专利名称：发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管，更具体涉及一种具有如下结构的发光二极管，其中， 形成于半导体发光元件的衬底侧的两个电极与衬底上的布线相连。
背景技术：
近年来，由于晶体品质的改善，作为半导体发光元件的发光二极管(此后称为 LED)实现了高的电和光转换效率。LED具有较高的发光效率和较小的发热影响，实现了其在大电流中的应用。因此，与显示用LED相比，用于需要更高亮度照明的光源的LED有更广泛的应用。为了实现发光元件的高输出，需要较大体积的元件，并确保对较大功率的抗性。作为用于LED的这样的较高输出和较高效率的有效结构，使用凸点(bump)的倒装芯片结构是已知的(例如，参见专利文献1和2)。在倒装芯片结构中，使用LED芯片，其中，如图11所示，通过层叠在透明衬底210上生长具有发光部的规定的半导体层211，在半导体层211上形成两个用于电流注入的电极212、213，并且分别在电极212和213上形成凸点214。将具有这样倒装芯片结构的LED芯片经凸点214安装在衬底216上的金属布线215上。在具有倒装芯片结构的LED中，透明衬底210侧用作光提取表面，并且来自于发光部的光没有被电极屏蔽。因此，可以实现高的光提取效率。专利文献1 日本特开2008-78225号公报专利文献2 日本特开2009-59883号公报但是，例如在如专利文献1和2公开的使用凸点的倒装芯片安装中，安装一个LED 需要形成多个凸点，并且不容易控制凸点的数量和高度，在凸点上安装LED的定位和结合也是不容易的，因此导致如下问题结合容易失败，并且生产性和产率难以提高。
发明内容
因此，希望提供一种发光二极管，其具有优良的热辐射特性和发光特性，并能实现高的生产性和产率。根据本发明的第一个方面，提供一种发光二极管，其包括布线层和设置在所述布线层上的发光元件；所述发光元件进一步包括半导体发光层、透明导电层、金属反射层、透明绝缘膜以及第一电极部和第二电极部；所述半导体发光层包括自所述布线层侧按顺序排列的第一半导体层、活性层和第二半导体层；所述透明导电层设置在所述半导体发光层的布线层侧；所述金属反射层设置在所述透明导电层的布线层侧；所述透明绝缘膜设置在所述金属反射层的布线层侧，并覆盖所述金属反射层；所述第一电极部和第二电极部设置于所述透明绝缘膜的布线层侧，并与所述布线层电连接，所述第一电极部和第二电极部之间插入有隔离区；其中，所述第一电极部通过所述透明导电层和被设置为贯穿所述透明绝缘膜的第一接触部与所述第一半导体层电连接，并且所述第二电极部通过第二接触部与所述第二半导体层电连接；所述第二接触部被设置为贯穿所述透明绝缘膜，并被设置为贯穿所述透明导电层、第一半导体层和活性层，并与它们绝缘。
图1是表示根据本发明的一个实施方式的发光二极管的截面图。图2是表示本发明的一个实施方式的发光二极管中多个半导体发光元件的连接关系图。图3A是表示制造根据本发明的一个实施方式的发光二极管的制造步骤的截面图。图IBB是表示制造根据本发明的一个实施方式的发光二极管的制造步骤的截面图。图3C是表示制造根据本发明的一个实施方式的发光二极管的制造步骤的截面图。图4A是表示制造根据本发明的一个实施方式的发光二极管的制造步骤的截面图。图4B是表示制造根据本发明的一个实施方式的发光二极管的制造步骤的截面图。图4C是表示制造根据本发明的一个实施方式的发光二极管的制造步骤的截面图。图5A是表示制造根据本发明的一个实施方式的发光二极管的制造步骤的截面图。图5B是表示制造根据本发明的一个实施方式的发光二极管的制造步骤的截面图。图6是表示根据本发明的一个实施方式的发光二极管中光提取表面的一个实例的截面图。图7A是表示根据本发明的其它实施方式的发光二极管中多个半导体发光元件的连接关系图。图7B是表示根据本发明的其它实施方式的发光二极管中多个半导体发光元件的连接关系图。图8是表示根据本发明的其它实施方式的发光二极管的截面图。图9是表示根据本发明的其它实施方式的发光二极管的截面图。图10是表示根据本发明的一个实施例的发光二极管中多个半导体发光元件的连接关系图。图11是表示常规的发光二极管的截面图。符号说明1 生长用衬底2 GaN层缓冲层
2a光提取表面
3第二半导体层(η-型包覆层
4活性层
5第一半导体层(P-型包覆层
6半导体发光层
8透明导电层
9金属反射层
10半导体发光元件
11透明绝缘膜
14第一接触部(P-型接触部)
15第二接触部(η-型接触部)
17结合层(结合用金属层)
18隔离区(电极分隔沟)
19隔离区(元件分隔沟)
20元件分隔沟
21第一电极部(P侧电极部)
22第二电极部(η侧电极部)
25具有透光性的导电膜
30衬底
31布线层
32粘结层
335口口 te
35衬底接触部
100发光二极管
具体实施例方式将采用附图对本发明的实施方式的发光二极管进行详细地说明。第一实施方式图1表示根据本发明的第一实施方式的发光二极管。本实施方式的发光二极管100具有衬底30、排列在衬底30上的布线层31以及设置在布线层31上的多个半导体发光元件10。半导体发光元件10包括具有自布线层31侧按顺序排列的第一半导体层5、活性层4和第二半导体层3的半导体发光层6，设置在半导体发光层6的布线层31侧的透明导电层8，设置在透明导电层8的布线层31侧的金属反射层9，设置在金属反射层9的布线层 31侧并覆盖金属反射层9的透明绝缘膜11，以及第一电极部21和第二电极部22 ；所述第一电极部21和第二电极部22设置于所述透明绝缘膜11的布线层31侧，并与布线层31电连接，在所述第一电极部21和第二电极部22之间插入有隔离区18和19。第一电极部21和第二电极部22在衬底30侧具有结合层17，以使得第一电极部21 和第二电极部22通过结合层17连接至布线层31。第一电极部21通过透明导电层8和被设置为贯穿透明绝缘膜11的第一接触部14与第一半导体层5电连接。第二电极部22通过第二接触部15与第二半导体层3电连接，所述第二接触部15被设置为贯穿所述透明绝缘膜11，并被设置为贯穿透明导电层8、第一半导体层5和活性层4，并与它们绝缘。根据本实施方式，形成第一电极部21和第二电极部22，以使得粘结层16和结合层17在透明绝缘膜11侧连接，并形成布线层31，以使得自衬底30侧层叠粘结层32和结合层33。使用例如Au和Au共晶合金的Au基材料，例如用于发光元件侧的结合层(结合金属层)17和衬底30侧上的结合层(结合金属层)33的材料。第一电极部21和第二电极部22的结合层17以及布线层31的结合层33，例如通过热压结合或共晶结合而彼此结合。第一电极部21和第二电极部22的结合层17的表面 (层叠表面，结合表面)基本是共面状态，并且类似地，布线层31的结合层33的表面(层叠表面，结合表面)也是共面状态。因此，通过热压等将结合层17和结合层33设定为平面结合状态。所以，相比于使用凸点的倒装芯片安装(参见图11)，确保并促进了结合，并防止了结合失败的发生。金属反射层9是用于将由活性层4发出并到达透明绝缘膜11侧的光反射至半导体发光层6并且提高光提取效率的层。作为金属反射层9的材料，使用金属例如Ag、Au、 Cu、Al或含有这些金属中至少一种的合金。金属反射层9优选由Ag制成。在本实施方式中，设置金属反射层9是为了使之被透明绝缘膜11和透明导电层8所覆盖。采用透明绝缘膜11覆盖金属反射层9是为了抑制构成金属反射层9的材料(例如Ag)的电迁移 (electromigration)。当在透明绝缘膜11上设置结合层例如Au时，设置粘结层16的目的是增加透明绝缘膜11和结合层之间的粘结特性。例如，通过采用Ti(钛)、Ni(镍)和 Al (铝)等，将粘结层16的厚度设置为约IOnm 50nm。本实施方式的包括半导体发光层6的半导体层，除了半导体发光层6，还具有设置于半导体发光层6的第一半导体层5的透明导电层8侧的接触层7，和设置于第二半导体层 3的活性层4的对侧的缓冲层2。缓冲层2的第二半导体层3的对侧的主面是经过表面粗糙化的光提取表面加。半导体发光元件10的光提取表面加进行粗糙化，由于其上不形成电极，由此，其光提取效率很高。根据本实施方式，如图2所示，排列在衬底30上的布线层31以如下方式形成其中，多个半导体发光元件10串联。也就是说，如图2所示，盘电极(pad electrode) 40形成于在矩形支撑衬底(support substrate)上按对角线排列的两个布线层31上，并在两个盘电极40和40之间施加电压，以由此使得电流经布线层31流向S形串联的七个半导体发光元件10。具体地，来自于布线层31(其连接至每个半导体发光元件10的第一电极部21)的电流，经第一电极部21和第一接触部14流向透明导电层8，其随后在透明导电层8上分散并被供给至接触层7，并且进而流过第一半导体层5、活性层4、第二半导体层3和缓冲层2， 并经过第二接触部15流至第二电极部22，并流至半导体发光元件10的第一电极部21，第一电极部21与半导体发光元件10相邻，并且由布线层31自第二电极部22经布线层31串联。请注意，如图2所示，第一接触部14形成为圆点状，而第二接触部15形成为矩形。 但是，它们也可以连续地形成为环状或分支状。进一步地，通过适当变换衬底30上的布线层31的图案和半导体发光元件10的电极部结构，多个半导体发光元件10不仅可以形成为串联，而且可以形成为并联，或者形成为串联和并联的组合。
根据本实施方式的发光二极管100，半导体发光元件10的第一电极部21和第二电极部22通过平面结合系统(层叠系统)连接至衬底30上的布线层31。因此，在光提取表面加侧没有作为屏蔽物体的电极，并且至衬底30侧的光被金属反射层9反射至光提取表面2a，由此可以获得高的光提取效率。进一步地，由于平面结构结合在第一电极部21、第二电极部22与布线层31之间为平面结合结构，即使在发光二极管100具有多个半导体发光元件10的情况下，也可以防止结合失败的发生，并且可以抑制发光二极管的发光的可变性，并且不仅可以实现结合失败的抑制，还可以实现促进结合，由此使得实现提高发光二极管的生产性和产率成为可能。进一步地，由于平面结合，放热面积也增大，并且半导体发光元件10中产生的热可以经布线层31由第一电极部21和第二电极部22疏散至衬底30侧， 由此提高了发光二极管的可靠性。进一步地，通过串联地设置多个半导体发光元件10，可以容易地调节电流值和亮度。下面将进一步详细地描述本实施方式的发光二极管以及根据该实施方式的发光二极管的制造步骤。图3A 图5B分别表示制造根据本实施方式的发光二极管100的制造步骤的实例。在衬底上形成布线层的步骤对于衬底(支撑衬底)30，不需要对光的透明度。例如，可以使用由蓝宝石、Si、 GaN, A1N、ZnO, SiC、BN、ZnS 制成的单晶衬底和陶瓷(由 A1203、A1N、BN、MgO、ZnO, SiC 和 C 等构成)制成的衬底，以及由它们的混合物制成的衬底。特别地，在这样的材料中，衬底30 优选由具有高的电阻和高的热传导率的材料制成。如图3A所示，希望形成布线层31，以使得粘结层32和结合层33顺序地形成于衬底30上，并且通过光刻、蚀刻形成布线图案。粘结层32优选由Ti和Pt制成，厚度为Inm 50nm。结合层33优选由Au和Au共晶合金制成，厚度为0. 5 μ m 2. 0 μ m。在生长用衬底上形成外延层的步骤在半导体发光元件10的生产中，首先，通过层叠在生长用衬底上形成III族 V 族化合物半导体层，作为发光外延层(图3B)。当形成氮化物半导体外延层时，例如，制备蓝宝石衬底1作为生长用衬底，并且，通过HVPE (氢化物气相外延)法或MOVPE (金属有机气相外延)法，在蓝宝石衬底1上顺序生长作为第二半导体层的GaN缓冲层(厚度4μπι)2、 η-型GaN包覆层(厚度3 μ m) 3、作为形成于量子阱结构中的活性层的未掺杂的hGaN活性层(5 6对的阱层和阻挡层)4、作为第一半导体层的ρ-型AKiaN包覆层(厚度40μπι)5 以及P-型GaN层(厚度300 μ m) 7，由此形成外延晶片。形成本实施方式的InGaN活性层4，目的是使阱层的In组合物比率为0. 15，并且阻挡层的h组合物的比率为0 0. 05。进一步地，由η-型GaN层来形成GaN缓冲层2，并且例如，形成的载流子浓度为5Χ1017 lX1018cm_3。形成透明导电层和金属反射层的步骤接下来，如图3C所示，在ρ-型GaN层7上形成作为电流分散层的透明导电层8。 将ITO(铟锡氧化物)等用于透明导电层8。进一步地，在透明导电层8的规定部分形成金属反射层9。例如通过如下步骤形成金属反射层9 通过气相沉积在透明导电层8的整个表面上形成^Vg层，并且在要形成第一接触部14和第二接触部15的部分通过蚀刻除去银层。形成透明绝缘膜、第一接触部和第二接触部的步骤
接下来，如图4A所示，形成透明绝缘膜11以覆盖透明导电层8上的金属反射层9。 例如将SiA或SiN等用于透明绝缘膜11。将金属反射层9固定为被透明导电层8和透明绝缘膜11所覆盖和封闭的状态。随后，通过光刻和蚀刻，形成孔12以形成作为第一接触部的P-型接触部14，来贯穿透明绝缘膜11。进一步地，形成孔13，用于形成作为第二接触部的η-型接触部15，以贯穿透明绝缘膜11、透明导电层8、ρ-型GaN层7、ρ-型AlGaN包覆层 5以及InGaN活性层4，直至η-型GaN包覆层3。此时，可以在每个用于η-型接触部15的每个孔13的侧面设置未显示的绝缘膜 (例如SiO2)，用于与透明导电层8、ρ-型GaN层7、ρ-型AlGaN包覆层5以及InGaN活性层4 绝缘。但是，孔13的深度(外延层的厚度)较浅(薄)，约为1 μ m,而直径约为5 10 μ m。 因此，即使没有形成绝缘膜，也可以通过准确地形成孔13和η-型接触部15，通过未显示的间隙(gap)确保η-型接触部15和透明导电层8以及ρ-型GaN层7等之间的绝缘特性。接下来，如图4Β所示，通过将Au基的金属设置在孔12和13中，形成ρ-型接触部 14和η-型接触部15。例如，将NiAu用作ρ-型接触部14和η-型接触部15的材料。形成第一电极部和第二电极部的步骤接下来，如图4C所示，例如采用真空沉积，通过层叠在透明绝缘膜11、ρ_型接触部 14和η-型接触部15上形成由Ti制成的粘结层16和由Au制成的结合金属层17，作为用于构成作为第一电极部的P-侧电极部21和作为第二电极部的η-侧电极部22。进一步地，通过采用光刻法和蚀刻法，穿过粘结层16、结合金属层17、透明绝缘膜 11、透明导电层8、P-型GaN层7、P-型AlGaN包覆层5、InGaN活性层4以及η-型GaN包覆层3，形成作为隔离区的电极分隔沟(隔离沟)18和元件分隔沟(隔离沟)19，以便使ρ-侧电极部21、与ρ-侧电极部21连接的透明导电层8等、η-侧电极部22以及与η-侧电极部 22连接的透明导电层8等互相之间不导通。因此，以相互分隔这样一种方式形成ρ-侧电极部21和η-侧电极部22。ρ-侧电极部21的结合金属层17的表面和η_侧电极部22的结合金属层17的表面的高度相同。请注意，可以将绝缘物质例如S^2等设置在每个电极分隔沟18中。当将绝缘物质设置在电极分隔沟18内部时，P-侧电极部21和η-侧电极部22之间的电绝缘特性进一步得到了保证。结合步骤衬底(支撑衬底)30上形成有图3Α所示的布线层31，外延晶片上形成有图4C所示的具有P-侧电极部21和η-侧电极部22的半导体发光元件10，如图5Α所示，将所述衬底30和外延晶片互相结合，由此制造结合的晶片。具体地，采用具有微机(micro machine)用定位功能的结合装置，进行布线层31、 P-侧电极部21和η-侧电极部22的定位，并且，将布线层31的结合层33、ρ-侧电极部21 和η-侧电极部22的结合金属层17彼此紧密结合，以使得通过热压将它们彼此结合。具体地，将支撑衬底30和外延晶片分别固定在结合装置中，在高真空状态下，通过施以压力并将温度升至350°C，使之成紧密粘结状态。这样的状态保持1小时，此后温度降至室温，并取消加压，由此获得结合的晶片。请注意，衬底30和外延晶片之间的结合除了通过热压结合外，还可以通过共晶结合。除去生长用衬底和使光提取表面粗糙化的步骤
结合后，通过激光加工，除去作为结合晶片的蓝宝石衬底的生长用衬底1 (图5B)。 请注意，生长用衬底不仅可以通过激光加工除去，还可以通过磨光(lapping)或蚀刻除去。请注意，在透明衬底例如蓝宝石衬底的情况下，生长用衬底可以不必除去。在这种情况下，通过在设置蓝宝石衬底的缓冲层的一侧上形成凹凸部(uneven part)，可以提高从半导体层侧至蓝宝石衬底的光提取量。形成缓冲层时，适当地调整生长条件，以使得在蓝宝石衬底和缓冲层之间不产生间隙。进一步地，当蓝宝石衬底1的直径为2英寸时，其厚度是例如400μπι。在形成外延层的步骤(在该步骤中，在蓝宝石衬底上形成半导体层)之后， 或者在结合步骤之后，当蓝宝石衬底保留而没有被除去时，优选通过倒磨(backlap)加工将蓝宝石衬底制薄。这是因为由于蓝宝石衬底非常坚硬，采用切片机(dicer)通过切割将厚的蓝宝石衬底制成芯片耗费时间，所以，例如将厚度约为400 μ m的蓝宝石衬底制薄为约 SOym0进一步地，采用激光划片器(laser scriber)在变薄的蓝宝石衬底表面上形成沟， 此后通过切断将具有蓝宝石衬底的结合晶片分割成每个芯片。除去生长用衬底1后，对作为光提取表面加的GaN缓冲层2的表面进行粗糙化加工。在粗糙化加工中，例如，如图5B所示，采用光刻法和干法蚀刻，在光提取表面加上形成规定的凹凸形状。因此，可以半导体发光元件10向外部的光提取效率的可以得到提高。进一步地，如图6所示，可以在η-型GaN缓冲层2的粗糙化表面加上形成具有透光性的导电膜25，例如ITO膜或金属薄膜。通过设置具有透光性的导电膜25，可以改善电流分散性，可以抑制发光的不规则性，并且可以获得高的输出。进一步地，对粗糙化表面加进行了保护， 并且，光提取表面的最上表面变成平滑的波形曲线表面。因此，可以预期归因于透镜效应的光提取效率的提高。元件分隔(隔离)和切片(dicing)步骤接下来，如图5B所示，通过干法蚀刻除去位于元件分隔沟19上部并形成于第一电极部16和第二电极部17之间的GaN缓冲层2，并形成元件分隔沟20，以将所述元件分隔成多个具有规定尺寸的半导体发光元件10。进一步地，当在布线层31上形成盘电极时，通过在盘电极形成的区域蚀刻半导体发光元件6等，将布线层31暴露出来。分隔成多个半导体发光元件10后，通过在半导体发光元件6等上蚀刻，形成切割用的沟(划片沟(singulation groove)，未示出)以具有规定的形状，通过划片刀(dicing blade)在划片沟的位置切割衬底30等，以使之被划片成规定尺寸的发光二极管。此时， 相对于划片刀的宽度(例如30μπι)，设定具有充足的边缘的颗粒化的沟的宽度(例如 50 μ m)。请注意，通过在半导体发光元件10的侧面上形成具有低折射率的透明绝缘膜，半导体发光元件10的侧面得到了保护，并实现了光提取效率的提高。例如，将SiA或SiN等用于透明绝缘膜。其它实施方式根据第一实施方式，已经描述了具有多个串联的半导体发光元件10的发光二极管100。但是，多个半导体发光元件10可以并联，或以并联和串联的组合相连。图7A表示电极部和布线层结构的实施例，其中，三个半导体发光元件10并联。进一步地，图7B表示电极部和布线层结构的实施例，其中，右侧的两个半导体发光元件10串联，而左侧的两个半导体发光元件并联。
在本实施方式中，已经描述了具有多个串联和并联的半导体发光元件10的发光二极管。但是，如图8所示，当然，本发明的发光二极管可以是具有一个形成于衬底30上的半导体发光元件10的一元型发光二极管。请注意，图8所示的发光二极管中，未掺杂的GaN 层用于GaN缓冲层2。通过形成采用未掺杂层的缓冲层2，可以形成具有抑制的位错(缺陷)的半导体发光层6。采用未掺杂的GaN缓冲层，形成电极分隔沟18，以保留第二半导体层3(n-型包覆层3)。形成本实施方式中的电流通路，以使得由第一电极部21注入的电流经过第一接触部14流至透明导电层8，所述电流被透明导电层8和接触层7分散，并被进一步供给至第一半导体层5和活性层4，然后流至第二半导体层3，并经第二接触部7流至第二电极部22。进一步地，当采用未掺杂的GaN缓冲层2时，可以将作为电流分散层的n_型GaN 电流分散层设置于GaN缓冲层2和第二半导体层3之间。例如，形成的η-型GaN电流分散层的载流子浓度可以是1 X 1018cm_3，厚度为3. 0 μ m 5. 0 μ m。进一步地，如图9所示，通过在衬底30上形成通孔并采用金属材料填充该通孔，形成与布线层31电连接的衬底接触部35。一个发光二极管设置一对或更多的衬底接触部35。 衬底接触部35在衬底30的后侧与布线(未示出)等电连接，由此将电流经衬底接触部35 供给至发光二极管。通过采用衬底接触部35，不需要在布线层31上设置盘电极的区域，这有助于发光二极管的小型化。进一步地，在具有衬底接触部35的结构中，可以排除线结合 (wire bonding)，并且可以简化电极部和布线的结构和连接，并可以容易地增加电流量。进一步地，形成本实施方式的发光二极管，目的是在衬底上形成氮化镓半导体发光元件。但是，例如，可以采用用于生长用衬底的GaAs，并采用用于半导体发光层的 AlGaInP基材料和AlGaAs基材料，形成红色至绿色的半导体发光元件。进一步地，在该实施方式中，半导体发光层6的η-型和ρ-型的导电型可以颠倒。进一步地，在本实施方式中，DC流向一个或多个串联的半导体发光元件。但是，半导体发光元件10可以采用商业的AC电源进行驱动。当采用商业的AC电源时，存在例如难以看见的问题，这是由通过将AC流至半导体发光元件10的发光元件的闪烁光造成的。在这种情况下，可以在衬底30上设置倍频电路，用于增加2 4倍的频率，或者，可以设置桥式整流电路，用于整流AC并使之平滑。实施例接下来，将描述本发明的实施例。基于本发明的实施方式的发光二极管的结构，制造实施例的发光二极管(LED)。如图10所示，在实施例的LED中，九个半导体发光元件10以格点(grid-point)式图案排列在矩形衬底30上。进一步地，在图10中，衬底接触部35设置在衬底30上的右上角和左下角中的半导体发光元件10的附近，并在两个衬底接触部35和35之间施加电压， 以允许电流经过布线层31流至以S-形串联的九个半导体发光元件10。与前面的提到的实施方式相似，采用氮化镓基的半导体形成包括半导体发光元件 10的半导体发光层的外延层。ITO用于透明导电层，Ag用于金属反射层，SiO2用于透明绝缘膜，NiAu用于ρ-型接触部和η-型接触部，Au用于结合层和结合金属层。进一步地，关于每个部分的尺寸，半导体发光元件10的每个元件尺寸设定为 300 μ mX300 μ m，Ag金属反射层的截面面积设定为260 μ mX 130 μ m(仅在ρ-型电极部侧形成金属反射层)，50个直径为5 μ m的圆柱状电极排列在ρ-型接触部(第一接触部)，n-型接触部(第二接触部)的截面积设定为260 μ mX 20 μ m。测定本实施例的氮化物基LED的发光特性和电特性。当40mA的电流流过时，电压为35. 8V，这是比通常的蓝色LED高的值。这是因为九个半导体发光元件10串联。 此时的亮度是M流明，波长是460nm，发光效率是161m/W，作为蓝色LED，该发光效率是一个极其高的值。蓝色LED的情况下获得如此之高的值的原因是与常规的倒装芯片结构(参见图11)相似，由于在表面(光提取表面)没有电极(屏蔽物)，增加了光提取效率。但是， 常规的倒装芯片结构的LED不能获得这样高的光提取效率。这是因为，倒装安装过程中的凸点连接在活性层产生了缺陷。在本实施例中，布线层与P-侧电极部、η-侧电极部通过金属平面结合进行结合，因此可以通过对活性层施加均勻的力进行晶片结合(层叠)，由此使获得高的内部量子效率成为可能。进一步地，通过层叠获得具有较宽表面的平面结合，由此可以获得优良的光辐射特性并抑制通电时温度的升高。常规地，为了获得高亮度的LED，需要增加对LED的输入功率。常规LED芯片的尺寸允许360mAG0mAX9)的电流流过。通过安装布线时薄的布线，难以流过这么大量的电流，需要使用厚的布线。进一步地，需要作为晶体管的功率晶体管来控制电流，由此增加了元件的尺寸，并由此导致了高的成本。同时，作为用于驱动具有本实施例的结构的晶体管， 使用耐电压性高但响应小电流的晶体管就足够了。因此，九个半导体发光元件10的安装可以通过一次性安装容易地进行，并且LED的外围中的电路也可以低成本小型化。特别地，在切换驱动(switching drive)中，它的效果可以得到最大的体现。进一步地，由透明导电层进行电流分散，并因此可以减少点状的ρ-型接触部的数量，P-型接触部的排列位置可以形成于每个LED元件的端部(作为排列关系的一个示例， P-型接触部、金属反射层和η-型接触部以该顺序排列在透明绝缘膜的形成表面上)。因此， 金属反射层的面积可以做的更宽，由此可以获得光提取效率的提高。请注意，制造了省略本实施例的透明导电层的用于比较的LED，电流分散没有令人满意，并观察到了发光的不规则性。可以认为，P-型接触部的数量的增加消除了发光的不规则性。但是当P-型接触部的数量增加时，金属反射层的面积变窄，结果证实光提取效率降低。
权利要求
1.一种发光二极管，其包括布线层和设置在所述布线层上的半导体发光元件； 所述半导体发光元件进一步包括半导体发光层，其包括自所述布线层侧按顺序排列的第一半导体层、活性层和第二半导体层，透明导电层，其设置在所述半导体发光层的布线层侧， 金属反射层，其设置在所述透明导电层的布线层侧，透明绝缘膜，其设置在所述金属反射层的布线层侧，并覆盖所述金属反射层，以及第一电极部和第二电极部，所述第一电极部和第二电极部设置于所述透明绝缘膜的布线层侧，并与所述布线层电连接，在所述第一电极部和第二电极部之间插入有隔离区；其中，所述第一电极部通过所述透明导电层和被设置为贯穿所述透明绝缘膜的第一接触部与所述第一半导体层电连接，并且所述第二电极部通过第二接触部与所述第二半导体层电连接，所述第二接触部被设置为贯穿所述透明绝缘膜，并被设置为贯穿所述透明导电层、第一半导体层和活性层，并与它们绝缘。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，所述第一电极部和第二电极部通过平面结合与所述布线层结合。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，所述第一电极部和第二电极部具有Au基结合层，并通过所述结合层与所述Au基布线层结合。
4.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，形成所述半导体发光层的所述第一半导体层、活性层和第二半导体层分别由氮化物半导体制成，并且所述金属反射层由Ag制成。
5.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，在所述布线层上设置多个半导体发光元件。
6.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，在所述半导体发光元件的布线层的对侧形成经粗糙化加工的光提取表面。
7.根据权利要求6所述的发光二极管，其中，在所述光提取表面上形成透光性的导电膜。
8.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，在绝缘衬底上设置所述布线层，在所述绝缘衬底上设置两个以上通孔，在所述通孔中设置金属材料，由此形成与所述布线层电连接的衬底接触部。
9.一种发光二极管，其包括布线层和设置在所述布线层上的半导体发光元件； 所述半导体发光元件进一步包括半导体发光层，其包括自所述布线层侧按顺序排列的第一半导体层、活性层和第二半导体层，透明导电层，其设置在所述半导体发光层的布线层侧， 透明绝缘膜，其设置在所述透明导电层的布线层侧，以及第一电极部和第二电极部，所述第一电极部和第二电极部设置于所述透明绝缘膜的布线层侧，并与所述布线层电连接，在所述第一电极部和第二电极部之间插入有隔离区；其中，所述第一电极部通过所述透明导电层和被设置为贯穿所述透明绝缘膜的第一接触部与所述第一半导体层电连接，并且所述第二电极部通过第二接触部与所述第二半导体层电连接，所述第二接触部被设置为贯穿所述透明绝缘膜，并被设置为贯穿所述透明导电层、第一半导体层和活性层，并与它们绝缘。
全文摘要
一种发光二极管，其包括布线层和设置在所述布线层上的发光元件，所述发光元件进一步包括半导体发光层、透明导电层、金属反射层、透明绝缘膜以及第一电极部和第二电极部，所述第一电极部和第二电极部设置于所述透明绝缘膜的布线层侧并与所述布线层电连接，所述第一电极部和第二电极部之间插入有隔离区，其中，所述第一电极部通过第一接触部与第一半导体层电连接，并且所述第二电极部通过第二接触部与第二半导体层电连接，所述第二接触部被设置为贯穿所述透明绝缘膜、透明导电层、第一半导体层和活性层。
文档编号H01L33/14GK102386293SQ201110250979
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月23日 优先权日2010年9月1日
发明者水谷友哉, 海野恒弘 申请人:日立电线株式会社