[发明专利]半导体发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光元件，所述半导体发光元件的结构如下，即在具有发光层的IIIA-VA族化合物半导体层与支撑衬底之间夹持有欧姆接触接合部以及金属反射膜，特别涉及一种实现了提高光取出效率的半导体发光元件。

背景技术

历来，作为半导体发光元件的发光二极管(LED：Light Emitting Diode)，近年来由于可以通过MOVPE法(有机金属气相生长法)生长GaN系或AlGaInP系的高品质晶体，进而能够制备蓝色、绿色、橙色、黄色、红色的高亮度LED。而且伴随着LED的高亮度化，其用途在汽车的刹车灯或液晶显示器的背灯上得到推广，对其需求在逐年增加。

现在，由于通过MOVPE法生长高品质晶体已变为可能，发光元件的内部效率渐渐接近理论值的极限值。但是，从发光元件的光取出效率还依旧较低，因此提高光取出效率变得重要。例如，高亮度红色LED，由AlGaInP系材料形成，其发光部为双异质结构，所述双异质结构在导电性GaAs衬底上具有由晶格匹配组成的AlGaInP系材料形成的n型AlGaInP层、p型AlGaInP层以及上述两者之间所夹持的由AlGaInP或GaInP所形成的发光层(活性层)。然而，由于GaAs衬底带隙比发光层带隙窄，来自发光层的光大多被GaAs衬底所吸收，光取出效率显著降低。

对此，为了减少由于GaAs衬底的光吸收，以往采用下述方法。

已知有下述方法，即通过在发光层与GaAs衬底之间，形成多层反射膜结构，所述多层反射膜结构由折射率不同的半导体层形成，降低由GaAs衬底的光吸收，从而提高光的取出效率。然而，该方法只能够发射具有由多层反射膜结构所限定的入射角的光。

另外，提出了将由AlGaInP系材料所形成的双异质机构造隔着反射率高的金属反射膜而贴合在比GaAs衬底的热导率优异的Si支撑衬底上，此后，用除去半导体生长使用的GaAs衬底的方法(例如参考专利文献1)。该方法所使用的金属反射膜，由于无论射向金属反射膜的光的入射角如何而能够强反射，实现了LED的高亮度化。

在发光层和Si支撑衬底之间夹持金属反射膜的上述LED结构中，作为金属反射膜如果使用反射率高的金属，具体而言如果使用Al、Au、Ag，则不能和化合物半导体进行电的欧姆连接，因此将金属反射膜的一部分作为欧姆接触接合部。因此，引入到LED元件中的电子或空穴，从形成于发光部上部的表面电极经过欧姆接触接合部而流向Si支撑衬底。此时，存在于表面电极与欧姆接触接合部之间的活性层进行发光。所发出的光由发光部上部的半导体层表面(光取出面)而被取出至发光元件外部。

专利文献1：特开2005-175462号公报

发明内容

但是，在发光层与Si支撑衬底之间夹持着欧姆接触接合部以及金属反射膜的上述现有的LED结构，所发出的光的一部分在光取出面与金属反射膜之间被多次反射，当光到达欧姆接触接合部以及表面电极的情况下，由于不管是欧姆接触接合部还是表面电极都对所发出的光的吸收较高，而不能将光取出至发光元件外部。特别是，由于相比于欧姆接触部表面电极面积较大，从而成为发光元件整体较大吸收的主要原因。因此，必需减小表面电极的面积。但是，对单纯的圆形形状等表面电极来说，如果面积减小则电流分散性变差。

对此，为了使电流均匀分散于发光元件内，对使表面电极从圆形的中心部开始将电极延伸为线状形状(例如参考图10)等各种各样的表面电极形状进行了研究，不仅意在提高光的取出效率，也意在降低正向电压等特性的提高。

然而，为了减少由于表面电极的光吸收，对于在表面电极正下方以外的区域配置有欧姆接触接合部的电流狭窄结构的发光元件来说，在发光元件的芯片尺寸较小的情况下，诸如呈线状延伸的电极的复杂形状的表面电极，其结果导致表面电极面积的增加、光取出效率降低。

本发明的目的在于解决上述课题，提供能实现提高光取出效率的半导体发光元件。

为了解决上述课题，如下所述构成本发明。