定代表圖： (一） 、本案指定代表圖為：第（1 )圖 (二） 、本代袅圖之元件代表符號簡單說明： 1半導體發光元件 2半導體區域 3光透過膜 4金屬光反射層 5、6第1及第2接合金屬層 7矽支持基板 8陰極電極 9陽極電極 11 一邊主面 1 2另一邊主面 15 η型半導體層 1 6活性層 17 ρ型半導體層 13、14、18第1、第2及第3輔助層 19歐姆接觸層 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式：