半导体发光元件的制作方法_2

文档序号:9632708阅读:来源:国知局
据参考示例,ρ侧上的第二导电层e2、保护性金属层70和第一元件间配线11彼此重叠。元件沿堆叠方向的厚度由于重叠部分而局部增大。换句话说,在绝缘层60的粘合表面内形成不平坦。因此,当绝缘层60和机体50通过金属层40粘合时应力被施加于突出部;元件有可能损坏。即使元件未损坏,仍有应力存储在元件内且可靠性降低的情形。还有由于绝缘层60断裂和造成金属层40短路而导致元件出现泄漏的情形。
[0041]在所述实施例中,能改进绝缘层60的粘合表面的平坦性;减少应力;并且抑制元件的损坏。此外,能增加效率。
[0042]半导体发光元件110进一步包括元件间绝缘层80。元件间绝缘层80设置在第三半导体层10b与第二元件间配线12之间以及第二发光层30b与第二元件间配线12之间。
[0043]如图2所示,半导体发光元件110包括例如第一至第九堆叠主体100a-100i。在第一至第九堆叠主体100a-100i中,一个堆叠主体的ρ电极串联于与所述一个堆叠主体一起设置的一个其它堆叠主体的η电极。
[0044]第五堆叠主体100e包括例如η侧上的第一衬垫单元13a。第九堆叠主体100i包括例如P侧上的第二衬垫单元13b。
[0045]例如,电压被施加于第一衬垫单元13a与第二衬垫单元13b之间。藉此,电流在第一至第九堆叠主体100a-100i中流动。由于所述电流,从第一发光层30a和第二发光层30b发出光。在所述示例中,所发射的光是从第一半导体层10a和第三半导体层10b侧发出。
[0046]在上述描述中,第一导电层el和第二导电层e2包括反光材料。例如,导电层包括铝(A1)、银(Ag)、镍(Ni)、金或铑中的至少一种。藉此,获得较高的反光率。被示为η电极的第一导电层el例如包括铝或铝合金。被示为ρ电极的第二导电层e2例如包括Ag、N1、Ag合金或这些金属的堆叠构造。
[0047]例如,通过在不小于250°C和不大于400°C (例如300°C )的氧气氛中执行不少于
0.5分钟且不大于2分钟(例如1分钟)的热处理来形成第二导电层e2。氧气氛中的氧浓度例如为50%或更大。氧气氛中的氮浓度例如为50%或更低。
[0048]在不小于250°C和不大于400°C (例如300°C )的氮气氛中完成不少于0.5分钟且不大于2分钟(例如1分钟)的热处理后,可在不小于250°C和不大于400°C (例如300°C )的氧气氛中完成不少于0.5分钟且不大于2分钟(例如1分钟)的热处理。例如,反射率增加;并且接触性能提高。
[0049]通过将上述构型施加于第二导电层e2,获得与第四半导体层20b的良好欧姆特性。获得与第四半导体层20b的低接触电阻。获得了良好的电气特性和高反光率。
[0050]例如,通过在不小于300°C和不大于600°C (例如400°C )的氮气氛中完成不少于
0.5分钟且不大于10分钟(例如1分钟)的热处理来形成第一导电层el。氮气氛中的氮浓度例如为90%或更大。可代替氮使用惰性气体例如氩等等。热处理可在减小的压力下完成。
[0051]通过将上述构型施加于第一导电层el,获得与第一半导体层10a的良好欧姆特性。获得与第一半导体层10a的低接触电阻。获得了良好的电气特性和高反光率。
[0052]第一元件间配线11和第二元件间配线12也包括反光材料。第一元件间配线11的材料例如包括招或招合金。第二元件间配线12的材料例如包括Ag或Ag合金。
[0053]优选第一元件间配线11的第二端部ed2定位在基体50与第二元件间配线12的第四端部ed4之间。也就是说,通过将具有比第一元件间配线11更高反射率的第二元件间配线12设置在发光表面侧上,能获得更有效的反射特性。第四端部ed4可定位在第二端部ed2与基体50之间。
[0054]金属层40例如包括锡以及金或镍中的至少一种。换句话说,通过考虑粘合性,金属层40包括金属例如Au-Sn、N1-Sn等等。藉此,获得了良好的粘合性。
[0055]从发光层(第一发光层30a和第二发光层30b)发射的光被电极、配线等有效地反射。反射的光被从光发射面有效地发射至外部。藉此,获得高的出光效率。
[0056]另一方面,通过堆叠主体产生的热被基体50有效地散失。基体50包括具有高导热性和良好散热性的材料。基体50的材料例如包括氮化招、硅、锗、铜等等。藉此,获得了良好的散热性;并且抑制了堆叠主体温度的过度增加。藉此,获得了高发光效率。这些材料还适用于如下所述的实施例。
[0057]从发光层发射的光(发射光)的峰值波长是例如不少于400nm并且不大于650nm。但是,在所述实施例中,峰值波长是任意的。
[0058]第一半导体层10a包括例如具有η型杂质的GaN层。N型杂质可包括S1、Ge、Te或Sn中的至少一种。第一半导体层10a包括例如η侧接触层。这对于第三半导体层10b也是类似的。
[0059]第二半导体层20a包括例如具有ρ型杂质的GaN层。P型杂质可包括Mg、Zn或C中的至少一种。第二半导体层20a包括例如ρ侧接触层。这对于第四半导体层20b也是类似的。
[0060]包括第一半导体层10a、第二半导体层20a和第一发光层30a的第一堆叠主体100a通过例如外延生长形成。生长基底可包括例如S1、蓝宝石、GaN,SiC或GaAs之一。生长基底的平面定向是任意的。这对于第二堆叠主体100b是类似的。
[0061]第一衬垫单元13a和第二衬垫单元13b的构型例如是多角形(例如五边形或更多边形)、圆、扁平圆等等。衬垫单元的宽度例如不少于50微米(μπι)并且不大于200 μπι(例如130μηι)。例如,粘合线连接于衬垫单元。使用能够稳定连接的宽度。
[0062]绝缘层60例如包括氧化硅(Si02等等)和/或氮化硅(Si 3N4等等)。例如,绝缘层60在高温下形成。藉此,绝缘层60获得良好的绝缘性能、良好的覆盖度和良好的可靠性。绝缘层60可在低温下形成。通过使用绝缘层60,获得了电流的良好传播;并且能扩大有效发光表面面积。元件间绝缘层80例如也包括氧化硅(Si02等等)。
[0063]在所述示例中,第一堆叠主体100a的一部分的侧面和第二堆叠主体100b的一部分的侧面相对于Z-轴方向倾斜。换句话说,应用平顶构型。可通过平顶构型改变光的传播方向。从发光层发射的光的强度沿大约30度的方向是最大的。以光强度最大时的角度传播的光能被有效地改变。对于具有多个堆叠主体的该构造来说,侧面构型的效果更显著。
[0064]根据所述实施例,其中能在高电压和低电流下操作的所谓多结构造(multijunct1n structure)能设置在具有横向导电薄膜构造的半导体发光元件内。在所述实施例中,多个堆叠主体串联地连接。用于一个堆叠主体的期望工作电压处于指定的范围内。通过串联地连接多个堆叠主体,施加于串联的多个堆叠主体的两个末端的电压被分配给多个堆叠主体。藉此,即使在施加于两个末端的电压是高电压的情形下,施加于每个堆叠主体的电压也能被设定为处于期望的指定范围内。使用期望的指定范围内的电压,通过低电流可获得所述操作以实现高效率。换句话说,获得了在高电压和低电流下多个堆叠主体的操作。藉此,获得了多个堆叠主体的高效率。
[0065]在根据所述实施例的一个堆叠主体(元件)中,例如一个η电极被插入两个ρ电极之间。至少两个这种堆叠主体串联地连接。藉此,能增加光发射的一致性。
[0066]根据所述实施例,由于在ρ电极与η电极之间的层间绝缘层是不必要的,因此能获得高可靠性。根据所述实施例,能获得良好的散热性。
[0067]在所述示例中,屏蔽组件例如配线等等不设置在出光表面处。藉此,获得了高出光效率。元件间配线不设置在出光表面处而是基体侧上。藉此,获得了高出光效率。
[0068]第二实施例
[0069]图4是示出根据第二实施例的半导体发光元件的示意性截面图。
[0070]图4示出第一堆叠主体100a与第二堆叠主体100b之间的另一个配线构造。如图4所示,根据所述实施例的半导体发光元件111包括第一堆叠主体100a和第二堆叠主体100b。在所述示例中,未示出金属层40和基体50。在所述实施例中,η侧上的第一元件间配线11与Ρ侧上的第二元件间配线12的重叠部分与第三半导体层10b沿Z-轴方向重叠。第一元件间配线11和第二元件间配线12的重叠部分沿X-轴方向的宽度例如不小于1 ym并且不大于15 μπι。
[0071]藉此,抑制了元件沿堆叠方向的厚度的局部增加;并且绝缘层的粘合表面能是平坦的。因此,当粘合时施加的应力减少;能防止元件的损坏。藉此,能增加可靠性。藉此,能提供高度可靠的半导体发光元件。获得了良好的散热性;并且获
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