专利名称：发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光元件。特别地，本发明涉及包括对于由有源层发出的光不透 明的半导体衬底和设置在半导体衬底和有源层之间的反射部以便具有不小于预定值的厚 度的发光元件。
背景技术：
在现有技术中，已知有一种发光元件，其包括η型GaAs衬底，在η型GaAs衬底上 设置的光反射层，在光反射层上设置的η型Ala45Giia55As包覆层，在η型Ala45G^l55As包覆 层上设置的P型GaAs有源层，在ρ型GaAs有源层上设置的ρ型Ala45Giia55As包覆层，以及 在ρ型Ala 45Ga0. 55As包覆层上设置的ρ型GaAs保护层，并且其中，光反射层具有η型AlAs/n 型AlxGai_xAs的叠层结构，该叠层结构以具有顺序变化的膜厚度的脉冲形状(chirp shape) 形成，并限定了改变的厚度比率、叠层数和混晶比率之间的关系，该关系允许获得预定的反 射波长带和反射系数。例如，在JP-A-5-37017(JP-A1993-37017)中公开了上述技术。
在JP-A-5-37017中描述的发光元件具有能够通过光波干涉来反射在衬底一侧上 行进的光由此能够提高发光输出的光反射层。
然而，尽管在JP-A-5-37017中描述的发光元件能够通过光反射层的单一主体扩 大反射波长范围，但是如果光反射层具有不小于预定值的厚度，则不能增加发光输出，这与 使用不具有脉冲形状的光反射层的情形相类似。因此，JP-A-5-37017中描述的发光元件公 开了改变的厚度比率DD优选地为大约0. 1至0. 15，如果标准厚度被限定为T，成对的层的 厚度优选地为T(I-DD)和T(1+DD)，限定并且光反射层的叠层数的个数优选地为20至30。 这里，在JP-A-5-37017中描述的发光元件的组成中，如果光发射波长被设定为631nm，则光 反射层的厚度大约为2至3μπι。即，如果发反射层的厚度不小于2 μ m，则在JP-A-5-37017 中描述的发光元件中对于发光输出的提高变为饱和，故对于发光输出的提高存在限制。发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题并且提供一种发光元件，即使反射层具有不 小于预定值的厚度，该发光元件仍能够依照反射层厚度的增加而提高发光输出。
(1)根据本发明的一个实施例，一种发光元件，包括
半导体衬底；
发光部，具有第一传导类型的第一包覆层、传导类型不同于第一传导类型的第二 传导类型的第二包覆层以及夹在第一包覆层和第二包覆层之间的有源层；
反射部，用于反射从有源层发出的光，所述反射部设置在半导体衬底和发光部之4间并且具有1. 7 μ m至8. 0 μ m的厚度；以及
电流扩散层，设置在发光部的与反射部相对的一侧上，并且在电流扩散层表面上 具有凹凸部，其中形成反射部以具有至少三个成对的层，所述成对的层是由第一半导体层 和不同于第一半导体层的第二半导体层形成的，
当从有源层发出的光的峰值波长是λ ρ、第一半导体层的折射率是nA、第二半导体 层的折射率是nB、第一包覆层的折射率是nIn并且第二半导体层上光的入射角是θ时，第一 半导体层具有由公式(1)限定的厚度ΤΑ，
第二半导体层具有由公式O)限定的厚度ΤΒ，和
当公式(1)和O)中光的入射角θ的值对于每个成对的层彼此不同时，反射部的 多对成对的层相应地具有彼此不同的厚度，并且至少一个成对的层包括由不小于50度的 光的入射角θ限定的第一半导体层和第二半导体层，
权利要求
1.一种发光元件，包括半导体衬底；发光部，具有第一传导类型的第一包覆层、传导类型不同于第一传导类型的第二传导 类型的第二包覆层以及夹在第一包覆层和第二包覆层之间的有源层；反射部，用于反射从有源层发出的光，所述反射部设置在半导体衬底和发光部之间并 且具有1. 7 μ m至8. 0 μ m的厚度；以及电流扩散层，设置在发光部的与反射部相对的一侧上，并且在电流扩散层表面上具有 凹凸部，其中形成反射部以具有至少三个成对的层，所述成对的层是由第一半导体层和不 同于第一半导体层的第二半导体层形成的，当从有源层发出的光的峰值波长是λρ、第一半导体层的折射率是nA、第二半导体层的 折射率是％、第一包覆层的折射率是nIn并且第二半导体层上光的入射角是θ时，第一半导 体层具有由公式(1)限定的厚度ΤΑ，第二半导体层具有由公式O)限定的厚度ΤΒ，和当公式(1)和O)中光的入射角θ的值对于每个成对的层彼此不同时，反射部的多对 成对的层相应地具有彼此不同的厚度，并且至少一个成对的层包括由不小于50度的光的 入射角θ限定的第一半导体层和第二半导体层，
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，反射部具有不少于15对成对的层。
3.根据权利要求2所述的发光元件，其中，成对的层包括具有不小于1.5倍λρ/4ηΑ& 厚度Ta的第一半导体层和不小于1. 5倍λ ρ/4ηΒ的厚度Tb的第二半导体层。
4.根据权利要求3所述的发光元件，其中，第一半导体层是由AlxGai_xAs形成的，其中 Ο^χ^ 1，而第二半导体层是由AlyGai_yAs形成的，其中1，并且所述第二半导体 层具有与第一半导体层的折射率不同的折射率。
5.根据权利要求4所述的发光元件，其中，位于半导体衬底的一侧的反射部的第一成 对的层或第一和第二成对的层处的第一半导体层是由AlAs形成的，位于半导体衬底的一侧的反射部的第一成对的层或第一和第二成对的层处的第二半 导体层是由AlxGai_xAs形成的，其中OSxS 1，并且具有小于构成有源层的半导体的带隙 能量，或是由AlxGai_xAs形成的，其中OSxS 1，并且对于从有源层发出的光是不透明的， 并且位于半导体衬底的一侧的反射部的第三成对的层或后续的成对的层处的第一半导体 层和第二半导体层是由AlxGai_xAs形成的，其中OSxS 1，并且对于从有源层发出的光是 透明的。
6.根据权利要求3所述的发光元件，其中，第一半导体层和第二半导体层是由 (AlxGiih)yIrvyP形成的，其中0彡χ彡1，0. 4彡y彡0. 6，并且具有彼此不同的折射率。
7.根据权利要求3所述的发光元件，其中，第一半导体层是由(AlxGi^x)yIrvyPB成的， 其中0彡χ彡1，0. 4彡y彡0. 6，而第二半导体层是由AlxGi^xAs形成的，其中0彡χ彡1， 或是，第一半导体层是由AlxGai_xAs形成的，其中OSxS 1，而第二半导体层是由(AlxGa1J JiVyP 形成的，其中 0 ^ χ ^ 1,0.4 ^ y ^ 0.6ο
8.根据权利要求1所述的发光元件，其中，电流扩散层包括具有彼此不同的载流子浓 度或杂质浓度的第一电流扩散层和第二电流扩散层，在电流扩散层的表面侧形成第二电流扩散层，以使第二电流扩散层的载流子浓度或杂 质浓度高于第一电流扩散层的载流子浓度或杂质浓度。
9.根据权利要求1所述的发光元件，进一步包括表面电极，形成在电流扩散层的表面上；以及出光层，形成在电流扩散层的除形成有表面电极的区域之外的表面上，从而由对于有 源层发出的光透明的并且具有处在构成电流扩散层的半导体和空气之间的中间等级的折 射率的材料形成。
10.根据权利要求9所述的发光元件，其中，当有源层发出的光的波长是λP，构成出 光层的材料的折射率是η，并且A是常数时，出光层具有由公式AX λ ρΛ4Χη)限定的值的 士30%范围内的厚度d，其中A是奇数。
全文摘要
一种发光元件，包括半导体衬底；发光部，其具有第一传导类型的第一包覆层、具有传导类型不同于第一包覆层的第二传导类型的第二包覆层以及夹在第一包覆层和第二包覆层之间的有源层；反射部，其用于反射从有源层发出的光，所述反射部设置在半导体衬底和发光部之间并且具有1.7μm至8.0μm的厚度；电流扩散层，其设置在发光部的与反射部相对的一侧上，并且在其表面上具有凹凸部，其中形成反射部以具有至少三个成对的层，所述成对的层是由第一半导体层和不同于第一半导体层的第二半导体层形成的。
文档编号H01L33/10GK102034911SQ201010225068
公开日2011年4月27日 申请日期2010年7月5日 优先权日2009年10月5日
发明者今野泰一郎 申请人:日立电线株式会社