(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−活性層（２２）中に光子を放出する帯域（４０）を形成し  た、表面（１６）と裏面（１４）を有する薄膜積層体（１２）と、
該積層体（１２）の表面と裏面（１６、１４）上に、活性層（２２）に電流を  供給すべく形成した接続部（２６、３２）と
を有する光を放射する半導体デバイスにおいて、
前記光子を放出する帯域（４０）が、薄膜積層体（１２）の平面内の接続部（２６、３２）と空間的に分離して配置され、
しかも前記両接続部（２６、３２）が、前記積層体（１２）の表面および裏面のうち互いに逆の面上に形成されたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記帯域（４０）が、接続部（２６、３２）と、活性層（２２）の中断部（３６、３８）により空間的に分離されたことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記薄膜積層体（１２）が、裏面接続部（３２）上の一範囲内に活性層（２２）を中断する凹所（３６）を有することを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子
【請求項４】
前記薄膜積層体（１２）が、表面の接続部（２６）の周りの一範囲内に活性層（２２）を中断する凹所（３８）を有することを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記薄膜積層体の凹所（３６、３８）に隣接する範囲（４０）が、少なくとも部分的に光を散乱させる傾斜した側面（４２）を有することを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記帯域（４０）が、カバー層（２０、２４）を介して接続部（２６、３２）と電気的に接続されたことを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記帯域（４０）と隣接する接続部（２６、３２）との間隔と、電気的に接触するカバー層（２０、２４）の厚さとの比が、１〜２０であることを特徴とする請求項６記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記薄膜積層体（１２）の裏面（１４）上に設置された接続部（３２）が、裏面（１４）の面全体の２〜２５％を占めることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記薄膜積層体（１２）の裏面（１４）上に設置された接続部が、互いに間隔をおいた多数の接点（３２）の形に形成されたことを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記薄膜積層体（１２）の表面（１６）上に装着した接続部が、中央の中心接続部（２６）により形成されていることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
裏面（１４）の接点（３２）が、表面（１６）の中心接続部（２６）の外周に同一の中心をめぐって配置されたことを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
前記薄膜積層体（１２）の裏面（１４）に、接続部（３２）の面を除いて、高反射性の鏡層（３４）を備えていることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
前記薄膜積層体（１２）の表面（１６）の少なくとも光子放出帯域（４０）内に、粗面化した表面を有する第２カバー層（２４）が形成されたことを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１４】
前記薄膜積層体（１２）の少なくとも光子放出帯域（４０）内に粗面化した裏面を有する第１カバー層（２０）が形成されたことを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１５】
前記薄膜積層体（１２）が３〜５０μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１乃至１４に記載の半導体発光素子。
【請求項１６】
前記薄膜積層体（１２）が、ＡｌXＧａYＩｎ1-X-YＰ（式中０ ≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１及びｘ＋ｙ≦１）をベースとする層序を有することを特徴とする請求項１乃至１５の１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１７】
前記薄膜積層体（１２）が、その材料がＡｌXＧａ1-XＡｓ  （式中０≦ｘ≦１）の材料組成に基づくカバー層（２０、２４）を有することを特徴とする請求項１６に記載の半導体発光素子。
【請求項１８】
前記カバー層（２０、２４）間に、その材料が一般式ＡｌXＧ ａYＩｎ1-X-YＰ（式中０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１及びｘ＋ｙ≦１）の材料組成に基づく活性層（２２）が配置されたことを特徴とする請求項１乃至１７の１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１９】
前記薄膜積層体（１２）が、ＡｌXＧａ1-XＡｓ（式中０≦ｘ≦１）をベースとする層序を有することを特徴とする請求項１乃至１５の１つに記載の半導体発光素子。
【請求項２０】
赤外線を放射する発光ダイオードであることを特徴とする請求項１９記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活性層中に光子を放出する帯域を形成した、表面と裏面を有する薄膜積層体と、該積層体の表面と裏面上に、活性層中に電流を供給するため形成した接続部とを有する半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜発光ダイオードは、例えば特許文献１からそれ自体公知である。その薄膜の原理は、光線の内部散乱に関連する内部の多重反射に基づく。ここで“薄い”とは、機能的に発光ダイオードの光学上の厚さに関する表現である。散乱する２つの光の反射間で光線が蒙る吸収はできるだけ少なくなければならない。
【０００３】
【特許文献１】
欧州特許出願公開第０９０５７９７号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記観点を出発点とする。本発明は、請求項で特徴付けたように、素材に応じた半導体発光素子において、光の吸収を更に低下させ、このデバイスの発光効率を高めることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１の特徴部分に記載の半導体発光素子により解決される。本発明の更に有利な実施形態は、従属請求項２乃至２０に示す。
【０００６】
本発明では、冒頭に記載した形式の半導体発光素子において、光子を放出する帯域を、薄膜積層体の平面内の接続部と空間的に分離して配置する。
【０００７】
即ち本発明は、電気的接続部と光を作る範囲を空間的に分離することにより、活性帯域内で生成した光を接続部と十分に遠ざけておくという考え方に基づく。約３０％のみの代表的な反射率をもつ接続部が、薄膜積層体中を伝播する輻射の吸収に大いに貢献するので、全吸収を低減しようとする目的は達成される。
【０００８】
有利な１実施形態では、光子放出帯域を活性層の中断部により接続部と空間的に分離する。
【０００９】
特に上記薄膜積層体が、裏面の接続部上の一範囲内に活性層を中断する凹所を有すると望ましい。
【００１０】
同様にこの薄膜積層体が、表面の接続部の周りの一範囲内に活性層を中断する凹所を有すると有利である。
【００１１】
活性層の中断により、それらの凹所は光を作る帯域を薄膜積層体の表面又は裏面の接続部と空間的に分離する役目をする。
【００１２】
薄膜積層体の凹所に隣接する範囲が、少なくとも部分的に光を散乱させる傾斜側面を持つとよい。その結果、薄膜発光ダイオードに必要な散乱プロセスは、凹所の形成に必要なエッチングプロセスと同時に可能となり、付加的なプロセスは不要である。
【００１３】
但し散乱プロセスは他の方法、例えば、特に薄膜積層体の表面の少なくとも光子を放出する帯域内に粗面化した表面を持つ第１カバー層を形成することで行ってもよい。それとは別に、又は付加的に薄膜積層体の裏面の少なくとも光子を放出する帯域内に、粗面化した裏面を持つ第２カバー層を形成してもよい。
【００１４】
光子放出帯域を、カバー層を経て接続部と電気的に接続するとよい。こうすると、電流を供給する電気的接点を活性層内に形成できる。更に光子を放出する帯域内で生じた輻射は、比較的薄いカバー層を経て僅かに到達するに過ぎない。
【００１５】
その際光子を放出する帯域に隣接する接点との間隔の、電気的に接続しているカバー層の厚さに対する比が、１〜２０、特に１〜１０であると有利である。
【００１６】
薄膜積層体の裏面に設ける接続部の占有率は、有利な実施形態では、裏面の面積の２〜２５％、有利には５〜１５％である。
【００１７】
その際、薄膜積層体の裏面に設ける接続部を、互いに間隔を空けた多数の接点の形に形成することも可能である。
【００１８】
薄膜積層体の表面に設ける接続部を、特に中央の中心接続部により形成することができる。
【００１９】
特に有利な実施形態では、これら裏面の接点は、表面の中心接続部の外周に同心的に配置される。
【００２０】
接続部の面を除いて薄膜積層体の裏面が、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ2等の誘電体やＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属薄膜から成る高反射性の鏡層を備えるとよい。
【００２１】
薄膜積層体が３〜５０μm、特に５〜２５μmの厚さを有すると有利である。
【００２２】
好適な１実施形態では、薄膜積層体（１２）が、ＡｌXＧａYＩｎ1-X-YＰ（式 中０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１及びｘ＋ｙ≦１）を基材とする層序を有する。この実施形態では、カバー層の材料は、ＡｌXＧａ1-X-YＡｓの別の材料組成に基づく。同様に本発明による素子では、例えば赤外線を放射する発光ダイオードのように、薄膜積層体にも全体としてＡｌXＧａ1-XＡｓの材料組成を基材として使用できる。
【００２３】
本発明の更に有利な実施形態、特徴及び詳細は、従属請求項、実施例の記載及び図面により明らかにする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明を、図面との関連下に１実施例に基づき以下に詳述する。本発明を明解なものとするため、その主な構成要素のみについて説明する。
【００２５】
図１に概略的に断面で示す薄膜発光ダイオード１０は、金属接触部４、６を備える導電性支持基板２上に取り付けられた薄膜積層体１２から成る。支持基板２を有する薄膜積層体１２の電気的及び機械的接続は、それ自体公知の方法で行っており、従ってその説明は省略する。
【００２６】
薄膜積層体１２は、例えばＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＡｓからなりｐドープされた第１カバー層２０と、例えばＡｌＧａＩｎＰからなる活性層２２と、例えばＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＡｓからなりｎドープされた第２カバー層２４とを含んでいる。第１と第２カバー層の導電形は互いに交換可能である。
【００２７】
その際、第１、第２カバー層２０、２４と活性層２２は単一層であっても、複数の部分層、特に同じ導電形であるが、異なる材料組成から成っていてもよい。
【００２８】
第２カバー層２４の表面１６上に、中央の中心接触部２６が装着されており、これはこの実施例では、発光ダイオードのｎ接触部を意味し、例えば従来のそれに適した金属材料から形成可能である。ｐ側の電気的接触は導電性の支持基板２の金属層６及び４を介して行われ、例えば同様に従来のそれに適した金属材料から形成可能である。薄膜積層体のｐ接触層は連続した接触層３０をもち、該層３０は支持基板２の表面に施された金属層４と電気的に接続しており、やはり適した従来の金属材料から形成可能である。
【００２９】
しかし活性層内への電流の供給は、接触層３０の表面全体を経てではなく、合金された一定の接続部３２のみで行う。図２から最もよく識別できるように、合金された接続部３２の総表面積は、発光ダイオードの基準面のごく小部分のみを占めている。本実施例では、接点３２は基準面の５％の面積を占める。しかし約３〜１５％迄の範囲の他の割合も良好又は極めて良好な結果を与える。
【００３０】
接続部３２が合金化されていない薄膜積層体１２の裏面１４の範囲は、合金化されていない高反射性の鏡層３４で覆われている。該層は、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ2等のような誘電体及びＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属被膜であってもよい。
【００３１】
上記の接続部３２は、裏面１４上に、互いに間隔を空けて表面１６の中心接触部の外周に同一の中心をめぐって配置されている。
【００３２】
接続部３２上の一範囲内で、各々第２カバー層２４と活性層２２が、薄膜積層体中に凹所３６が生じるように、例えばエッチングにより除去されている。図１に示すように、第１カバー層２０も薄層化されている。しかしその際、カバー層２０の残留層厚は、接続部３２の後の合金を可能にするため、なお十分な厚さを有するように配慮せねばならない。光子を作る隣接した帯域４０内に電流を供給するため、十分に高い横方向の導電率も残留していなければならない。その際、ＡｌＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＡｓの材料系の場合、約１μmカバー層２０の残留層厚で十分であることが判明している。
【００３３】
接続部３２上の第２カバー層２４と活性層２２を除去することで、接続部３２で光が生ずることは回避できる。更に光子を作る帯域４０内で生じた光のこの範囲内への侵入は、第１カバー層２０の残留する高さにより僅かに可能であるに過ぎず、従って劇的に低減する。従ってまた、生成した光の不所望な吸収もこの接続部３２で著しく抑制される。
【００３４】
凹所３６に隣接する薄膜積層体の範囲４０内の活性層２２内で、従来法で光子は作られ、それらは直に又は内部散乱後に、発光ダイオードの有効光線として放射される。
【００３５】
表面の接続部２６における光の吸収を最少化すべく、活性層２２及び第１カバー層２０のエッチングにより、環状の凹所３８が薄膜積層体内に設けられる。その結果、光子を作る帯域４０は接続部２６と空間的に分離される。
【００３６】
第２カバー層２４が横方向に比較的高い導電率を持つカバー層であり（本実施例では第２カバー層がｎドーピングされている）、かつこの層が切断されていない場合、光を接続部２６に十分な間隔を空けて作ることを保証するため、何らかの別の空間的分離、特にｐドープした層よりも低い横方向の導電率を有し、何倍かの厚さの第１カバー層２０が、それを叶える。この場合、空間的分離が、第１カバー層２０の厚さの少なくとも５倍〜２０倍あると有利である。
【００３７】
薄膜発光ダイオードに必要な内部散乱プロセスは、本実施例では凹所３６の傾斜する側面４２により引き起こされる。しかしそれとは別に又は付加的に、例えば第２カバー層２４の粗面化した表面１６又は第１カバー層２０の粗面化した裏面１４のような他の手段によっても行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光を放出する半導体デバイスの１実施例の概略切断面図。
【図２】図１の半導体デバイスの積層体の裏面の接続部を記入した上面図。
【符号の説明】
２        支持基板
４、６  支持基板の金属接触部
１０        薄膜発光ダイオード
１２        薄膜積層体
１４        積層体の裏面
１６        積層体の表面（第２カバー層の表面）
２０        ｐドープした第１カバー層
２２        活性層
２４        ｎドープした第２カバー層
２６        中央の中心接触部
３０        連続した接触層
３２        裏面接続部
３４        鏡層
３６、３８  凹所（中断部）
４０        光子放出帯域
４２        凹所３６の傾斜側面
【図１】
0003895683.tif 000002
【図２】
0003895683.tif 000003