JP2008141015A - Light emitting diode device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は発光ダイオード素子(以下「LED素子」ともいう。)に関し、とりわけ、発光素子構造を備えた半導体層を含む透光性の板状体と、該板状体の表面に形成された金属反射膜とを有し、該半導体層の内部で生じる光の少なくとも一部が該金属反射膜により反射されて、該板状体の外部に出射するように構成された、発光ダイオード素子に関する。 The present invention relates to a light-emitting diode element (hereinafter also referred to as “LED element”), and in particular, a translucent plate-like body including a semiconductor layer having a light-emitting element structure and a metal formed on the surface of the plate-like body. The present invention relates to a light emitting diode element that includes a reflective film, and is configured so that at least part of light generated inside the semiconductor layer is reflected by the metal reflective film and is emitted to the outside of the plate-like body.
図7は、特許文献1に開示されたLED素子の断面図である。図7に示す従来のLED素子100は、サファイアからなる透光性基板110Aと、3族窒化物系化合物半導体(以下「窒化物半導体」ともいう。)からなる透光性半導体層110Bと、ITO(酸化インジウム錫)からなる透光性電極層110Cとが、この順に積層されてなる、透光性の板状体110を有している。板状体110の一方の表面である、透光性基板110Aの裏面(透光性半導体層110Bが形成されていない側の面)は、エッチングまたは機械的加工により凹凸面とされたうえ、金属反射膜120で覆われている。透光性基板110Aと透光性半導体層110Bとの間にはバッファ層(図示せず)が介在されている。透光性半導体層110Bは、pn接合型の発光素子構造を構成するn型層110B−1とp型層110B−2とを有しており、好ましくは、pn接合部に活性層が設けられる。エッチングにより部分的に露出されたn型層110B−1の表面には負電極130が形成されている。透光性電極層110Cの上面の一部には、正電極140が形成されている。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the LED element disclosed in
ここで、窒化物半導体とは、一般式AlaInbGa1−a−bN(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦1)で表される化合物半導体であり、GaN、InGaN、AlGaN、AlInGaN、AlN、InNなど、任意の組成のものを含む。上記化学式において、3族元素の一部をB(ホウ素)、Tl(タリウム)などで置換したもの、また、N(窒素)の一部をP(リン)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、Bi(ビスマス)などで置換したものも、窒化物半導体に含まれる。 Here, the nitride semiconductor is a compound semiconductor represented by a general formula Al a In b Ga 1-ab N (0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ a + b ≦ 1). GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN, AlN, InN and the like having any composition are included. In the above chemical formula, a part of the group 3 element is substituted with B (boron), Tl (thallium), etc., and a part of N (nitrogen) is P (phosphorus), As (arsenic), Sb (antimony) Those substituted with Bi (bismuth) or the like are also included in the nitride semiconductor.
図7に示すLED素子100では、金属反射膜120の反射面が凹凸面となっているので、透光性半導体層110Bの内部で発生し透光性基板110Aを透過した光が、該金属反射膜120によって種々の方向に反射される。そのために、板状体110の内部における多重反射が抑制される他、金属反射膜120で反射された光が透光性基板110Aの側面からも素子外部に出射されるので、LED素子100は高い発光出力を示す。
図7に示すLED素子100を載置先部材(リードフレーム、ステム、プリント基板など)に固定してLEDランプを製造する場合には、金属反射膜120の外表面と載置先部材の表面とを接着する。このとき、金属反射膜120の外表面が平坦でないことから、LED素子100と載置先部材との間に空間が生じる。このような空間が生じると、LED素子100で発生する熱の放散が阻害されるという問題が発生する。また、この空間が気泡として形成された場合には、温度変化に伴って気泡内の圧力が変動するために、接着剤がストレスを受ける。このストレスにより接着剤の劣化が促進され、LEDランプの信頼性や寿命が低下するという問題が生じる。
When an LED lamp is manufactured by fixing the
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであり、その主な目的は、反射面が凹凸面となった金属反射膜を有しながらも、該金属反射膜の外表面を載置先部材の表面に接着することによって素子を載置先部材に固定する際に、素子と載置先部材との間に空間が生じ難い発光ダイオード素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the main object of the present invention is to provide a metal reflecting film whose reflecting surface is an uneven surface, but the outer surface of the metal reflecting film is the surface of the mounting member. It is an object of the present invention to provide a light-emitting diode element in which a space is hardly generated between the element and the placement destination member when the element is fixed to the placement destination member by bonding to the substrate.
上記の目的を達成するために、次の特徴を有する発光ダイオード素子を提供する。
(1)発光素子構造を備えた半導体層を含む透光性の板状体と、該板状体の表面に形成された金属反射膜とを有し、該半導体層の内部で生じる光の少なくとも一部が該金属反射膜により反射されて、該板状体の外部に出射するように構成された、発光ダイオード素子であって、前記金属反射膜に覆われた前記板状体の表面が凹凸面となっており、該金属反射膜の外表面が平坦化されて鏡面となっている、発光ダイオード素子。
(2)前記板状体が透光性基板を含んでおり、該透光性基板の表面が前記凹凸面の少なくとも一部を構成している、前記(1)に記載の発光ダイオード素子。
(3)前記板状体が透明導電膜材料からなる透光性電極層を含んでおり、該透光性電極層の表面が前記凹凸面の少なくとも一部を構成している、前記(1)に記載の発光ダイオード素子。
(4)前記半導体層の表面が前記凹凸面の少なくとも一部を構成している、前記(1)に記載の発光ダイオード素子。
(5)前記半導体層が3族窒化物系化合物半導体からなる、前記(1)〜(4)のいずれかに記載の発光ダイオード素子。
(6)発光素子構造を備えた半導体層を含む透光性の板状体と、該板状体の表面に形成された金属反射膜とを有し、該半導体層の内部で生じる光の少なくとも一部が該金属反射膜により反射されて、該板状体の外部に出射するように構成された、発光ダイオード素子の、製造方法であって、前記板状体を準備する工程と、前記金属反射膜で覆うべき前記板状体の表面を加工して凹凸面とする工程と、前記凹凸面を覆うように前記金属反射膜を構成する金属膜を形成する工程と、前記金属膜の外表面をポリッシングにより平坦化して鏡面とする工程と、を有する製造方法。
In order to achieve the above object, a light emitting diode device having the following characteristics is provided.
(1) A translucent plate-like body including a semiconductor layer having a light-emitting element structure, and a metal reflecting film formed on the surface of the plate-like body, and at least light generated inside the semiconductor layer A light-emitting diode element configured to be partially reflected by the metal reflection film and emitted to the outside of the plate-like body, and the surface of the plate-like body covered with the metal reflection film is uneven A light-emitting diode element having a surface, the outer surface of the metal reflective film being flattened to be a mirror surface.
(2) The light-emitting diode element according to (1), wherein the plate-like body includes a light-transmitting substrate, and a surface of the light-transmitting substrate forms at least a part of the uneven surface.
(3) The plate-like body includes a translucent electrode layer made of a transparent conductive film material, and the surface of the translucent electrode layer constitutes at least a part of the uneven surface. The light emitting diode element as described in.
(4) The light-emitting diode element according to (1), wherein a surface of the semiconductor layer constitutes at least a part of the uneven surface.
(5) The light-emitting diode element according to any one of (1) to (4), wherein the semiconductor layer is made of a group III nitride compound semiconductor.
(6) A translucent plate-like body including a semiconductor layer having a light-emitting element structure, and a metal reflective film formed on the surface of the plate-like body, and at least light generated inside the semiconductor layer A method of manufacturing a light-emitting diode element, a part of which is reflected by the metal reflecting film and emitted to the outside of the plate-like body, the step of preparing the plate-like body, and the metal A step of processing the surface of the plate-like body to be covered with a reflective film to form an uneven surface; a step of forming a metal film constituting the metal reflective film so as to cover the uneven surface; and an outer surface of the metal film Flattening by polishing to make a mirror surface.
本発明によれば、反射面が凹凸面となった金属反射膜を有しながらも、該金属反射膜の外表面を載置先部材の表面に接着することによって素子を載置先部材に固定する際に、素子と載置先部材との間に空間が生じ難い発光ダイオード素子を得ることができる。 According to the present invention, the element is fixed to the placement destination member by adhering the outer surface of the metal reflection film to the surface of the placement destination member, even though the metal reflection film has a concave and convex reflection surface. In doing so, it is possible to obtain a light-emitting diode element in which a space is hardly generated between the element and the mounting member.
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るLED素子の構造を示す断面図である。このLED素子10は、サファイアからなる透光性基板11Aと、窒化物半導体からなる透光性半導体層11Bと、ITOからなる透光性電極層11Cとが、この順に積層されてなる、透光性の板状体11を有している。板状体11の一方の主面である、透光性基板11Aの裏面は、凹凸面とされたうえ、金属反射膜12で覆われている。透光性基板11Aと透光性半導体層11Bとの間にはバッファ層(図示せず)が介在されている。透光性半導体層11Bは、pn接合型の発光素子構造を構成するn型層11B−1とp型層11B−2とを有しており、好ましくは、pn接合部に活性層が設けられる。エッチングにより部分的に露出されたn型層11B−1の表面には負電極13が形成されている。透光性電極層11Cの上面の一部には、正電極14が形成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of an LED element according to
図1に示すLED素子10では、金属反射膜12の反射面が凹凸面となっているので、透光性半導体層11Bの内部で発生し、透光性基板11Aを透過した光が、該金属反射膜12によって種々の方向に反射される。そのために、板状体11の内部における多重反射が抑制される他、金属反射膜12で反射された光が透光性基板11Aの側面からも素子外部に出射されるので、素子の発光出力が高くなる。
In the
更に、図1に示すLED素子10は、金属反射膜12の外表面が平坦化されて鏡面となっている。そのため、LED素子10を載置先部材に固定してLEDランプを製造したときに、素子10と載置先部材との間に空間が生じない。よって、LED素子10で発生する熱が載置先部材を介して効率よく放散されることになる。また、接着に用いる接着剤に気泡が入ることもないので、気泡内の圧力変化に起因する接着剤の劣化が発生することがなく、かかる接着剤の劣化に起因するLEDランプの信頼性低下や短寿命化という問題が発生しない。
Furthermore, the
図1に示すLED素子10は、次のようにして製造することができる。
まず、サファイアからなる透光性基板11A上に、有機金属化合物気相成長(MOVPE)法、ハイドライド気相成長(HVPE)法、分子ビームエピタキシー(MBE)法など、公知の気相エピタキシャル成長法を用いて、窒化物半導体からなるバッファ層(図示せず)、窒化物半導体からなるn型層11B−1、窒化物半導体からなるp型層11B−2を、順次成長させて積層し、透光性半導体層11Bを形成する。バッファ層は、例えば、GaN、AlGaN、AlNなどからなる低温バッファ層である。好ましくは、低温バッファ層の上に、アンドープトGaNからなる単結晶性の高温バッファ層を積層する。n型層11B−1は、例えば、SiドープトGaN層とする。p型層11B−2は、例えば、MgドープトAlGaNクラッド層と、MgドープトGaNコンタクト層とを積層して、2層構造とする。n型層11B−1とp型層11B−2との接合部には、例えば、InGaN井戸層を含む多重量子井戸構造の活性層を設ける。p型層11B−2に添加したp型不純物を活性化させるためのアニーリング処理や電子線照射処理は適宜行うことができる。
The
First, a known vapor phase epitaxial growth method such as an organic metal compound vapor phase growth (MOVPE) method, a hydride vapor phase growth (HVPE) method, or a molecular beam epitaxy (MBE) method is used on a light-transmitting
透光性半導体層11を形成したら、次に、p型層11B−2の表面に、ITOからなる透光性電極層11Cを形成する。その形成方法としては、CVD法(熱CVD、プラズマCVD、MOCVD、光CVD)、スプレー法、スパッタリング法、真空蒸着法、クラスタービーム蒸着法、パルスレーザ蒸着法、イオンプレーティング法、ゾルゲル法、レーザアブレーション法、その他、公知のITO薄膜の形成方法を任意に用いることができる。p型層11B−2と、ITOからなる透光性電極層11Cとの間には、コンタクト抵抗を低減するための層として、数Å〜数十Åの膜厚に形成した、Au、Ni/Auなどからなる、透光性の金属薄膜を介在させてもよい。透光性電極層11Cは、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、IZO(インジウム亜鉛酸化物)、FTO(フッ素ドープ酸化錫)、窒化チタンなど、ITO以外の透明導電膜材料を用いて形成することもできる。透光性電極層11Cの形成後、その上面の一部に、Ti、Au、Al、Cuなどを用いて、正電極14を形成する。この正電極14は、ワイヤボンディング用のボンディングパッドである。
After forming the
LED素子10においては、透光性電極層11Cに代えて、透光性を有する薄膜金属電極、または、透光性半導体層11Bの内部で生じる光が通過し得る開口部を設けた開口金属電極を形成することもできる。これらの電極は、p型層11B−2とオーミック接触を形成するように、少なくともp型層と接する部分を、Au、Ni、Co、白金族元素(Platinum Group Metals)などの単体または合金で形成する。
In the
正電極14を形成したら、次に、反応性イオンエッチング法を用いて、p型層11B−2の表面側から、n型層11B−1に達する深さのエッチングを行って、n型層11B−1の表面を部分的に露出させる。そして、露出したn型層11B−1の表面に、負電極13を形成する。負電極13は、n型層11B−1とオーミック接触を形成するように、少なくともn型層と接する部分を、Al、Ti、W、Ni、Cr、Vなどの単体または合金で形成する。なお、透光性基板として、サファイア基板のような絶縁性基板ではなく、SiC基板、GaN基板、ZnO基板などの導電性基板(半導体基板)を用いる場合には、負電極をn型層の表面に形成しないで、透光性基板の裏面に形成することもできる。負電極13を形成した後、電極の表面を除く素子の表面に絶縁保護膜を形成することが好ましい。
After the
負電極13の形成後、透光性基板11Aの裏面を加工して凹凸面とする。ひとつの方法として、透光性基板の裏面上にポリマー、金属などからなるミクロンオーダーまたはサブミクロンオーダーの粒径を有する微粒子を堆積し、これをマスク(ランダムエッチングマスク)として、透光性基板の裏面をエッチングし、凹部を形成する。他の方法では、透光性基板の裏面上にフォトレジスト膜を形成し、該フォトレジスト膜にフォトリソグラフィ技法を用いて開口パターンを形成したものを、エッチングマスクとして用いることもできる。この方法には、加工領域を制御できるという利点がある。例えば、透光性基板11Aの裏面のうち、後の工程でウェハを分割してチップにするときの分割ラインが通る領域は平坦なまま残し、それ以外の領域を加工して凹凸面とするとともに、金属反射膜12も該分割ラインが通る領域には形成しないようにすることによって、ウェハを分割する方法の選択の自由度を高くすることができる。透光性基板の裏面に凹部を形成するためのエッチング方法に限定はなく、プラズマエッチングや反応性イオンエッチングなどのドライエッチング法、エッチング液を用いたウェットエッチング法のいずれも採用可能である。
After the
透光性基板11Aの裏面を加工して凹凸面とするために、エッチング以外の方法として、機械的な加工方法を用いることができる。例えば、透光性基板の裏面は、研削や、比較的粗い研磨粒子を用いた研磨により、凹凸面とすることができる。あるいは、ダイシングブレードなどを用いた切削加工により、透光性基板の裏面を凹凸面とすることもできる。
In order to process the back surface of the
透光性基板11Aの裏面を凹凸面とするためには、上記のようなサブトラクティブな加工方法だけではなく、アディティブな加工方法を用いることもできる。すなわち、透光性基板の裏面上に、凹凸面における凸部となる突出部を付加する方法である。このような突出部の材料は、透光性を有するものであればよく、特に限定はされないが、好ましくは、透光性基板との屈折率差の小さい透光性材料で形成する。例えば、透光性基板がサファイア基板である場合、突出部の好ましい材料として、酸化アルミニウム、スピネル、ITOなどが挙げられる。突出部の形成方法としては、蒸着、スパッタリング、CVDなどの気相堆積法が好ましく例示される。低温成膜が可能な気相体積法を用いる場合には、フォトリソグラフィ技法を用いたリフトオフ法により、突出部を所望のパターンに形成することが可能である。
In order to make the back surface of the
透光性基板11Aの裏面を凹凸面とするときの、凹凸面の構造に特に限定はなく、連続した凸部と孤立した凹部とからなる構造(例えば、平坦面のところどころに、半球状、円柱状、角柱状、円錐状、円錐台状、角錐状、角錐台状など形状を有する孔が開口した構造)、連続した凹部と孤立した凸部とからなる構造(例えば、平坦面のところどころに、半球状、円柱状、角柱状、円錐状、円錐台状、角錐状、角錐台状などの形状を有する突出部が存在している構造)、リッジ状の凸部と溝状の凹部とが交互に並んでいる構造(凸部と凹部の断面の形状として三角形状、台形状、方形状等が挙げられ、また凸部と凹部が直線的に伸びているものや曲線的に伸びているもの、凸部または凹部が分岐を有しているもの、などが例示される。)、これらが混合した構造など、各種の構造とすることができる。凹凸面における凸部および凹部の形状(上面形状、断面形状)や配置は、規則的であってもよいし、不規則的であってもよい。好ましくは、凸部または凹部の側壁面が30度〜60度の傾斜角を有する傾斜面となるようにすると、凹凸面上に形成する金属反射膜の反射面で光が反射されたときの、光の伝播方向の変化の度合が大きくなるので、LED素子の出力向上効果が大きくなる。
The structure of the concavo-convex surface when the back surface of the
透光性基板11Aの裏面に、凹部をエッチングにより形成する場合の凹部の深さや、凸部を気相体積法で形成する場合の凸部の高さは、その最小値を、好ましくは0.5μm以上に設定し、より好ましくは1μm以上に設定し、特に好ましくは5μm以上に設定する。凹凸面の形成を機械的加工により行う場合には、凹凸面の表面粗さ(算術平均粗さRa)を0.1μm以上とすることが好ましく、0.2μm以上とすることがより好ましい。凹凸面における凹部と凸部との高低差に特に上限はないが、基板の加工に要する時間およびエネルギー、次の工程で金属反射膜により凹凸面の凹部を埋め込むのに要する時間およびエネルギーを考慮すると、高低差の最大値を50μm以下とすることが好ましく、25μm以下とすることがより好ましい。
The depth of the concave portion when the concave portion is formed by etching on the back surface of the
透光性基板11Aの裏面を加工して凹凸面とした後、該凹凸面を覆う金属反射膜12を形成する。金属反射膜12を形成するには、まず、該金属反射膜12を構成する金属膜を、該凹凸面を覆うように、かつ、この凹凸面の凹部を充填するように、形成する。このように金属膜を形成するための方法としては、CVD、スパッタリング、蒸着などの気相堆積法や、湿式法である電解メッキが挙げられる。凹凸面の凹部が孔状または溝状で、その開口部の幅に対する深さの比率が大きい場合には、凹凸面の表面に気相堆積法でシード層を形成した後、電解メッキによりシード層上にメッキ層を堆積することにより、凹部を金属で充填することができる。次に、上記形成した金属膜の外表面をポリッシングして、鏡面となるように平坦化する。ポリッシングは、好ましくは、CMP(Chemical Mechanical Polishing)である。金属反射膜12は、ポリッシングにより仕上げられた外表面を有するものであってもよいし、あるいは、ポリッシングされた金属膜の表面上に、更に、気相堆積法や湿式法によって、表面が鏡面となるように金属膜を堆積したものであってもよい。鏡面とする金属反射膜12の表面粗さ(算術平均荒さRa)は、好ましくは0.02μm以下であり、より好ましくは0.01μm以下である。
After processing the back surface of the
金属反射膜12は、少なくとも、反射面として機能する部分(透光性基板11Aと接する部分)を、反射性の良好なAg、AlまたはRhで形成することが好ましい。金属反射膜12は積層構造としてもよい。例えば、透光性基板11Aと接する部分に、気相法によりAg、AlまたはRhからなる反射層と、Cr、Pt、Ni、Ti、Auなどからなるシード層を順次堆積して積層した後、電解メッキによってシード層の上にAu、Ni、Cu、Agなどからなるメッキ層を積層することができる。金属反射膜12の外表面部には、接着剤として使用できるハンダ層や共晶合金層を形成することもできる。透光性基板11Aが導電性基板(半導体基板)である場合には、金属反射膜12に負電極としての機能を持たせることができる。その場合、金属反射膜のうち、透光性基板と接する部分の少なくとも一部を、透光性基板とオーミック接触を形成する金属で形成する。
The metal
最後に、ダイシング、スクライビング、レーザ溶断等、この分野における周知の方法を用いて、ウェハ上に形成されたLED素子を切り離し、チップにする。LED素子10では、この工程において、ウェハの金属反射膜12側の表面をダイシングテープに貼り付けた場合に、ウェハを分割して得られるチップがダイシングテープから脱落し難いという利点もある。これに対して、図7に示す従来のLED素子100では、金属反射膜120の外表面が凹凸面となっているために、この面とダイシングテープの粘着面との付着力が弱く、ウェハを分割して得たチップがダイシングテープから脱落し易いという問題があった。
Finally, the LED elements formed on the wafer are separated into chips by using well-known methods in this field such as dicing, scribing, laser cutting, and the like. The
(実施形態2)
図2は、実施形態2に係るLED素子の構造を示す断面図である。このLED素子20は、GaNからなる導電性の透光性基板21Aと、窒化物半導体からなる透光性半導体層21Bと、ITOからなる透光性電極層21Cとが、この順に積層されてなる、透光性の板状体21を有している。透光性基板21Aと透光性半導体層21Bとの間には、好ましくは、バッファ層(図示せず)が介在される。透光性半導体層21Bは、pn接合型の発光素子構造を構成するn型層21B−1とp型層21B−2とを有しており、好ましくは、pn接合部に活性層が設けられる。板状体21の一方の主面である、透光性電極層21Cの表面は、凹凸面とされたうえ、正電極を兼用する金属反射膜22で覆われている。金属反射膜22は、凹凸面とされた透光性電極層21Cの表面の凹部を充填するように形成されており、かつ、その外表面は平坦化されて鏡面となっている。透光性基板21Aの外表面の一部には、負電極24が形成されている。LED素子21は、金属反射膜22の表面を載置先部材の表面に向けて、ジャンクションダウン実装される。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the LED element according to the second embodiment. This
(実施形態3)
図3は、実施形態3に係るLED素子の構造を示す断面図である。このLED素子30は、GaNからなる導電性の透光性基板31Aと、窒化物半導体からなる透光性半導体層31Bと、ITOからなる透光性電極層31Cとが、この順に積層されてなる、透光性の板状体31を有している。透光性半導体層31Bは、pn接合型の発光素子構造を構成するn型層31B−1とp型層31B−2とを有しており、好ましくは、pn接合部に活性層が設けられる。透光性電極層31Cは、透光性半導体層31の表面にドット状に分散されており、各ドットの形状は円錐台状となっている。それによって、板状体31の一方の主面が、透光性半導体層31Bの表面と透光性電極層31Cの表面とで構成された凹凸面とされている。この凹凸面を覆って、正電極を兼用する金属反射膜32が形成されている。金属反射膜32は、この凹凸面の凹部を充填するように形成されており、かつ、その外表面は平坦化されて鏡面となっている。透光性基板31Aの外表面の一部には、負電極34が形成されている。LED素子31は、金属反射膜32の表面を載置先部材の表面に向けて、ジャンクションダウン実装される。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the structure of the LED element according to the third embodiment. This
(実施形態4)
図4は、実施形態4に係るLED素子の構造を示す断面図である。このLED素子40は、GaNからなる導電性の透光性基板41Aと、窒化物半導体からなる透光性半導体層41Bと、ITOからなる透光性電極層41Cとが、この順に積層されてなる、透光性の板状体41を有している。透光性半導体層41Bは、pn接合型の発光素子構造を構成するn型層41B−1とp型層41B−2とを有しており、好ましくは、pn接合部に活性層が設けられる。透光性電極層41Cには開口部が形成されており、該開口部の位置において、透光性半導体層41Bに断面V字状の凹部がエッチングにより形成されている。この凹部はn型層41B−1に達する深さを有している。凹部は孔状(円錐孔または角錐孔)であってもよいし、溝状(V溝)であってもよい。凹部内に露出した窒化物半導体の表面は、透光性の絶縁保護膜(図示せず)により覆われている。絶縁保護膜の材料としては、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、スピネル、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、フッ化マグネシウム、フッ化リチウムなどが例示される。このように、板状体41の一方の主面は、透光性の絶縁保護膜の表面と、透光性電極層41Cの表面とで構成された、凹凸面とされている。この凹凸面を覆って、正電極を兼用する金属反射膜42が形成されている。金属反射膜42は、この凹凸面の凹部を充填するように形成されており、かつ、その外表面は平坦化されて鏡面となっている。透光性基板41Aの外表面の一部には、負電極44が形成されている。LED素子41は、金属反射膜42の表面を載置先部材の表面に向けて、ジャンクションダウン実装される。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the structure of the LED device according to the fourth embodiment. The
本実施形態4において、透光性半導体層41Cの開口部の位置に形成する凹部の断面形状はV字状の他、台形状、矩形状、半円状、U字状など、任意の形状とすることができる。この凹部は、いかなる断面形状を採用する場合にも、孔状または溝状とすることができる。本実施形態4においては、透光性電極41Cを、金属膜からなる透光性または不透光性の電極に置き換えることもできる。
In the fourth embodiment, the cross-sectional shape of the recess formed at the position of the opening of the
(実施形態5)
図5は、実施形態5に係るLED素子の構造を示す断面図である。このLED素子50は、窒化物半導体からなる透光性半導体層51Bと、透光性半導体層51Bに対して支持基板として接合された、ZnOからなる導電性の透光性基板51Dとが積層されてなる、透光性の板状体51を有している。透光性半導体層51Bは、pn接合型の発光素子構造を構成するn型層51B−1とp型層51B−2とを有しており、好ましくは、pn接合部に活性層が設けられる。板状体51の一方の主面である、透光性基板51Dの表面は、凹凸面とされたうえ、正電極を兼用する金属反射膜52で覆われている。金属反射膜52は、凹凸面とされた透光性基板51Dの表面の凹部を充填するように形成されており、かつ、その外表面は平坦化されて鏡面となっている。n型層51B−1の外表面の一部には、負電極54が形成されている。
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the structure of the LED element according to the fifth embodiment. The
図5に示すLED素子50を製造するには、まず、サファイア基板上に、バッファ層を介して、n型層51B−1とp型層51B−2を順に気相成長させて積層する。次に、p型層51B−2の表面にウェハボンディングによりZnOからなる透光性基板51Dを接合する。接合方法の詳細については、非特許文献1を参照することができる。接合後、透光性基板51Dの表面を加工して凹凸面としたうえ、この凹凸面を覆う金属反射膜52を形成する。更に、レーザリフトオフ、研磨、エッチングなどの方法を用いてサファイア基板とバッファ層を除去して、n型層51B−1を露出させ、露出したn型層51B−1の表面に負電極54を形成する。
To manufacture the
(実施形態6)
図6は、実施形態6に係るLED素子の構造を示す断面図である。このLED素子60は、GaNからなる導電性の第1の透光性基板61Aと、窒化物半導体からなる透光性半導体層61Bと、透光性半導体層61Bに対して支持基板として接合された、ZnOからなる導電性の第2の透光性基板61Dとが積層されてなる、透光性の板状体61を有している。板状体61の一方の主面である、第1の透光性基板61Aの外表面は加工されており、断面台形状の凸部を複数有する凹凸面とされている。この凸部は錘台状(円錐台、角錐台)であってもよいし、平坦な頂面を有するリッジ状であってもよい。各凸部の頂面上には、負電極64が形成されている。第1の透光性基板61Aと透光性半導体層61Bとの間には、好ましくは、バッファ層(図示せず)が介在される。透光性半導体層61Bは、pn接合型の発光素子構造を構成するn型層61B−1とp型層61B−2とを有しており、好ましくは、pn接合部に活性層が設けられる。板状体61の他方の主面である、第2の透光性基板61Dの表面は、凹凸面とされたうえ、正電極を兼用する金属反射膜62で覆われている。金属反射膜62は、凹凸面とされた透光性基板61Dの表面の凹部を充填するように形成されており、かつ、その外表面は平坦化されて鏡面となっている。
(Embodiment 6)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the LED element according to the sixth embodiment. The
本実施形態6において、第1の透光性基板61Aの表面に形成する凸部の高さ(凹部の底部から凸部の頂部までの高さ)は、加工前の第1の透光性基板61Aの厚さと同程度まで大きくすることができる。よって、この凸部の高さは、加工前の第1の透光性基板61Aの厚さにもよるが、50μm以上とすることができる。この凸部の高さを大きくする程、光が該凸部の側面から素子外部に取り出される確率が高くなり、素子の発光効率が良好となる。凸部の断面形状は、台形状の他、矩形状、半円状、三角形状など、任意の形状とすることができる。第1の透光性基板61Aの表面に設けた凸部の、それぞれの表面に電極を形成することにより、透光性半導体層61Bに均一に電流を注入することができる。ただし、このように電極を形成することは必須ではなく、例えば、第1の透光性基板61Aの表面に形成する電極は、複数の凸部のうちのひとつの表面にのみ形成してもよいし、あるいは、凹凸面の凹部の表面に形成してもよい。
In the sixth embodiment, the height of the convex portion (the height from the bottom of the concave portion to the top of the convex portion) formed on the surface of the first
図6に示すLED素子60を製造するには、まず、第1の透光性基板61AとなるGaN基板上に、バッファ層を介して、n型層61B−1とp型層61B−2を順に気相成長させて積層する。次に、p型層61B−2の表面にウェハボンディングによりZnOからなる第2の透光性基板61Dを接合する。接合方法の詳細については、非特許文献1を参照することができる。接合後、第2の透光性基板61Dの表面を加工して凹凸面としたうえ、この凹凸面を覆う金属反射膜62を形成する。更に、第1の透光性基板61Aの表面をエッチングまたは機械的方法により加工して凹凸面とする。そして、凹凸面とした第1の透光性基板61Aの凸部の頂面に、負電極64を形成する。
To manufacture the
図6に示すLED素子60では、GaNからなる第1の透光性基板61Aと、窒化物半導体からなる透光性半導体層61Bの屈折率差が小さい(または屈折率差がない)ために、透光性半導体層61Bの内部から第1の透光性基板61Aに向かって進む光は、透光性半導体層61Bと第1の透光性基板61Aとの界面では殆ど反射されることがない。同様のことが、第1の透光性基板61Aとして、窒化物半導体からなる透光性半導体層61Bよりも高い屈折率を有する基板(例えば、SiC基板)を用いた場合にもいえる。一方、ZnOからなる第2の透光性基板61Dは、窒化物半導体からなる透光性半導体層61Bよりも低い屈折率を有するので、透光性半導体層61Bと第2の透光性基板61Dとの界面に対して、透光性半導体層61B側から入射する光は、この界面で屈折率差による反射を受ける。したがって、LED素子60では、透光性半導体層61Bの内部で発生する光が、第1の透光性基板61A側の表面から素子外に取り出される確率が高くなる。
In the
本発明は、上記に明示的に示した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment explicitly shown above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
10、20、30、40、50、60 発光ダイオード素子
11、21、31、41、51、61 透光性の板状体
11A、21A、31A、41A、51A、61A 透光性基板
11B、21B、31B、41B、51B、61B 透光性半導体層
11C、21C、31C、41C 透光性電極層
51D、61D 透光性基板
12、22、32、42、52、62 金属反射膜
13 負電極
14、24、34、44、54、64 正電極
10, 20, 30, 40, 50, 60 Light-emitting
Claims (6)
該半導体層の内部で生じる光の少なくとも一部が該金属反射膜により反射されて、該板状体の外部に出射するように構成された、発光ダイオード素子であって、
前記金属反射膜に覆われた前記板状体の表面が凹凸面となっており、
該金属反射膜の外表面が平坦化されて鏡面となっている、
発光ダイオード素子。 A translucent plate-like body including a semiconductor layer having a light-emitting element structure, and a metal reflective film formed on the surface of the plate-like body,
A light-emitting diode element configured such that at least a part of light generated inside the semiconductor layer is reflected by the metal reflecting film and is emitted to the outside of the plate-like body;
The surface of the plate-like body covered with the metal reflective film is an uneven surface,
The outer surface of the metal reflective film is flattened to become a mirror surface,
Light emitting diode element.
該半導体層の内部で生じる光の少なくとも一部が該金属反射膜により反射されて、該板状体の外部に出射するように構成された、発光ダイオード素子の、製造方法であって、
前記板状体を準備する工程と、
前記金属反射膜で覆うべき前記板状体の表面を加工して凹凸面とする工程と、
前記凹凸面を覆うように前記金属反射膜を構成する金属膜を形成する工程と、
前記金属膜の外表面をポリッシングにより平坦化して鏡面とする工程と、
を有する製造方法。 A translucent plate-like body including a semiconductor layer having a light-emitting element structure, and a metal reflective film formed on the surface of the plate-like body,
A method for manufacturing a light-emitting diode element, wherein at least part of light generated inside the semiconductor layer is reflected by the metal reflecting film and is emitted to the outside of the plate-like body,
Preparing the plate-like body;
Processing the surface of the plate-like body to be covered with the metal reflective film to form an uneven surface;
Forming a metal film constituting the metal reflective film so as to cover the uneven surface;
Flattening the outer surface of the metal film by polishing to a mirror surface;
A manufacturing method comprising:
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---|---|
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Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010157716A (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-15 | Seoul Opto Devices Co Ltd | Light emitting device having a plurality of non-polar light emitting cells and method of manufacturing the same |
WO2011027679A1 (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-10 | エルシード株式会社 | Semiconductor light emitting element |
JP2011187658A (en) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element |
WO2012023954A1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | Invenlux Corporation | Light-emitting devices with substrate coated with optically denser material |
US8211724B2 (en) | 2008-12-31 | 2012-07-03 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having a plurality of non-polar light emitting cells and a method of fabricating the same |
US8232571B2 (en) | 2008-12-24 | 2012-07-31 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having plurality of light emitting cells and method of fabricating the same |
JP5122033B1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-16 | パナソニック株式会社 | Nitride semiconductor light emitting device |
JP2013033978A (en) * | 2011-05-18 | 2013-02-14 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element |
WO2013146327A1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | 富士電機株式会社 | Manufacturing method for silicon carbide semiconductor element |
US8604500B2 (en) | 2010-03-17 | 2013-12-10 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device and light emitting device package |
US9048409B2 (en) | 2010-09-24 | 2015-06-02 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same |
WO2018025805A1 (en) * | 2016-08-02 | 2018-02-08 | スタンレー電気株式会社 | Semiconductor light emitting element and method for producing same |
JP2020021964A (en) * | 2017-11-16 | 2020-02-06 | ローム株式会社 | Light-emitting element and light-emitting element package |
US10580929B2 (en) | 2016-03-30 | 2020-03-03 | Seoul Viosys Co., Ltd. | UV light emitting diode package and light emitting diode module having the same |
US20210226108A1 (en) * | 2018-05-17 | 2021-07-22 | Osram Oled Gmbh | Method for producing a semiconductor component having an insulating substrate, and semiconductor component having an insulating substrate |
-
2006
- 2006-12-01 JP JP2006326367A patent/JP2008141015A/en active Pending
Cited By (45)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8232571B2 (en) | 2008-12-24 | 2012-07-31 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having plurality of light emitting cells and method of fabricating the same |
US8648380B2 (en) | 2008-12-31 | 2014-02-11 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having a plurality of non-polar light emitting cells and a method of fabricating the same |
US8211724B2 (en) | 2008-12-31 | 2012-07-03 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having a plurality of non-polar light emitting cells and a method of fabricating the same |
US8436389B2 (en) | 2008-12-31 | 2013-05-07 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having a plurality of non-polar light emitting cells and a method of fabricating the same |
JP2010157716A (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-15 | Seoul Opto Devices Co Ltd | Light emitting device having a plurality of non-polar light emitting cells and method of manufacturing the same |
US8294171B2 (en) | 2008-12-31 | 2012-10-23 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having plurality of non-polar light emitting cells and method of fabricating the same |
US8183072B2 (en) | 2008-12-31 | 2012-05-22 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having plurality of non-polar light emitting cells and method of fabricating the same |
JPWO2011027679A1 (en) * | 2009-09-07 | 2013-02-04 | エルシード株式会社 | Semiconductor light emitting device |
JP2011176379A (en) * | 2009-09-07 | 2011-09-08 | El-Seed Corp | Semiconductor light emitting element |
WO2011027679A1 (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-10 | エルシード株式会社 | Semiconductor light emitting element |
CN102484183A (en) * | 2009-09-07 | 2012-05-30 | 崇高种子公司 | Semiconductor light emitting element |
JP4768894B2 (en) * | 2009-09-07 | 2011-09-07 | エルシード株式会社 | Semiconductor light emitting device |
KR101417541B1 (en) | 2009-09-07 | 2014-07-08 | 엘시드 가부시끼가이샤 | Semiconductor light emitting element |
US8941136B2 (en) | 2009-09-07 | 2015-01-27 | El-Seed Corporation | Semiconductor light emitting element |
JP2013042162A (en) * | 2009-09-07 | 2013-02-28 | El-Seed Corp | Semiconductor light emitting element |
US8242532B2 (en) | 2010-03-08 | 2012-08-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device |
JP2011187658A (en) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element |
US8604500B2 (en) | 2010-03-17 | 2013-12-10 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device and light emitting device package |
EP2367211B1 (en) * | 2010-03-17 | 2020-02-26 | LG Innotek Co., Ltd. | Light emitting diode and light emitting diode package |
WO2012023954A1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | Invenlux Corporation | Light-emitting devices with substrate coated with optically denser material |
US8723201B2 (en) | 2010-08-20 | 2014-05-13 | Invenlux Corporation | Light-emitting devices with substrate coated with optically denser material |
US9219196B2 (en) | 2010-09-24 | 2015-12-22 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same |
US9153750B2 (en) | 2010-09-24 | 2015-10-06 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same |
US10892386B2 (en) | 2010-09-24 | 2021-01-12 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same |
US10879437B2 (en) | 2010-09-24 | 2020-12-29 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same |
US10069048B2 (en) | 2010-09-24 | 2018-09-04 | Seoul Viosys Co., Ltd. | Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same |
US9882102B2 (en) | 2010-09-24 | 2018-01-30 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Wafer-level light emitting diode and wafer-level light emitting diode package |
US9543490B2 (en) | 2010-09-24 | 2017-01-10 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same |
US9293664B2 (en) | 2010-09-24 | 2016-03-22 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same |
US9048409B2 (en) | 2010-09-24 | 2015-06-02 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same |
US9070851B2 (en) | 2010-09-24 | 2015-06-30 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same |
JP2013033978A (en) * | 2011-05-18 | 2013-02-14 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element |
JP2014042059A (en) * | 2011-05-18 | 2014-03-06 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element |
US8835967B2 (en) | 2011-07-14 | 2014-09-16 | Panasonic Corporation | Nitride-based semiconductor light-emitting device |
WO2013008380A1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | パナソニック株式会社 | Nitride semiconductor light-emitting element |
US20130207150A1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-08-15 | Panasonic Corporation | Nitride-based semiconductor light-emitting device |
JP5122033B1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-16 | パナソニック株式会社 | Nitride semiconductor light emitting device |
US9040402B2 (en) | 2012-03-28 | 2015-05-26 | Fuji Electric Co., Ltd. | Fabrication method of silicon carbide semiconductor device |
JP2013207017A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Silicon carbide semiconductor element manufacturing method |
WO2013146327A1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | 富士電機株式会社 | Manufacturing method for silicon carbide semiconductor element |
US10580929B2 (en) | 2016-03-30 | 2020-03-03 | Seoul Viosys Co., Ltd. | UV light emitting diode package and light emitting diode module having the same |
US10727371B2 (en) | 2016-08-02 | 2020-07-28 | Stanley Electric Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting element and method for producing same |
WO2018025805A1 (en) * | 2016-08-02 | 2018-02-08 | スタンレー電気株式会社 | Semiconductor light emitting element and method for producing same |
JP2020021964A (en) * | 2017-11-16 | 2020-02-06 | ローム株式会社 | Light-emitting element and light-emitting element package |
US20210226108A1 (en) * | 2018-05-17 | 2021-07-22 | Osram Oled Gmbh | Method for producing a semiconductor component having an insulating substrate, and semiconductor component having an insulating substrate |
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