JP2006093686A - Light emitting element, its manufacturing method, and lighting device using the same light emitting element - Google Patents

Light emitting element, its manufacturing method, and lighting device using the same light emitting element Download PDF

Info

Publication number
JP2006093686A
JP2006093686A JP2005244020A JP2005244020A JP2006093686A JP 2006093686 A JP2006093686 A JP 2006093686A JP 2005244020 A JP2005244020 A JP 2005244020A JP 2005244020 A JP2005244020 A JP 2005244020A JP 2006093686 A JP2006093686 A JP 2006093686A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light
gallium nitride
semiconductor layer
compound semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005244020A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4812369B2 (en
Inventor
Toshiya Matsuda
敏哉 松田
Takanori Yasuda
隆則 安田
Kazuhiro Nishizono
和博 西薗
Takashi Takanami
俊 高浪
Yuji Kishida
裕司 岸田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2005244020A priority Critical patent/JP4812369B2/en
Publication of JP2006093686A publication Critical patent/JP2006093686A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4812369B2 publication Critical patent/JP4812369B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-performance light emitting element in which light extraction efficiency is improved, and superior emission intensity can be obtained by small electric power. <P>SOLUTION: The light emitting element comprises a gallium nitride compound semiconductor layer 1 epitaxially grown and containing a light emitting layer 1a, a conductive reflective layer 2 formed on one principal surface 1b1 of the gallium nitride compound semiconductor 1, and a conductive layer 3 electrically connected to a layer 1c on the other principal surface 1c side. The other principal surface 1c1 of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is a surface where a substrate 4 used for epitaxially growing the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is removed, or a new surface formed by etching the former surface. Since light can be extracted from the surface side where the substrate 4 is removed without being absorbed by the substrate 4, the light extraction efficiency of the surface side where the substrate 4 is removed is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば照明装置等に用いられ、蛍光灯の2倍以上のエネルギー消費効率を有する発光素子(発光ダイオード;LED)およびその製造方法ならびにその発光素子を用いた照明装置に関するものである。   The present invention relates to a light-emitting element (light-emitting diode; LED) that is used in, for example, a lighting device and has energy consumption efficiency twice or more that of a fluorescent lamp, a manufacturing method thereof, and a lighting device using the light-emitting element.

青色もしくは紫外の発光素子として窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子が広く知られている(例えば、特許文献1〜特許文献5を参照。)。このような発光素子においては、発光素子の内部で発生した光を外部に効率良く取り出すこと、すなわち光取り出し効率を向上させることが重要であり、特に近年製品化が進められている照明装置向けにおいては不可欠となっている。   A light-emitting element using a gallium nitride-based compound semiconductor is widely known as a blue or ultraviolet light-emitting element (see, for example, Patent Documents 1 to 5). In such a light-emitting element, it is important to efficiently extract light generated inside the light-emitting element to the outside, that is, to improve the light extraction efficiency, especially for lighting devices that are being commercialized in recent years. Is indispensable.

図3(a)〜(c)にそれぞれ光取り出し効率を向上させるための工夫がなされた第1〜第3の従来の発光素子の例(以下、第1の従来例,第2の従来例,第3の従来例と呼ぶ。)の断面図を示す。なお、同様のものには同一の符合を付け、重複する説明を省略する。   3A to 3C, examples of first to third conventional light-emitting elements devised to improve the light extraction efficiency (hereinafter referred to as first conventional example, second conventional example, A sectional view of a third conventional example is shown. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same thing and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図3(a)に示すように、第1の従来例は、基板14の一方の表面に発光層11aを含む窒化ガリウム系化合物半導体層11が形成され、他方の表面に発光層11aから出射された光を反射する反射層15が形成されており、窒化ガリウム系化合物半導体層11の表面(基板14と接触していない面)に窒化ガリウム系化合物半導体層11に通電するとともに発光層11aから出射された光を透過させる透明電極16とこの透明電極16上の一部に透明電極16に通電するための電極パッド17とが形成されている(例えば、特許文献6〜8を参照。)。ここで、窒化ガリウム系化合物半導体層11は互いに導電型の異なる半導体層11b,11cの間に発光層11aを挟んだ構成となっており、基板14と接する半導体層11cの基板14と接する面と反対の面の上に電圧を印加することにより電極パッド17との間で電流を流すための電極パッド13が形成されている。   As shown in FIG. 3A, in the first conventional example, a gallium nitride compound semiconductor layer 11 including a light emitting layer 11a is formed on one surface of a substrate 14, and the light is emitted from the light emitting layer 11a on the other surface. The reflective layer 15 for reflecting the reflected light is formed. The surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 11 (the surface not in contact with the substrate 14) is energized to the gallium nitride compound semiconductor layer 11 and emitted from the light emitting layer 11a. A transparent electrode 16 that transmits the transmitted light and an electrode pad 17 for energizing the transparent electrode 16 are formed on a part of the transparent electrode 16 (see, for example, Patent Documents 6 to 8). Here, the gallium nitride-based compound semiconductor layer 11 has a configuration in which the light emitting layer 11a is sandwiched between semiconductor layers 11b and 11c having different conductivity types, and the surface of the semiconductor layer 11c in contact with the substrate 14 is in contact with the substrate 14. An electrode pad 13 for allowing a current to flow between the electrode pad 17 by applying a voltage on the opposite surface is formed.

また、図3(b)に示すように、第2の従来例では、発光層11aを含む窒化ガリウム系化合物半導体層11と基板14との界面に発光層11aから出射された光を窒化ガリウム系化合物半導体層11側に反射する反射層18(例えばブラッグ反射器)が形成されており、窒化ガリウム系化合物半導体層11の表面(基板14と接触していない面)に窒化ガリウム系化合物半導体層11に通電するとともに発光層11aから出射された光を透過させる透明電極16とこの透明電極16上の一部に透明電極16に通電するための電極パッド17とが形成されている(例えば、特許文献9および特許文献10を参照。)。   As shown in FIG. 3B, in the second conventional example, the light emitted from the light emitting layer 11a at the interface between the gallium nitride compound semiconductor layer 11 including the light emitting layer 11a and the substrate 14 is gallium nitride based. A reflective layer 18 (for example, a Bragg reflector) that reflects toward the compound semiconductor layer 11 is formed, and the gallium nitride compound semiconductor layer 11 is formed on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 11 (the surface not in contact with the substrate 14). A transparent electrode 16 that transmits current emitted from the light emitting layer 11a and transmits light emitted from the light emitting layer 11a, and an electrode pad 17 for supplying current to the transparent electrode 16 are formed on a part of the transparent electrode 16 (for example, Patent Literature 1). 9 and Patent Document 10).

また、図3(c)に示すように、第3の従来例では、基板14上に形成された発光層11aを含む窒化ガリウム系化合物半導体層11の表面に窒化ガリウム系化合物半導体層11に通電するとともに発光層11aから出射された光を基板14側に反射する導電性反射層12が形成されている(例えば、特許文献11〜特許文献19を参照。)。   Further, as shown in FIG. 3C, in the third conventional example, the gallium nitride compound semiconductor layer 11 is energized on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 11 including the light emitting layer 11a formed on the substrate 14. In addition, a conductive reflective layer 12 is formed that reflects light emitted from the light emitting layer 11a toward the substrate 14 (see, for example, Patent Documents 11 to 19).

このような従来の発光素子においては、いずれも発光層11aの一方側に設けられる反射層15,反射層18または導電性反射層12が発光層11aから出射された光を他方側に反射する働きをするため、本来は放射状に発生する光を発散させずに所望の方向に集中させて取り出すことができるので、発光素子の内部で発生した光を外部に効率良く取り出すことができるといったものである。なお、図3(a),(b)に示す実施例では光の取り出し面は窒化ガリウム系化合物半導体層11の表面側であり、図3(c)に示す実施例では窒化ガリウム系化合物半導体層11の基体14と接触している面側である。
特開平2−42770号公報 特開平2−257679号公報 特開平5−183189号公報 特開平6−196757号公報 特開平6−268257号公報 特開平8−102549号公報 特開2001−7397号公報 特開2001−7392号公報 特開平3−108778号公報 特開平3−163882号公報 特開2000−31540号公報 特開平10−144961号公報 特開平11−220168号公報 特開平11−261109号公報 特開2000−31540号公報 特開2000−183400号公報 特開2000−294837号公報 特開2002−246649号公報 登録実用新案第3068914号公報 特表2003−532298号公報
In such a conventional light emitting device, the reflective layer 15, the reflective layer 18 or the conductive reflective layer 12 provided on one side of the light emitting layer 11a functions to reflect the light emitted from the light emitting layer 11a to the other side. Therefore, since the light that is generated radially can be concentrated and extracted in a desired direction without diverging, the light generated inside the light emitting element can be efficiently extracted to the outside. . In the embodiment shown in FIGS. 3A and 3B, the light extraction surface is the surface side of the gallium nitride compound semiconductor layer 11, and in the embodiment shown in FIG. 3C, the gallium nitride compound semiconductor layer. 11 is a surface side in contact with the base 14 of the eleventh.
JP-A-2-42770 JP-A-2-257679 JP-A-5-183189 JP-A-6-196757 JP-A-6-268257 JP-A-8-102549 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-7397 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-7392 JP-A-3-108778 JP-A-3-163882 JP 2000-31540 A JP 10-144961 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-220168 Japanese Patent Laid-Open No. 11-261109 JP 2000-31540 A JP 2000-183400 A JP 2000-294837 A JP 2002-246649 A Registered Utility Model No. 3068814 Special table 2003-532298

しかしながら、第1の従来例においては、基板14に形成された反射層15により反射した光が光取り出し面である透明導電膜16側に向かうために基板14中を伝搬する際に基板14に吸収されてしまうために、反射層15により光を反射させても発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。また、反射層15により反射した光の一部が基板14の表裏面で多重反射されて基板14内に閉じ込められ、光取り出し面である透明導電膜16側から取り出される前に減衰してしまうため、発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。さらに、光取り出し面に電極パッド17が設けられ、その電極パッド17に電気的に導通をとるための導線等が接続されるために、電極パッド17や導線等が窒化ガリウム系化合物半導体層11からの光を遮ってしまい、その結果、光取り出し効率を低下させてしまうという問題点もあった。   However, in the first conventional example, the light reflected by the reflective layer 15 formed on the substrate 14 is absorbed by the substrate 14 when propagating through the substrate 14 because it travels to the transparent conductive film 16 side which is the light extraction surface. For this reason, there is a problem that even if light is reflected by the reflective layer 15, the light extraction efficiency of the entire light emitting device is not improved so much. In addition, part of the light reflected by the reflective layer 15 is multiple-reflected on the front and back surfaces of the substrate 14 and confined in the substrate 14, and attenuates before being extracted from the transparent conductive film 16 side that is the light extraction surface. There is a problem that the light extraction efficiency of the entire light emitting element is not improved so much. Furthermore, the electrode pad 17 is provided on the light extraction surface, and a conductive wire or the like for electrical conduction is connected to the electrode pad 17, so that the electrode pad 17 or the conductive wire is connected to the gallium nitride compound semiconductor layer 11. As a result, there is a problem that the light extraction efficiency is lowered.

また、第2の従来例においては、反射層18の上に窒化ガリウム系化合物半導体層11を結晶成長させるためには、反射層18の反射効率を高くすることが難しかったり、反射する光の波長を限定してしまったりするために、反射層18による発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。また、光取り出し面に電極パッド17が設けられ、その電極パッド17に電気的に導通をとるための導線等が接続されるために、電極パッド17や導線等が窒化ガリウム系化合物半導体層11からの光を遮ってしまい、その結果、光取り出し効率を低下させてしまうという問題点もあった。   In the second conventional example, in order to grow the gallium nitride compound semiconductor layer 11 on the reflective layer 18, it is difficult to increase the reflection efficiency of the reflective layer 18, or the wavelength of the reflected light. Therefore, there is a problem that the light extraction efficiency of the entire light emitting element by the reflective layer 18 is not improved so much. In addition, since the electrode pad 17 is provided on the light extraction surface, and a conductive wire or the like for electrical conduction is connected to the electrode pad 17, the electrode pad 17 or the conductive wire is connected from the gallium nitride compound semiconductor layer 11. As a result, there is a problem that the light extraction efficiency is lowered.

また、第3の従来例においては、窒化ガリウム系化合物半導体層11上に形成された反射層12により反射した光が光取り出し面である透明導電膜16側に向かうために基板14中を伝搬する際に基板14に吸収されてしまうために、反射層12により光を反射させても発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。また、反射層12により反射した光の一部が基板14の表裏面で多重反射されて基板14内に閉じ込められ、光取り出し面である透明導電膜16側から取り出される前に減衰してしまうため、発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。   In the third conventional example, the light reflected by the reflective layer 12 formed on the gallium nitride compound semiconductor layer 11 propagates through the substrate 14 in order to go to the transparent conductive film 16 side which is the light extraction surface. In this case, since the light is absorbed by the substrate 14, the light extraction efficiency of the entire light emitting element is not improved so much even if light is reflected by the reflective layer 12. In addition, part of the light reflected by the reflective layer 12 is multiply reflected by the front and back surfaces of the substrate 14 and confined in the substrate 14 and attenuates before being extracted from the transparent conductive film 16 side that is the light extraction surface. There is a problem that the light extraction efficiency of the entire light emitting element is not improved so much.

本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は、光取り出し効率がより大きく改善され、その結果、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能な発光素子およびその高性能な発光素子を確実に作製することができる発光素子の製造方法ならびにその高性能な発光素子を用いた照明装置を提供することにある。   The present invention has been completed in view of the above circumstances, and an object thereof is to improve the light extraction efficiency more greatly, and as a result, a high-performance light-emitting element capable of obtaining a good light emission intensity with a small electric power and its It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a light-emitting element that can reliably manufacture a high-performance light-emitting element and an illumination device using the high-performance light-emitting element.

本発明の発光素子は、発光層を含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層と、この窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面に形成された導電性反射層と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の層に電気的に接続された導電層とを具備し、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記他方主面は前記窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去された面か、またはこの面がエッチングされて形成された新たな面であることを特徴とするものである。   The light emitting device of the present invention includes an epitaxially grown gallium nitride compound semiconductor layer including a light emitting layer, a conductive reflective layer formed on one main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer, and the gallium nitride compound semiconductor layer. A conductive layer electrically connected to a layer on the other main surface side of the gallium nitride compound semiconductor layer, and the other main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer is a substrate used for epitaxial growth of the gallium nitride compound semiconductor layer. The surface is a removed surface or a new surface formed by etching.

また、本発明の発光素子は、上記構成において、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記他方主面に反射防止層が形成されていることを特徴とするものである。   The light-emitting element of the present invention is characterized in that, in the above structure, an antireflection layer is formed on the other main surface of the gallium nitride-based compound semiconductor layer.

また、本発明の発光素子は、上記構成において、前記反射防止層は、主面に基部より頂部が小さくなっている多数の突起または開口部より底部が小さくなっている多数の窪みを有していることを特徴とするものである。   In the light-emitting element of the present invention, in the above structure, the antireflection layer has a large number of protrusions whose top portion is smaller than the base portion and a large number of depressions whose bottom portion is smaller than the opening portion on the main surface. It is characterized by being.

また、本発明の発光素子は、上記構成において、前記導電性反射層の主面にバンプ電極が接続されていることを特徴とするものである。   The light emitting device of the present invention is characterized in that, in the above configuration, a bump electrode is connected to a main surface of the conductive reflective layer.

また、本発明の発光素子の製造方法は、基板上に発光層を含む窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層上に導電性反射層を形成する工程と、前記導電性反射層上を保護した状態で前記窒化ガリウム系化合物半導体層から前記基板を除去する工程とを具備することを特徴とするものである。   The method for manufacturing a light emitting device of the present invention includes a step of epitaxially growing a gallium nitride compound semiconductor layer including a light emitting layer on a substrate, a step of forming a conductive reflective layer on the gallium nitride compound semiconductor layer, And a step of removing the substrate from the gallium nitride compound semiconductor layer while protecting the conductive reflective layer.

また、本発明の発光素子の製造方法は、上記製造方法において、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記基板を除去した面に反射防止層を形成する工程を具備することを特徴とするものである。   The method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention is characterized in that, in the above-described manufacturing method, a step of forming an antireflection layer on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer from which the substrate has been removed is provided. .

また、本発明の発光素子の製造方法は、上記製造方法において、前記導電性反射層上にバンプ電極を接続する工程を具備することを特徴とするものである。   Moreover, the manufacturing method of the light emitting element of this invention comprises the process of connecting a bump electrode on the said electroconductive reflection layer in the said manufacturing method.

また、本発明の発光素子の製造方法は、上記製造方法において、前記基板に硼化物単結晶を用いることを特徴とするものである。   The method for manufacturing a light emitting device of the present invention is characterized in that, in the above manufacturing method, a boride single crystal is used for the substrate.

また、本発明の照明装置は、上記各構成の本発明の発光素子と、この発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体および燐光体の少なくとも一方とを具備することを特徴とするものである。   An illumination device of the present invention comprises the light emitting element of the present invention having the above-described configuration and at least one of a phosphor and a phosphor that emits light upon receiving light emitted from the light emitting element. It is.

本発明の発光素子によれば、発光層を含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層と、この窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面に形成された導電性反射層と、窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の層に電気的に接続された導電層とを具備し、窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面は窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去された面か、またはこの面がエッチングされて形成された新たな面であることから、導電性反射層と基板が除去された面またはこの面がエッチングされて形成された新たな面とが連係して、発光層から出射された光を窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側に反射し、その反射した光を窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側から基板に吸収されることなく出射させる働きをするため、発光層の内部で発生した光を発散させずに所望の方向に集中させて効率良く取り出すことができるので窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側からの光取り出し効率がより大きく改善され、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。また、発光素子をバンプ電極等を介して基台等に加熱してフリップチップ実装する際に、従来は窒化ガリウム系化合物半導体層と基板との熱膨張係数の差により窒化ガリウム系化合物半導体層に応力が加わるため基板と窒化ガリウム系化合物半導体層との間に剥がれが生じたり、窒化ガリウム系化合物半導体層に歪みが発生したりすることにより発光素子の信頼性が低下するという問題点があったが、本発明の発光素子によれば、基板が除去されているため、発光素子をフリップチップ実装する際に窒化ガリウム系化合物半導体層に応力が加わることなく、窒化ガリウム系化合物半導体層の歪み等を少なくできることより信頼性の高いものとなる。   According to the light emitting device of the present invention, an epitaxially grown gallium nitride compound semiconductor layer including a light emitting layer, a conductive reflective layer formed on one main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer, and a gallium nitride compound semiconductor A conductive layer electrically connected to the layer on the other main surface side of the layer, and the substrate used for epitaxial growth of the gallium nitride compound semiconductor layer on the other main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer is removed. Or a new surface formed by etching this surface, the conductive reflective layer and the surface from which the substrate has been removed or a new surface formed by etching this surface are linked. The light emitted from the light emitting layer is reflected to the other main surface side of the gallium nitride compound semiconductor layer, and the reflected light is reflected from the other main surface side of the gallium nitride compound semiconductor layer. Since it functions to emit light without being absorbed by the plate, the light generated inside the light-emitting layer can be efficiently extracted by being concentrated in a desired direction without being diverged. The light extraction efficiency from the surface side is greatly improved, and a high performance capable of obtaining a good emission intensity with a small electric power is obtained. In addition, when flip-chip mounting is performed by heating a light-emitting element to a base or the like via a bump electrode or the like, conventionally, a gallium nitride compound semiconductor layer is formed due to a difference in thermal expansion coefficient between the gallium nitride compound semiconductor layer and the substrate. There is a problem that the reliability of the light-emitting element is reduced due to peeling between the substrate and the gallium nitride compound semiconductor layer due to the stress, or distortion in the gallium nitride compound semiconductor layer. However, according to the light-emitting element of the present invention, since the substrate is removed, when the light-emitting element is flip-chip mounted, no stress is applied to the gallium nitride-based compound semiconductor layer, distortion of the gallium nitride-based compound semiconductor layer, etc. It is more reliable than being able to reduce

また、本発明の発光素子によれば、上記構成において、窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面に反射防止層が形成されているときには、基板が除去された面(他方主面)に形成された反射防止層により、窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面に到達する窒化ガリウム系化合物半導体層の内部で発生した光を窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面側に反射することなく透過させることができるため、窒化ガリウム系化合物半導体層の内部で多重反射することにより減衰する光を減らして窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側に効率良く光を取り出すことができるので、さらに光取り出し効率の向上した高性能な発光素子となる。また、反射防止層をエピタキシャル成長によらずに設けることができるため、反射防止層に用いる材料や作製プロセスを光学的な見地から種々選択することができるので、反射防止層を透過する光の透過特性が向上するように反射防止層の屈折率や表面形状等を適切なものとしてさらに光取り出し効率の向上した高性能なものとすることができる。   According to the light emitting device of the present invention, in the above configuration, when the antireflection layer is formed on the other main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer, the light emitting device is formed on the surface from which the substrate is removed (the other main surface). The antireflection layer transmits the light generated inside the gallium nitride compound semiconductor layer that reaches the other main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer without reflecting to the one main surface side of the gallium nitride compound semiconductor layer. Therefore, light that is attenuated by multiple reflection inside the gallium nitride compound semiconductor layer can be reduced and light can be efficiently extracted to the other main surface side of the gallium nitride compound semiconductor layer. A high-performance light-emitting element with improved efficiency is obtained. In addition, since the antireflection layer can be provided without using epitaxial growth, the materials used for the antireflection layer and the manufacturing process can be selected from an optical standpoint, so that the transmission characteristics of light transmitted through the antireflection layer can be selected. As a result, the refractive index, surface shape, etc. of the antireflection layer can be made appropriate so that the light extraction efficiency can be further improved.

また、本発明の発光素子によれば、上記構成において、反射防止層は、主面に基部より頂部が小さくなっている多数の突起または開口部より底部が小さくなっている多数の窪みを有しているときには、これら突起または窪みが、反射防止層に斜め方向から入射する光に対しても、突起または窪みの表面に入射する光の入射角を臨界角より大きくして反射を防ぐ働きをするため、反射防止層に斜め方向から入射する光を透過させることができ、反射防止層を透過させることができる反射防止層に対する光の入射角の範囲を広くすることができるので、さらに光取り出し効率の向上した高性能なものとなる。また、突起または窪みは光の出射方向に対して屈折率を連続的に変化させて、窒化ガリウム系化合物半導体層が有している高い屈折率から空気等の低い屈折率まで除々に減少させる働きも有しているため、光の出射方向に対する反射率自体を下げる効果も有しており、光取り出し効率のさらに向上した高性能な発光素子となる。   Further, according to the light emitting device of the present invention, in the above configuration, the antireflection layer has a large number of protrusions whose top portion is smaller than the base portion and a large number of depressions whose bottom portion is smaller than the opening portion on the main surface. These protrusions or depressions serve to prevent reflection even for light incident on the antireflection layer from an oblique direction by making the incident angle of light incident on the surface of the protrusions or depressions larger than the critical angle. Therefore, light incident on the antireflection layer from an oblique direction can be transmitted, and the range of the incident angle of the light with respect to the antireflection layer that can transmit the antireflection layer can be widened. Improved performance. In addition, the protrusions or depressions continuously change the refractive index with respect to the light emission direction, and gradually decrease from the high refractive index of the gallium nitride compound semiconductor layer to a low refractive index such as air. Therefore, it also has an effect of lowering the reflectance itself in the light emitting direction, so that a high-performance light-emitting element with further improved light extraction efficiency can be obtained.

また、本発明の発光素子によれば、上記構成において、導電性反射層の主面にバンプ電極が接続されているときには、バンプ電極が、導電性反射層側で発光素子を基台等に固定するとともに導電性反射層側で発光素子への電気的導通をとる働きをするため、光取り出し面側に光を遮る導線等を配置する必要をなくすことができるのでさらに光取り出し効率が向上した高性能なものとなる。   According to the light emitting device of the present invention, in the above configuration, when the bump electrode is connected to the main surface of the conductive reflective layer, the bump electrode fixes the light emitting device to the base or the like on the conductive reflective layer side. In addition, since it works to establish electrical continuity to the light emitting element on the conductive reflective layer side, it is possible to eliminate the need to arrange a conducting wire or the like that blocks light on the light extraction surface side, so that the light extraction efficiency is further improved. It becomes performance.

また、本発明の発光素子の製造方法によれば、基板上に発光層を含む窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層上に導電性反射層を形成する工程と、導電性反射層上を保護した状態で窒化ガリウム系化合物半導体層から基板を除去する工程とを具備することから、窒化ガリウム系化合物半導体層から基板を除去する工程において、窒化ガリウム系化合物半導体層の表面やその上に形成された導電性反射層が、例えばエッチング液等による汚染・腐食や、応力により劣化することを抑制することができるので、高性能な発光素子を確実に作製することができるものとなる。   According to the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, a step of epitaxially growing a gallium nitride compound semiconductor layer including a light emitting layer on a substrate, and a step of forming a conductive reflection layer on the gallium nitride compound semiconductor layer, And removing the substrate from the gallium nitride compound semiconductor layer while protecting the conductive reflective layer. In the step of removing the substrate from the gallium nitride compound semiconductor layer, the gallium nitride compound semiconductor layer As a result, it is possible to suppress the deterioration of the surface and the conductive reflective layer formed thereon due to, for example, contamination / corrosion caused by an etchant or the like, or stress, so that a high-performance light-emitting element can be reliably manufactured. It will be possible.

また、本発明の発光素子の製造方法によれば、上記製造方法において、窒化ガリウム系化合物半導体層の基板を除去した面に反射防止層を形成する工程を具備するときには、反射防止層が形成される面は反射防止層を形成する前までは基板によって保護されているため清浄な面となり、その結果、良好な反射防止層を作製することができるので、高性能な発光素子をさらに確実に作製することができるものとなる。   According to the method for manufacturing a light emitting element of the present invention, in the above manufacturing method, when the step of forming the antireflection layer is provided on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer from which the substrate has been removed, the antireflection layer is formed. Since the surface to be coated is protected by the substrate before the formation of the antireflection layer, it becomes a clean surface. As a result, a good antireflection layer can be produced, so that a high-performance light-emitting element can be more reliably produced. Will be able to do.

また、本発明の発光素子の製造方法によれば、上記製造方法において、導電性反射層上にバンプ電極を接続する工程を具備するときには、導電性反射層にバンプ電極が形成された後、それら導電性反射層およびバンプ電極が保護された状態で基板を除去する工程や反射防止層を形成する工程が行なわれるか、または基板を除去する工程や反射防止層を形成する工程の間保護されていた導電性反射層に最後にバンプ電極が形成されるため、基板を除去する工程や反射防止層を形成する工程により導電性反射層およびバンプ電極が劣化されず、その結果、バンプ電極を良好に形成することができるので、高性能な発光素子をさらに確実に作製することができるものとなる。   Further, according to the method for manufacturing a light emitting element of the present invention, in the above manufacturing method, when the step of connecting the bump electrode on the conductive reflective layer is provided, after the bump electrode is formed on the conductive reflective layer, The step of removing the substrate and the step of forming the antireflection layer are performed while the conductive reflection layer and the bump electrode are protected, or the substrate is protected during the step of removing the substrate and the step of forming the antireflection layer. Since the bump electrode is finally formed on the conductive reflective layer, the conductive reflective layer and the bump electrode are not deteriorated by the step of removing the substrate or the step of forming the antireflection layer. As a result, the bump electrode is improved. Since it can be formed, a high-performance light-emitting element can be more reliably manufactured.

また、本発明の発光素子の製造方法によれば、上記製造方法において、基板に硼化物単結晶を用いるときには、硼化物単結晶から成る基板と窒化ガリウム系化合物半導体層との格子定数が整合するため、結晶品質の良好な窒化ガリウム系化合物半導体層を形成することができるので、高性能な発光素子をさらに確実に作製することができるものとなる。   According to the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, in the above manufacturing method, when a boride single crystal is used for the substrate, the lattice constants of the boride single crystal substrate and the gallium nitride compound semiconductor layer are matched. Therefore, since a gallium nitride compound semiconductor layer with good crystal quality can be formed, a high-performance light-emitting element can be more reliably manufactured.

また、本発明の照明装置によれば、上記構成の本発明の発光素子と、この発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体および燐光体の少なくとも一方とを具備することから、小さい電力で良好な発光強度を有する発光素子の光により蛍光体または燐光体を強く励起するため、小さい電力で良好な照度を得ることができるものとなる。また、このような本発明の照明装置は、従来の蛍光灯や放電灯等よりも省エネルギー性や小型化に優れたものとなり得て、蛍光灯や放電灯等に置き換えることができ得るものとなる。   Further, according to the lighting device of the present invention, since the light-emitting element of the present invention having the above-described configuration and at least one of a phosphor and a phosphor that emit light upon receiving light emitted from the light-emitting element are provided, low power consumption is achieved. In this case, the phosphor or phosphor is strongly excited by the light emitted from the light-emitting element having a good emission intensity, so that a good illuminance can be obtained with a small electric power. In addition, such an illuminating device of the present invention can be superior in energy saving and downsizing than conventional fluorescent lamps and discharge lamps, and can be replaced with fluorescent lamps and discharge lamps. .

以下、本発明の発光素子およびその製造方法ならびにその発光素子を用いた照明装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, a light-emitting element, a manufacturing method thereof, and an illumination device using the light-emitting element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。また、図2(a)〜(j)はそれぞれ本発明の発光素子の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an embodiment of a light emitting device of the present invention. 2A to 2J are schematic cross-sectional views showing respective steps of the method for manufacturing a light emitting device of the present invention.

図1および図2において、1は窒化ガリウム系化合物半導体層であり、1aは発光層、1bは第1導電型半導体層、1cは第2導電型半導体層、1b1は窒化ガリウム系化合物半導体層1の一方主面、1c1は窒化ガリウム系化合物半導体層1の他方主面であり、2は導電性反射層、3は導電層、4は窒化ガリウム系化合物半導体層1をエピタキシャル成長するための基板、5は反射防止層であり、5aは反射防止層5の基部、5bは頂部であり、6a,6bはバンプ電極、7は保護膜である。   1 and 2, 1 is a gallium nitride compound semiconductor layer, 1a is a light emitting layer, 1b is a first conductivity type semiconductor layer, 1c is a second conductivity type semiconductor layer, 1b1 is a gallium nitride compound semiconductor layer 1 1c1 is the other main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 1, 2 is a conductive reflective layer, 3 is a conductive layer, 4 is a substrate for epitaxially growing the gallium nitride compound semiconductor layer 1, 5 Is an antireflection layer, 5a is a base portion of the antireflection layer 5, 5b is a top portion, 6a and 6b are bump electrodes, and 7 is a protective film.

図1に示すように本発明の発光素子は、発光層1aを含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層1と、この窒化ガリウム系化合物半導体層1の一方主面1b1に形成された導電性反射層2と、窒化ガリウム系化合物半導体層1の他方主面1c1側の層1cに電気的に接続された導電層3とを具備し、窒化ガリウム系化合物半導体層1の他方主面1c1は、窒化ガリウム系化合物半導体層1をエピタキシャル成長させるために用いた基板4が除去された面か、またはこの面がエッチングされて形成された新たな面となっている構成である。   As shown in FIG. 1, the light emitting device of the present invention includes an epitaxially grown gallium nitride compound semiconductor layer 1 including a light emitting layer 1a, and a conductive reflection formed on one main surface 1b1 of the gallium nitride compound semiconductor layer 1. A layer 2 and a conductive layer 3 electrically connected to the layer 1c on the other main surface 1c1 side of the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1, and the other main surface 1c1 of the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 is nitrided In this configuration, the substrate 4 used for epitaxial growth of the gallium compound semiconductor layer 1 is removed, or a new surface is formed by etching this surface.

さらに具体的には、この構成において、窒化ガリウム系化合物半導体層1は発光層1aを第1導電型半導体層(この例ではp型半導体層)1bおよび第2導電型半導体層(この例ではn型半導体層)1cで挟んだものとしている。また、第1導電型半導体層1bおよび第2導電型半導体層1cはそれぞれ発光層1a側にインジウム(In)もしくはアルミニウム(Al)を含有する層を複数層(図示せず)積層したものとしてもよく、禁制帯幅が発光層1aよりも広くなるように組成をそれぞれ制御している。また、発光層1aは禁制帯幅の広い障壁層と禁制帯幅の狭い井戸層とから成る量子井戸構造が複数回繰り返し規則的に積層された超格子である多層量子井戸構造(MQW)としてもよい(図示せず)。なお、第1導電型半導体層および第2導電型半導体層はそれぞれn型半導体層およびp型半導体層としても構わない。   More specifically, in this configuration, the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 includes a light emitting layer 1a as a first conductive semiconductor layer (p-type semiconductor layer in this example) 1b and a second conductive semiconductor layer (in this example n Type semiconductor layer) 1c. The first conductive type semiconductor layer 1b and the second conductive type semiconductor layer 1c may be formed by laminating a plurality of layers (not shown) containing indium (In) or aluminum (Al) on the light emitting layer 1a side. The composition is controlled so that the forbidden band width is wider than that of the light emitting layer 1a. The light emitting layer 1a may also be a multi-layer quantum well structure (MQW), which is a superlattice in which a quantum well structure composed of a barrier layer having a wide forbidden band and a well layer having a narrow forbidden band is regularly stacked a plurality of times. Good (not shown). The first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer may be an n type semiconductor layer and a p type semiconductor layer, respectively.

また、導電性反射層2は、発光層1aが発生した光を損失なく反射し、かつ第1導電型半導体層1b(p型半導体層)と良好なオーミック接続がとれる材質から成る表面が滑らかな層状のものを用いる。そのような材質のものとしては、例えばアルミニウム(Al),チタン(Ti),ニッケル(Ni),クロム(Cr),インジウム(In),錫(Sn),モリブデン(Mo),銀(Ag),金(Au),ニオブ(Nb),タンタル(Ta),バナジウム(V),白金(Pt),鉛(Pb),ベリリウム(Be),酸化錫(SnO),酸化インジウム(In),酸化インジウム錫(ITO),金・シリコン合金(Au−Si),金−ゲルマニウム合金(Au−Ge),金−亜鉛合金(Au−Zn),金−ベリリウム合金(Au−Be)等の薄膜を用いればよい。中でも、アルミニウム(Al)または銀(Ag)は、窒化ガリウム系化合物半導体層1の発光層1aが発生させる青色または紫外の光に対して反射率が高いので好適である。また、アルミニウム(Al)はp型半導体層とのオーミック接合の点でも特に好適である。また、上記材料の中から複数を選択した複数層を積層しても構わない。なお、導電性反射層2の表面は必ずしも完璧に滑らかでなくてもよいが、滑らかでないと反射率が低下することがあるので注意を要する。 The conductive reflective layer 2 has a smooth surface made of a material that reflects the light generated by the light emitting layer 1a without loss and has a good ohmic connection with the first conductive semiconductor layer 1b (p-type semiconductor layer). A layered one is used. Examples of such materials include aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), chromium (Cr), indium (In), tin (Sn), molybdenum (Mo), silver (Ag), Gold (Au), Niobium (Nb), Tantalum (Ta), Vanadium (V), Platinum (Pt), Lead (Pb), Beryllium (Be), Tin oxide (SnO 2 ), Indium oxide (In 2 O 3 ) , Indium tin oxide (ITO), gold-silicon alloy (Au-Si), gold-germanium alloy (Au-Ge), gold-zinc alloy (Au-Zn), gold-beryllium alloy (Au-Be), etc. May be used. Among these, aluminum (Al) or silver (Ag) is preferable because it has a high reflectance with respect to blue or ultraviolet light generated by the light emitting layer 1 a of the gallium nitride compound semiconductor layer 1. Aluminum (Al) is also particularly suitable for the ohmic junction with the p-type semiconductor layer. A plurality of layers selected from the above materials may be stacked. Note that the surface of the conductive reflective layer 2 does not necessarily have to be perfectly smooth, but care must be taken because the reflectance may decrease if the surface is not smooth.

また、導電層3は、第2導電型半導体層1c(n型半導体層)と良好なオーミック接続がとれる材質から成る表面が滑らかな層状のものを用いる。そのような材質のものとしては、例えばアルミニウム(Al),チタン(Ti),ニッケル(Ni),クロム(Cr),インジウム(In),錫(Sn),モリブデン(Mo),銀(Ag),金(Au),ニオブ(Nb),タンタル(Ta),バナジウム(V),白金(Pt),鉛(Pb),タングステン(W),酸化錫(SnO),酸化インジウム(In),酸化インジウム錫(ITO),金−シリコン合金(Au−Si),金−錫合金(Au−Sn),金−ゲルマニウム合金(Au−Ge),インジウム−アルミニウム合金(In−Al)等の薄膜を用いればよい。 The conductive layer 3 is a layer having a smooth surface made of a material capable of forming a good ohmic connection with the second conductive semiconductor layer 1c (n-type semiconductor layer). Examples of such materials include aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), chromium (Cr), indium (In), tin (Sn), molybdenum (Mo), silver (Ag), Gold (Au), Niobium (Nb), Tantalum (Ta), Vanadium (V), Platinum (Pt), Lead (Pb), Tungsten (W), Tin oxide (SnO 2 ), Indium oxide (In 2 O 3 ) , Indium tin oxide (ITO), gold-silicon alloy (Au-Si), gold-tin alloy (Au-Sn), gold-germanium alloy (Au-Ge), indium-aluminum alloy (In-Al), etc. May be used.

なお、図1においては、第2導電型半導体層1cに発光層1aおよび第1導電型半導体層1bが形成されていない領域を設け、この領域に導電層3を形成している。このように、導電層3は第2導電型半導体層1cの他方主面1c1側の面と反対の面に形成することが好ましい。これにより、光取り出し面の一部を導電層3により遮ることがなくなるとともに、発光素子を基台等に実装する際に導電性反射層2と導電層3とが同じ向きに形成されていることで、実装が容易になる。   In FIG. 1, a region where the light emitting layer 1a and the first conductivity type semiconductor layer 1b are not formed is provided in the second conductivity type semiconductor layer 1c, and the conductive layer 3 is formed in this region. Thus, it is preferable to form the conductive layer 3 on the surface opposite to the surface on the other main surface 1c1 side of the second conductivity type semiconductor layer 1c. As a result, a part of the light extraction surface is not blocked by the conductive layer 3, and the conductive reflective layer 2 and the conductive layer 3 are formed in the same direction when the light emitting element is mounted on a base or the like. This makes it easy to implement.

上記構成において、導電性反射層2は、導電性反射層2と導電層3とに順方向バイアス電圧を印加することによって窒化ガリウム系化合物半導体層1にバイアス電流を流して発光層1aで波長350〜400nm程度の紫外〜近紫外光を発生させるとともに、発光層1aから出射されたその紫外〜近紫外光の内、導電性反射層2側に発生される光を窒化ガリウム系化合物半導体層1の他方主面1c1側に反射する働きをする。このようにして、本発明の発光素子は、窒化ガリウム系化合物半導体層1の他方主面1c1側(すなわち、基板4が除去された面またはこの面がエッチングされて形成された新たな面)からその紫外〜近紫外光が取り出されるように動作する。   In the above configuration, the conductive reflective layer 2 applies a forward bias voltage to the conductive reflective layer 2 and the conductive layer 3 to cause a bias current to flow through the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 and to emit light at a wavelength of 350 at the light emitting layer 1a. While generating ultraviolet to near-ultraviolet light of about ˜400 nm, the light generated on the conductive reflective layer 2 side of the ultraviolet to near-ultraviolet light emitted from the light emitting layer 1 a is emitted from the gallium nitride compound semiconductor layer 1. The other main surface 1c1 is reflected. In this manner, the light emitting device of the present invention is from the other main surface 1c1 side of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 (that is, the surface from which the substrate 4 has been removed or a new surface formed by etching this surface). It operates so that the ultraviolet to near ultraviolet light is extracted.

このように、本発明の発光素子によれば、導電性反射層2と窒化ガリウム系化合物半導体層1の他方主面1c1との連係した働きによって、発光層1aで発生した紫外〜近紫外光を放射状に発散させずに所望の方向に集中させることができ、かつ導電性反射層2で反射した紫外〜近紫外光が窒化ガリウム系化合物半導体層1の他方主面1c1側から基板4に吸収されることなく出射するように動作させることができるため、従来よりも発光層1aで発生した紫外〜近紫外光を効率良く取り出すことができるので、窒化ガリウム系化合物半導体層1の他方主面1c1側からの光取り出し効率が大きく改善され、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる。   As described above, according to the light emitting device of the present invention, ultraviolet light to near ultraviolet light generated in the light emitting layer 1a is generated by the function of the conductive reflective layer 2 and the other main surface 1c1 of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 linked together. Ultraviolet to near-ultraviolet light that can be concentrated in a desired direction without diverging radially and is reflected by the conductive reflective layer 2 is absorbed by the substrate 4 from the other main surface 1c1 side of the gallium nitride compound semiconductor layer 1. Therefore, it is possible to extract ultraviolet to near-ultraviolet light generated in the light emitting layer 1a more efficiently than in the prior art, so that the other main surface 1c1 side of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 can be extracted. The light extraction efficiency from the light source is greatly improved, and good light emission intensity can be obtained with a small electric power.

また、図1に示すように、本発明の発光素子は、窒化ガリウム系化合物半導体層1の他方主面1c1に反射防止層5を形成してもよく、さらにこの反射防止層5は、主面に基部5aより頂部5bが小さくなっている多数の突起または開口部より底部が小さくなっている窪みを有するものとすることが好ましい。   As shown in FIG. 1, in the light emitting device of the present invention, the antireflection layer 5 may be formed on the other main surface 1c1 of the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1, and the antireflection layer 5 is formed on the main surface. It is preferable to have a plurality of protrusions whose top portion 5b is smaller than the base portion 5a or a depression whose bottom portion is smaller than the opening portion.

反射防止層5は、窒化ガリウム系化合物半導体層1において基板4を除去した面に、例えば石英(SiO),アルミナ(Al)またはポリカーボネート等の誘電体を単層もしくは多層に形成すればよい。この場合には、窒化ガリウム系化合物半導体層1側から次第に屈折率が小さくなるようにしたり、反射防止層5の膜厚を発光層1aで発生した紫外〜近紫外光の反射防止層5内における波長の4分の1程度となるようにしたりすればよい。これにより、反射防止層5内において多重反射する光が互いに弱め合って干渉しやすくなり、定在波が発生しにくくなる。 The antireflection layer 5 is formed by forming a dielectric such as quartz (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), or polycarbonate in a single layer or multiple layers on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 from which the substrate 4 is removed. That's fine. In this case, the refractive index is gradually decreased from the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 side, or the film thickness of the antireflection layer 5 is changed within the antireflection layer 5 of ultraviolet to near ultraviolet light generated in the light emitting layer 1a. What is necessary is just to make it become about 1/4 of a wavelength. As a result, the multiple reflected lights in the antireflection layer 5 weaken each other and easily interfere with each other, and a standing wave is less likely to be generated.

上記のように反射防止層5を設けたときには、反射防止層5により、窒化ガリウム系化合物半導体層1の内部で発生した紫外〜近紫外光を窒化ガリウム系化合物半導体層1の一方主面1b1側に反射することなく透過させることができるため、窒化ガリウム系化合物半導体層1の内部で多重反射することにより減衰する光を減らして窒化ガリウム系化合物半導体層1の一方主面1b1側に効率良く光を取り出すことができるので、本発明の発光素子の光取り出し効率をさらに向上させることができる。また、基板4が除去されているため、その面にエピタキシャル成長によらずに反射防止層5を設けることができるので、反射防止層5に用いる材料や作製プロセスを光学的な見地から種々選択することができるという利点もあり、反射防止層5を透過する光の透過特性が向上するように反射防止層5の屈折率や表面形状等を適切なものとして基板4が除去された面側からの光取り出し効率をさらに向上させることもできる。   When the antireflection layer 5 is provided as described above, the antireflection layer 5 causes ultraviolet to near-ultraviolet light generated inside the gallium nitride compound semiconductor layer 1 to be on the one main surface 1b1 side of the gallium nitride compound semiconductor layer 1. Therefore, light that is attenuated by multiple reflection inside the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is reduced, and light is efficiently emitted to the one main surface 1b1 side of the gallium nitride compound semiconductor layer 1. Therefore, the light extraction efficiency of the light emitting device of the present invention can be further improved. Further, since the substrate 4 is removed, the antireflection layer 5 can be provided on the surface without depending on the epitaxial growth. Therefore, various materials and manufacturing processes used for the antireflection layer 5 can be selected from an optical standpoint. Light from the surface side from which the substrate 4 has been removed with an appropriate refractive index and surface shape of the antireflection layer 5 so as to improve the transmission characteristics of the light transmitted through the antireflection layer 5. The extraction efficiency can be further improved.

また、このような反射防止層5に対して主面に基部5aより頂部5bが小さくなっている突起または開口部より底部が小さくなっている窪みを形成してもよい。このような反射防止層5の突起または窪みの構造は、具体的には、多角錐状または円錐状のものとすればよい。なお、多角錐状または円錐状とは、多角錐および円錐に加えて多角錐または円錐の斜面が任意の断面において変曲点を持たない曲線となっているようなものも含む。また、多角錐状および円錐状のいずれかのものに対してその頂部5bを平面状としたものとしても構わない。また、反射防止層5の突起または窪みは半球状としても構わない。半球状とは、半球に加えて半球の斜面が任意の断面において変曲点を持たない曲線となっているようなものも含む。また、基部5aまたは開口部の幅は、発光層1aで発生した紫外〜近紫外光の反射防止層5における波長に対して1倍以下とし、基部5aから頂部5bまたは開口部から底部までの高さはその1倍以上とすればよい。   Moreover, you may form in the main surface the protrusion which the top part 5b is smaller than the base 5a, or the hollow whose bottom part is smaller than an opening part with respect to such an antireflection layer 5. Specifically, the structure of the protrusions or depressions of the antireflection layer 5 may be a polygonal pyramid shape or a conical shape. Note that the polygonal pyramid or conical shape includes a polygonal pyramid or a cone having a curved surface having no inflection point in an arbitrary cross section in addition to the polygonal pyramid and the cone. Further, the top 5b may be planar with respect to any one of a polygonal pyramid shape and a conical shape. Further, the protrusion or depression of the antireflection layer 5 may be hemispherical. The hemispherical shape includes not only a hemisphere but also a slope whose hemisphere has a curved line having no inflection point in an arbitrary cross section. The width of the base 5a or the opening is not more than 1 times the wavelength in the antireflection layer 5 of ultraviolet to near-ultraviolet light generated in the light emitting layer 1a, and is high from the base 5a to the top 5b or from the opening to the bottom. The size may be at least one time.

このような突起または窪みは、フォトリソグラフィ技術と乾式もしくは湿式エッチング技術とを用いてエッチングすることにより形成すればよい。さらに、窒化ガリウム系化合物半導体層1において基板4を除去した面をフォトリソグラフィ技術と乾式もしくは湿式エッチング技術とを用いてエッチングすることにより窒化ガリウム系化合物半導体層1の一部(第2導電型半導体層1cの一部)にこのような突起または窪みを形成してもよい。この場合には、窒化ガリウム系化合物半導体層1を厚さ方向で見たときに、突起または窪みによる凹凸が形成された部位(図1では、第2導電型半導体層1c中に設けた点線から上の部位)を反射防止層5とする。このような突起または窪みは第2導電型半導体層の表面に対してできるだけ隙間なく多く形成すればよい。   Such protrusions or depressions may be formed by etching using a photolithography technique and a dry or wet etching technique. Further, the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 from which the substrate 4 has been removed is etched by using a photolithography technique and a dry or wet etching technique to thereby form a part of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 (second conductivity type semiconductor). Such protrusions or depressions may be formed in a part of the layer 1c. In this case, when the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 is viewed in the thickness direction, a portion where irregularities due to protrusions or depressions are formed (in FIG. 1, from a dotted line provided in the second conductivity type semiconductor layer 1c). The upper part) is defined as an antireflection layer 5. What is necessary is just to form as many such protrusions or depressions as possible with no gap with respect to the surface of the second conductivity type semiconductor layer.

また、反射防止層5がこのような突起または窪みを有しているときには、突起または窪みが、反射防止層5に斜め方向から入射する光に対しても、突起または窪みの表面に入射する光の入射角を臨界角より大きくして反射を防ぐ働きをするため、反射防止層5に斜め方向から入射する光を透過させることができ、反射防止層5を透過させることができる反射防止層5に対する光の入射角の範囲を広くすることができるので光取り出し効率をさらに向上させることができる。また、このような突起または窪みは光の出射方向に対して屈折率を連続的に変化させて窒化ガリウム系化合物半導体層1が有している高い屈折率から空気等の低い屈折率まで除々に減少させる働きも有しているため、光の出射方向に対する反射率自体を下げる効果も有しており、光取り出し効率がさらに向上した発光素子とすることができる。また、反射防止層5に新たに透光性部材8を接合してもよい。この透光性部材8は、窒化ガリウム系化合物半導体層からの発光に対して透過率の高いものが好適である。例えば、シリコーン系樹脂,エポキシ系樹脂,フッ素系樹脂,ベンゾシクロブテン,ポリイミド等から成る樹脂層や光学用プラスチック、またはサファイア,石英,酸化亜鉛,インジウム錫酸化物(ITO)等の酸化物層を用いればよい。また、透光性部材8の屈折率が、窒化ガリウム系化合物半導体の屈折率から空気の屈折率まで段階的に変化するように多層構造にしても良い。さらに、この透光性部材8の光取り出し面側にも、反射防止層5と同様にして、反射を防ぐために突起または窪みをできるだけ隙間なく多く形成しても良い。この場合、窒化ガリウム系化合物半導体層の内部から透光性部材8へ反射なく透過してきた光を、透光性部材8の突起または窪みが形成されている面(光取り出し面)からほとんど反射することなく透過させることができる。このように透光性部材8を接合することで発光素子の機械的強度を向上させることができ、実装時などの取り扱いによる発光素子へのダメージを防ぐことができるので、高性能な発光素子を確実に作製することができる。   Further, when the antireflection layer 5 has such protrusions or depressions, the light that is incident on the surface of the protrusions or depressions even when the protrusions or depressions enter the antireflection layer 5 from an oblique direction. In order to prevent reflection by making the incident angle larger than the critical angle, it is possible to transmit light incident from an oblique direction to the antireflection layer 5 and to transmit the antireflection layer 5. Therefore, the light extraction efficiency can be further improved. Such protrusions or depressions gradually change the refractive index with respect to the light emitting direction to gradually increase the refractive index of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 from a low refractive index such as air. Since it also has a function of decreasing, it also has an effect of lowering the reflectance itself in the light emission direction, and a light emitting element with further improved light extraction efficiency can be obtained. Further, a translucent member 8 may be newly joined to the antireflection layer 5. The translucent member 8 preferably has a high transmittance with respect to light emitted from the gallium nitride compound semiconductor layer. For example, a resin layer made of silicone resin, epoxy resin, fluorine resin, benzocyclobutene, polyimide, etc., optical plastic, or oxide layer such as sapphire, quartz, zinc oxide, indium tin oxide (ITO) Use it. Further, a multilayer structure may be employed so that the refractive index of the translucent member 8 changes stepwise from the refractive index of the gallium nitride compound semiconductor to the refractive index of air. Further, on the light extraction surface side of the translucent member 8, as in the antireflection layer 5, as many projections or depressions as possible may be formed without gaps in order to prevent reflection. In this case, light that has been transmitted without reflection from the inside of the gallium nitride-based compound semiconductor layer to the translucent member 8 is almost reflected from the surface (light extraction surface) on which the protrusions or depressions of the translucent member 8 are formed. Can be transmitted without any problems. By joining the translucent member 8 in this manner, the mechanical strength of the light-emitting element can be improved, and damage to the light-emitting element due to handling during mounting or the like can be prevented. It can be produced reliably.

さらに、図1に示すように、導電性反射層2の主面にバンプ電極6aを,導電層3の主面に6bが接続されていてもよい。このバンプ電極6a,6bは導電性反射層2側で発光素子を基台等に固定するとともに導電性反射層2側で発光素子への電気的導通をとる働きをするものである。これにより、光取り出し面側に光を遮る導線等を配置する必要をなくすことができるのでさらに光取り出し効率を向上させることができる。また、基板4が除去されているため、発光素子をバンプ電極6a,6bを介して基台等に加熱してフリップチップ実装する際に、窒化ガリウム系化合物半導体層1と基板4との熱膨張係数の差により窒化ガリウム系化合物半導体層1に加わる応力をなくすことができるので、発光素子をフリップチップ実装する際に窒化ガリウム系化合物半導体層1に生じる歪み等を少なくして信頼性を高くすることができる。   Further, as shown in FIG. 1, the bump electrode 6 a may be connected to the main surface of the conductive reflective layer 2, and 6 b may be connected to the main surface of the conductive layer 3. The bump electrodes 6a and 6b serve to fix the light emitting element to a base or the like on the conductive reflective layer 2 side and to establish electrical conduction to the light emitting element on the conductive reflective layer 2 side. As a result, it is possible to eliminate the need to arrange a conducting wire or the like that blocks light on the light extraction surface side, so that the light extraction efficiency can be further improved. Further, since the substrate 4 has been removed, the thermal expansion of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 and the substrate 4 when the light emitting element is heated to the base or the like via the bump electrodes 6a and 6b and flip chip mounting is performed. Since the stress applied to the gallium nitride compound semiconductor layer 1 due to the difference in the coefficients can be eliminated, the distortion generated in the gallium nitride compound semiconductor layer 1 when the light emitting element is flip-chip mounted is reduced to increase the reliability. be able to.

バンプ電極6a,6bに用いる材料としては、金(Au),インジウム(In),金−錫合金半田(Au−Sn),錫−銀合金半田(Sn−Ag),錫−銀−銅合金半田(Sn−Ag−Cu),錫−ビスマス合金半田(Sn−Bi),錫−鉛合金半田(Sn−Pb)等とすればよい。   As materials used for the bump electrodes 6a and 6b, gold (Au), indium (In), gold-tin alloy solder (Au-Sn), tin-silver alloy solder (Sn-Ag), tin-silver-copper alloy solder (Sn—Ag—Cu), tin-bismuth alloy solder (Sn—Bi), tin-lead alloy solder (Sn—Pb), or the like may be used.

次に、図1に示す発光素子を例にとり本発明の発光素子の製造方法を説明する。図2(a)〜(j)はそれぞれ本発明の発光素子の製造工程を示す断面図であり、基板4上に発光層1aを含む窒化ガリウム系化合物半導体層1をエピタキシャル成長させる工程と、その窒化ガリウム系化合物半導体層1上に導電性反射層2を形成する工程と、その導電性反射層2上を保護した状態で窒化ガリウム系化合物半導体層1から基板4を除去する工程とを示すものである。   Next, the manufacturing method of the light emitting device of the present invention will be described taking the light emitting device shown in FIG. 1 as an example. 2 (a) to 2 (j) are cross-sectional views showing the manufacturing process of the light emitting device of the present invention, the process of epitaxially growing the gallium nitride compound semiconductor layer 1 including the light emitting layer 1a on the substrate 4, and the nitridation thereof. It shows a step of forming the conductive reflective layer 2 on the gallium compound semiconductor layer 1 and a step of removing the substrate 4 from the gallium nitride compound semiconductor layer 1 while protecting the conductive reflective layer 2. is there.

具体的には、図2(a)に示すように、基板4上に窒化ガリウム系化合物半導体層1を有機金属化学気相成長(MOCVD)法によってエピタキシャル成長させる。窒化ガリウム系化合物半導体層1は、基板4上に窒化アルミニウム(AlN)または窒化アルミニウム・ガリウム(AlGaN)から成るバッファー層(図示せず)を介して、第1のn型クラッド層と第2のn型クラッド層とが順次積層されてなる第2導電型半導体層1cを形成し、その上に、障壁層で挟まれた井戸層から成る量子井戸層が複数回繰り返し積層された超格子である多層量子井戸層(MQW)からなる発光層1aが形成されており、さらにその上に、第1のp型クラッド層と第2のp型クラッド層とp型コンタクト層とが順次積層されてなる第1導電型半導体層1bが形成されている。これらバッファー層および窒化ガリウム系化合物半導体層1は、さらに具体的には、例えば次のように作製すればよい。バッファー層は基板温度を400〜950℃として基板4上に窒化アルミニウム(AlN)または窒化アルミニウム・ガリウム(AlGaN)を20〜300nm程度の厚さで作製すればよい。また、第1のn型クラッド層は基板温度を950〜1150℃程度としてバッファー層上に窒化ガリウム(GaN)を数μm程度(例えば1〜5μm)の厚さで作製すればよい。また、第2のn型クラッド層は基板温度を700℃程度として第1のn型クラッド層上に窒化インジウム・ガリウム(In0.02Ga0.98N)を0.1〜1μm程度の厚さで作製すればよい。また、多層量子井戸層(発光層1a)は基板温度を700℃程度として、厚さ10〜100nm程度の窒化インジウム・アルミニウム(In0.01Ga0.99N)から成る障壁層と厚さ10〜100nm程度の窒化インジウム・アルミニウム(In0.11Ga0.89N)から成る井戸層とを順次作製し、さらにこの上にこの障壁層および井戸層と同じ厚さおよび同じ組成の障壁層と井戸層とを例えば2回繰り返して作製して最後にこの障壁層と同じ厚さおよび同じ組成の障壁層がくるように作製すればよい。また、第1のp型クラッド層は基板温度を700℃程度として多層量子井戸層の障壁層上に窒化アルミニウム・ガリウム(Al0.2Ga0.8N)を50〜300nm程度の厚さで作製すればよい。また、第2のp型クラッド層は基板温度を820℃程度として第1のp型クラッド層上に窒化アルミニウム・ガリウム(Al0.2Ga0.8N)を50〜300nm程度の厚さで作製すればよい。また、p型コンタクト層は基板温度を820〜1050℃程度として第2のp型クラッド層上に窒化ガリウム(GaN)を0.1〜1μm程度の厚さで作製すればよい。なお、基板4の材質としては、サファイア,炭化珪素(SiC)とすればよいが、硼化ジルコニウム(ZrB)または硼化チタン(TiB)等の硼化物単結晶とすれば、基板4と窒化ガリウム系化合物半導体層1との間で格子定数が整合するため、結晶品質として良好な窒化ガリウム系化合物半導体層1を形成することができるので好ましい。 Specifically, as shown in FIG. 2A, the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is epitaxially grown on the substrate 4 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). The gallium nitride compound semiconductor layer 1 includes a first n-type cladding layer and a second layer on a substrate 4 via a buffer layer (not shown) made of aluminum nitride (AlN) or aluminum gallium nitride (AlGaN). This is a superlattice in which a second conductivity type semiconductor layer 1c formed by sequentially laminating an n-type cladding layer is formed, and a quantum well layer composed of a well layer sandwiched between barrier layers is repeatedly laminated thereon a plurality of times. A light emitting layer 1a composed of a multilayer quantum well layer (MQW) is formed, and a first p-type cladding layer, a second p-type cladding layer, and a p-type contact layer are sequentially stacked thereon. A first conductivity type semiconductor layer 1b is formed. More specifically, the buffer layer and the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 may be manufactured as follows, for example. The buffer layer may be formed with a substrate temperature of 400 to 950 ° C. and aluminum nitride (AlN) or aluminum gallium nitride (AlGaN) with a thickness of about 20 to 300 nm on the substrate 4. In addition, the first n-type cladding layer may be formed with a substrate temperature of about 950 to 1150 ° C. and a thickness of about several μm (for example, 1 to 5 μm) of gallium nitride (GaN) on the buffer layer. The second n-type cladding layer has a substrate temperature of about 700 ° C. and indium gallium nitride (In 0.02 Ga 0.98 N) with a thickness of about 0.1 to 1 μm on the first n-type cladding layer. What is necessary is just to produce. The multilayer quantum well layer (light emitting layer 1a) has a substrate temperature of about 700 ° C., a barrier layer made of indium / aluminum nitride (In 0.01 Ga 0.99 N) and a thickness of about 10 to 100 nm. A well layer made of indium-aluminum nitride (In 0.11 Ga 0.89 N) having a thickness of about 100 nm and a barrier layer having the same thickness and the same composition as the barrier layer and the well layer; The well layer may be formed, for example, by repeating twice, and finally the barrier layer having the same thickness and the same composition as the barrier layer may be formed. The first p-type cladding layer has a substrate temperature of about 700 ° C., and a thickness of about 50 to 300 nm of aluminum nitride / gallium (Al 0.2 Ga 0.8 N) on the barrier layer of the multilayer quantum well layer. What is necessary is just to produce. The second p-type cladding layer has a substrate temperature of about 820 ° C. and aluminum nitride / gallium (Al 0.2 Ga 0.8 N) on the first p-type cladding layer with a thickness of about 50 to 300 nm. What is necessary is just to produce. Further, the p-type contact layer may be formed with a substrate temperature of about 820 to 1050 ° C. and gallium nitride (GaN) with a thickness of about 0.1 to 1 μm on the second p-type cladding layer. The material of the substrate 4 may be sapphire or silicon carbide (SiC), but if a boride single crystal such as zirconium boride (ZrB 2 ) or titanium boride (TiB 2 ) is used, Since the lattice constant matches with the gallium nitride compound semiconductor layer 1, the gallium nitride compound semiconductor layer 1 having good crystal quality can be formed, which is preferable.

次に、図2(b)に示すように、窒化ガリウム系化合物半導体層1上に導電性反射層2を真空蒸着やスパッタリングにより形成する。   Next, as shown in FIG. 2B, a conductive reflective layer 2 is formed on the gallium nitride compound semiconductor layer 1 by vacuum deposition or sputtering.

次に、図2(c)に示すように、導電性反射層2および窒化ガリウム系化合物半導体層1の一部を第2導電型半導体層1cの表面が露出するまでエッチングして、その表面に導電層3を形成する工程を設けることが好ましい。このように導電層3を形成することにより、発光素子を基台等に実装する際に、光取り出し面である窒化ガリウム系化合物半導体層1の他方主面1c1側において導電層3に電気的に接続するための導線を形成する必要がなくなるため、光取り出し面を遮ることなく実装することができる。   Next, as shown in FIG. 2C, the conductive reflective layer 2 and a part of the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 are etched until the surface of the second conductive type semiconductor layer 1c is exposed. It is preferable to provide a step of forming the conductive layer 3. By forming the conductive layer 3 in this manner, when the light emitting element is mounted on a base or the like, the conductive layer 3 is electrically connected to the other main surface 1c1 side of the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 which is a light extraction surface. Since it is not necessary to form a conducting wire for connection, it is possible to mount without blocking the light extraction surface.

次に、図2(d)に示すように、導電性反射層2上および導電層3上のそれぞれにスクリーン印刷法等によりバンプ電極6a,6bを接続する工程を設けることが好ましい。   Next, as shown in FIG. 2D, it is preferable to provide a step of connecting the bump electrodes 6a and 6b on the conductive reflective layer 2 and the conductive layer 3 by screen printing or the like.

次に、導電性反射層2上を保護した状態で窒化ガリウム系化合物半導体層1から基板4を除去する工程においては、まず図2(e)に示すように導電性反射層2,導電層3およびバンプ電極6a,6bを保護膜7で覆ってから、図2(f)に示すように基板4を除去すればよい。基板4を除去するには、基板4の材質に応じて化学的・物理的手法を用いることができる。例えば、基板4の材質が硼化ジルコニウムのときには、酸等をエッチャントとして基板4を化学的にエッチングすればよい。また、基板4の材質がサファイアのときには、基板4と窒化ガリウム系化合物半導体層1との界面に波長が370nm程度のレーザ光を照射し、窒化ガリウム系化合物半導体層1の一部を溶融して基板4を離脱させればよい。また、保護膜7は基板4を除去する工程に耐え得る材料により形成し、例えば無機系または有機系のコーティング材等をスピンコートして形成すればよい。   Next, in the step of removing the substrate 4 from the gallium nitride compound semiconductor layer 1 while protecting the conductive reflective layer 2, first, as shown in FIG. Then, after covering the bump electrodes 6a and 6b with the protective film 7, the substrate 4 may be removed as shown in FIG. In order to remove the substrate 4, a chemical / physical method can be used according to the material of the substrate 4. For example, when the material of the substrate 4 is zirconium boride, the substrate 4 may be chemically etched using an acid or the like as an etchant. Further, when the material of the substrate 4 is sapphire, the interface between the substrate 4 and the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is irradiated with laser light having a wavelength of about 370 nm to melt a part of the gallium nitride compound semiconductor layer 1. The substrate 4 may be detached. Further, the protective film 7 may be formed of a material that can withstand the process of removing the substrate 4, and may be formed by spin coating an inorganic or organic coating material, for example.

次に、図2(g)に示すように、窒化ガリウム系化合物半導体層1の基板4を除去した面に反射防止層5を形成する工程を具備することが好ましい。この工程において、反射防止層5は通常の薄膜形成方法により、例えば石英(SiO)などにより形成すればよい。また、フォトリソグラフィ技術と乾式エッチング技術とを用いて窒化ガリウム系化合物半導体層1の表面をエッチングして基部5aより頂部5bが小さくなっている突起または開口部より底部が小さくなっている窪みを形成した部位を反射防止層5としてもよい。なお、図2(g)のように反射防止層5を形成した後、図2(h)に示すように反射防止層5上に新たに透光性部材8を接合する場合、透光性部材8が熱硬化性の樹脂から成る場合であれば、スピンコート法、ディップ法等により塗布することで形成でき、透光性部材8が板状のものであれば、窒化ガリウム系化合物半導体層からの発光に対して透過率の高いシリコーン系樹脂等の材料から成る液状接着剤を介して接合できる。さらに、この透光性部材8の光取り出し面側にも反射防止層5のように反射を防ぐための突起または窪みを形成する場合、乾式または湿式のエッチング技術により突起等を化学的に形成するか、機械的に粗面化して形成すればよい。 Next, as shown in FIG. 2G, it is preferable to include a step of forming an antireflection layer 5 on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 from which the substrate 4 has been removed. In this step, the antireflection layer 5 may be formed by a normal thin film forming method, for example, quartz (SiO 2 ). Further, the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is etched using photolithography technology and dry etching technology to form a protrusion whose top portion 5b is smaller than the base portion 5a or a recess whose bottom portion is smaller than the opening portion. It is good also considering the made part as the antireflection layer 5. In addition, after forming the anti-reflective layer 5 as shown in FIG.2 (g), when the translucent member 8 is newly joined on the antireflective layer 5 as shown in FIG.2 (h), a translucent member is shown. If 8 is made of a thermosetting resin, it can be formed by applying by a spin coating method, a dip method or the like. If the translucent member 8 is a plate, it can be formed from a gallium nitride compound semiconductor layer. Can be bonded via a liquid adhesive made of a material such as a silicone resin having a high transmittance with respect to the emitted light. Further, when a projection or depression for preventing reflection is formed on the light extraction surface side of the translucent member 8 as in the antireflection layer 5, the projection or the like is chemically formed by a dry or wet etching technique. Alternatively, it may be formed by mechanically roughening.

次に、図2(i)、(j)に示すように保護膜7を除去して本発明の発光素子が完成される。保護膜7を除去するには、例えば乾式のエッチング技術(ドライエッチング)により除去すればよい。   Next, as shown in FIGS. 2I and 2J, the protective film 7 is removed to complete the light emitting device of the present invention. In order to remove the protective film 7, for example, it may be removed by a dry etching technique (dry etching).

図2に示す本発明の発光素子の製造方法によれば、窒化ガリウム系化合物半導体層1から基板4を除去する工程において、導電性反射層2上が保護されていることにより、窒化ガリウム系化合物半導体層1の表面やその上に形成された導電性反射層2を、例えばエッチング液等による汚染・腐食から保護することができるとともに、窒化ガリウム系化合物半導体層1を機械的に補強することができるため、エッチング等による汚染・腐食や、応力により窒化ガリウム系化合物半導体層1や導電性反射層2が劣化することを抑制することができるので、高性能な発光素子を確実に作製することができるものとなる。   According to the method for manufacturing the light emitting device of the present invention shown in FIG. 2, the conductive reflective layer 2 is protected in the step of removing the substrate 4 from the gallium nitride compound semiconductor layer 1, so that the gallium nitride compound is protected. The surface of the semiconductor layer 1 and the conductive reflective layer 2 formed thereon can be protected from contamination / corrosion by, for example, an etching solution, and the gallium nitride compound semiconductor layer 1 can be mechanically reinforced. Therefore, the gallium nitride compound semiconductor layer 1 and the conductive reflective layer 2 can be prevented from being deteriorated by contamination or corrosion due to etching or the like, or stress, so that a high-performance light-emitting element can be reliably manufactured. It will be possible.

また、窒化ガリウム系化合物半導体層1の基板4を除去した面に反射防止層5を形成する工程を具備することから、反射防止層5が形成される面は反射防止層5を形成する前までは基板4によって保護されているため清浄な面となり、その結果、良好な反射防止層5を形成することができるので、さらに高性能な発光素子を確実に作製することができるものとなる。   In addition, since the antireflection layer 5 is formed on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 from which the substrate 4 is removed, the surface on which the antireflection layer 5 is formed until the antireflection layer 5 is formed. Since it is protected by the substrate 4, it becomes a clean surface. As a result, a good antireflection layer 5 can be formed, so that a higher-performance light-emitting element can be reliably manufactured.

また、導電性反射層2上にバンプ電極6aを接続する工程を具備することから、導電性反射層2にバンプ電極6aが形成された後、それら導電性反射層2およびバンプ電極6aが保護された状態で基板4を除去する工程や反射防止層5を形成する工程が行なわれるか、または基板4を除去する工程や反射防止層5を形成する工程の間保護されていた導電性反射層2に最後にバンプ電極6aが形成されるため、基板4を除去する工程や反射防止層5を形成する工程により導電性反射層2およびバンプ電極6aが劣化せず、その結果、バンプ電極6aを良好に形成することができるので、さらに高性能な発光素子を確実に作製することができるものとなる。   In addition, since the bump electrode 6a is connected to the conductive reflective layer 2, after the bump electrode 6a is formed on the conductive reflective layer 2, the conductive reflective layer 2 and the bump electrode 6a are protected. In this state, the step of removing the substrate 4 and the step of forming the antireflection layer 5 are performed, or the conductive reflective layer 2 protected during the step of removing the substrate 4 and the step of forming the antireflection layer 5. Finally, since the bump electrode 6a is formed, the conductive reflective layer 2 and the bump electrode 6a are not deteriorated by the step of removing the substrate 4 or the step of forming the antireflection layer 5, and as a result, the bump electrode 6a is good. Therefore, a higher performance light emitting element can be surely manufactured.

次に、本発明の照明装置は、本発明の発光素子と、この発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体および燐光体の少なくとも一方とを具備する構成である。例えば、発光素子の光取り出し面側に蛍光体を設けた構成において、発光素子が例えば波長350〜400nmの紫外〜近紫外光で発光し、蛍光体が励起光であるその発光を受けて例えば白色光を発することによって照明装置としての動作をする。   Next, an illuminating device of the present invention includes the light emitting element of the present invention and at least one of a phosphor and a phosphor that emits light upon receiving light emitted from the light emitting element. For example, in a configuration in which a phosphor is provided on the light extraction surface side of the light emitting element, the light emitting element emits light with, for example, ultraviolet to near ultraviolet light having a wavelength of 350 to 400 nm, and the phosphor receives the light emitted as excitation light, for example It operates as a lighting device by emitting light.

本発明の照明装置は、このような構成とすることから、小さい電力で良好な発光強度を有する発光素子の光により蛍光体を強く励起するため、小さい電力で良好な照度の例えば白色光を得ることができる。また、このような本発明の照明装置は、従来の蛍光灯や放電灯等よりも省エネルギー性や小型化に優れた白色光源等となり得るものであり、それら蛍光灯や放電灯等に置き換えることができる。   Since the illuminating device of the present invention has such a configuration, the phosphor is strongly excited by light of a light emitting element having a good light emission intensity with a small power, and thus, for example, white light with a good illuminance is obtained with a small power. be able to. In addition, the lighting device of the present invention can be a white light source that is more energy-saving and downsized than conventional fluorescent lamps and discharge lamps, and can be replaced with such fluorescent lamps and discharge lamps. it can.

かくして、本発明によれば、光取り出し効率がより大きく改善され、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能な発光素子およびその高性能な発光素子を確実に作製することができる発光素子の製造方法ならびにその高性能な発光素子を用いた照明装置を提供することができる。   Thus, according to the present invention, the light extraction efficiency is greatly improved, and a high-performance light-emitting element capable of obtaining a good light emission intensity with a small power and a light-emitting capable of reliably producing the high-performance light-emitting element. An element manufacturing method and a lighting device using the high-performance light-emitting element can be provided.

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更。改良を施すことは何等差し支えない。例えば、反射防止層5を形成した後、その反射防止層5の表面を有機系または無機系のコーティング材等からなる、発光層2aからの光を透過させることのできる保護層で覆ってから、導電性反射層2等を保護している保護膜7を除去してもよい。この場合には、その反射防止層5を覆っている保護層が、反射防止層5を保護するとともに、薄い層である窒化ガリウム系化合物半導体層1にクラック等が生じないように窒化ガリウム系化合物半導体層1を構造的に補強する働きをする。このため、製造工程や完成後において発光素子に様々な外力が加わっても簡単には壊れない発光素子とすることができるので、製造工程における歩留まりが向上するとともに、完成した発光素子が壊れにくく丈夫な信頼性の高いものとすることができる。   It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. There can be no improvement. For example, after the antireflection layer 5 is formed, the surface of the antireflection layer 5 is covered with a protective layer made of an organic or inorganic coating material, which can transmit light from the light emitting layer 2a, The protective film 7 protecting the conductive reflective layer 2 and the like may be removed. In this case, the protective layer covering the antireflection layer 5 protects the antireflection layer 5 and prevents the gallium nitride compound semiconductor layer 1 that is a thin layer from cracking or the like. The semiconductor layer 1 is structurally reinforced. For this reason, since it is possible to obtain a light-emitting element that does not easily break even when various external forces are applied to the light-emitting element after the manufacturing process or after completion, the yield in the manufacturing process is improved and the completed light-emitting element is not easily broken and is durable. Reliable.

また、発光層1aで発生する光を反射する絶縁性反射層を窒化ガリウム系化合物半導体層の光取り出し面以外の面に形成してもよい。   Further, an insulating reflective layer that reflects light generated in the light emitting layer 1a may be formed on a surface other than the light extraction surface of the gallium nitride-based compound semiconductor layer.

本発明の発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of embodiment of the light emitting element of this invention. (a)〜(h)は、それぞれ本発明の発光素子の製造方法を示す工程毎の模式的な断面図である。(A)-(h) is typical sectional drawing for every process which shows the manufacturing method of the light emitting element of this invention, respectively. 従来の発光素子の例を示す模式図であり、(a),(b),(c)はそれぞれ第1,第2,第3の従来例を示す断面図である。It is a schematic diagram which shows the example of the conventional light emitting element, (a), (b), (c) is sectional drawing which shows the 1st, 2nd, 3rd conventional example, respectively.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・・窒化ガリウム系化合物半導体層
1a・・・発光層
1b・・・第1導電型半導体層(p型半導体層)
1b1・・一方主面
1c・・・第2導電型半導体層(n型半導体層)
1c1・・他方主面
2・・・・導電性反射層
3・・・・導電層
4・・・・基板
5・・・・反射防止層
6a,6b・・バンプ電極
7・・・・保護膜
8・・・透光性部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gallium nitride type compound semiconductor layer 1a ... Light emitting layer 1b ... 1st conductivity type semiconductor layer (p-type semiconductor layer)
1b1 .. one main surface 1c ... second conductivity type semiconductor layer (n-type semiconductor layer)
1c1 ··· the other main surface 2 ··· conductive reflection layer 3 ··· conductive layer 4 ··· substrate 5 · · · antireflection layer 6a, 6b · · · bump electrode 7 · · · protective film 8 ... Translucent member

Claims (9)

発光層を含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層と、該窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面に形成された導電性反射層と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の層に電気的に接続された導電層とを具備し、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記他方主面は前記窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去された面か、またはこの面がエッチングされて形成された新たな面であることを特徴とする発光素子。 An epitaxially grown gallium nitride compound semiconductor layer including a light emitting layer, a conductive reflective layer formed on one main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer, and a layer on the other main surface side of the gallium nitride compound semiconductor layer The other main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer is a surface from which the substrate used for epitaxial growth of the gallium nitride compound semiconductor layer is removed, or A light emitting device characterized in that this surface is a new surface formed by etching. 前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記他方主面に反射防止層が形成されていることを特徴とする請求項1記載の発光素子。 The light-emitting element according to claim 1, wherein an antireflection layer is formed on the other main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer. 前記反射防止層は、主面に基部より頂部が小さくなっている多数の突起または開口部より底部が小さくなっている多数の窪みを有していることを特徴とする請求項2記載の発光素子。 3. The light emitting device according to claim 2, wherein the antireflection layer has a large number of protrusions whose top portion is smaller than a base portion and a large number of depressions whose bottom portion is smaller than an opening portion on a main surface. . 前記導電性反射層の主面にバンプ電極が接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の発光素子。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 3, wherein a bump electrode is connected to a main surface of the conductive reflective layer. 基板上に発光層を含む窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層上に導電性反射層を形成する工程と、前記導電性反射層上を保護した状態で前記窒化ガリウム系化合物半導体層から前記基板を除去する工程とを具備することを特徴とする発光素子の製造方法。 A step of epitaxially growing a gallium nitride-based compound semiconductor layer including a light-emitting layer on a substrate; a step of forming a conductive reflective layer on the gallium nitride-based compound semiconductor layer; and a state of protecting the conductive reflective layer And a step of removing the substrate from the gallium nitride compound semiconductor layer. 前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記基板を除去した面に反射防止層を形成する工程を具備することを特徴とする請求項5記載の発光素子の製造方法。 6. The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 5, further comprising a step of forming an antireflection layer on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer from which the substrate has been removed. 前記導電性反射層上にバンプ電極を接続する工程を具備することを特徴とする請求項5または請求項6記載の発光素子の製造方法。 The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 5, further comprising a step of connecting a bump electrode on the conductive reflective layer. 前記基板に硼化物単結晶を用いることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれかに記載の発光素子の製造方法。 8. The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 5, wherein a boride single crystal is used for the substrate. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の発光素子と、該発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体および燐光体の少なくとも一方とを具備することを特徴とする照明装置。

An illumination device comprising: the light-emitting element according to claim 1; and at least one of a phosphor and a phosphor that emits light upon receiving light emitted from the light-emitting element.

JP2005244020A 2004-08-27 2005-08-25 Method for manufacturing light emitting device Expired - Fee Related JP4812369B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005244020A JP4812369B2 (en) 2004-08-27 2005-08-25 Method for manufacturing light emitting device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004249081 2004-08-27
JP2004249081 2004-08-27
JP2005244020A JP4812369B2 (en) 2004-08-27 2005-08-25 Method for manufacturing light emitting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006093686A true JP2006093686A (en) 2006-04-06
JP4812369B2 JP4812369B2 (en) 2011-11-09

Family

ID=36234311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005244020A Expired - Fee Related JP4812369B2 (en) 2004-08-27 2005-08-25 Method for manufacturing light emitting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4812369B2 (en)

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007129623A1 (en) * 2006-05-10 2007-11-15 Kyocera Corporation Gallium nitride compound semiconductor, light-emitting device, illuminating device, and method for producing gallium nitride compound semiconductor
WO2009001596A1 (en) * 2007-06-28 2008-12-31 Kyocera Corporation Light emitting element and illumination device
JP2010538452A (en) * 2007-08-30 2010-12-09 エルジー イノテック カンパニー リミテッド Light emitting device and manufacturing method thereof
JP2012124495A (en) * 2011-12-22 2012-06-28 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting element
JP5464446B2 (en) * 2008-11-28 2014-04-09 国立大学法人山口大学 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP2015522212A (en) * 2012-07-05 2015-08-03 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Phosphor separated from LED by transparent spacer
US9130098B2 (en) 2010-12-08 2015-09-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device
JP2018010901A (en) * 2016-07-11 2018-01-18 株式会社ディスコ Light-emitting diode chip manufacturing method and light-emitting diode chip
JP2018010899A (en) * 2016-07-11 2018-01-18 株式会社ディスコ Light-emitting diode chip manufacturing method and light-emitting diode chip
JP2018010900A (en) * 2016-07-11 2018-01-18 株式会社ディスコ Light-emitting diode chip manufacturing method
JP2018014421A (en) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip, and light-emitting diode chip
JP2018014424A (en) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip, and light-emitting diode chip
JP2018014425A (en) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip
JP2018014423A (en) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip
JP2018014422A (en) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip, and light-emitting diode chip
JP2018074110A (en) * 2016-11-04 2018-05-10 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip and light-emitting diode chip
JP2018078142A (en) * 2016-11-07 2018-05-17 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip
JP2018182166A (en) * 2017-04-18 2018-11-15 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip and light-emitting diode chip
JP2018182167A (en) * 2017-04-18 2018-11-15 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip and light-emitting diode chip
US10147843B2 (en) 2008-07-24 2018-12-04 Lumileds Llc Semiconductor light emitting device including a window layer and a light-directing structure
KR20190087957A (en) * 2017-08-24 2019-07-25 소코 가가쿠 가부시키가이샤 Method of manufacturing nitride semiconductor light emitting device and nitride semiconductor light emitting device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001217467A (en) * 2000-02-02 2001-08-10 Ind Technol Res Inst Highly efficient white light-emitting diode
JP2002261335A (en) * 2000-07-18 2002-09-13 Sony Corp Image display device and manufacturing method therefor
JP2003174191A (en) * 2001-06-25 2003-06-20 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting device and manufacturing method thereof
JP2004056088A (en) * 2002-05-31 2004-02-19 Toyoda Gosei Co Ltd Iii nitride compound semiconductor light-emitting element

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001217467A (en) * 2000-02-02 2001-08-10 Ind Technol Res Inst Highly efficient white light-emitting diode
JP2002261335A (en) * 2000-07-18 2002-09-13 Sony Corp Image display device and manufacturing method therefor
JP2003174191A (en) * 2001-06-25 2003-06-20 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting device and manufacturing method thereof
JP2004056088A (en) * 2002-05-31 2004-02-19 Toyoda Gosei Co Ltd Iii nitride compound semiconductor light-emitting element

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007129623A1 (en) * 2006-05-10 2007-11-15 Kyocera Corporation Gallium nitride compound semiconductor, light-emitting device, illuminating device, and method for producing gallium nitride compound semiconductor
WO2009001596A1 (en) * 2007-06-28 2008-12-31 Kyocera Corporation Light emitting element and illumination device
US9647173B2 (en) 2007-08-30 2017-05-09 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device (LED) having an electrode hole extending from a nonconductive semiconductor layer to a surface of a conductive semiconductor layer
JP2010538452A (en) * 2007-08-30 2010-12-09 エルジー イノテック カンパニー リミテッド Light emitting device and manufacturing method thereof
US10147843B2 (en) 2008-07-24 2018-12-04 Lumileds Llc Semiconductor light emitting device including a window layer and a light-directing structure
JP5464446B2 (en) * 2008-11-28 2014-04-09 国立大学法人山口大学 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
US9130098B2 (en) 2010-12-08 2015-09-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device
JP2012124495A (en) * 2011-12-22 2012-06-28 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting element
JP2015522212A (en) * 2012-07-05 2015-08-03 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Phosphor separated from LED by transparent spacer
JP2018010901A (en) * 2016-07-11 2018-01-18 株式会社ディスコ Light-emitting diode chip manufacturing method and light-emitting diode chip
JP2018010899A (en) * 2016-07-11 2018-01-18 株式会社ディスコ Light-emitting diode chip manufacturing method and light-emitting diode chip
JP2018010900A (en) * 2016-07-11 2018-01-18 株式会社ディスコ Light-emitting diode chip manufacturing method
TWI719214B (en) * 2016-07-11 2021-02-21 日商迪思科股份有限公司 Manufacturing method of light-emitting diode chip
JP2018014424A (en) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip, and light-emitting diode chip
JP2018014423A (en) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip
JP2018014422A (en) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip, and light-emitting diode chip
JP2018014425A (en) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip
JP2018014421A (en) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip, and light-emitting diode chip
JP2018074110A (en) * 2016-11-04 2018-05-10 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip and light-emitting diode chip
JP2018078142A (en) * 2016-11-07 2018-05-17 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip
JP2018182166A (en) * 2017-04-18 2018-11-15 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip and light-emitting diode chip
JP2018182167A (en) * 2017-04-18 2018-11-15 株式会社ディスコ Method for manufacturing light-emitting diode chip and light-emitting diode chip
KR20190087957A (en) * 2017-08-24 2019-07-25 소코 가가쿠 가부시키가이샤 Method of manufacturing nitride semiconductor light emitting device and nitride semiconductor light emitting device
KR102054604B1 (en) * 2017-08-24 2019-12-10 소코 가가쿠 가부시키가이샤 Method for manufacturing nitride semiconductor ultraviolet light emitting device and nitride semiconductor ultraviolet light emitting device
US10505087B2 (en) 2017-08-24 2019-12-10 Soko Kagaku Co., Ltd. Method for manufacturing nitride semiconductor ultraviolet light-emitting element and nitride semiconductor ultraviolet light-emitting element

Also Published As

Publication number Publication date
JP4812369B2 (en) 2011-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4812369B2 (en) Method for manufacturing light emitting device
JP4557542B2 (en) Nitride light emitting device and high luminous efficiency nitride light emitting device
KR102494108B1 (en) Light-emitting device
JP5057398B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP5377985B2 (en) Semiconductor light emitting device
KR102323686B1 (en) Light emitting device and method of fabricating the same
US20090140279A1 (en) Substrate-free light emitting diode chip
US20070102692A1 (en) Semiconductor light emitting device
US8399906B2 (en) AlGaInP-based light-emitting diode with double reflective layers and fabrication method thereof
US20060054919A1 (en) Light-emitting element, method for manufacturing the same and lighting equipment using the same
JP4849866B2 (en) Lighting device
JP2011176093A (en) Substrate for light-emitting element, and light-emitting element
US20150311400A1 (en) Light-emitting device
JP2009059969A (en) Semiconductor light-emitting element, light-emitting device, luminaire, display unit, and method for fabricating semiconductor light-emitting element
JP2011060966A (en) Light-emitting device
JP4817629B2 (en) LIGHT EMITTING ELEMENT AND LIGHTING DEVICE USING THE LIGHT EMITTING ELEMENT
JP2006128659A (en) Nitride series semiconductor light emitting element and manufacturing method of the same
JP2006128202A (en) Light-emitting device and illuminator using the same
JP2009032958A (en) Light-emitting element and illuminator
JP2006339384A (en) Light emitting element, method of manufacturing same, and illuminating apparatus using same
JP2010171341A (en) Semiconductor light emitting element
JP4721691B2 (en) LIGHT EMITTING ELEMENT AND LIGHTING DEVICE USING THE LIGHT EMITTING ELEMENT
JP2012178453A (en) GaN-BASED LED ELEMENT
JP2007165609A (en) Light emitting element, method of manufacturing same, and illuminating apparatus
KR101745263B1 (en) Method for manufacturing led module with film

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080314

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100914

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100914

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110704

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110726

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110823

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4812369

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140902

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees