TWI462326B - 半導體發光元件 - Google Patents

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Description

半導體發光元件
本發明係關於一種半導體發光元件，尤其是關於一種發光元件之電極構造。
對於使用有氮化物半導體之發光元件而言，為了可根據其寬能帶隙特性而獲得從近紫外到紅色區域之發光，進行了各種研究。氮化物半導體發光元件之一般性基本構造係在基板上積層有n型氮化物半導體、活性層、p型氮化物半導體之構造，而且係在p型層、局部露出之n型層上設有各電極之構造，對包含電極構造之發光元件構造正在進行研究。尤其是以其高輸出化為目標而提出各種發光元件構造以及電極構造。
先前之提案有：(1)　如JP-H08-250769A、JP-H09-129921A、WO98-42030A、JP-H10-173224A所揭示，對於設於發光構造部上之p電極，使用ITO等透明電極，並局部地設置絕緣膜之電流阻止部，以使透明電極部選擇性地發光；(2)　如JP-2003-124517A所揭示，將外部連接部與發光部分離之其他構造；(3)　作為n電極等之電極雙層構造，於上層上，如JP-2003-124517A中局部地或者如JP-2005-197289A、JP-2004-179347A、JP-2005-317931A中全部地重疊設置金屬層、反射層之構造。
在上述先前構造中，尤其在透明電極之區域上取出光之構造中，該電極之片電阻較高，當在如此構造中附加選擇發光、局部性的電流阻止部之構造時，元件電阻會變高，而且選擇發光、電流注入部之光損失有增加之傾向，甚至電力效率(W.P.E.)會有下降之傾向。半導體發光元件在照明用途等方面之應用、通用化過程中，必須尋求高量產性、低成本化，且必須提高光輸出、電力效率。尤其對於後者而言，要提高電力效率，則必須降低Vf等之元件電阻且提高發光特性、光取出效率，因而有時較為困難。
而且，從其他觀點考慮，先前之提案有：對於設在n型層上之n電極，(1)　如JP-2003-060236A、JP-2005-317931A所揭示，使用ITO等透明電極；(2)　如JP-2001-102631A、上述JP-2003-133590A、JP-2004-179347A及JP-2005-317931所揭示，作為雙層構造，其係於上層上，局部地或全部地重疊設置金屬層、反射層之構造。
進而其他提案有：對於來自活性層之發光，在JP-2001-102631A中有降低n電極之高度以抑制遮光效果；在JP-2004-128321A中有使n電極之側面傾斜以提高反射效果等。
此處，JP-[編號]A之表記係表示日本之專利公開公報編號，WO[編號]A之表記係表示國際公開編號。
本發明者等新發現了在上述之先前技術中，在外部連接部之發光控制、透明電極之光出射之構造中，發光特性、電氣特性之提高困難，因形成於光取出區域上之透明電極的光反射而有較多之光損失，根據該見識而發現，較好地控制透明電極之光取出區域及/或電流注入、發光區域中之光反射，並抑制Vf元件電阻之上升，藉此可提高光取出效率，而且可提高電力效率。
本發明之具體課題在於提供一種發光元件，其於設在發光構造外的電極使用透光性電極，從而實現元件之低電阻化、高輸出化、發光效率(1m/W)及電力效率(W.P.E)之提高、高量產性‧低成本化中之至少任一者，較好的是實現其多者。而且，與本發明形態相關之課題係於設在發光構造外的電極使用透光性電極來提供上述發光元件。
根據本發明第1態樣之請求項1之半導體發光元件，介於第2層形成區域中之透光性絕緣膜表面遠離第1層之被覆區域之電流注入區域、發光區域、光取出窗口區域之第1層表面而形成，在各反射區域中可實現較好的光反射，亦即藉由被覆區域中之第1層之透光性導電膜來減少光吸收，並且主要藉由金屬等之遮光性、成為光吸收之第2層中之透光性絕緣膜來提高光反射。
根據本發明第2態樣之請求項11之半導體發光元件，利用被覆區域之第1層之透光性導電膜及其表面上之絕緣性保護膜來作為與半導體構造之邊界區域上之光反射區域，從而可減小該光反射時光損失大的透光性導電膜之膜厚， 使較多之光被絕緣性保護膜反射，另一方面，在第2層之透光性絕緣膜區域中，可使到達金屬等之遮光性電極之光被其邊界區域反射，而且可利用厚膜之絕緣膜來作為光損失低的較佳光反射區域。
對於上述第1、第2態樣，以下形態更佳。
根據被覆區域之透光性導電膜(第1層)係由λ/2n1 以下之薄膜所形成之形態，其光反射區域上之光滲出成分可將衰減係數高的透明導電膜之光損失抑制得較低，另一方面，利用λ/2n2 以上之厚膜且衰減係數低的透光性絕緣膜，可減少到達光損失低的較佳光反射第2層之光量。根據在被覆區域之第1層表面上具備衰減係數低的透光性之透光構件之形態，在上述被覆區域之光反射中，在光損失低的透光構件中，較多的光滲出成分被光反射。在利用該被覆區域中之透光構件之絕緣性保護膜及第1層之透光性導電膜，來形成針對半導體構造內部之光的光反射之邊界區域之形態，可實現如上所述之光損失被降低之光反射。
在絕緣膜表面比透光性構件更上方之形態，可利用第2層下方之較厚之透光性絕緣膜，來與半導體構造形成較好的光反射面，尤其是實現全反射，另一方面，利用光取出窗口區域上之較薄的保護膜，可降低光反射率而較好地取出光。在半導體構造表面之反射區域上的成為光反射之漏光區域之1波長分(λ/n1 )、或者其前後1/4波長分(λ/n1 ±λ/2n1 )之範圍內，設置有絕緣膜，並且在其表面上設置有保護膜之形態，可利用該衰減係數低的膜來減少光損失， 以提高光反射功能，降低反射率。而且，若為各膜之折射率n1 、2 小於半導體之折射率ns ，亦即ns >n1 、2 之形態，則可提高其光反射功能。如此，以各自所需之構件、各區域厚度來構成第1層之被覆區域及第2層絕緣膜區域，藉此可使半導體構造表面之彼此區域(被覆區域與絕緣膜區域)在光學上分離，從而可一方面實現較好的光取出，另一方面實現較好的內部反射，並且可實現與光取出部之分離。
在將第1層之被覆區域作為光取出之窗口區域，並且具備從第2層之外部連接部延伸到該窗口區域而使電流擴散之延伸部之形態，可實現發光特性、電流擴散性優異之較佳發光構造，進而在第2層之延伸部中插入透光性絕緣膜之形態，可提高電流擴散性、降低元件電阻，而且可實現較好的光取出。在延伸到透光性絕緣膜上之第1層與第2層重疊之形態，藉由彼此導通，可解決第2層向絕緣膜端部外延伸而引起光損失之問題，另一方面，在上述光反射中，在光反射、滲出區域外側之絕緣膜上設置衰減係數高的透光性導電膜，藉此可將光損失抑制得較低。
在使絕緣膜外緣為薄膜之形態、使位於上述半導體構造面內之被覆區域(第1層)與絕緣膜區域(第2層)之邊界附近的絕緣膜之端部附近為薄膜之形態，可使橫跨上述區域間之各膜(第1、第2層、保護膜等)之密著性良好，並且成為兩區域之光學中間區域，從而形成較好的光學邊界。
藉由以大致相同材料來構成較薄之保護膜及較厚之絕緣膜之形態、或者在大致相同材料、相同膜厚之保護膜與絕 緣膜上具有第1層介入部及延設部之形態，可較好地呈現出上述被覆區域、絕緣區域(第1層、第2層區域)之各功能。
根據本發明第3態樣之請求項15之半導體發光元件，各電極之第1層延伸到透光性絕緣膜之外側，使其被覆部與第2層在第1電極上相互重疊，而在第2電極上相互分離，藉此可較好地實現下述構造：將第2電極之被覆部之透光性的第1層作為光取出窗口部，利用第1電極之被覆部之第1層電極來注入電流。
根據本發明第4態樣之請求項16之半導體發光元件，於第1導電型半導體層上，經由透光性絕緣膜而設置有第1電極之第2層，於發光構造部外之非發光部之電極形成區域上，具備光反射構造，可較好地使光反射到半導體構造內，並且在其電極形成區域之一部分區域上，使透光性之第1層與第1導電型半導體層導通，藉此可實現較好的電流注入。
根據本發明第5態樣之請求項23之半導體發光元件，對於在透光性絕緣膜之外側與各導電型層導通且延設於透光性第1層(被覆部)上之第2層延設部之剖面寬度或者面積而言，第2電極大於第1電極，更好的是，對於該第1層被覆部、第2層延設部之數目而言，第2電極大於第1電極，並且使第1層介於透光性絕緣膜與各導電型半導體層之間，藉由上述構造，利用被覆部、延設部來較好地注入電流，利用介入部來較好地使電流擴散，利用其上之透光性絕緣 膜來提供較好的光反射之各功能，並且使發光構造部之被覆部、延設部大於非發光部，藉此可較好地實現從與電極形成面側對向之半導體構造之主面側來取出光的構造。
對於上述各態樣，以下形態更佳。
在具有透光性絕緣膜外側之第1層之被覆部之形態，可實現向該第1導電型層較好地注入電流，若為上述(2)，發光構造部中所設之第2電極亦與第1電極同樣具有插入透光性絕緣膜之第2層及其外側之第1層，藉此可實現使發光構造部中之光較好地反射之構造、以及利用透光性之第1層來對光取出窗口部進行較好的光取出之構造。在使透光性絕緣膜大於比其更外側的第1電極之第1層被覆部之剖面寬度、面積或者各自之總和的形態，可提高光反射功能，實現較好的電流注入。在第1電極中在第2層與絕緣膜之間具有第1層介入部之形態，可防止絕緣膜所引起之第1層之分割開，利用該介入部來使絕緣膜兩側之第1層較好地導通，從而可提高電流之均勻性。在第2層之延設部配置於發光構造部側，且從此露出之第1層被覆部配置於外緣側之形態，可降低第1層之片電阻成分，而且可實現從延設部向發光構造部的較好電流注入。在第2電極中具有複數個絕緣膜、覆蓋絕緣膜之第2層延設部及將該些之間連接之被覆部的形態，可在電極形成面側實現較好的光反射構造，從而可實現從與此對向之半導體構造面側較好地取出光。在第1、第2電極之第1層被覆部之剖面寬度寬於其延設部、且面積大於其延設部之形態，發光構造部之電極形 成面側之許多區域由複數個透光性絕緣膜覆蓋著，從而提高了光反射功能，於該絕緣膜間之開口部上設置有與半導體導通之延設部，且具備覆蓋絕緣膜之被覆部，從而可實現具有成為優異之電流注入構造之第2層之元件。再者，將電極形成面之對向側作為光取出側，可實現較好的光反射構造之元件。
在具有較厚之絕緣膜、以及比其更外側之較薄的第1電極第1層之被覆部的形態，設置折射率低於半導體構造之透光性絕緣膜，藉此可實現較好的光反射構造，尤其可實現第2層下之光反射構造。
以下，參照適當之圖式來說明發明之實施形態。其中，以下所說明之發光元件、裝置係用來將本發明之技術思想具體化者，本發明並不限定於以下說明。尤其是只要以下所記載之構成零件之尺寸、材質、形狀、其相對配置等沒有特定之說明，則其宗旨不在於將本發明之範圍僅限定於此，而是僅為單純之說明例。另外，各圖式所示之構件之大小及位置關係等有時為了使說明得以明確而有所誇大。進而，構成本發明之各要素可為由同一構件構成複數個要素以便利用一個構件來兼作複數個要素之態樣，相反，亦可利用複數個構件來分擔實現一個構件之功能。
[實施形態1]
使用圖1，對實施形態1之LED 100之具體例及其結構進行說明。此處，圖1A係對從電極形成面側觀察實施形態1 之LED時的平面進行說明之概略圖，圖1B、圖1C係對圖1A之A-A線、B-B線上之剖面進行說明之概略圖，圖1D、圖1E係將圖1C局部放大後之概略圖，圖1E係說明圖1D之其他形態之概略圖。
圖1之發光元件之構造具有半導體構造20，該半導體構造20係由在基板10上經由緩衝層等基底層(未圖示)而積層有第1導電型層之n型氮化物半導體層21、成為發光部之活性層22、及第2導電型層之p型氮化物半導體層23之積層構造所構成，並且具有下述元件構造：使n型層21之一部分露出而設有n電極(第1電極)30，在設有第1、第2導電型層21、22(及其間之活性層22)之發光構造25及其表面25t即p型層23s上，設有p電極(第2電極)40。此處，平面圖(圖1A)中省略了保護膜51，並且將成為各電極之外部連接部33、43之保護膜開口部表示為較細的一點鎖線之包圍部，圖3、圖4、圖5A、圖12、圖15之各平面圖亦同樣。圖11A中亦省略了保護膜，而且由於外部連接部、第2層表面及保護膜開口部大體一致，故亦將其等省略。圖6A中亦省略了保護膜51，各電極之第1、第2層端部大體一致，因而用一條線來表示，第2透光性絕緣膜18中，開口部及與其大體一致之第2層延設部由實線來表示，而省略其他區域。
進而，於圖1之具體例中，第1電極30在矩形狀之元件構造26、發光構造25中，於以在其角部附近使發光構造25向內側凹陷之方式而設有第1導電型露出區域21s之凹陷部之一部分上，設置有電極形成區域21e，且設置有大致矩形 狀之第1電極30。於第2電極40上具有下述構造：透光性導電膜之第1層41與連接於該第1層41之第2層42局部地經由透光性絕緣膜18而積層。電極之第2層由透光性低於第1層之電極、例如遮光性之金屬電極所形成。具體而言，在透光性絕緣膜18與半導體構造之第2導電型層23s(發光構造部上之表面25t)之邊界區域上，設置有折射率低於半導體構造20、第2導電型層32、或其表面23s區域之絕緣膜18。在其等之邊界上，可抑制因覆蓋於此處之第2層形成區域所引起之遮光，藉由其跟前之絕緣膜與半導體之邊界的反射，較好地使光反射而抑制光損失，因而在半導體構造內傳播之光從其他之露出部、半導體構造20側面、發光構造上之表面25t、透光性基板10等之光窗口部，尤其從第1層41之被覆區域被較好地取出。再者，如下所述，第1電極亦可與第2電極同樣地為圖1B所示之具有第1層31、第2層32該至少兩層之構造，進而亦可為如圖2所示的至少第2層之一部分係經由透光性絕緣膜17而設置之構造。
第1電極30利用剖面寬度寬於第2層且面積大於第2層之第1層而成為較好的電極。覆蓋透光性絕緣膜上表面之第2層42之被覆部並無特別限定，但如圖1所示，當於所述被覆部上設有外部連接部43時，外部連接部與其他部分，例如與圖1、圖3、圖4、圖11中所示之電極延伸部44等相比，剖面寬度要寬且面積要大。較好的是於該被覆部上設置至少外部連接部，寬度寬、面積大之外部連接部可實現較好的光反射。而且，於外部連接時之耐衝擊性及與第1 層、透光性絕緣膜之密著性優秀，因而在此方面亦較好。
以下，對本發明進行詳細說明。於上述第1層中，尤其是被覆其發光構造部，具體而言是設為電流注入、發光區域之第1層被覆區域上，賦予向半導體構造內部之較好的光反射功能，進而提供較好的光取出窗口區域。另一方面，於發光構造部上之其他區域即透光性絕緣膜形成區域或者第2層形成區域上，抑制成為遮光區域之第2層之光損失，提供向半導體構造內部之較好的光反射功能。
在半導體構造中，其內部之光主要可一分為二為圖1B之空心箭頭所示之橫方向成分的光及縱方向成分的光，後者以低角度入射至元件之外表面，於其到達之主面上直接被取出。另一方面，如圖中箭頭所示，橫方向成分之光以高角度入射至上述主面，其一部分被取出到外部，但大部分被反射向內部。而且，反覆上述之反射，從而在橫方向上傳播。再者，半導體構造如下述實施例(圖1、圖3、圖4、圖5)中之尺寸：厚度約5μm、寬度320μm(元件外形：320μm×320μm，露出部、電極形成區域寬度100μm，元件外緣20μm)所示，其係在橫方向上變寬之介質。亦即，其係與縱方向相比，到達半導體構造表面上之光路在橫方向上極長的傳播距離之介質。進而，當從發光區域進行全方位地均勻發光時，根據到達發光構造主面之光在全方位發光之立體角中所占之比例，大部分將成為橫方向成分之光。由上所述，半導體構造內部之光大體上成為橫方向成分之光，該光之大部分被反射到內部，因此較好地控制該橫方 向成分之構造成為本發明之發光元件構造。
具體而言，對於圖1B所示的橫方向成分的光(圖中的空心箭頭)而言，如放大橢圓包圍部所得的圖1D所示，在佔據半導體構造部之主面的較大面積之發光構造部中，進一步而言，在佔據該發光構造部之較大面積之第1層被覆區域中，進行上述橫方向成分之光反射。此處，在第1層被覆區域中之橫方向成分，亦即入射角較高的光成分之反射中，利用構成該光反射部之不同種類材料邊界區域來進行反射，具體而言，將從半導體構造表面到厚度相當於波長之帶區域作為光反射區域(圖中之陰影部70)以進行光反射，從而成為例如光從半導體構造表面向邊界區域內滲出並反射之形態。
另一方面，上述厚度相當於波長的薄膜之光介質之折射率係以複折射率N(N=n-ik)來表示的，N由折射率之實數部分n和虛數部分ik構成。於透光性絕緣膜、透光性構件、絕緣性保護膜中所用之介電質膜材料之情況下，衰減係數k=0，該折射率N為實數部分n。另一方面，如下述實施例之ITO所示，當衰減係數k>0時，和吸收係數α的關係式成為α=4πk/λ，因而於上述邊界區域、光反射區域內(圖中的陰影部分70)產生光吸收。
在下述比較例等所示之構造中，上述第1層被覆區域及第2層透光性絕緣膜形成區域附近之放大圖(圖1D)成為如圖1E所示的構造，橫方向成分之光(圖中空心箭頭)以高角度入射，在第1層之波長左右(λ/n1 ，實施例1中約為230 nm)之反射區域中，產生上述光吸收，導致光衰減。於圖1D所示之本發明之構造中，於第1層被覆區域中，上述帶狀之光反射區域70係由較薄的第1層、覆蓋於該第1層上之透光性構件及絕緣性保護膜所構成，由此抑制第1層產生之光吸收，實現入射光和反射光之比得以提高之較好的光反射。而且，於第2層及/或透光性絕緣膜的形成區域內，如上所述，於介電質膜之類的透明材料之透光性絕緣膜上形成有上述光反射區域(圖1D)，此處亦可實現橫方向成分的較好的光反射，更好的是實現臨界角以上的光的全反射。
而且，該形成區域中其他功能如下所述，該形成區域作為由絕緣膜插入而形成之電流阻止區域，並且該區域下方之發光構造部作為非發光區域，從而可消除容易到達絕緣膜、甚至到達其後方之第2層的正下方發光所產生之縱方向成分的光。又，對於其附近之第1層被覆區域下之發光，尤其對於以低角度入射之縱方向成分之光而言，利用半導體構造與透光性絕緣膜之邊界區域所產生之較高反射率來使光反射。因此，較好的是將該形成區域設為電流阻止區域、非發光區域。
如上所述之橫方向成分之光反射機構中，下述實施例之基板平坦性之不同可根據以下對比而發現，具體而言，如圖1B所示之平坦的基板表面、如圖2所示之凹凸構造的基板表面，即與電極形成面對向之半導體構造主面上的平坦表面和凹凸構造表面之對比，例如實施例1A~1C與 1a~1c、實施例2A~2C與2a~2c之對比。上述凹凸構造11如圖2中所示，上述橫方向成分之光(圖中之虛線箭頭)到達凹凸表面，該光之一部分轉換成縱方向而使一部分光轉換成朝上、朝下成分之光(圖中之實線箭頭)。轉換成該縱方向之光被取出到外部，由此成為光取出效率提高的構造。因此，該構造係上述半導體構造內的橫方向成分之光與圖1B所示之平坦表面相比而減少的構造，然而，由於係由與平坦表面相比而減少之橫方向成分之光所引起的反射，因此上述反射機構之反射效果降低。該情況根據下述實施例1A~1C與1a~1c、2A~2C與2a~2c的對比而可明確，由於本發明之反射構造之效果具有因凹凸構造11而降低之傾向，因此可知存在上述反射區域。
上述圖1的具體例較好的是下述構造：在設於發光構造部25之表面25t上之第2電極40、尤其在第1層被覆區域31c上，設為主要的光取出窗口區域，具體而言設為上述縱方向成分的取出窗口區域。而且成為如下所述之發光元件構造，亦即，就光取出而言，從其他區域，例如遮光性之構造物，例如第2電極、從各電極之第2層露出之露出面，例如半導體構造之露出面、側面、另一主面(基板側)亦取出光，上述發光元件構造作為本發明之一實施形態較好。
圖1之具體例中設為下述構造，亦即，如上所述，於第1層被覆區域及除此之外覆蓋第1層之透光性構件的複合材料區域70中，尤其減少第1層之膜厚，並將其表面配置得靠近半導體構造表面，從而於其表面上形成較好的光反射 部。亦即，如圖1B~1D所示，於光反射區域內設置較薄的第1層，從而較好的是於其表面上的透光性構件的折射率低於半導體構造，更好的是衰減係數低於第1層，由此可使反射成分變多，以實現較好的反射構造。如下述實施例1、2等所示，較好的是從半導體構造表面起的λ/2n1 之距離內形成第1層之表面，具體而言，如實施例所示，將設於第2導電型層表面上之第1層之膜厚設為λ/2n1 以下，更好的是設為λ/4n1 以下，由此可充分減少光損失。而且，膜厚之下限並無特別限定，但如下述實施例所示，為了抑制Vf上升，實現向半導體構造、尤其是發光構造部注入電流的功能，例如於下述實施例中將膜厚設為10nm以上，較好的是設為20nm以上，該情況相當於λ/8n1 附近。
其次，對透光性絕緣膜區域、第2層區域進行說明。第2層係作為電極而形成於上層側，且與下層側之第1層電性連接，具體而言，第2層係以與第1層形成區域局部重疊之方式而形成。如圖1之例等所示，較好的是，利用設於透光性絕緣膜上之第1層延伸部來進行連接，更好的是第2層包含在透光性絕緣膜內，由此在第2層及/或透光性絕緣膜形成區域上具備較好的反射機構，從而可增大其反射效果。
如圖1D、圖1E所示，透光性絕緣膜表面設在比上述反射區域70更外側，具體而言，較好的是，以比上述反射區域70更厚之膜厚設於半導體構造表面上。藉此，使到達進行光吸收之第2層之光，例如，將如圖2所示的向上箭頭方 向之光適當地反射，較好的是使其全反射。
此處，使從半導體構造表面直至透光性絕緣膜表面為止之距離，具體而言設在半導體構造表面上的絕緣膜之膜厚，大於具體從半導體構造表面直至上述第1層表面為止的距離或其膜厚，或者將其設為λ/4n2 (λ為發光元件之發光波長，n2 為透光性絕緣膜之折射率)以上，較好的是λ/2n2 以上，由此可形成較好的反射構造，膜厚之上限並無特別限定，但在第1層被覆區域中，設為比其表面更長距離之絕緣膜表面或者比其膜厚更大之絕緣膜之膜厚，較好的是如圖1B、圖1C所示之大於保護膜表面及半導體構造表面間的距離或者第1層及保護膜的膜厚之和，藉此在絕緣膜形成區域中形成較好的光反射區域。此時，具體之距離或膜厚只要相當於約1波長(λ/n2 )以上即可。
另一方面，如下述實施例所示，較好的是設為λ/2n2 附近，更具體而言，設為λ/2n2 ±λ/4n2 (λ/4n2 以上、3λ/4n2 以下)，由此可獲得較好的光輸出及元件特性。其原因為，在λ/2n2 以下的區域中，反射率尤其是入射角高於臨界角之角度、特別是該臨界角附近區域之反射率會根據介質之厚度而上升。另一方面，於λ/2n2 以上(例如，達到λ/n2 ，或者超過λ/n2 )之區域中，該反射率上升之上升率遲緩。具體而言，在λ/2n2 ±λ/4n2 之範圍內，存在上升率變得遲緩之傾向。然而，在λ/2n2 ±λ/4n2 的範圍內，對於與入射角成為高角度之透光性絕緣膜形成區域隔開之區域的發光、尤其是成為光量較多之臨界角附近的絕緣膜形成區域附近之發 光，可進行較好的反射，從而可適當地應用於由上述絕緣膜構成之電流阻止區域構造中。再者，即便超過上述範圍(上限3λ/4n2 )，例如相當於1波長或者超過上述1波長時，亦可實現與上述範圍內同等之較好的光特性的發光元件構造。
如圖1B~1D所示，若使透光性絕緣膜厚膜化，則會在發光構造部表面25t與第1層被覆區域41c之間形成較大之段差。於圖1例中之第1層及保護膜51中，圖7、圖8例中之第1、第2電極30、40之第1、第2層及保護膜17、18中，有時會引起局部斷線、剝離等問題。藉此而成為製造良率、元件特性不均之原因。又，在使第1層薄膜化時，進一步而言，在使第2層與第1層被覆區域隔開之構造中，上述問題具有顯著傾向。
又，上述段差部於半導體構造之電極形成面內，尤其於發光構造部25之表面25t內，在第1層被覆區域41c(31c)及上述絕緣膜18(17)之形成區域上，進而在第2層的形成區域上，位於該區域間之邊界區域上。於該邊界區域上，若段差變大，例如超過1波長(λ/n2 )，則有時如上所述之反射區域中的光學分布之變化會加大，從而會對光學特性、例如光學指向性造成不良影響。若在圖8、圖9、圖11所示之端部側等處設置薄膜部61、62，則可減少邊界區域之變化。較好的是的是，透光性絕緣膜為上述範圍(λ/2n2 ±λ/4n2 )，進而在絕緣膜上存在第1層延伸部，由此，上述反射區域除在被覆區域、絕緣膜形成區域上的構件之配置相反以 外，其餘均為相同之複合構件，從而可減小區域間之差異。
[發光元件之具體例、製造例](實施例1)
以下，使用實施例1來例示本實施形態之詳細的製造方法。
作為本實施形態之圖1中發光元件具體之半導體構造、積層構造20，可使用在基板10上積層有下述各層之構造(發光波長約460nm，藍色LED)：膜厚20nm之GaN緩衝層、膜厚1μm之非摻雜GaN層，將其作為基底層(未圖示)；膜厚5μm之Si摻雜GaN之n側接觸層、0.3μm之非摻雜GaN層、0.03μm之Si摻雜GaN層、多層膜(將5nm之GaN層、4nm之非摻雜GaN層及2nm之非摻雜In0.1 Ga0.9 N層以每10層為單位反覆交替地積層)，將其作為所述基底層上之第1導電型層21(n型層)；將膜厚25nm之非摻雜GaN之障壁層、膜厚3nm之In0.3 Ga0.7 N的井層以每6層為單位反覆交替地積層，最後積層有障壁層之多重量子井構造，將其作為n型層上之活性層22；p側多層膜(將4nm之Mg摻雜之Al0.15 Ga0.85 N層與2.5nm之Mg摻雜之In0.03 Ga0.97 N層以每5層為單位反覆交替地積層，最後積層上述AlGaN層)、膜厚0.12μm之Mg摻雜GaN之p側接觸層，將其作為活性層上之第2導電型層23(p型層)。
上述層例如可形成於C面藍寶石基板上利用MOVPE經c軸成長之氮化物半導體結晶，進而於反應容器內進行熱處理(700℃)以使p型層低電阻化。
(半導體構造部加工：非發光部、發光構造部25之形成)
第1導電型層露出(區域)21s、發光構造區域25該些區域之劃定係藉由以下方式而進行：將積層構造20之一部分蝕刻成所需形狀，並進行加工、去除。實施例中，設置SiO2 等遮罩，利用RIE等蝕刻來去除，直至n型接觸層之深度方向之一部分為止，從而形成露出區域21s、該露出區域21s一部分之第1電極形成區域21e。
(透光性絕緣膜18)
在所露出之半導體構造之電極形成面側設置SiO2 之透光性絕緣膜。具體而言，以光微影法形成光阻遮罩，於成為發光構造部的表面25t上之第2導電型層(p型層中之p側接觸層)上，設置所需形狀之透光性絕緣膜18。
(電極30、40)
於上述第1、第2導電型層上，於半導體構造之電極形成面側使ITO(約20nm)成膜來作為第1電極30(n型層側)與第2電極40(p型層側)之透光性歐姆電極(第1層)31、41，隨後，以光微影法形成光阻遮罩，並蝕刻去除ITO之一部分，從而形成覆蓋各導電型層上及設於第2導電型層上之透光性絕緣膜18之所需形狀之第1層。該第1層31、41之一部分以與上述透光性絕緣膜18重疊之方式而形成具有各平頭電極(外部連接部33、43)及由此延伸之電極延伸部34、 44的第2層32、42。第2層在以光微影法形成遮罩之後，形成依次積層有Ti(約2nm)/Rh(約200nm)/Au(約600nm)之構造之膜，並進行脫模處理而形成所需形狀。如上所述，同時形成第1、第2電極30、40，具體而言，較好的是以相同步驟形成各電極之各層，從而可減少製造步驟數。但並非限定於此，亦可利用各自之步驟、各自之材料、積層構造來形成。繼而，於300℃以上之熱處理中，對電極進行退火處理，使各電極與各導電型半導體層之接觸電阻降低。
再者，於實施形態3之圖5之第1電極30中，可實現比延設於第1層被覆部31c上之第2層延設部32p所露出的第1層被覆部41c更低的低電阻化，因而較好。另一方面，於第2電極40中，可實現第1層比第2層、從絕緣膜露出之區域、或其外側之區域所覆蓋的區域、或者其內側之區域更低的低電阻化，因而較好的是第2層被第1層、尤其是被其被覆部31c隔開，且較好的是第2層包含於絕緣膜表面內。又，當在絕緣膜與半導體構造之間設置第1層介入部時，利用該性質可將插入部作為電流注入部或電流阻止部而進行控制。此時，對於各電極之接觸電阻而言，在第1電極中，在第1層形成後，藉由露出狀態下之熱處理而可得到降低；在第2電極中，藉由於第1層上被覆有第2層延設部之狀態下的熱處理而可得到降低。因此，在圖6之具有插入部之構造例中，將第1層作為各電極而形成，使第1電極之第1層露出並進行熱處理，以形成第2電極之插入部之電流 注入部，第2電極上設置有第2層延設部並進行熱處理。因此，在將第1、第2電極設為相同步驟、構造時，實施兩次熱處理，例如第一次係第2電極之插入部之低電阻化，第二次係第1電極之延設部下方之第1層的低電阻化。
(保護膜51)
該例中，如圖1A之一點鎖線之細線所示，以蝕刻等方法使各電極(第2層)之外部連接部33、43露出，並且使作為被覆其他區域的保護膜51藉由以下方式而形成：將200nm之SiO2 例如於整個表面上形成後，利用光微影法來形成光阻遮罩，並利用RIE進行乾式蝕刻，從而設置開口部等。
最後，該例中，將基板10分割成320μm×320μm之大致正方形，以製作發光波長約460nm之LED晶片。再者，該例中，元件周緣部之n型層露出寬度約為20μm。此處，各透光性材料之折射率為：透光性導電膜(第1層)之折射率n1 約為2.00(ITO)，透光性絕緣膜及保護膜為約折射率n2 、n3 約為1.46(SiO2 )，半導體構造的折射率ns 約為2.46(GaN)，從而成為ns >n1 >n2 、3 之關係。
上例所示之各構造之尺寸的具體例為，基板10之厚度為50~200μm左右(上述例中約90μm)，積層構造20中，基底層之厚度為1~2μm左右，n型半導體層21之厚度為1~2μm左右，活性層、發光層22之厚度為10~150nm左右，p型半導體層23之厚度為100~300nm左右，從n型露出層21s表面起的發光構造之高度為0.5~3μm(上述例中約為1.5μm)左右，第2層(平頭電極、延伸部)之厚度為0.3~1.5μm左右， 外部連接部、平頭電極之寬度、直徑為50~150μm左右，如該例所示，將電極形成面側設為光取出側時之導電部(延伸部34、44)之寬度為3~20μm，第2層(平頭電極、延伸導電部)在絕緣層18內與被覆區域隔開而設置時的導電部與絕緣層之端部間距離(絕緣層突出部之剖面寬度)為3~10μm左右。再者，如圖2所示，第1電極亦與第2電極同樣地，於設置透光性絕緣膜17時，從第1電極之第1層之絕緣膜延伸而出的被覆區域31c的剖面寬度為3~20μm左右，又，在第2層從絕緣膜延設直至被覆區域為止時，其延設部32p、42p之剖面寬度在第2電極中為0.1~30μm左右，在第1電極中為3~20μm左右。
又，在以上述例之方式獲得之發光元件中，使第1層之ITO及透光性絕緣膜之膜厚發生變化，研究其依賴性。於該研究例中，如圖2所示，第1電極亦與第2電極同樣地利用相同步驟，將透光性絕緣膜17、18設置在與第2層大致相同之區域，使第2電極延伸部之第2層之寬度約為3μm，使第1電極之第1層之被覆區域(從第2層露出之延出部)的剖面寬度約為10μm，以此方式設置在透光性絕緣膜的兩側。
於該研究例中，將透光性絕緣膜(SiO2 )之膜厚設為20nm(實施例1A)、與保護膜大致相同之膜厚即200nm(實施例1B)、400nm(實施例1C)，並在比較例1中去除透光性絕緣膜，除此之外，與上述實施例1A~1C相同。於上述各實施例1A~1C、比較例1中，如圖2所示在基板表面上設置凹凸 構造，分別製作實施例1a~1c、比較例1'。利用圖15所示之以環氧樹脂密封、成型而製成的直徑5mm之炮彈型燈的發光裝置200來評價上述各實施例及比較例，獲得下表1所示之特性的元件。此處，表中之各特性評價項目分別顯示If=20mA時的正向電壓Vf、主波長λd 、作為光束的積分球ψe 。此處，發光裝置200中，於導線210之一個載置部201上，元件100經由黏接構件180而以由透光性構件50構成之密封構件230所密封。
與比較例1(1')相比，第1層與各導電型層之接觸部之面積，亦即第1層之被覆區域之比例有所降低，因此除實施例1b以外，實施例2A~1C、1a、1b之Vf與比較例1(1')相比具有高出0.2~0.3V左右之傾向。對於光束而言，與比較例1相比，實施例1A~1C中分別提高6%、16%、16%，與比較例1'相比，實施例1a~1c中分別提高6%、10%、10%。又，對於電力效率(W.P.E.)而言，與比較例1相比，從同等程度(實施例1A)變為增加了約3%(實施例1B、1C)，但於實施例1a~1c中，與比較例1'相比存在下降之傾向。
如上所述，將透光性絕緣膜厚度不同之實施例1a與1b~1c、1A與1B~1C分別進行比較可得，光輸出提高約4~9%。此處，透光性絕緣膜之1/2波長、λ/2n2 分別約為154nm(當λ=450nm時)、157nm(當λ=460nm時)，其與絕緣膜之膜厚之關係為：[實施例1A(1a)]<λ/4n2 <λ/2n2 <[實施例1B(1b)]<3λ/4n2 <λ/2n2 <[實施例1C(1c)]，於實施例1B(1b)之λ/2n2 附近，更具體而言，之λ/2n2 ±λ/4n2 (λ/4n2 以上、3λ/4n2 以下)之範圍內，可獲得較好的光輸出。另一方面，根據實施例1A(1a)與實施例1C(1c)之對比可知，絕緣膜越厚，則Vf越具有變高之傾向，該情況可認為係由於絕緣膜之膜厚段差與覆蓋此絕緣膜之第1層之關係而使Vf變高。
其次，於上述實施例1(研究例，圖1之構造)、另外下述研究例、下述實施形態2之實施例2(圖4之構造)、實施形態7之實施例5(圖3之構造)以及其等之比較例所示的構造中，使第1層ITO之膜厚在20nm~170nm之間變化，以分別製作發光元件，獲得如圖13所示之輸出特性。此處，為了抵消因構造差而引起的輸出差，在各構造中，對於If=20mA的發光輸出(m W)，利用第1層之膜厚為20nm時的發光輸出來標準化表示，又，各例中之圖號對應於各圖之構造，於括號內，「圖2」表示具有圖2所示之凹凸構造，「Ag」表示於第2層之下層具有如下所述之Ag反射層，進而，末尾之「-1」、「-2」表示其他系列之實施例。
如上所述，於膜厚超過50nm之區域中，大致具有隨著膜厚之增加而輸出減少之傾向，於膜厚為20nm以上、50nm以下之區域內，具有可獲得高輸出的區域之傾向，尤其具有隨著膜厚之減少而輸出增加之傾向。
[實施形態2]
作為實施形態2，於實施形態1之實施例1中，將第2電極(p電極)之延伸部44的形狀設為圖4所示之形狀，將延伸部之數目從4個(實施例1)設為9個，並設置與該延伸部(第2層)及電極形狀相對應之透光性絕緣膜，除此之外，以與實施例1相同之構造、尺寸而製作大致正方形(320μm×320μm)之發光元件。
該發光元件中，與實施例2相比，由於電極延伸部之數目、面積較多，因此電流擴散等現象提高，另一方面，存在因透光性絕緣膜之面積增大而引起的發光面積降低，並且元件之輸出具有比實施例2稍有降低之傾向。
具體地來進行比較，與上述實施例1之研究例(實施例1A~1C、1a~1c)同樣地，在第2電極之第2層與透光性絕緣膜為大致相同區域之條件下，且第1電極之構造與實施例1的研究例不同，此第1電極設為如圖1所示之省略了透光性絕緣膜及第1層之構造，以此來分別製作圖1A、圖3、圖4各自所示之上述實施例1、下述實施例2、及下述實施例5之構造的發光元件。再者，透光性絕緣膜、第1層之膜厚係與上述實施例1B同樣地設為200nm、20nm，且基板亦係與上述實施例1B同樣地使用表面平坦之基板。以與上述 實施例1的研究相同之方法，利用圖15之炮彈型燈的發光裝置200來評價以所述方式製作的發光元件，獲得下表2所示之特性的元件。
根據該評價可知，將透光性絕緣膜設為電流阻止部，藉此在圖4之例的電極延伸部44為2個時，與圖3中之9個、圖1A中之4個相比，存在Vf變高之傾向，該情況可認為係由於上述透光性導電膜的薄膜化而引起的片電阻增加之影響。另一方面，由於延伸部的數目、面積增大而使透光性絕緣膜之面積增大，發光面積下降，因此在圖4與3之例中，光輸出、電力效率為同等程度，而在處於其等之間的圖1A之例中，與圖4及圖3相比，光輸出變高，電力效率變高。由此可知，隨著透光性導電膜的薄膜化，可考慮電極形狀，尤其是第2層之延伸部之形狀等及與此相應的透光性絕緣膜之形狀、面積而製作元件構造。
(實施例2)
在上述實施例1中，如圖4所示，使該發光元件之構造為，具有寬度約3μm之延伸部44為9個的第2層42，而其他構造、尺寸相同。
將第1層之膜厚分別設為20nm(實施例2A)、40nm(實施例2B)、170nm(實施例2C)，並將上述各例2A~2C中之平坦 的基板設為如圖2所示之凹凸構造之基板，除了設為上述構造(實施例2a~2c)以外，以與上述表2的圖4例相同之方式來製作發光元件，並利用發光裝置進行評價，獲得下表3所示之特性的元件。再者，為了進行比較，亦同樣顯示下述比較例3及3'(圖3之例中省略透光性絕緣膜之構造)之各特性。進而，其他研究例中，以與上述實施例2A相同之實施例2A'及其比較例2A，來製作省略了實施例2A'之透光性絕緣膜之構造的元件，並對該元件晶片進行評價，獲得下表3所示之特性的元件。此處，表4中之λp 為峰值波長，其他部分與表1~3相同。
如上所述，與比較例3(3')相比，實施例2A(2a)、2B(2b)、2C中為高輸出，高電力效率，而實施例2c中為低輸出，低電力效率。再者，於透光性導電膜(折射率n2 =2.00)之波長、1/2波長、1/4波長時，將各導電膜之膜厚、導電膜的膜厚與保護膜(200nm)的膜厚之和進行比較可知：
[實施例2A(2a)]<[實施例2B(2b)]<[λ/2n2 ]<[實施例2C(2c)]< [λ/n2]，進而，[實施例2A]<[實施例2B]<[λ/4n2 ]，[3λ/4n2 ]<[實施例」2C]，[實施例2A之和]<λ/n2 <[實施例2B之和]<3λ/2n2 ]<[實施例2C之和]<[7λ/4n2 ]。
如上所述，與比較例2A相比，實施例2A'之Vf為同等程度，而輸出提高了約3%，電力效率亦有所提高。
(實施形態3)
使用圖5來對實施形態3之LED100之具體例，亦即至少具有第1電極與第1透光性絕緣膜的元件構造之結構進行說明。再者，對第2電極中具有該第2透光性絕緣膜18之構造，亦即較好的發光元件的實施形態進行說明，但並非限定於此，本實施形態中，可對第2電極應用無絕緣膜之構造，而且實施形態4、5、6中亦同樣如此。此處，圖5A係對從電極形成面側觀察實施形態1之LED的平面進行說明的概略圖，圖5B係對圖5A之A-A線上的剖面進行說明之概略圖。
進而，於圖5之具體例中，與實施形態1之圖1之例相比，除元件構造、電極構造在以下方面有所不同以外，其他均大致相同。露出部21s之第1電極30之構造為具備第1 層31、第2層32之至少2層，至少第2層之一部分經由透光性絕緣膜而設置，且第1層與半導體連接著。第1電極30之第1層31、第2層32之材料與第2電極相同，其構造亦相同。具體而言，在透光性絕緣膜17與半導體構造之第1導電型層21的露出部21s之邊界上，具體是在與折射率低於半導體構造、第1導電型層或者其露出部的絕緣膜17的邊界上，當從露出部21s取出在半導體構造內傳播的光時，以覆蓋於此處之電極形成區域來抑制遮光，並以其跟前的絕緣膜與半導體之邊界來實現高反射率之光反射，從而尤其以臨界角以上之角度進行大致全反射而不產生光損失，以此從其他露出部、半導體構造側面、發光構造上表面、透光性基板等光窗口部較好地取出光。
又，如圖5B所示，第1電極30中，設在下層側之透光性導電膜之第1層31具有被覆部31c，該被覆部31c比透光性絕緣膜17更向外側延伸，且連接於第1導電型層。進而，於其上層側，例如為積層有具有反射性金屬膜之第2層32的構造，於絕緣膜17之外側，在上述被覆部31c上設有延設的第2層之延設部32p。於第1電極30中，利用該延設部32p而實現與第1導電型層之良好的歐姆接觸。例如圖9所示，與和被覆部31c隔開而形成之情況相比，可降低接觸電阻、正向電壓。尤其如圖5、圖7所示，當透光性絕緣膜之面積、剖面寬度大於其被覆部31c之總和，而且大於被覆該絕緣膜之第2層之被覆部時，在電極中所占之絕緣膜插入區域增大而半導體層連接區域減小時，可較好地發揮 功能。而且，藉由上述構造，可提高上述反射功能，甚至可提高光取出效率、發光輸出、電力效率。
第2層之被覆絕緣膜之部分並無特別限定，但如圖5所示，當於該部分上設置外部連接部33時，與上述第2電極同樣地，外部連接部與其他部分例如圖11所示之電極延伸部34等相比，剖面寬度必須形成得較寬且面積必須較大。因此，較好的是在被覆該絕緣膜之第2層部分上設置外部連接部，由此實現較好的光反射，而且在外部連接時之耐衝擊性及與下層之第1層、透光性絕緣膜之密著性方面優秀。
又，若第1層之構造係如圖2、圖5、圖7、圖9、圖11所示的具有至少覆蓋透光性絕緣膜之一部分的延伸部31e、及向其外側延伸之被覆部31c，則可實現與第2層之良好的黏接、連接，因而較好。而且，在第2層與透光性絕緣膜之間，較好的是第1層介於第2層與透光性絕緣膜及半導體層之間，更好的是在電極形成面內包含於第1層內，進而在剖面中，在比第1層端部、尤其是被覆部之端部更內側設置第2層端部，由此可使第2層之下面側鋪設於第1層上，從而更有效果。
如上所述，當利用大致相同構造、相同步驟來分別設置第1、第2電極、該第1、第2電極之第1、第2層時，亦即，當第1層及/或第2層以大致相同之膜厚在第1、第2電極上形成時，進而，當透光性絕緣膜亦相同時，藉由下述第1、第2電極之不同部分可提高各電極及元件功能。
上述第1電極之構造及其結構之大部分亦可應用於第2電極，但使其等不同而可加倍提高元件功能，以下對其不同點進行說明。
圖5之例，於半導體構造20中，將發光構造部形成得比其他區域，例如上述露出部、電極形成區域等非發光部之剖面寬度更寬、面積更大之構造，進而係將其電極形成面側作為光取出側之構造，此時，由於在發光構造部之電極形成面側形成有光取出窗口部，因此於該窗口區域上形成有第1層之透光性導電膜。另一方面，非發光部之第1電極中，與發光構造部相比光量較少，故經由第1層的光取出變少。因此，第2電極中，第2層比第1層之被覆部之剖面寬度、面積更小，與圖7所示的設置有被覆部上之延設部的構造以提高電氣特性相比，更好的是圖5例中的與被覆部41p隔開而設置，從而抑制因延設部引起之遮光、光損失，進而，較好的是將第2層端部設置於比透光性絕緣膜之端部更內側，且包含於透光性絕緣膜內。因此，在圖5例之構造中，較好的是將第2層之透光性絕緣膜之各形成區域設為光反射區域，且將第1層之被覆部設為光取出之窗口區域，從而形成提高其功能之構造。
第1、第2電極構造之具體態樣為，第1、第2電極經由至少與其中之一部分重疊的透光性絕緣膜而設置，於第1電極30中，所述第1層之被覆部31c上的第2層32具有延設部32p，在第2電極40中，與其被覆部41c隔開而設有第2層42，較好的是下述構造：所述第2層42設置為在剖面上比 透光性絕緣膜之端部位於更內側，在平面上包含於透光性絕緣膜內。由此可實現如下構造，亦即：第1電極之被覆部與第2層相互重疊而使電氣特性提高，另一方面，第2電極中，與被覆部隔開而在透光性絕緣膜上設置第2層，以使第1層之被覆部的光取出窗口區域較好地發揮功能，另外，第2層區域作為利用透光性絕緣膜之插入來使到達該遮光構件之光較好地反射的反射區域而發揮功能。
以下，對以上說明之各點以外的結構等進行說明。圖5之例中，於透光性絕緣膜上，第1層與第2層(被覆部)至少有一部分相互重疊，因此於密著性、電氣特性方面較好。又，延伸到透光性絕緣膜外側之電極之各層較好的是在至少透光性絕緣膜上，設置延伸到剖面之單側或者電極形成面內之外周的一部分的電極部，且較好的是延伸到剖面之兩側或者大致整個外周的電極部，尤其是第1層之被覆部。
於圖5之例中，在第1電極上無延伸部，但對於第1電極而言，亦可如圖11之例所示而設置同樣之延伸部34。又，於圖5B之剖面圖中，第1電極之第1層顯示為覆蓋透光性絕緣膜之端部及其側面之連續膜，但亦可使其分離、隔開。較好的是如圖所示由連續之膜構成。
又，於圖5之例中，如實施形態1所述，形成比承擔反射功能之透光性絕緣膜更薄之膜，且比光之滲出量更少，由此可在半導體構造與保護膜之邊界上形成光反射面。亦即，可期待在上述衰減係數低的透光性保護膜、絕緣膜之 上表面、下表面等不同種類材料邊界面上之反射。尤其好的是，透光性的保護膜51與上述透光性絕緣膜17、18同樣地，其折射率小於半導體構造，具體而言小於形成有電極之各導電型半導體層。又，較好的與實施形態1同樣滿足ns >n1 ，更好的是∣ns -n1 ∣<∣ns -n2 ∣，最較好的是ns >n1 >n2 。
(實施例3)
在上述實施例1(實施形態1)中，將透光性絕緣膜設置於第1、第2電極兩者上，除此之外，可以同樣之方式來製作圖5所示之發光元件。此時，第1絕緣膜17利用與第2絕緣膜18相同之步驟而設置。
(實施形態4)
本實施形態係在上述實施形態3(圖5)中，如圖2所示，於第1電極上，以與透光性絕緣膜大致相同之寬度、形狀、位置來形成第2層，於該例中，不同的是將第2電極上的一部分設為延設部42p，該延設部42p係將第2電極40之延伸部44在絕緣膜18之外側延設於第1層上。與實施形態3相比較，第1電極中，減少了因延設部32p引起之光吸收、光損失，但另一方面，與第1導電型層之接觸電阻具有變高之傾向。第2電極中，第1層之被覆部之面積甚至發光面積變大，但另一方面，於電極延伸部44中會引起光吸收，結果存在輸出下降之傾向。因此，由於第1電極之Vf上升及因第2電極引起之光損失增加，而導致電力效率具有下降之傾向。於該圖2之例中，可獲得上述實施例1(1A~1C)、比較例1之發光元件，從而可知，藉由於第1電 極中具有透光性絕緣膜17而可提高其元件特性。
(實施形態5)
實施形態5之形態如圖14所示，將LED之大小設為420μm×240μm，製成長方形狀，除突起部60以外，可與實施形態3同樣地形成。第1電極30之形成區域21e即發光構造25之凹陷部作為發光構造之轉角部，相對於長形狀之發光元件之區域、發光構造而設置於長度方向之一個端部側。又，形成區域22e之形狀成為於長度方向上延設於電極之側面一部分上。進而，第1電極、第2電極分別具有從成為基點之長度方向兩端附近之外部連接部33、43向長度方向延伸之延伸部34、44，彼此延伸部以夾隔發光構造之方式對向地設置於寬度方向上。
(實施例4)
於上述實施例1中，形成為上述圖14之元件構造，並將各電極之第2層設為Ni(0.6nm)/Ag/Ni/Ti/Pt/Au之Ag反射電極，除此之外，以相同之方式製作發光元件。此處，與實施例1同樣地使第2層32與第1透光性絕緣膜17為大致相同之形狀(實施例4A)以及省略該第1透光性絕緣膜17(比較例4)，在電極延伸部之對向方向上以接近第2電極、發光構造部之方式使第1電極位移(圖之下方向)，其位移量使第1電極之第2層延設部端部與透光性絕緣膜端部之距離為2.4μm(實施例4B)、6.7μm(實施例4C)，從而分別獲得下表5之特性的元件。該表5中之評價與表1同樣地成為安裝到發光裝置後獲得之各特性。與比較例4相比，與上述實施例1 之情況相同，根據第1層之接觸面積之關係，Vf具有變高之傾向，但藉由增大位移量而使Vf減少，從而可降低到同等程度(實施例4C)。因此，將第2層之延設部之剖面寬度設為3μm以上，較好的是設為5μm以上，藉此可抑制Vf增加，且在其他之佔據大部分之區域(第2層之電極延伸部[剖面寬度約20μm]、外部連接部[剖面寬度約100μm])中，可實現較好的光反射構造。又，與比較例4相比，光束可提高3%(實施例4A)、6%(實施例4B、C)，電力效率亦可提高0.5~2.5%左右。
根據上述實施例1及本實施例4之見解，與不在各電極中設置透光性絕緣膜、以及將第2電極設為與本發明相同之構造之情況相比，將第1、第2電極設為本發明之透光性絕緣膜及第1、第2層構造，藉此可使光束分別提高15%、5%左右，且可提高電力效率。
(實施形態6)
如圖6所示，實施形態6係將半導體構造之電極形成面側作為光反射側，且將與其對向之面側作為光取出側之構造，其表示本發明之尤其是實施形態3~5(第1電極)中的上述反射元件構造之例。此處，圖6A係發光元件之電極形成 面側之平面圖之概略情況，圖6B係圖6A之元件之一部分區域的AA剖面圖之概略情況。又，第1、第2電極30、40之外部連接部33、43於圖6A中顯示為一點鏈線之包圍細線，第2電極40之第2層42之延設部42p及與其對應之絕緣膜開口部在圖6A中顯示為四邊形。該例之發光元件之尺寸為，元件外形1mm×1mm之大致正方形。對於各電極之外部連接部等其他構造物之尺寸而言，除了與元件大小相關之發光構造及與此相應之延伸部以外，可形成為與上述各例相同之尺寸。
又，作為其他之不同點，第1層具有鋪設於透光性絕緣膜之下方之插入部，第2層覆蓋透光性絕緣膜，且以其外側之延設部而與第1層(被覆部41c)導通。於上述各實施形態之例中，藉由該插入部而成為由透光性絕緣膜分割開的第1層之被覆部彼此連接之構造。由此而降低對透光性絕緣膜之形狀等的依賴度，從而可實現第1層之較好的電流擴散。
第2電極40中，在介於第2層及第1層之間的透光性絕緣膜上設有開口部，該開口部作為第1、第2層之間的導通部(41c、42p)而發揮功能。亦即，第2層成為如下構造：於開口部上設有延設部，且上述各延設部利用覆蓋絕緣膜之被覆部而相互連接並連結。又，如圖6A所示，除了在透光性絕緣膜上具有開口部，具體而言具有相互分離的複數個開口部之形態以外，亦可設為在發光構造部25、第1層41上相互分離之透光性絕緣膜的島狀部、圖10所示之相互分離 之複數個絕緣膜的島狀部及其露出部等的形態。上述島狀部、露出部、開口部之形狀、配置並無特別限定，除了如圖所示之矩形狀以外，亦可設為圓形狀、多邊形狀、橢圓形狀、帶狀、條狀、格子狀等各種形狀。其配置除了如圖所示之於發光構造部25、第1層41上週期地配置之構造以外，亦可為不規則之配置，可採用各種形狀、配置，以便達到所需之反射特性、電氣特性。較好的是，如圖6A、6B所示，絕緣膜與其開口部或者露出部、被覆該露出部之第1層被覆部41c、進而位於該第1層被覆部41c上之第2層延設部42p相比，剖面寬度更寬，且半導體構造主面、電極形成面內之面積更大。由此而提高絕緣膜18之反射區域所占的比例，從而可實現較好的反射構造，因而較好。又，第2電極40中，與第2層之一部分在透光性絕緣膜上分離、露出之情況相比，更好的是設置覆蓋絕緣膜區域之被覆部。由此可利用該被覆部較好地設置光反射部、外部連接部。此時，第2層中，絕緣膜18上之被覆部以覆蓋延設部之間的絕緣膜之方式而設置。而且，更具體而言，設於第1、第2層之間的絕緣膜之開口部成為各層間之連通部，並將該部分以從第2層延設之延設部來填充之方式而設置。上述發光元件中，在覆蓋發光構造部之第2層上，設有圖示之外部連接部43，例如焊錫凸塊等，並經由其導電性黏接構件而黏接於發光裝置之安裝部等上。以上主要對第2電極進行了說明，該說明亦同樣適用於第1電極。
如上所述，於各電極30、40之第2層32、42之延設部 32p、42p上，使第2電極之延設部之電極形成面內的面積、或者半導體構造之剖面之寬度大於第1電極。藉此，於第2電極之第1層，尤其於發光構造部上表面上可進行較好的電流注入，實現插入部的較好的電流擴散、以及向半導體構造之注入，亦可實現絕緣膜之較好的光反射。又，於第1電極中，利用第2層延設部正下方之第1層被覆部可實現較好的接觸、電流注入，並且藉由使第1電極小於第2電極而可減小上述電流注入部，從而可增大絕緣膜部及發光構造部。此時，較好的是如圖6B所示之於剖面上將延設部設在絕緣膜之兩側，更好的是設在與發光構造部鄰接之部分，進而設置在絕緣膜之整個外周區域上。而且，如圖6A所示，使電極形成面內之第1電極延設部之長度長於第2電極延設部。進而，使第1電極延設部之數目多於第2電極之延設部，藉此可較好地提高上述電氣、發光、反射之功能，因而較好。
該例中，亦如圖7之第2電極所示，於上述第1層之插入部上，將與各導電型層之接觸電阻設為與被覆部同等程度，且將插入部及被覆部兩者設為電流注入部，並且在發光構造部上亦可設為發光區域。又，亦可使接觸電阻高於被覆部，由此，與上述被覆部相比，可形成電流抑制部、發光構造部中之弱發光區域。進而，亦可使接觸電阻更高，由此可形成電流阻止部、發光構造部中之非發光區域。如本實施形態所示，在將與電極形成面對向之面側設為光取出側之元件中，設為前者之電流注入部(發光區 域)，藉此可針對第1電極形成之露出部而向鄰接於其一側、較好的是鄰接於其兩側之發光構造部較好地注入電流。在發光構造部上之第2電極中，可將其第1層形成區域整體作為發光區域，因此可針對第1層被覆部而在至少一側、較好的是在第1電極側、更好的是在兩側設置插入部之電流注入部。
對上述構造來進行具體說明。如圖6、圖7所示，於上述第1層之插入部中，使與各導電型層之接觸電阻和其更外側之接觸部(被覆部)為同等程度。由此可將插入部及外接觸部兩者設為電流注入部，從而可於發光構造部上設為發光區域。以上之電流注入構造例如可較好地利用在將與電極形成面對向之面側作為光取出側之元件中。以插入部形成弱發光區域、高電阻部、電流阻止部之構造可較好地利用於將第2電極形成側作為光取出側之元件。而且，具有該插入部時，可解決上述絕緣膜之段差問題，並且利用該插入部來使絕緣膜區域電性連接，從而可較好地實現面內之電位差、電流擴散，因而較好。插入部於絕緣膜之下方，可整體設置，亦可局部重疊而設置，還可局部分離。
關於上述第1層41(31)、尤其是其被覆區域、插入區域中的接觸電阻之控制，如上述實施例1之製造方法中所說明，可藉由電極之熱處理退火來控制。具體而言，於上述例中，於發光構造部側之p側層上，在被覆透光性絕緣膜後對覆蓋第1層之電極(第2層)進行熱處理，由此利用從該絕緣膜露出之區域(第1層被覆區域)而可實現比該絕緣膜區 域(第1層插入區域)更好地接觸電阻降低。另一方面，於第1層成膜時，將整個區域作為露出之區域進行熱處理，由此可在面內實現大致均勻之接觸，並且藉由於其上形成上述電極、絕緣膜等之被覆區域，而可獲得使包含插入區域之第1層形成區域作為電流注入區域之構造。進而，於第2電極中，在被覆透光性絕緣膜後對覆蓋第1層之第2層進行熱處理，由此利用該第2層被覆區域(延設部32p)而可實現比從第2層露出之區域更好的第1層之接觸電阻降低。圖6所示之第2層延設部32p區域下方的第1層被覆區域31c可比插入部更好地降低接觸電阻，從而利用此情況可形成各種電流控制構造。再者，於第1電極中，與插入部及外接觸部之接觸電阻控制相比，如上所述之延設部之外接觸部的接觸電阻控制具有更強之傾向，因而較好的是如上所述之對外接觸部(被覆部)於插入部上之配置、寬度進行控制，從而進行電流注入控制。
進而，如圖6B之部分放大圖所示，於透光性膜之上表面側，亦可形成介電質多層膜19之反射構造以作為反射膜構造。由此，可減少到達例如金屬等之第2層42之光量，從而可降低光損失。介電質多層膜係將從選自由Si、Ti、Zr、Nb、Ta、Al所組成之群中的至少一種氧化物或氮化物中選擇之至少兩者反覆積層而成之介電質多層膜DBR。此時，反射層19例如係由下述構造等構成，亦即，將(SiO2 /TiO2 、SiO2 /Nb2 O3 )等低折射率與高折射率之膜19a、19b交替地積層至少1對，較好的是積層2對以上，具體而 言積層2~5對之構造。
上述介電質多層膜反射構造亦可設於第1電極上，由此，在非發光部之電極形成區域上，亦可實現光反射及其對向側(基板側)之較好的光取出，因而較好。此時，於第1、第2電極中，以相同步驟形成各絕緣膜及多層膜反射膜。進而，以相同步驟形成絕緣膜與保護膜係，亦即，以相同膜而構成。上述保護膜與絕緣膜之相同構造係將保護膜設為光取出窗口部之構造，該情況與各膜之厚度不同之實施形態1相比，無法使各膜之反射功能得以最佳化，但於製造方面有利。又，以適於保護膜之厚度形成相同構造，進而利用第1層插入部作為電流注入部，由此可獲得較好的元件。而且，如圖所示，亦可設置於保護膜51之上，因而較好。又，亦可取代該多層膜反射膜，或者除此之外還設置金屬之反射膜、將上述金屬反射膜用於第2層最下層。以上之各種構造、各形態亦可適用於其他實施形態。
[實施形態7]
作為實施形態7，於實施形態2、實施例2、5中，將第2電極(p電極)之延伸部44之形狀設為圖3所示之形狀，將延伸部之數目由4個(實施例2、5)改為2個，將第1電極之第2層32設置為如圖9所示的包含於透光性絕緣膜17內，從而形成大致正方形(320μm×320μm)之發光元件。再者，隨著延伸部44數目之減少而使其寬度寬於圖1、4之例，實施例5中設為約20μm。藉由減少電極延伸部之數目，可使透 光性絕緣膜18於發光構造中所占之面積變小，發光面積變大，但由於電極延伸部44之數目減少、其周緣部之面積減小，因而電流擴散之傾向，輸出亦具有下降之傾向。再者，於第1電極中，亦具有與第2電極相同之絕緣膜構造。
(實施例5)
於上述實施例2中，除了設為圖3所示之電極形狀以外，以相同之方式製作發光元件。又，與實施例5相比，其比較例5中省略了透光性絕緣膜之構造。因而與比較例5相比，成為高輸出、高效率、高電力效率之元件。
[實施形態8]
如圖11所示，作為實施形態8係大面積之發光元件，於發光構造25之內部，具有設置有電極形成區域21e及第1電極30此兩者之構造。其構造為，較長形狀之發光構造部25A、25B，具體而言內側發光構造部25A與兩個外側發光部25B在其寬度方向上與第1電極30(形成區域2le)交替配置著，且構造為，相對於各發光構造部25A、25B，與上述實施形態5(圖14)同樣地具有與其並列設置之第1電極30，主要是具有其延伸部34，從而可實現較好的電流擴散、發光。此處，圖11A係發光元件之平面圖之概略情況，圖11B係圖11A之元件之一部分區域的AA剖面圖之概略情況。又，該例之發光元件之尺寸為，元件外形800μm×800μm，對於各電極之外部連接部等其他構造物之尺寸而言，除了與元件大小相關之發光構造及與此相應之延伸部以外，可形成為與上述各例相同之尺寸。
於該例中，本發明之電極構造可較好地發揮功能，且與上述實施形態相同，於閉塞之電極形成區域22e中，在由發光構造部包圍之露出部21s之電極形成區域21e中，亦可實現較好的光反射構造。如該構造般在設有複數個各電極及其延伸部或者外部連接部、發光構造部之發光元件構造中，亦可較好地應用本發明。
又，作為如本實施形態之大面積元件之變形例，對圖12所示之外形450μm×450μm之元件進行說明。如圖11之例所示，該元件可劃分成由第1、第2電極之延伸部所夾隔著之複數個發光構造部而獲得。該第1電極構造係本發明之電極構造，由此可獲得150 1m/W之發光裝置。
以下，對上述各實施形態及本發明之各結構進行詳細敍述，但並非限定於此，亦可將各結構適當地加以組合來應用。又，各實施形態及其中所揭示之各結構、態樣亦同樣地可適當地組合。
[半導體構造、元件構造、發光構造]
如圖1等所示，發光元件構造除了基板上之半導體構造20以外，亦可設為無該基板之構造、包含半導體基板之元件區域、構造。而且構造為，第1導電型層露出區域21s與發光構造25之區域至少配置於半導體構造上。作為發光構造25，另外可設為同質接合或異質接合之p-n接合構造、p-i-n構造、mis構造。又，於元件構造中或者各導電型層中，亦可設置一部分半絕緣˙絕緣性i型層、逆導電型層˙區域，例如亦可設置控制電流注入區域之由半絕緣˙絕緣 性i型層等所形成之電流阻止層˙區域、與電極接合用之由逆導電型形成之隧道層等。
半導體例如氮化物半導體係於基板上以MOVPE等習知的成長方法而形成。作為氮化物半導體之成長基板，可舉出藍寶石、MgAl2 O4 、SiC、NdGaO3 或者Si基板、GaN等半導體基板等。作為基板，較好的是透光性基板，更好的是與半導體不同材料之不同種基板。缺乏透光性之半導體基板、金屬基板等可設為在與半導體之間設置光反射層之構造。又，作為氮化鎵系化合物半導體材料，亦可使用以通式Inx Aly Ga1-x-y N(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1)表示之材料，作為III族元素，亦可使用以P、As取代N之一部分來作為B、V族元素之材料。而且，在各導電型之氮化物半導體中，含有作為n型雜質之Si、Ge等IV族元素，且含有作為p型雜質之Mg、Zn等。又，除了氮化物半導體以外，亦可應用於GaAs系、GaP系、AlGaAs系、InAlGaP系、化合物半導體等其他半導體材料。
[電極、電極構造]
電極較好的是在發光構造之表面25t上之第2導電型層表面23s上、第1導電型層21s上，在同一面側，亦即半導體構造之一個主面側上設置各導電型之電極，但並非限定於此，亦可為在半導體構造之對向之面側上設置各電極之構造。於此情況時，亦可為利用研磨、LLO(Laser Lift Off，雷射剝離)等來去除上述成長基板之形態、將該半導體構造設為當作其他載體之構件之形態。第1、第2電極之下層 側(第1層)較好的是具有透光性，對於作為歐姆接觸用之在第2電極的情況下，亦可作為電流擴散導體而發揮功能。第2電極中，透光性導電膜亦可使用較好的透光性之構造，例如格子狀之構造等。另一方面，在第1電極30側，上述電流擴散導體主要由發光構造下方之第1導電型半導體區域來承擔。延伸部輔助電流擴散。再者，第2電極亦可為無延伸部之構造。
第1、第2電極30、40之第1層31、41用於以下元件構造：使透光性之膜與上述透光性絕緣膜加以組合，並將第1、第2電極形成側設為主發光側或者設為反射側，以使對向側作為主發光側。而且，如圖1C之第1電極30，當透光性絕緣膜不介於第1、第2層間之電極構造之情況下，可省略第1層，或者可使第1層為非透光性。作為透光性之導電膜、氮化物半導體之電極，具有如下：包含選自由Ni、Pt、Pd、Rh、Ru、Os、Ir、Co、Ag等所組成之群中的至少一種之金屬、合金、積層構造，進而上述金屬等之化合物，例如，導電性之氧化物、氮化物等。作為導電性之金屬氧化物(氧化物半導體)，可舉出摻雜有錫且厚度為5nm~10μm之ITO(Indium Tin Oxide)、以及氧化鋅、氧化銦、或氧化錫、其等之複合物，例如IZO(Indium Zinc Oxide)，所述物質具有透光性而可較好地使用。
如上述具體例所示，較好的是使第1、第2電極30、40之透光性膜(第1層31)為相同材料、膜厚、構造，更好的是以相同步驟而設置，從而可實現量產性較高之電極構造。配 置於其上層側之金屬膜、反射性膜(第2層32和42、平頭電極、反射電極)亦同樣。第2層、平頭電極亦可為單層膜，但多層膜構造，具體而言從下層側起依次具有反射層/焊墊部˙電流擴散用之金屬層此至少2層，較好的是如圖7~9所示之具有反射層32-1(42-1)/障壁層32-2(42-2)/焊墊部用之金屬層32-3(42-3)此至少3層之構造，從而可較好地提高各層之功能。又，如圖9所示，亦可設為含有下述密著層等之4層(32-1~32-4及42-1~42-4)或4層以上。作為反射膜，具體而言可舉出Ag、Al、Rh等，且配置在與第1層相接觸之接觸側。障壁層中具有W、Mo等高融點材料或鉑族元素，作為平頭電極用之材料，具有Au、Al。各層之膜厚並無特別限定，形成為0.05~5μm。舉具體例來說，於Ni插入層上，除了Ag/Ni˙Ti(密著層)/Pt/Au以外，還依次積層有Rh/Pt/Au、Al/Pt/Au、Ti(密著層)/Rh/Pt/Au、Al/W/Pt/Au、Ni(密著層)/Ag/Ni/Ti(密著層)/Au之構造等。此處，如圖7、8所示，第2層在製造上亦可設為，使剖面為第1層側之寬度較寬之台形狀，若構造為側面相對於鄰接之發光構造側面而傾斜，則與圖9所示之多層構造相比，亦可利用光之反射作用來提高指向性、軸上光度，因而較好。又，可利用習知之製造方法，例如掩膜材料˙形狀、成膜條件來實現所需形狀。
[突起部、光學構造部]
如圖9、12所示，在上述電極30與發光構造25之間，將突起部60等具有光學功能之構造部，例如利用槽˙凹部 (26p)、其側面61和63、上表面62等而具有反射、散射、折射等功能之構造部，或者將半導體構造之光取出部，設置在基板表面等上，並利用上述保護膜、絕緣膜、半導體、基板之透光性構件來形成，從而可提高光取出效率，因而較好。又，圖2、圖7所示之基板10表面之凹凸構造11亦同樣。作為該些構造物，若寬度為0.5~5μm，則可較好地製造。
[透光性構件50、保護膜51、密封構件˙被覆構件52、透光性絕緣膜17和18]
如圖1B~圖1D、圖2、圖4、圖5B、圖7、圖8、圖11B等所示，較好的是形成絕緣性之保護膜51，該保護膜51上設置有使各電極之外部連接部33、43開口之開口部，並覆蓋其他元件區域之大致整個面。而且，如上述發光裝置200之例所示，較好的是發光元件具有覆蓋元件或者半導體構造之透光性構件50例如被覆構件52、密封構件230之形態。又，較好的是保護膜設在上述半導體構造上，尤其設在電極形成面側。進而，如圖所示，更好的是至少具有保護膜51及覆蓋其外部之被覆構件52之透光性構件50。而且，開口部之形狀為使圖1B~圖1D、圖2所示之電極第2層之一部分開口的形態，亦可為在圖7、圖8所示之開口部內等處從保護膜端部隔開而設置電極之上層側(第2層)之形態，較好的是至少覆蓋形成為較薄之第1層被覆區域之形態。更好的是如下形態：至少覆蓋絕緣膜端部、其外緣部或者其薄膜部17a和18a，或者至少覆蓋上述被覆區域與絕 緣膜區域之邊界區域。作為透光性構件，尤其是作為保護膜材料，有習知之材料，Si、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、Y、B、Ti，進而其等之氧化物、氮化物、氟化物等化合物，具體而言，矽之氧化物˙氮化物、鋁、鈮之氧化物、介電質膜等。可根據發光元件之光˙波長而使用透光性適當較高、且所需之折射率或衰減係數k較好為k=0之材料。保護膜，尤其是覆蓋第1層被覆部之區域亦與透光性絕緣膜相同，為了提高光反射功能，將其設為至少λ/2n3 以上之膜厚，較好的是設為λ/n3 以上之膜厚。作為密封構件，可使用環氧樹脂、矽酮樹脂、氟樹脂等耐候性優異之透明樹脂或玻璃等，被覆上述發光元件之被覆構件亦可使用同樣之材料。
又，於本發明中，上述各透光性之層˙膜與半導體構造之折射率的關係為，至少ns >n2 ，而且透光性構件(保護膜等)，尤其是保護膜之折射率n3 為ns >n3 ，特別是因為第1層被覆區域上之保護膜，從而可實現上述被覆區域中之較好的光反射構造，因而較好。進而，由於n1 >n3 ，故可利用上述反射區域中之第1層與保護膜混合存在之構造來實現較好的反射構造，因而較好。
又，如圖7~9所示，透光性絕緣膜亦可設為其端部之膜厚較小、比端部更內側之膜厚較大的構造，由於其端部附近之上層與第1層、第2層、保護膜之密著性得到提高，因而較好。具體而言，於至少一個端部(較好的是兩端部)上、外緣之至少一部分(較好的是在整個外周)上設置該薄 膜部17a、18a。藉此，在橫跨絕緣膜上與半導體層表面之段差而架設的第1層之被覆區域附近(圖8、9)、第2層之被覆部與延設部32p之間(圖8)，進而具有如上述實施形態6所示般架在開口部上之第2層或者第1層之形態中，可較好地發揮其效果，因而較好。而且，如圖9所示，在與第1層之被覆區域隔開之第2層的情況下，可避免上述段差之分割，因而較好。又，可使上述第1層被覆區域與絕緣膜形成區域之間的邊界區域上之光學分布平緩，因而較好。又，所述薄膜部可藉由利用掩膜之端面傾斜之剝離法、對掩膜端部附近下方之過度蝕刻等而形成。於本發明中，在上述各實施形態、實施例中，主要對在電極下方，具體而言是在第2層或者第1層與半導體構造之間設置透光性絕緣膜之形態進行了說明。再者，如上述實施形態6(圖6)、圖7所示，亦可設置介於透光性絕緣膜與半導體構造，尤其是絕緣膜與發光構造部25之間的第1層(插入區域)。而且，如圖7~圖9、及圖2、圖3等所示，亦可將上述第2電極之情況應用於第1電極。當該第2層32例如圖2、圖8、圖9所示般與第1層被覆區域31c隔開時，如圖7所示，可實現在上述絕緣膜之外側，在第1層被覆區域31c之上設有延設部32p之構造。另一方面，在第2電極的情況下，應用不具有延設部且和第1層被覆區域41c隔開之形態，較好的是包含於絕緣膜內且和絕緣膜端部隔開之形態。
又，基本性構造為如上所述之構造，即，第1、第2電極中共同地，第1層與第2層相互至少有一部分重疊且電性連 接，第2層與透光性絕緣膜亦以相互至少一部分重疊之方式而設置。此處，除此之外，於圖2、圖3、圖7~圖9之例中，在透光性絕緣膜之上，第1層(延伸部31e、41e)與第2層(被覆部32e、42e)相互至少一部分重疊的情況在密著性、電氣特性方面較好。此時，與接觸到絕緣膜及第1層之形態相比，第2層更好的是僅形成於第1層上。而且，延伸到透光性絕緣膜外側之電極之各層的形態較好的是，設置延伸到絕緣膜之單側或者外周一部分上之電極部，較好的是設置延伸到其兩側或者大致整個外周上之電極部，尤其好的是設置第1層之被覆區域，進而延伸到絕緣膜上之延伸部上。而且，如實施形態6(圖6B)、圖7之第2電極般，若第1、第2層之重疊係在絕緣膜之外側，則不會產生第1層之斷線等影響，從而可相互導通。此時，亦可為如下任一形態：如圖5B、圖7之第1電極所示般具有絕緣膜上之第1層延伸部之形態，以及如圖6B、圖7之第1電極所示般具有第1層插入部之形態。又，亦可為下述形態：不存在該插入部之一部分或者全部，且絕緣膜之一部分或者全部接觸到半導體，從而利用絕緣膜之單側或者兩側之第1層被覆部而與第2層連接。
[第1層、第2層、絕緣膜之配置形態]
於本發明中，第1層31(41)與第2層32(42)相互重疊則較好，例如圖10所示，作為設置於第1層之一部分上之構造，可採用各種形態。例如，第1層(圖中之實線)與第2層(圖中之虛線)可採用：一部分重疊，且第2層延伸到第1層 外側之形態(圖中A)；上述實施形態、圖7與圖9中所說明之第2層包含於第1層內之形態(圖中B)；相互分離之形態(圖中C)；在延伸方向上縮短之形態(圖中D)等，亦可將該些形態之第1層與第2層設為相反之形態。藉由上述第1、第2層及絕緣膜之接觸形態而可進行所需之電流控制。再者，絕緣膜根據控制形態而適當地配置在第1、第2層之間、半導體與第1層之間。
於上述A形態中，配置成絕緣膜17從電極形成區域2le中央向一個發光構造部側位移，使其距離拉近。與該近距離側之發光構造部相比，遠距離側優先被注入電流。此原因在於，第2層延設部配置於上述遠距離側，在近距離側設置有從第2層突出之絕緣膜17。因此，第2層，進而第1層可從發光構造部起等距離地配置在電極形成區域2le中央，進而第1層被覆部可配置在各發光構造部側。從而可實現如下之電流控制構造，亦即，與未配置上述第2層延設部之一側或者延設部之剖面寬度、電極形成面之面積較小之一側相比，優先向配置有該第2層延設部一側的發光構造部注入電流。圖14中設為下述構造：將延設部配置在發光構造部側而不配置在元件外緣側，從而優先向發光構造部側注入電流。另一方面，圖11中設為下述構造：如圖10中之B所示，於延伸部34上，在夾隔有延伸部之發光構造部25A與25B(-1、-2)上以大致相等之寬度而設置有各延設部之構造，更好的是，在絕緣膜之整個外周區域上以大致相等之寬度而配置，進而好的是，在電極形成區域之整 個內周區域上以大致相等之距離而配置。再好的是，在外部連接部34中設為該些構造。藉此，形成利用各發光構造部來實現電流、發光之均勻性之構造。
此處，對電極、夾隔有其形成區域之發光構造部進行了說明，但亦可應用在與電極(形成區域)相鄰接之發光構造部。又，在與電極延伸部之端部相鄰接之發光構造部、連接夾隔有上述延伸部之各發光構造部之連接部中，例如圖10中之D所示，可於該連接部中之電極延伸部之端部上設置延設部，並將該延設部設為優先區域。進而，如圖中C之例所示，使與兩側之發光構造部相鄰接之延設部分布開來，從而亦可將各分布部設為優先區域。如圖中C、實施形態6(圖6)所示，在絕緣膜局部分離、開口之形態中，可使絕緣膜之形成區域包含該分離．開口部，從而可應用於上述絕緣膜構造中。以上主要對第1電極進行了說明，但對於第2電極而言，使用如上所述之第2層延設部、其延伸部(第2層)之構造，可較好地應用。
本發明之半導體發光元件可較好地利用於對顯示器、光通信或OA設備之光源而言最佳的發出從紫外區域光到紅色光之發光二極管、或者發射此外其他波長區域之電磁波的半導體裝置、使用該半導體裝置之顯示器、照明等。
10‧‧‧基板
11‧‧‧凹凸構造
17a、18a‧‧‧薄膜部
18‧‧‧第2透光性絕緣膜
19‧‧‧介電質多層膜
19a、19b‧‧‧膜
20‧‧‧半導體構造
21‧‧‧n型氮化物半導體層
21e‧‧‧電極形成區域
21s‧‧‧第1導電型露出區域
22‧‧‧活性層
22e‧‧‧形成區域
23‧‧‧p型氮化物半導體層
23s‧‧‧p型層
25‧‧‧發光構造
25A、25B、25B-1、25B-2‧‧‧發光構造部
25t‧‧‧發光構造之表面
26‧‧‧元件構造
26p‧‧‧槽˙凹部
30‧‧‧第1電極
31c、41c‧‧‧第1層被覆區域
31e、34、41e、44‧‧‧延伸部
31、41‧‧‧第1層
32、42‧‧‧第2層
32-1、42-1‧‧‧反射層
32-2、42-2‧‧‧障壁層
32-3、42-3‧‧‧金屬層
32-4、42-4‧‧‧密著層
32p、42p‧‧‧延設部
33、43‧‧‧外部連接部
40‧‧‧第2電極
50‧‧‧透光性構件
51‧‧‧保護膜
52‧‧‧密封構件˙被覆構件
60‧‧‧突起部
61、63‧‧‧側面
62‧‧‧上表面
70‧‧‧陰影部
100‧‧‧LED
180‧‧‧黏結構件
200‧‧‧發光裝置
201‧‧‧載置部
210‧‧‧導線
230‧‧‧密封構件
圖1A係本發明之一實施形態的發光元件之平面概略圖。
圖1B係圖1A之AA剖面之剖面概略圖。
圖1C係圖1A之BB剖面之剖面概略圖。
圖1D係將圖1B之一部分(圈起之部分)放大之剖面概略圖。
圖1E係圖1D之變形例之剖面概略圖。
圖2係本發明之一實施形態的發光元件之剖面概略圖。
圖3係本發明之一實施形態的發光元件之平面概略圖。
圖4係本發明之一實施形態的發光元件之平面概略圖。
圖5A係本發明之一實施形態的發光元件之平面概略圖。
圖5B係圖1A之AA剖面之剖面概略圖。
圖6A係本發明之一實施形態的發光元件之平面概略圖。
圖6B係圖6A之AA剖面之剖面、及其一部分放大後的局部放大概略圖。
圖7係本發明之一實施形態的發光元件之一部分之剖面概略圖。
圖8係本發明之一實施形態的發光元件之一部分之剖面概略圖。
圖9係本發明之一實施形態的發光元件之一部分之剖面概略圖。
圖10係本發明之一實施形態的發光元件之一部分之平面概略圖。
圖11A係本發明之一實施形態的發光元件之平面概略圖。
圖11B係圖11A之AA剖面的剖面概略圖。
圖12係本發明之一實施形態的發光元件之平面概略圖。
圖13係本發明之一實施形態的發光元件之第1層與輸出 特性之關係的說明圖。
圖14係本發明之一實施形態的發光元件之平面概略圖。
圖15係本發明之一實施形態的發光裝置之剖面概略圖。
18‧‧‧第2透光性絕緣膜
21‧‧‧n型氮化物半導體層
21s‧‧‧第1導電型露出區域
23s‧‧‧p型層
25t‧‧‧發光構造之表面
30‧‧‧第1電極
31‧‧‧第1層
32‧‧‧第2層
41‧‧‧第1層
41c‧‧‧第1層被覆區域
42‧‧‧第2層
43‧‧‧外部連接部
44‧‧‧延伸部

Claims (18)

  1. 一種半導體發光元件，其包含第1導電型半導體層(21)；第2導電型半導體層(23)；第1電極(30)，其設置於上述第1導電型半導體層(21)上；第2電極(40)，其設置於上述第2導電型半導體層(23)上；及透光性絕緣膜(17、18)，其以重疊於上述第1電極(30)或第2電極(40)之一部分的方式被設置；其中至少上述第1電極(30)或第2電極(40)包括第1層(31、41)及第2層(32、42)，該第1層(31、41)及該第2層(32、42)從上述第1導電型半導體層(21)側或從上述第2導電型半導體層(23)側依序積層；上述第2層(32、42)包含外部連接部(33、43)及從上述外部連接部(33、43)延伸之電極延伸部(34、44)；在俯視上述半導體發光元件下，上述透光性絕緣膜(17、18)具有類似上述第2層(32、42)之形狀。
  2. 如請求項1之半導體發光元件，其中在俯視上述半導體發光元件下，上述透光性絕緣膜(17、18)沿上述第2層(32、42)之上述電極延伸部(34、44)而設置。
  3. 如請求項2之半導體發光元件，其中在俯視上述半導體發光元件下，至少上述外部連接部 (33、43)或上述電極延伸部(34、44)係配置在上述透光性絕緣膜(17、18)所在的區域之內。
  4. 如請求項2之半導體發光元件，其中在俯視上述半導體發光元件下，至少上述外部連接部(33、43)或上述電極延伸部(34、44)之一部份係配置在上述透光性絕緣膜(17、18)所在的區域之外。
  5. 如請求項4之半導體發光元件，其中上述第1層(31、41)及第2層(32、42)積層於上述透光性絕緣膜(17、18)之外側。
  6. 如請求項1之半導體發光元件，其中在俯視上述半導體發光元件下，上述電極延伸部(34、44)之寬度形成為窄於上述透光性絕緣膜(17、18)之寬度。
  7. 如請求項1之半導體發光元件，其中在俯視上述半導體發光元件下，上述第1電極(30)及上述第2電極(40)之上述外部連接部(43)係對角線地配置。
  8. 如請求項1之半導體發光元件，其中上述第1導電型半導體層(21)係n型層，上述第2導電型半導體層(23)係p型層。
  9. 如請求項1之半導體發光元件，進一步包含基板(10)，其上沈積有半導體構造；其中一凹凸結構(11)形成於上述半導體構造及上述基板(10)之間。
  10. 如請求項1之半導體發光元件，其中 在剖視上述半導體發光元件下，上述透光性絕緣膜(18)位於上述第2導電型半導體層(23)及上述第2電極(40)之上述第1層(41)之間。
  11. 如請求項1之半導體發光元件，其中在剖視上述半導體發光元件下，上述第1層(31、41)之厚度小於上述透光性絕緣膜(17、18)之厚度。
  12. 如請求項1之半導體發光元件，其中上述第1層(31、41)包括氧化銦錫(ITO)。
  13. 如請求項1之半導體發光元件，其中上述第2層(32、42)包括金。
  14. 如請求項1之半導體發光元件，其中在俯視上述半導體發光元件下，上述第1電極(30)及上述第2電極(40)設置於半導體構造之同一面側上。
  15. 一種半導體發光元件，其包含第1導電型半導體層(21)；第2導電型半導體層(23)；第1電極(30)，其設置於上述第1導電型半導體層(21)上；第2電極(40)，其設置於上述第2導電型半導體層(23)上；及透光性絕緣膜(17、18)，其以重疊於上述第1電極(30)或第2電極(40)之一部分的方式被設置；其中在剖視上述半導體發光元件下，上述透光性絕緣膜(17、18)內部區域之膜厚大於週邊區域之膜厚； 至少上述第1電極(30)或第2電極(40)包括第1層(31、41)及第2層(32、42)，該第1層(31、41)及該第2層(32、42)從上述第1導電型半導體層(21)側或從上述第2導電型半導體層(23)側依序積層；上述第2層(32、42)包含外部連接部(33、43)：在俯視上述半導體發光元件下，上述外部連接部(33、43)以至少重疊於上述透光性絕緣膜(17、18)之一部分的方式被設置。
  16. 如請求項15之半導體發光元件，其中在俯視上述半導體發光元件下，上述第1電極(30)及上述第2電極(40)設置於半導體構造之同一面側上。
  17. 如請求項15之半導體發光元件，其中上述第1導電型半導體層(21)係n型層，上述第2導電型半導體層(23)係p型層。
  18. 如請求項15之半導體發光元件，其中在剖視上述半導體發光元件下，上述透光性絕緣膜(18)位於上述第2導電型半導體層(23)及上述第2電極(40)之上述第1層(41)之間。
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