CN101901862A - 半导体发光元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供半导体发光元件，能实现提高光取出效率。该半导体发光元件(20)具备IIIA-VA族化合物半导体层(21)的第二主表面侧形成金属反射膜(10)，半导体层(21)与支撑衬底(11)隔着金属反射膜(10)被接合，在半导体层(21)第一主表面上形成表面电极(13)，金属反射膜(10)在表面电极(13)的正下方以外的区域配置有欧姆接触接合部(9)，表面电极(13)具有表面侧接触部以及透明介电体反射部，半导体发光元件(20)的一边为320μm以下，表面电极(13)由多边形或圆形形成，表面电极(13)的外周长度为235μm～700μm，欧姆接触接合部配置于发光元件的外周部侧，欧姆接触接合部(9)以包围表面电极(13)、以从表面电极(13)的外缘部的各位置至最近的欧姆接触接合部(9)的距离相等的方式而配置。

Description

半导体发光元件

技术领域

本发明涉及一种半导体发光元件，所述半导体发光元件的结构如下，即在具有发光层的IIIA-VA族化合物半导体层与支撑衬底之间夹持有欧姆接触接合部以及金属反射膜，特别涉及一种实现了提高光取出效率的半导体发光元件。

背景技术

历来，作为半导体发光元件的发光二极管(LED：Light Emitting Diode)，近年来由于可以通过MOVPE法(有机金属气相生长法)生长GaN系或AlGaInP系的高品质晶体，进而能够制备蓝色、绿色、橙色、黄色、红色的高亮度LED。而且伴随着LED的高亮度化，其用途在汽车的刹车灯或液晶显示器的背灯上得到推广，对其需求在逐年增加。

现在，由于通过MOVPE法生长高品质晶体已变为可能，发光元件的内部效率渐渐接近理论值的极限值。但是，从发光元件的光取出效率还依旧较低，因此提高光取出效率变得重要。例如，高亮度红色LED，由AlGaInP系材料形成，其发光部为双异质结构，所述双异质结构在导电性GaAs衬底上具有由晶格匹配组成的AlGaInP系材料形成的n型AlGaInP层、p型AlGaInP层以及上述两者之间所夹持的由AlGaInP或GaInP所形成的发光层(活性层)。然而，由于GaAs衬底带隙比发光层带隙窄，来自发光层的光大多被GaAs衬底所吸收，光取出效率显著降低。

对此，为了减少由于GaAs衬底的光吸收，以往采用下述方法。

已知有下述方法，即通过在发光层与GaAs衬底之间，形成多层反射膜结构，所述多层反射膜结构由折射率不同的半导体层形成，降低由GaAs衬底的光吸收，从而提高光的取出效率。然而，该方法只能够发射具有由多层反射膜结构所限定的入射角的光。

另外，提出了将由AlGaInP系材料所形成的双异质机构造隔着反射率高的金属反射膜而贴合在比GaAs衬底的热导率优异的Si支撑衬底上，此后，用除去半导体生长使用的GaAs衬底的方法(例如参考专利文献1)。该方法所使用的金属反射膜，由于无论射向金属反射膜的光的入射角如何而能够强反射，实现了LED的高亮度化。

在发光层和Si支撑衬底之间夹持金属反射膜的上述LED结构中，作为金属反射膜如果使用反射率高的金属，具体而言如果使用Al、Au、Ag，则不能和化合物半导体进行电的欧姆连接，因此将金属反射膜的一部分作为欧姆接触接合部。因此，引入到LED元件中的电子或空穴，从形成于发光部上部的表面电极经过欧姆接触接合部而流向Si支撑衬底。此时，存在于表面电极与欧姆接触接合部之间的活性层进行发光。所发出的光由发光部上部的半导体层表面(光取出面)而被取出至发光元件外部。

专利文献1：特开2005-175462号公报

发明内容

但是，在发光层与Si支撑衬底之间夹持着欧姆接触接合部以及金属反射膜的上述现有的LED结构，所发出的光的一部分在光取出面与金属反射膜之间被多次反射，当光到达欧姆接触接合部以及表面电极的情况下，由于不管是欧姆接触接合部还是表面电极都对所发出的光的吸收较高，而不能将光取出至发光元件外部。特别是，由于相比于欧姆接触部表面电极面积较大，从而成为发光元件整体较大吸收的主要原因。因此，必需减小表面电极的面积。但是，对单纯的圆形形状等表面电极来说，如果面积减小则电流分散性变差。

对此，为了使电流均匀分散于发光元件内，对使表面电极从圆形的中心部开始将电极延伸为线状形状(例如参考图10)等各种各样的表面电极形状进行了研究，不仅意在提高光的取出效率，也意在降低正向电压等特性的提高。

然而，为了减少由于表面电极的光吸收，对于在表面电极正下方以外的区域配置有欧姆接触接合部的电流狭窄结构的发光元件来说，在发光元件的芯片尺寸较小的情况下，诸如呈线状延伸的电极的复杂形状的表面电极，其结果导致表面电极面积的增加、光取出效率降低。

本发明的目的在于解决上述课题，提供能实现提高光取出效率的半导体发光元件。

为了解决上述课题，如下所述构成本发明。

本发明的第1方式为半导体发光元件，具备具有发光层的IIIA-VA族化合物半导体层，在上述IIIA-VA族化合物半导体层的第一主表面侧形成光取出面，在第二主表面侧形成金属反射膜，将来自上述发光层的光反射至上述光取出面侧，上述IIIA-VA族化合物半导体层与支撑衬底隔着上述金属反射膜而被接合，上述IIIA-VA族化合物半导体层的第一主表面上具有表面电极，上述金属反射膜的上述IIIA-VA族化合物半导体层侧的面的一部分上在上述表面电极的正下方以外的区域配置有欧姆接触接合部，其特征在于，在上述表面电极的上述IIIA-VA族化合物半导体层侧形成有在IIIA-VA族化合物半导体层上形成的表面侧接触部以及透明介电体反射部，上述半导体发光元件为边长320μm以下的四边形，上述表面电极由多边形或圆形形成，上述表面电极的外周的长度为235μm以上700μm以下，上述欧姆接触接合部配置于上述半导体发光元件的外周部侧，从上述表面电极侧看上述欧姆接触接合部时，上述欧姆接触接合部以包围上述表面电极的方式而形成，且以从上述表面电极的外缘部的各位置至最近的上述欧姆接触接合部的距离相等的方式而配置。

本发明的第2方式为如第1方式所述的半导体发光元件，其中，上述IIIA-VA族化合物半导体层与上述金属反射膜之间设置有透明介电体膜，上述透明介电体膜的一部分上形成有上述欧姆接触接合部，所述欧姆接触接合部贯通上述透明介电体膜。

另外，本发明在上述半导体发光元件中，形成上述表面电极的表面侧接触部及透明介电体反射部，还可以为上述表面侧接触部形成于外周5μm以上30μm以下的区域，在上述表面电极用接触部的内侧形成上述透明介电体反射部。

另外，本发明的上述半导体发光元件中，上述透明介电体反射部可以由SiO₂、SiN、ITO的任意一种形成，上述透明介电体反射部可以形成为折射率在2.3以下。

进而，本发明的上述半导体发光元件中，作为光取出面的上述IIIA-VA族化合物半导体层的表面，可以形成为高度100nm以上的凹凸形状，上述欧姆接触接合部可以形成为与上述表面电极的多边形或圆形为相似形状的多边形或圆形的线状，且从上述表面电极侧看欧姆接触接合部时，其配置为与上述表面电极同心，上述凹凸形状的光取出面可以覆盖有透明膜。

根据本发明，对于芯片尺寸较小的半导体发光元件能够有效地提高光取出效率。

附图说明

图1为表示实施例1的半导体发光元件的制造工序的剖面图。

图2为表示实施例1的半导体发光元件的制造工序的图，图2(a)为俯视图，图2(b)为图2(a)的2B-2B剖视图。

图3为表示实施例1的半导体发光元件的制造工艺的剖面图。

图4为表示实施例1的半导体发光元件的制造工艺的剖面图。

图5为表示实施例1半导体发光元件的制造工艺的图，图5(a)为俯视图，图5(b)为图5(a)的5B-5B剖视图。

图6为表示实施例1的半导体发光元件的制造工艺的图，图6(a)为俯视图，图6(b)为图6(a)的6B-6B剖视图。

图7为表示实施例1的半导体发光元件的制造工艺的图，图7(a)为俯视图，图7(b)为图7(a)的7B-7B剖视图。

图8为具有圆形表面电极的半导体发光元件的俯视图。

图9为具有角部经倒角的四边形表面电极的半导体发光元件的俯视图。

图10为现有的芯片尺寸较大的半导体发光元件的俯视图。

图11为在实施例1的结构中，表示表面侧接触层的宽度与发光输出的关系的图。

图12为在实施例1的结构中，表示表面电极中接触层与正向电压的关系的图。

图13为比较例1的半导体发光元件的剖面图。

图14为变形例的半导体发光元件中光取出面的部分放大剖面图。

图15为在具有四边形表面电极的半导体发光元件的结构中，表示表面电极的外周长度与发光输出的关系的图。

图16为在具有圆形表面电极的半导体发光元件的结构中，表示表面电极的外周长度与发光输出的关系的图。

符号说明

1  生长用GaAs衬底

2  AlGaInP蚀刻终止层

3  n型GaAs接触层

3a 透明介电体反射部

3b 表面侧接触部

4  n型AlGaInP包覆层

4a 光取出面

5  AlGaInP活性层

6  p型AlGaInP包覆层

7  p型GaP接触层

8  SiO₂

9  欧姆接触接合部

10 金属反射层

11 Si衬底

12 金属密合层

13 表面电极

14 背面电极

15 电极盘

17 透明膜

18 透明膜

20 发光元件

30 发光元件

31 表面电极

32 欧姆接触接合部

40 发光元件

41 表面电极

42 欧姆接触接合部

具体实施方式

以下，说明本发明所涉及的半导体发光元件的一个实施方式。

本实施方式的半导体发光元件，具备具有发光层的IIIA-VA族化合物半导体层，在上述IIIA-VA族化合物半导体层的第一主表面侧形成有光取出面，在第二主表面侧形成有金属反射膜，所述金属反射膜将来自上述发光层的光反射至上述光取出面侧，上述IIIA-VA族化合物半导体层与支撑衬底隔着上述金属反射膜而接合。在支撑衬底上形成有背面电极。

金属反射膜(至少第二主表面侧的部分金属反射膜)，优选由对发光波长具有80％以上的反射率的金属、具体而言由Au、Ag、Al的任一种或其合金形成。

为了提高光取出效率，优选使光取出面为表面的高度(为表面粗糙度的最大高度)在100nm以上的凹凸形状。

上述IIIA-VA族化合物半导体层的第一主表面上形成有表面电极，上述金属反射膜的上述IIIA-VA族化合物半导体层侧一面的一部分上为了减少接触电阻而在上述表面电极的正下方以外的区域配置有欧姆接触接合部。即，欧姆接触接合部与表面电极，从光取出面侧看时以相互不重叠的方式来配置而成为电流狭窄结构。

在本实施方式中，在上述IIIA-VA族化合物半导体层与上述金属反射膜之间，设置有由对从发光层所发出的光为透明的材料所形成的透明介电体膜，上述透明介电体膜的一部分上形成有上述欧姆接触接合部，所述欧姆接触接合部贯通透明介电体膜。

以发光波长为λ、透明介电体膜的折射率为n时，透明介电体膜的膜厚优选为(2×λ)/(4×n)以上的厚度。另外，透明介电体膜的材料，例如优选使用SiO₂、SiN。

上述半导体发光元件的芯片尺寸为边长320μm以下的四边形，上述表面电极由四边形、五边形等多边形或圆形、椭圆形等圆形形成。即，本实施方式的表面电极，不是诸如从圆形等的中心部(成为电极盘的形成部分)呈线状延伸而突出的复杂形状的表面电极(例如图10的表面电极111、121)，而是单纯的圆形(例如图8的圆形表面电极31)或多边形(例如图9的四边形表面电极41)。换句话说，表面电极形状没有线状延伸的部分，而是较小的整齐的形状。上述表面电极的外周的长度为235μm以上700μm以下。需要说明的是，表面电极的形状，例如，如图9的表面电极41那样，将四边形的角部通过曲面或直线而平滑倒角的形状也能够得到相同的效果。另外，在上述表面电极上通常设置有与表面电极相同形状、相同尺寸的电极盘。

上述欧姆接触接合部配置于上述半导体发光元件的外周部侧，从上述表面电极侧看上述欧姆接触接合部时，上述欧姆接触接合部形成为包围上述表面电极的线状等，且配置为使从上述表面电极的外缘部的各位置至最近的上述欧姆接触接合部的距离(例如，参考图7的距离(最短距离)L)相等。

具体而言，表面电极，在上述IIIA-VA族化合物半导体层的第一主表面的中央部形成为多边形(例如正方形)或圆形(例如圆形)；欧姆接触接合部，从表面电极侧看欧姆接触接合部时，以包围上述表面电极且与表面电极相似的多边形或圆形状的线状等同心配置。

需要说明的是，欧姆接触接合部，只要设置为从表面电极侧看时包围表面电极即可，欧姆接触接合部不限于多边形或圆形的线状等单一封闭形状，也可以配置为以多个分割的线状等包围表面电极，作为整体为多边形或圆形。或，欧姆接触接合部也可不包围整个表面电极外周，例如将四边形的表面电极不是配置于发光元件芯片的中央部而是配置于靠近发光元件芯片的一边，欧姆接触接合部设置为包围四边状表面电极的三边的“コ”字状。

另外，虽然使从表面电极的外缘部的各位置至最近欧姆接触接合部的距离相等的方式配置，但也可以配置为存在部分上述距离不相等的位置。

在半导体发光元件上施加正向电压时，电流从表面电极流经欧姆接触接合部流向支撑衬底。此时，从位于表面电极与欧姆接触接合部之间的发光层发出光。所发出的光，从光取出面或IIIA-VA族化合物半导体层的侧面等被取至发光元件的外部。

在发光元件的芯片尺寸较大的情况下，从圆形等中心部以线状延伸的复杂形状的表面电极为电流分散性良好、且光的吸收量、遮光量也不太大、优异的表面电极形状。然而，最近，制作了较小的芯片尺寸的发光元件，如果芯片尺寸减小为边长小于320μm时，具有以线状延伸的部分的复杂形状表面电极，使得表面电极面积在发光元件芯片上面所占有的面积比例增大，相对于提高电流分散性而言，光的吸收量增加成为问题，从而降低光取出效率。

对此，本实施方式中，表面电极为单纯的多边形或圆形的较小的整体形状，从表面电极侧看欧姆接触接合部时，以包围表面电极、且从表面电极以一定距离间隔而在半导体发光元件的外周侧配置欧姆接触接合部。

这是由于根据欧姆接触接合部与表面电极之间的距离(特别是，从表面电极侧看欧姆接触接合部时，欧姆接触接合部与表面电极之间的水平距离引起光取出效率发生很大变化，距离大时发光输出变高。由于表面电极变大的话必然导致上述距离变小，因此降低发光输出。

为了以良好的成品率而使导线连接成为可能，表面电极(或电极盘)，通过表面电极中心的直线的横切表面电极的长度、尺寸必需为在最小75μm以上。能够确保该最小长度75μm、并能够使外周长度最短的表面电极(或电极盘)的形状为直径75μm的圆形，直径75μm的圆形的外周长度为235μm。因此，优选表面电极的外周长度为235μm以上。

另一方面，发光元件的芯片尺寸的一边小于320μm的情况下，如果单纯圆形或多边形的表面电极的外周长度长于700μm，则由于表面电极的光吸收而降低光取出效率，发光输出显著降低。(图15表示正方形表面电极的外周长度与发光输出的关系，图16表示圆形表面电极的外周长度与发光输出的关系。需要说明的是，元件形状如图13所示，而不是在表面电极与IIIA-VA族化合物半导体层之间具有透明介电体透明部的结构。)

在如上述的小尺寸芯片中优选使表面电极的外周长度为700μm以下。另外，虽然连接步骤中要求精度，但通过形成为480μm以下，能够进一步提高发光输出。

在芯片的一边大于320μm的情况下，表面电极为具有从单纯圆形状或四边形的表面电极(电极盘)以线状延伸的部分的表面电极，使电流在芯片内分散而扩散的话提高发光输出。相反，对于芯片的一边为320μm以下的比较小的芯片而言，如果从单纯圆形或多边形的表面电极(电极盘)以线状延伸电极的话，可以认为相对于电流在整个芯片的扩散效果而言光吸收要素发挥更大作用，不能增加发光输出。

根据上述理由在本发明中规定芯片尺寸，进而为了抑制由于设置于表面电极下层的n型接触层引起的光吸收，而将设置于具有发光层的IIIA-VA族化合物半导体层上的n型接触层的一部分变成为透明介电体反射部。

具体而言，在IIIA-VA族化合物半导体层上，形成由折射率为2.3以下的透明介电体材料形成的透明介电体反射部，在其周围有用于与IIIA-VA族化合物半导体层呈欧姆接触的表面侧接触部。进而，在透明介电体反射部及表面侧接触部上形成表面电极。

作为IIIA-VA族化合物半导体层与表面电极之间的一部分，通过设置折射率低的透明介电体反射部，即使来自发光层的光入射至表面电极区域，在IIIA-VA族化合物半导体层与透明介电体反射部之间，也能够反射所入射的光的一部分。另外，通过由反射率高的金属形成表面电极，对透过透明介电体反射部的光能够由表面电极进行反射。

由此，抑制对入射至表面电极区域的光的吸收、使反射至金属反射膜侧、能够进一步增加从半导体发光元件所取出的光量。需要说明的是，作为表面电极材料可以举出Al、Ag、Au等。

实施例

接下来，说明本发明的实施例。

实施例1

图7示出实施例1的半导体发光元件。图1～图6中示出该实施例1的半导体发光元件的制造方法的各工序。需要说明的是，为了使图面简单化，在图1～图6中示出二个发光元件20并列而制作的状况。

首先，制备图1所示结构的发光波长630nm付近的红色LED用外延晶片。外延生长方法、外延结构、电极形成方法及LED元件制备方法如下所述。

所谓外延生长是在n型GaAs衬底1上采用MOVPE法依次层叠生长未掺杂(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P蚀刻终止层2、n型(Si掺杂)GaAs接触层3、n型(Si掺杂)(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P包覆层4、未掺杂(Al_0.1Ga_0.9)_0.5In_0.5P活性层(发光层)5、p型(Mg掺杂)(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P包覆层6、以及p型(Mg掺杂)GaP接触层7。

MOVPE生长的生长温度为650℃，在生长压力为50Torr(约6666Pa)、各层的生长速度为0.3～1.0nm/sec、VA/IIIA比为大约200左右下进行。需要说明的是，此处所说的VA/IIIA比指，以TMGa或TMAl等IIIA族原料的摩尔数为分母，以AsH₃、PH₃等V族原料的摩尔数为分子情况下的比率(商)。

作为MOVPE生长所用的原料，使用例如三甲基镓(TMGa)或三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)等有机金属或砷化氢(AsH₃)、膦(PH₃)等氢化物气体。作为决定n型半导体层的导电型的不纯物的添加物原料，使用二硅烷(Si₂H ₆)。另外，作为决定p型半导体层的导电型的不纯物的添加物原料，使用二茂镁(Cp₂Mg)。

此外，作为决定n型层的导电型的不纯物的添加物原料，可以使用硒化氢(H₂Se)、硅烷(SiH₄)、二乙基碲(DETe)、二甲基碲(DMTe)。此外，作为p型层的p型添加物原料，可以使用二甲基锌(DMZn)、二乙基锌(DEZn)。

进一步，将该LED用外延晶片从MOCVD装置搬出后，在p型GaP接触层7表面上通过等离子CVD装置成膜作为透明介电体膜的SiO₂膜8，采用抗蚀剂或掩模定位仪等一般的光刻技术，由氟酸系蚀刻液于SiO₂膜8上形成开口部(正方形的线状开口部)，在该开口部通过真空蒸镀法形成线状的正方形欧姆接触接合部9(图2)。图2(a)为俯视图，图2(b)为图2(a)的2B-2B剖视图。欧姆接触接合部9使用AuZn(金锌)合金。另外，欧姆接触接合部9以位于此后所形成的表面电极13正下方以外的区域的方式而配置。

接着，在上述带有欧姆接触接合部的LED用外延晶片上，作为金属反射膜l0依次蒸镀Al(铝)层、Ti(钛)层、Au(金)层(图3)。Al层成为反射层(反射膜)，Ti成为防扩散阻挡层，Au成为接合层。

另一方面，在作为支撑衬底而准备的导电性Si衬底11表面，依次蒸镀Ti(钛)层、Pt(铂)层、Au(金)层，形成金属密合层12(图3)。Ti层成为欧姆接触金属层，Pt成为防扩散阻挡层，Au成为接合层。

将如上所述制备的LED外延晶片表面的Au接合层与Si衬底11表面的Au接合层贴合(图3)。在压力0.01Torr(约1.33Pa)气氛、30KGf/cm²荷重的状态、温度350℃下保持30分钟进行贴合。

接着，通过氨水和双氧水的混合液除去贴合有Si衬底11的LED外延晶片的GaAs衬底1，使未掺杂(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P蚀刻终止层2露出。进而，由盐酸除去蚀刻终止层2使n型GaAs接触层3露出(图4)。

接着，在n型接触层3的表面采用光刻法形成四边环状掩模图案。掩模图案形成于表面侧接触部3b应该形成的区域。由此，在形成发光元件的区域的各元件区域形成掩模图案。

接着，以掩模图案作为掩模，对n型接触层使用硫酸与双氧水以及水的混合液进行蚀刻处理。由此，在没有形成掩模图案的区域的n型接触层被除去，仅在成为表面侧接触部的部位残存n型接触层，同时露出n型(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P包覆层4(图5)。

接着，在设置有以四边环状而残存的n型接触部的晶片表面，形成成为透明介电体反射部3a的透明材料膜。具体而言，通过CVD法以具有覆盖在晶片表面设置的残存n型接触层的厚度的方式形成SiO₂。此后，在透明材料膜应该残存的区域，采用光刻法形成掩模图案。掩模图案设置为，使成为透明介电体反射部3a的位于四边环状而残存的n型接触层(表面侧接触部3b)的内侧的透明材料膜残存。

接着，进行晶片表面的粗化。具体而言，在成为光取出面4a的n型(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P包覆层4上采用光刻技术进行1.0μm～3.0μm周期的印刻图形，通过湿式蚀刻法在n型(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P包覆层4表面形成凹凸形状(图6)。

接着，采用光刻技术进行用于元件间分离的印刻图形，从而通过由蚀刻法除去从n型包覆层4表面至p型包覆层6来进行元件间分离(图6)。p型接触层以下的层，通过下述冲切而被元件分离。

在Si衬底11的背面，通过真空蒸镀法形成由Ti(钛)层、Au(金)层构成的背面电极14后，在氮气气氛中加热至400℃、热处理5分钟以进行电极合金化的合金化步骤。

接着，在表面电极13上通过光刻技术以及真空蒸镀法形成由Ti(钛)层、Au(金)层形成的导线连接用表面电极盘15。

此后，采用冲切装置将形成有如上所述构成电极的LED用衬底切断，制备芯片尺寸300μm见方的LED裸芯片(图7)。接着，将上述LED裸芯片安装于(模连接)TO-18底座上，此后，进一步在被安装的上述LED裸芯片上进行导线连接，制备LED元件。

比较例1

作为比较例1，制作图13所示机构的发光波长630nm付近的替代型红色发光元件。在比较例1中，外延生长方法、外延层膜厚、外延层结构、金属反射膜、替换支撑衬底的方法、蚀刻方法等工艺步骤或LED元件制备方法，基本上与上述实施例1相同。

与上述实施例1不同点在于，在比较例1中，表面电极以不具有透明介电体反射部的方式而构成。

将如上所述而制备的实施例的LED元件以环氧树脂制成模块后，进行20mA通电从而研究LED特性。

相对于比较例1的发光输出为11.3mW、正向电压(Vf)为2.10V，实施例1的发光输出为13.2mW、正向电压(Vf)为2.13V，通过在IIIA-VA族化合物半导体层与表面电极之间的一部分上设置透明介电体反射部，提高了发光输出。

进而，对由n型接触层形成的四边环状表面侧接触部的宽度与发光输出以及正向电压的关系进行研究的结果示于图11、图12。如果表面接触部3b的宽度变窄则光吸收降低、发光输出增加。另外，如果表面接触部3b的宽度变窄，电流的流路变窄，电阻以指数关系增加。

变形例

变形例的结构如下，即在上述实施例的发光元件中，由透明膜17、18覆盖形成为凹凸形状的光取出面4a。

首先，通过在凹凸形状的光取出面4a上进行反复涂布来填充光取出面4a的凹部，从而形成透明膜17，所述透明膜17具有对应于光取出面4a的凹凸形状的波形形状的表面。进而，由溅射在透明膜17上形成具有平坦表面的透明膜18。通过由溅射来形成透明膜18，能够以较好结晶性形成透明膜18，从而能够防止来自外部的水分等的入侵。另外，由于在本发明中表面电极为单纯的多边形或圆形，用于形成透明膜17、18的涂布、溅射能够容易地实施。

通过以透明膜17、18覆盖凹凸形状的光取出面4a，能够保护光取出面4a的凹凸部。另外，通过使透明膜17的折射率为小于具有光取出面4a的半导体层4的折射率(3.5～3.6左右)，能够抑制由光取出面4a的反射。进而，优选使透明膜18的折射率为小于透明膜17的折射率的折射率，由此，能够抑制透明膜17与透明膜18的界面的反射。另外，由于透明膜17的表面为波形的曲面，由于透镜效果可期待光取出提高。

透明膜17、18可以使用导电性材料、绝缘性材料的任意一种。具体而言，可以举出ITO、SiO₂、Si₃N₄等。另外，例如，可以使半导体层4侧的透明膜17为导电性材料，表面侧的透明膜18为绝缘性材料。另外，还可以省略透明膜18，仅为透明膜17。需要说明的是，用于透明膜17、18的材料或制法、发光元件的制造工艺中的透明膜17、18的形成顺序等，考虑发光元件的特性、生产性、成本等而能够适当地决定。

其他的实施例

在上述实施例中，作为支撑衬底使用Si衬底11，但是只要是能够耐得住发光元件的制造工艺的支撑衬底即可，可以使用Si衬底以外的衬底。具体而言，可以举出Ge衬底、GaAs衬底、GaP衬底、其他金属衬底等。

另外，在上述实施例中，使活性层(发光层)5为整块层(bulk layer)或为多重量子阱等其效果也相同，进而，在上述实施例中对发光波长630nm付近的红色发光元件进行了阐述，但本发明不依赖于LED的发光波长，均能得到提高发光输出的效果。

另外，在上述实施例中，使光取出面4a侧为n型掺杂层，但是毋庸置疑，使n型层与p层相反也能够得到同样的效果。

Claims (8)

1.一种半导体发光元件，具备具有发光层的IIIA-VA族化合物半导体层，在所述IIIA-VA族化合物半导体层的第一主表面侧形成光取出面，在第二主表面侧形成金属反射膜，将来自所述发光层的光反射至所述光取出面侧，所述IIIA-VA族化合物半导体层与支撑衬底隔着所述金属反射膜而被接合，所述IIIA-VA族化合物半导体层的第一主表面上具有表面电极，所述金属反射膜的上述IIIA-VA族化合物半导体层侧的面的一部分上在所述表面电极的正下方以外的区域配置有欧姆接触接合部，

其特征在于，

在所述表面电极的所述IIIA-VA族化合物半导体层侧，形成有在IIIA-VA族化合物半导体层上形成的表面侧接触部以及透明介电体反射部，

所述半导体发光元件为边长320μm以下的四边形，

所述表面电极由多边形或圆形形成，所述表面电极的外周的长度为235μm以上、700μm以下，

所述欧姆接触接合部配置于所述半导体发光元件的外周部侧，从所述表面电极侧看所述欧姆接触接合部时，所述欧姆接触接合部以包围上述表面电极的方式而形成，且以从所述表面电极的外缘部的各位置至最近的所述欧姆接触接合部的距离相等的方式而配置。

2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，在所述IIIA-VA族化合物半导体层与所述金属反射膜之间设置有透明介电体膜，所述透明介电体膜的一部分中形成有所述欧姆接触接合部，所述欧姆接触接合部贯通所述透明介电体膜。

3.如权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于，形成所述表面电极的表面侧接触部以及透明介电体反射部中，所述表面侧接触部形成于外周5μm以上30μm以下的区域，在所述表面电极用接触部的内侧形成所述透明介电体反射部。

4.如权利要求1～3的任一项所述的半导体发光元件，其特征在于，所述透明介电体反射部由SiO₂、SiN、ITO的任意一种形成。

5.如权利要求1～4的任一项所述的半导体发光元件，其特征在于，所述透明介电体反射部的折射率为2.3以下。

6.如权利要求1～5的任一项所述的半导体发光元件，其特征在于，作为所述光取出面的上述IIIA-VA族化合物半导体层的表面为高度100nm以上的凹凸形状。

7.如权利要求1～6的任一项所述的半导体发光元件，其特征在于，所述欧姆接触接合部形成为与上述表面电极的多边形或圆形为相似形状的多边形或圆形的线状，且从上述表面电极侧看欧姆接触接合部时，配置为与上述表面电极同心。

8.如权利要求6或7所述的半导体发光元件，其特征在于，所述凹凸形状的光取出面覆盖有透明膜。

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