JP2007281037A - Semiconductor light emitting element, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光素子及びその製造方法に関するものであり、より詳細には、光の取り出し効率を向上させ、量産性に優れた半導体発光素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor light emitting device with improved light extraction efficiency and excellent mass productivity and a method for manufacturing the same.
p型半導体層とn型半導体層とから構成されるp−n又はp−i−n接合を有する半導体発光素子の外部発光効率は、一般的に内部発光効率と発光した光の取り出し効率によって決まり、内部発光効率は、主に発光素子用エピタキシャルウェハの品質に依存し、外部への光の取り出し効率は主に半導体発光素子ペレットの構造や形状等によるところが大きいことが知られている。この半導体発光素子の発光出力の向上を図る手段としては、発光素子用のウェハの品質向上による内部発光効率の改善と、半導体発光素子からの光の取り出し効率の向上に着目して技術開発がなされてきた。 The external light emission efficiency of a semiconductor light emitting device having a pn or pin junction composed of a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer is generally determined by the internal light emission efficiency and the extraction efficiency of the emitted light. It is known that the internal light emission efficiency mainly depends on the quality of the epitaxial wafer for light emitting elements, and the light extraction efficiency to the outside largely depends on the structure and shape of the semiconductor light emitting element pellets. As means for improving the light emission output of this semiconductor light emitting device, technological development has been made with a focus on improving internal light emission efficiency by improving the quality of the wafer for the light emitting device and improving light extraction efficiency from the semiconductor light emitting device. I came.
半導体発光素子からの光の取り出し効率を向上させる方法として、例えば、特許文献1には、p型半導体層上に平坦な透光導電性電極を形成することによって、電極形成面からの光出力を向上させる構造が開示されている。
特許文献2には、半導体発光素子に透光導電性電極を形成し、その直上に誘電体薄膜を形成することによって、透光導電性電極と素子周辺との屈折率を擬似的に小さくし、これによって透光導電性電極の透光性を向上して光の取り出し効率を向上させる方法が開示されている。
これらの技術によれば、発光に寄与する拡散電流の電流拡散性を向上させることができ、且つ、光透過性の向上による光の取り出し効率を向上させることが可能である。ところが、透明電極層は平坦な面に対して平らに形成されるため、活性層から放出された光の一部は透明電極層で反射されて素子の内部へ戻ってしまい、光の取り出し効率の向上の妨げとなっていた。
As a method for improving the light extraction efficiency from a semiconductor light emitting element, for example, in Patent Document 1, a flat light-transmitting conductive electrode is formed on a p-type semiconductor layer, whereby light output from an electrode formation surface is increased. An improved structure is disclosed.
In
According to these techniques, it is possible to improve the current diffusibility of the diffusion current that contributes to the light emission, and it is possible to improve the light extraction efficiency by improving the light transmittance. However, since the transparent electrode layer is formed flat with respect to the flat surface, a part of the light emitted from the active layer is reflected by the transparent electrode layer and returns to the inside of the element, and the light extraction efficiency is improved. It was a hindrance to improvement.
他方、半導体発光素子用チップの表面を所定のエッチング方法によって凹凸状とすることで、光放出面と外部との界面で光が全反射する確率を低下させ、光の取り出し効率を向上させることができる。特許文献3では、AlGaAs系発光ダイオードの表面をウェットエッチングによって凹凸を形成することが開示されている。特許文献4では、GaAsP系発光ダイオードの表面をウェットエッチングによって凹凸を成形することが示されている。特許文献5では、青色発光ダイオードにおいて、p型−GaNコンタクト層の表面に凹凸を形成し、その上に透明電極層を形成することが開示されている。これらの技術によれば、光の取り出し表面積の拡大や光の素子内部への反射戻りの低減による光の取り出し効率の改善等が図られるという効果が得られる。
On the other hand, by making the surface of the semiconductor light emitting device chip uneven by a predetermined etching method, the probability that light is totally reflected at the interface between the light emitting surface and the outside can be reduced, and the light extraction efficiency can be improved. it can.
上記の従来の技術においては、素子表面の凹凸形成をエッチング工程で行なうために、高コスト化や生産性の悪化を招くという課題があった。 In the prior art described above, since the unevenness of the element surface is formed in the etching process, there is a problem that the cost is increased and the productivity is deteriorated.
本発明は、上記課題に鑑み、発光出力が大きく、かつ、廉価で生産性の良好な半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device having a large light emission output, inexpensive and good in productivity, and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するため、本発明の半導体発光素子は、発光層となる活性層と、電極層と、を有する半導体発光素子であって、電極層のうち少なくとも一方は透明電極層であり、透明電極層の少なくとも一方の面がテクスチュア形状を有することを特徴とする。
上記構成において、好ましくは、透明電極層のテクスチュア粒径が、λ/(4×n)以上(ここで、λは前記半導体発光素子の発光強度が最大となる波長であり、nは透明電極層の屈折率である。)である。
透明電極層の材料としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛の何れか1種以上を含むものが好適である。この透明電極層には、好ましくは、導電性を高める材料が含まれている。
上記構成によれば、半導体発光素子に表面にテクスチュア形状の透明電極層を設けることにより、その発光出力を増大させることができる。
In order to achieve the above object, a semiconductor light emitting device of the present invention is a semiconductor light emitting device having an active layer to be a light emitting layer and an electrode layer, and at least one of the electrode layers is a transparent electrode layer, and is transparent. At least one surface of the electrode layer has a texture shape.
In the above configuration, the texture particle diameter of the transparent electrode layer is preferably λ / (4 × n) or more (where λ is a wavelength at which the emission intensity of the semiconductor light emitting element is maximized, and n is the transparent electrode layer) The refractive index of
As a material for the transparent electrode layer, a material containing one or more of tin oxide, indium oxide, and zinc oxide is suitable. The transparent electrode layer preferably contains a material that enhances conductivity.
According to the said structure, the light emission output can be increased by providing a texture-shaped transparent electrode layer in the surface to a semiconductor light-emitting device.
本発明の半導体発光素子の製造方法は、テクスチュア形状の透明電極層を有する半導体発光素子の製造方法であって、透明電極層を化学蒸着法又は物理蒸着法で堆積することを特徴とする。
上記構成において、好ましくは透明電極層に、さらに熱処理を行なう工程を施す。
上記構成によれば、半導体発光素子の透明電極層の成膜中にその表面をテクスチュア形状にすることができるため、平坦な透明電極層を凹凸形状とするRIEなどのエッチング工程が不要となる。このため、発光出力の大きい半導体発光素子を低コストで製造することができる。
The method for producing a semiconductor light emitting device of the present invention is a method for producing a semiconductor light emitting device having a textured transparent electrode layer, wherein the transparent electrode layer is deposited by chemical vapor deposition or physical vapor deposition.
In the above configuration, preferably, the transparent electrode layer is further subjected to a heat treatment step.
According to the above configuration, the surface of the transparent electrode layer of the semiconductor light emitting element can be textured during the film formation, so that an etching process such as RIE that makes the flat transparent electrode layer uneven is unnecessary. For this reason, a semiconductor light emitting device having a large light emission output can be manufactured at low cost.
本発明によれば、半導体発光素子の電極をテクスチュア形状の透明電極層で被覆することで、光の取り出し効率を向上させ、発光出力の大きい半導体発光素子を提供することができる。
本発明の半導体発光素子の製造方法によれば、半導体発光素子の透明電極を成膜する工程で、その表面をテクスチュア形状にするので、フォトリソグラフィなどによるパターニング工程及びエッチング工程などが不要となり、廉価にして高輝度な量産性に優れた半導体発光素子を歩留まりよく製造することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the extraction efficiency of light can be improved and the semiconductor light-emitting device with a large light emission output can be provided by coat | covering the electrode of a semiconductor light-emitting device with a texture-shaped transparent electrode layer.
According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, the surface of the transparent electrode of the semiconductor light emitting device is formed into a textured shape, so that a patterning step and an etching step by photolithography or the like are not required, and the cost is low. Thus, a semiconductor light emitting device with high luminance and excellent mass productivity can be manufactured with high yield.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
最初に、本発明の半導体発光素子の第1の実施の形態について説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子1を模式的に示す断面図である。図1に示すように、本発明の半導体発光素子1は、発光層となる活性層8と、この活性層8の両側に形成される1対の電極層5,7と、を有する半導体発光素子である。具体的には、n型基板2上に、n層3及びp層4からなるpn接合が形成され、p層4上に形成される透明電極層5と、この透明電極層5上の一部に形成されたボンディングパッドとなるp電極6と、n型基板に形成されたn電極7と、から成る構造を有している。図において、Y方向が光の出射方向である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, a first embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor light emitting device 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a semiconductor light emitting device 1 according to the present invention includes an
本発明の特徴は、電極層5,7のうち少なくとも一方は、活性層8から発光する光を透過する透明電極層5で構成される。この透明電極層5の上記活性層8と対向する面がテクスチュア形状を有している。本発明においては、このような透明電極層5を、適宜、テクスチュア透明電極と呼んでいる。
ここで、pn接合は、n層3及びp層4をクラッド層とし、この間に挟まれる活性層8とから形成されるダブルヘテロ構造(以下、適宜DH構造と呼ぶ)でもよい。この場合、活性層8には故意には不純物を添加しない層(i層,n- ,p- )としてもよい。
なお、基板2をn型として説明したが、その反対導電型のp型の基板2でもよく、その場合には、上記各層の伝導型を基板に応じて変更すればよい。
A feature of the present invention is that at least one of the
Here, the pn junction may be a double heterostructure (hereinafter, referred to as a DH structure as appropriate) formed by the
Although the
図2は図1の透明電極層5の断面を示す拡大模式図である。図2に示すように、透明電極層5の活性層8と対向する面が、所謂表面が荒れたテクスチュア形状5A有している。このように、本発明の半導体発光素子1においては、透明電極層5の少なくとも一方の面がテクスチュア形状5Aを有している。テクスチュア形状5Aとは、素子内部側から素子表面側すなわち、発光層側から、光の取り出し側にかけて、先の尖った頂点を持つ粒状の形状であり、テクスチュア透明電極5はそれらが集合した構造を有している。図示の場合には、テクスチュア形状5Aは略三角形状の場合を示しているが、この形状は種々の形状とすることができる。テクスチュア形状5Aが略凹凸形状の場合には、凹部の底及び凸部の上部が平面ではない形状とし、半導体発光素子1内部への反射を低減することが好ましい。
FIG. 2 is an enlarged schematic view showing a cross section of the
図2に示すように、テクスチュア形状5Aの粒径dt ( 以下、適宜にテクスチュア粒径と呼ぶ) は、下記(1)式となるような寸法とする。
dt >λ/(4×n) (1)
ここで、λは半導体発光素子1の発光強度が最大となる波長であり、nは透明電極層5の屈折率である。
テクスチュア形状5Aの粒径dt を、半導体発光素子1の発光強度が最大となる波長、即ちピーク発光波長の1/(4×n)より大きい径とすることで、半導体発光素子1内部への反射を低減し、半導体発光素子1の発光出力を増大させることができる。しかしながら、テクスチュア粒径dt が10μm以上では、電極の平坦性が増すためにテクスチュア形状の効果が小さくなるので好ましくない。さらに、好ましくは、3μm以下とすることで、特に高い発光出力が得られる。本発明においては、半導体発光素子1の発光波長が200nm以上の場合、光出力を効果的に増大させることができる。さらに、透明電極層5の屈折率nは、半導体発光素子1に用いる半導体層の屈折率よりも小さくすることで効率良く光を取り出すことができる。
As shown in FIG. 2, the particle size d t of the
d t > λ / (4 × n) (1)
Here, λ is a wavelength at which the light emission intensity of the semiconductor light emitting element 1 is maximized, and n is a refractive index of the
By setting the particle diameter dt of the
上記透明電極層5の材料としては、酸化錫(SnO2 )、酸化インジウム(In2 O3 )、酸化亜鉛(ZnO)などの何れか1種類以上を含む材料を用いることができる。透明電極層には、導電性を高める材料が含まれていてもよい。このような導電性を高める材料としては、Ga(ガリウム),Mg(マグネシウム),Zn等が挙げられる。
As the material of the
次に、本発明の第2の実施形態に係る半導体発光素子について説明する。
図3は、本発明の第2の実施形態に係る半導体発光素子1Aを模式的に示す断面図である。図3に示すように、本発明の半導体発光素子10は、図1に示す半導体発光素子1のn基板2を除去した構造を有している。この場合には、pn接合を例えば100μmという厚い層にした以外は、半導体発光素子1と同じ構造である。この場合には、n型基板2に吸収される発光を低減化することができるので、その分、pn接合からの発光が上方へ出射し易くなる。
Next, a semiconductor light emitting element according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor light emitting device 1A according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the semiconductor
次に、本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子について説明する。
図4は、本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子15を模式的に示す断面図である。図4に示すように、本発明の半導体発光素子15は、図1に示した半導体発光素子1と比較して、さらに、p電極6の下部とp層4との間に、オーミック接合層12を形成した構造を有している。この場合には、p層4とテクスチュア透明電極層5のオーミック抵抗が多少大きくとも、p層4に部分的に形成したオーミック接合層12により電流を通電することが可能となり、順方向電圧の上昇を抑制することができる。このオーミック接合層12としては、Pt(白金)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Au(金)の何れか1つ以上の層、又はこれらから選ばれる2種以上の合金から成る層とすることができる。
Next, a semiconductor light emitting element according to the third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor
次に、本発明の第4の実施形態に係る半導体発光素子について説明する。
図5は、本発明の第4の実施形態に係る半導体発光素子20を模式的に示す断面図である。図5に示すように、本発明の半導体発光素子20は、図1の半導体発光素子1のn型基板2をサファイア基板などの絶縁体からなる基板22とし、テクスチュア透明電極層5を、p層4との間に、オーミック接合層12を挿入して形成している。この場合、オーミック接合層12は、光出射に妨げにならないように、光透過率が大きい、つまり、薄い層とする。この場合、オーミック接合層12としては、上記のPt、Co、Ni、Auなどが挙げられる。例えば、Ptを50Å積層した層をオーミック接合層12とすることができる。上記の金属を複数積層した層をオーミック接合層12としてもよい。例えば、25ÅのCoと50ÅのAuからなる層、25ÅのNiと50ÅのAuからなる層をオーミック接合層12とすることもできる。このオーミック接合層12としては、InZnO2 、InGaMgO4 、In2 MgO4 などの透明な酸化物からなる導電層を用いることもできる。さらに、n電極7は、表面側からn層を露出させた切り込み層3A上に形成している。この半導体発光素子20は、InGaN系の青色発光ダイオードなどに適用することができる。
Next, a semiconductor light emitting element according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor
次に、本発明の第5の実施形態に係る半導体発光素子について説明する。
図6は、本発明の第5の実施形態に係る半導体発光素子25を模式的に示す断面図である。図6に示すように、本発明の半導体発光素子25は、図1に示す半導体発光素子1のテクスチュア透明電極層5上に、さらに、高透過率の第2の透明電極層26を設けた構造としている。この第2の透明電極層屈折率を、透明電極層5の屈折率よりも低くすれば、さらに、光の取り出し効率を向上させることができる。この第2の透明電極層26は、低抵抗の層を用いれば、透明電極層5全体の抵抗を下げられる。
Next, a semiconductor light emitting element according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor
次に、本発明の第6の実施形態に係る半導体発光素子について説明する。
図7及び8は、本発明の第6の実施形態に係る半導体発光素子30を模式的に示す断面図である。
図7に示すように、本発明の半導体発光素子30は、図3に示す半導体発光素子10のテクスチュア透明電極層5上に、さらに、反射層31を設け、テクスチュア透明電極層5の一部にはp電極6を設けた構造である。この場合、光出射面をn層側としている。この反射層31の材質としては、Al(アルミニウム)、Rh(ロジウム)、Ag等の発光波長において反射率の高い材料を用いればよい。
この場合、図8に示すように、テクスチュア透明電極層5と反射層31との間には、さらに絶縁層32を挿入してもよい。テクスチュア透明電極層5の一部にはp電極6を設けた構造としている。このようにすれば、テクスチュア透明電極層5に含まれている酸素を反射層31の金属が還元して、透過率が低下するのを防止することができる。この絶縁層32としては、SiO2 、TiO2 、SiN、SiON、Al2 O3 、AlNなどを用いることができる。この場合、n層7側の表面に、さらに、テクスチュア形状の透明電極層を形成してもよい。
本発明の半導体発光素子30によれば、活性層8の下部へ出射する光を、反射層31でn層7側へ反射させることができるので、さらに、光取り出し効率が向上する。この場合、n層7側にもテクスチュア形状の透明電極層が形成されている場合には、さらに、光取り出し効率が向上する。
Next, a semiconductor light emitting element according to a sixth embodiment of the present invention will be described.
7 and 8 are cross-sectional views schematically showing a semiconductor
As shown in FIG. 7, the semiconductor
In this case, as shown in FIG. 8, an insulating
According to the semiconductor
図9は、本発明の第6の実施形態に係る半導体発光素子の別の変形例を模式的に示す断面図である。図9に示すように、半導体発光素子35には、テクスチュア透明電極層5と反射層31との間には、絶縁層32が挿入されている。本発明の半導体発光素子35によれば、活性層8の下部に出射する光を、反射層31で基板22側に反射させることができるので、さらに、光取り出し効率が向上する。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing another modification of the semiconductor light emitting device according to the sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, in the semiconductor
上記第2〜6の実施形態においても、テクスチュア透明電極層5の構造は、第1の実施形態に係る半導体発光素子1と同様で、その作用も同じであり、半導体発光素子10,15,20,25,30,35の表面上方(図3〜9のY方向)への発光出力を著しく増大させることができる。
本発明の半導体発光素子1,10,15,20,25,30,35に用いる材料としては、赤外、可視光、紫外の各波長を発光できる材料であれば何でもよい。例えば、AlGaAs系、AlGaInP系、GaP系、AlInGaN系、InGaN系その他種々の化合物半導体等を用いることができる。
なお、図1、図3〜7に示した本発明の半導体発光素子1,10,15,20,25,30,35は、さらにパッケージに搭載されるが、半導体発光素子の上部を砲弾型などの空気よりも屈折率の大きいエポキシ樹脂からなるレンズなどで被覆することにより、さらに、発光出力を増大させることができる。このレンズの屈折率は、テクスチュア透明電極層5の屈折率よりも小さいほうが発光出力を増大させることができるので好ましい。
Also in the second to sixth embodiments, the structure of the texture
The material used for the semiconductor
The semiconductor
次に、本発明の半導体発光素子の製造方法について説明する。
上記実施形態1〜6において、最初に基板2,22上に半導体発光素子の動作層となるpn接合やダブルヘテロ構造をエピタキシャル成長方法により堆積させる。
Next, the manufacturing method of the semiconductor light emitting device of the present invention will be described.
In the first to sixth embodiments, first, a pn junction or a double heterostructure that becomes an operation layer of the semiconductor light emitting element is deposited on the
次に、基板表面側のp層4上に粗面化された透明電極層5を、CVD法(化学蒸着法)やPVD(物理蒸着法)、電析法などにより堆積する。この際、テクスチュア透明電極層5は、成膜速度を速めることにより形成することができる。従来の透明電極層において、平坦な表面を得るために必要な成膜条件は、例えば、3×10-4Torr以上の真空中において、基板温度を200℃以上、成膜速度は1Å/sec程度としている。本発明のテクスチュア透明電極層5においては、成膜速度を10Å/secと速くすることで、透明電極材料の凝集を促進し、透明電極層5をテクスチュア形状とすることができる。透明電極層5の形成においては、その成膜工程において、成膜速度を変えて形成しても良い。例えば、1Å/secの成膜速度で1000Å(100nm)成膜した後、10Å/secの成膜速度で2000Å(200nm)成膜して、透明電極層5をテクスチュア形状としてもよい。この場合には、透明電極層5に最初に平坦な層を形成した後、その表面におけるテクスチュア形状を形成するので、テクスチュア形状における粒径の粗大化を容易に行なうことができ、光取り出し効率を向上させることができる。
Next, the roughened
上記テクスチュア透明電極層5は、400℃以上700℃でAr又はN2 などの不活性ガス雰囲気や真空中で熱処理を行なうことで、テクスチュア透明電極における各粒状での結晶性をさらに高め、透明度を上げることができ、テクスチュア透明電極層5の抵抗を下げることができる。この場合、熱処理温度や熱処理時間は、本発明の半導体発光素子1における発光波長で、テクスチュア透明電極層5の透明度が高くなるようにすればよい。上記熱処理時間は10分以上10時間未満の間の熱処理とすればよい。この熱処理時間が10分以下では、透明度の向上や低抵抗化が不十分であり好ましくない。逆に、熱処理時間が10時間以上では、半導体素子への熱負荷が増大し、発光出力が低下するおそれがあり好ましくない。
The texture
最後に、p電極6及びn電極7を形成することで、本発明の半導体発光素子を製造することができる。
なお、p電極6及びn電極7の上には、さらに、Auなどから成るボンディングパッドを形成してもよい。また、半導体発光素子10の場合には、比較的厚いpn接合を基板上にエピタキシャル成長させた後、基板をエッチングにより除去することで製造することができる。この場合には、n電極はn層3に形成すればよい。
Finally, by forming the
A bonding pad made of Au or the like may be further formed on the p-
これにより、本発明の半導体発光素子の製造方法によれば、粗面化されたテクスチュア形状の透明電極層5を、フォトリソグラフィによるパターニング工程及びエッチング工程を施すことなく形成できる。このため透明電極層5の表面をエッチングする工程が不要となり、半導体発光素子1,10,15,20,25,30,35を短時間で製造することができると共に、そのコストを低減化することができる。
Thereby, according to the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device of the present invention, it is possible to form the rough textured
以下、本発明の半導体発光素子の実施例について説明する。
最初に、実施例1の赤色垂直共振器型発光ダイオードの製造方法について説明する。
図1に示す半導体発光素子1として、n型GaAs基板2上に、GaAs及びGaAlAsからなるブラック反射層、AlGaInP系からなるクラッド層とi−InGaP系からなる活性層8を有するダブルヘテロ接合から成る垂直共振器型発光ダイオードを製造した。p層4の最表面には、テクスチュア透明電極層5を形成した。
Examples of the semiconductor light emitting device of the present invention will be described below.
First, a method for manufacturing the red vertical cavity light emitting diode of Example 1 will be described.
The semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. 1 is composed of a double heterojunction having a black reflective layer made of GaAs and GaAlAs, a clad layer made of AlGaInP, and an
厚さが300nmのテクスチュア透明電極層5はITO膜により形成した。ITO膜は、酸化錫とインジウム錫を材料として、真空蒸着により成膜した。真空蒸着時の真空度は1×10-4Paであり、基板を200℃に加熱した。成膜速度を通常の平坦な面を得るときの2Å/secよりも、高速の15Å/secとすることにより、透明電極層5のテクスチュア粒径を0.16μmとすることができた。この場合、成膜したITO膜を、さらに、窒素雰囲気中において400℃で2時間熱処理を行ない、オーミック抵抗を低減させた。透明電極層5のテクスチュア粒径は、原子間力顕微鏡により凹部間の距離を測定して求めた。なお、n基板2には、Ni/Au−Ge/Auからなるn電極7を形成し、上記のテクスチュア透明電極層5の一部には、ボンディングパッドとなる電極をNi/Pt/Auにより形成した。
The texture
実施例2の半導体発光素子として、図4に示す青色発光ダイオード20を製造した。サファイア基板22上に、発光波長が460nmとなる組成のInGaAlN系のダブルヘテロ接合構造をエピタキシャル成長方法で作製し、p層4には、最初、薄いオーミック接合層12を形成した。
次に、成膜速度を10Å/secとし、熱処理を700℃で10分とした以外は、実施例1と同様にして、テクスチュア形状を有する透明電極層5を堆積した。このテクスチュア透明電極層5の粒径は0.12μmであった。
ここで、n層にn電極を形成する領域3Aは、エピタキシャル成長した成長層を、マスク工程などよりエッチングして、n層の電極形成領域3Aを露出してから、Ti/Alを蒸着した後に熱処理を行ない、n電極7を形成した。テクスチュア透明電極層5及びn電極7には、さらに、Ti/Pt/Auから成るボンディングパッドを形成した。
As a semiconductor light emitting device of Example 2, a blue
Next, a
Here, in the
(比較例1)
次に、比較例について説明する。
テクスチュア透明電極層5とせずに平坦な透明電極層とするために、成膜速度を1Å/secとした以外は、実施例1と同様にして、比較例1の赤色半導体発光素子を製造した。
(Comparative Example 1)
Next, a comparative example will be described.
A red semiconductor light emitting device of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the film forming rate was set to 1 cm / sec in order to obtain a flat transparent electrode layer instead of the texture
(比較例2)
テクスチュア透明電極層5とせずに平坦な透明電極層とするために、成膜速度を1Å/secした以外は、実施例2と同様にして、比較例2の青色半導体発光素子を製造した。この場合、比較例1と同様に、透明電極層の最表面には凹凸がなく平坦な面であった。表1に、上記の実施例1,2及び比較例1,2における透明電極層の形成条件を示す。
A blue semiconductor light emitting device of Comparative Example 2 was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the film forming rate was 1 Å / sec in order to obtain a flat transparent electrode layer instead of the texture
次に、実施例及び比較例の半導体発光素子の発光特性について説明する。
表2は、実施例及び比較例の透明電極層5におけるテクスチュア形状の粒径(μm),発光ダイオードのピーク発光波長(nm)及び発光出力(mW)を示す。発光波長及び発光出力は、順方向電流が20mAで測定した値である。ここで、発光出力は、積分球を用いて測定した。
Table 2 shows the texture-shaped particle size (μm), the peak light emission wavelength (nm), and the light emission output (mW) of the light emitting diode in the
表1から明らかなように、実施例1及び比較例1の発光ピーク波長は共に、646nmであり、実施例1及び比較例1の半導体発光素子の発光出力は、それぞれ、1.36mW、1.25mWであった。これから、テクスチュア透明電極層5を有する実施例1の赤色半導体発光素子の発光出力が増大することが判明した。
As is clear from Table 1, the emission peak wavelengths of Example 1 and Comparative Example 1 are both 646 nm, and the light emission outputs of the semiconductor light emitting devices of Example 1 and Comparative Example 1 are 1.36 mW, 1. It was 25 mW. From this, it has been found that the light emission output of the red semiconductor light emitting device of Example 1 having the texture
実施例2及び比較例2の発光ピーク波長は共に、461nmであり、実施例2及び比較例2の発光出力は、それぞれ、3.35mW、3.14mWであった。これから、テクスチュア透明電極層5を有する実施例2の青色半導体発光素子の方が、発光出力が増大することが判明した。
Both the emission peak wavelengths of Example 2 and Comparative Example 2 were 461 nm, and the emission outputs of Example 2 and Comparative Example 2 were 3.35 mW and 3.14 mW, respectively. From this, it was found that the light emission output of the blue semiconductor light emitting device of Example 2 having the texture
上記した実施例及び比較例によれば、本発明のテクスチュア透明電極層5を有する半導体発光素子において、その発光出力の向上を図ることができることが判明した。即ち、本発明によれば、製造工程数を増加させることなく、赤色発光ダイオード、青色発光ダイオードの何れであっても発光出力を約10%弱向上させることができることがわかった。
According to the above-described Examples and Comparative Examples, it has been found that the light emission output of the semiconductor light emitting device having the texture
本発明は、上記実施例に記載の半導体発光素子におけるテクスチュア透明電極層の成膜方法に限定されることなく、どのような方法でもよく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。 The present invention is not limited to the film forming method of the texture transparent electrode layer in the semiconductor light emitting device described in the above embodiment, and any method may be used, and various methods can be used within the scope of the invention described in the claims. Needless to say, variations are possible and are within the scope of the present invention.
1,10,15,20,25,30,35:半導体発光素子
2:基板
3:n層
3A:切り込み領域
4:p層
5:テクスチュア透明電極層
5A:テクスチュア
6:p電極(ボンディングパッド)
7:n電極
8:活性層(i層)
12:オーミック接合層
22:基板(絶縁基板)
26:第2の透明電極層
31:反射層
32:絶縁層
1, 10, 15, 20, 25, 30, 35: Semiconductor light emitting device 2: Substrate 3:
7: n electrode 8: active layer (i layer)
12: Ohmic junction layer 22: Substrate (insulating substrate)
26: Second transparent electrode layer 31: Reflective layer 32: Insulating layer
Claims (6)
上記電極層のうち少なくとも一方は透明電極層であり、該透明電極層の少なくとも一方の面がテクスチュア形状を有することを特徴とする、半導体発光素子。 A semiconductor light emitting device having an active layer to be a light emitting layer and an electrode layer,
At least one of the electrode layers is a transparent electrode layer, and at least one surface of the transparent electrode layer has a texture shape.
上記透明電極層を化学蒸着法又は物理蒸着法で堆積する工程から成ることを特徴とする、半導体発光素子の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor light emitting device having a textured transparent electrode layer,
A method for producing a semiconductor light emitting device, comprising the step of depositing the transparent electrode layer by chemical vapor deposition or physical vapor deposition.
6. The method of manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 5, further comprising a step of performing a heat treatment on the transparent electrode layer.
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