JP2013162057A - Semiconductor light-emitting element and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same.
GaN等の窒化物半導体発光ダイオードは、紫外光ないし青色光を発光でき、蛍光体を利用することにより白色光を発光できる。高出力の白色光を発生できるLEDは照明用としても用いられる。 A nitride semiconductor light emitting diode such as GaN can emit ultraviolet light or blue light, and can emit white light by using a phosphor. LEDs capable of generating high output white light are also used for illumination.
窒化物半導体の成長基板として一般的にサファイアが用いられているが、サファイア基板が絶縁性である為、n側及びp側電極を同一面側(成長層側)に形成する必要があり、電極パッドによる光吸収や、直列抵抗増加による駆動電圧上昇を発生させている。更に、サファイア基板は、熱伝導率が低く放熱性に劣り、大電流投入するデバイスには不向きである。 Sapphire is generally used as a nitride semiconductor growth substrate. However, since the sapphire substrate is insulative, it is necessary to form the n-side and p-side electrodes on the same surface side (growth layer side). Light absorption by the pad and drive voltage increase due to increased series resistance are generated. Furthermore, the sapphire substrate has a low thermal conductivity and poor heat dissipation, and is not suitable for a device that inputs a large current.
そこで、近年は、レーザーリフトオフ(LLO)や研磨でサファイア成長基板を除去し、露出した窒化物半導体層(n型半導体層)上にn側電極を形成する事により、n側電極とp側電極とを対向位置に配置するデバイス構造の開発が行われている。 Therefore, in recent years, the n-side electrode and the p-side electrode are formed by removing the sapphire growth substrate by laser lift-off (LLO) or polishing and forming an n-side electrode on the exposed nitride semiconductor layer (n-type semiconductor layer). A device structure is being developed in which the two are arranged at opposite positions.
このような半導体発光素子は、少なくともn型半導体層と、発光のための活性層と、p型半導体層とを含む半導体積層とを含む。p型半導体層側には、発光領域全域にわたってp側電極が形成され、n型半導体層表面の一部には、n側電極が形成されている。また、光はn型半導体層側より取り出される。活性層で発光した光は、一部は直接n型半導体層より放出されるが、一部は、p型半導体層に設置したp側電極に反射された後、n型半導体層より取り出される。 Such a semiconductor light emitting device includes at least an n-type semiconductor layer, a semiconductor stack including an active layer for light emission, and a p-type semiconductor layer. A p-side electrode is formed over the entire light emitting region on the p-type semiconductor layer side, and an n-side electrode is formed on a part of the surface of the n-type semiconductor layer. Light is extracted from the n-type semiconductor layer side. A part of the light emitted from the active layer is directly emitted from the n-type semiconductor layer, but a part of the light is reflected from the p-side electrode provided in the p-type semiconductor layer and then extracted from the n-type semiconductor layer.
p側電極にて効率良く光を反射する為に、p側電極の反射率を向上させる層構造が知られており、特に、p側電極に透明電極を介して光反射電極を用いた構造が知られている。光反射電極には、銀(Ag)等の高反射率の金属材料が用いられている。しかし、Agはマイグレーションし易く、マイグレーションが発生すると、半導体発光素子内のpn接合界面部にAgがコロイド状に析出し、半導体発光素子の電気特性を劣化させ、信頼性を低下させることが考えられる。 In order to efficiently reflect light at the p-side electrode, a layer structure that improves the reflectivity of the p-side electrode is known, and in particular, a structure using a light reflecting electrode for the p-side electrode through a transparent electrode is known. Are known. The light reflecting electrode is made of a highly reflective metal material such as silver (Ag). However, Ag is easy to migrate, and when migration occurs, Ag precipitates in a colloidal form at the pn junction interface in the semiconductor light emitting device, which may deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor light emitting device and reduce the reliability. .
Agのマイグレーションを抑制するために、光反射電極の周縁を取り囲む様にマイグレーション障壁を設けること(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)や、Ag保護膜としてメッキ法を用いて金属膜を設置すること(例えば、特許文献3参照)が知られている。
In order to suppress the migration of Ag, a migration barrier is provided so as to surround the periphery of the light reflecting electrode (see, for example,
特許文献1や特許文献2に記載の従来のマイグレーション障壁は、Agを含む光反射電極のエッジ部を覆って、該光反射電極の側面及び一部上面に設けられている。従来の構造では、光反射電極のエッジ部を完全に被覆することが困難であるため、光反射電極を薄膜化する必要がある。ただし、光反射電極の薄膜化を行うとAg本来の高反射率を十分に得られないという別の問題が発生する。
The conventional migration barrier described in
また、光反射電極のエッジ部にマイグレーション障壁を真空成膜で形成した場合、僅かなクラックやポーラス状の欠陥が発生し、その部位よりAgマイグレーションが発生してしまう。特にクラックは、光反射電極のエッジ部にて顕著に発生する。 Further, when a migration barrier is formed at the edge portion of the light reflecting electrode by vacuum film formation, slight cracks or porous defects are generated, and Ag migration occurs from that portion. In particular, cracks are prominently generated at the edge of the light reflecting electrode.
また、特許文献3に示す方法では、Ag保護膜をメッキ法で形成しているが、メッキ法は、緻密な膜を形成する方法として有効であるものの、ポーラス状の欠陥を無くすにはメッキ速度を抑え、且つ厚膜化する必要があり、膜形成に時間がかかってしまう。 Further, in the method shown in Patent Document 3, the Ag protective film is formed by a plating method. However, although the plating method is effective as a method for forming a dense film, the plating speed is used to eliminate porous defects. Therefore, it is necessary to increase the film thickness, and it takes time to form the film.
本発明の目的は、Agのマイグレーションを抑制して、半導体発光素子の信頼性を向上させることである。 An object of the present invention is to improve the reliability of a semiconductor light emitting device by suppressing Ag migration.
本発明の一観点によれば、半導体発光素子は、第1導電型の第1半導体層と、該第1半導体層の上に形成される活性層と、該活性層の上に形成される第2導電型の第2半導体層とを含む半導体積層と、前記第2半導体層上に形成される第1透明導電膜と、前記第1透明導電膜上に、所定間隔を隔てて形成される内周部と外周部とを有する第2透明導電膜と、前記第2透明導電膜の内周部の内側の領域の前記第2半導体層上に形成され、前記第2透明導電膜の膜厚以下の膜厚を有する光反射層と、前記第2透明導電膜及び前記光反射層を被覆する接合層と、前記第1半導体層に接して形成される配線電極とを有する。 According to one aspect of the present invention, a semiconductor light emitting device includes a first semiconductor layer of a first conductivity type, an active layer formed on the first semiconductor layer, and a first layer formed on the active layer. A semiconductor stack including a second-conductivity-type second semiconductor layer, a first transparent conductive film formed on the second semiconductor layer, and an inner portion formed on the first transparent conductive film with a predetermined interval. A second transparent conductive film having a peripheral portion and an outer peripheral portion, and formed on the second semiconductor layer in a region inside the inner peripheral portion of the second transparent conductive film, and having a thickness equal to or less than the thickness of the second transparent conductive film A light reflection layer having a thickness of 2 mm, a bonding layer covering the second transparent conductive film and the light reflection layer, and a wiring electrode formed in contact with the first semiconductor layer.
また、本発明の他の観点によれば、半導体発光素子の製造方法は、(a)成長基板を準備する工程と、(b)前記成長基板上に、第1導電型の第1半導体層と、該第1半導体層の上に形成される活性層と、該活性層の上に形成される第2導電型の第2半導体層とを含む半導体積層を成長する工程と、(c)前記第2半導体層上に第1透明導電膜を形成する工程と、(d)前記第1透明導電膜上に、所定間隔を隔てた内周部と外周部とを有する第2透明導電膜を形成する工程と、(e)前記第2透明導電膜の内周部の内側の領域の前記第2半導体層上に、前記第2透明導電膜の膜厚以下の膜厚を有する光反射層を形成する工程と、(f)前記第2透明導電膜及び前記光反射層を被覆するように接合層を形成する工程と、(g)共晶層が表面に形成された支持基板を準備する工程と、(h)前記共晶層と前記接合層とを重ね合わせて接合する工程と、(i)前記成長基板を前記半導体積層から剥離する工程と、(j)前記第1半導体積層に接して、配線電極を形成する工程とを含む。 According to another aspect of the present invention, a method for manufacturing a semiconductor light emitting device includes: (a) a step of preparing a growth substrate; and (b) a first semiconductor layer of a first conductivity type on the growth substrate. Growing a semiconductor stack including an active layer formed on the first semiconductor layer and a second semiconductor layer of a second conductivity type formed on the active layer; and (c) the first Forming a first transparent conductive film on the two semiconductor layers; and (d) forming a second transparent conductive film having an inner peripheral portion and an outer peripheral portion spaced apart from each other on the first transparent conductive film. And (e) forming a light reflecting layer having a film thickness equal to or smaller than the film thickness of the second transparent conductive film on the second semiconductor layer in the inner region of the inner periphery of the second transparent conductive film. (F) forming a bonding layer so as to cover the second transparent conductive film and the light reflecting layer; and (g) forming a eutectic layer on the surface. Providing a prepared support substrate; (h) a step of overlapping and bonding the eutectic layer and the bonding layer; (i) a step of peeling the growth substrate from the semiconductor stack; and (j) Forming a wiring electrode in contact with the first semiconductor stack.
本発明によれば、Agのマイグレーションを抑制して、半導体発光素子の信頼性を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the migration of Ag can be suppressed and the reliability of a semiconductor light-emitting device can be improved.
図1(A)は、本発明の実施例による窒化物半導体発光素子(LED素子)101の素子構造を表す概略断面図及び各領域における電位差を示す図である。図1(B)は、本発明の実施例による窒化物半導体発光素子(LED素子)101の第2透明電極層32のパターンを表す概略平面図である。なお、図中、各構成部材のサイズは、実際の比率とは異なっている。
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing an element structure of a nitride semiconductor light emitting element (LED element) 101 according to an embodiment of the present invention and a diagram showing a potential difference in each region. FIG. 1B is a schematic plan view showing a pattern of the second
窒化物半導体発光素子(LED素子)101は、縦型給電光半導体装置であり、例えば、第1半導体層(n型半導体層)22、活性層23、第2半導体層(p型半導体層)24で構成されるGaN系半導体層(発光部)2と、第1透明電極層31と、第2透明電極層32と、光反射層(反射電極層)33と、共晶材を含む共晶層7と接合層34との共晶合金層、該共晶合金層を介して光反射層33及び第2透明電極層32と結合するシリコン(Si)支持基板10、支持基板10の裏面全面に形成される裏面電極9、GaN系半導体層(発光部)2表面の一部上に形成されるn側電極8を含んで構成される。なお、n型半導体層22側より光を放射する。
The nitride semiconductor light emitting element (LED element) 101 is a vertical feed optical semiconductor device. For example, the first semiconductor layer (n-type semiconductor layer) 22, the
GaN系半導体層2の各層はAlxInyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1)で表される窒化物半導体から成り、必要に応じてn型ドーパントとしてSi、p型ドーパントとしてMgなどが添加されている。なお、半導体層2の構成は上記の3種類に限らず、発光効率向上させるために電流拡散、クラッド層、コンタクト層などを任意に挿入することも可能であり、活性層23を多層膜(多重量子井戸構造)で構成することもできる。
Each layer of the GaN-based
第1透明電極層31は、インジウム錫酸化物(ITO)を用いて、p型半導体層24表面全面に形成される。第1透明電極層31はp型半導体層24とオーミック特性を有する。第1透明電極層31のシート抵抗は、50Ω/□〜200Ω/□であり、第1透明電極層31とp型半導体層24との接触抵抗は2×10−4Ωcm2〜7×10−3Ωcm2である。なお、第1透明電極層31の膜厚は、5〜20nmである。
The first
第2透明電極層32は、インジウム錫酸化物(ITO)を用いて、第1透明電極層31上に断続的に形成され、半導体発光素子101の発光面(上面)から見て、半導体発光素子101の外形に合わせた2重の周状に形成される。
The second
第2透明電極層32は第1透明電極層31とオーミック特性を有し、且つ第1透明電極層31よりもスパッタ条件調整により高抵抗を有する。これにより、より緻密な膜を形成できる。第2透明電極層32の膜厚は、100〜200nmである。
The second
なお、以下、本明細書では、この2重の第2透明電極層32のうち半導体発光素子101の外縁部に形成されるものを第2透明電極層の外周部32aと呼び、その内側に形成されるものを第2透明電極層の内周部32bと呼ぶ。図1(B)に示すように、外周部32aは、内周部32bの外側に、一定間隔を隔てて、内周部32bを平面視上囲むように形成される。
Hereinafter, in the present specification, the double second
また、第2透明電極層の内周部32bよりも内側の領域(発光層中央領域)を第1領域(光反射層形成領域)と呼び、当該第1領域の第2透明電極層32に囲まれた部分を第1トレンチ部TR1と呼ぶ。また、第1領域よりも外側の領域を第2領域(発光層周縁領域)と呼び、該第2領域内の、外周部32aと内周部32bの間の領域を第2トレンチ部TR2と呼ぶ。
Further, a region (light emitting layer central region) inside the inner
本実施例では、半導体発光素子101の上面から見た外形は矩形であるので、第2透明電極層32の上面から見た形状も、外周部32a及び内周部32bともに矩形となる。第2透明電極層32の幅は、外周部32a及び内周部32bともに10〜50μmに設定されるが、双方の幅を同じにしても良いし、異ならせるようにしてもよい。また、第2透明電極層の外周部32aと内周部32bの間の領域(第2トレンチ部TR2)の幅は、10〜20μmに設定される。
In this embodiment, since the outer shape of the semiconductor
第2透明電極層32を外周部32aと内周部32bの2重構造にする事で、その上に形成する接合層34が支持基板10(の共晶層7)と接合可能な領域を増やす事ができ、密着強度が保たれる。よって、成長基板剥離(LLO)時のレーザー照射による衝撃に耐える事が出来る。
By forming the second
光反射層33は、Ag又はAgを含む合金を用いて、第1トレンチ部TR1内に形成される。光反射層33は、第1透明電極層31と第2透明電極層32と電気的に接合されている。光反射層33の膜厚は100〜200nmであり、第2透明電極層32と同じ膜厚、又はそれ以下の膜厚とする。なお、第2領域内には、光反射層33は形成しない。なお、光反射層33として、スパッタ法により形成したAgを用いた場合、反射率は94%以上を有する。
The
接合層34は、例えば、TiW/Pt/Ti/Pt/Auの積層から成り、第2領域全域(第2トレンチ部TR2内を含む)及び第1領域全域(第1トレンチ部TR1内及びその上に形成された光反射層33上)を被覆するように形成される。
The
このように、Ag又はAgを含む光反射層33が第2透明電極層32の内周部32b内側の第1トレンチ部TR1内に形成され、且つ、光反射層33の膜厚を第2透明電極層32の膜厚と同等以下に設定する為、光反射層33の側面が露出しない構造となる。よって、接合層34を形成した時に、光反射層33の側面と上面のエッジ部におけるクラック等の膜欠陥が抑制され、Agのマイグレーションを抑制することができる。
In this way, Ag or a
以下、図2〜図7を参照して、本発明の実施例による窒化物半導体発光素子(LED素子)101の製造方法を説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device (LED device) 101 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、半導体膜形成工程を行う。MOCVDを用いてC面サファイア成長基板1に、バッファ層20と、アンドープのGaN層21と、第1半導体層(n型半導体層)22、活性層23、第2半導体層(p型半導体層)24で構成される半導体層2とを積層し、図2(A)に示す光半導体エピウエハを得る。
First, a semiconductor film forming process is performed. Using MOCVD, a C-plane
各層はAlxInyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1)で表される窒化物半導体から成り、必要に応じてn型ドーパントとしてSi、p型ドーパントとしてMgなどを添加する。 Each layer is made of a nitride semiconductor represented by Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1), and Si is used as an n-type dopant, and p-type dopant is used as necessary. Add Mg or the like.
次に、半導体膜形成工程で得た半導体エピウエハをMOCVD反応炉から取り出し、素子化工程を行う。はじめにp型半導体層24の活性化を行う。p型半導体層24は、成長過程に於いて膜中に水素が混入し、Mg−H結合となっている。この様な状態では、ドーパントとしての機能を果たす事が出来ず、p型半導体層24は高抵抗化している。その為、p型半導体層24の水素を膜中より追い出す活性化工程が必要となる。具体的には、熱処理炉を用いて真空又は不活性ガス雰囲気中にて400℃以上の熱処理を行う。
Next, the semiconductor epi-wafer obtained in the semiconductor film forming process is taken out from the MOCVD reactor and an element process is performed. First, the p-
次に、図2(B)に示すように、p型半導体層24表面に、インジウム錫酸化物(ITO)からなる第1透明電極層31を形成する。まず、ITOをRFスパッタ法により厚さ20nmになる様に積層する。この時、基板温度は150℃〜300℃に加熱されている。ITOは、成膜中の基板温度が150℃以上から結晶化が促進される為、好ましくは、基板温度を200℃〜250℃に加熱する。その後、積層したITO膜を、フォトリソグラフィエッチング法により、所望の形状(例えば、個々の半導体発光素子101の形状)にウエットエッチングし、第1透明電極層31を形成する。本実施例では、1000μm□の形状とする。
Next, as shown in FIG. 2B, a first
次に、図2(C)及び(D)に示すように、第1透明電極層31上に、ITOからなる第2透明電極層32をリフトオフ工程にて2重の周状に成形する。本実施例では、それぞれの周状の第2透明電極層32の幅を50μmとし、電極間幅を20μmとした。
Next, as shown in FIGS. 2C and 2D, a second
まず、図2(C)に示すように、第2透明電極層32を形成する領域以外の領域にフォトレジストパターンPR1を形成する。その後、ITOをRFスパッタ法により厚さ約150nmになる様に積層する。この時、基板温度は常温に制御されている。なお、第2透明電極層32は、第1透明電極層31と比較して、高抵抗化させる為、第1透明電極層31形成時よりも導入酸素流量を増やす。例えば、第1透明電極層31は、酸素流量0.1〜0.5sccm内で制御し、第2透明電極層32は、酸素流量0.6sccm以上で制御する。本実施例では、酸素流量は、第1透明電極層31が0.3sccmで、第2透明電極層32が0.6sccmで制御する。
First, as shown in FIG. 2C, a photoresist pattern PR1 is formed in a region other than the region where the second
その後、図2(D)に示すように、フォトレジストパターンPR1を除去するリフトオフ処理により、第2透明電極層32が成形される。フォトレジストパターンPR1の除去後、酸素を含む雰囲気中400℃〜800℃、好ましくは、400℃〜700℃で加熱する。本実施例では、500℃/1min間の加熱処理とする。
Thereafter, as shown in FIG. 2D, the second
なお、本実施例では、第2透明電極層32の形成後に第1及び第2透明電極層31、32のアニール処理を行ったが、加熱処理の目的は、第1透明電極層31とp型半導体層24とのオーミックコンタクト形成の為に行うものであり、第1透明電極層31の加熱処理が実施されれば、必ずしも、第2透明電極層32の加熱処理は必要ではない。
In this embodiment, the first and second transparent electrode layers 31 and 32 are annealed after the second
次に、図3(A)及び(B)に示すように、第1透明電極層31上の第1領域(第1トレンチTR1内)に、銀(Ag)からなる光反射層33を形成する。まず、図3(A)に示すように、成長基板1全面にRFスパッタ法により厚さ約150nmになる様に光反射層33を積層する。この時、基板温度は常温にて行う。その後、第1領域にAgが残るようにフォトレジストパターンPR2を形成する。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, a
次に、図3(B)に示すように、リン酸・酢酸・硝酸からなる混合液を用いたウエットエッチング処理により、第1領域内にAgから成る光反射層33が形成される。ウエットエッチング法を用いると、透明電極層32との境界に光反射層33の側面を露出させずに隣接する層と接触させる事が可能である。
Next, as shown in FIG. 3B, a
次に、図3(C)に示すように、第2領域(第2トレンチ部TR2内を含む)と、第1領域に形成した光反射層33全域とを被覆する様に接合層34をリフトオフ工程にて形成する。接合層34には、TiW/Pt/Ti/Pt/Auからなる多層金属層を用いる。始めに、第1領域の光反射層33を被覆する形に接合層34が形成出来るように、フォトレジストパターンを形成する。次にRFスパッタ法により、TiW/Pt/Ti/Pt/Auからなる多層金属層を、それぞれの膜厚が500/100/100/100/200nmになる様に積層する。この時、基板温度は常温にて行う。その後、フォトレジストパターンを除去することにより、所望パターンの接合層34が成形される。接合層は、光反射層33との密着性を保つため、RFパワー300W以上で成膜することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 3C, the
次に、図4(A)に示すように、フォトレジストパターンPR3を用いて成長基板1を所望の半導体発光素子サイズに区画し、素子分離を行う。素子分離には、例えば、反応性イオンエッチング法(RIE)を用いる。RIE条件としては、アンテナ出力650W、バイアス出力350W、Cl2ガス流量30sccmにてプロセス圧力1Paになる様に調整し、図4(B)に示すように、半導体層2をエッチングする。その後、図4(C)に示すように、フォトレジストパターンPR3を除去する。これにより、エピウエハー(成長基板1)は、各半導体発光素子毎に区画分離される。
Next, as shown in FIG. 4A, the
本実施例の半導体発光素子101(図1)は、縦型給電光半導体装置であるため、成長基板1を剥離する必要がある。そのため、成長層が自立し、且つ縦方向に電流を注入できる導電性支持基板10が必要である。
Since the semiconductor light emitting device 101 (FIG. 1) of this embodiment is a vertical feed optical semiconductor device, it is necessary to peel off the
導電性支持基板10としては、例えば、n型のSi、SiCを用いることが出来る。支持基板10の一方の面には、共晶(接合)層7が形成されている。共晶層7としては、AuSn層が形成されており、AuSn層の厚さは1〜2μmが好ましい。AuとSnの割合はSnを20wt%とする。なお、共晶層7は、AuSnに限るものではない。
As the
上述した共晶層7を形成した支持基板10を準備し、図5(A)に示すように、成長基板1側の接合層6と支持基板10側の共晶層7とを重ねあわせ、ウエハーボンダー装置を用いて加熱加圧し、接合界面をAuSn共晶化して接合する。本実施例では、例えば、350kgの加圧、320℃の加熱にて、5分間接合を行う(熱圧着)。
A
その後、成長基板剥離工程を行う。この工程では、半導体層2が成長していない側の成長基板1裏面より、例えば、エキシマレーザー光の様なGaNが分解するエネルギーを有する高出力パルスレーザー光を照射して成長基板1を半導体層2より分離するLLO(レーザーリフトオフ)法を用いる。レーザーには波長が248nmのKrFエキシマレーザーを用いる。照射領域は、1150×1150μmとし、照射エネルギーは800〜900mJ/cm2とする。
Thereafter, a growth substrate peeling step is performed. In this step, the
図5(B)に示すように、成長基板1の裏面よりエキシマレーザーを照射して、バッファ層20及びGaN層21の一部を分解させ、成長基板1とGaN系半導体層2とを分離し、図5(C)に示す状態とする。レーザーリフトオフにより発生したGaを熱水などで除去し、その後塩酸で表面処理する。これにより、n型半導体層22(図1)が露出する。表面処理には窒化物半導体をエッチングできるものであればよく、リン酸、硫酸、KOH、NaOHなどの酸やアルカリなどの薬剤も用いることができる。また、表面処理はArプラズマや塩素系プラズマを用いたドライエッチングや、研磨などで行ってもよい。
As shown in FIG. 5B, the excimer laser is irradiated from the back surface of the
さらに、n型半導体層22の表面をRIE等のドライエッチング装置を用いたCl、Ar処理又は、CMP研磨装置を用いて平滑化を行いレーザー痕やレーザーダメージ層を除去する。光取り出し効率を向上させる為に露出したn型半導体層22表面には、凹凸加工を施す(光取り出し構造を形成する)事が好ましい。
Further, the surface of the n-
次に、リフトオフ法によりn側電極8を形成する。まず図6(A)に示すように、フォトリソグラフィ法により、n側電極8を形成しない領域にフォトレジストパターンPR4を形成し、電子ビーム真空蒸着法により、厚さ約1nmのTi、厚さ約1000nmのAlを順次成膜する。その後、図6(B)に示すように、フォトレジストパターンPR4を除去する事により、n側電極8を所望のパターンに成形する。 Next, the n-side electrode 8 is formed by a lift-off method. First, as shown in FIG. 6A, a photoresist pattern PR4 is formed in a region where the n-side electrode 8 is not formed by photolithography, and Ti having a thickness of about 1 nm is formed by electron beam vacuum deposition. A 1000 nm Al film is sequentially formed. Thereafter, as shown in FIG. 6B, the n-side electrode 8 is formed into a desired pattern by removing the photoresist pattern PR4.
次に、図6(C)に示すように、支持基板10を研削研磨処理により、薄片化する。例えば、この工程により支持基板10を約250μmまで薄片化する。その後、薄片化した支持基板10裏面に裏面電極9を形成する。裏面電極9は、例えば、電子ビーム真空蒸着法を用いて、Ti/Pt/Auを順次成膜することにより形成する。なお、それぞれの膜厚は、例えば、約50/150/200nmとする。
Next, as shown in FIG. 6C, the
次に、図7に示すように、支持基板10をレーザースクライブ又は、ダイシングにより分割する。以上により、窒化物半導体発光素子101が完成する。なお、青色GaNの発光素子を白色化するには発光素子を封止充填する樹脂に黄色の蛍光体を入れる。
Next, as shown in FIG. 7, the
以上、本発明の実施例によれば、p型半導体層24上にITOから成る第1の透明電極層31を形成し、さらにその上に、2重の周状ITOから成る第2の透明電極層32を形成する。これにより、第1領域と第2領域を区画した複数のトレンチ構造(第1トレンチ部TR1及び第2トレンチ部TR2)を形成することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the first
Agから成る光反射層33を第1トレンチ部TR1(第1領域)に埋設する事によって、ITOから成る第2透明電極層32とAgから成る光反射層33の膜厚差を無くす事が可能となり、ITO/Ag境界に於いて、Agから成る光反射層33の側面を露出する事なく接合層34を積層する事が出来る。さらに、Agからなる光反射層33のエッジが光反射層33上の接合層34に突出して覆われることがないため、従来Ag光反射層上に成膜した層に、反射層のエッジ領域で発生したクラックに起因したマイクレーションを防止することができる。
By embedding the
また、本発明の実施例によれば、第1領域と第2領域は電気的に接合されており、第1領域と第2領域は、第1透明電極層31上の面方向に対し、均等に電流を供給する事が可能である。よって、第1透明電極全域において、活性層領域を均一に発光させる事が出来る。
Further, according to the embodiment of the present invention, the first region and the second region are electrically joined, and the first region and the second region are equal to the surface direction on the first
本発明の実施例によれば、第1領域と第2領域において、第1透明電極層31にかかる電位が異なる。図1(A)の下部に各領域における電位の関係を示す。第2領域における光反射層33と隣接する第2透明電極層32は、高酸素導入の為、ITO内のキャリア密度が減り、高抵抗となっている。そのため、ほぼ投入電圧と同じ電圧がかかり、その部位においては同電位となる。一方、第1領域及び第2領域の第2透明電極層32で区画された領域は、高抵抗層がないため、電流が流れ、投入電圧よりも低電圧化する。これにより、半導体装置の縦方向にて、シリーズ抵抗の異なる部位を設け、電位差を発生させることにより、Agイオンのマイグレーションを防止することができる。
According to the embodiment of the present invention, the potential applied to the first
また、本発明の実施例によれば、第1透明電極層31全域に通電する事が可能である為、発光領域を減少させる事なくAgマイグレーションを抑制する事が可能である。また、第1透明電極層31の膜厚が5〜20μmである為、第1領域に形成した光反射層33の反射率を損なう事がない。
In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to energize the entire first
なお、上述の実施例では、第2透明導電膜32を、GaN系半導体層(発光部)2の中央領域を画定する内周部32bと、該内周部32bから所定間隔を隔てて、該内周部を平面視上囲むように配置される外周部32aとを有するものとしたが、2以上の複数の外周部32aを内周部32bの外側に配置するようにしても良い。
In the above-described embodiment, the second transparent
以上、実施例、及び変形例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。 As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example and the modification, this invention is not limited to these. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
1…サファイア成長基板、2…GaN系半導体層(発光部)、7…共晶層、10…シリコン(Si)支持基板、8…n側電極、9…裏面電極、20…バッファ層、21…、22…第1半導体層(n型半導体層)、23…活性層、24…第2半導体層(p型半導体層)、31…第1透明電極層、32…第2透明電極層、33…光反射層、34…接合層、101…窒化物半導体発光素子(LED素子)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第2半導体層上に形成される第1透明導電膜と、
前記第1透明導電膜上に、所定間隔を隔てて形成される内周部と外周部とを有する第2透明導電膜と、
前記第2透明導電膜の内周部の内側の領域の前記第2半導体層上に形成され、前記第2透明導電膜の膜厚以下の膜厚を有する光反射層と、
前記第2透明導電膜及び前記光反射層を被覆する接合層と、
前記第1半導体層に接して形成される配線電極と
を有する半導体発光素子。 A semiconductor stack including a first semiconductor layer of a first conductivity type, an active layer formed on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer of a second conductivity type formed on the active layer; ,
A first transparent conductive film formed on the second semiconductor layer;
A second transparent conductive film having an inner peripheral portion and an outer peripheral portion formed at a predetermined interval on the first transparent conductive film;
A light reflecting layer formed on the second semiconductor layer in an inner region of the inner periphery of the second transparent conductive film, and having a film thickness equal to or less than the film thickness of the second transparent conductive film;
A bonding layer covering the second transparent conductive film and the light reflecting layer;
A semiconductor light emitting device having a wiring electrode formed in contact with the first semiconductor layer.
(b)前記成長基板上に、第1導電型の第1半導体層と、該第1半導体層の上に形成される活性層と、該活性層の上に形成される第2導電型の第2半導体層とを含む半導体積層を成長する工程と、
(c)前記第2半導体層上に第1透明導電膜を形成する工程と、
(d)前記第1透明導電膜上に、所定間隔を隔てた内周部と外周部とを有する第2透明導電膜を形成する工程と、
(e)前記第2透明導電膜の内周部の内側の領域の前記第2半導体層上に、前記第2透明導電膜の膜厚以下の膜厚を有する光反射層を形成する工程と、
(f)前記第2透明導電膜及び前記光反射層を被覆するように接合層を形成する工程と、
(g)共晶層が表面に形成された支持基板を準備する工程と、
(h)前記共晶層と前記接合層とを重ね合わせて接合する工程と、
(i)前記成長基板を前記半導体積層から剥離する工程と、
(j)前記第1半導体積層に接して、配線電極を形成する工程と
を含む半導体発光素子の製造方法。 (A) preparing a growth substrate;
(B) On the growth substrate, a first conductive type first semiconductor layer, an active layer formed on the first semiconductor layer, and a second conductive type second semiconductor layer formed on the active layer. Growing a semiconductor stack including two semiconductor layers;
(C) forming a first transparent conductive film on the second semiconductor layer;
(D) forming a second transparent conductive film having an inner peripheral part and an outer peripheral part spaced apart from each other on the first transparent conductive film;
(E) forming a light reflecting layer having a film thickness equal to or smaller than the film thickness of the second transparent conductive film on the second semiconductor layer in a region inside the inner peripheral portion of the second transparent conductive film;
(F) forming a bonding layer so as to cover the second transparent conductive film and the light reflection layer;
(G) preparing a support substrate having a eutectic layer formed on the surface;
(H) a step of overlapping and bonding the eutectic layer and the bonding layer;
(I) peeling the growth substrate from the semiconductor stack;
(J) forming a wiring electrode in contact with the first semiconductor stack;
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