TWI431815B - 半導體發光元件 - Google Patents

Description

半導體發光元件

本發明係關於一種半導體發光元件，尤其是關於具有能夠控制電流流動之絕緣層之半導體發光元件。

半導體發光元件，以發光二極體(LED)或雷射二極體(LD)之形態，已被廣泛利用於一般照明或信號機、大型顯示器等之各種光源，且其被要求具有高發光效率。因此，迄今為止，設置可控制半導體發光元件內部之電流流動之絕緣層，使電流有效地注入半導體層，藉此提高發光效率之技術已眾所周知。

例如，作為如上所述之半導體發光元件，其包含：半導體積層部，其具有第1導電型半導體層及第2導電型半導體層；第1導電側電極，其係連接於第1導電型半導體層；及第2導電側電極，其係連接於第2導電型半導體層；進而與第2導電側電極鄰接，有絕緣層設置於第2導電型半導體層上。且，該半導體發光元件係使導電性基板介隔金屬層貼合於第2導電側電極或絕緣層而構成(參照專利文獻1)。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2009-231356號公報

然而，在貼合導電性基板、或是安裝半導體發光元件時必須實施加熱處理。因此，包含SiO₂ 等之絕緣層會因熱膨脹而自與密著力較弱之半導體層之界面剝離。

因此，本發明係鑒於上述情事而完成者，其目的在於提供一種半導體發光元件，其係在可以絕緣層控制半導體發光元件內部之電流的流動之狀態下，提高絕緣層與半導體層之密著性。

根據本發明，藉由以下手段解決上述問題。

本發明之半導體發光元件包含：半導體層；夾著上述半導體層而設置之第1電極及第2電極；絕緣層，其係與上述第2電極在同一面側，以包圍上述第2電極之周圍的方式與上述第1電極對向而設置於上述半導體層；及第1金屬層，其覆蓋上述第2電極及上述絕緣層；且，於上述半導體層與上述絕緣層之間設置有第2金屬層，其膜厚較上述第2電極之膜厚更薄。

如此，藉由於上述半導體層與上述絕緣層之間設置膜厚較上述第2電極之膜厚更薄的第2電極，可在不會損壞控制電流流動而將電流有效注入半導體層的絕緣層之功能下，提高絕緣層與半導體層之密著性。

再者，上述第2金屬層之膜厚較好為5.0 nm以下。藉此，可有效地以絕緣層控制電流之流動，且藉由令第2金屬層吸收光而抑制光輸出降低。

又，上述第2金屬層可呈島狀，藉此可以絕緣層更有效地控制電流之流動，且令來自半導體層之光擴散反射而提高光取出效率。

根據本發明之半導體發光元件，能夠提供一種可於以絕緣層控制半導體發光元件內部之電流流動的狀態下，提高絕緣層與半導體層之密著性的半導體發光元件。

以下，茲詳細說明本發明半導體發光元件之實施形態。但，並非將申請專利請求範圍中所示之構件特定為實施形態之構件。實施形態中記載之構成零件之尺寸、材質、形狀、及其相對之配置等若無特定記載，則並無將本發明之範圍限定於此之旨趣，僅作為說明例。又，為明確說明，而有誇大各圖式所示之構件的大小或位置關係等情形。再者，以下說明中，關於同一名稱、符號係表示同一或同質之構件，且適當省略其詳細說明。

<第一實施形態>

圖1係模式性顯示本發明第一實施形態之半導體發光元件之平面圖。圖2係模式性顯示本發明第一實施形態之半導體發光元件之沿圖1之A-A’線之剖面圖。圖3a係模式性顯示本發明第一實施形態半導體發光元件之電流流動之剖面圖。圖3b係模式性顯示用以相對第一實施形態比較電流流動之半導體發光元件之剖面圖。

第一實施形態之半導體發光元件至少包含：半導體層10；夾著半導體層10而設置之第1電極20及第2電極30；絕緣層42，其係在同一面側與第2電極30鄰接，且與第1電極20對向而設置於半導體層10上；及第1金屬層50，其覆蓋第2電極30及絕緣層42。且，絕緣層42與半導體層10相接之面上，設置有第2金屬層60，其膜厚較第2電極30之膜厚更薄。

更具體而言，本實施形態之半導體層10，自半導體發光元件之光取出面側(上面側)向光反射面側(下面側)依序具備第1導電型半導體層2、發光層4、及第2導電型半導體層5。第1導電型半導體層2於光取出面側(與發光層相接之面之相反側)之面上連接有第1電極20，進而以使第1電極20之至少一部分露出的方式設置有保護層40。又，第2導電型半導體層5於光反射面側(與發光層相接之面之相反側)之面上連接有第2電極30，且以包圍該第2電極30之周圍的方式相隔而設置有絕緣層42。第1電極與第2電極係以於其間夾著半導體層之方式配置，且係以俯視半導體層時不使第1電極與第2電極互相重合之方式配置。即，以於夾著半導體層與第1電極對向之區域，不配置第2電極之一部分或整體之方式配置。藉此，可抑制電流注入第1電極20之正下方，主要可使電流集中於保護層40之正下方，且能減少第1電極20所吸收之光。本實施形態之保護層40與絕緣層42係由同一構件構成，且於半導體層10之側面無界面地接續設置而成。絕緣層42係以夾著半導體層10而與第1電極20對向之方式配置，在與半導體層10連接之面(第2導電型半導體層5之下面)上，設置有第2金屬層60，其與半導體層10之密著力較絕緣層42更高。第2金屬層60之膜厚較第2電極30之膜厚更薄，較好為100 nm以下，更好為0.5 nm以上5 nm以下。以上述方式，藉由薄化第2金屬層60之膜厚，可增大第2金屬層60之橫方向之電阻，而能夠抑制第2電極中橫方向之電流擴散。特別是藉由令膜厚為5 nm以下，可利用絕緣層高效地控制電流，且可抑制於第2金屬層60吸收來自半導體層10之光所造成之光輸出降低。又，第2電極30及絕緣層42之下面，以覆蓋之方式設置有第1金屬層50，該金屬層50與第2電極30電性連接。再者，第1金屬層50係以填埋絕緣層42及第2金屬層60、與第2電極30之相隔之部份的方式設置。又，第1金屬層50之下面，依序設置有導電性基板70及金屬化層80。

具有上述構成之第一實施形態之半導體發光元件，由於絕緣層42係介隔第2金屬層60而設置於半導體層10上，故第2金屬層60與半導體層10之間之密著性較高，藉此，能夠提高絕緣層42與半導體層10之密著性。

再者，本實施形態之第2金屬層60具有較第2電極30更薄之膜厚，藉此，可較第2電極30更加提高薄膜電阻。故，如圖3b所示，藉由使大量之電流流入第2金屬層60，不會在第2金屬層60與第1電極20之間發生電流集中，如圖3a所示，可使流入第2金屬層60之電流減少，使電流有效地注入半導體層。再者，藉此能夠防止發光集中於第1電極20之正下方，而減少被第1電極20吸收之光，因此能夠高效地自半導體發光元件向外部取出光。

因此，第一實施形態之半導體發光元件能夠在藉由絕緣層42充分控制半導體發光元件內部之電流的流動之狀態下，提高絕緣層42與半導體層10之密著性。

<第二實施形態>

圖4係模式性顯示本發明第二實施形態之半導體發光元件之剖面圖。

第二實施形態之半導體發光元件，除第2金屬層之形狀以外，具有與第一實施形態實質上相同之構造。另，關於相同之構造，亦存在省略說明之部份。

本實施形態之半導體發光元件，其至少包含：半導體層10、第1電極20、第2電極30、保護層40、絕緣層42、第1金屬層50、第2金屬層60、導電性基板70、及金屬化層80。

半導體層10之上面連接有第1電極20，且進而以使第1電極20之一部分露出之方式設置有保護層40。半導體層10之設置有第1電極20之面的相反側之面(下面)，連接有第2電極30，與該第2電極30鄰接而設置有絕緣層42。該絕緣層42係以夾著半導體層10而與第1電極20對向之方式配置。保護層40與絕緣層42係由同一構件構成，且於半導體層10之側面連續。又，於絕緣層42與半導體層10之間設置有與半導體層10之密著力較絕緣層42更高的第2金屬層60，其將絕緣層42與半導體層10連接。第2金屬層60以不損害絕緣層42之電流控制之方式而具有較鄰接之第2電極30之膜厚更薄之膜厚。特別是本實施形態之第2金屬層60，其係設置成島狀，且以填埋分隔之各第2金屬層之間之方式配置有絕緣層42。即，半導體層10之下面係成第2金屬層60與絕緣層42兩方相接之狀態。又，第2電極30，其側面及下面連接有第1金屬層50。該第1金屬層50係以覆蓋至絕緣層42之下面之方式延伸。且該第1金屬層50之下面依序設置有導電性基板70及金屬化層80。

具有上述構成之第二實施形態之半導體發光元件與第一實施形態之半導體發光元件相同，可以在維持利用絕緣層42控制之電流流動的狀態下，提高絕緣層42與半導體層10之密著性。即，根據本實施形態之半導體發光元件，由於在以島狀設置之第2金屬層60之間配置有絕緣層42，故能減輕流入第2金屬層60之電流。因此，可進一步抑制在第2金屬層60與第1電極20之間發生電流集中。

再者，根據本實施形態之半導體發光元件，由於藉由將第2金屬層60設置成島狀，而使來自半導體層10之光由第2金屬層60擴散反射，因此能夠將來自半導體發光元件之光高效地取出至外部。

以下，詳細敘述本發明實施形態之各構成。

(半導體層)

半導體層至少包含第1導電型半導體層、發光層、及第2導電型半導體層，例如可適宜地使用In_x Al_y Ga_1-X-Y N(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)等之氮化鎵系之半導體材料。

第1導電型半導體層及第2導電型半導體層係將摻雜物摻雜至例如GaN、AlN、InN等半導體材料所構成之層中，而以n型或p型之半導體層所形成者。n型摻雜物可舉出Si、Ge、Sn、S、O、Ti、Zr等之IV族、或VI族元素，p型摻雜物可舉出Be、Zn、Mn、Cr、Mg、Ca等。

又，發光層係將自第1導電型半導體層與第2導電型半導體層注入之電洞及電子之再結合而生成的能量以光放出之層。作為如此之發光層，可使用無摻雜、n型雜質摻雜、p型雜質摻雜中之任一者。

(第1電極及第2電極)

第1電極及第2電極係接於半導體層而設置，用以向半導體層供給電流之構件。

第1電極及第2電極係以於其間夾著半導體層之方式配置，且以俯視半導體層時不使第1電極與第2電極互相重合之方式配置。即，俯視半導體層時，第1電極與第2電極係交錯地配置。藉此，可抑制流動於第1電極與第2電極之間之電流以最短之方式流過半導體層內部，而能夠防止因過度之電流集中所造成之對半導體發光元件的破壞。再者，第2電極之面積較好為以較第1電極之面積更大之方式設置。藉此，可增大電流注入區域之面積，故能夠提高發光效率。又，亦能夠高效地將因半導體發光元件之驅動所產生之熱予以放熱。特別有關放熱性，將第2電極配置於安裝半導體發光元件之側之情形下尤為有效。

作為如此之第1電極，可使用Ag、Pt、Au、Ni、Ti、Cr、W、Rh、Ru、Hf等之金屬材料，使用複數種該等金屬材料積層亦佳。例如，可自第1導電型半導體層側，依序以Ti/Pt/Au、或Ti/Rh/W/Au、Cr/Pt/Ru/Au等方式設置，但不限定於此。

又，作為第2電極，係以Ag、Al、Pt、Au、Ni、Ti、Rh等形成，特別係以Ag、Al、Rh等可反射光之金屬材料構成此點，對提高光取出效率較為有效。第2電極亦可自第2導電型半導體層側，依序以Ag/Ti/Pt、或Al/Ti/Pt、Ag/Ni/Ti/Pt等方式，將複數種金屬材料積層而設置。此時，藉由設置Ag層作為距第2導電型半導體層側最近之層，可高效地反射來自發光層之光，故令人滿意。

(保護層)

保護層係用以藉由覆蓋半導體層之表面，而自外部環境主要保護半導體層者。

具體而言，保護層係除第1電極之一部分，即不包含連接有供給電流之導線等之導電性構件之區域而形成者。保護層係由作為透光性絕緣膜之Si、Ti、Ta等氧化物構成，可使用蒸鍍法、噴射法等眾所周知之方法成膜。另，保護層之膜厚沒有特別限定，較好為100~1000 nm。

(絕緣層)

絕緣層係用以控制流入半導體層之電流的流動，防止電流以最短地流過半導體層內部之構件。

絕緣層係以將半導體層夾於其間且與第1電極對向之方式配置，且以包圍於同一面側鄰接之第2電極之周圍之方式相隔地配置。該第2電極與絕緣層之間(相隔區域)中填充有後述之形成第1金屬層之金屬材料或合金材料，但並不限定於此。即，亦可以使第2金屬層覆蓋第2電極與絕緣層之下面側之方式進行設置，以使相隔區域中形成空隙。藉此，即使因絕緣層之熱膨脹而產生應力，仍可以空隙緩和該應力，故可抑制半導體層與絕緣層之密著性降低。再者，第2電極與絕緣層之間隔如若太寬則會降低光取出效率，故較好為以10 μm以下左右使其相隔。

作為如此之述絕緣層，可使用SiO₂ 、SiN、Al₂ O₃ 、ZnO、ZrO₂ 、Nb₂ O₅ 、TiO₂ 等絕緣性材料，特別是TiO₂ ，其能夠高效反射來自發光層之光，故較佳。再者，絕緣層可如介電體多層膜般地將絕緣性材料進行複數積層，並設定各層之膜厚以能夠反射來自半導體層之光。

本實施形態中之保護層與絕緣層，雖係由同一構件構成，且於半導體層之側面無界面地連續設置而成，但不限定於此，亦可使用其他構件構成。

(第1金屬層)

第1金屬層係用以接合(貼合)第2電極及絕緣層、與後述之導電性基板之構件。

第1金屬層係以覆蓋第2電極及絕緣層之方式而連續設置。特別是在第2電極被分離為複數個之情形下，可藉由第1金屬層將各第2電極電性連接。

作為如此之第1金屬層，較好的是，除了與第2電極之密著性以外，亦考慮對於第2電極與半導體層(特別是第2導電型半導體層)之間的歐姆特性或第2電極之電阻的影響。即，根據第1金屬層之材料的不同，有擴散至第2電極等，招致歐姆特性之惡化或電阻增加之情形。因此，第1金屬層較好為包含熔點高的Ru、Rh、Os、Ir、Pt、W、Mo等。特別是在第1金屬層中包含較上述材料熔點更低之Ti、Au、Sn、Pd等情形下，較好為在比如此之材料更靠第2電極側的位置配置Ru、Rh、Os、Ir、Pt、W、Mo等。藉此，即使在導電性基板等之接合時或元件驅動時等之高溫條件下，仍可抑制第1金屬層所包含之金屬材料擴散至第2電極。

又，亦可於第1金屬層與絕緣層之間設置第3金屬層。作為如此之第3金屬層，較好為考慮絕緣層之材料進行選擇。例如，若絕緣層包含SiO₂ 、SiN、Nb₂ O₅ ，則若於與絕緣層相接之側設置包含Ti或Ni之層，則密著性高，可使得不易剝離。具體而言，可自絕緣層側依序以Ti/Pt、或Ti/Rh、Ti/Ir、Ni/Pt、Ni/Rh、Ni/Ir等方式，以合計膜厚為數十~數百nm左右進行設置。又，第3金屬層可包含與絕緣層共通之元素，例如絕緣層為氧化鈮時，宜包含Nb，為氧化鉭時，宜包含Ta。再者，第3金屬層宜亦考慮與第1金屬層之密著性而進行選擇。

(第2金屬層)

第2金屬層係於維持由絕緣層控制之電流之流動的狀態下，提高絕緣層與半導體層之密著性之構件。

第2金屬層係以連接絕緣層與半導體層之方式設置，具有較鄰接之第2電極之膜厚更薄之膜厚。尤其是在將複數種金屬材料積層而設置第2電極之情形下，第2金屬層之膜厚較好為較第2電極中最接近半導體層側之層之膜厚更薄。藉此，能夠減輕流入第2金屬層之電流。

又，於最接近半導體層之層設置TiO₂ 等反射率高的絕緣性材料作為絕緣層之情形下，較好為第2金屬層具有透光性，具體而言，以1.5 nm以下者為佳，更佳為0.5 nm以下。藉此，可由絕緣層反射透過第2金屬層之光，因此作為半導體發光元件可提高光取出效率。

作為如此之第2金屬層，較好為採用與半導體層之密著性及與絕緣層之密著性兩方均優良之材料，例如可舉出Ti、Ni、Cr、Ta、Nb、Al等金屬材料。再者，作為第2金屬層，可使用相對半導體層做肖特基接觸之金屬材料，例如Ru、Rh、Pt、Co。藉此，可在不影響第2金屬層之膜厚下，減輕流入第2金屬層之電流，但為進一步減輕電流流入，可組合如上所述之第2金屬層與第2電極之膜厚的關係。

(導電性基板)

導電性基板係以例如矽(Si)構成。又，除Si以外，亦可使用Ge、SiC、GaN、GaAs、GaP、InP、ZnSe、ZnS、ZnO等之半導體材料、或Ag、Cu、Au、Pt、W、Mo、Cr、Ni等之金屬材料。又，為提高與第1金屬層之密著性，亦可於導電性基板之半導體層側之面設置包含Ti、Pt、Au等之接合層。且於導電性基板中與半導體層相反側之面(半導體發光元件之安裝面)，亦同樣設置包含Ti、Pt、Au等之金屬化層，藉此可提高安裝半導體發光元件時之密著性。

(半導體發光元件之製造方法)

依照如圖5及圖6所示之步驟說明本實施形態之半導體發光元件之製造方法。另，圖5及圖6係模式性顯示第1實施形態之半導體發光元件之製造方法之剖面圖。

首先，如圖5所示，本實施形態之半導體發光元件，係於藍寶石等材料構成之生長用基板100上，以第1導電型半導體層、發光層、第2導電型半導體層之順序成膜，形成半導體層10。

其次，於第2導電型半導體層之上表面，用抗蝕劑形成對應於第2電極30之配置之光罩，且利用濺射等方法，將電極材料，例如包含Ag或Pt等電極材料積層，藉此而形成第2電極30。之後，進而於第2電極30之上利用抗蝕劑形成光罩，且利用濺射等將Ti等金屬材料積層，接著將SiO₂ 等絕緣性材料積層後，除去抗蝕劑。藉此，可形成積層有第2電極30、與第2電極30相隔的第2金屬層60及絕緣層42之構造。又，亦可利用如下方法實施：於第2導電型半導體層之全表面積層以SiO₂ 等之絕緣性材料後，於該絕緣性材料之膜上，形成對應絕緣層42之配置的光罩，並對對應於第2電極30之配置的部位實施濕式蝕刻，再藉由濺射等於該蝕刻部位積層以電極材料，形成第2電極30。

其後，於絕緣層42與第2電極30之上部形成包含Pt或Au、Sn等之第1金屬層50，藉此亦於絕緣層42與第2電極30之相隔區域內填充第1金屬層50。

另一方面，準備Si等之導電性基板70，於該導電性基板70之上表面形成包含Pt或Au、Ti等之接合層72。

其後，將第1金屬層50與接合層72貼合，並以150℃~350℃左右之溫度加熱使之接合。藉此，使第1金屬層50之一部分與接合層72之一部分形成共晶，而半導體層10與導電性基板70接著。

而後，如圖6所示，自生長用基板100側實施雷射照射或研磨等，除去生長用基板100後，對露出之半導體層10(第1導電型半導體層)進行化學研磨(CMP)。再者，於研磨面中，以於夾著半導體層10而與絕緣層42對向且不與第2電極30重合之部位形成第1電極20之方式，形成光罩。其後，藉由濺射等方法，將電極材料積層，於半導體層10之上形成第1電極20。此處，係將設置有光罩之部分，即未形成有第1電極20之區域藉由RIE(反應性離子蝕刻)穿孔，使半導體層10露出。最後，於露出之半導體層10上形成保護層40，可獲得本實施形態之半導體發光元件。

[實施例]

製作半導體發光元件(實施例1~4、比較例1)，並就絕緣層與半導體層之密著性、及初期特性予以評價。另，本發明並不受限於該等實施例。

<實施例1>

實施例1係如圖5所示，以下述方法製作第1實施形態之半導體發光元件。

實施例1之半導體發光元件至少具備：半導體層10、第1電極(n電極)20、第2電極(p電極)30、保護層40、絕緣層42、第1金屬層50、第2金屬層60、第3金屬層62、導電性基板70、接合層72、及金屬化層80。

更具體而言，半導體層10係使用氮化鎵系半導體；第1電極20係使用Ti(15 nm)/Pt(200 nm)/Au(1000 nm)；第2電極30係使用Ag(100 nm)/Ni(100 nm)/Ti(100 nm)/Pt(100 nm)；保護層40係使用SiO₂ (400 nm)；絶緣層42係使用SiO₂ (300 nm)；第1金屬層50係使用Pt(300 nm)/Au(300 nm)/AuSn(2000 nm)；第2金屬層60係使用Ti(0.5 nm)；第3金屬層62係使用Ti(50 nm)/Pt(50 nm)；接合層72係使用Au(500 nm)/Pt(300 nm)/TiSi₂ (5 nm)；導電性基板70係使用Si基板；金屬化層80係使用Pt(250 nm)/Au(500 nm)。

本實施例之半導體發光元件，於頂面觀察半導體層時，係以不使第1電極20與第2電極30重合之方式夾著半導體層10設置而成。具有第1電極20之側的半導體層表面(上面)，設置有保護層40。該保護層40係以使第1電極20之一部分露出之方式配置，以能夠與導線等導電性構件連接。又，具有第2電極30之側的半導體層表面(下面)，於第2電極30附近相隔設置有第2金屬層60。再者，該第2金屬層60係以夾著半導體層10而與第1電極20對向之方式配置。此時，第2金屬層60之膜厚係設置成較第2電極30之膜厚更薄。特別是在本實施例中，由於第2金屬層60之膜厚較構成第2電極30之1層(最接近半導體層之層)之Ag層更薄，故可進一步減輕流入第2金屬層60之電流。第2金屬層60之下面積層有絕緣層42，該絕緣層42與保護層40係在半導體層10之側面連接。絕緣層42之下面積層有第3金屬層62，其與第1金屬層50之密著性及與絕緣層42之密著性兩方皆優異。第1金屬層50係與第3金屬層62之下面相接，且以覆蓋第2電極30之周圍(側面及下面)之方式相接。第1金屬層50上係介隔接合層72而接合有導電性基板70，且於導電性基板70之下面設置有金屬化層80。

以如上方式，實施例1之半導體發光元件具有與第一實施形態大致相同之效果。

<實施例2~4>

實施例2~4之半導體發光元件，除了令各第2金屬層之膜厚分別為1.5 nm、5 nm、100 nm以外，係與實施例1相同地製作。

<比較例1>

比較例1之半導體發光元件，除了未在絕緣層與半導體層之間設置第2金屬層以外，係與實施例1相同地製作。

對以上製作之半導體發光元件予以評估。另，圖8係顯示實施例1~3及比較例1中，絕緣層與半導體層之剝離強度之圖表。圖9係顯示實施例1~3及比較例1中，Po(光輸出)與Vf(順電壓)之圖表。圖10係顯示實施例2及實施例4中，Po(光輸出)比之曲線圖。

(絕緣層與半導體層之密著性之評估)

在實施例1~3及比較例1中，藉由使用mELT(modified Edge Liftoff Test、改良之端緣剝離測試)法，測定了絕緣層與半導體層之剝離強度。mELT法係一種於測定試料塗佈環氧樹脂並烘烤，以10 mm一邊割斷試料後，使用液態氮將其冷卻，再由膜剝離之溫度測定其密著力的方法。

即，根據剝離溫度T下之環氧樹脂之殘留應力σ、及環氧樹脂之膜厚h，自下式計算剝離強度K_app [MPa‧m^1/2 ]。

K_app =σ‧(h/2)^1/2

於使GaN生長於藍寶石上而成之樣本上，以與上述實施例1相同之方法，形成Ti層作為第2金屬層、SiO₂ 層300 nm作為絕緣層、Ti層50 nm作為第3金屬層、及Pt層50 nm。將作為第2金屬層之Ti層之膜厚，與比較例1及實施例1~3中第2金屬層之厚度對應，而設為0 nm、0.5 nm、1.5 nm、5 nm，且將各者作為比較例1及實施例1~3之試料。測定如上述製作之各試料之剝離強度K_app 。結果如圖8所示。未形成有Ti之比較例1之試料(Ti膜厚：0)之剝離強度約為0.12[MPa‧m^1/2 ]，與此相對，以0.5~5 nm之膜厚形成Ti之實施例1~3之試料之剝離強度K_app 約為0.32~0.42[MPa‧m^1/2 ]以上，剝離強度提高至約3倍。根據以上結果可得知，絕緣層與半導體層之密著性因具有第2金屬層而有所提高。

(初期特性之評估)

其次，為評估實施例1~3及比較例1之初期特性，而測定Po(光輸出)及Vf(順電壓)。另，該測定所使用之電流值為4A。

如圖9所示，實施例1~3及比較例1中任一者之Po或Vf之值大體無差別。即，根據實施例1~3得知，藉由絕緣層控制之電流流動不會被第2金屬層阻礙，與比較例1同樣地得以充分實施。再者，根據實施例1~3得知，由於係將第2金屬層之膜厚設為5 nm以下之較薄厚度，故可減少構成第2金屬層之金屬材料吸收來自半導體層之光。

其後，為評估第2金屬層之膜厚之依存性，進而測定實施例4之Po，並與實施例2比較。且將比較例1中Po設為1而以比例顯示，以使測試結果容易比較。

如圖10所示，實施例4與實施例2相比較，能看出Po之低下。然而，因其差在0.05以下比較小，故可推測並非由絕緣層所控制之電流流動變化所生，而是伴隨第2金屬層之膜厚增加，使來自半導體層之光的吸收量增加所生。因此，可確認第2金屬層之膜厚較好為薄於可以絕緣層控制電流之100 nm，更好為光吸收較少的5 nm以下。

[產業上之可利用性]

本發明之半導體發光元件，除一般照明以外，亦可用於汽車導航系統之背光燈、或汽車之頭燈、信號機、大型顯示器等各種光源。

2．．．第1導電型半導體層

4．．．發光層

6．．．第2導電型半導體層

10．．．半導體層

20．．．第1電極

30．．．第2電極

40．．．保護層

42．．．絕緣層

50．．．第1金屬層

60．．．第2金屬層

62．．．第3金屬層

70．．．導電性基板

72．．．接合層

80．．．金屬化層

圖1係模式性顯示本發明第一實施形態之半導體發光元件之平面圖；

圖2係模式性顯示本發明第一實施形態之半導體發光元件之沿圖1之A-A'線之剖面圖；

圖3(a)係模式性顯示本發明第一實施形態之半導體發光元件之電流流動的剖面圖。圖3(b)係模式性顯示用以相對第一實施形態比較電流之流動的半導體發光元件之剖面圖；

圖4係模式性顯示本發明第二實施形態之半導體發光元件之剖面圖；

圖5係模式性顯示本發明實施例1之半導體發光元件之剖面圖；

圖6(a)~(f)係模式性顯示本發明第一實施形態之半導體發光元件之製造方法之剖面圖；

圖7(a)~(d)係模式性顯示本發明第一實施形態之半導體發光元件之製造方法之剖面圖；

圖8係顯示實施例1~3及比較例1中，絕緣層與半導體層之剝離強度之圖表；

圖9係顯示實施例1~3及比較例1中，Po(光輸出)與Vf(順電壓)之圖表；及

圖10係顯示實施例2及實施例4之Po(光輸出)比之曲線圖。

2．．．第1導電型半導體層

4．．．發光層

5．．．第2導電型半導體層

10．．．半導體層

20．．．第1電極

30．．．第2電極

40．．．保護層

42．．．絕緣層

50．．．第1金屬層

60．．．第2金屬層

70．．．導電性基板

80．．．金屬化層

Claims (12)

1. 一種半導體發光元件，其特徵為包含：半導體層；夾著上述半導體層而設置之第1電極及第2電極；絕緣層，其係與上述第2電極在同一面側，以包圍上述第2電極之周圍的方式與上述第1電極對向而設置於上述半導體層上；及第1金屬層，其覆蓋上述第2電極及上述絕緣層；且，於上述半導體層與上述絕緣層之間設置有第2金屬層，其膜厚較上述第2電極之膜厚更薄。
2. 如請求項1之半導體發光元件，其中上述第2金屬層之膜厚為5nm以下。
3. 如請求項1或2之半導體發光元件，其中上述第2金屬層為島狀。
4. 如請求項1之半導體發光元件，其中上述第1電極與上述第2電極係以俯視時，以不互相重合之方式配置。
5. 如請求項1之半導體發光元件，其中上述第1電極與同一面側之上述半導體層之表面上，以使上述第1電極之至少一部分露出之方式設置有保護層。上述保護層及上述絕緣層於半導體層之側面連接。
6. 如請求項1之半導體發光元件，其中上述保護層與上述絕緣層係同一構件。
7. 如請求項5之半導體發光元件，其中上述保護層與上述絕緣層包含選自由SiO₂ 、SiN、Al₂ O₃ 、ZnO、ZrO₂ 、 Nb₂ O₅ 、TiO₂ 之絕緣性材料。
8. 如請求項1之半導體發光元件，其中上述第2金屬層包含選自由Ti、Ni、Cr、Ta、Nb、Al、Ru、Rh、Pt、Co之金屬材料。
9. 如請求項1之半導體發光元件，其中上述絕緣層包含TiO₂ ，上述第2金屬層之膜厚為1.5nm以下。
10. 如請求項1之半導體發光元件，其中上述第1金屬層包含選自由Ru、Rh、Os、Ir、Pt、W、Mo之金屬材料。
11. 如請求項1之半導體發光元件，其中上述第2電極連接上述半導體層，且由複數金屬層積層而成；上述第2金屬層之膜厚較上述第2電極中最接近上述半導體層側之層之膜厚更薄。
12. 如請求項1之半導體發光元件，上述第2電極之面積較上述第1電極之面積更大。