JP2011238744A - Semiconductor light-emitting element and light-emitting device - Google Patents

Semiconductor light-emitting element and light-emitting device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting element used for, for example, flip-chip mounting, with less defective contact of an electrode with respect to a wiring board.SOLUTION: A semiconductor light-emitting element 1 of the present invention comprises an n-type semiconductor layer 140 including a Group III nitride semiconductor having a first conductivity type, a light-emitting layer 150 stacked on one plane of the n-type semiconductor layer 140 so as to partially expose the one plane and emitting light by electrical conduction, a p-type semiconductor layer 160 including a Group III nitride semiconductor having a second conductivity type different from the first conductivity type and stacked on the light-emitting layer 150, a first electrode 170 stacked on the p-type semiconductor layer 160 and including a metal reflection layer 172 for reflecting light emitted from the light-emitting layer 150, and a second electrode 180 extending from an exposure part of the one plane of the n-type semiconductor layer 140 and protruding to be higher than the first electrode.

Description

本発明は、III族窒化物半導体を含む半導体発光素子に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device including a group III nitride semiconductor.

GaN等のIII族窒化物半導体を用いた半導体発光素子は、通常、サファイア等の基板上に、発光層を含むIII族窒化物半導体層を形成して構成される。ここで、発光層は、導電性をp型に制御したp型半導体層とn型に制御したn型半導体層との間に挟み込まれるようになっている。そして、p型半導体層とn型半導体層に通電することにより、発光層からの発光を得る。ここで、p型半導体層の上部にはp電極が形成され、n型半導体層の表面にはn電極が形成される。なお、n型半導体層の表面にn電極が形成される為には、通常n型半導体層のn型コンタクト層までp型半導体層からエッチングする必要があり、この結果、p型半導体層上のp電極形成位置とn型半導体層上のn電極形成位置に段差が生まれる。たとえ、p電極とn電極とが同じ電極材料で形成された場合であっても、p型半導体層からn型コンタクト層までのエッチング深さに相当する段差が概ね生じる。この結果、この発光素子のn電極とp電極にワイア・ボンディングして配線基板に実装作業する場合、それぞれの電極の高さに位置合わせをしなければならず、工程が複雑になるという問題があった。さらに、n電極とp電極とが同一平面上に位置しないために、フリップ・チップ実装が困難であった。   A semiconductor light emitting device using a group III nitride semiconductor such as GaN is usually configured by forming a group III nitride semiconductor layer including a light emitting layer on a substrate such as sapphire. Here, the light emitting layer is sandwiched between a p-type semiconductor layer whose conductivity is controlled to be p-type and an n-type semiconductor layer whose conductivity is controlled to be n-type. Then, light is emitted from the light emitting layer by energizing the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer. Here, a p-electrode is formed on the p-type semiconductor layer, and an n-electrode is formed on the surface of the n-type semiconductor layer. In order to form an n-electrode on the surface of the n-type semiconductor layer, it is usually necessary to etch from the p-type semiconductor layer up to the n-type contact layer of the n-type semiconductor layer. As a result, on the p-type semiconductor layer A step is created between the p-electrode formation position and the n-electrode formation position on the n-type semiconductor layer. Even if the p electrode and the n electrode are formed of the same electrode material, a step corresponding to the etching depth from the p-type semiconductor layer to the n-type contact layer is generally generated. As a result, when the n electrode and the p electrode of this light emitting element are wire bonded and mounted on the wiring board, the position of each electrode must be aligned and the process becomes complicated. there were. Furthermore, since the n electrode and the p electrode are not located on the same plane, flip chip mounting is difficult.

一方、公報記載の従来技術として、段差を有さず、n電極とp電極とを同一平面上に形成することにより、ウェーハ・プロセスが簡単な半導体発光素子の製造方法が存在する(特許文献1参照)。   On the other hand, as a conventional technique described in the publication, there is a method for manufacturing a semiconductor light emitting device that does not have a step and has a simple wafer process by forming an n electrode and a p electrode on the same plane (Patent Document 1). reference).

特開平10−294491号公報JP-A-10-294491

しかしながら、p側電極とn側電極とを同一平面上になるよう形成した半導体発光素子を、配線基板にフリップチップにて実装して使用する場合、配線基板に対するn側電極の接触不良が生じることがある。   However, when a semiconductor light emitting device in which the p-side electrode and the n-side electrode are formed on the same plane is mounted on a wiring board by flip chip, the contact failure of the n-side electrode with respect to the wiring board occurs. There is.

本発明は、例えばフリップチップ実装で用いられる半導体発光素子において、配線基板に対する電極の接触不良の発生を低減させることを目的とする。   An object of the present invention is to reduce the occurrence of contact failure of an electrode with respect to a wiring board in a semiconductor light emitting device used, for example, in flip chip mounting.

本発明が適用される半導体発光素子は、第1導電型を有するIII族窒化物半導体で構成される第1半導体層と、前記第1半導体層の一方の面に当該一方の面の一部を露出させるように積層され、通電により発光する発光層と、前記第1導電型とは異なる第2導電型を有するIII属窒化物半導体で構成され、前記発光層に積層される第2半導体層と、前記第2半導体層に積層され、前記発光層から出射される光に対する反射性を有する反射層を備える第1電極と、前記第1半導体層の前記一方の面の露出部位から延伸し、前記第1電極よりも突出する第2電極とを含む。
このような半導体発光素子において、前記第1電極は、前記第2半導体層に積層される透明導電層をさらに含む。
A semiconductor light emitting device to which the present invention is applied includes a first semiconductor layer composed of a group III nitride semiconductor having a first conductivity type, and a part of the one surface on one surface of the first semiconductor layer. A light emitting layer that is stacked so as to be exposed and emits light when energized; and a second semiconductor layer that is formed of a group III nitride semiconductor having a second conductivity type different from the first conductivity type and is stacked on the light emitting layer; A first electrode including a reflective layer that is laminated on the second semiconductor layer and has a reflectivity for light emitted from the light emitting layer, and extends from an exposed portion of the one surface of the first semiconductor layer, A second electrode protruding from the first electrode.
In such a semiconductor light emitting device, the first electrode further includes a transparent conductive layer stacked on the second semiconductor layer.

また、本発明が適用される発光装置は、第1導電型を有するIII族窒化物半導体で構成される第1半導体層と、前記第1半導体層の一方の面に当該一方の面の一部を露出させるように積層され、通電により発光する発光層と、前記第1導電型とは異なる第2導電型を有するIII属窒化物半導体で構成され、前記発光層に積層される第2半導体層と、前記第2半導体層に積層される第1電極と、前記第1半導体層の前記一方の面の露出部位から延伸し、前記第1電極よりも突出する第2電極と、前記第1電極の前記第2半導体層側とは反対側の端部に備えられた第1接続部と、前記第2電極の前記露出部位側とは反対側の端部に備えられた第2接続部と、前記第1接続部および前記第2接続部と電気的に接続された配線基板とを含む。
このような発光装置において、前記配線基板は、前記第1半導体層と略平行に設けられる。
また、このような発光装置において、前記第1電極は、前記第2半導体層に積層される透明導電層をさらに含む。
In addition, a light emitting device to which the present invention is applied includes a first semiconductor layer formed of a group III nitride semiconductor having a first conductivity type, and a part of the one surface on one surface of the first semiconductor layer. A second light emitting layer which is laminated to expose the light emitting layer and which is made of a group III nitride semiconductor having a second conductivity type different from the first conductivity type, and is laminated on the light emitting layer. A first electrode stacked on the second semiconductor layer, a second electrode extending from an exposed portion of the one surface of the first semiconductor layer, and protruding from the first electrode, and the first electrode A first connection portion provided at an end opposite to the second semiconductor layer side, and a second connection portion provided at an end opposite to the exposed portion side of the second electrode; The wiring board electrically connected with the said 1st connection part and the said 2nd connection part is included.
In such a light emitting device, the wiring board is provided substantially in parallel with the first semiconductor layer.
In the light emitting device, the first electrode further includes a transparent conductive layer stacked on the second semiconductor layer.

本発明によれば、例えばフリップチップ実装で用いられる半導体発光素子において、配線基板に対する電極の接触不良の発生を低減させることができる。   According to the present invention, for example, in a semiconductor light emitting device used in flip chip mounting, it is possible to reduce the occurrence of electrode contact failure with respect to a wiring board.

半導体発光素子の断面模式図の一例である。It is an example of the cross-sectional schematic diagram of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子を構成する積層半導体層の断面模式図の一例である。It is an example of the cross-sectional schematic diagram of the laminated semiconductor layer which comprises a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子を基板にフリップチップ実装した発光装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the light-emitting device which flip-chip mounted the semiconductor light-emitting element on the board | substrate. 本発明の実施例における実験結果を示すテーブルである。It is a table which shows the experimental result in the Example of this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は本実施の形態が適用される半導体発光素子(発光ダイオード)1の断面模式図の一例を示しており、図2は半導体発光素子1を構成する積層半導体層100の断面模式図の一例を示している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an example of a schematic cross-sectional view of a semiconductor light-emitting element (light-emitting diode) 1 to which the present embodiment is applied, and FIG. 2 shows an example of a schematic cross-sectional view of a laminated semiconductor layer 100 constituting the semiconductor light-emitting element 1. Is shown.

<半導体発光素子>
図1に示すように、半導体発光素子1は、基板110と、基板110上に積層される中間層120と、中間層120上に積層される下地層130とを備える。また、半導体発光素子1は、下地層130上に積層されるn型半導体層140と、n型半導体層140上に積層される発光層150と、発光層150上に積層されるp型半導体層160とを備える。なお、以下の説明においては、必要に応じて、これらn型半導体層140、発光層150およびp型半導体層160を、まとめて積層半導体層100と呼ぶ。また、積層半導体層100に、中間層120および下地層130を含めることもある。
<Semiconductor light emitting device>
As shown in FIG. 1, the semiconductor light emitting device 1 includes a substrate 110, an intermediate layer 120 stacked on the substrate 110, and a base layer 130 stacked on the intermediate layer 120. Further, the semiconductor light emitting device 1 includes an n-type semiconductor layer 140 stacked on the base layer 130, a light-emitting layer 150 stacked on the n-type semiconductor layer 140, and a p-type semiconductor layer stacked on the light-emitting layer 150. 160. In the following description, the n-type semiconductor layer 140, the light emitting layer 150, and the p-type semiconductor layer 160 are collectively referred to as a laminated semiconductor layer 100 as necessary. In addition, the stacked semiconductor layer 100 may include the intermediate layer 120 and the base layer 130.

さらに、半導体発光素子1は、p型半導体層160の上面160cに形成される第1電極170と、積層されたp型半導体層160、発光層150およびn型半導体層140の一部を切り欠くことによって露出したn型半導体層140の半導体層露出面140cに形成される第2電極180とを備える。ここで、半導体層露出面140cは、n型半導体層140の周縁を、一周にわたって露出させるように形成されている。その結果、この半導体発光素子1では、基板110、中間層120、下地層130およびn型半導体層140の一部(半導体層露出面140cよりも下地層130側)の側壁面に対し、p型半導体層160、発光層150およびn型半導体層140の一部(半導体層露出面140cよりも発光層150側)の側壁面が、より内側に位置するようになっている。   Further, in the semiconductor light emitting device 1, the first electrode 170 formed on the upper surface 160c of the p-type semiconductor layer 160 and a part of the stacked p-type semiconductor layer 160, light-emitting layer 150, and n-type semiconductor layer 140 are cut out. And a second electrode 180 formed on the exposed surface 140c of the semiconductor layer 140 of the n-type semiconductor layer 140. Here, the semiconductor layer exposed surface 140c is formed so as to expose the periphery of the n-type semiconductor layer 140 over the entire circumference. As a result, in this semiconductor light emitting device 1, the substrate 110, the intermediate layer 120, the foundation layer 130, and the n-type semiconductor layer 140 are partially p-type with respect to the side wall surface of the n-type semiconductor layer 140 (on the foundation layer 130 side with respect to the semiconductor layer exposed surface 140c). Side wall surfaces of the semiconductor layer 160, the light emitting layer 150, and a part of the n-type semiconductor layer 140 (on the light emitting layer 150 side with respect to the semiconductor layer exposed surface 140c) are positioned more inside.

さらにまた、半導体発光素子1は、第1電極170および第2電極180と、p型半導体層160、発光層150およびn型半導体層140の一部(半導体層露出面140cよりも発光層150側)とに積層される保護層190をさらに備える。ただし、保護層190は、p型半導体層160、発光層150およびn型半導体層140の一部(半導体層露出面140cよりも発光層150側)の側壁面の全域を覆うように形成される一方、第1電極170および第2電極180のそれぞれに対しては、図1において上方側となる面の一部を露出させるように形成されている。
このように、本実施の形態の半導体発光素子1は、基板110とは反対側となる一方の面側に第1電極170および第2電極180が形成された構造を有している。
Furthermore, the semiconductor light emitting device 1 includes the first electrode 170 and the second electrode 180, the p-type semiconductor layer 160, the light emitting layer 150, and a part of the n-type semiconductor layer 140 (on the light emitting layer 150 side from the semiconductor layer exposed surface 140c). ) Is further provided. However, the protective layer 190 is formed so as to cover the entire sidewall surface of the p-type semiconductor layer 160, the light-emitting layer 150, and a part of the n-type semiconductor layer 140 (on the light-emitting layer 150 side with respect to the semiconductor layer exposed surface 140c). On the other hand, each of the first electrode 170 and the second electrode 180 is formed so as to expose a part of the upper surface in FIG.
As described above, the semiconductor light emitting device 1 according to the present embodiment has a structure in which the first electrode 170 and the second electrode 180 are formed on one surface side opposite to the substrate 110.

この半導体発光素子1においては、第1電極170を正極、第2電極180を負極とし、両者を介して積層半導体層100(より具体的にはp型半導体層160、発光層150およびn型半導体層140)に電流を流すことで、発光層150が発光するようになっている。   In the semiconductor light emitting device 1, the first electrode 170 is a positive electrode and the second electrode 180 is a negative electrode, and the stacked semiconductor layer 100 (more specifically, the p-type semiconductor layer 160, the light-emitting layer 150, and the n-type semiconductor is interposed therebetween. The light emitting layer 150 emits light by passing a current through the layer 140).

では次に、半導体発光素子1の各構成要素について、より詳細に説明する。
<基板>
基板110としては、III族窒化物半導体結晶が表面にエピタキシャル成長される基板であれば、特に限定されず、各種の基板を選択して用いることができる。ただし、本実施の形態の半導体発光素子1は、後述するように、基板110側から光を取り出すようにフリップチップ実装されることから、発光層150から出射される光に対する光透過性を有していることが好ましい。したがって、例えば、サファイア、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムアルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン等からなる基板110を用いることができる。
また、上記材料の中でも、特に、C面を主面とするサファイアを基板110として用いることが好ましい。サファイアを基板110として用いる場合は、サファイアのC面上に中間層120(バッファ層)を形成するとよい。
さらに、基板110のうち、積層半導体層100が形成されない側の面については、基板110の反りを抑制するために、面を荒らす処理を施しておくことが好ましい。
Next, each component of the semiconductor light emitting element 1 will be described in more detail.
<Board>
The substrate 110 is not particularly limited as long as a group III nitride semiconductor crystal is epitaxially grown on the surface, and various substrates can be selected and used. However, since the semiconductor light emitting element 1 of the present embodiment is flip-chip mounted so as to extract light from the substrate 110 side, as described later, it has a light transmittance with respect to the light emitted from the light emitting layer 150. It is preferable. Therefore, for example, sapphire, zinc oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, magnesium aluminum oxide, gallium oxide, indium oxide, lithium gallium oxide, lithium aluminum oxide, neodymium gallium oxide, lanthanum strontium aluminum tantalum, strontium titanium oxide, titanium oxide, etc. A substrate 110 made of can be used.
Further, among the above materials, it is particularly preferable to use sapphire whose C surface is a main surface as the substrate 110. When sapphire is used as the substrate 110, an intermediate layer 120 (buffer layer) is preferably formed on the C surface of sapphire.
Further, the surface of the substrate 110 where the laminated semiconductor layer 100 is not formed is preferably subjected to a surface roughening process in order to suppress warpage of the substrate 110.

<積層半導体層>
III族窒化物半導体層の一例としての積層半導体層100は、例えば、III族窒化物半導体からなる層であって、図1に示すように、基板110上に、n型半導体層140、発光層150およびp型半導体層160の各層が、この順で積層されて構成されている。
また、図2に示すように、n型半導体層140、発光層150及びp型半導体層160の各層は、それぞれ、複数の半導体層から構成してもよい。ここで、n型半導体層140は、電子をキャリアとする第1の導電型にて電気伝導を行うものであり、p型半導体層160は、正孔をキャリアとする第2の導電型にて電気伝導を行うものである。
なお、積層半導体層100は、MOCVD法で形成すると結晶性の良いものが得られるが、スパッタ法によっても条件を最適化することで、MOCVD法よりも優れた結晶性を有する半導体層を形成できる。以下、順次説明する。
<Laminated semiconductor layer>
The laminated semiconductor layer 100 as an example of the group III nitride semiconductor layer is a layer made of, for example, a group III nitride semiconductor, and as shown in FIG. 1, an n-type semiconductor layer 140, a light emitting layer are formed on the substrate 110. The layers 150 and p-type semiconductor layer 160 are stacked in this order.
As shown in FIG. 2, each of the n-type semiconductor layer 140, the light emitting layer 150, and the p-type semiconductor layer 160 may be composed of a plurality of semiconductor layers. Here, the n-type semiconductor layer 140 conducts electricity in the first conductivity type using electrons as carriers, and the p-type semiconductor layer 160 serves as the second conductivity type that uses holes as carriers. Conducts electricity.
Note that although the stacked semiconductor layer 100 can be formed with good crystallinity when formed by the MOCVD method, a semiconductor layer having crystallinity superior to that of the MOCVD method can be formed by optimizing the conditions also by the sputtering method. . Hereinafter, description will be made sequentially.

<中間層>
基板100上に形成する中間層120は、多結晶のAlxGa1-xN(0≦x≦1)からなるものが好ましく、単結晶のAlxGa1-xN(0≦x≦1)のものがより好ましい。
中間層120は、上述のように、例えば、多結晶のAlxGa1-xN(0≦x≦1)からなる厚さ0.01〜0.5μmのものとすることができる。中間層120の厚みが0.01μm未満であると、中間層120により基板110と下地層130との格子定数の違いを緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、中間層120の厚みが0.5μmを超えると、中間層120としての機能には変化が無いのにも関わらず、中間層120の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。
<Intermediate layer>
The intermediate layer 120 formed on the substrate 100 is preferably made of polycrystalline Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1), and single crystal Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1). ) Is more preferable.
As described above, the intermediate layer 120 can be, for example, made of polycrystalline Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) and having a thickness of 0.01 to 0.5 μm. If the thickness of the intermediate layer 120 is less than 0.01 μm, the intermediate layer 120 may not sufficiently obtain an effect of relaxing the difference in lattice constant between the substrate 110 and the base layer 130. In addition, when the thickness of the intermediate layer 120 exceeds 0.5 μm, the film forming process time of the intermediate layer 120 becomes longer and the productivity may be lowered, although the function as the intermediate layer 120 is not changed. There is.

中間層120は、基板110と下地層130との格子定数の違いを緩和し、特にC面を主面とするサファイアで基板110を構成した場合には、基板110の(0001)面(C面)上にc軸配向した単結晶層の形成を容易にする働きがある。したがって、中間層120を形成することで、その上により一層結晶性の良い下地層130が積層できる。なお、本発明においては、中間層120の形成を行うことが好ましいが、必ずしも行わなくても良い。   The intermediate layer 120 alleviates the difference in lattice constant between the substrate 110 and the base layer 130. In particular, when the substrate 110 is made of sapphire having a C plane as a main surface, the (0001) plane (C plane) of the substrate 110 is used. ) To facilitate the formation of a c-axis oriented single crystal layer on top. Therefore, by forming the intermediate layer 120, the base layer 130 with better crystallinity can be stacked thereon. In the present invention, it is preferable to form the intermediate layer 120, but it is not always necessary.

<下地層>
下地層130としては、AlxGayInzN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)を用いることができるが、AlxGa1-xN(0≦x<1)を用いると結晶性の良い下地層130を形成できるため好ましい。
下地層130の膜厚は0.1μm以上が好ましく、より好ましくは0.5μm以上であり、1μm以上が最も好ましい。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なAlxGa1-xN層が得られやすい。
下地層130の結晶性を良くするためには、下地層130は不純物をドーピングしない方が望ましい。しかし、p型あるいはn型の導電性が必要な場合は、アクセプター不純物あるいはドナー不純物を添加することができる。
<Underlayer>
As the underlayer 130, Al x Ga y In z N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1) can be used, but Al x Ga 1-x N It is preferable to use (0 ≦ x <1) because the base layer 130 with good crystallinity can be formed.
The film thickness of the underlayer 130 is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and most preferably 1 μm or more. An Al x Ga 1-x N layer with good crystallinity is more easily obtained when the thickness is increased.
In order to improve the crystallinity of the underlayer 130, it is desirable that the underlayer 130 is not doped with impurities. However, when p-type or n-type conductivity is required, acceptor impurities or donor impurities can be added.

<n型半導体層>
図2に示すように、例えば電子をキャリアとする第1の導電型(n型)を有する第1の半導体層の一例としてのn型半導体層140は、nコンタクト層140aとnクラッド層140bとを備えている。なお、前述の下地層130をn型半導体層140に含めてもよい。
nコンタクト層140aは、第2電極180を設けるための層である。nコンタクト層140aとしては、AlxGa1-xN層(0≦x<1、好ましくは0≦x≦0.5、さらに好ましくは0≦x≦0.1)から構成されることが好ましい。
<N-type semiconductor layer>
As shown in FIG. 2, for example, an n-type semiconductor layer 140 as an example of a first semiconductor layer having a first conductivity type (n-type) using electrons as carriers includes an n-contact layer 140a and an n-cladding layer 140b. It has. Note that the above-described base layer 130 may be included in the n-type semiconductor layer 140.
The n contact layer 140 a is a layer for providing the second electrode 180. The n contact layer 140a is preferably composed of an Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x <1, preferably 0 ≦ x ≦ 0.5, more preferably 0 ≦ x ≦ 0.1). .

また、nコンタクト層140aにはn型不純物がドープされていることが好ましく、n型不純物を1×1017〜1×1020/cm3、好ましくは1×1018〜1×1019/cm3の濃度で含有すると、第2電極180との良好なオーミック接触を維持できる点で好ましい。n型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Si、GeおよびSn等が挙げられ、好ましくはSiおよびGeが挙げられる。 The n-contact layer 140a is preferably doped with an n-type impurity, and the n-type impurity is preferably 1 × 10 17 to 1 × 10 20 / cm 3 , preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm. When it is contained at a concentration of 3 , it is preferable in that good ohmic contact with the second electrode 180 can be maintained. Although it does not specifically limit as an n-type impurity, For example, Si, Ge, Sn, etc. are mentioned, Preferably Si and Ge are mentioned.

nコンタクト層140aの膜厚は、0.5〜5μmとされることが好ましく、1〜3μmの範囲に設定することがより好ましい。nコンタクト層140aの膜厚が上記範囲にあると、半導体の結晶性が良好に維持される。   The thickness of the n contact layer 140a is preferably 0.5 to 5 μm, and more preferably set to a range of 1 to 3 μm. When the thickness of the n-contact layer 140a is in the above range, the crystallinity of the semiconductor is maintained well.

nクラッド層140bは、発光層150へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めとを行なう層であり、本実施の形態では、超格子構造を含む層として構成されている。
より具体的に説明すると、nクラッド層140bは、III族窒化物半導体からなり、100Å(10nm)以下の膜厚を有するn側第1層141と、このn側第1層141とは組成が異なるIII族窒化物半導体からなり、100Å(10nm)以下の膜厚を有するn側第2層142とが交互に積層された構造を有している。そして、nクラッド層140bは、2つのn側第1層141で1つのn側第2層142を挟み込む構造を有しており、nコンタクト層140aと接する側および発光層150と接する側は、それぞれ、n側第1層141となっている。
The n-cladding layer 140b is a layer that performs carrier injection and carrier confinement into the light-emitting layer 150, and is configured as a layer including a superlattice structure in this embodiment.
More specifically, the n-clad layer 140b is made of a group III nitride semiconductor, and the n-side first layer 141 having a film thickness of 100 nm (10 nm) or less and the n-side first layer 141 have a composition. It has a structure in which n-side second layers 142 made of different group III nitride semiconductors and having a thickness of 100 nm (10 nm) or less are alternately stacked. The n-clad layer 140b has a structure in which one n-side second layer 142 is sandwiched between two n-side first layers 141. The side in contact with the n-contact layer 140a and the side in contact with the light-emitting layer 150 are Each is an n-side first layer 141.

また、本実施の形態では、n側第1層141をGaInNで、n側第2層142をGaNで、それぞれ構成している。ここで、GaInNを含んでnクラッド層140bを形成する場合には、n側第1層141を構成するGaInNを発光層150のGaInNのバンドギャップよりも大きいものとすることが望ましい。ここで、GaInN層のIn組成は、0.5〜3%の範囲が望ましい。また、上述した構成に代えて、n側第1層141をAlGaNで、n側第2層142をGaNで、それぞれ構成するようにしてもよい。
なお、本明細書中には、AlGaN、GaN、GaInNについて、各元素の組成比を省略した形で記述する場合がある。
In the present embodiment, the n-side first layer 141 is made of GaInN, and the n-side second layer 142 is made of GaN. Here, when the n clad layer 140 b is formed including GaInN, it is desirable that GaInN constituting the n-side first layer 141 is larger than the GaInN band gap of the light emitting layer 150. Here, the In composition of the GaInN layer is desirably in the range of 0.5 to 3%. Instead of the configuration described above, the n-side first layer 141 may be made of AlGaN and the n-side second layer 142 may be made of GaN.
In this specification, AlGaN, GaN, and GaInN may be described in a form in which the composition ratio of each element is omitted.

nクラッド層140bの全体の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは5nm〜500nmであり、より好ましくは5nm〜100nmである。nクラッド層140bのn型不純物濃度は1.5×1017〜1.5×1020/cm3が好ましく、より好ましくは1.5×1018〜1.5×1019/cm3である。n型不純物濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および発光素子の動作電圧低減の点で好ましい。 The total film thickness of the n-clad layer 140b is not particularly limited, but is preferably 5 nm to 500 nm, and more preferably 5 nm to 100 nm. The n-type impurity concentration of the n-clad layer 140b is preferably 1.5 × 10 17 to 1.5 × 10 20 / cm 3 , more preferably 1.5 × 10 18 to 1.5 × 10 19 / cm 3 . . An n-type impurity concentration in this range is preferable in terms of maintaining good crystallinity and reducing the operating voltage of the light emitting element.

<発光層>
n型半導体層140の上に積層される発光層150としては、単一量子井戸構造あるいは多重量子井戸構造などを採用することが可能である。本実施の形態では、図2に示すように、発光層150を、障壁層150aと井戸層150bとが交互に積層されてなる多重量子井戸構造で構成している。そして、発光層150は、nクラッド層140bと接する側およびpクラッド層160a(後述)と接する側は、それぞれ障壁層150aとなっている。
<Light emitting layer>
As the light emitting layer 150 stacked on the n-type semiconductor layer 140, a single quantum well structure, a multiple quantum well structure, or the like can be employed. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the light emitting layer 150 has a multiple quantum well structure in which barrier layers 150a and well layers 150b are alternately stacked. The light emitting layer 150 is a barrier layer 150a on the side in contact with the n-cladding layer 140b and the side in contact with the p-cladding layer 160a (described later).

ここで、井戸層150bとしては、Ga1-yInyN(0<y<0.4)からなるIII族窒化物半導体層が通常用いられる。井戸層150bの膜厚としては、量子効果の得られる程度の膜厚、例えば1〜10nmとすることができ、好ましくは2〜6nmとすると発光出力の点で好ましい。
また、障壁層150aとしては、井戸層150bよりバンドギャップエネルギーが大きいAlzGa1-zN(0≦z<0.3)が用いられる。井戸層150bおよび障壁層150aには、設計により不純物をドープしてもしなくてもよい。
なお、本実施の形態では、発光層150が、青色光(発光波長λ=400nm〜465nm程度)を出力するようになっている。
Here, as the well layer 150b, a group III nitride semiconductor layer made of Ga 1-y In y N (0 <y <0.4) is usually used. The film thickness of the well layer 150b can be set to a film thickness that provides a quantum effect, for example, 1 to 10 nm, and preferably 2 to 6 nm, from the viewpoint of light emission output.
As the barrier layer 150a, Al z Ga 1-z N (0 ≦ z <0.3) having a larger band gap energy than the well layer 150b is used. The well layer 150b and the barrier layer 150a may or may not be doped with impurities by design.
In the present embodiment, the light emitting layer 150 outputs blue light (emission wavelength λ = about 400 nm to 465 nm).

<p型半導体層>
図2に示すように、例えば正孔をキャリアとする第2の導電型(p型)を有する第2の半導体層の一例としてのp型半導体層160は、通常、pクラッド層160aおよびpコンタクト層160bから構成される。ただし、pコンタクト層160bがpクラッド層160aを兼ねることも可能である。
<P-type semiconductor layer>
As shown in FIG. 2, for example, a p-type semiconductor layer 160 as an example of a second semiconductor layer having a second conductivity type (p-type) using holes as carriers is generally composed of a p-cladding layer 160 a and a p-contact. It is composed of the layer 160b. However, the p contact layer 160b can also serve as the p clad layer 160a.

pクラッド層160aは、発光層150へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入とを行なう層である。pクラッド層160aとしては、発光層150のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層150へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、好ましくは、AlxGa1-xN(0<x≦0.4)のものが挙げられる。 The p-cladding layer 160a is a layer that performs confinement of carriers in the light emitting layer 150 and injection of carriers. The p-cladding layer 160a is not particularly limited as long as it has a composition larger than the band gap energy of the light-emitting layer 150 and can confine carriers in the light-emitting layer 150, but is preferably Al x Ga 1-x N. (0 <x ≦ 0.4).

pクラッド層160aが、このようなAlGaNからなると、発光層150へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。pクラッド層160aの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは1〜400nmであり、より好ましくは5〜100nmである。
pクラッド層160aにおけるp型不純物の濃度は、1×1018〜1×1021/cm3が好ましく、より好ましくは1×1019〜1×1020/cm3である。p型不純物濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なp型結晶が得られる。
また、pクラッド層160aは、上述したnクラッド層140bと同様に超格子構造としてもよく、この場合には、組成比が異なるAlGaNと他のAlGaNとの交互構造または組成が異なるAlGaNとGaNとの交互構造であることが好ましい。
It is preferable that the p-cladding layer 160a is made of such AlGaN from the viewpoint of confining carriers in the light-emitting layer 150. The film thickness of the p-cladding layer 160a is not particularly limited, but is preferably 1 to 400 nm, more preferably 5 to 100 nm.
The p-type impurity concentration in the p-cladding layer 160a is preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 21 / cm 3 , more preferably 1 × 10 19 to 1 × 10 20 / cm 3 . When the p-type impurity concentration is in the above range, a good p-type crystal can be obtained without reducing the crystallinity.
Further, the p-cladding layer 160a may have a superlattice structure similar to the above-described n-cladding layer 140b. In this case, AlGaN and GaN having different structures or different compositions of AlGaN and other AlGaN having different composition ratios. It is preferable that this is an alternate structure.

pコンタクト層160bは、第1電極170を設けるための層である。pコンタクト層160bは、AlxGa1-xN(0≦x≦0.4)であることが好ましい。Al組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持および第1電極170との良好なオーミック接触の維持が可能となる点で好ましい。
p型不純物を1×1018〜1×1021/cm3の濃度、好ましくは5×1019〜5×1020/cm3の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。p型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはMgが挙げられる。
pコンタクト層160bの膜厚は、特に限定されないが、0.01〜0.5μmが好ましく、より好ましくは0.05〜0.2μmである。pコンタクト層160bの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。
The p contact layer 160 b is a layer for providing the first electrode 170. The p contact layer 160b is preferably Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 0.4). When the Al composition is in the above range, it is preferable in that good crystallinity and good ohmic contact with the first electrode 170 can be maintained.
When p-type impurities are contained at a concentration of 1 × 10 18 to 1 × 10 21 / cm 3 , preferably 5 × 10 19 to 5 × 10 20 / cm 3 , good ohmic contact is maintained, cracks It is preferable in terms of prevention of generation and maintaining good crystallinity. Although it does not specifically limit as a p-type impurity, For example, Preferably Mg is mentioned.
The thickness of the p contact layer 160b is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 0.5 μm, and more preferably 0.05 to 0.2 μm. When the film thickness of the p-contact layer 160b is within this range, it is preferable in terms of light emission output.

<第1電極>
次に、第1電極170の構成について詳細に説明する。
第1電極170は、好ましくは、p型半導体層160の上面160c上に積層される第1導電層171と、この第1導電層171上に積層される金属反射層172と、この上に積層される第1ボンディング層174と、上述した第1ボンディング層174の露出部位を除いて第1ボンディング層174を覆うように設けられ、第1ボンディング層174と反対側の面には保護層190が積層される第1密着層175とを有している。
なお、金属反射層172と第1ボンディング層174との間に第1拡散防止層173を設けるようにしてもよい。ここで、図1では、好ましい例として第1拡散防止層173を設けた場合を例示している。
<First electrode>
Next, the configuration of the first electrode 170 will be described in detail.
The first electrode 170 is preferably a first conductive layer 171 stacked on the upper surface 160c of the p-type semiconductor layer 160, a metal reflective layer 172 stacked on the first conductive layer 171 and a stack thereon. The first bonding layer 174 is provided so as to cover the first bonding layer 174 except for the exposed portion of the first bonding layer 174 described above, and a protective layer 190 is provided on the surface opposite to the first bonding layer 174. And a first adhesion layer 175 to be laminated.
Note that the first diffusion preventing layer 173 may be provided between the metal reflective layer 172 and the first bonding layer 174. Here, FIG. 1 illustrates a case where the first diffusion prevention layer 173 is provided as a preferable example.

<第1導電層>
図1に示すように、p型半導体層160の上には第1導電層171が積層されているのが好ましい。第1導電層171(図1参照)は、平面視したときに、第2電極180を形成するために、エッチング等の手段によって一部が除去されたp型半導体層160の上面160cの周縁部を除くほぼ全面を覆うように形成されている。そして、第1導電層171の中央部は一定の膜厚を有し上面160cに対しほぼ平坦に形成される一方、第1導電層171の端部側は膜厚が漸次薄くなることでp型半導体層160の上面160cに対し傾斜して形成されている。ただし、第1導電層171は、このような形状に限定されるわけでなく、隙間を開けて格子状や樹形状に形成してもよく、また、矩形状の断面を有していてもよい。
<First conductive layer>
As shown in FIG. 1, the first conductive layer 171 is preferably stacked on the p-type semiconductor layer 160. The first conductive layer 171 (see FIG. 1) is a peripheral portion of the upper surface 160c of the p-type semiconductor layer 160 that is partially removed by means such as etching in order to form the second electrode 180 when viewed in plan. It is formed to cover almost the entire surface except for. The central portion of the first conductive layer 171 has a constant film thickness and is substantially flat with respect to the upper surface 160c. On the other hand, the end portion of the first conductive layer 171 is p-type because the film thickness is gradually reduced. The semiconductor layer 160 is formed to be inclined with respect to the upper surface 160c. However, the first conductive layer 171 is not limited to such a shape, and may be formed in a lattice shape or a tree shape with a gap, or may have a rectangular cross section. .

透明導電層の一例としての第1導電層171は、p型半導体層160とオーミックコンタクトがとれ、しかもp型半導体層160との接触抵抗が小さいものを用いることが好ましい。また、この半導体発光素子1では、発光層150からの光を、金属反射層172を介して基板110側に取り出すことから、第1導電層171は光透過性に優れたものを用いることが好ましい。さらにまた、p型半導体層160の全面に渡って均一に電流を拡散させるために、第1導電層171は優れた導電性を有し、且つ、抵抗分布が少ないものを用いることが好ましい。また、本実施の形態では、第1導電層171の厚さが5nm(50Å)に設定されている。なお、第1導電層171の厚さは2nm〜500nmの範囲より選択することができる。ここで、第1導電層171の厚さが2nmよりも薄いと、p型半導体層160とオーミックコンタクトが取れにくい場合があり、また、第1導電層171の厚さが500nmよりも厚いと、発光層150からの発光及び金属反射層172からの反射光の光透過性の点で好ましくない場合がある。   As the first conductive layer 171 as an example of the transparent conductive layer, it is preferable to use a layer having an ohmic contact with the p-type semiconductor layer 160 and having a low contact resistance with the p-type semiconductor layer 160. Moreover, in this semiconductor light emitting element 1, since the light from the light emitting layer 150 is taken out to the substrate 110 side through the metal reflecting layer 172, it is preferable to use the first conductive layer 171 having excellent light transmittance. . Furthermore, in order to uniformly diffuse the current over the entire surface of the p-type semiconductor layer 160, it is preferable to use the first conductive layer 171 having excellent conductivity and a small resistance distribution. In the present embodiment, the thickness of the first conductive layer 171 is set to 5 nm (50 mm). Note that the thickness of the first conductive layer 171 can be selected from a range of 2 nm to 500 nm. Here, if the thickness of the first conductive layer 171 is less than 2 nm, it may be difficult to make ohmic contact with the p-type semiconductor layer 160. If the thickness of the first conductive layer 171 is greater than 500 nm, In some cases, the light emission from the light emitting layer 150 and the light transmittance of the reflected light from the metal reflective layer 172 are not preferable.

第1導電層171の一例としては透明導電層が挙げられる。例えば、本実施の形態では、第1導電層171として、酸化物の導電性材料であって、発光層150から出射される波長の光に対する光透過性のよいものが用いられる。特に、Inを含む酸化物の一部は、他の透明導電膜と比較して光透過性および導電性の両者がともに優れている点で好ましい。Inを含む導電性の酸化物としては、例えばITO(酸化インジウム錫(In23−SnO2))、IZO(酸化インジウム亜鉛(In23−ZnO))、IGO(酸化インジウムガリウム(In23−Ga23))、ICO(酸化インジウムセリウム(In23−CeO2))等が挙げられる。なお、これらの中に、例えばフッ素などのドーパントが添加されていてもかまわない。また、例えばInを含まない酸化物、例えばキャリアをドープしたSnO2、ZnO2、TiO2等の導電性材料を用いてもよい。
これらの材料を、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることによって、第1導電層171を形成できる。また、第1導電層171を形成した後に、第1導電層171の透明化と更なる低抵抗化とを目的とした熱アニールを施す場合もある。
An example of the first conductive layer 171 is a transparent conductive layer. For example, in this embodiment, as the first conductive layer 171, an oxide conductive material that has high light transmittance with respect to light having a wavelength emitted from the light-emitting layer 150 is used. In particular, a part of the oxide containing In is preferable in that both light transmittance and conductivity are superior to other transparent conductive films. As the conductive oxide containing In, for example, ITO (indium tin oxide (In 2 O 3 —SnO 2 )), IZO (indium zinc oxide (In 2 O 3 —ZnO)), IGO (indium gallium oxide (In 2 O 3 —Ga 2 O 3 )), ICO (indium cerium oxide (In 2 O 3 —CeO 2 )) and the like. In addition, for example, a dopant such as fluorine may be added. For example, an oxide containing no In, for example, a conductive material such as SnO 2 , ZnO 2 , or TiO 2 doped with carriers may be used.
The first conductive layer 171 can be formed by providing these materials by conventional means well known in the art. In addition, after the first conductive layer 171 is formed, thermal annealing may be performed for the purpose of making the first conductive layer 171 transparent and further reducing resistance.

本実施の形態において、第1導電層171は、結晶化された構造のものを使用してよく、特に六方晶構造又はビックスバイト構造を有するIn23結晶を含む透光性材料(例えば、ITOやIZO等)を好ましく使用することができる。
例えば、六方晶構造のIn23結晶を含むIZOを第1導電層171として使用する場合、エッチング性に優れたアモルファスのIZO膜を用いて特定形状に加工することができ、さらにその後、熱処理等によりアモルファス状態から結晶を含む構造に転移させることで、アモルファスのIZO膜よりも透光性の優れた電極に加工することができる。
In the present embodiment, the first conductive layer 171 may have a crystallized structure, and in particular, a light-transmitting material including an In 2 O 3 crystal having a hexagonal crystal structure or a bixbite structure (for example, ITO, IZO, etc.) can be preferably used.
For example, in the case where IZO containing In 2 O 3 crystal having a hexagonal crystal structure is used as the first conductive layer 171, it can be processed into a specific shape using an amorphous IZO film having excellent etching properties, and then heat treatment is performed. By transferring the structure from an amorphous state to a structure including a crystal by, for example, an electrode having a light-transmitting property better than that of an amorphous IZO film.

また、第1導電層171に用いるIZO膜としては、比抵抗が最も低くなる組成を使用することが好ましい。
例えば、IZO中のZnO濃度は1〜20質量%であることが好ましく、5〜15質量%の範囲であることが更に好ましく、10質量%であると特に好ましい。
In addition, as the IZO film used for the first conductive layer 171, it is preferable to use a composition having the lowest specific resistance.
For example, the ZnO concentration in IZO is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 5 to 15% by mass, and particularly preferably 10% by mass.

第1導電層171に用いるIZO膜の熱処理は、O2を含まない雰囲気で行なうことが望ましく、O2を含まない雰囲気としては、N2雰囲気などの不活性ガス雰囲気や、またはN2などの不活性ガスとH2との混合ガス雰囲気などを挙げることができ、N2雰囲気、またはN2とH2との混合ガス雰囲気とすることが望ましい。なお、IZO膜の熱処理をN2雰囲気、またはN2とH2との混合ガス雰囲気中で行なうと、例えば、IZO膜を六方晶構造のIn23結晶を含む膜に結晶化させるとともに、IZO膜のシート抵抗を効果的に減少させることが可能である。
また、IZO膜の熱処理温度は、500℃〜1000℃が好ましい。500℃未満の温度で熱処理を行なった場合、IZO膜を十分に結晶化できない恐れが生じ、IZO膜の光透過率が十分に高いものとならない場合がある。1000℃を超える温度で熱処理を行なった場合には、IZO膜は結晶化されているが、IZO膜の光透過率が十分に高いものとならない場合がある。また、1000℃を超える温度で熱処理を行なった場合、IZO膜の下にある半導体層を劣化させる恐れもある。
Heat treatment of the IZO film used for the first conductive layer 171 is desirably performed in an atmosphere containing no O 2, as the atmosphere containing no O 2, or an inert gas atmosphere such as N 2 atmosphere, or such as N 2 A mixed gas atmosphere of an inert gas and H 2 can be given, and it is desirable to use an N 2 atmosphere or a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 . When the heat treatment of the IZO film is performed in an N 2 atmosphere or a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 , for example, the IZO film is crystallized into a film containing In 2 O 3 crystal having a hexagonal structure, It is possible to effectively reduce the sheet resistance of the IZO film.
Further, the heat treatment temperature of the IZO film is preferably 500 ° C. to 1000 ° C. When heat treatment is performed at a temperature lower than 500 ° C., the IZO film may not be sufficiently crystallized, and the light transmittance of the IZO film may not be sufficiently high. When heat treatment is performed at a temperature exceeding 1000 ° C., the IZO film is crystallized, but the light transmittance of the IZO film may not be sufficiently high. In addition, when heat treatment is performed at a temperature exceeding 1000 ° C., the semiconductor layer under the IZO film may be deteriorated.

特に、前述のように、熱処理によって結晶化したIZO膜は、アモルファス状態のIZO膜に比べて、p型半導体層160との密着性が良いため、本発明の実施形態において大変有効である。また、熱処理によって結晶化したIZO膜は、アモルファス状態のIZO膜に比べて、抵抗値が低下することから、半導体発光素子1を構成した際に、順方向電圧VFを低減できる点でも好ましい。 In particular, as described above, an IZO film crystallized by heat treatment is very effective in the embodiment of the present invention because it has better adhesion to the p-type semiconductor layer 160 than an amorphous IZO film. Further, IZO film crystallized by heat treatment, as compared with the IZO film in an amorphous state, since the resistance value is lowered, at the time of constructing a semiconductor light emitting element 1, also preferred because it reduces the forward voltage V F.

<金属反射層>
図1に示すように、第1導電層171の上には金属反射層172が積層されている。
金属反射層172(図1参照)は、平面視したときに第1導電層171の全域を覆うように形成されている。そして、金属反射層172の中央部は一定の膜厚を有しほぼ平坦に形成される一方、金属反射層172の端部側は膜厚が漸次薄くなることでp型半導体層160の上面160cに対し傾斜して形成されている。また、金属反射層172は、第1導電層171上に形成され、p型半導体層160上には形成されないようになっている。すなわち、p型半導体層160と金属反射層172とが直接接触しないように構成されている。
<Metal reflective layer>
As shown in FIG. 1, a metal reflective layer 172 is stacked on the first conductive layer 171.
The metal reflective layer 172 (see FIG. 1) is formed so as to cover the entire area of the first conductive layer 171 when viewed in plan. The central portion of the metal reflective layer 172 has a constant film thickness and is substantially flat. On the other hand, the end of the metal reflective layer 172 gradually decreases in thickness so that the upper surface 160c of the p-type semiconductor layer 160 is formed. It is inclined with respect to. Further, the metal reflection layer 172 is formed on the first conductive layer 171 and is not formed on the p-type semiconductor layer 160. That is, the p-type semiconductor layer 160 and the metal reflective layer 172 are configured not to contact directly.

金属反射層172はAg(銀)で構成されている。金属反射層172として銀を用いているのは、発光層150から出射される青色〜緑色の領域の波長の光に対して、高い光反射性を有しているためである。また、後述するように、金属反射層172は、第1導電層171を介してp型半導体層160に給電を行う機能も有していることから、その抵抗値が低く、しかも第1導電層171との接触抵抗を低く抑える必要があるためである。そして、本実施の形態では、金属反射層172の厚さが150nm(1500Å)に設定されている。この金属反射層172の厚さは、好ましくは50nm以上の範囲より選択することができる。ここで、金属反射層172の厚さが50nmよりも薄いと、発光層150からの光の反射性能が低下する点で好ましくない場合がある。
なお、本実施の形態では、金属反射層172としてAg単体を用いているが、Agを含む合金を使用するようにしてもかまわない。
The metal reflection layer 172 is made of Ag (silver). The reason why silver is used as the metal reflection layer 172 is that it has high light reflectivity with respect to light having a wavelength in a blue to green region emitted from the light emitting layer 150. As will be described later, the metal reflective layer 172 also has a function of supplying power to the p-type semiconductor layer 160 via the first conductive layer 171, so that the resistance value is low and the first conductive layer is also provided. This is because the contact resistance with 171 needs to be kept low. In this embodiment, the thickness of the metal reflection layer 172 is set to 150 nm (1500 mm). The thickness of the metal reflective layer 172 can be preferably selected from a range of 50 nm or more. Here, when the thickness of the metal reflective layer 172 is less than 50 nm, it may be undesirable in that the performance of reflecting light from the light emitting layer 150 is lowered.
In this embodiment, single Ag is used as the metal reflective layer 172, but an alloy containing Ag may be used.

<第1拡散防止層>
図1に示すように、金属反射層172の上には第1拡散防止層173が積層されているのが好ましい。この第1拡散防止層173は、接触状態にある金属反射層172を構成する金属(この例ではAg(銀))の拡散を抑制するために設けられている。
第1拡散防止層173は、平面視したときに、金属反射層172の全域を覆うように形成されている。そして、第1拡散防止層173の中央部は一定の膜厚を有し且つほぼ平坦に形成される一方、第1拡散防止層173の端部側は膜厚が漸次薄くなることでp型半導体層160の上面160cに対し傾斜して形成されている。また、第1拡散防止層173は、金属反射層172上に形成され、p型半導体層160上には形成されないようになっている。すなわち、p型半導体層160と第1拡散防止層173とが直接接触しないように構成されている。
<First diffusion prevention layer>
As shown in FIG. 1, a first diffusion prevention layer 173 is preferably laminated on the metal reflection layer 172. The first diffusion preventing layer 173 is provided to suppress diffusion of the metal (in this example, Ag (silver)) that constitutes the metal reflective layer 172 in a contact state.
The first diffusion prevention layer 173 is formed so as to cover the entire region of the metal reflection layer 172 when viewed in plan. The central portion of the first diffusion prevention layer 173 has a constant film thickness and is formed almost flat, while the end portion side of the first diffusion prevention layer 173 is gradually reduced in thickness so that the p-type semiconductor is formed. The layer 160 is formed to be inclined with respect to the upper surface 160c. The first diffusion prevention layer 173 is formed on the metal reflection layer 172 and is not formed on the p-type semiconductor layer 160. That is, the p-type semiconductor layer 160 and the first diffusion prevention layer 173 are configured not to contact directly.

第1拡散防止層173は、金属反射層172とオーミックコンタクトがとれ、しかも、金属反射層172との接触抵抗が小さいものを用いることが好ましい。ただし、後述するように、第1拡散防止層173は発光層150からの光を透過させる機能を基本的に要しないので、上記第1導電層171とは異なり、光透過性を有している必要はない。なお、後述するように発光層150からの光の取り出し効率を高めるという観点からすれば、第1拡散防止層173として、発光層150の発する光の吸収が少ないものを用いることが望ましい。また、後述するように、第1拡散防止層173は、金属反射層172および第1導電層171を介してp型半導体層160に給電を行う機能も有していることから、優れた導電性を有し、且つ、抵抗分布が少ないものを用いることが好ましい。   As the first diffusion preventing layer 173, it is preferable to use a layer having an ohmic contact with the metal reflective layer 172 and having a low contact resistance with the metal reflective layer 172. However, as will be described later, the first diffusion prevention layer 173 basically does not require a function of transmitting light from the light emitting layer 150, and therefore has a light transmission property unlike the first conductive layer 171. There is no need. Note that, from the viewpoint of increasing the light extraction efficiency from the light emitting layer 150 as described later, it is desirable to use a material that absorbs less light emitted from the light emitting layer 150 as the first diffusion preventing layer 173. Further, as will be described later, the first diffusion prevention layer 173 has a function of supplying power to the p-type semiconductor layer 160 through the metal reflection layer 172 and the first conductive layer 171, and thus has excellent conductivity. It is preferable to use one having a low resistance distribution.

そして、本実施の形態では、第1拡散防止層173の厚さが、50nm(500Å)に設定されている。本実施の形態においては、第1拡散防止層173の厚さが50nm以上であれば、金属反射層172を構成するAg(銀)のマイグレーションが抑制されやすくなる点で好ましい。これに対し、第1拡散防止層173の厚さが50nmよりも薄いと、第1拡散防止層173上に形成する第1ボンディング層174へのAg(銀)のマイグレーション防止の点で好ましくない。また、第1拡散防止層173の厚さが5000nmよりも厚いと、材料のコストアップの点で好ましくない。なお、本実施の形態では、第1導電層171の厚さが第1拡散防止層173の厚さよりも薄くなるように、それぞれの厚さが設定されている。   In the present embodiment, the thickness of the first diffusion preventing layer 173 is set to 50 nm (500 mm). In the present embodiment, if the thickness of the first diffusion preventing layer 173 is 50 nm or more, it is preferable in that the migration of Ag (silver) constituting the metal reflective layer 172 is easily suppressed. On the other hand, if the thickness of the first diffusion prevention layer 173 is less than 50 nm, it is not preferable in terms of preventing migration of Ag (silver) to the first bonding layer 174 formed on the first diffusion prevention layer 173. Further, if the thickness of the first diffusion preventing layer 173 is thicker than 5000 nm, it is not preferable from the viewpoint of increasing the cost of the material. In the present embodiment, each thickness is set such that the thickness of the first conductive layer 171 is thinner than the thickness of the first diffusion prevention layer 173.

本実施の形態では、第1拡散防止層173として、第1導電層171と同様にIZOが用いられている。ただし、第1拡散防止層173を構成するIZOには熱処理が行われないことから、アモルファス状態のままとなっている。   In the present embodiment, IZO is used as the first diffusion prevention layer 173 in the same manner as the first conductive layer 171. However, since the heat treatment is not performed on the IZO constituting the first diffusion prevention layer 173, it remains in an amorphous state.

なお、第1拡散防止層173としては、IZOの他、ITO、IGO、ICO等を用いることができる。また、例えばキャリアをドープしたSnO2、ZnO2、TiO2等の導電性材料を用いてもよい。さらに、Ni(ニッケル)やTi(チタン)などの金属材料を用いるようにしても差し支えない。 As the first diffusion preventing layer 173, ITO, IGO, ICO or the like can be used in addition to IZO. Further, for example, a conductive material such as SnO 2 , ZnO 2 , or TiO 2 doped with carriers may be used. Furthermore, a metal material such as Ni (nickel) or Ti (titanium) may be used.

<第1ボンディング層>
図1に示すように、第1拡散防止層173の上面および側面には、第1拡散防止層173を覆うように第1ボンディング層174が積層されている。
第1ボンディング層174は、平面視したときに、第1拡散防止層173の全域を覆うように形成されている。そして、第1ボンディング層174の中央部は一定の膜厚を有し且つほぼ平坦に形成される一方、第1ボンディング層174の端部側は膜厚が漸次薄くなることでp型半導体層160の上面160cに対し傾斜して形成されている。
<First bonding layer>
As shown in FIG. 1, a first bonding layer 174 is laminated on the upper surface and side surfaces of the first diffusion prevention layer 173 so as to cover the first diffusion prevention layer 173.
The first bonding layer 174 is formed so as to cover the entire region of the first diffusion preventing layer 173 when viewed in plan. The central portion of the first bonding layer 174 has a constant thickness and is formed almost flat, while the end portion of the first bonding layer 174 is gradually reduced in thickness so that the p-type semiconductor layer 160 is formed. The upper surface 160c is inclined.

第1ボンディング層174は、少なくとも1層以上の金属層を備え、最も内側の層が第1拡散防止層173等と接するように形成される。また、最も外側となる最表層の金属層には一般にAu(金)が用いられる。本実施の形態では、第1ボンディング層174としてAu(金)の単層膜を用いているが、例えば第1拡散防止層173に接して形成される第1層としてのNi(ニッケル)層と、このNi層の外側に形成される第2層としてのPt(白金)層と、このPt層の外側であって最も外側に形成される第3層としてのAu(金)層とを有する構造を採用するようにしてもよい。そして、本実施の形態では、第1ボンディング層174の全体の厚さが、300nm(3000Å)に設定されている。第1ボンディング層174の全体の厚さは、フリップチップ実装する際のパッド電極としての機能を有する厚さがあれば、厚さに制限なく使用することができるが、好ましくは50nm(500Å)〜8000nm(80000Å)に設定されている。   The first bonding layer 174 includes at least one metal layer and is formed so that the innermost layer is in contact with the first diffusion prevention layer 173 and the like. Further, Au (gold) is generally used for the outermost metal layer that is the outermost layer. In this embodiment, a single layer film of Au (gold) is used as the first bonding layer 174, but for example, a Ni (nickel) layer as a first layer formed in contact with the first diffusion prevention layer 173 A structure having a Pt (platinum) layer as a second layer formed outside the Ni layer and an Au (gold) layer as a third layer formed outside and outside the Pt layer May be adopted. In the present embodiment, the entire thickness of the first bonding layer 174 is set to 300 nm (3000 mm). The total thickness of the first bonding layer 174 can be used without limitation as long as it has a function as a pad electrode in flip-chip mounting, but preferably 50 nm (500 mm) or more. It is set to 8000 nm (80000 mm).

なお、第1ボンディング層174を複数の金属層で構成する場合において、第1拡散防止層173と接する第1層を構成する材料としては、上述したNi(ニッケル)の他、Ta(タンタル)、Ti(チタン)、NiTi(ニッケルチタン)合金、およびこれらの窒化物を使用することができる。   In the case where the first bonding layer 174 is composed of a plurality of metal layers, the material constituting the first layer in contact with the first diffusion prevention layer 173 includes Ta (tantalum) in addition to the above-described Ni (nickel), Ti (titanium), NiTi (nickel titanium) alloy, and nitrides thereof can be used.

<第1密着層>
図1に示すように、第1ボンディング層174の上面および側面には、第1ボンディング層174を覆うように第1密着層175が積層されているのが好ましい。
第1密着層175は、平面視したときに、第1ボンディング層174の露出部位を除く領域を覆うように形成されている。そして、第1密着層175の中央部は一定の膜厚を有し且つほぼ平坦に形成される一方、第1密着層175の端部側はp型半導体層160の上面160cに対し傾斜して形成されている。この第1密着層175の側面側の端部は、p型半導体層160の上面160cと接するように設けられている。
<First adhesion layer>
As shown in FIG. 1, a first adhesion layer 175 is preferably laminated on the upper surface and side surfaces of the first bonding layer 174 so as to cover the first bonding layer 174.
The first adhesion layer 175 is formed so as to cover a region excluding the exposed portion of the first bonding layer 174 when seen in a plan view. The central portion of the first adhesion layer 175 has a constant thickness and is substantially flat, while the end portion of the first adhesion layer 175 is inclined with respect to the upper surface 160c of the p-type semiconductor layer 160. Is formed. The end portion on the side surface side of the first adhesion layer 175 is provided so as to be in contact with the upper surface 160 c of the p-type semiconductor layer 160.

第1密着層175は、Au(金)で構成された第1ボンディング層174と保護層190との物理的な密着性を向上させるために設けられている。本実施の形態において、第1密着層175は、Ta(タンタル)で形成されている。ただし、第1密着層175として、Ta(タンタル)以外に、例えばTi(チタン)やNi(ニッケル)を用いることも可能である。そして、本実施の形態では、第1密着層175の厚さが、10nm(100Å)に設定されている。第1密着層175の厚さは、5nm〜400nmとすることが好ましく、5nm〜300nmとすることがより好ましく、7nm〜100nmとすることが更に好ましい。第1密着層175の厚みが5nm未満になると、第1密着層175の接合強度が低下するので好ましくない。   The first adhesion layer 175 is provided to improve the physical adhesion between the first bonding layer 174 made of Au (gold) and the protective layer 190. In the present embodiment, the first adhesion layer 175 is made of Ta (tantalum). However, as the first adhesion layer 175, for example, Ti (titanium) or Ni (nickel) can be used in addition to Ta (tantalum). In the present embodiment, the thickness of the first adhesion layer 175 is set to 10 nm (100 mm). The thickness of the first adhesion layer 175 is preferably 5 nm to 400 nm, more preferably 5 nm to 300 nm, and still more preferably 7 nm to 100 nm. If the thickness of the first adhesion layer 175 is less than 5 nm, the bonding strength of the first adhesion layer 175 is not preferable.

<第2電極>
続いて、第2電極180の構成について詳細に説明する。
第2電極180は、好ましくは、n型半導体層140の半導体層露出面140c上に積層される第2導電層181と、第2導電層181の上に積層される第2ボンディング層183と、上述した第2ボンディング層183の露出部位を除いて第2ボンディング層183を覆うように設けられ、第2ボンディング層183と反対側の面には保護層190が積層される第2密着層184とを有している。
なお、第2導電層181と第2ボンディング層183との間に第2拡散防止層182を設けるようにしてもよい。ここで、図1には、好ましい例として第2拡散防止層182を設けた場合を例示している。
<Second electrode>
Next, the configuration of the second electrode 180 will be described in detail.
The second electrode 180 is preferably a second conductive layer 181 stacked on the semiconductor layer exposed surface 140c of the n-type semiconductor layer 140, a second bonding layer 183 stacked on the second conductive layer 181; A second adhesive layer 184 is provided so as to cover the second bonding layer 183 except for the exposed portion of the second bonding layer 183 described above, and a protective layer 190 is laminated on the surface opposite to the second bonding layer 183. have.
A second diffusion prevention layer 182 may be provided between the second conductive layer 181 and the second bonding layer 183. Here, FIG. 1 illustrates a case where the second diffusion prevention layer 182 is provided as a preferred example.

<第2導電層>
図1に示すように、n型半導体層140の上には第2導電層181が積層されているのがよい。
第2導電層181(図1参照)は、平面視したときに、円形状の外形を有している。そして、第2導電層181の中央部は一定の膜厚を有し半導体層露出面140cに対しほぼ平坦に形成される一方、第2導電層181の端部側は膜厚が漸次薄くなることでn型半導体層140の半導体層露出面140cに対し傾斜して形成されている。ただし、第2導電層181は、このような形状に限定されるわけでなく、隙間を開けて格子状や樹形状に形成してもよく、また、矩形状の断面を有していてもよく、さらに円形状以外の外形を有していてもよい。
<Second conductive layer>
As shown in FIG. 1, a second conductive layer 181 is preferably stacked on the n-type semiconductor layer 140.
The second conductive layer 181 (see FIG. 1) has a circular outer shape when seen in a plan view. The central portion of the second conductive layer 181 has a constant thickness and is substantially flat with respect to the exposed surface 140c of the semiconductor layer, while the end portion of the second conductive layer 181 has a gradually decreasing thickness. The n-type semiconductor layer 140 is formed to be inclined with respect to the semiconductor layer exposed surface 140c. However, the second conductive layer 181 is not limited to such a shape, and may be formed in a lattice shape or a tree shape with a gap, or may have a rectangular cross section. Further, it may have an outer shape other than a circular shape.

第2導電層181は、n型半導体層140とオーミックコンタクトがとれ、しかもn型半導体層140との接触抵抗が小さいものを用いることが好ましい。
本実施の形態では、第2導電層181として、Al(アルミニウム)を用いている。第2導電層181を構成するAl(アルミニウム)は、上述した第1電極170の金属反射層172を構成するAg(銀)と同様、発光層150から出射される青色〜緑色の領域の波長の光に対して、高い光反射性を有しており、こちらも金属反射層として機能するようになっている。また、本実施の形態では、第2導電層181の厚さは100nm(1000Å)に設定されている。なお、第2導電層181の厚さは50nm〜1000nmの範囲より選択することができる。ここで、第2導電層181の厚さが50nmよりも薄いと、光が透過してしまうことによって光の取り出し効率が低下し、また、第2導電層181の厚さが100nmよりも厚いと、成膜時間が長くなることによりレジストが加熱され、レジスト残渣が生じやすくなるなど、信頼性の面で好ましくない場合がある。
The second conductive layer 181 is preferably made of an ohmic contact with the n-type semiconductor layer 140 and having a low contact resistance with the n-type semiconductor layer 140.
In this embodiment, Al (aluminum) is used for the second conductive layer 181. Al (aluminum) constituting the second conductive layer 181 has a wavelength in the blue to green region emitted from the light emitting layer 150, similar to Ag (silver) constituting the metal reflective layer 172 of the first electrode 170 described above. It has high light reflectivity with respect to light, and this also functions as a metal reflection layer. In the present embodiment, the thickness of the second conductive layer 181 is set to 100 nm (1000 mm). Note that the thickness of the second conductive layer 181 can be selected from a range of 50 nm to 1000 nm. Here, if the thickness of the second conductive layer 181 is less than 50 nm, the light extraction efficiency is reduced due to light transmission, and if the thickness of the second conductive layer 181 is greater than 100 nm. In some cases, the film is not preferable in terms of reliability, for example, the resist is heated and the resist residue is likely to be generated due to the long film formation time.

<第2拡散防止層>
図1に示すように、第2導電層181の上には第2拡散防止層182が積層されているのが好ましい。この第2拡散防止層182は、接触状態にある第2導電層181を構成する金属(この例ではAl(アルミニウム))の拡散を抑制するために設けられている。
第2拡散防止層182は、平面視したときに、第2導電層181の全域を覆うように形成されている。そして、第2拡散防止層182の中央部は一定の膜厚を有しほぼ平坦に形成される一方、第2拡散防止層182の端部側は膜厚が漸次薄くなることでn型半導体層140の半導体層露出面140cに対し傾斜して形成されている。また、第2拡散防止層182は、第2導電層181上に形成され、n型半導体層140上には形成されないようになっている。すなわち、n型半導体層140と第2拡散防止層182とが直接接触しないように構成されている。
<Second diffusion prevention layer>
As shown in FIG. 1, the second diffusion prevention layer 182 is preferably laminated on the second conductive layer 181. The second diffusion prevention layer 182 is provided to suppress the diffusion of the metal (in this example, Al (aluminum)) constituting the second conductive layer 181 in contact.
The second diffusion prevention layer 182 is formed so as to cover the entire region of the second conductive layer 181 when viewed in plan. The central portion of the second diffusion barrier layer 182 has a constant film thickness and is formed almost flat, while the end portion of the second diffusion barrier layer 182 is gradually reduced in thickness so that the n-type semiconductor layer is formed. The semiconductor layer 140 is formed to be inclined with respect to the exposed surface 140c of the semiconductor layer. Further, the second diffusion prevention layer 182 is formed on the second conductive layer 181 and is not formed on the n-type semiconductor layer 140. That is, the n-type semiconductor layer 140 and the second diffusion prevention layer 182 are configured not to contact directly.

そして、本実施の形態では、第2拡散防止層182の厚さが、100nm(1000Å)に設定されている。本実施の形態においては、第2拡散防止層182の厚さが50nm以上であれば、第2導電層181を構成するAl(アルミニウム)のマイグレーションが抑制されやすくなる点で好ましい。これに対し、第2拡散防止層182の厚さが50nmよりも薄いと、第2拡散防止層182上に形成する第2ボンディング層183へのAl(アルミニウム)のマイグレーション防止の点で好ましくない。また、第2拡散防止層182の厚さが5000nmよりも厚いと、材料のコストアップの点で好ましくない。   In the present embodiment, the thickness of the second diffusion prevention layer 182 is set to 100 nm (1000 mm). In the present embodiment, it is preferable that the thickness of the second diffusion prevention layer 182 is 50 nm or more because migration of Al (aluminum) constituting the second conductive layer 181 is easily suppressed. On the other hand, if the thickness of the second diffusion prevention layer 182 is less than 50 nm, it is not preferable in terms of preventing migration of Al (aluminum) to the second bonding layer 183 formed on the second diffusion prevention layer 182. Further, if the thickness of the second diffusion prevention layer 182 is thicker than 5000 nm, it is not preferable from the viewpoint of increasing the cost of the material.

本実施の形態では、第2拡散防止層182として、Pt(白金)を用いている。
なお、第2拡散防止層182としては、Pt(白金)の他に、Rh(ロジウム)、W(タングステン)などの金属材料を用いるようにしてもよい。
In the present embodiment, Pt (platinum) is used as the second diffusion preventing layer 182.
The second diffusion prevention layer 182 may be made of a metal material such as Rh (rhodium) or W (tungsten) in addition to Pt (platinum).

<第2ボンディング層>
図1に示すように、第2拡散防止層182の上には第2ボンディング層183が積層されている。
第2ボンディング層183は、図2に示すように、第2拡散防止層182の全域を覆うように形成されている。そして、第2ボンディング層183の中央部は一定の膜厚を有しほぼ平坦に形成される一方、第1ボンディング層174の端部側は膜厚が漸次薄くなることでn型半導体層140の半導体層露出面140cに対し傾斜して形成されている。
<Second bonding layer>
As shown in FIG. 1, a second bonding layer 183 is laminated on the second diffusion prevention layer 182.
As shown in FIG. 2, the second bonding layer 183 is formed so as to cover the entire region of the second diffusion preventing layer 182. The central portion of the second bonding layer 183 has a constant thickness and is substantially flat, while the end portion of the first bonding layer 174 has a thickness that is gradually reduced. The semiconductor layer is formed to be inclined with respect to the exposed surface 140c.

第2ボンディング層183は、上述した第1電極170の第1ボンディング層174と同様、少なくとも1層以上の金属層を備え、最も内側の層が第1拡散防止層173等と接するように形成される。また、最も外側となる最表層の金属層には一般にAu(金)が用いられる。本実施の形態では、第2ボンディング層183が第1ボンディング層174と同じAu(金)の単層膜で構成されている。また、本実施の形態では、第2ボンディング層183の全体の厚さが、1000nm(10000Å)に設定されている。第2ボンディング層183の全体の厚さも、好ましくは50nm(500Å)〜8000nm(80000Å)に設定されている。なお、第1拡散防止層173のところで説明したように、第2ボンディング層183を複数の金属層の積層構造とすることもできる。   Similar to the first bonding layer 174 of the first electrode 170 described above, the second bonding layer 183 includes at least one metal layer and is formed so that the innermost layer is in contact with the first diffusion prevention layer 173 and the like. The Further, Au (gold) is generally used for the outermost metal layer that is the outermost layer. In the present embodiment, the second bonding layer 183 is formed of the same Au (gold) single layer film as the first bonding layer 174. In the present embodiment, the total thickness of the second bonding layer 183 is set to 1000 nm (10000 mm). The total thickness of the second bonding layer 183 is also preferably set to 50 nm (500 mm) to 8000 nm (80000 mm). Note that, as described with respect to the first diffusion preventing layer 173, the second bonding layer 183 may have a stacked structure of a plurality of metal layers.

<第2密着層>
図1に示すように、第2ボンディング層183の上には第2密着層184が積層されているのが好ましい。
第2密着層184は、平面視したときに、第2ボンディング層183の露出部位を除く領域を覆うように形成されている。そして、第2密着層184の中央部は一定の膜厚を有し且つほぼ平坦に形成される一方、第2密着層184の端部側はn型半導体層140の半導体層露出面140cに対し傾斜して形成されている。この第2密着層184の側面側の端部は、n型半導体層140の半導体層露出面140cと接するように設けられている。
<Second adhesion layer>
As shown in FIG. 1, the second adhesion layer 184 is preferably laminated on the second bonding layer 183.
The second adhesion layer 184 is formed so as to cover a region excluding the exposed portion of the second bonding layer 183 when viewed in plan. The central portion of the second adhesion layer 184 has a constant film thickness and is substantially flat, while the end portion side of the second adhesion layer 184 is opposite the semiconductor layer exposed surface 140c of the n-type semiconductor layer 140. Inclined. The end portion on the side surface side of the second adhesion layer 184 is provided so as to be in contact with the semiconductor layer exposed surface 140 c of the n-type semiconductor layer 140.

第2密着層184は、上述した第1電極170の第1密着層175と同様に、Au(金)で構成された第2ボンディング層183と保護層190との物理的な密着性を向上させるために設けられている。本実施の形態において、第2密着層184は、第1密着層175と同じくTa(タンタル)で形成されている。ただし、第2密着層184として、Ta(タンタル)以外に、例えばTi(チタン)やNi(ニッケル)を用いることも可能である。そして、本実施の形態では、第2密着層184の厚さが、10nm(100Å)に設定されている。第2密着層184の厚さは、厚みは、5nm〜400nmとすることが好ましく、5nm〜300nmとすることがより好ましく、7nm〜100nmとすることが更に好ましい。第2密着層184の厚みが5nm未満になると、第2密着層184の接合強度が低下するので好ましくない。   Similar to the first adhesion layer 175 of the first electrode 170 described above, the second adhesion layer 184 improves the physical adhesion between the second bonding layer 183 made of Au (gold) and the protective layer 190. It is provided for. In the present embodiment, the second adhesion layer 184 is made of Ta (tantalum), like the first adhesion layer 175. However, for example, Ti (titanium) or Ni (nickel) can be used as the second adhesion layer 184 in addition to Ta (tantalum). In the present embodiment, the thickness of the second adhesion layer 184 is set to 10 nm (100 mm). The thickness of the second adhesion layer 184 is preferably 5 nm to 400 nm, more preferably 5 nm to 300 nm, and even more preferably 7 nm to 100 nm. If the thickness of the second adhesion layer 184 is less than 5 nm, it is not preferable because the bonding strength of the second adhesion layer 184 decreases.

<保護層>
図1に示すように、保護層190は、第1電極170および第2電極180を覆う。より具体的には、保護層190は、第1電極170の一部および第2電極180の一部を除いて、第1電極層170における基板110とは反対側の面である第1密着層上面175c、および第2電極層180における基板110とは反対側の面である第2密着層上面184cを覆う。
さらに、保護層190は、p型半導体層160、発光層150およびn型半導体層140の一部(半導体層露出面140cよりも発光層150側)を覆うように積層されている。保護層190は、外部から水等が発光層150、第1電極170および第2電極180に浸入するのを抑制してこれらを保護する機能を備えている。なお、本実施の形態では、保護層190をSiO(酸化珪素)で構成している。
<Protective layer>
As shown in FIG. 1, the protective layer 190 covers the first electrode 170 and the second electrode 180. More specifically, the protective layer 190 is a first adhesion layer that is a surface of the first electrode layer 170 opposite to the substrate 110 except for a part of the first electrode 170 and a part of the second electrode 180. The upper surface 175c and the second adhesion layer upper surface 184c, which is the surface of the second electrode layer 180 opposite to the substrate 110, are covered.
Furthermore, the protective layer 190 is laminated so as to cover a part of the p-type semiconductor layer 160, the light-emitting layer 150, and the n-type semiconductor layer 140 (the light-emitting layer 150 side with respect to the semiconductor layer exposed surface 140c). The protective layer 190 has a function of preventing water and the like from entering the light emitting layer 150, the first electrode 170, and the second electrode 180 from the outside and protecting them. In the present embodiment, the protective layer 190 is made of SiO 2 (silicon oxide).

<第1電極と第2電極との関係>
ここで、第1電極170と第2電極180との関係をみると、第2電極180の端部であって基板110とは反対側の端部が、第1電極170の端部であって基板110とは反対側の端部と比較して、突出している。この第1電極170の端部と比較して第2電極180の端部の突出した部分を段差とすると、この段差の高さは、本発明では、10nmを超えるのが好ましく、さらに100nm以上であることがより好ましい。また、この段差は、3μm以下であることが好ましい。
本発明において、より具体的には、第2電極180の第2密着層上面184cと、第1電極層170の第1密着層上面175cとを、基板110との位置関係で比較すると、第2密着層上面184cの方が、基板110から、より遠い位置に配置されている。いわば、基板110からの高さとして考えると、第1電極170の高さよりも、第2電極180の高さの方が高い。
さらに、本発明においては、第2電極180の第2密着層上面184c上に設けられた第2はんだ22(Auメッキバンプとも言う。)と、第1電極170の第1密着層上面175c上に、または第1ボンディング層174上に設けられた第1はんだ21(Auメッキバンプとも言う。)とを、基板110との位置関係で比較すると、第2はんだ22の方が基板110から、より遠い位置に配置されている。すなわち、第2はんだ22まで含めた構成の第2電極180の高さの方が、第1はんだ21まで含めた構成の第1電極170の高さよりも、高い構成を有する半導体発光素子であってもよい。
この場合、半導体発光素子1の第1電極170及び第2電極180にはんだ(Auメッキバンプとも言う。)が設けられており、この半導体発光素子1を用いてAu、スズ、はんだをさらに介して配線基板に実装されてもよい。
<Relationship between first electrode and second electrode>
Here, looking at the relationship between the first electrode 170 and the second electrode 180, the end of the second electrode 180 and the end opposite to the substrate 110 is the end of the first electrode 170. Compared with the end opposite to the substrate 110, it protrudes. When the protruding portion of the end of the second electrode 180 is a step compared to the end of the first electrode 170, the height of the step is preferably more than 10 nm in the present invention, and more than 100 nm. More preferably. Moreover, it is preferable that this level | step difference is 3 micrometers or less.
In the present invention, more specifically, when the second adhesion layer upper surface 184 c of the second electrode 180 and the first adhesion layer upper surface 175 c of the first electrode layer 170 are compared with each other in the positional relationship with the substrate 110, The adhesion layer upper surface 184 c is disposed at a position farther from the substrate 110. In other words, when considering the height from the substrate 110, the height of the second electrode 180 is higher than the height of the first electrode 170.
Furthermore, in the present invention, the second solder 22 (also referred to as Au plating bump) provided on the second adhesion layer upper surface 184c of the second electrode 180 and the first adhesion layer upper surface 175c of the first electrode 170 are provided. Alternatively, when the first solder 21 (also referred to as Au plating bump) provided on the first bonding layer 174 is compared with the substrate 110, the second solder 22 is farther from the substrate 110. Placed in position. That is, the semiconductor light emitting device has a configuration in which the height of the second electrode 180 including the second solder 22 is higher than the height of the first electrode 170 including the first solder 21. Also good.
In this case, the first electrode 170 and the second electrode 180 of the semiconductor light emitting element 1 are provided with solder (also referred to as Au plating bumps), and the semiconductor light emitting element 1 is used to further pass Au, tin, and solder. It may be mounted on a wiring board.

次に、図1に示す半導体発光素子1の使用方法について説明する。
図3は、図1に示す半導体発光素子1を配線基板10に実装した発光装置の構成の一例を示す図である。
配線基板10の一方の面には、正電極11と負電極12とが形成されている。
そして、配線基板10に対し、図1に示す半導体発光素子1の上下を反転させた状態で、正電極11には第1電極170(具体的には第1ボンディング層174)を、また、負電極12には第2電極180(具体的には第2ボンディング層183)を、それぞれ第1はんだ21および第2はんだ22を用いて電気的に接続すると共に機械的に固定している。このような配線基板10に対する半導体発光素子1の接続手法は、一般にフリップチップ接続と呼ばれるものである。フリップチップ接続においては、配線基板10からみて、半導体発光素子1の基板110が発光層150よりも遠い位置に置かれる。
Next, a method for using the semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. 1 will be described.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a light emitting device in which the semiconductor light emitting element 1 illustrated in FIG. 1 is mounted on the wiring substrate 10.
A positive electrode 11 and a negative electrode 12 are formed on one surface of the wiring substrate 10.
Then, the first electrode 170 (specifically, the first bonding layer 174) is applied to the positive electrode 11 in a state where the top and bottom of the semiconductor light emitting element 1 shown in FIG. A second electrode 180 (specifically, the second bonding layer 183) is electrically connected to the electrode 12 using the first solder 21 and the second solder 22, and is mechanically fixed thereto. Such a connection method of the semiconductor light emitting element 1 to the wiring substrate 10 is generally called flip chip connection. In the flip-chip connection, the substrate 110 of the semiconductor light emitting element 1 is placed at a position farther from the light emitting layer 150 when viewed from the wiring substrate 10.

さて、上述のように、第1電極170及び第2電極180それぞれについての、基板110からの高さを比較すると、第2電極180の方が第1電極170よりも高い。しかしながら、第1はんだ21及び第2はんだ22とを調整することにより、半導体発光素子1の基板110と、配線基板10とを略平行に設置しうる。これは、図3に示すように、半導体発光素子1の基板110を基準とした高さ方向の長さにおいて、第2電極180側の第2はんだ22の長さを、第1電極170側の第1はんだ21の長さよりも短くすることによる。なお、ここでの略平行とは、平行を含む。   As described above, when the heights of the first electrode 170 and the second electrode 180 from the substrate 110 are compared, the second electrode 180 is higher than the first electrode 170. However, by adjusting the first solder 21 and the second solder 22, the substrate 110 of the semiconductor light emitting element 1 and the wiring substrate 10 can be installed substantially in parallel. As shown in FIG. 3, the length of the second solder 22 on the second electrode 180 side is the length on the first electrode 170 side with respect to the length in the height direction with respect to the substrate 110 of the semiconductor light emitting element 1. By making it shorter than the length of the first solder 21. Here, “substantially parallel” includes parallel.

そして、基板110からの高さとして考えて、第2電極180の高さが第1電極170の高さよりも高いことによって、電気的な接触不良の発生を低減することができる。
このことを具体的に説明する。まず、例えば第1電極170の高さが、第2電極180の高さよりも高い場合を考える。図1に示すように、第2電極180と比較して、第1電極170はより面積が広いことから、配線基板10に固定する際に、第1電極170のみが配線基板10側と接触して、第2電極180が配線基板10側と接触することなく固定されることも考えられる。この場合、第2電極180が配線基板10側との電気的な接触不良を起こす可能性が高まる。一方で、第2電極180の高さが第1電極170の高さよりも高いと、第2電極180は、より確実に配線基板10側と接触して、固定される。したがって、第2電極180と配線基板10との接触不良の発生を低減することができる。
ここで、当技術分野では、光取り出し効率を向上させるため、第2電極180の面積をより小さくすることが望まれている。一方で、第2電極180の面積が小さくなることは、第2電極180とn型半導体層140との導通をとることをより困難とする。このような技術的背景から、第2電極180と基板110との接触不良の発生を低減し、導通を確保する上記の構成は特に有効である。
Then, considering the height from the substrate 110, the height of the second electrode 180 is higher than the height of the first electrode 170, so that the occurrence of electrical contact failure can be reduced.
This will be specifically described. First, for example, consider a case where the height of the first electrode 170 is higher than the height of the second electrode 180. As shown in FIG. 1, since the area of the first electrode 170 is larger than that of the second electrode 180, only the first electrode 170 comes into contact with the wiring board 10 side when being fixed to the wiring board 10. Thus, it is conceivable that the second electrode 180 is fixed without contacting the wiring substrate 10 side. In this case, the possibility that the second electrode 180 causes an electrical contact failure with the wiring board 10 side is increased. On the other hand, when the height of the second electrode 180 is higher than the height of the first electrode 170, the second electrode 180 is more reliably brought into contact with the wiring substrate 10 side and fixed. Therefore, the occurrence of contact failure between the second electrode 180 and the wiring board 10 can be reduced.
Here, in this technical field, in order to improve the light extraction efficiency, it is desired to further reduce the area of the second electrode 180. On the other hand, the reduction in the area of the second electrode 180 makes it more difficult to establish conduction between the second electrode 180 and the n-type semiconductor layer 140. From such a technical background, the above-described configuration that reduces the occurrence of contact failure between the second electrode 180 and the substrate 110 and ensures conduction is particularly effective.

さらに、基板110からの高さとして考えて、第2電極180の高さを第1電極170の高さよりも高くすることにより、次のような効果も得られる。例えば、第2電極180の高さを、第1電極170と同じ高さにするべく半導体発光素子1を製造したとしても、製造上のばらつきから、第2電極180の方が高い場合や、逆に第2電極180の方が低い場合が生じる。このような半導体発光素子1を配線基板10に固定すると、第1電極170側に傾いて固定される(第1電極170側がより配線基板10に近づいて固定される)場合も、第2電極180側に傾いて固定される(第2電極180側がより配線基板10に近づいて固定される)場合もある。つまり、半導体発光素子1は、第1電極170側及び第2電極180側の、両方向の側に傾く場合がある。
しかしながら、基板110からの高さとして考えて、第2電極180の高さを第1電極170の高さよりも高くするべく半導体発光素子1を製造すると、その半導体発光素子1は第1電極170側に傾いて固定される可能性が高まる。したがって、半導体発光素子1から出射される光をより制御しやすくなる。
Further, considering the height from the substrate 110, the following effects can be obtained by making the height of the second electrode 180 higher than the height of the first electrode 170. For example, even if the semiconductor light emitting device 1 is manufactured so that the height of the second electrode 180 is the same as that of the first electrode 170, the second electrode 180 may be higher due to manufacturing variations or vice versa. In some cases, the second electrode 180 is lower. When such a semiconductor light emitting element 1 is fixed to the wiring substrate 10, the second electrode 180 is also fixed when inclined to the first electrode 170 side (the first electrode 170 side is fixed closer to the wiring substrate 10). In some cases, the second electrode 180 is fixed while being inclined (the second electrode 180 side is fixed closer to the wiring board 10). That is, the semiconductor light emitting element 1 may be tilted in both directions on the first electrode 170 side and the second electrode 180 side.
However, when the semiconductor light emitting device 1 is manufactured so that the height of the second electrode 180 is higher than the height of the first electrode 170 in terms of the height from the substrate 110, the semiconductor light emitting device 1 is disposed on the first electrode 170 side. The possibility of being tilted and being fixed increases. Therefore, it becomes easier to control the light emitted from the semiconductor light emitting element 1.

では、図3を用いて、発光装置の発光動作について説明する。
配線基板10の正電極11および負電極12を介して、半導体発光素子1に正電極11から負電極12に向かう電流を流すと、半導体発光素子1では、第1電極170からp型半導体層160、発光層150およびn型半導体層140を介して第2電極180に向かう電流が流れ、発光層150から青色光が出力される。なお、このとき、第1電極170では、第1ボンディング層174、第1拡散防止層173、金属反射層172および第1導電層171を介して電流が流れ、p型半導体層160には、上面160cの面上において均一化された状態の電流が供給される。
Now, the light emitting operation of the light emitting device will be described with reference to FIG.
When a current from the positive electrode 11 to the negative electrode 12 is passed through the semiconductor light emitting device 1 via the positive electrode 11 and the negative electrode 12 of the wiring substrate 10, the semiconductor light emitting device 1 has the first electrode 170 to the p-type semiconductor layer 160. Current flowing toward the second electrode 180 flows through the light emitting layer 150 and the n-type semiconductor layer 140, and blue light is output from the light emitting layer 150. At this time, in the first electrode 170, current flows through the first bonding layer 174, the first diffusion prevention layer 173, the metal reflection layer 172, and the first conductive layer 171, and the p-type semiconductor layer 160 has a top surface. The current in a uniform state is supplied on the surface 160c.

発光層150から出力される光のうち基板110側に向かう光は、n型半導体層140、下地層130、中間層120および基板110を透過し、図3に示す矢印方向すなわち半導体発光素子1の外部に出射される。   Of the light output from the light emitting layer 150, the light traveling toward the substrate 110 passes through the n-type semiconductor layer 140, the base layer 130, the intermediate layer 120, and the substrate 110, and is shown in the arrow direction shown in FIG. It is emitted to the outside.

一方、発光層150から出射される光のうち第1電極170側に向かう光は、p型半導体層160および第1導電層171を介して金属反射層172に到達し、金属反射層172で反射される。そして、金属反射層172で反射した光は、第1導電層171、p型半導体層160、発光層150、n型半導体層140、下地層130、中間層120および基板110を透過し、図3に示す矢印方向すなわち半導体発光素子1の外部に出射される。   On the other hand, the light emitted from the light emitting layer 150 toward the first electrode 170 side reaches the metal reflection layer 172 via the p-type semiconductor layer 160 and the first conductive layer 171 and is reflected by the metal reflection layer 172. Is done. Then, the light reflected by the metal reflection layer 172 passes through the first conductive layer 171, the p-type semiconductor layer 160, the light emitting layer 150, the n-type semiconductor layer 140, the base layer 130, the intermediate layer 120, and the substrate 110, and FIG. Is emitted to the outside of the semiconductor light emitting element 1.

ここで、本実施の形態では、第1電極170に金属反射層172を設けることにより、半導体発光素子1から出力される光の取り出し効率を向上させることができる。また、金属反射層172に電極としての機能と鏡としての機能とを兼ねさせるようにしたので、半導体発光素子1の構成を簡易なものとすることができる。   Here, in the present embodiment, by providing the metal reflective layer 172 on the first electrode 170, the extraction efficiency of light output from the semiconductor light emitting element 1 can be improved. In addition, since the metal reflection layer 172 functions both as an electrode and a mirror, the configuration of the semiconductor light emitting element 1 can be simplified.

次に、図4を用いて、本発明の実施例について説明を行うが、本発明は実施例に限定されない。ここで、図4は本発明の実施例における実験結果を示すテーブルであり、各実施例における不良率を示す。なお、図4における第1電極および第2電極の列における各欄は、各層の材質および厚さを示す。
(実施例1)
<半導体発光素子の作製>
本実施の形態の具体例として、窒化ガリウム系化合物半導体からなる半導体発光素子1を次のようにして製造した。先ず、サファイアからなる基板110上に、AlN(窒化アルミニウム)からなる中間層120(バッファ層)を介して、厚さ5μmのアンドープGaN(窒化ガリウム)からなる下地層130を形成した。次に、厚さ2μmのSiドープn型GaNコンタクト層、厚さ250nmのn型In0.1Ga0.9Nクラッド層を形成した後、厚さ16nmのSiドープGaN障壁層および厚さ2.5nmのIn0.2Ga0.8N井戸層を5回積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層150を形成した。
さらに、厚さ10nmのMg(マグネシウム)ドープp型Al0.07Ga0.93Nクラッド層、厚さ150nmのMgドープp型GaNコンタクト層を順に形成し、半導体ウェーハを作製した。
なお、窒化ガリウム系化合物半導体層の積層は、MOCVD法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。但し、AlNからなる中間層は、スパッタ法により当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。
Next, although the Example of this invention is described using FIG. 4, this invention is not limited to an Example. Here, FIG. 4 is a table showing experimental results in the embodiments of the present invention, and shows the defect rate in each embodiment. In addition, each column in the row | line | column of the 1st electrode and 2nd electrode in FIG. 4 shows the material and thickness of each layer.
Example 1
<Fabrication of semiconductor light emitting device>
As a specific example of the present embodiment, a semiconductor light emitting device 1 made of a gallium nitride compound semiconductor was manufactured as follows. First, an underlayer 130 made of undoped GaN (gallium nitride) having a thickness of 5 μm was formed on a substrate 110 made of sapphire via an intermediate layer 120 (buffer layer) made of AlN (aluminum nitride). Next, after forming a Si-doped n-type GaN contact layer having a thickness of 2 μm and an n-type In 0.1 Ga 0.9 N cladding layer having a thickness of 250 nm, a Si-doped GaN barrier layer having a thickness of 16 nm and a thickness of 2 A light emitting layer 150 having a multiple quantum well structure in which a .5 nm In 0.2 Ga 0.8 N well layer was stacked five times and a barrier layer was finally provided was formed.
Further, a 10 nm thick Mg (magnesium) doped p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer and a 150 nm thick Mg-doped p-type GaN contact layer were formed in this order to produce a semiconductor wafer.
The gallium nitride-based compound semiconductor layer was stacked by MOCVD under normal conditions well known in the technical field. However, the intermediate layer made of AlN was formed by sputtering under normal conditions well known in the art.

次に、350μm角の半導体発光素子1を作製するために、一辺の長さが320μmの略正方形状の開口部(図1の半導体発光素子1の断面模式図では、第1導電層171を形成できる開口部形状)を備える第1のマスクを形成した。レジストとしては、AZ5200NJ(製品名:AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製)を用いた。
次に、前記第1のマスクを具備した状態で、スパッタ法により、厚さ5nmのIZOからなる第1導電層171、厚さ150nmのAgからなる金属反射層172、厚さ50nmのIZOからなる第1拡散防止層173及び厚さ300nmのAu(金)からなる第1ボンディング層174を形成した。
次に、レジスト剥離液を用いて、第1のマスクを除去した。
Next, in order to fabricate the 350 μm square semiconductor light emitting device 1, a substantially square opening having a side length of 320 μm (in the schematic cross-sectional view of the semiconductor light emitting device 1 in FIG. 1, the first conductive layer 171 is formed). A first mask having a shape of an opening that can be formed was formed. As the resist, AZ5200NJ (product name: manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) was used.
Next, with the first mask, the first conductive layer 171 made of IZO having a thickness of 5 nm, the metal reflective layer 172 made of Ag having a thickness of 150 nm, and the IZO having a thickness of 50 nm are formed by sputtering. A first diffusion preventing layer 173 and a first bonding layer 174 made of Au (gold) having a thickness of 300 nm were formed.
Next, the first mask was removed using a resist stripping solution.

次に、一辺の長さが330μmの略正方形状の開口部を備える第2のマスクを形成した。レジストとしては、AZ5200NJを用いた。
前記第2のマスクを具備した状態で、スパッタ法により、厚さ10nmのTa(タンタル)からなる第1密着層175を形成した。その後、レジスト剥離液を用いて、第2のマスクを除去した。
Next, a second mask having a substantially square opening with a side length of 330 μm was formed. As the resist, AZ5200NJ was used.
With the second mask provided, a first adhesion layer 175 made of Ta (tantalum) having a thickness of 10 nm was formed by sputtering. Thereafter, the second mask was removed using a resist stripping solution.

次に、フォトリソグラフィーの手法を用いて350μm角の発光素子の第2電極180を形成する領域を開口部とするマスクを形成し、公知の方法でp型半導体層160、発光層150、nクラッド層140b及びnコンタクト層140aの一部をエッチングさせ、第2電極180を形成する所望の領域にn型GaNコンタクト層を露出させた。この半導体層露出面140cに公知なマスク形成工程にしたがって、第2電極180の所望の大きさを開口部とする第3のマスクを形成した。レジストとしては、上記と同じAZ5200NJを用いた。当該マスクを具備した状態で、スパッタ法により、厚さ100nmのAlからなる第2導電層181、厚さ100nmのPt(白金)からなる第2拡散防止層182、厚さ1000nmのAuからなる第2ボンディング層183を順次形成した。続いてレジスト剥離液を用いて、第3のマスクを除去した。   Next, a mask having a region where the second electrode 180 of the 350 μm-square light emitting element is formed is formed using a photolithography technique, and the p-type semiconductor layer 160, the light emitting layer 150, and the n-clad are formed by a known method. The layer 140b and a part of the n contact layer 140a were etched to expose the n-type GaN contact layer in a desired region where the second electrode 180 was to be formed. A third mask having an opening with a desired size of the second electrode 180 was formed on the exposed surface 140c of the semiconductor layer in accordance with a known mask forming process. As the resist, the same AZ5200NJ as described above was used. With the mask, the second conductive layer 181 made of Al with a thickness of 100 nm, the second diffusion prevention layer 182 made of Pt (platinum) with a thickness of 100 nm, and the first conductive layer made of Au with a thickness of 1000 nm by sputtering. Two bonding layers 183 were sequentially formed. Subsequently, the third mask was removed using a resist stripping solution.

次に、第3のマスクより広い開口部形状を備える第4のマスクを形成した。レジストとしては、AZ5200NJを用いた。
このマスクを具備した状態で、スパッタ法により、厚さ10nmのTaからなる第2密着層184を形成した。その後、レジスト剥離液を用いて、第4のマスクを除去した。
Next, a fourth mask having an opening shape wider than that of the third mask was formed. As the resist, AZ5200NJ was used.
With the mask provided, a second adhesion layer 184 made of Ta having a thickness of 10 nm was formed by sputtering. Thereafter, the fourth mask was removed using a resist stripping solution.

次に、フォトリソグラフィーのマスクプロセスと公知なスパッタ法を用いて、第1電極170表面、第2電極180表面及びp型半導体層160等を、厚さ250nmmのSiOからなる保護層190で保護した。次いで、第1電極170及び第2電極180上にボンディング用の露出面を形成する為に、所望の領域をエッチングし、当該領域の保護層190と第1密着層175および第2密着層184を除去し、第1ボンディング層174および第2ボンディング層183を露出させた。
このようにして、n型GaNコンタクト層の露出面から延伸した第2電極180の長さが、第1電極170よりも突出して高い構成とする半導体発光素子1を製造した。
Next, the surface of the first electrode 170, the surface of the second electrode 180, the p-type semiconductor layer 160, and the like are protected with a protective layer 190 made of SiO 2 with a thickness of 250 nm using a photolithography mask process and a known sputtering method. did. Next, in order to form an exposed surface for bonding on the first electrode 170 and the second electrode 180, a desired region is etched, and the protective layer 190, the first adhesion layer 175, and the second adhesion layer 184 in the region are formed. The first bonding layer 174 and the second bonding layer 183 were exposed by removing.
In this way, the semiconductor light emitting device 1 was manufactured in which the length of the second electrode 180 extended from the exposed surface of the n-type GaN contact layer was higher than that of the first electrode 170.

<第1電極170及び第2電極180の高さの測定>
第1電極170(p電極)の高さは、第1電極170と第2電極180(n電極)との間に形成されたn型コンタクト層の露出面を覆う保護層190の表面から、第1電極170を覆う保護層190の表面までの距離を、接触式測定器を用いて測定した。第2電極180の高さは、第1電極170と第2電極180との間に形成されたnコンタクト層140aの露出面を覆う保護層190の表面から、第2電極180を覆う保護層190の表面までの距離を、接触式測定器を用いて測定した。
<Measurement of Height of First Electrode 170 and Second Electrode 180>
The height of the first electrode 170 (p electrode) is from the surface of the protective layer 190 covering the exposed surface of the n-type contact layer formed between the first electrode 170 and the second electrode 180 (n electrode). The distance to the surface of the protective layer 190 covering the one electrode 170 was measured using a contact-type measuring instrument. The height of the second electrode 180 is such that the protective layer 190 that covers the second electrode 180 from the surface of the protective layer 190 that covers the exposed surface of the n contact layer 140 a formed between the first electrode 170 and the second electrode 180. The distance to the surface of was measured using a contact-type measuring instrument.

第1電極170及び第2電極180の高さの差は、1つの半導体発光素子1のチップにおいて、第1電極170の高さから第2電極180の高さを差し引いた値として求めた。この高さの差が、マイナスを表す場合には、第2電極180の高さが、第1電極170よりも突出して高い構成となる。
1枚のウエーハから、任意に5点の発光素子チップパターンを選び出し、それぞれの第1電極170及び第2電極180の高さを測定した。この測定を10枚のウエーハに対して実施した。合計50点の第1電極170と第2電極180の高さの差を求めたところ、その平均値は−(マイナス)10nmであった。
The difference in height between the first electrode 170 and the second electrode 180 was obtained as a value obtained by subtracting the height of the second electrode 180 from the height of the first electrode 170 in one chip of the semiconductor light emitting device 1. When the difference in height represents minus, the height of the second electrode 180 is higher than that of the first electrode 170.
Five light emitting element chip patterns were arbitrarily selected from one wafer, and the heights of the first electrode 170 and the second electrode 180 were measured. This measurement was performed on 10 wafers. When the difference in height between the first electrode 170 and the second electrode 180 in total 50 points was determined, the average value was − (minus) 10 nm.

<実装後の接触不良率の評価>
続いて、10枚のウエーハの裏面を研磨し、所定の厚さに薄板化し、350μm角のサイズに分割して51万個の実装用の半導体発光素子1のチップを製造した。これらのチップは、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で基板に実装した。
この時の実装後の接触不良率の評価は、以下の方法に準じた。実装前のチップ毎にプローバで20mA順方向駆動電圧を測定し、その後チップを基板に実装した後、20mAの順方向駆動電圧を再び測定した。実装前後での当該駆動電圧が0.01V以下であるものを合格として、それ以外のチップは不合格として、実装後の接触不良率を求めた。以上、実施例1における電極構造および評価結果を図4に示す。実装後の接触不良数は、5個であり、実装不良率は0.001%であった。
<Evaluation of contact failure rate after mounting>
Subsequently, the back surface of 10 wafers was polished, thinned to a predetermined thickness, and divided into 350 μm square sizes to manufacture 510,000 semiconductor light-emitting element 1 chips for mounting. These chips were mounted on a substrate under normal conditions well known in the art.
Evaluation of the contact failure rate after mounting at this time was in accordance with the following method. A 20 mA forward drive voltage was measured with a prober for each chip before mounting, and then the 20 mA forward drive voltage was measured again after mounting the chip on a substrate. The contact failure rate after mounting was determined with the drive voltage before and after mounting as 0.01 V or less as acceptable and the other chips as unacceptable. The electrode structure and evaluation results in Example 1 are shown in FIG. The number of contact failures after mounting was 5, and the mounting failure rate was 0.001%.

(実施例2)
第1電極170における第1導電層171を厚さ5nmのITOとし、第1拡散防止層173を厚さ50nmのITOとし、第1密着層175を厚さ10nmのTiとし、第2電極180における第2ボンディング層183を厚さ1700nmのAuとし、第2密着層184を厚さ10nmのTiとした以外は、実施例1と同様にして、半導体発光素子1のチップを形成したウエーハを製造した。そして、実施例1と同様にして、10枚のウエーハに対し合計50点の第1電極170と第2電極180の高さの差を求めた。その結果、第1電極170と第2電極180との高さの差の平均値は、−721nmであった。
次に、実施例1と同様にして実装後の接触不良率を求めた。10枚のウエーハを、それぞれ所定の厚さに薄板化し、350μm角のサイズに分割して52万8800個のチップを製造した。さらに実施例1と同様にして、これらのチップを基板に実装し評価したところ、実装後の接触不良数は、0個であった。実施例2における電極構造および評価結果を図4に示す。
(Example 2)
The first conductive layer 171 in the first electrode 170 is 5 nm thick ITO, the first diffusion prevention layer 173 is 50 nm thick ITO, the first adhesion layer 175 is 10 nm thick Ti, and the second electrode 180 A wafer in which the chip of the semiconductor light emitting element 1 was formed was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the second bonding layer 183 was Au having a thickness of 1700 nm and the second adhesion layer 184 was Ti having a thickness of 10 nm. . Then, in the same manner as in Example 1, the difference in height between the first electrode 170 and the second electrode 180 in total of 50 points was obtained for 10 wafers. As a result, the average value of the height difference between the first electrode 170 and the second electrode 180 was −721 nm.
Next, the contact failure rate after mounting was determined in the same manner as in Example 1. Ten wafers were each thinned to a predetermined thickness and divided into 350 μm square sizes to produce 528,800 chips. Furthermore, when these chips were mounted on a substrate and evaluated in the same manner as in Example 1, the number of contact failures after mounting was 0. The electrode structure and evaluation results in Example 2 are shown in FIG.

(実施例3)
第1電極170における第1拡散防止層173を厚さ50nmのTiとし、第2電極180における第2拡散防止層182を厚さ100nmのRhとし、第2ボンディング層183を厚さ2200nmのAuとした以外は、実施例1と同様にして、半導体発光素子1のチップを形成したウエーハを製造した。そして、実施例1と同様にして、10枚のウエーハに対し、合計50点の第1電極170と第2電極180の高さの差を求めた。その結果、第1電極170と第2電極180の高さの差の平均値は、−1235nmであった。
次に、実施例1と同様にして実装後の接触不良率を求めた。10枚のウエーハを、それぞれ所定の厚さに薄板化し、350μm角のサイズに分割して50万2300個の実装用の半導体発光素子1のチップを製造した。さらに実施例1と同様にして、これらのチップを基板に実装し評価したところ、実装後の接触不良数は、0個であった。実施例3における電極構造および評価結果を図4に示す。
(Example 3)
The first diffusion prevention layer 173 in the first electrode 170 is made of Ti having a thickness of 50 nm, the second diffusion prevention layer 182 in the second electrode 180 is made of Rh having a thickness of 100 nm, and the second bonding layer 183 is made of Au having a thickness of 2200 nm. A wafer on which a chip of the semiconductor light emitting element 1 was formed was manufactured in the same manner as in Example 1 except that. Then, in the same manner as in Example 1, the difference in height between the first electrode 170 and the second electrode 180 in total of 50 points was obtained for 10 wafers. As a result, the average difference in height between the first electrode 170 and the second electrode 180 was −1235 nm.
Next, the contact failure rate after mounting was determined in the same manner as in Example 1. Ten wafers were each thinned to a predetermined thickness and divided into 350 μm square sizes to produce 502,300 semiconductor light-emitting element 1 chips for mounting. Furthermore, when these chips were mounted on a substrate and evaluated in the same manner as in Example 1, the number of contact failures after mounting was 0. The electrode structure and evaluation results in Example 3 are shown in FIG.

(比較例1)
第2電極180における第2ボンディング層183を厚さ300nmのAuとした以外は、実施例1と同様にして、半導体発光素子1を形成したウエーハを製造した。そして、実施例1と同様にして、10枚の基板ウエーハに対し、合計50点の第1電極170と第2電極180の高さの差を求めた。その結果、第1電極170と第2電極180の高さの差の平均値は、+698nmであった。
次に、実施例1と同様にして実装後の接触不良率を求めた。10枚のウエーハを、それぞれ所定の厚さに薄板化し、350μm角のサイズに分割して49万9600個の実装用の半導体発光素子1のチップを製造した。さらに実施例1と同様にして、これらのチップを基板に実装し評価したところ、実装後の接触不良数は、32個と多かった。また、実装不良率は0.006%と高かった。比較例1における電極構造および評価結果を図4に示す。
(Comparative Example 1)
A wafer on which the semiconductor light emitting element 1 was formed was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the second bonding layer 183 in the second electrode 180 was changed to Au having a thickness of 300 nm. Then, in the same manner as in Example 1, the difference in height between the first electrode 170 and the second electrode 180 in total of 50 points was obtained for 10 substrate wafers. As a result, the average difference in height between the first electrode 170 and the second electrode 180 was +698 nm.
Next, the contact failure rate after mounting was determined in the same manner as in Example 1. Ten wafers were each thinned to a predetermined thickness and divided into 350 μm square sizes to produce 499,600 semiconductor light-emitting element 1 chips for mounting. Further, when these chips were mounted on a substrate and evaluated in the same manner as in Example 1, the number of contact failures after mounting was as large as 32. Moreover, the mounting defect rate was as high as 0.006%. The electrode structure and evaluation results in Comparative Example 1 are shown in FIG.

図4に示すように、実施例1〜3及び比較例1の対比から、第2電極180の長さが、第1電極170よりも突出して高い構成となった実施例1〜3では、比較例1に比べて、実装後の接触不良数が極端に低く、基板への実装に好適な構成であることがわかった。   As shown in FIG. 4, in comparison with Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, in Examples 1 to 3 in which the length of the second electrode 180 protrudes from the first electrode 170 and is higher, Compared to Example 1, the number of contact failures after mounting was extremely low, and it was found that the configuration was suitable for mounting on a substrate.

1…半導体発光素子、10…配線基板、100…積層半導体層、110…基板、120…中間層、130…下地層、140…n型半導体層、140c…半導体層露出面、141…n側第1層、142…n側第2層、150…発光層、160…p型半導体層、160c…上面、170…第1電極、171…第1導電層、172…金属反射層、173…第1拡散防止層、174…第1ボンディング層、175…第1密着層、175c…第1密着層上面180…第2電極、181…第2導電層、182…第2拡散防止層、183…第2ボンディング層、184…第2密着層、184c…第2密着層上面、190…保護層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor light-emitting device, 10 ... Wiring board, 100 ... Laminated semiconductor layer, 110 ... Substrate, 120 ... Intermediate layer, 130 ... Underlayer, 140 ... N-type semiconductor layer, 140c ... Exposed surface of semiconductor layer, 141 ... N side first 1 layer, 142 ... n-side second layer, 150 ... light emitting layer, 160 ... p-type semiconductor layer, 160c ... upper surface, 170 ... first electrode, 171 ... first conductive layer, 172 ... metal reflection layer, 173 ... first Diffusion prevention layer, 174 ... first bonding layer, 175 ... first adhesion layer, 175c ... first adhesion layer upper surface 180 ... second electrode, 181 ... second conductive layer, 182 ... second diffusion prevention layer, 183 ... second Bonding layer, 184 ... second adhesion layer, 184c ... second adhesion layer upper surface, 190 ... protective layer

Claims (5)

第1導電型を有するIII族窒化物半導体で構成される第1半導体層と、
前記第1半導体層の一方の面に当該一方の面の一部を露出させるように積層され、通電により発光する発光層と、
前記第1導電型とは異なる第2導電型を有するIII属窒化物半導体で構成され、前記発光層に積層される第2半導体層と、
前記第2半導体層に積層され、前記発光層から出射される光に対する反射性を有する反射層を備える第1電極と、
前記第1半導体層の前記一方の面の露出部位から延伸し、前記第1電極よりも突出する第2電極と
を含む半導体発光素子。
A first semiconductor layer composed of a group III nitride semiconductor having a first conductivity type;
A light emitting layer that is laminated on one surface of the first semiconductor layer so as to expose a part of the one surface, and emits light when energized;
A second semiconductor layer composed of a Group III nitride semiconductor having a second conductivity type different from the first conductivity type, and stacked on the light emitting layer;
A first electrode comprising a reflective layer stacked on the second semiconductor layer and having reflectivity for light emitted from the light emitting layer;
A semiconductor light emitting element comprising: a second electrode extending from an exposed portion of the one surface of the first semiconductor layer and protruding beyond the first electrode.
前記第1電極は、前記第2半導体層に積層される透明導電層をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the first electrode further includes a transparent conductive layer stacked on the second semiconductor layer. 第1導電型を有するIII族窒化物半導体で構成される第1半導体層と、
前記第1半導体層の一方の面に当該一方の面の一部を露出させるように積層され、通電により発光する発光層と、
前記第1導電型とは異なる第2導電型を有するIII属窒化物半導体で構成され、前記発光層に積層される第2半導体層と、
前記第2半導体層に積層される第1電極と、
前記第1半導体層の前記一方の面の露出部位から延伸し、前記第1電極よりも突出する第2電極と、
前記第1電極の前記第2半導体層側とは反対側の端部に備えられた第1接続部と、
前記第2電極の前記露出部位側とは反対側の端部に備えられた第2接続部と、
前記第1接続部および前記第2接続部と電気的に接続された配線基板と
を含む発光装置。
A first semiconductor layer composed of a group III nitride semiconductor having a first conductivity type;
A light emitting layer that is laminated on one surface of the first semiconductor layer so as to expose a part of the one surface, and emits light when energized;
A second semiconductor layer composed of a Group III nitride semiconductor having a second conductivity type different from the first conductivity type, and stacked on the light emitting layer;
A first electrode stacked on the second semiconductor layer;
A second electrode extending from an exposed portion of the one surface of the first semiconductor layer and projecting from the first electrode;
A first connection portion provided at an end of the first electrode opposite to the second semiconductor layer side;
A second connection portion provided at an end of the second electrode opposite to the exposed portion side;
A light emitting device comprising: a wiring board electrically connected to the first connection part and the second connection part.
前記配線基板は、前記第1半導体層と略平行に設けられることを特徴とする請求項3記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 3, wherein the wiring board is provided substantially parallel to the first semiconductor layer. 前記第1電極は、前記第2半導体層に積層される透明導電層をさらに含むことを特徴とする請求項3または4記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 3, wherein the first electrode further includes a transparent conductive layer laminated on the second semiconductor layer.
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