[发明专利]半导体发光元件

说明书

本申请是申请日为2008年4月11日、申请号为200880012118.9、发明名称为“半导体发光元件及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及半导体发光元件，特别是涉及通过晶片结合技术将具备金属反射层的发光二极管和不透明衬底层进行粘贴而形成的半导体发光元件。

背景技术

为了使发光二极管(LED：Light Emitting Diode)高亮度化，作为光的反射层，提案有在衬底和由多重量子阱(MQW：Multi－Quantum Well)层构成的活性层之间形成金属反射层的结构。作为形成这种金属反射层的方法，例如在专利文献1及专利文献2中公开有发光二极管层的衬底的晶片结合(粘贴)技术。

专利文献1及专利文献2是以提供能够制造具有所期望的机械特性和透光性的发光二极管，且能够将透明层和成长层的边界面的电阻率做到最小限度的发光二极管的制造方法为目的，其特征在于，在临时成长衬底上使发光二极管层依次成长，形成较薄层的发光二极管结构后，除去临时成长衬底，代替临时成长衬底，在其位置，在成为下层的缓冲层的发光二极管层上晶片结合导电性、透光性衬底，制造发光二极管。

在专利文献1及专利文献2中，对于用于粘贴的衬底，适用Gap或蓝宝石等透明的材料。

专利文献1：日本特开平6－302857号公报

专利文献2：美国专利第5，376，580号说明书，通过晶片结合技术形成的现有的半导体发光元件的大致截面结构如图23至图25所示。

例如图23所示，现有的半导体发光元件具备：在GaAs衬底15上配置的Au－Sn合金层14、在Au－Sn合金层14上配置的势垒金属层13、在势垒金属层13上配置的p型包覆层10、在p型包覆层10上配置的MQW层9、在MQW层9上配置的n型包覆层8、在n型包覆层8上配置的窗口层7。

在图23所示的现有的半导体发光元件中，粘贴时使用的金属为Au－Sn合金。该Au－Sn合金熔点较低，因此，在低温构成LED的外延成长层侧的Au－Sn合金和GaAs衬底15侧的Au－Sn合金能够熔解、粘贴。

但是，使用Au－Sn合金层时，Sn发生热扩散，因此，为了防止Sn的扩散，如图23所示，需要加入势垒金属层13。另外，存在Au－Sn合金层14光的反射率差等问题。

例如图24所示，现有的其他半导体元件具备：配置在GaAs衬底15上的金属反射层16、配置在金属反射层16上的p型包覆层10、配置在p型包覆层10上的MQW层9、配置在MQW层9上的n型包覆层8、配置在n型包覆层8上的窗口层7。在图24所示的现有的半导体发光元件中，在粘贴GaAs衬底15而做成的金属反射层16中，在金属与半导体的界面发生光的吸收，存在不能高效地反射光的问题。即有在p型包覆层10与金属反射层16的界面产生光的吸收之类的问题。

为了使半导体发光元件(LED)高亮度化，作为光的反射层也有在GaAs衬底和活性层(MQW)之间加入分布布拉格反射(DBR：Distributed Bragg Reflector)层的方法。在没加入DBR结构的LED中，在MQW层发出的光在GaAs衬底会被吸收，因此变暗。因此，为了使使用GaAs衬底的LED高亮度化，作为光的反射层，DBR被采用。

即，如图25所示，现有的另外的其他的半导体发光元件具备：配置在GaAs衬底15上的DBR层19、配置在DBR层19上的p型包覆层10、配置在p型包覆层10上的MQW层9、配置在MQW层9上的n型包覆层8、配置在n型包覆层8上的窗口层7。在图25所示的现有的半导体发光元件中，作为光的反射层在GaAs衬底15与MQW9之间使用DBR层19。DBR层19仅反射从某一个方向入射的光，当入射角变化时，DBR不反射光，存在从除此之外的角度入射的光在DBR层19不反射就透过的问题点。因此，存在透过的光在GaAs衬底15被吸收，半导体发光元件(LED)的发光亮度降低之类的问题。

通过晶片结合技术形成的现有的半导体发光元件，作为粘贴时使用的金属使用Au－Sn合金层时，为了防止Sn的热扩散，必须加入势垒金属层。而且，Au－Sn合金层光的反射率差。

另外，即使通过粘贴衬底而形成金属反射层，在金属与半导体的界面也会发生光的吸收，不能高效地反射光。

另外，作为反射层使用DBR层时，DBR层仅反射从某一个方向入射的光，当入射角变化时，光在DBR层不反射而是透过，在GaAs衬底被吸收，LED的发光亮度会降低。

发明内容