JP2010278237A

JP2010278237A - Light emitting element

Info

Publication number: JP2010278237A
Application number: JP2009129329A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Tanaka; 浩康田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2010-12-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element which is improved in light extraction efficiency. <P>SOLUTION: The light emitting element includes a first conductivity type semiconductor layer 2a, a light emitting layer 2b provided on the first conductivity type semiconductor layer 2a, a second conductivity type semiconductor layer 2c provided on the light emitting layer 2b, and a projection portion 3 provided such that a part of the projection portion 3 is buried in the second conductivity type semiconductor layer 2c and the rest is exposed from a surface of the second conductivity type semiconductor layer 2c, and made of a material having a higher refractive index than that of the light emitting layer 2b and the second conductivity type semiconductor layer 2c. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、光取出し効率を向上させた発光素子に関するものである。 The present invention relates to a light emitting element with improved light extraction efficiency.

現在、紫外光、青色光、緑色光等を発光する発光素子の開発が行われている。特に、ＩＩＩ族窒化物半導体を有する発光素子の光取出し効率の向上を目的とした開発が数多くされている。 Currently, light emitting elements that emit ultraviolet light, blue light, green light, and the like are being developed. In particular, there have been many developments aimed at improving the light extraction efficiency of light-emitting elements having a group III nitride semiconductor.

例えば、特許文献１には、光取出し効率を向上させるために、光取出し面である層の表面を凹凸にすることが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes that the surface of a layer that is a light extraction surface is uneven to improve the light extraction efficiency.

特開平６−２９１３６８号公報JP-A-6-291368

しかしながら、特許文献１に記載されているように発光素子の光取出し面の表面に凹凸を設けるため、光取出し面側の半導体層を通常より厚く設ける必要があり、半導体層を厚く設けることにより結晶表面の面荒れが発生するという課題があった。 However, as described in Patent Document 1, in order to provide unevenness on the surface of the light extraction surface of the light emitting element, it is necessary to provide a semiconductor layer on the light extraction surface side thicker than usual, and by providing a thick semiconductor layer, There was a problem that surface roughness occurred.

本発明は、以上のような諸事情を鑑みて案出されたものであり、半導体層の膜厚を維持しつつ光取出し効率を向上させることができる発光素子を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the various circumstances as described above, and an object thereof is to provide a light emitting element capable of improving the light extraction efficiency while maintaining the thickness of the semiconductor layer.

本発明の発光素子は、第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層上に設けられた発光層と、前記発光層上に設けられた第２導電型半導体層と、一部が前記第２導電型半導体層に埋設され、残部が前記第２導電型半導体層の表面から露出するように設けられ、前記発光層および前記第２導電型半導体層よりも屈折率の高い材料で構成された突起部と、を有している。 The light emitting device of the present invention includes a first conductive semiconductor layer, a light emitting layer provided on the first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer provided on the light emitting layer, and a part thereof. It is embedded in the second conductivity type semiconductor layer, the remaining portion is provided so as to be exposed from the surface of the second conductivity type semiconductor layer, and is made of a material having a higher refractive index than the light emitting layer and the second conductivity type semiconductor layer. And a protruding portion.

本発明の発光素子によれば、一部が第２導電型半導体層に埋設されて残部がその表面から露出し、発光層および第２導電型半導体層よりも屈折率を高くした突起部を有する。このことから、第２導電型半導体層の膜厚を維持しつつ、第２導電型半導体層の光取出し面での全反射を少なくすることができるので光取出し効率を向上させることが可能となる。 According to the light emitting device of the present invention, a part is embedded in the second conductive semiconductor layer, the remaining part is exposed from the surface, and the protrusion has a refractive index higher than that of the light emitting layer and the second conductive semiconductor layer. . Accordingly, total reflection on the light extraction surface of the second conductivity type semiconductor layer can be reduced while maintaining the film thickness of the second conductivity type semiconductor layer, so that the light extraction efficiency can be improved. .

本発明の実施形態にかかる発光素子の模式的な斜視図である。It is a typical perspective view of the light emitting element concerning embodiment of this invention. 図１に示す発光素子の模式的な断面図であり、図１のＡ−Ａ´線で切断したときの断面に相当する。It is typical sectional drawing of the light emitting element shown in FIG. 1, and is equivalent to the cross section when cut | disconnected by the AA 'line of FIG. 本発明の実施形態にかかる突起部の形成方法を説明する模式的な断面図である。It is typical sectional drawing explaining the formation method of the projection part concerning embodiment of this invention.

以下に図面を参照して、本発明にかかる発光素子の実施形態について詳細に説明する。 Embodiments of a light-emitting element according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

本発明は以下の実施形態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変更を施すことができる。 The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

図１は本実施形態に係る発光素子２０の斜視図、図２は図１に示す発光素子２０の断面図であり、図１のＡ−Ａ´線で切断したときの断面に相当する。 FIG. 1 is a perspective view of the light emitting device 20 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the light emitting device 20 shown in FIG. 1, corresponding to a cross section taken along the line AA ′ of FIG.

本発明にかかる発光素子２０は、図に示すように基板１、半導体層２、突起部３、ｎ型電極４、ｐ型電極５、パッド電極６を有している。 A light emitting device 20 according to the present invention includes a substrate 1, a semiconductor layer 2, a protrusion 3, an n-type electrode 4, a p-type electrode 5, and a pad electrode 6 as shown in the figure.

基板１は、半導体層２を成長させることが可能な基材であればよい。具体的に、基板１としては、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ），シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）などが挙げられる。基板１の厚みとしては、１００〜１０００μｍ程度である。基板１上における半導体層２の成長方法としては、分子線エピタキシー（Molecular Beam Epitaxy、略称ＭＢＥ）法、有機金属エピタキシー（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy、略称ＭＯＶＰＥ）法、ハイドライド気相成長（Hydride Vapor Phase Epitaxy、略称ＨＶＰＥ）法、パルスレーザデポジション（Pulse Laser Deposition、略称ＰＬＤ）法などが用いられる。 The substrate 1 may be any base material on which the semiconductor layer 2 can be grown. Specifically, examples of the substrate 1 include sapphire (Al ₂ O ₃ ), gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), zinc oxide (ZnO), silicon carbide (SiC), silicon (Si), and the like. The thickness of the substrate 1 is about 100 to 1000 μm. As a growth method of the semiconductor layer 2 on the substrate 1, molecular beam epitaxy (abbreviation MBE) method, metal organic epitaxy (abbreviation MOVPE) method, hydride vapor phase epitaxy (hydride vapor phase epitaxy). , Abbreviation HVPE) method, pulse laser deposition (abbreviation PLD) method, and the like.

半導体層２は、基板１上に形成され、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる層である。ここで、ＩＩＩ族窒化物半導体とは、元素周期律表におけるＩＩＩ族（１３族）元素の窒化物から構成される半導体を意味する。半導体層２を構成するＩＩＩ族窒化物半導体としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）などを例示することができ、化学式で例示するとＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）と表すことができる。 The semiconductor layer 2 is a layer formed on the substrate 1 and made of a group III nitride semiconductor. Here, the group III nitride semiconductor means a semiconductor composed of a nitride of a group III (group 13) element in the periodic table. Examples of the group III nitride semiconductor composing the semiconductor layer 2 include gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), indium nitride (InN), and the like. For example, Al _x Ga _y In _{(1 −xy)} N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1).

半導体層２は、ｎ型半導体層である第１導電型半導体層２ａと、発光層２ｂと、ｐ型半導体層である第２導電型半導体層２ｃとが、この順で基板１上に形成された積層構造を有している。 The semiconductor layer 2 includes a first conductive semiconductor layer 2a, which is an n-type semiconductor layer, a light emitting layer 2b, and a second conductive semiconductor layer 2c, which is a p-type semiconductor layer, formed on the substrate 1 in this order. Have a laminated structure.

ＩＩＩ族窒化物半導体からなる第１導電型半導体層２ａをｎ型とするには、元素周期律表においてＩＶ族の元素であるＳｉ（シリコン）などをドーパントとして層中に混入させればよい。第１導電型半導体層２ａの厚みは２〜３μｍ程度である。また、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる第２導電型半導体層２ｃをｐ型とするには、元素周期律表においてＩＩ族の元素であるＭｇ（マグネシウム）などをドーパントとして層中に混入させればよい。第２導電型半導体層２ｃの厚みは２００〜５００ｎｍ程度である。 In order to make the first conductivity type semiconductor layer 2a made of a group III nitride semiconductor n-type, Si (silicon), which is a group IV element in the periodic table, may be mixed into the layer as a dopant. The thickness of the first conductivity type semiconductor layer 2a is about 2 to 3 μm. In addition, in order to make the second conductivity type semiconductor layer 2c made of a group III nitride semiconductor p-type, Mg (magnesium), which is a group II element in the periodic table, is mixed into the layer as a dopant. Good. The thickness of the second conductivity type semiconductor layer 2c is about 200 to 500 nm.

発光層２ｂは、第１導電型半導体層２ａと第２導電型半導体層２ｃとの間に設けられる。発光層２ｂは、禁制帯幅の広い発光層側障壁層と禁制帯幅の狭い発光層側井戸層（図示せず）とからなる量子井戸構造が複数回（たとえば約３回）繰り返し規則的に積層された多層量子井戸構造（ＭＱＷ）としてもよい。なお、前記発光層側障壁層としては、Ｉｎ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎ層などが例示できる。また、前述の発光層側井戸層としては、Ｉｎ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎ層などが例示できる。この場合、発光層側障壁層の厚みは５〜１５ｎｍ程度、発光層側井戸層の厚みは２〜１０ｎｍ程度に設定することができる。発光層２ｂの厚みは２５〜１５０ｎｍ程度である。 The light emitting layer 2b is provided between the first conductive semiconductor layer 2a and the second conductive semiconductor layer 2c. In the light emitting layer 2b, a quantum well structure composed of a light emitting layer side barrier layer having a wide forbidden band and a light emitting layer side well layer (not shown) having a narrow forbidden band is regularly repeated a plurality of times (for example, about 3 times). A multilayered quantum well structure (MQW) may be used. Examples of the light emitting layer side barrier layer include an In _0.01 Ga _0.99 N layer. Examples of the well layer on the light emitting layer side include an In _0.11 Ga _0.89 N layer. In this case, the thickness of the light emitting layer side barrier layer can be set to about 5 to 15 nm, and the thickness of the light emitting layer side well layer can be set to about 2 to 10 nm. The thickness of the light emitting layer 2b is about 25 to 150 nm.

ｎ型電極４は第１導電型半導体層２ａに接続され、ｐ型電極５は第２導電型半導体層２ｃに接続されている。また、パッド電極６はｎ型電極４およびｐ型電極５に接続される電極端子である。ｎ型電極４、ｐ型電極５としては、たとえば、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_２）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、金−シリコン（Ａｕ−Ｓｉ）合金、金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金、金−亜鉛（Ａｕ−Ｚｎ）合金、金−ベリリウム（Ａｕ−Ｂｅ）合金などの薄膜を好適に用いることができる。また、ｎ型電極４、ｐ型電極５は、上記材質の中から選択した層を複数層積層したものとしても構わない。本実施形態では、ｐ型電極５は第２導電型半導体層２ｃ表面に層状に形成されている。また、ｎ型電極４は、基板１が導電性を有する場合、基板１の裏面側に設けてもよい。 The n-type electrode 4 is connected to the first conductive semiconductor layer 2a, and the p-type electrode 5 is connected to the second conductive semiconductor layer 2c. The pad electrode 6 is an electrode terminal connected to the n-type electrode 4 and the p-type electrode 5. Examples of the n-type electrode 4 and the p-type electrode 5 include aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), chromium (Cr), indium (In), tin (Sn), molybdenum (Mo), and 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 (Au-Si) alloy, gold - germanium (Au-Ge) alloy, gold - zinc (Au-Zn) alloy, gold - beryllium (Au-Be) A thin film such as an alloy can be suitably used. The n-type electrode 4 and the p-type electrode 5 may be formed by laminating a plurality of layers selected from the above materials. In the present embodiment, the p-type electrode 5 is formed in layers on the surface of the second conductivity type semiconductor layer 2c. The n-type electrode 4 may be provided on the back side of the substrate 1 when the substrate 1 is conductive.

このように形成された発光層２ｂの主面２Ａに、一部が第２導電型半導体層２ｃに埋設され、残部が第２導電型半導体層２ｃの表面および後述するｐ型電極５の表面から露出するように突起部３が形成されている。 A part of the main surface 2A of the light emitting layer 2b thus formed is embedded in the second conductive type semiconductor layer 2c, and the remaining part is from the surface of the second conductive type semiconductor layer 2c and the surface of the p-type electrode 5 described later. A protrusion 3 is formed so as to be exposed.

突起部３は、第２導電型半導体層２ｃおよび発光層２ｂの屈折率より大きい屈折率を有するように形成されている。突起部３の材料としては、第２導電型半導体層２ｃおよび発光層２ｃの屈折率より大きな屈折率を有するＴｉ，Ｔａ，Ｚｎ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｚｒを含む酸化物または酸窒化物から適宜選択することができる。具体的には、第２導電型半導体層２ｃがＡｌ_０．０６Ｇａ_０．９４Ｎで形成され、発光層２ｂが上述のようなＧａＮ系材料から形成されている場合、発光波長は４００〜４５０ｎｍとなり、第２導電型半導体層２ｃおよび発光層２ｂの屈折率は２．２〜２．５となる。そのため、突起部３の材料としては、ＴｉＯ（屈折率約２．３〜２．５５），ＴｉＯ_２（屈折率約２．３〜２．５５），Ｔａ_２Ｏ_５（屈折率約２．２５〜２．３），ＺｎＯ（屈折率約２．１），Ｎｂ_２Ｏ_５（屈折率約２．３３），ＨｆＯ_２（屈折率約１．９５〜２．１５），ＺｒＯ_２（屈折率約２．０５）などを用いることができる。なかでも、透過率などの点から突起部３をＴａ_２Ｏ_５で形成することが好ましい。このように突起部３の屈折率が第２導電型半導体層２ｃより大きく形成されていることから、第２導電型半導体層２ｃとｐ型電極５の界面２Ｂにおいて全反射されていた光を取り出すことができる。なお、第２導電型半導体層２ｃの屈折率は、第２導電型半導体層２ｃが複数の層により形成されている場合、それぞれの層の屈折率を平均化した屈折率と見なすことができる。 The protrusion 3 is formed so as to have a refractive index larger than that of the second conductive semiconductor layer 2c and the light emitting layer 2b. The material of the protrusion 3 is appropriately selected from oxides or oxynitrides containing Ti, Ta, Zn, Nb, Hf, Zr having a refractive index larger than that of the second conductive semiconductor layer 2c and the light emitting layer 2c. can do. Specifically, when the second conductivity type semiconductor layer 2c is formed of Al _0.06 Ga _0.94 N and the light emitting layer 2b is formed of the GaN-based material as described above, the emission wavelength is 400 to 450 nm. Thus, the refractive indexes of the second conductivity type semiconductor layer 2c and the light emitting layer 2b are 2.2 to 2.5. Therefore, as the material of the protrusion 3, TiO (refractive index: about 2.3 to 2.55), TiO ₂ (refractive index: about 2.3 to 2.55), Ta ₂ O ₅ (refractive index: about 2.25). 2.3), ZnO (refractive index of about 2.1), Nb ₂ O ₅ (refractive index of about 2.33), HfO ₂ (refractive index of about 1.95 to 2.15), ZrO ₂ (refractive index of about 2.05) or the like can be used. Among them, it is preferable to form the projections 3 with Ta ₂ O ₅ in view of the transmittance. As described above, since the refractive index of the protrusion 3 is larger than that of the second conductive semiconductor layer 2c, the light totally reflected at the interface 2B between the second conductive semiconductor layer 2c and the p-type electrode 5 is taken out. be able to. In addition, the refractive index of the 2nd conductivity type semiconductor layer 2c can be regarded as the refractive index which averaged the refractive index of each layer, when the 2nd conductivity type semiconductor layer 2c is formed with the several layer.

さらに、ｐ型電極５が第２導電型半導体層２ｃ上に形成されている場合、突起部３をｐ型電極５の屈折率よりも大きく形成し、ｐ型電極５の表面から露出するように形成することが好ましい。このように、突起部３が、ｐ型電極５の屈折率よりも大きく形成され、ｐ型電極５の表面から露出することで、界面２Ｂと対向するｐ型電極５の他方主面で全反射されていた光をより多く取り出すことができる。 Further, when the p-type electrode 5 is formed on the second conductivity type semiconductor layer 2 c, the protrusion 3 is formed larger than the refractive index of the p-type electrode 5 and is exposed from the surface of the p-type electrode 5. It is preferable to form. Thus, the protrusion 3 is formed larger than the refractive index of the p-type electrode 5 and is exposed from the surface of the p-type electrode 5, so that it is totally reflected on the other main surface of the p-type electrode 5 facing the interface 2 </ b> B. More light can be extracted.

また、本実施形態では、突起部３の底面が発光層２ｂと接しており、突起部３の屈折率が発光層２ｂのおよび第２導電型半導体層２ｃの屈折率より大きく形成されている。このことから、発光層２ｂの主面２Ａでの光の全反射を少なくすることができるため、外部取出し効率をより向上させることができる。 Further, in the present embodiment, the bottom surface of the protrusion 3 is in contact with the light emitting layer 2b, and the refractive index of the protrusion 3 is formed larger than the refractive indexes of the light emitting layer 2b and the second conductivity type semiconductor layer 2c. From this, since the total reflection of light on the main surface 2A of the light emitting layer 2b can be reduced, the external extraction efficiency can be further improved.

このような突起部３の高さ寸法ｔ１は、第２導電型半導体層２ｃの膜厚およびｐ型電極５の膜厚との和ｓ１よりも大きくなるように設定されている。このように突起部３の高さ寸法ｔ１が、ｓ１より大きく形成されているため、突起部３の一部が第２導電型半導体層２ｃに埋設され、残部が第２導電型半導体層２ｃおよびｐ型電極５の表面から露出するように形成される。本実施形態では突起部３が露出されていればよく、第２導電型半導体層２ｃが２００〜５００ｎｍで形成されることから、突起部３の高さ寸法ｔ１は２００〜１０００ｎｍで形成される。さらに、突起部３の底面の直径は、高さ寸法ｔ１以下で形成される。本実施形態では突起部３の形状は略円錐形状である場合を示したが、直方体状や円柱状など種々の形状を組み合わせることができる。 The height t1 of the protrusion 3 is set to be larger than the sum s1 of the film thickness of the second conductivity type semiconductor layer 2c and the film thickness of the p-type electrode 5. Thus, since the height dimension t1 of the protrusion 3 is formed larger than s1, a part of the protrusion 3 is embedded in the second conductivity type semiconductor layer 2c, and the remaining portion is the second conductivity type semiconductor layer 2c and It is formed so as to be exposed from the surface of p-type electrode 5. In the present embodiment, the protrusion 3 may be exposed, and the second conductive semiconductor layer 2c is formed with a thickness of 200 to 500 nm. Therefore, the height t1 of the protrusion 3 is formed with a thickness of 200 to 1000 nm. Furthermore, the diameter of the bottom surface of the protrusion 3 is formed with a height dimension t1 or less. In the present embodiment, the case where the shape of the protruding portion 3 is a substantially conical shape is shown, but various shapes such as a rectangular parallelepiped shape and a cylindrical shape can be combined.

なお、突起部３は、厚さ方向に断面視して、その底辺と側辺とのなす角が鋭角になるようにすることに形成することが好ましい。このように形成することによって、突起部３に入った光を先端の方に導きやすくすることができる。なお、突起部３の側辺で効率よく全反射させるという観点から底辺と側辺とのなす角は２０°〜７０°で形成することが好ましい。 In addition, it is preferable to form the protrusion part 3 so that the angle formed by the bottom side and the side side thereof becomes an acute angle when viewed in cross section in the thickness direction. By forming in this way, it is possible to easily guide the light that has entered the protrusion 3 toward the tip. In addition, it is preferable to form the angle | corner which a base and a side form with 20 to 70 degrees from a viewpoint of making it total-reflect efficiently with the side of the projection part 3. FIG.

さらに、突起部３の材料として、ＴｉＯ，ＴｉＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５，Ｎｂ_２Ｏ_５，ＨｆＯ_２，ＺｒＯ_２を用いることにより、発光層２ｂで発光した光の波長における吸収係数を第２導電型半導体層２ｃの吸収係数より小さくすることができ、第２導電型半導体層２ｃで吸収される光を減らすことができる。このように第２導電型半導体層２ｃで吸収される光を減らすことができることから、光取出し効率をより向上させることができる。 Further, by using TiO, TiO ₂ , Ta ₂ O ₅ , Nb ₂ O ₅ , HfO ₂ , or ZrO ₂ as the material of the protrusion 3, the absorption coefficient at the wavelength of the light emitted from the light emitting layer 2 b is changed to the second conductivity. The absorption coefficient of the type semiconductor layer 2c can be made smaller, and the light absorbed by the second conductivity type semiconductor layer 2c can be reduced. Since the light absorbed by the second conductive semiconductor layer 2c can be reduced in this way, the light extraction efficiency can be further improved.

また、半導体層２がＧａＮ系材料により形成されている場合、発光層２ｂでの発熱が大きくなることから、第２導電型半導体層の熱伝導率である１３０Ｗ／ｍ・Ｋより大きな熱伝導率を有する材料で突起部３を形成することが好ましい。このように突起部３の材料として第２導電型半導体２の熱伝導率より大きな材料を用いることにより、突起部３の底面が発光層２ｂと接しているため、発光層２ｂで発生した熱を効率よく放熱することができる。そのため、素子温度を下げることができ、発光層２ｂの発光効率を向上させることができる。 In addition, when the semiconductor layer 2 is formed of a GaN-based material, heat generation in the light emitting layer 2b increases, so that the thermal conductivity higher than 130 W / m · K, which is the thermal conductivity of the second conductivity type semiconductor layer. It is preferable to form the protrusion 3 with a material having Thus, by using a material larger than the thermal conductivity of the second conductivity type semiconductor 2 as the material of the protrusion 3, the bottom surface of the protrusion 3 is in contact with the light emitting layer 2 b, so that the heat generated in the light emitting layer 2 b is generated. Heat can be radiated efficiently. Therefore, the element temperature can be lowered and the light emission efficiency of the light emitting layer 2b can be improved.

従来の発光素子では、第２導電型半導体層２ｃの表面に凹凸を形成していたために、第２導電型半導体層２ｃの膜厚をあらかじめ厚く設ける必要があった。しかし、第２導電型半導体層２ｃを厚く形成すると、結晶性が悪化したり、膜厚が厚くなることから第２導電型半導体層２ｃでの光吸収が大きくなったりしていた。さらに、第２導電型半導体層２ｃ上にエッチングで凹凸をつける際、第２導電型半導体層２ｃの表面が荒れてしまい、その上に形成される電極との接触抵抗が増大していた。これに対して、本実施形態にかかる発光素子２０は、第２導電型半導体層２ｃの膜厚を厚くする必要がないため、第２導電型半導体層２ｃでの結晶性の悪化および第２導電型半導体層２ｃでの光吸収の増加を招きにくい。そのため、本実施形態にかかる発光素子２０は、従来の発光素子と比較した場合、第２導電型半導体層２ｃでの結晶性の悪化および第２半導体層２での光吸収の増加を抑えつつ、光取出し効率を向上させることができる。また、第２導電型半導体層２ｃをエッチングして凹凸を形成することがないことから、第２導電型半導体層２ｃの表面が荒れにくいため、ｐ型電極５との接触抵抗の増大を招きにくい。 In the conventional light emitting device, since the unevenness is formed on the surface of the second conductive type semiconductor layer 2c, it is necessary to provide the second conductive type semiconductor layer 2c thick beforehand. However, when the second conductive type semiconductor layer 2c is formed thick, the crystallinity deteriorates and the film thickness increases, so that light absorption in the second conductive type semiconductor layer 2c increases. Further, when unevenness is formed on the second conductive type semiconductor layer 2c by etching, the surface of the second conductive type semiconductor layer 2c is roughened, and the contact resistance with the electrode formed thereon is increased. On the other hand, since the light emitting element 20 according to the present embodiment does not need to increase the film thickness of the second conductive semiconductor layer 2c, the crystallinity deteriorates in the second conductive semiconductor layer 2c and the second conductive type. It is difficult to increase the light absorption in the type semiconductor layer 2c. Therefore, the light-emitting element 20 according to the present embodiment, when compared with the conventional light-emitting element, suppresses deterioration of crystallinity in the second conductivity type semiconductor layer 2c and increase in light absorption in the second semiconductor layer 2, The light extraction efficiency can be improved. Further, since the unevenness is not formed by etching the second conductive semiconductor layer 2c, the surface of the second conductive semiconductor layer 2c is not easily roughened, so that the contact resistance with the p-type electrode 5 is hardly increased. .

このような突起部３は、発光層２ｂを作製する工程と第２導電型半導体層２ｃを作製する工程の間に、突起部３の材料をスパッタリング等で発光層２ｂに積層した後、レジストを用いてエッチングすることにより所望の形状に作製することができる。具体的には、図３に示すように基板１上にＧａＮ系材料からなる第１導電型半導体層２ａおよび発光層２ｂを積層した後、発光層２ｂ上に突起部３の材料であるＴｉＯ，ＴｉＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５，ＺｎＯ，Ｎｂ_２Ｏ_５，ＨｆＯ_２，ＺｒＯ_２などを、突起部３の高さ寸法ｔ１と同じ膜厚になるようにして、真空蒸着やスパッタリングにより積層膜９を形成する。さらに、図３（ａ）に示すように、その積層膜９上にマスクパターン１０を形成した後、エッチングすることにより突起部３を所望の形状に形成することができる。その後、図３（ｃ）に示すように第２導電型半導体層２ｃを気相成長法などにより選択的に発光層２ｂ表面上のみに成長させる。このように、第２導電型半導体層２ｃを発光層２ｂ表面上に気相成長させた場合、第２導電型半導体層２ｃから露出した突起部３の表面に第２導電型半導体層２ｃの材料が付着することがあるため、エッチング等により突起部３の表面を露出させてもよい。 Such a protrusion 3 is formed by laminating the material of the protrusion 3 on the light emitting layer 2b by sputtering or the like between the step of manufacturing the light emitting layer 2b and the step of forming the second conductivity type semiconductor layer 2c, It can be fabricated into a desired shape by using and etching. Specifically, as shown in FIG. 3, after the first conductive semiconductor layer 2a and the light emitting layer 2b made of a GaN-based material are stacked on the substrate 1, TiO, which is the material of the protrusions 3, is formed on the light emitting layer 2b. TiO ₂ , Ta ₂ O ₅ , ZnO, Nb ₂ O ₅ , HfO ₂ , ZrO _2, etc. are made to have the same film thickness as the height dimension t 1 of the protrusion 3, and the laminated film 9 is formed by vacuum deposition or sputtering. Form. Further, as shown in FIG. 3A, the protrusion 3 can be formed in a desired shape by forming a mask pattern 10 on the laminated film 9 and then etching it. Thereafter, as shown in FIG. 3C, the second conductivity type semiconductor layer 2c is selectively grown only on the surface of the light emitting layer 2b by vapor phase growth or the like. As described above, when the second conductive type semiconductor layer 2c is vapor-phase grown on the surface of the light emitting layer 2b, the material of the second conductive type semiconductor layer 2c is formed on the surface of the protrusion 3 exposed from the second conductive type semiconductor layer 2c. In some cases, the surface of the protrusion 3 may be exposed by etching or the like.

また、発光層２ｂ上に積層膜９を作製する前に、第２導電型半導体層２ｃを途中まで形成することにより、突起部３の底面を発光層２ｂから離れた第２導電型半導体層２ｃに形成してもよい。 Further, before forming the laminated film 9 on the light emitting layer 2b, the second conductive semiconductor layer 2c is formed partway, so that the bottom surface of the protrusion 3 is separated from the light emitting layer 2b. You may form in.

このように形成された発光素子２０をシリコーン樹脂により封止してもよい。シリコーン樹脂は、例えば屈折率１．４〜１．７のものを用いることができる。また、発光層２ｂが３００〜５００ｎｍの波長の光を発光する場合、このようなシリコーン樹脂の中に蛍光体や燐光体を混ぜて発光層２ｂからの光を白色光に変換してもよい。
（変形例）
この変形例にかかる発光素子２０は、突起部３が第２導電型半導体層２ｃの側面から露出するように設けられている。突起部３が第２導電型半導体層２ｃの側面から露出していることにより、第２導電型半導体層２ｃの側面で全反射されていた光をより多く取り出すことができるので、発光素子２０の厚さ方向に対して側面の外部取出し効率をさらに向上させることができる。 The light emitting element 20 thus formed may be sealed with a silicone resin. For example, a silicone resin having a refractive index of 1.4 to 1.7 can be used. Moreover, when the light emitting layer 2b emits light having a wavelength of 300 to 500 nm, a phosphor or a phosphor may be mixed in such a silicone resin to convert the light from the light emitting layer 2b into white light.
(Modification)
The light emitting element 20 according to this modification is provided such that the protrusion 3 is exposed from the side surface of the second conductivity type semiconductor layer 2c. Since the protrusion 3 is exposed from the side surface of the second conductive semiconductor layer 2c, more light that has been totally reflected by the side surface of the second conductive semiconductor layer 2c can be extracted. The external extraction efficiency of the side surface with respect to the thickness direction can be further improved.

１基板
２半導体層
２ａ第１導電型半導体層
２ｂ発光層
２ｃ第２導電型半導体層
３突起部
４ｎ型電極
５ｐ型電極
６電極パッド
９積層膜
１０マスクパターン
２０発光素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Semiconductor layer 2a 1st conductivity type semiconductor layer 2b Light emission layer 2c 2nd conductivity type semiconductor layer 3 Protrusion part 4 N-type electrode 5 P-type electrode 6 Electrode pad 9 Laminated film 10 Mask pattern 20 Light emitting element

Claims

A first conductivity type semiconductor layer;
A light emitting layer provided on the first conductivity type semiconductor layer;
A second conductivity type semiconductor layer provided on the light emitting layer;
A portion is embedded in the second conductivity type semiconductor layer, and the remaining portion is provided so as to be exposed from the surface of the second conductivity type semiconductor layer, and has a higher refractive index than the light emitting layer and the second conductivity type semiconductor layer. A light emitting element comprising: a protrusion portion made of a material.

The light emitting element according to claim 1, wherein the protrusion has a bottom surface, and the bottom surface is in contact with a main surface of the light emitting layer.

The light emitting element according to claim 2, wherein the protrusion has an acute angle formed by a bottom side and a side side when viewed in a cross section in the thickness direction.

The first conductive type semiconductor layer, the light emitting layer, and the second conductive type semiconductor layer are formed of a GaN-based material, and the protrusion is an oxide or oxynitride containing Ti, Ta, Zn, Nb, Hf, and Zr The light emitting device according to claim 1, which is made of a material.

The light emitting device according to claim 1, wherein the protrusion is made of a material having a thermal conductivity larger than that of the second conductivity type semiconductor layer.