TW531902B - Light emitting device, its manufacturing method, and semiconductor light emitting apparatus - Google Patents

Light emitting device, its manufacturing method, and semiconductor light emitting apparatus Download PDF

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TW531902B
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light
semiconductor
electrode
emitting device
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TW090113954A
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Haruhiko Okazaki
Hideto Sugawara
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Toshiba Corp
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531902 A7 B7 五、發明説明（1 ) 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係有關一種半導體發光元件和其製造方法及半 導體發光裝置，特別是針對半導體發光元件，欲於外部有 效截取發光之電極構造及電極周邊構造。 〔習知技術〕 近年發光裝置的進展極爲顯著。特別是發光二極體（ L E D : Light Emitting Diode)兼具小型、低耗電、高可 靠性等之特徵，廣泛應用在顯示用光源上。實用化的 LED 材料是於 AlGaAs、GaAl P、GaP、 I nGaA 1 P等5族元素中應用As、P的3 — 5族化 合物半導體作爲紅色、橙色、藍色、綠色發光用而使用的 ，綠色、藍色、紫外光區用則可應用G a N系化合物半導 體，實現發光強度高的LED。此LED的高亮度化更進 一步，藉此即能飛躍性地擴大作爲在屋外的顯示器或通信 用光源之用途。 針對習知G a N系藍紫色L E D構造採用第2 9圖做 說明。第2 9圖係爲L ED之斷面圖。 如圖所示，發生藍紫色光的半導體發光元件1 1 〇是 經由銀膏1 3 0銲接在引線框架1 2 0上。而半導體發光 元件1 1 0的p型電極、η型電極是分別利用銲接線 1 5 0連接在對應電位的引線框架1 2 0。而將全體覆蓋 上環氧樹脂180，藉此構成電燈型的藍紫色LED 10 0° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 531902 A7 B7 五、發明説明（2 ) · —I_--.--搛！ {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 其次，針對發生藍紫色光的G a N系半導體發光元件 1 1 0構造採用第3 0圖做說明。第3 0圖係表示半導體 發光元件110之斷面構造。 如圖所示，於藍寶石（A 1 2 0 3)基板200上透 過圖未示的G a N緩衝層而形成η型G a N層2 1 0及p 型GaN層220。並在一部分領域除去上述p型GaN 層2 2〇及η型GaN層2 1 0而露出η型GaN2 1 〇 。在露出此η型G a N層2 10的區域上形成η型電極 230，一方面在Ρ型GaN層220上形成ρ型透明電 極240及P型接合電極250。 線«· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 針對上述構成的L E D，藉由對引線框架1 2 0施加 電壓，從P型接合電極2 5 0對半導體發光元件1 1 〇注 入電流。從P型接合電極2 5 0注入的電流會藉由導電性 高的透明電極2 4 0被擴張，向ρ型G a N層2 2 0及η 型G a Ν層2 1 0注入。而藉由此ρ η接合發生的能量 hy (h :蒲朗克常數、、c :光速、λ :波 長）之發光是透過Ρ型透明電極2 4 0被截取到半導體發 光元件1 1 0外部。 但應用在上述透明電極2 4 0的材料是在於透過率與 導電率權衡的關係。亦即，爲提高透過率縮小電極膜厚的 話，反而會使導電率下降，就有造成元件電阻上昇及可靠 性下降之原因的問題。 於是未用透明電極的方法’針對發光而基板爲透明的 場合下，考慮應用在元件表面設置反射率高的電極之構造 本I氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公董) ' --— 531902 A7 B7 五、發明説明（3 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 。此爲第3 1圖所示之倒裝片構造。第3 1圖係爲半導體 發光元件之斷面構造。如圖所示，在P型G a N 2 2 0上 設置高反射率之電極2 6 0，於元件內部中，使發光應用 元件表面的高反射率電極2 6 0來反射，而從基板側截取 發光。目前以G a N系而實用化的L E D是在活性層應用 I n G a N等以藍色〜綠色發光的，所用的基板爲絕緣物 的藍寶石，或在室溫（300K)的帶隙爲3 · 39eV (波長λ = 3 6 5 nm)的GaN基板是一般的。亦即’ 於G a N系中所應用之基板相對於藍色〜綠色（又= 4 0 0〜5 5 0 nm)之發光爲透明的。因此特別是 G a N系的L E D，對此倒裝片構造而言是非常有效的手 段，但通常與半導體層電阻接觸被消除的電極材料未必是 高反射率。因此爲實現倒裝片構造，必需在元件表面設置 電阻接觸被消除的電極和高反射率的電極。且成爲該些電 極的金屬會有相互擴散使元件之動作電壓上昇及可靠性降 低的問題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，針對應用於5族元素爲A s或P的3 - 5族化 合物半導體L E D之半導體發光元件的構造做說明。第 3 2圖係表示發生紅色〜綠色光的半導體發光元件之斷面 構造。 如圖所示，在η型G a A s基板3 0 0上形成η型 GaAs 緩衝層 310、η 型 InGaAlP 敷層 320 。在此η型I nGaA 1 P敷層3 20上形成 I n G a A 1 P活性層3 3 0，更形成p型 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） 531902 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) I nGaA 1 P敷層340及P型A 1 GaAs電流擴散 層350。並在？型厶1〇8厶8電流擴散層350上的 一部分區域形成P型G a A s接觸層3 6 0及P型電極 370，在η型GaAs基板背面形成η型電極380 ° 針對於 GaAs、AlGaAs、InGaAlP 等 5族中應用A s或P的3 — 5族化合物半導體發光元件’ 如前述G a N系未用透明電極，而是設置厚的電流擴散層 (上述實施例爲P型A 1 G a A s電流擴散層3 5 0 ) ’ 藉此擴散注入電流而對活性層注入電流的情形爲一般的。 此需要在發光截取面上設置η型或ρ型電極。亦即，必須 使得從電極注入的電流充分地擴散，對有效地截取發光的 電極正下方區域以外的活性層注入電流。此電流擴散不充 分的話，即無法獲得均一的發光，外部量子效率明顯的下 降，得不到足夠的光能。 在第3 2圖的構造從Ρ型電極3 7 0注入的電流，會 因ρ型A 1 G a A s電流擴散層3 5 0被充分地擴散而注 入InGaAlP活性層3 30，其發光會從未設電極 3 7 0區域的晶片表面被截取。 但是上述電流擴散層3 5 0爲了充分擴散電流，需要 增大膜厚。膜厚小的話，電流無法擴散，電流只會注入到 電極3 7 0正下方區域的活性層3 3 0，其發光會因受到 電極3 7 0遮蔽而不能截取發光。LED或LD ( Laser D1〇de)等之結晶生長通常是使用有機金屬汽相生長法（ Μ 0 — C V D · Metal Organic Chemical Vapor Deposition 本紙張尺度適用中國ΐ家標準（CNS ) A4規格（21 OX 297公釐） " " 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
531902 A7 B7 五、發明説明（5 ) )或分子束嘉晶生長法（Μ B E : Molecular Beam Epitaxy )°該些是薄膜控制性優、適合高品質結晶生長之磊晶生 胃法，在發光裝置是特別重要的生長方法。但另一方面卻 有厚膜生長較爲困難的一面。亦即，就上述L E D用的半 導體發光元件之結晶生長來看，形成膜厚大的電流擴散層 是較難的，或其生長需要長時間等而有量產性惡化的問題 〇 進而如第3 2圖，應用〇3厶3、〇3?系半導體發 光元件，對於在I nGaA 1 P活性層3 30的發光而言 ’ η型GaAs基板300是不透明的。因此向η型 G a A s基板側3 0 0側擴散的發光幾乎完全被吸收掉了 ’就會有發光截取效率不良的問題。 欲解決因此G a A s基板而吸收的問題之方法’則有 前述倒裝片構造。GaAs、GaP系的半導體發光元件 當然無法從G a A s基板截取發光，所以要利用蝕刻等除 去G a A s基板。 並在與G a A s基板相反側的晶片表面，針對發光張 貼透明基板。針對例採用第3 3圖做說明。 如圖所示，在P型G a P基板4 0 0上設置P型 InGaAlP 接著層 410、P 型 InGaAlP 敷層 420，在此p型I nGaA 1P敷層420上設置 I n G a A 1 P活性層4 3 0。並設有n型 I nGaA 1 P敷層440及η型A 1 GaAs窗式層 4 5 0。更在A 1 G a A s窗式層4 5 0上設有高反射率 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公嫠） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531902 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 電極4 6 0及n型電極4 7 0 ，在p型G a P基板4〇〇 背面設有P型電極4 8 0而構成半導體發光元件。再者， GaP基板400是種室溫帶隙爲2·26eV(λ= 5 4 8 n m )，對紅色發光等而言爲透明的基板。 若按照如上所述般的構成，在I n G a A 1 P活性層 4 3 0的發光是經由商反射率電極4 6 0反射的’可從p 型G a P基板4 0 0側被截取。 但仍然很難於電極4 6 0中使電阻接觸與高反射率並 存，必需設有歐姆電阻用電極與高反射率電極之兩個電極 。於是，以G a N系所述之歐姆電阻用電極與高反射率電 極的金屬相互擴散會造成問題。 又，相同的就除去G a A s基板並張貼G a P基板的 構造來看，則有利用G a P基板和電極的接合面來使發光 反射，並從晶片表面截取發光的構造。針對此構造應用第 3 4圖做說明。第3 4圖係表示半導體發光元件之斷面構 .造。 如圖所示，本構造就第3 3圖之構造來看，是利用P 型電極4 8 0使發光反射，從晶片表面截取發光。 但由於此構造會於P型G a P基板4 0 0與P型電極 4 8 0的合金層中發生光散射、吸收，而有難以有效截取 發光的問題。 〔發明欲解決之課題〕 如上所述，習知之半導體發光元件截取發光的方法係 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---.--·--.—^-----^---II-------Α·ι (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531902 A7 B7__ 五、發明説明（7 ) 有：從發光層側截取之方法、和從基板側截取之方法。 但是對於在發光層上的全面設置透明電極，並從施行 電流注入的發光層側截取發光的G a N系半導體發光元件 的場合下，在於權衡透過率與導電率的關係。亦即爲了提 高透過率減少電極膜厚的話，反而會使導電率下降，就會 有造成元件電阻上昇及可靠性降低之原因的問題。 又有對於在發光層上的一部分設置電極，從利用厚的 電流擴散層來擴散電流並施行電流注入的發光層側截取發 光的GaAs、GaP系（於5族中應用As、P之3 — 5族化合物）半導體發光元件之場合下，除去g a A s基 板來接合透明的G a P基板，且利用設在G a P基板背面 的電極使發光反射，而從發光層側截取發光之方法。但在 G a P基板與電極的接合面會有光之散射、吸收等的損失 '，就會有發光截取效率差的問題。 進而對於在半導體發光元件內部利用發光層側使發光 反射，並從基板側截取發光的塲合下，必須在發光層側的 電極應用高反射率的材料。此高反射率的材料未必能獲得 與半導體層電阻接觸。因此，必須在發光層側設置取得電 阻接觸的電極與高反射率之電極。但會有該些作爲電極的 金屬相互擴散，使元件的動作電壓上昇及可靠性降低的問 題。 本發明係爲有鑑於上述事情之發明，其第1目的在於 提供一種於電極構造中一面使歐姆與高反射率並存一面防 止構成電極的金屬相互擴散，藉此提高外部量子效率的同 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
531902 A7 B7 五、發明説明（8 ) 時可減低動作電壓及提昇可靠性之半導體發光元件和其製 造方法及半導體發光裝置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，本發明之第2目的在於提供一種抑制電極中光的 散射、吸收，藉此提高外部量子效率之半導體發光元件及 半導體發光裝置。 〔用以解決課題之手段〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件 係具備有：被設置在半導體基板或絕緣基板上的第1導電 型之第1半導體層、和被設置在前述第1半導體層上，發 生自勵發射光並予發射之活性層、和被設置在前述活性層 上的第2導電型之第2半導體層、和被設置在前述半導體 基板背面或前述第1半導體層上，與前述活性層及前述第 2半導體層隔離之第1電極、和被設置在前述第2半導體 層上之第2電極；於將由前述活性層所發射的發光從前述 半導體基板或絕緣基板側截取到外部之半導體發光元件中 ，；前述第2電極係具備有：能與前述第2半導體層電阻接 觸之歐姆電極、和被設置在前述歐姆電極上，由高融點金 屬製成之第1障層電極、和被設置在前述第1障層電極上 ，相對於前述活性層所發射的發光波長而有高反射率之高 反射率電極；利用前述第1障層電極來防止前述歐姆電極 與前述高反射率電極內之原子相互擴散爲其特徵。 如申請專利範圍第2項所述，乃於申請專利範圍第1 項所述之半導體發光元件中，前述第1障層電極膜厚爲 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 531902 A7 B7 五、發明説明（9 ) 1 0 n m以下，相對於由前述活性層所發射的發光波長而 具有透光性，由前述活性層所發射的發光中之一部分，是 透過前述歐姆電極及前述第1障層電極，並由利用前述高 反射率電極而反射之前述半導體基板或絕緣基板側截取到 外部爲其特徵。 如申請專利範圍第3項所述，乃於申請專利範圍第1 項或第2項所述之半導體發光元件中，前述歐姆電極是以 由 Ni 、Pt 、1^8、211、：66、八忌、八11、66組 成的組群中之至少一種爲主的金屬，前述第1障層電極係 以由W、Μ 〇、P t 、N i 、T i 、P d、V組成之組群 中之至少一種爲主的金屬，前述高反射率電極是以A 1或 A g爲主之金屬爲其特徵。 如申請專利範圍第4項所述，乃於申請專利範圍第1 項或第2項所述之半導體發光元件中，前述歐姆電極及前 述障層電極均是利用以N i或P t爲主的材料形成的爲其 特徵。 如申請專利範圍第5項所述，乃於申請專利範圍第1 項至第4項之任一項所述之半導體發光元件中，前述歐姆 電極係被條紋狀設置在前述第2半導體層上，前述第1障 層區域的一部分係被設置在前述第2半導體層上，由前述 活性層所發射的發光中之一部分是透過前述歐姆電極及第 1障層電極利用前述高反射率電極被反射的，從前述半導 體基板或絕緣基板側向外部截取，由前述活性層所發射的 發光中之另一部分，不會通過則述歐姆電極，會透過前述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁._ 、-5'tv 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531902 A7 B7 五、發明説明（10 ) 第1障層電極利用前述高反射率電極被反射，由前述半導 體基板或絕緣基板側向外部截取爲其特徵。 如申請專利範圍第6項所述，乃於申請專利範圍第1 項至第4項之任一項所述之半導體發光元件中，前述第2 電極更具備有：被設置在前述高反射率電極上，由高融點 金屬製成之第2障層電極、和被設置前述第2障層電極上 ’於組合時與焊接有該第2電極的外部電極具有導電性之 保護電極爲其特徵。 如申請專利範圍第7項所述，乃於申請專利範圍第1 項至第4項之任一項所述之半導體發光元件中，前述第2 電極係設置在位於前述第2半導體層的中央部，前述第1 電極只設置在前述半導體基板的背面緣部爲其特徵。 如申請專利範圍第8項所述，乃於申請專利範圍第1 項至第4項之任一項所述之半導體發光元件中，前述第2 電極係設置在位於前述第2半導體層的中央部，前述第1 電極是除了焊接前述第2電極的外部電極位於組合後的外 部電極配置區域外，以包圍該第2電極的狀態設置在前述 第1半導體層的緣部爲其特徵。 又，本發明之申請專利範圍第9項所述之半導體發光 元件係具備有：被設置在半導體基板上的第1導電型之第 1半導體層、和被設置在前述第1半導體層上’發生自勵 發射光並予發射之活性層、和被設置在前述活性層上的第 2導電型之第2半導體層、和只設置在前述半導體基板背 面緣部之第1電極、和以位於前述第2半導體層上之中央 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531902 A7 B7 五、發明説明（11 ) 部的狀態被設置之弟2電極爲其特徵。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之申請專利範圍第1 〇項所述之半導體發光元 件係具備有：被設置在半導體基板或絕緣基板上的第1導 電型之第1半導體層、和被設置在前述第1半導體層上’ 發生自勵發射光並予發射之活性層、和被設置在前述活性 層上的第2導電型之第2半導體層、和被設置在前述第1 半導體領域上，與前述活性層及前述第2半導體層隔離之 第1電極、和位於前述第2半導體層上的中央部狀態被設 置之第2電極；前述第1電極是除了焊接前述第2電極的 外部電極位於組合後的外部電極配置區域外’以包圍該第 2電極的狀態被設置在前述第1半導體層的緣部爲其特徵 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 進而本發明之申請專利範圍第1 1項所述之半導體發 光元件係具備有：實質上被設置在透明的半導體基板上的 第1導電型之第1半導體層、和被設置在前述第1半導體 層上，發生自勵發射光並予發射之活性層、和被設置在前 述活性層上的第2導電型之第2半導體層、和被設置在前 述半導體基板背面一部分之第1電極、和被設置在與前述 半導體基板背面的前述第1電極同一面上，反射率高於前 述第1電極之光反射膜、和被設置在前述第2半導體層上 之第2電極；由前述活性層向前述第2半導體層側發射之 發光是透過該第2半導體層向外部截取，由前述活性層向 前述第1半導體層側發射之發光是透過前述半導體基板利 用前述光反射膜被反射，並由前述第2半導體層側截取爲 本紙^尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ~ ' 531902 A7 B7 五、發明説明（12 ) 其特徵。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如申請專利範圍第1 2項所述，乃於申請專利範圍第 1 1項所述之半導體發光元件中’更具備有：前述第1、 第2半導體層及前述活性層係只被設置在前述半導體基板 上的一部分，至少以包圍前述第1、第2半導體層及前述 活性層之側面的狀態被設置在在前述半導體基板上之電流 狹隘層、和被設置在前述第1、第.2半導體層、前述活性 層及前述電流狹隘層上之第3半導體層；前述第2電極乃 於前述半導體基板背面中，被設置在前述活性層正下方的 區域，在該半導體基板背面的其他區域設置前述光反射膜 ，利用前述光反射膜被反射的發光是透過前述電流狹隘層 向外部被截取爲其特徵。 如申請專利範圍第1 3項所述，乃於申請專利範圍第 1 1項或第1 2項所述之半導體發光元件中，前述光反射 膜至少有以金屬爲主的材料所構成爲其特徵。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .如申請專利範圍第1 4項所述，乃於申請專利範圍第 1 1項或第1 2項所述之半導體發光元件中，前述光反射 膜是至少以電介體爲主的材料所構成爲其特徵。 如申請專利範圍第1 5項所述，乃於申請專利範圍第 1 1項或第1 2項所述之半導體發光元件中，前述光反射 膜至少具有：.折射率高於前述半導體基板之高折射率膜、 和折射率低於前述高折射率膜之低折射率膜的多層構造爲 其特徵。 如申請專利範圍第1 6項所述，乃於申請專利範圍第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 531902. A7 B7 五、發明説明（13 ) 1 1項至第1 5項之任一項所述之半導體發光元件中，前 述第1、第2半導體層及前述活性層是利用由I nP、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) G a P、a 1 P、G a A s材料所組成的組群中之兩種以 上的材料混晶構成的爲其特徵。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，本發明之申請專利範圍第1 7項所述之半導體發 光裝置係具備有：與外部一起接收電力之引線框架、和被 設置在前述引線框架上，與該引線框架導電連接的導電性 之副支架、和以半導體基板或絕緣基板爲上被設置在前述 副支架上，與前述副支架導電連接之半導體發光元件、和 至少被覆前述副支架及前述半導體發光元件之保護構件； 前述半導體發光元件係具備有：被設置在半導體基板或絕 緣基板上的第1導電型之第1半導體層、和被設置在前述 第1半導體層上，發生自勵發射光並予發射之活性層、和 被設置在前述活性層上的第2導電型之第2半導體層、和 被設置在前述半導體基板背面或前述第1半導體層上，與 前述活性層及前述第2半導體層隔離之第1電極、和被設 置在前述第2半導體層上之第2電極；由前述活性層被發 射之發光從前述半導體基板或絕緣基板側截取至外部的半 導體發光元件中，前述第2電極係具備有：能與前述第2 半導體層電阻接觸之歐姆電極、和被設置在前述歐姆電極 上，由高融點金屬製成之第1障層電極、和被設置在前述 第1障層電極上，相對於前述活性層所發射的發光波長而 具有高反射率之高反射率電極；利用前述第1障層電極來 防止前述歐姆電極與前述高反射率電極內的原子相互擴散 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 531902 A7 B7 五、發明説明（14 ) 爲其特徵。 本發明之申請專利範圍第1 8項所述之半導體發光裝 置係具備有：與外部一起接收電力之引線框架、和被設置 在前述引線框架上，與該引線框架導電連接之導電性副支 架、和以半導體基板爲下被設置在設前述副支架上，與前 述副支架導電連接之半導體發光元件、和至少被覆前述副 支架及前述半導體發光元件之保護構件；前述半導體發光 元件實質上具有：被設置在透明的半導體基板上的第1導 電型之第1半導體層、和被設置在前述第1半導體層上， 發生自勵發射光並予發射之活性層、和被設置在前述活性 層上的第2導電型之第2半導體層、和被設置在前述半導 體基板背面的一部分之第1電極、和被設置在與前述半導 體基板背面的前述第1電極同一面上，反射率高於前述第 1電極之光反射膜、和被設置在前述第2半導體層上之第 2電極；由前述活性層向前述第2半導體層側發射的發光 是透過該第2半導體層向外部截取，由前述活性層向前述 第1半導體層側發射的發光是透過前述半導體基板利用前 述光反射膜被反射，並由前述第2半導體層側截取爲其特 徵。 進而，本發明之申請專利範圍第1 9項所述之半導體 裝置之製造方法，乃針對具備有：在半導體基板或絕緣基 板上形成第1導電型的第1半導體層之工程、和在前述第 1半導體層上形成發生自勵發射光予以發射的活性層之工 程、和在前述活性層上形成第2導電型的第2半導體層之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X M7公釐） ο 531902 A7 __B7 五、發明説明（彳5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 工程、和以導電連接在前述第1、第2半導體層的狀態， 分別形成第1、第2電極之工程的半導體發光元件之製造 方法中，其特徵爲：形成前述第2電極之工程係具備有， 在前述第2半導體層上形成能與前述第2半導體層電阻接 觸的歐姆電極之工程、和施行用來提昇與前述第2半導體 層及前述歐姆電極的電阻接觸性的第1熱處理之工程、和 在前述歐姆電極上利用高融點金屬形成第1障層電極之工 程、和在前述第1障層電極上相對於由前述活性層發射的 發光波長而形成具有高反射率的高反射率電極之工程、和 在前述高反射率電極上利用高融點金屬形成第2障層電極 之工程、和在前述第2障層電極上形成於組合之際焊接該 第2電極的外部電極與具有導電性的保護電極之工程、和 以低於前述第1熱處理的溫度來施行第2熱處理之工程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 若按照如申請專利範圍第1項的構成，使電流注入被 設置在半導體基板或絕緣基板上的純質間接合、異質間接 合或雙異質間接合，藉此得以發光，並將該發光利用設置 在上述各種接合上的電極使之反射，而在外部截取發光的 半導體發光元件中，將電極構造製成能與構成上述各種接 合，且能與該電極接合的材料電阻接觸之歐姆電極、和由 高融點金屬製成之第1障層電極、和針對發光而具有高反 射率之高反射率電極的三層構造。此高融點金屬的功能是 作爲防止構成歐姆電極及高反射率電極的原子藉由熱能相 互擴散的障層。因此，藉由具有此三層構造的電極一面確 保相對於電阻接觸性及發光的高反射率一面抑制動作電壓 •18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 531902 A7 __B7 五、發明説明（16 ) 的上昇’實現提昇外部量子效率、及提昇半導體發光元件 的可靠性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如申專利範圍第2項，使第1障層的膜厚設定在1 〇 n m以下，藉此將吸收此第1障層的發光限定在最小，就 能提升發光的截取效率。 又，希望歐姆電極、第1障層電極、及高反射率電極 是應用申請專利範圍第3項所述之材料，如申請專利範圍 第4項所述，N i 、P t可兼做歐姆電極與障層電極用的 材料。 如申請專利範圍第5項，歐姆電極只是條紋狀地設置 在第2半導體層上的一部分，藉此進一步地提高電極的反 射率。 如申請專利範圍第6項，在高反射率電極上更設有第 2障層電極、保護電極，藉此將半導體發光元件安裝在引 線框架之際，防止該電極與外部電極間形成高電阻層’或 在電極間接合發生剝離，而提高半導體發光元件的.動作可 靠性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如申請專利範圍第7項、第9項，針對在半導體晶片 的表面及背面配置電極之半導體發光元件，將半導體晶片 背面的電極只設置在基板的一部分區域上，藉此進一步提 高光的截取效率。 如申請專利範圍第8項、第1 〇項，針對在半導體晶 片的表面配置兩個電極之半導體發光元件，將一方的電極 延長設置在半導體晶片的周邊，藉此均勻地注入電流’並 -19 - 本纸張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） 531902 A7 B7 五、發明説明（17 ) 能輕易完成安裝在引線框架之際的作業。 進而，若按照申請專利範圍第1 1項之構成，就能針 對被設置在半導體基板上的純質間接合、異質間接合或雙 異質間接合注入電流，藉此獲得發光，並將該發光利用半 導體基板背面使之反射而於外部截取發光之半導體發光元 件來看，在半導體基板背面的同一面上設置電極及光反射 膜。因此能抑制半導體基板與光反射膜之界面中的光損失 而提高光的截取效率。 如申請專利範圍第1 2項，將上述各種接合區域只設 置在半導體基板上的一部分，並將光反射膜形成在除了發 光層正下方以外的區域，將發光層的周邊利用相對於發光 波長而言爲透明的材料予以被覆，藉此抑制因光反射膜被 反射的發光再被吸收，而更能提高光的截取效率。 如申請專利範圍第1 3項、第1 4項，在光反射膜應 用金屬或絕緣膜等材料。 1 如申請專利範圍第1 5項，由因折射率不同的材料之 多層膜構成光反射膜也沒有關係。 如申請專利範圍第1 6項，上述構成適用於應用 GaAs、GaP等5族元素爲As、P的3 - 5族化合 物之半導體發光元件。 進而如申請專利範圍第1 7項、第1 8項，將具有上 述申請專利範圍第1項至第1 6項的構成之半導體發光兀 件，透過由導電性構件製成的副支架載置在引線框架而構 成半導體發光裝置亦即L E D，藉此提高L E D的散熱效 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531902 A7 B7 五、發明説明（18 ) 率而提高L E D的可靠性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 進而如申請專利範圍第1 9項所述，就針對被設置在 半導體基板或絕緣基板上的純質間接合、異質間接合或雙 異質間接合注入電流，藉此獲得發光，並將該發光利用被 設置在上述各種接合上的電極使之反射，而於外部截取發 光之半導體發光元件之製造方法來看，使上述電極能構成 上述各種接合，且形成能與該電極接合的材料和能電阻接 觸的歐姆電極後施行第1熱處理，然後形成由高融點金屬 製成之第1障層電極、和相對於發光而具有高反射率之高 反射率電極、-和由高融點金屬製成之第2障層電極、和與 焊接第2電極的外部電極具有導電性且能電阻接觸之保護 電極後，施行溫度低於第1熱處理之第2熱處理。藉由上 述第1熱處理進一步提高歐姆電極的電阻接觸性。進行施 行第2熱處理，藉此防止電極剝離，進一步地提高半導體 發光元件的可靠性。 〔本發明之實施形態〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下參照圖面說明本發明之實施形態。於此說明之際 ，對所有圖面，於共通的部分附上共通的參考符號。 針對有關本發明之第1實施形態的半導體發光元件和 其製造方法及半導體發光裝置，採用第1圖、第2圖舉例 說明GaN系藍紫色LED。第1圖係爲LED之斷面圖 〇 如圖所示，發出藍紫色光的半導體發光元件1 1是透 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 531902 A7 B7______ 五、發明説明（19 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 過矽基板等副支架1 3，以基板側爲上而設置在引線框架 1 2上。在此副支架1 3的兩面設有膜厚約爲1 〇 〇 β m 的Au等之高導電率的歐姆電極14 一 1 、14 — 2，副 支架13表面的歐姆電極14一1 、14一2是以匹配在 半導體發光元件1 1之電極位置的狀態被圖案化。再者， 歐姆電極1 4 一 2爲了與歐姆電極1 4 一 1電氣分離，故 透過絕緣膜1 9被設置在副支架1 3上。而歐姆電極1 4 - 2會藉由銲接線1 5導電連接在逆電位的引線框架1 2 。副支架1 3的背面會藉由導電膏1 6被焊接在引線框架 1 2上，而半導體發光元件1 1的p型電極、η型電極被 圖案化分別利用A u S η 1 7被焊接在歐姆電極1 4。並 將全體被覆上環氧樹脂1 8，藉此構成電燈型的藍紫色 LED10 (半導體發光裝置）。 其次，針對發出藍紫色光的G a Ν系之半導體發光元 件1 1的構造採用第2圖做說明。第2圖係表示半導體發 光元件1 1之斷面構造。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如圖所不’在藍寶石基板2 〇上透過圖未示的G a N 緩衝層來設置η型GaN層21。並在η型GaN層21 上設置I n G a N活性層2 2、p型A 1 G a N敷層2 3 、及P型G a N層2 4。更在一都分區域除去上述p型 GaN 層 24、p 型 AlGaN 敷層 23、I nGaN 活 性層22、及η型GaN層21而露出η型GaN層2 1 。在此露出的η型G a N層2 1上及p型G a N層2 4上 分別設有η型電極2 5、p型電極2 6，將其他區域被覆 ^紙張尺度適用>國國家標準（CNS ) Α4見格（210X297公釐） 77 531902 A7 _______^B7_ 五、發明説明（20 ) 上絕緣膜2 7。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述η型電極25係具有T i層28、A 1層29、 T i層30、Au層3 1之四層構造。而p型電極26係 具有作爲與p型G a N層2 4的電阻接觸被取消的歐姆電 極的厚度爲4 nm之N i層3 2、作爲障層電極之Mo層 3 3、作爲高反射電極之A 1層3 4、成爲障層電極之 T i層3 5、成爲提高與引線框架1 2上的副支架1 3的 接觸性之保護電極的A u層3 6之五層構造。 上述構造之半導體發光元件1 1，乃如第1圖所示， 以藍寶石基板2 0面爲上透過副支架1 3搭載在引線框架 1 2上。 於上述構成之L E D中，對引線框架1 2施加電壓， 藉此從P型電極2 6對I n G a N活性層2 2注入電流。 並藉由此電流注入於I n G a N活性層2 2中獲得發光’ 但L E D之場合下，與利用L D所得到的他勵發射光不同 ，其發光爲自勵發射光的關係故不具指向性。因而發光會 向所有方向發射。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 利用如第1圖構成的L E D從藍寶石基板2 0側截取 發光。從I n G a N活性層2 2向藍寶石基板2 0的方向 所發射的發光是相對於其發光波長透過透明@ Ω S G a N 層2 1及藍寶石基板2 0截取到半導體發光元^ {牛1 1 β勺外 部。一方面從I n G a Ν活性層2 2向Ρ型Α 1 G a Ν敷 層2 3之方向被發射的發光是透過Ρ型A 1 G a Nm)1 23及P型GaN層24到達p型電極26°到達p型電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） _ 23 - 531902 A7 B7 五、發明説明（21 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 極2 6之T i層3 2的發光是以低散射、低吸收通過膜厚 非常小的N i層3 2及Μ 〇層3 3，利用相對於發光波長 而具有高反射率之A 1層34被反射。利用A 1層34而 反射的發光是再透過P型層、I n G a N活性層2 2從藍 寶石基板2 0被截取到半導體發光元件1 1的外部。 其次，針對上述半導體發光元件1 1及L E D之製造 方法採用第3圖至第6圖做說明。第3圖至第6圖係依序 表示半導體發光元件之製造工程之斷面圖。 首先如第3圖所示，與習知同樣地在藍寶石基板2 0 上利用M0 — CVD法等形成圖未示的不摻雜之G a N緩 衝層，在緩衝層上形成η型GaN層21。接著，在η型 GaN層2 1上利用MO — CVD或ΜΒΕ法等形成 I n G a N活性層2 2。I n G a N活性層2 2可爲 S Q W ( Single Quantum Well)或M Q W ( Multiple QWs) 構造。更可在I n G a N活性層2 2上利用M〇一 C V D 法等形成P型A 1 GaN敷層2 3及p型GaN層24。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次如第4圖所示，利用光刻技術與R I E ( Reactive Ion Etching )法等之各向異性蝕刻技術除去一部分區域的 p 型 GaN 層 24、p 型 AlGaN 敷層 23、 I n G a N活性層2 2及η型G a N層2 1的一部分，在 該區域露出η型G a N層2 1。此並不限於R I E法，利 用濕式蝕刻施行也沒有關係。然後在全面利用C V D法等 形成絕緣膜2 7。 其次如第5圖所示，利用光刻技術與濕式蝕刻法等除 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ '' 531902 A7 B7 五、發明説明（22 ) 去η型G a N層2 1上的絕緣膜2 7的一部分，利用真空 蒸鍍與剝離形成屬η型電極的T 1層2 8及A 1層2 9。 然後在氮氣氛中施行溫度6 0 0 °C的退火處理’提高電阻 接觸性。 接著如第6圖所示’利用光刻技術與濕式蝕刻法等除 去p型G a N層2 4上的絕緣膜2 7的一部分，利用真空 蒸鍍與剝離形成屬於P型電極之厚度4 nm的N 1層3 2 、厚度1 nm的Mo層3 3、及厚度5 0 0 nm的A 1層 3 4。再者，N i層3 2形成後，爲了提高電阻接觸性， 故希望以溫度4 0 0 °C〜7 8 0 °C ’最好爲4 5 0 °C，施 行2 0秒的閃光燈退火處理。但該閃光燈退火處理要是在 N 1層3 2之基部的P型G a N層2 4的表面無氧化膜等 十分乾淨的狀態下就不需進行。 然後在A 1層2 9、3 4上分別利用真空蒸鍍及剝離 形成厚度l〇〇nm的Ti層30 、35 、厚度10 0 0 n m的A u層3 0、3 6。而爲了提高電極材料間的密著 性，做以溫度2 0 0 °C以上，最好爲2 5 0 X：，施行2 0 秒的閃光燈退火處理’藉此完成η型電極2 5、P型電極 26，獲得第2圖構造的半導體發光元件1 1。再者，該 閃光燈退火處理的溫度必須以低於第6圖所說的Ν 1層 3 2之退火處理溫度的溫度來施行。 然後將上述半導體發光元件11利用佈置電極圖案之 厚度3//m的Au層等，在形成歐姆電極14 一 1、I4 一 2的矽基板等之副支架1 3上，分別利用A u S η 1 7 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -線： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -25 531902 Α7 Β7 五、發明説明（23 ) 焊接並搭載η型電極2 5、p型電極2 6和前述電極1 4 一 2、1 4 一 1。按此將搭載半導體發光元件1 1的副支 架1 3，利用導電膏1 6焊接在杯型引線框架1 2上。然 後利用連線銲接來連接與η型電極或ρ型電極導電連接的 歐姆電極1 4和引線框架1 2。更將全體利用環氧樹脂 1 8被覆，藉此予以電燈化而完成如第1圖的藍紫色光 L E D 1 〇。 再者，取代藍寶石基板使用屬導電性基板的η型 G a Ν基板之際，η型電極設置在基板背面也沒有關係。 按照如上所述的構成及製造方法之半導體發光元件及 具備此半導體發光元件之半導體發光裝置（LED)係設 有：於P型電極2 6中與p型G a N 2 4的半導體層接合 之電阻接觸被取消之Ni層32、和被設置在Νι層32 上爲高融點材料之Mo層3 3、及針對發光而爲高反射率 材料之A 1層3 4。一般針對可視光而具有高反射率的 A 1或A g等之金屬相對於G a N層而電阻接觸是很難被 消除的。因此習知是根據電阻接觸被消除之歐姆電極與高 反射率電極來形成電極。利用此構造令L E D連續動作的 話，因熱影響構成上述歐姆電極及高反射率電極的金屬原 子會相互地擴散，且有順向電壓上昇易使元件劣化之問題 。但若按照本實施形態，在歐姆電極與高反射率電極之間 設置高融點金屬的障層電極（Μ 〇層）。此障層電極會抑 制構成歐姆電極及高反射率電極的金屬原子相互擴散的緣 故，而能防止動作電壓上昇。又歐姆電極及障層電極對發 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 :線‘ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -26- 531902 A7 B7___ 五、發明説明（24 ) 光而言是略不透明的材料，但減少該膜厚藉此實現高反射 率。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於第7圖表示應用本實施形態所說明的G a N系藍紫 色L E D之發光特性。第7圖係表示針對L E D之注入電 流的發光強度關係。於圖中，實線是有關本實施形態之 G a N系藍紫色L E D，虛線是習知構造之L E D特性。 如圖所示光輸出比習知顯著的提高，注入電流値爲2 0 mA時得到電壓4 · 3V、光輸出6 · 9mW (發光波長 λ P二4 5 0 n m )的結果。應用習知電極構造在同樣注 入電流時所得到的光輸出爲4 . 0 m W，採用本發明之電 極構造，光輸出比習知構造約提高1 · 7倍，明確顯示出 改善發光截取效率。 又於室溫中以驅動電流2 0 m A使之動作時的光輸出 ，不僅以1 0 0 0小時就能降低到8 0 %，還可得到證明 L E D可靠性提升的結果。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於第8圖、第9圖表示相對於障層電極、歐姆電極之 膜厚的反射率R之關係。第8圖係表示歐姆電極（N i層 )的膜厚爲4nm、高反射率電極（A 1層）的膜厚爲 1 0 0 nm時的反射率之障層電極（Mo層）膜厚依存性 ，第9圖係表示障層電極（Mo層）的膜厚爲1 nm、高 反射電極（A 1層）的膜厚爲1 〇 〇 nm時的反射率之歐 姆電極（N i層）膜厚依存性。 如圖所示，反射率大量仰賴障層電極及歐姆電極的膜 厚，其膜厚以薄爲佳是可理解的。特別是在InGaN活 -27- 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐) 531902 A7 五、發明説明（25 ) 性層所發生的光爲最先入射的歐姆電極之膜厚控制是特別 重要的，如第9圖所示，於歐姆電極應用n i的場合下， 希望其膜厚爲1 0 nm以下。 再者’使用於歐姆電極的材料除了 N 1外，還可應用 Pt 、]\/12、211、86、八忌、八11、〇0等，以該起 材料爲的化合物也沒有關係。又，障層電極材料除了 M 〇 外’也能應用W、P t、N i 、T i 、Pd、V等或是以 該些爲主的化合物。再者，N i與P t可兼做歐姆電極與 障層電極使用。 又，在上述歐姆電極、障層電極、及高反射電極上更 設有利用T i層3 5的障層電極及利用A u層3 6的保護 電極。通常是在搭載半導體發光元件的副支架形成A 1：1等 導體圖案。然後在此導體圖案上焊接半導體發光元件的電 極’但在A u等導體圖案上直接接觸a 1或a g等高反射 率電極的話，會在此接合面形成高電阻層，或兩者接合會 剝離之問題。但在本實施形態設有與應用在導體圖案之 A u相同材料的保護電極。因此能解決上述問題。更在保 護電極與高反射電極之間介設一由高融點材料製成障層電 極，藉此提高與保護電極和導體圖案的接合可靠性。但導 體圖案與局反射率電極爲相同材料的場合下，就不需要利 用該保護電極及高融點材料的障層、電極。 再者，在此障層電極除了 T i外，還可應用以w、 Mo、Pt 、Ni 、Ti 、Pd、V等或該些爲主之化合 物。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2〗OX29<7公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 線·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -28- 531902 Α7 Β7 五、發明説明（26 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，半導體發光元件不是直接焊接在引線框架，而是 透過導電性副支架而焊接的，藉此可提高散熱效率，更可 提高L E D的動作可靠性。 第1 0圖係針對有關本實施形態之變形例的半導體發 光元件做說明，.以紅色〜綠色所發光的G a A s、G a P 系半導體發光元件之斷面圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如圖所示，在η型G a P基板4 0上形成在η型 InGaAlP 接著層 41、η 型 InGAlP 敷層 42 ，在此η型I nGaA 1 P敷層42上形成 I n G a A 1 P活性層4 3。相當於綠色發光能量的頻帶 間隙能量所得到的組成中，不同於得到間接遷移型的頻帶 構造之A 1 G a A s ，I n G a A 1 P乃於得到紅色〜綠 色發光之組成中具有直接遷移型之頻帶構造，適合在此波 長區域的發光裝置之材料。在此I n G a A 1 P活性層 43上形成p型I nGaA 1 P敷層44、及p型 GaAs接觸層45。然後分別在P型GaAs接觸層 4 5上及η型G a P基板4 0背面形成P型電極4 7、η 型電極4 8，其他區領域以絕緣膜4 6被覆。Ρ型電極 4 7係爲具有：與ρ型G a A s接觸層4 5的電阻接觸被 消除之AuZn層49、成爲障層電極之Mo層50、作 爲高反射電極之A 1層5 1、成爲障層電極之T i層5 2 、提高與引線框架1 2上的副支架1 3的接觸性的保護電 極之Au層5 3的五層構造。 上述構造之半導體發光元件乃如第1圖所示，以η型 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 531902 A7 B7 五、發明説明（27 ) G a p基板4 〇面爲上，透過副支架1 3搭載在引線框架 1 2上。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者，η型電極被設置在η型G a P基板背面的關係 ’ η型電極與引線框架1 2的連接需利用連線銲接施行。 但是如利用G a Ν系半導體發光元件所做的說明，於形成 P型電極之面設有露出η型InGaA1P敷層之一部分 的區域，並在該區域上形成η型電極，藉此就不需要施行 連線銲接的構造。 若按照上述構成之半導體發光元件，就可在歐姆電極 (A u Ζ η層）與高反射率電極（A 1層）之間設置高融 點金屬之障層電極（Mo層）。由於此障層電極是用來抑 制構成歐姆電極及高反射率電極的金屬原子相互擴散，故 可防止動作電壓上昇，得到與上述G a N系半導體發光元 件同樣的效果。 再者’ p型電極4 7之製造方法因與前述G a N系半 導體發光元件的情形相同故說明予以省略。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次針對有關本發明之第2實施形態的半導體發光元 件及半導體發光裝置，試舉G a N系藍紫色L E D爲例應 用第1 1圖做說明。第1 1圖係表示半導體發光元件i 1 的構造。 如圖所示，有關本實施形態之半導體發光元件係針對 第1實施形態所說明的半導體發光元件1 1予以變形爲p 型電極2 6的構造。亦即，以條紋狀形成與p型G a N層 2 4接合的N i層3 2，在此條紋狀的N i層3 2及p型 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羡） •30- 531902 A7 B7 __ 五、發明説明（28 ) G a N層2 4上形成M〇層3 3。因此ρ型G a N層2 4 的表面具有接合在N i層3 2的區域和直接接合在Mo層 3 2的區域。 然後從I n G a N活性層2 2向p型A 1 G a N敷層 2 3方向發射並到達P型電極2 6之發光中的一部分’會 利用低散射、低吸收通過N丨層3 2及M 0層3 3而利用 A1層34被反射，另一方不會通過Ni層32，而是直 接通過Μ 〇層3 3而利用A 1層3 4反射。 若按照上述構成，不是將取得與P型G a N層2 4電 阻接觸的N i層設在P型電極的全面’而是例如製成條紋 狀的形狀只設置在P型G a N層2 4上的一部分。因此， 在不具有N i層2 4的區域，縮小P型G a N層2 4與屬 於高反射電極的A 1層3 4之距離’就能進一步提高反射 率。因此，能提高第1實施形態所述的效果之同時’進一 步提高發光的截取效率。又’ N i與P t可兼作歐姆電極 與障層電極使用。 再者，就取得電阻接觸的電極材料、障層電極之材料 、及高反射電極材料來看，可應用與第1實施形態所述同 樣的材料。又，具有本實施形態所說明之半導體發光元件 的L E. D構造乃與第1實施形態所說明的第1圖相同。 又，於第1 2圖係表示有關本實施形態之變形例的半 導體發光元件，其爲GaAs、lGaP系半導體發光元 件之斷面圖。 如圖所示，本變形例係爲於第1實施形態之變形例的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 31 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1. 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531902 A7 __B7_ 五、發明説明（29 )
GaAs 、GaP系半導體發光元件中，應用本實施形態 之電極構造，得到同樣的效果。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其次，針對有關本發明之第3實施形態的半導體發光 元件及半導體發光裝置，試舉以G a N系半導體發光元件 爲例應用第1 3圖做說明。第1 3圖係爲半導體發光元件 之立體圖。 如圖所示，在藍寶石基板2 0上設置η型G a N層 2 1及發光層5 5 ◦發光層5 5乃如第1、第2實施形態 所說明的，具有被設置在η型G a N層2 1上之 1 n G a N活性層2 2、I n G a N活性層2 2上之p型 A 1 GaN敷層2 3及P型GaN層24。並除去晶片周 邊區域的η型G a N層2 1及發光層5 5而露出η型 G a Ν層2 1的表面。更在發光層5 5上設有第1、第2 實施形態所述之由歐姆電極3 2、電極3 3、高反射率電 極3 4、障層電極3 5及保護電極3 6所製成之P型電極 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 6。此P型電極2 6係被配置在發光層5 5上的略中央 。一*方面，π型電極2 5是在所露出的n型G a N層2 1 上以圍住發光層5 5的狀態被設置。 而上述構成之半導體發光元件是如第1圖透過副支架 被搭載在引線框架上而形成L E D。
若具有如上述的電極配置之半導體發光元件’加上第 1、第2實施形態所說明的效果，是配合如下的效果而得 到的。首先，第1:P型電極是被配置在晶片略中央’藉 此很容易完成在副支架1 3安裝半導體發光元件之際的P -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇'〆297公釐） 531902 A7 _B7 五、發明説明（30 ) 型電極26之定位，很容易製造LED，提高生產量。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第2 : η型電極2 5是以圍住發光層5 5周邊的狀態 被配置的緣故，從Ρ型電極2 6被注入的電流會很均勻地 被注入到活性層的關係，故可得到效率良好的發光。 再者，在本實施形態除去η型電極5 5的一部分，但 這是將半導體發光元件安裝在副支架之際，配合連接在ρ 型電極的導體圖案之形成區域而設的。 針對有關本實施形態之變形例的半導體發光元件及半 導體發光裝置應用第1 4圖做說明。第1 4圖係爲半導體 發光元件之立體圖。 如圖所示，本變形例是針對第1 4圖所說明的半導體 發光元件，幾乎除去形成Ρ型電極2 6之發光層5 5以外 的區域。以上述構成來限制發光區域的緣故，適用於發光 必須與光纖等結合，或必須更高速動作之L E D的構造。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 就上述第3實施形態及變形例來看，發光層5 5、ρ 型電極、及η型電極的形狀並不限於圖面所示的形狀限， 只要是G a Ν系半導體發光元件，當然也適用於G a A s 、GaP系半導體發光元件。又，使用導電基板的場合下 ，當然可將η型電極設在基板背面。 其次針對有關本發明第4實施形態的半導體發光元件 和其製造方法、及半導體發光裝置試舉GaAs、GaP 系半導體發光元件爲例做說明。第1 5圖係爲發出發光波 長6 2 0 nm之紅色光的半導體發光元件之斷面圖。 如圖所示，在P型Ga P基板60上形成P型 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 531902 A7 B7 五、發明説明（31 )
InGaAlP 接著層 61、P 型 ΙηΑΐρ 敷層 62， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在P型InA1P敷層62上形成InGaA1p活性層 6·3。在此I nGaA 1 P活性層6 3上形成η型 I ηΑ 1 Ρ敷層64及η型I nGaA 1 ρ窗式層6 5。 並在η型I nGaA 1 P窗式層6 5上透過η型G aA s 接觸層66設置η型電極67。另一方面，在p型GaP 基板6 0背面設置P型電極6 8及光反射膜6 9。 針對上述半導體發光兀件之製造方法應用第1 g圖至 第1 9圖做說明。第1 6圖至第1 9圖係分別依序表示半 導體發光元件之製造工程斷面圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 首先，如第1 6圖所示，在η型GaA s基板70上 藉由M〇一C VD法等依序形成利用I n G a P等之軸刻 阻擋層71、膜厚0·的η型GaAs接觸層66 、膜厚 0 · 5//m 的 η 型 In〇.5Gac).5Alc).35p 窗 式層6 5及膜厚1 的η型I η〇·5Α 1 Q.5p敷層 6 4。其次在η型I n A 1 P敷層6 4上利用μ〇一 C V D法或Μ Β Ε法等形成0 · 2 // m之不摻雜 I η。. 5 G a ◦ · 1 A 1。. 4 P活性層6 3，且在其上形成 膜厚1 μπι的p型I η〇.5Α 1 q.5P敷層6 2及膜厚 0 · 05//m 的 p 型 I n〇.5GaQ.5A 1q.3sP 接著層 6 1。又於各層之磊晶成長中，在鎵原料應用三乙基鎵（ T E G : triethylgallium，Ga(C2H5)3)或三甲基鎵（tmG : tnmethylgallium，Ga(CH3)3 )，在銘原料應用三乙基銘（ TEA : triethyl aluminium, A1(C2Hs)3 )或三甲基隹呂（ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -34 531902 A7 B7 五、發明説明（32 ) Τ Μ A · trimethylaluminium, [ A1 (C Η ：>) 3 ] 2 )，在銦原料應 用三乙基銦（丁 E I : triethylindium，In(C2H5)3)或三甲基 _ ( Τ Μ I ·· tnmethylindium，In(CH小），在磷原料應用特 丁基膦（T B P : tertiary-butylphosphine，CaHyPH:)等。又 在η型雜質及p型雜質分別應用S i及Ζ η，但也可使用 丁 e或B e等。 再者，上述各層之組成及膜厚係爲應用在取得發光波 長6 2 0 nm的紅色發光之際的一例，具體的原料亦不超 過一例。 其次如第1 7圖所示，在P型I nGaA 1 P接著層 6 1上，利用加熱壓著加以接著厚度2 0 0 // m的P型 GaP基板60。此時，必需洗淨P型I n6 aA 1 P接 著層6 1及p型G a P基板6 0相互接著的面。如前所述 ’ G a P基板對波長6 2 0 n m的光而言爲透明的材料。 其次從η型G a A s基板7 0到蝕刻阻擋層7 1進行 倉虫刻，除去η型G a A s基板7 0。 然後如第1 8圖所示，進而除去蝕刻阻擋層7 1 ’並 利用光刻技術與蝕刻如圖般佈置η型G a A s接觸層6 6 〇 然後分別在η型G a A s接觸層6 6上形成η型電極 6 7，在ρ型G a Ρ基板7 0的背面形成Ρ型電極6 8及 光反射膜6 9而完成第1 5圖構造的半導體發光兀件°再 者，在光反射膜6 9的材料應用A u ° 並如第1實施形態所做的說明’將上述半導體發光元 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -35 _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
V1T 線·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531902 A7 B7 五、發明説明（33 ) 件以p型G a P 6 0基板爲下而搭載在引線框架，且導電 連接後，以環氧樹脂加以電燈化而製成L E D。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 於上述構成之L E D中，從引線框架施加電壓並從p 型電極6 9所注入的電流是向I n G a A 1 P活性層6 3 注入的，得到紅色發光。利用I n G a A 1 P活性層6 3 所發射之波長6 2 0 n m的紅色發光是向n型層側發射的 ，照樣通過η型InA1P敷層64及η型 I n G a A 1 Ρ窗式層6 5而向半導體發光元件外部截取 。另一方面，從InGaA1P活性層63向p型GaP 基板6 0側所發射的發光是透過屬於透明基板的ρ型 G a P基板6 0而到達P型電極6 8及光反射膜6 9。到 達的發光中，以P型電極6 8完成散射及吸收，但是利用 .光反射膜6 9再次向半導體發光元件內部被反射，從η型 I n G a A 1 Ρ窗式層6 5側被截取。此結果，使之在驅 動電流2 0 m A的條件下動作，於放射角1 0 °的封裝體 中，光輸出可得到相當於習知構造中之光輸出的1 . 2倍 之 1 7 c d。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 若按照如上所述的構成之半導體發光元件，即可針對 具有倒裝片構造的G a A s、G a P系半導體發光元件， 將反射發光的透明基板背面之一部分置換成光反射膜。因 此能將在透明基板與電極之間的合金層所產生的損失儘量 減低到設置光反射膜的程度，且在設置光反射膜的區域， 能以高效率反射發光的關係，就能有效地向半導體發光元 件外部截取發光。 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 531902 Α7 Β7 五、發明説明（34 ) 再者’在本實施形態於反射膜6 9的材料應用A u。 此是針對因I n G a A 1 P活性層6 3之波長6 2 0 n m 的發光而具有較大的反射率。於表1針對各種金屬材料之 G a P接合中的反射率R及熱傳導率k而示之。反射率是 指針對波長6 2 0 n m的光之數値，以該波長的G a P之 折射率η係爲3 · 3 2 5。又，熱傳導率係指溫度 360Κ中的數値。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 531902 A7 B7 五、發明説明（35 ) 〔表1 〕 金屬材料 反射率R 熱傳導率k [W/m.K] AI 77.6 237 Cr 29.1 90.3 Co 37.4 99.2 Cu 8 7.7 398 An 92.1 315 Hf 13 23 Mo 20.4 138 Ni 37.5 90.5 Nb 18 53.7 Os 5.3 87.3 Ag 8 8.2 427 Ta 20.3 57.5 Ti 25.8 21.9 W 15 178 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 求得光反射膜6 9的特性，希望高反射率具有最高的 高熱傳導率。I n G a A 1 P系的材料會因熱使發光效率 明顯降低，活性層附近發熱就需要向效率佳的元件外部散 熱。因此由表1即可明白，高反射率及高熱傳導率可並存 的材料，除A u外，最好應甩A g、c u、A 1等。 又，被設置在P型G a P基板6 〇背面的p型電極 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX297公釐） 531902 A7 B7 五、發明説明（36 ) 6 8及光反射膜6 9中’在利用光反射膜6 9發光的反射 效果與電流注入用電極部的接觸電阻之間具有權衡關係’ 而需要適當充分的面積比。 本實施形態中’光反射膜6 9與p型電極6 8的面積 比爲1 : 1 ，但當然能加大光反射膜6 9的面積，藉此提 高發光的截取效率’接觸電阻明顯上昇的問題範圍’而希 望儘可能擴大光反射膜6 9的面積。 其次，針對本實施形態的變形例應用第2 0圖做說明 。第2 0圖係針對第1 5圖中’特別是著眼於光反射膜 6 9之構造的半導體發光元件之斷面圖。 如圖所示，被設置在P型G a p基板6 0之背面的光 反射膜69 ，是藉由Si層72與Al2〇3層73形成多 層構造，各個膜厚是以針對在活性層的發光波長λ爲λ / 4 η ( η係該發光波長中之S i及A 1 2 0 3的折射率）的 狀態被設定之。 S ί層7 2與A 1 2〇3層7 3的組合，因其折射率差 大，且屬於高折射率層的S i層7 2之吸收係數小，能以 較少的對數得到高反射率。但屬於低折射率層的A 1 2〇3 層7' 3，其熱傳導率小，具有使元件熱特性劣化的可能性 〇 於第2 1圖表示本實施形態、本實施形態之變形例、 及針對習知構造的L E D注入電流之光輸出特性。於第 2 1圖中，①至③線是分別表示第1 5圖、第2 0圖、及 習知構造之L E D特性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531902 Α7 Β7 五、發明説明（37 ) 如圖所示，第1 5圖所示的構造是輸出、耐久性同時 最優的。另一方面，本實施形態的變形例所說明的第2〇 圖之構造，因受到A 1 2〇3的低熱傳導率之影響，於注入 電流增大之際，據知光輸出爲飽和狀態。但儘管如此，於 注入電流〜1 5 0 m A的全測定範圍均超過習知構造的光 輸出，通常作爲動作電流所使用的2 0 m A之條件具有略 與第1 5圖構造同等的特性，換句話於L ED應用具有本 變形例構造的半導體發光元件是十分有利的。 其次針對有關本發明第5實施形態的半導體發光元件 及其製造方法試舉GaAs、GaP系半導體發光元件爲 例做說明。第2 2圖係爲發出發光波長6 2 0 n m的紅色 光之半導體發光元件的斷面圖。 如圖所示，在η型G a P基板8 0上的一部分形成發 光層8 1。發光層8 1係形成η型I nGaA 1 P接觸層 82、η型I ηΑΙΡ敷層83、nGaAlP活性層 84、p 型 I nAl P 敷層 85、及 P 型 I nGaA 1 P 接觸層8 6的多層構造。又，不形成η型G a P基板8〇 上的發光層8 1之區域是形成不摻雜的G a P電流狹隘層 87，全面被覆P型GaP層88。並在P型GaP層 8 8上的一部分形成P型電極8 9，在η型G a P基板 8 0的背面形成η型電極9 0及光反射膜9 1。再者，η 型電極9 0係以位在發光層8 1之正下方的狀態被配置。 其次針對上述構成的半導體發光元件之製造方法應用 第2 3圖至第2 8圖做說明。第2 3圖至第2 8圖係依序 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -40- 531902 Α7 Β7 五、發明説明（38 ) 表示半導體發光元件之製造工程斷面圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 首先如第2 3圖所示，在η型G a A s基板9 2上依 序形成 η 型 I nQ.5GaQ.15A 1〇·35Ρ 接觸層 82、 η 型 I η〇.5Α Ι0.5Ρ 敷層 83、I n〇.5Ga〇.i A 1 〇 · 4 P 活性層 8 4、p 型 I η Q · 5 A 1 〇 . 5 P 敷層 8 5 及 p 型 I no.5Gao.15A 1 0.35P 接觸層 8 6。 再者，各層是利用與第4實施形態同樣的方法進行生長。 其次，同樣利用Μ 0 — C V D法等依序形成不摻雜的 GaAs保護層9 3及S i 〇2光罩層9 4。 其次如第2 4圖所示，利用光刻技術與濕式蝕刻法等 ’使S i〇2光罩層94圖案化。並藉由將S i〇2光罩層 94應用於遮光的RIE法，將GaAs保護層93、P 型 I nQ.5GaQ.15Alo.35P 接觸層 86、ρ 型 I n〇,sA I0.5P 敷層 85、I no.5Gao.1A 1〇.ι P活性層8 4、η型I η 〇 . 5 A 1 〇 . 5 P敷層8 3及η型 I nQ.5Gao.15A 1 Q.35P接觸層8 2如圖般触刻成 山脊形狀。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次如第2 5圖所示，在η型G a A s基板9 2上利 用C V D法等選擇性地磊晶成長不摻雜的G a P電流狹隘 層8 7。 接著如第2 6圖所示，在全面形成ρ型G a P層8 8 〇 且如第2 7圖所示，利用蝕刻完全除去η型G a A S 基板9 2後，如第28圖般的接合η型G a P基板80。 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 531902 Α7 Β7 五、發明説明（39 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 然後在P型GaP層88上形成P型電極89，還在 η型G a P基板8 0的背面形成η型電極9 0及光反射膜 9〇，完成第2 2圖構造的半導體發光元件。 再者，希望製成發光層8 1只殘留在η型G a A s基 板上的一部分，最後將發光層8 1的周邊全部利用G a P 包圍的構造。 於上述半導體發光元件中，由I n G a A 1 P活性層 8 4所發射的紅色發光中，向P型層側所發射的發光，照 樣會通過P型I nA 1 P敷層85及p型I nGaA 1 P 接觸層8 6及P型G a P層8 8而向半導體發光元件外部 被截取。另一方面，由InGaA1P活性層84向η型 G a Ρ基板8 0側所發射的發光，是透過屬於透明基板的 P型G a P基板8 0並利用光反射膜9 1被反射而截取到 半導體發光元件外部。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此，η型電極9 0是被設置在I n G a A 1 P活性 層8 3的正下方，在G a P電流狹隘層8 7正下方設有光 反射膜9 1。亦即利用光反射膜8 7所反射的發光並不會 通過發光層8 1，頻帶間隙能量會通過大於發光能量的 G a P電流狹隘層8 7被截取到元件外部。因此由於發光 不會引起通過發光層8 1之際的再吸收，比第4實施形態 所說明的構造更能提高發光的截取效率。事實上以驅動電 流2 0 m A的條件下所動作的放射角1 〇 °的封裝體中， 得到光輸出相當於習知構造中之光輸出的1·4倍之20 c d 〇 -42 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ29*7公釐） 531902 A7 B7 五、發明説明（40 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 若按照上述第1至第3實施形態，即可將從活性層所 發射的發光，利用發光層側的電極被反射，並由基板側將 發光截取到外部，應用3 - 5族化合物半導體之可視光半 導體發光元件中，使發光反射的電極構造至少爲歐姆電極 、障層電極、及商反射電極之三層構造。此障層電極是用 高融點材料形成的，防止因構成歐姆電極與高反射率電極 的原子熱能相互擴散的功能。進而膜厚非常小，藉此即能 將利用歐姆電極及障層電極的發光吸收損失抑制在最小限 。因此於電極中，能並存電阻接觸性與發光高反射率，且 能抑制因熱能使動作電壓上昇，就可提高半導體發光元件 及半導體發光裝置的可靠性及性能。又，例如條紋狀形成 歐姆電極縮小其面積，藉此減低發光利用歐姆電極的損失 ，就能進一步加大電極的反射率，進而提高發光的截取效 率。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，若按照上述第4、第5實施形態，即可將由活性 層所發射的發光利用基板側被反射，並由發光層側將發光 截取到外部，藉由在G a A s或G a P等的5族中應用N 以外的A s或P之3 - 5族化合物半導體之可視光半導體 發光元件中，是在使發光反射的半導體基板背面之同一面 上，於一方設置電極與光反射膜。於電極中，發光會發生 散射、吸收，在設置光反射膜的區域以高效率反射發光的 緣故，比習知還能提高向外部發光的截取效率，還能提高 半導體發光元件及半導體發光裝置的性能。又，發光層爲 山脊形狀，並將其周邊區域針對發光而利用透明材料埋入 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -43- 531902 A7 B7 五、發明説明（41 ) ，且將半導體基板背面的電極以位於發光正下方的狀態而 設置，防止利用光反射膜所反射的發光再被吸收的緣故’ 能進一步提高發光之截取效率。 再者，本發明並不限於上述實施形態，在實施階段不 脫離其要旨的範圍內均可做各種變形。更上述實施形態包 括各種階段之發明，經由所揭開的複數構成要件中之適當 組合提出各種發明。例如無論由實施形態所示的所有構成 要件取消幾個構成要件，還是可解決發明欲解之課題欄所 述之課題，於獲得發明效果欄所述的效果時，此構成要件 被取消的構成可作爲發明而提出。 〔發明效果〕 如以上說明，若按照本發明，即可提供一於電極構造 中一面使歐姆與高反射率並存一面防止構成電極之金屬相 互擴散，藉此提高外部量子效率的同時，還能減低動作電 壓及提高可靠性之半導體發光元件和其製造方法、及半導 體發光裝置。 又’若按照本發明，即可提供一抑制電極中之光散射 、吸收’藉此即可提高外部量子效率之半導體發光元件及 半導體發光裝置。 〔圖面之簡單說明〕 第1圖係有關本發明第1實施形態之L E D斷面圖。 第2圖係有關本發明第1實施形態之半導體發光元件 本紙張尺度適财顚緖準（CNS》~A4規格（21GX297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -44 - 531902 A7 B7 五、發明説明（42 ) 斷面圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3圖係有關本發明第1實施形態的半導體發光元件 之第1製造工程斷面圖。 第4圖係有關本發明第1實施形態的半導體發光元件 之第2製造工程斷面圖。 第5圖係有關本發明第1實施形態的半導體發光元件 之第3製造工程斷面圖。 第6圖係有關本發明第1實施形態的半導體發光元件 之第4製造工程斷面圖。 第7圖係有關本發明第1實施形態的L E D之電流- 光輸出特性圖。 第8圖係表示有關本發明第1實施形態的半導體發光 元件之反射電極中的反射率之障層電極膜厚依存性圖。 第9圖係表示有關本發明第1實施形態的半導體發光 元件之反射電極中的反射率之歐姆電極膜厚依存性圖。 第1 0圖係有關本發明第1實施形態之變形例的半導 體發光元件之斷面圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1 1圖係有關本發明第2實施形態之半導本發光元 件斷面圖。 第1 2圖係有關本發明第2實施形態之變形例的半導 體發光元件之斷面圖。 第1 3圖係有關本發明第3實施形態的半導體發光元 件立體圖。 第1 4圖係有關本發明第3實施形態的變形例之半導 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 531902 A7 B7 五、發明説明（43 ) 體發光元件立體圖。 第1 5 ®係有關本發明第4實施形態之半導體發光元 件斷面圖。 第1 6 Η係有關本發明第4實施形態的半導體發光元 件之桌1製造工程斷面圖。 II 1 7 Β[係有關本發明第4實施形態的半導體發光元 件之第2製造工程斷面圖。 第1 8圖係有關本發明第4實施形態的半導體發光元 件之第3製造工程斷面圖。 第1 9圖係本發明第4實施形態的半導體發光元件之 第4製造工程斷面圖。 第2 0圖係有關本發明第4實施形態的變形例之半導 體發光元件的一部分斷面圖。 第2 1圖係有關本發明第4實施形態及其變形例的半 導體發光元件之電流-光輸出特性圖。 第2 2圖係有關本發明第5實施形態之半導體發光元 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 元 元 元 元 光 光光光 發 發發發 體 體體體 導 導導導 半 半半半 S 勺勺句 白 白 .白 態 態 態 態 形 形形形 施 施施施 實 實 實 實 5 5 5 5 第 第 第 第 明。明。明。明 發圖發圖發圖發 本面本面本面本 關斷關斷關斷關 有程有程有程有 係工係工係工係 圖造圖造圖造圖 。3 製 4 製 5 製 6 Η 2 1 2 2 3 2 面第第第第第第第 斷 之之之 件 件件件 -46- 適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐 531902 A7 B7 五、發明説明（44 ) 件之第4製造工程斷面圖。 第2 7圖係有關本發明第5實施形態的半導體發光元 件之第5製造工程斷面圖。 第2 8圖係有關本發明第5實施形態的半導體發光元 件之第6製造工程斷面圖。 第2 9圖係習知L ED之斷面圖。 第3 0圖係由習知晶片表面截取發光之g a N系半導 體發光元件斷面圖。 第3 1圖係由習知晶片背面截取發光之G a N系半導 體發光元件斷面圖。 第3 2圖係由習知晶片表面截取發光之G a A s、G a P系半導體發光元件斷面圖。 第3 3圖係由習知晶片背面截取發光之G a A s、G a P系半導體發光元件之斷面圖。 第3 4圖係由習知晶片表面截取發光之G a A s、G a P系半導體發光元件之斷面圖。 〔符號說明〕
1 0 …L E D 1 1…半導體發光元件（半導體晶片） 1 2…引線框架 1 3·…副支架 1 4…歐姆電極 1 5…銲接線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531902 A7 B7 五、發明説明（45 ) 1 6…導電膏 1 7 …A u S η 1 8…環氧樹脂 1 9…絕緣膜 2〇、2 0 0…藍寶石基板 21、210 …η 型 GaN 層 ^ 2 2…I n G a N活性層 2 3…p型A 1 G a N層 24、 220 …P 型 GaN 層 25、 48、67、90、230、380、46 〇 、4 7 0…η型電極 26、 47、68、89、240、25〇、260 、37〇、480…ρ型電極 2 7、4 6…絕緣膜 28、3〇、35、52〜丁丄層 2 9、3 4 ' 5 …A 1 層 31、36、53 …Au 層 3 2…N i層 3 3、5 0 …Μ 〇 層 4 〇…η型G a Ρ基板 4 1、4 2、6 5、8 2、3 2 0、4 4 〇… η 型 InGaAlP 層 43、63、84、330、430··· I n G a A 1 P活性層 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -48- 531902 A7 B7 五、發明説明（46 ) 44、 61、86、340、410、42〇··· p 型 InGaAlP 層 45、 360 …ρ 型 GaAs 層 4 9…A u Ζ η層 5 5、8 1…發光層 60、400…Ρ型GaP基板 62、85〜？型111八1?層 64、83 — 11型111八1?層 66、310 …η 型 GaAs 層 6 9、9 1…高反射膜 7〇、92、300…η型GaAs基板 7 1…蝕刻阻擋層 7 2…S 1層 7 3…A 1 2〇3層 8〇…η型G a P基板 87…不摻雜GaP層 8 8…ρ型Ga P層 9 3…G a A s層 9 4…S i 0 2層 350 …ρ 型 AlGaAs 層 450 …η 型 A 1 GaAs 層。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -49-

Claims (1)

  1. 531902 A8 B8 C8 D8 11年!6月日 修正補充 六、申請專利範圍 附件 第901 1 3954號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年1〇月21 其特徵係包含 曰修正 基板 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 和一發光層形成在基板上，用以發光，其中該發先 包含第1導電型之第1半導體層、一主動層形成在該胃i 半導體層上，以發射光，以及一第2導電型之第2 層，形成在該主動層上；及 . 一第2電極接觸該第1半導體層； 該第1電極包含、 一電阻層，與該發光層呈電阻性接觸； 一第1阻隔層，形成在該電阻層上，及 一反光層，形成在該第1阻隔層上， 其中該'第1阻隔層包含一與電阻層不同的材料。 2 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件， HU述基板爲絕緣基板。 3 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件， 前述基板爲半導體基板。 4 .如申請專利範圍第3項之半導體發光元件， 包含連接於前述半導體基板之第2電極。 5 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件， 前述發光層係由發光二極體所構成。 6 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件， 其中 其中 其中 其中 其中 ---.----·---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 531902 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 前述光線係由前述基板之背面放射。 7 .如申請專利範圍第1項之半導體發光元件.，其中， 前述光反射層所反射之前述光線係朝向前述基板之背面。 8.如申g靑專利車B圍弟1項之半導體發光兀件，其中， 前述第1阻隔層係防止前述電阻層和前述光反射層間之前 述金屬原子的擴散。 9 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中， 前述第1阻隔層係由高融點金屬所構成。 10 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其、 中，前述第1之阻隔層之厚度爲l〇nm以下。 11 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其 ： 中，前述電阻層係選自Ni、Pt、Mg、Zn、Be、Ag、Au、Ge 之一個或包含此之合金。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其 中，前述第1阻隔層係選自W、Mo、Pt、Ni、Ti、Pd、V群 之一個或包含此之合金。 1 3 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其 中，前述光反射層係選自Al、Ag之群的一假或包含此合 金。 14 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其 中，前述電阻層係由配置成爲陣列狀之複數之島所構成。 1 5 ·如申請專利範圍第14項之半導體發光元件，其 中，前述光線之一部分係通過前述電阻層和前述第1阻隔 層，以前述光反射層加以反射， 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ----·—U— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -2- 531902 A8 B8 C8 D8 h年到小修此1i :_允| 〃申請專利範圍 前述光線之其他之一部分係僅通過前述第1阻隔層， 以前述光反射層加以反射。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 6 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其 中，前述第1電極係更具有前述光反射層上之第2阻隔 層，和爲了覆蓋的前述第2阻隔層之外敷電極.。 17 ·如申請專利範圍第16項之半導體發光元件，其 中，前述第2阻隔層係由高融點金屬所構成。 1 8 _如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其 中，前述第1電極係配置於前述發光層之中央部。 _ 19 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其 中，前述第1電極係配置於前述發光層之中央部，前述第2 電極係包圍前述第1電極。 20 ·如申請專利範圍第4項之半導體發光元件，其 中，前述第2電極係配置於前述半導體基板之緣部。 21 ·如申請專利範圍第4項之半導體發光元件，其 中，前述第2電極係由複數之部分所成，前述複數之部分 係於前述半導體基板之背面上，相互隔離配置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 22 · —種半導體發光元件，其特徵係包含 基板； 和前述基板上之第1導電型之第1半導體層， 和產生光線之前述第1半導體層上之活性層， 和前述活性層上之第2導電型之第2半導體層， 和連接於前述第2半導體層，配置於前述第2半導體 層之中央部的第1電極， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） -3 - 531902 A8 B8 C8 D8 以年，。月叫 修正補充 申請專利範圍 和連接於則述第1半導體層，配置於前述第1半導體 層之緣部的第2電極。 23 · —種半導體發光元件，其特徵係包含 基板； 和前述基板上之第1導電型之第1半導體層， 和產生光線之則述弟1半導體層上之活性層， 和前述活性層上之第2導電型之第2半導體層， 和連接於前述第2半導體層，配置於前述第2半導體 層之中央部的第1電極， ' 和連接於前述第1半導體層，包圍前述第1電極的第 電極。 ' 24 . —種半導體發光元件，其特徵係包含 透明基板； 和前述透明基板上之第1導電型之第1半導體層， 和產生光線之前述第1半導體層上之活性層， 和前述活性層上之第2導電型之第2半導體層， 和連接於前述第2半導體層之第1電極， 和連接於前述透明基板之複數之第2電極， 和連接於前述透明基板，配置於前述複數之第2電極 間的複數之光反射層。 25 . —種半導體發光元件，其特徵係包含 透明基板； 和前述透明基板上之第1導電型之第1半導體層， 和產生光線之前述第1半導體層上之活性層， 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .# 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4 - 531902 A8 B8 C8 D8 /多正補无 申請專利範圍 和前述活性層上之第2導電型之第2半導體層， 和連接於前述第2半導體層之第1電極， . .----— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 和連接於前述透明基板之第2電極， 和連接於前述透明基板之光反射層。 26 ·如申請專利範圍第25項之半導體發光元件，其 中，前述第1半導體層、前述活性層及前述第2半導體層 係於前述透明基板之中央部，構成阻***狀構件。 27 ·如申請專利範圍第26項之半導體發光元件，其 中，包含配置於前述透明基板上，被覆前述***狀構件之 側面的電流狹窄層，和配置於前述***狀構件上及前述電 流狹窄層上的第3半導體層。 ： 28 .如申請專利範圍第27項之半導體發光元件，其 中，前述第2電極係配置於前述***狀構件之正下方。 29 .如申請專利範圍第28項之半導體發光元件，其 中，前述光反射層係包圍前述第2電極。 30 ·如申請專利範圍第25項之半導體發光元件，其 中，前述光反射層係由金屬或包含金屬之材料所構成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 31 ·如申請專利範圍第25項之半導體發光元件，其 中，前述光反射層係由介電質或包含介電質之材料所構 32 .如申請專利範圍第25項之半導體發光元件，其 中，前述光反射層係由對於前述光線之折射率較前述透明 基板爲高的高折射率層，和對於前述光線之折射率較前述 高折射率層爲低的低折射率層。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 々νΛ ί*^;1 ΜΊ 月 <? ^/ »/1 531902 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 33 ·如申請專利範圍第25項之半導體發光元件，其 中，前述第1半導體層、前述活性層及前述第2半導體層 係由InP、GaP、A1P、GaAs之群或包含此等之混晶所構 成。 34 . —種半導體裝置，其特徵係包含 引線框， 和前述引線框上之副覆蓋層， 和前述副覆蓋層上之發光元件， 和被覆前述發光元件之樹脂； ' 其中，前述發光元件係由 基板； ： 和前述基板上之第1導電型之第1半導體層， 和產生光線之前述第1半導體層上之活性層， 和前述活性層上之第2導電型之第2半導體層， 和連接於前述第2半導體層，配置於前述第2半導體 層之中央部的第1電極， 和連接秘前述第1半導體層，包圍前述第1電極之第2 電極所構成， 前述第1電極係由 在於前述第2半導體層電阻性連接之電阻層， 和防止金屬原子的擴散之前述電阻層上之第1阻隔. 層， 和反射該光線之前述第1阻隔層上之光反射層所構 成。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I I j ij^ In 1- i niili n / (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6 - 531902 A8 B8 C8 D8 w年月>1曰 修正補充 六、申請專利範圍 35 . —種半導體裝置，其特徵係包含 引線框， 和前述引線框上之副覆蓋層， 和前述副覆蓋層上之發光元件， 和被覆前述發光元件之樹脂； 其中，前述發光元件係由 透明基板； 和前述透明基板上之第1導電型之第1半導體層， 和產生光線之前述第1半導體層上之活性層， · 和前述活性層上之第2導電型之第2半導體層， 和連接於前述第2半導體層之第1電極， 和連接於前述透明基板之第2電極， 和連接於前述透明基板之光反射層所構成。 36 . —種半導體發光元件之製造方法，其特徵係包含 於基板上形成第1導電型之第1半導體層， 和於前述第1半導體層上形成活性層， 和於前述活性層上形成第2導電型之第2半導體層， 和形成連接於前述第2半導體層之第1電極之步驟； 其中， 形成前述第1電極之步驟係由以下步驟 於前述第2半導體層上形成電阻層， 經由第1熱處理，實現前述第2半導體層和前述電阻 層之電阻性連接’ 和於前述電阻層上形成第1阻隔層， 表紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---,--·----0^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -7 - 531902 A8 B8 C8 D8 αιψ * ur·，-ηΐ·.*Γ W e Wiftf 疋·®#^ 條正.1 申請專利範圍 和於前述第1阻隔層上，對於以前述活性層產生之光 線，形成具有高反射率之光反射層。 37 .如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，更包含 於前述光反射層上形成第2阻隔層， 和於前述第2阻隔層上，形成使用做爲覆蓋之外敷電 極 和進行較前述5身之熱處理溫度爲低的第2之熱處 38 .如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述基板爲絕緣基板。 39 .如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述基板爲半導體基板。 4〇 ·如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，包含形成連接於前述半導體基板之第2電極 之步驟。 41 ·如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，包含形成連接於前述第1半導體基板之第2 電極之步驟。 42 ·如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述第1阻隔層係防止前述電阻層和前述光 反射層間之前述金屬原子的擴散。 43 ·如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述第1阻隔層係由高融點金屬所構成。 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · Ί------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ··! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ΛΊΙ I 1— · 8- 531902 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 44 ·如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述第1之阻隔層之厚度爲1〇ηιη以下。 45 ·如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述電阻層係選自Ni、Pt、Mg、Zn、Be、 Ag、Au、Ge之一個或包含此之合金。 46 .如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述第1阻隔層係選自W、Mo、Pt ' Ni、 Ti、Pd、V群之一個或包含此之合金。 47 .如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述光反射層係選自A卜Ag之群的一個或包 含此合金。 48 .如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述電阻層及前述第1阻隔層係由同樣之材 料所構成。 49 .如申請專利範圍第48項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述電阻層及前述第1阻隔層係由Ni、Pt之 群或包含此之合金所構成。 50 .如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述電阻層係由配置成爲陣列狀之複數之島 所構成。 5 1 ·如申請專利範圍第37項之半導體發光元仵之製造 方法，其中，前述第2阻隔層係由高融點金屬所構成。 52 ·如申請專利範圍第36項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述第1電極係配置於前述第2半導體層之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ------·—,ί—,—------訂----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —f- -9- 531902 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 中央部。 53 ·如申請專利範圍第41項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述第1電極係配置於前述第2半導體層之 中央部，前述第2電極係包圍前述第1電極。 54 ·如申請專利範圍第40項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述第2電極係配置於前述半導體基板之緣 部。 55 ·如申請專利範_第40項之半導體發光元件之製造 方法，其中，前述第2電極係由複數之部分所成，前述·複 數之部分係於前述半導體基板之背面上，相互隔離配置。 56. —種半導體發光元件，包含 基板， 和一發光層形成在基板上，用以發光，其中該發光層 包含第1導電型之第1半導體層、一主動層形成在該第1 半導體層上，以發射光，以及一第2導電型之第2半導體 層，形成在該主動層上； 一第1電極，接觸該第2半導體層及 一第2電極，接觸該第1半導體層； 該第1電極包含 一電阻層，與該發光層呈電阻性接觸並包含有一具Pt 之金屬； 一第1阻隔層，形成在該電阻層上，包含有一具Pt之 金屬及 一發光層，形成在該第1阻隔層上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^--Ίί----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10-
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