JP2007335793A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 発光効率と信頼性との両方が高い半導体発光素子は、発光半導体1と、導電性を有する支持基板2と、光反射金属層3と、第1及び第2の貼合せ金属層4、5と、マイグレーション抑制層6とを有する。光反射金属層3は、発光半導体領域1の1つの主面13の内側部分13aに配置され、マイグレーション抑制層6は外周部分13bに配置されている。第1の貼合せ金属層4は、光反射金属層3とマイグレーション抑制層6との両方を覆うように形成されている。
【選択図】図1
Description
また、請求項3に示すように、前記マイグレーション抑制層は、前記光反射金属層よりも高い抵抗率を有する材料から成り、前記電極は前記発光半導体領域の前記一方の主面の一部のみに形成され且つ光非透過性を有しており、前記半導体発光素子は、更に、前記発光半導体領域の他方の主面において前記電極に対向している部分に前記マイグレーション抑制層と同一の材料で形成された電流ブロック層を有していることが望ましい。
また、請求項4に示すように、更に、前記発光半導体領域の他方の主面と前記光反射金属層との間に配置された光透過性導電体層を有していることが望ましい。
また、請求項5に示すように、更に、前記発光半導体領域の側面を覆っている絶縁層を有することが望ましい。
また、請求項6に示すように、前記絶縁層は光透過性を有し、前記マイグレーション抑制層は、光反射性を有する材料から成り且つ前記発光半導体領域の前記他方の主面における前記光反射金属層が設けられていない前記外周部分の少なくとも一部を覆う部分及び前記絶縁層を覆う部分を有していることが望ましい。
また、請求項7に示すように、前記マイグレーション抑制層は、前記貼合せ金属層よりも高い抵抗率を有する材料で形成され且つ前記発光半導体領域の前記他方の主面における前記光反射金属層が設けられていない前記外周部分の少を覆う部分及び前記光反射金属層と前記貼合せ金属層との間に配置された部分を有し、前記マイグレーション抑制層の前記光反射金属層と前記貼合せ金属層との間に配置された部分に貫通孔が形成され、前記貼合せ金属層が前記貫通孔を介して前記貼合せ金属層に接続されていることが望ましい。
また、請求項8に示すように、本発明に従う発光半導体素子を製造するために、半導体を成長させるための成長用基板を用意する工程と、光を発生するための複数の半導体層から成る発光半導体領域を前記成長用基板の一方の主面上に気相成長方法で形成する工程と、前記発光半導体領域の一方の主面の外周部分の少なくとも一部には形成しないで前記外周部分よりも内側の部分上に光反射金属層を形成する工程と、前記発光半導体領域の前記一方の主面における前記外周部分の少なくとも一部に、前記光反射金属層に含まれている金属のマイグレーションを抑制するためのマイグレーション抑制層を形成する工程と、支持基板を用意する工程と、前記光反射金属層及び前記マイグレーション抑制層の露出面と前記支持基板の一方の主面との内の少なくとも一方に貼合せ金属層を設ける工程と、前記光反射金属層及び前記マイグレーション抑制層と前記支持基板とを前記貼合せ金属層を介して貼合せる工程と、前記貼合せ工程の前又は後に前記成長用基板を除去する工程と、前記発光半導体領域の主面に電極を形成する工程とを備えていることが望ましい。
AlxInyGa1-x-yN、
ここで、x及びyは0≦x<1、
0≦y<1、を満足する数値である。
本実施例では、p型半導体層9がp型GaN、活性層10がアンドープのInGaN、n型半導体層11がn型GaNで形成されている。
なお、図1では活性層10が1つの層で概略的に示されているが、実際には周知の多重量子井戸構造を有している。勿論、活性層10を1つの層で構成することもできる。また、この実施例では活性層10に導電型決定不純物がドーピングされていないが、p型又はn型不純物をドーピングすることもできる。
(1) 発光半導体領域1と支持基板2との間に配置された光反射金属層3の金属(例えばAg)は半導体発光素子の製造工程中又は後にマイグレーションによって発光半導体領域1の側面14上に付着し易い。もし活性層10の表面に金属が付着すると、n型半導体層11とp型半導体層9との間が短絡状態となり、光出力の低下が生じる。これに対して、図1に示すように光反射金属層3を発光半導体領域1の他方の主面13の内側部分13aのみに設け、外周部分13bにマイグレーション抑制層6を設けると、第1及び第2の貼合せ金属層4、5の貼合せ工程中及びその後における光反射金属層3の金属のマイグレーションを抑制することができ、半導体発光素子の信頼性が向上する。
(2) マイグレーション抑制層6は第1の貼合せ金属層4と同一の材料(Au)から成るので、マイグレーション抑制層6を容易且つ良好に形成することができる。
(3)マイグレーション抑制層6は光反射機能を有するので、光の取り出し効率の低減を抑えてマイグレーションを抑制することができる。
図7の半導体発光素子は、絶縁性を有するマイグレーション抑制層6aが設けられ、且つ光反射金属層3の中央に貫通孔21が設けられ、この貫通孔21の中にマイグレーション抑制層6aと同一材料で同時に形成された電流ブロック層6a´を有する点を除いて図1と同一に構成されている。絶縁性を有するマイグレーション抑制層6aは例えば酸化シリコン(SiO2)、又は窒化シリコン(SiN4)、又は酸化チタン(TiO2)、又はアルミナ(Al2O3)で構成するこが望ましい。
なお、マイグレーション抑制層6a及び電流ブロック層6a´を絶縁性材料で形成する代りに、発光半導体領域1に対する接触抵抗が光反射金属層3よりも高い半導体又は金属で形成することもできる。
但し、絶縁層23の外側に光反射体を配置することが要求されない場合には、マイグレーション抑制層6bを絶縁層23の外側に延在させないで、発光半導体領域1の他方の主面13の外周部分13bのみに設けることもできる。また、絶縁層23の外側にマイグレーション抑制層6bとは別の光反射体を配置することもできる。また、絶縁層23の外側に光反射体を配置することが要求されない場合には、絶縁層23を光不透過性材料で形成することができる。
(1) 絶縁膜23によって発光半導体領域1の側面14が保護されているので、発光半導体領域1の活性層10はマイグレーション抑制層6bと絶縁膜23との両方で保護され、光反射金属層3のマイグレーションによる特性劣化が大幅に改善される。
(2)絶縁膜23が光透過性を有し、この絶縁膜23が光反射性を有するマイグレーション抑制層6bで覆われているので、発光半導体領域1の側面14の方向に放射された光を発光半導体領域1の一方の主面12の方向に戻すことができ、光の取り出し効率が向上する
(3) 絶縁膜23を覆う光反射体が、マイグレーション抑制層6bの延在部で形成されているので、これを容易に形成することができる。
(4)光反射性を有しているマイグレーション抑制層6bが、発光半導体領域17の他方の主面13の外周部分13bに配置されているので、外周部分13bの方向に放射された光を発光半導体領域1の一方の主面12の方向に戻すことができ、光の取り出し効率が向上する。
(1) 図8及び図9の実施例3及び4においても、図7の電流ブロック層6a´と同様なものを設けることができる。
(2) 図7及び図9及び図10及び図11の実施例においても、図8の光透過性導電体層22と同様なものを設けることができる。
(3) 図1、図7〜11の各実施例において発光半導体領域1と光反射金属層3との間にオーミック接触性を改善するための半導体層を設けることができる。
(4) 図8の光透過性導電体層22の代わりにこれと同様に光反射金属層3の合金化を抑制する機能を有する合金化抑制層を設けることができる。
(5) 発光半導体領域1を窒化物半導体以外のAlGaInP等の3−5族化合物半導体で形成することができる。
(6) 発光半導体領域1の各層9、11の導電型を図1の実施例と逆にすることができる。即ち、一方の主面12側にp型半導体層を配置し、他方の主面13側にn型半導体層を配置することができる。
(7) 支持基板2を半導体で形成する場合にはここにダイオード等の半導体素子を形成することができる。
(8) 第1の貼合せ金属層4又は第2の貼合せ金属層5を省き、1つの貼合せ金属層を使用して支持基板2と光反射金属層3とを接合することができる。
(9) 半導体発光素子を載置するためのカップ状部材を設け、このカップ状部材の底部に半導体発光素子を配置すると共に、カップ状部材と半導体発光素子の側面との隙間を充填するように本発明に従うマイグレーション抑制層6を形成することもできる。
2 支持基板
3 光反射金属層
6 マイグレーション抑制層
7 第1の電極
8 第2の電極
Claims (8)
- 一方の主面と他方の主面とを有し且つ光を発生するための複数の半導体層を有している発光半導体領域と、
前記発光半導体領域の前記他方の主面の外周部分の少なくとも一部には配置されずに前記外周部分よりも内側の部分に配置された光反射金属層と、
前記発光半導体領域の前記他方の主面における前記光反射金属層が設けられていない前記外周部分の少なくとも一部に配置され且つ前記光反射金属層に含まれている金属のマイグレーションを抑制する機能を有しているマイグレーション抑制層と、
前記発光半導体領域を支持するための支持基板と、
前記光反射金属層及び前記マイグレーション抑制層と前記支持基板との間に配置され且つ前記光反射金属層よりもマイグレーションが発生し難い材料で形成されている貼合せ金属層と、
前記発光半導体領域の前記一方の主面に設けられた電極と
を備えていることを特徴とする半導体発光素子。 - 前記マイグレーション抑制層は、前記貼合せ金属層と同一材料から成ることを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
- 前記マイグレーション抑制層は、前記光反射金属層よりも高い抵抗率を有する材料から成り、
前記電極は前記発光半導体領域の前記一方の主面の一部のみに形成され且つ光非透過性を有しており、
前記半導体発光素子は、更に、前記発光半導体領域の他方の主面において前記電極に対向している部分に前記マイグレーション抑制層と同一の材料で形成された電流ブロック層を有していることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体発光素子。 - 更に、前記発光半導体領域の他方の主面と前記光反射金属層との間に配置された光透過性導電体層を有していることを特徴とする請求項1又は2又は3記載の半導体発光素子。
- 更に、前記発光半導体領域の側面を覆っている絶縁層を有していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 前記絶縁層は光透過性を有し、
前記マイグレーション抑制層は光反射性を有する材料から成り且つ前記発光半導体領域の前記他方の主面における前記光反射金属層が設けられていない前記外周部分の少なくとも一部を覆う部分及び前記絶縁層を覆う部分を有していることを特徴とする請求項5記載の半導体発光素子。 - 前記マイグレーション抑制層は、前記貼合せ金属層よりも高い抵抗率を有する材料で形成され且つ前記発光半導体領域の前記他方の主面における前記光反射金属層が設けられていない前記外周部分を覆う部分及び前記光反射金属層と前記貼合せ金属層との間に配置された部分を有し、前記マイグレーション抑制層の前記光反射金属層と前記貼合せ金属層との間に配置された部分に貫通孔が形成され、前記貼合せ金属層が前記貫通孔を介して前記光反射金属層に接続されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 半導体を成長させるための成長用基板を用意する工程と、
光を発生するための複数の半導体層から成る発光半導体領域を前記成長用基板の一方の主面上に気相成長方法で形成する工程と、
前記発光半導体領域の一方の主面の外周部分の少なくとも一部には形成しないで前記外周部分よりも内側の部分上に光反射金属層を形成する工程と、
前記発光半導体領域の前記一方の主面における前記外周部分の少なくとも一部に、前記光反射金属層に含まれている金属のマイグレーションを抑制するためのマイグレーション抑制層を形成する工程と、
支持基板を用意する工程と、
前記光反射金属層及び前記マイグレーション抑制層の露出面と前記支持基板の一方の主面との内の少なくとも一方に貼合せ金属層を設ける工程と、
前記光反射金属層及び前記マイグレーション抑制層と前記支持基板とを前記貼合せ金属層を介して貼合せる工程と、
前記貼合せ工程の前又は後に前記成長用基板を除去する工程と、
前記発光半導体領域の主面に電極を形成する工程と
を備えていることを特徴とする発光半導体素子の製造方法。
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