TWI446589B - A semiconductor light-emitting element, a light-emitting device using a semiconductor light-emitting element, and an electronic device - Google Patents

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TWI446589B
TWI446589B TW099143238A TW99143238A TWI446589B TW I446589 B TWI446589 B TW I446589B TW 099143238 A TW099143238 A TW 099143238A TW 99143238 A TW99143238 A TW 99143238A TW I446589 B TWI446589 B TW I446589B
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Takehiko Okabe
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Description

半導體發光元件，使用半導體發光元件之發光裝置及電子機器
本發明係關於半導體發光元件、使用半導體發光元件之發光裝置及電子機器。
使用GaN(氮化鎵)等Ⅲ族氮化物半導體之半導體發光元件，通常係在藍寶石等基板上，形成包含發光層的Ⅲ族氮化物半導體層而被構成。接著，在這樣的半導體發光元件，存在著藉由對配線基板以覆晶方式實裝半導體發光元件，使從發光層輸出的光，透過基板射出至外部者。
作為公報所記載之先前技術，在與和Ⅲ族氮化物半導體層之基板之接觸面成相反側的面側，形成由銀等所構成的金屬製的反射膜，使由發光層往與基板相反側輸出的光朝向基板側反射者已經存在(參照專利文獻1)。
此外，作為其他的公報記載之技術，在與和Ⅲ族氮化物半導體層之基板之接觸面成相反側的面側，形成由介電體所構成的多重反射膜，使由發光層往與基板相反側輸出的光朝向基板側反射者已經存在(參照專利文獻2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-303430號公報
[專利文獻2]日本專利特開2006-120913號公報
然而，光也從發光層往基板側及與基板相反之側以外的方向輸出，對於這樣的光，並未進行關於其取出之考量。
本發明之目的在於提高以覆晶法實裝的半導體發光元件之光取出效率。
根據相關的目的，本發明之半導體發光元件，特徵為包含：以具有第1導電型的Ⅲ族氮化物半導體構成的第1半導體層、於前述第1半導體層之一方之面上以使該一方之面的一部分露出的方式被層積，藉由通電而發光的發光層、以具有與前述第1導電型不同的第2導電型之Ⅲ族氮化物半導體構成，被層積於前述發光層的第2半導體層、交互層積具有第1折射率而具有對由前述發光層射出的光之透過性之第1折射率層與具有比該第1折射率更高的第2折射率而具有對由該發光層射出的光之透過性之第2折射率層而構成，被層積於前述第1半導體層之前述一方之面側的露出部位之第1多層反射膜、貫通前述第1多層反射膜而形成且一端被連接於前述第1半導體層的前述露出部位之第1導體部、及被層積於前述第1多層反射膜且前述第1導體部之另一端被連接的第1電極。
此外，特徵為進而包含：以具有對由前述發光層射出的光的透過性及導電性之金屬氧化物構成，被層積於前述第2半導體層的透明導電層、交互層積具有第1折射率而具有對由前述發光層射出的光之透過性的第1折射率層與具有比該第1折射率更高的第2折射率而具有對由該發光層射出的光之透過性的第2折射率層而構成，被層積於前述透明導電層的第2多層反射膜、貫通前述第2多層反射膜而被形成且一端被連接於前述透明導電層的第2導體部、及被層積於前述第2多層反射膜且前述第2導體部之另一端被連接的第2電極。
進而，前述第2導體部，特徵為具有各個之一端被連接於前述透明導電層，同時各個之另一端被連接於前述第2電極之複數的連接導體。此外，構成前述第2導體部的複數之前述連接導體，特徵在於以距前述第1導體部與前述第1半導體層之連接部的距離越大數目就越大的方式被形成。此外，構成前述第2導體部的複數之前述連接導體，特徵在於以距前述第1導體部與前述第1半導體層之連接部的距離越大剖面積就越大的方式被形成。
進而，特徵為前述第1電極具備具有對由前述發光層射出的光之反射性之第1反射層，前述第2電極具備具有對由前述發光層射出的光之反射性之第2反射層。
此外進而，特徵為前述第2導體部與前述第2電極，係由面方向上連續的複數之層所形成的。此外，特徵為前述第1多層反射膜與前述第2多層反射膜被構成為在面方向上連續的一體。
進而，特徵為前述第1電極與第2電極，具有與外部之導電連接使用的第1開口部與第2開口部，在前述第1開口部及前述第2開口部分別具備用於與外部導電連接的第1突出電極及第2突出電極；前述第1突出電極與第2突出電極，於先端部具有供與外部連接之用的含錫的連接電極。
進而，由其他的觀點來看，被適用本發明的發光裝置，其特徵為：包含被形成第1配線及第2配線的基部、以及對該基部被覆晶連接的半導體發光元件；前述半導體發光元件，具備：以具有第1導電型的Ⅲ族氮化物半導體構成的第1半導體層、於前述第1半導體層之一方之面上以使該一方之面的一部分露出的方式被層積，藉由通電而發光的發光層、以具有與前述第1導電型不同的第2導電型之Ⅲ族氮化物半導體構成，被層積於前述發光層的第2半導體層、交互層積具有第1折射率而具有對由前述發光層射出的光之透過性之第1折射率層與具有比該第1折射率更高的第2折射率而具有對由該發光層射出的光之透過性之第2折射率層而構成，被層積於前述第1半導體層之前述一方之面側的露出部位之第1多層反射膜、貫通前述第1多層反射膜而形成且一端被連接於前述第1半導體層的前述露出部位之第1導體部、及被層積於前述第1多層反射膜且前述第1導體部之另一端被連接的第1電極。
此外，被適用本發明之電子機器，被組入如前所述之半導體發光元件。
根據本發明的話，可以提高以覆晶法實裝的半導體發光元件之光取出效率。
以下，參照附圖詳細說明本發明之實施型態。
圖1係被適用本實施型態的半導體發光元件(發光二極體)1之平面模式圖，圖2為圖1所示之半導體發光元件1之Ⅱ-Ⅱ之剖面圖。又，於圖1，顯示為了方便而去掉後述之保護層320後之半導體發光元件1的上視圖。
圖1及圖2所示之半導體發光元件1，具備基板110、被層積於基板110上的中間層120、被層積於中間層120上的下底層130。此外，半導體發光元件1，具備被層積於下底層130上的作為第1半導體層的一例之n型半導體層140、被層積於n型半導體層140上的發光層150、與被層積於發光層150上的作為第2半導體層之一例之p型半導體層160。又，於以下之說明，因應需要，把這些n型半導體層140、發光層150、p型半導體層160，統稱為層積半導體層100。
此外，於半導體發光元件1，被形成被層積之p型半導體層160、發光層150及藉由切除n型半導體層140之一部分而露出的n型半導體層140的上面140c。
進而，於p型半導體層160之上，被層積具有導電性及對由發光層150輸出的光之透過性的透明導電層170。
半導體發光元件1，進而具備被形成複數貫通孔的多層反射膜180。此多層反射膜180，係以具有絕緣性及對由發光層150輸出的光之透過性的材料所構成，但藉由具備後述之多層構造，而具有反射由發光層150輸出的光的功能。此多層反射膜180，係被層積於透明導電層170、未被層積透明導電層170的p型半導體層160、及未被層積發光層150的n型半導體層140之上而被形成的。此外，多層反射膜180覆蓋發光層150及p型半導體層160的側面，亦即以p型半導體層160與n型半導體層140形成的階差之相當於壁部的部分，進而，多層反射膜180也覆蓋透明導電層170的側面。接著，被設於多層反射膜180的複數貫通孔之一部分，被形成於透明導電層170的上部對透明導電層170之面為垂直的方向上，各貫通孔被配置為約略格子狀。此外，被設於多層反射膜180的複數貫通孔之剩下的一部分，於n型半導體層140的上面140c的上部，對上面140c被形成於垂直方向，各貫通孔被配置為約略格子狀。
此外，半導體發光元件1，具備貫通被設於多層反射膜180的複數貫通孔之中，被設於透明導電層170的上部的複數貫通孔而被形成的作為第2導體部之一例之p導體部200。此p導體部200，係藉由與被設於透明導電層170的上部的貫通孔相同數目的p連接導體202所構成，各p連接導體202在透明導電層170上被配置為約略格子狀。
進而，半導體發光元件1，於挾著多層反射膜180與透明導電層170對向的位置，具備作為被層積於多層反射膜180的第2電極之一例之p電極300。接著，構成p導體部200的複數之p連接導體202之分別的一端被連接於透明導電層170，分別之另一端被連接於p電極300。
此外，半導體發光元件1，具備貫通被設於多層反射膜180的複數貫通孔之中，被設於露出部位之一例之上面140c的上部的複數貫通孔而被形成的n導體部400。此n導體部400，係藉由與被設於上面140c的上部之貫通孔相同數目的n連接導體402所構成，各n連接導體402在上面140c上被配置為約略格子狀。
進而，半導體發光元件1，於挾著多層反射膜180與上面140c對向的位置，具備作為被層積於多層反射膜180的第1電極之一例之n電極310。接著，構成n導體部400的複數之n連接導體402之分別的一端被連接於上面140c，分別之另一端被連接於n電極310。
此外進而，半導體發光元件1，具備保護層320。保護層320，被層積於n電極310及p電極300、多層反射膜180、及多層反射膜180未被層積之層積半導體層100之上。
如此，本實施型態之半導體發光元件1，於與基板110成為相反側的一方之面側，具有被形成p電極300及n電極310之構造。
於此半導體發光元件1，以p電極300為正極，以n電極310為負極，透過二者使電流流過層積半導體層100(更具體而言，為p型半導體層160、發光層150及n型半導體層140)，使發光層150發光。
以下，說明半導體發光元件1之各構成。
<基板>
作為基板110，只要是Ⅲ族氮化物半導體結晶於表面被磊晶生長(epitaxial growth)的基板即可，沒有特別限定，可以選擇各種基板使用。又，於本發明，基板110不是必須的構成。
本實施型態之半導體發光元件1，如後述般，以從基板110側取出光的方式被覆晶實裝。因此，以對由發光層150射出的光具有透光性者可以提高光取出效率所以較佳，特別是把以C面為主面之藍寶石作為基板110使用可以提高光取出效率所以較佳。把藍寶石作為基板110使用的場合，於藍寶石之C面上形成中間層120(緩衝層)為佳。
<中間層>
中間層120，以由多晶之Alx Ga1-x N(0≦x≦1)所構成者為佳，又以由單晶之Alx Ga1-x N(0≦x≦1)所構成者更佳，例如可以使用多晶之Alx Ga1-x N(0≦x≦1)所構成的厚度為10~500nm者。又，中間層120，有發揮緩和基板110與下底層130之晶格常數的差異，容易於基板110之(0001)面(C面)上形成c軸配向之單晶層的作用。因此，於中間層120之上層積單晶之下底層130的話，可以層積結晶性進一步更佳之下底層130。又，於本發明，中間層120不是必須的構成。
<下底層>
作為下底層130，可以使用Alx Gay Inz N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)，但使用Alx Ga1-x N(0≦x<1)的話可以形成結晶性佳的下底層130所以較佳。
下底層130的膜厚以0.1μm以上為較佳，隨著比此膜厚更厚，更容易得到結晶性良好的Alx Ga1-x N層。此外，下底層130之膜厚以10μm以下為較佳。又，於本發明，下底層130不是必須的構成。
<層積半導體層>
包含Ⅲ族氮化物半導體而被構成的層積半導體層100，如圖2所示，係於基板110上，依順序被層積n型半導體層140、發光層150與p型半導體層160之各層而被構成。此外，n型半導體層140、發光層150與p型半導體層160之各層，分別由複數之半導體層來構成亦可。進而此外，包含下底層130、中間層120而稱為層積半導體層100亦可。
此處，n型半導體層140，係以把電子作為載子的第1導電型進行電氣傳導者，p型半導體層160係以把正孔作為載子的第2導電型進行電氣傳導者。
<n型半導體層>
作為具有第1導電型之第1半導體層之一例之n型半導體層140，最好係由n接觸層與n包覆層所構成為佳。又，n接觸層亦可以兼作為n包覆層。此外，使前述之下底層130含於n型半導體層140亦可。
n接觸層，係供設置n電極310之用的層。作為n接觸層，最好是由Alx Ga1-x N層(0≦x<1，較佳者為0≦x≦0.5，更佳者為0≦x≦0.1)所構成。
n接觸層與發光層150之間，最好設有n包覆層。n包覆層係進行對發光層150之載子注入與載子之封閉入之層。又，在本說明書，對於AlGaN、GaN、GaInN，亦有以省略各元素的組成比的形式來記載之場合。n包覆層，可以藉由AlGaN、GaN、GaInN等來形成。此外，作為這些構造之異性(hetero)接合或複數次層積之超格子構造亦可。n包覆層以GaInN形成的場合，最好是比發光層150之GaInN的能帶間隙更大較佳。
又，使n包覆層為包含超格子構造之層的場合，亦可以是包含具有100埃()以下的膜厚之Ⅲ族氮化物半導體所構成之n側第1層，及與n側第1層組成相異同時具有100埃以下的膜厚之Ⅲ族氮化物半導體所構成的n側第2層被層積之構造者。
此外，n包覆層亦可包含n側第1層與n側第2層交互反覆被層積之構造，最好是GaInN與GaN之交互構造或組成不同之GaInN彼此之交互構造。
<發光層>
作為被層積於n型半導體層140上的發光層150，可以採用單一量子井構造或多重量子井構造等。
作為量子井構造之井層，通常使用由Ga1-y Iny N(0<y<0.4)所構成之Ⅲ族氮化物半導體層。作為井層之膜厚，最好是可得量子效果的程度之膜厚，例如可以為1~10nm，較佳者為2~6nm時由發光輸出的觀點來看較佳。
此外，量子井構造之發光層150的場合，把前述Ga1-y Iny N作為井層，把能帶間隙能量比井層更大之Alz Ga1-z N(0≦z<0.3)作為障壁層。於井層及障壁層，隨著其設計亦可摻雜或不摻雜不純物。
<p型半導體層>
作為具有第2導電型的第2半導體層之一例之p型半導體層160，例如以正孔為載子。通常，係由p包覆層及p接觸層所構成。又，p接觸層亦可以兼作為p包覆層。
p包覆層，係進行對發光層150之載子之封閉入與載子注入之層。作為p包覆層，係比發光層150之能帶間隙能量更大的組成，只要可以封入往發光層150之載子者即可沒有特別限定，較佳者可以舉出Alx Ga1-x N(0<x≦0.4)。
p包覆層由這樣的AlGaN所構成的話，由對發光層150之載子的封閉入的觀點來看較佳。p包覆層的膜厚，沒有特別限定，但最好為1~400nm，更佳者為5~100nm。
此外，p包覆層，亦可為複數次層積之超格子構造，最好是AlGaN與AlGaN之交互構造或AlGaN與GaN之交互構造。
p接觸層，係供設置p電極300之用的層。p接觸層最好是Alx Gal-x N(0≦x≦0.4)。鋁組成在前述範圍的話，由可以維持良好結晶性及與透明導電層170之良好的歐姆接觸之點來看較佳。
p接觸層的膜厚，沒有特別限定，但最好為10~500nm，更佳者為50~200nm。p接觸層的膜厚在此範圍的話，由發光輸出的觀點來看是較佳的。
<透明導電層>
如圖2所示，於p型半導體層160上，被層積透明導電層170。
透明導電層170，如圖1所示般地俯視時，係供形成n電極310，而以覆蓋除了藉由蝕刻等手段被除去一部分的p型半導體層160的上面160c的周緣部以外幾乎全面地形成。又，於圖2，透明導電層170，被形成於多層反射膜180的背面側，所以隱藏於其背後。
透明導電層170，與p型半導體層160取得歐姆接觸，而且以使用與p型半導體層160之接觸電阻小者較佳。此外，在此半導體發光元件1，因使來自發光層150的光，透過多層反射膜180等取出至基板110側，所以透明導電層170最好使用透光性優異者。進而此外，為了跨p型半導體層160之全面均勻地使電流擴散，透明導電層170最好是具有優異的導電性，且係使用電阻分佈很少者。
又，透明導電層170的厚度可以在2nm~500nm之範圍內選擇。此處，透明導電層170的厚度比2nm還薄的話，會有與p型半導體層160不易取得歐姆接觸的情形，此外，透明導電層170的厚度比500nm還要厚的話，從來自發光層150的發光及來自多層反射層180等的反射光之透光性來看是較不好的。
作為透明導電層170之一例，使用氧化物之導電性材料，且係對由發光層150射出的波長之光之透光性佳者。特別是含銦之氧化物的一部份，與其他透明導電膜相較透光性及導電性二者皆優所以較佳。作為含銦之導電性氧化物，例如可以舉出IZO(氧化銦鋅(In2 O3 -ZnO))、ITO(氧化銦錫(In2 O3 -SnO2 ))、IGO(氧化銦鎵(In2 O3 -Ga2 O3 ))、ICO(氧化銦鈰(In2 O3 -CeO2 ))等。又，於這些之中，例如添加氟等摻雜物亦無妨。此外，亦可使用例如不含銦之氧化物，例如將載子進行摻雜之SnO2 、ZnO2 、TiO2 等導電性材料。
藉由此技術領域所廣為週知的慣用手段設置這些材料，可以形成透明導電層170。形成透明導電層170後，藉由進行熱退火，可提高透明導電層170的透過率，降低薄片電阻，取得歐姆接觸。
於本實施型態，透明導電層170，可以適切地使用被結晶化之構造者，特別是包含具有六方晶構造或方鐵錳礦(Bixbyite)構造之In2 O3 結晶的透光性材料(例如ITO或IZO等)。
此外，作為使用於透明導電層170之膜，最好使用比電阻變得最低之組成。例如，IZO中之ZnO濃度最好為1~20質量百分比，又以5~15質量百分比之範圍更佳，又以10質量百分比為特佳。
<多層反射膜>
如圖2所示，多層反射膜180，係分別以覆蓋透明導電層170、未被層積透明導電層170的p型半導體層160、及未被層積發光層150的n型半導體層140的方式被層積的。此外，多層反射膜180，不僅覆蓋各層之面方向的表面，也覆蓋發光層150及p型半導體層160的側面，亦即以p型半導體層160與n型半導體層140形成的階差之相當於壁部的部分，進而，多層反射膜180也覆蓋透明導電層170的側面。
圖2所示的多層反射膜180，為在層積半導體層100的面方向連續的一體的構成。
此處，多層反射膜180，亦可為在層積半導體層100的面方向被分離之兩個以上的多層反射膜180。例如，個別形成第2多層反射膜之一例之透明導電層170，及被層積於透明導電層170未被層積的p型半導體層160上的部分，及被層積於第1多層反射膜之一例之發光層150未被層積的n型半導體層140上的部分，作為兩個多層反射膜180亦可。這意味著將n電極310側與p電極300側作為個別的多層反射膜180而形成。又，如圖2所示使多層反射膜180在面方向形成為連續的一體之構成，比起個別形成的構成，可以更為提高光取出效率所以較佳。
進而，多層反射膜180，僅被形成於n電極310側或p電極300側之任何一方的構成亦可。
圖3係顯示多層反射膜180的剖面模式圖之一例。
多層反射膜180，係交互層積作為折射率不同的第1折射率層之一例之低折射率層180a與作為第2折射率層之一例之高折射率層180b而被構成的。特別是，在本實施型態，採用藉由2個低折射率層180a挾入1個高折射率層180b的構成，在此例，藉由在6層低折射率層180a之間挾入5層高折射率層180b，而具有合計11層之層積構造。又，多層反射膜180之中露出於外部的最上層，以低折射率層180a構成亦可，以高折射率層180b構成亦可。
於低折射率層180a及高折射率層180b，使用對由發光層150輸出的光之透光性很高者。此處，作為低折射率層180a，例如可以使用SiO2 (氧化矽)或MgF2 (氟化鎂)，此外，作為高折射率層180b，可以使用TiO2 (氧化鈦)、Ta2 O5 (氧化鉭)、ZrO2 (氧化鋯)、HfO2 (氧化鉿)、Nb2 O5 (氧化鈮)。但是，只要滿足與高折射率層180b之間之折射率的關係的話，將這些TiO2 、Ta2 O5 、ZrO2 、HfO2 、Nb2 O5 用於低折射率層180a亦可。
此處，在本實施型態，作為低折射率層180a使用SiO2 (氧化矽)，作為高折射率層180b使用TiO2 (氧化鈦)。這些，對發光層150之發光波長λ(=400nm~450nm)之光具有高的透光性。又，發光層150的發光波長λ又更短，發出近紫外區域的光的場合，替代會吸收近紫外區域的光之TiO2 (氧化鈦)，改用Ta2 O5 (氧化鉭)、Nb2 O5 (氧化鈮)、ZrO2 (氧化鋯)、HfO2 (氧化鉿)等，光學能帶間隙比TiO2 (氧化鈦)更大者作為高折射率層180b使用為較佳。但是，即使發光層150發出紫外區域的光的場合，於低折射率層180a也可以使用SiO2 (氧化矽)。
此外，各低折射率層180a之層厚dL 及高折射率層180b之層厚dH ，在使發光層150的發光波長為λ(nm)，發光波長λ之低折射率層180a的折射率為nL ，發光波長λ之高折射率層180b的折射率為nH 時，根據以下所示之式而被設定
[數學式1]
亦即，由前述(1)式及(2)式可知，低折射率層180a之層厚dL ，必定比高折射率層180b的膜厚dH 還要厚。
<導體部>
第1導體部與第2導體部，於本實施型態分別顯示p導體部200與n導體部400作為一例。如顯示於圖1及圖2的，p導體部200與n導體部400分別貫通多層反射膜180而被設置。
此外，p導體部200，係由p電極300側之複數之連接導體之p連接導體202所構成。p連接導體202，係基板110側之端部與透明導電層170之上面170c連接，另一方之端部與p電極300連接。
n導體部400，係由n電極310側之複數之連接導體之n連接導體402所構成。n連接導體402，係基板110側之端部與n型半導體層140之上面140c連接，另一方之端部與n電極310連接。
又，為了明確化，圖2之p連接導體202及n連接導體402之比例尺是有變更的，本實施型態之p連接導體202及n連接導體402之尺寸大不相同。
於本實施型態，p連接導體202與n連接導體402，較佳者為直徑10μm~50μm之範圍，長度(深度)以300nm~5μm之範圍為佳，例如，p連接導體202及n連接導體402直徑為10μm，長度(深度)為500nm。
p連接導體202，如圖1所示被複數形成於p電極300全體。流動於各p連接導體202的電流係使用於發光層150的發光之電流。
於本實施型態，不採單數而以複數之p連接導體202，於上面160c之面上，跨p型半導體層160之全面均勻地使電流擴散。藉此，可以改善發光層150之發光不均。
此外，n連接導體402，也如圖1所示那樣分布於n電極310全體，被形成複數。藉由採複數之n連接導體402，於n型半導體層140的上面140c上被供給改善了不均情形的狀態之電流。此情形，使得改善發光層150之發光不均而使其發光成為可能。
p連接導體202及n連接導體402，係在使用乾蝕刻等形成的貫通孔的壁面施以金屬電鍍者。或者是，p連接導體202及n連接導體402，亦可採在多層反射膜180之貫通孔填充金屬、金屬合金、導電性金屬氧化物者而形成。作為金屬電鍍或者填充用金屬的材質，可以舉出Cu、AuNi、ITO或IZO等。此外，p連接導體202，亦可與稍後說明的第1導電層301成膜同時形成。n連接導體402也同樣亦可與第1金屬層311之成膜同時形成。
<電極>
接著說明第1及第2電極之構成。
<第1電極>
以下說明本實施型態之第1電極之一例之n電極310的構成。
n電極310，具有：被層積於第1反射層之一例之多層反射膜180上的第1金屬反射層311、及於圖2由第1金屬反射層311起朝上依序被層積第1擴散防止層312、第2擴散防止層313、第3擴散防止層314、第4擴散防止層315、與第1黏接(bonding)層316，除了第1黏接層316之露出部位以外以覆蓋第1黏接層316的方式被層積的第1密接層317。第1金屬反射層311至第1密接層317之至少任何一層為金屬反射層的話，如後所述可以提高光取出效率所以較佳。例如，第1金屬反射層311被構成為Al(鋁)所構成的金屬反射層。此外，於第1金屬反射層之下與後述之第2電極同樣可以使用ITO、IZO或IGO所構成的透明導電層。
<第2電極>
以下說明本實施型態之第2電極之一例之p電極300的構成。
p電極300，具有：被層積於多層反射膜180上之第1導電層301，與於圖2由第1導電層301起朝上依序被層積第2反射層之一例之第2金屬反射層302、第1擴散防止層303、第2擴散防止層304、第3擴散防止層305、第4擴散防止層306、與第1黏接(bonding)層307，除了第1黏接層307之露出部位以外以覆蓋第1黏接層307的方式被層積的第1密接層308。第1導電層301至第1密接層308之至少任何一層為金屬反射層的話，如後所述可以提高光取出效率所以較佳。例如，第2金屬反射層302被構成為Ag(銀)所構成的金屬反射層。
<保護層>
如圖2所示，於第1密接層308、第1密接層317、多層反射膜180、及透明導電層170未被層積的p型半導體層160之上被層積著保護層320。保護層320，係由SiO2 (氧化矽)等所形成。可以減低外部之空氣或水分侵入至半導體發光元件1的發光層150之虞慮，可防止半導體發光元件1之p電極300或n電極310之剝離。
<突出電極>
於保護層320上與第1電極310之開口部與第2電極300之開口部上形成未圖示的Ti或Ti與W所構成的合金層與金層所構成的下背(under-back)金屬層(簡稱為UBM膜)後塗佈光阻劑。
接著，除去開口部的上部之光阻劑，藉由習知的電鍍法，如圖4所示把Au堆積為突起狀。此時堆積的金的膜厚以2μm~25μm為較佳，進而以5μm~20μm更佳，進而以10μm~15μm又更佳。金之膜厚比2μm更薄的話，實裝時包含使用於連接用的錫的焊錫會與正極或負極接觸而產生漏電。此外，金的膜厚比25μm還厚的場合，生產成本方面會變得嚴苛。
形成鍍金之後，使用電鍍法、蒸鍍法或濺鍍法形成金錫合金膜，接著以蝕刻除去光阻劑及堆積為突起狀的金周邊之UBM膜。作為蝕刻液，例如於金的蝕刻可以使用KI與I2 之混合液進行蝕刻，於Ti或TiW合金之蝕刻可以使用硫酸加水溶液進行蝕刻。
圖4係顯示圖2所示之半導體發光元件1實裝於配線基板10之發光裝置的構成之一例。
於配線基板10之一方面上，被形成正電極11與負電極12。接著，對配線基板10，在使圖2所示之半導體發光元件1之上下反轉的狀態，分別使用焊錫將p電極300導電連接於正電極11，此外，將n電極310導電連接於負電極12同時機械性地固定住。這樣的對配線基板10之半導體發光元件1之連接手法，一般被稱為覆晶接續。於覆晶接續，從配線基板10來看，半導體發光元件1之基板110被置於比發光層150還要遠的位置。
接著，用圖4所示之發光裝置說明發光動作。
透過配線基板10的正電極11及負電極12，對半導體發光元件1使電流由正電極11往負電極12流動的話，在半導體發光元件1，電流從p電極300透過p導體部200、透明導電層170、p型半導體層160、發光層150、n型半導體層140，及n導體部400朝向n電極310流動。結果，發光層150朝向四方輸出光。於圖4，例示朝向p電極300側的箭頭A方向之光，朝向基板110側的箭頭B方向的光，及朝向側方的箭頭C方向的光。
又，半導體發光元件1，將具有絕緣性的多層反射膜180設於p電極300或n電極310與層積半導體層100之間，但藉由貫通多層反射膜180設置p導體部200及n導體部400，可以流通以發光層150的發光所必要的電流。此外，此時，在p電極300，透過第1黏接(bonding)層307，第4擴散防止層306、第3擴散防止層305、第2擴散防止層304、第1擴散防止層303、第2金屬反射層302，及第1導電層301流過電流，於p型半導體層160，於上面160c之面上被供給抑制了不均的狀態之電流。
首先，由發光層150射出的光之中朝向多層反射膜180的箭頭A方向的光，透過p型半導體層160及透明導電層170到達多層反射膜180，在多層反射膜180被反射。接著，以多層反射膜180反射的光，透過透明導電層170、p型半導體層160、發光層150、n型半導體層140、下底層130、中間層120以及基板110，主要往圖4所示的箭頭D方向亦即半導體發光元件1的外部射出。
接著，從發光層150輸出的光之中朝向基板110側的箭頭B方向的光，透過n型半導體層140、下底層130、中間層120以及基板110，主要往圖4所示的箭頭D的方向亦即往半導體發光元件1的外部射出。然而，由發光層150直接朝向基板110的光的一部分，會回到半導體發光元件1內。這是因為，例如，由於中間層120與基板110的折射率的差異，於兩者的界面由發光層150朝向基板110側的光變得容易反射的緣故。
回到半導體發光元件1內的光，透過n型半導體層140，或者透過n型半導體層140、p型半導體層160及透明導電層170，到達多層反射膜180，而在多層反射膜180被反射。接著，於半導體發光元件1內進行而再度朝向基板110側，結果往圖4所示的箭頭D方向亦即往半導體發光元件1的外部射出。
由發光層150射出的光之中朝向側方的箭頭C方向的光，例如透過發光層150到達多層反射膜180，在多層反射膜180被反射。接著，在多層反射膜180反射的光，於半導體發光元件1內進行，往圖4所示的箭頭D方向亦即往半導體發光元件1的外部射出。
此處如前所述回到半導體發光元件1內的光，不僅朝向p電極300側，也會朝向n電極310的方向。在本實施型態，也把多層反射膜180設於n電極310側，使回到半導體發光元件1內的光也可以在n電極310側反射。結果，使半導體發光元件1的光取出效率更為提高。
進而，p電極300及n電極310，為分別之一層而具備金屬反射層的場合，即使不能以多層反射膜180反射所有的光的場合，也可以藉由金屬反射層使其反射，而往半導體發光元件1的外部射出。結果，可進而提高來自半導體發光元件1的光的取出效率。
如此般，在本實施型態，於半導體發光元件1設多層反射膜180，藉由使由發光層150往與基板110相反之側射出的光，或者是在種種界面反射等而朝向不是半導體發光元件1的外部的方向的光，藉由多層反射膜180而被反射。進而，p電極300及n電極310具有金屬反射層的場合，也藉由此金屬反射層而被反射。接著，藉由使被反射的光往半導體發光元件1的外部射出，而提高來自半導體發光元件1的光的取出效率。
其次，使用圖5至圖7，說明其他的實施型態。
於圖5及圖6，顯示隨著與n導體部400與n型半導體層140之接合部的距離增大而p連接導體202的剖面積變大的構成。藉由此構成，本實施型態可以改善發光層150在n電極310附近局部地發光。以下，更具體地說明。
首先，於半導體發光元件1，由p連接導體202起直到n導體部400與n型半導體層140之接合部為止的距離越長，p連接導體202與n導體部400之間的電阻越高。亦即，於電流更容易流動的p連接導體202a的周邊，亦即n電極310的附近有招致過度的電流量流過的現象的可能性。結果，在n電極310的附近有可能也會發生發光層150局部發光的現象。
在此，於本實施型態，p連接導體202a、202b、202c，直到n導體部400與n型半導體層140之接合部為止的距離依此順序變長，p連接導體202a、202b、202c之面積也成為依此順序變大的構成。相同的構件若長度為相同，則剖面積越大電阻越小，所以p連接導體202自身的各電阻，會依照p連接導體202a、202b、202c的順序減少電阻。藉此，可以抑制於前述之n電極310的附近流過過度電流的現象。
由以上，可知本實施型態可以改善在n電極310的附近之電流量過度增加為主要原因，導致發光層150在n電極310的附近局部發光之所謂的光量不均的問題。
又，如前所述n導體部400，亦有由複數之n連接導體402所構成的場合。於此場合，由p連接導體202直到n導體部400與n型半導體層140之接合部為止的距離，係顯示p連接導體202，與由該p連接導體202起與最近的n連接導體402與n型半導體層140之接合部之間的距離。
圖7係顯示可以改善光量不均的其他實施型態。
於圖7，顯示隨著與n導體部400與n型半導體層140之接合部的距離增大而p連接導體202的數目變大的構成。
亦即，p連接導體202a、202b、202c、202d，依此順序與n導體部400與n型半導體140之接合部之距離變長。另一方面，p連接導體202，依照p連接導體202a、202b、202c、202d的順序而p連接導體202的數目增大。結果，防止在n電極310的附近電流量過度增加，可以防止局部的發光。亦即，可以改善光量不均。
如以上那樣，說明了因應於與n導體部400與n型半導體層140之接合部的距離而改變p連接導體202的剖面積(參照圖5及圖6)，與改變p連接導體202的數目(參照圖7)。然而，p連接導體202的剖面積，與p連接導體202的數目二者均予改變亦可。總之，亦可採用p連接導體202，隨著與n導體部400與n型半導體層140之接合部的距離增大，而剖面積與數目變大的構成。
進而，使各p連接導體202的材質為不同的構成亦可。亦即，p連接導體202，採用隨著與n導體部400與n型半導體層140之接合部的距離增大，而由電阻更小的材質來構成亦可。
其次，說明不在貫通孔的壁面施以金屬電鍍，如圖8及圖9所示那樣形成p連接導體202及n連接導體402的構成。
亦即，係藉由在貫通孔內層積構成p電極300的各層而形成p連接導體202，藉由在貫通孔內層積構成n電極310的各層而形成n連接導體402的構成。
首先，說明p連接導體202，如圖8所示，把形成p電極300的各層之第1導電層301、第2金屬反射層302、第1擴散防止層303、第2擴散防止層304、第3擴散防止層305、第4擴散防止層306、第1黏接(bonding)層307的各層依此順序層積於貫通孔，形成p連接導體202。
又，如圖8所示，使p電極300及p連接導體202，由面方向上連續的複數之層來形成的話，提高光取出效率。
另一方面，說明n連接導體402，如圖9所示，把形成n電極310的各層之第1金屬反射層311、第1擴散防止層312、第2擴散防止層313、第3擴散防止層314、第4擴散防止層315、第1黏接(bonding)層316之各層依此順序層積，形成n連接導體402。
又，如圖9所示，使n電極310及n連接導體402，由面方向上連續的複數之層來形成的話，提高光取出效率。
如圖8及圖9所示，藉由在貫通孔內層積構成p電極300的各層而形成p連接導體202，藉由在貫通孔內層積構成n電極310的各層而形成n連接導體402的場合，例如可以考慮採用如下所示的各層之構成。
又，在以下的構成，p電極300及p連接導體202之各層分別為相同，所以在以下一起說明p電極300與p連接導體202。由於相同的理由，以下一起說明n電極310及n連接導體402。
<p連接導體>
p連接導體202及p電極300，具有第1導電層301、被層積於此第1導電層301上的第2金屬反射層302、被層積於此第2金屬反射層302上的第1擴散防止層303、第2擴散防止層304、第3擴散防止層305、第4擴散防止層306、與第1黏接(bonding)層307。
<第1導電層>
於p連接導體202，如圖8所示，第1導電層301，被層積於透明導電層170之上。因此，與透明導電層170之密接性良好的材質為佳。
另一方面，以整體來看p電極300的話，第1導電層301，並不是為了形成n電極310而直接被層積於藉由蝕刻等手段除去一部分的p型半導體層160的上面160c。但是，如圖1所示，平面俯視時，在除了p型半導體層160的上面160c的周緣部以外第1導電層301幾乎覆蓋全面的位置，被形成有第1導電層301。
接著，第1導電層301，被層積於多層反射膜180上，所以最好使用與多層反射膜180密接性良好者。此外，在此半導體發光元件1，因使透過多層反射膜180而來的來自發光層150的光，透過第2金屬反射層302等而取出至基板110側，所以第1導電層301最好使用透光性優異者。進而此外，為了跨p型半導體層160之全面均勻地使電流擴散，第1導電層301最好是具有優異的導電性，且係電阻分佈很少者。
由這些點來看，作為第1導電層301之一例可以舉出透明導電層。例如，在本實施型態，作為第1導電層301，使用氧化物之導電性材料，且係對由發光層150射出的波長之光之透光性佳者。特別是含銦之氧化物的一部份，與其他透明導電膜相較透光性及導電性二者皆優所以較佳。作為含銦的導電性氧化物，例如可以舉出IZO(氧化銦鋅(In2 O3 -ZnO))。但是，構成第1導電層301的IZO不進行熱處理，維持為非晶質狀態。
此第1導電層301的膜厚，由前述理由，較佳者為使用1nm~50nm的範圍。膜厚不滿1nm的場合，與透明導電層170之密接性變差，有接觸電阻變高之虞。膜厚超過50nm的場合，透光性降低，同時串聯電阻變高所以會招致發光元件之順向電壓Vf的增加。
<金屬反射層>
於第1導電層301上被層積著第2金屬反射層302。
於p電極300，如圖2所示平面俯視時，第2金屬反射層302，係以覆蓋第1導電層301全區域的方式被形成。接著，第2金屬反射層302的中央部，具有一定的膜厚幾乎被形成為平坦。另一方面，第2金屬反射層302的端部側，係藉由膜厚逐漸變薄而對多層反射膜180之p電極側的上面180c傾斜地被形成。
此外，第2金屬反射層302被形成於第1導電層301上，但不被形成於多層反射膜180上。亦即，多層反射膜180與第2金屬反射層302係以不直接接觸的方式構成的。此外，如後所述，第2金屬反射層302，也具有透過第1導電層301等而對p型半導體層160進行供電的功能。因此，有必要把電阻值壓低，而且要壓低與第1導電層301之接觸電阻。
本實施型態之第2金屬反射層302，係以Al(鋁)、Ag(銀)、Ni(鎳)、Cr(鉻)等金屬及至少包含這些之一的合金所構成的。特別是，作為第2金屬反射層302使用銀的場合，是因為對從發光層150射出的藍色~綠色區域的波長之光，具有高的反光性而較佳。
此處，作為第2金屬反射層302使用銀的場合下，作為第1導電層301的材質使用與開放至大氣的透明導電層170之密接性良好的IZO等透明導電材料為較佳。
此第2金屬反射層302的膜厚，較佳者為使用80nm~200nm的範圍。膜厚不滿80nm的場合，根據第2金屬反射層302之反射率會降低。此外膜厚超過200nm的場合，發光元件之製造成本變高所以不佳。
<擴散防止層>
如圖2所示，於第2金屬反射層302上被層積第1擴散防止層303。接著，於第1擴散防止層303之上被層積第2擴散防止層304，於第2擴散防止層304之上被層積第3擴散防止層305，於第3擴散防止層305之上被層積第4擴散防止層306。
此第1擴散防止層303、第2擴散防止層304、第3擴散防止層305，抑制在接觸狀態之構成第2金屬反射層302的金屬(在此例為Ag(銀))，及構成第4擴散防止層306的金屬(在此例為Pt(鉑))的擴散。
此外，第4擴散防止層306抑制在接觸狀態之構成第3擴散防止層305的金屬(在此例為Ta(鉭))，及構成第1黏接(bonding)層307的金屬(在此例為Au(金))的擴散。
於p電極300，如圖2所示平面俯視時，第1擴散防止層303、第2擴散防止層304、第3擴散防止層305、第4擴散防止層306，係以覆蓋第2金屬反射層302全區域的方式被形成。接著，各擴散防止層的中央部，具有一定的膜厚且幾乎被形成為平坦。另一方面，分別的端部側，係被形成為藉由膜厚逐漸變薄而對多層反射膜180之p電極側的上面180c傾斜地被形成。此外，各擴散防止層，被形成於第2金屬反射層302上，但不被形成於多層反射膜180上。亦即，多層反射膜180與各擴散防止層303~306係以不直接接觸的方式構成的。
各擴散防止層303~306，與分別之層所接觸的層取得歐姆接觸，而且以使用與接觸之層之接觸電阻小者為較佳。但是，各擴散防止層303~306基本上不需要使來自發光層150的光透過的功能，所以與前述第1導電層301不同，沒有必要具有透光性。此外，各擴散防止層303~306，亦具有透過第2金屬反射層302及第1導電層301對p型半導體層160進行供電的功能，所以最好使用具有優異導電性，而且電阻分佈很少者。
在本實施型態，作為第1擴散防止層303使用Ta(鉭)，作為第2擴散防止層304使用TaN(氮化鉭)，作為第3擴散防止層305使用Ta(鉭)，作為第4擴散防止層306使用Pt(鉑)。
第1擴散防止層303的膜厚，較佳者為在20nm~200nm的範圍被使用。膜厚不滿20nm的場合，往第2金屬反射層302(在此例為Ag(銀))與第4擴散防止層306(在此例為Pt(鉑))之擴散抑制的障礙性變得不充分，在此例銀與鉑有進行反應之虞。此外，膜厚超過200nm的場合，發光元件之製造成本變高。
第2擴散防止層304的膜厚，較佳者為在1nm~50nm的範圍被使用。膜厚不滿1nm的場合，與其兩側的擴散防止層之密接性變差。此外，膜厚超過50nm的場合，串聯電阻變高所以會招致發光元件之順向電壓Vf的增加。
第3擴散防止層305的膜厚，較佳者為在20nm~200nm的範圍被使用。膜厚不滿20nm的場合，與第2擴散防止層304及第4擴散防止層306之密接性變差。進而，往第2金屬反射層302(在此例為Ag(銀))與第4擴散防止層306(在此例為Pt(鉑))之擴散抑制的障礙性變得不充分，在此例銀與鉑有進行反應之虞。此外，膜厚超過200nm的場合，發光元件之製造成本變高。
第4擴散防止層306的膜厚，較佳者為在50nm~200nm的範圍被使用。膜厚不滿50nm的場合，第3擴散防止層305(例如，鉭)及第2黏接(bonding)層307(例如，Au)有進行反應之虞。此外，膜厚超過200nm的場合，發光元件之製造成本變高並不佳。
<第1黏接(bonding)層>
於第4擴散防止層306的上面，以覆蓋第4擴散防止層306的方式被層積第1黏接(bonding)層307。
於p電極300，如圖1所示平面俯視時，第1黏接(bonding)層307，係以覆蓋第4擴散防止層306的全區域的方式被形成。而第1黏接(bonding)層307的中央部具有一定之膜厚且被形成為幾乎平坦，另一方面第1黏接(bonding)層307之端部側膜厚逐漸變薄被形成為對多層反射膜180之p電極側的上面180c傾斜。
例如，第1黏接層307，以與最內側亦即第4擴散防止層306等相接的方式具備至少1層以上的金屬層。此外，在成為最外側的最表面層之金屬層一般使用Au(金)。在本實施型態，作為第1黏接層307使用Au(金)之單層膜。
第1黏接層307的膜厚，較佳者為在100nm~2μm的範圍被使用。膜厚不滿100nm的場合，作為第1黏接層307之電阻會變高。此外，膜厚超過2μm的場合，發光元件之製造成本變高。
<第1密接層>
於第1黏接層307的上面及側面，以覆蓋除了第1黏接層307的一部分以外的方式被層積第1密接層308。
於p電極300，於平面俯視時，第1密接層308，係以覆蓋除了第1黏接層307的露出部位以外的區域的方式被形成。接著，第1密接層308之中央部，具有一定的膜厚且幾乎被形成為平坦。另一方面，第1密接層308的端部側，係對多層反射膜180之p電極側的上面180c傾斜地被形成。此第1密接層308的側面側之端部，係以與多層反射膜180之p電極側的上面180c相接的方式被設置。
第1密接層308，係為了提高以Au(金)構成的第1黏接層307與保護層320之物理上的密接性而設的。於本實施型態，第1密接層308係以Ta(鉭)形成的。
第1密接層308的膜厚，較佳者為在5nm~20nm的範圍被使用。膜厚不滿5nm的場合，與第1黏接層307及保護層320之密接性變差。此外，膜厚超過20nm的場合，蝕刻步驟之作業時間變長，發光元件之製造成本變高。
<第1電極>
接著，說明n電極310之構成。
n電極310，具有：第1金屬反射層311、及被層積於第1金屬反射層311上的第1擴散防止層312、第2擴散防止層313、第3擴散防止層314、及第4擴散防止層315、與第1黏接(bonding)層316，除了前述之第1黏接層316之露出部位以外被層積於第1黏接層316的第1密接層317。
<金屬反射層>
於n連接導體402，如圖9所示，第1金屬反射層311，被層積於n型半導體層140之上。因此，與n型半導體層140之密接性良好的材質為佳。
另一方面，整體來看n電極310時，如圖2所示第1金屬反射層311，係以覆蓋n型半導體層140的上面140c之幾乎全區域的方式被形成。接著，第1金屬反射層311的中央部，具有一定的膜厚幾乎被形成為平坦。另一方面，第1金屬反射層311的端部側，係藉由膜厚逐漸變薄而對多層反射膜180之n電極側的上面180d傾斜地被形成。接著，第1金屬反射層311，被層積於多層反射膜180上，所以最好使用與多層反射膜180密接性良好者。
本實施型態之第1金屬反射層311，係以Al(鋁)、Ag(銀)、Ni(鎳)等金屬及至少包含這些之一的合金所構成的。又，如稍後所述，第1金屬反射層311，也具有對n型半導體層140進行供電的功能，所以其電阻值以低者較佳。
第1金屬反射層311的膜厚，較佳者為在80nm~200nm的範圍被使用。膜厚不滿80nm的場合，作為反射層之反射率會降低。此外，膜厚超過200nm的場合，發光元件之製造成本變高。
<擴散防止層等>
於本實施型態，n電極310之各擴散防止層312~315、第1黏接層316、第1密接層317的構成，與p電極300之各擴散防止層303~306、第1黏接層307、第1密接層308之分別的構成是相同的，關於各構成之記載請參照前述n電極310之記載。
又，在前述型態，雖有記載著藉由形成貫通孔而具備p連接導體202及n連接導體402，但不應解釋為僅限於此。例如，藉由層積多層反射膜180之前被形成圓柱狀的p連接導體202及n連接導體402，或是在層積多層反射膜180後埋入銅等金屬構件，而形成p連接導體202及n連接導體402亦可。
此外，p連接導體202及n連接導體402，亦可除第1導電層301、第2金屬反射層302及第1金屬反射層311以外具有相同的構成，亦可具有不同的構成。此外，p連接導體202及n連接導體402的形狀，不限於圓柱，亦可為包含三角形之多角形柱等。
圖10係顯示具備圖1所示之半導體發光元件1的發光裝置30(也稱為發光晶片30或燈30)的構成之一例。此處圖10(a)係顯示發光晶片30之上視圖，圖10(b)係圖10(a)之XB-XB剖面圖。
此發光晶片30，具備：於一方之側被形成凹部31a的筐體31、被形成於筐體31的導線架所構成之第1導線部32及第2導線部33、被安裝於凹部31a的底面之半導體發光元件1、及以覆蓋凹部31a的方式設置之密封部34。又，在圖10(a)省略密封部34之記載。
作為基部之一例之筐體31，於包含第1導線部32及第2導線部33的金屬導線部，是藉由射出成形白色的熱塑性樹脂而被形成的。
第1導線部32及第2導線部33，係具有0.1~0.5mm程度厚度的金屬板，作為加工性、熱傳導性優異的金屬例如以鐵/銅合金為基材，於其上做為電鍍層層積數μm的鎳、鈦、金、銀等而被構成的。接著，在本實施型態，第1導線部32及第2導線部33之一部分，成為露出於凹部31a的底面。此外，第1導線部32及第2導線部33之一端部側露出於筐體31的外側，且由筐體31的外壁面被折曲到背面側。又，在本實施型態，第1導線部32作為第1配線而第2導線部33作為第2配線分別發揮功能。
此外，半導體發光元件1，於凹部31a被安裝為跨第1導線部32及第2導線部33。
接著，密封部34，於可見光區域的波長透光率高，此外係以折射率高的透明樹脂構成的。作為滿足構成密封部34的耐熱性、耐天候性、及機械強度高的特性的樹脂，例如可以使用環氧樹脂或矽樹脂。接著，在本實施型態，於構成密封部34的透明樹脂，含有使由半導體發光元件1射出的光的一部分，變換為綠色光及紅色光的螢光體。又，替代這樣的螢光體，而使其含有將藍色光的一部分變換為黃色光的螢光體，或者將藍色光的一部分變換為黃色光及紅色光的螢光體亦可。
在本實施型態，對發光晶片30的凹部31a，在使圖1所示之半導體發光元件1之上下反轉的狀態，分別使用焊錫於作為正電極之一例之第1導線部32導電連接p電極300(第2黏接層307)，於作為負電極之一例之第2導線部33導電連接n電極310(第1電極)同時機械性地固定住。這樣的半導體發光元件1之連接手法，一般被稱為覆晶接續。
又，組入本實施型態之發光晶片30的背光、行動電話、顯示器、各種面板類、電腦、遊戲機、照明等電子機器，或是組入這些電子機器的汽車等機械裝置，成為具備具有優異發光特性之半導體發光元件1者。特別是背光、行動電話、顯示器、遊戲機、照明等電池驅動的電子機器，可以提供具備具有優異的發光特性的半導體發光元件1的優異的製品，所以較佳。此外，具備半導體發光元件1的發光晶片30的構成，不限於圖10所示者，例如亦可採用被稱為砲彈型的封裝構成。
[實施例]
以下，本發明係根據關於具有發光層的半導體元件之實施例來進行具體說明，但本發明並不被限定於這些實施例。
(實施例1)
如以下所示地進行，製作具有具備氮化鎵系化合物半導體的發光元件部之Ⅲ族氮化物半導體發光元件。
如圖1及圖2所示，於C面藍寶石單晶之基板，中介著由AlN所構成的中間層120交互層積6次未摻雜的GaN所構成的厚度4μm之下底層130、摻雜Si(濃度1×1019 /cm3 )的GaN所構成之厚度3μm的n接觸層、摻雜Si(濃度1×1018 /cm3 )的In0.1 Ga0.9 N所構成的厚度13nm之n包覆層(由n接觸層及n包覆層構成n型半導体層140)、由GaN所構成的厚度16nm之障壁層與由In0.2 Ga0.8 N所構成的厚度2.5nm之井層之後，最後依序層積設置障壁層的多重量子井構造之發光層150、摻雜Mg(濃度1×1020 /cm3 )之Al0.07 Ga0.93 N所構成的厚度3nm之p包覆層及由摻雜Mg(濃度8×1019 /cm3 )的GaN所構成的厚度0.18μm之p接觸層(藉由p包覆層及p接觸層構成p型半導體層160)，形成由厚度9μm之Ⅲ族氮化物半導體所構成之層積半導體層(磊晶層)100。
其次，於層積半導體層(磊晶層)100之p接觸層上之特定位置使用公知的光微影技術及剝離(lift off)技術，形成由IZO所構成的透明導電層(透光性正極；第1導電層)170。
進而，藉由公知的光微影技術及反應性離子蝕刻技術，使形成n電極310的區域之n接觸層的上面140c露出為半圓狀。
接著，如圖3所示，形成多層反射膜180。多層反射膜180，作為低折射率層(第1折射率層)180a使用厚度67nm的SiO2 ，作為高折射率層(第2折射率層)180b使用厚度37nm的TiO2 ，藉由在6層之低折射率層180a之間挾入5層高折射率層180b，而成為合計11層之層積構造。
接著，使用公知的光微影技術及蝕刻技術，在設置p電極300及n電極310的區域之多層反射膜180如圖2那樣形成複數之貫通孔。又，貫通孔之直徑為10μm。接著，使用公知的光微影技術，於分別設置p電極300及n電極310的區域，使用IZO，同時成膜出如圖1所示的p導體部200及第1導電層301(膜厚10nm)、以及n導體部400及第1金屬反射層311(IZO/Ag之層積構造)的下層之IZO膜(膜厚10nm)。
同樣地，構成p電極300及n電極310的共通的電極材料，採用同時成膜的方法。
亦即，第1金屬反射層311之上層與第2金屬反射層302以膜厚100nm之Ag形成，第1擴散防止層303與312以膜厚40nm之Ta形成，第2擴散防止層304與313以膜厚20nm的TaN形成，第3擴散防止層305與314以膜厚100nm的Ti形成，第4擴散防止層306與315以膜厚100nm的Pt形成，第1黏接層307與316以膜厚500nm之Au形成，第1密接層308與317以膜厚10nm之Ta依序形成，例如，形成IZO/Ag/Ta/TaN/Ti/Pt/Au/Ta構造之第2電極300與第1電極310。
接著，形成由SiO2 所構成的保護膜320，藉由公知的光微影技術及反應性蝕刻技術進行蝕刻，使第1黏接層307及316的一部分露出為直徑90μm的圓形。
接著，將TiW以公知的濺鍍法成膜於晶圓全面後，於第1黏接層307與316的露出部以外形成阻鍍劑，藉由公知的電解電鍍法於露出部上成長13μm的金，其後藉由蒸鍍法形成2μm的AuSn。接著，除去阻鍍劑及突出電極周邊的TiW，如圖2那樣形成第1突出電極21及第2突出電極20。接著進行藍寶石基板的研磨、分離而得350μm×350μm之發光晶片。
最後，於使用AlN基板的副裝配件(submount)10上反轉設置發光晶片，以使副裝配件10上的正電極11及負電極12，與半導體發光元件的第2突出電極20及第1突出電極21對應的方式對準半導體發光元件與副裝配件10，其後，加熱至300℃，同時將半導體發光元件按壓(壓接)於副裝配件10，分別導電連接正電極11及負電極12與第2突出電極20及第1突出電極21。
把搭載了半導體發光元件的副裝配件10載置於TO18以引線連接。於實施例1所得到的發光晶片的LED特性，在順向電壓Vf為3.14V(電流20mA)時，發光波長為452nm，發光輸出為28.3mW。
(實施例2)
除了不形成第1突出電極21及第2突出電極20，及作為與AlN副裝配件之連接端子，安裝焊錫球，與發光晶片連接以外，與實施例1同樣地製造半導體發光元件。於實施例2所得的發光晶片的LED特性記載於表1。
(實施例3)
除了將p連接導體202之圖案形成為圖5所示的所定圖案以外，與實施例1同樣地製造半導體發光元件。於實施例3所得的發光晶片的LED特性記載於表1。又，在p連接導體202，形成直徑不同的3種貫通孔(直徑10μm、30μm、50μm)，在n連接導體402，形成直徑10μm的貫通孔。
(實施例4)
除了將p連接導體202之圖案形成為圖7所示的所定圖案以外，與實施例1同樣地製造半導體發光元件。於實施例4所得的發光晶片的LED特性記載於表1。又，在p連接導體202及n連接導體402，形成直徑10μm之貫通孔。
(比較例)
除了不形成多層反射層180、p導體部200及n導體部400以外，與實施例1同樣地製造半導體發光元件。於比較例所得的發光晶片的LED特性記載於表1。
由表1可知，在實施例1~4，與比較例相較，順方向之驅動電壓Vf幾乎為同等的水平，但發光輸出Po變高。如此般，本發明之半導體發光元件，可以提供在光取出效率之點上大幅提升的發光元件晶片。
1．．．半導體發光元件
20．．．第2突出電極
21．．．第1突出電極
100．．．層積半導體層
110．．．基板
120．．．中間層
130．．．下底層
140．．．n型半導體層
140c．．．上面
150．．．發光層
160．．．p型半導體層
170．．．透明導電層
170c．．．上面
180．．．多層反射膜
180a．．．低折射率層
180b．．．高折射率層
180c．．．p電極側之上面
180d．．．n電極側之上面
200．．．p導體部
202．．．p連接導體
300．．．p電極
310．．．n電極
400．．．n導體部
402．．．n連接導體
圖1係半導體發光元件之平面模式圖之一例。
圖2為圖1之Ⅱ-Ⅱ之剖面圖。
圖3係構成半導體發光元件的多層反射膜之剖面模式圖之一例。
圖4係顯示將半導體發光元件覆晶實裝於配線基板之發光裝置之一例。
圖5係根據其他實施型態之半導體發光元件之平面模式圖。
圖6為圖5之Ⅵ-Ⅵ之剖面圖。
圖7係進而根據其他實施型態之半導體發光元件之平面模式圖。
圖8係第2導體部之一例之p導通路徑之剖面模式圖。
圖9係第1導體部之一例之n導通路徑之剖面模式圖。
圖10係顯示具備圖1所示的半導體發光元件之發光裝置(燈)之一例之圖。
100．．．層積半導體層
110．．．基板
120．．．中間層
130．．．下底層
140．．．n型半導體層
140c．．．上面
150．．．發光層
160．．．p型半導體層
160c．．．上面
170．．．透明導電層
170c．．．上面
180．．．多層反射膜
180c．．．p電極側之上面
180d．．．n電極側之上面
200．．．p導體部
300．．．p電極
301．．．第1導電層
302．．．第2金屬反射層
303．．．第1擴散防止層
304．．．第2擴散防止層
305．．．第3擴散防止層
306．．．第4擴散防止層
307．．．第1黏接層
308．．．第1密接層
310．．．n電極
311．．．第1金屬層
312．．．第1擴散防止層
313．．．第2擴散防止層
314．．．第3擴散防止層
315．．．第4擴散防止層
316．．．第1黏接層
317．．．第1密接層
320．．．保護層
400．．．n導體部

Claims (9)

  1. 一種半導體發光元件，其特徵為包含：以具有第1導電型的Ⅲ族氮化物半導體構成的第1半導體層、於前述第1半導體層之一方之面上以使該一方之面的一部分露出的方式被層積，藉由通電而發光的發光層、以具有與前述第1導電型不同的第2導電型之Ⅲ族氮化物半導體構成，被層積於前述發光層的第2半導體層、交互層積具有第1折射率而具有對由前述發光層射出的光之透過性之第1折射率層與具有比該第1折射率更高的第2折射率而具有對由該發光層射出的光之透過性之第2折射率層而構成，被層積於前述第1半導體層之前述一方之面側的露出部位之第1多層反射膜、貫通前述第1多層反射膜而形成且一端被連接於前述第1半導體層的前述露出部位之第1導體部、被層積於前述第1多層反射膜且前述第1導體部之另一端被連接的第1電極、以具有對由前述發光層射出的光的透過性及導電性之金屬氧化物構成，被層積於前述第2半導體層的透明導電層、交互層積具有第1折射率而具有對由前述發光層射出的光之透過性的第1折射率層與具有比該第1折射率更高的第2折射率而具有對由該發光層射出的光之透過性的第2折射率層而構成，被層積於前述透明導電層的第2多層 反射膜、貫通前述第2多層反射膜而被形成且一端被連接於前述透明導電層的第2導體部、及被層積於前述第2多層反射膜且前述第2導體部之另一端被連接的第2電極；前述第2導體部，具有各個之一端被連接於前述透明導電層，同時各個之另一端被連接於前述第2電極，且相互隔開設置之複數的連接導體；構成前述第2導體部的複數之前述連接導體，係以隨著距前述第1導體部與前述第1半導體層之連接部的距離增大而變密的方式被形成。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中構成前述第2導體部的複數之前述連接導體，係以距前述第1導體部與前述第1半導體層之連接部的距離越大剖面積就越大的方式被形成。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中前述第1電極具備具有對由前述發光層射出的光之反射性之第1反射層，前述第2電極具備具有對由前述發光層射出的光之反射性之第2反射層。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中前述第2導體部與前述第2電極，係由面方向上連續的複數之層所形成的。
  5. 如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中前述第1多層反射膜與前述第2多層反射膜被構成為 在面方向上連續的一體。
  6. 如申請專利範圍第1至5項之任一項之半導體發光元件，其中進而具備被形成於層積半導體層之前述第1電極與前述第2電極的表面，具有與外部之導電連接使用的第1開口部與第2開口部，在前述第1開口部及前述第2開口部用於與外部導電連接的第1突出電極及第2突出電極。
  7. 如申請專利範圍第6項之半導體發光元件，其中前述第1突出電極與前述第2突出電極，於先端部具有供與外部連接之用的含錫的連接電極。
  8. 一種發光裝置，其特徵為：包含被形成第1配線及第2配線的基部、以及對該基部被覆晶連接的半導體發光元件；前述半導體發光元件，具備：以具有第1導電型的Ⅲ族氮化物半導體構成的第1半導體層、於前述第1半導體層之一方之面上以使該一方之面的一部分露出的方式被層積，藉由通電而發光的發光層、以具有與前述第1導電型不同的第2導電型之Ⅲ族氮化物半導體構成，被層積於前述發光層的第2半導體層、交互層積具有第1折射率而具有對由前述發光層射出的光之透過性之第1折射率層與具有比該第1折射率更高 的第2折射率而具有對由該發光層射出的光之透過性之第2折射率層而構成，被層積於前述第1半導體層之前述一方之面側的露出部位之第1多層反射膜、貫通前述第1多層反射膜而形成且一端被連接於前述第1半導體層的前述露出部位之第1導體部、被層積於前述第1多層反射膜且前述第1導體部之另一端被連接的第1電極、以具有對由前述發光層射出的光的透過性及導電性之金屬氧化物構成，被層積於前述第2半導體層的透明導電層、交互層積具有第1折射率而具有對由前述發光層射出的光之透過性的第1折射率層與具有比該第1折射率更高的第2折射率而具有對由該發光層射出的光之透過性的第2折射率層而構成，被層積於前述透明導電層的第2多層反射膜、貫通前述第2多層反射膜而被形成且一端被連接於前述透明導電層的第2導體部、及被層積於前述第2多層反射膜且前述第2導體部之另一端被連接的第2電極；前述第2導體部，具有各個之一端被連接於前述透明導電層，同時各個之另一端被連接於前述第2電極，且相互隔開設置的之複數的連接導體；構成前述第2導體部的複數之前述連接導體，係以隨著距前述第1導體部與前述第1半導體層之連接部的距離 增大而變密的方式被形成。
  9. 一種電子機器，其特徵為被組裝入如申請專利範圍第1至7之任一項所記載之半導體發光元件。
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