JP2012253388A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting element with improved current injection density to a light-emitting region and with improved light-emitting efficiency.SOLUTION: A semiconductor light-emitting element comprises a supporting substrate, a first electrode, a first-conductivity-type layer, a light-emitting layer, a second-conductivity-type layer, and a second electrode. The first-conductivity-type layer includes a first contact sublayer, a window sublayer, and a first cladding sublayer. The second-conductivity-type layer includes a second cladding sublayer, a current diffusion sublayer, and a second contact sublayer. The second electrode includes a pad portion provided on a non-formation region of the second contact sublayer, and a narrow-line portion having a first region extending on the second contact sublayer and a second region provided in the non-formation region. The plane of the narrow-line portion and the plane of the pad portion are composed of a continuous metallic material. The band-gap energy of the first contact sublayer and the window sublayer is larger than that of the light-emitting layer. The first contact sublayer is selectively provided, and the first contact sublayer and the second contact sublayer are not overlapped.

Description

本発明の実施形態は、半導体発光素子に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor light emitting device.

照明装置、表示装置、信号機などに用いる発光素子(LED:Light Emitting Diode)には、高出力化が要求される。   A light emitting element (LED: Light Emitting Diode) used for an illumination device, a display device, a traffic light or the like is required to have a high output.

発光層の下方に、反射金属層を設けて、発光層から下方に向かった放出光を上方に向けて反射すると光取り出し効率を高めることができる。   If a reflective metal layer is provided below the light emitting layer and the emitted light directed downward from the light emitting layer is reflected upward, the light extraction efficiency can be increased.

しかしながら、例えば、反射金属層側の電極から注入された電流が横方向に広がりすぎると、発光層での実効的な電流注入密度が低下して発光効率が低下する。このため、高い光出力を得ることが困難になる。   However, for example, if the current injected from the electrode on the reflective metal layer side is excessively spread in the lateral direction, the effective current injection density in the light emitting layer is lowered and the light emission efficiency is lowered. For this reason, it becomes difficult to obtain a high light output.

特開2009−65109号公報JP 2009-65109 A

発光領域への電流注入密度、および発光効率が高められた半導体発光素子を提供する。   Provided is a semiconductor light emitting device in which current injection density into a light emitting region and luminous efficiency are increased.

実施形態の半導体発光素子は、支持基板と、前記支持基板の上に設けられた第1電極と、前記第1電極の上に設けられた第1導電形層と、前記第1導電形層の上に設けられた発光層と、前記発光層の上に設けられた第2導電形層と、前記第2導電形層の上に設けられた第2電極と、を有する。前記第1導電形層は、前記第1電極の側から、第1コンタクト層、前記第1コンタクト層の不純物濃度よりも低い不純物濃度を有する窓層、第1クラッド層、をこの順序に少なくとも有する。前記第2導電形層は、前記発光層の側から、第2クラッド層、電流拡散層、第2コンタクト層、をこの順序に少なくとも有する。前記第2電極は、前記第2導電形層の前記第2コンタクト層の非形成領域に設けられたパッド部と、前記第2コンタクト層の上に延在する第1領域および前記パッド部と前記第1領域との間の前記非形成領域に設けられた第2領域を有する細線部と、を有する。前記第2導電形層の側の前記細線部の面と前記第2導電層の側の前記パッド部の面とは連続する金属材料からなる。前記第1コンタクト層および前記窓層のバンドギャップエネルギーは、前記発光層のバンドギャップエネルギーよりもそれぞれ大きい。前記第1コンタクト層は、前記窓層と前記第1電極との間に選択的に設けられ、上方からみて、前記第1コンタクト層と、前記第2コンタクト層と、は、重ならないように設けられたことを特徴とする。   The semiconductor light emitting device of the embodiment includes a support substrate, a first electrode provided on the support substrate, a first conductivity type layer provided on the first electrode, and a first conductivity type layer. A light emitting layer provided on the light emitting layer; a second conductive type layer provided on the light emitting layer; and a second electrode provided on the second conductive type layer. The first conductivity type layer has at least a first contact layer, a window layer having an impurity concentration lower than the impurity concentration of the first contact layer, and a first cladding layer in this order from the first electrode side. . The second conductivity type layer has at least a second cladding layer, a current diffusion layer, and a second contact layer in this order from the light emitting layer side. The second electrode includes a pad portion provided in a non-formation region of the second contact layer of the second conductivity type layer, a first region extending over the second contact layer, the pad portion, and the A thin line portion having a second region provided in the non-formation region between the first region and the first region. The surface of the fine line portion on the second conductivity type layer side and the surface of the pad portion on the second conductive layer side are made of a continuous metal material. The band gap energy of the first contact layer and the window layer is larger than the band gap energy of the light emitting layer. The first contact layer is selectively provided between the window layer and the first electrode, and the first contact layer and the second contact layer are provided so as not to overlap each other when viewed from above. It is characterized by that.

図1(a)は第1の実施形態にかかる半導体発光素子の模式平面図、図1(b)はA−A線に沿った模式断面図、である。FIG. 1A is a schematic plan view of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA. 第1の実施形態の変形例にかかる半導体発光素子の模式平面図である。It is a schematic plan view of the semiconductor light emitting element concerning the modification of 1st Embodiment. 図3(a)〜(f)は、第1の実施形態にかかる半導体発光素子の製造方法の工程断面図であり、図3(a)は半導体層の模式図、図3(b)は第1コンタクト層をパターニングした模式図、図3(c)はITOを形成した模式図、図3(d)はウェーハ接着の模式図、図3(e)は第2コンタクト層をパターニングした模式図、図3(f)は分割した素子の模式図、である。3A to 3F are process cross-sectional views of the method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to the first embodiment. FIG. 3A is a schematic diagram of a semiconductor layer, and FIG. FIG. 3C is a schematic diagram in which ITO is formed, FIG. 3D is a schematic diagram of wafer bonding, FIG. 3E is a schematic diagram in which the second contact layer is patterned, FIG. 3F is a schematic diagram of a divided element. 比較例にかかる半導体発光素子の模式断面図である。It is a schematic cross section of the semiconductor light emitting element concerning a comparative example. 第2の実施形態にかかる半導体発光素子の模式断面図である。It is a schematic cross section of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment. 図6(a)は第3の実施形態にかかる半導体発光素子の模式平面図、図6(b)はB−B線に沿った模式断面図、である。FIG. 6A is a schematic plan view of a semiconductor light emitting device according to the third embodiment, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view taken along the line BB.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図1(a)は第1の実施形態にかかる半導体発光素子の模式平面図、図1(b)はA−A線に沿った模式断面図、である。
半導体発光素子は、支持基板10と、支持基板10の上に設けられた第1電極20と、第1電極20の上に設けられた半導体層58と、を有する。半導体層58は、発光層40と、窓層34と、第1コンタクト層32と、を少なくとも含む。また、窓層34は、第1電極20の一部と接する。なお、本明細書において、「窓層」とは、発光層40のバンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャップエネルギーを有し、発光層からの光を透過可能な層であるものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a schematic plan view of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA.
The semiconductor light emitting element includes a support substrate 10, a first electrode 20 provided on the support substrate 10, and a semiconductor layer 58 provided on the first electrode 20. The semiconductor layer 58 includes at least the light emitting layer 40, the window layer 34, and the first contact layer 32. Further, the window layer 34 is in contact with a part of the first electrode 20. In the present specification, the “window layer” is a layer having a band gap energy larger than that of the light emitting layer 40 and capable of transmitting light from the light emitting layer.

第1コンタクト層32は、窓層34と第1電極20との間に選択的に設けられる。さらに、第1コンタクト層32は、窓層34および第1電極20に接し、窓層34の導電率よりも高い導電率を有する。このようにすると、第1電極20と第1コンタクト層32とのコンタクト抵抗が、第1電極20と窓層34とのコンタクト抵抗よりも低くできる。このため、第1電極20は、第1コンタクト層32を介して窓層34にキャリアを注入できる。   The first contact layer 32 is selectively provided between the window layer 34 and the first electrode 20. Further, the first contact layer 32 is in contact with the window layer 34 and the first electrode 20 and has a conductivity higher than that of the window layer 34. In this way, the contact resistance between the first electrode 20 and the first contact layer 32 can be made lower than the contact resistance between the first electrode 20 and the window layer 34. For this reason, the first electrode 20 can inject carriers into the window layer 34 through the first contact layer 32.

また、図1(b)に示すように、半導体層58は、第1電極20の側から、第1コンタクト層32、窓層34、組成傾斜層36、第1クラッド層38、発光層40、第2クラッド層52、電流拡散層54、第2コンタクト層56などを含むことができる。なお、半導体層58の構造は、これに限定されない。第2電極60は、第2コンタクト層56の非形成領域に設けられたパッド部60aと、パッド部60aと接続された細線部60bと、を有することができる。細線部60bは第2コンタクト層56の上に設けられているが、バッド部60aの近傍部では第2コンタクト層56の非形成領域に細線部60bを設けることができる。バッド部60aの直下近傍には第1コンタクト層が存在しておらず電流注入がなされないので、第2コンタクト層56を設ける必要がないからである。第2電極60が設けられていない半導体層58の表面に凹凸を有する光取り出し面58aを設けると、光取り出し効率を高めることができる。   As shown in FIG. 1B, the semiconductor layer 58 includes, from the first electrode 20 side, the first contact layer 32, the window layer 34, the composition gradient layer 36, the first cladding layer 38, the light emitting layer 40, The second cladding layer 52, the current diffusion layer 54, the second contact layer 56, and the like can be included. Note that the structure of the semiconductor layer 58 is not limited to this. The second electrode 60 can include a pad portion 60a provided in a region where the second contact layer 56 is not formed, and a thin line portion 60b connected to the pad portion 60a. Although the fine line portion 60b is provided on the second contact layer 56, the fine line portion 60b can be provided in a region where the second contact layer 56 is not formed in the vicinity of the pad portion 60a. This is because there is no need to provide the second contact layer 56 because the first contact layer does not exist in the vicinity immediately below the pad portion 60a and no current is injected. When the light extraction surface 58a having unevenness is provided on the surface of the semiconductor layer 58 where the second electrode 60 is not provided, the light extraction efficiency can be increased.

また、支持基板10を導電性とすることにより、第1電極20と支持基板10の裏面に設けられた裏面電極62とを導通させることができる。   Further, by making the support substrate 10 conductive, the first electrode 20 and the back electrode 62 provided on the back surface of the support substrate 10 can be made conductive.

第1電極20は、半導体層58の側から、例えば、透明導電膜26、反射金属層25、バリア金属層24、第2接合金属層23、第1接合金属層22 、バリア金属層21、などとすることができる。なお、構造はこれに限定されるものではない。   The first electrode 20 is, for example, from the semiconductor layer 58 side, for example, a transparent conductive film 26, a reflective metal layer 25, a barrier metal layer 24, a second bonding metal layer 23, a first bonding metal layer 22, a barrier metal layer 21, and the like. It can be. The structure is not limited to this.

図1(a)の模式平面図のように、第2コンタクト層56は、上方からみて、破線で表す第1コンタクト層32とは重ならないように設けられる。また、第1コンタクト層32は、上方からみて、細線部60bの延在する方向に分散して設けられた複数領域を含むことができる。すなわち、電流は、選択的に設けられた第1コンタクト層32を介して第1電極20と第2電極60との間を流れる。また、細線部60bと、第1コンタクト層32と、の間の上方からみた最短距離は、例えば5μmとすることができる。このため、上方からみて、発光層40のうち発光強度が大きい領域と細線部60bとが重ならない様にし、高輝度とすることができる。なお、図1(a)において、第1コンタクト層32は矩形であるが、平面形状はこれに限定されず、円形、楕円形、多角形、などであってもよい。   As shown in the schematic plan view of FIG. 1A, the second contact layer 56 is provided so as not to overlap the first contact layer 32 represented by a broken line when viewed from above. In addition, the first contact layer 32 can include a plurality of regions provided in a distributed manner in the extending direction of the thin line portion 60b when viewed from above. That is, the current flows between the first electrode 20 and the second electrode 60 through the first contact layer 32 that is selectively provided. Moreover, the shortest distance seen from the upper direction between the thin wire | line part 60b and the 1st contact layer 32 can be 5 micrometers, for example. For this reason, when viewed from above, a region with high emission intensity in the light emitting layer 40 and the thin line portion 60b do not overlap with each other, and high luminance can be achieved. In FIG. 1A, the first contact layer 32 is rectangular, but the planar shape is not limited to this, and may be circular, elliptical, polygonal, or the like.

図2は、第1の実施形態の変形例にかかる半導体発光素子の模式平面図である。
第1コンタクト層32は、上方からみて、細線部60bの延在する方向に、幅が数μm、長さが数十μm、の矩形状としてもよい。この場合、上方からみて、破線で表す第1コンタクト層32と、第2コンタクト層56と、は重ならないように設けられる。
FIG. 2 is a schematic plan view of a semiconductor light emitting device according to a modification of the first embodiment.
The first contact layer 32 may have a rectangular shape with a width of several μm and a length of several tens of μm in the extending direction of the thin line portion 60b when viewed from above. In this case, when viewed from above, the first contact layer 32 and the second contact layer 56 represented by broken lines are provided so as not to overlap.

図3(a)〜(f)は、第1の実施形態にかかる半導体発光素子の製造方法の工程断面図であり、図3(a)は半導体層の模式図、図3(b)は第1コンタクト層をパターニングした模式図、図3(c)はITOを形成した模式図、図3(d)はウェーハ接着の模式図、図3(e)は第2コンタクト層をパターニングした模式図、図3(f)は分割した素子の模式図、である。   3A to 3F are process cross-sectional views of the method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to the first embodiment. FIG. 3A is a schematic diagram of a semiconductor layer, and FIG. FIG. 3C is a schematic diagram in which ITO is formed, FIG. 3D is a schematic diagram of wafer bonding, FIG. 3E is a schematic diagram in which the second contact layer is patterned, FIG. 3F is a schematic diagram of a divided element.

GaAsからなる結晶成長基板70の上に、n形GaAsの第2コンタクト層56(1×1018cm−3のキャリア濃度、0.1μmの厚さ)、n形In0.5(Ga0.3Al0.70.5Pの電流拡散層54(1.6×1018cm−3のキャリア濃度、3.5μmの厚さ)、n形In0.5Al0.5Pの第2クラッド層52(4×1017cm−3のキャリア濃度、0.6μmの厚さ)、発光層40、p形In0.5Al0.5Pの第1クラッド層38(3×1017cm−3のキャリア濃度、0.6μmの厚さ)、p形In0.5(Ga0.7Al0.30.5Pからp形GaPへ組成を徐々に変化させた組成傾斜層36(0.03μmの厚さ)、p形GaPの窓層34(3×1018cm−3の不純物濃度、0.3μmの厚さ)、p形GaPの第1コンタクト層32(5×1020cm−3の不純物濃度、0.1μmの厚さ)、がこの順に積層された半導体層58が形成される(図3(a))。 On the crystal growth substrate 70 made of GaAs, an n-type GaAs second contact layer 56 (carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 , thickness of 0.1 μm), n-type In 0.5 (Ga 0. 3 Al 0.7 ) 0.5 P current diffusion layer 54 (1.6 × 10 18 cm −3 carrier concentration, 3.5 μm thickness), n-type In 0.5 Al 0.5 P first layer 2 clad layers 52 (carrier concentration of 4 × 10 17 cm −3 , thickness of 0.6 μm), light emitting layer 40, first clad layer 38 of p-type In 0.5 Al 0.5 P (3 × 10 17 cm −3 carrier concentration, 0.6 μm thickness), composition graded layer whose composition is gradually changed from p-type In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.3 ) 0.5 P to p-type GaP 36 (thickness of 0.03 .mu.m), impure windows p-type GaP layer 34 (3 × 10 18 cm -3 Concentration, thickness of 0.3 [mu] m), the first impurity concentration of the contact layer 32 (5 × 10 20 cm -3 of p-type GaP, thickness of 0.1 [mu] m), but the semiconductor layer 58 which are laminated in this order form (FIG. 3A).

発光層40は、例えば、In0.5Ga0.5Pからなり、4nmの厚さの井戸層20と、In0.5(Ga0.4Al0.60.5Pからなり、厚さ7nmの障壁層を21と、を有するMQW(Multi Quantum Well)構造とする。発光層40は、例えば、0.61〜0.7μmの赤色光波長範囲の光を放出可能である。なお、半導体層58の構造は、これらに限定されない。また、半導体層58は、例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法やMBE(Molecular Beam Epitaxy)法などを用いて結晶成長を行うことができる。 The light emitting layer 40 is made of, for example, In 0.5 Ga 0.5 P, a well layer 20 having a thickness of 4 nm, and In 0.5 (Ga 0.4 Al 0.6 ) 0.5 P. An MQW (Multi Quantum Well) structure having a barrier layer 21 having a thickness of 7 nm is provided. The light emitting layer 40 can emit light in a red light wavelength range of 0.61 to 0.7 μm, for example. Note that the structure of the semiconductor layer 58 is not limited thereto. The semiconductor layer 58 can be crystal-grown using, for example, a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method or an MBE (Molecular Beam Epitaxy) method.

続いて、図3(b)のように、第1コンタクト層32のうち、窓層34へ電流注入を行う領域をパターニングにより凸部として残し、他の領域を除去する。除去する方法としては、酸溶液を用いたウェットエッチング法やRIE(Reactive Ion Etching)などのドライエッチング法を用いることができる。   Subsequently, as shown in FIG. 3B, a region of the first contact layer 32 where current is injected into the window layer 34 is left as a convex portion by patterning, and other regions are removed. As a removal method, a wet etching method using an acid solution or a dry etching method such as RIE (Reactive Ion Etching) can be used.

続いて、図3(c)のように、パターニングされた第1コンタクト層(凸部)32、および凸部のまわりの底面となる窓層34を含む半導体層58の凹凸面の上に、錫ドープ酸化インジウム(ITO:Indium Tin Oxide)、酸化亜鉛、酸化錫などの透明導電膜26を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 3C, the patterned first contact layer (convex portion) 32 and the uneven surface of the semiconductor layer 58 including the window layer 34 serving as the bottom surface around the convex portion are formed on tin. A transparent conductive film 26 such as doped indium oxide (ITO), zinc oxide, or tin oxide is formed.

さらに、Ag、Ag合金、Auなどのうちの少なくともいずれかを含む反射金属層25、Ti、Pt、Niなどを含むバリア金属層24、AuまたはAuInなどの第2接合金属層23、をこの順序で形成する。他方、導電性Siなどからなる支持基板10に、Ti、Pt、Niなどを含むバリア金属層21、AuInなどの第1接合金属層22、をこの順序で形成する。このようにすると、第1電極20と、半導体層58と、の密着性を高め、かつ凹凸により光取り出し効率を高めることができる。   Further, the reflective metal layer 25 containing at least one of Ag, Ag alloy, Au, etc., the barrier metal layer 24 containing Ti, Pt, Ni, etc., and the second bonding metal layer 23 such as Au or AuIn are arranged in this order. Form with. On the other hand, a barrier metal layer 21 containing Ti, Pt, Ni or the like and a first bonding metal layer 22 such as AuIn are formed in this order on the support substrate 10 made of conductive Si or the like. In this way, the adhesion between the first electrode 20 and the semiconductor layer 58 can be improved, and the light extraction efficiency can be increased by the unevenness.

図3(d)のように、結晶成長基板70の上に形成された半導体層58の側の第2接合金属層23の表面と、支持基板10の側の第1接合金属層22とを重ね合わせ、加熱かつ加圧により、ウェーハ接着を行う。   As shown in FIG. 3D, the surface of the second bonding metal layer 23 on the semiconductor layer 58 side formed on the crystal growth substrate 70 and the first bonding metal layer 22 on the support substrate 10 side are overlapped. At the same time, the wafer is bonded by heating and pressing.

続いて、図3(e)のように、結晶成長基板70を除去する。さらに、細線部60bの電流注入を行う領域にのみ第2コンタクト層56を残す。   Subsequently, as shown in FIG. 3E, the crystal growth substrate 70 is removed. Further, the second contact layer 56 is left only in the region where current is injected into the thin line portion 60b.

続いて、図3(f)のように、細線部60bがパターニングされた第2コンタクト層56の領域に延在するように、パッド部60aが第2コンタクト層56の非形成領域に、それぞれ形成される。パッド部60aと細線部60bとを含む第2電極60は、半導体層58の側から、例えばAuGe、Auなどをこの順序で積層したものとすることができる。さらに、第2電極60が形成されていない半導体層58の表面にフロスト加工を行い凹凸を形成し、光取り出し面58aとする。また、支持基板10の裏面にはTi/Pt/Auなどからなる裏面電極62を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 3F, pad portions 60a are formed in the non-formation regions of the second contact layer 56 so that the thin line portions 60b extend to the patterned second contact layer 56 regions. Is done. The second electrode 60 including the pad portion 60a and the thin wire portion 60b can be formed by stacking, for example, AuGe and Au in this order from the semiconductor layer 58 side. Further, the surface of the semiconductor layer 58 on which the second electrode 60 is not formed is subjected to frost processing to form irregularities, thereby forming a light extraction surface 58a. Further, a back electrode 62 made of Ti / Pt / Au or the like is formed on the back surface of the support substrate 10.

発光層40が、In(Ga1−yAl1−xP(0≦x≦1、0≦y≦0.6)を含むものとすると、緑〜赤色の波長範囲の光を放出することができる。また、発光層40が、AlGa1−zAs(0≦z≦0.45)を含むものとすると、赤色から近赤外光の波長範囲の光を放出することができる。さらに、発光層40が、InGa1−sAs1−t(0≦s≦1、0≦t≦1)のを含むものとすると、近赤外光の波長範囲の光を放出することができる。 When the light emitting layer 40 includes In x (Ga 1-y Al y ) 1-x P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 0.6), light in the wavelength range of green to red is emitted. be able to. Further, when the light emitting layer 40 includes Al z Ga 1-z As (0 ≦ z ≦ 0.45), light in the wavelength range from red to near infrared light can be emitted. Further, when the light emitting layer 40 includes In s Ga 1-s As t P 1-t (0 ≦ s ≦ 1, 0 ≦ t ≦ 1), light in the near-infrared wavelength range is emitted. be able to.

p形GaPからなる第1コンタクト層32および窓層34は、発光層40のバンドギャップエネルギーよりも高いバンドギャップエネルギーを有し、約0.55μmより長い波長範囲の光を吸収しない。また、第1コンタクト層32としては、In0.5(Ga1−xAlx0.5P(0.3≦x)やAlGa1−xAs(0.5≦x)としてもよい。 The first contact layer 32 and the window layer 34 made of p-type GaP have a band gap energy higher than that of the light emitting layer 40 and do not absorb light in a wavelength range longer than about 0.55 μm. The first contact layer 32 may be In 0.5 (Ga 1- x Al x ) 0.5 P (0.3 ≦ x) or Al x Ga 1-x As (0.5 ≦ x).

本実施形態では、第2コンタクト層56をGaAsとしているが、第2コンタクト層56はIn(Ga1−yAl1−xP(0≦x≦1、0≦y≦0.6)、AlGa1−zAs(0≦z≦0.5)、InGa1−sAs1−t(0≦s≦1、0≦t≦1)のいずれかとしてもよい。半導体と金属のオーミック接触を考えた場合、一般的に半導体のバンドギャップエネルギーが小さい方が低いコンタクト抵抗が得られる。よって、赤〜緑色(バンドギャップエネルギー:2.0〜2.2eV)の発光波長範囲に対して、第2コンタクト層56としてこれよりバンドギャップエネルギーが小さい材料を用いることによりコンタクト抵抗を下げることができる。例えば、第2コンタクト層56としてGaAs(バンドギャップエネルギーは、1.4eV)を用い、第2コンタクト層56に接する第2電極60の材料としてAuGe合金を用いて、400℃でシンター工程を行なうと、コンタクト抵抗して5×10−5Ω・cmを得ることができる。 In the present embodiment, the second contact layer 56 is made of GaAs, but the second contact layer 56 is In x (Ga 1-y Al y ) 1-x P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 0.6). ), Al z Ga 1-z As (0 ≦ z ≦ 0.5), or In s Ga 1-s As t P 1-t (0 ≦ s ≦ 1, 0 ≦ t ≦ 1). . When considering ohmic contact between a semiconductor and a metal, generally, the contact resistance is lower when the band gap energy of the semiconductor is smaller. Therefore, the contact resistance can be lowered by using a material having a smaller band gap energy as the second contact layer 56 in the emission wavelength range of red to green (band gap energy: 2.0 to 2.2 eV). it can. For example, when a sinter process is performed at 400 ° C. using GaAs (band gap energy is 1.4 eV) as the second contact layer 56 and using an AuGe alloy as a material of the second electrode 60 in contact with the second contact layer 56. The contact resistance can be 5 × 10 −5 Ω · cm 2 .

細線部60bと第2コンタクト層56の接触している面積(電流が注入される面積)は狭いので、動作時の順方向電圧の上昇を引き起こさないためには、コンタクト抵抗を1×10−4Ω・cm以下とすることが望ましい。そのためには、第2コンタクト層56の材料として、発光波長範囲の赤〜緑色に対応するバンドギャップエネルギー(2.0〜2.2eV)よりも小さいバンドギャップエネルギーを持つ、In(Ga1−yAl1−xP(0≦x≦1、0≦y≦0.6)、AlGa1−zAs(0≦z≦0.5)、InGa1−sAs1−t(0≦s≦1、0≦t≦1)のいずれかとすることが有利である。 Since the area where the thin line portion 60b and the second contact layer 56 are in contact (area where current is injected) is small, the contact resistance is set to 1 × 10 −4 in order not to increase the forward voltage during operation. It is desirable to set it to Ω · cm 2 or less. For this purpose, the material of the second contact layer 56 is In x (Ga 1− ) having a band gap energy smaller than the band gap energy (2.0 to 2.2 eV) corresponding to red to green in the emission wavelength range. y Al y ) 1-x P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 0.6), Al z Ga 1-z As (0 ≦ z ≦ 0.5), In s Ga 1-s As t P 1-t (0 ≦ s ≦ 1, 0 ≦ t ≦ 1) is advantageous.

また、発光層40は、InGa1−xN(0≦x≦1)を含み、窓層34および第1コンタクト層32は、AlGa1−yN(0≦y≦1)を含む系からなる半導体層58としてもよい。この場合、発光層40は、紫外〜緑色の波長範囲の光を放出することができる。また、第2コンタクト層56としては、InGa1−xN(0≦x≦1)を含むものとしてもよい。 The light emitting layer 40 includes In x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1), and the window layer 34 and the first contact layer 32 include Al y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1). A semiconductor layer 58 made of a containing system may be used. In this case, the light emitting layer 40 can emit light in the ultraviolet to green wavelength range. In addition, the second contact layer 56 may include In x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1).

ITOとGaPとは合金層を形成しにくいので、合金層における放出光の吸収がほとんどない。これに対して、ITOを間に介さずに、例えばAuとGaPの窓層、およびAuとGaPの第1コンタクト層と、をそれぞれ接触させると、例えば第2電極60のシンター工程において、GaPとAuとの界面に合金層が形成され、放出光の一部を吸収する。この結果、輝度低下を生じる。   Since ITO and GaP hardly form an alloy layer, there is almost no absorption of emitted light in the alloy layer. On the other hand, when the window layer of Au and GaP and the first contact layer of Au and GaP are brought into contact with each other without interposing ITO, for example, in the sintering process of the second electrode 60, GaP and An alloy layer is formed at the interface with Au and absorbs part of the emitted light. As a result, the luminance is reduced.

また、p形GaPの第1コンタクト層32には、カーボン(C)などが高濃度でドーピングされている。本発明者らの実験により、第1コンタクト層32の不純物濃度が5×1019cm−3よりも高いと、第1コンタクト層32とITOとのコンタクト抵抗を1×10−3W・cmよりも低くできることが判明した。他方、p形GaPからなる窓層34の不純物濃度(活性化率がほぼ1と見なせるので、キャリア濃度と不純物濃度とはほぼ等しい)は、1〜5×1018cm−3などの範囲でドーピングを行う。窓層の不純物としては、カーボンの他にZnを用いることもできる。GaP層の不純物濃度が5×1019cm−3よりも低いと、第1コンタクト層32とITOとのコンタクト抵抗は1×10−3W・cm以上と高くなることも判明した。 The first contact layer 32 of p-type GaP is doped with carbon (C) or the like at a high concentration. According to experiments by the present inventors, when the impurity concentration of the first contact layer 32 is higher than 5 × 10 19 cm −3 , the contact resistance between the first contact layer 32 and ITO is 1 × 10 −3 W · cm 2. Turned out to be lower. On the other hand, the impurity concentration of the window layer 34 made of p-type GaP (the activation rate can be regarded as approximately 1 so that the carrier concentration and the impurity concentration are approximately equal) is in the range of 1 to 5 × 10 18 cm −3 or the like. I do. In addition to carbon, Zn can also be used as an impurity in the window layer. It has also been found that when the GaP layer has an impurity concentration lower than 5 × 10 19 cm −3 , the contact resistance between the first contact layer 32 and ITO is as high as 1 × 10 −3 W · cm 2 or more.

反射金属層25として、Auを用いることもできる。但し、発光波長が0.6μm以下の場合、Auの光反射率は低下するので、短波長領域においても光反射率の低下が顕著に起こらないAgを用いる方が高輝度とすることができる。また、AgにInなどを添加したAg合金を用いると、耐湿性を含む耐環境性を高めることができる。   Au can also be used as the reflective metal layer 25. However, since the light reflectance of Au decreases when the emission wavelength is 0.6 μm or less, it is possible to achieve higher luminance by using Ag that does not cause a significant decrease in light reflectance even in a short wavelength region. Further, when an Ag alloy in which In or the like is added to Ag is used, environmental resistance including moisture resistance can be improved.

図4は、比較例にかかる半導体発光素子の模式断面図である。
Siからなる支持基板110の上に第1電極120が設けられている。第1電極120は、支持基板110の側から、バリア金属層121、第1接合金属層122、第2接合金属層123、バリア金属層124、Ag層125、ITO膜126、が積層された構造である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a comparative example.
A first electrode 120 is provided on a support substrate 110 made of Si. The first electrode 120 has a structure in which a barrier metal layer 121, a first bonding metal layer 122, a second bonding metal layer 123, a barrier metal layer 124, an Ag layer 125, and an ITO film 126 are stacked from the support substrate 110 side. It is.

半導体層158は、第2コンタクト層156、電流拡散層154、第2クラッド層152、発光層140、第1クラッド層138、組成傾斜層136、窓層134、第1コンタクト層132、がこの順に積層される。それぞれの層の材質、不純物濃度、厚さ、は、図3(a)に表す第1の実施形態と同じものとする。なお、結晶成長後に第1コンタクト層132の上に電流ブロック層としてSiOなどの絶縁層190が形成され、さらに選択的に開口部190aが設けられる。開口部190aを覆うように、ITO膜126、Ag層125、バリア金属層124、第2接合金属層123が設けられる。そののち、ウェーハ接着工程を経て、図4の構造とすることができる。 The semiconductor layer 158 includes the second contact layer 156, the current diffusion layer 154, the second cladding layer 152, the light emitting layer 140, the first cladding layer 138, the composition gradient layer 136, the window layer 134, and the first contact layer 132 in this order. Laminated. The material, impurity concentration, and thickness of each layer are the same as those in the first embodiment shown in FIG. Note that after the crystal growth, an insulating layer 190 such as SiO 2 is formed as a current blocking layer on the first contact layer 132, and an opening 190a is selectively provided. An ITO film 126, an Ag layer 125, a barrier metal layer 124, and a second bonding metal layer 123 are provided so as to cover the opening 190a. After that, the structure of FIG. 4 can be obtained through a wafer bonding process.

比較例において、第1電極120から注入された正孔は、第1コンタクト層132には高濃度にドーピングされており抵抗率が非常に低いので、第1コンタクト層132内を横方向に、内側に向かって広がるキャリアフローF1を生じる。他方、第2電極160の細線部160bから注入された電子は、電流拡散層154により横方向に、外側に向かって広がるキャリアフローF2を生じる。すなわち、発光層140の上方および下方においてキャリアが広がる。このため、発光領域EEGが横方向に広がり、実効的な電流注入密度が低下して発光効率が低下する。   In the comparative example, the holes injected from the first electrode 120 are highly doped in the first contact layer 132 and have a very low resistivity. As a result, a carrier flow F <b> 1 that spreads toward the center is generated. On the other hand, electrons injected from the thin line portion 160 b of the second electrode 160 generate a carrier flow F <b> 2 that spreads outward in the lateral direction by the current diffusion layer 154. That is, carriers spread above and below the light emitting layer 140. For this reason, the light emitting region EEG spreads in the horizontal direction, the effective current injection density is lowered, and the light emission efficiency is lowered.

これに対して、第1の実施形態では、第1コンタクト層32が除去された領域は、窓層34と透明導電膜26とのコンタクト抵抗が高いため、正孔は注入されない。第1コンタクト層32と透明導電膜26とのコンタクト抵抗は低いので、正孔が注入されキャリアフローF1を生じる。この場合、選択的に設けられた第1コンタクト層32により、正孔は横方向へ広がりにくく、発光領域ERが横方向へ広がることが抑制できる。また、第1コンタクト層32、窓層34、及び第1クラッド層38からなりp形である第1導電形層30の厚さの総和は、第2クラッド層52、電流拡散層54、および第2コンタクト層56からなりn形である第2導電形層50の厚さの総和よりも小さく、かつ正孔の有効質量が電子の有効質量よりも大きいことから、正孔は第1電極20から注入され直上の発光層40に向かって進む。   On the other hand, in the first embodiment, since the contact resistance between the window layer 34 and the transparent conductive film 26 is high in the region where the first contact layer 32 is removed, holes are not injected. Since the contact resistance between the first contact layer 32 and the transparent conductive film 26 is low, holes are injected and a carrier flow F1 is generated. In this case, the selectively provided first contact layer 32 makes it difficult for holes to spread in the lateral direction and suppresses the light emitting region ER from spreading in the lateral direction. The total thickness of the first conductivity type layer 30 that is the p-type and includes the first contact layer 32, the window layer 34, and the first cladding layer 38 is the second cladding layer 52, the current diffusion layer 54, and the first Since the total thickness of the second conductivity type layer 50 composed of the two contact layers 56 and being n-type is smaller and the effective mass of holes is larger than the effective mass of electrons, the holes are removed from the first electrode 20. It is injected toward the light emitting layer 40 immediately above.

他方、電流拡散層54が低抵抗でありかつ電子の有効質量が小さいことにより、電子は第2電極60から注入されキャリアフローF2を生じ、横方向に広がりつつ発光層40へ流れ込む。この結果、破線で示す発光領域ERは細線部60bの直下へは広がらない。このため、発光層40における電流注入密度が実効的に高められ、高い発光効率とすることができる。発明者らは、第1の実施形態にかかる半導体発光素子の輝度が、比較例の半導体発光素子の輝度よりも20%以上高くすることができることを確認した。この場合、順方向電圧の上昇も抑制され、かつ素子の信頼性を確保できることも確認された。   On the other hand, since the current diffusion layer 54 has a low resistance and the effective mass of electrons is small, electrons are injected from the second electrode 60 to generate a carrier flow F2, and flow into the light emitting layer 40 while spreading in the lateral direction. As a result, the light emitting region ER indicated by the broken line does not extend directly below the thin line portion 60b. For this reason, the current injection density in the light emitting layer 40 is effectively increased, and high light emission efficiency can be achieved. The inventors have confirmed that the luminance of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment can be higher by 20% or more than the luminance of the semiconductor light emitting device of the comparative example. In this case, it was also confirmed that an increase in forward voltage was suppressed and the reliability of the element could be secured.

また、第1の実施形態において、発光層40から下方に向かう光Gdは、第1クラッド層38、組成傾斜層36、窓層34、透明導電膜26を通過し、反射金属層25により反射され上方へ向かう反射光Grとなる。反射光Grと、発光層40から上方へ向かう光と、が出力光Goとして、光取り出し面58aから放出される。もし、透明導電膜26が厚すぎると、下方に向かう光Gdと、上方へ向かう反射光Grと、が干渉し、輝度が低下することがある。他方、透明導電膜26が薄すぎると、第1コンタクト層32と透明導電膜26とのコンタクト抵抗が上昇し、順方向電圧が上昇することがある。本発明者らの実験によれば、透明導電膜26の厚さを0.04〜0.09μmの範囲とすると、輝度を高く保ちつつ、順方向電圧を低く保つことができることが判明した。   In the first embodiment, the light Gd traveling downward from the light emitting layer 40 passes through the first cladding layer 38, the composition gradient layer 36, the window layer 34, and the transparent conductive film 26, and is reflected by the reflective metal layer 25. The reflected light Gr is directed upward. The reflected light Gr and the light traveling upward from the light emitting layer 40 are emitted from the light extraction surface 58a as output light Go. If the transparent conductive film 26 is too thick, the downwardly directed light Gd and the upwardly reflected light Gr may interfere with each other, resulting in a decrease in luminance. On the other hand, if the transparent conductive film 26 is too thin, the contact resistance between the first contact layer 32 and the transparent conductive film 26 may increase, and the forward voltage may increase. According to the experiments by the present inventors, it has been found that, when the thickness of the transparent conductive film 26 is in the range of 0.04 to 0.09 μm, the forward voltage can be kept low while the luminance is kept high.

また、第1コンタクト層32が薄すぎると、透明導電膜26と第1コンタクト層32とのコンタクト抵抗が上昇し、順方向電圧の増加を生じる。よって、順方向電圧の増加を生じさせないためには、第1コンタクト層32の厚さを0.03μm以上とする必要がある。一方、GaPからなる第1コンタクト層32の不純物濃度は高いので、バンドギャップ内に不純物準位が形成され、発光層40からの光を吸収することがある。すなわち、第1コンタクト層32が厚が0.2μm、以上の場合には、輝度低下を生じやすい。さらに、第1コンタクト層32をエッチング除去する場合、第1コンタクト層32が厚すぎるとエッチング時間が長くなり、除去された部分の深さの面内分布が大きくなるなどの問題を生じる。このため、第1コンタクト層32の厚さは、0.03〜0.2μmの範囲であることが好ましい。   On the other hand, if the first contact layer 32 is too thin, the contact resistance between the transparent conductive film 26 and the first contact layer 32 increases, and the forward voltage increases. Therefore, in order not to increase the forward voltage, the thickness of the first contact layer 32 needs to be 0.03 μm or more. On the other hand, since the impurity concentration of the first contact layer 32 made of GaP is high, an impurity level is formed in the band gap, and the light from the light emitting layer 40 may be absorbed. That is, when the thickness of the first contact layer 32 is 0.2 μm or more, the luminance is liable to decrease. Further, when the first contact layer 32 is removed by etching, if the first contact layer 32 is too thick, the etching time becomes longer, resulting in a problem that the in-plane distribution of the depth of the removed portion becomes larger. For this reason, the thickness of the first contact layer 32 is preferably in the range of 0.03 to 0.2 μm.

また、窓層34が厚すぎると、窓層34内でも電流が横方向に広がり、発光領域ERが細線部60bの下方まで広がり、輝度の低下を生じる。他方、窓層34が薄すぎると形状の制御が不十分となる。すなわち、第1コンタクト層32が、例えば、0.1μmの場合、電流を注入しない領域の第1コンタクト層を除去するとき、100%のオーバーエッチング条件でエッチングを行うと、エッチング深さが0.2μmとなる。窓層34の厚さが0.2μm以上でないと、組成傾斜層36や第1クラッド層38までエッチングが進むことがある。このため、窓層34の厚さは、0.2〜0.6μmの範囲とすることが好ましい。   On the other hand, if the window layer 34 is too thick, the current spreads in the lateral direction even in the window layer 34, and the light emitting region ER spreads below the thin line portion 60b, resulting in a decrease in luminance. On the other hand, when the window layer 34 is too thin, shape control becomes insufficient. That is, when the first contact layer 32 is 0.1 μm, for example, when the first contact layer in a region where no current is injected is removed, if etching is performed under 100% over-etching conditions, the etching depth is 0. 2 μm. If the thickness of the window layer 34 is not 0.2 μm or more, etching may proceed to the composition gradient layer 36 and the first cladding layer 38. For this reason, the thickness of the window layer 34 is preferably in the range of 0.2 to 0.6 μm.

図5は、第2の実施形態にかかる半導体発光素子の模式断面図である。
第2の実施形態では、窓層34の表面のうち、第1コンタクト層32が設けられていない領域に、SiOなどの絶縁膜90を設ける。絶縁膜90には開口部90aが設けられ、透明導電膜26は、開口部90aに露出した第1コンタクト層32と、開口部90aの非形成領域となる絶縁膜90と、を覆うように設けられる。さらに透明導電膜26の上に第1電極20が設けられる。正孔は、電流ブロック層90でブロックされるので、第1コンタクト層32を通って窓層34へ注入される。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to the second embodiment.
In the second embodiment, an insulating film 90 such as SiO 2 is provided on the surface of the window layer 34 in a region where the first contact layer 32 is not provided. The insulating film 90 is provided with an opening 90a, and the transparent conductive film 26 is provided so as to cover the first contact layer 32 exposed in the opening 90a and the insulating film 90 which is a region where the opening 90a is not formed. It is done. Further, the first electrode 20 is provided on the transparent conductive film 26. Since the holes are blocked by the current blocking layer 90, the holes are injected into the window layer 34 through the first contact layer 32.

第2の実施形態においても、第1導電形層30の厚さは、第2導電形層50の厚さよりも小さく、正孔の有効質量は電子の有効質量よりも重いので、正孔は第1導電形層30内で横方向へ広がらないで第1コンタクト層32の直上の発光層40へ注入される。このため、図5のように、発光領域は第1コンタクト層32の直上となり、電流注入密度を高く保つことができる。第2の実施形態にかかる半導体発光素子は、比較例に対して、輝度を約20%以上高めることができる。   Also in the second embodiment, the thickness of the first conductivity type layer 30 is smaller than the thickness of the second conductivity type layer 50, and the effective mass of holes is heavier than the effective mass of electrons. The first conductive layer 30 is injected into the light emitting layer 40 immediately above the first contact layer 32 without spreading in the lateral direction. Therefore, as shown in FIG. 5, the light emitting region is directly above the first contact layer 32, and the current injection density can be kept high. The semiconductor light emitting device according to the second embodiment can increase the luminance by about 20% or more compared to the comparative example.

絶縁膜90として、SiO、SiON、SiN(Siを含む)を用いると、発光層40からの光の吸収を抑制できる。また、窓層34と、透明導電膜26と、の間の電気的な絶縁をより確実にすることができる。動作電流密度が高く、例えば1Aよりも高い高電流駆動の出力LEDの場合、このように絶縁膜を設けることが好ましい。 When SiO 2 , SiON, or SiN (including Si 3 N 4 ) is used as the insulating film 90, absorption of light from the light emitting layer 40 can be suppressed. In addition, electrical insulation between the window layer 34 and the transparent conductive film 26 can be further ensured. In the case of an output LED having a high operating current density, for example, a high current drive higher than 1 A, it is preferable to provide the insulating film in this way.

図6(a)は第3の実施形態にかかる半導体発光素子の模式平面図、図6(b)はB−B線に沿った模式断面図、である。
半導体層58は、第2コンタクト層56、電流拡散層54、第2クラッド層52、発光層40、第1クラッド層38、組成傾斜層36、窓層34、第1コンタクト層32、がこの順に積層される。それぞれの層の材質、不純物濃度、厚さ、は、図3(a)に表す第1の実施形態と同じものとする。
FIG. 6A is a schematic plan view of a semiconductor light emitting device according to the third embodiment, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view taken along the line BB.
The semiconductor layer 58 includes the second contact layer 56, the current diffusion layer 54, the second cladding layer 52, the light emitting layer 40, the first cladding layer 38, the composition gradient layer 36, the window layer 34, and the first contact layer 32 in this order. Laminated. The material, impurity concentration, and thickness of each layer are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

第1コンタクト層32は、図1(a)および(b)のように上方からみて、細線部60bの方向に分散して設けられている。他方、電流拡散層54の上に設けられ、GaAsなどからなる第2コンタクト層56も、細線部60bに沿って分散して設けられている。細線部60bは、分散して設けられた第2コンタクト層56の上および電流拡散層54の上に延在する。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the first contact layers 32 are provided so as to be dispersed in the direction of the thin line portion 60b as viewed from above. On the other hand, the second contact layer 56 formed on the current diffusion layer 54 and made of GaAs or the like is also distributed along the thin line portion 60b. The fine line portion 60b extends on the second contact layer 56 and the current diffusion layer 54 provided in a distributed manner.

細線部60bと第2コンタクト層56とのコンタクト抵抗は、細線部60bとn形In0.5(Ga0.3Al0.70.5Pの電流拡散層54とのコンタクト抵抗よりも低い。このため、図6(b)のように、電子は、細線部60bから第2コンタクト層56へ注入され、第2コンタクト層56を介して電流拡散層54へ流れ込む。電子は、電流拡散層54を横方向へ広がりつつ発光層40へ向かって進むキャリアフローF2を生じる。他方、正孔は第1コンタクト層32から直上の発光層40へ向かって進む。この場合、第2コンタクト層56が設けられた領域は、第1コンタクト層32の上の発光領域ERまでの距離が長くなるので、第2コンタクト層56での光吸収が低減され、光取り出し効率をさらに高めることができる。なお、第2コンタクト層56のみを分散し、第1コンタクト層32が連続して設けられていても光吸収を低減することができる。 The contact resistance between the thin wire portion 60b and the second contact layer 56 is larger than the contact resistance between the thin wire portion 60b and the n-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P current diffusion layer 54. Low. Therefore, as shown in FIG. 6B, electrons are injected from the thin line portion 60 b into the second contact layer 56 and flow into the current diffusion layer 54 through the second contact layer 56. The electrons generate a carrier flow F2 that travels toward the light emitting layer 40 while spreading in the current diffusion layer 54 in the lateral direction. On the other hand, the holes travel from the first contact layer 32 toward the light emitting layer 40 immediately above. In this case, the region where the second contact layer 56 is provided has a longer distance to the light emitting region ER on the first contact layer 32, so light absorption in the second contact layer 56 is reduced, and light extraction efficiency is increased. Can be further enhanced. Even if only the second contact layer 56 is dispersed and the first contact layer 32 is provided continuously, light absorption can be reduced.

第1〜第3の実施形態およびこれらに付随した変形例にかかる半導体発光素子は、発光層を挟んで設けられた第1および第2のコンタクト層のうち、少なくともいずれかを除去し、第1コンタクト層32と第2コンタクト層56を、上方から見て重ならないように設ける。また、上方からみて、発光強度の高い領域と細線電極60bとが重ならないように設ける。このため、発光層への電流注入密度および発光効率を高め、光取り出し効率を高めることができる。この様にして得られた高出力LEDは、照明装置、表示装置、信号機などに広く用いられる。   The semiconductor light emitting devices according to the first to third embodiments and the modifications associated therewith remove at least one of the first and second contact layers provided with the light emitting layer sandwiched therebetween, The contact layer 32 and the second contact layer 56 are provided so as not to overlap each other when viewed from above. Further, when viewed from above, the region where the emission intensity is high and the thin wire electrode 60b are provided so as not to overlap. For this reason, the current injection density into the light emitting layer and the light emission efficiency can be increased, and the light extraction efficiency can be increased. The high-power LEDs obtained in this way are widely used in lighting devices, display devices, traffic lights and the like.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10 支持基板、20 第1電極、25 反射金属層、26 透明導電膜、32 第1コンタクト層、34 窓層、40 発光層、56 第2コンタクト層、58 半導体層、60 第2電極、60a パッド部、60b 細線部、90 絶縁層   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Support substrate, 20 1st electrode, 25 Reflective metal layer, 26 Transparent electrically conductive film, 32 1st contact layer, 34 Window layer, 40 Light emitting layer, 56 2nd contact layer, 58 Semiconductor layer, 60 2nd electrode, 60a Pad Part, 60b Fine wire part, 90 Insulating layer

Claims (10)

支持基板と、
前記支持基板の上に設けられ、反射金属層と、錫ドープ酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫のいずれかを含む透明導電膜と、をこの順序に少なくとも有する第1電極と、
GaPを含む第1コンタクト層、前記第1コンタクト層の不純物濃度よりも低い不純物濃度を有しGaPを含む窓層、第1クラッド層、をこの順序に少なくとも有する第1導電形層であって、前記透明導電膜と接する側の面は、選択的に設けられた前記第1コンタクト層からなる凸部と、前記凸部のまわりの底面となる前記窓層と、を含む第1導電形層と、
前記第1導電形層の上に設けられ、In(Ga1−yAl1−xP(0≦x≦1、0≦y≦0.6)、AlGa1−zAs(0≦z≦0.5)、およびInGa1−sAs1−t(0≦s≦1、0≦t≦1)のいずれかを含む発光層と、
前記発光層の上に設けられ、前記発光層の側から、第2クラッド層、電流拡散層、In(Ga1−yAl1−xP(0≦x≦1、0≦y≦0.6)、AlGa1−zAs(0≦z≦0.5)、InGa1−sAs1−t(0≦s≦1、0≦t≦1)のいずれかを含む第2コンタクト層、をこの順序に少なくとも有する第2導電形層であって、前記第1導電形層の厚さよりも大きい厚さを有する第2導電形層と、
前記第2導電形層の前記第2コンタクト層の非形成領域の上に設けられたパッド部と、前記第2コンタクト層の上に延在する第1領域および前記パッド部と前記第1領域との間の前記非形成領域に設けられた第2領域を有する細線部と、を有する第2電極であって、前記第2導電形層の側の前記細線部の面と前記第2導電形層の側の前記パッド部の面とは連続する金属材料からなる第2電極と、
を備え、
前記第1コンタクト層および前記窓層のバンドギャップエネルギーは、前記発光層のバンドギャップエネルギーよりもそれぞれ大きく、
上方からみて、前記第1コンタクト層と、前記第2コンタクト層と、は、重ならないように設けられ、
上方からみて、前記第1コンタクト層は、前記細線部の延在する方向に沿って分散した領域を含むことを特徴とする半導体発光素子。
A support substrate;
A first electrode provided on the support substrate and having at least a reflective metal layer and a transparent conductive film containing any of tin-doped indium oxide, zinc oxide, and tin oxide in this order;
A first conductivity type layer having a first contact layer containing GaP, a window layer containing GaP having an impurity concentration lower than that of the first contact layer, and a first cladding layer in this order, The surface on the side in contact with the transparent conductive film has a first conductivity type layer including a convex portion made of the first contact layer selectively provided, and the window layer serving as a bottom surface around the convex portion. ,
Provided on the first conductivity type layer, In x (Ga 1-y Al y ) 1-x P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 0.6), Al z Ga 1-z As ( 0 ≦ z ≦ 0.5), and In s Ga 1-s As t P 1-t (0 ≦ s ≦ 1, 0 ≦ t ≦ 1),
A second cladding layer, a current diffusion layer, In x (Ga 1-y Al y ) 1-x P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦) provided on the light emitting layer from the light emitting layer side. 0.6), Al z Ga 1-z As (0 ≦ z ≦ 0.5), In s Ga 1-s As t P 1-t (0 ≦ s ≦ 1, 0 ≦ t ≦ 1) A second conductivity type layer having at least a second contact layer in this order, the second conductivity type layer having a thickness larger than the thickness of the first conductivity type layer;
A pad portion provided on a non-formation region of the second contact layer of the second conductivity type layer; a first region extending on the second contact layer; the pad portion; and the first region; A thin line portion having a second region provided in the non-formation region between the second electrode and the surface of the thin line portion on the second conductivity type layer side and the second conductivity type layer A second electrode made of a metal material that is continuous with the surface of the pad portion on the side,
With
The band gap energy of the first contact layer and the window layer is larger than the band gap energy of the light emitting layer, respectively.
When viewed from above, the first contact layer and the second contact layer are provided so as not to overlap,
As viewed from above, the first contact layer includes a region dispersed along a direction in which the thin line portion extends.
支持基板と、
前記支持基板の上に設けられた第1電極と、
前記第1電極の上に設けられ、前記第1電極の側から、第1コンタクト層、前記第1コンタクト層の不純物濃度よりも低い不純物濃度を有する窓層、第1クラッド層、をこの順序に少なくとも有する第1導電形層と、
前記第1導電形層の上に設けられた発光層と、
前記発光層の上に設けられ、前記発光層の側から、第2クラッド層、電流拡散層、第2コンタクト層、をこの順序に少なくとも有する第2導電形層と、
前記第2導電形層の前記第2コンタクト層の非形成領域の上に設けられたパッド部と、前記第2コンタクト層の上に延在する第1領域および前記第1領域と前記パッド部との間の前記非形成領域に設けられた第2領域を有する細線部と、を有する第2電極であって、前記第2導電層の側の前記細線部の面と前記第2導電層の側の前記パッド部の面とは連続する金属材料からなる第2電極と、
を備え、
前記第1コンタクト層および前記窓層のバンドギャップエネルギーは、前記発光層のバンドギャップエネルギーよりもそれぞれ大きく、
前記第1コンタクト層は、前記窓層と前記第1電極との間に選択的に設けられ、
上方からみて、前記第1コンタクト層と、前記第2コンタクト層と、は、重ならないように設けられたことを特徴とする半導体発光素子。
A support substrate;
A first electrode provided on the support substrate;
The first contact layer, the window layer having an impurity concentration lower than the impurity concentration of the first contact layer, and the first cladding layer are provided in this order from the first electrode side provided on the first electrode. A first conductivity type layer having at least;
A light emitting layer provided on the first conductivity type layer;
A second conductivity type layer provided on the light emitting layer and having at least a second cladding layer, a current diffusion layer, and a second contact layer in this order from the light emitting layer side;
A pad portion provided on a non-formation region of the second contact layer of the second conductivity type layer; a first region extending on the second contact layer; the first region; and the pad portion; A thin line portion having a second region provided in the non-formation region between the second electrode and the second conductive layer side of the second conductive layer side and the second conductive layer side A surface of the pad portion of the second electrode made of a continuous metal material,
With
The band gap energy of the first contact layer and the window layer is larger than the band gap energy of the light emitting layer, respectively.
The first contact layer is selectively provided between the window layer and the first electrode;
The semiconductor light emitting device, wherein the first contact layer and the second contact layer are provided so as not to overlap each other when viewed from above.
前記第1コンタクト層は、上方からみて、前記細線部の延在する方向に分散した領域を含むことを特徴とする請求項2記載の半導体発光素子。   3. The semiconductor light emitting element according to claim 2, wherein the first contact layer includes a region dispersed in a direction in which the thin line portion extends as viewed from above. 前記第2コンタクト層は、上方からみて、前記細線部の延在する方向に分散して設けられたことを特徴とした請求項2または3に記載の半導体発光素子。   4. The semiconductor light emitting element according to claim 2, wherein the second contact layer is provided in a dispersed manner in a direction in which the thin line portion extends as viewed from above. 5. 前記発光層は、In(Ga1−yAl1−xP(0≦x≦1、0≦y≦0.6)、AlGa1−zAs(0≦z≦0.5)、InGa1−sAs1−t(0≦s≦1、0≦t≦1)のいずれかを含み、
前記第1コンタクト層および前記窓層は、GaPをそれぞれ含むことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
The light emitting layer is composed of In x (Ga 1-y Al y ) 1-x P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 0.6), Al z Ga 1-z As (0 ≦ z ≦ 0.5). ), In s Ga 1-s As t P 1-t (0 ≦ s ≦ 1, 0 ≦ t ≦ 1),
The semiconductor light emitting element according to claim 2, wherein the first contact layer and the window layer each contain GaP.
前記発光層および前記第1クラッド層は、In(Ga1−yAl1−xP(0≦x≦1、0≦y≦1)をそれぞれ含み、
前記第1導電形層は、前記第1クラッド層と前記窓層との間に設けられ、In(Ga1−yAl1−xP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなり、前記第1コンタクト層に近づくに従ってIn組成比xおよびAl組成比yがゼロに近づく組成傾斜層をさらに有する請求項5記載の半導体発光素子。
The light emitting layer and the first cladding layer include In x (Ga 1-y Al y ) 1-x P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1),
The first conductivity type layer is provided between the first cladding layer and the window layer, and In x (Ga 1-y Al y ) 1-x P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). The semiconductor light emitting device according to claim 5, further comprising a composition gradient layer in which the In composition ratio x and the Al composition ratio y approach zero as the first contact layer is approached.
前記発光層は、InGa1−xN(0≦x≦1)を含み、
前記窓層および前記第1コンタクト層は、AlGa1−yN(0≦y≦1)を含むことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
The light emitting layer includes In x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1),
5. The semiconductor light emitting element according to claim 2, wherein the window layer and the first contact layer include Al y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1).
前記窓層と前記第1電極との間の前記第1コンタクト層が設けられていない領域に前記窓層および前記第1電極に接するように設けられた絶縁層をさらに備えたことを特徴とする請求項2〜7のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   An insulating layer provided to be in contact with the window layer and the first electrode in a region where the first contact layer is not provided between the window layer and the first electrode. The semiconductor light emitting element according to claim 2. 前記第1電極は、前記第1コンタクト層と接する錫ドープ酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫のいずれかを含む透明導電膜と、前記透明導電膜と前記支持基板との間に設けられ、前記発光層からの光を反射可能な反射金属層と、を有することを特徴とする請求項2〜8のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The first electrode is provided between the transparent conductive film and the support substrate, the transparent conductive film including any of tin-doped indium oxide, zinc oxide, and tin oxide in contact with the first contact layer, and the light emission A semiconductor light emitting element according to claim 2, further comprising a reflective metal layer capable of reflecting light from the layer. 前記第1電極と接する側の前記第1導電形層の面は、選択的に設けられた前記第1コンタクト層からなる凸部と、前記凸部のまわりの底面となる前記窓層と、を含むことを特徴とする請求項2〜9のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The surface of the first conductivity type layer on the side in contact with the first electrode includes a selectively provided convex portion made of the first contact layer and the window layer serving as a bottom surface around the convex portion. The semiconductor light emitting element according to claim 2, wherein the semiconductor light emitting element is included.
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