CN101308899A - 半导体发光元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体发光元件，其在维持发光输出的同时，还能降低正向电压且可靠性优异。半导体发光元件具备Si衬底(1)、金属密合层(2)、反射金属层(3)、SiO₂膜(4)、欧姆接触接合部(5)、含有Mg掺杂的GaP层(6A)和Zn掺杂的(6B)的GaP层(6)、p型GaInP中间层(7)、p型AlGaInP包覆层(8)、未掺杂多重量子阱活性层(9)、n型AlGaInP包覆层(10)、n型AlGaInP窗口层(11)、n型GaAs接触层(12)、第1电极(13)、第2电极(14)，其中，由包覆层(8)、活性层(9)、包覆层(10)构成的发光部与欧姆接触接合部(5)相距300nm以上。

Description

半导体发光元件

技术领域

本发明涉及高亮度型的半导体发光元件。

背景技术

近年，由于可利用MOVPE法(有机金属气相生长)来生长GaN系或AlGaInP系的高品质结晶，因此能够制造出高亮度的蓝色、绿色、橙色、黄色、红色等发光二极管(LED)。随着高亮度化，LED可被用作汽车的刹车灯、液晶显示器的背光等光源，对LED的需求也在逐年增加。

因为可利用MOVPE(Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy)法来生长，所以LED的内部效率不断接近理论值和极限值，但是，由于缘自发光元件的光取出效率还很低，因此提高其光取出效率就显得很重要。

例如，高亮度红色LED是以AlGaInP系材料来形成的，其为双异质结构，该双异质结构具有n型AlGaInP层、p型AlGaInP层和夹于它们之间的由AlGaInP或GaInP构成的发光层(活性层)，其中，所述n型AlGaInP层是由在导电性的GaAs衬底上具有晶格匹配的组成的AlGaInP系材料构成的。

但是，由于GaAs衬底的带隙比发光层的带隙窄，因此缘自发光层的大部分光都被GaAs衬底给吸收了，光取出效率显著下降。作为改善此情况的方法，有如下方法：通过在发光层和GaAs衬底之间形成由折射率不同的半导体层构成的多层反射膜结构，来降低GaAs衬底导致的光吸收，从而提高光取出效率。可是，该方法中，只能是以限定于多层反射膜结构的入射角来入射的光才能被反射。

因此，提出了通过反射率高的金属膜，将由AlGaInP系的材料构成的双异质结构贴附于热传导率比GaAs衬底优良的Si支持衬底上，然后，除去所使用的生长用的GaAs衬底的方法(例如，参照专利文献1)。利用该方法将金属膜用于反射膜，所以可以不用选择对金属膜的光入射角就能实现高反射。

另外，由反射率高的金属，例如金、铝、银等构成的反射膜不能与AlGaInP系半导体欧姆接触接合。因此，需要将由与反射膜金属不同的材料构成的欧姆接触接合部配置在AlGaInP系化合物和反射金属膜的界面的一部分上，来降低电阻。

因为连接面是p型半导体层，所以通常该欧姆接触接合部主要使用Zn系金属。

但是，在使用Zn系材料时，不能充分降低正向电压。特别是发光二极管裸芯片中的欧姆接触接合部的面积小时，这种趋势更加明显。

作为降低正向电压的方法，有提高热处理温度的方法，但利用该方法，在半导体层和欧姆接触接合部之间会产生合金化反应，从而增加与欧姆接触接合部连接的半导体层的光吸收率。而且，由于也能够促进反射金属膜和其他金属的反应，所以欧姆接触接合部以外的所谓反射金属膜的光吸收会增大。即，为了降低正向电压而提高热处理温度的话，会有导致发光输出下降的问题。

因此，在欧姆接触接合部中，需要使用比Zn系材料易获得的材料。Be系材料就是此种材料之一。

专利文献1：日本特开2002-217450号公报

发明内容

但是，利用以往的半导体发光元件，在使用Be系材料时与使用Zn系材料时相比，能够将正向电压抑制在较低的程度，可是另一方面，具有发光输出低、并且可靠性低的问题。

即，难以在维持发光输出的同时又能降低正向电压。特别是发光二极管裸芯片中的欧姆接触接合部的面积小时，这种趋势更为显著，对于半导体发光元件今后的高输出化是个大问题。

因此，本发明的目的是提供一种半导体发光元件，该半导体发光元件在维持发光输出的同时，还能降低正向电压，并且可靠性优异。

为了完成上述目的，本发明提供一种半导体发光元件，该半导体发光元件具备外延层、欧姆接触接合部、反射金属层、支持衬底，所述外延层含有发光部并在表面上具有第1电极；所述欧姆接触接合部是为与所述外延层连接而设置的；所述反射金属层是为与所述欧姆接触接合部连接而设置的，其对于所述发光部所发出的光不透明，并且可反射所述光；所述支持衬底的一个面通过金属密合层与所述反射金属层接合，另一面则具有第2电极，其中，所述欧姆接触接合部含有Be，而且相距所述发光部在300nm以上。

通过本发明的半导体发光元件，可以在维持发光输出的同时，又可降低正向电压，还能赋予优异的可靠性。

附图说明

图1表示本发明的实施方式的半导体发光元件，(a)是半导体发光元件的平面图，(b)是沿(a)的A-A部切断的截面图。

图2A(a)和(b)表示本发明实施方式的半导体发光元件的制造方法的工序图。

图2B(c)和(d)表示本发明实施方式的半导体发光元件的制造方法的工序图。

图2C(e)和(f)表示本发明实施方式的半导体发光元件的制造方法的工序图。

图2D(g)表示本发明实施方式的半导体发光元件的制造方法的工序图。

图2E(h)和(i)表示本发明实施方式的半导体发光元件的制造方法的工序图。

图2F(j)和(k)表示本发明实施方式的半导体发光元件的制造方法的工序图。

图3是本发明实施例1的LED外延晶片的截面图。

图4是本发明实施例2的LED外延晶片的截面图。

图5是本发明实施例2的其他的LED外延晶片的截面图。

图6是表示构成欧姆接触接合部的导电性材料的LED外延晶片的扩散性的图。

符号说明

1：Si衬底，2：金属密合层，3：反射金属层，4：SiO₂膜，4A：开口部，5：欧姆接触接合部，5A：AuBe欧姆接触接合部，6、6A、6B：GaP层，6C：未掺杂GaP层，7：p型GaInP中间层，8：p型AlGaInP包覆层，9：未掺杂多重量子阱活性层，10：n型AlGaInP包覆层，11：n型AlGaInP窗口层，11A：凹凸部，12：n型GaAs接触层，13：第1电极，14：第2电极，20：n型GaAs衬底，21：未掺杂AlGaInP蚀刻停止层，30：LED外延晶片，100：半导体发光元件

具体实施方式

半导体发光元件的结构

图1表示本发明的实施方式所涉及的半导体发光元件，(a)是半导体发光元件的平面图，(b)是沿(a)的A-A部切断的截面图。该半导体发光元件100例如是发光波长约630nm的红色LED。

半导体发光元件100含有Si衬底1、由金属材料的多层膜构成的金属密合层2、由具有光反射性的金属材料的多层膜构成的反射金属层3、SiO₂膜4、SiO₂膜4的规定位置上设置的欧姆接触接合部5、含有Mg掺杂的GaP层6A和Zn掺杂的6B的GaP层6、p型GaInP中间层7、p型AlGaInP包覆层8、未掺杂多重量子阱活性层9、n型AlGaInP包覆层10、n型AlGaInP窗口层11、n型GaAs接触层12、第1电极13、在Si衬底1的外侧的连接侧上设置的第2电极14，其具备由p型AlGaInP包覆层8、未掺杂多重量子阱活性层9以及n型AlGaInP包覆层10构成的发光部。

金属密合层2是在Si衬底1的底面的整个面上，按照厚度为100nm的AuGe(金·锗合金)、200nm的Ti(钛)、500nm的Au(金)的顺序来蒸镀形成的。

反射金属层3是层积厚度为200nm的Al(铝)、200nm的Ti、500nm的Au来形成的。

SiO₂膜4是以厚度为100nm来形成的。

欧姆接触接合部5是这样形成的：通过光刻法所产生的图案对SiO₂膜4进行蚀刻，来形成贯通SiO₂膜4的直径为12μm的孔，利用真空蒸镀法在该孔中设置导电性材料，为将导电材料合金化，而在氮气氛围中加热至350℃，热处理5分钟，进行合金化工序。该欧姆接触接合部5是直径约为10μm、厚度为100μm的垫状电极，以30μm的间距设置在第1电极13正下方以外的区域的枝状部分的附近。作为形成欧姆接触接合部的导电性材料，可以使用例如AuZn(金-锌)合金。

GaP层6具有作为第1层的厚度为200nm的载流子浓度为1×10¹⁸/cm³的Mg掺杂p型GaP层6A、作为第2层的厚度为50nm的载流子浓度为1×10¹⁹/cm³的Zn掺杂p型GaP层6B。

p型GaInP中间层7由Mg掺杂p型Ga_xIn_1-xP(0.6≤x)形成。

p型AlGaInP包覆层8是以厚度为400nm的载流子浓度为1.2×10¹⁸/cm³的Mg掺杂p型(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P来形成的。

未掺杂多重量子阱活性层9，是以GaInP层和AlGaIn层构成的对作为1对，通过设置20对来形成的。

n型AlGaInP包覆层10是以厚度为500nm的载流子浓度为5×10¹⁷/cm³的Se掺杂n型(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P来形成的。

n型AlGaInP窗口层11是以厚度为3000nm的载流子浓度为1×10¹⁸/cm³的Se掺杂n型(Al_0.4Ga_0.6)_0.5In_0.5P来形成的。

n型GaAs接触层12是以厚度为50nm的载流子浓度为1×10¹⁸/cm³的Se掺杂n型GaAs来形成的。

第1电极13是由在元件上面的中央处所设置的直径为100μm的圆形状部分，以及从该圆形状部分以放射状所形成的宽为10μm的十字形的分配电极构成的，该第1电极13是通过光刻法所产的图案形成和蚀刻来形成在n型GaAs接触层12上。该第1电极13是通过依次蒸镀厚度为100nm的AuGe、100nm的Ni、500nm的Au来形成的。

第2电极14设置在Si衬底1的形成金属密合层2的面相对一侧的整个面上，作为导电性材料，依次层积Al、Ti以及Au，为了将导电性材料合金化，而在氮气氛围中加热至400℃，热处理5分钟，进行合金化工序。

半导体发光元件的制造方法

图2A～图2F是表示本发明的实施方式所涉及的半导体发光元件的制造方法的工序图。下面，参照这些图来说明制造工序。

首先，如图2A(a)所示，利用MOVPE法，在n型GaAs衬底20上，依次层积生长厚度为200nm的载流子浓度为1×10¹⁸/cm³未掺杂(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P蚀刻停止层21、n型GaAs接触层12、n型AlGaInP窗口层11、n型AlGaInP包覆层10、未掺杂多重量子阱活性层9、p型AlGaInP包覆层8、p型GaInP中间层7、p型GaP层6A、p型GaP层6B，从而制造出LED外延晶片30。

MOVPE法的生长条件是以生长温度为650℃、生长压力为50Torr、各层的生长速度为0.3～2.0nm/sec、V/III比大约在100左右来实施的。这里，V/III比指的是分母为三甲基镓(TMG)或三甲基铝(TMA)等III族原料的摩尔数、分子为三氢化砷(AsH₃)、三氢化磷(PH₃)等V族原料的摩尔数时的比率(商)。

另外，作为用于MOVPE生长的原料，可以使用例如TMG、三乙基镓(TEG)、TMA、三甲基铟(TMI)等有机金属，以及AsH₃、PH₃等氢化物气体。

此外，作为n型半导体层的添加物原料，可以使用硒化氢(H₂Se)。而且，作为p型半导体层的决定导电型的掺杂剂的添加物原料，可以使用双环戊二烯镁(Cp₂Mg)、二甲基锌(DMZn)。

再有，作为n型层的决定导电型的掺杂剂的添加物原料，可以使用乙硅烷(Si₂H₆)、甲硅烷(SiH₄)、二乙基碲(DETe)、二甲基碲(DETe)。而且，作为p型层的p型添加物原料，可以使用二乙基锌(DEZn)。

接着，如图2A(b)所示，利用等离子CVD装置，在构成LED外延晶片30的p型GaP层6的p型GaP层6B上形成厚度为100nm的SiO₂膜4。该SiO₂膜4的厚度被设定在相对于由发光部发出的光的波长和SiO₂的折射率所确定的厚度d的±30％的范围内，厚度d是基于厚度d＝常数A×发光波长λ/(4×SiO₂的折射率n)的关系式。这里，常数A是奇数。

接着，如图2B(c)所示，通过使用抗蚀剂、掩模对准器等光刻技术以及氢氟酸系蚀刻液体，在SiO₂膜4上形成直径为12μm的多个开口部4A。

接着，如图2B(d)所示，利用真空蒸镀法，在各开口部4A内形成欧姆接触接合部5。这种多个欧姆接触接合部5并没有设置于在后续工序中所设置的第1电极13的垫部和枝状部分(十字形部分)的正下方，而是如图1(a)所示那样，设置成围绕于第1电极13的外侧。

进一步，如图2C(e)所示，在SiO₂膜4以及欧姆接触接合部5的表面上，依次蒸镀Al、Ti、Au，来形成反射金属层3。

接着，如图2C(f)所示，准备作为导电性衬底的Si衬底1，在该Si衬底1的表面依次蒸镀AuGe、Ti、Au，来形成金属密合层2。

接着，如图2D(g)所示，将Si衬底1的金属密合层2作为贴合面，贴合于LED外延晶片30的反射金属层3上。该贴合是在压力为0.01Torr的氛围中，施加30kgf/cm²的荷重，同时在350℃的温度下保持30分钟来进行的。

接着，如图2E(h)所示，将与Si衬底1贴合的LED外延晶片的n型GaAs衬底，利用氨水和过氧化氢水的混合液来蚀刻除去，露出未掺杂(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P蚀刻停止层21。进一步，利用盐酸来除去未掺杂(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P蚀刻停止层21，露出n型GaAs接触层12。

接着，如图2E(i)所示，使用抗蚀剂、掩模对准器等光刻技术以及真空蒸镀法，在n型GaAs接触层12的表面上形成第1电极13。第1电极13如图1(a)所示，其包括直径为100μm的圆形部分，并从此圆形上以十字形来延伸出宽10μm的枝状部分。

接着，如图2F(j)所示，形成第1电极13后，以第1电极13作为掩模，采用硫酸、过氧化氢、水的混合液构成的蚀刻液，来蚀刻除去第1电极13正下方以外的n型GaAs接触层12，露出n型AlGaInP窗口层11。

接着，如图2F(k)所示，利用真空蒸镀法，将第2电极14形成在Si衬底1的整个底面上。此时，第2电极14的形成是依次蒸镀Al、Ti、Au，然后，在氮气氛围中加热至400℃，进一步实施5分钟热处理的合金化工序。

接着，对图2F(k)所示的LED外延晶片30，采用切割装置，以第1电极13为元件中心进行切割，制成300μm方形尺寸的LED裸芯片。该LED裸芯片为图1所示的半导体发光元件100。

接着，将切割的半导体发光元件100安装在TO-18底座上(管芯焊接)。然后，对安装的半导体发光元件100进行引线焊接，制作出LED。

这样制作出的LED在通电电流为20mA时的初期特性为，发光输出是4.7mW，正向电压是2.2V。而且，作为其他的LED，利用盐酸系蚀刻使n型AlGaInP窗口层11的表面粗糙化，制作形成细微凹凸的半导体发光元件100，安装在TO-18底座上，制成LED。对该LED，测定其在通电电流为20mA时的初期特性，此时，其发光输出为5.6mW，正向电压是2.35V。

另外，本发明人等，对于图1所示的半导体发光元件100，为了进一步提高LED的特性，制作了改变部分结构的LED外延晶片，切割将其与Si衬底贴合的晶片，将形成的半导体发光元件100作为比较例，使用该半导体发光元件100制作出LED。

比较例

作为比较例，对于形成上述LED外延晶片30的欧姆接触接合部5的导电性材料，使用AuBe合金代替AuZn合金制成AuBe欧姆接触接合部。

将按上述方法制作的LED外延晶片与Si衬底贴合，将制成的晶片按照上述方法进行相同的切割，制成半导体发光元件，安装在TO-18底座上，制作出LED。

对按此方法制作的LED的初期特性进行评价，其结果为，20mA通电时(评价时)的正向电压能达到比2.0V低的1.92V。但是，发光输出为3.9mW，不能维持发光输出。

另外，在室温(约25℃)的环境下，作为可靠性试验实施电流值50mA、168HR(一周时间)的通电试验后，发光输出大约降至初期值的80％。即，相对输出(相对输出＝通电后发光输出/初期发光输出×100)约为80％。比较起来，以AuZn合金形成欧姆接触接合部5的LED，在相同条件下的可靠性试验结果约为92％。

实施例1

图3为本发明的实施例1的LED外延晶片的截面图。该LED外延晶片30通过使用切割装置切割成300μm方形尺寸的LED裸芯片，成为例如发光波长约为630nm的红色半导体发光元件。图3所示的LED外延晶片30是部分改变在上述比较例中说明的LED外延晶片30结构的晶片。

在实施例1中，对于形成欧姆接触接合部的导电性材料，使用AuBe合金代替AuZn合金制成AuBe欧姆接触接合部5A。而且，GaP层6A的厚度增至250nm，GaP层6B的厚度同样还是50nm。

即，与比较例不同之处在于，GaP层6A和GaP层6B合在一起的厚度变厚，发光部(p型包覆层，活性层，n型包覆层)和AuBe欧姆接触接合部5A的距离变大。

将按上述方法制作的LED外延晶片30，以与先前说明的方法相同的方法切割，制成半导体发光元件，使用该半导体发光元件制作LED。对按此方法制作的LED的初期特性进行评价，其结果为，20mA通电时(评价时)的正向电压能达到比2.0V低很多的1.93V。而且，发光输出为5.3mW，发光输出也提高了。而且，可靠性也达到了相对输出为91％。即，得到了成功实现低正向电压化、实现高亮度化、进一步可靠性良好的LED。

实施例2

图4为本发明的实施例2的LED外延晶片的截面图。该LED外延晶片30通过使用切割装置切割成300μm方形尺寸的LED裸芯片，成为例如发光波长约为630nm的红色半导体发光元件。图4所示的LED外延晶片30是部分改变在上述实施例1中说明的LED外延晶片30结构的晶片。

在实施例2中，欧姆接触接合部5A的材料为AuBe，并且GaP层6A的厚度减薄至100nm，相反，GaP层6B的厚度增厚至100nm，进一步在GaP层6A和GaP层6B之间设置厚度为100nm的未掺杂层6C，来作为非主动含有添加物的第3层，GaP层6A、未掺杂层GaP6C以及GaP层6B合在一起的厚度为300nm。

将按上述方法制作的LED外延晶片30，以与先前说明的方法相同的方法切割，制成半导体发光元件，使用该半导体发光元件制作LED。对按此方法制作的LED的初期特性进行评价，其结果为，20mA通电时(评价时)的正向电压能达到比2.0V低很多的1.94V。而且，发光输出为5.64mW，发光输出大幅提高，进一步，作为可靠性的相对输出也成功地进一步提高到96.8％。可以认为发光输出的提高是由于正向电压降低而使热的产生受到抑制的效果。

图5为实施例2的其他的LED外延晶片的截面图。该LED外延晶片30在n型AlGaInP窗口层11的表面上设置了用于提高光取出性的凹凸部11A。将该LED外延晶片30，以与先前说明的方法相同的方法切割，制成半导体发光元件100，对使用该半导体发光元件100的LED评价初期特性。其结果为，正向电压是1.98V，发光输出为8.27mW，发光输出非常高。

实施例3

在实施例3中，LED外延晶片30的欧姆接触接合部5A由AuBe系材料构成。在实施例3中，作为AuBe系材料，使用添加了作为过渡金属的Ti或Ni的Ti/AuBe、AuBe/Ti/AuBe、AuBe/Ti、Ni/AuBe。制作出具有这些AuBe系材料欧姆接触接合部5的4种晶片。

将按上述方法制作的LED外延晶片30，以与先前说明的方法相同的方法切割，制成半导体发光元件，使用该半导体发光元件制作LED。对按此方法制作的LED的初期特性以及可靠性进行评价时，4个种类都得到了与实施例2同等的特性。

如此，可以看出向AuBe中进一步添加过渡金属，有提高相对输出、可靠性的倾向，尽管可以看出正向电压有上升的倾向，但整体上作为半导体发光元件，还是具有足够的特性。而且，确认出在n型AlGaInP窗口层11的表面上设置凹凸部11A进行凹凸化时，也能够得到与上述实施例相同的特性。

对上述半导体发光元件的最适化条件的根据作如下说明。

将GaP层6分为Mg掺杂GaP层6A和Zn掺杂GaP层6B是因为Zn掺杂能提高载流子浓度。因此，能够减小与欧姆接触接合部5的接触电阻，降低正向电压。

对于GaP层6，GaP层6A和GaP层6B的厚度合在一起是300nm以上，这是为了欧姆接触接合部5的材料不扩散到发光层中。因此，GaP层6的厚度越厚越好。但是，厚度过厚的话，对成本不利。

另外，GaP层6因为是晶格不匹配层，所以GaP层6变厚时，施加于活性层的应力的力也增加。因此，当GaP层6的厚度变厚时，其可靠性会恶化。由此，GaP层6有优选的厚度。具体地为300～3000nm，更优选300～2000nm。

GaP层6的厚度变厚时，增厚Mg掺杂GaP层6A，Zn掺杂GaP层6B的厚度不变。这是因为Zn比Mg容易扩散。但是，当Zn掺杂GaP层6B的厚度过薄时，Zn掺杂的效果也减小。因此，Zn掺杂GaP层6B的厚度有最适值，30～100nm左右较好，更优选是50～100nm。

Mg掺杂GaP层6A与Zn掺杂GaP层6B邻接时，会引起相互扩散。因此希望在Mg掺杂GaP层6A与Zn掺杂GaP层6B之间设置未掺杂GaP层6C。而且，通过设置未掺杂GaP层6C，可以得到抑制Zn扩散的效果。因此，最理想的层结构是欧姆接触接合部5/Zn掺杂GaP层6B/未掺杂GaP层6C/Mg掺杂GaP层6A，Mg掺杂GaP层6A+未掺杂GaP层6C+Zn掺杂GaP层6B的厚度是300nm以上。

另外，可以使用对发光波长透明的AlGaAs层或AlGaInP层来代替GaP层。此时，可以是未设置p型GaInP层中间层7的结构。因为AlGaAs和AlGaInP是晶格匹配层，所以应力引起的劣化减小，但因为Al组成变高，所以掺杂物的扩散性变大。因此希望是与GaP层相同的结构。

图6是表示构成欧姆接触接合部的导电性材料的LED外延晶片的扩散性的图。这里，对用于比较例的AuZn的Zn和用于实施例的AuBe的Be的扩散性，进行二次离子质谱分析法(SIMS)的分析时，确认出发光部和欧姆接触接合部设置成相距300nm以上时，可以得到导电性材料的扩散影响不到的结构。

通过增厚p型包覆层的厚度，在一定程度上可以提高可靠性。但是，因为p型包覆层是AlGaInP层，所以与GaP层6相比，生长速度不大，需要生长时间。因此，成本就高。而且，In原料价格贵也是成本高的重要因素。因此，希望增厚p型包覆层来提高可靠性并不是理想策略，即使增厚p型包覆层的厚度也希望厚度是在2000nm以下。

GaAs接触层12过薄的话，作为接触层的原本的功能就会不充分。相反，当GaAs接触层过厚的话，电流难以通过，使得接触电阻增高，因此正向电压增高。所以，优选的厚度为5～200nm，更优选10～100nm。

p型GaInP中间层7的组成为Ga_xIn_1-xP(其中，0.6≤x)，x比0.6小的话，中间层会吸收630nm波长的发出光。因此，发光波长变化时，x的值也在变化。即，希望的发光峰波长改变至短波长侧时，例如为595nm等时，期望p型GaInP中间层7的Ga_xIn_1-xP(其中，0.6≤x)的x比0.6大。

构成发光部的一部分的未掺杂多重量子阱活性层9的多重量子阱层为20层～160层，即，优选为10～80对。对数过少的话，会引起电子以及空穴的溢流(overflow)，内部量子效率降低。而且，对数过多的话，未掺杂多重量子阱活性层9的光吸收所引起的发光输出的降低增多。因此，优选的对数为10～80对，更优选20～60对。而且，未掺杂多重量子阱活性层9是单一层时，根据上述理由，优选为20～200nm的厚度。

在上述实施例中，在未掺杂多重量子阱活性层9、n型AlGaInP包覆层10以及p型AlGaInP包覆层8之间，不设置主动加入添加物的所谓的未掺杂层或者低浓度层，但是，为了防止掺杂物向活性层扩散，可以设置带隙能量比未掺杂多重量子阱活性层9大、Al组成比未掺杂多重量子阱活性层9高的未掺杂层或者低浓度层。

另外，该未掺杂层或者低浓度层可以具有多层结构。此时，希望多层结构的未掺杂层由(Al_XGa_1-X)In_YP_1-Y(0.3≤X≤1，0.4≤Y≤0.6)构成。

另外，在上述实施例中，说明了形成作为氧化物层的SiO₂膜的构成，但是，可以不形成SiO₂膜。或者，可以设置SiN膜来代替氧化物层。

另外，在上述实施例中，对发光波长为630nm的红色LED元件进行了说明，本发明还可适用于使用AlGaInP系材料而制作的其他的半导体发光元件，例如发光波长560nm～660nm的半导体发光元件。因此，在不同于实施例的波长带域的其他半导体发光元件中，可以得到同样的效果。

另外，上述实施例的半导体发光元件的第1电极13的形状可以是其他的不同形状。例如，矩形、菱形、多角形等的电极形状也可得到同样的效果。

另外，在上述实施例中，说明了将Si用于支持衬底的结构，但是也可使用Ge或GaAs来作为其他的支持衬底，也可以将Cu、Mo、W、CuW等金属衬底用于支持衬底。

另外，在上述实施例中，活性层为多重量子阱结构(MQW)，但也可是未掺杂的基体层(单层)或应变多重量子阱。

另外，在上述实施例中，对于将n型AlGaInP窗口层11凹凸化的结构并没有详细叙述。但是，即使将光取出主面凹凸化，也能够提高光取出性。

另外，对于n型AlGaInP窗口层11，说明了其具有单一的层结构，但是，其结构还可以是由AlGaInP层和AlGaAs层这样的不同材料构成的多层结构，或者是载流子浓度不同的AlGaInP构成的多层结构，AlGaInP系材料优选由(Al_XGa_1-X)In_YP_1-Y(0.3≤X≤1，0.4≤Y≤0.6)构成。

Claims (16)

1.一种半导体发光元件，其特征在于，

其具备：

含有发光部并在表面具有第1电极的外延层，

设置成与所述外延层连接的欧姆接触接合部，

设置成与所述欧姆接触接合部连接的对所述发光部发出的光不透明且反射所述光的反射金属层，

一个面通过金属密合层与所述反射金属层接合，另一面具有第2电极的支持衬底，

其中，所述欧姆接触接合部含有Be，而且相距所述发光部300nm以上。

2.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述外延层含有作为第2导电型半导体层的GaP层，该GaP层设置成连接所述欧姆接触接合部。

3.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述发光部含有活性层、第1导电型半导体层以及第2导电型半导体层，该第1导电型半导体层包含Se、Si和Te的任一种，该第2导电型半导体层包含Mg或Zn。

4.根据权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第2导电型半导体层是层积添加了Mg的第1层和添加Zn的第2层而形成的。

5.根据权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第2半导体层含有添加了Mg的第1层、添加了Zn的第2层以及在所述第1层和所述第2层之间设置的非主动含有掺杂物的第3层，所述第2层设置成与所述欧姆接触接合部连接。

6.根据权利要求5所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第2导电型半导体层的所述非主动含有掺杂物的第3层的厚度为50～100nm。

7.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第1电极和所述外延层之间设置有带隙能量比构成所述发光部的活性层小的层。

8.根据权利要求7所述的半导体发光元件，其特征在于，所述带隙能量小的层的厚度为5～200nm。

9.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述欧姆接触接合部与所述构成发光部的第2导电型半导体层之间设置有由Ga_xIn_1-xP构成的中间层，其中，0.6≤x。

10.根据权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于，所述发光部，在所述活性层与所述第1导电型半导体层之间或与所述第2导电型半导体层之间，或者在所述活性层与所述第1导电型半导体层以及与所述第2导电型半导体层之间，含有未掺杂层。

11.根据权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于，所述活性层是以多重量子阱结构构成的，其层数为10～80对。

12.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述外延层的结构中包含设置于所述发光部上面的多个层，这些层对发光部发出的光透明。

13.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述欧姆接触接合部被埋藏在设置于所述第2导电型半导体层和所述反射金属层之间的氧化物层中，并且，相对于由所述发光部发出的光的波长和所述氧化物层的折射率所确定的厚度，所述氧化物层的厚度被设置在所确定的厚度的±30％的范围内。

14.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述支持衬底由Si、GaAs或者Ge中的任一种构成。

15.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述支持衬底由Cu、Mo、W或Ge等金属，或者CuW等合金构成。

16.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述欧姆接触接合部由Be以及Ti、Ni等过渡金属构成，与所述发光部相距300nm以上。

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