JP2005276899A - Light-emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は発光素子に関する。 The present invention relates to a light emitting element.
発光素子の発光層部への通電は、素子表面に形成された電極を介して行なわれる。しかし電極は遮光体として作用するため、例えば発光層部主表面の中央部のみを覆う形で形成され、その周囲の電極非形成領域から光を取り出すようにする。 Energization of the light emitting layer portion of the light emitting element is performed through an electrode formed on the element surface. However, since the electrode acts as a light shielding body, for example, it is formed so as to cover only the central portion of the main surface of the light emitting layer portion, and light is extracted from the surrounding electrode non-formation region.
この場合、電極の面積をなるべく小さくしたほうが、電極の周囲に形成される光取出領域の面積を大きくできるので、光取出し効率を向上させる観点において有利である。従来、電極形状の工夫により、素子内に効果的に電流を拡げて光取出量を増加させる試みがなされているが、この場合も電極面積の増大はいずれにしろ避けがたく、光取出面積の減少により却って光取出量が制限されるジレンマに陥っている。また、クラッド層のドーパントのキャリア濃度ひいては導電率は、活性層内でのキャリアの発光再結合を最適化するために多少低めに抑えられており、面内方向には電流が広がりにくい傾向がある。これは、電極被覆領域に電流密度が集中し、光取出領域における実質的な光取出量が低下してしまうことにつながる。そこで、発光層部と電極との間に電流拡散層を形成する方法が採用されている。該電流拡散層は、特許文献1及び特許文献2に開示されているごとく、厚く形成することで素子基板に兼用させることもできる。
In this case, reducing the area of the electrode as much as possible can increase the area of the light extraction region formed around the electrode, which is advantageous from the viewpoint of improving the light extraction efficiency. Conventionally, attempts have been made to increase the light extraction amount by effectively spreading the current in the element by devising the electrode shape, but in this case as well, an increase in the electrode area is unavoidable anyway, and the light extraction area On the contrary, it falls into a dilemma where the amount of light extraction is limited by the decrease. In addition, the carrier concentration of the dopant in the clad layer, and thus the conductivity, is kept somewhat low in order to optimize the light emission recombination of carriers in the active layer, and the current tends not to spread in the in-plane direction. . This leads to concentration of current density in the electrode covering region and a substantial light extraction amount in the light extraction region. Therefore, a method of forming a current diffusion layer between the light emitting layer portion and the electrode is employed. As disclosed in
電流拡散層は、十分な電流拡散効果を得るには層厚をある程度大きく設定する必要があるが、素子の低背化や小型化、層成長熱履歴からの発光層部の保護、あるいは電極形成の利便性などを考慮すると、電流拡散層の厚さを必ずしも大きく確保できない場合がある。電流拡散層の厚さが不足すれば、発光層部に対する均一な通電が困難となり、発光効率や光取出し効率の悪化を招く場合がある。 In order to obtain a sufficient current spreading effect, the current spreading layer needs to be set to a certain thickness. However, the device is reduced in height and size, the light emitting layer is protected from the heat history of layer growth, or the electrode is formed. In view of the convenience of the above, there are cases where the thickness of the current diffusion layer cannot always be ensured to be large. If the thickness of the current diffusion layer is insufficient, it is difficult to uniformly energize the light emitting layer portion, which may lead to deterioration in light emission efficiency and light extraction efficiency.
本発明の課題は、電流拡散層の厚さが小さくとも電流拡散効果を十分に高めることができ、ひいては発光層部への均一な通電を可能とする発光素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a light-emitting element that can sufficiently enhance the current diffusion effect even if the thickness of the current diffusion layer is small, and that enables uniform current supply to the light-emitting layer portion.
上記の課題を解決するために、本発明の発光素子は、化合物半導体からなる発光層部と、該発光層部よりも厚膜の化合物半導体層からなる発光層部に積層された電流拡散層とを有し、電流拡散層内に電流拡散用量子井戸層を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a light emitting device of the present invention includes a light emitting layer portion made of a compound semiconductor, and a current diffusion layer laminated on the light emitting layer portion made of a compound semiconductor layer thicker than the light emitting layer portion. And a current diffusion quantum well layer is provided in the current diffusion layer.
量子井戸層は、バンドギャップが互いに相違する井戸層と障壁層とを、少なくとも井戸層の厚さが電子の平均自由行程もしくはそれ以下(一般に、1原子層〜数nm)となるように格子整合させる形で積層したものであり、層厚方向のキャリアの閉じ込め効果を利用した発光再結合過程の促進ひいては内部量子効率の向上を図るため、従来は発光層部に組み込んで利用することが多かった。本発明では、このような量子井戸層内において多数キャリアの層厚方向の運動が拘束され、他方、面内方向の運動の自由度は高められることに着目し、該量子井戸層を電流拡散層内に組み入れることにより、薄い電流拡散層であってもキャリアの面内方向の移動を促進することができ、良好な電流拡散効果を得ることができる。 The quantum well layer is lattice-matched between a well layer and a barrier layer having different band gaps so that at least the thickness of the well layer is an electron mean free path or less (generally, one atomic layer to several nm). In order to promote the light emission recombination process using the carrier confinement effect in the layer thickness direction and to improve the internal quantum efficiency, it has been often used in the light emitting layer part in the past. . In the present invention, focusing on the movement of the majority carriers in the layer thickness direction in such a quantum well layer, on the other hand, the degree of freedom of movement in the in-plane direction is increased. Incorporation into the inside can promote the movement of the carriers in the in-plane direction even with a thin current diffusion layer, and a good current spreading effect can be obtained.
電流拡散用量子井戸層は、発光層部からのピーク発光波長に対応するバンドギャップエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有する化合物半導体によりそれぞれ膜厚構成された井戸層と障壁層とを交互に積層したものとすることができる。これにより、電流拡散用量子井戸層での発光光束の吸収が抑制され、素子の光取出し効率を高めることができる。 The quantum well layer for current diffusion is formed by alternately stacking well layers and barrier layers each having a film thickness of a compound semiconductor having a band gap energy larger than the band gap energy corresponding to the peak emission wavelength from the light emitting layer portion. Can be. Thereby, absorption of the emitted light flux in the current spreading quantum well layer is suppressed, and the light extraction efficiency of the device can be increased.
電流拡散層内では有効キャリア濃度を少しでも高めることが電流拡散効果の向上につながるが、そのためには電流拡散層へのドーパント添加量も増やす必要がある。しかし、ドーパント原子は、生成したキャリアに対する散乱サイトとしても働くため、ドーパント濃度を高めるだけでは薄い電流拡散層の面内電気抵抗率(いわゆるシート抵抗)を十分に低減することは困難である。他方、量子井戸層の面内方向のキャリア移動の自由度を高めるには、量子井戸層をノンドープ層として構成することが有効であるが、量子井戸層自体にはキャリア発生源としての機能がないので、それだけでは電流拡散層のシート抵抗を十分に低減することができない。そこで、電流拡散層は、電流拡散用量子井戸層をノンドープ層として形成し、かつ、該電流拡散用量子井戸層と接して配置されるとともに、電流拡散用量子井戸層の障壁層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、井戸層及び障壁層よりも有効キャリア濃度が高く設定された本体層を有するものとして構成するとよい。該構造において本体層は、面内での電流拡散効果自体はそれほど期待できないが、ドーパント濃度が高いので多数キャリアの発生源として機能し、該多数キャリアが層厚方向に移動して電流拡散用量子井戸層に注入される。量子井戸層内はドーパント濃度が低いため、本体層から注入された高濃度の多数キャリアが散乱の影響を大きく受けることなく面内にて速やかに移動する。また、電流拡散用量子井戸層の障壁層のバンドギャップエネルギーが本体層のバンドギャップエネルギーよりも小さくなっていることで、本体層から注入された多数キャリアが、ドーパント濃度の高い本体層から空間的に分離される効果が高められる。その結果、層全体の電流拡散効果を大幅に高めることができる。この効果は、電流拡散用量子井戸層を2つの本体層により挟んだ構造を有するものとして電流拡散層を構成した場合に、より顕著である。 In the current spreading layer, increasing the effective carrier concentration as much as possible leads to an improvement in the current spreading effect, but in order to do so, it is also necessary to increase the amount of dopant added to the current spreading layer. However, since the dopant atoms also act as scattering sites for the generated carriers, it is difficult to sufficiently reduce the in-plane electrical resistivity (so-called sheet resistance) of the thin current diffusion layer only by increasing the dopant concentration. On the other hand, to increase the freedom of carrier movement in the in-plane direction of the quantum well layer, it is effective to configure the quantum well layer as a non-doped layer, but the quantum well layer itself does not function as a carrier generation source. Therefore, the sheet resistance of the current diffusion layer cannot be sufficiently reduced by itself. Therefore, the current spreading layer is formed by forming the current spreading quantum well layer as a non-doped layer, and is disposed in contact with the current spreading quantum well layer, and has a band gap larger than that of the barrier layer of the current spreading quantum well layer. It may be configured to have a main body layer having a large energy and a higher effective carrier concentration than the well layer and the barrier layer. In this structure, the main body layer cannot be expected to have much current diffusion effect in the plane itself, but since the dopant concentration is high, it functions as a generation source of majority carriers. It is injected into the well layer. Since the dopant concentration is low in the quantum well layer, the high-concentration majority carriers injected from the main body layer move quickly in the plane without being greatly affected by scattering. In addition, since the band gap energy of the barrier layer of the quantum well layer for current diffusion is smaller than the band gap energy of the main layer, majority carriers injected from the main layer are spatially separated from the main layer having a high dopant concentration. The effect of being separated is increased. As a result, the current spreading effect of the entire layer can be greatly enhanced. This effect is more conspicuous when the current diffusion layer is configured to have a structure in which the current diffusion quantum well layer is sandwiched between two main body layers.
なお、障壁層の厚さを井戸層の厚さよりも大きくしておくこと、具体的には多数キャリアのトンネル厚さ(例えば50nm以上)以上としておくことで、井戸層を二次元電子ガス層として機能させることができるようになり、電流拡散効果をより高めることができる。 It should be noted that the thickness of the barrier layer is set larger than the thickness of the well layer, specifically, the tunnel thickness of the majority carriers (for example, 50 nm or more) or more, so that the well layer is formed as a two-dimensional electron gas layer. It becomes possible to function, and the current spreading effect can be further enhanced.
本発明の発光素子は、より具体的には以下のように構成することができる。すなわち、発光層部の第二主表面側に電流拡散層が配置され、それら発光層部と電流拡散層とを含む半導体積層体の第一主表面が光取出面として定められ、半導体積層体の第一主表面から電流拡散層の厚さ方向途中位置までが、第一主表面の一部領域において切り欠かれることにより切欠部が形成される。そして、光取出面の一部を覆う形で、発光層部に駆動電圧を印加するための光取出側電極が配置される一方、電流拡散層内に位置する切欠部の底面に、発光層部に駆動電圧を印加するための対向電極を配置する。 More specifically, the light emitting device of the present invention can be configured as follows. That is, the current diffusion layer is disposed on the second main surface side of the light emitting layer portion, the first main surface of the semiconductor laminate including the light emitting layer portion and the current diffusion layer is defined as a light extraction surface, From the first main surface to the midway position in the thickness direction of the current diffusion layer, a cutout portion is formed by cutting out in a partial region of the first main surface. A light extraction side electrode for applying a driving voltage to the light emitting layer portion is disposed so as to cover a part of the light extraction surface, while the light emitting layer portion is formed on the bottom surface of the notch portion located in the current diffusion layer. A counter electrode for applying a driving voltage is disposed on the substrate.
上記構成によると、極性が互いに異なる光取出電極及び対向電極が、素子の同じ主表面側に形成できるので、電極形成の工程を簡略化することができる。しかし、該構造では、電流拡散層が層厚方向途中まで切り欠かれ、その切欠部の底面に対向電極を形成しているから、切欠部底部をなす薄い領域が電流狭窄部とならざるを得ず、電流拡散層の面内に電流を均一に拡散させるのが特に難しい問題がある。そこで、本発明のごとく電流拡散層を該電流拡散層内に配設することにより、このように切り欠かれた電流拡散層であっても十分な電流拡散効果を達成することができる。この場合、光取出側電極と対向電極との間で発光駆動電圧を印加したとき、電流拡散層の第一主表面から切欠部の底面までの区間には、キャリア移動駆動力となる電界勾配を比較的大きく発生させることができるので、該区間に電流拡散用量子井戸層を配置することで、電流拡散用量子井戸層への多数キャリアの注入を促進することができ、ひいては面内電流拡散効果をより高めることができる。 According to the above configuration, since the light extraction electrode and the counter electrode having different polarities can be formed on the same main surface side of the element, the electrode formation process can be simplified. However, in this structure, since the current diffusion layer is notched halfway in the layer thickness direction and the counter electrode is formed on the bottom surface of the notch, the thin region that forms the bottom of the notch must be the current constriction. However, it is particularly difficult to uniformly diffuse the current in the plane of the current diffusion layer. Thus, by disposing the current spreading layer in the current spreading layer as in the present invention, a sufficient current spreading effect can be achieved even with the current spreading layer thus cut out. In this case, when a light emission driving voltage is applied between the light extraction side electrode and the counter electrode, an electric field gradient serving as a carrier movement driving force is generated in the section from the first main surface of the current diffusion layer to the bottom surface of the notch. Since it can be generated relatively large, the injection of majority carriers into the current diffusion quantum well layer can be promoted by arranging the current diffusion quantum well layer in the section, and consequently the in-plane current diffusion effect Can be further enhanced.
また、上記構造の発光素子は、発光層部の第一主表面側に第一の電流拡散層を設け、発光層部の第二主表面側に電流拡散用量子井戸層を有した第二の電流拡散層を設けた構造とすることができる。発光層部の第一主表面側にも電流拡散層を設けることで、電流拡散効果をより高めることができ、また、素子の側面面積が増大するので該側面からの光取出し効率も向上できる。この場合、切欠部を有さず電流迂回の問題が生じない第一の電流拡散層については、電流拡散用量子井戸層を設けない構成とすることで、素子構造の簡略化を図ることができる。 The light-emitting element having the above structure includes a second current diffusion layer provided on the first main surface side of the light-emitting layer portion and a current diffusion quantum well layer on the second main surface side of the light-emitting layer portion. A structure in which a current spreading layer is provided can be employed. By providing a current diffusion layer also on the first main surface side of the light emitting layer portion, the current diffusion effect can be further enhanced, and the side surface area of the element is increased, so that the light extraction efficiency from the side surface can be improved. In this case, the element structure can be simplified by not providing the quantum well layer for current diffusion for the first current diffusion layer that does not have a notch and does not cause a problem of current bypass. .
また、電流拡散用量子井戸層を有した電流拡散層は、井戸層と障壁層との微細な積層構造を、気相成長法等による本体層上へのエピタキシャル成長工程により形成する必要があり、発光層部の成長とは別工程で行なうことが、発光素子の製造工程上の制約を受けにくいので有利である。この場合、半導体積層体は、電流拡散用量子井戸層を有した電流拡散層を発光層部に貼り合わせる形で作製すればよい。 In addition, a current diffusion layer having a quantum well layer for current diffusion needs to form a fine layered structure of a well layer and a barrier layer by an epitaxial growth process on the main body layer by vapor phase epitaxy, etc. It is advantageous to perform the process in a separate process from the growth of the layer part because it is not easily restricted by the manufacturing process of the light emitting element. In this case, the semiconductor stacked body may be manufactured by bonding a current diffusion layer having a current diffusion quantum well layer to the light emitting layer portion.
次に、上記本発明の発光素子は、半導体積層体の切欠部の底面よりも光取出面側に位置する部分を積層体本体として、厚さ方向と直交する平面による該積層体本体の断面積が、光取出面に近づくほど大きくなるように、該積層体本体の側面を傾斜して形成することができる。この構造によると、積層体本体の側面が傾斜面になっていることから反射効率が高くなり、光取出面側への取出光束を高めることができるので、高輝度の発光素子を実現することができる。積層体本体の傾斜した側面は、さらに金属反射膜にて覆うこともできる。これにより、傾斜した側面での発光光束の反射効率をより高めることができる。他方、積層体本体の傾斜した側面にはp−n接合を形成する発光層部が露出しており、これを金属反射膜で直接覆うと、p−n接合が短絡する惧れがある。この不具合を解消するために、金属反射膜と傾斜側面部との間には絶縁膜を配置することが望ましい。 Next, in the light emitting device of the present invention, the cross-sectional area of the laminate body is defined by a plane perpendicular to the thickness direction, with the portion located on the light extraction surface side from the bottom surface of the cutout portion of the semiconductor laminate. However, it can be formed by inclining the side surface of the laminate body so as to increase as it approaches the light extraction surface. According to this structure, since the side surface of the laminate body is an inclined surface, the reflection efficiency is increased, and the extracted light flux toward the light extraction surface side can be increased, so that a high-luminance light-emitting element can be realized. it can. The inclined side surface of the laminate body can be further covered with a metal reflective film. Thereby, the reflection efficiency of the emitted light beam on the inclined side surface can be further increased. On the other hand, the light emitting layer portion forming the pn junction is exposed on the inclined side surface of the laminate body, and if this is directly covered with the metal reflection film, the pn junction may be short-circuited. In order to solve this problem, it is desirable to dispose an insulating film between the metal reflective film and the inclined side surface portion.
発光層部をAlGaInPで構成する場合、発光層部成長用の基板として光吸収性のGaAs基板が使用される。GaAs基板による光吸収の弊害を抑制するには、発光層部を成長後、GaAs基板を除去することができる。GaAs基板は研削や化学エッチングによる除去を比較的容易に行なうことができる。GaAs基板を除去した側の発光層部の主表面は、光取出面(つまり、第一主表面)としても利用できるし、裏面(つまり、第二主表面)としても利用できる。いずれの場合も、発光層部の第二主表面には成長用のGaAs基板が存在しないから、発光層部の第二主表面側に配置された電流拡散層の第二主表面を、裏面反射層で覆うことも容易である。これにより、電流拡散層の第二主表面に向かう発光光束も光取出面側に効率よく反射でき、素子の光取出効率を高めることができる。 When the light emitting layer portion is made of AlGaInP, a light absorbing GaAs substrate is used as the substrate for growing the light emitting layer portion. In order to suppress the adverse effect of light absorption by the GaAs substrate, the GaAs substrate can be removed after the light emitting layer portion is grown. The GaAs substrate can be removed relatively easily by grinding or chemical etching. The main surface of the light emitting layer portion on the side from which the GaAs substrate is removed can be used as a light extraction surface (that is, the first main surface) or as a back surface (that is, the second main surface). In any case, since there is no growth GaAs substrate on the second main surface of the light emitting layer portion, the second main surface of the current diffusion layer disposed on the second main surface side of the light emitting layer portion is reflected back. It is easy to cover with layers. Thereby, the luminous flux directed toward the second main surface of the current diffusion layer can also be efficiently reflected to the light extraction surface side, and the light extraction efficiency of the element can be increased.
この場合、対向電極が切欠部の底面に設けられていることから、電流拡散層の第二主表面に配置する裏面反射層は電極として機能を必ずしも有している必要はない。そこで、裏面反射層と電流拡散層との間には、接触抵抗低減用の接合合金化層を非配置とすることができる。発光層部の第二主表面側にも電流拡散層を設けるタイプの発光素子の従来の構成では、例えば特許文献2のように、この電流拡散層の第二主表面に電極を兼ねる裏面反射層を設けていたので、該電流拡散層の第二主表面には、電極との接触抵抗を低減するための接合合金化層が分散形成される。該接合合金化層は、接触抵抗低減用の金属を熱処理(いわゆるシンター処理)により電流拡散層と合金化させて形成するので反射率が低い。しかし、本発明の採用により、裏面反射層と電流拡散層との間から接合合金化層を排除することができ、裏面反射層による反射効率を一層高めることができる。
In this case, since the counter electrode is provided on the bottom surface of the notch, the back reflective layer disposed on the second main surface of the current diffusion layer does not necessarily have a function as an electrode. Therefore, a bonding alloying layer for reducing contact resistance can be not disposed between the back reflective layer and the current diffusion layer. In a conventional configuration of a light emitting element of a type in which a current diffusion layer is also provided on the second main surface side of the light emitting layer portion, as in
また、AlGaInP発光層部に対しては、GaPやGaInPあるいはAlGaAsからなる電流拡散層を、貼り合わせやハイドライド気相成長(Hydride Vapor Phase Epitaxial Growth Method:HVPE)法により、50μm以上200μm以下の厚膜に形成することも容易である。従って、GaAs基板を除去することで、(電流拡散用量子井戸層を有する)発光層部の第二主表面側の電流拡散層を、50μm以上200μm以下に厚膜化することが可能であり、電流拡散効果と素子側面からの光取出し効率とをより向上することができる。 For the AlGaInP light-emitting layer, a current diffusion layer made of GaP, GaInP, or AlGaAs is thickened to a thickness of 50 μm or more and 200 μm or less by bonding or hydride vapor phase epitaxy (HVPE). It is also easy to form. Therefore, by removing the GaAs substrate, it is possible to increase the thickness of the current diffusion layer on the second main surface side of the light emitting layer (having the current diffusion quantum well layer) to 50 μm or more and 200 μm or less, The current spreading effect and the light extraction efficiency from the device side surface can be further improved.
一方、本発明の発光素子は、発光層部をIII属窒化物であるInGaAlNで構成することもできる。InGaAlNからなる発光層部は、サファイアやSiC等の基板上に有機金属気相成長(Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy:MOVPE)法にてエピタキシャル成長することにより形成できる。特にサファイア基板は、結晶性の良好な基板を容易に得ることができる。しかし、サファイア基板はGaAs基板と異なり、非常に硬質で化学的にも安定なため、研削や化学研磨等による除去が困難であり、最終的な発光素子においても素子基板として残留させることが多い。そこで、発光層部の第二主表面側に電流拡散層を配置し、該電流拡散層の第二主表面側に、それら電流拡散層及び発光層部をエピタキシャル成長させるための成長用サファイア基板を残留させた構造を採用することができる。サファイア基板は絶縁性であるが、電流拡散層に達する切欠部を形成して、該切欠部の底面に対向電極を配置することで発光駆動通電が問題なく可能となる。また、サファイア基板は透明なので、サファイア基板の側面からも発光光束を取り出すことができる。この場合、サファイア基板の第二主表面に裏面反射層を設けておくと、光取出し効率をさらに向上できる。 On the other hand, in the light-emitting device of the present invention, the light-emitting layer portion can be composed of InGaAlN, which is a group III nitride. The light emitting layer portion made of InGaAlN can be formed by epitaxial growth on a substrate such as sapphire or SiC by metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE). In particular, a sapphire substrate can easily obtain a substrate with good crystallinity. However, unlike a GaAs substrate, a sapphire substrate is very hard and chemically stable, and thus is difficult to remove by grinding, chemical polishing, or the like, and often remains as an element substrate even in a final light emitting element. Therefore, a current diffusion layer is disposed on the second main surface side of the light emitting layer portion, and a growth sapphire substrate for epitaxial growth of the current diffusion layer and the light emitting layer portion is left on the second main surface side of the current diffusion layer. It is possible to adopt a structure that has been adapted. Although the sapphire substrate is insulative, by forming a notch that reaches the current diffusion layer and disposing the counter electrode on the bottom surface of the notch, light emission drive energization becomes possible without any problem. Further, since the sapphire substrate is transparent, it is possible to take out the luminous flux from the side surface of the sapphire substrate. In this case, if a back surface reflection layer is provided on the second main surface of the sapphire substrate, the light extraction efficiency can be further improved.
電流拡散層は例えばGaN等のIII属窒化物にて形成できるが、III属窒化物はMOVPE法で形成される関係上、50μm以上の厚膜成長が困難である。しかし、本発明のごとく電流拡散用量子井戸層を組み込むことで、薄膜でも良好な電流拡散効果がえられる。なお、電流拡散効果を顕著なものとするためには、電流拡散用量子井戸層を含めた電流拡散層の厚さを1μm以上は確保しておくことが望ましい。 The current spreading layer can be formed of, for example, a group III nitride such as GaN, but the group III nitride is difficult to grow a thick film of 50 μm or more because it is formed by the MOVPE method. However, by incorporating a current diffusion quantum well layer as in the present invention, a good current diffusion effect can be obtained even in a thin film. In order to make the current diffusion effect remarkable, it is desirable to secure a thickness of 1 μm or more for the current diffusion layer including the current diffusion quantum well layer.
以下、本発明の実施形態を添付の図面を用いて説明する。図1の発光素子100は、各々化合物半導体からなる第二の電流拡散層91と、発光層部24と、第一の電流拡散層90とがこの順序で積層された半導体積層体50を有する。第一の電流拡散層90は発光層部24からの発光光束に対し透明な化合物半導体からなり、第一主表面側に主光取出面EAが形成されるとともに、発光層部24に発光駆動電圧を印加するための光取出側電極9が、第一の電流拡散層90の第一主表面の一部を覆うように形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The
発光層部24は、ノンドープ(AlxGa1−x)yIn1−yP(ただし、0≦x≦0.55,0.45≦y≦0.55)混晶からなる活性層5を、p型(AlzGa1−z)yIn1−yP(ただしx<z≦1)からなるp型クラッド層6と、n型(AlzGa1−z)yIn1−yP(ただしx<z≦1)からなるn型クラッド層4とにより挟んだ構造を有し、活性層5の組成に応じて、発光波長を、緑色から赤色領域(発光波長(ピーク発光波長)が550nm以上670nm以下)にて調整できる。発光素子100においては、光取出側電極9にp型AlGaInPクラッド層6が配置されており、残留基板部1側にn型AlGaInPクラッド層4が配置されている。従って、通電極性は光取出側電極9が正である。なお、本発明でいう「ノンドープ」とは、「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有(例えば1013〜1016/cm3程度を上限とする)をも排除するものではない。また、活性層5は量子井戸構造を有するものとして形成してもよい。
The light emitting
第一の電流拡散層90はGaP(あるいはGaAsPやAlGaAsでもよい)からなり、光取出側電極9は例えばAu電極からなる。第一の電流拡散層90の第一主表面における、光取出側電極9の周囲の領域が主光取出面EAをなす。第一の電流拡散層90は、例えばクラッド層6と同等以上であって2×1018/cm3以下程度に有効キャリア濃度が高められており、また、10μm以上200μm以下(好ましくは40μm以上200μm以下)の厚膜に形成されることで、層側面からの取出光束も増加させ、発光素子全体の輝度(積分球輝度)を高める役割も担う。また、第一の電流拡散層90を、発光層部24からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有する(つまり、透明な)III−V族化合物半導体にて構成することで、発光光束に対する吸収も抑制されている。なお、光取出側電極9と第一の電流拡散層90との間には、両者の接触抵抗を減ずるための接合合金化層9aが、例えばAuBe合金等を用いて形成されている。
The first
他方、第二の電流拡散層91は、発光層部24からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するIII−V族化合物半導体からなる本体層91mと、該本体層91mに接して配置される電流拡散用量子井戸層8とを有する。本実施形態において電流拡散用量子井戸層8は、2つの本体層91m,91mにより挟まれている。本体層91mは、電流拡散用量子井戸層8の障壁層8bよりもバンドギャップエネルギーが大きく、かつ井戸層8w及び障壁層8bよりも有効キャリア濃度が高く設定されている。本実施形態では、本体層91mをGaPにて構成している。電流拡散用量子井戸層8を含めた第二の電流拡散層91の厚さは1μm以上200μm以下であり、特に、50μm以上200μm以下とした場合には、第二の電流拡散層91の側面からの光取出し効率を高めることができる。
On the other hand, the second current spreading
図2に示すように、電流拡散用量子井戸層8は、井戸層8wと障壁層8bとを交互に積層したものである。両層8w,8bはいずれも、発光層部24からのピーク発光波長に対応する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有する化合物半導体により構成されている。本体層91mがGaP層である場合、井戸層8wと障壁層8bとは、例えばGa1−xInxPやGaAsyP1−yなどで構成できる。Ga1−xInxPを用いる場合、InP混晶比xが増加するほどバンドギャップエネルギーは小さくなる。従って、井戸層8wのInP混晶比をxw、障壁層8bのInP混晶比をxbとして、1>xw>xbに設定する。GaAsyP1−yを用いる場合、GaAs混晶比yが増加するほどバンドギャップエネルギーは小さくなる。従って、井戸層8wのGaAs混晶比をyw、障壁層8bのGaAs混晶比をybとして、1>yw>ybに設定する。
As shown in FIG. 2, the current diffusion
井戸層8wの厚さは、層厚方向のキャリア閉じ込め効果を高めるために、0.5nm以上10nm以下とすることができる。また、障壁層8bの厚さは0.5nm以上20nm以下とするのがよく、特に、井戸層8wを二次元電子ガス層的に構成したい場合は、10nm以上20nm以下とするのがよい。井戸層8w及び障壁層8bはノンドープ層として構成することが望ましい。また、電流拡散用量子井戸層8は、なお、井戸層8wを複数有する多重量子井戸構造としてもよいし、井戸層wを1層のみ有する単一量子井戸構造としてもいずれでもよい。
The thickness of the
図1に戻り、半導体積層体50の第一主表面から電流拡散層91の厚さ方向途中位置までが、第一主表面の一部領域において切り欠かれることにより切欠部JKが形成されている。電流拡散層91内に位置する切欠部JKの底面には、発光層部に駆動電圧を印加するためのAu電極等からなる対向電極15が配置されてなる。また、切欠部JKの底面をなす本体層91mと対向電極15との間には、接触抵抗低減用の接合合金化層15aが配置されている。本実施形態では、本体層91mがn型であり、接合合金化層9aはAuGeNi合金等からなる。
Returning to FIG. 1, a notch JK is formed by notching a part of the first main surface from the first main surface of the semiconductor stacked
本実施形態において切欠部JKは、図3に示すように、発光素子100の四角形状の第一主表面の周縁に沿って形成され、対向電極15は該切欠部JKの底面のほぼ全面に渡って形成されている。また、光取出側電極9は、光取出面EAのほぼ中央に形成されている。なお、図4に示すように、光取出側電極9と一体に、光取出面EAを部分的に覆う副電極9s(放射状、樹枝状あるいはネットワーク状に形成できる)を設けることもできる。また、図4においては、第一主表面の周縁に沿って形成された切欠部JKの幅よりも対向電極15の幅が小さく設定され、各辺の対向電極15が交差する角部には、ワイヤボンディング用の金属パッド15cが形成されている。なお、切欠部JKは、第一主表面の全周に沿って形成する必要は必ずしもなく、例えば図5に示すように、第一主表面の角部に選択的に形成することもできる。
In the present embodiment, the notch JK is formed along the periphery of the rectangular first main surface of the
図1に戻り、第二の電流拡散層91において電流拡散用量子井戸層8は、その第一主表面から切欠部JKの底面までの区間に配置されている。また、第一の電流拡散層90には電流拡散用量子井戸層が設けられていない。そして、電流拡散用量子井戸層9を有した第二の電流拡散層91は、発光層部24に貼り合わせにより結合されている。他方、第一の電流拡散層90も発光層部24に貼り合わせにより結合されているが、該第一の電流拡散層90については、発光層部24上に厚膜のエピタキシャル層として成長してもよい。
Returning to FIG. 1, in the second
第二の電流拡散層91(つまり、発光層部24の第二主表面側に配置された電流拡散層)の第二主表面は、裏面反射層10により覆われている。この裏面反射層10は、対向電極15とは電気的に分離されていて、電極としての機能が付与されていない。従って、該裏面反射層10と第二の電流拡散層91との間には、両層間の接触抵抗を低減するための接合合金化層が非配置となっている。本実施形態では、裏面反射層10の第二主表面に、Agペースト等からなる金属接着層11を介して、ヒートシンクを兼ねた素子基板12が貼り合わされている。ヒートシンクを兼ねた素子基板12は、例えばCuやAl等の金属、窒化アルミニウム、炭化珪素あるいはアルミナなどの熱伝導性の良好なセラミックにて構成できる。
The second main surface of the second current diffusion layer 91 (that is, the current diffusion layer disposed on the second main surface side of the light emitting layer portion 24) is covered with the back
これにより、半導体積層体50の第二主表面に、反射率の低い接合合金化層を配置する必要がなくなり、該第二主表面の全面を反射面として有効活用できるようになるため、光取出効果を改善することができる。しかし、該構造の採用に伴い、通常はこの第二主表面に設けられる対向電極15は、半導体積層体50の第一主表面側に形成された切欠部JKの底面に設けることが不可欠となる。その結果、該対向電極15の近傍では、第二の電流拡散層91内の通電経路が切欠部JKにより厚さを減じられ、かつ、電極被覆領域も切欠部JK内に限定されるので、該第二の電流拡散層91の第二主表面全面に電極形成する場合と比較して、層面内の電流拡散は相当困難となる。しかし、本発明に係る発光素子100においては第二の電流拡散層91内に電流拡散用量子井戸層9を設けているので、電流拡散上不利な構造を採用しているにもかかわらず、発光層部24の面内に均一に電流供給することができ、発光効率を高めることができる。そして、発光層部24の両面に電流拡散層90,91を設けていることで、素子側面からの光取出し効率も向上し、高発光強度の素子が実現する。
As a result, it is not necessary to arrange a bonding alloying layer having a low reflectance on the second main surface of the
以下、図1の発光素子100の製造方法について説明する。
まず、図6の工程1に示すように、n型GaAs単結晶からなる成長用基板1の第一主表面上にGaAsバッファ層2を成長し、続いて、発光層部24として、n型AlGaInPクラッド層4、AlGaInP活性層(ノンドープ)5、及びp型AlGaInPクラッド層6を、この順序にて周知のMOVPE法によりエピタキシャル成長させる。また、別途用意したGaP基板(p型、厚さ:40μm以上200μm以下(例えば100μm))を発光層部24の第一主表面に重ね合わせ、工程2に示すように、加圧しながら350℃以上700℃以下、本実施形態では600℃にて熱処理することにより貼り合せて、第一の電流拡散層90とする。なお、GaP基板を貼り合せる代わりに、GaP層を例えばHVPE法を用いてエピタキシャル成長してもよい。そして、工程3に進み、成長用基板1及びバッファ層2を研削あるいは化学エッチングにより除去する。
Hereinafter, a method for manufacturing the
First, as shown in
図7に進み、上記とは別に、第二の電流拡散層91となるサブウェーハを作製する。具体的には、工程4に示すように、一方の本体層91mとなるべきn型GaP基板を用意し、その上に電流拡散用量子井戸層8をMOVPE法にてエピタキシャル成長する。その後、工程5に示すように、他方の本体層91mとなるべきn型GaP層をHVPE法またはMOVPE法によりエピタキシャル成長し、サブウェーハとする。そして、工程6に示すように、このサブウェーハを発光層部24の第二主表面に重ね合わせ、工程7に示すように、加圧しながら350℃以上700℃以下、本実施形態では600℃にて熱処理することにより第二の電流拡散層91として貼り合せ、貼り合わせウェーハWを得る。
Proceeding to FIG. 7, a sub-wafer to be the second
次に、図8に示すように、上記貼り合せウェーハWを、個々の素子チップに分離するためにダイシングする。このダイシングは、個々のチップに切欠部JKを形成する工程も兼ねる。具体的には、図8の工程8に示すように、貼り合せウェーハWの第一主表面側から第二の電流拡散層91の厚さ方向途中位置、本実施形態では、電流拡散用量子井戸層8を分断して第二主表面側の本体層91mの厚さ方向途中位置に到達する深さで、切欠部JKとなるべきハーフダイシング溝DGを、第一のダイシング刃DBを用いて形成する。次いで、工程9に示すように、各素子チップの第一主表面となるべき領域と、ハーフダイシング溝DGの底とに、それぞれ接合合金化層を形成するための金属層を蒸着により形成し、その後合金化熱処理を行って接合合金化層9a,15aを形成し、さらに、光取出側電極9と対向電極15とを蒸着形成する。
Next, as shown in FIG. 8, the bonded wafer W is diced in order to separate it into individual element chips. This dicing also serves as a step of forming the notch JK in each chip. Specifically, as shown in
次に、第二の電流拡散層91の第二主表面には裏面反射層10を形成し、さらに該裏面反射層10の第二主表面に金属接着層11を介して素子基板12を接着する。そして、工程10に示すように、ハーフダイシング溝DGの底部を、第一のダイシング刃DBよりも薄い第二のダイシング刃DLを用いてフルダイシングし、個々の素子チップに分離する。該ダイシング後は、ダイシング面に形成された加工ダメージ層を化学エッチングにより除することで、最終的な素子チップ100が完成する。
Next, the back
以下、本発明の発光素子の種々の変形例について説明する(図1の発光素子100と共通の部分には、同一の符号を付与して詳細な説明を省略する)。図9の発光素子200は、第一の電流拡散層90に電流拡散用量子井戸層8を設けた例であり、第二の電流拡散層91からは電流拡散用量子井戸層が省略されている。第二の電流拡散層91の第二主表面には、対向電極の役割を果たす接合合金化層31が分散形成されている(従って、切欠部JLは形成されていない)。電流拡散用量子井戸層8により面内方向の電流拡散性が高められた第一の電流拡散層90は、第二の電流拡散層91よりも薄く形成され、素子の低背化が図られている。
Hereinafter, various modified examples of the light-emitting element of the present invention will be described (the same reference numerals are given to portions common to the light-emitting
図10の発光素子300は、図1の発光素子100に近い構造を有しているが、電流拡散用量子井戸層8を有する第二の電流拡散層91が第一の電流拡散層90よりも薄く形成され、素子の低背化が図られている。本実施形態では、図1の発光素子100では電流拡散用量子井戸層8の両側に2層設けられていた本体層91m,91mのうちの一層(ここでは、発光層部24側のもの)が省略されている。
10 has a structure close to that of the
図11の発光素子400においては、第二の電流拡散層91の第二主表面に多重反射膜70を介して素子基板7が貼り合わされている。多重反射膜70は、屈折率が互いに異なる複数の要素反射層からなる積層周期単位を2周期以上形成したものである。積層周期単位を最も簡単に構成するには、発光光束に対する屈折率が互いに異なる第一要素反射層と第二要素反射層との2層構造とすることができる。この場合、両層の屈折率の差が大きいほど、熱線の反射率を十分に高く確保する上での、必要な積層周期単位数を削減することができる。なお、積層周期単位を構成する要素反射層の層数は3層以上であってもよい。
In the
積層周期単位を最も簡単に構成するには、発光光束に対する屈折率が互いに異なる第一要素反射層と第二要素反射層との2層構造とすることができる。この場合、両層の屈折率の差が大きいほど、発光光束の反射率を十分に高く確保する上での、必要な積層周期単位数を削減することができる。なお、積層周期単位を構成する要素反射層の層数は3層以上であってもよい。 In order to configure the lamination cycle unit most simply, a two-layer structure of a first element reflection layer and a second element reflection layer having different refractive indexes with respect to the emitted light beam can be used. In this case, the larger the difference between the refractive indexes of the two layers, the more the number of lamination period units required for ensuring a sufficiently high reflectance of the luminous flux can be reduced. Note that the number of element reflection layers constituting the lamination cycle unit may be three or more.
特に、第一の要素反射層と第二の要素反射層のうち、高屈折率層の厚さをt1、低屈折率層の厚さをt2として、t1<t2に設定する、すなわち高屈折率層の厚さを低屈折率層の厚さよりも小さく設定すると、発光光束に対する特定波長帯の反射率がさらに高められる。そして、反射すべき発光光束に対する高屈折率層の屈折率をn1、同じく低屈折率層の屈折率をn2として、t1×n1+t2×n2が、反射させるべき発光光束の波長λの1/2に等しくなっているとき、その波長を含んだ比較的広い波長帯域にて反射率がほぼ100%に近い完全反射帯域を形成できる。 In particular, of the first element reflection layer and the second element reflection layer, the thickness of the high refractive index layer is set to t1, and the thickness of the low refractive index layer is set to t2. If the thickness of the layer is set to be smaller than the thickness of the low refractive index layer, the reflectance of the specific wavelength band with respect to the luminous flux is further increased. Then, assuming that the refractive index of the high refractive index layer for the luminous flux to be reflected is n1 and the refractive index of the low refractive index layer is n2, t1 × n1 + t2 × n2 is ½ of the wavelength λ of the luminous flux to be reflected. When they are equal, a complete reflection band having a reflectance of almost 100% can be formed in a relatively wide wavelength band including the wavelength.
周期的に屈折率が変化する積層体の層厚方向には、光量子化された電磁波エネルギーに対し、結晶内の電子エネルギーと類似したバンド構造(以下、フォトニックバンド構造という)が形成され、屈折率変化の周期に応じた特定波長の電磁波が積層体構造中に侵入することが妨げられる。この現象は、フォトニックバンド構造において、一定エネルギー域(つまり、一定波長域)の電磁波の存在自体が禁止されることを意味し、電子のバンド理論との関連からフォトニックバンドギャップとも称される。多層膜の場合、屈折率変化が層厚方向にのみ形成されるので、狭義には一次元フォトニックバンドギャップともいう。その結果、該積層体は、該波長の発光光束に対する選択的な反射率が向上した反射層として機能する。 A band structure similar to the electron energy in the crystal (hereinafter referred to as photonic band structure) is formed for the photoquantized electromagnetic wave energy in the layer thickness direction of the laminate whose refractive index changes periodically. An electromagnetic wave having a specific wavelength corresponding to the period of rate change is prevented from entering the laminate structure. This phenomenon means that in the photonic band structure, the existence of electromagnetic waves in a certain energy region (that is, a certain wavelength region) is prohibited, and is also called a photonic band gap in relation to the electronic band theory. . In the case of a multilayer film, since the refractive index change is formed only in the layer thickness direction, it is also called a one-dimensional photonic band gap in a narrow sense. As a result, the laminate functions as a reflective layer with improved selective reflectivity with respect to the luminous flux having the wavelength.
フォトニックバンドギャップを形成するための、各層の厚さおよび周期数は、反射すべき波長帯の範囲により、計算または実験的に決定することができる。その骨子は以下の通りである。フォトニックバンドギャップの中心波長をλmとしたとき、屈折率変化の1周期の厚さθは、波長λmの発光光束が1/2波長分(あるいはその整数倍でもよいが、その分膜厚が多く必要である。以下、1/2波長の場合で代表させる)だけ存在できるように設定する。これは、層の1周期内に入射した発光光束が定在波を形成するための条件であり、結晶中の電子波が定在波を形成するブラッグ反射条件と同様である。電子のバンド理論では、このブラッグ反射条件を満足する逆格子の境界位置にエネルギーギャップが現れるが、フォトニックバンド理論でもこれは全く同様である。 The thickness and the number of periods of each layer for forming the photonic band gap can be calculated or experimentally determined according to the range of the wavelength band to be reflected. The outline is as follows. When the center wavelength of the photonic band gap is λm, the thickness θ of one period of the refractive index change may be 1/2 wavelength (or an integer multiple thereof) of the luminous flux having the wavelength λm. (Represented in the case of ½ wavelength). This is a condition for the emitted luminous flux incident within one period of the layer to form a standing wave, and is the same as the Bragg reflection condition in which an electron wave in the crystal forms a standing wave. In the electron band theory, an energy gap appears at the boundary position of the reciprocal lattice that satisfies the Bragg reflection condition, but this is exactly the same in the photonic band theory.
ここで、要素反射層に入射した発光光束は、層の屈折率にほぼ逆比例して波長が短くなる。厚さがt、屈折率nの要素反射層層に波長λの発光光束が垂直に入射すると、その波長はλ/nとなるから、層厚方向の波数はn・t/λとなる。これは、屈折率1、厚さn・tの層に波長λの発光光束が入射した場合と同じであり、n・tを屈折率nの要素反射層の光学的厚さと呼ぶことにする。 Here, the wavelength of the luminous flux incident on the element reflection layer becomes shorter in inverse proportion to the refractive index of the layer. When a luminous flux having a wavelength λ is perpendicularly incident on an element reflection layer having a thickness t and a refractive index n, the wavelength is λ / n, and the wave number in the layer thickness direction is n · t / λ. This is the same as when a luminous flux having a wavelength λ is incident on a layer having a refractive index of 1 and a thickness of n · t, and n · t is referred to as an optical thickness of an element reflection layer having a refractive index of n.
発光光束反射材料層においては、反射すべき発光光束に対する高屈折率層の屈折率をn1、同じく低屈折率層の屈折率をn2とすれば、高屈折率層の光学的厚さはt1×n1となり、同じく低屈折率層の光学的厚さはt2×n2となる。従って、1周期の換算厚さθ’はt1×n1+t2×n2にて表される。この値が、反射させるべき発光光束の波長λの1/2に等しくなっているとき、前記した高反射率帯が極めて顕著に現れる。特に、t1×n1=t2×n2の条件を満たす場合は、1周期の換算厚さθ’の2倍の波長を中心として、ほぼ左右対称な形で完全反射帯域が形成される。 In the luminous flux reflecting material layer, if the refractive index of the high refractive index layer for the luminous flux to be reflected is n1, and the refractive index of the low refractive index layer is n2, the optical thickness of the high refractive index layer is t1 ×. Similarly, the optical thickness of the low refractive index layer is t2 × n2. Therefore, the converted thickness θ ′ for one cycle is represented by t1 × n1 + t2 × n2. When this value is equal to ½ of the wavelength λ of the emitted light beam to be reflected, the above-described high reflectivity band appears remarkably. In particular, when the condition of t1 × n1 = t2 × n2 is satisfied, a complete reflection band is formed in a substantially bilaterally symmetric shape around a wavelength that is twice the converted thickness θ ′ of one cycle.
本実施形態では、素子基板7がシリコン基板とされ、多重反射膜70を、該シリコン基板7の第一主表面上に交互に積層された高屈折率層のシリコン層と、低屈折率層のシリカ(二酸化珪素)層との2層を積層周期単位とした多層膜として、フォトニックバンド構造を実現している。シリコン層とシリカ層とは屈折率差が非常に大きく、少ない積層周期数で大きな反射率を達成することができる。
In the present embodiment, the
なお、図11を援用して示すように、GaAsからなる素子基板1を用い、該素子基板1上へのエピタキシャル成長により形成されたIII−V族化合物半導体からなるDBR(Distributed Bragg Reflector)層を多重反射膜170として形成してもよい。
As shown in FIG. 11, an
図12の発光素子500においては、素子基板7がシリコン基板とされ、第二の電流拡散層91の第二主表面をAu又はAgを主成分とする金属からなる裏面反射層10を介して素子基板7に直接貼り合わせている。このような構造は、第二の電流拡散層91側にAu又はAgを主成分とする第一の金属層を、素子基板7側にAu又はAgを主成分とする第二の金属層をそれぞれ形成し、それら第一の金属層と第二の金属層とを重ね合わせて加圧あるいは加熱することにより得ることができる。
In the
図13の発光素子600においては、厚さ方向と直交する平面による該積層体本体50の断面積が光取出面EAに近づくほど大きくなるように、積層体本体50(切欠部JK)の側面が傾斜側面部IPとして形成されている。これにより、切欠部JKの側面に向かう発光光束のうち、全反射臨界角以下の角度で入射するものを光取出面EA側に反射させることができ、ひいては光取出面EAからの発光光束の取出効率を高めることができる。上記のように傾斜した側面形態を有する切欠部JKは、図8の工程8に示す溝DGを、ダイシング刃DBによるハーフダイシング加工に代え、図14に示すように、円錐台形態の回転砥石160を用いた溝入れ加工にて形成することにより得られる。
In the
図15の発光素子700は、図13の発光素子600の傾斜側面部IPを、金属反射膜61にて覆ったものに相当する。これにより、傾斜側面部IPでの発光光束の反射効率をより高めることができる。また、傾斜側面部IPに対し全反射臨界角以上の角度で入射した発光光束も反射させることができる。金属反射膜61は、例えばAu層あるいはAg層とすることができる。なお、傾斜側面部IPにはp−n接合を形成する発光層部24が露出しており、これを金属反射膜61で直接覆うと、p−n接合が短絡する惧れがある。そこで、本実施形態では、金属反射膜61と傾斜側面部IPとの間に、セラミック(例えばシリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウムなど)や樹脂からなる絶縁膜60が配置されている。
The light-emitting
図16の発光素子800においては、ダブルへテロ構造をなす発光層部124の各層(p型クラッド層106、活性層105及びn型クラッド層104)を、InGaAlN(InxGayAl1−x−yN:0≦x≦1,0≦y≦1,x+y≦1)にて構成しており、活性層105の組成に応じて紫外領域から赤色(ピーク発光波長が300nm以上700nm以下:特に380nm以上480nm以下の紫ないし青色)にかけての広範囲の発光波長を実現することができる。第一の電流拡散層190と、第二の電流拡散層191の本体層191mはGaNにて構成され、電流拡散用量子井戸層108の井戸層及び障壁層は混晶比の異なるGaAlNにより構成されている。これら第一の電流拡散層190、発光層部124及び第一の電流拡散層190は、サファイア基板167の第一主表面上にMOVPE法によりエピタキシャル成長されたものである。第一の電流拡散層190及び第二の電流拡散層191(電流拡散用量子井戸層108を含む)の各厚さは、それぞれ1μm以上50μm未満である。なお、サファイア基板167の第二主表面はAu、Ag又はAlを主成分とする裏面反射層10で覆われている。
In the
100,200,300,400,500,600,700,800 発光素子
8,108 電流拡散用量子井戸層
9 光取出側電極
10 裏面反射層
15 対向電極
JK 切欠部
24,124 発光層部
31 接合合金化層(裏面電極部)
61 金属反射層
90,190 第一の電流拡散層
91,191 第二の電流拡散層
91m,191m 本体層
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 Light-emitting
61
Claims (14)
前記光取出面の一部を覆う形で、前記発光層部に駆動電圧を印加するための光取出側電極が配置される一方、前記電流拡散層内に位置する前記切欠部の底面に、前記発光層部に駆動電圧を印加するための対向電極が配置されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の発光素子。 The current diffusion layer is disposed on the second main surface side of the light emitting layer portion, and a first main surface of a semiconductor laminate including the light emitting layer portion and the current diffusion layer is defined as a light extraction surface, and the semiconductor laminate From the first main surface of the current diffusion layer to the midway position in the thickness direction of the current diffusion layer is cut out in a partial region of the first main surface, a notch is formed,
A light extraction side electrode for applying a driving voltage to the light emitting layer portion is disposed so as to cover a part of the light extraction surface, and on the bottom surface of the notch portion located in the current diffusion layer, 5. The light emitting device according to claim 1, wherein a counter electrode for applying a driving voltage to the light emitting layer portion is disposed.
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