TWI379433B - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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Description

1379433 Λ .' i 九、發明說明： • 【發明所屬之技術領域】 : 本發明係關於一種氮化鎵系發光二極體等半導體發光元 • 件。 【先前技術】 藍色發光二極體元件之構成為如下：例如，於藍寶石基 板表面形成InGaN半導體發光部，進而於該1〇〇^半導體發 光。P之P側以及N側分別形成電極（參照日本專利第3009095 鲁號公報）。然而，由於藍寶石基板係絕緣性，因此独⑽ 半導體發光部侧形成P側以側之兩個電極，並且必須自 該等電極取出導線。因此，來自InGaN半導體發光部之光藉 由電極等被遮光’光之取出效率較差。 該問題係可藉由採用下述覆晶型構成而得以改善：使 InGaN半導體發光部對向接合於安裝基板，並且自藍寶石基 板側取出光（參照日本專利特開2〇〇3_224297號公報）。 ^ 覆晶型發光二極體元件成為下述構成：將藍寶石基板之 一側表面作為光取出面，將他側表面作為元件形成面，於 該元件形成面形成InGaN半導體發光部^ InGaN半導體發光 • 部具有下述構成：藉由N型GaN接觸層以及P型GaN接觸 . 層，夾住InGaN活性層8例如，N型GaN接觸層配置於藍寶 石基板側，P型GaN接觸層配置於安裝基板側。於該情形 時，於P型GaN接觸層表面形成？側電極膜。则則電極膜，其 * 被覆固定形成於去除P型GaN接觸層以及InGaN活性層之一 部分而露出的N型GaN接觸層中。 103360.doc 1379433 % . · 根據該構成，於半導體發光部中， Α 於第二接觸層表面形 成有透明電極’進而自半導體發光部角度4， 背後配置有金肩反射膜。藉由該構成，因可於金屬 將自半導體發光部透過透明電極 &、 、 ^ . 电棧之先朝向半導體發光部側 反射，故而可獲得良好之光取出效率。 並且’由於透明電極大致霜甚笛-社加。 復盍第一接觸層之全部區域， 因此金屬反射膜無需歐姆接觸於半 卞苧媸發先部，從而選擇 〆、材料之自由度較高。藉此，可選古 进擇回反射率之材料進一 步提高光取出效率’可選擇便宜之材料降低成本。 所謂"對於發光波長為透明"，盆 处n 异具體是指例如、發光波 長之透過率超過60%以上之情形。 上述半導體裝置，其對於上述半導體發光部之發光波長 為透明’將-側表面作為用以自上述半導體發光部發出之 光取出至外部的光取出面，將他側表面作為用以形成上述 半導體發光部之元件形成面，該元件形成面亦可進而含有 對向於上述第一接觸層之透明基板。 .作為透明基板’較好的是藍寶石基板，另外亦可使用 SiC、GaN、Zn〇等透明基板。 、…半導體發光部’較好的是具有使請-V族氮化物化合物 ^導體之LED(發光二極體）構造。更具體的是，半導體發光 “可成為下述構造.由p型〇aN接觸層以及N型接觸 層夾住InGaN活性層。又，亦可成為下述構造： 由P型AlGaN 妾觸層以及N型AIGaN接觸層夹住AIGaN活性層。進而，活 f生層亦可具有多重量子井(Μ。W)構造。 103360.doc 1379433 上述半導體發光元件，其亦可進而含有介在於上述透明 電極與上述金屬反射膜間之透明絕緣膜。於該情形時，上 述金屬反射膜較好的是彳以形成於上述透明絕緣膜之開口 連接於上述透明電極。 根據該構成，因於透明電極與金屬反射膜間介在有透明 絕緣膜，故而來自半導體發光層之光反射大致產生於透明 絕緣膜與金屬反射膜之界面内。因絕緣體/金屬之界面上實 •質上不會產生光吸收，故而可進一步提高光取出效率。 又，由於金屬反射膜與透明電極係介以形成於透明絕緣 臈之開口而電性連接，因此金屬反射膜可起到作為用以連 接於安裝基板之電極的作用。 形成於透明絕緣臈之開口，較好的是以確保金屬反射膜 與透明電極間之電性連接的限度内盡可能形成為小面積。 更具體的是，上述開口總面積對於透明電極膜總面積之比 例，較好的是屬於1〜30%範圍内（例如，7%左右）。 Φ 作為對於發光波長為透明之絕緣膜之材料，例如可例示 有 SiOy(0< y)、SiON、Al2〇3、Zr02以及 SiNz(〇< Z)。 上述半導體發光元件，較好的是進而含有自上述第一接 觸層引出至上述金屬反射膜側之電極部。根據該構成，可 介以上述金屬反射膜將上述第二接觸層接合於安裝基板， 並且可彳以上㉛電極部將上述第一接觸層接合於安裝基 板。如此可實施覆晶接合。 上述透明電極，較好的是含有ZnixMgx〇(但是，〇&< 1)膜。ZnhMgxCKOSxc 。當㈣時為Zn〇)對於GaN半導體 103360.doc 1379433 A .« 層形成良好之歐姆接觸，並且對於370 nm〜1000 nm之波長 域之光表示80%以上之透過率。藉此，可降低接觸電阻， 並且更進一步提高面向表面電極側之光取出效率。 此外’本發明中之上述或其他目的、特徵以及效果，可 參照所附圖式如下所述之實施形態之說明更明瞭。 【實施方式】 、 圖1係圖解表示本發明之一實施形態之發光二極體元件 構造的剖面圖。該發光二極體元件係覆晶型，且具備有作 為透明基板之藍寶石基板1 ’形成於該藍寶石基板1上之 InGaN半導體發光部2，以及覆蓋111(}3]^半導體發光部2之藍 寶石基板1之相反側之表面形成的p側透明電極藍寶石基 板1中’將其一側表面作為光取出面丨a，將他側表面作為上 述元件形成面lb。於該元件形成面lb上形成有inGaN半導體 發光部2。 藍寶石基板1，其係對於InGaN半導體發光部2之發光波長 (例如460 nm)為透明之絕緣性基板。InGaN半導體發光部 2，其例如於藍寶石基板1側具有摻雜si之n型GaN接觸層 23 ’於藍寶石基板}之相反側具有摻雜Mg之p型GaN接觸層 27，於該等間具有InGaN活性層24、25。該111(}&]^活性層， 其例如具有單一量子井構造之InGals^ 24與多重量子井 (MQW)構造之inGaN層25的積層構造。更具體的是， 半導體發光部2,其於藍寶石基板1上自藍寶石基板1依次積 層緩衝層21、無摻雜GaN層22、上述N型GaN接觸層23、上 述InGaN活性層24,25、摻雜Mg之P型AlGaN鍍金層26以及上 -10- 103360.doc
1379433 .囔 ，》 等其他材料系之半導體發光元件中。 就本發明之實施形態加以詳細說明，但該等只是用以明 確本發明之技術内容揭示之具體例，本發明並非僅限於該 等具體例，根據所附之申請專利範圍限定本發明之精神以 及範圍。 該申請案對應於2004年7月12曰向日本國專利廳提出之 曰本專利特願2004-205094號，該申請案之所有内容均引用 自上述專利特願内容。 【圖式簡單說明】 圖1係圖解表示本發明之—實施形態之發光二極體元件 構造的剖面圖。 圖2係表示測定堆積於藍寶石基板上之Zn〇膜之透 的結果。 圖3係表示關於使Zn〇膜堆積於藍寶石基板、進而於該
ZnO膜上形成反射金屬層之構成，自藍寶石基板側測定反 射率的結果。 圖4係表示關於藍寶石基板上依次積層Zn〇膜、Si〇2膜以 及反射金屬層之構造，自藍寶石基板側測定反射率的結果。 圖5係圓解表示本發明之其他實施形態之發光二極體元 件構造的剖面圖。 圖6係圖解表示圖5之構成之變形例的剖面圖。 圖7係圓解表示圓5之構成之其他變形例的剖面圖。 【主要元件符號說明】 藍寶石基板 I03360.doc

Claims (1)

1379433 、申請專利範圍： 一種半導體發光元件，其特徵在於：包含 第094123617號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(1〇1年7月） 丨-——I I -- 1' ' 參
半導體發光部，其具有第一導電型之第一接^^7第-二導電型之第二接觸層以及夾於其間之活性層； 透明電極，其歐姆接觸於上述第二接觸層之表面，覆 蓋該第二接觸層表面，並且相對於上述半導體發光部之 發光波長為透明’且具有1000〜100000 Α之膜厚；
金屬反射膜，其配置為對向於該透明電極，與上述透 明電極電性連接，並且將自上述半導體發光部透過上述 透明電極之光朝向上述半導體發光部反射；及 透明絕緣膜，其介於上述透明電極與上述金屬反射膜 間，其中 上述金屬反射膜藉由形成於上述透明絕緣膜之複數個 開口電性連接於上述透明電極，具有大於上述透明電極 之面積，且於上述開口外與上述透明絕緣膜之與半導體 發光部相反側之表面接觸而形成有絕緣體/金屬之界 面， 上述複數個開口之總面積相對於上述透明電極膜之總 面積之比例位於1〜30%之範圍内， 上述金屬反射膜被焊墊電極覆蓋，使上述焊墊電極面 對安裝基板且覆晶接合於該安裝基板。 2.如請求項1之半導體發光元件，其中進而含有透明基板， 其相對於上述半導體發光部之發光波長為透明，將—側 表面作為用以自上述半導體發光部發出之光取出至外部 103360-1010727.doc 1379433 的光取出面，將另 光部之元件形成面 層。 -側表面作為用以形成上述半導體發 ’該讀形成面對向於上述第一接觸 3. 4. 5. 如請求項1之半導體發光元件， 接觸層朝上述金屬反射膜側引 如請求項1之半導體發光元件 Zni-xMgx〇(但是，〇$χ< i)膜。 如請求項1之半導體發光元件， A1 或 Ag。 其中進而含有自上述第一 出之電極部。 ，其中上述透明電極含有 其中上述金屬反射膜包含 6. 如請求们之半導體發光元件，其中上述透明絕緣膜包含 Si〇2’且具有80〇Ax奇數倍之膜厚。 7. 如請求们之半導體發光元件，其中上述透明絕緣膜與上 述金屬反射膜間設有接著層。 8. 如請求項丨之半導體發光元件，其中上述第一接觸層之表 面成為光取出面，於該光取出面進而含有配置為對向於 上述透明電極之電極。 9. 如明求項8之半導體發光元件，其中上述光取出面係粗面 加工之表面。 10.如請求項8之半導體發光元件，其中上述光取出面係規則 性凹凸面。 11.如請求項8之半導體發光元件，其中上述第一接觸層含有 光子結晶。 103360-1010727.doc -2 - .丄
七 、指定代表圖： (=)本案指定代表圖為：第（1 )圖 (二)本代表圖之元件符號簡單說明： la lb 2 3 5 5a、5b 6 7 8 9 10 21 22 23 23a 24 25 26 27 八 第094123617號專利申請案纖_換頁000年1〇月) 藍寶石基板 光取出面 元件形成面 半導體發光部 P側透明電極 透明絕緣膜 開口 N側電極 反射電極 P側焊墊電極 N側焊墊電極 安裝基板 緩衝層 無摻雜GaN層 N型GaN接觸層 表面（光取出面） 單量子井構成之InGaN層 多重量子井構成之InGaN層 P型AlGaN鍍金層 本案若^坏軸化學式 103360-1001027.doc
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