JP2003243699A - Semiconductor light emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子に関
し、更に詳しくは、半導体発光機能層の主表面に対して
垂直に光を出射する半導体発光素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a semiconductor light emitting device that emits light perpendicularly to the main surface of a semiconductor light emitting functional layer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体発光機能層の主表面に対して垂直
方向に発光を行う、いわゆる「面発光」を行う半導体発
光素子としては、例えばＧａＡｓなどから構成される基
板の上に、ＡｌｘＧａ１−ｘＩｎなどから構成される活
性層を含む半導体発光機能層を積層してなる半導体発光
素子が知られている。このような半導体発光素子では、
活性層で発光した光が全方位に放射される。このため、
半導体発光素子の高輝度化を図るには、活性層から放射
される光を如何に効率よく素子外へ取り出すかが極めて
重要となる。例えば、半導体発光機能層と基板をそれぞ
れ（ＡｌｘＧａ１ −ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰとＧａＡｓで形
成したような場合には、半導体発光機能層の一方の主表
面から出射した光が、ＧａＡｓ基板側に配置した反射鏡
で反射させる場合は、ＧａＡｓ基板が活性層で発光する
光を吸収するため、何らかの手段によりこの光吸収を抑
制する必要があった。2. Description of the Related Art As a semiconductor light emitting device that emits light in a direction perpendicular to the main surface of a semiconductor light emitting functional layer, so-called "surface emission", for example, Al x Ga is formed on a substrate made of GaAs or the like. A semiconductor light emitting device is known in which semiconductor light emitting functional layers including an active layer made of 1-x In or the like are stacked. In such a semiconductor light emitting device,
The light emitted from the active layer is emitted in all directions. For this reason,
In order to increase the brightness of the semiconductor light emitting device, how efficiently the light emitted from the active layer is taken out of the device is extremely important. For example, when the semiconductor light-emitting functional layer and the substrate such as to form, respectively (Al x Ga 1 -x) y In 1-y P and GaAs, the light is emitted from the one main surface of the semiconductor light-emitting functional layer, When the light is reflected by a reflecting mirror arranged on the GaAs substrate side, the GaAs substrate absorbs the light emitted in the active layer, so it is necessary to suppress this light absorption by some means.
【０００３】例えば、活性層で発光された光を半導体発
光素子の他方の主表面側へ取り出す場合、活性層から半
導体発光素子の一方の主表面へ放射された光を他方の主
表面側へ効率よく取り出す手段としては、基板と半導体
発光機能層との間に、ブラッグ反射（ＤＢＲ）構造を形
成することが知られている（以下において、「第１の手
段」という。）。このＤＢＲ構造は、互いに光屈折率の
異なる所望の厚みの２層の化合物半導体層を積層したも
の、例えばＡｌＡｓ／ＧａＡｓ積層膜を一対として、こ
れを複数対積層して構成される。そして、このＤＢＲ構
造は、化合物半導体層の光屈折率と厚みとで決定される
ＤＢＲ構造を利用して、活性層から基板側（一方の主表
面）に放射される光を、半導体発光素子の他方の主表面
側へ反射させて、光取り出し効率を高めようとするもの
である。このようなＤＢＲ構造は、半導体発光機能層な
どを形成する一連のエピタキシャル成長過程で形成する
ことが出来るため、極めて簡便性・生産性に優れた手段
といる。For example, when the light emitted from the active layer is extracted to the other main surface side of the semiconductor light emitting element, the light emitted from the active layer to one main surface of the semiconductor light emitting element is efficiently transmitted to the other main surface side. A well-known means is to form a Bragg reflection (DBR) structure between the substrate and the semiconductor light-emitting functional layer (hereinafter referred to as "first means"). The DBR structure is formed by stacking two compound semiconductor layers having desired thicknesses different from each other in optical refraction index, for example, a pair of AlAs / GaAs stacked films, and a plurality of stacked pairs. The DBR structure utilizes the DBR structure determined by the optical refractive index and the thickness of the compound semiconductor layer to emit light emitted from the active layer to the substrate side (one main surface) of the semiconductor light emitting device. It is intended to increase the light extraction efficiency by reflecting the light toward the other main surface side. Since such a DBR structure can be formed in a series of epitaxial growth processes for forming a semiconductor light emitting functional layer and the like, it is a very simple and highly productive means.
【０００４】また、半導体発光素子における光取り出し
効率を向上する他の手段（以下において、「第２の手
段」という。）としては、基板上に半導体発光機能層な
どをエピタキシャル成長などの手法により形成した後
に、光吸収基板として機能するこの基板を除去し、この
基板を除去した面に、活性層で発光する光のエネルギよ
り吸収端エネルギの大きい材料、即ち活性層で発光する
光に対して透明性を有する（光吸収性の低い）別の高禁
制帯半導体やサファイア等の絶縁体の基板を貼着したヘ
テロ接合若しくはヘテロ接合類似の構造が考えられてい
る。このようなヘテロ接合等の構造を構成する基板の外
側表面に更に光反射面を設けることにより、活性層から
光透過特性を有する基板側へ放射し、この光を基板を透
過させた後、光反射面によって反対方向へ反射させて半
導体発光素子の他方の主表面側へ光を取り出すことが出
来るようになっている。As another means for improving the light extraction efficiency of a semiconductor light emitting device (hereinafter referred to as "second means"), a semiconductor light emitting functional layer or the like is formed on a substrate by a technique such as epitaxial growth. Later, this substrate that functions as a light absorbing substrate is removed, and the surface from which this substrate is removed is transparent to the material that has a larger absorption edge energy than the energy of the light emitted in the active layer, that is, the light emitted in the active layer. A heterojunction or a structure similar to a heterojunction in which a substrate of another high forbidden band semiconductor (having low light absorption) or an insulator such as sapphire is attached is considered. By providing a light-reflecting surface on the outer surface of the substrate that constitutes such a heterojunction structure, the active layer emits the light to the side of the substrate having a light-transmitting property, and after this light is transmitted through the substrate, It is possible to reflect the light in the opposite direction by the reflecting surface and extract the light to the other main surface side of the semiconductor light emitting device.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１及
び第２の手段による光取り出し効率の向上は、それぞれ
以下のような問題点がある。However, the improvement of the light extraction efficiency by the first and second means has the following problems, respectively.
【０００６】即ち、ＤＢＲ構造を採用した第１の手段で
は、活性層で発光する光のピーク波長に対しての光反射
率を高めようとすると、反射に対する波長のスペクトル
帯域が狭くなる。一方、反射に対する波長のスペクトル
帯域を広くしようとすると、ピーク波長に対する反射率
を低くせざるを得ないとう問題点がある。即ち、広い帯
域の発光波長の光に対して高い反射率を、ＤＢＲ構造で
得ることは困難である。また、このような半導体発光素
子では、光反射率は、ＤＢＲ構造への光の入射角にも依
存するため、期待するほど光取り出し効率が向上しな
い。That is, in the first means adopting the DBR structure, when an attempt is made to increase the light reflectance with respect to the peak wavelength of the light emitted from the active layer, the spectral band of the wavelength for reflection becomes narrow. On the other hand, if an attempt is made to widen the spectral band of the wavelength for reflection, there is a problem that the reflectance for the peak wavelength must be lowered. That is, it is difficult to obtain a high reflectance with a DBR structure for light having an emission wavelength in a wide band. Further, in such a semiconductor light emitting device, the light reflectance also depends on the incident angle of light to the DBR structure, and therefore the light extraction efficiency does not improve as expected.
【０００７】第２の手段である光吸収性の低い高禁制帯
半導体や絶縁体の基板を貼着するヘテロ接合等の構造で
は、第１の手段（ＤＢＲ構造）のように発光波長や入射
角に基づく問題点はない。しかし、基本的に、ヘテロ接
合界面や半導体・絶縁体界面における電圧降下や直列抵
抗（寄生直列抵抗）が存在する。更に、このような高禁
制帯半導体や絶縁体の基板に対して、低いオーミック接
触を得ることは、バンド構造を考えれば、原理的に困難
である。つまり、高禁制帯半導体や絶縁体の基板を貼着
した場合は、全体としての順方向電圧降下（オン電圧）
が大きくなる必然性を有している。In the second means, which is a structure such as a heterojunction in which a highly forbidden band semiconductor having a low light absorption property or an insulating substrate is attached, as in the first means (DBR structure), the emission wavelength and the incident angle are different. There is no problem based on. However, basically, there is a voltage drop or series resistance (parasitic series resistance) at the heterojunction interface or the semiconductor / insulator interface. Furthermore, it is theoretically difficult to obtain a low ohmic contact with such a high forbidden band semiconductor or an insulating substrate in view of the band structure. In other words, if a high forbidden band semiconductor or insulator substrate is pasted, the total forward voltage drop (ON voltage)
Has the inevitability to grow.
【０００８】更に、現実のプロセス上の問題として、こ
のような高禁制帯半導体や絶縁体の基板に対して、低い
オーミック接触を得るためには、十分な熱処理（合金化
処理）が必要である。しかし、熱処理（合金化処理）を
行えば、高禁制帯半導体や絶縁体と光反射面との界面の
モホロジーが低下する。つまり、基板と光反射面との界
面の特性においては、光透過特性や反射特性等の光学的
特性と電気的特性（界面での低抵抗性オーミック接触）
とは二律背反（トレードオフ）の関係にある。電気的特
性を良好にしようとすると、光学的特性が低下し、光学
的特性特性を良好にしようとすると、電気的特性が低下
する。このように、電気的な抵抗（寄生直列抵抗）を低
くしようとすれば、基板の外側面の反射面によって光を
効率よく反射させることが出来ない二律背反性を有する
ため、光取り出し効率の向上を十分に図れないという問
題点があった。Further, as a practical process problem, sufficient heat treatment (alloying treatment) is required to obtain a low ohmic contact with such a high forbidden band semiconductor or insulator substrate. . However, the heat treatment (alloying treatment) reduces the morphology of the interface between the light-reflecting surface and the high forbidden band semiconductor or insulator. In other words, regarding the characteristics of the interface between the substrate and the light reflecting surface, optical characteristics such as light transmission characteristics and reflection characteristics and electrical characteristics (low resistance ohmic contact at the interface)
And are in a trade-off relationship. When trying to improve the electrical characteristics, the optical characteristics are lowered, and when trying to improve the optical characteristics, the electrical characteristics are lowered. As described above, if the electrical resistance (parasitic series resistance) is reduced, the light extraction efficiency is improved because it has the antinomy property that the reflection surface on the outer surface of the substrate cannot efficiently reflect the light. There was a problem that it could not be sufficiently planned.
【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。そこで、本発明の目的は、半導体発光機
能層の一方の主電極における電気的特性を良好にすると
共に、この一方の主電極が配置されている主表面におけ
る反射率を向上させ、光取り出し効率の高い高輝度の半
導体発光素子を提供することにある。The present invention has been made to solve the above problems. Therefore, an object of the present invention is to improve the electrical characteristics of one main electrode of the semiconductor light-emitting functional layer and to improve the reflectance on the main surface on which this one main electrode is arranged to improve the light extraction efficiency. It is to provide a semiconductor light emitting device having high brightness.
【００１０】また、本発明の他の目的は、電気的特性及
び光学的特性の両方が共に良好で、発光効率が高く、生
産歩留まりの良好な半導体発光素子を提供することにあ
る。Another object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device which has good electrical and optical characteristics, high luminous efficiency, and good production yield.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を鑑み、本発明
の第１の特徴は、（イ）半導体発光機能層と、（ロ）半
導体発光機能層の一方の主表面の一部に、半導体発光機
能層とオーミック接触するように設けられたコンタクト
用合金層と、（ハ）コンタクト用合金層が存在しない半
導体発光機能層の残余の一部及びコンタクト用合金層に
接合された高導電性反射膜とを備える半導体発光素子で
あることをを要旨とする。In view of the above object, a first feature of the present invention is that a semiconductor is formed on a part of one main surface of (a) a semiconductor light emitting functional layer and (b) a semiconductor light emitting functional layer. The contact alloy layer provided in ohmic contact with the light-emitting functional layer, and (c) the semiconductor light-emitting functional layer that does not have the contact alloy layer, and a part of the remaining portion of the semiconductor light-emitting functional layer and the highly conductive reflection bonded to the contact alloy layer. The gist is that it is a semiconductor light emitting device including a film.
【００１２】ここで、「半導体発光機能層」は、ｐｎ接
合による電流注入により、その半導体に固有な波長の光
を発光させるための積層構造から構成される。例えば、
この半導体発光機能層は、単純なｐｎ接合で構成しても
良く、第１クラッド層、この第１クラッド層の上部の活
性層、この活性層の上部の第２クラッド層とからなるダ
ブルヘテロ（ＤＨ）構造で構成しても良い。或いは、Ｄ
Ｈ構造の内、第１クラッド層及び第２クラッド層のいず
れかを省略した単一ヘテロ（ＳＨ）構造で構成しても良
い。「半導体発光素子」とは、発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）や面発光型半導体レーザが該当する。Here, the "semiconductor light-emitting functional layer" is composed of a laminated structure for emitting light having a wavelength peculiar to the semiconductor by injecting current by a pn junction. For example,
The semiconductor light-emitting functional layer may be formed by a simple pn junction, and is a double hetero (layer consisting of a first clad layer, an active layer above the first clad layer, and a second clad layer above the active layer. It may be configured with a DH) structure. Or D
Of the H structure, either the first clad layer or the second clad layer may be omitted to form a single hetero (SH) structure. “Semiconductor light emitting device” means a light emitting diode (LE
D) and surface emitting semiconductor lasers are applicable.
【００１３】半導体発光機能層がＤＨ構造であれば、第
１クラッド層は高導電性反射膜が接合される半導体発光
機能層の一方の主表面と共通の主表面を有する第１導電
型の半導体層である。第２クラッド層は、第２導電型の
半導体層で、発光面（出射面）側に位置する。第１導電
型と第２導電型とは、互いに反対導電型である。即ち、
第１導電型がｎ型であれば、第２導電型はｐ型であり、
第１導電型がｐ型であれば、第２導電型はｎ型である。
ここで、「主表面」とは、平板形状において、面積が最
大若しくは２番目に大きな面を意味し、端面とは区別す
る意である。「一方の主表面」は、実質的に平板形状の
半導体発光機能層の主表面の一方であり、「一方の主表
面」に対向して、発光面（出射面）となる「他方の主表
面」が存在する。即ち、「一方の主表面」及び「他方の
主表面」は、いずれか一方が「表面」、他方が「裏面」
と解釈出来る対向した２つの面であるが、本発明では
「発光面（出射面）側とはならない主表面」が半導体発
光機能層の「一方の主表面」である。When the semiconductor light emitting functional layer has a DH structure, the first cladding layer has a first conductive type semiconductor having a main surface common to one main surface of the semiconductor light emitting functional layer to which the highly conductive reflective film is joined. It is a layer. The second clad layer is a semiconductor layer of the second conductivity type and is located on the light emitting surface (emission surface) side. The first conductivity type and the second conductivity type are opposite conductivity types. That is,
If the first conductivity type is n-type, the second conductivity type is p-type,
If the first conductivity type is p-type, the second conductivity type is n-type.
Here, the “main surface” means a surface having a maximum area or a second largest area in a flat plate shape, and is intended to be distinguished from the end surface. The "one main surface" is one of the main surfaces of the semiconductor light-emitting functional layer having a substantially flat plate shape, and the "other main surface" faces the "one main surface" and serves as a light emitting surface (emission surface). Is present. That is, one of the "one main surface" and the "other main surface" is the "front surface" and the other is the "back surface".
In the present invention, the “main surface that does not become the light emitting surface (emission surface) side” is the “one main surface” of the semiconductor light emitting functional layer.
【００１４】例えば、半導体発光機能層の一方の主表面
において、この半導体発光機能層の一部に周期的に設け
られたコンタクト用合金層と、半導体発光機能層の一方
の主表面に、コンタクト用合金層を介して接合された高
導電性反射膜とから、接触抵抗の小さい「オーミック接
触領域」を構成出来る。一方、コンタクト用合金層が配
置されていない領域の半導体発光機能層の一方の主表面
と高導電性反射膜との界面には、光学的な反射率が高い
「高光学的反射領域」を形成することが可能である。For example, on one main surface of the semiconductor light-emitting functional layer, a contact alloy layer periodically provided in a part of the semiconductor light-emitting functional layer and one main surface of the semiconductor light-emitting functional layer are used for contact. An “ohmic contact region” having a low contact resistance can be formed from the highly conductive reflective film joined via the alloy layer. On the other hand, a “high optical reflection region” having a high optical reflectance is formed at the interface between the one main surface of the semiconductor light emitting functional layer and the highly conductive reflection film in the region where the contact alloy layer is not arranged. It is possible to
【００１５】例えば、半導体発光機能層の一方の主表面
において半導体発光機能層の一部に周期的に設けられた
コンタクト用合金層、及び半導体発光機能層の一方の主
表面にコンタクト用合金層を介して接合された高導電性
反射膜とで、半導体発光素子を構成すれば、半導体発光
機能層の一方の主表面には、高導電性反射膜に直接接合
する領域と、コンタクト用合金層を介して高導電性反射
膜に間接的に接合する領域とが、交互且つ周期的に形成
される。高導電性反射膜に直接接合する領域は、電気的
な接触抵抗は高いが、良好な界面モホロジーを有し、光
学的な反射率が高い「高光学的反射領域」である。一
方、コンタクト用合金層を介して高導電性反射膜に間接
的に接合する領域は、界面モホロジーが低下し、光学的
な反射率は犠牲にしているが、低い電気的接触抵抗の良
好なオーミック特性を示す「オーミック接触領域」であ
る。For example, a contact alloy layer periodically provided on a part of the semiconductor light emitting functional layer on one main surface of the semiconductor light emitting functional layer, and a contact alloy layer on one main surface of the semiconductor light emitting functional layer. If a semiconductor light emitting element is configured with the highly conductive reflective film bonded via the above, a region directly bonded to the highly conductive reflective film and a contact alloy layer are formed on one main surface of the semiconductor light emitting functional layer. Areas that are indirectly bonded to the high-conductivity reflective film via the layers are alternately and periodically formed. The region directly joined to the highly conductive reflective film has a high electrical contact resistance, but has a good interfacial morphology and is a “high optical reflective region” having a high optical reflectance. On the other hand, in the region that is indirectly bonded to the highly conductive reflective film via the contact alloy layer, the interface morphology is reduced and the optical reflectance is sacrificed, but a good ohmic contact with low electrical contact resistance is obtained. It is an "ohmic contact region" showing characteristics.
【００１６】本発明の第１の特徴に係る半導体発光素子
においては、半導体発光機能層で発光した光は、高光学
的反射領域において、高導電性反射膜と半導体発光機能
層との界面で反射し、再び半導体発光機能層を透過し、
他方の主表面から出射する。また、反射率は高光学的反
射領域より低いものの、オーミック接触領域でも反射す
る。高光学的反射領域での反射率が高いので、全体とし
ては、半導体発光素子の光取り出し効率を向上すること
が出来る。一方、低いオーミック接触が得られるオーミ
ック接触領域を有するので、直列接続される寄生抵抗成
分が小さく、低い動作電圧で、発光させることが可能
で、発光効率を高くすることが出来る。つまり、本発明
の第１の特徴に係る半導体発光素子によれば、光学的反
射特性と電気的特性（電極部での低抵抗性オーミック接
触）との二律背反（トレードオフ）関係を緩和すること
が出来る。In the semiconductor light emitting device according to the first aspect of the present invention, the light emitted from the semiconductor light emitting functional layer is reflected at the interface between the highly conductive reflective film and the semiconductor light emitting functional layer in the high optical reflection region. And then again penetrates the semiconductor light emitting functional layer,
Emit from the other main surface. Further, although the reflectance is lower than that of the high optical reflection area, it also reflects in the ohmic contact area. Since the reflectance in the high optical reflection region is high, the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device can be improved as a whole. On the other hand, since it has an ohmic contact region where a low ohmic contact can be obtained, the parasitic resistance component connected in series is small, light can be emitted at a low operating voltage, and light emission efficiency can be increased. That is, according to the semiconductor light emitting device of the first aspect of the present invention, the trade-off relationship between the optical reflection characteristic and the electrical characteristic (low resistance ohmic contact at the electrode portion) can be relaxed. I can.
【００１７】ＤＨ構造の場合で説明すれば、活性層で発
光された光の内、第１クラッド層側に出射された光は、
高光学的反射領域において、第１クラッド層と高導電性
反射膜との界面とで反射し、再び第１クラッド層と活性
層を透過し、第２クラッド層側から最終的に出射し、半
導体発光素子の光取り出し効率を向上させることが出来
る。同時に、オーミック接触領域においては、第１クラ
ッド層と高導電性反射膜との界面には、コンタクト用合
金層が存在し、反射率は高光学的反射領域より低いもの
の、低い電気的接触抵抗の良好なオーミック特性が得ら
れる。このため、オーミック接触領域の存在により、半
導体発光素子の内部に直列接続される寄生抵抗成分が小
さくなり、全体として、低い動作電圧で、半導体発光素
子を発光させることが可能となる。つまり、本発明の第
１の特徴に係る半導体発光素子によれば、光学的特性と
電気的特性との二律背反関係が緩和され、高い発光効率
を示すことが出来る。「コンタクト用合金層」とは、例
えば、第１クラッド層が、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ
１−ｙＰ系の半導体層であれば、この半導体層を構成す
るＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｐの各元素と、オーミック電極材
料として周知のＡｕ，Ｇｅなどの金属元素とからなる固
溶体、共晶混合物、化合物、或いはこれらが共存する状
態をいう。In the case of the DH structure, among the light emitted from the active layer, the light emitted to the first cladding layer side is
In the high optical reflection region, the light is reflected at the interface between the first cladding layer and the highly conductive reflective film, passes through the first cladding layer and the active layer again, and finally exits from the second cladding layer side. The light extraction efficiency of the light emitting element can be improved. At the same time, in the ohmic contact region, a contact alloy layer is present at the interface between the first cladding layer and the highly conductive reflective film, and although the reflectance is lower than that of the highly optical reflective region, it has a low electrical contact resistance. Good ohmic characteristics can be obtained. Therefore, the presence of the ohmic contact region reduces the parasitic resistance component connected in series inside the semiconductor light emitting device, and as a whole, the semiconductor light emitting device can emit light at a low operating voltage. That is, according to the semiconductor light emitting device of the first aspect of the present invention, the tradeoff between optical characteristics and electrical characteristics can be relaxed, and high luminous efficiency can be achieved. The “contact alloy layer” means, for example, that the first cladding layer is (Al x Ga 1-x ) y In.
In the case of a 1-yP- based semiconductor layer, a solid solution or eutectic composed of Al, Ga, In, and P elements forming this semiconductor layer and metal elements such as Au and Ge known as ohmic electrode materials. A mixture, a compound, or a state in which these coexist.
【００１８】本発明の第１の特徴に係る半導体発光素子
において、コンタクト用合金層は、半導体発光機能層の
一方の主表面近傍におけるキャリアの拡散長と実質的に
等しい間隔で、周期的に島状に配置されていることが好
ましい。キャリアの拡散長以内の距離にコンタクト用合
金層を配置しておけば、実質的に、全面にコンタクト用
合金層が形成されている場合に近いオーミック接触抵抗
が得られるからである。同様に、コンタクト用合金層
を、半導体発光機能層の一方の主表面近傍におけるキャ
リアの拡散長と実質的に等しい間隔で、周期的に格子状
に設けても良い。In the semiconductor light emitting device according to the first aspect of the present invention, the alloy layer for contact has islands periodically arranged at intervals substantially equal to the diffusion length of carriers in the vicinity of one main surface of the semiconductor light emitting functional layer. It is preferable that they are arranged in a shape. By arranging the contact alloy layer at a distance within the diffusion length of the carrier, an ohmic contact resistance substantially similar to that obtained when the contact alloy layer is formed on the entire surface can be obtained. Similarly, the contact alloy layer may be periodically provided in a lattice pattern at intervals substantially equal to the diffusion length of carriers in the vicinity of one main surface of the semiconductor light emitting functional layer.
【００１９】本発明の第１の特徴に係る半導体発光素子
において、半導体発光機能層と接合する側と反対側の高
導電性反射膜の主表面に、導電性平板が更に接合されて
いることが好ましい。「導電性平板」は、半導体発光素
子の一方の主電極として機能すると同時に、高導電性反
射膜を機械的（物理的）に補強する。In the semiconductor light emitting device according to the first aspect of the present invention, a conductive flat plate is further bonded to the main surface of the highly conductive reflective film on the side opposite to the side bonded to the semiconductor light emitting functional layer. preferable. The “conductive flat plate” functions as one of the main electrodes of the semiconductor light emitting element and at the same time mechanically (physically) reinforces the highly conductive reflective film.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
実施の形態に係る半導体発光素子及びその製造方法につ
いて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各層
の厚みや厚みの比率等は現実のものとは異なることに留
意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以
下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面
相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分
が含まれていることは勿論である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, referring to the drawings, a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described. However, it should be noted that the drawings are schematic and the thickness of each layer, the ratio of the thickness, and the like are different from the actual ones. Therefore, the specific thickness and dimensions should be determined in consideration of the following description. Further, it is needless to say that the drawings include parts in which dimensional relationships and ratios are different from each other.
【００２１】（半導体発光素子）図１に示すように、本
発明の実施の形態に係る半導体発光素子１は、半導体発
光機能層４、この半導体発光機能層４の一方の主表面に
おいて半導体発光機能層４の一部に周期的に設けられた
コンタクト用合金層５、及び半導体発光機能層４の一方
の主表面にコンタクト用合金層５を介して接合された高
導電性反射膜３から構成されている。ここで、半導体発
光機能層４は、ｐｎ接合による電流注入により、その半
導体に固有な波長の光を発光させるための積層構造であ
り、図１ではｎ型の第１クラッド層６、この第１クラッ
ド層６の上部の活性層７、この活性層７の上部のｐ型の
第２クラッド層８とから構成されている。更に、第２ク
ラッド層８の上部には、ｐ型の電流拡散層９を備えてい
る。更に、半導体発光機能層４と接合する側と反対側の
高導電性反射膜３の主表面に、導電性平板２が接合され
ている。導電性平板２は、半導体発光素子１の一方の主
電極（カソード電極）として機能すると同時に、高導電
性反射膜３を機械的（物理的）に補強する。一方、半導
体発光機能層４の他方の主表面（外側表面）側には、電
流拡散層９に電気的に接続された他方の主電極（アノー
ド電極）１０が形成されている。なお、実際の半導体発
光素子では、ｐ型の電流拡散層９の一部にｎ型の電流ブ
ロック層などを備える構成としても良い。更に、ｐ型の
電流拡散層９と他方の主電極（アノード電極）１０との
間に、ｐ型の電流拡散層９よりも高不純物密度のｐ型の
コンタクト層を備えても良い。同様に、ｎ型の第１クラ
ッド層６とコンタクト用合金層５との界面近傍の位置に
は、ｎ型の第１クラッド層６よりも高不純物密度のｎ型
のコンタクト層を、更に備えても良い。(Semiconductor Light-Emitting Element) As shown in FIG. 1, a semiconductor light-emitting element 1 according to an embodiment of the present invention has a semiconductor light-emitting functional layer 4 and a semiconductor light-emitting function on one main surface of the semiconductor light-emitting functional layer 4. An alloy layer 5 for contacts, which is periodically provided in a part of the layer 4, and a highly conductive reflective film 3 bonded to one main surface of the semiconductor light emitting functional layer 4 via the alloy layer 5 for contacts. ing. Here, the semiconductor light-emitting functional layer 4 has a laminated structure for emitting light having a wavelength peculiar to the semiconductor by current injection by a pn junction, and in FIG. 1, the n-type first cladding layer 6, the first cladding layer 6, It is composed of an active layer 7 above the clad layer 6 and a p-type second clad layer 8 above the active layer 7. Further, a p-type current spreading layer 9 is provided on the second cladding layer 8. Further, the conductive flat plate 2 is bonded to the main surface of the highly conductive reflective film 3 on the side opposite to the side bonded to the semiconductor light emitting functional layer 4. The conductive flat plate 2 functions as one main electrode (cathode electrode) of the semiconductor light emitting device 1 and at the same time mechanically (physically) reinforces the highly conductive reflective film 3. On the other hand, the other main electrode (anode electrode) 10 electrically connected to the current diffusion layer 9 is formed on the other main surface (outer surface) side of the semiconductor light emitting functional layer 4. In an actual semiconductor light emitting device, a part of the p-type current diffusion layer 9 may be provided with an n-type current block layer or the like. Further, a p-type contact layer having a higher impurity density than that of the p-type current diffusion layer 9 may be provided between the p-type current diffusion layer 9 and the other main electrode (anode electrode) 10. Similarly, an n-type contact layer having a higher impurity density than that of the n-type first cladding layer 6 is further provided at a position near the interface between the n-type first cladding layer 6 and the contact alloy layer 5. Is also good.
【００２２】図１に示すように、本発明の実施の形態に
係る半導体発光素子１の半導体発光機能層４の一方の主
表面には、高導電性反射膜３に直接接合する領域と、コ
ンタクト用合金層５を介して高導電性反射膜３に間接的
に接合する領域とが、交互且つ周期的に形成されてい
る。高導電性反射膜３に直接接合する領域は、電気的な
接触抵抗は高いが、良好な界面モホロジーを有し、光学
的な反射率が高い高光学的反射領域である。一方、コン
タクト用合金層５を介して高導電性反射膜３に間接的に
接合する領域は、界面モホロジーが低下し、光学的な反
射率は犠牲にしているが、低い電気的接触抵抗の良好な
オーミック特性を示すオーミック接触領域である。As shown in FIG. 1, on one main surface of the semiconductor light emitting functional layer 4 of the semiconductor light emitting element 1 according to the embodiment of the present invention, a region directly contacting the highly conductive reflective film 3 and a contact are formed. Areas that are indirectly bonded to the highly conductive reflective film 3 via the alloy layer 5 are alternately and periodically formed. The region directly bonded to the highly conductive reflective film 3 has a high electrical contact resistance, but has a good interface morphology and is a highly optical reflective region having a high optical reflectance. On the other hand, in the region indirectly bonded to the highly conductive reflective film 3 via the contact alloy layer 5, the interface morphology is lowered and the optical reflectance is sacrificed, but the low electrical contact resistance is good. Is an ohmic contact region exhibiting excellent ohmic characteristics.
【００２３】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子
１においては、半導体発光機能層４で発光した光は、高
光学的反射領域において、高導電性反射膜３と半導体発
光機能層４との界面で反射し、再び半導体発光機能層４
を透過し、他方の主表面側の他方の主電極（アノード電
極）１０の形成されていない窓部から出射する。また、
反射率は高光学的反射領域より低いものの、オーミック
接触領域でも反射する。高光学的反射領域での反射率が
高いので、全体としては、半導体発光素子１の光取り出
し効率を向上することが出来る。一方、低いオーミック
接触が得られるオーミック接触領域を有するので、直列
接続される寄生抵抗成分が小さく、低い動作電圧で、発
光させることが可能で、発光効率を高くすることが出来
る。つまり、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子
１によれば、光学的反射特性と電気的特性（カソード電
極側での低抵抗性オーミック接触）との二律背反関係を
緩和することが出来る。なお、コンタクト用合金層５の
間隔をキャリアの拡散長の程度に選択しておけば、コン
タクト用合金層５をほぼ全面に形成した場合より若干高
抵抗化するのはやむを得ないが、コンタクト用合金層５
をほぼ全面に形成した場合にかなり近い接触抵抗が得ら
れる。In the semiconductor light emitting device 1 according to the embodiment of the present invention, the light emitted from the semiconductor light emitting functional layer 4 is distributed between the highly conductive reflective film 3 and the semiconductor light emitting functional layer 4 in the high optical reflection region. The semiconductor light-emitting functional layer 4 is reflected again at the interface and again.
And is emitted from the window portion on the other main surface side where the other main electrode (anode electrode) 10 is not formed. Also,
Although the reflectance is lower than that of the high optical reflection area, it also reflects in the ohmic contact area. Since the reflectance in the high optical reflection region is high, the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device 1 can be improved as a whole. On the other hand, since it has an ohmic contact region where a low ohmic contact can be obtained, the parasitic resistance component connected in series is small, light can be emitted at a low operating voltage, and light emission efficiency can be increased. That is, according to the semiconductor light emitting device 1 according to the embodiment of the present invention, it is possible to alleviate the trade-off relationship between the optical reflection characteristic and the electrical characteristic (low resistance ohmic contact on the cathode electrode side). If the distance between the contact alloy layers 5 is selected to be about the diffusion length of the carrier, it is unavoidable that the resistance is slightly higher than when the contact alloy layers 5 are formed on almost the entire surface. Layer 5
A contact resistance that is quite close to that of the case where is formed on almost the entire surface can be obtained.
【００２４】導電性平板（金属基板）２は、例えばアル
ミニウム（Ａｌ）等の金属板で形成すると良い。導電性
平板（金属基板）２は、高導電性反射膜３や半導体発光
機能層４などに対する支持部材として機能する程度の厚
さ（本発明の実施の形態では７０μｍ〜５００μｍ程
度）を有していることが好ましい。例えば、パッケージ
やステムを構成する金属板を導電性平板２として用いる
ことも可能である。The conductive flat plate (metal substrate) 2 may be formed of a metal plate such as aluminum (Al). The conductive flat plate (metal substrate) 2 has a thickness (about 70 μm to 500 μm in the embodiment of the present invention) to the extent that it functions as a supporting member for the highly conductive reflective film 3 and the semiconductor light emitting functional layer 4. Is preferred. For example, a metal plate forming a package or a stem can be used as the conductive flat plate 2.
【００２５】なお、本発明の実施の形態のように、導電
性平板としては金属材料で構成された基板に限定される
ものではないが、熱伝導性が良好であり、且つ抵抗率の
小さな材料であることが望ましい。これらの条件を満足
する材料としては、金属材料であるならば上記導電性平
板（金属基板）２のようにアルミニウム（Ａｌ）や、金
（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ロジウム
（Ｒｈ）などを用いることが可能である。また、導電性
平板として半導体材料を用いるならば、例えば不純物が
比較的高不純物密度にドーピングされた抵抗率の小さな
シリコン（Ｓｉ）、ダイヤモンドなどの半導体材料を用
いることが出来る。なお、この導電性平板は、半導体発
光機能層４の一方の主電極としてのカソード電極として
機能するため、半導体発光機能層４側の接合する部材の
仕事関数との関係を満足する範囲で、ここに例示した材
料以外で構成しても勿論良い。As in the embodiment of the present invention, the conductive flat plate is not limited to the substrate made of a metal material, but a material having a good thermal conductivity and a small resistivity is used. Is desirable. As a material satisfying these conditions, if it is a metal material, aluminum (Al), gold (Au), copper (Cu), molybdenum (Mo), rhodium as in the above conductive flat plate (metal substrate) 2 is used. (Rh) or the like can be used. If a semiconductor material is used as the conductive plate, for example, a semiconductor material such as silicon (Si) or diamond, which is doped with impurities to a relatively high impurity density and has a low resistivity, can be used. Since this conductive flat plate functions as a cathode electrode as one of the main electrodes of the semiconductor light emitting functional layer 4, the conductive flat plate is used as long as it satisfies the relationship with the work function of the member to be joined on the semiconductor light emitting functional layer 4 side. Of course, a material other than the materials exemplified above may be used.
【００２６】導電性平板（金属基板）２の上面に積層さ
れた高導電性反射膜３は、本発明の実施の形態では導電
性平板（金属基板）２と同じアルミニウム（Ａｌ）で形
成されている。この高導電性反射膜３は、活性層７で発
光した光の内半導体発光機能層４の一方の主表面側（下
側）へ向かう光を、ｎ型クラッド層６と高導電性反射膜
３との界面で反射させる機能をもつ。即ち、高導電性反
射膜３はその上面に形成されたｎ型クラッド層６との界
面に表面モホロジーの良好な反射面を構成し、活性層７
から発光して半導体発光機能層４の下側へ向かう光をこ
の反射面で半導体発光機能層４の上側（他方の主表面
側）へ向けて高い反射率で反射させる作用を有する。The highly conductive reflective film 3 laminated on the upper surface of the conductive flat plate (metal substrate) 2 is made of the same aluminum (Al) as the conductive flat plate (metal substrate) 2 in the embodiment of the present invention. There is. The highly conductive reflective film 3 reflects the light emitted from the active layer 7 toward the one main surface side (lower side) of the semiconductor light emitting functional layer 4 and the n-type cladding layer 6 and the highly conductive reflective film 3. Has the function of reflecting at the interface with. That is, the highly conductive reflective film 3 constitutes a reflective surface having a good surface morphology at the interface with the n-type cladding layer 6 formed on the upper surface of the active layer 7.
This light has a function of reflecting the light, which is emitted from the light emitting device, and travels toward the lower side of the semiconductor light emitting functional layer 4 toward the upper side (the other main surface side) of the semiconductor light emitting functional layer 4 with a high reflectance.
【００２７】また、高導電性反射膜３は、コンタクト用
合金層５に対して低いコンタクト抵抗でオーミック接触
するようになっている。したがって、この高導電性反射
膜３を構成する材料としては、活性層７で発光する特定
の帯域にある波長（本発明の実施の形態では、例えば５
５５ｎｍ〜６５０ｎｍ）の光を良好に反射させることが
出来、且つコンタクト用合金層５との間には低抵抗性の
接触面を良好に形成することの出来る金属材料であるこ
とが望まれる。即ち、このような条件を満たす金属材料
としては、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａ
ｇ）などを用いることが可能である。例えば、Ａｌを用
いれば、活性層７で発光する特定の帯域の波長（本発明
の実施の形態では、５５５ｎｍ〜６５０ｎｍ）の光に対
する反射率を約９０％とすることが出来る。Further, the highly conductive reflective film 3 is adapted to make ohmic contact with the contact alloy layer 5 with a low contact resistance. Therefore, as a material for forming the highly conductive reflective film 3, a wavelength in a specific band for emitting light in the active layer 7 (in the embodiment of the present invention, for example, 5
It is desired to be a metal material capable of favorably reflecting light of 55 nm to 650 nm) and capable of favorably forming a low resistance contact surface between the contact alloy layer 5. That is, as a metal material satisfying such conditions, aluminum (Al), gold (Au), silver (A
g) or the like can be used. For example, if Al is used, the reflectance for light of a wavelength in a specific band (555 nm to 650 nm in the embodiment of the present invention) emitted from the active layer 7 can be set to about 90%.
【００２８】ｎ型クラッド層６は、（ＡｌｘＧ
ａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ化合物半導体で形成されてい
る。また、オーミック接触領域を構成するコンタクト用
合金層５は、ｎ型クラッド層６となる（ＡｌｘＧａ
１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ化合物半導体を構成する各元素
と、Ａｕ，Ｇｅ等の金属との合金で構成される。このた
め、コンタクト用合金層５は、高導電性反射膜３との界
面及びｎ型クラッド層６との界面の両方に低抵抗性のオ
ーミック接触面を形成する。この結果、アノード電極１
０からカソード電極としての導電性平板（金属基板）２
に向かう電流は、このコンタクト用合金層５が呈する２
つの低抵抗性オーミック接触面を介して流れる。なお、
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ化合物半導体を構
成する各元素とＡｕ、Ｇｅなどの元素からなるコンタク
ト用合金層５は、合金が微粒状に形成されるため、Ｇａ
Ａｓのような完全な光吸収体とはならず、活性層７で発
光する光に対して約３０〜５０％の反射率を有してい
る。したがって、活性層７から発光して半導体発光機能
層４の一方の主表面側（下側）に向かう光は、ｎ型クラ
ッド層６と高導電性反射膜３との良好な表面モホロジー
を有する界面のなす高光学的反射領域で反射されると共
に、その一部はオーミック接触領域におけるｎ型クラッ
ド層６とコンタクト用合金層５の界面でも反射される。The n-type cladding layer 6 is formed of (Al x G
a 1-x ) y In 1-y P compound semiconductor. Further, the contact alloy layer 5 forming the ohmic contact region becomes the n-type clad layer 6 (Al x Ga).
1-x ) y In 1-y P It is composed of an alloy of each element composing the compound semiconductor and a metal such as Au or Ge. Therefore, the contact alloy layer 5 forms a low-resistance ohmic contact surface both at the interface with the highly conductive reflective film 3 and at the interface with the n-type cladding layer 6. As a result, the anode electrode 1
0 to conductive flat plate (metal substrate) as cathode electrode 2
The current directed to the contact alloy layer 5 is 2
Flows through two low resistance ohmic contact surfaces. In addition,
(Al x Ga 1-x ) y In 1-y P In the contact alloy layer 5 made of each element constituting the compound semiconductor and the elements such as Au and Ge, since the alloy is formed into fine particles, Ga
It does not become a perfect light absorber like As, and has a reflectance of about 30 to 50% with respect to the light emitted from the active layer 7. Therefore, the light emitted from the active layer 7 toward the one main surface side (lower side) of the semiconductor light emitting functional layer 4 is an interface having a good surface morphology between the n-type cladding layer 6 and the highly conductive reflective film 3. Is reflected by the high optical reflection region formed by the above, and a part thereof is also reflected by the interface between the n-type cladding layer 6 and the contact alloy layer 5 in the ohmic contact region.
【００２９】ｎ型クラッド層６は、例えばシリコン（Ｓ
ｉ）がドーピングされた（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ
１−ｙＰ（０．３≦ｘ≦１）から構成されており、ｎ型
クラッド層６の下側の面は高導電性反射膜３とコンタク
ト用合金層５に交互且つ周期的に接触する。なお、図２
はコンタクト用合金層５とｎ型クラッド層６とを平面的
に見た状態を示す図である。図２に示すように、コンタ
クト用合金層５が、ｎ型クラッド層６に対して島状に周
期的に配置されている。このコンタクト用合金層５は、
ｎ型クラッド層６の下側面（半導体発光機能層４の一方
の主表面）からＡｕ−Ｇｅ／Ａｕを熱拡散させることに
より、ｎ型クラッド層６を構成する（Ａｌ ｘＧ
ａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ系の化合物半導体とＡｕ−Ｇ
ｅ／Ａｕとを合金化して構成される。このように、コン
タクト用合金層５を島状に周期的に形成したことによ
り、ｎ型クラッド層６からコンタクト用合金層５を介し
て高導電性反射膜３に至る電流通路が島状に周期的に形
成される。一方、ｎ型クラッド層６と高導電性反射膜３
とによって構成される良好な表面モホロジーを有する反
射面からなる高光学的反射領域が周期的な格子状に形成
される。また、ｎ型クラッド層６の上面に積層された活
性層７は、例えば（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ
（０．２≦ｘ≦１）で形成されている。活性層７を、ｎ
型クラッド層６よりも禁制帯幅の狭い（ＡｌｘＧａ
１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０．２≦ｘ≦１）で形成すれ
ば、活性層７が５５５ｎｍ〜６５０ｎｍの帯域の波長の
光を発光することが出来る。更に、活性層７の上面に積
層されたｐ型クラッド層８は、活性層７より禁制帯幅の
広いｐ型半導体層、例えばＺｎがドーピングされた（Ａ
ｌｘＧａ１−ｘ） ｙＩｎ１−ｙＰ（０．３≦ｘ≦１）で
形成すれば、ＤＨ構造により、活性層７に有効にキャリ
アが閉じこめられるため、発光効率が増大する。活性層
７は、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造、若しくは多重量子
井戸（ＭＱＷ）構造で構成しても良い。The n-type cladding layer 6 is made of, for example, silicon (S
i) was doped (AlxGa1-x)yIn
1-yP type (0.3 ≦ x ≦ 1), n-type
The lower surface of the clad layer 6 is contacted with the highly conductive reflective film 3
The alloy layers 5 for contact are alternately and periodically contacted. Note that FIG.
Shows the contact alloy layer 5 and the n-type cladding layer 6 in a planar manner.
It is a figure which shows the state seen in FIG. As shown in FIG.
Of the alloy layer 5 for welding is surrounded by the n-type cladding layer 6 in an island shape.
It is arranged in a timely manner. The contact alloy layer 5 is
Lower surface of the n-type cladding layer 6 (one of the semiconductor light-emitting functional layer 4
To thermally diffuse Au-Ge / Au from the main surface of
Form the n-type cladding layer 6 (Al xG
a1-x)yIn1-yP-based compound semiconductor and Au-G
It is formed by alloying e / Au. In this way,
Because the alloy layer 5 for tact is periodically formed in an island shape,
From the n-type cladding layer 6 through the contact alloy layer 5
And the current path to the highly conductive reflective film 3 is periodically formed in an island shape.
Is made. On the other hand, the n-type cladding layer 6 and the highly conductive reflective film 3
An anti-reflective surface morphology composed of
High optical reflection area consisting of reflecting surface is formed in a periodic lattice
To be done. In addition, the active layer stacked on the upper surface of the n-type cladding layer 6 is
The conductive layer 7 is, for example, (AlxGa1-x)yIn1-yP
(0.2 ≦ x ≦ 1). The active layer 7 is
The forbidden band width is narrower than the type cladding layer 6 (AlxGa
1-x)yIn1-yP (0.2≤x≤1)
For example, if the active layer 7 has a wavelength of 555 nm to 650 nm,
It can emit light. Furthermore, a layer is formed on the upper surface of the active layer 7.
The layered p-type cladding layer 8 has a forbidden band width larger than that of the active layer 7.
Wide p-type semiconductor layer, eg Zn doped (A
lxGa1-x) yIn1-yP (0.3 ≦ x ≦ 1)
Once formed, the DH structure effectively carries the active layer 7.
The luminous efficiency is increased because the light is trapped. Active layer
7 is a single quantum well (SQW) structure or multiple quantum
You may comprise by a well (MQW) structure.
【００３０】そして、ｐ型クラッド層８の上面に積層さ
れた電流拡散層９は、例えばＧａＰ、ＧａｘＩｎ１−ｘ
Ｐ、若しくはＡｌｘＧａ１−ｘＡｓなどのｐ型の半導体
層から構成されている。この電流拡散層９は、アノード
電極１０からの電流を平面方向に広げてｐ型クラッド層
８の全面に正孔を注入し得るようにしている。このた
め、発光領域を、遮光部となる他方の主電極（アノード
電極）１０の外周方向に広げ、より有効に光を取り出す
作用を有する。なお、これら電流拡散層９、ｐ型クラッ
ド層８、活性層７、ｎ型クラッド層６は、有機金属気相
成長（ＭＯＣＶＤ）法、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）
法、化学ビームエピタキシ（ＣＢＥ）法、分子層エピタ
キシ（ＭＬＥ）法等によって連続的にエピタキシャル成
長して形成されたものである。The current spreading layer 9 laminated on the upper surface of the p-type cladding layer 8 is, for example, GaP, Ga x In 1-x.
P or a p-type semiconductor layer such as Al x Ga 1-x As. The current diffusion layer 9 spreads the current from the anode electrode 10 in the plane direction so that holes can be injected into the entire surface of the p-type cladding layer 8. Therefore, it has a function of expanding the light emitting region in the outer peripheral direction of the other main electrode (anode electrode) 10 serving as a light shielding portion, and more effectively extracting light. The current diffusion layer 9, the p-type cladding layer 8, the active layer 7, and the n-type cladding layer 6 are formed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, molecular beam epitaxy (MBE).
Method, chemical beam epitaxy (CBE) method, molecular layer epitaxy (MLE) method, etc., for continuous epitaxial growth.
【００３１】このような構成の半導体発光素子１では、
活性層７で発光した光の内、下側（半導体発光機能層４
の一方の主表面側）に向かう光をｎ型クラッド層６と高
導電性反射膜３との界面に位置する高光学的反射領域で
良好に反射させることが可能となる。加えて、オーミッ
ク接触領域に位置するｎ型クラッド層６とコンタクト用
合金層５との界面においても光を反射することが出来
る。このため、活性層７で発光した光の内、下側へ向か
う光を半導体発光素子１の上側（半導体発光機能層４の
他方の主表面側）へ向けて高い効率で導くことが出来、
半導体発光素子１全体としての光取り出し効率を高くす
ることが出来る。したがって、半導体発光素子１の高輝
度化を達成することが出来る。In the semiconductor light emitting device 1 having such a structure,
Of the light emitted from the active layer 7, the lower side (semiconductor light-emitting functional layer 4
It is possible to satisfactorily reflect the light traveling toward one main surface side) in the high optical reflection region located at the interface between the n-type cladding layer 6 and the highly conductive reflective film 3. In addition, light can be reflected also at the interface between the n-type cladding layer 6 located in the ohmic contact region and the contact alloy layer 5. Therefore, of the light emitted from the active layer 7, the light traveling downward can be guided with high efficiency toward the upper side of the semiconductor light emitting element 1 (the other main surface side of the semiconductor light emitting functional layer 4),
The light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device 1 as a whole can be increased. Therefore, high brightness of the semiconductor light emitting device 1 can be achieved.
【００３２】また、アノード電極１０とカソード電極と
して機能する導電性平板（金属基板）２との間には、オ
ーミック接触領域に位置するコンタクト用合金層５によ
って低抵抗性の電流通路が形成されるため、順方向電圧
降下が減少し、電気的特性も良好となる。A low resistance current path is formed between the anode electrode 10 and the conductive flat plate (metal substrate) 2 functioning as a cathode electrode by the contact alloy layer 5 located in the ohmic contact region. Therefore, the forward voltage drop is reduced and the electrical characteristics are improved.
【００３３】そして、本発明の実施の形態に係る半導体
発光素子１では、従来の半導体発光素子において光取り
出し効率を高めるために敢えて光透過特性を有する半導
体基板を付け加える必要がなく、製造工程を極めて容易
にすることが出来る。勿論、光透過特性を有する半導体
基板を付け加える必要がないため、光透過特性と電気的
特性（カソード電極側での低抵抗性オーミック接触）と
が二律背反の関係となることもない。加えて、ＤＢＲ構
造のように、反射に対する波長のスペクトル帯域を広く
しようとするとピーク波長に対する反射率を低くせざる
を得ないという問題も発生せず、広い帯域の波長のスペ
クトル帯域において高い反射率を得ることが出来る。In the semiconductor light emitting device 1 according to the embodiment of the present invention, it is not necessary to intentionally add a semiconductor substrate having a light transmission characteristic in order to increase the light extraction efficiency in the conventional semiconductor light emitting device, and the manufacturing process is extremely difficult. It can be done easily. Of course, since it is not necessary to add a semiconductor substrate having a light transmission characteristic, the light transmission characteristic and the electrical characteristic (low resistance ohmic contact on the cathode electrode side) do not have a trade-off relationship. In addition, as in the DBR structure, there is no problem that the reflectance for the peak wavelength must be lowered when the spectral band of the wavelength for reflection is widened, and the high reflectance is achieved in the spectral band of the wavelength of the wide band. Can be obtained.
【００３４】このように、本発明の実施の形態に係る半
導体発光素子１では、電気的な特性が良好であり、しか
も光取り出し効率を高く出来るため高輝度化を達成する
ことが出来る。また、この半導体発光素子１では、製造
工程が容易となるため、製造歩留まりを向上させること
が出来る。As described above, in the semiconductor light emitting device 1 according to the embodiment of the present invention, the electrical characteristics are good, and moreover, the light extraction efficiency can be increased, so that high brightness can be achieved. In addition, in the semiconductor light emitting device 1, the manufacturing process is facilitated, so that the manufacturing yield can be improved.
【００３５】（半導体発光素子の製造方法）次に、本発
明の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法につい
て図４〜図１３を用いて説明する。(Method for Manufacturing Semiconductor Light Emitting Element) Next, a method for manufacturing the semiconductor light emitting element according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００３６】（イ）先ず、減圧ＭＯＣＶＤ装置（図示省
略）のサセプタに、厚さ２５０μｍ〜４５０μｍ程度の
厚さのＧａＡｓ基板を搭載し、ＭＯＣＶＤ法によって、
このＧａＡｓ基板上に、順次、ｎ型クラッド層６、活性
層７、ｐ型クラッド層８、電流拡散層９を気相エピタキ
シャル成長する。例えば減圧ＭＯＶＰＥ法で成長する場
合、圧力５０Ｐａ〜２００Ｐａにおいて、基板温度５５
０℃〜７００℃で、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウ
ム）、ＴＥＧ（トリエチルガリウム）、ＴＭＩｎ（トリ
メチルインジウム）、とＰＨ３（フォスフィン）を導入
し、ｎ型の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０．
３≦ｘ≦１）第１クラッド層６、故意には不純物をドー
プしない（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０．２
≦ｘ≦１）活性層７，ｐ型の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩ
ｎ１−ｙＰ（０．３≦ｘ≦１）第２クラッド層８を連続
的に成長する。更に、ＴＭＡの供給を停止し、ＴＥＧ、
ＴＭＩｎ、とＰＨ３を導入しｐ型のＧａｘＩｎ１−ｘＰ
電流拡散層９を第２クラッド層８の上に連続的に成長す
る。ＰＨ３のかわりにＴＢＰ（ターシャリー・ブチル・
フォスフィン）を用いても良い。第１クラッド層６に
は、ｎ型のドーパントガスとしてはＳｉＨ４（モノシラ
ン）、Ｓｉ２Ｈ６（ジシラン）、或いはＤＥＳｅ（ジエ
チルセレン）、ＤＥＴｅ（ジエチルテルル）等を用いれ
ば良い。第２クラッド層８には、ｐ型のドーパントガス
として、例えば、ＤＥＺｎ（ジエチル亜鉛）、ＣＰ２Ｍ
ｇ（ビスシクロペンタジイエニルマグネシウム）等のド
ーパントガス或いは固体のＢｅソースを用いれば良い。
なお、ｎ型クラッド層６を気相エピタキシャル成長で形
成する前に、バッファ層を気相エピタキシャル成長して
も良い。連続的な気相エピタキシャル成長が終了した
ら、この積層構造（エピタキシャル基板）を、減圧ＭＯ
ＣＶＤ装置から取り出し、電流拡散層９の表面及び積層
構造の側面をフォトレジスト等の保護膜で被覆する。そ
の後、エピタキシャル基板を研磨治具に固着し、ＧａＡ
ｓ基板を研削、及び研磨する。ＧａＡｓ基板の厚さが、
１０〜３０μｍになった段階で、エピタキシャル基板を
研磨治具から取り外し、ｎ型クラッド層６が露出するま
で、ウェットエッチングする。この結果、活性層７で発
光する光（本発明の実施の形態では、５５５ｎｍ〜６５
０ｎｍ）に対して光吸収性を有するＧａＡｓ基板が除去
され、図４に示すように、他方の主表面から一方の主表
面に向けて、順次、電流拡散層９、ｐ型クラッド層８、
活性層７、ｎ型クラッド層６が順次積層された構造の半
導体発光機能層４が用意される。(A) First, a GaAs substrate having a thickness of about 250 μm to 450 μm is mounted on a susceptor of a low pressure MOCVD apparatus (not shown), and the MOCVD method is used.
On this GaAs substrate, an n-type clad layer 6, an active layer 7, a p-type clad layer 8 and a current diffusion layer 9 are sequentially grown by vapor phase epitaxial growth. For example, when the growth is performed by the reduced pressure MOVPE method, the substrate temperature is 55 at a pressure of 50 Pa to 200 Pa.
At 0 ° C. to 700 ° C., TMA (trimethylaluminum), TEG (triethylgallium), TMIn (trimethylindium), and PH3 (phosphine) were introduced, and n-type (Al x Ga 1-x ) y In 1-y was introduced. P (0.
3 ≦ x ≦ 1) First cladding layer 6, intentionally not doped with impurities (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0.2
≦ x ≦ 1) active layer 7, p-type (Al x Ga 1-x) y I
n 1-y P (0.3 ≦ x ≦ 1) The second cladding layer 8 is continuously grown. Furthermore, the supply of TMA is stopped, TEG,
P - type Ga x In 1-x P by introducing TMIn and PH 3
The current spreading layer 9 is continuously grown on the second cladding layer 8. Instead of PH 3 , TBP (tertiary butyl
Phosphine) may be used. For the first clad layer 6, SiH 4 (monosilane), Si 2 H 6 (disilane), DESe (diethyl selenium), DETe (diethyl tellurium), or the like may be used as the n-type dopant gas. In the second cladding layer 8, as a p-type dopant gas, for example, DEZn (diethyl zinc), CP 2 M
A dopant gas such as g (biscyclopentadienyl magnesium) or a solid Be source may be used.
The buffer layer may be vapor-phase epitaxially grown before the n-type cladding layer 6 is vapor-phase epitaxially grown. When the continuous vapor phase epitaxial growth is completed, this laminated structure (epitaxial substrate) is subjected to reduced pressure MO
It is taken out from the CVD apparatus, and the surface of the current diffusion layer 9 and the side surface of the laminated structure are covered with a protective film such as a photoresist. Then, the epitaxial substrate was fixed to a polishing jig, and GaA
s The substrate is ground and polished. The thickness of the GaAs substrate is
When the thickness reaches 10 to 30 μm, the epitaxial substrate is removed from the polishing jig and wet-etched until the n-type cladding layer 6 is exposed. As a result, light emitted from the active layer 7 (from 555 nm to 65 nm in the embodiment of the present invention).
The GaAs substrate having a light absorption property with respect to 0 nm) is removed, and as shown in FIG. 4, the current diffusion layer 9, the p-type cladding layer 8 are sequentially formed from the other main surface toward the one main surface.
A semiconductor light emitting functional layer 4 having a structure in which an active layer 7 and an n-type cladding layer 6 are sequentially stacked is prepared.
【００３７】（ロ）次に、図５に示すように、半導体発
光機能層４の一方の主表面、即ち、ｎ型クラッド層６の
表面の上に、順次、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）
との合金で構成されたＡｕ−Ｇｅ合金膜１１と、Ａｕ膜
１２とを、真空蒸着法により堆積させる。(B) Next, as shown in FIG. 5, gold (Au) and germanium (Ge) are sequentially deposited on one main surface of the semiconductor light emitting functional layer 4, that is, the surface of the n-type cladding layer 6. )
An Au—Ge alloy film 11 made of an alloy of and an Au film 12 are deposited by a vacuum evaporation method.
【００３８】（ハ）その後、ｎ型クラッド層６における
コンタクト用合金層５を形成すべき領域のＡｕ−Ｇｅ合
金膜１１／Ａｕ膜１２の上にエッチングマスクとしての
レジストが残るように、フォトリソグラフィー技術を用
いてレジストのパターニングを行う。そして、レジスト
をエッチングマスクとして用いて、Ａｕ−Ｇｅ合金膜１
１／Ａｕ膜１２を沃素（Ｉ2）・沃化カリウム（ＫＩ）
溶液等のエッチング液でエッチングを行う。その結果、
図６に示すように、Ａｕ−Ｇｅ合金膜１１／Ａｕ膜１２
が、ｎ型クラッド層６の表面に島状に残った構造とな
る。或いは、Ａｕ−Ｇｅ合金膜１１／、Ａｕ膜１２を真
空蒸着法で堆積する前に、フォトリソグラフィー技術を
用いてレジストのパターニングしておき、真空蒸着後に
レジストを剥離する、いわゆるリフトオフ法により、図
６に示すＡｕ−Ｇｅ合金膜１１／Ａｕ膜１２の島状パタ
ーンを形成しても良い。(C) After that, photolithography is performed so that the resist as an etching mask remains on the Au—Ge alloy film 11 / Au film 12 in the region where the contact alloy layer 5 is to be formed in the n-type cladding layer 6. The resist is patterned using a technique. Then, using the resist as an etching mask, the Au—Ge alloy film 1
1 / Au film 12 is made of iodine (I2) / potassium iodide (KI)
Etching is performed with an etching solution such as a solution. as a result,
As shown in FIG. 6, the Au—Ge alloy film 11 / Au film 12
However, the structure remains in the form of islands on the surface of the n-type cladding layer 6. Alternatively, before depositing the Au—Ge alloy film 11 /, Au film 12 by the vacuum evaporation method, the resist is patterned by using a photolithography technique, and the resist is peeled off after the vacuum evaporation, that is, by a so-called lift-off method. The island-shaped pattern of the Au-Ge alloy film 11 / Au film 12 shown in 6 may be formed.
【００３９】（ニ）次いで、図７に示すように、上記の
ように加工された半導体発光機能層４に所定の熱処理を
施す。このコンタクト用合金層５の形成用の熱処理によ
り、Ａｕ−Ｇｅ合金膜１１／Ａｕ膜１２からそれぞれの
構成元素がｎ型クラッド層６に所定深さまで拡散し合金
化する。この結果、Ａｕ−Ｇｅ合金膜１１とｎ型クラッ
ド層６との界面近傍の、ｎ型クラッド層６の内部にコン
タクト用合金層５が形成される。同時に、ｎ型クラッド
層６の各構成元素の一部は、Ａｕ−Ｇｅ合金膜１１／Ａ
ｕ膜１２に外方拡散する。外方拡散を防止する必要があ
れば、ニッケル（Ｎｉ）／チタン（Ｔｉ）等のバリアメ
タルを形成しておけば良い。更に、Ａｕ−Ｇｅ合金膜１
１とＡｕ膜１２との界面も互いの構成元素が相互拡散
し、互いに合金化するので、図７に示すように、コンタ
クト用合金層５の上には、熱処理に伴って融合した一体
化した合金膜１３が形成される（但し、詳細には深さ方
向に各成分元素のプロファイルを有している。）。(D) Next, as shown in FIG. 7, the semiconductor light emitting functional layer 4 processed as described above is subjected to a predetermined heat treatment. By the heat treatment for forming the contact alloy layer 5, the respective constituent elements are diffused from the Au—Ge alloy film 11 / Au film 12 to the n-type cladding layer 6 to a predetermined depth and alloyed. As a result, the alloy layer 5 for contact is formed inside the n-type cladding layer 6 near the interface between the Au—Ge alloy film 11 and the n-type cladding layer 6. At the same time, some of the constituent elements of the n-type clad layer 6 are partially contained in the Au—Ge alloy film 11 / A.
It diffuses outward to the u film 12. If it is necessary to prevent outward diffusion, a barrier metal such as nickel (Ni) / titanium (Ti) may be formed. Furthermore, the Au-Ge alloy film 1
At the interface between 1 and the Au film 12, mutual constituent elements mutually diffuse and alloy with each other. Therefore, as shown in FIG. 7, the contact alloy layer 5 is integrated and fused with the heat treatment. The alloy film 13 is formed (however, in detail, each component element has a profile in the depth direction).
【００４０】（ホ）その後、ｎ型クラッド層６の上面に
形成された合金膜１３を、Ｉ２−ＫＩ溶液等のエッチン
グ液により選択的に除去する。これによって、図８に示
すように、ｎ型クラッド層６の表面が平坦化され、ｎ型
クラッド層６の表面にコンタクト用合金層５が島状に露
出した状態となる。この際、化学的機械研磨（ＣＭＰ）
等の手法により、ｎ型クラッド層６の表面を鏡面になる
まで研磨して、平坦化しても良い。(E) After that, the alloy film 13 formed on the upper surface of the n-type cladding layer 6 is selectively removed by an etching solution such as an I 2 -KI solution. As a result, as shown in FIG. 8, the surface of the n-type cladding layer 6 is flattened, and the contact alloy layer 5 is exposed on the surface of the n-type cladding layer 6 in an island shape. At this time, chemical mechanical polishing (CMP)
The surface of the n-type cladding layer 6 may be polished to a mirror surface and flattened by a method such as the above.
【００４１】（ヘ）次に、図９に示すように、ｎ型クラ
ッド層６及びコンタクト用合金層５の露出表面（半導体
発光機能層４の一方の主表面）に、アルミニウム（Ａ
ｌ）を真空蒸着して、所定膜厚（例えば、１μｍ〜１０
μｍ程度）の高導電性反射膜３を形成する。アルミニウ
ム（Ａｌ）を真空蒸着後、３８０℃〜４２０℃で、１５
秒から３０秒シンタリングし、ｎ型クラッド層６とコン
タクト用合金層５の表面に、高導電性反射膜３を緻密に
接触、接合させる。シンタリングは、界面での合金反応
が進行しないように、赤外線ランプ加熱等を用いて短時
間で行う。ｎ型クラッド層６と高導電性反射膜３との界
面のモホロジーの低下を防止するためである。したがっ
て、このシンタリング工程は、省略可能である。(F) Next, as shown in FIG. 9, aluminum (A) is formed on the exposed surfaces of the n-type cladding layer 6 and the contact alloy layer 5 (one main surface of the semiconductor light-emitting functional layer 4).
1) is vacuum-deposited to a predetermined film thickness (for example, 1 μm to 10 μm).
A highly conductive reflective film 3 having a thickness of about μm is formed. After vacuum-depositing aluminum (Al) at 380 ° C. to 420 ° C., 15
The sintering is performed for 30 seconds to 30 seconds, and the highly conductive reflective film 3 is densely contacted and bonded to the surfaces of the n-type cladding layer 6 and the contact alloy layer 5. Sintering is performed in a short time using infrared lamp heating or the like so that the alloy reaction at the interface does not proceed. This is to prevent the morphology of the interface between the n-type cladding layer 6 and the highly conductive reflective film 3 from decreasing. Therefore, this sintering step can be omitted.
【００４２】（ト）そして、図１０に示すように、導電
性平板２として、アルミニウム（Ａｌ）で構成された、
例えば７０μｍ〜５００μｍ程度の所定の厚さで、表面
を鏡面に仕上げた金属基板を用意する。この別途用意し
た導電性平板（金属基板）２と上記工程で形成された高
導電性反射膜３の相互の表面を互いに密着し、熱圧着法
により両者を貼り合わせる。図１１は、導電性平板（金
属基板）２と高導電性反射膜３とが貼着された状態を示
している。(G) As shown in FIG. 10, the conductive flat plate 2 is made of aluminum (Al),
For example, a metal substrate having a predetermined thickness of about 70 μm to 500 μm and having a mirror-finished surface is prepared. The surfaces of the separately prepared conductive flat plate (metal substrate) 2 and the highly conductive reflective film 3 formed in the above step are brought into close contact with each other, and the both are bonded by thermocompression bonding. FIG. 11 shows a state in which the conductive flat plate (metal substrate) 2 and the highly conductive reflective film 3 are attached.
【００４３】（チ）最後に、電流拡散層９の表面（半導
体発光機能層４の他方の主表面）上に、例えばクロム
（Ｃｒ）膜とＡｕ膜とを真空蒸着法により順次積層させ
たＣｒ／Ａｕ構造のアノード電極膜１０Ａを全面に形成
する。その後、アノード電極膜１０Ａを、フォトリソグ
ラフィー技術及びエッチング技術を用いて加工して、図
１３に示すようなアノード電極１０を形成する。或い
は、Ｃｒ／Ａｕ構造のアノード電極膜１０Ａを真空蒸着
法で堆積する前に、フォトリソグラフィー技術を用いて
レジストのパターニングしておき、真空蒸着後にレジス
トを剥離する、いわゆるリフトオフ法により、図６に示
すＣｒ／Ａｕ構造のアノード電極膜１０Ａのパターンを
形成しても良い。この結果、図１３に示すような半導体
発光素子１の製造が完了する。(H) Finally, on the surface of the current diffusion layer 9 (the other main surface of the semiconductor light emitting functional layer 4), for example, a chromium (Cr) film and an Au film are sequentially laminated by a vacuum vapor deposition method. An anode electrode film 10A having a / Au structure is formed on the entire surface. After that, the anode electrode film 10A is processed by using the photolithography technique and the etching technique to form the anode electrode 10 as shown in FIG. Alternatively, before depositing the anode electrode film 10A having a Cr / Au structure by a vacuum vapor deposition method, a resist is patterned by using a photolithography technique, and the resist is peeled off after the vacuum vapor deposition. The pattern of the anode electrode film 10A having the Cr / Au structure shown may be formed. As a result, the manufacture of the semiconductor light emitting device 1 as shown in FIG. 13 is completed.
【００４４】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子
の製造方法では、ｎ型クラッド層６内に低抵抗性のコン
タクト用合金層５を、合金膜１３の加工形状に応じて形
成することが出来る。このため、ｎ型クラッド層６と高
導電性反射膜３との界面に、低抵抗性オーミック接触を
とることが出来るオーミック接触領域と、良好な界面モ
ホロジーを有した光学的な反射率が高い高光学的反射領
域とが周期的に交互に繰り返された構造を容易に形成す
ることが可能となる。In the method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention, the low resistance contact alloy layer 5 is formed in the n-type cladding layer 6 in accordance with the processed shape of the alloy film 13. I can. Therefore, at the interface between the n-type cladding layer 6 and the highly conductive reflective film 3, an ohmic contact region capable of making a low resistance ohmic contact and a high optical reflectance having a good interface morphology are provided. It is possible to easily form a structure in which the optical reflection regions are periodically and alternately repeated.
【００４５】（半導体発光素子の製造方法の変形例）次
に、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方
法の変形例について説明する。(Modified Example of Method for Manufacturing Semiconductor Light Emitting Element) Next, a modified example of the method for manufacturing a semiconductor light emitting element according to the embodiment of the present invention will be described.
【００４６】（イ）図５までの工程は、前述と同様であ
る。即ち、図５に示すように半導体発光機能層４の一方
の主表面、即ち、ｎ型クラッド層６の表面の上に、順
次、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金で構成
されたＡｕ−Ｇｅ合金膜１１と、Ａｕ膜１２とを、真空
蒸着法により堆積させる。この変形例では、前述の図６
とは異なり、Ａｕ−Ｇｅ合金膜１１／Ａｕ膜１２の島状
パターンを形成しない。そして、Ａｕ−Ｇｅ合金膜１１
／Ａｕ膜１２が全面に堆積された半導体発光機能層４に
所定の熱処理を施す。このコンタクト用合金層５の形成
用の熱処理により、Ａｕ−Ｇｅ合金膜１１とｎ型クラッ
ド層６との界面近傍の、ｎ型クラッド層６の内部の全面
にコンタクト用合金層５が形成される。(A) The steps up to FIG. 5 are the same as described above. That is, as shown in FIG. 5, on the one main surface of the semiconductor light-emitting functional layer 4, that is, on the surface of the n-type cladding layer 6, it is composed of an alloy of gold (Au) and germanium (Ge) successively. The Au—Ge alloy film 11 and the Au film 12 are deposited by the vacuum evaporation method. In this modified example, FIG.
Unlike, the Au-Ge alloy film 11 / Au film 12 does not form an island pattern. Then, the Au-Ge alloy film 11
A predetermined heat treatment is applied to the semiconductor light emitting functional layer 4 on which the / Au film 12 is deposited on the entire surface. By the heat treatment for forming the contact alloy layer 5, the contact alloy layer 5 is formed on the entire surface inside the n-type cladding layer 6 near the interface between the Au—Ge alloy film 11 and the n-type cladding layer 6. .
【００４７】（ロ）その後、ｎ型クラッド層６の上面の
全面に残留した合金膜１３を、Ｉ2−ＫＩ溶液等のエッ
チング液により選択的に除去する。そして、コンタクト
用合金層５を形成すべき領域の上にエッチングマスクと
してのレジストが残るように、フォトリソグラフィー技
術を用いてレジストのパターニングを行う。そして、レ
ジストをエッチングマスクとして用いて、反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）により、全面に形成されたコンタ
クト用合金層５の一部を、ｎ型クラッド層６が露出する
まで選択的にエッチングする。例えば、コンタクト用合
金層５の深さが０．５μｍ〜０．７μｍであれば、深さ
１μｍ程度のＵ溝を形成する。この結果、図２に示すよ
うな平面形状にＵ溝が形成される。即ち、Ｕ溝に囲まれ
た凸部が、コンタクト用合金層５として島状に形成され
る。(B) After that, the alloy film 13 remaining on the entire upper surface of the n-type cladding layer 6 is selectively removed by an etching solution such as an I 2 -KI solution. Then, the resist is patterned by using the photolithography technique so that the resist as the etching mask remains on the region where the contact alloy layer 5 is to be formed. Then, by using the resist as an etching mask, a part of the contact alloy layer 5 formed on the entire surface is selectively etched by reactive ion etching (RIE) until the n-type cladding layer 6 is exposed. For example, if the depth of the contact alloy layer 5 is 0.5 μm to 0.7 μm, a U groove having a depth of about 1 μm is formed. As a result, the U groove is formed in a planar shape as shown in FIG. That is, the convex portion surrounded by the U groove is formed in an island shape as the contact alloy layer 5.
【００４８】（ハ）次に、コンタクト用合金層５の表面
及びＵ溝の底部に露出したｎ型クラッド層６の表面の全
面を覆うように、Ｕ溝の深さよりも十分に厚い、例え
ば、２μｍ〜１０μｍ程度のアルミニウム（Ａｌ）を真
空蒸着し、高導電性反射膜３を形成する。そして、真空
蒸着後、３８０℃〜４２０℃で、１５秒から３０秒シン
タリングする。その後、ＣＭＰ等の手法により、高導電
性反射膜３の表面が鏡面になるまで研磨して平坦化す
る。この際、コンタクト用合金層５が露出するまで、高
導電性反射膜３を研磨しても良い。(C) Next, it is sufficiently thicker than the depth of the U groove, for example, so as to cover the entire surface of the contact alloy layer 5 and the surface of the n-type cladding layer 6 exposed at the bottom of the U groove. Aluminum (Al) having a thickness of about 2 μm to 10 μm is vacuum-deposited to form the highly conductive reflective film 3. After vacuum deposition, sintering is performed at 380 ° C to 420 ° C for 15 seconds to 30 seconds. Then, the surface of the highly conductive reflective film 3 is polished and flattened by a method such as CMP until it becomes a mirror surface. At this time, the highly conductive reflective film 3 may be polished until the contact alloy layer 5 is exposed.
【００４９】（ニ）そして、図１０と同様に、例えば７
０μｍ〜５００μｍ程度の厚さで、表面を鏡面に仕上げ
た導電性平板（金属基板）２を用意する。この別途用意
した導電性平板（金属基板）２と高導電性反射膜３の相
互の表面を互いに密着し、熱圧着法により両者を貼り合
わせる（コンタクト用合金層５が露出するまで、高導電
性反射膜３を研磨した場合は、コンタクト用合金層５と
導電性平板（金属基板）２とが、Ｕ溝に埋め込まれたＡ
ｌを介して直接接合する。）。図１１以降の工程は、前
述と重複するので、省略する。(D) Then, as in FIG. 10, for example, 7
A conductive flat plate (metal substrate) 2 having a thickness of about 0 μm to 500 μm and having a mirror-finished surface is prepared. The surfaces of the separately prepared conductive flat plate (metal substrate) 2 and the highly conductive reflective film 3 are brought into close contact with each other, and the two are bonded by thermocompression bonding (until the contact alloy layer 5 is exposed, high conductivity is obtained). When the reflective film 3 is polished, the contact alloy layer 5 and the conductive flat plate (metal substrate) 2 are embedded in the U groove.
Join directly via l. ). The steps after FIG. 11 will be omitted because they overlap with the above.
【００５０】（その他の実施の形態）上記のように、本
発明の実施の形態の開示の一部をなす論述及び図面はこ
の発明を限定するものであると理解すべきではない。こ
の開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及
び運用技術が明らかとなろう。例えば、上記の本発明の
実施の形態では、導電性平板２として金属基板を用いた
が、１０19ｃｍ-3〜１０21ｃｍ-3程度の高不純物密度に
ドープされたシリコン等の半導体基板や、半導体基板と
金属層との積層体を用いることも可能である。(Other Embodiments) As described above, it should not be understood that the description and drawings forming part of the disclosure of the embodiments of the present invention limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. For example, in the above embodiment of the present invention, a metal substrate is used as the conductive flat plate 2, but a semiconductor substrate such as silicon doped with a high impurity density of about 10 19 cm −3 to 10 21 cm −3 , It is also possible to use a laminated body of a semiconductor substrate and a metal layer.
【００５１】また、上記の実施の形態の説明では、オー
ミック接触領域としてのコンタクト用合金層５を高光学
的反射領域となるｎ型クラッド層６に対して島状に配置
したが、図３に示すように、オーミック接触領域となる
コンタクト用合金層５を格子状に形成し、高光学的反射
領域となるｎ型クラッド層６を島状に形成する構成とし
ても勿論良い。また、図２及び図３に示す正方形の島に
限る必要はなく、長方形でも良く、６角形等の多角形で
も良い。したがって、格子の形状も、蜂の巣形状等の種
々のトポロジーが採用可能である。In the above description of the embodiment, the contact alloy layer 5 as the ohmic contact region is arranged in an island shape with respect to the n-type cladding layer 6 serving as the high optical reflection region. As shown, the contact alloy layer 5 to be the ohmic contact region may be formed in a lattice shape, and the n-type cladding layer 6 to be the high optical reflection region may be formed in an island shape. Further, it is not limited to the square islands shown in FIGS. 2 and 3, and may be rectangular or polygonal such as hexagonal. Therefore, as the shape of the lattice, various topologies such as a honeycomb shape can be adopted.
【００５２】また、図４〜図１３を用いて説明した半導
体発光素子の製造方法では、高導電性反射膜３を半導体
発光機能層４に形成し、これを導電性平板（金属基板）
２と貼着したが、高導電性反射膜３を予め導電性平板
（金属基板）２に形成し、これに半導体発光機能層４を
貼着しても良い。Further, in the method of manufacturing a semiconductor light emitting device described with reference to FIGS. 4 to 13, the highly conductive reflective film 3 is formed on the semiconductor light emitting functional layer 4, and this is formed into a conductive flat plate (metal substrate).
However, the highly conductive reflective film 3 may be formed on the conductive flat plate (metal substrate) 2 in advance and the semiconductor light emitting functional layer 4 may be bonded thereto.
【００５３】また、図４〜図１３を用いて説明した半導
体発光素子の製造方法では、高導電性反射膜３と導電性
平板（金属基板）２とを同一の材料（Ａｌ）で形成した
が、勿論異なる材料であっても良い。In the method for manufacturing a semiconductor light emitting device described with reference to FIGS. 4 to 13, the highly conductive reflective film 3 and the conductive flat plate (metal substrate) 2 are formed of the same material (Al). Of course, different materials may be used.
【００５４】また、導電性平板２が光反射性を有する場
合には、高導電性反射膜３を省略し、直接接合法で、導
電性平板２を直接、半導体発光機能層４に接合しても良
い。即ち、半導体発光機能層４の一方の主表面を鏡面に
研磨し、更に表面を鏡面に仕上げた導電性平板２を用意
し、この別途用意した導電性平板２と半導体発光機能層
４との相互の表面を互いに密着し、熱圧着法により両者
を貼り合わせても良い。この際、導電性平板２側に、高
導電性反射膜３として機能する金属膜と、コンタクト用
合金層５として機能する合金層を、図２又は図３のよう
に周期的に配置し、この表面を鏡面に仕上げ、半導体発
光機能層４の一方の主表面に接合しても良い（この場合
は、半導体発光機能層４の一方の主表面側にはコンタク
ト用合金層５を省略出来る。）。When the conductive flat plate 2 has light reflectivity, the highly conductive reflective film 3 is omitted and the conductive flat plate 2 is directly bonded to the semiconductor light emitting functional layer 4 by the direct bonding method. Is also good. That is, one main surface of the semiconductor light-emitting functional layer 4 is polished to a mirror surface, and a conductive flat plate 2 having a mirror-finished surface is prepared, and the separately prepared conductive flat plate 2 and semiconductor light-emitting functional layer 4 are mutually coupled. It is also possible to bring the surfaces of the two into close contact with each other and bond them by a thermocompression bonding method. At this time, a metal film functioning as the highly conductive reflective film 3 and an alloy layer functioning as the contact alloy layer 5 are periodically arranged on the side of the conductive flat plate 2 as shown in FIG. 2 or 3. The surface may be mirror-finished and bonded to one main surface of the semiconductor light emitting functional layer 4 (in this case, the contact alloy layer 5 may be omitted on one main surface side of the semiconductor light emitting functional layer 4). .
【００５５】更に、上記の実施の形態の説明では、活性
層７で発光される光の波長帯域が５５５ｎｍ〜６５０ｎ
ｍ程度と設定したが、発光波長は活性層７の発光特性に
応じて適宜変更されるものである。Furthermore, in the description of the above embodiment, the wavelength band of the light emitted from the active layer 7 is 555 nm to 650 n.
Although it is set to about m, the emission wavelength is appropriately changed according to the emission characteristics of the active layer 7.
【００５６】また、高導電性反射膜を真空蒸着した金
（Ａｕ）で形成し、この上に鍍金により１０μｍ〜５０
μｍのＡｕ鍍金をして、導電性平板２を構成しても良
い。Further, the highly conductive reflection film is formed of vacuum-deposited gold (Au) and is plated with a thickness of 10 μm to 50 μm.
The conductive flat plate 2 may be formed by plating with Au of μm.
【００５７】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態を含むことは勿論である。したが
って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許
請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる
ものである。As described above, needless to say, the present invention includes various embodiments not described here. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the matters specifying the invention according to the scope of claims appropriate from the above description.
【００５８】[0058]
【発明の効果】本発明によれば、半導体発光機能層の一
方の主表面には、良好な界面モホロジーを有し光学的な
反射率が高い高光学的反射領域と、低い電気的接触抵抗
の良好なオーミック特性を示すオーミック接触領域とが
交互に周期的に配置される。このため、動作電圧が低
く、光取り出し効率の高い高輝度化、高効率化がされた
半導体発光素子を提供することが出来る。According to the present invention, on one main surface of the semiconductor light emitting functional layer, a high optical reflection region having a good interface morphology and a high optical reflectance and a low electrical contact resistance are provided. Ohmic contact regions exhibiting good ohmic characteristics are alternately and periodically arranged. Therefore, it is possible to provide a semiconductor light emitting element having a low operating voltage, high light extraction efficiency, high brightness, and high efficiency.
【００５９】また、本発明によれば、光取り出し効率の
高い半導体発光素子を、高い製造歩留まりで製造するこ
とが出来る。Further, according to the present invention, a semiconductor light emitting device having a high light extraction efficiency can be manufactured with a high manufacturing yield.
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の断
面図である。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子にお
けるオーミック接触領域をなす合金層と高光学的反射領
域をなすｎ型クラッド層との配置トポロジーを示す平面
説明図である。FIG. 2 is a plan view showing an arrangement topology of an alloy layer forming an ohmic contact region and an n-type clad layer forming a high optical reflection region in the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
【図３】他の実施の形態に係る半導体発光素子のオーミ
ック接触領域と高光学的反射領域との配置トポロジーを
示す平面説明図である。FIG. 3 is an explanatory plan view showing an arrangement topology of an ohmic contact region and a high optical reflection region of a semiconductor light emitting device according to another embodiment.
【図４】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の製
造工程を示す工程断面図（その１）である。FIG. 4 is a process sectional view (1) showing a manufacturing process of the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
【図５】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の製
造工程を示す工程断面図（その２）である。FIG. 5 is a process cross-sectional view (No. 2) showing the manufacturing process of the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の製
造工程を示す工程断面図（その３）である。FIG. 6 is a process sectional view (3) showing the manufacturing process of the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の製
造工程を示す工程断面図（その４）である。FIG. 7 is a process cross-sectional view (4) showing the manufacturing process of the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
【図８】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の製
造工程を示す工程断面図（その５）である。FIG. 8 is a process cross-sectional view (5) showing the manufacturing process of the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
【図９】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の製
造工程を示す工程断面図（その６）である。FIG. 9 is a process cross-sectional view (6) showing the manufacturing process of the semiconductor light-emitting device according to the embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の
製造工程を示す工程断面図（その７）である。FIG. 10 is a process cross-sectional view (No. 7) showing the manufacturing process of the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の
製造工程を示す工程断面図（その８）である。FIG. 11 is a process sectional view (8) showing the process of manufacturing the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の
製造工程を示す工程断面図（その９）である。FIG. 12 is a process cross-sectional view (9) showing the manufacturing process of the semiconductor light-emitting device according to the embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の
製造工程を示す工程断面図（その１０）である。FIG. 13 is a process cross-sectional view (10) showing the manufacturing process of the semiconductor light-emitting device according to the embodiment of the present invention.
１ 半導体発光素子 ２ 導電性平板（一方の主電極：カソード電極） ３ 高導電性反射膜 ４ 半導体発光機能層 ５ コンタクト用合金層 ６ 第１クラッド層（ｎ型クラッド層） ７ 活性層 ８ 第２クラッド層（ｐ型クラッド層） ９ 電流拡散層 １０ 他方の主電極（アノード電極） １０Ａ アノード電極膜 １１ Ａｕ−Ｇｅ合金膜 １２ Ａｕ膜 １３ 合金膜 1 Semiconductor light emitting element 2 Conductive plate (one main electrode: cathode electrode) 3 Highly conductive reflective film 4 Semiconductor light emitting functional layer 5 Contact alloy layer 6 First clad layer (n-type clad layer) 7 Active layer 8 Second clad layer (p-type clad layer) 9 Current spreading layer 10 Other main electrode (anode electrode) 10A Anode electrode film 11 Au-Ge alloy film 12 Au film 13 Alloy film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 四郎 埼玉県新座市北野３丁目６番３号 サンケ ン電気株式会社内 (72)発明者 青柳 秀和 埼玉県新座市北野３丁目６番３号 サンケ ン電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA04 CA33 CA34 CA65 CA74 CA83 CA93 CA94 CA99 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Shiro Takeda Sanke, 3-6 Kitano, Niiza City, Saitama Prefecture N Denki Co., Ltd. (72) Inventor Hidekazu Aoyagi Sanke, 3-6 Kitano, Niiza City, Saitama Prefecture N Denki Co., Ltd. F-term (reference) 5F041 AA03 CA04 CA33 CA34 CA65 CA74 CA83 CA93 CA94 CA99
Claims (8)
体発光機能層とオーミック接触するように設けられたコ
ンタクト用合金層と、 前記コンタクト用合金層が存在しない前記半導体発光機
能層の残余の一部及び前記コンタクト用合金層に接合さ
れた高導電性反射膜とを備えることを特徴とする半導体
発光素子。1. A semiconductor light emitting functional layer, a contact alloy layer provided on a part of one main surface of the semiconductor light emitting functional layer so as to make ohmic contact with the semiconductor light emitting functional layer, and the contact alloy. A semiconductor light emitting device, comprising: a part of the remainder of the semiconductor light emitting functional layer having no layer and a highly conductive reflective film bonded to the contact alloy layer.
１−ｘ）ｙＩｎ１− ｙＰ系化合物半導体からなることを
特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。2. The semiconductor light emitting functional layer comprises (Al x Ga).
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device is made of 1-x ) y In 1- y P-based compound semiconductor.
発光機能層を構成するアルミニウム、ガリウム、インジ
ウム及び燐のいずれかと、金及びゲルマニウムのいずれ
かとの合金層であることを特徴とする請求項１又は２に
記載の半導体発光素子。3. The alloy layer for contact is an alloy layer of any one of aluminum, gallium, indium and phosphorus, which constitutes the semiconductor light emitting functional layer, and one of gold and germanium. Alternatively, the semiconductor light emitting device according to the item 2.
金及び銀のいずれかからなることを特徴とする請求項１
〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。4. The highly conductive reflective film is aluminum,
It consists of either gold or silver.
4. The semiconductor light emitting device according to any one of 3 to 3.
対側の前記高導電性反射膜の主表面に接合された導電性
平板を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいず
れか１項に記載の半導体発光素子。5. The conductive flat plate bonded to the main surface of the highly conductive reflective film on the side opposite to the side bonded to the semiconductor light emitting functional layer is further provided. 2. The semiconductor light emitting device according to item 1.
とを特徴とする請求項５に記載の半導体発光素子。6. The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein the conductive flat plate is made of silicon.
て、前記半導体発光機能層と前記高導電性反射膜とが接
合していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１
項に記載の半導体発光素子。7. The semiconductor light emitting functional layer and the highly conductive reflective film are bonded to each other around the contact alloy layer, as claimed in any one of claims 1 to 6.
A semiconductor light-emitting device according to item.
発光機能層の発光する光を反射することを特徴とする請
求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体発光素子。8. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the contact alloy layer reflects light emitted from the semiconductor light emitting functional layer.
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