JP2002246647A - Wavelength conversion type semiconductor device - Google Patents

Wavelength conversion type semiconductor device

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JP2002246647A
JP2002246647A JP2001040745A JP2001040745A JP2002246647A JP 2002246647 A JP2002246647 A JP 2002246647A JP 2001040745 A JP2001040745 A JP 2001040745A JP 2001040745 A JP2001040745 A JP 2001040745A JP 2002246647 A JP2002246647 A JP 2002246647A
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electrode
wavelength conversion
gallium nitride
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Masahiko Tsuchiya
正彦 土谷
Hiroyuki Sato
弘之 佐藤
Hiroshi Hirasawa
洋 平澤
Toshio Tomiyoshi
俊夫 冨吉
Kenichi Morikawa
謙一 森川
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Stanley Electric Co Ltd
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Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength conversion type semiconductor device that improves the reflection factor of an electrode functioning as a reflection surface, and at the same time reduces contact resistance. SOLUTION: The wavelength conversion type semiconductor device 10 contains a lower p-type layer 13 and an upper n-type layer 12 for composing a pn junction, a wavelength conversion material 17 that is provided at the upper portion, a first electrode 14 that is provided on the lower surface of the p-type layer and prevents excitation light from the pn junction that is electrically in contact with the p-type layer from being transmitted to the outside, and a second electrode 16 that surrounds the end face of the p-type layer and the n-type layer and is electrically in contact with only the n-type layer. The wavelength conversion type semiconductor device 10 is composed so that the second electrode can be composed of a high reflection factor metal layer 16a that is made of a material having a high reflection factor near the wavelength of excitation light from the pn junction and is as thick as 10 nm or more, and a contact metal thin-film layer 16b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、波長変換型半導体
素子に関し、特に高反射率の電極構造に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength conversion type semiconductor device, and more particularly to an electrode structure having a high reflectance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば典型的な窒化ガリウム系
(In(y)Al(1−x−y)Ga(x)N:x+y
≦1,0≦x≦1,0≦y≦1)素子を用いた波長変換
型半導体素子は、例えば図10に示すように構成されて
いる。図10において、波長変換型半導体素子1は、窒
化ガリウム系の白色LEDとして構成されており、透明
基板2の下面に対して順次に積層されたn型窒化ガリウ
ム系層3,p型窒化ガリウム系層4と、p型窒化ガリウ
ム系層4の表面に形成されたp型窒化ガリウム系用電極
5と、このp型窒化ガリウム系用電極5からn型窒化ガ
リウム系層3及びp型窒化ガリウム系層4の接合部まで
を覆うように形成された絶縁膜6と、n型窒化ガリウム
系層3の周囲の端面全体を覆うように形成されたn型窒
化ガリウム系用電極7と、透明基板2の上に備えられた
波長変換材8と、を含んでおり、全体がモールド樹脂1
aにより覆われることにより構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, typical gallium nitride-based (In (y) Al (1-xy) Ga (x) N: x + y
.Ltoreq.1, 0.ltoreq.x.ltoreq.1, 0.ltoreq.y.ltoreq.1) A wavelength conversion type semiconductor device using a device is configured as shown in FIG. 10, for example. In FIG. 10, the wavelength conversion type semiconductor device 1 is configured as a gallium nitride-based white LED, and the n-type gallium nitride-based layer 3 and the p-type gallium nitride-based layer are sequentially stacked on the lower surface of the transparent substrate 2. Layer 4, a p-type gallium nitride-based electrode 5 formed on the surface of the p-type gallium nitride-based layer 4, and an n-type gallium nitride-based layer 3 and a p-type gallium nitride-based An insulating film 6 formed to cover the junction of the layer 4; an n-type gallium nitride-based electrode 7 formed to cover the entire end surface around the n-type gallium nitride-based layer 3; And the wavelength conversion material 8 provided on the
a.

【0003】上記透明基板2は、例えばサファイアC面
基板等の後述する励起光に対して透明となる材料から構
成されている。上記n型窒化ガリウム系層3及びp型窒
化ガリウム系層4は、例えばMOCVD法(有機金属化
学気相堆積法)等の成膜方法により形成される。これら
のn型窒化ガリウム系層3及びp型窒化ガリウム系層4
は、成膜後に、例えば塩素ガスを用いたRIE法(反応
性イオンエッチング法)等のドライエッチング法によっ
て、周囲の端面が図示のように傾斜して形成される。
The transparent substrate 2 is made of a material which is transparent to excitation light, which will be described later, such as a sapphire C-plane substrate. The n-type gallium nitride-based layer 3 and the p-type gallium nitride-based layer 4 are formed by a film forming method such as MOCVD (metal organic chemical vapor deposition). These n-type gallium nitride-based layer 3 and p-type gallium nitride-based layer 4
After film formation, a peripheral end face is formed as shown in the figure by a dry etching method such as an RIE method (reactive ion etching method) using chlorine gas.

【0004】上記p型窒化ガリウム系用電極5は、p型
窒化ガリウム系層4と良好な電気的接触が可能であるN
i,Rh等の金属から構成されている。上記絶縁膜6
は、後述する励起光により劣化しない励起光の吸収が少
なく透過率の高いSiO2 ,Al2 3 等の透明材料か
ら構成されている。
The p-type gallium nitride-based electrode 5 is an N-type electrode capable of making good electrical contact with the p-type gallium nitride-based layer 4.
It is made of a metal such as i or Rh. The insulating film 6
Is made of a transparent material such as SiO 2 or Al 2 O 3 which has little absorption of excitation light which is not deteriorated by excitation light to be described later and has high transmittance.

【0005】上記n型窒化ガリウム系用電極7は、Ti
/Al積層電極等から構成されている。さらに、上記n
型窒化ガリウム系電極7は、n型窒化ガリウム系層3及
びp型窒化ガリウム系層4の端面(チップ端面)から励
起光を出射させないように、チップ端面を覆うように形
成されている。これにより、上記n型窒化ガリウム系電
極7は、入射する励起光を反射させるようになってい
る。
The n-type gallium nitride-based electrode 7 is made of Ti
/ Al laminated electrode. Further, the above n
The gallium nitride-based electrode 7 is formed so as to cover the end face of the chip so as not to emit the excitation light from the end faces (chip end faces) of the n-type gallium nitride based layer 3 and the p-type gallium nitride based layer 4. Thus, the n-type gallium nitride-based electrode 7 reflects the incident excitation light.

【0006】そして、上記p型窒化ガリウム系用電極5
及びn型窒化ガリウム系用電極7は、それぞれAuバン
プまたはTi及びAuから成るボンディングパッド5
a,7a及びAu−Sn合金から成る共晶電極5b,7
bを介して、サブマウント9の引出し電極9a,9bに
対して機械的に固定されると共に、電気的に接続され
る。尚、上記引出し電極9a,9bは、例えば直径25
μm程度のAuワイヤ9c,9dを使用して、ワイヤボ
ンディングにより外部に引き出されるようになってい
る。
The p-type gallium nitride based electrode 5
And the n-type gallium nitride-based electrode 7 is a bonding pad 5 made of Au bump or Ti and Au, respectively.
a, 7a and eutectic electrodes 5b, 7 made of Au-Sn alloy
b, it is mechanically fixed to the extraction electrodes 9a and 9b of the submount 9 and is also electrically connected. The extraction electrodes 9a and 9b are, for example, 25 mm in diameter.
Using Au wires 9c and 9d of about μm, the wires are pulled out to the outside by wire bonding.

【0007】上記波長変換材8は、例えばYAG系蛍光
体やZnS系蛍光体とを組み合わせることにより構成さ
れており、励起光が入射したとき、この励起光とは異な
る波長の蛍光を発生させ、外部に向かって出射するよう
になっている。
The wavelength conversion material 8 is constituted by combining, for example, a YAG-based phosphor or a ZnS-based phosphor, and when excitation light is incident, generates fluorescence having a wavelength different from the excitation light. The light is emitted toward the outside.

【0008】このような構成の波長変換型半導体素子1
によれば、サブマウント9の引出し電極9a,9b間に
駆動電圧を印加することにより、n型窒化ガリウム系層
3及びp型窒化ガリウム系層4の間の接合部にて、励起
光が発生して、この励起光が、p型窒化ガリウム系用電
極5及びn型窒化ガリウム系用電極7の内面により反射
され、n型窒化ガリウム系層3の上面から透明基板2に
入射する。そして、この透明基板2を透過した励起光
は、波長変換材8に入射することになり、波長変換材8
は、入射する励起光によって、異なる波長の光を発生さ
せ、上方に向かって出射させる。かくして、波長変換型
半導体素子1は、例えば白色光を出射するようになって
いる。
The wavelength conversion type semiconductor device 1 having such a configuration
According to the method, the excitation light is generated at the junction between the n-type gallium nitride-based layer 3 and the p-type gallium nitride-based layer 4 by applying a drive voltage between the extraction electrodes 9a and 9b of the submount 9. Then, the excitation light is reflected by the inner surfaces of the p-type gallium nitride-based electrode 5 and the n-type gallium nitride-based electrode 7 and enters the transparent substrate 2 from the upper surface of the n-type gallium nitride-based layer 3. Then, the excitation light transmitted through the transparent substrate 2 is incident on the wavelength conversion material 8, and the wavelength conversion material 8
Generates different wavelengths of light depending on the incident excitation light and emits the light upward. Thus, the wavelength conversion type semiconductor element 1 emits, for example, white light.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成の波長変換型半導体素子1においては、波長変換材
8から出射される光の光量は、波長変換材8に入射する
励起光の光量に依存する。従って、波長変換型半導体素
子1の発光効率を高めるためには、励起光の光量を増大
させるようにすればよい。このため、n型窒化ガリウム
系層3及びp型窒化ガリウム系層4の周囲の端面を図示
のように例えば45度±5度程度の傾斜角で傾斜させる
ことにより、n型窒化ガリウム系用電極7で反射された
励起光を波長変換材8に向かって導くようにしている。
By the way, in the wavelength conversion type semiconductor device 1 having such a configuration, the amount of light emitted from the wavelength conversion material 8 is smaller than the amount of excitation light incident on the wavelength conversion material 8. Dependent. Therefore, in order to increase the luminous efficiency of the wavelength conversion type semiconductor element 1, the light amount of the excitation light may be increased. For this reason, the end faces around the n-type gallium nitride-based layer 3 and the p-type gallium nitride-based layer 4 are inclined at an inclination angle of, for example, about 45 degrees ± 5 degrees as shown in the figure, so that the n-type gallium nitride-based electrode is formed. The excitation light reflected by 7 is guided toward the wavelength conversion material 8.

【0010】しかしながら、上述したn型窒化ガリウム
系用電極7は、励起光に対して比較的低い反射率を有し
ていることから、n型窒化ガリウム系用電極7に入射し
た光は、その一部が反射されずにn型窒化ガリウム系用
電極7で吸収されることになる。このため、波長変換材
8に入射する励起光の光量が低くなってしまい、波長変
換型半導体素子1の発光効率が低くなってしまい、デバ
イスの特性を十分に引き出すことができないという問題
があった。また、n型窒化ガリウム系用電極7とn型窒
化ガリウム系層3との間の接触抵抗が比較的大きいこと
から、ジュール熱が発生して温度が上昇してしまうこと
により、電子デバイスの特性が低下してしまうという問
題があった。
However, since the n-type gallium nitride-based electrode 7 has a relatively low reflectance with respect to the excitation light, the light incident on the n-type gallium nitride-based electrode 7 is Part of the light is absorbed by the n-type gallium nitride-based electrode 7 without being reflected. For this reason, the quantity of the excitation light incident on the wavelength conversion material 8 is reduced, and the luminous efficiency of the wavelength conversion type semiconductor element 1 is reduced, so that there is a problem that the characteristics of the device cannot be sufficiently brought out. . In addition, since the contact resistance between the n-type gallium nitride-based electrode 7 and the n-type gallium nitride-based layer 3 is relatively large, Joule heat is generated and the temperature rises, so that the characteristics of the electronic device are increased. However, there is a problem that is reduced.

【0011】また、n−ZnO系の発光素子を使用した
例えば紫外LED等の波長変換型半導体素子において
も、同様にして、n型ZnO系用電極の反射率が低いこ
とから、同様にして波長変換型半導体素子の発光効率が
低くなると共に、特に製造工程における熱処理によって
第二の電極の接触抵抗が増大してしまい、電子デバイス
の特性が低下してしまうという問題があった。
Also, in a wavelength conversion type semiconductor device such as an ultraviolet LED using an n-ZnO-based light emitting device, the wavelength of the n-type ZnO-based electrode is similarly low because the reflectance is low. There is a problem that the luminous efficiency of the conversion-type semiconductor element is lowered and the contact resistance of the second electrode is increased by heat treatment in the manufacturing process, and the characteristics of the electronic device are deteriorated.

【0012】本発明は、以上の点から、反射面として機
能する電極の反射率を高めると共に、接触抵抗を低減す
るようにした、波長変換型半導体素子を提供することを
目的としている。なお、以下において、最も使われる波
長変換型半導体素子で説明する。
In view of the above, an object of the present invention is to provide a wavelength conversion type semiconductor device in which the reflectance of an electrode functioning as a reflection surface is increased and the contact resistance is reduced. In the following, a description will be given of the most used wavelength conversion type semiconductor element.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明の第
一の構成によれば、pn接合を構成する下方のp型層及
び上方のn型層と、p型層の下面に備えられ且つp型層
に電気的に接触したpn接合からの励起光を外部に透過
させない第一の電極と、p型層及びn型層の端面を包囲
し且つn型層のみに電気的に接触した第二の電極と、を
含む導体素子であって、上記第二の電極が、pn接合か
らの励起光の波長近傍にて反射率の高い材料から成る厚
さ10nm以上の高反射率金属層と、コンタクト金属薄
膜層と、から構成されていることを特徴とする、半導体
素子により、達成される。
According to a first aspect of the present invention, the above object is provided on a lower p-type layer and an upper n-type layer constituting a pn junction, and on a lower surface of the p-type layer. In addition, the first electrode that does not transmit the excitation light from the pn junction electrically in contact with the p-type layer to the outside, and surrounds the end faces of the p-type layer and the n-type layer and electrically contacts only the n-type layer And a second electrode, wherein the second electrode is a high-reflectivity metal layer having a thickness of 10 nm or more made of a material having high reflectivity in the vicinity of the wavelength of the excitation light from the pn junction. And a contact metal thin film layer.

【0014】上記目的は、本発明の第二の構成によれ
ば、pn接合を構成する下方のp型層及び上方のn型層
と、これらの上方に配設された波長変換材と、p型層の
下面に備えられ且つp型層に電気的に接触したpn接合
からの励起光を外部に透過させない第一の電極と、p型
層及びn型層の端面を包囲し且つn型層のみに電気的に
接触した第二の電極と、を含む波長変換型半導体素子で
あって、上記第二の電極が、pn接合からの励起光の波
長近傍にて反射率の高い材料から成る厚さ10nm以上
の高反射率金属層と、コンタクト金属薄膜層と、から構
成されていることを特徴とする、波長変換型半導体素子
により、達成される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a lower p-type layer and an upper n-type layer forming a pn junction; a wavelength conversion material disposed above these layers; A first electrode provided on the lower surface of the mold layer and not transmitting the excitation light from the pn junction electrically in contact with the p-type layer to the outside, and surrounding the end faces of the p-type layer and the n-type layer and n-type layer A second electrode electrically contacting only with the second electrode, wherein the second electrode is made of a material having a high reflectivity near the wavelength of the excitation light from the pn junction. This is achieved by a wavelength conversion-type semiconductor element characterized by comprising a high-reflectance metal layer having a thickness of 10 nm or more and a contact metal thin film layer.

【0015】上記目的は、本発明の第三の構成によれ
ば、pn接合を構成する下方のp型窒化ガリウム系層
(In(y)Al(1ーx−y)Ga(x)N:x+y
≦1,0≦x≦1,0≦y≦1)及び上方のn型窒化ガ
リウム系層と、これらの上方に配設された波長変換材
と、p型窒化ガリウム系層の下面に備えられ且つp型窒
化ガリウム系層に電気的に接触したpn接合からの励起
光を外部に透過させないp型窒化ガリウム用の第一の電
極と、p型窒化ガリウム系層の端面及びpn接合の領域
の端面を包囲し且つpn接合からの励起光の波長近傍に
て透明である絶縁膜と、p型窒化ガリウム系層及びn型
窒化ガリウム系層の端面を包囲し且つn型窒化ガリウム
系層のみに電気的に接触したn型窒化ガリウム系用の第
二の電極と、を含む波長変換型半導体素子であって、上
記第二の電極が、pn接合からの励起光の波長近傍にて
反射率の高い材料から成る厚さ10nm以上の高反射率
金属層と、コンタクト金属薄膜層と、から構成されてい
ることを特徴とする、波長変換型半導体素子により、達
成される。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a lower p-type gallium nitride-based layer (In (y) Al (1-xy) Ga (x) N: x + y
.Ltoreq.1,0.ltoreq.x.ltoreq.1,0.ltoreq.y.ltoreq.1) and an upper n-type gallium nitride-based layer, a wavelength converter disposed above these layers, and a lower surface of the p-type gallium nitride-based layer. A first electrode for p-type gallium nitride that does not transmit the excitation light from the pn junction electrically in contact with the p-type gallium nitride-based layer to the outside, and an end face of the p-type gallium nitride-based layer and a region of the pn junction. An insulating film surrounding the end face and being transparent in the vicinity of the wavelength of the excitation light from the pn junction; and an insulating film surrounding the end faces of the p-type gallium nitride-based layer and the n-type gallium nitride-based layer and having only the n-type gallium nitride-based layer. A second electrode for an n-type gallium nitride system in electrical contact, wherein the second electrode has a reflectivity near the wavelength of the excitation light from the pn junction. A high-reflectance metal layer of at least 10 nm Characterized in that it is composed of a metal thin film layer, the wavelength conversion-type semiconductor device is achieved.

【0016】本発明による波長変換型半導体素子は、好
ましくは、p型窒化ガリウム系層及びn型窒化ガリウム
系層の周囲の端面が、垂直または下方に向かって傾斜し
ている。
In the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention, the peripheral end faces of the p-type gallium nitride-based layer and the n-type gallium nitride-based layer are preferably inclined vertically or downward.

【0017】本発明による波長変換型半導体素子は、好
ましくは、上記コンタクト金属薄膜層が、厚さ10nm
以下である。
In the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention, preferably, the contact metal thin film layer has a thickness of 10 nm.
It is as follows.

【0018】本発明による波長変換型半導体素子は、好
ましくは、上記コンタクト金属薄膜層が、Ni,Ti,
W,Cr,Zr,In,Sn,Vまたはこれらの金属が
主材料となる合金膜または積層膜から構成されている。
In the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention, preferably, the contact metal thin film layer is made of Ni, Ti,
It is composed of W, Cr, Zr, In, Sn, V, or an alloy film or a laminated film mainly composed of these metals.

【0019】本発明による波長変換型半導体素子は、好
ましくは、上記高反射率金属層が、Ag,Rh及びAl
またはこれらの金属を含む合金膜または積層膜から構成
されている。
In the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention, preferably, the high reflectivity metal layer is formed of Ag, Rh and Al.
Alternatively, it is composed of an alloy film or a laminated film containing these metals.

【0020】本発明による波長変換型半導体素子は、好
ましくは、上記コンタクト金属薄膜層及び高反射率金属
層の間に、金属単層膜,積層膜,合金膜または導電性透
明酸化物膜から成る中間電極層を備えている。
The wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention preferably comprises a metal single layer film, a laminated film, an alloy film or a conductive transparent oxide film between the contact metal thin film layer and the high-reflectance metal layer. An intermediate electrode layer is provided.

【0021】本発明による波長変換型半導体素子は、好
ましくは、波長変換型半導体素子が白色LEDであっ
て、上記第一の電極が、p型窒化ガリウム系用オーミッ
ク電極である。
In the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention, preferably, the wavelength conversion type semiconductor device is a white LED, and the first electrode is a p-type gallium nitride based ohmic electrode.

【0022】上記目的は、本発明の第三の構成によれ
ば、pn接合を構成する下方のp型ZnO系層及び上方
のn型ZnO系層と、これらの上方に配設された波長変
換材と、p型ZnO系層の下面に備えられ且つp型Zn
O系層に電気的に接触したpn接合からの励起光を外部
に透過させないp型ZnO用の第一の電極と、p型Zn
O系層の端面及びpn接合の領域の端面を包囲し且つp
n接合からの励起光の波長近傍にて透明である絶縁膜
と、p型ZnO系層及びn型ZnO系層の端面を包囲し
且つn型ZnO系層のみに電気的に接触したn型ZnO
系用の第二の電極と、を含む波長変換型半導体素子であ
って、上記第二の電極が、pn接合からの励起光の波長
近傍にて反射率の高い材料から成る厚さ10nm以上の
高反射率金属層と、コンタクト金属薄膜層と、から構成
されていることを特徴とする、波長変換型半導体素子に
より、達成される。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a lower p-type ZnO-based layer and an upper n-type ZnO-based layer constituting a pn junction, and a wavelength converter disposed above these layers. Material and p-type ZnO provided on the lower surface of the p-type ZnO-based layer.
A first electrode for p-type ZnO that does not transmit the excitation light from the pn junction electrically in contact with the O-based layer to the outside;
Surrounding the end face of the O-based layer and the end face of the region of the pn junction,
an insulating film that is transparent in the vicinity of the wavelength of the excitation light from the n-junction, and n-type ZnO surrounding the end faces of the p-type ZnO-based layer and the n-type ZnO-based layer and electrically contacting only the n-type ZnO-based layer
And a second electrode for the system, wherein the second electrode has a thickness of 10 nm or more made of a material having high reflectivity in the vicinity of the wavelength of the excitation light from the pn junction. This is achieved by a wavelength conversion type semiconductor device, which is constituted by a high reflectance metal layer and a contact metal thin film layer.

【0023】本発明による波長変換型半導体素子は、好
ましくは、p型ZnO系層及びn型ZnO系層の周囲の
端面が、垂直または下方に向かって傾斜している。
In the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention, the peripheral end faces of the p-type ZnO-based layer and the n-type ZnO-based layer are preferably inclined vertically or downward.

【0024】本発明による波長変換型半導体素子は、好
ましくは、上記コンタクト金属薄膜層が、厚さ10nm
以下である。
In the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention, preferably, the contact metal thin film layer has a thickness of 10 nm.
It is as follows.

【0025】本発明による波長変換型半導体素子は、好
ましくは、上記コンタクト金属薄膜層が、Ni,Ge,
Se,Rh,Te,Re,Ir,Pt,Au,Co,P
d,W,Cr,Zr,Ag,V,In,Snまたはこれ
らの金属を少なくとも一種類以上を含む合金膜または積
層膜から構成されている。
In the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention, preferably, the contact metal thin film layer is made of Ni, Ge,
Se, Rh, Te, Re, Ir, Pt, Au, Co, P
d, W, Cr, Zr, Ag, V, In, Sn or an alloy film or a laminated film containing at least one of these metals.

【0026】本発明による波長変換型半導体素子は、好
ましくは、上記高反射率金属層が、Ag,Rh及びPt
またはこれらの金属を少なくとも一種類以上含む合金膜
または積層膜から構成されている。
In the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention, preferably, the high reflectivity metal layer is formed of Ag, Rh and Pt.
Alternatively, it is composed of an alloy film or a laminated film containing at least one kind of these metals.

【0027】本発明による波長変換型半導体素子は、好
ましくは、上記コンタクト金属薄膜層及び高反射率金属
層の間に、金属単層膜,積層膜,合金膜または導電性透
明酸化物膜から成る中間電極層を備えている。
The wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention preferably comprises a metal single layer film, a laminated film, an alloy film or a conductive transparent oxide film between the contact metal thin film layer and the high-reflectance metal layer. An intermediate electrode layer is provided.

【0028】本発明による波長変換型半導体素子は、好
ましくは、波長変換型半導体素子が紫外LEDであっ
て、上記第一の電極が、p型ZnO系用オーミック電極
である。
Preferably, in the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention, the wavelength conversion type semiconductor device is an ultraviolet LED, and the first electrode is a p-type ohmic electrode for ZnO.

【0029】上記第二の構成によれば、第一の電極及び
第二の電極間に駆動電圧を印加することにより、n型層
及びp型層の間のpn接合にて、励起光が発生する。そ
して、この励起光の一部が、第一の電極及び第二の電極
の内面により反射され、また他の一部が直接に、n型層
の上面から波長変換材に入射する。そして、励起光が波
長変換材に入射することになり、波長変換材は、入射す
る励起光によって、異なる波長の光を発生させ、上方に
向かって出射させる。
According to the second configuration, the excitation light is generated at the pn junction between the n-type layer and the p-type layer by applying the driving voltage between the first electrode and the second electrode. I do. Then, part of the excitation light is reflected by the inner surfaces of the first electrode and the second electrode, and the other part directly enters the wavelength conversion material from the upper surface of the n-type layer. Then, the excitation light is incident on the wavelength conversion material, and the wavelength conversion material generates light having a different wavelength by the incident excitation light and emits the light upward.

【0030】この場合、第二の電極が、高反射率金属層
を含んでいることにより、励起光の第二の電極による反
射光量が増大することになり、波長変換材への励起光の
入射光量が増大することになる。従って、波長変換材か
ら出射する光量も増大するので、波長変換型半導体素子
の発光効率が高められることになる。尚、高反射率金属
層が厚さ10nm以下の場合には、反射率が低下するこ
とになり、波長変換材への励起光の入射光量も低下して
しまう。
In this case, since the second electrode includes the high-reflectance metal layer, the amount of excitation light reflected by the second electrode increases, and the excitation light is incident on the wavelength conversion material. The amount of light will increase. Accordingly, the amount of light emitted from the wavelength conversion material also increases, so that the luminous efficiency of the wavelength conversion type semiconductor device is improved. If the thickness of the high-reflectance metal layer is 10 nm or less, the reflectance will decrease, and the amount of excitation light incident on the wavelength conversion material will also decrease.

【0031】さらに、第二の電極が、コンタクト金属薄
膜層を含んでいることにより、このコンタクト金属薄膜
層がn型窒化ガリウム系層と良好な電気的接触を備えて
いるので、第二の電極の接触抵抗率が低減されることに
なり、第一の電極及び第二の電極間に印加する駆動電圧
が低くて済み、省電力型の半導体素子が得られることに
なると共に、発熱量が低下するので、熱による半導体素
子の特性低下が抑制され得ることになる。
Further, since the second electrode includes the contact metal thin film layer, the contact metal thin film layer has good electrical contact with the n-type gallium nitride based layer. Is reduced, the driving voltage applied between the first electrode and the second electrode can be reduced, and a power-saving semiconductor device can be obtained, and the amount of heat generated decreases. Therefore, the deterioration of the characteristics of the semiconductor element due to heat can be suppressed.

【0032】上記第三の構成によれば、第一の電極及び
第二の電極間に駆動電圧を印加することにより、n型窒
化ガリウム系層及びp型窒化ガリウム系層の間のpn接
合にて、励起光が発生する。そして、この励起光の一部
が、第一の電極及び第二の電極の内面により反射され、
また他の一部が直接に、n型窒化ガリウム系層の上面か
ら波長変換材に入射する。そして、励起光が波長変換材
に入射することになり、波長変換材は、入射する励起光
によって、異なる波長の光を発生させ、上方に向かって
出射させる。
According to the third configuration, by applying a driving voltage between the first electrode and the second electrode, a pn junction between the n-type gallium nitride-based layer and the p-type gallium nitride-based layer is formed. As a result, excitation light is generated. Then, a part of the excitation light is reflected by the inner surfaces of the first electrode and the second electrode,
Another part directly enters the wavelength conversion material from the upper surface of the n-type gallium nitride-based layer. Then, the excitation light is incident on the wavelength conversion material, and the wavelength conversion material generates light having a different wavelength by the incident excitation light and emits the light upward.

【0033】この場合、第二の電極が、高反射率金属層
を含んでいることにより、励起光の第二の電極による反
射光量が増大することになり、波長変換材への励起光の
入射光量が増大することになる。従って、波長変換材か
ら出射する光量も増大するので、n型窒化ガリウム系の
波長変換型半導体素子の発光効率が高められることにな
る。尚、高反射率金属層が厚さ10nm以下の場合に
は、反射率が低下することになり、波長変換材への励起
光の入射光量も低下してしまう。
In this case, since the second electrode includes the high-reflectance metal layer, the amount of excitation light reflected by the second electrode increases, and the excitation light enters the wavelength conversion material. The amount of light will increase. Accordingly, the amount of light emitted from the wavelength conversion material also increases, so that the luminous efficiency of the n-type gallium nitride-based wavelength conversion type semiconductor device is improved. If the thickness of the high-reflectance metal layer is 10 nm or less, the reflectance will decrease, and the amount of excitation light incident on the wavelength conversion material will also decrease.

【0034】さらに、第二の電極が、コンタクト金属薄
膜層を含んでいることにより、このコンタクト金属薄膜
層がn型窒化ガリウム系層と良好な電気的接触を備えて
いるので、第二の電極の接触抵抗率が低減されることに
なり、第一の電極及び第二の電極間に印加する駆動電圧
が低くて済み、省電力型の半導体素子が得られることに
なると共に、発熱量が低下するので、熱による半導体素
子の特性低下が抑制され得ることになる。
Further, since the second electrode includes the contact metal thin film layer, the contact metal thin film layer has good electrical contact with the n-type gallium nitride-based layer. Is reduced, the driving voltage applied between the first electrode and the second electrode can be reduced, and a power-saving semiconductor device can be obtained, and the amount of heat generated decreases. Therefore, the deterioration of the characteristics of the semiconductor element due to heat can be suppressed.

【0035】p型窒化ガリウム系層及びn型窒化ガリウ
ム系層の周囲の端面が、垂直または下方に向かって傾斜
している場合には、第二の電極のp型窒化ガリウム系層
及びn型窒化ガリウム系層に対する接触面積が増大する
ことになり、第二の電極の密着性が向上することになる
と共に、第二の電極で反射される励起光が上方に向かっ
て反射されることになり、励起光の取出し効率が向上す
ることになる。
If the peripheral end faces of the p-type gallium nitride-based layer and the n-type gallium nitride-based layer are vertically or inclined downward, the p-type gallium nitride-based layer and the n-type The contact area with the gallium nitride-based layer will increase, and the adhesion of the second electrode will improve, and the excitation light reflected by the second electrode will be reflected upward. As a result, the efficiency of extracting the excitation light is improved.

【0036】上記コンタクト金属薄膜層が、厚さ10n
m以下である場合には、コンタクト金属薄膜層による励
起光の吸収が抑制されることにより、第二の電極即ち高
反射率金属層による励起光の反射効率が向上することに
なる。
The contact metal thin film layer has a thickness of 10 n
In the case of m or less, the absorption of the excitation light by the contact metal thin film layer is suppressed, so that the reflection efficiency of the excitation light by the second electrode, that is, the high reflectance metal layer is improved.

【0037】上記コンタクト金属薄膜層が、Ni,T
i,W,Cr,Zr,In,Sn,Vまたはこれらの金
属が主材料となる合金膜または積層膜から構成されてい
る場合には、上述した接触抵抗率が低いことから、第一
の電極及び第二の電極間に印加する駆動電圧が低くて済
む。
The contact metal thin film layer is made of Ni, T
When i, W, Cr, Zr, In, Sn, V, or an alloy film or a laminated film in which these metals are the main materials, the first electrode is used because of the low contact resistivity described above. In addition, the driving voltage applied between the second electrodes can be low.

【0038】上記高反射率金属層が、Ag,Rh及びA
lまたはこれらの金属を含む合金膜または積層膜から構
成されている場合には、これらの材料が何れも波長37
0nm以上で50%以上の反射率を有しているので、高
い反射率の第二の電極が得られることになる。
The high reflectivity metal layer is made of Ag, Rh and A
1 or an alloy film or a laminated film containing these metals, each of these materials has a wavelength of 37.
Since it has a reflectance of 50% or more at 0 nm or more, a second electrode having a high reflectance can be obtained.

【0039】上記コンタクト金属薄膜層及び高反射率金
属層の間に、金属単層膜,積層膜,合金膜または導電性
透明酸化物膜から成る中間電極層を備えている場合に
は、コンタクト金属薄膜層及び高反射率金属層の間の電
極剥離が抑制されることになる。
When an intermediate electrode layer made of a metal single layer film, a laminated film, an alloy film or a conductive transparent oxide film is provided between the contact metal thin film layer and the high-reflectance metal layer, the contact metal Electrode peeling between the thin film layer and the high-reflectance metal layer is suppressed.

【0040】波長変換型半導体素子が白色LEDであっ
て、上記第一の電極が、p型窒化ガリウム系用オーミッ
ク電極である場合には、さらに第一の電極のp型窒化ガ
リウム系層に対する接触抵抗率が低減されることにな
り、より明るい白色光を取り出すことができる。
In the case where the wavelength conversion type semiconductor element is a white LED and the first electrode is a p-type gallium nitride based ohmic electrode, the first electrode further contacts the p-type gallium nitride based layer. The resistivity is reduced, and brighter white light can be extracted.

【0041】上記第三の構成によれば、第一の電極及び
第二の電極間に駆動電圧を印加することにより、n型Z
nO系層及びp型ZnO系層の間のpn接合にて、励起
光が発生する。そして、この励起光の一部が、第一の電
極及び第二の電極の内面により反射され、また他の一部
が直接に、n型ZnO系層の上面から波長変換材に入射
する。そして、励起光が波長変換材に入射することにな
り、波長変換材は、入射する励起光によって、異なる波
長の光を発生させ、上方に向かって出射させる。
According to the third configuration, by applying a drive voltage between the first electrode and the second electrode, the n-type Z
Excitation light is generated at a pn junction between the nO-based layer and the p-type ZnO-based layer. Then, a part of the excitation light is reflected by the inner surfaces of the first electrode and the second electrode, and the other part is directly incident on the wavelength conversion material from the upper surface of the n-type ZnO-based layer. Then, the excitation light is incident on the wavelength conversion material, and the wavelength conversion material generates light having a different wavelength by the incident excitation light and emits the light upward.

【0042】この場合、第二の電極が、高反射率金属層
を含んでいることにより、励起光の第二の電極による反
射光量が増大することになり、波長変換材への励起光の
入射光量が増大することになる。従って、波長変換材か
ら出射する光量も増大するので、n型ZnO系の波長変
換型半導体素子の発光効率が高められることになる。
尚、高反射率金属層が厚さ10nm以下の場合には、反
射率が低下することになり、波長変換材への励起光の入
射光量も低下してしまう。
In this case, since the second electrode includes the high-reflectance metal layer, the amount of excitation light reflected by the second electrode increases, and the excitation light is incident on the wavelength conversion material. The amount of light will increase. Accordingly, the amount of light emitted from the wavelength conversion material also increases, so that the luminous efficiency of the n-type ZnO-based wavelength conversion type semiconductor element is improved.
If the thickness of the high-reflectance metal layer is 10 nm or less, the reflectance will decrease, and the amount of excitation light incident on the wavelength conversion material will also decrease.

【0043】さらに、第二の電極が、コンタクト金属薄
膜層を含んでいることにより、このコンタクト金属薄膜
層がn型ZnO系層と良好な電気的接触を備えているの
で、第二の電極の接触抵抗率が低減されることになり、
第一の電極及び第二の電極間に印加する駆動電圧が低く
て済み、省電力型の半導体素子が得られることになると
共に、発熱量が低下するので、熱による半導体素子の特
性低下が抑制され得ることになり、さらに第二の電極の
n型ZnO系層からの剥離が抑制されるので、第二の電
極の安定性が向上することになる。
Further, since the second electrode includes the contact metal thin film layer, the contact metal thin film layer has good electrical contact with the n-type ZnO-based layer. The contact resistivity will be reduced,
The driving voltage applied between the first electrode and the second electrode can be reduced, and a power-saving semiconductor device can be obtained. In addition, since the amount of generated heat is reduced, deterioration in characteristics of the semiconductor device due to heat is suppressed. In addition, since the separation of the second electrode from the n-type ZnO-based layer is suppressed, the stability of the second electrode is improved.

【0044】p型ZnO系層及びn型ZnO系層の周囲
の端面が、垂直または下方に向かって傾斜している場合
には、第二の電極のp型ZnO系層及びn型ZnO系層
に対する接触面積が増大することになり、第二の電極の
密着性が向上することになると共に、第二の電極で反射
される励起光が上方に向かって反射されることになり、
励起光の取出し効率が向上することになる。
In the case where the peripheral end faces of the p-type ZnO-based layer and the n-type ZnO-based layer are vertically or inclined downward, the p-type ZnO-based layer and the n-type ZnO-based layer of the second electrode And the contact area of the second electrode will be increased, and the adhesion of the second electrode will be improved, and the excitation light reflected by the second electrode will be reflected upward,
The efficiency of extracting the excitation light is improved.

【0045】上記コンタクト金属薄膜層が、厚さ10n
m以下であるには、コンタクト金属薄膜層による励起光
の吸収が抑制されることにより、第二の電極即ち高反射
率金属層による励起光の反射効率が向上することにな
る。
The contact metal thin film layer has a thickness of 10 n
When it is less than m, the absorption efficiency of the excitation light by the second electrode, that is, the high-reflectivity metal layer is improved by suppressing the absorption of the excitation light by the contact metal thin film layer.

【0046】上記コンタクト金属薄膜層が、Ni,G
e,Se,Rh,Te,Re,Ir,Pt,Au,C
o,Pd,W,Cr,Zr,Ag,V,In,Snまた
はこれらの金属を少なくとも一種類以上を含む合金膜ま
たは積層膜から構成されている場合には、上述した接触
抵抗率が低いことから、第一の電極及び第二の電極間に
印加する駆動電圧が低くて済む。
The contact metal thin film layer is made of Ni, G
e, Se, Rh, Te, Re, Ir, Pt, Au, C
In the case of being composed of o, Pd, W, Cr, Zr, Ag, V, In, Sn or an alloy film or a laminated film containing at least one of these metals, the above-mentioned contact resistivity is low. Therefore, the driving voltage applied between the first electrode and the second electrode can be low.

【0047】上記高反射率金属層が、Ag,Rh及びP
tまたはこれらの金属を少なくとも一種類以上含む合金
膜または積層膜から構成されている場合には、これらの
材料が何れも波長370nm以上で50%以上の反射率
を有しているので、高い反射率の第二の電極が得られる
ことになる。
The high-reflectivity metal layer is made of Ag, Rh and P
t, or an alloy film or a laminated film containing at least one of these metals, since each of these materials has a reflectance of 50% or more at a wavelength of 370 nm or more, high reflectance is obtained. A second electrode at a rate will be obtained.

【0048】上記コンタクト金属薄膜層及び高反射率金
属層の間に、金属単層膜,積層膜,合金膜または導電性
透明酸化物膜から成る中間電極層を備えている場合に
は、コンタクト金属薄膜層及び高反射率金属層の間の電
極剥離が抑制されることになる。
When an intermediate electrode layer made of a metal single layer film, a laminated film, an alloy film or a conductive transparent oxide film is provided between the contact metal thin film layer and the high reflectance metal layer, the contact metal Electrode peeling between the thin film layer and the high-reflectance metal layer is suppressed.

【0049】波長変換型半導体素子が紫外LEDであっ
て、上記第一の電極が、p型ZnO系用オーミック電極
である場合には、さらに第一の電極のp型ZnO系層に
対する接触抵抗率が低減されることになり、より明るい
紫外光を取り出すことができる。
When the wavelength conversion type semiconductor device is an ultraviolet LED and the first electrode is a p-type ZnO-based ohmic electrode, the contact resistivity of the first electrode to the p-type ZnO-based layer is further increased. Is reduced, and brighter ultraviolet light can be extracted.

【0050】[0050]

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図1乃至図9を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. still,
Since the embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, various technically preferred limitations are added.
The scope of the present invention is not limited to these embodiments unless otherwise specified in the following description.

【0051】図1は、本発明による波長変換型半導体素
子の第二の実施形態の構成を示している。図1におい
て、波長変換型半導体素子10は、窒化ガリウム系の波
長変換型半導体素子としての白色LEDであって、透明
基板11の下面に対して順次に積層されたn型窒化ガリ
ウム系層(In(y)Al(1−x−y)Ga(x)
N:x+y≦1,0≦x≦1,0≦y≦1)12,p型
窒化ガリウム系層13と、p型窒化ガリウム系層13の
表面に形成されたp型窒化ガリウム系用電極14と、こ
のp型窒化ガリウム系用電極14からn型窒化ガリウム
系層12及びp型窒化ガリウム系層13の接合部までを
覆うように形成された絶縁膜15と、n型窒化ガリウム
系層12の周囲の端面全体を覆うように形成されたn型
窒化ガリウム系用電極16と、透明基板11の上に備え
られた波長変換材17と、を含んでおり、全体がモール
ド樹脂18により覆われることにより構成されている。
FIG. 1 shows the configuration of a second embodiment of the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention. In FIG. 1, a wavelength conversion type semiconductor device 10 is a white LED as a gallium nitride type wavelength conversion type semiconductor device, and is an n-type gallium nitride type layer (In (Y) Al (1-xy) Ga (x)
N: x + y ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) 12, p-type gallium nitride-based layer 13, and p-type gallium nitride-based electrode 14 formed on the surface of p-type gallium nitride-based layer 13 An insulating film 15 formed so as to cover from the p-type gallium nitride-based electrode 14 to the junction between the n-type gallium nitride-based layer 12 and the p-type gallium nitride-based layer 13; And a wavelength conversion material 17 provided on the transparent substrate 11, and the entire surface is covered with the mold resin 18. It is constituted by.

【0052】上記透明基板11は、例えばサファイアC
面基板等の後述する励起光に対して透明となる材料から
構成されている。上記n型窒化ガリウム系層12及びp
型窒化ガリウム系層13は、例えばMOCVD法(有機
金属化学気相堆積法)等の成膜方法により透明基板11
の下面に対して順次に形成される。
The transparent substrate 11 is made of, for example, sapphire C
It is made of a material that is transparent to excitation light described below, such as a surface substrate. The n-type gallium nitride-based layer 12 and p
The gallium nitride-based layer 13 is formed on the transparent substrate 11 by a film forming method such as MOCVD (metal organic chemical vapor deposition).
Are sequentially formed on the lower surface of the substrate.

【0053】これらのn型窒化ガリウム系層12及びp
型窒化ガリウム系層13は、成膜後に、例えば塩素ガス
を用いたRIE法(反応性イオンエッチング法)等のド
ライエッチング法によって、周囲の端面が図示のように
傾斜して形成される。これにより、絶縁膜15のn型窒
化ガリウム系層12及びp型窒化ガリウム系層13に対
する接触面積が増大するので、絶縁膜15の密着性が良
好になり、絶縁膜15の形成時の信頼性が向上すると共
に、絶縁膜15の剥離が抑制される。従って、n型窒化
ガリウム系層12及びp型窒化ガリウム系層13の間の
電気的絶縁性の信頼性が向上し、所謂励起光源素子の歩
留まりが向上することになる。さらに、n型窒化ガリウ
ム系層12及びp型窒化ガリウム系層13の周囲の端面
の傾斜によって、後述する第二の電極16によって励起
光が上方の透明基板に向かって反射されることになり、
波長変換材17への光入射効率が向上することになる。
尚、n型窒化ガリウム系層12及びp型窒化ガリウム系
層13の周囲の端面の傾斜角度は、絶縁膜15の密着性
の観点からは90度以下であればよく、また反射効率の
観点からは好ましくは45度±5度に選定される。
These n-type gallium nitride-based layers 12 and p
The gallium nitride-based layer 13 is formed such that the peripheral end faces are inclined as shown in the figure by dry etching such as RIE (reactive ion etching) using chlorine gas, for example, after film formation. Accordingly, the contact area of the insulating film 15 with the n-type gallium nitride-based layer 12 and the p-type gallium nitride-based layer 13 is increased, so that the adhesion of the insulating film 15 is improved, and the reliability at the time of forming the insulating film 15 is improved. And the peeling of the insulating film 15 is suppressed. Therefore, the reliability of the electrical insulation between the n-type gallium nitride-based layer 12 and the p-type gallium nitride-based layer 13 is improved, and the yield of a so-called excitation light source element is improved. Further, due to the inclination of the end faces around the n-type gallium nitride-based layer 12 and the p-type gallium nitride-based layer 13, the excitation light is reflected by the second electrode 16 described later toward the upper transparent substrate,
The efficiency of light incidence on the wavelength conversion material 17 is improved.
In addition, the inclination angle of the end face around the n-type gallium nitride-based layer 12 and the p-type gallium nitride-based layer 13 may be 90 degrees or less from the viewpoint of the adhesion of the insulating film 15, and from the viewpoint of the reflection efficiency. Is preferably set to 45 degrees ± 5 degrees.

【0054】上記p型窒化ガリウム系用電極14は、p
型窒化ガリウム系層13と良好な電気的接触が可能であ
るNi,Rh等の金属から構成されている。上記絶縁膜
15は、後述する励起光により劣化しないSiO2 ,A
l2 O3 等の透明材料から構成されている。
The p-type gallium nitride-based electrode 14
It is made of a metal such as Ni or Rh that can make good electrical contact with the type gallium nitride-based layer 13. The insulating film 15 is made of SiO2, A which is not deteriorated by excitation light described later.
It is made of a transparent material such as l2 O3.

【0055】上記n型窒化ガリウム系用電極16は、n
型窒化ガリウム系層12及びp型窒化ガリウム系層13
の端面(チップ端面)から励起光を出射させないよう
に、チップ端面を覆うように形成されている。これによ
り、上記n型窒化ガリウム系電極16は、入射する励起
光を反射させるようになっている。
The n-type gallium nitride-based electrode 16 is formed of n
-Type gallium nitride-based layer 12 and p-type gallium nitride-based layer 13
Is formed so as to cover the chip end face so as not to emit the excitation light from the end face (chip end face). Thus, the n-type gallium nitride-based electrode 16 reflects incident excitation light.

【0056】そして、上記p型窒化ガリウム系用電極1
4及びn型窒化ガリウム系用電極16は、それぞれAu
バンプまたはTi及びAuからなるボンディングパッド
14a,16c及びAu−An合金から成る共晶電極1
4b,16dを介して、サブマウント19の引出し電極
19a,19bに対して機械的に固定されると共に、電
気的に接続される。尚、上記引出し電極19a,19b
は、例えば一般的には直径25μm程度のAuワイヤ1
9c,19dを使用して、ワイヤボンディングにより外
部に引き出されるようになっている。
The p-type gallium nitride-based electrode 1
The 4 and n-type gallium nitride based electrodes 16 are Au
Eutectic electrode 1 made of bump or bonding pads 14a, 16c made of Ti and Au and Au-An alloy
4b, 16d, it is mechanically fixed to the extraction electrodes 19a, 19b of the submount 19, and is also electrically connected. The extraction electrodes 19a, 19b
Is, for example, generally an Au wire 1 having a diameter of about 25 μm.
9c and 19d are drawn out by wire bonding.

【0057】上記波長変換材17は、例えばYAG系蛍
光体やZnS系蛍光体とを組み合わせることにより構成
されており、励起光が入射したとき、この励起光とは異
なる波長の蛍光を発生させ、外部に向かって出射するよ
うになっている。
The wavelength conversion material 17 is constituted by combining, for example, a YAG-based phosphor or a ZnS-based phosphor, and when excitation light is incident, generates fluorescence having a wavelength different from the excitation light. The light is emitted toward the outside.

【0058】以上の構成は、図10に示した従来の波長
変換型半導体素子1とほぼ同様の構成であるが、本発明
実施形態による波長変換型半導体素子10においては、
上記第二の電極16が、図2に示すように構成されてい
る点で異なる構成になっている。即ち、図2において、
第二の電極16は、n窒化ガリウム系用電極であって、
高反射率金属層16aと、コンタクト金属薄膜層16b
と、から構成されている。
The above configuration is almost the same as the conventional wavelength conversion type semiconductor device 1 shown in FIG. 10, but in the wavelength conversion type semiconductor device 10 according to the embodiment of the present invention,
The second electrode 16 has a different configuration in that it is configured as shown in FIG. That is, in FIG.
The second electrode 16 is an electrode for n gallium nitride,
High reflectivity metal layer 16a and contact metal thin film layer 16b
And is composed of

【0059】上記高反射率金属層16aは、pn接合か
らの励起光の波長である波長370nm以上にて例えば
50%以上の高い反射率を有する材料、例えばAg,R
h及びAlまたはこれらの金属を含む合金膜または積層
膜から構成されている。さらに、上記高反射率金属層1
6aは、励起光が高反射率金属層16aを透過せずに反
射されるように、その厚さが10nm以上に、好ましく
は十分な反射光を得るために100nm以上に選定され
ている。
The high reflectance metal layer 16a is made of a material having a high reflectance of, for example, 50% or more at a wavelength of 370 nm or more, which is the wavelength of the excitation light from the pn junction, for example, Ag, R
h and Al or an alloy film or a laminated film containing these metals. Further, the high reflectance metal layer 1
6a is selected to have a thickness of 10 nm or more so that the excitation light is reflected without transmitting through the high-reflectivity metal layer 16a, and preferably 100 nm or more to obtain sufficient reflected light.

【0060】また、コンタクト金属薄膜層16bは、n
型窒化ガリウム系層12に対して低接触抵抗率を有する
材料、例えばNi,Ti,W,Cr,Zr,In,S
n,Vまたはこれらの金属が主材料となる合金膜または
積層膜から構成されている。特に、コンタクト金属薄膜
層16bがTi,Zr,V及びWを含んだ金属から構成
されている場合には、これらの金属がn化窒化ガリウム
系層12と容易に反応して、n型窒化ガリウム系層12
と良好なオーミック接触が得られることになる。
The contact metal thin film layer 16b is formed of n
Having a low contact resistivity with respect to the type gallium nitride-based layer 12, for example, Ni, Ti, W, Cr, Zr, In, S
It is composed of n, V or an alloy film or a laminated film containing these metals as a main material. In particular, when the contact metal thin film layer 16b is made of a metal containing Ti, Zr, V, and W, these metals easily react with the n-type gallium nitride-based layer 12 to form the n-type gallium nitride. System layer 12
And a good ohmic contact is obtained.

【0061】さらに、コンタクト金属薄膜層16bは、
高反射金属層16aによる反射効率を高めるために、即
ちコンタクト金属薄膜層16b自体の光透過率を高める
ために、その厚さが10nm以下に選定されており、特
に60%以上の高反射率を得るためには、その厚さが3
nm以下に選定されている。尚、コンタクト金属薄膜層
16bは、少なくとも1原子層あればよいが、膜厚に反
比例して接触抵抗率が上昇することから、n型窒化ガリ
ウム系層12との良好な接触抵抗率を得るためには、好
ましくは0.5nm以上に選定される。
Further, the contact metal thin film layer 16b
In order to increase the reflection efficiency of the highly reflective metal layer 16a, that is, to increase the light transmittance of the contact metal thin film layer 16b itself, its thickness is selected to be 10 nm or less. In order to obtain, its thickness is 3
nm or less. The contact metal thin film layer 16b may have at least one atomic layer. However, since the contact resistivity increases in inverse proportion to the film thickness, a good contact resistivity with the n-type gallium nitride-based layer 12 is obtained. Is preferably selected to be 0.5 nm or more.

【0062】さらに、上記高反射率金属層16aとコン
タクト金属薄膜層16bとの間に、電極剥離を抑制する
ために、好ましくは中間電極層(図示せず)が形成され
る。この中間電極層は、高反射率金属層16aの反射効
率を損なわない材料、例えばNi,Ti等の金属単層
膜,積層膜,合金膜または導電性透明酸化物膜から構成
されている。
Further, an intermediate electrode layer (not shown) is preferably formed between the high-reflectance metal layer 16a and the contact metal thin film layer 16b in order to suppress electrode peeling. This intermediate electrode layer is made of a material that does not impair the reflection efficiency of the high-reflectance metal layer 16a, for example, a metal single-layer film such as Ni or Ti, a laminated film, an alloy film, or a conductive transparent oxide film.

【0063】これらの高反射率金属層16a,コンタク
ト金属薄膜層16b及び中間電極層は、好ましくは電子
線加熱蒸着またはスパッタ法により形成されると共に、
形成後に合金化処理し、あるいは合金化処理した積層膜
として形成されるようにしてもよく、さらに、高反射率
金属層16a,コンタクト金属薄膜層16b及び中間電
極層のパターニングは、一般的な方法、例えばエッチン
グ法やリフトオフ法により行なわれる。
The high reflectance metal layer 16a, the contact metal thin film layer 16b and the intermediate electrode layer are preferably formed by electron beam evaporation or sputtering.
An alloying process may be performed after the formation, or a laminated film may be formed by an alloying process. Further, patterning of the high-reflectivity metal layer 16a, the contact metal thin film layer 16b, and the intermediate electrode layer is performed by a general method. For example, the etching is performed by an etching method or a lift-off method.

【0064】本発明実施形態による波長変換型半導体素
子10は、以上のように構成されており、サブマウント
19の引出し電極19a,19b間に駆動電圧を印加す
ることにより、n型窒化ガリウム系層12及びp型窒化
ガリウム系層13の間のpn接合にて、励起光が発生し
て、この励起光が、第一の電極14及び第二の電極16
の内面により反射され、n型窒化ガリウム系層12の上
面から透明基板11に入射する。そして、この透明基板
11を透過した励起光は、波長変換材17に入射するこ
とになり、波長変換材17は、入射する励起光によっ
て、異なる波長の光を発生させ、上方に向かって出射さ
せる。かくして、波長変換型半導体素子10は、例えば
白色光を出射するようになっている。
The wavelength conversion type semiconductor device 10 according to the embodiment of the present invention is configured as described above. By applying a driving voltage between the extraction electrodes 19a and 19b of the submount 19, the n-type gallium nitride-based layer is formed. Excitation light is generated at the pn junction between the p-type gallium nitride-based layer 13 and the p-type gallium nitride-based layer 13, and the excitation light is applied to the first electrode 14 and the second electrode 16.
And is incident on the transparent substrate 11 from the upper surface of the n-type gallium nitride-based layer 12. Then, the excitation light transmitted through the transparent substrate 11 is incident on the wavelength conversion material 17, and the wavelength conversion material 17 generates light having a different wavelength by the incident excitation light and emits the light upward. . Thus, the wavelength conversion type semiconductor element 10 emits, for example, white light.

【0065】この場合、上記第二の電極16が、例えば
反射率50%以上である高反射率金属層16aを含んで
いることにより、励起光の第二の電極16による反射光
量が増大することになり、波長変換材17への励起光の
入射光量が増大することになる。従って、波長変換材1
7から出射する光量も増大するので、n型窒化ガリウム
系の波長変換型半導体素子10の発光効率が高められる
ことになる。
In this case, since the second electrode 16 includes the high-reflectance metal layer 16a having, for example, a reflectance of 50% or more, the amount of excitation light reflected by the second electrode 16 increases. And the amount of excitation light incident on the wavelength conversion material 17 increases. Therefore, the wavelength conversion material 1
7, the light emitting efficiency of the n-type gallium nitride-based wavelength conversion type semiconductor element 10 is improved.

【0066】さらに、第二の電極16が、コンタクト金
属薄膜層16bを含んでいることにより、このコンタク
ト金属薄膜層16bがn型窒化ガリウム系層12と良好
な電気的接触を備えていることから、第二の電極12の
n型窒化ガリウム系層12に対する接触抵抗率が低減さ
れることになる。従って、第一の電極14及び第二の電
極16間に印加する駆動電圧が低くて済み、省電力型の
半導体素子が得られると共に、発熱量の低下によって、
熱による半導体素子の特性低下が抑制され得る。
Further, since the second electrode 16 includes the contact metal thin film layer 16b, the contact metal thin film layer 16b has good electrical contact with the n-type gallium nitride based layer 12. In addition, the contact resistivity of the second electrode 12 to the n-type gallium nitride-based layer 12 is reduced. Therefore, the driving voltage applied between the first electrode 14 and the second electrode 16 can be reduced, and a power-saving semiconductor element can be obtained.
Deterioration of characteristics of the semiconductor element due to heat can be suppressed.

【0067】また、p型窒化ガリウム系層13及びn型
窒化ガリウム系層12の周囲の端面が、下方に向かって
傾斜していることにより、第二の電極16のp型窒化ガ
リウム系層13及びn型窒化ガリウム系層12そして絶
縁膜15に対する第二の電極16の接触面積が増大する
ので、第二の電極16の密着性が向上する共に、第二の
電極で反射される励起光が上方に向かって反射されるの
で、励起光の取出し効率が向上することになる。
Further, since the peripheral end faces of the p-type gallium nitride-based layer 13 and the n-type gallium nitride-based layer 12 are inclined downward, the p-type gallium nitride-based layer 13 of the second electrode 16 is formed. Also, the contact area of the second electrode 16 with the n-type gallium nitride-based layer 12 and the insulating film 15 increases, so that the adhesion of the second electrode 16 is improved and the excitation light reflected by the second electrode is reduced. Since the light is reflected upward, the extraction efficiency of the excitation light is improved.

【0068】ここで、上記第二の電極16の各種特性を
検証する。この検証のために、図3に示すサンプル電極
20を作製した。このサンプル電極20は、例えばn〜
5×1018/cm3 のキャリア密度を有するn型窒化ガ
リウム系層21の上に、上述した第二の電極16と同じ
構成の電極22、即ちコンタクト金属薄膜層23及び高
反射率金属層24を順次に形成し、リフトオフ法により
パターン形成することにより、構成されている。コンタ
クト金属薄膜層23は、上述したコンタクト金属薄膜層
16bと同様に構成されており、例えば膜厚1nmのT
i膜から構成されている。また、高反射率金属層24
は、上述した高反射率金属層16aと同様に構成されて
おり、例えば膜厚300nmのAl膜から構成されてい
る。尚、比較のために、同じn型窒化ガリウム系層21
上に従来一般的に使用されている膜厚25nmのTi膜
及び膜厚1μmを形成したリファレンス電極も作製し
た。ここで、サンプル電極20及びリファレンス電極の
電極パターンは、図4に示すように、円環状に形成され
ている。
Here, various characteristics of the second electrode 16 will be verified. For this verification, a sample electrode 20 shown in FIG. 3 was manufactured. This sample electrode 20 has, for example, n to
On the n-type gallium nitride-based layer 21 having a carrier density of 5 × 10 18 / cm 3 , an electrode 22 having the same configuration as the above-mentioned second electrode 16, that is, a contact metal thin film layer 23 and a high reflectivity metal layer 24 Are sequentially formed and are patterned by a lift-off method. The contact metal thin film layer 23 is configured in the same manner as the contact metal thin film layer 16b described above.
It is composed of an i-film. In addition, the high reflectance metal layer 24
Has the same configuration as the high-reflectance metal layer 16a described above, and is made of, for example, an Al film having a thickness of 300 nm. For comparison, the same n-type gallium nitride-based layer 21 was used for comparison.
A reference electrode having a 25-nm-thick Ti film and a 1-μm-thick film, which are generally used in the past, was also fabricated. Here, the electrode patterns of the sample electrode 20 and the reference electrode are formed in an annular shape as shown in FIG.

【0069】このようなサンプル電極20及びリファレ
ンス電極に対して、それぞれ駆動電源25により駆動電
圧を印加して、その電流−電圧特性を測定したところ、
図5のグラフに示すような特性曲線が得られた。この結
果、サンプル電極20及びリファレンス電極双方の電流
−電圧特性は、ほぼ等しいことが確認された。
A drive voltage was applied to the sample electrode 20 and the reference electrode by the drive power supply 25, and the current-voltage characteristics were measured.
A characteristic curve as shown in the graph of FIG. 5 was obtained. As a result, it was confirmed that the current-voltage characteristics of both the sample electrode 20 and the reference electrode were substantially equal.

【0070】次に、サンプル電極20及びリファレンス
電極の反射率を測定した。この反射率の測定は、双方の
電極を厚さ1mmの石英基板上にてパターニングせずに
形成し、石英基板側から光を入射させることにより、そ
の反射率を測定した(尚、双方の電極は、前述した合金
化処理は行なっていない。)ところ、図6のグラフに示
すような反射スペクトル特性が得られた。この結果、リ
ファレンス電極では、波長370nm以上で反射率が4
0%であるのに対して、サンプル電極20では、波長3
70nm以上で約75%となり、50%以上の反射率で
あることが確認された。
Next, the reflectances of the sample electrode 20 and the reference electrode were measured. In the measurement of the reflectivity, both electrodes were formed without patterning on a quartz substrate having a thickness of 1 mm, and the reflectivity was measured by allowing light to enter from the quartz substrate side. Did not perform the above-described alloying treatment.) However, reflection spectrum characteristics as shown in the graph of FIG. 6 were obtained. As a result, the reference electrode has a reflectance of 4 at a wavelength of 370 nm or more.
0%, while the sample electrode 20 has a wavelength of 3%.
It was about 75% at 70 nm or more, and it was confirmed that the reflectance was 50% or more.

【0071】また、上記波長変換型半導体素子10及び
図11に示した従来の波長変換型半導体素子1として、
それぞれ白色LEDを作製して、その相対全光束を比較
した。各白色LEDとしては、それぞれサファイア基板
上にMOCVD法によりp型及びn型の窒化ガリウム系
層を順次に形成して、励起光源素子としての窒化ガリウ
ム系紫外LEDを作製し、塩素系ガスによるRIE法に
より、p型及びn型の窒化ガリウム系層の表面から約4
00nm程度エッチングして、n型窒化ガリウム系層を
露出させた。そして、第一の電極14として、約300
nmのRh膜を形成すると共に、絶縁膜15として、約
400nmのSiO2 層を形成し、その後、チップ端面
に、第二の電極16として、上記サンプル電極20また
はリファレンス電極と同様の構成の電極を形成し、Ti
及びAuから成るマウント用ボンディングパッド及びA
u−Sn合金から成る共晶電極を形成した。ここで、す
べての電極及び絶縁膜は電子線加熱蒸着法により形成
し、リフトオフ法によるパターニングを行なった。最後
に、すべての電極を形成した状態で、所謂スクライブ法
によりチップ毎に分離して、個々のチップをサブマウン
トにダイボンディングして、紫外光を反射し且つ可視光
を透過させる酸化物絶縁膜と蛍光体から成る波長変換材
をサファイア基板上に設置し、モールド樹脂により封止
することにより、白色LEDを作製した。
The wavelength conversion type semiconductor device 10 and the conventional wavelength conversion type semiconductor device 1 shown in FIG.
Each white LED was manufactured, and the relative total luminous flux was compared. As each white LED, a p-type and an n-type gallium nitride-based layer are sequentially formed on a sapphire substrate by MOCVD to produce a gallium nitride-based ultraviolet LED as an excitation light source element, and RIE using a chlorine-based gas is performed. About 4 p from the surface of the p-type and n-type gallium nitride-based layers.
Etching was performed by about 00 nm to expose the n-type gallium nitride-based layer. Then, as the first electrode 14, about 300
A Rh film of about 400 nm is formed, and an SiO 2 layer of about 400 nm is formed as the insulating film 15. Thereafter, an electrode having the same configuration as the sample electrode 20 or the reference electrode as the second electrode 16 is formed on the end face of the chip. To form Ti
Bonding pad comprising A and Au and A
A eutectic electrode made of a u-Sn alloy was formed. Here, all the electrodes and the insulating films were formed by the electron beam evaporation method, and were patterned by the lift-off method. Finally, in a state where all the electrodes are formed, each chip is separated by a so-called scribing method, and each chip is die-bonded to a submount, and an oxide insulating film that reflects ultraviolet light and transmits visible light. A white LED was manufactured by placing a wavelength conversion material composed of a phosphor and a phosphor on a sapphire substrate and sealing it with a mold resin.

【0072】このようにして作製された本発明実施形態
による波長変換型半導体素子としての白色LEDと、従
来の白色LEDについて、DC20mAの電流で駆動し
て得られた白色光を積分球にて全光束測定を行なったと
ころ、従来の白色LEDの全光束を100としたとき、
本発明実施形態による白色LEDの全光束は152とな
り、相対全光束が大幅に増加することが確認された。
With respect to the white LED as a wavelength conversion type semiconductor device according to the embodiment of the present invention and the conventional white LED, the white light obtained by driving with a current of 20 mA DC is totally integrated by an integrating sphere. When the luminous flux was measured, assuming that the total luminous flux of the conventional white LED was 100,
The total luminous flux of the white LED according to the embodiment of the present invention was 152, and it was confirmed that the relative total luminous flux increased significantly.

【0073】図7は、本発明による波長変換型半導体素
子の第三の実施形態の構成を示している。図7におい
て、波長変換型半導体素子30は、n型ZnO系の波長
変換型半導体素子としての白色LEDであって、透明基
板31の下面に対して順次に積層されたn型ZnO系層
(酸化亜鉛系:Cd(y)Mg(1−x−y)Zn
(x)O:x+y≦1,0≦x≦1,0≦y≦1)3
2,p型ZnO系層33と、p型ZnO系層33の表面
に形成されたp型ZnO系用電極34と、このp型Zn
O系用電極34からn型ZnO系層32及びp型ZnO
系層33の接合部までを覆うように形成された絶縁膜3
5と、n型ZnO系層32の周囲の端面全体を覆うよう
に形成されたn型ZnO系用電極36と、透明基板31
の上に備えられた波長変換材37と、を含んでおり、全
体がモールド樹脂38により覆われることにより構成さ
れている。
FIG. 7 shows the configuration of a third embodiment of the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention. In FIG. 7, a wavelength conversion type semiconductor element 30 is a white LED as an n-type ZnO-type wavelength conversion type semiconductor element, and is an n-type ZnO-based layer (oxidized) sequentially laminated on the lower surface of a transparent substrate 31. Zinc system: Cd (y) Mg (1-xy) Zn
(X) O: x + y ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) 3
2, a p-type ZnO-based layer 33, a p-type ZnO-based electrode 34 formed on the surface of the p-type ZnO-based layer 33,
From the O-based electrode 34 to the n-type ZnO-based layer 32 and the p-type ZnO
Insulating film 3 formed so as to cover up to the junction of system layer 33
5, an n-type ZnO-based electrode 36 formed to cover the entire end surface around the n-type ZnO-based layer 32;
And a wavelength conversion material 37 provided on the substrate, and the entire structure is covered with a mold resin 38.

【0074】上記透明基板31は、例えばサファイアC
面基板等の後述する励起光に対して透明となる材料から
構成されている。上記n型ZnO系層32及びp型Zn
O系層33は、透明基板31の下面に成膜温度より低温
にてバッファ層(図示せず)を形成した後、例えばMB
E法(分子線エピタキシー法)やMOCVD法等の成膜
方法により透明基板31の下面に対して順次に形成され
る。
The transparent substrate 31 is made of, for example, sapphire C
It is made of a material that is transparent to excitation light described below, such as a surface substrate. The n-type ZnO-based layer 32 and the p-type Zn
The O-based layer 33 is formed, for example, by forming a buffer layer (not shown) on the lower surface of the transparent substrate 31 at a temperature lower than the film forming temperature,
It is sequentially formed on the lower surface of the transparent substrate 31 by a film forming method such as the E method (molecular beam epitaxy method) or the MOCVD method.

【0075】これらのn型ZnO系層32及びp型Zn
O系層33は、成膜後に、例えば液相エッチング法や気
相エッチング法等によって、周囲の端面が図示のように
傾斜して形成される。これにより、絶縁膜35のn型Z
nO系層32及びp型ZnO系層33に対する接触面積
が増大するので、絶縁膜35の密着性が良好になり、絶
縁膜35の形成時の信頼性が向上すると共に、絶縁膜3
5の剥離が抑制される。従って、n型ZnO系層32及
びp型ZnO系層33の間の電気的絶縁性の信頼性が向
上し、所謂励起光源素子の歩留まりが向上することにな
る。さらに、n型ZnO系層32及びp型ZnO系層3
3の周囲の端面の傾斜によって、後述する第二の電極3
6によって励起光が上方の透明基板に向かって反射され
ることになり、波長変換材37への光入射効率が向上す
ることになる。尚、n型ZnO系層32及びp型ZnO
系層33の周囲の端面の傾斜角度は、絶縁膜35の密着
性の観点からは90度以下であればよく、また反射効率
の観点からは好ましくは45度±5度に選定される。
The n-type ZnO-based layer 32 and the p-type Zn
After the film formation, the O-based layer 33 is formed by, for example, a liquid phase etching method, a gas phase etching method, or the like, with the peripheral end face inclined as shown in the drawing. Thereby, the n-type Z of the insulating film 35 is formed.
Since the contact area with the nO-based layer 32 and the p-type ZnO-based layer 33 is increased, the adhesion of the insulating film 35 is improved, the reliability in forming the insulating film 35 is improved, and the insulating film 3 is formed.
5 is suppressed. Therefore, the reliability of the electrical insulation between the n-type ZnO-based layer 32 and the p-type ZnO-based layer 33 is improved, and the yield of a so-called excitation light source element is improved. Further, the n-type ZnO-based layer 32 and the p-type ZnO-based layer 3
Due to the inclination of the end surface around the second electrode 3, a second electrode 3 described later is formed.
6, the excitation light is reflected toward the upper transparent substrate, and the efficiency of light incidence on the wavelength conversion material 37 is improved. The n-type ZnO-based layer 32 and the p-type ZnO
The inclination angle of the end face around the system layer 33 may be 90 degrees or less from the viewpoint of the adhesion of the insulating film 35, and is preferably set to 45 degrees ± 5 degrees from the viewpoint of the reflection efficiency.

【0076】上記p型ZnO系用電極34は、p型Zn
O系層33と良好な電気的接触が可能であるNi,Rh
等の金属から構成されている。上記絶縁膜35は、後述
する励起光により劣化しないSiO2 ,Al2 3 ,S
ix Ny 等の透明材料から構成されている。
The p-type ZnO-based electrode 34 is made of p-type ZnO.
Ni, Rh capable of good electrical contact with the O-based layer 33
And the like. The insulating film 35 is made of SiO 2 , Al 2 O 3 , S which is not deteriorated by excitation light described later.
It is made of a transparent material such as ix Ny.

【0077】上記n型ZnO系用電極36は、n型Zn
O系層32及びp型ZnO系層33の端面(チップ端
面)から励起光を出射させないように、チップ端面を覆
うように形成されている。これにより、上記n型ZnO
系電極36は、入射する励起光を反射させるようになっ
ている。
The n-type ZnO-based electrode 36 is made of n-type ZnO.
It is formed so as to cover the chip end faces so as not to emit the excitation light from the end faces (chip end faces) of the O-based layer 32 and the p-type ZnO-based layer 33. Thereby, the n-type ZnO
The system electrode 36 reflects incident excitation light.

【0078】そして、上記p型ZnO系用電極34及び
n型ZnO系用電極36は、それぞれAuバンプまたは
Ti及びAuから成るボンディングパッド34a,36
c及びAu−Sn合金から成る共晶電極34b,36d
を介して、サブマウント39の引出し電極39a,39
bに対して機械的に固定されると共に、電気的に接続さ
れる。尚、上記引出し電極39a,39bは、例えば一
般的には直径25μm程度のAuワイヤ39c,39d
を使用して、ワイヤボンディングにより外部に引き出さ
れるようになっている。
The p-type ZnO-based electrode 34 and the n-type ZnO-based electrode 36 are respectively formed of Au bumps or bonding pads 34a, 36 made of Ti and Au.
Eutectic electrodes 34b and 36d made of c and Au-Sn alloy
Through the extraction electrodes 39a and 39 of the submount 39.
b is mechanically fixed and electrically connected. The extraction electrodes 39a and 39b are typically made of Au wires 39c and 39d having a diameter of about 25 μm, for example.
Is drawn out by wire bonding.

【0079】上記波長変換材37は、例えばYAG系蛍
光体やZnS系蛍光体とを組み合わせることにより構成
されており、励起光が入射したとき、この励起光とは異
なる波長の蛍光を発生させ、外部に向かって出射するよ
うになっている。
The wavelength conversion material 37 is constituted by combining, for example, a YAG-based phosphor or a ZnS-based phosphor, and when excitation light is incident, generates fluorescence having a wavelength different from the excitation light. The light is emitted toward the outside.

【0080】ここで、上記第二の電極36は、図8に示
すように構成されている点で異なる構成になっている。
即ち、図8において、第二の電極36は、nZnO系用
電極であって、高反射率金属層36aと、コンタクト金
属薄膜層36bと、から構成されている。
Here, the second electrode 36 has a different configuration in that it is configured as shown in FIG.
That is, in FIG. 8, the second electrode 36 is an nZnO-based electrode and includes a high-reflectance metal layer 36a and a contact metal thin film layer 36b.

【0081】上記高反射率金属層36aは、pn接合か
らの励起光の波長である波長370nm以上にて例えば
50%以上の高い反射率を有する材料、例えばAg,R
h及びPtまたはこれらの金属を少なくとも一種類以上
含む合金膜または積層膜から構成されている。さらに、
上記高反射率金属層36aは、励起光が高反射率金属層
36aを透過せずに反射されるように、その厚さが10
nm以上に、好ましくは十分な反射光を得るために10
0nm以上に選定されている。
The high reflectivity metal layer 36a is made of a material having a high reflectivity of, for example, 50% or more at a wavelength of 370 nm or more, which is the wavelength of the excitation light from the pn junction, for example, Ag, R
h and Pt or an alloy film or a laminated film containing at least one or more of these metals. further,
The high-reflectivity metal layer 36a has a thickness of 10 so that the excitation light is reflected without passing through the high-reflectivity metal layer 36a.
nm or more, preferably 10 nm to obtain sufficient reflected light.
0 nm or more is selected.

【0082】また、コンタクト金属薄膜層36bは、n
型ZnO系層32に対して低接触抵抗率を有する材料、
例えばNi,Ge,Se,Rh,Te,Re,Ir,P
t,Au,Co,Pd,W,Cr,Zr,Ag,V,I
n,Snまたはこれらの金属を少なくとも一種類以上を
含む合金膜または積層膜から構成されている。
The contact metal thin film layer 36b is formed of n
A material having a low contact resistivity with respect to the type ZnO-based layer 32,
For example, Ni, Ge, Se, Rh, Te, Re, Ir, P
t, Au, Co, Pd, W, Cr, Zr, Ag, V, I
n, Sn, or an alloy film or a laminated film containing at least one of these metals.

【0083】さらに、コンタクト金属薄膜層36bは、
高反射金属層36aによる反射効率を高めるために、即
ちコンタクト金属薄膜層36b自体の光透過率を高める
ために、その厚さが10nm以下に選定されており、特
に60%以上の高反射率を得るためには、その厚さが3
nm以下に選定されている。尚、コンタクト金属薄膜層
36bは、少なくとも1原子層あればよいが、膜厚に反
比例して接触抵抗率が上昇することから、n型ZnO系
層32との良好な接触抵抗率を得るためには、好ましく
は0.5nm以上に選定される。
Further, the contact metal thin film layer 36b
In order to increase the reflection efficiency of the high-reflection metal layer 36a, that is, to increase the light transmittance of the contact metal thin film layer 36b itself, the thickness is selected to be 10 nm or less. In order to obtain, its thickness is 3
nm or less. The contact metal thin-film layer 36b may have at least one atomic layer. However, since the contact resistivity increases in inverse proportion to the film thickness, the contact metal thin-film layer 36b has to have a good contact resistivity with the n-type ZnO-based layer 32. Is preferably selected to be 0.5 nm or more.

【0084】これらの高反射率金属層36a,コンタク
ト金属薄膜層36bは、好ましくは電子線加熱蒸着また
はスパッタ法により形成されると共に、形成後に合金化
処理し、あるいは合金化処理した積層膜として形成され
るようにしてもよく、さらに、高反射率金属層36a,
コンタクト金属薄膜層36bのパターニングは、一般的
な方法、例えばエッチング法やリフトオフ法により行な
われる。
The high-reflectance metal layer 36a and the contact metal thin film layer 36b are preferably formed by electron beam heating evaporation or sputtering, and are formed as a laminated film which has been subjected to alloying processing after formation or alloyed processing. And the high-reflectivity metal layer 36a,
The patterning of the contact metal thin film layer 36b is performed by a general method, for example, an etching method or a lift-off method.

【0085】本発明実施形態による波長変換型半導体素
子30は、以上のように構成されており、サブマウント
39の引出し電極39a,39b間に駆動電圧を印加す
ることにより、n型ZnO系層32及びp型ZnO系層
33の間のpn接合にて、励起光が発生して、この励起
光が、第一の電極34及び第二の電極36の内面により
反射され、n型ZnO系層32の上面から透明基板31
に入射する。そして、この透明基板31を透過した励起
光は、波長変換材37に入射することになり、波長変換
材37は、入射する励起光によって、異なる波長の光を
発生させ、上方に向かって出射させる。
The wavelength conversion type semiconductor device 30 according to the embodiment of the present invention is configured as described above. By applying a drive voltage between the extraction electrodes 39a and 39b of the submount 39, the n-type ZnO-based layer 32 is formed. At the pn junction between the p-type ZnO-based layer 33 and the p-type ZnO-based layer 33, excitation light is generated, and this excitation light is reflected by the inner surfaces of the first electrode 34 and the second electrode 36, and the n-type ZnO-based layer 32 From the top of the transparent substrate 31
Incident on. Then, the excitation light transmitted through the transparent substrate 31 is incident on the wavelength conversion material 37, and the wavelength conversion material 37 generates light of different wavelengths by the incident excitation light and emits the light upward. .

【0086】この場合、上記第二の電極36が、例えば
反射率50%以上である高反射率金属層36aを含んで
いることにより、励起光の第二の電極36による反射光
量が増大することになり、波長変換材37への励起光の
入射光量が増大することになる。従って、波長変換材3
7から出射する光量も増大するので、n型ZnO系の波
長変換型半導体素子30の発光効率が高められることに
なる。
In this case, since the second electrode 36 includes the high-reflectivity metal layer 36a having, for example, a reflectance of 50% or more, the amount of excitation light reflected by the second electrode 36 increases. And the amount of excitation light incident on the wavelength conversion material 37 increases. Therefore, the wavelength conversion material 3
7, the luminous efficiency of the n-type ZnO-based wavelength conversion type semiconductor element 30 is improved.

【0087】さらに、第二の電極36が、コンタクト金
属薄膜層36bを含んでいることにより、このコンタク
ト金属薄膜層36bが熱処理後においてもn型ZnO系
層32と良好な電気的接触を備えていることから、第二
の電極36のn型ZnO系層32に対する接触抵抗率が
低減されることになる。従って、第一の電極34及び第
二の電極36間に印加する駆動電圧が低くて済み、省電
力型の半導体素子が得られると共に、発熱量の低下によ
って、熱による半導体素子の特性低下が抑制され得る。
また、第二の電極36のn型ZnO系層32からの剥離
が抑制されるので、第二の電極36の安定性が向上する
ことになる。
Further, since the second electrode 36 includes the contact metal thin film layer 36b, the contact metal thin film layer 36b has good electrical contact with the n-type ZnO-based layer 32 even after the heat treatment. Therefore, the contact resistivity of the second electrode 36 to the n-type ZnO-based layer 32 is reduced. Therefore, the driving voltage applied between the first electrode 34 and the second electrode 36 can be reduced, and a power-saving semiconductor device can be obtained. Can be done.
In addition, since the separation of the second electrode 36 from the n-type ZnO-based layer 32 is suppressed, the stability of the second electrode 36 is improved.

【0088】また、p型ZnO系層33及びn型ZnO
系層32の周囲の端面が、下方に向かって傾斜している
ことにより、第二の電極36のp型ZnO系層35及び
n型ZnO系層32そして絶縁膜35に対する第二の電
極36の接触面積が増大するので、第二の電極36の密
着性が向上する共に、第二の電極で反射される励起光が
上方に向かって反射されるので、励起光の取出し効率が
向上することになる。
The p-type ZnO-based layer 33 and the n-type ZnO
Since the peripheral end face of the system layer 32 is inclined downward, the second electrode 36 of the second electrode 36 with respect to the p-type ZnO-based layer 35 and the n-type ZnO-based layer 32 of the second electrode 36 and the insulating film 35 is formed. Since the contact area is increased, the adhesion of the second electrode 36 is improved, and the excitation light reflected by the second electrode is reflected upward, so that the efficiency of extracting the excitation light is improved. Become.

【0089】ここで、上記第二の電極36の各種特性を
検証する。この検証のために、サンプル電極を作製し
た。このサンプル電極は、例えば石英基板上に、上述し
た第二の電極36と同じ構成の電極、即ちコンタクト金
属薄膜層及び高反射率金属層を順次に形成し、リフトオ
フ法によりパターン形成することにより、構成されてい
る。コンタクト金属薄膜層は、上述したコンタクト金属
薄膜層36bと同様に構成されており、例えば膜厚1n
mのNi膜から構成されている。また、高反射率金属層
は、上述した高反射率金属層36aと同様に構成されて
おり、例えば膜厚200nmのAg膜から構成されてい
る。
Here, various characteristics of the second electrode 36 will be verified. For this verification, a sample electrode was prepared. This sample electrode is formed on a quartz substrate, for example, by sequentially forming an electrode having the same configuration as the above-described second electrode 36, that is, a contact metal thin film layer and a high-reflectance metal layer, and pattern-forming the same by a lift-off method. It is configured. The contact metal thin film layer is configured similarly to the above-described contact metal thin film layer 36b, and has a thickness of, for example, 1 n.
m of Ni film. The high-reflectance metal layer has the same configuration as the above-described high-reflectivity metal layer 36a, and is formed of, for example, a 200-nm-thick Ag film.

【0090】このようなサンプル電極に関して、石英基
板側から光を入射させることにより、その反射率を測定
したところ、図9のグラフに示すような反射スペクトル
特性が得られた。この結果、サンプル電極では、波長3
70nm以上で約70%を越える反射率が得られた。
When the reflectance of the sample electrode was measured by irradiating light from the quartz substrate side, a reflection spectrum characteristic as shown in the graph of FIG. 9 was obtained. As a result, in the sample electrode, the wavelength 3
A reflectance exceeding about 70% was obtained at 70 nm or more.

【0091】また、上記サンプル電極を成膜後に熱処理
した場合の、接触抵抗を測定したところ、所定の熱処理
温度依存性が得られた。この結果、例えば300℃にて
20秒間熱処理を行なった場合、3.71N-8(Ωcm
2 )という低い接触抵抗が得られることが確認された。
When the contact resistance was measured when the sample electrode was heat-treated after film formation, a predetermined heat-treatment temperature dependence was obtained. As a result, for example, when heat treatment is performed at 300 ° C. for 20 seconds, 3.71 N −8 (Ωcm)
It was confirmed that contact resistance as low as 2 ) could be obtained.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、第
二の電極が、高反射率金属層を含んでいることにより、
励起光の第二の電極による反射光量が増大することにな
り、波長変換材への励起光の入射光量が増大することに
なる。従って、波長変換材から出射する光量も増大する
ので、波長変換型半導体素子の発光効率が高められるこ
とになる。
As described above, according to the present invention, since the second electrode includes the high-reflectance metal layer,
The amount of excitation light reflected by the second electrode increases, and the amount of excitation light incident on the wavelength conversion material increases. Accordingly, the amount of light emitted from the wavelength conversion material also increases, and the luminous efficiency of the wavelength conversion type semiconductor device is improved.

【0093】さらに、第二の電極が、コンタクト金属薄
膜層を含んでいることにより、このコンタクト金属薄膜
層がn型窒化ガリウム系層と良好な電気的接触を備えて
いるので、第二の電極の接触抵抗率が低減されることに
なり、第一の電極及び第二の電極間に印加する駆動電圧
が低くて済み、省電力型の半導体素子が得られることに
なると共に、発熱量が低下するので、熱による半導体素
子の特性低下が抑制され得ることになり、さらに第二の
電極のn型窒化ガリウム系層からの剥離が抑制されるの
で、第二の電極の安定性が向上することになる。このよ
うにして、本発明によれば、反射面として機能する電極
の反射率を高めると共に、接触抵抗を低減するようにし
た、極めて優れた波長変換型半導体素子が提供され得
る。
Further, since the second electrode includes the contact metal thin film layer, the contact metal thin film layer has good electrical contact with the n-type gallium nitride-based layer. Is reduced, the driving voltage applied between the first electrode and the second electrode can be reduced, and a power-saving semiconductor device can be obtained, and the amount of heat generated decreases. Therefore, the deterioration of the characteristics of the semiconductor element due to heat can be suppressed, and the separation of the second electrode from the n-type gallium nitride-based layer is suppressed, so that the stability of the second electrode is improved. become. As described above, according to the present invention, it is possible to provide an extremely excellent wavelength conversion type semiconductor element in which the reflectivity of the electrode functioning as the reflection surface is increased and the contact resistance is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による波長変換型半導体素子の第一の実
施形態を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of a wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention.

【図2】図1の波長変換型半導体素子における第二の電
極の構成を示す部分拡大断面図である。
FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view showing a configuration of a second electrode in the wavelength conversion type semiconductor device of FIG.

【図3】図1の波長変換型半導体素子における第二の電
極の検証を行なうためのサンプル電極の構成を示す概略
断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a configuration of a sample electrode for verifying a second electrode in the wavelength conversion type semiconductor device of FIG.

【図4】図3のサンプル電極の電極パターンを示す概略
平面図である。
FIG. 4 is a schematic plan view showing an electrode pattern of the sample electrode of FIG.

【図5】図3のサンプル電極及びリファレンス電極の電
流−電圧特性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing current-voltage characteristics of the sample electrode and the reference electrode of FIG.

【図6】図3のサンプル電極及びリファレンス電極の反
射スペクトル特性を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing reflection spectrum characteristics of the sample electrode and the reference electrode of FIG.

【図7】本発明による波長変換型半導体素子の第二の実
施形態を示す概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the wavelength conversion type semiconductor device according to the present invention.

【図8】図7の波長変換型半導体素子における第二の電
極の構成を示す部分拡大断面図である。
8 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a configuration of a second electrode in the wavelength conversion type semiconductor device of FIG.

【図9】図7の波長変換型半導体素子における第二の電
極の検証を行なうためのサンプル電極の反射スペクトル
特性を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a reflection spectrum characteristic of a sample electrode for verifying a second electrode in the wavelength conversion type semiconductor device of FIG. 7;

【図10】従来の波長変換型半導体素子の一例の構成を
示す概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a configuration of an example of a conventional wavelength conversion type semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 波長変換型半導体素子 11 透明基板 12 n型窒化ガリウム系層 13 p型窒化ガリウム系層 14 p型窒化ガリウム系用電極 14a ボンディングパッド 14b 共晶電極 15 絶縁膜 16 n型窒化ガリウム系用電極 16a 高反射率金属層 16b コンタクト金属薄膜層 16c ボンディングパッド 16d 共晶電極 17 波長変換材 18 モールド樹脂 19 サブマウント 19a 引き出し電極 19b 引き出し電極 19c Auワイヤ 19d Auワイヤ 20 サンプル電極 21 n型窒化ガリウム系層21 22 電極 23 コンタクト金属薄膜層 24 高反射率金属層 25 駆動電源 30 波長変換型半導体素子 31 透明基板 32 n型ZnO系層 33 p型ZnO系層 34 p型ZnO系用電極 34a ボンディングパッド 34b 共晶電極 35 絶縁膜 36 n型ZnO系用電極 36a 高反射率金属層 36b コンタクト金属薄膜層 36c ボンディングパッド 36d 共晶電極 37 波長変換材 38 モールド樹脂 39 サブマウント Reference Signs List 10 wavelength conversion type semiconductor element 11 transparent substrate 12 n-type gallium nitride-based layer 13 p-type gallium nitride-based layer 14 p-type gallium nitride-based electrode 14a bonding pad 14b eutectic electrode 15 insulating film 16 n-type gallium nitride-based electrode 16a High reflectivity metal layer 16b Contact metal thin film layer 16c Bonding pad 16d Eutectic electrode 17 Wavelength conversion material 18 Mold resin 19 Submount 19a Extraction electrode 19b Extraction electrode 19c Au wire 19d Au wire 20 Sample electrode 21 n-type gallium nitride based layer 21 REFERENCE SIGNS LIST 22 electrode 23 contact metal thin film layer 24 high reflectance metal layer 25 drive power supply 30 wavelength conversion type semiconductor element 31 transparent substrate 32 n-type ZnO-based layer 33 p-type ZnO-based layer 34 p-type ZnO-based electrode 34 a bonding pad 34 b eutectic Electric 35 insulating film 36 n-type ZnO based electrode 36a and high reflective metal layer 36b contacts the metal thin film layer 36c bonding pad 36d eutectic electrode 37 wavelength converting member 38 molded resin 39 submount

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平澤 洋 東京都目黒区中目黒2−9−13スタンレ− 電気株式会社内 (72)発明者 冨吉 俊夫 東京都目黒区中目黒2−9−13スタンレ− 電気株式会社内 (72)発明者 森川 謙一 東京都目黒区中目黒2−9−13スタンレ− 電気株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA14 AA21 CA02 CA34 CA41 CA65 CA74 CA82 CA92 CA93 CA98 CB15 DA07 DA12 DA20 DA43 DB09 EE25  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Hirasawa 2-9-13 Stanley, Nakameguro, Meguro-ku, Tokyo Inside Electric Co., Ltd. (72) Toshio Tomiyoshi 2-9-13 Stanley, Nakameguro, Meguro-ku, Tokyo − Within Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kenichi Morikawa 2-9-13 Stanley, Nakameguro, Meguro-ku, Tokyo − F term within Electric Co., Ltd. 5F041 AA14 AA21 CA02 CA34 CA41 CA65 CA74 CA82 CA92 CA93 CA98 CB15 DA07 DA12 DA20 DA43 DB09 EE25

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 pn接合を構成する下方のp型層及び上
方のn型層と、p型層の下面に備えられ且つp型層に電
気的に接触したpn接合からの励起光を外部に透過させ
ない第一の電極と、p型層及びn型層の端面を包囲し且
つn型層のみに電気的に接触した第二の電極と、を含む
半導体素子であって、 上記第二の電極が、pn接合からの励起光の波長近傍に
て反射率の高い材料から成る厚さ10nm以上の高反射
率金属層と、コンタクト金属薄膜層と、から構成されて
いることを特徴とする、半導体素子。
An excitation light from a pn junction provided on a lower surface of a lower p-type layer and an upper n-type layer and electrically contacting the p-type layer and constituting a pn junction is externally provided. A semiconductor element comprising: a first electrode that does not transmit light; and a second electrode that surrounds end faces of the p-type layer and the n-type layer and is in electrical contact with only the n-type layer. A high-reflectance metal layer having a thickness of 10 nm or more made of a material having a high reflectivity in the vicinity of the wavelength of the excitation light from the pn junction, and a contact metal thin film layer. element.
【請求項2】 pn接合を構成する下方のp型層及び上
方のn型層と、これらの上方に配設された波長変換材
と、p型層の下面に備えられ且つp型層に電気的に接触
したpn接合からの励起光を外部に透過させない第一の
電極と、p型層及びn型層の端面を包囲し且つn型層の
みに電気的に接触した第二の電極と、を含む波長変換型
半導体素子であって、 上記第二の電極が、pn接合からの励起光の波長近傍に
て反射率の高い材料から成る厚さ10nm以上の高反射
率金属層と、コンタクト金属薄膜層と、から構成されて
いることを特徴とする、波長変換型半導体素子。
2. A lower p-type layer and an upper n-type layer constituting a pn junction, a wavelength conversion material disposed above the p-type layer and an upper n-type layer. A first electrode that does not transmit the excitation light from the pn junction that has come into contact with the outside, a second electrode that surrounds the end faces of the p-type layer and the n-type layer, and is electrically contacted only with the n-type layer, A high-reflectivity metal layer having a thickness of 10 nm or more and made of a material having high reflectivity in the vicinity of the wavelength of the excitation light from the pn junction; A wavelength conversion type semiconductor device, comprising: a thin film layer.
【請求項3】 pn接合を構成する下方のp型窒化ガリ
ウム系層(In(y)Al(1ーx−y)Ga(x)
N:x+y≦1,0≦x≦1,0≦y≦1)及び上方の
n型窒化ガリウム系層と、これらの上方に配設された波
長変換材と、p型窒化ガリウム系層の下面に備えられ且
つp型窒化ガリウム系層に電気的に接触したpn接合か
らの励起光を外部に透過させないp型窒化ガリウム用の
第一の電極と、p型窒化ガリウム系層の端面及びpn接
合の領域の端面を包囲し且つpn接合からの励起光の波
長近傍にて透明である絶縁膜と、p型窒化ガリウム系層
及びn型窒化ガリウム系層の端面を包囲し且つn型窒化
ガリウム系層のみに電気的に接触したn型窒化ガリウム
系用の第二の電極と、を含む波長変換型半導体素子であ
って、 上記第二の電極が、pn接合からの励起光の波長近傍に
て反射率の高い材料から成る厚さ10nm以上の高反射
率金属層と、コンタクト金属薄膜層と、から構成されて
いることを特徴とする、波長変換型半導体素子。
3. A lower p-type gallium nitride based layer (In (y) Al (1-xy) Ga (x) constituting a pn junction
N: x + y ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) and the upper n-type gallium nitride-based layer, the wavelength converter disposed above these layers, and the lower surface of the p-type gallium nitride-based layer A first electrode for p-type gallium nitride that does not allow externally transmitting excitation light from a pn junction electrically connected to the p-type gallium nitride-based layer, an end face of the p-type gallium nitride-based layer, and a pn junction An insulating film that surrounds the end face of the region and is transparent near the wavelength of the excitation light from the pn junction, and the end face of the p-type gallium nitride-based layer and the n-type gallium nitride-based layer, A second electrode for an n-type gallium nitride system electrically contacting only the layer, wherein the second electrode is located near the wavelength of the excitation light from the pn junction. A high-reflectance metal layer having a thickness of 10 nm or more made of a material having a high reflectivity; And a contact metal thin film layer.
【請求項4】 p型窒化ガリウム系層及びn型窒化ガリ
ウム系層の周囲の端面が、垂直または下方に向かって傾
斜していることを特徴とする、請求項2に記載の波長変
換型半導体素子。
4. The wavelength conversion type semiconductor according to claim 2, wherein peripheral end faces of the p-type gallium nitride-based layer and the n-type gallium nitride-based layer are vertically or downwardly inclined. element.
【請求項5】 上記コンタクト金属薄膜層が、厚さ10
nm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の波
長変換型半導体素子。
5. The contact metal thin film layer having a thickness of 10
2. The wavelength conversion type semiconductor device according to claim 1, wherein the wavelength is not more than nm.
【請求項6】 上記コンタクト金属薄膜層が、Ni,T
i,W,Cr,Zr,In,Sn,Vまたはこれらの金
属が主材料となる合金膜または積層膜から構成されてい
ることを特徴とする、請求項2から4の何れかに記載の
波長変換型半導体素子。
6. The method according to claim 1, wherein the contact metal thin film layer is made of Ni, T
The wavelength according to any one of claims 2 to 4, wherein i, W, Cr, Zr, In, Sn, V, or any of these metals is composed of an alloy film or a laminated film that is a main material. Conversion type semiconductor device.
【請求項7】 上記高反射率金属層が、Ag,Rh及び
Alまたはこれらの金属を含む合金膜または積層膜から
構成されていることを特徴とする、請求項2から5の何
れかに記載の波長変換型半導体素子。
7. The high-reflectance metal layer is made of Ag, Rh, and Al, or an alloy film or a laminated film containing these metals. Wavelength conversion type semiconductor device.
【請求項8】 上記コンタクト金属薄膜層及び高反射率
金属層の間に、金属単層膜,積層膜,合金膜または導電
性透明酸化物膜から成る中間電極層を備えていることを
特徴とする、請求項2から6の何れかに記載の波長変換
型半導体素子。
8. An intermediate electrode layer comprising a metal single-layer film, a laminated film, an alloy film or a conductive transparent oxide film is provided between the contact metal thin film layer and the high reflectance metal layer. The wavelength conversion type semiconductor device according to any one of claims 2 to 6.
【請求項9】 波長変換型半導体素子が白色LEDであ
って、 上記第一の電極が、p型窒化ガリウム系用オーミック電
極であることを特徴とする、請求項2から7の何れかに
記載の波長変換型半導体素子。
9. The wavelength-converting semiconductor device is a white LED, and the first electrode is a p-type gallium nitride-based ohmic electrode. Wavelength conversion type semiconductor device.
【請求項10】 pn接合を構成する下方のp型ZnO
系層及び上方のn型ZnO系層と、これらの上方に配設
された波長変換材と、p型ZnO系層の下面に備えられ
且つp型ZnO系層に電気的に接触したpn接合からの
励起光を外部に透過させないp型ZnO用の第一の電極
と、p型ZnO系層の端面及びpn接合の領域の端面を
包囲し且つpn接合からの励起光の波長近傍にて透明で
ある絶縁膜と、p型ZnO系層及びn型ZnO系層の端
面を包囲し且つn型ZnO系層のみに電気的に接触した
n型ZnO系用の第二の電極と、を含む波長変換型半導
体素子であって、 上記第二の電極が、pn接合からの励起光の波長近傍に
て反射率の高い材料から成る厚さ10nm以上の高反射
率金属層と、コンタクト金属薄膜層と、から構成されて
いることを特徴とする、波長変換型半導体素子。
10. A lower p-type ZnO forming a pn junction
System layer and the upper n-type ZnO-based layer, the wavelength conversion material disposed above them, and the pn junction provided on the lower surface of the p-type ZnO-based layer and electrically contacting the p-type ZnO-based layer A first electrode for p-type ZnO that does not transmit the excitation light to the outside, an end surface of the p-type ZnO-based layer and an end surface of the pn junction region, and are transparent near the wavelength of the excitation light from the pn junction. Wavelength conversion including an insulating film and a second electrode for an n-type ZnO-based layer surrounding the end faces of the p-type ZnO-based layer and the n-type ZnO-based layer and electrically contacting only the n-type ZnO-based layer A semiconductor device, wherein the second electrode is a high-reflectance metal layer having a thickness of 10 nm or more made of a material having high reflectivity in the vicinity of the wavelength of the excitation light from the pn junction, a contact metal thin film layer, A wavelength conversion type semiconductor element characterized by comprising:
【請求項11】 p型ZnO系層及びn型ZnO系層の
周囲の端面が、垂直または下方に向かって傾斜している
ことを特徴とする、請求項9に記載の波長変換型半導体
素子。
11. The wavelength conversion type semiconductor device according to claim 9, wherein peripheral end faces of the p-type ZnO-based layer and the n-type ZnO-based layer are vertically or downwardly inclined.
【請求項12】 上記コンタクト金属薄膜層が、厚さ1
0nm以下であることを特徴とする、請求項9または1
0に記載の波長変換型半導体素子。
12. The contact metal thin film layer having a thickness of 1
10. The structure according to claim 9, wherein the thickness is 0 nm or less.
0. The wavelength conversion type semiconductor device according to item 0.
【請求項13】 上記コンタクト金属薄膜層が、Ni,
Ge,Se,Rh,Te,Re,Ir,Pt,Au,C
o,Pd,W,Cr,Zr,Ag,V,In,Snまた
はこれらの金属を少なくとも一種類以上を含む合金膜ま
たは積層膜から構成されていることを特徴とする、請求
項9から11の何れかに記載の波長変換型半導体素子。
13. The method according to claim 13, wherein the contact metal thin film layer comprises Ni,
Ge, Se, Rh, Te, Re, Ir, Pt, Au, C
12. The film according to claim 9, wherein the film is made of an alloy film or a laminated film containing at least one of o, Pd, W, Cr, Zr, Ag, V, In, Sn or any of these metals. The wavelength conversion type semiconductor device according to any one of the above.
【請求項14】 上記高反射率金属層が、Ag,Rh及
びPtまたはこれらの金属を少なくとも一種類以上含む
合金膜または積層膜から構成されていることを特徴とす
る、請求項9から12の何れかに記載の波長変換型半導
体素子。
14. The method according to claim 9, wherein the high-reflectance metal layer is made of Ag, Rh, and Pt, or an alloy film or a stacked film containing at least one of these metals. The wavelength conversion type semiconductor device according to any one of the above.
【請求項15】 上記コンタクト金属薄膜層及び高反射
率金属層の間に、金属単層膜,積層膜,合金膜または導
電性透明酸化物膜から成る中間電極層を備えていること
を特徴とする、請求項9から13の何れかに記載の波長
変換型半導体素子。
15. An intermediate electrode layer comprising a metal single-layer film, a laminated film, an alloy film or a conductive transparent oxide film between the contact metal thin film layer and the high-reflectance metal layer. The wavelength conversion type semiconductor device according to any one of claims 9 to 13.
【請求項16】 波長変換型半導体素子が紫外LEDで
あって、上記第一の電極が、p型ZnO系用オーミック
電極であることを特徴とする、請求項9から14の何れ
かに記載の波長変換型半導体素子。
16. The method according to claim 9, wherein the wavelength conversion type semiconductor element is an ultraviolet LED, and the first electrode is a p-type ZnO-based ohmic electrode. Wavelength conversion type semiconductor element.
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