发光装置的制作方法

本申请案享有以日本专利申请案2015-178373号(申请日：2015年9月10日)为基础申请案的优先权。本申请案是通过参照该基础申请案而包含基础申请案的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及一种发光装置。

背景技术：

作为发光装置的一例，已知有背面光出射型发光二极管。在背面光出射型发光二极管中，阳极电极或阴极电极的一者与发光层设置在能够透过光的衬底的正面，且阳极电极或阴极电极的另一者设置在该发光层之上。使用发光层的光中从衬底的背面出射的光。

在背面光出射型发光二极管中，一般而言衬底成为电流路径。因此，存在衬底的载流子浓度对电气特性造成影响的情况。为了抑制该影响，考虑到在衬底的正面形成成为电流路径的导电层的方法。然而，该方法可能会产生以下问题。

从衬底的背面出射的光中存在出射区域互不相同的两种光。其中的一种光是将发光层的下侧作为出射区域的直接光。另一种光是将设置在衬底上的电极的下侧作为出射区域的间接光。该间接光是在衬底的背面反射后进而在设置在衬底上的电极反射的光。此外，间接光中也包含向发光层的上侧出射并在设置在该发光层之上的电极反射，且透过发光层并再次将发光层的下侧作为出射区域的其他间接光。

在形成有所述导电层的情况下，在衬底的背面反射的光在设置在衬底上的电极反射时，光的一部分会被导电层吸收。因此，该间接光的光量与直接光的光量相比较大地降低。其结果，可能会产生光量较大的光偏向于发光层的下侧，且光量较小的光偏向于设置在衬底上的电极的下侧的问题。

技术实现要素：

本发明的实施方式提供一种能够抑制光量的偏向的发光装置。

根据实施方式，提供一种发光装置，其具备：

衬底，能够透过光；

导电层，具有设置在所述衬底之上的第1导电部分、及以与所述第1导电部分相邻的方式设置在所述衬底之上且较所述第1导电部分薄的第2导电部分；

发光层，设置在所述第1导电部分之上；

第1电极，设置在所述第2导电部分之上；以及

第2电极，设置在所述发光层之上。

附图说明

图1(a)是表示第1实施方式的发光装置的概略构成的俯视图，(b)是沿(a)所示的切断线A-A的剖视图。

图2是表示衬底的载流子浓度与发光装置的电气特性的关系的曲线图。

图3是表示第1实施方式的变形例的发光装置的概略构成的剖视图。

图4(a)是表示第2实施方式的发光装置的概略构成的剖视图，(b)是(a)所示的区域R1的放大图。

图5是表示在活性层的外周面形成凹部之前的状态的剖视图。

图6是表示在活性层的外周面形成凹部之后的状态的剖视图。

图7(a)是表示第2实施方式的变形例的发光装置的概略构成的剖视图，(b)是(a)所示的区域R2的放大图。

图8是表示第2实施方式的另一变形例的发光装置的概略构成的剖视图。

图9(a)是表示第3实施方式的发光装置的概略构成的俯视图，(b)是沿(a)所示的切断线A-A的剖视图。

图10是表示第3实施方式的变形例的发光装置的概略构成的剖视图。

图11是表示第3实施方式的另一变形例的发光装置的概略构成的剖视图。

图12是表示第3实施方式的又一变形例的发光装置的概略构成的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对将本发明应用于背面光出射型发光二极管的实施方式进行说明。本实施方式并非限定本发明。

(第1实施方式)

图1(a)是表示第1实施方式的发光装置的概略构成的俯视图，图1(b)是沿图1(a)所示的切断线A-A的剖视图。如图1(a)及图1(b)所示，本实施方式的发光装置1具备衬底10、导电层20、发光层13、第1电极14、电流扩散层15、及第2电极16。

衬底10是由GaP(磷化镓)衬底等能够透过光的衬底构成。衬底10具有第1面10a及与第1面10a对向的第2面10b。在第1面10a设置有导电层20。第2面10b是光的出射面。此外，衬底10并不限定于导电性衬底，也可为蓝宝石衬底等绝缘衬底。

导电层20具有第1导电部分11与第2导电部分12。第1导电部分11及第2导电部分12为外延生长层，且设置在衬底10之上并相互相邻。另外，如图1(b)所示，第2导电部分12的厚度t2薄于第1导电部分11的厚度t1。在本实施方式中，第1导电部分11与第2导电部分12为分体，但第1导电部分11与第2导电部分12也可成为一体而构成导电层20。另外，该导电层可为ITO等导电性半导体层或薄膜的金属膜，进而也可为其等的组合。

发光层13设置在第1导电部分11之上。在本实施方式中，发光层13具有P型或N型的第1包覆层13a、活性层13b、及N型或P型的第2包覆层13c。第1包覆层13a设置在第1导电部分11之上。活性层13b设置在第1包覆层13a之上。第2包覆层13c设置在活性层13b之上。即，活性层13b隔在第1包覆层13a与第2包覆层13c之间。

第1包覆层13a与第2包覆层13c包含带隙较活性层13b宽的材料，例如InGaAlP(铟镓铝磷)或GaAlAs(砷化镓铝)。

活性层13b是InGaAs(砷化铟镓)、GaAlAs或GaAs(砷化镓)等半导体层。如果从第1包覆层13a将电洞或电子注入至活性层13b，并且从第2包覆层13c将电子或电洞作为载流子注入至活性层13b，则活性层13b发出红外光。但是，发光层13的光并不限定于红外光，也可为其他波段的光。

第1电极14设置在第2导电部分12之上。在本实施方式中，第1电极14为阳极电极。

电流扩散层15设置在发光层13之上。电流扩散层15例如包含InAlGaP或AlGaAs等。通过该电流扩散层15而将电流均匀地供给至整个发光层13。

另外，在电流扩散层15与第2电极16之间，为了良好地进行欧姆接合而插入有包含GaAs等的较薄的接触层(未图示)、或能取得直接接触的材料(AlGaAs、GaP等)(未图示)。

第2电极16设置在电流扩散层15之上。在本实施方式中，第2电极16为阴极电极。但是，在导电层20的极性(P型与N型)相反的情况下，第1电极14相当于阴极电极，第2电极16相当于阳极电极。

此外，第2电极16也可不隔着电流扩散层15而设置在发光层13之上表面。即，在本说明书中，所谓“设置在发光层13之上的第2电极16”，包含第2电极16隔着电流扩散层15而间接地设置在发光层13之上的形态，及第2电极15直接设置在发光层13之上的形态。

另外，在发光装置1与例如受光元件一同用于光电耦合器的情况下，在第1电极14及第2电极16的各者接合有接合线(未图示)。另外，发光装置1被树脂构件(未图示)覆盖。

在以所述方式构成的发光装置1中，当电流流过第1电极14与第2电极16之间时，发光层13发光，且第1光P1与第2光P2从衬底10的第2面10b出射。第1光P1是朝向发光层13的下侧出射的直接光。第2光P2是在第2面10b暂时反射并在第1电极14进而反射后朝向第1电极14的下侧出射的间接光。

根据以上说明的本实施方式，在衬底10之上设置有第2导电部分12。此处，参照图2对通过第2导电部分12所带来的效果进行说明。

图2是表示衬底的载流子浓度与发光装置的电气特性的关系的曲线图。在图2中，横轴表示衬底10的载流子浓度。纵轴表示作为发光装置1的电气特性之一的顺向电压VF。另外，直线L1表示本实施方式的发光装置1的特性。虚线L2表示比较例的发光装置的特性。

在比较例的发光装置中并未设置第2导电部分12。即，在比较例的发光装置中，第1电极14与衬底10接触，因此衬底10成为电流路径。因此，如图2的虚线L2所示，在该发光装置中，顺向电压VF容易受衬底10的载流子浓度的影响。

另一方面，根据本实施方式的发光装置1，在衬底10之上设置有第2导电部分12，且在第2导电部分12之上设置有第1电极14。由此，第2导电部分12与第1导电部分11成为电流路径。因此，如图2的虚线L1所示，在本实施方式的发光装置1中，顺向电压VF不易受衬底10的载流子浓度的影响。此外，在本实施方式中，理想的是衬底10与导电层20的载流子浓度具有浓度差，且后者高于前者。另外，理想的是该高浓度区域位于导电层20的衬底侧。进而，该高浓度区域的载流子浓度为1E18/cm³以上，更优选为3E18/cm³。

进而，如图1(b)所示，根据本实施方式的发光装置1，第2导电部分12的厚度t2薄于第1导电部分11的厚度t1。因此，第2导电部分12的光吸收率也小于第1导电部分11的光吸收率。由此，当在第2面10b反射的光在第1电极14进而反射时，与第1导电部分11相比，光的吸收量减少。其结果，第1光P的光量与第2光P2的光量的差缩小。即，朝向发光层13的下侧出射的光的光量与朝向第1电极14的下侧出射的光的光量的差缩小。因此，能够抑制光量的偏向。

此外，在本实施方式的发光装置1用于例如光电耦合器的情况下，衬底元件10的底面通过安装材料(未图示)而接合于受光元件。在此情况下，为了抑制第1光P1与第2光P2的光量的偏向，理想的是衬底10与安装材料的折射率差较大，换言之，理想的是将衬底10与反射率较高(全反射角较大)的安装材料组合。具体而言，优选与折射率3以上的衬底(GaP等)或包含ZnO等折射率2以上的材料的衬底10的折射率差为0.5以上的安装材料。作为此种安装材料，能够列举包含环氧树脂或硅树脂等的低折射率的材料。

(变形例1)

以下，参照图3对第1实施方式的变形例进行说明。图3是表示第1实施方式的变形例的发光装置的概略构成的剖视图。

如图3所示，在本变形例的发光装置1a中，衬底10的第2面10b成为实施了凹凸加工的纹理结构。因此，能够使从第2面10b出射的光扩散至更广范围。

此外，在本变形例中，在第2面10b，区域10b1的表面粗糙度可大于区域10b2的表面粗糙度。此处，区域10b1是与第1导电部分11对应的区域，区域10b2是与第2导电部分12对应的区域。另外，各区域的表面粗糙度例如能够由每单位面积的凹凸的高低差的平均值规定。

在本变形例的发光装置1a中，第1光P1与第2光P2也是从衬底10的第2面10b出射。然而，第2光P2在第2面10b与第1电极14反射。因此，第2光P2的光学损耗大于第1光P1的光学损耗。

因此，若如本变形例般区域10b1的表面粗糙度大于区域10b2的表面粗糙度，则在第2面10b反射的光增加，结果第2光P2的光量增加。由此，第1光P1的光量与第2光P2的光量的差进一步缩小，因此能够从衬底10的第2面10b出射更均匀的光。

(第2实施方式)

关于第2实施方式，以与第1实施方式不同的点为中心进行说明。图4(a)是表示第2实施方式的发光装置的概略构成的剖视图，图4(b)是图4(a)所示的区域R1的放大图。以下，对与上述第1实施方式相同的构成要素标注相同的符号，并省略详细的说明。

如图4(a)及图4(b)所示，本实施方式的发光装置2与第1实施方式的发光装置1不同的点是，活性层13b的外周面相对于第1包覆层13a的外周面及第2包覆层13c的外周面而向内侧凹陷。以下，参照图5及图6对在活性层13b的外周面形成凹部的步骤简单地进行说明。

图5是表示在活性层13b的外周面形成凹部之前的状态的剖视图。另外，图6是表示在活性层13b的外周面形成凹部之后的状态的剖视图。如图5所示，第2包覆层13c的上表面被包含未添加杂质的氧化物的UDO(Un Doped Oxide，非掺杂氧化物)30覆盖。在该状态下实施RIE(Reactive Ion Etching，反应性离子蚀刻)，其后将UDO30去除。此时，活性层13b的蚀刻速率与第1包覆层13a及第2包覆层13c的蚀刻速率不同。其结果，如图6所示，在活性层13b的外周面形成有凹部。另外，其后，在将UDO30去除且为了取得接触而将导电层20的一部分及发光层13的一部分去除时，亦能以不仅在活性层13b的外周面，也在第1包覆层13a的外周面及第2包覆层13c的外周面形成凹部的方式，对蚀刻量、时间及各自的材料(选择Al的组成较接触层多的包覆层或活性层)进行调整。

此外，在活性层13b的外周面形成凹部之后，在第2导电部分12之上形成第1电极14。其后，在已将UDO30去除的第2包覆层13c的上表面形成第2电极16。

根据以上说明的本实施方式，与第1实施方式同样地，第2导电部分12的厚度t2薄于第1导电部分11的厚度t1。因此，在第2面10b反射的反射光在第1电极14进而反射时，光的吸收量减少。其结果，第1光P的光量与第2光P2的光量的差缩小，因此能够抑制从衬底10出射的光的光量的偏向。

进而，在本实施方式中，被树脂构件17覆盖的活性层13b的外周面相对于第1包覆层13a的外周面及第2包覆层13c的外周面而向内侧凹陷。因此，通过树脂构件17进入至该凹部中的锚固效应而使树脂构件17与发光层13的粘接力提高。因此，能够提高发光装置2的可靠性。

(变形例2)

以下，参照图7对第2实施方式的变形例进行说明。图7(a)是表示第2实施方式的变形例的发光装置的概略构成的剖视图，图7(b)是图7(a)所示的区域R2的放大图。

如图7(a)及图7(b)所示，在本变形例的发光装置2a中，第1包覆层13a的外周面相对于第1导电部分11的外周面而向内侧凹陷，且第2包覆层13c的外周面相对于电流扩散层15的外周面而向内侧凹陷。以下，对使第1包覆层13a的外周面与第2包覆层13c的外周面凹陷的步骤简单地进行说明。

在本变形例中，与上述第2实施方式同样地，也是在第2包覆层13c的上表面被UDO30覆盖的状态下实施RIE。其后，在去除UDO30且为了取得接触而将导电层20的一部分及发光层13的一部分去除时，以不仅在活性层13b的外周面，也可在第1包覆层13a的外周面及第2包覆层13c的外周面形成凹部的方式，对蚀刻量、时间及各自的材料进行调整。

根据本变形例，在发光层13的外周面凹凸的数量增加，因此树脂构件17与发光层13的粘接力被强化。因此，能够进一步提高发光装置2的可靠性。

另外，如图4(b)或图7(b)所示，在活性层13b、第1包覆层13a及第2包覆层13c，以各自的外周部较第2电极16的外周部更靠外侧的方式形成凹部。即，在以图4(b)或图7所示的截面观察的情况下，发光层13的宽度宽于第2电极16的宽度。由此，使用剥离形成电极时的制程稳定，从而良率稳定。

(变形例3)

以下，参照图8对第2实施方式的另一变形例进行说明。图7(a)是表示第2实施方式的另一变形例的发光装置的概略构成的剖视图。

如图8所示，在本变形例的发光装置2b中，与图3所示的发光装置1a同样地，衬底10的第2面10b成为实施了凹凸加工的纹理结构。因此，根据本变形例，除能够提高发光装置2的可靠性以外，也能够使从第2面10b出射的光扩散至更广范围。

(第3实施方式)

关于第3实施方式，以与第1实施方式不同的点为中心进行说明。图9(a)是表示第3实施方式的发光装置的概略构成的俯视图，图9(b)是沿图9(a)所示的切断线A-A的剖视图。以下，对与上述第1实施方式相同的构成要素标注相同的符号，并省略详细的说明。

如图9(a)所示，本实施方式的发光装置3与第1实施方式的发光装置1不同的点是第2电极16的平面面积与发光层13的平面面积相等。

如图9(b)所示，发光层13的光不仅包含如第1光P1与第2光P2般朝向发光层13的下侧出射的光，也包含如第3光P3般朝向发光层13的上侧出射的光。例如，在发光装置3与受光元件一同使用于光电耦合器的情况下，该受光元件是以接收第1光P1及第2光P2的方式与第2面10b对向配置。因此，第3光P3成为无法直接利用的光，因此必须使其成为能够利用的最佳形态。因此，在本实施方式中，通过使第2电极16的平面面积与发光层13的平面面积相等，第3光P3的大部分作为在第2电极16反射的第4光P4而从第2面10b出射。

根据以上说明的本实施方式，与第1实施方式同样地，第2导电部分12的厚度t2薄于第1导电部分11的厚度t1。因此，在第2面10b反射的反射光在第1电极14进而反射时，光的吸收量减少。其结果，第1光P的光量与第2光P2的光量的差缩小，因此能够抑制从衬底10出射的光的光量的偏向。

尤其是在本实施方式中，第2电极16的平面面积与发光层13的平面面积相等。因此，能够遮蔽朝向发光层13的上侧出射的第3光P3。另外，第3光P3的大部分作为在第2电极16反射的第4光P4而从第2面10b出射，因此从第2面10b出射的光增加。由此光的利用效率提高。进而，在第2电极16包含金等热导率较高的金属构件的情况下，发光层13的热容易散热。

在本实施方式中，就遮蔽朝向发光层13的上侧出射的第3光P3的观点而言，第2电极16的平面面积理想的是与发光层13的平面面积相同，换言之是发光层13的平面面积的100％。然而，推测随着第2电极16的平面面积接近发光层13的平面面积的100％，第2电极16的制造良率降低。另外，推测随着第2电极16的平面面积远离发光层13的平面面积的100％，第3光P3的遮光效果降低。因此，理想的是第2电极16的平面面积为发光层13的平面面积的80％～90％的范围内。更优选第2电极16的平面面积为发光层13的平面面积的85％左右。

(变形例4)

以下，参照图10对第3实施方式的变形例进行说明。图10是表示第3实施方式的变形例的发光装置的概略构成的剖视图。

如图10所示，本变形例的发光装置3a具备电流扩散层15a代替电流扩散层15。电流扩散层15a与电流扩散层15同样地包含InAlGaP等，且其厚度薄于导电层11的厚度。在本实施方式中，电流扩散层15a的厚度为导电层11的厚度的大致1/4。

在上述第3实施方式的发光装置3中，第2电极16的平面面积与发光层13的平面面积相等。因此，发光层13内的电流的扩散得到改善，因此较厚的电流扩散层15的必要性减弱。

因此，在本变形例中，使用较电流扩散层15薄的电流扩散层15a。由此，除能够提高光学特性与散热特性以外，也能够使装置薄型化。

(变形例5)

以下，参照图11对第3实施方式的另一变形例进行说明。图11是表示第3实施方式的另一变形例的发光装置的概略构成的剖视图。

如图11所示，在本变形例的发光装置3b中，与图3所示的发光装置1a同样地，衬底10的第2面10b成为实施了凹凸加工的纹理结构。因此，根据本变形例，除能够提高光学特性与散热特性以外，也能够使从第2面10b出射的光扩散至更广范围。

(变形例6)

以下，参照图12对第3实施方式的又一变形例进行说明。图12是表示第3实施方式的又一变形例的发光装置的概略构成的剖视图。

如图12所示，在本变形例的发光装置3c中，与图4所示的发光装置2同样地，活性层13b的外周面相对于第1包覆层13a的外周面及第2包覆层13c的外周面而向内侧凹陷。由此，树脂构件17与发光层13的粘接力提高。如上所述，该凹部是通过对蚀刻量、时间及各自的材料(选择Al的组成多于接触层的活性层)进行调整而形成。

因此，根据本变形例，除能够提高光学特性与散热特性以外，也能够提高发光装置2的可靠性。

已对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为示例而提出者，并未意图限定发明的范围。这些实施方式能以其他各种方式加以实施，且能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨中，同样地包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

[符号的说明]

1～3、1a～3c 发光装置

10 衬底

11 第1导电部分

12 第2导电部分

13 发光层

13a 第1包覆层

13b 活性层

13c 第2包覆层

14 第1电极

15 电流扩散层

16 第2电极

20 导电层