[发明专利]半导体发光元件

说明书

本申请是申请日为2006年10月25日、申请号为200610137536.3、发明名称为“半导体发光元件”的发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及一种发光二极管，尤其涉及一种能以高效率通过大电流的发光二极管。 

背景技术

近年来，由于发光二极管具备红色至蓝色的各种颜色，所以人们积极地试验将其应用于照明，终于使发光二极管的发光效率逐渐达到了与灯泡的发光效率相同的程度。 

另一方面，通用的发光二极管的通电电流，一般为20mA，但用一个发光二极管只能做成数十mW左右的发光源，为了取得如灯泡一样的数十瓦那样的亮度，需将多个发光二极管并联或串联连接，从而取得需要的亮度。例如，对于交通信号等，对一个灯泡在面上并排设置200个左右发光二极管作为灯使用。因此，为了将发光二极管广泛地用作照明用，从减少能耗或降低成本方面来说也要求发光效率更高，并且能通过更大的电流。 

现有的发光二极管，若与灯泡或日光灯等现有的灯比较，对热而言是非常弱的元件，存在因对发光二极管通入大电流时所产生的热而使发光效率及可靠性降低的问题。为了避免这些问题，有将产生的热快速地向芯柱散发或尽量不产生热等的方法。 

作为快速地散发所产生的热的方法，有例如，如图9所示，做成以透光性基片109的表面为射出面，在该基片109的背面具有由p型包层102、活性层103、n型包层104构成的发光层部，通过n型包层用电极110及安装用合金112，从与安装芯柱107接合的p型包层用电极111通入电流的倒装片结构，将作为发热部分的发光层部尽量配置在靠近安装芯柱107的位置的方法。可是，在这样的结构中，虽然能将在发光层部产生的热有效地向芯柱散发，但发热的发光层部与散热的基片之间的热阻则成为问题。 

因此，出现了如图10所示的方法，在热阻较高的基片(未图示)上生长 由n型包层104、活性层103、p型包层102构成的发光层部，通过半导体接合层114粘贴热阻较低的高导热性基片113，其后，除去热阻较高的基片，形成上部电极101及下部电极106的方法。作为图10所使用的高导热性基片113，最广泛地使用Si基片。另外，根据线膨胀系数的关系，也可以使用采用了CuW等的基片。 

另一方面，为了实现尽量不产生热，必须提高发光二极管的发光效率，尽量将电能转化为光发射出来，而不转换为热。即，需要尽可能提高使注入的电子或空穴有效地再接合的内部量子效率，进而提高用于将发出的光从发光二极管发射出来的光射出效率。 

与此相对，在图10结构的发光二极管中，从发光层部射向表面侧的光中，虽然一部分光向发光二极管的外部放射出来，但由于发光二极管表面的折射率与发光二极管外部的折射率之差，大部分光由发光二极管表面反射，且射向高导热性基片113侧的光达到发光层部与高导热性基片113的界面即接合层114，因此，光的一部分反射，一部分被吸收。假如在接合层114的光反射率高，反射的光就射向发光二极管元件的表面侧，该光的一部分向元件外部发射出来，其余的光还是被反射。通过反复进行这种反射，可使光发射出去。可是，在该接合层114中，也需要考虑通入电，不能使反射率太高。即，光的反射和导电性存在折衷选择的关系。 

为了避免这种情况，如图11所示，有在图10的发光二极管中，分别形成通电的部分电极115和发射光的接合层114的方法(例如，专利文献1—日本特开2001—144322号公报)。而且，通过在光不穿过的上部电极101的正下方形成电流阻止部116，则可使电流分散在上部电极101的周围，通过抑制在上部电极101的正下方的发光，可提高发光效率。 

可是，在图11的结构中，通过增加通电的部分电极115的面积的比例，可以将驱动电压抑制得较低，但另一方面，由于接合层114的面积比例减小，所以产生反射率降低、发光效率低下的问题。即，即使在图1的结构中，也难以同时兼顾高的光反射率与低的电阻。 

发明内容

本发明的目的就在于解决上述问题，提供一种发光效率高，而且能通过大电流的发光二极管。 

为了实现上述目的，本发明具有如下的结构。